થેલિયમ (Tl) - પરમાણુ સંરચના અને રાસાયણિક ગુણધર્મો

પરમાણુ મોડેલની વિગતો

થેલિયમ (Tl) એક ભારે ધાત્વિક તત્વ છે જે આવર્ત કોષ્ટકના સમૂહ 13 અને આવર્ત 6 માં સ્થિત છે.

• પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 81
• પરમાણુ દળ: 204.38 u (સરેરાશ પરમાણુ દળ)
• પ્રોટોન: 81
• ઇલેક્ટ્રોન: 81 (તટસ્થ પરમાણુમાં)
• ન્યુટ્રોન: તેના સૌથી પ્રચુર સમસ્થાનિકો માટે:
  • થેલિયમ-205 ($^\{205\}$Tl): 205 - 81 = 124 ન્યુટ્રોન
  • થેલિયમ-203 ($^\{203\}$Tl): 203 - 81 = 122 ન્યુટ્રોન
• પરમાણુ કદ:
  • સહસંયોજક ત્રિજ્યા: આશરે 156 pm.
  • ધાત્વિક ત્રિજ્યા: આશરે 170 pm.
  • થેલિયમની પરમાણુ ત્રિજ્યા હળવા સમૂહ 13 ના તત્વો (બોરોન, એલ્યુમિનિયમ, ગેલિયમ, ઇન્ડિયમ) કરતાં મોટી છે. જોકે, ઇન્ડિયમથી થેલિયમ સુધી કદમાં અપેક્ષિત વધારો લેન્થેનાઇડ સંકોચન (4f ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા નબળી શિલ્ડિંગ) અને આંતરિક કોર ઇલેક્ટ્રોનની આપેક્ષિક અસરો ને કારણે ઓછો નોંધપાત્ર છે, જેના પરિણામે સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા અનુભવાતો અસરકારક ન્યુક્લિયર ચાર્જ વધે છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી અને શેલ ડાયાગ્રામ નિરૂપણ

• ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p¹
  • આ ગોઠવણી સૂચવે છે કે થેલિયમમાં સંપૂર્ણ ભરેલા 4f અને 5d પેટાશેલ છે, ત્યારબાદ 6s અને 6p પેટાશેલ છે.
  • સૌથી બહારના શેલમાં 3 ઇલેક્ટ્રોન (6s માં 2 અને 6p માં 1) હોય છે, જે તેની સંયોજકતા શેલ ગોઠવણી 6s² 6p¹ બનાવે છે.
• શેલ ડાયાગ્રામ નિરૂપણ (શેલ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન વિતરણ):
  • K-શેલ (n=1): 2 ઇલેક્ટ્રોન
  • L-શેલ (n=2): 8 ઇલેક્ટ્રોન
  • M-શેલ (n=3): 18 ઇલેક્ટ્રોન
  • N-શેલ (n=4): 32 ઇલેક્ટ્રોન (2s², 2p⁶, 3s², 3p⁶, 3d¹⁰, 4s², 4p⁶, 4d¹⁰, 4f¹⁴)
  • O-શેલ (n=5): 18 ઇલેક્ટ્રોન (5s², 5p⁶, 5d¹⁰)
  • P-શેલ (n=6): 3 ઇલેક્ટ્રોન (6s², 6p¹)

સામયિક પ્રવાહો (સમૂહ 13 ના સંદર્ભમાં)

• આયનીકરણ એન્થાલ્પી (IE):
  • પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી: આશરે 589.4 kJ/mol.
  • પ્રવાહ: જ્યારે આયનીકરણ એન્થાલ્પી સામાન્ય રીતે પરમાણુ કદમાં વધારો અને શિલ્ડિંગને કારણે સમૂહમાં નીચે જતાં ઘટે છે, ત્યારે થેલિયમ ઇન્ડિયમ કરતાં સહેજ વધુ પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી દર્શાવે છે. આ અસામાન્ય વર્તન નિષ્ક્રિય યુગલ અસર અને મધ્યવર્તી 4f અને 5d ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા નબળી શિલ્ડિંગને કારણે થાય છે, જે 6s ઇલેક્ટ્રોન પર ન્યુક્લિયસ દ્વારા વધુ મજબૂત આકર્ષણ તરફ દોરી જાય છે.
• વિદ્યુતઋણતા:
  • પોલિંગ સ્કેલ: આશરે 1.62.
  • પ્રવાહ: વિદ્યુતઋણતા સામાન્ય રીતે સમૂહમાં નીચે જતાં ઘટે છે. જોકે, ઉપર જણાવેલ પરિબળો (નબળી શિલ્ડિંગ, લેન્થેનાઇડ અને આપેક્ષિક અસરોથી વધેલો અસરકારક ન્યુક્લિયર ચાર્જ) ને કારણે, થેલિયમની વિદ્યુતઋણતા ઇન્ડિયમ કરતાં વધારે છે, જેના કારણે તે અપેક્ષા મુજબ ઓછું ઇલેક્ટ્રોપોઝિટિવ બને છે.
• ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી:
  • મૂલ્ય: આશરે -19 kJ/mol.
  • પ્રવાહ: ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પીના મૂલ્યો સામાન્ય રીતે સમૂહમાં નીચે જતાં ઓછા નકારાત્મક (અથવા વધુ હકારાત્મક) બને છે કારણ કે પરમાણુ કદ વધે છે અને ઉમેરાયેલ ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસથી વધુ દૂર હોય છે. થેલિયમ પ્રમાણમાં ઓછી (ઓછી નકારાત્મક) ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ધરાવે છે, જે વધારાના ઇલેક્ટ્રોનને સ્વીકારવાની નબળી વૃત્તિ દર્શાવે છે.
• પરમાણુ ત્રિજ્યા:
  • પ્રવાહ: અગાઉ ઉલ્લેખ કર્યો તેમ, પરમાણુ ત્રિજ્યા સામાન્ય રીતે સમૂહમાં નીચે જતાં વધે છે. જ્યારે થેલિયમ ઇન્ડિયમ કરતાં મોટું છે, ત્યારે લેન્થેનાઇડ સંકોચન અને આપેક્ષિક અસરો ને કારણે અપેક્ષા મુજબનો વધારો ઓછો સ્પષ્ટ છે, જે સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન પર અસરકારક ન્યુક્લિયર ચાર્જમાં વધારો કરે છે.

મુખ્ય ભૌતિક ગુણધર્મો

• ઘનતા: 11.85 g/cm³ (20 °C પર). તે સૌથી ગીચ સામાન્ય તત્વોમાંનું એક છે.
• ઓરડાના તાપમાને અવસ્થા: ઘન.
• રંગ: તાજું કાપવામાં આવે ત્યારે ચાંદી-સફેદ, ચમકદાર ધાતુ. તે હવાના સંપર્કમાં આવતા થેલિયમ ઓક્સાઇડના નિર્માણને કારણે ઝડપથી ઝાંખું પડી જાય છે અને વાદળી-ગ્રે રંગનું બને છે.
• ગલનબિંદુ (MP): 304 °C. ધાતુ માટે તેનું ગલનબિંદુ પ્રમાણમાં ઓછું છે.
• ઉત્કલનબિંદુ (BP): 1473 °C.