நிக்கல் (Ni) - தேர்வு படிப்பு வழிகாட்டி

அறிமுகம்

நிக்கல் (Ni) ஒரு வெள்ளி-வெள்ளை, பளபளப்பான உலோகம். இது ஒரு லேசான தங்க நிறம் கொண்ட d-தொகுதி இடைநிலை தனிமம் ஆகும். அரிப்பு எதிர்ப்பு, வலிமை மற்றும் இந்த பண்புகளை உலோகக்கலவைகளுக்கு வழங்கும் திறன் காரணமாக இது மிகவும் மதிப்புமிக்கது. தொழில்துறை வினையூக்கிகள் மற்றும் மின்கலக் கூறுகள் முதல் நாணயங்கள் மற்றும் முக்கியமான கட்டமைப்புப் பொருட்கள் வரை இதன் பல்வேறு பயன்பாடுகள் நவீன தொழில்நுட்பத்திலும் அன்றாட வாழ்விலும் ஒரு முக்கியமான தனிமமாக அமைகிறது.

CBSE/JEE விரைவு திருத்தக் குறிப்புகள்

• குறியீடு: Ni
• அணு எண் (Z): 28
• அணு நிறை (A): 58.69 u
• குழு: 10
• காலம்: 4
• தொகுதி: d-block (இடைநிலை உலோகம்)
• பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்: +2 (மிகவும் பொதுவானது), +3 (குறைவான நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது, பெரும்பாலும் அணைவு சேர்மங்களில் காணப்படும்)
• தன்மை: Ferromagnetic metal
• அடர்த்தி: 8.90 g/cm³
• உருகுநிலை: 1455 °C
• கொதிநிலை: 2913 °C
• நிலையான மின்முனை மின்னழுத்தம் (E° Ni²⁺/Ni): -0.25 V
• அரிப்பு எதிர்ப்பு: அதிகம், காற்றில் செயலற்ற தன்மை அடைவதால்.

எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் பிணைப்பு நடத்தை

எலக்ட்ரான் அமைப்பு

• அடிப்படை நிலை: [Ar] 3d⁸ 4s²
• Ni²⁺ அயனி: [Ar] 3d⁸ (இரண்டு 4s எலக்ட்ரான்களை இழக்கிறது)
• Ni³⁺ அயனி: [Ar] 3d⁷ (இரண்டு 4s எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் ஒரு 3d எலக்ட்ரானை இழக்கிறது)

பிணைப்பு நடத்தை

• நிக்கல் பொதுவாக அதன் +2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் அயனி சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது (எ.கா., NiCl₂).
• இது எளிதில் பல அணைவு சேர்மங்களை (complexes) உருவாக்குகிறது, அங்கு இது ஒரு மைய உலோக அயனியாக செயல்படுகிறது.
• Ni(II) அணைவு சேர்மங்களுக்கான பொதுவான வடிவங்கள்:
  • சதுரத்தள அமைப்பு: பெரும்பாலும் வலிமையான ஈனிகளுடன், dsp² இனக்கலப்பினை உள்ளடக்கியது (எ.கா., [Ni(CN)₄]²⁻). டயாகாந்தத்தன்மை கொண்டது.
  • நான்முகி அமைப்பு: பெரும்பாலும் பலவீனமான ஈனிகளுடன், sp³ இனக்கலப்பினை உள்ளடக்கியது (எ.கா., [NiCl₄]²⁻). பாராகாந்தத்தன்மை கொண்டது.
  • எண்முகி அமைப்பு: ஆறு ஈனிகளுடன் பொதுவானது, sp³d² அல்லது d²sp³ இனக்கலப்பினை உள்ளடக்கியது (எ.கா., [Ni(NH₃)₆]²⁺). பாராகாந்தத்தன்மை கொண்டது.
• நிக்கல் கரிம உலோக சேர்மங்களையும் உருவாக்குகிறது, குறிப்பாக நிக்கல் டெட்ரா கார்பனைல், Ni(CO)₄, இதில் நிக்கல் பூஜ்ஜிய ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைக் கொண்டுள்ளது.

முக்கியமான வேதியியல் வினைகள்

1. நீர்த்த அமிலங்களுடன் வினை

நிக்கல் நீர்த்த ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யாத அமிலங்களுடன் (HCl, H₂SO₄ போன்றவை) மெதுவாக வினைபுரிந்து ஹைட்ரஜன் வாயுவை வெளியிடுகிறது. Ni(s) + 2HCl(aq) → NiCl₂(aq) + H₂(g)

2. ஆக்சிஜனேற்ற அமிலங்களுடன் வினை

செறிவூட்டப்பட்ட நைட்ரிக் அமிலம், நிக்கலின் மேற்பரப்பில் ஒரு பாதுகாப்பு, ஊடுருவ முடியாத ஆக்சைடு அடுக்கை உருவாக்குவதன் மூலம் நிக்கலை செயலற்றதாக்குகிறது, மேலும் வினையைத் தடுக்கிறது. நீர்த்த நைட்ரிக் அமிலம் வினைபுரிய முடியும், ஆனால் விளைபொருட்கள் செறிவையும் வெப்பநிலையையும் பொறுத்தது.

3. ஆக்சிஜனுடன் வினை

அதிக வெப்பநிலையில், நிக்கல் ஆக்சிஜனுடன் வினைபுரிந்து நிக்கல்(II) ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது. 2Ni(s) + O₂(g) --(heat)--> 2NiO(s)

4. ஹாலோஜன்களுடன் வினை

நிக்கல் வெப்பப்படுத்தும் போது ஹாலோஜன்களுடன் நேரடியாக வினைபுரிந்து நிக்கல் ஹாலைடுகளை உருவாக்குகிறது. Ni(s) + Cl₂(g) --(heat)--> NiCl₂(s)

5. மோண்ட் செயல்முறை (நிக்கலை சுத்திகரித்தல்)

இந்த செயல்முறை, ஆவியாகும் நிக்கல் டெட்ரா கார்பனைலின் உருவாக்கம் மற்றும் சிதைவைப் பயன்படுத்துகிறது.

• உருவாக்கம்: நிக்கல் 50-60 °C வெப்பநிலையில் கார்பன் மோனாக்சைடுடன் வினைபுரிந்து ஆவியாகும் நிக்கல் டெட்ரா கார்பனைலை உருவாக்குகிறது. Ni(s) + 4CO(g) --(50-60°C)--> Ni(CO)₄(g)
• சிதைவு: நிக்கல் டெட்ரா கார்பனைல் 180-200 °C வெப்பநிலையில் சிதைந்து தூய நிக்கலை அளிக்கிறது. Ni(CO)₄(g) --(180-200°C)--> Ni(s) + 4CO(g)

6. அணைவு சேர்ம உருவாக்கம்

நிக்கல்(II) பல்வேறு நிலைப்புத்தன்மை கொண்ட அணைவு சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது.

• ஹெக்ஸாஅம்மீன்நிக்கல்(II) அயனி: Ni²⁺(aq) + 6NH₃(aq) → [Ni(NH₃)₆]²⁺(aq) (எண்முகி, பாராகாந்தத்தன்மை)
• டெட்ராசயனோநிக்கலேட்(II) அயனி: Ni²⁺(aq) + 4CN⁻(aq) → [Ni(CN)₄]²⁻(aq) (சதுரத்தள அமைப்பு, டயாகாந்தத்தன்மை)

தொழில்துறை மற்றும் உயிரியல் முக்கியத்துவம்

தொழில்துறை முக்கியத்துவம்

• உலோகக்கலவைகள்: நிக்கல் பல உயர் செயல்திறன் கொண்ட உலோகக்கலவைகளில் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும்.
  • துருப்பிடிக்காத எஃகு: அரிப்பு எதிர்ப்பு, வலிமை மற்றும் நீட்சித்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது (எ.கா., ஆஸ்டெனிடிக் எஃகுகளில் 8-12% Ni உள்ளது).
  • நிக்ரோம்: நிக்கல் மற்றும் குரோமியம் கலந்த ஒரு உலோகக்கலவை, அதன் அதிக மின் எதிர்ப்புத்தன்மை மற்றும் அதிக வெப்பநிலையில் நிலைப்புத்தன்மை காரணமாக வெப்பமூட்டும் கூறுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
  • மோனல்: நிக்கல் மற்றும் தாமிரம் கலந்த ஒரு உலோகக்கலவை, கடல்நீர் மற்றும் பல்வேறு அமிலங்களால் ஏற்படும் அரிப்பை எதிர்க்கும் திறன் கொண்டது.
  • இன்வார்: நிக்கல் மற்றும் இரும்பு கலந்த ஒரு உலோகக்கலவை, அதன் மிகக் குறைந்த வெப்ப விரிவுக் குணகம் காரணமாக அறியப்படுகிறது, துல்லியமான கருவிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• வினையூக்கி: தொழில்துறை செயல்முறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
  • ஹைட்ரஜனேற்றம்: நிறைவுறாத தாவர எண்ணெய்களின் ஹைட்ரஜனேற்றத்தை வினையூக்கி மார்கரின் மற்றும் பிற திட கொழுப்புகளை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுகிறது.
  • மீத்தேன் உற்பத்தி: இயற்கை வாயுவின் நீராவி சீர்திருத்தத்தில் ஹைட்ரஜன் மற்றும் தொகுப்பு வாயுவை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுகிறது.
• மின்கலங்கள்: ரீசார்ஜ் செய்யக்கூடிய மின்கலங்களில் அத்தியாவசியமான கூறு.
  • நிக்கல்-காட்மியம் (NiCd) மின்கலங்கள்.
  • நிக்கல்-உலோக ஹைட்ரைடு (NiMH) மின்கலங்கள்.
  • லித்தியம்-அயன் மின்கலங்கள் (புதிய தலைமுறை).
• மின்முலாம் பூசுதல்: நிக்கல் பூச்சு ஒரு அலங்கார பூச்சு மற்றும் மற்ற உலோகங்களுக்கு அரிப்பு எதிர்ப்பை வழங்குகிறது.
• நாணயங்கள்: அதன் நீடித்துழைப்பு மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்பு காரணமாக வரலாற்று ரீதியாக நாணயங்களில் பயன்படுத்தப்பட்டது.

உயிரியல் முக்கியத்துவம்

• நுண்ணளவு தனிமம்: நிக்கல் சில உயிரினங்களில், குறிப்பாக பாக்டீரியா, பூஞ்சைகள் மற்றும் சில தாவரங்களில் உள்ள பல என்சைம்களுக்கு ஒரு அத்தியாவசிய நுண்ணளவு தனிமமாகும்.
• என்சைம் இணை காரணி: யூரேஸ் (யூரியா வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஈடுபட்டுள்ளது) மற்றும் ஹைட்ரஜனேஸ் (ஹைட்ரஜன் வளர்சிதை மாற்றத்தில் ஈடுபட்டுள்ளது) போன்ற என்சைம்களுக்கு இணை காரணியாக செயல்படுகிறது.
• நச்சுத்தன்மை: நுண்ணளவு அளவில் அத்தியாவசியமானதாக இருந்தாலும், அதிக செறிவுள்ள நிக்கல் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்ததாகவும் புற்றுநோயை உண்டாக்கும் காரணியாகவும் இருக்கலாம், குறிப்பாக நிக்கல் சேர்மங்கள் கொண்ட தூசியை உள்ளிழுப்பதன் மூலம்.