செய்முறை 18 — நீர்க்கரைசல் ஊடகத்தில் சிக்கல் அயன்களின் நிறங்களை இனங்காணல்
NIE செய்முறைக் கைநூல் · அலகு 6 (இடைநிலை உலோகங்கள்)
நோக்கம்
நீர்க்கரைசல் ஊடகத்தில் Cu(II), Fe(III) மற்றும் Co(II) ஆகியவற்றின் சிக்கல் அயன்களின் (complex ions) இயல்பு நிறங்களை அவதானித்து, காண்ட (ligand) மாற்றத்தின்போது நிற மாற்றத்தை விளக்குவதே இச்செய்முறையின் நோக்கமாகும்.
அடிப்படைக் கோட்பாடு
இடைநிலை உலோக அயன்களின் நிறம் d–d நிலைமாற்றங்களால் (d–d transitions) உருவாகின்றது. ஒரு உலோக மையத்தின் சுற்றி இருக்கும் காண்ட மாறும்போது d சுற்றுப்படைகளின் (d orbitals) பிளவு ஆற்றல் (crystal field splitting energy) மாறுகின்றது; இதனால் உறிஞ்சப்படும் ஒளியின் அலைநீளம் மாறி, கரைசலின் நிறம் வேறுபடுகின்றது.
Cu²⁺ நீரில் [Cu(H₂O)₆]²⁺ என்ற ஷட்கோண சிக்கல் அயனை (octahedral complex ion) உருவாக்குகின்றது. அமோனியா சேர்க்கும்போது படிப்படியாக H₂O காண்டங்கள் NH₃ ஆல் மாற்றப்படுகின்றன.
(இளம் நீலம் → ஆழமான நீலம்)
[Cu(H₂O)₆]²⁺ + 4Cl⁻ ⇌ [CuCl₄]²⁻ + 6H₂O
(இளம் நீலம் → மஞ்சள்-பச்சை)
[Fe(H₂O)₆]³⁺ + SCN⁻ → [Fe(SCN)(H₂O)₅]²⁺ + H₂O
(இளம் மஞ்சள் → இரத்த சிவப்பு)
[Co(H₂O)₆]²⁺ + 4Cl⁻ ⇌ [CoCl₄]²⁻ + 6H₂O
(இளஞ்சிவப்பு → நீலம்)
தேவையான உபகரணங்களும் இரசாயனங்களும்
செய்முறை
- மூன்று தனித் குழாய்களில் CuSO₄, FeCl₃, CoCl₂ கரைசல்களை (≈1 mol dm⁻³) தனித்தனியே எடுக்க. இயல்பு நிறங்களை அவதானிக்க.
- Cu²⁺ குழாயில்: சொட்டு சொட்டாக நீர்த்த NH₃ சேர்க்க. முதலில் இளம் நீல நிற Cu(OH)₂ வீழ்படிவு (precipitate) உருவாகும். அதிக NH₃ சேர்க்கும்போது வீழ்படிவு கரைந்து ஆழமான நீல நிறமுடைய [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺ உருவாகும்.
- Cu²⁺ புதிய குழாயில்: செறிந்த HCl சேர்க்க. மஞ்சள்-பச்சை நிற [CuCl₄]²⁻ உருவாவதை அவதானிக்க.
- Fe³⁺ குழாயில்: சில சொட்டு KSCN கரைசல் சேர்க்க. இரத்த சிவப்பு நிறம் உடனடியாக தோன்றும்.
- Co²⁺ குழாயில்: செறிந்த HCl சேர்க்க. இளஞ்சிவப்பிலிருந்து நீலத்திற்கு நிற மாற்றம் அவதானிக்கப்படும்.
- அனைத்து நிறங்களையும் அட்டவணையில் பதிவு செய்க.
அவதானிப்புகள்
| சிக்கல் அயன் | காண்டம் | நிறம் |
|---|---|---|
| [Cu(H₂O)₆]²⁺ | H₂O | இளம் நீலம் (pale blue) |
| [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺ | NH₃ | ஆழமான நீலம் (deep blue) |
| [CuCl₄]²⁻ | Cl⁻ | மஞ்சள்-பச்சை (yellow-green) |
| [Fe(H₂O)₆]³⁺ | H₂O | இளம் மஞ்சள் (pale yellow) |
| [Fe(SCN)(H₂O)₅]²⁺ | SCN⁻ | இரத்த சிவப்பு (blood red) |
| [Co(H₂O)₆]²⁺ | H₂O | இளஞ்சிவப்பு (pink) |
| [CoCl₄]²⁻ | Cl⁻ | நீலம் (blue) |
Cu(OH)₂ வீழ்படிவு — இளம் நீலம்; Fe(OH)₃ — சிவப்பு-பழுப்பு (நேரடி NaOH சேர்க்கும்போது).
பாதுகாப்புக் குறிப்புகள்
- செறிந்த HCl அரிக்கும் தன்மை மிக்கது மற்றும் ஆவியாகும் (fuming); காற்றோட்டமுள்ள இடத்தில் கையாளுக.
- NH₃ கரைசல் கண்களை எரிக்கும்; கண்பாதுகாப்புக் கண்ணாடி அணிக.
- Co(II) உப்புகள் நச்சுத்தன்மையுடையவை; கைகளில் படாமல் கவனமாக கையாளுக.
பரீட்சகர் கவனிக்கும் பொதுவான பிழைகள்
- நிற மாற்றத்தை ஒட்சியேற்றம்-ஒட்சிஇறக்கத்துடன் குழப்புவது பிழையாகும் — இது காண்ட மாற்ற (ligand substitution) தாக்கம்.
- [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺ ஆனது [Cu(NH₃)₆]²⁺ அல்ல — நீரில் உள்ள Cu²⁺ பொதுவாக 4 NH₃ மட்டுமே மாற்றமடைகின்றன.
- Fe³⁺ + SCN⁻ தாக்கத்தை ஒரு எளிய வண்ணமாற்றமாக மட்டும் விவரிக்காமல், சிக்கல் அயன் உருவாவதை விளக்குக.
- d–d நிலைமாற்றம் நடக்க d சுற்றுப்படைகள் பகுதியாக நிரம்பியிருக்க வேண்டும் — Zn²⁺ (d¹⁰) மற்றும் Sc³⁺ (d⁰) நிறமற்றவை என்பதை விளக்குக.
📺 செயல்விளக்க வீடியோ
வெளி YouTube வழங்குநரிடமிருந்து.