થુલિયમનો પરિચય
થુલિયમ, જેનું પ્રતીક Tm છે, તે 69 પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતું એક રાસાયણિક તત્વ છે. તેને લેન્થેનાઇડ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે તત્વોના એક જૂથને ઘણીવાર દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. “દુર્લભ પૃથ્વી” નામ હોવા છતાં, આ તત્વો પૃથ્વીના પોપડામાં અસાધારણ રીતે દુર્લભ નથી, પરંતુ તે સામાન્ય રીતે વિખરાયેલા હોય છે અને કેન્દ્રિત થાપણોમાં મળતા નથી, જેના કારણે તેમનું નિષ્કર્ષણ પડકારજનક અને ખર્ચાળ બને છે. થુલિયમ લેન્થેનાઇડ્સમાં બીજા ક્રમનું સૌથી ઓછું વિપુલ પ્રમાણમાં છે. ભારતમાં, દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો, જેમાં થુલિયમના નિશાનનો સમાવેશ થાય છે, તે મોનાઝાઇટ રેતીમાં મળી શકે છે, ખાસ કરીને કેરળ, ઓડિશા અને આંધ્ર પ્રદેશ જેવા દરિયાકાંઠાના વિસ્તારોમાં, જે વિવિધ તકનીકી એપ્લિકેશનો માટે આ વ્યૂહાત્મક ખનિજોના નોંધપાત્ર સ્ત્રોત છે.
થુલિયમની પરમાણુ રચના
થુલિયમની પરમાણુ રચના તેના મૂળભૂત સબએટોમિક કણો: પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોનનું પરીક્ષણ કરીને સમજી શકાય છે.
પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા
- પરમાણુ ક્રમાંક (Z): તત્વનો પરમાણુ ક્રમાંક તેના અણુઓના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા વ્યાખ્યાયિત કરે છે. થુલિયમ (Tm) માટે, પરમાણુ ક્રમાંક 69 છે.
- તેથી, થુલિયમના અણુમાં 69 પ્રોટોન હોય છે.
- ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા: તટસ્થ અણુમાં, વિદ્યુત તટસ્થતા જાળવવા માટે ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે.
- આમ, તટસ્થ થુલિયમ અણુમાં 69 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- દળ સંખ્યા (A): થુલિયમનો સૌથી સ્થિર અને કુદરતી રીતે બનતો આઇસોટોપ થુલિયમ-169 ($^{169}$Tm) છે, જેની દળ સંખ્યા 169 છે. દળ સંખ્યા ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની કુલ સંખ્યા દર્શાવે છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: ન્યુટ્રોનની સંખ્યા દળ સંખ્યામાંથી પરમાણુ ક્રમાંક (પ્રોટોનની સંખ્યા) બાદ કરીને ગણી શકાય છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = દળ સંખ્યા - પરમાણુ ક્રમાંક
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = 169 - 69 = 100 ન્યુટ્રોન.
ઇલેક્ટ્રોન રચના
ઇલેક્ટ્રોન રચના અણુના પરમાણુ ઓર્બિટલ્સમાં ઇલેક્ટ્રોનના વિતરણનું વર્ણન કરે છે. 69 ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા થુલિયમ (Tm) માટે, ઇલેક્ટ્રોન રચના ઝેનોન (Xe) થી શરૂ કરીને, જે 54 ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે, નોબલ ગેસ નોટેશનનો ઉપયોગ કરીને લખી શકાય છે.
થુલિયમની ઇલેક્ટ્રોન રચના છે:
[Xe] 4f¹³ 6s²
આ રચના દર્શાવે છે:
- [Xe]: ઝેનોન નોબલ ગેસની ઇલેક્ટ્રોન રચના દર્શાવે છે, જે 54 આંતરિક-શેલ ઇલેક્ટ્રોન (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶) માટે જવાબદાર છે.
- 4f¹³: ઝેનોન કોર પછી, 13 ઇલેક્ટ્રોન 4f સબશેલમાં સ્થાન પામે છે. 4f સબશેલ મહત્તમ 14 ઇલેક્ટ્રોન સમાવી શકે છે.
- 6s²: બે ઇલેક્ટ્રોન 6s સબશેલમાં સ્થાન પામે છે, જે સૌથી બહારનું મુખ્ય ઊર્જા સ્તર છે.
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ અણુના સૌથી બહારના શેલમાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોન છે. આ એ ઇલેક્ટ્રોન છે જે મુખ્યત્વે રાસાયણિક બંધનમાં સામેલ હોય છે અને તત્વના રાસાયણિક ગુણધર્મો નક્કી કરે છે.
થુલિયમ માટે, સૌથી બહારનું મુખ્ય ઊર્જા સ્તર 6ઠ્ઠું શેલ છે, જેમાં 6s ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. 4f ઇલેક્ટ્રોન, જોકે ભરવામાં આવતા હોય છે, પરંતુ 5s, 5p અને 6s ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા તેમના શિલ્ડિંગને કારણે મોટાભાગે આંતરિક-શેલ ઇલેક્ટ્રોન તરીકે ગણવામાં આવે છે.
તેથી, ઉચ્ચ શાળા રસાયણશાસ્ત્રના હેતુ અને સામાન્ય રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતાને સમજવા માટે, 6s સબશેલમાંના 2 ઇલેક્ટ્રોન ને સામાન્ય રીતે થુલિયમના વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન ગણવામાં આવે છે. જ્યારે થુલિયમ સામાન્ય રીતે +3 ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે (બે 6s ઇલેક્ટ્રોન ઉપરાંત એક 4f ઇલેક્ટ્રોનની સંડોવણી સૂચવે છે), ત્યારે 6s ઇલેક્ટ્રોન રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે સૌથી વધુ સરળતાથી ઉપલબ્ધ હોય છે.