கரிமசிலிக்கன் சேர்மங்கள்

கரிமசிலிக்கன் சேர்மங்கள் (Organosilicon compounds) என்பவை கரிமம்-சிலிக்கான்  பிணைப்புகளைக்  கொண்டுள்ள  கரிம உலோக சேர்மங்கள் ஆகும்.  கரிமசிலிக்கன் வேதியியல்  அவற்றின் தயாரிப்பு முறைகள் மற்றும் பண்புகள் தொடர்பான அறிவியலாகும். பெரும்பாலான கரிமசிலிக்கன் சேர்மங்கள்  சாதாரண  கரிமச்  சேர்மங்களையே  ஒத்திருக்கின்றன.  இவை  நிறமற்ற,  எளிதில் தீப்பற்றக்கூடிய, நீரை விரும்பக்கூடிய மற்றும்  காற்றில்  நிலைத்தன்மையை பெற்றவையாக  உள்ளன. சிலிக்கான் கார்பைடு ஒரு கனிமச்  சேர்மம் ஆகும்.

கரிமசிலிக்கன் சேர்மங்கள் வணிகரீதியான உற்பத்திப் பொருட்களில் அதிகமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மிகப்பொதுவாக இவை சிலிக்கோன்களிலிருந்து பெறப்படுபனவாகவும், கசிவுள்ள இடத்தை ஒட்டுவதற்குப் பயன்படும் அடைப்புப் பொருளாகவும், சக்கைகளாகவும், நீர்க்கசிவைத் தடுக்கும் ஒட்டுபொருளாகவும், பொதுவான ஒட்டும் பொருட்களாகவும், பூச்சுகளாகவும்  உள்ளன.  இதர முக்கியமான  பயன்களாக விவசாயத்தில் களைக்கொல்லி மற்றும் பூஞ்சைக்கொல்லி போன்ற துணையூக்கிகளாகவும் பயன்படும் தன்மையைக் குறிப்பிடலாம்.

கார்பன், சிலிக்கான் பிணைப்புகள் உயிரியல்^[1][2] பொருட்களில் காணப்படுவதில்லை. மற்றொருபுறத்தில், சிலிகேட்டுகள், மறுபுறம், இருகலப்பாசிகளில் இதன் இருப்பு நன்கறியப்பட்டுள்ளது.^[3] சிலேபுளோஃபெனானது  பைரித்ராய்டு பூச்சிக்கொல்லி போல செயல்படும் ஒரு கரிம சிலிக்கன் சேர்மமாகும். பல கரிம சிலிக்கன் சேர்மங்கள் மருத்துவப்பயன்பாடுகளுக்காக அல்லது மருந்துகளாக ஆராயப்பட்டுள்ளன.^[4][5]

பெரும்பாலான கரிமசிலிக்கன் சேர்மங்களில், Si நான்கு இணைதிறன் கொண்டதாகவும் நான்முகி மூலக்கூறு வடிவமைப்பைப் பெற்றதாகவும் காணப்படுகின்றது. கார்பன்-கார்பன் பிணைப்புகளோடு ஒப்பிடும் போது கார்பன்-சிலிக்கான் பிணைப்புகள் அதிக நீளமானவையாகவும் (186 பிகோமீட்டர் எதிர் 154 பிகோமீட்டர்) மற்றும் வலிமை குறைந்தவையாகவும் உள்ளன. (பிணைப்புப் பிரிப்பாற்றல் 451 கிலோயூல்/மோல் எதிர் 607 கிலோயூல்/மோல்)^[6] கார்பன்-சிலிக்கான் பிணைப்பானது (C–Si) சிறிதளவு கார்பன் அணுவை நோக்கி முனைவுறுத்தப்பட்டுள்ளது. ஏனெனில், கார்பன் அணுவானது சிலிக்கானைக் காட்டிலும் அதிக இலத்திரன் கவர் தன்மை கொண்டதாக இருப்பதாகும். (C 2.55 எதிர் Si 1.90). கார்பன்-கார்பன் பிணைப்புகளைக் காட்டிலும் சிலிக்கான்-கார்பன் பிணைப்புகள் எளிதில் முறிவுறுகிறது. கரிமசிலேன்களில் உருவாகும் பிணைப்பு முனைவுறும் தன்மையின் வெளிப்பாடானது சகுராய் வினையில் காணப்படுகிறது.^[7] பிளெமிங் டாமாவ் சேர்க்கை வினையில் சில குறிப்பிட்ட அல்கைல் சிலேன்கள் ஆக்சிசனேற்றத்திற்குட்படுத்தப்பட்டு ஆல்ககால் கிடைக்கிறது.

மற்றுமொரு வெளிப்பாடானது β-சிலிக்கான் விளைவாகும். இது β-சிலிக்கான் அணுவால் ஒரு கார்பன்நேரயனியின் மீது ஏற்படுத்தப்படும் நிலைத்தன்மை அதிகரிக்கப் பயன்படும் செயல்முறையாகும். இந்த விளைவானது கார்பன் நேரயனியின் வினைத்திறன் தொடர்பான பல தாக்கங்களை ஏற்படுத்துகிறது

Si–O பிணைப்பானது (809 கிலோயூல்/மோல் எதிர் 538 கிலோயூல்/மோல்) C–O பிணைப்பை விட வலிமையானதாகும்.

முதல் கரிமசிலிக்கன் சேர்மமான டெட்ராஎதிலீன்சிலேன், சார்லசு ஃப்ரீடல் மற்றும் ஜேம்சு கிராப்ட்சு ஆகியோரால் 1863 ஆம் ஆண்டு டெட்ராகுளோரோசிலேன் மற்றும் டைஎதில்துத்தநாகம் ஆகியவற்றின் வினையால் தயாரிக்கப்பட்டது.

பெரும்பான்மையான கரிமசிலிக்கன் சேர்மங்கள் கரிமசிலிக்கன் குளோரைடுகளிலிருந்து (CH₃)_4-xSiCl_x பெறப்படுகின்றன. இந்த குளோரைடுகள் மெதில் குளோரைடுடன் ஒரு சிலிக்கான்-தாமிர உலோகக்கலவையுடனான வினையின் மூலமாக நேரடி முறையில் தயாரிக்கப்படுகின்றன. முக்கியமான, மிகவும் வேண்டப்படுகிற விளைபொருளானது டைமெதில்குளோரோசிலேன் ஆக உள்ளது:

2 CH₃Cl + Si → (CH₃)₂SiCl₂

டிரைமெத்தில்சிலைல் குளோரைடு மற்றும் மெதில்ட்ரைகுளோரோசிலேன் உள்ளிட்ட பல்வேறு வகையான பிற விளைபொருட்கள் பெறப்படுகின்றன. ஏறக்குறைய 1 மில்லியன் டன் கரிமசிலிக்கன் சேர்மங்கள் ஒவ்வொரு ஆண்டும் தயாரிக்கப்படுகின்றன. இந்த முறையை பினைல் குளோரோசிலேன்களைத் தயாரிக்கவும் பயன்படுத்தலாம்.^[8]

பல வேதி வினைக்குழுக்களில் சிலிக்கன் ஒரு பகுதிப் பொருளாக உள்ளது. இவற்றில் பல கரிமச்சேர்மங்களை ஒத்திருக்கின்றன. மூன்றாவது தொடர் மற்றும் அதற்கு கீழான தொடர்களில் உள்ள 2 என்ற முதன்மை குவாண்டம் எண்ணுக்கு அதிகமான குவாண்டம் எண்னைப் பெற்ற வேதித்தனிமங்கள் பல பிணைப்புகளை உருவாக்க முடியாது என்ற இரட்டைப் பிணைப்பு விதியின் விளைவால் நீண்டு வளையும் விதிவிலக்குகள் தோன்றுகின்றன.

சிலனோல்கள் ஆல்ககால்களை ஒத்த அமைப்புச் செயலிகளாகும். அவை பொதுவாக சிலில் குளோரைடுகளை நீராற்பகுப்பதால் உருவாகின்றன:^[9]

R₃SiOH + NaOH → R₃SiONa + H₂O

உலோக வினையூக்கிகளைப் பயன்படுத்தி சிலில் ஐதரைடுகளை ஆக்சிசனேற்றம் செய்து சிலனோல்கள் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

2 R₃SiH + O₂ → 2 R₃SiOH

Many silanols have been isolated including (CH3)3SiOH மற்றும் (C6H5)3SiOH. உள்ளிட்ட சில சிலனோல்கள் தனித்துப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளன. தொடர்புடைய ஆல்ககால்களைக் காட்டிலும் இவை 500x அளவு அதிக அமிலத்தன்மை கொண்டவையாகும். சிலனோல்களின் புரோட்டான் நீக்கம் பெற்ற வழிப்பொருட்களே சிலாக்சைடுகள் ஆகும் :^[9]

R₃SiOH + NaOH → R₃SiONa + H₂O.

சிலனோல்கள் நீரிறக்க வினைக்கு உட்பட்டு சிலாக்சேன்களைத் தருகின்றன.

2 R₃SiOH → R₃Si-O-SiR₃ + H₂O

திரும்பத்திரும்ப வரும் சிலாக்சேன் இனைப்புகளைக் கொண்ட பலபடிகள் சிலிக்கோன்கள் எனப்படுகின்றன. இரட்டைப் பிணைப்பைக் Si=O கொண்ட சிலனோன்கள் நிலைப்புத் தன்மை அற்றவையாக உள்ளன.

Si-O-C என்ற இணைப்பை சிலில் ஈதர்கள் பெற்றிருக்கும். சிலில் குளோரைடுகள் ஆல்ககால்களுடன் வினை புரிவதால் சிலில் ஈதர்கள் உருவாகின்றன. (CH3)3SiCl + ROH → (CH3)3Si-O-R + HCl ஆல்ககால்களைப் பாதுகாக்கும் குழுக்களாக சிலில் ஈதர்கள் விரிவாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன.. Si-F பிணைப்புகளின் வலிமையை சுரண்டுவதன் மூலம் சிலில் ஈதர்களின் பாதுகாப்பை நீக்க முடியும். இதற்கு டெட்ரா-.என்-பியூட்டைலமோனியம் புளோரைடு போன்ற புளோரைடு மூலங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

 (CH3)3Si-O-R + F− + H2O → (CH3)3Si-F + H-O-R + OH−

கரிம சிலில் குளோரைடுகள் முக்கியமான கரிம வேதியியல் பொருள்களாகும். சிலிக்கோன் பலபடிகளைத் தயாரிக்க அவை பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்பபடுகின்றன. டைமெத்தில்டைகுளோரோசிலேன்(Me2SiCl2), மெத்தில்டிரைகுளோரோசிலேன் (MeSiCl3) மற்றும் டிரைமெத்தில்சிலில்குளோரைடு போன்றவை முக்கியமான சிலில் குளோரைடுகளாகும். டைகுளோரோமெத்தில்பீனைல்சிலேன், டிரைகுளோரோ(குளோரோமெத்தில்)சிலேன், டிரைகுளோரோ(டைகுளோரோபீனைல்)சிலேன், டிரைகுளோரோயெத்தில்சிலேன் மற்றும் பீனைல்டிரைகுளோரோசிலேன் உள்ளிட்டவை சிறப்பான நோக்கிற்காக உருவாக்கப்பட்ட வர்த்தகப் பயன்பாட்டு வழிப்பொருள்களாகும்.

கரிமசிலிக்கன் சேர்மங்கள் கரிமத்தொகுப்பு வினைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. குறிப்பாக டிரைமெத்தில்சிலில்குளோரைடு (Me3SiCl) ஒரு சிலிலேற்றும் முகவராக செயல்படுகிறது. எக்சா ஆல்க்கைல்டைசிலாக்சேன்களுடன் கந்தக அமிலம் மற்றும் ஒரு சோடியம் ஆலைடு சேர்த்து சூடுபடுத்தும் பிளட் வினை இதற்கு எடுத்துக்காட்டாகும்^[10].

C–H பிணைப்பைக் காட்டிலும் சிலிக்கன் ஐதரசன் பிணைப்பு நீளமானதாகும். C–H பிணைப்பு நீளம் 105 பைக்கோமீட்டர்கள், Si-H பிணைப்பு நீளம் 148 பைக்கோ மீட்டர்களாகும். வலிமையும் அதனுடன் ஒப்பிடும் போது இது அதிகமாகும் (338:299) ஐதரசன் சிலிக்கனைக் காட்டிலும் அதிக மின்னெதிர்தன்மை கொண்டதாக உள்ளது. எனவே பெயரிடும்போது சிலில் ஐதரைடுகள் எனப் பெயரிடுகிறார்கள். சேர்மத்திற்கு பெயரிடும்போது ஐதரசன் இருப்பது முன்னிலைப் படுத்தப்படுவதில்லை. டிரையெத்தில்சிலேன் Et3SiH.என பெயரிடப்படுகிறது.பீனைல்சிலேன் PhSiH3 எனவும் பெயரிடப்படுகின்றன. மூலச் சேர்மம் SiH4 சிலேன் எனப்படுகிறது.