इरिडियम समजून घेणे: अणु-दृष्टीकोन
इरिडियम, ज्याचे प्रतीक Ir आहे, हा 77 अणुसंख्या असलेला एक रासायनिक घटक आहे. तो प्लॅटिनम गटातील एक घन, अतिशय कठीण, ठिसूळ, चांदीसारखा-पांढरा संक्रमण धातू आहे. उच्च तापमानावरही गंज प्रतिरोधकतेसाठी प्रसिद्ध असलेला इरिडियम, नैसर्गिकरित्या आढळणाऱ्या सर्वात घन घटकांपैकी एक आहे. त्याच्या गुणधर्मांमुळे तो विशेष ऍप्लिकेशन्समध्ये मूल्यवान ठरतो, त्यापैकी काही जागतिक स्तरावरील विविध प्रगत उद्योगांसाठी, ज्यात भारताचाही समावेश आहे, संबंधित आहेत.
इरिडियमची अणुसंरचना
इरिडियमची अणुसंरचना त्याच्या घटक उपअणु कणांचे आणि त्यांच्या मांडणीचे परीक्षण करून समजून घेता येते.
प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन
- प्रोटॉन: एखाद्या मूलद्रव्याची अणुसंख्या (Z) त्याच्या केंद्रकात असलेल्या प्रोटॉनची संख्या निश्चित करते. इरिडियमसाठी, अणुसंख्या 77 आहे. म्हणून, इरिडियमच्या अणूमध्ये 77 प्रोटॉन असतात.
- इलेक्ट्रॉन: तटस्थ अणूमध्ये, केंद्रकाभोवती फिरणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येएवढी असते. अशा प्रकारे, तटस्थ इरिडियम अणूमध्ये 77 इलेक्ट्रॉन असतात.
- न्यूट्रॉन: अणूमधील न्यूट्रॉनची संख्या बदलू शकते, ज्यामुळे मूलद्रव्याचे भिन्न समस्थानिके (isotopes) तयार होतात. समस्थानिकाची वस्तुमान संख्या (A) केंद्रकातील एकूण प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनची संख्या दर्शवते (A = प्रोटॉन + न्यूट्रॉन). इरिडियमच्या सर्वात सामान्य समस्थानिकासाठी, इरिडियम-192 साठी, वस्तुमान संख्या 192 आहे. न्यूट्रॉनची संख्या = वस्तुमान संख्या - अणुसंख्या न्यूट्रॉनची संख्या = 192 - 77 = 115 न्यूट्रॉन (इरिडियम-192 साठी). नैसर्गिक इरिडियम हे दोन स्थिर समस्थानिकांचे मिश्रण आहे, इरिडियम-191 आणि इरिडियम-193. न्यूट्रॉनची संख्या Ir-191 साठी 114 आणि Ir-193 साठी 116 असेल.
इलेक्ट्रॉन संरचना
इलेक्ट्रॉन संरचना अणू किंवा रेणूच्या इलेक्ट्रॉनचे अणु ऑर्बिटल्समधील वितरण वर्णन करते. इरिडियमसाठी (Z=77), इलेक्ट्रॉन संरचना औफबाऊ सिद्धांत, हंडचा नियम आणि पॉली अपवर्जन सिद्धांत या नियमांचे पालन करते.
इरिडियमची पूर्ण इलेक्ट्रॉन संरचना अशी आहे: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2 4d^{10} 5p^6 6s^2 4f^{14} 5d^7$
सुलभतेसाठी उदात्त वायू (noble gas) संकेतन वापरताना, मागील उदात्त वायू झेनॉन (Xe) आहे, ज्याची अणुसंख्या 54 आहे. झेनॉनची इलेक्ट्रॉन संरचना $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2 4d^{10} 5p^6$ आहे.
म्हणून, इरिडियमची संक्षिप्त इलेक्ट्रॉन संरचना अशी आहे: $[Xe] 4f^{14} 5d^7 6s^2$
ही संरचना दर्शवते की झेनॉनच्या स्थिर इलेक्ट्रॉन गाभ्यानंतर, 4f उपशेलमध्ये 14 इलेक्ट्रॉन, 5d उपशेलमध्ये 7 इलेक्ट्रॉन आणि 6s उपशेलमध्ये 2 इलेक्ट्रॉन आहेत. 4f उपशेल, जे f-ब्लॉक घटकांमध्ये येते, इरिडियमसारख्या संक्रमण धातूंमध्ये 5d उपशेलच्या आधी भरले जाते.
संयुजा इलेक्ट्रॉन
संयुजा इलेक्ट्रॉन हे अणूच्या सर्वात बाहेरील कवचातील इलेक्ट्रॉन असतात जे रासायनिक बंधनात भाग घेतात. इरिडियमसारख्या संक्रमण धातूंसाठी, संयुजा इलेक्ट्रॉनमध्ये सामान्यतः सर्वात बाहेरील s उपशेलमधील इलेक्ट्रॉन आणि पेनल्टीमेट शेलमधील अंशतः भरलेल्या d उपशेलमधील इलेक्ट्रॉन समाविष्ट असतात.
इरिडियमच्या इलेक्ट्रॉन संरचनेनुसार, $[Xe] 4f^{14} 5d^7 6s^2$:
- सर्वात बाहेरील कवच हे 6 वे कवच आहे, ज्यात $6s^2$ इलेक्ट्रॉन आहेत.
- 5d उपशेल, जरी सर्वात बाहेरील मुख्य ऊर्जा पातळी नसली तरी, अंशतः भरलेली ($5d^7$) आहे आणि हे इलेक्ट्रॉन बंधनात भाग घेऊ शकतात, जे संक्रमण धातूंचे वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म आहे.
- 4f उपशेल पूर्णपणे भरलेले ($4f^{14}$) आहे आणि ते सामान्यतः गाभा इलेक्ट्रॉनचा भाग मानले जाते, जे त्याच्या खोल प्रवेश आणि परिरक्षण प्रभावामुळे रासायनिक अभिक्रियांमध्ये सहसा भाग घेत नाही.
अशा प्रकारे, इरिडियमसाठी संयुजा इलेक्ट्रॉन हे $6s^2$ इलेक्ट्रॉन आणि $5d^7$ इलेक्ट्रॉन आहेत. संयुजा इलेक्ट्रॉनची एकूण संख्या = 2 (6s मधून) + 7 (5d मधून) = 9 संयुजा इलेक्ट्रॉन. इरिडियम विविध ऑक्सिडेशन अवस्था दर्शवतो, ज्यात अनेकदा +3 आणि +4 यांचा समावेश असतो, जे त्याच्या 5d आणि 6s इलेक्ट्रॉनच्या बंधनातील सहभागाशी सुसंगत आहे.