ஆக்சிசனேற்ற நிலை

ஆக்சிசனேற்ற நிலை (oxidation state) சில நேரங்களில் ஆக்சிசனேற்ற எண் எனவும் குறிப்பிடப்படுகிறது, ஒரு வேதியியல் சேர்மத்தில் ஒரு அணுவின் ஆக்சிசனேற்றத்தின் அளவை அதாவது எலக்ட்ரான்களின் இழப்பை ஆக்சிசனேற்ற நிலை அளவு அல்லது ஆக்சிசனேற்ற எண் விவரிக்கிறது. கருத்தியல் ரீதியாக ஆக்சிசனேற்ற எண் நேர்மறை , எதிர்மறை அல்லது பூச்சியமாக இருக்கும். வெவ்வேறு தனிமங்களின் அணுக்களுக்கான அனைத்து பிணைப்புகளும் ஒரு சகப்பிணைப்பும் இல்லாமல் 100% அயனியாக இருந்தால், ஓர் அணுவிற்கு இருக்கும் கற்பனையான மின்சுமை ஆக்சிசனேற்ற நிலை ஆகும். உண்மையான பிணைப்புகளுக்கு இது ஒருபோதும் சரியாக இருக்காது.

புளுடோனியம் அயனி - வெவ்வேறு ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளில்

ஆக்சிசனேற்றம் என்ற சொல்லை அன்டோயின் இலவாய்சியர் என்ற பிரான்சிய வேதியியலாளர் முதன் முதலில் ஆக்சிசனுடன் ஒரு பொருளின் வினையைக் குறிக்கவே பயன்படுத்தினார். ஒரு பொருள் ஆக்சிசனேற்றப்பட்டவுடன், எலக்ட்ரான்களை இழக்கிறது என்ற உண்மை நீண்ட காலத்திற்குப் பின்னரே உணரப்பட்டது. எனவே ஆக்சிசனேற்ற நிலை என்பதை உணர்த்தும் பொருளுக்கான வரையறை மேலும் நீட்டிக்கப்பட்டது. எந்தெந்த வினைகளில் எலக்ட்ரான் இழக்கப்படுகிறதோ அவையெல்லாம் இவ்வரையறைக்குள் கொண்டுவரப்பட்டன. அவ்வினைகளில் ஆக்சிசன் சம்பந்தப்பட்டுள்ளதா இல்லையா என்பது இங்கு பொருட்படுத்தப்படுவதில்லை. ஆக்சிசனேற்ற நிலைகள் பொதுவாக முழு எண்களாகக் குறிக்கப்படுகின்றன. அவை நேர்மறை, எதிர்மறை, பூச்சியம் இவற்றில் ஒன்றாக இருக்கலாம், சில சந்தர்ப்பங்களில் ஒரு தனிமத்தின் சராசரி ஆக்சிசனேற்ற நிலை ஒரு பின்னமாகவும் உள்ளது எடுத்துக்காட்டாக மேக்னடைட்டில் (Fe3O4) இரும்பின் ஆக்சிசனேற்ற நிலை 8/3 என்ற பின்னமாகும். அறியப்பட்ட மிக அதிகமான ஆக்சிசனேற்ற நிலை +9 எனக் கூறப்படுகிறது^[1]. டெட்ராக்சோயிருடியம்(IX) நேர்மின் அயனியில் (IrO+4) இத்தகைய அதிகபட்ச ஆக்சிசனேற்ற நிலை அறியப்பட்டது. +10 என்ற ஆக்சிசனேற்ற நிலையும் டெட்ராக்சோபிளாட்டினம்(X) நேர்மின் அயனியில் (PtO2+4) பிளாட்டினம் இருக்கமுடியும் என முன்கணிக்கப்பட்டது^[2]. அறியப்பட்ட மிகக் குறைந்த ஆக்சிசனேற்ற நிலை -4 ஆகும். மீத்தேனில் இருக்கும் கார்பன் அல்லது [Cr(CO)4]4−. வில் இருக்கும் குரோமியம் −4 என்பது குறைந்தபட்ச ஆக்சிசனேற்ற நிலைக்கு எடுத்துக்காடாகும்^[3].

ஓர் அணுவின் ஆக்சிசனேற்ற நிலை அதிகரிப்பு, வேதியியல் வினை மூலம், நிகழ்வது ஆக்சிசனேற்றம் என்று அழைக்கப்படுகிறது; ஆக்சசனேற்ற நிலையில் ஏற்படும் குறைவு ஒடுக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது . இத்தகைய வினைகள் எலக்ட்ரான்களின் முறையான பரிமாற்றத்தை உள்ளடக்குகின்றன: எலக்ட்ரான்களில் நிகரகரமாக கிடைத்தால் அவ்வினை ஒடுக்க வினை என்றும் எலக்ட்ரான்கள் நிகரமாக இழக்கப்பட்டால் அது ஆக்சிசனேற்றம்.என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது. தூய தனிமங்களின் ஆக்சிசனேற்ற நிலை பூச்சியமாகும். ஓர் அணுவின் ஆக்சிசனேற்ற நிலை அந்த அணுவின் மீதுள்ள உண்மையான மின்சுமையை அல்லது வேறு எந்த விதமான உண்மையான அணு பண்பையும் குறிக்காது. உயர் ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளில் இது குறிப்பாக உண்மையாகும். இங்கு பன்மடங்கு நேர்மறை அயனியை உற்பத்தி செய்யத் தேவையான அயனியாக்கும் ஆற்றல் வேதியியல் வினைகளில் கிடைக்கும் ஆற்றல்களை விட மிக அதிகம்.ஆகும். கூடுதலாக, கொடுக்கப்பட்ட சேர்மத்தில் உள்ள அணுக்களின் ஆக்சிசனேற்ற நிலைகள் அவற்றின் கணக்கீட்டில் பயன்படுத்தப்படும் எலக்ட்ரான் ஏற்புத்தன்மை அளவின் தேர்வைப் பொறுத்து மாறுபடலாம். எனவே, ஒரு சேர்மத்தில் இருக்கும் ஓர் அணுவின் ஆக்சிசனேற்ற நிலை முற்றிலும் ஒரு சம்பிரதாயமாகும். ஆயினும்கூட, கனிம சேர்மங்களின் பெயரிடல் மரபுகளைப் புரிந்துகொள்வதில் இது முக்கியமானது. மேலும், ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளின் அடிப்படையில் வேதியியல் வினைகள் தொடர்பான பல அவதானிப்புகள் ஒரு அடிப்படை மட்டத்தில் விளக்கப்படலாம்.

கனிம பெயரிடலில், ஆக்சிசனேற்ற நிலை ஒர் அடைப்புக்குறிக்குள் தனிமத்தின் பெயருக்குப் பிறகு அல்லது தனிமத்தின் சின்னத்திற்குப் பிறகு ஒரு சிறப்பு எழுத்துகளான உரோமானிய எண்களால் குறிக்கப்படுகிறது.

ஐயுபிஏசி வரையறை

பன்னாட்டு தனி மற்றும் பயன்பாட்டு வேதியியல் ஒன்றியம் ஆக்சிசனேற்ற நிலை (ஐயுபிஏசி பரிந்துரைகள் 2016) என்ற சொல்லின் விரிவான வரையறையை வெளியிட்டுள்ளது^[4]. இவ்வரையறை 2014 ஆம் ஆண்டிலிருந்து கூறப்பட்டு வரும் ஆக்சிசனேற்ற நிலை பற்றிய விரிவான வரையறையை நோக்கிய ஓர் ஐயுபிஏசி தொழில்நுட்ப அறிக்கையின் சுருக்கம் ஆகும்^[5]. ஆக்சிசனேற்ற நிலை என்பதன் தற்போதைய ஐயுபிஏசி தங்க புத்தக வரையறை:கீழே கொடுக்கப்படுகிறது. ஓர் அணுவின் ஆக்சிசனேற்ற நிலை அதன் பல்வகையான அணுசக்தி பிணைப்புகளின் அயனி தோராயத்திற்குப் பிறகு எஞ்சி நிற்கும் அணுவின் சுமையாகும்^[6].

ஒரு மூலக்கூறில் , பிற எல்லா அணுக்களும் அயனிகளாக வெளியேறிய பின் அணுவின் மீதுள்ள எஞ்சிய மின்னூட்டமே, அத்தனிமத்தின் ஆக்சிசனேற்ற எண் எனப்படும்.

உறுதியானவைகள்

வேதியியல் கற்பித்தலின் அறிமுக நிலைகள் ஒப்புக்கொள்ளப்பட்ட ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஐயுபிஏசி பரிந்துரைகளும்ref name="10.1515/pac-2015-1204" /> தங்கப் புத்தக பதிவுகளும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன^[6].. இரசாயன சேர்மங்களில் உள்ள தனிமங்களின் ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளை கணக்கிடுவதற்கான இரண்டு பொதுவான வழிமுறைகளை தங்கப்புத்தகம் பட்டியலிடுகிறது.

பிணைப்பை கருத்தில் கொள்ளாத எளிய அணுகுமுறை

அறிமுக வேதியியல் ஒப்புக்கொள்ளப்பட்ட ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளைப் பயன்படுத்துகிறது: ஒரு வேதியியல் வாய்ப்பாட்டில் உள்ள ஒரு தனிமத்தின் ஆக்சிசனேற்ற நிலை ஒட்டுமொத்த மின்சுமை மற்றும் பிற அணுக்களுக்கான ஒப்புக்கொள்ளப்பட்ட ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளிலிருந்து கணக்கிடப்படுகிறது..

ஓர் எளிய எடுத்துக்காட்டு இரண்டு ஒப்புக்கொள்ளப்பட்ட ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது ஆகும். ஆநி=ஐதரசன் +1

ஆநி=ஆக்சிசன் +2

ஆநி என்பது ஆக்சிசனேற்ற நிலையை குறிக்கிறது. இந்த அணுகுமுறை எந்தவொரு தனிமத்தின் ஆக்சைடுகள் மற்றும் ஐதராக்சைடுகளிலும், கந்தக அமிலம், அல்லது டைகுரோமிக் அமிலம் போன்ற அமிலங்களிலும் சரியான ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளை அளிக்கிறது. விதிவிலக்குகளின் பட்டியலை நீட்டிப்பது அல்லது ஒப்புக்கொள்ளப்பட்டுள்ள ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளின் பட்டியலுக்கு முன்னுரிமை அளிப்பது ஆகிய முறைகளின் மூலம் அதன் பயன்பாட்டை முழுமைப்படுத்தலாம். பிந்தையது H 2 O 2 சேர்மத்திற்கு வேலை செய்கிறது, அங்கு விதி 1 இன் முன்னுரிமை இரண்டு ஆக்சிசன்களையும் ஆக்சிசனேற்ற நிலை −1 உடன் விட்டுவிடுகிறது. கூடுதலாக ஒப்புக்கொள்ளப்பட்ட ஆக்சிசனேற்ற நிலைகள் மற்றும் அவற்றின் தரவரிசை ஒரு பாடப்புத்தகத்தின் நோக்கத்திற்கு ஏற்றவாறு சேர்மங்களின் வரம்பை விரிவாக்கக்கூடும். உதாரணமாக, சாத்தியமான பலவற்றிலிருந்து ஒரு ஒப்புக்கொள்ளப்பட்ட வழிமுறையை முன்னுரிமை குறைந்து வரும் வரிசையில்:எடுத்துக் கொள்வது ஓர் உதாரணமாகும்.

1.தனிநிலையில் உள்ள ஒரு தனிமத்தின் ஆக்சிசனேற்ற நிலை பூச்சியமாகும்.

2.ஒரு சேர்மம் அல்லது அயனியின், ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளின் கூடுதல் தொகை சேர்மம் அல்லது அயனியின் மொத்த மின்சுமைக்குச் சமம்.

3.சேர்மங்களில் உள்ள புளோரினின் ஆக்சிசனேற்ற நிலை = −1; இது இலகுவான ஆலசன், ஆக்சிசன் அல்லது நைட்ரசனுடன் பிணைக்கப்படாதபோது மட்டுமே குளோரின் மற்றும் புரோமின் வரை நீட்டிக்கப்படுகிறது. . 4.குழு 1 மற்றும் குழு 2 உலோகங்கள் முறையே ஆக்சிசனேற்ற நிலை = +1 மற்றும் +2 ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன.

5.ஐதரசன் ஆக்சிசனேற்ற நிலை +1 ஐக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் உலோகங்கள் அல்லது உலோகப்போலிகளுடன் ஐதரைடாகப் பிணைக்கப்படும்போது −1 ஆக்சிசனேற்ற நிலையை ஏற்றுக்கொள்கிறது.

6.சேர்மங்களில் உள்ள ஆக்சிசன் ஆக்சிசனேற்ற நிலை −2 என்பதை ஏற்றுக் கொண்டுள்ளது.

இந்த ஒப்புக்கொள்ளப்பட்ட ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளின் தொகுப்பு புளோரைடுகள், குளோரைடுகள், புரோமைடுகள், ஆக்சைடுகள்,ஐதராக்சைடுகள் மற்றும் எந்த ஒரு தனிமத்தின் ஐதரைடுகளின் ஆக்சிசனேற்ற நிலைகளையும் உள்ளடக்கியுள்ளது.எந்தவொரு மத்திய அணுவின் அனைத்து ஆக்சோ அமிலங்களும் அவற்றின் அனைத்து புளோரோ , குளோரோ- மற்றும் புரோமோ- உறவுகளையும் உள்ளடக்கியுள்ளது. இவற்றுடன் குழு 1 மற்றும் குழு 2 உலோகங்களைக் கொண்ட அத்தகைய அமிலங்களின் அயோடைடுகள், சல்பைடுகள் போன்றவற்றை ஒத்த எளிய உப்புகளையும் உள்ளடக்கியுள்ளது எனலாம்.

மேற்கோள்கள்

1. Wang, G.; Zhou, M.; Goettel, G. T.; Schrobilgen, G. J.; Su, J.; Li, J.; Schlöder, T.; Riedel, S. (2014). "Identification of an iridium-containing compound with a formal oxidation state of IX". Nature 514 (7523): 475–477. doi:10.1038/nature13795. பப்மெட்:25341786.
2. Yu, H.-S.; Truhlar, D. G. (2016). "Oxidation state 10 exists". Angew. Chem. Int. Ed. 55 (31): 9004–9006. doi:10.1002/anie.201604670.
3. Lin, J. T.; Hagen, G. P.; Ellis, J. E. (1983). "Highly reduced organometallics. 9. Synthesis and characterization of the tetrasodium tetracarbonylmetalates(4−) of chromium, molybdenum, and tungsten, Na₄M(CO)₄: their reactions with weak acids to generate H
   ₂M
   ₂(CO)²⁻
   ₈ (M = Cr, Mo, and W)". J. Am. Chem. Soc. 105: 2296–2303. doi:10.1021/ja00346a032.
4. Karen, P.; McArdle, P.; Takats, J. (2016). "Comprehensive definition of oxidation state (IUPAC Recommendations 2016)". Pure Appl. Chem. 88 (8): 831–839. doi:10.1515/pac-2015-1204.
5. Karen, P.; McArdle, P.; Takats, J. (2014). "Toward a comprehensive definition of oxidation state (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 86 (6): 1017–1081. doi:10.1515/pac-2013-0505.
6. தனி மற்றும் பயன்பாட்டு வேதியியல் அனைத்துலக ஒன்றியம். "Oxidation state". Compendium of Chemical Terminology Internet edition.