ટર્બિયમનો પરિચય
ટર્બિયમ (Tb) એ અણુ ક્રમાંક 65 ધરાવતું રાસાયણિક તત્વ છે અને તે લેન્થેનાઇડ શ્રેણી, જે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો તરીકે ઓળખાય છે, તેના સમૂહનું સભ્ય છે. તેમના નામ હોવા છતાં, દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો પૃથ્વીના પોપડામાં ખાસ દુર્લભ નથી; જોકે, તેઓ ઘણીવાર વિખરાયેલા હોય છે અને તેને નિષ્કર્ષિત કરવા મુશ્કેલ હોય છે. ટર્બિયમ એક નરમ, ચાંદી-સફેદ ધાતુ છે જે ઘનતા અને તન્યતા ધરાવે છે.
પ્રાપ્તિ અને ઉપયોગો
ટર્બિયમ પ્રકૃતિમાં મુક્ત તત્વ તરીકે મળતું નથી પરંતુ તે વિવિધ ખનિજોમાં, ઘણીવાર અન્ય દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો સાથે હાજર હોય છે. મહત્વપૂર્ણ સ્ત્રોતોમાં મોનાઝાઇટનો સમાવેશ થાય છે, જે ભારતમાં કેરળ અને ઓડિશા જેવા પ્રદેશોમાં દરિયાકિનારાની રેતીમાં જોવા મળે છે, અને બેસ્ટનાસાઇટ.
તેના અનન્ય ઓપ્ટિકલ અને ચુંબકીય ગુણધર્મોને કારણે, ટર્બિયમ ઘણા તકનીકી ક્ષેત્રોમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. તેનો ઉપયોગ આમાં થાય છે:
- ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સ અને ટેલિવિઝન સ્ક્રીનમાં લીલા ફોસ્ફરસમાં, જે તેજસ્વી લીલા રંગમાં ફાળો આપે છે.
- મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ એલોય્સ (એવી સામગ્રીઓ જે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં આકાર બદલે છે), જેમ કે ટેર્ફેનોલ-ડી, જેના સેન્સર્સ અને એક્ટ્યુએટરમાં ઉપયોગો છે.
- ફ્યુઅલ સેલમાં ક્રિસ્ટલ સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે.
- ઓપ્ટિકલ ફાઇબર અને ઘટકોમાં.
ટર્બિયમની અણુ રચના
અણુ રચના તત્વના મૂળભૂત ગુણધર્મોને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. ટર્બિયમ માટે, તેના ઘટક કણો અને ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણીને સમજવાથી તેના રાસાયણિક વર્તન વિશે સમજ મળે છે.
પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન
ટર્બિયમનો અણુ ક્રમાંક (Z) 65 છે. આ સીધો જ દરેક ટર્બિયમ અણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા સૂચવે છે.
- પ્રોટોનની સંખ્યા: 65
- ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા: એક તટસ્થ ટર્બિયમ અણુમાં, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. તેથી, એક તટસ્થ ટર્બિયમ અણુમાં 65 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: ટર્બિયમ (ટર્બિયમ-159) ના સૌથી સામાન્ય અને સ્થિર આઇસોટોપનો દળ ક્રમાંક (A) 159 છે. ન્યુટ્રોનની સંખ્યા દળ ક્રમાંકમાંથી અણુ ક્રમાંક બાદ કરીને ગણવામાં આવે છે: ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = દળ ક્રમાંક (A) - અણુ ક્રમાંક (Z) = 159 - 65 = 94. આમ, એક લાક્ષણિક ટર્બિયમ-159 અણુમાં 94 ન્યુટ્રોન હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી ન્યુક્લિયસની આસપાસના અણુ કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનની વ્યવસ્થાનું વર્ણન કરે છે. ટર્બિયમ (Z=65) માટે, ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી આઉફબૌ સિદ્ધાંત અને હુંડના નિયમનું પાલન કરે છે. લેન્થેનાઇડ હોવાને કારણે, તેની 4f ઉપકક્ષા ભરાઈ રહી છે.
ટર્બિયમ માટે ઉમદા વાયુનો કોર ઝેનોન (Xe) છે, જેમાં 54 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. ઝેનોનની ગોઠવણી છે $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 5s^2 5p^6$.
ઝેનોન કોર પછી, બાકીના 11 ઇલેક્ટ્રોન (65 - 54 = 11) પછીના કક્ષકો ભરે છે. 6s કક્ષક પહેલા ભરાય છે, ત્યારબાદ 4f કક્ષક ભરાય છે.
- 6s કક્ષક 2 ઇલેક્ટ્રોન સમાવી શકે છે: $6s^2$.
- બાકીના 9 ઇલેક્ટ્રોન (11 - 2 = 9) 4f કક્ષકમાં પ્રવેશે છે: $4f^9$.
તેથી, એક તટસ્થ ટર્બિયમ અણુની સંપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી છે: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 5s^2 5p^6 4f^9 6s^2$
સંક્ષિપ્ત અથવા ઉમદા વાયુ ગોઠવણી છે: $[Xe] 4f^9 6s^2$
સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન
સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન એ અણુના સૌથી બહારના કોષમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન છે જે રાસાયણિક બંધનમાં સામેલ હોય છે. સંક્રાંતિ ધાતુઓ અને લેન્થેનાઇડ્સ માટે, d અને f કક્ષકોની સંડોવણીને કારણે મુખ્ય-જૂથ તત્વો કરતાં સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનને ઓળખવા થોડું વધુ જટિલ હોઈ શકે છે.
ટર્બિયમના કિસ્સામાં, સૌથી બહારના 6s કક્ષકમાં ($6s^2$) રહેલા ઇલેક્ટ્રોન રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે સરળતાથી ઉપલબ્ધ હોય છે. આ બે ઇલેક્ટ્રોનને સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ગણવામાં આવે છે.
લેન્થેનાઇડ્સ સામાન્ય રીતે +3 નો સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. આમાં બે 6s ઇલેક્ટ્રોન અને આંતરિક 4f ઉપકક્ષામાંથી એક ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાનો સમાવેશ થાય છે. તેથી, જ્યારે 6s² ઇલેક્ટ્રોન સૌથી વધુ સુલભ હોય છે, ત્યારે ટર્બિયમની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા અને સામાન્ય સંયોજકતામાં ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન શામેલ હોય છે.