ரீனியத்தின் அணு அமைப்பு
ரீனியம் அறிமுகம்
ரீனியம் (Re) என்பது 75 அணு எண் கொண்ட ஒரு அரிதான, வெள்ளி-வெள்ளை நிற, கனமான இடைநிலை உலோகம் ஆகும். இது அடர்த்தியான தனிமங்களில் ஒன்றாகவும், அனைத்து தனிமங்களிலும் மூன்றாவது மிக உயர்ந்த உருகுநிலையையும் (டங்ஸ்டன் மற்றும் கார்பன் (பதங்கமாதல் புள்ளி) ஆகியவற்றைத் தவிர்த்து) கொண்டுள்ளது. ரீனியம் இயற்கையில் ஒரு தனித்த தனிமமாக காணப்படுவதில்லை; இது முக்கியமாக மாலிப்டினம் மற்றும் தாமிரத் தாதுக்களிலிருந்து ஒரு சிறிய துணைப் பொருளாகப் பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது. அதிக வெப்ப எதிர்ப்பு மற்றும் நீடித்துழைப்பு போன்ற அதன் விதிவிலக்கான பண்புகள், இதை மிகவும் சிறப்பு வாய்ந்த உயர் செயல்திறன் கொண்ட உலோகக் கலவைகளிலும், பல்வேறு இரசாயன செயல்முறைகளில் ஒரு வினையூக்கியாகவும் விலைமதிப்பற்றதாக ஆக்குகின்றன.
புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள்
ரீனியத்தின் அணு எண் (Z) 75 ஆகும். இந்த அடிப்படை எண் தனிமத்தின் அடையாளத்தை வரையறுக்கிறது.
- ஒரு அணுவின் அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை அதன் அணு எண்ணால் குறிப்பிடப்படுகிறது. எனவே, ஒரு ரீனியம் அணுவில் 75 புரோட்டான்கள் உள்ளன.
- ஒரு நடுநிலை அணுவில், அணுக்கருவைச் சுற்றி வரும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, மின் நடுநிலைத்தன்மையை பராமரிக்க புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். இதன் விளைவாக, ஒரு நடுநிலை ரீனியம் அணுவில் 75 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
- ஒரு குறிப்பிட்ட ஐசோடோப்பின் நிறை எண் (A) இலிருந்து அணு எண்ணைக் கழிப்பதன் மூலம் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைத் தீர்மானிக்க முடியும். ரீனியம் பல ஐசோடோப்களில் காணப்படுகிறது, ரீனியம்-187 மிகவும் அதிகமாக உள்ளது (இயற்கையாக சுமார் 62.6% காணப்படுகிறது).
- ரீனியம்-187 ஐசோடோப்பிற்கு, நிறை எண் (A) 187 ஆகும்.
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை கணக்கிடப்படும் முறை: நிறை எண் - அணு எண்
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 187 - 75 = 112 நியூட்ரான்கள்.
எலக்ட்ரான் அமைப்பு
எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்பது ஒரு அணுவின் அணு சுற்றுப்பாதைகளில் எலக்ட்ரான்களின் விநியோகத்தை விவரிக்கிறது. ரீனியத்திற்கு (அணு எண் 75), எலக்ட்ரான்கள் ஆஃபா தத்துவம் (Aufbau principle), ஹன்ட் விதி (Hund’s rule) மற்றும் பவுலி விலக்கு தத்துவம் (Pauli exclusion principle) போன்ற கொள்கைகளின்படி ஆற்றல் நிலைகளையும் துணை ஓடுகளையும் நிரப்புகின்றன.
ரீனியத்திற்கான முழுமையான எலக்ட்ரான் அமைப்பு: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d⁵
மிகவும் சுருக்கமான பிரதிநிதித்துவத்திற்கு, சுருக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் அமைப்பு, முந்தைய மந்த வாயுவின் (noble gas) குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி மைய எலக்ட்ரான்களைக் குறிக்கிறது. ரீனியத்திற்கு முன் உள்ள கால அட்டவணையில் உள்ள மந்த வாயு செனான் (Xe) ஆகும். ரீனியத்திற்கான சுருக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁵ 6s²
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் மட்டத்தில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும், மேலும் அவை இரசாயன வினைகள் மற்றும் பிணைப்பு உருவாக்கத்தில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. ரீனியம் போன்ற இடைநிலை உலோகங்களுக்கு, வெளிப்புற ‘s’ துணை ஓட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் முந்தைய ஆற்றல் மட்டத்தில் உள்ள பகுதி நிரப்பப்பட்ட ‘d’ துணை ஓட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் இரண்டும் பொதுவாக இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களாகக் கருதப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை பிணைப்பில் ஈடுபடலாம்.
சுருக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் அமைப்பு [Xe] 4f¹⁴ 5d⁵ 6s² இலிருந்து:
- வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் நிலை n=6 ஆகும், இது 6s துணை ஓட்டில் 2 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- 5d துணை ஓடு, தொழில்நுட்ப ரீதியாக (n-1) ஓட்டின் (n=5) ஒரு பகுதியாக இருந்தாலும், ஒரு பகுதி நிரப்பப்பட்ட d-துணை ஓடு ஆகும். அதன் 5 எலக்ட்ரான்கள் 6s எலக்ட்ரான்களுக்கு ஆற்றல் அளவில் நெருக்கமாக உள்ளன மற்றும் இரசாயன பிணைப்பில் தீவிரமாக பங்கேற்கின்றன.
ஆகவே, ரீனியம் மொத்தம் 7 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது (6s துணை ஓட்டிலிருந்து 2 மற்றும் 5d துணை ஓட்டிலிருந்து 5). இந்த குறிப்பிடத்தக்க எண்ணிக்கையிலான இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள், ரீனியம் பலவகையான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை, குறிப்பாக அதன் மிக உயர்ந்த நிலையான +7 நிலையை வெளிப்படுத்தும் திறனுக்கு பங்களிக்கிறது. இந்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களை உள்ளடக்கிய அதன் வலுவான உலோகப் பிணைப்பிலிருந்து உருவாகும் அதன் அதிக வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, எரிவாயு டர்பைன் என்ஜின்கள் மற்றும் ஏவுகணை பாகங்களில் பயன்படுத்தப்படும் சூப்பர் அலாய்ஸில் (superalloys) ஒரு முக்கிய அங்கமாக அமைகிறது.