அலுமினியம் (Al) இன் வேதியியல் பண்புகள் மற்றும் வினைகள்

வேதியியல் பண்புகள் பற்றிய மேலோட்டம்

அலுமினியம் (Al) ஒரு வெள்ளி-வெள்ளை நிற, இலகுரக உலோகம் ஆகும், இது தொகுதி 13 ஐச் சேர்ந்தது. இதன் வேதியியல் பண்புகள் அதன் வினைத்திறன் தொடரில் உள்ள இடம் மற்றும் அதன் ஈரியல்பு தன்மை ஆகியவற்றால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகின்றன.

வினைத்திறன் தொடரில் உள்ள இடம்

• அலுமினியம் ஒரு செயலில் உள்ள உலோகம் ஆகும், இது வினைத்திறன் தொடரில் ஹைட்ரஜனுக்கு மேலே வைக்கப்பட்டுள்ளது.
• அதன் மேற்பரப்பில் மிகவும் நிலையான, கடினமான மற்றும் ஊடுருவ முடியாத பாதுகாப்பு ஆக்சைடு அடுக்கு உருவாவதால் அதன் அதிக வினைத்திறன் பெரும்பாலும் மறைக்கப்படுகிறது.

எலக்ட்ரான் கவர்தன்மை

• அலுமினியம் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த எலக்ட்ரான் கவர்தன்மையை (பாலிங் அளவுகோல்: ~1.61) கொண்டுள்ளது, இது அதன் உலோகத் தன்மையையும், Al³⁺ அயனிகளை உருவாக்க எலக்ட்ரான்களை இழக்கும் போக்கையும் குறிக்கிறது.

பொதுவான வினைத்திறன்

• அதிக வினைத்திறன் கொண்டது, ஆனால் ஒரு ஆக்சைடு அடுக்கால் செயலற்றதாக்கப்படுகிறது.
• ஈரியல்பு தன்மை கொண்டது: வலிமையான அமிலங்கள் மற்றும் வலிமையான காரங்கள் இரண்டோடும் வினைபுரியும்.
• வலிமையான ஒடுக்கும் காரணி, குறிப்பாக நன்றாகப் பிரிக்கப்பட்ட நிலையில் அல்லது அதிக வெப்பநிலையில்.

காற்று மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் செயல்பாடு

அலுமினியம் காற்று மற்றும் ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிந்து அலுமினியம் ஆக்சைடு (Al₂O₃) ஐ உருவாக்குகிறது.

உலர் காற்றுடனான வினை

• அறை வெப்பநிலையில், அலுமினியத்தின் மேற்பரப்பில் ஒரு மெல்லிய, கச்சிதமான மற்றும் மிகவும் பாதுகாப்பான அலுமினியம் ஆக்சைடு (Al₂O₃) அடுக்கு உருவாகிறது. இந்த அடுக்கு மேலும் ஆக்ஸிஜனேற்றத்தைத் தடுக்கிறது, இதனால் அலுமினியம் அரிப்புக்கு எதிர்ப்புத் தெரிவிக்கிறது.

ஈரமான காற்றுடனான வினை

• உலர் காற்று போன்றே, ஒரு நீரேற்றப்பட்ட ஆக்சைடு அடுக்கு உருவாகி, அரிப்பு எதிர்ப்பை வழங்குகிறது.

தூய ஆக்ஸிஜனுடன் வினை

• நன்றாகப் பிரிக்கப்பட்ட அலுமினியம் அல்லது அதிக வெப்பநிலைக்கு சூடுபடுத்தப்பட்ட (பற்றவைக்கப்பட்ட) அலுமினியம் தூய ஆக்ஸிஜனில் தீவிரமாக எரிகிறது.

சமன்படுத்தப்பட்ட வேதியியல் சமன்பாடு:

$$
4\text{Al(s)} + 3\text{O}_2\text{(g)} \xrightarrow{\text{Heat}} 2\text{Al}_2\text{O}_3\text{(s)}
$$

நீர் மற்றும் நீராவியின் செயல்பாடு

அலுமினியத்தின் நீருடனான வினையும் அதன் பாதுகாப்பு ஆக்சைடு அடுக்கால் பாதிக்கப்படுகிறது.

குளிர்ந்த நீருடன் வினை

• செயலற்ற ஆக்சைடு அடுக்கு இருப்பதால் அறை வெப்பநிலையில் குளிர்ந்த நீருடன் எந்த வினையும் நடைபெறுவதில்லை.

கொதிக்கும் நீருடன் வினை

• கொதிக்கும் நீருடன் மிக மெதுவான வினை நிகழலாம், இது ஒரு நீரேற்றப்பட்ட அலுமினியம் ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது. பாதுகாப்பு அடுக்கு இருப்பதால் இந்த வினை பொதுவாக முக்கியமற்றது.

நீராவி உடன் வினை

• பாதுகாப்பு ஆக்சைடு அடுக்கு அகற்றப்படும்போது (எ.கா., பாதரசத்துடன் கலப்பதன் மூலம்), அல்லது நன்றாகப் பிரிக்கப்பட்ட அலுமினியம் நீராவியில் செந்தழல் வெப்பநிலைக்கு சூடுபடுத்தப்படும்போது, அது அலுமினியம் ஆக்சைடு மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்க வினைபுரிகிறது.

சமன்படுத்தப்பட்ட வேதியியல் சமன்பாடு:

$$
2\text{Al(s)} + 3\text{H}_2\text{O(g)} \xrightarrow{\text{Red Heat}} \text{Al}_2\text{O}_3\text{(s)} + 3\text{H}_2\text{(g)}
$$

அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் செயல்பாடு

அலுமினியம் ஈரியல்பு தன்மையைக் காட்டுகிறது, அமிலங்கள் மற்றும் வலிமையான காரங்கள் இரண்டோடும் வினைபுரிகிறது.

அமிலங்களின் செயல்பாடு

1. நீர்த்த ஆக்ஸிஜனேற்றம் செய்யாத அமிலங்கள் (எ.கா., HCl, H₂SO₄)

• அலுமினியம் நீர்த்த ஆக்ஸிஜனேற்றம் செய்யாத அமிலங்களுடன் (அதன் ஆக்சைடு அடுக்கு அகற்றப்பட்டால் அல்லது சமரசம் செய்யப்பட்டால்) எளிதாக வினைபுரிந்து ஹைட்ரஜன் வாயுவை வெளியிடுகிறது.

சமன்படுத்தப்பட்ட வேதியியல் சமன்பாடுகள்:

• நீர்த்த ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலத்துடன்:

  $$
  2\text{Al(s)} + 6\text{HCl(aq)} \rightarrow 2\text{AlCl}_3\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)}
  $$
  

• நீர்த்த சல்பூரிக் அமிலத்துடன்:

  $$
  2\text{Al(s)} + 3\text{H}_2\text{SO}_4\text{(aq)} \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)}
  $$
  

2. செறிவூட்டப்பட்ட நைட்ரிக் அமிலம் (HNO₃)

• செறிவூட்டப்பட்ட நைட்ரிக் அமிலம் ஒரு மிகவும் வலிமையான, ஒத்திசைவான மற்றும் ஊடுருவ முடியாத ஆக்சைடு அடுக்கை உருவாக்குவதன் மூலம் அலுமினியத்தை செயலற்றதாக்குகிறது. இந்த அடுக்கு உலோகத்தை மேலும் தாக்குதலில் இருந்து பாதுகாக்கிறது.

3. செறிவூட்டப்பட்ட சல்பூரிக் அமிலம் (H₂SO₄)

• சூடுபடுத்தும்போது, அலுமினியம் செறிவூட்டப்பட்ட சல்பூரிக் அமிலத்துடன் வினைபுரிகிறது, இது ஒரு ஆக்ஸிஜனேற்றக் காரணியாக செயல்பட்டு, சல்பர் டை ஆக்சைடு வாயுவை உருவாக்குகிறது.

சமன்படுத்தப்பட்ட வேதியியல் சமன்பாடு:

$$
2\text{Al(s)} + 6\text{H}_2\text{SO}_4\text{(conc)} \xrightarrow{\text{Heat}} \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\text{(aq)} + 3\text{SO}_2\text{(g)} + 6\text{H}_2\text{O(l)}
$$

காரங்களின் செயல்பாடு (அல்கலிகள்)

• அலுமினியம் அதன் ஈரியல்பு தன்மை காரணமாக வலிமையான நீர்த்த காரங்களுடன் (எ.கா., NaOH, KOH) வினைபுரிந்து, கரையும் அலுமினேட்டுகளை (எ.கா., சோடியம் டெட்ராஹைட்ராக்ஸோஅலுமினேட்(III)) உருவாக்கி ஹைட்ரஜன் வாயுவை வெளியிடுகிறது.

சமன்படுத்தப்பட்ட வேதியியல் சமன்பாடு:

$$
2\text{Al(s)} + 2\text{NaOH(aq)} + 6\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{Na}[\text{Al(OH)}_4]\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)}
$$

மாற்றாக, ஒரு எளிமையான வடிவம் (சோடியம் மெட்டா-அலுமினேட்) சில நேரங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

$$
2\text{Al(s)} + 2\text{NaOH(aq)} + 2\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{NaAlO}_2\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)}
$$

Al³⁺ அயனிகளுக்கான முக்கிய ஆய்வக சோதனைகள் / கண்டறியும் வினைகள்

அலுமினியம் அயனிகள் (Al³⁺) பொதுவாக பண்பறி பகுப்பாய்வில் கண்டறியப்படுகின்றன.

1. அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடின் செயல்பாடு (NH₄OH)

• Al³⁺ அயனிகள் கொண்ட கரைசலுடன் அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடு சேர்க்கப்படும்போது, அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைட்டின், Al(OH)₃, ஒரு வெள்ளை ஜெல் போன்ற வீழ்படிவு உருவாகிறது. இந்த வீழ்படிவு அதிகப்படியான அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடில் கரையாது.

சமன்படுத்தப்பட்ட வேதியியல் சமன்பாடு:

$$
\text{Al}^{3+}\text{(aq)} + 3\text{NH}_4\text{OH(aq)} \rightarrow \text{Al(OH)}_3\text{(s)}\downarrow + 3\text{NH}_4^{+}\text{(aq)}
$$

2. சோடியம் ஹைட்ராக்சைடின் செயல்பாடு (NaOH)

• Al³⁺ அயனிகள் கொண்ட கரைசலுடன் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு துளித்துளியாக சேர்க்கப்படும்போது, முதலில் அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைட்டின், Al(OH)₃, ஒரு வெள்ளை ஜெல் போன்ற வீழ்படிவு உருவாகிறது.
• அதிகப்படியான சோடியம் ஹைட்ராக்சைடை சேர்க்கும்போது, வீழ்படிவு கரைந்து கரையும் சோடியம் டெட்ராஹைட்ராக்ஸோஅலுமினேட்(III) இன் தெளிவான கரைசலை உருவாக்குகிறது, இது அலுமினியத்தின் ஈரியல்பு தன்மையை வெளிப்படுத்துகிறது.

சமன்படுத்தப்பட்ட வேதியியல் சமன்பாடுகள்:

• ஆரம்ப வீழ்படிவு:

  $$
  \text{Al}^{3+}\text{(aq)} + 3\text{NaOH(aq)} \rightarrow \text{Al(OH)}_3\text{(s)}\downarrow + 3\text{Na}^{+}\text{(aq)}
  $$
  

• அதிகப்படியான NaOH இல் கரைதல்:

  $$
  \text{Al(OH)}_3\text{(s)} + \text{NaOH(aq)} \rightarrow \text{Na}[\text{Al(OH)}_4]\text{(aq)}
  $$
  

3. லேக் சோதனை (லிட்மஸ் அல்லது காங்கோ சிவப்புடன்)

• இந்த சோதனை Al(OH)₃ வீழ்படிவு செய்யப்பட்ட பிறகு செய்யப்படுகிறது. அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு சில கரிம சாயங்களை உறிஞ்சும் பண்பைக் கொண்டுள்ளது.
• Al(OH)₃ இன் வெள்ளை ஜெல் போன்ற வீழ்படிவுடன் நீல லிட்மஸ் கரைசல் சேர்க்கப்பட்டு, பின்னர் கலவை மெதுவாக சூடுபடுத்தப்பட்டால், Al(OH)₃ நீல சாயம் உறிஞ்சி, ஒரு நீல “ஏரியை” (மிதக்கும் நீல வீழ்படிவு) உருவாக்குகிறது.
• அதேபோல், காங்கோ சிவப்பு கரைசலுடன், ஒரு சிவப்பு ஏரி உருவாகிறது.