Francium (Fr) - अणू संरचना

फ्रान्सियमची अणुसंरचना समजून घेणे

फ्रान्सियम (Fr) हा एक असा घटक आहे जो त्याच्या अत्यंत दुर्मिळतेमुळे आणि उच्च किरणोत्सर्गीतेमुळे विशेष प्रयोगशाळांच्या बाहेर क्वचितच आढळतो. हा दुसरा सर्वात जास्त इलेक्ट्रोपॉझिटिव्ह घटक असून, आवर्त सारणीतील गट 1 (अल्कली धातू) आणि आवर्त 7 मध्ये येतो. इतर मूलद्रव्यांप्रमाणेच, त्याची अणुसंरचना प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन यांसारख्या त्याच्या उप-अणु कणांच्या मांडणीने परिभाषित केली जाते. फ्रान्सियम त्याच्या सर्वात स्थिर समस्थानिक, फ्रान्सियम-223 साठी प्रामुख्याने ओळखला जातो.

फ्रान्सियमचे उप-अणु कण

एखाद्या मूलद्रव्याची ओळख त्याच्या अणुक्रमांकावरून ठरते, जो त्याच्या केंद्रकातील प्रोटॉनची संख्या दर्शवतो.

• अणुक्रमांक (Z): फ्रान्सियमचा अणुक्रमांक 87 आहे. याचा अर्थ फ्रान्सियमच्या प्रत्येक अणूमध्ये त्याच्या केंद्रकात 87 प्रोटॉन असतात.
• इलेक्ट्रॉनची संख्या: तटस्थ अणूसाठी, केंद्रकाभोवती फिरणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येएवढी असते. म्हणूनच, एका तटस्थ फ्रान्सियम अणूमध्ये 87 इलेक्ट्रॉन असतात.
• न्यूट्रॉनची संख्या: फ्रान्सियमचा सर्वात स्थिर आणि नैसर्गिकरित्या आढळणारा समस्थानिक फ्रान्सियम-223 आहे. या समस्थानिकासाठी वस्तुमान संख्या (A) 223 आहे. न्यूट्रॉनची संख्या वस्तुमान संख्येतून अणुक्रमांक वजा करून काढली जाते: न्यूट्रॉनची संख्या = वस्तुमान संख्या (A) - अणुक्रमांक (Z) न्यूट्रॉनची संख्या = 223 - 87 = 136 न्यूट्रॉन.

फ्रान्सियमचे इलेक्ट्रॉन संरूपण

इलेक्ट्रॉन संरूपण हे केंद्रकाभोवतीच्या अणू कक्षांमधील इलेक्ट्रॉनची मांडणी दर्शवते. फ्रान्सियमसाठी, 87 इलेक्ट्रॉन असल्याने, औफबाऊ तत्त्व, हंडचा नियम आणि पाऊलीचा अपवर्जन नियम यानुसार कक्षा भरून इलेक्ट्रॉन संरूपण लिहिता येते.

ग्राउंड स्टेट इलेक्ट्रॉन संरूपण फ्रान्सियमचे आहे: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2 4d^{10} 5p^6 6s^2 4f^{14} 5d^{10} 6p^6 7s^1$

नोबेल वायूचा गाभा वापरून अधिक संक्षिप्त नोटेशन देखील सामान्यतः वापरले जाते. फ्रान्सियम रॅडॉन (Rn) नंतर येतो, ज्यामध्ये 86 इलेक्ट्रॉन आहेत, त्यामुळे त्याचे संरूपण असे लिहिले जाऊ शकते: $[Rn] 7s^1$

फ्रान्सियमचे संयुजा इलेक्ट्रॉन

संयुजा इलेक्ट्रॉन हे अणूच्या सर्वात बाहेरील कवचात (shell) असलेले इलेक्ट्रॉन असतात. हे इलेक्ट्रॉन प्रामुख्याने रासायनिक बंधनात सामील होतात आणि मूलद्रव्याचे रासायनिक गुणधर्म निश्चित करतात.

इलेक्ट्रॉन संरूपणावरून, फ्रान्सियमसाठी सर्वोच्च मुख्य ऊर्जा पातळी (n) 7 आहे. या सर्वात बाहेरील कवचातील इलेक्ट्रॉन हे आहेत:

• $7s^1$

म्हणून, फ्रान्सियममध्ये 1 संयुजा इलेक्ट्रॉन असतो. $7s$ कक्षेतील हा एकच संयुजा इलेक्ट्रॉन सर्व अल्कली धातूंचे वैशिष्ट्य आहे, ज्यामुळे फ्रान्सियम, सोडियम आणि पोटॅशियमप्रमाणेच, रासायनिक अभिक्रियांमध्ये हा इलेक्ट्रॉन सहज गमावून +1 आयन ($Fr^+$) तयार करतो, ज्यामुळे स्थिर नोबेल वायू संरूपण (रॅडॉनचे) प्राप्त करण्याचा प्रयत्न करतो.

भारतात आढळ

फ्रान्सियम हा अत्यंत दुर्मिळ घटक आहे, जो युरेनियम आणि थोरियमसारख्या जड मूलद्रव्यांच्या किरणोत्सर्गी क्षय साखळीतील एक मध्यवर्ती उत्पादन म्हणून तयार होतो. म्हणूनच, झारखंडमधील जादुगुडासारख्या प्रदेशांमध्ये उत्खनन केलेल्या युरेनियमच्या धातुकाममध्ये आणि केरळच्या किनारी भागांत आढळणाऱ्या थोरियम-समृद्ध मोनॅझाइट वाळूत फ्रान्सियमचे ट्रेस प्रमाणात आढळू शकते. त्याच्या अत्यंत कमी प्रमाणामुळे आणि खूप कमी अर्ध-आयुष्यामुळे त्याचे व्यावसायिक उत्खनन किंवा वापर केला जात नाही.