சிலிக்கனின் அணு அமைப்பைப் புரிந்துகொள்வோம்
சிலிக்கன் (Si) ஒரு அடிப்படை இரசாயன தனிமம் ஆகும், இது புவியியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தில் அதன் முக்கிய பங்கிற்காக பரவலாக அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது. இது பூமியின் மேலோட்டில் நிறை அடிப்படையில் இரண்டாவது மிக அதிகமான தனிமம் ஆகும், இந்தியாவின் கடலோரப் பகுதிகளில் காணப்படும் மணல் மற்றும் கிரானைட் போன்ற பொதுவான கனிமங்களின் முக்கிய அங்கமாக இது உள்ளது. அதன் தனித்துவமான அணு அமைப்பு அதன் பண்புகளுக்குக் காரணமாகும், குறிப்பாக அதன் குறைக்கடத்தி தன்மை, இது இந்தியாவின் வளர்ந்து வரும் உற்பத்தித் துறை உட்பட மின்னணுத் தொழிலுக்கு இன்றியமையாதது.
அணு எண் மற்றும் நிறை எண்
சிலிக்கனின் அணு எண் 14 ஆகும். இந்த எண் தனிமத்தை தனித்துவமாக அடையாளம் காண்கிறது மற்றும் அதன் அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையை குறிக்கிறது. சிலிக்கனின் மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்பின் நிறை எண் 28 ஆகும்.
புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள்
அணு எண் மற்றும் நிறை எண் ஆகியவை ஒரு நடுநிலை சிலிக்கன் அணுவில் உள்ள துணை அணுத் துகள்களைத் தீர்மானிக்க உதவுகின்றன.
புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை
சிலிக்கனின் அணு எண் 14 ஆகும். எனவே, சிலிக்கனின் ஒவ்வொரு அணுவும் அதன் அணுக்கருவில் 14 புரோட்டான்களைக் கொண்டுள்ளது.
எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை
ஒரு நடுநிலை அணுவில், எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமம். சிலிக்கன் 14 புரோட்டான்களைக் கொண்டிருப்பதால், ஒரு நடுநிலை சிலிக்கன் அணு 14 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை
நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை, அணு எண்ணை (புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை) நிறை எண்ணிலிருந்து கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடலாம். சிலிக்கனின் மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்பிற்கு (சிலிக்கன்-28): நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் - அணு எண் நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 28 - 14 = 14 நியூட்ரான்கள். சிலிக்கன்-29 (15 நியூட்ரான்கள்) மற்றும் சிலிக்கன்-30 (16 நியூட்ரான்கள்) போன்ற சிலிக்கனின் மற்ற ஐசோடோப்புகளும் உள்ளன என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும், ஆனால் சிலிக்கன்-28 மிகவும் பரவலானது.
எலக்ட்ரான் அமைப்பு
அணுக்கருவைச் சுற்றியுள்ள வெவ்வேறு ஆற்றல் மட்டங்கள் அல்லது கூடுகளில் எலக்ட்ரான்களின் ஏற்பாடு எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த அமைப்பு தனிமத்தின் வேதியியல் நடத்தையை தீர்மானிக்கிறது.
ஷெல் அமைப்பு (போர் மாதிரி)
சிலிக்கனுக்கு, 14 எலக்ட்ரான்களுடன், எலக்ட்ரான்கள் முக்கிய ஆற்றல் கூடுகளுக்கு இடையில் பின்வருமாறு விநியோகிக்கப்படுகின்றன:
- K-கூடு (1வது கூடு): அதிகபட்சம் 2 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. (2 எலக்ட்ரான்கள்)
- L-கூடு (2வது கூடு): அதிகபட்சம் 8 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. (8 எலக்ட்ரான்கள்)
- M-கூடு (3வது கூடு): மீதமுள்ள எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. (4 எலக்ட்ரான்கள்)
இவ்வாறு, சிலிக்கனின் ஷெல் அமைப்பு 2, 8, 4 ஆகும்.
ஆர்பிட்டால் அமைப்பு (குவாண்டம் மெக்கானிக்கல் மாதிரி)
ஒரு விரிவான விளக்கம், ஒவ்வொரு முக்கிய கூட்டிற்குள்ளும் துணைக்கூடுகளில் (s, p, d, f ஆர்பிட்டால்கள்) எலக்ட்ரான்களின் விநியோகத்தை உள்ளடக்கியது:
- 1வது கூடு (n=1): ‘s’ துணைக்கூட்டை மட்டுமே கொண்டுள்ளது.
- 1s² (2 எலக்ட்ரான்கள்)
- 2வது கூடு (n=2): ‘s’ மற்றும் ‘p’ துணைக்கூடுகளைக் கொண்டுள்ளது.
- 2s² (2 எலக்ட்ரான்கள்)
- 2p⁶ (6 எலக்ட்ரான்கள்)
- 3வது கூடு (n=3): ‘s’ மற்றும் ‘p’ துணைக்கூடுகளைக் கொண்டுள்ளது (சிலிக்கனுக்கு).
- 3s² (2 எலக்ட்ரான்கள்)
- 3p² (2 எலக்ட்ரான்கள்)
சிலிக்கனின் முழுமையான ஆர்பிட்டால் எலக்ட்ரான் அமைப்பு 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p² ஆகும். இதற்கு முந்தைய உன்னத வாயு நியானைப் பயன்படுத்தி, சுருக்கமான குறியீடு [Ne] 3s² 3p² ஆகும்.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு அணுவின் வெளிப்புற எலக்ட்ரான் கூட்டில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இவை முதன்மையாக வேதியியல் பிணைப்பில் ஈடுபட்டு ஒரு தனிமத்தின் வேதியியல் பண்புகளை தீர்மானிக்கின்றன.
சிலிக்கனுக்கு, வெளிப்புற கூடு M-கூடு (3வது கூடு) ஆகும். ஷெல் அமைப்பிலிருந்து (2, 8, 4), வெளிப்புற கூட்டில் 4 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன என்பது தெளிவாகிறது. ஆர்பிட்டால் அமைப்பிலிருந்து (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²), மிக உயர்ந்த முதன்மை ஆற்றல் மட்டத்தில் (n=3) உள்ள எலக்ட்ரான்கள் 3s² மற்றும் 3p² ஆகும், மொத்தம் 2 + 2 = 4 எலக்ட்ரான்கள்.
ஆகவே, சிலிக்கனில் 4 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. சிலிக்கன் பொதுவாக நான்கு சக பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது என்பதற்கு இந்த பண்பு விளக்குகிறது, இது விரிவான பிணைய அமைப்புகளை உருவாக்க உதவுகிறது, இது குறைக்கடத்திகளில் அதன் பயன்பாட்டிற்கும் சிலிக்கேட் கனிமங்களின் முதுகெலும்பாக இருப்பதற்கும் முக்கியமான ஒரு பண்பாகும்.