धातुओं की सक्रियता श्रेणी क्या है इसके उपयोग बताइए?

सक्रियता श्रेणी में धातुओं को उनकी सक्रियता श्रेणी के स्तर के अनुसार निष्कर्षण किया जाता है। कुछ धातुएँ भूपर्पटी में मुक्त अवस्था में पाई जाती हैं और उनमें से कुछ अपने यौगिकों के रूप में पाई जाती हैं जिन्हें अयस्क कहते हैं। धातुओं को उनकी क्रियाशीलता(सक्रियता) के आधार पर विभाजित किया जाता है जिसे सक्रियता श्रेणी के रूप में जाना जाता है। सक्रियता श्रेणी में सबसे नीचे की धातु मुक्त अवस्था में पायी जाती है क्यों कि ये सबसे कम क्रियाशील होती है उदाहरण के लिए सोना, चाँदी, प्लेटिनम और ताँबा मुक्त अवस्था में पाए जाते हैं। सक्रियता श्रेणी के मध्य में धातुएं मध्यम रूप से क्रियाशील(सक्रिय) होती है, उदाहरण के लिए जस्ता, लोहा, सीसा, आदि। ये धातुएँ भूपर्पटी में उनके ऑक्साइड, कार्बोनेट और सल्फाइड के रूप में पाई जाती हैं। सक्रियता श्रेणी के उच्च श्रेणी में पायी जाने वाली धातुएं इतनी क्रियाशील होती हैं कि वे प्रकृति में कभी भी मुक्त तत्वों के रूप में नहीं पाए जाती हैं, उदाहरण के लिए पोटेशियम, सोडियम, कैल्शियम, मैग्नीशियम और एल्यूमीनियम।

धातुओं की सक्रियता श्रेणी क्या है इसके उपयोग बताइए?

क्रियाशीलता के आधार पर धातुओं को निर्णायक रूप से तीन समूहों में वर्गीकृत किया गया है। (i) कम क्रियाशील धातुएँ (ii) मध्यम क्रियाशील धातुएँ (iii) उच्च क्रियाशील धातुएँ। प्रत्येक श्रेणी में पड़ने वाली धातुओं को प्राप्त करने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया जाता है।

धातुओं की सक्रियता श्रेणी क्या है इसके उपयोग बताइए?

धातुओं की सक्रियता श्रेणी का उपयोग

सक्रियता श्रेणी में कम क्रियाशील धातुओं का निष्कर्षण:इन धातुओं के ऑक्साइडों को केवल गर्म करके ही धातुओं में अपचयित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सिनेबार (HgS) पारे का एक अयस्क है। जब इसे हवा में गर्म किया जाता है तो यह सबसे पहले मरक्यूरिक ऑक्साइड (HgO) में परिवर्तित होता है। मर्क्यूरिक ऑक्साइड को और अधिक गर्म करने पर यह मरकरी में अपचयित हो जाता है।

2HgS (s) + 3O₂(g) →2HgO(s) + 2SO₂(g)

2HgO(s) →2Hg(l) +O₂((g)

इसी प्रकार कॉपर जो प्रकृति में Cu2S के रूप में पाया जाता है, उसके अयस्क को केवल हवा में गर्म करके कॉपर ऑक्साइड प्राप्त किया जाता है और फिर CuO को और अधिक गर्म करने पर Cu में अपचयित हो जाता है।

2CuS(s) + 3O₂g) → 2CuO(s) + 2SO₂(g)

2CuO + Cu2S →6Cu (s) + SO₂(g)

धातुओं की सक्रियता श्रेणी क्या है इसके उपयोग बताइए?

सक्रियता श्रेणी के मध्य में उपस्थित धातुओं का निष्कर्षण:सक्रियता श्रेणी के मध्य में धातुएं जैसे Fe, Zn, Pb, Cu, आदि मध्यम रूप से क्रियाशील होती हैं। ये आमतौर पर भूपर्पटी में सल्फाइड या कार्बोनेट के रूप में उपलब्ध होती हैं। चूँकि अपचयन विधि द्वारा धातु को उनके आक्साइड से निकालना आसान होता है, इसलिए धातुओं के सल्फाइड और कार्बोनेट को उनके धातु आक्साइड में परिवर्तित किया जाता है। धातुओं के सल्फाइड अयस्कों को अधिक वायु की उपस्थिति में प्रबलता से गर्म करके ऑक्साइड में परिवर्तित किया जाता है, इस प्रक्रिया को भर्जन कहते हैं।

कार्बोनेट अयस्कों को सीमित वायु में प्रबलता से गर्म करके धातु के ऑक्साइड में परिवर्तित किया जाता है। इस प्रक्रिया को निस्तापन के रूप में जाना जाता है।

उदाहरण के लिए जिंक पृथ्वी में जिंक सल्फाइड और जिंक कार्बोनेट के रूप में उपलब्ध होता है, इसलिए इन अयस्कों से ZnO को भर्जन और निस्तापन विधि से प्राप्त किया जाता है।

भर्जन

2ZnS(s) + 3O₂(g) →2ZnO(s) +2SO2(g)

निस्तापन

ZnCO₃(s) → ZnO(s) + CO₂(g)

ज़िंक ऑक्साइड को फिर कार्बन के साथ गर्म किया जाता है और इस प्रकार जिंक ऑक्साइड ज़िंक में अपचयित किया जाता है।

ZnO(s) + C(s) →Zn(s) + CO(g)

विस्थापन अभिक्रिया का उपयोग करके धातुओं के ऑक्साइड को भी धातु में अपचयित किया जा सकता है। इसमें उच्च सक्रियता श्रेणी की धातु आवश्यक धातु को उसके ऑक्साइड से विस्थापित कर देती है।

उदाहरण के तौर पर जब मैग्नीशियम ऑक्साइड को एल्युमीनियम पाउडर के साथ गर्म किया जाता है तो यह मैग्नीज देता है।

3MnO(s) + 4Al(s) →3Mn(l) + 2Al2O3(s) + हीट

ये विस्थापन अभिक्रियाएँ अत्यधिक उष्माक्षेपी होती हैं। ऊष्मा की मात्रा इतनी अधिक होती है कि धातु गलित अवस्था में उत्पन्न होती है, ऐसी अभिक्रिया को थर्मिट अभिक्रिया भी कहते हैं।

Fe2O3(s) + 2Al(s) → 2Fe(l) – Al2O3(s) + हीट

इस अभिक्रिया का उपयोग रेल की पटरियों और टूटे हुए मशीन के पुर्जों को जोड़ने के लिए भी किया जाता है।

धातुओं की सक्रियता श्रेणी क्या है इसके उपयोग बताइए?

सक्रियता श्रेणी के शीर्ष में धातुओं का निष्कर्षण:सक्रियता श्रेणी के शीर्ष में उपस्थित धातुएँ बहुत क्रियाशील होती हैं, उन्हें कार्बन के साथ गर्म करके उनके यौगिक से प्राप्त नहीं किया जा सकता है। कार्बन Na, K, Mg और Ca के ऑक्साइड को अपचयित करने में असमर्थ होता है, ऐसा इसलिए होता है क्योंकि इन धातुओं में कार्बन की तुलना में ऑक्सीजन के लिए अधिक बंधुता होती है। इन धातुओं को उनके पिघले हुए क्लोराइड के विधुत अपघटन द्वारा निष्कर्षित किया जाता है। धातु कैथोड (ऋणावेशित इलेक्ट्रोड) पर निक्षेपित होती है और एनोड (धनावेशित इलेक्ट्रोड) पर क्लोरीन मुक्त होती है। ये अभिक्रियाएं निम्न प्रकार से होती हैं।

Na(+) → e + Na

2Cl( – ) + 2e →Cl₂