பிஸ்மத் ஒரு அறிமுகம்
பிஸ்மத் (Bi) ஒரு கவர்ச்சிகரமான வேதியியல் தனிமம் ஆகும், இது ஒரு போஸ்ட்-ட்ரான்சிஷன் உலோகம் என வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இது தனிம அட்டவணையில் ஒரு தனித்துவமான இடத்தைப் பிடித்துள்ளது, இது தொகுதி 15, காலம் 6 இல் அமைந்துள்ளது. நீண்ட காலமாக, இது இயற்கையாக நிகழும் மிகக் கனமான நிலையான தனிமமாகக் கருதப்பட்டது, இருப்பினும் நவீன ஆய்வுகள் இது மிக நீண்ட அரை ஆயுளுடன் சற்று கதிரியக்கமாக இருப்பதைக் காட்டியுள்ளன, இது அன்றாட பயன்பாடுகளுக்கு கிட்டத்தட்ட நிலையானதாக ஆக்குகிறது. அதன் தனித்துவமான வெள்ளி-இளஞ்சிவப்பு நிறம் பெரும்பாலும் மற்ற உலோகங்களிலிருந்து இதை வேறுபடுத்துகிறது.
கட்டிடங்களில் தீ கண்டறிதல் அமைப்புகள், அழகுசாதனப் பொருட்கள் மற்றும் சில மருந்துகளில் பயன்படுத்தப்படும் குறைந்த உருகுநிலை கலப்புலோகங்கள் உட்பட பல்வேறு பயன்பாடுகளை பிஸ்மத் கொண்டுள்ளது. உதாரணமாக, பிஸ்மத் கொண்ட கலப்புலோகங்கள் பல இந்திய வணிக மற்றும் குடியிருப்பு வளாகங்களில் ஸ்பிரிங்லர் தலைகளுக்கு முக்கியமானவை, ஏனெனில் அவை தீ விபத்தின் போது அமைப்பைச் செயல்படுத்துவதற்கு ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெப்பநிலையில் உருகும்.
பிஸ்மத்தின் அணு அமைப்பு
ஒரு தனிமத்தின் அணு அமைப்பைப் புரிந்துகொள்வது அதன் வேதியியல் பண்புகள் மற்றும் நடத்தையைப் பற்றிய நுண்ணறிவை வழங்குகிறது. பிஸ்மத், அனைத்து தனிமங்களைப் போலவே, புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களால் ஆனது.
புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள்
ஒரு நடுநிலை பிஸ்மத் (Bi) அணுவிற்கு:
- அணு எண் (Z): பிஸ்மத்தின் அணு எண் 83 ஆகும். இது ஒவ்வொரு பிஸ்மத் அணுவிலும் அதன் கருவில் 83 புரோட்டான்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை தனிமத்தை வரையறுக்கிறது.
- எலக்ட்ரான்கள்: ஒரு நடுநிலை அணுவில், கருவைச் சுற்றி வரும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமம். எனவே, ஒரு நடுநிலை பிஸ்மத் அணுவில் 83 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
- நியூட்ரான்கள்: இயற்கையாகக் காணப்படும் பிஸ்மத்தின் மிகவும் பொதுவான மற்றும் கிட்டத்தட்ட பிரத்தியேக ஐசோடோப்பு பிஸ்மத்-209 ($^{\text{209}}$Bi) ஆகும். இந்த ஐசோடோப்பிற்கான நிறை எண் (A) 209 ஆகும். நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை நிறை எண்ணிலிருந்து அணு எண்ணைக் கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது: நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் (A) - அணு எண் (Z) நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 209 - 83 = 126 நியூட்ரான்கள்
இந்த 83 புரோட்டான்கள் மற்றும் 126 நியூட்ரான்கள் அடர்ந்த மையக்கருவில் அமைந்துள்ளன, அதே நேரத்தில் 83 எலக்ட்ரான்கள் கருவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான் கூடுகளை ஆக்கிரமிக்கின்றன.
எலக்ட்ரான் அமைப்பு
எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்பது ஒரு அணுவின் அணு ஆர்பிட்டல்களில் எலக்ட்ரான்களின் ஏற்பாட்டைக் குறிக்கிறது. 83 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட பிஸ்மத்திற்கு, ஆஃபா கோட்பாடு (Aufbau principle), பாலி தவிர்ப்பு கோட்பாடு (Pauli exclusion principle) மற்றும் ஹன்ட் விதி (Hund’s rule) ஆகியவற்றின் படி ஆர்பிட்டல்களை நிரப்புவதன் மூலம் எலக்ட்ரான் அமைப்பை எழுதலாம்.
பிஸ்மத்தின் முழு எலக்ட்ரான் அமைப்பு: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p³
முந்தைய உன்னத வாயுவின் (செனான், Xe, இது 54 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது) எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் குறிப்பதன் மூலம் இதை எளிதாக்கும் ஒரு சுருக்கப்பட்ட வடிவம், உன்னத வாயு கரு குறியீட்டைப் பயன்படுத்துகிறது: [Xe] 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p³
இந்த குறியீடு உள் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு செனான் அணுவின் அதே அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன என்பதையும், மீதமுள்ள 29 எலக்ட்ரான்கள் 6s, 4f, 5d மற்றும் 6p ஆர்பிட்டல்களை நிரப்புகின்றன என்பதையும் குறிக்கிறது.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு அணுவின் வெளிப்புற எலக்ட்ரான் கூட்டில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இவை முதன்மையாக வேதியியல் பிணைப்பில் ஈடுபட்டு ஒரு தனிமத்தின் வேதியியல் பண்புகளை தீர்மானிக்கின்றன.
பிஸ்மத்திற்கு, வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் நிலை 6வது கூடு ஆகும். இந்த கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் 6s மற்றும் 6p ஆர்பிட்டல்களில் காணப்படுகின்றன.
- 6s ஆர்பிட்டலில் எலக்ட்ரான்கள்: 2
- 6p ஆர்பிட்டலில் எலக்ட்ரான்கள்: 3
எனவே, பிஸ்மத்திற்கான மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை 2 + 3 = 5 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் ஆகும்.
இந்த ஐந்து இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் (குறிப்பாக 6s² 6p³) பிஸ்மத்தின் சிறப்பியல்பு வேதியியல் வினைத்திறன் மற்றும் +3 மற்றும் +5 போன்ற ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலைகளுடன் சேர்மங்களை உருவாக்கும் திறனுக்கு பங்களிக்கின்றன.