📚 கற்றல் முதன்மை க.பொ.த. (சா/த) க.பொ.த. (உ/த) பிற 🌐 English உள்நுழைய
பாடங்கள் · அலகு 3 · ஒட்சியேற்ற எண்

ஒட்சியேற்ற எண்

முழுமையான பார்வை — ஒட்சியேற்ற எண் (oxidation number) ஏன் தேவைப்படுகின்றது?

அயனிப் பிணைப்பு — NaF
Ionic bond — NaF
Wikipedia → · CC

ஒரு சேர்வையில் (compound) அல்லது மூலக்கூற்றில் (molecule) உள்ள ஒரு அணு (atom) எத்தனை இலத்திரன்களை (electron) இழந்துள்ளது அல்லது ஏற்றுக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கும் எண்ணே ஒட்சியேற்ற எண் (oxidation number) ஆகும். ஒட்சியேற்ற நிலை (oxidation state) என்றும் இது அழைக்கப்படுகின்றது. ஒரு இரசாயனச் சேர்வையில் உள்ள ஒரு அணுவின் மின்னேற்றத்தை (charge) இது குறிக்கின்றது.

ஒட்சியேற்ற எண்ணைத் துணியும்போது, சேர்வையில் உள்ள எல்லாப் பிணைப்புகளும் அயனிப் பிணைப்புகளாகவே (ionic bond) கருதப்படுகின்றன. ஒரே வகையான அணுக்களால் உருவாக்கப்பட்ட பங்கீட்டுப் பிணைப்பில் (covalent bond) இரண்டு அணுக்களுக்கிடையில் மின்னெதிர்த்தன்மை வேறுபாடு இல்லாததால், பிணைப்பு இலத்திரன்கள் சமச்சீராகப் பகிரப்படுகின்றன; எனவே அத்தகைய அணுக்களின் ஒட்சியேற்ற எண் பூச்சியமாகும். ஆனால் வேறுபட்ட அணுக்களால் உருவாக்கப்பட்ட பிணைப்பில், பிணைப்பு இலத்திரன்கள் மின்னெதிர்த்தன்மை கூடிய அணுவை நோக்கி ஈர்க்கப்படுவதால், நேர் மற்றும் மறை ஒட்சியேற்ற எண்கள் தோன்றுகின்றன.

ஒட்சியேற்ற எண் இரசாயனவியலில் (chemistry) ஏன் முக்கியம் என்றால், ஒரு தாழ்த்தேற்றுத் தாக்கத்தில் (redox reaction) எந்த அணு இலத்திரனை இழந்தது, எந்த அணு இலத்திரனை ஏற்றுக் கொண்டது என்பதை இது தெளிவாக வெளிப்படுத்துகின்றது. அணுக்களின் ஒட்சியேற்ற நிலைகளில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கவனிப்பதன் மூலம் இலத்திரன் இடமாற்றப் பாதையை இலகுவாகக் கண்டுபிடிக்க முடியும்.

Oxidation Number Scale −2 −1 0 +1 +2 OXIDATION — number rises atom loses electrons / is oxidised REDUCTION — number falls atom gains electrons / is reduced a more positive oxidation number = oxidation; a more negative one = reduction

1. ஒட்சியேற்ற எண்களை வழங்குவதற்கான விதிகள்

சல்பேற்று அயன் SO₄²⁻
Sulfate ion SO₄²⁻
Wikipedia → · CC

எளிய மூலக்கூறுகள், மூலக்கூற்று அயன்கள் (polyatomic ion) மற்றும் சேர்வைகளில் காணப்படும் அணுக்களின் அல்லது அயன்களின் ஒட்சியேற்ற எண்களைத் துணிவதற்குப் பின்வரும் விதிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இவற்றுள் கடைசி இரண்டு விதிகளே NIE பாடநூல் முன்வைக்கும் இரண்டு அடிப்படை விதிகளாகும்; ஏனைய விதிகள் தனிப்பட்ட அணுக்களுக்கு ஒட்சியேற்ற எண்களை வழங்கும் வழக்கமான மதிப்புகளைத் தருகின்றன.

  1. தனிமூலக நிலையில் உள்ள ஒரு மூலகத்தின் (free element) ஒட்சியேற்ற எண் பூச்சியமாகும். உதாரணமாக, Na, O₂, Cl₂, P₄ ஆகியவற்றில் உள்ள அணுக்களின் ஒட்சியேற்ற எண் 0 ஆகும்.
  2. ஓரணு அயன் ஒன்றின் (monoatomic ion) ஒட்சியேற்ற எண் அவ்வயனின் ஏற்றத்திற்குச் சமனாகும். Na⁺ இல் Na இன் ஒட்சியேற்ற எண் +1; O²⁻ இல் O இன் ஒட்சியேற்ற எண் −2.
  3. புளோரின் (fluorine) அதன் எல்லாச் சேர்வைகளிலும் −1 ஒட்சியேற்ற எண்ணைப் பெறுகின்றது.
  4. ஒட்சிசன் (oxygen) வழக்கமாக −2 ஒட்சியேற்ற எண்ணைப் பெறுகின்றது. ஆனால் பரஒட்சைட்டுகளில் (peroxide, உ-ம் H₂O₂) −1 எனவும், OF₂ இல் +2 எனவும் இது மாறுபடுகின்றது.
  5. ஐதரசன் (hydrogen) வழக்கமாக +1 ஒட்சியேற்ற எண்ணைப் பெறுகின்றது. ஆனால் உலோக ஐதரைட்டுகளில் (metal hydride, உ-ம் NaH, CaH₂) ஐதரசனின் ஒட்சியேற்ற எண் −1 ஆகும்.
  6. பெருக்கூட்டு 1 (Group 1) உலோகங்களின் ஒட்சியேற்ற எண் அவற்றின் சேர்வைகளில் +1 ஆகும்; பெருக்கூட்டு 2 (Group 2) உலோகங்களின் ஒட்சியேற்ற எண் +2 ஆகும்.
  7. நடுநிலைச் சேர்வை ஒன்றில் காணப்படும் எல்லா அணுக்களினதும் ஒட்சியேற்ற எண்களின் கூட்டுத்தொகை பூச்சியமாகும்.
  8. அயன் ஒன்றில் உள்ள எல்லா அணுக்களினதும் ஒட்சியேற்ற எண்களின் கூட்டுத்தொகை அவ்வயனின் ஏற்றத்திற்குச் சமனாகும்.

விதி 7: சேர்வையில் ஒட்சியேற்ற எண்களின் கூட்டுத்தொகை = 0
விதி 8: அயனில் ஒட்சியேற்ற எண்களின் கூட்டுத்தொகை = அயனின் ஏற்றம்

2. மூலக்கூறு ஒன்றில் ஒரு அணுவின் ஒட்சியேற்ற எண்

ஒரு மூலக்கூற்றில் தேடப்படும் அணுவின் ஒட்சியேற்ற எண்ணைக் கணிக்க, அறியப்பட்ட மற்ற அணுக்களின் ஒட்சியேற்ற எண்களை மேற்கூறிய விதிகளிலிருந்து எடுத்து, மொத்தக் கூட்டுத்தொகை பூச்சியம் எனும் சமன்பாட்டை அமைத்துத் தீர்க்க வேண்டும். NIE பாடநூலின் உரு 3.1 இந்த நான்கு படிகளைத் தொகுத்துக் காட்டுகின்றது.

Steps to find an oxidation number — worked on H₃PO₄ Step 1 Assign known numbers H = +1, O = −2 Step 2 Let unknown number = x x for P Step 3 Sum = 0 for a neutral compound 3(+1)+x+4(−2)=0 Step 4 Solve for x x = +5 For a polyatomic ion, Step 3 changes: the sum equals the ion's charge instead of 0 neutral compound: Σ oxidation numbers = 0 ion: Σ oxidation numbers = charge of the ion

உரு 3.1 — ஒரு அணுவின் ஒட்சியேற்ற எண்ணைத் துணிவதற்கான படிகள் (H₃PO₄ உதாரணம்)

பகுப்பு 1 — பொஸ்போரிக் அமிலத்தில் (H₃PO₄) பொஸ்பரசின் ஒட்சியேற்ற எண். இது NIE பாடநூலின் உதாரணம் 2 ஆகும். ஐதரசன் +1 எனவும், ஒட்சிசன் −2 எனவும் கொள்க.

H₃PO₄ ஒரு நடுநிலைச் சேர்வை; எனவே அதன் மொத்த ஏற்றம் பூச்சியமாகும்.

3[H இன் ஒட்சியேற்ற எண்] + [P இன் ஒட்சியேற்ற எண்] + 4[O இன் ஒட்சியேற்ற எண்] = 0
3(+1) + [P இன் ஒட்சியேற்ற எண்] + 4(−2) = 0
(+3) + [P இன் ஒட்சியேற்ற எண்] + (−8) = 0
[P இன் ஒட்சியேற்ற எண்] = +8 − 3 = +5

இதே முறையில், பொஸ்பீனில் (PH₃) ஒட்சிசன் இல்லாமையால் 3(+1) + [P] = 0 எனக் கொண்டு P இன் ஒட்சியேற்ற எண் −3 எனத் துணியப்படுகின்றது. காபனை மைய அணுவாகக் கொண்ட சேர்வைகளில் காபனின் ஒட்சியேற்ற எண் CH₄ இல் −4, CH₃Cl இல் −2, CH₂Cl₂ இல் 0, CCl₄ இல் +4 எனக் காணப்படுகின்றது.

3. பல்லணு அயன் ஒன்றில் ஒரு அணுவின் ஒட்சியேற்ற எண்

பேமாங்கனேற்று அயன் MnO₄⁻
Permanganate ion MnO₄⁻
Wikipedia → · CC

பல்லணு அயன் ஒன்றில் (polyatomic ion) தேடப்படும் அணுவின் ஒட்சியேற்ற எண்ணைத் துணியும்போது, மொத்தக் கூட்டுத்தொகை அவ்வயனின் ஏற்றத்திற்குச் சமன் எனும் விதி (விதி 8) பயன்படுத்தப்படுகின்றது.

பகுப்பு 2 — சல்பேற்று அயனில் (SO₄²⁻) கந்தகத்தின் (sulfur) ஒட்சியேற்ற எண். இது NIE பாடநூலின் உதாரணம் ஆகும். ஒட்சிசன் −2 எனக் கொள்க.

SO₄²⁻ அயனின் மொத்த ஏற்றம் −2 ஆகும்.

[S இன் ஒட்சியேற்ற எண்] + 4[O இன் ஒட்சியேற்ற எண்] = −2
[S இன் ஒட்சியேற்ற எண்] + 4(−2) = −2
[S இன் ஒட்சியேற்ற எண்] + (−8) = −2
[S இன் ஒட்சியேற்ற எண்] = −2 + 8 = +6

பகுப்பு 3 — பேமாங்கனேற்று அயனில் (MnO₄⁻) மங்கனீசின் (manganese) ஒட்சியேற்ற எண்.

MnO₄⁻ அயனின் மொத்த ஏற்றம் −1 ஆகும்.

[Mn இன் ஒட்சியேற்ற எண்] + 4(−2) = −1
[Mn இன் ஒட்சியேற்ற எண்] = −1 + 8 = +7

அதேபோல், டைகுரோமேற்று அயனில் (Cr₂O₇²⁻) குரோமியத்தின் (chromium) ஒட்சியேற்ற எண் 2[Cr] + 7(−2) = −2 எனும் சமன்பாட்டிலிருந்து, 2[Cr] = −2 + 14 = +12, எனவே [Cr] = +6 எனத் துணியப்படுகின்றது. நைத்திரேற்று அயனில் (NO₃⁻) நைதரசனின் ஒட்சியேற்ற எண் [N] + 3(−2) = −1 எனும் சமன்பாட்டிலிருந்து +5 எனப் பெறப்படுகின்றது.

4. தாழ்த்தேற்றுத் தாக்கத்தில் இலத்திரன் இடமாற்றம்

தாழ்த்தேற்றுத் தாக்கம்
Redox reaction example
Wikipedia → · CC

மூலகங்களும் சேர்வைகளும் ஒன்றோடொன்று தாக்கமுறும்போது, ஒன்று அல்லது ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட இலத்திரன்கள் ஒரு அணுவிலிருந்து மற்றைய அணுவிற்கு மாற்றப்படுகின்றன. இவ்வாறான இலத்திரன் நகர்வைக் காட்டும் தாக்கங்கள் ஒட்சியேற்றல்-தாழ்த்தல் தாக்கங்கள் அல்லது தாழ்த்தேற்றுத் தாக்கங்கள் (redox reaction) என அழைக்கப்படுகின்றன.

ஒரு அணு ஒன்று அல்லது ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட இலத்திரன்களை இழக்கும் செயன்முறை ஒட்சியேற்றம் (oxidation) எனப்படுகின்றது; இதன்போது அந்த அணுவின் ஒட்சியேற்ற எண் அதிகரிக்கின்றது. மற்றைய அணு ஒன்று அல்லது ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட இலத்திரன்களை ஏற்கும் செயன்முறை ஒட்சிஇறக்கம் (reduction) எனப்படுகின்றது; இதன்போது அந்த அணுவின் ஒட்சியேற்ற எண் குறைகின்றது.

ஒட்சியேற்றம் = ஒட்சியேற்ற எண் அதிகரித்தல் = இலத்திரன்களை இழத்தல்
ஒட்சிஇறக்கம் = ஒட்சியேற்ற எண் குறைதல் = இலத்திரன்களை ஏற்றல்

மற்றொரு அணுவை ஒட்சியேற்றம் அடையச் செய்யும் வினைபடி ஒட்சியேற்றி (oxidising agent) எனப்படுகின்றது; அது தானே ஒட்சிஇறக்கம் அடைகின்றது. மற்றொரு அணுவை ஒட்சிஇறக்கம் அடையச் செய்யும் வினைபடி ஒட்சிஇறக்கி (reducing agent) எனப்படுகின்றது; அது தானே ஒட்சியேற்றம் அடைகின்றது.

Worked Redox Example: Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu Zinc is OXIDISED Zn: 0 → +2 oxidation number rises Copper is REDUCED Cu: +2 → 0 oxidation number falls 2 electrons transferred Zn → Cu²⁺ Zn loses 2e⁻ → it is the reducing agent Cu²⁺ gains 2e⁻ → it is the oxidising agent

பகுப்பு 4 — Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu தாக்கத்தில் ஒட்சியேற்றம் அடைவது எது, ஒட்சிஇறக்கம் அடைவது எது?

நாகத்தின் (Zn) ஒட்சியேற்ற எண்: தனிமூலகமாக 0 → Zn²⁺ அயனாக +2
ஒட்சியேற்ற எண் அதிகரித்துள்ளது; எனவே நாகம் ஒட்சியேற்றம் அடைந்துள்ளது.

செம்பின் (Cu) ஒட்சியேற்ற எண்: Cu²⁺ அயனாக +2 → தனிமூலகமாக 0
ஒட்சியேற்ற எண் குறைந்துள்ளது; எனவே செம்பு ஒட்சிஇறக்கம் அடைந்துள்ளது.

நாகம் இலத்திரன்களை இழந்து செம்பைத் தாழ்த்துகின்றது; எனவே நாகம் = ஒட்சிஇறக்கி.
Cu²⁺ இலத்திரன்களை ஏற்று நாகத்தை ஒட்சியேற்றுகின்றது; எனவே Cu²⁺ = ஒட்சியேற்றி.

NIE பாடநூல் இதே முறையை மிதேனின் (CH₄) தகனத்துக்குப் பயன்படுத்துகின்றது. CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O தாக்கத்தில் காபனின் ஒட்சியேற்ற எண் −4 இலிருந்து +4 ஆக உயர்வதால் காபன் ஒட்சியேற்றம் அடைகின்றது; ஒட்சிசனின் ஒட்சியேற்ற எண் 0 இலிருந்து −2 ஆகக் குறைவதால் ஒட்சிசன் ஒட்சிஇறக்கம் அடைகின்றது.

📝 தேர்வாளர் குறிப்பு
  • ஒட்சியேற்ற எண்ணையும் அயனின் உண்மையான ஏற்றத்தையும் குழப்பிக் கொள்ள வேண்டாம். SO₄²⁻ இல் கந்தகத்தின் ஒட்சியேற்ற எண் +6; ஆனால் அயனின் ஏற்றம் −2 ஆகும். இவை வெவ்வேறு கருத்துகள்.
  • ஒட்சியேற்ற எண்ணை எழுதும்போது சின்னத்தை (+ அல்லது −) எண்ணுக்கு முன்னேயே எழுதுங்கள் — +5, −3 என எழுதுக; 5+, 3− என அயன் ஏற்றம் போல் எழுதாதீர்கள்.
  • ஒட்சிசன் எப்போதும் −2 அல்ல; பரஒட்சைட்டுகளில் (H₂O₂) −1 ஆகும். ஐதரசன் எப்போதும் +1 அல்ல; உலோக ஐதரைட்டுகளில் (NaH) −1 ஆகும். இவ்விதிவிலக்குகளை மறக்காதீர்கள்.
  • தாழ்த்தேற்றுத் தாக்கத்தில் "எது ஒட்சியேற்றம் அடைந்தது" எனக் கேட்கப்பட்டால், ஒட்சியேற்ற எண் அதிகரித்த மூலகத்தைக் காட்டுங்கள்; ஒட்சியேற்றி ஒட்சிஇறக்கம் அடைகின்றது என்பதையும் நினைவில் கொள்ளுங்கள்.
🌐 விளக்க படம் / Explanatory Diagram
Oxidation numbers
ஒட்சியேற்ற எண்
Oxidation numbers
Credit: Wikimedia Commons  · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 பயிற்சி வினாக்கள்

பகுதி I — பல்தேர்வு வினாக்கள்

  1. தனிமூலக நிலையில் (element) உறுப்பின் ஆக்சிஜனேற்ற எண்:

    1. +1
    2. −1
    3. 0
    4. +2
    5. variable
    விடை
    (3) — தனிமூலகம் (O₂, Na, Fe) → ஆக்சிஜனேற்ற எண் 0.

  2. சேர்வைகளில் ஐதரசனின் வழக்கமான ஆக்சிஜனேற்ற எண்:

    1. −1
    2. 0
    3. +1
    4. +2
    5. −2
    விடை
    (3) — H பொதுவாக +1 (உலோக ஐதரைடுகளில் −1).

  3. சேர்வைகளில் ஆக்சிஜனின் வழக்கமான ஆக்சிஜனேற்ற எண்:

    1. +2
    2. −2
    3. −1
    4. 0
    5. +1
    விடை
    (2) — O பொதுவாக −2 (பெராக்சைடில் −1).

  4. KMnO₄ இல் Mn இன் ஆக்சிஜனேற்ற எண்:

    1. +2
    2. +4
    3. +6
    4. +7
    5. −1
    விடை
    (4) — K(+1)+Mn+4(−2)=0 → Mn=+7.

  5. ஆக்சிஜனேற்றம் (oxidation) என்பது:

    1. இலத்திரன் பெறல்
    2. இலத்திரன் இழப்பு
    3. நியூட்ரான் இழப்பு
    4. நீர் சேர்த்தல்
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — ஆக்சிஜனேற்றம் = இலத்திரன் இழப்பு (OIL).

  6. ஆக்சிஜனேற்றம் நிகழும் இனத்தை ஒடுக்கி (reducing agent) எனலாம் — ஏனெனில் அது:

    1. இலத்திரன் பெறுகிறது
    2. இலத்திரன் வழங்குகிறது
    3. ஆக்சிஜன் பெறுகிறது
    4. வினையாகாது
    5. வினையூக்கி
    விடை
    (2) — இலத்திரன் வழங்கி மற்றதை ஒடுக்குகிறது.

பகுதி II — கட்டமைப்பு வினா

• Cr₂O₇²⁻ இல் Cr இன் ஆக்சிஜனேற்ற எண்ணைக் கணிக்க.

மாதிரி விடை
2Cr + 7(−2) = −2 → 2Cr = +12 → Cr = +6.

• ஆக்சிஜனேற்ற எண் ஒதுக்கீட்டின் மூன்று விதிகளைத் தருக.

மாதிரி விடை
(i) தனிமூலகம்=0; (ii) எளியயன் = அதன் ஏற்றம்; (iii) நடுநிலை மூலக்கூற்றில் கூட்டுத்தொகை=0, அயனில்=ஏற்றம்.

கட்டுரை வினா

• ஆக்சிஜனேற்ற எண் — விதிகள், கணிப்பு, ஆக்சிஜனேற்றம்/ஒடுக்கம், ஆக்சியேற்றி/ஒடுக்கியை எடுத்துக்காட்டுடன் விளக்குக.

விடை வரைவு
வரைவு: விதிகள் (தனிமூலகம்=0, H=+1, O=−2, கூட்டுத்தொகை=ஏற்றம்); ஆக்சிஜனேற்றம்=எண் ↑/இலத்திரன் இழப்பு, ஒடுக்கம்=எண் ↓; ஆக்சியேற்றி இலத்திரன் பெறும்; எ-கா MnO₄⁻ ஆக்சியேற்றி.
← அலகு 3