அலுமினிய சேர்மங்கள்: ஒரு மீள்பார்வை வழிகாட்டி

அலுமினியத்தின் முக்கிய சேர்மங்களுக்கு ஒரு அறிமுகம்

குழு 13 தனிமமான அலுமினியம் (Al), அதன் மூவிணைதிறன் தன்மை (Al³⁺) காரணமாக பல தொழில் ரீதியாகவும் வேதியியல் ரீதியாகவும் முக்கியமான சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது. உயர்நிலைப் பள்ளி வேதியியலில் படிக்கும் மிக முக்கியமான சேர்மங்களில் அதன் ஆக்சைடு, ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் குளோரைடு ஆகியவை அடங்கும். இந்த சேர்மங்கள் ஈரியல்புத்தன்மை (amphoterism) போன்ற சிறப்பியல்பு பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன, அவை அலுமினிய வேதியியலைப் புரிந்துகொள்வதற்கு அவசியமானவை.

அலுமினியம் ஆக்சைடு (Al_2O_3)

வேதியியல் வாய்ப்பாடு

Al_2O_3

பொதுவான பெயர்கள்

அலுமினா, கோரண்டம் (படிக கனிம வடிவம்), பாக்சைட் (நீரேற்றப்பட்ட தாது).

ஆய்வகத் தயாரிப்பு

அலுமினியம் ஆக்சைடு பொதுவாக அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடை தீவிரமாக சூடுபடுத்துவதன் (கால்சினைசேஷன்) மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது.

சமன்படுத்தப்பட்ட சமன்பாடு: 2Al(OH)\_3(s) --(Strong Heat)--> Al\_2O\_3(s) + 3H\_2O(g)

பண்புகள்

• இயற்பியல் நிலை: வெள்ளை நிற ஒழுங்கற்ற அல்லது படிக திடப்பொருள்.
• உருகுநிலை: மிக அதிகம் (தோராயமாக 2072 °C), இது அனற்காப்புப் பொருட்களுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.
• கரைதிறன்: நீரில் கரையாதது.
• ஈரியல்புத்தன்மை: வலிமையான அமிலங்கள் மற்றும் வலிமையான காரங்கள் இரண்டோடும் வினைபுரியும்.
  • அமிலங்களுடன்: காரமாக செயல்படும். Al\_2O\_3(s) + 6HCl(aq) \rightarrow 2AlCl\_3(aq) + 3H\_2O(l)
  • காரங்களுடன்: அமிலமாக செயல்படும். Al\_2O\_3(s) + 2NaOH(aq) + 3H\_2O(l) \rightarrow 2Na[Al(OH)\_4](aq) (சோடியம் டெட்ராஹைட்ராக்ஸோஅலுமினேட்(III), NaAlO_2\cdot2H_2O அல்லது NaAlO_2 என்றும் எழுதலாம்)

தேர்வுக்குத் தொடர்புடைய வினைகள்

1. கார்பன் மற்றும் குளோரினுடன் வினை (நீரற்ற AlCl₃ உற்பத்திக்கு): Al\_2O\_3(s) + 3C(s) + 3Cl\_2(g) --(Heat)--> 2AlCl\_3(s) + 3CO(g)
2. மின்பகுப்பு ஒடுக்கம் (அலுமினியம் பிரித்தெடுப்பதற்கான ஹால்-ஹெரோல்ட் செயல்முறை): உருகிய கிரையோலைட்டில் (Na_3AlF_6) கரைக்கப்பட்ட Al_2O_3 மின்பகுக்கப்படுகிறது. 2Al\_2O\_3(l) --(Electrolysis)--> 4Al(l) + 3O\_2(g)

அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு (Al(OH)_3)

வேதியியல் வாய்ப்பாடு

Al(OH)_3

பொதுவான பெயர்கள்

நீரேற்றப்பட்ட அலுமினா, அலுமினியம் ஹைட்ரேட்.

தயாரிக்கும் முறை

அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு, அலுமினியம் உப்பின் நீர்த்த கரைசலில் இருந்து ஒரு மென் காரத்தைச் (அமோனியம் ஹைட்ராக்சைடு போன்றவை) சேர்ப்பதன் மூலம் வீழ்படிவாகப் பிரிக்கப்படுகிறது. அதிகப்படியான காரத்தில் வீழ்படிவு கரைவதைத் தவிர்க்க இது செய்யப்படுகிறது.

சமன்படுத்தப்பட்ட சமன்பாடு: AlCl\_3(aq) + 3NH\_4OH(aq) \rightarrow Al(OH)\_3(s) + 3NH\_4Cl(aq) (குறிப்பு: NaOH போன்ற ஒரு வலிமையான காரம் பயன்படுத்தப்பட்டால், Al(OH)_3 ஈரியல்புத்தன்மை கொண்டதாலும், கரைந்து விடுவதாலும், அதிகப்படியான காரத்தைச் சேர்ப்பதைத் தவிர்க்க கவனமாக இருக்க வேண்டும்.)

பண்புகள்

• இயற்பியல் நிலை: வெள்ளை நிற ஜெலாட்டின் போன்ற வீழ்படிவு.
• கரைதிறன்: நடைமுறையில் நீரில் கரையாதது.
• ஈரியல்புத்தன்மை: அமிலங்கள் மற்றும் வலிமையான காரங்கள் இரண்டோடும் வினைபுரியும்.
  • அமிலங்களுடன்: Al(OH)\_3(s) + 3HCl(aq) \rightarrow AlCl\_3(aq) + 3H\_2O(l)
  • வலிமையான காரங்களுடன்: Al(OH)\_3(s) + NaOH(aq) \rightarrow Na[Al(OH)\_4](aq) (சோடியம் டெட்ராஹைட்ராக்ஸோஅலுமினேட்(III))
• சிதைவு: சூடுபடுத்தும்போது அலுமினியம் ஆக்சைடை உருவாக்க சிதைவடைகிறது. 2Al(OH)\_3(s) --(Heat)--> Al\_2O\_3(s) + 3H\_2O(g)

தேர்வுக்குத் தொடர்புடைய வினைகள்

1. திரளூக்கியாக (Flocculant): நீர் சுத்திகரிப்பில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது தொங்கும் மாசுக்களை உறிஞ்சி, அவை அடியில் தங்க உதவுகிறது.
2. ஆன்டாசிட்களில்: வயிற்று அமிலத்தை நடுநிலையாக்க ஒரு மென் காரமாக செயல்படுகிறது. Al(OH)\_3(s) + 3HCl(aq) \rightarrow AlCl\_3(aq) + 3H\_2O(l)

அலுமினியம் குளோரைடு (AlCl_3)

வேதியியல் வாய்ப்பாடு

AlCl_3 (நீரற்ற), AlCl_3\cdot6H_2O (நீரேற்றப்பட்ட)

பொதுவான பெயர்

அலுமினியம் டிரைகுளோரைடு.

சுருக்கமான வழிகாட்டி

நீரற்ற அலுமினியம் குளோரைடு ஒரு முக்கியமான சேர்மமாகும், இது முக்கியமாக அதன் லூயிஸ் அமிலத் தன்மைக்கு பெயர் பெற்றது. நீரேற்றப்பட்ட வடிவம் பொதுவாக ஆய்வகங்களில் காணப்படுகிறது.

நீரற்ற AlCl₃ தயாரிப்பு:

• நேரடி சேர்க்கை: உலர்ந்த குளோரின் வாயுவை சூடுபடுத்தப்பட்ட அலுமினிய உலோகத்தின் மீது செலுத்துவதன் மூலம். 2Al(s) + 3Cl\_2(g) --(Heat)--> 2AlCl\_3(s)
• Al₂O₃ இலிருந்து: (Al_2O_3 இன் கீழ் உள்ள வினையைப் பார்க்கவும்) Al\_2O\_3(s) + 3C(s) + 3Cl\_2(g) --(Heat)--> 2AlCl\_3(s) + 3CO(g)

நீரேற்றப்பட்ட AlCl₃ தயாரிப்பு:

• Al உடன் HCl வினை: 2Al(s) + 6HCl(aq) \rightarrow 2AlCl\_3(aq) + 3H\_2(g) கரைசலை ஆவியாக்கும்போது, AlCl_3\cdot6H_2O படிகமாகிறது.
• Al(OH)₃ உடன் HCl வினை: Al(OH)\_3(s) + 3HCl(aq) \rightarrow AlCl\_3(aq) + 3H\_2O(l) தொடர்ந்து ஆவியாக்குதல் நீரேற்றப்பட்ட உப்பைக் கொடுக்கும்.

பண்புகள்

• நீரற்ற AlCl₃:
  • இயற்பியல் நிலை: வெள்ளை நிற, ஈரமுறிஞ்சும் திடப்பொருள், 178 °C இல் பதங்கமாகும்.
  • லூயிஸ் அமிலம்: அலுமினியத்தில் முழுமையடையாத எண்ம விதியால் (octet), இது எளிதாக எலக்ட்ரான் இணைகளை ஏற்றுக்கொள்கிறது, இது ஒரு சக்திவாய்ந்த லூயிஸ் அமிலமாக அமைகிறது. இது ஆவி நிலையில் மற்றும் முனைவற்ற கரைப்பான்களில் இருபடிமமாக (Al_2Cl_6) உள்ளது.
  • நீராற்பகுப்பு: நீருடன் தீவிரமாக வினைபுரிந்து, HCl புகைகளை வெளியிட்டு Al(OH)_3 வீழ்படிவை உருவாக்குகிறது. இதன் நீர்த்த கரைசல் அமிலத்தன்மை கொண்டது. AlCl\_3(s) + 3H\_2O(l) \rightarrow Al(OH)\_3(s) + 3HCl(aq)
• நீரேற்றப்பட்ட AlCl₃·6H₂O:
  • இயற்பியல் நிலை: வெள்ளை நிற படிக திடப்பொருள்.
  • நீர்த்த கரைசல்: நீராற்பகுப்பு காரணமாக அமிலத்தன்மை கொண்டது.

தேர்வுக்குத் தொடர்புடைய வினைகள்

1. ஃபிரைடல்-கிராஃப்ட்ஸ் ஆல்க்கைலேற்றம்/அசைலேற்றம் (கரிம வேதியியல்): நீரற்ற AlCl_3 ஒரு வினைவேக மாற்றியாக செயல்படுகிறது. C\_6H\_6 + RCl --(Anhyd. AlCl\_3)--> C\_6H\_5R + HCl
2. நீராற்பகுப்பு (நீரில்): AlCl\_3(aq) + 3H\_2O(l) \rightleftharpoons Al(OH)\_3(s) + 3HCl(aq) (சமநிலை வலதுபுறம் இருக்கும், கரைசலை அமிலத்தன்மை கொண்டதாக மாற்றும்)
3. வலிமையான காரத்துடன் வினை: AlCl\_3(aq) + 4NaOH(aq) \rightarrow Na[Al(OH)\_4](aq) + 3NaCl(aq) (ஆரம்பத்தில், Al(OH)_3 வீழ்படிவாகிறது, பின்னர் அதிகப்படியான NaOH இல் கரைகிறது.)

முக்கிய அலுமினிய சேர்மங்களின் ஒப்பீட்டுப் பண்புகள்

பண்பு	அலுமினியம் ஆக்சைடு (Al_2O_3)	அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு (Al(OH)_3)	அலுமினியம் குளோரைடு (AlCl_3) (நீரற்ற)
தன்மை	ஈரியல்புத்தன்மை கொண்டது	ஈரியல்புத்தன்மை கொண்டது	லூயிஸ் அமிலம்
இயற்பியல் நிலை	வெள்ளை நிற திடப்பொருள்	வெள்ளை நிற ஜெலாட்டின் போன்ற வீழ்படிவு	வெள்ளை நிற ஈரமுறிஞ்சும் திடப்பொருள்
H₂O இல் கரைதிறன்	கரையாதது	கரையாதது	கரையக்கூடியது (நீராற்பகுப்புடன்)
அமிலத்துடன் நடத்தை	காரமாக வினைபுரியும்: Al\_2O\_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl\_3 + 3H\_2O	காரமாக வினைபுரியும்: Al(OH)\_3 + 3HCl \rightarrow AlCl\_3 + 3H\_2O	மிக வலிமையான நீர்ப்பண்பற்ற அமிலங்களில் அணைவுகளை உருவாக்குகிறது அல்லது புரோட்டானேற்றத்திற்கு உட்படுகிறது
காரத்துடன் நடத்தை	அமிலமாக வினைபுரியும்: Al\_2O\_3 + 2NaOH + 3H\_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)\_4]	அமிலமாக வினைபுரியும்: Al(OH)\_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)\_4]	வலிமையான காரங்களுடன் வினைபுரிந்து டெட்ராஹைட்ராக்ஸோஅலுமினேட் அணைவை உருவாக்குகிறது (நீர்த்த கரைசலில்)
முக்கியப் பயன்பாடு/பங்கு	Al க்கான முக்கிய தாது, அனற்காப்பு, சிராய்ப்புப் பொருள்	ஆன்டாசிட், நீர் சுத்திகரிப்பு (திரளூக்கி), Al_2O_3 க்கான முன்னோடி	ஃபிரைடல்-கிராஃப்ட்ஸ் வினைவேக மாற்றி, கரிமத் தொகுப்பில் காரணி, ஈரப்பதமான காற்றில் புகைவிடும்
சூடாக்கும் விளைவு	அதிக வெப்பநிலையில் நிலையானது	Al_2O_3 + H_2O ஆக சிதைவடையும்	பதங்கமாகும் (இருபடிமம் Al_2Cl_6 ஆக), ஈரமான வெப்பத்தில் நீராற்பகுப்பு அடையும்