లోహం.. సంగ్రహాల రూపం!

జనరల్‌ స్టడీస్‌ - రసాయన శాస్త్రం

ఇనుముకు తుప్పు ఎలా పడుతుంది? కోసిన ఆపిల్‌ ఎరుపు లేదా గోధుమ రంగులోకి ఎందుకు మారుతుంది? మనం ఎక్కువగా ఉపయోగించే ఇనుము, ఉక్కు, అల్యూమినియం, కంచు సహా అన్ని లోహాలు అదే రూపంలో ప్రకృతిలో లభిస్తాయా? నిత్యజీవితంతో ముడిపడిన ఈ అంశాలకు సంబంధించిన రసాయనశాస్త్ర విశేషాలపై పోటీ పరీక్షల్లో ప్రశ్నలు వస్తున్నాయి. అభ్యర్థులు వీటిని సమగ్రంగా అర్థం చేసుకోవాలి. వాటి అన్వయాలపై అవగాహన పెంచుకోవాలి.

లోహ సంగ్రహణ శాస్త్రం
మనం వినియోగిస్తున్న లోహాలు ప్రకృతిలో స్వచ్ఛమైన స్థితిలో కాకుండా ముడి పదార్థాలుగా అంటే ఖనిజాల రూపంలో లభ్యమవుతున్నాయి. ఈ ఖనిజాలు లేదా ధాతువుల నుంచి స్వచ్ఛమైన లోహాలను సంగ్రహించే విధానాలను అధ్యయనం చేసే శాస్త్రాన్నే లోహ సంగ్రహణ శాస్త్రం అంటారు.  
మానవుడు మొదట ఉపయోగించిన లోహం రాగి, మిశ్రమలోహం కంచు. ప్రస్తుతం అధికంగా వినియోగిస్తున్న లోహం ఇనుము, మిశ్రమలోహం ఉక్కు.
ఖనిజం: * ముడి పదార్థం నుంచి లోహాన్ని సంగ్రహిస్తారో ఆ ముడి పదార్థాన్ని ఆ లోహానికి చెందిన ఖనిజం అంటారు.
ఉదా: అల్యూమినియం ఖనిజాలు - బాక్సైట్‌, కోరండం, క్రయోలైట్‌
ధాతువు: * ముడి పదార్థం నుంచి లోహాన్ని సులభంగా, లాభదాయకంగా సంగ్రహించవచ్చో దాన్నే ఆ మూలకానికి చెందిన ధాతువు అంటారు.
ఉదా: అల్యూమినియం ధాతువు బాక్సైట్‌ మాత్రమే
* ధాతువులన్నీ ఖనిజాలు అవుతాయి కానీ ఖనిజాలన్నీ ధాతువులు కావు.
* ప్రకృతిలో స్వచ్ఛమైన స్థితిలో లభించే ఏకైక లోహËËం బంగారం.  

లోహ సంగ్రహణ దశలు
* పల్వరైజేషన్‌ ప్రక్రియ
* ధాతువును గాఢత చెందించడం
* ముడి లోహ సంగ్రహణ (90% స్వచ్ఛమైన)
* స్వచ్ఛమైన లోహ సంగ్రహణ
పల్వరైజేషన్‌ ప్రక్రియ: భూమిలో లభించే ముడి ఖనిజాలను క్రషర్‌ల సహాయంతో చూర్ణం చేసే ప్రక్రియ.  
ధాతువును గాఢత చెందించే పద్ధతులు: 

* చేతితో ఏరివేయడం
లెవిగేషన్‌/సాపేక్ష సాంద్రత/గురుత్వకేంద్ర పద్ధతి: దీనిలో పొడిగా మార్చిన చూర్ణాన్ని నెమ్మదిగా ప్రవహించే నీటిలో కడుగుతారు. తద్వారా తేలికపాటి మలినాలు నీటిలో కొట్టుకుపోగా ఎక్కువ భారం ఉన్న కణాలు అడుగుభాగానికి చేరతాయి.
అయస్కాంత పద్ధతి: ఈ పద్ధతిలో మిశ్రమంలోని (లోహ ధాతువు, మలినాలు) అనుఘటకాల అయస్కాంత ధర్మాల్లో తేడా ఆధారంగా వేరు చేస్తారు.
ఉదా: * టిన్‌స్టోన్‌ అనే అనయస్కాంత ధాతువును ఐరన్‌ టంగ్‌స్టనేట్‌ అనే అయస్కాంత మలినం నుంచి ఈ పద్ధతిలో వేరు చేస్తారు.
* రుటైల్‌, క్రోమైట్‌, పైరోలోజైట్‌ అనే అయస్కాంత స్వభావం ఉన్న ధాతువులను అనయస్కాంత మలినాల నుంచి ఈ పద్ధతిలో వేరు చేస్తారు.

ప్లవన ప్రక్రియ: ఈ పద్ధతిలో సాధారణంగా సల్ఫైడ్‌ ధాతువులను గాఢత చెందిస్తారు. సల్ఫైడ్‌ ధాతువు, పైన్‌ ఆయిల్‌, నీరు, స్థిరీకరణులైన క్రిసాల్‌, ఎనిసోల్‌లను పెద్ద తొట్టెలో తీసుకొని గాలితో ఎజిటేషన్‌ ప్రక్రియకు గురిచేసినప్పుడు అల్ప సాంద్రత ఉన్న పైన్‌ ఆయిల్‌తో సల్ఫైడ్‌ ధాతువు ఆకర్షితమై నురగ రూపంలో బయటకు వస్తుంది. మలినాలు పెద్ద తొట్టి అడుగుభాగంలోనే మిగిలి పోతాయి.
లిచింగ్‌ పద్ధతి: దీనిలో లోహ ధాతువును మాత్రమే కరిగించుకొని, మలినాలను కరిగించుకోలేని ఒక ప్రత్యేకమైన రసాయన ద్రావణాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
ద్రవకారి: ద్రవకారి మలినాలతో చర్య జరిపి లోహ మలాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
భస్మీకరణ ప్రక్రియ: కార్బోనేట్‌ ధాతువులను గాఢత చెందిస్తారు. ధాతువును గాలి లేకుండా/అతి తక్కువ గాలిలో వేడి చేసి బాష్పశీల దివీ2 లాంటి మలినాలను తొలగించేది భస్మీకరణ ప్రక్రియ.
భర్జన ప్రక్రియ:  సాధారణంగా సల్ఫైడ్‌ ధాతువును ఆక్సైడ్‌గా మారుస్తారు. ధాతువును గాలి సమక్షంలో వేడి చేయడాన్ని భర్జన ప్రక్రియ అంటారు.
ముడిలోహ సంగ్రహణ: ప్రగలన ప్రక్రియ: కార్బన్‌ లేదా కార్బన్‌ మోనాక్సైడ్‌ లేదా అల్యూమినియాన్ని ఉపయోగించి ధాతువును క్షయీకరించే ప్రక్రియ ప్రగలనం.  
స్వచ్ఛమైన సంగ్రహణ విధానాలు: * అల్యూమినియంను బేయర్స్‌ విధానం, సర్‌పెక్‌, హుప్స్‌ పద్ధతి, హల్‌హెరాల్ట్‌ విధానం ద్వారా సంగ్రహిస్తారు.* సిలికాన్‌, జెర్మేనియంలను మండల శోధన పద్ధతి; టైటానియం, జెర్కోనియంలను వాన్‌ ఆర్కేల్‌ విధానం ద్వారా సంగ్రహిస్తారు. * జింక్‌, కాడ్మియం, మెర్క్యురీలను స్వేదన పద్ధతి; వెండి (సీసం అనే మలినం) పార్కిస్‌ పద్ధతి ద్వారా సంగ్రహిస్తారు.

లోహ క్షయం
లోహాల ఉపరితలాలు వాతావరణంతో చర్య జరపడ[ం వల్ల క్షయం చెందడ[మే లోహక్షయం. ఇది 2 రకాలు.
1) తడి సమక్షంలో లోహక్షయం: తడి, తేమ/ఆర్ద్రత సమక్షంలో జరుగుతుంది. * ఇనుముకు తుప్పు    పట్టడం. ఇనుము లోహం గాలి సమక్షంలో ఆక్సీకరణ చర్యకులోనై అతి స్వల్పంగా బరువు పెరిగి ఫెర్రిక్‌ ఆక్సైడ్‌గా మారుతుంది. * కోసిన ఆపిల్‌, వంకాయ ముక్కలు గాలిలోని ఆక్సిజన్‌ సమక్షంలో ఎరుపు, గోధుమ రంగులోకి మారడం.
2) తడి లేకుండా జరిగే లోహ క్షయం: * వెండి గాలిలోని సల్ఫర్‌ డై ఆక్సైడ్‌తో చర్య పొంది నల్లని సిల్వర్‌ సల్ఫైడ్‌గా మార్పు చెందడం.
* రాగి గాలిలోని హైడ్రోజన్‌ సల్ఫైడ్‌ ్బబీ2ళ్శీ అనే కాలుష్య కారకంతో చర్య పొంది నల్లని కాపర్‌ సల్ఫైడ్‌గా మార్పు చెందడం.