રેનિયમની પરમાણુ રચના
રેનિયમનો પરિચય
રેનિયમ (Re) એક દુર્લભ, ચાંદી-સફેદ, ભારે સંક્રાંતિ ધાતુ છે જેનો પરમાણુ ક્રમાંક 75 છે. તે સૌથી ઘન તત્વોમાંના એક તરીકે અને ટંગસ્ટન અને કાર્બન (ઉર્ધ્વપાતન બિંદુ) પછી તમામ તત્વોમાં ત્રીજો સૌથી વધુ ગલનબિંદુ ધરાવે છે. રેનિયમ પ્રકૃતિમાં મુક્ત તત્વ તરીકે મળતું નથી; તે મુખ્યત્વે મોલિબ્ડેનમ અને કોપર ઓર્સમાંથી નાના આડપેદાશ તરીકે કાઢવામાં આવે છે. તેના અપવાદરૂપ ગુણધર્મો, જેમ કે ઉચ્ચ ગરમી પ્રતિકાર અને ટકાઉપણું, તેને અત્યંત વિશિષ્ટ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન એલોયમાં અને વિવિધ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પ્રેરક તરીકે અમૂલ્ય બનાવે છે.
પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન
રેનિયમનો પરમાણુ ક્રમાંક (Z) 75 છે. આ મૂળભૂત સંખ્યા તત્વની ઓળખ વ્યાખ્યાયિત કરે છે.
- પરમાણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા તેના પરમાણુ ક્રમાંક દ્વારા આપવામાં આવે છે. તેથી, રેનિયમ પરમાણુમાં 75 પ્રોટોન હોય છે.
- તટસ્થ પરમાણુમાં, ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા વિદ્યુત તટસ્થતા જાળવવા માટે પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. પરિણામે, તટસ્થ રેનિયમ પરમાણુમાં 75 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા ચોક્કસ આઇસોટોપના દળ સંખ્યા (A) માંથી પરમાણુ ક્રમાંક બાદ કરીને નક્કી કરી શકાય છે. રેનિયમ ઘણા આઇસોટોપ્સમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેમાં રેનિયમ-187 સૌથી વધુ પ્રચલિત છે (આશરે 62.6% કુદરતી રીતે બનતું).
- રેનિયમ-187 આઇસોટોપ માટે, દળ સંખ્યા (A) 187 છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા નીચે મુજબ ગણવામાં આવે છે: દળ સંખ્યા - પરમાણુ ક્રમાંક
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = 187 - 75 = 112 ન્યુટ્રોન.
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી પરમાણુમાં પરમાણુ ઓર્બિટલ્સ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોનના વિતરણનું વર્ણન કરે છે. રેનિયમ (પરમાણુ ક્રમાંક 75) માટે, ઇલેક્ટ્રોન આઉફબૌ સિદ્ધાંત, હુંડનો નિયમ અને પાઉલી અપવર્જન સિદ્ધાંત જેવા સિદ્ધાંતો અનુસાર ઊર્જા સ્તરો અને સબશેલ ભરે છે.
રેનિયમ માટે સંપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી આ પ્રમાણે છે: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d⁵
વધુ સંક્ષિપ્ત રજૂઆત માટે, સંક્ષિપ્ત ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી કોર ઇલેક્ટ્રોનને રજૂ કરવા માટે અગાઉના ઉમદા વાયુના પ્રતીકનો ઉપયોગ કરે છે. ઝેનોન (Xe) એ ઉમદા વાયુ છે જે આવર્ત કોષ્ટકમાં રેનિયમ પહેલાં આવે છે. રેનિયમ માટે સંક્ષિપ્ત ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી આ પ્રમાણે છે: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁵ 6s²
સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન
સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન એ સૌથી બહારના મુખ્ય ઉર્જા સ્તરમાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોન છે અને તે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ અને બંધન રચનામાં મુખ્ય સહભાગીઓ છે. રેનિયમ જેવી સંક્રાંતિ ધાતુઓ માટે, સૌથી બહારના ‘s’ સબશેલ અને અગાઉના ઉર્જા સ્તરમાંથી આંશિક રીતે ભરાયેલા ‘d’ સબશેલ બંનેના ઇલેક્ટ્રોનને સામાન્ય રીતે સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ગણવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ બંધનમાં સામેલ થઈ શકે છે.
સંક્ષિપ્ત ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી [Xe] 4f¹⁴ 5d⁵ 6s² પરથી:
- સૌથી બહારનો મુખ્ય ઊર્જા સ્તર n=6 છે, જેમાં 6s સબશેલમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- 5d સબશેલ, તકનીકી રીતે (n-1) શેલ (n=5) નો ભાગ હોવા છતાં, આંશિક રીતે ભરાયેલો d-સબશેલ છે. તેના 5 ઇલેક્ટ્રોન 6s ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જાની નજીક છે અને રાસાયણિક બંધનમાં સક્રિયપણે ભાગ લે છે.
તેથી, રેનિયમ કુલ 7 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે (6s સબશેલમાંથી 2 અને 5d સબશેલમાંથી 5). સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનની આ નોંધપાત્ર સંખ્યા રેનિયમની ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની વિશાળ શ્રેણી દર્શાવવાની ક્ષમતામાં ફાળો આપે છે, ખાસ કરીને તેની સૌથી સ્થિર અવસ્થા +7. આ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન સંડોવતા તેના મજબૂત ધાતુ બંધનથી ઉદ્ભવતા ઉચ્ચ તાપમાન સામે તેનો પ્રતિકાર, તેને ગેસ ટર્બાઇન એન્જિન અને મિસાઇલના ભાગોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સુપરએલોયમાં એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક બનાવે છે.