📚 கற்றல் முதன்மை க.பொ.த. (சா/த) க.பொ.த. (உ/த) பிற 🌐 English உள்நுழைய
செய்முறை · செய்முறை 39

செய்முறை 39 — மின்னிரசாயனத் தொடரில் பொதுவான உலோகங்களின் சார்பு நிலைகளைத் துணிதல்

NIE செய்முறைக் கைநூல் · அலகு 13 (மின்னிரசாயனவியல்)

நோக்கம்

இடப்பெயர்ச்சு வினைகளை (displacement reactions) அடிப்படையாகக் கொண்டு, பொதுவான உலோகங்களான மெக்னீசியம் (Mg), துத்தநாகம் (Zn), இரும்பு (Fe), ஈயம் (Pb), செம்பு (Cu) ஆகியவற்றை அவற்றின் தாக்கத்திறன் (reactivity) குறையும் வரிசையில் அமைத்து, மின்னிரசாயனத் தொடரில் (electrochemical series) அவற்றின் சார்பு நிலைகளைத் துணிவதே இச்செய்முறையின் நோக்கமாகும்.

அடிப்படைக் கோட்பாடு

ஒரு உலோகம் மற்றோர் உலோகத்தின் உப்புக் கரைசலில் வைக்கப்படும்போது, அது மற்ற உலோகத்தை கரைசலிலிருந்து இடப்பெயர்க்கும் (displace) தன்மை அதன் தாக்கத்திறனை அடிப்படையாகக் கொண்டுள்ளது. அதிக தாக்கத்திறனுடைய உலோகம், குறைவான தாக்கத்திறனுடைய உலோகத்தை அதன் உப்புக் கரைசலிலிருந்து இடப்பெயர்க்கும்; இது ஒட்சியேற்ற–ஒட்சிஇறக்க வினையாகும் (redox reaction). எடுத்துக்காட்டாக, துத்தநாகம் செம்பு(II) சல்பேற்று (CuSO₄) கரைசலில் வைக்கப்படும்போது, துத்தநாகம் ஒட்சியேற்றமடைந்து (oxidised) Zn²⁺ ஆகவும், Cu²⁺ ஒட்சிஇறக்கமடைந்து (reduced) செம்பாகவும் வெளிப்படுகின்றன.

சமன்பாடுகள் — எடுத்துக்காட்டு
Zn(s) + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Cu(s)
அயனிக வடிவம்: Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)

Mg(s) + ZnSO₄(aq) → MgSO₄(aq) + Zn(s)
அயனிக வடிவம்: Mg(s) + Zn²⁺(aq) → Mg²⁺(aq) + Zn(s)

Cu(s) + ZnSO₄(aq) → தாக்கமில்லை (Cu குறைவான தாக்கத்திறனுடையது)

இடப்பெயர்ச்சு நடந்தாலோ இல்லையோ என்பதை ஆவதானித்து, உலோகங்களை தாக்கத்திறன் குறையும் வரிசையில் அமைக்கலாம். இந்த வரிசை, நியம மின்னிலைகளின் (standard electrode potentials) ஏறுவரிசையில் அமையும் மின்னிரசாயனத் தொடரோடு (electrochemical series) ஒத்திருக்கும்.

தேவையான உபகரணங்களும் இரசாயனங்களும்

Displacement reaction — Zn strip in CuSO₄ solution CuSO₄(aq) fading blue Cu deposit Zn strip Reaction observed: Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s) • Blue colour fades (Cu²⁺ used up) • Brown Cu deposited on Zn strip Reactivity order (decreasing): Mg > Zn > Fe > Pb > Cu decreasing reactivity → more negative E° → more positive E° Chemicals needed: • 0.1 mol dm⁻³ CuSO₄, ZnSO₄, FeSO₄, Pb(NO₃)₂, MgSO₄ solutions • Metal strips/pieces: Mg, Zn, Fe, Pb, Cu; test tubes × 25
Practical 39 — Determining the relative positions of common metals in the electrochemical series
உண்மைப் படம் — Practical 39 — Determining the relative positions of common metals in the electrochemical series. படம்: Wikimedia Commons.

செய்முறை

  1. ஒவ்வொரு உலோகத்தின் (Mg, Zn, Fe, Pb, Cu) சிறிய துண்டுகளை மணல் தாளால் (sandpaper) துலக்கி சுத்தப்படுத்துக; இதனால் ஆக்சைட்டுப் படலம் நீங்கும்.
  2. 25 சோதனைக் குழாய்களை 5 × 5 வரிசையில் அமைக்க. ஒவ்வொரு கலத்திலும் ஒரு உலோகத்தை ஒரு உலோகத்தின் உப்புக் கரைசலுடன் சோதிக்கவுள்ளோம்.
  3. ஒவ்வொரு சோதனைக் குழாயிலும் சுமார் 3 cm³ கரைசலை எடுக்க (CuSO₄, ZnSO₄, FeSO₄, Pb(NO₃)₂, MgSO₄ — தலா 0.1 mol dm⁻³).
  4. ஒவ்வொரு கரைசலிலும் தொடர்பான மற்ற நான்கு உலோகங்களின் ஒரு சிறிய துண்டு வீதம் சேர்க்க. ஒரு உலோகத்தை அதன் சொந்தக் கரைசலில் சோதிக்க வேண்டியதில்லை.
  5. 5 நிமிடங்களுக்குப் பின்னர் ஒவ்வொரு குழாயிலும் நிறமாற்றம், வண்டல் (precipitate/deposit) ஏற்பட்டுள்ளதா என்று ஆவதானிக்க.
  6. இடப்பெயர்ச்சு நடந்தால் ✓ எனவும், தாக்கமில்லை என்றால் ✗ எனவும் அட்டவணையில் பதிவு செய்க.
  7. ஆவதானிப்புகளை ஆய்வு செய்து, உலோகங்களை தாக்கத்திறன் குறையும் வரிசையில் அமைக்க.

அவதானிப்புகள்

கீழ்க்காணும் அட்டவணையில் வரிசை = சோதிக்கப்படும் உலோகம்; நிரல் = கரைசலிலுள்ள உலோக உப்பு. ✓ = இடப்பெயர்ச்சு நடந்தது; ✗ = தாக்கமில்லை; — = சொந்த உலோக கரைசல் (சோதிக்கப்படவில்லை).

உலோகம் \ கரைசல் MgSO₄ ZnSO₄ FeSO₄ Pb(NO₃)₂ CuSO₄
Mg—✓✓✓✓
Zn✗—✓✓✓
Fe✗✗—✓✓
Pb✗✗✗—✓
Cu✗✗✗✗—

துத்தநாகம் CuSO₄ இல் சேர்க்கப்படும்போது கரைசலின் நீலநிறம் மங்கி, Zn மேற்பரப்பில் பழுப்புநிற செம்பு படிவம் தோன்றுகின்றது. Mg துட்டு நீரோடும் ஐயோ/OH⁻ உடனும் நேரடி வினை நடத்தலாம் — இதை கவனிக்க.

பாதுகாப்புக் குறிப்புகள்

பரீட்சகர் கவனிக்கும் பொதுவான பிழைகள்

தவிர்க்க வேண்டியவை
  • ஆக்சைட்டு நீக்காத உலோகத் துண்டுகளை பயன்படுத்துதல் — ஆக்சைட்டுப் படலம் வினையை மெதுவாக்கும் அல்லது தடுக்கும்; மணல் தாளால் உலோகத்தை சுத்தப்படுத்துவது அவசியம்.
  • 5 நிமிடங்களுக்கு முன்னரே நிறைவு பெறுதல் — மெதுவான வினைகளை (Fe+Pb(NO₃)₂ போன்றவை) கவனிக்க போதுமான நேரம் கொடுக்க வேண்டும்.
  • தவறான கரைசலைப் பயன்படுத்துதல் — கரைசல் அனியோன் (anion) பல்லாயிரம் வினைகளில் தலையிடலாம்; Cl⁻ உடன் Pb²⁺ கொண்ட PbCl₂ வெள்ளை வண்டலை உருவாக்கி குழப்பமளிக்கும். Pb(NO₃)₂ ஐ பயன்படுத்துவதால் அனியோன் தலையீடு குறையும்.
  • ஒட்சியேற்றம் / ஒட்சிஇறக்கம் அடையும் அயனை குறிப்பிட மறத்தல் — எழுதப்படும் வினைச் சமன்பாட்டில் எந்த உலோகம் ஒட்சியேற்றமடைகின்றது, எது ஒட்சிஇறக்கமடைகின்றது என்பதை தெளிவாகக் குறிப்பிட வேண்டும்.

📺 செயல்விளக்க வீடியோ

வெளி YouTube வழங்குநரிடமிருந்து.

← எல்லாச் செய்முறைகளும்