कैडमियम (Cd) - परमाणु संरचना और गुणधर्म

कैडमियम (Cd) - परमाणु संरचना और गुणधर्म

कैडमियम (Cd) आवर्त सारणी के समूह 12 से संबंधित एक नरम, चाँदी-सफेद, आघातवर्धनीय और तन्य धातु है। इसे अक्सर समान गुणों, जिसमें एक पूर्ण d-उपकोश भी शामिल है, के कारण जिंक और मर्करी के साथ समूहित किया जाता है।

1. परमाणु मॉडल विवरण

कैडमियम निम्नलिखित परमाणु मापदंडों द्वारा अभिलक्षित होता है:

• परमाणु क्रमांक (Z): 48
  • यह नाभिक में 48 प्रोटॉन और एक उदासीन कैडमियम परमाणु में 48 इलेक्ट्रॉन इंगित करता है।
• औसत परमाणु द्रव्यमान: 112.41 u
• न्यूट्रॉन: सबसे प्रचुर समस्थानिक, कैडमियम-114 ($^\{114\}$Cd), में 66 न्यूट्रॉन (114 - 48) होते हैं। अन्य सामान्य समस्थानिकों में $^\{112\}$Cd (64 न्यूट्रॉन) और $^\{110\}$Cd (62 न्यूट्रॉन) शामिल हैं।
• परमाणु त्रिज्या (सहसंयोजक): लगभग 161 pm
• आयनिक त्रिज्या (Cd²⁺): 95 pm (समन्वय संख्या 6 के लिए)

2. इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और कोश आरेख

कैडमियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इसके रासायनिक व्यवहार को निर्धारित करता है।

• मूल अवस्था इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: [Kr] 4d¹⁰ 5s²
  • यह विन्यास एक पूरी तरह से भरे हुए 4d उपकोश और एक पूरी तरह से भरे हुए 5s उपकोश को दर्शाता है। यह स्थिर विन्यास विशिष्ट संक्रमण धातुओं की तुलना में इसकी अपेक्षाकृत अक्रिय प्रकृति में योगदान देता है, और +2 ऑक्सीकरण अवस्था बनाने की इसकी प्राथमिकता में भी।
• कक्षीय आरेख निरूपण (पाठ्य व्याख्या):
  • आंतरिक कोर ([Kr]) क्रिप्टन (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶) के विन्यास को दर्शाता है।
  • क्रिप्टन कोर के बाद, 4d उपकोश 10 इलेक्ट्रॉनों से पूरी तरह भरा होता है।
  • अंततः, 5s उपकोश में 2 इलेक्ट्रॉन होते हैं।
• कोश-वार इलेक्ट्रॉन वितरण:
  • K-कोश (n=1): 2 इलेक्ट्रॉन (1s²)
  • L-कोश (n=2): 8 इलेक्ट्रॉन (2s² 2p⁶)
  • M-कोश (n=3): 18 इलेक्ट्रॉन (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
  • N-कोश (n=4): 18 इलेक्ट्रॉन (4s² 4p⁶ 4d¹⁰)
  • O-कोश (n=5): 2 इलेक्ट्रॉन (5s²)

3. आवर्ती प्रवृत्तियाँ

कैडमियम अपने समूह और आवर्त के भीतर विशिष्ट आवर्ती प्रवृत्तियों को प्रदर्शित करता है:

• आयनीकरण एन्थैल्पी (kJ/mol):
  • प्रथम आयनीकरण एन्थैल्पी (IE₁): 867.8 kJ/mol
  • द्वितीय आयनीकरण एन्थैल्पी (IE₂): 1631.4 kJ/mol
  • प्रवृत्ति: कैडमियम की प्रथम आयनीकरण एन्थैल्पी जिंक (Zn, 906.4 kJ/mol) की तुलना में अधिक होती है, क्योंकि भरे हुए 4d उपकोश इलेक्ट्रॉनों के खराब परिरक्षण प्रभाव के कारण 5s संयोजी इलेक्ट्रॉनों द्वारा अधिक प्रभावी नाभिकीय आवेश का अनुभव किया जाता है। लैंथेनाइड संकुचन के कारण यह प्रवृत्ति मर्करी (Hg, 1007.1 kJ/mol) के लिए उलट जाती है।
• विद्युत ऋणात्मकता (पॉलिंग पैमाना): 1.69
  • प्रवृत्ति: विद्युत ऋणात्मकता आमतौर पर समूह 12 में जिंक से कैडमियम तक घटती जाती है।
• इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी: कैडमियम में बहुत कम धनात्मक या लगभग शून्य इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी होती है (उदाहरण के लिए, लगभग +32 kJ/mol)।
  • प्रवृत्ति: अन्य धातुओं की तरह, कैडमियम आमतौर पर आसानी से इलेक्ट्रॉन स्वीकार नहीं करता है, जो इसके धात्विक गुण और इलेक्ट्रॉन खोने की प्रवृत्ति को दर्शाता है।
• परमाणु त्रिज्या: 161 pm (सहसंयोजक त्रिज्या)
  • प्रवृत्ति: परमाणु त्रिज्या एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन कोश के जुड़ने के कारण जिंक (139 pm) से कैडमियम (161 pm) तक बढ़ती है। हालांकि, लैंथेनाइड संकुचन प्रभाव के कारण यह मर्करी (157 pm) के लिए थोड़ा घट जाती है या समान रहती है।

4. प्रमुख भौतिक गुणधर्म

कैडमियम में निम्नलिखित उल्लेखनीय भौतिक विशेषताएँ होती हैं:

• घनत्व: 8.65 g/cm³ (20°C पर)
• कमरे के तापमान पर अवस्था: ठोस
• रंग: नीले रंग की आभा के साथ चाँदी-सफेद, चमकदार
• गलनांक: 321.07 °C (594.22 K)
• क्वथनांक: 767 °C (1040 K)
• समूह: 12
• आवर्त: 5
• ब्लॉक: d-ब्लॉक