வனடியம் (V) - அணு அமைப்பு மற்றும் பண்புகள்

அணு மாதிரி விவரங்கள்

வனடியம் (V) என்பது அணு எண் 23 கொண்ட ஒரு d-தொகுதி இடைநிலை தனிமம் ஆகும்.

• அணு எண் (Z): 23
  • அணுக்கருவில் 23 புரோட்டான்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது.
  • நடுநிலை வனடியம் அணுவில், 23 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
• அணு நிறை (சராசரி): 50.9415 u
• மிகவும் பொதுவான ஐசோடோப்: $^\{51\}$V
  • புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை: 23
  • நியூட்ரான் எண்ணிக்கை: (நிறை எண் - அணு எண்) = 51 - 23 = 28
  • எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை: 23 (ஒரு நடுநிலை அணுவில்)
• அணு ஆரம்:
  • உலோக ஆரம்: 134 pm
  • சகப்பிணைப்பு ஆரம்: 122 pm (தோராயமாக)

எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் கூடு வரைபடம்

• அடிப்படை நிலை எலக்ட்ரான் அமைப்பு: $[Ar] 3d^3 4s^2$
  • இந்த அமைப்பு, வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள் 3d மற்றும் 4s துணை கூடுகளில் இருப்பதைக் காட்டுகிறது, இது ஒரு d-தொகுதி தனிமத்தின் சிறப்பியல்பு ஆகும். 4s எலக்ட்ரான்கள் 3d எலக்ட்ரான்களுக்கு முன் நிரப்பப்படுகின்றன, ஆனால் எழுதும்போது, d-துணைக்கூடு பொதுவாக முதன்மை குவாண்டம் எண் ‘3’ கூடுகளுடன் தொகுக்கப்படுகிறது.
• கூடுவாரியான எலக்ட்ரான் பரவல்:
  • K-கூடு (n=1): 2 எலக்ட்ரான்கள் ($1s^2$)
  • L-கூடு (n=2): 8 எலக்ட்ரான்கள் ($2s^2 2p^6$)
  • M-கூடு (n=3): 11 எலக்ட்ரான்கள் ($3s^2 3p^6 3d^3$)
  • N-கூடு (n=4): 2 எலக்ட்ரான்கள் ($4s^2$)
  • எனவே, எலக்ட்ரான் பரவலை இவ்வாறு குறிப்பிடலாம்: 2, 8, 11, 2.

ஆவர்த்தனப் போக்குகள்

• அயனியாக்கும் ஆற்றல்:
  • முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றல் ($IE_1$): 650.9 kJ/mol (முதல் எலக்ட்ரானை நீக்கத் தேவையான ஆற்றல்)
  • இரண்டாம் அயனியாக்கும் ஆற்றல் ($IE_2$): 1414 kJ/mol (இரண்டாம் எலக்ட்ரானை நீக்கத் தேவையான ஆற்றல்)
  • மூன்றாம் அயனியாக்கும் ஆற்றல் ($IE_3$): 2830 kJ/mol (மூன்றாம் எலக்ட்ரானை நீக்கத் தேவையான ஆற்றல்)
  • போக்கு: பயனுள்ள அணுக்கரு மின்னூட்டம் அதிகரிப்பதால், அயனியாக்கும் ஆற்றல்கள் பொதுவாக ஒரு வரிசையில் அதிகரிக்கிறது. இடைநிலை உலோகங்களைப் பொறுத்தவரை, அயனிகள் உருவாக 4s எலக்ட்ரான்கள் நீக்கப்படுவது பொதுவாக 3d எலக்ட்ரான்களுக்கு முன்னதாக நடைபெறுகிறது.
• எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல் (பாலிங் அளவு): 1.63
  • போக்கு: எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல் பொதுவாக ஒரு வரிசையில் அதிகரிக்கிறது. வனடியத்தின் மதிப்பு இடைநிலை உலோகத்திற்கு பொதுவானது, இது மிதமான எலக்ட்ரான் ஈர்ப்பு சக்தியைக் குறிக்கிறது.
• எலக்ட்ரான் ஏற்பு என்தால்பி: -50 kJ/mol
  • இந்த மதிப்பு ஒரு நடுநிலை வனடியம் அணு எலக்ட்ரானைப் பெறும்போது ஆற்றல் வெளியிடப்படுவதைக் குறிக்கிறது, இருப்பினும் இது p-தொகுதி தனிமங்களுடன் ஒப்பிடும்போது வலுவான வெப்ப உமிழ்வு இல்லை.
• அணு ஆரம்: (மேலே உள்ள அணு மாதிரி விவரங்களைப் பார்க்கவும்)
  • போக்கு: பயனுள்ள அணுக்கரு மின்னூட்டம் அதிகரித்து, எலக்ட்ரான் மேகத்தை அணுக்கருவிற்கு நெருக்கமாக இழுப்பதால், அணு ஆரம் பொதுவாக ஒரு வரிசையில் குறைகிறது. இருப்பினும், இடைநிலை உலோகங்களுக்கு, d-எலக்ட்ரான்களின் மறைப்பு விளைவு காரணமாக இந்த குறைவு குறைவாகவே வெளிப்படுகிறது.

முக்கிய இயற்பியல் பண்புகள்

• தோற்றம்: வெள்ளி-வெள்ளை, பளபளப்பான உலோகம்.
• அறை வெப்பநிலையில் நிலை (25°C): திண்மம்
• அடர்த்தி: 6.11 g/cm³ (20°C இல்)
• உருகுநிலை: 1910 °C
• கொதிநிலை: 3407 °C