చదవడానికి టెక్స్ట్‌బుక్ టాస్క్ లాబొరేటరీ ప్రాక్టికల్ సైంటిఫిక్ కథలు
కొనసాగింపు. నం. 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3,
4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22/2003
§ 5.3 పదార్ధం
స్ఫటికాకార స్థితిలో
(కొనసాగింపు)
ప్రయోగశాల పరిశోధన
1. స్ఫటికాకార ఇనుములో ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరం యొక్క నిర్ణయం.
ఈ ప్రయోగాత్మక పనిలో, మీరు మెటల్ సాంద్రత యొక్క నిర్ణయంతో సుపరిచితులు అవుతారు - చాలా ముఖ్యమైన లక్షణం, మీరు నిర్ధారించగల కృతజ్ఞతలు, ఉదాహరణకు, లోహ ఉత్పత్తి యొక్క కూర్పు మరియు తయారీ సమయం.
"యురేకా!" అనే ఆశ్చర్యార్థకం ఎప్పుడు మరియు ఎవరి నుండి వచ్చింది? పురాతన గ్రీకు శాస్త్రవేత్త ఆర్కిమెడిస్ సుమారు 287 BCలో సిరక్యూస్ (సిసిలీ ద్వీపం) లో జన్మించాడు. ఇ. మరియు 2వ ప్యూనిక్ యుద్ధంలో నగరాన్ని స్వాధీనం చేసుకునే సమయంలో రోమన్ సైనికుడు చంపబడ్డాడు. ఆర్కిమెడిస్ చివరి మాటలు: "నా చిత్రాలను తాకవద్దు." ఆర్కిమెడిస్ ఈ పదబంధానికి ఘనత వహించాడు: "నాకు నిలబడటానికి స్థలం ఇవ్వండి మరియు నేను భూమిని కదిలిస్తాను." సిరాకుసన్ పాలకుడు హిరో స్నానం చేస్తున్నప్పుడు అతని బలి కిరీటంలో బంగారం మరియు వెండి మొత్తాన్ని నిర్ణయించే సమస్యకు ఆర్కిమెడిస్ ఒక పరిష్కారాన్ని కనుగొన్నాడు. అతను “యురేకా!” అని అరుస్తూ నగ్నంగా ఇంటికి పరిగెత్తాడు, అంటే “కనుగొంది!” కిరీటంలో అవసరమైన దానికంటే ఎక్కువ వెండి ఉందని ఆర్కిమెడిస్ ఎలా నిరూపించాడో అత్యంత సాధారణ పరంగా చెప్పడానికి ప్రయత్నించండి.
మీరు నిజమైన శాస్త్రీయ అధ్యయనం కోసం ఉన్నారు!
పనిని 2-4 మంది వ్యక్తుల చిన్న సమూహం నిర్వహిస్తుంది. ఉద్యోగ వివరణను జాగ్రత్తగా చదవండి, వివరణాత్మక ప్రయోగాత్మక ప్రణాళికను రూపొందించండి (లోహ నమూనా మరియు కొలిచే గాజుతో అందుబాటులో ఉంది) మరియు బాధ్యతలను ముందుగా కేటాయించండి (ఎవరు ఏమి చేస్తారు).
ఈ ప్రయోగం లోహం యొక్క సాంద్రతను నిర్ణయించడాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది అవోగాడ్రో సంఖ్యను ఉపయోగించి, ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరాన్ని లెక్కించడానికి అనుమతిస్తుంది, అనగా, ఒక స్ఫటికం లేదా అణువులోని అణువుల కేంద్రకాల మధ్య దూరం. ఈ దూరం ఈ పదార్ధం యొక్క స్థిరమైన లక్షణాలలో ఒకటి.
అణువులు మరియు అణువుల పరిమాణాలు వేర్వేరు యూనిట్లలో వ్యక్తీకరించబడతాయి: సెంటీమీటర్లు (సెం.మీ), నానోమీటర్లు
(1 nm = 1 10 –9 m) మరియు పికోమీటర్లు (1 pm = 1 10 –12 m). గతంలో, నాన్-సిస్టమిక్ పొడవు యొక్క యూనిట్, ఆంగ్‌స్ట్రోమ్ విస్తృతంగా ఉపయోగించబడింది.
మెటల్ ముక్క (ఇనుము, రాగి, అల్యూమినియం, సీసం) తీసుకోండి, ఉదాహరణకు, ఒక పెద్ద బేరింగ్ నుండి ఒక ఇనుప బంతి. మీరు మందపాటి ఇనుప గోరును ఉపయోగించవచ్చు, మొదట దాని తలను కత్తిరించి సిలిండర్ చేయడానికి పాయింట్ చేయవచ్చు. బరువు ద్వారా తీసుకున్న లోహం యొక్క ద్రవ్యరాశిని నిర్ణయించండి.
అదే మెటల్ యొక్క కొలిచిన ద్రవ్యరాశి యొక్క పరిమాణాన్ని నిర్ణయించండి. ఇప్పటికే ఉన్న లోహం సాధారణ రేఖాగణిత ఆకృతిని కలిగి ఉంటే - ఒక క్యూబ్, బాల్, సిలిండర్ లేదా ఇతర, పాలకుడు లేదా కాలిపర్‌తో దాని కొలతలు కొలవండి. గణిత పరిజ్ఞానాన్ని ఉపయోగించి, వర్క్‌పీస్ వాల్యూమ్‌ను లెక్కించండి.
మీరు పెద్ద కారు గింజ లేదా స్క్రూ లేదా సీసం కేబుల్ braid యొక్క భాగాన్ని తీసుకోవచ్చు. లోహాన్ని ఒక ముక్క రూపంలో తీసుకోవలసిన అవసరం లేదు, మీరు కొన్ని గోర్లు, చిన్న బంతులు, షాట్ మొదలైనవాటిని తీసుకోవచ్చు. మీరు సక్రమంగా లేని ఆకారం లేదా చిన్న ముక్కలు (బంతులు, మరలు, గింజలు, గోర్లు, కాగితపు క్లిప్‌లు మొదలైనవి, ఒక లోహంతో తయారు చేయబడి, మిశ్రమం కాదు), తెలిసిన ద్రవ్యరాశి కలిగిన లోహం యొక్క పరిమాణాన్ని నిర్ణయించడానికి మీరే ఒక మార్గాన్ని ప్రతిపాదించాలి (మీరు ఇప్పటికే కొన్ని లేదా కొన్ని లోహపు ముక్కలను తూకం వేయగలిగారా? ఏమీ కోల్పోకుండా?).
మీరు దీన్ని చేయవచ్చు. కొలిచే సిలిండర్‌లో సగం వరకు నీటితో నింపండి మరియు దాని వాల్యూమ్‌ను రికార్డ్ చేయండి (మరింత ఖచ్చితంగా!). నీరు లోహాన్ని కప్పే వరకు నీటి సిలిండర్‌లో లోహపు ముక్కలను ఉంచండి మరియు ఫలితంగా నీరు మరియు లోహం యొక్క పరిమాణాన్ని రికార్డ్ చేయండి. మెటల్ వాల్యూమ్ ఎంత? ఇది తక్కువ నీరు ఉంటుంది మరియు అది అన్ని మెటల్ కవర్ కాదు అని జరగవచ్చు. అలాంటప్పుడు ఏం చేయాలి? దాని గురించి ఆలోచించు.
మరొక కొలిచే సిలిండర్‌లో ఖచ్చితంగా తెలిసిన నీటిని పోయండి మరియు మెటల్‌ను కవర్ చేయడానికి తగినంత నీటిని సిలిండర్‌లో మెటల్‌తో పోయాలి. రెండు సిలిండర్లలో నీటి స్థాయిల స్థానాలను రికార్డ్ చేయండి. ఇప్పుడు మీరు సిలిండర్‌లోని నీటి పరిమాణాన్ని మెటల్‌తో మరియు నీరు మరియు లోహంతో ఆక్రమించిన వాల్యూమ్‌ను లెక్కించవచ్చు. లోహం యొక్క పరిమాణాన్ని కనుగొని, దాని ద్రవ్యరాశిని తెలుసుకోవడం, దాని సాంద్రతను నిర్ణయించండి.
తరువాత, లోహ పరమాణువుల అవోగాడ్రో సంఖ్యకు అనుగుణంగా ఉండే వాల్యూమ్‌ను లెక్కించండి. ప్రతి అణువుకు వాల్యూమ్‌ను నిర్ణయించండి మరియు ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరాన్ని లెక్కించండి, దానిని అణువును కలిగి ఉన్న క్యూబ్ అంచు పొడవుతో సమం చేయండి.
అంతర్గత దూరాలను నిర్ణయించే ఈ పద్ధతి సుమారుగా ఉంటుందని గుర్తుంచుకోండి. అయినప్పటికీ, ఈ పద్ధతి ద్వారా లెక్కించబడిన లోహ స్ఫటికాలలోని ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరాలు ఇతర పద్ధతుల ద్వారా పొందిన వాటితో సమానంగా ఉంటాయి.
ఇనుముకు బదులుగా, మీరు ఇతర లోహాలను తీసుకోవచ్చు - రాగి, సీసం, బంగారం మరియు వెండి కూడా.
ఒక అణువు యొక్క పరిమాణాన్ని ఎలా నిర్ణయించాలి, ఉదాహరణకు, ఇనుము? Fe యొక్క 1 మోల్ ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉందని మీకు తెలుసా
55.845 గ్రా; ఇనుము యొక్క సాంద్రత గతంలో ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ణయించబడింది. (రిఫరెన్స్ డేటా ప్రకారం, స్ఫటికాకార ఇనుము సాంద్రత = 7.87 g/cm3). 1 మోల్ ఇనుము యొక్క పరిమాణాన్ని గణిద్దాం:55.845 (g)/7.87 (g/cm3) = 7.1 cm3.
ఇనుము యొక్క స్ఫటిక నిర్మాణంలో ఒక పరమాణువు యొక్క ప్రతి భాగానికి వాల్యూమ్‌ను నిర్ధారిద్దాం. దీన్ని చేయడానికి, 1 మోల్ అణువుల (మోలార్ వాల్యూమ్) వాల్యూమ్‌ను అవోగాడ్రో అణువుల సంఖ్యతో విభజించండి:
7.1 (సెం.మీ. 3)/6.02 1023 = 1.18 10 –23 సెం.మీ 3.
ఈ విధంగా, ఒక స్ఫటికంలోని ఇనుప పరమాణువు యొక్క వ్యాసం సుమారుగా 0.000000023 సెం.మీ. పరమాణువుల ఎలక్ట్రాన్ షెల్‌లు చాలా అస్పష్టమైన అంచులతో ఉండే మేఘాలను పోలి ఉంటాయి కాబట్టి, ఫలిత సంఖ్య వివిక్త అణువు యొక్క వ్యాసం కాదు. రసాయన శాస్త్రం మరియు భౌతిక శాస్త్రంపై కఠినమైన శాస్త్రీయ సాహిత్యంలో, "అణు వ్యాసం" లేదా "పరమాణు వ్యాసార్థం" అనే వ్యక్తీకరణలు ఉపయోగించబడవు, కానీ "అంతర్ న్యూక్లియర్ దూరం" అనే పదం మరియు హోదా ఎల్("ఆలే"). ఇనుము పరమాణువు యొక్క వ్యాసం ఎందుకు? డిమరియు దాని అంతర్గత దూరం ఎల్సమానంగా ఉంటాయి, ఇది అంజీర్ నుండి మీకు స్పష్టమవుతుంది. 5.6 రిఫరెన్స్ డేటా ప్రకారం, ఇనుప అణువు యొక్క వ్యాసార్థం 124.1 pm = 1.24 10 -8 సెం.మీ, కాబట్టి ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరం 2.48 10 -8 సెం.మీ.
వివిధ కొలతల యూనిట్లలో స్ఫటికాకార ఇనుములో ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరాన్ని వ్యక్తపరచండి.
2. ఇతర మూలకాల యొక్క ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరాల అధ్యయనం
స్ఫటికాకార స్థితిలో (సాధారణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద) ఉన్న 4వ పీరియడ్ మూలకాల ఉదాహరణను ఉపయోగించి ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరాలలో మార్పును తెలుసుకుందాం:
| మూలకం | వ్యాసార్థం, సెం.మీ | ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరం, సెం.మీ |
|
|---|---|---|---|
| పొటాషియం | TO | 2,27 10 –8 | 4,54 10 –8 |
| కాల్షియం | సా | 1,97 10 –8 | 3,94 10 –8 |
| స్కాండియం | Sc | 1,61 10 –8 | 3,22 10 –8 |
| టైటానియం | టి | 1,44 10 –8 | 2,88 10 –8 |
| వనాడియం | వి | 1,32 10 –8 | 2,64 10 –8 |
| క్రోమియం | Cr | 1,24 10 –8 | 2,48 10 –8 |
| మాంగనీస్ | Mn | 1,24 10 –8 | 2,48 10 –8 |
| ఇనుము | ఫె | 1,24 10 –8 | 2,48 10 –8 |
| కోబాల్ట్ | కో | 1,25 10 –8 | 2,50 10 –8 |
| నికెల్ | ని | 1,24 10 –8 | 2,48 10 –8 |
| రాగి | క్యూ | 1,28 10 –8 | 2,56 10 –8 |
| జింక్ | Zn | 1,33 10 –8 | 2,66 10 –8 |
| గాలియం | గా | 1,22 10 –8 | 2,44 10 –8 |
| జెర్మేనియం | జీ | 1,23 10 –8 | 2,46 10 –8 |
| ఆర్సెనిక్ | వంటి | 1,25 10 –8 | 2,50 10 –8 |
| సెలీనియం | సె | 2,15 10 –8 | 4,30 10 –8 |
పొటాషియం నుండి సెలీనియంకు వెళ్ళేటప్పుడు ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరాలలో మార్పుల గ్రాఫ్‌ను గీయండి. మీరు ఇంటర్న్యూక్లియర్ దూరాలలో మార్పుల కోర్సును వివరించగలిగితే, D.I యొక్క ఆవర్తన మూలకాల నిర్మాణం యొక్క కొన్ని లక్షణాలను మీరు అర్థం చేసుకుంటారు.
భవిష్యత్తులో మీరు వివిధ లోహాల మిశ్రమాలను సిద్ధం చేయవలసి వస్తే, అణువుల వ్యాసార్థంపై సమాచారం మిశ్రమాల లక్షణాలను అంచనా వేయడానికి మీకు సహాయం చేస్తుంది.
మెటల్ మిశ్రమాలు రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ లోహాల (అలాగే లోహాలు మరియు నాన్-లోహాలు) నుండి ఏర్పడిన ఘన వ్యవస్థలు. మిశ్రమ లోహాలు వాటి లోహాలతో పోలిస్తే మెరుగైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. మిశ్రమాల యొక్క ఒక వర్గీకరణ మిశ్రమం తయారు చేసే దశల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది. మిశ్రమంలో ఒక దశ మాత్రమే ఉన్నట్లయితే, అది ఒకే-దశ వ్యవస్థ, లేదా మరొక లోహం యొక్క ఘన పరిష్కారం.
ఘన పరిష్కారాల గురించి కొన్ని మాటలు చెప్పండి. ఏదైనా నిష్పత్తిలో లోహాల పూర్తి పరస్పర ద్రావణీయత చాలా అరుదుగా గమనించబడుతుంది. లక్షణాలలో సారూప్యమైన భాగాలతో ఇది జరగవచ్చు. ఉదాహరణకు, బంగారం మరియు వెండి ఒకదానికొకటి ఏ నిష్పత్తిలోనైనా కరిగిపోతాయి, ఎందుకంటే అవి ఒకే ఉప సమూహంలో ఉంటాయి మరియు వాటి పరమాణువుల పరిమాణాలు దగ్గరగా ఉంటాయి (వరుసగా 1.442 10 –8 మరియు 1.444 10 –8 సెం.మీ.).
ఘన పరిష్కారం
- వివిధ మూలకాల పరమాణువులు సాధారణ క్రిస్టల్ లాటిస్‌లో ఉండే వేరియబుల్ కూర్పు యొక్క దశ. ఘన పరిష్కారాలు ఉన్నాయి ప్రత్యామ్నాయం
మరియు అమలు
.
కరిగిన లోహం యొక్క పరమాణువులు కరిగిన లోహం యొక్క జాలక యొక్క జనావాస ప్రాంతాలలో (నోడ్స్) ఉన్నప్పుడు ప్రత్యామ్నాయ ఘన పరిష్కారం ఏర్పడుతుంది. అటువంటి ద్రావణాలలోని పరమాణువుల వ్యాసార్థం ఒకదానికొకటి 15% కంటే ఎక్కువ భిన్నంగా ఉంటుంది (ఇనుప మిశ్రమాలకు - 8% కంటే ఎక్కువ కాదు). పై లోహాల ద్వారా ఎలాంటి ఘన పరిష్కారాలు ఏర్పడతాయో అంచనా వేయండి.ప్రత్యామ్నాయ ఘన పరిష్కారాల ఏర్పాటుకు మరో ముఖ్యమైన అవసరం ఏమిటంటే, లోహాలు ఎలెక్ట్రోకెమికల్‌గా సమానంగా ఉండాలి, అంటే, అవి వోల్టేజ్ సిరీస్‌లో (మరింత ఖచ్చితంగా, ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ సిరీస్‌లో) ఒకదానికొకటి దూరంగా ఉండకూడదు.
కరిగిన లోహం యొక్క పరమాణువులు క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క జనావాస స్థలాల (నోడ్స్) మధ్య శూన్యాలలో ఉన్న వాస్తవం ఫలితంగా ఒక మధ్యంతర ఘన పరిష్కారం ఏర్పడుతుంది. కరిగే లోహం యొక్క అణువుల పరిమాణం కరిగిపోయే లోహం యొక్క అణువు యొక్క పరిమాణంలో 63% కంటే ఎక్కువ ఉండకూడదు.
నిర్వచనం
ఇనుము- ఆవర్తన పట్టిక యొక్క ఇరవై ఆరవ మూలకం. హోదా - లాటిన్ "ఫెరమ్" నుండి Fe. నాల్గవ కాలం, VIIIB సమూహంలో ఉంది. లోహాలను సూచిస్తుంది. అణు ఛార్జ్ 26.
అల్యూమినియం తర్వాత ప్రపంచంలో అత్యంత సాధారణ లోహం ఇనుము: ఇది భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో 4% (wt.) ఉంటుంది. ఐరన్ వివిధ సమ్మేళనాల రూపంలో కనిపిస్తుంది: ఆక్సైడ్లు, సల్ఫైడ్లు, సిలికేట్లు. ఇనుము దాని స్వేచ్ఛా స్థితిలో ఉల్కలలో మాత్రమే కనిపిస్తుంది.
అత్యంత ముఖ్యమైన ఇనుప ఖనిజాలలో అయస్కాంత ఇనుము ధాతువు Fe 3 O 4 , ఎరుపు ఇనుము ధాతువు Fe 2 O 3 , గోధుమ ఇనుము ధాతువు 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O మరియు స్పార్ ఐరన్ ఓర్ FeCO 3 ఉన్నాయి.
ఇనుము ఒక వెండి (Fig. 1) సాగే లోహం. ఇది ఫోర్జింగ్, రోలింగ్ మరియు ఇతర రకాల మెకానికల్ ప్రాసెసింగ్‌లకు బాగా ఇస్తుంది. ఇనుము యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలు దాని స్వచ్ఛతపై బలంగా ఆధారపడి ఉంటాయి - దానిలోని ఇతర మూలకాల యొక్క చాలా తక్కువ పరిమాణంలో కూడా.
అన్నం. 1. ఇనుము. స్వరూపం.
ఇనుము యొక్క పరమాణు మరియు పరమాణు ద్రవ్యరాశి
పదార్ధం యొక్క సాపేక్ష పరమాణు బరువు(M r) అనేది కార్బన్ అణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి 1/12 కంటే ఇచ్చిన అణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి ఎన్ని రెట్లు ఎక్కువగా ఉందో చూపే సంఖ్య, మరియు ఒక మూలకం యొక్క సాపేక్ష పరమాణు ద్రవ్యరాశి(A r) - ఒక రసాయన మూలకం యొక్క పరమాణువుల సగటు ద్రవ్యరాశి కార్బన్ పరమాణువు ద్రవ్యరాశిలో 1/12 కంటే ఎన్ని రెట్లు ఎక్కువ.
స్వేచ్ఛా స్థితిలో ఇనుము మోనాటమిక్ Fe అణువుల రూపంలో ఉన్నందున, దాని పరమాణు మరియు పరమాణు ద్రవ్యరాశి విలువలు సమానంగా ఉంటాయి. అవి 55.847కి సమానం.
ఇనుము యొక్క అలోట్రోపి మరియు అలోట్రోపిక్ మార్పులు
ఇనుము రెండు స్ఫటికాకార మార్పులను ఏర్పరుస్తుంది: α-ఇనుము మరియు γ-ఇనుము. వాటిలో మొదటిది శరీర-కేంద్రీకృత క్యూబిక్ లాటిస్‌ను కలిగి ఉంటుంది, రెండవది ముఖం-కేంద్రీకృత క్యూబిక్ లాటిస్‌ను కలిగి ఉంటుంది. α-ఇనుము రెండు ఉష్ణోగ్రత పరిధులలో థర్మోడైనమిక్‌గా స్థిరంగా ఉంటుంది: 912 o C కంటే తక్కువ మరియు 1394 o C నుండి ద్రవీభవన స్థానం వరకు. ఇనుము యొక్క ద్రవీభవన స్థానం 1539 ± 5 o C. 912 o C మధ్య మరియు 1394 o C నుండి γ-ఇనుము స్థిరంగా ఉంటుంది.
α- మరియు γ-ఇనుము యొక్క స్థిరత్వం యొక్క ఉష్ణోగ్రత పరిధులు ఉష్ణోగ్రత మార్పులతో రెండు మార్పుల యొక్క గిబ్స్ శక్తిలో మార్పు యొక్క స్వభావం ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి. 912 o C కంటే తక్కువ మరియు 1394 o C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, α-ఇనుము యొక్క గిబ్స్ శక్తి γ-ఇనుము యొక్క గిబ్స్ శక్తి కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు 912 - 1394 o C పరిధిలో ఇది ఎక్కువగా ఉంటుంది.
ఇనుము యొక్క ఐసోటోపులు
ప్రకృతిలో ఇనుము 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe మరియు 57 Fe అనే నాలుగు స్థిరమైన ఐసోటోపుల రూపంలో కనుగొనబడుతుందని తెలుసు. వాటి ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు వరుసగా 54, 56, 57 మరియు 58. ఐరన్ ఐసోటోప్ 54 Fe యొక్క అణువు యొక్క కేంద్రకం ఇరవై ఆరు ప్రోటాన్‌లు మరియు ఇరవై ఎనిమిది న్యూట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటుంది మరియు మిగిలిన ఐసోటోప్‌లు దాని నుండి న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్యలో మాత్రమే భిన్నంగా ఉంటాయి.
45 నుండి 72 వరకు ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలతో ఇనుము యొక్క కృత్రిమ ఐసోటోప్‌లు ఉన్నాయి, అలాగే న్యూక్లియైల 6 ఐసోమెరిక్ స్థితులు ఉన్నాయి. పై ఐసోటోపులలో ఎక్కువ కాలం జీవించినది 2.6 మిలియన్ సంవత్సరాల సగం జీవితంతో 60 Fe.
ఐరన్ అయాన్లు
ఇనుము ఎలక్ట్రాన్ల కక్ష్య పంపిణీని ప్రదర్శించే ఎలక్ట్రానిక్ సూత్రం క్రింది విధంగా ఉంది:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .
రసాయన పరస్పర చర్య ఫలితంగా, ఇనుము దాని వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లను వదులుతుంది, అనగా. వారి దాత, మరియు ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన అయాన్‌గా మారుతుంది:
Fe 0 -2e → Fe 2+ ;
Fe 0 -3e → Fe 3+.
ఇనుము అణువు మరియు అణువు
స్వేచ్ఛా స్థితిలో, ఇనుము మోనోఅటామిక్ Fe అణువుల రూపంలో ఉంటుంది. ఇనుము పరమాణువు మరియు పరమాణువును వర్గీకరించే కొన్ని లక్షణాలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:
ఇనుప మిశ్రమాలు
19వ శతాబ్దం వరకు, ఇనుప మిశ్రమాలు ప్రధానంగా ఉక్కు మరియు తారాగణం అని పిలువబడే కార్బన్‌తో మిశ్రమాలకు ప్రసిద్ధి చెందాయి. అయినప్పటికీ, క్రోమియం, నికెల్ మరియు ఇతర మూలకాలతో కూడిన కొత్త ఇనుము-ఆధారిత మిశ్రమాలు సృష్టించబడ్డాయి. ప్రస్తుతం, ఇనుప మిశ్రమాలను కార్బన్ స్టీల్స్, కాస్ట్ ఐరన్లు, అల్లాయ్ స్టీల్స్ మరియు స్టీల్స్ ప్రత్యేక లక్షణాలతో విభజించారు.
సాంకేతికతలో, ఇనుము మిశ్రమాలను సాధారణంగా ఫెర్రస్ లోహాలు అని పిలుస్తారు మరియు వాటి ఉత్పత్తిని ఫెర్రస్ మెటలర్జీ అంటారు.
సమస్య పరిష్కారానికి ఉదాహరణలు
ఉదాహరణ 1
| వ్యాయామం | పదార్ధం యొక్క మూలక కూర్పు క్రింది విధంగా ఉంది: ఇనుము మూలకం యొక్క ద్రవ్యరాశి భిన్నం 0.7241 (లేదా 72.41%), ఆక్సిజన్ యొక్క ద్రవ్యరాశి భిన్నం 0.2759 (లేదా 27.59%). రసాయన సూత్రాన్ని పొందండి. |
| పరిష్కారం | కూర్పు NX యొక్క అణువులోని మూలకం X యొక్క ద్రవ్యరాశి భిన్నం క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించబడుతుంది: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. అణువులోని ఇనుము పరమాణువుల సంఖ్యను "x" ద్వారా, ఆక్సిజన్ అణువుల సంఖ్యను "y" ద్వారా సూచిస్తాము. ఇనుము మరియు ఆక్సిజన్ మూలకాల యొక్క సంబంధిత సాపేక్ష పరమాణు ద్రవ్యరాశిని కనుగొనండి (మేము D.I. మెండలీవ్ యొక్క ఆవర్తన పట్టిక నుండి తీసుకున్న సాపేక్ష పరమాణు ద్రవ్యరాశి యొక్క విలువలను పూర్తి సంఖ్యలకు రౌండ్ చేస్తాము). Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16. మేము మూలకాల యొక్క శాతాన్ని సంబంధిత సాపేక్ష పరమాణు ద్రవ్యరాశిగా విభజిస్తాము. ఈ విధంగా మనం సమ్మేళనం యొక్క అణువులోని అణువుల సంఖ్య మధ్య సంబంధాన్ని కనుగొంటాము: x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O); x:y = 72.41/56: 27.59/16; x:y = 1.29: 1.84. చిన్న సంఖ్యను ఒకటిగా తీసుకుందాం (అనగా, అన్ని సంఖ్యలను చిన్న సంఖ్య 1.29తో భాగించండి): 1,29/1,29: 1,84/1,29; తత్ఫలితంగా, ఇనుము మరియు ఆక్సిజన్ కలయికకు సరళమైన సూత్రం Fe 2 O 3. |
| సమాధానం | Fe2O3 |
మూర్తి 46. ఒక స్ఫటికంలో కణాలను సంప్రదించడం
స్ఫటికాలను అధ్యయనం చేయడానికి X- కిరణాల ఉపయోగం తరువాతి అంతర్గత నిర్మాణాన్ని స్థాపించడమే కాకుండా, కణాల పరిమాణాలను నిర్ణయించడం కూడా సాధ్యం చేస్తుంది,ఒక క్రిస్టల్ - అణువులు లేదా అయాన్లను ఏర్పరుస్తుంది.
అటువంటి లెక్కలు ఎలా తయారు చేయబడతాయో అర్థం చేసుకోవడానికి, క్రిస్టల్ నిర్మించబడిన కణాలు గోళాకార ఆకారాన్ని కలిగి ఉన్నాయని మరియు ఒకదానితో ఒకటి సంబంధం కలిగి ఉన్నాయని ఊహించుకోండి. ఈ సందర్భంలో, రెండు పొరుగు కణాల కేంద్రాల మధ్య దూరం వాటి వ్యాసార్థాల మొత్తానికి సమానం అని మనం భావించవచ్చు (Fig. 46). కణాలు సాధారణ పరమాణువులు మరియు వాటి మధ్య దూరం కొలుస్తారు ఉంటే, పరమాణువు యొక్క వ్యాసార్థం తద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, స్పష్టంగా కనిపించే సగం దూరం సమానంగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, సోడియం మెటల్ స్ఫటికాల కోసం లాటిస్ స్థిరాంకం అని తెలుసుకోవడం డి 3.84 ఆంగ్‌స్ట్రోమ్‌లకు సమానం, వ్యాసార్థం అని మేము కనుగొన్నాము ఆర్సోడియం పరమాణువు సమానం.
వివిధ అయాన్ల వ్యాసార్థాన్ని నిర్ణయించడం కొంత కష్టం. అయాన్ల పరిమాణాలు ఒకేలా ఉండవు కాబట్టి ఇక్కడ అయాన్ల మధ్య దూరాన్ని సగానికి విభజించడం సాధ్యం కాదు. కానీ అయాన్లలో ఒకదాని వ్యాసార్థం ఉంటే ఆర్ 1 అంటారు, మరొకదాని వ్యాసార్థం ఆర్సాధారణ వ్యవకలనం ద్వారా 2 సులభంగా కనుగొనబడుతుంది:
r 2 = డి - r 1
క్రిస్టల్ లాటిస్ స్థిరాంకాలను ఉపయోగించి వివిధ అయాన్ల వ్యాసార్థాన్ని లెక్కించడానికి, మీరు కనీసం ఒక అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థాన్ని తెలుసుకోవాలి. అప్పుడు అన్ని ఇతర అయాన్ల వ్యాసార్థాన్ని కనుగొనడం కష్టం కాదు.
ఆప్టికల్ పద్ధతులను ఉపయోగించి, ఫ్లోరిన్ అయాన్లు F యొక్క వ్యాసార్థాన్ని చాలా ఖచ్చితంగా గుర్తించడం సాధ్యమైంది - (1.33 A) మరియు ఆక్సిజన్ O - (1.32 A); ఇతర అయాన్ల వ్యాసార్థాన్ని లెక్కించేటప్పుడు ఈ రేడియేలు ప్రారంభ విలువలుగా పనిచేస్తాయి. ఉదాహరణకు, మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ MgO యొక్క లాటిస్ స్థిరాంకం యొక్క నిర్ణయం అది 2.1 ఆంగ్‌స్ట్రోమ్‌లకు సమానమని చూపింది. ఇక్కడ నుండి ఆక్సిజన్ అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థాన్ని తీసివేస్తే, మేము మెగ్నీషియం అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థాన్ని కనుగొంటాము:
2.1 - 1.32 = 0.78 Å
సోడియం ఫ్లోరైడ్ యొక్క లాటిస్ స్థిరాంకం 2.31 Å; ఫ్లోరిన్ అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థం 1.33 ఆంగ్‌స్ట్రోమ్‌లు కాబట్టి, సోడియం అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థం తప్పనిసరిగా దీనికి సమానంగా ఉండాలి:
2.31 -1.33 = 0.98 Å
సోడియం అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థం మరియు సోడియం క్లోరైడ్ యొక్క లాటిస్ స్థిరాంకం తెలుసుకోవడం, క్లోరిన్ అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థాన్ని లెక్కించడం సులభం.
దాదాపు అన్ని పరమాణువులు మరియు అయాన్ల వ్యాసార్థాలు ఈ విధంగా నిర్ణయించబడ్డాయి.
ఈ పరిమాణాల పరిమాణం యొక్క సాధారణ ఆలోచన పట్టికలో ఇవ్వబడిన డేటా ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది. 7.
పట్టిక 7
కొన్ని మూలకాల పరమాణువులు మరియు అయాన్ల వ్యాసార్థం
| మూలకం | పరమాణు వ్యాసార్థం | అయాన్ వ్యాసార్థం | అయాన్ చిహ్నం |
| 1,92 | 0,98 | Na+ | |
| 2,38 | 1,33 | K+ | |
| 2,51 | 1,49 | Rb+ | |
| 2,70 | 1,65 | Cs+ | |
| 1,60 | 0,78 | Mg++ | |
| 1,97 | 1,06 | Ca++ | |
| 2,24 | 1,43 | బా++ | |
| 0,67 | 1,33 | F- | |
| 1,07 | 1,81 | Cl- | |
| 1,19 | 1,96 | బ్ర- | |
| 1,36 | 2,20 | J- | |
| 1,04 | 1,74 | S- |
ఈ డేటా చూపినట్లుగా, లోహాలలో పరమాణువుల వ్యాసార్థం మెటలోయిడ్స్‌లోని అయాన్ల వ్యాసార్థం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, దీనికి విరుద్ధంగా, అయాన్ల వ్యాసార్థం అణువుల వ్యాసార్థం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
స్ఫటికాన్ని ఏర్పరిచే అయాన్ల సాపేక్ష పరిమాణాలు ప్రాదేశిక జాలక నిర్మాణంపై భారీ ప్రభావాన్ని చూపుతాయి. కాబట్టి, ఉదాహరణకు, వాటి రసాయన స్వభావంలో చాలా సారూప్యమైన రెండు - CsCl మరియు NaCl, అయితే, వివిధ రకాల లాటిస్‌లను ఏర్పరుస్తాయి మరియు మొదటి సందర్భంలో, ప్రతి సానుకూల అయాన్ చుట్టూ ఎనిమిది ప్రతికూల అయాన్లు మరియు రెండవది - కేవలం ఆరు మాత్రమే. సీసియం అయాన్ల పరిమాణాలు వాస్తవం ద్వారా ఈ వ్యత్యాసం వివరించబడింది
మరియు సోడియం ఒకేలా ఉండదు. అనేక పరిగణనలు అయాన్లు స్ఫటికంలో ఉండాలని అంగీకరించడానికి బలవంతం చేస్తాయి, తద్వారా ప్రతి చిన్న అయాన్, వీలైతే, దాని చుట్టూ ఉన్న పెద్ద అయాన్ల మధ్య ఖాళీని పూర్తిగా నింపుతుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా; మరో మాటలో చెప్పాలంటే, సానుకూల అయాన్ల కంటే దాదాపు ఎల్లప్పుడూ పెద్దగా ఉండే ప్రతికూల అయాన్లు సానుకూల అయాన్లను వీలైనంత దగ్గరగా చుట్టుముట్టాలి, లేకుంటే వ్యవస్థ అస్థిరంగా ఉంటుంది. Cs + అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థం 1.65 Å, మరియు Na + అయాన్ 0.98 Å మాత్రమే కాబట్టి, మునుపటి దాని చుట్టూ కంటే ఎక్కువ Cl - అయాన్లను ఉంచవచ్చని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది.
ఒక స్ఫటికంలోని ప్రతి సానుకూల అయాన్ చుట్టూ ఉన్న ప్రతికూల అయాన్ల సంఖ్యను ఇచ్చిన జాలక యొక్క సమన్వయ సంఖ్య అంటారు. 2, 3, 4, 6, 8 మరియు 12 అత్యంత సాధారణ సమన్వయ సంఖ్యలు అని వివిధ స్ఫటికాల నిర్మాణంపై అధ్యయనం చూపిస్తుంది.
సమన్వయ సంఖ్య ప్రతికూల అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థానికి సానుకూల అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థం యొక్క నిష్పత్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది: ఈ నిష్పత్తి ఐక్యతకు దగ్గరగా ఉంటే, సమన్వయ సంఖ్య ఎక్కువ. అత్యంత దట్టమైన ప్యాకింగ్ పద్ధతి ప్రకారం స్ఫటికంలో ఉన్న గోళాలుగా అయాన్లను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, సానుకూల మరియు ప్రతికూల అయాన్ల వ్యాసార్థం మధ్య నిర్దిష్ట సమన్వయ సంఖ్యను ఏ నిష్పత్తిలో పొందాలో లెక్కించడం సాధ్యమవుతుంది.
ఇచ్చిన వ్యాసార్థ నిష్పత్తి కోసం సిద్ధాంతపరంగా లెక్కించబడిన అతిపెద్ద సమన్వయ సంఖ్యలు క్రింద ఉన్నాయి.
ఈ పట్టిక నుండి కనుగొనబడిన NaCl మరియు CsCl యొక్క సమన్వయ సంఖ్యలు, ఈ పదార్ధాల స్ఫటికాలలోని అయాన్ల వాస్తవ అమరికకు సరిగ్గా సరిపోతాయని ధృవీకరించడం సులభం.
ఇనుము(lat. ఫెర్రం), Fe, ఆవర్తన పట్టిక యొక్క సమూహం VIII యొక్క రసాయన మూలకం, పరమాణు సంఖ్య 26, పరమాణు ద్రవ్యరాశి 55.847. మూలకం యొక్క లాటిన్ మరియు రష్యన్ పేర్ల యొక్క మూలం స్పష్టంగా స్థాపించబడలేదు. సహజ ఇనుము అనేది ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు 54 (సహజ మిశ్రమంలోని కంటెంట్ బరువు ద్వారా 5.82%), 56 (91.66%), 57 (2.19%) మరియు 58 (0.33%) కలిగిన నాలుగు న్యూక్లైడ్‌ల మిశ్రమం. రెండు బాహ్య ఎలక్ట్రానిక్ పొరల కాన్ఫిగరేషన్ 3s 2 p 6 d 6 4s 2. సాధారణంగా +3 (వాలెన్స్ III) మరియు +2 (వాలెన్సీ II) ఆక్సీకరణ స్థితులలో సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఆక్సీకరణ స్థితులలో ఇనుము అణువులతో కూడిన సమ్మేళనాలు +4, +6 మరియు మరికొన్ని కూడా అంటారు.
మెండలీవ్ యొక్క ఆవర్తన వ్యవస్థలో, ఇనుము VIIIB సమూహంలో చేర్చబడింది. నాల్గవ కాలంలో, ఇనుము కూడా చెందినది, ఈ సమూహంలో ఇనుముతో పాటు, కోబాల్ట్ (Co) మరియు నికెల్ (Ni) కూడా ఉన్నాయి. ఈ మూడు మూలకాలు త్రయాన్ని ఏర్పరుస్తాయి మరియు ఒకే విధమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.
తటస్థ ఇనుము అణువు యొక్క వ్యాసార్థం 0.126 nm, Fe 2+ అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థం 0.080 nm మరియు Fe 3+ అయాన్ 0.067 nm. ఇనుము అణువు యొక్క సీక్వెన్షియల్ అయనీకరణం యొక్క శక్తులు 7.893, 16.18, 30.65, 57, 79 eV. ఎలక్ట్రాన్ అనుబంధం 0.58 eV. పాలింగ్ స్కేల్ ప్రకారం, ఇనుము యొక్క ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీ సుమారు 1.8.
అధిక స్వచ్ఛత కలిగిన ఇనుము మెరిసే వెండి-బూడిద, సాగే లోహం, ఇది వివిధ యాంత్రిక ప్రాసెసింగ్ పద్ధతులకు బాగా ఉపయోగపడుతుంది.
భౌతిక మరియు రసాయన గుణములు:గది ఉష్ణోగ్రత నుండి 917°C వరకు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, అలాగే 1394-1535°C ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో, క్యూబిక్ బాడీ-కేంద్రీకృత లాటిస్‌తో -Fe ఉంటుంది, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద లాటిస్ పరామితి ఉంటుంది. ఎ= 0.286645 nm. 917-1394°C ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ముఖం-కేంద్రీకృత క్యూబిక్ లాటిస్ Tతో -Fe స్థిరంగా ఉంటుంది ( ఎ= 0.36468 nm). గది ఉష్ణోగ్రత నుండి 769 ° C (క్యూరీ పాయింట్ అని పిలవబడే) ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఇనుము బలమైన అయస్కాంత లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది (అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఇనుము ఒక పారా అయస్కాంతంగా ప్రవర్తిస్తుంది); కొన్నిసార్లు పారా అయస్కాంత -Fe క్యూబిక్ బాడీ-కేంద్రీకృత లాటిస్‌తో, 769 నుండి 917°C ఉష్ణోగ్రతల వద్ద స్థిరంగా ఉంటుంది, ఇనుము యొక్క మార్పుగా పరిగణించబడుతుంది మరియు -Fe, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (1394-1535°C) స్థిరంగా ఉంటుంది, దీనిని -Fe అంటారు. సంప్రదాయం ప్రకారం (ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ విశ్లేషణ ఇంకా ఉనికిలో లేనప్పుడు మరియు ఇనుము యొక్క అంతర్గత నిర్మాణం గురించి ఆబ్జెక్టివ్ సమాచారం లేనప్పుడు ఇనుము యొక్క నాలుగు మార్పులు ఉనికి గురించి ఆలోచనలు వచ్చాయి). ద్రవీభవన స్థానం 1535°C, మరిగే స్థానం 2750°C, సాంద్రత 7.87 g/cm 3 . Fe 2+ /Fe 0 జత యొక్క ప్రామాణిక సంభావ్యత 0.447V, Fe 3+ /Fe 2+ జత +0.771V.
200 ° C వరకు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద గాలిలో నిల్వ చేయబడినప్పుడు, ఇనుము క్రమంగా ఆక్సైడ్ యొక్క దట్టమైన చిత్రంతో కప్పబడి ఉంటుంది, ఇది మెటల్ యొక్క మరింత ఆక్సీకరణను నిరోధిస్తుంది. తేమతో కూడిన గాలిలో, ఇనుము తుప్పు యొక్క వదులుగా ఉండే పొరతో కప్పబడి ఉంటుంది, ఇది లోహానికి ఆక్సిజన్ మరియు తేమ మరియు దాని విధ్వంసానికి ప్రాప్యతను నిరోధించదు. రస్ట్ స్థిరమైన రసాయన కూర్పును కలిగి ఉండదు, దాని రసాయన సూత్రాన్ని Fe 2 O 3 xH 2 Oగా వ్రాయవచ్చు.
ఇనుము వేడి చేసినప్పుడు ఆక్సిజన్ (O) తో చర్య జరుపుతుంది. ఇనుము గాలిలో మండినప్పుడు, Fe 2 O 3 ఆక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది మరియు స్వచ్ఛమైన ఆక్సిజన్‌లో ఇనుము మండినప్పుడు, Fe 3 O 4 ఆక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది. ఆక్సిజన్ లేదా గాలి కరిగిన ఇనుము గుండా వెళితే, FeO ఆక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది. సల్ఫర్ (S) మరియు ఇనుప పొడిని వేడి చేసినప్పుడు, సల్ఫైడ్ ఏర్పడుతుంది, దీని యొక్క ఉజ్జాయింపు సూత్రాన్ని FeS అని వ్రాయవచ్చు.
ఇనుము వేడిచేసినప్పుడు హాలోజన్‌లతో చర్య జరుపుతుంది. FeF 3 అస్థిరత లేనిది కాబట్టి, ఇనుము 200-300 ° C ఉష్ణోగ్రతల వరకు ఫ్లోరిన్ (F)కి నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. ఇనుము క్లోరినేషన్ చేసినప్పుడు (సుమారు 200 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద), అస్థిర FeCl 3 ఏర్పడుతుంది. ఇనుము మరియు బ్రోమిన్ (Br) యొక్క పరస్పర చర్య గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద లేదా వేడి చేయడం మరియు పెరిగిన బ్రోమిన్ ఆవిరి పీడనంతో సంభవించినట్లయితే, FeBr 3 ఏర్పడుతుంది. వేడి చేసినప్పుడు, FeCl 3 మరియు, ముఖ్యంగా, FeBr 3 హాలోజన్ నుండి విడిపోయి ఐరన్ (II) హాలైడ్‌లుగా మారతాయి. ఇనుము మరియు అయోడిన్ (I) ప్రతిచర్య చేసినప్పుడు, అయోడైడ్ Fe 3 I 8 ఏర్పడుతుంది.
వేడిచేసినప్పుడు, ఇనుము నైట్రోజన్ (N)తో చర్య జరిపి, ఐరన్ నైట్రైడ్ Fe 3 N, భాస్వరం (P), ఫాస్ఫైడ్‌లు FeP, Fe 2 P మరియు Fe 3 P, కార్బన్ (C)తో, కార్బైడ్ Fe 3 C, సిలికాన్‌తో ఏర్పడుతుంది. (Si), అనేక సిలిసైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది, ఉదాహరణకు FeSi.
అధిక పీడనం వద్ద, లోహ ఇనుము కార్బన్ మోనాక్సైడ్ CO తో చర్య జరుపుతుంది మరియు సాధారణ పరిస్థితులలో ద్రవం, అధిక అస్థిర ఇనుము పెంటాకార్బొనిల్ Fe(CO) 5 ఏర్పడుతుంది. Fe 2 (CO) 9 మరియు Fe 3 (CO) 12 కూర్పుల యొక్క ఐరన్ కార్బొనిల్స్ కూడా అంటారు. ఐరన్ కార్బొనిల్స్ ఆర్గానోయిరాన్ సమ్మేళనాల సంశ్లేషణలో ప్రారంభ పదార్థాలుగా పనిచేస్తాయి, ఇందులో ఫెర్రోసిన్ కూర్పు కూడా ఉంటుంది.
స్వచ్ఛమైన మెటాలిక్ ఇనుము నీటిలో స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు క్షార ద్రావణాలను పలుచన చేస్తుంది. ఐరన్ సాంద్రీకృత సల్ఫ్యూరిక్ మరియు నైట్రిక్ ఆమ్లాలలో కరగదు, ఎందుకంటే బలమైన ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్ దాని ఉపరితలాన్ని నిష్క్రియం చేస్తుంది.
ఇనుము హైడ్రోక్లోరిక్ మరియు పలుచన (సుమారు 20%) సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లాలతో చర్య జరిపి ఇనుము (II) లవణాలను ఏర్పరుస్తుంది:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2
ఇనుము సుమారు 70% సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంతో చర్య జరిపినప్పుడు, ప్రతిచర్య ఇనుము (III) సల్ఫేట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది:
2Fe + 4H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O
ఐరన్ (II) ఆక్సైడ్ FeO బేస్ Fe (OH) 2 దానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది; ఐరన్ (III) ఆక్సైడ్ Fe 2 O 3 బలహీనమైన ఆంఫోటెరిక్, ఇది Fe(OH) 2, Fe(OH) 3 కంటే బలహీనమైన బేస్‌తో సరిపోతుంది, ఇది ఆమ్లాలతో చర్య జరుపుతుంది:
2Fe(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
ఐరన్ (III) హైడ్రాక్సైడ్ Fe(OH) 3 బలహీనమైన యాంఫోటెరిక్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది; ఇది ఆల్కాలిస్ యొక్క సాంద్రీకృత పరిష్కారాలతో మాత్రమే ప్రతిస్పందించగలదు:
Fe(OH) 3 + KOH = K
ఫలితంగా ఇనుము (III) యొక్క హైడ్రాక్సో కాంప్లెక్స్‌లు బలమైన ఆల్కలీన్ ద్రావణాలలో స్థిరంగా ఉంటాయి. ద్రావణాలను నీటితో కరిగించినప్పుడు, అవి నాశనమవుతాయి మరియు ఐరన్ (III) హైడ్రాక్సైడ్ Fe(OH) 3 అవక్షేపించబడతాయి.
ద్రావణాలలో ఐరన్ (III) సమ్మేళనాలు లోహ ఇనుము ద్వారా తగ్గించబడతాయి:
Fe + 2FeCl 3 = 3FeCl 2
ఇనుము (II) లవణాల సజల ద్రావణాలను నిల్వ చేసేటప్పుడు, ఇనుము (II) నుండి ఇనుము (III) వరకు ఆక్సీకరణం గమనించవచ్చు:
4FeCl 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH)Cl 2
సజల ద్రావణాలలో ఇనుము (II) లవణాలలో, మోహర్ ఉప్పు డబుల్ అమ్మోనియం మరియు ఇనుము (II) సల్ఫేట్ (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O.
ఐరన్ (III) పటిక, ఉదాహరణకు, KFe(SO 4) 2 ఐరన్-పొటాషియం అల్యూమ్, (NH 4)Fe(SO 4) 2 ఫెర్రిక్ అమ్మోనియం ఆలమ్, మొదలైన సింగిల్ చార్జ్డ్ కాటయాన్‌లతో డబుల్ సల్ఫేట్‌లను ఏర్పరుస్తుంది.
ఇనుము (III) సమ్మేళనాల ఆల్కలీన్ ద్రావణాలపై వాయు క్లోరిన్ (Cl) లేదా ఓజోన్ పనిచేసినప్పుడు, ఇనుము (VI) ఫెర్రేట్ సమ్మేళనాలు ఏర్పడతాయి, ఉదాహరణకు, పొటాషియం ఫెర్రేట్ (VI) (K): K 2 FeO 4. బలమైన ఆక్సీకరణ ఏజెంట్ల ప్రభావంతో ఇనుము (VIII) సమ్మేళనాల ఉత్పత్తికి సంబంధించిన నివేదికలు ఉన్నాయి.
ద్రావణంలో ఇనుము (III) సమ్మేళనాలను గుర్తించడానికి, థియోసైనేట్ అయాన్లు CNSతో Fe 3+ అయాన్ల గుణాత్మక ప్రతిచర్య ఉపయోగించబడుతుంది. Fe 3+ అయాన్లు CNS అయాన్లతో సంకర్షణ చేసినప్పుడు, ప్రకాశవంతమైన ఎరుపు ఇనుము థియోసైనేట్ Fe(CNS) 3 ఏర్పడుతుంది. Fe 3+ అయాన్లకు మరో కారకం పొటాషియం హెక్సాసియానోఫెరేట్ (II) (K): K 4 (గతంలో ఈ పదార్ధాన్ని పసుపు రక్త ఉప్పు అని పిలిచేవారు). Fe 3+ మరియు 4 అయాన్లు పరస్పర చర్య చేసినప్పుడు, ప్రకాశవంతమైన నీలం అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది.
పొటాషియం హెక్సాసియానోఫెరేట్ (III) (K) K 3 యొక్క ద్రావణం, గతంలో ఎర్ర రక్త ఉప్పు అని పిలుస్తారు, ద్రావణంలో Fe 2+ అయాన్లకు రియాజెంట్‌గా ఉపయోగపడుతుంది. Fe 3+ మరియు 3 అయాన్లు సంకర్షణ చెందుతున్నప్పుడు, Fe 3+ మరియు 4 అయాన్ల పరస్పర చర్య విషయంలో అదే కూర్పు యొక్క ప్రకాశవంతమైన నీలం అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది.
ఇనుము-కార్బన్ మిశ్రమాలు:ఇనుము ప్రధానంగా మిశ్రమాలలో ఉపయోగించబడుతుంది, ప్రధానంగా కార్బన్ (C) మిశ్రమాలు వివిధ కాస్ట్ ఐరన్లు మరియు స్టీల్స్. తారాగణం ఇనుములో, కార్బన్ కంటెంట్ బరువు ద్వారా 2.14% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది (సాధారణంగా 3.5-4% స్థాయిలో), ఉక్కులో కార్బన్ కంటెంట్ తక్కువగా ఉంటుంది (సాధారణంగా 0.8-1% స్థాయిలో ఉంటుంది).
తారాగణం ఇనుము బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులలో ఉత్పత్తి అవుతుంది. బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ అనేది ఒక పెద్ద (30-40 మీటర్ల ఎత్తు వరకు) కత్తిరించబడిన కోన్, లోపల బోలుగా ఉంటుంది. బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ యొక్క లోపలి గోడలు వక్రీభవన ఇటుకలతో కప్పబడి ఉంటాయి, రాతి యొక్క మందం అనేక మీటర్లు. పై నుండి, సుసంపన్నమైన (వ్యర్థ రాళ్ల నుండి విముక్తి పొందిన) ఇనుప ఖనిజం, కోక్‌ను తగ్గించడం (కోకింగ్‌కు గురైన బొగ్గు యొక్క ప్రత్యేక గ్రేడ్‌లు - గాలి యాక్సెస్ లేకుండా సుమారు 1000 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద వేడి చేయబడుతుంది), అలాగే కరిగించే పదార్థాలు (సున్నపురాయి మరియు ఇతరులు) కరిగించిన లోహపు మలినాలు స్లాగ్ నుండి ట్రాలీలతో విభజనను లోడ్ చేస్తారు. బ్లాస్ట్ (స్వచ్ఛమైన ఆక్సిజన్ (O) లేదా ఆక్సిజన్ (O)తో సమృద్ధిగా ఉన్న గాలి) దిగువ నుండి బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్‌లోకి అందించబడుతుంది. బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్‌లోకి లోడ్ చేయబడిన పదార్థాలు తగ్గించబడినందున, వాటి ఉష్ణోగ్రత 1200-1300 ° C వరకు పెరుగుతుంది. ప్రధానంగా కోక్ C మరియు CO భాగస్వామ్యంతో సంభవించే తగ్గింపు ప్రతిచర్యల ఫలితంగా:
Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO;
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2
మెటాలిక్ ఇనుము కనిపిస్తుంది, ఇది కార్బన్ (C) తో సంతృప్తమవుతుంది మరియు క్రిందికి ప్రవహిస్తుంది.
ఈ కరుగు క్రమానుగతంగా బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ నుండి ప్రత్యేక రంధ్రం పంజరం ద్వారా విడుదల చేయబడుతుంది మరియు కరుగు ప్రత్యేక రూపాల్లో పటిష్టం చేయడానికి అనుమతించబడుతుంది. తారాగణం ఇనుము తెల్లగా ఉంటుంది, పిగ్ ఐరన్ అని పిలవబడేది (ఇది ఉక్కును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది) మరియు బూడిద రంగు లేదా తారాగణం ఇనుము. తెల్లని తారాగణం ఇనుము ఇనుములో కార్బన్ (C) యొక్క ఘన పరిష్కారం. బూడిద తారాగణం ఇనుము యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చర్లో, గ్రాఫైట్ యొక్క మైక్రోక్రిస్టల్స్ వేరు చేయవచ్చు. గ్రాఫైట్ ఉనికి కారణంగా, బూడిద కాస్ట్ ఇనుము తెల్ల కాగితంపై ఒక గుర్తును వదిలివేస్తుంది.
తారాగణం ఇనుము పెళుసుగా ఉంటుంది మరియు ప్రభావితమైనప్పుడు విరిగిపోతుంది, కాబట్టి స్ప్రింగ్‌లు, లీఫ్ స్ప్రింగ్‌లు లేదా వంగడానికి అవసరమైన ఏవైనా ఉత్పత్తులను తయారు చేయడం సాధ్యం కాదు.
ఘన తారాగణం ఇనుము కరిగిన తారాగణం ఇనుము కంటే తేలికైనది, కాబట్టి అది ఘనీభవించినప్పుడు, అది సంకోచించదు (లోహాలు మరియు మిశ్రమాలను పటిష్టం చేసేటప్పుడు సాధారణంగా ఉంటుంది), కానీ విస్తరిస్తుంది. ఈ లక్షణం కాస్ట్ ఇనుము నుండి వివిధ కాస్టింగ్‌లను తయారు చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది, కళాత్మక కాస్టింగ్ కోసం ఒక పదార్థంగా ఉపయోగించడం.
కాస్ట్ ఇనుములో కార్బన్ కంటెంట్ (C) 1.0-1.5% కు తగ్గించబడితే, అప్పుడు ఉక్కు ఏర్పడుతుంది. స్టీల్స్ కార్బన్ కావచ్చు (అటువంటి స్టీల్‌లలో Fe మరియు C మినహా ఇతర భాగాలు లేవు) మరియు మిశ్రమంగా ఉంటాయి (అటువంటి స్టీల్‌లలో క్రోమియం (Cr), నికెల్ (Ni), మాలిబ్డినం (Mo), కోబాల్ట్ (Co) మరియు మెకానికల్ మరియు మెరుగుపరిచే ఇతర లోహాలు ఉంటాయి. ఉక్కు యొక్క ఇతర లక్షణాలు).
ఆక్సిజన్ కన్వర్టర్, ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ లేదా ఓపెన్ హార్త్ ఫర్నేస్‌లలో కాస్ట్ ఇనుము మరియు మెటల్ స్క్రాప్‌లను ప్రాసెస్ చేయడం ద్వారా స్టీల్స్ ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. అటువంటి ప్రాసెసింగ్‌తో, మిశ్రమంలోని కార్బన్ (సి) కంటెంట్ అవసరమైన స్థాయికి తగ్గించబడుతుంది, అదనపు కార్బన్ (సి) కాలిపోతుంది.
ఉక్కు యొక్క భౌతిక లక్షణాలు తారాగణం ఇనుము యొక్క లక్షణాల నుండి గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి: ఉక్కు సాగేది, ఇది నకిలీ మరియు చుట్టబడుతుంది. ఉక్కు, తారాగణం ఇనుము వలె కాకుండా, ఘనీభవన సమయంలో ఒప్పందం కుదుర్చుకుంటుంది కాబట్టి, ఫలితంగా ఉక్కు కాస్టింగ్‌లు రోలింగ్ మిల్లులలో కుదింపుకు గురవుతాయి. రోలింగ్ తరువాత, కరిగే ఘనీభవన సమయంలో కనిపించిన శూన్యాలు మరియు కావిటీస్ మెటల్ వాల్యూమ్లో అదృశ్యమవుతాయి.
ఉక్కు ఉత్పత్తి రష్యాలో సుదీర్ఘమైన, లోతైన సంప్రదాయాన్ని కలిగి ఉంది మరియు మా మెటలర్జిస్టులచే ఉత్పత్తి చేయబడిన ఉక్కు అధిక నాణ్యత కలిగి ఉంటుంది.
ఇనుము ఉత్పత్తి చరిత్ర:మానవజాతి భౌతిక చరిత్రలో ఇనుము అసాధారణమైన పాత్రను పోషించింది మరియు కొనసాగిస్తోంది. మానవ చేతుల్లోకి వచ్చిన మొదటి లోహ ఇనుము బహుశా ఉల్క మూలం. ఇనుప ఖనిజాలు విస్తృతంగా ఉన్నాయి మరియు తరచుగా భూమి యొక్క ఉపరితలంపై కూడా కనిపిస్తాయి, అయితే ఉపరితలంపై స్థానిక ఇనుము చాలా అరుదు. బహుశా, అనేక వేల సంవత్సరాల క్రితం, ఒక వ్యక్తి అగ్నిని కాల్చిన తరువాత, కొన్ని సందర్భాల్లో అనుకోకుండా అగ్నిలో ముగిసే ధాతువు ముక్కల నుండి ఇనుము ఏర్పడటం గమనించబడింది. అగ్ని మండినప్పుడు, ధాతువు నుండి నేరుగా బొగ్గు మరియు దహన సమయంలో ఏర్పడిన కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (II) CO యొక్క ప్రతిచర్య కారణంగా ధాతువు నుండి ఇనుము తగ్గుతుంది. ధాతువును బొగ్గుతో వేడి చేసినప్పుడు, ఒక లోహం కనిపిస్తుంది, అది నకిలీ సమయంలో మరింత శుద్ధి చేయబడుతుందనే వాస్తవాన్ని కనుగొనడం ద్వారా ఖనిజాల నుండి ఇనుము పొందే అవకాశం బాగా సులభతరం చేయబడింది. 2వ సహస్రాబ్ది BCలో పశ్చిమాసియాలో చీజ్-బ్లోయింగ్ ప్రక్రియను ఉపయోగించి ధాతువు నుండి ఇనుమును సంగ్రహించడం కనుగొనబడింది. 9 వ నుండి 7 వ శతాబ్దాల BC వరకు, ఐరోపా మరియు ఆసియాలోని అనేక తెగల మధ్య ఇనుము లోహశాస్త్రం అభివృద్ధి చెందినప్పుడు, ఇనుప యుగం అని పిలువబడింది, ఇది కాంస్య యుగాన్ని భర్తీ చేసింది. బ్లోయింగ్ పద్ధతుల్లో మెరుగుదలలు (సహజ డ్రాఫ్ట్ బెలోస్ ద్వారా భర్తీ చేయబడింది) మరియు ఫోర్జ్ ఎత్తులో పెరుగుదల (తక్కువ షాఫ్ట్ ఫర్నేసులు కనిపించాయి) కాస్ట్ ఇనుము ఉత్పత్తికి దారితీసింది, ఇది 14వ శతాబ్దం నుండి పశ్చిమ ఐరోపాలో విస్తృతంగా కరిగించబడటం ప్రారంభమైంది. ఫలితంగా కాస్ట్ ఇనుము ఉక్కుగా మార్చబడింది. 18వ శతాబ్దం మధ్యకాలం నుండి, బొగ్గుకు బదులుగా బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్ ప్రక్రియలో కోల్ కోక్‌ను ఉపయోగించడం ప్రారంభమైంది. తదనంతరం, ఖనిజాల నుండి ఇనుమును పొందే పద్ధతులు గణనీయంగా మెరుగుపడ్డాయి మరియు ప్రస్తుతం ఈ ప్రయోజనం కోసం ప్రత్యేక పరికరాలు ఉపయోగించబడుతున్నాయి: బ్లాస్ట్ ఫర్నేసులు, ఆక్సిజన్ కన్వర్టర్లు మరియు ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ ఫర్నేసులు.
ప్రకృతిలో కనుగొనడం:భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో ఇనుము చాలా విస్తృతంగా వ్యాపించింది; ఇనుముతో కూడిన పెద్ద సంఖ్యలో ఖనిజాలు మరియు ఖనిజాలు ఉన్నాయి. అత్యంత ఆచరణాత్మక ప్రాముఖ్యత కలిగినవి ఎర్ర ఇనుప ఖనిజాలు (హెమటైట్ ధాతువు, Fe 2 O 3; 70% Fe వరకు ఉంటుంది), అయస్కాంత ఇనుప ఖనిజాలు (మాగ్నెటైట్ ధాతువు, Fe 3 O 4; 72.4% Fe కలిగి ఉంటుంది), గోధుమ ఇనుము ఖనిజాలు (హైడ్రోగోఎథైట్ ధాతువు NFeO 2 · n H 2 O), అలాగే స్పార్ ఇనుప ఖనిజాలు (సైడరైట్ ధాతువు, ఐరన్ కార్బోనేట్, FeCO 3; దాదాపు 48% Fe కలిగి ఉంటుంది). పైరైట్ FeS2 యొక్క పెద్ద నిక్షేపాలు ప్రకృతిలో కూడా కనిపిస్తాయి (ఇతర పేర్లు సల్ఫర్ పైరైట్, ఐరన్ పైరైట్, ఐరన్ డైసల్ఫైడ్ మరియు ఇతరులు), కానీ అధిక సల్ఫర్ కంటెంట్ కలిగిన ఖనిజాలకు ఇంకా ఆచరణాత్మక ప్రాముఖ్యత లేదు. ఇనుప ఖనిజం నిల్వల విషయంలో రష్యా ప్రపంచంలోనే మొదటి స్థానంలో ఉంది. సముద్రపు నీటిలో 1·10 5 1·10 8% ఇనుము ఉంటుంది.
ఇనుము, దాని మిశ్రమాలు మరియు సమ్మేళనాల అప్లికేషన్:స్వచ్ఛమైన ఇనుము పరిమిత ఉపయోగాలు కలిగి ఉంది. ఇది విద్యుదయస్కాంత కోర్ల తయారీలో, రసాయన ప్రక్రియలకు ఉత్ప్రేరకంగా మరియు కొన్ని ఇతర ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. కానీ ఇనుప మిశ్రమాలు - కాస్ట్ ఇనుము మరియు ఉక్కు - ఆధునిక సాంకేతికతకు ఆధారం. అనేక ఇనుము సమ్మేళనాలు కూడా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. అందువలన, ఇనుము (III) సల్ఫేట్ నీటి చికిత్సలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఐరన్ ఆక్సైడ్లు మరియు సైనైడ్ రంగుల తయారీలో వర్ణద్రవ్యం వలె పనిచేస్తాయి మరియు మొదలైనవి.
జీవ పాత్ర:ఇనుము అన్ని మొక్కలు మరియు జంతువుల శరీరంలో ట్రేస్ ఎలిమెంట్‌గా ఉంటుంది, అంటే చాలా తక్కువ పరిమాణంలో (సగటున 0.02%). అయినప్పటికీ, రసాయన సంయోగక్రియ కోసం ఇనుము (II) యొక్క ఆక్సీకరణ శక్తిని ఇనుము (III)గా ఉపయోగించే ఐరన్ బాక్టీరియా, వాటి కణాలలో 17-20% వరకు ఇనుమును కూడబెట్టుకోగలదు. ఇనుము యొక్క ప్రధాన జీవసంబంధమైన విధి ఆక్సిజన్ (O) రవాణా మరియు ఆక్సీకరణ ప్రక్రియలలో పాల్గొనడం. ఐరన్ కాంప్లెక్స్ ప్రోటీన్లలో భాగంగా ఈ పనితీరును నిర్వహిస్తుంది - హేమోప్రొటీన్లు, ఐరన్ పోర్ఫిరిన్ కాంప్లెక్స్ - హేమ్ యొక్క ప్రొస్థెటిక్ సమూహం. అత్యంత ముఖ్యమైన హిమోప్రొటీన్లలో శ్వాసకోశ వర్ణద్రవ్యాలు హిమోగ్లోబిన్ మరియు మయోగ్లోబిన్, సెల్యులార్ శ్వాసక్రియ, ఆక్సీకరణ మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ, సైటోక్రోమ్‌లు, ఉత్ప్రేరక మరియు పెరాక్సైడ్ ఎంజైమ్‌లు మరియు ఇతర ప్రతిచర్యలలో సార్వత్రిక ఎలక్ట్రాన్ క్యారియర్లు ఉన్నాయి. కొన్ని అకశేరుకాలలో, ఇనుముతో కూడిన శ్వాసకోశ వర్ణద్రవ్యం హెలోరిథ్రిన్ మరియు క్లోరోక్రూరిన్ హీమోగ్లోబిన్‌ల నుండి భిన్నమైన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. హెమోప్రొటీన్ల బయోసింథసిస్ సమయంలో, ఇనుము ప్రోటీన్ ఫెర్రిటిన్ నుండి వారికి బదిలీ చేయబడుతుంది, ఇది ఇనుమును నిల్వ చేస్తుంది మరియు రవాణా చేస్తుంది. దాదాపు 4,500 ఇనుప పరమాణువులను కలిగి ఉన్న ఈ ప్రోటీన్, కాలేయం, ప్లీహము, ఎముక మజ్జ మరియు క్షీరదాలు మరియు మానవుల పేగు శ్లేష్మంలో కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది. ఇనుము కోసం ఒక వ్యక్తి యొక్క రోజువారీ అవసరం (6-20 mg) సమృద్ధిగా ఆహారం (మాంసం, కాలేయం, గుడ్లు, బ్రెడ్, బచ్చలికూర, దుంపలు మరియు ఇతరులు ఇనుముతో సమృద్ధిగా ఉంటాయి). సగటు వ్యక్తి (శరీర బరువు 70 కిలోలు) శరీరంలో 4.2 గ్రా ఇనుము, 1 లీటరు రక్తంలో దాదాపు 450 మి.గ్రా. శరీరంలో ఇనుము లేకపోవడంతో, గ్రంధి రక్తహీనత అభివృద్ధి చెందుతుంది, ఇది ఇనుముతో కూడిన మందులతో చికిత్స పొందుతుంది. ఐరన్ సప్లిమెంట్లను సాధారణ బలపరిచే ఏజెంట్లుగా కూడా ఉపయోగిస్తారు. ఇనుము యొక్క అధిక మోతాదు (200 mg లేదా అంతకంటే ఎక్కువ) విషపూరిత ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. మొక్కల సాధారణ అభివృద్ధికి ఇనుము కూడా అవసరం, అందుకే ఇనుము సన్నాహాల ఆధారంగా మైక్రోఫెర్టిలైజర్లు ఉన్నాయి.
అణువుల యొక్క కొన్ని లక్షణాలపై వాటి ఎలక్ట్రానిక్ షెల్ల నిర్మాణంపై ఆధారపడటాన్ని పరిశీలిద్దాం. అణు మరియు అయానిక్ రేడియాలలో మార్పుల నమూనాలపై మొదటగా నివసిద్దాం.
ఎలక్ట్రాన్ మేఘాలు పదునైన నిర్వచించబడిన సరిహద్దులను కలిగి ఉండవు. అందువల్ల, అణువు యొక్క పరిమాణం యొక్క భావన కఠినమైనది కాదు. కానీ మనం ఒకదానికొకటి తాకుతున్న బంతుల రూపంలో ఒక సాధారణ పదార్ధం యొక్క స్ఫటికాలలో అణువులను ఊహించినట్లయితే, పొరుగు బంతుల కేంద్రాల మధ్య దూరం (అంటే, పొరుగు అణువుల కేంద్రకాల మధ్య) రెండు రెట్లు వ్యాసార్థానికి సమానంగా తీసుకోవచ్చు. అణువు. అందువలన, రాగి స్ఫటికాలలో అతి చిన్న అంతర్‌న్యూక్లియర్ దూరం సమానంగా ఉంటుంది; ఇది రాగి పరమాణువు యొక్క వ్యాసార్థం ఈ విలువలో సగానికి సమానం అని భావించడానికి అనుమతిస్తుంది, అనగా.
పరమాణువు Z యొక్క కేంద్రకం యొక్క ఛార్జ్‌పై పరమాణు రేడియాల ఆధారపడటం ఆవర్తనంగా ఉంటుంది. ఒక వ్యవధిలో, Z పెరిగేకొద్దీ, పరమాణు పరిమాణంలో తగ్గుదల వైపు ధోరణి కనిపిస్తుంది, ఇది ముఖ్యంగా స్వల్ప కాలాల్లో స్పష్టంగా గమనించబడుతుంది (అణు రేడియాలు nmలో ఇవ్వబడ్డాయి):
దీని ఛార్జ్ పెరిగేకొద్దీ బాహ్య పొర నుండి కోర్ వరకు ఎలక్ట్రాన్ల పెరుగుతున్న ఆకర్షణ ద్వారా ఇది వివరించబడింది.
కొత్త ఎలక్ట్రానిక్ పొర నిర్మాణం ప్రారంభంతో, న్యూక్లియస్ నుండి మరింత దూరం, అంటే, తదుపరి కాలానికి పరివర్తన సమయంలో, పరమాణు రేడియాలు పెరుగుతాయి (ఉదాహరణకు, ఫ్లోరిన్ మరియు సోడియం అణువుల రేడియాలను సరిపోల్చండి). ఫలితంగా, ఉప సమూహంలో, పెరుగుతున్న అణు ఛార్జ్‌తో, అణువుల పరిమాణాలు పెరుగుతాయి. కొన్ని ప్రధాన ఉప సమూహాల మూలకాల పరమాణు రేడియాల (nmలో) విలువలను ఉదాహరణగా ఇద్దాం:
బయటి పొర యొక్క ఎలక్ట్రాన్లు, కనీసం కేంద్రకంతో కట్టుబడి ఉంటాయి, అణువు నుండి వేరు చేయబడి, ఇతర అణువులతో జతచేయబడతాయి, తరువాతి బయటి పొరలో భాగమవుతాయి.
ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోయిన పరమాణువులు ధనాత్మకంగా చార్జ్ అవుతాయి ఎందుకంటే పరమాణు కేంద్రకం యొక్క ఛార్జ్ మిగిలిన ఎలక్ట్రాన్ల చార్జ్‌ల మొత్తాన్ని మించిపోయింది. దీనికి విరుద్ధంగా, అదనపు ఎలక్ట్రాన్లను జోడించిన పరమాణువులు ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడతాయి. ఉత్పత్తి చేయబడిన చార్జ్డ్ కణాలను అయాన్లు అంటారు.
అయాన్లు పరమాణువుల వలె అదే చిహ్నాలచే సూచించబడతాయి, ఎగువ కుడి వైపున వాటి ఛార్జ్‌ని సూచిస్తాయి: ఉదాహరణకు, సానుకూల ట్రిపుల్ చార్జ్డ్ అల్యూమినియం అయాన్‌తో సూచించబడుతుంది, ప్రతికూల సింగిల్ చార్జ్డ్ క్లోరిన్ అయాన్ ద్వారా సూచించబడుతుంది.
ఎలక్ట్రాన్ అణువుల నష్టం దాని ప్రభావవంతమైన పరిమాణంలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది మరియు అదనపు ఎలక్ట్రాన్ల చేరిక పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. అందువల్ల, ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన అయాన్ (కేషన్) యొక్క వ్యాసార్థం ఎల్లప్పుడూ చిన్నదిగా ఉంటుంది మరియు ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన నాన్ (అయాన్) యొక్క వ్యాసార్థం సంబంధిత విద్యుత్ తటస్థ అణువు యొక్క వ్యాసార్థం కంటే ఎల్లప్పుడూ ఎక్కువగా ఉంటుంది. అందువలన, పొటాషియం పరమాణువు యొక్క వ్యాసార్థం , మరియు అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థం, క్లోరిన్ అణువు మరియు అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థం వరుసగా 0.099 మరియు . ఈ సందర్భంలో, అయాన్ యొక్క వ్యాసార్థం అణువు యొక్క వ్యాసార్థం నుండి మరింత బలంగా భిన్నంగా ఉంటుంది, అయాన్ యొక్క ఛార్జ్ ఎక్కువ. ఉదాహరణకు, క్రోమియం అణువు మరియు అయాన్ల వ్యాసార్థాలు వరుసగా 0.127, 0.083 మరియు .
ఒక ఉప సమూహంలో, పెరుగుతున్న అణు ఛార్జ్‌తో అదే ఛార్జ్ యొక్క అయాన్ల రేడియాలు పెరుగుతాయి. ఇది క్రింది ఉదాహరణల ద్వారా వివరించబడింది (అయాన్ రేడియేలు nmలో ఇవ్వబడ్డాయి):
ఎలక్ట్రానిక్ పొరల సంఖ్య పెరుగుదల మరియు న్యూక్లియస్ నుండి బయటి ఎలక్ట్రాన్ల దూరం పెరగడం ద్వారా ఈ నమూనా వివరించబడింది.
