Vethith thanimangal-Chemistry

வேதித் தனிமங்கள் -இரும்பு -பிரித்தெடுத்தல்

இதன் பயன்பாடு சரித்திரப் பதிவு காலத்திற்கு முந்தியது என்பதால் இது யாரால் எப்போது கண்டுபிடிக்கப் பட்டது என்று யாருக்கும் தெரியாது.

பூமியின் மேலோட்டுப் பகுதியில் செழுமை வரிசையில் இது நான்கவதாக உள்ளது.ஆனால் பூமியின் உள்ளகம் உருகிய இரும்பு ,நிக்கல் போன்றவற்றால் ஆனது பெரும்பாலான கோள்களின் உள்ளகங்களில் இரும்பு,நிக்கல் இருப்பதாக இன்றைக்குக் கண்டுபிடித்துள்ளனர். இயற்கையில் இரும்பு தனித்துக் கிடைப்பது மிகவும் அரிது .நம் முன்னோர்கள் கனிமத்திலிருந்து இரும்பைப் பிரித்தெடுத்துப் பயன் படுத்தியதில்லை என்றும்,எரிகற்கள் மூலம் கிடைத்த இரும்பையே பயன் படுத்தினார்கள் என்று சொல்வார்கள் .எரிகற்களில் இரும்பு தனித்துக் காணப்படுகின்றது .

 நீர் மற்றும் காற்று இவற்றின் முன்னிலையில் இரும்பு உடனடியாக ஆக்சிஜனேற்றம் பெறுகிறது .இதையே துருப்பிடித்தல் என்கிறோம்.இரும்பின் முக்கியமான கனிமங்கள் ஹெமடைட் ,மாக்னடைட் , லிமோசைட் ,சிடரைட் போன்றவைகளாகும் .இரும்புக் கனிமத்தை பழுக்கச் சூடாக்கி அதிலுளகார்பன் டை ஆக்சைடு ,ஈரம் ,கரிமப் பொருட்களை வெளியேற்றிவிடுவார்கள் .பின்னர் இதை நிலக்கரி மற்றும் சுண்ணாம்புக் கல் இவற்றுடன் கலந்து வெடிப்புலையில் 1500 டிகிரி C வரை சூடுபடுத் துவார்கள் .உருகிய குழம்பில் மிதக்கு ம் கழிவுகளை அகற்றி விட்டு இரும்பை வார்த்து வார்ப் பிரும்பாகப் (Cast iron or Pig iron) பெறுவார்கள் .வார்ப்பிரும்பில் 4-5 % கார்பன் 1-2 % சிலிகான் மற்றும் மாங்கனீஸ் போன்ற வேற்றுப் பொருட்கள் இருப்பதால் இரும்பு எளிதில் உடையக் கூடியதாக இருக்கிறது .இதனைப் பட்டறைப் பயனுக்கு உள்ளாக்க முடியாததால் இவற்றை அகற்ற வேண்டியது அவசியமாகிறது .ஆக்சிஜன் வெளியில் எரித்து அதிலுள்ள கார்பனை அகற்றுவார்கள் .ஓரளவு தூய்மைப்படுத்தப்பட்ட இரும்பைத் தேனிரும்பு (Wrought iron ) மற்றும் எஃகு (Steel) என்பர்.எஃகு ,வார்ப்பிரும்பு மற்றும் தேனிரும்பு இவற்றின் பண்புகளை ஒருசேரக் கொண்டுள்ளது.இதற்க்கு வார்ப்பிரும்பைக் காட்டிலும் குறைவாக ஆனால் தேனிரும்பைக் காட்டிலும் கூடுதலாகக் கார்பனை எஃகு பெற்றுள்ளதே காரணமாகும் .வெப்பத்தைக் கொண்டு பண்டுவப் படுத்துவதின் மூலம் கார்பனின் சேர்க்கை விகிதத்தை தேவையான அளவு மாற்றி எஃகிற்கு வேறுபட்ட கடினத் தன்மையை அளிக்கமுடியும் .இதைப் பதப்படுத்துதல் (tempering) என்பர்.

 பண்புகள்

இலத்தீன் மொழியில் பெர்ரம் என்றால் இரும்பு என்ற கடினத் தன்மைமிக்க பொருள்.அதுவே இதற்கு வேதிக் குறியீட்டையும் சேர்ம ங் களுக்கான பெயரையும் தந்தது .

தூய இரும்பு வெள்ளி போன்ற பளபளப்புடன் கூடிய உலோகமாகும் .இதன் அணு எண் 26 அணு எடை 53.85 அடர்த்தி 7860 கிகி/கமீ .இதன் உருகு நிலையும் ,கொதி நிலையும் முறையே 1812 K ,3073 K ஆகும்.இரும்பு விரைவில் துருப்பிடிக்கிறது .இது காற்றிலுள்ள ஆக்சிஜனுடன் சேர்ந்து பெரிக் ஆக்ஸைடாக மாறி மேற்பரப்பில் காரையாகப் படிவதாகும்

 செந்நிறமுடைய இது நுண்துளை உடையதாலும் ,புறப்பரப்பில் அழுத்தமாக ஒட்டிக் கொள்ளா திருப்பதாலும் காலபோக்கில் இது உதிர அடித் தளங்கள் துருப் பிடிப்பதற்கு உள்ளாகின்றன .எனவே இரும்புப் பொருட்களைச் சரியாகப் பாராமரிக்காது விட்டால் அவை துருப் பிடித்துச் சிதைந்து விடும்.

இரும்பு பிரித்தெடுத்து பயன் படுத்தத் தொடங்கிய காலம் நாகரிக வளர்ச்சியில் ஒரு முக்கிய காலகட்டமாக இருந்ததால் அதை இரும்பு யுகம் (Iron age )என்பர் (1100 BC).இது வெண்கல யுகத்திற்குப் (Bronze age -3000 BC) பிற்பட்டது .இரும்பு மக்களால் வெகுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் உலோகமாகும் .குண்டூசி முதல் பெரிய கப்பல் வரை இதனால் செய்யப்படாத பொருட்களே இல்லை எனலாம்.இரும்பிற்கு வலிமையூட்டி பெறப்பட்ட எஃகு கலப்பு உலோகங்களினால் ஆன பயன்பாட்டை விரிவடையச் செய்தது .எஃகோடு கலப்பு உலோகம்

செய்வதற்கு நிக்கல்,குரோமியம்,வனேடியம்,டங்ஸ்டன் மாங்கனீஸ், சிலிகான்,கோபால்ட்,மாலிப்பிடினம் போன்ற உலோகங்கள் பயன்படுகின்றன.இவற்றின் சேர்மான விகிதத்தை கலப்பு உலோகத்தின் சிறப்புப் பயனுக்கு ஏற்ப தக்கவாறு மாற்றிக் கொள்கின்றனர் .

பயன்கள்

இரும்பு ,எஃகு உறுதியானவை என்பதால் இயந்திரங்கள் ,அவற்றின் கட்டுமானத்திற்குத் தேவையான உதிரி பாகங்கள் ,வெட்டுங் கருவிகள் ,கட்டுமானப் பொருட்கள் ,கொள்கலன்கள் ,இயந்திரப் பொறிகள் ,குழாய்கள்,கலப்பு உலோகங்கள் என இவற்றைக் கொண்டு செய்யப்படாத பொருட்களே இல்லை எனலாம் அதனால் இரும்பின் தேவை நாளுக்குநாள் தொடர்ந்து அதிகரிந்துக் கொண்டே வருகிறது.இன்றைக்கு உலோக உற்பத்தியில் முதலிடம் வகிப்பது இரும்பே .

இரும்பு நிலைக் காந்தம் ,மின் காந்தங்கள் செய்வதற்கு முதன்மைப் பொருளாக விளங்குகிறது .இரும்பு,நிக்கல்,கோபால்ட் இவை மூன்றும் பெரோ (Ferro)காந்தப் பொருட்களாகும்.இதிலுள்ள எலெக்ட்ரானின் தற்சுழற்ச்சியும்(Spin) சுற்றியக்கமும்(Orbital motion) இணைந்து அதற்கு உயரளவு காந்தத்தன்மையை வழங்கியுள்ளன. மக்னெடைட் கனிமம் இயற்கையில் கிடைக்கும் காந்தமாகும் இது பெரோ சோ பெரிக் ஆக்சைடாகும் .இது ஹைட்ரோ குளோரிக் அமிலத்தில் மட்டும் கரைகிறது .

இரத்தத்திலுள்ள சிவப்பணுவில் ஹிமோகுளோபின் என்ற நிறமி உள்ளது .இதில் இரும்பு முக்கியப் பங்கேற்றுள்ளது .இது நுரையீரலிலிருந்து ஆக்சிஜனைப் பெற்று கடத்தி எடுத்துச் சென்று உடலில் தேவையான பாகங்களுக்கு அளிக்கிறது . ஆக்சிஜன் இல்லாவிட்டால் சத்துப் பொருட்களிலிருந்து ஆக்சிஜனேற்றம் மூலம் ஆற்றலைப் பெறமுடியாது .மேலும் அப்போதுகிடைக்கும் கார்பன் மோனாக்சைடை வெளியேற்றவும் இது துணை செய்கிறது .ஹிமோகுளோபினில் உள்ள இரும்பு அணுவோடு இந்த கார்பன் மோனாக்சைடு ஆக்சிஜனை விட 200 மடங்கு வலுவாக இணைந்து கொள்வதால் இது இயலுவதாகின்றது .கார்பன் மோனாக்சைடு நஞ்சாக இருப்பதற்கு இதுவே காரணமாயிருக்கிறது .கார்பன் மோனாக்சைடு வெளியில் ஹிமோகுளோபின் CO உட ன் தெவிட்டி விடுவதால் ஆக்சிஜனை க் கடத்தி எடுத்துச் செல்ல ஹிமோகுளோபின் முனைவதில்லை .

பலவிதமான இரும்புச் சேர்மங்கள் பலவிதமான பயன்களுக்குப் பயன்படுகின்றன.பெரிக் ஆக்சைடு சிவப்பு நிறமியாக வண்ணங்களில் பயன்படுகிறது.பரப்பை மெருகூட்டவும் ,இரத்தினக் கற்களை பளபளப் பூட்டவும் இதைக் கையாளுகின்றார்கள் பெரிக் குளோரைடு உறைந்து கட்டியாக்கி இரத்தக் கசிவைத் தடுத்து நிறுத்த பயன்படுகின்றது . பெரஸ் சல்பேட் என்பது நீர்த கந்தக அமிலத்தில் கரைக்கப் பட்ட இரும்பாகும் இது மை தயாரிப்பதற்கும் தோல் பதனிடுவதற்கும் சாயப் பொருட்கள் தயாரிப்பதற்கும் பயன்படுகின்றது ,

இரும்பின் அனுக்கருவே அதிகமான பினைவாற்றல் (binding energy) வீதத்தைப் பெற்றுள்ளது.அதனால் பிற எளிய மற்றும் கனமான அணுக்களின் அணுக்கருக்களை விட இரும்பு நிலைப்புத் தன்மை மிக்கது எனலாம்.விண்மீன்களில் உயர் வெப்ப நிலையில் நிகழும் அணுக் கருப்பிணைப்பு ( nuclar fusion) வினைகள் அதற்கு ஆற்றல் மூலமாய் இருக்கின்றன .இந்த வினை, பிணைந்து விளையும் அணுக்கரு இரும்பாய் இருக்கு மட்டும் தொடர்கிறது.அதாவது ஒரு விண்மீன் இரும்பாய் தொகுப்பாக்கம் செய்யப்படும் வரை ஆற்றலை வழங்கும் என எதிர்பார்க்கலாம் .அதன் பிறகு அது அழியத் தொடங்குகிறது .