புத்தக வினாக்கள் மற்றும் முக்கிய கேள்வி பதில்கள் | வேதியியல் - உலோகவியல் : பின்வருவனவற்றிற்கு விடையளிக்க | 12th Chemistry : UNIT 1 : Metallurgy
வேதியியல் : உலோகவியல்
II. பின்வருவனவற்றிற்கு விடையளிக்க.
1. கனிமம் மற்றும் தாது ஆகியவற்றிற்கிடையேயான வேறுபாடுகள் யாவை?
கனிமம்
1. ஒரு உலோகத்தை அதன் தனித்த நிலையிலோ, அல்லது அதன் ஆக்சைடு, சல்பைடு போன்ற சேர்ம நிலைகளிலோ கொண்ட இயற்கையில் அகழ்ந்து எடுக்கப்பட்ட பொருள் கனிமம் எனப்படும்.
2. பெரும்பாலான கனிமங்களில் மிகக் குறைந்த அளவே தேவையான உலோகம் காணப்படுகிறது.
3. அனைத்துக் கனிமங்களும் தாதுக்கள் அல்ல.
4. சைனாக்களி அலுமினியத்தின், கனிமம் ஆகும்.
தாது
1. எக்கனிமங்களில் இருந்து எளிதாகவும், பொருளாதார ரீதியாக சிக்கனமாகவும் உலோகங்களை பிரித்து எடுக்க இயலுமோ அக்கனிமங்கள் தாதுக்கள் எனப்படும்.
2. தாதுக்களில் அதிக சதவீதத்தில் தேவையான உலோகம் காணப்படுகிறது.
3. அனைத்துத் தாதுக்களும் கனிமங்களாகும்.
4. பாக்சைட் அலுமினியத்தின் தாது ஆகும்.
2. தூய உலோகங்களை அவைகளின் தாதுக்களிலிருந்து பிரித்தெடுக்கும் பல்வேறு படிநிலைகள் யாவை?
தூய உலோகங்களை அவைகளின் தாதுக்களி லிருந்து பிரித்தெடுக்கும் பல்வேறு படிநிலைகள்
i. தாதுக்களை அடர்பித்தல்
ii. பண்படா உலோகங்கத்தைப் பிரித்தெடுத்தல்
iii. பண்படா உலோகத்தைத் தூய்மையாக்கல்.
3. இரும்பை அதன் தாதுவான Fe2O3 யிலிருந்து பிரித் தெடுப்பதில் சுண்ணாம்புக் கல்லின் பயன்பாடு யாது?
• இரும்பை அதன் தாதுவான Fe202 யிலிருந்து பிரித்தெடுப்பதில் சுட்ட சுண்ணாம்பு (CaO) இளக்கியாக பயன்படுகிறது.
• கனிமக் கழிவுடன் சேர்ந்து எளிதில் உருகும் கனிமக் கசடினை உருவாக்கக் கூடிய வேதிச் சேர்மம் இளக்கி எனப்படும்.
• இரும்பு ஆக்சைடானது கார்பன் மோனாக்சைடால் பின்வருவமாறு ஒடுக்கப்படுகிறது.
Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g) ↑
• இப்பிரித்தெடுத்தலில் காரத்தன்மை உடைய இளக்கியான சுட்ட சுண்ணாம்பு (CaO) அமிலத்தன்மை உடைய கனிமக் கழிவான சிலிக்காவுடன் இணைந்து கால்சியம் சிலிகேட் எனும் கனிமக் கசடினைத் தருகிறது.
CaOs) (s) + SiO2(s) → CaSiO3(s)
இளக்கி கனிமக்கழிவு கனிமக் கசடு
4. எவ்வகை தாதுக்களை அடர்ப்பிக்க நுரை மிதப்பு முறை ஏற்றது? அத்தகைய தாதுக்களுக்கு இரு எடுத்துக்காட்டுகள் தருக.
• இலேசான சல்பைடு தாதுக்களை அடர்ப்பிக்க நுரை மிதப்பு முறை ஏற்றது.
(எ.கா) கலீனா (PbS) , ஜிங்க் பிளன்ட் (ZnS)
5. கரி மற்றும் CO ஆகிய இரண்டினுள் ZnO வை ஒடுக்க, சிறந்த ஒடுக்கும் காரணி எது? ஏன்?
• கரி மற்றும் CO ஆகிய இரண்டினுள் ZnO வை ஒடுக்க சிறந்த ஒடுக்கும் காரணி கரி (கார்பன்) ஆகும்.
• ஒடுக்க வெப்பநிலையில் ஜிங்க், கார்பனுடன் சேர்ந்து உலோக கார்பைடினை உருவாக்காது. எனவே கார்பன் ஒடுக்கும் காரணியாக பயன் படுகிறது.
ZnO(s) +C → Zn(s) + CO(g) ↑
• எலிங்கம் வரைபடத்தில், ஜிங்க் ஆக்சைடு உருவாதலுக்கான வரைகோடு கார்பனுக்கு மேல் இடம் பெற்றுள்ளது. எனவே CO ஆனது ZnO ஐ விட அதிக நிலைப்புத்தன்மை உடையது.
• எனவே ZnO வை ஒடுக்கமடையச் செய்வதற்கு கார்பனை ஒடுக்கும் காரணியாக பயன்படுத்த இயலும்.
• ஒடுக்க வினையின் போது ZnO விலிருந்து ஆக்ஸிஜன் ஒடுக்கும் காரணி கார்பனுடன் இணைந்து CO வை உருவாக்கு கிறது.
6. நிக்கலைத் தூய்மையாக்கப்பயன்படும் ஒரு முறையினை விவரிக்க?
நிக்கலை தூய்மைப்படுத்த உதவும் மான்ட் முறை:
• தூய்மையற்ற நிக்கல் 350K வெப்பநிலையில் கார்பன் மோனாக்சைடுடன் வினைப்படுத்தப் படுகிறது.
• எளிதில் ஆவியாகும் நிக்கல் டெட்ரா கார்பனைல் அதிக அளவில் உருவாகிறது.
• திண்ம நிலையில் உள்ள மாசுக்கள் தங்கி விடுகின்றன
Ni(s) + 4CO(g) → Ni(CO)4(g)
• அணைவச் சேர்மமான நிக்கல் டெட்ரா கார் பனைலை 460K வெப்பநிலைக்கு சூடு படுத்தும் போது சிதைவடைந்து தூய நிக்கலைத் தருகிறது.
Ni(CO)4(g) →Ni(s) + 4CO(g)
7. புலத்தூய்மையாக்கல் முறையினை ஒரு எடுத்துக் காட்டுடன் விவரி.
• இம்முறையின் தத்துவம் பின்ன படிகமாக்கல்.
• தூய்மையற்ற உலோகத்தை உருக்கி பின் திண்ம மாக்கும் போது மாசுக்கள் உருகிய பகுதியில் தங்குகின்றன.
• அதாவது மாசுக்கள் திண்மநிலை உலோகத்தில் கரைவதைக் காட்டிலும் உருகிய நிலையில் உள்ள உலோகத்தில் அதிக அளவில் கரைகின்றன.
உதாரணம் :
• இம்முறையில் தூய்மையற்ற உலோகம் ஒரு தண்டு வடிவில் எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது. தண்டின் ஒரு முனையானது நகர்ந்து செல்லும் தூண்டு வெப்பப்படுத்தியைப் பயன்படுத்தி வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது. இதனால் தண்டின் அப்பகுதியில் உள்ள உலோகம் உருகுகிறது.
• வெப்பப்படுத்தியினை மெதுவாக மறுமுனை யினை நோக்கி நகர்த்திச் செல்லும்போது தூய உலோகம் படிகமாகிறது.
• அதே நேரத்தில் வெப்பப்படுத்தி நகர்த்தப் பட்டால் புதிதாக உருவான உருகிய புலத்திற்கு (பகுதிக்கு) மாசுக்கள் இடம் பெயர்கின்றன.
• வெப்பப்படுத்தியை மேலும் நகர்த்தும்போது, மாசுக்களைக் கொண்டுள்ள உருகிய பலமானது வெப்பப்படுத்தியுடன் சேர்ந்து நகர்கிறது.
• இச்செயல் முறை ஒரே திசையில் பல முறை மீண்டும் மீண்டும் நிகழ்த்தப்பட்டு, தேவையான தூய்மையுடைய உலோகம் பெறப்படுகிறது.
• உலோகம் ஆக்சிஜனேற்றமடைவதை தடுக்க இச் செயல்முறை மந்த வாயுச் சூழலில் நிகழ்த்தப் படுகிறது.
• குறைக்கடத்திகளாக பயன்படும் ஜெர்மானியம், சிலிக்கன் மற்றும் காலியம் போன்ற தனிமங்கள்.
8. (அ) எலிங்கம் வரைபடத்தினை பயன்படுத்தி பின்வரும் நிகழ்வுகளுக்கான நிபந்தனைகளைக் கண்ட றிக.
i) மெக்னீசியாவை அலுமினியத்தைக் கொண்டு ஒடுக்குதல்
ii) மெக்னீசியத்தைக் கொண்டு அலுமினாவை ஒடுக்குதல்
ஆ) 983K வெப்பநிலைக்கு கீழ் கார்பனைக் காட்டிலும் கார்பன் மோனாக்ஸைடானது சிறந்த ஒடுக்கும் காரணி விளக்குக.
இ) T ஏறத்தாழ 1200K வெப்பநிலையில் Fe2O3, யைக் கார்பனைக் கொண்டு ஒடுக்க இயலுமா?
அ) i) எலிங்கம் வரைபடத்தில் Al2O3 மற்றும் MgO உருவாவதற்கான நேர்கோடுகள் சுமார் 1600K வெப்பநிலையில் வெட்டுகின்றன. இவ்வெப்ப நிலைக்கு மேல் அலுமினியம் நேர்கோடானது மெக்னீசியத்தின் நேர்கோட்டிற்கு கீழ் உள்ளது. எனவே 1600K வெப்பநிலைக்கு மேல் அலுமினியத்தைக் கொண்டு மெக்னீசியாவை ஒடுக்க இயலும்.
ii) எலிங்கம் வரைபடத்தில் 1600K வெப்பநிலைக்கு கீழ் மெக்னீசியம் நேர்கோடானது அலுமினி யத்தின் நேர்கோட்டிற்கு கீழ் உள்ளது. எனவே 1600K வெப்பநிலைக்குக் கீழ் மெக்னீசியத்தைக் கொண்டு அலுமினாவை ஒடுக்க இயலும்.
ஆ) C → CO2 ஆகவும் C → CO ஆகவும் மாறும் வினைகளின் எலிங்கம் வரைகோடுகள் சுமார் 983K வெப்பநிலையில் வெட்டுகின்றன.
• இவ்வெப்பநிலைக்கு கீழ் CO2 உருவாதல் வினை சாதகமான வினை. எனவே 983Kக்கு கீழ் கார்பனை விட CO சிறந்த ஒடுக்கும் காரணியாக செயல்படுகிறது.
• ஆனால் 983Kக்கு CO உருவாதல் வினை சாதகமான வினை, எனவே 983Kக்கு மேல் CO வை விட கார்பன் சிறந்த ஒடுக்கும் காரணியாக செயல்படுகிறது.
• எலிங்கம் வரைபடத்தில் 1000K வெப்பநிலைக்கு மேல் கார்பனின் வரைகோடானது இரும்பின் வரைகோட்டிற்கு கீழ் உள்ளது.
• எனவே 1200K வெப்பநிலையில் Fe2O3யைக் கார்பனைக் கொண்டு ஒடுக்க இயலும்.
9. துத்தநாகத்தின் பயன்களைக் கூறுக.
• எஃகு மற்றும் இரும்பு அமைப்புகள் அரிமானம் மற்றும் துருப்பிடிக்காமல் பாதுகாக்கும் துத்த நாகப்பூச்சில் (கால்வனைசேஷன்) பயன்படுகிறது.
• மோட்டார் வாகன அச்சு வார்ப்பு, மின்சாதனப் பொருட்களில் பயன்படுகிறது.
• பெயிண்ட், ரப்பர், அழகு சாதனப் பொருட்கள், மருந்துப்பொருட்கள், நெகிழிகள், மை, மின் கலன்கள், தயாரிக்க துத்தநாக ஆக்சைடு பயன் படுகிறது.
• ஒளிரும் பெயிண்ட், ஒளிரும் விளக்குகள் மற்றும் x கதிர் திரை ஆகியன தயாரிக்க துத்தநாக சல்பைடு பயன்படுகிறது.
• அரிமானம் அடையாத தன்மையை பெற்றிருப் பதால் துத்தநாகத்தின் உலோகக்கலவையான பித்தளை குழாய் வால்வுகள் மற்றும் தகவல் தொடர்பு சாதனங்கள் தயாரிக்க பயன்படுகிறது.
10. அலுமினியத்தின் மின்னாற் உலோகவியலை விளக்குக.
அலுமினியத்தின் மின்வேதி பிரிப்பு முறை - ஹால் ஹெரால்டு முறை
எதிர் மின்வாய் : கார்பன் மேல்பூச்சு பூசப்பட்ட இரும்புத்தொட்டி
நேர் மின்வாய் : கார்பன் தண்டுகள்
மின்பகுளி : பாக்சைட்டிலிருந்து பெறப்பட்ட 20% அலுமினா கரைசல் + உருகிய கிரையோலைட் + 10% கால்சியம் குளோரைடு (கலவையின் உருகுநிலையைக் குறைக்க)
வெப்பநிலை : 1270K க்கு மேல்
அலுமினாவின் அயனியாக்கம் :
Al2O3 → 2A13+ + 3O2-
எதிர் மின்வாய் வினை :
Al3+(உருகிய நிலை) + 3e– →Al(1)
நேர் மின்வாய் வினை :
2O2-(உருகிய நிலை) → O2 + 4e-
கார்பன் நேர்மின் வாயாக செயல்படுவதால் அதில் பின்வரும் வினைகளும் நிகழ்கின்றன.
C(s)+O2 (உருகிய நிலை) → CO + 2e-
C(s) + 2O2(உருகிய நிலை) →CO2 + 4e-
• மேற்கண்ட இரு வினைகளின் காரணமாக மின்னாற் பகுத்தலின் போது நேர்மின்வாயில் மெதுவாக கரைகிறது.
எதிர்மின்வாய் தூய அலுமினியம் வீழ்படிவாகி மின்பகு கலனின் அடிப்பகுதியில் தங்குகிறது.
மின்னாற்பகுத்தலின் நிகர வினை :
4A3+(உருகிய நிலை) + 6O2(உருகிய நிலை) + 3C(s) → 4Al(1) + 3CO2(g)
11. பின்வருவனவற்றை தகுந்த உதாரணங்களுடன் விளக்குக.
அ) மாசு
ஆ) கசடு
அ) மாசு
அ) மாசு (அ) கனிமக்கழிவு :
தாதுக்களுடன் உள்ள உலோகத் தன்மையற்ற மாசுகள், பாறைப் பொருட்கள் மற்றும் மண் மாசுகள் ஆகியவையே மாசு அல்லது கனிமக் கழிவு எனப்படும்.
(எ.கா) இரும்புத் தாதுவான Fe2O3 ல் காணப் படும் SiO2 கனிமக் கழிவாகும்.
ஆ) கசடு :
கனிமக் கழிவு மற்றும் இளக்கி இரண்டும் வினை புரிந்து உருவாகும், எளிதில் உருகிப் பிரியும் வேதிப்பொருள் கசடு எனப்படும்.
CaO(s) + SiO2(s) → CaSiO3(s)
இளக்கி கனிமக்கழிவு கசடு
12. வாயு நிலைமைத் தூய்மையாக்கலுக்கான அடிப் படைத் தேவைகளைத் தருக
• எளிதில் ஆவியாகும் சேர்மத்தை உருவாக்கும் நும் ஒரு காரணியுடன் உலோகம் வினைப்படுத்தப் படுகிறது.
• பின் எளிதில் ஆவியாகும் சேர்மத்தை சிதைத்து தூய உலோகம் பெறப்படுகிறது
13. பின்வரும் செயல்முறைகளில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளவற்றின் பயன்பாட்டினை விவரிக்க.
i) காப்பர் பிரித்தெடுத்தலில் சிலிக்கா
ii) அலுமினியம் பிரித்தெடுத்தலில் கிரையோலைட்
iii) சிர்கோனியத் தினை மீதுாய்மையாக்கலில் அயோடின்
iv) நுரை மிதப்பு முறையில் சோடியம் சயனைடு
i. காப்பர் பிரித்தெடுத்தலில் அமிலத்தன்மை உடைய சிலிக்கா இளக்கியாக செயல்பட்டு பெர்ரஸ் ஆக்சைடினை பெர்ரஸ் சிலிக்கேட் எனும் கசடாக நீக்க பயன்படுகிறது.
FeO(s) + SiO2(S) → FeSiO3(s)
இளக்கி கசடு
ii) அலுமினியம் பிரித்தெடுத்தலில் மின்பகுளி அலுமினாவின் மின் கடத்தும் திறனை அதிகரிக்க கிரையோலைட் பயன்படுகிறது. கிரையோலைட் மாசு பொருளாக செயல்பட்டு மின்பகுளியின் உருகு நிலையை குறைக்கப் பயன்படுகிறது.
iii) வெற்றிடமாக்கப்பட்ட ஒரு கலனில் தூய்மையற்ற சிர்கோனியம் அயோடினுடன் சேர்த்து வெப்பப் படுத்தும் போது, ஆவியாகும் இயல்புடைய சிர்கோனியம் டெட்ரா அயோடைடு உருவாகிறது. மாசுக்கள் அயோடினுடன் வினைபுரியாமல் தங்கி விடுகின்றன.
Zr(s) + 2I2(s) → Zrl4(ஆவி)
எளிதில் ஆவியாகும் சிர்கோனியம் டெட்ரா அயோடைடு வெப்பப்படுத்தப்பட்ட டங்க்ஸ்டன் மின்னிழை வழியே செலுத்தப்படும்போது சிதை வடைந்து தூய சிர்கோனியம் பெறப்படுகிறது. அது மின்னிழையில் படிகிறது. அயோடின் மீளவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
மாசுக்களிலிருந்து தூய சிர்கோனியத்தை பிரிக்க அயோடின் பயன்படுகிறது.
Zrl4(ஆவி) → Zrl(s) + 212(S)
iii) நுரை மிதப்பு முறையில் சோடியம் சயனைடு குறைக்கும் காரணியாக பயன்படுகிறது. பிரித்தெடுக்க விரும்பும் ஒரு உலோகத்தின் சல்பைடு தாதுவில் மற்ற பிற உலோக சல்பைடுகள் மாசு களாக காணப்பட்டால் சோடியம் சயனைடு, சோடியம் கார்பனேட் போன்றவை குறைக்கும் காரணிகளாக பயன்படுகின்றன.
குறைக்கும் காரணிகள் மற்ற பிற உலோக சல்பைடுகள் எண்ணெயில் நனைந்து நுரைத்து வருவதைத் தடுக்கின்றன. (எ.கா) Zns, Pbs கலவை (எ.கா) கலீனாவில் (PbS) காணப்படும் மாசுப் பொருள் Zns ஆனது குறைக்கும் காரணி சோடியம் சயனைடுடன் வினை பரிந்து Na2[Zn(CN)4] என்ற அணைவுச்சேர்மமாக ஜிங் சல்பைடின் புறப்பரப்பில் உருவாகிறது. எனவே ZnS ன் நுரைக்கும் தன்மை குறைக்கப் படுகிறது.
14. மின்னாற் தூய்மையாக்கலின் தத்துவத்தினை ஒரு உதாரணத்துடன் விளக்குக.
• பண்படா உலோகமானது, அவ்வுலோகத்தின் உப்பின் நீர்க்கரைசலைக் கொண்ட மின்பகு கலத்தில் மின்னாற்பகுத்தல் மூலம் தூய்மை செய்யப்படுகிறது.
• எதிர்மின்வாய் : தூய உலோகத்தகடு
நேர்மின்வாய் : தூய்மையற்ற உலோகத்தண்டுகள்
மின்பகுளி : உலோக உப்பின் நீர்க்கரைசல் + நீர்த்த அமிலம்
• மின்சாரத்தை செலுத்தும் போது பிரிக்கப்பட வேண்டிய உலோகம் நேர்மின்வாயிலிருந்து கரைந்து கரைசலில் சென்று எதிர்மின்வாயில் வீழ் படிவாகிறது.
• மின்னாற் பகுத்தலின் போது குறைவான எலக்ட்ரோ நேர்மின்தன்மை உடைய மாசுக்கள் நேர்மின் வாயின் அடியில் தங்குகின்றன. அவை ஆனோடு மாசு எனப்படுகிறது.
• (எ.கா.) சில்வரை மின்னாற்பகுத்தல் எதிர்மின்வாய் : தூய சில்வர் நேர்மின்வாய் : தூய்மையற்ற சில்வர் மின்பகுளி : அமிலத்தன்மையுடைய சில்வர் நைட்ரேட் கரைசல்
• மின்சாரத்தை செலுத்தும் போது பின் வரும் வினைகள் நிகழ்கின்றன.
நேர்மின்வாய் வினை : Ag(s) → Ag+(ag)+e-
எதிர்மின்வாய் வினை : Ag+(aq) +e-→Ag(s)
• மின்சாரத்தை செலுத்தும் போது நேர்மின்வாயில் உள்ள சில்வர் எலக்ட்ரானை இழந்து சில்வர் அயனியாக கரைசலுக்குள் செல்கிறது.
• கரைசலில் உள்ள சில்வர் அயனிகள் எதிர்மின் வாயில் எலக்ட்ரானை ஏற்று தூய சில்வராக மின்னிறக்கம் அடைந்து படிகின்றன.
15. ஒடுக்கும் காரணியைத் தெரிவு செய்தல் என்பது வெப்ப இயக்கவியல் காரணியைப் பொருத்தது தகுந்த உதாரணத்துடன் இக்கூற்றை விளக்குக.
• வெப்ப இயக்கவியல் கொள்கையின் அடிப் படையில் உலோகவியலுக்கு தகுந்த ஒடுக்கும் காரணியினைத் தெரிவு செய்யலாம்.
• ஒரு தன்னிச்சையான வினைக்கு, கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றம் (∆G) ஆனது கண்டிப்பாக எதிர் குறி மதிப்பினை பெற்றிருக்க வேண்டும்.
• உலோக ஆக்சைடை ஒரு ஒடுக்கும் காரணியால் உலோகமாக ஒடுக்க வேண்டுமெனில், அதன் இணைக்கப்பட்ட வினைகளின் கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றம் எதிர்குறி மதிப்பினை பெற்றிருக்க வேண்டும்.
• எனவே இணைக்கப்பட்ட வினையின் கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றம் அதிக எதிர்குறி மதிப்பினை பெறும் வகையில் ஒரு ஒடுக்கும் காரணி தெரிவு செய்யப்படுகிறது.
• எலிங்கம் வரைபடத்தினை பயன்படுத்தி ஒரு உலோக ஆக்சைடை மற்றொரு உலோகத்தால் ஒடுக்க செய்வதற்கான வெப்ப இயக்கவியல் சாத்தியத்தன்மையினை தீர்மானிக்க இயலும்.
• எந்த ஒரு உலோகமும், எலிங்கம் வரைபடத்தில் அதற்கு மேற்புறம் எலிங்கம் வரைகோடுகளை பெற்றுள்ள உலோக ஆக்சைடுகளை ஒடுக்க இயலும்.
• எலிங்கம் வரைபடத்தில் FeO மற்றும் Co உருவாவதற்கான நேர்கோடுகள் சுமார் 1000K வெப்பநிலையில் வெட்டுகின்றன.
• இவ்வெப்ப நிலைக்குக் கீழ் கார் பன் நேர்கோடானது இரும்பின் நேர்கோட்டிற்கு மேல் உள்ளது.
• எனவே FeO ஆனது CO வைக் காட்டிலும் அதிக நிலைப்புத்தன்மை உடையது. எனவே வெப்ப இயக்கவியல் கொள்கைபடி இவ்வெப்பநிலை எல்லையில் கார்பனை ஒடுக்கியாக பயன்படுத்த இயலாது.
• எனிலும் 1000K வெப்பநிலைக்கு மேல், கார்பன் நேர்கோடானது இரும்பின் நேர் கோட்டிற்குக் கீழ் புறமாக அமைந்துள்ளது.
• எனவே இவ்வெப்ப நிலைக்கு மேல் CO வின் நிலைப்புத்தன்மை FeO வை விட அதிகம்.
• எனவே இவ்வெப்ப நிலைக்கு மேல் கார்பனை ஒடுக்கும் காரணியாக பயன் படுத்த இயலும்.
• எலிங்கம் வரைபடத்திலிருந்து பெறப்படும் கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றத்தை கண்டறியும் கணக்கீடுகளும் இதனை உறுதிப்படுத்துகின்றன 1500K வெப்பநிலையில், எலிங்கம் வரைபடத்திலிருந்து
2Fe(s) +O2(g) → 2FeO(g) = -350 KJmol-1..............1
2C(s) + O2(g) → 2Co(g) =-480 KJmoI-1...............2
1வது சமன்பாட்டை திருப்பி எழுத
2Fe(s) →2Fe(S) – O2(g) = -350 KJmol-1..............3
(2) மற்றும் (3) ஐ இணைக்க
2FeO(s) + 2C(s) →2Fe(s) + 2CO(g)=130 KJmol-1....................4
• எனவே ஒரு மோல் FeO ஒடுக்கப்படு வதற்கான கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றமானது
∆G3 / 2 = -65KJmol-1
16. எலிங்கம் வரைபடத்தின் வரம்புகள் யாவை?
● எலிங்கம் வரைபடம் வெப்ப இயக்கவியல் கொள்கைகளை மட்டுமே கருத்திற்கொண்டு உருவாக்கப்பட்டதாகும்.
● இது ஒரு வினை நிகழ்வதற்கான வெப்ப இயக்கவியல் சாத்தியத்தன்மை குறித்த தகவலை மட்டுமே தருகிறது.
● இது ஒரு வினை எவ்வளவு வேகத்தில் நிகழும் என்ற விவரத்தினை தருவதில்லை.
● மேலும் துணை வினை நிகழ்வதற்கான சாத்தியங் களை பற்றி எந்த ஒரு விவரத்தினையும் தருவதில்லை .
● வினைபடு பொருட்கள், வினை விளை பொருட் களுடன் வேதிச்சமநிலையில் இருப்பதாக கருதி ∆G ஆனது எலிங்கம் வரைபடத்தில் விளக்கப்பட்டுள்ளது. இது எப்போதும் உண்மையல்ல.
17. உலோகவியலில் மின்வேதி தத்துவத்தினைப் பற்றி சிறு குறிப்பு வரைக.
● சோடியம், பொட்டாசியம் போன்ற வினைத்திறன் மிக்க உலோகங்களின் ஆக்சைடுகளை கார்பனை கொண்டு ஒடுக்குவது வெப்ப இயக்கவியலின் படி சாத்தியமற்றது.
● இத்தகைய தனிமங்கள், அவற்றின் தாதுக்களிலிருந்து மின்வேதி முறைகள் மூலம் பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றன.
● அதிகவினைத்திறன் கொண்ட உலோகத்தை, குறைந்த வினைத்திறன் கொண்ட உலோகத்தின் கரைசலில் சேர்க்கும்போது அதிக வினைத்திறன் கொண்ட உலோகம் கரைசலுக்குள் செல்கிறது.
● மின்வேதி வினைக்கான கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றம்
∆G0 = -nFE0 n=ஒடுக்கவினையில் ஈடுபட்ட எலக்ட்ரான் களின் எண்ணிக்கை.
F = பாரடே = 96500 கூலூம்கள்
E°= ஆக்சிஜனேற்ற ஒடுக்க இணையின் மின் முனை மின்னழுத்தம்
● E° நேர்க்குறி எனில் ∆G0 எதிர்க்குறி, எனவே ஒடுக்கவினை தன்னிச்சையாக நிகழும்.
● எனவே ஒட்டுமொத்த வினையின் நிகர மின்னழுத்தம் நேர்க்குறி மதிப்பை பெறுமாறு ஒடுக்க வினை திட்டமிடப்படுகிறது.
● வினைத்திறன் மிக்க உலோகம், வினைத்திறன் குறைந்த உலோகத்தை அதன் உப்புகரைசலிலிருந்து இடப்பெயர்ச்சி செய்கிறது.
eg : Cu2+(aq) + Zn(s) → Cu(s) + Zn2+(aq)
III. தன்மதிப்பீடு
1. சில்வரை சோடியம் சயனைடு கொண்டு வேதிக் கழுவும் செயல்முறைக்கான சமன்பாட்டினைத் தருக. இந்த வேதிக் கழுவு முறை ஒரு ஆக்சிஜனேற்ற ஒடுக்கவினை எனக் காட்டுக.
சில்வரை சோடியம் சயனைடு கொண்டு வேதிக் கழுவுதல் :
இங்கு சில்வரின் ஆக்சிஜனேற்ற எண் பூஜ்ஜியத்திலிருந்து +1 ஆக அதிகரிப்பதால் இது ஆக்சிஜனேற்ற வினை .
O2→OH-
இங்கு ஆக்சிஜனின் ஆக்சிஜனேற்ற எண் பூஜ்ஜியத்திலிருந்து -2 ஆக குறைவதால் இது ஆக்சிஜன் ஒடுக்க வினை, எனவே இந்த வேதிக்கழுவுதல் ஒரு ஆக்சிஜனேற்ற ஒடுக்கவினை ஆகும்.
2. மேக்னசைட்டை(மெக்னீசியம் கார்பனேட்) காற்றில்லாச் சூழலில் வறுக்கும் போது மெக்னீசியா பெறப்படுகிறது. இந்நேர்வில் சிதைவடையும் வினைக்கான சமன்பாட்டினைத் தருக.
MgCO3→MgO + CO2
3. எலிங்கம் வரைபடத்தைப் பயன்படுத்தி (படம் 1.4) ZnO ஐ Zn ஆக கார்பனைக் கொண்டு ஒடுக்கு வதற்காக குறைந்தபட்ச வெப்பநிலையைக் கண்டறிக. இவ் வெப்பநிலையில் நிகழும் ஒட்டுமொத்த வினையினை எழுதுக.
எலிங்கம் வரைபடத்தில் ZnO மற்றும் CO உருவாதலுக்கான வரைகோடுகள் சுமார் 1200K வெப்பநிலையில் வெட்டுகின்றன. இவ்வெப்ப நிலைக்குக் கீழ் கார்பன் நேர்கோடு ஜிங்கின் நேர் கோட்டிற்கு மேல் உள்ளது. எனவே ZnO ஆனது CO வை விட அதிக நிலைப்புத்தன்மை உடையது. வெப்ப இயக்கவியல் கொள்கைப்படி இவ்வெப்பநிலை எல்லையில் ஒடுக்கவினை சாத்தியமல்ல.
எனினும் 1200K வெப்பநிலைக்கு மேல் கார்பன் நேர் கோடானது ஜிங்கின் நேர்கோட்டிற்கு கீழ் புறமாக அமைகிறது. எனவே 1200K வெப்ப நிலைக்கு மேல் கார்பனை ஒடுக்கும் காரணியாக பயன்படுத்த இயலும்.
2Zn + O2 →2ZnO .............1
2C+O2 → 2CO .............2
சமன்பாடு (1)ஐ திருப்பி எழுதி (2) உடன் கூட்ட
2ZnO → 2Zn + O2
2C+O2-→ 2CO
2ZnO + 2C→ 2Zn + 2CO
4. நீர்த்த NaCl ஐ மின்னாற்பகுத்தல் மூலம் உலோக சோடியம் பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது. மின்னாற் பகுத்தலுக்குப் பின் கரைசல் காரத்தன்மையுடையதாகிறது. சாத்தியமான மின்முனை வினைகளை எழுதுக.
2NaCl(aq) →2Na+(aq) + 2Cl (aq)
நேர்மின்வாய் : 2Cl(aq) → Cl2(g) +2e
எதிர்மின்வாய் : 2H20(I) +2e → H2(g) + 2OH(aq)
Na+ அயனி OH அயனியுடன் இணைந்து NaOH ஐ உருவாக்குகிறது. வினையின் மூன்று விளை பொருட்கள் H2, Cl2, மற்றும் NaOH
மொத்த வினை : 2NaCl(aq)+ 2H2O(I) → H2(g) + Cl2(g) + 2NaOH(aq)
அயனி வினை : 2H2O(I) + 2Cl(aq) + 2Na+(aq) → 2Na+(aq) + 2OH(aq) + H2(g) + Cl2(g)
or 2H20(I) + 2Cl(aq) → 2OH(aq) + H2(g)+ Cl2(g)