மாங்கனீசு ஒரு அறிமுகம்
மாங்கனீசு (Mn) என்பது தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 7, வரிசை 4 இல் காணப்படும் ஒரு வெள்ளி-சாம்பல் நிற உலோகத் தனிமமாகும். இது இயற்கையில் தனித்த தனிமமாக இல்லாமல், பல்வேறு கனிமங்களாகக் காணப்படுகிறது. ஒரு இடைநிலை உலோகமாக, மாங்கனீசு உயிரியல் அமைப்புகள் மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாடுகள் இரண்டிலும் முக்கியப் பங்காற்றுகிறது. இந்தியா மாங்கனீசு தாதுவின் குறிப்பிடத்தக்க இருப்புக்களைக் கொண்டுள்ளது, ஒடிசா, மத்தியப் பிரதேசம் மற்றும் மகாராஷ்டிரா போன்ற மாநிலங்களில் முக்கிய சுரங்கப் பணிகள் நடைபெறுகின்றன, இது உலகளாவிய உற்பத்தியில் கணிசமாகப் பங்களிக்கிறது, முக்கியமாக எஃகு உற்பத்திக்கு.
மாங்கனீசின் அடிப்படை அணுத் துகள்கள்
மாங்கனீசின் அணு அமைப்பு அதன் அணு எண் மற்றும் நிறை எண் ஆகியவற்றால் வரையறுக்கப்படுகிறது. மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்பான மாங்கனீசு-55 ($^{55}$Mn) க்கு, இந்த மதிப்புகள் அதன் துணை அணுத் துகள்களின் எண்ணிக்கையைத் தீர்மானிக்கின்றன.
புரோட்டான்கள்
மாங்கனீசின் அணு எண் (Z) 25 ஆகும். இந்த மதிப்பு ஒவ்வொரு மாங்கனீசு அணுவின் கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு நேரடியாக ஒத்துள்ளது. எனவே, ஒவ்வொரு மாங்கனீசு அணுவிலும் 25 புரோட்டான்கள் உள்ளன. புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை தனிமத்தின் அடையாளத்தை வரையறுக்கிறது.
எலெக்ட்ரான்கள்
ஒரு நடுநிலை அணுவில், எலெக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமம். ஒரு நடுநிலை மாங்கனீசு அணுவில் 25 புரோட்டான்கள் இருப்பதால், அது கருவைச் சுற்றி வரும் 25 எலெக்ட்ரான்களையும் கொண்டுள்ளது. இந்த எலெக்ட்ரான்கள் கருவைச் சுற்றியுள்ள குறிப்பிட்ட ஆற்றல் நிலைகள் அல்லது கூடுகளில் ஆக்கிரமிக்கின்றன.
நியூட்ரான்கள்
மாங்கனீசின் மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்பின் நிறை எண் (A) 55 ஆகும். நிறை எண் என்பது கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைத் தீர்மானிக்க, அணு எண் (புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை) நிறை எண்ணிலிருந்து கழிக்கப்படுகிறது:
நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் - அணு எண் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 55 - 25 = 30
இவ்வாறு, ஒரு வழக்கமான மாங்கனீசு-55 அணு 30 நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
மாங்கனீசின் எலெக்ட்ரான் அமைப்பு
எலெக்ட்ரான் அமைப்பு என்பது கருவைச் சுற்றியுள்ள அணு ஆர்பிட்டால்களில் எலெக்ட்ரான்களின் வரிசையை விவரிக்கிறது. ஆஃபா தத்துவம், ஹண்ட் விதி மற்றும் பவுலியின் விலக்குக் கோட்பாட்டைப் பின்பற்றி, மாங்கனீசுக்கான (25 எலெக்ட்ரான்களுடன்) எலெக்ட்ரான் அமைப்பு இதுவாகும்:
$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^5$
இந்த அமைப்பு குறிப்பது:
- 1s துணைக்கூட்டில் 2 எலெக்ட்ரான்கள்
- 2s துணைக்கூட்டில் 2 எலெக்ட்ரான்கள்
- 2p துணைக்கூட்டில் 6 எலெக்ட்ரான்கள்
- 3s துணைக்கூட்டில் 2 எலெக்ட்ரான்கள்
- 3p துணைக்கூட்டில் 6 எலெக்ட்ரான்கள்
- 4s துணைக்கூட்டில் 2 எலெக்ட்ரான்கள்
- 3d துணைக்கூட்டில் 5 எலெக்ட்ரான்கள்
முந்தைய உன்னத வாயுவான ஆர்கானைப் ([Ar]) பயன்படுத்தி சுருக்கக் குறியீடும் பயன்படுத்தப்படலாம்:
$[Ar] 4s^2 3d^5$
இந்த சுருக்கக் குறியீடு மைய எலெக்ட்ரான்களை ($1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$) ஆர்கான் அமைப்பாகக் குறிக்கிறது, இது வெளி அடுக்கு எலெக்ட்ரான்களின் பிரதிநிதித்துவத்தை எளிதாக்குகிறது.
மாங்கனீசின் இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வெளிக்கூட்டில் அமைந்துள்ள எலெக்ட்ரான்கள் மற்றும் முதன்மையாக வேதியியல் பிணைப்பில் ஈடுபடுகின்றன. மாங்கனீசு போன்ற இடைநிலை உலோகங்களுக்கு, இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்கள் பொதுவாக வெளி அடுக்கு ‘s’ துணைக்கூட்டில் உள்ள எலெக்ட்ரான்கள் மற்றும் கடைசிக்கு முந்தைய கூட்டில் உள்ள பகுதி நிரப்பப்பட்ட ‘d’ துணைக்கூட்டில் உள்ள எலெக்ட்ரான்கள் ஆகியவை அடங்கும்.
மாங்கனீசு ($[Ar] 4s^2 3d^5$) விஷயத்தில், வெளிக்கூடு 4வது கூடு ஆகும், இதில் $4s$ துணைக்கூட்டில் 2 எலெக்ட்ரான்கள் உள்ளன. கூடுதலாக, $3d$ துணைக்கூடு, மூன்றாவது கூட்டைச் சேர்ந்ததாக இருந்தாலும், முழுமையாக நிரப்பப்படவில்லை மற்றும் அதன் எலெக்ட்ரான்கள் $4s$ எலெக்ட்ரான்களுக்கு ஆற்றலில் நெருக்கமாக உள்ளன, இதனால் வேதியியல் எதிர்வினைகளில் தீவிரமாக பங்கேற்கின்றன.
ஆகவே, மாங்கனீசு மொத்தம் 7 இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது (4s இலிருந்து 2 மற்றும் 3d இலிருந்து 5). இந்த அதிக எண்ணிக்கையிலான இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்கள் மாங்கனீசு +2 முதல் +7 வரை பல ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்ட பங்களிக்கின்றன. உதாரணமாக, இந்தியாவில் தயாரிக்கப்படும் பொதுவான உலர் மின்கலன்களில், மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு (MnO$_2$) ஒரு டிபோலரைசராக செயல்படுகிறது, அங்கு மாங்கனீசு +4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைக் காட்டுகிறது. இந்திய குடும்பங்களில் மற்றும் நீர் சுத்திகரிப்புக்காக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மற்றொரு முக்கியமான சேர்மமான பொட்டாசியம் பெர்மாங்கனேட் (KMnO$_4$), மாங்கனீசை அதன் +7 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் காட்டுகிறது.