ફર્મિયમનો પરિચય
ફર્મિયમ (Fm) એક કૃત્રિમ ટ્રાન્સયુરેનિક તત્વ છે, જેનો અર્થ એ છે કે તે પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે મળતું નથી પરંતુ પ્રયોગશાળાઓ અથવા ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં કૃત્રિમ રીતે ઉત્પન્ન થાય છે. તેની શોધ 1952માં પ્રથમ હાઈડ્રોજન બોમ્બ પરીક્ષણના કાટમાળમાં થઈ હતી. ફર્મિયમના તમામ સમસ્થાનિકો રેડિયોએક્ટિવ છે, જેમાં સૌથી સ્થિર સમસ્થાનિક, ફર્મિયમ-257, લગભગ 100 દિવસનું અર્ધ-આયુષ્ય ધરાવે છે. તેના ટૂંકા અર્ધ-આયુષ્ય અને તેના ઉત્પાદનની મુશ્કેલીને કારણે, ફર્મિયમનો હાલમાં વૈજ્ઞાનિક સંશોધન સિવાય કોઈ વ્યવહારિક ઉપયોગ નથી.
મૂળભૂત પરમાણુ ગુણધર્મો
ફર્મિયમને એક્ટિનાઇડ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે પરમાણુ ક્રમાંક 89 (એક્ટિનિયમ) થી 103 (લોરેન્સિયમ) સુધીના ધાતુના રાસાયણિક તત્વોની શ્રેણી છે. આ તત્વો તેમના 5f ઇલેક્ટ્રોન શેલોના ભરણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.
પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન
ફર્મિયમનો પરમાણુ ક્રમાંક 100 છે.
- પ્રોટોન: ફર્મિયમના તટસ્થ પરમાણુમાં, 100 પ્રોટોન હોય છે. પરમાણુ ક્રમાંક સીધી રીતે ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા દર્શાવે છે.
- ઇલેક્ટ્રોન: તટસ્થ પરમાણુ માટે, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. તેથી, તટસ્થ ફર્મિયમ પરમાણુમાં 100 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- ન્યુટ્રોન: આ સ્તરે ચર્ચા માટે ફર્મિયમનો સૌથી સ્થિર અને સામાન્ય સમસ્થાનિક ફર્મિયમ-257 ($^{257}$Fm) છે. આ સમસ્થાનિક માટે દળ સંખ્યા (A) 257 છે. ન્યુટ્રોનની સંખ્યા પરમાણુ ક્રમાંક (Z) ને દળ સંખ્યા (A) માંથી બાદ કરીને ગણવામાં આવે છે: ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = A - Z = 257 - 100 = 157 ન્યુટ્રોન.
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી પરમાણુના અણુ ઓર્બિટલ્સમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણીનું વર્ણન કરે છે. ફર્મિયમ માટે, સંપૂર્ણ ગોઠવણી નક્કી કરવા માટે ભારે તત્વો માટે ઓર્બિટલ્સના ભરણ ક્રમને સમજવાની જરૂર છે.
સરળ ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
નોબલ ગેસ નોટેશનનો ઉપયોગ કરીને, ફર્મિયમ (Z=100) ની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી નોબલ ગેસ રેડોન (Rn) પર આધારિત છે, જેનો પરમાણુ ક્રમાંક 86 છે. રેડોન કોર પછી, બાકીના 14 ઇલેક્ટ્રોન 5f અને 7s ઓર્બિટલ્સમાં સ્થાન લે છે.
ફર્મિયમની ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી છે: $[Rn] 5f^{12} 7s^2$
આ ગોઠવણી દર્શાવે છે કે રેડોનની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી પછી, 5f સબશેલમાં 12 ઇલેક્ટ્રોન અને 7s સબશેલમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ પરમાણુના સૌથી બહારના શેલ અથવા ઉર્જા સ્તરમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન છે, જે રાસાયણિક બંધનમાં સામેલ હોય છે. સંક્રાંતિ ધાતુઓ અને એક્ટિનાઇડ્સ જેવા આંતરિક સંક્રાંતિ ધાતુઓ માટે, વ્યાખ્યા વધુ જટિલ હોઈ શકે છે કારણ કે આંતરિક d અથવા f ઇલેક્ટ્રોન પણ ભાગ લઈ શકે છે.
ફર્મિયમ માટે, વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનમાં સૌથી બહારના 7s ઓર્બિટલમાં અને આંશિક રીતે ભરેલા 5f ઓર્બિટલમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે. તેથી, ફર્મિયમ માટે વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા 14 (5f સબશેલમાંથી 12 ઇલેક્ટ્રોન અને 7s સબશેલમાંથી 2 ઇલેક્ટ્રોન) ગણવામાં આવે છે. આ ઇલેક્ટ્રોન ફર્મિયમની કોઈપણ સંભવિત રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ માટે મુખ્યત્વે જવાબદાર છે, જોકે તેની રેડિયોએક્ટિવિટી અને દુર્લભતાને કારણે, તેનું રસાયણશાસ્ત્ર મુખ્યત્વે ટ્રેસ સ્તરે અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.