சோடியத்தின் (Na) அணு அமைப்பு மற்றும் வேதியியல் பிணைப்பு

அணு அளவுருக்களின் அறிமுகம்

சோடியம் (Na) என்பது தனிம வரிசை அட்டவணையின் தொகுதி 1, ஆவர்த்தனம் 3 இல் அமைந்துள்ள ஒரு கார உலோகம் ஆகும். அதன் அடிப்படை அணு அளவுருக்கள் அதன் வேதியியல் நடத்தையை தீர்மானிக்கின்றன.

• அணு எண் (Z): 11
  • அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையை குறிக்கிறது. ஒரு நடுநிலை அணுவில், இது எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கும் சமம்.
• நிறை எண் (A): தோராயமாக 23 (குறிப்பாக, மிகவும் நிலையான ஐசோடோப்பான சோடியம்-23 க்கு, இது 22.989769 u)
  • அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது.
• புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை: 11
• எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: 11 (ஒரு நடுநிலை சோடியம் அணுவில்)
• நியூட்ரான் எண்ணிக்கை: நிறை எண் - அணு எண் = 23 - 11 = 12

துணைக்கூடு எலக்ட்ரான் அமைப்பு

ஒரு நடுநிலை சோடியம் அணுவில் (11 எலக்ட்ரான்கள்) வெவ்வேறு ஆற்றல் மட்டங்கள் மற்றும் துணைக்கூடுகளில் எலக்ட்ரான்களின் பரவல் பின்வருமாறு:

• குறியீடு: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

  • உட்கூட்டு எலக்ட்ரான்கள்: [Ne] (1s² 2s² 2p⁶)
  • இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்: 3s¹

• ஆர்பிட்டல் விளக்கப்படம் - விளக்கம்:

  Energy Level ↑
               |
           3s  |   ↑
               |
           2p  | ↑↓  ↑↓  ↑↓
           2s  |   ↑↓
               |
           1s  |   ↑↓
               |_________
  

  • 1s ஆர்பிட்டாலில் இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் நிரம்பியுள்ளன (இணைக்கப்பட்ட, எதிர் சுழற்சிகள்).
  • 2s ஆர்பிட்டாலில் இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் நிரம்பியுள்ளன.
  • மூன்று 2p ஆர்பிட்டால்கள் (2px, 2py, 2pz) ஒவ்வொன்றிலும் இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் நிரம்பியுள்ளன, மொத்தம் ஆறு எலக்ட்ரான்கள்.
  • 3s ஆர்பிட்டாலில் ஒரு ஒற்றை, இணையாகாத எலக்ட்ரான் உள்ளது. இந்த ஒற்றை இணைதிறன் எலக்ட்ரான் அணுக்கருவிலிருந்து ஒப்பீட்டளவில் தொலைவில் உள்ளது மற்றும் குறிப்பிடத்தக்க தடுப்பனுபவத்தை (shielding) பெறுகிறது, இது நீக்குவதற்கு எளிதாக்குகிறது.

இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் & இணைதிறன்

• இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள்: சோடியத்தில் 1 இணைதிறன் எலக்ட்ரான் உள்ளது, இது வெளிப்புற கூட்டில் (3s¹) அமைந்துள்ளது.
• இணைதிறன் / பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: அதன் ஒற்றை இணைதிறன் எலக்ட்ரான் காரணமாக, சோடியம் இந்த எலக்ட்ரானை எளிதில் இழந்து ஒரு நிலையான மந்த வாயு அமைப்பை (நியான், [Ne]) அடைகிறது.
  • Na → Na⁺ + e⁻
  • ஆகவே, சோடியத்தின் பொதுவான இணைதிறன் அல்லது ஆக்சிஜனேற்ற நிலை +1 ஆகும். இது அதன் அயனி சேர்மங்களில் எப்போதும் Na⁺ ஆகக் காணப்படுகிறது.

பிணைப்பு நடத்தை

சோடியத்தின் பிணைப்பு நடத்தை பெரும்பாலும் அதன் ஒற்றை இணைதிறன் எலக்ட்ரானை இழக்கும் போக்கினால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

• உலோகப் பிணைப்பு (தனிம சோடியம்):

  • அதன் தனிம திட நிலையில், சோடியம் அணுக்கள் உலோகப் பிணைப்புகளால் ஒன்றாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன.
  • ஒவ்வொரு சோடியம் அணுவிலிருந்தும் ஒற்றை இணைதிறன் எலக்ட்ரான் பரவலாக்கப்பட்டு, நேர் மின்சுமை கொண்ட Na⁺ அயனிகளின் படிக அமைப்பில் தடையின்றி நகரும் “எலக்ட்ரான் கடலை” உருவாக்குகிறது. இந்த பரவலாக்கம் சோடியத்தின் அதிக மின் கடத்துத்திறன், வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் தகடாகும் தன்மைக்கு காரணமாகும்.

• அயனிப் பிணைப்பு (சேர்மங்களில்):

  • சோடியம் முக்கியமாக அலோகங்களுடன், குறிப்பாக அதிக எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை கொண்ட தனிமங்களுடன் (ஹாலஜன்கள் மற்றும் ஆக்சிஜன் போன்றவை) அயனிப் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.
  • இது அதன் 3s¹ எலக்ட்ரானை அலோக அணுவிற்கு மாற்றுவதன் மூலம் ஒரு நிலையான எலக்ட்ரான் அமைப்பை அடைகிறது, நேர் மின்சுமை கொண்ட அயனியை (Na⁺) உருவாக்குகிறது. அலோக அணு இந்த எலக்ட்ரானை ஏற்றுக்கொண்டு எதிர் மின்சுமை கொண்ட அயனியை உருவாக்குகிறது, மேலும் இந்த எதிர் மின்சுமை கொண்ட அயனிகளுக்கு இடையேயான நிலைமின் கவர்ச்சி அயனிப் பிணைப்பை உருவாக்குகிறது.
  • எடுத்துக்காட்டுகள்:
    • சோடியம் குளோரைடு (NaCl): Na அதன் 3s¹ எலக்ட்ரானை Cl க்கு மாற்றி Na⁺ மற்றும் Cl⁻ அயனிகளை உருவாக்குகிறது.
    • சோடியம் ஆக்சைடு (Na₂O): இரண்டு Na அணுக்கள் ஒவ்வொன்றும் அவற்றின் 3s¹ எலக்ட்ரானை ஒரு ஆக்சிஜன் அணுவிற்கு (இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் தேவைப்படும்) மாற்றி, இரண்டு Na⁺ அயனிகள் மற்றும் ஒரு O²⁻ அயனியை உருவாக்குகின்றன.
    • சோடியம் ஹைட்ரைடு (NaH): Na அதன் 3s¹ எலக்ட்ரானை ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவிற்கு மாற்றி, Na⁺ மற்றும் H⁻ (ஹைட்ரைடு அயனி) ஆகியவற்றை உருவாக்குகிறது.

• சகப்பிணைப்பு:

  • சோடியம் சகப்பிணைப்புகளை மிக அரிதாகவே உருவாக்குகிறது. அதன் வலுவான நேர்மின் பண்பு காரணமாக, எலக்ட்ரான் பரிமாற்றம் (அயனிப் பிணைப்பு) எலக்ட்ரான் பகிர்வை (சகப்பிணைப்பு) விட ஆற்றல் ரீதியாக மிகவும் சாதகமானது. Na ஐ உள்ளடக்கிய எந்த ஒரு கருதுகோள் சகப்பிணைப்பு சேர்மமும் பொதுவாக அதிக முனைவுள்ள பிணைப்புகளைக் கொண்டிருக்கும், இது பெரும்பாலும் அயனிப் பண்பை நோக்கி சாய்ந்திருக்கும்.

• ஈதல் சகப்பிணைப்பு:

  • சோடியம் பொதுவாக ஈதல் சகப்பிணைப்புகளில் எலக்ட்ரான் இரட்டை ஏற்பியாகச் செயல்படுவதில்லை, ஏனெனில் அதன் முதன்மைப் போக்கு எலக்ட்ரான் இரட்டைகளை ஏற்றுக்கொள்வதை விட எலக்ட்ரான்களை இழப்பதாகும். இருப்பினும், Na⁺ அயனி சில அணைவுச் சேர்மங்களில் (எ.கா., கிரௌன் ஈதர்களுடன்) ஒரு மைய உலோக அயனியாகச் செயல்படலாம், அங்கு அது ஆக்சிஜன் அணுக்களிலிருந்து வரும் தனித்த எலக்ட்ரான் இரட்டைகளால் அணைவு செய்யப்படுகிறது. இந்த இடைவினைகள் பொதுவாக ஈதல் சகப்பிணைப்புகளால் உருவாகும் அணைவுச் சேர்மங்களைப் போலல்லாமல், அயனி-இருமுனை அல்லது அதிக முனைவுள்ள சகப்பிணைப்பு என விவரிக்கப்படுகின்றன.