ஆக்சிஜனின் அணு அமைப்பை புரிந்துகொள்வது
பூமியில் உயிரினங்களுக்கு இன்றியமையாத தனிமமான ஆக்சிஜன், ‘O’ என்ற குறியீட்டால் குறிக்கப்படுகிறது மற்றும் அணு எண் 8 ஐக் கொண்டுள்ளது. இந்தியாவில் உள்ள காற்றோட்டத்தில் சுமார் 21% ஆக்சிஜன் உள்ளது, இது அனைத்து உயிருள்ள உயிரினங்களின் உயிரியல் செயல்முறைகளைத் தக்கவைக்க முக்கியமானது. அதன் அணு அமைப்பு அதன் வேதியியல் பண்புகள் மற்றும் வினைத்திறனைப் புரிந்துகொள்வதற்கு அடிப்படையாகும்.
ஆக்சிஜனில் உள்ள அணுத்துகள்கள்
அணு எண் நேரடியாக ஒரு அணுவின் உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. ஒரு நடுநிலை அணுவுக்கு, எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மாறுபடலாம், இது ஒரு தனிமத்தின் வெவ்வேறு ஐசோடோப்புகளை உருவாக்குகிறது. ஆக்சிஜனின் மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்பு ஆக்சிஜன்-16 ($^{16}$O) ஆகும்.
- புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை: ஆக்சிஜனின் அணு எண் 8 ஆகும். எனவே, ஒரு ஆக்சிஜன் அணு அதன் உட்கருவில் 8 புரோட்டான்களை கொண்டுள்ளது.
- எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: ஒரு நடுநிலை ஆக்சிஜன் அணுவில், எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். எனவே, இது 8 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்பான ஆக்சிஜன்-16 ($^{16}$O) க்கு, நிறை எண் 16 ஆகும். நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை நிறை எண்ணிலிருந்து அணு எண்ணைக் கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது. நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் - அணு எண் = 16 - 8 = 8 நியூட்ரான்கள்.
ஆக்சிஜனின் எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு
எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு என்பது அணுவின் உட்கருவைச் சுற்றி அணு சுற்றுப்பாதைகளில் எலக்ட்ரான்கள் வரிசைப்படுத்தப்படுவதை விவரிக்கிறது. 8 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட ஆக்சிஜனுக்கு, இவை பின்வருமாறு விநியோகிக்கப்படுகின்றன:
-
கூடுவாரியான விநியோகம்:
- K-கூடு (n=1): இந்த உள் அடுக்கு அதிகபட்சமாக 2 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும். ஆக்சிஜனில், K-கூடு 2 எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்பட்டுள்ளது.
- L-கூடு (n=2): இந்த அடுத்த அடுக்கு அதிகபட்சமாக 8 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும். ஆக்சிஜனின் மீதமுள்ள 6 எலக்ட்ரான்கள் L-கூட்டை ஆக்கிரமிக்கின்றன. ஆகவே, கூடுவாரியான எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு 2, 6 ஆகும்.
-
சுற்றுப்பாதைவாரியான விநியோகம்: ஆஃப்கான் கொள்கை, ஹண்ட் விதி மற்றும் பாலியின் விலக்கல் கொள்கையைப் பின்பற்றி, எலக்ட்ரான்கள் ஒவ்வொரு கூட்டில் உள்ள துணைக்கூடுகளில் (s, p, d, f) விநியோகிக்கப்படுகின்றன.
- முதல் 2 எலக்ட்ரான்கள் 1s சுற்றுப்பாதையை ஆக்கிரமிக்கின்றன.
- அடுத்த 2 எலக்ட்ரான்கள் 2s சுற்றுப்பாதையை ஆக்கிரமிக்கின்றன.
- மீதமுள்ள 4 எலக்ட்ரான்கள் 2p சுற்றுப்பாதைகளை ஆக்கிரமிக்கின்றன. 2p துணைக்கூட்டில் மூன்று சிதைந்த சுற்றுப்பாதைகள் (2px, 2py, 2pz) உள்ளன. ஹண்ட் விதியின்படி, எலக்ட்ரான்கள் ஜோடியாக இணைவதற்கு முன் ஒவ்வொரு சுற்றுப்பாதையையும் தனித்தனியாக ஆக்கிரமிக்கும். எனவே, ஒரு எலக்ட்ரான் 2px இல், ஒரு எலக்ட்ரான் 2py இல், ஒரு எலக்ட்ரான் 2pz இல் செல்கிறது, பின்னர் நான்காவது எலக்ட்ரான் 2p சுற்றுப்பாதைகளில் ஒன்றில் (எ.கா., 2px) ஒரு எலக்ட்ரானுடன் இணைகிறது. ஆகவே, சுற்றுப்பாதை எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு 1s² 2s² 2p⁴ ஆகும்.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வெளிக்கூட்டில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் முதன்மையாக வேதியியல் பிணைப்பில் ஈடுபட்டு ஒரு தனிமத்தின் வேதியியல் பண்புகளைத் தீர்மானிக்கின்றன.
ஆக்சிஜனுக்கு, வெளிக்கூடு L-கூடு (n=2) ஆகும். அதன் எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு (2, 6) இலிருந்து தீர்மானிக்கப்பட்டபடி, L-கூட்டில் 6 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. எனவே, ஆக்சிஜன் 6 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் இந்த சிறப்பியல்பு அமைப்பு ஆக்சிஜனின் பிணைப்புகளை உருவாக்கும் போக்கைப் பாதிக்கிறது, இது இந்தியாவில் உள்ள வீடுகளிலும் தொழில்களிலும் எரிதல் போன்ற செயல்முறைகளிலும், உயிரினங்களின் சுவாசத்திலும் அதன் பங்களிப்புக்கு காரணமாகிறது.