📝 பயிற்சி
எல்லைத் தெரிவு செய்து, பகுதி I (MCQ) அல்லது பகுதி II (கட்டுரை) பயிற்சி செய்யுங்கள்.
மின்னிரசாயனம் · பகுதி II
அலகு 12 — மின்னிரசாயனம்
1. (அ) மின்வேதியணு (electrochemical cell) என்றால் என்ன? அது செய்யும் ஆற்றல் மாற்றம் யாது? (3)
(ஆ) ஒரு எளிய மின்கலத்தை எவ்வாறு அமைப்பாய்? (2)
(இ) ஒரு கலத்தில் anode, cathode, +/– முனைகளைத் தீர்மானிக்கும் விதிகள். (3)
(ஈ) புற கம்பியில் இலத்திரன் ஓட்டத் திசையும் மரபு மின்னோட்டத் திசையும். (2) (10 புள்ளி)
(ஆ) ஒரு எளிய மின்கலத்தை எவ்வாறு அமைப்பாய்? (2)
(இ) ஒரு கலத்தில் anode, cathode, +/– முனைகளைத் தீர்மானிக்கும் விதிகள். (3)
(ஈ) புற கம்பியில் இலத்திரன் ஓட்டத் திசையும் மரபு மின்னோட்டத் திசையும். (2) (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம்:
- இரசாயன ஆற்றல் → மின்னாற்றல்.
- இரு வேறு உலோகம் + அமிலக் கரைசல் + கம்பி.
- அதிக தாக்கத்திறன் உலோகம் = anode (–), oxidation.
- குறை தாக்கத்திறன் = cathode (+), reduction.
- இலத்திரன்: anode→cathode.
- மரபு மின்னோட்டம்: நேர்மாறு.
(அ) மின்வேதியணு (electrochemical cell): ஒரு தானாக நிகழும் இரசாயனத் தாக்கத்தின் மூலம் மின்சாரத்தை உருவாக்கப் பயன்படும் அமைப்பு. அதில் சேமிக்கப்பட்ட இரசாயன ஆற்றல் (chemical energy) → மின்னாற்றல் (electrical energy) ஆக மாற்றப்படுகிறது.
(ஆ) எளிய கலம்: இரு வேறு உலோகத் தகடுகளை (எ.கா. Zn, Cu) கம்பியால் (ammeter ஊடாக) இணைத்து, அவற்றை ஒரு அமிலக் கரைசலில் (நீர்த்த H₂SO₄) தோய்த்தால் ஒரு எளிய மின்கலம் கிடைக்கும்.
(இ) முனைகளைத் தீர்மானித்தல்:
• தாக்கத்திறன் வரிசையில் மேலே உள்ள (அதிக தாக்கத்திறன்) உலோகம் ஒட்சியேற்றமடைந்து நேர்மின்முனை (anode); இது எதிர்முனை (–).
• கீழே உள்ள உலோகம் ஒட்சிஇறக்கம் நிகழும் எதிர்மின்முனை (cathode); இது நேர்முனை (+).
• Anode-ல் oxidation, cathode-ல் reduction.
(ஈ) இலத்திரன்கள் புற கம்பியில் anode(–) → cathode(+) பாய்கின்றன. மரபு மின்னோட்டம் (conventional current) இதற்கு நேர்மாறாக நேர்முனையிலிருந்து எதிர்முனைக்குக் குறிக்கப்படுகிறது.
(ஆ) எளிய கலம்: இரு வேறு உலோகத் தகடுகளை (எ.கா. Zn, Cu) கம்பியால் (ammeter ஊடாக) இணைத்து, அவற்றை ஒரு அமிலக் கரைசலில் (நீர்த்த H₂SO₄) தோய்த்தால் ஒரு எளிய மின்கலம் கிடைக்கும்.
(இ) முனைகளைத் தீர்மானித்தல்:
• தாக்கத்திறன் வரிசையில் மேலே உள்ள (அதிக தாக்கத்திறன்) உலோகம் ஒட்சியேற்றமடைந்து நேர்மின்முனை (anode); இது எதிர்முனை (–).
• கீழே உள்ள உலோகம் ஒட்சிஇறக்கம் நிகழும் எதிர்மின்முனை (cathode); இது நேர்முனை (+).
• Anode-ல் oxidation, cathode-ல் reduction.
(ஈ) இலத்திரன்கள் புற கம்பியில் anode(–) → cathode(+) பாய்கின்றன. மரபு மின்னோட்டம் (conventional current) இதற்கு நேர்மாறாக நேர்முனையிலிருந்து எதிர்முனைக்குக் குறிக்கப்படுகிறது.
2. துத்தநாகம் (Zn) மற்றும் ஈயம் (Pb) உலோகங்களை நீர்த்த சல்பூரிக் அமிலத்தில் தோய்த்து அமைக்கப்பட்ட மின்கலத்தைக் கருதுக. (தாக்கத்திறன் வரிசை: Zn > Pb)
i. anode, cathode-ஐ அடையாளம் காண்க.
ii. நேர்முனை, எதிர்முனையைக் குறிக்க.
iii. anodic, cathodic அரைத்தாக்கங்களை எழுதுக.
iv. ஒட்சியேற்றம்/ஒட்சிஇறக்கம் எங்கே நிகழ்கிறது?
v. மொத்தக் கலத் தாக்கம்.
vi. மின்முனைகளில் அவதானிக்கக்கூடிய மாற்றங்கள். (10 புள்ளி)
i. anode, cathode-ஐ அடையாளம் காண்க.
ii. நேர்முனை, எதிர்முனையைக் குறிக்க.
iii. anodic, cathodic அரைத்தாக்கங்களை எழுதுக.
iv. ஒட்சியேற்றம்/ஒட்சிஇறக்கம் எங்கே நிகழ்கிறது?
v. மொத்தக் கலத் தாக்கம்.
vi. மின்முனைகளில் அவதானிக்கக்கூடிய மாற்றங்கள். (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம்:
- Zn anode, Pb cathode.
- Zn (–), Pb (+).
- Zn → Zn²⁺ + 2e⁻; 2H⁺ + 2e⁻ → H₂.
- oxidation anode-ல், reduction cathode-ல்.
- Zn + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂.
- Zn கரையும்; Pb-ல் வாயுக் குமிழ்.
i. தாக்கத்திறன் வரிசையில் Zn, Pb-க்கு மேல் இருப்பதால் Zn = நேர்மின்முனை (anode); Pb = எதிர்மின்முனை (cathode).
ii. Zn = எதிர்முனை (–); Pb = நேர்முனை (+).
iii. Anodic (oxidation): Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻
Cathodic (reduction): 2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)
iv. ஒட்சியேற்றம் (oxidation) நேர்மின்முனையில் (Zn); ஒட்சிஇறக்கம் (reduction) எதிர்மின்முனையில் (Pb).
v. மொத்தக் கலத் தாக்கம்: Zn(s) + 2H⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + H₂(g)
vi. அவதானிப்புகள்: Zn தகடு (anode) படிப்படியாகக் கரையும்; Pb தகட்டில் (cathode) ஹைட்ரஜன் வாயுக் குமிழ்கள் வெளிப்படும்; ammeter முள் விலகும் (மின்னோட்டம் ஓடுகிறது).
ii. Zn = எதிர்முனை (–); Pb = நேர்முனை (+).
iii. Anodic (oxidation): Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻
Cathodic (reduction): 2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)
iv. ஒட்சியேற்றம் (oxidation) நேர்மின்முனையில் (Zn); ஒட்சிஇறக்கம் (reduction) எதிர்மின்முனையில் (Pb).
v. மொத்தக் கலத் தாக்கம்: Zn(s) + 2H⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + H₂(g)
vi. அவதானிப்புகள்: Zn தகடு (anode) படிப்படியாகக் கரையும்; Pb தகட்டில் (cathode) ஹைட்ரஜன் வாயுக் குமிழ்கள் வெளிப்படும்; ammeter முள் விலகும் (மின்னோட்டம் ஓடுகிறது).
3. (அ) மின்னாற்பகுப்பு (electrolysis) வரையறை + அது மின்கலத்திலிருந்து எவ்வாறு வேறுபடுகிறது. (3)
(ஆ) மின்பகுளி, மின்பகுளியல்லாதன — வரையறை + தலா 2 உதாரணம். (3)
(இ) திண்ம NaCl மின்சாரம் கடத்தாது; ஆனால் உருகிய / நீர்க் NaCl கடத்தும் — ஏன்? (4) (10 புள்ளி)
(ஆ) மின்பகுளி, மின்பகுளியல்லாதன — வரையறை + தலா 2 உதாரணம். (3)
(இ) திண்ம NaCl மின்சாரம் கடத்தாது; ஆனால் உருகிய / நீர்க் NaCl கடத்தும் — ஏன்? (4) (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம்:
- Electrolysis = மின்சாரம் → இரசாயன மாற்றம்.
- மின்கலம் நேர்மாறு (இரசாயனம்→மின்).
- Electrolyte = நகரும் அயனிகள்.
- உதாரணங்கள்.
- திண்மத்தில் அயனிகள் கட்டுண்டுள்ளன.
- உருகியோ கரைந்தோ அயனிகள் நகரும்.
(அ) மின்னாற்பகுப்பு (electrolysis): மின்சாரத்தைக் கடத்தும் ஒரு கரைசல்/திரவத்தின் ஊடாக மின்சாரத்தைச் செலுத்தி, பொதுவாகத் தானாக நிகழாத ஒரு இரசாயன மாற்றத்தை விசையாக நிகழ்த்துதல். வேறுபாடு: மின்கலத்தில் இரசாயனம் → மின்சாரம் (தானாக); மின்னாற்பகுப்பில் மின்சாரம் → இரசாயன மாற்றம் (வெளி battery தேவை).
(ஆ) மின்பகுளி (electrolyte): நகரும் அயனிகள் கொண்டு மின்சாரத்தைக் கடத்தும் கரைசல்/திரவம். உதா: NaCl(aq), அமிலமயமாக்கப்பட்ட நீர், உருகிய NaCl, HCl(aq).
மின்பகுளியல்லாதன (non-electrolyte): அயனிகள் இல்லாததால் கடத்தாதன. உதா: தூய நீர், manneண்ணெய் (kerosene), petrol, ethanol.
(இ) திண்ம அயனிப் படிகத்தில் எதிரெதிர் அயனிகள் வலுவான கவர்ச்சியால் கட்டுண்டு கிடப்பதால் நகரும் அயனிகள் இல்லை — எனவே கடத்தாது. ஆனால் NaCl உருகியபோது அல்லது நீரில் கரைந்தபோது Na⁺, Cl⁻ அயனிகள் விடுபட்டு நகர்வுத் தன்மை பெறுகின்றன — எனவே மின்சாரத்தைக் கடத்துகின்றன.
(ஆ) மின்பகுளி (electrolyte): நகரும் அயனிகள் கொண்டு மின்சாரத்தைக் கடத்தும் கரைசல்/திரவம். உதா: NaCl(aq), அமிலமயமாக்கப்பட்ட நீர், உருகிய NaCl, HCl(aq).
மின்பகுளியல்லாதன (non-electrolyte): அயனிகள் இல்லாததால் கடத்தாதன. உதா: தூய நீர், manneண்ணெய் (kerosene), petrol, ethanol.
(இ) திண்ம அயனிப் படிகத்தில் எதிரெதிர் அயனிகள் வலுவான கவர்ச்சியால் கட்டுண்டு கிடப்பதால் நகரும் அயனிகள் இல்லை — எனவே கடத்தாது. ஆனால் NaCl உருகியபோது அல்லது நீரில் கரைந்தபோது Na⁺, Cl⁻ அயனிகள் விடுபட்டு நகர்வுத் தன்மை பெறுகின்றன — எனவே மின்சாரத்தைக் கடத்துகின்றன.
4. (அ) உருகிய NaCl-ஐ carbon மின்முனைகளால் மின்னாற்பகுக்கையில் இரு மின்முனைகளிலும் நிகழும் தாக்கங்கள் + விளைபொருள்கள். (4)
(ஆ) நீர்க் NaCl கரைசலை மின்னாற்பகுக்கையில் விளைபொருள்கள் வேறுபடுவது ஏன்? இரு மின்முனைத் தாக்கங்களும் எழுதுக. (4)
(இ) நீர்க்கரைசலில் எந்த அயனி வெளிப்படும் என்பதை எது தீர்மானிக்கிறது? (2) (10 புள்ளி)
(ஆ) நீர்க் NaCl கரைசலை மின்னாற்பகுக்கையில் விளைபொருள்கள் வேறுபடுவது ஏன்? இரு மின்முனைத் தாக்கங்களும் எழுதுக. (4)
(இ) நீர்க்கரைசலில் எந்த அயனி வெளிப்படும் என்பதை எது தீர்மானிக்கிறது? (2) (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம்:
- உருகிய: Na⁺+e⁻→Na; 2Cl⁻→Cl₂+2e⁻.
- நீர்க்: H⁺ (Na-க்குக் கீழே) reduce → H₂.
- anode-ல் Cl₂; NaOH எஞ்சும்.
- நீர் H⁺, OH⁻ தருகிறது.
- தாக்கத்திறன் வரிசை தீர்மானிக்கிறது.
(அ) உருகிய NaCl (Na⁺, Cl⁻ மட்டுமே):
• cathode (–): Na⁺(l) + e⁻ → Na(l) — சோடியம் உலோகம் உருவாகும்.
• anode (+): 2Cl⁻(l) → Cl₂(g) + 2e⁻ — குளோரின் வாயு வெளிப்படும்.
• மொத்தம்: 2Na⁺(l) + 2Cl⁻(l) → 2Na(l) + Cl₂(g). (Downs கலம்.)
(ஆ) நீர்க் NaCl கரைசல்: கரைசலில் Na⁺, Cl⁻-உடன், நீரின் சொற்ப அயனியாக்கத்தால் H⁺, OH⁻-ம் உள்ளன.
• cathode (–): H, Na-க்குக் கீழே என்பதால் H⁺ reduce ஆகும் — 2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g). எனவே சோடியத்துக்குப் பதிலாக H₂.
• anode (+): 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ — Cl₂ வெளிப்படும்.
• Na⁺, OH⁻ எஞ்சி கரைசலில் NaOH உருவாகும்.
(இ) நீர் இருப்பதால் கரைசலில் கூடுதலாக H⁺, OH⁻ அயனிகள் சேர்கின்றன; தாக்கத்திறன் வரிசையில் எந்த அயனி எளிதில் வெளிப்படும் என்பதையே விளைபொருளைத் தீர்மானிக்கிறது (cathode-ல் கீழே உள்ள தனிமத்தின் அயனி reduce ஆகும்).
• cathode (–): Na⁺(l) + e⁻ → Na(l) — சோடியம் உலோகம் உருவாகும்.
• anode (+): 2Cl⁻(l) → Cl₂(g) + 2e⁻ — குளோரின் வாயு வெளிப்படும்.
• மொத்தம்: 2Na⁺(l) + 2Cl⁻(l) → 2Na(l) + Cl₂(g). (Downs கலம்.)
(ஆ) நீர்க் NaCl கரைசல்: கரைசலில் Na⁺, Cl⁻-உடன், நீரின் சொற்ப அயனியாக்கத்தால் H⁺, OH⁻-ம் உள்ளன.
• cathode (–): H, Na-க்குக் கீழே என்பதால் H⁺ reduce ஆகும் — 2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g). எனவே சோடியத்துக்குப் பதிலாக H₂.
• anode (+): 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ — Cl₂ வெளிப்படும்.
• Na⁺, OH⁻ எஞ்சி கரைசலில் NaOH உருவாகும்.
(இ) நீர் இருப்பதால் கரைசலில் கூடுதலாக H⁺, OH⁻ அயனிகள் சேர்கின்றன; தாக்கத்திறன் வரிசையில் எந்த அயனி எளிதில் வெளிப்படும் என்பதையே விளைபொருளைத் தீர்மானிக்கிறது (cathode-ல் கீழே உள்ள தனிமத்தின் அயனி reduce ஆகும்).
5. ஒரு இரும்புக் கரண்டியின் மீது செப்பு முலாம் பூச வேண்டும்.
i. மின்முலாம் பூசுதல் (electroplating) வரையறை.
ii. anode, cathode, மின்பகுளி — எவை?
iii. இரு மின்முனைத் தாக்கங்களும் எழுதுக.
iv. தரமான முலாமுக்கான நிபந்தனைகள்.
v. மின்முலாம் பூசுதலின் 2 பயன்கள். (10 புள்ளி)
i. மின்முலாம் பூசுதல் (electroplating) வரையறை.
ii. anode, cathode, மின்பகுளி — எவை?
iii. இரு மின்முனைத் தாக்கங்களும் எழுதுக.
iv. தரமான முலாமுக்கான நிபந்தனைகள்.
v. மின்முலாம் பூசுதலின் 2 பயன்கள். (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம்:
- Electroplating = மெல்லிய உலோகப் படலம் பூசுதல்.
- கரண்டி cathode, செப்புத் தகடு anode, CuSO₄ மின்பகுளி.
- Cu→Cu²⁺+2e⁻ (anode); Cu²⁺+2e⁻→Cu (cathode).
- குறை செறிவு; anode கரைகிறது.
- அழகு, துருப்பிடிப்புத் தடை.
i. மின்முலாம் பூசுதல் (electroplating): மின்னாற்பகுப்பைப் பயன்படுத்தி ஒரு பரப்பின் மீது ஒரு மெல்லிய உலோகப் படலத்தைப் படியச் செய்தல்.
ii. cathode (–): பூசப்படும் இரும்புக் கரண்டி. anode (+): பூசும் உலோகமான செப்புத் தகடு. மின்பகுளி: செப்பு சல்பேட் கரைசல் (CuSO₄ aq).
iii. anode: Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (செப்பு anode கரைகிறது).
cathode: Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (கரண்டியின் மீது செப்பு படிகிறது).
iv. தரமான முலாம்: பூசப்படும் பொருளை cathode-ஆகவும், பூசும் உலோகத் தகட்டை anode-ஆகவும், அந்த உலோகத்தின் உப்புக் கரைசலை மின்பகுளியாகவும் பயன்படுத்த வேண்டும். மின்பகுளியின் செறிவு குறைவாக இருந்தால் தாக்க வேகம் குறைந்து முலாம் சீராகப் படியும்.
v. பயன்கள்: (1) கவர்ச்சிநிறம்/பளபளப்புக்கு (நகை, vase, door lock); (2) துருப்பிடிப்புத் தடை, வேதி-மந்தம் (எஃகில் chromium/nickel; இரும்பில் tin).
ii. cathode (–): பூசப்படும் இரும்புக் கரண்டி. anode (+): பூசும் உலோகமான செப்புத் தகடு. மின்பகுளி: செப்பு சல்பேட் கரைசல் (CuSO₄ aq).
iii. anode: Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (செப்பு anode கரைகிறது).
cathode: Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (கரண்டியின் மீது செப்பு படிகிறது).
iv. தரமான முலாம்: பூசப்படும் பொருளை cathode-ஆகவும், பூசும் உலோகத் தகட்டை anode-ஆகவும், அந்த உலோகத்தின் உப்புக் கரைசலை மின்பகுளியாகவும் பயன்படுத்த வேண்டும். மின்பகுளியின் செறிவு குறைவாக இருந்தால் தாக்க வேகம் குறைந்து முலாம் சீராகப் படியும்.
v. பயன்கள்: (1) கவர்ச்சிநிறம்/பளபளப்புக்கு (நகை, vase, door lock); (2) துருப்பிடிப்புத் தடை, வேதி-மந்தம் (எஃகில் chromium/nickel; இரும்பில் tin).
6. (அ) துருப்பிடித்தல் (rusting) வரையறை + அதற்கு அவசியமான நிபந்தனைகள் (சோதனை விளக்கத்துடன்). (4)
(ஆ) துருப்பிடித்தல் ஒரு மின்னிரசாயன நிகழ்வு — anodic + cathodic தாக்கங்களுடன் விளக்குக; துருவின் சூத்திரம். (3)
(இ) துருப்பிடித்தலைத் தடுக்கும் 3 முறைகள். (3) (10 புள்ளி)
(ஆ) துருப்பிடித்தல் ஒரு மின்னிரசாயன நிகழ்வு — anodic + cathodic தாக்கங்களுடன் விளக்குக; துருவின் சூத்திரம். (3)
(இ) துருப்பிடித்தலைத் தடுக்கும் 3 முறைகள். (3) (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம்:
- Rusting = இரும்பு/எஃகு அரிப்பு.
- ஒட்சிசன் + நீர் அவசியம் (boiling+oil, CaCl₂ சோதனைகள்).
- Fe→Fe²⁺+2e⁻ (anode).
- 2H₂O+O₂+4e⁻→4OH⁻ (cathode).
- துரு = Fe₂O₃·xH₂O.
- வண்ணப்பூச்சு, tin/Zn முலாம், பலியீட்டுப் பாதுகாப்பு.
(அ) துருப்பிடித்தல் (rusting): இரும்பு/எஃகு காற்றுக்கு வெளிப்பட்டு அரிக்கப்படுவது.
நிபந்தனைகள் — ஒட்சிசன் (காற்று) + நீர் இரண்டும் அவசியம்:
• கொதிக்கவைத்த நீர் + எண்ணெய்ப் படலம் (காற்றில்லை) → ஆணி துருப்பிடிக்கவில்லை; சாதாரண நீர் (காற்றுள்ளது) → துருப்பிடித்தது ⇒ காற்று அவசியம். இரும்புக் கம்பிக் கட்டி சோதனையில் நீர்மட்டம் காற்றின் 1/5 (= ஒட்சிசன்) உயர்ந்தது ⇒ தேவையானது ஒட்சிசன்.
• நீரற்ற CaCl₂ வைத்த குழாயில் (நீராவியில்லை) ஆணி துருப்பிடிக்கவில்லை ⇒ நீரும் அவசியம்.
(ஆ) மின்னிரசாயன நிகழ்வு: இரும்பு ஒட்சியேறுவது anode தாக்கம்; ஒட்சிசன்+நீர் ஒட்சிஇறக்கமடைவது cathode தாக்கம்.
• anode: Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
• cathode: 2H₂O(l) + O₂(g) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq)
• → Fe(OH)₂; மேற்கொண்டு காற்றுடன் ஒட்சியேறி சிவப்புப்-பழுப்பு நீரேற்ற இரும்பு(III) ஒட்சைட்டு, Fe₂O₃·xH₂O (= துரு) உருவாகிறது.
(இ) தடுப்பு முறைகள்: (1) வண்ணப்பூச்சு/எண்ணெய்/grease பூசுதல் (பாதுகாப்புப் படலம்); (2) தகர/துத்தநாக முலாம் பூசுதல் (galvanizing); (3) பலியீட்டுப் பாதுகாப்பு — அதிக தாக்கத்திறன் உலோகத்தை (Zn/Mg) இணைத்தல்.
நிபந்தனைகள் — ஒட்சிசன் (காற்று) + நீர் இரண்டும் அவசியம்:
• கொதிக்கவைத்த நீர் + எண்ணெய்ப் படலம் (காற்றில்லை) → ஆணி துருப்பிடிக்கவில்லை; சாதாரண நீர் (காற்றுள்ளது) → துருப்பிடித்தது ⇒ காற்று அவசியம். இரும்புக் கம்பிக் கட்டி சோதனையில் நீர்மட்டம் காற்றின் 1/5 (= ஒட்சிசன்) உயர்ந்தது ⇒ தேவையானது ஒட்சிசன்.
• நீரற்ற CaCl₂ வைத்த குழாயில் (நீராவியில்லை) ஆணி துருப்பிடிக்கவில்லை ⇒ நீரும் அவசியம்.
(ஆ) மின்னிரசாயன நிகழ்வு: இரும்பு ஒட்சியேறுவது anode தாக்கம்; ஒட்சிசன்+நீர் ஒட்சிஇறக்கமடைவது cathode தாக்கம்.
• anode: Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
• cathode: 2H₂O(l) + O₂(g) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq)
• → Fe(OH)₂; மேற்கொண்டு காற்றுடன் ஒட்சியேறி சிவப்புப்-பழுப்பு நீரேற்ற இரும்பு(III) ஒட்சைட்டு, Fe₂O₃·xH₂O (= துரு) உருவாகிறது.
(இ) தடுப்பு முறைகள்: (1) வண்ணப்பூச்சு/எண்ணெய்/grease பூசுதல் (பாதுகாப்புப் படலம்); (2) தகர/துத்தநாக முலாம் பூசுதல் (galvanizing); (3) பலியீட்டுப் பாதுகாப்பு — அதிக தாக்கத்திறன் உலோகத்தை (Zn/Mg) இணைத்தல்.
7. (அ) பலியீட்டுப் / எதிர்மின்முனைப் பாதுகாப்பு (sacrificial / cathodic protection) — வரையறை + எவ்வாறு செயல்படுகிறது. (3)
(ஆ) இரும்பு Cu-உடன் தொடர்பில் இருந்தால் வேகமாகவும், Zn/Mg-உடன் இருந்தால் மெதுவாகவும் துருப்பிடிப்பது ஏன்? (3)
(இ) tin முலாமும் galvanizing-ம் கீறப்பட்டால் வேறுபாடு என்ன? காரணம். (4) (10 புள்ளி)
(ஆ) இரும்பு Cu-உடன் தொடர்பில் இருந்தால் வேகமாகவும், Zn/Mg-உடன் இருந்தால் மெதுவாகவும் துருப்பிடிப்பது ஏன்? (3)
(இ) tin முலாமும் galvanizing-ம் கீறப்பட்டால் வேறுபாடு என்ன? காரணம். (4) (10 புள்ளி)
விடைத் திட்டம்:
- Sacrificial = இரும்பை cathode ஆக்கிக் காத்தல்.
- அதிக தாக்கத்திறன் உலோகம் anode ஆகி பலியாகும்.
- Cu கீழே → இரும்பு anode → வேகம்.
- Zn/Mg மேலே → இரும்பு cathode → பாதுகாப்பு.
- tin கீறல் → இரும்பு துரு; Zn கீறல் → துருப்பிடிக்காது.
- தாக்கத்திறன் வரிசை வேறுபாடு.
(அ) பலியீட்டுப் பாதுகாப்பு: இரும்பை ஒரு மின்கலத்தின் எதிர்மின்முனையாக (cathode) ஆக்கி அரிப்பிலிருந்து பாதுகாத்தல். இரும்பை விட அதிக தாக்கத்திறன் கொண்ட உலோகத்தை (Zn, Mg) இரும்புடன் தொடர்பில் வைத்தால் அந்த உலோகமே anode ஆகி "பலியாகி" அரிக்கப்படும்; இரும்பு பாதுகாக்கப்படும். (எ.கா. galvanized கூரைத் தகடு; கப்பல் உடலில் Zn/Mg கட்டிகள்.)
(ஆ) தாக்கத்திறன் வரிசையில் Cu, இரும்புக்குக் கீழே. எனவே Cu-உடன் தொடர்பில் இரும்பே anode ஆகி (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻) இன்னும் வேகமாக அரிக்கப்படும். ஆனால் Zn/Mg இரும்புக்கு மேலே — அவையே anode ஆகி பலியாவதால் இரும்பு cathode ஆகிப் பாதுகாக்கப்படும், அரிப்பு மெதுவாகும்.
(இ) tin முலாம் கீறப்பட்டால்: tin (Sn) இரும்புக்குக் கீழே என்பதால், கீறலில் வெளிப்படும் இரும்பே anode ஆகி வேகமாகத் துருப்பிடிக்கும். galvanized (Zn) இரும்பு கீறப்பட்டாலும்: Zn இரும்புக்கு மேலே என்பதால் Zn-ஏ anode ஆகி பலியாகும்; இரும்பு cathode ஆகிக் காக்கப்படும் — எனவே துருப்பிடிக்காது. இதுவே galvanizing-ன் சிறப்பு.
(ஆ) தாக்கத்திறன் வரிசையில் Cu, இரும்புக்குக் கீழே. எனவே Cu-உடன் தொடர்பில் இரும்பே anode ஆகி (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻) இன்னும் வேகமாக அரிக்கப்படும். ஆனால் Zn/Mg இரும்புக்கு மேலே — அவையே anode ஆகி பலியாவதால் இரும்பு cathode ஆகிப் பாதுகாக்கப்படும், அரிப்பு மெதுவாகும்.
(இ) tin முலாம் கீறப்பட்டால்: tin (Sn) இரும்புக்குக் கீழே என்பதால், கீறலில் வெளிப்படும் இரும்பே anode ஆகி வேகமாகத் துருப்பிடிக்கும். galvanized (Zn) இரும்பு கீறப்பட்டாலும்: Zn இரும்புக்கு மேலே என்பதால் Zn-ஏ anode ஆகி பலியாகும்; இரும்பு cathode ஆகிக் காக்கப்படும் — எனவே துருப்பிடிக்காது. இதுவே galvanizing-ன் சிறப்பு.