टायटॅनियम (Ti): अणु रचना आणि रासायनिक गुणधर्म

अणु मॉडेलचे तपशील

टायटॅनियम (Ti) हे एक संक्रमण धातू आहे, ज्याची खालील मूलभूत अणु वैशिष्ट्ये आहेत:

• अणुअंक (Z): 22
• प्रोटॉन: 22 (प्रोटॉनची संख्या मूलद्रव्य निश्चित करते)
• इलेक्ट्रॉन: 22 (उदासीन टायटॅनियम अणूमध्ये)
• न्यूट्रॉन: 26 (सर्वाधिक प्रमाणात आढळणाऱ्या समस्थानिकासाठी, $^\{48\}$Ti, वस्तुमान अंक A = 48)
• अणु वस्तुमान: अंदाजे 47.867 u
• अणु आकार (धातू त्रिज्या): 147 pm

इलेक्ट्रॉनिक संरूपण आणि कवच आकृती

टायटॅनियमचे इलेक्ट्रॉनिक संरूपण त्याचे रासायनिक वर्तन ठरवते.

• इलेक्ट्रॉनिक संरूपण: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s²
• राजवायू संरूपण: [Ar] 3d² 4s²
  • हे संरूपण दर्शवते की टायटॅनियमच्या सर्वात बाहेरील 4s ऑर्बिटलमध्ये 2 इलेक्ट्रॉन आणि उपान्त्य 3d ऑर्बिटलमध्ये 2 इलेक्ट्रॉन आहेत. अंशतः भरलेल्या d-ऑर्बिटल्सची उपस्थिती संक्रमण धातूंचे वैशिष्ट्य आहे.

कवच आकृतीचे प्रतिनिधित्व (मजकूर)

Ti (Z=22) साठी कवचांमधील इलेक्ट्रॉन वितरणाचे मजकूर प्रतिनिधित्व खालीलप्रमाणे आहे:

• K-कवच (n=1): 2 इलेक्ट्रॉन
• L-कवच (n=2): 8 इलेक्ट्रॉन
• M-कवच (n=3): 10 इलेक्ट्रॉन (3s मधून 2, 3p मधून 6, 3d मधून 2)
• N-कवच (n=4): 2 इलेक्ट्रॉन (4s मधून)

आवर्ती प्रवृत्ती

आयनीकरण एन्थाल्पी (IE)

आयनीकरण एन्थाल्पी म्हणजे वायू अवस्थेतील अणूमधून इलेक्ट्रॉन काढण्यासाठी आवश्यक असलेली ऊर्जा.

• पहिली आयनीकरण एन्थाल्पी (IE₁): 658 kJ/mol (पहिला 4s इलेक्ट्रॉन काढण्यासाठी ऊर्जा)
• दुसरी आयनीकरण एन्थाल्पी (IE₂): 1310 kJ/mol (दुसरा 4s इलेक्ट्रॉन काढण्यासाठी ऊर्जा)
• तिसरी आयनीकरण एन्थाल्पी (IE₃): 2652 kJ/mol (पहिला 3d इलेक्ट्रॉन काढण्यासाठी ऊर्जा)
• चौथी आयनीकरण एन्थाल्पी (IE₄): 4175 kJ/mol (दुसरा 3d इलेक्ट्रॉन काढण्यासाठी ऊर्जा)
• प्रवृत्ती: आयनीकरण एन्थाल्पी साधारणपणे आवर्तात प्रभावी केंद्रकीय प्रभार वाढल्यामुळे वाढते आणि गटात खाली जाताना कमी होते. संक्रमण धातूंसाठी, क्रमिक आयनीकरण एन्थाल्पीमध्ये हळूहळू वाढ होते कारण इलेक्ट्रॉन 4s मधून आणि नंतर 3d ऑर्बिटल्समधून काढले जातात.

ऋणविद्युतता

• पॉलिंग स्केल: 1.54
• प्रवृत्ती: ऋणविद्युतता साधारणपणे आवर्तात वाढते आणि गटात खाली जाताना कमी होते. टायटॅनियमची ऋणविद्युतता मध्यम आहे, जी धातूंसाठी सामान्य आहे, हे इलेक्ट्रॉन मिळवण्याऐवजी गमावण्याची त्याची प्रवृत्ती दर्शवते.

इलेक्ट्रॉन प्राप्ती एन्थाल्पी (ΔegH)

• मूल्य: लहान धन किंवा शून्याच्या जवळ (~+7.6 kJ/mol)
• प्रवृत्ती: धातूंसाठी, विशेषतः संक्रमण धातूंसाठी, इलेक्ट्रॉन प्राप्ती एन्थाल्पी साधारणपणे धन किंवा किंचित ऋण असते, कारण ते स्थिर आयन तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रॉन सहजपणे स्वीकारत नाहीत. टायटॅनियम इलेक्ट्रॉन गमावून कॅटायन (धन आयन) बनवण्यास प्राधान्य देते.

अणु त्रिज्या

• धातू त्रिज्या: 147 pm
• प्रवृत्ती: प्रभावी केंद्रकीय प्रभार वाढल्यामुळे अणु त्रिज्या साधारणपणे आवर्तात कमी होते. संक्रमण धातूंसाठी, सुरुवातीला घट होते, त्यानंतर तुलनेने स्थिर श्रेणी असते आणि नंतर मालिकेच्या शेवटी किंचित वाढ होते. टायटॅनियम, 3d मालिकेच्या सुरुवातीला असल्यामुळे, नंतरच्या 3d मूलद्रव्यांच्या तुलनेत तुलनेने मोठी अणु त्रिज्या असते.

मुख्य भौतिक गुणधर्म

टायटॅनियम त्याच्या उत्कृष्ट सामर्थ्य-ते-वजन गुणोत्तर आणि गंज-प्रतिरोधकतेसाठी ओळखले जाते.

• घनता: 4.506 g/cm³ (20 °C तापमानावर)
• खोलीच्या तापमानावर (25 °C) अवस्था: घन
• रंग: चंदेरी-पांढरी धातूची चमक
• वितळण्याचा बिंदू: 1668 °C (1941 K)
• उत्कलन बिंदू: 3287 °C (3560 K)
• कठीणपणा: तुलनेने कठीण, स्टीलने ओरखडे पडू शकतात.
• वर्धनीयता/तन्यता: शुद्ध असताना चांगली वर्धनीयता आणि तन्यता असते, परंतु ऑक्सिजन आणि नायट्रोजनसारख्या अशुद्धीमुळे ठिसूळ होते.