परीक्षा अभ्यास
हरेक एकाइको अन्त्यमा दिइएका सबै प्रश्न, सङ्केत र उत्तरसहित। उत्तर हेरेपछि आफ्नो उत्तर मिल्यो कि मिलेन, चिनो लगाउनुहोस्। नमिलेका प्रश्न पछि फेरि अभ्यास गर्नुहोस्।
9 प्रश्न
एकाइ 17 · धातु र अधातु
2. कारण दिनुहोस्
सबै धाउ खनिज हुन् तर सबै खनिज धाउ होइनन्।
उत्तर
हरेक धाउ पृथ्वीको क्रस्टमा प्राकृतिक रूपमा पाइने यौगिक वा तत्त्व भएकाले हरेक धाउ खनिज हो। तर धातु सजिलै र नाफा हुने गरी निकाल्न सकिने खनिजलाई मात्र धाउ भनिन्छ। धेरै खनिजमा धातुको मात्रा थोरै हुने वा धातु कसिलो गरी बाँधिएको हुने भएकाले तिनबाट धातु निकाल्न धेरै खर्च लाग्छ; यस्ता खनिज खनिज त हुन्, तर धाउ होइनन्। जस्तै, माटोमा आल्मिनियम हुन्छ, तर माटो आल्मिनियमको धाउ होइन; बक्साइट भने धाउ हो।
कन्सन्ट्रेसनपश्चात् धाउलाई अक्सिडेसन गरिन्छ।
उत्तर
धातुको अक्साइडलाई कार्बन, कार्बन मोनोअक्साइड वा हाइड्रोजनले रिडक्सन गरेर धातु सजिलै निकाल्न सकिने भएकाले सल्फाइड र कार्बोनेट धाउलाई पहिले रोस्टिङ वा क्याल्सिनेसनद्वारा अक्साइडमा बदलिन्छ। कन्सन्ट्रेसनपछि अक्सिडेसन गरिने भएकाले काम नलाग्ने अशुद्ध पदार्थ तताउनु पर्दैन; धाउ मात्र तताए पुग्छ र इन्धन बच्छ। अक्सिडेसनका क्रममा सल्फर, कार्बनडाइअक्साइड र पानीजस्ता अशुद्धि पनि जलेर वा निस्केर हट्छन्।
3. फरक लेख्नुहोस्
खनिज र धाउ
उत्तर
| खनिज | धाउ |
|---|---|
| पृथ्वीको क्रस्टमा पाइने प्राकृतिक, अप्राङ्गारिक, मणिभ तत्त्व वा यौगिक | धातु सजिलै र नाफा हुने गरी निकाल्न सकिने खनिज |
| यसमा धातु थोरै हुन सक्छ | यसमा धातुको प्रतिशत धेरै हुन्छ |
| यसबाट धातु निकाल्नु किफायती नहुन सक्छ | यसबाट धातु निकाल्नु किफायती हुन्छ |
| सबै खनिज धाउ होइनन् | सबै धाउ खनिज हुन् |
| जस्तै, माटो (आल्मिनियमका लागि) | जस्तै, बक्साइट (आल्मिनियमका लागि) |
रोस्टिङ र क्याल्सिनेसन
उत्तर
| रोस्टिङ | क्याल्सिनेसन |
|---|---|
| धाउलाई प्रशस्त हावाको प्रवाहमा कडासँग तताइन्छ | धाउलाई हावाबिना (वा धेरै थोरै हावामा) कडासँग तताइन्छ |
| सल्फाइड धाउका लागि गरिन्छ | कार्बोनेट (र पानी मिसिएका) धाउका लागि गरिन्छ |
| सल्फर डाइअक्साइड निस्कन्छ | कार्बनडाइअक्साइड (र पानीको बाफ) निस्कन्छ |
| जस्तै, 2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂ | जस्तै, ZnCO₃ → ZnO + CO₂ |
अक्सिडेसन र रिडक्सन
उत्तर
| अक्सिडेसन | रिडक्सन |
|---|---|
| अक्सिजन थपिनु (वा हाइड्रोजन हटिनु) | अक्सिजन हटिनु (वा हाइड्रोजन थपिनु) |
| धातु विज्ञानमा यसबाट धाउ अक्साइडमा बदलिन्छ | धातु विज्ञानमा यसबाट अक्साइड धातुमा बदलिन्छ |
| रोस्टिङ वा क्याल्सिनेसनद्वारा गरिन्छ | रिड्युसिङ एजेन्ट (C, CO, H₂) वा विद्युत् विच्छेदनद्वारा गरिन्छ |
| जस्तै, 2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂ | जस्तै, ZnO + C → Zn + CO |
4. तलका प्रश्नको उत्तर दिनुहोस्
धातु प्राप्त गर्ने स्रोत के हो?
उत्तर
धातु पृथ्वीको क्रस्टमा पाइने खनिजबाट प्राप्त हुन्छन्। सुन र प्लाटिनम (कहिलेकाहीँ चाँदी र तामा पनि) जस्ता कम सक्रिय धातु स्वतन्त्र शुद्ध अवस्थामा पाइन्छन् भने सक्रिय धातु अक्साइड, सल्फाइड, कार्बोनेट, क्लोराइड आदि यौगिकका रूपमा पाइन्छन्। नाफा हुने गरी धातु निकाल्न सकिने खनिजलाई त्यस धातुको धाउ भनिन्छ। समुद्रको पानी पनि केही धातुको स्रोत हो (यसबाट म्याग्नेसियम निकालिन्छ)। पुनःप्रयोग गरिने कबाडी पनि धातुको झन् झन् महत्त्वपूर्ण स्रोत बन्दै गएको छ।
फलाम, तामा, आल्मिनियम र चाँदीका धाउको सूची बनाउनुहोस्।
उत्तर
- फलाम: हेमाटाइट (Fe₂O₃), म्याग्नेटाइट (Fe₃O₄), साइड्राइट (FeCO₃), लिमोनाइट (2Fe₂O₃·3H₂O), आइरन पाइराइट (FeS₂)।
- तामा: चाल्कोसाइट अर्थात् कपर ग्लान्स (Cu₂S), चाल्कोपाइराइट अर्थात् कपर पाइराइट्स (CuFeS₂), क्युप्राइट (Cu₂O), मालाचाइट (Cu₂(OH)₂CO₃)।
- आल्मिनियम: बक्साइट (Al₂O₃·2H₂O), क्रायोलाइट (Na₃AlF₆), कोरन्डम (Al₂O₃)।
- चाँदी: अर्जेन्टाइट (Ag₂S), हर्न सिल्भर (AgCl), रुबी सिल्भर (Ag₃SbS₃), सिल्भर कपर ग्लान्स ((Ag,Cu)₂S)।
मेटालर्जी एक चरणबद्ध प्रक्रिया हो, कसरी? व्याख्या गर्नुहोस्।
उत्तर
धाउबाट धातु एकै पटकमा निकाल्न सकिँदैन। हरेक चरणमा धाउलाई अर्को चरणका लागि तयार पारिन्छ:
- ग्राइन्डिङ: धाउलाई पिँधेर धुलो बनाएपछि यसको सतहको क्षेत्रफल ठुलो हुन्छ।
- कन्सन्ट्रेसन: गुरुत्व विधि, चुम्बकीय विधि वा फ्रोथ फ्लोटेसनद्वारा अशुद्ध पदार्थ (बालुवा, माटो, ढुङ्गा) हटाएपछि धाउमा धातुको प्रतिशत बढ्छ।
- अक्सिडेसन: कन्सन्ट्रेट गरिएको धाउलाई अक्साइडमा बदलिन्छ। सल्फाइड धाउलाई हावामा रोस्टिङ र कार्बोनेट धाउलाई हावाबिना क्याल्सिनेसन गरिन्छ।
- रिडक्सन: अक्साइडलाई कार्बन, कार्बन मोनोअक्साइड वा हाइड्रोजनजस्ता रिड्युसिङ एजेन्टसँग तताएर (प्रायः स्मेल्टिङ गरेर) अक्सिजन हटाइन्छ। सक्रिय धातुको अक्साइडबाट भने विद्युत् विच्छेदनद्वारा अक्सिजन हटाइन्छ।
- रिफाइनिङ: अशुद्ध धातुलाई डिस्टिलेसन वा इलेक्ट्रोरिफाइनिङद्वारा शुद्ध पारिन्छ।
उदाहरण: जिङ्क ब्लेन्ड (ZnS) → फ्रोथ फ्लोटेसन → रोस्टिङ गरेर ZnO → कार्बनले रिडक्सन गरेर जिङ्क → डिस्टिलेसन गरेर शुद्ध जिङ्क।
इलेक्ट्रोरिफाइनिङबाट कसरी शुद्ध धातु प्राप्त हुन्छ? एउटा क्रियाकलापको सहायताबाट व्याख्या गर्नुहोस्।
उत्तर
इलेक्ट्रोरिफाइनिङमा अशुद्ध धातुको ढिक्कालाई एनोड र शुद्ध धातुको पातलो पातालाई क्याथोड बनाइन्छ। दुवैलाई त्यही धातुको लवणको घोलमा राखेर विद्युत् प्रवाह गरिन्छ।
क्रियाकलाप (तामा): भोल्टामिटरमा निलोतुथो (कपर सल्फेट) को घोल भरिन्छ। अशुद्ध तामालाई ब्याट्रीको धनात्मक ध्रुवसँग जोडेर एनोड र शुद्ध तामाको पातलो पातालाई ऋणात्मक ध्रुवसँग जोडेर क्याथोड बनाइन्छ। त्यसपछि विद्युत् प्रवाह गरिन्छ।
एनोडमा तामाका परमाणु इलेक्ट्रोन गुमाएर आयोनका रूपमा घोलमा जान्छन्: Cu → Cu²⁺ + 2e⁻। क्याथोडमा तामाका आयोन इलेक्ट्रोन लिएर शुद्ध तामाका रूपमा जम्मा हुन्छन्: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu। एनोड खिइँदै जान्छ भने क्याथोडमा शुद्ध तामा थपिएर त्यो बाक्लो हुँदै जान्छ। अशुद्धि एनोडमुनि एनोड मडका रूपमा खस्छन् वा घोलमै रहन्छन्। यसरी पाइने तामा करिब 99.99% शुद्ध हुन्छ।