கந்தகம் (S): அணு அமைப்பு மற்றும் வேதிப்பிணைப்பு

கந்தகத்தின் (S) அணு அளவுருக்களுக்கான அறிமுகம்

கந்தகம் (S) என்பது தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 16 (சால்கோஜன்கள்) மற்றும் தொடர் 3-ஐச் சேர்ந்த ஒரு அலோகத் தனிமம் ஆகும். அதன் அணு அமைப்பு அதன் வேதிப்பண்புகளைத் தீர்மானிக்கிறது.

• அணு எண் (Z): 16
  • அணுக்கருவில் 16 புரோட்டான்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது.
  • ஒரு நடுநிலை கந்தக அணுவில், 16 எலக்ட்ரான்களும் உள்ளன.
• நிறை எண் (A): தோராயமாக 32 அணு நிறை அலகுகள் (amu).
  • கந்தகத்தின் மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப் $^\text\{32\}\text\{S\}$ ஆகும்.
  • நியூட்ரான் எண்ணிக்கை = நிறை எண் - அணு எண் = $32 - 16 = 16$.
• குறியீடு: S
• தொகுதி: p-தொகுதி தனிமம்

உட்கூடு எலக்ட்ரான் அமைப்பு

எலக்ட்ரான் அமைப்பு என்பது வெவ்வேறு ஆற்றல் மட்டங்கள் மற்றும் உட்கூடுகளில் எலக்ட்ரான்களின் விநியோகத்தை விவரிக்கிறது.

முழுமையான எலக்ட்ரான் அமைப்பு

$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$

மந்த வாயு அமைப்பு

$[\text\{Ne\}] 3s^2 3p^4$

ஆர்பிட்டல் வரைபட விளக்கம்

இணைதிறன் கூடு என்பது மூன்றாவது கூடு ஆகும் ($n=3$), இது 6 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்த 6 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களின் $3s$ மற்றும் $3p$ உட்கூடுகளில் உள்ள விநியோகம்:

• $3s$ ஆர்பிட்டல்: $\underline\{\uparrow\downarrow\}$ (இணைந்த எலக்ட்ரான்கள்)
• $3p$ ஆர்பிட்டல்கள்: $\underline\{\uparrow\downarrow\}$ $\underline\{\uparrow\quad\}$ $\underline\{\uparrow\quad\}$ (ஒரு இணைந்த, இரண்டு இணையாத எலக்ட்ரான்கள்)

கந்தகம் வெற்று $3d$ ஆர்பிட்டல்களைக் கொண்டுள்ளது (எ.கா., $3d^0$). இந்த வெற்று $d$-ஆர்பிட்டல்கள் இருப்பதால், கந்தகம் தனது ஆக்டெட்டை விரிவுபடுத்தி, மாறுபட்ட இணைதிறன் மற்றும் அதிக ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்ட அனுமதிக்கிறது. இது $d$-ஆர்பிட்டல்கள் இல்லாததால் தொடர் 2 தனிமங்களுக்கு (ஆக்ஸிஜன் போன்றவை) சாத்தியமில்லை.

இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் இணைதிறன்

கந்தகம் 6 இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது ($3s^2 3p^4$). இந்த எலக்ட்ரான்கள் வேதிப்பிணைப்பில் ஈடுபடுகின்றன.

பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள் மற்றும் இணைதிறன்

1. -2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை:
   • இரண்டு எலக்ட்ரான்களைப் பெற்று தனது ஆக்டெட்டை நிறைவு செய்வதன் மூலம் அடைகிறது, சல்ஃபைடு அயனியை ($\{\text\{S\}\}^\{2-\}$) உருவாக்குகிறது.
   • இணைதிறன்: 2.
   • எடுத்துக்காட்டுகள்: $\{\text\{H\}\}_2\{\text\{S\}\}$, $\{\text\{Na\}\}_2\{\text\{S\}\}$, $\{\text\{MgS\}\}$.
2. 0 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை:
   • அதன் தனிம வடிவத்தில், சாய்சதுர கந்தகம் ($\{\text\{S\}\}_8$) போன்றவை, அங்கு கந்தக அணுக்கள் ஒன்றோடொன்று சகப்பிணைப்பில் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன.
3. +2 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை:
   • $3p$ உட்கூட்டில் உள்ள இரண்டு இணையாத எலக்ட்ரான்கள் சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குவதில் ஈடுபடுகின்றன.
   • இணைதிறன்: 2.
   • எடுத்துக்காட்டு: $\{\text\{SCl\}\}_2$.
4. +4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை:
   • $3p$ உட்கூட்டிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை வெற்று $3d$ ஆர்பிட்டலுக்கு நகர்த்துவதன் மூலம் அடையப்படுகிறது. இது நான்கு இணையாத எலக்ட்ரான்களுக்கு வழிவகுக்கிறது.
   • இணைதிறன்: 4.
   • எடுத்துக்காட்டுகள்: $\{\text\{SO\}\}_2$ (சல்பர் டை ஆக்சைடு), $\{\text\{SF\}\}_4$ (சல்பர் டெட்ராஃப்ளூரைடு), $\{\text\{SO\}\}_3^\{2-\}$ (சல்ஃபைட் அயன்).
5. +6 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை:
   • $3p$ உட்கூட்டிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானையும், $3s$ உட்கூட்டிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானையும் வெற்று $3d$ ஆர்பிட்டல்களுக்கு நகர்த்துவதன் மூலம் அடையப்படுகிறது. இது ஆறு இணையாத எலக்ட்ரான்களுக்கு வழிவகுக்கிறது.
   • இணைதிறன்: 6.
   • எடுத்துக்காட்டுகள்: $\{\text\{SO\}\}_3$ (சல்பர் ட்ரை ஆக்சைடு), $\{\text\{H\}\}_2\{\text\{SO\}\}_4$ (சல்பியூரிக் அமிலம்), $\{\text\{SF\}\}_6$ (சல்பர் ஹெக்சாஃப்ளூரைடு), $\{\text\{SO\}\}_4^\{2-\}$ (சல்ஃபேட் அயன்).

பிணைப்பு நடத்தை

கந்தகம் ஒரு அலோகம் மற்றும் முக்கியமாக சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது. இருப்பினும், இது அதிக எலக்ட்ரான் நேர் அயனி உலோகங்களுடன் அயனிப் பிணைப்புகளையும் உருவாக்க முடியும். அதன் ஆக்டெட்டை விரிவாக்கும் திறன் பல்வேறு பிணைப்பு முறைகள் மற்றும் வடிவங்களுக்கு வழிவகுக்கிறது.

1. சகப்பிணைப்பு

கந்தகம் தனது இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்வதன் மூலம் சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.

• ஹைட்ரஜன் சல்ஃபைடு ($\{\text\{H\}\}_2\{\text\{S\}\}$):

  • கந்தகம் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களுடன் இரண்டு ஒற்றை சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.
  • கந்தகம் $sp^3$ கலப்பினமாக்கப்பட்டுள்ளது, ஆனால் இரண்டு தனித்த ஜோடிகள் காரணமாக, மூலக்கூறு வடிவியல் வளைந்த (V-வடிவம்) மற்றும் தோராயமாக $92^\circ$ பிணைப்புக் கோணத்தைக் கொண்டுள்ளது.
  • S இன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: -2.

• சல்பர் டைகுளோரைடு ($\{\text\{SCl\}\}_2$):

  • $\{\text\{H\}\}_2\{\text\{S\}\}$ ஐப் போலவே, கந்தகம் இரண்டு குளோரின் அணுக்களுடன் இரண்டு ஒற்றை சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.
  • கந்தகம் $sp^3$ கலப்பினமாக்கப்பட்டுள்ளது, இது ஒரு வளைந்த வடிவத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.
  • S இன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: +2.

• சல்பர் டை ஆக்சைடு ($\{\text\{SO\}\}_2$):

  • கந்தகம் இரண்டு ஆக்சிஜன் அணுக்களுடன் இரண்டு $\sigma$ பிணைப்புகளையும் ஒரு $\pi$ பிணைப்பையும் உருவாக்குகிறது. ஒரு தனித்த ஜோடி கந்தகத்தில் உள்ளது.
  • கந்தகம் $sp^2$ கலப்பினமாக்கப்பட்டுள்ளது.
  • மூலக்கூறு வடிவியல் வளைந்த (V-வடிவம்) மற்றும் தோராயமாக $119^\circ$ பிணைப்புக் கோணத்தைக் கொண்டுள்ளது.
  • S இன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: +4.

• சல்பர் ட்ரை ஆக்சைடு ($\{\text\{SO\}\}_3$):

  • கந்தகம் மூன்று ஆக்சிஜன் அணுக்களுடன் மூன்று $\sigma$ பிணைப்புகளையும் மூன்று $\pi$ பிணைப்புகளையும் (பெரும்பாலும் பரவலாக்கப்பட்ட அல்லது d-ஆர்பிட்டல்களை உள்ளடக்கிய பல பிணைப்புகள் என விவரிக்கப்படுகிறது) உருவாக்குகிறது. கந்தகத்தில் தனித்த ஜோடிகள் இல்லை.
  • கந்தகம் $sp^2$ கலப்பினமாக்கப்பட்டுள்ளது.
  • மூலக்கூறு வடிவியல் முக்கோண தள வடிவமாகும்.
  • S இன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: +6.

• சல்பியூரிக் அமிலம் ($\{\text\{H\}\}_2\{\text\{SO\}\}_4$):

  • கந்தகம் இரண்டு S-OH ஒற்றை பிணைப்புகளையும் இரண்டு S=O இரட்டை பிணைப்புகளையும் உருவாக்குகிறது.
  • கந்தகம் $sp^3$ கலப்பினமாக்கப்பட்டுள்ளது.
  • கந்தக அணுவைச் சுற்றியுள்ள வடிவியல் நான்முகி வடிவமாகும்.
  • S இன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: +6.

• சல்பர் ஹெக்சாஃப்ளூரைடு ($\{\text\{SF\}\}_6$):

  • கந்தகம் ஆறு ஃபுளூரின் அணுக்களுடன் ஆறு ஒற்றை சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது. இதற்கு ஆக்டெட்டின் விரிவாக்கம் தேவைப்படுகிறது.
  • கந்தகம் $sp^3d^2$ கலப்பினமாக்கப்பட்டுள்ளது.
  • மூலக்கூறு வடிவியல் எண்முகி வடிவமாகும்.
  • S இன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: +6.

2. அயனிப் பிணைப்பு

கந்தகம் அதிக எலக்ட்ரான் நேர் அயனி உலோகங்களுடன் அயனிப் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது, அங்கு அது இரண்டு எலக்ட்ரான்களைப் பெற்று தனது ஆக்டெட்டை நிறைவுசெய்து, சல்ஃபைடு அயனியை ($\{\text\{S\}\}^\{2-\}$) உருவாக்குகிறது.

• சோடியம் சல்ஃபைடு ($\{\text\{Na\}\}_2\{\text\{S\}\}$): $\{\text\{Na\}\}^+$ மற்றும் $\{\text\{S\}\}^\{2-\}$ அயனிகளால் ஆனது, வலுவான நிலைமின்னியல் விசைகளால் ஒன்றாகப் பிடிக்கப்பட்டுள்ளது.
• மெக்னீசியம் சல்ஃபைடு ($\{\text\{MgS\}\}$): $\{\text\{Mg\}\}^\{2+\}$ மற்றும் $\{\text\{S\}\}^\{2-\}$ அயனிகளால் ஆனது.

3. புறவேற்றுமை மற்றும் பிணைப்பு

கந்தகம் விரிவான புறவேற்றுமையை வெளிப்படுத்துகிறது. அறை வெப்பநிலையில் மிகவும் பொதுவான மற்றும் நிலையான புறவேற்றுமை வடிவம் சாய்சதுர கந்தகம் ($\alpha$-கந்தகம்) ஆகும், இது சுருங்கிய $\{\text\{S\}\}_8$ வளையங்களைக் கொண்டுள்ளது. இந்த வளையங்களில், ஒவ்வொரு கந்தக அணுவும் அருகிலுள்ள கந்தக அணுக்களுடன் இரண்டு ஒற்றை சகப்பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது, இதன் விளைவாக பிணைப்புக் கோணம் $102^\circ$ க்கு அருகில் இருக்கும். இந்த $\{\text\{S\}\}_8$ மூலக்கூறுகள் பின்னர் பலவீனமான வான் டெர் வால்ஸ் விசைகளால் ஒன்றாகப் பிடிக்கப்பட்டுள்ளன. ஒற்றைச்சாய்வு கந்தகம் ($\beta$-கந்தகம்) கூட $\{\text\{S\}\}_8$ வளையங்களைக் கொண்டுள்ளது.