Revision Guide • Class 10-12 / JEE / NEET
हैफनियम (Hf) - परमाणु संरचना और रासायनिक गुणधर्म
By Periodic Table India
CBSE / JEE Prep Notes
- Hafnium - Hf - Atomic Structure - Chemical Properties - JEE - NEET - Chemistry - Periodic Table
हैफनियम (Hf) के परमाणु मॉडल का विवरण
हैफनियम (Hf) एक संक्रमण धातु है जो आवर्त सारणी के समूह 4, आवर्त 6 में स्थित है।
- परमाणु संख्या (Z): 72
- नाभिक में 72 प्रोटॉन दर्शाता है।
- एक उदासीन हैफनियम परमाणु में 72 इलेक्ट्रॉन दर्शाता है।
- परमाणु द्रव्यमान: 178.49 u (एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाइयाँ)
- सबसे आम समस्थानिक हैफनियम-180 (¹⁸⁰Hf) है।
- न्यूट्रॉन की संख्या: समस्थानिक के साथ बदलती रहती है। सबसे प्रचुर समस्थानिक (¹⁸⁰Hf) के लिए, यह 180 - 72 = 108 न्यूट्रॉन है। न्यूट्रॉन की औसत संख्या लगभग 106.49 है।
- परमाणु त्रिज्या:
- धात्विक त्रिज्या: 156 pm
- सहसंयोजक त्रिज्या: 159 pm
इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और कोश आरेख
इलेक्ट्रॉनिक विन्यास
हैफनियम का मूल अवस्था इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है:
[Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s²
यह विन्यास इंगित करता है कि ज़ेनॉन (Xe) के समान कोर इलेक्ट्रॉनों के बाद, 4f उपकोश में 14 इलेक्ट्रॉन पूरी तरह से भरे हुए हैं, 5d उपकोश में 2 इलेक्ट्रॉन और 6s उपकोश में 2 इलेक्ट्रॉन हैं। 4f कक्षकों का भरना लैंथेनाइड संकुचन के लिए जिम्मेदार है, जो Hf के गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है।
कोश-वार इलेक्ट्रॉन वितरण
विभिन्न कोशों (मुख्य ऊर्जा स्तरों) में इलेक्ट्रॉनों का वितरण इस प्रकार है:
- पहला कोश (K): 2 इलेक्ट्रॉन (1s²)
- दूसरा कोश (L): 8 इलेक्ट्रॉन (2s² 2p⁶)
- तीसरा कोश (M): 18 इलेक्ट्रॉन (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
- चौथा कोश (N): 32 इलेक्ट्रॉन (4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴)
- पांचवां कोश (O): 10 इलेक्ट्रॉन (5s² 5p⁶ 5d²)
- छठा कोश (P): 2 इलेक्ट्रॉन (6s²)
आवधिक प्रवृत्तियाँ
आवर्त सारणी में हैफनियम की स्थिति और भरे हुए 4f उपकोश (लैंथेनाइड संकुचन) की उपस्थिति इसके आवधिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है।
आयनीकरण एन्थैल्पी
- प्रथम आयनीकरण एन्थैल्पी (IE₁): 658.5 kJ/mol
- द्वितीय आयनीकरण एन्थैल्पी (IE₂): 1440 kJ/mol
- प्रवृत्ति: हैफनियम की प्रथम आयनीकरण एन्थैल्पी ज़िरकोनियम (Zr) (IE₁ ≈ 660 kJ/mol) के समान है। यह समानता सीधे लैंथेनाइड संकुचन का परिणाम है, जिसके कारण 5d श्रृंखला में प्रभावी नाभिकीय आवेश अपेक्षा से अधिक बढ़ जाता है, जिससे परमाणु त्रिज्या छोटी हो जाती है और संयोजी इलेक्ट्रॉनों का नाभिक के प्रति अधिक मजबूत आकर्षण होता है।
वैद्युतराणात्मकता
- पॉलिंग स्केल वैद्युतराणात्मकता: 1.3
- प्रवृत्ति: हैफनियम की वैद्युतराणात्मकता अपेक्षाकृत कम होती है, जो एक धात्विक तत्व के लिए सामान्य है, यह रासायनिक बंधन में इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने के बजाय खोने की इसकी प्रवृत्ति को इंगित करता है। यह ज़िरकोनियम (1.33) के समान है।
इलेक्ट्रॉन ग्रहण एन्थैल्पी
- इलेक्ट्रॉन ग्रहण एन्थैल्पी: धातुओं के लिए आम तौर पर धनात्मक या शून्य के करीब होती है।
- प्रवृत्ति: हैफनियम, एक धातु होने के कारण, आसानी से इलेक्ट्रॉन स्वीकार नहीं करता है। इसकी इलेक्ट्रॉन ग्रहण एन्थैल्पी महत्वपूर्ण रूप से ऋणात्मक नहीं होती है, जो इसके धात्विक गुण और अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों के लिए कम बंधुता को दर्शाती है।
परमाणु त्रिज्या
- धात्विक त्रिज्या: 156 pm
- प्रवृत्ति: लैंथेनाइड संकुचन के कारण, हैफनियम की परमाणु त्रिज्या (156 pm) ज़िरकोनियम (160 pm) के लगभग समान है, जो उसी समूह में इसका हल्का समधर्मी है। परमाणु आकार में यह असामान्य समानता Hf और Zr के अत्यधिक समान रासायनिक गुणों में योगदान करती है, जिससे उनका पृथक्करण चुनौतीपूर्ण हो जाता है।
प्रमुख भौतिक गुणधर्म
हैफनियम एक चमकदार, चांदी जैसा, तन्य धातु है।
- घनत्व: 13.31 g/cm³ (20 °C पर)
- STP पर अवस्था: ठोस
- रंग: चांदी-भूरा, चमकदार
- गलनांक: 2233 °C (2506 K)
- क्वथनांक: 4603 °C (4876 K)
- क्रिस्टल संरचना: कमरे के तापमान पर षट्कोणीय निविड संकुलित (hcp)।