टंगस्टन की परमाणु संरचना को समझना
टंगस्टन (W) एक आकर्षक तत्व है जिसमें अद्वितीय गुण हैं, विशेष रूप से इसका असाधारण उच्च गलनांक, जो इसे कई औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण बनाता है। भारत में, जबकि महत्वपूर्ण खनन सक्रिय नहीं है, ऐतिहासिक निक्षेप मौजूद हैं, जैसे राजस्थान के डेगाना में। टंगस्टन का उपयोग तापदीप्त बल्ब के फिलामेंट, वेल्डिंग इलेक्ट्रोड और काटने के उपकरणों के लिए विशेष मिश्र धातुओं जैसे रोजमर्रा की वस्तुओं में होता है।
टंगस्टन परमाणु में मौलिक कण
किसी तत्व के प्रत्येक परमाणु को उसकी परमाणु संख्या (Z) द्वारा परिभाषित किया जाता है, जो उसके नाभिक में प्रोटॉन की संख्या को दर्शाता है। टंगस्टन की परमाणु संख्या 74 है।
- प्रोटॉन: एक उदासीन टंगस्टन परमाणु के लिए, प्रोटॉन की संख्या 74 होती है। ये धनावेशित कण नाभिक में रहते हैं।
- इलेक्ट्रॉन: एक उदासीन परमाणु में, आवेश को संतुलित करने के लिए इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है। इस प्रकार, एक उदासीन टंगस्टन परमाणु में 74 इलेक्ट्रॉन होते हैं। ये ऋणावेशित कण विशिष्ट ऊर्जा कोशों में नाभिक के चारों ओर परिक्रमा करते हैं।
- न्यूट्रॉन: किसी तत्व के समस्थानिकों में न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न हो सकती है। टंगस्टन का सबसे प्रचुर समस्थानिक टंगस्टन-184 ($^{184}$W) है, जिसकी परमाणु द्रव्यमान संख्या 184 है। न्यूट्रॉन की संख्या की गणना परमाणु संख्या (प्रोटॉन) को द्रव्यमान संख्या में से घटाकर की जाती है: न्यूट्रॉन = द्रव्यमान संख्या - परमाणु संख्या न्यूट्रॉन = 184 - 74 = 110 टंगस्टन के अन्य प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले समस्थानिकों में न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न होगी, उदाहरण के लिए, टंगस्टन-182 में 108 न्यूट्रॉन होते हैं, और टंगस्टन-186 में 112 न्यूट्रॉन होते हैं।
टंगस्टन का इलेक्ट्रॉन विन्यास
इलेक्ट्रॉन विन्यास एक परमाणु के परमाणु कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था का वर्णन करता है। टंगस्टन (Z=74) के लिए, निम्नतम अवस्था का इलेक्ट्रॉन विन्यास दो तरीकों से लिखा जा सकता है: पूर्ण संकेतन या संक्षिप्त उत्कृष्ट गैस संकेतन।
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पूर्ण इलेक्ट्रॉन विन्यास: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d⁴ 6s²
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संक्षिप्त उत्कृष्ट गैस विन्यास: यह संकेतन कोर इलेक्ट्रॉनों को दर्शाने के लिए पूर्ववर्ती उत्कृष्ट गैस के प्रतीक का उपयोग करता है। टंगस्टन से पहले आने वाली उत्कृष्ट गैस क्सीनन (Xe) है, जिसकी परमाणु संख्या 54 है। इसका विन्यास 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ है। इसलिए, टंगस्टन का संक्षिप्त विन्यास है: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s²
यह विन्यास दर्शाता है कि क्सीनन के स्थिर इलेक्ट्रॉन कोश के बाद, 4f उपकोश में 14 इलेक्ट्रॉन, 5d उपकोश में 4 इलेक्ट्रॉन और 6s उपकोश में 2 इलेक्ट्रॉन हैं। 4f उपकोश पूर्णतः भरा हुआ है, जबकि 5d और 6s उपकोश आंशिक रूप से भरे हुए हैं।
टंगस्टन में संयोजी इलेक्ट्रॉन
संयोजी इलेक्ट्रॉन परमाणु के सबसे बाहरी कोश में और आंशिक रूप से भरे हुए आंतरिक कोशों में वे इलेक्ट्रॉन होते हैं जो रासायनिक बंधन में भाग लेते हैं। टंगस्टन जैसी संक्रमण धातुओं के लिए, सबसे बाहरी ‘s’ इलेक्ट्रॉन और आंशिक रूप से भरे हुए (n-1)d उपकोश (जहां n सबसे बाहरी कोश की मुख्य क्वांटम संख्या है) में इलेक्ट्रॉन दोनों को संयोजी इलेक्ट्रॉन माना जाता है।
टंगस्टन के लिए:
- सबसे बड़ी मुख्य क्वांटम संख्या n=6 है, जिसमें 6s² इलेक्ट्रॉन होते हैं।
- 5d उपकोश, एक आंतरिक कोश (n-1 = 5), 5d⁴ इलेक्ट्रॉनों से आंशिक रूप से भरा हुआ है।
इसलिए, टंगस्टन में 6 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं (6s से 2 और 5d से 4)। ये इलेक्ट्रॉन मुख्य रूप से रासायनिक बंधन बनाने और टंगस्टन की रासायनिक अभिक्रियाशीलता और ऑक्सीकरण अवस्थाओं, जैसे इसकी सामान्य +6 ऑक्सीकरण अवस्था, को निर्धारित करने में शामिल होते हैं।