मिश्र धातु

आप मिश्र धातु शब्द को “धातुओं के मिश्रण” के रूप में वर्णित देख सकते हैं, लेकिन यह थोड़ा भ्रामक है क्योंकि कुछ मिश्र धातुओं में केवल एक ही धातु होती है और इसे अन्य पदार्थों के साथ मिलाया जाता है जो अधातु हैं (उदाहरण के लिए कच्चा लोहा, किससे बना मिश्र धातु है) केवल एक धातु, लोहा, एक अधातु, कार्बन के साथ मिश्रित)। मिश्र धातु के बारे में सोचने का सबसे अच्छा तरीका एक ऐसी सामग्री है जो कम से कम दो अलग-अलग रासायनिक तत्वों से बनी होती है, जिनमें से एक धातु है। मिश्रधातु के अन्य घटक (जिन्हें मिश्रधातु एजेंट कहा जाता है) या तो धातु या अधातु हो सकते हैं और वे बहुत कम मात्रा में मौजूद होते हैं (कभी-कभी कुल के 1 प्रतिशत से भी कम)। यद्यपि एक मिश्र धातु कभी-कभी एक यौगिक हो सकती है (जिन तत्वों से इसे बनाया जाता है वे रासायनिक रूप से एक साथ बंधे होते हैं), यह आमतौर पर एक ठोस समाधान होता है (तत्वों के परमाणु बस आपस में मिश्रित होते हैं, जैसे पानी के साथ नमक मिलाया जाता है)। मिश्र धातु का घटक (अक्सर 90 प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करता है) या अधिक सामग्री) कहलाती है

मिश्रधातु की संरचना

यदि आप एक शक्तिशाली इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के माध्यम से किसी धातु को देखते हैं, तो आप उसके अंदर के परमाणुओं को एक नियमित संरचना में व्यवस्थित देख सकते हैं जिसे क्रिस्टलीय जाली कहा जाता है। मार्बल्स से भरे एक छोटे कार्डबोर्ड बॉक्स की कल्पना करें और आप लगभग यही देखेंगे। किसी मिश्र धातु में, मुख्य धातु के परमाणुओं के अलावा, पूरी संरचना में मिश्रधातु एजेंटों के परमाणु भी बिखरे होते हैं। मिश्र धातु (कल्पना करें कि कुछ प्लास्टिक की गेंदों को कार्डबोर्ड बॉक्स में डाला जाए ताकि वे खुद को कंचों के बीच बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित कर सकें।)

प्रतिस्थापन मिश्र
यदि मिश्र धातु एजेंट के परमाणु मुख्य धातु के परमाणुओं को प्रतिस्थापित करते हैं, तो हमें प्रतिस्थापन मिश्र धातु कहा जाता है। इस तरह का मिश्र धातु तभी बनेगा जब आधार धातु के परमाणु और मिश्रधातु एजेंट के परमाणु लगभग समान आकार के होंगे। अधिकांश प्रतिस्थापन मिश्र धातुओं में, घटक तत्व आवर्त सारणी में एक दूसरे के काफी करीब होते हैं। उदाहरण के लिए, पीतल, तांबे पर आधारित एक प्रतिस्थापन मिश्र धातु है जिसमें जस्ता के परमाणु 10-35 प्रतिशत परमाणुओं की जगह लेते हैं जो सामान्य रूप से तांबे में होते हैं। पीतल एक मिश्र धातु के रूप में काम करता है क्योंकि तांबा और जस्ता आवर्त सारणी में एक दूसरे के करीब होते हैं और उनके परमाणु लगभग समान आकार के होते हैं।

अंतरालीय मिश्र धातुएँ
मिश्रधातु तब भी बन सकती है जब मिश्रधातु बनाने वाले एजेंट या एजेंटों में ऐसे परमाणु हों जो मुख्य धातु की तुलना में बहुत छोटे हों। उस स्थिति में, एजेंट परमाणु मुख्य धातु परमाणुओं (अंतराल या “इंटरस्टिस”) के बीच फिसल जाते हैं, जिसे अंतरालीय मिश्र धातु कहा जाता है। स्टील एक अंतरालीय मिश्र धातु का एक उदाहरण है जिसमें लोहे की क्रिस्टलीय जाली में विशाल परमाणुओं के बीच अपेक्षाकृत कम संख्या में कार्बन परमाणु फिसलते हैं।

मिश्र धातुएँ कैसे व्यवहार करती हैं?
लोग मिश्र धातुएँ बनाते और उपयोग करते हैं क्योंकि धातुओं में किसी विशेष कार्य के लिए बिल्कुल सही गुण नहीं होते हैं। लोहा एक बेहतरीन निर्माण सामग्री है लेकिन स्टील (लोहे में थोड़ी मात्रा में गैर-धातु कार्बन मिलाकर बनाई गई मिश्र धातु) अधिक मजबूत, कठोर और जंग प्रतिरोधी है। एल्युमीनियम एक बहुत हल्की धातु है लेकिन यह अपने शुद्ध रूप में बहुत नरम भी होती है। मैग्नीशियम, मैंगनीज और तांबा धातुओं की थोड़ी मात्रा जोड़ें और आप ड्यूरालुमिन नामक एक शानदार एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाते हैं, जो हवाई जहाज बनाने के लिए पर्याप्त मजबूत है। मिश्रधातु हमेशा अपने एक या अधिक महत्वपूर्ण भौतिक गुणों (मजबूती, स्थायित्व, बिजली का संचालन करने की क्षमता, गर्मी झेलने की क्षमता आदि) में मुख्य धातु की तुलना में सुधार दिखाती है। आम तौर पर, मिश्रधातुएँ अपनी मुख्य धातुओं की तुलना में अधिक मजबूत और कठोर होती हैं, कम निंदनीय (काम करने में कठिन) और कम नमनीय (तारों में खींचने में कठिन) होती हैं।

मिश्र धातुएँ कैसे बनती हैं?
आपको “धातुओं के मिश्रण” के रूप में मिश्र धातु का विचार काफी भ्रमित करने वाला लग सकता है। आप ठोस धातु की दो गांठों को एक साथ कैसे मिला सकते हैं? मिश्र धातु बनाने का पारंपरिक तरीका तरल पदार्थ बनाने के लिए घटकों को गर्म करना और पिघलाना था, उन्हें एक साथ मिलाना था, और फिर उन्हें ठोस घोल (पानी में नमक जैसे घोल के ठोस समकक्ष) में ठंडा होने देना था। मिश्र धातु बनाने का एक वैकल्पिक तरीका घटकों को पाउडर में बदलना, उन्हें एक साथ मिलाना और फिर उन्हें उच्च दबाव और उच्च तापमान के संयोजन के साथ फ्यूज करना है। इस तकनीक को पाउडर धातुकर्म कहा जाता है। मिश्र धातु बनाने की तीसरी विधि धातु के टुकड़े की सतह परत में आयनों (बहुत कम या बहुत अधिक इलेक्ट्रॉन वाले परमाणु) की किरणों को आग लगाना है। आयन प्रत्यारोपण, जैसा कि ज्ञात है, मिश्र धातु बनाने का एक बहुत ही सटीक तरीका है। यह संभवतः इलेक्ट्रॉनिक सर्किट और कंप्यूटर चिप्स में उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक बनाने के तरीके के रूप में जाना जाता है। (आणविक बीम एपिटैक्सी पर हमारे लेख में इसके बारे में और पढ़ें।)

कुछ सामान्य मिश्र धातुएँ

विभिन्न प्रयोजनों के लिए करोड़ों विभिन्न मिश्रधातुओं का उपयोग किया जाता है। हमने नीचे दी गई तालिका में 20 अधिक सामान्य (या अन्यथा दिलचस्प) सूचीबद्ध किए हैं। अधिकांश मिश्रधातुओं में बहुत सारी भिन्नताएँ होती हैं और सटीक मिश्रण व्यापक रूप से भिन्न हो सकता है, इसलिए विभिन्न पुस्तकों में उद्धृत प्रतिशत के आंकड़े अक्सर सटीक रूप से सहमत नहीं होंगे।