ஆண்டிமனியின் அறிமுகம்
Sb என்ற வேதியியல் குறியீட்டால் குறிப்பிடப்படும் ஆண்டிமனி ஒரு உலோகப்போலி (metalloid) தனிமமாகும். உலோகப்போலிகள் உலோகங்கள் மற்றும் அலோகங்களின் இடைப்பட்ட பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. “ஆண்டிமனி” என்ற பெயர் கிரேக்க சொற்களிலிருந்து உருவானதாக நம்பப்படுகிறது, இது தனிப்பட்ட, தனிம நிலையில் இருப்பதை விட சேர்மங்களில் காணப்படுவதற்கான அதன் சிறப்பியல்புகளைக் குறிக்கிறது. இந்த தனிமம் பல்வேறு தொழில்துறை துறைகளில், குறிப்பாக உலோகக் கலவைகளிலும் (alloys) மற்றும் தீயணைப்புப் பொருளாகவும் (flame retardant) பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
ஆண்டிமனியின் அணு அமைப்பு
ஆண்டிமனியின் அணு அமைப்பு அதன் அணு எண் (Z) 51 ஆல் வரையறுக்கப்படுகிறது. இந்த எண் அதன் அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையையும், ஒரு நடுநிலை அணுவில், அணுக்கருவைச் சுற்றி வரும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையையும் தீர்மானிக்கிறது.
புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை
- புரோட்டான்கள்: ஒரு ஆண்டிமனி அணு 51 புரோட்டான்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்த நேர்மின் சுமையுடைய அணுத்துகள் அணுக்கருவிற்குள் அமைந்துள்ளன மற்றும் தனிமத்தின் அடையாளத்தை தீர்மானிப்பதில் அடிப்படையாக உள்ளன.
- எலக்ட்ரான்கள்: ஒரு நடுநிலை ஆண்டிமனி அணுவில், 51 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. இந்த எதிர்மின் சுமையுடைய துகள்கள் அணுக்கருவைச் சுற்றியுள்ள குறிப்பிட்ட ஆற்றல் நிலைகள் அல்லது கூடுகளில் ஆக்கிரமித்து, புரோட்டான்களின் நேர்மின் சுமையை சமப்படுத்துகின்றன.
- நியூட்ரான்கள்: ஆண்டிமனியின் வெவ்வேறு ஐசோடோப்புகளுக்கு இடையே நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மாறுபடலாம். மிகவும் அதிகமாகக் காணப்படும் நிலைத்த ஐசோடோப்பான ஆண்டிமனி-121 ($^{121}\text{Sb}$) க்கு, நிறை எண் (A) 121 ஆகும். நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை நிறை எண்ணிலிருந்து அணு எண்ணைக் கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது: $121 \text{ (நிறை எண்)} - 51 \text{ (அணு எண்)} = 70$ நியூட்ரான்கள். மற்றொரு நிலைத்த ஐசோடோப்பான ஆண்டிமனி-123 ($^{123}\text{Sb}$), 72 நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது ($123 - 51 = 72$).
எலக்ட்ரான் அமைப்பு
எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்பது பல்வேறு அணு ஆர்பிட்டால்களில் எலக்ட்ரான்கள் வரிசைப்படுத்தப்படுவதை விவரிக்கிறது. ஆண்டிமனிக்கு (Z=51), முழுமையான எலக்ட்ரான் அமைப்பு:
$1\text{s}^2 2\text{s}^2 2\text{p}^6 3\text{s}^2 3\text{p}^6 4\text{s}^2 3\text{d}^{10} 4\text{p}^6 5\text{s}^2 4\text{d}^{10} 5\text{p}^3$
இந்த அமைப்பை கிரிப்டான் (Kr) என்ற மந்த வாயுவை (36 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டது) குறிக்கும் மந்த வாயு மைய குறியீட்டையும் பயன்படுத்தி குறிப்பிடலாம்:
$[\text{Kr}] 5\text{s}^2 4\text{d}^{10} 5\text{p}^3$
இந்த குறியீடு ஆண்டிமனி கிரிப்டானின் எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது என்பதையும், அதைத் தொடர்ந்து 5s, 4d மற்றும் 5p ஆர்பிட்டால்களில் கூடுதல் எலக்ட்ரான்கள் இருப்பதையும் குறிக்கிறது.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் மட்டத்தில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் வேதியியல் பிணைப்பில் முக்கியமாக ஈடுபடுகின்றன மற்றும் ஒரு தனிமத்தின் வேதியியல் வினைத்திறனை பெரும்பாலும் தீர்மானிக்கின்றன.
ஆண்டிமனிக்கு, வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் நிலை 5வது கூடு (n=5) ஆகும். அதன் எலக்ட்ரான் அமைப்பிலிருந்து:
$1\text{s}^2 2\text{s}^2 2\text{p}^6 3\text{s}^2 3\text{p}^6 4\text{s}^2 3\text{d}^{10} 4\text{p}^6 \underline{5\text{s}^2 \ 4\text{d}^{10} \ 5\text{p}^3}$
5s மற்றும் 5p துணைக்கூடுகளில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களாகக் கருதப்படுகின்றன. 4d¹⁰ எலக்ட்ரான்கள் முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட உள் கூட்டில் அமைந்துள்ளன, மேலும் உயர்நிலைப் பள்ளி வேதியியல் சூழல்களில் ஆண்டிமனி போன்ற முதன்மைத் தொகுப்பு தனிமங்களுக்கு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களாக பொதுவாகப் பங்கேற்பதில்லை.
எனவே, ஆண்டிமனி 5s துணைக்கூட்டில் 2 எலக்ட்ரான்களையும், 5p துணைக்கூட்டில் 3 எலக்ட்ரான்களையும் கொண்டுள்ளது.
ஆண்டிமனிக்கு உள்ள மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை $2 + 3 = 5$.
இந்த 5 இணைதிறன் எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை ஆண்டிமனியை தனிம வரிசை அட்டவணையின் 15 ஆம் குழுவில் வைக்கிறது. இந்தக் குழுவில் உள்ள தனிமங்கள் அவற்றின் வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களின் பொதுவான எண்ணிக்கையின் காரணமாக ஒத்த வேதியியல் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன.
இந்தியாவில் பயன்பாடுகள்
ஆண்டிமனி மற்றும் அதன் சேர்மங்கள் இந்தியாவில் பல்வேறு தொழில்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு முக்கியமான பயன்பாடு காரீயத்துடன் ஒரு கலப்புப் பொருளாக (alloying agent) பயன்படுத்தப்படுவது ஆகும். இந்த கடினப்படுத்தப்பட்ட காரீயம் ஈய-அமில மின்கலன்கள் (lead-acid batteries) தயாரிப்பதில் முக்கியமானது, இவை இந்திய வீடுகள் மற்றும் தொழில்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் தானியங்கிகள், இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் யு.பி.எஸ் அமைப்புகளில் விரிவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆண்டிமனி சேர்மங்கள் பயனுள்ள தீயணைப்புப் பொருள்களாகவும் செயல்படுகின்றன, இவை நுகர்வோர் மற்றும் தொழில்துறை தயாரிப்புகளில் தீ பாதுகாப்பை மேம்படுத்த பிளாஸ்டிக், துணிகள் மற்றும் மின்னணு பாகங்களில் சேர்க்கப்படுகின்றன. இந்தியாவில் ஆண்டிமனியின் குறிப்பிடத்தக்க சுரங்க வேலைகள் நடைபெறவில்லை என்றாலும், இறக்குமதிகள் மூலமாகவும் உள்நாட்டு உற்பத்தி செயல்முறைகளில் ஒருங்கிணைப்பதன் மூலமாகவும் அதன் இருப்பு அத்தியாவசியமானது.