வேதியியல் தனிமம்: ஈயம் (Pb) - ஆய்வு வழிகாட்டி

அறிமுகம்: ஈயம் ஏன் முக்கியம்

ஈயம் (Pb), இலத்தீன் மொழியில் ப்ளம்பம் என்பதிலிருந்து உருவானது, அதன் அடர்த்தி, இணக்கத்தன்மை மற்றும் அரிப்பிற்கு எதிரான எதிர்ப்புத்திறன் ஆகியவற்றிற்காக அறியப்படும் ஒரு கன உலோகம் ஆகும். அதன் வரலாற்று ரீதியான பயன்பாடுகள் (வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் குழாய்கள் போன்றவை) அதன் நச்சுத்தன்மை காரணமாக நீக்கப்பட்டிருந்தாலும், ஈயம் நவீன தொழில்நுட்பத்தில், குறிப்பாக ஈய-அமில மின்கலன்கள் மற்றும் கதிர்வீச்சு பாதுகாப்பு ஆகியவற்றில் முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாக உள்ளது. அதன் வேதியியல் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது அதன் தொழில்துறை பயன்பாடுகள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் தாக்கத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்கு அவசியமாகும்.

CBSE/JEE விரைவு திருத்தக் குறிப்புகள்

• அணு எண் (Z): 82
• அணு நிறை: 207.2 g/mol
• தொகுதி: 14 (கார்பன் குடும்பம்)
• வரிசை: 6
• பிரிவு: p-பிரிவு
• பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்: +2, +4
• இயல்பு: மென்மையான, இணக்கமான, நீளும் தன்மை கொண்ட, வெள்ளீய நீல உலோகம், காற்றில் படும்போது மந்தமான சாம்பல் நிற ஈய ஆக்சைடு அடுக்கை உருவாக்கி மங்குகிறது. மற்ற உலோகங்களுடன் ஒப்பிடும்போது மோசமான மின் கடத்தி.
• அடர்த்தி: அதிகம் (தோராயமாக 11.34 g/cm³)
• உருகுநிலை: குறைவு (327.5 °C)

எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் பிணைப்பு நடத்தை

எலக்ட்ரான் அமைப்பு

ஈயத்தின் (Pb) அடிப்படை நிலை எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p²

இணைதிறன் கூட்டு அமைப்பு

இணைதிறன் கூட்டு அமைப்பு 6s² 6p².

ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் மற்றும் பிணைப்பு

• +2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: இது ஈயத்தின் மிகவும் பொதுவான மற்றும் நிலையான ஆக்சிஜனேற்ற நிலையாகும். இரண்டு 6p எலக்ட்ரான்கள் பிணைப்பில் ஈடுபடுகின்றன, அதே நேரத்தில் 6s எலக்ட்ரான்கள் மந்த இணை விளைவு காரணமாக பகிரப்படாமல் இருக்கும். தொகுதி 14 இல் அணுக்கருவின் மின்சுமை அதிகரிப்பு மற்றும் d மற்றும் f எலக்ட்ரான்களின் மோசமான மறைக்கும் விளைவு காரணமாக இந்த விளைவு மிகவும் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது, இது 6s எலக்ட்ரான்களை மிகவும் இறுக்கமாக வைத்திருக்கவும், பிணைப்புக்குக் குறைவாகக் கிடைக்கவும் செய்கிறது.
• +4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: இந்த ஆக்சிஜனேற்ற நிலை +2 ஐ விட குறைவாகவே நிலையானது. இது நான்கு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களும் (6s² 6p²) பிணைப்பில் ஈடுபடுவதை உள்ளடக்கியது. +4 நிலையில் உள்ள சேர்மங்கள் பெரும்பாலும் குறிப்பிடத்தக்க சகப்பிணைப்புத் தன்மையைக் காட்டுகின்றன (எ.கா., PbCl₄, PbO₂). தொகுதி 14 இல் +4 நிலையின் நிலைத்தன்மை குறைகிறது. ஈயத்தைப் பொறுத்தவரை, Pb(IV) சேர்மங்கள் பொதுவாக வலுவான ஆக்சிஜனேற்றிகள்.

முக்கியமான வேதியியல் வினைகள்

1. காற்று/ஆக்சிஜனுடன் வினை

ஈயம் காற்றில் மங்கி, ஈயம்(II) ஆக்சைடு (PbO) இன் பாதுகாப்பு அடுக்கை உருவாக்குகிறது. 2Pb (s) + O₂ (g) → 2PbO (s)

2. அமிலங்களுடன் வினை

• நீர்த்த ஆக்ஸிஜனேற்றம் செய்யாத அமிலங்கள் (எ.கா., HCl, H₂SO₄): ஈயம் மெதுவாக வினைபுரிந்து கரையாத உப்புகளை (PbCl₂, PbSO₄) உருவாக்குகிறது, இது மேற்பரப்பை செயலற்றதாக்கி மேலும் வினையைத் தடுக்கிறது. Pb (s) + 2HCl (aq) → PbCl₂ (s) + H₂ (g) (ஈயம்(II) குளோரைடு குறைவாக கரையும்) Pb (s) + H₂SO₄ (aq) → PbSO₄ (s) + H₂ (g) (ஈயம்(II) சல்பேட் கரையாது)
• நீர்த்த நைட்ரிக் அமிலம்: ஈயம் எளிதில் வினைபுரிகிறது. 3Pb (s) + 8HNO₃ (dilute) → 3Pb(NO₃)₂ (aq) + 2NO (g) + 4H₂O (l)
• செறிவூட்டப்பட்ட நைட்ரிக் அமிலம்: ஈயம் வினைபுரிந்து நைட்ரஜன் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது. Pb (s) + 4HNO₃ (conc) → Pb(NO₃)₂ (aq) + 2NO₂ (g) + 2H₂O (l)

3. காரங்களுடன் வினை

ஈயம் ஈரியல்பு கொண்டது மற்றும் வலுவான சூடான காரங்களுடன் வினைபுரிந்து ப்ளம்பைட்டுகளை (டெட்ராஹைட்ராக்சோப்ளம்பேட்(II)) உருவாக்குகிறது. Pb (s) + 2NaOH (aq) + 2H₂O (l) → Na₂[Pb(OH)₄] (aq) + H₂ (g) (சோடியம் டெட்ராஹைட்ராக்சோப்ளம்பேட்(II))

4. முக்கியமான சேர்மங்கள் மற்றும் அவற்றின் வினைகள்

• சிவப்பு ஈயம் (டிரைலீட் டெட்ராக்சைடு, Pb₃O₄): Pb(II) மற்றும் Pb(IV) இன் கலப்பு ஆக்சைடு, பொதுவாக 2PbO·PbO₂ என குறிப்பிடப்படுகிறது.
  • தயாரிப்பு: 6PbO (s) + O₂ (g) → 2Pb₃O₄ (s) (450-500°C இல்)
  • நைட்ரிக் அமிலத்துடன் வினை: Pb(II) பகுதி மட்டுமே வினைபுரிகிறது, கரையாத PbO₂ ஐ விட்டுச்செல்கிறது. Pb₃O₄ (s) + 4HNO₃ (aq) → 2Pb(NO₃)₂ (aq) + PbO₂ (s) + 2H₂O (l)
• ஈயம்(IV) ஆக்சைடு (ஈயம் டை ஆக்சைடு, PbO₂): ஒரு அடர் பழுப்பு நிற தூள், வலுவான ஆக்சிஜனேற்றி.
  • HCl உடன் வினை: PbO₂ (s) + 4HCl (aq) → PbCl₂ (s) + Cl₂ (g) + 2H₂O (l)
  • ஈய-அமில மின்கலன்களில் எதிர்மின்வாயாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

தொழில்துறை மற்றும் உயிரியல் முக்கியத்துவம்

தொழில்துறை முக்கியத்துவம்

• ஈய-அமில மின்கலன்கள்: மிக முக்கியமான பயன்பாடு. ஈயத் தகடுகளும் ஈயம்(IV) ஆக்சைடு தகடுகளும் சல்பூரிக் அமிலத்தில் மூழ்கடிக்கப்பட்டு, ஒடுக்க-ஆக்சிஜனேற்ற வினைகள் மூலம் மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன.
• கதிர்வீச்சு பாதுகாப்பு: அதன் அதிக அடர்த்தி மருத்துவ மற்றும் அணுசக்தி பயன்பாடுகளில் எக்ஸ்-கதிர்கள் மற்றும் காமா கதிர்வீச்சுகளைப் பாதுகாப்பதில் பயனுள்ளதாக அமைகிறது.
• வெடிமருந்துகள்: அதன் அடர்த்தி மற்றும் குறைந்த உருகுநிலை காரணமாக தோட்டாக்கள் மற்றும் குண்டுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• கலப்புலோகங்கள்:
  • பற்றாசு: ஈயம் மற்றும் தகரம் (எ.கா., 60% Sn, 40% Pb) ஆகியவற்றின் குறைந்த உருகுநிலை கலப்புலோகங்கள்.
  • தாங்கும் உலோகங்கள்: குறைந்த உராய்விற்காக தகரம், ஆண்டிமனி மற்றும் தாமிரம் கொண்ட கலப்புலோகங்கள்.
  • அச்சு உலோகம்: அச்சுப்பணிக்கு ஈயம்-ஆண்டிமனி-தகரம் கலப்பு உலோகம்.
• வரலாற்றுப் பயன்பாடுகள் (தற்போது பெரும்பாலும் கட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளன): நிறமிகள் (வெள்ளை ஈயம், ஈய குரோமேட்), குழாய்கள், கேபிள் உறை.

உயிரியல் முக்கியத்துவம் (நச்சுத்தன்மை)

ஈயத்திற்கு அறியப்பட்ட எந்தப் பயனுள்ள உயிரியல் பங்கும் இல்லை மேலும் இது மிகவும் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது.

• குவிப்பு நச்சு: ஈயம் உடலில், முதன்மையாக எலும்புகள், மென்மையான திசுக்கள் மற்றும் இரத்தத்தில் குவிகிறது.
• நரம்பியல் விளைவுகள்: குறிப்பாக குழந்தைகளின் வளரும் நரம்பு மண்டலத்திற்கு சேதம் விளைவிக்கிறது, அறிவாற்றல் குறைபாடுகள், நடத்தை சிக்கல்கள் மற்றும் IQ குறைதல் ஆகியவற்றிற்கு வழிவகுக்கிறது.
• இரத்த அணு ஆக்க மண்டலம்: ஹீம் தொகுப்பைத் தடுக்கிறது, இது இரத்த சோகைக்கு வழிவகுக்கிறது.
• சிறுநீரக பாதிப்பு: நாள்பட்ட சிறுநீரக நோயை ஏற்படுத்தும்.
• இனப்பெருக்க விளைவுகள்: ஆண் மற்றும் பெண் இருபாலரிடமும் கருவுறுதலைப் பாதிக்கலாம்.
• வெளிப்பாட்டு வழிகள்: உட்கொள்ளல் (மாசுபட்ட நீர், உணவு, பழைய பெயிண்ட் சில்லுகள்) மற்றும் உள்ளிழுத்தல் (ஈயத் தூசு, புகைகள்).