પાઠ 3 ધાતુઓ અને અધાતુઓ

 

 આપણા  દૈનિક જીવનમાં ધાતુઓ અને અધાતુઓના કેટલાક ઉપયોગો વિશે વિચારો.

તત્ત્વોને ધાતુઓ  અથવા અધાતુઓમાં વર્ગીકૃત કરતી વખતે આપણે  ગુણધર્મો નો વિચાર કરવો પડે.

 આ ગુણધર્મ આ તત્વોની ઉપયોગીતા સાથે કેવી રીતે સંકળાયેલ છે ? ચાલો, આપણે આમાંના કેટલાક ગુણધર્મોને વિગતવાર જોઈએ.

ભૌતિક ગુણધર્મો (Physical Properties)

ધાતુઓ (Metals):

• ધાતુઓ  તેમની શુદ્ધ અવસ્થામાં ચળકાટવાળી સપાટી ધરાવે છે. આ ગુણધર્મને ધાત્વીય ચમક  કહે છે.
•  સામાન્ય રીતે ધાતુ સખત હોય છે. દરેક ધાતુની સખતાઈ અલગ–અલગ હોય છે.
•  કેટલીક ધાતુઓને ટીપીને  પાતળા પતરા બનાવી શકાય છે.આ ગુણધર્મ ને ટીપાઉપણું  કહે છે. 
• ધાતુઓની પાતળા તારમાં ફેરવાઈ જવાની ક્ષમતાને તણાવપણુ  કહે છે. સોનું સૌથી વધુ તનનીય ધાતુ છે.

એક ગ્રામ સોનામાંથી 2 km લંબાઈનો  તાર બનાવી શકાય છે.

તે તેમના ટિપાઉપણા અને તણાવપણાના કારણે થાય છે, જેથી ધાતુઓને આપણી જરૂરરિયાત પ્રમાણે જુદા-જુદા આકાર આપી શકાય છે. 

• ધાતુ ઉષ્માના  સારા વાહકો છે અને ઊંચા ગલનબિંદુ ધરાવે છે. 

સિલ્વર અને કોપર ઉષ્માના  ઉત્તમ વાહકો છે. સીસું અને પારો સરખામણીમાં ઉષ્માના  મંદ વાહક છે.

• જયારે ધાતુઓને સખત સપાટી પર અફાળવવામાં આવે ત્યારે  ધાતુઓ સખત સપાટી પર અફાળવાથી ધ્વનિ ઉત્પન્ન કરે છે તેમને રણકાર યુક્ત  કહે છે. 

અધાતુઓ (Non-metals):

ધાતુઓની તુલનામાં અધાતુઓ ઘણી ઓછી છે. કાર્બન, સલ્ફર, આયોડિન, ઑક્સિજન, હાઇડ્રોજન વગેરે અધાતુના કેટલાક ઉદાહરણો છે. 

અધાતુઓ ઘન અથવા વાયુઓ છે, સિવાય કે બ્રોમિન જે પ્રવાહી છે.

(i) પારા (મરક્યુરી) સિવાયની તમામ ધાતુઓ ઓરડાના તાપમાને ઘન સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. 

પરંતુ, ગેલિયમ અને સીઝિયમ ઘણાં નીચા ગલનબિંદુ ધરાવે છે. આ બે ધાતુખોને  હથેળી પર રાખતા તે પીગળી જશે.

(i) આયોડિન અધાતુ છે, પરંતુ તે ચમકદાર છે.

(ii) કાર્બન અધાતુ છે જે વિવિધ સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. દરેક સ્વરૂપને અપરરૂપ (Allotrope) કહે છે.

કાર્બનનું અ૫૨રૂપ હીરો સૌથી સખત કુદરતી પદાર્થ તરીકે જાણીતો  છે અને તે ખૂબ જ ઊંચું ગલનબિંદુ તેમજ ઉત્કલનબિંદુ ધરાવે છે. કાર્બનનું અન્ય અપરરૂપ ગ્રેફાઈટ વિઘુતની સુવાહક છે.

(iv) આલ્કલી ધાતુઓ  (લિથિયમ, સોડિયમ, પોટેશિયમ) એટલી બધી નરમ હોય છે કે તેને છરી વડે પણ કાપી શકાય છે. તે ઓછી ઘનતા અને નીચા ગલનબિંદુ ધરાવે છે.

તત્ત્વોને તેના રાસાયણિક ગુણધર્મો ના આધારે ધાતુઓ અને અધાતુઓમાં વધુ ચોક્કસપણે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

મોટા ભાગની અધાતુઓ પાણીમાં ઓગળે ત્યારે એસિડિક ઓક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે.જ્યારે બીજી તરફ મોટા ભાગની ધાતુ બેઝિક ઑક્સાઇડ આપે છે.

 

ધાતુના રાસાયણિક ગુણધર્મો:

લગભગ તમામ ધાતુઓ ઑક્સિજન સાથે સંયોજાઈને ધાતુ ઓક્સાઈડ બનાવે છે.

ધાતુ→ ઑક્સિજન→ ધાતુ ઓક્સાઈડ

ઉદાહ૨ણ તરીકે, જ્યારે  કોપરને હવામાં ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે તે ઑક્સિજન સાથે  સંયોજાઈને કાળા રંગ નો કોપર(II) ઓકસાઇડ બનાવે છે.

2Cu + O2 →2CuO

(કોપર)           (કોપર (II) ઓક્સાઈડ)

તેવી જ રીતે એલ્યુમિનિયમ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ બનાવે છે.

4AI + 3o2→ 2Al2o3

(એલ્યુમિનિયમ)    (એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઈડ)

એવા ધાતુ ઓક્સાઇડ જે એસિડ અને બેઇઝ એમ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરીને ક્ષાર અને પાણી બનાવે છે, તે ઊભયગુણી ઓક્સાઇડ તરીકે ઓળખાય છે. 

એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ નીચે પ્રમાણે એસિડ અને બેઇઝ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે :

Al2o3+6HCI→ 2AICI3+ 3H2o

Al2O3 + 2NaOH →2Na AIO2+ H2o

 (સોડિયમ એલ્યુમિનેટ)

મોટા ભાગના ધાતુ ઑક્સાઇડ પાણીમાં  અદ્રાવ્ય હોય છે, પરંતુ આમાંના કેટલાક પાણીમાં દ્રાવ્ય થઈ આલ્કલી બનાવે છે. 

સોડિયમ ઓક્સાઇડ અને પોટેશિયમ ઓક્સાઇડ પાણીમાં દ્રાવ્ય થઈ  નીચે મુજબ આલ્કલી ઉત્પન્ન કરે છે :

Na2O(s) + H2O(l) →2NaOH(aq)

K2o (s) + H2O(I) →2KOH(aq). 

પોટૅશિયમ અને સોડિયમ જેવી ધાતુઓ એટલી તીવ્ર પ્રક્રિયા કરે છે કે જો તેને ખુલ્લામાં (હવામાં)  રાખવામાં આવે તો તે આગ પકડી લે છે. તેથી તેમને સુરક્ષિત રાખવા અને આકસ્મિક આગ રોકવા માટે કેરોસીનમાં ડુબાડી ને રાખવામાં આવે છે. 

સામાન્ય તાપમાને, ધાતુઓ જેવી કે મેગ્નેશીયમ,ઍલ્યુમિનિયમ, ઝિંક, સીસું વગેરેની સપાટીઓ ઓક્સાઈડ ના પાતળા સ્તરે વડે ઢંકાઈ જાય છે.

રક્ષણાત્મક ઓકસાઇડનું  સ્તર ધાતુનું વધુ ઓક્સિડેશન થતું  અટકાવે છે.

લોખંડ ને  ગરમ કરતાં તે  સળગતુ નથી પરંતુ લોખંડના ભૂકાને બર્નરની  જ્યોતમાં નાખતા તે તીવ્રતાથી સળગે છે.

કૉપર સળગતું નથી, પરંતુ ગરમ ધાતુ પર કાળા રંગનું કોપર(II) ઓકસાઇડનું સ્તર લાગી જાય છે. 

ચાંદી અને સોનુ ઊંચા તાપમાને પણ ઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરતું નથી.

ધાતુના નમુનાઓ પૈકી સોડિયમ સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાત્મક છે, મેગ્નેશિયમની પ્રક્રિયા ઓછી તીવ્ર છે જે દર્શાવે છે કે તે સોડિયમ કરતા ઓછી પ્રતિક્રિયાત્મકતા છે. 

પરંતુ ઑક્સિજન સાથેની દહન-પ્રક્રિયા આપણને  ઝિંક, લોખંડ, કોપર અથવા સીસાની પ્રતિક્રિયાત્મકતા નક્કી કરવા માટે મદદરૂપ થતી નથી. 

ધાતુઓ  પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરે ત્યારે શું થાય છે ?

ધાતુઓ  પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરે છે અને ધાતુ ઓક્સાઈડ વાયુ ઉત્પન્ન કરે  છે. 

ધાતુ ઓક્સાઈડ  જે પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે, તે તેમાં ઓગળીને ધાતુ હાઇડ્રોકસાઇડ  બનાવે છે. પરંતુ તમામ ધાતુઓ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરતી નથી.

ધાતુ +પાણી →ધાતુ ઓક્સાઈડ+ હાઈડ્રોજન 

ધાતુ ઓક્સાઈડ+ પાણી→ ધાતુ હાઇડ્રોકસાઇડ

પોટેશિયમ અને સોડિયમ જેવી ધાતુઓ ઠંડા પાણી સાથે ઉગ્ર પ્રક્રિયા કરે છે. 

સોડિયમ અને પોટેશિયમના કિસ્સામાં, પ્રક્રિયા એટલી હદે તીવ્ર અને ઉષ્માક્ષેપક  હોય છે. કે ઉત્પન્ન થતો હાઈડ્રોજન  તરત જ આગ પકડે છે.

2K(s) + 2H2O(I) → 2KOH(aq) + H2(g) + ઉષ્મા ઉર્જા

2Na(s) + 2H2O(I) → 2NaOH(aq) + H2(g) + ઉષ્મા ઉર્જા

કેલ્શિયમ ની  પાણી સાથેની પ્રક્રિયા ઓછી તીવ્ર હોય છે, ઉત્પન્ન  થતી ઉષ્મા હાઇડ્રોજન માટે આગ પકડવા માટે પૂરતી હોતી નથી.

Ca(s)+ 2H2O(1) →Ca(OH)(aq) +H2(g)

કેલ્શિયમ સપાટી પર તરી આવે છે કારણ કે ઉત્પન્ન થતાં  હાઇડ્રોજન વાયુના પરપોટા ધાતુની સપાટી પર ચીપકે છે.

 મેગ્નેશિયમ ધાતુ ઠંડા પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરતી નથી. તે ગરમ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને હાઈડ્રોજન  વાયુ બનાવે છે.

તેની સપાટી પર હાઇડ્રોજન વાયુના પરપોટા ચીપકવાથી તે પણ તરવાનું શરૂ કરે છે.

ઍલ્યુમિનિયમ, લોખંડ અને ઝિંક જેવી ધાતુઓ  ઠંડુ કે ગરમ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરી નથી, પરંતુ તેઓ વરાળ સાથે પ્રક્રિયા કરી ધાતુ  ઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન બનાવે છે.

2Al(s) + 3H2O(g) → Al2o3(s) + 3H)(g)

3Fe(s) + 4H2O(g) → Fe3o4(s) + 4H2(g)

સીસું, કૉપર, ચાંદી અને સોના જેવી ધાતુઓ પાણી સાથે સહેજ પણ પ્રક્રિયા કરતી નથી.

ધાતુઓ એસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરે ત્યારે શું થાય છે ?

ધાતુઓ એસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ક્ષાર અને હાઇડ્રોજન વાયુ આપે છે.

ધાતુ + મંદ એસિડ → ક્ષાર + હાઇડ્રોજન

જ્યારે ધાતુની નાઇટ્રિક  એસિડ સાથે પ્રક્રિયા થાય ત્યારે હાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન થતો જ નથી,

કારણ કે HN3 પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે. તે H2નું ઓકિસડેશન કરે છે અને પોતે   કોઈ પણ નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડમા રિડકશન પામે છે (N2o NO, NO2). 

પરંતુ મેગ્નેશિયમ (Mg) અને મેંગેનીઝ (Mn) ખૂબ જ મંદ HNO3 સાથે પ્રક્રિયા કરી H2 વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે. 

મે ગનેશિયમના  કિસ્સામાં પરપોટા ઉત્પન્ન થવાનો દર સૌથી વધુ હતો. આ કિસ્સામાં પ્રક્રિયા પણ સૌથી વધુ ઉષ્માક્ષેપક હતી. 

પ્રતિક્રિયાત્મકતા Mg > Al > Zn > Fe ક્રમમાં  ઘટે છે. કો૫૨ના કિસ્સામાં પરપોટા જોવા મળતા નથી અને તાપમાનમાં  પણ કોઈ ફેરફાર થતો નથી તે દર્શાવે છે કે, કૉપર મંદ HCI સાથે પ્રક્રિયા કરતી નથી.

ધાતુઓ અન્ય ધાતુના ક્ષારના દ્રાવણ સાથે કેવી રીતે પ્રક્રિયા કરે છે?

સક્રિય ધાતુ તેનાથી ઓછી સક્રિય ધાતુને તેમના  સંયોજનોના દ્રાવણ અથવા પીગાળેલ સ્વરૂપમાંથી વિસ્થાપિત કરી શકે છે. 

પરંતુ તમામ ધાતુઓ પ્રક્રિયકો સાથે પ્રક્રિયા કરતી નથી.

તેથી આપણે એકત્ર કરેલા તમામ ધાતુના નમૂનાઓને તેમની પ્રતિક્રિયાત્મકતા ઊતરતા ક્રમમાં મૂકી શકતા નથી. 

જો ધાતુ  A ધાતુ Bને તેના દ્રાવણમાંથી વિસ્થાપિત કરે તો તે B કરતાં વધુ પ્રતિક્રિયાત્મક છે.

ધાતુ A + B ના ક્ષારનું દ્રાવણ → Aના ક્ષારનું દ્રાવણ + ધાતુ B

 

ધાતુઓ અને અધાતુઓ કેવી રીતે પ્રક્રિયા કરે છે ?

 ઉમદા વાયુ (noble gases) કે જે સંપૂર્ણ ભરાયેલી  બાહ્યતમ કક્ષા ધરાવે છે તે ખૂબ જ અલ્પ પ્રમાણમાં રાસાયણિક ક્રિયાશીલતા દર્શાવે છે 

તેથી, આપણે તત્વોની પ્રતિક્રિયાત્મકતાના સંપૂર્ણ ભરાયેલ સંયોજકતા કક્ષા પ્રાપ્ત કરવાની વૃત્તિ તરીકે  સમજી શકીએ.

સોડિયમ પરમાણુની બાહ્યતમ કક્ષામાં એક  ઇલેકટ્રોન છે. જો તે તેની M કક્ષામાંથી ઈલેક્ટ્રૉન ગુમાવે તો હવે L કક્ષા સ્થાયી અષ્ટક રચના ધરાવે છે. 

આ પરમાણુના કેન્દ્ર પાસે હજી પણ 11 પ્રોટોન છે, પરંતુ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા 10 થઈ જશે.

 તેથી ત્યાં અસરકારક ધનભાર થશે જે આપણને સોડિયમ ધનાયન Na+ આપે છે.

જ્યારે બીજી  ત૨ફ ક્લોરિનની બાહ્યતમ કક્ષામાં સાત ઈલેક્ટ્રોન છે અને તેને તેનું અષ્ટક પૂર્ણ કરવા માટે વધુ એક ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર છે. 

જો સોડિયમ અને ક્લોરિન પ્રક્રિયા કરે ત્યારે સોડિયમ દ્વારા ગુમાવાતો ઈલેક્ટ્રૉન ક્લોરિન દ્વારા મેળવી લેવાય છે

ઈલેકટ્રોન મળ્યા બાદ ક્લોરિન પરમાણુ એકમ ઋણ ભાર પ્રાપ્ત કરે છે.

કારણ કે તેના કેન્દ્રમાં 17 પ્રોટોન હોય છે અને તેના K, L અને M કક્ષાઓમાં 18 ઈલેક્ટ્રૉન હોય છે.

તે આપણને ક્લોરિન એનાયન CI- આપે છે. તેથી આ બંને તત્ત્વો તેમની વચ્ચે નીચે પ્રમાણે નો આપ-લે નો સંબંધ ધરાવે છે :

સોડિયમ અને ક્લોરાઇડ આયનો  વિરુદ્ધ ભારવાળા હોવાથી એકબીજાને આકર્ષે છે અને સ્થિર વિધુત આકર્ષણ બળથી જકડાઈને સોડિયમ ક્લોરાઇડ (NaCI) સ્વરૂપે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. 

અત્રે તે નોંધવા યોગ્ય છે કે સોડિયમ ક્લોરાઇડ અણુ સ્વરૂપે નહિ પરંતુ વિરુદ્ધ ભારવાળા આયનોના સમુચ્ચય સ્વરૂપે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

આયનીય સંયોજનો ના ગુણધર્મો :

(i) ભૌતિક સ્વભાવ :

ધન અને ઋણ આયનો વચ્ચે પ્રબળ આકર્ષણ બળ હોવાના કારણે આયનીય સંયોજનો ઘન અને થોડાં સખત હોય છે.

આ સંયોજનો સામાન્ય રીતે બરડ  હોય છે અને દબાણ આપતાં તૂટીને ટુકડા થઈ જાય છે.

(ii) ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ : આયનીય સંયોજન ઊંચા ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ ધરાવે  છે. 

પ્રબળ આંતર આયનીય આકર્ષણને તોડવા માટે નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં ઉર્જાની જરૂર પડે છે તેના કારણથી આમ બને છે.

(ii) દ્રવ્યતા: વિદ્યુતસંયોજક સંયોજનો સામાન્ય રીતે પાણીમાં દ્રાવ્ય તેમજ કેરોસીન, પેટ્રોલ વગેરે જેવા દ્રાવણમાં અદ્રાવ્ય હોય છે.

(iv) વિદ્યુતનું વહન : દ્રાવણમાંથી થતું વિદ્યુતનું વહન વીજભારિત કણોની ગતિશીલતાના કારણે  થાય છે. 

પાણીમાં બનાવેલું આયનીય સંયોજનનું દ્રાવણ આયનો ધરાવે છે કે જે દ્રાવણમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરતા વિરુદ્ધ વિદ્યુતધ્રુવ તરફ સ્થળાંતર પામે છે.

ધન અવસ્થામાં આયનીય સંયોજનો વિદ્યુતનું વહન કરતા નથી કારણ કે, ઘનમાં  તેમના બંધારણ દૃઢ હોવાથી આયનોનું સ્થળાંતર શક્ય બનતું નથી.

પરંતુ આયનીય સંયોજન પીગળેલી અવસ્થામાં વિદ્યુતનું વહન  કરે છે.

ઉષ્માના કારણે વિરુદ્ધ વીજભાર ધરાવતાં આયનો વચ્ચે સ્થિરવિધુતીય આકર્ષણ બળો નિર્બળ બનતા પીગળેલી અવસ્થામાં આવું શક્ય બને છે.

આમ, આયનો આસાનીથી સ્થળાંતર કરી શકે છે અને વિદ્યુતનું વહન કરે છે.

ધાતુઓની પ્રાપ્તિ :

પૃથ્વીનું  ભૂપૃષ્ઠ (પોપડો) ધાતુઓનો  મોટો સ્ત્રોત છે.

દરિયાનું પાણી પણ સોડિયમ ક્લોરાઈડ, મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ વગેરે જેવા દ્રવ્ય ક્ષારો  ધરાવે છે.

જે તત્વો કે સંયોજનો પૃથ્વીના ભૂપૃષ્ઠમાંથી કુદરતી રીતે મળે છે તેને ખનીજ કહે છે.

કેટલીક જગ્યાએ ખનીજો કોઈ ચોક્કસ ધાતુનું ઘણું ઉચું ટકાવારી પ્રમાણ ધરાવે છે અને તેમાંથી ધાતુ નું નિષ્કર્ષણ લાભદાયી હોઈ શકે છે.

(તેમાંથી ધાતુ લાભદાયી રીતે નિષ્કર્ષિત કરી શકાય છે.) આવી ખનીજોને કાચીધાતુ (ores) કહે છે.

ધાતુઓનું નિષ્કર્ષણ‌:

• કેટલીક ધાતુઓ પૃથ્વીના ભૂપૃષ્ઠમાંથી મુક્ત અવસ્થામાં મળે છે. કેટલીક તેમના સંયોજનો ના રૂપમાં મળે છે.
• સક્રિયતા શ્રેણીમાં તળિયે  સંયોજનો ના રૂપમાં મળે છે. સક્રિયતા શ્રેણીમાં તળિયે રહેલી ધાતુઓ સૌથી ઓછી સક્રિય છે.
• તે ઘણી વાર મુક્ત અવસ્થામાં મળે છે. ઉદાહરણ તરીકે સોનું, ચાંદી, પ્લેટિનમ અને કોપર મુક્ત અવસ્થામાં મળે છે. 
• કોપર અને સિલ્વર તેમની સલ્ફાઇડ અથવા ઓક્સાઈડ અયસ્ક (કાચી ધાતુ )સ્વરૂપે સંયોજિત અવસ્થામાં પણ મળે છે. 
• સક્રિયતા શ્રેણીમાં ટોચ પર રહેલી ધાતુઓ  (K, Na, Ca, Mg અને AI) એટલી હદે સક્રિય છે કે તે ક્યારેય  કુદરતમાં મુક્ત તત્ત્વો રૂપે મળતી નથી. 
• સક્રિયતા  શ્રેણીની મધ્યમાં રહેલી ધાતુ (Zn, Fe, Pb વગેરે ) મધ્યમ સક્રિય છે. તે પૃથ્વીના ભૂપૃષ્ઠમાં ઓક્સાઈડ, સલ્ફાઇડ અથવા કાર્બોનેટ સ્વરૂપે મળે છે. 

ઑક્સિજન ખૂબ જ સક્રિય તત્ત્વ છે અને પૃથ્વી પર વિપુલ પ્રમાણમાં મળે છે. આમ, સક્રિયતાના આધારે આપણે ધાતુઓને નીચે દર્શાવેલ ત્રણ પ્રકારમાં વર્ગીકૃત  કરી શકીએ

(i) નીચી સક્રિયતા ધરાવતી ધાતુ (ii) મધ્યમ સક્રિયતા ધરાવતી ધાતુઓ (iii) ઊંચી સક્રિયતા ધરાવતી ધાતુ.

દરેક પ્રકારમાં રહેલી ધાતુઓ મેળવવા  માટે અલગ-અલગ તકનિકીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. 

અયસ્કો ની સમૃદ્ધિ (ધનિકતા) 

પૃથ્વીમાંથી ખોદીને બહાર કાઢેલ અયસ્કો સામાન્ય રીતે મોટા પ્રમાણમાં અશુદ્ધિઓ  માટી,રેતી વગેરેથી દૂષિત હોય છે જેને ગેંગ કહે છે. 

ધાતુના નિષ્કર્ષણ પૂર્વે તેમાંથી અશુદ્ધિ ઓ દૂર કરવી જરૂરી છે.

અયસ્ક  ગેંગને દૂર કરવા માટે વપરાતી પદ્ધતિનોનો આધાર ગેંગ  અને અયસ્ક ભૌતિક અથવા રાસાયણિક ગુણધર્મો વચ્ચે રહેલા  તફાવત ૫૨ રહેલો છે.

તે માટે અલગ-અલગ અલગીક૨ણ તકનીકો અપનાવવામાં આવે છે.

સક્રિયતા શ્રેણીમાં નીચે રહેલી ધાતુઓનું નિષ્કર્ષણ:

સક્રિયતા શ્રેણીમાં નીચે રહેલી ધાતુઓ ખૂબ જ નિષ્ક્રિય હોય છે.આ ધાતુઓના ઓક્સાઇડને માત્ર  ગરમ કરીને તેનું રિડકશન થઈ શકે છે. 

ઉદાહરણ તરીકે સિન્નાબાર (HgS) જે મરક્યુરિની કાચી ધાતુ  છે. જ્યારે તેને હવામાં ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે તે મરક્યુરિક ઑક્સાઈડ (HgO)માં  ફેરવાય છે. ત્યાર બાદ મરક્યુરિક ઑક્સાઇડ વધુ ગરમ કરતા તેનું મરક્યુરિમા રિડકશન થાય છે.

                           ઉષ્મા

2Hgs(s) + 3o2(g) →2HgO(s) + 2sO(g)

 

              ઉષ્મા

2Hgo(s) →2Hg(I) + o2(g)

 

તેવી જ રીતે કોપ૨ જે કુદરતમાં Cu2S સ્વરૂપે તેના અયસ્ક તરીકે મળે છે તેને હવામાં ગરમ  કરવાથી કૉપર મેળવી શકાય છે.

 

        

                       ઉષ્મા                       

2Cu2s + 3o2(g) → 2Cu2o(s) + 2so2(g)

                     ઉષ્મા

2Cu2 O+ Cu2S →   6Cu(s) + So2(g)

સક્રિયતા શ્રેણીની મધ્યમાં રહેલી ધાતુઓનું નિષ્કર્ષણ:

સક્રિયતા શ્રેણીની મધ્યમાં રહેલ ધાતુ જેવી કે લોખંડ, ઝીંક, સીસું, કોપર વગેરે મધ્યમ પ્રતિક્રિયાત્મક હોય  છે.

 તે સામાન્ય રીતે કુદરતમાં સલ્ફાઇડ અથવા કાર્બોનેટ રૂપે મળે છે. ધાતુને તેના સલ્ફાઇડ અથવા કાર્બોનેટમાંથી મેળવવા કરતાં તેના ઑક્સાઈડમાંથી મેળવવી  વધુ સરળ હોય છે.

તેથી રીડકશન કરતા પહેલા ધાતુ  સલ્ફાઇડ અને કાર્બોનેટને ધાતુ ઓક્સાઇડમાં ફેરવવા ખૂબ જરૂરી છે. 

સલ્ફાઇડ કાચી ધાતુને  વધુ પ્રમાણમાં હવાની હાજરીમાં સખત ગરમ કરતાં તે ઑક્સાઇડમાં ફેરવાય છે. આ પદ્ધતિને ભુંજન (roasting) કહે છે.

કાર્બોનેટ કાચી ધાતુને  મર્યાદિત પ્રમાણમાં હવાની હાજરીમાં સખત ગરમ કરતાં તે ઑક્સાઇડમાં ફેરવાય છે. આ પદ્ધતિને કેલ્શિનેશન  કહે છે. 

ઝિંક અયસ્કના અને કેલ્શિનેશન દરમિયાન થતી રસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય.

 

                                     ઉષ્મા

ભુંજન: 2ZnS(s) + 3o2 (g) → 2Zno(s) + 2so2(g)

                               ઉષ્મા 

કેલ્શિનેશન : ZnCo3(s) → Znos(s) + CO2 (g)

ત્યાર બાદ ધાતુ ઓકસાઇડનું યોગ્ય રિડક્શનકર્તા જેવા કે કાર્બન વડે અનુરૂપ ધાતુમાં  રિડક્શન કરવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ઝિંક ઓક્સાઈડને કાર્બન સાથે ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે તે ધાત્વિય ઝિંક માં  રિડકશન પામે છે.

Zno (s) +c (s) →  Zn(s) +CO( g)

 

કાર્બન(કોક)નો ઉપયોગ કરી ધાતુ ઓક્સાઈડ નું  ધાતુમા રિડકશન કરવા સિવાય કેટલીક વખત વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ  પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે.

 

 ખૂબ જ સક્રિય ધાતુઓ જેવી કે સોડિયમ, કૅલ્શિયમ, એલ્યુમિનયમ વગેરે રીડકાશન કર્તા તરીકે વપરાય છે.

કારણ કે તે નીચી સક્રિયતા  ધરાવતી ધાતુઓને તેમનાં સંયોજનોમાંથી વિસ્થાપિત કરી શકે છે. 

ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે મેંગેનીઝ ડાયોક્સાઈડ ને એલ્યુમિનિ૫મના ભૂકા સાથે ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે નીચે પ્રમાણની પ્રક્રિયા થાય છે.

3MnO2(s) + 4AI(s) →3Mn(I) + 2Alo3(s) + ઉષ્મા

શું તમે એવા પદાર્થોની ઓળખ કરી શકો કે જે ઓક્સિડેશન અથવા રિડકશન પામે છે? આ વિસ્થાપન પ્રક્રિયા ખૂબ વધુ ઉષ્માક્ષેપક હોય છે. 

ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા નું પ્રમાણ એટલી હદે વધુ હોય છે કે ઉત્પન્ન થતી ધાતુ પીગળેલી અવસ્થામાં મળે છે. 

વાસ્તવમાં આર્યન ઓક્સાઈડ (Fe2o3)ની એલ્યુમિનિયમ સાથેની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ રેલવેના પાટા અથવા તિરાડ પડેલા મશીનના ભગો જોડવામાં થાય છે. આ પ્રક્રિયા થર્મિટ પ્રક્રિયા (‘Thermit Reaction) તરીકે ઓળખાય છે.

Fe2o3(s) + 2Al(s)  →2Fe(l) + Al2o3(s) + ઉષ્મા

સક્રિયતા શ્રેણીમાં ટોચ પર રહેલ ધાતુઓનું નિષ્કર્ષણ:

સક્રિયતા શ્રેણીમાં ટોચ પર રહેલ ધાતુઓ ખૂબ જ સક્રિય હોય છે. જે તેમના સંયોજનોને અને કાર્બન સાથે ગરમ કરવાથી તેને મેળવી શકાતી નથી. 

ઉદા.તરીકે, કાર્બન વડે સોડિયમ, મેગ્નેશિયમ, કેલ્શિષમ, એલ્યુમિનિયમ વગેરેના ઓક્સાઈડનું તેમની અનુરૂપ ધાતુઓમાં રિડકશન કરી શકાતું નથી.

આમ થવાનું કારણ એ છે કે ધાતુઓનું ઓકિસજન  પ્રત્યેનું આકર્ષણ કાર્બન કરતાં વધુ હોય છે, આ ધાતુ વિધુતવિભાજનનીય રિડકશન  દ્વારા મેળવાય છે.

ઉદાહરણ તરીકે સોડિયમ, મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમને તેમના પિગાળેલા કલોરાઈડના વિધુત વિભાજન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. 

ધાતુઓ કેથોડ (ઋણ વીજભારિત વિધુત ધ્રુવ) પર જમાં થાય છે, જ્યારે ક્લોરિન એનોડ (ધન વીજભારિત વિધુત ધ્રુવ) પ૨ જમા થાય છે. પ્રક્રિયા આ પ્રમાણે છે :

કેથોડ પ૨ : Na+ + e–  →Na

એનોડ પર : 2 Cl– → CI2 +2e–

તેવી જ રીતે એલ્યુમિનિયમને ઍલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડના વિદ્યુતવિભાજનીય રિડકશન દ્વારા  મેળવવામાં આવે છે.

ધાતુઓનું શુદ્ધિકરણ  :

ઉપર વર્ણવેલ વિવિધ રિડકશન જેવી પ્રક્રિયાઓ  દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ધાતુઓ સંપૂર્ણપણે શુદ્ધ હોતી નથી. તેઓ અશુદ્ધિ ધરાવે છે કે જેને શુદ્ધ ધાતુ મેળવવા માટે દૂર કરવી જરૂરી છે. અશુદ્ધ ધાતુઓના શુદ્ધિકરણ માટે સૌથી વ્યાપક પ્રમાણમાં વપરાતી પદ્ધતિ વિદ્યુત- વિભાજનીય  શુદ્ધીકરણ છે.

વિધુતવિભાજનીય  શુદ્ધીકરણ 

અનેક ધાતુઓ જેવી  કે કોપર, ઝીંક, ટીન, નિકલ, ચાંદી, સોનુ વગેરે વિધુતવિભાજનીય રીતે મેળવાય છે. 

આ પ્રક્રમમાં અશુદ્ધ ધાતુનો એનોડ અને શુદ્ધ ધાતુની પાતળી પટ્ટીનો કેથોડ બનાવવામાં આવે છે. ધાતુ ક્ષારના દ્રાવણનો વિધુતવિભાજ્ય  તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. 

વિદ્યુતવિભાજયમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતા, ઍનોડમાંથી  શુદ્ધ ધાતુ વિદ્યુતવિભાજ્યમાં ઓગળે છે. 

વિદ્યુતવિભાજ્યમાંથી સમતુલ્ય  પ્રમાણમાં શુદ્ધ ધાતુ કૅથોડ પર જમા થાય છે. દ્રાવ્ય  અશુદ્ધિઓ દ્રાવણ માં જાય છે,જ્યારે અદ્રાવ્ય અશુદ્ધિઓ એનોડ ના તળિયે નિક્ષેપિત (જમા) થાય છે,તેને એનોડ પંક કહેવાય છે.

ક્ષારણ (Corrosion):

ચાંદીની વસ્તુઓ ને હવામાં ખુલ્લી રાખતાં થોડા સમય બાદ તે કાળી પડી જાય છે.

આમ થવાનું કારણ એ છે કે, તે હવામાંના સલ્ફર સાથે પ્રક્રિયા કરી સિલ્વર સલ્ફાઇડનું સ્તર બનાવે છે.

કૉપર હવામાંના ભેજયુક્ત કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે અને ધીરે-ધીરે તેનો ચમકદાર કથ્થાઈ રંગ ગુમાવીને લીલું સ્તર પ્રાપ્ત કરે છે.

આ લીલો પદાર્થ કોપર  કાર્બોનેટ છે.

લોખંડને  ભેજવાળી હવામાં લાંબો સમય ખુલ્લું રાખતા તેની પર કથ્થાઈ પદાર્થનો થર જામે છે, તેને કાટ (rust) કહે છે.

ક્ષારણનો  અટકાવ :

રંગ કરીને, તેલ લગાવીને, ગ્રીઝ લગાવીને, ગેલ્વેનાઈઝિંગ કરીને, ક્રોમ પ્લેટિંગ કરીને, એનોડીકરણ દ્વારા અથવા મિશ્રધાતુ બનાવીને લોખંડનું  ક્ષારણ અટકાવી શકાય છે.

સ્ટીલ અને લોખંડને કાટ સામે રક્ષણ આપવા માટે તેમની  પર ઝિકનું પાતળું સ્તર લગાવવાની પદ્વતિ ગેલ્વેનાઇઝેશન છે. 

જો ઝિંકનું  સ્તર તુટી જાય તોપણ ગેલ્વેનાઇઝડ વસ્તુનુ કાટ સામે રક્ષણ થાય છે. 

મિશ્રધાતુ બનાવવી (Alloying) એ ધાતુના ગુણધર્મોમાં સુધારા કરવા માટેની વધુ સારી પદ્ધતિ છે.

આ પદ્ધતિથી આપણે ઇચ્છિત ગુણધર્મો મેળવી શકીએ છીએ. ઉદાહરણ તરીકે, લોખંડ વ્યાપક પ્રમાણમાં ઉપયોગમાં લેવાતી ધાતુ છે, પરંતુ તે ક્યારેય શુદ્ધ અવસ્થામાં વપરાતી નથી.

આમ થવાનું  કારણ એ છે કે શુદ્ધ લોખંડ ખુબ જ નરમ હોય છે અને ગરમ હોય ત્યારે સહેલાઈથી ખેચી શકાય તેવું હોય છે. 

પરંતુ જો તેને કાર્બનના  થોડા પ્રમાણ (આશરે 0.05 %) સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે  તો તે સખત અને મજબૂત બને છે. 

જ્યારે લોખંડને નિકલ અને ક્રોમિયમ સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે  ત્યારે આપણે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ મેળવી શકીએ છીએ કે જે સખત હોય છે અને તેને કાટ લાગતો નથી.

આમ, લોખંડને બીજા કેટલાક પદાર્થો સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે તો, તેના ગુણધર્મો બદલાય છે.

વાસ્તવમાં કોઈ પણ ધાતુને જો બીજા કોઈ પદાર્થ સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે તો તેના ગુણધર્મો  બદલી શકાય છે. ઉમેરવામાં આવતો પદાર્થ ધાતુ અથવા અધાતુ હોઈ શકે છે.

મિશ્રધાતુ (Alloy) એ બે કે તેથી વધુ ધાતુ અથવા ધાતુ અને અધાતુનું  સમાંગ મિશ્રણ છે.

સૌપ્રથમ પ્રાથમિક ધાતુને પીગાળી ત્યાર બાદ નિશ્ચિત પ્રમાણમાં અન્ય તત્ત્વો તેમાં ઓગાળને તૈયાર કરવામાં આવે છે. ત્યાર બાદ તેને ઓરડાના તાપમાને ઠંડી પાડવામાં આવે છે.

જો ધાતુઓ પૈકીની એક મરક્યુરી હોય તો તે મિશ્ર ધાતુ ને સંરસ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. 

મિશ્રધાતુની વિદ્યુતવાહકતા અને ગલનબિંદુ શુદ્ધ ધાતુઓ કરતાં ઓછા હોય છે. 

ઉદાહરણ તરીકે પિત્તળ, કોપર અને ઝિંકની મિશ્રધાતુ (Cu અને Zn) અને બ્રોન્ઝ ,કોપર અને ટીનની મિશ્ર ધાતુ 

(Cu અને Sn) વિધુતના સારા વાહકો નથી જ્યારે કૉપર વિધુત પરિપથ બનાવવા વપરાય છે.

સોલ્ડર (Solder) સીસું અને ટીનની મિશ્રધાતુ (Pb અને Sn) છે, જે નીચું ગલનબિંદુ ધરાવે છે અને  વિધુતીય તારનું એકબીજા સાથે વેલ્ડિંગ (રેણ) કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

સ્વાધ્યાય:

 

5.તમને એક હથોડી, બેટરી, ગોળો, તાર અને સ્વિચ આપેલ છે.

(a) તમે તેનો ધાતુઓ  અને અધાતુ વચ્ચે ભેદ પારખવા કેવી રીતે ઉપયોગ કરી શકશો?

(b) ધાતુઓ અને અધાતુના વચ્ચેની આ પરખ કસોટીની ઉપયોગિતાનું મૂલ્યાંકન કરો.

ઉત્તર:

(a) હથોડી વડે ધાતુને ટીપીને પતરા બનાવી શકાય છે,એટલે કે ટીપાઉ પણાનો ગુણ ધરાવે છે.

જ્યારે અધાતું ને  ટીપીને પતરા બનાવી શકાતા નથી. 

બેટરી,ગોળો, તાર અને સ્વિચ ને  પરિપથમાં જોડીને ધાતુમાંથી વિધુત પ્રવાહ પસાર કરતા ઘાતુમાંથી વિધુતનું વહન  થાય છે.

એટલે કે ધાતુ વિધુતના  વાહક છે. જ્યારે અધાતુમાંથી વિદ્યુતનું વહન થતું નથી, જે દર્શાવે છે કે અધાતુ વિદ્યુતનુ અવાહક છે.

(b) પહેલા પ્રયોગથી નક્કી થાય છે કે, ધાતુમાં ટિપાઉપણા અને તણાવપણાનો ગુણ જોવા મળે છે, જ્યારે અધાતુમાં આ ગુણ જોવા મળતો નથી. 

બીજા પ્રયોગથી નક્કી થાય છે કે ધાતુ વિધુતના વાહક હોય છે, જ્યારે અધાતુ વિદ્યુત અવાહક હોય છે.

6. ઉભયગુણી   ઑક્સાઈડ એટલે શું? ઉંભયગુણી ઓક્સાઈડનાં બે ઉદાહરણ આપો.

ઉત્તર : 

ધાતુના જે ઓકસાઈડ એસિડ અને બેઇઝ એમ બંને  સાથે પ્રક્રિયા કરીને ક્ષાર અને પાણી આપે છે.તેવા  ઓક્સાઇડને ઉભયગુણી ઓક્સાઈડ કહે છે.

 

ઉદાહરણ : એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ (AI2o3)

ઝિંક ઓક્સાઈડ (Zno)

7. એવી બે ધાતુઓ  જે મંદ એસિડમાંથી હાઇડ્રોજનનું વિસ્થાપન કરશે અને બે ધાતુઓ કે જે આમ ન કરી શકતી હોય તેમનાં નામ આપો.

ઉત્તર : 

(1)  ઝિંક  અને (2) એલ્યુમિનિયમ એ મંદ એસિડ માંથી હાઇડ્રોજન વાયુ નું વિસ્થાપન કરે છે :

(1) કોપર અને (2) પારો (મરક્યુરી) એ મંદ એસિડ માંથી હાઇડ્રોજન વાયુનું વિસ્થાપન કરી શકતી નથી.

8.ધાતુ  M ના વિધુતવિભાજનીય  શુદ્ધિકરણમાં ઍનોડ , કેથોડ અને વિધુતવિભાજ્ય તરીકે તમે શું લેશો?

ઉત્તર : 

વિધુતવિભાજનીય  શુદ્ધીકરણમાં અશુંદ્ધ ધાતુ(M)ના સળિયાને એનોડ તરીકે અને શુદ્ધ ધાતુ(M)ની પાતળી પ્લેટ ને કેથોડ  તરીકે લેશું.વિધુતવિભાજ્ય દ્રાવણ તરીકે ધાતુક્ષારનું દ્રાવણ લેવામાં આવે છે.

 

9. પ્રત્યુષે સ્પેચ્યુંલા (ચમચી) પર સલ્ફર પાઉડર લીધો અને તેને ગરમ કર્યો. નીચેની આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે તેમણે તેની ઉપર કસનળી ઊંધી રાખી ને ઉત્પન્ન થતો વાયુ એકત્ર કર્યો.

(a) વાયુ ની અસર

(i) શુષ્ક લિટમસ પેપર પર શી થશે?

(ii) ભેજયુક્ત લિટમસ પેપર પર શી થશે?

(b) પ્રક્રિયા માટે સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ લખો.

ઉત્તર : 

સલ્ફર  પાઉડરને ગરમ કરતાં સલ્ફર ડાયોક્સાઈડ મળે છે, જે  એસિડિક પ્રકૃતિ ધરાવતો હોવાથી તેનું જલીય દ્રાવણ સલ્ફ્યુરસ એસિડ (H2So3) બનાવે છે.

‍(a) વાયુ ની અસર :

(i ) શુષ્ક લિટમસ પેપર પર કોઈ અસર થશે નહિ,

(ii) ભેજયુક્ત ભૂરા લિટમસ પેપર લાલ બનાવે છે.

(b) ઉપરની પ્રવૃત્તિ માટે સમતોલિત રાસાયણિક સમીકરણ નીચે પ્રમાણે મળે:

S(s) +O2(g)→ SO2(g)

So2(g)+H2o(1)→H2so3(aq)

                        સલ્ફ્યુરિક એસિડ

10.લોખંડનું ક્ષારણ અટકાવવાના બે ઉપાય જણાવો.

ઉત્તર : રંગ કરીને, તેલ લગાવીને, ગ્રીઝ લગાવીને, ગેલ્વેનાઈઝિંગ  કરીને, , ઍનોડીકરણ દ્વારા અથવા મિશ્રધાતુઓ બનાવીને લોખંડનું ક્ષારણ અટકાવી શકાય છે.

દા. ત., સ્ટીલ અને લોખંડને કાટ સામે રક્ષણ આપવા માટે  તેમની પર ઝિંકનું પાતળું સ્તર લગાવવાની પદ્ધતિ ગૅલ્વેનાઇઝેશન છે

જો ઝિંકના સ્તર તૂટી જાય તો પણ ગેલ્વેનાઈઝ વસ્તુનું કાટ સામે રક્ષણ થાય છે.

11 .જયારે અધાતુઓ ઓકિસજન સાથે સંયોજાય ત્યારે બનતા ઓક્સાઇડના પ્રકાર કયા છે ?

ઉત્તર : 

અધાતુઓ ઓક્સિજન સાથે સંયોજાઈને એસિડિક ઓક્સાઈડ બનાવે છે.

દા. ત.,  So2, So3, CO2, વગેરે.

12. કારણ આપો :

(a)પ્લેટિનમ, સોનુ અને ચાંદી આભૂષણો બનાવવા વપરાય છે.

( a) પ્લેટિનમ, સોનુ અને ચાંદી આભુષણો બનાવવા વપરાય છે, કારણ કે આ ધાતુઓ ધાત્વિક ચળકાટ ધરાવે છે.

તે તણાવપણા અને ટિપાઉપણાનો ગુણધર્મ ધરાવે છે. 

પરિણામે આભુષણોને યોગ્ય આકાર, ઘાટ આપી શકાય છે. તદઉપરાંત  તે પાણી કે હવા સાથે કોઈ પણ રાસાયણિક પ્રક્રિયા કરતી નથી.  

આ બધા ગુણધર્મોને લીધે પ્લેટિનમ, સોનુ અને ચાંદીનો ઉપયોગ આભૂષણો બનાવવા માટે થાય છે.

(b) સોડિયમ, પોટેશિયમ અને લિથિયમ નો તેલમાં સંગ્રહ કરવામાં આવે છે.

(b) સોડિયમ, પોટેશિયમ અને લિથિયમ જેવી ધાતુઓ, અતિ સક્રિય હોવાથી તે હવા કે હવાના  ભેજ સાથે પ્રક્રિયા કરી હાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત કરે છે.

 હાઇડ્રોજન વાયુ દહનશીલ હોવાથી તરત જ આગ લાગે છે. આવી દુર્ઘટના નિવારવા માટે તેમને તેલમાં સંગ્રહ  કરવામાં આવે છે.

(c) ઍલ્યુમિનિયમ ખૂબ જ પ્રતિક્રિયાત્મક ધાતુ છે, તેમ છતાં રસોઈના વાસણ બનાવવા માટે વપરાય છે.

(c) એલ્યુંમિનિયમ ખુબ જ  પ્રતિક્રિયાત્મક ધાતુ હોવાથી તે હવામાંના ઓકિસજન સાથે પ્રક્રિયા કરી એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઈડ નું પાતળું, નિષ્ક્રિય અને  સ્થાયી પડ બનાવે છે;

જે એલ્યુમિનિયમ પર  ૨ક્ષણાત્મક પડ તરીકે બાઝે છે. આમ, એલ્યુમિનિયમનું  ગલનબિંદુ ઊંચું હોવાથી તથા તે ઉષ્મા નું સારુ વાહક હોવાથી તેમાંથી રસોઈના વાસણો બનાવી શકાય  છે. 

તદઉપરાંત અન્ય ધાતુઓની સરખામણીમાં  તેનું ઉત્પાદક-મૂલ્ય પણ ઓછું હોવાથી મોટા ભાગે  રસોઈના વાસણો એલ્યુમિનિયમમાંથી બનાવવામાં આવે છે.

(d) કાર્બોનેટ અને સલ્ફાઇડ અયસ્ક સામાન્ય રીતે નિષ્કર્ષણ દરમિયાન ઑક્સાઇડ માં ફેરવાય છે.

ઉત્તર :

(d) ધાતુના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન કાર્બોનેટ કે સલ્ફાઇડ યુક્ત  અયસ્કોને ઑક્સાઇડ માં ફેરવવા આવશ્યક છે.

કારણ કે ઓક્સાઈડમાંથી ધાતુનું ,રિડક્શન, કાર્બોનેટ કે સલ્ફાઇડ ની તુલનામાં સરળતાથી થાય છે.

13.

તમે ચોક્કસપણે નિસ્તેજ (ઝાંખા) તાંબાનાં વાસણો લીંબુ અથવા આમલીના રસ વડે શુદ્ધ થતાં જોયો છે. સમજાવો કે શા માટે આવ ખાટા પદાર્થો વાસણો શુદ્ધ કરવા માટે અસરકારક છે?

ઉત્તર:

નિસ્તેજ (ઝાંખા) તાંબાના વાસણો ઉપર  ક્ષારણને કારણે કોપર કાર્બોનેટનું લીલું સ્તર લાગે છે. તેને લીધે વાસણો  ઝાંખા પડે છે.

આથી લીંબુ કે આમલીના રસમાં રહેલ એસિડની મદદથી વાસણને સાફ કરતાં ઝાંખા પડેલ વાસણની ચમક પાછી આવે છે.

14.રાસાયણિક ગુણધર્મોના આધારે ધાતુઓ અને અધાતુઓ વચ્ચે ભેદ પારખો.

ઉત્તર :

ધાતુઓ:

1. તે વિદ્યુત ધનમય તત્ત્વ છે.
2. તેના ઑક્સાઇડના જલીય દ્રાવણ બેઝિક હોય છે.
3. તે મંદ એસિડ સાથે હાઇડ્રોજન વાયુ આપે છે.
4. તેના પરમાણુની બાહ્યતમ કક્ષામાં એક, બે કે ત્રણ ઇલેક્ટ્રોનની હોય છે.

અધાતુઓ .

1, તે વિદ્યુત ત્રણમય તત્વ છે.

2. તેના ઑક્સાઇડના  જલિય દ્રાવણ એસિડિક હોય છે.
3. તે મંદ એસિડ સાથે હાઇડ્રોજન વાયુ આપતા નથી.
4. તેના પરમાણુ ની બાહ્યતમ કક્ષામાં ત્રણથી વધારે ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.

15.એક વ્યક્તિ ઘરે ઘરે સુવર્ણકાર તરીકે જઈને ઊભો રહે છે. તે જૂના અને નિસ્તેજ (ઝાંખા) સોનાના ઘરેણાં ની ચમક પાછી લાવી  આપવાનું વચન આપે છે. એક બિનસાવધ ગૃહિણી તેને સોનાની બંગડીઓનો સેટ આપે છે, જેને તેણે એક ખાસ દ્રાવણમાં ડુબાડ્યો. બંગડીઓ જેવી જ ચમકવા લાગે, પરંતુ તેના વજનમાં ભારે ઘટાડો થયો. ગૃહિણી ઉદાસ થઈ ગઈ. પરંતુ નિરર્થક દલીલ પછી વ્યક્તિ ઉતાવળે ફેરો કરી જતો રહ્યો. શું તમે ગુપ્તચર તરીકે વર્તી તેણે ઉપયોગમાં લીધેલા દ્રાવણનો પ્રકાર શોધી શકશો ?

ઉત્તર : 

એ વ્યક્તિ એક્વા રિજિયા દ્રાવણનો ઉપયોગ કરી રહ્યો હતો, જે સાંદ્ર હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ અને સાંદ્ર નાઇટ્રીક એસિડનું કદ  3: 1 પ્રમાણ છે. જેમાં સોનુ ઓગળે છે.

16. કારણ આપો કે કોપર ગરમ પાણીની ટાંકી બનાવવા માટે વપરાય છે, પરંતુ સ્ટીલ (આયર્ન મિશ્રધાતુ) વપરાતું નથી.

ઉત્તર : 

કોપર (તાંબુ) ઠંડી કે ગરમ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરતું નથી. તદ્ઉપરાંત તે પાણીની બાષ્પ સાથે પણ પ્રક્રિયા કરતું નથી. 

આથી તાંબુ ગરમ પાણીની ટાંકી બનાવવા માટે વપરાય છે.

પરંતુ સ્ટીલ કે જે આયર્નની  મિશ્રધાતુ છે.

તે પાણીની બાષ્પ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. આથી સ્ટીલમાં રહેલ આયર્નનું ધીમે ધીમે ક્ષયન થાય છે. આથી સ્ટીલ ગરમ પાણીની ટાંકી બનાવવા માટે વપરાતું નથી.

Intex:

પ્રશ્ન:  એવી ધાતુ નું ઉદાહરણ આપો કે જે –

(1) ઓરડાના તાપમાને પ્રવાહી છે.

(2) છરી વડે આસાનીથી કાપી શકાય છે.

(3) ઉષ્માની ઉત્તમ વાહક છે.

(4) ઉષ્માની મંદ વાહક છે.

ઉત્તર : ( 1 ) મરક્યુરી (પારો) (2) સોડિયમ, પોટેશિયમ (3) સિલ્વર અને કોપર ( 4 ) લેડ અને મરક્યુરી.

પ્રશ્ન . ટિપાઉપણું અને તણાવપણું નો અર્થ સમજાવો.

ઉત્તર : 

ટિપાઉપણું : ધાતુને ટીપીને તેનાં પાતળા પતરાં બનાવવાની ક્રિયાને ટિપાઉપણું કહે છે.

તણાવપણું (Ductility) : ધાતુઓની પાતળા તારમાં ફેરવાઈ જવાની ક્ષમતાને તણાવ પણું કહે છે.

પ્રશ્ન: શા માટે સોડિયમને કેરોસીનમાં રાખવામાં આવે છે ?

ઉત્તર : 

સોડિયમ એ અતિ સક્રિય ધાતુ છે. ઓરડાના તાપમાને તે હવામાંના ઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.

આ પ્રક્રિયા વધુ ઉષ્માક્ષેપક છે. આથી સોડિયમ ધાતુ હવામાં સળગી ઉઠે છે. 

આમ, સોડિયમની ઑક્સિજન સાથે થતી પ્રક્રિયા અટકાવવા માટે તેને કેરોસીનમાં રાખવામાં આવે છે, કારણ કે સોડિયમ કેરોસીન સાથે પ્રક્રિયા કરતું નથી.

પ્રશ્ન: નીચેના પ્રક્રિયા માટે સમીકરણ લખો :

(1) વરાળ સાથે લોખંડ

(2) પાણી સાથે કેલ્શિયમ અને પોટેશિયમ

ઉત્તર :

(1) વરાળ સાથે લોખંડ :

4H2o(g)+3Fe(s)

( 2) પાણી સાથે કેલ્શિયમ અને પોટેશિયમ :

Ca(s)+2H2o(l)→Ca(oH) 2(aq)+H2(g)

2k(s)+2H2O(l)→2KoH(aq)+H2(g)+ ઉષ્મીય  ઉર્જા

પ્રશ્ન . સક્રિય ધાતુમાં મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ ઉમેરવામાં આવે ત્યારે કયો વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે ? લોખંડની મંદ H2So4 સાથેની પ્રક્રિયાનું રાસાયણિક સમીકરણ લખો.

 

ઉત્તર : 

સક્રિય ધાતુ જ્યારે મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે હાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.

 સક્રિય ધાતુ એસિડમાંથી હાઇડ્રોજન વાયુનું વિસ્થાપન કરે છે અને હાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત થાય છે.

Fe(s) + H2SO4(aq)  →FeSO4(aq) + H2(g)

                (મંદ)

પ્રશ્ન: .જ્યારે આયર્ન (II) સલ્ફેટ ના  દ્રાવણમાં ઝીંક ઉમેરવામાં આવે છે ત્યારે તમે શું અવલોકન કરો છો ? અહી થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયા લખો.

ઉત્તર : 

ઝિંક (Zn) એ આયર્ન (Fe) કરતાં વધુ સક્રિય છે. આથી તેને  આયર્ન (ii) સલ્ફેટ માં ઉમેરતા તે આયર્ન ધાતુનું વિસ્થાપન કરે છે. 

પરિણામે દ્રાવણનો રંગ ઝાંખો પડે છે. જ્યારે ઝિંક સલ્ફેટ  બનવાથી દ્રાવણનો લીલો રંગ રંગવિહીન બને છે અને ભૂખરા-કાળા  રંગની આયર્ન ધાતુ જમા થાય છે.

Zn(s) + FeSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Fe(s)

પ્રશ્ન : મંદ એસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરી તેમાંથી હાઇડ્રોજનનું  વિસ્થાપન કરી શકે અને ના કરી શકે તેવી બે-બે ધાતુનાં નામ જણાવો.

ઉત્તર :

(1 ) ઝિંક (Zn) અને (2) ઍલ્યુમિનિયમ (AI) એ મંદ  એસિડમાંથી હાઇડ્રોજન વાયુનું વિસ્થાપન કરે છે :

(1) કોપર (Cu) અને (2) પારો (મરક્યુરી – Hg) એ મંદ  એસિડમાંથી હાઇડ્રોજન વાયુનું વિસ્થાપન કરી શકતી નથી.

 

પ્રશ્ન . આયનીય સંયોજનો શા માટે ઊંચાં ગલનબિંદુ ધરાવે છે?

ઉત્તર : 

આયનીય સંયોજનમાં આયનો વચ્ચે પ્રબળ આંતર આયનીય આકર્ષણ બળ હોય છે. 

તેને તોડવા માટે ખૂબ જ વધુ ઉર્જાની જરૂર પડે છે. આથી આયનીય સંયોજનો  ઊંચા ગલનબિંદુ ધરાવે છે.

પ્રશ્ન :. નીચેના પદોને  વ્યાખ્યાયિત કરો :

(1) ખનીજ (2) કાચી ધાતુ (અયસ્ક) (3) ગેંગ

ઉત્તર : 

(1) ખનીજ : જે તત્વો  કે સંયોજનો પૃથ્વીના પોપડામાંથી કુદરતી રીતે મળે છે, તેને ખનિજ કહે છે.

(2) કાચી ધાતુ : જે ખનિજમાં સારા પ્રમાણમાં નિશ્ચિત ધાતુ હોય અને તે ધાતુનું સરળતાથી નિષ્કર્ષણ કરી શકાતું હોય, તેવી ખનિજને  કાચી ધાતુ (અયસ્ક – Ore) કહે છે.

(3) ગેંગ : પૃથ્વીના પોપડામાંથી મળતી કાચી ધાતુમાં તત્વ એકલું હોતું નથી, પરંતુ તેમાં વધુ માત્રામાં માટી, રેતી તથા અનિચ્છનીય પદાર્થો પણ અશુદ્ધિ સ્વરૂપે હોય છે. આવી અશુદ્ધિને  ગેંગ કહે કહે છે.

પ્રશ્ન :. કુદરતમાં  મુક્ત અવસ્થામાં મળતી બે ધાતુઓના  નામ આપો.

ઉત્તર : 

સોનુ અને પ્લેટિનમ એમ બે ધાતુ કુદરતમાં મુક્ત અવસ્થામાં મળે છે.

પ્રશ્ન : ધાતુને તેના ઓક્સાઇડમાંથી મેળવવા માટે કંઈ  રાસાયણિક પ્રક્રિયા વપરાય છે ?

ઉત્તર :

( 1 ) નીચી સક્રિયતા ધરાવતી ધાતુના ઓક્સાઇડને ગરમ કરતા તેમાંથી ધાતુ છૂટી પડે છે.

 દા.ત., 2Hgo(s)      2Hg(l) + O2(g)

(2) મધ્યમ સક્રિયતા ધરાવતી ધાતુના ઓકસાઇડનું કાર્બન વડે  રિડકશન કરતાં ધાતુ છૂટી પડે છે.

 દા.ત.,ZnO(s) + C(S)  →Zn(s) + Co(g)

( 3) ઊંચી સક્રિયતા ધરાવતી ધાતુના ઑક્સાઇડના પિગલિત દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજનીય રિડકશન કરીને ધાતુ મેળવી શકાય છે.

દા. ત., Naclના પિગલિત દ્રાવણનું વિધુતવિભાજનીય રિડકશન કરતા કેથોડ વિદ્યુતધ્રુવ ઉપર સોડિયમ ધાતુ મળે છે.

પ્રશ્ન: કઈ ધાતુઓ  આસાનીથી કટાતી નથી ?

ઉત્તર :

જે ધાતુઓની સક્રિયતા ઓછી હોય તેવી ધાતુઓ આસાનીથી કટાતી નથી.

 આવી ધાતુઓ  સામાન્ય રીતે સક્રિયતા શ્રેણીમાં પ્રક્રિયા થતી નીચે આવેલી હોય છે. દા. ત., ચાંદી, સોનુ અને પ્લેટિનમ ધાતું.

પ્રશ્ન.  મિશ્ર ધાતુ એટલે શું ?

ઉત્તર : 

બે કે તેથી વધુ ધાતુઓ  અથવા ધાતુ અને અધાતુના સમાંગ મિશ્રણને મિશ્રધાતુ કહે છે.

 દા. ત., બ્રાસ (પિત્તળ), બ્રોન્ઝ મિશ્રધાતુમાં ફક્ત ધાતુઓ છે.

જ્યારે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ મિશ્રધાતુમાં ધાતુ ઉપરાંત અધાતુ પણ હોય છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં Fe+Ni+Cr+C હોય છે.