தாமிரம் (Cu): வேதியியல் வினைகள் மற்றும் பண்புகள்

வேதியியல் பண்புகளின் கண்ணோட்டம்

தாமிரம் (Cu) என்பது 29 அணு எண்ணைக் கொண்ட ஒரு இடைநிலை உலோகம் ஆகும். இது d-தொகுதி தனிமங்களுக்குரிய சிறப்பியல்புப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, இதில் மாறுபடும் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் (+1 மற்றும் +2, இதில் +2 நீர்க்கரைசல்களில் அதிக நிலைத்தன்மை கொண்டது) மற்றும் அணைவுச் சேர்மங்கள் உருவாக்கம் ஆகியவை அடங்கும்.

வினைத்திறன் தொடரில் நிலை

தாமிரம், மின்வேதியியல் தொடரில் ஹைட்ரஜனுக்குக் கீழே அமைந்துள்ளது (திட்ட மின்முனை அழுத்தம் Cu²⁺/Cu = +0.34 V). இது ஹைட்ரஜனுக்கு மேலே உள்ள உலோகங்களுடன் (எ.கா., Fe, Zn) ஒப்பிடுகையில் அதன் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வினைத்திறனையும், நீர்த்த ஆக்சிஜனேற்றமற்ற அமிலங்களில் இருந்து ஹைட்ரஜனை வெளியேற்றும் திறனின்மையையும் குறிக்கிறது.

எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல்

பாலிங் அளவுகோலில் தாமிரத்தின் எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல் தோராயமாக 1.90 ஆகும், இது மிதமான எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றலைக் குறிக்கிறது.

பொதுவான வினைத்திறன்

தாமிரம் ஒப்பீட்டளவில் வினைத்திறன் அற்ற உலோகம் ஆகும். இது உலர் காற்றில் எளிதில் அரிக்கப்படுவதில்லை, ஆனால் ஈரப்பதமான காற்றில் மங்கலாகிறது. அதன் வினைகளுக்கு பெரும்பாலும் அதிக வெப்பநிலை அல்லது ஆக்சிஜனேற்றக் காரணிகள் தேவைப்படுகின்றன.

காற்று மற்றும் ஆக்சிஜனின் செயல்

உலர் காற்றில்

தாமிரம் அறை வெப்பநிலையில் உலர் காற்றுடன் வினைபுரிவதில்லை.

ஈரப்பதமான காற்றில்

ஈரப்பதமான காற்று மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு முன்னிலையில் நீண்ட காலத்திற்கு, தாமிரம் மெதுவாக மங்கி, வெர்டிகிரிஸ் (அடிப்படை தாமிர கார்பனேட்) எனப்படும் பச்சை அடுக்கை உருவாக்குகிறது.

2 Cu(s) + O₂(g) + CO₂(g) + H₂O(l) → CuCO₃·Cu(OH)₂(s) (அடிப்படை தாமிர கார்பனேட், வெர்டிகிரிஸ்)

காற்றில்/ஆக்சிஜனில் சூடுபடுத்துதல்

1. மிதமான வெப்பநிலையில் (~300-800°C): தாமிரம் ஆக்சிஜனுடன் வினைபுரிந்து கருப்பு நிற தாமிரம்(II) ஆக்சைடை (குப்ரிக் ஆக்சைடு) உருவாக்குகிறது. 2 Cu(s) + O₂(g) → 2 CuO(s) (கருப்பு)

2. அதிக வெப்பநிலையில் (~1000°C) குறைந்த ஆக்சிஜனுடன்: தாமிரம் வினைபுரிந்து சிவப்பு நிற தாமிரம்(I) ஆக்சைடை (குப்ரஸ் ஆக்சைடு) உருவாக்கலாம். 4 Cu(s) + O₂(g) → 2 Cu₂O(s) (சிவப்பு)

நீர் மற்றும் நீராவியின் செயல்

தாமிரம், வினைத்திறன் தொடரில் ஹைட்ரஜனுக்குக் கீழே உள்ளதால், குளிர்ந்த நீர், சூடான நீர் அல்லது நீராவி ஆகியவற்றுடன், அதிக வெப்பநிலையிலும் கூட, வினைபுரிவதில்லை.

அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் செயல்

நீர்த்த ஆக்சிஜனேற்றமற்ற அமிலங்களுடன் (எ.கா., HCl, நீர்த்த H₂SO₄)

தாமிரம், ஹைட்ரஜனை வெளியேற்ற முடியாததால், காற்று இல்லாத நிலையில் நீர்த்த ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் அல்லது நீர்த்த சல்ஃபியூரிக் அமிலத்துடன் வினைபுரிவதில்லை. Cu(s) + 2 HCl(aq) → வினை இல்லை Cu(s) + H₂SO₄(நீர்த்த) → வினை இல்லை

இருப்பினும், காற்று முன்னிலையில், மெதுவான ஆக்சிஜனேற்றம் நிகழலாம்: 2 Cu(s) + 4 HCl(aq) + O₂(g) → 2 CuCl₂(aq) + 2 H₂O(l)

ஆக்சிஜனேற்ற அமிலங்களுடன்

1. நீர்த்த நைட்ரிக் அமிலத்துடன் (HNO₃): தாமிரம் வினைபுரிந்து தாமிரம்(II) நைட்ரேட் மற்றும் நைட்ரிக் ஆக்சைடு வாயுவை உருவாக்குகிறது. 3 Cu(s) + 8 HNO₃(நீர்த்த) → 3 Cu(NO₃)₂(aq) + 2 NO(g) + 4 H₂O(l)

2. செறிவூட்டப்பட்ட நைட்ரிக் அமிலத்துடன் (HNO₃): தாமிரம் தீவிரமாக வினைபுரிந்து தாமிரம்(II) நைட்ரேட், நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடு வாயு (ஒரு பழுப்பு நிற வாயு) மற்றும் நீரை உருவாக்குகிறது. Cu(s) + 4 HNO₃(செறிவூட்டப்பட்ட) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2 NO₂(g) + 2 H₂O(l)

3. சூடான செறிவூட்டப்பட்ட சல்ஃபியூரிக் அமிலத்துடன் (H₂SO₄): தாமிரம் வினைபுரிந்து தாமிரம்(II) சல்ஃபேட், சல்ஃபர் டை ஆக்சைடு வாயு மற்றும் நீரை உருவாக்குகிறது. Cu(s) + 2 H₂SO₄(செறிவூட்டப்பட்ட) → CuSO₄(aq) + SO₂(g) + 2 H₂O(l)

கார/அடிப்படைப் பொருட்களுடன்

தாமிரம் ஒரு ஈரியல்பு உலோகம் இல்லாததால், சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) அல்லது பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடு (KOH) போன்ற வலிமையான காரங்களின் நீர்க்கரைசல்களுடன் வினைபுரிவதில்லை. Cu(s) + NaOH(aq) → வினை இல்லை

முக்கிய ஆய்வகச் சோதனை/அடையாள வினைகள் (Cu²⁺ அயனிகளுக்கு)

இந்தச் சோதனைகள், தரமான பகுப்பாய்வில் Cu²⁺ அயனிகளைக் கண்டறிவதற்கு முக்கியமானவை.

1. அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடின் (NH₄OH) செயல்

• குறைந்த அளவு NH₄OH: வெளிர் நீல நிற தாமிரம்(II) ஹைட்ராக்சைடு வீழ்படிவு உருவாகிறது. Cu²⁺(aq) + 2 OH⁻(aq) → Cu(OH)₂(s) ↓ (வெளிர் நீல வீழ்படிவு)

• அதிகப்படியான NH₄OH: வெளிர் நீல வீழ்படிவு கரைந்து, அடர் நீல நிற, கரையக்கூடிய அணைவுச் சேர்மமான டெட்ராஅம்மீன் தாமிரம்(II) அயனியை உருவாக்குகிறது. Cu(OH)₂(s) + 4 NH₃(aq) → [Cu(NH₃)₄]²⁺(aq) + 2 OH⁻(aq) (அடர் நீலக் கரைசல்)

2. சோடியம் ஹைட்ராக்சைடின் (NaOH) செயல்

• குறைந்த அளவு/அதிகப்படியான NaOH: வெளிர் நீல நிற தாமிரம்(II) ஹைட்ராக்சைடு வீழ்படிவு உருவாகிறது, இது அதிகப்படியான காரத்தில் கரையாதது. Cu²⁺(aq) + 2 NaOH(aq) → Cu(OH)₂(s) ↓ + 2 Na⁺(aq) (வெளிர் நீல வீழ்படிவு)

3. பொட்டாசியம் அயோடைடின் (KI) செயல்

பொட்டாசியம் அயோடைடு, Cu²⁺ அயனிகள் கொண்ட கரைசலில் சேர்க்கப்படும்போது, ஒரு ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்க வினை நிகழ்கிறது. வெள்ளை நிற குப்ரஸ் அயோடைடு வீழ்படிவாகி, அயோடின் (I₂) வெளியேற்றப்பட்டு, கரைசலுக்கு பழுப்பு நிறத்தை அளிக்கிறது. 2 Cu²⁺(aq) + 4 KI(aq) → 2 CuI(s) ↓ + I₂(aq) (வெள்ளை வீழ்படிவு, பழுப்பு கரைசல்)

4. பொட்டாசியம் ஃபெர்ரோசயனைடின் (K₄[Fe(CN)₆]) செயல்

தாமிரம்(II) ஃபெர்ரோசயனைடின் சாக்லேட் பழுப்பு நிற வீழ்படிவு உருவாகிறது. இது Cu²⁺ அயனிகளுக்கான மிகவும் உணர்திறன் மிக்க சோதனை ஆகும். 2 Cu²⁺(aq) + K₄[Fe(CN)₆](aq) → Cu₂[Fe(CN)₆](s) ↓ + 4 K⁺(aq) (சாக்லேட் பழுப்பு வீழ்படிவு)