धातूंचे भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म

नियतकालिक सारणीच्या मध्यभागी आणि डाव्या बाजूला आढळलेल्या, धातूंचे पुढील वर्गीकरण अल्कली धातू, क्षारीय पृथ्वी धातू, संक्रमण धातू आणि मूळ धातू म्हणून केले जाऊ शकते. या पोस्टद्वारे जाणून घ्या धातू गुणधर्म!

सर्व धातूंमध्ये सामान्य गुणधर्म

सामान्यत: धातू उच्च विद्युत चालकता आणि उच्च थर्मल चालकता असलेले कंडक्टर असतात, सामान्यत: निंदनीय आणि लवचिक असतात, ताणतणावाखाली विखुरल्याशिवाय विकृत होतात, उदाहरणार्थ एखाद्या धातूला हातोड्याने मारल्याने धातूचे तुकडे होत नाहीत.

धातूंची विद्युतीय आणि थर्मल चालकता त्यांच्या बाह्य इलेक्ट्रॉन्सचे लोकलीकरण झाल्यामुळे निर्माण होते, याचा अर्थ असा की इलेक्ट्रॉन कोणत्याही अणूमध्ये अवरोधित केलेले नाहीत, उलट संपूर्ण धातूमध्ये फिरण्यास व्यवस्थापित करतात. 

अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना धातूंची भौतिक आणि रासायनिक वैशिष्ट्ये ते इलेक्ट्रॉनच्या समुद्रात एम्बेड केलेल्या अणूंचा संग्रह म्हणून पाहिले जाऊ शकतात, जे अत्यंत मोबाइल आहेत, हे धातूच्या चालकतेमध्ये खूप महत्वाचे आहे.

अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना धातू ते इलेक्ट्रॉन्सच्या नुकसानीमुळे केशन्स तयार करतात, याचे उदाहरण म्हणजे हवेतील ऑक्सिजनची प्रतिक्रिया म्हणजे विविध टाइम स्केलवर ऑक्साइड तयार करणे (लोह वर्षानुवर्षे ऑक्सिडाइझ होते, तर पोटॅशियम काही सेकंदात जळते), संक्रमण धातू (जसे की लोह, तांबे, जस्त आणि निकेल) अधिक हळूहळू ऑक्सिडाइझ करतात कारण ते एक निष्क्रिय ऑक्साईड थर तयार करतात जे आतील भागाचे संरक्षण करतात. 

इतर, जसे की पॅलेडियम, प्लॅटिनम आणि सोने, वातावरणाशी अजिबात प्रतिक्रिया देत नाहीत, काही धातू त्यांच्या पृष्ठभागावर ऑक्साईडचा अडथळा थर तयार करतात, ज्यामध्ये अधिक ऑक्सिजन रेणू प्रवेश करू शकत नाहीत, परिणामी ते त्यांचे चमकदार स्वरूप टिकवून ठेवतात आणि चांगले असतात. अनेक दशकांद्वारे चालकता (जसे की अॅल्युमिनियम, मॅग्नेशियम, काही स्टील्स आणि टायटॅनियम).

खनिजांचे सामान्य गुणधर्म

खनिजशास्त्रज्ञ नमुन्याशी जुळण्यासाठी खनिजांच्या भौतिक गुणधर्मांचा वापर करतात; अनेक चाचण्या शेतात सहजपणे पूर्ण केल्या जातात, तर इतरांना प्रयोगशाळेच्या उपकरणांची आवश्यकता असते. 

खनिजांच्या खालील भौतिक गुणधर्मांचा वापर खनिज ओळखण्यासाठी सहज करता येतो:

• रंग
• रचा
• कडकपणा
• फाटणे किंवा फ्रॅक्चर
• क्रिस्टल रचना
• डायफनिटी किंवा पारदर्शकतेचे प्रमाण
• दृढता
• चुंबकत्व
• चमक
• गंध
• चव
• विशिष्ट गुरुत्व

धातू काढणे

अयस्क हा धातूचा कोणताही नैसर्गिक स्रोत आहे ज्यातून तुम्ही काढू शकता, उदाहरणार्थ अॅल्युमिनियम हा पृथ्वीच्या कवचामध्ये सर्वात सामान्य धातू आहे, जो सर्व प्रकारच्या धातूंमध्ये आढळतो, तथापि ते पृथ्वीवरून काढणे आर्थिकदृष्ट्या योग्य नाही. यापैकी बहुतेक खनिजे, त्याऐवजी, नेहमीचा अॅल्युमिनियम धातू बॉक्साइट असतो, ज्यामध्ये 50 ते 70% अॅल्युमिनियम ऑक्साईड असते.

https://youtu.be/8TmtEkAfnkU

तांबे खूपच दुर्मिळ आहे, परंतु सुदैवाने ते उच्च दर्जाच्या धातूंमध्ये (ज्यामध्ये तांब्याची टक्केवारी जास्त असते) विशिष्ट ठिकाणी आढळू शकते, तांबे हा एक मौल्यवान धातू आहे, सामान्यपणे खाणकाम करणे देखील योग्य आहे. पर्वत.

धातूचे वर्गीकरण

औद्योगिक वर्गीकरणानुसार, सर्व धातू दोन गटांमध्ये विभागल्या जातात: फेरस आणि नॉन-फेरस.

फेरस धातू

वर्णनकर्ता "फेरस" असलेल्या धातूचा अर्थ असा होतो की त्याच्या संरचनेत लोह आहे, जेव्हा फेरस धातू हा शब्द वापरला जातो, तेव्हा ते सामान्यतः असे देखील सूचित करते की लोह मूलभूत रचनेची एक मोठी टक्केवारी आहे.

जर तो सर्वात मुबलक घटक नसेल, तर बहुधा दुसऱ्या किंवा तिसऱ्या क्रमांकाचा सर्वात फलदायी घटक असेल, जर एखाद्या धातूमध्ये फक्त लोहाचे प्रमाण आढळते, जसे की बरेच जण करतात. धातू, तर ती लहान रक्कम फेरस धातू घोषित करण्यासाठी पुरेशी मानली जात नाही.

फेरस धातूंसाठी सामान्य गुणधर्म स्थापित करणे कठीण आहे, कारण त्यांच्यात विविध प्रकारचे मिश्रधातू घटक असू शकतात जे त्यांची वैशिष्ट्ये मोठ्या प्रमाणात बदलतात, उदाहरणार्थ, अनेक फेरस धातू चुंबकीय असतात, तथापि, हे सर्व फेरस धातूंसाठी खरे नाही. या धातूंना यामधून विभागले जाऊ शकते:

• कार्बन स्टील: कार्बन स्टील्स हा बहुधा मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणार्‍या फेरस धातूचा प्रकार आहे, ते मुख्यत्वे लोहाचे बनलेले आहेत आणि त्यांच्या रासायनिक घटकांपैकी 90% पेक्षा जास्त घटक हे कार्बन स्टीलमध्ये वितळणारे एकमेव घटक आहे, फक्त इतर घटक आहेत. घटक, कार्बन स्टील्सच्या सामान्य अनुप्रयोगांमध्ये संरचना, फर्निचर आणि ऑटोमोटिव्ह घटक असतात.
• स्टेनलेस स्टील: स्टेनलेस स्टील हा सामान्यतः वापरल्या जाणार्‍या फेरस धातूंचा आणखी एक गट आहे, सर्वसाधारणपणे, स्टेनलेस स्टील्समध्ये क्रोमियमचे प्रमाण जास्त असते जे त्यांना कार्बन स्टील्सपेक्षा गंजला चांगला प्रतिकार करण्यास मदत करते.
• वितळलेले लोखंड: कास्ट आयरन हा एक प्रकारचा फेरस धातू आहे ज्यामध्ये इतर सर्व प्रकारांपेक्षा जास्त कार्बन असतो, यामुळे त्याला मोठ्या प्रमाणात ताकद मिळते.
• स्टील मिश्र धातु: अलॉय स्टील्स हा एक प्रकारचा फेरस धातू आहे जो विशिष्ट हेतूंसाठी खास तयार केला जातो, तर तो प्रामुख्याने लोखंडाचा बनलेला असतो, वेगवेगळ्या प्रमाणात तांबे, व्हॅनेडियम, टंगस्टन, मॅंगनीज आणि इतर घटक उच्च कडकपणासाठी मिश्रधातूच्या स्टीलला तयार करण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात. लवचिकता, तन्य शक्ती, कडकपणा आणि इतर गुणधर्म.

नॉनफेरस धातू

जेव्हा धातूला नॉन-फेरस म्हणून परिभाषित केले जाते, तेव्हा त्याचा अर्थ असा होतो की त्याच्या रासायनिक रचनेत लोहाचे लक्षणीय प्रमाण नाही.

• अल्युमिनियम: अॅल्युमिनियम हा मोठ्या प्रमाणावर वापरला जाणारा नॉन-फेरस मिश्र धातु आहे, त्याच्या नॉन-एनोडाइज्ड स्वरूपात, त्याला चांदीचा रंग आहे, मिश्रधातू घटक जोडल्याशिवाय, ते अधिक लवचिक आहे आणि अनेक स्टील्ससारखे मजबूत नाही. 
• तांबे: तांबे हे आणखी एक अतिशय लोकप्रिय नॉन-फेरस मिश्र धातु आहे, तांबे हा लाल ते तपकिरी धातू आहे, त्याच्या मिश्रित अवस्थेत ते मऊ, अधिक लवचिक आणि कार्बन स्टीलसारखे मजबूत नाही.
• निकेल: निकेल हे आणखी एक लोकप्रिय नॉन-फेरस मिश्रधातू आहे, निकेल त्याच्या कडकपणासाठी, उच्च आणि कमी तापमानाच्या वातावरणात कामगिरी करण्याची क्षमता आणि गंजांना प्रतिकार करण्यासाठी ओळखले जाते.
  

  

धातूंचे भौतिक गुणधर्म

भौतिक गुणधर्मांमध्ये घनता, वितळणे, हळुवार बिंदू, थर्मल चालकता आणि थर्मल विस्तार यांचा समावेश होतो. धातूंच्या भौतिक गुणधर्मांपैकी हे आहेत:

चमकणे

धातूंमध्ये पृष्ठभागावरून प्रकाश परावर्तित करण्याची क्षमता असते आणि ते पॉलिश केले जाऊ शकते, जसे की सोने, तांबे आणि चांदी, धातूची चमक वेगवेगळ्या प्रकारची असते, धातूची चमक सामान्यतः निस्तेज असते आणि प्रकाश प्रतिबिंबित करते, पॉलिश धातूचे स्वरूप असते.

खोलीच्या तपमानावर घन

धातू खोलीच्या तपमानावर घन असतात, पारा बाजूला ठेवून खोलीच्या तपमानावर द्रव असतो, घन धातूंमध्ये एकाचवेळी उच्च घनता डिलोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉन असतात, धातू सामान्यतः मजबूत, दाट आणि वीज आणि उष्णता यांचे चांगले वाहक असतात, मानवजातीने धातूचा वापर केला आहे. प्रागैतिहासिक काळापासून विविध उद्देश.

त्याची ताकद इमारती आणि इतर संरचनांच्या बांधकामात तसेच वाहने, साधने, रेल इ. लोह आणि अॅल्युमिनियम हे त्यांच्या संरचनेमुळे सर्वात जास्त वापरले जाणारे दोन धातू आहेत, ते पृथ्वीच्या कवचातील सर्वात मुबलक धातू देखील आहेत.

धातू हे विजेचे चांगले वाहक असल्याने, ते विद्युत उपकरणांमध्ये आणि ऊर्जेचा थोडासा तोटा न होता लांब अंतरापर्यंत ऊर्जा प्रवाह वाहून नेण्यासाठी मौल्यवान असतात.

निंदनीयता

धातूंमध्ये हॅमरिंगला प्रतिकार करण्याची क्षमता असते आणि त्यांना फॉइल म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या पातळ थरांमध्ये बनवता येते, उदाहरणार्थ साखरेच्या घनाच्या आकाराचा सोन्याचा तुकडा हातोडा मारला जाऊ शकतो किंवा फुटबॉलच्या मैदानाला झाकून पातळ शीट बनवता येतो.

लवचिकता

हे गुणधर्म पातळ तारांमध्ये बनवलेल्या धातूचा संदर्भ देते, ते वाढवण्याची टक्केवारी आणि धातूच्या क्षेत्रामध्ये घट झाल्याच्या टक्केवारीद्वारे निर्धारित केले जाते.

लवचिकतेचा अर्थ असा आहे की धातूच्या तारा बनवता येतात, 100 ग्रॅम चांदीची 200 मीटर लांबीची पातळ ग्रिड बनवता येते.

उकळत्या आणि वितळण्याचे बिंदू

धातूंचा उकळण्याचा आणि वितळण्याचा बिंदू जास्त असतो, टंगस्टनचा सर्वात जास्त वितळणारा बिंदू असतो, त्याउलट, चांदीचा उकळण्याचा बिंदू सर्वात कमी असतो, सोडियम आणि पोटॅशियममध्ये देखील कमी वितळण्याचे बिंदू असतात.

विद्युत चालकता

आता हे ज्ञात आहे की धातू हे मुख्यतः अणूंनी वैशिष्ट्यीकृत केलेले घटक आहेत ज्यात सर्वात बाहेरील कक्षीय शेलमध्ये संबंधित ऊर्जा मूल्यांसह फारच कमी इलेक्ट्रॉन असतात, त्या शेलमध्ये फक्त एक इलेक्ट्रॉन राज्य व्यापलेल्या धातूंमध्ये सर्वाधिक चालकता आढळते.

चांदी, तांबे आणि सोने ही उच्च चालकता असलेल्या धातूंची उदाहरणे आहेत, धातू मुख्यतः घटकांच्या नियतकालिक सारणीच्या डाव्या बाजूला आढळतात आणि संक्रमण स्तंभांमध्ये, त्यांच्या चालकतेमध्ये योगदान देणारे इलेक्ट्रॉन देखील त्यांचे रासायनिक व्हॅलेन्स निर्धारित करणारे इलेक्ट्रॉन आहेत. संयुगांच्या निर्मितीमध्ये, काही धातूचे वाहक हे दोन किंवा अधिक धातूच्या घटकांचे मिश्रधातू असतात, जसे की स्टील, पितळ, कांस्य आणि पेवटर.

धातूचा तुकडा हा धातूच्या अणूंचा एक ब्लॉक असतो, वेगळ्या अणूंमध्ये, व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन त्यांच्या केंद्रकांशी सैलपणे जोडलेले असतात, ब्लॉकमध्ये, खोलीच्या तपमानावर, या इलेक्ट्रॉनमध्ये पुरेशी गतिज ऊर्जा असते जी ते त्यांच्या अद्वितीय स्थानांपासून दूर जाण्यास व्यवस्थापित करतात.

औष्मिक प्रवाहकता

औष्णिक चालकता ही विद्युत चालकतेशी साधर्म्य असलेली एक संज्ञा आहे जी उष्णतेच्या प्रवाहाशी संबंधित असलेल्या फरकासह विद्युत प्रवाहाशी संबंधित आहे, ती सामग्रीची हालचाल न करता एका बिंदूपासून दुसर्‍या बिंदूपर्यंत उष्णता वाहून नेण्याच्या सामग्रीच्या क्षमतेकडे निर्देश करते. .एकूण सामग्री, थर्मल चालकता जितकी जास्त तितकी ती उष्णता चालवते.

इन्सुलेट सामग्रीच्या बाबतीत, जाळीचे वहन उष्णता वाहकतेमध्ये योगदान देते, हे मुख्यत्वे या वस्तुस्थितीमुळे होते की इन्सुलेटरमध्ये इलेक्ट्रॉन त्यांच्या मूळ अणूंद्वारे मजबूतपणे धरलेले असतात आणि मुक्त इलेक्ट्रॉन अस्तित्वात नसतात.

त्यामुळे, जाळीच्या संरचनेत ठेवलेल्या अणूंच्या कंपनाद्वारे उष्णता एका टोकापासून दुसऱ्या टोकापर्यंत हस्तांतरित केली जाते, स्पष्टपणे इन्सुलेटर हे उष्णतेचे खराब वाहक असतात कारण त्यांच्याकडे मुक्त इलेक्ट्रॉनच्या कमतरतेमुळे पुरेशी उष्णता हस्तांतरण क्षमता नसते.

धातूंची घनता

धातूंची घनता जास्त असते आणि ती खूप जड असतात, इरिडियम आणि ऑस्मियममध्ये सर्वाधिक सुसंगतता असते, त्याउलट, लिथियममध्ये सर्वात कमी घनता असते.

कडकपणा

कडकपणा म्हणजे बाह्य शक्तीमुळे आकारात कायमस्वरूपी बदल होण्यास प्रतिकार करण्याची धातूची क्षमता, सोडियम आणि पोटॅशियम वगळता सर्व धातू कठोर असतात, जे मऊ असतात आणि चाकूने कापले जाऊ शकतात.

धातूंचे रासायनिक गुणधर्म

त्यांच्या रासायनिक गुणधर्मांमुळे, सर्व धातू कमी करणारे घटक आहेत, ते सर्व सापेक्ष सहजतेने व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करतात, ते सकारात्मक चार्ज केलेले आयन बनतात, म्हणजेच ते ऑक्सिडाइझ करतात.

केशन निर्मिती

कॅशन्स हे एक किंवा अधिक इलेक्ट्रॉन्सच्या नुकसानीमुळे तयार होणारे सकारात्मक आयन आहेत, प्रातिनिधिक घटकांचे सर्वात सामान्यपणे तयार होणारे केशन्स हे सर्व व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन्सच्या नुकसानाचा समावेश करतात, अल्कली धातू सोडियम (Na) विचारात घ्या, त्यात व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन आहे. तिसरी प्रमुख ऊर्जा पातळी.

कमी करणारे एजंट म्हणून काम करा

धातू कमी करणारे एजंट म्हणून काम करतात, तर नॉन-मेटल्स ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणून काम करतात, धातू कमी करणारे एजंट म्हणून काम करतात कारण ते इलेक्ट्रॉन दान करतात आणि ऑक्सिडायझेशन करतात. नॉनमेटल्सचे भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म ते ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणून कार्य करतात कारण नॉनमेटल्स इलेक्ट्रॉन मिळवतात आणि कमी होतात.

आयनिक यौगिकांची निर्मिती

धातूपासून नॉनमेटलमध्ये इलेक्ट्रॉनच्या संपूर्ण हस्तांतरणाद्वारे आयनिक कंपाऊंड तयार होतो आणि परिणामी आयन ऑक्टेटवर पोहोचले आहेत, प्रोटॉन बदलत नाहीत, 1-3 गटातील धातूचे अणू नॉनमेटल अणूंमध्ये 5-7 गहाळ इलेक्ट्रॉनांसह इलेक्ट्रॉन गमावतात. बाह्य स्तर. 

धातूचे प्रकार

मोठ्या संख्येने धातू निसर्गात उपलब्ध आहेत, आपण निकष म्हणून वापरत असलेल्या मालमत्तेवर किंवा वैशिष्ट्यानुसार त्यांचे विविध प्रकारे वर्गीकरण केले जाऊ शकते, सर्वात सामान्य धातूंपैकी हे आहेत:

अल्कली धातू

ते आवर्त सारणीच्या गट IA मध्ये आढळणारे कोणतेही घटक आहेत, द धातू अल्कली या अत्यंत प्रतिक्रियाशील रासायनिक प्रजाती आहेत ज्या सहजपणे नॉनमेटल्ससह आयनिक संयुगे तयार करण्यासाठी त्यांचे सिंगल व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन गमावतात, अल्कली धातू गटातील सर्व घटक निसर्गात आढळतात.

क्षारीय पृथ्वी धातू

क्षारीय पृथ्वी धातूंच्या संकल्पनेमध्ये गट II च्या घटकांचा समावेश आहे:

• बेरिलिओ
• मॅग्नेसियो
• कॅल्सीवो
• स्ट्रॉन्टियम
• बेरियम
• रेडिओ

शेवटच्या चार धातूंमध्ये क्षारीय पृथ्वीच्या वर्गीकरणाची सर्वात स्पष्ट चिन्हे आहेत, म्हणून, काही स्त्रोतांमध्ये, बेरीलियम आणि मॅग्नेशियम चार घटकांपुरते मर्यादित असल्याने यादीमध्ये समाविष्ट केलेले नाहीत.

संक्रमण धातू

38 र्या ते 3 व्या आवर्त सारणीच्या गटांमध्ये 12 घटक आहेत, सर्व धातूंप्रमाणे, संक्रमण धातू लवचिक आणि लवचिक असतात, ते वीज आणि उष्णता वाहून नेतात, संक्रमण धातूंबद्दल सर्वात मनोरंजक गोष्ट म्हणजे त्यांचे व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन किंवा इलेक्ट्रॉन असतात. इतर घटकांसह मिश्रणात वापरा, त्यांच्याकडे त्यापैकी एकापेक्षा जास्त इलेक्ट्रॉन आहेत, म्हणूनच त्यांच्याकडे अनेकदा भिन्न सामान्य ऑक्सिडेशन अवस्था असतात.

संक्रमणोत्तर धातू

हे रासायनिक घटकांच्या श्रेणीचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी वापरले जाते ज्यांचे घटक त्यांच्या गुणधर्मांमध्ये धातूसारखे असतात, ते आवर्त सारणीतील संक्रमण धातूंच्या उजवीकडे स्थित असतात.  

धातू बद्दल कुतूहल

धातूंबाबत वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न आणि कुतूहल खालीलप्रमाणे आहेत:

जड धातू काय आहेत?

जड धातू हे नैसर्गिकरित्या सर्वत्र आढळणारे घटक आहेत पृथ्वीची रचना, पाण्याच्या तुलनेत तुलनेने जास्त घनता असलेले धातूचे घटक म्हणून परिभाषित केले जातात, फक्त एक इशारा आहे की काही जड धातू हे आवश्यक पोषक घटक असतात जे विविध जैवरासायनिक आणि शारीरिक कार्यांसाठी आवश्यक असतात. 

पृथ्वीवर मुबलक धातू

सर्वात मुबलक अॅल्युमिनियम (अल) आणि लोह (फे) आहेत.

मानवी शरीरात धातू

कॅल्शियम हाडे आणि दातांच्या संरचनेसाठी आवश्यक आहे, जिथे ते अत्यंत अघुलनशील स्वरूपात आणि दुधाच्या उत्पादनात ठेवले जाते, जर रक्तातील कॅल्शियमची पातळी कमी झाली तर, हाडांमधून कॅल्शियम काढला जातो, परिणामी ऑस्टियोमॅलेशिया आणि ऑस्टिओपोरोसिस होतो.

शरीरात अंदाजे 5 ग्रॅम लोह असते, त्यातील तीन चतुर्थांश हेमोग्लोबिनमध्ये संमिश्र लाल रक्तपेशींमध्ये असते, उर्वरित अर्धे यकृत, मूत्रपिंड, अस्थिमज्जा आणि प्लीहामध्ये साठवले जाते.

द्रव धातू

द्रव धातूंमध्ये नॉनमेटॅलिक द्रवांसह अनेक द्रव गुणधर्म सामाईक असतात आणि घन धातूंमध्ये सामाईक अनेक धातू गुणधर्म असतात.