குளோரின் (Cl) - பண்புகள், வினைகள் & முக்கியத்துவம்

அறிமுகம்

குளோரின் (Cl) என்பது தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 17 (ஹாலஜன்கள்) ஐச் சேர்ந்த ஒரு அதிக வினைத்திறன் கொண்ட அலோக தனிமம் ஆகும். இது பல்வேறு தொழில்துறை செயல்முறைகளிலும் உயிரியல் அமைப்புகளிலும் முக்கியமானது. ஒரு பச்சை-மஞ்சள் வாயுவாக (Cl₂), அதன் வலிமையான ஆக்ஸிஜனேற்றப் பண்புகள் காரணமாக, நீர் சுத்திகரிப்பு, சுகாதாரப் பணிகள் மற்றும் ஏராளமான கரிம மற்றும் கனிம சேர்மங்களின் தொகுப்பில் இது ஒரு இன்றியமையாத காரணியாக உள்ளது. அதன் பரவலான பயன்பாடுகள் நவீன வேதியியலிலும் அன்றாட வாழ்க்கையிலும் அதன் முக்கியத்துவத்தை அடிக்கோடிட்டுக் காட்டுகின்றன.

CBSE/JEE விரைவு திருப்புதல் குறிப்புகள்

அணு எண் (Z): 17
அணு நிறை: 35.45 u
எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Ne] 3s² 3p⁵
வரிசை: 3
தொகுதி: 17 (ஹாலஜன்கள்)
பிளாக்: p-பிளாக்
இணைதிறன்: பொதுவாக -1; ஆக்ஸோஅமிலங்கள் மற்றும் ஆக்சைடுகளில் +1, +3, +5, +7 ஐக் காட்டுகிறது.
எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல் (பவுலிங்): 3.16 (அதிகம்)
இயற்பியல் நிலை (அறை வெப்பநிலை): பச்சை-மஞ்சள் வாயு (Cl₂)
தன்மை: அதிக வினைத்திறன் கொண்ட அலோகம், வலிமையான ஆக்ஸிஜனேற்ற காரணி.
ஐசோடோப்புகள்: இரண்டு முக்கிய நிலைப்புத்தன்மை கொண்ட ஐசோடோப்புகள், ³⁵Cl (75%) மற்றும் ³⁷Cl (25%).

எலக்ட்ரான் அமைப்பு & பிணைப்பு நடத்தை

குளோரின் [Ne] 3s² 3p⁵ என்ற எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. ஏழு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளதால், இது ஒரு நிலையான ஆக்டெட்டை அடைய ஒரு எலக்ட்ரானை எளிதாக ஏற்று, குளோரைடு அயனியை (Cl⁻) உருவாக்குகிறது.

ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்

குளோரின் பல்வேறு ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுகிறது:

-1: உலோக குளோரைடுகளில் (எ.கா., NaCl, HCl) மிகவும் பொதுவானது.
+1: ஹைப்போகுளோரஸ் அமிலம் (HOCl) மற்றும் ஹைப்போகுளோரைட்டுகளில் (எ.கா., NaOCl), மற்றும் குளோரின் மோனாக்சைடு (Cl₂O).
+3: குளோரஸ் அமிலம் (HClO₂) மற்றும் குளோரைட்டுகளில் (எ.கா., NaClO₂), மற்றும் குளோரின் ட்ரைஃப்ளூரைடு (ClF₃).
+5: குளோரிக் அமிலம் (HClO₃) மற்றும் குளோரேட்டுகளில் (எ.கா., NaClO₃).
+7: பெர்குளோரிக் அமிலம் (HClO₄) மற்றும் பெர்குளோரேட்டுகளில் (எ.கா., NaClO₄), மற்றும் டைகுளோரின் ஹெப்டாக்சைடு (Cl₂O₇).

பிணைப்பு வகைகள்

அயனிப் பிணைப்பு: அதிக எலக்ட்ரோபாசிட்டிவ் உலோகங்களுடன் (எ.கா., NaCl).
சகப் பிணைப்பு:
- ஈரணு மூலக்கூறு (Cl₂): மற்றொரு குளோரின் அணுவுடன் ஒற்றை சகப் பிணைப்பை உருவாக்குகிறது.
- அலோகங்களுடன்: சகப் பிணைப்புச் சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது (எ.கா., HCl, CCl₄, PCl₅).
- இடை-ஹாலஜன் சேர்மங்கள்: ClF, ClF₃, ClF₅ போன்ற சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது, இங்கு குளோரின் நேர்மறை ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளுடன் மைய அணுவாக இருக்கலாம்.

முக்கியமான வேதி வினைகள்

1. குளோரின் வாயு (Cl₂) தயாரித்தல்

டீக்கன் முறை:

4HCl(g) + O₂(g) --(CuCl₂, 723 K)--> 2Cl₂(g) + 2H₂O(g)

மின்னாற்பகுப்பு முறை (உப்புநீர் மின்னாற்பகுப்பிற்கான காஸ்ட்னர்-கெல்னர் கலன்):
```
2NaCl(aq) + 2H₂O(l) --(electrolysis)--> 2NaOH(aq) + Cl₂(g) + H₂(g)
```

HCl மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்ற காரணிகளிலிருந்து:

MnO₂(s) + 4HCl(aq) → MnCl₂(aq) + Cl₂(g) + 2H₂O(l)
2KMnO₄(s) + 16HCl(aq) → 2KCl(aq) + 2MnCl₂(aq) + 5Cl₂(g) + 8H₂O(l)

2. உலோகங்களுடனான வினைகள்

குளோரின் உலோகங்களுடன் வினைபுரிந்து அவற்றின் தொடர்புடைய குளோரைடுகளை உருவாக்குகிறது.

சோடியத்துடன்:
```
2Na(s) + Cl₂(g) → 2NaCl(s)
```

இரும்புடன்:

2Fe(s) + 3Cl₂(g) → 2FeCl₃(s) (நீரற்ற ஃபெரிக் குளோரைடு)

3. அலோகங்களுடனான வினைகள்

ஹைட்ரஜனுடன்:

H₂(g) + Cl₂(g) --(diffused sunlight)--> 2HCl(g)

பாஸ்பரஸுடன்:

P₄(s) + 6Cl₂(g) → 4PCl₃(l) (குறைவான Cl₂)
P₄(s) + 10Cl₂(g) → 4PCl₅(s) (அதிக Cl₂)

சல்பருடன்:
```
S₈(s) + 4Cl₂(g) → 4S₂Cl₂(l)
```

4. சேர்மங்களுடனான வினைகள்

நீருடன் (நீராற்பகுப்பு):
```
Cl₂(g) + H₂O(l) ⇌ HCl(aq) + HOCl(aq) (ஹைப்போகுளோரஸ் அமிலம்)
```
இந்த வினை குளோரினின் வெளுக்கும் மற்றும் கிருமிநாசினி செயல்பாட்டிற்கு (HOCl காரணமாக) பொறுப்பாகும்.

குளிர்ந்த, நீர்த்த NaOH உடன்:

Cl₂(g) + 2NaOH(aq) → NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H₂O(l) (சோடியம் ஹைப்போகுளோரைட் - வெளுக்கும் காரணி)

சூடான, அடர் NaOH உடன்:

3Cl₂(g) + 6NaOH(aq) → 5NaCl(aq) + NaClO₃(aq) + 3H₂O(l) (சோடியம் குளோரேட்)

சுண்ணாம்பு நீருடன் (கால்சியம் ஹைட்ராக்சைடு):
```
Ca(OH)₂(s) + Cl₂(g) → CaOCl₂(s) + H₂O(l) (சலவைத்தூள்)
```
ஹைட்ரஜன் சல்பைடுடன்:
```
H₂S(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g) + S(s)
```
மெத்தேன் உடன் பதிலீட்டு வினை (ஒளி வேதியியல்):
```
CH₄(g) + Cl₂(g) --(hv)--> CH₃Cl(g) + HCl(g)
```
மேலும் பதிலீட்டு வினைகள் நிகழ்ந்து CH₂Cl₂, CHCl₃, மற்றும் CCl₄ ஐ உருவாக்கலாம்.

ஈத்தீன் உடன் சேர்க்கை வினை:

C₂H₄(g) + Cl₂(g) → C₂H₄Cl₂(l) (1,2-டைகுளோரோஈத்தேன்)

தொழில்துறை மற்றும் உயிரியல் முக்கியத்துவம்

தொழில்துறை முக்கியத்துவம்

நீர் சுத்திகரிப்பு: குளோரின் மற்றும் அதன் சேர்மங்கள் (எ.கா., சலவைத்தூள், சோடியம் ஹைப்போகுளோரைட்) பாக்டீரியா மற்றும் வைரஸ்களை கொல்லும் திறன் காரணமாக குடிநீர் மற்றும் நீச்சல் குளங்களுக்கு கிருமிநாசினிகளாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
வெளுக்கும் காரணி: காகித மற்றும் ஜவுளித் தொழில்களில் கூழ் மற்றும் துணிகளை வெளுக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
கரிம சேர்மங்கள் உற்பத்தி: பாலிமர்கள் (எ.கா., PVC - பாலிவினைல் குளோரைடு), குளிர்பதனப் பொருட்கள், கரைப்பான்கள் (எ.கா., CCl₄, குளோரோஃபார்ம்), பூச்சிக்கொல்லிகள் (எ.கா., DDT, இருப்பினும் பெரும்பாலும் நீக்கப்பட்டுவிட்டது), மற்றும் மருந்துப் பொருட்கள் தயாரிப்பில் முக்கியமானது.
ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl) உற்பத்தி: ஒரு முக்கிய தொழில்துறை அமிலம்.
உலோக பிரித்தெடுத்தல்: தங்கம் மற்றும் பிளாட்டினம் பிரித்தெடுப்பதில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
சலவைத்தூள் (CaOCl₂) தொகுப்பு: ஒரு திடமான வெளுக்கும் மற்றும் கிருமிநாசினி காரணி.

உயிரியல் முக்கியத்துவம்

எலக்ட்ரோலைட் சமநிலை: குளோரைடு அயனிகள் (Cl⁻) மனித உடலின் வெளிப்புற திரவத்தில் அதிக அளவில் காணப்படும் எதிர்மின் அயனிகள் ஆகும், இவை சவ்வூடு அழுத்தத்தையும் அமில-கார சமநிலையையும் பராமரிப்பதில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன.
இரைப்பை அமிலம்: வயிற்றில் ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl) உற்பத்திக்கு குளோரைடு அயனிகள் அத்தியாவசியமானவை, இது செரிமானத்திற்கும் செரிமான நொதிகளை செயல்படுத்துவதற்கும் முக்கியமானது.
நரம்பு தூண்டுதல் கடத்தல்: செல் சவ்வுகளில் உள்ள குளோரைடு சேனல்கள் நரம்பு தூண்டுதல் கடத்தல் மற்றும் தசை சுருக்கத்தை ஒழுங்குபடுத்துவதில் ஈடுபட்டுள்ளன.
நச்சுத்தன்மை: வாயு குளோரின் (Cl₂) மிகவும் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது மற்றும் சுவாச திசுக்களுக்கு அரிப்பை ஏற்படுத்துகிறது, இது ஒரு சக்திவாய்ந்த நுரையீரல் எரிச்சலூட்டியாக செயல்படுகிறது.