ફ્રેન્સિયમનું પરમાણુ માળખું સમજવું
ફ્રેન્સિયમ (Fr) એક એવું તત્વ છે જે તેની અત્યંત દુર્લભતા અને ઉચ્ચ રેડિયોએક્ટિવિટીને કારણે વિશિષ્ટ પ્રયોગશાળાઓ સિવાય ભાગ્યે જ જોવા મળે છે. તે બીજા ક્રમનું સૌથી વધુ ઇલેક્ટ્રોપોઝિટિવ તત્વ છે, જે આવર્ત કોષ્ટકના ગ્રુપ 1, આલ્કલી ધાતુઓ અને પિરિયડ 7 સાથે સંબંધિત છે. તેનું પરમાણુ માળખું, અન્ય તત્વોની જેમ, તેના સબએટોમિક કણો: પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણી દ્વારા વ્યાખ્યાયિત થાય છે. ફ્રેન્સિયમ મુખ્યત્વે તેના સૌથી સ્થિર આઇસોટોપ, ફ્રેન્સિયમ-223 માટે જાણીતું છે.
ફ્રેન્સિયમના સબએટોમિક કણો
કોઈપણ તત્વની ઓળખ તેના પરમાણુ ક્રમાંક દ્વારા નક્કી થાય છે, જે તેના કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યા દર્શાવે છે.
- પરમાણુ ક્રમાંક (Z): ફ્રેન્સિયમનો પરમાણુ ક્રમાંક 87 છે. આનો અર્થ એ છે કે ફ્રેન્સિયમના દરેક પરમાણુમાં તેના કેન્દ્રમાં 87 પ્રોટોન હોય છે.
- ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા: તટસ્થ પરમાણુ માટે, કેન્દ્રની આસપાસ ભ્રમણ કરતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. તેથી, તટસ્થ ફ્રેન્સિયમ પરમાણુમાં 87 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: ફ્રેન્સિયમનો સૌથી સ્થિર અને કુદરતી રીતે બનતો આઇસોટોપ ફ્રેન્સિયમ-223 છે. આ આઇસોટોપ માટે દળ ક્રમાંક (A) 223 છે. ન્યુટ્રોનની સંખ્યા દળ ક્રમાંકમાંથી પરમાણુ ક્રમાંક બાદ કરીને ગણવામાં આવે છે: ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = દળ ક્રમાંક (A) - પરમાણુ ક્રમાંક (Z) ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = 223 - 87 = 136 ન્યુટ્રોન.
ફ્રેન્સિયમની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી પરમાણુ કેન્દ્રની આસપાસના પરમાણુ કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણીનું વર્ણન કરે છે. ફ્રેન્સિયમ માટે, 87 ઇલેક્ટ્રોન સાથે, ઑફબાઉ સિદ્ધાંત, હૂન્ડનો નિયમ અને પાઉલીના અપવર્જન સિદ્ધાંત અનુસાર કક્ષકો ભરીને ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી લખી શકાય છે.
ફ્રેન્સિયમની ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી આ પ્રમાણે છે: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2 4d^{10} 5p^6 6s^2 4f^{14} 5d^{10} 6p^6 7s^1$
નોબલ ગેસ કોરનો ઉપયોગ કરીને વધુ સંક્ષિપ્ત સંકેત પણ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ફ્રેન્સિયમ રેડોન (Rn) ને અનુસરે છે, જેમાં 86 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, તેથી તેની ગોઠવણી આ રીતે લખી શકાય છે: $[Rn] 7s^1$
ફ્રેન્સિયમના વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ પરમાણુના સૌથી બહારના કોષમાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોન છે. આ ઇલેક્ટ્રોન મુખ્યત્વે રાસાયણિક બંધનમાં સામેલ હોય છે અને તત્વના રાસાયણિક ગુણધર્મો નક્કી કરે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી પરથી, ફ્રેન્સિયમ માટે ઉચ્ચતમ મુખ્ય ઉર્જા સ્તર (n) 7 છે. આ સૌથી બહારના કોષમાં ઇલેક્ટ્રોન છે:
- $7s^1$
તેથી, ફ્રેન્સિયમમાં 1 વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન છે. $7s$ ઓર્બિટલમાં આ એકલ વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન તમામ આલ્કલી ધાતુઓની લાક્ષણિકતા છે, જે સમજાવે છે કે શા માટે ફ્રેન્સિયમ, સોડિયમ અને પોટેશિયમની જેમ, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં આ ઇલેક્ટ્રોનને સરળતાથી ગુમાવીને +1 આયન ($Fr^+$) બનાવે છે, સ્થિર નોબલ ગેસ ગોઠવણી (રેડોન જેવી) પ્રાપ્ત કરવાનો લક્ષ્ય રાખે છે.
ભારતમાં ઉપલબ્ધતા
ફ્રેન્સિયમ એક અત્યંત દુર્લભ તત્વ છે, જે યુરેનિયમ અને થોરિયમ જેવા ભારે તત્વોની રેડિયોએક્ટિવ ક્ષય શૃંખલાઓમાં મધ્યવર્તી ઉત્પાદન તરીકે બને છે. તેથી, ફ્રેન્સિયમના સૂક્ષ્મ પ્રમાણ યુરેનિયમ અયસ્કમાં મળી શકે છે, જે જાદુગુડા, ઝારખંડ જેવા પ્રદેશોમાં ખોદવામાં આવે છે, અને કેરળના દરિયાકાંઠાના વિસ્તારોમાં જોવા મળતી થોરિયમ-સમૃદ્ધ મોનાઝાઇટ રેતીમાં પણ મળે છે. તેની અત્યંત ઓછી માત્રા અને ખૂબ જ ટૂંકા અર્ધ-આયુષ્યને કારણે તેનું વ્યાવસાયિક રીતે નિષ્કર્ષણ અથવા ઉપયોગ થતો નથી।