धातुओं के परिष्करण

सामग्री मानक

इस पाठ में, शिक्षार्थी यह समझ प्रदर्शित करेंगे कि निष्कर्षण के बाद धातुओं का शुद्धिकरण कैसे होता है और अशुद्धियाँ उनके भौतिक और रासायनिक गुणों को कैसे प्रभावित करती हैं। वे विद्युत अपघटनी शोधन, आसवन, द्रवीकरण और क्षेत्र शोधन सहित शोधन की विभिन्न विधियों का अन्वेषण करेंगे और उनके वास्तविक औद्योगिक महत्व को समझेंगे।

प्रदर्शन मानकों

छात्र समझेंगे:

धातुओं के निष्कर्षण के बाद शोधन की आवश्यकता क्यों होती है?
विभिन्न धातुओं के लिए प्रयुक्त विभिन्न शोधन तकनीकें।
विद्युत अपघटनी शोधन का सिद्धांत और कार्य .
औद्योगिक उपयोग के लिए धातु की गुणवत्ता को शोधन किस प्रकार बेहतर बनाता है।

संरेखण मानक

संदर्भ: एनसीईआरटी कक्षा 10 विज्ञान, अध्याय – “धातु एव अधातु।” खंड: 4:6 – “धातुओं के परिष्करण”

पूर्वापेक्षाएँ (पूर्व ज्ञान)

धातुओं को सांद्रण और अपचयन प्रक्रियाओं के माध्यम से अयस्कों से निकाला जाता है।
निष्कर्षण के बाद भी अशुद्धियाँ बनी रहती हैं।
इलेक्ट्रोलिसिस (ऋणात्मक और धनात्मक आवेश) की बुनियादी समझ

सीखने के उद्देश्य

छात्र समझेंगे:

धातुओं के निष्कर्षण के बाद शोधन की आवश्यकता क्यों होती है?
विभिन्न धातुओं के लिए प्रयुक्त विभिन्न शोधन तकनीकें।
विद्युत अपघटनी शोधन का सिद्धांत और कार्य।
औद्योगिक उपयोग के लिए धातु की गुणवत्ता को शोधन किस प्रकार बेहतर बनाता है।

परिचय

यह पाठ छात्रों को यह कल्पना करने और समझने में मदद करता है कि विभिन्न शोधन विधियों का उपयोग करके अशुद्ध धातुओं को शुद्ध, उपयोग योग्य रूपों में कैसे शुद्ध किया जाता है। अपने अयस्कों से निकाली गई धातुएँ अक्सर अशुद्ध होती हैं और उनमें अन्य धातुएँ या अधातुएँ होती हैं जो उनकी गुणवत्ता को कम करती हैं। जिस प्रकार सोने के आभूषणों को उपयोग से पहले शुद्ध किया जाता है, उसी प्रकार औद्योगिक धातुओं को भी अशुद्धियों को दूर करने के लिए परिष्कृत करने की आवश्यकता होती है। 3D एनिमेशन और आभासी सिमुलेशन के माध्यम से, छात्र विद्युत अपघटनी शोधन प्रक्रिया का अवलोकन करेंगे – यह देखेंगे कि कैसे शुद्ध धातु कैथोड पर जमा होती है जबकि अशुद्धियाँ एनोड मड के रूप में बनती हैं।

समयरेखा (40 मिनट)

शीर्षक	अनुमानित अवधि	प्रक्रिया	संदर्भ सामग्री
संलग्न करें	5	1.पीपीटी से चित्र दिखाएं और छात्रों से पूछें लोग 24 कैरेट और 22 कैरेट सोने की बात क्यों करते हैं? इनमें क्या अंतर है? क्या आप सोचते हैं कि हम जो सोने के आभूषण पहनते हैं या बिजली में इस्तेमाल होने वाले तांबे के तार शुद्ध धातुओं से बने होते हैं? (यह जिज्ञासा बढ़ाता हैइससे विद्यार्थियों में यह जिज्ञासा उत्पन्न होती है कि क्या दैनिक जीवन में वे जो पदार्थ देखते हैं, वे प्राकृतिक रूप से शुद्ध हैं या किसी प्रक्रिया के माध्यम से शुद्ध बनाए गए हैं, जिससे उन्हें यह जानने की आवश्यकता होती है।) शोधन की अवधारणा की ओर ले जाता है \| अपेक्षित छात्र प्रतिक्रिया (शायद शुद्ध नहीं या उन्हें शुद्ध किया जाना चाहिए) सीधे इस बात पर चर्चा शुरू करती है कि धातुओं को क्यों और कैसे परिष्कृत किया जाता है।	स्लाइड्स
अन्वेषण करें	10	वीआर लैब छात्रों को इस अध्याय के पिछले विषय पर सोचने और उत्तर देने के लिए चुनौती दें विद्युत अपघटनी शोधन के दौरान अशुद्ध धातु को एनोड तथा शुद्ध धातु को कैथोड के रूप में क्यों प्रयोग किया जाता है? क्या सभी धातुओं के लिए एक ही शोधन विधि का उपयोग किया जा सकता है? धातुओं के कौन से गुण शोधन विधियों का निर्धारण करते हैं?	स्लाइड और वीआर लैब
व्याख्या करें	10	शिक्षक विद्युत अपघटनी शोधन प्रक्रिया को चरण-दर-चरण समझाते हैं: एनोड – अशुद्ध धातु कैथोड – शुद्ध धातु की पतली शीट इलेक्ट्रोलाइट – धातु लवण का घोल (जैसे, कॉपर (II) सल्फेट) प्रक्रिया – विद्युत धारा प्रवाहित होती है → कैथोड पर शुद्ध धातु जमा होती है; अशुद्धियाँ एनोड कीचड़ के रूप में जम जाती हैं। अन्य शोधन विधियों पर चर्चा करें: आसवन, द्रवीकरण, और क्षेत्र शोधन। अवधारणाओं को सुदृढ़ करने के लिए आरेख या लघु वीडियो का उपयोग करें।	स्लाइड और वर्चुअल लैब
मूल्यांकन करें	10	छात्र एलएमएस पर स्व-मूल्यांकन कार्य का प्रयास करेंगे \|	वर्चुअल लैब
विस्तरित करें	5	परिदृश्य-आधारित शिक्षा: यदि विद्युत अपघटनी प्रक्रिया के दौरान अशुद्ध धातु को एनोड के बजाय कैथोड के रूप में उपयोग किया जाए तो? आप कैसे जांच सकते हैं कि धातु शुद्ध है या उसमें अभी भी अशुद्धियाँ हैं	स्लाइड्स

धातुओं के परिष्करण

परिचय

लोहा, तांबा, एल्युमीनियम और सोना जैसी धातुओं का हमारे दैनिक जीवन में व्यापक रूप से उपयोग होता है। लेकिन प्रकृति में पाई जाने वाली धातुएँ शायद ही कभी शुद्ध होती हैं। ये आमतौर पर मिट्टी, रेत या अन्य अवांछित पदार्थों, जिन्हें अशुद्धियाँ कहा जाता है , के साथ मिश्रित होती हैं।

धातुओं का उपयोग करने से पहले, उन्हें परिष्कृत करना आवश्यक है—अर्थात, अशुद्धियों से अलग करना। अयस्क से शुद्ध धातु प्राप्त करने की प्रक्रिया को धातुओं का शोधन कहते हैं।

लिखित

परिचय:1. रिफाइनिंग क्या है?
- धातुओं का शोधन अशुद्ध धातु से अशुद्धियों को हटाने की प्रक्रिया है ।
- यह धातुओं को उनके अयस्कों से निकालने के बाद का अंतिम चरण है।
2. धातुओं के शोधन की सामान्य विधियाँ

(क) आसवन
- इसका उपयोग उन धातुओं के लिए किया जाता है जिनके क्वथनांक कम होते हैं, जैसे जस्ता और पारा।
- धातु को गर्म किया जाता है → वाष्पित किया जाता है → शुद्ध रूप में एकत्रित और संघनित किया जाता है।
(बी) द्रवीकरण
- टिन जैसी कम गलनांक वाली धातुओं के लिए उपयोग किया जाता है।
- धातु को उसके गलनांक से थोड़ा ऊपर गर्म किया जाता है → अशुद्धियाँ ठोस रहती हैं, शुद्ध धातु बाहर निकल जाती है।
(सी) इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग (सबसे आम विधि)
- तांबा, चांदी, सोना, एल्यूमीनियम के लिए उपयोग किया जाता है।
- अशुद्ध धातु को एनोड बनाया जाता है , शुद्ध धातु को कैथोड पर जमा किया जाता है ।
- एक इलेक्ट्रोलाइट घोल (जैसे तांबे के लिए कॉपर सल्फेट) का उपयोग किया जाता है।
- शुद्ध धातु कैथोड पर एकत्रित हो जाती है, अशुद्धियाँ एनोड कीचड़ के रूप में जम जाती हैं ।
3. शोधन का महत्व
- हानिकारक अशुद्धियों को दूर करता है।
- धातु की शुद्धता और गुणवत्ता बढ़ जाती है।
- धातुओं को औद्योगिक और दैनिक उपयोग (जैसे तार, आभूषण, मशीन बनाना) के लिए उपयुक्त बनाता है।
धातुओं के शोधन का अनुप्रयोग:

1 विद्युत अनुप्रयोग:
1. तांबा और एल्युमीनियम जैसी धातुओं को उनकी विद्युत चालकता बढ़ाने के लिए परिष्कृत किया जाता है।
2. शुद्ध तांबे का उपयोग बिजली के तारों, मोटरों और ट्रांसफार्मरों के लिए किया जाता है।
2 आभूषण और आभूषण:
1. सोना, चांदी और प्लैटिनम जैसी धातुओं को अशुद्धियों को दूर करने तथा उनकी चमक और शुद्धता बढ़ाने के लिए परिष्कृत किया जाता है।
2. आभूषण निर्माण के लिए शुद्ध सोना (24 कैरेट) इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
3 औद्योगिक मशीनरी:
1. लोहे और इस्पात को परिष्कृत करके मजबूत और टिकाऊ मिश्रधातुएं बनाई जाती हैं।
2. मशीनों, औजारों और वाहनों को बनाने में उपयोग किया जाता है।
4 इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग:
1. माइक्रोचिप्स और सर्किट में प्रयुक्त सिलिकॉन, तांबा, एल्युमीनियम और सोने के लिए उच्च शुद्धता की आवश्यकता होती है।
2. शोधन से यह सुनिश्चित होता है कि ये धातुएं कुशलतापूर्वक विद्युत का संचालन करें।
5 निर्माण और परिवहन:
1. परिष्कृत लोहा, एल्युमीनियम और इस्पात का उपयोग भवन संरचनाओं, पुलों और वाहनों के निर्माण में किया जाता है, जहां मजबूती और जंग प्रतिरोध महत्वपूर्ण होता है।
6 रासायनिक और चिकित्सा उपयोग:
1. अत्यधिक शुद्ध जस्ता, चांदी और प्लैटिनम का उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं, उत्प्रेरकों और चिकित्सा उपकरणों में किया जाता है।

शब्दावली

अवधि	परिभाषा
अयस्क	प्राकृतिक चट्टान जिसमें अशुद्धियाँ मिश्रित धातु होती है।
अशुद्धियों	धातुओं के साथ मिश्रित अवांछित पदार्थ।
रिफाइनिंग	धातु को शुद्ध करने की प्रक्रिया.
आसवन	क्वथनांक में अंतर का उपयोग करके शोधन विधि।
द्रवीकरण	गलनांक में अंतर का उपयोग करके शोधन विधि।
इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन	शुद्ध धातु जमा करने के लिए बिजली का उपयोग करने की विधि।
एनोड	धनात्मक इलेक्ट्रोड जहां अशुद्ध धातु रखी जाती है।
कैथोड	ऋणात्मक इलेक्ट्रोड जहां शुद्ध धातु जमा होती है।
एनोड मड	विद्युत अपघटनी शोधन के दौरान तल पर छोड़ी गई अशुद्धियाँ।

धातुओं के परिष्करण

परिचय

लाइफ़ फ़ीचर्स लैब में आपका स्वागत है, यह एक ऐसा इमर्सिव अनुभव है जो आपको धातुओं के शोधन के मूल सिद्धांतों को समझने और समझने में मदद करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह गाइड वीआर गतिविधि का विस्तृत विवरण प्रदान करता है, जिससे एक सहज और शैक्षिक अनुभव सुनिश्चित होता है।

प्रमुख विशेषताऐं

त्रि-आयामी वातावरण अशुद्ध तांबे के शोधन के लिए प्रयुक्त एक आभासी विद्युत अपघटनी सेल सेटअप को दर्शाता है। वर्णन यह बताता है कि शोधन प्रक्रिया के दौरान धारा, इलेक्ट्रोड और आयन कैसे परस्पर क्रिया करते हैं। छात्र आयनों की गति, धातु की प्लेटों के आकार में परिवर्तन और अशुद्धियों के निर्माण को दृष्टिगत रूप से देखते हैं – जो सिद्धांत को दृश्यात्मकता से प्रभावी ढंग से जोड़ता है।

वीआर अनुभव के लिए चरण-दर-चरण प्रक्रिया

चरण 1: वर्चुअल लैब में प्रवेश करें

छात्र एक त्रि-आयामी वातावरण में प्रवेश करते हैं जहाँ धातुओं के शोधन की जानकारी और व्यवस्था दिखाई जाती है। इससे छात्रों को वर्चुअल रियलिटी परियोजना के उद्देश्य के बारे में जानकारी मिलेगी।

प्रत्येक चरण के बाद जारी रखने के लिए अगला क्लिक करें।

चरण 2: इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग सेटअप की खोज

प्रत्यक्ष धारा प्रदान करने के लिए एक बैटरी जोड़ी जाती है। यह परिपथ एनोड (अशुद्ध धातु) और कैथोड (शुद्ध धातु) के बीच पूरा होता है ।
एनोड: धनात्मक टर्मिनल से जुड़ी अशुद्ध तांबे की धातु।
कैथोड: ऋणात्मक टर्मिनल से जुड़ी शुद्ध तांबे की प्लेट।
इलेक्ट्रोलाइट: कॉपर सल्फेट (CuSO₄) युक्त घोल।

चरण 3: आयन गति और शोधन प्रक्रिया (अवलोकन मोड)

तांबे के परमाणु एनोड पर इलेक्ट्रॉन खो देते हैं, तथा Cu²⁺ आयनों में परिवर्तित हो जाते हैं।
ये आयन विलयन से होकर कैथोड की ओर जाते हैं।
कैथोड पर, Cu²⁺ आयन इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं और शुद्ध तांबा धातु के रूप में जमा हो जाते हैं।
वर्णन में इस बात पर प्रकाश डाला गया है कि कैसे एनोड का आकार धीरे-धीरे कम होता जाता है, जबकि कैथोड मोटा होता जाता है।

चरण 4: एनोड मड का निर्माण

अशुद्धियाँ अलग हो जाती हैं और एनोड क्षेत्र के नीचे बैठ जाती हैं ।

चरण 5: प्रक्रिया पूर्ण होना

सिमुलेशन कैथोड पर परिष्कृत तांबे की शीट और एक छोटे अशुद्ध एनोड को दिखाते हुए समाप्त होता है ।

चरण 6: मूल्यांकन

बातचीत के बाद, छात्र प्रश्नोत्तरी की ओर बढ़ते हैं: 2 प्रश्नोत्तरी