அணுக்களும் மூலக்கூறுகளும் - Study Notes

பாடம் சுருக்கம்

அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளின் அடிப்படைக் கொள்கைகள், நவீன அணுக்கொள்கை, ஒப்பு அணு நிறை, சராசரி அணு நிறை, ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை, மோல் கருத்து, அவகாட்ரோ எண் மற்றும் அவகாட்ரோ கொள்கையின் பயன்பாடுகள் ஆகியவற்றை இப்பாடம் விரிவாக விளக்குகிறது. மேலும், ஆவி அடர்த்திக்கும் ஒப்பு மூலக்கூறு நிறைக்கும் இடையேயான தொடர்பையும் இது நிறுவுகிறது.

கற்றல் நோக்கங்கள்

• நவீன அணுக்கொள்கையின் முக்கியக் கோட்பாடுகளைப் புரிந்துகொள்ளுதல்.
• ஒப்பு அணு நிறை மற்றும் சராசரி அணு நிறையை வரையறுத்து கணக்கிடுதல்.
• ஒப்பு மூலக்கூறு நிறையை அணு நிறைகளின் அடிப்படையில் கண்டறிதல்.
• மோல் கருத்து, அவகாட்ரோ எண் மற்றும் மோலார் பருமன் ஆகியவற்றின் முக்கியத்துவத்தை உணர்தல்.
• பல்வேறு தனிமங்கள் மற்றும் சேர்மங்களின் அணுக்கட்டு எண்ணைக் கணக்கிடுதல்.
• அவகாட்ரோ விதியைக் கூறி அதன் முக்கியப் பயன்பாடுகளை ஆராய்தல்.
• ஒப்பு மூலக்கூறு நிறைக்கும் ஆவி அடர்த்திக்கும் இடையேயான தொடர்பை வருவித்தல்.

முக்கிய கருத்துக்கள் மற்றும் வரையறைகள்

நவீன அணுக்கொள்கை (Modern Atomic Theory): அணு என்பது பிளக்கக்கூடிய துகள் ஆகும் (புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள், எலக்ட்ரான்கள்). ஒரே தனிமத்தின் அணுக்கள் வெவ்வேறு அணு நிறைகளைக் கொண்டிருக்கலாம் (ஐசோடோப்புகள், எ.கா. \(_{17}Cl^{35}, _{17}Cl^{37}\)). வெவ்வேறு தனிமங்களின் அணுக்கள் ஒரே அணு நிறையைக் கொண்டிருக்கலாம் (ஐசோபார்கள், எ.கா. \(_{18}Ar^{40}, _{20}Ca^{40}\)). அணுவை ஆக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது, ஆனால் ஒரு தனிமத்தின் அணுவை மற்றொரு தனிமத்தின் அணுவாக மாற்ற முடியும் (செயற்கை மாற்றுத் தனிமமாக்கல்).

ஒப்பு அணு நிறை (RAM): ஒரு தனிமத்தின் ஐசோடோப்புகளின் சராசரி அணு நிறைக்கும், கார்பன்-12 அணுவின் நிறையில் 1/12 பங்கின் நிறைக்கும் இடையேயான விகிதமாகும். இதற்கு அலகு இல்லை.

சராசரி அணு நிறை (Average Atomic Mass): ஒரு தனிமத்தின் இயற்கையில் கிடைக்கக்கூடிய அனைத்து ஐசோடோப்புகளின் அணு நிறைகள் மற்றும் அவற்றின் சதவீதப் பரவல் ஆகியவற்றின் சராசரி மதிப்பாகும்.

ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை (RMM): ஒரு மூலக்கூறின் நிறைக்கும் கார்பன்-12 அணுவின் நிறையில் 1/12 பங்கின் நிறைக்கும் இடையேயான விகிதமாகும். இது மூலக்கூறில் உள்ள அனைத்து அணுக்களின் ஒப்பு அணு நிறைகளின் கூட்டுத்தொகைக்குச் சமம்.

மோல் (Mole): கார்பன்-12 ஐசோடோப்பின் \(0.012\\text{ kg}\) (\(12\\text{ g}\)) நிறையில் உள்ள அணுக்களின் எண்ணிக்கைக்குச் சமமான எண்ணிக்கையிலான அடிப்படைத் துகள்களைக் கொண்ட பொருளின் அளவு ஒரு மோல் எனப்படும்.

அவகாட்ரோ எண் (Avogadro's Number): ஒரு மோல் பொருளில் உள்ள துகள்களின் (அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகள்) எண்ணிக்கை \(6.023 \\times 10^{23}\) ஆகும்.

மோலார் பருமன் (Molar Volume): திட்ட வெப்ப அழுத்த நிலையில் (\(STP\)), ஒரு மோல் வாயுவினால் ஆக்கிரமிக்கப்படும் பருமன் \(22.4\\text{ L}\) (அல்லது \(22400\\text{ mL}\)) ஆகும்.

அணுக்கட்டு எண் (Atomicity): ஒரு தனிமத்தின் ஒரு மூலக்கூறில் உள்ள அணுக்களின் எண்ணிக்கை அதன் அணுக்கட்டு எண் எனப்படும். (எ.கா. ஆக்சிஜன் \(O_2\)-ன் அணுக்கட்டு எண் 2).

ஆவி அடர்த்தி (Vapour Density): மாறா வெப்ப நிலை மற்றும் அழுத்தத்தில், ஒரு குறிப்பிட்ட பருமனளவுள்ள வாயு அல்லது ஆவியின் நிறைக்கும், அதே பருமனளவுள்ள ஹைட்ரஜன் வாயுவின் நிறைக்கும் இடையேயான விகிதமாகும்.

கணக்கீட்டு முறைகள்

1. சராசரி அணு நிறை கணக்கிடுதல்

சராசரி அணு நிறை = \(\\frac{(\\text{ஐசோடோப்பு } 1 \\text{-ன் நிறை} \\times \\text{சதவீதப் பரவல்}) + (\text{ஐசோடோப்பு } 2 \\text{-ன் நிறை} \\times \\text{சதவீதப் பரவல்})}{100}\)

எடுத்துக்காட்டு: போரான் இரண்டு ஐசோடோப்புகளைக் கொண்டுள்ளது: B-10 (\(20\\%\)) மற்றும் B-11 (\(80\\%\)).
சராசரி அணு நிறை = \(\\frac{(10 \\times 20) + (11 \\times 80)}{100} = 10.8\\text{ amu}\).

2. ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை கணக்கிடுதல்

மூலக்கூறில் உள்ள ஒவ்வொரு தனிமத்தின் அணுக்களின் எண்ணிக்கையை அதன் ஒப்பு அணு நிறையுடன் பெருக்கி, அவைகளின் கூட்டுத்தொகையைக் காண வேண்டும்.
எடுத்துக்காட்டு: நீரின் (\(H_2O\)) ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை:
\(2 \\times (H\\text{-ன் அணு நிறை}) + 1 \\times (O\\text{-ன் அணு நிறை}) = 2(1) + 1(16) = 18\\text{ amu}\).

3. மோல்களின் எண்ணிக்கை கணக்கிடுதல்

• நிறையிலிருந்து: \(\\text{மோல்களின் எண்ணிக்கை} = \\frac{\\text{நிறை (கி)}}{\\text{மூலக்கூறு நிறை}}\)
• துகள்களின் எண்ணிக்கையிலிருந்து: \(\\text{மோல்களின் எண்ணிக்கை} = \\frac{\\text{துகள்களின் எண்ணிக்கை}}{6.023 \\times 10^{23}}\)
• வாயுவின் பருமனிலிருந்து (STP): \(\\text{மோல்களின் எண்ணிக்கை} = \\frac{\\text{பருமன் (லி)}}{\\text{22.4 லி}}\)

பொதுவான தேர்வுத் தவறுகள்

• அணு நிறை மற்றும் மூலக்கூறு நிறை வேறுபாடு: நைட்ரஜன் அணுவின் நிறை \(14\\text{ g}\) ஆனால் நைட்ரஜன் வாயுவின் (\(N_2\)) மூலக்கூறு நிறை \(28\\text{ g}\) ஆகும். கேள்வியில் அணு கேட்கப்பட்டுள்ளதா அல்லது மூலக்கூறு கேட்கப்பட்டுள்ளதா என்பதைக் கவனமாகக் கண்காணிக்கவும்.
• அலகுகள் பயன்பாடு: ஒப்பு அணு நிறை மற்றும் ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை ஆகியவற்றிற்கு அலகு இல்லை. கிராம் அணு நிறை மற்றும் கிராம் மூலக்கூறு நிறை ஆகியவற்றிற்கு மட்டுமே 'கி' (\(\text{g}\)) அலகு போட வேண்டும்.
• பருமன் அலகு மாற்றம்: பருமன் லிட்டரில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளதா அல்லது மில்லிலிட்டரில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளதா என்பதைப் பார்த்து சூத்திரத்தைப் பிரதியிட வேண்டும். (\(1\\text{ L} = 1000\\text{ mL}\)).

தேர்வு குறிப்புகள்

• அவகாட்ரோ விதியின் முக்கியப் பயன்பாடுகளைப் படிநிலைகளாகத் தெளிவாக எழுதிப் பழகவும்.
• ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை மற்றும் ஆவி அடர்த்திக்கு இடையேயான தொடர்பை வருவிக்கும் போது, அவகாட்ரோ விதியைப் பயன்படுத்தி படிநிலை வாரியாக எழுதினால் முழு மதிப்பெண்களைப் பெறலாம்.
• அணுக்ளுக்கும் மூலக்கூறுகளுக்கும் இடையே உள்ள வேறுபாட்டு அட்டவணையைத் தெளிவாகப் படித்துக் கொள்ளவும்.