Revision Guide • Class 10-12 / JEE / NEET
தகரம் (Sn) - பண்புகள், வினைகள் மற்றும் பயன்கள்
By Periodic Table India
CBSE / JEE Prep Notes
- Tin - Sn - Group 14 - P-block elements - Chemical properties - JEE Chemistry - NEET Chemistry - CBSE Class 12 Chemistry
தகரம் (Sn) ஒரு p-தொகுதி தனிமமாகும், இது குறிப்பிடத்தக்க வரலாற்று மற்றும் தொழில்துறை முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. அதன் தனித்துவமான பண்புகள், குறிப்பாக அதன் இருமடித் தன்மை (amphoteric nature) மற்றும் பல ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளில் இருக்கும் திறன் ஆகியவை உயர்நிலைப் பள்ளி வேதியியல் தேர்வுகளுக்கு ஒரு முக்கியமான தலைப்பாக அமைகின்றன. இதன் பயன்பாடுகள் பாதுகாப்பு பூச்சுகள் முதல் அத்தியாவசிய உலோகக் கலவைப் பொருட்கள் வரை பரவுகின்றன.
CBSE/JEE விரைவுத் திருத்தக் குறிப்புகள்
- குறியீடு: Sn (லத்தீன் stannum என்பதிலிருந்து)
- அணு எண் (Z): 50
- அணு நிறை: 118.71 u
- தொகுதி: 14 (கார்பன் குடும்பம்)
- வரிசை: 5
- தொகுதி: p-தொகுதி
- இணைதிறன்கள்/பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்: +2, +4 (தொகுதி 14 இல் இலகுவான தனிமங்களுக்கு +4 நிலையே மிகவும் நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது, ஆனால் Sn மற்றும் Pb க்கு மந்த இணை விளைவு (inert pair effect) காரணமாக +2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை மிகவும் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது).
- இயல்பு: மென்மையான, வெள்ளி போன்ற வெள்ளை உலோகம். புறவேற்றுமை வடிவங்களைக் காட்டுகிறது (வெள்ளை தகரம், சாம்பல் தகரம், சாய்சதுர தகரம்).
எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் பிணைப்பு நடத்தை
- எலக்ட்ரான் அமைப்பு:
[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p² - பொதுவான அமைப்பு (தொகுதி 14):
ns² np² - ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் விளக்கம்:
- +4 நிலை: நான்கு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களையும் (இரண்டு 5s மற்றும் இரண்டு 5p எலக்ட்ரான்கள்) இழப்பதன் மூலம் அடையப்படுகிறது. இந்த நிலை பல தகர சேர்மங்களில், குறிப்பாக அதிக எலக்ட்ரான் கவர்ச்சி கொண்ட தனிமங்களுடன், மிகவும் நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது.
- +2 நிலை: இரண்டு 5p எலக்ட்ரான்களை மட்டும் இழப்பதன் மூலம் அடையப்படுகிறது.
5s²எலக்ட்ரான் இணை பிணைப்பில் பங்கேற்க தயங்குவது மந்த இணை விளைவு (inert pair effect) என்று அறியப்படுகிறது, இது தகரம் மற்றும் காரீயம் போன்ற கனமான p-தொகுதி தனிமங்களுக்கு முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. இது தகரத்திற்கு +2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை குறிப்பிடத்தக்கதாக ஆக்குகிறது.
- பிணைப்பு: தகரம் அதன் +4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் முக்கியமாக சகப்பிணைப்பு சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது (எ.கா., SnCl₄). அதன் தனிம வடிவத்தில், இது உலோகப் பிணைப்பைக் கொண்ட ஒரு உலோகமாகும்.
முக்கியமான வேதி வினைகள்
1. காற்று/ஆக்ஸிஜனுடன் வினை
தகரம் சூடுபடுத்தப்படும்போது காற்று அல்லது ஆக்ஸிஜனில் எரிந்து தகரம்(IV) ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது.
Sn(s) + O₂(g) → SnO₂(s)
2. அமிலங்களுடன் வினை
- நீர்த்த ஆக்சிஜனேற்றமற்ற அமிலங்களுடன் (எ.கா., HCl): தகரம் வினைபுரிந்து தகரம்(II) குளோரைடு மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்குகிறது.
Sn(s) + 2HCl(aq) → SnCl₂(aq) + H₂(g) - செறிவூட்டப்பட்ட நைட்ரிக் அமிலத்துடன்: தகரம் ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து நீரேறிய தகரம்(IV) ஆக்சைடை (மெட்டாஸ்டானிக் அமிலம்) உருவாக்குகிறது.
Sn(s) + 4HNO₃(conc) → H₂SnO₃(s) + 4NO₂(g) + H₂O(l) - நீர்த்த நைட்ரிக் அமிலத்துடன்: தகரம்(II) நைட்ரேட் மற்றும் நைட்ரிக் ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது.
3Sn(s) + 8HNO₃(dilute) → 3Sn(NO₃)₂(aq) + 2NO(g) + 4H₂O(l) - செறிவூட்டப்பட்ட சல்ஃப்யூரிக் அமிலத்துடன்: தகரம் வினைபுரிந்து தகரம்(II) சல்பேட், சல்ஃபர் டைஆக்சைடு மற்றும் நீரை உருவாக்குகிறது.
Sn(s) + 2H₂SO₄(conc) → SnSO₄(aq) + SO₂(g) + 2H₂O(l)
3. ஹாலஜன்களுடன் வினை
தகரம் ஹாலஜன்களுடன் எளிதில் வினைபுரிந்து தகர ஹாலைடுகளை உருவாக்குகிறது, பொதுவாக +4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில்.
Sn(s) + 2Cl₂(g) → SnCl₄(l)
4. காரங்கள் (ஆல்கலிகள்) உடன் வினை (இருமடித் தன்மை)
தகரம் ஒரு இருமடி உலோகம், இது வலிமையான காரங்களுடன் வினைபுரிந்து ஸ்டானேட்டுகளை உருவாக்குகிறது.
- +2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில்:
Sn(s) + 2NaOH(aq) + 2H₂O(l) → Na₂[Sn(OH)₄](aq) + H₂(g)(சோடியம் டெட்ராஹைட்ராக்சோஸ்டானேட்(II)) (மாற்றாக, பழைய பாடப்புத்தகங்களில்:Sn + 2NaOH → Na₂SnO₂ + H₂சோடியம் ஸ்டானைட் உருவாகிறது) - +4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் (தகரம்(IV) ஆக்சைடு):
SnO₂(s) + 2NaOH(aq) → Na₂SnO₃(aq) + H₂O(l)(சோடியம் ஸ்டானேட்(IV))
5. முக்கியமான சேர்மங்கள் மற்றும் அவற்றின் பண்புகள்
- தகரம்(II) குளோரைடு (SnCl₂):
- ஸ்டானஸ் குளோரைடு என்று அறியப்படுகிறது.
- +2 நிலையிலிருந்து +4 நிலைக்கு எளிதாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைவதால் ஒரு வலிமையான ஒடுக்கும் காரணியாக செயல்படுகிறது.
- எடுத்துக்காட்டு:
2FeCl₃(aq) + SnCl₂(aq) → 2FeCl₂(aq) + SnCl₄(aq) - கரிமத் தொகுப்பு வினைகளிலும், சாயம் ஏற்றுதலில் நிறமூன்றியாகவும் (mordant) பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- தகரம்(IV) ஆக்சைடு (SnO₂):
- ஸ்டானிக் ஆக்சைடு அல்லது கேசிட்டரைட் (தாது வடிவம்) என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.
- இருமடி ஆக்சைடு.
- பீங்கான், மெருகூட்டிகள் (glazes) மற்றும் மெருகிடும் காரணியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
தொழில்துறை மற்றும் உயிரியல் முக்கியத்துவம்
1. தொழில்துறை முக்கியத்துவம்
- தகரம் பூசுதல் (Tin Plating): துருப்பிடிப்பதைத் தடுக்க எஃகு தாள்கள் தகரத்தின் மெல்லிய அடுக்கால் பூசப்படுகின்றன, உணவு மற்றும் பானப் பொட்டலங்களுக்கான “தகர டப்பாக்களில்” பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- உலோகக் கலவைகள்:
- வெண்கலம்: (தாமிரம் + தகரம்) - வரலாற்று முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது, சிலைகள், நாணயங்கள் மற்றும் பொறியியலில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- பியூட்டர்: (தகரம் + தாமிரம், ஆண்டிமனி, பிஸ்மத்) - அலங்காரப் பொருட்கள் மற்றும் உணவு மேசைப் பொருட்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
- சாலிடர் (பற்றாசு): (தகரம் + காரீயம் அல்லது தகரம் + வெள்ளி/தாமிரம்) - எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் குழாய் வேலைகளில் உலோகங்களை இணைக்கப் பயன்படுத்தப்படும் குறைந்த உருகுநிலை கொண்ட உலோகக் கலவைகள்.
- ஃப்ளோட் கண்ணாடி உற்பத்தி: உருகிய தகரத்தின் மீது உருகிய கண்ணாடி மிதக்க விடப்பட்டு, தட்டையான, மென்மையான கண்ணாடித் தாள்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன.
- வினையூக்கிகள்: சில தகர சேர்மங்கள் பல்வேறு வேதியியல் செயல்முறைகளில் வினையூக்கிகளாக செயல்படுகின்றன.
- கரிம தகரச் சேர்மங்கள் (Organotin Compounds): பூஞ்சைக்கொல்லிகள், பூச்சிக்கொல்லிகள் மற்றும் PVC நிலைப்படுத்திகளாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வந்தன. இருப்பினும், சுற்றுச்சூழல் கவலைகள் மற்றும் நச்சுத்தன்மை காரணமாக தற்போது பல பயன்பாடுகள் கட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.
2. உயிரியல் முக்கியத்துவம்
- தகரம் ஒரு மிகக் குறைந்தளவு தேவைப்படும் தனிமம் (trace element), ஆனால் மனிதர்களுக்கு அதன் அத்தியாவசியத் தன்மை தெளிவாக நிறுவப்படவில்லை.
- கரிம தகரச் சேர்மங்கள், குறிப்பாக கடல் வாழ் உயிரினங்களுக்கும் மனிதர்களுக்கும் அதிக நச்சுத்தன்மை கொண்டதாக இருக்கலாம், ஏனெனில் அவை செல்லுலார் செயல்முறைகளில் குறுக்கிடக்கூடியவை.