ଅଧ୍ୟାୟ ୩: ଧାତୁ ଓ ଅଧାତୁ (Metals and Non-Metals) 🛠️💎

୩.୧ ଭୌତିକ ଧର୍ମ (Physical Properties)

ଧାତୁ ଏବଂ ଅଧାତୁଗୁଡିକୁ ସେମାନଙ୍କର ଭୌତିକ ଗୁଣ ଆଧାରରେ ସହଜରେ ପୃଥକ କରାଯାଇପାରିବ ।

🔍 ଧାତୁ ଓ ଅଧାତୁ ମଧ୍ୟରେ ପାର୍ଥକ୍ୟ

୩.୨ ଧାତୁର ରାସାୟନିକ ଧର୍ମ (Chemical Properties of Metals) 🧪

୧. ବାୟୁରେ ଦହନ (Reaction with Air/Oxygen) 🔥

ଧାତୁଗୁଡିକ ଅମ୍ଳଜାନ ସହ ମିଶି ଧାତବ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି ।

• ସମୀକରଣ: $\text{ଧାତୁ} + \text{ଅମ୍ଳଜାନ} \rightarrow \text{ଧାତବ ଅକ୍ସାଇଡ୍}$
• ଉଦାହରଣ:
  • $2Cu + O_2 \xrightarrow{\text{ତାପ}} 2CuO$ (କଳା ରଙ୍ଗର କପର୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍)
  • $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

ଉଭୟଧର୍ମୀ ଅକ୍ସାଇଡ୍ (Amphoteric Oxides): ଯେଉଁ ଧାତବ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ଉଭୟ ଅମ୍ଳ ଓ କ୍ଷାରକ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି ଲବଣ ଓ ଜଳ ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି ।

• ଉଦାହରଣ: ଆଲୁମିନିୟମ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ($Al_2O_3$) ଏବଂ ଜିଙ୍କ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ($ZnO$) ।
• $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$ (ଅମ୍ଳ ସହ)
• $Al_2O_3 + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + H_2O$ (କ୍ଷାରକ ସହ - ସୋଡିୟମ୍ ଆଲୁମିନେଟ୍)

୨. ଜଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା (Reaction with Water) 💧

ଧାତୁ ଜଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି ଧାତବ ଅକ୍ସାଇଡ୍/ହାଇଡ୍ରକ୍ସାଇଡ୍ ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଗ୍ୟାସ୍ ଦିଏ ।

୩. ଅମ୍ଳ ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା (Reaction with Acids)

• $\text{ଧାତୁ} + \text{ଲଘୁ ଅମ୍ଳ} \rightarrow \text{ଲବଣ} + \text{ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍}$
• ବ୍ୟତିକ୍ରମ: ନାଇଟ୍ରିକ୍ ଏସିଡ୍ ($HNO_3$) ସହ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାରେ $H_2$ ଗ୍ୟାସ୍ ବାହାରେ ନାହିଁ (କାରଣ ଏହା ଏକ ଜାରକ), କିନ୍ତୁ Mg ଓ Mn ଅତି ଲଘୁ $HNO_3$ ସହ $H_2$ ଗ୍ୟାସ୍ ଦିଅନ୍ତି ।

ଅମ୍ଳରାଜ (Aqua Regia): ୩ ଭାଗ ଗାଢ଼ $HCl$ ଓ ୧ ଭାଗ ଗାଢ଼ $HNO_3$ ର ମିଶ୍ରଣ । ଏହା ସୁନା ଓ ପ୍ଲାଟିନମ୍‌କୁ ମଧ୍ୟ ତରଳାଇ ପାରେ ।

୪. ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳତା ଅନୁକ୍ରମ (Reactivity Series) ⚡

ଧାତୁମାନଙ୍କୁ ସେମାନଙ୍କର ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳତାର ଅଧଃକ୍ରମରେ ସଜାଇଲେ ମିଳୁଥିବା ତାଲିକା ।

• ସବୁଠାରୁ ଅଧିକ ସକ୍ରିୟ: K (ପୋଟାସିୟମ୍), Na (ସୋଡିୟମ୍)
• ମଧ୍ୟମ ସକ୍ରିୟ: Mg, Al, Zn, Fe, Pb
• ସବୁଠାରୁ କମ୍ ସକ୍ରିୟ: Cu, Hg, Ag, Au (ସୁନା)

୩.୩ ଧାତୁ ଓ ଅଧାତୁର ପ୍ରତିକ୍ରିୟା (Ionic Compounds) ⚛️

ଧାତୁ (ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଦାତା) ଏବଂ ଅଧାତୁ (ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଗ୍ରହୀତା) ମଧ୍ୟରେ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ହେଲେ ଆୟନିକ ଯୌଗିକ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ ।

ଉଦାହରଣ: ସୋଡିୟମ୍ କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ($NaCl$) ଗଠନ

1. Na: $2, 8, 1 \xrightarrow{-1e^-} Na^+$ (ସୋଡିୟମ୍ କ୍ୟାଟାୟନ୍)
2. Cl: $2, 8, 7 \xrightarrow{+1e^-} Cl^-$ (କ୍ଲୋରାଇଡ୍ ଆନାୟନ୍)
3. ବିପରୀତ ଆୟନ ପରସ୍ପରକୁ ଆକର୍ଷଣ କରି $NaCl$ ଗଠନ କରନ୍ତି ।

ଆୟନିକ ଯୌଗିକର ଧର୍ମ:

• ଭୌତିକ ଅବସ୍ଥା: କଠିନ ଓ ଭଙ୍ଗୁର ।
• ଗଳନାଙ୍କ ଓ ସ୍ଫୁଟନାଙ୍କ: ଖୁବ୍ ଅଧିକ (ଦୃଢ଼ ଆନ୍ତଃ-ଆୟନିକ ଆକର୍ଷଣ ଯୋଗୁଁ) ।
• ଦ୍ରବଣୀୟତା: ଜଳରେ ଦ୍ରବୀଭୂତ ହୁଅନ୍ତି ।
• ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବାହିତା: କଠିନ ଅବସ୍ଥାରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବହନ କରନ୍ତି ନାହିଁ, କିନ୍ତୁ ତରଳ କିମ୍ବା ଦ୍ରବଣ ଅବସ୍ଥାରେ ଆୟନଗୁଡିକ ଗତିଶୀଳ ହେତୁ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବହନ କରନ୍ତି ।

୩.୪ ଧାତୁ ନିଷ୍କାସନ (Extraction of Metals) ⛏️

ଖଣିଜ (Minerals) ରୁ ଯେଉଁଥିରୁ ଧାତୁ ସହଜରେ ଓ ଲାଭଜନକ ଭାବେ ବାହାର କରାଯାଇପାରେ, ତାହାକୁ ଧାତୁପିଣ୍ଡ (Ore) କୁହାଯାଏ ।

ନିଷ୍କାସନ ପ୍ରଣାଳୀ:

୧. କମ୍ ସକ୍ରିୟ ଧାତୁ (Low Reactivity):

• କେବଳ ଗରମ କରିବା ଦ୍ୱାରା ନିଷ୍କାସନ କରାଯାଏ ।
• ଉଦାହରଣ (ସିନାବାର୍ - HgS): $2HgS + 3O_2 \xrightarrow{\text{ତାପ}} 2HgO + 2SO_2$ $2HgO \xrightarrow{\text{ତାପ}} 2Hg + O_2$

୨. ମଧ୍ୟମ ସକ୍ରିୟ ଧାତୁ (Medium Reactivity - Zn, Fe, Pb): ଏଗୁଡିକ ସାଧାରଣତଃ କାର୍ବୋନେଟ୍ କିମ୍ବା ସଲଫାଇଡ୍ ଆକାରରେ ଥାଆନ୍ତି ।

• ରୋଷ୍ଟିଂ (Roasting): ସଲଫାଇଡ୍ ଧାତୁପିଣ୍ଡକୁ ଅଧିକ ବାୟୁରେ ଗରମ କରିବା । $2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2$
• କାଲସିନେସନ୍ (Calcination): କାର୍ବୋନେଟ୍ ଧାତୁପିଣ୍ଡକୁ ସୀମିତ ବାୟୁରେ ଗରମ କରିବା । $ZnCO_3 \xrightarrow{\text{ତାପ}} ZnO + CO_2$
• ବିଜାରଣ (Reduction): ଅକ୍ସାଇଡ୍‌କୁ କାର୍ବନ (କୋକ୍) ଦ୍ୱାରା ବିଜାରିତ କରି ଧାତୁ ପାଆନ୍ତି । $ZnO + C \rightarrow Zn + CO$

ଥରମିଟ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା (Thermite Reaction): ଆଇରନ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ($Fe_2O_3$) ସହ ଆଲୁମିନିୟମ୍ ଗୁଣ୍ଡର ପ୍ରତିକ୍ରିୟାରେ ପ୍ରଚୁର ତାପ ସହ ତରଳ ଲୁହା ମିଳେ । ଏହା ରେଳଧାରଣା ଯୋଡ଼ିବାରେ ବ୍ୟବହାର ହୁଏ ।

୩. ଅଧିକ ସକ୍ରିୟ ଧାତୁ (High Reactivity - Na, K, Al):

• ଏଗୁଡିକୁ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଶ୍ଳେଷଣ ବିଜାରଣ (Electrolytic Reduction) ଦ୍ୱାରା ନିଷ୍କାସନ କରାଯାଏ ।
• ଉଦାହରଣ: $NaCl$ ର ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଶ୍ଳେଷଣରେ କ୍ୟାଥୋଡ୍‌ରେ ସୋଡିୟମ୍ ଜମା ହୁଏ ।

ଧାତୁ ପରିଷ୍କରଣ (Refining): ଅଶୁଦ୍ଧ ଧାତୁକୁ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଶ୍ଳେଷଣ ପଦ୍ଧତିରେ ବିଶୁଦ୍ଧ କରାଯାଏ (ଯଥା: କପର୍) ।

୩.୫ ସଂକ୍ଷାରଣ (Corrosion) 🍂

ଧାତୁ ବାୟୁମଣ୍ଡଳୀୟ ଉପାଦାନ ଦ୍ୱାରା ଧୀରେ ଧୀରେ ନଷ୍ଟ ହେବାକୁ ସଂକ୍ଷାରଣ କୁହନ୍ତି ।

• ଲୁହା: ବାୟୁ ଓ ଜଳୀୟବାଷ୍ପ ସଂସ୍ପର୍ଶରେ ଆସିଲେ ଲାଲ-ବାଦାମୀ ଆସ୍ତରଣ (କଳଙ୍କି) ବସେ ।
• ରୂପା: ବାୟୁରେ ଥିବା ସଲଫର୍ ସହ ମିଶି କଳା ପଡ଼ିଯାଏ ($Ag_2S$) ।
• ତମ୍ବା: ଆର୍ଦ୍ର $CO_2$ ସହ ମିଶି ସବୁଜ ରଙ୍ଗର ଆସ୍ତରଣ ($CuCO_3 \cdot Cu(OH)_2$) ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ ।

ପ୍ରତିରୋଧର ଉପାୟ:

1. ରଙ୍ଗ ଦେବା (Painting) 🎨
2. ତେଲ ବା ଗ୍ରିଜ୍ ଲଗାଇବା ।
3. ଗାଲଭାନାଇଜେସନ୍ (Galvanization): ଲୁହା ଉପରେ ଦସ୍ତା (Zinc) ର ଆସ୍ତରଣ ଦେବା ।
4. ମିଶ୍ରଧାତୁ (Alloying) ପ୍ରସ୍ତୁତି ।

୩.୬ ମିଶ୍ରଧାତୁ (Alloys) 🛡️

ଦୁଇ ବା ତତୋଽଧିକ ଧାତୁ (କିମ୍ବା ଧାତୁ ଓ ଅଧାତୁ)ର ସମଜାତୀୟ ମିଶ୍ରଣକୁ ମିଶ୍ରଧାତୁ କୁହାଯାଏ । ଏହା ଧାତୁର ଗୁଣବତ୍ତା ବଢ଼ାଇଥାଏ ।