शिसे (Pb) - अणुसंरचना आणि गुणधर्म

1. शिशाची (Pb) अणुसंरचना

शिसे (Pb) हा एक जड पोस्ट-ट्रान्झिशन धातू आहे.

1.1. अणु मॉडेल तपशील

• अणुअंक (Z): 82
  • केंद्रकात 82 प्रोटॉन असल्याचे दर्शवते.
  • उदासीन अणूमध्ये, 82 इलेक्ट्रॉन देखील असतात.
• अणु वस्तुमान (सरासरी): 207.2 u (एकत्रित अणु वस्तुमान एकके)
• न्यूट्रॉन: सर्वात जास्त प्रमाणात आढळणाऱ्या समस्थानिक $^\{208\}Pb$ साठी, न्यूट्रॉनची संख्या 208 - 82 = 126 आहे. शिशाचे अनेक स्थिर समस्थानिक आहेत (उदा. $^\{204\}Pb, ^\{206\}Pb, ^\{207\}Pb, ^\{208\}Pb$).
• अणूचा आकार (धातूचा त्रिज्या): अंदाजे 175 pm (पिकोमीटर).

1.2. इलेक्ट्रॉनिक संरूपण

शिशाचे इलेक्ट्रॉनिक संरूपण त्याच्या रासायनिक वर्तनासाठी समजून घेणे महत्त्वाचे आहे.

• पूर्ण संरूपण: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^\{10\} 4s^2 4p^6 4d^\{10\} 4f^\{14\} 5s^2 5p^6 5d^\{10\} 6s^2 6p^2$
• संक्षिप्त संरूपण: $[Xe] 4f^\{14\} 5d^\{10\} 6s^2 6p^2$
  • हे संरूपण दर्शवते की शिसे p-खंडात, गट 14 मध्ये आणि आवर्त 6 मध्ये आहे. भरलेल्या $4f^\{14\}$ आणि $5d^\{10\}$ कक्षांची उपस्थिती अनुक्रमे लॅंथनाइड आणि d-खंड आकुंचनामध्ये योगदान देते, ज्यामुळे त्याच्या गुणधर्मांवर परिणाम होतो.

1.3. कवच आकृती प्रतिनिधित्व (प्रत्येक कवचातील इलेक्ट्रॉन)

वेगवेगळ्या मुख्य ऊर्जा कवचांमध्ये इलेक्ट्रॉन्सचे वितरण खालीलप्रमाणे आहे:

• कवच 1 (K): 2 इलेक्ट्रॉन
• कवच 2 (L): 8 इलेक्ट्रॉन
• कवच 3 (M): 18 इलेक्ट्रॉन
• कवच 4 (N): 32 इलेक्ट्रॉन
• कवच 5 (O): 18 इलेक्ट्रॉन
• कवच 6 (P): 4 इलेक्ट्रॉन (संयुजा इलेक्ट्रॉन, $6s^2 6p^2$)

2. शिशाचे आवर्ती कल

गट 14 आणि आवर्त 6 मधील शिशाचे स्थान त्याच्या आवर्ती गुणधर्मांवर परिणाम करते, अनेकदा सापेक्षवादी प्रभावांमुळे आणि आतील d आणि f इलेक्ट्रॉन्सच्या खराब परिरक्षणामुळे विचलन दर्शवते.

• आयनन एन्थाल्पी (1ली आयनन ऊर्जा): 715.6 kJ/mol
  • हा घटक गट 14 मध्ये कथील (Sn) पासून शिसे (Pb) पर्यंत खाली जाताना अपेक्षित मूल्यापेक्षा जास्त असतो, कारण लॅंथनाइड आकुंचन आणि 5d इलेक्ट्रॉन्सद्वारे खराब परिरक्षण यामुळे संयुजा इलेक्ट्रॉन्सवरील प्रभावी केंद्रकीय प्रभार वाढतो.
• ऋणविद्युतता (पॉलिंग स्केल): 2.33
  • शिसे त्याच्या गटातील हलक्या मूलद्रव्यांपेक्षा (उदा. कथीलचे 1.96 आहे) सापेक्षतः अधिक ऋणविद्युत असते, पुन्हा $4f$ आणि $5d$ इलेक्ट्रॉन्सद्वारे अप्रभावी परिरक्षण आणि $6s$ इलेक्ट्रॉन्सवरील सापेक्षवादी प्रभावांमुळे उच्च प्रभावी केंद्रकीय प्रभार परिणामी हे घडते. यामुळे त्याचा धातूचा गुणधर्म अपेक्षेपेक्षा कमी स्पष्ट होतो.
• इलेक्ट्रॉन ग्रहण एन्थाल्पी: अंदाजे -35 kJ/mol
  • हे मूल्य थोडे नकारात्मक आहे, जे अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन स्वीकारण्याची अत्यंत कमी, परंतु किंचित उष्णतादायी, प्रवृत्ती दर्शवते. धातूंसाठी, इलेक्ट्रॉन ग्रहण एन्थाल्पी साधारणपणे कमी किंवा किंचित सकारात्मक असते.
• अणुत्रिज्या (धातूची): 175 pm
  • गटात खाली असूनही, कथील (Sn, 145 pm) पासून शिसे (Pb) पर्यंतच्या अणुत्रिज्येतील वाढ लॅंथनाइड आकुंचनामुळे अपेक्षेपेक्षा कमी आहे.

3. शिशाचे प्रमुख भौतिक गुणधर्म

शिसे हे भौतिक गुणधर्मांच्या अद्वितीय संयोगाने वैशिष्ट्यीकृत आहे.

• घनता: 11.34 g/cm³ 20°C वर
  • हा एक खूप घन धातू आहे.
• खोलीच्या तापमानावर (25°C) भौतिक अवस्था: घन
• रंग: नुकताच कापल्यावर निळसर-पांढरा, परंतु हवेच्या संपर्कात आल्यास शिशाच्या ऑक्साईडचा पातळ थर तयार झाल्यामुळे तो लवकरच निस्तेज राखाडी रंगाचा होतो.
• द्रवणांक (MP): 327.5 °C
  • एखाद्या धातूसाठी शिशाचा द्रवणांक तुलनेने कमी असतो.
• उत्कलनांक (BP): 1749 °C
  • त्याचा उत्कलनांक त्याच्या द्रवणांकापेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त आहे.