Platinum (Pt) - પરમાણુ બંધારણ

પ્લેટિનમની પરમાણુ રચનાને સમજવી

પ્લેટિનમ (પ્રતીક: Pt), એક કિંમતી, ઘટ્ટ, નરમ અને તન્ય સંક્રાંતિ ધાતુ છે, જે તેના ઉત્તમ કાટ-પ્રતિરોધક ગુણધર્મ અને ઉચ્ચ ગલનબિંદુ માટે જાણીતું છે. વાહનોમાં ઉત્પ્રેરક કન્વર્ટરથી લઈને ઉત્કૃષ્ટ ઘરેણાં સુધી, તે વિવિધ ઉપયોગો સાથેનું અત્યંત મૂલ્યવાન તત્વ છે.

મૂળભૂત કણો: પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન

કોઈપણ તત્વની પરમાણુ રચના તેમાં રહેલા ઉપપરમાણુ કણોની સંખ્યા દ્વારા વ્યાખ્યાયિત થાય છે. પ્લેટિનમ માટે:

• પરમાણુ ક્રમાંક (Z): પ્લેટિનમનો પરમાણુ ક્રમાંક 78 છે. આ સંખ્યા પ્લેટિનમના પરમાણુના કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યા સીધી રીતે દર્શાવે છે.
  • પ્રોટોનની સંખ્યા: 78
• તટસ્થ પરમાણુમાં, ન્યુક્લિયસની ફરતે ફરતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે.
  • ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા: 78
• દળ સંખ્યા (A): પ્લેટિનમના સૌથી સામાન્ય આઇસોટોપની દળ સંખ્યા આશરે 195 છે. દળ સંખ્યા ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની કુલ સંખ્યા દર્શાવે છે.
  • ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: ન્યુટ્રોનની સંખ્યા નક્કી કરવા માટે, પરમાણુ ક્રમાંકને દળ સંખ્યામાંથી બાદ કરવામાં આવે છે (A - Z). સામાન્ય આઇસોટોપ માટે, 195 - 78 = 117.
    • ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: આશરે 117 (આ સંખ્યા પ્લેટિનમના વિવિધ આઇસોટોપ્સ માટે સહેજ બદલાઈ શકે છે, પરંતુ 117 સૌથી વિપુલ આઇસોટોપની લાક્ષણિકતા છે).

પ્લેટિનમની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી

ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી એ પરમાણુ અથવા અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનનું વિતરણ દર્શાવે છે. પ્લેટિનમ (Z=78) માટે, ઇલેક્ટ્રોન ભરવાનું સામાન્ય રીતે ઔફ્બાઉ સિદ્ધાંત, હન્ડનો નિયમ અને પાઉલી અપવર્જન સિદ્ધાંતને અનુસરે છે, પરંતુ સંક્રાંતિ ધાતુઓમાં વધેલી સ્થિરતા માટે ઘણીવાર જોવા મળતો એક નોંધપાત્ર અપવાદ હોય છે.

પ્લેટિનમની ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી આ પ્રમાણે છે:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s¹ 4f¹⁴ 5d⁹

આને સંક્ષિપ્ત સ્વરૂપમાં લખી શકાય છે, જેમાં ઉમદા વાયુ ઝેનોન (Xe) નો ઉપયોગ થાય છે જેમાં 54 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે ($[Xe] = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶$):

[Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹

ગોઠવણીનું વિવરણ:

ઔફ્બાઉ સિદ્ધાંતના કડક પાલનના આધારે અપેક્ષિત ગોઠવણી [Xe] 4f¹⁴ 5d⁸ 6s² સૂચવી શકે છે. જોકે, પ્લેટિનમ આ કડક ભરવાના ક્રમમાં એક અપવાદ દર્શાવે છે. 6s કક્ષકમાંથી એક ઇલેક્ટ્રોન 5d કક્ષકમાં પ્રમોટ થાય છે, જેના પરિણામે 5d⁸ 6s² ને બદલે 5d⁹ 6s¹ ગોઠવણી બને છે. આ ઘટના એટલા માટે બને છે કારણ કે જે ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી સંપૂર્ણપણે ભરાયેલી (જેમ કે d⁹, સ્થિર d¹⁰ ગોઠવણી સુધી પહોંચવા માટે માત્ર એક વધુ ઇલેક્ટ્રોન જરૂર હોય) અથવા અર્ધ-ભરેલી (d⁵) હોય છે તે ઘણીવાર વધારાની સ્થિરતા મેળવે છે. પ્લેટિનમના કિસ્સામાં, 6s કક્ષક પરના સાપેક્ષવાદી પ્રભાવો સાથે 5d⁹ ગોઠવણી, 5d⁹ 6s¹ ને 5d⁸ 6s² કરતાં વધુ ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ અને સ્થિર ભૂમિ અવસ્થા ગોઠવણી બનાવે છે.

વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન

વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ પરમાણુના સૌથી બહારના કોષમાં સ્થિત ઇલેક્ટ્રોન છે. પ્લેટિનમ જેવી સંક્રાંતિ ધાતુઓ માટે, વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનમાં સામાન્ય રીતે સૌથી બહારના s-ઉપકોષમાંના ઇલેક્ટ્રોન અને ઘણીવાર પૂર્વ-અંતિમ (n-1) d-ઉપકોષમાંના ઇલેક્ટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે, કારણ કે આ રાસાયણિક બંધનમાં સીધા સામેલ હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹ પરથી:

• સૌથી બહારનું મુખ્ય ઊર્જા સ્તર n=6 છે, જેમાં 6s કક્ષકમાં 1 ઇલેક્ટ્રોન છે.
• 5d ઉપકોષ, ભલે n=5 કોષ (પૂર્વ-અંતિમ) નો ભાગ હોય, તે 9 ઇલેક્ટ્રોનથી અધૂરો ભરેલો છે અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતામાં નોંધપાત્ર ફાળો આપે છે.

તેથી, પ્લેટિનમ માટેના વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનને 6s¹ ઇલેક્ટ્રોન અને 5d⁹ ઇલેક્ટ્રોન ગણવામાં આવે છે. આ પ્લેટિનમને કુલ 10 વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન (6s માંથી 1 + 5d માંથી 9) આપે છે. આ ઇલેક્ટ્રોન રાસાયણિક બંધનો બનાવવામાં અને પ્લેટિનમના લાક્ષણિક ગુણધર્મો, જેમ કે તેના વિવિધ ઓક્સિડેશન સ્ટેટ્સ (સામાન્ય રીતે +2 અને +4) બનાવવાની ક્ષમતા નક્કી કરવામાં મહત્ત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

પ્લેટિનમની નિષ્ક્રિયતા અને ઉત્પ્રેરક ગુણધર્મો તેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાને આભારી છે, જે તેને ભારતમાં વાહનોમાં હાનિકારક ઉત્સર્જન ઘટાડવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ઉત્પ્રેરક કન્વર્ટર જેવા ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમોમાં અમૂલ્ય બનાવે છે. તેની દુર્લભતા અને ચમકદાર દેખાવને કારણે તે ભારતીય ઘરેણાં બજારમાં પણ અત્યંત મૂલ્યવાન છે.