கனிம வேதியியல்: திருத்தங்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு

ஒரு வினைபடுபொருளில் ஐதரசன் அணுக்கள் இருந்தால், அது ஈடுபடும் வினையில் புரோட்டான் பரிமாற்றம் நிகழ்கிறது. அமில கார வேதியியலில் இவ்வகை வினைகள் நிகழ்கின்றன. எலக்ட்ரான் இணைகளுடன் பிணையும் வல்லமை பெற்ற வேதியியல் இனங்கள் அனைத்தும் இலூயிக் அமிலங்கள் எனப்படுகின்றன என பொதுவாக வரையறுக்கப்படுகிறது. இதேபோல எலக்ட்ரான் இணையை வழங்கும் வல்லமை பெற்ற எந்தவொரு வேதி இனமும் இலூயிக் காரம் எனவும் பொதுவாக வரையறுக்கப்படுகிறது. அமில கார இடைவினைகளை ஆய்வுசெய்கையில் பியர்சன் அமிலக் காரக் கோட்பாடு கணக்கில் எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது. முனைவாகுந்திறனும் அயனிகளின் அளவும் கணக்கில் எடுத்துக் கொள்ளப்படுகின்றன.

 

 

முதல் முக்கியமான மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட முதலாவது முக்கியமான கனிமச் சேர்மம் [[அமோனியம் நைட்ரேட்டு]] ஆகும். மண் வளத்தை அதிகரிப்பதற்காக ஏபர் செயல்முறை மூலம் இச்சேர்மம் உருவாக்கப்பட்டது. [[வனேடியம்(V) ஆக்சைடு]], [[தைட்டானியம்(III) குளோரைடு]] போன்ற சேர்மங்கள் வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்துவதற்காகத் தொகுப்பு முறையில் தயாரிக்கப்பட்டன. இலித்தியம் அலுமினியம் ஐதரைடு போன்ற சேர்மங்கள் கரிம வேதியியல் வினைப்பொருளாகப் பயன்படுத்த தொகுக்கப்பட்டன.

 

== தொழிற்சாலைக் கனிம வேதியியல் ==

நடைமுறையில் மிகவும் பயனுள்ள ஒரு அறிவியல் பகுதியாக கனிம வேதியல் பிரிவு காணப்படுகிறது. பாரம்பரியமாக, கந்தக அமிலத்தின் உற்பத்தியை மதிப்பீடு செய்து ஒரு நாட்டின் பொருளாதாரத்தின் அளவை மதிப்பிட முடியும். [[கனடா]], [[சீனா]], [[இந்தியா]], [[ஜப்பான்|சப்பான்]] [[ஐரோப்பா]] [[அமெரிக்கா]] போன்றவை 2005 ஆம் கணக்கீட்டின்படி உச்சத்தில் உள்ள 20 கனிமவேதியியல் சேர்மங்களை உற்பத்தி செய்துள்ளன :<ref>"Facts & Figures Of The Chemical Industry” Chemical and Engineering News, July 10, 2006.</ref>.

 

== விளக்கக் கனிம வேதியியல் ==

சேர்மங்களின் பண்புகளின் அடிப்படையில் கனிமச் சேர்மங்களை வகைப்படுத்தி ஆய்வது விளக்கக் கனிம வேதியியல் பிரிவு ஆகும். தனிம வரிசை அட்டவணையில் ஒரு தனிமம் பெற்றிருக்கும் இடத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டும், அதாவது உயர் அணு எடை கொண்ட தனிமம் என்ற அடிப்படையிலும் இவ்வகைப்பாட்டின் ஒருபகுதி அமைகிறது. கட்டமைப்பு ஒற்றுமையின் அடிப்படையிலும் சில தனிமங்கள் குழுக்களாகப் பகுக்கப்படுகின்றன. அசேதன சேர்மங்களைப் படிக்கும் போது, பெரும்பாலும் கனிம வேதியியலின் வெவ்வேறு வகைப்பாடுகளை எதிர்கொள்ள வேண்டியுள்ளது. ஒரு கரிம உலோகச் சேர்மம் அதன் ஒருங்கிணைப்பு வேதியியல் அடிப்படையில் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. சில ஆர்வமூட்டும் திட நிலைப் பண்புகளை இவை வெளிப்படுத்துகின்றன.

பலவகை வகைப்பாடுகள் இங்கு தரப்படுகின்றன.

 

=== முதன்மைக் குழு சேர்மங்கள் ===

தனிமவரிசை அட்டவனையில் உள்ள ஐதரசன் தவிர்த்த 1,2 மற்றும் 13-18 தொகுதிகளைச் சேர்ந்த தனிமங்கள் இவ்வினத்தில் இடம்பெறுகின்றன. பெரும்பாலும் ஒரே மாதிரியான வினைத்திறனைப் பெற்றிருப்பதால் 3 வது தொகுதியிலுள்ள (Sc, Y, மற்றும் La) தனிமங்களும் 12 வது தொகுதியிலுள்ள (Zn, Cd, மற்றும் Hg) தனிமங்களும் பொதுவாக இவ்வினத்தில் சேர்க்கப்படுகின்றன. <ref>{{Greenwood&Earnshaw2nd}}</ref>.

1900 களின் முற்பகுதியில் [[கார்ல் போசு]] மற்றும் [[ஃபிரிட்ஸ் ஹேபெர்|பிரிட்சு ஏபர்]] இருவரும் வினையூக்கியாக இரும்பைப் பயன்படுத்தி அமோனியாவை தொகுப்பு முறையில் தயாரித்தனர். நடைமுறையில் சேர்மங்களை தயாரித்தலுக்கு ஓர் உந்துதலையும், ஓர் ஆழமான முக்கியத்துவத்தையும் இத்தொகுப்பு முறை தயாரிப்பு மனிதகுலத்திற்கு அளித்தது. SiO2, SnCl4, மற்றும் N2O. போன்றவை குறிப்பிடத்தகுந்த முதன்மைத் தொகுதி சேர்மங்களாகும். கரிமத் தொகுதிகளைக் கொண்டிருப்பதால் பல முதன்மைத் தொகுதி சேர்மங்கள் கரிம உலோகங்கள் என்று வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. உதாரணம்: B(CH3)3). டி.என்.ஏ வில் பாசுபேட்டாக இயற்கையிலும் முதன்மை தொகுதி சேர்மங்கள் காணப்படுவதால் இவற்றை உயிர்கனிம சேர்மங்கள் என்றும் வகைப்படுத்தலாம். ஐதரசன் ஈனிகள் இல்லாத [[ஃபுலரின்]], [[கார்பன் நானோகுழாய்]], இரட்டை கார்பனாக்சைடு போன்ற கரிமச் சேர்மங்களையும் கனிமச் சேர்மங்கள் எனலாம்.

 

 

=== இடையுலோகச் சேர்மங்கள் ===

தனிமவரிசை அட்டவணையில் தொகுதி 4 முதல் 11 வரையில் இடம்பெற்றுள்ள தனிமங்களின் சேர்மங்கள் இடையுலோகச் சேர்மங்கள் எனப்படுகின்றன. தொகுதி 3 இலிருந்து 12 வரை இடம்பெற்றுள்ள தனிமங்களின் சேர்மங்களும் சில சந்தர்ப்பங்களில் இடையுலோகச் சேர்மங்கள் என்ற குழுவுடன் சேர்க்கப்படுகின்றன. இருந்தாலும் இவை முதன்மைக் குழு சேர்மங்களாகவும் கருதப்படுகின்றன.

 

 

=== கரிம உலோகச் சேர்மங்கள் ===

பொதுவாக கரிம உலோகச் சேர்மங்கள் M-C-H குழுவைப் பெற்றிருக்கும் <ref>{{cite book | title = Organometallics: A Concise Introduction | author1 = Elschenbroich, C. | author2 = Salzer, A. | edition = 2nd | publisher = Wiley-VCH | location = Weinheim | year = 1992 | isbn = 3527281649}}</ref>. இவ்வினத்தில் இடம்பெறும் உலோகம் (M) முதன்மைத் தொகுதி உலோகமாக அல்லது இடைநிலைத் தொகுதி உலோகமாக இருக்கலாம். உலோகக் கார்பனைல்கள் மற்றும் உலோக ஆல்க்காக்சைடுகள் போன்ற கொழுபில் கரையும் சேர்மங்களையும் கரிம உலோகச் சேர்மங்கள் என்ற வகைப்பாட்டில் இணைத்துக் கொள்ளும் வகையில் இவ்வகைப்பாட்டிற்கான வரையறைகள் தளர்த்தப்பட்டுள்ளன.

கரிம உலோகச் சேர்மங்கள் முக்கியமான ஒரு சிறப்பு வகைச் சேர்மங்களாகக் கருதப்படுகின்றன. ஏனெனில் கரிம ஈனிகள் நீராற்பகுப்பு அல்லது ஆக்சிசனேற்றத்தினால் பாதிக்கப்படுகின்றன. பாரம்பரிய வெர்னர் வகை அணைவுகளைக் காட்டிலும் கரிம உலோகச் சேர்மங்கள் அதிசிறப்பு தயாரிப்பு முறைகளை அத்தியாவசியமாகக் கொண்டுள்ளன.

 

=== கொத்துச் சேர்மங்கள் ===

கொத்துச் சேர்மங்களை அனைத்து வகைப் பகுப்பு வேதிச்சேர்மங்களிலும் காணமுடியும். பொதுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட வரையறையின் படி, ஒரு கொத்துச் சேர்மம் என்பது, குறைந்தபட்சம் மூன்று அணுக்கள் நேரடியாக ஒன்றுகொன்று முக்கோண வடிவில் பிணைக்கப்பட்டிருக்க வேண்டும். ஆனால் உலோகத்துடன் உலோகம் பிணைக்கப்பட்ட ஈருலோக அணைவுகள் இவ்வகைச் சேர்மங்களுக்கு ஏற்புடையதாகும். தூய கனிம அமைப்புகள், கரிம உலோக வேதியியல், முதன்மைக்குழு வேதியியல், மற்றும் உயிர் கனிமவேதியியல் பிரிவுகளில் கொத்துகள் தோன்றுகின்றன. பெரிய கொத்துகளுக்கும் பெரிய திண்மங்களுக்கும் இடையிலான வேறுபாடுகள் நாளுக்குநாள் அதிகரித்து தெளிவில்லாமல் உள்ளது.

 

 

== உயிர்க்கனிம சேர்மங்கள் ==

வரையறைகளின்படி உயிர்க்கனிம சேர்மங்கள் இயற்கையில் தோன்றுபவையாகும். ஆனால் இவற்றின் துணைப்பிரிவுகளில் மனித இனத்தால் உருவாக்கப்படும் மாசுபடுத்திகள் (மெத்தில் மெர்க்குரி), மருந்துகள் (சிசுபிளேட்டின்) போன்றவை உள்ளடங்குகின்றன <ref>{{cite book | author1 = S. J. Lippard | author2 = J. M. Berg | title = Principles of Bioinorganic Chemistry | publisher = University Science Books | location = Mill Valley, CA | year = 1994 | isbn = 0-935702-73-3}}</ref>.

=== திண்மநிலைச் சேர்மங்கள் ===

முக்கியமான இப்பிரிவில் கட்டமைப்பு <ref>{{cite book | author = Wells, A.F. | year = 1984 | title = Structural Inorganic Chemistry | location = Oxford | publisher = Clarendon Press}}</ref>, பிணைப்பு, பொருட்களின் இயற்பியல் பண்புகள், போன்றவற்றின் மீது கவனம் செலுத்தப்படுகிறது. திண்மங்களுடைய துணை அலகுகளுக்கிடையில் நிகழும் வேதியியல் இடைவினைகளைப் புரிந்து கொள்வதற்காக நடைமுறையில், படிகவரைவியல் திட நிலை கனிம வேதியியல் போன்ற பிரிவுகள் பயன்படுத்திக் கொள்ளப்படுகின்றன.

உலோகங்களும் அவற்றின் உலோகக் கலவைகளும் திண்மநிலை வேதியியலில் இடம்பெறுகின்றன. சுருங்கிய பொருளியற்பியல், கனிமவியல் மற்றும் பொருளறிவியல் முதலானவை உயிர்கனிம வேதியியலுடன் தொடர்புள்ள பிற துறைகளாகும்.

 

== தரக் கோட்பாடுகள் ==

தரக் கோட்பாட்டு விளைவுகளால் கனிம வேதியியல் பெரும் பயனடைந்துள்ளது. இத்தகைய தரக் கோட்பாடுகளை எளிதாக கற்றுக் கொள்ள குவாண்டம் கோட்பாடு குறித்த சிறிய பின்னணி இருந்தால் போதுமானதாகும். முதன்மைக்குழு சேர்மங்களுக்குள் இவற்றின் கட்டமைப்பைப்பற்றி [[வலுவளவு ஓட்டு இலத்திரன் சோடிகளின் தள்ளுகைக் கொள்கை]] வலிமையாக எடுத்துரைக்கிறது. NH3 இன் பட்டைக்கூம்பு கட்டமைப்பிற்கும் ClF3 இன் T- வடிவக் கட்டமைப்பிற்குமான விளக்கத்தை இக்கொள்கை அளித்தது. இடைநிலை உலோகங்கள் உருவாக்கும் எளிய அணைவுச் சேர்மங்களின் காந்தத்தன்மையைப் புரிந்துகொள்ள படிகப்புலக் கோட்பாடு உதவுகிறது. [FeIII(CN)6]3− இல் ஒரேயொரு இணையில்லா எலக்ட்ரானும் [FeIII(H2O)6]3+ இல் ஐந்து இணையில்லா எலக்ட்ரான்களும் இருப்பதற்கான காரணத்தை படிகப்புலக் கோட்பாடு விளக்கியது. கட்டமைப்பு மற்றும் வினைத்திறனை மதிப்பீடு செய்வதற்கு, மூலக்கூறுகளின் மைய அணுவிலுள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையில் மூலக்கூறுகளை வகைப்படுத்த கவனம் செலுத்தும் முறை, குறிப்பாக சக்திவாய்ந்த பண்புசார் அணுகுமுறை தொடக்கம் கண்டது.

 

 

== வெப்ப இயக்கவிலும் கனிம வேதியியலும் ==

வேதி வினைகளுக்கும் ஆற்றலுக்குமிடையான தொடர்புகளில் கவனம் செலுத்துவது கனிம வேதியியலின் அளவறி ஆய்வின் மற்றொரு அணுகுமுறையாகும். இந்த அணுகுமுறை முற்றிலும் பாரம்பரிய, அனுபவ அணுகுமுறையாக இருந்தாலும் ஒரு பயனுள்ள முறையாகவே உள்ளது. ஆக்சிசனேற்ற ஒடுக்க செயல்திறன், அமிலத்தன்மை, நிலை மாற்றங்கள் போன்ற விரிவான கோட்பாடுகள் வெப்ப இயக்கவியலில் இடம்பெற்றுள்ளன. நேரடியாக உணர முடியாத எலக்ட்ரான் நாட்டம் போன்ற சில தொடக்க செயல்முறைகளின் ஆற்றலை மதிப்பிடப் பயன்படுத்தப்படும் பார்ன் – ஏபர் சுழற்சிமுறை கனிம வேதியியல் வெப்ப இயக்கவியலின் சிறப்புவாய்ந்த ஒரு கோட்பாடு ஆகும்.

== வழிமுறைக் கனிம வேதியியல் ==

வேதி வினைகளின் வினை வழிமுறையில் கவனம் செலுத்தும் போக்கு தற்பொழுது பிரபலமடைந்து வரும் முக்கியமான மற்றும் வளர்ந்து வரும் அம்சமாகும். வினைகளின் ஈடுபடும் வெவ்வேறு வகையான சேர்மங்களின் வினைவழிமுறைகள் விரிவாக ஆராயப்படுகின்றன.

=== இடைநிலை உலோக அணைவுகள் ===

இடைநிலை உலோகங்களின் வினைவழி முறைகள் முதன்மைக்குழு உலோகங்களின் வினைவழி முறைகளிலிருந்து வேறுபடுத்தப்பட்டு தனியாக விவாதிக்கப்படுகின்றன<ref>{{cite book | author = R. G. Wilkins | title = Kinetics and Mechanism of Reactions of Transition Metal Complexes | publisher = Wiley-VCH | edition = 2nd | year = 1991 | isbn = 3-527-28389-7}}</ref>. பிணைப்பில் ஈடுபடும் டி ஆர்பிட்டால்களின் வினைவழிமுறைப் பாதைகளில் கடுமையாக ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. ஈனிகளின் பதிலீடு மற்றும் பிரிகைகளும் வழிப்பாதை மற்றும் வீதங்கள் போன்ற நடைமுறைகளிலும் அணைவுக்கூட்டு மற்றும் அணைவுப் பிரிகை செயல்பாடுகளிலும் இவ்வாதிக்கம் நிகழ்கிறது.

 

 

=== ஈனி தொகுதிகளில் வினைகள் ===

ஒருங்கிணைந்த ஈனிகளின் வினைகள் தனிநிலை ஈனிகளின் வினையிலிருந்து வேறுபடுகின்றன. உதாரணமாக [Co(NH3)6]3+ வில் அமோனியா ஈனிகளின் அமிலத்தன்மை NH3 உடன் ஒப்பிடுகையில் அதிகமாகும். உலோக நேர்மின் அயனிகளுடன் பிணைக்கப்பட்ட ஆல்க்கீன்கள் மின்னணு மிகு பொருட்களுடன் தீவிரமாக வினையில் ஈடுபடுகின்றன. ஆனால், பொதுவாக ஆல்க்கீன்கள் அவ்வாறு ஈடுபடுவதில்லை. பெரிய மற்றும் தொழிற்துறை ரீதியாக முக்கியமானதாகக் கருதப்படும் வினையூக்கி, உலோகங்களுடன் பிணைதல் மூலம் கரிம அணுக்கூறுகளின் வினைத்திறனை மாற்றுகிறது. ஒருபடித்தான வினையூக்கம் கரைசல்களிலும், பலபடித்தான வினையூக்கம் வளிமங்கள் அல்லது கரைந்த தளப்பொருட்களிலும் தோன்றுகிறது. பாரம்பரியமாக ஒருபடித்தான வினையூக்கம் கரிம உலோக வேதியியலிலும், பலபடித்தான வினையூக்கம் மேற்பரப்பு வேதியலிலும் ஆராயப்படுகின்றன. ஆனால் இரண்டின் அடிப்படைக் கனிம வேதியியல் பண்புகளும் ஒன்றாகும். இடைநிலை உலோகங்கள் தனித்துவத்துடன் CO, H2, O2, மற்றும் C2H4 சிறிய மூலக்கூறுகளுடன் வினைபுரிகின்றன.

 

== கனிமச் சேர்மங்களின் சிறப்பியல்பாக்கம் ==

கனிம வேதியியலில் பல்வேறு வகையான தனிமங்கள் காணப்படுவதால், இவற்றிலிருந்து உருவாகும் பலவகை வழிப்பொருட்களும் பலவிதமான பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. இதனால் கனிம வேதியியலும் பல்வேறு வகையான பகுப்பாய்வு முறைகளுடன் தொடர்பு கொள்ள வேண்டியதாகிறது. பழைய பகுப்பு முறைகள் கரைசல்களின் மின்கடத்துப் பண்பு, உருகுநிலை, கரைதிறன், அமிலத்தன்மை போன்ற ஒட்டுமொத்த பண்புகளை ஆய்வு செய்தன. குவாண்டம் கோட்பாடு போன்ற நவீன வளர்ச்சிகளின் விளைவாக புதிய கருவிகள் தோற்றுவிக்கப்பட்டு கனிம மூலக்கூறுகள் மற்றும் திண்மங்களின் மின்வேதியியல் பண்பு குறித்த ஆய்வுகள் வளர்ந்தன. கருத்தியல் கோட்பாடுகளின் உள்ளார்ந்த புரிதலை அதிகரிக்க நவீன அளவீடுகள் உதவின. உதாரணமாக, இரு மைய பிணைப்பை மீத்தேனின் ஒளி எலக்ட்ரான நிறமாலை விளக்கியது. கார்பனுக்கும் ஐதரசனுக்கும் இடையில் கணிக்கப்பட்ட இரண்டு எலக்ட்ரான் பிணைப்புகளை விளக்க இணைதிறன் பிணைப்புக் கோட்பாட்ட்டல் இயலவில்லை. இதனால் மூலக்கூற்று ஆர்பிட்டல் கோட்பாடு வளர்ச்சியடைந்தது.

பொதுவான சில கனிமவேதியியல் தொழில்நுட்பங்கள்.

 

== செயற்கை கனிம வேதியியல் ==

இயற்கையில் தூய்மையான நிலையில் கனிமவேதியியல் பொருட்கள் கிடைத்தாலும் பெரும்பாலான கனிம வேதியியல் பொருட்கள் செயற்கை முறைகளில் வேதித் தொழிற்சாலைகளில் தயாரிக்கப்படுகின்றன. வினையின் ஈடுபடும் வேதிப்பொருட்களின் ஆவியாகும் தன்மை அல்லது கரைதிறன் அடிப்படையில் இச்செயற்கை முறைகள் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன<ref>{{cite book | author1 = Girolami, G. S. | author2 = Rauchfuss, T. B. | author3 = Angelici, R. J. | title = Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry | publisher = University Science Books | year = 1999 | edition = 3rd | isbn = 978-0935702484 | location = Mill Valley, CA }}</ref>. கரையக்கூடிய கனிமச் சேர்மங்கள் கரிமத் தொகுப்பு வினைகளின் மூலமாகத் தயாரிக்கப்படுகின்றன. காற்றுடன் வினைபுரியக்கூடிய உலோகங்களைக் கொண்ட சேர்மங்கள் சிலெங்கு வரிசை அல்லது ஒளிர் பெட்டி முறைகளில் தயாரிக்கப்படுகின்றன. இவ்வாறாக, வினைபடு பொருட்களின் தன்மைக்கு ஏற்ப செயற்கைத் தயாரிப்பு முறைகளும் மாறுபடுகின்றன.

 

== மேற்கோள்கள் ==

{{reflist}}

 

{{வேதியியல் பிரிவுகள்}}

[[பகுப்பு:கனிம வேதியியல்| ]]

[[பகுப்பு:வேதியியல்]]