காட்மியம் (Cd) அறிமுகம்
Cd என்ற வேதியியல் குறியீட்டைக் கொண்ட காட்மியம், ஒரு மென்மையான, வெள்ளி-வெள்ளை நிறமுள்ள, நீட்டக்கூடிய மற்றும் தகடாகும் மாறும் இடைநிலை உலோகம் ஆகும். இது தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 12 மற்றும் காலம் 5 இல் அமைந்துள்ளது. சில உலோகங்களைப் போல பரவலாக அறியப்படாவிட்டாலும், காட்மியம் ஒரு முக்கியமான தனிமம் ஆகும், இருப்பினும் அதன் நச்சுத்தன்மைக்காக அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது. இந்தியாவில், காட்மியம் முக்கியமாக துத்தநாகத் தாதுக்களை சுத்திகரிக்கும் போது ஒரு துணைப் பொருளாகப் பெறப்படுகிறது, உதாரணமாக, துத்தநாக-ஈய வைப்புக்களைப் பதப்படுத்தும் இந்துஸ்தான் துத்தநாகம் போன்ற செயல்பாடுகளிலிருந்து.
காட்மியத்தின் அடிப்படை அணுத் துகள்கள்
காட்மியத்தின் அணு அமைப்பை அதன் உட்கூறான துணை அணுத் துகள்களான புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களை ஆய்வு செய்வதன் மூலம் புரிந்துகொள்ள முடியும்.
அணு எண் மற்றும் புரோட்டான்கள்
காட்மியத்தின் அணு எண் (Z) 48 ஆகும். அணு எண் என்பது ஒரு அணுவின் கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு நேரடியாக ஒத்திருக்கிறது. எனவே, ஒரு நடுநிலை காட்மியம் அணுவில் 48 புரோட்டான்கள் உள்ளன. புரோட்டான்கள் நேர்மறை மின் சுமையைக் கொண்டுள்ளன.
எலக்ட்ரான்கள்
ஒரு நடுநிலை அணுவில், மின் நடுநிலையைப் பராமரிக்க எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். காட்மியத்தில் 48 புரோட்டான்கள் இருப்பதால், ஒரு நடுநிலை காட்மியம் அணுவில் 48 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. எலக்ட்ரான்கள் எதிர்மறை மின் சுமையைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் கருவைச் சுற்றியுள்ள குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மட்டங்கள் அல்லது கூடுகளில் ஆக்கிரமித்துள்ளன.
நியூட்ரான்கள்
ஒரு அணுவில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மாறுபடலாம், இது ஒரு தனிமத்தின் வெவ்வேறு ஐசோடோப்புகளை உருவாக்குகிறது. நிறை எண் (A) என்பது கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. காட்மியத்தின் மிகவும் அபுண்டன்டான ஐசோடோப் காட்மியம்-114 ($^{114}$Cd).
நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைக் கணக்கிட: நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் (A) - அணு எண் (Z) நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 114 - 48 = 66 நியூட்ரான்கள்
எனவே, மிகவும் பொதுவான காட்மியம் அணுவில் 48 புரோட்டான்கள், 48 எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் 66 நியூட்ரான்கள் உள்ளன.
காட்மியத்தின் எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு
எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு என்பது ஒரு அணுவின் அணு ஆர்பிட்டல்களில் எலக்ட்ரான்கள் அடுக்கப்பட்டிருக்கும் விதத்தை விவரிக்கிறது. காட்மியம் (Z=48) க்கு, எலக்ட்ரான்கள் ஆஃபா தத்துவம், ஹண்ட் விதி மற்றும் பாலி தவிர்ப்பு தத்துவம் ஆகியவற்றின் படி ஆர்பிட்டல்களை நிரப்புகின்றன.
காட்மியத்திற்கான முழு எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰
உயர்குல வாயு கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்தி, மேலும் சுருக்கப்பட்ட வடிவம், முந்தைய உயர்குல வாயுவின் குறியீட்டைக் கொண்டு உட்கரு எலக்ட்ரான்களை மாற்றுகிறது. காட்மியத்திற்கு, முந்தைய உயர்குல வாயு கிரிப்டான் (Kr) ஆகும், இதன் அணு எண் 36 ஆகும். இதன் கட்டமைப்பு 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶.
ஆகவே, காட்மியத்திற்கான உயர்குல வாயு எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு: [Kr] 4d¹⁰ 5s²
இந்த கட்டமைப்பு கிரிப்டான் உட்கருவுக்குப் பிறகு, 4d துணைக்கூட்டில் 10 எலக்ட்ரான்களும் 5s துணைக்கூட்டில் 2 எலக்ட்ரான்களும் இருப்பதைக் காட்டுகிறது. 4d துணைக்கூடு முழுமையாக நிரம்பியுள்ளது, இது இந்த உள் d-எலக்ட்ரான்களுக்கு ஒரு நிலையான அமைப்பைக் குறிக்கிறது.
காட்மியத்தின் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பது ஒரு அணுவின் வெளிக்கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் முக்கியமாக வேதியியல் பிணைப்பில் ஈடுபட்டு ஒரு தனிமத்தின் வேதியியல் பண்புகளைத் தீர்மானிக்கின்றன.
எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு [Kr] 4d¹⁰ 5s² இலிருந்து, வெளிக்கூட்டில் உள்ள முதன்மை ஆற்றல் மட்டம் (கூடு) n=5 ஆகும். இந்த கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் 5s² எலக்ட்ரான்கள் ஆகும்.
எனவே, காட்மியத்தில் 2 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. இந்த இரண்டு 5s எலக்ட்ரான்கள் ஒப்பீட்டளவில் எளிதாக நீக்கப்படலாம், இது காட்மியம் பொதுவாக +2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் சேர்மங்களை ஏன் உருவாக்குகிறது என்பதை விளக்குகிறது. முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட 4d துணைக்கூடு Cd²⁺ அயனியின் நிலைத்தன்மைக்கு பங்களிக்கிறது.