அலகு 14 — விரைவு திரும்பப் பார்வை

1. தொழிற்சாலை அமைவிடமும் உலோகப் பிரித்தெடுப்பு முறைகளும் (≈ 1 நிமிடம்)

• தொழிற்சாலை அமைவிடம் மூலப்பொருள், போக்குவரத்து, நீர் மற்றும் சக்தி வழங்கல், தொழிலாளர், சந்தைக்கு அண்மை, கழிவு அகற்றல் ஆகிய காரணிகளால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றது.
• டௌ முறை (மக்னீசியம்): மக்னீசியம் தாக்கத்திறன் மிகக் கூடிய உலோகமாகும்; கடல் நீரிலிருந்து பெறப்படும் Mg(OH)₂ ஆனது MgCl₂ ஆக்கப்பட்டு, உருகிய நிலையில் மின்பகுப்புச் செய்யப்பட்டுப் பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றது.
• ஊதுலை இரும்பு: கற்கரி எரிந்து CO₂ தருகின்றது; CO₂ + C → 2CO; முதன்மை ஒட்சிஇறக்கியான CO ஆல் Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ நிகழ்கின்றது; சுண்ணக்கல் சிலிக்கா மாசை CaSiO₃ களிம்பாக (slag) நீக்குகின்றது.
• TiO₂ உற்பத்தி: உரூத்தைல் காபனின் முன்னிலையில் Cl₂ உடன் வெப்பமேற்றப்பட்டு TiCl₄ ஆகின்றது; அது காய்ச்சி வடித்தலால் சுத்திகரிக்கப்பட்டு, O₂ உடன் தாக்கமுற்றுத் தூய TiO₂ ஆக மாறுகின்றது.

2. காரக் குளோர, சவர்க்கார, சொல்வே முறைகள் (≈ 1 நிமிடம்)

• காரக் குளோர முறை: செறிந்த NaCl கரைசலை மின்பகுப்புச் செய்யும்போது அனோட்டில் Cl₂, கதோட்டில் H₂ கிடைக்கின்றன; கதோட்டுப் பகுதியில் NaOH உருவாகின்றது.
• சவர்க்காரம்: கொழுப்பு அல்லது எண்ணெய் (கொழுப்பமிலங்களின் கிளிசரைல் எசுத்தர்) NaOH உடன் காரத்தால் நீர்ப்பகுப்புக்கு உட்பட்டுச் சவர்க்காரத்தையும் கிளிசரோலையும் தருகின்றது. இதுவே சவர்க்காரமாக்கல் எனப்படும்.
• சொல்வே முறை: CaCO₃ → CaO + CO₂; CO₂ ஆனது உப்புக் கரைசல்–அம்மோனியா கலவையில் NaHCO₃ ஐ வீழ்படிவாக்கும்; NaHCO₃ வெப்பப்பிரிகையால் Na₂CO₃ ஆகும். CO₂ உம் NH₃ உம் மீள்சுழற்சிக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன.

3. ஏபர், ஒசுவால்ட், தொடர்பு: சமநிலை முறைகள் (≈ 1.5 நிமிடம்)

• ஏபர் முறை: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃; ΔH = −92 kJ mol⁻¹. வினையூக்கி நுண்பகுக்கப்பட்ட இரும்பு; ≈ 200 atm, ≈ 450 °C.
• தொடர்பு முறை: 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃; ΔH = −197 kJ mol⁻¹. வினையூக்கி V₂O₅; ≈ 450 °C, ≈ 1–2 atm.
• சமரசத்தின் (compromise) தர்க்கம்: இரண்டும் புறவெப்பத் தாக்கங்கள்; அவற்றில் வாயு மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை குறைகின்றது. எனவே தாழ்ந்த வெப்பநிலையும் உயர் அமுக்கமும் விளைச்சலுக்குச் சாதகமாகும்; ஆனால் தாழ்ந்த வெப்பநிலையில் தாக்க வேகம் மெதுவாகும். இதனால் 450 °C என்னும் சமரச வெப்பநிலை தெரிவு செய்யப்படுகின்றது.
• வினையூக்கி: தாக்க வேகத்தை மட்டுமே அதிகரிக்கின்றது; சமநிலை விளைச்சலை மாற்றுவதில்லை.
• ஒசுவால்ட் முறை: 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O (Pt–Rh வினையூக்கி, ≈ 850 °C); 2NO + O₂ → 2NO₂; 3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO.

4. பல்பகுதியங்களும் தாவர மூல இரசாயனங்களும் (≈ 1 நிமிடம்)

• கூட்டல் பல்பகுதியமாக்கம்: இரட்டைப் பிணைப்புள்ள ஒரு பகுதியங்கள் சிறு மூலக்கூறு எதுவும் வெளியேறாமல் இணைகின்றன. எடுத்துக்காட்டுகள்: பொலித்தீன், PVC, பொலித்தைரீன், பொலிபுரொப்பீன்.
• ஒடுக்கல் பல்பகுதியமாக்கம்: ஒவ்வொரு பிணைப்பு உருவாகும்போதும் நீர் போன்ற சிறு மூலக்கூறு வெளியேறுகின்றது. எடுத்துக்காட்டுகள்: நைலோன், பொலியெசுத்தர்.
• இயற்கை இறப்பர்: ஒரு பகுதியம் ஐசோபிறீன்; வற்கனைற்றுப்படுத்தலில் கந்தகம் உருவாக்கும் குறுக்குப் பிணைப்புகள் இறப்பரின் வலிமை, தேய்மான எதிர்ப்பு, வெப்ப நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றை மேம்படுத்துகின்றன.
• நொதித்தல்: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ (சைமேஸ் நொதியம், ≈ 35 °C); எத்தனோல் + O₂ → CH₃COOH + H₂O (வினிகர், அசிட்டோபாக்டர்).
• உயிர்-டீசல்: தாவர எண்ணெய் + மெத்தனோல் (கார வினையூக்கி) → கொழுப்பமில மெத்தில் எசுத்தர் + கிளிசரோல் (எத்தர்மாற்றம்).

5. வளி மற்றும் நீர் மாசடைதல் (≈ 0.5 நிமிடம்)

• வளி மாசுக்கள்: CO ஐமோகுளோபினுடன் இறுகப் பிணைந்து ஒட்சிசன் கடத்தலைத் தடுக்கின்றது; SO₂ உம் NOₓ உம் அமில மழைக்குக் காரணமாகின்றன.
• பைங்குடில் விளைவு: CO₂, CH₄, H₂O நீராவி ஆகியன அகச்சிவப்புக் கதிர்வீசலை உறிஞ்சிப் புவியை வெப்பமாக்குகின்றன.
• ஓசோன் தேய்வு: CFC இலிருந்து புறவூதாக் கதிர்வீசலால் விடுவிக்கப்படும் Cl• சுயாதீன மூலிகம் ஓசோனைச் சங்கிலித் தாக்கத்தில் அழிக்கின்றது.
• நீர்த் தரம்: BOD என்பது நுண்ணங்கிகள் சேதனப் பொருளைப் பகுப்பதற்குப் பயன்படுத்தும் கரைந்த ஒட்சிசன்; COD என்பது இரசாயன ஒட்சியேற்றி பயன்படுத்தும் ஒட்சிசன்; COD ≥ BOD.

பிரிவு 1: கைத்தொழில் இரசாயனவியலின் அடிப்படைகள் (3 நி)

ஒரு கைத்தொழில் இரசாயனத் தொழிற்சாலையை அமைக்கும்போது தெரிவு செய்யப்படும் அமைவிடம் (plant siting) பொருளாதார நோக்கில் மிக முக்கியமானது. மூலப்பொருள் கிடைக்கும் தன்மை, மூலப்பொருளையும் விளைபொருளையும் கொண்டுசெல்லும் போக்குவரத்து வசதி, தொடர்ச்சியான நீர் மற்றும் சக்தி வழங்கல், திறமையான தொழிலாளர், சந்தைக்கு அண்மை, கழிவுகளைப் பாதுகாப்பாக அகற்றும் வசதி ஆகியனவே அவ்வமைவிடத் தெரிவைத் தீர்மானிக்கும் காரணிகளாகும். பெரும்பாலான கைத்தொழில் முறைகளில் ஒரு பொதுவான வழிமுறை காணப்படுகின்றது. மூலப்பொருளைக் குறைந்த செலவில் பெறுதல், அதை முக்கிய இரசாயனத் தாக்கத்தினூடாக விளைபொருளாக மாற்றுதல், தாக்கம் முடிந்தளவு உயர்ந்த விளைச்சலையும் வேகத்தையும் தரும் நிபந்தனைகளைத் தெரிவு செய்தல், இணைவிளைபொருள்களையும் வெளியேறும் வாயுக்களையும் மீள்சுழற்சிக்கு உட்படுத்துதல், சூழல் சேதத்தைக் குறைத்தல் ஆகியன அவையாகும்.

பிரிவு 2: ஒன்பது கைத்தொழில் முறைகள் (4 நி)

டௌ முறை கடல் நீரிலிருந்து மக்னீசியத்தைப் பிரித்தெடுக்கின்றது: Mg(OH)₂ ஐ HCl உடன் தாக்கமுறச் செய்து MgCl₂ ஆக்கி, உருகிய நிலையில் மின்பகுப்புச் செய்கின்றனர். காரக் குளோர முறை செறிந்த NaCl கரைசலை மின்பகுப்புச் செய்து NaOH, Cl₂, H₂ ஆகியவற்றைத் தருகின்றது. சவர்க்காரத் தயாரிப்பு என்பது கொழுப்பு அல்லது எண்ணெயை NaOH உடன் காரத்தால் நீர்ப்பகுப்புக்கு உட்படுத்தும் சவர்க்காரமாக்கல் தாக்கமாகும். சொல்வே முறை CaCO₃, NaCl, NH₃ ஐப் பயன்படுத்தி Na₂CO₃ ஐத் தயாரிக்கின்றது; CO₂ உம் NH₃ உம் மீள்சுழற்சிக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன. ஏபர் முறை N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ என்னும் மீளும் தாக்கத்தினூடாக அம்மோனியாவைத் தயாரிக்கின்றது. ஒசுவால்ட் முறை அம்மோனியாவை ஒட்சியேற்றி நைத்திரிக் அமிலத்தைத் தயாரிக்கின்றது. தொடர்பு முறை 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ என்னும் மீளும் தாக்கத்தினூடாகச் சல்பூரிக் அமிலத்தைத் தயாரிக்கின்றது. TiO₂ உற்பத்தி உரூத்தைலை TiCl₄ ஆக்கிச் சுத்திகரித்து, மீண்டும் ஒட்சியேற்றுகின்றது. ஊதுலை இரும்புத்தாதிலிருந்து CO என்னும் ஒட்சிஇறக்கியால் இரும்பைப் பிரித்தெடுக்கின்றது.

பிரிவு 3: சமரச நிபந்தனைகள்: ஏபர், தொடர்பு முறைகள் (3 நி)

ஏபர் முறையும் தொடர்பு முறையும் மீளும் தாக்கங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டவை; எனவே அவற்றின் நிபந்தனைத் தெரிவு இலெச்சற்றலியேயின் கோட்பாட்டால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றது. இவ்விரு தாக்கங்களும் புறவெப்பத் தாக்கங்கள் (ΔH எதிர்க்குறி); எனவே தாழ்ந்த வெப்பநிலை சமநிலையை விளைபொருளின் பக்கம் நகர்த்தும். ஆனால் தாழ்ந்த வெப்பநிலையில் தாக்க வேகம் மிகவும் மெதுவாகும்; இதனால் போதிய விளைச்சலையும் ஏற்கத்தக்க வேகத்தையும் ஒருங்கே தரும் சமரச வெப்பநிலையாகச் சுமார் 450 °C தெரிவு செய்யப்படுகின்றது. இரு தாக்கங்களிலும் வாயு மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை குறைகின்றது (4 → 2; 3 → 2); எனவே உயர் அமுக்கம் சமநிலையை விளைபொருளின் பக்கம் நகர்த்தும். ஏபர் முறையில் சுமார் 200 atm பயன்படுத்தப்படுகின்றது; தொடர்பு முறையில் வழமையான அமுக்கத்திலேயே SO₂ இன் மாற்றம் சுமார் 96–98% ஆதலால் சுமார் 1–2 atm மட்டுமே போதுமானது. வினையூக்கி (ஏபரில் நுண்பகுக்கப்பட்ட இரும்பு, தொடர்பு முறையில் V₂O₅) தாக்க வேகத்தை மட்டுமே அதிகரிக்கின்றது; சமநிலை விளைச்சலை மாற்றுவதில்லை.

பிரிவு 4: பல்பகுதியங்களும் தாவர மூல இரசாயனங்களும் (3 நி)

பல்பகுதியங்கள் சிறிய ஒரு பகுதிய மூலக்கூறுகள் மீண்டும் மீண்டும் இணைவதால் உருவாகும் பெரிய மூலக்கூறுகளாகும். கூட்டல் பல்பகுதியமாக்கத்தில் இரட்டைப் பிணைப்புள்ள ஒரு பகுதியங்கள் எந்தச் சிறு மூலக்கூறும் வெளியேறாமல் இணைகின்றன; பொலித்தீன், PVC, பொலித்தைரீன், பொலிபுரொப்பீன் ஆகியன இதற்கு எடுத்துக்காட்டுகளாகும். ஒடுக்கல் பல்பகுதியமாக்கத்தில் ஒவ்வொரு பிணைப்பு உருவாகும்போதும் நீர் அல்லது HCl போன்ற ஒரு சிறிய மூலக்கூறு வெளியேறுகின்றது; நைலோன், பொலியெசுத்தர் ஆகியன இதற்கு எடுத்துக்காட்டுகளாகும். இயற்கை இறப்பர் ஐசோபிறீனின் கூட்டல் பல்பகுதியமாகும்; தூய இறப்பர் வெப்பத்தில் ஒட்டும் தன்மையையும் குளிரில் உடையும் தன்மையையும் பெறும். வற்கனைற்றுப்படுத்தலில் இறப்பருடன் கந்தகம் சேர்த்து வெப்பமேற்றும்போது, கந்தக அணுக்கள் சங்கிலிகளுக்கு இடையே குறுக்குப் பிணைப்புகளை உருவாக்கி வலிமையையும் தேய்மான எதிர்ப்பையும் மேம்படுத்துகின்றன. தாவர மூல இரசாயனங்களில் நொதித்தல் குளுக்கோசிலிருந்து எத்தனோலையும் CO₂ ஐயும் தருகின்றது; எத்தனோல் காற்றில் ஒட்சியேற்றமடைந்து வினிகராக (எத்தனாயிக் அமிலம்) மாறுகின்றது; தாவர எண்ணெயை மெத்தனோலுடன் எத்தர்மாற்றம் செய்து உயிர்-டீசல் பெறப்படுகின்றது.

பிரிவு 5: வளி மற்றும் நீர் மாசடைதல் (2 நி)

வளிமண்டல மாசுக்களில் காபன் மொனொட்சைட்டு (CO) ஐமோகுளோபினுடன் இறுகப் பிணைந்து ஒட்சிசன் கடத்தலைத் தடுக்கின்றது; சல்பர் டையொட்சைட்டும் நைதரசன் ஒட்சைட்டுகளும் வளிமண்டலத்தில் ஒட்சியேற்றமடைந்து அமில மழைக்குக் காரணமாகின்றன. பைங்குடில் வாயுக்கள் (CO₂, CH₄, H₂O நீராவி) புவியால் வெளியேற்றப்படும் அகச்சிவப்புக் கதிர்வீசலை உறிஞ்சித் தக்கவைத்துப் புவி வெப்பமடைதலுக்குக் காரணமாகின்றன. ஓசோன் படை தேய்வடைதல் குளோரோஃபுளோரோ காபன்களால் (CFCs) நிகழ்கின்றது: மேற்படையான அடுக்குமண்டலத்தில் புறவூதாக் கதிர்வீசல் CFC ஐப் பிளந்து குளோரின் சுயாதீன மூலிகத்தை விடுவிக்கின்றது; அது சங்கிலித் தாக்கத்தில் பல ஓசோன் மூலக்கூறுகளை அழிக்கின்றது. வாகனப் புகையிலுள்ள NOₓ உம் ஐதரோகாபன்களும் சூரிய ஒளியில் தாக்கமுற்று ஒளியிரசாயனப் புகைமூட்டத்தை உருவாக்குகின்றன. நீர் மாசடைதலில் நீரின் தரத்தை BOD உம் COD உம் அளக்கின்றன. BOD என்பது சேதனப் பொருளை நுண்ணங்கிகள் பகுப்பதற்குப் பயன்படுத்தும் கரைந்த ஒட்சிசன்; COD என்பது இரசாயன ஒட்சியேற்றியால் ஒட்சியேற்றப்படும் முழுப் பொருளுக்கும் தேவையான ஒட்சிசன்; எனவே COD எப்போதும் BOD ஐ விடப் பெரிது அல்லது அதற்குச் சமம்.

ஒன்பது முறைகளின் அத்தியாவசிய அட்டவணை (1 நி)

முறை	விளைபொருள்	முக்கிய தாக்கம் அல்லது வினையூக்கி
டௌ முறை	மக்னீசியம்	உருகிய MgCl₂ இன் மின்பகுப்பு
காரக் குளோர முறை	NaOH (+ Cl₂, H₂)	செறிந்த NaCl கரைசலின் மின்பகுப்பு
சவர்க்காரமாக்கல்	சவர்க்காரம்	எண்ணெய் + NaOH காரத்தால் நீர்ப்பகுப்பு
சொல்வே முறை	Na₂CO₃	CaCO₃ + NaCl + NH₃; CO₂, NH₃ மீள்சுழற்சி
ஏபர் முறை	NH₃	N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃; நுண்பகுக்கப்பட்ட இரும்பு
ஒசுவால்ட் முறை	HNO₃	NH₃ ஒட்சியேற்றம்; Pt–Rh வினையூக்கி
தொடர்பு முறை	H₂SO₄	2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃; V₂O₅ வினையூக்கி
TiO₂ உற்பத்தி	தூய TiO₂	உரூத்தைல் → TiCl₄ → மீண்டும் ஒட்சியேற்றம்
ஊதுலை	இரும்பு	Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂