इरिडियम को समझना: एक परमाणु परिप्रेक्ष्य
इरिडियम, जिसे Ir से दर्शाया जाता है, एक रासायनिक तत्व है जिसका परमाणु क्रमांक 77 है। यह प्लेटिनम समूह की एक सघन, बहुत कठोर, भंगुर, चांदी-सफेद संक्रमण धातु है। उच्च तापमान पर भी संक्षारण के प्रति अपनी अत्यधिक प्रतिरोधक क्षमता के लिए जाना जाने वाला, इरिडियम स्वाभाविक रूप से पाए जाने वाले सबसे सघन तत्वों में से एक है। इसके गुण इसे विशिष्ट अनुप्रयोगों में मूल्यवान बनाते हैं, जिनमें से कुछ वैश्विक स्तर पर, भारत सहित विभिन्न उन्नत उद्योगों के लिए प्रासंगिक हैं।
इरिडियम की परमाणु संरचना
इरिडियम की परमाणु संरचना को इसके घटक उप-परमाणु कणों और उनकी व्यवस्था की जांच करके समझा जा सकता है।
प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन
- प्रोटॉन: किसी तत्व का परमाणु क्रमांक (Z) उसके नाभिक में प्रोटॉन की संख्या को परिभाषित करता है। इरिडियम के लिए, परमाणु क्रमांक 77 है। इसलिए, एक इरिडियम परमाणु में 77 प्रोटॉन होते हैं।
- इलेक्ट्रॉन: एक तटस्थ परमाणु में, नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है। इस प्रकार, एक तटस्थ इरिडियम परमाणु में 77 इलेक्ट्रॉन होते हैं।
- न्यूट्रॉन: एक परमाणु में न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न हो सकती है, जिससे तत्व के विभिन्न समस्थानिक बनते हैं। एक समस्थानिक का द्रव्यमान संख्या (A) नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या को दर्शाता है (A = प्रोटॉन + न्यूट्रॉन)। इरिडियम के सबसे सामान्य समस्थानिक, इरिडियम-192 के लिए, द्रव्यमान संख्या 192 है। न्यूट्रॉन की संख्या = द्रव्यमान संख्या - परमाणु क्रमांक न्यूट्रॉन की संख्या = 192 - 77 = 115 न्यूट्रॉन (इरिडियम-192 के लिए)। प्राकृतिक इरिडियम दो स्थिर समस्थानिकों, इरिडियम-191 और इरिडियम-193 का मिश्रण है। Ir-191 के लिए न्यूट्रॉन की संख्या 114 होगी और Ir-193 के लिए 116 होगी।
इलेक्ट्रॉन विन्यास
इलेक्ट्रॉन विन्यास एक परमाणु या अणु के इलेक्ट्रॉनों के परमाणु कक्षकों में वितरण का वर्णन करता है। इरिडियम (Z=77) के लिए, इलेक्ट्रॉन विन्यास औफबाउ सिद्धांत, हुंड के नियम और पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करता है।
इरिडियम का पूर्ण इलेक्ट्रॉन विन्यास है: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2 4d^{10} 5p^6 6s^2 4f^{14} 5d^7$
सरलता के लिए उत्कृष्ट गैस संकेतन का उपयोग करते हुए, पिछली उत्कृष्ट गैस ज़ेनॉन (Xe) है, जिसका परमाणु क्रमांक 54 है। ज़ेनॉन का इलेक्ट्रॉन विन्यास $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2 4d^{10} 5p^6$ है।
इसलिए, इरिडियम का संघनित इलेक्ट्रॉन विन्यास है: $[Xe] 4f^{14} 5d^7 6s^2$
यह विन्यास इंगित करता है कि ज़ेनॉन के स्थिर इलेक्ट्रॉन कोर के बाद, 4f उपकोश में 14 इलेक्ट्रॉन, 5d उपकोश में 7 इलेक्ट्रॉन और 6s उपकोश में 2 इलेक्ट्रॉन हैं। 4f उपकोश, जो f-ब्लॉक तत्वों से संबंधित है, इरिडियम जैसी संक्रमण धातुओं में 5d उपकोश से पहले भरा जाता है।
संयोजकता इलेक्ट्रॉन
संयोजकता इलेक्ट्रॉन वे इलेक्ट्रॉन होते हैं जो एक परमाणु के सबसे बाहरी कोश में स्थित होते हैं और रासायनिक बंध में भाग लेते हैं। इरिडियम जैसी संक्रमण धातुओं के लिए, संयोजकता इलेक्ट्रॉनों में आमतौर पर सबसे बाहरी s उपकोश के इलेक्ट्रॉन और अंतिम से पहले वाले कोश के आंशिक रूप से भरे हुए d उपकोश के इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं।
इरिडियम के इलेक्ट्रॉन विन्यास, $[Xe] 4f^{14} 5d^7 6s^2$ से:
- सबसे बाहरी कोश 6वां कोश है, जिसमें $6s^2$ इलेक्ट्रॉन होते हैं।
- 5d उपकोश, हालांकि सबसे बाहरी मुख्य ऊर्जा स्तर नहीं है, आंशिक रूप से भरा हुआ है ($5d^7$) और ये इलेक्ट्रॉन बंधन में भाग ले सकते हैं, जो संक्रमण धातुओं की एक विशिष्ट विशेषता है।
- 4f उपकोश पूरी तरह से भरा हुआ है ($4f^{14}$) और इसे आमतौर पर कोर इलेक्ट्रॉनों का हिस्सा माना जाता है, जो इसकी गहरी पैठ और परिरक्षण प्रभाव के कारण रासायनिक प्रतिक्रियाओं में आमतौर पर भाग नहीं लेते हैं।
इस प्रकार, इरिडियम के लिए संयोजकता इलेक्ट्रॉन $6s^2$ इलेक्ट्रॉन और $5d^7$ इलेक्ट्रॉन हैं। संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या = 2 (6s से) + 7 (5d से) = 9 संयोजकता इलेक्ट्रॉन। इरिडियम विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करता है, जिसमें अक्सर +3 और +4 शामिल होते हैं, जो बंधन में इसके 5d और 6s इलेक्ट्रॉनों की भागीदारी के अनुरूप है।