अलौह धातुएँ: संरचना, प्रकार, विशेषताएँ - रसायन विज्ञान - 2025

गैर - लौह धातु उन लोहे का कोई या नगण्य मात्रा में होती है। ये, अलग-अलग द्रव्यमान अनुपात में, मिश्र धातुओं को बनाने के लिए उपयोग किए जाते हैं जो व्यक्तिगत धातुओं की तुलना में बेहतर भौतिक गुणों का प्रदर्शन करते हैं।

इस प्रकार, उनकी क्रिस्टलीय संरचनाएं और धातु की बातचीत गैर-लौह मिश्र धातु अनुप्रयोगों की आधारशिला है। हालांकि, ये शुद्ध धातु कम उपयोग पाते हैं क्योंकि वे बहुत संवेदनशील और प्रतिक्रियाशील होते हैं। इस कारण से, वे मिश्र धातुओं के लिए आधार और योजक के रूप में सबसे अच्छा काम करते हैं।

कांस्य एक अलौह मिश्र धातु है; इसमें मुख्य रूप से तांबे और टिन का एक सुनहरा मिश्रण होता है (ऊपर की छवि में मूर्ति)। मिश्र धातु में तांबा ऑक्सीकरण करता है और CuO बनाता है, एक यौगिक जो इसकी सुनहरी सतह को काला करता है। नम वातावरण में, CuO हाइड्रेट्स और कार्बन डाइऑक्साइड और लवण को नीले-हरे रंग के यौगिकों के रूप में अवशोषित करता है।

उदाहरण के लिए, स्टैच्यू ऑफ लिबर्टी को कॉपर कार्बोनेट्स (CuCO ₃) की परतों द्वारा कवर किया जाता है जिसे पेटिना के रूप में जाना जाता है। सामान्य तौर पर, सभी धातुएं जंग खा जाती हैं। अपने आक्साइड की स्थिरता के आधार पर, वे जंग और बाहरी कारकों के खिलाफ कम या अधिक डिग्री के लिए मिश्र धातुओं की रक्षा करते हैं।

संरचना

लोहा प्रकृति में सभी धातुओं में से एक है, इसलिए अलौह धातुओं की संरचना और मिश्र धातु अधिक विविध हैं।

हालांकि, सामान्य परिस्थितियों में अधिकांश धातुओं में तीन धातु संरचनाएं होती हैं जो उनके धातु बांड द्वारा स्थापित होती हैं: कॉम्पैक्ट हेक्सागोनल (एचसीपी), कॉम्पैक्ट क्यूबिक (सीसीपी) और शरीर-केंद्रित क्यूबिक (बीसीसी)।

कॉम्पैक्ट हेक्स (एचसीपी)

तीन संरचनाओं में से, यह सबसे कम सघन और कॉम्पैक्ट है, एक ही समय में सबसे बड़ी मात्रा वाले अंतरराज्यीय हैं।

इसलिए, यह अधिक आसानी से छोटे अणुओं और परमाणुओं को समायोजित करता है। इसी तरह, इस घन में प्रत्येक परमाणु आठ पड़ोसियों से घिरा हुआ है।

उदाहरण

- वैनेडियम (V)।

- नाइओबियम (एनबी)।

- क्रोमियम (Cr)।

- क्षारीय धातु।

- टंगस्टन (W)।

इसके अलावा, अन्य संरचनाएं हैं, जैसे कि साधारण घन और अन्य अधिक जटिल हैं जिनमें पहले तीन की कम घनी या विकृत व्यवस्था शामिल है। हालांकि, उपरोक्त क्रिस्टल संरचनाएं केवल शुद्ध धातुओं पर लागू होती हैं।

अशुद्धता, उच्च दबाव और तापमान की शर्तों के तहत, ये व्यवस्थाएं विकृत होती हैं और, जब वे एक मिश्र धातु के घटक होते हैं, तो वे नए धातु संरचनाओं को उत्पन्न करने के लिए अन्य धातुओं के साथ बातचीत करते हैं।

वास्तव में, इन व्यवस्थाओं का सटीक ज्ञान और हेरफेर एक विशिष्ट उद्देश्य के लिए वांछित भौतिक गुणों के साथ मिश्र धातुओं के डिजाइन और निर्माण की अनुमति देता है।

प्रकार

बहुत सामान्य शब्दों में, अलौह धातुओं को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: भारी (सीसा), प्रकाश (तांबा और एल्यूमीनियम) और पराबैंगनी (मैग्नीशियम)। बदले में, इन्हें दो उपवर्गों में विभाजित किया जाता है: वे जो मध्यम गलनांक वाले और उच्च गलनांक वाले होते हैं।

अन्य प्रकार की अलौह धातुएँ महान (या कीमती) धातुओं के अनुरूप होती हैं। इनके उदाहरण ccp संरचनाओं के साथ धातुएं हैं (एल्यूमीनियम, निकल और अन्य को छोड़कर)।

इसी तरह, दुर्लभ पृथ्वी धातुओं को अलौह (सीरियम, समैरियम, स्कैंडियम, येट्रियम, थुलियम, गैडोलीनियम, आदि) माना जाता है। अंत में, रेडियोधर्मी धातुओं को गैर-लौह (पोलोनियम, प्लूटोनियम, रेडियम, फ्रेंशियम, एस्टेट, रेडॉन, आदि) के रूप में भी गिना जाता है।

विशेषताएँ और गुण

यद्यपि धातुओं की विशेषताएं और गुण उनके शुद्ध अवस्था में और मिश्र धातुओं में भिन्न होते हैं, लेकिन वे सामान्यताएं प्रस्तुत करते हैं जो उन्हें लौह धातुओं से अलग करती हैं:

- वे निंदनीय और उत्कृष्ट विद्युत और थर्मल कंडक्टर हैं।

- वे हीट ट्रीटमेंट से कम प्रभावित होते हैं।

- उनके पास ऑक्सीकरण और जंग के खिलाफ अधिक प्रतिरोध है।

- वे इतने अधिक पैरामैग्नेटिज़्म को प्रस्तुत नहीं करते हैं, जो उन्हें इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री की अनुमति देता है।

- कास्टिंग, वेल्डिंग, फोर्जिंग और रोलिंग सहित इसकी निर्माण प्रक्रियाएं आसान हैं।

- उनके पास अधिक आकर्षक रंग हैं, इसलिए वे सजावटी तत्वों के रूप में उपयोग करते हैं; इसके अलावा, वे कम घने होते हैं।

लौह धातुओं की तुलना में इसके कुछ नुकसान हैं: कम प्रतिरोध, उच्च लागत, कम मांग और कम खनिज प्रचुरता।

उदाहरण

धातुकर्म उद्योग में अलौह धातुओं और मिश्र धातुओं के निर्माण में कई विकल्प हैं; सबसे आम हैं: तांबा, एल्यूमीनियम, जस्ता, मैग्नीशियम, टाइटेनियम और निकल-आधारित सुपरलॉइस।

तांबा

कॉपर का उपयोग इसके लाभकारी गुणों, जैसे इसकी उच्च तापीय और विद्युत चालकता के कारण कई प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए किया गया है।

यह मजबूत, निंदनीय और नमनीय है, इसलिए इससे कई व्यावहारिक डिजाइन प्राप्त किए जा सकते हैं: पाइप से जार तक के सिक्के। यह जहाजों के कील को मजबूत करने के लिए भी इस्तेमाल किया गया है, और विद्युत उद्योग में बहुत उपयोग करता है।

यद्यपि इसकी शुद्ध स्थिति में यह बहुत नरम है, इसके मिश्र (इन पीतल और कांस्य के बीच) अधिक प्रतिरोधी हैं और Cu ₂ O (लाल रंग के ऑक्साइड) की परतों द्वारा संरक्षित हैं ।

अल्युमीनियम

यह एक धातु है जिसे कम घनत्व के कारण प्रकाश माना जाता है; इसकी उच्च तापीय और विद्युत चालकता है, और यह अल ₂ ओ ₃ परत के लिए संक्षारण के लिए प्रतिरोधी है जो इसकी सतह की रक्षा करता है।

इसके गुणों को देखते हुए, यह विशेष रूप से वैमानिकी, मोटर वाहन और निर्माण उद्योगों में एक आदर्श धातु है, अन्य।

जिंक और मैग्नीशियम

जटिल कास्टिंग के निर्माण के लिए जस्ता मिश्र (जैसे केएईएम, 4% एल्यूमीनियम और द्रव्यमान से 3% तांबा) का उपयोग किया जाता है। यह निर्माण और इंजीनियरिंग कार्यों के लिए अभिप्रेत है।

मैग्नीशियम के मामले में, इसके मिश्र धातुओं में वास्तुकला के साथ-साथ साइकिल के काम में, पुल के पैरापेट में और वेल्डेड संरचनाओं में अनुप्रयोग हैं।

यह एयरोस्पेस उद्योग में भी उपयोग करता है, उच्च गति मशीनरी में और परिवहन उपकरण में।

टाइटेनियम

टाइटेनियम थोड़ा हल्का मिश्र धातु बनाता है। वे सुपर प्रतिरोधी हैं, और TiO ₂ की एक परत द्वारा जंग से सुरक्षित हैं । इसका निष्कर्षण महंगा है और इसमें 882 hasC से ऊपर एक bcc क्रिस्टलीय संरचना है।

इसके अलावा, यह बायोकंपैटिबल है, यही वजह है कि इसका उपयोग मेडिकल प्रोस्थेसिस और प्रत्यारोपण के लिए सामग्री के रूप में किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, टाइटेनियम और इसके मिश्र धातु में, जेट घटकों में और रासायनिक रिएक्टरों में मशीनरी में मौजूद हैं।

superalloys

Superalloys निकल (बेस मेटल) या कोबाल्ट से बने बहुत मजबूत ठोस चरण हैं।

उनका उपयोग विमान के इंजन और टर्बाइन में वैन के रूप में किया जाता है, रिएक्टर सामग्रियों में जो आक्रामक रासायनिक प्रतिक्रियाओं का सामना करते हैं, और हीट एक्सचेंजर उपकरण में।

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