குளோரின் அணு அமைப்பிற்கான அறிமுகம்
குளோரின் (Cl), அதிக வினைத்திறன் கொண்ட ஒரு அலோகம் ஆகும். இது இந்தியா முழுவதும் நகராட்சி நீர் சுத்திகரிப்பு அமைப்புகள் முதல் பாலிவினைல் குளோரைடு (PVC) குழாய்கள் மற்றும் பொதுவான வீட்டுக் ப்ளீச்சுகள் வரை பரவலான பயன்பாடுகளைக் கொண்ட ஒரு முக்கியமான தனிமம் ஆகும். அதன் வேதியியல் பண்பு அதன் அணு அமைப்பால், குறிப்பாக அதன் துணை அணுத் துகள்களான புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் அமைப்பால் நேரடியாக நிர்வகிக்கப்படுகிறது. இந்த அமைப்பைப் புரிந்துகொள்வது அதன் வினைத்திறன் மற்றும் தொழில்துறை முக்கியத்துவத்தை அறிவதற்கு அடிப்படையாகும்.
குளோரினின் அணு எண் மற்றும் நிறை எண்
ஒரு தனிமத்தின் அணு எண் (Z) ஒரு அணுவின் உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. குளோரினுக்கு, அணு எண் 17 ஆகும். நிறை எண் (A) உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. குளோரின் முதன்மையாக இரண்டு நிலைத்த ஐசோடோப்புகளாக, குளோரின்-35 மற்றும் குளோரின்-37 ஆக உள்ளது, இவை அவற்றின் நியூட்ரான் எண்ணிக்கையில் வேறுபடுகின்றன.
குளோரினில் உள்ள புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள்
புரோட்டான்கள்
குளோரினின் அணு எண் 17 ஆகும். இதன் விளைவாக, ஒவ்வொரு குளோரின் அணுவிலும் அதன் உட்கருவில் 17 புரோட்டான்கள் உள்ளன. புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை ஒவ்வொரு தனிமத்திற்கும் தனித்துவமானது மற்றும் அதன் அடையாளத்தை வரையறுக்கிறது.
எலக்ட்ரான்கள்
ஒரு நடுநிலை அணுவில், உட்கருவைச் சுற்றும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்குச் சமம். எனவே, ஒரு நடுநிலை குளோரின் அணு 17 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
நியூட்ரான்கள்
நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை ஒரே தனிமத்தின் ஐசோடோப்புகளுக்கு இடையில் மாறுபடலாம், இது வெவ்வேறு நிறை எண்களுக்கு வழிவகுக்கிறது.
- குளோரின்-35 ($^{35}\text{Cl}$) க்கு, இது மிகவும் அதிகமாகக் காணப்படும் ஐசோடோப் ஆகும், நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை நிறை எண்ணிலிருந்து அணு எண்ணைக் கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது: 35 - 17 = 18 நியூட்ரான்கள்.
- குளோரின்-37 ($^{37}\text{Cl}$) ஐசோடோப்புக்கு, நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை 37 - 17 = 20 நியூட்ரான்கள் ஆகும். குளோரினின் சராசரி அணு நிறை (தோராயமாக 35.45 அணு நிறை அலகுகள்) இந்த ஐசோடோப்புகளின் இயற்கையான செறிவை பிரதிபலிக்கிறது.
குளோரினின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு
எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்பது ஒரு அணுவின் உட்கருவைச் சுற்றியுள்ள பல்வேறு ஆற்றல் மட்டங்கள் (கூடுகள்) மற்றும் துணை மட்டங்களில் (துணை கூடுகள்) எலக்ட்ரான்களின் குறிப்பிட்ட ஏற்பாட்டைக் விவரிக்கிறது.
கூடுவாரியான எலக்ட்ரான் பகிர்வு
போர்-பரி திட்டத்தின்படி, எலக்ட்ரான்கள் ஆற்றல் கூடுகளை ஒரு குறிப்பிட்ட வரிசையில் நிரப்புகின்றன:
- K கூடு (1வது முக்கிய ஆற்றல் மட்டம்): இந்த உட்புற கூடு அதிகபட்சமாக 2 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும். குளோரினுக்கு, K கூட்டில் 2 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
- L கூடு (2வது முக்கிய ஆற்றல் மட்டம்): இந்த கூடு அதிகபட்சமாக 8 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும். குளோரினுக்கு, L கூட்டில் 8 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
- M கூடு (3வது முக்கிய ஆற்றல் மட்டம்): மீதமுள்ள எலக்ட்ரான்கள் இந்தக் கூட்டை நிரப்புகின்றன. குளோரினுக்கு, 17 - (2 + 8) = 7 எலக்ட்ரான்கள் M கூட்டில் உள்ளன. எனவே, குளோரினின் கூடுவாரியான எலக்ட்ரான் பகிர்வு 2, 8, 7 ஆகும்.
துணைக்கூடு எலக்ட்ரான் அமைப்பு
ஒவ்வொரு முக்கிய ஆற்றல் மட்டத்திலும் உள்ள துணைக்கூடுகளை (s, p, d, f) பயன்படுத்தி மேலும் விரிவான அமைப்பு பின்வருமாறு:
- 1வது கூடு (n=1): ஒரு ‘s’ துணைக்கூட்டை மட்டுமே கொண்டுள்ளது.
- $1s^2$ (2 எலக்ட்ரான்கள்)
- 2வது கூடு (n=2): ‘s’ மற்றும் ‘p’ துணைக்கூடுகளைக் கொண்டுள்ளது.
- $2s^2$ (2 எலக்ட்ரான்கள்)
- $2p^6$ (6 எலக்ட்ரான்கள்)
- 3வது கூடு (n=3): ‘s’ மற்றும் ‘p’ துணைக்கூடுகளைக் கொண்டுள்ளது (மற்றும் ஒரு ‘d’ துணைக்கூடு, இது குளோரினின் அடிப்படை நிலையில் காலியாக உள்ளது).
- $3s^2$ (2 எலக்ட்ரான்கள்)
- $3p^5$ (5 எலக்ட்ரான்கள்) குளோரினின் முழுமையான துணைக்கூடு எலக்ட்ரான் அமைப்பு $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$ ஆகும்.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வெளிப்புற ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் கூட்டில் இருக்கும் எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் முக்கியமானவை, ஏனெனில் அவை வேதியியல் பிணைப்பில் பங்கேற்கின்றன மற்றும் ஒரு தனிமத்தின் வேதியியல் பண்புகளையும் வினைத்திறனையும் பெருமளவில் தீர்மானிக்கின்றன. குளோரினுக்கு, வெளிப்புற ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட கூடு M கூடு (n=3) ஆகும், இது 7 எலக்ட்ரான்களைக் ($3s^2$ மற்றும் $3p^5$) கொண்டுள்ளது. எனவே, குளோரின் 7 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்த சிறப்பியல்பு எண், குளோரின் ஏன் அதிக வினைத்திறன் கொண்டது மற்றும் ஆர்கான் என்ற மந்த வாயுவைப் போலவே ஒரு நிலைத்த ஆக்டெட் அமைப்பை அடைய ஒரு எலக்ட்ரானை எளிதாகப் பெற முனைகிறது என்பதை விளக்குகிறது. பொதுவான சமையல் உப்பு (சோடியம் குளோரைடு) போன்ற சேர்மங்களில் இந்த நடத்தை வெளிப்படுகிறது, அங்கு குளோரின் சோடியத்திலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானைப் பெற்று நிலைத்த குளோரைடு அயனியை (Cl$^{-}$) உருவாக்குகிறது.