इस तथ्य के बावजूद कि कृत्रिम रूप से निर्मित सामग्री का उद्योग और रोजमर्रा की जिंदगी में तेजी से उपयोग किया जा रहा है, धातुओं के उपयोग को मना करना अभी तक संभव नहीं है। उनके पास गुणों का एक अनूठा संयोजन है, और मिश्र आपको उनकी क्षमता को अधिकतम करने की अनुमति देते हैं। धातुओं का उत्पादन और उपयोग किन क्षेत्रों में होता है?
तत्वों के समूह की विशेषता
धातुओं को विशिष्ट गुणों वाले अकार्बनिक रसायनों के एक समूह के रूप में समझा जाता है। वे आम तौर पर निम्नलिखित शामिल करते हैं:
- उच्च तापीय चालकता;
- लचीलापन, मशीनिंग की सापेक्ष आसानी;
- अपेक्षाकृत उच्च गलनांक;
- अच्छी विद्युत चालकता;
- विशेषता "धातु" चमक;
- प्रतिक्रियाओं में अपचायक की भूमिका;
- उच्च घनत्व।
बेशक, इस समूह के सभी तत्वों में ये सभी गुण नहीं होते हैं, उदाहरण के लिए, पारा कमरे के तापमान पर तरल होता है, गैलियम मानव हाथों की गर्मी से पिघलता है, और बिस्मथ को शायद ही प्लास्टिक कहा जा सकता है। लेकिन सामान्य तौर पर, इन सभी विशेषताओं का पता धातुओं की समग्रता में लगाया जा सकता है।
आंतरिक वर्गीकरण
धातुओं को सशर्त रूप से कई श्रेणियों में विभाजित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक उन तत्वों को जोड़ती है जो विभिन्न मापदंडों में एक दूसरे के सबसे करीब होते हैं। निम्नलिखित समूह प्रतिष्ठित हैं:
- क्षारीय - 6;
- क्षारीय पृथ्वी - 4;
- संक्रमणकालीन - 38;
- प्रकाश - 7;
- अर्धधातु - 7;
- लैंथेनाइड्स - 14+1;
- एक्टिनाइड्स - 14+1;
समूहों में से दो और हैं: बेरिलियम और मैग्नीशियम। इस प्रकार, इस समय, सभी खोजे गए तत्वों में से, 94 वैज्ञानिक धातुओं के लिए जिम्मेदार हैं।
इसके अलावा, यह उल्लेखनीय है कि अन्य वर्गीकरण भी हैं। उनके अनुसार, महान धातु, प्लेटिनम समूह धातु, संक्रमण के बाद, दुर्दम्य, लौह और अलौह धातु आदि को अलग-अलग माना जाता है। यह दृष्टिकोण केवल कुछ उद्देश्यों के लिए समझ में आता है, इसलिए आम तौर पर स्वीकृत वर्गीकरण का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक है.
रसीद इतिहास
मानवता अपने पूरे विकास में धातुओं के प्रसंस्करण और उपयोग के साथ निकटता से जुड़ी हुई है। सबसे आम तत्व होने के अलावा, उन्हें केवल यांत्रिक प्रसंस्करण की सहायता से विभिन्न उत्पादों में बनाया जा सकता है। चूंकि अयस्क के साथ काम करने में कोई कौशल नहीं था, पहले तो यह केवल सोने की डली के उपयोग के बारे में था। सबसे पहले यह एक नरम धातु थी, जिसने इसका नाम तांबे के युग को दिया, जिसने पत्थर की जगह ले ली। इस अवधि के दौरान, ठंड फोर्जिंग विधि विकसित की गई थी। कुछ सभ्यताओं में गलाना संभव हो गया है। धीरे-धीरे लोगों को रंगीन होने में महारत हासिल हो गईसोना, चाँदी, टिन जैसी धातुएँ।
बाद में कांस्य युग ने द्वापर युग की जगह ले ली। यह लगभग 20 सहस्राब्दी तक चला और मानव जाति के लिए एक महत्वपूर्ण मोड़ बन गया, क्योंकि इस अवधि के दौरान मिश्र धातुओं को प्राप्त करना संभव हो गया था। धातु विज्ञान का क्रमिक विकास हो रहा है, धातु प्राप्त करने के तरीकों में सुधार किया जा रहा है। हालांकि, 13-12 शतकों में। ईसा पूर्व इ। तथाकथित कांस्य पतन हुआ, जिसने लौह युग की शुरुआत को चिह्नित किया। यह संभवतः टिन के भंडार में कमी के कारण था। और उस समय खोजे गए सीसा और पारा, कांस्य के स्थान पर नहीं बन सके। इसलिए लोगों को अयस्क से धातुओं का उत्पादन विकसित करना पड़ा।
अगला कालखंड अधिक समय तक नहीं चला - एक सहस्राब्दी से भी कम, लेकिन इतिहास पर एक उज्ज्वल छाप छोड़ी। इस तथ्य के बावजूद कि लोहे को बहुत पहले जाना जाता था, कांस्य की तुलना में इसकी कमियों के कारण इसका उपयोग लगभग कभी नहीं किया गया था। इसके अलावा, बाद वाले को प्राप्त करना बहुत आसान था, जबकि अयस्क को गलाने में अधिक श्रम लगता था। तथ्य यह है कि देशी लोहा काफी दुर्लभ है, इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि कांस्य का परित्याग इतना धीमा रहा है।
धातु निष्कर्षण कौशल का अर्थ
जिस तरह मानव पूर्वज ने पहले एक नुकीले पत्थर को एक छड़ी से बांधकर उपकरण बनाया, उसी तरह एक नई सामग्री के लिए संक्रमण भी उतना ही भव्य निकला। धातु उत्पादों का मुख्य लाभ यह था कि उन्हें बनाना और मरम्मत करना आसान था। पत्थर में प्लास्टिसिटी और लचीलापन नहीं होता है, जिससे किउसमें से कोई भी हथियार केवल नया बनाया जा सकता था, उनकी मरम्मत नहीं की जा सकती थी।
इस प्रकार, यह धातुओं के उपयोग के लिए संक्रमण था जिसके कारण उपकरणों में और सुधार हुआ, नए घरेलू सामान, सजावट का उदय हुआ, जो पहले बनाना असंभव था। इन सभी ने तकनीकी प्रगति को गति दी और धातु विज्ञान के विकास की नींव रखी।
आधुनिक तरीके
यदि प्राचीन काल में लोग केवल अयस्कों से धातु प्राप्त करने से परिचित थे, या वे सोने की डली से संतुष्ट हो सकते थे, तो वर्तमान में और भी तरीके हैं। वे रसायन विज्ञान के विकास की बदौलत संभव हुए। इस प्रकार, दो मुख्य दिशाएँ प्रकट हुईं:
- पाइरोमेटलर्जी। इसने अपना विकास पहले शुरू किया और सामग्री को संसाधित करने के लिए आवश्यक उच्च तापमान से जुड़ा है। इस क्षेत्र में आधुनिक तकनीक भी प्लाज्मा के उपयोग की अनुमति देती है।
- हाइड्रोधातुकर्म। यह दिशा जल एवं रासायनिक अभिकर्मकों का प्रयोग कर अयस्कों, अपशिष्टों, सान्द्रों आदि से तत्वों के निष्कर्षण में लगी हुई है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातुओं के उत्पादन को शामिल करने वाली एक विधि अत्यंत सामान्य है, और कार्बराइजिंग विधि भी काफी लोकप्रिय है।
एक और दिलचस्प तकनीक है। उच्च शुद्धता की कीमती धातुओं को प्राप्त करना और कम से कम नुकसान के साथ इसकी बदौलत संभव हुआ। यह शोधन के बारे में है। यह प्रक्रिया शोधन के प्रकारों में से एक है, अर्थात् अशुद्धियों का क्रमिक पृथक्करण। उदाहरण के लिए, सोने के मामले में, क्लोरीन के साथ पिघल की संतृप्ति का उपयोग किया जाता है, और प्लैटिनम में घुल जाता हैअभिकर्मकों के साथ अलगाव के बाद खनिज एसिड।
वैसे, इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातु प्राप्त करना सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है यदि गलाने या पुनर्प्राप्ति आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं है। ठीक ऐसा ही एल्युमिनियम और सोडियम के साथ होता है। अधिक नवीन प्रौद्योगिकियां भी हैं जो बिना किसी महत्वपूर्ण लागत के काफी खराब अयस्कों से भी अलौह धातुओं को प्राप्त करना संभव बनाती हैं, लेकिन हम इसके बारे में थोड़ी देर बाद बात करेंगे।
मिश्र धातुओं के बारे में
प्राचीन काल में ज्ञात अधिकांश धातुएं हमेशा कुछ जरूरतों को पूरा नहीं करती थीं। जंग, अपर्याप्त कठोरता, भंगुरता, भंगुरता, नाजुकता - अपने शुद्ध रूप में प्रत्येक तत्व की अपनी कमियां हैं। इसलिए, नई सामग्रियों की खोज करना आवश्यक हो गया जो ज्ञात लोगों के लाभों को जोड़ती हैं, अर्थात धातु मिश्र धातु प्राप्त करने के तरीके खोजने के लिए। आज दो मुख्य तरीके हैं:
- कास्टिंग। मिश्रित घटकों के पिघल को ठंडा और क्रिस्टलीकृत किया जाता है। यह वह तरीका था जिसने मिश्र धातुओं के पहले नमूने प्राप्त करना संभव बनाया: कांस्य और पीतल।
- दबा रहे हैं। पाउडर के मिश्रण को उच्च दबाव के अधीन किया जाता है और फिर sintered किया जाता है।
आगे सुधार
हाल के दशकों में, जैव प्रौद्योगिकी का उपयोग करके मुख्य रूप से बैक्टीरिया की मदद से धातुओं का उत्पादन सबसे आशाजनक है। सल्फाइड कच्चे माल से तांबा, निकल, जस्ता, सोना और यूरेनियम निकालना पहले से ही संभव हो गया है। वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि सूक्ष्मजीवों को लीचिंग, ऑक्सीकरण, सोखना और वर्षा जैसी प्रक्रियाओं से जोड़ा जाएगा। इसके अलावा, यह अत्यंत महत्वपूर्ण हैगहरे अपशिष्ट जल उपचार की समस्या, इसके लिए भी, वे एक समाधान खोजने की कोशिश कर रहे हैं जिसमें बैक्टीरिया की भागीदारी शामिल है।
आवेदन
धातुओं और मिश्र धातुओं के बिना, जिस रूप में यह अब मानव जाति के लिए जाना जाता है, जीवन असंभव होगा। ऊंची इमारतों, हवाई जहाज, बर्तन, दर्पण, बिजली के उपकरण, कार और बहुत कुछ केवल पत्थर से तांबे, कांस्य और लोहे के लोगों के दूर के संक्रमण के कारण मौजूद हैं।
अपनी असाधारण विद्युत और तापीय चालकता के कारण, धातुओं का उपयोग विभिन्न प्रकार के उद्देश्यों के लिए तारों और केबलों में किया जाता है। सोने का उपयोग गैर-ऑक्सीकरण संपर्क बनाने के लिए किया जाता है। उनकी ताकत और कठोरता के कारण, धातुओं का व्यापक रूप से निर्माण में और विभिन्न प्रकार की संरचनाओं के लिए उपयोग किया जाता है। आवेदन का एक अन्य क्षेत्र सहायक है। एक कामकाजी के निर्माण के लिए, उदाहरण के लिए, काटने वाले हिस्से, कठोर मिश्र धातु और विशेष प्रकार के स्टील का अक्सर उपयोग किया जाता है। अंत में, महान धातुओं को गहनों के लिए एक सामग्री के रूप में अत्यधिक महत्व दिया जाता है। तो बहुत सारे अनुप्रयोग हैं।
धातुओं और मिश्र धातुओं के बारे में दिलचस्प
इन तत्वों का उपयोग इतना व्यापक है और इसका इतना लंबा इतिहास है कि यह आश्चर्य की बात नहीं है कि विभिन्न जिज्ञासु स्थितियां उत्पन्न होती हैं। अंत में उन्हें और केवल कुछ दिलचस्प तथ्यों को लाया जाना चाहिए:
- इसके व्यापक उपयोग से पहले, एल्यूमीनियम अत्यधिक मूल्यवान था। कटलरी, जिसे नेपोलियन III मेहमानों को प्राप्त करते समय इस्तेमाल करता था, इस सामग्री से बना था और इसका विषय थासम्राट का गौरव।
- स्पेनिश में प्लैटिनम नाम का अर्थ है "चांदी"। अपेक्षाकृत उच्च गलनांक और इसलिए, लंबे समय तक इसका उपयोग करने की असंभवता के कारण तत्व को ऐसा अप्रभावी नाम मिला।
- अपने शुद्धतम रूप में सोना नरम होता है और नाखूनों से आसानी से खरोंचा जाता है। इसीलिए गहने बनाने के लिए इसे चांदी या तांबे के साथ मिश्रित किया जाता है।
- थर्मोइलास्टिक की एक जिज्ञासु संपत्ति के साथ मिश्र धातु हैं, यानी आकार स्मृति प्रभाव। विकृत और गर्म होने पर, वे अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं।
