Chapter 17: धातु (Metals)
Chapter 17: Class 10 Science: धातु (Metals) – सम्पूर्ण अभ्यास | Nepali Medium
यस पृष्ठमा कक्षा १० विज्ञानको ‘धातु’ अध्यायका सबै अभ्यास प्रश्नहरूको समाधान प्रस्तुत गरिएको छ। यो Class 10 Science Metals Nepali Medium को SEE परीक्षा तयारीका लागि उपयोगी हुनेछ।
१. सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्
२. कारण दिनुहोस्
पृथ्वीको सतहमा प्राकृतिक रूपमा पाइने धातुका यौगिकहरूलाई खनिज (Minerals) भनिन्छ। तर, जुन खनिजबाट धातु सजिलै, सस्तोमा र प्रशस्त मात्रामा निकाल्न सकिन्छ, त्यसलाई मात्र धाउ (Ore) भनिन्छ। उदाहरणका लागि, बक्साइट आल्मिनियमको धाउ हो, तर क्ले केवल खनिज मात्र हो। यसैले, सबै धाउहरू खनिज हुन् तर सबै खनिजहरू धाउ होइनन्।
कन्सन्ट्रेसनपश्चात् धाउलाई अक्सिडेसन (oxidation) गर्नुको मुख्य कारण धातुको अक्साइडबाट धातुलाई रिडक्सन (reduction) गर्न सजिलो हुनु हो। सल्फाइड वा कार्बोनेट धाउबाट सिधै धातु निकाल्नुभन्दा पहिले तिनीहरूलाई अक्साइडमा परिणत गरिन्छ, जसलाई कार्बन जस्ता रिड्युसिङ एजेन्ट प्रयोग गरेर सजिलै रिडक्सन गरी धातु प्राप्त गर्न सकिन्छ।
३. फरक लेख्नुहोस्
| खनिज (Mineral) | धाउ (Ore) |
|---|---|
| १. पृथ्वीमा प्राकृतिक रूपमा पाइने धातुका यौगिकहरू खनिज हुन्। | १. जुन खनिजबाट सजिलै र नाफामूलक तरिकाले धातु निकालिन्छ, त्यसलाई धाउ भनिन्छ। |
| २. सबै खनिजहरूबाट धातु निकाल्न आर्थिक रूपमा सम्भव हुँदैन। | २. सबै धाउहरूबाट धातु निकाल्न आर्थिक रूपमा सम्भव हुन्छ। |
| ३. यसमा धातुको प्रतिशत कम वा बढी हुन सक्छ। | ३. यसमा धातुको प्रतिशत तुलनात्मक रूपमा बढी हुनुपर्छ। |
| ४. सबै खनिजहरू धाउ होइनन्। | ४. सबै धाउहरू खनिज हुन्। |
| ५. उदाहरण: क्ले (\(Al_2O_3 \cdot 2SiO_2 \cdot 2H_2O\)) आल्मिनियमको खनिज हो। | ५. उदाहरण: बक्साइट (\(Al_2O_3 \cdot 2H_2O\)) आल्मिनियमको धाउ हो। |
| रोस्टिङ (Roasting) | क्याल्सिनेसन (Calcination) |
|---|---|
| १. यो धाउलाई प्रशस्त हावाको उपस्थितिमा तताउने प्रक्रिया हो। | १. यो धाउलाई हावाको अनुपस्थिति वा सीमित आपूर्तिमा तताउने प्रक्रिया हो। |
| २. यो मुख्यतया सल्फाइड धाउका लागि प्रयोग गरिन्छ। | २. यो मुख्यतया कार्बोनेट र हाइड्रेटेड अक्साइड धाउका लागि प्रयोग गरिन्छ। |
| ३. यस प्रक्रियामा धाउलाई अक्साइडमा परिणत गरिन्छ। | ३. यस प्रक्रियामा धाउबाट पानी र कार्बनडाइअक्साइड जस्ता वाष्पशील पदार्थ हटाइन्छ। |
| ४. यसमा सल्फर डाइअक्साइड (\(SO_2\)) जस्ता ग्यासहरू उत्पादन हुन्छन्। | ४. यसमा कार्बन डाइअक्साइड (\(CO_2\)) वा पानीको वाफ (\(H_2O\)) उत्पादन हुन्छ। |
| ५. उदाहरण: \(2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{\Delta} 2ZnO + 2SO_2\) | ५. उदाहरण: \(CaCO_3 \xrightarrow{\Delta} CaO + CO_2\) |
| अक्सिडेसन (Oxidation) | रिडक्सन (Reduction) |
|---|---|
| १. कुनै तत्व वा यौगिकमा अक्सिजन थपिने प्रक्रियालाई अक्सिडेसन भनिन्छ। | १. कुनै यौगिकबाट अक्सिजन हटाइने प्रक्रियालाई रिडक्सन भनिन्छ। |
| २. यस प्रक्रियामा परमाणु वा आयोनले इलेक्ट्रोन गुमाउँछ। | २. यस प्रक्रियामा परमाणु वा आयोनले इलेक्ट्रोन प्राप्त गर्छ। |
| ३. यसमा तत्वको अक्सिडेसन संख्या (oxidation number) बढ्छ। | ३. यसमा तत्वको अक्सिडेसन संख्या घट्छ। |
| ४. मेटालर्जीमा यो प्रक्रिया धाउलाई धातुको अक्साइडमा परिणत गर्न प्रयोग हुन्छ। | ४. मेटालर्जीमा यो प्रक्रिया धातुको अक्साइडबाट शुद्ध धातु निकाल्न प्रयोग हुन्छ। |
| ५. उदाहरण: \(C + O_2 \rightarrow CO_2\) (कार्बनको अक्सिडेसन) | ५. उदाहरण: \(ZnO + C \rightarrow Zn + CO\) (जिङ्कको रिडक्सन) |
४. तलका प्रश्नको उत्तर दिनुहोस्
धातु प्राप्त गर्ने मुख्य स्रोत पृथ्वीको सतह (Earth’s crust) हो। पृथ्वीको सतहमा धातुहरू स्वतन्त्र अवस्था (free state) वा संयुक्त अवस्था (combined state) मा खनिजको रूपमा पाइन्छन्। यिनै खनिजहरूमध्येबाट उपयुक्त धाउ (ore) छानेर धातु निकालिन्छ।
- फलाम (Iron): हेमाटाइट (\(Fe_2O_3\)), म्याग्नेटाइट (\(Fe_3O_4\))
- तामा (Copper): कपर पाइराइट (\(CuFeS_2\)), क्युप्राइट (\(Cu_2O\))
- आल्मिनियम (Aluminium): बक्साइट (\(Al_2O_3 \cdot 2H_2O\)), क्रायोलाइट (\(Na_3AlF_6\))
- चाँदी (Silver): अर्जेन्टाइट (\(Ag_2S\)), हर्न सिल्भर (\(AgCl\))
हो, मेटालर्जी (Metallurgy) एक चरणबद्ध प्रक्रिया हो। यसका मुख्य चरणहरू निम्न छन्:
- धाउको कन्सन्ट्रेसन (Concentration of Ore): धाउबाट बालुवा, माटो जस्ता अनावश्यक अशुद्धिहरू (gangue) हटाइन्छ।
- कन्सन्ट्रेटेड धाउलाई अक्साइडमा परिणत गर्ने (Conversion to Oxide): धाउलाई धातुको अक्साइडमा बदलिन्छ (रोस्टिङ वा क्याल्सिनेसनद्वारा)।
- धातुको अक्साइडलाई धातुमा रिडक्सन गर्ने (Reduction to Metal): धातुको अक्साइडलाई रिडक्सन गरेर धातु निकालिन्छ (स्मेल्टिङद्वारा)।
- धातुको प्रशोधन (Refining of Metal): प्राप्त भएको अशुद्ध धातुबाट अशुद्धिहरू हटाएर शुद्ध धातु प्राप्त गरिन्छ (इलेक्ट्रोरिफाइनिङद्वारा)।
यी चरणहरू क्रमबद्ध रूपमा पूरा भएपछि मात्र धाउबाट शुद्ध धातु प्राप्त हुन्छ। मेटालर्जी बारे थप जान्नुहोस्।
इलेक्ट्रोरिफाइनिङ (Electro-refining): यो विद्युतीय विच्छेदन (electrolysis) को सिद्धान्त प्रयोग गरी अशुद्ध धातुलाई शुद्ध पार्ने विधि हो।
क्रियाकलाप (Activity):
- चाहिने सामग्रीहरू: विद्युतीय ट्याङ्की, अशुद्ध तामाको मोटो पाता (anode), शुद्ध तामाको पातलो पाता (cathode), कपर सल्फेट (\(CuSO_4\)) को घोल (electrolyte), ब्याट्री र तारहरू।
- विधि: ट्याङ्कीमा कपर सल्फेटको घोल राख्ने। अशुद्ध पातालाई एनोड (+ve) र शुद्ध पातालाई क्याथोड (-ve) बनाई घोलमा डुबाएर विद्युत् प्रवाह गर्ने।
- अवलोकन: अशुद्ध एनोड खिइँदै जान्छ र शुद्ध तामा क्याथोडमा जम्मा हुँदै जान्छ। अशुद्धिहरू पिँधमा एनोड मड (anode mud) को रूपमा जम्मा हुन्छन्।
- रासायनिक प्रतिक्रिया:
एनोडमा: \(Cu \rightarrow Cu^{2+} + 2e^-\) (अक्सिडेसन)
क्याथोडमा: \(Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu\) (रिडक्सन)
यसरी, अशुद्ध एनोडबाट शुद्ध तामा क्याथोडमा स्थानान्तरण हुन्छ र शुद्ध धातु प्राप्त हुन्छ।