முழுமையான பார்வை — அயன் பிணைப்பு (Ionic Bonding) ஏன் முக்கியம்?
சமையல் உப்பு (NaCl), சுண்ணாம்பு, பல கனிமங்கள் ஆகியன அயன் பிணைப்பால் (ionic bond) கட்டமைக்கப்பட்ட சேர்வைகளாகும். ஒரு மூலகத்தின் அணு தனது வலுவளவு இலத்திரன்களை முற்றாக இழந்து உறுதியான அட்டம அமைப்பை அடையக்கூடியதாகவும், மற்றொரு மூலகத்தின் அணு அவ்விலத்திரன்களை ஏற்று அதேபோல் அட்டம அமைப்பை அடையக்கூடியதாகவும் இருக்கும்போது, இலத்திரன்கள் ஒரு திசையில் முற்றாக இடமாற்றப்படுகின்றன. இதன் விளைவாக உருவாகும் எதிரெதிர் ஏற்றமுடைய அயன்களுக்கிடையிலான நிலைமின் கவர்ச்சியே அயன் பிணைப்பு எனப்படுகின்றது. இவ்வாறு உருவாகும் அயன் சேர்வைகள் ஏன் உயர் உருகுநிலை கொண்டுள்ளன, ஏன் திண்ம நிலையில் மின்னைக் கடத்துவதில்லை, ஆனால் உருகிய நிலையில் கடத்துகின்றன, ஏன் நீரில் கரைகின்றன என்பன அனைத்தும் இப்பிணைப்பின் தன்மையிலிருந்தும் படிகச் சாலகக் (crystal lattice) கட்டமைப்பிலிருந்தும் நேரடியாகப் பெறப்படுகின்றன.
இலத்திரன் இடமாற்றத்தினால் அயன் பிணைப்பு உருவாதல்
அயன் பிணைப்பு — இலத்திரன் இடமாற்றம் Ionic bonding — electron transfer Wikipedia → · CC
அயன் பிணைப்பின் உருவாக்கம் இலத்திரன் இடமாற்றத்தை (electron transfer) அடிப்படையாகக் கொண்டது. குறைந்த அயனாக்கற் சக்தி கொண்ட ஓர் உலோக அணு தனது வலுவளவு இலத்திரன்களை இழந்து கற்றயனாக (cation) மாறுகின்றது; உயர் மின்னெதிர்த் தன்மை (electronegativity) கொண்ட ஓர் அலோக அணு அவ்விலத்திரன்களை ஏற்று அனயனாக (anion) மாறுகின்றது. இவ்வாறு இலத்திரன்கள் இடமாற்றப்படுவதற்கான இயக்கி, இரு அணுக்களுமே அட்டமம் (octet) எனப்படும் உறுதியான இலத்திரன் நிலையமைப்பை அடைய முற்படுவதே ஆகும்.
சோடியம் குளோரைட்டின் (NaCl) உருவாக்கத்தை உதாரணமாகக் கருதலாம். சோடியம் அணுவின் வலுவளவு ஓட்டில் ஓர் இலத்திரன் மட்டுமே உள்ளது; அதனை இழப்பதன் மூலம் சோடியம் Na+ கற்றயனாக மாறி நியோனின் அட்டம அமைப்பை அடைகின்றது. குளோரின் அணுவின் வலுவளவு ஓட்டில் ஏழு இலத்திரன்கள் உள்ளன; ஓர் இலத்திரனை ஏற்பதன் மூலம் குளோரின் Cl− அனயனாக மாறி ஆர்கனின் அட்டம அமைப்பை அடைகின்றது. இவ்வாறு உருவான Na+ உம் Cl− உம் எதிரெதிர் ஏற்றத்தைக் கொண்டிருப்பதால் அவை நிலைமின் கவர்ச்சியால் இறுக்கமாகக் கவரப்படுகின்றன.
Na அணுவிலிருந்து Cl அணுவுக்கு ஓர் இலத்திரன் இடமாற்றப்பட்டு Na⁺ மற்றும் Cl⁻ உருவாதல் — லூயியின் புள்ளிக்கோட்டுக் கட்டமைப்பு
படிகச் சாலகமும் ஒருங்கிணைப்பு எண்ணும்
NaCl படிகச் சாலக அமைப்பு NaCl crystal lattice (3D) Wikipedia → · CC
ஒரு திண்ம அயன் சேர்வையில் கற்றயன்களும் அனயன்களும் தனித்த "மூலக்கூறுகளாக" அமைவதில்லை; மாறாக, அவை முப்பரிமாணத்தில் ஒழுங்கான ஒரு மீள்திறன் அமைப்பில் அடுக்கப்பட்டு படிகச் சாலகம் எனப்படும் கட்டமைப்பை உருவாக்குகின்றன. இச்சாலகத்தில் ஒவ்வொரு கற்றயனும் குறித்த எண்ணிக்கையான அனயன்களால் சூழப்பட்டிருக்கும்; அதேபோல் ஒவ்வொரு அனயனும் குறித்த எண்ணிக்கையான கற்றயன்களால் சூழப்பட்டிருக்கும்.
ஒரு குறித்த அயனை அதன் அண்மையில் சூழ்ந்துள்ள எதிர் ஏற்றமுடைய அயன்களின் எண்ணிக்கையே அவ்வயனின் ஒருங்கிணைப்பு எண் (coordination number) எனப்படுகின்றது. NaCl படிகச் சாலகத்தில் ஒவ்வொரு Na+ அயனும் ஆறு Cl− அயன்களாலும், ஒவ்வொரு Cl− அயனும் ஆறு Na+ அயன்களாலும் சூழப்பட்டிருக்கின்றன; எனவே NaCl இன் ஒருங்கிணைப்பு எண் 6:6 ஆகும். அயன்களின் ஒப்பீட்டு அளவுகளும் ஏற்றங்களும் சாலகத்தின் வடிவத்தையும் ஒருங்கிணைப்பு எண்ணையும் தீர்மானிக்கின்றன.
NaCl சாலகக் கட்டமைப்பு
சாலகச் சக்தி
ஒரு வாயு நிலையிலுள்ள கற்றயன்களும் அனயன்களும் ஒன்று சேர்ந்து ஒரு மோல் திண்ம அயன் படிகச் சாலகத்தை உருவாக்கும்போது வெளியேற்றப்படும் சக்தியே சாலகச் சக்தி (lattice energy) எனப்படுகின்றது. இது சாலகம் உருவாகும்போது சக்தி வெளியேற்றப்படுவதால் வெப்பவெளியீட்டு ஒரு கணியமாக அமைகின்றது.
Na+(g) + Cl−(g) → NaCl(s)
சாலகச் சக்தியின் பருமன் (magnitude) அயன் பிணைப்பின் வன்மையின் ஒரு நேரடி அளவீடாகும். சாலகச் சக்தியின் பெறுமானம் பெரியதாக இருப்பின் அயன் பிணைப்பு வலுவானது என்பதையும், சேர்வையின் உருகுநிலை உயர்வாக இருக்கும் என்பதையும் அது குறிக்கின்றது. சாலகச் சக்தியின் பருமனைப் பாதிக்கும் முதன்மையான இரு காரணிகள் பின்வருமாறு:
அயன்களின் ஏற்றம் — அயன்களின் ஏற்றம் (charge) அதிகரிக்க, அவற்றுக்கிடையிலான நிலைமின் கவர்ச்சி வலுப்பெறுவதால் சாலகச் சக்தியும் அதிகரிக்கின்றது. உதாரணமாக MgO சேர்வையில் Mg2+ உம் O2− உம் இரட்டை ஏற்றத்தைக் கொண்டிருப்பதால், ஒற்றை ஏற்றத்தைக் கொண்ட NaCl ஐ விட MgO அதிக சாலகச் சக்தியையும் அதனால் மிக உயர்ந்த உருகுநிலையையும் கொண்டுள்ளது.
அயன்களின் அளவு — அயன்களின் ஆரை சிறியதாக இருப்பின் எதிர் ஏற்றமுடைய அயன்களின் கருக்கள் நெருக்கமாக அணுகுவதால் நிலைமின் கவர்ச்சி வலுப்பெற்று சாலகச் சக்தி அதிகரிக்கின்றது. அயன்களின் ஆரை பெரிதாக இருப்பின் கவர்ச்சி நலிவடைந்து சாலகச் சக்தி குறைகின்றது.
சேர்வை
அயன்களின் ஏற்றம்
சாலகச் சக்தியின் போக்கு
NaCl
+1, −1
ஒப்பீட்டளவில் குறைவு
MgO
+2, −2
மிக உயர்வு (அதிக ஏற்றம், சிறிய அயன்)
NaF
+1, −1
NaCl ஐ விடச் சற்று கூடுதல் (F⁻ சிறியது)
சாலகச் சக்தியைப் பாதிக்கும் காரணிகள் — ஏற்றம் கூட / அயன் ஆரை குறைய சக்தி அதிகரிக்கும் சக்தி வரிவடிவம்
சாலகச் சக்தியை சோதனை மூலம் நேரடியாக அளவிட முடியாது; எனவே அதன் பெறுமானம் பர்ன்-ஹேபர் வட்டத்தின் (Born-Haber cycle) உதவியுடன் மறைமுகமாகக் கணிக்கப்படுகின்றது. இக்கணிப்பு முறையும் ஹெஸ் விதியின் (Hess law) பயன்பாடும் அலகு 5 (வெப்ப இரசாயனவியல்) இல் விரிவாகக் கற்கப்படும்.
பஜான்ஸின் விதிகள் (Fajans' Rules) — அயனிப் பிணைப்பில் பங்கீட்டுத்தன்மை
உண்மையான அயன் சேர்வைகள் "தூய" 100% அயனிப் பிணைப்பைக் காட்டுவதில்லை — நேர் அயன் (cation), அண்டையிலுள்ள எதிர் அயனின் (anion) இலத்திரன் மேகத்தை ஓரளவு சிதைத்து (polarise), சிறிதளவு பங்கீட்டுத்தன்மையை (covalent character) அறிமுகப்படுத்துகின்றது. பஜான்ஸின் விதிகள் இச்சிதைவின் அளவை முன்கணிக்க உதவும் 3 காரணிகளை வழங்குகின்றன:
காரணி
பங்கீட்டுத்தன்மையை அதிகரிப்பது
நேர் அயனின் ஏற்றம்
அதிக ஏற்றம் → அதிக சிதைக்கும் ஆற்றல் (polarising power) → அதிக பங்கீட்டுத்தன்மை
நேர் அயனின் அளவு
சிறிய நேர் அயன் → அதிக ஏற்றச் செறிவு → அதிக சிதைக்கும் ஆற்றல்
எதிர் அயனின் அளவு
பெரிய எதிர் அயன் → தளர்வாகப் பிடிக்கப்பட்ட வெளிப்புற இலத்திரன்கள் → எளிதாகச் சிதைவடையும் தன்மை (polarisability)
📌 எடுத்துக்காட்டு: AlCl₃-இல் Al³⁺ சிறியதும் அதிக ஏற்றமுடையதுமான நேர் அயன் — அதிக சிதைக்கும் ஆற்றல் கொண்டது. இதன் விளைவாக AlCl₃ எதிர்பார்க்கப்படும் அயன் சேர்வையின் பண்புகளைக் காட்டாமல், குறைந்த உருகுநிலை, கரிம கரைப்பான்களில் கரைதிறன், மூலக்கூற்றுத் திண்மம் போன்ற பங்கீட்டுச் சேர்வையின் பண்புகளையே காட்டுகின்றது. இதற்கு மாறாக, பெரிய, குறைந்த ஏற்றமுடைய Na⁺ கொண்ட NaCl உண்மையான அயன் சேர்வையாகவே நடந்துகொள்கின்றது.
அயன் சேர்வைகளின் பண்புகள் — ஒவ்வொன்றுக்கும் காரணத்துடன்
NaCl அயன் பிணைப்பு NaCl ionic bonds Wikipedia → · CC
அயன் சேர்வைகளின் இயற்பியற் பண்புகள் அனைத்தும் வலுவான நிலைமின் கவர்ச்சியிலிருந்தும் படிகச் சாலகக் கட்டமைப்பிலிருந்தும் நேரடியாகப் பெறப்படுகின்றன.
பண்பு
விளக்கமும் காரணமும்
உயர் உருகுநிலை / கொதிநிலை
படிகச் சாலகம் முழுவதிலும் அயன்கள் வலுவான நிலைமின் கவர்ச்சியால் இறுக்கப்பட்டிருப்பதால், அவற்றை வேறுபடுத்த அதிக வெப்பச் சக்தி தேவைப்படுகின்றது. எனவே அயன் சேர்வைகள் உயர் உருகுநிலையையும் கொதிநிலையையும் கொண்டுள்ளன.
திண்ம நிலையில் மின்கடத்தாமை
திண்ம நிலையில் அயன்கள் சாலகத்தில் நிலையான இடத்தில் இறுக்கப்பட்டிருந்து சுதந்திரமாக நகர முடியாததால், ஏற்றத்தைச் சுமந்து செல்லும் கடத்திகள் இல்லை; எனவே திண்ம நிலையில் மின்னைக் கடத்துவதில்லை.
உருகிய / கரைந்த நிலையில் மின்கடத்தல்
சேர்வை உருகும்போது அல்லது நீரில் கரையும்போது அயன்கள் சாலகத்திலிருந்து விடுவிக்கப்பட்டுச் சுதந்திரமாக நகரக்கூடியவையாகின்றன; இந்நகரும் அயன்களே ஏற்றத்தைச் சுமந்து செல்வதால் மின்னைக் கடத்துகின்றன.
நொறுங்கும் தன்மை
அயன் படிகத்தின் மீது விசை செலுத்தப்படும்போது அயன் அடுக்குகள் ஒன்றின் மீது ஒன்று நகர்ந்து, ஒரே ஏற்றமுடைய அயன்கள் எதிரெதிரே அமைகின்றன; இவற்றுக்கிடையில் ஏற்படும் தள்ளுகை சாலகத்தைப் பிளந்துவிடுவதால் அயன் படிகங்கள் கடினமாக இருப்பினும் நொறுங்கும் தன்மை கொண்டவையாக உள்ளன.
நீரில் கரைதிறன்
முனைவுத் தன்மையுடைய நீர் மூலக்கூறுகள் சாலகத்திலுள்ள அயன்களைச் சூழ்ந்து அயன்-இருமுனைவு இடைத்தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன; இவ்விடைத்தாக்கத்தால் வெளியேற்றப்படும் சக்தி சாலகச் சக்தியை ஈடுசெய்யப் போதுமானதாக இருப்பின் சேர்வை நீரில் கரைகின்றது.
அயன் படிகம் நொறுங்குதல் — விசை செலுத்தப்படும்போது ஒரே ஏற்றமுடைய அடுக்குகள் தள்ளுகையால் பிளவுபடுதல்
தேர்வாளர் பார்வை
சாலகச் சக்தியை ஒப்பிடச் சொல்லும் வினாக்கள் தேர்வில் மிகப் பொதுவானவை; இங்கு மாணவர்கள் ஏற்றத்தையும் அயன் அளவையும் ஒருசேரக் கருதத் தவறக் கூடாது. பொதுவாக ஏற்றத்தின் தாக்கம் அயன் அளவின் தாக்கத்தை விட வலுவானது; எனவே MgO ஆனது NaCl ஐ விட மிக அதிக சாலகச் சக்தியைக் கொண்டுள்ளது. மின்கடத்தல் பற்றிய வினாவில் "திண்ம நிலையில் கடத்தாது, ஆனால் உருகிய அல்லது கரைந்த நிலையில் கடத்தும்" என்பதற்கான காரணத்தை — அயன்கள் நகரக்கூடியவையாதல் — தெளிவாக எழுதுதல் வேண்டும்; வெறுமனே "அயன்கள் உள்ளன" எனக் கூறுவது போதாது. நொறுங்கும் தன்மைக்குரிய காரணம் ஒரே ஏற்றமுடைய அயன்களுக்கிடையிலான தள்ளுகை என்பதையும், பர்ன்-ஹேபர் வட்டம் தொடர்பான கணிப்புகள் அலகு 5 இல் வினவப்படும் என்பதையும் கருத்திற்கொள்க.
விடையைத் தேர்ந்தெடுங்கள் — பிறகு ஒவ்வொரு (5) விருப்பத்திற்கும் ஏன் சரி / தவறு + ஆழமான விளக்கம் (deep explanation) காண்பிக்கப்படும்.
Q1 / 8 ★★★★★
NaCl உருவாகும்போது Na அணு அடையும் இலத்திரன் அமைப்பு எது?
(1) Ne அமைப்பு
சரி. Na (2,8,1) ஓர் e⁻ இழந்து Na⁺ (2,8) = Ne அமைப்பு அடைகிறது.
(2) He அமைப்பு
He மிகச் சிறிய அயலிய வாயு — Na-க்குப் பொருந்தாது.
(3) Kr அமைப்பு
Kr 4-ம் ஆவர்த்தன அயலிய வாயு.
(4) மாற்றமில்லை
Na எப்போதும் e⁻ இழந்து அயனாகிறது.
(5) Ar அமைப்பு
Ar = Cl⁻ அடையும் அமைப்பு, Na⁺ அல்ல.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Na: 1s²2s²2p⁶3s¹. வலுவளவு e⁻ ஒன்றை இழந்து Na⁺: 1s²2s²2p⁶ = Ne-இன் அமைப்பு. இதே நேரம் Cl (3s²3p⁵) ஓர் e⁻ ஏற்று Cl⁻ (3s²3p⁶) = Ar அமைப்பு அடைகிறது. இரு அயன்களும் வெவ்வேறு அயலிய வாயுக்களின் அமைப்பை அடைகின்றன.
Q2 / 8 ★★★★★
NaCl படிகச் சாலகத்தில் ஒருங்கிணைப்பு எண் (coordination number) எது?
(1) 8:8
8:8 = CsCl வகை சாலகம் — Cs⁺ பெரிய அயன்.
(2) 6:6
சரி. ஒவ்வொரு Na⁺ ஆறு Cl⁻ஆலும், ஒவ்வொரு Cl⁻ ஆறு Na⁺ஆலும் சூழப்பட்டுள்ளது.
(3) 3:3
3:3 நடைமுறையில் நிலைக்காது.
(4) 12:12
12:12 உலோக சாலகங்களில் காணப்படும் (NaCl அல்ல).
(5) 4:4
4:4 = ZnS (zinc blende) வகை சாலகம்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ஒருங்கிணைப்பு எண் அயன்களின் ஒப்பீட்டு ஆரையைப் பொறுத்தது (radius ratio). Na⁺/Cl⁻ ஆரை விகிதம் ~0.55 — இது octahedral (6:6) சாலகத்திற்கு ஏற்றது. CsCl-இல் Cs⁺ பெரிதாக இருப்பதால் 8:8 cubic சாலகம் உருவாகிறது.
Q3 / 8 ★★★★★
NaCl-ஐ விட MgO அதிக சாலகச் சக்தியைக் கொண்டிருப்பதற்கு முதன்மைக் காரணம்?
(1) Mg உலோகம் Na-ஐ விட வினைத்திறன் குறைந்தது
வினைத்திறன் சாலகச் சக்தியைத் தீர்மானிக்காது.
(2) MgO-இன் அயன் ஆரை பெரியது
ஆரை உண்மையில் ஒப்பீட்டளவில் நெருக்கமானது — ஏற்றமே தீர்மானிக்கும் காரணி.
(3) Mg²⁺, O²⁻ இரட்டை ஏற்றம் — நிலைமின் கவர்ச்சி வலுவானது
சரி. சாலகச் சக்தி ∝ (q₁×q₂)/r. ஏற்றம் இரட்டிப்பானால் கவர்ச்சி பன்மடங்கு அதிகரிக்கும்.
(4) MgO கோவலன்ட் தன்மை கொண்டது
ஓரளவு கோவலன்ட் தன்மை உண்டு (Fajans), ஆனால் இது முதன்மைக் காரணியல்ல.
(5) O அணு பாரமானது
திணிவு நிலைமின் கவர்ச்சியில் தாக்கம் செலுத்தாது.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): சாலகச் சக்தி = Ze₁ × Ze₂ / r (கூலோம் விதி வடிவில்). NaCl: +1×−1. MgO: +2×−2 = 4 மடங்கு பெரிய எண் தொகுதி; கூடவே Mg²⁺/O²⁻ ஆரையும் சற்று சிறியது. எனவே MgO-இன் சாலகச் சக்தி NaCl-ஐ விட ~4 மடங்குக்கும் மேல் அதிகம்; இது MgO-இன் மிக உயர்ந்த உருகுநிலைக்கும் (2852°C) காரணமாகும்.
Q4 / 8 ★★★★☆
அயன் சேர்வைகள் திண்ம நிலையில் மின்னைக் கடத்தாதது ஏன், ஆனால் உருகிய நிலையில் கடத்துவது ஏன்?
(1) திண்மம் வெப்பநிரோதி
வெப்பநிரோதம் மின்கடத்தலுடன் நேரடித் தொடர்பில்லை.
(2) உருகிய நிலையில் மட்டுமே அயன்கள் ஏற்றம் பெறுகின்றன
அயன்கள் திண்மத்திலேயே ஏற்றம் பெற்றுள்ளன.
(3) திண்மத்தில் அயன்களே இல்லை
அயன்கள் திண்மத்திலும் உள்ளன — நகரமுடியாதவை மட்டும்.
(4) திண்மத்தில் அயன்கள் நிலையான இடங்களில் பொருத்தப்பட்டுள்ளன; உருகும்போது நகரக்கூடியனவாகின்றன
ஆழமான விளக்கம் (Deep): மின்னோட்டம் = ஏற்றம் தாங்கும் துணிக்கைகளின் நகர்வு. திண்ம அயன் சாலகத்தில் Na⁺, Cl⁻ ஆகியன கடினமான, நிலையான வடிவியல் இடங்களில் அமைந்துள்ளன — அவை அதிர்வடையலாமே தவிர இடம்பெயரமுடியாது. உருகும்போது (அல்லது நீரில் கரையும்போது) சாலக அமைப்பு உடைந்து அயன்கள் சுதந்திரமாக நகரும் நிலையை அடைகின்றன; அப்போது மின்னழுத்த வேறுபாடு பிரயோகிக்கப்படும்போது அவை மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகின்றன.
Q5 / 8 ★★★★☆
அயன் படிகங்கள் அடிக்கப்படும்போது (hammered) பொதுவாக நொறுங்குவது (brittle) ஏன்?
(1) அயன்கள் மிகச் சிறியவை
அளவு நேரடிக் காரணமல்ல.
(2) வெப்பம் அயன்களை உடைக்கிறது
அடிக்கும்போது வெப்பம் முதன்மைக் காரணியல்ல.
(3) அயன் படிகங்களில் இலத்திரன் கடல் இல்லை
சரி, ஆனால் இது brittleness-க்கான நேரடி விளக்கமல்ல; உலோகத்துடன் ஒப்பிட மட்டும் பயன்படும்.
(4) அயன் பிணைப்பு பலவீனமானது
அயன் பிணைப்பு உண்மையில் மிக வலுவானது — உயர் உருகுநிலையே சான்று.
(5) அடுக்கு நழுவும்போது ஒத்த ஏற்றமுள்ள அயன்கள் நேருக்கு நேர் வந்து தள்ளுகின்றன
சரி. நழுவலின்போது (+)/(+) அல்லது (−)/(−) அயன்கள் நேருக்குநேர் வந்து பாரிய நிலைமின் விரட்டலை ஏற்படுத்துகின்றன.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அயன் படிகத்தில் ஒரு அடுக்கு சிறிதளவு நகர்ந்தால் — உலோகத்தில் போலன்றி — ஒரே ஏற்றமுடைய அயன்கள் நேருக்குநேர் வந்துவிடுகின்றன. இந்நிலையில் ஈர்ப்புக்குப் பதிலாக பாரிய விரட்டல் ஏற்பட்டு படிகம் அத்தளத்தில் உடைந்து பிரிகிறது. உலோகத்தில் இலத்திரன் கடல் அடுக்குகள் நழுவும்போதும் கற்றயன்களைச் சூழ்ந்தே இருப்பதால் அவை மென்மையாக (malleable) இருக்கும்.
Q6 / 8 ★★★★☆
CaF₂ (fluorite) சேர்வையின் அயன் விகிதம் 1:2 ஆக இருப்பதற்கான காரணம்?
(1) மின் நடுநிலைமை நிலைநிறுத்த Ca²⁺-க்கு இரு F⁻ தேவை
சரி. Ca²⁺ + 2F⁻ ⟹ ஏற்றங்கள் +2 மற்றும் −2 சமன் — மின் நடுநிலைமைக்கு விகிதம் 1:2.
(2) Ca²⁺ இரு F அணுக்களுடன் மட்டுமே பொருந்தும்
இது வடிவியல் காரணமல்ல, ஏற்றச் சமநிலையே காரணம்.
(3) F₂ மூலக்கூறாக முதலில் உருவாகிறது
F₂ மூலக்கூறாக முதலில் உருவாவதில்லை; F⁻ அயனாக நேரடியாகச் சேர்கிறது.
(4) Ca அரிதான மூலகம்
அளவுத் தொகை stoichiometry-ஐ தீர்மானிக்காது.
(5) F ஆரை Ca-ஐ விடப் பெரியது
ஆரை விகிதத்தால் தீர்மானிக்கப்படுவது coordination number, stoichiometry அல்ல.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அயன் சேர்வையின் வாய்ப்பாடு எப்போதும் மொத்த நேர் ஏற்றமும் மொத்த எதிர் ஏற்றமும் சமனாக இருக்குமாறு அமையும். Ca (2,8,8,2) இரு e⁻ இழந்து Ca²⁺ ஆகிறது; F (2,7) ஓர் e⁻ ஏற்று F⁻ ஆகிறது. ஒரு Ca²⁺-ஐ நடுநிலைப்படுத்த இரு F⁻ தேவை ⟹ CaF₂.
Q7 / 8 ★★★★☆
பின்வருவனவற்றுள் எது ஒரே ஏற்றம் கொண்ட அயன் சோடிகளின் ஆரை அதிகரிக்கும் போது சாலகச் சக்தி பற்றிய சரியான கூற்று?
(1) சாலகச் சக்தி அதிகரிக்கும்
ஆரை அதிகரிக்க கவர்ச்சி பலவீனமாகும் — நேர் மாறு.
(2) சாலகச் சக்தி இறைவடையும் — அயன்கள் தூரமாகி நிலைமின் கவர்ச்சி பலவீனமாகும்
சரி. சாலகச் சக்தி ∝ 1/r; ஆரை கூட கவர்ச்சி குறையும்.
(3) மாற்றமிராது
ஆரை மாற்றம் நேரடித் தாக்கம் செலுத்தும்.
(4) சாலகச் சக்தி முதலில் ஏறி பின் இறங்கும்
ஒரே திசையில் தொடர்ச்சியான போக்கு, திருப்பமில்லை.
(5) ஆரையும் சாலகச் சக்தியும் தொடர்பற்றவை
r கூலோம் விதியில் நேரடியாக உள்ளது.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): கூலோம் விதியின்படி நிலைமின் கவர்ச்சிச் சக்தி F ∝ q₁q₂/r². அயன் ஆரை அதிகரிக்க, எதிரெதிர் ஏற்றமுள்ய அயன்களின் மைய-மைய தூரம் (r) அதிகரிக்கும்; இது சாலகச் சக்தியை குறைக்கும். எ.கா. NaF > NaCl > NaBr > NaI என சாலகச் சக்தி இறைவடையும் — F⁻→I⁻ ஆரை அதிகரிக்கும் வரிசையில்.
Q8 / 8 ★★★★★
Cl அணு (Cl⁻ அல்ல) அணுவிலிருந்து ஓர் அயனாக மாறும்போது என்ன நிகழ்கிறது?
(3) ஓர் இலத்திரனை ஏற்று Cl⁻ ஆகி Ar அமைப்பு அடைகிறது
சரி. Cl (3s²3p⁵) ஓர் e⁻ ஏற்று Cl⁻ (3s²3p⁶) = Ar அமைப்பு.
(4) ஓர் இலத்திரனை இழந்து Cl⁺ ஆகிறது
Cl அலோகம் — e⁻ இழக்காது, ஏற்கும்.
(5) நியூத்திரான் ஒன்றை இழக்கிறது
நியூத்திரான் இழப்பு கருத்தாக்கம், வேதியியல் அயனாக்கம் அல்ல.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Cl அலோகமாக இருப்பதால் அதன் ஈற்றோட்டு (3p⁵) ஏறத்தாழ நிரம்பியுள்ளது — ஓர் e⁻ ஏற்பது எளிது. Cl + e⁻ → Cl⁻ (3s²3p⁶) = Ar-இன் அமைப்பு. இது உலோகங்கள் e⁻ இழந்து கன்னயன் ஆவதற்கு நேர் மாறானது.
📜 தேர்வுக் கேள்விகள் (exam-style questions)
🟢 உறுதி (Confirmed) = AL வினாத்தாள் PDF-இலிருந்து நேரடியாக எடுக்கப்பட்டது. 🟡 பாங்கு (Pattern) = NIE textbook + past-paper வடிவத்தில் கட்டமைக்கப்பட்ட பயிற்சிக் கேள்வி — உண்மையான தேர்வுக் கேள்வி அல்ல, ஆனால் தேர்வில் தோன்றக்கூடிய வடிவமே.
2003 · P1 · Q18🟢 உறுதி (confirmed)
A, B, C, D ஆகிய நான்கு வித்தியாசமான மூலகங்களினது அணுக்களின் மின்னெதிர்த்தன்மை பின்வருமாறு: A = 3.8, B = 3.3, C = 2.8, D = 1.3. இம் மூலகங்கள் AB, AD, BD, AC ஆகிய மூலக்கூறுகளை உண்டாக்கும்போது, இம் மூலக்கூறுகளின் பங்கீட்டு (covalent) பிணைப்பு இயல்பின் ஏறுவரிசை யாது?
BD < AC < AB < AD
AD < BD < AC < AB
AB < AC < BD < AD
AC < BD < AB < AD
AD < BD < AB < AC
விடை:(2) AD < BD < AC < AB. ஒரு பிணைப்பின் பங்கீட்டு (covalent) இயல்பு மின்னெதிர்த்தன்மை வேறுபாட்டுக்கு (ΔEN) எதிர்மாறானது — ΔEN கூடுதலாக இருந்தால் பிணைப்பு மேலும் அயனித்தன்மை (ionic) கொண்டதாகவும், குறைவாக இருந்தால் மேலும் பங்கீட்டுத் தன்மை (covalent) கொண்டதாகவும் இருக்கும். ΔEN கணக்கீடு: AB=|3.8−3.3|=0.5; AD=|3.8−1.3|=2.5; BD=|3.3−1.3|=2.0; AC=|3.8−2.8|=1.0. ΔEN இறங்கு வரிசை (அதிக அயனித்தன்மை → குறைந்த அயனித்தன்மை): AD(2.5) > BD(2.0) > AC(1.0) > AB(0.5). எனவே பங்கீட்டுத் தன்மையின் ஏறுவரிசை (குறைந்த பங்கீடு → அதிக பங்கீடு) = AD < BD < AC < AB.
2025 · P2 · Q1(a)(viii) (restructured)🟢 உறுதி (confirmed)
Al³⁺, O²⁻, F⁻, S²⁻ ஆகியவற்றின் அயன் ஆரைகளை இறங்கு வரிசையில் சரியாகத் தருவது எது?
Al³⁺ > F⁻ > O²⁻ > S²⁻
O²⁻ > S²⁻ > F⁻ > Al³⁺
F⁻ > O²⁻ > S²⁻ > Al³⁺
S²⁻ > F⁻ > O²⁻ > Al³⁺
S²⁻ > O²⁻ > F⁻ > Al³⁺
விடை:(2) S²⁻ > O²⁻ > F⁻ > Al³⁺. தோராய அயன் ஆரைகள் (pm): S²⁻≈184, O²⁻≈140, F⁻≈133, Al³⁺≈53.5. S²⁻ மிகப் பெரிய அயன் — 3வது ஆவர்த்தனத்தில் உள்ளதால் கூடுதல் இலத்திரன் கூடு (shell) கொண்டது. O²⁻, F⁻ இரண்டும் Ne உடன் ஐசோஎலெக்ரோனிக் (10 e⁻) — ஆனால் O²⁻ இல் Z=8 (குறைந்த உட்கருக் கவர்ச்சி) F⁻ இல் Z=9 ஐ விட, எனவே O²⁻ சற்று பெரியது. Al³⁺ மிகச் சிறியது — Ne உடன் ஐசோஎலெக்ரோனிக்காக இருந்தும், Z=13 என்பதால் மிக அதிக உட்கருக் கவர்ச்சியுடன் இலத்திரன்களை இறுக்கமாக இழுக்கின்றது.
