ருத்தேனியம் அறிமுகம்
ருத்தேனியம் (Ru) என்பது தனிம அட்டவணையின் குரூப் 8 மற்றும் பீரியட் 5 ஐச் சேர்ந்த ஒரு அரிய இடைநிலை உலோகம் ஆகும். இதன் அணு எண் 44 ஆகும். இது ஆறு பிளாட்டினம்-குழும உலோகங்களில் ஒன்றாகும், இது அதன் விதிவிலக்கான கடினத்தன்மை, அதிக உருகுநிலை மற்றும் அரிமானத்தை எதிர்க்கும் தன்மைக்காக அறியப்படுகிறது. ருத்தேனியம் முதன்மையாக பிற பிளாட்டினம்-குழும உலோகங்களுடன் கலந்த உலோகக்கலவைகளில் கடினப்படுத்தியாகவும், மின் இணைப்புகளிலும், பல்வேறு இரசாயன வினைகளில் வினையூக்கியாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது இந்தியாவில் பரவலாக வெட்டி எடுக்கப்படவில்லை என்றாலும், மேம்பட்ட மின்னணுவியல், இரசாயனத் தொழில்கள் மற்றும் சிறப்பு நகைத் உலோகக்கலவைகளில் இதன் பயன்பாடுகள் உலகளாவிய ரீதியிலும் இந்தியாவிற்குள் உள்ள தொழில்துறை துறைகளிலும் பொருத்தமானவை.
ருத்தேனியத்தின் அடிப்படை அணுத் துகள்கள்
ஒரு தனிமத்தின் அணு அமைப்பு அதன் புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையால் வரையறுக்கப்படுகிறது.
புரோட்டான்கள்
ஒரு தனிமத்தின் அணு எண் (Z) அதன் அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு நேரடியாக ஒத்திருக்கிறது. ருத்தேனியம் (Ru) க்கு, அணு எண் 44 ஆகும். ஆகவே, ஒரு ருத்தேனியம் அணுவில் 44 புரோட்டான்கள் உள்ளன.
எலக்ட்ரான்கள்
ஒரு நடுநிலை அணுவில், அணுக்கருவைச் சுற்றி வரும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். இந்த சமநிலை அணுவுக்கு நிகர மின்சாரம் இல்லை என்பதை உறுதி செய்கிறது. ஒரு நடுநிலை ருத்தேனியம் அணுவில் 44 புரோட்டான்கள் இருப்பதால், அதில் 44 எலக்ட்ரான்களும் உள்ளன.
நியூட்ரான்கள்
ஒரு அணுவில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மாறுபடலாம், இது ஒரு தனிமத்தின் வெவ்வேறு ஐசோடோப்களை உருவாக்குகிறது. ஒரு ஐசோடோப்பின் நிறை எண் (A) என்பது அதன் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் கூட்டுத்தொகையாகும். இயற்கையாகவே அதிக அளவில் காணப்படும் ருத்தேனியத்தின் ஐசோடோப் ருத்தேனியம்-102 ($^{102}$Ru) ஆகும். ருத்தேனியம்-102 இல் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைக் கணக்கிட: நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் (A) - புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை (Z) நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 102 - 44 = 58 நியூட்ரான்கள். ருத்தேனியத்தின் மற்ற ஐசோடோப்கள் வெவ்வேறு எண்ணிக்கையிலான நியூட்ரான்களுடன் உள்ளன, ஆனால் பொதுவான நோக்கங்களுக்காக, அதிக அளவில் காணப்படும் ஐசோடோப்பில் கவனம் செலுத்துவது பொதுவானது.
ருத்தேனியத்தின் எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு
ஒரு தனிமத்தின் எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு என்பது அணுக்கருவைச் சுற்றியுள்ள அணு ஆர்பிட்டல்களில் எலக்ட்ரான்களின் அமைப்பை விவரிக்கிறது. 44 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட ருத்தேனியத்திற்கு, அடிப்படையான நிலை எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு அவுஃபபா தத்துவம், ஹண்ட் விதி மற்றும் பாலி தவிர்ப்பு தத்துவம் ஆகியவற்றின் படி ஆர்பிட்டல்களை நிரப்புவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.
ருத்தேனியத்திற்கான முழு எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^1 4d^7$
36 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட கிரிப்டான் (Kr) இன் மந்த வாயு மைய கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்தி இதை சுருக்கப்பட்ட வடிவத்திலும் எழுதலாம்: $[Kr] 4d^7 5s^1$
ருத்தேனியம் கடுமையான அவுஃபபா நிரப்புதல் வரிசைக்கு ஒரு விதிவிலக்கைக் காட்டுகிறது, இங்கு $5s$ ஆர்பிட்டலில் இருந்து ஒரு எலக்ட்ரான் $4d$ ஆர்பிட்டலுக்கு நகர்கிறது, இதன் விளைவாக எதிர்பார்க்கப்பட்ட $5s^2 4d^6$ கட்டமைப்புக்கு பதிலாக $5s^1 4d^7$ கட்டமைப்பு ஏற்படுகிறது. இது ஆர்பிட்டல் இடைவினைகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்-எலக்ட்ரான் விலக்கு குறைத்தல் காரணமாக ஒரு அரை நிரப்பப்பட்ட $5s$ ஆர்பிட்டல் ($5s^1$) கொண்ட $4d^7$ கட்டமைப்பு அல்லது இன்னும் நிலையான $4d^8$ கட்டமைப்பு (இது பெரும்பாலும் சேர்மங்களில் அடையப்படுகிறது) அணுவுக்கு அதிக நிலைத்தன்மையை வழங்குவதால் இது நிகழ்கிறது.
ருத்தேனியத்தின் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் மட்டத்தில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் மற்றும், இடைநிலை உலோகங்களுக்கு, வேதியியல் பிணைப்பில் பங்கேற்கக்கூடிய முழுமையாக நிரப்பப்படாத d-துணை கூடுகளில் உள்ள எலக்ட்ரான்களும் ஆகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் ஒரு தனிமத்தின் வேதியியல் பண்புகள் மற்றும் வினைத்திறனைத் தீர்மானிப்பதில் முக்கியம்.
ருத்தேனியத்திற்கு, வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் நிலை $n=5$ ஆகும், இதில் $5s^1$ எலக்ட்ரான் உள்ளது. கூடுதலாக, ($n-1$) கூட்டில் உள்ள (இங்கு $n=5$) பகுதியளவு நிரப்பப்பட்ட $4d^7$ துணை கூடு வேதியியல் வினைகளில் எளிதில் பங்கேற்கக்கூடிய எலக்ட்ரான்களையும் கொண்டுள்ளது.
ஆகவே, ருத்தேனியத்திற்கான இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் $5s^1$ எலக்ட்ரான் மற்றும் $4d^7$ எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = $1 (5s இலிருந்து) + 7 (4d இலிருந்து) = \textbf{8 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்}$. இந்த எலக்ட்ரான்கள் ருத்தேனியத்தின் பல்வேறு ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை உருவாக்கும் திறனையும் அதன் வினையூக்கி பண்புகளையும் தீர்மானிக்கின்றன.