தனிமங்களின் ஆவர்த்தன வகைப்பாடு - 10-ஆம் வகுப்பு அறிவியல்

தனிமங்களின் ஆவர்த்தன வகைப்பாடு பற்றி

நடுத்தரம் ~90 நிமிடப் படிப்பு

பூமியில் உள்ள நூற்றுக்கும் மேற்பட்ட தனிமங்களை அவற்றின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளின் அடிப்படையில் முறையாக வகைப்படுத்துவது வேதியியலின் மிக முக்கியமான அடிப்படையாகும். தொடக்க காலத்தில் அணு நிறையை அடிப்படையாகக் கொண்டு தனிமங்களை வகைப்படுத்திய மெண்டலீவின் ஆவர்த்தன அட்டவணையில் இருந்த சில முரண்பாடுகளையும் நிறைகளையும் தீர்க்கும் வகையில் மோஸ்லே என்ற விஞ்ஞானி அணு எண்ணை அடிப்படையாகக் கொண்டு நவீன ஆவர்த்தன விதியை உருவாக்கினார். தனிமங்களின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் அவற்றின் அணு எண்களின் ஆவர்த்தன செயல்பாடுகளாக அமைகின்றன என்பதை முழுமையாக உணர்த்துவதே இப்பாடத்தின் முக்கிய நோக்கமாகும். இதன் மூலம் தனிமங்களை எளிதாகப் படித்துப் புரிந்துகொள்ள முடியும்.

நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையில் உள்ள ஏழு கிடைமட்டத் தொடர்கள் மற்றும் பதினெட்டு செங்குத்துத் தொகுதிகள் எவ்வாறு பல்வேறு அலகுகளாகவும் தனிமங்களின் எலக்ட்ரான் அமைப்பின் அடிப்படையிலும் பிரிக்கப்பட்டுள்ளன என்பதை இப்பாடம் மாணவர்களுக்கு விரிவாக விளக்குகிறது. இந்த வகைப்பாட்டின் தொடர்ச்சியாக, உலோகவியலின் அடிப்படைக் கொள்கைகள் மற்றும் முக்கிய உலோகங்களான அலுமினியம் மற்றும் தாமிரத்தை அவற்றின் முக்கிய தாதுக்களிலிருந்து இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் முறைகள் மூலம் எவ்வாறு தூய்மைப்படுத்திப் பிரித்தெடுப்பது என்பதை இது தெளிவாக இணைக்கிறது. மேலும், உலோகங்கள் காற்றில் உள்ள ஈரப்பதம் மற்றும் வாயுக்களுடன் வினைபுரிந்து எவ்வாறு அரிமானமடைகின்றன என்பதையும், உலோகக் கலவைகள் உருவாக்குதல் மற்றும் நாகமுலாமிடுதல் மூலம் அரிமானத்தைத் தடுக்கும் அறிவியல் முறைகளையும் இது விரிவாக விளக்குகிறது.

பொதுத் தேர்வில் இப்பாடத்திலிருந்து நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையின் முக்கியப் பண்புகளின் ஆவர்த்தனத் தன்மைகள், அலுமினியம் மற்றும் தாமிரம் பிரித்தெடுத்தலின் வேதியியல் வினைகள், துருவின் வேதியியல் வாய்பாடு மற்றும் பல்வேறு முக்கிய உலோகக் கலவைகளின் அன்றாடப் பயன்கள் போன்ற பகுதிகளில் இருந்து அதிகப்படியான வினாக்கள் தொடர்ந்து கேட்கப்படுகின்றன. எனவே, மாணவர்கள் கோட்பாட்டு விளக்கங்களுடன் வேதியியல் சமன்பாடுகளையும் தெளிவாகவும் ஆழமாகவும் புரிந்துகொள்வது தேர்வில் சிறந்த மதிப்பெண்களைப் பெற பெரிதும் வழிவகுக்கும்.

நீங்கள் கற்பவை

• நவீன ஆவர்த்தன விதியை வரையறுத்து அதன் முக்கியத்துவத்தைக் கூறுதல்.
• நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையின் தொடர்கள் மற்றும் தொகுதிகளின் சிறப்பம்சங்களை விவரித்தல்.
• அணு ஆரம், அயனியாக்கும் ஆற்றல் போன்ற ஆவர்த்தன பண்புகள் தொடரிலும் தொகுதியிலும் மாறுபடும் முறையைக் கண்டறிதல்.
• அலுமினியத்தின் முக்கிய தாதுக்களிலிருந்து பேயர்ஸ் மற்றும் ஹால்-ஹெரால்டு முறைகள் மூலம் அலுமினியத்தைப் பிரித்தெடுத்தலை விளக்குதல்.
• உலோகக் கலவைகள் உருவாக்கம், பாதரசக் கலவையின் பயன்கள் மற்றும் அவற்றின் முக்கியத்துவத்தைப் பகுப்பாய்வு செய்தல்.
• உலோக அரிமானம் மற்றும் துருப்பிடித்தல் வினைகளை விளக்கி, அவற்றைத் தடுக்கும் அறிவியல் முறைகளைப் பரிந்துரைத்தல்.

தொடங்குவதற்கு முன்

• தனிமங்களின் குறியீடுகள், அவற்றின் அணு எண் மற்றும் நிறை எண் பற்றிய அடிப்படை அறிவு.
• அணுக்கருவின் அமைப்பு, புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் பங்கீடு பற்றிய புரிதல்.
• வேதியியல் பிணைப்புகள், உலோகங்கள் மற்றும் அலோகங்களின் பொதுவான இயற்பியல் பண்புகள் பற்றிய அறிவு.

தனிமங்களின் ஆவர்த்தன வகைப்பாடு — விரிவான விளக்கம்

தனிமங்களின் வகைப்பாடு மற்றும் உலோகவியல் அடிப்படைகள்

நவீன ஆவர்த்தன விதி மற்றும் அட்டவணை

தனிமங்களின் பண்புகள் அவற்றின் அணு நிறைகளைச் சார்ந்து இருக்கும் என்ற மெண்டலீவின் கொள்கையில் இருந்த முரண்பாடுகளை நீக்கும் வகையில், நவீன ஆவர்த்தன விதி விஞ்ஞானி ஹென்றி மோஸ்லே என்பவரால் உருவாக்கப்பட்டது. இவ்விதியின்படி, தனிமங்களின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் அவற்றின் அணு எண்களின் ஆவர்த்தன செயல்பாடுகளாகும். அணு எண் என்பது ஒரு தனிமத்தின் அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை அல்லது வெளிக்கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. இதன் அடிப்படையில், நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணை அமைக்கப்பட்டுள்ளது. இதில் தனிமங்கள் அவற்றின் ஏறுவரிசை அணு எண்களின்படி வரிசைப்படுத்தப்பட்டு, எலக்ட்ரான் அமைப்பின் அடிப்படையில் ஒழுங்குபடுத்தப்பட்டு தனிமங்களின் பண்புகளை எளிதில் கற்க வழிவகை செய்கிறது.

தொடர்கள் மற்றும் தொகுதிகளின் சிறப்பம்சங்கள்

நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையில் கிடைமட்டமாக அமைந்துள்ள ஏழு வரிசைகள் தொடர்கள் என்றும், செங்குத்தாக அமைந்துள்ள பதினெட்டு வரிசைகள் தொகுதிகள் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன. முதல் தொடர் இரண்டு தனிமங்களை மட்டுமே கொண்ட மிகக் குறுகிய தொடராகும், அதே சமயம் ஆறு மற்றும் ஏழாம் தொடர்கள் லேந்தனைடுகள் மற்றும் ஆக்டினைடுகள் உள்ளிட்ட உள் இடைநிலைத் தனிமங்களைக் கொண்டு முப்பத்திரண்டு தனிமங்களுடன் மிக நீண்ட தொடர்களாக விளங்குகின்றன. தொகுதிகள் அவற்றின் வெளிக்கூட்டு எலக்ட்ரான் அமைப்பில் ஒத்த தன்மையைக் கொண்டுள்ளன, இதனால் ஒரே தொகுதியில் உள்ள அனைத்து தனிமங்களும் ஒரே மாதிரியான இணைதிறன் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, முதல் தொகுதி கார உலோகங்களாகவும், பதினெட்டாம் தொகுதி மந்த வாயுக்களாகவும் வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.

ஆவர்த்தன பண்புகளின் சீரான மாறுபாடுகள்

தனிமங்களின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளான அணு ஆரம், அயனி ஆரம், அயனியாக்கும் ஆற்றல், எலக்ட்ரான் நாட்டம் மற்றும் எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை ஆகியவை ஆவர்த்தன அட்டவணையில் தொடர்களிலும் தொகுதிகளிலும் சீரான மாறுபாடுகளைக் காட்டுகின்றன. ஒரு தொடரில் இடமிருந்து வலமாகச் செல்லும்போது அணு ஆரம் குறைகிறது, ஏனெனில் உட்கரு மின்சுமை அதிகரிப்பதால் வெளிக்கூட்டு எலக்ட்ரான்கள் உட்கருவை நோக்கி அதிக விசையுடன் ஈர்க்கப்படுகின்றன. அதே சமயம், ஒரு தொகுதியில் மேலிருந்து கீழாக வரும்போது புதிய எலக்ட்ரான் கூடுகள் தொடர்ந்து சேர்வதால் அணு ஆரம் படிப்படியாக அதிகரிக்கிறது. இதேபோல், எலக்ட்ரான் கவர் தன்மையும் அயனியாக்கும் ஆற்றலும் தொடரில் அதிகரித்தும் தொகுதியில் குறைந்தும் சீரான ஆவர்த்தன ஒழுங்கைக் காட்டுகின்றன.

உலோகவியல் மற்றும் அலுமினியம் பிரித்தெடுத்தல்

பூமியின் மேலோட்டத்திலிருந்து தாதுக்களின் வடிவத்தில் கிடைக்கும் உலோகங்களை அவற்றின் தூய மற்றும் பயனுள்ள நிலையில் பிரித்தெடுக்கும் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப செயல்முறைகளின் தொகுப்பு உலோகவியல் எனப்படும். இப்பாடம் அலுமினியத்தின் முக்கிய தாதுவான பாக்சைட்டிலிருந்து அலுமினியத்தை எவ்வாறு பிரித்தெடுப்பது என்பதை வேதியியல் வினைகளுடன் விளக்குகிறது. முதலில் பேயர்ஸ் முறையில் பாக்சைட் தாது வேதியியல் தூய்மைப்படுத்தலுக்கு உட்படுத்தப்பட்டு அலுமினாவாக மாற்றப்படுகிறது. பின்னர், ஹால்-ஹெரால்டு முறையில் உருகிய அலுமினா மின்னாற்பகுப்புக்கு உட்படுத்தப்பட்டு தூய அலுமினியம் எதிர்மின் முனையில் திரவமாகப் பெறப்படுகிறது. இம்முறையில் உருகிய கிரையோலைட் அலுமினாவின் உருகும் வெப்பநிலையைக் குறைக்கப் பயன்படுகிறது.

உலோகக் கலவைகள் மற்றும் அரிமானம்

இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட உலோகங்கள் அல்லது அலோகங்கள் சேர்ந்த ஒருபடித்தான திண்மக் கலவை உலோகக் கலவை எனப்படும். உலோகக் கலவைகள் தூய உலோகங்களை விட அதிக கடினத்தன்மை, அரிப்புத் எதிர்ப்பு மற்றும் வலிமையைக் கொண்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, பாதரசத்துடன் பிற உலோகங்கள் இணையும்போது பாதரசக் கலவை அல்லது அமல்கம் உருவாகிறது, இது பற்குழிகளை அடைக்கப் பயன்படுகிறது. தாமிரத்தின் மீது ஈரக்காற்று படும்போது கார தாமிர கார்பனேட் பச்சை நிறப் படலமாகப் படிந்து அரிமானம் ஏற்படுகிறது. இரும்பானது ஆக்சிஜன் மற்றும் ஈரப்பதத்துடன் வினைபுரிந்து நீரேறிய பெரிக் ஆக்சைடாக மாறுவது துருப்பிடித்தல் எனப்படும். நாகமுலாமிடுதல், வர்ணம் பூசுதல் மற்றும் மின்முலாம் பூசுதல் மூலம் உலோகங்களை அரிமானத்திலிருந்து பாதுகாக்கலாம்.

தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்

• மெண்டலீவின் ஆவர்த்தன விதியையும் நவீன ஆவர்த்தன விதியையும் குழப்பிக்கொள்வது; மெண்டலீவின் விதி அணு நிறையை அடிப்படையாகக் கொண்டது, நவீன விதி அணு எண்ணை அடிப்படையாகக் கொண்டது என்பதை நினைவில் கொள்ள வேண்டும்.
• தொடரில் இடமிருந்து வலமாகச் செல்லும்போது அணு ஆரம் அதிகரிக்கும் என தவறாக நினைப்பது; உட்கரு மின்சுமை அதிகரிப்பதால் தொடரில் அணு ஆரம் குறைகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ள வேண்டும்.
• அலுமினியம் மின்னாற்பகுப்பில் கிரையோலைட்டின் பங்கைக் குழப்பிக்கொள்வது; கிரையோலைட் அலுமினாவின் மின் கடத்துத்திறனை அதிகரிக்கவும் உருகும் வெப்பநிலையைக் குறைக்கவும் மட்டுமே பயன்படுகிறது என்பதை அறிய வேண்டும்.
• துருவின் வேதியியல் வாய்பாட்டை எழுதும்போது நீரின் அளவைக் குறிப்பிடத் தவறுவது; துரு என்பது நீரேறிய பெரிக் ஆக்சைடு (Fe2O3.xH2O) என்பதால் நீர் மூலக்கூறைக் குறிப்பிடுவது அவசியம்.

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

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

நவீன ஆவர்த்தன விதி என்றால் என்ன?

விஞ்ஞானி ஹென்றி மோஸ்லே என்பவரால் நவீன ஆவர்த்தன விதி உருவாக்கப்பட்டது. இவ்விதியின்படி, தனிமங்களின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் அவற்றின் அணு எண்களின் ஆவர்த்தன செயல்பாடுகளாகும். அதாவது, தனிமங்களை அவற்றின் ஏறுவரிசை அணு எண்களின்படி வரிசைப்படுத்தும்போது அவற்றின் பண்புகள் ஒரு குறிப்பிட்ட இடைவெளிக்குப் பின் சீராகத் திரும்ப வருகின்றன.

தொடரில் இடமிருந்து வலமாகச் செல்லும்போது அணு ஆரம் ஏன் குறைகிறது?

ஒரு தொடரில் இடமிருந்து வலமாகச் செல்லும்போது அணு எண் அதிகரிப்பதால் உட்கருவிலுள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கிறது. இதனால் உட்கரு மின்சுமை அதிகரித்து, வெளிக்கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்களை உட்கரு தன் பக்கமாக மிக வலிமையாக ஈர்க்கிறது. இந்த உட்கரு கவர்ச்சி விசை அதிகரிப்பதன் காரணமாக அணுவின் வெளிக்கூடு சுருங்கி அணு ஆரம் குறைகிறது.

அலுமினியம் மின்னாற்பகுப்பில் கிரையோலைட் ஏன் சேர்க்கப்படுகிறது?

ஹால்-ஹெரால்டு முறையில் அலுமினாவிலிருந்து அலுமினியத்தைப் பிரித்தெடுக்கும்போது உருகிய கிரையோலைட் சேர்க்கப்படுகிறது. இது மிக அதிக உருகும் நிலையைக் கொண்ட அலுமினாவின் உருகு வெப்பநிலையைக் குறைத்து அதனை உருக வைக்கிறது. மேலும், இது மின்னாற்பகுப்புக் கரைசலின் மின் கடத்துத்திறனை அதிகரிக்கவும் பெரிதும் உதவுகிறது.

பாதரசக் கலவை அல்லது அமல்கம் என்றால் என்ன?

பாதரசத்துடன் பிற உலோகங்கள் சேர்ந்து உருவாகும் ஒருபடித்தான உலோகக் கலவை பாதரசக் கலவை அல்லது அமல்கம் எனப்படும். எடுத்துக்காட்டாக, வெள்ளி மற்றும் தகரம் கலந்த பாதரசக் கலவை பற்களில் ஏற்படும் குழிகளை அடைப்பதற்குப் பல் மருத்துவர்களால் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது உலோகம் மற்றும் பாதரசத்தின் வேதியியல் பிணைப்பால் உருவாகிறது.

துருப்பிடித்தல் என்றால் என்ன அதன் வேதியியல் வாய்பாடு என்ன?

இரும்பாலான பொருட்கள் காற்றில் உள்ள ஆக்சிஜன் மற்றும் ஈரப்பதத்துடன் வேதியியல் வினைக்கு உட்பட்டு இரும்பு ஆக்சைடாக மாறுவது துருப்பிடித்தல் எனப்படும். இது ஒரு மெதுவான வேதியியல் சிதைவு வினையாகும். துருவின் வேதியியல் வாய்பாடு Fe2O3.xH2O என்பதாகும், இது நீரேறிய பெரிக் ஆக்சைடு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

தாமிரப் பாத்திரங்களின் மீது பச்சை நிறப் படலம் ஏன் உருவாகிறது?

தாமிரப் பாத்திரங்கள் காற்றில் உள்ள ஈரப்பதம் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு வாயுக்களுடன் வினைபுரியும்போது, அவற்றின் மேற்பரப்பில் கார தாமிர கார்பனேட் எனும் பச்சை நிறப் படலம் உருவாகிறது. இது தாமிரத்தில் ஏற்படும் அரிமானம் ஆகும். இப்பச்சை நிறப் படலம் தாமிரத்தை மேலும் அரிமானமடையாமல் தடுக்கும் அரணாகவும் செயல்படுகிறது.