காரீயம் (Pb) - அணு அமைப்பு மற்றும் பண்புகள்

1. காரீயத்தின் (Pb) அணு அமைப்பு

காரீயம் (Pb) ஒரு கனமான பிந்தைய-தொடர் உலோகமாகும்.

1.1. அணு மாதிரி விவரங்கள்

• அணு எண் (Z): 82
  • உட்கருவில் 82 புரோட்டான்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது.
  • ஒரு நடுநிலை அணுவில், 82 எலக்ட்ரான்களும் உள்ளன.
• அணு நிறை (சராசரி): 207.2 u (ஒருங்கிணைந்த அணு நிறை அலகுகள்)
• நியூட்ரான்கள்: அதிக அளவில் காணப்படும் ஐசோடோப்பான $^\{208\}Pb$-க்கு, நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை 208 - 82 = 126 ஆகும். காரீயத்திற்கு பல நிலையான ஐசோடோப்புகள் உள்ளன (எ.கா., $^\{204\}Pb, ^\{206\}Pb, ^\{207\}Pb, ^\{208\}Pb$).
• அணு அளவு (உலோக ஆரம்): தோராயமாக 175 pm (பிகோமீட்டர்கள்).

1.2. எலக்ட்ரான் அமைப்பு

காரீயத்தின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு அதன் வேதியியல் நடத்தையைப் புரிந்துகொள்வதற்கு மிக முக்கியமானது.

• முழுமையான அமைப்பு: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^\{10\} 4s^2 4p^6 4d^\{10\} 4f^\{14\} 5s^2 5p^6 5d^\{10\} 6s^2 6p^2$
• சுருக்கப்பட்ட அமைப்பு: $[Xe] 4f^\{14\} 5d^\{10\} 6s^2 6p^2$
  • இந்த அமைப்பு காரீயம் p-தொகுதி, தொகுதி 14 மற்றும் வரிசை 6 இல் உள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது. $4f^\{14\}$ மற்றும் $5d^\{10\}$ ஆர்பிட்டால்கள் நிரம்பி இருப்பதால், முறையே லேந்தனைடு மற்றும் d-தொகுதி சுருக்கங்களுக்கு காரணமாகி, அதன் பண்புகளைப் பாதிக்கின்றன.

1.3. கூடு வரைபட பிரதிநிதித்துவம் (ஒரு கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள்)

வெவ்வேறு முதன்மை ஆற்றல் கூடுகளில் எலக்ட்ரான்களின் பரவல் பின்வருமாறு:

• கூடு 1 (K): 2 எலக்ட்ரான்கள்
• கூடு 2 (L): 8 எலக்ட்ரான்கள்
• கூடு 3 (M): 18 எலக்ட்ரான்கள்
• கூடு 4 (N): 32 எலக்ட்ரான்கள்
• கூடு 5 (O): 18 எலக்ட்ரான்கள்
• கூடு 6 (P): 4 எலக்ட்ரான்கள் (இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள், $6s^2 6p^2$)

2. காரீயத்தின் ஆவர்த்தனப் பண்புகள்

தொகுதி 14 மற்றும் வரிசை 6 இல் காரீயத்தின் நிலை அதன் ஆவர்த்தனப் பண்புகளைப் பாதிக்கிறது, இது சார்பியல் விளைவுகள் மற்றும் உள் d மற்றும் f எலக்ட்ரான்களின் மோசமான மறைக்கும் விளைவு காரணமாக பெரும்பாலும் விலகல்களைக் காட்டுகிறது.

• அயனியாக்கும் ஆற்றல் (1வது அயனியாக்கும் ஆற்றல்): 715.6 kJ/mol
  • தொகுதி 14 இல் டின் (Sn) இலிருந்து காரீயம் (Pb) க்கு கீழே செல்லும்போது, இந்த மதிப்பு எதிர்பார்த்ததை விட அதிகமாக உள்ளது, ஏனெனில் லேந்தனைடு சுருக்கம் மற்றும் 5d எலக்ட்ரான்களின் மோசமான மறைக்கும் விளைவு, இது இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் மீதான பயனுள்ள அணுக்கரு மின்னூட்டத்தை அதிகரிக்கிறது.
• எலக்ட்ரான் கவர்தன்மை (பாலிங் அளவு): 2.33
  • காரீயம் அதன் தொகுதியில் உள்ள இலகுவான தனிமங்களை விட (எ.கா., டின் 1.96 கொண்டுள்ளது) ஒப்பீட்டளவில் அதிக எலக்ட்ரான் கவர்தன்மை கொண்டது, இது $4f$ மற்றும் $5d$ எலக்ட்ரான்களின் திறனற்ற மறைக்கும் விளைவாலும் $6s$ எலக்ட்ரான்கள் மீதான சார்பியல் விளைவுகளாலும் ஏற்படும் அதிக பயனுள்ள அணுக்கரு மின்னூட்டம் காரணமாகும். இதனால் அதன் உலோகப் பண்பு எதிர்பார்த்ததை விட குறைவாக வெளிப்படுகிறது.
• எலக்ட்ரான் நாட்டம் என் தால்பி: தோராயமாக -35 kJ/mol
  • இந்த மதிப்பு சற்று எதிர்மறையானது, இது ஒரு கூடுதல் எலக்ட்ரானை ஏற்றுக்கொள்ளும் மிகக் குறைவான, ஆனால் சற்று வெப்ப உமிழ், போக்கைக் குறிக்கிறது. உலோகங்களுக்கு, எலக்ட்ரான் நாட்டம் என் தால்பி பொதுவாக குறைவாகவோ அல்லது சற்று நேர்மறையாகவோ இருக்கும்.
• அணு ஆரம் (உலோக): 175 pm
  • தொகுதியில் மேலும் கீழ்நோக்கி இருந்தாலும், டின் (Sn, 145 pm) இலிருந்து காரீயம் (Pb) வரையிலான அணு ஆரத்தின் அதிகரிப்பு லேந்தனைடு சுருக்கம் காரணமாக எதிர்பார்த்ததை விட குறைவாகும்.

3. காரீயத்தின் முக்கிய இயற்பியல் பண்புகள்

காரீயம் இயற்பியல் பண்புகளின் தனித்துவமான கலவையால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது.

• அடர்த்தி: 11.34 g/cm³ (20°C இல்)
  • இது மிகவும் அடர்த்தியான உலோகம்.
• அறை வெப்பநிலையில் இயற்பியல் நிலை (25°C): திண்மம்
• நிறம்: புதிதாக வெட்டப்படும்போது நீல-வெள்ளை நிறமாக இருக்கும், ஆனால் காற்றில் வெளிப்படும்போது காரீய ஆக்சைடின் மெல்லிய படலம் உருவாவதால் விரைவாக மங்கலான சாம்பல் நிறமாக மாறுகிறது.
• உருகுநிலை (MP): 327.5 °C
  • ஒரு உலோகத்திற்கு, காரீயத்திற்கு ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த உருகுநிலை உள்ளது.
• கொதிநிலை (BP): 1749 °C
  • இதன் கொதிநிலை அதன் உருகுநிலையை விட கணிசமாக அதிகமாகும்.