மாற்ற மற்றும் உள் மாற்ற மூலக்கூறுகள்

    4. இடைநிலை மற்றும் உள் இடைநிலைத் தனிமங்கள்

    மார்ட்டின் ஹென்ரிச் கிளாப்ரோத், (1743- 1817)

    மார்ட்டின் ஹென்ரிச் கிளாப்ரோத், யுரேனியம், சிர்கோனியம் மற்றும் சீரியம் ஆகியவற்றைக் கண்டுபிடித்த ஜெர்மன் வேதியியலாளர். அவை தனித்தனி தனிமங்கள் என்று அவர் விவரித்தார், இருப்பினும் அவர் அவற்றை தூய உலோக நிலையில் பெறவில்லை. டைட்டானியம், டெல்லூரியம் மற்றும் ஸ்ட்ரோன்டியம் ஆகியவற்றின் கண்டுபிடிப்புகளை அவர் சரிபார்த்தார். பகுப்பாய்வு வேதியியல் மற்றும் கனிமவியலை முறைப்படுத்துவதில் அவரது பங்கு மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கது.

    கற்றல் நோக்கங்கள்

    இந்த அலகைப் படித்த பிறகு, மாணவர்கள் முடியும்

    • d மற்றும் f தொகுதி தனிமங்களின் நிலையை ஆவர்த்தன அட்டவணையில் அடையாளம் காணுதல்
    • 3d தொடரின் தனிமங்களின் பண்புகளில் பொதுப் போக்கை விவரித்தல்
    • \(M^{n+} / M\) திட்ட மின்முனை ஆற்றலில் உள்ள போக்குகளைப் பற்றி விவாதித்தல்
    • \(E^{\circ}\) மதிப்புகளின் அடிப்படையில் ஆக்சிஜனேற்ற மற்றும் ஒடுக்கும் பண்பைக் கணித்தல்
    • d- தொகுதி தனிமங்களின் கலவை, சிக்கல் மற்றும் இடைச்செருகல் சேர்மங்களை உருவாக்கும் போக்குகளை விளக்குதல்
    • பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் மற்றும் பொட்டாசியம் டைகுரோமேட்டின் தயாரிப்பு மற்றும் பண்புகளை விவரித்தல்
    • f- தொகுதி தனிமங்களின் பண்புகளை விவரித்தல்
    • லாந்தனாய்டுகள் மற்றும் ஆக்டினாய்டுகளின் பண்புகளை ஒப்பிடுதல்

    அறிமுகம்

    பொதுவாக, நடுநிலை அல்லது நேர்மின் நிலையில் முழுமையாக நிரப்பப்படாத d அல்லது f உள் ஓட்டினைக் கொண்ட உலோகத் தனிமங்கள் இடைநிலை உலோகங்கள் எனப்படுகின்றன. இந்த வரையறை லாந்தனாய்டுகள் மற்றும் ஆக்டினாய்டுகளை உள்ளடக்கியது. இருப்பினும், IUPAC இடைநிலை உலோகத்தை ஒரு தனிமமாக வரையறுக்கிறது, அதன் அணுவில் முழுமையடையாத d உள் ஓடு உள்ளது அல்லது முழுமையடையாத d உள் ஓட்டுடன் கூடிய நேர்மின் அயனிகளை உருவாக்கக்கூடியது. அவை ஆவர்த்தன அட்டவணையின் மைய நிலையை ஆக்கிரமித்துள்ளன, s மற்றும் p தொகுதி தனிமங்களுக்கு இடையில், மேலும் அவற்றின் பண்புகள் s தொகுதியின் அதிக வினைத்திறன் கொண்ட உலோகங்களுக்கும், பெரும்பாலும் உலோகங்கள் அல்லாத p தொகுதித் தனிமங்களுக்கும் இடைநிலையாக உள்ளன. குழு-11 தனிமங்களைத் தவிர அனைத்து இடைநிலை உலோகங்களும் கடினமானவை மற்றும் மிக உயர்ந்த உருகுநிலையைக் கொண்டுள்ளன.

    இடைநிலை உலோகங்களான இரும்பு மற்றும் செம்பு மனித நாகரிகத்தின் வளர்ச்சியில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. பல பிற இடைநிலைத் தனிமங்களும் முக்கியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன, எடுத்துக்காட்டாக ஒளிரும் விளக்கு இழைகளில் டங்ஸ்டன், செயற்கை மூட்டுகளைத் தயாரிப்பதில் டைட்டானியம், கொதிகலன் ஆலைகளில் மாலிப்டினம், வினையூக்கத்தில் பிளாட்டினம் போன்றவை. அவை உயிரியல் அமைப்பிலும் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன, எடுத்துக்காட்டாக ஹீமோகுளோபினில் இரும்பு, வைட்டமின் \(B_{12}\) இல் கோபால்ட் போன்றவை.

    இந்த அலகில் d தொகுதி தனிமங்களின் பண்புகளில் பொதுப் போக்கை 3d தொடரைக் குறிப்பிட்டு, அவற்றின் பண்புகள், வேதி வினைத்திறன், சில முக்கியமான சேர்மங்கள் \(KMnO_4\) மற்றும் \(K_2Cr_2O_7\) பற்றி ஆய்வு செய்கிறோம், மேலும் இந்த அலகின் பின்னர் f- தொகுதி தனிமங்களைப் பற்றியும் விவாதிக்கிறோம்.

    4.1 ஆவர்த்தன அட்டவணையில் d- தொகுதி தனிமங்களின் நிலை:

    நாம் ஏற்கனவே XI வகுப்பில் தனிமங்களின் ஆவர்த்தன வகைப்பாட்டைக் கற்றுள்ளோம். இடைநிலை உலோகங்கள் நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையின் குழு - 3 முதல் குழு - 12 வரை இடம்பெறுகின்றன.

    படம் 4.1- ஆவர்த்தன அட்டவணையில் d- தொகுதி தனிமங்களின் நிலை

    d- தொகுதித் தனிமங்கள் 3d தொடர் (4வது கிடை வரிசை) ஸ்காண்டியம் முதல் துத்தநாகம் வரை (10 தனிமங்கள்), 4d தொடர் (5வது கிடை வரிசை) இட்ரியம் முதல் காட்மியம் வரை (10 தனிமங்கள்) மற்றும் 5d தொடர் (6வது கிடை வரிசை) லாந்தனம், ஹாஃப்னியம் முதல் பாதரசம் வரை ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. நாம் அறிந்தபடி, குழு-12 தனிமங்களான துத்தநாகம், காட்மியம் மற்றும் பாதரசம் ஆகியவை அவற்றின் தனிம நிலையிலோ அல்லது அவற்றின் இயல்பான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளிலோ பகுதியாக நிரப்பப்பட்ட d- சுற்றுப்பாதையைக் கொண்டிருக்கவில்லை. இருப்பினும், அவை இடைநிலைத் தனிமங்களாகக் கருதப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவற்றின் பண்புகள் தொடர்புடைய இடைநிலைத் தனிமங்களின் பண்புகளின் நீட்சியாகும். IUPAC வரையறையின்படி, ஏழாவது கிடை வரிசைத் தனிமங்கள், Ac, Rf முதல் Cn வரையிலும் இடைநிலை உலோகங்களைச் சேர்ந்தவை. அவை அனைத்தும் கதிரியக்கப் பொருட்கள். ஆக்டினியத்தைத் தவிர; மீதமுள்ள அனைத்து தனிமங்களும் செயற்கையாகத் தயாரிக்கப்படுகின்றன மற்றும் மிகக் குறைந்த அரை-ஆயுள் காலங்களைக் கொண்டுள்ளன.

    4.2 மின்னணு அமைப்பு:

    XI STD இல், ஆஃப்பாவ் விதி, ஹண்டின் விதி போன்றவற்றைப் பயன்படுத்தி தனிமங்களின் மின்னணு அமைப்பை எழுதக் கற்றுள்ளோம். ஆஃப்பாவ் விதியின்படி, எலக்ட்ரான் முதலில் 4s சுற்றுப்பாதையை 3d சுற்றுப்பாதைக்கு முன் நிரப்புகிறது. எனவே, 3d சுற்றுப்பாதையை நிரப்புவது Sc இலிருந்து தொடங்குகிறது, அதன் மின்னணு அமைப்பு \([Ar]3d^{1}4s^{2}\) மற்றும் அடுத்தடுத்த தனிமங்களின் எலக்ட்ரான்கள் படிப்படியாக 3d சுற்றுப்பாதையில் நிரப்பப்படுகின்றன, மேலும் 3d சுற்றுப்பாதையின் நிரப்புதல் துத்தநாகத்தில் நிறைவுறுகிறது, அதன் மின்னணு அமைப்பு \([Ar]3d^{10}4s^{2}\). இருப்பினும், மேற்கூறிய 3d சுற்றுப்பாதைகளின் படிப்படியான நிரப்புதலில் இரண்டு விதிவிலக்குகள் உள்ளன; அரை நிரப்பப்பட்ட அல்லது முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட 3d உள் ஓட்டைப் பெற வாய்ப்பு இருந்தால், அவை நிலையான அமைப்பு என்பதால் அதற்கு முன்னுரிமை அளிக்கப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக \(Cr\) மற்றும் \(Cu\).

    \(Cr\) மற்றும் \(Cu\) இன் மின்னணு அமைப்புகள் முறையே \([Ar]3d^{5}4s^{1}\) மற்றும் \([Ar]3d^{10}4s^{1}\) ஆகும். அரை நிரப்பப்பட்ட மற்றும் முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட d சுற்றுப்பாதைகளின் கூடுதல் நிலைத்தன்மை, ஏற்கனவே XI STD இல் விளக்கப்பட்டுள்ளது, எலக்ட்ரான்களின் சமச்சீர் பரவல் மற்றும் பரிமாற்ற ஆற்றல் காரணமாகும்.

    குறிப்பு: சமச்சீர் பரவல் காரணமான கூடுதல் நிலைத்தன்மையைப் பின்வருமாறு காட்சிப்படுத்தலாம். d சுற்றுப்பாதைகள் ஒன்றாகக் கருதப்படும்போது, அவை ஒரு கோளத்தை உருவாக்கும். எனவே அரை நிரப்பப்பட்ட மற்றும் முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட அமைப்பு எலக்ட்ரான் அடர்த்தியின் முழுமையான சமச்சீர் பரவலுக்கு வழிவகுக்கிறது. மறுபுறம், பகுதியாக நிரப்பப்பட்ட அமைப்பில் உள்ளதைப் போன்ற எலக்ட்ரான் அடர்த்தியின் சமச்சீரற்ற பரவல் ஒரு மின்னழுத்த வேறுபாட்டை உருவாக்க விளைவிக்கிறது. இதைக் குறைத்து, குறைந்த ஆற்றலுடன் கூடிய இறுக்கமற்ற நிலையை அடைய, ஒரு சமச்சீர் பரவல் விரும்பப்படுகிறது.

    இந்த இரண்டு விதிவிலக்குகள் மற்றும் சில தனிப்பட்ட நிகழ்வுகளில் சிறிய மாறுபாடுகளுடன், d- தொகுதித் தனிமங்களின் பொதுவான மின்னணு அமைப்பை [அருவளிமம்] \((n - 1)d^{1 - 10}ns^{1 - 2}\) என எழுதலாம். இங்கு, \(n = 4\) முதல் 7 வரை. 6 மற்றும் 7 கிடை வரிசைகளில், (La மற்றும் Ac தவிர) அமைப்பு \(((n - 2)f\) சுற்றுப்பாதையை உள்ளடக்கியது; [அருவளிமம்] \((n - 2)f^{14}(n - 1)d^{1 - 10}ns^{1 - 2}\).

    4.3 பண்புகளில் பொதுப் போக்கு:

    4.3.1 உலோகப் பண்பு:

    அனைத்து இடைநிலைத் தனிமங்களும் உலோகங்களாகும். அனைத்து உலோகங்களைப் போலவே, இடைநிலை உலோகங்களும் வெப்பம் மற்றும் மின்சாரத்தின் நல்ல கடத்திகளாகும். குழு-1 மற்றும் குழு-2 இன் உலோகங்களைப் போலல்லாமல், குழு 11 தனிமங்களைத் தவிர அனைத்து இடைநிலை உலோகங்களும் கடினமானவை. அறியப்பட்ட அனைத்து தனிமங்களிலும், அறை வெப்பநிலையில் வெள்ளி மிக உயர்ந்த மின் கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது.

    பெரும்பாலான இடைநிலைத் தனிமங்கள் அறுகோண நெருக்கப் பொதிவு, கன நெருக்கப் பொதிவு அல்லது உடல் மைய கனசதுரம் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன, அவை உண்மையான உலோகங்களின் பண்புகளாகும்.

    படம் 4.2 3d, 4d மற்றும் 5d இடைநிலை உலோகங்களின் படிக அமைப்புகள்

    இடைநிலை உலோகத் தொடரில் இடமிருந்து வலமாக நகரும் போது, உலோகப் பிணைப்பிற்குக் கிடைக்கும் இணைக்கப்படாத d எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதால் உருகுநிலை முதலில் அதிகரிக்கிறது, அதிகபட்ச மதிப்பை அடைந்து, பின்னர் குறைகிறது, ஏனெனில் d எலக்ட்ரான்கள் இணைக்கப்பட்டு பிணைப்பிற்கு குறைவாகக் கிடைக்கின்றன.

    எடுத்துக்காட்டாக, முதல் தொடரில் உருகுநிலை ஸ்காண்டியம் (உரு.நி. 1814K) முதல் வெனடியத்திற்கான அதிகபட்சம் 2183 K வரை அதிகரிக்கிறது, இது குரோமியத்திற்கான 2180K க்கு அருகில் உள்ளது. இருப்பினும், 3d தொடரில் மாங்கனீசும், 4d தொடரில் Tc யும் குறைந்த உருகுநிலையைக் கொண்டுள்ளன. இடைநிலை உலோகத் தொடரின் நடுப்பகுதியில் அதிகபட்ச உருகுநிலை இருப்பது, வலுவான அணுக்கரு ஈர்ப்புக்கு \(d^5\) அமைப்பு சாதகமானது என்பதைக் குறிக்கிறது. பின்வரும் படம் இடைநிலைத் தனிமங்களின் உருகுநிலைகளின் போக்குகளைக் காட்டுகிறது.

    படம் 4.3- 3d தொடர் தனிமங்களின் உருகுநிலையில் மாறுபாடு

    4.3.2 அணு மற்றும் அயனி அளவுகளின் மாறுபாடு:

    ஒரு கிடை வரிசையில் அணு ஆரம் ஒரு நிலையான குறைப்பை எதிர்பார்க்கலாம், ஏனெனில் அணுக்கரு மின்னூட்டம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் கூடுதல் எலக்ட்ரான்கள் ஒரே உள் ஓட்டில் சேர்க்கப்படுகின்றன. ஆனால் 3d இடைநிலைத் தனிமங்களுக்கு, Sc முதல் V வரை எதிர்பார்க்கப்படும் அணு ஆரக் குறைப்பு கவனிக்கப்படுகிறது, அதன் பின்னர் Cu வரை அணு ஆரம் கிட்டத்தட்ட ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். 3d தொடரில் Sc இலிருந்து Zn க்கு நகரும் போது, கூடுதல் எலக்ட்ரான்கள் 3d சுற்றுப்பாதைகளில் சேர்க்கப்படுகின்றன, சேர்க்கப்பட்ட 3d எலக்ட்ரான்கள் அதிகரித்த அணுக்கரு மின்னூட்டத்தை ஓரளவே மறைக்கின்றன, எனவே பயனுள்ள அணுக்கரு மின்னூட்டம் சிறிது அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், 3d உள் ஓட்டில் சேர்க்கப்படும் கூடுதல் எலக்ட்ரான்கள் 4s எலக்ட்ரான்களை வலுவாக விரட்டுகின்றன, மேலும் இந்த இரண்டு விசைகளும் எதிர் திசையில் இயங்குகின்றன, மேலும் அவை ஒன்றையொன்று சமன்படுத்த முயல்வதால், இது அணு ஆரங்களில் மாறாமைக்கு வழிவகுக்கிறது.

    தொடரின் முடிவில், துத்தநாகத்தின் d - சுற்றுப்பாதைகள் 10 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கின்றன, இதில் எலக்ட்ரான்களுக்கிடையேயான விரட்டும் இடையீடு பயனுள்ள அணுக்கரு மின்னூட்டத்தை விட அதிகமாக உள்ளது, எனவே சுற்றுப்பாதைகள் சிறிது விரிவடைந்து, அணு ஆரம் சிறிது அதிகரிக்கிறது.

    பொதுவாக ஒரு குழுவில் கீழே நகரும் போது அணு ஆரம் அதிகரிக்கிறது, d தொகுதி தனிமங்களிலும் இதே போக்கு எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. எலக்ட்ரான்கள் 4d உள் ஓட்டில் சேர்க்கப்படுவதால், 4d தனிமங்களின் அணு ஆரங்கள் 3d தொடரின் தொடர்புடைய தனிமங்களை விட அதிகமாக உள்ளன. இருப்பினும், 5d தனிமங்களின் அணு ஆரத்தில் ஒரு எதிர்பாராத கவனிப்பு உள்ளது, அவை தொடர்புடைய 4d தனிமங்களின் அணு ஆரத்திற்கு கிட்டத்தட்ட சமமான அணு ஆரத்தைக் கொண்டுள்ளன. இது லாந்தனாய்டு சுருக்கம் காரணமாகும், இது இந்த அலகில் உள் இடைநிலைத் தனிமங்களின் கீழ் பின்னர் விவாதிக்கப்படும்.

    படம் 4.4 (a) 3d தனிமங்களின் அணு ஆரம்

    படம் 4.4 (b) 4d தனிமங்களின் அணு ஆரம்

    படம் 4.4 (c) 5d தனிமங்களின் அணு ஆரம்

    4.3.3 அயனியாக்கும் எந்தால்பி:

    இடைநிலைத் தனிமத்தின் அயனியாக்கும் ஆற்றல் s மற்றும் p தொகுதி தனிமங்களின் ஆற்றல்களுக்கு இடைநிலையாக உள்ளது. ஒரு இடைநிலை உலோகத் தொடரில் இடமிருந்து வலமாக நகரும் போது, எதிர்பார்த்தபடி அயனியாக்கும் எந்தால்பி அதிகரிக்கிறது. இது d எலக்ட்ரான்களை நிரப்புவதற்கு ஒத்த அணுக்கரு மின்னூட்டத்தின் அதிகரிப்பு காரணமாகும். பின்வரும் படம் இடைநிலைத் தனிமங்களின் அயனியாக்கும் எந்தால்பியில் உள்ள போக்குகளைக் காட்டுகிறது.

    படம் 4.5 3d தொடர் தனிமங்களின் அயனியாக்கும் ஆற்றலில் மாறுபாடு

    ஒரு குறிப்பிட்ட தொடருடன் அணு எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதுடன் முதல் அயனியாக்கும் எந்தால்பியின் அதிகரிப்பு ஒழுங்காக இல்லை. சேர்க்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் (n- 1)d சுற்றுப்பாதையில் நுழைகிறது, மேலும் உள் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு கவசமாகச் செயல்பட்டு, இணைதிறன் ns எலக்ட்ரான்களின் மீதான அணுக்கரு மின்னூட்டத்தின் விளைவைக் குறைக்கின்றன. எனவே, இது அயனியாக்கும் ஆற்றல் மதிப்புகளில் மாறுபாட்டிற்கு வழிவகுக்கிறது.

    அயனியாக்கும் எந்தால்பி மதிப்புகள் அவற்றின் சேர்மங்களின் வெப்ப இயக்கவியல் நிலைத்தன்மையைக் கணிக்கப் பயன்படுத்தப்படலாம். \(Ni^{2+}\) மற்றும் \(Pt^{2+}\) அயனிகளை உருவாக்கத் தேவையான அயனியாக்கும் ஆற்றலை ஒப்பிடுவோம்.

    $$ \text{நிக்கல்}, IE_1 + IE_2 = (737 + 1753) = 2490 \ \mathrm{kJ \ mol}^{-1} $$$$ \text{பிளாட்டினம்}, IE_1 + IE_2 = (864 + 1791) = 2655 \ \mathrm{kJ \ mol}^{-1} $$

    \(Ni^{2+}\) உருவாக்கத் தேவையான ஆற்றல் \(Pt^{2+}\) ஐ விட குறைவாக இருப்பதால், Ni(II) சேர்மங்கள் Pt(II) சேர்மங்களை விட வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக மிகவும் நிலையானவை.

    4.3.4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை:

    முதல் இடைநிலை உலோகமான ஸ்காண்டியம் \(+3\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை மட்டுமே வெளிப்படுத்துகிறது, ஆனால் மற்ற அனைத்து இடைநிலைத் தனிமங்களும் (n- 1)d சுற்றுப்பாதை மற்றும் ns சுற்றுப்பாதையில் இருந்து எலக்ட்ரான்களை இழப்பதன் மூலம் மாறக்கூடிய ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை வெளிப்படுத்துகின்றன, ஏனெனில் அவற்றுக்கிடையேயான ஆற்றல் வேறுபாடு மிகச் சிறியது. 3d தொடரைக் கருத்தில் கொள்வோம்; பின்வரும் அட்டவணை 3d தொடர் தனிமங்களின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைச் சுருக்கமாகக் காட்டுகிறது.

    ScTiVCrMnFeCoNiCu
    \(+7\)
    \(+6\)\(+6\)
    \(+5\)\(+5\)\(+5\)
    \(+4\)\(+4\)\(+4\)\(+4\)\(+4\)
    \(+3\)\(+4\)\(+4\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)
    \(+3\)\(+3\)\(+2\)\(+2\)\(+2\)\(+2\)\(+2\)
    \(+3\)\(+2\)
    \(+1\)

    தொடரின் தொடக்கத்தில், \(+3\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலை நிலையாக உள்ளது, ஆனால் முடிவை நோக்கி \(+2\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலை நிலையாகிறது.

    கிடைக்கும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையுடன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கிறது, மேலும் இணைக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும்போது அது குறைகிறது. எனவே, முதல் மற்றும் கடைசி தனிமங்கள் குறைவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகின்றன, மேலும் நடுத்தர தனிமங்கள் அதிக எண்ணிக்கையிலான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, முதல் தனிமம் Sc ஒரே ஒரு ஆக்சிஜனேற்ற நிலை \(+3\) ஐ மட்டுமே கொண்டுள்ளது; நடுத்தர தனிமம் Mn \(+2\) முதல் \(+7\) வரை ஆறு வெவ்வேறு ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது. கடைசி தனிமம் Cu \(+1\) மற்றும் \(+2\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை மட்டுமே காட்டுகிறது.

    3d உலோகங்களின் வெவ்வேறு ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளின் ஒப்பீட்டு நிலைத்தன்மை, அரை நிரப்பப்பட்ட மற்றும் முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட மின்னணு அமைப்புகளின் கூடுதல் நிலைத்தன்மையுடன் தொடர்புடையது. எடுத்துக்காட்டு: \(Mn^{2+}(3d^{5})\) என்பது \(Mn^{4+}(3d^{3})\) ஐ விட நிலையானது.

    4d மற்றும் 5d உலோகங்களின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் Y மற்றும் La க்கு \(+3\) முதல் Ru மற்றும் Os க்கு \(+8\) வரை மாறுபடும். 4d மற்றும் 5d தனிமங்களின் மிக உயர்ந்த ஆக்சிஜனேற்ற நிலை O, F மற்றும் Cl போன்ற அதிக மின்னெதிர் தன்மை கொண்ட தனிமங்களுடனான அவற்றின் சேர்மங்களில் காணப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக: \(RuO_4\), \(OsO_4\) மற்றும் \(WCl_6\). பொதுவாக ஒரு குழுவில் கீழே செல்லும்போது, அதிக ஆக்சிஜனேற்ற நிலையின் நிலைத்தன்மை அதிகரிக்கிறது, அதே நேரம் குறைந்த ஆக்சிஜனேற்ற நிலையின் நிலைத்தன்மை குறைகிறது. இது உறைபனி வரைபடத்திலிருந்து \((\Delta G^{0} \ vs\) ஆக்சிஜனேற்ற எண்) தெளிவாகிறது, கீழே காட்டப்பட்டுள்ளபடி, டைட்டானியம், வெனடியம் மற்றும் குரோமியத்திற்கு, மிகவும் வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக நிலையான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை \(+3\) ஆகும். இரும்பிற்கு, \(+3\) மற்றும் \(+2\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளின் நிலைத்தன்மை ஒத்தவை. 3d தொடரில் தாமிரம் தனித்துவமானது, நிலையான \(+1\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைக் கொண்டுள்ளது. இது \(+2\) மற்றும் 0 ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளுக்கு சம விகிதத்தில் சிதைய முனைகிறது.

    படம் 4.6 உறைபனி வரைபடம்

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள்:

    இரும்பு \(+2\) ஐ விட \(+3\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் ஏன் அதிக நிலைத்தன்மை கொண்டது மற்றும் மாங்கனீசுக்கு நேர்மாறானது ஏன்?

    4.3.5 இடைநிலை உலோகங்களின் திட்ட மின்முனை ஆற்றல்கள்

    ரெடாக்ஸ் வினைகள் ஒரு வினைபடுபொருளிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு எலக்ட்ரான்களை மாற்றுவதை உள்ளடக்குகின்றன. இத்தகைய வினைகள் எப்போதும் இணைக்கப்பட்டிருக்கும், அதாவது ஒரு பொருள் ஆக்சிஜனேற்றம் அடையும்போது, மற்றொன்று ஒடுக்கப்பட வேண்டும். ஆக்சிஜனேற்றம் அடையும் பொருள் ஒரு ஒடுக்கும் முகவர் ஆகும், மேலும் ஒடுக்கப்படும் பொருள் ஒரு ஆக்சிஜனேற்றும் முகவர் ஆகும். ஒரு தனிமத்தின் ஆக்சிஜனேற்றும் மற்றும் ஒடுக்கும் திறன் திட்ட மின்முனை ஆற்றல்களின் அடிப்படையில் அளவிடப்படுகிறது.

    திட்ட மின்முனை ஆற்றல் என்பது ஒரு மின்கலத்தின் திட்ட emf இன் மதிப்பாகும், இதில் மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் திட்ட அழுத்தத்தின் (1atm) மற்றும் வெப்பநிலையின் \((273 \mathrm{K})\) கீழ் மின்முனையில் கரைசல் புரோட்டான்களாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது.

    ஒரு உலோகத்தின் திட்ட மின்முனை ஆற்றல் \((E^0)\) பெரிய மற்றும் எதிர்மறையாக இருந்தால், உலோகம் ஒரு சக்திவாய்ந்த ஒடுக்கும் முகவராகும், ஏனெனில் அது எலக்ட்ரான்களை எளிதில் இழக்கிறது. சில முதல் இடைநிலை உலோகங்களின் திட்ட மின்முனை ஆற்றல்கள் (ஒடுக்க ஆற்றல்) பின்வரும் அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.

    வினைதிட்ட ஒடுக்க ஆற்றல் (V)
    \(Ti^{2+} + 2e^- \rightarrow Ti\)\(-1.63\)
    \(V^{2+} + 2e^- \rightarrow V\)\(-1.19\)
    \(Cr^{2+} + 2e^- \rightarrow Cr\)\(-0.91\)
    \(Mn^{2+} + 2e^- \rightarrow Mn\)\(-1.18\)
    \(Fe^{2+} + 2e^- \rightarrow Fe\)\(-0.44\)
    \(Co^{2+} + 2e^- \rightarrow Co\)\(-0.28\)
    \(Ni^{2+} + 2e^- \rightarrow Ni\)\(-0.23\)
    \(Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu\)\(+0.34\)
    \(Zn^{2+} + 2e^- \rightarrow Zn\)\(-0.76\)

    3d தொடரில் Ti இலிருந்து Zn க்கு நகரும் போது, திட்ட ஒடுக்க ஆற்றல் \((E_{M^{2+}/M}^{0})\) மதிப்பு குறைந்த எதிர்மறை மதிப்பை நோக்கி நெருங்குகிறது, மேலும் தாமிரம் நேர்மறை ஒடுக்க ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. அதாவது, தனிம நிலை தாமிரம் \(Cu^{2+}\) ஐ விட நிலையானது. இரண்டு விலகல்கள் உள்ளன. படம் \((E_{M^{2+}/M}^{0})\) மதிப்பு மாங்கனீசு மற்றும் துத்தநாகத்திற்கு வழக்கமான போக்கை விட எதிர்மறையாக இருப்பதைக் காட்டுகிறது. இது \(Mn^{2+}\) இல் அரை நிரப்பப்பட்ட \(d^{5}\) அமைப்பு மற்றும் \(Zn^{2+}\) இல் முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட \(d^{10}\) அமைப்பு காரணமாக எழும் கூடுதல் நிலைத்தன்மை காரணமாகும்.

    அதிக ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளில் உள்ள இடைநிலை உலோகங்கள் ஆக்சிஜனேற்றும் தன்மையைக் கொண்டிருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, \(Fe^{3+}\) ஒரு மிதமான வலிமையான ஆக்சிஜனேற்றியாகும், மேலும் அது தாமிரத்தை \(Cu^{2+}\) அயனிகளாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது. வினையின் சாத்தியம் பின்வரும் திட்ட மின்முனை ஆற்றல் மதிப்புகளிலிருந்து கணிக்கப்படுகிறது.

    $$ Fe^{3+}(aq) + e^- \rightleftharpoons Fe^{2+} \quad E^{0} = 0.77 \ \mathrm{V} $$$$ Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightleftharpoons Cu(s) \quad E^{0} = +0.34 \ \mathrm{V} $$

    \(M^{3+} / M^{2+}\) அரை-மின்கலத்திற்கான திட்ட மின்முனை ஆற்றல் \(M^{3+}\) மற்றும் \(M^{2+}\) க்கு இடையிலான ஒப்பீட்டு நிலைத்தன்மையைக் கொடுக்கிறது. ஒடுக்க ஆற்றல் மதிப்புகள் கீழே அட்டவணைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.

    வினைதிட்ட ஒடுக்க ஆற்றல் (V)
    \(Ti^{3+} + e^- \rightarrow Ti^{2+}\)\(-0.37\)
    \(V^{3+} + e^- \rightarrow V^{2+}\)\(-0.26\)
    \(Cr^{3+} + e^- \rightarrow Cr^{2+}\)\(-0.41\)
    \(Mn^{3+} + e^- \rightarrow Mn^{2+}\)\(+1.51\)
    \(Fe^{3+} + e^- \rightarrow Fe^{2+}\)\(+0.77\)
    \(Co^{3+} + e^- \rightarrow Co^{2+}\)\(+1.81\)

    படம் 4.7 (b) \((E_{M^{3+}/M^{2+}}^{0})\) -3d தொடர்

    டைட்டானியம், வெனடியம் மற்றும் குரோமியத்திற்கான எதிர்மறை மதிப்புகள் அதிக ஆக்சிஜனேற்ற நிலை விரும்பப்படுகிறது என்பதைக் குறிக்கின்றன. அத்தகைய நிலையான \(Cr^{3+}\) அயனியை ஒடுக்க விரும்பினால், உலோக துத்தநாகம் போன்ற ஒடுக்க ஆற்றலுக்கு அதிக எதிர்மறை மதிப்பைக் கொண்ட வலுவான ஒடுக்கும் முகவர் \((E^{0} = -0.76 \ \mathrm{V})\) தேவைப்படுகிறது.

    \(Mn^{3+} / Mn^{2+}\) இன் அதிக ஒடுக்க ஆற்றல் \(Mn^{2+}\) என்பது \(Mn^{3+}\) ஐ விட நிலையானது என்பதைக் குறிக்கிறது. \(Fe^{3+} / Fe^{2+}\) க்கு ஒடுக்க ஆற்றல் 0.77V ஆகும், மேலும் இந்த குறைந்த மதிப்பு \(Fe^{3+}\) மற்றும் \(Fe^{2+}\) இரண்டும் இயல்பான நிலைமைகளின் கீழ் இருக்க முடியும் என்பதைக் குறிக்கிறது. Mn இலிருந்து Fe வரையிலான வீழ்ச்சி தொடர்புடைய அயனிகளின் மின்னணு அமைப்பு காரணமாகும். \(Mn^{3+}\) ஒரு \(3d^{4}\) அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, அதே நேரம் \(Mn^{2+}\) இன் அமைப்பு \(3d^{5}\) ஆகும். அரை நிரப்பப்பட்ட d உள் ஓட்டுடன் தொடர்புடைய கூடுதல் நிலைத்தன்மை \(Mn^{3+}\) இன் ஒடுக்கத்தை மிகவும் சாத்தியமானதாக்குகிறது \((E^{0} = +1.51 \ \mathrm{V})\).

    4.3.6 காந்தப் பண்புகள்

    இடைநிலைத் தனிமங்களின் பெரும்பாலான சேர்மங்கள் பராக் காந்தப் பொருட்களாகும். காந்தப் பண்புகள் அணுக்களின் மின்னணு அமைப்புடன் தொடர்புடையவை. XI STD இல், எலக்ட்ரான் அதன் சொந்த அச்சில் சுழல்வதோடு, அணுக்கருவைச் சுற்றியுள்ள அதன் சுற்றுப்பாதை இயக்கத்திற்கு கூடுதலாகவும் இருப்பதை நாம் ஏற்கனவே கற்றுள்ளோம். இந்த இயக்கங்கள் காரணமாக, ஒரு சிறிய காந்தப்புலம் உருவாக்கப்படுகிறது, மேலும் அது காந்தத் திருப்புத்திறனின் அடிப்படையில் அளவிடப்படுகிறது. காந்தப் பண்புகளின் அடிப்படையில், பொருட்களை பரவலாக (i) பராக் காந்தப் பொருட்கள் (ii) எதிர் காந்தப் பொருட்கள் என வகைப்படுத்தலாம், இவற்றைத் தவிர ஃபெரோ காந்த மற்றும் எதிர் ஃபெரோ காந்தப் பொருட்களும் உள்ளன.

    எந்த ஒரு தொடக்கநிலை காந்த இருமுனைகளும் இல்லாத பொருட்கள் எதிர் காந்தப் பொருட்கள் ஆகும், வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், அனைத்து இணைக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட ஒரு இனம் எதிர் காந்தத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகிறது. இந்த வகைப் பொருட்கள் காந்தப்புலத்தால் விரட்டப்படுகின்றன, ஏனெனில் வெளிப்புற காந்தப்புலம் இருப்பதால், பொருளில் ஒரு காந்தத் தூண்டல் அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது, இது பயன்படுத்தப்பட்ட புலத்தை எதிர்க்கும் பலவீனமான காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது.

    இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட பராக் காந்தத் திடப்பொருட்கள் காந்த இருமுனைகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை ஒன்றிலிருந்து ஒன்று தனிமைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. வெளிப்புற காந்தப்புலம் இல்லாத நிலையில், இருமுனைகள் சீரற்ற முறையில் அமைக்கப்பட்டிருக்கும், எனவே திடப்பொருள் நிகர காந்தத்தன்மையைக் காட்டாது. ஆனால் காந்தப்புலம் முன்னிலையில், இருமுனைகள் பயன்படுத்தப்பட்ட புலத்தின் திசைக்கு இணையாக சீரமைக்கப்படுகின்றன, எனவே அவை வெளிப்புற காந்தப்புலத்தால் ஈர்க்கப்படுகின்றன.

    ஃபெரோ காந்தப் பொருட்கள் கள அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் ஒவ்வொரு களத்திலும் காந்த இருமுனைகள் அமைக்கப்பட்டிருக்கும். ஆனால் அருகிலுள்ள களங்களின் சுழல் இருமுனைகள் சீரற்ற முறையில் சார்ந்துள்ளன. இணைக்கப்படாத d எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட சில இடைநிலைத் தனிமங்கள் அல்லது அயனிகள் ஃபெரோ காந்தத்தன்மையைக் காட்டுகின்றன.

    பராக் காந்தத் திடப்பொருட்களில் உள்ள 3d இடைநிலை உலோக அயனிகள் பெரும்பாலும் எலக்ட்ரான் சுழல் பங்களிப்புக்கு மட்டுமே தொடர்புடைய காந்த இருமுனைத் திருப்புத்திறன்களைக் கொண்டுள்ளன. சுற்றுப்பாதைத் திருப்புத்திறன் L அணைக்கப்படுவதாகக் கூறப்படுகிறது. எனவே அயனியின் காந்தத் திருப்புத்திறன் பின்வருமாறு கொடுக்கப்படுகிறது

    $$ \mu = g\sqrt{S(S + 1)}\mu_{B} $$

    இங்கு S என்பது இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களின் மொத்த சுழல் குவாண்டம் எண் மற்றும் \(\mu_{B}\) என்பது போர் காந்தத்தனி.

    n இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட ஒரு அயனிக்கு \(S = \frac{n}{2}\) மற்றும் ஒரு எலக்ட்ரானுக்கு \(g = 2\)

    எனவே சுழல் மட்டும் காந்தத் திருப்புத்திறன் பின்வருமாறு கொடுக்கப்படுகிறது

    $$ \mu = 2\sqrt{\left(\frac{n}{2}\right)\left(\frac{n}{2} + 1\right)}\mu_{B} $$$$ \mu = 2\sqrt{\left(\frac{n(n + 2)}{4}\right)}\mu_{B} $$$$ \mu = \sqrt{n(n + 2)}\mu_{B} $$

    மேற்கண்ட சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்ட காந்தத் திருப்புத்திறன் பின்வரும் அட்டவணையில் சோதனை மதிப்புகளுடன் ஒப்பிடப்படுகிறது. பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில், உடன்பாடு நன்றாக உள்ளது.

    4.3.7 வினையூக்கப் பண்புகள்

    வேதித் தொழிற்சாலைகள் பல பொருட்களை உற்பத்தி செய்கின்றன, எடுத்துக்காட்டாக பாலிமர்கள், சுவையூட்டிகள், மருந்துகள் போன்றவை. பெரும்பாலான உற்பத்தி செயல்முறைகள் சுற்றுச்சூழலில் பாதகமான விளைவைக் கொண்டிருக்கின்றன, எனவே சூழல் நட்பு மாற்றுகளுக்கு ஆர்வம் உள்ளது. இந்தச் சூழலில், வினையூக்கி அடிப்படையிலான உற்பத்தி செயல்முறைகள் நன்மை பயக்கும், ஏனெனில் அவை குறைந்த ஆற்றல் தேவைப்படுகின்றன, கழிவு உற்பத்தியைக் குறைக்கின்றன மற்றும் வினைபடுபொருட்களை விளைபொருட்களாக மாற்றுவதை மேம்படுத்துகின்றன.

    பல தொழில்துறை செயல்முறைகள் இடைநிலை உலோகங்கள் அல்லது அவற்றின் சேர்மங்களை வினையூக்கிகளாகப் பயன்படுத்துகின்றன. இடைநிலை உலோகம் ஆற்றல்ரீதியாகக் கிடைக்கக்கூடிய d சுற்றுப்பாதைகளைக் கொண்டுள்ளது, அவை வினைபடு மூலக்கூறிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை ஏற்றுக்கொள்ளலாம் அல்லது உலோகம் அதன் d எலக்ட்ரான்களைப் பயன்படுத்தி வினைபடு மூலக்கூறுடன் பிணைப்பை உருவாக்கலாம். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு ஆல்க்கீனின் வினையூக்க ஹைட்ரஜனேற்றத்தில், ஆல்க்கீன் அதன் \(\pi\) எலக்ட்ரான்களைப் பயன்படுத்தி வினையூக்கியின் வெற்று d சுற்றுப்பாதையுடன் ஒரு செயலில் உள்ள இடத்துடன் பிணைக்கிறது.

    ஹைட்ரஜன் மூலக்கூறில் உள்ள \(\sigma\) பிணைப்பு உடைகிறது, மேலும் ஒவ்வொரு ஹைட்ரஜன் அணுவும் வினையூக்கியில் உள்ள ஒரு அணுவின் மீது d எலக்ட்ரானுடன் ஒரு பிணைப்பை உருவாக்குகிறது. இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் பின்னர் ஆல்க்கீனில் உள்ள பகுதியாக உடைந்த \(\pi\)- பிணைப்புடன் பிணைந்து ஒரு ஆல்க்கேனை உருவாக்குகின்றன.

    சில வினையூக்க செயல்முறைகளில் இடைநிலை உலோகங்களின் மாறக்கூடிய ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் பயன்பாடுகளைக் காண்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, \(SO_3\) இலிருந்து கந்தக அமிலத்தை உற்பத்தி செய்வதில், \(SO_2\) ஐ ஆக்சிஜனேற்றம் செய்ய வெனடியம் பென்டாக்சைடு \((V_2O_5)\) ஒரு வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த வினையில் \(V_2O_5\) வெனடியம் (IV) ஆக்சைடாக \((VO_2)\) ஒடுக்கப்படுகிறது.

    இன்னும் சில எடுத்துக்காட்டுகள் கீழே விவாதிக்கப்பட்டுள்ளன,

    (i) ஒலிஃபின்களின் ஹைட்ரோஃபார்மைலேஷன்

    $$ RCH=CH_2 + CO + H_2 \xrightarrow{[Co(CO)_4H]} RCH_2CH_2CHO + RCH(CH_3)CHO $$

    (ii) அசிடால்டிஹைடிலிருந்து அசிட்டிக் அமிலம் தயாரித்தல்.

    $$ CH_3CHO + O_2 \xrightarrow{Mn(OAc)_2} CH_3COOH $$

    (iii) ஜீக்லர் - நட்டா வினையூக்கி

    \(TiCl_4\) மற்றும் மும்மெத்தில் அலுமினியத்தின் கலவை பாலிமரைசேஷனுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

    $$ nCH_2=CHR \xrightarrow{TiCl_4 + AlR_3} [CH_2-CHR]_n $$

    4.3.8 கலவை உருவாக்கம்

    ஒரு உலோகத்தை ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பிற தனிமங்களுடன் கலப்பதன் மூலம் ஒரு கலவை உருவாகிறது. தனிமங்கள் உலோகங்களாகவோ அல்லது உலோகங்கள் அல்லாதவையாகவோ அல்லது இரண்டுமாகவோ இருக்கலாம். மொத்த உலோகம் கரைப்பான் எனவும், சிறிய பகுதிகளில் உள்ள மற்ற தனிமங்கள் கரைபொருள் எனவும் அழைக்கப்படுகின்றன. ஹ்யூம்-ரோதரி விதியின்படி, ஒரு பதிலீட்டுக் கலவையை உருவாக்க, கரைப்பான் மற்றும் கரைபொருளின் அணு ஆரங்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு \(15\%\) க்கும் குறைவாக இருக்க வேண்டும். கரைப்பான் மற்றும் கரைபொருள் இரண்டும் ஒரே படிக அமைப்பு மற்றும் இணைதிறனைக் கொண்டிருக்க வேண்டும், மேலும் அவற்றின் மின்னெதிர் வேறுபாடு பூஜ்ஜியத்திற்கு அருகில் இருக்க வேண்டும். இந்தக் குறிப்பிட்ட நிபந்தனைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் இடைநிலை உலோகங்கள் தங்களுக்குள் பல கலவைகளை உருவாக்குகின்றன, ஏனெனில் அவற்றின் அணு அளவுகள் ஒத்தவை மற்றும் ஒரு உலோக அணு அதன் படிக அமைப்பிலிருந்து மற்றொரு உலோக அணுவால் எளிதில் மாற்றப்பட்டு ஒரு கலவையை உருவாக்க முடியும். அவ்வாறு உருவாக்கப்பட்ட கலவைகள் கடினமானவை மற்றும் பெரும்பாலும் அதிக உருகுநிலைகளைக் கொண்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டுகள்: ஃபெரஸ் கலவைகள், தங்கம் - தாமிரக் கலவை, குரோம் கலவைகள் போன்றவை.

    4.3.9 இடைச்செருகல் சேர்மங்களின் உருவாக்கம்

    ஒரு இடைச்செருகல் சேர்மம் அல்லது கலவை என்பது ஹைட்ரஜன், போரான், கார்பன் அல்லது நைட்ரஜன் போன்ற சிறிய அணுக்கள் ஒரு உலோகப் படிக அமைப்பில் உள்ள இடைவெளி துளைகளில் சிக்கிக்கொள்ளும்போது உருவாகும் ஒரு சேர்மமாகும். அவை பொதுவாக ஸ்டோச்சியோமெட்ரி அல்லாத சேர்மங்களாகும். இடைநிலை உலோகங்கள் \(TiC\), \(ZrH_{1.92}\), \(Mn_4N\) போன்ற பல இடைச்செருகல் சேர்மங்களை உருவாக்குகின்றன. உலோகப் படிக அமைப்பை ஆக்கிரமிக்கும் தனிமங்கள் அவற்றிற்கு புதிய பண்புகளை வழங்குகின்றன.

    (i) அவை கடினமானவை மற்றும் மின் மற்றும் வெப்பக் கடத்துத்திறனைக் காட்டுகின்றன (ii) அவை தூய உலோகங்களை விட அதிக உருகுநிலைகளைக் கொண்டுள்ளன

    4.3.10 சிக்கல்களின் உருவாக்கம்

    இடைநிலைத் தனிமங்கள் ஒரு எலக்ட்ரான் இணையைத் தானமாக வழங்கி ஒரு சமநிலைப் பிணைப்பை உருவாக்கும் திறன் கொண்ட ஒரு இனத்துடன் ஒருங்கிணைப்புச் சேர்மங்களை உருவாக்கும் போக்கைக் கொண்டுள்ளன. இடைநிலை உலோக அயனிகள் சிறியவை மற்றும் அதிக மின்னூட்டம் கொண்டவை, மேலும் அவை பிற குழுக்களால் தானமாக வழங்கப்படும் எலக்ட்ரான் இணையை ஏற்றுக்கொள்ள வெற்று குறைந்த ஆற்றல் சுற்றுப்பாதைகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்தப் பண்புகள் காரணமாக, இடைநிலை உலோகங்கள் அதிக எண்ணிக்கையிலான சிக்கல்களை உருவாக்குகின்றன. எடுத்துக்காட்டுகள்: \([Fe(CN)_6]^{4-}\), \([Co(NH_3)_6]^{3+}\) போன்றவை.

    ஒருங்கிணைப்புச் சேர்மத்தின் வேதியியல் அலகு 5 இல் விவாதிக்கப்பட்டுள்ளது.

    4.4 இடைநிலைத் தனிமங்களின் முக்கியமான சேர்மங்கள்

    உலோகங்களின் ஆக்சைடுகள் மற்றும் ஆக்சோ அயனிகள்

    பொதுவாக, இடைநிலை உலோக ஆக்சைடுகள் அதிக வெப்பநிலைகளில் மூலக்கூறு ஆக்சிஜனுடன் இடைநிலை உலோகங்களின் வினையால் உருவாக்கப்படுகின்றன. 3d தொடரின் முதல் உறுப்பினரான ஸ்காண்டியத்தைத் தவிர, மற்ற அனைத்து இடைநிலைத் தனிமங்களும் அயனி உலோக ஆக்சைடுகளை உருவாக்குகின்றன. உலோக ஆக்சைடுகளில் உலோகத்தின் ஆக்சிஜனேற்ற எண் \(+2\) முதல் \(+7\) வரை இருக்கும். ஒரு உலோகத்தின் ஆக்சிஜனேற்ற எண் அதிகரிக்கும்போது, அயனித் தன்மை குறைகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, \(Mn_2O_7\) பங்கிணைப்பு ஆகும். பெரும்பாலும் உயர் ஆக்சைடுகள் அமிலத் தன்மை கொண்டவை, \(Mn_2O_7\) நீரில் கரைந்து பெர்மாங்கனிக் அமிலத்தை \((HMnO_4)\) கொடுக்கிறது, இதேபோல் \(CrO_3\) குரோமிக் அமிலத்தையும் \((H_2CrO_4)\) மற்றும் டைகுரோமிக் அமிலத்தையும் \((H_2Cr_2O_7)\) கொடுக்கிறது. பொதுவாக குறைந்த ஆக்சைடுகள் ஈரியல்பு அல்லது காரத்தன்மை கொண்டவையாக இருக்கலாம், எடுத்துக்காட்டாக, குரோமியம் (III) ஆக்சைடு - \(Cr_2O_3\), ஈரியல்பு மற்றும் குரோமியம்(II) ஆக்சைடு, \(CrO\) காரத்தன்மை கொண்டது.

    பொட்டாசியம் டைகுரோமேட் \(K_2Cr_2O_7\)

    தயாரிப்பு:

    பொட்டாசியம் டைகுரோமேட் குரோமைட் தாதுவிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகிறது. தாது ஈர்ப்புப் பிரிப்பால் செறிவூட்டப்படுகிறது. பின்னர் அது அதிகப்படியான சோடியம் கார்பனேட் மற்றும் சுண்ணாம்புடன் கலக்கப்பட்டு ஒரு மறுவெப்ப உலையில் வாட்டப்படுகிறது.

    $$ 4FeCr_2O_4 + 8Na_2CO_3 + 7O_2 \xrightarrow{900 - 1000^{\circ}C} 8Na_2CrO_4 + 2Fe_2O_3 + 8CO_2 \uparrow $$

    வாட்டப்பட்ட நிறை கரையாத இரும்பு ஆக்சைடிலிருந்து கரையக்கூடிய சோடியம் குரோமேட்டைப் பிரிக்க நீருடன் சிகிச்சையளிக்கப்படுகிறது. சோடியம் குரோமேட்டின் மஞ்சள் கரைசல் செறிவூட்டப்பட்ட கந்தக அமிலத்துடன் சிகிச்சையளிக்கப்படுகிறது, இது சோடியம் குரோமேட்டை சோடியம் டைகுரோமேட்டாக மாற்றுகிறது.

    $$ 2Na_2CrO_4 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2Cr_2O_7 + Na_2SO_4 + H_2O $$

    மேற்கண்ட கரைசல் குறைவான கரையக்கூடிய சோடியம் சல்பேட்டை நீக்கச் செறிவூட்டப்படுகிறது. விளைந்த கரைசல் வடிகட்டப்பட்டு மேலும் செறிவூட்டப்படுகிறது. \(Na_2SO_4 \cdot 2H_2O\) இன் படிகங்களைப் பெற அது குளிர்விக்கப்படுகிறது.

    சோடியம் டைகுரோமேட்டின் நிறைவுற்ற கரைசல் நீரில் KCl உடன் கலக்கப்பட்டு, பின்னர் NaCl இன் படிகங்களைப் பெறச் செறிவூட்டப்படுகிறது. அது சூடாக இருக்கும்போதே வடிகட்டப்படுகிறது, மேலும் வடிகட்டி குளிர்விக்கப்பட்டு \(K_2Cr_2O_7\) படிகங்களைப் பெறுகிறது.

    $$ Na_2Cr_2O_7 + 2KCl \longrightarrow K_2Cr_2O_7 + 2NaCl $$

    இயற்பியல் பண்புகள்:

    பொட்டாசியம் டைகுரோமேட் ஒரு ஆரஞ்சு-சிவப்பு படிகத் திடப்பொருளாகும், இது \(671 \mathrm{K}\) இல் உருகும், மேலும் இது குளிர்ந்த நீரில் மிதமாகக் கரையக்கூடியது, ஆனால் சூடான நீரில் மிகவும் கரையக்கூடியது. சூடாக்கும்போது அது சிதைந்து \(Cr_2O_3\) மற்றும் மூலக்கூறு ஆக்சிஜனை உருவாக்குகிறது. இது சூடாக்கும்போது நச்சு குரோமியம் புகைகளை வெளியிடுவதால், இது முக்கியமாக சோடியம் டைகுரோமேட்டால் மாற்றப்படுகிறது.

    $$ 4K_2Cr_2O_7 \xrightarrow{\Delta} 4K_2CrO_4 + 2Cr_2O_3 + 3O_2 \uparrow $$

    டைகுரோமேட் அயனியின் அமைப்பு:

    படம் 4.8 (a) குரோமேட் அயனியின் அமைப்பு

    படம் 4.8 (b) டைகுரோமேட் அயனியின் அமைப்பு

    குரோமேட் மற்றும் டைகுரோமேட் அயனிகள் இரண்டும் குரோமியத்தின் ஆக்சோ அயனிகள் ஆகும், மேலும் அவை மிதமான வலிமையான ஆக்சிஜனேற்றும் முகவர்களாகும். இந்த அயனிகளில் குரோமியம் \(+6\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் உள்ளது. ஒரு நீர்க் கரைசலில், குரோமேட் மற்றும் டைகுரோமேட் அயனிகள் ஒன்றுக்கொன்று மாற்றத்தக்கவை, மேலும் ஒரு காரக் கரைசலில் குரோமேட் அயனி முக்கியத்துவம் பெறுகிறது, அதே நேரம் அமிலக் கரைசல்களில் டைகுரோமேட் அயனி முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. இந்த அயனிகளின் அமைப்புகள் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன.

    வேதிப் பண்புகள்:

    1. ஆக்சிஜனேற்றம்

    பொட்டாசியம் டைகுரோமேட் அமில ஊடகத்தில் ஒரு சக்திவாய்ந்த ஆக்சிஜனேற்றும் முகவராகும். \(H^{+}\) அயனிகள் முன்னிலையில் அதன் ஆக்சிஜனேற்றச் செயல் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது. குரோமியத்தின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் \(Cr^{6+}\) இலிருந்து \(Cr^{3+}\) க்கு ஏற்படும் மாற்றத்தை நீங்கள் கவனிக்கலாம். அதன் ஆக்சிஜனேற்றச் செயல் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது.

    $$ Cr_2O_7^{2-} + 14H^{+} + 6e^{-} \longrightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O $$

    பொட்டாசியம் டைகுரோமேட்டின் (டைகுரோமேட் அயனி) ஆக்சிஜனேற்றும் தன்மை பின்வரும் எடுத்துக்காட்டுகளில் விளக்கப்பட்டுள்ளது.

    (i) இது ஃபெர்ரஸ் உப்புகளை ஃபெரிக் உப்புகளாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது.

    $$ Cr_2O_7^{2-} + 6Fe^{2+} + 14H^{+} \longrightarrow 2Cr^{3+} + 6Fe^{3+} + 7H_2O $$

    (ii) இது அயோடைடு அயனிகளை அயோடினாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ Cr_2O_7^{2-} + 6I^{-} + 14H^{+} \longrightarrow 2Cr^{3+} + 3I_2 + 7H_2O $$

    (iii) இது சல்பைடு அயனியை கந்தகமாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ Cr_2O_7^{2-} + 3S^{2-} + 14H^{+} \longrightarrow 2Cr^{3+} + 3S + 7H_2O $$

    (iv) இது கந்தக டை ஆக்சைடை சல்பேட் அயனியாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ Cr_2O_7^{2-} + 3SO_2 + 2H^{+} \longrightarrow 2Cr^{3+} + 3SO_4^{2-} + H_2O $$

    (v) இது ஸ்டானஸ் உப்புகளை ஸ்டானிக் உப்பாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ Cr_2O_7^{2-} + 3Sn^{2+} + 14H^{+} \longrightarrow 2Cr^{3+} + 3Sn^{4+} + 7H_2O $$

    (vi) இது ஆல்கஹால்களை அமிலங்களாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது.

    $$ 2K_2Cr_2O_7 + 8H_2SO_4 + 3CH_3CH_2OH \longrightarrow 2K_2SO_4 + 2Cr_2(SO_4)_3 + 3CH_3COOH + 11H_2O $$

    2. குரோமைல் குளோரைடு சோதனை:

    பொட்டாசியம் டைகுரோமேட் எந்த ஒரு குளோரைடு உப்புடனும் செறி \(H_2SO_4\) முன்னிலையில் சூடாக்கப்படும்போது, குரோமைல் குளோரைட்டின் \((CrO_2Cl_2)\) ஆரஞ்சு-சிவப்பு ஆவிகள் வெளியேறுகின்றன. கனிம தரமான பகுப்பாய்வில் குளோரைடு அயனியின் இருப்பை உறுதிப்படுத்த இந்த வினை பயன்படுத்தப்படுகிறது.

    $$ K_2Cr_2O_7 + 4NaCl + 6H_2SO_4 \longrightarrow 2KHSO_4 + 4NaHSO_4 + 2CrO_2Cl_2 \uparrow + 3H_2O $$

    குரோமைல் குளோரைடு ஆவிகள் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசலில் கரைக்கப்பட்டு, பின்னர் அசிட்டிக் அமிலத்துடன் அமிலமாக்கப்பட்டு, ஈய அசிடேட்டுடன் சிகிச்சையளிக்கப்படுகின்றன. ஈய குரோமேட்டின் மஞ்சள் வீழ்படிவு பெறப்படுகிறது.

    $$ CrO_2Cl_2 + 4NaOH \longrightarrow Na_2CrO_4 + 2NaCl + 2H_2O $$$$ Na_2CrO_4 + (CH_3COO)_2Pb \longrightarrow PbCrO_4 \downarrow + 2CH_3COONa $$

    பொட்டாசியம் டைகுரோமேட்டின் பயன்பாடுகள்:

    பொட்டாசியம் டைகுரோமேட்டின் சில முக்கியமான பயன்பாடுகள் கீழே பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன.

    1. இது ஒரு வலுவான ஆக்சிஜனேற்றும் முகவராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
    2. இது சாயமிடுதல் மற்றும் அச்சிடுவதில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
    3. இது தோல் பதனிடும் தொழிற்சாலைகளில் குரோம் பதனிடலுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
    4. இது இரும்புச் சேர்மங்கள் மற்றும் அயோடைடுகளை மதிப்பிடுவதற்கான அளவு பகுப்பாய்வில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

    பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் - \(KMnO_4\)

    தயாரிப்பு:

    பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் பைரோலுசைட் \((MnO_2)\) தாதுவிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகிறது. தயாரிப்பில் பின்வரும் படிகள் அடங்கும்.

    (i) \(MnO_2\) ஐ பொட்டாசியம் மாங்கனேட்டாக மாற்றுதல்: தூளாக்கப்பட்ட தாது, காற்று அல்லது \(KNO_3\) அல்லது \(KClO_3\) போன்ற ஆக்சிஜனேற்றும் முகவர்கள் முன்னிலையில் KOH உடன் பதனிடப்படுகிறது. ஒரு பச்சை நிற பொட்டாசியம் மாங்கனேட் உருவாகிறது.

    $$ 2MnO_2 + 4KOH + O_2 \longrightarrow 2K_2MnO_4 + 2H_2O $$

    (ii) பொட்டாசியம் மாங்கனேட்டை பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட்டாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல்: இவ்வாறு பெறப்பட்ட பொட்டாசியம் மாங்கனேட்டை இரண்டு வழிகளில் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யலாம், வேதி ஆக்சிஜனேற்றம் அல்லது மின்பகுப்பு ஆக்சிஜனேற்றம் மூலம்.

    வேதி ஆக்சிஜனேற்றம்:

    இந்த முறையில் பொட்டாசியம் மாங்கனேட் ஓசோன் \(O_3\) அல்லது குளோரினுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்டு பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் பெறப்படுகிறது.

    $$ 2MnO_4^{2-} + O_3 + H_2O \longrightarrow 2MnO_4^{-} + 2OH^{-} + O_2 $$$$ 2MnO_4^{2-} + Cl_2 \longrightarrow 2MnO_4^{-} + 2Cl^{-} $$

    மின்பகுப்பு ஆக்சிஜனேற்றம்

    இந்த முறையில் பொட்டாசியம் மாங்கனேட்டின் நீர்க் கரைசல் சிறிது காரம் முன்னிலையில் மின்பகுப்பு செய்யப்படுகிறது.

    $$ K_2MnO_4 \rightleftharpoons 2K^{+} + MnO_4^{2-} $$$$ H_2O \rightleftharpoons H^{+} + OH^{-} $$

    மாங்கனேட் அயனிகள் நேர்முனையில் பெர்மாங்கனேட் அயனிகளாக மாற்றப்படுகின்றன.

    $$ 2MnO_4^{2-} \rightleftharpoons 2MnO_4^{-} + 2e^{-} $$

    \(H_2\) எதிர்முனையில் வெளியிடப்படுகிறது.

    $$ 2H^{+} + 2e^{-} \longrightarrow H_2 \uparrow $$

    ஊதா நிற கரைசல் ஆவியாதல் மூலம் செறிவூட்டப்பட்டு, குளிர்வித்தல் மூலம் பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட்டின் படிகங்களை உருவாக்குகிறது.

    இயற்பியல் பண்புகள்:

    பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் கருப்பு ஊதா படிகங்களின் வடிவத்தில் உள்ளது, இது \(513 \mathrm{K}\) இல் உருகும். இது குளிர்ந்த நீரில் சிறிதளவு கரையக்கூடியது, ஆனால் சூடான நீரில் நன்கு கரையக்கூடியது.

    பெர்மாங்கனேட் அயனியின் அமைப்பு

    பெர்மாங்கனேட் அயனி நான்முகி வடிவியலைக் கொண்டுள்ளது, இதில் மைய \(Mn^{7+}\) ஆனது \(d^{3}s\) கலப்பினமாக்கப்பட்டுள்ளது.

    படம் 4.9 பெர்மாங்கனேட் அயனியின் அமைப்பு

    வேதிப் பண்புகள்:

    1. வெப்பத்தின் செயல்:

    சூடாக்கும்போது, பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் சிதைந்து பொட்டாசியம் மாங்கனேட் மற்றும் மாங்கனீசு டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது.

    $$ 2KMnO_4 \longrightarrow K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 $$

    2. செறி \(H_2SO_4\) இன் செயல்

    குளிர்ந்த செறி \(H_2SO_4\) உடன் சிகிச்சையளிக்கும்போது, அது சிதைந்து மாங்கனீசு ஹெப்டாக்சைடை உருவாக்குகிறது, இது பின்னர் வெடிக்கும் வகையில் சிதைகிறது.

    $$ 2KMnO_4 + 2H_2SO_4 \longrightarrow Mn_2O_7 + 2KHSO_4 + H_2O $$$$ 2Mn_2O_7 \xrightarrow{\Delta} 4MnO_2 + 3O_2 $$

    ஆனால் சூடான செறி \(H_2SO_4\) உடன் பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் \(MnSO_4\) கொடுக்கிறது

    $$ 4KMnO_4 + 6H_2SO_4 \longrightarrow 4MnSO_4 + 2K_2SO_4 + 6H_2O + 5O_2 $$

    3. ஆக்சிஜனேற்றும் பண்பு:

    பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் ஒரு வலுவான ஆக்சிஜனேற்றும் முகவர் ஆகும், அதன் ஆக்சிஜனேற்றச் செயல் வெவ்வேறு வினை ஊடகங்களில் வேறுபடுகிறது.

    அ) நடுநிலை ஊடகத்தில்:

    நடுநிலை ஊடகத்தில், அது \(MnO_2\) ஆக ஒடுக்கப்படுகிறது

    $$ MnO_4^{-} + 2H_2O + 3e^{-} \longrightarrow MnO_2 + 4OH^{-} $$

    (i) இது \(H_2S\) ஐ கந்தகமாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ 2MnO_4^{-} + 3H_2S \longrightarrow 2MnO_2 + 3S + 2OH^{-} + 2H_2O $$

    (ii) இது தயோசல்பேட்டை சல்பேட்டாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ 8MnO_4^{-} + 3S_2O_3^{2-} + H_2O \longrightarrow 6SO_4^{2-} + 8MnO_2 + 2OH^{-} $$

    ஆ) கார ஊடகத்தில்:

    கார உலோக ஹைட்ராக்சைடுகள் முன்னிலையில், பெர்மாங்கனேட் அயனி மாங்கனேட்டாக மாற்றப்படுகிறது.

    $$ MnO_4^{-} + e^{-} \longrightarrow MnO_4^{2-} $$

    இந்த மாங்கனேட் சில ஒடுக்கும் முகவர்களால் மேலும் \(MnO_2\) ஆக ஒடுக்கப்படுகிறது.

    $$ MnO_4^{2-} + 2H_2O + 2e^{-} \longrightarrow MnO_2 + 4OH^{-} $$

    எனவே ஒட்டுமொத்த வினையை பின்வருமாறு எழுதலாம்.

    $$ MnO_4^{-} + 2H_2O + 3e^{-} \longrightarrow MnO_2 + 4OH^{-} $$

    இந்த வினை நடுநிலை ஊடகத்திற்கானதைப் போன்றதே.

    பேயரின் வினைப்பொருள்:

    குளிர்ந்த நீர்த்த கார \(KMnO_4\) பேயரின் வினைப்பொருள் என அறியப்படுகிறது. ஆல்க்கீன்களை டையோல்களாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்ய இது பயன்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, எத்திலீனை எத்திலீன் கிளைகோலாக மாற்றலாம், மேலும் இந்த வினை நிறைவுறா தன்மைக்கான சோதனையாகப் பயன்படுகிறது.

    இ) அமில ஊடகத்தில்:

    நீர்த்த கந்தக அமிலம் முன்னிலையில், பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் மிகவும் வலுவான ஆக்சிஜனேற்றும் முகவராகச் செயல்படுகிறது. பெர்மாங்கனேட் அயனி \(Mn^{2+}\) அயனியாக மாற்றப்படுகிறது.

    $$ MnO_4^{-} + 8H^{+} + 5e^{-} \longrightarrow Mn^{2+} + 4H_2O $$

    அமில ஊடகத்தில் பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட்டின் (பெர்மாங்கனேட் அயனி) ஆக்சிஜனேற்றும் தன்மை பின்வரும் எடுத்துக்காட்டுகளில் விளக்கப்பட்டுள்ளது.

    (i) இது ஃபெர்ரஸ் உப்புகளை ஃபெரிக் உப்புகளாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது.

    $$ 2MnO_4^{-} + 10Fe^{2+} + 16H^{+} \longrightarrow 2Mn^{2+} + 10Fe^{3+} + 8H_2O $$

    (ii) இது அயோடைடு அயனிகளை அயோடினாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ 2MnO_4^{-} + 10I^{-} + 16H^{+} \longrightarrow 2Mn^{2+} + 5I_2 + 8H_2O $$

    (iii) இது ஆக்சாலிக் அமிலத்தை \(CO_2\) ஆக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ 2MnO_4^{-} + 5(COO)_2^{2-} + 16H^{+} \longrightarrow 2Mn^{2+} + 10CO_2 + 8H_2O $$

    (iv) இது சல்பைடு அயனியை கந்தகமாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ 2MnO_4^{-} + 5S^{2-} + 16H^{+} \longrightarrow 2Mn^{2+} + 5S + 8H_2O $$

    (v) இது நைட்ரைட்டுகளை நைட்ரேட்டுகளாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ 2MnO_4^{-} + 5NO_2^{-} + 6H^{+} \longrightarrow 2Mn^{2+} + 5NO_3^{-} + 3H_2O $$

    (vi) இது ஆல்கஹால்களை ஆல்டிஹைடுகளாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது.

    $$ 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 + 5CH_3CH_2OH \longrightarrow K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 5CH_3CHO + 8H_2O $$

    (vii) இது சல்பைட்டை சல்பேட்டாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது

    $$ 2MnO_4^{-} + 5SO_3^{2-} + 6H^{+} \longrightarrow 2Mn^{2+} + 5SO_4^{2-} + 3H_2O $$

    பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட்டின் பயன்பாடுகள்:

    1. இது ஒரு வலுவான ஆக்சிஜனேற்றும் முகவராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
    2. இது பல்வேறு தோல் தொற்றுகள் மற்றும் பாதத்தின் பூஞ்சை தொற்றுகளுக்கான சிகிச்சைக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
    3. இது கிணற்று நீரிலிருந்து இரும்பு மற்றும் ஹைட்ரஜன் சல்பைடை நீக்க நீர் சுத்திகரிப்பு தொழில்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
    4. இது ஒரு கரிமச் சேர்மத்தில் உள்ள நிறைவுறா தன்மையைக் கண்டறிவதற்கான பேயரின் வினைப்பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
    5. இது ஃபெர்ரஸ் உப்புகள், ஆக்சாலேட்டுகள், ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு மற்றும் அயோடைடுகளை மதிப்பிடுவதற்கான அளவு பகுப்பாய்வில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

    குறிப்பு: \(HCl\) ஐ ஊடகத்தை அமிலமாக்குவதற்குப் பயன்படுத்த முடியாது, ஏனெனில் அது \(KMnO_4\) உடன் பின்வருமாறு வினைபுரிகிறது.

    $$ 2MnO_4^{-} + 10Cl^{-} + 16H^{+} \longrightarrow 2Mn^{2+} + 5Cl_2 + 8H_2O $$

    \(HNO_3\) ஐயும் பயன்படுத்த முடியாது, ஏனெனில் அது நல்ல ஆக்சிஜனேற்றும் முகவர் மற்றும் வினையில் ஒடுக்கும் முகவர்களுடன் வினைபுரிகிறது.

    இருப்பினும், \(H_2SO_4\) மிகவும் பொருத்தமானதாகக் கண்டறியப்பட்டுள்ளது, ஏனெனில் அது பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட்டுடன் வினைபுரிவதில்லை.

    குறிப்பு

    அமில ஊடகத்தில் \(KMnO_4\) இன் சமான எடை = \(\frac{\text{KMnO}_4 \text{ இன் மூலக்கூறு எடை}}{\text{மாற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கை}} = \frac{158}{5} = 31.6\)

    கார ஊடகத்தில் \(KMnO_4\) இன் சமான எடை = \(\frac{\text{KMnO}_4 \text{ இன் மூலக்கூறு எடை}}{\text{மாற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கை}} = \frac{158}{1} = 158\)

    நடுநிலை ஊடகத்தில் \(KMnO_4\) இன் சமான எடை = \(\frac{\text{KMnO}_4 \text{ இன் மூலக்கூறு எடை}}{\text{மாற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கை}} = \frac{158}{3} = 52.67\)

    f- தொகுதி தனிமங்கள் - உள் இடைநிலைத் தனிமங்கள்

    உள் இடைநிலைத் தனிமங்களில் இரண்டு தொடர் தனிமங்கள் உள்ளன.

    1. லாந்தனாய்டுகள் (முன்பு லாந்தனைடுகள் என்று அழைக்கப்பட்டன)
    2. ஆக்டினாய்டுகள் (முன்பு ஆக்டினைடுகள் என்று அழைக்கப்பட்டன)

    லாந்தனாய்டு தொடர் லாந்தனத்தை \((_{57}La)\) தொடர்ந்து சீரியம் \((_{58}Ce)\) முதல் லுடீசியம் \((_{71}Lu)\) வரையிலான பதினான்கு தனிமங்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்த தனிமங்கள் 4f சுற்றுப்பாதைகளை விருப்பமாக நிரப்புவதால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. இதேபோல், ஆக்டினாய்டுகள் ஆக்டினியத்தை \((_{89}Ac)\) தொடர்ந்து தோரியம் \((_{90}Th)\) முதல் லோரென்சியம் \((_{103}Lr)\) வரையிலான 14 தனிமங்களைக் கொண்டுள்ளன. இந்த தனிமங்கள் 5f சுற்றுப்பாதையை விருப்பமாக நிரப்புவதால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.

    ஆவர்த்தன அட்டவணையில் லாந்தனாய்டுகளின் நிலை

    ஆவர்த்தன அட்டவணையில் லாந்தனாய்டுகளின் உண்மையான நிலை குழு எண் 3 மற்றும் கிடை வரிசை 6 ஆகும்.

    1. லாந்தனாய்டுகள் பொதுவான மின்னணு அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன [Xe] \(4f^{1-14}5d^{0-1}6s^{2}\)
    2. லாந்தனாய்டுகளின் பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை \(+3\) ஆகும்
    3. இந்த தனிமங்கள் அனைத்தும் ஒத்த இயற்பியல் மற்றும் வேதிப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன.

    இதேபோல், ஆக்டினியத்தைத் தொடர்ந்து வரும் பதினான்கு தனிமங்களும் அவற்றின் இயற்பியல் மற்றும் வேதிப் பண்புகளில் ஒத்திருக்கின்றன. இந்த தனிமங்களை 4d தொடருக்குக் கீழே ஆவர்த்தன அட்டவணையில் லாந்தனத்திற்குப் பிறகு வைத்தால், ஒரு குழுவைச் சேர்ந்த தனிமங்களின் பண்புகள் வேறுபட்டிருக்கும், மேலும் அது ஆவர்த்தன அட்டவணையின் சரியான அமைப்பைப் பாதிக்கும். எனவே, படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி உள் இடைநிலைத் தனிமங்களுக்கு ஒரு தனி இடம் வழங்கப்படுகிறது.

    படம் 4.10 உள் இடைநிலைத் தனிமங்களின் நிலை

    லாந்தனாய்டுகளின் மின்னணு அமைப்பு:

    ஆஃப்பாவ் விதியின்படி, எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் அதிகரிக்கும் ஆற்றலின் வரிசையில் வெவ்வேறு சுற்றுப்பாதைகளில் நிரப்பப்படுகின்றன என்பதை நாம் அறிவோம். இந்த விதியின்படி, 5s,5p மற்றும் 6s மற்றும் 4f நிலைகளை நிரப்பிய பிறகு லாந்தனத்திலிருந்து நிரப்பத் தொடங்குகிறது, எனவே லாந்தனத்தின் (La) எதிர்பார்க்கப்படும் மின்னணு அமைப்பு [Xe] \(4f^{1}5d^{0}6s^{2}\) ஆனால் லாந்தனத்தின் உண்மையான மின்னணு அமைப்பு [Xe] \(4f^{0}\) \(5d^{1}\) \(6s^{2}\) மற்றும் அது d தொகுதியைச் சேர்ந்தது. 4f சுற்றுப்பாதையை நிரப்புவது சீரியம் (Ce) இலிருந்து தொடங்குகிறது மற்றும் அதன் மின்னணு அமைப்பு [Xe] \(4f^{1}\) \(5d^{1}\) \(6s^{2}\) ஆகும். சீரியத்திலிருந்து மற்ற தனிமங்களுக்கு நகரும் போது, கூடுதல் எலக்ட்ரான்கள் படிப்படியாக 4f சுற்றுப்பாதைகளில் நிரப்பப்படுகின்றன, அட்டவணையில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி.

    அட்டவணை: லாந்தனம் மற்றும் லாந்தனாய்டுகளின் மின்னணு அமைப்பு

    தனிமத்தின் பெயர்அணு எண்குறியீடுமின்னணு அமைப்பு
    லாந்தனம்57La[Xe] \(4f^{0}\) \(5d^{1}\) \(6s^{2}\)
    சீரியம்58Ce[Xe] \(4f^{1}\) \(5d^{1}\) \(6s^{2}\)
    பிரசியோடைமியம்59Pr[Xe] \(4f^{3}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    நியோடைமியம்60Nd[Xe] \(4f^{4}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    புரோமித்தியம்61Pm[Xe] \(4f^{5}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    சமேரியம்62Sm[Xe] \(4f^{6}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    யுரோப்பியம்63Eu[Xe] \(4f^{7}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    கடோலினியம்64Gd[Xe] \(4f^{7}\) \(5d^{1}\) \(6s^{2}\)
    டெர்பியம்65Tb[Xe] \(4f^{9}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    டிஸ்ப்ரோசியம்66Dy[Xe] \(4f^{10}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    ஹோல்மியம்67Ho[Xe] \(4f^{11}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    எர்பியம்68Er[Xe] \(4f^{12}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    தூலியம்69Tm[Xe] \(4f^{13}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    இட்டெர்பியம்70Yb[Xe] \(4f^{14}\) \(5d^{0}\) \(6s^{2}\)
    லுடீசியம்71Lu[Xe] \(4f^{14}\) \(5d^{1}\) \(6s^{2}\)

    கடோலினியம் (Gd) மற்றும் லுடீசியத்தில் (Lu) 4f சுற்றுப்பாதைகள் அரை-நிரப்பப்பட்டவை மற்றும் முழுமையாக நிரப்பப்பட்டவை, மேலும் ஒரு எலக்ட்ரான் 5d சுற்றுப்பாதையில் நுழைகிறது. எனவே 4f தொடர் தனிமங்களின் பொதுவான மின்னணு அமைப்பை [Xe] \(4f^{1-14}\) \(5d^{0-1}\) \(6s^{2}\) என எழுதலாம்.

    லாந்தனாய்டுகளின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை:

    லாந்தனாய்டுகளின் பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை \(+3\) ஆகும். அதற்கு கூடுதலாக, சில லாந்தனாய்டுகள் \(+2\) அல்லது \(+4\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளையும் காட்டுகின்றன.

    \(Gd^{3+}\) மற்றும் \(Lu^{3+}\) அயனிகள் கூடுதல் நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன, இது அவை முறையே சரியாக அரை நிரப்பப்பட்ட மற்றும் முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட f- சுற்றுப்பாதைகளைக் கொண்டுள்ளன என்பதன் காரணமாகும். அவற்றின் மின்னணு அமைப்புகள்

    $$ Gd^{3+} : [Xe]4f^{7} $$$$ Lu^{3+} : [Xe]4f^{14} $$

    இதேபோல், சீரியம் மற்றும் டெர்பியம் \(+4\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளில் முறையே \(4f^{0}\) மற்றும் \(4f^{7}\) அமைப்புகளை அடைகின்றன. \(Eu^{2+}\) மற்றும் \(Yb^{2+}\) அயனிகள் முறையே சரியாக அரை நிரப்பப்பட்ட மற்றும் முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட f சுற்றுப்பாதைகளைக் கொண்டுள்ளன.

    வெவ்வேறு ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளின் நிலைத்தன்மை இந்த தனிமங்களின் பண்புகளில் ஒரு தாக்கத்தைக் கொண்டுள்ளது. பின்வரும் அட்டவணை லாந்தனாய்டுகளின் வெவ்வேறு ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகிறது.

    CePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu
    \(+2\)\(+2\)\(+2\)\(+2\)
    \(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)
    \(+4\)\(+4\)\(+4\)\(+4\)

    அணு மற்றும் அயனி ஆரங்கள்:

    4f தொடர் முழுவதும் நகரும் போது, லாந்தனாய்டுகளின் அணு மற்றும் அயனி ஆரங்கள் அணு எண்ணிக்கை அதிகரிப்புடன் படிப்படியான குறைப்பைக் காட்டுகின்றன. அயனி அளவில் இந்தக் குறைப்பு லாந்தனாய்டு சுருக்கம் எனப்படுகிறது.

    படம் 4.11 லாந்தனாய்டுகளின் அணு ஆரங்களின் மாறுபாடு

    லாந்தனாய்டு சுருக்கத்திற்கான காரணம்:

    4f தொடரில் (Ce முதல் Lu வரை) ஒரு தனிமத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்கு நகரும் போது, அணுக்கரு மின்னூட்டம் ஒரு அலகு அதிகரிக்கிறது மற்றும் ஒரு கூடுதல் எலக்ட்ரான் அதே உள் 4f உள் ஓட்டில் சேர்க்கப்படுகிறது. 4f உள் ஓடு பரவிய வடிவங்களைக் கொண்டுள்ளது என்பதை நாம் அறிவோம், எனவே 4f எலக்ட்ரான்களின் கவச விளைவு ஒப்பீட்டளவில் மோசமானது. எனவே, அணுக்கரு மின்னூட்டத்தின் அதிகரிப்புடன், இணைதிறன் ஓடு அணுக்கருவை நோக்கி சிறிது இழுக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, 4f எலக்ட்ரான்களால் அனுபவிக்கப்படும் பயனுள்ள அணுக்கரு மின்னூட்டம் அதிகரிக்கிறது மற்றும் \(Ln^{3+}\) அயனிகளின் அளவு குறைகிறது. பல்வேறு லாந்தனாய்டுகளின் லாந்தனாய்டு சுருக்கம் வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது

    லாந்தனாய்டு சுருக்கத்தின் விளைவுகள்:

    1. காரத்தன்மை

    \(Ce^{3+}\) இலிருந்து \(Lu^{3+}\) க்கு நகரும் போது, \(Ln^{3+}\) அயனிகளின் காரப் பண்பு குறைகிறது. \(Ln^{3+}\) அயனிகளின் அளவு குறைவதால், \(Ln - OH\) பிணைப்பின் அயனித் தன்மை குறைகிறது (பங்கிணைப்புத் தன்மை அதிகரிக்கிறது), இது காரத்தன்மையின் குறைவில் விளைகிறது.

    2. லாந்தனாய்டுகளிடையே ஒற்றுமைகள்:

    முழு f - தொடரில் அணு ஆரங்களில் \(10 \ \mathrm{pm}\) குறைப்பும், அயனி ஆரங்களில் \(20 \ \mathrm{pm}\) குறைப்பும் மட்டுமே கவனிக்கப்படுகிறது. லாந்தனாய்டுகளின் ஆரங்களில் இந்த மிகச் சிறிய மாற்றம் காரணமாக, அவற்றின் வேதிப் பண்புகள் மிகவும் ஒத்தவை.

    3. 4d மற்றும் 5d தொடர்களிடையே ஒற்றுமைகள்:

    இரண்டாவது மற்றும் மூன்றாவது இடைநிலைத் தொடரின் தனிமங்கள் முதல் மற்றும் இரண்டாவது இடைநிலைத் தொடரின் தனிமங்களை விட ஒன்றுக்கொன்று மிக நெருக்கமாக ஒத்திருக்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாக

    தொடர்தனிமம்அணு ஆரம்
    3d தொடர்Ti132 pm
    4d தொடர்Zr145 pm
    5d தொடர்Hf144 pm

    ஆக்டினாய்டுகள்:

    ஆக்டினியத்தைத் தொடர்ந்து வரும் பதினான்கு தனிமங்கள், அதாவது தோரியம் (Th) முதல் லோரென்சியம் (Lr) வரை, ஆக்டினாய்டுகள் எனப்படுகின்றன. லாந்தனாய்டுகளைப் போலல்லாமல், அனைத்து ஆக்டினாய்டுகளும் கதிரியக்கப் பொருட்கள், மேலும் அவற்றில் பெரும்பாலானவை குறுகிய அரை-ஆயுள்களைக் கொண்டுள்ளன. தோரியம் மற்றும் யுரேனியம் (U) மட்டுமே இயற்கையில் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் நிகழ்கின்றன, மேலும் புளூட்டோனியத்தின் (Pu) சுவடு அளவுகள் யுரேனியம் தாதுக்களிலும் காணப்படுகின்றன. நெப்டியூனியம் (Np) மற்றும் அடுத்தடுத்த கனமான தனிமங்கள் அணுக்கரு வினைகளால் இயற்கையாக நிகழும் தனிமங்களின் செயற்கை மாற்றத்தால் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன.

    லாந்தனாய்டுகளைப் போலவே, அவை ஆவர்த்தன அட்டவணையின் அடிப்பகுதியில் வைக்கப்படுகின்றன.

    மின்னணு அமைப்பு:

    ஆக்டினாய்டுகளின் மின்னணு அமைப்பு உறுதியானதல்ல. 5f தனிமங்களின் பொதுவான இணைதிறன் ஓடு மின்னணு அமைப்பு \([Rn]5f^{0-14}6d^{0-2}7s^{2}\) எனக் குறிப்பிடப்படுகிறது. பின்வரும் அட்டவணை ஆக்டினாய்டுகளின் மின்னணு அமைப்பைக் காட்டுகிறது.

    அட்டவணை: ஆக்டினாய்டுகளின் மின்னணு அமைப்பு

    தனிமத்தின் பெயர்அணு எண்குறியீடுமின்னணு அமைப்பு
    ஆக்டினியம்89Ac[Rn] \(5f^{0}\) \(6d^{1}\) \(7s^{2}\)
    தோரியம்90Th[Rn] \(5f^{0}\) \(6d^{2}\) \(7s^{2}\)
    புரோடாக்டினியம்91Pa[Rn] \(5f^{2}\) \(6d^{1}\) \(7s^{2}\)
    யுரேனியம்92U[Rn] \(5f^{3}\) \(6d^{1}\) \(7s^{2}\)
    நெப்டியூனியம்93Np[Rn] \(5f^{4}\) \(6d^{1}\) \(7s^{2}\)
    புளூட்டோனியம்94Pu[Rn] \(5f^{6}\) \(6d^{0}\) \(7s^{2}\)
    அமெரிசியம்95Am[Rn] \(5f^{7}\) \(6d^{0}\) \(7s^{2}\)
    கியூரியம்96Cm[Rn] \(5f^{7}\) \(6d^{1}\) \(7s^{2}\)
    பெர்க்கிலியம்97Bk[Rn] \(5f^{9}\) \(6d^{0}\) \(7s^{2}\)
    கலிபோர்னியம்98Cf[Rn] \(5f^{10}\) \(6d^{0}\) \(7s^{2}\)
    ஐன்ஸ்டீனியம்99Es[Rn] \(5f^{11}\) \(6d^{0}\) \(7s^{2}\)
    ஃபெர்மியம்100Fm[Rn] \(5f^{12}\) \(6d^{0}\) \(7s^{2}\)
    மெண்டலீவியம்101Md[Rn] \(5f^{13}\) \(6d^{0}\) \(7s^{2}\)
    நோபிலியம்102No[Rn] \(5f^{14}\) \(6d^{0}\) \(7s^{2}\)
    லோரென்சியம்103Lr[Rn] \(5f^{14}\) \(6d^{1}\) \(7s^{2}\)

    ஆக்டினாய்டுகளின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை:

    லாந்தனாய்டுகளைப் போலவே, ஆக்டினாய்டுகளின் மிகவும் பொதுவான நிலை \(+3\) ஆகும். அதற்குக் கூடுதலாக, ஆக்டினாய்டுகள் \(+2\), \(+3\), \(+4\), \(+5\), \(+6\) மற்றும் \(+7\) போன்ற மாறக்கூடிய ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகின்றன.

    அமெரிசியம் (Am) மற்றும் தோரியம் (Th) ஆகிய தனிமங்கள் சில சேர்மங்களில் \(+2\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைக் காட்டுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக தோரியம் அயோடைடு \((ThI_2)\). Th, Pa, U, Np, Pu மற்றும் Am ஆகிய தனிமங்கள் \(+5\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகின்றன. Np மற்றும் Pu \(+7\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை வெளிப்படுத்துகின்றன.

    ThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr
    \(+2\)
    \(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)\(+3\)
    \(+4\)\(+4\)\(+4\)\(+4\)\(+4\)\(+4\)\(+4\)\(+4\)
    \(+5\)\(+5\)\(+5\)\(+5\)\(+5\)
    \(+6\)\(+6\)\(+6\)
    \(+7\)\(+7\)

    லாந்தனாய்டுகளுக்கும் ஆக்டினாய்டுகளுக்கும் இடையிலான வேறுபாடுகள்:

    வ.எண்லாந்தனாய்டுகள்ஆக்டினாய்டுகள்
    1வேறுபடுத்தும் எலக்ட்ரான் 4f சுற்றுப்பாதையில் நுழைகிறதுவேறுபடுத்தும் எலக்ட்ரான் 5f சுற்றுப்பாதையில் நுழைகிறது
    24f சுற்றுப்பாதைகளின் பிணைப்பு ஆற்றல் அதிகம்5f சுற்றுப்பாதைகளின் பிணைப்பு ஆற்றல் குறைவு
    3அவை சிக்கல்களை உருவாக்கக் குறைந்த போக்கைக் காட்டுகின்றனஅவை சிக்கல்களை உருவாக்க அதிக போக்கைக் காட்டுகின்றன
    4பெரும்பாலான லாந்தனாய்டுகள் நிறமற்றவைபெரும்பாலான ஆக்டினாய்டுகள் நிறமுடையவை. எடுத்துக்காட்டாக.
    \(U^{3+}\) (சிவப்பு), \(U^{4+}\) (பச்சை), \(UO_2^{+}\) (மஞ்சள்)
    5அவை ஆக்சோ நேர்மின் அயனிகளை உருவாக்குவதில்லைஅவை \(UO_2^{2+}, NpO_2^{2+}\) போன்ற ஆக்சோ நேர்மின் அயனிகளை உருவாக்குகின்றன
    6\(+3\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளுடன் கூடுதலாக லாந்தனாய்டுகள் சில நிகழ்வுகளில் \(+2\) மற்றும் \(+4\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகின்றன.\(+3\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளுடன் கூடுதலாக ஆக்டினாய்டுகள் \(+4, +5, +6\) மற்றும் \(+7\) போன்ற உயர் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகின்றன

    சுருக்கம்

    IUPAC இடைநிலை உலோகத்தை ஒரு தனிமமாக வரையறுக்கிறது, அதன் அணுவில் முழுமையடையாத d உள் ஓடு உள்ளது அல்லது முழுமையடையாத d உள் ஓட்டுடன் கூடிய நேர்மின் அயனிகளை உருவாக்கக்கூடியது. அவை ஆவர்த்தன அட்டவணையின் மைய நிலையை ஆக்கிரமித்துள்ளன, s மற்றும் p தொகுதி தனிமங்களுக்கு இடையில்,

    d- தொகுதித் தனிமங்கள் 3d தொடர் (4வது கிடை வரிசை) ஸ்காண்டியம் முதல் துத்தநாகம் வரை (10 தனிமங்கள்), 4d தொடர் (5வது கிடை வரிசை) இட்ரியம் முதல் காட்மியம் வரை (10 தனிமங்கள்) மற்றும் 5d தொடர் (6வது கிடை வரிசை) லாந்தனம், ஹாஃப்னியம் முதல் பாதரசம் வரை ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது.

    d- தொகுதித் தனிமங்களின் பொதுவான மின்னணு அமைப்பை [அருவளிமம்] \((n - 1)d^{1 - 10}ns^{1 - 2}\) என எழுதலாம். இங்கு, \(n = 4\) முதல் 7 வரை. 6 மற்றும் 7 கிடை வரிசைகளில், அமைப்பு \(((n - 2)f\) சுற்றுப்பாதையை உள்ளடக்கியது; [அருவளிமம்] \((n - 2)f^{14}(n - 1)d^{1 - 10}ns^{1 - 2}\)

    அனைத்து இடைநிலைத் தனிமங்களும் உலோகங்களாகும். அனைத்து உலோகங்களைப் போலவே, இடைநிலை உலோகங்களும் வெப்பம் மற்றும் மின்சாரத்தின் நல்ல கடத்திகளாகும். குழு-1 மற்றும் குழு-2 இன் உலோகங்களைப் போலல்லாமல், குழு 11 தனிமங்களைத் தவிர அனைத்து இடைநிலை உலோகங்களும் கடினமானவை.

    இடைநிலை உலோகத் தொடரில் இடமிருந்து வலமாக நகரும் போது, உலோகப் பிணைப்பிற்குக் கிடைக்கும் இணைக்கப்படாத d எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதால் உருகுநிலை முதலில் அதிகரிக்கிறது, அதிகபட்ச மதிப்பை அடைந்து, பின்னர் குறைகிறது, ஏனெனில் d எலக்ட்ரான்கள் இணைக்கப்பட்டு பிணைப்பிற்கு குறைவாகக் கிடைக்கின்றன.

    இடைநிலைத் தனிமத்தின் அயனியாக்கும் ஆற்றல் s மற்றும் p தொகுதி தனிமங்களின் ஆற்றல்களுக்கு இடைநிலையாக உள்ளது. ஒரு இடைநிலை உலோகத் தொடரில் இடமிருந்து வலமாக நகரும் போது, எதிர்பார்த்தபடி அயனியாக்கும் எந்தால்பி அதிகரிக்கிறது.

    முதல் இடைநிலை உலோகமான ஸ்காண்டியம் \(+3\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை மட்டுமே வெளிப்படுத்துகிறது, ஆனால் மற்ற அனைத்து இடைநிலைத் தனிமங்களும் (n- 1)d சுற்றுப்பாதை மற்றும் ns சுற்றுப்பாதையில் இருந்து எலக்ட்ரான்களை இழப்பதன் மூலம் மாறக்கூடிய ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை வெளிப்படுத்துகின்றன, ஏனெனில் அவற்றுக்கிடையேயான ஆற்றல் வேறுபாடு மிகச் சிறியது.

    3d தொடரில் Ti இலிருந்து Zn க்கு நகரும் போது, திட்ட ஒடுக்க ஆற்றல் \((E_{M^{2+}/M}^{0})\) மதிப்பு குறைந்த எதிர்மறை மதிப்பை நோக்கி நெருங்குகிறது, மேலும் தாமிரம் நேர்மறை ஒடுக்க ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. அதாவது, தனிம நிலை தாமிரம் \(Cu^{2+}\) ஐ விட நிலையானது

    இடைநிலைத் தனிமங்களின் பெரும்பாலான சேர்மங்கள் பராக் காந்தப் பொருட்களாகும். காந்தப் பண்புகள் அணுக்களின் மின்னணு அமைப்புடன் தொடர்புடையவை. பல தொழில்துறை செயல்முறைகள் இடைநிலை உலோகங்கள் அல்லது அவற்றின் சேர்மங்களை வினையூக்கிகளாகப் பயன்படுத்துகின்றன. இடைநிலை உலோகம் ஆற்றல்ரீதியாகக் கிடைக்கக்கூடிய d சுற்றுப்பாதைகளைக் கொண்டுள்ளது, அவை வினைபடு மூலக்கூறிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை ஏற்றுக்கொள்ளலாம் அல்லது உலோகம் அதன் d எலக்ட்ரான்களைப் பயன்படுத்தி வினைபடு மூலக்கூறுடன் பிணைப்பை உருவாக்கலாம். இடைநிலை உலோகங்கள் TiC, \(ZrH_{1.92}\), \(Mn_4N\) போன்ற பல இடைச்செருகல் சேர்மங்களை உருவாக்குகின்றன. இடைநிலைத் தனிமங்கள் ஒரு எலக்ட்ரான் இணையைத் தானமாக வழங்கி ஒரு சமநிலைப் பிணைப்பை உருவாக்கும் திறன் கொண்ட ஒரு இனத்துடன் ஒருங்கிணைப்புச் சேர்மங்களை உருவாக்கும் போக்கைக் கொண்டுள்ளன. உள் இடைநிலைத் தனிமங்களில் இரண்டு தொடர் தனிமங்கள் உள்ளன. 1) லாந்தனாய்டுகள் (முன்பு லாந்தனைடுகள் என்று அழைக்கப்பட்டன) 2) ஆக்டினாய்டுகள் (முன்பு ஆக்டினைடுகள் என்று அழைக்கப்பட்டன) லாந்தனாய்டுகள் பொதுவான மின்னணு அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன [Xe] \(4f^{1-4}5d^{0-1}6s^{2}\) லாந்தனாய்டுகளின் பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை \(+3\) ஆகும். 4f தொடர் முழுவதும் நகரும் போது, லாந்தனாய்டுகளின் அணு மற்றும் அயனி ஆரங்கள் அணு எண்ணிக்கை அதிகரிப்புடன் படிப்படியான குறைப்பைக் காட்டுகின்றன. அயனி அளவில் இந்தக் குறைப்பு லாந்தனாய்டு சுருக்கம் எனப்படுகிறது. ஆக்டினாய்டுகளின் மின்னணு அமைப்பு உறுதியானதல்ல. 5f தனிமங்களின் பொதுவான இணைதிறன் ஓடு மின்னணு அமைப்பு [Rn]5f \(^{0-14}6d^{0-2}7s^{2}\) எனக் குறிப்பிடப்படுகிறது. லாந்தனாய்டுகளைப் போலவே, ஆக்டினாய்டுகளின் மிகவும் பொதுவான நிலை \(+3\) ஆகும். அதற்குக் கூடுதலாக, ஆக்டினாய்டுகள் \(+2\), \(+3\), \(+4\), \(+5\), \(+6\) மற்றும் \(+7\) போன்ற மாறக்கூடிய ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகின்றன.

    மதிப்பீடு

    சிறந்த பதிலைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்:

    1. Sc(\(Z = 21\)) ஒரு இடைநிலைத் தனிமம் ஆனால் துத்தநாகம் \((z = 30)\) இல்லை, ஏனெனில்

    a) \(Sc^{3+}\) மற்றும் \(Zn^{2+}\) அயனிகள் இரண்டும் நிறமற்றவை மற்றும் வெள்ளை சேர்மங்களை உருவாக்குகின்றன. b) Sc விஷயத்தில், 3d சுற்றுப்பாதைகள் பகுதியாக நிரப்பப்பட்டுள்ளன, ஆனால் Zn இல் அவை முழுமையாக நிரப்பப்பட்டுள்ளன c) கடைசி எலக்ட்ரான் துத்தநாகத்தின் விஷயத்தில் 4s மட்டத்தில் சேர்க்கப்படுகிறது d) Sc மற்றும் Zn இரண்டும் மாறக்கூடிய ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை வெளிப்படுத்துவதில்லை

    1. பின்வரும் d தொகுதி தனிமங்களில் எது அரை நிரப்பப்பட்ட இறுதி d உள் ஓட்டையும், அரை நிரப்பப்பட்ட இணைதிறன் உள் ஓட்டையும் கொண்டுள்ளது?

    a) Cr b) Pd c) Pt d) இவை எதுவும் இல்லை

    1. 3d தொடரின் இடைநிலை உலோகங்களில், மிக உயர்ந்த எதிர்மறை \((M^{2+} / M)\) திட்ட மின்முனை ஆற்றலைக் கொண்ட உலோகம்

    a) Ti b) Cu c) Mn d) Zn

    1. பின்வரும் அயனிகளில் எது \(V^{3+}\) இல் உள்ள அதே எண்ணிக்கையிலான இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது?

    a) \(Ti^{3+}\) b) \(Fe^{3+}\) c) \(Ni^{2+}\) d) \(Cr^{3+}\)

    1. \(Mn^{2+}\) அயனியின் காந்தத் திருப்புத்திறன்

    a) 5.92 BM b) 2.80 BM c) 8.95 BM d) 3.90 BM

    1. இடைநிலை உலோகங்கள் மற்றும் அவற்றின் சேர்மங்களின் வினையூக்க நடத்தை முக்கியமாக இதனால் ஏற்படுகிறது

    a) அவற்றின் காந்த நடத்தை b) அவற்றின் நிரப்பப்படாத d சுற்றுப்பாதைகள் c) அவற்றின் மாறக்கூடிய ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைப் பின்பற்றும் திறன் d) அவற்றின் வேதி வினைத்திறன்

    1. தொடரில் அதிகரிக்கும் ஆக்சிஜனேற்ற திறனின் சரியான வரிசை

    a) \(VO_2^{+} < Cr_2O_7^{2-} < MnO_4^{-}\) b) \(Cr_2O_7^{2-} < MnO_4^{-} < VO_2^{+}\) c) \(VO_2^{+} < MnO_4^{-} < Cr_2O_7^{2-}\) d) \(Cr_2O_7^{2-} < VO_2^{+} < MnO_4^{-}\)

    1. அமில ஊடகத்தில், பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் ஆக்சாலிக் அமிலத்தை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்து இதைக் கொடுக்கிறது

    a) ஆக்சலேட் b) கார்பன் டை ஆக்சைடு c) அசிடேட் d) அசிட்டிக் அமிலம்

    1. பின்வரும் கூற்றுகளில் எது உண்மையல்ல?

    a) அமிலமாக்கப்பட்ட \(K_2Cr_2O_7\) கரைசல் வழியாக \(H_2S\) ஐச் செலுத்தும்போது, ஒரு பால் நிறம் கவனிக்கப்படுகிறது. b) அளவு பகுப்பாய்வில் \(K_2Cr_2O_7\) ஐ விட \(Na_2Cr_2O_7\) விரும்பப்படுகிறது c) அமில ஊடகத்தில் \(K_2Cr_2O_7\) கரைசல் ஆரஞ்சு நிறத்தில் இருக்கும் d) \(K_2Cr_2O_7\) கரைசல் \(P^{H}\) 7 ஐத் தாண்டும்போது மஞ்சள் நிறமாகிறது

    1. பெர்மாங்கனேட் அயனி அமில ஊடகத்தில் மாறுவது

    a) \(MnO_4^{2-}\) b) \(Mn^{2+}\) c) \(Mn^{3+}\) d) \(MnO_2\)

    1. 1 மோல் பொட்டாசியம் டைகுரோமேட் பொட்டாசியம் அயோடைடுடன் வினைபுரியும்போது எத்தனை மோல்கள் \(I_2\) வெளியிடப்படுகின்றன?

    a) 1 b) 2 c) 3 d) 4

    1. 1 மோல் ஃபெர்ரஸ் ஆக்சலேட்டை \((FeC_2O_4)\) ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யத் தேவையான அமிலமாக்கப்பட்ட \(KMnO_4\) இன் மோல்களின் எண்ணிக்கை

    a) 5 b) 3 c) 0.6 d) 1.5

    1. லாந்தனான்கள் தொடர்பான பின்வரும் கூற்றுகளில் எது தவறானது?

    a) யுரோப்பியம் \(+2\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைக் காட்டுகிறது. b) Pr இலிருந்து Lu வரை அயனி ஆரம் குறைவதால் காரத்தன்மை குறைகிறது. c) அனைத்து லாந்தனான்களும் அலுமினியத்தை விட மிகவும் வினைத்திறன் கொண்டவை. d) \(Ce^{4+}\) கரைசல்கள் அளவு பகுப்பாய்வில் ஆக்சிஜனேற்றும் முகவர்களாகப் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

    1. பின்வரும் லாந்தனாய்டு அயனிகளில் எது எதிர் காந்தத் தன்மை கொண்டது?

    a) \(Eu^{2+}\) b) \(Yb^{2+}\) c) \(Ce^{2+}\) d) \(Sm^{2+}\)

    1. லாந்தனாய்டுகளிடையே மிகவும் பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை எது?

    a) \(+4\) b) \(+2\) c) \(+5\) d) \(+3\)

    1. வலியுறுத்தல் : \(Ce^{4+}\) அளவு பகுப்பாய்வில் ஒரு ஆக்சிஜனேற்றும் முகவராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

    காரணம்: \(Ce^{4+}\) ஆனது \(+3\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை அடையும் போக்கைக் கொண்டுள்ளது.

    a) வலியுறுத்தல் மற்றும் காரணம் இரண்டும் உண்மை மற்றும் காரணம் வலியுறுத்தலின் சரியான விளக்கமாகும். b) வலியுறுத்தல் மற்றும் காரணம் இரண்டும் உண்மை ஆனால் காரணம் வலியுறுத்தலின் சரியான விளக்கமல்ல. c) வலியுறுத்தல் உண்மை ஆனால் காரணம் தவறானது. d) வலியுறுத்தல் மற்றும் காரணம் இரண்டும் தவறானவை.

    1. ஆக்டினாய்டுகளின் மிகவும் பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை

    a) \(+2\) b) \(+3\) c) \(+4\) d) \(+6\)

    1. \(+7\) இன் உயர் ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைக் காட்டும் ஆக்டினாய்டு தனிமங்கள்

    a) Np, Pu, Am b) U, Fm, Th c) U, Th, Md d) Es, No, Lr

    1. பின்வருவனவற்றில் எது சரியானது அல்ல?

    a) \(La(OH)_3\) என்பது \(Lu(OH)_3\) ஐ விட குறைந்த காரத்தன்மை கொண்டது b) லாந்தனாய்டு தொடரில் \(Ln^{3+}\) அயனிகளின் அயனி ஆரம் குறைகிறது c) La என்பது உண்மையில் லாந்தனாய்டு தொடரை விட இடைநிலை உலோகத் தொடரின் ஒரு தனிமமாகும் d) லாந்தனாய்டு சுருக்கம் காரணமாக Zr மற்றும் Hf இன் அணு ஆரங்கள் ஒன்றே

    பின்வரும் கேள்விகளுக்குப் பதிலளிக்கவும்:

    1. இடைநிலை உலோகங்கள் என்றால் என்ன? நான்கு எடுத்துக்காட்டுகளைக் கொடுக்கவும்.
    2. 4d தொடர் தனிமங்களின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை விளக்கவும்.
    3. உள் இடைநிலைத் தனிமங்கள் என்றால் என்ன?
    4. ஆவர்த்தன அட்டவணையில் லாந்தனாய்டுகள் மற்றும் ஆக்டினாய்டுகளின் நிலையை நியாயப்படுத்தவும்.
    5. ஆக்டினைடுகள் என்றால் என்ன? மூன்று எடுத்துக்காட்டுகளைக் கொடுக்கவும்.
    6. பொட்டாசியம் டைகுரோமேட்டின் தயாரிப்பை விவரிக்கவும்.
    7. லாந்தனாய்டு சுருக்கம் என்றால் என்ன மற்றும் லாந்தனாய்டு சுருக்கத்தின் விளைவுகள் யாவை?
    8. பின்வருவனவற்றை நிறைவு செய்யவும் a. \(MnO_4^{2-} + H^+ \longrightarrow ?\) b. \(C_6H_5CH_3 \xrightarrow{\text{அமிலமாக்கப்பட்ட } KMnO_4} ?\) c. \(MnO_4^{-} + Fe^{2+} \longrightarrow ?\) d. \(KMnO_4 \xrightarrow{\Delta \text{ செவ்வெப்பம்}} ?\) e. \(Cr_2O_7^{2-} + I^{-} + H^{+} \longrightarrow ?\) f. \(Na_2Cr_2O_7 + KCl \longrightarrow ?\)
    9. இடைச்செருகல் சேர்மங்கள் என்றால் என்ன?
    10. \(Ti^{3+}\), \(Mn^{2+}\) இல் உள்ள இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைக் கணக்கிட்டு, சுழல் மட்டும் காந்தத் திருப்புத்திறனைக் கணக்கிடவும்.
    11. \(Ce^{4+}\) மற்றும் \(Co^{2+}\) இன் மின்னணு அமைப்பை எழுதவும்.
    12. முதல் வரிசை இடைநிலைத் தனிமங்களின் முதல் பாதியில், அதிகரிக்கும் அணு எண்ணிக்கையுடன் \(+2\) நிலை எவ்வாறு மேலும் மேலும் நிலையானதாகிறது என்பதைச் சுருக்கமாக விளக்கவும்.
    13. எது மிகவும் நிலையானது? \(Fe^{3+}\) அல்லது \(Fe^{2+}\) - விளக்கவும்.
    14. \(E_{M^{3+} / M^{2+}}^{0}\) 3d தொடரில் உள்ள மாறுபாட்டை விளக்கவும்.
    15. லாந்தனாய்டுகள் மற்றும் ஆக்டினாய்டுகளை ஒப்பிடுக.
    16. \(Cr^{2+}\) வலுவாக ஒடுக்கும் தன்மை கொண்டது மற்றும் \(Mn^{3+}\) வலுவாக ஆக்சிஜனேற்றும் தன்மை கொண்டது ஏன் என்பதை விளக்கவும்.
    17. இடைநிலைத் தனிமங்களின் முதல் தொடரின் அயனியாக்கும் எந்தால்பிகளை ஒப்பிடுக.
    18. ஆக்டினாய்டு சுருக்கம் தனிமத்திலிருந்து தனிமத்திற்கு லாந்தனாய்டு சுருக்கத்தை விட அதிகமாக உள்ளது, ஏன்?
    19. \(Lu(OH)_3\) மற்றும் \(La(OH)_3\) இல் எது அதிக காரத்தன்மை கொண்டது மற்றும் ஏன்?
    20. யுரோப்பியம் (II) சீரியம் (II) ஐ விட ஏன் அதிக நிலைத்தன்மை கொண்டது?
    21. சிர்கோனியம் மற்றும் ஹாஃப்னியம் ஏன் ஒத்த பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன?
    22. எது வலிமையான ஒடுக்கும் முகவர் \(Cr^{2+}\) அல்லது \(Fe^{2+}\)?
    23. தாமிரத்திற்கான \(E^{0}_{M^{2+} / M}\) மதிப்பு நேர்மறையாக உள்ளது. இதற்கான சாத்தியமான காரணத்தைக் கூறவும்.
    24. 3d தொடர் தனிமங்களின் மாறக்கூடிய ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை விவரிக்கவும்.
    25. 3d தொடரில் எந்த உலோகம் \(+1\) ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை அடிக்கடி வெளிப்படுத்துகிறது மற்றும் ஏன்?
    26. குரோமியத்தின் முதல் அயனியாக்கும் எந்தால்பி துத்தநாகத்தை விட ஏன் குறைவாக உள்ளது?
    27. இடைநிலை உலோகங்கள் உயர் உருகுநிலைகளைக் காட்டுகின்றன. ஏன்?