बोह्रियमची (Bh) ओळख
बोह्रियम (Bh) हे अणुक्रमांक १०७ असलेले एक कृत्रिम रासायनिक मूलद्रव्य आहे. याला ट्रान्सॲक्टिनाइड मूलद्रव्य म्हणून वर्गीकृत केले जाते आणि ते आवर्त सारणीच्या गट ७ (VIIB) मध्ये, मॅंगनीज (Mn), टेक्नेटियम (Tc) आणि रेनिअम (Re) च्या खाली स्थित आहे. सर्व ट्रान्सॲक्टिनाइड मूलद्रव्यांप्रमाणे, बोह्रियम अत्यंत किरणोत्सर्गी आहे आणि त्याचे अर्धायुष्य (half-life) खूप कमी आहे, याचा अर्थ ते खूप लवकर इतर मूलद्रव्यांमध्ये विघटित होते. ते पृथ्वीवर नैसर्गिकरित्या आढळत नाही आणि हलक्या अणूंच्या केंद्रकांच्या (atomic nuclei) केंद्रकीय संमीलन (nuclear fusion) प्रक्रियेद्वारे प्रयोगशाळांमध्ये तयार केले जाते. त्याच्या कमी आयुर्मानामुळे आणि कमी प्रमाणात उत्पादनामुळे, त्याचे गुणधर्म प्रामुख्याने सैद्धांतिक अंदाजे आणि त्याच्या हलक्या समजातीय मूलद्रव्यांच्या (lighter homologs) निरीक्षणावरून अभ्यासले जातात.
बोह्रियमची अणू रचना
बोह्रियमची अणुसंरचना त्याच्या घटक उप-अणु कणांचे: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉनचे परीक्षण करून समजून घेता येते. अशा जड, कृत्रिम मूलद्रव्यांसाठी, स्पष्टीकरणात्मक हेतूंसाठी सामान्यतः सर्वात स्थिर ज्ञात समस्थानिक (isotope) विचारात घेतला जातो. बोह्रियम-२७० (Bh-२७०) हा अधिक स्थिर समस्थानिकांपैकी एक आहे, ज्याचे अर्धायुष्य अंदाजे ६१ सेकंद नोंदवले गेले आहे.
प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन
- अणुक्रमांक (Z): बोह्रियमचा अणुक्रमांक १०७ आहे. हे मूल्य मूलद्रव्याची विशिष्ट ओळख पटवते आणि प्रत्येक बोह्रियम अणूच्या केंद्रकातील प्रोटॉनच्या संख्येशी थेट संबंधित आहे.
- प्रोटॉनची संख्या: १०७
- द्रव्यमान संख्या (A): बोह्रियम-२७० या समस्थानिकासाठी, द्रव्यमान संख्या २७० आहे. द्रव्यमान संख्या केंद्रकातील प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनच्या एकूण संख्येचे प्रतिनिधित्व करते.
- न्यूट्रॉनची संख्या: न्यूट्रॉनची संख्या काढण्यासाठी, अणुक्रमांक द्रव्यमान संख्येतून वजा केला जातो.
- न्यूट्रॉनची संख्या = द्रव्यमान संख्या (A) - अणुक्रमांक (Z) = २७० - १०७ = १६३
- इलेक्ट्रॉनची संख्या: एका उदासीन अणूमध्ये, विद्युत तटस्थता राखण्यासाठी केंद्रकाभोवती फिरणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येएवढी असते.
- इलेक्ट्रॉनची संख्या: १०७
म्हणून, बोह्रियम-२७० च्या एका उदासीन अणूमध्ये १०७ प्रोटॉन, १६३ न्यूट्रॉन आणि १०७ इलेक्ट्रॉन असतात.
बोह्रियमचे इलेक्ट्रॉन संरूपण
इलेक्ट्रॉन संरूपण हे अणू किंवा रेणूतील इलेक्ट्रॉनचे अणु-कक्षांमधील (atomic orbitals) वितरण दर्शवते. बोह्रियमसारख्या अत्यंत जड मूलद्रव्यासाठी, संरूपण औफबाऊ तत्त्व (Aufbau principle), हंडचा नियम (Hund’s rule) आणि पाउली अपवर्जन तत्त्व (Pauli exclusion principle) यानुसार काढले जाते, जरी अशा जड मूलद्रव्यांसाठी सापेक्षतावादी परिणाम (relativistic effects) महत्त्वपूर्ण ठरतात, ज्यामुळे थोडेसे विचलन होऊ शकते.
बोह्रियमचे (Z=107) पूर्ण इलेक्ट्रॉन संरूपण असे आहे:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d⁵
रॅडॉनच्या (Rn) निष्क्रिय वायू गाभ्याचा (noble gas core) वापर करून अधिक संक्षिप्त रूप अनेकदा वापरले जाते:
[Rn] 5f¹⁴ 6d⁵ 7s²
हे संरूपण दर्शविते की रॅडॉनच्या इलेक्ट्रॉन कवच संरचनेनंतर (जे पहिल्या ८६ इलेक्ट्रॉनचे वर्णन करते), उर्वरित २१ इलेक्ट्रॉन 5f, 6d आणि 7s उपकवच (subshells) भरतात. विशेषतः, 7s उपकवच प्रथम २ इलेक्ट्रॉनने भरले जाते, त्यानंतर 5f उपकवच १४ इलेक्ट्रॉनने भरले जाते, आणि शेवटी, ५ इलेक्ट्रॉन 6d उपकवच व्यापतात.
संयुजा इलेक्ट्रॉन
संयुजा इलेक्ट्रॉन हे अणूच्या सर्वात बाहेरील कवच किंवा उपकवचांमध्ये स्थित असलेले इलेक्ट्रॉन असतात, जे प्रामुख्याने रासायनिक बंधात (chemical bonding) सामील असतात. बोह्रियमसारख्या संक्रमण धातूंसाठी (transition metals), संयुजा इलेक्ट्रॉनमध्ये सामान्यतः सर्वात बाहेरील ‘s’ उपकवचामधील आणि मागील मुख्य ऊर्जा स्तराच्या (preceding principal energy level) अंशतः भरलेल्या ‘d’ उपकवचामधील इलेक्ट्रॉनचा समावेश होतो.
[Rn] 5f¹⁴ 6d⁵ 7s² या इलेक्ट्रॉन संरूपणावरून, सर्वात बाहेरील मुख्य ऊर्जा स्तर n=7 आहे, ज्यामध्ये 7s² इलेक्ट्रॉन आहेत. याव्यतिरिक्त, 6d⁵ इलेक्ट्रॉन देखील संयुजा इलेक्ट्रॉन मानले जातात कारण ते सर्वात बाहेरील कवचाच्या ऊर्जा पातळीच्या जवळ असतात आणि बंधनात (bonding) भाग घेतात.
- संयुजा इलेक्ट्रॉनची संख्या = (7s उपकवचामधील इलेक्ट्रॉन) + (6d उपकवचामधील इलेक्ट्रॉन)
- संयुजा इलेक्ट्रॉनची संख्या = २ (7s² मधून) + ५ (6d⁵ मधून) = ७
म्हणून, बोह्रियममध्ये ७ संयुजा इलेक्ट्रॉन आहेत. हे आवर्त सारणीतील त्याच्या गट ७ मधील स्थानाशी सुसंगत आहे, जे दर्शविते की ते त्याच्या हलक्या समजातीय मूलद्रव्य, रेनिअमसारखे, +७ ची कमाल ऑक्सिडीकरण स्थिती (oxidation state) दर्शवू शकते. तथापि, त्याच्या अत्यंत अस्थिरतेमुळे विशिष्ट रासायनिक गुणधर्म प्रायोगिकरित्या निर्धारित करणे आव्हानात्मक आहे।