CG Board Class 10 Science Chapter 9 Solutions: Metals and Metallurgy (धातु एवं धातुकर्म) (2026-27)

(i) Do all metals have luster?**

(ii) Can all metals be beaten into thin sheets or foils?

(iii) Ponder Questions:

(i) क्या सभी धातुओं में चमक होती है?

(iii) विचारणीय प्रश्न:

• (i) Most metals possess a shiny metallic surface when freshly cut or cleaned (metallic luster). However, when left exposed to air, reactive metals react with atmospheric gases and moisture, forming oxide or carbonate coatings that dull their shine.
• (ii) No, all metals cannot be beaten into thin sheets to the same extent. Gold, silver, aluminium, and iron have high malleability, whereas metals like zinc are brittle at room temperature and crumble upon hammering.
• (iii) Ponder Answers:
• (i) अधिकांश धातुओं की सतह ताजी कटी या साफ होने पर चमकदार होती है (धात्विक चमक)। हालाँकि, खुले में रखने पर सक्रिय धातुएँ वायुमंडलीय गैसों और नमी के साथ अभिक्रिया करके ऑक्साइड या कार्बोनेट की परत बना लेती हैं, जिससे उनकी चमक धुँधली हो जाती है।
• (ii) नहीं, सभी धातुओं को एक समान सीमा तक पतली चादरों में नहीं पीटा जा सकता। सोना, चाँदी, एल्युमीनियम और लोहा अत्यधिक आघातवर्धनीय हैं, जबकि जिंक जैसी धातुएँ कमरे के तापमान पर भंगुर होती हैं और हथौड़ा मारने पर टूट जाती हैं।
• (iii) विचारणीय उत्तर:
• उपकरणों के तार: तांबा (कॉपर) और एल्युमीनियम।
• घरेलू वायरिंग: तांबा (उच्च विद्युत चालकता और तन्यता के कारण)।
• हाई टेंशन तार: एल्युमीनियम (हल्का वजन, अच्छी विद्युत चालकता और किफायती होने के कारण)।
• खाना पकाने के बर्तन: एल्युमीनियम, तांबा और लोहा (क्योंकि ये ऊष्मा के अच्छे चालक हैं, इनका गलनांक उच्च होता है और ये आघातवर्धनीय हैं)।

(i) Can you tell why copper is displaced when we add zinc pieces to copper sulphate solution, but zinc is not displaced when we add copper turnings to zinc sulphate solution?**

(ii) Did you notice any change in the appearance of the metals or the solutions in test tubes A to F?

(iii) Is any precipitate being formed?

(iv) Can you tell which metal is displacing another metal from its salt solution?

(i) क्या आप बता सकते हैं कि कॉपर सल्फेट के विलयन में जस्ते (जिंक) के टुकड़े डालने पर कॉपर विस्थापित हो जाता है, लेकिन जिंक सल्फेट के विलयन में तांबे की छीलन डालने पर जिंक विस्थापित क्यों नहीं होता?

(iii) क्या कोई अवक्षेप बन रहा है?

• (i) Zinc is more reactive than copper (placed higher in the metal activity series). Therefore, zinc easily displaces copper from copper sulphate solution (Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu). Conversely, copper is less reactive than zinc, so it cannot displace zinc from zinc sulphate solution.
• (ii) Yes:
• (iii) Reddish-brown or dark metal solids are deposited at the bottom or on the metal surface.
• (iv) Iron displaces copper, zinc displaces copper and iron, and magnesium displaces zinc.
• (i) जिंक कॉपर से अधिक क्रियाशील धातु है (सक्रियता श्रेणी में ऊपर स्थित है)। इसलिए जिंक कॉपर सल्फेट विलयन से कॉपर को आसानी से विस्थापित कर देता है (Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu)। इसके विपरीत, कॉपर कम क्रियाशील होने के कारण जिंक सल्फेट विलयन से जिंक को विस्थापित नहीं कर सकता।
• (ii) हाँ:
• परखनली A (CuSO₄ + Fe) में नीला रंग हल्के हरे (FeSO₄) में बदल जाता है और लोहे की कील पर लाल-भूरा कॉपर जमा हो जाता है।
• परखनली B (CuSO₄ + Zn) में नीला रंग गायब होकर रंगहीन (ZnSO₄) हो जाता है।
• परखनली D (ZnSO₄ + Mg) में मैग्नीशियम जिंक को विस्थापित करता है।
• परखनली E (FeSO₄ + Zn) में जिंक लोहे को विस्थापित करता है।
• C (ZnSO₄ + Cu) और F (NaCl + Zn) में कोई परिवर्तन नहीं होता।
• (iii) धातुओं की सतह या तली में लाल-भूरे रंग के ठोस अवक्षेप/निक्षेप बनते हैं।
• (iv) लोहा कॉपर को, जिंक कॉपर व लोहे को, और मैग्नीशियम जिंक को विस्थापित करता है।

पोटैशियम कमरे के तापमान पर ऑक्सीजन के साथ तेजी से अभिक्रिया करके क्षारीय पोटैशियम ऑक्साइड बनाता है, जो जल में घुलकर पोटैशियम हाइड्रोक्साइड (क्षार) देता है:

4K(s) + O₂(g) → 2K_2O(s)

K_2O(s) + H_2O(l) → 2KOH(aq)

मैग्नीशियम हवा में चमकदार लौ के साथ जलकर मैग्नीशियम ऑक्साइड (MgO) बनाता है। जल में घोलने पर यह मैग्नीशियम हाइड्रोक्साइड (Mg(OH)₂) बनाता है। नम लाल लिटमस पत्र नीला हो जाता है, जबकि नीला लिटमस पत्र अपरिवर्तित रहता है। यह सिद्ध करता है कि मैग्नीशियम ऑक्साइड की प्रकृति क्षारीय होती है।

2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s)

MgO(s) + H_2O(l) → Mg(OH)₂(aq)

(i) Why do metals lose their luster when left in the open?**

(ii) Why are gold and silver used in making ornaments and jewellery?

(iii) Write the balanced chemical equations of the reactions of lead, magnesium, and aluminium metals with oxygen.

(i) खुले में छोड़ने पर धातुएँ अपनी चमक क्यों खो देती हैं?

(iii) सीसा (लेड), मैग्नीशियम, और एल्युमीनियम धातुओं की ऑक्सीजन के साथ अभिक्रियाओं के संतुलित रासायनिक समीकरण लिखिए।

• (i) Metals lose their luster when exposed to moist air because they react slowly with atmospheric oxygen, carbon dioxide, moisture, and hydrogen sulfide to form a thin dull layer of oxides, carbonates, or sulfides on their surface.
• (ii) Gold and silver are used for jewellery because:
• (iii) Balanced Equations with Oxygen:
• (i) खुले में रखने पर धातुएँ वायुमंडलीय ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड, नमी और हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ धीमी अभिक्रिया करके अपनी सतह पर ऑक्साइड, कार्बोनेट या सल्फाइड की पतली धुँधली परत बना लेती हैं, जिससे उनकी चमक खत्म हो जाती है।
• (ii) सोने और चाँदी का उपयोग आभूषण बनाने में किया जाता है क्योंकि:

1. इनमें स्थायी और आकर्षक धात्विक चमक होती है।
2. ये सक्रियता श्रेणी में सबसे नीचे स्थित अक्रिय धातुएँ हैं, जो हवा, पानी या अम्ल से संक्षारित नहीं होतीं।
3. इनमें अत्यधिक आघातवर्धनीयता और तन्यता होती है, जिससे सूक्ष्म आभूषण बनाए जा सकते हैं।

• (iii) ऑक्सीजन के साथ संतुलित समीकरण:
• लेड (सीसा): 2Pb(s) + O₂(g) → 2PbO(s)
• मैग्नीशियम: 2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s)
• एल्युमीनियम: 4Al(s) + 3O₂(g) → 2Al_2O₃(s)

(i) Write the balanced chemical equations for the given reactions:**

(ii) What gas is formed when aluminium metal reacts with dilute hydrochloric acid? Write the equation for the reaction.

(iii) What is aqua regia?

(i) दी गई अभिक्रियाओं के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण लिखिए:

(iii) ऐक्वा रेजिया (अम्लराज) क्या है?

• (i) Balanced Equations:
• (ii) Reaction of Aluminium with dilute HCl:
• (iii) Aqua Regia:
• (i) संतुलित समीकरण:
• (a) Ca(s) + 2H_2O(l) → Ca(OH)₂(aq) + H₂(g)↑
• (b) 2Fe(s) + 3H_2O(g) → Fe_2O₃(s) + 3H₂(g)↑
• (ii) एल्युमीनियम की तनु HCl से अभिक्रिया:
• उत्पन्न गैस: हाइड्रोजन गैस (H₂)।
• समीकरण: 2Al(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl₃(aq) + 3H₂(g)↑
• (iii) ऐक्वा रेजिया (अम्लराज):
• ऐक्वा रेजिया सांद्र हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) और सांद्र नाइट्रिक अम्ल (HNO₃) का आयतन के अनुसार 3:1 के अनुपात में ताजा बना ताज़ा मिश्रण होता है।
• यह अत्यंत संक्षारक होता है और सोने तथा प्लैटिनम जैसी उत्कृष्ट धातुओं को भी घोलने में सक्षम होता है।

छत्तीसगढ़ में मुख्य रूप से हेमेटाइट (Fe_2O₃) लोह अयस्क पाया जाता है (दंतेवाड़ा, बस्तर, कांकेर, कबीरधाम आदि जिलों में)।

• हेमेटाइट अयस्क के सांद्रण के लिए मुख्य रूप से गुरुत्वीय पृथक्करण विधि (Hydraulic washing) का उपयोग किया जाता है।
• इसमें बारीक पिसे अयस्क को बहते जल की धारा में हिलाया जाता है, जिससे भारी अयस्क के कण तली में बैठ जाते हैं और हल्की सिलिका/मिट्टी की अशुद्धियाँ पानी के साथ बह जाती हैं।

(i) Write the names and chemical formulae of oxide ores of iron.**

(ii) How are sulphide ores concentrated?

(iii) Na, K and Ca metals are obtained from their compounds using electrolysis, why?

(i) लोहे के ऑक्साइड अयस्कों के नाम और रासायनिक सूत्र लिखिए।

(iii) Na, K और Ca धातुओं को उनके यौगिकों से विद्युत अपघटन (इलेक्ट्रोलीसिस) का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, क्यों?

• (i) Oxide ores of iron:
• (ii) Concentration of Sulphide Ores:
• (iii) Electrolysis for Na, K, Ca:
• (i) लोहे के ऑक्साइड अयस्क:

1. हेमेटाइट: Fe_2O₃
2. मैग्नेटाइट: Fe_3O₄

• (ii) सल्फाइड अयस्कों का सांद्रण:
• सल्फाइड अयस्कों का सांद्रण झाग प्लवन विधि द्वारा किया जाता है।
• पिसे हुए अयस्क को पानी और चीड़ के तेल (Pine oil) के साथ मिलाकर सम्पीड़ित वायु प्रवाहित की जाती है। सल्फाइड अयस्क के कण तेल से भीगकर झाग के साथ ऊपर तैरने लगते हैं, जबकि अशुद्धियाँ नीचे बैठ जाती हैं।
• (iii) Na, K, Ca के लिए विद्युत अपघटन क्यों:
• Na, K और Ca अत्यधिक क्रियाशील धातुएँ हैं। इनमें कार्बन की तुलना में ऑक्सीजन के प्रति अधिक बंधुता होती है, इसलिए इनके यौगिकों का कार्बन द्वारा रासायनिक अपचयन नहीं किया जा सकता। अतः इन्हें इनके गलित लवणों के विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है।

(i) Did copper go from one electrode to the other?**

(ii) On which electrode did the amount of copper reduce and on which did it increase?

(i) क्या कॉपर एक इलेक्ट्रोड से दूसरे इलेक्ट्रोड तक गया?

• (i) Yes, copper metal dissolves from the positive electrode (anode) into the electrolyte solution as Cu²⁺ ions and gets deposited as pure copper onto the negative electrode (cathode).
• (ii)
• (i) हाँ, कॉपर धातु धनात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) से Cu²⁺ आयनों के रूप में घोल में घुलती है और ऋणात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) पर शुद्ध कॉपर के रूप में जमा हो जाती है।
• (ii)
• मात्रा कम हुई: धनात्मक इलेक्ट्रोड / एनोड (मोटा तार)।
• मात्रा बढ़ी: ऋणात्मक इलेक्ट्रोड / कैथोड (पतला तार)।

(i) Which reactions are helpful in maintaining high temperatures within the blast furnace?**

(ii) Which compound is used as flux in the blast furnace during extraction of iron metal?

(i) वात्या भट्टी (ब्लास्ट फर्नेस) में उच्च तापमान बनाए रखने में कौन सी अभिक्रियाएँ सहायक होती हैं?

• (i) High Temperature Reactions in Blast Furnace:
• (ii) Flux used in Blast Furnace:
• (i) उच्च तापमान बनाए रखने वाली अभिक्रियाएँ:

कोक का ऑक्सीजन में दहन अत्यधिक ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाओं द्वारा भट्टी का तापमान 1800°C तक बनाए रखता है:

C(s) + O₂(g) → CO₂(g) + ऊष्मा

2C(s) + O₂(g) → 2CO(g) + ऊष्मा

इसके अलावा, कार्बन मोनोऑक्साइड द्वारा हेमेटाइट का अपचयन भी ऊष्माक्षेपी होता है:

Fe_2O₃(s) + 3CO(g) → 2Fe(l) + 3CO₂(g) + ऊष्मा

• (ii) उपयोग किया जाने वाला गालक (फ्लक्स):

चुना पत्थर, कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO₃), अपघटित होकर कैल्शियम ऑक्साइड (CaO) बनाता है, जो क्षारीय गालक के रूप में अम्लीय सिलिका (SiO₂) अशुद्धि को धातुमल (CaSiO₃) बनाकर हटाता है:

CaCO₃ → [Δ] CaO (गालक) + CO₂↑

CaO (गालक) + SiO₂ (अशुद्धि) → CaSiO₃ (धातुमल)

पेंट की गई वस्तुएँ:** खिड़की की ग्रिल, लोहे के दरवाजे, स्कूल के गेट, अलमारी, साइकिल का ढांचा।

• ग्रीस लगाई गई वस्तुएँ: साइकिल की चेन, मशीन के गियर, दरवाजे के कब्जे, वाहनों के बेरिंग।
• चयन का आधार:
• पेंट का चयन बाहरी स्थिर सतहों के लिए किया जाता है जहाँ मौसम से सुरक्षा और लंबे समय तक सूखी सुंदरता चाहिए।
• ग्रीस/ऑयल का चयन गतिमान या घर्षण वाले यांत्रिक भागों के लिए किया जाता है जहाँ पेंट छिल जाएगा और जहाँ सुरक्षा के साथ स्नेहक (Lubricant) की भी आवश्यकता होती है।

(i) How will the rate of corrosion be affected in water that has a high concentration of salts?**

(ii) Why do we make alloys?

(iii) What is galvanization?

(i) जिस जल में लवणों की सांद्रता अधिक होती है, उसमें संक्षारण की दर किस प्रकार प्रभावित होगी?

(iii) गैल्वेनीकरण (यशद लेपन) क्या है?

• (i) High salt concentration increases the rate of corrosion (rusting) significantly because dissolved salts act as electrolytes, increasing the electrical conductivity of water and facilitating rapid electron transfer in electrochemical cells formed on the metal surface.
• (ii) Reasons for making alloys:
• (iii) Galvanization:
• (i) जल में लवणों की उच्च सांद्रता संक्षारण (जंग लगने) की दर को बढ़ा देती है क्योंकि घुले हुए लवण विद्युत अपघट्य का कार्य करते हैं, जिससे जल की विद्युत चालकता बढ़ जाती है और विद्युत रासायनिक अभिक्रियाएँ तेज हो जाती हैं।
• (ii) मिश्रधातु बनाने के कारण:

1. कठोरता और यांत्रिक क्षमता बढ़ाने के लिए (जैसे शुद्ध लोहा नरम होता है, कार्बन मिलाने पर स्टील कठोर हो जाता है)।
2. संक्षारण और जंग को रोकने के लिए (जैसे लोहे में क्रोमियम व निकेल मिलाने पर स्टेनलेस स्टील बनता है)।
3. गलनांक कम करने के लिए (जैसे सोल्डर मिश्रधातु)।
4. ढलाई क्षमता और बनावट सुधारने के लिए।

• (iii) गैल्वेनीकरण (यशद लेपन):
• लोहे या स्टील की वस्तुओं पर जंग से बचाने के लिए जिंक (जस्ता) धातु की पतली परत चढ़ाने की प्रक्रिया को गैल्वेनीकरण कहते हैं।
• यदि जिंक की परत छिल भी जाए, तो भी जिंक लोहे से अधिक सक्रिय होने के कारण स्वयं क्षय होकर लोहे की रक्षा करता है (बलिदानी सुरक्षा)।

(i) Which among the following metals is most reactive:**

(c) Na (सोडियम)

व्याख्या: सोडियम (Na) सक्रियता श्रेणी में Mg, Al और Zn से ऊपर स्थित है, जिससे यह सर्वाधिक क्रियाशील धातु है।

(i) The process of removal of a less active metal from its salt solution by a more reactive metal is known as …………….. (displacement / precipitation) reaction.**

(ii) The primary iron ore found in Chhattisgarh is ……………….. (hematite / magnetite).

(iii) Alloys are a ……………………. (homogeneous / heterogeneous) mixture of two or more metal or metals and non-metals.

(iv) The process of heating an ore at a temperature a little below its melting point in the absence of oxygen is called …………………… (roasting / calcination).

• (i) विस्थापन (displacement)
• (ii) हेमेटाइट (hematite)
• (iii) समांगी (homogeneous)
• (iv) निस्तापन (calcination)

(i) Ore**

(ii) Mineral

(iii) Slag

(iv) Flux

(i) अयस्क (Ore)

(iii) धातुमल (Slag)

• (ii) Mineral (खनिज): Inorganic chemical elements or compounds occurring naturally in the Earth’s crust with fixed chemical compositions and physical properties are called minerals.
• (iv) Flux (गालक): A chemical substance added to roasted ore during smelting to react with non-fusible gangue impurities and convert them into a fusible slag is called flux (e.g., Limestone CaCO₃ / CaO).
• (i) अयस्क (Ore): वे प्राकृतिक खनिज जिनमें किसी विशिष्ट धातु की प्रतिशत मात्रा अधिक होती है और जिनसे धातु को आसानी से तथा कम लागत में लाभदायक ढंग से निष्कर्षित किया जा सकता है, अयस्क कहलाते हैं (जैसे हेमेटाइट, बॉक्साइट)।
• (ii) खनिज (Mineral): पृथ्वी की भूपर्पटी में प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले ठोस अकार्बनिक तत्व या यौगिक, जिनकी निश्चित रासायनिक संरचना और भौतिक गुण होते हैं, खनिज कहलाते हैं।
• (iii) धातुमल (Slag): प्रगलन के दौरान गालक और अशुद्धियों (गैंग) की आपस में अभिक्रिया से बनने वाला हल्का, आसानी से पिघलने वाला गलनीय पदार्थ धातुमल कहलाता है (जैसे CaSiO₃)।
• (iv) गालक (Flux): प्रगलन के समय अयस्क में उपस्थित अगलनीय अशुद्धियों को गलनीय पदार्थ में बदलने के लिए मिलाया जाने वाला पदार्थ गालक कहलाता है (जैसे चुना पत्थर / CaO)।

(i) Reaction of aluminium metal with steam.**

(ii) Reaction of zinc oxide with sodium hydroxide.

(iii) Reaction when calcium carbonate is heated.

(iv) Reaction of oxygen with sodium.

(i) एल्युमीनियम धातु की भाप के साथ अभिक्रिया।

(iii) कैल्शियम कार्बोनेट को गर्म करने पर होने वाली अभिक्रिया।

• (i) Aluminium with Steam:
• (ii) Zinc Oxide with Sodium Hydroxide (Amphoteric nature):
• (iii) Thermal decomposition of Calcium Carbonate:
• (iv) Reaction of Sodium with Oxygen:
• (i) एल्युमीनियम की भाप से अभिक्रिया:

2Al(s) + 3H_2O(g) → Al_2O₃(s) + 3H₂(g)↑

• (ii) जिंक ऑक्साइड की सोडियम हाइड्रोक्साइड से अभिक्रिया:

ZnO(s) + 2NaOH(aq) → Na_2ZnO₂(aq) + H_2O(l)

(उत्पाद: सोडियम जिंकेट)

• (iii) कैल्शियम कार्बोनेट का तापीय अपघटन:

CaCO₃(s) → [Δ] CaO(s) + CO₂(g)↑

• (iv) सोडियम की ऑक्सीजन से अभिक्रिया:

4Na(s) + O₂(g) → 2Na_2O(s)

सांद्रित धातु ऑक्साइड से मुक्त धातु प्राप्त करने की प्रक्रिया अपचयन कहलाती है। विधि का चयन धातु की क्रियाशीलता पर निर्भर करता है:

1. कार्बन अपचयन विधि (प्रगलन):

• मध्यम सक्रिय धातुओं (Fe, Zn, Pb, Sn) के ऑक्साइडों को उच्च तापमान पर कोक (कार्बन) या कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ मिलाकर गर्म किया जाता है:

ZnO + C → [Δ] Zn + CO↑

Fe_2O₃ + 3CO → [Δ] 2Fe + 3CO₂↑

1. रासायनिक विस्थापन अपचयन:

• कम सक्रिय धातुओं को अधिक सक्रिय धातु द्वारा उनके लवण के घोल से विस्थापित करके प्राप्त किया जाता है:

CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu

1. विद्युत अपघटनी अपचयन:

• अत्यधिक सक्रिय धातुओं (Na, K, Ca, Al) के ऑक्साइडों का कार्बन द्वारा अपचयन नहीं हो सकता। इन्हें इनके गलित लवणों के विद्युत अपघटन द्वारा कैथोड पर अपचयित करके प्राप्त किया जाता है:

कैथोड पर: Mⁿ⁺ + ne^- → M(s)

धातु को हवा और नमी के संपर्क से अलग करके संक्षारण को रोका जा सकता है:

1. रोधिक सुरक्षा (Barrier Protection):

• लोहे की सतह पर पेंट, ग्रीस, तेल या वार्निश की परत चढ़ाकर नमी और वायु का संपर्क तोड़ना।

1. गैल्वेनीकरण (यशद लेपन / बलिदानी सुरक्षा):

• लोहे की वस्तु पर जस्ता (जिंक) धातु की पतली परत चढ़ाना। जिंक लोहे से पहले संक्षारित होकर लोहे को बचाता है।

1. विद्युत लेपन (Electroplating):

• विद्युत धारा द्वारा लोहे पर क्रोमियम, निकेल या टिन जैसी गैर-संक्षारक धातुओं की परत चढ़ाना।

1. मिश्रधातु बनाना:

• लोहे में क्रोमियम और निकेल मिलाकर स्टेनलेस स्टील बनाना, जिसमें जंग नहीं लगता।

1. जंग-रोधी रासायनिक विलयन:

• क्रोमेट या फास्फेट के क्षारीय विलयनों का लेप लगाकर जंग-रोधी परत बनाना।

किसी धातु M के विद्युत अपघटनी शोधन में:

• एनोड (धनात्मक इलेक्ट्रोड): अशुद्ध धातु M का मोटा छड़/ब्लॉक।
• कैथोड (ऋणात्मक इलेक्ट्रोड): शुद्ध धातु M की पतली पत्ती/छड़।
• विद्युत अपघट्य (Electrolyte): उसी धातु M के घुलनशील लवण का जलीय विलयन।
• उदाहरण: तांबे (Cu) का शोधन:
• एनोड: अशुद्ध कॉपर का ब्लॉक।
• कैथोड: शुद्ध कॉपर की पतली पट्टी।
• विद्युत अपघट्य: अम्लीकृत कॉपर सल्फेट विलयन (CuSO₄)।
• एनोड पर अभिक्रिया: Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e^-
• कैथोड पर अभिक्रिया: Cu²⁺(aq) + 2e^- → Cu(s)
• अघुलनशील अशुद्धियाँ एनोड के नीचे एनोड पंक (Anode mud) के रूप में एकत्र हो जाती हैं।

(i) Gravity separation method**

(ii) Froth flotation method

(iii) Magnetic separation method

(i) गुरुत्वीय पृथक्करण विधि

(iii) चुंबकीय पृथक्करण विधि

• (i) Gravity Separation Method:
• (ii) Froth Flotation Method:
• (iii) Magnetic Separation Method:
• (i) गुरुत्वीय पृथक्करण विधि:
• सिद्धांत: अयस्क और अशुद्धियों (गैंग) के आपेक्षिक घनत्वों (द्रव्यमान) के अंतर पर आधारित है।
• प्रक्रिया: बारीक पिसे अयस्क को ढालू सतह पर रखकर बहते जल की तेज धारा से धोया जाता है। भारी अयस्क के कण खानों में बैठ जाते हैं और हल्की अशुद्धियाँ जल के साथ बह जाती हैं (हेमेटाइट जैसे ऑक्साइड अयस्कों के लिए उपयुक्त)।
• (ii) झाग प्लवन विधि:
• सिद्धांत: अयस्क और अशुद्धियों के जल तथा तेल से भीगने के भिन्न गुणों पर आधारित है।
• प्रक्रिया: पिसे हुए सल्फाइड अयस्क को पानी व चीड़ के तेल के साथ मिलाकर वायु प्रवाहित की जाती है। अयस्क के कण तेल से भीगकर झाग के साथ ऊपर आ जाते हैं, जबकि अशुद्धियाँ नीचे बैठ जाती हैं (सल्फाइड अयस्कों जैसे ZnS, CuFeS₂ के लिए)।
• (iii) चुंबकीय पृथक्करण विधि:
• सिद्धांत: अयस्क या अशुद्धियों में से किसी एक के चुंबकीय गुण पर आधारित है।
• प्रक्रिया: पिसे अयस्क को चुंबकीय रोलर पर चलने वाले पट्टे (कन्वेयर बेल्ट) से गुजारा जाता है। चुंबकीय कण रोलर के पास गिरकर अलग ढेर बनाते हैं और अचुंबकीय कण दूर गिरते हैं (टिन अयस्क SnO₂ के शोधन हेतु)।

(i) Concentration of ore**

(ii) Reduction of oxide to metal (along with chemical equation)

(iii) Diagram of blast furnace

(i) अयस्क का सांद्रण

(iii) वात्या भट्टी का रेखाचित्र

• (i) Concentration of Ore:
• (ii) Reduction of Oxide to Metal (in Blast Furnace):
• (iii) Blast Furnace Structure Scheme:
• (i) अयस्क का सांद्रण:
• हेमेटाइट (Fe_2O₃) अयस्क को पीसकर गुरुत्वीय पृथक्करण विधि द्वारा हल्की सिलिका अशुद्धियों से अलग किया जाता है।
• तत्पश्चात इसका भर्जन किया जाता है जिससे सल्फर और आर्सेनिक की अशुद्धियाँ वाष्पशील होकर निकल जाती हैं (S + O₂ → SO₂↑, 4As + 3O₂ → 2As_2O₃↑)।
• (ii) ऑक्साइड का धातु में अपचयन (वात्या भट्टी में):
• सांद्रित अयस्क, चुना पत्थर (CaCO₃) और कोक (C) के मिश्रण को वात्या भट्टी में ऊपर से डाला जाता है और नीचे से गर्म वायु फूँकी जाती है।
• विभिन्न ताप क्षेत्रों की मुख्य अभिक्रियाएँ:

1. दहन क्षेत्र (400°C-900°C): C + O₂ → CO₂, CO₂ + C → 2CO
2. अपचयन क्षेत्र (400°C-900°C): Fe_2O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂↑
3. धातुमल क्षेत्र (900°C-1200°C): CaCO₃ → CaO + CO₂↑, CaO + SiO₂ → CaSiO₃ (धातुमल)
4. पिघला लोहा भट्टी के पैंदे में पिग आयरन के रूप में जमा हो जाता है।

• (iii) वात्या भट्टी का आरेखीय विवरण:
• यह एक बेलनाकार इस्पात की भट्टी है जिसके अंदर अग्निसह ईंटों का स्तर होता है। इसमें ऊपर कप-कोन व्यवस्था, व्यर्थ गैस निकास, मध्य में गर्म वायु पाइप, तथा नीचे धातुमल व पिघले लोहे के दो निकास द्वार होते हैं।

लोहे पर जंग लगना एक विद्युत रासायनिक परिघटना है। जब लोहा ऑक्सीजन और नमी के संपर्क में आता है, तो इसकी सतह पर सूक्ष्म विद्युत रासायनिक सेल बन जाते हैं:

1. एनोड क्षेत्र:

• शुद्ध लोहा एनोड का कार्य करता है और इलेक्ट्रॉन खोकर Fe²⁺ आयनों में ऑक्सीकृत होता है:

एनोड: Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e^-

1. कैथोड क्षेत्र:

• इलेक्ट्रॉन धातु के माध्यम से दूसरे क्षेत्र (कैथोड) में जाते हैं जहाँ ऑक्सीजन और जल इलेक्ट्रॉन ग्रहण करते हैं:

कैथोड: 2H_2O(l) + O₂(g) + 4e^- → 4OH^-(aq)

1. जंग का निर्माण:

• Fe²⁺ और OH^- आयन मिलकर फेरस हाइड्रोक्साइड बनाते हैं, जो ऑक्सीजन व नमी से क्रिया करके जलयोजित फेरिक ऑक्साइड (जंग) बनाता है:

Fe²⁺ + 2OH^- → Fe(OH)₂(s)

2Fe(OH)₂(s) + 1/2O₂(g) + xH_2O(l) → Fe_2O₃ · xH_2O(s) (जंग)

(i) Gold, silver and platinum are used in making jewelry.**

(ii) Sodium, potassium and lithium metals are stored under kerosene.

(iii) Although aluminium is an active metal it is still used to prepare cooking utensils.

(iv) Carbonate and sulphide ores are converted into their oxides for extraction of metal.

(i) सोना, चाँदी और प्लैटिनम का उपयोग आभूषण बनाने में किया जाता है।

(iii) यद्यपि एल्युमीनियम एक सक्रिय धातु है फिर भी इसका उपयोग खाना पकाने के बर्तन बनाने में किया जाता है।

• (i) Gold, silver, and platinum possess brilliant luster, high malleability/ductility, and lie at the bottom of the activity series (unreactive), meaning they do not tarnish or corrode in air, water, or acids.
• (ii) Sodium, potassium, and lithium are highly reactive alkali metals. They react violently and exothermically with atmospheric oxygen and moisture at room temperature, catching fire. Storing them under non-reactive kerosene prevents air contact.
• (iii) Aluminium rapidly forms a tough, thin, protective transparent oxide layer (Al_2O₃) on its surface when exposed to air. This non-porous layer prevents further corrosion. Additionally, aluminium is lightweight, durable, and an excellent thermal conductor.
• (iv) It is chemically much easier to reduce a metal oxide to free metal using carbon or carbon monoxide than it is to reduce metal carbonates or sulphides directly.
• (i) सोना, चाँदी और प्लैटिनम में स्थायी धात्विक चमक होती है, ये अत्यधिक आघातवर्धनीय और तन्य हैं, तथा सक्रियता श्रेणी में सबसे नीचे अक्रिय होने के कारण हवा या पानी से संक्षारित नहीं होते।
• (ii) सोडियम, पोटैशियम और लिथियम अत्यधिक क्रियाशील धातुएँ हैं। ये कमरे के तापमान पर हवा की ऑक्सीजन और नमी से तीव्र ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया करके आग पकड़ लेती हैं। अतः वायु संपर्क तोड़ने के लिए इन्हें केरोसिन तेल में रखा जाता है।
• (iii) एल्युमीनियम हवा के संपर्क में आने पर अपनी सतह पर एल्युमीनियम ऑक्साइड (Al_2O₃) की एक पतली, अक्रिय और पारदर्शी सुरक्षात्मक परत बना लेता है जो आगे संक्षारण रोकती है। साथ ही यह ऊष्मा का सुचालक और हल्का होता है।
• (iv) कार्बोनेट या सल्फाइड की तुलना में धातु ऑक्साइडों को कार्बन या कार्बन मोनोऑक्साइड द्वारा धातु में अपचयित करना रासायनिक रूप से बहुत आसान और कम खर्चीला होता है।