சீபோர்கியம் அறிமுகம்
சீபோர்கியம் (Sg) என்பது 106 அணு எண் கொண்ட ஒரு செயற்கை இரசாயன தனிமம் ஆகும். இது ஒரு டிரான்ஸாக்டினைடு தனிமம் ஆகும், அதாவது இது கால அட்டவணையில் ஆக்டினைடு தொடருக்கு அப்பால் காணப்படுகிறது. பல டிரான்சுரேனியம் தனிமங்களின் கண்டுபிடிப்பில் முக்கியப் பங்காற்றிய அமெரிக்க அணு வேதியியலாளர் கிளென் டி. சீபோர்கின் நினைவாக இந்த தனிமத்திற்கு பெயரிடப்பட்டுள்ளது. சீபோர்கியம் மிகவும் கதிரியக்கமானது மற்றும் பூமியில் இயற்கையாகக் காணப்படுவதில்லை. லேசான அணுக்களுடன் கனமான அயனிகளை மோதச் செய்வதன் மூலம் அணுக்கரு இணைவு எதிர்வினைகள் மூலம் இது ஆய்வகங்களில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. அதன் மிகக் குறுகிய அரை-ஆயுள் காலம், இது மிகக் குறுகிய காலத்திற்கு மட்டுமே உள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது, இது அதன் ஆய்வை சவாலாக்குகிறது.
அணு அமைப்பு: புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள்
சீபோர்கியத்தின் அணு எண் (Z) 106 ஆகும். இந்த எண், சீபோர்கியம் அணுவின் உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையை நேரடியாகக் குறிக்கிறது.
- புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை: 106
- எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: ஒரு நடுநிலை அணுவில், எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமம். எனவே, ஒரு நடுநிலை சீபோர்கியம் அணு 106 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: ஒரு தனிமத்தின் ஐசோடோப்புகளிடையே நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மாறுபடும். சீபோர்கியம், ஒரு செயற்கை தனிமம் என்பதால், பல ஐசோடோப்களைக் கொண்டுள்ளது, அவை அனைத்தும் கதிரியக்கமானவை. மிகவும் நிலையான ஐசோடோப் சீபோர்கியம்-271 ($^{271}\text{Sg}$) ஆகும், இதன் நிறை எண் (A) 271 ஆகும்.
- $^{271}\text{Sg}$ க்கான நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைக் கணக்கிட: நியூட்ரான்கள் = நிறை எண் (A) - அணு எண் (Z) நியூட்ரான்கள் = 271 - 106 = 165
- இவ்வாறு, ஒரு சீபோர்கியம்-271 அணுவில் 165 நியூட்ரான்கள் உள்ளன. மற்ற ஐசோடோப்கள் வெவ்வேறு நியூட்ரான் எண்ணிக்கையைக் கொண்டிருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, $^{266}\text{Sg}$ 160 நியூட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும்.
எலக்ட்ரான் அமைப்பு
எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்பது அணு அல்லது மூலக்கூறு ஆர்பிட்டால்களில் உள்ள ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூறின் எலக்ட்ரான்களின் விநியோகத்தை விவரிக்கிறது. சீபோர்கியத்திற்கு (Z=106), கணிக்கப்பட்ட அடித்தள நிலை எலக்ட்ரான் அமைப்பு, ஆஃபா கோட்பாடு (Aufbau principle), ஹண்ட் விதி (Hund’s rule) மற்றும் பவுலி விலக்குக் கோட்பாடு (Pauli exclusion principle) ஆகியவற்றின் படி அணு ஆர்பிட்டால்களை நிரப்புவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. அதிக அணு எண் காரணமாக, சார்பியல் விளைவுகள் (relativistic effects) ஆர்பிட்டால்களின் துல்லியமான வரிசை மற்றும் நிலைத்தன்மையை பாதிக்கலாம், ஆனால் உயர்நிலைப் பள்ளி நிலைக்கு, ஒரு எளிமைப்படுத்தப்பட்ட ஆஃபா அணுகுமுறை பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அருகிலுள்ள உன்னத வாயு மையத்திலிருந்து, அதாவது ரேடான் (Rn, Z=86) இலிருந்து தொடங்கி, சீபோர்கியத்திற்கான எலக்ட்ரான் அமைப்பு இவ்வாறு கணிக்கப்பட்டுள்ளது:
$[^{86}\text{Rn}] 5\text{f}^{14} 6\text{d}^{4} 7\text{s}^2$
இந்த அமைப்பு குறிப்பது:
- ரேடான் வரை உள்ள எலக்ட்ரான்கள் (86 எலக்ட்ரான்கள்) உள் கூடுகளை நிரப்புகின்றன.
- 14 எலக்ட்ரான்கள் $5\text{f}$ துணைக்கூட்டை ஆக்கிரமிக்கின்றன.
- 4 எலக்ட்ரான்கள் $6\text{d}$ துணைக்கூட்டை ஆக்கிரமிக்கின்றன.
- 2 எலக்ட்ரான்கள் $7\text{s}$ துணைக்கூட்டை ஆக்கிரமிக்கின்றன.
இந்த அமைப்பு சீபோர்கியத்தை கால அட்டவணையின் d-தொகுதியில், குறிப்பாக தொகுதி 6 இல், டங்ஸ்டன் (W) மற்றும் மாலிப்டினம் (Mo) க்கு அடியில் வைக்கிறது, இது ஒத்த வேதியியல் பண்புகளைப் பிரதிபலிக்கிறது.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வெளிக்கூட்டில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும், அவை வேதியியல் பிணைப்பில் பங்கேற்கின்றன. இடைநிலை உலோகங்கள் (transition metals) மற்றும் சீபோர்கியம் போன்ற டிரான்ஸாக்டினைடுகளுக்கு, இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் பொதுவாக வெளிக்கூட்டு முக்கிய ஆற்றல் மட்டத்தின் s-ஆர்பிட்டால் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் (n-1)d ஆர்பிட்டால் எலக்ட்ரான்கள் இரண்டையும் உள்ளடக்கும்.
எலக்ட்ரான் அமைப்பு $[^{86}\text{Rn}] 5\text{f}^{14} 6\text{d}^{4} 7\text{s}^2$ இலிருந்து:
- வெளிக்கூட்டு முக்கிய ஆற்றல் நிலை $n=7$ ஆகும், இது $7\text{s}^2$ எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- $6\text{d}^{4}$ எலக்ட்ரான்கள் (n-1) முக்கிய ஆற்றல் மட்டத்தின் ஒரு துணைக்கூட்டில் உள்ளன, இது d-தொகுதி தனிமங்களுக்கு பிணைப்பில் தீவிரமாகப் பங்கேற்கிறது.
எனவே, சீபோர்கியத்திற்கான இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் $6\text{d}^{4}$ எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் $7\text{s}^2$ எலக்ட்ரான்கள் எனக் கருதப்படுகின்றன.
- மொத்த இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்: 4 ($6\text{d}$ இலிருந்து) + 2 ($7\text{s}$ இலிருந்து) = 6
ஆறு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் இந்த எண்ணிக்கை, கால அட்டவணையின் தொகுதி 6 இல் சீபோர்கியத்தின் நிலைக்கு ஒத்திருக்கிறது. இந்த எலக்ட்ரான்கள், சீபோர்கியம் மற்ற தனிமங்களுடன் வினைபுரியும்போது இரசாயனப் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதில் முதன்மைப் பங்கேற்பாளர்கள் ஆகும், இருப்பினும் அதன் கதிரியக்கம் மற்றும் மிக அரிதான தன்மை காரணமாக அத்தகைய இடைவினைகள் மிகவும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட ஆய்வக சூழ்நிலைகளில் ஆய்வு செய்யப்படுகின்றன.