Platinum (Pt) - परमाणु संरचना

प्लैटिनम की परमाणु संरचना को समझना

प्लैटिनम (प्रतीक: Pt), एक बहुमूल्य, सघन, आघातवर्धनीय और तन्य संक्रमण धातु है, जो अपने उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध और उच्च गलनांक के लिए प्रसिद्ध है। यह एक अत्यधिक मूल्यवान तत्व है जिसके विविध अनुप्रयोग हैं, वाहनों में उत्प्रेरक कन्वर्टर से लेकर बढ़िया आभूषणों तक।

मौलिक कण: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन

किसी भी तत्व की परमाणु संरचना उसमें मौजूद उपपरमाण्विक कणों की संख्या से परिभाषित होती है। प्लैटिनम के लिए:

• परमाणु संख्या (Z): प्लैटिनम की परमाणु संख्या 78 है। यह संख्या सीधे प्लैटिनम परमाणु के नाभिक के भीतर प्रोटॉन की संख्या को दर्शाती है।
  • प्रोटॉन की संख्या: 78
• एक उदासीन परमाणु में, नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है।
  • इलेक्ट्रॉनों की संख्या: 78
• द्रव्यमान संख्या (A): प्लैटिनम के सबसे आम समस्थानिक की द्रव्यमान संख्या लगभग 195 है। द्रव्यमान संख्या नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या को दर्शाती है।
  • न्यूट्रॉन की संख्या: न्यूट्रॉन की संख्या निर्धारित करने के लिए, परमाणु संख्या को द्रव्यमान संख्या (A - Z) से घटाया जाता है। सामान्य समस्थानिक के लिए, 195 - 78 = 117।
    • न्यूट्रॉन की संख्या: लगभग 117 (यह संख्या प्लैटिनम के विभिन्न समस्थानिकों के लिए थोड़ी भिन्न हो सकती है, लेकिन 117 सबसे प्रचुर समस्थानिक की विशेषता है)।

प्लैटिनम का इलेक्ट्रॉन विन्यास

इलेक्ट्रॉन विन्यास परमाणु या आणविक ऑर्बिटलों में एक परमाणु या अणु के इलेक्ट्रॉनों के वितरण का वर्णन करता है। प्लैटिनम (Z=78) के लिए, इलेक्ट्रॉनों का भरना आमतौर पर औफबाऊ सिद्धांत, हुंड के नियम और पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करता है, लेकिन संक्रमण धातुओं में बढ़ी हुई स्थिरता के लिए अक्सर एक उल्लेखनीय अपवाद देखा जाता है।

प्लैटिनम का मूल अवस्था इलेक्ट्रॉन विन्यास है:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s¹ 4f¹⁴ 5d⁹

इसे एक संक्षिप्त रूप में लिखा जा सकता है, जिसमें उत्कृष्ट गैस क्सीनन (Xe) का उपयोग किया गया है जिसके 54 इलेक्ट्रॉन हैं ($[Xe] = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶$):

[Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹

विन्यास की व्याख्या:

औफबाऊ सिद्धांत के सख्त पालन के आधार पर अपेक्षित विन्यास [Xe] 4f¹⁴ 5d⁸ 6s² हो सकता है। हालांकि, प्लैटिनम इस सख्त भरने के क्रम में एक अपवाद दिखाता है। 6s ऑर्बिटल से एक इलेक्ट्रॉन 5d ऑर्बिटल में प्रोन्नत हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप 5d⁸ 6s² के बजाय 5d⁹ 6s¹ की व्यवस्था होती है। यह घटना इसलिए होती है क्योंकि इलेक्ट्रॉन विन्यास जो पूरी तरह से भरे होने (जैसे d⁹, स्थिर d¹⁰ विन्यास तक पहुँचने के लिए केवल एक और इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता) या आधे भरे हुए (d⁵) के करीब होते हैं, अक्सर अतिरिक्त स्थिरता प्राप्त करते हैं। प्लैटिनम के मामले में, 5d⁹ विन्यास, 6s ऑर्बिटल पर सापेक्षतावादी प्रभावों के साथ, 5d⁸ 6s² की तुलना में 5d⁹ 6s¹ को अधिक ऊर्जावान रूप से अनुकूल और स्थिर मूल अवस्था विन्यास बनाता है।

संयोजकता इलेक्ट्रॉन

संयोजकता इलेक्ट्रॉन एक परमाणु के सबसे बाहरी कोश में स्थित इलेक्ट्रॉन होते हैं। प्लैटिनम जैसी संक्रमण धातुओं के लिए, संयोजकता इलेक्ट्रॉनों में आमतौर पर सबसे बाहरी s-उपकोश और अक्सर उप-अंतिम (n-1) d-उपकोश में इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं, क्योंकि ये सीधे रासायनिक बंधन में शामिल होते हैं।

इलेक्ट्रॉन विन्यास [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹ से:

• सबसे बाहरी मुख्य ऊर्जा स्तर n=6 है, जिसमें 6s ऑर्बिटल में 1 इलेक्ट्रॉन है।
• 5d उपकोश, हालांकि n=5 कोश (उप-अंतिम) का हिस्सा है, 9 इलेक्ट्रॉनों से अधूरा भरा है और रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता में महत्वपूर्ण योगदान देता है।

इसलिए, प्लैटिनम के संयोजकता इलेक्ट्रॉन 6s¹ इलेक्ट्रॉन और 5d⁹ इलेक्ट्रॉन माने जाते हैं। यह प्लैटिनम को कुल 10 संयोजकता इलेक्ट्रॉन (6s से 1 + 5d से 9) देता है। ये इलेक्ट्रॉन रासायनिक बंधन बनाने और प्लैटिनम के विशिष्ट गुणों को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जैसे कि विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाएँ (आमतौर पर +2 और +4) बनाने की इसकी क्षमता।

प्लैटिनम की निष्क्रियता और उत्प्रेरक गुण इसकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना के कारण हैं, जो इसे भारत भर में वाहनों में हानिकारक उत्सर्जन को कम करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरक कन्वर्टर जैसे औद्योगिक अनुप्रयोगों में अमूल्य बनाता है। यह अपनी दुर्लभता और चमकदार उपस्थिति के कारण भारतीय आभूषण बाजार में भी अत्यधिक मूल्यवान है।