யுரேனியம் (U) - அணு அமைப்பு மற்றும் வேதியியல் பண்புகள்

யுரேனியம் (U) அறிமுகம்

யுரேனியம் (U) ஒரு வெள்ளி-வெள்ளை நிற கதிரியக்க உலோகத் தனிமம் ஆகும், இது ஆக்டினைடு வரிசையைச் சேர்ந்தது. அதன் பிளவுபடக்கூடிய ஐசோடோப்புகள் காரணமாக அணு தொழில்நுட்பத்தில் இது ஒரு முக்கியமான தனிமம்.

அணு மாதிரி விவரங்கள்

யுரேனியத்தின் அணு அமைப்பு பின்வருமாறு வகைப்படுத்தப்படுகிறது:

• அணு எண் (Z): 92
  • இது அணுக்கருவில் 92 புரோட்டான்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது.
• எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: 92 (நடுநிலை அணுவில்).
• நிறை எண் (மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப், யுரேனியம்-238, U-238 க்கு): 238
  • நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: நிறை எண் - அணு எண் = 238 - 92 = 146 நியூட்ரான்கள்.
• அணு ஆரம்:
  • உலோக ஆரம்: தோராயமாக 156 pm (பிக்கோமீட்டர்கள்).
  • சகப்பிணைப்பு ஆரம்: தோராயமாக 158 pm.

எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் கூடு பட விளக்கக்காட்சி

யுரேனியத்தின் எலக்ட்ரான் அமைப்பு அதன் வேதியியல் நடத்தையை தீர்மானிக்கிறது.

• எலக்ட்ரான் அமைப்பு: [Rn] 5f³ 6d¹ 7s²
  • [Rn] என்பது யுரேனியத்திற்கு முந்தைய மந்த வாயுவான ரேடானின் எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் குறிக்கிறது, அதாவது 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d¹⁰ 4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴ 5s²5p⁶5d¹⁰ 6s²6p⁶.
• கூடு பட விளக்கக்காட்சி:
  • எலக்ட்ரான்கள் கூடுகளில் (ஆற்றல் நிலைகள்) பின்வருமாறு விநியோகிக்கப்படுகின்றன:
    • K-கூடு (n=1): 2 எலக்ட்ரான்கள்
    • L-கூடு (n=2): 8 எலக்ட்ரான்கள்
    • M-கூடு (n=3): 18 எலக்ட்ரான்கள்
    • N-கூடு (n=4): 32 எலக்ட்ரான்கள்
    • O-கூடு (n=5): 21 எலக்ட்ரான்கள் (5s²5p⁶5d¹⁰5f³)
    • P-கூடு (n=6): 9 எலக்ட்ரான்கள் (6s²6p⁶6d¹)
    • Q-கூடு (n=7): 2 எலக்ட்ரான்கள் (7s²)
  • இதை 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 என்று சுருக்கலாம்.

காலமுறைப் பண்புகள்

ஒரு ஆக்டினைடாக, யுரேனியம் குறிப்பிட்ட காலமுறைப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது:

• அயனியாக்கும் ஆற்றல்:
  • முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றல் (IE₁): 597.6 kJ/mol
  • இரண்டாம் அயனியாக்கும் ஆற்றல் (IE₂): 1420 kJ/mol
  • மூன்றாம் அயனியாக்கும் ஆற்றல் (IE₃): 1900 kJ/mol
  • இந்த மதிப்புகள் யுரேனியம், மற்ற உலோகங்களைப் போலவே, ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது, அதாவது இது எலக்ட்ரான்களை எளிதில் இழந்து நேர்மின் அயனிகளை உருவாக்குகிறது.
• எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல்:
  • பாலிங் அளவுகோல்: 1.38
  • யுரேனியம் குறைந்த எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, இது அதன் உலோகத் தன்மையையும், வேதியியல் பிணைப்புகளில் எலக்ட்ரான்களை ஈர்ப்பதை விட வழங்குவதற்கான போக்கையும் குறிக்கிறது.
• எலக்ட்ரான் ஏற்பு ஆற்றல்:
  • பெரும்பாலான உலோகங்களுக்கு, குறிப்பாக ஆக்டினைடுகளுக்கு, எலக்ட்ரான் ஏற்பு ஆற்றல் பொதுவாக நேர்மறையாகவோ அல்லது பூஜ்ஜியத்திற்கு நெருக்கமாகவோ இருக்கும், ஏனெனில் அவை பொதுவாக எலக்ட்ரான்களைப் பெறுவதை விட இழக்கவே முனைகின்றன. துல்லியமான எதிர்மறை மதிப்புகள் பொதுவாக அறிவிக்கப்படுவதில்லை அல்லது அதன் வேதியியலுக்கு குறிப்பிடத்தக்கவை அல்ல.
• அணு ஆரம்:
  • உலோக ஆரம்: ~156 pm. பல எலக்ட்ரான் கூடுகள் இருப்பதால் அணு ஆரம் ஒப்பீட்டளவில் பெரியது.

முக்கிய இயற்பியல் பண்புகள்

யுரேனியம் தனித்துவமான இயற்பியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது:

• அடர்த்தி: 19.1 g/cm³ (20 °C இல்)
  • யுரேனியம் ஒரு விதிவிலக்காக அடர்த்தியான உலோகம், இது ஈயத்தை விட கிட்டத்தட்ட இரண்டு மடங்கு அடர்த்தியானது.
• அறை வெப்பநிலையில் நிலை: திண்மம்
• நிறம்: வெள்ளி-வெள்ளை முதல் சாம்பல் வரை. இது காற்றில் மங்கலான சாம்பல் அல்லது கருப்பு ஆக்சைடு படலமாக விரைவாக நிறம் மாறுகிறது.
• உருகுநிலை: 1132 °C
• கொதிநிலை: 4131 °C