இட்டர்பியத்தின் அணு அமைப்பைப் புரிந்துகொள்ளுதல்
இட்டர்பியம் (குறியீடு Yb) என்பது லேந்தனைடு என வகைப்படுத்தப்பட்ட ஒரு கவர்ச்சிகரமான தனிமம் ஆகும், இது அரிய பூமி உலோகங்கள் என்று அறியப்படும் ஒரு குழு. இதன் அணு அமைப்பு அதன் இரசாயன நடத்தை மற்றும் தனிம வரிசை அட்டவணையில் அதன் நிலையைப் பற்றிய நுண்ணறிவுகளை வழங்குகிறது. அன்றாட வாழ்வில் பொதுவாகக் காணப்படாத போதிலும், இட்டர்பியம் ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸ், லேசர்கள் மற்றும் குறிப்பிட்ட உலோகக் கலவைகள் போன்ற துறைகளில் சிறப்புப் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. அதன் இருப்பு, மற்ற அரிய பூமி தனிமங்களுடன் சேர்ந்து, இந்தியாவின் சில கடலோரப் பகுதிகளான கேரளா மற்றும் தமிழ்நாடு உட்பட மொனாசைட் மணல் போன்ற கனிமப் படிவுகளில் காணப்படுகிறது.
அணு அமைப்பு
ஒவ்வொரு இட்டர்பியம் அணுவும் ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான புரோட்டான்களால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, இது இட்டர்பியமாக அதன் அடையாளத்தை வரையறுக்கிறது. நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மாறுபடலாம், இது தனிமத்தின் வெவ்வேறு ஐசோடோப்புகளை உருவாக்கும்.
புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள்
- அணு எண் (Z): இட்டர்பியத்தின் அணு எண் 70 ஆகும். இது ஒவ்வொரு இட்டர்பியம் அணுவும் அதன் கருவில் 70 புரோட்டான்களைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது.
- எலக்ட்ரான்கள்: ஒரு நடுநிலை இட்டர்பியம் அணுவில், கருவைச் சுற்றும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமம். எனவே, ஒரு நடுநிலை இட்டர்பியம் அணு 70 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- நியூட்ரான்கள்: ஒரு இட்டர்பியம் அணுவில் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அதன் ஐசோடோப்பைப் பொறுத்து மாறுபடும். மிகவும் அதிகமாகக் காணப்படும் ஐசோடோப்பான, இட்டர்பியம்-174 ($\text{}^{174}\text{Yb}$) இன் நிறை எண் 174 ஆகும்.
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் - அணு எண்
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 174 - 70 = 104 நியூட்ரான்கள். இட்டர்பியத்தின் மற்ற ஐசோடோப்புகளும் உள்ளன, அவை இட்டர்பியம்-172 போன்றவையாகும், இதில் 102 நியூட்ரான்கள் (172 - 70) இருக்கும்.
எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு
எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு என்பது கருவைச் சுற்றியுள்ள அணு ஆர்பிட்டால்களில் எலக்ட்ரான்களின் அமைப்பைக் குறிக்கிறது. இட்டர்பியத்திற்கு (Z=70), எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு ஆஃப்பாவ் கொள்கை, ஹண்ட் விதி மற்றும் பாலி தவிர்ப்பு கொள்கை ஆகியவற்றின்படி ஆர்பிட்டால்களில் எலக்ட்ரான்களை நிரப்புவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.
இட்டர்பியத்தின் எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴
இட்டர்பியத்திற்கு முந்தைய உன்னத வாயுவான செனான் (Xe) ஐப் பயன்படுத்தி, ஒரு சுருக்கக் குறியீடு இதை எளிதாக்குகிறது:
[Xe] 4f¹⁴ 6s²
இந்த கட்டமைப்பு முதல் 54 எலக்ட்ரான்கள் ஒரு செனான் அணுவில் உள்ளதைப் போல அமைக்கப்பட்டிருப்பதைக் குறிக்கிறது. இதைத் தொடர்ந்து, 6s ஆர்பிட்டால் 2 எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்படுகிறது, மேலும் 4f ஆர்பிட்டால் 14 எலக்ட்ரான்களால் முழுமையாக நிரப்பப்படுகிறது. சில லேந்தனைடுகளைப் போலல்லாமல், இட்டர்பியத்திற்கு, நடுநிலை அணுவின் அடிப்படை நிலையில் 5d ஆர்பிட்டால் காலியாகவே உள்ளது என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பவை ஒரு அணுவின் வெளிக்கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும், அவை இரசாயனப் பிணைப்பில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன.
இட்டர்பியத்திற்கு, [Xe] 4f¹⁴ 6s² கட்டமைப்பைப் பின்பற்றி:
- வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் நிலை n=6 ஆகும், இதில் 6s ஆர்பிட்டாலில் 2 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. இந்த 6s எலக்ட்ரான்கள் இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களாகக் கருதப்படுகின்றன.
- 4f ஆர்பிட்டால் ஒரு உள் கூடு ((n-2)f) என்றாலும், லேந்தனைடுகளுக்கு, 4f துணைக்கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் இரசாயனப் பிணைப்பில் பங்கேற்கலாம், குறிப்பாக அயனிகளை உருவாக்கும் போது. 6s எலக்ட்ரான்களுடன் இந்த 4f எலக்ட்ரான்களின் ஈடுபாடு, இட்டர்பியத்தின் பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளான, முதன்மையாக +2 மற்றும் +3 ஆகியவற்றுக்கு பங்களிக்கிறது.