धातु तत्वों का एक समूह है जिसमें अद्वितीय गुण होते हैं जैसे विद्युत चालकता, उच्च गर्मी हस्तांतरण, सकारात्मक प्रतिरोध गुणांक, विशेषता चमक और सापेक्ष लचीलापन। इस प्रकार का पदार्थ रासायनिक यौगिकों की दृष्टि से सरल है।
समूहों द्वारा वर्गीकरण
धातुएं मानव जाति द्वारा अपने पूरे इतिहास में उपयोग की जाने वाली सबसे आम सामग्रियों में से हैं। उनमें से अधिकांश पृथ्वी की पपड़ी की मध्य परतों में स्थित हैं, लेकिन कुछ ऐसे भी हैं जो पहाड़ के निक्षेपों में गहरे छिपे हुए हैं।. आधिकारिक तौर पर मान्यता प्राप्त समूहों में से, यह निम्नलिखित समूहों पर ध्यान देने योग्य है:
1. क्षारीय (लिथियम, पोटेशियम, सोडियम, फ्रांसियम, सीज़ियम, रूबिडियम)। पानी के संपर्क में आने पर ये हाइड्रोक्साइड बनाते हैं।
2. क्षारीय पृथ्वी (कैल्शियम, बेरियम, स्ट्रोंटियम, रेडियम)। घनत्व और कठोरता में अंतर।
3. प्रकाश (एल्यूमीनियम, सीसा, जस्ता, गैलियम, कैडमियम, टिन, पारा)। अक्सर कम घनत्व के कारण मिश्र धातुओं में उपयोग किया जाता है।
4. संक्रमणकालीन (यूरेनियम,सोना, टाइटेनियम, तांबा, चांदी, निकल, लोहा, कोबाल्ट, प्लैटिनम, पैलेडियम, आदि)। इनकी ऑक्सीकरण अवस्था परिवर्तनशील होती है।
5. सेमीमेटल्स (जर्मेनियम, सिलिकॉन, सुरमा, बोरॉन, पोलोनियम, आदि)। उनकी संरचना में एक क्रिस्टलीय सहसंयोजक जाली होती है।
6. एक्टिनाइड्स (एमरिकियम, थोरियम, एक्टिनियम, बर्केलियम, क्यूरियम, फ़र्मियम, आदि)।
7. लैंथेनाइड्स (गैडोलिनियम, समैरियम, सेरियम, नियोडिमियम, ल्यूटेटियम, लैंथेनम, एर्बियम, आदि)।
यह ध्यान देने योग्य है कि पृथ्वी की पपड़ी में धातुएँ हैं और जिन्हें समूहों में परिभाषित नहीं किया गया है। इनमें मैग्नीशियम और बेरिलियम शामिल हैं।
मूल यौगिक
प्रकृति में क्रिस्टल-रासायनिक संहिताकरण का एक अलग वर्ग है। इन तत्वों में देशी धातुएँ शामिल हैं। ये ऐसे खनिज हैं जो एक दूसरे से संबंधित नहीं हैं। अक्सर, प्रकृति में देशी धातुएं भूगर्भीय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनती हैं।
45 पदार्थ पृथ्वी की पपड़ी में क्रिस्टलीय अवस्था में जाने जाते हैं। उनमें से अधिकांश प्रकृति में अत्यंत दुर्लभ हैं, इसलिए उनकी उच्च लागत है। ऐसे तत्वों की हिस्सेदारी केवल 0.1% है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इन धातुओं को खोजना भी एक श्रमसाध्य और महंगी प्रक्रिया है। यह स्थिर कोश और इलेक्ट्रॉनों के साथ परमाणुओं के उपयोग पर आधारित है।
मूल धातुओं को महान भी कहा जाता है। उन्हें रासायनिक जड़ता और यौगिकों की स्थिरता की विशेषता है। इनमें सोना, पैलेडियम, प्लेटिनम, इरिडियम, सिल्वर, रूथेनियम आदि शामिल हैं। तांबा प्रकृति में सबसे अधिक पाया जाता है। मूल राज्य में लोहा मुख्य रूप से उल्कापिंडों के रूप में पर्वतीय निक्षेपों में मौजूद है। सबसे द्वारासमूह के दुर्लभ तत्व सीसा, क्रोमियम, जस्ता, इंडियम और कैडमियम हैं।
बुनियादी सुविधाएं
सामान्य परिस्थितियों में लगभग सभी धातुएं कठोर और प्रतिरोधी होती हैं। अपवाद फ्रांसियम और पारा, क्षार धातुएं हैं। समूह के सभी तत्वों का गलनांक अलग-अलग होता है। इसकी रेंज -39 से +3410 डिग्री सेल्सियस तक होती है। टंगस्टन को पिघलने के लिए सबसे प्रतिरोधी माना जाता है। इसके यौगिक केवल +3400 C से ऊपर के तापमान पर अपना प्रतिरोध खो देते हैं। सीसा और टिन को आसानी से पिघली हुई धातुओं से अलग किया जाना चाहिए।
साथ ही, तत्वों को घनत्व (हल्का और भारी) और प्लास्टिसिटी (कठोर और नरम) के अनुसार विभाजित किया जाता है। सभी धातु यौगिक बिजली का संचालन बहुत अच्छी तरह से करते हैं। यह गुण सक्रिय इलेक्ट्रॉनों के साथ क्रिस्टल जाली की उपस्थिति के कारण है। कॉपर, सिल्वर और एल्युमिनियम में अधिकतम चालकता होती है, सोडियम की चालकता थोड़ी कम होती है। यह धातुओं के उच्च तापीय गुणों को ध्यान देने योग्य है। चांदी को सबसे अच्छा ऊष्मा संवाहक माना जाता है, पारा सबसे खराब होता है।
पर्यावरण में धातु
अक्सर इन तत्वों को यौगिकों और अयस्कों के रूप में पाया जा सकता है। प्रकृति में धातुएं सल्फाइट, ऑक्साइड, कार्बोनेट बनाती हैं। यौगिकों को शुद्ध करने के लिए, पहले उन्हें अयस्क की संरचना से अलग करना आवश्यक है। अगला चरण मिश्र धातु और अंतिम प्रसंस्करण होगा।
औद्योगिक धातु विज्ञान में, लौह और अलौह अयस्क प्रतिष्ठित हैं। पूर्व लोहे के यौगिकों के आधार पर निर्मित होते हैं, बाद वाले अन्य धातुओं पर। प्लेटिनम, सोना और चांदी को कीमती धातु माना जाता है। उनमें से ज्यादातर पृथ्वी की पपड़ी में हैं। हालांकिकुछ हद तक, समुद्र का पानी भी एक छोटे अनुपात में होता है।
जीवों में भी महान तत्व होते हैं। एक व्यक्ति में लगभग 3% धातु यौगिक होते हैं। अधिकांश भाग के लिए, शरीर में सोडियम और कैल्शियम होते हैं, जो एक अंतरकोशिकीय इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करते हैं। केंद्रीय तंत्रिका तंत्र और मांसपेशियों के सामान्य कामकाज के लिए मैग्नीशियम आवश्यक है, लोहा रक्त के लिए अच्छा है, तांबा यकृत के लिए अच्छा है।
धातु यौगिकों का पता लगाना
अधिकांश तत्व हर जगह मिट्टी की ऊपरी परत के नीचे स्थित होते हैं। पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम धातु एल्यूमीनियम है। इसका प्रतिशत 8.2% के भीतर बदलता रहता है। पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम धातु खोजना मुश्किल नहीं है, क्योंकि यह अयस्कों के रूप में होता है।
लोहा और कैल्शियम प्रकृति में थोड़ा कम आम हैं। उनका प्रतिशत 4.1 प्रतिशत है। इसके बाद मैग्नीशियम और सोडियम - 2.3% प्रत्येक, पोटेशियम - 2.1%। प्रकृति में शेष धातुएं 0.6% से अधिक नहीं होती हैं। उल्लेखनीय है कि मैग्नीशियम और सोडियम दोनों जमीन और समुद्र के पानी में समान रूप से खनन किया जा सकता है।
प्रकृति में धातु तत्व अयस्क के रूप में या देशी अवस्था में पाए जाते हैं, जैसे तांबा या सोना। ऐसे पदार्थ हैं जिन्हें ऑक्साइड और सल्फाइड से प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, हेमेटाइट, काओलिन, मैग्नेटाइट, गैलेना, आदि।
धातु उत्पादन
तत्व निकालने की प्रक्रिया खनिज निकालने के लिए नीचे आती है। प्रकृति में धातुओं को अयस्कों के रूप में खोजना सामान्य उद्योग में सबसे सरल और सबसे सामान्य प्रक्रिया है। खोज के लिएक्रिस्टलीय निक्षेप, भूमि के एक विशेष टुकड़े में पदार्थों की संरचना का विश्लेषण करने के लिए विशेष भूवैज्ञानिक उपकरण का उपयोग किया जाता है। अधिक दुर्लभ रूप से, प्रकृति में धातुओं की उपस्थिति एक साधारण खुले गड्ढे वाली भूमिगत विधि में कम हो जाती है।
खनन के बाद, संवर्धन चरण शुरू होता है, जब अयस्क सांद्र को मूल खनिज से अलग किया जाता है। तत्वों को अलग करने के लिए गीला, विद्युत प्रवाह, रासायनिक प्रतिक्रियाएं, गर्मी उपचार का उपयोग किया जाता है। अधिकतर, धातु अयस्क की रिहाई पिघलने के परिणामस्वरूप होती है, यानी रिकवरी के साथ गर्म करना।
एल्यूमीनियम खनन
अलौह धातु विज्ञान इस प्रक्रिया में लगा हुआ है। खपत और उत्पादन के मामले में, यह भारी उद्योग की अन्य शाखाओं में अग्रणी है। पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम धातु आधुनिक दुनिया में बहुत मांग में है। उत्पादन के मामले में एल्युमीनियम स्टील के बाद दूसरे स्थान पर है।
सबसे अधिक, इस तत्व का उपयोग विमानन, मोटर वाहन और विद्युत उद्योगों में किया जाता है। यह उल्लेखनीय है कि पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम धातु "कृत्रिम" साधनों से भी प्राप्त की जा सकती है। ऐसी रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए बॉक्साइट की आवश्यकता होती है। वे एल्यूमिना बनाते हैं। विद्युत धारा की क्रिया के तहत इस पदार्थ को कार्बन इलेक्ट्रोड और फ्लोराइड नमक के साथ मिलाकर, आप सबसे शुद्ध एल्यूमीनियम अयस्क प्राप्त कर सकते हैं।
चीन इस घटक के उत्पादकों में अग्रणी देश है। वहां सालाना 18.5 मिलियन टन तक धातु को गलाया जाता है। रूसी-स्विस संघ UC RUSAL समान एल्यूमीनियम खनन रेटिंग में अग्रणी है।
धातुओं का प्रयोग
समूह के सभी तत्व टिकाऊ, अभेद्य और तापमान के अपेक्षाकृत प्रतिरोधी हैं। यही कारण है कि रोजमर्रा की जिंदगी में धातुएं इतनी आम हैं। आज इनका उपयोग बिजली के तार, प्रतिरोधक, उपकरण और घरेलू सामान बनाने के लिए किया जाता है।
धातु निर्माण और उपकरण सामग्री के लिए आदर्श हैं। निर्माण में, शुद्ध और संयुक्त मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। इंजीनियरिंग और उड्डयन में, मुख्य कनेक्शन स्टील और हार्ड बॉन्ड हैं।
