Refining of crude Metal Questions in Hindi

(A) मॉन्ड प्रक्रम का उपयोग निकैल $(Ni)$ के शोधन के लिए किया जाता है। अभिक्रिया है: $Ni_{(s)} + 4 CO$ $\xrightarrow{330-350 \ K} Ni(CO)_{4(g)}$ $\xrightarrow{450-470 \ K} Ni_{(s)} + 4 CO$.
वैन आर्केल विधि का उपयोग जिरकोनियम $(Zr)$ या टाइटेनियम $(Ti)$ जैसी धातुओं के शोधन के लिए किया जाता है। अभिक्रिया है: $Zr_{(s)} + 2 I_{2(g)}$ $\xrightarrow{870 \ K} ZrI_{4(g)}$ $\xrightarrow{2075 \ K} Zr_{(s)} + 2 I_{2(g)}$.
अतः,$X$ का मान $Ni$ है और $Y$ का मान $Zr$ है।

(C) निकेल का शोधन मॉन्ड प्रक्रम द्वारा किया जाता है $(A-4)$.
टाइटेनियम का शोधन वॉन-आर्केल विधि द्वारा किया जाता है $(B-3)$.
जर्मेनियम का शोधन मंडल परिष्करण द्वारा किया जाता है $(C-2)$.
कॉपर का शोधन विद्युत अपघटनी शोधन द्वारा किया जाता है $(D-1)$.
अतः,सही मिलान $A-4, B-3, C-2, D-1$ है.

(D) द्रवगलन (liquation) विधि का उपयोग उन अशुद्ध धातुओं के शोधन के लिए किया जाता है जो आसानी से गल जाती हैं (कम गलनांक होता है),जैसे $Pb$,$Sn$,$Bi$ और $Hg$,जबकि अशुद्धियों का गलनांक अधिक होता है।
उच्च गलनांक वाली धातुओं को इस विधि द्वारा शोधित नहीं किया जाता है।
अतः,कथन $(D)$ गलत है।

(C) वाष्प प्रावस्था परिष्करण प्रक्रिया में धातु को एक वाष्पशील यौगिक में परिवर्तित किया जाता है और फिर शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए उसका अपघटन किया जाता है।
$1$. निकेल का परिष्करण मॉन्ड प्रक्रम द्वारा किया जाता है: अशुद्ध निकेल को कार्बन मोनोऑक्साइड की धारा में गर्म करके एक वाष्पशील संकुल $Ni(CO)_4$ बनाया जाता है,जिसे बाद में अपघटित करके शुद्ध निकेल प्राप्त किया जाता है।
$Ni + 4 CO$ $\xrightarrow{350 \ K} Ni(CO)_4$ $\xrightarrow{470 \ K} Ni \text{ (शुद्ध)} + 4 CO$
$2$. जिरकोनियम का परिष्करण वैन आर्केल विधि द्वारा किया जाता है: जिरकोनियम को आयोडीन वाष्प में $870 \ K$ पर गर्म करके एक वाष्पशील संकुल $ZrI_4$ बनाया जाता है,जिसे शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए अपघटित किया जाता है।
$Zr + 2 I_2$ $\xrightarrow{870 \ K} ZrI_4$ $\xrightarrow{1800 \ K} Zr \text{ (शुद्ध)} + 2 I_2$
अतः,इस विधि द्वारा परिष्कृत धातुओं का युग्म $Zr$ और $Ni$ है।

(C) जोन रिफाइनिंग इस सिद्धांत पर आधारित है कि अशुद्धियाँ धातु की ठोस अवस्था की तुलना में पिघली हुई अवस्था में अधिक घुलनशील होती हैं।
इस विधि का उपयोग $Si$,$Ge$,$Ga$ और $In$ जैसी उच्च शुद्धता वाली सेमीकंडक्टर ग्रेड धातुओं के उत्पादन के लिए किया जाता है।

(B) $a)$ कॉपर का शोधन विद्युत अपघटनी शोधन द्वारा किया जाता है,न कि वैन-आर्केल विधि द्वारा। अतः,यह कथन गलत है।
$b)$ जिंक का शोधन आसवन द्वारा किया जाता है,न कि विद्युत अपघटन द्वारा। अतः,यह कथन गलत है।
$c)$ जिरकोनियम का शोधन वैन-आर्केल विधि द्वारा किया जाता है,न कि आसवन द्वारा। अतः,यह कथन गलत है।
इसलिए,तीनों कथन $a, b$ और $c$ गलत हैं।

(C) $1$. वैन आर्कल विधि का उपयोग $Zr$ (जिरकोनियम) और $Ti$ (टाइटेनियम) जैसी धातुओं के शुद्धिकरण के लिए किया जाता है।
$2$. मॉन्ड प्रक्रम का उपयोग विशेष रूप से $Ni$ (निकेल) के शुद्धिकरण के लिए किया जाता है,जिसमें निकेल टेट्राकार्बोनिल $(Ni(CO)_4)$ का निर्माण होता है।
$3$. अतः,$A$ का मान $Zr$ या $Ti$ हो सकता है और $B$ का मान $Ni$ है। विकल्पों के अनुसार,$Zr$ और $Ni$ सही युग्म है।

(D) $Zone \ refining$ का सिद्धांत यह है कि अशुद्धियाँ ठोस अवस्था की तुलना में पिघली हुई अवस्था में अधिक घुलनशील होती हैं।
$Vapour \ phase \ refining$ विधि अशुद्ध धातु को एक वाष्पशील यौगिक में बदलने के सिद्धांत पर आधारित है,जिसे बाद में शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए विघटित किया जाता है।
$Liquation$ विधि धातु और अशुद्धियों के गलनांक में अंतर पर आधारित है,जहाँ धातु ढलान वाली सतह पर बहती है।
$Chromatographic$ विधि इस सिद्धांत पर आधारित है कि मिश्रण के विभिन्न घटक एक अधिशोषक पर अलग-अलग मात्रा में अधिशोषित होते हैं। अतः,सही विकल्प $D$ है।

(B) ज़िरकोनियम को आयोडीन के साथ गर्म करके एक वाष्पशील यौगिक बनाया जाता है,जो आगे गर्म करने पर विघटित होकर शुद्ध ज़िरकोनियम देता है। इस प्रक्रिया को धातुओं के शोधन के लिए वैन आर्कल विधि के रूप में जाना जाता है।
निर्माण: $Zr + 2 I_2 \longrightarrow ZrI_4$ $(300-500^{\circ} C)$
विघटन: $ZrI_4 \longrightarrow Zr + 2 I_2$ $(1100^{\circ} C)$

(A) स्फेलेराइट अयस्क $ZnS$ (जिंक ब्लेंड) है।
निष्कर्षण के बाद,प्राप्त धातु जिंक $(Zn)$ है।
जिंक का क्वथनांक कम $(1180 \ K)$ होता है और यह वाष्पशील है।
इसलिए,इसे आसवन (distillation) की प्रक्रिया द्वारा शुद्ध किया जाता है।

(B) आसवन (Distillation) उस प्रक्रिया का नाम है जिसका उपयोग $Zn$,$Cd$ और $Hg$ जैसी कम क्वथनांक वाली धातुओं को शुद्ध करने के लिए किया जाता है। इस विधि में,अशुद्ध धातु को गर्म करके शुद्ध धातु को वाष्पित किया जाता है,जिससे उच्च क्वथनांक वाली अशुद्धियाँ अवशेष के रूप में पीछे रह जाती हैं। इसके बाद शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए वाष्प को संघनित किया जाता है।

(C) सही मिलान इस प्रकार हैं:
$(A)$ जोन रिफाइनिंग का उपयोग $Ga, Si, Ge$ जैसे अर्धचालकों के शुद्धिकरण के लिए किया जाता है। अतः,$A \rightarrow III$.
$(B)$ पोलिंग का उपयोग अशुद्धि के रूप में $Cu_2O$ युक्त कॉपर $(Cu)$ के शुद्धिकरण के लिए किया जाता है। अतः,$B \rightarrow IV$.
$(C)$ लिक्वेशन का उपयोग टिन $(Sn)$ जैसी कम गलनांक वाली धातुओं के लिए किया जाता है। अतः,$C \rightarrow II$.
$(D)$ वाष्प प्रावस्था शोधन का उपयोग $Ti$ और $Zr$ (वैन आर्कल विधि) या $Ni$ (मोंड प्रक्रिया) जैसी धातुओं के लिए किया जाता है। अतः,$D \rightarrow I$.
अतः,सही मिलान $A-III, B-IV, C-II, D-I$ है.

(A) मॉन्ड प्रक्रम का उपयोग विशेष रूप से निकल $(Ni)$ के परिष्करण के लिए किया जाता है।
वैन आर्केल विधि का उपयोग ज़िरकोनियम $(Zr)$ या टाइटेनियम $(Ti)$ जैसी धातुओं के परिष्करण के लिए किया जाता है।
ज़ोन रिफाइनिंग विधि का उपयोग अर्धचालकों और बहुत उच्च शुद्धता वाली अन्य धातुओं जैसे जर्मेनियम $(Ge)$,सिलिकॉन $(Si)$,बोरॉन $(B)$,गैलियम $(Ga)$ और इंडियम $(In)$ के उत्पादन के लिए किया जाता है।
अतः,$(X) = Ni$,$(Y) = Zr$,और $(Z) = Ga$.

(B) $Zone \ refining$ का सिद्धांत यह है कि अशुद्धियाँ धातु की ठोस अवस्था की तुलना में पिघली हुई अवस्था में अधिक घुलनशील होती हैं।
जैसे-जैसे हीटर आगे बढ़ता है,शुद्ध धातु पिघले हुए मिश्रण से क्रिस्टलीकृत हो जाती है,जबकि अशुद्धियाँ आसन्न पिघले हुए क्षेत्र में चली जाती हैं।
यह विधि $Ge$,$Si$,$Ga$ जैसे अर्धचालकों के उत्पादन और $Boron$ $(B)$ जैसे तत्वों के शुद्धिकरण के लिए विशेष रूप से उपयोगी है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) . गलत: कॉपर के विद्युत अपघटनी शोधन में,शुद्ध $Cu$ का उपयोग कैथोड के रूप में और अशुद्ध $Cu$ का उपयोग एनोड के रूप में किया जाता है।
$B$. सही: ज़ोन रिफाइनिंग इस सिद्धांत पर आधारित है कि अशुद्धियाँ धातु की ठोस अवस्था की तुलना में पिघली हुई अवस्था में अधिक घुलनशील होती हैं।
$C$. सही: $TiI_4$ को गर्म करने पर यह विघटित होकर शुद्ध $Ti$ देता है (वैन आर्कल विधि)। $TiI_4 \xrightarrow{>1100^{\circ} C} Ti + 2I_2$.
$D$. गलत: बहुत शुद्ध $Zr$ वैन आर्कल विधि द्वारा प्राप्त किया जाता है,न कि गैल्वनीकरण द्वारा।
$E$. गलत: कॉपर स्मेल्टिंग में,गर्म हवा का उपयोग $Cu_2S$ को $Cu_2O$ में और फिर धात्विक $Cu$ में बदलने के लिए किया जाता है,न कि $CuSO_4$ में।
अतः,सही कथन $B$ और $C$ हैं।

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

(B) वाष्प प्रावस्था परिष्करण धातुओं को शुद्ध करने की एक तकनीक है जिसमें उन्हें एक वाष्पशील यौगिक में परिवर्तित किया जाता है और फिर शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए उसका अपघटन किया जाता है।
$1$. वैन आर्केल विधि का उपयोग $Zr$ और $Ti$ के परिष्करण के लिए किया जाता है।
$2$. मॉन्ड प्रक्रम का उपयोग $Ni$ के परिष्करण के लिए किया जाता है।
अतः,$Zr$ को वाष्प प्रावस्था परिष्करण द्वारा शुद्ध किया जाता है।