తరగతి IX లో మీరు వివిధ మూలకాల గురించి తెలుసుకున్నారు. మూలకాలను వాటి లక్షణాల ఆధారంగా లోహాలు లేదా అలోహాలుగా వర్గీకరించవచ్చని మీరు చూశారు.

• మీ రోజువారీ జీవితంలో లోహాలు మరియు అలోహాల యొక్క కొన్ని ఉపయోగాలను ఆలోచించండి.
• మూలకాలను లోహాలు లేదా అలోహాలుగా వర్గీకరించేటప్పుడు మీరు ఏ లక్షణాలను ఆలోచించారు?
• ఈ లక్షణాలు మూలకాల ఉపయోగాలకు ఎలా సంబంధించినవి?
  కొన్ని లక్షణాలను వివరంగా పరిశీలిద్దాం.

3.1 భౌతిక లక్షణాలు

3.1.1 లోహాలు

పదార్థాలను సమూహాలుగా వర్గీకరించడానికి సులభమైన మార్గం వాటి భౌతిక లక్షణాలను పోల్చడం ద్వారా. కింది కృత్యాల సహాయంతో దీనిని అధ్యయనం చేద్దాం. కృత్యాలు 3.1 నుండి 3.6 వరకు చేయడానికి, ఇనుము, రాగి, అల్యూమినియం, మెగ్నీషియం, సోడియం, సీసం, జింక్ మరియు సులభంగా లభించే ఏదైనా ఇతర లోహం యొక్క నమూనాలను సేకరించండి.

కృత్యం 3.1

• ఇనుము, రాగి, అల్యూమినియం మరియు మెగ్నీషియం నమూనాలను తీసుకోండి. ప్రతి నమూనా యొక్క రూపాన్ని గమనించండి.
• సాండ్ పేపర్తో రుద్దడం ద్వారా ప్రతి నమూనా యొక్క ఉపరితలాన్ని శుభ్రం చేసి, వాటి రూపాన్ని మళ్లీ గమనించండి.

లోహాలు, వాటి స్వచ్ఛమైన స్థితిలో, మెరిసే ఉపరితలాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఈ లక్షణాన్ని లోహపు ద్యుతి (మెటాలిక్ లస్టర్) అంటారు.

కృత్యం 3.2

• ఇనుము, రాగి, అల్యూమినియం మరియు మెగ్నీషియం యొక్క చిన్న ముక్కలను తీసుకోండి. ఈ లోహాలను పదునైన కత్తితో కత్తిరించడానికి ప్రయత్నించండి మరియు మీ పరిశీలనలను గుర్తించండి.

• సోడియం లోహం యొక్క ఒక ముక్కను టాంగ్స్తో పట్టుకోండి.

  జాగ్రత్త: సోడియం లోహాన్ని ఎల్లప్పుడూ జాగ్రత్తగా నిర్వహించండి. ఫిల్టర్ పేపర్ మడతల మధ్య నొక్కడం ద్వారా దానిని ఎండబెట్టండి.

• దానిని వాచ్-గ్లాస్పై ఉంచి, కత్తితో కత్తిరించడానికి ప్రయత్నించండి.

• మీరు ఏమి గమనించారు?

లోహాలు సాధారణంగా గట్టిగా ఉంటాయని మీరు కనుగొంటారు. గట్టితనం లోహం నుండి లోహానికి మారుతుంది.

కృత్యం 3.3

• ఇనుము, జింక్, సీసం మరియు రాగి ముక్కలను తీసుకోండి.
• ఏదైనా ఒక లోహాన్ని ఇనుప బ్లాక్పై ఉంచి, సుత్తితో నాలుగు లేదా ఐదు సార్లు కొట్టండి. మీరు ఏమి గమనించారు?
• ఇతర లోహాలతో పునరావృతం చేయండి.
• ఈ లోహాల ఆకారంలో మార్పును రికార్డ్ చేయండి.

కొన్ని లోహాలను సన్నని రేకులుగా కొట్టవచ్చని మీరు కనుగొంటారు. ఈ లక్షణాన్ని తాపీత్వం (మాలియబిలిటీ) అంటారు. బంగారం మరియు వెండి చాలా తాపీయమైన లోహాలు అని మీకు తెలుసా?

కృత్యం 3.4

• మీరు రోజువారీ జీవితంలో చూసిన వైర్లు ఉన్న లోహాల జాబితాను తయారు చేయండి.

లోహాలు సన్నని తీగలుగా లాగబడే సామర్థ్యాన్ని తన్యత (డక్టిలిటీ) అంటారు. బంగారం చాలా తన్యమైన లోహం. ఒక గ్రాము బంగారం నుండి సుమారు $2 km$ పొడవు గల తీగను తయారు చేయవచ్చని తెలుసుకోవడం మీకు ఆశ్చర్యం కలిగిస్తుంది.

వాటి తాపీత్వం మరియు తన్యత వల్లనే లోహాలకు మన అవసరాలకు అనుగుణంగా వివిధ ఆకారాలు ఇవ్వవచ్చు.

వంట పాత్రలు తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే కొన్ని లోహాలను మీరు పేర్కొనగలరా? ఈ లోహాలు పాత్రలు తయారు చేయడానికి ఎందుకు ఉపయోగించబడతాయో మీకు తెలుసా? సమాధానం కనుగొనడానికి కింది కృత్యాన్ని చేద్దాం.

కృత్యం 3.5

• ఒక అల్యూమినియం లేదా రాగి తీగను తీసుకోండి. ఈ తీగను స్టాండ్పై, ఫిగ్ 3.1లో చూపిన విధంగా, బిగించండి.
• మైనంతో స్వేచ్ఛా చివర ఉన్న తీగకు ఒక పిన్ను అతుక్కోండి.
• అది బిగించబడిన ప్రదేశం దగ్గర స్పిరిట్ లాంప్, కొవ్వొత్తి లేదా బర్నర్తో తీగను వేడి చేయండి.
• కొంత సమయం తర్వాత మీరు ఏమి గమనించారు?
• మీ పరిశీలనలను గుర్తించండి. లోహపు తీగ కరిగిపోతుందా?

చిత్రం 3.1 లోహాలు ఉష్ణం యొక్క మంచి వాహకాలు.

పై కృత్యం లోహాలు ఉష్ణం యొక్క మంచి వాహకాలు మరియు అధిక ద్రవీభవన స్థానాలను కలిగి ఉంటాయని చూపిస్తుంది. ఉష్ణం యొక్క ఉత్తమ వాహకాలు వెండి మరియు రాగి. సీసం మరియు పాదరసం సాపేక్షంగా పేలవమైన ఉష్ణ వాహకాలు.

లోహాలు విద్యుత్ను కూడా వహిస్తాయా? కనుగొందాం.

కృత్యం 3.6

• ఫిగ్ 3.2లో చూపిన విధంగా ఒక విద్యుత్ వలయాన్ని ఏర్పాటు చేయండి.
• పరీక్షించాల్సిన లోహాన్ని టెర్మినల్స్ $A$ మరియు $B$ మధ్య చూపిన విధంగా వలయంలో ఉంచండి.
• బల్బు వెలుగుతుందా? ఇది ఏమి సూచిస్తుంది?

చిత్రం 3.2 లోహాలు విద్యుత్ యొక్క మంచి వాహకాలు.

మీ ఇళ్లలో కరెంటును మోసుకెళ్లే వైర్లు పాలీవినైల్ క్లోరైడ్ (PVC) లేదా రబ్బరు వంటి పదార్థంతో పూత కలిగి ఉంటాయని మీరు చూసి ఉండవచ్చు. విద్యుత్ వైర్లు అటువంటి పదార్థాలతో ఎందుకు పూయబడతాయి?

లోహాలు గట్టి ఉపరితలాన్ని కొట్టినప్పుడు ఏమి జరుగుతుంది? అవి ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేస్తాయా? గట్టి ఉపరితలంపై కొట్టినప్పుడు ధ్వనిని ఉత్పత్తి చేసే లోహాలు ధ్వనిస్ఫుటమైనవి (సోనోరస్) అని చెప్పబడతాయి. పాఠశాల గంటలు లోహాలతో ఎందుకు తయారు చేయబడతాయో మీరు ఇప్పుడు చెప్పగలరా?

3.1.2 అలోహాలు

మునుపటి తరగతిలో లోహాలతో పోల్చినప్పుడు చాలా తక్కువ అలోహాలు ఉన్నాయని మీరు తెలుసుకున్నారు. అలోహాలకు కొన్ని ఉదాహరణలు కార్బన్, సల్ఫర్, అయోడిన్, ఆక్సిజన్, హైడ్రోజన్ మొదలైనవి. అలోహాలు ఘనపదార్థాలు లేదా వాయువులు, బ్రోమిన్ మినహాయింపు, ఇది ఒక ద్రవం.
అలోహాలు కూడా లోహాల వలె భౌతిక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయా? కనుగొందాం.

కృత్యం 3.7

• కార్బన్ (బొగ్గు లేదా గ్రాఫైట్), సల్ఫర్ మరియు అయోడిన్ నమూనాలను సేకరించండి.
• ఈ అలోహాలతో కృత్యాలు 3.1 నుండి 3.4 మరియు 3.6 ను నిర్వహించి, మీ పరిశీలనలను రికార్డ్ చేయండి.

లోహాలు మరియు అలోహాలకు సంబంధించిన మీ పరిశీలనలను పట్టిక 3.1లో సంకలనం చేయండి.

పట్టిక 3.1

పట్టిక 3.1లో రికార్డ్ చేసిన పరిశీలనల ఆధారంగా, తరగతిలో లోహాలు మరియు అలోహాల సాధారణ భౌతిక లక్షణాలను చర్చించండి. మనం మూలకాలను వాటి భౌతిక లక్షణాల ఆధారంగా మాత్రమే సమూహాలుగా వర్గీకరించలేమని మీరు తీర్మానించి ఉండాలి, ఎందుకంటే చాలా మినహాయింపులు ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు -

(i) పాదరసం మినహా అన్ని లోహాలు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఘనపదార్థాలుగా ఉంటాయి. కృత్యం 3.5లో, లోహాలు అధిక ద్రవీభవన స్థానాలను కలిగి ఉన్నాయని మీరు గమనించారు, కానీ గాలియం మరియు సీసియం చాలా తక్కువ ద్రవీభవన స్థానాలను కలిగి ఉంటాయి. మీరు వాటిని మీ అరచేతిపై ఉంచినట్లయితే ఈ రెండు లోహాలు కరిగిపోతాయి.

(ii) అయోడిన్ ఒక అలోహం కానీ అది మెరిసేది.

(iii) కార్బన్ ఒక అలోహం, ఇది వివిధ రూపాల్లో ఉండగలదు. ప్రతి రూపాన్ని స్వరూపాంతరం (అలోట్రోప్) అంటారు. వజ్రం, కార్బన్ యొక్క ఒక స్వరూపాంతరం, తెలిసిన hardest సహజ పదార్థం మరియు చాలా అధిక ద్రవీభవన మరియు బాష్పీభవన స్థానాలను కలిగి ఉంటుంది. గ్రాఫైట్, కార్బన్ యొక్క మరొక స్వరూపాంతరం, విద్యుత్ యొక్క వాహకం.

(iv) క్షార లోహాలు (లిథియం, సోడియం, పొటాషియం) చాలా మృదువుగా ఉంటాయి, అవి కత్తితో కత్తిరించబడతాయి. అవి తక్కువ సాంద్రత మరియు తక్కువ ద్రవీభవన స్థానాలను కలిగి ఉంటాయి.

వాటి రసాయన లక్షణాల ఆధారంగా మూలకాలను లోహాలు మరియు అలోహాలుగా మరింత స్పష్టంగా వర్గీకరించవచ్చు.

కృత్యం 3.8

• ఒక మెగ్నీషియం రిబ్బన్ మరియు కొంత సల్ఫర్ పొడిని తీసుకోండి.
• మెగ్నీషియం రిబ్బన్ను కాల్చండి. ఏర్పడిన బూడిదను సేకరించి, నీటిలో కరిగించండి.
• ఫలిత ద్రావణాన్ని ఎరుపు మరియు నీలి లిట్మస్ పేపర్లతో పరీక్షించండి.
• మెగ్నీషియం కాల్చడం వల్ల ఏర్పడిన ఉత్పత్తి ఆమ్ల లక్షణం కలిగినదా లేదా క్షార లక్షణం కలిగినదా?
• ఇప్పుడు సల్ఫర్ పొడిని కాల్చండి. ఉత్పత్తి అయిన పొగను సేకరించడానికి కాల్చే సల్ఫర్ పైన ఒక టెస్ట్ ట్యూబ్ను ఉంచండి.
• పై టెస్ట్ ట్యూబ్కు కొంత నీరు కలిపి కుదుపుము.
• ఈ ద్రావణాన్ని నీలి మరియు ఎరుపు లిట్మస్ పేపర్లతో పరీక్షించండి.
• సల్ఫర్ కాల్చడం వల్ల ఏర్పడిన ఉత్పత్తి ఆమ్ల లక్షణం కలిగినదా లేదా క్షార లక్షణం కలిగినదా?
• మీరు ఈ ప్రతిచర్యలకు సమీకరణాలు రాయగలరా?

చాలా అలోహాలు నీటిలో కరిగినప్పుడు ఆమ్ల ఆక్సైడ్లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. మరోవైపు, చాలా లోహాలు, క్షార ఆక్సైడ్లను ఇస్తాయి. మీరు తదుపరి విభాగంలో ఈ లోహ ఆక్సైడ్ల గురించి మరింత తెలుసుకుంటారు.

3.2 లోహాల రసాయన లక్షణాలు

మేము కింది విభాగాలు 3.2.1 నుండి 3.2.4 వరకు లోహాల రసాయన లక్షణాల గురించి తెలుసుకుంటాము. దీని కోసం, కింది లోహాల నమూనాలను సేకరించండి: అల్యూమినియం, రాగి, ఇనుము, సీసం, మెగ్నీషియం, జింక్ మరియు సోడియం.

3.2.1 లోహాలు గాలిలో కాల్చినప్పుడు ఏమి జరుగుతుంది?

మెగ్నీషియం గాలిలో మెరుస్తూ తెల్లటి జ్వాలతో మండుతుందని మీరు కృత్యం 3.8లో చూశారు. అన్ని లోహాలు ఒకే విధంగా చర్య జరుపుతాయా? కింది కృత్యాన్ని చేయడం ద్వారా తనిఖీ చేద్దాం.

కృత్యం 3.9

జాగ్రత్త: కింది కృత్యానికి ఉపాధ్యాయుని సహాయం అవసరం. విద్యార్థులు కంటి రక్షణ ధరించడం మంచిది.

• పైన తీసుకున్న ఏదైనా నమూనాను టాంగ్స్తో పట్టుకొని, జ్వాల పైన కాల్చడానికి ప్రయత్నించండి. ఇతర లోహ నమూనాలతో పునరావృతం చేయండి.
• ఏర్పడిన ఉత్పత్తిని సేకరించండి.
• ఉత్పత్తులు మరియు లోహ ఉపరితలం చల్లబరచండి.
• ఏ లోహాలు సులభంగా మండుతాయి?
• లోహం మండినప్పుడు మీరు ఏ జ్వాల రంగును గమనించారు?
• కాల్చిన తర్వాత లోహ ఉపరితలం ఎలా కనిపిస్తుంది?
• ఆక్సిజన్ పట్ల వాటి చర్యాశీలత యొక్క తగ్గుతున్న క్రమంలో లోహాలను అమర్చండి.
• ఉత్పత్తులు నీటిలో కరుగుతాయా?

దాదాపు అన్ని లోహాలు ఆక్సిజన్తో కలిసి లోహ ఆక్సైడ్లను ఏర్పరుస్తాయి.

లోహం + ఆక్సిజన్ $\rightarrow$ లోహ ఆక్సైడ్

ఉదాహరణకు, రాగిని గాలిలో వేడి చేసినప్పుడు, అది ఆక్సిజన్తో కలిసి రాగి(II) ఆక్సైడ్, ఒక నల్ల ఆక్సైడ్ను ఏర్పరుస్తుంది.

$\underset{\text{ (Copper) }}{2 Cu+O_2} \to \underset{\text{ (Copper(II) oxide) }}{2 CuO}$

అదేవిధంగా, అల్యూమినియం అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ను ఏర్పరుస్తుంది.

$\underset{\text{(Aluminium)}}{4Al}+ 3O_2 \to \underset{\text{(Aluminium oxide)}}{2Al_2O_3}$

రాగి ఆక్సైడ్ హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంతో ఎలా చర్య జరుపుతుందో అధ్యాయం 2 నుండి గుర్తుకు తెచ్చుకోండి. లోహ ఆక్సైడ్లు ప్రకృతిలో క్షారమైనవని మేము తెలుసుకున్నాము. కానీ అల్యూమినియం ఆక్సైడ్, జింక్ ఆక్సైడ్ వంటి కొన్ని లోహ ఆక్సైడ్లు ఆమ్ల మరియు క్షార ప్రవర్తన రెండింటినీ చూపుతాయి. ఆమ్లాలు మరియు క్షారాలు రెండింటితో చర్య జరిపి లవణాలు మరియు నీటిని ఉత్పత్తి చేసే అటువంటి లోహ ఆక్సైడ్లను ద్విగుణ ఆక్సైడ్లు (ఆంఫోటెరిక్ ఆక్సైడ్స్) అంటారు. అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ కింది విధంగా ఆమ్లాలు మరియు క్షారాలతో చర్య జరుపుతుంది -

$ Al_2O_3 + 6HCl \to 2AlCl_3 + 3H_2O $

$ Al_2O_3 + 2NaOH \to \underset{\text{(Sodium aluminate)}}{2NaAlO_2} + H_2O $

చాలా లోహ ఆక్సైడ్లు నీటిలో కరగవు, కానీ వీటిలో కొన్ని క్షారాలను ఏర్పరచడానికి నీటిలో కరుగుతాయి. సోడియం ఆక్సైడ్ మరియు పొటాషియం ఆక్సైడ్ క్షారాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి నీటిలో కరుగుతాయి -

$ \begin{aligned} & Na_2 O(s)+H_2 O(l) \to 2 NaOH(aq) \\ & K_2 O(s)+H_2 O(l) \to 2 KOH(aq) \end{aligned} $

అన్ని లోహాలు ఆక్సిజన్తో ఒకే రేటుతో చర్య జరపవని మేము కృత్యం 3.9లో గమనించాము. వివిధ లోహాలు ఆక్సిజన్ పట్ల వివిధ చర్యాశీలతను చూపుతాయి. పొటాషియం మరియు సోడియం వంటి లోహాలు చాలా శక్తివంతంగా చర్య జరుపుతాయి, అవి బహిరంగంగా ఉంచినట్లయితే అగ్నిని పట్టుకుంటాయి. అందువల్ల, వాటిని రక్షించడానికి మరియు అనుకోకుండా అగ్నిని నివారించడానికి, అవి కిరోసిన్ నూనెలో ముంచి ఉంచబడతాయి. సాధారణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, మెగ్నీషియం, అల్యూమినియం, జింక్, సీసం మొదలైన లోహాల ఉపరితలాలు సన్నని ఆక్సైడ్ పొరతో కప్పబడి ఉంటాయి. రక్షిత ఆక్సైడ్ పొర లోహాన్ని మరింత ఆక్సీకరణం నుండి నిరోధిస్తుంది. ఇనుము వేడి చేసినప్పుడు మండదు, కానీ ఇనుప దుమ్ము బర్నర్ జ్వాలలో చల్లినప్పుడు శక్తివంతంగా మండుతుంది. రాగి మండదు, కానీ వేడి లోహం రాగి(II) ఆక్సైడ్ యొక్క నల్ల రంగు పొరతో పూత పూయబడుతుంది. వెండి మరియు బంగారం అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా ఆక్సిజన్తో చర్య జరపవు.

మీకు తెలుసా?

అల్యూమినియం యొక్క మందమైన ఆక్సైడ్ పొరను ఏర్పరచే ప్రక్రియను అనోడైజింగ్ అంటారు. అల్యూమినియం గాలికి గురైనప్పుడు సన్నని ఆక్సైడ్ పొరను అభివృద్ధి చేస్తుంది. ఈ అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ పూత దానిని తదుపరి తుప్పు పట్టడానికి నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. ఆక్సైడ్ పొరను మందంగా చేయడం ద్వారా నిరోధకతను మరింత మెరుగుపరచవచ్చు. అనోడైజింగ్ సమయంలో, శుభ్రమైన అల్యూమినియం వస్తువును యానోడ్గా చేస్తారు మరియు దానిని సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం ద్వారా విద్యుద్విశ్లేషణ చేస్తారు. యానోడ్ వద్ద విడుదలయ్యే ఆక్సిజన్ వాయువు అల్యూమినియంతో చర్య జరిపి మందమైన రక్షిత ఆక్సైడ్ పొరను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ ఆక్సైడ్ పొరను సులభంగా రంగు వేయవచ్చు, తద్వారా అల్యూమినియం వస్తువులకు ఆకర్షణీయమైన ముగింపు ఇవ్వవచ్చు.

కృత్యం 3.9 చేసిన తర్వాత, ఇక్కడ తీసుకున్న లోహ నమూనాలలో సోడియం చాలా చర్యాశీలమైనదని మీరు గమనించి ఉండాలి. మెగ్నీషియం యొక్క చర్య తక్కువ శక్తివంతంగా ఉంటుంది, అంటే అది సోడియంలా చర్యాశీలమైనది కాదు. కానీ ఆక్సిజన్లో మండడం జింక్, ఇనుము, రాగి లేదా సీసం యొక్క చర్యాశీలత గురించి నిర్ణయించడంలో మాకు సహాయపడదు. ఈ లోహాల చర్యాశీలత యొక్క క్రమాన్ని గురించి తీర్మానానికి రావడానికి మరికొన్ని చర్యలను చూద్దాం.

3.2.2 లోహాలు నీటితో చర్య జరిపినప్పుడు ఏమి జరుగుతుంది?

కృత్యం 3.10

జాగ్రత్త: ఈ కృత్యానికి ఉపాధ్యాయుని సహాయం అవసరం.

• కృత్యం 3.9లో వలె అదే లోహాల నమూనాలను సేకరించండి.
• నమూనాల యొక్క చిన్న ముక్కలను చల్లని నీటితో సగం నిండిన బీకర్ల