कैडमियम (Cd) का परिचय
कैडमियम, जिसका रासायनिक प्रतीक Cd है, एक नरम, चांदी-सफेद, तन्य और आघातवर्धनीय संक्रमण धातु है। यह आवर्त सारणी के समूह 12 और आवर्त 5 में स्थित है। हालांकि यह कुछ अन्य धातुओं जितना व्यापक रूप से ज्ञात नहीं है, कैडमियम एक महत्वपूर्ण तत्व है, हालांकि इसे इसकी विषाक्तता के लिए जाना जाता है। भारत में, कैडमियम मुख्य रूप से जस्ता अयस्कों के शोधन के दौरान एक उप-उत्पाद के रूप में प्राप्त होता है, उदाहरण के लिए, हिंदुस्तान जिंक जैसे ऑपरेशनों से, जो जस्ता-सीसा निक्षेपों को संसाधित करता है।
कैडमियम के मूलभूत परमाणु कण
कैडमियम की परमाणु संरचना को इसके घटक उपपरमाण्विक कणों: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों की जांच करके समझा जा सकता है।
परमाणु संख्या और प्रोटॉन
कैडमियम की परमाणु संख्या (Z) 48 है। परमाणु संख्या सीधे एक परमाणु के नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या से मेल खाती है। इसलिए, एक उदासीन कैडमियम परमाणु में 48 प्रोटॉन होते हैं। प्रोटॉन पर धनात्मक विद्युत आवेश होता है।
इलेक्ट्रॉन
एक उदासीन परमाणु में, विद्युत उदासीनता बनाए रखने के लिए इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉनों की संख्या के बराबर होती है। चूंकि कैडमियम में 48 प्रोटॉन होते हैं, एक उदासीन कैडमियम परमाणु में 48 इलेक्ट्रॉन होते हैं। इलेक्ट्रॉनों पर ऋणात्मक विद्युत आवेश होता है और वे नाभिक के चारों ओर विशिष्ट ऊर्जा स्तरों या कोशों में रहते हैं।
न्यूट्रॉन
एक परमाणु में न्यूट्रॉनों की संख्या भिन्न हो सकती है, जिससे एक तत्व के विभिन्न समस्थानिक बनते हैं। द्रव्यमान संख्या (A) नाभिक में प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों की कुल संख्या को दर्शाती है। कैडमियम का सबसे प्रचुर समस्थानिक कैडमियम-114 ($^{114}$Cd) है।
न्यूट्रॉनों की संख्या की गणना करने के लिए: न्यूट्रॉनों की संख्या = द्रव्यमान संख्या (A) - परमाणु संख्या (Z) न्यूट्रॉनों की संख्या = 114 - 48 = 66 न्यूट्रॉन
इसलिए, सबसे सामान्य कैडमियम परमाणु में 48 प्रोटॉन, 48 इलेक्ट्रॉन और 66 न्यूट्रॉन होते हैं।
कैडमियम का इलेक्ट्रॉन विन्यास
इलेक्ट्रॉन विन्यास एक परमाणु के परमाणु कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था का वर्णन करता है। कैडमियम (Z=48) के लिए, इलेक्ट्रॉन औफबाऊ सिद्धांत, हुंड के नियम और पाउली अपवर्जन सिद्धांत के अनुसार कक्षकों को भरते हैं।
कैडमियम का पूर्ण इलेक्ट्रॉन विन्यास है: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰
एक अधिक संघनित रूप, उत्कृष्ट गैस विन्यास का उपयोग करते हुए, कोर इलेक्ट्रॉनों को पिछली उत्कृष्ट गैस के प्रतीक से बदल देता है। कैडमियम के लिए, पिछली उत्कृष्ट गैस क्रिप्टन (Kr) है, जिसकी परमाणु संख्या 36 है। इसका विन्यास 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ है।
इस प्रकार, कैडमियम का उत्कृष्ट गैस इलेक्ट्रॉन विन्यास है: [Kr] 4d¹⁰ 5s²
यह विन्यास दर्शाता है कि क्रिप्टन कोर के बाद, 4d उपकोश में 10 इलेक्ट्रॉन और 5s उपकोश में 2 इलेक्ट्रॉन हैं। 4d उपकोश पूरी तरह से भरा हुआ है, जो इन आंतरिक d-इलेक्ट्रॉनों के लिए एक स्थिर व्यवस्था को इंगित करता है।
कैडमियम के संयोजी इलेक्ट्रॉन
संयोजी इलेक्ट्रॉन एक परमाणु के सबसे बाहरी कोश में स्थित इलेक्ट्रॉन होते हैं। ये इलेक्ट्रॉन मुख्य रूप से रासायनिक बंधों में शामिल होते हैं और एक तत्व के रासायनिक गुणों को निर्धारित करते हैं।
इलेक्ट्रॉन विन्यास [Kr] 4d¹⁰ 5s² से, सबसे बाहरी मुख्य ऊर्जा स्तर (कोश) n=5 है। इस कोश में इलेक्ट्रॉन 5s² इलेक्ट्रॉन हैं।
इसलिए, कैडमियम में 2 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। ये दो 5s इलेक्ट्रॉन अपेक्षाकृत आसानी से हटाए जा सकते हैं, जो बताता है कि कैडमियम आमतौर पर ऐसे यौगिक क्यों बनाता है जिनमें यह +2 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है। पूरी तरह से भरा हुआ 4d उपकोश Cd²⁺ आयन की स्थिरता में योगदान देता है।