धातुओं का परिष्करण

धातु परिष्करण धातुकर्म का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जिसका उद्देश्य अशुद्ध अयस्कों या अशुद्ध समाधानों से शुद्ध धातुएँ प्राप्त करना है। यह प्रक्रिया धातु की गुणवत्ता को सुधारती है, जिससे अशुद्धियों को हटाकर, गुणों को बढ़ाने जैसे चालकता, शक्ति या मिश्रधातु बनाने की क्षमता आदि में सुधार होता है। जिन विधियों पर चर्चा की जाती है उनमें इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन, क्षेत्रीय शोधन और वाष्प चरण शोधन शामिल हैं।

इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन

इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन एक विधि है जिसके द्वारा धातुओं को इलेक्ट्रोलाइटिक सेल का उपयोग करके परिष्कृत किया जाता है। यह प्रक्रिया इलेक्ट्रोलिसिस के सिद्धांतों का उपयोग करती है ताकि अशुद्ध धातुओं को परिष्कृत किया जा सके।

प्रक्रिया का विवरण

इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन में, अशुद्ध धातु को एनोड बनाया जाता है। शुद्ध धातु की एक पतली शीट कैथोड के रूप में ली जाती है। इलेक्ट्रोलाइट धातु के लवण का एक घोल होता है। समाधान के माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है जो एनोड से कैथोड तक धातु आयनों के स्थानांतरण का कारण बनती है। धातु आयनों को कैथोड पर शुद्ध धातु के रूप में निक्षेपित होने के लिए पुनः स्थापित किया जाता है, जबकि अशुद्धियां एनोड मर्ल या मर्ल के रूप में नीचे बेठ जाती हैं।

उदाहरण के लिए, ताँबे के इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन में निम्नलिखित अभिक्रियाएं शामिल होती हैं:

    एनोड: Cu (अशुद्ध) → Cu 2+ + 2e -
    कैथोड: Cu 2+ + 2e - → Cu (शुद्ध)
    

दृश्य उदाहरण

इस प्रक्रिया में, लोहे, जस्ता और निकेल जैसी अशुद्धियां इलेक्ट्रोलाइट में घुल जाती हैं, जबकि सोना और चांदी जैसी मूल्यवान धातुएं एनोड मर्ल के रूप में जम जाती हैं। इस शोधन तकनीक का सामान्यत: तांबे, जस्ता, सीसा और टिन जैसी धातुओं के लिए उपयोग किया जाता है।

क्षेत्रीय शोधन

क्षेत्रीय शोधन एक परिष्करण विधि है जिसका उपयोग धातुओं को बहुत उच्च स्तर की शुद्धता तक परिष्कृत करने के लिए किया जाता है। यह तकनीक अंशांकन क्रिस्टलीकरण के सिद्धांत पर आधारित है और विशेष रूप से सेमीकंडक्टर और अन्य सामग्रियों के परिष्करण के लिए उपयुक्त है जहाँ अत्यधिक शुद्धता की आवश्यकता होती है।

प्रक्रिया का विवरण

क्षेत्रीय शोधन में, धातु की छड़ का एक संकीर्ण क्षेत्र एक हीट स्रोत का उपयोग करके पिघलाया जाता है। यह पिघला हुआ क्षेत्र छड़ की लंबाई के साथ आगे बढ़ता है। जैसे-जैसे यह आगे बढ़ता है, यह अशुद्धियों को इकट्ठा करता है जो पिघली हुई सामग्री में ठोस की तुलना में अधिक विलेय होती हैं। इस प्रकार, धातु की छड़ के एक क्षेत्र में अशुद्धियां केंद्रित हो जाती हैं, जबकि क्षेत्र के पीछे का क्षेत्र अधिक शुद्ध हो जाता है।

सिलिकॉन शोधन की कल्पना करें:

    ठोस Si (शुद्ध) ← पिघला हुआ क्षेत्र (अशुद्धियां) → ठोस Si (अशुद्ध)
    

दृश्य उदाहरण

इच्छित स्तर की शुद्धता प्राप्त करने के लिए क्षेत्रीय शोधन प्रक्रिया को कई बार दोहराया जा सकता है। सिलिकॉन और जर्मेनियम जैसे तत्वों को शुद्ध करने के लिए अर्धचालक उद्योग में इसका व्यापक उपयोग किया जाता है।

वाष्प चरण शोधन

वाष्प चरण शोधन एक तकनीक है जिसमें धातुओं को गैसीय रूप में बदलकर और बाद में उन्हें विघटित करके शुद्ध धातु प्राप्त की जाती है।

प्रक्रिया का विवरण

इस विधि में दो मुख्य चरण शामिल होते हैं: (1) धातु को एक वाष्पशील यौगिक में परिवर्तित किया जाता है; (2) यौगिक को विघटित करके शुद्ध धातु प्राप्त की जाती है। यह तकनीक उन धातुओं के लिए अत्यधिक प्रभावी है जिन्हें आसानी से वाष्पित किया जा सकता है।

निकेल परिष्करण के लिए मोंड प्रक्रिया वाष्प चरण शोधन विधि का निर्दिष्ट उदाहरण है। कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ निकेल की अभिक्रिया करवाकर एक वाष्पशील यौगिक, निकेल टेट्राकार्बोनिल का निर्माण होता है:

    Ni + 4CO → Ni(CO) 4 (वाष्प)
    

फिर निकेल कार्बोनिल को गर्म करके विघटित किया जाता है, जिससे शुद्ध निकेल और कार्बन मोनोऑक्साइड गैस प्राप्त होती है:

    Ni(CO) 4 → Ni (शुद्ध) + 4CO
    

दृश्य उदाहरण

    Ti + 2I 2 → Ti 4
    

    TiI 4 → Ti (शुद्ध) + 2I 2
    

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