டங்ஸ்டனின் அணு அமைப்பைப் புரிந்துகொள்வோம்
டங்ஸ்டன் (W) ஒரு கவர்ச்சிகரமான தனிமம் ஆகும், இது தனித்துவமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, குறிப்பாக அதன் அசாதாரண உயர் உருகுநிலை, இது பல தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்கு அவசியமானதாக அமைகிறது. இந்தியாவில், கணிசமான சுரங்கம் செயலில் இல்லை என்றாலும், ராஜஸ்தானில் உள்ள டெகானா போன்ற வரலாற்றுப் படிவுகள் உள்ளன. ஒளிரும் விளக்கு இழைகள், பற்றவைப்பு மின்முனைகள் மற்றும் வெட்டும் கருவிகளுக்கான சிறப்பு உலோகக்கலவைகள் போன்ற அன்றாடப் பொருட்களில் டங்ஸ்டன் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
டங்ஸ்டன் அணுவில் உள்ள அடிப்படைத் துகள்கள்
ஒரு தனிமத்தின் ஒவ்வொரு அணுவும் அதன் அணு எண்ணால் (Z) வரையறுக்கப்படுகிறது, இது அதன் அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. டங்ஸ்டனின் அணு எண் 74.
- புரோட்டான்கள்: ஒரு நடுநிலை டங்ஸ்டன் அணுவுக்கு, புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை 74. இந்த நேர்மின் சுமையுடைய துகள்கள் அணுக்கருவில் உள்ளன.
- எலக்ட்ரான்கள்: ஒரு நடுநிலை அணுவில், மின்சுமையை சமப்படுத்த எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். எனவே, ஒரு நடுநிலை டங்ஸ்டன் அணு 74 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்த எதிர்மின் சுமையுடைய துகள்கள் அணுக்கருவைச் சுற்றி குறிப்பிட்ட ஆற்றல் கூடுகளில் சுழல்கின்றன.
- நியூட்ரான்கள்: நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை ஒரு தனிமத்தின் ஐசோடோப்புகளிடையே வேறுபடலாம். டங்ஸ்டனின் மிகவும் செறிவான ஐசோடோப்பு டங்ஸ்டன்-184 ($^{\text{184}}$W) ஆகும், இது 184 என்ற நிறை எண்ணைக் கொண்டுள்ளது. நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, நிறை எண்ணிலிருந்து அணு எண்ணை (புரோட்டான்கள்) கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது: நியூட்ரான்கள் = நிறை எண் - அணு எண் நியூட்ரான்கள் = 184 - 74 = 110 டங்ஸ்டனின் மற்ற இயற்கையாக நிகழும் ஐசோடோப்புகள் வேறுபட்ட எண்ணிக்கையிலான நியூட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும், எடுத்துக்காட்டாக, டங்ஸ்டன்-182 இல் 108 நியூட்ரான்களும், டங்ஸ்டன்-186 இல் 112 நியூட்ரான்களும் உள்ளன.
டங்ஸ்டனின் எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு
எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு ஒரு அணுவின் அணு ஆர்பிட்டால்களில் எலக்ட்ரான்களின் அமைப்பை விவரிக்கிறது. டங்ஸ்டனுக்கு (Z=74), அடிநிலை எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பை இரண்டு வழிகளில் எழுதலாம்: முழு குறிப்பு அல்லது சுருக்கப்பட்ட மந்த வாயு குறிப்பு.
-
முழு எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d⁴ 6s²
-
சுருக்கப்பட்ட மந்த வாயு கட்டமைப்பு: இந்த குறிப்பு மைய எலக்ட்ரான்களைக் குறிக்க முந்தைய மந்த வாயுவின் குறியீட்டைப் பயன்படுத்துகிறது. டங்ஸ்டனுக்கு முன்னுள்ள மந்த வாயு ஜெனான் (Xe), அதன் அணு எண் 54. அதன் கட்டமைப்பு 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶. எனவே, டங்ஸ்டனின் சுருக்கப்பட்ட கட்டமைப்பு இதுதான்: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s²
இந்த கட்டமைப்பு, ஜெனானின் நிலையான எலக்ட்ரான் கூட்டிற்குப் பிறகு, 4f துணைக்கூட்டில் 14 எலக்ட்ரான்களும், 5d துணைக்கூட்டில் 4 எலக்ட்ரான்களும், 6s துணைக்கூட்டில் 2 எலக்ட்ரான்களும் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. 4f துணைக்கூடு முழுமையாக நிரம்பியுள்ளது, அதே நேரத்தில் 5d மற்றும் 6s துணைக்கூடுகள் பகுதியளவு நிரம்பியுள்ளன.
டங்ஸ்டனில் உள்ள இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வெளிக்கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் வேதியியல் பிணைப்பில் பங்கேற்கும் பகுதியளவு நிரப்பப்பட்ட உள் கூடுகளில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். டங்ஸ்டன் போன்ற இடைநிலை உலோகங்களுக்கு, வெளிக்கூட்டில் உள்ள ‘s’ எலக்ட்ரான்களும், பகுதியளவு நிரப்பப்பட்ட (n-1)d துணைக்கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்களும் (இதில் n என்பது வெளிக்கூட்டின் முதன்மைக் குவாண்டம் எண்) இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களாகக் கருதப்படுகின்றன.
டங்ஸ்டனுக்கு:
- மிக உயர்ந்த முதன்மைக் குவாண்டம் எண் n=6, இது 6s² எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- 5d துணைக்கூடு, ஒரு உள் கூடு (n-1 = 5), 5d⁴ எலக்ட்ரான்களுடன் பகுதியளவு நிரப்பப்பட்டுள்ளது.
எனவே, டங்ஸ்டன் 6 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது (6s இலிருந்து 2 மற்றும் 5d இலிருந்து 4). இந்த எலக்ட்ரான்கள் முதன்மையாக வேதியியல் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதிலும், டங்ஸ்டனின் வேதியியல் வினைத்திறன் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை (அதன் பொதுவான +6 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை போன்றவை) தீர்மானிப்பதிலும் ஈடுபட்டுள்ளன.