வேதி நுண்ணறிவு · அலகுகள் 6, 11, 12, 14

அலுமினிய அயனின் (Al³⁺) இரசாயனவியல்

p-block amphoteric — Group III, Hall–Héroult extraction, anodising, alum

🧠 நினைவாற்றல் கருவம் (Memory Core)

amphoteric + Hall–Héroult electrolysis + passivation Al₂O₃ + alum + thermite

⚠ தேர்வுக்கான தவறுகள் (Exam Traps)

Al(OH)₃ amphoteric — xs NaOH-இல் கரையும் ([Al(OH)₄]⁻); xs NH₃-இல் கரையாது
Al + concentrated HNO₃ = passivation (வினை இல்லை!) — dilute HCl-உடன் தான் வினைபடும்
Hall–Héroult anode carbon — O₂-உடன் சேர்ந்து CO₂ ஆகும் (anode consume)

1அமைப்பு & பண்புகள்

e⁻ அமைப்பு:: Al = [Ne] 3s² 3p¹ · Al³⁺ = [Ne]
நிறம்:: நிறமற்ற (noble-gas core)
வடிவியல்:: [Al(H₂O)₆]³⁺ — எண்முகி
E°(Al³⁺/Al):: −1.66 V (மிக-negative — வலிய reductant)
அயனின் ஏற்றம்/அளவு:: அதிக — அதி polarising → covalent character + hydrolysis
amphoteric?:: ஆம் (Al(OH)₃)

🔑 Amphoteric Al(OH)₃ ★★★★★

Al(OH)₃ + 3 H⁺ → Al³⁺ + 3 H₂O

Al(OH)₃ + OH⁻ (xs) → [Al(OH)₄]⁻ (aluminate, கரையும்)

NH₃-இல் கரையாது — Group III. NaOH-இல் கரையும் — Zn, Cr-உடன் சேர்ந்த amphoteric trio.

⚗ நீரின் அமிலத்தன்மை (hydrolysis acidity)

[Al(H₂O)₆]³⁺ ⇌ [Al(H₂O)₅(OH)]²⁺ + H⁺

அதிக ஏற்றம்/சிறிய அளவு → நீர்மூலக்கூறை polarise — H⁺ வெளியேற்றும். AlCl₃ கரைசல் pH ~ 3.

2தாக்கங்கள்

காரம் + NH₃

+ NaOH (குறைவு): Al(OH)₃ ↓ வெண்மை ஜெல்லி
+ NaOH (xs): Al(OH)₃ → [Al(OH)₄]⁻ கரையும் (amphoteric)
+ NH₃ (குறைவு / xs): Al(OH)₃ ↓ (excess-இல் கரையாது — Group III!)

Al உலோகம் — பாதுகாப்பு படலம் (passivation)

Al மிக-active (E° = −1.66 V) — ஆனால் காற்றில் அடர்த்தியான Al₂O₃ படலம் உருவாகி உலோகத்தை பாதுகாக்கிறது. அதனால் Al சாதனங்கள் துருப்பிடிக்காமல் நீடிக்கும். நீர்த்த HNO₃ — passivate செய்யும் (தாக்கம் இல்லை)!

Al உலோகம் — அமிலம் & காரம்

HCl: 2 Al + 6 HCl → 2 AlCl₃ + 3 H₂ ↑
Conc NaOH: 2 Al + 2 NaOH + 6 H₂O → 2 Na[Al(OH)₄] + 3 H₂ ↑ (amphoteric metal)
Thermite: 2 Al + Fe₂O₃ → 2 Fe(உருகிய) + Al₂O₃ + அதிக வெப்பம் (3000 °C — railway welding)

Al³⁺ HUB · amphoteric — அமிலம் & காரம் இரண்டிலும் கரையும்

3Hall–Héroult & பயன்பாடுகள்

⚡ Hall–Héroult பிரித்தெடுத்தல் Unit 14

Source: Bauxite (Al₂O₃·nH₂O) → Bayer process வழியாக சுத்த Al₂O₃
Electrolysis: Al₂O₃ in molten cryolite (Na₃AlF₆, ~950 °C) — cryolite உருகுநிலையை குறைக்கிறது.
Cathode: Al³⁺ + 3 e⁻ → Al(திரவம்)
Anode (C): 2 O²⁻ → O₂ + 4 e⁻ → C + O₂ → CO₂ (anodes consume)

பெரிய சக்தி நுகர்வு — உலகின் ~3% மின்சார பயன்பாடு. அதனால் மறுசுழற்சி (recycling) 95% குறைந்த சக்தி → highly valuable.

பயன்பாடுகள் (uses)

விமானம், கட்டிடம், கேன் — மென்மை + வலிமை-நிறை விகிதம்.
மின் கம்பி — Cu-விட மலிவு, மென்மை.
Anodising — Al₂O₃ அடர்த்தி அதிகரிக்க + dye-able கேமற.
Alum [KAl(SO₄)₂·12H₂O] — நீர் சுத்தீகரிப்பு coagulant (Al(OH)₃ floc).
Antacids (Al(OH)₃ — gel).

4அடையாள சோதனைகள் & தேர்வாளர் பாங்கு

நிறம்

நிறமற்ற கரைசல்; pH அமிலம் (~3)

+ NaOH (xs) amphoteric

வெண் ஜெல்லி → கரையும் [Al(OH)₄]⁻

+ NH₃ (xs)

வெண் ppt — excess-இல் கரையாது

Aluminon dye + NH₄OH

சிவப்பு ppt (lake) — Al³⁺ confirm

சுவாலை

தனிப்பட்ட நிறம் இல்லை

📊 தேர்வாளர் பாங்கு

Paper I: Hall–Héroult — cathode/anode reactions; cryolite role MCQ.
Paper II: Al vs Zn vs Cr — amphoteric trio NH₃ vs NaOH வேறுபடுத்தல்.
Unit 14: Hall–Héroult diagram + energy + recycling essay.
Unit 11: [Al(H₂O)₆]³⁺ hydrolysis Ka கணக்கீடு.

🔗 தொடர்புடைய கருத்துகள் — Connected Concepts

Unit 6 · விரைவில் p-block, period 3, amphoteric Al₂O₃, Al(OH)₃ Unit 11 · விரைவில் [Al(H₂O)₆]³⁺ Ka; Le Chatelier on aluminate equilibrium Unit 12 · விரைவில் E°(Al³⁺/Al) = −1.66 V; passivation oxide layer Unit 14 · விரைவில் Bauxite → Bayer → Hall–Héroult; thermite; recycling economics அயன் Group III amphoteric: Al + Cr + Fe — NH₃ vs NaOH distinction

🔬 Cation Analysis ← எல்லா boards