ஆர்சனிக் (As): பண்புகள், வினைகள் மற்றும் முக்கியத்துவம்

அறிமுகம்: ஆர்சனிக்கின் பொருத்தப்பாடு

ஆர்சனிக் (As) ஒரு வேதியியல் தனிமம் ஆகும், இது உலோகப்போலி என வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இதன் தனித்துவமான பண்புகளினால், குறைக்கடத்தி தொழில்நுட்பம், கலப்புலோகங்கள் மற்றும் பூச்சிக்கொல்லிகளில் இதன் வரலாற்றுப் பயன்பாடு போன்ற பல்வேறு துறைகளில் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. மிக முக்கியமாக, அதன் கடுமையான நச்சுத்தன்மை மற்றும் புற்றுநோயை உண்டாக்கும் தன்மை ஆகியவை இதனை ஒரு முக்கியமான சுற்றுச்சூழல் மற்றும் சுகாதாரப் பிரச்சினையாக ஆக்குகின்றன. ஆர்சனிக்கின் வேதியியலைப் புரிந்துகொள்வது, நன்மை பயக்கும் தொழில்நுட்பங்களிலும் மற்றும் தீங்கு விளைவிக்கும் சுற்றுச்சூழல் சூழல்களிலும் அதன் பங்குகளை அறிந்துகொள்ள அவசியமானதாகும்.

CBSE/JEE விரைவு திருத்தக் குறிப்புகள்

• குறியீடு: As
• அணு எண்: 33
• அணு நிறை: 74.92 g/mol
• தொகுதி: 15 (நைட்ரோஜன் குடும்பம்)
• வரிசை: 4
• தொகுதி: p-தொகுதி
• இயல்பு: உலோகப்போலி
• பொதுவான ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலைகள்: -3, +3, +5
• இணைதிறன்: 3, 5
• எதிர்மின் சுமை (பாலிங்): 2.18
• புறவேற்றுமை வடிவங்கள்: சாம்பல் (உலோக), மஞ்சள் (மூலக்கூறு As₄), கருப்பு (அச்சுப்படியில்லாத)
• அடர்த்தி (சாம்பல் As): 5.72 g/cm³
• உருகுநிலை (சாம்பல் As): 817 °C (28 atm இல்)
• பதங்கமாதல் புள்ளி: 615 °C (1 atm இல்)

எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் பிணைப்பு நடத்தை

எலக்ட்ரான் அமைப்பு

ஆர்சனிக்கின் அடிநிலை எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p³

பிணைப்புப் பண்புகள்

• இணைதிறன் கூண்டு அமைப்பு: 4s² 4p³
• ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலைகள்:
  • +3 ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலை: மூன்று 4p எலக்ட்ரான்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இது அடையப்படுகிறது. இந்த நிலை பொதுவானது மற்றும் “மந்த ஜோடி விளைவு” காரணமாக நிலையானது, இதில் 4s எலக்ட்ரான்கள் பிணைப்புக்கு குறைவாகவே கிடைக்கின்றன. AsCl₃ மற்றும் As₂O₃ போன்ற சேர்மங்கள் இந்த நிலையைக் காட்டுகின்றன. As இல் தனி இணை எலக்ட்ரான்கள் இருப்பதன் காரணமாக வடிவியல் பொதுவாக முக்கோண பிரமிடு ஆகும்.
  • +5 ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலை: அனைத்து ஐந்து இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களையும் (4s² 4p³) பயன்படுத்துவதன் மூலம் இது அடையப்படுகிறது. இதற்கு ஒரு 4s எலக்ட்ரானை ஒரு காலி 4d ஆர்பிட்டாலுக்கு மாற்றுவது அல்லது பிணைப்பில் அனைத்து ஐந்து இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் ஈடுபாடு தேவைப்படுகிறது. AsF₅ மற்றும் As₂O₅ போன்ற சேர்மங்கள் இந்த நிலையைக் காட்டுகின்றன. வடிவியல் பெரும்பாலும் முக்கோண இருபிரமிடு ஆகும்.
  • -3 ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலை: அதிக மின்நேர்மறை உலோகங்களைக் கொண்ட ஆர்சனைடுகளில் (Na₃As போன்றவை) காணப்படுகிறது, இங்கு ஆர்சனிக் மூன்று எலக்ட்ரான்களைப் பெற்று நிலையான ஆக்டெட்டை அடைகிறது.
• சகப்பிணைப்பு: ஆர்சனிக் முதன்மையாக சகப்பிணைப்பு சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது. இது குறைந்த எதிர்மின் சுமை கொண்ட தனிமங்களுடன் வலிமையான சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.
• அணைவு எண்: மாறுபடலாம், பொதுவாக 3 அல்லது 5.

முக்கியமான வேதியியல் வினைகள்

1. ஆக்ஸிஜனுடன் (காற்று) வினை

ஆர்சனிக் சூடுபடுத்தும் போது ஆக்ஸிஜனுடன் எளிதில் இணைகிறது.

• ஆர்சனிக்(III) ஆக்சைடு (ஆர்சனிக் ட்ரை ஆக்சைடு) உருவாக்கம்: 4As (s) + 3O₂ (g) → 2As₂O₃ (s)
• உயர் வெப்பநிலை/ஆக்ஸிஜன் அழுத்தங்களில் ஆர்சனிக்(V) ஆக்சைடு (ஆர்சனிக் பெண்டாக்சைடு) உருவாக்கம்: 4As (s) + 5O₂ (g) → 2As₂O₅ (s)

2. ஹாலஜன்களுடன் வினை

ஆர்சனிக் ஹாலஜன்களுடன் தீவிரமாக வினைபுரிந்து, பொதுவாக ட்ரைஹாலைடுகள் மற்றும் பெண்டாஹாலைடுகளை உருவாக்குகிறது.

• குளோரினுடன் (ட்ரைஹாலைடு): 2As (s) + 3Cl₂ (g) → 2AsCl₃ (l)
• ஃபுளோரினுடன் (பெண்டாஹாலைடு, F இன் அதிக எதிர்மின் சுமை காரணமாக): 2As (s) + 5F₂ (g) → 2AsF₅ (g)

3. உலோகங்களுடன் வினை

ஆர்சனிக் மின்நேர்மறை உலோகங்களுடன் ஆர்சனைடுகளை உருவாக்குகிறது.

• சோடியத்துடன்: 2As (s) + 6Na (s) → 2Na₃As (s)

4. அமிலங்களுடன் வினை

ஆர்சனிக் பொதுவாக ஆக்ஸிஜனேற்றம் செய்யாத அமிலங்களுடன் வினைபுரிவதில்லை. இது ஆக்ஸிஜனேற்ற அமிலங்களுடன் வினைபுரிகிறது.

• செறிவூட்டப்பட்ட நைட்ரிக் அமிலத்துடன்: 2As (s) + 6HNO₃ (conc) → 2H₃AsO₃ (aq) + 6NO₂ (g) + 2H₂O (l) (ஆர்சனிக்(III) அமிலத்தை உருவாக்குகிறது, பின்னர் மெதுவாக ஆர்சனிக்(V) அமிலமாக ஆக்ஸிஜனேற்றம் அடைகிறது)
• நீர்த்த நைட்ரிக் அமிலத்துடன்: 2As (s) + 10HNO₃ (dil) → 2H₃AsO₄ (aq) + 10NO (g) + 4H₂O (l) (ஆர்சனிக்(V) அமிலத்தை உருவாக்குகிறது)

5. மார்ஷின் சோதனை (ஆர்சனிக் கண்டறிதல்)

இது ஆர்சனிக்கைக் கண்டறிவதற்கான மிகவும் உணர்திறன் மிக்க ஒரு முறையாகும்.

• ஆர்சனிக் சேர்மங்கள் nascent ஹைட்ரஜன் (Zn + HCl ஆல் உருவாக்கப்படுகிறது) மூலம் ஆர்சின் வாயுவாக (AsH₃) ஒடுக்கப்படுகின்றன. As₂O₃ (s) + 6Zn (s) + 12HCl (aq) → 2AsH₃ (g) + 6ZnCl₂ (aq) + 3H₂O (l)
• பின்னர் ஆர்சின் வாயு ஒரு சூடான குழாய் வழியாக செலுத்தப்படுகிறது, அங்கு அது தனிம ஆர்சனிக்காக சிதைந்து, ஒரு தனித்துவமான பளபளப்பான கருப்பு கண்ணாடியை உருவாக்குகிறது. 2AsH₃ (g) --(heat)--> 2As (s, mirror) + 3H₂ (g)

தொழில்துறை மற்றும் உயிரியல் முக்கியத்துவம்

தொழில்துறை முக்கியத்துவம்

• குறைக்கடத்தித் தொழில்: சிலிக்கானுடன் ஒப்பிடும்போது அதிக எலக்ட்ரான் இயக்கம் காரணமாக, காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs) அதிவேக ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள், LEDகள், லேசர் டையோடுகள் மற்றும் ஒளிமின்னழுத்த சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முக்கியமான குறைக்கடத்திப் பொருள் ஆகும்.
• கலப்புலோகங்கள்: ஈயக் குண்டுகள், மின்கலக் கட்டங்கள் மற்றும் கேபிள் உறைகள் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு ஈயக் கலப்புலோகங்களை கடினப்படுத்த ஆர்சனிக் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• மரப் பதப்படுத்திகள் (வரலாற்று ரீதியான/கட்டுப்படுத்தப்பட்ட): குரோமேட்டட் காப்பர் ஆர்சனைட் (CCA) மரம் சிதைவு மற்றும் பூச்சிகளிலிருந்து பாதுகாக்க பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. சுற்றுச்சூழல் மற்றும் சுகாதாரக் கவலைகள் காரணமாக இதன் பயன்பாடு இப்போது பல பிராந்தியங்களில் கடுமையாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது அல்லது தடை செய்யப்பட்டுள்ளது.
• பூச்சிக்கொல்லிகள் மற்றும் களைக்கொல்லிகள் (வரலாற்று ரீதியான/கட்டுப்படுத்தப்பட்ட): ஆர்சனிக்கல் சேர்மங்கள் (எ.கா., ஈய ஆர்சனைட், சோடியம் ஆர்சனைட்) வரலாற்று ரீதியாக பூச்சிக்கொல்லிகள் மற்றும் களைக்கொல்லிகளாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன. நச்சுத்தன்மை காரணமாக பெரும்பாலான விவசாயப் பயன்பாடுகள் இப்போது நிறுத்தப்பட்டுள்ளன.
• கண்ணாடி உற்பத்தி: கண்ணாடி உற்பத்தியில் ஆர்சனிக் சேர்மங்கள் ஒரு சுத்திகரிப்பு முகவராகவும் மற்றும் நிறநீக்கியாகவும் செயல்படுகின்றன, குமிழ்களை நீக்கி தேவையற்ற நிறங்களை நடுநிலையாக்குகின்றன.

உயிரியல் முக்கியத்துவம்

• நச்சுத்தன்மை: ஆர்சனிக் சேர்மங்கள் பெரும்பாலான உயிருள்ள உயிரினங்களுக்கு மிகவும் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தவை.
  • செயல்பாட்டு முறை: கனிம ஆர்சனிக் செல்லுலார் சுவாசம், நொதிச் செயல்பாடு (குறிப்பாக சல்ஃப்ஹைட்ரில் குழுக்களைக் கொண்டவை) மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்ற பாஸ்பரிலேஷன் ஆகியவற்றுடன் குறுக்கிட்டு, பல உறுப்பு சேதங்களுக்கு வழிவகுக்கிறது.
  • புற்றுநோய் ஏற்படுத்தும் தன்மை: ஆர்சனிக் சர்வதேச புற்றுநோய் ஆராய்ச்சி முகமையால் (IARC) ஒரு குழு 1 மனித புற்றுநோய்க்காரணியாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இது பல்வேறு புற்றுநோய்களுடன் (தோல், நுரையீரல், சிறுநீர்ப்பை, கல்லீரல், சிறுநீரகம்) தொடர்புடையது.
• மருத்துவப் பயன்பாடு: அதன் நச்சுத்தன்மை இருந்தபோதிலும், ஆர்சனிக் ட்ரைஆக்சைடு (As₂O₃) மருத்துவத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தைக் கண்டறிந்துள்ளது. இது ஒரு வகை இரத்த புற்றுநோயான கடுமையான புரோமைலோசைடிக் லுகேமியா (APL) சிகிச்சைக்கு அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது, இது ஒரு இலக்கு வைக்கப்பட்ட சிகிச்சை முகவராக அதன் திறனைக் காட்டுகிறது.
• சுற்றுச்சூழல் மாசுபாடு: இயற்கையான புவியியல் மூலங்கள் நிலத்தடி நீரில் அதிக ஆர்சனிக் அளவுகளுக்கு வழிவகுக்கும், இது உலகின் பல பகுதிகளில், குறிப்பாக தெற்கு மற்றும் தென்கிழக்கு ஆசியாவில் (எ.கா., பங்களாதேஷ், இந்தியாவில் மேற்கு வங்கம்) ஒரு கடுமையான பொது சுகாதார நெருக்கடியை உருவாக்குகிறது. அசுத்தமான குடிநீர் மூலம் நீண்டகால வெளிப்பாடு ஆர்சனிக்கோசிஸை ஏற்படுத்துகிறது, இது தோல் புண்கள், நரம்பியல் விளைவுகள் மற்றும் புற்றுநோய் அபாயத்தை அதிகரிப்பது போன்றவற்றுடன் வகைப்படுத்தப்படுகிறது.