டெர்பியம் (Tb): அணு அமைப்பு மற்றும் வேதியியல் பண்புகள்

அணு மாதிரி விவரங்கள்

டெர்பியம் (Tb) என்பது அணு எண் 65 ஐக் கொண்ட ஒரு வேதியியல் தனிமம் ஆகும். இது லந்தனைடு தொடரைச் சேர்ந்த ஒரு f-தொகுதி தனிமமாகும்.

• அணு எண் (Z): 65
• அணு நிறை (A): 158.925 u (ஒருங்கிணைந்த அணு நிறை அலகுகள்)
• புரோட்டான்கள்: 65
• எலக்ட்ரான்கள்: 65 (நடுநிலை அணுவில்)
• நியூட்டான்கள்: 94 (இதன் மிகவும் நிலைத்தன்மை வாய்ந்த மற்றும் இயற்கையாகக் கிடைக்கும் ஐசோடோப்பான டெர்பியம்-159 க்கு)
• அணு அளவு:
  • உலோக ஆரம்: 178.2 pm
  • அயனி ஆரம் (Tb³⁺ க்கு): 104 pm (ஒருங்கிணைவு எண் 6 க்கு)

எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் கூடு வரைபட பிரதிநிதித்துவம்

டெர்பியம் f-தொகுதியில் அதன் நிலையை பிரதிபலிக்கும் ஒரு சிறப்பியல்பு எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் காட்டுகிறது.

• அடிப்படை நிலை எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Xe] 4f⁹ 6s²
  • இதன் பொருள், இது செனான் (Xe) இன் எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, அதைத் தொடர்ந்து 4f துணைக்கூட்டில் ஒன்பது எலக்ட்ரான்களும் 6s துணைக்கூட்டில் இரண்டு எலக்ட்ரான்களும் உள்ளன.
• கூடு பிரதிநிதித்துவம் (ஒரு கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள்):
  • K-கூடு (n=1): 2 எலக்ட்ரான்கள்
  • L-கூடு (n=2): 8 எலக்ட்ரான்கள்
  • M-கூடு (n=3): 18 எலக்ட்ரான்கள்
  • N-கூடு (n=4): 27 எலக்ட்ரான்கள் (4s இல் 2, 4p இல் 6, 4d இல் 10, 4f இல் 9)
  • O-கூடு (n=5): 8 எலக்ட்ரான்கள் (5s இல் 2, 5p இல் 6)
  • P-கூடு (n=6): 2 எலக்ட்ரான்கள் (6s இல் 2)
• பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகள்: டெர்பியத்தின் மிகவும் பொதுவான ஆக்சிஜனேற்ற நிலை +3 ஆகும். இது இரண்டு 6s எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் ஒரு 4f எலக்ட்ரானை இழப்பதன் மூலம் ஏற்படுகிறது, இதன் மூலம் ஒப்பீட்டளவில் நிலைத்தன்மை கொண்ட, பாதி நிரப்பப்பட்ட அல்லது முழுமையாக நிரப்பப்படாத, f-துணைக்கூடு அமைப்பை அடைகிறது. +4 ஆக்சிஜனேற்ற நிலை குறைவாகவே காணப்படுகிறது, ஆனால் TbF₄ போன்ற சேர்மங்களில் இது காணப்படுகிறது.

ஆவர்த்தனப் பண்புகள்

லந்தனைடு தொடரில் டெர்பியத்தின் நிலை அதன் ஆவர்த்தனப் பண்புகளை தீர்மானிக்கிறது.

• அயனியாக்கும் ஆற்றல்:
  • முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றல் (IE₁): 565.8 kJ/mol (முதல் எலக்ட்ரானை நீக்கத் தேவைப்படும் ஆற்றல்)
  • இரண்டாம் அயனியாக்கும் ஆற்றல் (IE₂): 1115 kJ/mol (இரண்டாம் எலக்ட்ரானை நீக்கத் தேவைப்படும் ஆற்றல்)
  • மூன்றாம் அயனியாக்கும் ஆற்றல் (IE₃): 2110 kJ/mol (மூன்றாம் எலக்ட்ரானை நீக்கத் தேவைப்படும் ஆற்றல்)
  • போக்கு: ஒரு உலோகமாக, டெர்பியம் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த அயனியாக்கும் ஆற்றல்களைக் கொண்டுள்ளது, இது எலக்ட்ரான்களை எளிதில் இழந்து நேர்மின் அயனிகளை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது. எஞ்சிய எலக்ட்ரான்கள் மீதான பயனுள்ள அணுக்கரு மின்னூட்டம் அதிகரிப்பதால், தொடர்ச்சியான அயனியாக்கும் ஆற்றல்கள் எதிர்பார்ப்பது போலவே அதிகரிக்கின்றன.
• எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை (பவுலிங் அளவு): 1.10
  • போக்கு: டெர்பியம் ஒரு அதிக எலக்ட்ரான் நேர்மின் தனிமம் ஆகும், இது f-தொகுதி உலோகங்களுக்கு பொதுவானது. அதன் குறைந்த எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை, எலக்ட்ரான்களைப் பெறுவதை விட இழக்க ஒரு வலுவான போக்கைக் குறிக்கிறது, இதனால் அயனிப் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.
• எலக்ட்ரான் நாட்டம்: டெர்பியம் போன்ற அதிக எலக்ட்ரான் நேர்மின் உலோகங்களுக்கு இது பொதுவாக அறிவிக்கப்படுவதில்லை அல்லது சரியாக வரையறுக்கப்படுவதில்லை. உலோகங்கள் பொதுவாக எலக்ட்ரான்களை எளிதில் ஏற்றுக்கொள்வதில்லை, எனவே, அவற்றின் எலக்ட்ரான் நாட்டம் பொதுவாக நேர்மறையாகவோ அல்லது புறக்கணிக்கத்தக்கதாகவோ இருக்கும், இது எலக்ட்ரானை பெறும் போது ஆற்றல் வெளியீட்டிற்குப் பதிலாக ஆற்றல் உறிஞ்சுதலைக் குறிக்கிறது.
• அணு ஆரம்: 178.2 pm (உலோக ஆரம்)
  • போக்கு: லந்தனைடு தொடரில், அணு எண் அதிகரிக்கும் போது அணு மற்றும் அயனி ஆரங்கள் பொதுவாக படிப்படியாக குறைகின்றன. இந்த நிகழ்வு லந்தனைடு சுருக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது 4f எலக்ட்ரான்களின் மோசமான மறைக்கும் விளைவால் ஏற்படுகிறது, இதனால் பயனுள்ள அணுக்கரு மின்னூட்டம் அதிகரித்து எலக்ட்ரான் கூடுகளின் சுருக்கத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.

முக்கிய இயற்பியல் பண்புகள்

டெர்பியம் ஒரு வெள்ளி-வெள்ளை நிறமுடைய, தகடாக அடிக்கக்கூடிய மற்றும் கம்பியாக நீட்டக்கூடிய உலோகம் ஆகும்.

• அடர்த்தி: 8.23 g/cm³ (25 °C இல்)
• அறை வெப்பநிலையில் நிலை (25 °C, 1 atm): திண்மம்
• நிறம்: வெள்ளி-வெள்ளை (பளபளப்பானது, ஆனால் காற்றில் மெதுவாக மங்குகிறது)
• உருகு நிலை: 1356 °C
• கொதிநிலை: 3230 °C