टेक्नेशियमचा परिचय
टेक्नेशियम (Tc) हे एक आकर्षक रासायनिक मूलद्रव्य आहे, जे हलक्या मूलद्रव्यांमध्ये अद्वितीय आहे कारण ते सर्वात हलके मूलद्रव्य आहे ज्याला कोणतेही स्थिर समस्थानिक नाहीत. टेक्नेशियमचे सर्व समस्थानिक किरणोत्सर्गी (radioactive) आहेत, याचा अर्थ ते किरणोत्सर्गी क्षय (radioactive decay) करतात. त्याचा अणुअंक ४३ आहे. “टेक्नेशियम” हे नाव ग्रीक शब्द “टेक्नेटोस” (technetos) पासून आले आहे, ज्याचा अर्थ “कृत्रिम” (artificial) आहे, जे नैसर्गिकरित्या वेगळे करण्याऐवजी संश्लेषणाद्वारे (synthesis) त्याच्या सुरुवातीच्या शोधाचे प्रतिबिंब आहे.
मूलभूत माहिती
| गुणधर्म | मूल्य |
|---|---|
| मूलद्रव्य चिन्ह | Tc |
| अणुअंक (Z) | 43 |
| अणुवस्तुमान (सर्वात स्थिर समस्थानिक, Tc-99) | 98.9062 u |
| गट | 7 |
| आवर्त | 5 |
| खंड | d-block |
| वर्ग | संक्रमण धातू |
आढळ आणि महत्त्व
टेक्नेशियम पृथ्वीच्या कवचात अत्यंत दुर्मिळ आहे, ते प्रामुख्याने अणुभट्ट्यांमध्ये (nuclear reactors) कृत्रिमरित्या तयार केले जाते. युरेनियम आणि थोरियमच्या उत्स्फूर्त विखंडन उत्पादनामुळे (spontaneous fission product) किंचित प्रमाणात ते तयार होते. त्याचा सर्वात महत्त्वाचा उपयोग अणु-औषधामध्ये (nuclear medicine) आहे, विशेषतः मेटास्टेबल समस्थानिक टेक्नेशियम-99m (⁹⁹ᵐTc). हा समस्थानिक त्याच्या कमी अर्धायुष्यामुळे (short half-life) आणि योग्य गॅमा उत्सर्जन गुणधर्मांमुळे (gamma emission properties) हाडांचे स्कॅन (bone scans), कार्डियाक स्ट्रेस टेस्ट (cardiac stress tests) आणि किडनी स्कॅन (kidney scans) यांसारख्या निदानात्मक इमेजिंगमध्ये (diagnostic imaging) मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो. मुंबई, दिल्ली आणि चेन्नई सारख्या प्रमुख शहरांमधील रुग्णालये आणि निदान केंद्रे (diagnostic centers) यासह संपूर्ण भारतातील रुग्णालये वैद्यकीय इमेजिंग प्रक्रियेसाठी ⁹⁹ᵐTc चा वारंवार वापर करतात.
टेक्नेशियमची अणु रचना
टेक्नेशियमच्या अणु रचनेचे (atomic structure) आकलन करण्यासाठी मूलभूत उपअणु कण (fundamental subatomic particles) ओळखणे आवश्यक आहे: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन, आणि अणूमध्ये इलेक्ट्रॉन कसे मांडले जातात याचे वर्णन करणे.
प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन
टेक्नेशियमच्या उदासीन अणूसाठी (neutral atom), विशेषतः त्याचा सर्वात स्थिर आणि सामान्य समस्थानिक, टेक्नेशियम-99 (⁹⁹Tc) विचारात घेतल्यास:
- अणुअंक (Z): मूलद्रव्याचा अणुअंक केंद्रकातील (nucleus) प्रोटॉनची संख्या निश्चित करतो. टेक्नेशियमसाठी, Z = ४३.
- प्रोटॉनची संख्या = ४३
- इलेक्ट्रॉनची संख्या: उदासीन अणूमध्ये (neutral atom), केंद्रकाचा (nucleus) धन प्रभार संतुलित करण्यासाठी इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येइतकी असते.
- इलेक्ट्रॉनची संख्या = ४३
- न्यूट्रॉनची संख्या: वस्तुमान संख्या (A) केंद्रकातील (nucleus) प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनची एकूण संख्या दर्शवते. टेक्नेशियम-99 साठी, A = ९९. न्यूट्रॉनची संख्या A - Z अशी मोजली जाते.
- न्यूट्रॉनची संख्या = ९९ (वस्तुमान संख्या) - ४३ (अणुअंक) = ५६
म्हणून, टेक्नेशियम-99 च्या उदासीन अणूमध्ये ४३ प्रोटॉन, ५६ न्यूट्रॉन आणि ४३ इलेक्ट्रॉन असतात.
इलेक्ट्रॉन संरचना
इलेक्ट्रॉन संरचना (electron configuration) अणू किंवा रेणूतील (molecule) इलेक्ट्रॉनचे अणु कक्षक (atomic orbitals) मधील वितरण (distribution) वर्णन करते. टेक्नेशियमसाठी (Z=43), इलेक्ट्रॉन औफबाऊ सिद्धांत (Aufbau principle), हंडचा नियम (Hund’s rule) आणि पॉली अपवर्जन तत्त्वानुसार (Pauli exclusion principle) कक्षक भरतात.
टेक्नेशियमची संपूर्ण इलेक्ट्रॉन संरचना अशी आहे: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁵
उदात्त वायू (noble gas) संक्षिप्त नोटेशन वापरून, जे मागील उदात्त वायूच्या चिन्हाने (Krypton, Kr, ३६ इलेक्ट्रॉनसह) गाभा इलेक्ट्रॉन (core electrons) दर्शवते, संरचना अशी होते: [Kr] 4d⁵ 5s²
हे दर्शवते की क्रिप्टॉनच्या इलेक्ट्रॉन संरचनेनंतर, 5s उपकक्षक (subshell) मध्ये २ इलेक्ट्रॉन आणि 4d उपकक्षक मध्ये ५ इलेक्ट्रॉन आहेत.
संयोजी इलेक्ट्रॉन
संयोजी इलेक्ट्रॉन (valence electrons) हे अणूच्या सर्वात बाहेरील कवचामधील (outermost shell) इलेक्ट्रॉन असतात आणि ते प्रामुख्याने रासायनिक बंधनामध्ये (chemical bonding) सामील असतात. टेक्नेशियमसारख्या संक्रमण धातूंसाठी (transition metals), सर्वात बाहेरील ‘s’ उपकक्षक (subshell) मधील इलेक्ट्रॉन आणि सर्वात बाहेरील ‘s’ उपकक्षकाच्या लगेच खालील मुख्य क्वांटम संख्येतील (principal quantum number) अंशतः भरलेले ‘d’ उपकक्षक या दोन्हीमधील इलेक्ट्रॉन संयोजी इलेक्ट्रॉन मानले जातात.
टेक्नेशियमच्या इलेक्ट्रॉन संरचनेत [Kr] 4d⁵ 5s²:
- सर्वात बाहेरील मुख्य ऊर्जा स्तर (principal energy level) n=5 आहे (5s उपकक्षक).
- अंशतः भरलेले d उपकक्षक 4d आहे.
म्हणून, टेक्नेशियमसाठी संयोजी इलेक्ट्रॉन हे 5s कक्षकामधील २ इलेक्ट्रॉन आणि 4d कक्षकामधील ५ इलेक्ट्रॉन आहेत. एकूण संयोजी इलेक्ट्रॉन = २ (5s मधून) + ५ (4d मधून) = ७
७ संयोजी इलेक्ट्रॉनची ही संख्या टेक्नेशियम आवर्त सारणीच्या (periodic table) गट ७ मध्ये असल्याशी सुसंगत आहे.