முக்கிய ஆக்ஸிஜன் சேர்மங்கள்: மீள்பார்வை வழிகாட்டி

ஆக்ஸிஜனின் முக்கிய சேர்மங்களுக்கான அறிமுகம்

ஆக்ஸிஜன், ஒரு அதிக வினைத்திறன் கொண்ட அலோகம், கிட்டத்தட்ட மற்ற அனைத்து தனிமங்களுடனும் ஏராளமான சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது. உயர்நிலைப் பள்ளி மட்டத்தில் படிக்கும் மிக முக்கியமான சேர்மங்களில் நீர் (H₂O), ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு (H₂O₂), மற்றும் ஓசோன் (O₃) ஆகியவை அடங்கும். ஆக்ஸிஜனின் மாறுபட்ட ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் மற்றும் பிணைப்புச் சூழல்கள் காரணமாக இந்த சேர்மங்கள் பல்வேறு வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன.

நீர் (H₂O)

வேதியியல் வாய்பாடு

H₂O

பொதுப் பெயர்

நீர்

ஆய்வகத் தயாரிப்பு

ஆக்ஸிஜன் வாயுவில் ஹைட்ரஜன் வாயுவை நேரடியாக எரிப்பதன் மூலம் ஆய்வகத்தில் நீர் தயாரிக்கப்படலாம்.

சமன்படுத்தப்பட்ட சமன்பாடு

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)

ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு (H₂O₂)

வேதியியல் வாய்பாடு

H₂O₂

தயாரிப்பு முறை

1. பேரியம் பெராக்சைடு (BaO₂) மூலம்

நீர்த்த சல்ஃபியூரிக் அமிலத்தை நீரேற்றப்பட்ட பேரியம் பெராக்சைடுடன் வினைபுரியச் செய்வதன் மூலம் பொதுவாக ஆய்வகத்தில் ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு தயாரிக்கப்படுகிறது. BaO₂(s)⋅8H₂O(s) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + H₂O₂(aq) + 8H₂O(l) பேரியம் சல்ஃபேட் (BaSO₄) கரையாதது மற்றும் வடிகட்டலாம்.

2. மின்னாற்பகுப்பு முறை (பெர்சல்ஃபேட் முறை)

தொழில்சாலைகளில், இது 50% H₂SO₄ அல்லது சமமோலார் அம்மோனியம் சல்ஃபேட் மற்றும் சல்ஃபியூரிக் அமிலக் கரைசலின் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது, இது பெராக்சோடிசல்ஃபூரிக் அமிலத்தை (H₂S₂O₈) உருவாக்குகிறது. இது பின்னர் நீராற்பகுக்கப்பட்டு H₂O₂ ஐ அளிக்கிறது.

மின்னாற்பகுப்பு: 2H₂SO₄(aq) → H₂S₂O₈(aq) + H₂(g) (at anode: 2HSO₄⁻ → H₂S₂O₈ + 2e⁻)

நீராற்பகுப்பு: H₂S₂O₈(aq) + 2H₂O(l) → 2H₂SO₄(aq) + H₂O₂(aq)

பண்புகள்

இயற்பியல் பண்புகள்

• நிறமற்ற திரவம், நீரை விட சற்று அதிக பாகுத்தன்மை கொண்டது.
• அதிக மின்புகு மாறிலி (dielectric constant).
• நீருடன் அனைத்து விகிதங்களிலும் கலக்கக்கூடியது.

வேதியியல் பண்புகள்

1. சிதைவு: ஒளியின் முன்னிலையில் மெதுவாகச் சிதைகிறது, ஆனால் ஒளி, உலோகங்கள் (எ.கா., Pt, Ag, Cu), உலோக ஆக்சைடுகள் (எ.கா., MnO₂) அல்லது தூசி முன்னிலையில் வேகமாகச் சிதைகிறது. 2H₂O₂(aq) → 2H₂O(l) + O₂(g)

2. அமிலத் தன்மை: இது ஒரு மென்மையான அமிலம். H₂O₂(aq) ⇌ H⁺(aq) + HO₂⁻(aq) H₂O₂(aq) + 2NaOH(aq) → Na₂O₂(aq) + 2H₂O(l)

3. ஆக்சிஜனேற்றக் காரணி: அமில மற்றும் கார ஊடகங்களில் ஒரு சக்திவாய்ந்த ஆக்சிஜனேற்றக் காரணியாக செயல்படுகிறது.

   • அமில ஊடகத்தில்: H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) + 2e⁻ → 2H₂O(l) 2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l) PbS(s) + 4H₂O₂(aq) → PbSO₄(s) + 4H₂O(l) (பழைய எண்ணெய் ஓவியங்களை மீட்டெடுத்தல்)
   • கார ஊடகத்தில்: H₂O₂(aq) + 2e⁻ → 2OH⁻(aq) 2Cr³⁺(aq) + 3H₂O₂(aq) + 10OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 8H₂O(l) (குரோமேட் உருவாக்கம்)

4. ஒடுக்கும் காரணி: வலிமையான ஆக்சிஜனேற்ற காரணிகள் முன்னிலையில் ஒடுக்கும் காரணியாகவும் செயல்பட முடியும்.

   • அமில ஊடகத்தில்: H₂O₂(aq) → O₂(g) + 2H⁺(aq) + 2e⁻ 5H₂O₂(aq) + 2MnO₄⁻(aq) + 6H⁺(aq) → 2Mn²⁺(aq) + 8H₂O(l) + 5O₂(g)
   • கார ஊடகத்தில்: H₂O₂(aq) + 2OH⁻(aq) → O₂(g) + 2H₂O(l) + 2e⁻ Cl₂(g) + H₂O₂(aq) + 2OH⁻(aq) → 2Cl⁻(aq) + 2H₂O(l) + O₂(g)

ஓசோன் (O₃)

வேதியியல் வாய்பாடு

O₃

சுருக்கமான வழிகாட்டி

ஓசோன் என்பது ஆக்ஸிஜனின் ஒரு புறவேற்றுமை வடிவம், இது மூன்று ஆக்ஸிஜன் அணுக்களைக் கொண்டது. இது மங்கிய நீல நிற வாயு மற்றும் ஒரு காரமான மணம் கொண்டது. இது டைஆக்ஸிஜனை (O₂) விட மிகக் குறைவான நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது மற்றும் எளிதில் சிதைந்து டைஆக்ஸிஜனை உருவாக்குகிறது.

தயாரிப்பு

உலர்ந்த ஆக்ஸிஜன் வழியாக ஒரு அமைதியான மின்சார வெளியேற்றத்தை ஓசோனைசர் எனப்படும் ஒரு கருவியில் செலுத்துவதன் மூலம் ஓசோன் தயாரிக்கப்படுகிறது. 3O₂(g) ⇌ 2O₃(g) (ΔH = +142 kJ/mol) உருவான ஓசோன் சிதைவைத் தடுக்க அமைதியான மின்சார வெளியேற்றம் அவசியம். சுமார் 10% ஓசோன் மட்டுமே உருவாகிறது; அதிக செறிவு நிலைத்தன்மையின்மைக்கு வழிவகுக்கும்.

பண்புகள்

1. வலிமையான ஆக்சிஜனேற்றக் காரணி: ஆக்ஸிஜன் மற்றும் புதிய ஆக்ஸிஜனாக எளிதில் சிதைந்து போவதால், இது ஒரு சக்திவாய்ந்த ஆக்சிஜனேற்றக் காரணியாகும். O₃(g) → O₂(g) + [O](nascent oxygen)

   • லெட் சல்ஃபைடின் ஆக்சிஜனேற்றம்: PbS(s) + 4O₃(g) → PbSO₄(s) + 4O₂(g)
   • பொட்டாசியம் அயோடைடின் ஆக்சிஜனேற்றம்: 2KI(aq) + H₂O(l) + O₃(g) → 2KOH(aq) + I₂(s) + O₂(g)
   • வெளுக்கும் செயல்: ஓசோன் ஆக்சிஜனேற்றம் மூலம் வண்ணப் பொருளை வெளுக்கிறது.

2. வெப்ப இயக்கவியல் நிலைத்தன்மையின்மை: ஆக்ஸிஜனாக அதன் சிதைவு வெப்ப உமிழ்வினை மற்றும் என்ட்ரோபியை அதிகரிப்பதால், இது ஆக்ஸிஜனைப் பொறுத்தவரை வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக நிலைத்தன்மையற்றது.

ஆக்ஸிஜன் சேர்மங்களின் ஒப்பீட்டுப் பண்புகள்

பண்பு	நீர் (H₂O)	ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு (H₂O₂)	ஓசோன் (O₃)
வாய்பாடு	H₂O	H₂O₂	O₃
ஆக்ஸிஜனின் தன்மை	-2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை	-1 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை	0 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை (தனிம வடிவில்), அதிக வினைத்திறன் கொண்டது
நிலைப்புத்தன்மை	அதிக நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது	குறைவான நிலைப்புத்தன்மை, எளிதில் சிதைவடையும்	மிகக் குறைவான நிலைப்புத்தன்மை, எளிதில் O₂ ஆக சிதைவடையும்
ஆக்சிஜனேற்ற/ஒடுக்கும்	நடுநிலை/இருவகைச் சேர்வை (அமிலம் அல்லது காரமாக செயல்படும்)	ஆக்சிஜனேற்ற மற்றும் ஒடுக்கும் காரணி இரண்டும்	வலிமையான ஆக்சிஜனேற்றக் காரணி
இயற்பியல் நிலை (RT)	திரவம்	திரவம்	மங்கிய நீல வாயு
சுற்றுச்சூழலில் பங்கு	உலகளாவிய கரைப்பான், உயிர் ஆதரவு	வெளுக்கும் காரணி, கிருமிநாசினி, ராக்கெட் எரிபொருள் ஆக்சிஜனேற்றி	பூமியை புற ஊதா கதிர்வீச்சில் இருந்து பாதுகாக்கிறது (அடுக்கு மண்டலத்தில்)