Refining of crude Metal Questions in Hindi

(C) सही मिलान $C$ है। पारा $(Hg)$ को आसवन की प्रक्रिया द्वारा शुद्ध किया जाता है क्योंकि इसका क्वथनांक कम होता है।
$A$ गलत है: कॉपर का शोधन विद्युत अपघटनी शोधन द्वारा किया जाता है।
$B$ गलत है: निकेल का शोधन मॉन्ड प्रक्रिया द्वारा किया जाता है।
$D$ गलत है: सीसा का शोधन क्यूपेलेशन या पोलिंग द्वारा किया जाता है।

(C) मॉन्ड प्रक्रिया का उपयोग निकल के शोधन के लिए किया जाता है।
निकल को $CO$ के साथ कम तापमान $(T_1 = 50\,^{\circ}C)$ पर गर्म किया जाता है ताकि अत्यधिक वाष्पशील निकल टेट्राकार्बोनिल,$Ni(CO)_4$ बन सके।
इसके बाद इस संकुल को उच्च तापमान $(T_2 = 230\,^{\circ}C)$ पर शुद्ध निकल में अपघटित किया जाता है।
अभिक्रिया है: $Ni + 4CO$ $\xrightarrow{50\,^{\circ}C} Ni(CO)_4$ $\xrightarrow{230\,^{\circ}C} Ni + 4CO$.
अतः,$T_1$ और $T_2$ क्रमशः $50\,^{\circ}C$ और $230\,^{\circ}C$ हैं।

(C) कॉपर के विद्युत अपघटनी शोधन में,कॉपर से कम सक्रिय अशुद्धियाँ विद्युत अपघट्य में नहीं घुलती हैं।
ये अशुद्धियाँ,जिनमें $Ag$,$Au$,$Pt$ जैसी कीमती धातुएँ शामिल हैं,एनोड के नीचे एनोड पंक (anode mud) के रूप में जमा हो जाती हैं।

(D) सीसे के विद्युत अपघटनी शोधन (Betts process) में,उपयोग किया जाने वाला विद्युत अपघट्य लेड फ्लोरोसिलिकेट $(PbSiF_6)$ और हेक्साफ्लोरोसिलिसिक एसिड $(H_2SiF_6)$ का मिश्रण होता है।
कैथोड पर सीसे की एक चिकनी,सुसंगत और घनी परत के जमाव को सुनिश्चित करने के लिए विद्युत अपघट्य में जिलेटिन या गोंद को एक योजक एजेंट के रूप में मिलाया जाता है।

(A) नाइट्राइडिंग स्टील को,जिसमें आमतौर पर एल्युमीनियम,क्रोमियम या मोलिब्डेनम जैसे मिश्र धातु तत्व होते हैं,$NH_3$ (अमोनिया) के वातावरण में गर्म करने की प्रक्रिया है।
उच्च तापमान पर,$NH_3$ विघटित होकर नाइट्रोजन मुक्त करता है,जो स्टील की सतह में विसरित होकर धातु नाइट्राइड की एक कठोर परत बनाता है।
यह प्रक्रिया स्टील की सतह की कठोरता और घिसाव प्रतिरोध को बढ़ाती है।

(B) बेसेमर कन्वर्टर का उपयोग $steel$ के निर्माण के लिए किया जाता है।
यह पिघले हुए $pig \ iron$ से $steel$ के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए पहली सस्ती औद्योगिक प्रक्रिया थी।
इसका मुख्य सिद्धांत पिघले हुए लोहे के माध्यम से हवा प्रवाहित करके ऑक्सीकरण द्वारा अशुद्धियों को दूर करना है।
$Pig \ iron$ को ब्लास्ट फर्नेस में निकाला जाता है,जबकि $wrought \ iron$ को एक विशेष प्रकार की रिवरबरेटरी भट्टी में तैयार किया जाता है जिसे पडलिंग फर्नेस कहा जाता है।

(B) वैन आर्केल विधि धातुओं के शोधन की एक तकनीक है।
इस प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु को कम तापमान पर आयोडीन के साथ गर्म करके वाष्पशील धातु आयोडाइड बनाया जाता है।
हालाँकि,$1700 \ K$ जैसे बहुत उच्च तापमान पर,धातु आयोडाइड अस्थिर होता है और वापस धातु और आयोडीन में विघटित हो जाता है।
इसलिए,इस तापमान पर कोई स्थिर आयोडाइड उत्पाद नहीं बनता है,और अभिक्रिया वांछित आयोडाइड उत्पाद बनाने के लिए प्रभावी रूप से आगे नहीं बढ़ती है।

(B) ब्लिस्टर कॉपर की परिष्करण प्रक्रिया को पोलिंग (poling) कहा जाता है।
कॉपर धातु में $Cu_2O$ की अशुद्धियाँ मौजूद होती हैं।
पिघली हुई धातु की गर्मी की उपस्थिति में,लकड़ी के हरे लट्ठे हाइड्रोकार्बन गैसों को मुक्त करते हैं जो कॉपर ऑक्साइड को कॉपर में अपचयित (reduce) कर देते हैं।

(D) सिल्वर के विद्युत अपघटनी शोधन में,अशुद्ध सिल्वर एनोड के रूप में कार्य करता है।
सिल्वर से कम सक्रिय धातुएं,जैसे सोना $(Au)$ और प्लैटिनम $(Pt)$,विद्युत अपघट्य में नहीं घुलती हैं और एनोड के नीचे एनोड पंक के रूप में जमा हो जाती हैं।
सिल्वर से अधिक सक्रिय धातुएं,जैसे कॉपर $(Cu)$ और जिंक $(Zn)$,विद्युत अपघट्य विलयन में घुल जाती हैं।
इसलिए,एनोड पंक में $Au$ और $Pt$ जैसी उत्कृष्ट धातुएं होती हैं।

(C) विद्युत अपघटनी परिष्करण का उपयोग आमतौर पर उन धातुओं के लिए किया जाता है जो कमरे के तापमान पर ठोस होती हैं और जिन्हें एनोड के रूप में ढाला जा सकता है।
मर्करी $(Hg)$ कमरे के तापमान पर तरल अवस्था में होती है,जो इसे $Cu$,$Ag$ या $Al$ जैसी ठोस धातुओं के लिए उपयोग की जाने वाली मानक विद्युत अपघटनी परिष्करण प्रक्रिया के लिए अनुपयुक्त बनाती है।

(C) लेड से $As$,$Sb$ और $Sn$ जैसी धात्विक अशुद्धियों को हटाने की प्रक्रिया को 'Softening of lead' कहा जाता है।
यह आमतौर पर ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है,जहाँ अशुद्धियों को ऑक्सीकृत करके स्लैग (slag) के रूप में हटा दिया जाता है।

(B) मॉन्ड प्रक्रम में,अशुद्ध निकेल को कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ उपचारित करके एक वाष्पशील संकुल,निकेल टेट्राकार्बोनिल बनाया जाता है,जिसे बाद में तापीय अपघटन द्वारा शुद्ध निकेल प्राप्त करने के लिए विघटित किया जाता है।
$Ni_{(s)} + 4CO_{(g)} \xrightarrow{50^{\circ}C - 60^{\circ}C} [Ni(CO)_4]_{(g)}$
$[Ni(CO)_4]_{(g)} \xrightarrow{200^{\circ}C - 230^{\circ}C} Ni_{(s)} + 4CO_{(g)}$
यह विधि वाष्प प्रावस्था परिष्करण का एक प्रकार है।

(B) कॉपर के धातु कर्म में भर्जन (roasting) चरण से प्राप्त भुने हुए द्रव्यमान को मैट कहा जाता है। इसमें लगभग $98\% \ Cu_2S$ और $2\% \ FeS$ होता है।

(B) कॉपर एक ऐसी धातु है जिसका मानक अपचयन विभव $(E^0_{Cu^{2+}/Cu} = +0.34 \ V)$ धनात्मक होता है,जिसका अर्थ है कि यह हाइड्रोजन गैस मुक्त करने के लिए तनु $H_2SO_4$ के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है।
$CuSO_4$ तैयार करने के लिए,कॉपर के टुकड़ों को हवा (ऑक्सीजन) या थोड़ी मात्रा में $HNO_3$ की उपस्थिति में तनु $H_2SO_4$ के साथ उपचारित किया जाता है।
$HNO_3$ एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है और $Cu$ को $Cu^{2+}$ आयनों में ऑक्सीकृत करता है,जो फिर $H_2SO_4$ से $SO_4^{2-}$ आयनों के साथ प्रतिक्रिया करके $CuSO_4$ बनाते हैं।
इसके अतिरिक्त,कॉपर के टुकड़ों में अक्सर आयरन की अशुद्धियाँ होती हैं। $HNO_3$ $Fe^{2+}$ को $Fe^{3+}$ में ऑक्सीकृत करता है,जो आयरन $(III)$ सल्फेट बनाता है। यह फायदेमंद है क्योंकि आयरन $(III)$ सल्फेट $CuSO_4$ के क्रिस्टलीकरण के दौरान घोल में रहता है,जिससे शुद्ध कॉपर सल्फेट को अलग किया जा सकता है।

(B) विद्युत अपघटनी शोधन (electrolytic refining) में,अशुद्ध धातु को एनोड के रूप में उपयोग किया जाता है,जबकि उसी धातु की शुद्ध पट्टी को कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है।
इन्हें उसी धातु के घुलनशील लवण वाले उपयुक्त विद्युत अपघटनी स्नान (electrolytic bath) में रखा जाता है।
अधिक क्षारीय धातुएं विलयन में बनी रहती हैं,जबकि कम क्षारीय धातुएं (उत्कृष्ट धातुएं) एनोड के नीचे एनोड मड के रूप में जमा हो जाती हैं।
कॉपर का शोधन इसी विद्युत अपघटनी विधि द्वारा किया जाता है।
ब्लिस्टर कॉपर की अशुद्धियाँ जैसे एंटीमनी,सेलेनियम,टेल्यूरियम,सिल्वर,गोल्ड और प्लैटिनम एनोड मड के रूप में जमा हो जाती हैं। इन मूल्यवान तत्वों की प्राप्ति अक्सर शोधन की लागत को पूरा करने में मदद करती है।

(D) ब्लिस्टर कॉपर कॉपर मैट $(Cu_2S + FeS)$ से कॉपर के निष्कर्षण के दौरान प्राप्त किया जाता है।
इसे ब्लिस्टर कॉपर इसलिए कहा जाता है क्योंकि जमने वाली धातु की सतह पर फफोले (blisters) बन जाते हैं,जो $SO_2$ गैस के निकलने के कारण होता है।
इसमें लगभग $98 \%$ कॉपर और $2 \%$ अशुद्धियाँ होती हैं,जो इसे कॉपर का एक अशुद्ध रूप बनाती हैं।

(A) $Hoopes$ प्रक्रिया एक विद्युत-अपघटनी शोधन विधि है जिसका उपयोग बहुत उच्च शुद्धता $(99.99\%)$ वाली $Aluminium$ धातु प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
$Baeyer$ प्रक्रिया का उपयोग बॉक्साइट अयस्क से एल्युमिना $(Al_2O_3)$ निकालने के लिए किया जाता है।
$Hall-Héroult$ प्रक्रिया $Aluminium$ धातु के उत्पादन के लिए एल्युमिना के विद्युत-अपघटनी अपचयन की मुख्य औद्योगिक विधि है।
$Serpek$ प्रक्रिया का उपयोग उस बॉक्साइट अयस्क के शोधन के लिए किया जाता है जिसमें मुख्य अशुद्धि के रूप में सिलिका $(SiO_2)$ मौजूद होती है।

(C) कॉपर के निष्कर्षण में,अंतिम चरण में अशुद्ध कॉपर धातु को शुद्ध करने के लिए विद्युत अपघटनी शोधन (Electrolytic refining) प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।
इस प्रक्रिया द्वारा $99.99\, \%$ शुद्ध कॉपर धातु प्राप्त की जाती है।

(A) $Cupellation$ की प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु को एक उथली भट्टी (cupel) में गर्म किया जाता है।
यदि अशुद्धि की धातु की तुलना में ऑक्सीजन के प्रति अधिक आत्मीयता है,तो यह अपने ऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाती है और स्लैग या वाष्पशील गैस के रूप में निकल जाती है,जबकि शुद्ध धातु पीछे रह जाती है।
इसका उपयोग आमतौर पर सीसा (lead) अशुद्धि के रूप में रखने वाली चांदी के शुद्धिकरण के लिए किया जाता है।

(B) जोन-रिफाइनिंग धातुओं के शुद्धिकरण के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है।
इस प्रक्रिया में,एक गोलाकार मोबाइल हीटर का उपयोग करके धातु के सिल्लियों (ingot) के एक संकीर्ण क्षेत्र को पिघलाया जाता है।
जैसे-जैसे हीटर सिल्लियों के साथ आगे बढ़ता है,अशुद्धियाँ ठोस अवस्था की तुलना में पिघली हुई अवस्था में रहना पसंद करती हैं।
परिणामस्वरूप,पिघले हुए क्षेत्र में अशुद्धियाँ जमा हो जाती हैं,जिससे इसमें मूल धातु की तुलना में अशुद्धियों की सांद्रता अधिक हो जाती है।

(D) पोलिंग प्रक्रिया का उपयोग तब किया जाता है जब धातु में धातु ऑक्साइड की अशुद्धि मौजूद हो। इस प्रक्रिया में,पिघली हुई धातु को हरे लकड़ी के लट्ठों से हिलाया जाता है। गर्मी के कारण लकड़ी हाइड्रोकार्बन गैसें छोड़ती है,जो धातु ऑक्साइड अशुद्धि को अपचयित करके शुद्ध धातु में बदल देती है।

(D) जोन रिफाइनिंग इस सिद्धांत पर आधारित है कि अशुद्धियाँ धातु की ठोस अवस्था की तुलना में पिघली हुई अवस्था में अधिक घुलनशील होती हैं।
अशुद्ध धातु की छड़ के एक सिरे पर एक गोलाकार मोबाइल हीटर लगाया जाता है।
जैसे ही हीटर आगे बढ़ता है,पिघला हुआ क्षेत्र उसके साथ आगे बढ़ता है।
जैसे-जैसे हीटर आगे बढ़ता है,शुद्ध धातु पिघले हुए पदार्थ से क्रिस्टलीकृत हो जाती है और अशुद्धियाँ आसन्न पिघले हुए क्षेत्र में चली जाती हैं,जो अंततः छड़ के अंत तक पहुँच जाती हैं।

(D) $Ni$ (निकेल) के शुद्धिकरण के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया को मॉन्ड प्रक्रम (Mond's process) कहा जाता है।
इस प्रक्रिया में,अशुद्ध निकेल को कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ की धारा में गर्म करके एक वाष्पशील संकुल,निकेल टेट्राकार्बोनिल,$[Ni(CO)_4]$ बनाया जाता है।
अभिक्रिया: $Ni(s) + 4CO(g) \xrightarrow{330-350 \ K} [Ni(CO)_4](g)$।
इसके बाद इस संकुल को उच्च तापमान पर विघटित करके शुद्ध निकेल प्राप्त किया जाता है: $[Ni(CO)_4](g) \xrightarrow{450-470 \ K} Ni(s) + 4CO(g)$।

(C) जोन रिफाइनिंग बहुत उच्च शुद्धता वाली धातुएं प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है।
यह इस सिद्धांत पर आधारित है कि अशुद्धियाँ धातु की ठोस अवस्था की तुलना में पिघली हुई अवस्था में अधिक घुलनशील होती हैं।
यह विधि विशेष रूप से $Ge$,$Si$,$B$,$Ga$,और $In$ जैसे अर्धचालकों के उत्पादन के लिए उपयोगी है।

(A) जोन रिफाइनिंग बहुत उच्च शुद्धता वाली धातुएं प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है।
यह इस सिद्धांत पर आधारित है कि अशुद्धियाँ धातु की ठोस अवस्था की तुलना में पिघली हुई अवस्था में अधिक घुलनशील होती हैं।
यह विधि विशेष रूप से $Si$,$Ge$,$Ga$ और $In$ जैसे अर्धचालकों (semiconductors) को अत्यधिक शुद्ध रूप में प्राप्त करने के लिए उपयोगी है।

(B) जब सिल्वर में लेड की अशुद्धि होती है,तो उसके शोधन के लिए $Cupellation$ (क्यूपेलेशन) विधि का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में,अशुद्ध सिल्वर को हवा के झोंके में एक क्यूपेल (छिद्रयुक्त पात्र) में गर्म किया जाता है। लेड का ऑक्सीकरण होकर लेड ऑक्साइड $(PbO)$ बनता है,जो क्यूपेल द्वारा अवशोषित हो जाता है या उड़ जाता है,जिससे शुद्ध सिल्वर शेष रह जाता है।

(A) वैन आर्कल विधि $Zr$ और $Ti$ जैसी धातुओं के शोधन के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है।
इस प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु को आयोडीन के साथ एक निर्वातित पात्र में गर्म करके एक वाष्पशील स्थायी यौगिक (जैसे,$ZrI_4$) बनाया जाता है।
इसके बाद इस वाष्पशील यौगिक को उच्च तापमान पर टंगस्टन फिलामेंट पर विघटित करके शुद्ध धातु प्राप्त की जाती है।

(D) निकल के शोधन के लिए मॉन्ड प्रक्रम का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में,अशुद्ध निकल को कार्बन मोनोऑक्साइड की धारा में गर्म करके एक वाष्पशील संकुल,निकल टेट्राकार्बोनिल $(Ni(CO)_4)$ बनाया जाता है।
$Ni + 4CO \xrightarrow{330-350 \ K} Ni(CO)_4$
इसके बाद इस संकुल को उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है,जिससे इसका तापीय अपघटन होकर शुद्ध निकल प्राप्त होता है।
$Ni(CO)_4 \xrightarrow{450-470 \ K} Ni + 4CO$

(D) जोन रिफाइनिंग विधि इस सिद्धांत पर आधारित है कि अशुद्धियाँ धातु की ठोस अवस्था की तुलना में उसकी पिघली हुई अवस्था में अधिक घुलनशील होती हैं।
जैसे-जैसे एक गोलाकार मोबाइल हीटर अशुद्ध धातु की छड़ के साथ आगे बढ़ता है,धातु गर्म क्षेत्र में पिघल जाती है।
जैसे ही हीटर आगे बढ़ता है,शुद्ध धातु पिघले हुए मिश्रण से क्रिस्टलीकृत हो जाती है,जबकि अशुद्धियाँ पिघले हुए क्षेत्र में ही बनी रहती हैं और छड़ के अंत तक ले जाई जाती हैं।

(B) क्युपलेशन प्रक्रिया एक शोधन विधि है जिसका उपयोग $Ag$ (चांदी) और $Au$ (सोना) जैसी उत्कृष्ट धातुओं को $Pb$ (सीसा) जैसी अशुद्धियों से अलग करने के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु को ऑक्सीकरण वातावरण में एक क्युपेल (एक छिद्रपूर्ण पात्र) में गर्म किया जाता है।
अशुद्धियाँ ऑक्सीकृत होकर अपने ऑक्साइड बनाती हैं,जो छिद्रपूर्ण क्युपेल द्वारा अवशोषित हो जाते हैं,जबकि उत्कृष्ट धातु धात्विक अवस्था में पीछे रह जाती है।

(B) निक्षालन (Leaching) का उपयोग अयस्क के सांद्रण (concentration) के लिए किया जाता है,न कि धातुओं के शुद्धिकरण के लिए।
Poling,विद्युत अपघटन और द्रवगलन धातुओं के शोधन (शुद्धिकरण) के लिए उपयोग की जाने वाली मानक विधियाँ हैं।

(C) विद्युत शोधन $Cu$,$Ag$,$Au$,$Zn$,$Ni$ जैसी धातुओं के लिए उपयुक्त है।
हालाँकि,$Al$ (एल्युमिनियम) जैसी अत्यधिक सक्रिय धातुओं को इस विधि द्वारा शुद्ध नहीं किया जा सकता है क्योंकि वे जलीय लवण घोल में पानी के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रॉक्साइड या ऑक्साइड बनाती हैं। ऐसी धातुओं को आमतौर पर उनके पिघले हुए लवणों के विद्युत अपघटन द्वारा निकाला जाता है (जैसे,हॉल-हेरोल्ट प्रक्रिया)।
इसलिए,$Al$ सही उत्तर है।

(A) मोन्ड प्रक्रम का उपयोग निकल $(Ni)$ के निष्कर्षण और शुद्धिकरण के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,अशुद्ध निकल को कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ के प्रवाह में $330-350 \ K$ पर गर्म किया जाता है,जिससे वाष्पशील संकुल निकल टेट्राकार्बोनिल $(Ni(CO)_4)$ बनता है।
अभिक्रिया: $Ni(s) + 4CO(g) \xrightarrow{330-350 \ K} Ni(CO)_4(g)$.
इसके बाद इस संकुल को उच्च तापमान $(450-470 \ K)$ पर विघटित करके शुद्ध निकल प्राप्त किया जाता है: $Ni(CO)_4(g) \xrightarrow{450-470 \ K} Ni(s) + 4CO(g)$.

(A) वाष्प अवस्था शोधन धातुओं के शुद्धिकरण के लिए उपयोग की जाने वाली एक विधि है।
इसमें दो मुख्य चरण शामिल हैं:
$1.$ धातु को एक उपयुक्त अभिकर्मक के साथ प्रतिक्रिया करके वाष्पशील यौगिक में परिवर्तित किया जाता है (कथन $A$ सही है)।
$2.$ इसके बाद शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए वाष्पशील यौगिक का अपघटन किया जाता है (कारण $R$ सही है)।
चूंकि वाष्पशील यौगिक का अपघटन शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए आवश्यक चरण है,इसलिए $R$,$A$ की सही व्याख्या करता है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(B) कॉपर के शोधन में पोलिंग की प्रक्रिया के दौरान,हरे लकड़ी के लट्ठों का उपयोग किया जाता है,जो मीथेन $(CH_4)$ जैसे हाइड्रोकार्बन छोड़ते हैं।
ये हाइड्रोकार्बन पिघले हुए कॉपर में अशुद्धि के रूप में मौजूद क्यूप्रस ऑक्साइड $(Cu_2O)$ को धात्विक कॉपर $(Cu)$ में अपचयित करते हैं।
अभिक्रिया: $Cu_2O + CH_4 \rightarrow 2Cu + CO + 2H_2$.

(A) . वैन आर्केल विधि का उपयोग $Zr$ या $Ti$ जैसी धातुओं के शोधन के लिए किया जाता है।
$B$. साल्वे प्रक्रम का उपयोग सोडियम कार्बोनेट $(Na_2CO_3)$ के औद्योगिक निर्माण के लिए किया जाता है।
$C$. बेसेमरीकरण एक प्रक्रिया है जिसका उपयोग कॉपर के धातु-कर्म में ऑक्सीकरण द्वारा $FeS$ जैसी अशुद्धियों को दूर करने के लिए किया जाता है।
$D$. हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रम का उपयोग एल्युमिना $(Al_2O_3)$ से एल्युमीनियम के विद्युत-अपघटनी निष्कर्षण के लिए किया जाता है।

(A) एल्युमीनियम के विद्युत शोधन को $Hoopes$ प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है। इस प्रक्रिया में,एक विद्युत अपघटनी सेल का उपयोग किया जाता है जहाँ अशुद्ध एल्युमीनियम एनोड के रूप में,शुद्ध एल्युमीनियम कैथोड के रूप में और फ्लोराइड्स का पिघला हुआ मिश्रण विद्युत अपघट्य के रूप में कार्य करता है।

(A) लिक्वेशन विधि का उपयोग उन धातुओं के शुद्धिकरण के लिए किया जाता है जिनका गलनांक $(m.p.)$ उनकी अशुद्धियों की तुलना में कम होता है।
लेड $(Pb)$,टिन $(Sn)$ और बिस्मथ $(Bi)$ ऐसी धातुएं हैं जिनका गलनांक अपेक्षाकृत कम होता है।
इस प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु को एक ढलान वाली सतह पर रखकर गर्म किया जाता है।
धातु पिघलकर नीचे बह जाती है,जबकि न पिघलने वाली अशुद्धियाँ पीछे रह जाती हैं।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण कथन की सही व्याख्या करता है।

(B) $Liquation$ (द्रवीकरण) विधि का उपयोग उन धातुओं के शोधन के लिए किया जाता है जिनका गलनांक उनमें मौजूद अशुद्धियों की तुलना में कम होता है। इस प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु को एक ढलान वाली सतह पर रखकर गर्म किया जाता है। धातु पिघलकर नीचे बह जाती है,जबकि अशुद्धियाँ पीछे रह जाती हैं।

(N/A) $(i)$ ज़ोन रिफाइनिंग:
यह विधि इस सिद्धांत पर आधारित है कि अशुद्धियाँ धातु की पिघली हुई अवस्था (पिघल) में ठोस अवस्था की तुलना में अधिक घुलनशील होती हैं।
ज़ोन रिफाइनिंग की प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु की छड़ के एक सिरे पर एक गोलाकार मोबाइल हीटर लगाया जाता है।
जैसे-जैसे हीटर आगे बढ़ता है,छड़ का पिघला हुआ ज़ोन भी उसके साथ आगे बढ़ता है।
परिणामस्वरूप,शुद्ध धातु पिघल से बाहर निकलकर क्रिस्टलीकृत हो जाती है और अशुद्धियाँ आसन्न पिघले हुए ज़ोन में चली जाती हैं।
यह प्रक्रिया कई बार दोहराई जाती है,जिससे छड़ के एक सिरे पर अशुद्धियाँ जमा हो जाती हैं।
फिर,अशुद्धियों वाले सिरे को काट दिया जाता है।
सिलिकॉन,बोरॉन,गैलियम,इंडियम आदि को इस प्रक्रिया द्वारा शुद्ध किया जा सकता है।
$(ii)$ कॉलम क्रोमैटोग्राफी:
कॉलम क्रोमैटोग्राफी एक तकनीक है जिसका उपयोग मिश्रण के विभिन्न घटकों को अलग करने के लिए किया जाता है।
यह बहुत कम मात्रा में उपलब्ध तत्वों के शुद्धिकरण के लिए उपयोग की जाने वाली एक बहुत ही उपयोगी तकनीक है।
इसका उपयोग उन अशुद्धियों को दूर करने के लिए भी किया जाता है जो शुद्ध किए जाने वाले तत्व से रासायनिक गुणों में बहुत अलग नहीं होती हैं।
क्रोमैटोग्राफी इस सिद्धांत पर आधारित है कि मिश्रण के विभिन्न घटक एक अधिशोषक पर अलग-अलग तरह से अधिशोषित होते हैं।
क्रोमैटोग्राफी में दो चरण होते हैं: मोबाइल चरण और स्थिर चरण।
स्थिर चरण स्थिर और अमिश्रणीय होता है।
कॉलम क्रोमैटोग्राफी में आमतौर पर $Al_2O_3$ कॉलम का उपयोग स्थिर चरण के रूप में किया जाता है।
मोबाइल चरण एक गैस,तरल या सुपरक्रिटिकल तरल हो सकता है जिसमें नमूना अर्क घुला होता है।
फिर,मोबाइल चरण को स्थिर चरण के माध्यम से जाने के लिए मजबूर किया जाता है।
जो घटक कॉलम पर अधिक मजबूती से अधिशोषित होता है,वह कमजोर रूप से अधिशोषित घटक की तुलना में इसके माध्यम से यात्रा करने में अधिक समय लेता है।
फिर अधिशोषित घटकों को एक उपयुक्त विलायक (eluant) का उपयोग करके हटा (eluted) दिया जाता है।

(N/A) कॉपर के विद्युत अपघटनी शोधन में,एनोड पंक में उपस्थित सामान्य तत्व सेलेनियम $(Se)$,टेलुरियम $(Te)$,सिल्वर $(Ag)$,गोल्ड $(Au)$,प्लैटिनम $(Pt)$ और एंटीमनी $(Sb)$ हैं।
ये तत्व कॉपर की तुलना में कम अभिक्रियाशील होते हैं और विद्युत अपघटन प्रक्रिया के दौरान एनोड पर ऑक्सीकृत नहीं होते हैं। परिणामस्वरूप,वे विद्युत अपघट्य में नहीं घुलते हैं और एनोड पंक के रूप में विद्युत अपघटनी सेल के तल पर जमा हो जाते हैं।

(N/A) निकेल का शोधन $Mond's$ प्रक्रम द्वारा किया जाता है।
इस प्रक्रम में,अशुद्ध निकेल को कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ की उपस्थिति में $330-350 \ K$ पर गर्म किया जाता है जिससे निकेल टेट्राकार्बोनिल बनता है,जो एक वाष्पशील संकुल है:
$Ni(s) + 4CO(g) \xrightarrow{330-350 \ K} Ni(CO)_4(g)$
इसके बाद,प्राप्त निकेल टेट्राकार्बोनिल को उच्च ताप $(450-470 \ K)$ पर अपघटित करके शुद्ध निकेल धातु प्राप्त की जाती है:
$Ni(CO)_4(g) \xrightarrow{450-470 \ K} Ni(s) + 4CO(g)$

(N/A) $(i)$ मंडल परिष्करण:
यह विधि इस सिद्धांत पर आधारित है कि अशुद्धियाँ धातु की ठोस अवस्था की तुलना में पिघली हुई अवस्था (द्रव) में अधिक घुलनशील होती हैं। मंडल परिष्करण की प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु की छड़ के एक सिरे पर एक गोलाकार गतिशील हीटर लगाया जाता है। जैसे-जैसे हीटर आगे बढ़ता है,छड़ का पिघला हुआ मंडल भी उसके साथ आगे बढ़ता है। परिणामस्वरूप,शुद्ध धातु पिघले हुए पदार्थ से क्रिस्टलीकृत हो जाती है और अशुद्धियाँ निकटवर्ती पिघले हुए मंडल में चली जाती हैं। यह प्रक्रिया कई बार दोहराई जाती है,जिससे छड़ के एक सिरे पर अशुद्धियाँ एकत्रित हो जाती हैं। फिर,अशुद्धियों वाले सिरे को काट दिया जाता है। सिलिकॉन,बोरॉन,गैलियम,इंडियम आदि को इस प्रक्रिया द्वारा शुद्ध किया जा सकता है।
$(ii)$ विद्युत-अपघटनी शोधन:
विद्युत-अपघटनी शोधन विद्युत का उपयोग करके अशुद्ध धातुओं को शुद्ध करने की प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु को एनोड और शुद्ध धातु की एक पट्टी को कैथोड बनाया जाता है।
उसी धातु के घुलनशील लवण के घोल को इलेक्ट्रोलाइट के रूप में लिया जाता है। जब विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है,तो इलेक्ट्रोलाइट से धातु के आयन कैथोड पर शुद्ध धातु के रूप में जमा हो जाते हैं और एनोड से अशुद्ध धातु आयनों के रूप में इलेक्ट्रोलाइट में घुल जाती है। अशुद्ध धातु में मौजूद अशुद्धियाँ एनोड के नीचे जमा हो जाती हैं।
इसे एनोड पंक (anode mud) कहा जाता है।
एनोड: $M \longrightarrow M^{n+} + ne^-$
कैथोड: $M^{n+} + ne^- \longrightarrow M$
$(iii)$ वाष्प प्रावस्था शोधन:
वाष्प प्रावस्था शोधन धातु को उसके वाष्पशील यौगिक में परिवर्तित करके और फिर,शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए उसका अपघटन करके शोधन करने की प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया को पूरा करने के लिए:
$(i)$ धातु को उपलब्ध अभिकर्मक के साथ एक वाष्पशील यौगिक बनाना चाहिए,और
$(ii)$ वाष्पशील यौगिक आसानी से अपघटनीय होना चाहिए ताकि धातु को आसानी से पुनः प्राप्त किया जा सके।
निकल,ज़िरकोनियम और टाइटेनियम को इस विधि का उपयोग करके शुद्ध किया जाता है।

(N/A) आसवन: यह विधि $Zn$ और $Hg$ जैसी कम क्वथनांक वाली धातुओं के लिए बहुत उपयोगी है। अशुद्ध धातु को वाष्पित करके आसुत $(distillate)$ के रूप में शुद्ध धातु प्राप्त की जाती है।
द्रवण: इस विधि में $Sn$ जैसी कम गलनांक वाली धातु को एक ढलान वाली सतह पर प्रवाहित किया जाता है। इस प्रकार,इसे उच्च गलनांक वाली अशुद्धियों से अलग किया जा सकता है।

(N/A) विधि: इस विधि में,अशुद्ध धातु को एनोड के रूप में उपयोग किया जाता है। उसी धातु की एक शुद्ध पट्टी को कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है। उन्हें उसी धातु के घुलनशील लवण वाले विद्युत-अपघटनी विलयन (electrolytic bath) में रखा जाता है। अधिक क्षारीय धातु विलयन में रह जाती है और कम क्षारीय धातु एनोड पंक (anode mud) के रूप में नीचे बैठ जाती है।
इस प्रक्रिया को इलेक्ट्रोड विभव,अतिविभव (overpotential) और गिब्स-ऊर्जा की अवधारणाओं के आधार पर समझाया जा सकता है।
अभिक्रिया:
एनोड: $M \rightarrow M^{n+} + n e^-$
कैथोड: $M^{n+} + n e^- \rightarrow M$
कॉपर का शोधन इस विद्युत-अपघटनी विधि का उपयोग करके किया जाता है।
एनोड अशुद्ध कॉपर का होता है। शुद्ध कॉपर की पट्टी को कैथोड के रूप में लिया जाता है।
विद्युत-अपघट्य कॉपर सल्फेट का अम्लीय विलयन होता है और विद्युत-अपघटन का शुद्ध $(net)$ परिणाम कॉपर का एनोड से कैथोड में शुद्ध कॉपर के रूप में स्थानांतरण है।
एनोड: $Cu \rightarrow Cu^{2+} + 2e^-$
कैथोड: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$
ब्लिस्टर कॉपर (blister copper) से अशुद्धियाँ एनोड पंक के रूप में जमा हो जाती हैं,जिसमें एंटीमनी,सेलेनियम,टेल्यूरियम,सिल्वर,गोल्ड और प्लैटिनम होते हैं। इन तत्वों की पुनः प्राप्ति $(recovery)$ शोधन की लागत को पूरा कर सकती है।

(N/A) सिद्धांत: यह विधि धातु की पिघली हुई और ठोस अवस्था में अशुद्धियों की घुलनशीलता में अंतर पर आधारित है।
प्रक्रिया: चित्र में दिखाए अनुसार,अशुद्ध धातु की छड़ के चारों ओर एक मोबाइल हीटर को एक सिरे पर स्थिर किया जाता है। जैसे-जैसे हीटर को आगे बढ़ाया जाता है,पिघला हुआ क्षेत्र हीटर के साथ-साथ आगे बढ़ता है। जैसे ही हीटर आगे बढ़ता है,पीछे छूटे हुए पिघले हुए पदार्थ से शुद्ध धातु क्रिस्टलीकृत हो जाती है और अशुद्धियाँ हीटर की गति से बने निकटवर्ती नए पिघले हुए क्षेत्र में चली जाती हैं।
पुनरावृत्ति: इस प्रक्रिया को कई बार दोहराया जाता है और हीटर को बार-बार एक ही दिशा में ले जाया जाता है। अशुद्धियाँ एक सिरे पर केंद्रित हो जाती हैं और इस सिरे को काट दिया जाता है।
अनुप्रयोग: यह विधि अर्धचालकों (semiconductors) और बहुत उच्च शुद्धता वाली अन्य धातुओं,जैसे जर्मेनियम,सिलिकॉन,बोरॉन,गैलियम और इंडियम के उत्पादन के लिए बहुत उपयोगी है।

(N/A) इस विधि में,धातु को उसके वाष्पशील यौगिक में परिवर्तित किया जाता है,जिसे एकत्रित करके शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए विघटित किया जाता है। इस प्रक्रिया के लिए दो आवश्यकताएँ हैं:
$(i)$ धातु को उपलब्ध अभिकर्मक के साथ एक वाष्पशील यौगिक बनाना चाहिए।
$(ii)$ वाष्पशील यौगिक आसानी से विघटित होने वाला होना चाहिए,ताकि रिकवरी आसान हो।
इस तकनीक के उदाहरण:
$(a)$ निकेल के परिष्करण के लिए मॉन्ड प्रक्रम: निकेल को कार्बन मोनोऑक्साइड की धारा में गर्म किया जाता है जिससे निकेल टेट्राकार्बोनिल नामक वाष्पशील संकुल बनता है। इस संकुल को उच्च तापमान पर विघटित करके शुद्ध धातु प्राप्त की जाती है।
$Ni (\text{अशुद्ध}) + 4 CO \xrightarrow{330-350 \ K} Ni(CO)_{4}$
$Ni(CO)_{4} \xrightarrow{450-470 \ K} Ni (\text{शुद्ध}) + 4 CO$
$(b)$ जिरकोनियम या टाइटेनियम के परिष्करण के लिए वैन आर्कल विधि: यह विधि $Zr$ और $Ti$ जैसी धातुओं में मौजूद ऑक्सीजन और नाइट्रोजन की अशुद्धियों को दूर करने के लिए उपयोगी है। कच्ची धातु को आयोडीन के साथ एक निर्वातित पात्र में गर्म किया जाता है जिससे वाष्पशील धातु आयोडाइड बनता है।
$Zr + 2 I_{2} \rightarrow ZrI_{4} (\text{अशुद्ध})$
धातु आयोडाइड को टंगस्टन फिलामेंट पर विघटित किया जाता है,जिसे विद्युत द्वारा लगभग $1800 \ K$ तक गर्म किया जाता है। शुद्ध धातु फिलामेंट पर जमा हो जाती है।
$ZrI_{4} \rightarrow Zr (\text{शुद्ध}) + 2 I_{2}$

(N/A) सिद्धांत: इस विधि में धातु को उसके वाष्पशील यौगिक में परिवर्तित करके एकत्र किया जाता है,जिसे बाद में विघटित करके शुद्ध धातु प्राप्त की जाती है। इस विधि की दो आवश्यकताएँ निम्नलिखित हैं:
$(i)$ धातु को उपलब्ध अभिकर्मक के साथ एक वाष्पशील यौगिक बनाना चाहिए।
$(ii)$ वाष्पशील यौगिक आसानी से विघटित होने वाला होना चाहिए ताकि धातु को पुनः प्राप्त किया जा सके।
उदाहरण: निकेल के शोधन के लिए मॉन्ड प्रक्रम।
$Ni + 4CO \xrightarrow{330-350 \ K} Ni(CO)_4$
$Ni(CO)_4 \xrightarrow{450-470 \ K} Ni + 4CO$

(B) $Mond$ प्रक्रम में,अशुद्ध $Nickel$ को कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ के प्रवाह में गर्म किया जाता है जिससे वाष्पशील संकुल,$Nickel$ टेट्राकार्बोनिल बनता है।
इस संकुल को उच्च तापमान पर अपघटित करने पर शुद्ध $Nickel$ धातु प्राप्त होती है।
रासायनिक अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$Ni(s) + 4CO(g) \xrightarrow{330-350 K} Ni(CO)_4(g)$
$Ni(CO)_4(g) \xrightarrow{450-470 K} Ni(s) + 4CO(g)$

(N/A) यह विधि $Zr$ और $Ti$ जैसी कुछ धातुओं में अशुद्धियों के रूप में मौजूद सभी ऑक्सीजन और नाइट्रोजन को हटाने के लिए बहुत उपयोगी है।
अपरिष्कृत $(crude)$ धातु को आयोडीन के साथ एक निर्वातित पात्र में गर्म किया जाता है। धातु आयोडाइड,अधिक सहसंयोजक होने के कारण,वाष्पित हो जाता है।
$Zr + 2I_2 \rightarrow ZrI_4$
धातु आयोडाइड को लगभग $1800 \ K$ तक विद्युत रूप से गर्म किए गए टंगस्टन फिलामेंट पर विघटित किया जाता है। इस प्रकार,शुद्ध धातु फिलामेंट पर जमा हो जाती है।
$ZrI_4 \rightarrow Zr + 2I_2$