மாங்கனீசு (Mn): விரிவான ஆய்வு வழிகாட்டி

மாங்கனீசு (Mn) அறிமுகம்

மாங்கனீசு (Mn) ஒரு வெள்ளி-சாம்பல் நிறமுடைய, கடினமான மற்றும் நொறுங்கும் தன்மை கொண்ட இடைநிலை உலோகம். எஃகு உலோகக் கலவைகளை வலுப்படுத்துவது, மின்கலங்களுக்கு சக்தி அளிப்பது முதல் ஒரு முக்கியமான உயிரியல் நுண்ணிய தனிமமாகச் செயல்படுவது வரை பல்வேறு துறைகளில் இதன் முக்கியத்துவம் பரவியுள்ளது. அதன் பலதரப்பட்ட ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் அதன் வேதியியல் பயன்பாட்டிற்கும் வினைத்திறனுக்கும் மையமாக உள்ளன.

CBSE/JEE விரைவு திருப்புதல் குறிப்புகள்

அணு எண்: 25
அணு நிறை: 54.938 u
குறியீடு: Mn
தொகுதி: 7 (d-பிளாக், இடைநிலை உலோகம்)
வரிசை: 4
பிளாக்: d-பிளாக்
இயல்பு: கடினமான, நொறுங்கும் தன்மை கொண்ட, வெள்ளி-சாம்பல் உலோகம்.
காந்தப் பண்பு: பாரா காந்தம்.
பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்: +2, +3, +4, +6, +7. +2 மற்றும் +7 நிலைகள் குறிப்பாக நிலையானவை அல்லது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுபவை.

எலக்ட்ரான் அமைப்பு & பிணைப்பு நடத்தை

மின்னணு அமைப்பு

தரை நிலை: [Ar] 3d⁵ 4s²
விளக்கம்: அரை நிரப்பப்பட்ட 3d⁵ துணைக்கூடு பல மாங்கனீசு சேர்மங்களில் காணப்படும் நிலைத்தன்மைக்கு பங்களிக்கிறது, குறிப்பாக அதன் +2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் (Mn²⁺), அதன் மின்னணு அமைப்பு [Ar] 3d⁵ ஆக இருக்கும்.

பிணைப்பு மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்

மாங்கனீசு, இடைநிலை உலோகங்களின் சிறப்பியல்புபடி, 4s மற்றும் 3d எலக்ட்ரான்கள் இரண்டும் பிணைப்பில் பங்கேற்பதால் பரந்த அளவிலான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை வெளிப்படுத்துகிறது.

+2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை (Mn²⁺): நீர்க் கரைசல்களில் மிகவும் நிலையானது, பெரும்பாலும் அயனி சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது. எடுத்துக்காட்டு: MnCl₂, MnSO₄. d⁵ அமைப்பு இதற்கு ஒப்பீட்டு நிலைத்தன்மையைத் தருகிறது.
+3 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை (Mn³⁺): +2 ஐ விட குறைவான நிலையானது, எளிதில் விகிதச்சிதைவு அடைகிறது அல்லது ஒடுக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டு: Mn₂O₃.
+4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை (MnO₂): மாங்கனீசு டை ஆக்சைடில் (பைரோலுசைட்) காணப்படுகிறது, இது ஒரு கருப்பு திண்மம், தொழில்துறையில் முக்கியமானது. இது ஈரியல்பு தன்மை உடையது.
+6 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை (MnO₄²⁻): மாங்கனேட் அயனி, பொதுவாக பச்சை நிறத்தில் இருக்கும். மிகவும் காரக் கரைசல்களில் மட்டுமே நிலையானது; இல்லையெனில், அது விகிதச்சிதைவு அடைகிறது. எடுத்துக்காட்டு: K₂MnO₄.
+7 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை (MnO₄⁻): பெர்மாங்கனேட் அயனி, பொதுவாக ஊதா நிறத்தில் இருக்கும். மிகவும் வலிமையான ஆக்சிஜனேற்ற காரணி, குறிப்பாக அமில ஊடகத்தில். எடுத்துக்காட்டு: KMnO₄.

முக்கியமான வேதியியல் வினைகள்

1. பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட்டின் (KMnO₄) ரெடாக்ஸ் வினைகள்

பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் ஒரு வலிமையான ஆக்சிஜனேற்ற காரணி. அதன் ஒடுக்கப் பொருட்கள் ஊடகத்தின் pH ஐப் பொறுத்து வேறுபடுகின்றன.

a) அமில ஊடகத்தில் (எ.கா., நீர்த்த H₂SO₄ உடன்):

பெர்மாங்கனேட் அயனி நிறமற்ற Mn²⁺ அயனியாக ஒடுக்கப்படுகிறது. MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O

எடுத்துக்காட்டுகள்:

ஃபெரஸ் உப்புகளை ஃபெர்ரிக் உப்புகளாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல்: 5Fe²⁺ + MnO₄⁻ + 8H⁺ → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O
ஆக்ஸலேட் அயனிகளை CO₂ ஆக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல்: 5(COO)₂²⁻ + 2MnO₄⁻ + 16H⁺ → 10CO₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O
சல்பைட் அயனிகளை சல்பேட் அயனிகளாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல்: 5SO₃²⁻ + 2MnO₄⁻ + 6H⁺ → 5SO₄²⁻ + 2Mn²⁺ + 3H₂O
அயோடைடு அயனிகளை அயோடினாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல்: 10I⁻ + 2MnO₄⁻ + 16H⁺ → 5I₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O
ஹைட்ரஜன் சல்பைடை சல்பராக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல்: 5H₂S + 2MnO₄⁻ + 6H⁺ → 5S + 2Mn²⁺ + 8H₂O

b) நடுநிலை அல்லது பலவீனமான கார ஊடகத்தில்:

பெர்மாங்கனேட் அயனி மாங்கனீசு டை ஆக்சைடாக (MnO₂) ஒடுக்கப்படுகிறது. MnO₄⁻ + 2H₂O + 3e⁻ → MnO₂ + 4OH⁻

எடுத்துக்காட்டுகள்:

அயோடைடு அயனிகளை அயோடேட் அயனிகளாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல்: 2MnO₄⁻ + I⁻ + H₂O → 2MnO₂ + IO₃⁻ + 2OH⁻
தையோசல்பேட் அயனிகளை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல்: 8MnO₄⁻ + 3S₂O₃²⁻ + H₂O → 8MnO₂ + 6SO₄²⁻ + 2OH⁻

c) வலிமையான கார ஊடகத்தில்:

பெர்மாங்கனேட் அயனி மாங்கனேட் அயனியாக (MnO₄²⁻) ஒடுக்கப்படுகிறது. MnO₄⁻ + e⁻ → MnO₄²⁻

2. மாங்கனேட் (MnO₄²⁻) அயனியின் விகிதச்சிதைவு

பச்சை நிற மாங்கனேட் அயனி நடுநிலை அல்லது அமில ஊடகத்தில் விகிதச்சிதைவு அடைந்து பெர்மாங்கனேட் மற்றும் மாங்கனீசு டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது. 3MnO₄²⁻ + 2H₂O → 2MnO₄⁻ + MnO₂ + 4OH⁻

3. மாங்கனீசு டை ஆக்சைடில் இருந்து குளோரின் வாயு தயாரிப்பு

மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு, செறிவூட்டப்பட்ட ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலத்துடன் சூடுபடுத்தும் போது வினைபுரிந்து குளோரின் வாயுவை உற்பத்தி செய்கிறது. MnO₂ (s) + 4HCl (aq) → MnCl₂ (aq) + Cl₂ (g) + 2H₂O (l)

தொழில்துறை மற்றும் உயிரியல் முக்கியத்துவம்

தொழில்துறை முக்கியத்துவம்

எஃகுத் தொழில்: எஃகு உற்பத்தியில் மாங்கனீசு மிகவும் முக்கியமானது. இது ஆக்சிஜன் நீக்கி மற்றும் சல்ஃபர் நீக்கியாகச் செயல்பட்டு அசுத்தங்களை நீக்குகிறது. மேலும், இது உலோகக் கலவையாகச் சேர்க்கப்படும் போது (எ.கா., ஃபெரோமாங்கனீசு) எஃகின் வலிமை, கடினத்தன்மை மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது.
மின்கலங்கள்: மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு (MnO₂) உலர் மின்கலங்களில் (லெக்லாஞ்சே மின்கலங்கள்) முனைப்பு நீக்கியாக ஒரு முக்கிய அங்கமாகும்.
வேதிப்பொருட்கள்:
- பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் (KMnO₄) கரிமத் தொகுப்பு வினைகளில் ஒரு வலிமையான ஆக்சிஜனேற்ற காரணியாகவும், கிருமிநாசினியாகவும், ஆண்டிசெப்டிக்காகவும், நீர் சுத்திகரிப்பிற்காகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- மாங்கனீசு சேர்மங்கள் பல்வேறு வேதியியல் செயல்முறைகளில் வினையூக்கிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
நிறமிகள்: மாங்கனீசு சேர்மங்கள் மாங்கனீசு வயலட் (Mn(NH₄)₂P₂O₇) மற்றும் பழுப்பு நிறமிகள் போன்ற நிறமிகளை தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
செராமிக்ஸ் மற்றும் கண்ணாடி: செராமிக்ஸில் வண்ணப் பொருளாகவும், இரும்பு அசுத்தங்களால் ஏற்படும் பச்சை நிறத்தை நீக்கி கண்ணாடியின் நிறத்தை மங்கலாக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உயிரியல் முக்கியத்துவம்

அத்தியாவசிய நுண்ணிய தனிமம்: மாங்கனீசு அனைத்து அறியப்பட்ட உயிரினங்களுக்கும் ஒரு அத்தியாவசிய நுண்ணிய தனிமம்.
என்சைம் இணைகாரணி: இது பல என்சைம்களுக்கு இணைகாரணியாகச் செயல்பட்டு, பின்வருவனவற்றில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது:
- வளர்சிதை மாற்றம்: கார்போஹைட்ரேட், லிப்பிட் மற்றும் புரத வளர்சிதை மாற்றம் (எ.கா., பைருவேட் கார்பாக்ஸிலேஸ்).
- ஆக்சிஜனேற்ற எதிர்ப்பு பாதுகாப்பு: சூப்பராக்ஸைடு டிஸ்முடேஸ் (Mn-SOD), ஆக்சிஜனேற்ற அழுத்தத்தைக் குறைப்பதில் முக்கியமானது.
- எலும்பு வளர்ச்சி: எலும்பு உருவாக்கம் மற்றும் இணைப்பு திசு தொகுப்புக்கு அத்தியாவசியமானது.
- நரம்பு செயல்பாடு: நரம்புக்கடத்தி தொகுப்பில் ஈடுபட்டுள்ளது.
ஒளிச்சேர்க்கை: தாவரங்களில், ஒளிச்சேர்க்கையின் போது ஆக்சிஜனை வெளிப்படுத்தும் கூட்டுப் பொருளுக்கு மாங்கனீசு மிகவும் முக்கியமானது.
குறைபாடு: வளர்ச்சிக் குறைபாடு, எலும்பு அசாதாரணங்கள் மற்றும் இனப்பெருக்கச் சிக்கல்களுக்கு வழிவகுக்கும்.
நச்சுத்தன்மை: அதிகப்படியான உட்கொள்ளல் நரம்பு நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது, பார்கின்சன் நோய்க்கு ஒத்த அறிகுறிகளுக்கு வழிவகுக்கும்.