சல்பரின் அணு அமைப்பைப் புரிந்துகொள்வோம்
சல்பர், அதன் தனித்துவமான மஞ்சள் நிறத்திற்காக அறியப்படும் ஒரு முக்கிய அலோகத் தனிமம், சல்ஃபியூரிக் அமிலம், உரங்கள் மற்றும் மருந்துகள் உற்பத்தி உட்பட பல தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். இது எரிமலைப் பகுதிகளில் இயற்கையாகவும், சல்ஃபைட் மற்றும் சல்ஃபேட் கனிமங்களின் ஒரு பகுதியாகவும் காணப்படுகிறது, இவற்றில் சில இந்தியாவை உள்ளடக்கிய உலகின் பல்வேறு பகுதிகளில் வெட்டி எடுக்கப்படுகின்றன. இதன் அணு அமைப்பு அதன் வேதியியல் நடத்தையைத் தீர்மானிக்கிறது.
சல்பரின் அடிப்படைத் துகள்கள்
ஒரு தனிமத்தின் அடையாளம் அதன் அணு எண்ணால் வரையறுக்கப்படுகிறது, இது ஒரு அணுவின் உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது.
- சல்பரின் அணு எண் (Z): 16.
- புரோட்டான்கள்: ஒரு சல்பர் அணு அதன் உட்கருவில் 16 புரோட்டான்களைக் கொண்டுள்ளது. புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை தனிமத்தின் அடையாளத்தைத் தீர்மானிக்கிறது.
- எலக்ட்ரான்கள்: ஒரு நடுநிலை அணுவில், மின் நடுநிலைமையைப் பராமரிக்க எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். எனவே, ஒரு நடுநிலை சல்பர் அணு 16 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- நிறை எண் (A): சல்பரின் மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்பு 32 (சல்பர்-32) நிறை எண்ணைக் கொண்டுள்ளது. நிறை எண் உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது.
- நியூட்ரான்கள்: நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை அணு எண்ணிலிருந்து நிறை எண்ணைக் கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடலாம்: A - Z = 32 - 16 = 16 நியூட்ரான்கள்.
ஆகவே, ஒரு பொதுவான சல்பர் அணு (சல்பர்-32) 16 புரோட்டான்கள், 16 எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் 16 நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
சல்பரின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு
அணுக்கருவைச் சுற்றியுள்ள வெவ்வேறு ஆற்றல் மட்டங்கள் அல்லது கூடுகளில் எலக்ட்ரான்கள் அமைந்திருக்கும் முறை எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது. சல்பருக்கு (16 எலக்ட்ரான்கள் கொண்டது), எலக்ட்ரான்கள் குறிப்பிட்ட விதிகளின்படி, பெரும்பாலும் ஆஃப்பாவ் கொள்கை (Aufbau principle) மற்றும் ஹண்ட்ஸ் விதி (Hund’s rule) ஆகியவற்றைப் பின்பற்றி கூடுகள் மற்றும் துணைக்கூடுகளில் நிரப்பப்படுகின்றன.
-
கூடுவாரியான பரவல் (போரின் மாதிரி):
- K-கூடு (1வது கூடு): இந்த உட்புற கூடு அதிகபட்சம் 2 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும்.
- L-கூடு (2வது கூடு): இந்த கூடு அதிகபட்சம் 8 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும்.
- M-கூடு (3வது கூடு): மீதமுள்ள எலக்ட்ரான்கள் இந்தக் கூட்டை ஆக்கிரமிக்கின்றன. 16 (மொத்த எலக்ட்ரான்கள்) - 2 (K-கூடு) - 8 (L-கூடு) = 6 எலக்ட்ரான்கள்.
- ஆகவே, சல்பரின் கூடுவாரியான எலக்ட்ரான் அமைப்பு 2, 8, 6 ஆகும்.
-
ஆர்பிட்டல் குறியீடு (குவாண்டம் மெக்கானிக்கல் மாதிரி): எலக்ட்ரான் அமைப்பின் இன்னும் விரிவான பிரதிநிதித்துவம் துணைக்கூடுகள் (s, p, d, f) மற்றும் ஆர்பிட்டல்களைப் பயன்படுத்துகிறது.
- 1s²: முதல் கூடு (n=1) ஒரு ‘s’ துணைக்கூட்டைக் கொண்டுள்ளது, இது 2 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- 2s² 2p⁶: இரண்டாவது கூடு (n=2) 2 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட ஒரு ‘s’ துணைக்கூட்டையும், மொத்தம் 6 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட மூன்று ‘p’ ஆர்பிட்டல்களையும் கொண்டுள்ளது (ஒரு ஆர்பிட்டலுக்கு 2 எலக்ட்ரான்கள்).
- 3s² 3p⁴: மூன்றாவது கூடு (n=3) 2 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட ஒரு ‘s’ துணைக்கூட்டையும், மொத்தம் 4 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட மூன்று ‘p’ ஆர்பிட்டல்களையும் கொண்டுள்ளது. (குறிப்பு: அடிப்படை நிலையில் 3d துணைக்கூடு காலியாக உள்ளது).
- சல்பருக்கான முழுமையான ஆர்பிட்டல் எலக்ட்ரான் அமைப்பு $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$ ஆகும்.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு அணுவின் வெளிப்புற கூட்டில் (அதிகபட்ச முதன்மை ஆற்றல் மட்டத்தில்) அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் முக்கியமாக வேதியியல் பிணைப்பில் ஈடுபட்டு ஒரு தனிமத்தின் வேதியியல் பண்புகள் மற்றும் வினைத்திறனைத் தீர்மானிக்கின்றன.
- சல்பருக்கு, வெளிப்புறக் கூடு M-கூடு (அல்லது 3வது ஆற்றல் நிலை) ஆகும்.
- கூடுவாரியான பரவலின்படி (2, 8, 6), M-கூடு 6 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- ஆர்பிட்டல் குறியீட்டின்படி ($1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$), அதிகபட்ச முதன்மை ஆற்றல் மட்டத்தில் (n=3) உள்ள எலக்ட்ரான்கள் $3s$ மற்றும் $3p$ துணைக்கூடுகளில் காணப்படுகின்றன. இந்த துணைக்கூடுகளில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் கூட்டுத்தொகை ($3s^2 + 3p^4$) $2 + 4 = 6$ எலக்ட்ரான்கள் ஆகும்.
ஆகவே, சல்பர் 6 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. சல்பர் ஏன் பொதுவாக நிலையான ஆக்டெட்டை அடைய இரண்டு எலக்ட்ரான்களைப் பெறுவதன் மூலம் ($S^{2-}$ அயனிகள் போன்றது) அல்லது எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்வதன் மூலம் (SO₂ மற்றும் H₂SO₄ போன்ற சேர்மங்களில் காணப்படுவது போல) சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது என்பதை இது விளக்குகிறது. இந்தியாவில், சல்பர் சூப்பர்பாஸ்பேட் போன்ற விவசாய உரங்கள் உற்பத்தியில் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும், அங்கு இந்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களிலிருந்து உருவாகும் அதன் வேதியியல் வினைத்திறன் பயிர் வளர்ச்சிக்கு அவசியமான சேர்மங்களை உருவாக்குவதற்கு மிக முக்கியமானது.