ડાર્મસ્ટેડિયમ (Ds) નો પરિચય
ડાર્મસ્ટેડિયમ (Ds) 110 ના પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતું એક કૃત્રિમ રાસાયણિક તત્વ છે. તે અતિભારે તત્વોના સમૂહ સાથે સંબંધિત છે અને તેને ટ્રાન્સએક્ટિનાઇડ તત્વ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, એટલે કે તે આવર્ત કોષ્ટકમાં એક્ટિનાઇડ શ્રેણી પછી આવે છે. ડાર્મસ્ટેડિયમ પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે જોવા મળતું નથી; તે પ્રયોગશાળાઓમાં ભારે પરમાણુ ન્યુક્લિયસને હળવા ન્યુક્લિયસ સાથે બોમ્બમારો કરીને બનાવવામાં આવે છે. તેનું નામ જર્મનીના ડાર્મસ્ટેડ શહેર પરથી રાખવામાં આવ્યું છે, જ્યાં 1994 માં ગેશલ્સશાફ્ટ ફ્યુર શ્વેરીયોનેનફોર્શંગ (GSI) ખાતે તેનું પ્રથમ સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. ડાર્મસ્ટેડિયમના તમામ જાણીતા સમસ્થાનિકો અત્યંત અસ્થિર છે, જે સેકંડ અથવા તો મિલિસેકંડમાં ઝડપથી ક્ષય પામે છે. આ અત્યંત અસ્થિરતા તેના અભ્યાસને ખાસ કરીને પડકારજનક બનાવે છે.
ડાર્મસ્ટેડિયમની પરમાણુ સંરચનાના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો
ડાર્મસ્ટેડિયમની પરમાણુ સંરચના, કોઈપણ તત્વની જેમ, ઉપપરમાણુ કણોની સંખ્યા દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે: પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન.
પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા
- પ્રોટોન: ડાર્મસ્ટેડિયમનો પરમાણુ ક્રમાંક (Z) 110 છે. આ સીધી રીતે સૂચવે છે કે ડાર્મસ્ટેડિયમના દરેક અણુમાં તેના ન્યુક્લિયસમાં 110 પ્રોટોન હોય છે. પ્રોટોનની સંખ્યા તત્વની ઓળખ નક્કી કરે છે.
- ઇલેક્ટ્રોન: તટસ્થ પરમાણુમાં, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. તેથી, તટસ્થ ડાર્મસ્ટેડિયમ પરમાણુમાં 110 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરે છે.
- ન્યુટ્રોન: તત્વના વિવિધ સમસ્થાનિકો માટે ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ અલગ હોઈ શકે છે. ડાર્મસ્ટેડિયમ કૃત્રિમ હોવાથી અને તેના ઘણા જાણીતા સમસ્થાનિકો હોવાથી, ન્યુટ્રોનની સંખ્યા ધ્યાનમાં લેવાયેલા ચોક્કસ સમસ્થાનિક પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, વધુ સ્થિર સમસ્થાનિકોમાંથી એક ડાર્મસ્ટેડિયમ-281 ($^{281}$Ds) છે, જેનો દળ ક્રમાંક (A) 281 છે. ન્યુટ્રોનની સંખ્યા A - Z તરીકે ગણવામાં આવે છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = દળ ક્રમાંક - પરમાણુ ક્રમાંક
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = 281 - 110 = 171 ન્યુટ્રોન ($^{281}$Ds માટે). અન્ય સમસ્થાનિકોમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ હશે.
ડાર્મસ્ટેડિયમની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી ન્યુક્લિયસની આસપાસના પરમાણુ કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણીનું વર્ણન કરે છે. ડાર્મસ્ટેડિયમ (110 ઇલેક્ટ્રોન) માટે, ગોઠવણી ઔફ્બાઉ સિદ્ધાંત, હુંડનો નિયમ અને પૌલીના અપવર્જન સિદ્ધાંતનું પાલન કરે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી મેળવવી
તેના પરમાણુ ક્રમાંક 110 ને જોતાં, ડાર્મસ્ટેડિયમ આવર્ત કોષ્ટકના પિરિયડ 7 અને ગ્રુપ 10 માં સ્થિત છે. તેની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી અગાઉના પિરિયડના ઉમદા વાયુ કોર (રેડોન, [Rn], જેમાં 86 ઇલેક્ટ્રોન છે) થી શરૂ કરીને અને પછી વધતી ઉર્જાના ક્રમમાં અનુગામી કક્ષકોને ભરીને લખી શકાય છે:
ડાર્મસ્ટેડિયમ માટે સંપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી છે: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2 4d^{10} 5p^6 6s^2 4f^{14} 5d^{10} 6p^6 7s^2 5f^{14} 6d^8$
આને રેડોન (Rn) (પરમાણુ ક્રમાંક 86) ના ઉમદા વાયુ કોરનો ઉપયોગ કરીને સંક્ષિપ્ત સ્વરૂપમાં લખી શકાય છે: $[Rn] 5f^{14} 6d^8 7s^2$
એ નોંધવું જોઈએ કે ડાર્મસ્ટેડિયમ જેવા ખૂબ જ ભારે, અતિભારે તત્વો માટે, સાપેક્ષતાવાદી અસરો નોંધપાત્ર બને છે અને આગાહી કરાયેલા ઔફ્બાઉ સિદ્ધાંતના ભરણ ક્રમથી વિચલનો તરફ દોરી શકે છે. જો કે, ઉચ્ચ શાળા સ્તરની સમજણ માટે, ઉપર દર્શાવેલ સામાન્ય નિયમોમાંથી મેળવેલી ગોઠવણી પ્રમાણભૂત છે.
સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન
સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન એ પરમાણુના સૌથી બહારના કોષમાં સ્થિત ઇલેક્ટ્રોન છે, જે રાસાયણિક બંધનમાં સામેલ હોય છે. સંક્રાંતિ ધાતુઓ માટે, જેમાં ડાર્મસ્ટેડિયમનો સમાવેશ થાય છે, સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનમાં સામાન્ય રીતે સૌથી બહારના s-ઉપકોષમાં અને સૌથી બહારના s-કોષથી તરત જ નીચેના મુખ્ય ક્વોન્ટમ નંબરના આંશિક રીતે ભરેલા અથવા સંપૂર્ણપણે ભરેલા d-ઉપકોષમાંના ઇલેક્ટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે.
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી $[Rn] 5f^{14} 6d^8 7s^2$ ના આધારે:
- સૌથી બહારનો s-કક્ષક $7s^2$ છે.
- $6d^8$ ઇલેક્ટ્રોન પણ તેમની ઉર્જામાં નિકટતા અને બંધનમાં સામેલગીરીને કારણે સંયોજકતા કોષમાં ફાળો આપે છે.
તેથી, ડાર્મસ્ટેડિયમ 10 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે ($6d^8 + 7s^2$).