થોરિયમ (Th) - પરમાણુ રચના અને ગુણધર્મો

પરમાણુ મોડેલની વિગતો

થોરિયમ (Th) એ પરમાણુ ક્રમાંક 90 ધરાવતો એક રેડિયોએક્ટિવ રાસાયણિક તત્વ છે.

પરમાણુ ક્રમાંક (Z)

થોરિયમનો પરમાણુ ક્રમાંક 90 છે. આ સૂચવે છે કે દરેક થોરિયમ પરમાણુના ન્યુક્લિયસમાં 90 પ્રોટોન હોય છે.

દળ ક્રમાંક (A)

થોરિયમનો સૌથી સ્થિર અને વિપુલ પ્રમાણમાં મળતો સમસ્થાનિક થોરિયમ-232 ($^\{232\}\text\{Th\}$) છે, જેનો દળ ક્રમાંક 232 છે.

પ્રોટોનની સંખ્યા

તટસ્થ થોરિયમ પરમાણુમાં, પ્રોટોનની સંખ્યા તેના પરમાણુ ક્રમાંક જેટલી હોય છે, જે 90 છે.

ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા

તટસ્થ થોરિયમ પરમાણુ માટે, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે, જે 90 છે.

ન્યુટ્રોનની સંખ્યા

સૌથી સામાન્ય સમસ્થાનિક, થોરિયમ-232 માટે: ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = દળ ક્રમાંક (A) - પરમાણુ ક્રમાંક (Z) = 232 - 90 = 142.

પરમાણુ કદ (પરમાણુ ત્રિજ્યા)

• પરમાણુ ત્રિજ્યા (પ્રાયોગિક): આશરે 179 pm (પિકોમીટર).
• ધાતુકીય ત્રિજ્યા: આશરે 180 pm.
• સહસંયોજક ત્રિજ્યા: આશરે 165 pm.

ઇલેક્ટ્રોન રચના અને કવચ આકૃતિ રજૂઆત

ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન રચના

થોરિયમ (Z=90) ની ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન રચના એ એક્ટિનાઇડ્સમાં અપવાદરૂપ છે, જે સામાન્ય રીતે નીચે મુજબ દર્શાવવામાં આવે છે:

• સંપૂર્ણ રચના: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^\{10\} 4p^6 5s^2 4d^\{10\} 5p^6 6s^2 4f^\{14\} 5d^\{10\} 6p^6 7s^2 6d^2$
• ઉમદા વાયુ સંક્ષિપ્ત રૂપ: $[\text\{Rn\}] 6d^2 7s^2$
  • નોંધ: જોકે થોરિયમ એક એક્ટિનાઇડ છે, તેની ભૂમિ અવસ્થા પરમાણુ રચનામાં કોઈ 5f ઇલેક્ટ્રોન હોતા નથી. 5f કક્ષકો પછીના એક્ટિનાઇડ્સમાં ભરાય છે.

કવચ આકૃતિ રજૂઆત (શાબ્દિક સમજૂતી)

તટસ્થ થોરિયમ પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોન સાત ઇલેક્ટ્રોન કવચ (K, L, M, N, O, P, Q) માં વિતરિત થયેલા હોય છે:

• K-કવચ (n=1): 2 ઇલેક્ટ્રોન ($1s^2$)
• L-કવચ (n=2): 8 ઇલેક્ટ્રોન ($2s^2 2p^6$)
• M-કવચ (n=3): 18 ઇલેક્ટ્રોન ($3s^2 3p^6 3d^\{10\}$)
• N-કવચ (n=4): 32 ઇલેક્ટ્રોન ($4s^2 4p^6 4d^\{10\} 4f^\{14\}$)
• O-કવચ (n=5): 18 ઇલેક્ટ્રોન ($5s^2 5p^6 5d^\{10\}$)
• P-કવચ (n=6): 10 ઇલેક્ટ્રોન ($6s^2 6p^6 6d^2$)
• Q-કવચ (n=7): 2 ઇલેક્ટ્રોન ($7s^2$) સૌથી બહારની કવચ (Q-કવચ) માં 2 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, અને અંતિમ કવચની નજીકની P-કવચમાં 10 ઇલેક્ટ્રોન (જેમાં $6d^2$ ઇલેક્ટ્રોન શામેલ છે) હોય છે.

આવર્ત વલણો

થોરિયમ એ એક્ટિનાઇડ શ્રેણીનું બીજું તત્વ છે, જે સમૂહ 3, આવર્ત 7 માં આવેલું છે.

આયનીકરણ એન્થાલ્પી

• પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી: 587 kJ/mol
• દ્વિતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પી: 1110 kJ/mol
• વલણ: એક્ટિનાઇડ્સ સામાન્ય રીતે પ્રમાણમાં ઓછી આયનીકરણ એન્થાલ્પી ધરાવે છે, જે દર્શાવે છે કે તેઓ સહેલાઈથી ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને ધન આયનો બનાવે છે, જે ધાતુઓની લાક્ષણિકતા છે. થોરિયમના મૂલ્યો તેના ધાતુકીય ગુણધર્મો સાથે સુસંગત છે.

વિદ્યુતઋણતા

• પોલિંગ સ્કેલ: 1.3
• વલણ: થોરિયમ પ્રમાણમાં ઓછી વિદ્યુતઋણતા ધરાવે છે, જે રાસાયણિક બંધમાં ઇલેક્ટ્રોનને આકર્ષિત કરવાની નબળી વૃત્તિ દર્શાવે છે. આ ઇલેક્ટ્રોપોઝિટિવ ધાતુ તત્વો માટે લાક્ષણિક છે.

ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી

• થોરિયમ, એક ધાતુ હોવાથી, સહેલાઈથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારતું નથી. તેની ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ધન અથવા શૂન્યની નજીક હોવાની અપેક્ષા છે, જે દર્શાવે છે કે તટસ્થ થોરિયમ પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરવા માટે ઊર્જાની જરૂર પડશે. ચોક્કસ પ્રાયોગિક મૂલ્યો દુર્લભ છે પરંતુ તેના ધાતુકીય સ્વભાવ સાથે સુસંગત છે.

પરમાણુ ત્રિજ્યા

• પરમાણુ ત્રિજ્યા (પ્રાયોગિક): 179 pm.
• વલણ: થોરિયમ એક્ટિનાઇડ્સમાં સૌથી મોટી પરમાણુ ત્રિજ્યા ધરાવતા તત્વોમાંનું એક છે, કારણ કે એક્ટિનાઇડ શ્રેણીમાં પરમાણુ ત્રિજ્યા સામાન્ય રીતે ઘટે છે (એક્ટિનાઇડ સંકોચન).

મુખ્ય ભૌતિક ગુણધર્મો

ઘનતા

• ઘનતા: 11.72 g/cm³ (20 °C તાપમાને)

STP પર અવસ્થા

• અવસ્થા: ઘન

રંગ

• રંગ: રૂપેરી-સફેદ ધાતુ, જે હવામાં ખુલ્લી મૂકતા થોરિયમ ડાયોક્સાઇડ ($\text\{ThO\}_2$) બનવાને કારણે કાળી પડી જાય છે.

ગલનબિંદુ

• ગલનબિંદુ: 1750 °C (2023 K, 3182 °F)

ઉત્કલનબિંદુ

• ઉત્કલનબિંદુ: 4788 °C (5061 K, 8650 °F)