5 Most SAQ’s of Principles of Metallurgy Chapter in Class 10th Physical Science (TS/AP)

4 Marks

SAQ-1 : What would happen if corrosion of metals is not prevented?

For Backbenchers 😎

Corrosion is when metal objects slowly deteriorate over time. This is a big problem because it can lead to a lot of bad things happening. Here are the main consequences of metal corrosion:

  1. Destruction of Metal: Corrosion gradually ruins metal things like cars or buildings. This makes them weaker and less reliable.
  2. Weakened Structures: If metal structures like bridges or buildings corrode, they can become so weak that they might break or collapse, causing a lot of damage.
  3. Safety Hazards: When metal corrodes, it can break and become sharp. This can hurt people and even introduce harmful substances into their bodies.
  4. Increased Costs: Dealing with corroded metal costs a lot of money because you have to do frequent repairs or replace the corroded parts. This adds up to higher expenses.
  5. Aesthetic Issues: Corrosion makes metal look bad. This is a big problem when the metal is in places where it can be seen, like on the outside of a building.

So, it’s really important to prevent metal corrosion to avoid these problems. It helps to keep metal objects strong, safe, and looking good, while also saving money.

మన తెలుగులో

కాలక్రమేణా లోహ వస్తువులు నెమ్మదిగా క్షీణించడాన్ని తుప్పు అంటారు. ఇది చాలా పెద్ద సమస్య ఎందుకంటే ఇది చాలా చెడు విషయాలకు దారి తీస్తుంది. మెటల్ తుప్పు యొక్క ప్రధాన పరిణామాలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

  1. మెటల్ నాశనం: తుప్పు క్రమంగా కార్లు లేదా భవనాలు వంటి మెటల్ వస్తువులను నాశనం చేస్తుంది. ఇది వాటిని బలహీనంగా మరియు తక్కువ విశ్వసనీయంగా చేస్తుంది.
  2. బలహీనమైన నిర్మాణాలు: వంతెనలు లేదా భవనాలు వంటి లోహ నిర్మాణాలు క్షీణించినట్లయితే, అవి చాలా బలహీనంగా మారవచ్చు, అవి విరిగిపోతాయి లేదా కూలిపోతాయి, చాలా నష్టాన్ని కలిగిస్తాయి.
  3. భద్రతా ప్రమాదాలు: మెటల్ క్షీణించినప్పుడు, అది విరిగిపోతుంది మరియు పదునుగా మారుతుంది. ఇది ప్రజలను బాధపెడుతుంది మరియు వారి శరీరంలోకి హానికరమైన పదార్థాలను కూడా ప్రవేశపెడుతుంది.
  4. పెరిగిన ఖర్చులు: తుప్పు పట్టిన లోహంతో వ్యవహరించడానికి చాలా డబ్బు ఖర్చవుతుంది ఎందుకంటే మీరు తరచుగా మరమ్మతులు చేయాల్సి ఉంటుంది లేదా తుప్పు పట్టిన భాగాలను భర్తీ చేయాలి. ఇది అధిక ఖర్చులను జోడిస్తుంది.
  5. సౌందర్య సమస్యలు: తుప్పు మెటల్ చెడుగా కనిపిస్తుంది. భవనం వెలుపల ఉన్నట్లుగా, మెటల్ కనిపించే ప్రదేశాలలో ఉన్నప్పుడు ఇది పెద్ద సమస్య.

కాబట్టి, ఈ సమస్యలను నివారించడానికి మెటల్ తుప్పును నివారించడం చాలా ముఖ్యం. ఇది మెటల్ వస్తువులను బలంగా, సురక్షితంగా మరియు అందంగా ఉంచడంలో సహాయపడుతుంది, అదే సమయంలో డబ్బును కూడా ఆదా చేస్తుంది.

Introduction

Corrosion of metals, if not prevented, can lead to various problems. This guide explores the consequences, focusing on the impact on metal structures and potential health risks.

Consequences of Uncontrolled Metal Corrosion

  1. Destruction of Metal:
    • Gradual destruction of metal objects or structures.
    • Over time, the metal weakens, reducing reliability.
  2. Weakened Structures:
    • Corroded metal structures lose strength, risking collapse and potential damages.
  3. Safety Hazards:
    • Broken, corroded metal can cause injuries.
    • Risk of introducing infection or toxins to the human body.
  4. Increased Maintenance and Replacement Costs:
    • Frequent maintenance and replacement are required for corroded metals.
    • Leads to higher expenses in upkeep.
  5. Aesthetic Issues:
    • Loss of appearance and luster in corroded metals.
    • Particularly problematic in visible structures or objects.

Summary

Preventing metal corrosion is crucial to avoid complete destruction of metal objects, maintain structural integrity, prevent health risks, and reduce maintenance and replacement costs. This underscores the importance of timely anti-corrosion measures to extend the lifespan and ensure the safety and reliability of metal-based structures and objects.

SAQ-2 : Write the differences between roasting and calcination.

For Backbenchers 😎

Roasting and calcination are two important processes used to extract metals from ores, and it’s important to understand the differences between them. Here’s a simple explanation:

  1. Purpose:
    • Roasting: It’s like cooking metal ores with air. This process turns the ores into oxide forms.
    • Calcination: This is like drying and cleaning the ores. It removes moisture and other things to turn carbonate or hydrate ores into oxides.
  2. Type of Ore Used:
    • Roasting: It’s used for sulfide ores, which are a specific type of ore.
    • Calcination: It’s used for carbonate or hydrate ores, which are another type of ore.
  3. Presence of Oxygen:
    • Roasting: Needs oxygen because it involves oxidation, like rusting.
    • Calcination: Happens with very little or no air.
  4. Final Product:
    • Roasting: Gives you metal oxide and sulfur dioxide, which can be a harmful gas.
    • Calcination: Gives you metal oxide and either carbon dioxide or water.
  5. Temperature:
    • Roasting: Requires high temperatures, like a really hot oven.
    • Calcination: Happens at lower temperatures, not as hot as roasting.
  6. Environmental Impact:
    • Roasting: Can release sulfur dioxide, which is not good for the environment.
    • Calcination: Produces carbon dioxide, which is not great but has a lesser impact compared to sulfur dioxide.

In a nutshell, roasting and calcination are different ways to prepare ores for metal extraction. Roasting involves high temperatures and can be more harmful to the environment, while calcination is done at lower temperatures and has a somewhat smaller environmental impact. Understanding these differences helps us extract metals efficiently and with less harm to nature.

మన తెలుగులో

రోస్టింగ్ మరియు కాల్సినేషన్ అనేది ఖనిజాల నుండి లోహాలను తీయడానికి ఉపయోగించే రెండు ముఖ్యమైన ప్రక్రియలు మరియు వాటి మధ్య తేడాలను అర్థం చేసుకోవడం చాలా ముఖ్యం. ఇక్కడ ఒక సాధారణ వివరణ ఉంది:

  1. ప్రయోజనం:
    • కాల్చడం: ఇది గాలితో లోహపు ఖనిజాలను వండటం లాంటిది. ఈ ప్రక్రియ ఖనిజాలను ఆక్సైడ్ రూపాల్లోకి మారుస్తుంది.
    • గణించడం: ఇది ఖనిజాలను ఎండబెట్టడం మరియు శుభ్రపరచడం వంటిది. ఇది కార్బోనేట్ లేదా హైడ్రేట్ ఖనిజాలను ఆక్సైడ్‌లుగా మార్చడానికి తేమ మరియు ఇతర వస్తువులను తొలగిస్తుంది.
  2. ఉపయోగించిన ధాతువు రకం:
    • వేయించడం: ఇది సల్ఫైడ్ ఖనిజాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది, ఇవి ఒక నిర్దిష్ట రకం ధాతువు.
    • కాల్సినేషన్: ఇది కార్బోనేట్ లేదా హైడ్రేట్ ఖనిజాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది, ఇవి మరొక రకమైన ధాతువు.
  3. ఆక్సిజన్ ఉనికి:
    • వేయించడం: ఆక్సిజన్ అవసరం ఎందుకంటే ఇది తుప్పు పట్టడం వంటి ఆక్సీకరణను కలిగి ఉంటుంది.
    • గణన: చాలా తక్కువ లేదా గాలి లేకుండా జరుగుతుంది.
  4. తుది ఉత్పత్తి:
    • కాల్చడం: మీకు మెటల్ ఆక్సైడ్ మరియు సల్ఫర్ డయాక్సైడ్‌ను ఇస్తుంది, ఇది హానికరమైన వాయువు.
    • కాల్సినేషన్: మీకు మెటల్ ఆక్సైడ్ మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ లేదా నీటిని ఇస్తుంది.
  5. ఉష్ణోగ్రత:
    • కాల్చడం: నిజంగా వేడి ఓవెన్ వంటి అధిక ఉష్ణోగ్రతలు అవసరం.
    • కాల్సినేషన్: తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద జరుగుతుంది, కాల్చినంత వేడిగా ఉండదు.
  6. పర్యావరణ ప్రభావం:
    • కాల్చడం: పర్యావరణానికి మంచిదికాని సల్ఫర్ డయాక్సైడ్‌ను విడుదల చేయగలదు.
    • కాల్సినేషన్: కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది గొప్పది కాదు కానీ సల్ఫర్ డయాక్సైడ్‌తో పోలిస్తే తక్కువ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

క్లుప్తంగా, లోహ వెలికితీత కోసం ధాతువులను సిద్ధం చేయడానికి వేయించడం మరియు గణించడం వివిధ మార్గాలు. కాల్చడం అనేది అధిక ఉష్ణోగ్రతలను కలిగి ఉంటుంది మరియు పర్యావరణానికి మరింత హాని కలిగించవచ్చు, అయితే కాల్సినేషన్ తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద జరుగుతుంది మరియు కొంతవరకు తక్కువ పర్యావరణ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఈ తేడాలను అర్థం చేసుకోవడం వల్ల లోహాలను సమర్ధవంతంగా మరియు ప్రకృతికి తక్కువ హాని లేకుండా తీయడంలో సహాయపడుతుంది.

Introduction

Understanding the differences between roasting and calcination is vital for effective metal extraction. These processes involve heating ores but differ in purpose, ore types, and conditions.

Differences Between Roasting and Calcination

  1. Purpose:
    • Roasting: Converts metal ores to oxide forms by exposure to air.
    • Calcination: Removes moisture and volatile substances, converting carbonate and hydrate ores to oxides.
  2. Type of Ore Used:
    • Roasting: Used for sulfide ores.
    • Calcination: Used for carbonate or hydrated ores.
  3. Presence of Oxygen:
    • Roasting: Requires oxygen for oxidation.
    • Calcination: Performed in the absence or limited presence of air.
  4. Final Product:
    • Roasting: Yields metal oxide and sulfur dioxide.
    • Calcination: Produces metal oxide and carbon dioxide or water.
  5. Temperature:
    • Roasting: Requires higher temperatures.
    • Calcination: Conducted at lower temperatures.
  6. Environmental Impact:
    • Roasting: May release sulfur dioxide, a harmful gas.
    • Calcination: Produces carbon dioxide, with lesser environmental impact.

Summary

Roasting and calcination are key metallurgical processes for metal extraction, differing in their use for specific ores, oxygen requirements, temperature, and environmental impacts. These differences are crucial for optimizing metal extraction while minimizing environmental harm.

SAQ-3 : Observe the table and answer the following questions.

High ReactivityModerate ReactivityLow Reactivity
K, Na, Ca, Mg, AlZn, Fe, Pb, CuAg, Au
i.Which of the above metals found even in free state in nature?
ii.Which of the above metal’s ore are concentrated by using magnetic separation?
For Backbenchers 😎

In the beginning, we’re talking about metals that are naturally found in the environment and how we separate them from the rocks and dirt they might be mixed with.

Some metals, like silver and gold, are found all by themselves in nature because they don’t like to react with other stuff. They’re like loners, just hanging out on their own.

Then there are metals like iron, copper, and magnesium. These metals like to stick together with other things, so they’re not found on their own. We need a way to separate them from the other stuff they’re mixed with.

One clever way to do that is using something called magnetic separation. It’s like using a magnet to pick up metal things from a pile of sand. So, we can use magnetic separation to concentrate ores of metals like iron, copper, and magnesium because they have a magnetic property that makes them stick to magnets. That way, we can separate them from the non-magnetic stuff.

So, to sum it up: Silver and gold are found on their own in nature, while metals like iron, copper, and magnesium are mixed with other things and can be separated using magnets. Knowing this stuff is important when we want to extract and work with these metals.

మన తెలుగులో

ప్రారంభంలో, మేము పర్యావరణంలో సహజంగా కనిపించే లోహాల గురించి మాట్లాడుతున్నాము మరియు వాటిని రాళ్ళు మరియు ధూళి నుండి ఎలా వేరు చేస్తాము.

వెండి మరియు బంగారం వంటి కొన్ని లోహాలు ప్రకృతిలో వాటంతట అవే కనిపిస్తాయి ఎందుకంటే అవి ఇతర అంశాలతో ప్రతిస్పందించడానికి ఇష్టపడవు. వారు ఒంటరివారిలా ఉన్నారు, వారి స్వంతంగా సమావేశమవుతారు.

అప్పుడు ఇనుము, రాగి మరియు మెగ్నీషియం వంటి లోహాలు ఉన్నాయి. ఈ లోహాలు ఇతర వస్తువులతో కలిసి ఉండటానికి ఇష్టపడతాయి, కాబట్టి అవి వాటి స్వంతంగా కనుగొనబడవు. వారు కలిపిన ఇతర అంశాల నుండి వాటిని వేరు చేయడానికి మాకు ఒక మార్గం అవసరం.

అలా చేయడానికి ఒక తెలివైన మార్గం మాగ్నెటిక్ సెపరేషన్ అని పిలువబడే దాన్ని ఉపయోగించడం. ఇది ఇసుక కుప్ప నుండి లోహ వస్తువులను తీయడానికి అయస్కాంతాన్ని ఉపయోగించడం లాంటిది. కాబట్టి, ఇనుము, రాగి మరియు మెగ్నీషియం వంటి లోహాల ఖనిజాలను కేంద్రీకరించడానికి మేము అయస్కాంత విభజనను ఉపయోగించవచ్చు ఎందుకంటే అవి అయస్కాంత లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, అది వాటిని అయస్కాంతాలకు అంటుకునేలా చేస్తుంది. ఆ విధంగా, మనం వాటిని అయస్కాంతేతర అంశాల నుండి వేరు చేయవచ్చు.

కాబట్టి, సంక్షిప్తంగా చెప్పాలంటే: వెండి మరియు బంగారం వాటి స్వంత స్వభావంలో కనిపిస్తాయి, ఇనుము, రాగి మరియు మెగ్నీషియం వంటి లోహాలు ఇతర వస్తువులతో మిళితం చేయబడతాయి మరియు అయస్కాంతాలను ఉపయోగించి వేరు చేయబడతాయి. మనం ఈ లోహాలను వెలికితీసి పని చేయాలనుకున్నప్పుడు ఈ విషయాన్ని తెలుసుకోవడం ముఖ్యం.

Introduction

Addressing specific queries about metals found in nature and the concentration process of their ores using magnetic separation.

Metals Found in Free State in Nature

  • Answer: Silver (Ag) and Gold (Au)
  • Explanation: These metals are found in a free state because of their low reactivity, allowing them to exist in nature not bonded with other elements.

Metal Ores Concentrated Using Magnetic Separation

  1. Answer: Ferrous (Fe), Copper (Cu), and Magnesium (Mg)
  2. Explanation: The ores of these metals are concentrated using magnetic separation due to their inherent magnetic properties, which allow for separation from non-magnetic particles.

Summary

Silver (Ag) and Gold (Au) are found in a free state in nature. Ferrous (Fe), Copper (Cu), and Magnesium (Mg) ores can be concentrated using magnetic separation. Knowledge of these metallic properties is crucial in metallurgy for effective metal extraction and processing.

SAQ-4 : How are metals extracted from mineral ores?

For Backbenchers 😎
  1. Metal Extraction Process: This is about getting metals from rocks in the ground.
  2. Concentration or Dressing of Ores: Before we can get the metal out, we need to prepare the rock. This involves smashing and grinding the rock and then getting rid of any useless stuff like sand and rocks to keep the good stuff.
  3. Extraction of Crude Metal: Once we have the good stuff concentrated, we use methods like reduction or electrolysis to actually get the metal out.
  4. Refining or Purification of Metal: The metal we get from the last step isn’t always perfectly pure. So, in this step, we use techniques like electrolytic refining to make it really clean and pure.

So, in simple terms, it’s like making a cake. First, you gather all the ingredients and prepare them (Concentration). Then, you actually make the cake (Extraction). Finally, you put icing on it to make it look and taste great (Refining). This whole process is super important because it’s how we get the materials to build things like tools and machines.

మన తెలుగులో
  1. మెటల్ వెలికితీత ప్రక్రియ: ఇది భూమిలోని రాళ్ల నుండి లోహాలను పొందడం.
  2. ఖనిజాల ఏకాగ్రత లేదా డ్రెస్సింగ్: మనం లోహాన్ని బయటకు తీయడానికి ముందు, మనం రాక్‌ను సిద్ధం చేయాలి. దీంట్లో రాయిని పగులగొట్టడం మరియు గ్రైండ్ చేయడం మరియు మంచి వస్తువులను ఉంచడానికి ఇసుక మరియు రాళ్ళు వంటి ఏదైనా పనికిరాని వస్తువులను వదిలించుకోవడం ఉంటుంది.
  3. ముడి లోహం వెలికితీత: మనం మంచి వస్తువులను కేంద్రీకరించిన తర్వాత, వాస్తవానికి లోహాన్ని బయటకు తీయడానికి తగ్గింపు లేదా విద్యుద్విశ్లేషణ వంటి పద్ధతులను ఉపయోగిస్తాము.
  4. మెటల్ యొక్క శుద్ధి లేదా శుద్ధీకరణ: చివరి దశ నుండి మనకు లభించే లోహం ఎల్లప్పుడూ సంపూర్ణంగా స్వచ్ఛమైనది కాదు. కాబట్టి, ఈ దశలో, మేము దానిని నిజంగా శుభ్రంగా మరియు స్వచ్ఛంగా చేయడానికి ఎలక్ట్రోలైటిక్ రిఫైనింగ్ వంటి పద్ధతులను ఉపయోగిస్తాము.

కాబట్టి, సరళంగా చెప్పాలంటే, ఇది కేక్ తయారు చేయడం లాంటిది. మొదట, మీరు అన్ని పదార్ధాలను సేకరించి వాటిని సిద్ధం చేయండి (ఏకాగ్రత). అప్పుడు, మీరు నిజంగా కేక్ (ఎక్స్‌ట్రాక్షన్) తయారు చేస్తారు. చివరగా, మీరు దానిని అద్భుతంగా మరియు రుచిగా కనిపించేలా చేయడానికి ఐసింగ్‌ను ఉంచారు (రిఫైనింగ్). ఈ మొత్తం ప్రక్రియ చాలా ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే టూల్స్ మరియు మెషీన్‌ల వంటి వాటిని నిర్మించడానికి మేము మెటీరియల్‌లను ఎలా పొందుతాము.

Introduction

The extraction of metals from mineral ores is a key process in metallurgy, transforming combined-state ores into pure metals.

  1. Concentration or Dressing of Ores
    • Description: The initial preparation of ore for extraction.
    • Process: Involves crushing and grinding the ore, followed by separation of unwanted sand and rock to concentrate the ore.
  2. Extraction of Crude Metal
    • Description: The stage where the metal is extracted from the concentrated ore.
    • Process: Utilizes methods like reduction or electrolysis.
    • Dependent on: The method chosen depends on the nature of the ore and the metal involved.
  3. Refining or Purification of Metal
    • Description: Final step to obtain pure metal.
    • Process: Implements refining techniques like electrolytic refining and zone refining.
    • Output: Yields a pure and usable form of the metal.

Summary

Metal extraction from mineral ores involves three primary steps: concentration or dressing, extraction of crude metal, and refining. Each step plays a vital role in ensuring the final product is pure and functional for various applications. This process is integral to producing essential materials for a wide range of tools and machines.

SAQ-5 : Write the two precautions to prevent corrosion of metals in your daily life.

For Backbenchers 😎

Corrosion is when metals start to rust and fall apart. We want to stop that because it can be dangerous and makes things look bad.

Preventing Corrosion:

  1. Painting Iron Materials: This is like putting a coat of paint on a fence to protect it. We do the same with metal. We clean the metal, put on a primer (like a base layer), and then paint it. This keeps bad stuff like oxygen and water away from the metal.
  2. Coating with Non-Rusting Materials: Imagine putting a shield around a metal to keep it safe. We can do that by coating the metal with things like tin or zinc. We use a process called electroplating to make sure the whole metal is covered with these protective materials.

So, it’s like putting a raincoat on to stay dry. These simple methods make sure our metal things last longer and stay safe to use.

మన తెలుగులో

తుప్పు అనేది లోహాలు తుప్పు పట్టడం మరియు విడిపోవడం ప్రారంభించడం. మేము దానిని ఆపాలనుకుంటున్నాము ఎందుకంటే ఇది ప్రమాదకరమైనది మరియు విషయాలు చెడుగా కనిపించేలా చేస్తుంది.

తుప్పును నివారించడం:

  1. పెయింటింగ్ ఐరన్ మెటీరియల్స్: ఇది రక్షణ కోసం కంచెపై పెయింట్ కోటు వేయడం లాంటిది. మేము మెటల్తో అదే చేస్తాము. మేము లోహాన్ని శుభ్రం చేస్తాము, ఒక ప్రైమర్ (బేస్ లేయర్ లాగా) ఉంచాము, ఆపై దానిని పెయింట్ చేస్తాము. ఇది ఆక్సిజన్ మరియు నీరు వంటి చెడు వస్తువులను మెటల్ నుండి దూరంగా ఉంచుతుంది.
  2. నాన్-రస్టింగ్ మెటీరియల్స్‌తో పూత: లోహాన్ని సురక్షితంగా ఉంచడానికి దాని చుట్టూ షీల్డ్‌ను ఉంచడం గురించి ఆలోచించండి. టిన్ లేదా జింక్ వంటి వాటితో లోహాన్ని పూయడం ద్వారా మనం దీన్ని చేయవచ్చు. మొత్తం మెటల్ ఈ రక్షణ పదార్థాలతో కప్పబడి ఉందని నిర్ధారించుకోవడానికి మేము ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ అనే ప్రక్రియను ఉపయోగిస్తాము.

కాబట్టి, పొడిగా ఉండేందుకు రెయిన్ కోట్ వేసుకోవడం లాంటిది. ఈ సరళమైన పద్ధతులు మన లోహ వస్తువులు ఎక్కువసేపు ఉండేలా మరియు సురక్షితంగా ఉండేలా చేస్తాయి.

Introduction

Corrosion of metals can lead to deterioration and safety concerns. It’s essential to implement effective measures to prevent this natural process.

Key Precautions to Combat Corrosion

  1. Painting Iron Materials
    • Why It’s Important: Painting forms a protective barrier against environmental elements like oxygen and moisture.
    • How to Do It: Clean the metal surface, apply a primer, and then a paint coat. Cover the entire surface thoroughly for optimal protection.
  2. Coating with Non-Rusting Materials
    • Why It’s Important: A coating of non-rusting materials like tin or zinc offers a physical barrier to resist corrosion.
    • How to Do It: Employ electroplating to uniformly coat the iron with non-rusting metals, ensuring complete coverage.

Summary

Employing preventive measures like painting and electroplating can significantly extend the life of metal objects and structures. These straightforward yet effective methods provide a barrier against corrosion, enhancing the durability and safety of metallic items in daily use.