धातु एवं अधातु - क्लास दसवीं विज्ञान

धातु मुख्य रूप से पृथ्वी की भूपर्पटी (earth's crust) में पाया जाता है। बहुत सारे धातु समुद्र के जल में भी घुला हुआ पाया जाता है। जैसे कि सोडियम क्लोराईड (Sodium chloride), मैग्निशियम क्लोराईड (Magnesium chloride) आदि समुद्र के जल में घुले रहते हैं, इन लवणों (salt) से सोडियम (Sodium), मैग्निशिम (magnesium) आदि धातुओं को प्राप्त किया जाता है।

खनिज (Minerals)

तत्व (element) या यौगिक (compound) जो पृथ्वी की भूपर्पटी (earth's crust) में पाये जाते हैं को खनिज (Minerals) कहते हैं।

अयस्क (Ores)

खनिज (Minerals) जिनमें किसी विशेष धातु या तत्व की मात्रा ज्यादा होती है तथा उन धातुओं या तत्वों को लाभकारी रूप से निकाला जा सकता है, अयस्क (Ores) कहते हैं।

धातु का निष्कर्षण (Extraction of Metals)

धातुओं को अयस्कों से उनकी सक्रियता श्रेणी (Reactivity series) के आधार पर प्राप्त किया जाता है। अयस्क (ores) से धातुओं के निष्कर्षण (Extraction) के लिये धातुओं को तीन श्रेणियों (Categories) में विभाजित किया गया है।

सक्रियता श्रेणी (Reactivity Series) के निचले हिस्से में आने वाले धातु – निम्न अभिक्रियाशील धातुएँ (Least reactive metals)

सक्रियता श्रेणी (Reactivity Series) के निचले हिस्से (bottom) में आने वाले धातु बहुत ही कम क्रियाशील होते हैं या बिल्कुल ही प्रतिक्रिया नहीं करते हैं। इन धातुओं के बहुत ही कम क्रियाशील (least reactive) होने के कारण ये पृथ्वी की भूपर्पटी (earth's crust) में मुक्त अवस्था में पाये जाते हैं।

उदाहरण: चाँदी (Gold) तथा सोना (Silver) सक्रियता श्रेणी (Reactivity Series) के निचले हिस्से में आते हैं तथा पृथ्वी की भूपर्पटी (earth's crust) में मुक्त अवस्था (free states) में पाये जाते हैं।

ताम्बा (Copper) तथा चाँदी (Silver) पृथ्वी की भूपर्पटी (earth's crust) में मुक्त अवस्था (Free states) के साथ साथ यौगिक (compound) के रूप में भी पाया जाता है। ताम्बा (Copper) तथा चाँदी (Silver) उनके ऑक्साईड (oxide) तथा सल्फाईड (sulphide) अयस्क से रूप में पाया जाता है।

सक्रियता श्रेणी (Reactivity Series) के मध्य (middle) भाग में आने वाले धातु – मध्यम अभिक्रियाशील (Moderately reactive) धातुएँ

सक्रियता श्रेणी (Reactivity Series) के मध्य (middle) भाग में आने वाले धातु मध्यम रूप से क्रियाशील होते हैं अत: ये पृथ्वी की भूपर्पटी (earth's crust) में ऑक्साईड (oxide), सल्फाईड (sulphide) तथा कार्बोनेट (carbonate) के रूप में पाये जाते हैं। जिंक (zinc), आयरन(iron), लेड (lead) तथा कॉपर (copper), आदि सक्रियता श्रेणी (Reactivity Series)के मध्य (middle) भाग में आने वाले धातु हैं।

सक्रियता श्रेणी (Reactivity Series)के उपरी (top) भाग में आने वाले धातु – उच्च अभिक्रियाशील (highly reactive) धातुएँ

सक्रियता श्रेणी (Reactivity Series) के उपरी भाग में आने वाले धातु – काफी क्रियाशील होते हैं जिसके कारण ये प्रकृति (nature) में मुक्त रूप (free state) में नहीं पाये जाते हैं, जैसे कि पोटैशियम (potassium), सोडियम (sodium), कैल्शियम(calcium), मैग्निशियम (Magnesium) तथा अल्युमिनियम (Aluminium)आदि।

धातुशोधन (Metallurgy)

अयस्क (Ores) से धातुओं के निष्कर्षण (Extraction) की प्रक्रिया धातुशोधन (Metallurgy) कहलाती है।

धातुओं के निष्कर्षण (Extraction) की प्रक्रिया, धातुशोधन (Metallurgy) के चरण (steps)

अयस्क का सान्द्र्ण (Concentration of Ores)

Gangue: पृथ्वी की भूपर्पटी (earth's crust) से प्राप्त अयस्क (ores) में पाई जाने वाली अशुद्धियाँ यथा मिट्टी, बालू आदि, गैंग (Gangue) कहलाती है।

धातु के अयस्क (ores) से निष्कर्षण (Extraction) के पूर्व इन अशुद्धियों [गैंग (Gangue)] को हटाया जाता है। गैंग (Gangue) को धातु के अयस्क (ores) से साफ किये जाने की प्रक्रिया को अयस्क का सान्द्र्ण (Concentration of Ores) कहते हैं।

धातु के अयस्क (ores) से अशुद्धियों [गैंग (Gangue)] को कई तरीकों से हटाया जाता है, ये प्रक्रियाएँ अयस्क के भौतिक (Pysical) तथा रासायनिक (Chemical) गुणों पर निर्भर करते हैं।

भर्जन (Roasting)

सल्फाईड (Sulphide) के रूप में पाये जाने वाले अयस्क (ores) को हवा की उपस्थिति में गर्म करने की प्रक्रिया को भर्जन (Roasting) कहते हैं। भर्जन (Roasting) की प्रक्रिया में सल्फाईड (Sulphide) अयस्क (Ores) संबंधित ऑक्साईड (oxide) में बदल जाता है।

निस्तापन (Calcination)

कार्बोनेट (Carbonate) के रूप में पाये जाने वाले अयस्क (ores) को सीमित हवा (limited air) में गर्म किये जाने की प्रक्रिया निस्तापन (Calcination) कहलाती है। निस्तापन (Calcination) की प्रक्रिया में कार्बोनेट (carbonate) अयस्क (ore) संबंधित ऑक्साईड (respective oxide) में बदल जाते हैं।

अवकरण या उपचयन (Reduction)

भर्जन (Roasting) या निस्तापन (Calcination) के बाद प्राप्त धातु के ऑक्साईड (Oxide) को संबंधित धातु में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को अवकरण या उपचयन (Reduction) कहते हैं। अवकरण या उपचयन (Reduction) की प्रक्रिया में मेटल के ऑक्साईड (oxide) को उपयुक्त अपचायक के साथ गर्म किया जाता है, जिससे मेटल ऑक्साईड (oxide) संबंधित धातु में बदल जाता है।

भर्जन (Roasting) या निस्तापन (Calcination) की आवश्यकता

धातु के कार्बोनेट (carbonate) या सल्फाईड (sulphide) की अपेक्षा धातु के ऑक्साईड (oxide) से धातु को प्राप्त करना आसान होता है। अत: धातु के निष्कर्षण (extraction) के क्रम में सल्फाईड (sulphide) या कार्बोनेट (carbonate) के रूप में पाये जाने वाले अयस्क (ores) को पहले भर्जन (Roasting) या निस्तापन (Calcination) की प्रक्रिया द्वारा संबंधित ऑक्साईड (oxides) में परिवर्तित कर लिया जाता है। तत्पश्चात उन ऑक्साईड (oxid) के अवकरण या उपचयन (Reduction) से धातु प्राप्त की जाती है।