સલ્ફરની પરમાણુ રચનાને સમજવું
સલ્ફર, એક પ્રખ્યાત બિન-ધાત્વિક તત્વ જે તેના વિશિષ્ટ પીળા રંગ માટે જાણીતું છે, તે સલ્ફ્યુરિક એસિડ, ખાતરો અને ફાર્માસ્યુટિકલ્સના ઉત્પાદન સહિત અસંખ્ય ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમોમાં એક મહત્ત્વપૂર્ણ ઘટક છે. તે જ્વાળામુખી પ્રદેશોમાં કુદરતી રીતે જોવા મળે છે અને ઘણા સલ્ફાઇડ અને સલ્ફેટ ખનિજોના ઘટક તરીકે પણ મળે છે, જેમાંથી કેટલાક ભારત સહિત વિશ્વના વિવિધ ભાગોમાં ખોદવામાં આવે છે. તેની પરમાણુ રચના તેના રાસાયણિક વર્તનને નિર્ધારિત કરે છે.
સલ્ફરના મૂળભૂત કણો
તત્વની ઓળખ તેના પરમાણુ ક્રમાંક દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે, જે પરમાણુના કેન્દ્રમાં પ્રોટોનની સંખ્યા દર્શાવે છે.
- સલ્ફરનો પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 16.
- પ્રોટોન: સલ્ફરના એક પરમાણુમાં તેના કેન્દ્રમાં 16 પ્રોટોન હોય છે. પ્રોટોનની સંખ્યા તત્વની ઓળખ નક્કી કરે છે.
- ઇલેક્ટ્રોન: તટસ્થ પરમાણુમાં, વિદ્યુત તટસ્થતા જાળવવા માટે ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. તેથી, તટસ્થ સલ્ફર પરમાણુમાં 16 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- દળ સંખ્યા (A): સલ્ફરના સૌથી સામાન્ય સમસ્થાનિકની દળ સંખ્યા 32 (સલ્ફર-32) છે. દળ સંખ્યા કેન્દ્રમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની કુલ સંખ્યા દર્શાવે છે.
- ન્યુટ્રોન: ન્યુટ્રોનની સંખ્યા પરમાણુ ક્રમાંકને દળ સંખ્યામાંથી બાદ કરીને ગણી શકાય છે: A - Z = 32 - 16 = 16 ન્યુટ્રોન.
આમ, એક લાક્ષણિક સલ્ફર પરમાણુ (સલ્ફર-32) માં 16 પ્રોટોન, 16 ઇલેક્ટ્રોન અને 16 ન્યુટ્રોન હોય છે.
સલ્ફરની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
કેન્દ્રની આસપાસના જુદા જુદા ઊર્જા સ્તરો અથવા કક્ષાઓમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણીને ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. સલ્ફર (16 ઇલેક્ટ્રોન સાથે) માટે, ઇલેક્ટ્રોન ચોક્કસ નિયમો અનુસાર કક્ષાઓ અને ઉપકક્ષાઓમાં ભરાય છે, જે ઘણીવાર આઉફબાઉ સિદ્ધાંત અને હુંડના નિયમનું પાલન કરે છે.
-
કક્ષા-વાર વિતરણ (બોહરનું મોડેલ):
- K-કક્ષા (1લી કક્ષા): આ સૌથી અંદરની કક્ષા વધુમાં વધુ 2 ઇલેક્ટ્રોન સમાવી શકે છે.
- L-કક્ષા (2જી કક્ષા): આ કક્ષા વધુમાં વધુ 8 ઇલેક્ટ્રોન સમાવી શકે છે.
- M-કક્ષા (3જી કક્ષા): બાકીના ઇલેક્ટ્રોન આ કક્ષામાં સ્થાન લે છે. 16 (કુલ ઇલેક્ટ્રોન) - 2 (K-કક્ષા) - 8 (L-કક્ષા) = 6 ઇલેક્ટ્રોન.
- તેથી, સલ્ફરની કક્ષા-વાર ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી 2, 8, 6 છે.
-
કક્ષકીય સંકેત (ક્વોન્ટમ યાંત્રિક મોડેલ): ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણીનું વધુ વિગતવાર નિરૂપણ ઉપકક્ષાઓ (s, p, d, f) અને કક્ષકોનો ઉપયોગ કરે છે.
- 1s²: પ્રથમ કક્ષા (n=1) માં એક ‘s’ ઉપકક્ષા હોય છે, જે 2 ઇલેક્ટ્રોનને સમાવી શકે છે.
- 2s² 2p⁶: બીજી કક્ષા (n=2) માં 2 ઇલેક્ટ્રોન સાથે એક ‘s’ ઉપકક્ષા અને કુલ 6 ઇલેક્ટ્રોન (પ્રતિ કક્ષકમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન) સાથે ત્રણ ‘p’ કક્ષકો હોય છે.
- 3s² 3p⁴: ત્રીજી કક્ષા (n=3) માં 2 ઇલેક્ટ્રોન સાથે એક ‘s’ ઉપકક્ષા અને કુલ 4 ઇલેક્ટ્રોન સાથે ત્રણ ‘p’ કક્ષકો હોય છે. (નોંધ: ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાં 3d ઉપકક્ષા ખાલી હોય છે).
- સલ્ફર માટે સંપૂર્ણ કક્ષકીય ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$ છે.
સંયોજક ઇલેક્ટ્રોન
સંયોજક ઇલેક્ટ્રોન એ પરમાણુની સૌથી બહારની કક્ષા (સૌથી ઉચ્ચ મુખ્ય ઉર્જા સ્તર) માં આવેલા ઇલેક્ટ્રોન છે. આ ઇલેક્ટ્રોન મુખ્યત્વે રાસાયણિક બંધનમાં સામેલ હોય છે અને તત્વના રાસાયણિક ગુણધર્મો અને પ્રતિક્રિયાત્મકતા નક્કી કરે છે.
- સલ્ફર માટે, સૌથી બહારની કક્ષા M-કક્ષા (અથવા 3જું ઊર્જા સ્તર) છે.
- કક્ષા-વાર વિતરણ (2, 8, 6) મુજબ, M-કક્ષામાં 6 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- કક્ષકીય સંકેત ($1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$) મુજબ, સૌથી ઉચ્ચ મુખ્ય ઉર્જા સ્તર (n=3) માં ઇલેક્ટ્રોન $3s$ અને $3p$ ઉપકક્ષાઓમાં જોવા મળે છે. આ ઉપકક્ષાઓમાં ઇલેક્ટ્રોનનો સરવાળો ($3s^2 + 3p^4$) $2 + 4 = 6$ ઇલેક્ટ્રોન છે.
તેથી, સલ્ફરમાં 6 સંયોજક ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. આ સમજાવે છે કે સલ્ફર શા માટે સ્થિર અષ્ટક પ્રાપ્ત કરવા માટે બે ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને ($S^{2-}$ આયનોની જેમ) અથવા ઇલેક્ટ્રોન શેર કરીને ($SO_2$ અને $H_2SO_4$ જેવા સંયોજનોમાં જોવા મળે છે તેમ) સંયોજનો બનાવે છે. ભારતમાં, સલ્ફર સુપરફોસ્ફેટ જેવા કૃષિ ખાતરોના ઉત્પાદનમાં એક મુખ્ય ઘટક છે, જ્યાં આ સંયોજક ઇલેક્ટ્રોનમાંથી ઉદ્ભવતી તેની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાત્મકતા પાકના વિકાસ માટે મહત્ત્વપૂર્ણ સંયોજનો બનાવવા માટે નિર્ણાયક છે.