வினை வகைகள், கரைதிறன் வழிகாட்டுதல்கள், நிகர அயனிச் சமன்பாடுகள்

நீர்க்கரைசல் வினைகளுக்குப் பின்னால் உள்ள மூன்று உந்து விசைகள்

இரு கரைசல்கள் கலக்கப்படும்போது, ஏதேனும் ஒன்று கரைசலிலிருந்து அயனிகளை நீக்கினால் அல்லது எலக்ட்ரான்களை நகர்த்தினால் மட்டுமே வினை நிகழ்கிறது. மூன்று கேள்விகளைக் கேளுங்கள். ஒரு கரைசலின் நேரயனியும் மற்றதன் எதிரயனியும் குறைந்த கரைதிறன் கொண்ட சேர்மத்தை உருவாக்குகின்றனவா? ஓர் அமிலம் புரோட்டானை ஒரு காரத்துக்கு மாற்றி, நீரையோ வேறொரு வலிமை குறைந்த மின்பகுளியையோ உருவாக்குகிறதா? ஏதேனும் அணுக்களின் ஆக்சிஜனேற்ற எண் மாறி, எலக்ட்ரான்கள் ஓர் இனத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்குச் செல்கின்றனவா?

முதல் கேள்விக்கு ஆம் என்றால் வீழ்படிவு வினை, இரண்டாவதற்கு ஆம் என்றால் அமிலம்–கார வினை, மூன்றாவதற்கு ஆம் என்றால் ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்க வினை. HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g) போன்ற வாயு உருவாக்க வினைகள், முதல் படி புரோட்டான் பரிமாற்றம் என்பதால் பொதுவாக அமிலம்–காரத்தின் கீழ் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. எரிதலும் ஒரு உலோகத்தை மற்றொன்று இடம்பெயர்ப்பதும் ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்க வினைகள்.

இந்தக் குடும்பங்கள் ஒன்றையொன்று விலக்குவன அல்ல. நீர்க்கரைசல் பேரியம் ஹைட்ராக்சைடு சல்பியூரிக் அமிலத்தை நடுநிலையாக்கும்போது, Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l), அதே வினையில் நீர் உருவாகிறது, கரையாத சல்பேட்டு வீழ்படிவாகிறது.

எந்த இனங்களை அயனிகளாக எழுத வேண்டும் என்பதைத் தீர்மானித்தல்

நிகர அயனிச் சமன்பாடு, நீரில் எந்தப் பொருட்கள் பிரிந்த அயனிகளாக உள்ளன என்பதை அறிவதைச் சார்ந்தது. வலிமையான மின்பகுளிகள் அடிப்படையில் முழுமையாகப் பிரிகின்றன: கரையும் அயனிச் சேர்மங்கள், வலிமையான அமிலங்கள், வலிமையான காரங்கள். இவை (aq) எனக் குறிக்கப்பட்டிருந்தால் அயனிகளாக எழுதுங்கள். மற்றவை அனைத்தும் தங்கள் வாய்ப்பாட்டை வைத்திருக்கும்: திண்மங்கள், திரவங்கள், வாயுக்கள், வலிமை குறைந்த அமிலங்கள், வலிமை குறைந்த காரங்கள், குளுக்கோஸ் போன்ற மூலக்கூற்றுக் கரைபொருட்கள்.

பொதுவான வலிமையான அமிலங்கள் HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄, H₂SO₄ (அதன் முதல் புரோட்டானுக்கு). HF, அசிட்டிக் அமிலம் (CH₃COOH), கார்பானிக் அமிலம் உட்பட, பொது வேதியியலில் நீங்கள் சந்திக்கும் மற்ற கிட்டத்தட்ட எல்லா அமிலங்களையும் வலிமை குறைந்தவையாகக் கருதி, மூலக்கூறாகவே வைத்திருங்கள். வலிமையான காரங்கள் முதல் தொகுதி ஹைட்ராக்சைடுகளும் கனமான இரண்டாம் தொகுதி ஹைட்ராக்சைடுகளும். அம்மோனியா வலிமை குறைந்த காரம்; அது NH₃(aq) ஆகவே இருக்கும்.

ஒரு சேர்மம் பிரியும்போது பல்லணு அயனிகள் அப்படியே இருக்கும். நீர்க்கரைசல் பொட்டாசியம் குரோமேட்டு 2K⁺(aq), CrO₄²⁻(aq) ஆகியவற்றைத் தருகிறது; தனித்தனி பொட்டாசியம், குரோமியம், ஆக்சிஜன் அயனிகளை அல்ல.

கரைதிறன் வழிகாட்டுதல்களைப் பயன்படுத்துதல்

கரைதிறன் வழிகாட்டுதல்கள், அறை வெப்பநிலைக்கு அருகில் நீரில் அயனிச் சேர்மங்களுக்குக் காணப்பட்ட வடிவங்களைச் சுருக்கமாகக் கூறுகின்றன. கரையும் என்பது பயனுள்ள அளவு கரைகிறது என்று பொருள்; கரையாதது என்பது சாதாரண ஆய்வகச் செறிவுகளில் அயனிகள் சந்திக்கும்போது திண்மம் உருவாகும் அளவுக்குக் கரைதிறன் குறைவாக உள்ளது என்று பொருள். எந்த அயனிச் சேர்மத்தின் கரைதிறனும் சரியாகப் பூஜ்யம் அல்ல. கீழுள்ள பட்டியல் OpenStax Chemistry 2e, பிரிவு 4.2-இல் உள்ள அட்டவணை 4.1-ஐ அடிப்படையாகக் கொண்டது.

வீழ்படிவை முன்கணிக்க, கலந்த பிறகு இருக்கும் ஒவ்வோர் அயனியையும் பட்டியலிட்டு, ஒவ்வொரு நேரயனியையும் அது தொடங்காத ஒவ்வோர் எதிரயனியுடனும் இணைத்துப் பாருங்கள். புதிய இணைப்புகளில் எதேனும் கரையாத வகையில் விழுந்தால், அந்தச் சேர்மம் வீழ்படிவாகும். பொட்டாசியம் நைட்ரேட்டு, சோடியம் குளோரைடு கரைசல்களைக் கலக்கும்போது போல, சாத்தியமான எல்லா இணைப்புகளும் கரைந்தால், அயனிகள் வெறுமனே சேர்ந்து இருக்கும்; நிகர வினை இல்லை.

• முதல் தொகுதி நேரயனிகளின் (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺) சேர்மங்களும் NH₄⁺-இன் சேர்மங்களும் கரையும்.
• நைட்ரேட்டுகள், அசிட்டேட்டுகள், ஹைட்ரஜன் கார்பனேட்டுகள், குளோரேட்டுகள் கரையும்.
• குளோரைடுகள், புரோமைடுகள், அயோடைடுகள், Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ ஆகியவற்றின் சேர்மங்களைத் தவிர, கரையும்.
• புளோரைடுகள், Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺, Fe³⁺ ஆகியவற்றின் சேர்மங்களைத் தவிர, கரையும்.
• சல்பேட்டுகள், Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺, Sr²⁺ ஆகியவற்றின் சேர்மங்களைத் தவிர, கரையும்.
• கார்பனேட்டுகள், குரோமேட்டுகள், பாஸ்பேட்டுகள், சல்பைடுகள், முதல் தொகுதி நேரயனிகள் மற்றும் NH₄⁺-உடன் உள்ளவற்றைத் தவிர, கரையாதவை.
• ஹைட்ராக்சைடுகள், முதல் தொகுதி நேரயனிகள் மற்றும் Ba²⁺-உடன் உள்ளவற்றைத் தவிர, கரையாதவை; Ca(OH)₂, Sr(OH)₂ சிறிதளவு கரைபவை.

நிகர அயனிச் சமன்பாட்டைப் படிப்படியாக உருவாக்குதல்

ஒவ்வொரு படிக்கும் ஒரு காரணம் உண்டு. மூலக்கூற்றுச் சமன்பாட்டை முதலில் சமநிலைப்படுத்துவது அணு எண்ணிக்கைகளை உறுதி செய்கிறது. வலிமையான மின்பகுளிகளைப் பிரிப்பது முகவையில் உண்மையில் என்ன உள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது. பார்வையாளர் அயனிகளை நீக்குவது, இரு பக்கங்களிலும் மாறாமல் தோன்றி மாற்றத்தில் பங்கேற்காத இனங்களை நீக்குகிறது.

அணு எண்ணிக்கை தவறவிடும் பிழைகளை மின்னூட்டச் சரிபார்ப்பு பிடிக்கிறது. நிகர அயனிச் சமன்பாடு பூஜ்யமற்ற மொத்த மின்னூட்டத்தைக் கொண்டிருக்கலாம்; ஆனால் அணுக்கள் போலவே மின்னூட்டமும் பாதுகாக்கப்படுவதால், அந்த மின்னூட்டம் இரு பக்கங்களிலும் ஒரே அளவாக இருக்க வேண்டும்.

• ஒவ்வொரு வாய்ப்பாட்டிலும் நிலைக் குறியீட்டுடன் சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட மூலக்கூற்றுச் சமன்பாட்டை எழுதுங்கள்.
• ஒவ்வொரு (aq) வலிமையான மின்பகுளியையும் தனித்தனி அயனிகளாக மீண்டும் எழுதுங்கள்; அடிக்குறியீட்டாலும் கெழுவாலும் பெருக்குங்கள்.
• இரு பக்கங்களிலும் மாறாமல் தோன்றும் அயனிகளை அடித்துவிடுங்கள். இவையே பார்வையாளர் அயனிகள்.
• மீதமுள்ள கெழுக்களை மிகச் சிறிய முழு எண்களாகக் குறையுங்கள்.
• ஒவ்வொரு தனிமமும் மொத்த மின்னூட்டமும் சமநிலையில் உள்ளனவா எனச் சரிபாருங்கள்.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு: வெள்ளி குரோமேட்டை வீழ்படிவாக்குதல்

0.0850 mol/L பொட்டாசியம் குரோமேட்டின் 18.0 mL-ஐ மிகை நீர்க்கரைசல் வெள்ளி நைட்ரேட்டுடன் கலக்கிறீர்கள். புதிய இணைப்புகள்: Ag⁺ உடன் CrO₄²⁻, K⁺ உடன் NO₃⁻. வெள்ளி முதல் தொகுதி நேரயனி அல்ல; எனவே சிவப்பு-பழுப்பு நிற வெள்ளி குரோமேட்டு வீழ்படிவாகிறது; பொட்டாசியம் நைட்ரேட்டு கரைந்தே இருக்கிறது. மூலக்கூற்றுச் சமன்பாடு: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq). முழு அயனிச் சமன்பாடு: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq). K⁺, NO₃⁻ ஆகியவற்றை நீக்கினால் நிகர அயனிச் சமன்பாடு 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) கிடைக்கிறது. மின்னூட்டச் சரிபார்ப்பு: இடப்புறம் 2(+1) + (−2) = 0, வலப்புறம் 0.

வீழ்படிவின் நிறையைக் காண, இரண்டு தசம இடங்களுக்கு முழுமையாக்கிய IUPAC நிலையான அணு எடைகளைப் பயன்படுத்துங்கள்: Ag 107.87, Cr 52.00, O 16.00. Ag₂CrO₄-இன் மோலார் நிறை 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol. குரோமேட்டின் மோல்கள் = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol, நிகர அயனிச் சமன்பாடு 1 mol CrO₄²⁻-க்கு 1 mol Ag₂CrO₄ தருகிறது. நிறை = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g. அளவிடப்பட்ட இரு அளவுகளுக்கும் மூன்று குறிப்பிடத்தக்க இலக்கங்கள் உள்ளன; எனவே விடைக்கும் அவ்வாறே.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டுகள்: வலிமை குறைந்த அமிலமும் கரைசலில் ஓர் உலோகமும்

நீர்க்கரைசல் அசிட்டிக் அமிலம் நீர்க்கரைசல் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடுடன் வினைபுரிகிறது: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l). அசிட்டிக் அமிலம் வலிமை குறைந்தது; எனவே அது மூலக்கூறாகவே இருக்கிறது, NaOH-உம் சோடியம் அசிட்டேட்டும் வலிமையான மின்பகுளிகள். Na⁺ நீங்கிய பிறகு, நிகர அயனிச் சமன்பாடு CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l). நைட்ரிக் அமிலத்தையும் பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடையும் ஒப்பிடுங்கள்; இரண்டு வினைப்பொருட்களும் வலிமையானவை, நிகர அயனிச் சமன்பாடு H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) ஆகச் சுருங்குகிறது.

வெள்ளி நைட்ரேட்டுக் கரைசலில் வைக்கப்பட்ட நிக்கல் துண்டு வெள்ளிப் படிகங்களால் மூடப்படுகிறது. நிக்கல் 0-விலிருந்து +2-க்கும், வெள்ளி +1-இலிருந்து 0-க்கும் செல்கிறது; எனவே இது ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்கம்; நைட்ரேட்டு பார்வையாளர். நிகர அயனிச் சமன்பாடு Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s). 2 என்ற கெழு அணுக்களால் அல்ல, மின்னூட்டத்தால் தேவைப்படுகிறது: Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) ஒவ்வொரு தனிமத்தையும் சமநிலைப்படுத்துகிறது, ஆனால் இடப்புறம் மொத்த மின்னூட்டம் +1, வலப்புறம் +2.

அயனிச் சமன்பாடுகளில் பொதுவான தவறுகளும் அவற்றைக் கண்டுபிடிக்கும் வழிகளும்

பெரும்பாலான பிழைகள் எண்கணிதத்தால் அல்ல, தவறான இனத்தை எழுதுவதால் வருகின்றன. எதையேனும் நீக்கும் முன், ஒவ்வொரு வாய்ப்பாடும் உண்மையில் நீரில் தனித்தனி அயனிகளாக இருக்கிறதா என்று கேளுங்கள்.

இறுதிச் சரிபார்ப்பாக, நிகர அயனிச் சமன்பாட்டை ஓர் இயற்பியல் நிகழ்வாகப் படியுங்கள். இரண்டு வெள்ளி அயனிகளும் ஒரு குரோமேட்டு அயனியும் ஒரு திண்மமாவது நீங்கள் பார்க்கக்கூடிய ஒன்று; கரைந்த அயனிகளை இணைகளுக்கு இடையே மட்டும் மாற்றும் சமன்பாடு எதையும் விவரிப்பதில்லை.

• வலிமை குறைந்த அமிலத்தைப் பிரித்தல்: HF(aq) மூலக்கூறாகவே இருக்கும். எந்த அமிலத்தையும் ஆறு வலிமையான அமிலங்களுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
• வீழ்படிவைப் பிரித்தல்: (s) எனக் குறிக்கப்பட்ட வாய்ப்பாடு, திண்மம் அயனிச் சேர்மமாக இருந்தாலும் முழுமையாகவே இருக்கும்.
• பல்லணு அயனியை உடைத்தல்: NO₃⁻, SO₄²⁻, CrO₄²⁻ ஆகியவற்றை அப்படியே வைத்திருங்கள்.
• அடிக்குறியீடுகளைத் தவறாக இடுதல்: K₂CrO₄ 2K⁺ தருகிறது; K₂⁺ என்ற அயனி இல்லை.
• பாதரசம்(I)-ஐ Hg⁺ எனக் கருதுதல்: அது ஈரணு நேரயனி Hg₂²⁺ ஆக உள்ளது.
• 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄ போல, கெழுக்களைச் சுருக்காமல் விடுதல்.
• எல்லா இணைப்புகளும் கரைவதாக இருந்து, நீரோ வலிமை குறைந்த மின்பகுளியோ வாயுவோ உருவாகாமல், எதுவும் ஆக்சிஜனேற்றமோ ஒடுக்கமோ அடையாதபோது நிகர அயனிச் சமன்பாட்டை எழுதுதல். சரியான விடை வினை இல்லை என்பதே.