કોપરનિશિયમ (Cn) નો પરિચય
કોપરનિશિયમ (Cn) એ પરમાણુ ક્રમાંક 112 ધરાવતું એક કૃત્રિમ રાસાયણિક તત્વ છે. તે અત્યંત ભારે અને અસ્થિર તત્વ છે જે પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે જોવા મળતું નથી. તેનું અસ્તિત્વ પાર્ટિકલ એક્સિલરેટર પ્રયોગો દ્વારા પુષ્ટિ કરવામાં આવી છે, જ્યાં હળવા પરમાણુ ન્યુક્લિયસને એકસાથે ફ્યુઝ કરવામાં આવે છે. ઓડિશા જેવા રાજ્યોમાં મોટા પાયે ખનન થતા લોખંડ અથવા ગુજરાતમાં વિપુલ પ્રમાણમાં મળતા બોક્સાઈટ જેવા સામાન્ય તત્વોથી વિપરીત, કોપરનિશિયમ ફક્ત પ્રયોગશાળાઓમાં જ બનાવવામાં આવે છે, જે તેની અત્યંત દુર્લભતા અને ટૂંકા આયુષ્યને પ્રકાશિત કરે છે. તેનું નામ પોલિશ ખગોળશાસ્ત્રી નિકોલસ કોપરનિકસના નામ પરથી રાખવામાં આવ્યું છે.
કોપરનિશિયમની પરમાણુ સંરચના
પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા
કોપરનિશિયમનો પરમાણુ ક્રમાંક (Z) 112 છે.
- પ્રોટોનની સંખ્યા: પરમાણુ ક્રમાંક સીધી રીતે ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા દર્શાવે છે. તેથી, કોપરનિશિયમમાં 112 પ્રોટોન છે.
- ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા: તટસ્થ પરમાણુમાં, ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. આમ, એક તટસ્થ કોપરનિશિયમ પરમાણુમાં 112 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: ન્યુટ્રોનની સંખ્યા તત્વના સમસ્થાનિકોમાં અલગ-અલગ હોય છે. કોપરનિશિયમનો સૌથી વધુ પ્રમાણમાં સ્થિર (સૌથી લાંબુ આયુષ્ય ધરાવતો) જાણીતો સમસ્થાનિક કોપરનિશિયમ-285 ($^{285}$Cn) છે. આ સમસ્થાનિક માટે દળ સંખ્યા (A) 285 છે. ન્યુટ્રોનની સંખ્યાની ગણતરી દળ સંખ્યા (A) - પરમાણુ ક્રમાંક (Z) તરીકે થાય છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = 285 - 112 = 173 ન્યુટ્રોન. એ નોંધવું અગત્યનું છે કે કોપરનિશિયમના અન્ય સમસ્થાનિકો પણ અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેમાંના દરેકમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ-અલગ હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોન સંરચના
ઇલેક્ટ્રોન સંરચના પરમાણુ ઓર્બિટલમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણીનું વર્ણન કરે છે. કોપરનિશિયમ (Z=112) માટે, ઑફબાઉ સિદ્ધાંત અને ઓર્બિટલ્સ ભરવાના ક્રમ પર આધારિત, અનુમાનિત ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોન સંરચના આ પ્રમાણે છે:
$[Rn] 5f^{14} 6d^{10} 7s^2$
અહીં, $[Rn]$ ઉમદા વાયુ રેડોન (Z=86) ની ઇલેક્ટ્રોન સંરચનાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જે કોર તરીકે કાર્ય કરે છે. બાકીના 26 ઇલેક્ટ્રોન નીચેના ઓર્બિટલ્સ ભરે છે:
- $5f$ સબશેલ 14 ઇલેક્ટ્રોનથી સંપૂર્ણપણે ભરાયેલું છે.
- $6d$ સબશેલ 10 ઇલેક્ટ્રોનથી સંપૂર્ણપણે ભરાયેલું છે.
- $7s$ સબશેલ 2 ઇલેક્ટ્રોનથી સંપૂર્ણપણે ભરાયેલું છે.
એ નોંધવું યોગ્ય છે કે કોપરનિશિયમ જેવા સુપરહેવી તત્વો માટે, ઇલેક્ટ્રોન ઉર્જા પર સાપેક્ષતાવાદી અસરો ખૂબ જ નોંધપાત્ર બને છે, જે સરળ આગાહીઓથી સંભવિત વિચલનો તરફ દોરી જાય છે. જોકે, ઉચ્ચ શાળા સ્તરની સમજણ માટે, આ સંરચના એક મજબૂત સૈદ્ધાંતિક માળખું પ્રદાન કરે છે.
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ પરમાણુના સૌથી બહારના શેલમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન છે, જે મુખ્યત્વે રાસાયણિક બંધનમાં સામેલ હોય છે. $[Rn] 5f^{14} 6d^{10} 7s^2$ ઇલેક્ટ્રોન સંરચના ધરાવતા કોપરનિશિયમ માટે:
- સૌથી બહારનું મુખ્ય ઉર્જા સ્તર $n=7$ છે.
- $7s$ સબશેલમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- $6d$ સબશેલ સંપૂર્ણપણે ભરાયેલું છે અને નીચા મુખ્ય ક્વોન્ટમ નંબર શેલનો ભાગ છે, ભલે તે સંક્રાંતિ ધાતુઓમાં રાસાયણિક ગુણધર્મો માટે આંશિક રીતે જવાબદાર હોય. આ કિસ્સામાં, તે સંપૂર્ણપણે ભરાયેલું છે ($d^{10}$). તેવી જ રીતે, $5f$ સબશેલ પણ સંપૂર્ણપણે ભરાયેલું છે ($f^{14}$).
તેથી, કોપરનિશિયમના પ્રાથમિક વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ $7s$ સબશેલમાં રહેલા 2 ઇલેક્ટ્રોન છે. આ વર્ગીકરણ કોપરનિશિયમને આવર્ત કોષ્ટકના ગ્રુપ 12 માં, ઝિંક, કેડમિયમ અને મર્ક્યુરીની સાથે મૂકે છે, જે તત્વો સામાન્ય રીતે આ બહારના s-ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને +2 ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે.