உலோகவியல் - 12-ஆம் வகுப்பு வேதியியல் பாடம் 1

உலோகவியல் பற்றி

நடுத்தரம் ~120 நிமிடப் படிப்பு

இயற்கையில் உலோகங்கள் தனித்த நிலையிலோ அல்லது சேர்மங்களாகவோ கிடைக்கின்றன. இந்த உலோகங்களை அவற்றின் தாதுக்களிலிருந்து லாபகரமான முறையில் பிரித்தெடுக்கும் அறிவியலே உலோகவியல் எனப்படுகிறது. நவீன தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியில் உலோகங்களின் பங்கு மிக முக்கியமானது, எனவே அவற்றைப் பிரித்தெடுக்கும் முறைகளை அறிவது அவசியம். இந்தப் பாடம் தாதுக்களைத் தேர்ந்தெடுப்பது முதல் தூய உலோகத்தைப் பெறுவது வரையிலான அறிவியல் பயணத்தை மாணவர்களுக்கு அறிமுகப்படுத்துகிறது.

பல்வேறு அடர்ப்பித்தல் முறைகளான நுரை மிதப்பு முறை மற்றும் வேதி முறைகள் தாதுக்களில் உள்ள அசுத்தங்களை நீக்க உதவுகின்றன. பின்னர், வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் மின் வேதியியல் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்தி உலோக ஆக்சைடுகள் உலோகங்களாகக் குறைக்கப்படுகின்றன. இந்தப் பாடத்தின் கருத்துக்கள் பிற வேதியியல் பாடங்களுடன் நெருங்கிய தொடர்புடையவை. குறிப்பாக, வினைவேகவியல் மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல் விதிகள் எவ்வாறு தொழிற்சாலைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன என்பதை இது தெளிவுபடுத்துகிறது.

தேர்வுகளைப் பொறுத்தவரை, இந்தப் பாடம் மிக முக்கியமானது. இதிலிருந்து நேரடியாகவும் கொள்கை ரீதியாகவும் பல வினாக்கள் கேட்கப்படுகின்றன. உலோகங்களைச் சுத்திகரிக்கும் நவீன முறைகளான மண்டலச் சுத்திகரிப்பு மற்றும் ஆவி நிலை முறைகள் அடிக்கடி தேர்வுகளில் இடம்பெறுகின்றன. மாணவர்கள் இந்தப் பாடத்தைப் படிப்பதன் மூலம் தொழிற்சாலைகளில் உலோகங்கள் எவ்வாறு உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன என்ற நடைமுறை அறிவையும் பெற முடியும்.

நீங்கள் கற்பவை

• கனிமங்கள் மற்றும் தாதுக்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடுகளைத் தெளிவாக விளக்குதல்.
• பல்வேறு அடர்ப்பித்தல் முறைகளை அவற்றின் தத்துவங்களுடன் ஒப்பிடுதல்.
• எலிங்கம் வரைபடத்தின் உதவியுடன் பொருத்தமான ஒடுக்கும் காரணியைத் தேர்ந்தெடுத்தல்.
• மின்னாற்பகுப்பு முறையைப் பயன்படுத்தி உலோகங்களைப் பிரித்தெடுக்கும் முறையை விவரித்தல்.
• மண்டலச் சுத்திகரிப்பு மற்றும் ஆவி நிலை சுத்திகரிப்பு முறைகளைச் செயல்முறைப்படுத்துதல்.

தொடங்குவதற்கு முன்

• தனிம வரிசை அட்டவணையில் உலோகங்களின் நிலைகள் மற்றும் பண்புகள்.
• வேதியியல் பிணைப்புகள் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்க வினைகளின் அடிப்படைகள்.
• வெப்ப இயக்கவியலில் என்டால்பி மற்றும் கிப்ஸ் ஆற்றல் பற்றிய புரிதல்.

உலோகவியல் — விரிவான விளக்கம்

உலோகவியலின் முக்கியக் கொள்கைகள் மற்றும் செயல்முறைகள்

தாதுக்களை அடர்ப்பித்தல்

தாதுக்களிலிருந்து பாறை அசுத்தங்களை நீக்கும் முதல் படி அடர்ப்பித்தல் ஆகும். தாது மற்றும் அசுத்தங்களின் பண்புகளைப் பொறுத்து புவிஈர்ப்பு முறை, நுரை மிதப்பு முறை, காந்தப் பிரிப்பு முறை அல்லது வேதி கழுவுதல் முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, சல்பைடு தாதுக்கள் நுரை மிதப்பு முறை மூலம் அடர்ப்பிக்கப்படுகின்றன. இந்த முறைகள் உலோகப் பிரித்தெடுத்தலின் திறனை அதிகரிக்கின்றன.

பண்படா உலோகத்தைப் பிரித்தெடுத்தல்

அடர்ப்பிக்கப்பட்ட தாதுக்கள் முதலில் உலோக ஆக்சைடுகளாக மாற்றப்படுகின்றன. இதற்கு வறுத்தல் அல்லது காற்றற்ற சூழலில் சூடுபடுத்துதல் முறைகள் பயன்படுகின்றன. பின்னர், உருக்கிப் பிரித்தல் அல்லது கார்பன் போன்ற குறைப்பான்களைப் பயன்படுத்தி ஆக்சைடுகள் உலோகங்களாகக் குறைக்கப்படுகின்றன. எலிங்கம் வரைபடம் ஒரு குறிப்பிட்ட வினைக்கு ஏற்ற குறைப்பானைத் தேர்வு செய்ய வழிகாட்டுகிறது.

உலோகவியலின் வெப்ப இயக்கவியல் கொள்கைகள்

வெப்ப இயக்கவியல் விதிகள் உலோக ஆக்சைடு ஒடுக்க வினையின் சாத்தியக்கூறுகளை விளக்குகின்றன. கிப்ஸ் கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றம் \( \Delta G \) எதிர்மறையாக இருக்கும்போது மட்டுமே ஒரு வினை தானாகவே நிகழும். எலிங்கம் வரைபடம் என்பது வெப்பநிலைக்கு எதிராக கிப்ஸ் கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றத்தை வரைந்த வரைபடமாகும். இது எந்த உலோகத்தை எந்தக் குறைப்பானைக் கொண்டு ஒடுக்கலாம் என்பதைக் கண்டறிய உதவுகிறது.

மின் வேதியியல் கொள்கைகள்

மிகவும் வினைத்திறன் கொண்ட உலோகங்களை வேதியியல் முறைகளால் ஒடுக்க முடியாது. அத்தகைய உலோகங்களுக்கு மின்னாற்பகுப்பு ஒடுக்க முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஹால்-ஹெரால்ட் முறை மூலம் அலுமினியம் பிரித்தெடுக்கப்படுவது இதற்கு ஒரு சிறந்த உதாரணமாகும். இதில் மின்னாற்பகுப்பு கலனில் நடைபெறும் வினைகள் மற்றும் மின்முனைகளின் பங்கு முக்கியமானது.

உலோகங்களைச் சுத்திகரித்தல்

பிரித்தெடுக்கப்பட்ட பண்படா உலோகங்களில் சில அசுத்தங்கள் இருக்கலாம். இவற்றை நீக்க வடிகட்டுதல், உருக்கிப் பிரித்தல், மின்னாற்பகுப்பு தூய்மையாக்கல் போன்ற முறைகள் பயன்படுகின்றன. மண்டலச் சுத்திகரிப்பு முறை மூலம் மிக அதிகத் தூய்மையுடைய சிலிக்கான் போன்ற குறைக்கடத்திகளைப் பெறலாம். மேலும், மாண்ட் முறை மற்றும் வான்-ஆர்க்கெல் முறை போன்ற ஆவி நிலை முறைகளும் சுத்திகரிப்பில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன.

உலோகங்களின் பயன்கள்

தூய உலோகங்கள் மற்றும் அவற்றின் உலோகக் கலவைகள் நமது அன்றாட வாழ்வில் பல பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. அலுமினியம் சமையல் பாத்திரங்கள் மற்றும் விமான பாகங்கள் தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது. இரும்பு கட்டுமானப் பணிகளிலும், தாமிரம் மின்சாரக் கம்பிகளிலும் முக்கிய இடத்தைப் பிடிக்கின்றன. தங்கம் மற்றும் துத்தநாகம் போன்ற உலோகங்களின் தனித்துவமான பண்புகளும் அவற்றின் பயன்பாடுகளும் இதில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளன.

தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்

• கனிமங்கள் மற்றும் தாதுக்கள் ஆகிய இரண்டையும் ஒன்றாகக் கருதுவது; அனைத்து தாதுக்களும் கனிமங்களே ஆனால் அனைத்து கனிமங்களும் தாதுக்கள் அல்ல என்பதை நினைவில் கொள்க.
• எலிங்கம் வரைபடத்தில் சாய்வு மாறும் புள்ளிகளைப் புறக்கணித்தல்; இது நிலை மாற்றத்தைக் குறிக்கிறது என்பதை உணர வேண்டும்.
• வறுத்தல் மற்றும் காற்றற்ற சூழலில் சூடுபடுத்துதல் ஆகியவற்றிற்கு இடையே குழப்பம் அடைதல்; வறுத்தல் என்பது ஆக்சிஜன் முன்னிலையில் நடப்பது.
• சுத்திகரிப்பு முறைகளைத் தவறாகத் தேர்ந்தெடுத்தல்; உலோகத்தின் கொதிநிலை மற்றும் உருகுநிலையைப் பொறுத்தே முறை அமைய வேண்டும்.

இவற்றை பயிற்சித் தேர்வு மூலம் சோதித்துப் பாருங்கள்; பிறகு விடையுடன் கூடிய வினாக்கள் பகுதியில் விரிவான விளக்கத்தைப் படியுங்கள்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

அலுமினியத்தின் முக்கியத் தாது எது?

அலுமினியத்தின் மிக முக்கியமான தாது பாக்சைட் ஆகும். இதிலிருந்து அலுமினியம் பிரித்தெடுக்கப்படுவது பொருளாதார ரீதியாக லாபகரமானது. இதர கனிமங்கள் அலுமினியத்தைக் கொண்டிருந்தாலும், அவை தாதுக்களாகக் கருதப்படுவதில்லை.

நுரை மிதப்பு முறையில் குறைப்பானின் பங்கு என்ன?

ஒரு தாதுவில் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட உலோக சல்பைடுகள் இருந்தால், ஒரு குறிப்பிட்ட சல்பைடை மட்டும் நுரையில் வரவிடாமல் தடுக்கக் குறைப்பான்கள் பயன்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, சோடியம் சயனைடு துத்தநாக சல்பைடை ஒடுக்கி மற்றவற்றை அனுமதிக்கிறது.

எலிங்கம் வரைபடம் எதைக் காட்டுகிறது?

இது வெப்பநிலையைப் பொறுத்து உலோக ஆக்சைடுகளின் உருவாதலில் ஏற்படும் கிப்ஸ் கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றத்தைக் காட்டுகிறது. இது ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் எந்தக் குறைப்பான் அதிகச் செயல்திறன் கொண்டது என்பதைக் கண்டறிய உதவுகிறது.

மண்டலச் சுத்திகரிப்பு முறையின் தத்துவம் என்ன?

அசுத்தங்கள் திண்ம நிலையை விட உருகிய நிலையில் அதிகக் கரையும் தன்மை கொண்டவை என்பதே இதன் தத்துவம். உருகிய மண்டலம் நகர நகர அசுத்தங்களும் அதனுடன் நகர்ந்து ஒரு முனையில் சேகரிக்கப்படுகின்றன.

வான்-ஆர்க்கெல் முறை எப்போது பயன்படுத்தப்படுகிறது?

டைட்டானியம் மற்றும் ஜிர்கோனியம் போன்ற உலோகங்களை மிகத் தூய நிலையில் பெற இது பயன்படுகிறது. இதில் உலோகங்கள் அயோடின் உடன் வினைபுரிந்து ஆவியாகும் சேர்மங்களை உருவாக்கி, பின்னர் சிதைக்கப்படுகின்றன.

தாமிரத்தின் பயன்கள் யாவை?

தாமிரம் மிகச் சிறந்த மின் கடத்தியாகும், எனவே இது மின்கம்பிகள் மற்றும் மின் சாதனங்கள் தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது. மேலும், இது பித்தளை மற்றும் வெண்கலம் போன்ற உலோகக் கலவைகள் தயாரிக்கவும் உதவுகிறது.