નિકલની પરમાણુ સંરચનાને સમજવી
નિકલ, એક ચાંદી-સફેદ, ચળકતી ધાતુ, સખતતા, તન્યતા અને કાટ પ્રતિકાર માટે જાણીતું સંક્રાંતિ તત્વ છે. ભારતમાં તેનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે, ખાસ કરીને રસોડાના વાસણો અને ઔદ્યોગિક ઉપકરણો માટે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ એલોયના ઉત્પાદનમાં, અને રક્ષણાત્મક અને સુશોભન કોટિંગ્સ પ્રદાન કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગમાં. તેના અનન્ય ગુણધર્મો તેની પરમાણુ સંરચનામાં રહેલા છે.
નિકલની પરમાણુ રચના
તત્વનો પરમાણુ ક્રમાંક તેની ઓળખ વ્યાખ્યાયિત કરે છે અને તેના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા બરાબર હોય છે. નિકલ માટે, પરમાણુ ક્રમાંક (Z) 28 છે.
- પ્રોટોનની સંખ્યા: તટસ્થ નિકલ પરમાણુમાં, પ્રોટોનની સંખ્યા 28 છે.
- ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા: વિદ્યુત રીતે તટસ્થ પરમાણુ માટે, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. તેથી, તટસ્થ નિકલ પરમાણુમાં 28 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: તત્વના આઇસોટોપ્સ વચ્ચે ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ અલગ હોય છે. નિકલના સૌથી સામાન્ય આઇસોટોપ માટે, જેનો દળ ક્રમાંક (A) 58 ($^{58}$Ni) છે, ન્યુટ્રોનની સંખ્યાની ગણતરી આ પ્રમાણે થાય છે: દળ ક્રમાંક (A) - પરમાણુ ક્રમાંક (Z) = 58 - 28 = 30 ન્યુટ્રોન. નિકલના અન્ય આઇસોટોપ્સ પણ અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેમ કે $^{60}$Ni, જેમાં 32 ન્યુટ્રોન હશે.
નિકલની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી એ પરમાણુના તેના પરમાણુ કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનના વિતરણનું વર્ણન કરે છે. આફબાઉ સિદ્ધાંત, પાઉલી અપવર્જન સિદ્ધાંત અને હુન્ડના નિયમનું પાલન કરીને, તટસ્થ નિકલ પરમાણુ (Z=28) માટે ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી આ પ્રમાણે છે:
$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^8 4s^2$
આને નિકલના પહેલાના ઉમદા વાયુ, જે આર્ગોન (Ar, Z=18) છે, તેનો ઉપયોગ કરીને સંક્ષિપ્ત સંકેતમાં પણ લખી શકાય છે:
$[Ar] 3d^8 4s^2$
આ ગોઠવણી દર્શાવે છે કે પ્રથમ 18 ઇલેક્ટ્રોન $3p^6$ સુધીના કક્ષકોને ભરે છે (આર્ગોન જેવા), અને બાકીના 10 ઇલેક્ટ્રોન $3d$ સબશેલમાં 8 ઇલેક્ટ્રોન અને $4s$ સબશેલમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન તરીકે વિતરિત થાય છે.
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ પરમાણુના સૌથી બહારના કોષમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન છે જે રાસાયણિક બંધનમાં ભાગ લે છે. નિકલ જેવા સંક્રાંતિ તત્વો માટે, વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનનું નિર્ધારણ કાળજીપૂર્વક વિચારણા માંગે છે.
નિકલની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણીમાં ($[Ar] 3d^8 4s^2$):
- ચોથો કોષ એ સૌથી બહારનું મુખ્ય ઊર્જા સ્તર છે, જેમાં $4s$ સબશેલમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. આ $4s$ ઇલેક્ટ્રોન રાસાયણિક બંધનમાં સામેલ હોય છે.
- જોકે, સંક્રાંતિ ધાતુઓ માટે, અપૂર્ણ ભરાયેલા અંતિમ (n-1)d સબશેલના ઇલેક્ટ્રોન પણ રાસાયણિક બંધનમાં ભાગ લઈ શકે છે. આમ, $3d^8$ ઇલેક્ટ્રોન પણ નિકલના રાસાયણિક ગુણધર્મો અને ચલ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ નક્કી કરવામાં મહત્વપૂર્ણ છે. નિકલ સામાન્ય રીતે +2 અને +3 જેવી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે. +2 અવસ્થામાં, બે $4s$ ઇલેક્ટ્રોન સામાન્ય રીતે ગુમાવાય છે, જ્યારે ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં, કેટલાક $3d$ ઇલેક્ટ્રોન પણ ભાગ લે છે. તેથી, જ્યારે સૌથી બહારના મુખ્ય કોષમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, ત્યારે બંધન ઘણીવાર $4s$ ઇલેક્ટ્રોન અને કેટલાક $3d$ ઇલેક્ટ્રોન બંનેને સમાવે છે.