हेलियमची अणू रचना
हेलियम (He) हे आवर्त सारणीतील दुसरे मूलद्रव्य आहे, जे एक निष्क्रिय वायू आणि हायड्रोजननंतर दुसरे सर्वात हलके मूलद्रव्य म्हणून ओळखले जाते. भारतातल्या रुग्णालयांमध्ये आढळणाऱ्या MRI स्कॅनर्ससारख्या प्रगत वैज्ञानिक आणि वैद्यकीय उपकरणांमध्ये फुगे भरण्यापासून ते क्रायोजेनिक शीतलक म्हणून विविध उपयोगांमध्ये याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.
उदासीन हेलियम अणूमधील उपअणू कण
हेलियमची अणू रचना त्याच्या रासायनिक गुणधर्म समजून घेण्यासाठी मूलभूत आहे. सर्वात सामान्य समस्थानिक, हेलियम-4 (⁴He) साठी:
- अणुअंक (Z): हेलियमचा अणुअंक 2 आहे. हे मूल्य प्रत्येक हेलियम अणूच्या केंद्रकातील प्रोटॉनची संख्या दर्शवते.
- प्रोटॉन: एका उदासीन हेलियम अणूमध्ये 2 प्रोटॉन असतात.
- इलेक्ट्रॉन: एका उदासीन अणूमध्ये, प्रभार संतुलित करण्यासाठी इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येएवढी असते.
- इलेक्ट्रॉन: एका उदासीन हेलियम अणूमध्ये 2 इलेक्ट्रॉन असतात.
- न्यूट्रॉन: हेलियमच्या सर्वात सामान्य समस्थानिकासाठी वस्तुमान संख्या (A) 4 आहे. वस्तुमान संख्येतून अणुअंक वजा करून न्यूट्रॉनची संख्या मोजता येते (न्यूट्रॉन = A - Z).
- न्यूट्रॉन: एका सामान्य हेलियम अणूमध्ये (हेलियम-4) 2 न्यूट्रॉन असतात (4 - 2 = 2).
म्हणून, एका उदासीन हेलियम-4 अणूमध्ये 2 प्रोटॉन, 2 न्यूट्रॉन आणि 2 इलेक्ट्रॉन असतात.
हेलियमची इलेक्ट्रॉन संरचना
इलेक्ट्रॉन संरचना केंद्रकाभोवतीच्या अणू कक्षेतील इलेक्ट्रॉनची मांडणी दर्शवते. हेलियमसाठी, त्याच्या 2 इलेक्ट्रॉनसह, संरचना सरळ आहे:
- पहिली ऊर्जा पातळी (n=1) मध्ये फक्त एक उपकक्षा असते, ती म्हणजे s-उपकक्षा (1s).
- ऑफबाऊ तत्त्वानुसार, इलेक्ट्रॉन प्रथम सर्वात कमी ऊर्जा असलेल्या कक्षांमध्ये भरतात.
- प्रत्येक कक्षेत विरुद्ध स्पिनसह जास्तीत जास्त दोन इलेक्ट्रॉन असू शकतात (पाऊली अपवर्जन तत्त्व).
अशा प्रकारे, हेलियमचे दोन्ही इलेक्ट्रॉन 1s कक्षेत असतात.
हेलियमची इलेक्ट्रॉन संरचना 1s² आहे.
हेलियममधील संयुजा इलेक्ट्रॉन
संयुजा इलेक्ट्रॉन म्हणजे अणूच्या सर्वात बाहेरील इलेक्ट्रॉन कवचात असलेले इलेक्ट्रॉन. हे इलेक्ट्रॉन प्रामुख्याने रासायनिक बंधात भाग घेतात.
- हेलियमसाठी, सर्वात बाहेरील आणि एकमेव इलेक्ट्रॉन कवच पहिले कवच (n=1) आहे.
- या पहिल्या कवचात 1s कक्षेतील दोन इलेक्ट्रॉन असतात.
म्हणून, हेलियममध्ये 2 संयुजा इलेक्ट्रॉन असतात.
2 संयुजा इलेक्ट्रॉन असूनही, हेलियम अत्यंत स्थिर आणि अक्रियाशील आहे. हे स्थैर्य त्याच्या पहिल्या (आणि एकमेव) इलेक्ट्रॉन कवचात पूर्णपणे इलेक्ट्रॉन भरलेले असल्यामुळे प्राप्त होते, ज्यामुळे स्थिर ड्युप्लेट संरचना मिळते. हे पूर्ण बाहेरील कवच हेलियमला रासायनिकदृष्ट्या निष्क्रिय बनवते, जे त्याच्या निष्क्रिय वायू वर्गीशी जुळते.