મેગ્નેશિયમ (Mg): પરમાણુ સંરચના અને રાસાયણિક બંધન

પરમાણુ પરિમાણોનો પરિચય

મેગ્નેશિયમ (Mg) એ આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ છે, જે આવર્ત કોષ્ટકના સમૂહ 2 અને આવર્ત 3 માં સ્થાન ધરાવે છે. તેના મૂળભૂત પરમાણુ પરિમાણો તેના રાસાયણિક ગુણધર્મોને સમજવા માટે અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે.

• પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 12
  • આ દર્શાવે છે કે તટસ્થ મેગ્નેશિયમ પરમાણુમાં તેના કેન્દ્રમાં 12 પ્રોટોન અને કેન્દ્રની આસપાસ ફરતા 12 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
• દળ સંખ્યા (A): મેગ્નેશિયમનો સૌથી સામાન્ય સમસ્થાનિક $^\{24\}\text\{Mg\}$ છે, જેની દળ સંખ્યા 24 છે. કુદરતી રીતે મળતા Mg નું સરેરાશ પરમાણુ દળ આશરે 24.305 u છે.
• પ્રોટોનની સંખ્યા: 12
• ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા: 12 (તટસ્થ પરમાણુમાં)
• ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં રહેલા સમસ્થાનિક ($^\{24\}\text\{Mg\}$) માટે, ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = દળ સંખ્યા - પરમાણુ ક્રમાંક = 24 - 12 = 12.
• સમૂહ: 2 (આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ્સ)
• આવર્ત: 3
• બ્લોક: s-બ્લોક તત્વ

પેટાકોષીય ઇલેક્ટ્રોન રચના

વિવિધ પેટાકોષોમાં ઇલેક્ટ્રોનનું વિતરણ મેગ્નેશિયમની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાત્મકતા નક્કી કરે છે.

• પેટાકોષીય સંકેત: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$

• નિષ્ક્રિય વાયુ ગોઠવણી: $[\text\{Ne\}] 3s^2$

  • આ ગોઠવણી સૂચવે છે કે મેગ્નેશિયમ નિયોન જેવી જ મુખ્ય ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી ધરાવે છે, ત્યારબાદ તેના સૌથી બહારના $3s$ પેટાકોષમાં બે ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.

• કક્ષકીય આકૃતિ સમજૂતી:

  • $1s^2$: સૌથી અંદરની 1s કક્ષકમાં બે સ્પિન-જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોન ($\uparrow \downarrow$) હોય છે.
  • $2s^2$: 2s કક્ષકમાં બે સ્પિન-જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોન ($\uparrow \downarrow$) હોય છે.
  • $2p^6$: ત્રણ 2p કક્ષકો ($2p_x$, $2p_y$, $2p_z$) દરેકમાં બે સ્પિન-જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, કુલ છ ઇલેક્ટ્રોન ($\uparrow \downarrow$ $\uparrow \downarrow$ $\uparrow \downarrow$) હોય છે.
  • $3s^2$: સૌથી બહારની 3s કક્ષકમાં બે સ્પિન-જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોન ($\uparrow \downarrow$) હોય છે. આ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે.

સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન અને સંયોજકતા

સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા અને સ્થાન તત્વની બંધન ક્ષમતા અને સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ નક્કી કરે છે.

• સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન: મેગ્નેશિયમમાં 2 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે બંને $3s$ પેટાકોષમાં રહેલા હોય છે. આ સૌથી બહારના મુખ્ય ઊર્જા સ્તરમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન છે.
• સંયોજકતા: મેગ્નેશિયમ સ્થિર નિષ્ક્રિય વાયુ ગોઠવણી (નિયોન, $[\text\{Ne\}]$ સાથે આઇસોઇલેક્ટ્રોનિક) પ્રાપ્ત કરવા માટે આ બે સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન સરળતાથી ગુમાવે છે. આ વલણ સામાન્ય સંયોજકતા (સંયોજન ક્ષમતા) +2 માં પરિણમે છે.
• ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ: તેના સંયોજનોમાં મેગ્નેશિયમ માટે પ્રભાવી અને સ્થિર ઓક્સિડેશન અવસ્થા +2 છે. જ્યારે અત્યંત પરિસ્થિતિઓમાં અસ્થાયી અથવા અત્યંત અસ્થિર +1 પ્રજાતિઓ અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે, ત્યારે તે સામાન્ય રીતે સ્થિર રાસાયણિક સંયોજનોમાં જોવા મળતી નથી.

બંધન વર્તન

મેગ્નેશિયમની ઓછી આયનીકરણ ઊર્જા અને સ્થિર દ્વિગઠન (તેના પછીના કોષમાં અષ્ટક) ગોઠવણી પ્રાપ્ત કરવાની તેની વૃત્તિ મુખ્યત્વે તેના બંધન વર્તનને નિર્ધારિત કરે છે.

• આયનીય બંધન:
  • મેગ્નેશિયમ એક અત્યંત વિદ્યુતધનાત્મક ધાતુ છે. તે સ્થિર દ્વિધન આયન, $\text\{Mg\}^\{2+\}$ બનાવવા માટે તેના બે સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન સરળતાથી ગુમાવે છે.
  • આ કેટાયન પછી એનાયન (સામાન્ય રીતે અધાતુઓ અથવા બહુપરમાણ્વીય ઋણ આયનીય સમૂહો) સાથે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક આકર્ષણ દ્વારા જોડાઈને આયનીય સંયોજનો બનાવે છે.
  • ઉદાહરણો:
    • મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ ($\text\{MgO\}$): Mg માંથી O માં બે ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનાંતરણ દ્વારા રચાય છે, જેના પરિણામે $\text\{Mg\}^\{2+\}$ અને $\text\{O\}^\{2-\}$ આયનો બને છે.
    • મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ ($\text\{MgCl\}_2$): Mg માંથી બે Cl પરમાણુઓમાં બે ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનાંતરણ દ્વારા રચાય છે, જેના પરિણામે $\text\{Mg\}^\{2+\}$ અને $2\text\{Cl\}^-$ આયનો બને છે.
    • મેગ્નેશિયમ સલ્ફેટ ($\text\{MgSO\}_4$): $\text\{Mg\}^\{2+\}$ અને $\text\{SO\}_4^\{2-\}$ આયનો ધરાવતું આયનીય સંયોજન છે.
    • મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રાઇડ ($\text\{MgH\}_2$): જોકે હાઇડ્રોજન Mg કરતાં ઓછો વિદ્યુતઋણ છે, તે $\text\{H\}^-$ (હાઇડ્રાઇડ) આયનો બનાવે છે, જેના પરિણામે $\text\{Mg\}^\{2+\}$ અને $2\text\{H\}^-$ સાથે આયનીય સંયોજન બને છે.
• ધાત્વિક બંધન:
  • તેના તત્વીય ઘન અવસ્થામાં, મેગ્નેશિયમ પરમાણુઓ ધાત્વિક બંધનો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે.
  • દરેક Mg પરમાણુમાંથી બે સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન વિસ્થાનીકૃત થાય છે અને