கார மண் தனிமங்களின் வேதியியல் பண்புகள்

கார மண் தனிமங்களின் வேதியியல் பண்புகள்

கார மண் தனிமங்கள் என்பவை தனிம அட்டவணையில் IIA (குழு 2) இல் உள்ள தனிமங்களின் ஒரு குழுவாகும். அவை பெரிலியம் (Be), மக்னீசியம் (Mg), கால்சியம் (Ca), ஸ்டிரான்ஷியம் (Sr), பேரியம் (Ba) மற்றும் ரேடியம் (Ra) ஆகும். இவற்றின் ஆக்சைடுகள் காரத்தன்மை (அல்கலைன்) கொண்டவை என்பதாலும், வேதியியலின் ஆரம்ப நாட்களில் இவை பெரும்பாலும் "மண்" கனிமங்களில் (பாறைகளில்) காணப்பட்டதாலும், இக்குழு "கார மண்" என்று அழைக்கப்படுகிறது. வேதியியல் கண்ணோட்டத்தில், கார மண் தனிமங்கள் இரண்டு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருப்பதால், அவை +2 மின்னூட்டம் கொண்ட அயனிகளை உருவாக்குகின்றன. இந்தப் பண்பு, இத்தனிமக் குடும்பத்தின் வினைத்திறன், பிணைப்புகளின் வகைகள் மற்றும் சிறப்பியல்பு வினை வடிவங்களுக்கு மையமானதாக விளங்குகிறது.

1. எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற எண்கள்

பொதுவாக, கார மண் தனிமங்கள் ns² என்ற வெளி எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. இதன் பொருள், அவற்றின் வெளிக்கூட்டில் இரண்டு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன என்பதாகும். அவை மந்த வாயு அமைப்பை அடையும்போது அதிக நிலைத்தன்மையுடன் இருப்பதால், இந்தத் தனிமங்கள் வினைபுரியும்போது இரண்டு எலக்ட்ரான்களை இழந்து M²⁺ நேர்மின் அயனியை உருவாக்குகின்றன. எனவே, கார மண் தனிமங்களுக்கான மிகவும் பொதுவான மற்றும் நிலையான ஆக்சிஜனேற்ற எண் +2 ஆகும்.

+2 அயனிகளை உருவாக்கும் போக்கின் காரணமாக, கார மண் சேர்மங்கள் பெரும்பாலும் அயனிச் சேர்மங்களாக அமைகின்றன; குறிப்பாக Ca, Sr, மற்றும் Ba போன்ற கனமான தனிமங்களில் இது காணப்படுகிறது. இருப்பினும், Be போன்ற சிறிய தனிமங்கள் சற்றே மாறுபட்ட பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன; அவற்றின் உயர் முனைவாக்கத்தன்மையின் காரணமாக, அவற்றின் சேர்மங்கள் பெரும்பாலும் சகப்பிணைப்புத் தன்மை கொண்டவையாக இருக்கின்றன.

2. அயனியாக்க ஆற்றல் மற்றும் வினைத்திறன்

கார மண் தனிமங்களின் வினைத்திறன், தொகுதியின் மேலிருந்து கீழ் நோக்கிச் செல்லும்போது அதிகரிக்கிறது. இது, அதிகரிக்கும் அணு ஆரம் மற்றும் குறையும் அயனியாக்க ஆற்றல் ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடையது. தொகுதியில் கீழே செல்லச் செல்ல, இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் அணுக்கருவிலிருந்து அதிக தொலைவில் இருப்பதாலும், அவற்றை எளிதாக அகற்ற முடிவதாலும், அந்தத் தனிமம் அதிக வினைத்திறன் மிக்கதாக மாறுகிறது.

எதிர்வினைப் போக்குகளின் பொதுவான வரிசை பின்வருமாறு:

Be < Mg < Ca < Sr < Ba < Ra

இருப்பினும், பெரிலியம் தனித்துவமானது மற்றும் மற்ற உறுப்பினர்களை விட மிகவும் குறைவான வினைத்திறன் கொண்டது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. அதன் மேற்பரப்பைப் பாதுகாக்கும் ஒரு மெல்லிய ஆக்சைடு படலம் உருவாவதால், சாதாரண சூழ்நிலைகளில் இது தண்ணீருடன் விரைவாக வினைபுரிவதில்லை. 3. தண்ணீருடனான வினை கார மண் உலோகங்களின் மிகச்சிறந்த வேதியியல் பண்புகளில் ஒன்று, கார உலோகங்களைப் (குழு 1) போல வேகமாக இல்லாவிட்டாலும், தண்ணீருடன் வினைபுரியும் அவற்றின் திறனாகும். - Be: நிலையான BeO படலம் இருப்பதால், இது நடைமுறையில் தண்ணீருடன் வினைபுரிவதில்லை. - Mg: குளிர்ந்த நீருடன் மிக மெதுவாக வினைபுரிகிறது, ஆனால் சூடான நீர் அல்லது நீராவியுடன் வேகமாக வினைபுரிகிறது. - Ca, Sr, Ba: குளிர்ந்த நீருடன் வினைபுரிந்து ஹைட்ராக்சைடுகள் மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்குகின்றன. வினைகளுக்கான எடுத்துக்காட்டுகள்: - கால்சியத்திற்கு: Ca(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + H₂(g) - மக்னீசியத்திற்கு நீராவியுடன்: Mg(s) + H₂O(g) → MgO(s) + H₂(g) இந்த வினைகள் கார மண் உலோகங்கள் மிகவும் வலிமையான ஒடுக்கும் காரணிகள் என்பதைக் காட்டுகின்றன, ஏனெனில் அவற்றால் நீரை ஹைட்ரஜன் வாயுவாக ஒடுக்க முடியும். 4. ஆக்ஸிஜனுடனான வினைகள் மற்றும் ஆக்சைடு உருவாக்கம் கார மண் தனிமங்கள் பொதுவாக ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிந்து ஆக்சைடுகளை உருவாக்குகின்றன. முதன்மை விளைபொருள் பொதுவாக ஒரு எளிய ஆக்சைடு (MO) ஆகும். இருப்பினும், கனமான தனிமங்கள் பெராக்சைடுகளையும் உருவாக்க முடியும். - Mg + O₂ → MgO - 2Ca + O₂ → 2CaO (முதன்மை) - Ba சில நிபந்தனைகளின் கீழ் BaO₂ (பெராக்சைடு) ஐ உருவாக்கும் போக்கைக் கொண்டுள்ளது: Ba + O₂ → BaO₂ ஆக்சைடுகளின் காரத்தன்மை மேலிருந்து கீழாக அதிகரிக்கிறது. BeO என்பது இருபண்பு கொண்டது (அமிலத்தன்மை மற்றும் காரத்தன்மை இரண்டையும் கொண்டிருக்க முடியும்), MgO ஒரு பலவீனமான காரத்தன்மை கொண்டது, அதேசமயம் CaO, SrO, மற்றும் BaO ஆகியவை வலிமையான காரத்தன்மை கொண்டவை மற்றும் நீருடன் வினைபுரிந்து ஹைட்ராக்சைடுகளை உருவாக்குகின்றன. 5. ஹைட்ராக்சைடு உருவாக்கம் மற்றும் காரத்தன்மை கார மண் ஹைட்ராக்சைடுகள் M(OH)₂ என்ற பொதுவான வாய்ப்பாட்டைக் கொண்டுள்ளன. ஹைட்ராக்சைடுகளின் கார வலிமை மற்றும் கரைதிறன் தொகுதியின் மேலிருந்து கீழாக அதிகரிக்கிறது: - Be(OH)₂: இருவகைப் பண்புடையது, குறைந்த கரைதிறன் கொண்டது. - Mg(OH)₂: வலிமை குறைந்த காரம், குறைந்த கரைதிறன் (அமில எதிர்ப்பு மருந்துகளுக்கு "மக்னீசியாவின் பால்" என்று அழைக்கப்படுகிறது). - Ca(OH)₂: ஓரளவு கரையக்கூடியது, நீர்த்த சுண்ணாம்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது. - Sr(OH)₂ மற்றும் Ba(OH)₂: அதிக கரையக்கூடிய மற்றும் வலிமையான காரங்கள். கரைதிறனில் ஏற்படும் இந்த அதிகரிப்பு, படிக ஆற்றல் குறைதல் மற்றும் நீரேற்ற ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றங்களால் ஏற்படுகிறது. ஒட்டுமொத்தமாக, தொகுதி 2 ஹைட்ராக்சைடுகளைப் பொறுத்தவரை, நீரேற்ற ஆற்றல் குறைவதை விட படிக ஆற்றல் கணிசமாகக் குறைவதால், கரைதிறன் கீழ்நோக்கி அதிகரிக்கிறது. 6. ஹாலோஜன்களுடனான வினைகள் மற்றும் ஹாலைடு உருவாக்கம் கார மண் உலோகங்கள் ஹாலோஜன்களுடன் (F₂, Cl₂, Br₂, I₂) வினைபுரிந்து MX₂ என்ற வாய்ப்பாட்டைக் கொண்ட அயனி ஹாலைடுகளை உருவாக்குகின்றன. உதாரணங்கள்: - Mg + Cl₂ → MgCl₂ - Ca + Br₂ → CaBr₂ கார மண் ஹாலைடுகள் பொதுவாக அயனிப் பிணைப்புடையவை மற்றும் அதிக உருகுநிலைகளைக் கொண்டுள்ளன. இருப்பினும், முக்கியமான விதிவிலக்குகள் உள்ளன: BeCl₂ அதிக சகப் பிணைப்புடையது மற்றும் பலபடி அமைப்புகளை உருவாக்க முடியும். மேலும், ஹாலைடுகளின் கரைதிறன் மாறுபடும்; எடுத்துக்காட்டாக, CaF₂ அதன் மிக அதிக படிக ஆற்றல் காரணமாக குறைந்த கரைதிறன் கொண்டது. 7. அமிலங்களுடனான வினைகள் மற்றும் ஒடுக்கும் காரணிகளாக அவற்றின் பண்புகள் கார மண் ஹாலைடுகள் பொதுவாக அமிலங்களுடன் வினைபுரிந்து உப்புகளையும் ஹைட்ரஜன் வாயுவையும் உருவாக்குகின்றன, இது ஒடுக்கும் காரணிகளாக அவற்றின் பங்கை நிரூபிக்கிறது. உதாரணங்கள்: - Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g) - Ca(s) + H₂SO₄(aq) → CaSO₄(s) + H₂(g) சல்பூரிக் அமிலத்துடன் கால்சியத்தின் வினை, மிகக் குறைந்த கரைதிறன் கொண்ட CaSO₄ படலம் உருவாவதால் மெதுவாகலாம். பொதுவாக, தொகுதி குறைவாக இருந்தால், அமிலங்களுடனான வினை வேகமாக இருக்கும், ஏனெனில் உலோகம் எளிதில் ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது. 8. கார்பனேட், சல்பேட் மற்றும் நைட்ரேட் உப்புகளின் உருவாக்கம் கார மண் உப்புகள் ஒரு குறிப்பிட்ட கரைதிறன் முறையைக் கொண்டுள்ளன: அ) கார்பனேட் (MCO₃) கார மண் கார்பனேட்டுகள் பொதுவாக நீரில் கரைவது கடினம், குறிப்பாக CaCO₃, SrCO₃, மற்றும் BaCO₃. MgCO₃-வும் ஒப்பீட்டளவில் கரைவது கடினம். CaCO₃ சுண்ணாம்புக்கல், பளிங்குக்கல் மற்றும் கால்சைட் வடிவில் மிகவும் பொதுவாகக் காணப்படுகிறது. இந்த கார்பனேட்டுகள் வெப்பப்படுத்தப்படும்போது சிதைவடைகின்றன: - CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g) b) சல்பேட் (MSO₄) சல்பேட்டுகளின் கரைதிறன் மேலிருந்து கீழாகக் குறைகிறது: - MgSO₄ நன்கு கரையும், - CaSO₄ சிறிதளவு கரையும், - BaSO₄ மிகக் குறைவாகக் கரையும் (இது பாதுகாப்பானது மற்றும் கரையாதது என்பதால், எக்ஸ்-ரே செயல்முறைகளில் பெரும்பாலும் ஒரு கான்ட்ராஸ்ட் ஊடகமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது). c) நைட்ரேட் (M(NO₃)₂) கார மண் நைட்ரேட்டுகள் பொதுவாக நீரில் கரையும். வெப்பப்படுத்தப்படும்போது, ​​இந்த நைட்ரேட்டுகள் ஆக்சைடுகள், நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடு மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக சிதைவடைகின்றன: - 2Ca(NO₃)₂ → 2CaO + 4NO₂ + O₂ 9. பெரிலியத்தின் அணைவுச் சேர்மங்கள் மற்றும் இருவகை பண்புகள் பெரிலியம் மிகவும் மாறுபட்ட உறுப்பினர் ஆகும். அதன் சிறிய அளவு மற்றும் அதிக +2 மின்னூட்டம் காரணமாக, Be²⁺ ஒரு பெரிய முனைவாக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளது, எனவே அதன் சேர்மங்கள் அதிக சகப்பிணைப்பு கொண்டவை. Be(OH)₂ மற்றும் BeO ஆகியவை இருவகைப் பண்புகளைக் கொண்டவை, அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள் ஆகிய இரண்டுடனும் வினைபுரியும் திறன் கொண்டவை: - அமிலங்களுடன்: Be(OH)₂ + 2HCl → BeCl₂ + 2H₂O - வலிமையான காரங்களுடன் (பெரிலேட் அணைவுச் சேர்மங்களை உருவாக்கி): Be(OH)₂ + 2OH⁻ → [Be(OH)₄]²⁻ இந்த சிக்கலான பண்புகள், பெரிலியத்தின் வேதியியல் மற்ற கார மண் உலோகங்களை விட சில அலோகங்களின் வேதியியலுடன் அதிக ஒற்றுமையைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் காட்டுகின்றன. 10. முடிவுரை கார மண் தனிமங்களின் வேதியியல் பண்புகள் அவற்றின் ns² எலக்ட்ரான் அமைப்பால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகின்றன, இது அவற்றை M²⁺ அயனிகளின் வடிவத்தில் நிலைத்தன்மை உடையதாக ஆக்குகிறது. அயனியாக்க ஆற்றல் குறையும்போது, ​​Be-இலிருந்து Ba-விற்கு வினைத்திறன் அதிகரிக்கிறது. அவை நீர், அமிலங்கள், ஹாலோஜன்கள் மற்றும் ஆக்ஸிஜனுடன் ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவத்தில் வினைபுரிந்து, ஆக்சைடுகள், ஹைட்ராக்சைடுகள் மற்றும் அயனி உப்புகளை உருவாக்குகின்றன. மேலும், ஹைட்ராக்சைடுகள், கார்பனேட்டுகள் மற்றும் சல்பேட்டுகள் போன்ற சேர்மங்களின் கரைதிறனில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், வேதியியல் பகுப்பாய்வில் முக்கியமான காலமுறைப் போக்குகளைக் காட்டுகின்றன. அவற்றுள், பெரிலியம் அதன் இருவகைப் பண்புகளிலும் மற்றும் வலுவான சகப்பிணைப்புப் போக்குகளிலும் தனித்துவமானது. கார மண் உலோகங்களின் வேதியியல் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது, காலமுறைக் கோட்பாட்டில் மட்டுமல்லாமல், தொழில்துறை, சுற்றுச்சூழல் மற்றும் அன்றாடப் பயன்பாடுகளிலும் முக்கியமானது — எடுத்துக்காட்டாக, சுண்ணாம்பு (CaO/Ca(OH)₂), கார்பனேட் கனிமங்கள், Mg(OH)₂ அமிலநீக்கிகள், மற்றும் மருத்துவத்தில் BaSO₄ ஆகியவற்றில்.