இரும்பு (Fe): பண்புகள் மற்றும் வினைகள்

வேதியியல் பண்புகளின் கண்ணோட்டம்

இரும்பு (Fe) ஒரு d-தொகுதி இடைநிலை உலோகம், அணு எண் 26. இது மாறாத இணைதிறனைக் காட்டுகிறது, முதன்மையாக +2 (ஃபெர்ரஸ்) மற்றும் +3 (ஃபெர்ரிக்), இதில் +3 சாதாரண சூழ்நிலைகளில் மிகவும் நிலைத்தன்மை கொண்டது.

வினைத்திறன் தொடரில் நிலை

வினைத்திறன் தொடரில் இரும்பு ஹைட்ரஜனுக்கு மேலே வைக்கப்பட்டுள்ளது (H ஐ விட அதிக வினைத்திறன் கொண்டது), ஆனால் Na, K, Ca, Mg மற்றும் Al போன்ற அதிக வினைத்திறன் கொண்ட உலோகங்களுக்குக் கீழே உள்ளது. இது அமிலங்கள் மற்றும் நீராவியிலிருந்து ஹைட்ரஜனை வெளியேற்றும் திறனைக் குறிக்கிறது.

மின்னெதிர் தன்மை

இரும்பின் மின்னெதிர் தன்மை (பாலிங் அளவுகோல்) தோராயமாக 1.83 ஆகும். இந்த மதிப்பு உலோகங்களுக்கு உரியது மற்றும் வேதியியல் வினைகளில் எலக்ட்ரான்களை இழக்கும் அதன் போக்கைக் குறிக்கிறது.

பொதுவான வினைத்திறன்

இரும்பு ஒரு மிதமான வினைபுரியும் உலோகம். இது எளிதில் ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது, குறிப்பாக ஈரப்பதம் இருக்கும்போது. இது அமிலங்கள், நீராவி மற்றும் ஹாலோஜன்களுடன் வினைபுரிந்து அயனிச் சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது.

காற்று மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் செயல்

1. உலர் காற்று/ஆக்ஸிஜன் உடனான வினை

அறை வெப்பநிலையில், இரும்பு உலர் காற்று அல்லது ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிவதில்லை.

2. ஈரமான காற்றுடனான வினை (துருப்பிடித்தல்)

ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஈரப்பதம் இரண்டும் இருக்கும்போது, இரும்பு அரிமானத்திற்கு உட்பட்டு, பொதுவாக துருப்பிடித்தல் என்று அழைக்கப்படும் நீரேற்றப்பட்ட ஃபெரிக் ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது. இது ஒரு மின்வேதியியல் செயல்முறை ஆகும். ஒட்டுமொத்த எளிதாக்கப்பட்ட வினை: 4Fe(s) + 3O2(g) + 2xH2O(l) → 2Fe2O3⋅xH2O(s) (சிவப்பு-பழுப்பு நிற நீரேற்றப்பட்ட ஃபெரிக் ஆக்சைடு, பொதுவாக துரு என்று அழைக்கப்படுகிறது)

3. வெப்பப்படுத்தும் போது ஆக்ஸிஜன் உடனான வினை

காற்று அல்லது ஆக்ஸிஜனில் வெப்பப்படுத்தப்படும்போது, இரும்பு எரிந்து காந்த இரும்பு ஆக்சைடை (இரும்பு(II,III) ஆக்சைடு) உருவாக்குகிறது. 3Fe(s) + 2O2(g) \xrightarrow\{\text\{heat\}\} Fe3O4(s) (காந்த இரும்பு ஆக்சைடு)

நீர் மற்றும் நீராவியின் செயல்

1. குளிர்ந்த நீர் உடனான வினை

இரும்பு குளிர்ந்த நீர் அல்லது கொதிக்கும் நீர் உடன் வினைபுரிவதில்லை.

2. நீராவி உடனான வினை

காய்ச்சி சிவந்த இரும்பு நீராவியின் மீது செலுத்தப்படும்போது, அது காந்த இரும்பு ஆக்சைடு (Fe3O4) மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்குகிறது. 3Fe(s) + 4H2O(g) \xrightarrow\{\text\{red heat\}\} Fe3O4(s) + 4H2(g)

அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் செயல்

1. அமிலங்களின் செயல்

அ. நீர்த்த ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl)

இரும்பு நீர்த்த HCl உடன் வினைபுரிந்து ஃபெர்ரஸ் குளோரைடு மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்குகிறது. Fe(s) + 2HCl(aq) → FeCl2(aq) + H2(g) (ஃபெர்ரஸ் குளோரைடு)

ஆ. நீர்த்த கந்தக அமிலம் (H2SO4)

இரும்பு நீர்த்த H2SO4 உடன் வினைபுரிந்து ஃபெர்ரஸ் சல்பேட் மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்குகிறது. Fe(s) + H2SO4(aq) → FeSO4(aq) + H2(g) (ஃபெர்ரஸ் சல்பேட்)

இ. நீர்த்த நைட்ரிக் அமிலம் (HNO3)

இரும்பு நீர்த்த நைட்ரிக் அமிலம் உடன் வினைபுரிந்து ஃபெர்ரஸ் நைட்ரேட், நைட்ரிக் ஆக்சைடு மற்றும் நீரை உருவாக்குகிறது. 3Fe(s) + 8HNO3(dilute)(aq) → 3Fe(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l) (ஃபெர்ரஸ் நைட்ரேட்)

ஈ. அடர் கந்தக அமிலம் (H2SO4)

சூடான அடர் கந்தக அமிலம் உடன், இரும்பு வினைபுரிந்து ஃபெர்ரிக் சல்பேட், சல்பர் டை ஆக்சைடு மற்றும் நீரை உருவாக்குகிறது. 2Fe(s) + 6H2SO4(conc.)(hot)(aq) → Fe2(SO4)3(aq) + 3SO2(g) + 6H2O(l) (ஃபெர்ரிக் சல்பேட்)

உ. அடர் நைட்ரிக் அமிலம் (HNO3)

அடர் நைட்ரிக் அமிலம் இரும்பின் மேற்பரப்பில் ஒரு மெல்லிய, ஊடுருவ முடியாத, பாதுகாப்பு இரும்பு ஆக்சைடு அடுக்கை (எ.கா., Fe2O3 அல்லது Fe3O4) உருவாக்குவதன் மூலம் இரும்பை மந்தமாக்குகிறது. இது மேலும் வினைபுரிவதைத் தடுக்கிறது.

2. காரங்களின் செயல்

இரும்பு பொதுவாக காரங்களின் (bases) நீர்க்கரைசல்களுடன் வினைபுரிவதில்லை.

முக்கிய ஆய்வக சோதனை/கண்டறியும் வினைகள்

ஃபெர்ரஸ் (Fe²⁺) அயனிகளைக் கண்டறிதல்

1. சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) கரைசல் உடன்: அதிகப்படியான NaOH இல் கரையாத மங்கலான பச்சை நிற ஃபெர்ரஸ் ஹைட்ராக்சைடு வீழ்படிவு. Fe²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) → Fe(OH)2(s)

2. அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடு (NH4OH) கரைசல் உடன்: அதிகப்படியான NH4OH இல் கரையாத மங்கலான பச்சை நிற ஃபெர்ரஸ் ஹைட்ராக்சைடு வீழ்படிவு. Fe²⁺(aq) + 2NH4OH(aq) → Fe(OH)2(s) + 2NH4⁺(aq)

3. பொட்டாசியம் ஃபெர்ரிசயனைடு (K3[Fe(CN)6]) கரைசல் உடன்: டர்ன்புல்ஸ் நீலம் என்று அழைக்கப்படும் அடர் நீல நிற வீழ்படிவு உருவாகிறது. 3Fe²⁺(aq) + 2[Fe(CN)6]³⁻(aq) → Fe3[Fe(CN)6]2(s)

ஃபெர்ரிக் (Fe³⁺) அயனிகளைக் கண்டறிதல்

1. சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) கரைசல் உடன்: அதிகப்படியான NaOH இல் கரையாத சிவப்பு-பழுப்பு நிற ஜெலாட்டினஸ் ஃபெர்ரிக் ஹைட்ராக்சைடு வீழ்படிவு. Fe³⁺(aq) + 3OH⁻(aq) → Fe(OH)3(s)

2. அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடு (NH4OH) கரைசல் உடன்: அதிகப்படியான NH4OH இல் கரையாத சிவப்பு-பழுப்பு நிற ஜெலாட்டினஸ் ஃபெர்ரிக் ஹைட்ராக்சைடு வீழ்படிவு. Fe³⁺(aq) + 3NH4OH(aq) → Fe(OH)3(s) + 3NH4⁺(aq)

3. பொட்டாசியம் ஃபெர்ரோசயனைடு (K4[Fe(CN)6]) கரைசல் உடன்: புருசியன் நீலம் என்று அழைக்கப்படும் அடர் நீல நிற வீழ்படிவு உருவாகிறது. 4Fe³⁺(aq) + 3[Fe(CN)6]⁴⁻(aq) → Fe4[Fe(CN)6]3(s)

4. பொட்டாசியம் தையோசயனேட் (KCNS) அல்லது அம்மோனியம் தையோசயனேட் (NH4CNS) கரைசல் உடன்: ஃபெர்ரிக் தையோசயனேட் அணைவு உருவாவதால் இரத்தச் சிவப்பு நிறம் ஏற்படுகிறது. Fe³⁺(aq) + 3CNS⁻(aq) → Fe(CNS)3(aq) (இரத்தச் சிவப்பு நிறம்)