Revision Guide • Class 10-12 / JEE / NEET
હાફનિયમ (Hf) - પરમાણુ રચના અને રાસાયણિક ગુણધર્મો
By Periodic Table India
CBSE / JEE Prep Notes
- Hafnium - Hf - Atomic Structure - Chemical Properties - JEE - NEET - Chemistry - Periodic Table
હાફનિયમ (Hf) ના પરમાણુ મોડેલની વિગતો
હાફનિયમ (Hf) આવર્ત કોષ્ટકના ગ્રુપ 4, પિરિયડ 6 માં આવેલી સંક્રાંતિ ધાતુ છે.
- પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 72
- કેન્દ્રમાં 72 પ્રોટોન દર્શાવે છે.
- તટસ્થ હાફનિયમ પરમાણુમાં 72 ઇલેક્ટ્રોન દર્શાવે છે.
- પરમાણુ દળ: 178.49 u (યુનિફાઇડ એટોમિક માસ યુનિટ)
- સૌથી સામાન્ય સમસ્થાનિક હાફનિયમ-180 (¹⁸⁰Hf) છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: સમસ્થાનિક અનુસાર બદલાય છે. સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં રહેલા સમસ્થાનિક (¹⁸⁰Hf) માટે, તે 180 - 72 = 108 ન્યુટ્રોન છે. ન્યુટ્રોનની સરેરાશ સંખ્યા આશરે 106.49 છે.
- પરમાણુ ત્રિજ્યા:
- ધાત્વિક ત્રિજ્યા: 156 pm
- સહસંયોજક ત્રિજ્યા: 159 pm
ઇલેક્ટ્રોન રચના અને કોષ આકૃતિ
ઇલેક્ટ્રોન રચના
હાફનિયમની ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન રચના છે:
[Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s²
આ રચના દર્શાવે છે કે ઝેનોન (Xe) જેવા કોર ઇલેક્ટ્રોન પછી, 4f પેટાકોષને સંપૂર્ણપણે ભરીને 14 ઇલેક્ટ્રોન, 5d પેટાકોષમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન અને 6s પેટાકોષમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન છે. 4f કક્ષકોનું ભરણ લેન્થેનાઇડ સંકોચન માટે જવાબદાર છે, જે Hf ના ગુણધર્મો પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે.
કોષ-અનુસાર ઇલેક્ટ્રોન વિતરણ
વિવિધ કોષો (મુખ્ય ઉર્જા સ્તરો) માં ઇલેક્ટ્રોનનું વિતરણ નીચે મુજબ છે:
- 1લો કોષ (K): 2 ઇલેક્ટ્રોન (1s²)
- 2જો કોષ (L): 8 ઇલેક્ટ્રોન (2s² 2p⁶)
- 3જો કોષ (M): 18 ઇલેક્ટ્રોન (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
- 4થો કોષ (N): 32 ઇલેક્ટ્રોન (4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴)
- 5મો કોષ (O): 10 ઇલેક્ટ્રોન (5s² 5p⁶ 5d²)
- 6ઠો કોષ (P): 2 ઇલેક્ટ્રોન (6s²)
આવર્ત વલણો
આવર્ત કોષ્ટકમાં હાફનિયમનું સ્થાન અને ભરાયેલા 4f પેટાકોષ (લેન્થેનાઇડ સંકોચન) ની હાજરી તેના આવર્ત ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત કરે છે.
આયનીકરણ એન્થાલ્પી
- પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી (IE₁): 658.5 kJ/mol
- બીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી (IE₂): 1440 kJ/mol
- વલણ: હાફનિયમની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઝિર્કોનિયમ (Zr) ની (IE₁ ≈ 660 kJ/mol) આશ્ચર્યજનક રીતે સમાન છે. આ સમાનતા લેન્થેનાઇડ સંકોચનનું સીધું પરિણામ છે, જે 5d શ્રેણીમાં અપેક્ષા કરતાં વધુ અસરકારક ન્યુક્લિયર ચાર્જમાં વધારો કરે છે, જેના પરિણામે પરમાણુ ત્રિજ્યા નાની બને છે અને સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનનું ન્યુક્લિયસ પ્રત્યે વધુ મજબૂત આકર્ષણ થાય છે.
વિદ્યુતઋણતા
- પોલિંગ સ્કેલ વિદ્યુતઋણતા: 1.3
- વલણ: હાફનિયમની વિદ્યુતઋણતા પ્રમાણમાં ઓછી છે, જે ધાત્વિક તત્વ માટે લાક્ષણિક છે, જે રાસાયણિક બંધનમાં ઇલેક્ટ્રોન મેળવવાને બદલે ગુમાવવાની તેની વૃત્તિ દર્શાવે છે. તે ઝિર્કોનિયમ (1.33) જેવી જ છે.
ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી
- ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી: ધાતુઓ માટે સામાન્ય રીતે સકારાત્મક અથવા શૂન્યની નજીક હોય છે.
- વલણ: હાફનિયમ, એક ધાતુ હોવાને કારણે, સરળતાથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારતું નથી. તેની ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી નોંધપાત્ર રીતે નકારાત્મક નથી, જે તેના ધાત્વિક લક્ષણ અને વધારાના ઇલેક્ટ્રોન પ્રત્યે ઓછી આકર્ષણ દર્શાવે છે.
પરમાણુ ત્રિજ્યા
- ધાત્વિક ત્રિજ્યા: 156 pm
- વલણ: લેન્થેનાઇડ સંકોચન ને કારણે, હાફનિયમની પરમાણુ ત્રિજ્યા (156 pm) તેના જ જૂથમાં આવેલા તેના હળવા સંબંધી ઝિર્કોનિયમ (160 pm) ની લગભગ સમાન છે. પરમાણુ કદમાં આ અસામાન્ય સમાનતા Hf અને Zr ના અત્યંત સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં ફાળો આપે છે, જેના કારણે તેમને અલગ પાડવા મુશ્કેલ બને છે.
મુખ્ય ભૌતિક ગુણધર્મો
હાફનિયમ એક ચળકતી, ચાંદી જેવી, તણાવપૂર્ણ ધાતુ છે.
- ઘનતા: 13.31 g/cm³ (20 °C તાપમાને)
- STP પર અવસ્થા: ઘન
- રંગ: ચાંદી-ગ્રે, ચળકતો
- ગલનબિંદુ: 2233 °C (2506 K)
- ઉત્કલનબિંદુ: 4603 °C (4876 K)
- ક્રિસ્ટલ રચના: ઓરડાના તાપમાને હેક્સાગોનલ ક્લોઝ-પેક્ડ (hcp).