உயர்வெப்பக்கார்பன் வினை

உயர்வெப்பக்கார்பன் வினைகள் (Carbothermic reactions) என்பவை கார்பனை ஒடுக்கும் முகவராகப் பயன்படுத்தி வேதிப்பொருட்களை ஒடுக்கமடையச் செய்யும் வினைகளைக் குறிக்கும். பெரும்பாலும் உலோக ஆக்சைடுகள் உயர் வெப்பக் கார்பனால் ஒடுக்கமடைகின்றன. கார்போதெர்மிக் வினை என்ற பெயராலும் இவ்வினையை அழைக்கலாம். இவ்வினைகள் யாவும் பலநூறு பாகை செல்சியசு வெப்பநிலையில் நடைபெறுகின்றன. இச்செயல்முறையில் பல உலோக ஆக்சைடுகள் உலோகமாக மாற்றப்படுகின்றன. சோடியம், பொட்டாசியம் போன்ற சிலதனிமங்களின் உலோக ஆக்சைடுகள் மட்டும் இம்முறையில் ஒடுக்கமடைவதில்லை. எல்லிங்காம் வரைபடங்கள் மூலம் ஒரு வேதிப்பொருள் உயர்வெப்பக்கார்பன் வினைக்கு உட்படுமா இல்லையா என்பதை முன்கணிக்க முடியும்

உயர்வெப்பக்கார்பன் வினைகள் கார்பனோராக்சைடையும் சில சமயங்களில் கார்பனீராக்சைடையும் உற்பத்தி செய்கின்றன. இத்தகைய மாற்றங்கள் ஒரு வினையின் என்ட்ரோப்பிக்கான காரணங்களைக் கற்பிக்கின்றன. உலோக ஆக்சைடு, கார்பன் என்ற இரண்டு திடப்பொருட்கள், புதியதொரு திடப்பொருளாகவும் (உலோகம்) ஒரு வாயுவாகவும் (கார்பனோராக்சைடு) மாற்றப்படுகின்றன. உற்பத்தியாகும் வாயு உயர் என்ட்ரோப்பி மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது. உயர்வெப்பக் கார்பன் வினைகளுக்கு உயர் வெப்பநிலை தேவைப்படுவது ஏனெனில், உயர் வெப்பநிலையில்தான் வினையில் ஈடுபடும் இரண்டு உலோகங்களின் பரவல் வேகமாக நிகழும்.

பயன்பாடுகள்

இரும்புத் தாதுவை உருக்கிப் பிரித்தல் வினை ஒரு முக்கியமான உயர்வெப்பக் கார்பன் வினையாகும். இதில் பலவகையான வினைகள் நிகழ்ந்தாலும் சமன்பாடு எளிமையாக இவ்வாறு எழுதப்படுகிறது.

2Fe2O₃ + 3C → 4Fe + 3CO₂

ஆண்டுதோறும் 1 மில்லியன் டன் அளவில் தனிம பாசுபரசு இம்முறையில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. கால்சியம் பாசுபேட்டு எனப்படும் பாசுபேட்டுப் பாறையுடன் மணலும் கல்கரியும் சேர்த்து 1,200–1,500 °செ வெப்பநிலைக்கு சூடுபடுத்தும் போது பாசுபரசு உற்பத்தியாகிறது. பொதுவான பாசுபேட்டுக் கனிமமான புளோரபடைட்டு என்னும் கனிமத்திலிருந்து தொடங்கும் இவ்வினையின் சமன்பாடு பின்வருமாறு எழுதப்படுகிறது.

4Ca₅(PO₄)₃F + 18SiO₂ + 30C → 3P₄ + 30CO + 8CaSiO₃ + 2CaF₂

மாறுபாடுகள்

சில சமயங்களில் உயர்வெப்பக் கார்பன் வினைகள் மற்றொரு மாற்றத்துடன் இணைந்திருக்கின்றன. தைட்டானியத்தின் பிரதானமான தாதுவான இல்மெனைட்டிலிருந்து தைட்டானியத்தைப் பிரித்தெடுக்கும் குளோரைடு செயல்முறையை இதற்கு உதாரணமாகச் சொல்லலாம். இம்முறையில் கார்பனும் தாதுவும் கலந்த கலவை குளோரின் வாயுவோட்டத்தில் 1000 °செ வெப்பநிலைக்கு சூடுபடுத்தும் போது தைட்டானியம் நாற்குளோரைடு உருவாகிறது.

2FeTiO₃ + 7Cl₂ + 6C → 2TiCl₄ + 2FeCl₃ + 6CO

சில உலோகங்களுக்கு, உயர்வெப்பநிலை கார்பன் வினைகள் உலோகத்தைக் கொடுப்பதில்லை. ஆனால் உலோக கார்பைடைக் கொடுக்கும். தைட்டனில் இந்நடவடிக்கை இருப்பதால் இங்கு குளோரைடு செயற்முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. Cr2O3 உடன் கார்பனைச் சேர்த்து உயர் வெப்பநிலைக்கு சூடுபடுத்தும் போது கார்பைடு உருவாகிறது. இக்காரணத்திற்காக இங்கு அலுமினியம் ஒடுக்கும் முகவராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.