थुलियमची ओळख
थुलियम, ज्याचे चिन्ह Tm आहे, हा 69 अणुअंक असलेला रासायनिक घटक आहे. याला लँथनाइड म्हणून वर्गीकृत केले जाते, जो ‘दुर्मीळ मृदा धातू’ म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या घटकांचा एक गट आहे. “दुर्मीळ मृदा” हे नाव असूनही, हे घटक पृथ्वीच्या कवचात असामान्यपणे दुर्मीळ नाहीत, परंतु ते सामान्यतः विखुरलेले असतात आणि एकाग्र साठ्यांमध्ये आढळत नाहीत, ज्यामुळे त्यांचे निष्कर्षण आव्हानात्मक आणि महागडे होते. थुलियम हा लँथनाइड्सपैकी दुसऱ्या क्रमांकाचा कमी प्रमाणात आढळणारा घटक आहे. भारतात, थुलियमच्या अंशांसह दुर्मीळ मृदा घटक मोनॅझाइट वाळूत आढळू शकतात, विशेषतः केरळ, ओडिशा आणि आंध्र प्रदेशसारख्या किनारी प्रदेशात, जे विविध तांत्रिक उपयोगांसाठी या सामरिक खनिजांचे महत्त्वपूर्ण स्रोत आहेत.
थुलियमची अणू रचना
थुलियमची अणू रचना त्याच्या मूलभूत उपअणु कणांचे परीक्षण करून समजून घेता येते: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन.
प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉनची संख्या
- अणुअंक (Z): एखाद्या घटकाचा अणुअंक त्याच्या अणूंच्या केंद्रकातील प्रोटॉनची संख्या निश्चित करतो. थुलियम (Tm) साठी, अणुअंक 69 आहे.
- म्हणून, थुलियमच्या अणूमध्ये 69 प्रोटॉन असतात.
- इलेक्ट्रॉनची संख्या: तटस्थ अणूमध्ये, विद्युत तटस्थता राखण्यासाठी इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येइतकी असते.
- अशा प्रकारे, तटस्थ थुलियम अणूमध्ये 69 इलेक्ट्रॉन असतात.
- वस्तुमान संख्या (A): थुलियमचा सर्वात स्थिर आणि नैसर्गिकरित्या आढळणारा समस्थानिक थुलियम-169 ($^{169}$Tm) आहे, ज्याची वस्तुमान संख्या 169 आहे. वस्तुमान संख्या केंद्रकातील प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनच्या एकूण संख्येचे प्रतिनिधित्व करते.
- न्यूट्रॉनची संख्या: न्यूट्रॉनची संख्या वस्तुमान संख्येतून अणुअंक (प्रोटॉनची संख्या) वजा करून काढता येते.
- न्यूट्रॉनची संख्या = वस्तुमान संख्या - अणुअंक
- न्यूट्रॉनची संख्या = 169 - 69 = 100 न्यूट्रॉन.
इलेक्ट्रॉन संरूपण
इलेक्ट्रॉन संरूपण अणूच्या अणु कक्षेतील इलेक्ट्रॉनचे वितरण दर्शवते. 69 इलेक्ट्रॉन असलेल्या थुलियम (Tm) साठी, इलेक्ट्रॉन संरूपण झेनॉन (Xe) पासून सुरू होणाऱ्या उदात्त वायू चिन्हांकन वापरून लिहिले जाऊ शकते, ज्यामध्ये 54 इलेक्ट्रॉन असतात.
थुलियमचे इलेक्ट्रॉन संरूपण असे आहे:
[Xe] 4f¹³ 6s²
हे संरूपण दर्शवते:
- [Xe]: उदात्त वायू झेनॉनच्या इलेक्ट्रॉन संरूपणाचे प्रतिनिधित्व करते, जे 54 आंतर-कवच इलेक्ट्रॉनसाठी (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶) जबाबदार आहे.
- 4f¹³: झेनॉनच्या गाभ्यानंतर, 13 इलेक्ट्रॉन 4f उपकवचामध्ये असतात. 4f उपकवचामध्ये जास्तीत जास्त 14 इलेक्ट्रॉन असू शकतात.
- 6s²: दोन इलेक्ट्रॉन 6s उपकवचामध्ये असतात, जे सर्वात बाहेरील मुख्य ऊर्जा स्तर आहे.
संयुजा इलेक्ट्रॉन
संयुजा इलेक्ट्रॉन हे अणूच्या सर्वात बाहेरील कवचात असलेले इलेक्ट्रॉन असतात. हे इलेक्ट्रॉन प्रामुख्याने रासायनिक बंधनात सामील असतात आणि घटकाचे रासायनिक गुणधर्म ठरवतात.
थुलियमसाठी, सर्वात बाहेरील मुख्य ऊर्जा स्तर 6 वे कवच आहे, ज्यात 6s इलेक्ट्रॉन असतात. 4f इलेक्ट्रॉन, जरी भरले असले तरी, 5s, 5p आणि 6s इलेक्ट्रॉनद्वारे त्यांच्या आवरणामुळे मोठ्या प्रमाणात आंतर-कवच इलेक्ट्रॉन मानले जातात.
म्हणून, उच्च शालेय रसायनशास्त्र आणि सामान्य रासायनिक प्रतिक्रिया समजून घेण्यासाठी, 6s उपकवचामधील 2 इलेक्ट्रॉन थुलियमचे संयुजा इलेक्ट्रॉन मानले जातात. थुलियम सामान्यतः +3 ऑक्सिडेशन अवस्था दर्शवतो (दोन 6s इलेक्ट्रॉन व्यतिरिक्त एका 4f इलेक्ट्रॉनच्या सहभागास सूचित करते), तरीही 6s इलेक्ट्रॉन रासायनिक अभिक्रियांसाठी सर्वात सहज उपलब्ध असतात.