ફ્લેરોવિયમનો પરિચય
ફ્લેરોવિયમ (Fl) એ પરમાણુ ક્રમાંક 114 ધરાવતું એક કૃત્રિમ રાસાયણિક તત્વ છે. તે અત્યંત ભારે અને કિરણોત્સર્ગી તત્વ છે, જે પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે જોવા મળતું નથી. તે સૌપ્રથમ 1998 માં રશિયાના ડુબ્નામાં જોઈન્ટ ઇન્સ્ટિટ્યુટ ફોર ન્યુક્લિયર રિસર્ચ (JINR) માં સંશ્લેષિત કરવામાં આવ્યું હતું, અને તેનું નામ JINR ખાતે ફ્લેરોવ લેબોરેટરી ઓફ ન્યુક્લિયર રીએક્શન્સના સ્થાપક રશિયન ભૌતિકશાસ્ત્રી જ્યોર્જી ફ્લિઓરોવના નામ પરથી રાખવામાં આવ્યું હતું. તેના અત્યંત ટૂંકા અર્ધ-આયુષ્ય (half-life) ને કારણે, તેના રાસાયણિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવો મુશ્કેલ છે, પરંતુ તે પોસ્ટ-ટ્રાન્ઝિશન મેટલ હોવાનું અનુમાન છે.
મૂળભૂત ગુણધર્મો
ફ્લેરોવિયમને સુપરહેવી તત્વ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. તેના તમામ આઇસોટોપ્સ અત્યંત અસ્થિર હોય છે અને ખૂબ જ ઝડપથી વિઘટિત થાય છે, જેના કારણે વ્યવહારિક ઉપયોગ અશક્ય બની જાય છે. તેનું અસ્તિત્વ મુખ્યત્વે આવર્ત કોષ્ટકની મર્યાદાઓ અને સૈદ્ધાંતિક “સ્થિરતાના ટાપુ” (island of stability) સહિત અત્યંત ભારે ન્યુક્લિયસની સ્થિરતાને સમજવામાં ફાળો આપે છે.
પરમાણુ બંધારણ
ફ્લેરોવિયમનું પરમાણુ માળખું, અન્ય તમામ તત્વોની જેમ, પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા દ્વારા વ્યાખ્યાયિત થાય છે. તટસ્થ પરમાણુ માટે, પ્રોટોનની સંખ્યા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે.
પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન
- પરમાણુ ક્રમાંક (Z): ફ્લેરોવિયમનો પરમાણુ ક્રમાંક 114 છે. આનો અર્થ એ છે કે દરેક ફ્લેરોવિયમ પરમાણુના ન્યુક્લિયસમાં 114 પ્રોટોન હોય છે.
- ઇલેક્ટ્રોન: તટસ્થ ફ્લેરોવિયમ પરમાણુમાં, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. તેથી, તટસ્થ ફ્લેરોવિયમ પરમાણુમાં 114 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- ન્યુટ્રોન: ફ્લેરોવિયમના વિવિધ આઇસોટોપ્સમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ અલગ હોય છે. સૌથી સ્થિર જાણીતો આઇસોટોપ ફ્લેરોવિયમ-289 ($^{289}$Fl) છે. આ આઇસોટોપ માટે:
- દળ સંખ્યા (A) = 289
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = દળ સંખ્યા (A) - પરમાણુ ક્રમાંક (Z) = 289 - 114 = 175 ન્યુટ્રોન.
ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણી
પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણી તેના રાસાયણિક વર્તનને નિર્ધારિત કરે છે. ફ્લેરોવિયમ, એક સુપરહેવી તત્વ હોવાથી, તેની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી ઔફ્બાઉ સિદ્ધાંત (Aufbau principle) પરથી ઉતરી આવેલી છે, જોકે આવા મોટા પરમાણુઓ માટે સાપેક્ષતાવાદી અસરો (relativistic effects) નોંધપાત્ર હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
તટસ્થ ફ્લેરોવિયમ પરમાણુ (Z=114) ની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી વર્ણવે છે કે તેના 114 ઇલેક્ટ્રોન વિવિધ ઉર્જા સ્તરો અને ઉપસ્તરો (ઓર્બિટલ્સ) વચ્ચે કેવી રીતે વિતરિત થાય છે. સરળતા માટે રેડોન (Rn, Z=86) ના ઉમદા વાયુ કોર નોટેશનનો ઉપયોગ કરીને, સંપૂર્ણ ગોઠવણી આ પ્રમાણે છે:
$[Rn]\ 5f^{14}\ 6d^{10}\ 7s^2\ 7p^2$
આને વિસ્તૃત કરીને તમામ કબજે કરેલા શેલ્સ અને સબશેલ્સ દર્શાવવા માટે:
$1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^{10}\ 4p^6\ 5s^2\ 4d^{10}\ 5p^6\ 6s^2\ 4f^{14}\ 5d^{10}\ 6p^6\ 7s^2\ 5f^{14}\ 6d^{10}\ 7p^2$
સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન
સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન એ પરમાણુના સૌથી બહારના મુખ્ય ઉર્જા સ્તરમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન છે. આ ઇલેક્ટ્રોન મુખ્યત્વે રાસાયણિક બંધન (chemical bonding) માં સામેલ હોય છે. ફ્લેરોવિયમ માટે, સૌથી બહારનું મુખ્ય ઉર્જા સ્તર 7મો શેલ છે.
7મા શેલમાં, કબજે કરેલા સબશેલ્સ $7s^2$ અને $7p^2$ છે. તેથી, ફ્લેરોવિયમ માટે સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા આ સૌથી બહારના સબશેલ્સમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોનનો સરવાળો છે: $2 (from\ 7s) + 2 (from\ 7p) = 4$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન.
ફ્લેરોવિયમ આવર્ત કોષ્ટકના ગ્રુપ 14 માં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે ચાર સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા તત્વોને અનુરૂપ હોય છે.