விரைவான பதில் மற்றும் நீங்கள் குழப்பமடையக் கூடாத கருத்துகள்

குறுகிய விடை: அலுமினியத்தின் பொதுவான அயனி மின்னூட்டம்

அலுமினியம் பொதுவாக +3 அயனியை (+3 Al ³⁺ ).பெரும்பாலான வேதியியல் கேள்விகளுக்கு, அலுமினியத்தின் மின்னூட்டம் +3 ஆகும். சகப்பிணைப்பு சூழல்களில், நாம் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை விவாதிக்கிறோம்; பரப்பு அல்லது மின்புளூரியல் மின்னூட்டம் என்பது வேறுபட்ட கருத்து. இந்த சொற்களை குழப்பமடைய வேண்டாம் - Al ³⁺ பெரும்பாலான பொது வேதியியல் சிக்கல்களுக்கான உங்கள் விடை இதுவாகும்.

பொது வேதியியலில் இந்த மின்னூட்டம் ஏற்றுக்கொள்ளப்படுவதற்கான காரணம்

“அலுமினியத்தின் மின்னூட்டம் என்ன?” என்ற கேள்வியைப் பார்க்கும்போது, பதில் பெரும்பாலும் +3 ஆக இருக்கும். இதற்குக் காரணம் அலுமினியம் அணுக்கள் மூன்று எலெக்ட்ரான்களை இழந்து ஒரு நிலையான, மாபெரும்-வாயு எலெக்ட்ரான் அமைப்பை அடைகின்றன. இதன் விளைவாக உருவாகும் அயனி, Al ³⁺ , என அழைக்கப்படுகிறது அலுமினியம் அயனி இந்த வடிவம் அலுமினியம் ஆக்சைடு மற்றும் அலுமினியம் குளோரைடு போன்ற சேர்மங்களில் காணப்படுகிறது. இந்த மரபு IUPAC ஆல் அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் தர வேதியியல் குறிப்புகளில் பிரதிபலிக்கிறது.

இந்த மூன்று கருத்துகளையும் குழப்பிக்கொள்ள வேண்டாம்

• அயனியாக்கம் சார்ஜ்: உப்புகள் மற்றும் அயனியாக்க சேர்மங்களில் காணப்படும் அலுமினியம் அயனியின் (Al ³⁺ ) உண்மையான மின்னூட்டம். பெரும்பாலான வேதியியல் கேள்விகள் 'அலுமினியம் அயனியின் மின்னூட்டம்' என்று குறிப்பிடுவது இதைத்தான்.
• ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: வினைகளில் எலெக்ட்ரான் பரிமாற்றங்களை கண்காணிக்கப் பயன்படும் ஔபநிஷத கணக்கு எண். அலுமினியத்திற்கு, சேர்மங்களில் பொதுவாக ஆக்சிஜனேற்ற நிலை +3 ஆக இருக்கும், ஆனால் அரிதான ஒர்கனோமெட்டாலிக்குகளில் இது குறைவாக இருக்கலாம் (மேம்பட்ட வேதியியல் பிரிவுகளைக் காணவும்).
• மேற்பரப்பு/மின்னியல் மின்னூட்டம்: உலோக அலுமினியத்தின் மேற்பரப்பில் உள்ள மொத்த மின்சார மின்னூட்டம், இது அதன் சூழலைப் பொறுத்து மாறுபடலாம் (எ.கா., மின்வேதியியலில் அல்லது இடைமுகங்களில்). இது இயற்பியல் பண்பு ஆகும், இது அயனியாக்கம் அல்லது ஆக்சிஜனேற்ற மின்னூட்டத்திற்கு சமமல்ல.

விதிவிலக்குகள் தோன்றும் போதும் ஏன் அவை அரிதாக இருக்கின்றன

+3 விதிக்கு விதிவிலக்குகள் உள்ளதா? ஆம் - ஆனால் மிகவும் சிறப்பான, மேம்பட்ட வேதியியலில் மட்டுமே. சில ஒர்கனோமெட்டாலிக் சேர்மங்களில் அலுமினியத்தின் குறைந்த ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காணலாம், ஆனால் இவை பொதுவான வேதியியலிலோ அல்லது தினசரி பயன்பாடுகளிலோ காணப்படுவதில்லை. சில செயல்பாடுகளுக்கும், கல்வி நோக்கங்களுக்கும், +3 என்பது ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட மின்னூட்டம் (ஐயூபிஏசி வழிகாட்டுதல்கள் ).

அடுத்து என்ன? நீங்கள் புரிந்து கொள்ள விரும்பினால் தானி +3 மிகவும் நிலையானது ஏனெனில், அலுமினியத்தின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் அயனியாக்கும் ஆற்றல் ஆகியவை அலுமினியத்தை உருவாக்குவதை தொடர்ந்து படிப்படியாக படிக்கவும் ³⁺ முக்கிய இனம். பின்னர், இந்த மின்னூட்டம் உண்மையான சேர்மங்களில் எவ்வாறு காணப்படுகிறது என்பதையும், ஏன் பரப்பு மின்னூட்டம் முற்றிலும் வேறுபட்ட கதை என்பதையும் பார்ப்போம்.

Al3+ ஐ உருவாக்கும் எலக்ட்ரான் அமைப்பு எவ்வாறு உருவாகிறது?

Al3+ ஐ உருவாக்கும் எலக்ட்ரான் அமைப்பு

அலுமினியம் எப்போதும் Al ஆக இருப்பதை நீங்கள் எப்போதாவது யோசித்து பார்த்திருக்கிறீர்களா? ³⁺ வேதியியல் சிக்கல்களில்? அதன் எலக்ட்ரான் அமைப்பில் தான் விடை உள்ளது. “அலுமினியத்திற்கு எத்தனை எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன?” என்று கேட்கும் போது, அதன் நடுநிலை நிலைமையில், விடை 13 ஆகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் ஆற்றல் மட்டங்களை பொறுத்து குறிப்பிட்ட கூடுகளிலும் உட்கூடுகளிலும் ஒழுங்கமைக்கப்பட்டுள்ளன.

நடுநிலை அலுமினிய அணுவிற்கான ( லிபரேடெக்ஸ்ட் ):

1S 22S 22P 63S 23P 1

இந்த அமைப்பு உங்களுக்கு அலுமினியத்தின் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் — பிணைப்பிலோ அல்லது நீக்கத்திலோ பங்கேற்கும் எலக்ட்ரான்கள் — மூன்றாவது கூட்டில் (n=3) உள்ளன: 3s இல் இரண்டும் 3p இல் ஒன்றும். மொத்தம் மூன்று இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள். எனவே, “அலுமினியத்திற்கு எத்தனை இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன?” அல்லது “அல் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் எவை?” என்று கேட்கப்பட்டால், விடை மூன்று: 3s ²3P ¹.

மூன்று தெளிவான படிகளில் நடுநிலை அணுவிலிருந்து காதியன் ஆக மாறுதல்

அலுமினியம் Al ³⁺ ஆக மாறுவதை பார்ப்போம் — 10 எலக்ட்ரான்களை கொண்ட அலுமினியம் அயனி — படிப்படியாக:

1. நடுநிலை அணுவிலிருந்து தொடங்குவோம்: மேலே காட்டப்பட்டுள்ளவாறு 13 எலக்ட்ரான்கள் ஒழுங்கமைக்கப்பட்டுள்ளன.
2. முதலில் அதிக ஆற்றல் கொண்ட எலக்ட்ரானை நீக்கவும்: தனித்த 3p எலக்ட்ரான் இழக்கப்படுகிறது, 3s ஐ விட்டுச் செல்கிறது ².
3. அடுத்த இரண்டு அதிக ஆற்றல் கொண்ட எலக்ட்ரான்களை நீக்கவும்: இரு 3s எலக்ட்ரான்களும் நீக்கப்படுகின்றன, 1s மட்டுமே மீதமிருக்கிறது ²2S ²2P ⁶அமைப்பு.

இந்த மூன்று எலக்ட்ரான்களும் நீக்கப்பட்ட பின்னர், 10 எலக்ட்ரான்கள் மட்டுமே மீதமிருக்கின்றன — இது ஒரு நற்குண வாயுவான நியோனின் எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கைக்குச் சமம். இதனால்தான் 10 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட அலுமினியம் அயனி மிகவும் நிலைத்தன்மை கொண்டதாக இருக்கிறது: ஒரு நற்குண வாயுவைப் போலவே, இதற்கும் ஒரு நிரம்பிய கூடு உள்ளது.

மற்ற விருப்பங்களை விட மூன்று எலெக்ட்ரான்களை இழப்பது ஏன் விரும்பப்படுகிறது

அலுமினியம் ஒரு அல்லது இரண்டு எலெக்ட்ரான்களை மட்டும் ஏன் இழக்கவில்லை? விடை நிலைமையில் இருந்து வருகிறது. மூன்றை இழந்த பிறகு, அலுமினியம் ஒரு மாபெரும் வாயு உட்கருவை அடைகிறது (Ne போல), இது மிகவும் நிலையானது. அது ஒரு அல்லது இரண்டு எலெக்ட்ரான்களை மட்டும் இழந்திருந்தால், இதன் விளைவாக உருவாகும் அயனிகள் பாதியாக நிரப்பப்பட்ட ஷெல்களைக் கொண்டிருக்கும், இவை மிகவும் குறைவான நிலைமையுடன் கூடியவை மற்றும் அடிப்படை வேதியியலில் அரிதாகவே காணப்படுகின்றன.

மூன்று வெளிப்புற எலெக்ட்ரான்களை நீக்குவதன் மூலம் Al உருவாகிறது ³⁺ நிலையான உட்கருவுடன்; இதனால் தான் +3 அடிப்படை கனிம வேதியியலில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது.

அலுமினியம் எலெக்ட்ரான் அமைப்புடன் பணியாற்றும்போது பொதுவான தவறுகள்

• 2p உட்கூட்டிலிருந்து எலெக்ட்ரான்களை நீக்க வேண்டாம் - வெளிப்புற (3p மற்றும் 3s) எலெக்ட்ரான்கள் முதலில் இழக்கப்படுகின்றன.
• வரிசையை குழப்பிக்கொள்ள வேண்டாம்: 3p எலெக்ட்ரான்கள் 3s எலெக்ட்ரான்களுக்கு முன் நீக்கப்படுகின்றன.
• நினைவில் கொள்க: அலுமினியத்தில் உள்ள வெளிப்புற எலெக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மூன்று - ஒன்று அல்ல, இரண்டு அல்ல.
• உங்கள் மொத்தத்தை மீண்டும் சரிபாருங்கள்: Al உருவாக்கிய பிறகு ³⁺ உங்களுக்கு 10 எலக்ட்ரான்களுடன் ஒரு அலுமினியம் அயனி இருக்கும்.

இந்த படிநிலை செயல்முறையை புரிந்து கொள்வது Al ஏன் ³⁺ ஆற்றல் ரீதியாக விரும்பப்படுகிறது என்பதை விளக்க உதவும்—அடுத்த பிரிவில் அயனியாக்கும் ஆற்றல்களுடன் நாம் இணைக்கப் போகும் தலைப்பு.

ஏன் Al ³⁺ ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது: அயனியாக்கும் ஆற்றல் தோற்றுவாய்

முதல், இரண்டாம் மற்றும் மூன்றாம் அயனியாக்கம் நான்காவதை விட

உங்களுக்கு ஏன் அலுமினியத்தின் அயனி மின்னூதல் கிட்டத்தட்ட எப்போதும் +3 ஆக இருக்கிறது, பதில் எலக்ட்ரான்களை நீக்க தேவையான ஆற்றலில் உள்ளது—அறியப்படும் அயனியாக்கும் ஆற்றல் . உங்கள் கையில் வெங்காயத்தின் அடுக்குகளை நீங்கள் நீக்குவதாக கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள்: வெளிப்புற அடுக்குகளை நீக்குவது எளிதானாலும், நீங்கள் மையத்தை அடையும் போது, அது மிகவும் கடினமாகிறது. அலுமினியம் அணுக்களுக்கும் இதே கொள்கை பொருந்தும்.

இதனை விரிவாக்கி பார்க்கலாம். அலுமினியம் தனது வெளிப்புற கூட்டில் மூன்று வேலன்சி எலெக்ட்ரான்களுடன் தொடங்குகிறது. முதல் எலெக்ட்ரானை (IE1) நீக்குவது, பின்னர் இரண்டாவது (IE2), மூன்றாவது (IE3) எலெக்ட்ரான்களை நீக்குவது என அனைத்தும் ஒப்பீட்டளவில் சாத்தியமானதாக இருக்கிறது, ஏனெனில் இந்த எலெக்ட்ரான்கள் சிறிய அணுக்கருவிலிருந்து தொலைவில் உள்ளன மற்றும் உட்புற எலெக்ட்ரான்களால் தடுக்கப்படுகின்றன. ஆனால் நான்காவது எலெக்ட்ரானை (IE4) நீக்குவது என்பது ஒரு நிலையான, முடிவான கூட்டினுள் நுழைவதை குறிக்கிறது - இது ஆற்றலில் பெரிய அளவு அதிகரிப்பை தேவைப்படுத்தும்.

வெளியிடப்பட்ட தரவுகளின்படி ( லென்னடெக் ) அலுமினியத்தின் முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றல் தோராயமாக 5.99 eV ஆகும், ஆனால் நான்காவது எலக்ட்ரானுக்குத் தேவையான ஆற்றல் வெகுவாக அதிகரிக்கிறது. இந்த கணிசமான உயர்வுதான் இயற்கையில் அலுமினியம் செயல்பாட்டில் +4 அயனிகளை உருவாக்காததற்குக் காரணம். எனவே, Al எலக்ட்ரான்களைப் பெறுகிறதா அல்லது இழக்கிறதா என்பது அதன் நிலைத்தன்மைக்காக? அது இழக்கிறது எலக்ட்ரான்கள் - குறிப்பாக, மூன்று இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களை - முன் செலவு அதிகமாவதற்கு முன்பே.

மூன்று எலெக்ட்ரான்கள் நீக்கப்பட்ட பின்னர் நிலைத்தன்மை

அலுமினியம் அந்த மூன்று எலெக்ட்ரான்களை இழந்தால் என்ன நிகழும்? உங்களுக்கு அலுமினியம் அயனி (Al ³⁺ ) என்ற நிலைமையை விட்டுச் செல்லும், அதற்கு நியோன் போன்ற மாபெரும் வாயு எலெக்ட்ரான் அமைப்பு இருக்கும். இந்த அமைப்பு மிகவும் நிலையானது, எனவே அலுமினியம் +3 மின்னூட்டத்தில் “நின்றுவிடும்”. எனவே, உங்களிடம் “அலுமினியத்திற்கு நிலையான மின்னூட்டம் உள்ளதா?” என வேதியியல் சூழலில் கேட்டால், பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில் விடை ஆம்—+3 மட்டுமே பொதுவான அலுமினியம் அயனி மின்னூட்டம் உங்களுக்குக் கிடைக்கும்.

ஆனால் அலுமினியத்தின் எலெக்ட்ரான் ஈர்ப்பு பற்றி என்ன? இந்த மதிப்பு ஒப்பீட்டளவில் குறைவு, இதன் பொருள் Al ³⁺ ஆக உருவான பின்னர் அலுமினியம் எலெக்ட்ரான்களை மீண்டும் எளிதில் பெற முடியாது. இந்த செயல்முறை ஆற்றல் ரீதியாக ஒரு திசையில் மட்டுமே செல்லும்: மூன்று எலெக்ட்ரான்களை இழக்கவும், நிலையான நிலையை அடையவும், அங்கேயே தங்கவும்.

மூன்றாவது எலெக்ட்ரானை நீக்கிய பின்னர் அயனியாக்கும் ஆற்றலில் ஏற்படும் திடீர் தாவல் Al ³⁺ .

நடைமுறை சான்றுகள்: Al ³⁺ வேதியியல் மற்றும் தொழில்துறையில் உள்ள விஷயங்கள்

• +3 உப்புகள் பொதுவானவை: அலுமினியம் ஆக்சைடு (Al ₂ஓ ₃) மற்றும் அலுமினியம் குளோரைடு (AlCl ₃) ஆகியவை எப்போதும் +3 நிலையில் அலுமினியத்தைக் கொண்டுள்ளன.
• நீராற்பகுப்பு மற்றும் நீர் வேதியியல்: அந்த அலுமினியத்திற்கான அயனி மின்னூட்டம் al ஆனது நீருடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கிறது என்பதை கட்டுப்படுத்துகிறது ³⁺ இதன் விளைவாக அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடின் நீராற்பகுப்பு மற்றும் வீழ்படிவு ஏற்படுகிறது. (உண்மை உலக நீர் வேதியியலுக்கு அடுத்த பிரிவைக் காணவும்.)
• தாதுக்கள் மற்றும் பொருட்கள்: அலுமினியத்தின் +3 மின்னூதல் என்பது அலுமினா போன்ற தாது அமைப்புகள் மற்றும் அரிப்பைத் தடுக்கும் பாதுகாப்பு ஆக்சைடு அடுக்குகளின் உருவாக்கத்திற்கான அடிப்படையாகும்.

எனவே, “அலுமினியத்திற்கு நிலையான மின்னூதல் உள்ளதா?” அல்லது “அலுமினியம் +1 அல்லது +2 அயனிகளை ஏன் உருவாக்கவில்லை?” என்று நீங்கள் அடுத்த முறை யோசிக்கும் போது, மூன்று எலெக்ட்ரான்கள் மறைந்த பிறகு அயனியாக்கும் ஆற்றலில் ஏற்படும் குதிபாய்ச்சத்தின் காரணமாக இதற்கான விடை இருக்கும். +3 நிலை என்பது ஆற்றல் ரீதியாக சாதகமானது மற்றும் வேதியியல் ரீதியாக நம்பகமானது என்பதை நீங்கள் அறிவீர்கள்.

மூன்றாவது எலெக்ட்ரானை நீக்கிய பிறகு ஏற்படும் ஆற்றல் குறைவு அலுமினியத்தின் Al உருவாக்கத்திற்கு காரணமாக இருக்கிறது ³⁺ .

இந்த மின்னூதல் நீர் வேதியியல் மற்றும் தொழில்முறை பயன்பாடுகளில் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைக் காண தயாரா? அடுத்த பிரிவு நீரில் அலுமினியத்தின் நடவடிக்கை மற்றும் அதன் +3 மின்னூதல் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்திற்கு ஏன் மிகவும் முக்கியமானது என்பதை ஆராய்கிறது.

அயனி மின்னூதல் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை போலவே பரப்பு மின்னூதல்

சேர்மங்களில் அயனி அல்லது ஆக்சிஜனேற்ற மின்னூதல்

“Al இல் அலுமினியம் அயனி மின்னூதல் என்ன?” என்ற கேள்வியை நீங்கள் பார்க்கும் போது ₂ஓ ₃அல்லது AlCl ₃?” என்பதை நீங்கள் கையாள்கிறீர்கள் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் மற்றும் அயனிக் குறிப்புகள் —உலோகப் பரப்பின் உடல் குறிப்பு அல்ல. எளிய அயனிச் சேர்மங்களில், அலுமினியத்தின் குறிப்பு +3 ஆகும், இது அதன் ஆக்சிகரண நிலைக்கு பொருத்தமானது. உதாரணமாக, அலுமினியம் ஆக்சைடில், ஒவ்வொரு Al அணுவும் மூன்று எலக்ட்ரான்களை இழந்துவிட்டதாகக் கருதப்படுகிறது, Al ஆக மாறிவிடும் ³⁺ ஆகும், அதே நேரத்தில் ஒவ்வொரு ஆக்சிஜனும் O ²⁻ ஆகும். இந்த “+3” என்பது ஒரு ஔபசரிக கணக்கு முறை ஆகும், இது வேதியியலாளர்கள் எலக்ட்ரான் பரிமாற்றங்களை கண்காணிக்கவும், வினைகளை சமன் செய்யவும் உதவுகிறது ( LibreTexts Redox ).

சுருக்கமாகக் கூறினால், அயனியாக்கிய அலுமினியம் பொது வேதியியல் சூழல்களில் எப்போதும் +3 ஆக இருக்கும். இது தனிமைநிலை அலுமினியம் உலோகத்தின் மீது காணப்படும் ஏதேனும் ஒரு தற்காலிக அல்லது இயற்பியல் மின்னூட்டத்திலிருந்து வேறுபட்டது.

பரப்பு மற்றும் மின்புளூரியல் மின்னூட்டம் தனிமைநிலை அலுமினியத்தில்

இப்போது உங்கள் கையில் அலுமினியம் ஃபோயில் (aluminum foil) ஒன்றை வைத்திருப்பதாக கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள். அதன் பரப்பில் உள்ள மொத்த மின்னூட்டம் பரப்பு அல்லது மின்புளூரியல் மின்னூட்டம் — அதன் சூழலைப் பொறுத்து மாறுபடலாம். எடுத்துக்காட்டாக, அலுமினியத்தை மற்றொரு பொருளுடன் தேய்க்கும் போது அல்லது உயர் மின்னழுத்த மின்புலத்திற்கு உட்படுத்தும் போது தற்காலிக நிலையான மின்னூட்டத்தை உருவாக்கலாம். மின்வேதியியல் ஏற்பாடுகளில், பரப்பு மின்னூட்ட அடர்த்தியை சிறப்பு கருவிகளுடன் அளவிடலாம், இது அதனுடன் படிந்துள்ள நீர், ஆக்சைடு படலங்கள் மற்றும் கூட காற்றின் ஈரப்பதம் ஆகியவற்றால் பாதிக்கப்படுகிறது.

ஆனால் இங்கே ஒரு சிக்கல் உள்ளது: பரப்பு மின்னூட்டம் ஒரு சேர்மத்தில் உள்ள அயனியாக்கிய மின்னூட்டத்திற்கு சமமல்ல. இந்த இரண்டு கருத்துகளையும் வெவ்வேறு வழிகளில் அளவிடுகிறார்கள், வெவ்வேறு அலகுகள் உள்ளன, மேலும் வெவ்வேறு வகையான கேள்விகளுக்கு பதிலளிக்கின்றன.

தவறான பதில்களுக்கு குழப்பம் ஏன் காரணமாகிறது

சங்கீனமாக தெரிகிறதா? நீங்கள் வேறுபாடுகளை தெளிவாக வைத்திருந்தால் அப்படி இல்லை. பல மாணவர்கள் குழப்பமடைகிறார்கள் அலுமினியம் அயனிகள் உலோகத்தின் பரப்பில் உருவாகும் தற்காலிக மின்னேற்றத்துடன் சேர்ந்து காணப்படும் சேர்மங்களில் காணப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, வேதியியல் தேர்வில் “அலுமினியத்தின் மின்னேற்றம்” AlCl-ல் என்ன என்று கேட்கப்படலாம் ₃இங்கு, கூலூம்பில் (coulombs) மதிப்புக்கு பதிலாக +3 என்று பதிலளிக்க எதிர்பார்க்கப்படும்

நடைமுறை ரீதியாக, பரப்பு மின்னேற்றம் அலுமினியத்தில் பொதுவாக காற்று அல்லது நீரால் விரைவில் நடுநிலைப்படுத்தப்படும். ஆனால் சில சூழ்நிலைகளில்—உயர் மின்னழுத்த சோதனைகள் அல்லது பொருட்களுக்கிடையே உராவல்—பரப்பு மின்னேற்றம் உருவாகி அளவிட முடியும். இது முக்கியமாக மின்புள்ளியியல் (triboelectric) மற்றும் மின்நிலை பயன்பாடுகளில் (electrostatic applications) முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது ( Nature Communications ).

மேலும் ஒரு விஷயம்: பரப்பு மின்னேற்றத்தை கொண்டிருக்கும் போது அலுமினியம் துருப்பிடிக்குமா என்று நீங்கள் நினைக்கலாம். அதற்கான பதில் அலுமினியம் துருப்பிடிப்பதில்லை இரும்பு போல அல்ல, ஏனெனில் துருப்பிடித்தல் என்பது இரும்பு ஆக்சைடை மட்டும் குறிக்கிறது. பதிலாக, அலுமினியம் ஒரு மெல்லிய, பாதுகாப்பான ஆக்சைடு அடுக்கை உருவாக்குகிறது, அது அதை பாதுகாக்கிறது - கூட ஒரு தற்காலிக பரப்பு சார்ஜ் இருந்தால் கூட. எனவே, அலுமினியம் துருப்பிடிக்குமா என்று நீங்கள் கவலைப்படும் போது, அது துருப்பிடிக்காது என்று நிச்சயமாக கூறலாம்: ஆனால் கடுமையான சூழ்நிலைகளில் அது பாதிக்கப்படலாம், மற்றும் பரப்பு சார்ஜ் அந்த செயல்முறையில் சிறிய பங்கே வகிக்கிறது.

ஆக்சிஜனேற்ற நிலை என்பது வேதியியல் கணக்குகள்; பரப்பு சார்ஜ் என்பது ஒரு உடல் பரப்பு பண்பு.

• “அலுமினியம் அயனியின் சார்ஜ் என்ன?” → விடை: +3 (ஆக்சிஜனேற்ற/அயனி சார்ஜ்)
• “மின்பகுதியில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட Al பரப்பு எவ்வாறு நடந்து கொள்கிறது?” → விடை: பரப்பு சார்ஜ், சூழல் மற்றும் அளவீட்டு முறையை பொறுத்தது
• “தண்ணீருக்கு வெளிப்பட்டால் அலுமினியம் துருப்பிடிக்குமா?” → இல்லை, ஆனால் அது பாதிக்கப்படலாம்; ஆக்சைடு அடுக்கு துருப்பிடிக்க தடுக்கிறது

இந்த கருத்துகளை தெளிவாக வைத்திருப்பது வேதியியல் கேள்விகளுக்கு பதிலளிக்கவும், பொதுவான தவறுகளைத் தவிர்க்கவும் உங்களுக்கு உதவும். அடுத்து, உங்கள் துவக்கத்தில் உறுதியான அலுமினியத்தின் சார்ஜை தீர்மானிக்க ஆக்சிஜனேற்ற நிலை விதிகளை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது என்பதை பார்ப்போம்.

அலுமினியத்தின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை தீர்மானிக்கும் பயிற்சி எடுத்துக்காட்டுகள்

சாதாரண உப்புகள்: Al க்கான படிப்படியான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை கணக்கீடுகள் ₂ஓ ₃மற்றும் AlCl ₃

எப்போதாவது வேதியியலாளர்கள் அயனி சார்ஜ் அலுமினியம் சாதாரண சேர்மங்களில் எடுத்துக்கொள்கிறது? சோதனை மற்றும் பயன்பாட்டில் உங்களுக்கு பயன்படும் வகையில், எளிய விதிமுறைகளையும், படிநிலை அணுகுமுறையையும் பயன்படுத்தி பாரம்பரிய எடுத்துக்காட்டுகளுடன் இந்த செயல்முறையை நாம் பார்க்கலாம்.

எடுத்துக்காட்டு 1: அலுமினியம் ஆக்சைடு (Al ₂ஓ ₃)

1. அறியப்பட்ட ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை ஒதுக்குங்கள்: எளிய சேர்மங்களில் ஆக்சிஜன் பெரும்பாலும் −2 ஆக இருக்கும்.
2. சுழியத்துடன் கூட்டுத் தொகை சமன்பாட்டை அமைக்கவும்:
   • X = Al ன் ஆக்சிகரண நிலை
   • 2(x) + 3(−2) = 0
3. Al ஐ தீர்க்கவும்:
   • 2x − 6 = 0
   • 2x = 6
   • x = +3

கூடுதல்: அந்த அலுமினியத்திற்கான மின்னூட்டம் al ல் ₂ஓ ₃பொது வேதியியல் சூழ்நிலைகளில் பெரும்பாலான அலுமினியம் அயனி பொருந்தும் வாக்கியத்தின் வடிவமைப்பிற்கு +3 இணங்கும். The அலுமினியத்திற்கான அயனி பெயர் இது "அலுமினியம்(III) அயனி" அல்லது எளிமையாக "அலுமினியம் அயனி" என இருக்கலாம்.

எடுத்துக்காட்டு 2: அலுமினியம் குளோரைடு (AlCl ₃)

1. அறியப்பட்ட ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை ஒதுக்குங்கள்: குளோரின் பெரும்பாலும் −1 ஆக இருக்கும்.
2. சுழியத்துடன் கூட்டுத் தொகை சமன்பாட்டை அமைக்கவும்:
   • X = Al ன் ஆக்சிகரண நிலை
   • x + 3(−1) = 0
3. Al ஐ தீர்க்கவும்:
   • x − 3 = 0
   • x = +3

எனவே, alcl3 மின்னேற்றம் ஒவ்வொரு அலுமினியத்திற்கும் +3 ஆகும். அலுமினியத்தைக் கொண்ட எளிய உப்புகளில் இந்த மாதிரியை நீங்கள் கண்டறியலாம்.

அடிப்படைகளுக்கு அப்பால்: அலுமினியம் சல்பைடு மற்றும் ஹைட்ராக்சோ காம்ப்ளெக்ஸ்கள்

எடுத்துக்காட்டு 3: அலுமினியம் சல்பைடு (Al ₂S ₃)

1. அறியப்பட்ட ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை ஒதுக்குங்கள்: சல்பைடுகளில் கந்தகம் −2 ஆகும்.
2. சுழியத்துடன் கூட்டுத் தொகை சமன்பாட்டை அமைக்கவும்:
   • X = Al ன் ஆக்சிகரண நிலை
   • 2x + 3(−2) = 0
3. Al ஐ தீர்க்கவும்:
   • 2x − 6 = 0
   • 2x = 6
   • x = +3

அந்த அலுமினியம் சல்பைடு போர்முலா (Al ₂S ₃) எப்போதும் +3 நிலையில் Al ஐ கொண்டுள்ளது. இது உறுதிப்படுத்துகிறது அலுமினியம் சார்ஜ் அயனி +3 ஆகும், ஆக்சைடுகள் மற்றும் குளோரைடுகளில் உள்ளது போலவே.

எடுத்துக்காட்டு 4: ஒருங்கிணைப்பு காம்ப்ளெக்ஸ் K[Al(OH) ₄]

1. காம்ப்ளெக்ஸ் அயனியின் சார்ஜை தீர்மானிக்கவும்: பொட்டாசியம் (K) +1 ஆகும், எனவே காம்ப்ளெக்ஸ் அயனி −1 ஆக இருக்க வேண்டும்.
2. அறியப்பட்ட ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை ஒதுக்குங்கள்: ஹைட்ராக்சைடு (OH⁻) ஒவ்வொரு குழுவிற்கும் −1 ஆகும்.
3. [Al(OH)₄]⁻ க்கு சமன்பாட்டை அமைக்கவும்:
   • X = Al ன் ஆக்சிகரண நிலை
   • x + 4(−1) = −1
   • x − 4 = −1
   • x = +3

இந்த ஹைட்ரோக்ஸோ காம்ப்ளெக்ஸில் கூட அலுமினியம் அதன் சாதாரண +3 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை தக்க வைத்து கொள்கிறது. கூடுதல் ஹைட்ராக்சைடு லிகாண்டு தான் எதிர் மின்னூட்டத்தை கொண்டுள்ளது, Al ன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை குறைப்பதில்லை.

உங்கள் பணியை சரிபார்க்கவும்: கூட்டு விதிகள் மற்றும் பொதுவான தவறுகள்

• எப்பொழுதும் அனைத்து ஆக்சிஜனேற்ற எண்களின் கூட்டுத்தொகை மூலக்கூறு அல்லது அயனியின் நிகர மின்னூட்டத்திற்கு சமமாக இருப்பதை உறுதி செய்யவும்.
• நினைவில் கொள்க: நடுநிலை சேர்மங்களில், கூட்டுத்தொகை பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்; அயனிகளில், அது அயனியின் மின்னூட்டத்திற்கு சமம்.
• பொது எதிர்மின் அயனி மின்னூட்டங்களை நினைவு கொள்ள (O ஆனது −2, Cl ஆனது −1, S ஆனது −2, OH ஆனது −1 ஆகும்).
• பல அணுக்கள் கொண்ட அயனிகளுக்கு, முதலில் தொகுப்பிற்குள் கூட்டுத்தொகையை கணக்கிடவும், பின்னர் வெளியே மின்னூட்டத்தை ஒதுக்கவும்.
• ஆலோசனை கேட்கவும் IUPAC ஆக்சிஜனேற்ற நிலை வழிகாட்டுதல்கள் விளிம்பு நிலைமைகளுக்கு.

பொதுவான எதிர்மின் அயனிகளின் மின்னூட்டங்களை நீங்கள் அறிந்தால், Al என்பது பெரும்பாலும் கனிம உப்புகளில் +3 ஆக இருக்கும்.

பயிற்சி: இவற்றைத் தீர்க்க முடியுமா?

• Al(NO இல் அலுமினியத்தின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை என்ன? ₃)₃?
• Al இல் அலுமினியத்தின் மின்னூட்டத்தைத் தீர்மானிக்கவும் ₂(SO ₄)₃.
• [Al(H இல் Al ன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைக் கண்டறியவும் ₂O) ₆]³⁺ .

பதில்கள்:

• Al(NO ₃)₃: நைட்ரேட் என்பது −1, மூன்று நைட்ரேட்டுகள் −3 ஆகும்; Al என்பது +3 ஆகும்.
• அற ₂(SO ₄)₃: சல்பேட் என்பது −2, மூன்று சல்பேட்டுகள் −6 ஆகும்; இரண்டு Al ஆனது மொத்தமாக +6 ஆக இருக்க வேண்டும், எனவே ஒவ்வொரு Al என்பதும் +3 ஆகும்.
• [Al(H ₂O) ₆]³⁺ : நீரானது நடுநிலைத் தன்மை கொண்டது, எனவே Al என்பது +3 ஆகும்.

இந்த படிகளை நன்கு கற்றுக்கொள்வதன் மூலம் உங்களால் ஆல்யுமினியம் அயனிக்கான பார்முலா அல்லது அலுமினியத்திற்கான அயனி பெயர் போன்றவற்றில் உள்ள பொதுவான தவறுகளைத் தவிர்த்துக்கொண்டு, எந்த சேர்மத்திலும் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைமை தீர்மானிக்க முடியும். அயனி சார்ஜ் அலுமினியம் எந்த சேர்மத்திலும் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைமை தீர்மானிக்க முடியும். அடுத்ததாக, நீரிலும் நடைமுறை வாழ்வில் உள்ள வினைகளிலும் இந்த ஆக்சிஜனேற்ற நிலைமை எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை நாம் பார்ப்போம்.

நீர்த்த வேதியியல் மற்றும் Al இன் ஈரியல்புத்தன்மை ³⁺ நடைமுறையில்

Al(OH)3 ஆக நீராற்பகுத்தல் ₃மற்றும் அக்வோ காம்ப்ளெக்ஸ்களின் உருவாக்கம்

அலுமினியம் ஆல் தண்ணீரில் நுழையும் போது ³⁺ —கிளாசிக் அலுமினியம் அயனி சார்ஜ் —அதன் பயணம் என்பது நிலையற்றது ஆகும். நீங்கள் தண்ணீரில் அலுமினியம் உப்பை ஊற்றுவதை கற்பனை செய்யவும்: Al ³⁺ அயனிகள் தங்கள் மட்டும் தானாக இல்லாமல் இருக்கவில்லை. மாறாக, அவை விரைவாக தண்ணீர் மூலக்கூறுகளை ஈர்க்கின்றன, [Al(H ₂O) ₆]³⁺ . இந்த நீரேறிய அலுமினியம் அயனிக்கான குறியீடு pH ஐ பொறுத்து ஒரு தொடர் சுவாரசியமான வினைகளுக்கான தொடக்கப்புள்ளி ஆகும்.

PH ஐ உயர்த்தும் போது (கரைசலை குறைவாக அமிலமாக்கும் போது), Al ³⁺ அயன் நீராற்பிரிப்புக்கு உட்படத் தொடங்குகிறது—அதாவது அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு, Al(OH) உருவாக நீருடன் வினைபுரிகிறது ₃. இந்த செயல்முறையை ஆய்வக சோதனைகளில் வெள்ளை, ஜெலட்டினஸ் படிவு (precipitate) உருவாவதாகக் காணலாம். USGS ஆராய்ச்சியின்படி, நடுநிலையிலிருந்து சற்று காரத்தன்மை கொண்ட pH (தோராயமாக 7.5–9.5) இல், இந்த படிவு முதலில் அமோர்பஸாக (amorphous) இருக்கலாம், ஆனால் காலப்போக்கில் கிப்சைட் (gibbsite) அல்லது பேரைட் (bayerite) போன்ற கிரிஸ்டல் வடிவங்களாக மாறலாம் ( USGS Water Supply Paper 1827A ).

இருமுனைத்தன்மை: அமிலங்களிலும் காரங்களிலும் கரைதல்

இப்போது, விஷயங்கள் சுவாரசியமாகின்றன. அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு, Al(OH) ₃, இருமுனை சேர்மமாகும் ஆம்போடெரிக் . இதன் பொருள், இது அமிலங்களுடனும் காரங்களுடனும் வினைபுரிய முடியும். அமிலத் தன்மை கொண்ட கரைசில், Al(OH) ₃மீண்டும் Al ³⁺ அயன்களாக கரைகிறது. மிகுந்த காரத்தன்மை கொண்ட கரைசில், அது அதிகப்படியான ஹைட்ராக்சைடுடன் வினைபுரிந்து கரையக்கூடிய அலுமினேட் அயன்களான [Al(OH) ஐ உருவாக்குகிறது ₄]⁻ . இந்த இரட்டை தன்மை தான் நீர் சிகிச்சை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் வேதியியலில் ( Anal Bioanal Chem, 2006 ).

எப்படி அலுமினியம் அணு நீரில் அயனியாக மாறுகிறது? இது மூன்று எலெக்ட்ரான்களை இழக்கிறது, Al ³⁺ ஆக உருவாக்கி, பின்னர் நீர் மூலக்கூறுகளுடன் வினைபுரிந்து சுற்றுப்புற pH க்கு ஏற்ப நீராற்பகை அல்லது கலப்புறவு அமைக்கிறது. இந்த செயல்முறை அலுமினியம் எவ்வாறு தனது சூழலுக்கு ஏற்ப எலெக்ட்ரான்களை இழக்கவோ அல்லது பெறவோ செய்கிறது என்பதற்கான பாடப்புத்தக எடுத்துக்காட்டாகும், ஆனால் நடைமுறையில், அது எப்போதும் இழக்கிறது எலெக்ட்ரான்களை இழந்து அயனியாக மாறும்.

pH-சார்ந்த வகைப்பாடு: எங்கு எது ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது?

வெவ்வேறு pH மட்டங்களில் எந்த வகைகளைக் காணப்போகிறீர்கள் என்று ஆச்சரியப்படுகிறீர்களா? இதோ ஒரு எளிய வழிகாட்டி:

• அமிலத்தன்மை பகுதி (pH < 5): நீரேறிய அலுமினியம் அயனிகளால் [Al(H ₂O) ₆]³⁺ . தீர்வு தெளிவானது, அலுமினியம் கேடயன் அல்லது ஆனியன் வகைப்பாடு எளியது—அது வெறும் Al ³⁺ .
• நடுநிலை பகுதி (pH ~6–8): ஹைட்ரோலிசிஸ் மூலம் Al(OH) வீழ்படிவாகிறது ₃(s), ஒரு வெள்ளை திண்மம். இது தண்ணீர் தூய்மைப்படுத்தலில் பயன்படும் கிளாசிக் அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைட் படிவம் ஆகும்.
• கார பகுதி (pH > 9): Al(OH) ₃அலுமினேட் அயனிகளை உருவாக்கும் வகையில் கரைகிறது, [Al(OH) ₄]⁻ , இவை தெளிவானவை மற்றும் அதிக கரையக்கூடியவை.

இந்த pH-சார்ந்த நடவடிக்கை வெவ்வேறு வேதியியல் சூழல்களில் அலுமினியம் எலக்ட்ரான்களை எவ்வாறு பெறுகிறது அல்லது இழக்கிறது என்பதை புரிந்து கொள்வதற்கு முக்கியமானது. எடுத்துக்காட்டாக, அமிலத்தன்மை கொண்ட ஏரிகள் அல்லது மண், அலுமினியம் கரைந்த நிலையில் இருக்கும்—சுற்றுச்சூழல் ஆபத்துகளை உருவாக்கும். நடுநிலை நீரில், அது வீழ்படிவாகிறது, மற்றும் காரத்தன்மை கொண்ட சூழல்களில், மீண்டும் கரைந்த நிலையில் இருக்கும் ஆனால் வேறு வகையான சிற்றினமாக.

உண்மை வாழ்வில் ஈரியல்பு முக்கியமானது ஏன்?

இந்த வேதியியல் பற்றி உங்களுக்கு ஏன் கவலை? நீர் சிகிச்சையில் அலுமினியத்தின் பங்கை அடிப்படையாக கொண்டு அம்போடெரிசம் ஆதரிக்கிறது, இங்கு Al ³⁺ உப்புகள் Al(OH) இன் பசைத்தன்மை வாய்ந்த ஃப்ளாக்குகளை உருவாக்கி கலந்துள்ள குறைகளை நீக்க பயன்படுகின்றன ₃. இது அலுமினியம் பல சூழல்களில் தடுக்கிறது, ஆனால் வலிமையான அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களில் கரையக்கூடியது என்பதையும் விளக்குகிறது. சுத்திகரிப்பு வேதியியலில், அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களுடன் அலுமினியம் வினைபுரியும் திறன் படிவங்களை நீக்கவும் பரப்புகளை நடுநிலைப்படுத்தவும் தனிபயனாக்கப்பட்ட தீர்வுகளை அனுமதிக்கிறது.

அலுமினியத்தின் +3 மையம் நீரில் நொறுங்கி, வீழ்படிவாகி, காரத்தில் அலுமினேட்டை உருவாக்குகிறது - செயலில் உள்ள கிளாசிக் அம்போடெரிசம்.

• அமிலத்தன்மை கொண்டது: [Al(H ₂O) ₆]³⁺ (கரையக்கூடியது, தெளிவானது)
• நடுநிலை: Al(OH) ₃(s) (வீழ்படிவு, ஃப்ளாக்)
• காரத்தன்மை கொண்டது: [Al(OH) ₄]⁻ (கரையக்கூடியது, தெளிவானது)

எனவே, அடுத்த முறை உங்களிடம் “நீரில் அலுமினியம் அயனியின் மின்னேற்றம் என்ன?” அல்லது “அலுமினியம் கேஷன் அல்லது அனியனா?” என்று கேட்டால்- பதில் pH ஐ பொறுத்தது என்றும், ஆனால் அடிப்படை கருத்து எப்போதும் Al உருவாக்க Al எலெக்ட்ரான்களை இழப்பதற்கானது என்பதை உங்களுக்குத் தெரியும் ³⁺ , நீராற்பகுப்பு மற்றும் ஈரியல்பு மாற்றங்களைத் தொடர்ந்து ( USGS ).

இந்த நீரியல் நடவடிக்கைகளை புரிந்து கொள்வது வெறுமனே வேதியியல் வகுப்பறையில் மட்டுமல்லாமல், சுற்றுச்சூழல் அறிவியல், பொறியியல் மற்றும் பொது சுகாதாரத்துடனும் தொடர்புடையது. அடுத்ததாக, இந்த மின்னூட்ட கருத்துகள் எவ்வாறு உண்மையான உலோகவியல் மற்றும் உற்பத்தியில் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன என்பதை நாம் காண்போம், எஃகு மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட அலுமினியம் பாகங்களை உருவாக்குவது வரை.

வேதியியலிலிருந்து உற்பத்தி மற்றும் நம்பகமான எக்ஸ்ட்ரூஷன் மூலங்கள் வரை

Al இலிருந்து ³⁺ சேர்மங்களில் இருந்து ஆக்சைடு பாதுகாக்கப்பட்ட உலோக பரப்புகள் வரை

எப்போதாவது உங்களுக்கு தெரியுமா அலுமினியத்தின் மின்னூட்டம் வேதியியல் வகுப்பிலிருந்து உண்மையான உலக தயாரிப்புகளுக்கு மொழிபெயர்க்கப்படுகிறது? விடை பரப்பிலிருந்து தொடங்குகிறது. அலுமினியத்தின் ஒரு பகுதி காற்றில் வெளிப்படும் உடனே, அது ஆக்சிஜனுடன் விரைவாக வினைபுரிந்து அலுமினியம் ஆக்சைடு (Al இன் மெல்லிய, கண்ணுக்குத் தெரியாத அடுக்கை உருவாக்குகிறது ₂ஓ ₃). இந்த அடுக்கு சில நானோ மீட்டர் மட்டுமே தடிமனானது, ஆனால் அது உலோகத்தின் அடிப்பகுதியை மேலும் அரிப்பிலிருந்து பாதுகாப்பதில் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது. புளியம் போன்று இல்லாமல், இது துரு பிடிக்கும் போது உருகிவிடும், அலுமினியத்தின் ஆக்சைடு தன்னைத் தானே சீல் செய்து கொள்ளும் தன்மை கொண்டதும், தொடர்ந்து பிடிக்கும் தன்மை கொண்டதும் ஆகும் - எனவே, நீங்கள் ஒருபோதாவது கேட்டிருக்கலாம், " அலுமினியம் துருப்பிடிக்குமா ?" என்ற கேள்விக்கான விடை இல்லை. இரும்பு போலவே அலுமினியம் துருப்பிடிக்காது; பதிலாக, அது நிலையான தடையை உருவாக்கி, தொடர்ந்து சேதத்தைத் தடுக்கிறது.

இந்த பாதுகாப்பு ஆக்சைடு ஒரு தடுப்பு மட்டுமல்ல - அது சேர்மங்களில் அலுமினியத்தின் +3 மின்னூட்டத்தின் நேரடி விளைவாகும். Al ₂ஓ ₃, ஒவ்வொரு அலுமினியம் அணுவும் ஆக்சிஜனுடன் அயனியாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது, இதனால் பொருளின் அதிக கடினத்தன்மை மற்றும் அழிவு எதிர்ப்பு ஏற்படுகிறது. இதனால்தான் அலுமினியம் ஆக்சைடு களிமண் காகிதம் மற்றும் வெட்டும் கருவிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் வாகன அல்லது விமான பயன்பாடுகளுக்காக உருவாக்கப்பட்ட அலுமினியம் பொருட்கள் அமைப்பு ரீதியாக சிதைவின்றி பல தசாப்தங்களுக்கு நிலைத்து நிற்கின்றன.

ஏன் எக்ஸ்ட்ரூஷன், வடிவமைத்தல், மற்றும் முடிக்கும் பணி பரப்பு வேதியியலை சார்ந்துள்ளது

நீங்கள் ஒரு கார் பாகத்தையோ அல்லது வெளிப்புற அமைப்பையோ வடிவமைக்கிறீர்கள் என நினைத்துக்கொள்ளுங்கள். அலுமினியம் பல வடிவங்களில் கிடைக்கின்றதை நீங்கள் காண்பீர்கள்: தகடு, தட்டு, தொடர் மற்றும் குறிப்பாக அலுமினியம் எக்ஸ்ட்ரூஷன் பாகங்கள் . செயல்திறனை நிலைத்தன்மையை ஆக்சைடு அடுக்கு அமைத்துக்கொண்டு ஒவ்வொரு வடிவமும் சார்ந்துள்ளது - ஆனால் அதே அடுக்கு வெல்டிங், பிணைப்பு அல்லது முடிக்கும் போன்ற உற்பத்தி படிகளை பாதிக்கலாம்.

• ஆனோடைசிங் (Anodizing): இந்த செயல்முறை இயற்கை ஆக்சைடை தடிமனாக்குகிறது, காரோசன் எதிர்ப்பை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் தெளிவான நிறங்கள் அல்லது மேட் உருவாக்கங்களை அனுமதிக்கிறது. ஆனோடைசிங் தரம் உலோகக் கலவை கூறுகள் மற்றும் பரப்பு தயாரிப்பை பொறுத்தது.
• பிணைப்பு மற்றும் சீல் செய்தல்: சமீபத்தில் சுத்தம் செய்யப்பட்ட அலுமினியத்தில் சிறப்பாக பிணைப்பு பொருந்தும், ஏனெனில் ஆக்சைடு அடுக்கு சில பிணைப்புகளை தவறாக தயாரிக்கும் போது தடுக்கலாம். சீல் செய்வதற்கு, ஆக்சைடு பெயின்ட் மற்றும் பவுடர் கோட் பிடிப்பை மேம்படுத்துகிறது, பாகங்கள் வானிலையை தாங்க உதவுகிறது.
• வெல்டிங்: வெல்டிங் செய்வதற்கு முன் ஆக்சைடு அகற்றப்பட வேண்டும், ஏனெனில் உலோகத்தை விட அதிக வெப்பநிலையில் அது உருகுகிறது. அவ்வாறு செய்யாவிட்டால் பலவீனமான இணைப்புகள் மற்றும் குறைபாடுகள் ஏற்படும்.

அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களுடன் வினைபுரியும் தன்மையைக் கொண்டுள்ளது - இந்த ஈரியல்புத்தன்மையை புரிந்து கொள்வது முன் சிகிச்சைகளை வழிநடத்துகிறது. உதாரணமாக, கார அல்லது அமில கிருமிநாசினி படிகள் முடிப்பதற்கு முன் கலைமானத்தை நீக்கவும், ஆக்சைடை நிலைப்படுத்தவும் பயன்படுகின்றன. இது இறுதி தயாரிப்பு தோற்றத்தில் ஒரு தன்மைத்தன்மையையும், அதிகபட்ச நிலைத்தன்மையையும் உறுதி செய்கிறது.

+3 சார்ஜ் காரணமாக உருவாகும் தெரியாத ஆக்சைடு அடுக்கு அதன் நிலைத்தன்மை மற்றும் துருப்பிடிக்காமைக்கான ரகசியமாகும் - இது நம்பகமான உற்பத்தியின் முதுகெலும்பாக செயல்படுகிறது, வெறும் வேதியியல் விசித்திரம் மட்டுமல்ல.

துல்லியமான ஆட்டோமோட்டிவ் எக்ஸ்ட்ரூஷன்களை எங்கிருந்து பெறுவது

முன்னேறிய உற்பத்தியில் - குறிப்பாக ஆட்டோமோட்டிவ், விமான மற்றும் கட்டிடக்கலை திட்டங்களுக்கு - சரியான அலுமினியம் எக்ஸ்ட்ரூஷன் வழங்குநரை தேர்வு செய்வது முக்கியமானது. அனைத்து எக்ஸ்ட்ரூஷன்களும் ஒரே மாதிரியானவை அல்ல: உலோகக்கலவையின் தரம், ஆக்சைடு அடுக்கின் ஒருங்கிணைப்பு, மற்றும் உருவாக்கம் மற்றும் முடிப்பு நடவடிக்கைகளின் துல்லியம் அனைத்தும் இறுதி தயாரிப்பின் செயல்திறன் மற்றும் தோற்றத்தை பாதிக்கிறது.

• தகடு மற்றும் தகடு: உடல் பேனல்கள், செச்சிஸ் மற்றும் என்கிளோசர்களுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது; பெயிண்டிங் மற்றும் சீலிங்கிற்கு மேற்பரப்பு முடிக்கும் முக்கியத்துவம் மிகவும் முக்கியமானது.
• சானல்கள் மற்றும் சுருக்கங்கள்: அனோடைசிங் அல்லது பவுடர் கோட்டிங் நீடித்த தன்மையை மேம்படுத்தக்கூடிய அமைப்பு சட்டங்கள் மற்றும் ட்ரிம்மில் காணப்படுகின்றன.
• தனிபயன் எக்ஸ்ட்ரூஷன்கள்: ஆட்டோமோட்டிவ் சஸ்பென்ஷன், பேட்டரி என்கிளோசர்கள் அல்லது லைட்வெயிட் கட்டமைப்பு பாகங்கள்-இங்கு கணுக்கள் மற்றும் தடம் போடக்கூடிய தரத்தை கண்டிப்பாக பின்பற்ற வேண்டும்.

அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் இரண்டையும் புரிந்து கொள்ளும் பங்காளியைத் தேடுவோர்க்கு, ஷாய் மெட்டல் பார்ட்ஸ் சப்ளையர் துல்லியமான வழங்கலில் முன்னணி ஒருங்கிணைந்த வழங்குநராக தெரிவுபெறுகிறது அலுமினியம் எக்ஸ்ட்ரூஷன் பாகங்கள் சீனாவில். இவர்களின் நிபுணத்துவம் உலோக தேர்வு மற்றும் எக்ஸ்ட்ரூஷன் முதல் மேற்பரப்பு சிகிச்சை மற்றும் தரக்கட்டுப்பாடு வரை அனைத்து படிகளையும் உள்ளடக்கும். அலுமினியத்தின் சார்ஜ்-சார்ந்த மேற்பரப்பு வேதியியல் குறித்த ஆழமான புரிதலை பயன்படுத்தி, அவை துருப்பிடித்தல் எதிர்ப்பு, பிணைப்பு மற்றும் நீண்டகால நம்பகத்தன்மையில் சிறப்பாக செயல்படும் பாகங்களை வழங்குகின்றன.

எனவே, அடுத்த முறை யாராவது ஒருவர் கேட்கும் போது, " அலுமினியத்தில் சார்ஜ் என்ன ?” அல்லது “ அலுமினியம் துருப்பிடிக்குமா உண்மை உலக பயன்பாடுகளில்?— அதற்கான பதில் வேதியியல் மற்றும் பொறியியல் இரண்டிலும் வேரூன்றியது. அலுமினியத்தின் +3 மின்னூதலிலிருந்து உருவாகும் பாதுகாப்பு ஆக்சைடு அடுக்கு, உங்கள் நிலைத்தன்மைக்கான உத்தரவாதம்— நீங்கள் ஒரு காரை வடிவமைத்தாலும், கட்டிடத்தை கட்டினாலும், அல்லது எந்த உயர் செயல்திறன் கொண்ட தயாரிப்பை உருவாக்கினாலும்.

முக்கியமான முடிவுகள் மற்றும் ஒரு நடைமுறை அடுத்த படி

சில விநாடிகளில் நினைவு கொள்ளக்கூடிய முக்கியமான முடிவுகள்

இப்போது அனைத்தையும் ஒன்றிணைப்போம். எலக்ட்ரான் ஓட்டைகளிலிருந்து உண்மை உலக உற்பத்தி வரை அலுமினியத்தின் மின்னூதலை ஆராய்ந்த பிறகு, உங்களுக்கு கேள்வி எழலாம்: அலுமினியத்தின் மின்னூதல் என்ன, ஏன் அது மிகவும் முக்கியமானது? இங்கே உங்கள் புரிதலை உறுதிப்படுத்தவும், அலுமினியம் பற்றிய எந்த வேதியியல் அல்லது பொறியியல் கேள்விக்கும் சரியான பதிலை அளிக்கவும் உதவும் ஒரு விரைவான பட்டியல் உள்ளது:

• Al3+ என்பது பாரம்பரிய அயனி மின்னூதல் ஆகும்: நடைமுறையில் பொதுவான வேதியியல் மற்றும் தொழில்ரீதியான சூழல்களில், "அலுமினியத்தின் அயனி மின்னூதல் என்ன?" என்ற கேள்விக்கான பதில் +3 ஆகும். இது உப்புகளிலும், தாதுக்களிலும், மற்றும் பெரும்பாலான சேர்மங்களிலும் ( Echemi: அலுமினியத்தின் மின்னூதல் ).
• எலக்ட்ரான் அமைப்பு +3 ஐ விளக்குகிறது: அலுமினியத்தில் 13 எலெக்ட்ரான்கள் உள்ளன; இது ஒரு நிலையான, மந்த வாயு போன்ற உட்கருவை அடைய மூன்று இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்களை இழக்கிறது. இது Al3+ ஐ மிகவும் நிலையானதாகவும் பொதுவானதாகவும் ஆக்குகிறது.
• அயனியாக்கும் ஆற்றல் வரம்பை நிர்ணயிக்கிறது: நான்காவது எலெக்ட்ரானை நீக்க தேவையான ஆற்றல் மிக அதிகமாக இருப்பதால், அலுமினியம் +3 இல் நின்று விடுகிறது. இதனால்தான், உங்களிடம் "உப்பில் அல்லது கரைசலில் அலுமினியத்திற்கு என்ன மின்னூட்டம் உள்ளது" என்று கேட்டால், பதில் எப்போதும் +3 ஆகும்.
• ஆக்சிஜனேற்ற நிலை மற்றும் பரப்பு மின்னூட்டம்: அதிகாம்சமான சேர்மங்களில் (+3) இருப்பதை உலோக அலுமினியத்தின் உட்புற மின்னூட்டத்துடன் குழப்பமடைய வேண்டாம். முந்தையது ஒரு வேதியியல் கணக்கு பதிவு கருவியாகும்; பின்னர் இது தொகுப்பு உலோகத்தின் பண்பு மற்றும் அதன் சூழலைப் பொறுத்தது.
• நீர்ம ஈரியல்பு முக்கியமானது: +3 மையமானது பிஎச்-ன் அடிப்படையில் நீராற்பகுக்கப்படலாம், வீழ்படிவாகலாம் அல்லது அலுமினேட் அயனிகளை உருவாக்கலாம் - இது செயலில் உள்ள ஈரியல்பின் கிளாசிக் எடுத்துக்காட்டாகும்.

'மதிப்புறுதியிலிருந்து மந்த உட்கருவுக்கு' என்று நினையுங்கள் - அந்த தர்க்கம் உங்களை Al க்கு கொண்டு சேர்க்கும் ³⁺ பெரும்பாலான சிக்கல்களில் வேகமாக.

மேலும் படிப்பதற்கும் அறிவை பயன்படுத்துவதற்கும் இடம்

அலுமினியம் சார்ஜ் என்றால் என்ன, அதன் விரிவான தாக்கங்கள் எவை என்பதை ஆழமாக அறிய விரும்பினால், இங்கே சில சிறந்த வளங்கள் உள்ளன:

• IUPAC ஆக்சிகரண நிலை வழிகாட்டுதல்கள் – ஆக்சிகரண எண்களுக்கான துல்லியமான வரைவிலக்கணங்கள் மற்றும் மரபுகள்.
• NIST Chemistry WebBook: Aluminum – அதிகாரப்பூர்வமான அணு மற்றும் அயனியாக்கும் தரவுகளுக்கு.
• தரநிலை கனிம வேதியியல் பாடப்புத்தகங்கள் – பொருட்கள் அறிவியலில் படிப்படியான விளக்கங்கள், செய்முறை எடுத்துக்காட்டுகள் மற்றும் மேலும் பயன்பாடுகளுக்கு.

அறிமுகமில்லாத சேர்மங்களில் Al இன் சார்ஜை பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம், நீரில் வினைத்தன்மையை முன்கூட்டியே கணிப்பதன் மூலம் அல்லது சில உலோகக்கலவைகள் மற்றும் பரப்பு சிகிச்சைகள் ஏன் உற்பத்தியில் மிக நன்றாக வேலை செய்கின்றன என்பதை புரிந்து கொள்வதன் மூலம் உங்கள் புதிய அறிவை பயன்படுத்தவும்.

பொறிமுறைப்படுத்தப்பட்ட எக்ஸ்ட்ரூஷன்களுக்கான நேர்த்தியான அடுத்த படி

இந்த வேதியியல் எவ்வாறு உலகளாவிய தயாரிப்புகளை வடிவமைக்கிறது என்பதைக் காண தயாரா? செயற்கை வாகனங்கள், வானூர்தி அல்லது கட்டுமானப் பாகங்களை வாங்கும்போது அல்லது வடிவமைக்கும்போது, அல் சார்ஜ் என்ன என்பதை புரிந்து கொள்வது உங்களுக்கு சரியான பொருட்கள், பரப்பு சிகிச்சைகள் மற்றும் உற்பத்தி செயல்முறைகளை தேர்வு செய்ய உதவும். துல்லியமாக பொறிமுறைப்படுத்தப்பட்ட அலுமினியம் எக்ஸ்ட்ரூஷன் பாகங்கள் , ஷாயி மெட்டல் பார்ட்ஸ் சப்ளையர் போன்ற நிபுணருடன் இணைந்து செயல்படுவதன் மூலம் ஒவ்வொரு விவரமும் - உலோகக்கலவை தேர்வு முதல் ஆக்சைடு அடுக்கு மேலாண்மை வரை - நீடித்தத் தன்மை, இணைப்பு மற்றும் துருப்பிடிப்பு பாதுகாப்பிற்காக சிறப்பாக செயல்படுத்தப்படுகிறது. அலுமினியத்தின் சார்ஜ்-சார்ந்த பரப்பு வேதியியலில் அவர்களது நிபுணத்துவம் காரணமாக, கடினமான சூழல்களில் நம்பகமாக செயல்படும் பாகங்களை நீங்கள் பெறுகிறீர்கள்.

மாணவராக இருந்தாலும், பொறியாளராக இருந்தாலும் அல்லது உற்பத்தியாளராக இருந்தாலும், அலுமினியத்தின் மின்னூதலை நன்கு புரிந்து கொள்வது வேதியியல் மற்றும் தொழில்துறை ஆகியவற்றில் சிறந்த முடிவுகளை எடுக்க உங்களுக்கு வழிகாட்டும். அடுத்த முறை யாராவது "அலுமினியத்தின் மின்னூதல் என்ன?" அல்லது "அல்-ன் மின்னூதல் என்ன?" என்று கேட்டால், உங்களிடம் விடையும் அதற்கான காரணமும் துவக்கத்திலேயே இருக்கும்.

அலுமினியத்தின் மின்னூதல் பற்றி அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

1. பெரும்பாலான சேர்மங்களில் அலுமினியம் +3 மின்னூதல் கொண்டிருப்பதற்கு காரணம் என்ன?

அலுமினியம் பொதுவாக +3 மின்னூட்டத்தைக் கொண்டிருக்கிறது, ஏனெனில் அதன் மூன்று வெளிப்புற எலெக்ட்ரான்களை இழந்து ஒரு நிலையான, உயர் வாயு எலெக்ட்ரான் அமைப்பை அடைகிறது. இது Al3+ ஐ மிகவும் நிலையானதாகவும், அலுமினியம் ஆக்சைடு மற்றும் அலுமினியம் குளோரைடு போன்ற சேர்மங்களில் காணப்படும் பொதுவான அயனி வடிவமாகவும் ஆக்குகிறது.

2. அலுமினியத்தின் மின்னூட்டம் எப்போதும் +3 ஆக இருக்குமா அல்லது விதிவிலக்குகள் உள்ளதா?

+3 என்பது பெரும்பாலான வேதியியல் சேர்மங்களில் அலுமினியத்திற்கான தரப்பட்ட மின்னூட்டமாகும், ஆனால் சில அரிய வகை உலோக கரிம வேதியியல் துறைகளில் அலுமினியம் குறைந்த ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்ட முடியும். இருப்பினும், இந்த வகைகள் பொதுவான வேதியியலிலும் அல்லது தினசரி பயன்பாடுகளிலும் கிடைக்க முடியாது.

3. அலுமினியத்தின் எலெக்ட்ரான் அமைப்பு அதன் +3 மின்னூட்டத்திற்கு எவ்வாறு வழிவகுக்கிறது?

அலுமினியம் 13 எலெக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கிறது, அதன் வெளிப்புற கூட்டில் மூன்று (வெளிப்புற எலெக்ட்ரான்கள்) உள்ளன. இந்த மூன்று எலெக்ட்ரான்களை இழந்து Al3+ ஐ உருவாக்கும் போது, நியோன் என்ற உயர் வாயுவின் எலெக்ட்ரான் அமைப்பை போல ஒரு நிலையான எலெக்ட்ரான் அமைப்பை அடைகிறது. இந்த நிலைத்தன்மையானது +3 மின்னூட்டத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.

4. இரும்பு போல அலுமினியம் சேறுமா? மற்றும் அதன் மின்னூட்டம் துருப்பிடிப்பை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

அலுமினியம் இரும்பைப் போல துருப்பிடிக்காது, ஏனெனில் அது ஒரு மெல்லிய, பாதுகாப்பான ஆக்சைடு அடுக்கை (Al2O3) உருவாக்குகிறது, இது மேலும் அரிப்பைத் தடுக்கிறது. சேர்மங்களில் அலுமினியத்தின் +3 மின்னூதல் காரணமாகவே இந்த அடுக்கு உருவாகிறது, இது நீண்ட கால நிலைக்கும் தன்மையை உண்மையான உலக பயன்பாடுகளில் வழங்குகிறது.

5. உற்பத்தியில் அலுமினியத்தின் மின்னூதலை புரிந்து கொள்வது ஏன் முக்கியம்?

அலுமினியம் +3 மின்னூதலை உருவாக்குவதை அறிவது அதன் பரப்பு வேதியியல், துருப்பிடிக்காமை மற்றும் ஆனோடைசிங் மற்றும் பிணைப்பு போன்ற செயல்முறைகளுக்கான ஏற்றத்தன்மையை விளக்குகிறது. இந்த அறிவு தரக்குறைவில்லாத, உயர்தர அலுமினியம் பாகங்களை உறுதி செய்ய வாகன மற்றும் தொழில்துறை உற்பத்தியில் பொருட்கள் மற்றும் சிகிச்சைகளை தேர்வு செய்வதற்கு முக்கியமானது.