காரக்கனிம மாழைகள்

காரமண் உலோகங்கள் (Alkaline earth metals) என்பவை தனிம வரிசை அட்டவணையில் 2ஏ தொகுதியில் இடம்பெற்றுள்ள தனிமங்க்களைக் குறிக்கிறது. காரக்கனிம மாழைகள் என்ற பெயராலும் இவற்றை அழைக்கிறார்கள். பெரிலியம் (Be), மக்னீசியம் (Mg), கால்சியம் (Ca), இசுட்ரோன்சியம் (Sr), பேரியம் (Ba), ரேடியம் (Ra) உள்ளிட்ட தனிமங்கள் கார மண் உலோகங்க்கள் எனப்படும் இப்பிரிவில் அடங்க்கியுள்ளன. இத்தனிமங்கள் அனைத்துமே உலோகங்க்கள் ஆகும். இவை அனைத்தும் ஒரே மாதிரியான பண்புகளைப் பெற்றுள்ளன. அனைத்தும் வெள்ளியைப் போல வெண்மையும் பளபளப்பும் கொண்டவையாக உள்ளன. சாதாரண வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் வினைத்திறன் கொண்டவையாக உள்ளன^[1].

நெடுங்குழு	2
கிடைக்குழு
2	4 Be
3	12 Mg
4	20 Ca
5	38 Sr
6	56 Ba
7	88 Ra

கட்டமைப்பின் படி இக்குழுவில் உள்ள தனிமங்கள் அனைத்தும் வெளிக்கோள வட்டத்தின் எலக்ட்ரான் ஒழுங்கமைப்பில் பொதுவாக எசு எலக்ட்ரான் கூட்டைப் பெற்றுள்ளன. இக்கூடுகள் முழுமையாக நிரப்பப்பட்டும் உள்ளன^[1][2][3]. அதாவது இச்சுற்றுப்பாதைக்கு உரிய இரண்டு எலக்ட்ரான்களையும் இவை பெற்றுள்ளன. இத்தனிமங்கள் தங்கள் வெளிக்கூட்டு இரண்டு எலக்ட்ரான்களை இழந்து +2 என்ற மின் சுமையுடைய நேர்மின் அயனிகளாகவும், +2 என்ற ஆக்சிசனேற்ற நிலையை அடையவும் தயாராக இருக்கின்றன. கண்டறியப்பட்ட அனைத்து கார மண் உலோகங்க்களும் இயற்கையில் கிடைக்கின்றன. இக்குழுவில் இடம்பெறலாம் என்று கருதப்படுகிற அணு எண் 120 கொண்ட ஒரு தனிமத்தைக் கண்டறிய பல சோதனை முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன. அனைத்து முயற்சிகளும் தோல்வியிலேயே முடிந்தன^[4].

பண்புகள்

வேதிப்பண்புகள்

மற்ற குழுக்களைப் போலவே இக்குடும்பத்தில் உள்ள தனிமங்களும் ஒரே மாதிரியான எலக்ட்ரான் ஒழுங்கமைவையே கொண்டுள்ளன. குறிப்பாக வேதி வினைகளில் தொடர்புடைய வெளிவட்டப்பாதைகளின் எலக்ட்ரான் கூடுகளில் ஒரேமாதிரியான தன்மையை கொண்டிருக்கின்றன. இதனால் இக்குழுவில் உள்ள தனிமங்களின் வேதிப் பண்புகளில் ஒற்றுமை காணப்படுகிறது.

Z	தனிமம்	எலக்ட்ரான்கள் எண்ணிக்கை	எலக்ட்ரான் ஒழுங்கமைவு[n 1]
4	பெரிலியம்	2, 2	[He] 2s2
12	மக்னீசியம்	2, 8, 2	[Ne] 3s2
20	கால்சியம்	2, 8, 8, 2	[Ar] 4s2
38	இசுட்ரோன்சியம்	2, 8, 18, 8, 2	[Kr] 5s2
56	பேரியம்	2, 8, 18, 18, 8, 2	[Xe] 6s2
88	ரேடியம்	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2	[Rn] 7s2

இக்குழுவின் முதல் ஐந்து தனிமங்களின் பண்புகளை ஒப்பிட்டே அனைத்து வேதிப்பண்புகளும் ஒப்பு நோக்கப்படுகின்றன. ரேடியம் தனிமத்தின் பண்புகள் அதனுடைய கதிரியக்கத்தன்மை காரணமாக இன்னும் முற்றிலுமாக வரையறுக்கப்படவில்லை. எனவே அதனுடைய பண்புகளை இந்த ஒப்பீட்டுக்கு எடுத்துக்கொள்ளவில்லை.

காரமண் உலோகங்கள் அனைத்தும் வெள்ளி தனிமத்தைப் போல வெண்மையும் பளபளப்பும் கொண்டவையாகும். மென்மையானவை மற்றும் குறைவான அடர்த்தி கொண்டவையாகும். உருகுநிலை மற்றும் கொதி நிலையும் இவற்றுக்கு குறைவு. cலசன்களுடன் வினை புரிந்து காரமண் உலோக ஆலைடுகளை உருவாக்குகின்றன. பெரிலியம் குளோரைடைத் தவிர இதர ஆலைடுகள் அனைத்தும் அயணிப் பிணைப்பைக் கொண்ட படிகச் சேர்மங்களாக உள்ளன. பெரிலியம் குளோரைடு மட்டும் சகப்பிணைப்புடன் காணப்படுகிறது. பெரிலியத்தைத் தவிர இக்குழுவிலுள்ள இதர தனிமங்கள் யாவும் தண்ணீருடன் வினைபுரிந்து வலிமையான கார ஐதராக்சைடுகளைக் கொடுக்கின்றன. எனவே இவற்றைப் பயன்படுத்தும் போது எச்சரிக்கையுடன் பயன்படுத்த வேண்டும். கனமான காரமண் உலோகங்கள் இலேசான காரமண் உலோகங்களைக் காட்டிலும் தீவிரமாக வினைபுரியும் தன்மையைக் கொண்டுள்ளன. கார உலோகங்க்களின் அணுக்களைக் காட்டிலும் இவற்றின் அணுக்கள் சிறியவையாக இருப்பதாலும், அணுக்கருக்களின் மின் சுமை கூடுதலாக இருப்பதனாலும் காரமண் உலோகங்களின் எலக்ட்ரான்கள் மிகவும் இறுக்கமாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. எனவே முதல் எலக்ட்ரானை நீக்குவதற்குத் தேவையான முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றல் கார உலோகங்களுக்குத் தேவையானதைக் காட்டிலும் அதிகமாகும். முதல் எலக்ட்ரான் நீக்கப்பட்டவுடன் முடிவான மின் சுமை கூடுகிறது. எனவே இரண்டாவது எலக்ட்ரானை நீக்குவதற்குத் தேவையான இரண்டாவது அயனியாக்கும் ஆற்றல் முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றலை விட இரண்டு மடங்காகும்.

தொகுதியில் பெரிலியத்திலிருந்து பேரியத்திற்குக் கீழிறங்கும் போது முதல் மற்றும் இரண்டாம் அயனியாக்கும் ஆற்றல்கள் குறைகின்றன. அணு ஆரங்க்கள் அதிகரிப்பதும் இதன் காரணமாக வெளி எலக்ட்ரான்களுக்கும் உட்கருவிற்கும் இடையே உள்ள தூரம் அதிகரிப்பதும் இதற்கு காரணங்களாகும்.

பெரிலியம் மட்டும் விதிவிலக்காக தண்ணிர் மற்றும் நீராவியுடன் வினைபுரிவதில்லை. இதனுடைய ஆலைடுகளும் சகப்பிணைப்பும் கொண்டவையாக உள்ளன. ஒருவேளை பெரிலியம் +2 ஆக்சிசனேற்ற விலை கொண்ட தனிமங்க்களுடன் சேர்ந்து சேர்மங்களை உருவாக்கினால் அவை அவற்ருக்கு அருகிலுள்ள எலக்ட்ரான் மேகத்தை முனைவுறச் செய்து விரிவான ஆர்பிட்டல் மேற்பொறுந்தலைச் செய்கின்றன. ஏனெனில் பெரிலியத்தின் மின் சுமை அடர்த்தி அதிகமாகும். பெரிலியத்தைக் கொண்டுள்ள எல்லா சேர்மங்க்களும் சகப்பிணைப்பைக் கொண்டுள்ளன^[5]. பெரிலியத்தின் அயனிச் சேர்மமாகக் கருதப்படும் பெரிலியம் புளோரைடும் கூட குறைந்த உருகு நிலையும், குறைந்த மின் கடத்துத் திறனும் கொண்டதாக உள்ளது.

அணுக்கரு நிலைப்புத்தன்மை

ஆறு கார மண் உலோகங்களில், பெரிலியம், கால்சியம், பேரியம் மற்றும் ரேடியம் ஆகியவை இயற்கையாகத் தோன்றும் கதிரியக்க ஐசோடோப்பைக் கொண்டிருக்கின்றன ; மெக்னீசியம் மற்றும் இசுட்ரோன்சியம் தனிமங்களுக்கு இயற்கை ஐசோடோப்புகள் ஏதுமில்லை. பெரிலியம் -7, பெரிலியம் -10, மற்றும் கால்சியம் -41 ஆகியவை சுவடு அளவு கதிரியக்க ஐசோடோப்புகளாகும். கால்சியம் -48 மற்றும் பேரியம் -130 ஆகியவை மிக நீண்ட அரை ஆயுளைக் கொண்டுள்ளன. இதனால் இவை ஆதிகால கதிரியக்கச்சிதைவு அணுக்கருகள் எனக் கருதப்படுகின்றன. ரேடியத்தின் அனைத்து ஐசோடோப்புகளும் கதிரியக்கத்தன்மை கொண்டவையாகும். கால்சியம் -48 இரட்டை பீட்டா சிதைவுக்கு உட்படும் மிக இலகுவான அணுக்கரு ஆகும். கால்சியமும் பேரியமும் பலவீனமாக கதிரியக்கத்தன்மை கொண்டவை: கால்சியத்தில் சுமார் 0.1874% கால்சியம் -48,^[6] மற்றும் பேரியத்தில் 0.1062% பேரியம் -130 ஐசோடோப்புகளைக் கொண்டுள்ளன^[7]. மிக நீண்ட அரை ஆயுள் காலம் கொண்ட ரேடியத்தின் ஐசோடோப்பு ரேடியம் -226 ஆகும். இது 1600 ஆண்டுகள் அரை ஆயுளைக் கொண்டுள்ளது; இதுவும் ரேடியம் -223, -224, மற்றும் -228 ஆகியவையும் ஆதிகால தோரியம் மற்றும் யுரேனியத்தின் சிதைவு சங்கிலிகளில் இயற்கையாகவே தோன்றுகின்றன.

வரலாறு

பெயர்க்காரணம்

காரமண் உலோகங்கள் அவற்றின் ஆக்சைடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு பெயரிடப்பட்டுள்ளன. காரமண் உலோகங்களின் பழங்காலத்து பெயர்கள் பெரிலியா, மக்னீசியா, இசுட்ரோன்சியா, பேரைட்டா என்று அழைக்கப்பட்டு வந்தன. இந்த ஆக்சைடுகள் தண்ணீருடன் இணைந்தால் காரங்களின் பண்பை பெற்றன. "மண்" என்பது நீரில் கரையாத அலோகங்களைக் குறிப்பிடவும் வெபத்தை ஏற்காத பண்புகளை வெளிப்படுத்தும் உலோகங்களை குறிப்பிடவும் ஆரம்பகால வேதியியலாளர்களால் பயன்படுத்தப்பட்ட ஒரு பழைய சொல் ஆகும். இந்த மண் தனிமங்கள் உலோகங்கள் அல்ல ஆனால் சேர்மங்களை கொடுக்கவல்லைவை என்பதை வேதியியலாளர் அன்டோயின் லாவோயிசர் உணர்ந்தார். 1789 ஆம் ஆண்டில் இவர் அத்தகைய தனிமங்களை உப்பு உருவாக்கும் மண் உலோகங்கள் என்று அழைத்தார். பின்னர், கார மண் உலோக ஆக்சைடுகளாக இவை இருக்கலாம் என்றும் அவர் பரிந்துரைத்தார். ஆனால் இது வெறும் அனுமானம் என்று அவர் ஒப்புக்கொண்டார். 1808 ஆம் ஆண்டில், லவாய்சியர் யோசனையின் பேரில், அம்ப்ரி டேவி உலோகங்களின் மாதிரிகளை மண் உலோகங்களின் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் முதன்முதலில் பெற்றார்^[8]. இதனால் லவாய்சியரின் கருதுகோளை ஆதரித்து இத்தனிமங்களின் குழுவிற்கு கார மண் உலோகங்கள் என்று அப்போது பெயரிடப்பட்டது.

கண்டுபிடிப்பு

கால்சியம் சேர்மங்கள் கால்சைட் மற்றும் சுண்ணாம்பு என்று அறியப்பட்டு வரலாற்றுக்கு முந்தைய காலத்தில் இருந்தே பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன. பெரிலியம் சேர்மங்களான பெரில் மற்றும் மரகதத்திற்கும் இக்கருத்து பொருந்தும் . கார மண் உலோகங்களின் பிற சேர்மங்கள் 15 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டன. மக்னீசியத்தின் சேர்மமான மக்னீசியம் சல்பேட்டு முதன்முதலில் 1618 ஆம் ஆண்டில் இங்கிலாந்தில் எப்சம் என்ற ஒரு விவசாயியால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இசுட்ரோன்சியத்தின் கார்பனேட்டு சேர்மம் இசுக்காட்டிய கிராமம் ஒன்றில் கிடைத்த கனிமங்கள் ஒன்றாக 1790 இல்.கண்டறியப்பட்டது. கடைசியாக கிடைத்த கதிரியக்க ரேடியம், யுரேனைட்டிலிருந்து 1898 இல் பிரித்தெடுக்கப்பட்டது^[9][10][11].

பெரிலியம் தவிர அனைத்து தனிமங்களும் அவற்றின் உருகிய சேர்மங்களின் மின்னாற்பகுப்பால் தனிமைப்படுத்தப்பட்டன. மக்னீசியம், கால்சியம் மற்றும் இசுட்ரோன்சியம் ஆகியவை முதன்முதலில் 1808 ஆம் ஆண்டில் அம்ப்ரி டேவியால் தயாரிக்கப்பட்டன, அதேசமயம் பெரிலியம் சுயாதீனமாக பிரடெரிக் நோலர் மற்றும் அன்டோயின் புசி ஆகியோரால் 1828 ஆம் ஆண்டில் பொட்டாசியத்துடன் பெரிலியம் சேர்மங்களை வினைபுரியவைத்து தனிமைப்படுத்தப்பட்டது. 1910 ஆம் ஆண்டில், கியூரி மற்றும் ஆண்ட்ரே-லூயிசு டெபியர்ன் ஆகியோரால் ரேடியம் தூய உலோகமாக தனிமைப்படுத்தப்பட்டது.

விளக்க குறிப்புகள்

1. Noble gas notation is used for conciseness; the nearest noble gas that precedes the element in question is written first, and then the electron configuration is continued from that point forward.