Ruthenium (Ru) - পারমাণবিক গঠন

রুথেনিয়ামের পরিচিতি

রুথেনিয়াম (Ru) পর্যায় সারণীর গ্রুপ 8 এবং পর্যায় 5-এর একটি বিরল রূপান্তর ধাতু। এর পারমাণবিক সংখ্যা 44। এটি ছয়টি প্ল্যাটিনাম-গ্রুপ ধাতুর মধ্যে একটি, যা এর অসাধারণ কাঠিন্য, উচ্চ গলনাঙ্ক এবং ক্ষয় প্রতিরোধের জন্য পরিচিত। রুথেনিয়াম প্রধানত অন্যান্য প্ল্যাটিনাম-গ্রুপ ধাতুর সংকর ধাতুতে কঠোরতা বৃদ্ধিকারী হিসেবে, বৈদ্যুতিক সংযোগে এবং বিভিন্ন রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অনুঘটক হিসেবে ব্যবহৃত হয়। ভারতে এটি ব্যাপকভাবে খনন করা না হলেও, উন্নত ইলেকট্রনিক্স, রাসায়নিক শিল্প এবং বিশেষ গহনার সংকর ধাতুতে এর প্রয়োগ বিশ্বব্যাপী এবং ভারতের শিল্প খাতেও প্রাসঙ্গিক।

রুথেনিয়ামের মৌলিক পারমাণবিক কণা

একটি মৌলের পারমাণবিক গঠন তার মধ্যে থাকা প্রোটন, নিউট্রন এবং ইলেকট্রনের সংখ্যা দ্বারা সংজ্ঞায়িত হয়।

প্রোটন

একটি মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা (Z) সরাসরি তার পরমাণুর নিউক্লিয়াসে থাকা প্রোটনের সংখ্যার সাথে মিলে যায়। রুথেনিয়াম (Ru)-এর জন্য, পারমাণবিক সংখ্যা 44। অতএব, একটি রুথেনিয়াম পরমাণুতে 44টি প্রোটন থাকে।

ইলেকট্রন

একটি নিরপেক্ষ পরমাণুতে, নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণকারী ইলেকট্রনের সংখ্যা প্রোটনের সংখ্যার সমান হয়। এই ভারসাম্য নিশ্চিত করে যে পরমাণুর কোনো নিট বৈদ্যুতিক আধান নেই। যেহেতু একটি নিরপেক্ষ রুথেনিয়াম পরমাণুতে 44টি প্রোটন আছে, তাই এতে 44টি ইলেকট্রনও আছে।

নিউট্রন

একটি পরমাণুতে নিউট্রনের সংখ্যা ভিন্ন হতে পারে, যা একটি মৌলের বিভিন্ন আইসোটোপের জন্ম দেয়। একটি আইসোটোপের ভর সংখ্যা (A) হল তার প্রোটন এবং নিউট্রনের যোগফল। রুথেনিয়ামের সবচেয়ে প্রচুর পরিমাণে প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত আইসোটোপ হল রুথেনিয়াম-102 ($^{\text{102}}$Ru)। রুথেনিয়াম-102-এ নিউট্রনের সংখ্যা গণনা করতে: নিউট্রনের সংখ্যা = ভর সংখ্যা (A) - প্রোটনের সংখ্যা (Z) নিউট্রনের সংখ্যা = 102 - 44 = 58টি নিউট্রন। রুথেনিয়ামের অন্যান্য আইসোটোপে ভিন্ন সংখ্যক নিউট্রন থাকে, তবে সাধারণ উদ্দেশ্যে, সবচেয়ে প্রচুর পরিমাণে আইসোটোপের উপর মনোযোগ কেন্দ্রীভূত করা হয়।

রুথেনিয়ামের ইলেকট্রন বিন্যাস

ইলেকট্রন বিন্যাস নিউক্লিয়াসের চারপাশে পারমাণবিক অরবিটালে ইলেকট্রনগুলির বিন্যাস বর্ণনা করে। রুথেনিয়ামের, 44টি ইলেকট্রন সহ, ভূমি-স্থিতির ইলেকট্রন বিন্যাস আউফবাউ নীতি, হুন্ডের নিয়ম এবং পাউলির বর্জন নীতি অনুসারে অরবিটালগুলি পূরণ করে নির্ধারিত হয়।

রুথেনিয়ামের পূর্ণ ইলেকট্রন বিন্যাস হল: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^1 4d^7$

এটি ক্রিপটন (Kr)-এর নিষ্ক্রিয় গ্যাস কোর বিন্যাস ব্যবহার করে একটি সংক্ষিপ্ত আকারেও লেখা যেতে পারে, যার 36টি ইলেকট্রন আছে: $[Kr] 4d^7 5s^1$

এটি লক্ষ্য করা যায় যে রুথেনিয়াম কঠোর আউফবাউ পূরণের ক্রমের একটি ব্যতিক্রম দেখায়, যেখানে $5s$ অরবিটাল থেকে একটি ইলেকট্রন $4d$ অরবিটালে চলে যায়, যার ফলে প্রত্যাশিত $5s^2 4d^6$-এর পরিবর্তে একটি $5s^1 4d^7$ বিন্যাস হয়। এটি ঘটে কারণ একটি অর্ধ-পূর্ণ $5s$ অরবিটাল ($5s^1$) সহ $4d^7$ বিন্যাস বা এমনকি আরও স্থিতিশীল $4d^8$ বিন্যাস (যা প্রায়শই যৌগগুলিতে অর্জন করা হয়) অরবিটাল মিথস্ক্রিয়া এবং ইলেকট্রন-ইলেকট্রন বিকর্ষণ কমানোর কারণে পরমাণুকে আরও বেশি স্থিতিশীলতা প্রদান করে।

রুথেনিয়ামের যোজ্যতা ইলেকট্রন

যোজ্যতা ইলেকট্রন হল সেই ইলেকট্রনগুলি যা সবচেয়ে বাইরের প্রধান শক্তি স্তরে অবস্থিত এবং, রূপান্তর ধাতুগুলির জন্য, অসম্পূর্ণভাবে পূর্ণ d-সাবশেলে থাকা ইলেকট্রনগুলিও রাসায়নিক বন্ধনে অংশ নিতে পারে। এই ইলেকট্রনগুলি একটি মৌলের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং বিক্রিয়াশীলতা নির্ধারণে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

রুথেনিয়ামের জন্য, সবচেয়ে বাইরের প্রধান শক্তি স্তর হল $n=5$, যা $5s^1$ ইলেকট্রন ধারণ করে। উপরন্তু, ($n-1$) শেলে (যেখানে $n=5$) আংশিকভাবে পূর্ণ $4d^7$ সাবশেলও এমন ইলেকট্রন ধারণ করে যা সহজেই রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অংশ নেয়।

অতএব, রুথেনিয়ামের যোজ্যতা ইলেকট্রনগুলি হল $5s^1$ ইলেকট্রন এবং $4d^7$ ইলেকট্রনগুলি। মোট যোজ্যতা ইলেকট্রনের সংখ্যা = $1 (from 5s) + 7 (from 4d) = \textbf{8 valence electrons}$। এই ইলেকট্রনগুলি রুথেনিয়ামের বিভিন্ন জারণ অবস্থা গঠনের ক্ষমতা এবং এর অনুঘটক বৈশিষ্ট্যকে নির্দেশ করে।