બિસ્મથ (Bi) - પરમાણુ સંરચના અને રાસાયણિક ગુણધર્મો

પરમાણુ મોડેલ વિગતો

બિસ્મથ (Bi) એ આવર્ત કોષ્ટકના સમૂહ 15 અને આવર્ત 6 માં આવેલું p-બ્લોક તત્વ છે. તે સૌથી ભારે સ્થિર કુદરતી રીતે બનતું તત્વ છે.

મૂળભૂત કણો

• પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 83
  • ન્યુક્લિયસમાં 83 પ્રોટોન સૂચવે છે.
  • તટસ્થ પરમાણુમાં, 83 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
• દળ ક્રમાંક (A): આશરે 209 (સૌથી સ્થિર સમસ્થાનિક, બિસ્મથ-209 માટે, જેને ઘણીવાર ²⁰⁹Bi તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે).
• ન્યુટ્રોન: A - Z = 209 - 83 = 126 ન્યુટ્રોન.

પરમાણુ કદ

• ધાતુ ત્રિજ્યા: આશરે 163 pm (પિકોમીટર).
• સહસંયોજક ત્રિજ્યા: આશરે 146 pm.

ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી અને કોષ આકૃતિ

ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી

બિસ્મથની મૂળભૂત અવસ્થાની ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી આ પ્રમાણે છે: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³

આ ગોઠવણી સૂચવે છે:

• [Xe]: ઝેનોનની ગોઠવણી, જે મુખ્ય ઇલેક્ટ્રોનને દર્શાવે છે.
• 4f¹⁴: સંપૂર્ણ ભરાયેલ 4f ઉપકોષ, જે લેન્થેનાઇડ સંકોચન અસરમાં ફાળો આપે છે.
• 5d¹⁰: સંપૂર્ણ ભરાયેલ 5d ઉપકોષ.
• 6s²: સંપૂર્ણ ભરાયેલ 6s ઉપકોષ.
• 6p³: અર્ધ-ભરાયેલ 6p ઉપકોષ, જે સમૂહ 15 (પનિકટોજેન્સ) માં તેની સ્થિતિ દર્શાવે છે.

કોષ-વાર ઇલેક્ટ્રોન વિતરણ

ઇલેક્ટ્રોન મુખ્ય ઉર્જા કોષોમાં નીચે મુજબ વિતરિત થાય છે:

• K-કોષ (n=1): 2 ઇલેક્ટ્રોન
• L-કોષ (n=2): 8 ઇલેક્ટ્રોન
• M-કોષ (n=3): 18 ઇલેક્ટ્રોન
• N-કોષ (n=4): 32 ઇલેક્ટ્રોન
• O-કોષ (n=5): 18 ઇલેક્ટ્રોન
• P-કોષ (n=6): 5 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન (6s માં 2, 6p માં 3)

આવર્ત વલણો

આયનીકરણ એન્થાલ્પી (પ્રથમ)

• મૂલ્ય: આશરે 703 kJ/mol.
• વલણ: સમૂહ 15 ના તત્વ તરીકે, તેની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી સમૂહ 1 અને 2 ના તત્વોની તુલનામાં પ્રમાણમાં ઊંચી હોય છે કારણ કે તેમાં સ્થિર અર્ધ-ભરાયેલ p-ઉપકોષ હોય છે. સમૂહમાં નીચે જતાં, આયનીકરણ એન્થાલ્પી સામાન્ય રીતે ઘટે છે, પરંતુ બિસ્મથ માટે, સંપૂર્ણ ભરાયેલા 4f અને 5d કક્ષકોની હાજરીને કારણે અપેક્ષા કરતાં સહેજ ઊંચું મૂલ્ય જોવા મળે છે કારણ કે નબળા શીલ્ડિંગ (લેન્થેનાઇડ સંકોચન અને d-બ્લોક સંકોચન) થી અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર વધે છે.

વિદ્યુતઋણતા (પૉલિંગ સ્કેલ)

• મૂલ્ય: આશરે 2.02.
• વલણ: વિદ્યુતઋણતા સામાન્ય રીતે સમૂહમાં નીચે જતાં ઘટે છે કારણ કે પરમાણુ કદ અને શીલ્ડિંગમાં વધારો થાય છે. બિસ્મથ, સમૂહ 15 ના તળિયે હોવાથી, તેના હળવા સંબંધીઓની તુલનામાં પ્રમાણમાં ઓછી વિદ્યુતઋણતા ધરાવે છે, જે તેના ધાતુ ગુણધર્મ સૂચવે છે.

ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી

• મૂલ્ય: આશરે -91 kJ/mol.
• વલણ: બિસ્મથ જેવા ધાતુ તત્વો માટે, ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી સામાન્ય રીતે ઓછી નકારાત્મક અથવા તો સકારાત્મક હોય છે. બિસ્મથમાં ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારવાની થોડી વૃત્તિ હોય છે, પરંતુ તે મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર નથી, જે તેના ધાતુ ગુણધર્મ દર્શાવે છે.

પરમાણુ ત્રિજ્યા (ધાતુ ત્રિજ્યા)

• મૂલ્ય: આશરે 163 pm.
• વલણ: પરમાણુ ત્રિજ્યા સામાન્ય રીતે નવા ઇલેક્ટ્રોન કોષોના ઉમેરાને કારણે સમૂહમાં નીચે જતાં વધે છે. જોકે, લેન્થેનાઇડ સંકોચન અને 5d ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી (d-બ્લોક સંકોચન) ને કારણે, d અને f બ્લોક્સ પછી 6ઠ્ઠા આવર્ત તત્વોમાં પરમાણુ ત્રિજ્યામાં વધારો અપેક્ષા મુજબ સ્પષ્ટ નથી, પરંતુ તે હળવા સમૂહ 15 ના તત્વો કરતાં મોટો હોય છે.

મુખ્ય ભૌતિક ગુણધર્મો

• ઘનતા: 9.78 g/cm³ (20 °C પર).
• STP (પ્રમાણભૂત તાપમાન અને દબાણ) પર સ્થિતિ: ઘન.
• રંગ: ચાંદી જેવો-ગુલાબી-સફેદ, હવામાં ખુલ્લો મૂકવામાં આવે ત્યારે ઘણીવાર બિસ્મથ ઓક્સાઇડના મેઘધનુષ્ય જેવા (ઇરિડેસન્ટ) કલંક સ્તર દર્શાવે છે.
• ગલનબિંદુ: 271.5 °C.
• ઉત્કલનબિંદુ: 1564 °C.
• વર્ગીકરણ: પોસ્ટ-ટ્રાન્ઝિશન ધાતુ, ઘણીવાર અધાતુઓ સાથે કેટલીક સમાનતાઓ હોવાને કારણે મેટાલોઇડ ગણાય છે. તે ડાયમેગ્નેટિક છે.