प्लॅटिनमची अणू रचना समजून घेणे
प्लॅटिनम (प्रतीक: Pt), एक मौल्यवान, घन, वर्धनीय आणि तन्य संक्रमण धातू आहे, जो त्याच्या उत्कृष्ट गंज प्रतिकारशक्ती आणि उच्च द्रवणांकासाठी प्रसिद्ध आहे. हे एक अत्यंत मूल्यवान मूलद्रव्य आहे ज्याचे वाहनांमधील उत्प्रेरक कन्व्हर्टरपासून ते उत्कृष्ट दागिन्यांपर्यंत विविध उपयोग आहेत.
मूलभूत कण: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन
कोणत्याही मूलद्रव्याची अणू रचना त्यात असलेल्या उप-अणू कणांच्या संख्येनुसार परिभाषित केली जाते. प्लॅटिनमसाठी:
- अणुक्रमांक (Z): प्लॅटिनमचा अणुक्रमांक 78 आहे. ही संख्या थेट प्लॅटिनम अणूच्या केंद्रकात असलेल्या प्रोटॉनची संख्या दर्शवते.
- प्रोटॉनची संख्या: 78
- उदासीन अणूमध्ये, केंद्रकाभोवती फिरणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येएवढी असते.
- इलेक्ट्रॉनची संख्या: 78
- वस्तुमान संख्या (A): प्लॅटिनमच्या सर्वात सामान्य समस्थानिकाची वस्तुमान संख्या अंदाजे 195 आहे. वस्तुमान संख्या केंद्रकातील प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनच्या एकूण संख्येचे प्रतिनिधित्व करते.
- न्यूट्रॉनची संख्या: न्यूट्रॉनची संख्या निश्चित करण्यासाठी, वस्तुमान संख्येतून अणुक्रमांक वजा केला जातो (A - Z). सामान्य समस्थानिकासाठी, 195 - 78 = 117.
- न्यूट्रॉनची संख्या: अंदाजे 117 (ही संख्या प्लॅटिनमच्या वेगवेगळ्या समस्थानिकांसाठी थोडी बदलू शकते, परंतु 117 सर्वात मुबलक समस्थानिकाचे वैशिष्ट्य आहे).
- न्यूट्रॉनची संख्या: न्यूट्रॉनची संख्या निश्चित करण्यासाठी, वस्तुमान संख्येतून अणुक्रमांक वजा केला जातो (A - Z). सामान्य समस्थानिकासाठी, 195 - 78 = 117.
प्लॅटिनमची इलेक्ट्रॉन संरचना
इलेक्ट्रॉन संरचना अणू किंवा रेणूतील इलेक्ट्रॉनचे आण्विक किंवा रेण्वीय कक्षांमधील वितरण दर्शवते. प्लॅटिनमसाठी (Z=78), इलेक्ट्रॉन भरणे सामान्यतः ऑफबाऊचे तत्त्व, हंडचा नियम आणि पाऊलीचे अपवर्जन तत्त्व यानुसार होते, परंतु संक्रमण धातूंमध्ये वाढीव स्थिरतेसाठी अनेकदा एक उल्लेखनीय अपवाद दिसून येतो.
प्लॅटिनमची मूलभूत अवस्था इलेक्ट्रॉन संरचना आहे:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s¹ 4f¹⁴ 5d⁹
हे संक्षिप्त स्वरूपात लिहिता येते, झेनॉन (Xe) या निष्क्रिय वायूचा वापर करून, ज्यात 54 इलेक्ट्रॉन आहेत ($[Xe] = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶$):
[Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹
संरचनेचे स्पष्टीकरण:
ऑफबाऊ तत्त्वाचे कठोरपणे पालन केल्यास अपेक्षित संरचना [Xe] 4f¹⁴ 5d⁸ 6s² असू शकते. तथापि, प्लॅटिनम या कठोर भरण क्रमास अपवाद दर्शवतो. 6s कक्षेतील एक इलेक्ट्रॉन 5d कक्षेत प्रमोट होतो, ज्यामुळे 5d⁸ 6s² ऐवजी 5d⁹ 6s¹ व्यवस्था निर्माण होते. ही घटना घडते कारण पूर्णपणे भरलेल्या (d⁹ प्रमाणे, स्थिर d¹⁰ संरचनेत पोहोचण्यासाठी फक्त एक इलेक्ट्रॉन आवश्यक) किंवा अर्ध-भरलेल्या (d⁵) जवळ असलेल्या इलेक्ट्रॉन संरचनांना अनेकदा अतिरिक्त स्थिरता मिळते. प्लॅटिनमच्या बाबतीत, 6s कक्षेवरील सापेक्षतावादी प्रभावांसह 5d⁹ संरचना, 5d⁸ 6s² पेक्षा अधिक ऊर्जावान अनुकूल आणि स्थिर मूलभूत अवस्था संरचना बनवते.
संयुजा इलेक्ट्रॉन
संयुजा इलेक्ट्रॉन हे अणूच्या सर्वात बाहेरील कवचात असलेले इलेक्ट्रॉन आहेत. प्लॅटिनमसारख्या संक्रमण धातूंसाठी, संयुजा इलेक्ट्रॉनमध्ये सामान्यतः सर्वात बाहेरील s-उप-कवचातील आणि अनेकदा अंतिम (n-1) d-उप-कवचातील इलेक्ट्रॉन समाविष्ट असतात, कारण हे रासायनिक बंधनात थेट भाग घेतात.
इलेक्ट्रॉन संरचनेनुसार [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹:
- सर्वात बाहेरील मुख्य ऊर्जा पातळी
n=6आहे, ज्यात6sकक्षेत1इलेक्ट्रॉन आहे. 5dउप-कवच, जरीn=5कवचाचा (अंतिम) भाग असले तरी,9इलेक्ट्रॉनने अपूर्ण भरलेले आहे आणि रासायनिक अभिक्रियेत लक्षणीय योगदान देते.
म्हणून, प्लॅटिनमसाठी संयुजा इलेक्ट्रॉन हे 6s¹ इलेक्ट्रॉन आणि 5d⁹ इलेक्ट्रॉन मानले जातात. यामुळे प्लॅटिनमला एकूण 10 संयुजा इलेक्ट्रॉन मिळतात (6s मधून 1 + 5d मधून 9). हे इलेक्ट्रॉन रासायनिक बंध तयार करण्यात आणि प्लॅटिनमचे वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म निश्चित करण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात, जसे की विविध ऑक्सिडेशन अवस्था (सामान्यतः +2 आणि +4) तयार करण्याची त्याची क्षमता.
प्लॅटिनमची निष्क्रियता आणि उत्प्रेरक गुणधर्म त्याच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेमुळे आहेत, ज्यामुळे ते भारतातील वाहनांमध्ये हानिकारक उत्सर्जन कमी करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या उत्प्रेरक कन्व्हर्टरसारख्या औद्योगिक उपयोगांमध्ये अमूल्य ठरते. त्याच्या दुर्मिळतेमुळे आणि चमकदार स्वरूपामुळे भारतीय दागिन्यांच्या बाजारातही ते अत्यंत मौल्यवान मानले जाते.