பாடங்கள் · அலகு 2 · திண்மங்களின் வகைகள்

திண்மங்களின் வகைகள்

➕ கூடுதல் தலைப்பு — சடத்தின் மூன்று நிலைகளும் (திண்மம் உட்பட) NIE பாடத்திட்டத்தில் அலகு 4 இல் கற்பிக்கப்படுகின்றன. அலகு 2-இல் கற்ற பிணைப்பு வகைகளின் தொகுப்பாக இப்பக்கம் இங்கு இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

முழுமையான பார்வை — திண்மங்களின் வகைகள் (Types of Solids) ஏன் முக்கியம்?

ஒரு பொருள் திண்ம நிலையில் இருக்கும்போது அதன் துணிக்கைகள் ஒரு ஒழுங்கான முப்பரிமாண அமைப்பில் அடுக்கப்பட்டிருக்கின்றன. ஆனால், எல்லாத் திண்மங்களும் ஒரே வகையான துணிக்கைகளாலோ ஒரே வகையான பிணைப்பாலோ ஆனவை அல்ல. ஒரு திண்மத்தில் எத்தகைய துணிக்கைகள் உள்ளன, அவை எத்தகைய விசையால் ஒன்றோடு ஒன்று பிணைக்கப்பட்டுள்ளன என்பதைப் பொறுத்தே அதன் உருகுநிலை, மின்கடத்துத்திறன், கடினத்தன்மை போன்ற இயல்புகள் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. அலகு 2-இல் கற்ற நான்கு பிணைப்பு வகைகள் — அயன், பங்கீட்டு, உலோக மற்றும் மூலக்கூறிடை விசைகள் — ஒவ்வொன்றும் தனித்த வகையான திண்மத்தை உருவாக்குகின்றன. பிணைப்பு வகையை அறிந்தால் ஒரு பொருளின் இயற்பியல் இயல்புகளை முன்னறிய முடியும் என்பதைத் திண்மங்களின் வகைப்பாடு தெளிவாகக் காட்டுகின்றது. படிகங்களின் விரிவான உள்ளக ஒழுங்கமைப்பு அலகு 4-இல் ஆராயப்படுகின்றது; இங்கு பிணைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்ட பொது வகைப்பாடு மட்டுமே நோக்கப்படுகின்றது.

திண்மங்களின் நான்கு பிரதான வகைகள்

துணிக்கைகளின் தன்மையையும் அவற்றை இணைக்கும் பிணைப்பு வகையையும் அடிப்படையாகக் கொண்டு படிகத் திண்மங்கள் நான்கு பிரதான வகைகளாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.

அயன் படிகங்கள்

NaCl அயன் படிக சாலகம்
*NaCl ionic crystal lattice*
Wikipedia → · CC

அயன் படிகங்களில் கற்றயன்களும் அனயன்களும் மாறிமாறி ஒழுங்கான படிகச் சாலகத்தில் (crystal lattice) அடுக்கப்பட்டுள்ளன. எதிரெதிர் ஏற்றமுள்ள அயன்களுக்கு இடையிலான வலிமையான நிலைமின் கவர்ச்சியே இப்படிகத்தை ஒன்றாகப் பிணைத்து வைக்கின்றது. இவ்விசை வலிமையானதாக இருப்பதால் அயன் படிகங்கள் உயர் உருகுநிலையைக் கொண்டுள்ளன. திண்ம நிலையில் அயன்கள் தம் இடத்தில் கட்டுண்டிருப்பதால் இவை மின்னைக் கடத்துவதில்லை; ஆனால் உருக்கப்பட்ட நிலையிலோ நீரில் கரைந்த நிலையிலோ அயன்கள் சுதந்திரமாக நகர முடிவதால் மின்னைக் கடத்துகின்றன. மேலும், ஒரு விசை செலுத்தப்பட்டு அடுக்குகள் நழுவும்போது ஒத்த ஏற்றமுள்ள அயன்கள் எதிரெதிராக வந்து தள்ளுவதால் அயன் படிகங்கள் வலுவற்று உடைந்து விடுகின்றன.

மூலக்கூறு படிகங்கள்

மூலக்கூறு படிகங்களில் தனித்த மூலக்கூறுகள் துணிக்கைகளாக அமைந்துள்ளன. ஒவ்வொரு மூலக்கூறுக்கும் உள்ளே அணுக்கள் வலிமையான பங்கீட்டுப் பிணைப்பால் இணைக்கப்பட்டிருந்தாலும், மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே நலிந்த மூலக்கூறிடை விசைகளே (உதாரணமாக வண்டர் வாலிசு விசைகள் அல்லது ஐதரசன் பிணைப்பு) காணப்படுகின்றன. இந்த மூலக்கூறிடை விசைகள் நலிந்தவை என்பதால் மூலக்கூறு படிகங்கள் தாழ் உருகுநிலையைக் கொண்டுள்ளன; மென்மையானவை. சுதந்திரமாக நகரக்கூடிய ஏற்றம் கொண்ட துணிக்கைகள் இல்லாததால் இவை மின்னைக் கடத்துவதில்லை. பனிக்கட்டி, திண்ம காபனீரொட்சைட்டு போன்றவை மூலக்கூறு படிகங்களுக்கு உதாரணங்களாகும்.

மாபெரும் பங்கீட்டுப் படிகங்கள்

மாபெரும் பங்கீட்டுப் படிகங்களில் அணுக்கள் முழுப் படிகத்திலும் தொடர்ச்சியான பங்கீட்டுப் பிணைப்பு வலையமைப்பால் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. ஒட்டுமொத்தப் படிகமும் ஒரே மாபெரும் மூலக்கூறு போன்று செயற்படுவதால் இவை மிக உயர்ந்த உருகுநிலையையும் மிகுந்த கடினத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளன. பிணைப்பை முறிக்க அதிக சக்தி தேவைப்படுகின்றது. வைரம், சிலிக்கன் டையொட்சைட்டு (SiO₂) போன்றவை இவ்வகையைச் சேர்ந்தவை.

உலோகப் படிகங்கள்

உலோகப் பிணைப்பு மாதிரி
*Metallic bonding model*
Wikipedia → · CC

உலோகப் படிகங்களில் நேர் ஏற்றமுள்ள உலோகக் கற்றயன்கள் ஒழுங்கான சாலகத்தில் அடுக்கப்பட்டு, அவற்றைச் சூழ இடப்பெயர்வுற்ற இலத்திரன்கள் பொதுவான கடலாகப் பரவியுள்ளன. கற்றயன்களுக்கும் இலத்திரன் கடலுக்கும் இடையிலான உலோகப் பிணைப்பே படிகத்தை இணைத்து வைக்கின்றது. இடப்பெயர்வுற்ற இலத்திரன்கள் சுதந்திரமாக நகர்வதால் உலோகப் படிகங்கள் சிறந்த மின்/வெப்பக் கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளன; அடுக்குகள் நழுவும்போதும் இலத்திரன் கடல் பிணைப்பைக் காப்பதால் இவை அடித்துத் தகடாக்கவும் இழுத்துக் கம்பியாக்கவும் கூடியன.

திண்மங்களின் நான்கு பிரதான வகைகள் — அயன், மூலக்கூறு, மாபெரும் பங்கீட்டு, உலோகப் படிகங்கள்; ஒவ்வொன்றிலும் உள்ள துணிக்கையும் இணைக்கும் விசையும்

வைரமும் கிறபைற்றும் — ஒரே மூலகம், வேறுபட்ட கட்டமைப்பு

கிறபைற் மாதிரி
*Graphite specimen*
Wikipedia → · CC

வைரமும் கிறபைற்றும் இரண்டுமே தூய காபனாலானவை; எனினும் காபன் அணுக்கள் அடுக்கப்பட்டுள்ள விதம் வேறுபடுவதால் இவ்விரண்டின் இயல்புகளும் முற்றிலும் வேறுபடுகின்றன. கட்டமைப்பின் வேறுபாடு எவ்வாறு இயல்பின் வேறுபாட்டை நேரடியாகத் தீர்மானிக்கின்றது என்பதற்கு இவை சிறந்த உதாரணமாக அமைகின்றன.

வைரத்தில் ஒவ்வொரு காபன் அணுவும் தன்னைச் சூழவுள்ள நான்கு காபன் அணுக்களுடன் பங்கீட்டுப் பிணைப்பால் முப்பரிமாண முக்கோணப் பிரமிட்டு வலையமைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. எல்லா வலுவளவு இலத்திரன்களும் பிணைப்பில் ஈடுபட்டிருப்பதால் வைரம் மிகக் கடினமானது, மிக உயர்ந்த உருகுநிலையைக் கொண்டது, மேலும் சுதந்திர இலத்திரன்கள் இல்லாததால் மின்னைக் கடத்துவதில்லை.

கிறபைற்றில் ஒவ்வொரு காபன் அணுவும் மூன்று காபன் அணுக்களுடன் மட்டுமே பிணைக்கப்பட்டு, அறுகோண வடிவ அடுக்குகளை உருவாக்குகின்றது. ஒவ்வொரு அணுவின் நான்காவது வலுவளவு இலத்திரனும் இடப்பெயர்வுற்ற இலத்திரனாக அடுக்குகளினூடே சுதந்திரமாக நகர முடிவதால் கிறபைற் மின்னைக் கடத்துகின்றது. அடுக்குகளுக்கு இடையே நலிந்த விசைகளே காணப்படுவதால் அவ்வடுக்குகள் எளிதில் ஒன்றின் மீது ஒன்று நழுவுகின்றன; எனவே கிறபைற் மென்மையானது, வழுவழுப்பானது.

வைரத்தின் முப்பரிமாண நான்மடிப் பங்கீட்டு வலையமைப்பும், கிறபைற்றின் அடுக்குவடிவ அறுகோணக் கட்டமைப்பும் — அருகருகே ஒப்பீடு

திண்மங்களின் ஒப்பீட்டு அட்டவணை

பண்பு	அயன் படிகம்	மூலக்கூறு படிகம்	மாபெரும் பங்கீட்டுப் படிகம்	உலோகப் படிகம்
துணிக்கைகள்	கற்றயன், அனயன்	மூலக்கூறுகள்	அணுக்கள்	கற்றயன் + இலத்திரன் கடல்
பிணைப்பு / விசை	நிலைமின் கவர்ச்சி	நலிந்த மூலக்கூறிடை விசை	பங்கீட்டுப் பிணைப்பு	உலோகப் பிணைப்பு
உருகுநிலை	உயர்வு	தாழ்வு	மிக உயர்வு	பொதுவாக உயர்வு
மின்கடத்துத்திறன்	திண்மத்தில் இல்லை; உருகியதில்/கரைசலில் உண்டு	இல்லை	இல்லை (வைரம்); கிறபைற் கடத்தும்	உண்டு
இயந்திரப் பண்பு	கடினம் ஆனால் உடையக்கூடியது	மென்மை	மிகக் கடினம்	தகடாக்கக்கூடியது
உதாரணம்	NaCl	பனிக்கட்டி, திண்ம CO₂	வைரம், SiO₂	Cu, Fe, Na

படிகத் திண்மங்களின் உள்ளக ஒழுங்கமைப்பும் அலகுக் கலமும் (unit cell) தொடர்பான விரிவான கணிப்புகள் அலகு 4-இல் தனியாக ஆராயப்படுகின்றன. இங்கு பிணைப்பு வகையின் அடிப்படையிலான வகைப்பாடு மட்டுமே கருதப்படுகின்றது.

தேர்வாளர் பார்வை

திண்மத்தின் வகையைக் கண்டறிந்து அதன் இயல்பை விளக்குமாறு கேட்கப்படும் வினாக்களில், எப்போதும் துணிக்கை வகையையும் பிணைப்பு வகையையும் முதலில் இனம் கண்டு, பின்னர் இயல்புகளை அவற்றிலிருந்து காரணத்துடன் விளக்க வேண்டும். அயன் படிகம் திண்ம நிலையில் மின்னைக் கடத்தாது ஆனால் உருகிய நிலையில் கடத்தும் என்பது அடிக்கடி கேட்கப்படும் தொடர்பாகும். வைரம் மற்றும் கிறபைற் இரண்டுமே காபனாலானவை எனினும் வேறுபட்ட இயல்புகளைக் கொண்டிருப்பதற்குக் காபன் அணுக்களின் அடுக்கமைப்பு வேறுபாடே காரணம் என்பதை — கிறபைற்றில் நான்காவது இலத்திரன் இடப்பெயர்வுற்று மின்னைக் கடத்துவதையும், வைரத்தில் நான்கு இலத்திரன்களும் பிணைப்பில் ஈடுபடுவதையும் — தெளிவாக எழுத வேண்டும். மாபெரும் பங்கீட்டுப் படிகத்தையும் மூலக்கூறு படிகத்தையும் குழப்பிக்கொள்வது பொதுவான பிழையாகும்.

திட நிலை கட்டமைப்புகள்
*Solid-state structures*
Credit: Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 மேலும் பயிற்சி செய்ய

📝 வினாத்தொகுப்பு 📄 கடந்தகால வினாத்தாள்கள் 🧠 மைண்ட்மாப்கள்

🎯 MCQ பயிற்சி — 5 கேள்விகள் (questions)

விடையைத் தேர்ந்தெடுங்கள் — பிறகு ஒவ்வொரு (5) விருப்பத்திற்கும் ஏன் சரி / தவறு + ஆழமான விளக்கம் (deep explanation) காண்பிக்கப்படும்.

Q1 / 5 ★★★★★

வைரமும் (diamond) கிராஃபைட்டும் (graphite) ஒரே மூலகம் (C) என்றபோதும் பண்புகளில் மிகவும் வேறுபடுவது ஏன்?

(1) ஒவ்வொன்றிலும் C அணுக்கள் வேறுபட்ட வடிவியலில் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன

சரி. வைரத்தில் ஒவ்வொரு C-உம் 4 பிணைப்பு (3D tetrahedral); கிராஃபைட்டில் 3 பிணைப்பு (hexagonal layers).

(2) கிராஃபைட்டில் H அணுக்களும் உள்ளன

கிராஃபைட் தூய கார்பன், H இல்லை.

(3) வைரம் இயற்கையானது, கிராஃபைட் செயற்கையானது

இரண்டும் இயற்கை வடிவங்களே (allotropes).

(4) இரண்டும் உண்மையில் வேறுபடுவதில்லை

பண்புகள் முற்றிலும் வேறுபடுகின்றன — கடத்தல், கடினத்தன்மை.

(5) வைரம் திணிவு அதிகம்

திணிவு வேறுபாடு பண்புகளின் காரணமல்ல.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): வைரத்தில் ஒவ்வொரு C அணுவும் 4 ஏனைய C அணுக்களுடன் sp³ கலப்பாக்கத்தில் பிணைக்கப்பட்டு தொடர்ச்சியான 3D வலையமைப்பை உருவாக்குகிறது — அனைத்து வலுவளவு e⁻-களும் பிணைப்பில் பயன்பட்டுவிடுவதால் மின்கடத்தாது, மிகக் கடினமானது. கிராஃபைட்டில் ஒவ்வொரு C-உம் 3 அணுக்களுடன் மட்டும் sp² கலப்பாக்கத்தில் பிணைந்து அறுகோண அடுக்குகளை உருவாக்குகிறது; 4-வது வலுவளவு e⁻ இடப்பெயர்வுற்று அடுக்குகளுக்கிடையே நகர்வதால் மின்கடத்தும், அடுக்குகள் நழுவக்கூடியதால் மென்மையானது.

Q2 / 5 ★★★★★

உறைந்த CO₂ (dry ice) குறைந்த உருகுநிலை கொண்டிருப்பதற்குக் காரணம்?

(1) CO₂ மூலக்கூறுகளுக்கிடையே அயன் பிணைப்பு உள்ளது

CO₂ ஒரு கோவலன்ட் மூலக்கூறு, அயன் பிணைப்பு இல்லை.

(2) தனி CO₂ மூலக்கூறுகளுக்கிடையே பலவீனமான வான்டர்வால் விசைகள் மட்டுமே உள்ளன

சரி. மூலக்கூறினுள் வலுவான கோவலன்ட் பிணைப்பு, ஆனால் மூலக்கூறுகளுக்கிடையே பலவீனமான வான்டர்வால் மட்டுமே — உடைப்பது எளிது.

(3) C=O பிணைப்பு பலவீனமானது

C=O பிணைப்பு உண்மையில் மிக வலுவானது.

(4) CO₂ உலோகப் பண்பு கொண்டது

CO₂ ஒரு எளிய கோவலன்ட் மூலக்கூறு.

(5) CO₂-இல் பிணைப்பே இல்லை

O=C=O கோவலன்ட் பிணைப்புகள் உள்ளன.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): உருகுநிலை என்பது அணுக்களை/மூலக்கூறுகளை பிரிக்கத் தேவையான சக்தியைப் பொறுத்தது — பிணைப்புகளை உடைப்பதல்ல. CO₂-இல் ஒவ்வொரு மூலக்கூறினுள்ளும் உள்ள C=O பிணைப்புகள் மிக வலுவானவை (உருகும்போது உடைபடா), ஆனால் தனி மூலக்கூறுகளை ஒன்றாக வைத்திருப்பது பலவீனமான வான்டர்வால் இடைமூலக்கூறு விசைகள் மட்டுமே. இவற்றை உடைக்க குறைந்த சக்தியே போதும் — எனவே dry ice −78°C-இல் sublime ஆகும்.

Q3 / 5 ★★★★☆

ஜாலகக் கோவலன்ட் திண்மங்கள் (giant covalent solids) மிக உயர்ந்த உருகுநிலையைக் கொண்டிருப்பதற்குக் காரணம்?

(1) வான்டர்வால் விசைகள் மிக வலுவானவை இதில்

வான்டர்வால் இங்கு பொருந்தாது — கோவலன்ட் பிணைப்பே காரணம்.

(2) அவற்றின் அயன் ஏற்றம் அதிகம்

ஜாலகக் கோவலன்ட் திண்மங்களில் அயனே இல்லை.

(3) முழு படிகமும் ஒரு தொடர்ச்சியான கோவலன்ட் வலையமைப்பால் ஆனது — உருகுவதற்கு பல கோவலன்ட் பிணைப்புகளையே உடைக்க வேண்டும்

சரி. முழுப் படிகமும் ஒரே "பெரு மூலக்கூறு" — உருக விடுவதற்கு எண்ணற்ற வலுவான கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உடைக்க வேண்டும்.

(4) அவற்றில் இலத்திரன் கடல் உள்ளது

இலத்திரன் கடல் உலோகங்களின் இயல்பு.

(5) அவை மென்மையானவை

இவை மிகவும் கடினமானவை, மென்மையானவை அல்ல (கிராஃபைட் தவிர).

ஆழமான விளக்கம் (Deep): வைரம், SiO₂ போன்ற ஜாலகக் கோவலன்ட் திண்மங்களில் தனி மூலக்கூறுகள் கிடையாது — ஒவ்வொரு அணுவும் அயல் அணுக்களுடன் நேரடியாக வலுவான கோவலன்ட் பிணைப்பால் இணைந்து முழுப் படிகத்தையும் ஒரு தொடர்ச்சியான வலையமைப்பாக ஆக்குகிறது. உருகுவதற்கு இந்த வலுவான C-C (அல்லது Si-O) பிணைப்புகள் ஏராளமானவற்றை உடைக்க வேண்டியிருப்பதால் மிக அதிக சக்தி (உயர் உருகுநிலை) தேவைப்படுகிறது. வைரத்தின் உருகுநிலை ~3550°C.

Q4 / 5 ★★★★☆

கீழ்க்காணும் நான்கு திண்ம வகைகளில், திண்ம நிலையில் மின்னைக் கடத்தாத ஆனால் உருகிய நிலையில் கடத்தும் திண்மம் எது?

(1) இவை அனைத்தும் ஒரே மாதிரி நடத்தை காட்டும்

நான்கு வகைகளும் தனித்தனி நடத்தை காட்டும்.

(2) உலோகத் திண்மம் (metallic)

உலோகங்கள் திண்ம நிலையிலும் கடத்தும்.

(3) மூலக்கூற்றுத் திண்மம் (molecular, எ.கா. ice)

மூலக்கூற்றுத் திண்மங்கள் எந்த நிலையிலும் கடத்தாது (அயன்கள் இல்லை).

(4) அயன் திண்மம் (ionic, எ.கா. NaCl)

சரி. திண்மத்தில் அயன்கள் நிலையான இடங்களில்; உருகும்போது நகரக்கூடியனவாகும்.

(5) ஜாலகக் கோவலன்ட் திண்மம் (எ.கா. வைரம்)

வைரம் எந்த நிலையிலும் கடத்தாது (சிலிக்கன் dioxide-உம் அப்படியே).

ஆழமான விளக்கம் (Deep): இது ஈதற் அயன் திண்மங்களின் அடையாள இயல்பு. NaCl திண்மத்தில் Na⁺, Cl⁻ கடினமான சாலக இடங்களில் பொருத்தப்பட்டுள்ளன — மின்னோட்டத்தைத் தாங்க நகரமுடியாது. உருகும்போது (அல்லது நீரில் கரையும்போது) சாலகம் உடைந்து அயன்கள் சுதந்திரமாக நகர்கின்றன — அப்போது மட்டுமே மின்னோட்டம் உருவாகும்.

Q5 / 5 ★★★★☆

உலோகத் திண்மங்களும் ஜாலகக் கோவலன்ட் திண்மங்களும் இரண்டுமே உயர் உருகுநிலை கொண்டிருப்பினும், மின்கடத்தலில் அவை வேறுபடுவது ஏன்?

(1) ஜாலகக் கோவலன்ட் திண்மங்கள் மென்மையானவை

வைரம் மிகக் கடினமானது, மென்மையல்ல.

(2) உலோகங்கள் குறைவான அணுக்களைக் கொண்டவை

அணு எண்ணிக்கை நேரடிக் காரணமல்ல.

(3) இரண்டும் ஒரே காரணத்தால் கடத்தும்

இரு வகைகளுக்கும் முற்றிலும் வேறுபட்ட வழிமுறை.

(4) உலோகத்தில் மட்டும் நேர் அயன்கள் உள்ளன

உலோகத்தில் நேர் அயன்கள் (cation) உள்ளன — ஆனால் மின்னோட்டத்தைத் தாங்குவது இலத்திரன்கள்.

(5) உலோகத்தில் இடப்பெயர்வுற்ற இலத்திரன்கள் உள்ளன; ஜாலகக் கோவலன்ட் திண்மத்தில் அனைத்து e⁻-களும் குறிப்பிட்ட பிணைப்புகளில் பூட்டப்பட்டுள்ளன (கிராஃபைட் தவிர)

சரி. உலோகத்தின் இலத்திரன் கடல் சுதந்திரமாக நகரும்; வைரத்தில் ஒவ்வொரு e⁻-உம் ஓர் குறிப்பிட்ட C-C பிணைப்பில் பூட்டப்பட்டுள்ளது.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): உலோகத்தில் வலுவளவு e⁻-கள் இடப்பெயர்வுற்று முழு கட்டமைப்பிலும் சுதந்திரமாக நகர்கின்றன — மின்னழுத்த வேறுபாட்டின்போது மின்னோட்டம் உருவாகும். வைரத்தில் ஒவ்வொரு e⁻-உம் இரு குறிப்பிட்ட C அணுக்களுக்கிடையேயான ஓர் குறிப்பிட்ட கோவலன்ட் பிணைப்பில் மட்டுமே பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது — நகர சுதந்திரமான e⁻ இல்லை, எனவே கடத்தாது. (விதிவிலக்கு: கிராஃபைட்டில் 4-வது e⁻ இடப்பெயர்வுற்றிருப்பதால் கடத்தும்.)

📜 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.

2013 · Old · Q27 🟢 உறுதி (confirmed)

வைரமும் (diamond) காரீயமும் (graphite) பற்றி பொய்யானது எது?

வைரம் காபன் அணுக்களின் நான்முகி ஒழுங்குடன் ஓர் இராட்சத முப்பரிமாணக் கட்டமைப்பை உடையது.
காரீயம் sp² காபன் அணுக்களின் அறுகோண வளையங்களுடன் ஓர் இருபரிமாண அடுக்கு வலையமைப்பை உடையது.
வைரம் காரீயத்திலும் அடர்த்தி குறைந்தது.
காரீயம் ஒரு சிறந்த வெப்பக் கடத்தியும் மின் கடத்தியும் ஆகும்.
காரீயத்தில் காபன்-காபன் தூரம் பென்சீனின் அப்பெறுமானத்தை மிகவும் ஒத்தது.

விடை: (3) வைரம் காரீயத்திலும் அடர்த்தி குறைந்தது — இதுவே பொய்யானது. உண்மையில் வைரத்தின் அடர்த்தி (≈3.51 g/cm³) காரீயத்தின் அடர்த்தியை விட (≈2.26 g/cm³) அதிகமானது, குறைவானதல்ல — வைரத்தில் காபன் அணுக்கள் நான்முகி (tetrahedral, sp³) அமைப்பில் இறுக்கமாக அடைக்கப்பட்டுள்ளதால். காரீயத்தில் sp² அணுக்கள் தட்டையான அறுகோண அடுக்குகளாக அமைந்து, அடுக்குகளுக்கிடையே பலவீனமான வான்டர்வால் விசைகள் மட்டுமே இருப்பதால் அது குறைந்த அடர்த்தி கொண்டது. மற்ற (1),(2),(4),(5) அனைத்தும் உண்மையானவை: வைரம் sp³ முப்பரிமாணக் கட்டமைப்பு; காரீயம் sp² இருபரிமாண அடுக்கு; காரீயத்தில் அடுக்குகளுக்குள் ஓரிடப்பாடற்ற இலத்திரன்கள் (delocalised π electrons) மின்/வெப்பக் கடத்தலைத் தருகின்றன; காரீயத்தின் C–C தூரம் (≈1.42 Å) பென்சீனின் C–C தூரத்திற்கு (≈1.39–1.40 Å) மிக நெருக்கமானது — இரண்டிலும் ஓரிடப்பாடு காரணமாக.

2021 · P1 · Q37 🟢 உறுதி (confirmed)

காபனின் இரு பிறிதிருபங்களான காரீயம், வைரம் ஆகியன தொடர்பான பின்வரும் கூற்றுகளில் சரியான கூற்று/கூற்றுகள் எது/எவை?
a. வைரத்தில் காபன் அணுக்கள் நான்முகி வடிவத்தில் ஏனைய நான்கு காபன் அணுக்களால் சூழப்பட்டு ஒரு முப்பரிமாண சாலகத்தைத் தரும்.
b. காரீயம் நலிந்த வந்தர் வாலிசுவின் (துணை இடைத்தாக்கங்கள்) விசைகளால் ஒன்றிணைத்து வைக்கப்படும் இருபரிமாண படைகளால் ஆக்கப்பட்டுள்ளமையால் அது சிறந்த உராய்வு நீக்கியாகத் தொழிற்படும்.
c. வைரம் சிறந்த வெப்பக் கடத்தியும் மின் கடத்தியும் ஆகும்.
d. வைரத்தை விட காரீயம் கணிசமானளவு உயர் உருகுநிலையைக் கொண்டது.

(c),(d) only
(d),(a) only
any other number/combination
(a),(b) only
(b),(c) only

விடை: (1) (a),(b) மாத்திரம் சரி.
a சரி: வைரத்தில் ஒவ்வொரு C அணுவும் sp³ கலப்பினமடைந்து 4 ஏனைய C அணுக்களுடன் நான்முகி வடிவில் பிணைக்கப்பட்டு தொடர்ச்சியான முப்பரிமாண கோவலன்ட் சாலகத்தை உருவாக்குகிறது.
b சரி: காரீயத்தில் ஒவ்வொரு C அணுவும் sp² கலப்பினமடைந்து இருபரிமாணப் படைகளை உருவாக்குகிறது; இப்படைகள் நலிந்த வந்தர் வாலிசு விசைகளால் மாத்திரம் இணைக்கப்பட்டுள்ளதால் அவை ஒன்றுக்கொன்று எளிதாக சறுக்கக்கூடியவை -- இதுவே காரீயத்தை ஒரு நல்ல உராய்வு நீக்கியாகவும் pencil "lead" ஆகவும் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது.
c தவறு: வைரம் சிறந்த வெப்பக் கடத்தி (வலிமையான கோவலன்ட் சாலக அதிர்வுகள் மூலம்) என்பது சரி, ஆனால் அது ஒரு மின் காப்பான் (insulator) -- அதன் அனைத்து 4 இணைதிறன் இலத்திரன்களும் sp³ σ-பிணைப்புகளில் இறுக்கமாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ளதால் தளர்வான/நகரக்கூடிய இலத்திரன்கள் இல்லை.
d தவறு: வைரம் (உருகுநிலை மிகவும் அதிகம், >3500°C, ஒவ்வொரு பிணைப்பையும் உடைக்க வேண்டும்) காரீயத்தை விட அதிக உருகுநிலையைக் கொண்டுள்ளது (காரீயத்தின் படைகளுக்கிடையேயான நலிந்த விசைகளை உடைப்பது ஒப்பீட்டளவில் எளிது, ஆயினும் காரீயமும் படைக்குள் கோவலன்ட் பிணைப்புகளைக் கொண்டிருப்பதால் அதிக உருகுநிலை கொண்டதே, ஆனால் வைரத்தை விட குறைவு).

← அலகு 2