கனிம வேதியியல்

முதன்மைக்குழுத் தனிமங்களில் 13-18  குழுவைச் சேர்ந்த சேர்மங்களின் வினை வழிமுறைகள் கரிம வேதியியலில் விவாதிக்கப்படுகின்றன.

C, N, O மற்றும் F தனிமங்களைவிட கனமான தனிமங்கள் பெரும்பாலும் எண்ம விதியில் முன் கணிக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களைக் காட்டிலும் அதிக எலக்ட்ரான்களுடன் சேர்ந்து சேர்மங்களாக உருவாகின்றன. மீ இணைதிறன் மூலக்கூறுகள் என்ற பெயரில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு கட்டுரையில் இதற்கான விளக்கம் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. இச்சேர்மங்களுடைய வேதிவினைகளின் வினை வழிமுறைகள் கரிமச் சேர்மங்களின் வினைவழிமுறையிலிருந்து வேறுபடுகின்றன. கார்பனைவிட இலேசான தனிமங்களும் (B, Be, Li)  அலுமினியம் மற்றும் மக்னீசியம் தனிமங்களும் பெரும்பாலும் எலக்ட்ரான் பற்றாக்குறை கட்டமைப்புகளாக கார்போ நேரயனிகளை ஒத்த அமைப்புடன் உருவாகின்றன. இத்தகைய எலக்ட்ரான்-குறைபாடுள்ள இனங்கள் துணைப் பாதைகள் வழியாக வினைபுரிய முனைகின்றன. இலாந்தனைடுகளின் வேதியியல் அலுமினிய வேதியலுடன் பல அம்சங்களில் ஒன்றுபடுகிறது.

இடைநிலை உலோக அணைவுகள் 
இடைநிலை உலோகங்களின் வினைவழி முறைகள் முதன்மைக்குழு உலோகங்களின் வினைவழி முறைகளிலிருந்து வேறுபடுத்தப்பட்டு தனியாக விவாதிக்கப்படுகின்றன. பிணைப்பில் ஈடுபடும் டி ஆர்பிட்டால்களின் வினைவழிமுறைப் பாதைகளில் கடுமையாக ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. ஈனிகளின் பதிலீடு மற்றும் பிரிகைகளும் வழிப்பாதை மற்றும் வீதங்கள் போன்ற நடைமுறைகளிலும் அணைவுக்கூட்டு மற்றும் அணைவுப் பிரிகை செயல்பாடுகளிலும் இவ்வாதிக்கம் நிகழ்கிறது.

அணைவுச்சேர்மங்களின் இயக்க நிலைமாற்றமே இத்தகைய இடைநிலை உலோக வேதியியலின்  பூரணத்துவமான அம்சம் ஆகும். முன்னோடி அணைவுச்சேர்மங்களில் [M(H2O)6]n+: தனி மற்றும் பிணைக்கப்பட்ட தண்ணீர் பரிமாற்றத்தின் மூலம் இது விளக்கப்பட்டுள்ளது.

[M(H2O)6]n+ + 6 H2O* → [M(H2O*)6]n+ + 6 H2O

இங்கு H2O* உதாரணமாக H217O ஆகக் கருதப்படுகிறது.
 
தண்ணீர் பரிமாற்றத்தின் வீதம் தனிமவரிசை அட்டவணை முழுவதும் மாறுபடுகிறது. இலந்தனைடு அணைவுச்சேர்மங்கள் உயர் எல்லையையும் இரும்பு (III) இனங்கள் குறைவான எல்லையையும் கொண்டுள்ளன.

இடைநிலை உலோகங்களில் ஏற்ற-ஒடுக்க வினைகள் பரவலாகக் காணப்படுகிறது. இரண்டு வகையான ஏற்ற-ஒடுக்க வினைகள் இங்கு முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன. ஆக்சிசனேற்ற கூட்டுவினைகள்/குறைத்து நீக்கல் வினைகள் போன்ற அணு மாற்ற வினைகள் ஒரு வகையாகும். எலக்ட்ரான் மாற்ற வினைகள் மற்றொரு வகை வினைகளாகும். அடிப்படை ஏற்ற ஒடுக்க வினை என்பது தன் பரிமாற்ற வினையில் தொடங்குகிறது. ஆக்சிசனேற்றி ஒன்றும் ஒடுக்கியொன்றும் வினையில் ஈடுபட்டு வலுவிழக்கின்ற வினையை கருதலாம். உதாரணமாக, பெர்மாங்கனேட்டும் ஒரு எலக்ட்ரான் குறைந்த மாங்கனேட்டும் வினையில் ஒரு எலக்ட்ரானை பரிமாறிக் கொள்கின்றன.

[MnO4]− + [Mn*O4]2− → [MnO4]2− + [Mn*O4]−

ஈனி தொகுதிகளில் வினைகள் 
ஒருங்கிணைந்த ஈனிகளின் வினைகள் தனிநிலை ஈனிகளின் வினையிலிருந்து வேறுபடுகின்றன. உதாரணமாக [Co(NH3)6]3+ வில் அமோனியா ஈனிகளின் அமிலத்தன்மை NH3 உடன் ஒப்பிடுகையில் அதிகமாகும். உலோக நேர்மின் அயனிகளுடன் பிணைக்கப்பட்ட ஆல்க்கீன்கள் மின்னணு மிகு பொருட்களுடன் தீவிரமாக வினையில் ஈடுபடுகின்றன. ஆனால், பொதுவாக ஆல்க்கீன்கள் அவ்வாறு ஈடுபடுவதில்லை. பெரிய மற்றும் தொழிற்துறை ரீதியாக முக்கியமானதாகக் கருதப்படும் வினையூக்கி, உலோகங்களுடன் பிணைதல் மூலம் கரிம அணுக்கூறுகளின் வினைத்திறனை மாற்றுகிறது. ஒருபடித்தான வினையூக்கம் கரைசல்களிலும், பலபடித்தான வினையூக்கம் வளிமங்கள் அல்லது கரைந்த தளப்பொருட்களிலும் தோன்றுகிறது. பாரம்பரியமாக ஒருபடித்தான வினையூக்கம் கரிம உலோக வேதியியலிலும், பலபடித்தான வினையூக்கம் மேற்பரப்பு வேதியலிலும் ஆராயப்படுகின்றன. ஆனால், இரண்டின் அடிப்படைக் கனிம வேதியியல் பண்புகளும் ஒன்றாகும். இடைநிலை உலோகங்கள் தனித்துவத்துடன் CO, H2, O2, மற்றும் C2H4 சிறிய மூலக்கூறுகளுடன் வினைபுரிகின்றன.

கனிமச் சேர்மங்களின் சிறப்பியல்பாக்கம் 
கனிம வேதியியலில் பல்வேறு வகையான தனிமங்கள் காணப்படுவதால், இவற்றிலிருந்து உருவாகும் பலவகை வழிப்பொருட்களும் பலவிதமான பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. இதனால் கனிம வேதியியலும் பல்வேறு வகையான பகுப்பாய்வு முறைகளுடன் தொடர்பு கொள்ள வேண்டியதாகிறது. பழைய பகுப்பு முறைகள் கரைசல்களின் மின்கடத்துப் பண்பு, உருகுநிலை, கரைதிறன், அமிலத்தன்மை போன்ற ஒட்டுமொத்த பண்புகளை ஆய்வு செய்தன. குவாண்டம் கோட்பாடு போன்ற நவீன வளர்ச்சிகளின் விளைவாக புதிய கருவிகள் தோற்றுவிக்கப்பட்டு கனிம மூலக்கூறுகள் மற்றும் திண்மங்களின் மின்வேதியியல் பண்பு குறித்த ஆய்வுகள் வளர்ந்தன. கருத்தியல் கோட்பாடுகளின் உள்ளார்ந்த புரிதலை அதிகரிக்க நவீன அளவீடுகள் உதவின. உதாரணமாக, இரு மைய பிணைப்பை மீத்தேனின் ஒளி எலக்ட்ரான் நிறமாலை விளக்கியது. கார்பனுக்கும் ஐதரசனுக்கும் இடையில் கணிக்கப்பட்ட இரண்டு எலக்ட்ரான் பிணைப்புகளை விளக்க இணைதிறன் பிணைப்புக் கோட்பாட்டால் இயலவில்லை. இதனால் மூலக்கூற்று ஆர்பிட்டல் கோட்பாடு வளர்ச்சியடைந்தது. பொதுவான சில கனிமவேதியியல் தொழில்நுட்பங்கள்.

எக்சு கதிர் படிகவியல்: மூலக்கூறுகளின் முப்பரிமாண அமைப்பை உறுதி செய்யும் தொழில் நுட்பம்.
இரட்டை முனைவாக்க குறுக்கீட்டு ஒளி அளவியல்: மூலக்கூறுகளின் மேற்பரப்பு வடிவங்களை உறுதி செய்யும் தொழில் நுட்பம்.
நிறமாலையியல் வடிவங்கள்:
புற ஊதா-கட்புலண் நிறமாலையியல்: பல கனிமச் சேர்மங்கள் வண்ண மையமாக இருப்பதால் வரலாற்று முக்கியத்துவம் மிக்க ஒரு தொழில் நுட்பம். 
அணுக்கரு காந்த ஒத்ததிர்வு நிறமாலையியல்: 11B, 19F, 31P, மற்றும் 195Pt போன்ற காந்த ஒத்ததிர்வு அணுக்கள் முக்கியத்துவமான சேர்மங்களின் பண்புகள் மற்றும் கட்டமைப்பை விளக்குகின்றன.
அகச்சிவப்பு நிறமாலையியல்: கார்பனைல் ஈனிகளின் ஈர்ப்பு தொடர்பான ஆய்வுகளுக்கு உதவுகிறது.
அணுக்கரு எலக்ட்ரான் இரட்டை ஒத்ததிர்வு: இணைகாந்த இனங்களின் மூலக்கூற்று அமைப்பையும் மின்னணு அமைப்பையும் ஆய்வு செய்கின்ற காந்த ஒத்ததிர்வு முறை.
மாசுபவர் நிறமாலையியல்: மாசுபவர் விளைவின் அடிப்படையில் இயங்கும் ஒரு தொழில்நுட்பம்.
இணைகாந்த எலக்ட்ரான் சுழற்சி: இணைசேரா எலக்ட்ரான்களை ஆய்வு செய்கின்ற நுட்பம்.
மின்வேதியியல்: மின்பகுப்பு, மின்கலம் ஆகிவற்றுக்கு அடிப்படையான வேதிவினைகளை மின்வேதியியல் ஆய்கின்றது.

செயற்கை கனிம வேதியியல் 
இயற்கையில் தூய்மையான நிலையில் கனிமவேதியியல் பொருட்கள் கிடைத்தாலும் பெரும்பாலான கனிம வேதியியல் பொருட்கள் செயற்கை முறைகளில் வேதித் தொழிற்சாலைகளில் தயாரிக்கப்படுகின்றன. வினையில் ஈடுபடும் வேதிப்பொருட்களின் ஆவியாகும் தன்மை அல்லது கரைதிறன் அடிப்படையில் இச்செயற்கை முறைகள் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. கரையக்கூடிய கனிமச் சேர்மங்கள் கரிமத் தொகுப்பு வினைகளின் மூலமாகத் தயாரிக்கப்படுகின்றன. காற்றுடன் வினைபுரியக்கூடிய உலோகங்களைக் கொண்ட சேர்மங்கள் சிலெங்கு வரிசை அல்லது ஒளிர் பெட்டி முறைகளில் தயாரிக்கப்படுகின்றன. இவ்வாறாக, வினைபடு பொருட்களின் தன்மைக்கு ஏற்ப செயற்கைத் தயாரிப்பு முறைகளும் மாறுபடுகின்றன.

மேற்கோள்கள் 

 
வேதியியல்