p-தொகுதி தனிமங்கள்-I

p-தொகுதி தனிமங்கள் – I பற்றி

நடுத்தரம் ~120 நிமிடப் படிப்பு

p-தொகுதி தனிமங்கள் வேதியியலில் மிக முக்கியமானவை, ஏனெனில் இவை அலோகங்கள், உலோகங்கள் மற்றும் உலோகப்போலிகள் என மூன்று தன்மைகளையும் ஒரே தொகுதிகளில் கொண்டிருக்கின்றன. நம் அன்றாட வாழ்க்கையில் மிக முக்கியமான பங்கை வகிக்கும் உயிர் ஆதாரமான ஆக்ஸிஜன் முதல் நவீன மின்சாதனத் துறையில் பெரும் புரட்சியை ஏற்படுத்திய சிலிக்கான் வரை அனைத்தும் இந்த தொகுதியைச் சேர்ந்தவை. இந்த அத்தியாயம் மாணவர்களுக்குத் தனிமங்களின் தொகுதி வாரியான பண்புகளையும் அவற்றின் வேதியியல் வினைகளையும் மிக ஆழமாகப் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது. இது வேதியியலின் அடிப்படைக் கட்டமைப்பை வலுப்படுத்துகிறது.

இந்த பாடப்பகுதியில் 13, 14 மற்றும் 15 ஆகிய தொகுதிகளில் உள்ள தனிமங்களின் பொதுவான எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் அவற்றின் அணு ஆரம், அயனியாக்கும் ஆற்றல், எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை போன்ற ஆவர்த்தனப் பண்புகள் எவ்வாறு மாறுபடுகின்றன என்பது விரிவாக விளக்கப்படுகிறது. இந்த அடிப்படை அறிவானது மற்ற சிக்கலான வேதியியல் வினைகளையும் புதிய சேர்மங்களின் உருவாக்கத்தையும் எளிதாகப் புரிந்துகொள்ள மாணவர்களுக்குத் தூண்டுகோலாக அமைகிறது. குறிப்பாக, போரான் மற்றும் கார்பன் தொகுதிகளின் தனித்துவமான பண்புகள் மாணவர்கள் உயர்கல்வி மற்றும் ஆராய்ச்சித் துறைகளுக்குத் தயாராவதற்கு உதவும் வகையில் பாடத்திட்டத்தில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.

தேர்வு நோக்கில் உற்றுப் பார்க்கும்போது, போராக்ஸின் வேதிப் பண்புகள், டைபோரேனின் அசாதாரண அமைப்பு மற்றும் சிலிக்கேட்டுகளின் பல்வேறு கட்டமைப்பு வகைகள் போன்ற பகுதிகள் மிகவும் முக்கியமானவை. பொதுத் தேர்வுகளில் பெரும்பாலும் இந்த சேர்மங்களின் தயாரிப்பு முறைகள், வேதிச் சமன்பாடுகள் அல்லது அவற்றின் பயன்கள் குறித்த நேரடி வினாக்கள் அதிகளவில் கேட்கப்படுகின்றன. மேலும், கார்பனின் சங்கிலித் தொடராக்கம் மற்றும் அதன் புறவேற்றுமை வடிவங்களான வைரம் மற்றும் கிராஃபைட் குறித்த தெளிவான புரிதல் மாணவர்களுக்குத் தேர்வுகளில் கூடுதல் மதிப்பெண்களை உறுதி செய்யும் ஒரு முக்கியப் பகுதியாகும்.

நீங்கள் கற்பவை

• p-தொகுதி தனிமங்களின் பொதுவான மின்னணு அமைப்பை எழுதுதல்.
• போராக்ஸ் மற்றும் போரிக் அமிலத்தின் வேதி வினைகளைச் சமன்பாட்டுடன் விளக்குதல்.
• கார்பனின் சங்கிலித் தொடராக்கத்திற்குத் தேவையான நிபந்தனைகளைக் கூறுதல்.
• டைபோரேனின் பிணைப்பு மற்றும் அமைப்பினை வரைந்து அதன் சிறப்புகளை விளக்குதல்.
• சிலிக்கேட்டுகளின் வகைப்பாட்டினை அவற்றின் கட்டமைப்பு அலகுகளுடன் பெயரிடுதல்.
• கார்பன் மோனாக்சைடின் ஒடுக்கும் பண்பை ஓர் உதாரணத்துடன் நிறுவுதல்.

தொடங்குவதற்கு முன்

• தனிம வரிசை அட்டவணையின் அடிப்படை கட்டமைப்பு மற்றும் தொகுதிகளின் வகைப்பாடு.
• எலக்ட்ரான் பகிர்வு மற்றும் ஆர்பிட்டால்களின் வகைகள் குறித்த அறிவு.
• அணு ஆரம் மற்றும் மின்னெதிர் தன்மை போன்ற ஆவர்த்தனப் பண்புகளின் அடிப்படை.

p-தொகுதி தனிமங்கள் – I — விரிவான விளக்கம்

p-தொகுதி தனிமங்கள்-I: ஒரு விரிவான பாட மேலோட்டம்

p-தொகுதி தனிமங்களின் பொதுவான பண்புகள் மற்றும் தொகுப்பு

p-தொகுதி தனிமங்கள் அவற்றின் கடைசி எலக்ட்ரானை வெளிக்கூட்டில் உள்ள p-ஆர்பிட்டாலில் பெற்றுள்ளன. இந்தத் தொகுதிகளில் அலோகங்கள், உலோகங்கள் மற்றும் உலோகப்போலிகள் என மூன்று வகையான தனிமங்களும் காணப்படுவது இதன் சிறப்பு. தொகுதியில் மேலிருந்து கீழாகச் செல்லும்போது அணுக்கரு மின்சுமையின் தாக்கம் குறைவதால் உலோகப் பண்பு அதிகரிக்கிறது மற்றும் அயனியாக்கும் ஆற்றல் படிப்படியாகக் குறைகிறது. இந்த அடிப்படைப் பண்புகளே இந்த தனிமங்கள் உருவாக்கும் சேர்மங்களின் நிலைப்புத்தன்மை மற்றும் அவற்றின் பிணைப்புத் தன்மையைத் தீர்மானிக்கின்றன.

போரான் தொகுதியின் வேதியியல் மற்றும் அதன் சேர்மங்கள்

13-ஆம் தொகுதியான போரான் தொகுதியில் போரான் மட்டுமே அலோகம், மற்றவை உலோகங்கள். போராக்ஸ் மற்றும் போரிக் அமிலம் போன்ற சேர்மங்கள் வணிக ரீதியாக மிகவும் பயனுள்ளவை. இதில் டைபோரேனின் (\(B_{2}H_{6}\)) அமைப்பை விளக்குவது மிகவும் அவசியம். இதில் உள்ள முனைய ஹைட்ரஜன்கள் சாதாரண பிணைப்புகளையும், இரண்டு போரான்களை இணைக்கும் ஹைட்ரஜன்கள் பாலப் பிணைப்புகளையும் கொண்டுள்ளன. இந்த பாலப் பிணைப்புகளின் வளைந்த தன்மை காரணமாக இவை வாழைப்பழப் பிணைப்புகள் எனப்படுகின்றன. இதில் மூன்று அணுக்களுக்கிடையே இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் மட்டுமே பகிர்ந்துகொள்ளப்படுகின்றன, இது எலக்ட்ரான் குறைவுள்ள சேர்மங்களின் பிணைப்பை விளக்க உதவுகிறது.

கார்பன் தொகுதியின் சிறப்பு மற்றும் சங்கிலித் தொடராக்கம்

14-ஆம் தொகுதியில் கார்பனின் பங்கு மிக முக்கியமானது. கார்பன் அணுக்கள் தங்களுக்குள்ளேயே சகப்பிணைப்பை ஏற்படுத்தி நீண்ட சங்கிலிகளாகவோ அல்லது வளையங்களாகவோ உருமாறும் பண்பு சங்கிலித் தொடராக்கம் எனப்படுகிறது. கார்பனின் புறவேற்றுமை வடிவங்களான வைரம் மற்றும் கிராஃபைட் ஆகியவற்றின் பிணைப்பு முறைகள் அவற்றின் கடினத்தன்மை மற்றும் மின் கடத்துதிறனைத் தீர்மானிக்கின்றன. வைரத்தில் \(sp^{3}\) இனக்கலப்பும், கிராஃபைட்டில் \(sp^{2}\) இனக்கலப்பும் காணப்படுவது அவற்றின் பண்புகளில் பெரும் மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

சிலிக்கான் மற்றும் சிலிக்கேட்டுகளின் வகைப்பாடு

சிலிக்கான் அணுக்கள் ஆக்ஸிஜனுடன் இணைந்து பூமியின் மேற்பரப்பில் அதிகளவில் காணப்படும் சிலிக்கேட்டுகளை உருவாக்குகின்றன. சிலிக்கான் டெட்ராகுளோரைடிலிருந்து சிலிக்கோன்கள் மற்றும் பல்வேறு வகை சிலிக்கேட்டுகள் தயாரிக்கப்படுகின்றன. இவை கட்டுமானத் துறை, கண்ணாடித் தயாரிப்பு மற்றும் மின் காப்புப் பொருட்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சிலிக்கேட்டுகளின் அடிப்படை கட்டமைப்பு அலகான \(SiO_{4}^{4-}\) நான்முகிகள் ஒன்றுடன் ஒன்று இணையும் விதத்தைப் பொறுத்தே ஆர்த்தோ, பைரோ, வளைய மற்றும் தாள் சிலிக்கேட்டுகள் எனப் பலவாறாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன.

கார்பனின் ஆக்ஸைடுகள் மற்றும் அவற்றின் வேதியியல்

கார்பன் மோனாக்சைடு மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆகிய இரண்டும் கார்பனின் மிக முக்கியமான ஆக்ஸைடுகள் ஆகும். கார்பன் மோனாக்சைடு அதிக வெப்பநிலையில் உலோக ஆக்ஸைடுகளை ஒடுக்கும் காரணியாகப் பயன்படுகிறது, இது உலோகவியலில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது. கார்பன் டை ஆக்சைடு ஒரு நேர்க்கோட்டு அமைப்பைக் கொண்டது மற்றும் இது நீரில் கரைந்து கார்பானிக் அமிலத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த இரண்டு வாயுக்களின் தயாரிப்பு முறைகள், பண்புகள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பாதிப்புகள் இந்த பாடப்பகுதியில் விவாதிக்கப்படுகின்றன.

நைட்ரஜன் தொகுதி - தொகுதி 15 அறிமுகம்

இந்த அத்தியாயம் 15-ஆம் தொகுதியான நைட்ரஜன் தொகுதியின் அறிமுகத்துடன் நிறைவடைகிறது. நைட்ரஜன், பாஸ்பரஸ் போன்ற தனிமங்களின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு \(ns^{2} np^{3}\) ஆகும். இவற்றின் பாதி நிரப்பப்பட்ட p-ஆர்பிட்டால்கள் காரணமாக இவை அதிக நிலைப்புத்தன்மை கொண்டவை. பாஸ்பரஸின் புறவேற்றுமை வடிவங்களான வெண் பாஸ்பரஸ் மற்றும் சிவப்பு பாஸ்பரஸ் ஆகியவற்றின் வேதி வினைகள் மற்றும் நிலைப்புத்தன்மை வேறுபாடுகள் இங்கு விளக்கப்படுகின்றன. இவை உரங்கள் தயாரிப்பு மற்றும் உயிர்வேதியியல் மூலக்கூறுகளில் மிக முக்கிய அங்கமாக உள்ளன.

தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்

• மந்த இணை விளைவு மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலை: தொகுதியில் கீழிறங்கும்போது குறைந்த ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலை அதிக நிலைப்புத்தன்மை பெறுவதை மாணவர்கள் அடிக்கடி கவனிக்கத் தவறுகிறார்கள்.
• டைபோரேன் பிணைப்பு எண்ணிக்கை: டைபோரேனில் உள்ள பிணைப்புகளின் எண்ணிக்கையைச் சாதாரணமாகக் கணக்கிடுதல் தவறு, பாலப் பிணைப்புகளைத் தனியாகக் கவனிக்க வேண்டும்.
• சிலிக்கேட்டுகளின் அலகுகள்: அனைத்து சிலிக்கேட்டுகளும் ஒரே அமைப்பைக் கொண்டவை எனக் கருதுதல் தவறு, அவற்றின் அலகுகள் பகிரப்படும் விதம் மாறுபடும்.
• கிராஃபைட்டின் மின் கடத்துதிறன்: கார்பனின் அனைத்து வடிவங்களும் மின்சாரத்தைக் கடத்தாது எனக் கருதுவது தவறு, கிராஃபைட்டில் உள்ள கட்டுறா எலக்ட்ரான்களைக் கவனிக்க வேண்டும்.

இவற்றை பயிற்சித் தேர்வு மூலம் சோதித்துப் பாருங்கள்; பிறகு விடையுடன் கூடிய வினாக்கள் பகுதியில் விரிவான விளக்கத்தைப் படியுங்கள்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

p-தொகுதி தனிமங்கள் ஏன் உலோகங்கள் மற்றும் அலோகங்கள் என இரு பண்புகளையும் கொண்டுள்ளன?

p-தொகுதி தனிமங்கள் அட்டவணையின் வலது பகுதியில் உள்ளன. இங்கு அணுக்கரு மின்சுமை அதிகரிப்பதால் மின்னெதிர் தன்மை அதிகமாகிறது. இதனால் இடதுபுறம் மற்றும் கீழிருப்பவை உலோகப் பண்பையும், வலதுபுறம் மற்றும் மேலிருப்பவை அலோகப் பண்பையும் பெற்றுள்ளன. இவற்றுக்கிடையே உலோகப்போலிகளும் காணப்படுகின்றன.

மந்த இணை விளைவு என்றால் என்ன?

p-தொகுதி தனிமங்களில், குறிப்பாக கனமான தனிமங்களில், வெளிக்கூட்டில் உள்ள s-எலக்ட்ரான்கள் பிணைப்பில் ஈடுபடாமல் மந்தமாக இருக்கும் தன்மை மந்த இணை விளைவு எனப்படும். இதனால் தொகுதியின் குரூப் எண்ணை விட இரண்டு குறைவாக உள்ள ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலை அதிக நிலைப்புத்தன்மை பெறுகிறது.

கார்பனின் சங்கிலித் தொடராக்கப் பண்பிற்கு என்ன காரணம்?

கார்பன் அணு மிகச் சிறிய அளவையும் அதிக பிணைப்பு ஆற்றலையும் கொண்டுள்ளது. இதனால் கார்பன் அணுக்கள் தங்களுக்குள்ளேயே ஒற்றை அல்லது இரட்டைப் பிணைப்புகளை உருவாக்கி நீண்ட சங்கிலிகளாகவோ அல்லது வளையங்களாகவோ மாறுகின்றன. இதுவே அதன் தனித்துவமான பண்பிற்குப் பிரதான காரணமாகும்.

டைபோரேனில் உள்ள வாழைப்பழப் பிணைப்பு என்றால் என்ன?

டைபோரேனில் இரண்டு போரான் அணுக்களுக்கிடையே இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் பாலமாக அமைந்துள்ளன. இந்தப் பிணைப்புகளில் மூன்று அணுக்கள் இருந்தாலும் இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் மட்டுமே பகிர்ந்துகொள்ளப்படுகின்றன. இதன் வளைந்த வடிவம் காரணமாக இது வாழைப்பழப் பிணைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

சிலிக்கேட்டுகள் எவ்வாறு வகைப்படுத்தப்படுகின்றன?

சிலிக்கேட்டுகள் அவற்றில் உள்ள நான்முகி அலகுகள் பகிரப்படும் விதத்தைப் பொறுத்து வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. அவை ஆர்த்தோ சிலிக்கேட்டுகள், பைரோ சிலிக்கேட்டுகள், சங்கிலி சிலிக்கேட்டுகள், வளைய சிலிக்கேட்டுகள், தாள் சிலிக்கேட்டுகள் மற்றும் முப்பரிமாண சிலிக்கேட்டுகள் எனப் பல பிரிவுகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன.

வைரம் ஏன் மிகக் கடினமான பொருளாகக் கருதப்படுகிறது?

வைரத்தில் ஒவ்வொரு கார்பன் அணுவும் மற்ற நான்கு கார்பன் அணுக்களுடன் வலுவான சகப்பிணைப்பால் நான்முகி வடிவில் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த முப்பரிமாண கட்டமைப்பு முழுவதும் வலுவான பிணைப்புகள் பரவி இருப்பதால், இதை உடைப்பது மிகவும் கடினம். இதனால் வைரம் இயற்கையில் கிடைக்கும் கடினமான பொருளாக உள்ளது.