कॅडमियम (Cd) - अणुसंरचना आणि गुणधर्म

कॅडमियम (Cd) - अणुसंरचना आणि गुणधर्म

कॅडमियम (Cd) हा आवर्त सारणीतील गट 12 मधील एक नरम, चांदीसारखा पांढरा, वर्धनीय (malleable) आणि तन्य (ductile) धातू आहे. पूर्ण d-उपशेल (d-subshell) सह समान गुणधर्मांमुळे त्याला बहुतेकदा जस्त (zinc) आणि पारा (mercury) यांच्यासोबत गटबद्ध केले जाते.

1. अणु मॉडेल तपशील

कॅडमियम खालील अणू पॅरामीटर्सद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे:

• अणुसंख्या (Z): 48
  • हे एका उदासीन कॅडमियम अणूमध्ये 48 प्रोटॉन आणि 48 इलेक्ट्रॉन दर्शवते.
• सरासरी अणुवस्तुमान: 112.41 u
• न्यूट्रॉन: सर्वात जास्त प्रमाणात असलेला समस्थानिक, कॅडमियम-114 ($^\{114\}$Cd), मध्ये 66 न्यूट्रॉन (114 - 48) असतात. इतर सामान्य समस्थानिकांमध्ये $^\{112\}$Cd (64 न्यूट्रॉन) आणि $^\{110\}$Cd (62 न्यूट्रॉन) यांचा समावेश आहे.
• अणु त्रिज्या (सहसंयोजक): अंदाजे 161 pm
• आयनिक त्रिज्या (Cd²⁺): 95 pm (समन्वय संख्या 6 साठी)

2. इलेक्ट्रॉन संरूपण आणि शेल आकृती

कॅडमियमचे इलेक्ट्रॉन संरूपण त्याचे रासायनिक वर्तन ठरवते.

• मूळ स्थिती इलेक्ट्रॉन संरूपण: [Kr] 4d¹⁰ 5s²
  • हे संरूपण पूर्णपणे भरलेला 4d उपशेल आणि पूर्णपणे भरलेला 5s उपशेल दर्शवते. हे स्थिर संरूपण, सामान्य संक्रमण धातूंच्या तुलनेत त्याच्या सापेक्ष निष्क्रिय स्वभावाला आणि +2 ऑक्सिडेशन अवस्था तयार करण्याच्या त्याच्या प्रवृत्तीला हातभार लावते.
• ऑर्बिटल आकृती प्रतिनिधित्व (मजकूर स्पष्टीकरण):
  • अंतर्गत गाभा ([Kr]) क्रिप्टॉनचे संरूपण (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶) दर्शवतो.
  • क्रिप्टॉन गाभ्यानंतर, 4d उपशेल 10 इलेक्ट्रॉनने पूर्णपणे भरलेला असतो.
  • शेवटी, 5s उपशेलमध्ये 2 इलेक्ट्रॉन असतात.
• शेलनुसार इलेक्ट्रॉन वितरण:
  • K-शेल (n=1): 2 इलेक्ट्रॉन (1s²)
  • L-शेल (n=2): 8 इलेक्ट्रॉन (2s² 2p⁶)
  • M-शेल (n=3): 18 इलेक्ट्रॉन (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
  • N-शेल (n=4): 18 इलेक्ट्रॉन (4s² 4p⁶ 4d¹⁰)
  • O-शेल (n=5): 2 इलेक्ट्रॉन (5s²)

3. आवर्ती प्रवृत्ती

कॅडमियम त्याच्या गटात आणि आवर्तनात विशिष्ट आवर्ती प्रवृत्ती दर्शवतो:

• आयनीकरण एन्थाल्पी (kJ/mol):
  • पहिली आयनीकरण एन्थाल्पी (IE₁): 867.8 kJ/mol
  • दुसरी आयनीकरण एन्थाल्पी (IE₂): 1631.4 kJ/mol
  • प्रवृत्ती: कॅडमियमची पहिली आयनीकरण एन्थाल्पी जस्त (Zn, 906.4 kJ/mol) पेक्षा जास्त असते, कारण भरलेल्या 4d उपशेल इलेक्ट्रॉनच्या खराब शील्डिंग प्रभावामुळे 5s संयोजी इलेक्ट्रॉनवर जास्त प्रभावी केंद्रकीय भार (effective nuclear charge) अनुभवला जातो. लँथानाइड आकुंचनामुळे (lanthanide contraction) पारा (Hg, 1007.1 kJ/mol) साठी ही प्रवृत्ती उलटते.
• विद्युतरात्मकता (पॉलिंग स्केल): 1.69
  • प्रवृत्ती: गट 12 मध्ये जस्त ते कॅडमियमपर्यंत विद्युतरात्मकता सामान्यतः कमी होते.
• इलेक्ट्रॉन संपादन एन्थाल्पी: कॅडमियमची इलेक्ट्रॉन संपादन एन्थाल्पी खूप कमी सकारात्मक किंवा शून्यजवळ असते (उदा. अंदाजे +32 kJ/mol).
  • प्रवृत्ती: इतर धातूंप्रमाणे, कॅडमियम सामान्यतः सहजपणे इलेक्ट्रॉन स्वीकारत नाही, जे त्याचे धातूचे वैशिष्ट्य आणि इलेक्ट्रॉन गमावण्याची प्रवृत्ती दर्शवते.
• अणु त्रिज्या: 161 pm (सहसंयोजक त्रिज्या)
  • प्रवृत्ती: जस्त (139 pm) पासून कॅडमियम (161 pm) पर्यंत अणु त्रिज्या वाढते, कारण अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन शेल जोडले जाते. तथापि, लँथानाइड आकुंचन (lanthanide contraction) प्रभावामुळे पाऱ्यासाठी (157 pm) ती थोडी कमी होते किंवा सारखीच राहते.

4. प्रमुख भौतिक गुणधर्म

कॅडमियममध्ये खालील उल्लेखनीय भौतिक वैशिष्ट्ये आहेत:

• घनता: 8.65 g/cm³ (20°C ला)
• सामान्य तापमानातील अवस्था: घन
• रंग: निळसर झाक असलेला चांदीसारखा पांढरा, चमकदार
• वितळण बिंदू: 321.07 °C (594.22 K)
• उत्कलण बिंदू: 767 °C (1040 K)
• गट: 12
• आवर्तन: 5
• ब्लॉक: d-ब्लॉक