बोरॉनचा परिचय
बोरॉन हे B या चिन्हाने दर्शविले जाणारे रासायनिक मूलद्रव्य आहे आणि त्याचा अणु अंक 5 आहे. ते उपधातू म्हणून वर्गीकृत केले जाते, जे दर्शवते की ते धातू आणि अधातू यांच्या दरम्यानचे गुणधर्म दर्शवते. बोरॉन निसर्गात तुलनेने दुर्मिळ आहे, जे प्रामुख्याने बोरॅक्ससारख्या खनिज साठ्यांमध्ये आढळते. उदाहरणार्थ, बोरॅक्सचा वापर भारतात काच आणि सिरेमिकच्या निर्मितीमध्ये, डिटर्जंटमधील एक घटक म्हणून आणि काही कृषी फॉर्म्युलेशनमध्ये विविध औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये केला जातो.
बोरॉनचा अणु अंक आणि वस्तुमान अंक
अणु अंक (Z) हे मूलद्रव्याला विशिष्टपणे ओळखते आणि अणूच्या केंद्रकातील प्रोटॉनच्या एकूण संख्येशी जुळते. बोरॉनसाठी, अणु अंक 5 आहे. बोरॉनचे अणु वस्तुमान अंदाजे 10.81 अणु वस्तुमान एकक (amu) आहे. न्यूट्रॉनची संख्या निश्चित करताना, वस्तुमान अंक (A), जो विशिष्ट समस्थानिकासाठी अणु वस्तुमानाचे पूर्णांक मूल्य आहे, वापरला जातो. बोरॉनचा सर्वात प्रचलित समस्थानिक बोरॉन-11 आहे, ज्याचा वस्तुमान अंक 11 आहे. बोरॉन-10 हा दुसरा महत्त्वाचा समस्थानिक आहे. न्यूट्रॉनच्या संख्येबद्दलच्या सामान्य चर्चांसाठी, बोरॉन-11 हे त्याच्या जास्त नैसर्गिक विपुलतेमुळे सामान्यतः विचारात घेतले जाते.
बोरॉनमधील उप-अणू कण
प्रोटॉन
अणूमधील प्रोटॉनची संख्या त्याच्या अणु अंकावरून थेट ठरते. बोरॉनचा अणु अंक 5 असल्याने, बोरॉन अणूमध्ये 5 प्रोटॉन असतात.
इलेक्ट्रॉन
उदासीन अणूमध्ये, एकूण विद्युत तटस्थता सुनिश्चित करण्यासाठी इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येएवढी असते. परिणामी, उदासीन बोरॉन अणूमध्ये 5 इलेक्ट्रॉन असतात.
न्यूट्रॉन
अणूमधील न्यूट्रॉनची संख्या विशिष्ट समस्थानिकाच्या वस्तुमान अंकापासून अणु अंक (प्रोटॉनची संख्या) वजा करून काढली जाते. सर्वात विपुल समस्थानिक, बोरॉन-11 विचारात घेतल्यास: न्यूट्रॉनची संख्या = वस्तुमान अंक (A) - अणु अंक (Z) न्यूट्रॉनची संख्या = 11 - 5 त्यामुळे, बोरॉन-11 च्या अणूमध्ये 6 न्यूट्रॉन असतात. (हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की बोरॉन-10, जो एक वेगळा समस्थानिक आहे, त्यात 5 न्यूट्रॉन (10 - 5 = 5) असतील).
बोरॉनचे इलेक्ट्रॉन संरूपण
कवच-आधारित संरूपण (बोर मॉडेल)
अणूमधील इलेक्ट्रॉन केंद्रकाभोवती विशिष्ट ऊर्जा पातळी किंवा कवचांमध्ये (shells) व्यवस्थित असतात. ही कवचे पारंपारिकपणे K, L, M, N, इत्यादी म्हणून चिन्हांकित केली जातात, जी आतल्या कवचापासून सुरू होतात.
- K-कवच (पहिले कवच) जास्तीत जास्त 2 इलेक्ट्रॉन सामावू शकते.
- L-कवच (दुसरे कवच) जास्तीत जास्त 8 इलेक्ट्रॉन सामावू शकते. बोरॉनसाठी, एकूण 5 इलेक्ट्रॉनसह:
- K-कवच 2 इलेक्ट्रॉनने पूर्णपणे भरलेले असते.
- उर्वरित 3 इलेक्ट्रॉन L-कवच व्यापतात. अशा प्रकारे, बोरॉनचे कवच-आधारित इलेक्ट्रॉन संरूपण 2, 3 आहे.
ऑर्बिटल-आधारित संरूपण (आउफबाऊ तत्व)
इलेक्ट्रॉन व्यवस्थेचे अधिक तपशीलवार वर्णन प्रत्येक कवचातील विशिष्ट ऑर्बिटल्समध्ये इलेक्ट्रॉनच्या वितरणाचा समावेश करते. आउफबाऊ तत्व सांगते की इलेक्ट्रॉन सर्वात कमी ऊर्जा पातळीपासून अणू ऑर्बिटल्स भरतात.
- K-कवच 1s ऑर्बिटलला संबंधित आहे.
- L-कवचमध्ये 2s आणि 2p ऑर्बिटल्स असतात. बोरॉनसाठी, 5 इलेक्ट्रॉनसह:
- 1s ऑर्बिटल 2 इलेक्ट्रॉनने भरलेले असते (1s² असे दर्शविले जाते).
- 2s ऑर्बिटल 2 इलेक्ट्रॉनने भरलेले असते (2s² असे दर्शविले जाते).
- उर्वरित 1 इलेक्ट्रॉन 2p ऑर्बिटल व्यापतो (2p¹ असे दर्शविले जाते). त्यामुळे, बोरॉनचे ऑर्बिटल-आधारित इलेक्ट्रॉन संरूपण 1s² 2s² 2p¹ आहे.
बोरॉनचे संयुजा इलेक्ट्रॉन
संयुजा इलेक्ट्रॉन म्हणजे अणूच्या सर्वात बाहेरच्या व्यापलेल्या कवचात असलेले इलेक्ट्रॉन. हे इलेक्ट्रॉन अणूची रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता आणि रासायनिक बंधनात सहभाग निश्चित करण्यात महत्त्वाचे असतात. बोरॉनसाठी, सर्वात बाहेरचे इलेक्ट्रॉन कवच L-कवच आहे, ज्यामध्ये 3 इलेक्ट्रॉन आहेत, जसे की त्याच्या कवच-आधारित संरूपणातून (2, 3) स्पष्ट होते. ऑर्बिटल-आधारित संरूपणातून (1s² 2s² 2p¹), सर्वोच्च मुख्य ऊर्जा पातळी (n=2) मध्ये 2s ऑर्बिटलमध्ये 2 इलेक्ट्रॉन आणि 2p ऑर्बिटलमध्ये 1 इलेक्ट्रॉन आहेत. परिणामी, बोरॉनमध्ये 3 संयुजा इलेक्ट्रॉन असतात.