This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
(New page: = അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍ = കിലൃാേലമേഹഹശര ഇീാുീൌിറ രണ്ടോ അതിലധികമോ ലോഹ...) |
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍) |
||
| (ഇടക്കുള്ള 10 പതിപ്പുകളിലെ മാറ്റങ്ങള്‍ ഇവിടെ കാണിക്കുന്നില്ല.) | |||
| വരി 1: | വരി 1: | ||
= അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍ = | = അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍ = | ||
| - | + | Intermetallic Compounds | |
| - | രണ്ടോ അതിലധികമോ ലോഹങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന ക്രിസ്റ്റല്‍സംരചനയുള്ള യൌഗികങ്ങള്‍. ഉദാ. | + | രണ്ടോ അതിലധികമോ ലോഹങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന ക്രിസ്റ്റല്‍സംരചനയുള്ള യൌഗികങ്ങള്‍. ഉദാ. Cu Zn;Cu<sub>5</sub>Sn; Co Zn<sub>3</sub>. ഇവയ്ക്ക് സുനിശ്ചിതമോ അല്ലെങ്കില്‍ ഒരു പരിധി വരെ വ്യാപിച്ചുകിടക്കുന്നതോ ആയ ഒരു സവിശേഷസംയോഗം (characteristic composition) ഉണ്ടായിരിക്കും. |
| - | ലോഹങ്ങള്‍ ചില അനുപാതങ്ങളില്‍ ചേര്‍ത്ത് ഉരുക്കിയാല്‍ സാധാരണയായി ലഭിക്കുന്നത് മിശ്രലോഹങ്ങള്‍ (കൂട്ടുലോഹങ്ങള്‍, സങ്കരലോഹങ്ങള്‍, അലോയികള്‍) ആണ്. നൂതനപ്രവിധികള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ഖരാവസ്ഥയില്‍ത്തന്നെ ലോഹങ്ങളെ യോജിപ്പിച്ചും മിശ്രലോഹങ്ങളുണ്ടാക്കാന്‍ സാധിക്കും. ഈ മിശ്രലോഹങ്ങള്‍ പരിശോധിച്ചാല്‍ അവ ഘടകലോഹങ്ങളുടെ അനുപാതങ്ങളെ ആശ്രയിച്ച് ഒരേ ഒരു പ്രാവസ്ഥയോടു ( | + | ലോഹങ്ങള്‍ ചില അനുപാതങ്ങളില്‍ ചേര്‍ത്ത് ഉരുക്കിയാല്‍ സാധാരണയായി ലഭിക്കുന്നത് മിശ്രലോഹങ്ങള്‍ (കൂട്ടുലോഹങ്ങള്‍, സങ്കരലോഹങ്ങള്‍, അലോയികള്‍) ആണ്. നൂതനപ്രവിധികള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ഖരാവസ്ഥയില്‍ത്തന്നെ ലോഹങ്ങളെ യോജിപ്പിച്ചും മിശ്രലോഹങ്ങളുണ്ടാക്കാന്‍ സാധിക്കും. ഈ മിശ്രലോഹങ്ങള്‍ പരിശോധിച്ചാല്‍ അവ ഘടകലോഹങ്ങളുടെ അനുപാതങ്ങളെ ആശ്രയിച്ച് ഒരേ ഒരു പ്രാവസ്ഥയോടു (phase) കൂടിയതാകാം; അല്ലെങ്കില്‍ അനേകം പ്രാവസ്ഥകളോടു കൂടിയതാകാം. ഏകപ്രാവസ്ഥയോടുകൂടിയ മിശ്രലോഹങ്ങളാകട്ടെ രണ്ടു തരത്തില്‍ രൂപംകൊള്ളുന്നവയാണ്. ഖരലായനിയുടെ (solid solution) അവസ്ഥയോടുകൂടിയതാണ് ഒന്ന്; രണ്ടാമത്തേത് യൌഗികത്തിന്റെ അവസ്ഥയോടുകൂടിയതും. ഈ രണ്ടാമത്തെ പ്രരൂപത്തിലുള്ള ഏക പ്രാവസ്ഥയോടുകൂടിയ മിശ്രലോഹങ്ങളാണ് യഥാര്‍ഥത്തില്‍ അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍. അതായത് അവ മിശ്രലോഹകുടുംബത്തിലെ ഒരു ശാഖയാണ് എന്നു സാരം. |
| - | സാധാരണയൌഗികങ്ങളില്‍ എന്നപോലെ അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളിലും ഘടകമൂലകാണുക്കള്‍ സുനിശ്ചിതമായ ഒരു അനുപാതത്തിലാണ് സംയോജിച്ചിരിക്കുന്നത്. എന്നാല്‍ അവയില്‍ കാണുന്ന സാധാരണ വാലന്‍സി-നിയമങ്ങള്‍ ഇവയില്‍ കണിശമായി അങ്ങനെ പാലിക്കപ്പെടാറില്ല. തന്മൂലം അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുടെ ഫോര്‍മുലകള്‍ വിചിത്രങ്ങളായിത്തോന്നാം. ഉദാ. | + | സാധാരണയൌഗികങ്ങളില്‍ എന്നപോലെ അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളിലും ഘടകമൂലകാണുക്കള്‍ സുനിശ്ചിതമായ ഒരു അനുപാതത്തിലാണ് സംയോജിച്ചിരിക്കുന്നത്. എന്നാല്‍ അവയില്‍ കാണുന്ന സാധാരണ വാലന്‍സി-നിയമങ്ങള്‍ ഇവയില്‍ കണിശമായി അങ്ങനെ പാലിക്കപ്പെടാറില്ല. തന്മൂലം അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുടെ ഫോര്‍മുലകള്‍ വിചിത്രങ്ങളായിത്തോന്നാം. ഉദാ. Mg Zn<sub>5</sub>; K Cd<sub>7</sub>; Na Zn<sub>12</sub>. മാത്രമല്ല, ഒരേ ജോഡി മൂലകങ്ങള്‍ (ഉദാ. സോഡിയവും ടിന്നും) പല വിധത്തിലും ചേര്‍ന്ന് (പ്രസ്തുതോദാഹരണത്തില്‍ ഒന്‍പത് വിധം) അനേകം അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍ ലഭ്യമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. സാധാരണയൌഗികങ്ങള്‍ വാതകം, ദ്രാവകം, ഖരം എന്നീ മൂന്നവസ്ഥകളിലും സ്ഥിതി ചെയ്യുവാന്‍ കഴിവുള്ളവയാണ് എങ്കില്‍ അന്തര്‍ലോഹ യൌഗികങ്ങള്‍ക്ക് സാമാന്യമായി ഖരാവസ്ഥയില്‍ മാത്രമേ അസ്തിത്വമുള്ളൂ എന്നതും ഇവയുടെ മറ്റൊരു സവിശേഷതയാണ്. ഈ സവിശേഷതകള്‍ ഇവയെ സാധാരണയൌഗികങ്ങളില്‍നിന്നു വ്യാവര്‍ത്തിപ്പിച്ചു നിര്‍ത്തുന്നു. |
| - | ലോഹങ്ങള്‍ പൊതുവില്‍ വിദ്യുത്-ധനസ്വഭാവം ( | + | ലോഹങ്ങള്‍ പൊതുവില്‍ വിദ്യുത്-ധനസ്വഭാവം (electropositive character) ഉള്ളവയാണ്. ഇലക്ട്രോണുകള്‍ നഷ്ടപ്പെടുന്നതിനുള്ള പ്രവണതയാണ് ഇവ പ്രകാശിപ്പിക്കാറുള്ളത്. ആകയാല്‍ അവ പരസ്പരം ചേര്‍ന്ന് അയോണിക യൌഗികങ്ങളോ (ionic compounds), സഹസംയോജക (covalent) യൌഗികങ്ങളോ ഉണ്ടാകുവാനുള്ള സാധ്യത ചുരുക്കമാണ്. അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുണ്ടാകുമ്പോള്‍ ഘടകമൂലകാണുക്കള്‍ ലോഹികബന്ധത്താല്‍ (metallic bond) ആണ് ഘടിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. അതുകൊണ്ടാണ് ഇവ സാധാരണ സംയോജക നിയമങ്ങള്‍ അനുസരിക്കുന്നില്ലെന്നു പറയുന്നത്. യൌഗികത്തിന്റെ നിര്‍വചനം സാധാരണയില്‍ കവിഞ്ഞ മട്ടില്‍ വിപുലമാക്കിയാല്‍ മാത്രമേ ഇവയെ യൌഗികങ്ങളായി പരിഗണിക്കുവാന്‍ സാധിക്കുകയുള്ളു. രസതന്ത്രത്തിന്റെ ആധുനികവളര്‍ച്ചയുടെ വെളിച്ചത്തില്‍ അതു സാധ്യമായിത്തീര്‍ന്നിട്ടുമുണ്ട്. |
| - | എന്തുകൊണ്ട് യൌഗികങ്ങള്‍? ഉരുക്കി യോജിപ്പിച്ച ലോഹങ്ങളുടെ മിശ്രിതങ്ങള്‍ ദ്രവാവസ്ഥയില്‍ ഏകാത്മകമാ( | + | '''എന്തുകൊണ്ട് യൌഗികങ്ങള്‍?''' ഉരുക്കി യോജിപ്പിച്ച ലോഹങ്ങളുടെ മിശ്രിതങ്ങള്‍ ദ്രവാവസ്ഥയില്‍ ഏകാത്മകമാ(homogeneous)യിരിക്കും. ഇവയെ തണുപ്പിക്കുമ്പോള്‍ ഘടകങ്ങളുടെ അനുപാതം വേണ്ടപോലാണെങ്കില്‍ ഖരലായനി ലഭിക്കുന്നതാണ്. ഖരലായനിയില്‍ ഘടകലോഹങ്ങളുടെ അണുക്കള്‍ ക്രമരഹിതമായി വിന്യസിക്കപ്പെട്ടിരിക്കും. അതായത് ഒരു ലോഹത്തിന്റെ ക്രിസ്റ്റല്‍-ജാലികയില്‍ (crystal lattice) മറ്റേ ലോഹത്തിന്റെ അണുക്കള്‍ പ്രത്യേക നിയമമൊന്നുമില്ലാതെ ആദ്യത്തേതിന്റെ അണുക്കളെ പ്രതിസ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നതായി കാണാം. ചിലപ്പോള്‍ ഭിന്ന-ക്രിസ്റ്റല്‍-സംരചനയുള്ള ഒന്നിലധികം ഖരലായനികളും ഉണ്ടായേക്കാം. എന്നാല്‍ മറ്റു ചിലപ്പോള്‍ നിശ്ചിതസംരചനയും സംയോഗവും ഉള്ള പല മധ്യപ്രാവസ്ഥകളും (intermediate phases) ഉണ്ടാകുന്നതാണ്. ഈ മധ്യപ്രാവസ്ഥകളാണ് അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍. ഇവയുടെ ക്രിസ്റ്റല്‍ സംരചനയില്‍ ഘടകലോഹാണുക്കള്‍ നിശ്ചിത സ്ഥാനങ്ങളില്‍ ക്രമപ്രകാരം ഘടിപ്പിക്കപ്പെട്ടിരിക്കും. ഇവയ്ക്ക് നിശ്ചിതമായ ദ്രവണാങ്കം (melting point) ഉണ്ട്. ഇവയിലെ ഘടകലോഹാണുക്കളുടെ എണ്ണം ഒരു പൂര്‍ണസംഖ്യാനുപാതത്തിലായിരിക്കും; ഈ അനുപാതം സാധാരണ സംയോജക നിയമം അനുസരിക്കുന്നതായിക്കാണുന്നില്ലെങ്കിലും ഇവയുടെ ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ (ഉദാ. ക്ഷാരണം, അമ്ളപ്രതിരോധം, വൈദ്യുതി പ്രതിരോധം, കാന്തികഗുണധര്‍മങ്ങള്‍) ഘടകലോഹങ്ങളുടേതില്‍നിന്നും വ്യത്യസ്തങ്ങളാണ്. ക്രിസ്റ്റലീകരണം മുതലായ ഭൌതികപ്രക്രിയകള്‍ വഴി ഘടകലോഹങ്ങളെ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കാന്‍ സാധ്യവുമല്ല. ഇക്കാരണങ്ങളാലാണ് ഇവയെ യൌഗികങ്ങളായി പരിഗണിക്കുന്നത്. |
| - | സാധാരണ സംയോജക നിയമങ്ങള്‍ അനുസരിക്കുന്ന അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുമുണ്ട്. വിദ്യുത്-ഋണതയില്‍ ( | + | സാധാരണ സംയോജക നിയമങ്ങള്‍ അനുസരിക്കുന്ന അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുമുണ്ട്. വിദ്യുത്-ഋണതയില്‍ (electro negativity) നല്ല അന്തരമുള്ള ലോഹങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകാറുള്ള Na<sub>2</sub> Sn, Mg<sub>2</sub> Pb, Li<sub>4</sub> Sn എന്നിങ്ങനെയുള്ള ചിലത് ഇതിനു ദൃഷ്ടാന്തങ്ങളാണ്. ഇവയ്ക്ക് സ്ഥിരത ഉണ്ട്. ചാലകത (conductivity) പോലുള്ള ലോഹലക്ഷണങ്ങള്‍ തുച്ഛമായി മാത്രമേ ഇവ പ്രദര്‍ശിപ്പിക്കാറുള്ളു. |
| - | ഹ്യൂം റോഥേറി നിയമം. അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുടെ ക്രിസ്റ്റല്‍-സംരചന നിര്‍ണയിക്കുന്നത് യൌഗികത്തിലെ അണുക്കളില്‍നിന്നു ലഭിക്കാവുന്ന സംയോജകതാ-ഇലക്ട്രോണുകളുടേയും അണുക്കളുടെ തന്നേയും എണ്ണങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള അനുപാതം | + | '''ഹ്യൂം റോഥേറി നിയമം.''' അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുടെ ക്രിസ്റ്റല്‍-സംരചന നിര്‍ണയിക്കുന്നത് യൌഗികത്തിലെ അണുക്കളില്‍നിന്നു ലഭിക്കാവുന്ന സംയോജകതാ-ഇലക്ട്രോണുകളുടേയും അണുക്കളുടെ തന്നേയും എണ്ണങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള അനുപാതം |
| - | ( | + | (e/a) ആണ്. ഫോര്‍മുലയില്‍ വളരെ ഭിന്നങ്ങളായ Cu Zn,Cu<sub>3</sub> Al, Cu<sub>5</sub> Sn, Co Zn<sub>3</sub> എന്നിവയിലെല്ലാം ഈ അനുപാതം 3/2 ആണ്. ഇവയുടെയെല്ലാം ക്രിസ്റ്റല്‍ സംരചനയും ഒന്നുതന്നെ. ഹ്യൂം റോഥേറി എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ഈ വസ്തുത ആദ്യമായി (1926) കണ്ടുപിടിച്ച് ഒരു നിയമമായി (ഹ്യൂം റോഥേറി നിയമം) പ്രഖ്യാപിച്ചത്. ഇതിനെത്തുടര്‍ന്ന് മറ്റു സംരചനകളില്‍ കാണുന്ന e/a അനുപാതങ്ങളും കാണുകയുണ്ടായി. 21/13, 7/4 എന്നീ അനുപാതങ്ങളും സാധാരണങ്ങളാണെന്ന് അതോടെ തെളിഞ്ഞു. ഇവയുടെയെല്ലാം ക്രിസ്റ്റല്‍ സംരചനകള്‍ വിഭിന്നങ്ങളുമാണ്. |
| - | + | e/a '''അനുപാതം കണക്കാക്കുന്ന വിധം.''' ഒരു ലോഹാണുവില്‍ സംയോജകതാ-ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം നിശ്ചയിക്കുന്നത്, ആ ലോഹം ആവര്‍ത്തന പട്ടികയില്‍ ഏതു ഗ്രൂപ്പില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചാണ്. ഉദാഹരണമായി, സില്‍വര്‍ (Ag), ഗോള്‍ഡ് (Au), കോപ്പര്‍ (Cu) എന്നീ ലോഹങ്ങളുടെ (ഗ്രൂപ്പ് I) അണുവില്‍ ഒന്നും, സിങ്ക് (Zn), കാഡ്മിയം (Cd), മെര്‍ക്കുറി (Hg) എന്നീ ലോഹങ്ങളുടെ (ഗ്രൂപ്പ് II) അണുവില്‍ രണ്ടും സംയോജകതാ-ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ഉണ്ട്. അയണ്‍ (Fe), കോബാള്‍ട് (Co), നിക്കല്‍ (Ni), പലേഡിയം (Pd) എന്നീ ലോഹങ്ങളുടെ (ഗ്രൂപ്പ് VIII) അണുവില്‍ സംയോജകതാ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം 0 ആണ്. ഇനി CuZn എന്ന അന്തര്‍ലോഹയൌഗികത്തിന്റെ e/a കണക്കാക്കുക. ഇതില്‍ സംയോജകതാ-ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം 1+2 = 3, അണുക്കളുടെ എണ്ണം 1+1=2 ആകയാല്‍ e/a=3/2. Cu<sub>5</sub>Zn<sub>8</sub> എന്ന യൌഗികത്തില്‍ ആണെങ്കില്‍ e=(5 x 1)+(8 x 2) = 21; a=5+8=13; ആകയാല്‍ e/a=21/13. | |
| - | പ്രാവസ്ഥകള്‍ പലതുണ്ടാകുന്നവിധം. സംയോജകത കുറഞ്ഞ ഒരു ലോഹത്തിലേക്ക് ( | + | '''പ്രാവസ്ഥകള്‍ പലതുണ്ടാകുന്നവിധം.''' സംയോജകത കുറഞ്ഞ ഒരു ലോഹത്തിലേക്ക് (M) സംയോജകത കൂടിയ ഒരു ലോഹം (M') ചേര്‍ത്തുരുക്കി തണുപ്പിക്കുമ്പോള്‍ (ഉദാ. കോപ്പറിലേക്ക് സിങ്ക് ചേര്‍ത്ത്) സംയോഗം അനുസരിച്ച്, അതില്‍നിന്നു കിട്ടുന്ന ഖരപ്രാവസ്ഥകളുടെ (solid phases) സംരചനകള്‍ ഒരു പ്രത്യേകക്രമം അനുസരിക്കുന്നു. M'-ന്റെ ശ.മാ. വളരെ കുറവാണെങ്കില്‍ കിട്ടുന്നത് ഒരു ഏകവിധമായ ഖരലായനിയാണ് (αപ്രാവസ്ഥ). ഇതിന് പാര്‍ശ്വകേന്ദ്രിത-ക്യൂബിക് സംരചന (face centred cubic structure) ഉണ്ടായിരിക്കും. M'ന്റെ ശ.മാ. കൂടുമ്പോള്‍ ങന്റെ സംരചനയില്‍ M'ന്റെ അണുക്കളെ ഉള്‍പ്പെടുത്താന്‍ ഊര്‍ജപരമായും ജ്യാമിതീയമായും അതിനെ വികൃതമാക്കേണ്ടിവരുന്നതിനാല്‍ ഖരലായനി അസ്ഥിരമാവുകയും പുതിയ ഒരു പ്രാവസ്ഥ (β-പ്രാവസ്ഥ) രൂപമെടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ പുതിയ രൂപത്തില്‍ അണുക്കള്‍ നിശ്ചിതനിയമമനുസരിച്ച് ക്രമീകൃതങ്ങളാണ്. ഈ പ്രാവസ്ഥയ്ക്ക് വസ്തുകേന്ദ്രിത (body centred) ക്യൂബിക് സംരചനയും, 3/2 എന്ന e/a അനുപാതവും കാണാം. തുടര്‍ന്ന് കൂടുതല്‍ M' ചേര്‍ക്കുമ്പോള്‍ ലഭ്യമാകുന്ന മിശ്രലോഹത്തില്‍, യൂണിറ്റ് സെല്ലില്‍ അനേകം അണുക്കളുള്ള ജടില (complicated) ക്യൂബിക് സംരചനയോടുകൂടിയ മറ്റൊരു പ്രാവസ്ഥയുടെ (γ-പ്രാവസ്ഥ) സാന്നിധ്യം തെളിഞ്ഞുവരുന്നു. ഇതില്‍ e/a അനുപാതം 21/13 ആയിരിക്കും. M'-ന്റെ ശ.മാ. വീണ്ടും കൂടുമ്പോള്‍ e/a അനുപാതം 7/4 (21/12) ആയ €-പ്രാവസ്ഥയുണ്ടാകുന്നു. ഇതില്‍ അണുക്കള്‍ ഷട്കോണീയമായി ഞെരുക്കി അടുക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു (hexagonal close-packed). M'-ന്റെ ശ.മാ. പിന്നെയും അധികമാകുമ്പോള്‍ ഒരു ഖരലായനി ലഭിക്കുന്നതാണ്. ഇതാണ് η-പ്രാവസ്ഥ. |
| - | + | ||
| - | ( | + | |
| - | + | ||
| - | + | ||
മിക്ക ബൈനറി സിസ്റ്റങ്ങളിലും പ്രാവസ്ഥകള്‍ ഈ ക്രമത്തില്‍ തന്നെയാണ് സംജാതമായിക്കാണുന്നത്. | മിക്ക ബൈനറി സിസ്റ്റങ്ങളിലും പ്രാവസ്ഥകള്‍ ഈ ക്രമത്തില്‍ തന്നെയാണ് സംജാതമായിക്കാണുന്നത്. | ||
| + | {| border="1" cellpadding="2" | ||
| + | !width="75"|α | ||
| + | !width="75"|α+β | ||
| + | !width="75"|β | ||
| + | !width="75"|β+γ | ||
| + | !width="75"|γ | ||
| + | !width="75"|γ+€ | ||
| + | !width="75"|€ | ||
| + | !width="75"|€+η | ||
| + | !width="75"|η | ||
| + | |- | ||
| + | |} | ||
| + | M സംയോഗം?(Composition) M<sup>1</sup> | ||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | + | '''ഉദാഹരണങ്ങള്‍.''' | |
| + | {| border="1" cellpadding="2" | ||
| + | !width="100"|β-സംരചന | ||
| + | !width="100"|γ-സംരചന | ||
| + | !width="100"|€-സംരചന | ||
| + | |- | ||
| + | |e|a=3|2 =21|14 || e|a=21|13 || e|a=7|4 =21|12 | ||
| + | |- | ||
| + | |Cu Zn|| Cu<sub>5</sub>Zn<sub>8</sub>|| Cu Zn<sub></sub>3 | ||
| + | |- | ||
| + | |Cu<sub>5</sub> Sn || Cu<sub>31</sub> Sn<sub>8</sub> || Cu<sub>3</sub> Sn | ||
| + | |- | ||
| + | |Ag Zn|| Ag<sub>5</sub> Zn<sub>8</sub>|| Ag Zn<sub>3</sub> | ||
| + | |- | ||
| + | |Cu<sub>3</sub> Al || Cu<sub>9</sub> Al<sub>4</sub> ||Ag<sub>5</sub> Al<sub>3</sub> | ||
| + | |- | ||
| - | + | |} | |
| - | + | β,γ,€ പ്രാവസ്ഥകള്‍ക്ക് ചിലപ്പോള്‍ 3 | 2, 21 | 13, 7 | 4 എന്നീ e/a അനുപാതങ്ങള്‍ (ഹ്യൂം റോഥേറി നിയമം) കണ്ടില്ലെന്നു വരാം. ഉദാഹരണമായി β-സംരചനയുള്ള Li Ag-ല്‍ e|a = 2|2 ഉം, γ-സംരചനയുള്ള Li<sub>10</sub> Ag<sub>3</sub>-ല്‍ e|a = 13|13-ഉം ആണ്. എന്നിരിക്കിലും മിക്കവാറുമുള്ള മധ്യപ്രാവസ്ഥകളില്‍ ഹ്യൂം റോഥേറി നിയമത്തിന് പ്രസക്തി കാണുന്നു. ബാഹ്യമായി നോക്കിയാല്‍ യാതൊരു ബന്ധവുമില്ലെന്നു തോന്നിക്കുന്ന അനേകം അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളെ ഒരേ വര്‍ഗത്തിലുള്‍ക്കൊള്ളിച്ചു കാട്ടുവാന്‍ ഈ നിയമത്തിനു സാധിച്ചിട്ടുണ്ട്. ആകയാല്‍ പ്രസ്തുത നിയമത്തിന് താത്വികമായ ഒരു പശ്ചാത്തലമുണ്ടെന്നു വിശ്വസിക്കാതെ തരമില്ല. ലോഹങ്ങളുടെ ക്വാണ്ടം തിയറി ഉപയോഗിച്ച് ഇതിന്റെ സാധുത്വം വേണമെങ്കില്‍ തെളിയിക്കുകയും ചെയ്യാം. | |
| - | ചില സവിശേഷതകള്‍. അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്നതിന് താപവിശ്ളേഷണം ( | + | '''ചില സവിശേഷതകള്‍'''. അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്നതിന് താപവിശ്ളേഷണം (Thermal analysis), എക്സ്റേ വിഭംഗനം (x-ray diffraction), മൈക്രോസ്കോപി (Microscopy), വൈദ്യുതചാലകത (Electrical conductivity), കാന്തികക്ഷമത (Magnetic susceptibility) എന്നിങ്ങനെയുള്ള പ്രവിധികളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. മിശ്രലോഹങ്ങളുടെ പ്രത്യേകതകളെ വ്യാഖ്യാനിക്കുന്നതിന് ഈ പഠനം വളരെ പ്രയോജനപ്പെടുന്നുണ്ട്. മിശ്രലോഹങ്ങളുടെ കാഠിന്യക്കൂടുതല്‍, ചാലകതപോലുള്ള ലോഹലക്ഷണങ്ങളില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന കുറവ്, സവിശേഷ കാന്തികഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ എന്നിവയ്ക്കുകാരണം 'അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുടെ രൂപംകൊള്ള'ലാണ്. ഉദാഹരണമായി കാഠിന്യത്തിന്റെ കാര്യമെടുക്കാം. പല മിശ്രലോഹങ്ങളും താപോപചാരത്താല്‍ (Heat treatment) കാഠിന്യമാര്‍ജിക്കാറുണ്ട്. നിശ്ചിതതാപനിലയില്‍ വളരെനേരം വയ്ക്കുമ്പോള്‍ കാഠിന്യം കൂടുന്ന ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് 'ഏജ് ഹാര്‍ഡനിങ്' അഥവാ 'പ്രസിപിറ്റേഷന്‍ ഹാര്‍ഡനിങ്' എന്നാണ് പേര്. അല്പം (4 ശ.മാ.) ചെമ്പു ചേര്‍ത്ത അലൂമിനിയം അലോയ് ഉരുക്കി പെട്ടെന്നു തണുപ്പിക്കുമ്പോള്‍ ഏകാത്മകമായിരുന്ന മിശ്രിതത്തിലെ അണുക്കള്‍ക്ക് അനുയോജ്യസ്ഥാനങ്ങള്‍ കരസ്ഥമാക്കാന്‍ സാധിക്കാതെ വരുന്നതിനാല്‍ അവ അസ്ഥിരമായ ഖരലായനിയായിത്തീരുന്നു. എന്നാല്‍ മിശ്രലോഹം 100°C-ല്‍ തപ്തമാക്കി വയ്ക്കുമ്പോള്‍ അണുക്കള്‍ക്ക് ചലനസ്വാതന്ത്ര്യം കിട്ടുകയും ക്രമേണ അവ അതതു സ്ഥാനങ്ങളില്‍ ചെന്നുപെട്ട് അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍ (മധ്യപ്രാവസ്ഥകള്‍) ആയിത്തീരുകയും ചെയ്യുന്നു. അപ്പോള്‍ തദനുഗുണമായി അതിന്റെ കാഠിന്യവും വര്‍ധിക്കുന്നു. ഡൂറാലുമിന്‍(Duralumin) എന്ന മിശ്രലോഹത്തിനു കാഠിന്യം കിട്ടുന്നത് ഇപ്രകാരമാണ്. അപൂര്‍വമൃണ്‍-മൂലകങ്ങളും കോബാള്‍ട്ടും ചേര്‍ന്ന ചില മിശ്രലോഹങ്ങള്‍ വളരെ മെച്ചപ്പെട്ട കാന്തങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. ഇവയുടെ ഈ പ്രത്യേക കാന്തഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ക്ക് കാരണം മധ്യപ്രാവസ്ഥകള്‍ തന്നെയാണ്. |
| - | രണ്ടിലധികം ലോഹങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്നുള്ള അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളും ധാരാളം അറിയപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഉദാ. | + | രണ്ടിലധികം ലോഹങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്നുള്ള അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളും ധാരാളം അറിയപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഉദാ. Al<sub>4</sub> Cu Mg<sub>5</sub> Si<sub>4</sub>; Cu<sub>6</sub> Zn<sub>6</sub> Al; Cu<sub>8</sub>Zn<sub>2</sub> Al<sub>3</sub>. ഘടകലോഹങ്ങളുടേതില്‍നിന്നു ഭിന്നമായ ചില സവിശേഷഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ ഈ അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളെ വളരെ പ്രയോജനകാരികളാക്കുന്നുണ്ട്. |
| - | ആവര്‍ത്തന പട്ടികയിലെ ഒരേ ഉപഗ്രൂപ്പില്‍പെട്ട ലോഹങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ചേര്‍ന്ന് സാമാന്യേന യൌഗികങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നില്ല. എന്നാല്‍ | + | ആവര്‍ത്തന പട്ടികയിലെ ഒരേ ഉപഗ്രൂപ്പില്‍പെട്ട ലോഹങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ചേര്‍ന്ന് സാമാന്യേന യൌഗികങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നില്ല. എന്നാല്‍ KNa<sub>2</sub>, Ca<sub>3</sub> Mg<sub>4</sub>, Zn Mg എന്നിവ ഈ പൊതുനിയമത്തിന് അപവാദങ്ങള്‍ ആണ്. അതുപോലെ ഒരു ലോഹം മറ്റൊരു ഗ്രൂപ്പിലെ എല്ലാ ലോഹങ്ങളുമായും ചേര്‍ന്ന് യൌഗികങ്ങള്‍ ലഭ്യമാക്കും; അല്ലെങ്കില്‍ ഒന്നിനോടും യോജിക്കുകയില്ല. ഈ വസ്തുത ഒരു നിയമമായി പ്രഖ്യാപിച്ചത് ടാമന്‍ (Thamman) എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ (1906) ആണ്. നോ: അലോയ് |
(ഡോ. കെ.പി. ധര്‍മരാജയ്യര്‍) | (ഡോ. കെ.പി. ധര്‍മരാജയ്യര്‍) | ||
| + | [[Category:രസതന്ത്രം]] | ||
Current revision as of 11:19, 25 നവംബര്‍ 2014
അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍
Intermetallic Compounds
രണ്ടോ അതിലധികമോ ലോഹങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന ക്രിസ്റ്റല്‍സംരചനയുള്ള യൌഗികങ്ങള്‍. ഉദാ. Cu Zn;Cu5Sn; Co Zn3. ഇവയ്ക്ക് സുനിശ്ചിതമോ അല്ലെങ്കില്‍ ഒരു പരിധി വരെ വ്യാപിച്ചുകിടക്കുന്നതോ ആയ ഒരു സവിശേഷസംയോഗം (characteristic composition) ഉണ്ടായിരിക്കും.
ലോഹങ്ങള്‍ ചില അനുപാതങ്ങളില്‍ ചേര്‍ത്ത് ഉരുക്കിയാല്‍ സാധാരണയായി ലഭിക്കുന്നത് മിശ്രലോഹങ്ങള്‍ (കൂട്ടുലോഹങ്ങള്‍, സങ്കരലോഹങ്ങള്‍, അലോയികള്‍) ആണ്. നൂതനപ്രവിധികള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ഖരാവസ്ഥയില്‍ത്തന്നെ ലോഹങ്ങളെ യോജിപ്പിച്ചും മിശ്രലോഹങ്ങളുണ്ടാക്കാന്‍ സാധിക്കും. ഈ മിശ്രലോഹങ്ങള്‍ പരിശോധിച്ചാല്‍ അവ ഘടകലോഹങ്ങളുടെ അനുപാതങ്ങളെ ആശ്രയിച്ച് ഒരേ ഒരു പ്രാവസ്ഥയോടു (phase) കൂടിയതാകാം; അല്ലെങ്കില്‍ അനേകം പ്രാവസ്ഥകളോടു കൂടിയതാകാം. ഏകപ്രാവസ്ഥയോടുകൂടിയ മിശ്രലോഹങ്ങളാകട്ടെ രണ്ടു തരത്തില്‍ രൂപംകൊള്ളുന്നവയാണ്. ഖരലായനിയുടെ (solid solution) അവസ്ഥയോടുകൂടിയതാണ് ഒന്ന്; രണ്ടാമത്തേത് യൌഗികത്തിന്റെ അവസ്ഥയോടുകൂടിയതും. ഈ രണ്ടാമത്തെ പ്രരൂപത്തിലുള്ള ഏക പ്രാവസ്ഥയോടുകൂടിയ മിശ്രലോഹങ്ങളാണ് യഥാര്‍ഥത്തില്‍ അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍. അതായത് അവ മിശ്രലോഹകുടുംബത്തിലെ ഒരു ശാഖയാണ് എന്നു സാരം.
സാധാരണയൌഗികങ്ങളില്‍ എന്നപോലെ അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളിലും ഘടകമൂലകാണുക്കള്‍ സുനിശ്ചിതമായ ഒരു അനുപാതത്തിലാണ് സംയോജിച്ചിരിക്കുന്നത്. എന്നാല്‍ അവയില്‍ കാണുന്ന സാധാരണ വാലന്‍സി-നിയമങ്ങള്‍ ഇവയില്‍ കണിശമായി അങ്ങനെ പാലിക്കപ്പെടാറില്ല. തന്മൂലം അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുടെ ഫോര്‍മുലകള്‍ വിചിത്രങ്ങളായിത്തോന്നാം. ഉദാ. Mg Zn5; K Cd7; Na Zn12. മാത്രമല്ല, ഒരേ ജോഡി മൂലകങ്ങള്‍ (ഉദാ. സോഡിയവും ടിന്നും) പല വിധത്തിലും ചേര്‍ന്ന് (പ്രസ്തുതോദാഹരണത്തില്‍ ഒന്‍പത് വിധം) അനേകം അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍ ലഭ്യമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. സാധാരണയൌഗികങ്ങള്‍ വാതകം, ദ്രാവകം, ഖരം എന്നീ മൂന്നവസ്ഥകളിലും സ്ഥിതി ചെയ്യുവാന്‍ കഴിവുള്ളവയാണ് എങ്കില്‍ അന്തര്‍ലോഹ യൌഗികങ്ങള്‍ക്ക് സാമാന്യമായി ഖരാവസ്ഥയില്‍ മാത്രമേ അസ്തിത്വമുള്ളൂ എന്നതും ഇവയുടെ മറ്റൊരു സവിശേഷതയാണ്. ഈ സവിശേഷതകള്‍ ഇവയെ സാധാരണയൌഗികങ്ങളില്‍നിന്നു വ്യാവര്‍ത്തിപ്പിച്ചു നിര്‍ത്തുന്നു.
ലോഹങ്ങള്‍ പൊതുവില്‍ വിദ്യുത്-ധനസ്വഭാവം (electropositive character) ഉള്ളവയാണ്. ഇലക്ട്രോണുകള്‍ നഷ്ടപ്പെടുന്നതിനുള്ള പ്രവണതയാണ് ഇവ പ്രകാശിപ്പിക്കാറുള്ളത്. ആകയാല്‍ അവ പരസ്പരം ചേര്‍ന്ന് അയോണിക യൌഗികങ്ങളോ (ionic compounds), സഹസംയോജക (covalent) യൌഗികങ്ങളോ ഉണ്ടാകുവാനുള്ള സാധ്യത ചുരുക്കമാണ്. അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുണ്ടാകുമ്പോള്‍ ഘടകമൂലകാണുക്കള്‍ ലോഹികബന്ധത്താല്‍ (metallic bond) ആണ് ഘടിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. അതുകൊണ്ടാണ് ഇവ സാധാരണ സംയോജക നിയമങ്ങള്‍ അനുസരിക്കുന്നില്ലെന്നു പറയുന്നത്. യൌഗികത്തിന്റെ നിര്‍വചനം സാധാരണയില്‍ കവിഞ്ഞ മട്ടില്‍ വിപുലമാക്കിയാല്‍ മാത്രമേ ഇവയെ യൌഗികങ്ങളായി പരിഗണിക്കുവാന്‍ സാധിക്കുകയുള്ളു. രസതന്ത്രത്തിന്റെ ആധുനികവളര്‍ച്ചയുടെ വെളിച്ചത്തില്‍ അതു സാധ്യമായിത്തീര്‍ന്നിട്ടുമുണ്ട്.
എന്തുകൊണ്ട് യൌഗികങ്ങള്‍? ഉരുക്കി യോജിപ്പിച്ച ലോഹങ്ങളുടെ മിശ്രിതങ്ങള്‍ ദ്രവാവസ്ഥയില്‍ ഏകാത്മകമാ(homogeneous)യിരിക്കും. ഇവയെ തണുപ്പിക്കുമ്പോള്‍ ഘടകങ്ങളുടെ അനുപാതം വേണ്ടപോലാണെങ്കില്‍ ഖരലായനി ലഭിക്കുന്നതാണ്. ഖരലായനിയില്‍ ഘടകലോഹങ്ങളുടെ അണുക്കള്‍ ക്രമരഹിതമായി വിന്യസിക്കപ്പെട്ടിരിക്കും. അതായത് ഒരു ലോഹത്തിന്റെ ക്രിസ്റ്റല്‍-ജാലികയില്‍ (crystal lattice) മറ്റേ ലോഹത്തിന്റെ അണുക്കള്‍ പ്രത്യേക നിയമമൊന്നുമില്ലാതെ ആദ്യത്തേതിന്റെ അണുക്കളെ പ്രതിസ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നതായി കാണാം. ചിലപ്പോള്‍ ഭിന്ന-ക്രിസ്റ്റല്‍-സംരചനയുള്ള ഒന്നിലധികം ഖരലായനികളും ഉണ്ടായേക്കാം. എന്നാല്‍ മറ്റു ചിലപ്പോള്‍ നിശ്ചിതസംരചനയും സംയോഗവും ഉള്ള പല മധ്യപ്രാവസ്ഥകളും (intermediate phases) ഉണ്ടാകുന്നതാണ്. ഈ മധ്യപ്രാവസ്ഥകളാണ് അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍. ഇവയുടെ ക്രിസ്റ്റല്‍ സംരചനയില്‍ ഘടകലോഹാണുക്കള്‍ നിശ്ചിത സ്ഥാനങ്ങളില്‍ ക്രമപ്രകാരം ഘടിപ്പിക്കപ്പെട്ടിരിക്കും. ഇവയ്ക്ക് നിശ്ചിതമായ ദ്രവണാങ്കം (melting point) ഉണ്ട്. ഇവയിലെ ഘടകലോഹാണുക്കളുടെ എണ്ണം ഒരു പൂര്‍ണസംഖ്യാനുപാതത്തിലായിരിക്കും; ഈ അനുപാതം സാധാരണ സംയോജക നിയമം അനുസരിക്കുന്നതായിക്കാണുന്നില്ലെങ്കിലും ഇവയുടെ ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ (ഉദാ. ക്ഷാരണം, അമ്ളപ്രതിരോധം, വൈദ്യുതി പ്രതിരോധം, കാന്തികഗുണധര്‍മങ്ങള്‍) ഘടകലോഹങ്ങളുടേതില്‍നിന്നും വ്യത്യസ്തങ്ങളാണ്. ക്രിസ്റ്റലീകരണം മുതലായ ഭൌതികപ്രക്രിയകള്‍ വഴി ഘടകലോഹങ്ങളെ വേര്‍തിരിച്ചെടുക്കാന്‍ സാധ്യവുമല്ല. ഇക്കാരണങ്ങളാലാണ് ഇവയെ യൌഗികങ്ങളായി പരിഗണിക്കുന്നത്.
സാധാരണ സംയോജക നിയമങ്ങള്‍ അനുസരിക്കുന്ന അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുമുണ്ട്. വിദ്യുത്-ഋണതയില്‍ (electro negativity) നല്ല അന്തരമുള്ള ലോഹങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകാറുള്ള Na2 Sn, Mg2 Pb, Li4 Sn എന്നിങ്ങനെയുള്ള ചിലത് ഇതിനു ദൃഷ്ടാന്തങ്ങളാണ്. ഇവയ്ക്ക് സ്ഥിരത ഉണ്ട്. ചാലകത (conductivity) പോലുള്ള ലോഹലക്ഷണങ്ങള്‍ തുച്ഛമായി മാത്രമേ ഇവ പ്രദര്‍ശിപ്പിക്കാറുള്ളു.
ഹ്യൂം റോഥേറി നിയമം. അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുടെ ക്രിസ്റ്റല്‍-സംരചന നിര്‍ണയിക്കുന്നത് യൌഗികത്തിലെ അണുക്കളില്‍നിന്നു ലഭിക്കാവുന്ന സംയോജകതാ-ഇലക്ട്രോണുകളുടേയും അണുക്കളുടെ തന്നേയും എണ്ണങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള അനുപാതം
(e/a) ആണ്. ഫോര്‍മുലയില്‍ വളരെ ഭിന്നങ്ങളായ Cu Zn,Cu3 Al, Cu5 Sn, Co Zn3 എന്നിവയിലെല്ലാം ഈ അനുപാതം 3/2 ആണ്. ഇവയുടെയെല്ലാം ക്രിസ്റ്റല്‍ സംരചനയും ഒന്നുതന്നെ. ഹ്യൂം റോഥേറി എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ഈ വസ്തുത ആദ്യമായി (1926) കണ്ടുപിടിച്ച് ഒരു നിയമമായി (ഹ്യൂം റോഥേറി നിയമം) പ്രഖ്യാപിച്ചത്. ഇതിനെത്തുടര്‍ന്ന് മറ്റു സംരചനകളില്‍ കാണുന്ന e/a അനുപാതങ്ങളും കാണുകയുണ്ടായി. 21/13, 7/4 എന്നീ അനുപാതങ്ങളും സാധാരണങ്ങളാണെന്ന് അതോടെ തെളിഞ്ഞു. ഇവയുടെയെല്ലാം ക്രിസ്റ്റല്‍ സംരചനകള്‍ വിഭിന്നങ്ങളുമാണ്.
e/a അനുപാതം കണക്കാക്കുന്ന വിധം. ഒരു ലോഹാണുവില്‍ സംയോജകതാ-ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം നിശ്ചയിക്കുന്നത്, ആ ലോഹം ആവര്‍ത്തന പട്ടികയില്‍ ഏതു ഗ്രൂപ്പില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചാണ്. ഉദാഹരണമായി, സില്‍വര്‍ (Ag), ഗോള്‍ഡ് (Au), കോപ്പര്‍ (Cu) എന്നീ ലോഹങ്ങളുടെ (ഗ്രൂപ്പ് I) അണുവില്‍ ഒന്നും, സിങ്ക് (Zn), കാഡ്മിയം (Cd), മെര്‍ക്കുറി (Hg) എന്നീ ലോഹങ്ങളുടെ (ഗ്രൂപ്പ് II) അണുവില്‍ രണ്ടും സംയോജകതാ-ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ഉണ്ട്. അയണ്‍ (Fe), കോബാള്‍ട് (Co), നിക്കല്‍ (Ni), പലേഡിയം (Pd) എന്നീ ലോഹങ്ങളുടെ (ഗ്രൂപ്പ് VIII) അണുവില്‍ സംയോജകതാ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം 0 ആണ്. ഇനി CuZn എന്ന അന്തര്‍ലോഹയൌഗികത്തിന്റെ e/a കണക്കാക്കുക. ഇതില്‍ സംയോജകതാ-ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം 1+2 = 3, അണുക്കളുടെ എണ്ണം 1+1=2 ആകയാല്‍ e/a=3/2. Cu5Zn8 എന്ന യൌഗികത്തില്‍ ആണെങ്കില്‍ e=(5 x 1)+(8 x 2) = 21; a=5+8=13; ആകയാല്‍ e/a=21/13.
പ്രാവസ്ഥകള്‍ പലതുണ്ടാകുന്നവിധം. സംയോജകത കുറഞ്ഞ ഒരു ലോഹത്തിലേക്ക് (M) സംയോജകത കൂടിയ ഒരു ലോഹം (M') ചേര്‍ത്തുരുക്കി തണുപ്പിക്കുമ്പോള്‍ (ഉദാ. കോപ്പറിലേക്ക് സിങ്ക് ചേര്‍ത്ത്) സംയോഗം അനുസരിച്ച്, അതില്‍നിന്നു കിട്ടുന്ന ഖരപ്രാവസ്ഥകളുടെ (solid phases) സംരചനകള്‍ ഒരു പ്രത്യേകക്രമം അനുസരിക്കുന്നു. M'-ന്റെ ശ.മാ. വളരെ കുറവാണെങ്കില്‍ കിട്ടുന്നത് ഒരു ഏകവിധമായ ഖരലായനിയാണ് (αപ്രാവസ്ഥ). ഇതിന് പാര്‍ശ്വകേന്ദ്രിത-ക്യൂബിക് സംരചന (face centred cubic structure) ഉണ്ടായിരിക്കും. M'ന്റെ ശ.മാ. കൂടുമ്പോള്‍ ങന്റെ സംരചനയില്‍ M'ന്റെ അണുക്കളെ ഉള്‍പ്പെടുത്താന്‍ ഊര്‍ജപരമായും ജ്യാമിതീയമായും അതിനെ വികൃതമാക്കേണ്ടിവരുന്നതിനാല്‍ ഖരലായനി അസ്ഥിരമാവുകയും പുതിയ ഒരു പ്രാവസ്ഥ (β-പ്രാവസ്ഥ) രൂപമെടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ പുതിയ രൂപത്തില്‍ അണുക്കള്‍ നിശ്ചിതനിയമമനുസരിച്ച് ക്രമീകൃതങ്ങളാണ്. ഈ പ്രാവസ്ഥയ്ക്ക് വസ്തുകേന്ദ്രിത (body centred) ക്യൂബിക് സംരചനയും, 3/2 എന്ന e/a അനുപാതവും കാണാം. തുടര്‍ന്ന് കൂടുതല്‍ M' ചേര്‍ക്കുമ്പോള്‍ ലഭ്യമാകുന്ന മിശ്രലോഹത്തില്‍, യൂണിറ്റ് സെല്ലില്‍ അനേകം അണുക്കളുള്ള ജടില (complicated) ക്യൂബിക് സംരചനയോടുകൂടിയ മറ്റൊരു പ്രാവസ്ഥയുടെ (γ-പ്രാവസ്ഥ) സാന്നിധ്യം തെളിഞ്ഞുവരുന്നു. ഇതില്‍ e/a അനുപാതം 21/13 ആയിരിക്കും. M'-ന്റെ ശ.മാ. വീണ്ടും കൂടുമ്പോള്‍ e/a അനുപാതം 7/4 (21/12) ആയ €-പ്രാവസ്ഥയുണ്ടാകുന്നു. ഇതില്‍ അണുക്കള്‍ ഷട്കോണീയമായി ഞെരുക്കി അടുക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു (hexagonal close-packed). M'-ന്റെ ശ.മാ. പിന്നെയും അധികമാകുമ്പോള്‍ ഒരു ഖരലായനി ലഭിക്കുന്നതാണ്. ഇതാണ് η-പ്രാവസ്ഥ.
മിക്ക ബൈനറി സിസ്റ്റങ്ങളിലും പ്രാവസ്ഥകള്‍ ഈ ക്രമത്തില്‍ തന്നെയാണ് സംജാതമായിക്കാണുന്നത്.
| α | α+β | β | β+γ | γ | γ+€ | € | €+η | η |
|---|
M സംയോഗം?(Composition) M1
ഉദാഹരണങ്ങള്‍.
| β-സംരചന | γ-സംരചന | €-സംരചന |
|---|---|---|
| a=3|2 =21|14 | a=21|13 | a=7|4 =21|12 |
| Cu Zn | Cu5Zn8 | Cu Zn3 |
| Cu5 Sn | Cu31 Sn8 | Cu3 Sn |
| Ag Zn | Ag5 Zn8 | Ag Zn3 |
| Cu3 Al | Cu9 Al4 | Ag5 Al3 |
β,γ,€ പ്രാവസ്ഥകള്‍ക്ക് ചിലപ്പോള്‍ 3 | 2, 21 | 13, 7 | 4 എന്നീ e/a അനുപാതങ്ങള്‍ (ഹ്യൂം റോഥേറി നിയമം) കണ്ടില്ലെന്നു വരാം. ഉദാഹരണമായി β-സംരചനയുള്ള Li Ag-ല്‍ e|a = 2|2 ഉം, γ-സംരചനയുള്ള Li10 Ag3-ല്‍ e|a = 13|13-ഉം ആണ്. എന്നിരിക്കിലും മിക്കവാറുമുള്ള മധ്യപ്രാവസ്ഥകളില്‍ ഹ്യൂം റോഥേറി നിയമത്തിന് പ്രസക്തി കാണുന്നു. ബാഹ്യമായി നോക്കിയാല്‍ യാതൊരു ബന്ധവുമില്ലെന്നു തോന്നിക്കുന്ന അനേകം അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളെ ഒരേ വര്‍ഗത്തിലുള്‍ക്കൊള്ളിച്ചു കാട്ടുവാന്‍ ഈ നിയമത്തിനു സാധിച്ചിട്ടുണ്ട്. ആകയാല്‍ പ്രസ്തുത നിയമത്തിന് താത്വികമായ ഒരു പശ്ചാത്തലമുണ്ടെന്നു വിശ്വസിക്കാതെ തരമില്ല. ലോഹങ്ങളുടെ ക്വാണ്ടം തിയറി ഉപയോഗിച്ച് ഇതിന്റെ സാധുത്വം വേണമെങ്കില്‍ തെളിയിക്കുകയും ചെയ്യാം.
ചില സവിശേഷതകള്‍. അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്നതിന് താപവിശ്ളേഷണം (Thermal analysis), എക്സ്റേ വിഭംഗനം (x-ray diffraction), മൈക്രോസ്കോപി (Microscopy), വൈദ്യുതചാലകത (Electrical conductivity), കാന്തികക്ഷമത (Magnetic susceptibility) എന്നിങ്ങനെയുള്ള പ്രവിധികളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. മിശ്രലോഹങ്ങളുടെ പ്രത്യേകതകളെ വ്യാഖ്യാനിക്കുന്നതിന് ഈ പഠനം വളരെ പ്രയോജനപ്പെടുന്നുണ്ട്. മിശ്രലോഹങ്ങളുടെ കാഠിന്യക്കൂടുതല്‍, ചാലകതപോലുള്ള ലോഹലക്ഷണങ്ങളില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന കുറവ്, സവിശേഷ കാന്തികഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ എന്നിവയ്ക്കുകാരണം 'അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളുടെ രൂപംകൊള്ള'ലാണ്. ഉദാഹരണമായി കാഠിന്യത്തിന്റെ കാര്യമെടുക്കാം. പല മിശ്രലോഹങ്ങളും താപോപചാരത്താല്‍ (Heat treatment) കാഠിന്യമാര്‍ജിക്കാറുണ്ട്. നിശ്ചിതതാപനിലയില്‍ വളരെനേരം വയ്ക്കുമ്പോള്‍ കാഠിന്യം കൂടുന്ന ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് 'ഏജ് ഹാര്‍ഡനിങ്' അഥവാ 'പ്രസിപിറ്റേഷന്‍ ഹാര്‍ഡനിങ്' എന്നാണ് പേര്. അല്പം (4 ശ.മാ.) ചെമ്പു ചേര്‍ത്ത അലൂമിനിയം അലോയ് ഉരുക്കി പെട്ടെന്നു തണുപ്പിക്കുമ്പോള്‍ ഏകാത്മകമായിരുന്ന മിശ്രിതത്തിലെ അണുക്കള്‍ക്ക് അനുയോജ്യസ്ഥാനങ്ങള്‍ കരസ്ഥമാക്കാന്‍ സാധിക്കാതെ വരുന്നതിനാല്‍ അവ അസ്ഥിരമായ ഖരലായനിയായിത്തീരുന്നു. എന്നാല്‍ മിശ്രലോഹം 100°C-ല്‍ തപ്തമാക്കി വയ്ക്കുമ്പോള്‍ അണുക്കള്‍ക്ക് ചലനസ്വാതന്ത്ര്യം കിട്ടുകയും ക്രമേണ അവ അതതു സ്ഥാനങ്ങളില്‍ ചെന്നുപെട്ട് അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങള്‍ (മധ്യപ്രാവസ്ഥകള്‍) ആയിത്തീരുകയും ചെയ്യുന്നു. അപ്പോള്‍ തദനുഗുണമായി അതിന്റെ കാഠിന്യവും വര്‍ധിക്കുന്നു. ഡൂറാലുമിന്‍(Duralumin) എന്ന മിശ്രലോഹത്തിനു കാഠിന്യം കിട്ടുന്നത് ഇപ്രകാരമാണ്. അപൂര്‍വമൃണ്‍-മൂലകങ്ങളും കോബാള്‍ട്ടും ചേര്‍ന്ന ചില മിശ്രലോഹങ്ങള്‍ വളരെ മെച്ചപ്പെട്ട കാന്തങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. ഇവയുടെ ഈ പ്രത്യേക കാന്തഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ക്ക് കാരണം മധ്യപ്രാവസ്ഥകള്‍ തന്നെയാണ്.
രണ്ടിലധികം ലോഹങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്നുള്ള അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളും ധാരാളം അറിയപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഉദാ. Al4 Cu Mg5 Si4; Cu6 Zn6 Al; Cu8Zn2 Al3. ഘടകലോഹങ്ങളുടേതില്‍നിന്നു ഭിന്നമായ ചില സവിശേഷഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ ഈ അന്തര്‍ലോഹയൌഗികങ്ങളെ വളരെ പ്രയോജനകാരികളാക്കുന്നുണ്ട്.
ആവര്‍ത്തന പട്ടികയിലെ ഒരേ ഉപഗ്രൂപ്പില്‍പെട്ട ലോഹങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ചേര്‍ന്ന് സാമാന്യേന യൌഗികങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നില്ല. എന്നാല്‍ KNa2, Ca3 Mg4, Zn Mg എന്നിവ ഈ പൊതുനിയമത്തിന് അപവാദങ്ങള്‍ ആണ്. അതുപോലെ ഒരു ലോഹം മറ്റൊരു ഗ്രൂപ്പിലെ എല്ലാ ലോഹങ്ങളുമായും ചേര്‍ന്ന് യൌഗികങ്ങള്‍ ലഭ്യമാക്കും; അല്ലെങ്കില്‍ ഒന്നിനോടും യോജിക്കുകയില്ല. ഈ വസ്തുത ഒരു നിയമമായി പ്രഖ്യാപിച്ചത് ടാമന്‍ (Thamman) എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ (1906) ആണ്. നോ: അലോയ്
(ഡോ. കെ.പി. ധര്‍മരാജയ്യര്‍)
