यूरेनियम (U) - परमाणु संरचना और रासायनिक गुणधर्म

यूरेनियम (U) का परिचय

यूरेनियम (U) एक चांदी-सफेद रेडियोधर्मी धात्विक तत्व है जो एक्टिनाइड श्रृंखला से संबंधित है। यह अपने विखंडनीय समस्थानिकों (fissile isotopes) के कारण परमाणु प्रौद्योगिकी में एक महत्वपूर्ण तत्व है।

परमाणु मॉडल विवरण

यूरेनियम की परमाणु संरचना निम्नलिखित विशेषताओं द्वारा वर्णित है:

• परमाणु संख्या (Z): 92
  • यह नाभिक में 92 प्रोटॉन को इंगित करता है।
• इलेक्ट्रॉनों की संख्या: 92 (एक तटस्थ परमाणु में)।
• द्रव्यमान संख्या (सबसे सामान्य समस्थानिक, यूरेनियम-238, U-238 के लिए): 238
  • न्यूट्रॉन की संख्या: द्रव्यमान संख्या - परमाणु संख्या = 238 - 92 = 146 न्यूट्रॉन।
• परमाणु त्रिज्या:
  • धात्विक त्रिज्या: लगभग 156 pm (पिकोमीटर)।
  • सहसंयोजक त्रिज्या: लगभग 158 pm।

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और कोश आरेख

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

• इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: [Rn] 5f³ 6d¹ 7s²
  • पद [Rn] रेडॉन के इलेक्ट्रॉन विन्यास का प्रतिनिधित्व करता है, जो यूरेनियम से पहले आने वाली उत्कृष्ट गैस है, जो 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d¹⁰ 4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴ 5s²5p⁶5d¹⁰ 6s²6p⁶ है।
• कोश आरेख प्रतिनिधित्व:
  • इलेक्ट्रॉन कोशों (ऊर्जा स्तरों) में इस प्रकार वितरित होते हैं:
    • K-कोश (n=1): 2 इलेक्ट्रॉन
    • L-कोश (n=2): 8 इलेक्ट्रॉन
    • M-कोश (n=3): 18 इलेक्ट्रॉन
    • N-कोश (n=4): 32 इलेक्ट्रॉन
    • O-कोश (n=5): 21 इलेक्ट्रॉन (5s²5p⁶5d¹⁰5f³)
    • P-कोश (n=6): 9 इलेक्ट्रॉन (6s²6p⁶6d¹)
    • Q-कोश (n=7): 2 इलेक्ट्रॉन (7s²)
  • इसे 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 के रूप में संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है।

आवधिक प्रवृत्तियाँ

एक एक्टिनाइड के रूप में, यूरेनियम विशिष्ट आवधिक प्रवृत्तियाँ प्रदर्शित करता है:

• आयनीकरण एन्थैल्पी:
  • प्रथम आयनीकरण एन्थैल्पी (IE₁): 597.6 kJ/mol
  • द्वितीय आयनीकरण एन्थैल्पी (IE₂): 1420 kJ/mol
  • तृतीय आयनीकरण एन्थैल्पी (IE₃): 1900 kJ/mol
  • ये मान दर्शाते हैं कि यूरेनियम, अन्य धातुओं की तरह, अपेक्षाकृत कम आयनीकरण एन्थैल्पी रखता है, जिसका अर्थ है कि यह आसानी से इलेक्ट्रॉन खोकर धनात्मक आयन बनाता है।
• विद्युत ऋणात्मकता:
  • पॉलिंग स्केल: 1.38
  • यूरेनियम की विद्युत ऋणात्मकता कम होती है, जो इसके धात्विक गुण और रासायनिक बंधों में इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने के बजाय दान करने की प्रवृत्ति को इंगित करता है।
• इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी:
  • अधिकांश धातुओं, विशेषकर एक्टिनाइड्स के लिए, इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी आमतौर पर धनात्मक या शून्य के करीब होती है, क्योंकि वे आमतौर पर इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने के बजाय खो देते हैं। इसके रसायन विज्ञान के लिए सटीक ऋणात्मक मान आमतौर पर रिपोर्ट नहीं किए जाते हैं या महत्वपूर्ण नहीं होते हैं।
• परमाणु त्रिज्या:
  • धात्विक त्रिज्या: ~156 pm। कई इलेक्ट्रॉन कोशों की उपस्थिति के कारण परमाणु त्रिज्या अपेक्षाकृत बड़ी होती है।

प्रमुख भौतिक गुणधर्म

यूरेनियम में विशिष्ट भौतिक विशेषताएं होती हैं:

• घनत्व: 19.1 g/cm³ (20 °C पर)
  • यूरेनियम एक असाधारण रूप से सघन धातु है, जो लेड से लगभग दोगुना सघन है।
• कमरे के तापमान पर अवस्था: ठोस
• रंग: चांदी-सफेद से ग्रे। यह हवा में तेजी से धूमिल होकर एक सुस्त ग्रे या काला ऑक्साइड परत बनाता है।
• गलनांक: 1132 °C
• क्वथनांक: 4131 °C