Iron (Fe) - வேதிவினைகள்

இரும்பின் இரசாயன வினைத்திறன்

இரும்பு (Fe), அணு எண் 26 கொண்ட ஒரு இடைநிலை உலோகம், மிதமான இரசாயன வினைத்திறனை வெளிப்படுத்துகிறது. அதன் வினைத்திறன் வெப்பநிலை, துணைப்பிரிவின் நிலை மற்றும் பிற வினைக்காரணிகளின் இருப்பு போன்ற பல்வேறு காரணிகளால் பாதிக்கப்படுகிறது. இரும்பு பொதுவாக +2 (ஃபெரஸ்) மற்றும் +3 (ஃபெரிக்) ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளில் சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது, இதில் +3 நிலை பொதுவாக வளிமண்டல நிலைமைகளின் கீழ் மிகவும் நிலையானது.

காற்று மற்றும் நீருடனான வினை

இரும்பு காற்று மற்றும் நீர் இரண்டிலும் வினைபுரிந்து, அதன் சிதைவை ஏற்படுத்துகிறது, இது பொதுவாக அரிப்பு அல்லது துருப்பிடித்தல் என்று அறியப்படுகிறது.

• காற்றுடன் (ஆக்ஸிஜன்) வினை: இரும்பு ஈரப்பதத்தின் முன்னிலையில் ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிந்து நீரேற்றப்பட்ட இரும்பு(III) ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது, இது துரு ஆகும். இந்த வினை மெதுவாக ஆனால் தொடர்ச்சியாக நிகழ்கிறது.
  • துருப்பிடித்தலுக்கான ஒட்டுமொத்த இரசாயன சமன்பாடு பெரும்பாலும் இவ்வாறு குறிப்பிடப்படுகிறது: $4\text{Fe(s)} + 3\text{O}_2\text{(g)} + \text{n}\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_3 \cdot \text{n}\text{H}_2\text{O(s)}$ (துரு)
  • மின்பகுளிகளின் (கடல் நீரில் உள்ள உப்புகள் போன்றவை) இருப்பு இந்த செயல்முறையை துரிதப்படுத்துகிறது. இந்த நிகழ்வு இந்தியா முழுவதும் பரவலாகக் காணப்படுகிறது, எஃகு கட்டமைப்புகள் வேகமாக துருப்பிடிக்கும் கடலோரப் பகுதிகள் முதல் இரும்பு வாயில்கள் மற்றும் கருவிகள் போன்ற அன்றாடப் பொருட்கள் வரை.
• நீருடன் வினை:
  • குளிர்ந்த நீர்: இரும்பு சாதாரண சூழ்நிலையில் குளிர்ந்த நீருடன் வினைபுரிவதில்லை. இது நீர் குழாய்கள் மற்றும் சேமிப்பு தொட்டிகளில் நீண்ட காலத்திற்கு பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது, இருப்பினும் ஆக்ஸிஜன் இருந்தால் இறுதியில் துருப்பிடித்தல் தவிர்க்க முடியாதது.
  • நீராவி: சிவந்த வெப்பநிலைக்கு சூடாக்கப்படும்போது, இரும்பு நீராவிடன் தீவிரமாக வினைபுரிந்து இரும்பு(II,III) ஆக்சைடு (மேக்னடைட்) மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்குகிறது. $3\text{Fe(s)} + 4\text{H}_2\text{O(g)} \rightarrow \text{Fe}_3\text{O}_4\text{(s)} + 4\text{H}_2\text{(g)}$ இந்த வினை, இரும்பு குளிர்ந்த நீருடன் ஒப்பீட்டளவில் வினைத்திறன் அற்றதாக இருந்தாலும், அதிக வெப்பநிலையில் அதன் வினைத்திறன் கணிசமாக அதிகரிக்கிறது என்பதை நிரூபிக்கிறது.

நச்சுத்தன்மை, கதிர்வீச்சு மற்றும் எரியும் தன்மை

இரும்பு அதன் பாதுகாப்பு விவரம் தொடர்பாக குறிப்பிட்ட பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

• நச்சுத்தன்மை: தனிம இரும்பு, குறிப்பாக சிறிய அளவுகளில், மனிதர்களுக்கும் விலங்குகளுக்கும் ஒரு அத்தியாவசிய நுண்ணூட்டச்சத்து ஆகும், இது ஹீமோகுளோபினில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. இருப்பினும், இரும்பின் அதிகப்படியான உட்கொள்ளல், பெரும்பாலும் சப்ளிமெண்ட்ஸ் அல்லது சில இரும்பு சேர்மங்களிலிருந்து, நச்சுத்தன்மையை ஏற்படுத்தி, இரும்பு நச்சுத்தன்மைக்கு வழிவகுக்கும். இது இரைப்பை குடல் கோளாறு, உறுப்பு சேதம் மற்றும் கடுமையான சந்தர்ப்பங்களில் மரணம் கூட ஏற்படலாம். இரும்பு சல்பேட்கள் போன்ற இரும்பு சேர்மங்கள் அதிக அளவில் உட்கொள்ளப்பட்டால் எரிச்சலூட்டுவதாகவோ அல்லது தீங்கு விளைவிப்பதாகவோ இருக்கலாம்.
• கதிர்வீச்சு: இயற்கை இரும்பு கதிர்வீச்சு அற்றது. அதன் மிகவும் அதிகமான ஐசோடோப், இரும்பு-56, நிலையானது. இரும்பு-59 போன்ற சில செயற்கை இரும்பு ஐசோடோப்புகள் கதிர்வீச்சு கொண்டவை மற்றும் மருத்துவ கண்டறிதலில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் இவை இயற்கையாக ஏற்படுபவை அல்ல.
• எரியும் தன்மை: திடமான இரும்புத் துண்டுகள், எடுத்துக்காட்டாக பீம்கள் அல்லது ரயில் தண்டவாளங்கள், சாதாரண வளிமண்டல சூழ்நிலையில் எரியக்கூடியவை அல்ல. இருப்பினும், நுண்ணிய இரும்புத் தூள் மிகவும் எரியக்கூடியதாகவும், பற்றவைக்கும் திறன் கொண்டதாகவும் (காற்றில் தானாகவே பற்றிக்கொள்ளும்) அல்லது தூசு மேகமாகப் பரவும்போது வெடிக்கும் தன்மையுடனும் இருக்கலாம். இது அதன் பெரிய மேற்பரப்பு-கன அளவு விகிதத்தால் ஏற்படுகிறது, இது விரைவான ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கு அனுமதிக்கிறது. உதாரணமாக, இரும்புத் துகள்கள் சூடாக்கப்படும்போது தீப்பொறிகளுடன் எரியும்.

புகழ்பெற்ற இரசாயன வினை: டெல்லி இரும்புத் தூண்

இரும்பின் இரசாயன வினைத்திறனை, அல்லது விரிவான வினைத்திறன் இல்லாததைக் காட்டும் மிக அற்புதமான எடுத்துக்காட்டுகளில் ஒன்று டெல்லி இரும்புத் தூண் ஆகும். குதுப்மினார் வளாகத்தில் அமைந்துள்ள இந்த 7 மீட்டர் உயர, 6 டன் எடையுள்ள அமைப்பு கி.பி. 4 ஆம் நூற்றாண்டைச் சேர்ந்தது. இது டெல்லியின் வளிமண்டல நிலைமைகளுக்கு 1600 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக வெளிப்படுத்தப்பட்ட போதிலும், அரிப்பை எதிர்க்கும் அதன் விதிவிலக்கான திறனுக்காகப் புகழ்பெற்றது.

அதன் மேற்பரப்பில் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் நிகழாத இரசாயன வினை, அதன் பாதுகாப்பிற்கு வழிவகுத்தது, துருப்பிடித்தல் ஆகும். தூணின் தனித்துவமான அரிப்பு எதிர்ப்புத்திறன் இதற்குக் காரணம் என்று நவீன உலோகவியல் ஆய்வுகள் வெளிப்படுத்தியுள்ளன:

1. அதிக பாஸ்பரஸ் உள்ளடக்கம்: பயன்படுத்தப்பட்ட இரும்பு அதிக சதவீத பாஸ்பரஸைக் கொண்டுள்ளது (சுமார் 0.1-0.25%), இது, குறிப்பிட்ட வளிமண்டல நிலைமைகளின் கீழ், மேற்பரப்பில் ‘மிசாவைட்’ (ஒரு இரும்பு ஆக்சிரைடு, $\text{FeHPO}_4$) என்ற பாதுகாப்பு செயலற்ற அடுக்கை உருவாக்க உதவுகிறது.
2. மாங்கனீசு இல்லாமை: இரும்பு கிட்டத்தட்ட மாங்கனீசு எதையும் கொண்டிருக்கவில்லை, இது பொதுவாக துருப்பிடித்தலை ஊக்குவிக்கிறது.
3. குறிப்பிட்ட உள்ளூர் தட்பவெப்ப நிலைமைகள்: டெல்லியின் பெரும்பாலான மாதங்களுக்கான ஒப்பீட்டளவில் வறண்ட காலநிலை, குறிப்பாக அதிக ஈரப்பதம் கொண்ட கடலோரப் பகுதிகளை ஒப்பிடும்போது, அரிப்பின் மெதுவான விகிதத்திற்கும் பங்களிக்கிறது.

இந்தத் தூண் பண்டைய இந்திய உலோகவியலின் ஒரு சான்றாக நிற்கிறது மற்றும் தனிம கலவை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் காரணிகள் இரும்பின் இரசாயன வினைத்திறன் மற்றும் நீடித்துழைப்பை எவ்வாறு ஆழமாக பாதிக்கின்றன என்பதற்கு ஒரு நிஜ உலக உதாரணத்தை வழங்குகிறது.