કેડમિયમ (Cd) - પરમાણુ સંરચના અને ગુણધર્મો

કેડમિયમ (Cd) - પરમાણુ સંરચના અને ગુણધર્મો

કેડમિયમ (Cd) એ આવર્ત કોષ્ટકના સમૂહ 12 સાથે સંબંધિત નરમ, ચાંદી જેવી સફેદ, ટીપી શકાય તેવી (malleable) અને ખેંચી શકાય તેવી (ductile) ધાતુ છે. તે ઝીંક અને મર્ક્યુરી સાથે સમાન ગુણધર્મોને કારણે જૂથબદ્ધ થાય છે, જેમાં સંપૂર્ણ d-ઉપકક્ષાનો સમાવેશ થાય છે.

1. પરમાણુ મોડેલ વિગતો

કેડમિયમ નીચેના પરમાણુ પરિમાણો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે:

• પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 48
  • આ દર્શાવે છે કે ન્યુટ્રલ કેડમિયમ પરમાણુમાં 48 પ્રોટોન અને 48 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
• સરેરાશ પરમાણુ દળ: 112.41 u
• ન્યુટ્રોન: સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં આઇસોટોપ, કેડમિયમ-114 ($^\{114\}$Cd), માં 66 ન્યુટ્રોન (114 - 48) હોય છે. અન્ય સામાન્ય આઇસોટોપ્સમાં $^\{112\}$Cd (64 ન્યુટ્રોન) અને $^\{110\}$Cd (62 ન્યુટ્રોન) નો સમાવેશ થાય છે.
• પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા (સહસંયોજક): આશરે 161 pm
• આયનીય ત્રિજ્યા (Cd$^\{2+\}$): 95 pm (સંકલન આંક 6 માટે)

2. ઇલેક્ટ્રોનિક સંરચના અને કક્ષા આકૃતિ

કેડમિયમની ઇલેક્ટ્રોનિક સંરચના તેના રાસાયણિક વર્તનને નિર્ધારિત કરે છે.

• ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોનિક સંરચના: [Kr] 4d¹⁰ 5s²
  • આ સંરચના સંપૂર્ણ ભરાયેલ 4d ઉપકક્ષા અને સંપૂર્ણ ભરાયેલ 5s ઉપકક્ષા દર્શાવે છે. આ સ્થિર સંરચના સામાન્ય સંક્રાંતિ ધાતુઓની સરખામણીમાં તેની પ્રમાણમાં ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રકૃતિમાં ફાળો આપે છે, અને +2 ઓક્સિડેશન અવસ્થા બનાવવાની તેની પસંદગી દર્શાવે છે.
• ઓર્બિટલ આકૃતિ રજૂઆત (શાબ્દિક સમજૂતી):
  • આંતરિક કોર ([Kr]) ક્રિપ્ટોન (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶) ની સંરચના રજૂ કરે છે.
  • ક્રિપ્ટોન કોર પછી, 4d ઉપકક્ષા 10 ઇલેક્ટ્રોનથી સંપૂર્ણ ભરાયેલી છે.
  • અંતે, 5s ઉપકક્ષામાં 2 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
• કક્ષાવાર ઇલેક્ટ્રોન વિતરણ:
  • K-કક્ષા (n=1): 2 ઇલેક્ટ્રોન (1s²)
  • L-કક્ષા (n=2): 8 ઇલેક્ટ્રોન (2s² 2p⁶)
  • M-કક્ષા (n=3): 18 ઇલેક્ટ્રોન (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
  • N-કક્ષા (n=4): 18 ઇલેક્ટ્રોન (4s² 4p⁶ 4d¹⁰)
  • O-કક્ષા (n=5): 2 ઇલેક્ટ્રોન (5s²)

3. આવર્તી વલણો

કેડમિયમ તેના સમૂહ અને આવર્તનમાં વિશિષ્ટ આવર્તી વલણો દર્શાવે છે:

• આયનીકરણ એન્થાલ્પી (kJ/mol):
  • પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી (IE₁): 867.8 kJ/mol
  • દ્વિતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પી (IE₂): 1631.4 kJ/mol
  • વલણ: કેડમિયમની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઝીંક (Zn, 906.4 kJ/mol) કરતા વધારે હોય છે, કારણ કે સંપૂર્ણ ભરાયેલા 4d ઉપકક્ષાના ઇલેક્ટ્રોનની નબળી પરમાણ્વીય કવચ અસર હોય છે, જેના પરિણામે 5s સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા અનુભવાતો અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર વધારે હોય છે. લેન્થેનાઇડ સંકોચનને કારણે મર્ક્યુરી (Hg, 1007.1 kJ/mol) માટે આ વલણ ઉલટાય છે.
• વિદ્યુતઋણતા (પૉલિંગ સ્કેલ): 1.69
  • વલણ: વિદ્યુતઋણતા સામાન્ય રીતે સમૂહ 12 માં ઝીંકથી કેડમિયમ તરફ નીચે ઘટતી જાય છે.
• ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી: કેડમિયમની ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ખૂબ નાની હકારાત્મક અથવા શૂન્યની નજીક હોય છે (દા.ત., આશરે +32 kJ/mol).
  • વલણ: અન્ય ધાતુઓની જેમ, કેડમિયમ સામાન્ય રીતે સરળતાથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારતું નથી, જે તેના ધાતુમય લક્ષણને અને ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાની વૃત્તિને પ્રતિબિંબિત કરે છે.
• પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા: 161 pm (સહસંયોજક ત્રિજ્યા)
  • વલણ: ઝીંક (139 pm) થી કેડમિયમ (161 pm) સુધી પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા વધે છે, કારણ કે એક વધારાની ઇલેક્ટ્રોન કક્ષા ઉમેરાય છે. જો કે, લેન્થેનાઇડ સંકોચન અસરને કારણે મર્ક્યુરી (157 pm) માટે તે સહેજ ઘટે છે અથવા સમાન રહે છે.

4. મુખ્ય ભૌતિક ગુણધર્મો

કેડમિયમ નીચેની નોંધપાત્ર ભૌતિક લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે:

• ઘનતા: 8.65 g/cm³ (20°C પર)
• રૂમ તાપમાને અવસ્થા: ઘન
• રંગ: વાદળીભર્યો ઝાંખો રંગ સાથે ચાંદી જેવો સફેદ, ચળકાટવાળો
• ગલનબિંદુ: 321.07 °C (594.22 K)
• ઉત્કલનબિંદુ: 767 °C (1040 K)
• સમૂહ: 12
• આવર્ત: 5
• બ્લોક: d-બ્લોક