கால்சியம் (Ca): அணு அமைப்பு மற்றும் வேதியியல் பிணைப்பு

அணு அளவுருக்களுக்கான அறிமுகம்

கால்சியம் (Ca) என்பது தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 2 மற்றும் தொடர் 4 இல் அமைந்துள்ள ஒரு கார மண் உலோகம் ஆகும். இதன் அடிப்படை அணு அளவுருக்கள் அதன் வேதியியல் வினைத்திறனைத் தீர்மானிக்கின்றன.

• அணு எண் (Z): 20
  • அணுக்கருவில் 20 புரோட்டான்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது.
  • ஒரு நடுநிலை கால்சியம் அணுவில், 20 எலக்ட்ரான்களும் உள்ளன.
• நிறை எண் (A): தோராயமாக 40 (குறிப்பாக, அதிக அளவில் காணப்படும் ஐசோடோப்பான $^\{40\}\text\{Ca\}$ க்கு).
  • அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் கூட்டுத்தொகையைக் குறிக்கிறது.
• புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை: 20
• எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: 20 (ஒரு நடுநிலை அணுவில்)
• நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: $A - Z = 40 - 20 = 20$ ( $^\{40\}\text\{Ca\}$ க்கு)

துணைக்கூடு எலக்ட்ரான் அமைப்பு

பல்வேறு துணைக்கூடுகள் மற்றும் ஆர்பிட்டல்களில் எலக்ட்ரான்களின் பரவல் கால்சியத்தின் வேதியியல் பண்புகளைத் தீர்மானிக்கிறது.

• முழு எலக்ட்ரான் அமைப்பு: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$
• மந்த வாயு அமைப்பு: $[Ar] 4s^2$
  • இது $3p^6$ வரையிலான எலக்ட்ரான் அமைப்பானது முந்தைய மந்த வாயுவான ஆர்கான் (Ar) உடன் ஒத்திருக்கிறது என்பதைக் குறிக்கிறது.
• ஆர்பிட்டல் விளக்கப்படம்:
  • 1s ஆர்பிட்டல்: $\uparrow\downarrow$ (2 எலக்ட்ரான்கள்)
  • 2s ஆர்பிட்டல்: $\uparrow\downarrow$ (2 எலக்ட்ரான்கள்)
  • 2p ஆர்பிட்டல்கள்: $\uparrow\downarrow \ \uparrow\downarrow \ \uparrow\downarrow$ (6 எலக்ட்ரான்கள்)
  • 3s ஆர்பிட்டல்: $\uparrow\downarrow$ (2 எலக்ட்ரான்கள்)
  • 3p ஆர்பிட்டல்கள்: $\uparrow\downarrow \ \uparrow\downarrow \ \uparrow\downarrow$ (6 எலக்ட்ரான்கள்)
  • 4s ஆர்பிட்டல்: $\uparrow\downarrow$ (2 எலக்ட்ரான்கள்)

இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் இணைதிறன்

இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையானது ஒரு தனிமத்தின் பிணைப்பு நடத்தை மற்றும் பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைத் தீர்மானிக்கிறது.

• இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்: கால்சியம் 2 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது, அவை வெளிக்கூட்டில் உள்ள $4s$ துணைக்கூட்டில் அமைந்துள்ளன.
• ஆக்டெட் விதி: ஒரு நிலையான மந்த வாயு அமைப்பைப் பெற (ஆர்கானின் $3s^2 3p^6$ ஆக்டெட் போன்ற), கால்சியம் இந்த 2 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களை எளிதாக இழக்கிறது.
• ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: இரண்டு எலக்ட்ரான்களை இழந்ததும், கால்சியம் ஒரு நேர் மின்சுமை கொண்ட அயனியான $\text\{Ca\}^\{2+\}$ ஐ உருவாக்குகிறது, இதனால் ஒரு பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை +2 ஐ வெளிப்படுத்துகிறது.
• பொதுவான இணைதிறன்: 2

பிணைப்பு நடத்தை

கால்சியம் ஒரு மிகவும் வினைபுரியும் உலோகம், அதன் பிணைப்பு நடத்தை பெரும்பாலும் அயனிப் பிணைப்புகளின் உருவாக்கத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது.

• முதன்மை பிணைப்பு வகை: அயனிப் பிணைப்பு
  • ஒரு கார மண் உலோகம் என்பதால், கால்சியம் குறைந்த அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. இது அதன் இரண்டு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களை அதிக எலக்ட்ரான் கவர்ச்சி கொண்ட அலோகங்களுக்கு எளிதில் கொடுத்து ஒரு நிலையான $\text\{Ca\}^\{2+\}$ கேட்டயனை உருவாக்குகிறது. இந்த எலக்ட்ரான் பரிமாற்றம் அயனிப் பிணைப்புகளின் சிறப்பியல்பு அம்சமான வலுவான நிலைமின்னியல் கவர்ச்சியை உருவாக்குகிறது.
  • எடுத்துக்காட்டுகள்:
    • கால்சியம் ஆக்சைடு (CaO): $\text\{Ca\}^\{2+\}$ மற்றும் $\text\{O\}^\{2-\}$ அயனிகளுக்கு இடையில் உருவாகிறது.
    • கால்சியம் குளோரைடு (CaCl₂): $\text\{Ca\}^\{2+\}$ மற்றும் இரண்டு $\text\{Cl\}^\{-\}$ அயனிகளுக்கு இடையில் உருவாகிறது.
    • கால்சியம் கார்பனேட் (CaCO₃): $\text\{Ca\}^\{2+\}$ மற்றும் பல்லணு கார்பனேட் அயனி ($\text\{CO\}_\{3\}^\{2-\}$) ஆகியவற்றைக் கொண்டு அயனி விசைகளால் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது.
    • கால்சியம் ஹைட்ராக்சைடு (Ca(OH)₂): $\text\{Ca\}^\{2+\}$ மற்றும் இரண்டு $\text\{OH\}^\{-\}$ அயனிகளில் இருந்து உருவாகிறது.
• உலோகப் பிணைப்பு:
  • அதன் தனிம திட நிலையில், கால்சியம் அணுக்கள் உலோகப் பிணைப்புகளால் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. இது $\text\{Ca\}^\{2+\}$ கேட்டயன்களின் ஒரு சமுத்திரத்தில் “கடல்” போன்ற பரவலாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களில் மூழ்கியிருப்பதைக் குறிக்கிறது, இது அதன் மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் தகடாகும் தன்மை போன்ற சிறப்பியல்பு உலோகப் பண்புகளுக்கு காரணமாகிறது.