सल्फरच्या अणू रचनेची माहिती
सल्फर, त्याच्या विशिष्ट पिवळ्या रंगासाठी ओळखले जाणारे एक प्रमुख अधातू मूलद्रव्य आहे, जे सल्फ्यूरिक ऍसिड, खते आणि औषधे यांच्या उत्पादनासह अनेक औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये एक महत्त्वाचा घटक आहे. ते नैसर्गिकरित्या ज्वालामुखीच्या प्रदेशात आणि अनेक सल्फाईड आणि सल्फेट खनिजांचा एक घटक म्हणून आढळते, त्यापैकी काही भारत आणि जगाच्या विविध भागांमध्ये उत्खनन केले जातात. त्याची अणू रचना त्याचे रासायनिक वर्तन ठरवते.
सल्फरचे मूलभूत कण
एखाद्या मूलद्रव्याची ओळख त्याच्या अणुअंकाने निश्चित केली जाते, जो अणूच्या केंद्रकातील प्रोटॉनची संख्या दर्शवतो.
- सल्फरचा अणुअंक (Z): 16.
- प्रोटॉन: सल्फरच्या अणुकेंद्रकात 16 प्रोटॉन असतात. प्रोटॉनची संख्या मूलद्रव्याची ओळख ठरवते.
- इलेक्ट्रॉन: उदासीन अणूमध्ये, विद्युत तटस्थता राखण्यासाठी इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येएवढी असते. म्हणून, एका उदासीन सल्फर अणूमध्ये 16 इलेक्ट्रॉन असतात.
- वस्तुमान संख्या (A): सल्फरच्या सर्वात सामान्य समस्थानिकाची वस्तुमान संख्या 32 (सल्फर-32) आहे. वस्तुमान संख्या केंद्रकातील प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनची एकूण संख्या दर्शवते.
- न्यूट्रॉन: न्यूट्रॉनची संख्या वस्तुमान संख्येतून अणुअंक वजा करून काढता येते: A - Z = 32 - 16 = 16 न्यूट्रॉन.
अशा प्रकारे, एका सामान्य सल्फर अणूमध्ये (सल्फर-32) 16 प्रोटॉन, 16 इलेक्ट्रॉन आणि 16 न्यूट्रॉन असतात.
सल्फरची इलेक्ट्रॉन संरचना
केंद्रकाभोवती वेगवेगळ्या ऊर्जा स्तरांमध्ये किंवा कवचांमध्ये इलेक्ट्रॉनची मांडणी याला इलेक्ट्रॉन संरचना म्हणतात. सल्फरसाठी (16 इलेक्ट्रॉनसह), इलेक्ट्रॉन विशिष्ट नियमांनुसार कवच आणि उपकवचांमध्ये भरले जातात, सहसा औफबाऊ (Aufbau) तत्त्व आणि हंडच्या (Hund’s) नियमाचे पालन करून.
-
कवचानुसार वितरण (बोहरचे मॉडेल):
- K-कवच (1ले कवच): या सर्वात आतील कवचात जास्तीत जास्त 2 इलेक्ट्रॉन सामावू शकतात.
- L-कवच (2रे कवच): या कवचात जास्तीत जास्त 8 इलेक्ट्रॉन सामावू शकतात.
- M-कवच (3रे कवच): उर्वरित इलेक्ट्रॉन या कवचात असतात. 16 (एकूण इलेक्ट्रॉन) - 2 (K-कवच) - 8 (L-कवच) = 6 इलेक्ट्रॉन.
- म्हणून, सल्फरची कवचानुसार इलेक्ट्रॉन संरचना 2, 8, 6 आहे.
-
ऑर्बिटल नोटेशन (क्वांटम यांत्रिक मॉडेल): इलेक्ट्रॉन संरचनेचे अधिक तपशीलवार प्रतिनिधित्व उपकवच (s, p, d, f) आणि ऑर्बिटल्स वापरते.
- 1s²: पहिल्या कवचात (n=1) एक ‘s’ उपकवच असते, ज्यात 2 इलेक्ट्रॉन असतात.
- 2s² 2p⁶: दुसऱ्या कवचात (n=2) एक ‘s’ उपकवच असते ज्यात 2 इलेक्ट्रॉन असतात आणि तीन ‘p’ ऑर्बिटल्समध्ये एकूण 6 इलेक्ट्रॉन असतात (प्रत्येक ऑर्बिटलमध्ये 2 इलेक्ट्रॉन).
- 3s² 3p⁴: तिसऱ्या कवचात (n=3) एक ‘s’ उपकवच असते ज्यात 2 इलेक्ट्रॉन असतात आणि तीन ‘p’ ऑर्बिटल्समध्ये एकूण 4 इलेक्ट्रॉन असतात. (टीप: 3d उपकवच त्याच्या मूलभूत अवस्थेत रिकामे असते).
- सल्फरची पूर्ण ऑर्बिटल इलेक्ट्रॉन संरचना $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$ आहे.
संयुजा इलेक्ट्रॉन
संयुजा इलेक्ट्रॉन हे अणूच्या सर्वात बाहेरील कवचात (सर्वात उच्च मुख्य ऊर्जा स्तर) असलेले इलेक्ट्रॉन असतात. हे इलेक्ट्रॉन प्रामुख्याने रासायनिक बंधनात सामील होतात आणि मूलद्रव्याचे रासायनिक गुणधर्म आणि अभिक्रियाशीलता ठरवतात.
- सल्फरसाठी, सर्वात बाहेरील कवच M-कवच (किंवा 3रा ऊर्जा स्तर) आहे.
- कवचानुसार वितरणातून (2, 8, 6), M-कवचात 6 इलेक्ट्रॉन आहेत.
- ऑर्बिटल नोटेशनमधून ($1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$), सर्वोच्च मुख्य ऊर्जा स्तरातील (n=3) इलेक्ट्रॉन $3s$ आणि $3p$ उपकवचांमध्ये आढळतात. या उपकवचांमधील इलेक्ट्रॉनची बेरीज ($3s^2 + 3p^4$) $2 + 4 = 6$ इलेक्ट्रॉन आहे.
म्हणून, सल्फरमध्ये 6 संयुजा इलेक्ट्रॉन असतात. यामुळे सल्फर स्थिर अष्टक प्राप्त करण्यासाठी दोन इलेक्ट्रॉन मिळवून (जसे की $S^{2-}$ आयनमध्ये) किंवा इलेक्ट्रॉन सामायिक करून (जसे की $SO_2$ आणि $H_2SO_4$ सारख्या संयुगांमध्ये) संयुगे का तयार करते हे स्पष्ट होते. भारतात, सल्फर हे सुपरफॉस्फेटसारख्या कृषी खतांच्या उत्पादनातील एक महत्त्वाचा घटक आहे, जिथे या संयुजा इलेक्ट्रॉनमुळे निर्माण होणारी रासायनिक अभिक्रिया पीक वाढीसाठी आवश्यक संयुगे तयार करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण ठरते.