પ્રોમેથિયમનો પરિચય
પ્રોમેથિયમ (Pm) એ 61 પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતું રાસાયણિક તત્વ છે. તે દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વોમાંનું એક છે, જે આવર્ત કોષ્ટકમાં લેન્થેનાઇડ શ્રેણી સાથે સંબંધિત છે. પ્રોમેથિયમ બિસ્મથ (પરમાણુ ક્રમાંક 83) સુધીના તત્વોમાં અજોડ છે કારણ કે તે એકમાત્ર એવું તત્વ છે જે ફક્ત કિરણોત્સર્ગી છે અને તેમાં કોઈ સ્થિર આઇસોટોપ નથી. તેને સૌપ્રથમ 1945માં યુરેનિયમના ફિશન ઉત્પાદનોમાંથી અલગ કરવામાં આવ્યું હતું અને તેનું લક્ષણ નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું. તેની કિરણોત્સર્ગી પ્રકૃતિ અને ટૂંકા અર્ધ-આયુષ્યને કારણે, પ્રોમેથિયમ પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે નોંધપાત્ર માત્રામાં મળતું નથી અને તે મુખ્યત્વે પરમાણુ રિએક્ટરમાં ઉત્પન્ન થાય છે.
તત્વનું પ્રતીક અને પરમાણુ ક્રમાંક
પ્રોમેથિયમનું તત્વ પ્રતીક Pm છે. તેનો પરમાણુ ક્રમાંક, Z = 61, દરેક પ્રોમેથિયમ પરમાણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા દર્શાવે છે.
પ્રોમેથિયમના ઘટક કણો
પ્રોમેથિયમની પરમાણુ સંરચના, કોઈપણ પરમાણુની જેમ, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ધરાવતા ન્યુક્લિયસથી બનેલી હોય છે, જે ઇલેક્ટ્રોનથી ઘેરાયેલી હોય છે. તટસ્થ પરમાણુ માટે, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે.
પ્રોટોન
પરમાણુ ક્રમાંક (Z) સીધી રીતે પરમાણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા સ્પષ્ટ કરે છે. પ્રોમેથિયમ (Pm) માટે, 61 પરમાણુ ક્રમાંક સાથે, તેના ન્યુક્લિયસમાં 61 પ્રોટોન હોય છે.
ન્યુટ્રોન
પરમાણુમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ અલગ હોઈ શકે છે, જેના કારણે સમાન તત્વના વિવિધ આઇસોટોપ બને છે. આઇસોટોપનો દળ ક્રમાંક (A) તેના પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સરવાળો છે. પ્રોમેથિયમનો સૌથી સ્થિર આઇસોટોપ પ્રોમેથિયમ-145 (¹⁴⁵Pm) છે, જેનું આશરે પરમાણુ દળ 145 પરમાણુ દળ એકમો (amu) છે.
પ્રોમેથિયમ-145 માટે ન્યુટ્રોનની સંખ્યાની ગણતરી કરવા માટે: ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = દળ ક્રમાંક (A) - પરમાણુ ક્રમાંક (Z) ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = 145 - 61 = 84 ન્યુટ્રોન
ઇલેક્ટ્રોન
તટસ્થ પ્રોમેથિયમ પરમાણુમાં, ન્યુક્લિયસની ફરતે ફરતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. તેથી, તટસ્થ પ્રોમેથિયમ પરમાણુ 61 ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી એ દર્શાવે છે કે ઇલેક્ટ્રોન પરમાણુની અંદર પરમાણુ કક્ષકોમાં કેવી રીતે વિતરિત થાય છે. 61 ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા પ્રોમેથિયમ માટે, વિતરણ ચોક્કસ નિયમો (ઓફબાઉ સિદ્ધાંત, પાઉલી અપવર્જન સિદ્ધાંત, હુંડનો નિયમ)નું પાલન કરે છે.
શેલ-વાર વિતરણ
પ્રોમેથિયમ (Z=61) ની સંપૂર્ણ ગ્રાઉન્ડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી છે: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f⁵
નોબલ ગેસ ઝેનોન ([Xe], જે 54 ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે) નો ઉપયોગ કરીને વધુ સંક્ષિપ્ત સંકેત આને સરળ બનાવે છે: [Xe] 4f⁵ 6s²
આ ગોઠવણી દર્શાવે છે કે ઝેનોન સમકક્ષ કોર ઇલેક્ટ્રોન પછી, 4f સબશેલમાં 5 ઇલેક્ટ્રોન અને 6s સબશેલમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન છે.
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ પરમાણુના સૌથી બહારના શેલમાં સ્થિત ઇલેક્ટ્રોન અથવા તે ઇલેક્ટ્રોન છે જે રાસાયણિક બંધનમાં ભાગ લે છે. લેન્થેનાઇડ શ્રેણીના તત્વો માટે, જેમ કે પ્રોમેથિયમ, સૌથી બહારના s-ઇલેક્ટ્રોન અને ઘણીવાર કેટલાક f-ઇલેક્ટ્રોન રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં સામેલ હોય છે.
પ્રોમેથિયમ ([Xe] 4f⁵ 6s²) ના કિસ્સામાં: સૌથી બહારના મુખ્ય ઉર્જા સ્તર (n=6) માં ઇલેક્ટ્રોન બે 6s ઇલેક્ટ્રોન છે. આને તેમની સૌથી વધુ ઉર્જા શેલમાં સ્થિતિને કારણે પ્રાથમિક વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન ગણવામાં આવે છે.
જોકે, લેન્થેનાઇડ્સની લાક્ષણિક વિશેષતા તેમની સામાન્ય +3 ઓક્સિડેશન અવસ્થા છે. આમાં સામાન્ય રીતે બે 6s ઇલેક્ટ્રોન અને એક 4f ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાનો સમાવેશ થાય છે. આમ, જોકે 6s ઇલેક્ટ્રોન તકનીકી રીતે સૌથી બહારના વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન છે, તેમ છતાં 4f ઇલેક્ટ્રોન પણ પ્રોમેથિયમના રાસાયણિક વર્તન અને બંધનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ઘણી ઉચ્ચ શાળાના સંદર્ભો માટે, 6s² ઇલેક્ટ્રોનને વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.