காட்மியம் (Cd) - அணு அமைப்பு மற்றும் பண்புகள்

காட்மியம் (Cd) - அணு அமைப்பு மற்றும் பண்புகள்

காட்மியம் (Cd) என்பது தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 12ஐச் சேர்ந்த ஒரு மென்மையான, வெள்ளி-வெள்ளை நிறமுடைய, தகடாக அடிக்கக்கூடிய மற்றும் கம்பியாக நீட்டக்கூடிய உலோகம் ஆகும். இது ஒரு முழு d-துணைக்கூடு உட்பட ஒத்த பண்புகளின் காரணமாக துத்தநாகம் மற்றும் பாதரசத்துடன் அடிக்கடி வகைப்படுத்தப்படுகிறது.

1. அணு மாதிரியின் விவரங்கள்

காட்மியம் பின்வரும் அணு அளவுருக்களால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது:

• அணு எண் (Z): 48
  • இது அணுக்கருவில் 48 புரோட்டான்களையும், ஒரு நடுநிலை காட்மியம் அணுவில் 48 எலக்ட்ரான்களையும் குறிக்கிறது.
• சராசரி அணு நிறை: 112.41 u
• நியூட்ரான்கள்: மிகவும் செறிவூட்டப்பட்ட ஐசோடோப்பான காட்மியம்-114 ($^\{114\}$Cd), 66 நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது (114 - 48). மற்ற பொதுவான ஐசோடோப்புகள் $^\{112\}$Cd (64 நியூட்ரான்கள்) மற்றும் $^\{110\}$Cd (62 நியூட்ரான்கள்) ஆகும்.
• அணு ஆரம் (சகப் பிணைப்பு): தோராயமாக 161 pm
• அயனி ஆரம் (Cd²⁺): 95 pm (ஒருங்கிணைப்பு எண் 6க்கு)

2. எலக்ட்ரான் அமைப்பு & கூடு வரைபடம்

காட்மியத்தின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு அதன் வேதியியல் நடத்தையை தீர்மானிக்கிறது.

• அடிப்படை நிலை எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Kr] 4d¹⁰ 5s²
  • இந்த அமைப்பு ஒரு முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட 4d துணைக்கூட்டையும், ஒரு முழுமையாக நிரப்பப்பட்ட 5s துணைக்கூட்டையும் காட்டுகிறது. இந்த நிலையான அமைப்பு, பொதுவான இடைநிலை உலோகங்களுடன் ஒப்பிடுகையில், அதன் ஒப்பீட்டளவில் மந்தமான தன்மைக்கும், +2 ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலையை உருவாக்கும் அதன் விருப்பத்திற்கும் பங்களிக்கிறது.
• ஆர்பிட்டல் வரைபட பிரதிநிதித்துவம் (உரை விளக்கம்):
  • உள் உட்கரு ([Kr]) கிரிப்டானின் அமைப்பைக் குறிக்கிறது (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶).
  • கிரிப்டான் உட்கருவைத் தொடர்ந்து, 4d துணைக்கூடு 10 எலக்ட்ரான்களால் முழுமையாக நிரப்பப்பட்டுள்ளது.
  • இறுதியாக, 5s துணைக்கூடு 2 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
• கூடு வாரியான எலக்ட்ரான் பகிர்வு:
  • K-கூடு (n=1): 2 எலக்ட்ரான்கள் (1s²)
  • L-கூடு (n=2): 8 எலக்ட்ரான்கள் (2s² 2p⁶)
  • M-கூடு (n=3): 18 எலக்ட்ரான்கள் (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
  • N-கூடு (n=4): 18 எலக்ட்ரான்கள் (4s² 4p⁶ 4d¹⁰)
  • O-கூடு (n=5): 2 எலக்ட்ரான்கள் (5s²)

3. தனிம வரிசைப் பண்புகள்

காட்மியம் அதன் தொகுதி மற்றும் அலைவரிசையில் தனித்துவமான தனிம வரிசைப் பண்புகளைக் காட்டுகிறது:

• அயனியாக்கும் ஆற்றல் (kJ/mol):
  • முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றல் (IE₁): 867.8 kJ/mol
  • இரண்டாம் அயனியாக்கும் ஆற்றல் (IE₂): 1631.4 kJ/mol
  • போக்கு: காட்மியத்தின் முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றல் துத்தநாகத்தை (Zn, 906.4 kJ/mol) விட அதிகமாகும். ஏனெனில் நிரப்பப்பட்ட 4d துணைக்கூடு எலக்ட்ரான்களின் மோசமான மறைக்கும் விளைவு, 5s இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களால் உணரப்படும் அதிக பயனுள்ள அணுக்கரு சார்ஜுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த போக்கு லாந்தனைடு சுருக்கத்தின் காரணமாக பாதரசத்திற்கு (Hg, 1007.1 kJ/mol) தலைகீழாக மாறுகிறது.
• எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல் (பாலிங் அளவு): 1.69
  • போக்கு: எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல் பொதுவாக தொகுதி 12இல் துத்தநாகத்திலிருந்து காட்மியம் வரை குறைகிறது.
• எலக்ட்ரான் ஈட்டல் ஆற்றல்: காட்மியம் மிகக் குறைந்த நேர்மறை அல்லது பூஜ்ஜியத்திற்கு அருகிலுள்ள எலக்ட்ரான் ஈட்டல் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது (எ.கா., தோராயமாக +32 kJ/mol).
  • போக்கு: மற்ற உலோகங்களைப் போலவே, காட்மியமும் பொதுவாக எலக்ட்ரான்களை எளிதில் ஏற்றுக்கொள்வதில்லை, இது அதன் உலோகத் தன்மையையும் எலக்ட்ரான்களை இழக்கும் போக்கையும் பிரதிபலிக்கிறது.
• அணு ஆரம்: 161 pm (சகப் பிணைப்பு ஆரம்)
  • போக்கு: ஒரு கூடுதல் எலக்ட்ரான் கூட்டை சேர்ப்பதன் காரணமாக துத்தநாகத்திலிருந்து (139 pm) காட்மியம் (161 pm) வரை அணு ஆரம் அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், லாந்தனைடு சுருக்க விளைவின் காரணமாக பாதரசத்திற்கு (157 pm) இது சற்று குறைகிறது அல்லது அதே போல் இருக்கும்.

4. முக்கிய இயற்பியல் பண்புகள்

காட்மியம் பின்வரும் குறிப்பிடத்தக்க இயற்பியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது:

• அடர்த்தி: 8.65 g/cm³ (20°C இல்)
• அறை வெப்பநிலையில் நிலை: திண்மம்
• நிறம்: நீல நிறச் சாய்வு கொண்ட வெள்ளி-வெள்ளை, பளபளப்பானது
• உருகுநிலை: 321.07 °C (594.22 K)
• கொதிநிலை: 767 °C (1040 K)
• தொகுதி: 12
• அலைவரிசை: 5
• தொகுதி: d-தொகுதி