સેલેનિયમ (Se) - પરમાણુ સંરચના અને રાસાયણિક ગુણધર્મો

પરમાણુ સંરચના

સેલેનિયમ (Se) એ પરમાણુ ક્રમાંક 34 ધરાવતું રાસાયણિક તત્વ છે, જે આવર્ત કોષ્ટકના સમૂહ 16 (ચાલ્કોજન) અને આવર્ત 4 માં સ્થિત છે.

પરમાણુ ક્રમાંક (Z)

• Z = 34: દરેક સેલેનિયમ પરમાણુના કેન્દ્રમાં 34 પ્રોટોન સૂચવે છે.

દળ સંખ્યા (A)

• સરેરાશ પરમાણુ દળ: 78.96 u. આ તેના કુદરતી રીતે બનતા આઇસોટોપ્સના દળની ભારિત સરેરાશ છે. સૌથી પ્રચુર આઇસોટોપ સેલેનિયમ-80 (⁸⁰Se) છે.

ઉપપરમાણુ કણો

• પ્રોટોન: 34 (પરમાણુ ક્રમાંક જેટલા).
• ઇલેક્ટ્રોન: 34 (તટસ્થ પરમાણુમાં, પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલા).
• ન્યુટ્રોન: આશરે 45 (સરેરાશ પરમાણુ દળ - પરમાણુ ક્રમાંક તરીકે ગણવામાં આવે છે, એટલે કે, સરેરાશ પરમાણુ માટે 78.96 - 34 (\approx) 45 ન્યુટ્રોન. ⁸⁰Se માટે, 80 - 34 = 46 ન્યુટ્રોન હોય છે).

પરમાણુ કદ

• સહસંયોજક ત્રિજ્યા: 115 pm.
• વાન ડેર વાલ્સ ત્રિજ્યા: 190 pm.

ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી

સેલેનિયમના પરમાણુ કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણી તેના રાસાયણિક વર્તનને નિર્ધારિત કરે છે.

ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી

• સંપૂર્ણ ગોઠવણી: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁴
• સંક્ષિપ્ત ગોઠવણી: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴
  • [Ar] સેલેનિયમ પહેલા આવતા ઉમદા વાયુ આર્ગોનની ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી દર્શાવે છે.

કોષ આકૃતિ રજૂઆત

સેલેનિયમ માટે જુદા જુદા કોષો (K, L, M, N) માં ઇલેક્ટ્રોનનું વિતરણ નીચે મુજબ છે:

• K-કોષ (n=1): 2 ઇલેક્ટ્રોન (1s²)
• L-કોષ (n=2): 8 ઇલેક્ટ્રોન (2s² 2p⁶)
• M-કોષ (n=3): 18 ઇલેક્ટ્રોન (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
• N-કોષ (n=4): 6 ઇલેક્ટ્રોન (4s² 4p⁴) - આ સંયોજકતા કોષ છે, જેમાં 6 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે સમૂહ 16 તત્વોની લાક્ષણિકતા છે.

સામયિક પ્રવાહો

આવર્ત કોષ્ટકમાં સેલેનિયમનું સ્થાન તેના ગુણધર્મોને પ્રભાવિત કરે છે, જે ચોક્કસ વલણોને અનુસરે છે.

આયનીકરણ એન્થાલ્પી

• પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી (IE₁): 941 kJ/mol. આ વાયુરૂપ સેલેનિયમ પરમાણુમાંથી પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે જરૂરી ઊર્જા છે.
• બીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી (IE₂): 2045 kJ/mol. બીજા ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે જરૂરી ઊર્જા.
  • Se માટે IE₁ સલ્ફર (999.6 kJ/mol) કરતાં ઓછી છે કારણ કે તેના મોટા પરમાણુ કદ અને વધતા શીલ્ડિંગ અસરને કારણે.

વિદ્યુતઋણતા

• પોલિંગ સ્કેલ: 2.55.
  • સેલેનિયમ ઓક્સિજન (3.44) અને સલ્ફર (2.58) કરતાં ઓછો વિદ્યુતઋણ છે પરંતુ ટેલ્યુરિયમ (2.1) કરતાં વધુ વિદ્યુતઋણ છે. આ સૂચવે છે કે રાસાયણિક બંધમાં ઇલેક્ટ્રોનને આકર્ષવાની તેની વૃત્તિ મધ્યમ છે.

ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી

• ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી (ΔegH): -195 kJ/mol.
  • આ નકારાત્મક મૂલ્ય સૂચવે છે કે જ્યારે વાયુરૂપ સેલેનિયમ પરમાણુ એક ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને યુનિનિગેટિવ આયન (Se⁻) બનાવે છે ત્યારે ઊર્જા મુક્ત થાય છે. તેનું મૂલ્ય ઓક્સિજન (-141 kJ/mol) અને સલ્ફર (-200 kJ/mol) કરતાં ઓછું નકારાત્મક છે, જે મોટા કદ અને આવનારા ઇલેક્ટ્રોન માટે નબળા ન્યુક્લિયર આકર્ષણને કારણે સલ્ફરની સરખામણીમાં ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારવાની સહેજ ઓછી વૃત્તિ સૂચવે છે, પરંતુ તે હજુ પણ નોંધપાત્ર છે.

પરમાણુ ત્રિજ્યા

• ઉપર જણાવ્યા મુજબ, સહસંયોજક ત્રિજ્યા 115 pm છે.
  • પરમાણુ ત્રિજ્યા સામાન્ય રીતે સમૂહમાં નીચે જતાં વધે છે અને આવર્તમાં ડાબેથી જમણે જતાં ઘટે છે. સેલેનિયમ સલ્ફર કરતાં મોટો છે પરંતુ સમૂહ 16 માં ટેલ્યુરિયમ કરતાં નાનો છે.

મુખ્ય ભૌતિક ગુણધર્મો

સેલેનિયમ અનેક અપરૂપ સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેમાંના દરેકમાં વિશિષ્ટ ભૌતિક ગુણધર્મો હોય છે. સૌથી સ્થિર અને સામાન્ય સ્વરૂપ ગ્રે (ધાતુમય) સેલેનિયમ છે.

ઘનતા

• ગ્રે (ધાતુમય) સેલેનિયમ: 25 °C પર 4.81 g/cm³.
• અસ્ફટિકમય (લાલ) સેલેનિયમ: 25 °C પર 4.28 g/cm³.

પ્રમાણભૂત તાપમાન અને દબાણ (STP) પર સ્થિતિ

• ઘન. સેલેનિયમ 25 °C અને 1 atm દબાણે ઘન હોય છે.

રંગ

• ગ્રે (ધાતુમય) સેલેનિયમ: ગ્રે, ચળકતો ઘન પદાર્થ. આ સ્વરૂપ અર્ધવાહક છે.
• લાલ અસ્ફટિકમય સેલેનિયમ: લાલ પાવડર.
• કાળો કાચમય સેલેનિયમ: કાળો, કાચ જેવો ઘન પદાર્થ.

ગલનબિંદુ

• ગ્રે (ધાતુમય) સેલેનિયમ: 221 °C.
• અસ્ફટિકમય સેલેનિયમ: ચલ, 50-70 °C ની આસપાસ નરમ પડે છે.

ઉત્કલનબિંદુ

• ગ્રે (ધાતુમય) સેલેનિયમ: 685 °C.