সৃজনশীলঃ ‘[A, B ও…’ বরিশাল বোর্ড ২০২৪ – খনিজ সম্পদ: ধাতু-অধাতু, রসায়ন (এসএসসি)

বিশুদ্ধ $H_2{\mathrm{SO}}_4$ বর্ণহীন তরল পদার্থ এবং যৌগটি আণবিক অবস্থায় থাকে। ফলে জলীয় দ্রবণে আয়নিত হয় না। অর্থাৎ $H^{+}$ আয়নে পরিণত হয় না। সুতরাং বিশুদ্ধ $H_2{\mathrm{SO}}_4$ এ হাইড্রোজেন আয়ন $\left(H^{+}\right)$অনুপস্থিত থাকে। তাহলে বলা যায়, বিশুদ্ধ $H_2{\mathrm{SO}}_4$, এসিডের বৈশিষ্ট্যসূচক ধর্ম প্রদর্শন করে না। এসব কারণে বিশুদ্ধ $H_2{\mathrm{SO}}_4$, এসিড হিসেবে ক্রিয়া করে না ।

উদ্দীপকের C মৌল হলো গ্যালেনা। নিচে গ্যালেনা হতে লেড ধাতু নিষ্কাশণ প্রক্রিয়া বর্ণনা করা হলো-

প্রকৃতিতে লেড প্রধানত গ্যালেনা আকরিক হিসেবে থাকে, যা প্রকৃতপক্ষে লেড সালফাইড (PbS)। ভূ-পৃষ্ঠে তা বহুস্থানে পাওয়া যায়। শিল্পক্ষেত্রে গ্যালেনা আকরিককে ভৌত পদ্ধতির সাহায্যে কিছুটা পরিশুদ্ধ করে বাতাসের উপস্থিতিতে উত্তপ্ত করা হয়, তখন তা জারিত হয়ে লেড অক্সাইডে রূপান্তরিত হয়।

$2\mathrm{PbS}\left(s\right)+3O_2\left(g\right)⟶2\mathrm{PbO}\left(s\right)+2{\mathrm{SO}}_2\left(g\right)$

পরবর্তীততে লেড অক্সাইডের সাথে গুঁড়া কোক বা কয়লা মিশিয়ে ছোট বাত্যাচুল্লিতে উত্তপ্ত করা হয়, তখন লেড অক্সাইড কার্বন দ্বারা বিজারিত হয়ে লেড ধাতুতে পরিণত হয়।

$\mathrm{PbO}\left(s\right)+C\left(s\right)⟶\mathrm{Pb}\left(l\right)+\mathrm{CO}\left(g\right)$

প্রথম ধাপে কিছু রেড সালফাইড বিক্রিয়া না করে অপরিবর্তিত থেকে যেতে পারে। এ কারণে, এর সাথে কিছু আয়রন যোগ করা হয়। যা লেড সালফাইডের সাথে বিক্রিয়া করে লেড ধাতুকে মুক্ত করে।

$\mathrm{PbS}\left(s\right)+\mathrm{Fe}\left(s\right)⟶\mathrm{Pb}\left(l\right)+\mathrm{FeS}\left(l\right)$

উদ্দীপকের A ও B মৌলের আকরিক যথাক্রমে বক্সাইট ও ক্যালামাইন।

ক্যালামাইনের সংকেত হলো ${\mathrm{ZnCO}}_3$ এবং বক্সাইটের সংকেত হলো ${\mathrm{Al}}_2{O}_3\cdot 2H_{2}O$। ক্যালামাইন হলো জিংকের আকরিক এবং বক্সাইট হলো অ্যালুমিনিয়ামের আকরিক। Al ও Zn ধাতু এদের আকরিক হতে নিষ্কাশনের ক্ষেত্রে ভিন্ন পদ্ধতি অনুসরণ করা হয়। নিম্নে বিষয়টি বিশ্লেষণ করা হলো:

ধাতু নিষ্কাশন মূলত তড়িৎ বিশ্লেষণ পদ্ধতিতে অথবা কার্বন বিজারণ পদ্ধতিতে সম্পন্ন করা হয়। এখানে অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশন তড়িৎ বিশ্লেষণ পদ্ধতিতে এবং জিংক নিষ্কাশন কার্বন বিজারণ পদ্ধতিতে করা হয়েছে।

কেননা, যে সকল ধাতু অধিক সক্রিয় তাদের নিষ্কাশন কার্বন বিজারণ প্রক্রিয়ায় সম্ভব নয়। গলিত আকরিক বা তাদের লবণের তড়িৎ বিশ্লেষণ পদ্ধতিতে উক্ত ধাতুসমূহ নিষ্কাশন করা হয়ে থাকে। এক্ষেত্রে বক্সাইট থেকে অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশন প্রক্রিয়ায় গলিত এবং অনার্দ্র বক্সাইট (যা মূলত অ্যালুমিনা) এর তড়িৎ বিশ্লেষণ করা হয়। ফলে অ্যালুমিনা $\left(A{l}_2{O}_3\right)$ বিয়োজিত হয়ে ${\mathrm{Al}}^{3+}$ ও $O^{2-}$ আয়ন উৎপন্ন হয় এবং নিম্নরূপ বিক্রিয়া দেয়-

${\mathrm{Al}}_2{O}_3⟶{\mathrm{Al}}^{3+}+O^{2-}$

${\mathrm{Al}}^{3+}+3e^{-}⟶\mathrm{Al}\left(l\right)$ (ক্যাথোডে বিক্রিয়া)

$O^{2-}-2e^{-}⟶O$ (অ্যানোডে বিক্রিয়া)

$O+O⟶O_2\left(g\right)$

অর্থাৎ বক্সাইট থেকে উৎপন্ন ${\mathrm{Al}}^{3+}$ আয়ন তড়িৎ বিশ্লেষণ পদ্ধতিতে ক্যাথোডে বিক্রিয়া করে গলিত অ্যালুমিনিয়াম উৎপন্ন করে। এক্ষেত্রে অনার্দ্র বক্সাইট বা অ্যালুমিনার উচ্চ গলনাঙ্ক 2050°C হ্রাসের জন্য ক্রায়োলাইট ${\mathrm{Na}}_3{\mathrm{AlF}}_6$ যোগ করা হয় ফলে এর গলনাঙ্ক (800 - 1000°C) এ নেমে আসে।

পক্ষান্তরে, সক্রিয়তা সিরিজ অনুসারে জিংক মধ্যম সক্রিয় হওয়ায় কোক কার্বন বা কার্বন মনোক্সাইড দ্বারা এর বিজারণ সম্ভব। এক্ষেত্রে কোক কার্বন ক্যালামাইন থেকে প্রাপ্ত জিংক অক্সাইডের অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে জিংক মুক্ত করতে সক্ষম হয়।

$\mathrm{ZnO}+C⟶\mathrm{Zn}+\mathrm{CO}$

তাই এ নিষ্কাশনে তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয় না। আর তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়া কার্বন বিজারণ পদ্ধতি অপেক্ষা অনেক ব্যয়বহুল হওয়ায়, লাভজনক কার্বন বিজারণ পদ্ধতিতেই জিংক নিষ্কাশন করা হয়ে থাকে।

সুতরাং ক্যালামাইন ও বক্সাইট হতে ধাতু নিষ্কাশন পদ্ধতি একই নয়।