आपली पृथ्वी अंदाजे 4.5 अब्ज वर्षांपूर्वी निर्माण झाली. निर्मितीपासून आजपर्यंत सतत विविध जडणघडण प्रक्रिया पृथ्वीच्या गर्भात आणि सभोवती होतच आहेत. त्यांचाच परिणाम म्हणजे विविध खनिजांची, द्रवांची आणि वायूंची उत्पत्ती!

आपल्या सभोवताली असणारे अनेक पदार्थहे कोणत्या ना कोणत्या मूलद्रव्याच्या रूपात असतात किंवा त्यांच्या संयोगांनी तयार झालेले असतात. मूलद्रव्यांचे वर्गीकरण प्रारंभीच्या काळात त्यांच्या रासायनिक आणि भौतिक गुणधर्मांनुसार धातू, अधातू आणि धातुसदृश ह्या प्रकारांमध्ये करण्यात आले होते आणि आजही ते उपयोगात आहे. मागील इयत्तेत तुम्ही त्यांच्या वैशिष्ट्यांचा अभ्यास केलेला आहे. ह्या पाठामध्ये त्यांच्याबद्दल आपण अधिक माहिती मिळविणार आहोत.

धातूंचे भौतिक गुणधर्म (Physical Properties of metals)

 धातूहे मुख्यत्वे स्थायू अवस्थेत असतात. केवळ पारा आणि गॅलिअम हे धातू कक्ष तापमानाला द्रव अवस्थेत असतात. धातूंना चकाकी असते. वातावरणातील ऑक्सिजन आणि आर्द्रता तसेच काही क्रियाशील वायूंच्या सोबत धातूंच्या पृष्ठभागाची अभिक्रिया होऊन त्यांची चकाकी कमी होत जाते. आपल्याला माहीत आहेच कि धातूंमध्येतन्यता आणि वर्धनीयता हे गुणधर्म आहेत. तसेच सर्व धातूहे उष्णतेचे आणि विद्युतचे सुवाहक असतात. सर्वच धातू साधारणपणे कठीण असतात. परंतु, गण 1 मधील अल्क धातू उदाहरणार्थ; लिथिअम, सोिडअम तसेच पोटॅशिअम हे मात्र यास अपवाद आहेत. हे धातू खूप मऊ असल्याने ते सुरीने सहज कापता येतात. धातूंचा द्रवणांक आणि उत्कलनांक उच्च असतो. उदाहरणार्थ, टंगस्टन धातूचा द्रवणांक सर्वात उच्च (3422 0 C) आहे तर त्या उलट सोिडअम, पोटॅशिअम, पारा, गॅलिअम या धातूंचे द्रवणांक आणि उत्कलनांक हे खूपच कमी आहेत. काही धातूंवर आघात केला की त्यांच्यापासून ध्वनी निर्माण होतो. याला आपण नादमयता असे म्हणतो. असे धातू नादमय धातू म्हणून ओळखले जातात.

अधातूंचे भौतिक गुणधर्म (Physical properties of non-metals)

अधातूंच्या गुणधर्मांचा विचार करता, काही अधातूहे स्थायूतर काही अधातूहे वायू अवस्थेत असतात. यास अपवाद हा ब्रोमीन या अधातूचा आहे कारण तो द्रव अवस्थेत आढळतो. अधातूंना चकाकी नसते परंतु आयोडीन यास अपवाद आहे कारण त्याचे स्फटिक हे चमकदार असतात. अधातूंना कठीणपणा नसतो अपवाद हिरा आहे, जो कार्बनचे एक अपरूप आहे. हिरा हा सर्वात कठीण नैसर्गिक पदार्थ आहे. अधातूंचे द्रवणांक आणि उत्कलनांक कमी असतात. अधातू विद्युतचे व उष्णतेचे दुर्वाहक असतात. ग्रॅफाइट हे कार्बनचे अपरूप विद्युत सुवाहक असल्याने अपवाद ठरते.

धातूंचे रासायनिक गुणधर्म (Chemical properties of metals)

धातूहे क्रियाशील असतात. ते सहजपणे इलेक्ट्रॉन गमावतात व त्यांचे धनभारित आयन होतात. म्हणूनच त्यांना विद्युतधन मूलद्रव्यही म्हटले जाते.

साहित्य : चिमटा, सुरी, बर्नर, इत्यादी.

रासायनिक पदार्थ : अॅल्युमिनिअम, तांबे, लोखंड, शिसे, मॅग्नेशिअम, जस्त आणि सोडीअम इत्यादींचे नमुने. टीप: सोडीअमचा वापर शिक्षकांच्या उपस्थितीत काळजीपूर्वक करावा.

कृती: वरीलपैकी प्रत्येक धातूचा नमुना चिमट्यामध्ये धरून त्यास बर्नरच्या ज्योतीवर धरा.

1. कोणता धातू सहजपणे पेट घेतो?
2. पेटल्यावर धातूचा पृष्ठभाग कसा दिसतो?
3. धातू ज्योतीवर जळत असताना ज्योतीचा रंग कोणता असतो?

 धातूंच्या अभिक्रिया

• धातूंची ऑक्सिजनबरोबर होणारी अभिक्रिया धातूंना हवेमध्येतापविले असता हवेतील ऑक्सिजनशी ते संयोग पावतात व धातूंच्या ऑक्साइडची निर्मिती होते. सोडीअम आणि पोटॅशिअम हे अतिशय क्रियाशील धातू आहेत. कक्षतपमानाला सोडीअम धातूहा हवेतील ऑक्सिजनसोबत संयोग पावतो आणि सोडीअम ऑक्साइड तयार होते.

4Na(s) + O2 2Na 2 O(s)

हवेत उघडा ठेवल्यावर सोडीअम धातू सहज पेट घेतो त्यामुळे प्रयोगशाळेत तसेच इतर ठिकाणी होणारा अपघात टाळण्यासाठी तो केरोसिनमध्ये ठेवतात. काही धातूंचे ऑक्साइड हे पाण्यात द्रावणीय आहेत. त्यांची पाण्याबरोबर अभिक्रिया होऊन अल्क (Alkali) तयार होते.

 Na 2 O + H 2 O 2NaOH

मॅग्नेशिअमची फित हवेत जाळली असता मॅग्नेशिअम ऑक्साइड मिळते हे आपणाला माहीत आहेच. हे मॅग्नेशिअम ऑक्साइड पाण्याबरोबर अभिक्रिया पावते व मॅग्नेशिअम हायड्रॉक्साइड हा अल्क तयार होतो. 2Mg(s) + O2 2 MgO(s)

MgO +H2 O Mg(OH)2

• धातूंची पाण्याबरोबर होणारी अभिक्रिया

साहित्य : चंचूपात्र, चिमटा, इत्यादी.

रासायनिक पदार्थ : विविध धातूंचे नमुने (महत्त्वाची सूचना – सोडीअम धातू घेऊ नये.), पाणी.

कृती : प्रत्येक धातूचा तुकडा घेऊन थंड पाण्याने भरलेल्या वेगवेगळ्या चंचूपात्रात टाका.

1. कोणत्या धातूची पाण्याबरोबर अभिक्रिया झाली?
2. कोणता धातू पाण्यावर तरंगला? का? वरील कृतीसंदर्भात एक सारणी तयार करा. त्यामध्येतुमची निरीक्षणे नोंदवा.

सोडीअम आणि पोटॅशिअम या धातूंची पाण्यासोबत अतिशय जलद व जोमाने अभिक्रिया होते व त्यातून हायड्रोजन वायू बाहेर पडतो.

2Na(s) + 2 H2 O(l) 2 NaOH(aq) + H2 (g) + उष्णता

2K(s) + 2 H2 O(l) 2 KOH (aq) + H2 (g) + उष्णता

याउलट कॅल्शिअमची पाण्यासोबत अभिक्रिया मंद गतीने व कमी जोमाने होते. यामध्येहायड्रोजन वायू बाहेर पडून धातूच्या पृष्ठभागावर बुडबुड्याच्या स्वरूपात जमा होतो व धातू पाण्यावर तरंगतो.

2 Ca(s) + 2 H2 O(l) 2 Ca(OH)2 (aq) + H2 (g)

अॅल्युमिनिअम, लोखंड आणि जस्त या धातूंची थंड किंवा गरम पाण्याबरोबर अभिक्रिया होत नाही. परंतु वाफेशी मात्र त्यांची अभिक्रिया होते आणि ऑक्साइड तयार होतात. यामध्येहायड्रोजन वायू मुक्त होतो.

2Al(s) + 3 H2 O(g) Al2 O 3 (s) + 3H2 (g)

3Fe(s) + 4 H2 O(g) Fe3 O 4 (s) + 4H2 (g)

Zn(s) + H2 O(g) ZnO(s) + H2 (g)

• धातूंची आम्लाबरोबर होणारी अभिक्रिया

आपण मागील प्रकरणामध्ये धातूंची आम्लाबरोबर होणारी अभिक्रिया पाहिली आहे. सर्व धातू समान अभिक्रियाशील असतात का?

अॅल्युमिनिअम, मॅग्नेशिअम, लोखंड व जस्त यांच्या नमुन्यांची अभिक्रिया विरल सल्फ्युरीक किंवा हायड्रोक्लोरीक आम्लाबरोबर घडवून आणली तर धातूंचे सल्फेट किंवा क्लोराइड क्षार मिळतात. या अभिक्रियेमध्ये हायड्रोजन वायू मुक्त होतो. ह्या धातूंची क्रियाशीलता पुढील क्रमाने दर्शवता येते. Mg Al Zn Fe

• धातूंची नायट्रिक आम्लाबरोबर होणारी अभिक्रिया

धातूंची नायट्रिक आम्लाबरोबर अभिक्रिया होऊन धातूंचे नायट्रेट क्षार तयार होतात तसेच नायट्रीक आम्लाच्या संहतीनुसार नायट्रोजनची विविध ऑक्साइड्स (N2 O, NO, NO2 ) तयार होतात.

• धातूंची इतर धातूंच्या क्षारांच्या द्रावणाबरोबर होणारी अभिक्रिया

साहित्य : तांब्याची तार, लोखंडी खिळा, चंचूपात्र किंवा मोठी परीक्षानळी इत्यादी.

रसायने : फेरस सल्फेट आणि कॉपर सल्फेट यांची जलीय द्रावणे.

कृती :

1. तांब्याची स्वच्छ तार आणि लोखंडी खिळा घ्या.
2. तांब्याची तार फेरस सल्फेटच्या द्रावणात आणि लोखंडी खिळा कॉपर सल्फेट्च्या द्रावणात बुडवून ठेवा.
3. साधारणपणे 20 मिनिटे एका ठराविक काळाच्या अंतराने सतत निरीक्षण करत रहा.

अ. कोणत्या परीक्षानळीत अभिक्रिया झालेली दिसते?

आ. अभिक्रिया झाली हे तुम्ही कसे ओळखले?

इ. अभिक्रिया कोणत्या प्रकारची आहे?

धातूंची अभिक्रियाशीलता श्रेणी (Reactivity series of metals)

सर्व धातूंची अभिक्रियाशीलता सारखी नसते हे आपण पाहिले आहे. परंतु ऑक्सिजन, पाणी व आम्ल ह्या अभिकर्षितांबरोबर (Reagents) सर्व धातू अभिक्रिया पावत नसल्यामुळे धातूंची सापेक्ष अभिक्रियाशीलता ठरवण्यासाठी ह्या अभिकर्षितांचा उपयोग होत नाही. यासाठी धातूंची इतर धातुक्षारांच्या द्रावणाबरोबर होणारी विस्थापन अभिक्रिया उपयोगी पडते. जर A ह्या धातूने B ह्या धातूला त्याच्या क्षाराच्या द्रावणातून विस्थापित केले तर त्याचा अर्थ A हा धातू B ह्या धातूपेक्षा जास्त अभिक्रियाशील आहे.

धातू A + B धातुक्षाराचे द्रावण A धातुक्षाराचे द्रावण + धातू B मागील कृती (8.4) मध्येतुमच्या निरीक्षणांवरून सांगा की अधिक अभिक्रियाशील कोण आहे. तांबे की लोह? मागील कृतीमध्ये कॉपर सल्फेटमधून लोहाने तांब्याला विस्थापित केलेले आहे. म्हणजेच लोह हा धातूतांबे ह्या धातूपेक्षा अधिक अभिक्रियाशील आहे

विस्थापन अभिक्रियांचे अनेक प्रयोग करून वैज्ञानिकांनी अभिक्रियाशीलता श्रेणी विकसित केली आहे. धातूंची त्यांच्या अभिक्रियाशीलतेच्या चढत्या किंवा उतरत्या क्रमाने केलेल्या मांडणीला धातूंची अभिक्रियाशीलता श्रेणी म्हणतात. अभिक्रियाशीलतेच्या आधारे धातूंचे खालीलप्रमाणे गट पाडले जातात. 1. जास्त अभिक्रियाशील धातू 2. मध्यम अभिक्रियाशील धातू 3. कमी अभिक्रियाशील धात

• धातूंची अधातूंबरोबर होणारी अभिक्रिया

राजवायू (उदाहरणार्थ; हेलिअम,निऑन,अरगॉन) हे अधातू रासायनिक अभिक्रियेत भाग घेत नाहीत. आपण धातूंच्या अभिक्रियांमधून आतापर्यंत असे पाहिले आहे की, धातूंचे ऑक्सिडीकरण होऊन धन आयन तयार होतात. जर आपण काही धातू आणि अधातूंचे इलेक्ट्रॉन संरूपण पाहिले तर, आपल्या लक्षात येईल की, इलेक्ट्रॉन अष्टक स्थिती पूर्ण करणे ह्या प्रेरक शक्तीने (Driving force) धातू इलेक्ट्रॉन गमावून तर अधातू इलेक्ट्रॉन स्वीकारून अभिक्रियेमध्ये भाग घेतात व नजीकच्या राजवायूचे इलेक्ट्रॉन संरूपण प्राप्त करतात. राजवायूंचे बाह्यतम कवच पूर्ण असल्यामुळे राजवायू रासायनिकदृष्ट्या निष्क्रीय असतात. मागील इयत्तेमध्ये आपण सोडीअम या धातूने एक इलेक्ट्रॉन दिल्याने व क्लोरीन या अधातूने तो घेतल्याने सोडीअम क्लोराइड हे संयुग तयार होते हे पाहिले आहे.

अधातूंचे रासायनिक गुणधर्म (Chemical properties of non- metals)

अधातू म्हणजे भौतिक व रासायनिक गुणधर्मामध्ये साधर्म्य कमी असलेल्या मूलद्रव्यांचा गट आहे. अधातूंना विद्युतऋण मूलद्रव्येही म्हणतात, कारण अधातू इलेक्ट्रॉन प्राप्त करून ऋणप्रभारित आयन होतात. अधातूंच्या रासायनिक अभिक्रियांची काही उदाहरणे पुढीलप्रमाणे आहेत

1. अधातूंची ऑक्सिजनबरोबर होणारी अभिक्रिया : सामान्यत: अधातू ऑक्सिजनबरोबर संयोग पावून आम्लधर्मी ऑक्साइड तयार होते. काही बाबतीत उदासीन ऑक्साइड तयार होते.
2. अधातूंची अधातूंची पपाण्यायाबरोबर हहोणारी अ ोणारी अभभिक्रिय क्रिया : सामान्यत्यत: अधातूं तूंची पाण् ची पाण्यायाबरोबर कोण बरोबर कोणततीहही अभिक्रिय भिक्रिया हहोतत नाहही. ययाला अपवाद हहॅलोजन आ ॅलोजन आहहेतत. उदाहहरणार्थ र्थ, क्लोलोरीन पाण् रीन पाण्यातयात वििरघळल्यायानंतंतर पुढील अ र पुढील अभिक्रिय भिक्रिया हहोतते.
3. अधातूंची अधातूंची विविरल आम्ला ्लाबरोबर हहोणारी अ ोणारी अभभिक्रिय क्रिया : सामान्यत्यत: अधातूं तूंची वििरल आम्ला ्लाबरोबर कोण बरोबर कोणततीहही अभिक्रिय भिक्रिया हहोतत नाहही. ययाला अपवाद ाला अपवाद हहॅलोजन आ ॅलोजन आहहेतत. उदाहहरणार्थ र्थ क्लोलोरीनची व रीनची वििरल हहाययड्रोरोब्रोमिरोमिक आम्ला ्लाबरोबर पुढील अ बरोबर पुढील अभिक्रिय भिक्रिया होते.
4. अधातूंची अधातूंची हहाययड्रोरोजनबरोबर जनबरोबर हहोणारी अ ोणारी अभभिक्रिय क्रिया : विशिष्ट परिस्थित िस्थितीमध्ये (ये ययोग्य्य ततापमान, दाब, उ ापमान, दाब, उत्प्रे त्प्रेरकाचा वापर, इत् रकाचा वापर, इत्यायादी.) अधातूं तूंची हहाययड्रोरोजनबरोबर अ जनबरोबर अभिक्रिय भिक्रिया हहोतते.

क्लोलोरीन आणिणि हहाययड्रोरोजन ब्रोरोमाइड ययांच्ं यायामधील अभिक्रिय भिक्रियेतत हहाययड्रोरोजन ब्रोरोमाइडचे रूपांतर Br2 मध्येहोते. ह्या रूपांतराला ऑक्सिडन म्हणता येईल का? हे ऑक्सिडन घडवून आणणारा ऑक्सिडक कोण?

आयनिक संयुगे (Ionic compounds)

धन आयन व ऋण आयन ह्या दोन घटकांपासून बनणाऱ्या संयुगांना आयनिक संयुगे म्हणतात. धन आयन व ऋण आयन हे विरुद्ध प्रभारी आयन असल्याने त्यांच्यात विद्युत स्थितिक आकर्षण बल असते. हे आकर्षण बल म्हणजेच धन आयन व ऋण आयन यांच्यातील आयनिक बंध होय. हे तुम्हांला माहीत आहेच. आयनिक संयुगामधील धन आयन आणि ऋण आयन ह्यांची संख्या व त्यांच्यावरील विद्युत प्रभाराचे मूल्य असे असते की, एकत्रितपणे धन आणि ऋण प्रभार एकमेकांना संतुलित करतात त्यामुळे आयनिक संयुग विद्युतदृष्ट्या उदासीन असते. आयनिक संयुगे ही स्फटिकरूप असतात. स्फटिकरूप पदार्थांच्या सर्व कणांचे पृष्ठभाग विशिष्ट आकाराचे तसेच गुळगुळीत व चकचकीत असतात. आयनांची नियमित पद्धतीची मांडणी स्फटिकरूपाला कारणीभूत असते.वेगवेगळ्या आयनिक संयुगांमधील आयनांची रचना/मांडणी वेगवेगळी असते. त्यामुळे त्यांच्या स्फटिकांचा आकार वेगवेगळा असतो. स्फटिकाच्या आतील आयनांची विशिष्ट मांडणी ज्यामुळे ठरते तो मुख्य घटक म्हणजे विजातीय आयनांमध्ये असणारे आकर्षण बल व सजातीय आयनांमध्ये असणारे प्रतिकर्षण बल आणि आयनांचे आकारमान हे होत. यामुळे स्फटिक संरचनेमध्ये धन आयनांभोवती ऋण आयन व ऋण आयनांभोवती धन आयन अशी सर्वसाधारण मांडणी असते. विशिष्ट अशा स्फटिक संरचनेसाठी कारणीभूत असलेल्या घटकांपैकी दोन महत्त्वाचे घटक पुढीलप्रमाणे आहेत. 1. धनप्रभारित व ऋणप्रभारित आयनांचे आकारमान 2. आयनांवरील विद्युतप्रभाराचे परिमाण लगतच्या विजातीय आयनांमधील विद्युतस्थितिक आकर्षण बल हे खूप प्रबळ असते. त्यामुळे आयनिक संयुगांचे द्रवणांक उच्च असतात तसेच आयनिक संयुगे कठीण व ठिसूळ असतात.

आयनिक संयुगे आणि त्यांचे गुणधर्म (Ionic compounds and their properties)

साहित्य : धातूचा पसरट चमचा, बर्नर, कार्बन विद्युत अग्रे, चंचुपात्र, विद्युत घट, दिवा, दाबकळ इत्यादी.

रासायनिक पदार्थ : सोडिअम क्लोराइड, पोटॅशिअम आयोडाइड आणि बेरिअम क्लोराइड यांचे नमुने, पाणी.

कृती : वरील नमुने घ्या आणि त्यांचे निरीक्षण करा. धातूच्या छोट्या पसरट चमच्यात (Spatula) वरीलपैकी एका क्षाराचा थोडासा नमुना घेऊन बर्नरच्या पेटत्या ज्योतीवर तापवा. इतर क्षार घेऊन वरीलप्रमाणेच कृती करून पहा. आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे घटाच्या धन आणि ऋण टोकांना कार्बन विद्युतअग्र (Electrode) जोडून व चंचूपात्र वापरून विद्युत अपघटनी घट तयार करा. कोणत्याही एका क्षाराच्या द्रावणात विद्युतअग्रे बुडवा. तुम्हाला दिवा लागलेला दिसला का? इतर सर्वक्षारांच्या बाबतीत सुद्धा हे तपासून पहा

आयनिक संयुगांचे सामान्य गुणधर्म खालीलप्रमाणे आहेत.

1. धन आणि ऋण प्रभारित आयनांमध्येतीव्र आकर्षणाचे बल असल्यामुळे आयनिक संयुगे ही स्थायुरूपात असून कठीण असतात.
2. आयनिक संयुगे ठिसूळ असून त्यांवर दाब प्रयुक्त केल्यास त्यांचे तुकडे करता येतात.
3. आयनिक संयुगांमध्ये आंतररेण्वीय आकर्षणबल (Intermolecular Attraction) जास्त असल्यामुळे त्यावर मात करण्यासाठी बरीच ऊर्जा लागते. म्हणून आयनिक संयुगांचे द्रवणांक आणि उत्कलनांक उच्च असतात.
4. आयनिक संयुगे पाण्यात द्रावणीय असतात कारण विचरण होऊन सुट्या झालेल्या आयनांभोवती पाण्याचे रेणू विशिष्ट प्रकारे अभिमुख होऊन (विशिष्ट दिशेने वळून) रचले जातात. त्यामुळे मूळच्या आंतररेण्वीय बलाच्या जागी आयन व त्याभोवतालचे पाण्याचे रेणूयांच्यामधील नवे आकर्षणबल प्रस्थापित होते, व आयनिक संयुगांची जलीय द्रावणे तयार होतात. परंतु, आयनिक संयुगे केरोसिन, पेट्रोल यांसारख्या द्रावकात अद्रावणीय असतात, कारण पाण्यात होते त्याप्रमाणे ह्या द्रावकांमध्ये नवे आकर्षण बल प्रस्थापित होत नाही.
5. स्थायुरूपातील आयनिक संयुगे विद्युतवहन करू शकत नाहीत. या अवस्थेत आयन आपली जागा सोडू शकत नाहीत, परंतु वितळलेल्या अवस्थेत मात्र आयन चल असल्याने ती विद्युतवहन करु शकतात. आयनिक संयुगांची जलीय द्रावणे विद्युतवाहक असतात कारण पाण्यातील द्रावणात विचरण झालेले आयन असतात. द्रावणातून विद्युतधारा प्रवाहित केल्यास आयन हे विरुद्ध प्रभाराच्या विद्युतअग्राकडे जातात. वितळलेल्या व जलीय द्रावणाच्या स्थितीतील विद्युतवाहकतेमुळे आयनिक संयुगांना विद्युत अपघटनी पदार्थ असे म्हणतात.

धातुविज्ञान (Metallurgy)

खनिजांपासून धातूंचे निष्कर्षण व उपयोगासाठी शुद्धीकरण यासंबंधीचे विज्ञान आणि तंत्रज्ञान म्हणजे धातुविज्ञान.

धातूंचा आढळ (Occurrence of metals)

बरेचसे धातूक्रियाशील असल्यामुळे निसर्गात मुक्त अवस्थेत सापडत नाहीत तर ते त्यांच्या ऑक्साइड, कार्बोनेट, सल्फाइड, नायट्रेट अशा क्षारांच्या रूपात संयुक्तावस्थेत आढळतात. मात्र सर्वात अक्रियाशील धातू की ज्यांच्यावर हवा, पाणी आणि इतर नैसर्गिक घटकांचा परिणाम होत नाही. उदाहरणार्थ; चांदी, सोने, प्लॅटीनम हे धातू साधारणपणे मुक्तावस्थेत आढळून येतात. धातूंची जी संयुगे अशुद्धीसह निसर्गात आढळतात त्यांना खनिजे असे म्हणतात.

ज्या खनिजांपासून सोयीस्करपणे आणि फायदेशीररीत्या धातू वेगळा करता येतो त्यांना धातुके म्हणतात. धातुकांमध्ये धातूच्या संयुगाबरोबर माती, वाळू आणि खडकीय पदार्थ अशा अनेक प्रकारच्या अशुद्धी असतात. या अशुद्धींना मृदा अशुद्धी असे म्हणतात. विलगीकरणाच्या विविध पद्धती वापरून धातूंचे त्यांच्या धातुकांपासून निष्कर्षण करता येते. धातुकांपासून धातूंचे शुद्ध स्वरूपात निष्कर्षण करण्याच्या क्रियेचा धातुविज्ञानात समावेश होतो. बहुधा धातुकांच्या खाणींमधून खनिजे बाहेर काढून तेथेच त्यांच्यातील मृदा अशुद्धी, वेगवेगळ्या पद्धती वापरून, धातुकांपासून वेगळ्या केल्या जातात. त्यानंतर ती धातुके, धातूनिर्माण करतात त्या ठिकाणी वाहून नेऊन, तेथे धातूचे शुद्ध स्वरूपात निष्कर्षण करतात. त्यानंतर धातूला शुद्धीकरणाच्या वेगवेगळ्या पद्धती वापरून जास्तीत जास्त शुद्ध करतात. या सर्व प्रक्रियेला धातुविज्ञान असे म्हटले जाते.

धातुविज्ञानाची मूलतत्त्वे

धातुकांपासून शुद्ध स्वरूपात धातूमिळवण्याचे टप्पे पुढीलप्रमाणे आहेत.

1. धातुकांचे संहतीकरण (Concentration of ores) :

धातुकांपासून मृदा अशुद्धी वेगळ्या करण्याच्या प्रक्रियेस धातुकांचे संहतीकरण म्हणतात. या प्रक्रियेत धातुकांमधील इच्छित धातूंच्या संयुगांची संहती वाढवण्यात येते. यासाठी विविध मार्ग वापरतात. पण नेमका कोणता मार्ग वापरायचा हे मात्र धातुकांमधील इच्छित धातूंच्या भौतिक गुणधर्मांवर आणि धातुकातील मृदा अशुद्धीवर अवलंबून असते. तसेच हे धातूंच्या अभिक्रियाशीलतेवर आणि शुद्धीकरण्याच्या उपलब्ध सुविधांवर अवलंबून असते. संहतीकरण करताना पर्यावरणाच्या प्रदूषणास कारणीभूत अशा विविध बाबींचा विचार प्रामुख्याने केला जातो. धातुकांचे संहतीकरण करण्याच्या काही सामान्य पद्धती पुढीलप्रमाणे आहेत.

अ. गुरुत्वीय विलगीकरण पद्धत (Separation based on gravitation) : गुरूत्वीय पद्धतीचा वापर करून जड धातुकांचे कण हलक्या मृदा अशुद्धीच्या कणांपासून सहजतेने वेगळे करता येतात. हे विलगीकरण करण्याच्या प्रक्रिया पुढीलप्रमाणे आहेत.

1. विल्फ्ली टेबल पद्धत (Wilfley table method)

विलगीकरणाच्या या पद्धतीत लाकडाचे अरुंद पातळ असे तुकडे कमी उताराच्या पृष्ठभागावर लावून हे विल्फ्ली टेबल तयार केले जाते. हे टेबल सतत कंपन पावत ठेवलेले असते. या टेबलवर धातुकांची भुकटी टाकली जाते. ही धातूकांची भुकटी धातुकांचे लहान तुकड्यांपासून बॉल मिल (Ball mill) वापरून तयार केली जाते. पाण्याचा प्रवाह टेबलाच्या वरच्या बाजूने सोडला जातो. यामुळे हलक्या मृदा अशुद्धी पाण्याच्या प्रवाहाबरोबर दूर वाहून जातात तर, ज्यामध्ये धातुकांचे प्रमाण जास्त असते आणि मृदा अशुद्धीचे प्रमाण कमी असते असे सर्व जड कण छोट्या लाकडी तुकड्यांच्या मागे आडून राहतात व त्यांच्यामधील खाचांमधून पुढे गोळा होतात.

1. जलशक्तीवर आधारित विलगीकरण पद्धत

(Hydraulic separation method) : जलशक्तीवर आधारित विलगीकरण पद्धतीमध्येगिरणीवर आधारित कार्य चालते. गिरणीत दळताना वापरतात त्या प्रकारचे एक निमुळते भांडे असते, जे खालच्या बाजूने निमुळत्या हौदासारख्या भांड्यात उघडलेले असते. हौदाला वरच्या बाजूस पाणी बाहेर जाण्यासाठी एक तोटी असते तसेच खालून पाणी सोडण्यासाठी एक नळी बसवण्यात आलेली असते.

बारीक दळलेले धातुक वरून हौदात टाकले जाते. हौदाच्या खालच्या बाजूने पाण्याचा प्रवाह अतिशय वेगाने वरील दिशेने सोडला जातो. मृदा अशुद्धी हलक्या असतात. हलक्या असल्याने त्या हौदाच्या वरच्या तोटीतून पाण्याच्या प्रवाहाबरोबर बाहेर वाहत जाऊन वेगळ्या जमा होतात. त्याचबरोबर जड धातुकांचे कण हौदाच्या खालच्या बाजूने तळात गोळा केले जातात. थोडक्यात सांगायचे झाले तर ही पद्धत गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमावर आधारित असते ज्यामुळे समान आकाराचे कण त्यांच्या विशिष्ट वजनामुळे पाण्याच्या मदतीने वेगळे केले जातात.

आ. चुंबकीय विलगीकरण पद्धत (Magnetic separation method) :

या पद्धतीत विद्युत चुंबकत्व असलेल्या यंत्राची आवश्यकता असते. या यंत्राचा महत्त्वाचा भाग म्हणजे दोन प्रकारचे लोखंडी रूळ (Roller) व त्यांच्यावरून सतत गोल फिरणारा पट्टा (Conveyer belt). यापैकी एक रूळ अचुंबकीय असतो तर दुसरा विद्युत चुंबकीय असतो. रुळावरून फिरणारा पट्टा हा चामड्याचा अथवा पितळेचा (अचुंबकीय) असतो. ह्या फिरत असलेल्या पट्ट्यावर अचुंबकीय रुळाच्या बाजूला बारीक केलेले धातुक टाकले जाते. चुंबकीय रुळाखाली दोन संग्राहक भांडी ठेवतात.

धातुकामधील अचुंबकीय भागाचे कण चुंबकीय रुळाकडे आकर्षिले जात नाहीत आणि त्यामुळे ते फिरत असलेल्या पटट्यावरून वाहत वाहत पुढे जातात आणि चुंबकीय रुळापासून लांब असलेल्या संग्राहकात पडतात. त्याच वेळी धातुकातील चुंबकीय भागाचे कण चुंबकीय रुळावर चिकटून असल्यामुळे पट्ट्याच्या जवळच्या संग्राहकात पडतात.

अशा प्रकारे धातुकांमधील चुंबकीय आणि अचुंबकीय कण त्यामधील चुंबकत्वामुळे विलग करता येतात. उदाहरणार्थ, कॅसिटराइट हे कथिल ह्या धातूचे धातुक आहे. या धातुकात मुख्यत्वे स्टनिक ऑक्साइड (SnO2 ) हा अचुंबकीय घटक आणि फेरस टंगस्टेट (FeWO4 ) हा चुंबकीय घटक असतो. त्यांचे विद्युतचुंबकीय पद्धतीने विलगीकरण केले जाते.

इ. फेनतरण पद्धत (Froth floatation method)

फेनतरण पद्धत ही धातुकांमधील कणांच्या परस्परविरोधी जलस्नेही (Hydrophilic) आणि जलविरोधी (Hydrophobic) या दोन गुणधर्मांवर आधारित असते. यामध्ये धातूंच्या सल्फाइडचे कण त्यांच्या जलविरोधी गुणधर्मामुळे प्राधान्याने तेलाने भिजतात, तर मृदा अशुद्धी ह्या त्यांच्या जलस्नेही गुणधर्मामुळे पाण्यानेच भिजतात. या गुणधर्मांचा उपयोग करून फेनतरण पद्धतीने काही विशिष्ट धातुकांचे संहतीकरण करण्यात येते.

या पद्धतीमध्ये बारीक दळलेले धातुक भरपूर पाणी साठवलेल्या एका मोठ्या टाकीत टाकतात. ठराविक वनस्पतींचे तेल उदाहरणार्थ, पाईन तेल, निलगीरीचे तेल, इत्यादी, फेन निर्माण करण्याकरता पाण्यात टाकतात. उच्च दाबाच्या हवेचा झोत पाण्यातून फिरवला जातो. तरण टाकीच्या मध्यभागी स्वत:च्या अक्षाभोवती फिरणारी एक ढवळणी असते. ढवळणीचा वापर आवश्यकतेनुसार केला जातो. हवेच्या झोतामुळे बुडबुडे तयार होतात. ढवळणीमुळे तेल, पाणी व हवेचे बुडबुडे यांचा मिळून फेस तयार होतो. फेस पाण्याच्या पृष्ठभागावर येऊन तरंगायला लागतो म्हणूनच या पद्धतीला फेन तरण पद्धती असे म्हणतात. विशिष्ट सल्फाइड धातुकांचे कण प्राधान्याने तेलाने भिजल्याने फेसासोबत पाण्यावर तरंगतात. उदहरणार्थ, झिंक ब्लेंड (ZnS) आणि कॉपर पायराइट (CuFeS2 ) च्या संहतीकारणासाठी या पद्धतीचा वापर करतात.

ई. अपक्षालन (Leaching)

अॅल्युमिनिअम, सोने, चांदी या धातूंचे त्यांच्या धातुकांपासून निष्कर्षण करण्याची पहिली पायरी म्हणजे ही अपक्षालन पद्धत आहे. यामध्ये धातुक एका निवडक द्रावणात बराच वेळ भिजत ठेवतात. द्रावणाबरोबर विशिष्ट रासायनिक अभिक्रिया होऊन धातुक त्यात विरघळते मात्र मृदा अशुद्धीची अभिक्रिया न झाल्याने ती विरघळत नाही व त्यामुळे ती वेगळी करता येते. उदाहरणार्थ, बॉक्साइट ह्या अॅल्युमिनिअमच्या धातुकाचे संहतीकरण अपक्षालन पद्धतीने करतात व यामध्ये जलीय NaOH किंवा जलीय Na 2 CO 3 ह्या द्रावणामध्ये बॉक्साइट भिजत ठेवल्याने त्यांतील अॅल्युमिना हा मुख्य घटक विरघळतो

2. धातूंचे निष्कर्षण (Extraction of metals)

अ. अभिक्रियाशील धातूंचे निष्कर्षण : अभिक्रियाशीलता श्रेणीच्या सर्वात वर असलेले धातू खूप अभिक्रियाशील असतात. श्रेणीतील उतरत्या क्रमाने त्यांची अभिक्रियाशीलता कमी होत जाते. उदाहरणार्थ, पोटॅशिअम, सोडिअम, अॅल्युमिनिअम हे अभिक्रियाशील धातू आहेत. जास्त अभिक्रियाशील धातूंमध्ये त्यांच्या बाह्यतम कवचातील इलेक्ट्रॉन गमावून त्यांचे धन आयन होण्याची क्षमता जास्त असते. उदाहरणार्थ, जास्त अभिक्रियाशील धातूंची विरल आम्लाबरोबर जोमाने अभिक्रिया होऊन हायड्रोजन वायूनिर्माण होतो. अति अभिक्रियाशील धातूहे कक्ष तापमानाला हवेतील ऑक्सिजन बरोबर अभिक्रिया होऊन जळतात. त्यांच्या निष्कर्षणासाठी विद्युत अपघटनी क्षपण पद्धत वापरावी लागते. उदहरणार्थ; सोडिअम, कॅल्शिअम व मॅग्नेशिअम हे धातू त्यांच्या वितळलेल्या क्लोराइड क्षारांच्या अपघटनाने मिळवतात. या प्रक्रियेमध्ये धातूहा ऋणाग्रावर (कॅथोडवर) जमा होतो तर क्लोरीन वायूहा धनाग्रावर (अॅनोडवर) मुक्त होतो. वितळलेल्या सोडिअम क्लोराइडचे विद्युत अपघटन करून सोडीअम धातूमिळवताना विद्युत अग्रांवरील अभिक्रिया पुढीलप्रमाणे आहेत

अॅल्युमिनिअमचे निष्कर्षण

अॅल्युमिनिअम अभिक्रियाशील धातू असल्यामुळे निसर्गात मुक्त अवस्थेत आढळत नाही. ऑक्सिजन आणि सिलिकॉन नंतर अॅल्युमिनिअम हे तिसरे मूलद्रव्य आहे जे भूपृष्ठामध्ये मुबलक प्रमाणात आढळते. अॅल्युमिनिअमचे त्याच्या मुख्य धातुक बॉक्साइट (Al2 O 3 .nH 2 O) पासून निष्कर्षण केले जाते. बॉक्साइटमध्ये 30% ते 70% इतके Al 2 O 3 आणि उरलेला भाग मृदा अशुद्धीचा असतो. तो वाळू, सिलिका, आयर्न ऑक्साइड इत्यादींचा बनलेला असतो. अॅल्युमिनिअम निष्कर्षणाच्या दोन पायऱ्या आहेत.

1. बॉक्साइट ह्या धातुकाचे संहतीकरण (Concentration of bauxite ore) : अॅल्युमिनिअमचे मुख्य धातुक बॉक्साइट आहे. बॉक्साइटमध्येसिलिका (SiO2 ), फेरिक ऑक्साइड (Fe2 O 3 ) आणि टिटॅनिअम ऑक्साइड (TiO2 ) या अशुद्धी असतात. बेअरच्या पद्धतीने अथवा हॉलच्या पद्धतीने अपक्षालन करून या अशुद्धी वेगळ्या करण्यात येतात. या दोन्ही प्रक्रियांमध्ये शेवटी निस्तापन क्रियेने संहत अॅल्युमिना मिळवतात. मॅग्नेशिअम क्लोराइड आणि कॅल्शिअम क्लोराइड यांच्या वितळलेल्या अवस्थेतील विद्युत अपघटनासाठी विद्युतअग्र अभिक्रिया लिहा. बेअरच्या प्रक्रियेत सर्वात आधी धातुक गोलाकार चक्कीतून भरडले जाते. त्यानंतर सारसंग्रहकामध्ये (Digester) उच्च दाबाखाली 2 ते 8 तास कॉस्टिक सोड्याच्या (NaOH) द्रावणाबरोबर 140 0 C ते 150 0 C तापमानावर तापवून त्याचे अपक्षालन केले जाते. अॅल्युमिनिअम ऑक्साइड उभयधर्मी असल्यामुळे सोडीअम हायड्रॉक्साइडच्या जलीय द्रावणात विरघळते आणि पाण्यात द्रावणीय असे सोडीअम अॅल्युमिनेट तयार होते. म्हणजेच बॉक्साइटचे सोडीअम हायड्रॉक्साइडच्या द्रावणाने अपक्षालन होते.

 Al 2 O 3 .2H 2 O (s) + 2NaOH (aq) 2 NaAlO 2 (aq) + 3 H2 O (l)

 मृदा अशुद्धीमधील आयर्न ऑक्साइड हे जलीय सोडीअम हायड्रॉक्साइडमध्ये विरघळत नाही. ते गाळून वेगळे करण्यात येते, परंतु जलीय सोडीअम हायड्रॉक्साइडमध्ये मृदा अशुद्धीमधील सिलिका विरघळून पाण्यात द्रावणीय असे सोडीअम सिलिकेट तयार होते. जलीय सोडीअम अॅल्युमिनेट पाण्यात टाकून विरल केले जाते आणि नंतर 50 0 C पर्यंत थंड केले जाते. यामुळे अॅल्युमिनिअम हायड्रॉक्साइडचे अवक्षेपण घडून येते.

NaAlO 2 + 2H 2 O NaOH + Al(OH)3

हॉलच्या प्रक्रियेत धातुकाची भुकटी करून घेतात आणि नंतर जलीय सोडीअम कार्बोनेटसोबत सारसंग्राहकात तापवून पाण्यात विद्राव्य असे सोडीअम अॅल्युमिनेट तयार होते. त्यानंतर अविद्राव्य अशुद्धी गाळून या गलितास गरम करून त्यामधून कार्बन डायऑक्साइड वायू प्रवाहित करून त्याचे उदासिनीकरण करण्यात येते. यामुळे अॅल्युमिनिअम हायड्रॉक्साइडचे अवक्षेपण घडून येते.

1. अॅल्युमिनाचे विद्युत अपघटनी क्षपण (Electrolytic reduction of alumina)

या पद्धतीमध्ये अॅल्युमिनाच्या वितळलेल्या मिश्रणाचे(द्रवणांक 2000 0 C) स्टीलच्या टाकीमध्ये विद्युत अपघटन केले जाते. या टाकीच्या आतील बाजूला ग्रॅफाइटचेअस्तर असते. हेअस्तर ऋणाग्राचेकाम करते. वितळलेल्या विद्युत अपघटनी पदार्थात बुडवलेल्या कार्बन (ग्रॅफाइट) च्या कांड्यांचा संच धनाग्र म्हणून काम करतो. द्रावणांक 1000 0 C पर्यंत कमी करण्यासाठी मिश्रणामध्ये क्रायोलाइट (Na3 AlF 6 ) आणि फ्ल्युअरस्पार (CaF2 ) मिसळले जाते.

विद्युतप्रवाह जाऊ दिल्यावरऋणाग्रावरअॅल्युमिनिअम जमा होते. वितळलेले अॅल्युमिनिअ‍म विद्युत अपघटनीपेक्षा जड असल्याने टाकीच्या तळाशी जमा होते. येथूनच तेवेळोवेळी काढून घेतलेजाते. ऑक्सिजन वायूधनाग्रापाशी मुक्त होतो. इलेक्ट्रोडवरील अभिक्रिया खालीलप्रमाणे होतात.

आ. मध्यम अभिक्रियाशील धातूंचे निष्कर्षण

अभिक्रियाशीलता श्रेणीच्या मध्यभागी असलेलेधातूजसेलोखंड, जस्त, शिसे, तांबे हे मध्यम क्रियाशील असतात. हेधातू निसर्गत: साधारणपणेसल्फाइड क्षारांच्या किंवा कार्बोनेट क्षारांच्या रूपात आढळतात. धातूच्या सल्फाइड किंवा कार्बोनेटपेक्षा त्यांच्या ऑक्साइडपासून धातू मिळवणेसोपेअसतेम्हणून सल्फाइड धातुके अतिरिक्त हवेमध्ये तीव्रपणेतापवून त्यांचेऑक्साइडमध्ये रूपांतर केलेजाते. या प्रक्रियेस भाजणे(Roasting) असे म्हणतात. कार्बोनेट धातुके मर्यादित हवेत तीव्रपणेतापवून ऑक्साइडमध्ये रूपांतरित करतात. ह्या प्रक्रियेस निस्तापन (Calcination) म्हणतात.जस्ताच्या धातुकाचे भाजणेआणि निस्तापन होताना खालील रासायनिक अभिक्रिया होतात.

यानंतर मिळालेल्या झिंक ऑक्साइडचे कार्बनसारख्या योग्य क्षपणकाचा वापर करून झिंक (जस्त) मिळवतात. ZnO + C Zn + CO धातूच्या ऑक्साइडचे क्षपण करून धातूमिळवण्यासाठी कार्बन व्यतिरिक्त सोडीअम, कॅल्शिअम, अॅल्युमिनिअम यांसारख्या अभिक्रियाशील धातूंचासुद्धा क्षपणक म्हणून वापर करतात. कारण हे धातू मध्यम अभिक्रियाशील धातूला त्याच्या संयुगांपासून विस्थापित करतात. उदाहरणार्थ, जेव्हा मँगेनिज डायऑक्साइड हे अॅल्युमिनिअमच्या भुकटीबरोबर प्रज्वलित केल्यावर तेव्हा खालील अभिक्रिया घडते.

3 MnO 2 + 4 Al 3Mn + 2 Al 2 O3 + उष्णता

वरील अभिक्रियेच्या दरम्यान बाहेर पडलेली उष्णता इतक्या जास्त प्रमाणात असते की, धातू वितळलेल्या स्थितीत तयार होतो. असेच दुसरे उदाहरण म्हणजे थर्मिट अभिक्रिया होय. यामध्ये आयर्न ऑक्साइडची अॅल्युमिनिअमबरोबर अभिक्रिया होऊन लोह आणि अॅल्युमिनिअम ऑक्साइड तयार होते.

Fe 2 O 3 + 2Al 2Fe + Al 2 O 3 + उष्णता

इ. कमी अभिक्रियाशील धातूंचे निष्कर्षण

अभिक्रियाशीलता श्रेणीच्या तळाशी असणारे धातू अतिशय कमी अभिक्रियाशील असतात. म्हणूनच ते निसर्गात बहुधा मुक्तावस्थेत आढळतात. उदाहरणार्थ; सोने, चांदी, प्लॅटीनम. मुक्तावस्थेतील तांब्याचे साठे आता फारसे उरलेले नाहीत. आता तांबे हे प्रामुख्याने Cu 2 S च्या स्वरूपात आढळते. Cu 2 S या धातुकाला केवळ हवेत उष्णता दिल्यास तांबे मिळवता येते.

2. धातूंचे शुद्धीकरण वरील विविध क्षपण पद्धतीने मिळालेले धातू फार शुद्ध नसतात. त्यांच्यामध्ये अशुद्धी असते. शुद्ध धातू मिळवण्यासाठी ही अशुद्धी वेगळी करावी लागते. अशुद्ध धातूंपासून शुद्ध धातूमिळवण्यासाठी विद्युत अपघटनाची पद्धत वापरतात.

धातूंचे क्षरण (Corrossion of metals)

लोखंडी वस्तू गंजण्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर आर्थिक नुकसान होते. त्यामुळे लोखंडाचे क्षरण म्हणजे गंजणे ही प्रमुख समस्या आहे.

1. लोखंडाची दमट हवेबरोबर अभिक्रिया होऊन त्यावर व एक तांबूस पदार्थाचा थर (Fe2 O 3 .H 2 O) जमा होतो. या पदार्थास गंज (Rust) म्हणतात.
2. तांब्याच्या भांड्याच्या पृष्ठभागावर दमट हवेतील कार्बन डायऑक्साइडची अभिक्रिया होते.या अभिक्रियेत तांब्यावर कॉपर कार्बोनेटचा (CuCO3 ) हिरवा थर जमा झाल्यामुळे तांब्याची चकाकी जाते. यालाच तांब्याचे कळकणे (Patination) म्हणतात.
3. चांदीच्या वस्तूंचा हवेशी संपर्क आल्यास कालांतराने त्या वस्तू काळ्या पडतात, कारण हवेतील हायड्रोजन सल्फाईडशी चांदीची अभिक्रिया होऊन सिल्व्हर सल्फाइडचा(Ag2 S) थर तयार होतो.
4. अॅल्युमिनिअमचे ऑक्सिडीकरण होऊन त्याच्यावर अॅल्युमिनिअम ऑक्साइडचा पातळ थर तयार होतो.

क्षरण प्रतिबंध (Prevention of corrosion)

धातूंचे गंजण्यापासून संरक्षण करण्यासाठी विविध पद्धती वापरल्या जातात. जवळपास सर्वच पद्धतींमध्ये लोखंड गंजू नये याकडे विशेष लक्ष देण्यात येते. लोखंड गंजण्याच्या प्रक्रियेचा दर आपण कमी करू शकतो. धातूंचा हवेशी संपर्क तोडल्यास धातूंचे क्षरण रोखता येते. हा क्षरण प्रतिबंध विविध मार्गांनी करता येतो त्यापैकी काही पद्धती पुढीलप्रमाणे आहेत.

1. धातूंच्या पृष्ठभागावर अशा एखाद्या पदार्थाचा थर बसवणे की, ज्यामुळे हवेतील बाष्प आणि ऑक्सिजन यांचा धातूंशी संपर्क रोखला जाऊन त्यांच्यामध्ये अभिक्रिया होणार नाही.
2. धातूंच्या पृष्ठभागावर रंग, तेल, ग्रीस किंवा वॉर्निश यांचा थर लावून धातूंचे क्षरण रोखणे. उदाहारणार्थ लोखंडाचे क्षरण या पद्धतीने रोखता येते.

आपण रंग देऊन वस्तूंचे गंजण्यापासून कायमस्वरूपी संरक्षण करू शकत नाही. रंग देण्याची पद्धत काही कालावधीसाठी ठीक आहे. वस्तूच्या पृष्ठभागाला दिलेल्या रंगाला जर एखादा ओरखडा पडला आणि थोडा देखील धातूचा पृष्ठभाग हवेच्या संपर्कात आला तर गंज निर्माण होण्याची प्रक्रिया त्या रंगाच्या थराखाली सुरू होते. लोखंडाचे नवीन पत्रे चमकताना का दिसतात? क्षरणक्षम धातूवर अक्षरणक्षम धातूंचा थर चढवल्यामुळे क्षरण रोखता येते. हे अनेक प्रकारे करता येते.

1. जस्त विलेपन (Galvanizing)

या पद्धतीत लोखंड किंवा पोलादाचे क्षरण रोखण्यासाठी त्यावर जस्ताचा पातळ थर देण्यात येतो. उदाहरणार्थ, चकाकणारे लोखंडी खिळे, टाचण्या इत्यादी. या पद्धतीत जस्त लोखंडापेक्षा जास्त विद्युतधन आहे त्यामुळे त्याचे क्षरण आधी होते. काही पावसाळ्यांच्या कालावधीनंतर जस्ताचा थर निघून जातो आणि आतील लोखंड उघडे पडते. यावेळी लोखंड गंजण्यास सुरूवात होते.

2. कथिलीकरण (Tinning) या पद्धतीत वितळलेल्या कथिलाचा थर धातूंवर चढविण्यात येतो. यालाच आपण कल्हई करणे असे म्हणतो. तांब्याच्या आणि पितळेच्या भांड्यावर क्षरणामुळे हिरवट रंगाचा थर जमा होतो. हा हिरवट रंगाचा थर विषारी असतो. अशा भांड्यांमध्येताक, कढी किंवा आमटी ठेवल्यास ती कळकते.हे सर्व टाळण्यासाठीच कथिलीकरण केले जाते.
3. धनाग्रीकरण (Anodization) या पद्धतीत तांबे, अॅल्युमिनिअम यांसारख्या धातूंवर विद्युत अपघटनाद्वारे त्यांच्या ऑक्साइडचा पातळ, मजबूत असा लेप देतात. यासाठी तांबे किंवा अॅल्युमिनिअमची वस्तू धनाग्र म्हणून वापरतात. हा ऑक्साइडचा लेप पृष्ठभागावर सर्वत्र एकसारखा असल्याने धातूंचे क्षरण रोखण्यासाठी उपयोगी पडतो.

उदाहरणार्थ; जेव्हा अॅल्युमिनिअमचे धनाग्रीकरण करतात तेव्हा त्यावर तयार झालेल्या अॅल्युमिनिअम ऑक्साइडच्या पातळ थरामुळे त्याच्या खालील अॅल्युमिनिअमचा ऑक्सिजन आणि पाणी यांच्याशी संपर्क रोखला जातो. यामुळे पुढील ऑक्सिडीकरण रोखले जाते. धनाग्रीकरण करताना ऑक्साइडचा थर अधिक जाड करून हे संरक्षण अधिक वाढविता येते.

4. विद्युत विलेपन (Electeroplating) या पद्धतीमध्ये विद्युत अपघटनाद्वारे कमी अभिक्रियाशील धातूचा जास्त अभिक्रियाशील धातूवर थर देण्यात येतो. चांदी विलेपित चमचे, सोने विलेपित दागिने ही विद्युत विलेपनाची उदाहरणे आहेत.
5. संमिश्रीकरण (Alloying) सध्या वापरात असलेले बहुसंख्य धातुरूप पदार्थहे संमिश्र स्वरूपात असतात. यामागचा महत्त्वाचा हेतू म्हणजे धातूंची क्षरण पावण्याची तीव्रता कमी करणे. एका धातूमध्ये ठराविक प्रमाणात इतर धातूकिंवा अधातूमिसळून तयार होणाऱ्या एकजिनसी मिश्रणास संमिश्र म्हणतात. उदाहरणार्थ, ब्रॉन्झ हे 90 % तांबे व 10 % कथील यांच्यापासून तयार केलेले संमिश्र आहे. ब्रॉन्झचे पुतळे उन्हा पावसातही चांगले राहतात, हवा- पाण्याने डाग न पडणारे व न गंजणारे स्टील हे 74 % लोह, 18% क्रोमिअम व 8 % कार्बन यांच्यापासून तयार केलेले संमिश्र आहे. याप्रमाणेच आजकाल नाणी बनविण्यासाठी विशिष्ट प्रकारची संमिश्रेतयार केली जातात.