தாமிரம் (Cu): பண்புகள், வினைகள் மற்றும் பயன்பாடுகள் (JEE/NEET/CBSE திருத்தியமைத்தல்)

தாமிரம் (Cu) அறிமுகம்

தாமிரம் (Cu), ஒரு இடைநிலை உலோகம், மனித வரலாற்றில் பழங்கால கருவிகள் மற்றும் நாணயங்கள் முதல் நவீன மின் வயரிங் மற்றும் மின்னணுவியல் வரை முக்கிய பங்கு வகித்துள்ளது. அதன் தனித்துவமான அதிக மின் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறன், தகடாக மாறும் தன்மை, கம்பியாக நீளும் தன்மை மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்புத்தன்மை ஆகியவை பல பயன்பாடுகளில் இதை தவிர்க்க முடியாததாக ஆக்குகின்றன.

CBSE/JEE விரைவு திருத்தியமைத்தல் குறிப்புகள்

• சின்னம்: Cu
• அணு எண்: 29
• அணு நிறை: 63.55 g/mol
• எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Ar] 3d^10 4s^1 (முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட d-துணைக்கூட்டின் நிலைத்தன்மை காரணமாக ஆஃபாவ் கொள்கைக்கு ஒரு விதிவிலக்கு)
• தொகுதி: 11 (அல்லது IB)
• தொடர்: 4
• தொகுதி: d-தொகுதி (இடைநிலை உலோகம்)
• பொதுவான ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலைகள்: +1 (குப்ரஸ்) மற்றும் +2 (குப்ரிக்). நீர்க்கரைசல்களில் +2 நிலை பொதுவாக அதிக நிலைத்தன்மை கொண்டது.
• இயல்பு: சிவப்பு-பழுப்பு நிற உலோகம், அதிக தகடாக மாறும் தன்மை மற்றும் கம்பியாக நீளும் தன்மை கொண்டது. வெப்பம் மற்றும் மின்சாரத்தின் சிறந்த கடத்தி. 3d^9 அமைப்பில் ஒரு தனித்த எலக்ட்ரான் இருப்பதால் Cu^2+ நிலையில் பாரா காந்தத்தன்மை கொண்டது.

எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் பிணைப்பு நடத்தை

தாமிரம் எதிர்பார்த்த [Ar] 3d^9 4s^2 என்பதற்குப் பதிலாக [Ar] 3d^10 4s^1 என்ற ஒழுங்கற்ற எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் காட்டுகிறது. இது முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட (d^10) மற்றும் பாதி நிரப்பப்பட்ட (d^5) d-ஆர்பிட்டல்களின் மேம்பட்ட நிலைத்தன்மைக்குக் காரணம்.

• Cu^+ அயனி (குப்ரஸ்): 4s^1 எலக்ட்ரானை இழப்பதால் உருவாகிறது, இதன் விளைவாக [Ar] 3d^10. இது டயா காந்தத்தன்மை கொண்டது மற்றும் பொதுவாக நீர்க்கரைசலில் குறைவாக நிலைத்தன்மை கொண்டது, Cu^2+ மற்றும் Cu ஆக விகிதமற்ற முறையில் பிரிகிறது. 2Cu^+(aq) → Cu^2+(aq) + Cu(s)
• Cu^2+ அயனி (குப்ரிக்): 4s^1 எலக்ட்ரான் மற்றும் ஒரு 3d எலக்ட்ரானை இழப்பதால் உருவாகிறது, இதன் விளைவாக [Ar] 3d^9. இது ஒரு தனித்த எலக்ட்ரான் காரணமாக பாரா காந்தத்தன்மை கொண்டது மற்றும் பொதுவாக நீல நிறக் கரைசல்கள் மற்றும் சேர்மங்களைத் தருகிறது. இது நீர்க்கரைசல் சூழல்களில் அதிக நிலைத்தன்மை கொண்ட ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலை.

தாமிரம், அயனி உப்புகள் (எ.கா., CuCl2), சகப்பிணைப்பு சேர்மங்கள் மற்றும் பல அணைவுச் சேர்மங்கள் உட்பட பலவிதமான சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது, ஏனெனில் ஈந்தணைவிகளுடன் இடைவினை புரிய d-ஆர்பிட்டல்கள் கிடைக்கின்றன.

முக்கியமான வேதியியல் வினைகள்

1. காற்று/ஆக்ஸிஜனுடன் வினை

• அறை வெப்பநிலையில்: ஈரப்பதமான காற்றில் தாமிரம் மெதுவாக மங்குகிறது, ஏனெனில் கார தாமிர கார்பனேட் (வெர்டிகிரிஸ்) உருவாகிறது. 2Cu(s) + H2O(l) + CO2(g) + O2(g) → CuCO3·Cu(OH)2(s)
• காற்றில் (வலுவாக) சூடுபடுத்தும்போது: கருப்பு தாமிர(II) ஆக்சைடு உருவாகிறது. 2Cu(s) + O2(g) → 2CuO(s)
• அதிக வெப்பநிலையில் (குறைந்த ஆக்ஸிஜன்/அதிக Cu உடன்): சிவப்பு தாமிர(I) ஆக்சைடு உருவாகிறது. 4Cu(s) + O2(g) → 2Cu2O(s)

2. அமிலங்களுடன் வினை

தாமிரம் ஹைட்ரஜனை விட குறைவான வினைத்திறன் கொண்டது மற்றும் நீர்த்த HCl அல்லது H2SO4 போன்ற ஆக்ஸிஜனேற்றம் செய்யாத அமிலங்களுடன் வினைபுரிவதில்லை. இருப்பினும், இது ஆக்ஸிஜனேற்ற அமிலங்களுடன் வினைபுரிகிறது.

• நீர்த்த நைட்ரிக் அமிலத்துடன்: நைட்ரிக் ஆக்சைடு வாயுவை உருவாக்குகிறது. 3Cu(s) + 8HNO3(dilute) → 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)
• செறிவூட்டப்பட்ட நைட்ரிக் அமிலத்துடன்: நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடு வாயுவை உருவாக்குகிறது. Cu(s) + 4HNO3(conc) → Cu(NO3)2(aq) + 2NO2(g) + 2H2O(l)
• சூடான, செறிவூட்டப்பட்ட சல்ஃப்யூரிக் அமிலத்துடன்: சல்ஃபர் டை ஆக்சைடு வாயுவை உருவாக்குகிறது. Cu(s) + 2H2SO4(conc, hot) → CuSO4(aq) + SO2(g) + 2H2O(l)

3. ஹாலோஜன்களுடன் வினை

• தாமிரம் ஹாலோஜன்களுடன் வினைபுரிந்து தாமிர(II) ஹாலைடுகளை உருவாக்குகிறது. Cu(s) + Cl2(g) → CuCl2(s) Cu(s) + Br2(l) → CuBr2(s)

4. இடப்பெயர்ச்சி வினைகள்

தாமிரம் குறைவான வினைத்திறன் கொண்ட உலோகங்களை அவற்றின் உப்புக்கரைசல்களில் இருந்து இடப்பெயர்ச்சி செய்ய முடியும்.

• வெள்ளியின் இடப்பெயர்ச்சி: Cu(s) + 2AgNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + 2Ag(s)

5. அணைவுச் சேர்ம உருவாக்கம்

தாமிர(II) அயனிகள் அம்மோனியாவுடன் சேர்ந்து டெட்ராஅம்மீன்தாமிர(II) அயனி உருவாவதால், சிறப்பியல்பு மிக்க ஆழ்ந்த நீல நிறக் கரைசல்களை உருவாக்குகின்றன.

• CuSO4(aq) + 4NH3(aq) → [Cu(NH3)4]SO4(aq)

தொழில்துறை மற்றும் உயிரியல் முக்கியத்துவம்

தொழில்துறை முக்கியத்துவம்

• மின்சாரத் தொழில்: தாமிரத்தின் அதிக மின் கடத்துத்திறன் காரணமாக, இது மின் வயரிங், கேபிள்கள் மற்றும் உதிரிபாகங்களுக்கான முதன்மை பொருளாக உள்ளது.
• கலப்புலோகங்கள்: பல கலப்புலோகங்களில் அத்தியாவசிய கூறு:
  • பித்தளை: (தாமிரம் + துத்தநாகம்) - குழாய் வேலைகள், இசைக்கருவிகள், அலங்காரப் பொருட்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
  • வெண்கலம்: (தாமிரம் + தகரம்) - சிற்பங்கள், தாங்கு உருளைகள், கடல்சார் பொருத்துதல்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
  • ஜெர்மன் சில்வர்: (தாமிரம் + துத்தநாகம் + நிக்கல்) - கட்லரி, நகைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• கட்டுமானம்: அதன் நீடித்துழைப்பு மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்புத்தன்மை காரணமாக கூரை வேலைகள், குழாய் வேலைகள் மற்றும் கட்டிடக்கலை பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• நாணயங்கள்: வரலாற்று ரீதியாகவும் தற்போதும் நாணயங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• வினையூக்கி: தாமிரம் மற்றும் அதன் சேர்மங்கள் பல்வேறு கரிம வினைகளில், பைதாலோசயனைன் சாயங்கள் தயாரித்தல் போன்ற வினைகளில், வினையூக்கிகளாக செயல்படுகின்றன.

உயிரியல் முக்கியத்துவம்

• அத்தியாவசிய நுண்ணூட்டச்சத்து: தாமிரம் அனைத்து உயிரினங்களுக்கும் மிக முக்கியமானதாகும், இது குறைந்த அளவுகளில் தேவைப்படுகிறது.
• நொதி துணைக்காரணி: இது பல நொதிகளின் முக்கிய பகுதியாகும், அவற்றுள்:
  • சைட்டோக்ரோம் c ஆக்சிடேஸ்: செல் சுவாசித்தலில் ஈடுபட்டுள்ளது.
  • சூப்பர் ஆக்சைடு டிஸ்மியூட்டேஸ் (SOD): செல்களுக்கு ஏற்படும் சேதத்திலிருந்து பாதுகாக்கும் ஒரு ஆக்ஸிஜனேற்ற எதிர்ப்பு நொதி.
  • டைரோசினேஸ்: மெலனின் உற்பத்தியில் ஈடுபட்டுள்ளது.
  • லைசில் ஆக்சிடேஸ்: கொலாஜன் மற்றும் எலாஸ்டின் குறுக்கு இணைப்புக்கு (இணைப்பு திசு உருவாக்கம்) அத்தியாவசியமானது.
• ஆக்ஸிஜன் கடத்தல்: சில மெல்லுடலிகள் மற்றும் கணுக்காலிகளில், தாமிரம் கொண்ட புரதமான ஹெமோசயனின் ஒரு ஆக்ஸிஜன் கடத்தியாக செயல்படுகிறது, இது முதுகெலும்பிகளில் உள்ள ஹீமோகுளோபினுக்கு ஒத்ததாகும்.
• இரும்பு வளர்சிதை மாற்றம்: இரும்பு உறிஞ்சுதல், கடத்தல் மற்றும் பயன்படுத்துதலில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.
• ஆரோக்கிய பாதிப்புகள்: தாமிரக் குறைபாடு மற்றும் தாமிரத்தின் அதிகப்படியான அளவு இரண்டும் கடுமையான உடல்நலப் பிரச்சினைகளுக்கு வழிவகுக்கும்.
  • வில்சன் நோய்: மரபணுக் கோளாறு, கல்லீரல், மூளை மற்றும் பிற உறுப்புகளில் அதிகப்படியான தாமிரம் குவிய வழிவகுக்கிறது.
  • மென்கஸ் நோய்: தாமிரக் குறைபாட்டிற்கு வழிவகுக்கும் ஒரு மரபணுக் கோளாறு.