સોડિયમ (Na) ની પરમાણુ રચના અને રાસાયણિક બંધન

પરમાણુ પરિમાણોનો પરિચય

સોડિયમ (Na) એ આવર્ત કોષ્ટકના સમૂહ 1, આવર્ત 3 માં આવેલી આલ્કલી ધાતુ છે. તેના મૂળભૂત પરમાણુ પરિમાણો તેનું રાસાયણિક વર્તન નક્કી કરે છે.

• પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 11
  • તે કેન્દ્રમાં પ્રોટોનની સંખ્યા દર્શાવે છે. તટસ્થ પરમાણુ માટે, તે ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલો પણ હોય છે.
• દળ ક્રમાંક (A): આશરે 23 (ખાસ કરીને, સૌથી સ્થિર આઇસોટોપ, સોડિયમ-23 માટે, તે 22.989769 u છે)
  • તે કેન્દ્રમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની કુલ સંખ્યા દર્શાવે છે.
• પ્રોટોનની સંખ્યા: 11
• ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા: 11 (તટસ્થ સોડિયમ પરમાણુમાં)
• ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: દળ ક્રમાંક - પરમાણુ ક્રમાંક = 23 - 11 = 12

સબસેલ ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી

તટસ્થ સોડિયમ પરમાણુ (11 ઇલેક્ટ્રોન) માટે વિવિધ ઊર્જા સ્તરો અને ઉપકક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનનું વિતરણ આ મુજબ છે:

• સંકેત: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

  • કોર ઇલેક્ટ્રોન: [Ne] (1s² 2s² 2p⁶)
  • સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન: 3s¹

• ઓર્બિટલ ડાયાગ્રામ સમજૂતી:

  Energy Level ↑
               |
           3s  |   ↑
               |
           2p  | ↑↓  ↑↓  ↑↓
           2s  |   ↑↓
               |
           1s  |   ↑↓
               |_________
  

  • 1s ઓર્બિટલ બે ઇલેક્ટ્રોનથી ભરેલી છે (જોડીમાં, વિરુદ્ધ સ્પિન).
  • 2s ઓર્બિટલ બે ઇલેક્ટ્રોનથી ભરેલી છે.
  • ત્રણ 2p ઓર્બિટલ (2px, 2py, 2pz) દરેક બે ઇલેક્ટ્રોનથી ભરેલી છે, કુલ છ ઇલેક્ટ્રોન.
  • 3s ઓર્બિટલમાં એક અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે. આ એક સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રથી પ્રમાણમાં દૂર છે અને નોંધપાત્ર શીલ્ડિંગ અનુભવે છે, જેના કારણે તેને દૂર કરવું સરળ બને છે.

સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન અને સંયોજકતા

• સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન: સોડિયમમાં 1 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે સૌથી બહારના કોષ (3s¹) માં સ્થિત હોય છે.
• સંયોજકતા/સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા: તેના એક સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનને કારણે, સોડિયમ સ્થિર ઉમદા વાયુની રચના (નિયોન, [Ne] જેવી) પ્રાપ્ત કરવા માટે આ ઇલેક્ટ્રોનને સરળતાથી ગુમાવે છે.
  • Na \rightarrow Na⁺ + e⁻
  • તેથી, સોડિયમની સામાન્ય સંયોજકતા અથવા ઓક્સિડેશન અવસ્થા +1 છે. તે હંમેશા તેના આયનીય સંયોજનોમાં Na⁺ તરીકે જોવા મળે છે.

બંધન વર્તન

સોડિયમનું બંધન વર્તન મુખ્યત્વે તેના એક સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાની વૃત્તિ દ્વારા નક્કી થાય છે.

• ધાત્વિક બંધન (મૂળભૂત સોડિયમ):

  • તેના મૂળભૂત ઘન અવસ્થામાં, સોડિયમ પરમાણુઓ ધાત્વિક બંધનો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે.
  • દરેક સોડિયમ પરમાણુમાંથી એક સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન વિસ્થાનીકૃત થાય છે, જે હકારાત્મક Na⁺ આયનોના સ્ફટિક જાળીમાં મુક્તપણે ફરતા “ઇલેક્ટ્રોનનો સમુદ્ર” બનાવે છે. આ વિસ્થાનીકરણ સોડિયમની ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતા, ઉષ્મા વાહકતા અને ટીપાઉપણા માટે જવાબદાર છે.

• આયનીય બંધન (સંયોજનોમાં):

  • સોડિયમ મુખ્યત્વે અધાતુઓ સાથે આયનીય બંધ બનાવે છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ વિદ્યુતઋણતા ધરાવતા તત્વો (જેમ કે હેલોજન અને ઓક્સિજન) સાથે.
  • તે તેના 3s¹ ઇલેક્ટ્રોનને અધાતુ પરમાણુમાં સ્થાનાંતરિત કરીને સ્થિર ઇલેક્ટ્રોન રચના પ્રાપ્ત કરે છે, જેનાથી હકારાત્મક રીતે ભારિત કેટાયન (Na⁺) બને છે. અધાતુ પરમાણુ આ ઇલેક્ટ્રોનને સ્વીકારીને નકારાત્મક રીતે ભારિત એનાયન બનાવે છે, અને આ વિરુદ્ધ ભારિત આયનો વચ્ચેનું સ્થિરવિદ્યુત આકર્ષણ આયનીય બંધ બનાવે છે.
  • ઉદાહરણો:
    • સોડિયમ ક્લોરાઇડ (NaCl): Na તેના 3s¹ ઇલેક્ટ્રોનને Cl ને સ્થાનાંતરિત કરે છે, Na⁺ અને Cl⁻ આયનો બનાવે છે.
    • સોડિયમ ઓક્સાઇડ (Na₂O): બે Na પરમાણુઓ દરેક તેમના 3s¹ ઇલેક્ટ્રોનને એક ઓક્સિજન પરમાણુને (જેને બે ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર હોય છે) સ્થાનાંતરિત કરે છે, જેનાથી બે Na⁺ આયનો અને એક O²⁻ આયન બને છે.
    • સોડિયમ હાઇડ્રાઇડ (NaH): Na તેના 3s¹ ઇલેક્ટ્રોનને હાઇડ્રોજન પરમાણુને સ્થાનાંતરિત કરે છે, Na⁺ અને H⁻ (હાઇડ્રાઇડ આયન) બનાવે છે.

• સહસંયોજક બંધન:

  • સોડિયમ ભાગ્યે જ સહસંયોજક બંધ બનાવે છે. તેની પ્રબળ વિદ્યુતધનાત્મક લાક્ષણિકતા ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનાંતરણ (આયનીય બંધન) ને ઇલેક્ટ્રોન શેરિંગ (સહસંયોજક બંધન) કરતાં વધુ ઊર્જાકીય રીતે અનુકૂળ બનાવે છે. Na ધરાવતા કોઈપણ કાલ્પનિક સહસંયોજક સંયોજનમાં સામાન્ય રીતે અત્યંત ધ્રુવીય બંધન હશે, જે આયનીય લાક્ષણિકતા તરફ વધુ ઝુકાવશે.

• સવર્ગ સહસંયોજક બંધન:

  • સોડિયમ સામાન્ય રીતે સવર્ગ સહસંયોજક બંધમાં ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારનાર તરીકે કાર્ય કરતું નથી, કારણ કે તેની મુખ્ય વૃત્તિ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારવાને બદલે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાની છે. જોકે, Na⁺ આયન ચોક્કસ સવર્ગ સંકીર્ણોમાં (દા.ત., ક્રાઉન ઇથર્સ સાથે) કેન્દ્રીય ધાતુ આયન તરીકે કાર્ય કરી શકે છે, જ્યાં તે ઓક્સિજન પરમાણુમાંથી લોન પેયર દ્વારા સંવર્ગીય હોય છે. આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને સંક્રાંતિ ધાતુઓ દ્વારા બનતા લાક્ષણિક સવર્ગ બંધને બદલે ઘણીવાર આયન-દ્વિધ્રુવીય અથવા અત્યંત ધ્રુવીય સહસંયોજક બંધ તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે.