BPSC 70वीं CCE प्रारंभिक सामान्य अध्ययन · प्रश्न 62 / 143

सही — B, एल्यूमिनियम। प्रश्न को इस तरह पढ़िए : "निम्नलिखित में से किस धातु के महत्वपूर्ण अयस्क कोरंडम और क्रायोलाइट हैं ?" — छपा हुआ वाक्य उलटा है, पर रसायन में कोई संदेह नहीं। कोरंडम क्रिस्टलीय एल्यूमिनियम ऑक्साइड है, Al2O3 : वही यौगिक जिसे एल्यूमिना कहते हैं, मोह्स पैमाने पर कठोरता 9 (हीरे के बाद दूसरे स्थान पर), और वही खनिज जिसकी रंगीन किस्में माणिक (रूबी) हैं, जिसे क्रोमियम के अंश लाल कर देते हैं, तथा नीलम (सफ़ायर), जिसे लोहा और टाइटेनियम नीला कर देते हैं। क्रायोलाइट सोडियम हेक्साफ्लोरोएल्यूमिनेट है, Na3AlF6 — फिर एक एल्यूमिनियम यौगिक, जिसका खनन ऐतिहासिक रूप से ग्रीनलैंड के इविगटुट में होता था जब तक वह निक्षेप समाप्त नहीं हो गया, और अब यह संश्लेषित बनाया जाता है क्योंकि उद्योग इसके बिना काम नहीं चला सकता। इस प्रकार दोनों खनिजों में एल्यूमिनियम है, और विकल्प-सूची में और कोई धातु उनमें नहीं। क्रायोलाइट की भूमिका अधिक दिलचस्प है : हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रम में, जिसे 1886 में संयुक्त राज्य अमेरिका में चार्ल्स मार्टिन हॉल और फ़्रांस में पॉल हेरॉल्ट ने स्वतंत्र रूप से खोजा, शुद्ध किए गए एल्यूमिना को लगभग 950-980 डिग्री सेल्सियस पर पिघले क्रायोलाइट के स्नान में घोला जाता है। अकेला एल्यूमिना 2,000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर ही पिघलता है, जिससे विद्युत् अपघटन असंभव हो जाता; क्रायोलाइट में घोलने से कार्य-ताप 1,000 डिग्री से नीचे आ जाता है और गलनांश विद्युत्-चालक बन जाता है, तथा पिघला एल्यूमिनियम कार्बन-आस्तरित कैथोड पर एकत्र होता है। भारतीय पाठ्यपुस्तकों की मानक सूचियाँ एल्यूमिनियम के अयस्कों में बॉक्साइट, क्रायोलाइट, कोरंडम, ऐलुनाइट और केओलिनाइट को एक साथ गिनाती हैं, और यह प्रश्न उसी सूची से निकला है — यद्यपि व्यावसायिक व्यवहार में जिस अयस्क का प्रगलन होता है वह बॉक्साइट है, और क्रायोलाइट कच्चे माल के बजाय विद्युत्-अपघट्य है।

• (a)चाँदी — चाँदी के अयस्क सल्फ़ाइड और हैलाइड हैं — अर्जेंटाइट/एकैंथाइट (Ag2S) तथा हॉर्न सिल्वर या क्लोरार्जिराइट (AgCl) — और दुनिया की अधिकांश चाँदी वास्तव में सीसा, जस्ता और ताँबे के प्रगलन के उप-उत्पाद के रूप में मिलती है। न कोरंडम जैसे ऑक्साइड में चाँदी है, न क्रायोलाइट जैसे फ्लोराइड में।
• (c)लोहा — लोहे के अयस्क हेमेटाइट (Fe2O3), मैग्नेटाइट (Fe3O4), लिमोनाइट और सिडेराइट (FeCO3) हैं। हेमेटाइट भी एक ऑक्साइड है, और यही समानता उन अभ्यर्थियों को फँसाती है जिन्हें आधा-अधूरा याद है कि कोरंडम 'एक ऑक्साइड' है — पर कोरंडम का ऑक्साइड एल्यूमिनियम का है, और कोरंडम में लोहा केवल नीलम को रंग देने वाली अशुद्धि के रूप में आता है।
• (d)टिन — टिन का व्यावहारिक रूप से एक ही व्यावसायिक अयस्क है, कैसिटेराइट (SnO2), जिसे टिनस्टोन भी कहते हैं; भारत में इसका खनन मुख्यतः छत्तीसगढ़ के बस्तर क्षेत्र में होता है। न कोरंडम का टिन से कोई संबंध है, न क्रायोलाइट का, और टिन की धातुकर्म प्रक्रिया कार्बन-अपचयन वाला प्रगलन है, फ्लोराइड स्नान माँगने वाला विद्युत्-अपघटनी प्रक्रम नहीं।

अयस्क वह खनिज है जिससे किसी धातु को लाभप्रद रूप से निकाला जा सके — हर अयस्क खनिज होता है, पर किसी धातु का हर खनिज उसका अयस्क नहीं होता। यह भेद एल्यूमिनियम से बेहतर और कोई तत्त्व नहीं समझाता। यह पृथ्वी की भूपर्पटी में लगभग 8 प्रतिशत के साथ सर्वाधिक प्रचुर धातु है और ऑक्सीजन तथा सिलिकॉन के बाद तीसरा सर्वाधिक प्रचुर तत्त्व, फिर भी 1880 के दशक तक यह एक बहुमूल्य कौतुक बना रहा, क्योंकि इसके ऑक्साइड का बंध इतना मज़बूत है कि लोहे के लिए काम आने वाला कार्बन-अपचयन उसे तोड़ ही नहीं पाता। दो खोजों ने यह बदला : बायर प्रक्रम (कार्ल योज़ेफ़ बायर, 1888), जो बॉक्साइट को गर्म कॉस्टिक सोडा में पचाकर शुद्ध एल्यूमिना देता है, और 1886 का हॉल-हेरॉल्ट विद्युत्-अपघटनी प्रक्रम, जो उसी एल्यूमिना को क्रायोलाइट स्नान में अपचयित करता है। बॉक्साइट स्वयं कोई एक खनिज नहीं, बल्कि गिब्साइट, बोहमाइट और डायस्पोर का अपक्षयित लेटराइटी मिश्रण है।

तर्क का रास्ता बस दोनों खनिज-नामों को खोल देना है। क्रायोलाइट उसी क्षण अपना भेद खोल देता है जिसने उसका सूत्र Na3AlF6 सीखा है, और कोरंडम उसके सामने जिसे याद है कि माणिक और नीलम एल्यूमिनियम ऑक्साइड हैं — यह तथ्य UPSC स्वयं सीधे पूछ चुका है। यदि दोनों में से कोई सूत्र न आए, तो दूसरे छोर से चलिए : बचे हुए हर विकल्प का एक पहचान-अयस्क है जिसे अभ्यर्थी प्रायः जानता है — टिन के लिए कैसिटेराइट, लोहे के लिए हेमेटाइट और मैग्नेटाइट, चाँदी के लिए अर्जेंटाइट — और इनमें से कोई नाम कोरंडम या क्रायोलाइट से मिलता-जुलता नहीं। साथ रखने लायक एकमात्र निर्णायक तथ्य यह है कि क्रायोलाइट एल्यूमिनियम सेल का पिघला विद्युत्-अपघट्य है; यही एक ब्यौरा धातु की पहचान करा देता है और यह भी समझा देता है कि एक फ्लोराइड खनिज याद ही क्यों रखा जाता है।

• कोरंडम Al2O3 है, मोह्स कठोरता 9; माणिक क्रोमियम से रंगा कोरंडम है और नीलम लोहे तथा टाइटेनियम से, जबकि एमरी दानेदार अशुद्ध कोरंडम है जो अपघर्षक के रूप में काम आता है।
• क्रायोलाइट Na3AlF6 (सोडियम हेक्साफ्लोरोएल्यूमिनेट) है; ग्रीनलैंड के इविगटुट का प्राकृतिक निक्षेप खनन से समाप्त हो गया और औद्योगिक क्रायोलाइट अब संश्लेषित है।
• हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रम, 1886 : लगभग 950-980 °C पर पिघले क्रायोलाइट में घुले एल्यूमिना का कार्बन एनोडों से विद्युत् अपघटन किया जाता है, जिससे शुद्ध एल्यूमिना के 2,000 °C से ऊपर वाले कार्य-ताप में भारी कमी आ जाती है।
• बॉक्साइट — गिब्साइट, बोहमाइट और डायस्पोर का लेटराइटी मिश्रण — व्यावसायिक अयस्क है; बायर प्रक्रम (1888) प्रगलन से पहले उसे एल्यूमिना में बदलता है।
• एल्यूमिनियम पृथ्वी की भूपर्पटी में सर्वाधिक प्रचुर धातु है (लगभग 8%) और ऑक्सीजन तथा सिलिकॉन के बाद कुल मिलाकर तीसरा सर्वाधिक प्रचुर तत्त्व।

• यह मान लेना कि कोरंडम लोहे का खनिज है, क्योंकि हेमेटाइट भी एक ऑक्साइड है — कोरंडम की धातु एल्यूमिनियम है; लोहा उसमें केवल रंग देने वाली अशुद्धि के रूप में आता है
• क्रायोलाइट को एल्यूमिनियम का कच्चा माल समझ लेना; वह प्रगलन सेल का विलायक और विद्युत्-अपघट्य है, जबकि धातु बॉक्साइट से आती है
• अयस्क और खनिज को एक मान लेना — कोरंडम और क्रायोलाइट एल्यूमिनियम के खनिज हैं, पर धातु के लिए वास्तव में जिसका खनन होता है वह बॉक्साइट है

BPSC इसे खनिज-से-धातु वाली एक-पंक्ति की स्मृति-जाँच के रूप में पूछता है, कभी-कभी वाक्य-रचना को यहाँ की तरह उलट-पुलट कर, इसलिए पहला काम यह पहचानना है कि पूछा क्या जा रहा है। UPSC उसी तथ्य को किसी अनुप्रयोग में लपेटकर पसंद करता है — यह पूछकर कि माणिक और नीलम रासायनिक रूप से क्या हैं, या किसी प्राकृतिक पदार्थ को उसके तत्त्व से मिलाने को कहकर, या यह पूछकर कि एल्यूमिनियम प्रगलक वहाँ क्यों लगता है जहाँ बिजली सस्ती हो, अयस्क नहीं।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  एल्यूमिनियम के निष्कर्षण के हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रम में क्रायोलाइट का उपयोग मुख्यतः किसलिए होता है ?

  • (a)एल्यूमिना के लिए अपचायक का काम करने के लिए
  • (b)एल्यूमिना का गलनांक घटाने और गलनांश को चालक बनाने के लिए
  • (c)कार्बन एनोडों को ऑक्सीकरण से बचाने के लिए
  • (d)बॉक्साइट से सिलिका की अशुद्धियाँ हटाने के लिए

  उत्तर(b) एल्यूमिना का गलनांक घटाने और गलनांश को चालक बनाने के लिए — पिघले क्रायोलाइट में घुल जाने पर एल्यूमिना का विद्युत् अपघटन 2,000 °C से ऊपर के बजाय लगभग 950-980 °C पर हो जाता है।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  कैसिटेराइट निम्नलिखित में से किस धातु का महत्वपूर्ण अयस्क है ?

  • (a)टिन
  • (b)जस्ता
  • (c)सीसा
  • (d)निकल

  उत्तर(a) टिन — कैसिटेराइट (SnO2), जिसे टिनस्टोन भी कहते हैं, व्यावहारिक रूप से टिन का एकमात्र व्यावसायिक अयस्क है।