பாஸ்பரஸ் (P) - அணு அமைப்பு மற்றும் வேதிப்பிணைப்பு

அணு அளவுருக்களுக்கான அறிமுகம்

பாஸ்பரஸ் (P) என்பது தனிம வரிசை அட்டவணையின் தொகுதி 15 (நைட்ரஜன் குடும்பம்) ஐச் சேர்ந்த ஒரு அலோகத் தனிமம் ஆகும். இதன் அணு அமைப்பு அதன் மாறுபட்ட வேதிப்பண்புகளைத் தீர்மானிக்கிறது.

• அணு எண் (Z): 15
  • அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது.
• நிறை எண் (A): தோராயமாக 31 (மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்பிற்கு, $^\{31\}$P)
  • அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது.
• புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை: 15
• எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: 15 (நடுநிலை பாஸ்பரஸ் அணுவில்)
• நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: 16 (நிறை எண் - அணு எண் = 31 - 15 = 16 என்ற கணக்கீட்டின்படி $^\{31\}$P க்கு)

துணைக்கூடு எலக்ட்ரான் அமைப்பு

வெவ்வேறு துணைக்கூடுகளில் எலக்ட்ரான்களின் விநியோகம் பாஸ்பரஸின் வேதி வினைத்திறனைத் தீர்மானிக்கிறது.

முழுமையான எலக்ட்ரான் அமைப்பு

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³

குறுக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் அமைப்பு

[Ne] 3s² 3p³

ஆர்பிட்டால் வரைபடம்

    1s      2s          2p          3s          3p
  (↑↓)    (↑↓)    (↑↓)(↑↓)(↑↓)    (↑↓)    (↑ )(↑ )(↑ )

• விளக்கம்:
  • முதல் இரண்டு கூடுகள் (1s, 2s, 2p) முழுமையாக நிரப்பப்பட்டுள்ளன, இது நியானுக்கு ([Ne]) ஒத்த ஒரு நிலையான உட்கரு எலக்ட்ரான் அமைப்பை உருவாக்குகிறது.
  • மூன்றாவது கூட்டில் 5 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன: 3s ஆர்பிட்டாலில் இரண்டு மற்றும் 3p ஆர்பிட்டால்களில் மூன்று, இவை ஹுண்டின் அதிகபட்ச பன்மை விதியின்படி பாதி நிரப்பப்பட்டுள்ளன.
  • காலியான 3d ஆர்பிட்டால்கள் இருப்பது (அதிக ஆற்றல் மட்டத்தில் இருந்தாலும்) ஆக்டெட்டை விரிவுபடுத்த அனுமதிக்கிறது.

இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் இணைதிறன்

இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் என்பது வெளிக்கூட்டில் (பாஸ்பரஸ்க்கு n=3) உள்ள எலக்ட்ரான்கள் ஆகும், மேலும் அவை முதன்மையாக வேதிப்பிணைப்பில் ஈடுபட்டுள்ளன.

• இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: 5 (3s² 3p³)
• பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்:
  • -3: மூன்று எலக்ட்ரான்களைப் பெற்று அதன் ஆக்டெட்டை நிறைவு செய்வதன் மூலம் அடையப்படுகிறது (எ.கா., Na₃P, Mg₃P₂ போன்ற பாஸ்பைடுகளில் மற்றும் பாஸ்பைன், PH₃).
  • +3: அதன் மூன்று 3p எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்வதன் மூலம் அடையப்படுகிறது (எ.கா., PCl₃, PBr₃ இல்). இந்த நிலையில், பாஸ்பரஸ் 3s ஆர்பிட்டாலில் ஒரு தனி எலக்ட்ரான் இணையை வைத்திருக்கிறது.
  • +5: அனைத்து ஐந்து இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களையும் (ஒரு 3s மற்றும் மூன்று 3p எலக்ட்ரான்கள்) பிணைப்பில் ஈடுபடுத்துவதன் மூலம் அடையப்படுகிறது. இது பொதுவாக ஒரு 3s எலக்ட்ரானை ஒரு காலியான 3d ஆர்பிட்டாலுக்கு ஊக்குவிப்பதை உள்ளடக்கியது, இது ஆக்டெட்டை விரிவுபடுத்துவதை சாத்தியமாக்குகிறது (எ.கா., PCl₅, POCl₃, H₃PO₄, PO₄³⁻ இல்).
• இணைதிறன்:
  • 3 இணைதிறனைக் காட்டலாம் (எ.கா., PH₃, PCl₃).
  • 5 இணைதிறனைக் காட்டலாம் (எ.கா., PCl₅, H₃PO₄).

பிணைப்புப் பண்பு

பாஸ்பரஸ், அதன் ஒப்பீட்டளவில் அதிக எலக்ட்ரான் கவர்ச்சித்தன்மை (பவுலிங் அளவில் 2.19) மற்றும் எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்வதன் மூலம் ஒரு நிலையான ஆக்டெட்டை அடையும் போக்கு காரணமாக, முதன்மையாக சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது. இது அதிக எலக்ட்ரான்நேர் தன்மையுடைய உலோகங்களுடன் அயனிப்பிணைப்புகளையும் உருவாக்க முடியும். அதன் இணைதிறன் கூட்டில் காலியான 3d ஆர்பிட்டால்கள் இருப்பது ஆக்டெட் விரிவாக்கத்தையும் மாறுபட்ட கலப்பின நிலைகளையும் அனுமதிக்கிறது.

பிணைப்பு வகைகள்

1. சகப்பிணைப்பு: மிகவும் பொதுவானது. பாஸ்பரஸ் மற்ற அலோகங்களுடன் எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்ந்து கொள்கிறது.
2. அயனிப்பிணைப்பு: அதிக எலக்ட்ரான்நேர் தன்மையுடைய உலோகங்களுடன் உருவாகிறது, அங்கு பாஸ்பரஸ் எலக்ட்ரான்களை ஏற்று P³⁻ அயனிகளை உருவாக்குகிறது (எ.கா., Na₃P போன்ற உலோக பாஸ்பைடுகளில்).
3. ஈதல் சகப்பிணைப்பு: பாஸ்பரஸ் அதன் தனி எலக்ட்ரான் இணை வழியாக லூயிஸ் காரமாக (எலக்ட்ரான் இணை ஈனி) செயல்பட முடியும் (எ.கா., உலோக அயனிகளுடன் அணைவுகளை உருவாக்கும் பாஸ்பைன்களில் R₃P). P=O பிணைப்புகள் போன்ற சேர்மங்களில், ஆரம்ப உருவாக்கம் ஒரு ஈதல் சகப்பிணைப்பாக நியாயப்படுத்தப்படலாம், இது ஒத்திசைவு காரணமாக பெரும்பாலும் ஒரு இரட்டைப் பிணைப்பாகக் குறிக்கப்படுகிறது.

முக்கிய சேர்மங்களின் கலப்பினம் மற்றும் வடிவியல்

சேர்மம்	P இன் கலப்பினம்	P ஐச் சுற்றியுள்ள வடிவியல்	பிணைப்பு வகை/இயல்பு
P₄ (வெள்ளை P)	sp³	நான்முகி	அதிக அழுத்தப்பட்ட P-P சகப்பிணைப்புகள் (60° பிணைப்புக் கோணங்கள்). புறவேற்றுமை வடிவம்.
PH₃ (பாஸ்பைன்)	sp³	பிரமிடு வடிவம்	3 P-H சகப்பிணைப்புகள், 1 தனி இணை.
PCl₃	sp³	பிரமிடு வடிவம்	3 P-Cl சகப்பிணைப்புகள், 1 தனி இணை.
PCl₅ (வாயு நிலை)	sp³d	முக்கோண இருபிரமிடு	5 P-Cl சகப்பிணைப்புகள். அச்சுப் பிணைப்புகள் நிலநடுக்கோட்டுப் பிணைப்புகளை விட நீளமானவை.
PCl₅ (திண்ம நிலை)	பொருந்தாது	[PCl₄]⁺ (நான்முகி), [PCl₆]⁻ (எண்முகி)	அயனித் திண்மமாக உள்ளது: [PCl₄]⁺[PCl₆]⁻.
POCl₃	sp³	நான்முகி	3 P-Cl, 1 P=O சகப்பிணைப்புகள்.
H₃PO₄	sp³	நான்முகி	3 P-OH, 1 P=O சகப்பிணைப்புகள்.
PO₄³⁻ (பாஸ்பேட் அயனி)	sp³	நான்முகி	ஒத்திசைவு P-O பிணைப்புகள் (ஒரு P=O, மூன்று P-O⁻).
P₄O₆ (பாஸ்பரஸ் ட்ரைஆக்சைடு)	sp³	நான்முகி (ஒவ்வொரு P க்கும்)	P-O-P பாலங்களுடன் ஒரு கூண்டு போன்ற அமைப்பு.
P₄O₁₀ (பாஸ்பரஸ் பென்டாக்சைடு)	sp³	நான்முகி (ஒவ்வொரு P க்கும்)	P-O-P பாலங்கள் மற்றும் இறுதிநிலை P=O பிணைப்புகளுடன் ஒரு கூண்டு போன்ற அமைப்பு.

முக்கிய குறிப்புகள்:

• பாஸ்பரஸ் அதன் காலியான 3d ஆர்பிட்டால்களைப் பிணைப்புக்கு பயன்படுத்துதல், விரிவாக்கப்பட்ட ஆக்டெட்டைக் கொண்ட சேர்மங்களை (எ.கா., PCl₅, H₃PO₄) உருவாக்குவதற்கும் மற்றும் அதிக ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளை அடைவதற்கும் முக்கியமானது.
• பாஸ்பரஸ் அதன் தனிம வடிவங்களிலும் (வெள்ளை, சிவப்பு மற்றும் கருப்பு பாஸ்பரஸ் போன்றவை) மற்றும் சில சேர்மங்களிலும் சங்கிலித்தொடர் உருவாக்கத்தை (P-P பிணைப்புகள்) காட்டுகிறது.