கார்பன் சேர்மங்கள் - திருப்புதல் வழிகாட்டி

கார்பனின் முக்கிய சேர்மங்களுக்கான அறிமுகம்

கார்பன், ஒரு அலோகம், சங்கிலித் தொடராக்கும் தனித்துவமான திறன் மற்றும் பிற தனிமங்களுடன் வலுவான சகப் பிணைப்புகளை உருவாக்கும் திறன் காரணமாக ஏராளமான சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது. உயர்நிலைப் பள்ளி வேதியியலில், கார்பனின் மிகவும் பொதுவாகப் படிக்கப்படும் கனிமச் சேர்மங்களில் அதன் ஆக்சைடுகள் (கார்பன் டை ஆக்சைடு, கார்பன் மோனாக்சைடு) மற்றும் கார்பனேட்டுகள் ஆகியவை அடங்கும். இந்தச் சேர்மங்கள் பல தொழில்துறை செயல்முறைகள், உயிரியல் சுழற்சிகள் மற்றும் அன்றாட வாழ்க்கைக்கு இன்றியமையாதவை.

1. கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO₂)

வேதியியல் வாய்ப்பாடு மற்றும் பொதுவான பெயர்

• வேதியியல் வாய்ப்பாடு: CO₂
• பொதுவான பெயர்: கார்பன் டை ஆக்சைடு; உலர் பனிக்கட்டி (திட வடிவம்)

ஆய்வகத் தயாரிப்பு

கால்சியம் கார்பனேட்டின் (எ.கா., சலவைக் கல் சில்லுகள்) மீது நீர்த்த ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலத்தின் வினையின் மூலம் கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆய்வகத்தில் தயாரிக்கப்படுகிறது.

• வினை:

  CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
  

• கொள்கை: அமிலம் கார்பனேட்டுடன் வினைபுரிந்து உப்பு, நீர் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு வாயுவை உருவாக்குகிறது. காற்றில் உள்ள அடர்த்தியை விட இது அதிகமாக இருப்பதால், இந்த வாயு பொதுவாக நீரின் கீழ்நோக்கிய இடப்பெயர்ச்சி அல்லது காற்றின் மேல்நோக்கிய இடப்பெயர்ச்சி மூலம் சேகரிக்கப்படுகிறது.

பண்புகள்

• இயற்பியல்: நிறமற்ற, மணமற்ற வாயு; காற்றை விட அடர்த்தியானது; நீரில் கரையக்கூடியது; அறை வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் திட CO₂ நேரடியாக வாயுவாக பதங்கமாகிறது.
• வேதியியல்:
  • அமில ஆக்சைடு: நீரில் கரைந்து கார்போனிக் அமிலம் (H₂CO₃), ஒரு மென்மையான அமிலத்தை உருவாக்குகிறது.

    CO₂(g) + H₂O(l) \rightleftharpoons H₂CO₃(aq)
    

  • எரியாத தன்மை: இது எரியாது மற்றும் தீயை அணைக்கும், எனவே தீயணைப்பான்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
  • காரங்களுடன் வினை: காரங்களுடன் வினைபுரிந்து கார்பனேட்டுகள் அல்லது பைகார்பனேட்டுகளை உருவாக்குகிறது.
    • சுண்ணாம்பு நீருடன் (கால்சியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசல்):

      Ca(OH)₂(aq) + CO₂(g) → CaCO₃(s) + H₂O(l)
      

      (கால்சியம் கார்பனேட்டின் வெள்ளை வீழ்படிவு, CO₂ ஐ சோதிக்கப் பயன்படுகிறது)
      • அதிகப்படியான CO₂ செலுத்தப்பட்டால்:

      CaCO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g) → Ca(HCO₃)₂(aq)
      

      (கரையக்கூடிய கால்சியம் பைகார்பனேட், வெள்ளை வீழ்படிவை மறையச் செய்கிறது)

2. கார்பன் மோனாக்சைடு (CO)

வேதியியல் வாய்ப்பாடு மற்றும் பொதுவான பெயர்

• வேதியியல் வாய்ப்பாடு: CO
• பொதுவான பெயர்: கார்பன் மோனாக்சைடு

ஆய்வகத் தயாரிப்பு

ஃபார்மிக் அமிலம் (மெத்தனோயிக் அமிலம்) நீரிழப்புக்கு உட்படுத்தப்பட்டு, அடர் சல்பூரிக் அமிலத்தை ஒரு நீரிழப்பு காரணியாகப் பயன்படுத்தி ஆய்வகத்தில் கார்பன் மோனாக்சைடு தயாரிக்கலாம்.

• வினை:

  HCOOH(conc.) --(conc. H₂SO₄, 373K)--> CO(g) + H₂O(l)
  

• கொள்கை: அடர் சல்பூரிக் அமிலம் ஃபார்மிக் அமிலத்திலிருந்து நீரை நீக்கி, கார்பன் மோனாக்சைடை விட்டுச் செல்கிறது.

பண்புகள் மற்றும் தேர்வு தொடர்பான வினைகள்

• இயற்பியல்: நிறமற்ற, மணமற்ற, சுவையற்ற வாயு; காற்றை விட சற்று குறைவான அடர்த்தி கொண்டது; நீரில் குறைவாகக் கரையக்கூடியது.
• வேதியியல்:
  • நடுநிலை ஆக்சைடு: அமிலங்கள் அல்லது காரங்களுடன் வினைபுரிந்து உப்புகளை உருவாக்குவதில்லை.
  • அதிக நச்சுத்தன்மை: இரத்தத்தில் உள்ள ஹீமோகுளோபினுடன் நிரந்தரமாகப் பிணைந்து கார்பாக்சிஹீமோகுளோபினை உருவாக்குகிறது, ஆக்ஸிஜன் போக்குவரத்தைத் தடுக்கிறது.
  • சக்திவாய்ந்த ஒடுக்கும் காரணி: குறிப்பாக அதிக வெப்பநிலையில்.
    • உலோக ஆக்சைடுகளின் ஒடுக்கம் (எ.கா., இரும்பு பிரித்தெடுப்பதற்கான குண்டு உலையில்):

      Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO₂(g)
      

      ZnO(s) + CO(g) → Zn(s) + CO₂(g)
      

  • எரியும் தன்மை: நீல நிறச் சுடருடன் எரிந்து கார்பன் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது.

    2CO(g) + O₂(g) → 2CO₂(g)
    

  • குளோரினுடன் வினை: ஃபாஸ்ஜீன் (கார்போனைல் குளோரைடு), ஒரு அதிக நச்சுத்தன்மை வாய்ந்த வாயுவை உருவாக்குகிறது.

    CO(g) + Cl₂(g) → COCl₂(g)
    

3. முக்கியமான கார்பனேட்டுகள்

A. கால்சியம் கார்பனேட் (CaCO₃)

• வேதியியல் வாய்ப்பாடு: CaCO₃
• பொதுவான பெயர்கள்: சுண்ணாம்புக்கல், சலவைக் கல், சாக்பீஸ்

தயாரிப்பு

இயற்கையில் ஏராளமாக காணப்படுகிறது. சுண்ணாம்பு நீர் வழியாக கார்பன் டை ஆக்சைடை செலுத்துவதன் மூலம் ஆய்வகத்தில் தயாரிக்கலாம்.

• வினை:

  Ca(OH)₂(aq) + CO₂(g) → CaCO₃(s) + H₂O(l)
  

பண்புகள் மற்றும் தேர்வு தொடர்பான வினைகள்

• இயற்பியல்: வெள்ளை திடப்பொருள், நீரில் கிட்டத்தட்ட கரையாதது.
• வேதியியல்:
  • அமிலங்களுடன் வினை: நீர்த்த அமிலங்களுடன் சிதைந்து கார்பன் டை ஆக்சைடு வாயுவை உருவாக்குகிறது.

    CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
    

    CaCO₃(s) + H₂SO₄(dilute) → CaSO₄(s) + H₂O(l) + CO₂(g)
    

  • வெப்பச் சிதைவு: வலுவாக சூடுபடுத்தும்போது (கால்சினேஷன்) சிதைந்து கால்சியம் ஆக்சைடு (சுட்ட சுண்ணாம்பு) மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது.

    CaCO₃(s) --(\Delta)--> CaO(s) + CO₂(g)
    

B. சோடியம் கார்பனேட் (Na₂CO₃)

• வேதியியல் வாய்ப்பாடு: Na₂CO₃
• பொதுவான பெயர்கள்: சலவைத் சோடா (Na₂CO₃\cdot10H₂O), சோடா சாம்பல் (நீரற்ற Na₂CO₃)

தயாரிப்பு (சால்வே செயல்முறை – முக்கிய படி)

சால்வே செயல்முறை என்பது சோடியம் கார்பனேட்டை உற்பத்தி செய்வதற்கான ஒரு தொழில்துறை முறையாகும். ஒரு முக்கிய படி, சோடியம் பைகார்பனேட்டின் வெப்பச் சிதைவை உள்ளடக்கியது.

• வினை:

  2NaHCO₃(s) --(\Delta)--> Na₂CO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g)
  

பண்புகள் மற்றும் தேர்வு தொடர்பான வினைகள்

• இயற்பியல்: வெள்ளை படிகத் திடப்பொருள், நீரில் அதிக அளவில் கரையக்கூடியது, காரக் கரைசல்களை உருவாக்குகிறது.
  • பூத்தல்: சலவைத் சோடா (டெகாஹைட்ரேட்) காற்றில் வெளிப்படும் போது படிக நீரை இழக்கிறது.

    Na₂CO₃\cdot10H₂O(s) → Na₂CO₃\cdot H₂O(s) + 9H₂O(g)
    

• வேதியியல்:
  • நீராற்பகுப்பு: கார்பனேட் அயனியின் நீராற்பகுப்பு காரணமாக நீரில் கரைந்து காரக் கரைசலை உருவாக்குகிறது.

    Na₂CO₃(aq) + 2H₂O(l) \rightleftharpoons 2NaOH(aq) + H₂CO₃(aq)
    

    அல்லது மிகவும் துல்லியமாக, கார்பனேட் அயனிக்கு:

    CO₃^{2-}(aq) + H₂O(l) \rightleftharpoons HCO₃^-(aq) + OH^-(aq)
    

  • அமிலங்களுடன் வினை: அமிலங்களுடன் வினைபுரிந்து கார்பன் டை ஆக்சைடை வெளியிடுகிறது.

    Na₂CO₃(aq) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)
    

கார்பன் ஆக்சைடுகளின் ஒப்பீட்டுப் பண்புகள்

பண்பு	கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO₂)	கார்பன் மோனாக்சைடு (CO)
ஆக்சைடின் தன்மை	அமில ஆக்சைடு	நடுநிலை ஆக்சைடு
நீரில் கரைதிறன்	கரையக்கூடியது, கார்போனிக் அமிலலை உருவாக்குகிறது	குறைவாகக் கரையக்கூடியது
அடர்த்தி (காற்றுடன் ஒப்பிடுகையில்)	காற்றை விட அடர்த்தியானது	காற்றை விட சற்று குறைவான அடர்த்தி கொண்டது
எரியும் தன்மை	எரியாதது, தீயை அணைக்கும்	எரியக்கூடியது, நீல நிறச் சுடருடன் எரியும்
ஒடுக்கும் தன்மை	மிக மென்மையானது/இல்லை	வலுவான ஒடுக்கும் காரணி
உடலியல் விளைவு	அதிக செறிவுகளில் மூச்சுத்திணறல் ஏற்படுத்தும்	அதிக நச்சுத்தன்மை (கார்பாக்சிஹீமோகுளோபினை உருவாக்குகிறது)
NaOH உடன் வினை	சோடியம் கார்பனேட்/பைகார்பனேட்டை உருவாக்குகிறது	வினைபுரிவதில்லை
பொதுவான பயன்கள்	தீயணைப்பான்கள், கார்பனேற்றப்பட்ட பானங்கள், ஒளிச்சேர்க்கை	எரிபொருள் வாயு, உலோகவியலில் ஒடுக்கும் காரணி, தொகுப்பு வாயு