સોનું (Au) - પરમાણુ સંરચના અને રાસાયણિક બંધન

પરમાણુ પરિમાણોનો પરિચય

સોનું (Au) એક ઉમદા ધાતુ છે જેના અનન્ય રાસાયણિક અને ભૌતિક ગુણધર્મો મુખ્યત્વે તેની ઇલેક્ટ્રોનિક સંરચના અને સાપેક્ષતાવાદી અસરોથી ઉદ્ભવે છે.

• પરમાણુ પ્રતીક: Au
• પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 79 (તટસ્થ પરમાણુમાં પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા)
• દળ સંખ્યા (A): આશરે 197 (સૌથી સામાન્ય સમસ્થાનિક, ગોલ્ડ-197 માટે, જેમાં 118 ન્યુટ્રોન હોય છે)
• આવર્ત: 6
• સમૂહ: 11 (IB)
• બ્લોક: d-બ્લોક તત્વ (સંક્રાંતિ ધાતુ)

ઉપશેલ ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન

સોનાનું ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન સાપેક્ષતાવાદી અસરોને કારણે વિસંગતતા દર્શાવે છે, જે 5d કક્ષક સંબંધિત 6s કક્ષકને સ્થિર કરે છે.

• સંપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹
  • નોંધ: અપેક્ષિત રૂપરેખાંકન [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s² હશે. જોકે, સોનું [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹ અપનાવે છે જેથી સંપૂર્ણ ભરેલા 5d ઉપશેલ સાથે વધુ સ્થિર રૂપરેખાંકન પ્રાપ્ત કરી શકાય, જે અર્ધ-ભરેલા અથવા સંપૂર્ણ ભરેલા ઉપશેલ દ્વારા પ્રાપ્ત સ્થિરતા સમાન છે. આ ઘટના મોટાભાગે ભારે તત્વોમાં સાપેક્ષતાવાદી અસરો અને વધેલા ન્યુક્લિયર ચાર્જને આભારી છે.
• ઉમદા વાયુ રૂપરેખાંકન: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹

કક્ષક આકૃતિ સમજૂતી

સંયોજકતા કોષના કક્ષકો 5d અને 6s છે.

• 4f ઉપશેલ 14 ઇલેક્ટ્રોનથી સંપૂર્ણ ભરેલો છે.
• 5d ઉપશેલ 10 ઇલેક્ટ્રોનથી સંપૂર્ણ ભરેલો છે.
• 6s ઉપશેલમાં 1 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.

       4f               5d               6s
  ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓   ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓   ↑

5d અને 6s કક્ષકોની ઊર્જામાં નિકટતા, સાપેક્ષતાવાદી અસરો સાથે મળીને, 5d ઇલેક્ટ્રોનને બંધનમાં સામેલ થવા દે છે, જેના પરિણામે વિવિધ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ જોવા મળે છે.

સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન અને સંયોજકતા

સોનાનું રાસાયણિક વર્તન તેના 6s¹ ઇલેક્ટ્રોન અને ઉપલબ્ધ 5d ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા નક્કી થાય છે.

• સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન: 6s કક્ષકમાંનો સૌથી બહારનો ઇલેક્ટ્રોન (1 ઇલેક્ટ્રોન) અને, અમુક શરતો હેઠળ, 5d ઉપશેલમાંથી ઇલેક્ટ્રોન.
• સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ:
  • +1 (ઑરસ અવસ્થા): સૌથી સ્થિર ઓક્સિડેશન અવસ્થા. આ એકમાત્ર 6s ઇલેક્ટ્રોનના નુકસાનથી ઉદ્ભવે છે. રૂપરેખાંકન [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ બને છે.
  • +3 (ઑરિક અવસ્થા): ઘણા સંયોજનો અને સંકિર્ણોમાં એક સામાન્ય અને સ્થિર ઓક્સિડેશન અવસ્થા. આ 6s¹ ઇલેક્ટ્રોન અને બે 5d ઇલેક્ટ્રોનના નુકસાનથી ઉદ્ભવે છે, જેના પરિણામે 5d⁸ રૂપરેખાંકન બને છે. Au(III) ની સ્થિરતા સાપેક્ષતાવાદી અસરો અને સંકિર્ણોમાં ક્રિસ્ટલ ફિલ્ડ સ્થિરીકરણ દ્વારા વધે છે.
  • +2: દુર્લભ, કેટલાક મિશ્ર-સંયોજકતા સંયોજનો અથવા ક્ષણિક પ્રજાતિઓમાં જોવા મળે છે.

બંધન વર્તન

સોનું તેના તત્વીય સ્વરૂપમાં ધાતુ બંધન દર્શાવે છે અને સહસંયોજક અને સવર્ગ બંધન દ્વારા વિવિધ સંયોજનો બનાવે છે. આયનીય લાક્ષણિકતા સામાન્ય રીતે ઓછી હોય છે, ભલે તે અત્યંત વિદ્યુતઋણતા ધરાવતા તત્વો સાથે હોય.

ધાતુ બંધન

• તત્વીય સોનું (Au(s)): સોનાની ધાતુ લાક્ષણિક ધાતુ બંધન દર્શાવે છે. અસ્થાનિકૃત 6s¹ ઇલેક્ટ્રોન (અને અમુક અંશે, 5d ઇલેક્ટ્રોન)