கிரிப்டான் பற்றிய அறிமுகம்
கிரிப்டான் (Kr) என்பது அணு எண் 36 கொண்ட ஒரு வேதியியல் தனிமம் ஆகும். இது ஒரு மந்த வாயுவாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இது தனிம அட்டவணையின் 18வது குழுவைச் சேர்ந்தது, இது அதன் தீவிர வேதியியல் மந்தத்தன்மையைக் குறிக்கும் ஒரு பண்பு. இந்த தனிமம் நிறமற்ற, மணமற்ற மற்றும் சுவையற்ற வாயுவாக பூமியின் வளிமண்டலத்தில் மிகக் குறைந்த அளவில் காணப்படுகிறது. “கிரிப்டான்” என்ற பெயர் கிரேக்க வார்த்தையான “kryptos” என்பதிலிருந்து உருவானது, இது “மறைந்திருப்பவர்” என்று பொருள்படும், இது கண்டறியப்படுவதற்கு முன்பு அதன் மர்மமான தன்மையை பிரதிபலிக்கிறது.
கிரிப்டானின் அடிப்படை அணுத் துகள்கள்
எந்தவொரு தனிமத்தின் அணு அமைப்பும் அதிலுள்ள புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையால் அடிப்படையாக தீர்மானிக்கப்படுகிறது. கிரிப்டானைப் பொறுத்தவரை, இந்த அளவுகள் அதன் அணு எண் மற்றும் நிறை எண்ணிலிருந்து நேரடியாகப் பெறப்படுகின்றன.
புரோட்டான்கள்
கிரிப்டானின் அணு எண் (Z) 36 ஆகும். வரையறையின்படி, அணு எண் என்பது ஒரு அணுவின் உட்கருவில் அமைந்துள்ள புரோட்டான்களின் சரியான எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. இதன் விளைவாக, ஒரு நடுநிலை கிரிப்டான் அணுவில் 36 புரோட்டான்கள் உள்ளன. புரோட்டான்களின் தனித்துவமான எண்ணிக்கை ஒரு தனிமத்தின் அடையாளத்தை திட்டவட்டமாக நிறுவுகிறது.
எலக்ட்ரான்கள்
ஒரு நடுநிலை அணுவில், உட்கருவைச் சுற்றி வரும் எலக்ட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சரியாக சமம். ஒரு நடுநிலை கிரிப்டான் அணுவில் 36 புரோட்டான்கள் இருப்பதால், அது 36 எலக்ட்ரான்களையும் கொண்டுள்ளது. இந்த எலக்ட்ரான்கள் அணு உட்கருவைச் சுற்றி தனித்தனி ஆற்றல் மட்டங்களில், எலக்ட்ரான் கூடுகள் என்றும் அழைக்கப்படும், முறையாக அடுக்கப்பட்டுள்ளன.
நியூட்ரான்கள்
இயற்கையில் காணப்படும் கிரிப்டானின் மிகவும் பரவலான ஐசோடோப் கிரிப்டான்-84 ($^{84}$Kr) ஆகும், இதன் நிறை எண் (A) 84 ஆகும். நிறை எண் என்பது உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த தொகையைக் குறிக்கிறது. நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைத் தீர்மானிக்க, அணு எண் நிறை எண்ணிலிருந்து கழிக்கப்படுகிறது.
நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் (A) - அணு எண் (Z) நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 84 - 36 = 48 நியூட்ரான்கள்.
கிரிப்டானின் மற்ற ஐசோடோப்புகள் உள்ளன என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும், ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு எண்ணிக்கையிலான நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் கிரிப்டான்-84 இயற்கையாகவே மிகவும் ஏராளமாக காணப்படும் வடிவமாகும்.
கிரிப்டானின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு
எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்பது ஒரு அணுவின் அணு ஆர்பிட்டல்கள் மற்றும் துணை கூடுகளில் எலக்ட்ரான்கள் எவ்வாறு விநியோகிக்கப்படுகின்றன என்பதற்கான விரிவான விளக்கம் ஆகும். கிரிப்டானுக்கு, அதன் 36 எலக்ட்ரான்களுடன், இந்த அமைப்பு ஆஃபௌ தத்துவம் (Aufbau principle), ஹன்ட் விதி (Hund’s rule) மற்றும் பவுலி விலக்கு தத்துவம் (Pauli exclusion principle) உள்ளிட்ட அடிப்படை குவாண்டம் இயக்கவியல் கோட்பாடுகளைப் பின்பற்றுகிறது.
ஆர்பிட்டல் குறியீடு
கிரிப்டானுக்கான முழுமையான எலக்ட்ரான் அமைப்பு, ஒவ்வொரு ஆர்பிட்டலின் ஆக்கிரமிப்பைக் குறிப்பிடுவது:
$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6$
இந்த குறியீடு பின்வரும் விநியோகத்தை தெரிவிக்கிறது:
- $1s^2$: இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் s-துணைக்கூட்டில் முதல் முக்கிய ஆற்றல் மட்டத்தில் (n=1) ஆக்கிரமிக்கின்றன.
- $2s^2 2p^6$: மொத்தம் எட்டு எலக்ட்ரான்கள் இரண்டாவது முக்கிய ஆற்றல் மட்டத்தில் (n=2) அமைந்துள்ளன, s-துணைக்கூட்டில் இரண்டு மற்றும் p-துணைக்கூட்டில் ஆறு.
- $3s^2 3p^6 3d^{10}$: பதினெட்டு எலக்ட்ரான்கள் மூன்றாவது முக்கிய ஆற்றல் மட்டத்தில் (n=3) அமைந்துள்ளன, s-துணைக்கூட்டில் இரண்டு, p-துணைக்கூட்டில் ஆறு மற்றும் d-துணைக்கூட்டில் பத்து. ஆஃபௌ கோட்பாட்டின்படி, 3d ஆர்பிட்டலுக்கு முன் 4s ஆர்பிட்டல் எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்படுகிறது என்பது கவனிக்கப்படுகிறது.
- $4s^2 4p^6$: எட்டு எலக்ட்ரான்கள் நான்காவது முக்கிய ஆற்றல் மட்டத்தில் (n=4) காணப்படுகின்றன, s-துணைக்கூட்டில் இரண்டு மற்றும் p-துணைக்கூட்டில் ஆறு.
மந்த வாயு குறியீடு
எலக்ட்ரான் அமைப்புகளை வெளிப்படுத்துவதற்கான ஒரு சுருக்கமான முறை மந்த வாயு குறியீடு ஆகும். இந்த சுருக்கம், சம்பந்தப்பட்ட தனிமத்திற்கு உடனடியாக முந்தைய மந்த வாயுவின் குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி மைய எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் குறிக்கிறது. கிரிப்டானுக்கு, முந்தைய மந்த வாயு ஆர்கான் (Ar) ஆகும், இது 18 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$ என்ற எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது.
எனவே, கிரிப்டானுக்கான மந்த வாயு அமைப்பு:
$[Ar] 4s^2 3d^{10} 4p^6$
இந்த சுருக்கப்பட்ட குறியீடு ஆர்கானின் நிலையான, நிரப்பப்பட்ட எலக்ட்ரான் மையத்திற்கு அப்பால் உள்ள வெளிக்கூட்டு எலக்ட்ரான்களை திறம்பட வலியுறுத்துகிறது.
கிரிப்டானின் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு அணுவின் வெளிக்கூடு முக்கிய ஆற்றல் மட்டத்தில் உள்ள எலக்ட்ரான்களாக வரையறுக்கப்படுகின்றன. இந்த எலக்ட்ரான்கள் ஒரு அணுவின் வேதியியல் வினைத்திறன் மற்றும் வேதியியல் பிணைப்புகளில் பங்கேற்பதற்கு முக்கியமாக பொறுப்பாக இருப்பதால் அவை மிகவும் முக்கியமானவை. கிரிப்டானுக்கு, எலக்ட்ரான்களால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட மிக உயர்ந்த முக்கிய ஆற்றல் நிலை n=4 ஆகும்.
n=4 கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள்:
- $4s^2$ (2 எலக்ட்ரான்கள்)
- $4p^6$ (6 எலக்ட்ரான்கள்)
3d¹⁰ எலக்ட்ரான்கள், 4s² எலக்ட்ரான்களுக்குப் பிறகு நிரப்பப்பட்ட போதிலும், ஒரு உள் கூட்டின் (n=3) பகுதியாகக் கருதப்படுகின்றன மற்றும் முக்கிய குழு தனிமங்களுக்கு பொதுவாக மைய எலக்ட்ரான்களாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களாக அல்ல.
இதன் விளைவாக, கிரிப்டான் மொத்தம் $2 + 6 = \textbf{8 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களை}$ கொண்டுள்ளது.
அதன் வெளிக்கூட்டில் உள்ள இந்த முழுமையான எட்டு எலக்ட்ரான்கள் கிரிப்டானுக்கு அதன் சிறப்பியல்பு உயர் நிலைத்தன்மை மற்றும் வேதியியல் மந்தத்தன்மையைக் கொடுக்கிறது, இது அனைத்து மந்த வாயுக்களின் வரையறுக்கும் பண்பாகும். இந்தியாவில் உள்ள காற்றுப் பிரிப்பு அலகுகளில் அதன் தடயம் கண்டறியப்படலாம், அங்கு ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் போன்ற வளிமண்டல வாயுக்கள் பல்வேறு தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்காகப் பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றன.