துலியம் அறிமுகம்
துலியம், Tm எனக் குறியிடப்படுகிறது, இது 69 அணு எண் கொண்ட ஒரு வேதியியல் தனிமம் ஆகும். இது லந்தனைடு என வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இது அரிதான பூமி உலோகங்கள் என்று அடிக்கடி குறிப்பிடப்படும் தனிமங்களின் ஒரு குழுவாகும். “அரிதான பூமி” என்ற பெயருக்கு மாறாக, இந்த தனிமங்கள் பூமியின் மேலோட்டில் விதிவிலக்காக அரிதானவை அல்ல, ஆனால் அவை பொதுவாக சிதறிக்கிடக்கின்றன மற்றும் செறிவூட்டப்பட்ட படிவுகளில் காணப்படுவதில்லை, இதனால் அவற்றை பிரித்தெடுப்பது சவாலானது மற்றும் விலை உயர்ந்தது. லந்தனைடுகளில் துலியம் இரண்டாவது மிகக் குறைந்த அளவில் கிடைக்கக்கூடியது. இந்தியாவில், கேரளா, ஒடிசா மற்றும் ஆந்திரப் பிரதேசம் போன்ற கடலோரப் பகுதிகளில், மோனசைட் மணல்களில் துலியத்தின் தடயங்கள் உட்பட அரிதான பூமி தனிமங்கள் காணப்படுகின்றன, இவை பல்வேறு தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளுக்கான இந்த மூலோபாய தாதுக்களின் குறிப்பிடத்தக்க ஆதாரங்களாக உள்ளன.
துலியத்தின் அணு அமைப்பு
துலியத்தின் அணு அமைப்பை அதன் அடிப்படை துணை அணு துகள்களான: புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் ஆகியவற்றை ஆய்வு செய்வதன் மூலம் புரிந்து கொள்ள முடியும்.
புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை
- அணு எண் (Z): ஒரு தனிமத்தின் அணு எண் என்பது அதன் அணுக்களின் கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையை வரையறுக்கிறது. துலியத்திற்கு (Tm), அணு எண் 69 ஆகும்.
- ஆகவே, ஒரு துலியம் அணுவில் 69 புரோட்டான்கள் உள்ளன.
- எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: ஒரு நடுநிலை அணுவில், மின் நடுநிலையை பராமரிக்க எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும்.
- இதனால், ஒரு நடுநிலை துலியம் அணுவில் 69 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
- நிறை எண் (A): துலியத்தின் மிகவும் நிலையான மற்றும் இயற்கையாக நிகழும் ஐசோடோப் துலியம்-169 ($^{169}$Tm) ஆகும், இதன் நிறை எண் 169 ஆகும். நிறை எண் என்பது கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது.
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை நிறை எண்ணிலிருந்து அணு எண்ணை (புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை) கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடலாம்.
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் - அணு எண்
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 169 - 69 = 100 நியூட்ரான்கள்.
எலக்ட்ரான் அமைப்பு
எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்பது ஒரு அணுவின் எலக்ட்ரான்கள் அதன் அணு ஆர்பிட்டல்களில் எவ்வாறு விநியோகிக்கப்பட்டுள்ளன என்பதை விவரிக்கிறது. 69 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட துலியத்திற்கு (Tm), எலக்ட்ரான் அமைப்பை 54 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட செனான் (Xe) இலிருந்து தொடங்கி, உன்னத வாயு குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி எழுதலாம்.
துலியத்தின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு:
[Xe] 4f¹³ 6s²
இந்த அமைப்பு குறிப்பது:
- [Xe]: உன்னத வாயு செனானின் எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் குறிக்கிறது, இது 54 உள்-கூட்டு எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶).
- 4f¹³: செனான் கருவிற்குப் பிறகு, 13 எலக்ட்ரான்கள் 4f துணைக்கூட்டில் ஆக்கிரமிக்கின்றன. 4f துணைக்கூடு அதிகபட்சமாக 14 எலக்ட்ரான்களை வைத்திருக்க முடியும்.
- 6s²: இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் 6s துணைக்கூட்டில் ஆக்கிரமிக்கின்றன, இது மிக வெளிபுற முதன்மை ஆற்றல் மட்டமாகும்.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வெளிப்புற கூட்டில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். இவை முதன்மையாக வேதியியல் பிணைப்பில் ஈடுபட்டு ஒரு தனிமத்தின் வேதியியல் பண்புகளை தீர்மானிக்கின்றன.
துலியத்திற்கு, மிக வெளிபுற முதன்மை ஆற்றல் நிலை 6வது கூடு ஆகும், இது 6s எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. 4f எலக்ட்ரான்கள் நிரப்பப்பட்டிருந்தாலும், 5s, 5p மற்றும் 6s எலக்ட்ரான்களால் பாதுகாக்கப்படுவதால் அவை பெரும்பாலும் உள்-கூட்டு எலக்ட்ரான்களாகவே கருதப்படுகின்றன.
எனவே, உயர்நிலைப் பள்ளி வேதியியல் நோக்கங்களுக்காகவும், பொதுவான வேதியியல் வினைத்திறனைப் புரிந்துகொள்வதற்காகவும், 6s துணைக்கூட்டில் உள்ள 2 எலக்ட்ரான்கள் பொதுவாக துலியத்தின் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களாகக் கருதப்படுகின்றன. துலியம் பொதுவாக +3 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை வெளிப்படுத்தினாலும் (இது இரண்டு 6s எலக்ட்ரான்களுடன் கூடுதலாக ஒரு 4f எலக்ட்ரானின் ஈடுபாட்டைக் குறிக்கிறது), 6s எலக்ட்ரான்கள் வேதியியல் வினைகளுக்கு மிகவும் எளிதாக கிடைக்கக்கூடியவை.