थूलियम का परिचय
थूलियम, जिसे Tm से दर्शाया जाता है, एक रासायनिक तत्व है जिसका परमाणु क्रमांक 69 है। इसे लैंथेनाइड के रूप में वर्गीकृत किया गया है, जो अक्सर दुर्लभ मृदा धातुओं के रूप में संदर्भित तत्वों का एक समूह है। “दुर्लभ मृदा” नाम के बावजूद, ये तत्व पृथ्वी की पपड़ी में असाधारण रूप से दुर्लभ नहीं हैं, बल्कि वे आमतौर पर बिखरे हुए होते हैं और केंद्रित निक्षेपों में नहीं पाए जाते हैं, जिससे उनका निष्कर्षण चुनौतीपूर्ण और महंगा हो जाता है। थूलियम लैंथेनाइड्स में दूसरा सबसे कम प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। भारत में, दुर्लभ मृदा तत्व, जिनमें थूलियम के निशान भी शामिल हैं, मोनज़ाइट रेत में पाए जा सकते हैं, विशेष रूप से केरल, ओडिशा और आंध्र प्रदेश जैसे तटीय क्षेत्रों में, जो विभिन्न तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए इन रणनीतिक खनिजों के महत्वपूर्ण स्रोत हैं।
थूलियम की परमाणु संरचना
थूलियम की परमाणु संरचना को इसके मूलभूत उपपरमाण्विक कणों: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों की जांच करके समझा जा सकता है।
प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या
- परमाणु क्रमांक (Z): किसी तत्व का परमाणु क्रमांक उसके परमाणुओं के नाभिक में प्रोटॉन की संख्या को परिभाषित करता है। थूलियम (Tm) के लिए, परमाणु क्रमांक 69 है।
- इसलिए, एक थूलियम परमाणु में 69 प्रोटॉन होते हैं।
- इलेक्ट्रॉनों की संख्या: एक उदासीन परमाणु में, विद्युत उदासीनता बनाए रखने के लिए इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉनों की संख्या के बराबर होती है।
- इस प्रकार, एक उदासीन थूलियम परमाणु में 69 इलेक्ट्रॉन होते हैं।
- द्रव्यमान संख्या (A): थूलियम का सबसे स्थिर और प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला समस्थानिक थूलियम-169 ($^{169}$Tm) है, जिसकी द्रव्यमान संख्या 169 है। द्रव्यमान संख्या नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या को दर्शाती है।
- न्यूट्रॉन की संख्या: न्यूट्रॉन की संख्या की गणना परमाणु क्रमांक (प्रोटॉन की संख्या) को द्रव्यमान संख्या से घटाकर की जा सकती है।
- न्यूट्रॉन की संख्या = द्रव्यमान संख्या - परमाणु क्रमांक
- न्यूट्रॉन की संख्या = 169 - 69 = 100 न्यूट्रॉन।
इलेक्ट्रॉन विन्यास
इलेक्ट्रॉन विन्यास एक परमाणु के परमाण्विक कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों के वितरण का वर्णन करता है। 69 इलेक्ट्रॉनों वाले थूलियम (Tm) के लिए, इलेक्ट्रॉन विन्यास को नोबल गैस संकेतन का उपयोग करके लिखा जा सकता है, जो क्सीनन (Xe) से शुरू होता है, जिसमें 54 इलेक्ट्रॉन होते हैं।
थूलियम का इलेक्ट्रॉन विन्यास है:
[Xe] 4f¹³ 6s²
यह विन्यास इंगित करता है:
- [Xe]: नोबल गैस क्सीनन के इलेक्ट्रॉन विन्यास का प्रतिनिधित्व करता है, जिसमें 54 आंतरिक-शेल इलेक्ट्रॉन होते हैं (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶)।
- 4f¹³: क्सीनन कोर के बाद, 13 इलेक्ट्रॉन 4f उपकोश में होते हैं। 4f उपकोश अधिकतम 14 इलेक्ट्रॉनों को रख सकता है।
- 6s²: दो इलेक्ट्रॉन 6s उपकोश में होते हैं, जो सबसे बाहरी मुख्य ऊर्जा स्तर है।
संयोजकता इलेक्ट्रॉन
संयोजकता इलेक्ट्रॉन वे इलेक्ट्रॉन होते हैं जो एक परमाणु के सबसे बाहरी कोश में स्थित होते हैं। ये वे इलेक्ट्रॉन होते हैं जो मुख्य रूप से रासायनिक बंधन में शामिल होते हैं और किसी तत्व के रासायनिक गुणों को निर्धारित करते हैं।
थूलियम के लिए, सबसे बाहरी मुख्य ऊर्जा स्तर 6वाँ कोश है, जिसमें 6s इलेक्ट्रॉन होते हैं। 4f इलेक्ट्रॉन, हालांकि भरे हुए होते हैं, 5s, 5p, और 6s इलेक्ट्रॉनों द्वारा उनकी परिरक्षण (shielding) के कारण बड़े पैमाने पर आंतरिक-शेल इलेक्ट्रॉन माने जाते हैं।
इसलिए, उच्च विद्यालय रसायन विज्ञान और सामान्य रासायनिक अभिक्रियाशीलता को समझने के उद्देश्य से, 6s उपकोश में 2 इलेक्ट्रॉन को आमतौर पर थूलियम के संयोजकता इलेक्ट्रॉन माना जाता है। जबकि थूलियम आमतौर पर +3 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है (जिसमें दो 6s इलेक्ट्रॉनों के अतिरिक्त एक 4f इलेक्ट्रॉन की भागीदारी निहित है), 6s इलेक्ट्रॉन रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए सबसे आसानी से उपलब्ध होते हैं।