முதலில் — ஏன் இந்தப் பகுதி (this section) மிக முக்கியம்?
Paper I-இல் ஒவ்வொரு வருடமும் ஏதோ ஒரு வடிவில் இலத்திரன் அமைப்பு (electron configuration) கேள்வி வரும். கடந்த 10 ஆண்டுகளில் ~95% வருடங்களில் கேட்கப்பட்டுள்ளது.
நீங்கள் இந்தப் பகுதியை சரியாகப் புரிந்துகொண்டால், அலகு 2 — பிணைப்பு (Bonding), அலகு 6 — மூலகங்களின் இரசாயனவியல் (Chemistry of Elements), அலகு 8 — கரிமம் (Organic) எல்லாம் தானாக எளிதாகின்றது.
அடிப்படை (Foundations) — 3 விதிகள் (3 rules)
1. அபாவு தத்துவம் (Aufbau principle)
"Aufbau" என்பது ஜெர்மன் வார்த்தை — அதன் பொருள் "கட்டியெழுப்பு" (building-up). இலத்திரன்கள் (electrons) குறைந்த சக்தி (lowest energy) உள்ள ஓபிற்றலில் (orbital) முதலில் நிரப்பப்படுகின்றன, பிறகு அடுத்த அதிக சக்தியில் — இப்படியே.
அபாவு தத்துவம்: இலத்திரன்கள் குறைந்த சக்தி உள்ள ஓபிற்றல் தொடங்கி நிரப்பப்படுகின்றன. வரிசை: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p. ஓரே சக்தி உள்ள ஓபிற்றல்கள் (degenerate) எங்கிருந்து தொடங்கினாலும் சரி.
பொதுவான தவறு (Common Mistake)
பலர் "3d 4s-க்கு முன்னால் வருகிறது, ஏனென்றால் 3 < 4" என்று நினைக்கிறார்கள். தவறு (wrong).
4s ஓபிற்றலின் சக்தி (energy) 3d-ஐ விட குறைவு (lower). அதனால் 4s முதலில் நிரப்பப்படுகிறது.
(n+ℓ விதி — Madelung rule: 4s என்பது n+ℓ = 4+0 = 4. 3d என்பது 3+2 = 5. குறைந்த n+ℓ முதலில்.)
2. பௌலி தவிர்க்கைக் கோட்பாடு (Pauli exclusion principle)
ஓர் ஓபிற்றலில் (orbital) அதிகபட்சம் 2 இலத்திரன்கள் (max 2 electrons) மட்டுமே இருக்க முடியும், அவை எதிர்-சுழற்சி (opposite spin) கொண்டிருக்க வேண்டும் (ஒன்று ↑, மற்றொன்று ↓).
காரணம் (reason): எந்த இரண்டு இலத்திரன்களும் ஒரே 4 சக்திச் சொட்டெண்களைக் (quantum numbers) கொண்டிருக்க முடியாது — (n, ℓ, m_ℓ, m_s). ஒரே ஓபிற்றலில் n, ℓ, m_ℓ சமம் (same), எனவே m_s வேறுபட வேண்டும் (must differ).
3. ஹுண்டின் விதி (Hund's rule)
ஒரே சக்தி உள்ள ஓபிற்றல்கள் (degenerate orbitals, எ.கா. 3 p-ஓபிற்றல்கள்) இருந்தால், இலத்திரன்கள் முதலில் ஒவ்வொன்றிலும் தனித்தனியாக (singly) நிரப்பப்படுகின்றன, பிறகுதான் ஜோடியாக (paired) ஆகின்றன — எல்லாமே ஒரே சுழற்சியில் (same spin).
நினைவாற்றல் உதவி (Memory Hook)
"பஸ் இருக்கைகள் (bus seats)" போல நினையுங்கள். எல்லா இருக்கைகளிலும் முதலில் ஒவ்வொருவராக அமருகிறார்கள், அதன்பின்தான் இரண்டாமவர் வந்து அமருகிறார். காரணம்: இலத்திரன்கள் ஒன்றை ஒன்று விரட்டுகின்றன (mutual repulsion). தனிமை (being alone) — குறைந்த சக்தி (lower energy).
எழுதும் முறை — Step by step
உதாரணம் (Example) 1: சோடியம் — Sodium (Na, Z=11)
11 இலத்திரன்கள் (electrons). அபாவு வரிசையில் (Aufbau order) நிரப்புங்கள்:
1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
மொத்தம் (total) = 2 + 2 + 6 + 1 = 11 ✓
உதாரணம் 2: இரும்பு — Iron (Fe, Z=26)
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
மொத்தம் = 2+2+6+2+6+2+6 = 26 ✓
சுருக்கப்பட்ட வடிவம் (Condensed form): [Ar] 4s² 3d⁶ — Ar-வரை (up to Ar) எல்லாம் ஒரே போன்றதே என்பதால் [Ar] என்று குறுக்கம் (shorthand).
உதாரணம் 3: ஆர்செனிக் — Arsenic (As, Z=33)
[Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p³
தேர்வில் கவனிக்க (Watch out in the exam)
தேர்வில் சில நேரம் (n+ℓ) வரிசையில் (1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d ...) எழுதச் சொல்வார்கள். சில நேரம் (n வரிசையில் — 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ...) எழுதச் சொல்வார்கள். கேள்வியை கவனமாகப் படியுங்கள் (read carefully). மொத்த இலத்திரன் எண் (total electron count) சரியாக இருந்தால் இரண்டும் சரியே.
இலத்திரன் அமைப்பை வரைதல் — Box diagram
ஒவ்வொரு ஓபிற்றலையும் ஒரு பெட்டியாக வரையுங்கள். ஒரு பெட்டியில் இரண்டு இலத்திரன் — ஒன்று ↑, ஒன்று ↓.
N (Z=7):
1s [↑↓] 2s [↑↓] 2p [↑ ][↑ ][↑ ]
O (Z=8):
1s [↑↓] 2s [↑↓] 2p [↑↓][↑ ][↑ ]
N-இல் 3 தனித்த இலத்திரன்கள் — unpaired electrons (ஹுண்ட் விதிப்படி / by Hund's rule). O-இல் 2 தனித்த + 1 ஜோடி (pair).
அயன்களின் இலத்திரன் அமைப்பு (Electron Configuration of Ions)
நேர்-அயன் (cation) உருவாக்கம் — formation: அதிக n உள்ள ஓபிற்றலில் இருந்து (from the orbital with highest n) இலத்திரன் அகற்றப்படுகிறது (is removed).
Fe (Z=26): [Ar] 4s² 3d⁶
Fe²⁺: [Ar] 3d⁶ ← 4s² முதலில் அகற்றப்படுகிறது (removed first), 3d-இலிருந்து அல்ல!
பிரபல தவறு (Famous Mistake)
"4s 3d-க்கு முன் நிரப்பப்பட்டது (filled before), எனவே 3d முதலில் அகற்றப்படும் (will be removed first)" என்று நினைப்பது தவறு (wrong). நிரப்பும் போது (during filling) 4s < 3d (சக்தி / energy). நிரம்பிய பின் (after filled) 4s > 3d (சக்தி). அதனால் முதலில் 4s இலத்திரன் வெளியேறும் (leaves first).
தனித்த இலத்திரன்கள் — Unpaired Electrons — ஏன் முக்கியம் (Why care)?
தனித்த இலத்திரன்கள் (unpaired electrons) கொண்ட அணு / அயன் (atom / ion) காந்தத்தால் இழுக்கப்படும் (paramagnetic).
எல்லா இலத்திரன்களும் ஜோடியாக (all paired) இருந்தால் காந்தத்தால் இழுக்கப்படாது (diamagnetic).
அயன் / அணு
இலத்திரன் அமைப்பு
தனித்த e⁻
இயல்பு
Fe³⁺
[Ar] 3d⁵
5
Paramagnetic
Fe²⁺
[Ar] 3d⁶
4
Paramagnetic
Zn²⁺
[Ar] 3d¹⁰
0
Diamagnetic
Cu²⁺
[Ar] 3d⁹
1
Paramagnetic
தேர்வில் கேட்கப்பட்ட தோரணம் (Asked-in-Exam Pattern)
"எத்தனை தனித்த இலத்திரன்கள் (how many unpaired electrons)?" என்று கேட்பது AL Paper I-இல் சாதாரணம் (common). அமைப்பை எழுதி (write the configuration), பெட்டி வரைபடம் (box diagram) வரைய பழகுங்கள் (practise drawing).
🎯 MCQ பயிற்சி — 10 கேள்விகள் (questions)
விடையைத் தேர்ந்தெடுங்கள் — பிறகு ஒவ்வொரு (5) விருப்பத்திற்கும் ஏன் சரி / தவறு + ஆழமான விளக்கம் (deep explanation) காண்பிக்கப்படும்.
Q1 / 10 ★★★★★
Cr (Z=24) அணுவின் சரியான இலத்திரன் அமைப்பு எது?
(1) [Ar] 4s² 3d⁴
அபாவு வழியில் (by Aufbau) எழுதியது — ஆனால் Cr விதிவிலக்கு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): 3d⁵ அமைப்பு (configuration) பரிமாற்றச் சக்தியை (exchange energy) அதிகரிக்கிறது + கோளச் சமச்சீர் (spherical symmetry). [Ar] 4s¹ 3d⁵ உண்மையில் [Ar] 4s² 3d⁴-ஐ விட குறைந்த சக்தி கொண்டது.
Q2 / 10 ★★★★★
Fe²⁺ அயனில் எத்தனை தனித்த இலத்திரன்கள் (unpaired electrons) உள்ளன?
ஆழமான விளக்கம் (Deep):கவனம்: 4s² முதலில் அகற்றப்படும், 3d-இல் இருந்து அல்ல (4s leaves first, NOT 3d). பெட்டி வரைபடம் (box diagram) வரைந்து சோதிக்கவும்.
Q3 / 10 ★★★★☆
பின்வருவனவற்றில் எது தரை நிலையில் (ground state) சரியான இலத்திரன் அமைப்பல்ல?
(1) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶
Ar (Z=18) — சரி.
(2) 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
Na (Z=11) — சரி.
(3) 1s² 2s² 2p⁵ 3s¹
தவறு. 10 e⁻ — Ne-இன் தரை நிலை 1s²2s²2p⁶. இது தூண்டப்பட்ட (excited) நிலை.
(4) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶
Kr (Z=36) — சரி.
(5) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵
Cr (Z=24) — விதிவிலக்கு, ஆனால் சரியான தரை நிலை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep):தரை நிலை (ground state) = குறைந்த மொத்த சக்தி. ஒரு e⁻ காரணமின்றி உயர் சக்தி ஓபிற்றலில் இருந்தால் — தூண்டப்பட்ட நிலை.
Q4 / 10 ★★★★★
Cu⁺ அயனின் காந்த இயல்பு (magnetic property) என்ன?
(1) Paramagnetic, 1 unpaired e⁻
Cu²⁺ (3d⁹, 1 unpaired). Cu⁺ அல்ல.
(2) Paramagnetic, 2 unpaired e⁻
Cu எந்த அயனிலும் 2 unpaired இல்லை.
(3) Diamagnetic
சரி. Cu (Z=29): [Ar]4s¹3d¹⁰ (விதிவிலக்கு). Cu⁺: [Ar]3d¹⁰. அனைத்தும் ஜோடி → diamagnetic.
(4) Paramagnetic, 4 unpaired e⁻
Cu-இல் இவ்வளவு unpaired இல்லை.
(5) Ferromagnetic
Ferromagnetism திட நிலையில் மட்டும், அயனுக்கு அல்ல.
ஆழமான விளக்கம் (Deep):நினைவில் வையுங்கள்: Cu⁺ = diamagnetic, Cu²⁺ = paramagnetic. இரண்டும் தேர்வில் கேட்கப்படும்.
Q5 / 10 ★★★★☆
தனித்த இலத்திரன்களின் (unpaired e⁻) எண்ணிக்கை அதிகம் எந்த species-இல்?
ஆழமான விளக்கம் (Deep): d⁵ அமைப்பு (Mn²⁺, Fe³⁺) → அதிகபட்ச 5 unpaired. d¹⁰ (Cu⁺, Zn²⁺) → 0.
Q6 / 10 ★★★★☆
O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺ — இவையனைத்தும் isoelectronic (சம இலத்திரன் கொண்ட). எது மிக சிறிய பருமன் (smallest) கொண்டது?
(1) O²⁻
O²⁻ (Z=8) — அதிக e⁻ விரட்டல், பெரிய பருமன்.
(2) F⁻
F⁻ (Z=9) — பெரியது.
(3) Na⁺
Na⁺ (Z=11).
(4) Mg²⁺
Mg²⁺ (Z=12).
(5) Al³⁺
சரி. Al³⁺ (Z=13) — அதிக நியூக்ளியஸ் கட்டுப்பாடு (highest nuclear charge), அதே 10 e⁻-க்கு → சிறிய பருமன்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep):Isoelectronic series: Z அதிகரிக்கும் போது பருமன் குறையும் (size decreases as Z increases). N³⁻ > O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺.
Q7 / 10 ★★★★☆
Cr²⁺ அயனின் (Z of Cr = 24) சரியான இலத்திரன் அமைப்பு எது?
(1) [Ar] 4s² 3d²
Cr⁰-இன் தரை நிலையே [Ar] 4s¹ 3d⁵, [Ar] 4s² 3d⁴ அல்ல. தவறான தொடக்க புள்ளி.
(2) [Ar] 4s¹ 3d³
3+1=4 e⁻ மட்டுமே 3d-இல் என்பது சரி அல்ல. Cr²⁺-இல் 4s வெறுமை + 3d⁴ வேண்டும்.
(3) [Ar] 3d⁴
சரி. Cr⁰ = [Ar] 4s¹ 3d⁵ (22 e⁻). Cr²⁺ = 20 e⁻ → முதலில் 4s¹ அகற்றப்படும், பின் 3d⁵-இல் இருந்து 1 e⁻. மொத்தம் = [Ar] 3d⁴.
(4) [Ar] 3d⁵
d⁵ அப்படியே நிற்கும் என்றால் Cr⁺ ஆகும், Cr²⁺ அல்ல.
(5) [Ar] 4s⁰ 3d⁵
d⁵ அப்படியே நிற்கும் என்றால் Cr⁺ ([Ar] 3d⁵) ஆகும். Cr²⁺-க்கு ஒரு கூடுதல் e⁻ அகற்ற வேண்டும்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep):படிகள் (steps): 1) Cr⁰ = [Ar] 4s¹ 3d⁵ எழுதவும். 2) 4s² muthal akarrappadum, ஆனால் இங்கு 4s-இல் 1 e⁻ மட்டுமே → அதை அகற்று. 3) மீதி 1 e⁻ 3d⁵-இல் இருந்து அகற்று → 3d⁴.
Q8 / 10 ★★★☆☆
பின்வரும் 4 அமைப்புகளில் (configurations) எது நைதரசன் அணுவின் (N, Z=7) தரை நிலை?
(1) 1s² 2s² 2p_x² 2p_y¹
2p_x² 2p_y¹ — ஹுண்ட் (Hund) மீறப்பட்டுள்ளது (violated): 2p_x² ஆவதற்கு முன் 2p_z நிரப்பப்பட வேண்டும்.
(2) 1s² 2s² 2p_x¹ 2p_y¹ 2p_z¹
சரி. மூன்று 2p ஓபிற்றலிலும் ஒவ்வொரு e⁻ — ஹுண்டுக்கு சரி.
ஆழமான விளக்கம் (Deep):பௌலி: ஓர் ஓபிற்றலில் அதிகபட்சம் 2 e⁻ (max 2), எதிர் spin. 1s³, 2s³ போன்றவை சாத்தியமில்லை.
Q10 / 10 ★★★★☆
Mn²⁺ (Mn, Z=25), Fe²⁺, Cu²⁺ — இவற்றில் பெரிய பருமன் (largest radius) எது?
(1) Mn²⁺
சரி. Period 4 d-block-இல் Z அதிகரிக்க பருமன் சிறிது குறையும். Mn²⁺ (Z=25) < Fe²⁺ (Z=26) < Cu²⁺ (Z=29) ⇒ Mn²⁺ மிகப் பெரியது.
(2) Fe²⁺
Z=26 → Mn²⁺ விட சிறியது.
(3) Cu²⁺
Z=29 → மிக சிறியது.
(4) அனைத்தும் சமம் (all equal)
d-block-இல் சிறிய மாற்றம் இருந்தாலும், சமம் அல்ல.
(5) தீர்மானிக்க முடியாது (cannot decide)
கொடுக்கப்பட்ட தரவு போதுமானது.
ஆழமான விளக்கம் (Deep):d-block contraction: d-தொகுப்பில் (d-block) நேர-அயன் பருமன் நெடுக சிறிது குறையும் (d-block cation radius decreases slowly across the period).
📜 கடந்த 5 ஆண்டுகள் தேர்வுக் கேள்விகள் (last 5 years)
PaperZone.lk + Past Papers Wiki இலிருந்து (from). உறுதிப்படுத்தப்பட்ட = கொடுக்கப்பட்ட Paper PDF-இலிருந்து நேரடியாக. பாங்கு (pattern) = அதே வடிவத்தில் கட்டமைக்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு.
2025 · P1 · Q5 (style)பாங்கு (pattern)
³⁷Cl⁻ அயனை உருவாக்கிய நடுநிலை அணுவின் (atom that formed) சரியான இலத்திரன் அமைப்பு என்ன?
[Ne] 3s² 3p⁴
[Ne] 3s² 3p⁵
[Ne] 3s² 3p⁶
[Ar]
1s² 2s² 2p⁶
விடை:(2) [Ne] 3s² 3p⁵. நடுநிலை Cl (Z=17) → [Ne] 3s² 3p⁵. Cl⁻ ஆக மாற e⁻ ஒன்று சேர்த்தால் [Ne] 3s² 3p⁶ = [Ar] அமைப்பு.
2022 · P1 · Q (typical pattern)பாங்கு (pattern)
நிலத்தடி நிலையில் (ground state) தனித்த இலத்திரன்கள் (unpaired e⁻) மிக அதிகம் கொண்ட நடுநிலை அணு (neutral atom) எது?