பி-தொகுதி தனிமங்கள்-II - பாடம் மற்றும் முக்கியக் குறிப்புகள்

p-தொகுதி தனிமங்கள் – II பற்றி

கடினம் ~150 நிமிடப் படிப்பு

தனிம வரிசை அட்டவணையில் பி-தொகுதி தனிமங்கள் அவற்றின் பன்முகத்தன்மைக்கு பெயர் பெற்றவை. இந்த அத்தியாயம் நைட்ரஜன் தொகுதியில் தொடங்கி மந்த வாயுக்கள் வரை உள்ள அனைத்து முக்கியத் தனிமங்களையும் விரிவாக விளக்குகிறது. வளிமண்டலத்தில் மிக அதிகமாகக் காணப்படும் நைட்ரஜன் வாயு மற்றும் உயிரினங்களின் உயிர் வாழ்வதற்கு அடிப்படையாகத் திகழும் ஆக்சிஜன் ஆகியவை இத்தொகுதியில் அடங்கியுள்ளன. இந்தத் தனிமங்களின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் நடத்தையை அறிந்துகொள்வது கனிம வேதியியலின் அடிப்படைகளைப் புரிந்துகொள்ள மாணவர்களுக்கு அவசியமாகும்.

தொழில்துறை ரீதியாக மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த கந்தக அமிலம் மற்றும் நைட்ரிக் அமிலம் போன்ற அத்தியாவசியச் சேர்மங்கள் எவ்வாறு பெரிய அளவில் தயாரிக்கப்படுகின்றன என்பதை இந்த அத்தியாயம் விளக்குகிறது. பல்வேறு வேதியியல் வினைகளில் வினையூக்கியாகவும் மற்றும் பல புதிய வேதிப் பொருள்களின் மூலப்பொருளாகவும் பயன்படும் இவை நவீன காலத் தொழில்நுட்பத்தில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன. தனிமங்களின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் அவற்றின் பல்வேறு ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் அச்சேர்மங்களின் நிலைப்புத்தன்மையையும் பிணைப்பு வகையையும் எவ்வாறு தீர்மானிக்கின்றன என்பது இங்கே ஆழமாக விவாதிக்கப்படுகிறது.

பொதுத் தேர்வுகளிலும் மற்றும் நீட் போன்ற போட்டித் தேர்வுகளிலும் இப்பாடம் அதிக மதிப்பெண்களைப் பெற்றுத்தரும் மிக முக்கியமான பகுதியாகத் திகழ்கிறது. குறிப்பாக ஹாலஜன்களின் இடைச்சேர்மங்கள் மற்றும் மந்த வாயுக்களின் வேதியியல் பண்புகள் குறித்து ஆழமான வினாக்கள் அடிக்கடி கேட்கப்படுகின்றன. வேதி வினைகளைச் சரியாகச் சமன் செய்தல் மற்றும் சிக்கலான மூலக்கூறுகளின் வடிவ அமைப்புகளை வரைதல் ஆகிய திறன்கள் மாணவர்களுக்குத் தங்களின் எதிர்காலப் போட்டித் தேர்வுகளில் பெரும் வெற்றியினை ஈட்டித் தரும் என்பதில் ஐயமில்லை.

நீங்கள் கற்பவை

• தொகுதிகளின் வேதியியல் பண்புகளில் காணப்படும் ஆவர்த்தனப் போக்குகளைத் துல்லியமாக விளக்குதல்.
• நைட்ரிக் அமிலம் மற்றும் கந்தக அமிலத்தின் நவீன தயாரிப்பு முறைகளைக் கண்டறிதல்.
• பாஸ்பரஸ் மற்றும் கந்தகத்தின் ஆக்சோ அமிலங்களின் மூலக்கூறு அமைப்புகளை வரைதல்.
• ஹாலஜன் இடைச்சேர்மங்களின் பிணைப்பு வகைகள் மற்றும் அவற்றின் வடிவங்களை ஒப்பிடுதல்.
• மந்த வாயுக்களின் வேதியியல் நிலைப்புத்தன்மை மற்றும் அவற்றின் பயன்களைப் புரிந்துகொள்ளுதல்.
• பி-தொகுதி தனிமங்களின் பல்வேறு புறவேற்றுமை வடிவங்களை அடையாளம் கண்டு வேறுபடுத்துதல்.

தொடங்குவதற்கு முன்

• பி-தொகுதி தனிமங்கள்-I அத்தியாயத்தில் விவாதிக்கப்பட்ட அடிப்படை வேதியியல் அறிவு.
• தனிமங்களின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் ஆவர்த்தனப் பண்புகள் பற்றிய தெளிவான புரிதல்.
• வேதிப் பிணைப்பு மற்றும் மூலக்கூறுகளின் வடிவவியல் குறித்த அடிப்படை விதிகள்.

p-தொகுதி தனிமங்கள் – II — விரிவான விளக்கம்

பி-தொகுதி தனிமங்களின் வேதியியல் ஒரு கண்ணோட்டம்

நைட்ரஜன் தொகுதியின் தனித்துவமான பண்புகள்

நைட்ரஜன் தொகுதி தனிமங்கள் அவற்றின் உலோக மற்றும் அலோகப் பண்புகளின் மாறுபாடுகளுக்கு பெயர் பெற்றவை. நைட்ரஜன் ஈரணு மூலக்கூறாகக் காணப்படுகிறது, ஆனால் பாஸ்பரஸ் போன்ற பிற தனிமங்கள் சிக்கலான பன்முக வடிவங்களைப் பெற்றுள்ளன. அம்மோனியா மற்றும் \(HNO_3\) தயாரிக்கும் முறைகள் அவற்றின் வேதியியல் வினைகளின் அடிப்படையில் இங்கே விளக்கப்பட்டுள்ளன. பாஸ்பரஸின் பல்வேறு புறவேற்றுமை வடிவங்கள் மற்றும் அவற்றின் ஆக்சோ அமிலங்களின் அமைப்புகள் இத்தொகுதியின் முக்கியப் பாடமாகும். மேலும் இத்தனிமங்களின் எலக்ட்ரான் அமைப்பின் அடிப்படையில் அவற்றின் நிலைப்புத்தன்மை மற்றும் வினைத்திறன் பற்றி இங்கு விரிவாக அலசப்படுகிறது. நைட்ரஜனின் முரண்பட்ட பண்புகள் மற்றும் அதன் அணுக்கரு பிணைப்புகள் குறித்தும் மாணவர்கள் அறிந்துகொள்வர். தொகுதியில் மேலிருந்து கீழாகச் செல்லும்போது அணு ஆரம் மற்றும் அயனியாக்கும் ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் தனிமங்களின் பண்புகளை எவ்வாறு மாற்றுகின்றன என்பது இங்கே முறையாகத் தொகுக்கப்பட்டுள்ளது.

ஆக்சிஜன் தொகுதி மற்றும் கந்தக வேதியியல்

தனிம வரிசை அட்டவணையின் 16-வது தொகுதி தனிமங்கள் சால்கோஜன்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன. ஆக்சிஜன் மற்றும் ஓசோன் ஆகியவற்றின் பண்புகள் மற்றும் அவற்றின் தயாரிப்பு முறைகள் இங்கே விரிவாகக் கூறப்பட்டுள்ளன. கந்தகம் பல புறவேற்றுமை வடிவங்களைக் கொண்டுள்ளது, அவை ஒவ்வொன்றும் அதன் மூலக்கூறு அமைப்பில் மாறுபடுகின்றன. கந்தகத்தின் மிக முக்கியமான சேர்மமான \(H_2SO_4\) ‘வேதிப் பொருள்களின் அரசன்’ என அழைக்கப்படுகிறது. அதன் தயாரிப்பு முறையான தொடு முறை மற்றும் அதன் பயன்கள் மாணவர்களுக்கு விளக்கப்படுகின்றன. கந்தகத்தின் பல்வேறு ஆக்சோ அமிலங்கள் மற்றும் அவற்றின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் பற்றிய புரிதல் கனிம வேதியியலின் வளர்ச்சிக்கு வித்திடுகிறது. ஓசோன் சிதைவடைதல் மற்றும் அதன் ஆக்சிஜனேற்ற விளைவுகள் இங்கே முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன. இத்தொகுதி தனிமங்கள் ஹைட்ரஜனுடன் இணைந்து உருவாக்கும் ஹைட்ரைடுகளின் நிலைப்புத்தன்மை மற்றும் அமிலத் தன்மை பற்றிய ஒப்பீடும் இங்கே செய்யப்பட்டுள்ளது.

ஹாலஜன் தொகுதியின் வேதிப்பண்புகள்

17-வது தொகுதி தனிமங்களான ஹாலஜன்கள் அதிக எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை கொண்டவை. இவை மற்ற தனிமங்களுடன் எளிதில் வினைபுரிந்து பல்வேறு உப்புக்களை உருவாக்குகின்றன. ஹைட்ரஜன் ஹாலஜன்களின் அமிலத் தன்மை மற்றும் ஹாலஜன் இடைச்சேர்மங்கள் பற்றிய விரிவான குறிப்புகள் இங்கே இடம்பெற்றுள்ளன. வெவ்வேறு ஹாலஜன்கள் இணைந்து உருவாக்கும் \(AX_n\) வகை இடை ஹாலஜன் சேர்மங்களின் பண்புகள் மற்றும் அவற்றின் வடிவங்கள் இத்தொகுதியின் தனிச்சிறப்பாகும். புளூரினின் மிக அதிக வினைத்திறன் மற்றும் அதன் சிறிய உருவளவு காரணமாக ஏற்படும் முரண்பட்ட வேதிப் பண்புகள் குறித்து இங்கு மாணவர்கள் கற்பார்கள். குளோரினின் தயாரிப்பு மற்றும் பிளீச்சிங் பவுடர் போன்ற அதன் முக்கிய சேர்மங்களின் வேதியியல் இங்கு முறையாக விவரிக்கப்படுகிறது. ஹாலஜன்களின் ஆக்சோ அமிலங்களின் அமில வலிமை அவற்றின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைப் பொறுத்து மாறுபடும் விதம் பற்றியும் இங்கு விவாதிக்கப்படுகிறது.

மந்த வாயுக்களின் நிலைப்புத்தன்மை

18-வது தொகுதி தனிமங்கள் முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் கொண்டிருப்பதால் வேதி வினைகளில் மிகக் குறைவாகவே ஈடுபடுகின்றன. இருப்பினும், செனான் மற்றும் கிரிப்டான் போன்ற கனமான மந்த வாயுக்கள் புளூரின் மற்றும் ஆக்சிஜனுடன் சேர்ந்து \(XeF_2\), \(XeF_4\) போன்ற சிக்கலான சேர்மங்களை உருவாக்கும் விதம் ஆச்சரியமானது. இத்தனிமங்களின் இயற்பியல் பண்புகள் பற்றிய தகவல்கள் இப்பாடத்தின் இறுதியில் விளக்கப்பட்டுள்ளன. மந்த வாயுக்களின் பயன்பாடுகள், குறிப்பாக விளம்பரப் பலகைகளில் நியான் மற்றும் கிரையோஜெனிக்ஸ் துறையில் ஹீலியத்தின் பங்கு பற்றி மாணவர்கள் புரிந்துகொள்வார்கள். இவை பல நவீன தொழில்நுட்பங்களில் முக்கியப் பங்காற்றுகின்றன. செனான் புளூரைடுகளின் வடிவங்களை மூலக்கூறு ஆர்பிட்டால் கொள்கை மற்றும் வி.எஸ்.இ.பி.ஆர் கொள்கை மூலம் விளக்குவது இந்த அத்தியாயத்தின் ஒரு சிறப்பம்சமாகும். மந்த வாயுக்களின் வேதியியல் மந்தமானது என்றாலும் அவை பல மருத்துவ மற்றும் தொழில்நுட்பத் துறைகளில் மிக முக்கியமான தீர்வுகளை வழங்குகின்றன.

தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்

• ஹைட்ரஜன் ஹாலஜன்களின் அமில வலிமை வரிசையைத் தவறாகக் குறிப்பிடுதல்; சரியான வரிசையில் HI அமில வலிமை மிக அதிகமாக இருக்கும்.
• பாஸ்பரஸின் ஆக்சோ அமிலங்களில் பி-எச் மற்றும் பி-ஓ-எச் பிணைப்புகளின் எண்ணிக்கையை மாற்றி எழுதுதல்.
• இடை ஹாலஜன் சேர்மங்களின் வடிவங்களைக் கண்டறியும்போது எலக்ட்ரான் இரட்டைகளின் எண்ணிக்கையைத் தவறாகக் கணக்கிடுதல்.
• கந்தக அமிலம் தயாரிப்பில் பயன்படும் வினையூக்கிகளை மற்ற தயாரிப்பு முறைகளுடன் குழப்பிக் கொள்ளுதல்.

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

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

நைட்ரஜன் ஏன் ஈரணு மூலக்கூறாகக் காணப்படுகிறது?

நைட்ரஜன் அணு சிறிய உருவளவையும் அதிக எலக்ட்ரான் கவர் தன்மையையும் கொண்டுள்ளது. இது தன்னுடன் பல பிணைப்புகளை உருவாக்கும் திறனைப் பெற்றுள்ளது. இதன் விளைவாக இரண்டு நைட்ரஜன் அணுக்கள் இணைந்து ஒரு வலிமையான மும்மைப் பிணைப்பை உருவாக்குகின்றன. இது மிக அதிக பிணைப்பு ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளதால் அறை வெப்பநிலையில் நைட்ரஜன் ஒரு மந்தமான வாயுவாகவும் மற்றும் ஈரணு மூலக்கூறாகவும் நிலைப்புத்தன்மையுடன் காணப்படுகிறது.

கந்தக அமிலம் ஏன் வேதிப் பொருள்களின் அரசன் எனப்படுகிறது?

கந்தக அமிலம் உரங்கள் தயாரிப்பு, எண்ணெய் சுத்திகரிப்பு, சேமிப்பு மின்கலன்கள், சாயங்கள் மற்றும் மருந்துகள் தயாரிப்பில் இது தவிர்க்க முடியாத காரணியாக உள்ளது. ஒரு நாட்டின் கந்தக அமிலப் பயன்பாடே அந்த நாட்டின் தொழில் வளர்ச்சிக்கு அளவுகோலாகக் கருதப்படுகிறது. இத்தகைய பன்முகப் பயன்பாடுகள் மற்றும் வேதி வினைகளில் இதன் அதிக முக்கியத்துவம் காரணமாக இது 'வேதிப் பொருள்களின் அரசன்' என போற்றப்படுகிறது.

ஹாலஜன் இடைச்சேர்மங்கள் என்றால் என்ன?

இரண்டு வெவ்வேறு ஹாலஜன் தனிமங்கள் தங்களுக்குள் வினைபுரிந்து உருவாக்கும் சேர்மங்கள் ஹாலஜன் இடைச்சேர்மங்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன. இவை பொதுவாக AX, AX3, AX5 மற்றும் AX7 ஆகிய வகைகளில் அமைகின்றன. மைய அணு எப்போதும் பெரிய உருவளவு கொண்டதாகவும், அதிக எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை கொண்ட அணுக்கள் அதைச் சூழ்ந்தும் இருக்கும். இவை தனித்த ஹாலஜன்களை விட அதிக வினைத்திறன் கொண்டவை.

மந்த வாயுக்கள் எப்போது சேர்மங்களை உருவாக்குகின்றன?

செனான் மற்றும் கிரிப்டான் போன்ற கனமான மந்த வாயுக்கள் அதிக எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை கொண்ட புளூரின் அல்லது ஆக்சிஜனுடன் குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளில் வினைபுரிகின்றன. செனான் புளூரைடுகள் மற்றும் செனான் ஆக்சைடுகள் இதற்குச் சிறந்த எடுத்துக்காட்டுகளாகும். மைய அணுவின் உருவளவு அதிகமாக இருப்பதால், இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் மீதான ஈர்ப்பு குறைவதே இதற்கு முக்கியக் காரணமாகும்.

பாஸ்பரஸின் புறவேற்றுமை வடிவங்கள் யாவை?

பாஸ்பரஸ் பல புறவேற்றுமை வடிவங்களைக் கொண்டுள்ளது. அவற்றில் வெண் பாஸ்பரஸ் மிகவும் வினைத்திறன் கொண்டது மற்றும் காற்றில் தானாகவே எரியும் தன்மை உடையது. சிவப்பு பாஸ்பரஸ் வெண் பாஸ்பரஸை விட அதிக நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது மற்றும் தீப்பெட்டித் தொழிற்சாலைகளில் பயன்படுகிறது. கருப்பு பாஸ்பரஸ் மிகவும் நிலைப்புத்தன்மை கொண்ட வடிவமாகும். இவை ஒவ்வொன்றும் அவற்றின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளில் மாறுபடுகின்றன.

ஓசோன் ஒரு வலிமையான ஆக்சிஜனேற்றி என்பதை விளக்குக.

ஓசோன் மூலக்கூறு எளிதில் சிதைவடைந்து ஒரு மூலக்கூறு ஆக்சிஜனையும் மற்றும் ஒரு அணு ஆக்சிஜனையும் வெளியிடுகிறது. இந்தத் தனித்த அணு ஆக்சிஜன் மிகத் தீவிரமான வினைத்திறன் கொண்டது. இது மற்ற பொருள்களை மிக வேகமாகக் ஆக்சிஜனேற்றம் அடையச் செய்கிறது. இதனால் ஓசோன் ஒரு சிறந்த மற்றும் வலிமையான ஆக்சிஜனேற்றியாகச் செயல்படுகிறது. இது கிருமிநாசினியாகவும் பல்வேறு இடங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.