புரோட்டாக்டினியம் (Pa) அறிமுகம்
புரோட்டாக்டினியம் (Pa) என்பது அணு எண் 91 கொண்ட அரிதான, வெள்ளி-சாம்பல் நிற ஆக்டினைடு உலோகம் ஆகும். இது தனிம அட்டவணையின் அடியில் உள்ள ஆக்டினைடு தொடரில் அமைந்துள்ளது. புரோட்டாக்டினியம் ஒரு மிகவும் கதிரியக்கத் தனிமம் ஆகும், அதாவது அதன் அணுக்கருக்கள் நிலையற்றவை மற்றும் காலப்போக்கில் சிதைந்து கதிர்வீச்சை வெளியிடுகின்றன. அதன் தீவிர அரிதான தன்மை மற்றும் அதிக கதிரியக்கம் காரணமாக, இதற்கு குறிப்பிடத்தக்க தொழில்துறை அல்லது வீட்டுப் பயன்பாடுகள் இல்லை. இது யுரேனியத் தாதுக்களில், எடுத்துக்காட்டாக ஜார்க்கண்ட் போன்ற இந்தியாவின் சில பகுதிகளில் வெட்டி எடுக்கப்படும் தாதுக்களில், ஒரு சிதைவுப் பொருளாக மிகக் குறைந்த அளவில் காணப்படுகிறது, ஆனால் அதன் செறிவு மிகக் குறைவாகவே உள்ளது.
அடிப்படை அணுத் துகள்கள்
புரோட்டாக்டினியத்தின் அணு அமைப்பை ஒரு நடுநிலை அணுவில் உள்ள புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை ஆய்வு செய்வதன் மூலம் புரிந்து கொள்ளலாம்.
புரோட்டான்கள்
ஒரு தனிமத்தின் அணு எண் (Z) ஒரு அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையை வரையறுக்கிறது. புரோட்டாக்டினியத்திற்கு, அணு எண் 91.
- புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை = 91
எலக்ட்ரான்கள்
ஒரு நடுநிலை அணுவில், அணுக்கருவைச் சுற்றி வரும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமம்.
- எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 91
நியூட்ரான்கள்
ஒரு அணுவில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மாறுபடலாம், இது ஒரு தனிமத்தின் வெவ்வேறு ஐசோடோப்களுக்கு வழிவகுக்கும். புரோட்டாக்டினியத்தின் மிகவும் நிலையான மற்றும் பரவலான ஐசோடோப் புரோட்டாக்டினியம்-231 ($^{231}\text{Pa}$) ஆகும். இந்த ஐசோடோப்பின் நிறை எண் (A) 231 ஆகும். நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, நிறை எண் (A) இலிருந்து அணு எண் (Z) ஐக் கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது: நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் (A) - அணு எண் (Z) நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 231 - 91 = 140
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை ($^{231}\text{Pa}$ க்கு) = 140
எலக்ட்ரான் உள்ளமைவு
எலக்ட்ரான் உள்ளமைவு என்பது ஒரு அணுவின் அணு ஆர்பிட்டல்களில் எலக்ட்ரான்களின் அமைப்பை விவரிக்கிறது. புரோட்டாக்டினியத்திற்கு (Z=91), f-தொகுதி தனிமங்களின் சிக்கல்களைக் கருத்தில் கொண்டு, எலக்ட்ரான் உள்ளமைவு ஆஃபௌ கொள்கை மற்றும் ஹண்டின் விதியைப் பின்பற்றுகிறது.
எலக்ட்ரான் உள்ளமைவை, அணு எண் 86 கொண்ட ரேடான் (Rn) இன் உள்ளமைவைக் குறிக்கும் உன்னத வாயு மையக் குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி எழுதலாம். ரேடான் (Rn) இன் எலக்ட்ரான் உள்ளமைவு $[Xe] 4f^{14} 5d^{10} 6s^2 6p^6$ ஆகும்.
புரோட்டாக்டினியத்திற்கு (Z=91), எலக்ட்ரான்கள் ரேடானுக்கு அப்பால் உள்ள ஆர்பிட்டல்களை நிரப்புகின்றன: உள்ளமைவு: $[Rn] 5f^2 6d^1 7s^2$
இதன் பொருள்:
- ரேடான் வரை உள்ள எலக்ட்ரான்கள் (86 எலக்ட்ரான்கள்) மைய உள்ளமைவில் உள்ளன.
- இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் $7s$ ஆர்பிட்டலை ஆக்கிரமித்துள்ளன.
- ஒரு எலக்ட்ரான் $6d$ ஆர்பிட்டலை ஆக்கிரமித்துள்ளது.
- இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் $5f$ ஆர்பிட்டலை ஆக்கிரமித்துள்ளன.
மொத்த எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை $86 (\text{Rn} இலிருந்து) + 2 (5f) + 1 (6d) + 2 (7s) = 91$, இது புரோட்டாக்டினியத்தின் அணு எண்ணுடன் பொருந்துகிறது. ஆக்டினைடுகளுக்கு $5f$ மற்றும் $6d$ ஆர்பிட்டல்கள் ஆற்றலில் மிக நெருக்கமாக உள்ளன, இது எளிய நிரப்புதல் விதிகளிலிருந்து சில சமயங்களில் விலகிச் செல்லும் சற்று மாறுபட்ட உள்ளமைவுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வேதியியல் பிணைப்பில் ஈடுபட்டு அதன் வேதியியல் பண்புகளைத் தீர்மானிக்கும் வெளிப்புற ஓடு அல்லது துணை ஓடுகளில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இடைநிலை உலோகங்கள் மற்றும் உள் இடைநிலை உலோகங்களுக்கு (ஆக்டினைடுகள் போன்றவை), இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் பொதுவாக வெளிப்புற ‘s’ ஆர்பிட்டலில் உள்ளவற்றையும், மற்றும் பெரும்பாலும் வெளிப்புற ஓட்டின் உள்ளே இருக்கும் ‘d’ மற்றும் ‘f’ ஆர்பிட்டல்களில் உள்ளவற்றையும் உள்ளடக்கும்.
புரோட்டாக்டினியத்திற்கு, இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் $7s$, $6d$ மற்றும் $5f$ ஆர்பிட்டல்களில் உள்ளவை:
- $7s^2$ (2 எலக்ட்ரான்கள்)
- $6d^1$ (1 எலக்ட்ரான்)
- $5f^2$ (2 எலக்ட்ரான்கள்)
புரோட்டாக்டினியத்திற்கு மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை $2 + 1 + 2 = 5$ ஆகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் வேதியியல் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதற்கும், வேதியியல் வினைகளில் பங்கேற்பதற்கும் கிடைக்கின்றன, இருப்பினும் புரோட்டாக்டினியத்தின் அதிக கதிரியக்கம் அதன் வேதியியலைப் படிப்பதை சவாலாக ஆக்குகிறது.