ஈயம்(IV) ஆக்சைடு

ஈயம்(IV) ஆக்சைடு (Lead(IV) oxide) என்பது PbO2  என்ற மூலக்கூற்று வாய்ப்பாட்டால் விவரிக்கப்படும் ஒரு கனிம வேதியியல் சேர்மமாகும். ஈயம் டையாக்சைடு, பிளம்பிக் ஆக்சைடு, நீரற்ற பிளம்பிக் அமிலம் போன்ற பெயர்களாலும் இச்சேர்மம் அழைக்கப்படுகிறது, ஈயம் +4 என்ற ஆக்சிசனேற்ற நிலையிலிருக்கும்போது இச்சேர்மம் ஓர் ஆக்சைடாகக் கருதப்படுகிறது. இதன் பிணைப்பு வகை முதன்மையாக சக பிணைப்பாக உள்ளது. ஈயம்(IV) ஆக்சைடு நெடியற்று அடர் பழுப்பு நிறத்தில் படிகத் தூளாகக் காணப்படுகிறது. ஈயம்(IV) ஆக்சைடு கிட்டத்தட்ட தண்ணீரில் கரையாது. ஆல்பா நிலை, பீட்டா நிலை என்ற இரண்டு படிகநிலைகளில் ஈய(IV) ஆக்சைடு காணப்படுகிறது. ஆல்பா நிலை ஈயம்(IV) ஆக்சைடு செஞ்சாய்சதுர சீரொழுங்கில் படிகமாகிறது. முதன்முதலில் 1941 ஆம் ஆண்டு ஆல்பாநிலை ஈயம்(IV) ஆக்சைடு தொகுக்கப்பட்டது. 1988 ஆம் ஆண்டு இயற்கையில் ஓர் அரிய கனிமமாக இது சிகுரிட்டினைட்டு என்ற பெயரில் அடையாளம் காணப்பட்டது. நாற்கோண பீட்டா நிலை ஈயம்(IV) ஆக்சைடு முதன் முதலில் 1845 ஆம் ஆண்டு அடையாளம் காணப்பட்டது. மிகப் பொதுவாகக் காணப்படும் பீட்டா நிலை பிளாட்னெரைட்டு என்ற கனிமமாக இயற்கையில் காணப்படுகிறது. பிற்காலத்தில் செயற்கை முறையிலும் தயாரிக்கப்பட்டது. ஈயம்(IV) ஆக்சைடு ஒரு வலிமையான ஆக்சிசனேற்ற முகவராகும். தீக்குச்சிகள், வானவெடிகள், சாயங்கள் மற்றும் பிற வேதிப்பொருள்கள் தயாரிப்பில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மின் வேதியியல் துறையிலும் ஈயம்(IV) ஆக்சைடு பல முக்கியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. குறிப்பாக ஈய-அமில மின்கலன்களில் நேர்மின் முனையாக ஈயம்(IV) ஆக்சைடு பயன்படுகிறது.

பண்புகள்

இயற்பியல் 

ஈயம் டையாக்சைடு நெடியற்றதாக அடர்பழுப்பு நிறத்தில் உருவாகும் படிகத்தூள் ஆகும். தண்ணீரில் கிட்ட்த்தட்ட இது கரையாது. பிரதானமாக ஆல்பா, பீட்டா என்ற இரண்டு பல்லுருவங்களைக் கொண்டிருக்கும். முறையே சிகுரிட்டினைட்டு மற்றும் பிளாட்னெரைட்டு என்ற அரிய கனிமங்களாக இயற்கையில் தோன்றுகிறது. பீட்டா வடிவம் 1845 இல் கண்டறியப்பட்ட்துref name=pl></ref>. ஆல்பா ஈய டையாக்சைடு 1846 இல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இயற்கையில் தோன்றும் கனிமமென்று 1988 இல் காணப்பட்டது.  
 
ஆல்பா வடிவம் செஞ்சாய்சதுர சீர்மையில் காணப்படுகிறது.இடக்குழு Pbcn (எண். 60), பியர்சன் குறியீடு oP12, அணிக்கோவை மாறிலிகள் a = 0.497 நானோமீட்டர், b = 0.596 நானோமீட்டர் , c = 0.544 நானோமீட்டர் , Z = 4 (அலகுக்கு நான்கு வாய்ப்பாட்டு அலகுகள்l). ஈய அணுக்கள் ஆறு ஒருங்கிணைவு கொண்ட்டுள்ளன.

நாற்கோண வடிவத்தில் பீட்டா வடிவம் உள்ளது. இதன் இடக்குழு  P42/mnm (எண். 136), பியர்சன் குறியீடு tP6, அணிக்கோவை மாறிலிகள் a = 0.491 நானோமீட்டர் , c = 0.3385 நானோமீட்டர் , Z = 2] மற்றும் உரூட்டைல் கட்டமைப்புடன் தொடர்பு கொண்டிருக்கிறது. மற்றும் எதிரெதிர் விளிம்புகளைப் பகிரும் என்முகத்தின் நெடுவரிசைகளைக் கொண்டிருப்பதாகவும், மூலைகளால் மற்ற சங்கிலிகளுடன் இணைந்ததாகவும் கருதப்படுகிறது.  இது ஆல்பா வடிவத்துடன் முரண்படுகிறது, அங்கு எண்முகத்தின் அருகிலுள்ள விளிம்புகளால் இணைக்கப்பட்டு கோணல்மாணலான  சங்கிலிகளைக் கொடுக்கிறது.

வேதியியல் 

காற்றில் ஈய டையாக்சைடு பின்வருமாறு சிதைவடகிறது:

PbO2 → Pb12O19 → Pb12O17 → Pb3O4 → PbO

இறுதி விளைபொருளின் விகிதவியல் அளவை வெப்பநிலையை மாற்ருவதன் மூலம் கட்டுப்படுத்தலாம். உதாரணமாக மேற்கண்ட வினையில் முதல் படிநிலை 290° செல்சியசு வெப்பநிலையில் நிகழ்கிறது. இரண்டாவது படிநிலை 350° செல்சியசு வெப்பநிலை, மூன்றாவது 375° செல்சியசு வெப்பநிலை மற்றும் நான்காவது 600° செல்சியசு வெப்பநிலைகளில் நிகழ்கின்றன. 
  
கூடுதலாக PbO2 சேர்மத்தை 580-620° செல்சியசு வெப்பநிலையில் 1400 மெகா பாசுக்கல் ஆக்சிசன் அழுத்த்த்தின் கீழ் சிதைவுக்கு உட்படுத்தி Pb2O3 சேர்மத்தை தயாரிக்கலாம். எனவே பல்வேறு ஈய ஆக்சைடுகளை தயாரிப்பதற்கு ஈய டையாக்சைடின் வெப்பச் சிதைவு வினை பொதுவான ஒரு தொழிற்சாலை முறை உற்பத்தி வழியாகும்.

ஈய டையாக்சைடு ஓர் ஈரியல்பு நிலை ஆக்சைடாகும். அமிலப்பண்புகள் அதிகமாக இருக்கும். வலிமையான காரங்களில் கரையும். ஐதராக்சி பிளம்பேட்டு அயனியை உருவாக்கும்.  [Pb(OH)6]2−:

PbO2 + 2 NaOH + 2 H2O   →  Na2[Pb(OH)6]

உருகிய நிலையில் கார ஆக்சைடுகளுடன் வினைபுரிந்து ஆர்த்தோபிளம்பேட்டுகளைக் கொடுக்கிறது. M4[PbO4].
Pb4+ நேர்மின் அயனியின் நிலைப்புத்தன்மை குறைவு காரணமாக ஈய டையாக்சைடு சூடான அமிலங்களுடன் வினைபுரிந்து ஆக்சிசனை வெளிவிட்டு நிலைப்புத்தன்மை மிக்க  Pb2+ நிலைக்கு மாறுகிறது:
2 PbO2 + 2 H2SO4 → 2 PbSO4 + 2 H2O  +  O2
2 PbO2 + 4 HNO3  →  2 Pb(NO3)2 + 2 H2O + O2
PbO2 + 4 HCl →  PbCl2 + 2 H2O + Cl2
இருப்பினும் இவ்வினைகளின் வேகம் குறைவு.

ஒரு நல்ல ஆக்சிசனேற்றும் முகவராக ஈய டையாக்சைடு கருதப்படுகிறது. மாதிரி வினைகள் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளன:
2 MnSO4 + 5 PbO2 + 6 HNO3 → 2 HMnO4 + 2 PbSO4 + 3 Pb(NO3)2 + 2 H2O
2 Cr(OH)3 + 10 KOH + 3 PbO2 → 2 K2CrO4 + 3K 2PbO2 + 8 H2O

மின் வேதியியல் 

ஈய டை ஆக்சைட்டின் மூலக்கூறு வாய்ப்பாடு பெயரளவில் PbO2 என வழங்கப்பட்டாலும், உண்மையான ஆக்சிசன் ஈயம் விகிதம் 1.90 முதல் 1.98 வரை வேறுபடுகிறது. தயாரிப்பு முறையைப் பொறுத்து இது மாறுபடுகிறது. ஆக்சிசனின் குறைபாடு அல்லது ஈயத்தின் மிகை ஈய டை ஆக்சைடின் சிறப்பியல்பான உலோகக் கடத்துத்திறனில் எதிர்ப்புத்திறன் 10 −4 Ω• செ.மீ அளவுக்கும் குறைவான் நிலையில் முடிகிறது. பல்வேறு மின்வேதியியல் பயன்பாடுகளில் இப்பண்பு பயன்படுகிறது . உலோகங்களைப் போன்று ஈய டையாக்சைடுக்கு மின்வாயாக செயல்படும் ஒரு பண்பு உள்ளது மின்பகுளிகளை ஈய டையாக்சைடு நேர் மின்வாயாக இருந்தும் அல்லது எதிர்மின் வாயாக இருந்தும் துருவப்படுத்த இயலும். ஈய டை ஆக்சைடு மின்முனைகள் இரட்டை செயலைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது ஈயம் மற்றும் ஆக்சிசன் அயனிகள் மின் வேதியியல் எதிர்வினைகளில் பங்கேற்கின்றன .

தயாரிப்பு

வேதிச் செயல்முறைகள் 

ஈய டை ஆக்சைடு பல முறைகளால் வணிக ரீதியாக உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, குளோரின் வளிமண்டல சூழலில் கார குழம்பாக உள்ள Pb3O4 ஆக்சிசனேற்றம் செய்து தயாரிக்கப்படுதல், ஈயம்(II) அசிடேட்டுடன் கால்சியம் ஐப்போகுளோரைடு சேர்த்து தயாரித்தல் அல்லது நீர்த்த நைட்ரிக் அமிலத்துடன் Pb3O4 வினைபுரிதல் உள்ளிட்டவை இத்தயாரிப்பு முறைகளில் அடங்கும் .

Pb3O4 + 4 HNO3 → PbO2 + 2 Pb(NO3)2 + 2 H2O

PbCl2 சேர்மத்தை சோடியம் ஐப்போகுளோரைடு கரைசலுடன் சேர்த்து சூடுபடுத்தி ஈய டையாக்சைடு சேர்மம் தயாரிக்கப்படுகிறது. . இந்த வழியில் ஈயம் (II) ஆக்சிசனேற்றம் செய்யப்பட்டு ஈயம்(IV) ஆக மாறுகிறது.வினைக்குத் தேவையான குளோரின் ஐப்போகுளோரைடு கரைசலில் இருந்து வெளிவருகிறது.  NaOCl சேர்மத்தை NaOH ஆக சிதைப்பதன் மூலம், PbO 2 இன் விகிதவியல் அளவு NaOH உடன் வினைபுரிந்து எக்சா ஐதராக்சோபிளம்பேட்டு(IV) அயனி உருவாகிறது. [Pb (OH) 6 ] 2−, அயனி நீரில் கரையக்கூடியது ஆகும்.

மின்னாற்பகுப்பு 

மின் வேதியியல் ஒரு மாற்று தயாரிப்பு முறையாகும். இம்முறையில் நீர்த்த கந்தக அமிலத்தில் உள்ள தூய ஈயத்தின் மீது ஈய டையாக்சைடு உருவாகிறது. அறை வெப்பநிலையில் +1.5 வோல்ட்டு மின் திறனில் நேர்மின்வாயில் இம்முனைவாக்கம் நிகழ்கிறது. பெரிய அளவிலான PbO2  நேர்மின்வாய்களின் தொழில்துறை உற்பத்திக்கு இம்முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஈயம் மற்றும் செப்பு மின்முனைகள் 5-10 லிட்டர்/வினாடி என்ற விகிதத்தில் பாயும் கந்தக அமிலத்தில் மூழ்கவைக்கப்படுகின்றன. சுமார் 100 ஆம்பியர் /சதுரமீட்டர் மின்னோட்டத்தை 30 நிமிடங்களுக்கு செலுத்துவதன் மூலம், மின்படிவு மேற்கொள்ளப்படுகிறது. ஈய மின்முனையின் குறைபாடு அதன் மென் தன்மையேயாகும். 5.5 என்ற மோவின் கடினத்தன்மை மதிப்பு கொண்ட  ஈய டையாக்சைடின் கடினம் மற்றும் நொறுங்குந் தன்மையுடன் ஒப்பிடும்போது அது குறைவாகும் . இந்தப் பொருத்தப்பாடின்மையின் விளைவாக பூச்சுகள் உதிர்கின்றன. எனவே தைட்டானியம், நையோபியம், டாண்ட்டலம் அல்லது கிராபைட்டு போன்ற கடினமான அடித்தளப் பொருட்கள் பயன்படும் மாற்று வழிமுறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. இம்மாற்று வழிமுறையில் நிலையான அல்லது பாயும் நைட்ரிக் அமிலத்திலுள்ள ஈய(II) நைட்ரேட்டிலிருந்து ஈய டையாக்சைடு அடித்தளப்பொருள்களின் மீது படிகிறது. மேற்பரப்பு ஆக்சைடு மற்றும் மாசுபாட்டை அகற்றுவதற்கும்  பூச்சு மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை பெறவும் ஈய ஆக்சைடின் ஒட்டுதல் அதிகரிப்பதற்கும் ஏற்ற வகையில் அடி மூலக்கூறு பொதுவாக முன் தயாரிப்பு செய்து கொள்ளப்படுகிறது .

பயன்கள் 

தீக்குச்சிகள்,வானவேடிக்கை பொருள்கள், , சாயங்கள் தயாரிப்பில் ஈய டையாக்சைடு பயன்படுகிறது. சல்பைடு பலபடிகளை பதப்படுத்துவதிலும் ஈய டையாக்சைடு பயனாகிரது. உயர் மின்னழுத்த மின்னல் கடத்தி கட்டுமானத்திலும் இது பயன்படுத்தப்படுகிறது .

ஈய டையாக்சைடு மின் வேதியியலில் ஒரு நேர்மின் வாய் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பீட்டா-PbO2 ஆல்பா வடிவத்தை விட இந்த நோக்கத்திற்காக மிகவும் உபயோகமுள்ளதாக இருக்கிறது, ஏனெனில் இது ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது, குறைந்த அமிலக்கார ஊடகத்தில் கூட கந்தக அமிலம் மற்றும் நைட்ரிக்-அமிலம் ஆகியவற்றில் இருந்து ஆக்சிசனை மின்பகுளியிலிருந்து விடுவிக்கிறது. . இதே போல ஈய டையாக்சைடு ஐதரோகுளோரிக் அமிலத்தில் இருந்து குளோரினையும் விடுவிக்கிறது. ஈய டையாக்சைடு நேர்மின் வாய்கள் மலிவானவையாகும். மற்றும் ஒரு காலத்தில் பொட்டாசியம் டைகுரோமேட்டை மீண்டும் உருவாக்குவதற்கு வழக்கமான பிளாட்டினம் மற்றும் கிராஃபைட் மின்முனைகளுக்கு பதிலாக இவை பயன்படுகின்றன. சல்பேட்டு குளியல் போன்ற செயல்முறைகளில் தாமிரம் மற்றும் துத்தநாகத்தை மின்முலாம் பூசுவதற்காக ஆக்சிசன் நேர்மின் முனைகளாக இவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கரிமத் தொகுப்பு வினைகளிலும் ஆக்சாலிக் அமிலம், கிளையாக்சாலிக் அமிலம் போன்ற சேர்மங்களை தயாரிப்பதில் இது பயன்படுகிறது.

ஈய அமில மின்கலன்களில் எதிர்மின் முனையாக ஈய டையாக்சைடு செயல்படுவது இதன் மிக முக்கியமான பயன்பாடு ஆகும். ஈய டையாக்சைடின் கடத்துத் திறன் இதற்கு காரணமாகும். ஈய அமில மின்கலன் ஆற்ற்லை சேமிப்பதிலும் விடுவிப்பதிலும் கந்தக அமிலத்திலுள்ள உலோக நிலை ஈயம், ஈய டையாக்சைடு, ஈய(II) உப்புகள் இவற்றுக்கிடையில் சமநிலையை மாற்றிக் கொள்கிறது. 
Pb + PbO2 + 2  + 2 H+ → 2 PbSO4 + 2 H2O  E° = +2.05 V

முன்பாதுகாப்பு 

ஒரு வலுவான ஆக்சிசனேற்றியாக  இருப்பதால், ஈய டை ஆக்சைடை உட்கொள்வது ஒரு நச்சாக கருதப்படுகிறது. வயிற்று வலி மற்றும் பிடிப்பு, குமட்டல், வாந்தி மற்றும் தலைவலி ஆகியவை தொடர்புடைய அறிகுறிகளில் அடங்கும். கடுமையான நச்சு தசை பலவீனம், உலோகச் சுவை, பசியின்மை, தூக்கமின்மை, தலைச்சுற்றல், அதிர்ச்சி, கோமா மற்றும் தீவிர நிகழ்வுகளில் இறப்புக்கும் வழிவகுக்கும். இரத்தம் மற்றும் சிறுநீரில் அதிக ஈயத்தை ஏற்படுத்தும். தோல் அல்லது கண்களுடன் தொடர்பு கொள்வது உட்புறத்தில் எரிச்சல் உண்டாக்கும் .

மேற்கோள்கள்

புற இணைப்புகள் 
National Pollutant Inventory: Lead and Lead Compounds Fact Sheet

ஆக்சைடுகள்
அமில ஆக்சைடுகள்
ஆக்சிசனேற்றிகள்
ஈய சேர்மங்கள்