குளோரின் (Cl) - அணு அமைப்பு மற்றும் வேதிப் பிணைப்பு

அணு அளவுருக்களுக்கான அறிமுகம்

குளோரின் (Cl) ஒரு p-தொகுதி தனிமம் மற்றும் தொகுதி 17, ஹாலஜன்களின் ஒரு உறுப்பினர். அதன் அணு அமைப்பு அதன் வேதிப் பண்புகளைத் தீர்மானிக்கிறது.

• அணு எண் (Z): 17
  • இது ஒரு நடுநிலை குளோரின் அணுவில் அதன் உட்கருவில் 17 புரோட்டான்களும் மற்றும் உட்கருவைச் சுற்றிவரும் 17 எலக்ட்ரான்களும் உள்ளன என்பதைக் குறிக்கிறது.
• நிறை எண் (A):
  • குளோரின் முதன்மையாக இரண்டு நிலையான ஐசோடோப்களாக உள்ளது: குளோரின்-35 ($^\{\text\{35\}\}$Cl) மற்றும் குளோரின்-37 ($^\{\text\{37\}\}$Cl).
  • $^\{\text\{35\}\}$Cl தோராயமாக 75.77% ஆகும், மேலும் 18 நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது (35 - 17 = 18).
  • $^\{\text\{37\}\}$Cl தோராயமாக 24.23% ஆகும், மேலும் 20 நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது (37 - 17 = 20).
  • சராசரி அணு நிறை 35.453 amu ஆகும், இது இந்த ஐசோடோப்களின் எடையிடப்பட்ட சராசரியைப் பிரதிபலிக்கிறது. பொது நோக்கங்களுக்காக, குறிப்பிடப்படாவிட்டால், இது சராசரியைக் குறிக்கிறது. நியூட்ரான் எண்ணிக்கைக்கு, அதிக அளவில் உள்ள ஐசோடோப் ($^\{\text\{35\}\}$Cl) பொதுவாக பிரதிநிதியாகக் கருதப்படுகிறது.
  • நியூட்ரான்கள் ($^\{\text\{35\}\}$Cl இல்): 18

Subshell எலக்ட்ரான் அமைப்பு

ஒரு நடுநிலை குளோரின் அணுவின் (17 எலக்ட்ரான்கள்) வெவ்வேறு ஆற்றல் மட்டங்கள் மற்றும் துணைக்கூடுகளில் எலக்ட்ரான்களின் பரவல் அதன் வினைத்திறனைப் புரிந்துகொள்வதற்கு அடிப்படையாகும்.

• முழு எலக்ட்ரான் அமைப்பு: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$
• உயரிய வாயு அமைப்பு: $[Ne] 3s^2 3p^5$
• ஆர்பிட்டால் விளக்கப்படம் (இணைதிறன் கூடு): இணைதிறன் கூடு 3வது முதன்மை ஆற்றல் மட்டம் ஆகும்.

  3s:  ↑↓
  3p:  ↑↓  ↑↓  ↑
  3d:  _   _   _   _   _  (காலியாக உள்ளது, ஆனால் எண்ம விதியை நீட்டிக்கக் கிடைக்கிறது)
  

  இந்த அமைப்பு 3p துணைக்கூட்டில் ஒரு இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரானைக் காட்டுகிறது, இது குளோரினை அதிக வினைத்திறன் கொண்டதாக ஆக்குகிறது.

இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் & இணைதிறன்

• இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்: குளோரின் 7 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களை கொண்டுள்ளது (3s துணைக்கூட்டில் 2 மற்றும் 3p துணைக்கூட்டில் 5).
• எண்ம விதி நாட்டம்: ஒரு நிலையான உயரிய வாயு அமைப்பை (ஓர் எண்மம்) அடைய, குளோரின் எளிதில் நாட்டத்துடன்:
  1. ஒரு எலக்ட்ரானைப் பெறுகிறது: இது மிகவும் பொதுவான நடத்தை, இது குளோரைடு அயனியை ($Cl^-$) உருவாக்குகிறது, அதன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை -1 ஆகும். இது அதன் 3p துணைக்கூட்டை ($3s^2 3p^6$) நிறைவு செய்கிறது.
  2. ஒரு எலக்ட்ரானைப் பகிர்ந்து கொள்கிறது: மற்ற அலோகங்களுடன் கூடிய சகப்பிணைப்புச் சேர்மங்களில், இது ஓர் எண்மத்தைப் பெற எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்ந்து கொள்கிறது.
• மாறும் இணைதிறன் (ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்): ஒப்பிடக்கூடிய ஆற்றல் கொண்ட காலியான 3d ஆர்பிட்டால்கள் இருப்பதால், குளோரின் அதன் 3s மற்றும் 3p துணைக்கூடுகளிலிருந்து இந்த காலியான 3d ஆர்பிட்டால்களுக்கு எலக்ட்ரான்களை நகர்த்துவதன் மூலம் நேர்மறை ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டலாம், இதன் மூலம் அதன் எண்மத்தை நீட்டிக்கிறது.
  • -1: குளோரைடுகளில் (எ.கா., NaCl, HCl, CCl₄). இது மிகவும் நிலையான மற்றும் பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை.
  • +1: ஹைப்போகுளோரைட்டுகள் மற்றும் ஹைப்போகுளோரஸ் அமிலத்தில் (எ.கா., HClO, Cl₂O).
  • +3: குளோரைட்டுகள் மற்றும் குளோரஸ் அமிலத்தில் (எ.கா., HClO₂, ClO₂⁻).
  • +5: குளோரேட்டுகள் மற்றும் குளோரிக் அமிலத்தில் (எ.கா., HClO₃, ClO₃⁻).
  • +7: பெர்குளோரேட்டுகள் மற்றும் பெர்குளோரிக் அமிலத்தில் (எ.கா., HClO₄, ClO₄⁻).

பிணைப்புப் பண்புகள்

குளோரினின் அதிக எலக்ட்ரான் கவர்திறன் (பாலிங் அளவில் 3.16) மற்றும் எலக்ட்ரான்களைப் பெறும் அல்லது பகிர்ந்து கொள்ளும் போக்கு அதன் பல்வேறு பிணைப்புப் பண்புகளைத் தீர்மானிக்கிறது.

1. அயனிப் பிணைப்பு

• குளோரின் முதன்மையாக அதிக எலக்ட்ரான் நேர் தன்மை கொண்ட தனிமங்களுடன் (தொகுதி 1 மற்றும் தொகுதி 2 உலோகங்கள்) அயனிப் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.
• இந்த வகையான பிணைப்பில், குளோரின் உலோகத்திலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானைப் பெற்று, முழுமையான எண்மத்துடன் ஒரு நிலையான குளோரைடு அயனியை ($Cl^-$) உருவாக்குகிறது.
• எடுத்துக்காட்டு: சோடியம் குளோரைடு (NaCl)
  • $\text\{Na\} \xrightarrow\{\text\{lose \} 1e^-\} \text\{Na\}^+$
  • $\text\{Cl\} \xrightarrow\{\text\{gain \} 1e^-\} \text\{Cl\}^-$
  • $Na^+$ மற்றும் $Cl^-$ க்கு இடையிலான நிலைமின்னியல் கவர்ச்சி அயனிப் பிணைப்பை உருவாக்குகிறது.

2. சகப்பிணைப்பு

குளோரின் மற்ற அலோகங்கள் மற்றும் உலோகப்போலிகளுடன் எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்வதன் மூலம் சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.

• துருவமற்ற சகப்பிணைப்பு:
  • மற்றொரு குளோரின் அணுவுடன் பிணையும்போது, எலக்ட்ரான்கள் சமமாகப் பகிரப்படுகின்றன.
  • எடுத்துக்காட்டு: குளோரின் மூலக்கூறு (Cl₂)
    • ஒவ்வொரு Cl அணுவும் ஒரு ஒற்றை சகப்பிணைப்பை (Cl-Cl) உருவாக்க ஒரு எலக்ட்ரானை வழங்குகிறது.
• துருவ சகப்பிணைப்பு:
  • குறைவான எலக்ட்ரான் கவர்திறன் கொண்ட அலோகத்துடன் பிணையும்போது, எலக்ட்ரான்கள் சமமாகப் பகிரப்படுவதில்லை, இது ஒரு துருவப் பிணைப்புக்கு வழிவகுக்கிறது.
  • எடுத்துக்காட்டு: ஹைட்ரஜன் குளோரைடு (HCl)
    • H மற்றும் Cl க்கு இடையிலான பிணைப்பு துருவமானது, குளோரினின் அதிக எலக்ட்ரான் கவர்திறன் காரணமாக Cl மீது பகுதி எதிர்மறை மின்னூட்டமும் ($\delta^-$) மற்றும் H மீது பகுதி நேர்மறை மின்னூட்டமும் ($\delta^+$) இருக்கும்.
  • எடுத்துக்காட்டு: கார்பன் டெட்ராகுளோரைடு (CCl₄)
    • கார்பன் sp³ கலப்பினமாக்கப்பட்டுள்ளது, நான்கு ஒற்றை C-Cl பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது. ஒவ்வொரு C-Cl பிணைப்பும் துருவமானது, ஆனால் சமச்சீர் நான்முகி வடிவியல் காரணமாக, மூலக்கூறு இருமுனைத் திருப்புத்திறன்கள் ரத்து செய்யப்பட்டு, ஒட்டுமொத்தமாக மூலக்கூறை துருவமற்றதாக ஆக்குகின்றன.
• எண்ம விரிவாக்கத்துடன் கூடிய சகப்பிணைப்பு:
  • குளோரின் நேர்மறை ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்டும் சேர்மங்களில் (எ.கா., ஆக்சி அமிலங்கள் அல்லது அவற்றின் தொடர்புடைய அயனிகள்), அது அதன் காலியான 3d ஆர்பிட்டால்களைப் பயன்படுத்தி அதன் எண்மத்தை நீட்டிக்கிறது.
  • எடுத்துக்காட்டு: பெர்குளோரிக் அமிலம் (HClO₄)
    • குளோரின் ஒரு ஆக்சிஜன் அணுவுடன் (அது ஹைட்ரஜனுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளது) ஒரு ஒற்றை பிணைப்பையும், மற்ற மூன்று ஆக்சிஜன் அணுக்களுடன் மூன்று இரட்டை பிணைப்புகளையும் உருவாக்குகிறது. இது அணுக்களின் மீது உள்ள ஃபார்மல் மின்னூட்டங்களைக் குறைக்க, குளோரினைச் சுற்றி 14 எலக்ட்ரான்களைச் சேர்க்கும் வகையில் அதன் எண்மத்தை நீட்டிக்கிறது.
    • $ClO_4^-$ இல் உள்ள குளோரின் sp³ கலப்பினமாக்கப்பட்டுள்ளது, இது ஒரு நான்முகி வடிவியலைக் கொண்டுள்ளது.

3. ஈதல் சகப்பிணைப்பு

குளோரினின் கண்ணோட்டத்தில் எளிய மூலக்கூறுகளில் நேரடியான ஈதல் சகப்பிணைப்பு வழங்குநராக குறைவாக விவரிக்கப்பட்டாலும், ஆக்சி அயனிகளில் ஃபார்மல் மின்னூட்டம் மற்றும் எண்ம விரிவாக்கம் பற்றிய கருத்து, ஈதல் சகப்பிணைப்புகள் அல்லது d-ஆர்பிட்டால் பங்கேற்பிலிருந்து பெறப்பட்ட இரட்டைப் பிணைப்புகள் போன்ற எலக்ட்ரான் பகிர்வு முறைகளை உள்ளடக்கியது.

• $ClO_3^-$ அல்லது $ClO_4^-$ போன்ற அமைப்புகளில், ஆக்சிஜனின் எண்ம விதியை பூர்த்தி செய்ய ஒற்றைப் பிணைப்புகளுடன் மட்டுமே வரையப்பட்டால், குளோரின் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க நேர்மறை ஃபார்மல் மின்னூட்டத்தைப் பெறும். பொதுவான பிரதிநிதித்துவம் பெரும்பாலும் இரட்டைப் பிணைப்புகளைப் பயன்படுத்துகிறது (எ.கா., $ClO_4^-$ இல், ஒரு ஒற்றை Cl-O பிணைப்பு, மூன்று Cl=O இரட்டைப் பிணைப்புகள்) இது ஓர் எண்மத்திற்கு அப்பால் பிணைப்புக்கு குளோரினின் d-ஆர்பிட்டால்களைப் பயன்படுத்துவதைக் குறிக்கிறது, இதனால் இந்த கூடுதல் பிணைப்புகள் ஈதல் தன்மை கொண்டதாகின்றன, இருப்பினும் வழக்கமாக இரட்டைப் பிணைப்புகளாக வரையப்படுகின்றன.
• எடுத்துக்காட்டு: குளோரேட் அயனி ($ClO_3^-$)
  • குளோரின் ஒரு தனித்த எலக்ட்ரான் இணையைப் பெற்றுள்ளது மற்றும் மூன்று ஆக்சிஜன் அணுக்களுடன் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.
  • ஃபார்மல் மின்னூட்டங்களைக் குறைக்க, இது பெரும்பாலும் ஒரு ஒற்றை பிணைப்பு மற்றும் இரண்டு இரட்டைப் பிணைப்புகளுடன் (அல்லது இரட்டைப் பிணைப்புத் தன்மை விநியோகிக்கப்படும் ஒத்திசைவு அமைப்புகள்) சித்தரிக்கப்படுகிறது.
  • $ClO_3^-$ இல் உள்ள குளோரின் sp³ கலப்பினமாக்கப்பட்டுள்ளது, ஒரு தனித்த எலக்ட்ரான் இணையின் இருப்பு காரணமாக ஒரு முக்கோண பிரமிடு மூலக்கூறு வடிவியலைக் காட்டுகிறது.

குளோரினின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் மற்றும் பிணைப்பு முறைகளின் வரம்பைக் காட்டும் திறன், அதை கனிம வேதியியலில் ஒரு பல்துறை தனிமமாக ஆக்குகிறது.