சல்பர் (S): விரிவான தேர்வுப் படிப்பு வழிகாட்டி

சல்பர் அறிமுகம்

சல்பர் (S) என்பது எல்லா இடங்களிலும் காணப்படும் ஒரு அலோக தனிமம் ஆகும், இது தொழில்துறை செயல்முறைகள், சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகள் மற்றும் உயிரியல் செயல்பாடுகளுக்கு இன்றியமையாதது. எரியும்போது தனித்துவமான மஞ்சள் நிறம் மற்றும் கடுமையான வாசனைக்காக பண்டைய காலத்திலிருந்தே அறியப்படுகிறது. இது ஏராளமான சேர்மங்களின் முக்கிய அங்கமாகும், குறிப்பாக கந்தக அமிலம், இது பெரும்பாலும் “வேதிப்பொருட்களின் ராஜா” என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதன் பல்வேறு புறவேற்றுமை வடிவங்கள் மற்றும் மாறுபட்ட ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் அதன் பரந்த அளவிலான வேதியியல் வினைத்திறன் மற்றும் பயன்பாடுகளுக்கு பங்களிக்கின்றன.

CBSE/JEE விரைவு திருத்தக் குறிப்புகள்

• அணு எண் (Z): 16
• அணு நிறை (Ar): 32.06 u
• குழு: 16 (சால்கோஜன்கள்)
• காலம்: 3
• தொகுதி: p-தொகுதி
• எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Ne] 3s² 3p⁴
• இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்: 6
• பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்: -2, 0, +2, +4, +6
• தன்மை: அலோகம், அறை வெப்பநிலையில் திண்மம்.
• புறவேற்றுமை வடிவங்கள்:
  • ராம்பிக் சல்பர் (α-சல்பர்): அறை வெப்பநிலையில் மிகவும் நிலையான வடிவம், மஞ்சள் நிறம், எண்கோண படிகங்கள், S₈ சுருங்கிய வளைய அமைப்பு.
  • மோனோகிளினிக் சல்பர் (β-சல்பர்): 95.6 °C-க்கு மேல் நிலையானது, ஊசி வடிவ படிகங்கள், S₈ சுருங்கிய வளைய அமைப்பு.
  • பிளாஸ்டிக் சல்பர் (γ-சல்பர்): உருகிய சல்பரை குளிர்ந்த நீரில் ஊற்றுவதன் மூலம் உருவாகிறது, மீள்தன்மை கொண்டது, பலபடி சங்கிலிகள், படிகமற்றது.
• எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை (பவுலிங்): 2.58
• முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றல்: 999.6 kJ/mol
• எலக்ட்ரான் நாட்டம்: 200 kJ/mol

எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் பிணைப்பு நடத்தை

சல்பர், அதன் [Ne] 3s² 3p⁴ என்ற எலக்ட்ரான் அமைப்புடன், ஆறு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. இது 3-வது வரிசையில் இருப்பதால், காலியாக உள்ள 3d ஆர்பிட்டால்களைக் கொண்டிருக்க வாய்ப்பு உள்ளது. இதனால் அதன் இணைதிறன் கூண்டு விரிவடைந்து, எட்டு எலக்ட்ரான்களுக்கு மேல் இடமளிக்க முடியும். இந்தத் திறன்தான் ஆக்டெட் விதியையும் தாண்டி பல நேர்மறை ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டுவதற்கு காரணமாகும்.

• -2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: தனது ஆக்டெட்டை நிறைவு செய்ய இரண்டு எலக்ட்ரான்களைப் பெறுவதன் மூலம் அடையப்படுகிறது (எ.கா., H₂S, FeS போன்ற உலோக சல்பைடுகள்).
• +2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: குறைவாகவே காணப்படுகிறது, இரண்டு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் பிணைப்பில் பயன்படுத்தப்படும்போது காணப்படுகிறது (எ.கா., S₂Cl₂).
• +4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: ஒரு 3p எலக்ட்ரானின் இணை பிரிந்து, அது காலியாக உள்ள 3d ஆர்பிட்டாலுக்கு நகர்வதுடன் தொடர்புடையது, இதனால் நான்கு இணையில்லா எலக்ட்ரான்கள் உருவாகின்றன (எ.கா., SO₂, SOCl₂).
• +6 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: இரண்டு 3s எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் ஒரு 3p எலக்ட்ரான் ஆகிய இரண்டின் இணையும் பிரிந்து, பின்னர் அவை காலியாக உள்ள 3d ஆர்பிட்டால்களுக்கு நகர்வதுடன் தொடர்புடையது, இதனால் ஆறு இணையில்லா எலக்ட்ரான்கள் உருவாகின்றன (எ.கா., SO₃, H₂SO₄, SF₆).

சல்பர் பெரும்பாலும் சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது, மேலும் அதன் தனிம வடிவங்களில் S₈ வளைய மூலக்கூறுகளை உருவாக்குகிறது, அதன் வலுவான சங்கிலித்தொடராக்கும் (catenation) பண்பு காரணமாக. அதிக வெப்பநிலையில், S₂ மூலக்கூறுகள் (O₂ ஐப் போன்றது) இருக்க முடியும்.

முக்கிய வேதியியல் வினைகள்

1. ஆக்சிஜனுடன் வினை (எரிதல்)

சல்பர் காற்றில் அல்லது ஆக்சிஜனில் எரிந்து, கடுமையான வாசனையுள்ள சல்பர் டை ஆக்சைடு வாயுவை உருவாக்குகிறது. S(s) + O₂(g) → SO₂(g)

2. ஹாலோஜன்களுடன் வினை

சல்பர் ஹாலோஜன்களுடன் நேரடியாக வினைபுரிந்து பல்வேறு ஹாலைடுகளை உருவாக்குகிறது.

• குளோரினுடன்: S(s) + 3Cl₂(g) → S₂Cl₂(l) (டைசல்பர் டைகுளோரைடு, குறைந்த வெப்பநிலையில்) S(s) + 2Cl₂(g) → SCl₄(l) (சல்பர் டெட்ராகுளோரைடு, அதிகப்படியான குளோரினுடன்)
• புளோரினுடன்: S(s) + 3F₂(g) → SF₆(g) (சல்பர் ஹெக்சாபுளோரைடு, மிகவும் நிலையானது)

3. உலோகங்களுடன் வினை

சல்பர் பெரும்பாலான உலோகங்களுடன் சூடுபடுத்தும்போது வினைபுரிந்து சல்பைடுகளை உருவாக்குகிறது. Fe(s) + S(s) → FeS(s) (இரும்பு(II) சல்பைடு) 2Na(s) + S(s) → Na₂S(s) (சோடியம் சல்பைடு)

4. செறிவூட்டப்பட்ட அமிலங்களுடன் வினை

சல்பர், செறிவூட்டப்பட்ட கந்தக அமிலம் மற்றும் நைட்ரிக் அமிலம் போன்ற வலுவான ஆக்சிஜனேற்ற அமிலங்களால் ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது.

• செறிவூட்டப்பட்ட கந்தக அமிலத்துடன்: S(s) + 2H₂SO₄(conc) → 3SO₂(g) + 2H₂O(l)
• செறிவூட்டப்பட்ட நைட்ரிக் அமிலத்துடன்: S(s) + 6HNO₃(conc) → H₂SO₄(aq) + 6NO₂(g) + 2H₂O(l)

5. காரங்களுடன் வினை

சல்பர் சூடான, செறிவூட்டப்பட்ட காரக் கரைசல்களில் மாறுபட்ட ஆக்சிஜனேற்ற ஒடுக்கம் (disproportionation) அடைகிறது. 3S(s) + 6NaOH(aq) → Na₂SO₃(aq) + 2Na₂S(aq) + 3H₂O(l) (சோடியம் சல்பைட் மற்றும் சோடியம் சல்பைடு உருவாகின்றன)

6. ஹைட்ரஜன் சல்பைடு (H₂S) உருவாக்கம்

சல்பர் சாதாரண நிலையில் ஹைட்ரஜனுடன் நேரடியாக வினைபுரியாவிட்டாலும், உலோக சல்பைடுகளை அமிலங்களுடன் வினைபுரியச் செய்வதன் மூலம் H₂S ஐ உருவாக்கலாம். FeS(s) + 2HCl(aq) → FeCl₂(aq) + H₂S(g)

7. கந்தக அமில உற்பத்தி (தொடுமுறை - முக்கிய படிநிலைகள்)

தொடுமுறை (Contact Process) என்பது சல்பரின் மிக முக்கியமான தொழில்துறை பயன்பாடாகும்.

• படி 1: சல்பர் டை ஆக்சைடு உற்பத்தி: S(s) + O₂(g) → SO₂(g) (மாற்றாக, FeS₂ போன்ற சல்பைடு தாதுக்களை வறுத்தல்)
• படி 2: சல்பர் டை ஆக்சைடை சல்பர் டிரை ஆக்சைடாக வினையூக்கி ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தல்: 2SO₂(g) + O₂(g) --(V₂O₅, 450°C, 2 atm)--> 2SO₃(g) (மீள்வினை, வெப்ப உமிழ்வு)
• படி 3: சல்பர் டிரை ஆக்சைடை செறிவூட்டப்பட்ட கந்தக அமிலத்தில் உறிஞ்சுதல்: SO₃(g) + H₂SO₄(conc) → H₂S₂O₇(l) (ஓலியம் அல்லது பைரோசல்பூரிக் அமிலம்)
• படி 4: ஓலியத்தை நீருடன் நீர்த்தல்: H₂S₂O₇(l) + H₂O(l) → 2H₂SO₄(aq)

தொழில்துறை மற்றும் உயிரியல் முக்கியத்துவம்

தொழில்துறை முக்கியத்துவம்

• கந்தக அமிலம் (H₂SO₄): உலகளவில் அதிகமாக உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒற்றை வேதிப்பொருள். இதற்கு அத்தியாவசியம்:
  • உரங்கள்: சூப்பர் பாஸ்பேட் ஆஃப் லைம், அம்மோனியம் சல்பேட் உற்பத்தி.
  • வேதிப்பொருள் உற்பத்தி: சாயங்கள், நிறமிகள், வெடிபொருட்கள், சவர்க்காரங்கள் (detergents), பிளாஸ்டிக், செயற்கை இழைகள்.
  • பெட்ரோலிய சுத்திகரிப்பு: அசுத்தங்களை நீக்க.
  • உலோகவியல்: உலோக மேற்பரப்புகளை சுத்தம் செய்தல் (பிக்கிளிங்).
  • வாகன பேட்டரிகள்: ஈய-அமில பேட்டரிகளில் மின்பகுளி.
• ரப்பரின் வல்கனைசேஷன்: ரப்பர் பாலிமர்களை குறுக்கு இணைக்க சல்பர் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது மீள்தன்மை, வலிமை மற்றும் நீடித்த தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.
• சல்பர் டை ஆக்சைடு (SO₂):
  • வெளுக்கும் முகவர்: கம்பளி, பட்டு மற்றும் காகிதத்திற்கு.
  • பாதுகாக்கும் பொருள்: உலர்ந்த பழங்கள், ஒயின்கள் மற்றும் பழச்சாறுகளில் (ஆன்டிஆக்ஸிடன்ட் மற்றும் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு).
  • கிருமிநாசினி.
  • கந்தக அமிலத்தின் முன்னோடி.
• மருந்துகள்: சில மருந்துகளில் ஒரு மூலப்பொருள் (எ.கா., சல்பா மருந்துகள்).
• வேளாண் வேதிப்பொருட்கள்: பூஞ்சைக் கொல்லிகள், பூச்சிக்கொல்லிகள் மற்றும் களைக்கொல்லிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• தீப்பெட்டிகள், வெடிமருந்து, பட்டாசுகள்: பல்வேறு பட்டாசு கலவைகளில் உள்ள கூறுகள்.

உயிரியல் முக்கியத்துவம்

• அவசியமான ஊட்டச்சத்து: சல்பர் அனைத்து உயிரினங்களுக்கும் அவசியமான ஒரு பேரூட்டச்சத்து.
• அமினோ அமிலங்கள் மற்றும் புரதங்கள்: இது மெத்தியோனைன் மற்றும் சிஸ்டைன் ஆகிய இரண்டு அத்தியாவசிய அமினோ அமிலங்களின் முக்கிய அங்கமாகும். இந்த அமினோ அமிலங்கள் அனைத்து புரதங்களின் அடிப்படை கட்டுமானத் தொகுதிகள் ஆகும்.
• டைசல்பைட் பிணைப்புகள்: புரதங்களில் உள்ள சிஸ்டைன் எஞ்சிய பிணைப்புகள் டைசல்பைட் பாலங்களை (—S—S—) உருவாக்குகின்றன, இது புரதங்களின் மூன்றாம் மற்றும் நான்காம் நிலை கட்டமைப்புகளைப் பராமரிக்கவும், அவற்றின் உயிரியல் செயல்பாட்டை (எ.கா., இன்சுலின், முடி மற்றும் நகங்களின் கெரட்டின்) தீர்மானிக்கவும் இன்றியமையாதது.
• வைட்டமின்கள்: தயாமின் (வைட்டமின் B₁) மற்றும் பயோட்டின் (வைட்டமின் B₇/H) போன்ற முக்கியமான வைட்டமின்களில் சல்பர் உள்ளது, இவை வளர்சிதை மாற்றத்தில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன.
• என்சைம்கள் மற்றும் கோஎன்சைம்கள்: பல என்சைம்கள் மற்றும் கோஎன்சைம்களில் சல்பர் உள்ளது, அங்கு அது எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற வினைகள் மற்றும் வினையூக்க செயல்முறைகளில் பங்கேற்கிறது.
• நச்சு நீக்கம்: சல்பர் சேர்மங்கள் கல்லீரலில் நச்சு நீக்கும் செயல்முறைகளில் ஈடுபட்டு, தீங்கு விளைவிக்கும் பொருட்களை நடுநிலையாக்க உதவுகின்றன.