ଧାତୁ ଓ ଅଧାତୁ (Metals and Non-metals) 🧪

ଆମ ଚାରିପାଖରେ ଥିବା ମୌଳିକଗୁଡ଼ିକୁ ସେମାନଙ୍କର ଧର୍ମ (Properties) ଅନୁଯାୟୀ ସାଧାରଣତଃ ଦୁଇ ଭାଗରେ ବିଭକ୍ତ କରାଯାଏ: ଧାତୁ ଏବଂ ଅଧାତୁ ।

1. ଭୌତିକ ଧର୍ମ (Physical Properties) 🔬

1.1 ଧାତୁର ଭୌତିକ ଧର୍ମ (Properties of Metals)

• ଧାତବ ଦୀପ୍ତି ବା ଉଜ୍ଜ୍ୱଳତା (Metallic Lustre): ବିଶୁଦ୍ଧ ଅବସ୍ଥାରେ ଧାତୁର ପୃଷ୍ଠ ଚକ୍ ଚକ୍ କରେ ।

• ଦୃଢ଼ତା ବା ଶକ୍ତତା (Hardness): ସାଧାରଣତଃ ଧାତୁଗୁଡ଼ିକ ଶକ୍ତ ଓ କଠିନ ହୋଇଥାନ୍ତି । କିନ୍ତୁ ସୋଡିୟମ୍ (Na) ଏବଂ ପୋଟାସିୟମ୍ (K) ଏତେ ନରମ ଯେ ସେଗୁଡ଼ିକୁ ଛୁରୀରେ କଟାଯାଇପାରିବ ।

• ନମନୀୟତା (Malleability): ଧାତୁଗୁଡ଼ିକୁ ହାତୁଡ଼ିରେ ପିଟି ପିଟି ପତଳା ଚଦର (Thin sheets) ରେ ପରିଣତ କରାଯାଇପାରେ । ସୁନା (Au) ଓ ରୂପା (Ag) ର ନମନୀୟତା ସର୍ବାଧିକ ଅଟେ ।

• ତନ୍ୟତା (Ductility): ଧାତୁରୁ ପତଳା ତାର ଟାଣି ବାହାର କରିବାର ଗୁଣକୁ ତନ୍ୟତା କୁହାଯାଏ । ସୁନାର ତନ୍ୟତା ସବୁଠାରୁ ଅଧିକ। ଆଶ୍ଚର୍ଯ୍ୟର କଥା ଯେ, ମାତ୍ର 1 ଗ୍ରାମ୍ ସୁନାରୁ ପ୍ରାୟ 2 କି.ମି. ଲମ୍ବର ତାର ତିଆରି କରାଯାଇପାରିବ ।

• ତାପ ପରିବାହିତା (Conduction of Heat): ଧାତୁଗୁଡ଼ିକ ତାପର ଉତ୍ତମ ସୁପରିବାହୀ ଏବଂ ଏଗୁଡ଼ିକର ଗଳନାଙ୍କ ଅଧିକ । ରୂପା ଓ ତମ୍ବା (Cu) ସର୍ବୋତ୍ତମ ତାପ ପରିବାହୀ ହୋଇଥିବା ବେଳେ ଲେଡ୍ (Pb) ଏବଂ ପାରଦ (Hg) ତାପର କୁପରିବାହୀ ଅଟନ୍ତି ।

• 

• ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବାହିତା (Conduction of Electricity): ଧାତୁଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟଦେଇ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସ୍ରୋତ ସହଜରେ ପ୍ରବାହିତ ହୋଇପାରେ । ବିଦ୍ୟୁତ୍ ତାରଗୁଡ଼ିକ ଉପରେ ପଲିଭିନାଇଲ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ (PVC) କିମ୍ବା ରବରର ପ୍ରଲେପ ଦିଆଯାଇଥାଏ ଯାହାଦ୍ୱାରା ଆମକୁ ସକ୍ (Shock) ଲାଗେ ନାହିଁ ।

  

• ଧ୍ୱନି ସୃଷ୍ଟି (Sonorous): ଧାତୁଗୁଡ଼ିକ କୌଣସି କଠିନ ବସ୍ତୁ ସହ ବାଡ଼େଇ ହେଲେ ଧ୍ୱନି ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି (ଯେପରିକି ସ୍କୁଲ୍ ଘଣ୍ଟା) ।

1.2 ଅଧାତୁର ଭୌତିକ ଧର୍ମ (Properties of Non-metals)

• ଉଦାହରଣ: କାର୍ବନ୍ ©, ସଲ୍‌ଫର୍ (S), ଆୟୋଡିନ୍ (I), ଅକ୍ସିଜେନ୍ (O), ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ (H) ଇତ୍ୟାଦି ।

• ଅଧାତୁଗୁଡ଼ିକ ସାଧାରଣତଃ କଠିନ କିମ୍ବା ଗ୍ୟାସୀୟ ଅବସ୍ଥାରେ ଥାଆନ୍ତି ।

• ଏଗୁଡ଼ିକ ତାପ ଏବଂ ବିଦ୍ୟୁତ୍‌ର କୁପରିବାହୀ ଏବଂ ଏଗୁଡ଼ିକରେ ନମନୀୟତା ବା ତନ୍ୟତା ଗୁଣ ନଥାଏ।

⚠️ ବ୍ୟତିକ୍ରମ (Exceptions) - Very Important! 🚨

1. ପାରଦ (Mercury/Hg): ସମସ୍ତ ଧାତୁ କଠିନ ଅବସ୍ଥାରେ ଥିବାବେଳେ କେବଳ ପାରଦ ଏକମାତ୍ର ଧାତୁ ଯାହା ସାଧାରଣ ତାପମାତ୍ରାରେ ତରଳ (Liquid) ଅବସ୍ଥାରେ ଥାଏ ।

2. ବ୍ରୋମିନ୍ (Bromine/Br): ଏହା ଏକମାତ୍ର ଅଧାତୁ ଯାହା ତରଳ ଅବସ୍ଥାରେ ରହେ ।

3. ଗାଲିଲିୟମ୍ ଓ ସୀସିୟମ୍ (Gallium & Caesium): ଏହି ଧାତୁ ଦୁଇଟିର ଗଳନାଙ୍କ ଏତେ କମ୍ ଯେ ଏହାକୁ ପାପୁଲିରେ ରଖିଲେ ଏହା ତରଳିଯାଏ ।

4. ଆୟୋଡିନ୍ (Iodine/I): ଏହା ଏକ ଅଧାତୁ ହୋଇଥିଲେ ମଧ୍ୟ ଏହାର ଧାତବ ଔଜ୍ଜ୍ୱଲ୍ୟ (Lustre) ଅଛି ।

5. କାର୍ବନ୍‌ର ଅପରରୂପ (Allotropes of Carbon): * ହୀରା (Diamond): ଏହା କାର୍ବନ୍‌ର ଏକ ଅପରରୂପ ଏବଂ ପ୍ରକୃତିର ସବୁଠାରୁ କଠିନତମ ପଦାର୍ଥ। ଏହାର ଗଳନାଙ୍କ ଓ ସ୍ଫୁଟନାଙ୍କ ଅତି ଉଚ୍ଚ ।

   • ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ (Graphite): ଏହା ଅଧାତୁ ହୋଇମଧ୍ୟ ବିଦ୍ୟୁତ୍‌ର ସୁପରିବାହୀ ଅଟେ ।

6. କ୍ଷାର ଧାତୁ (Alkali Metals): ଲିଥିୟମ୍, ସୋଡିୟମ୍, ପୋଟାସିୟମ୍ ଅତି ନରମ ଏବଂ ଏମାନଙ୍କର ସାନ୍ଦ୍ରତା ଓ ଗଳନାଙ୍କ ନିମ୍ନ ଅଟେ ।

💡 Trick to remember exceptions: > “Liquid Metal = Mercury | Liquid Non-Metal = Bromine”

“Conducting Non-Metal = Graphite | Shining Non-Metal = Iodine”

2. ରାସାୟନିକ ପ୍ରକୃତି: ଅକ୍ସାଇଡ୍‌ର ସୃଷ୍ଟି (Chemical Nature of Oxides) ☁️

• ଅଧାତବ ଅକ୍ସାଇଡ୍: ଅଧିକାଂଶ ଅଧାତୁ ଅକ୍ସିଜେନ୍ ସହ ମିଶି ଅକ୍ସାଇଡ୍ ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି, ଯାହା ଜଳରେ ଦ୍ରବୀଭୂତ ହେଲେ ଅମ୍ଳୀୟ (Acidic) ପ୍ରକୃତି ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ (ଉଦାହରଣ: $SO_2$) ।

• ଧାତବ ଅକ୍ସାଇଡ୍: ଅଧିକାଂଶ ଧାତୁ ଅକ୍ସିଜେନ୍ ସହ ମିଶି କ୍ଷାରୀୟ (Basic) ଅକ୍ସାଇଡ୍ ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି ।

3. ଧାତୁର ରାସାୟନିକ ଧର୍ମ (Chemical Properties of Metals) ⚗️

3.1 ଧାତୁକୁ ବାୟୁରେ ଦହନ କଲେ କ’ଣ ହୁଏ? (Reaction with Oxygen) 🔥

ଧାତୁଗୁଡ଼ିକ ଅକ୍ସିଜେନ୍ ସହିତ ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି ଧାତବ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି ।

• ସମୀକରଣ: $\text{ଧାତୁ} + \text{ଅକ୍ସିଜେନ୍} \rightarrow \text{ଧାତବ ଅକ୍ସାଇଡ୍}$

• କପର୍ (Cu): କପର୍ ବାୟୁରେ ଉତ୍ତପ୍ତ ହେଲେ ଏହା ଉପରେ କଳା ରଙ୍ଗର କପର୍ (II) ଅକ୍ସାଇଡ୍‌ର ଆବରଣ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ । $2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$

• ଏଲୁମିନିୟମ୍ (Al): $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

ଉଭୟଧର୍ମୀ ଅକ୍ସାଇଡ୍ (Amphoteric Oxides): ⚖️ ଯେଉଁ ଧାତବ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ଉଭୟ ଅମ୍ଳ (Acid) ଏବଂ କ୍ଷାର (Base) ସହ ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି ଲବଣ ଓ ଜଳ ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି, ସେଗୁଡ଼ିକୁ ଉଭୟଧର୍ମୀ ଅକ୍ସାଇଡ୍ କୁହାଯାଏ ।

• ଉଦାହରଣ: ଏଲୁମିନିୟମ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ($Al_2O_3$) ଏବଂ ଜିଙ୍କ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ($ZnO$) ।

• ଅମ୍ଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା: $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$

• କ୍ଷାର ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା: $Al_2O_3 + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + H_2O$ (ସୋଡିୟମ୍ ଏଲୁମିନେଟ୍)

ଭିନ୍ନ ଭିନ୍ନ ଧାତୁର ଅକ୍ସିଜେନ୍ ପ୍ରତି କ୍ରିୟାଶୀଳତା:

1. ସୋଡିୟମ୍ (Na) ଓ ପୋଟାସିୟମ୍ (K): ଏଗୁଡ଼ିକ ଏତେ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ ଯେ ଖୋଲା ବାୟୁରେ ରଖିଲେ ନିଆଁ ଲାଗିଯାଏ। ତେଣୁ ଏଗୁଡ଼ିକୁ କିରୋସିନ୍ ତେଲରେ ବୁଡ଼ାଇ ରଖାଯାଏ ।

2. Mg, Al, Zn, Pb: ସାଧାରଣ ତାପମାତ୍ରାରେ ଏମାନଙ୍କ ପୃଷ୍ଠରେ ଅକ୍ସାଇଡ୍‌ର ଏକ ପତଳା ସଂରକ୍ଷୀ ଆବରଣ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ ଯାହା ଧାତୁକୁ ଅଧିକ ଜାରଣରୁ ରକ୍ଷା କରେ ।

   • (ଏନୋଡାଇଜିଙ୍ଗ୍/Anodizing: ଏଲୁମିନିୟମ୍ ଉପରେ ଏକ ମୋଟା ଅକ୍ସାଇଡ୍ ପ୍ରଲେପ ଦେବାର କୃତ୍ରିମ ପ୍ରଣାଳୀ ଯାହା ଏହାକୁ ସଂକ୍ଷାରଣରୁ ରକ୍ଷା କରେ ।)

3. ଲୁହା (Fe): ଲୁହା ସିଧାସଳଖ ଜଳେ ନାହିଁ, ମାତ୍ର ଲୁହାଗୁଣ୍ଡ ଅଗ୍ନିଶିଖାରେ ପକାଇଲେ ତୀବ୍ର ଭାବେ ଜଳିଯାଏ ।

4. ସୁନା (Au) ଓ ରୂପା (Ag): ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ ମଧ୍ୟ ଏଗୁଡ଼ିକ ଅକ୍ସିଜେନ୍ ସହ ଆଦୌ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରନ୍ତି ନାହିଁ ।

3.2 ଧାତୁ ଜଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କଲେ କ’ଣ ହୁଏ? (Reaction with Water) 💧

ଧାତୁ ଜଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କଲେ ଧାତବ ଅକ୍ସାଇଡ୍/ହାଇଡ୍ରକ୍ସାଇଡ୍ ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଗ୍ୟାସ୍ ($H_2$) ଉତ୍ପନ୍ନ କରେ ।

• ଥଣ୍ଡା ଜଳ ସହ ତୀବ୍ର ପ୍ରତିକ୍ରିୟା (K, Na): ଏହି ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଅତିମାତ୍ରାରେ ତାପଉତ୍ପାଦୀ ହୋଇଥିବାରୁ ନିର୍ଗତ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଗ୍ୟାସ୍‌ରେ ସାଙ୍ଗେ ସାଙ୍ଗେ ନିଆଁ ଲାଗିଯାଏ । $2K(s) + 2H_2O(l) \rightarrow 2KOH(aq) + H_2(g) + \text{ତାପ ଶକ୍ତି}$

• କ୍ୟାଲ୍‌ସିୟମ୍ (Ca): ଏହାର ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କମ୍ ତୀବ୍ର। ଉତ୍ପନ୍ନ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଗ୍ୟାସ୍‌ର ଫୋଟକା କ୍ୟାଲ୍‌ସିୟମ୍ ପୃଷ୍ଠରେ ଲାଗିଯିବା ଫଳରେ ଏହା ଜଳରେ ଭାସିବାକୁ ଆରମ୍ଭ କରେ । $Ca(s) + 2H_2O(l) \rightarrow Ca(OH)_2(aq) + H_2(g)$

• ଗରମ ଜଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା (Mg): ମ୍ୟାଗ୍ନେସିୟମ୍ ଥଣ୍ଡା ଜଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରେ ନାହିଁ। ଏହା କେବଳ ଗରମ ଜଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି $H_2$ ବୁଦ୍‌ବୁଦ୍ ସୃଷ୍ଟି କରେ ଓ ଭାସେ ।

• କେବଳ ବାମ୍ଫ (Steam) ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା (Al, Fe, Zn): ଏଗୁଡ଼ିକ ଥଣ୍ଡା ବା ଗରମ ଜଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରନ୍ତି ନାହିଁ । $2Al(s) + 3H_2O(g) \rightarrow Al_2O_3(s) + 3H_2(g)$ $3Fe(s) + 4H_2O(g) \rightarrow Fe_3O_4(s) + 4H_2(g)$

  

• ଜଳ ସହ ଆଦୌ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରନ୍ତି ନାହିଁ: ଲେଡ୍ (Pb), ତମ୍ବା (Cu), ରୂପା (Ag), ଏବଂ ସୁନା (Au) ।

3.3 ଧାତୁ ଅମ୍ଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କଲେ କ’ଣ ହୁଏ? (Reaction with Acids) 🧪

ସାଧାରଣତଃ ଧାତୁଗୁଡ଼ିକ ଲଘୁ ଅମ୍ଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି ଲବଣ ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଗ୍ୟାସ୍ ($H_2$) ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି ।

• $\text{ଧାତୁ} + \text{ଲଘୁ ଅମ୍ଳ} \rightarrow \text{ଲବଣ} + \text{ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଗ୍ୟାସ୍}$

• ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳତାର କ୍ରମ (Dilute HCl ସହ): Mg > Al > Zn > Fe । ତମ୍ବା (Cu) ଲଘୁ HCl ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରେ ନାହିଁ ।

⚠️ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ବ୍ୟତିକ୍ରମ (Nitric Acid / $HNO_3$): କୌଣସି ଧାତୁ ନାଇଟ୍ରିକ୍ ଏସିଡ୍ ($HNO_3$) ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କଲେ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଗ୍ୟାସ୍ ଉତ୍ପନ୍ନ ହୁଏ ନାହିଁ । କାରଣ $HNO_3$ ହେଉଛି ଏକ ସବଳ ଜାରକ (Strong Oxidizing Agent)। ଏହା ଉତ୍ପନ୍ନ ହେଉଥିବା ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍‌କୁ ଜାରଣ କରି ‘ଜଳ’ ($H_2O$) ରେ ପରିଣତ କରେ ଏବଂ ନିଜେ କୌଣସି ନାଇଟ୍ରୋଜେନ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ($N_2O, NO, NO_2$) ରେ ବିଜାରିତ ହୋଇଯାଏ ।

• କିନ୍ତୁ, କେବଳ ମ୍ୟାଗ୍ନେସିୟମ୍ (Mg) ଏବଂ ମାଙ୍ଗାନିଜ୍ (Mn) ଅତି ଲଘୁ $HNO_3$ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି $H_2$ ଗ୍ୟାସ୍ ଦେଇଥାନ୍ତି ।

💡 Trick: > “Nitric Acid is a tricky fighter! It turns $H_2$ into Water.” Only Mg and Mn can defeat it to get $H_2$.

ଅମ୍ଳରାଜ (Aqua Regia): ଏହା ହେଉଛି ଗାଢ଼ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ଲୋରିକ୍ ଏସିଡ୍ (HCl) ଏବଂ ଗାଢ଼ ନାଇଟ୍ରିକ୍ ଏସିଡ୍ ($HNO_3$) ର 3:1 ଅନୁପାତର ଏକ ତାଜା ମିଶ୍ରଣ । ଏହା ଏତେ ଶକ୍ତିଶାଳୀ ଯେ ଏହା ସୁନା (Au) ଏବଂ ପ୍ଲାଟିନମ୍ (Pt) ଭଳି ଧାତୁକୁ ମଧ୍ୟ ଦ୍ରବୀଭୂତ କରିଦେଇପାରେ ।

3.4 ଅନ୍ୟ ଧାତବ ଲବଣ ଦ୍ରବଣ ସହ ଧାତୁର ପ୍ରତିକ୍ରିୟା (Displacement Reaction) 🔄

ଗୋଟିଏ ଅଧିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ ଧାତୁ, ଏକ କମ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ ଧାତୁକୁ ତାହାର ଲବଣ ଦ୍ରବଣରୁ ବିସ୍ଥାପିତ କରିଥାଏ ।

• $\text{ଧାତୁ A} + \text{B ର ଲବଣ ଦ୍ରବଣ} \rightarrow \text{A ର ଲବଣ ଦ୍ରବଣ} + \text{ଧାତୁ B}$ (ଯଦି A > B ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳତାରେ)

• ଉଦାହରଣ: ଲୁହା କଣ୍ଟାକୁ କପର୍ ସଲ୍‌ଫେଟ୍ ଦ୍ରବଣରେ ପକାଇଲେ, ଲୁହା (ଅଧିକ ସକ୍ରିୟ) କପର୍‌କୁ (କମ୍ ସକ୍ରିୟ) ବିସ୍ଥାପିତ କରି ଆଇରନ୍ ସଲ୍‌ଫେଟ୍ ତିଆରି କରେ ।

  

4. ସକ୍ରିୟତାର ଅନୁକ୍ରମ (The Reactivity Series) 📊

ଧାତୁଗୁଡ଼ିକୁ ସେମାନଙ୍କର ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳତାର ହ୍ରାସକ୍ରମ (Decreasing order) ରେ ସଜାଇଲେ ଯେଉଁ ତାଲିକା ମିଳେ ତାହାକୁ ସକ୍ରିୟତାର ଅନୁକ୍ରମ କୁହାଯାଏ ।

.1. K (ପୋଟାସିୟମ୍) - ସର୍ବାଧିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ (Most Reactive)

.2. Na (ସୋଡିୟମ୍)

.3. Ca (କ୍ୟାଲ୍‌ସିୟମ୍)

.4. Mg (ମ୍ୟାଗ୍ନେସିୟମ୍)

.5. Al (ଏଲୁମିନିୟମ୍)

.6. Zn (ଜିଙ୍କ୍)

.7. Fe (ଆଇରନ୍)

.8. Pb (ଲେଡ୍)

.9. [H (ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ - ତୁଳନା ପାଇଁ)]

.10. Cu (କପର୍)

.11. Hg (ମରକ୍ୟୁରି)

.12. Ag (ସିଲ୍‌ଭର୍)

.13. Au (ଗୋଲ୍ଡ) - ସର୍ବନିମ୍ନ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ (Least Reactive)

💡 Trick to remember the Reactivity Series (English):

“Please Stop Calling Me A Zebra, I Like Her Calling Me Smart Guy”

(Potassium, Sodium, Calcium, Magnesium, Aluminium, Zinc, Iron, Lead, Hydrogen, Copper, Mercury, Silver, Gold).

ଧାତୁ ଓ ଅଧାତୁ କିପରି ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରନ୍ତି? (How do metals and non-metals react?) ⚛️

ଆମେ ଜାଣୁ ଯେ କୌଣସି ମୌଳିକର ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳତା ତାହାର ସଂଯୋଜକ କକ୍ଷ (Valence Shell) ବା ସର୍ବବହିଃସ୍ଥ କକ୍ଷରେ ଥିବା ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ସଂଖ୍ୟା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ। ପ୍ରତ୍ୟେକ ମୌଳିକ ନିଜର ସଂଯୋଜକ କକ୍ଷକୁ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ କରି ଏକ ସ୍ଥାୟୀ (Stable) ଅବସ୍ଥା ଲାଭ କରିବାକୁ ଚେଷ୍ଟା କରନ୍ତି।

1. ବିଭିନ୍ନ ମୌଳିକର ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନିକ୍ ସଂରଚନା (Electronic Configuration) 🔬

ଆସନ୍ତୁ କେତେକ ନୋବଲ୍ ଗ୍ୟାସ୍, ଧାତୁ ଏବଂ ଅଧାତୁର ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ସଂରଚନାକୁ ଲକ୍ଷ୍ୟ କରିବା:

(A) ନୋବଲ୍ ଗ୍ୟାସ୍ (Noble Gases): 🎈

ଏହି ମୌଳିକଗୁଡ଼ିକର ବାହ୍ୟତମ କକ୍ଷ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ପୂର୍ଣ୍ଣ ଥାଏ (ଅଷ୍ଟକ ପୂର୍ଣ୍ଣ), ତେଣୁ ଏଗୁଡ଼ିକ ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରନ୍ତି ନାହିଁ।

1. ହିଲିୟମ୍ (He): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $2$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$)

2. ନିୟନ୍ (Ne): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $10$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($8$)

3. ଆରଗନ୍ (Ar): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $18$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($8$), M($8$)

(B) ଧାତୁ (Metals): 🪙

ଧାତୁଗୁଡ଼ିକର ବାହ୍ୟତମ କକ୍ଷରେ ସାଧାରଣତଃ 1, 2, କିମ୍ବା 3 ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ଥାଏ। ସେମାନେ ଏହି ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍‌ଗୁଡ଼ିକୁ ସହଜରେ ହରାଇ ଯୁକ୍ତାତ୍ମକ ଆୟନ୍ (Cation) ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି।

1. ସୋଡିୟମ୍ (Na): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $11$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($8$), M($1$)

2. ମ୍ୟାଗ୍ନେସିୟମ୍ (Mg): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $12$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($8$), M($2$)

3. ଏଲୁମିନିୟମ୍ (Al): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $13$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($8$), M($3$)

4. ପୋଟାସିୟମ୍ (K): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $19$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($8$), M($8$), N($1$)

5. କ୍ୟାଲସିୟମ୍ (Ca): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $20$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($8$), M($8$), N($2$)

(.C) ଅଧାତୁ (Non-Metals): 🪵

ଅଧାତୁଗୁଡ଼ିକର ବାହ୍ୟତମ କକ୍ଷରେ ସାଧାରଣତଃ 5, 6, କିମ୍ବା 7 ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ଥାଏ। ସେମାନେ ସ୍ଥାୟୀ ହେବା ପାଇଁ ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ଗ୍ରହଣ କରି ବିଯୁକ୍ତାତ୍ମକ ଆୟନ୍ (Anion) ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି।

1. ନାଇଟ୍ରୋଜେନ୍ (N): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $7$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($5$)

2. ଅକ୍‌ସିଜେନ୍ (O): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $8$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($6$)

3. ଫ୍ଲୋରିନ୍ (F): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $9$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($7$)

4. ଫସ୍‌ଫରସ୍ §: ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $15$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($8$), M($5$)

5. ସଲ୍‌ଫର୍ (S): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $16$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($8$), M($6$)

6. କ୍ଲୋରିନ୍ (Cl): ପାରମାଣବିକ କ୍ରମାଙ୍କ $17$ ➡️ ସଂରଚନା: K($2$), L($8$), M($7$)

💡 Trick to Remember:

• Metals = Losers: ସେମାନେ ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ହରାନ୍ତି ଏବଂ Positive (+) ହୁଅନ୍ତି।

• Non-metals = Gainers: ସେମାନେ ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ଗ୍ରହଣ କରନ୍ତି ଏବଂ Negative (-) ହୁଅନ୍ତି।

2. ଆୟନିକ ଯୌଗିକ ଗଠନ ପ୍ରକ୍ରିୟା (Formation of Ionic Compounds) 🔗

ଉଦାହରଣ 1: ସୋଡ଼ିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ($NaCl$) ର ଗଠନ 🧂

ସୋଡିୟମ୍ ପରମାଣୁର ($Na$) M କକ୍ଷରେ ଗୋଟିଏ ମାତ୍ର ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ଅଛି। ଯଦି ଏହା ସେହି ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍‌କୁ ହରାଇଦିଏ, ତେବେ L କକ୍ଷଟି ବାହ୍ୟତମ କକ୍ଷ ହୋଇଯିବ ଯାହାକି ଏକ ସ୍ଥାୟୀ ଅଷ୍ଟକ ଅଟେ। ଅନ୍ୟପକ୍ଷରେ, କ୍ଲୋରିନ୍ ($Cl$) ର ବାହ୍ୟତମ କକ୍ଷରେ 7 ଟି ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ଅଛି, ତେଣୁ ସ୍ଥାୟୀ ହେବାକୁ ତାକୁ ମାତ୍ର 1 ଟି ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ଦରକାର।

Script Diagram (Electron Transfer):

ସୋଡ଼ିୟମ୍ କାଟାୟନ ($Na^+$) ଏବଂ କ୍ଲୋରାଇଡ଼୍ ଆନାୟନ ($Cl^-$) ବିପରୀତ ଚାର୍ଜ ବିଶିଷ୍ଟ ହୋଇଥିବାରୁ ପରସ୍ପରକୁ ପ୍ରବଳ ଭାବରେ ଆକର୍ଷଣ କରନ୍ତି ଏବଂ ଶକ୍ତିଶାଳୀ ସ୍ଥିର ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଆକର୍ଷଣ ବଳ (Electrostatic force of attraction) ଦ୍ୱାରା ବାନ୍ଧି ହୋଇ ସୋଡ଼ିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ($NaCl$) ଗଠନ କରନ୍ତି।

ଉଦାହରଣ 2: ମ୍ୟାଗ୍ନେସିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ($MgCl_2$) ର ଗଠନ ⚡

ମ୍ୟାଗ୍ନେସିୟମ୍ ନିଜର 2 ଟି ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ହରାଇଥାଏ, ଏବଂ ଦୁଇଟି କ୍ଲୋରିନ୍ ପରମାଣୁ ଗୋଟିଏ ଲେଖାଏଁ ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍ ଗ୍ରହଣ କରନ୍ତି।

Script Diagram (Electron Transfer):

ଆୟନିକ ଯୌଗିକ (Ionic Compounds) କାହାକୁ କୁହାଯାଏ?

ଧାତୁରୁ ଅଧାତୁକୁ ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍‌ର ସ୍ଥାନାନ୍ତରଣ (Transfer of electrons) ଦ୍ୱାରା ସୃଷ୍ଟି ହେଉଥିବା ଯୌଗିକକୁ ଆୟନିକ ଯୌଗିକ (Ionic Compounds) ବା ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସଂଯୋଜ୍ୟ ଯୌଗିକ (Electrovalent Compounds) କୁହାଯାଏ।

1. ଆୟନିକ ଯୌଗିକ (Ionic Compounds) ⚡

ପରୀକ୍ଷା: ଆୟନିକ ଯୌଗିକର ଧର୍ମ (Experiment: Properties of Ionic Compounds)

ଏହି ପରୀକ୍ଷାଟି ଆୟନିକ ଯୌଗିକଗୁଡ଼ିକର ଭୌତିକ ଧର୍ମ, ଗଳନାଙ୍କ, ଦ୍ରବଣୀୟତା ଏବଂ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବାହିତା ନିର୍ଦ୍ଧାରଣ କରିବା ପାଇଁ ଉଦ୍ଦିଷ୍ଟ। ନିମ୍ନରେ ଏହାର ଧାରାବାହିକ (Step-by-step) ପଦକ୍ଷେପଗୁଡ଼ିକ ଦିଆଗଲା।

ଆବଶ୍ୟକୀୟ ଉପକରଣ (Materials Required)

• ସୋଡିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ($NaCl$), ପୋଟାସିୟମ୍ ଆୟୋଡାଇଡ୍ ($KI$), ବା ବେରିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ($BaCl_2$) ପରି ଲବଣର ନମୁନା

• ଧାତବ ଚେପ୍‌ଟା ଚାମଚ (Metal Spatula)

• ବର୍ଣ୍ଣର (Burner)

• ଜଳ, ପେଟ୍ରୋଲ୍ ଏବଂ କିରୋସିନ୍ (Water, Petrol, Kerosene)

• ବିକର୍ (Beaker)

• ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଦଣ୍ଡ (Graphite rods)

• ବ୍ୟାଟେରୀ, ବଲ୍‌ବ୍ ଏବଂ ସୁଇଚ୍ (Battery, Bulb, Switch)

• 

ପରୀକ୍ଷା ପ୍ରଣାଳୀ (Step-by-Step Procedure)

ପଦକ୍ଷେପ ୧: ଭୌତିକ ଅବସ୍ଥା ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ (Physical State Observation)

• ବିଜ୍ଞାନାଗାରରୁ ସଂଗ୍ରହ କରାଯାଇଥିବା ସମସ୍ତ ଲବଣ ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ ଭଲଭାବେ ଲକ୍ଷ୍ୟ କର।

• ସେଗୁଡ଼ିକ କଠିନ, ସ୍ଫଟିକ୍ ବା କିପରି ଅବସ୍ଥାରେ ଅଛି ତାହା ଦେଖ।

ପଦକ୍ଷେପ ୨: ଉତ୍ତାପ ବା ଶିଖା ପରୀକ୍ଷା (Flame Test)

• ଗୋଟିଏ ଧାତବ ଚେପ୍‌ଟା ଚାମଚରେ ଅଳ୍ପ କିଛି ଲବଣର ନମୁନା ନିଅ।

• ଏହାକୁ ବର୍ଣ୍ଣର ଶିଖାରେ ସିଧାସଳଖ ଗରମ କର ।

• ଯୌଗିକଟି ଗରମ ହେବା ଦ୍ୱାରା ଶିଖାର ରଙ୍ଗରେ କୌଣସି ପରିବର୍ତ୍ତନ ଆସୁଛି କି ନାହିଁ ଏବଂ ଯୌଗିକଟି ସହଜରେ ତରଳୁଛି କି ନାହିଁ ତାହା ଲକ୍ଷ୍ୟ କର।

• ଏହି ସମାନ ପ୍ରଣାଳୀ ଅନ୍ୟ ନମୁନାଗୁଡ଼ିକ ସହିତ ମଧ୍ୟ ପୁନରାବୃତ୍ତି କର।

ପଦକ୍ଷେପ ୩: ଦ୍ରବଣୀୟତା ପରୀକ୍ଷା (Solubility Test)

• ତିନୋଟି ଅଲଗା ଅଲଗା ପାତ୍ରରେ ଯଥାକ୍ରମେ ଜଳ, ପେଟ୍ରୋଲ୍ ଏବଂ କିରୋସିନ୍ ନିଅ।

• ଏହି ଲବଣ ନମୁନାଗୁଡ଼ିକୁ ସେଥିରେ ପକାଇ ଦ୍ରବୀଭୂତ କରିବାକୁ ଚେଷ୍ଟା କର।

• ଏଗୁଡ଼ିକ କେଉଁ ଦ୍ରାବକରେ ମିଳେଇ ଯାଉଛି (ଦ୍ରବଣୀୟ) ଏବଂ କେଉଁଥିରେ ମିଳାଉ ନାହିଁ ତାହା ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ କର।

ପଦକ୍ଷେପ ୪: ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବାହିତା ପରୀକ୍ଷା (Electrical Conductivity Test)

• ଏକ ବିକର୍‌ରେ ପରୀକ୍ଷଣ ପାଇଁ ଥିବା ଲବଣର ଜଳୀୟ ଦ୍ରବଣ ନିଅ ଏବଂ ସେଥିରେ ଦୁଇଟି ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଦଣ୍ଡକୁ (ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରୋଡ୍ ଭାବରେ) ବୁଡ଼ାଅ।

• ତାର ସାହାଯ୍ୟରେ ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଦଣ୍ଡକୁ ବ୍ୟାଟେରୀ, ଏକ ବଲ୍‌ବ୍ ଏବଂ ସୁଇଚ୍ ସହିତ ସଂଯୋଗ କରି ଏକ ପରିପଥ (Circuit) ପ୍ରସ୍ତୁତ କର ।

• ସୁଇଚ୍ ଅନ୍ (ON) କର ଏବଂ ଦେଖ ଯେ ବଲ୍‌ବଟି ଜଳୁଛି କି ନାହିଁ। ବଲ୍‌ବ୍ ଜଳିବା ପ୍ରମାଣିତ କରେ ଯେ ଦ୍ରବଣଟି ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବହନ କରୁଛି।

ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣର ସିଦ୍ଧାନ୍ତ (Conclusion)

ଏହି ପରୀକ୍ଷାରୁ ଜଣାପଡେ ଯେ, ଆୟନିକ ଯୌଗିକଗୁଡ଼ିକ ସାଧାରଣତଃ କଠିନ, ଉଚ୍ଚ ଗଳନାଙ୍କ ବିଶିଷ୍ଟ (ସହଜରେ ତରଳନ୍ତି ନାହିଁ), ଜଳରେ ଦ୍ରବଣୀୟ କିନ୍ତୁ ପେଟ୍ରୋଲ୍ ଓ କିରୋସିନ୍‌ରେ ଅଦ୍ରବଣୀୟ ଏବଂ ଏମାନଙ୍କର ଜଳୀୟ ଦ୍ରବଣ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସୁପରିବାହୀ ଅଟେ।
ଧାତୁରୁ ଅଧାତୁକୁ ଇଲେକ୍‌ଟ୍ରନ୍‌ର ସ୍ଥାନାନ୍ତରଣ (transfer of electrons) ଦ୍ଵାରା ସୃଷ୍ଟି ହେଉଥିବା ଯୌଗିକକୁ ଆୟନିକ ଯୌଗିକ ବା ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସଂଯୋଜ୍ୟ ଯୌଗିକ କୁହାଯାଏ।

ଉଦାହରଣ: ସୋଡିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ($NaCl$) ଏବଂ ମ୍ୟାଗ୍ନେସିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ($MgCl_2$) ର ଗଠନ।

ସୋଡିୟମ୍ ଏକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ହରାଇ କାଟାୟନ୍ ($Na^+$) ହୁଏ ଏବଂ କ୍ଲୋରିନ୍ ତାହା ଗ୍ରହଣ କରି ଆନାୟନ୍ ($Cl^-$) ହୁଏ। ବିପରୀତ ଚାର୍ଜ ଥିବାରୁ ସେମାନେ ପରସ୍ପରକୁ ଆକର୍ଷଣ କରି ଯୌଗିକ ଗଠନ କରନ୍ତି।

ଆୟନିକ ଯୌଗିକର ମୁଖ୍ୟ ଧର୍ମଗୁଡ଼ିକ (Properties) 🔬

1. ଭୌତିକ ଧର୍ମ (Physical Nature): ଏଗୁଡ଼ିକ କଠିନ (solid) ଏବଂ ଶକ୍ତ ଅଟନ୍ତି। କାରଣ ଯୁକ୍ତାତ୍ମକ ଏବଂ ବିଯୁକ୍ତାତ୍ମକ ଆୟନ ମଧ୍ୟରେ ଦୃଢ଼ ଆକର୍ଷଣ ବଳ ଥାଏ। ଚାପ ପ୍ରୟୋଗ କଲେ ଏଗୁଡ଼ିକ ଖଣ୍ଡ ଖଣ୍ଡ ହୋଇ ଭାଙ୍ଗିଯାଏ (ଭଙ୍ଗୁର)।

2. ଗଳନାଙ୍କ ଓ ସ୍ଫୁଟନାଙ୍କ (Melting and Boiling Points): ଆୟନିକ ଯୌଗିକଗୁଡ଼ିକର ଗଳନାଙ୍କ ଓ ସ୍ଫୁଟନାଙ୍କ ବହୁତ ଉଚ୍ଚ ଥାଏ।

   • କାରଣ: ଦୃଢ଼ ଅନ୍ତଃଆୟନୀୟ ଆକର୍ଷଣ ବଳକୁ ଭାଙ୍ଗିବା ପାଇଁ ପ୍ରଚୁର ତାପ ଶକ୍ତି ଦରକାର ହୁଏ।

3. ଦ୍ରବଣୀୟତା (Solubility): ସାଧାରଣତଃ ଜଳରେ ଦ୍ରବଣୀୟ (soluble), କିନ୍ତୁ କିରୋସିନ୍ ଓ ପେଟ୍ରୋଲ୍ ଭଳି ଦ୍ରାବକରେ ଅଦ୍ରବଣୀୟ ଅଟନ୍ତି।

4. ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବହନ (Conduction of Electricity): କଠିନ ଅବସ୍ଥାରେ ଏଗୁଡ଼ିକ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବହନ କରନ୍ତି ନାହିଁ। କିନ୍ତୁ ତରଳ (molten) ବା ଜଳୀୟ ଦ୍ରବଣରେ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ ମୁକ୍ତ ଭାବରେ ଗତି କରିପାରୁଥିବାରୁ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ସୁପରିବାହୀ ହୋଇଥାନ୍ତି।

💡 Trick ମନେ ରଖିବା ପାଇଁ: IS-HB-WE (Ionic Solids - High Boiling - Water Electricity) -> ଆୟନିକ ଯୌଗିକଗୁଡ଼ିକ କଠିନ, ଉଚ୍ଚ ସ୍ଫୁଟନାଙ୍କ ବିଶିଷ୍ଟ ଏବଂ ଜଳରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବହନ କରନ୍ତି।

3.4 ଧାତୁର ପ୍ରାପ୍ତି (Occurrence of Metals) 🌍

ଧାତୁର ମୁଖ୍ୟ ଉତ୍ସ ହେଉଛି ଆମ ପୃଥିବୀର ଭୂତ୍ବକ୍ (Earth’s crust) । ଏହା ସହିତ ସମୁଦ୍ର ଜଳରେ ମଧ୍ୟ ସୋଡିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ($NaCl$) ଏବଂ ମ୍ୟାଗ୍ନେସିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ($MgCl_2$) ଭଳି ଦ୍ରବଣୀୟ ଲବଣ ରହିଥାଏ।

.1. ଖଣିଜ (Minerals): ପ୍ରକୃତିରେ ଭୂତ୍ବକ୍‌ରୁ ମିଳୁଥିବା ମୌଳିକ ବା ଯୌଗିକଗୁଡ଼ିକୁ ଖଣିଜ କୁହାଯାଏ।

.2. ଧାତୁପିଣ୍ଡ (Ores): ଯେଉଁ ଖଣିଜରେ ଅଧିକ ପ୍ରତିଶତ ମାତ୍ରାର ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଧାତୁ ରହିଥାଏ ଏବଂ ସେଥିରୁ ସହଜରେ ତଥା ଲାଭଜନକ ଭାବେ ଧାତୁ ନିଷ୍କାସନ କରାଯାଇପାରେ, ତାହାକୁ ଓର୍ ବା ଧାତୁପିଣ୍ଡ କୁହାଯାଏ।
.3. ଗାଙ୍ଗ୍ (Gangue): ଖଣିରୁ ବାହାରୁଥିବା ଧାତୁପିଣ୍ଡରେ ଥିବା ମାଟି, ବାଲି ଭଳି ଅପଦ୍ରବ।

3.4.1 ଧାତୁ ନିଷ୍କାସନ (Extraction of Metals) ⚙️

ପ୍ରକୃତିରେ ସବୁ ଧାତୁ ସମାନ ଭାବରେ ମିଳନ୍ତି ନାହିଁ। ସେମାନଙ୍କର ସକ୍ରିୟତା (Reactivity) ଅନୁଯାୟୀ ସେମାନେ ଭିନ୍ନ ଭିନ୍ନ ଅବସ୍ଥାରେ ମିଳନ୍ତି:

• କମ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ ଧାତୁ: ସକ୍ରିୟତା କ୍ରମର ତଳେ ଥିବା ଧାତୁ (ଯଥା: ସୁନା, ରୂପା, ପ୍ଲାଟିନମ୍, ତମ୍ବା) ସାଧାରଣତଃ ମୁକ୍ତ ଅବସ୍ଥାରେ ମିଳନ୍ତି। ତମ୍ବା ଓ ରୂପା ସଲ୍‌ଫାଇଡ୍ ବା ଅକ୍ସାଇଡ୍ ରୂପରେ ମଧ୍ୟ ମିଳନ୍ତି।

• ମଧ୍ୟମ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ ଧାତୁ: (ଯଥା: $Zn$, $Fe$, $Pb$) ଏଗୁଡ଼ିକ ଅକ୍ସାଇଡ୍, ସଲ୍‌ଫାଇଡ୍ କିମ୍ବା କାର୍ବୋନେଟ୍ ଯୌଗିକ ଆକାରରେ ମିଳିଥାନ୍ତି।

• ଉଚ୍ଚ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ ଧାତୁ: (ଯଥା: $K$, $Na$, $Ca$, $Mg$, $Al$) ଏଗୁଡ଼ିକ ଏତେ ସକ୍ରିୟ ଯେ ପ୍ରକୃତିରେ କେବେହେଲେ ମୁକ୍ତ ଅବସ୍ଥାରେ ମିଳନ୍ତି ନାହିଁ।

3.4.2 ଧାତୁପିଣ୍ଡର ସଂକେନ୍ଦ୍ରୀକରଣ (Enrichment of Ores) 🪨

ଖଣିରୁ ବାହାରୁଥିବା ଧାତୁପିଣ୍ଡରେ ମାଟି, ବାଲି ଇତ୍ୟାଦି ଅନେକ ଅପଦ୍ରବ ଥାଏ।

• ଗାଙ୍ଗ୍ (Gangue): ଧାତୁପିଣ୍ଡରେ ଥିବା ଏହି ଅଦରକାରୀ ମାଟି ବା ବାଲି ଅପଦ୍ରବକୁ ଗାଙ୍ଗ୍ କୁହାଯାଏ।

  ଧାତୁ ନିଷ୍କାସନ ପୂର୍ବରୁ ଏହି ଗାଙ୍ଗ୍‌କୁ ଭୌତିକ କିମ୍ବା ରାସାୟନିକ ପ୍ରଣାଳୀରେ ଅଲଗା କରାଯାଏ।

3.4.3 ସକ୍ରିୟତା କ୍ରମର ନିମ୍ନରେ ଥିବା ଧାତୁଗୁଡ଼ିକର ନିଷ୍କାସନ 📉

ଏହି ଧାତୁଗୁଡ଼ିକ ବହୁତ କମ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ। ଏମାନଙ୍କର ଅକ୍ସାଇଡ୍‌କୁ କେବଳ ଗରମ କରିଦେଲେ ଧାତୁ ମିଳିଯାଏ।

ଉଦାହରଣ (ପାରଦ/Mercury):

ପାରଦର ଧାତୁପିଣ୍ଡ ହେଉଛି ସିନାବାର ($HgS$)।

1. ଏହାକୁ ବାୟୁରେ ଉତ୍ତପ୍ତ କଲେ ଏହା ମରକ୍ୟୁରିକ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ($HgO$) ହୁଏ:

   $$2HgS + 3O_2 \xrightarrow{\text{Heat}} 2HgO + 2SO_2$$

2. ଏହାକୁ ଆହୁରି ଉତ୍ତପ୍ତ କଲେ ଏହା ପାରଦ ($Hg$) ରେ ପରିଣତ ହୁଏ:

   $$2HgO \xrightarrow{\text{Heat}} 2Hg + O_2$$

3.4.4 ମଧ୍ୟମ କ୍ରମର ସକ୍ରିୟ ଧାତୁ ନିଷ୍କାସନ ⚖️

ଧାତୁକୁ ସଲ୍‌ଫାଇଡ୍ କିମ୍ବା କାର୍ବୋନେଟ୍‌ରୁ ବାହାର କରିବା ଅପେକ୍ଷା ତାହାର ଅକ୍ସାଇଡ୍‌ରୁ ବାହାର କରିବା ସହଜ। ତେଣୁ ପ୍ରଥମେ ସେଗୁଡ଼ିକୁ ଅକ୍ସାଇଡ୍‌ରେ ପରିଣତ କରାଯାଏ:

1. ରୋଷ୍ଟିଙ୍ଗ୍ (Roasting): ସଲ୍‌ଫାଇଡ୍ ଧାତୁପିଣ୍ଡକୁ ଯଥେଷ୍ଟ ବାୟୁ ଉପସ୍ଥିତିରେ ଅଧିକ ଉତ୍ତପ୍ତ କରି ଅକ୍ସାଇଡ୍‌ରେ ପରିଣତ କରିବା ପ୍ରଣାଳୀ।

   $$2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{\text{Heat}} 2ZnO + 2SO_2$$

2. କାଲ୍‌ସିନେସନ୍ (Calcination): କାର୍ବୋନେଟ୍ ଧାତୁପିଣ୍ଡକୁ ସୀମିତ ପରିମାଣର ବାୟୁରେ ଉତ୍ତପ୍ତ କରି ଅକ୍ସାଇଡ୍‌ରେ ପରିଣତ କରିବା ପ୍ରଣାଳୀ।

   $$ZnCO_3 \xrightarrow{\text{Heat}} ZnO + CO_2$$

💡 Trick: * Roasting = Sulfide (RS - ରୋଷ୍ଟିଙ୍ଗ୍ ରେ ସଲ୍‌ଫାଇଡ୍)

• Calcination = Carbonate (CC - କାଲ୍‌ସିନେସନ୍ ରେ କାର୍ବୋନେଟ୍)

3. ବିଜାରଣ (Reduction): ଜିଙ୍କ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍‌କୁ କାର୍ବନ (କୋକ୍) ଭଳି ବିଜାରକ ସହ ଉତ୍ତପ୍ତ କଲେ ତାହା ଜିଙ୍କ୍ ଧାତୁରେ ବିଜାରିତ ହୁଏ।

   $$ZnO + C \rightarrow Zn + CO$$

🔥 ଥରମିଟ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା (Thermit Reaction):

ଅଧିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ ଧାତୁ (ଯଥା: ଏଲୁମିନିୟମ୍) ମଧ୍ୟ ବିଜାରକ ରୂପେ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇପାରେ। ଫେରିକ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ($Fe_2O_3$) ସହ ଏଲୁମିନିୟମ୍‌ର ପ୍ରତିକ୍ରିୟାରେ ପ୍ରଚୁର ତାପ ବାହାରେ, ଯାହାଦ୍ୱାରା ଲୁହା ତରଳ ଅବସ୍ଥାରେ ମିଳେ। ଏହା ରେଳଧାରଣା ଯୋଡ଼ିବାରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ।

$$Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Fe + Al_2O_3 + \text{Heat}$$

3.4.5 ଅଧିକ ସକ୍ରିୟତା କ୍ରମର ଧାତବ ନିଷ୍କାସନ 📈

ଏହି ଧାତୁଗୁଡ଼ିକ (ଯଥା: $Na$, $Mg$, $Ca$, $Al$) ଅତ୍ୟଧିକ ସକ୍ରିୟ ଥିବାରୁ କାର୍ବନ ଦ୍ୱାରା ଏଗୁଡ଼ିକୁ ବିଜାରିତ କରିହେବ ନାହିଁ କାରଣ ଏମାନଙ୍କର ଅକ୍ସିଜେନ୍ ପ୍ରତି ଆକର୍ଷଣ କାର୍ବନ ଠାରୁ ବହୁତ ଅଧିକ ଥାଏ।

• ଏଗୁଡ଼ିକୁ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବିଜାରଣ (Electrolytic Reduction) ଦ୍ୱାରା ମିଳିଥାଏ। ସେମାନଙ୍କ ତରଳ କ୍ଲୋରାଇଡ୍‌ର ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବିଶ୍ଳେଷଣ କରାଯାଏ।

• କ୍ୟାଥୋଡ୍ (Cathode): ଠାରେ ଧାତୁ ଜମା ହୁଏ।

• ଏନୋଡ୍ (Anode): ଠାରେ କ୍ଲୋରିନ୍ ଗ୍ୟାସ୍ ନିର୍ଗତ ହୁଏ।

ସୋଡିୟମ୍‌ର ଉଦାହରଣ:

କ୍ୟାଥୋଡ୍‌ ଠାରେ:

$$Na^+ + e^- \rightarrow Na$$

ଏନୋଡ୍‌ ଠାରେ:

$$2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$$

3.4.6 ଧାତୁର ପରିଷ୍କରଣ (Refining of Metals) 🧪

ଉପରୋକ୍ତ ପ୍ରଣାଳୀରୁ ମିଳୁଥିବା ଧାତୁ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ବିଶୁଦ୍ଧ ନଥାଏ। ତେଣୁ ବିଶୁଦ୍ଧ ଧାତୁ ପାଇବାକୁ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବିଶୋଧନ (Electrolytic Refining) କରାଯାଏ। (ଉଦାହରଣ: ତମ୍ବା, ଜିଙ୍କ୍, ଟିନ୍, ସୁନା, ରୂପା)।

• ଏନୋଡ୍ (+): ଅଶୁଦ୍ଧ ଧାତୁର ମୋଟା ପାତ।

• କ୍ୟାଥୋଡ୍ (-): ବିଶୁଦ୍ଧ ଧାତୁର ପତଳା ପାତ।

• ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଶ୍ଳେଷ୍ୟ: ସେହି ଧାତୁର ଲବଣ ଦ୍ରବଣ (ଯଥା ଅମ୍ଳୀକୃତ କପର ସଲ୍‌ଫେଟ୍)।

• ପ୍ରକ୍ରିୟା: ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହ କଲେ ଏନୋଡ୍‌ରୁ ଅଶୁଦ୍ଧ ଧାତୁ ଦ୍ରବଣରେ ମିଶେ ଏବଂ ସମପରିମାଣର ବିଶୁଦ୍ଧ ଧାତୁ ଦ୍ରବଣରୁ କ୍ୟାଥୋଡ୍‌ରେ ଜମା ହୁଏ।

• ଏନୋଡ୍ କର୍ଦ୍ଦମ (Anode Mud): ଅଦ୍ରବଣୀୟ ଅପଦ୍ରବଗୁଡ଼ିକ ଏନୋଡ୍ ତଳେ ବସିଯାଏ। ଏହାକୁ ଏନୋଡ୍ କର୍ଦ୍ଦମ କୁହାଯାଏ।

3.5 ସଂକ୍ଷାରଣ (Corrosion) 🛡️

ଆର୍ଦ୍ର ବାୟୁ ବା ରାସାୟନିକ ପଦାର୍ଥ ସଂସ୍ପର୍ଶରେ ଆସି ଧାତୁର କ୍ଷୟ ହେବାକୁ ସଂକ୍ଷାରଣ କୁହାଯାଏ।

1. ରୂପା (Silver): ବାୟୁରେ ଥିବା ସଲ୍‌ଫର୍ ସହ ମିଶି କଳା ପଡ଼ିଯାଏ ($Ag_2S$ ସିଲଭର୍ ସଲ୍‌ଫାଇଡ୍ ର ଆବରଣ)।

2. କପର୍ (Copper): ଆର୍ଦ୍ର କାର୍ବନ୍ ଡାଇଅକ୍ସାଇଡ୍ ସହ ମିଶି ସବୁଜ ରଙ୍ଗର ଆବରଣ ଧାରଣ କରେ (କପର କାର୍ବୋନେଟ୍)।

3. ଲୁହା (Iron): ଆର୍ଦ୍ର ବାୟୁରେ ବହୁତ ସମୟ ରହିଲେ ଏହା ଉପରେ ଏକ ବାଦାମୀ ରଙ୍ଗର ଆବରଣ (କଳଙ୍କି ବା Rust) ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ।

କଳଙ୍କି ଲାଗିବା ସର୍ତ୍ତ ପରୀକ୍ଷା:

• ଟେଷ୍ଟ୍ ଟ୍ୟୁବ୍ A (ବାୟୁ + ଜଳ): କଣ୍ଟାରେ କଳଙ୍କି ଲାଗିବ।

• ଟେଷ୍ଟ୍ ଟ୍ୟୁବ୍ B (ତେଲର ପରସ୍ତ + ଫୁଟାଜଳ): କଳଙ୍କି ଲାଗିବ ନାହିଁ (ବାୟୁ ନାହିଁ)।

• ଟେଷ୍ଟ୍ ଟ୍ୟୁବ୍ C (ଶୁଷ୍କ ବାୟୁ + କ୍ୟାଲସିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍): କଳଙ୍କି ଲାଗିବ ନାହିଁ (ଜଳ ନାହିଁ)।

  ସିଦ୍ଧାନ୍ତ: ଲୁହାରେ କଳଙ୍କି ଲାଗିବା ପାଇଁ ଉଭୟ ଜଳ ଓ ବାୟୁ (ଅମ୍ଳଜାନ) ର ଆବଶ୍ୟକତା ଅଛି।

3.5.1 ସଂକ୍ଷାରଣର ପ୍ରତିରୋଧ (Prevention of Corrosion) 🛑

ଲୁହାକୁ କଳଙ୍କିରୁ ରକ୍ଷା କରିବା ପାଇଁ ନିମ୍ନଲିଖିତ ପ୍ରଣାଳୀ ଅବଲମ୍ବନ କରାଯାଏ:

• ରଙ୍ଗ ଦେବା, ତେଲ ବା ଗ୍ରୀଜ୍ ଲଗାଇବା।

• ଜିଙ୍କ୍ ଲେପନ (Galvanization): ଷ୍ଟିଲ୍ ଏବଂ ଲୁହା ଉପରେ ଜିଙ୍କ୍ ଧାତୁର ଏକ ପତଳା ଆବରଣ ଦେବା। ଏହି ଆବରଣ ନଷ୍ଟ ହେଲେ ମଧ୍ୟ ଜିନିଷଟି ସୁରକ୍ଷିତ ରହେ କାରଣ ଜିଙ୍କ୍ ଲୁହାଠାରୁ ଅଧିକ ସକ୍ରିୟ ଅଟେ।

• କ୍ରୋମ୍ ପ୍ଲେଟିଙ୍ଗ୍, ଏନୋଡାଇଜିଙ୍ଗ୍, ଏବଂ ମିଶ୍ରଧାତୁ ତିଆରି।

ମିଶ୍ରଧାତୁ (Alloys) 🔗

ଧାତୁର ଧର୍ମରେ ଉନ୍ନତି ଆଣିବା ପାଇଁ ଦୁଇ ବା ଅଧିକ ଧାତୁ (ବା ଏକ ଧାତୁ ଓ ଏକ ଅଧାତୁ) ର ସମଜାତୀୟ ମିଶ୍ରଣକୁ ମିଶ୍ରଧାତୁ କୁହାଯାଏ।

• ଲୁହାର ମିଶ୍ରଧାତୁ: ବିଶୁଦ୍ଧ ଲୁହା ଅତ୍ୟନ୍ତ ନରମ। ଏଥିରେ $0.05\%$ କାର୍ବନ ମିଶାଇଲେ ଏହା ଶକ୍ତ ହୁଏ। ଲୁହା ସହ ନିକେଲ୍ ଓ କ୍ରୋମିୟମ୍ ମିଶାଇଲେ ଷ୍ଟେନ୍‌ଲେସ୍ ଷ୍ଟିଲ୍ (Stainless Steel) ପ୍ରସ୍ତୁତ ହୁଏ ଯାହା ଶକ୍ତ ଏବଂ କଳଙ୍କି ନିରୋଧକ।

• ସୁନା: 24 କ୍ୟାରେଟ୍ ସୁନା ଅତ୍ୟନ୍ତ ନରମ। ଗହଣା ତିଆରି ପାଇଁ ଭାରତରେ 22 କ୍ୟାରେଟ୍ ସୁନା ବ୍ୟବହାର ହୁଏ (22 ଭାଗ ସୁନା + 2 ଭାଗ ତମ୍ବା କିମ୍ବା ରୂପା)।

• ଆମାଲ୍‌ଗମ୍ (Amalgam): ଯଦି ଗୋଟିଏ ଧାତୁ ପାରଦ ହୁଏ, ତେବେ ସେହି ମିଶ୍ରଧାତୁକୁ ଆମାଲ୍‌ଗମ୍ କୁହାଯାଏ।

କେତେକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ମିଶ୍ରଧାତୁ:

1. ପିତ୍ତଳ (Brass): ତମ୍ବା (Cu) + ଜିଙ୍କ୍ (Zn)

2. ବ୍ରୋଞ୍ଜ (Bronze): ତମ୍ବା (Cu) + ଟିଣ (Sn)

   (ମନେରଖନ୍ତୁ: ପିତ୍ତଳ ଓ ବ୍ରୋଞ୍ଜ ଉଭୟ ବିଦ୍ୟୁତ୍ କୁପରିବାହୀ, ଯଦିଓ ତମ୍ବା ଏକ ସୁପରିବାହୀ!)

3. ସୋଲ୍‌ଡର (Solder): ସୀସା (Pb) + ଟିଣ (Sn)। ଏହାର ଗଳନାଙ୍କ କମ୍ ଥିବାରୁ ଏହା ବିଦ୍ୟୁତ୍ ତାରର ଝଳେଇ (Welding) ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ।

💡 Trick: * Brass (ପିତ୍ତଳ) = Cu + Zn (ଆପଣ ଏହାକୁ ‘CZ’ କିମ୍ବା ‘କୁଜନ’ ଭାବେ ମନେ ରଖିପାରିବେ)

• Bronze (ବ୍ରୋଞ୍ଜ) = Cu + Sn * Solder = Pb + Sn (ପ୍ଲମ୍ବର ଟିଣ ବ୍ୟବହାର କରେ)

ଆଶା କରେ ଏହି ନୋଟ୍ସ ତୁମର ପରୀକ୍ଷା ପ୍ରସ୍ତୁତିରେ ବହୁତ ସାହାଯ୍ୟ କରିବ! 🌟vvv