ஜோடி எலக்ட்ரான்கள்
ஒரு சுற்றுப்பாதையில் ஒரு எலக்ட்ரான் இருந்தால், அது அழைக்கப்படுகிறது இணைக்கப்படாத,மற்றும் இரண்டு இருந்தால், இது ஜோடி எலக்ட்ரான்கள்.
நான்கு குவாண்டம் எண்கள் n, l, m, m s ஒரு அணுவில் உள்ள எலக்ட்ரானின் ஆற்றல் நிலையை முழுமையாக வகைப்படுத்துகின்றன.
பல்வேறு தனிமங்களின் மல்டி எலக்ட்ரான் அணுக்களின் எலக்ட்ரான் ஷெல் கட்டமைப்பைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது, மூன்று முக்கிய விதிகளை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது அவசியம்:
· பாலி கொள்கை,
· குறைந்தபட்ச ஆற்றல் கொள்கை,
ஹண்டின் விதி.
படி பாலி கொள்கை ஒரு அணுவில் நான்கு குவாண்டம் எண்களின் அதே மதிப்புகளைக் கொண்ட இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் இருக்க முடியாது.
பாலி கொள்கையானது ஒரு சுற்றுப்பாதை, நிலை மற்றும் துணை நிலை ஆகியவற்றில் அதிகபட்ச எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை தீர்மானிக்கிறது. AO மூன்று குவாண்டம் எண்களால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது n, எல், மீ, கொடுக்கப்பட்ட சுற்றுப்பாதையின் எலக்ட்ரான்கள் சுழல் குவாண்டம் எண்ணில் மட்டுமே வேறுபடும் செல்வி. ஆனால் சுழல் குவாண்டம் எண் செல்விஇரண்டு மதிப்புகள் + 1/2 மற்றும் - 1/2 மட்டுமே இருக்க முடியும். இதன் விளைவாக, ஒரு சுற்றுப்பாதையில் சுழல் குவாண்டம் எண்களின் வெவ்வேறு மதிப்புகளைக் கொண்ட இரண்டு எலக்ட்ரான்களுக்கு மேல் இருக்க முடியாது.
அரிசி. 4.6 ஒரு சுற்றுப்பாதையின் அதிகபட்ச திறன் 2 எலக்ட்ரான்கள்.
ஆற்றல் மட்டத்தில் அதிகபட்ச எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை 2 என வரையறுக்கப்படுகிறது n 2 , மற்றும் துணை நிலையில் – 2(2 எல்+ 1). வெவ்வேறு நிலைகள் மற்றும் துணை நிலைகளில் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்களின் அதிகபட்ச எண்ணிக்கை அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. 4.1
அட்டவணை 4.1.
குவாண்டம் நிலைகள் மற்றும் துணை நிலைகளில் எலக்ட்ரான்களின் அதிகபட்ச எண்ணிக்கை
| ஆற்றல் நிலை | ஆற்றல் துணை நிலை | காந்த குவாண்டம் எண்ணின் சாத்தியமான மதிப்புகள் மீ | ஒவ்வொரு சுற்றுப்பாதைகளின் எண்ணிக்கை | எலக்ட்ரான்களின் அதிகபட்ச எண்ணிக்கை ஒன்றுக்கு | ||
| துணை நிலை | நிலை | துணை நிலை | நிலை | |||
| கே (n=1) | கள் (எல்=0) | |||||
| எல் (n=2) | கள் (எல்=0) ப (எல்=1) | –1, 0, 1 | ||||
| எம் (n=3) | கள் (எல்=0) ப (எல்=1) ஈ (எல்=2) | –1, 0, 1 –2, –1, 0, 1, 2 | ||||
| என் (n=4) | கள் (எல்=0) ப (எல்=1) ஈ (எல்=2) f (எல்=3) | –1, 0, 1 –2, –1, 0, 1, 2 –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3 |
எலக்ட்ரான்களுடன் சுற்றுப்பாதைகளை நிரப்பும் வரிசைக்கு ஏற்ப மேற்கொள்ளப்படுகிறது குறைந்தபட்ச ஆற்றல் கொள்கை .
குறைந்தபட்ச ஆற்றல் கொள்கையின்படி, எலக்ட்ரான்கள் ஆற்றலை அதிகரிக்கும் பொருட்டு சுற்றுப்பாதைகளை நிரப்புகின்றன.
சுற்றுப்பாதைகளை நிரப்புவதற்கான வரிசை தீர்மானிக்கப்படுகிறது கிளெச்கோவ்ஸ்கியின் விதி: ஆற்றல் அதிகரிப்பு மற்றும், அதன்படி, முதன்மை மற்றும் சுற்றுப்பாதை குவாண்டம் எண்களின் (n + l) கூட்டுத்தொகையின் அதிகரிக்கும் வரிசையில் சுற்றுப்பாதைகளின் நிரப்புதல் நிகழ்கிறது, மேலும் கூட்டுத்தொகை சமமாக இருந்தால் (n + l) - முதன்மையின் அதிகரிக்கும் வரிசையில் குவாண்டம் எண் n.
எடுத்துக்காட்டாக, 4s துணை மட்டத்தில் உள்ள எலக்ட்ரானின் ஆற்றல் 3 துணை மட்டத்தை விட குறைவாக உள்ளது ஈ, முதல் வழக்கில் இருந்து தொகை n+ l = 4 + 0 = 4 (அதை நினைவுபடுத்தவும் கள்சுற்றுப்பாதை குவாண்டம் எண்ணின் துணை நிலை மதிப்பு எல்= = 0), மற்றும் இரண்டாவது n+ l = 3 + 2= 5 ( ஈ- துணை நிலை, எல்= 2). எனவே, துணைநிலை 4 முதலில் நிரப்பப்படுகிறது கள், பின்னர் 3 ஈ(படம் 4.8 ஐப் பார்க்கவும்).
3 துணை நிலைகளில் ஈ (n = 3, எல் = 2) , 4ஆர் (n = 4, எல்= 1) மற்றும் 5 கள் (n = 5, எல்= 0) மதிப்புகளின் கூட்டுத்தொகை பிமற்றும் எல்ஒரே மாதிரியானவை மற்றும் சமமானவை 5. தொகைகளின் சம மதிப்புகள் இருந்தால் nமற்றும் எல்குறைந்தபட்ச மதிப்பைக் கொண்ட துணைநிலை முதலில் நிரப்பப்படும் n, அதாவது துணை நிலை 3 ஈ.
Klechkovsky விதிக்கு இணங்க, அணு சுற்றுப்பாதைகளின் ஆற்றல் தொடரில் அதிகரிக்கிறது:
1கள் < 2கள் < 2ஆர் < 3கள் < 3ஆர் < 4கள் < 3ஈ < 4ஆர் < 5கள் < 4ஈ < 5ப < 6கள் < 5ஈ »
"4 f < 6ப < 7கள்….
அணுவில் எந்த துணை நிலை கடைசியாக நிரப்பப்படுகிறது என்பதைப் பொறுத்து, அனைத்து வேதியியல் கூறுகளும் பிரிக்கப்படுகின்றன 4 மின்னணு குடும்பம் : s-, p-, d-, f- உறுப்புகள்.
4f
4 4d
3 4s
3ப
3கள்
1 2கள்
நிலைகள் துணை நிலைகள்
அரிசி. 4.8 அணு சுற்றுப்பாதைகளின் ஆற்றல்.
வெளிப்புற மட்டத்தின் s-துணைநிலையை கடைசியாக நிரப்பும் அணுக்கள் எனப்படும் s-உறுப்புகள் . யு கள்-வேலன்ஸ் கூறுகள் வெளிப்புற ஆற்றல் மட்டத்தின் s-எலக்ட்ரான்கள்.
யு p-உறுப்புகள் வெளிப்புற அடுக்கின் பி-சப்ளேயர் கடைசியாக நிரப்பப்படுகிறது. அவற்றின் வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் அமைந்துள்ளன ப- மற்றும் கள்- வெளிப்புற மட்டத்தின் துணை நிலைகள். யு ஈ- உறுப்புகள் கடைசியாக நிரப்பப்படுகின்றன ஈவெளிப்புற நிலை மற்றும் வேலன்ஸ் ஆகியவற்றின் துணை நிலை கள்- வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் ஈ- வெளிப்புற ஆற்றல் நிலைகளின் எலக்ட்ரான்கள்.
யு f-உறுப்புகள் கடைசியாக நிரப்ப வேண்டும் fமூன்றாவது வெளிப்புற ஆற்றல் மட்டத்தின் துணை நிலை.
ஒரு துணைநிலைக்குள் எலக்ட்ரான் இடத்தின் வரிசை தீர்மானிக்கப்படுகிறது ஹண்டின் விதி:
ஒரு துணைநிலைக்குள், எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் சுழல் குவாண்டம் எண்களின் கூட்டுத்தொகை அதிகபட்ச முழுமையான மதிப்பைக் கொண்டிருக்கும் வகையில் வைக்கப்படுகின்றன.
வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், கொடுக்கப்பட்ட துணை நிலையின் சுற்றுப்பாதைகள் முதலில் சுழல் குவாண்டம் எண்ணின் அதே மதிப்பைக் கொண்ட ஒரு எலக்ட்ரானால் நிரப்பப்படுகின்றன, பின்னர் எதிர் மதிப்பைக் கொண்ட இரண்டாவது எலக்ட்ரானால் நிரப்பப்படுகின்றன.
உதாரணமாக, மூன்று குவாண்டம் செல்களில் 3 எலக்ட்ரான்களை விநியோகிக்க வேண்டியது அவசியம் என்றால், அவை ஒவ்வொன்றும் தனித்தனி கலத்தில் அமைந்திருக்கும், அதாவது. ஒரு தனி சுற்றுப்பாதையை ஆக்கிரமிக்கவும்:
∑செல்வி= ½ – ½ + ½ = ½.
ஒரு அணுவின் ஷெல்லில் உள்ள ஆற்றல் நிலைகள் மற்றும் துணை நிலைகளுக்கு இடையில் எலக்ட்ரான் விநியோகத்தின் வரிசை அதன் மின்னணு கட்டமைப்பு அல்லது மின்னணு சூத்திரம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இசையமைத்தல் மின்னணு கட்டமைப்புஎண் ஆற்றல் நிலை (முக்கிய குவாண்டம் எண்) எண்கள் 1, 2, 3, 4..., துணை நிலை (சுற்றுப்பாதை குவாண்டம் எண்) - எழுத்துக்களால் குறிக்கப்படுகிறது கள், ப, ஈ, f. ஒரு துணை நிலையில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை ஒரு எண்ணால் குறிக்கப்படுகிறது, இது துணை நிலை சின்னத்தின் மேல் எழுதப்பட்டுள்ளது.
ஒரு அணுவின் மின்னணு கட்டமைப்பு என்று அழைக்கப்படுபவையாக சித்தரிக்கப்படலாம் எலக்ட்ரான் வரைகலை சூத்திரம். இது ஒரு அணு சுற்றுப்பாதையின் வரைகலை பிரதிநிதித்துவமான குவாண்டம் செல்களில் எலக்ட்ரான்களை வைப்பதற்கான வரைபடமாகும். ஒவ்வொரு குவாண்டம் கலமும் வெவ்வேறு சுழல் குவாண்டம் எண்களைக் கொண்ட இரண்டு எலக்ட்ரான்களுக்கு மேல் இருக்கக்கூடாது.
எந்தவொரு உறுப்புக்கும் மின்னணு அல்லது மின்னணு-கிராஃபிக் சூத்திரத்தை உருவாக்க, நீங்கள் தெரிந்து கொள்ள வேண்டும்:
1. உறுப்பின் வரிசை எண், அதாவது. அதன் கருவின் கட்டணம் மற்றும் அணுவில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் தொடர்புடைய எண்ணிக்கை.
2. அணுவின் ஆற்றல் நிலைகளின் எண்ணிக்கையை நிர்ணயிக்கும் கால எண்.
3. குவாண்டம் எண்கள் மற்றும் அவற்றுக்கிடையேயான இணைப்பு.
எடுத்துக்காட்டாக, அணு எண் 1 கொண்ட ஹைட்ரஜன் அணுவில் 1 எலக்ட்ரான் உள்ளது. ஹைட்ரஜன் முதல் காலகட்டத்தின் ஒரு உறுப்பு, எனவே ஒரே எலக்ட்ரான் முதல் ஆற்றல் மட்டத்தில் அமைந்துள்ள ஒன்றை ஆக்கிரமிக்கிறது. கள்குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட சுற்றுப்பாதை. ஹைட்ரஜன் அணுவின் மின்னணு சூத்திரம்:
1 N 1 கள் 1 .
ஹைட்ரஜனின் மின்னணு கிராஃபிக் சூத்திரம் இப்படி இருக்கும்:
ஹீலியம் அணுவின் மின்னணு மற்றும் எலக்ட்ரான்-கிராஃபிக் சூத்திரங்கள்:
2 அல்ல 1 கள் 2
2 அல்ல 1 கள்
மின்னணு ஷெல்லின் முழுமையை பிரதிபலிக்கிறது, இது அதன் நிலைத்தன்மையை தீர்மானிக்கிறது. ஹீலியம் ஒரு உன்னத வாயு ஆகும், இது உயர் இரசாயன நிலைத்தன்மையால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது.
லித்தியம் அணு 3 லி 3 எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது, இது II காலத்தின் ஒரு உறுப்பு ஆகும், அதாவது எலக்ட்ரான்கள் 2 ஆற்றல் மட்டங்களில் அமைந்துள்ளன. இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் நிரப்பப்படுகின்றன கள்- முதல் ஆற்றல் மட்டத்தின் துணை நிலை மற்றும் 3 வது எலக்ட்ரான் அமைந்துள்ளது கள்- இரண்டாம் ஆற்றல் மட்டத்தின் துணை நிலை:
3 லி 1 கள் 2 2கள் 1
வேலன்ஸ் ஐ
லித்தியம் அணு 2 இல் ஒரு எலக்ட்ரான் உள்ளது கள்-சப்லெவல், முதல் ஆற்றல் மட்டத்தின் எலக்ட்ரான்களை விட கருவுடன் குறைவாக இறுக்கமாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளது, எனவே, வேதியியல் எதிர்வினைகளில், ஒரு லித்தியம் அணு இந்த எலக்ட்ரானை எளிதில் விட்டுவிடலாம், இது லி + அயனியாக மாறும் ( மற்றும் அவன் -மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் ) இந்த வழக்கில், லித்தியம் அயனியானது உன்னத வாயு ஹீலியத்தின் நிலையான முழுமையான ஷெல்லைப் பெறுகிறது:
3 லி + 1 கள் 2 .
என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும், இணைக்கப்படாத (ஒற்றை) எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை தீர்மானிக்கிறதுஉறுப்பு வேலன்சி , அதாவது மற்ற உறுப்புகளுடன் வேதியியல் பிணைப்புகளை உருவாக்கும் திறன்.
எனவே, ஒரு லித்தியம் அணுவில் ஒரு இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான் உள்ளது, இது அதன் வேலன்சியை ஒன்றுக்கு சமமாக தீர்மானிக்கிறது.
பெரிலியம் அணுவின் மின்னணு சூத்திரம்:
4 Be 1s 2 2s 2 .
பெரிலியம் அணுவின் எலக்ட்ரான் கிராஃபிக் சூத்திரம்:
2 வேலன்ஸ் முக்கியமாக
மாநிலம் 0
பெரிலியத்தின் சப்லெவல் 2 எலக்ட்ரான்கள் மற்றவர்களை விட எளிதாக அகற்றப்படுகின்றன. கள் 2, Be +2 அயனியை உருவாக்குகிறது:
ஹீலியம் அணுவும் லித்தியம் 3 லீ + மற்றும் பெரிலியம் 4 பி +2 அயனிகளும் ஒரே மின்னணு அமைப்பைக் கொண்டிருப்பதைக் குறிப்பிடலாம், அதாவது. வகைப்படுத்தப்படுகின்றன ஐசோ எலக்ட்ரானிக் அமைப்பு.
ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, உற்சாகமில்லாத ஊடாடும் அணுக்களில் இருக்கும் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் காரணமாக ஒரு கோவலன்ட் பிணைப்பை மேற்கொள்ளும் ஒரு பொதுவான எலக்ட்ரான் ஜோடி உருவாகலாம். எடுத்துக்காட்டாக, மூலக்கூறுகள் உருவாகும் போது இது நிகழ்கிறது. இங்கே, ஒவ்வொரு அணுவிலும் ஒரு இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான் உள்ளது; அத்தகைய இரண்டு அணுக்கள் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ஒரு பொதுவான எலக்ட்ரான் ஜோடி உருவாக்கப்படுகிறது - ஒரு கோவலன்ட் பிணைப்பு ஏற்படுகிறது.
ஒரு உற்சாகமில்லாத நைட்ரஜன் அணுவில் மூன்று இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன:
இதன் விளைவாக, இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் காரணமாக, நைட்ரஜன் அணு மூன்று கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதில் பங்கேற்க முடியும். இது எடுத்துக்காட்டாக, மூலக்கூறுகளில் அல்லது நைட்ரஜனின் கோவலன்சி 3 ஆக இருக்கும்.
இருப்பினும், உற்சாகமில்லாத அணுவிற்குக் கிடைக்கும் ஆவியாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை விட கோவலன்ட் பிணைப்புகளின் எண்ணிக்கை அதிகமாக இருக்கலாம். எனவே, சாதாரண நிலையில், கார்பன் அணுவின் வெளிப்புற மின்னணு அடுக்கு வரைபடத்தால் சித்தரிக்கப்படும் ஒரு அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது:
கிடைக்கக்கூடிய இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் காரணமாக, ஒரு கார்பன் அணு இரண்டு கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உருவாக்க முடியும். இதற்கிடையில், கார்பன் சேர்மங்களால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, அதில் அதன் அணுக்கள் ஒவ்வொன்றும் அண்டை அணுக்களுடன் நான்கு கோவலன்ட் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்படுகின்றன (உதாரணமாக, முதலியன). சில ஆற்றலின் செலவில், அணுவில் இருக்கும் எலக்ட்ரான்களில் ஒன்றை ஒரு துணை நிலைக்கு மாற்ற முடியும் என்பதன் காரணமாக இது சாத்தியமாகிறது, இதன் விளைவாக அணு உற்சாகமான நிலைக்கு செல்கிறது இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் அதிகரிக்கிறது. எலக்ட்ரான்களின் "ஜோடி" உடன் அத்தகைய தூண்டுதல் செயல்முறை பின்வரும் வரைபடத்தால் குறிப்பிடப்படுகிறது, இதில் உற்சாகமான நிலை உறுப்பு சின்னத்திற்கு அடுத்ததாக ஒரு நட்சத்திரத்துடன் குறிக்கப்படுகிறது:
கார்பன் அணுவின் வெளிப்புற எலக்ட்ரான் அடுக்கில் இப்போது நான்கு இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன; எனவே, உற்சாகமான கார்பன் அணு நான்கு கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதில் பங்கேற்க முடியும். இந்த வழக்கில், உருவாக்கப்பட்ட கோவலன்ட் பிணைப்புகளின் எண்ணிக்கையில் அதிகரிப்பு, அணுவை உற்சாகமான நிலைக்கு மாற்றுவதற்கு செலவழித்ததை விட அதிக ஆற்றலை வெளியிடுகிறது.
ஒரு அணுவின் தூண்டுதல், இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கும், மிகப்பெரிய ஆற்றல் செலவுகளுடன் தொடர்புடையது என்றால், இந்த செலவுகள் புதிய பிணைப்புகளை உருவாக்கும் ஆற்றலால் ஈடுசெய்யப்படாது; ஒட்டுமொத்தமாக அத்தகைய செயல்முறை ஆற்றல்மிக்க சாதகமற்றதாக மாறிவிடும். எனவே, ஆக்ஸிஜன் மற்றும் புளோரின் அணுக்கள் வெளிப்புற எலக்ட்ரான் அடுக்கில் இலவச சுற்றுப்பாதைகளைக் கொண்டிருக்கவில்லை:
இங்கே, இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பது எலக்ட்ரான்களில் ஒன்றை அடுத்த ஆற்றல் நிலைக்கு மாற்றுவதன் மூலம் மட்டுமே சாத்தியமாகும், அதாவது, மாநிலத்திற்கு. இருப்பினும், அத்தகைய மாற்றம் ஒரு மிகப்பெரிய ஆற்றல் செலவினத்துடன் தொடர்புடையது, இது புதிய பிணைப்புகள் எழும் போது வெளியிடப்படும் ஆற்றலால் மூடப்படவில்லை. எனவே, இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் காரணமாக, ஒரு ஆக்ஸிஜன் அணு இரண்டு கோவலன்ட் பிணைப்புகளுக்கு மேல் உருவாக்க முடியாது, மேலும் ஒரு ஃவுளூரின் அணுவை மட்டுமே உருவாக்க முடியும். உண்மையில், இந்த தனிமங்கள் ஆக்சிஜனுக்கு இரண்டு மற்றும் ஃவுளூரின் ஒன்றுக்கு சமமான நிலையான கோவலன்சியால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.
மூன்றாவது மற்றும் அடுத்தடுத்த காலகட்டங்களின் தனிமங்களின் அணுக்கள் வெளிப்புற எலக்ட்ரானிக் லேயரில் ஒரு -சப்லெவல் கொண்டிருக்கும், வெளிப்புற அடுக்கின் s- மற்றும் p-எலக்ட்ரான்கள் தூண்டுதலின் மீது நகரும். எனவே, இங்கே இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்க கூடுதல் வாய்ப்புகள் எழுகின்றன. இவ்வாறு, ஒரு குளோரின் அணு, உற்சாகமில்லாத நிலையில் ஒரு இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான் கொண்டது,
மூன்று, ஐந்து அல்லது ஏழு இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களால் வகைப்படுத்தப்படும் உற்சாகமான நிலைகளுக்கு, சில ஆற்றலின் செலவினத்துடன் மாற்றப்படலாம்;
எனவே, ஃவுளூரின் அணுவைப் போலல்லாமல், குளோரின் அணு ஒன்று மட்டுமல்ல, மூன்று, ஐந்து அல்லது ஏழு கோவலன்ட் பிணைப்புகளின் உருவாக்கத்தில் பங்கேற்க முடியும். எனவே, குளோரஸ் அமிலத்தில் குளோரின் கோவலன்சி மூன்று, பெர்குளோரிக் அமிலத்தில் அது ஐந்து, மற்றும் பெர்குளோரிக் அமிலத்தில் அது ஏழு. இதேபோல், ஒரு சல்பர் அணு, ஆக்கிரமிக்கப்படாத - துணை நிலை, நான்கு அல்லது ஆறு இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களுடன் உற்சாகமான நிலைகளுக்குச் செல்ல முடியும், எனவே, ஆக்ஸிஜன் போன்ற இரண்டை மட்டுமல்ல, நான்கு அல்லது ஆறு கோவலன்ட் பிணைப்புகளையும் உருவாக்குகிறது. கந்தகம் நான்கு அல்லது ஆறு கோவலன்சியை வெளிப்படுத்தும் சேர்மங்களின் இருப்பை இது விளக்கலாம்.
பல சந்தர்ப்பங்களில், அணுவின் வெளிப்புற மின்னணு புலத்தில் இருக்கும் ஜோடி எலக்ட்ரான்கள் காரணமாக கோவலன்ட் பிணைப்புகள் எழுகின்றன. உதாரணமாக, அம்மோனியா மூலக்கூறின் மின்னணு கட்டமைப்பைக் கவனியுங்கள்:
இங்கே, புள்ளிகள் முதலில் நைட்ரஜன் அணுவைச் சேர்ந்த எலக்ட்ரான்களைக் குறிக்கின்றன, மேலும் சிலுவைகள் முதலில் ஹைட்ரஜன் அணுக்களைச் சேர்ந்தவை என்பதைக் குறிக்கின்றன. நைட்ரஜன் அணுவின் எட்டு வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களில், ஆறு மூன்று கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உருவாக்குகின்றன மற்றும் நைட்ரஜன் அணு மற்றும் ஹைட்ரஜன் அணுக்களுக்கு பொதுவானவை. ஆனால் இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் நைட்ரஜனுக்கு மட்டுமே சொந்தமானது மற்றும் ஒரு தனி எலக்ட்ரான் ஜோடியை உருவாக்குகிறது. இந்த அணுவின் வெளிப்புற எலக்ட்ரான் அடுக்கில் இலவச சுற்றுப்பாதை இருந்தால், அத்தகைய ஜோடி எலக்ட்ரான்கள் மற்றொரு அணுவுடன் ஒரு கோவலன்ட் பிணைப்பை உருவாக்குவதில் பங்கேற்கலாம். ஒரு நிரப்பப்படாத சுற்றுப்பாதை உள்ளது, எடுத்துக்காட்டாக, ஹைட்ரஜன் அல்லாதவற்றில், இது பொதுவாக எலக்ட்ரான்கள் இல்லாதது:
எனவே, ஒரு மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் அயனியுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, அவற்றுக்கிடையே ஒரு கோவலன்ட் பிணைப்பு ஏற்படுகிறது; நைட்ரஜன் அணுவில் உள்ள ஒற்றை ஜோடி எலக்ட்ரான்கள் இரண்டு அணுக்களுக்கு இடையில் பகிர்ந்து கொள்ளப்படுகின்றன, இதன் விளைவாக அம்மோனியம் அயனி உருவாகிறது:
இங்கே, ஒரு ஜோடி எலக்ட்ரான்கள் (எலக்ட்ரான் ஜோடி) மற்றும் ஒரு அணுவின் (எலக்ட்ரான் ஜோடி நன்கொடையாளர்) முதலில் சொந்தமான மற்றொரு அணுவின் (எலக்ட்ரான் ஜோடி ஏற்பி) இலவச சுற்றுப்பாதையின் காரணமாக ஒரு கோவலன்ட் பிணைப்பு எழுந்தது.
கோவலன்ட் பிணைப்பை உருவாக்கும் இந்த முறை நன்கொடையாளர்-ஏற்றுபவர் என்று அழைக்கப்படுகிறது. கருத்தில் கொள்ளப்பட்ட எடுத்துக்காட்டில், எலக்ட்ரான் ஜோடி நன்கொடையாளர் ஒரு நைட்ரஜன் அணு, மற்றும் ஏற்றுக்கொள்பவர் ஒரு ஹைட்ரஜன் அணு.
அம்மோனியம் அயனியில் உள்ள நான்கு பிணைப்புகள் எல்லா வகையிலும் சமமானவை என்பதை அனுபவம் நிறுவியுள்ளது. இதிலிருந்து, நன்கொடையாளர்-ஏற்றுக்கொள்ளும் முறையால் உருவாக்கப்பட்ட பிணைப்பு அதன் பண்புகளில் தொடர்புபடுத்தப்படாத அணுக்களின் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களால் உருவாக்கப்பட்ட கோவலன்ட் பிணைப்பிலிருந்து வேறுபடுவதில்லை.
ஒரு மூலக்கூறின் மற்றொரு உதாரணம், அதில் நன்கொடையாளர்-ஏற்றுக்கொள்ளும் முறையில் உருவாகும் பிணைப்புகள் நைட்ரிக் ஆக்சைட்டின் மூலக்கூறு ஆகும்.
முன்னதாக, இந்த கலவையின் கட்டமைப்பு சூத்திரம் பின்வருமாறு சித்தரிக்கப்பட்டது:
இந்த சூத்திரத்தின்படி, மத்திய நைட்ரஜன் அணு அண்டை அணுக்களுடன் ஐந்து கோவலன்ட் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்டுள்ளது, இதனால் அதன் வெளிப்புற எலக்ட்ரான் அடுக்கு பத்து எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது (ஐந்து எலக்ட்ரான் ஜோடிகள்). ஆனால் இந்த முடிவு நைட்ரஜன் அணுவின் மின்னணு கட்டமைப்பிற்கு முரணானது, ஏனெனில் அதன் வெளிப்புற L-அடுக்கு நான்கு சுற்றுப்பாதைகள் (ஒரு s- மற்றும் மூன்று p-ஆர்பிட்டல்கள்) மற்றும் எட்டு எலக்ட்ரான்களுக்கு மேல் இடமளிக்க முடியாது. எனவே, கொடுக்கப்பட்ட கட்டமைப்பு சூத்திரம் சரியானதாக கருத முடியாது.
நைட்ரஜன் ஆக்சைட்டின் மின்னணு கட்டமைப்பைக் கருத்தில் கொள்வோம், மேலும் தனிப்பட்ட அணுக்களின் எலக்ட்ரான்கள் புள்ளிகள் அல்லது சிலுவைகளால் மாறி மாறி நியமிக்கப்படும். இரண்டு இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட ஆக்ஸிஜன் அணு, மத்திய நைட்ரஜன் அணுவுடன் இரண்டு கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது:
மத்திய நைட்ரஜன் அணுவில் எஞ்சியிருக்கும் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான் காரணமாக, பிந்தையது இரண்டாவது நைட்ரஜன் அணுவுடன் ஒரு கோவலன்ட் பிணைப்பை உருவாக்குகிறது:
இவ்வாறு, ஆக்ஸிஜன் அணு மற்றும் மத்திய நைட்ரஜன் அணுவின் வெளிப்புற மின்னணு அடுக்குகள் நிரப்பப்படுகின்றன: நிலையான எட்டு-எலக்ட்ரான் கட்டமைப்புகள் இங்கு உருவாகின்றன. ஆனால் வெளிப்புற நைட்ரஜன் அணுவின் வெளிப்புற எலக்ட்ரான் அடுக்கு ஆறு எலக்ட்ரான்களை மட்டுமே கொண்டுள்ளது; எனவே இந்த அணு மற்றொரு எலக்ட்ரான் ஜோடியின் ஏற்பியாக இருக்கலாம். அதை ஒட்டியிருக்கும் மத்திய நைட்ரஜன் அணு ஒரு தனி எலக்ட்ரான் ஜோடியைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் நன்கொடையாக செயல்பட முடியும்.
இது நன்கொடையாளர்-ஏற்றுக்கொள்ளும் முறை மூலம் நைட்ரஜன் அணுக்களுக்கு இடையில் மற்றொரு கோவலன்ட் பிணைப்பை உருவாக்க வழிவகுக்கிறது:
இப்போது மூலக்கூறை உருவாக்கும் மூன்று அணுக்கள் ஒவ்வொன்றும் வெளிப்புற அடுக்கின் நிலையான எட்டு-எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. நன்கொடையாளர்-ஏற்றுக்கொள்ளும் முறையால் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு கோவலன்ட் பிணைப்பு, வழக்கமாக, நன்கொடையாளர் அணுவிலிருந்து ஏற்பி அணுவிற்கு இயக்கப்பட்ட அம்புக்குறியால் நியமிக்கப்பட்டால், நைட்ரிக் ஆக்சைடு (I) இன் கட்டமைப்பு சூத்திரம் பின்வருமாறு குறிப்பிடப்படலாம்:
எனவே, நைட்ரிக் ஆக்சைடில், மத்திய நைட்ரஜன் அணுவின் கோவலன்சி நான்கு, மற்றும் வெளிப்புறமானது இரண்டு.
பரிசீலிக்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டுகள், அணுக்கள் கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதற்கான பல்வேறு சாத்தியக்கூறுகளைக் கொண்டுள்ளன என்பதைக் காட்டுகின்றன. பிந்தையது ஒரு உற்சாகமில்லாத அணுவின் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் காரணமாகவும், அணுவின் தூண்டுதலின் விளைவாக தோன்றும் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் காரணமாகவும் (எலக்ட்ரான் ஜோடிகளின் "ஜோடி") மற்றும் இறுதியாக, நன்கொடையாளர்-ஏற்றுக்கொள்ளும் முறையால் உருவாக்கப்படலாம். இருப்பினும், கொடுக்கப்பட்ட அணு உருவாக்கக்கூடிய கோவலன்ட் பிணைப்புகளின் மொத்த எண்ணிக்கை குறைவாக உள்ளது. இது வேலன்ஸ் ஆர்பிட்டால்களின் மொத்த எண்ணிக்கையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, அதாவது கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதற்கு பயன்படுத்தப்படும் சுற்றுப்பாதைகள் ஆற்றலுக்கு சாதகமானதாக மாறும். குவாண்டம் மெக்கானிக்கல் கணக்கீடுகள் இதேபோன்ற சுற்றுப்பாதைகளில் வெளிப்புற எலக்ட்ரான் அடுக்கின் s- மற்றும் p-ஆர்பிட்டல்கள் மற்றும் முந்தைய அடுக்கின் -ஆர்பிட்டல்கள் அடங்கும் என்பதைக் காட்டுகின்றன; சில சந்தர்ப்பங்களில், குளோரின் மற்றும் சல்பர் அணுக்களின் உதாரணங்களுடன் நாம் பார்த்தது போல, வெளிப்புற அடுக்கின் -ஆர்பிட்டல்கள் வேலன்ஸ் ஆர்பிட்டல்களாகவும் பயன்படுத்தப்படலாம்.
இரண்டாவது காலகட்டத்தின் அனைத்து தனிமங்களின் அணுக்களும் வெளிப்புற எலக்ட்ரான் அடுக்கில் நான்கு சுற்றுப்பாதைகளைக் கொண்டுள்ளன, முந்தைய அடுக்கில் -ஆர்பிட்டல்கள் இல்லை. இதன் விளைவாக, இந்த அணுக்களின் வேலன்ஸ் ஆர்பிட்டால்களில் எட்டு எலக்ட்ரான்களுக்கு மேல் இடமளிக்க முடியாது. இதன் பொருள் இரண்டாவது காலகட்டத்தில் தனிமங்களின் அதிகபட்ச கோவலன்சி நான்கு ஆகும்.
மூன்றாவது மற்றும் அடுத்தடுத்த காலங்களின் தனிமங்களின் அணுக்கள் கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உருவாக்க s- மற்றும் சுற்றுப்பாதைகளை மட்டுமல்ல, - சுற்றுப்பாதைகளையும் பயன்படுத்தலாம். வெளிப்புற எலக்ட்ரானிக் அடுக்கின் s- மற்றும் p-ஆர்பிட்டல்கள் மற்றும் முந்தைய அடுக்கின் அனைத்து ஐந்து -ஆர்பிட்டல்களும் கோவலன்ட் பிணைப்புகளின் உருவாக்கத்தில் பங்கேற்கும் உறுப்புகளின் அறியப்பட்ட கலவைகள் உள்ளன; இதுபோன்ற சந்தர்ப்பங்களில், தொடர்புடைய தனிமத்தின் கோவலன்சி ஒன்பதை அடைகிறது.
ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான கோவலன்ட் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதில் அணுக்கள் பங்குபெறும் திறனை ஒரு கோவலன்ட் பிணைப்பின் செறிவு என்று அழைக்கப்படுகிறது.
பொது தொழில்நுட்ப துறைகள் மற்றும் சிறப்பு விரிவுரை 3 தலைப்பு 4 மாணவர்களுக்கான விரிவுரைகள்
பொது தொழில்நுட்ப துறைகள் மற்றும் சிறப்பு விரிவுரைகள் 4 தலைப்பு 5 மாணவர்களுக்கான விரிவுரைகள்
பொது தொழில்நுட்ப துறைகள் மற்றும் சிறப்பு தொகுதி மாணவர்களுக்கான விரிவுரைகள் II. எதிர்வினைகளின் வடிவங்கள்
பொது தொழில்நுட்ப துறைகள் மற்றும் சிறப்பு மாணவர்களுக்கான விரிவுரைகள் விரிவுரை 7 தலைப்பு வேதியியல் இயக்கவியலின் அடிப்படைகள்
பொது தொழில்நுட்ப துறைகள் மற்றும் சிறப்பு மாணவர்களுக்கான விரிவுரைகள் விரிவுரை 8 தலைப்பு இரசாயன சமநிலை இந்த தலைப்பில் நீங்கள் தெரிந்து கொள்ள வேண்டும் மற்றும் பின்வருவனவற்றை செய்ய முடியும்
கல்வியாளர்களுக்கான முன்னுரை
பொது தொழில்நுட்ப துறைகள் மற்றும் சிறப்பு தொகுதி மாணவர்களுக்கான விரிவுரைகள் III. தீர்வுகள் மற்றும் மின்வேதியியல் செயல்முறைகள்
7. ஜோடி மற்றும் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள்
சுற்றுப்பாதைகளை ஜோடிகளாக நிரப்பும் எலக்ட்ரான்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன ஜோடியாக,மற்றும் ஒற்றை எலக்ட்ரான்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன இணைக்கப்படாத. இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் ஒரு அணுவிற்கும் மற்ற அணுக்களுக்கும் இடையில் இரசாயன பிணைப்புகளை வழங்குகின்றன. இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களின் இருப்பு காந்த பண்புகளை ஆய்வு செய்வதன் மூலம் சோதனை முறையில் நிறுவப்பட்டது. இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் கொண்ட பொருட்கள் பரமகாந்தம்(எலக்ட்ரான் சுழல்களின் தொடர்பு காரணமாக ஒரு காந்தப்புலத்திற்குள் இழுக்கப்படுகின்றன, அடிப்படை காந்தங்கள் போன்றவை, வெளிப்புற காந்தப்புலத்துடன்). ஜோடி எலக்ட்ரான்களை மட்டுமே கொண்ட பொருட்கள் காந்தவியல்(வெளிப்புற காந்தப்புலம் அவர்களை பாதிக்காது). இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் அணுவின் வெளிப்புற ஆற்றல் மட்டத்தில் மட்டுமே காணப்படுகின்றன மற்றும் அவற்றின் எண்ணிக்கையை அதன் எலக்ட்ரான்-கிராஃபிக் வரைபடத்திலிருந்து தீர்மானிக்க முடியும்.
எடுத்துக்காட்டு 4.கந்தக அணுவில் இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைத் தீர்மானிக்கவும்.
தீர்வு.கந்தகத்தின் அணு எண் Z = 16, எனவே, தனிமத்தின் முழுமையான மின்னணு சூத்திரம்: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4. வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களின் மின்னணு கிராஃபிக் வரைபடம் பின்வருமாறு (படம் 11).
அரிசி. 11. கந்தக அணுவின் வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களின் எலக்ட்ரான் வரைகலை வரைபடம்
எலக்ட்ரான் கிராஃபிக் வரைபடத்திலிருந்து சல்பர் அணுவில் இரண்டு இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
8. எலக்ட்ரான் கசிவு
அனைத்து துணை நிலைகளும் எலக்ட்ரான்கள் (s 2, p 6, d 10, f 14), மற்றும் p, d மற்றும் f துணை நிலைகள் ஆகியவற்றால் முழுமையாக நிரப்பப்படும்போது நிலைத்தன்மையை அதிகரித்துள்ளன, கூடுதலாக, அவை பாதி நிரப்பப்படும்போது, அதாவது. ப 3, டி 5, எஃப் 7 மாநிலங்கள் d 4 , f 6 மற்றும் f 13 , மாறாக, நிலைத்தன்மையைக் குறைத்துள்ளன. இது சம்பந்தமாக, சில கூறுகள் என்று அழைக்கப்படுவதை வெளிப்படுத்துகின்றன நழுவுதல்எலக்ட்ரான், அதிகரித்த நிலைத்தன்மையுடன் ஒரு துணை நிலை உருவாக்கத்தை ஊக்குவிக்கிறது.
எடுத்துக்காட்டு 5.குரோமியம் அணுக்களில் 3d துணைநிலை எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்பட்டிருக்கும் போது 4s துணைநிலை முழுமையாக நிரப்பப்படாமல் இருப்பது ஏன் என்பதை விளக்குக? ஒரு குரோமியம் அணுவில் எத்தனை இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன?
தீர்வு.குரோமியம் அணு எண் Z = 24, மின்னணு சூத்திரம்: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5. ஒரு எலக்ட்ரான் 4s இலிருந்து 3d துணை நிலைக்குத் தாவுகிறது, இது மிகவும் நிலையான 3d 5 நிலையை உருவாக்குவதை உறுதி செய்கிறது. வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களின் எலக்ட்ரான் கிராஃபிக் வரைபடத்திலிருந்து (படம் 12) குரோமியம் அணுவில் இணைக்கப்படாத ஆறு எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
அரிசி. 12. குரோமியம் அணுவின் வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களின் எலக்ட்ரான் கிராஃபிக் வரைபடம்
9. சுருக்கமான மின்னணு சூத்திரங்கள்
இரசாயன கூறுகளின் மின்னணு சூத்திரங்களை சுருக்கமான வடிவத்தில் எழுதலாம். இந்த வழக்கில், முந்தைய உன்னத வாயுவின் அணுவின் நிலையான எலக்ட்ரான் ஷெல்லுடன் தொடர்புடைய மின்னணு சூத்திரத்தின் பகுதி சதுர அடைப்புக்குறிக்குள் இந்த தனிமத்தின் சின்னத்தால் மாற்றப்படுகிறது (அணுவின் இந்த பகுதி அழைக்கப்படுகிறது எலும்புக்கூடுஅணு), மற்றும் மீதமுள்ள சூத்திரம் வழக்கமான வடிவத்தில் எழுதப்பட்டுள்ளது. இதன் விளைவாக, மின்னணு சூத்திரம் சுருக்கமாகிறது, ஆனால் அதன் தகவல் உள்ளடக்கம் இதிலிருந்து குறையாது.
எடுத்துக்காட்டு 6.பொட்டாசியம் மற்றும் சிர்கோனியத்திற்கான சுருக்கமான மின்னணு சூத்திரங்களை எழுதுங்கள்.
தீர்வு.பொட்டாசியம் அணு எண் Z = 19, முழு மின்னணு சூத்திரம்: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1, முந்தைய உன்னத வாயு ஆர்கான், சுருக்கமாக மின்னணு சூத்திரம்: 4s 1.
சிர்கோனியம் அணு எண் Z = 40, முழு மின்னணு சூத்திரம்: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2, முந்தைய உன்னத வாயு கிரிப்டான், சுருக்கமான மின்னணு சூத்திரம் 2: 4d 5s .
10. இரசாயன கூறுகளின் குடும்பங்கள்
அணுவில் எந்த ஆற்றல் துணைநிலை கடைசியாக எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்படுகிறது என்பதைப் பொறுத்து, தனிமங்கள் நான்கு குடும்பங்களாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன. கால அட்டவணையில், வெவ்வேறு குடும்பங்களின் கூறுகளுக்கான சின்னங்கள் வெவ்வேறு வண்ணங்களில் சிறப்பிக்கப்படுகின்றன.
1. s-கூறுகள்: இந்த தனிமங்களின் அணுக்களில், ns-sublevel ஆனது எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்படும் கடைசியாக உள்ளது;
2. p-உறுப்புகள்: np துணை நிலை எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்படும் கடைசியாக உள்ளது;
3. d-உறுப்புகள்: எலக்ட்ரான்களால் கடைசியாக நிரப்பப்படுவது (n – 1)d-sublevel ஆகும்;
4. f-உறுப்புகள்: எலக்ட்ரான்களால் கடைசியாக நிரப்பப்படுவது (n – 2) f-sublevel ஆகும்.
எடுத்துக்காட்டு 7.அணுக்களின் மின்னணு சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி, ஸ்ட்ரோண்டியம் (z = 38), சிர்கோனியம் (z = 40), ஈயம் (z = 82) மற்றும் சமாரியம் (z = 62) ஆகியவை அடங்கும் வேதியியல் தனிமங்களின் குடும்பங்களைத் தீர்மானிக்கவும்.
தீர்வு.இந்த உறுப்புகளுக்கான சுருக்கமான மின்னணு சூத்திரங்களை நாங்கள் எழுதுகிறோம்
Sr: 5s 2 ; Zr: 5s 2 4d 2 ; Pb: 6s 2 4f 14 5d 10 6p 2 ; Sm: 6s 2 4f 6,
இதிலிருந்து தனிமங்கள் s (Sr), p (Pb), d (Zr) மற்றும் f (Sm) குடும்பங்களைச் சேர்ந்தவை என்பது தெளிவாகிறது.
11. வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள்
கொடுக்கப்பட்ட தனிமத்தின் வேதியியல் பிணைப்பு மற்ற உறுப்புகளுடன் சேர்மங்களில் உறுதி செய்யப்படுகிறது வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள். வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட குடும்பத்தைச் சேர்ந்த தனிமங்களால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. எனவே, s-உறுப்புகளுக்கு, வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற s-சப்லெவலின் எலக்ட்ரான்கள், p-உறுப்புகளுக்கு - வெளிப்புற துணை நிலைகள் s மற்றும் p, மற்றும் d- உறுப்புகளுக்கு, வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்புற s-சப்லெவல் மற்றும் முன்-வெளிப்புற டி-சப்லெவல். எஃப்-உறுப்புகளின் வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களின் கேள்வி தெளிவாக தீர்க்கப்படவில்லை.
எடுத்துக்காட்டு 8.அலுமினியம் மற்றும் வெனடியம் அணுக்களில் உள்ள வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையைத் தீர்மானிக்கவும்.
தீர்வு. 1) அலுமினியத்தின் சுருக்கமான மின்னணு சூத்திரம் (z = 13): 3s 2 3p 1. அலுமினியம் p-உறுப்புகளின் குடும்பத்தைச் சேர்ந்தது, எனவே, அதன் அணுவில் மூன்று வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன (3s 2 3p 1).
2) வெனடியத்தின் எலக்ட்ரானிக் ஃபார்முலா (z = 23): 4s 2 3d 3. வனேடியம் டி-உறுப்பு குடும்பத்தைச் சேர்ந்தது, எனவே அதன் அணுவில் ஐந்து வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன (4s 2 3d 3).
12. அணுக்களின் அமைப்பு மற்றும் கால அட்டவணை
12.1. காலச் சட்டத்தின் கண்டுபிடிப்பு
பொருளின் கட்டமைப்பின் நவீன ஆய்வு, இரசாயனப் பொருட்களின் முழு பன்முகத்தன்மை பற்றிய ஆய்வு மற்றும் புதிய தனிமங்களின் தொகுப்பு ஆகியவை கால விதி மற்றும் இரசாயன தனிமங்களின் கால அமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டவை.
தனிமங்களின் கால அட்டவணை என்பது இரசாயன தனிமங்களின் இயற்கையான முறைப்படுத்தல் மற்றும் வகைப்பாடு ஆகும், இது சிறந்த ரஷ்ய வேதியியலாளர் D.I ஆல் உருவாக்கப்பட்டது. மெண்டலீவ் அவர் கண்டுபிடித்த காலச் சட்டத்தின் அடிப்படையில். கால அமைப்பு என்பது காலச் சட்டத்தின் வரைகலை பிரதிநிதித்துவம், அதன் காட்சி வெளிப்பாடு.
அந்த நேரத்தில் அறியப்பட்ட 63 தனிமங்களின் வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளின் பகுப்பாய்வு மற்றும் ஒப்பீட்டின் விளைவாக மெண்டலீவ் (1869) ஆல் கால விதி கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. அதன் அசல் உருவாக்கம்:
தனிமங்களின் பண்புகள் மற்றும் அவற்றால் உருவாக்கப்பட்ட எளிய மற்றும் சிக்கலான பொருட்கள் தனிமங்களின் அணு வெகுஜனத்தை அவ்வப்போது சார்ந்துள்ளது.
காலமுறை அமைப்பை உருவாக்கும் போது, மெண்டலீவ் சில அறியப்பட்ட ஆனால் மோசமாக ஆய்வு செய்யப்பட்ட தனிமங்களின் வேலன்சி மற்றும் அணு நிறைகளை தெளிவுபடுத்தினார் அல்லது சரிசெய்தார், இன்னும் கண்டுபிடிக்கப்படாத ஒன்பது தனிமங்களின் இருப்பைக் கணித்தார், மேலும் அவற்றில் மூன்று (Ga, Ge, Sc) எதிர்பார்க்கப்படும் பண்புகளை விவரித்தார். இந்த தனிமங்களின் கண்டுபிடிப்புடன் (1875-1886), காலச் சட்டம் உலகளாவிய அங்கீகாரத்தைப் பெற்றது மற்றும் வேதியியலின் அனைத்து அடுத்தடுத்த வளர்ச்சிக்கும் அடிப்படையாக அமைந்தது.
காலச் சட்டத்தைக் கண்டுபிடித்து, கால அமைப்பு உருவாக்கப்பட்டு ஏறக்குறைய 50 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, தனிமங்களின் குணாதிசயங்களின் கால இடைவெளிக்கான காரணம் தெரியவில்லை. ஒரே குழுவின் தனிமங்கள் ஏன் ஒரே வேலன்ஸ் மற்றும் ஒரே கலவையின் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜனுடன் சேர்மங்களை உருவாக்குகின்றன, காலகட்டங்களில் உள்ள தனிமங்களின் எண்ணிக்கை ஏன் ஒரே மாதிரியாக இல்லை, காலமுறை அமைப்பின் சில இடங்களில் தனிமங்களின் ஏற்பாடு ஏன் என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை. அணு நிறை (Ar - K, Co - Ni, Te – I) அதிகரிப்புடன் பொருந்தாது. இந்த அனைத்து கேள்விகளுக்கும் பதில்கள் அணுக்களின் கட்டமைப்பைப் படிப்பதன் மூலம் பெறப்பட்டன.
12.2 காலச் சட்டத்தின் விளக்கம்
1914 ஆம் ஆண்டில், அணுக்கருக்களின் கட்டணங்கள் தீர்மானிக்கப்பட்டது (ஜி. மோஸ்லி) மற்றும் அது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது தனிமங்களின் பண்புகள் அவ்வப்போது சார்ந்து இருக்கும்தனிமங்களின் அணு நிறை மீது அல்ல, ஆனால் அன்று அவற்றின் அணுக்களின் கருக்களின் நேர்மறை கட்டணம்.ஆனால் காலச் சட்டத்தின் உருவாக்கத்தை மாற்றிய பிறகு, கால அமைப்பின் வடிவம் அடிப்படையில் மாறவில்லை, ஏனெனில் உறுப்புகளின் அணு நிறைகள் அவற்றின் அணுக்களின் கட்டணங்களின் அதே வரிசையில் அதிகரிக்கும், மேலே உள்ள ஆர்கான் - பொட்டாசியம், கோபால்ட் - தவிர. நிக்கல் மற்றும் டெல்லூரியம் - அயோடின்.
உறுப்பு எண்ணை அதிகரிப்பதன் மூலம் அணுக்கரு கட்டணம் அதிகரிப்பதற்கான காரணம் தெளிவாக உள்ளது: அணுக்களின் கருக்களில், தனிமத்திலிருந்து உறுப்புக்கு நகரும் போது, புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை சலிப்பாக அதிகரிக்கிறது. ஆனால் முதன்மை குவாண்டம் எண்ணின் மதிப்புகளில் தொடர்ச்சியான அதிகரிப்புடன் அணுக்களின் எலக்ட்ரான் ஷெல் அமைப்பு அவ்வப்போது மீண்டும் நிகழ்கிறதுஒத்த மின்னணு அடுக்குகளை புதுப்பித்தல். அதே நேரத்தில், புதிய எலக்ட்ரானிக் அடுக்குகள் மீண்டும் மீண்டும் வருவது மட்டுமல்லாமல், புதிய சுற்றுப்பாதைகளின் தோற்றத்தின் காரணமாக மிகவும் சிக்கலானதாக மாறும், எனவே அணுக்களின் வெளிப்புற ஓடுகளில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் காலங்களில் உறுப்புகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கிறது.
முதல் காலம்:ஒரே ஒரு சுற்றுப்பாதையை (1 வி சுற்றுப்பாதை) கொண்ட முதல் ஆற்றல் நிலை எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்படுகிறது, எனவே இந்த காலகட்டத்தில் இரண்டு கூறுகள் மட்டுமே உள்ளன: ஹைட்ரஜன் (1 வி 1) மற்றும் ஹீலியம் (1 வி 2).
இரண்டாவது காலம்:இரண்டாவது மின்னணு அடுக்கு (2s2p) நிரப்பப்படுகிறது, இதில் முதல் அடுக்கு (2s) மீண்டும் மீண்டும் வருகிறது மற்றும் அது மிகவும் சிக்கலானதாகிறது (2p) - இந்த காலகட்டத்தில் 8 கூறுகள் உள்ளன: லித்தியம் முதல் நியான் வரை.
மூன்றாவது காலம்:மூன்றாவது மின்னணு அடுக்கு (3s3p) நிரப்பப்படுகிறது, இதில் இரண்டாவது அடுக்கு மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்படுகிறது, மேலும் எந்த சிக்கலும் ஏற்படாது, ஏனெனில் 3d துணை நிலை இந்த அடுக்குக்கு சொந்தமானது அல்ல; இந்த காலகட்டத்தில் 8 கூறுகள் உள்ளன: சோடியம் முதல் ஆர்கான் வரை.
நான்காவது காலம்:நான்காவது அடுக்கு (4s3d4p) எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்படுகிறது, இது மூன்றாவது, 3d துணைநிலையின் ஐந்து டி-ஆர்பிட்டல்களின் தோற்றத்துடன் ஒப்பிடும்போது மிகவும் சிக்கலானது, எனவே இந்த காலகட்டத்தில் 18 கூறுகள் உள்ளன: பொட்டாசியம் முதல் கிரிப்டான் வரை.
ஐந்தாவது காலம்:ஐந்தாவது அடுக்கு (5s4d5p) எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்பட்டுள்ளது, இதன் சிக்கலானது நான்காவதுடன் ஒப்பிடுகையில் ஏற்படாது, எனவே ஐந்தாவது காலகட்டத்திலும் 18 கூறுகள் உள்ளன: ரூபிடியம் முதல் செனான் வரை.
ஆறாவது காலம்:ஆறாவது அடுக்கு (6s4f5d6p) நிரப்பப்படுகிறது, 4f துணைநிலையின் ஏழு சுற்றுப்பாதைகளின் தோற்றத்தின் காரணமாக ஐந்தாவது விட சிக்கலானது, எனவே ஆறாவது காலகட்டத்தில் 32 கூறுகள் உள்ளன: சீசியம் முதல் ரேடான் வரை.
ஏழாவது காலம்:ஏழாவது அடுக்கு (7s5f6d7p), ஆறாவது போன்றது, எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்பட்டுள்ளது, எனவே இந்த காலகட்டத்தில் 32 கூறுகளும் உள்ளன: பிரான்சியம் முதல் அணு எண் 118 கொண்ட உறுப்பு வரை, இது பெறப்பட்டது ஆனால் இன்னும் பெயர் இல்லை.
இவ்வாறு, அணுக்களின் மின்னணு ஓடுகளை உருவாக்கும் வடிவங்கள் கால அட்டவணையின் காலகட்டங்களில் உள்ள உறுப்புகளின் எண்ணிக்கையை விளக்குகின்றன. இந்த வடிவங்களின் அறிவு கால அமைப்பு, காலம் மற்றும் குழுவில் ஒரு வேதியியல் தனிமத்தின் அணு எண்ணின் இயற்பியல் அர்த்தத்தை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது.
அணு எண்உறுப்பு z என்பது அணுவின் அணுக்கருவின் நேர்மறை மின்னூட்டம், அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் அணுவின் எலக்ட்ரான் ஷெல்லில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமம்.
காலம் வேதியியல் தனிமங்களின் ஒரு கிடைமட்ட வரிசை, அதன் அணுக்கள் சம எண்ணிக்கையிலான ஆற்றல் நிலைகளைக் கொண்டவை, பகுதி அல்லது முழுமையாக எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்படுகின்றன..
பீரியட் எண் என்பது அணுக்களில் உள்ள ஆற்றல் நிலைகளின் எண்ணிக்கை, அதிக ஆற்றல் மட்டத்தின் எண்ணிக்கை மற்றும் அதிக ஆற்றல் மட்டத்திற்கான முதன்மை குவாண்டம் எண்ணின் மதிப்பு ஆகியவற்றுக்கு சமம்.
குழு அணுக்களின் ஒரே வகையான மின்னணு அமைப்பு, சம எண்ணிக்கையிலான வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள், அதே அதிகபட்ச வேலன்சி மற்றும் ஒத்த வேதியியல் பண்புகளைக் கொண்ட தனிமங்களின் செங்குத்து வரிசை ஆகும்.
குழு எண் அணுக்களில் உள்ள வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் வேலன்சியின் அதிகபட்ச மதிப்பு மற்றும் சேர்மங்களில் உள்ள தனிமத்தின் நேர்மறை ஆக்சிஜனேற்ற நிலையின் அதிகபட்ச மதிப்பு. குழு எண்ணைப் பயன்படுத்தி, ஒரு தனிமத்தின் எதிர்மறை ஆக்சிஜனேற்ற நிலையின் அதிகபட்ச மதிப்பையும் நீங்கள் தீர்மானிக்கலாம்: இது எண் 8 க்கும் உறுப்பு அமைந்துள்ள குழுவின் எண்ணிக்கைக்கும் இடையிலான வேறுபாட்டிற்கு சமம்.
12.3 கால அட்டவணையின் அடிப்படை வடிவங்கள்
கால அட்டவணையில் சுமார் 400 வடிவங்கள் உள்ளன, ஆனால் இரண்டு பொதுவானவை நீண்ட (18-செல்) மற்றும் குறுகிய (8-செல்).
IN நீளமானது(18-செல்) அமைப்பு (இந்த வகுப்பறையிலும் குறிப்புப் புத்தகத்திலும் வழங்கப்பட்டுள்ளது) மூன்று குறுகிய காலங்களையும் நான்கு நீண்ட காலங்களையும் கொண்டுள்ளது. குறுகிய காலங்கள் (முதல், இரண்டாவது மற்றும் மூன்றாவது) s- மற்றும் p-உறுப்புகளை மட்டுமே கொண்டிருக்கின்றன, எனவே அவை 2 (முதல் காலம்) அல்லது 8 கூறுகளைக் கொண்டுள்ளன. நான்காவது மற்றும் ஐந்தாவது காலகட்டங்களில், s- மற்றும் p-உறுப்புகளுக்கு கூடுதலாக, 10 d-உறுப்புகள் தோன்றும், எனவே இந்த காலங்கள் ஒவ்வொன்றும் 18 கூறுகளைக் கொண்டிருக்கின்றன. ஆறாவது மற்றும் ஏழாவது காலகட்டங்களில் f-உறுப்புகள் தோன்றும், எனவே காலங்கள் ஒவ்வொன்றும் 32 கூறுகளைக் கொண்டுள்ளன. ஆனால் எஃப்-உறுப்புகள் அட்டவணையில் இருந்து எடுக்கப்பட்டு கீழே (இணைப்பாக) இரண்டு வரிகளில் காட்டப்பட்டு, கணினியில் அவற்றின் இடம் நட்சத்திரக் குறியீடுகளால் குறிக்கப்படுகிறது. முதல் வரிசையில் லாந்தனத்தைப் பின்பற்றும் 14 எஃப்-உறுப்புகள் உள்ளன, எனவே அவை "லாந்தனைடுகள்" என்ற பொதுவான பெயரைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் இரண்டாவது வரிசையில் ஆக்டினியத்தைப் பின்பற்றும் 14 எஃப்-உறுப்புகள் உள்ளன, எனவே அவை "ஆக்டினைடுகள்" என்ற பொதுவான பெயரைக் கொண்டுள்ளன. கால அட்டவணையின் இந்த வடிவம் அனைத்து நாடுகளிலும் பயன்படுத்த IUPAC ஆல் பரிந்துரைக்கப்படுகிறது.
IN குறுகிய(8-செல்) அமைப்பு (இது இந்த பார்வையாளர்களிடமும் குறிப்புப் புத்தகத்திலும் உள்ளது), f-உறுப்புகள் பின்னிணைப்பில் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் பெரிய காலங்கள் (4வது, 5வது, 6வது மற்றும் 7வது), ஒவ்வொன்றும் 18 கூறுகளைக் கொண்டவை (இல்லாதவை) f-உறுப்புகள்), 10:8 என்ற விகிதத்தில் பிரிக்கப்பட்டு, இரண்டாவது பகுதி முதல் பகுதியின் கீழ் வைக்கப்படுகிறது. இவ்வாறு, பெரிய காலங்கள் ஒவ்வொன்றும் இரண்டு வரிசைகள் (வரிசைகள்) கொண்டிருக்கும். இந்த பதிப்பில், கால அட்டவணையில் எட்டு குழுக்கள் உள்ளன, அவை ஒவ்வொன்றும் ஒரு முக்கிய மற்றும் பக்க துணைக்குழுவைக் கொண்டுள்ளது. முதல் மற்றும் இரண்டாவது குழுக்களின் முக்கிய துணைக்குழுக்கள் s-உறுப்புகளைக் கொண்டிருக்கின்றன, மீதமுள்ளவை p-உறுப்புகளைக் கொண்டிருக்கின்றன. அனைத்து குழுக்களின் இரண்டாம் துணைக்குழுக்களிலும் d-உறுப்புகள் உள்ளன. முக்கிய துணைக்குழுக்களில் 7-8 கூறுகள் உள்ளன, மற்றும் இரண்டாம் நிலை துணைக்குழுக்கள் எட்டாவது குழுவைத் தவிர 4 கூறுகளைக் கொண்டிருக்கின்றன, இதில் இரண்டாம் துணைக்குழு (VIII-B) ஒன்பது கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது - மூன்று "முக்கோடுகள்".
இந்த அமைப்பில், துணைக்குழுக்களின் கூறுகள் உள்ளன முழு மின்னணு ஒப்புமைகள். ஒரே குழுவின் கூறுகள், ஆனால் வெவ்வேறு துணைக்குழுக்களும் ஒப்புமைகளாகும் (அவை ஒரே எண்ணிக்கையிலான வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளன), ஆனால் இந்த ஒப்புமை முழுமையடையாது, ஏனெனில் வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள் வெவ்வேறு துணை நிலைகளில் உள்ளன. குறுகிய வடிவம் கச்சிதமானது, எனவே பயன்படுத்த மிகவும் வசதியானது, ஆனால் நீண்ட அமைப்பில் உள்ளார்ந்த அணுக்களின் வடிவம் மற்றும் மின்னணு அமைப்பு ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான ஒன்றுக்கு ஒன்று தொடர்பு இல்லை.
எடுத்துக்காட்டு 9.குளோரின் மற்றும் மாங்கனீசு ஏன் ஒரே குழுவில் உள்ளன, ஆனால் 8-செல் கால அட்டவணையின் வெவ்வேறு துணைக்குழுக்களில் ஏன் உள்ளன என்பதை விளக்குங்கள்.
தீர்வு.குளோரின் மின்னணு சூத்திரம் (அணு எண் 17) 3s 2 3p 5, மற்றும் மாங்கனீசு (அணு எண் 25) 4s 2 3d 5 ஆகும். இரண்டு தனிமங்களின் அணுக்களும் ஏழு வெளிப்புற (வேலன்ஸ்) எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளன, எனவே அவை ஒரே குழுவில் (ஏழாவது), ஆனால் வெவ்வேறு துணைக்குழுக்களில் உள்ளன, ஏனெனில் குளோரின்
p-உறுப்பு, மற்றும் மாங்கனீசு ஒரு d-உறுப்பாகும்.
12.4 தனிமங்களின் குறிப்பிட்ட கால பண்புகள்
அணுக்களின் எலக்ட்ரான் ஷெல் கட்டமைப்பில் கால இடைவெளி வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, எனவே, எலக்ட்ரான்களின் நிலையைச் சார்ந்திருக்கும் பண்புகள் கால விதியுடன் நல்ல உடன்பாட்டில் உள்ளன: அணு மற்றும் அயனி ஆரங்கள், அயனியாக்கம் ஆற்றல், எலக்ட்ரான் தொடர்பு, எலக்ட்ரோநெக்டிவிட்டி மற்றும் உறுப்புகளின் வேலன்ஸ். ஆனால் எளிய பொருட்கள் மற்றும் சேர்மங்களின் கலவை மற்றும் பண்புகள் அணுக்களின் மின்னணு கட்டமைப்பைப் பொறுத்தது, எனவே எளிய பொருட்கள் மற்றும் சேர்மங்களின் பல பண்புகளில் கால இடைவெளி காணப்படுகிறது: வெப்பநிலை மற்றும் உருகும் மற்றும் கொதிக்கும் வெப்பம், வேதியியல் பிணைப்புகளின் நீளம் மற்றும் ஆற்றல், மின்முனை ஆற்றல்கள், தரநிலை. பொருட்களின் உருவாக்கம் மற்றும் என்ட்ரோபிகள், முதலியன டி. கால விதியானது அணுக்கள், தனிமங்கள், எளிய பொருட்கள் மற்றும் சேர்மங்களின் 20க்கும் மேற்பட்ட பண்புகளை உள்ளடக்கியது.
1) அணு மற்றும் அயனி ஆரங்கள்
குவாண்டம் இயக்கவியலின் படி, ஒரு அணுவின் அணுக்கருவைச் சுற்றியுள்ள எந்தப் புள்ளியிலும், அதற்கு அருகாமையிலும் கணிசமான தூரத்திலும் எலக்ட்ரான் அமைந்திருக்கும். எனவே, அணுக்களின் எல்லைகள் தெளிவற்றவை மற்றும் காலவரையற்றவை. அதே நேரத்தில், குவாண்டம் இயக்கவியலில் அணுக்கருவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான் பரவலின் நிகழ்தகவு மற்றும் ஒவ்வொரு சுற்றுப்பாதைக்கும் அதிகபட்ச எலக்ட்ரான் அடர்த்தியின் நிலை ஆகியவை கணக்கிடப்படுகின்றன.
ஒரு அணுவின் சுற்றுப்பாதை ஆரம் (அயன்)இந்த அணுவின் (அயன்) மிக தொலைதூர வெளிப்புற சுற்றுப்பாதையின் அணுக்கருவிலிருந்து அதிகபட்ச எலக்ட்ரான் அடர்த்திக்கு உள்ள தூரம்.
சுற்றுப்பாதை ஆரங்கள் (அவற்றின் மதிப்புகள் குறிப்பு புத்தகத்தில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன) காலப்போக்கில் குறைகிறது, ஏனெனில் அணுக்களில் (அயனிகள்) எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையில் அதிகரிப்பு புதிய மின்னணு அடுக்குகளின் தோற்றத்துடன் இல்லை. அணுக்கருவின் மின்னூட்டத்தின் அதிகரிப்பு மற்றும் அணுக்கருவுக்கு எலக்ட்ரான்களின் ஈர்ப்பு அதிகரிப்பு ஆகியவற்றின் காரணமாக முந்தையதை ஒப்பிடும்போது ஒரு காலகட்டத்தில் ஒரு அணு அல்லது அயனியின் எலக்ட்ரான் ஷெல் முந்தையதை விட அடர்த்தியாகிறது.
குழுக்களில் சுற்றுப்பாதை ஆரங்கள் அதிகரிப்பதால் ஒவ்வொரு தனிமத்தின் அணுவும் (அயன்) ஒரு புதிய மின்னணு அடுக்கின் தோற்றத்தால் அதன் உயர்ந்த ஒன்றிலிருந்து வேறுபடுகிறது.
ஐந்து காலங்களுக்கு சுற்றுப்பாதை அணு ஆரங்களில் மாற்றம் படம் காட்டப்பட்டுள்ளது. 13, இதிலிருந்து சார்பு என்பது காலச் சட்டத்தின் சிறப்பியல்பு "சவ்டூத்" வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது என்பது தெளிவாகிறது.
அரிசி. 13. சுற்றுப்பாதை ஆரம் சார்ந்திருத்தல்
ஆனால் காலங்களில், அணுக்கள் மற்றும் அயனிகளின் அளவு குறைவது சலிப்பாக ஏற்படாது: சிறிய "வெடிப்புகள்" மற்றும் "டிப்ஸ்" தனிப்பட்ட உறுப்புகளில் காணப்படுகின்றன. ஒரு விதியாக, "இடைவெளிகளில்" எலக்ட்ரானிக் உள்ளமைவு அதிகரித்த நிலைத்தன்மையின் நிலைக்கு ஒத்திருக்கும் கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது: எடுத்துக்காட்டாக, மூன்றாவது காலகட்டத்தில் இது மெக்னீசியம் (3s 2), நான்காவது காலகட்டத்தில் இது மாங்கனீசு (4s 2 3d 5) மற்றும் துத்தநாகம் (4s 2 3d 10) போன்றவை.
குறிப்பு.எலக்ட்ரானிக் கம்ப்யூட்டிங் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சிக்கு நன்றி கடந்த நூற்றாண்டின் எழுபதுகளின் நடுப்பகுதியில் இருந்து சுற்றுப்பாதை ஆரங்களின் கணக்கீடுகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன. முன்பு பயன்படுத்தப்பட்டது பயனுள்ளஅணுக்கள் மற்றும் அயனிகளின் ஆரங்கள், அவை மூலக்கூறுகள் மற்றும் படிகங்களில் உள்ள அணுக்கரு தூரங்களில் சோதனைத் தரவுகளிலிருந்து தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. அணுக்கள் அவற்றின் மேற்பரப்புகளை சேர்மங்களில் தொடும் சுருக்க முடியாத பந்துகள் என்று கருதப்படுகிறது. கோவலன்ட் மூலக்கூறுகளில் தீர்மானிக்கப்படும் பயனுள்ள கதிர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன கோவலன்ட்ஆரங்கள், உலோகப் படிகங்களில் - உலோகம்ஆரங்கள், அயனி பிணைப்புகள் கொண்ட சேர்மங்களில் - அயனிஆரங்கள். பயனுள்ள ஆரங்கள் சுற்றுப்பாதை ஆரங்களிலிருந்து வேறுபடுகின்றன, ஆனால் அணு எண்ணுடன் அவற்றின் மாற்றமும் அவ்வப்போது இருக்கும்.
2) அணுக்களின் ஆற்றல் மற்றும் அயனியாக்கம் திறன்
அயனியாக்கம் ஆற்றல்(E ion) என்று அழைக்கப்படுகிறது ஒரு அணுவிலிருந்து எலக்ட்ரானை அகற்றி, அணுவை நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அயனியாக மாற்றுவதற்கு ஆற்றல் செலவிடப்படுகிறது.
சோதனை ரீதியாக, அயனியாக்கம் நிகழும் சாத்தியமான வேறுபாட்டை அளவிடுவதன் மூலம் அணுக்களின் அயனியாக்கம் ஒரு மின்சார புலத்தில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. இந்த சாத்தியமான வேறுபாடு அழைக்கப்படுகிறது அயனியாக்கம் சாத்தியம்(ஜே) அயனியாக்கம் சாத்தியத்திற்கான அளவீட்டு அலகு eV/atom ஆகும், மேலும் அயனியாக்கம் ஆற்றலுக்கான அலகு kJ/mol ஆகும்; ஒரு மதிப்பிலிருந்து மற்றொரு மதிப்பிற்கு மாறுவது உறவின் படி மேற்கொள்ளப்படுகிறது:
ஈ அயன் = 96.5 ஜே
ஒரு அணுவிலிருந்து முதல் எலக்ட்ரானை அகற்றுவது முதல் அயனியாக்கம் திறன் (J 1), இரண்டாவது (J 2) போன்றவற்றால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. அடுத்தடுத்த அயனியாக்கம் சாத்தியங்கள் அதிகரிக்கின்றன (அட்டவணை 1), ஏனெனில் ஒவ்வொரு அடுத்தடுத்த எலக்ட்ரானும் ஒரு அயனியில் இருந்து அகற்றப்பட வேண்டும், ஒரு நேர்மறை மின்னூட்டம் ஒன்று அதிகரிக்கும். மேஜையில் இருந்து லித்தியத்தில் J2 க்கும், பெரிலியத்தில் - J3 க்கும், போரானில் - J4 க்கும், அயனியாக்கம் ஆற்றலில் கூர்மையான அதிகரிப்பு காணப்படுகிறது என்பதை 1 காட்டுகிறது. வெளிப்புற எலக்ட்ரான்களை அகற்றுவது முடிவடையும் போது J இல் கூர்மையான அதிகரிப்பு ஏற்படுகிறது மற்றும் அடுத்த எலக்ட்ரான் முன்-வெளி ஆற்றல் மட்டத்தில் உள்ளது.
அட்டவணை 1
இரண்டாவது காலகட்டத்தின் தனிமங்களின் அணுக்களின் (eV/atom) அயனியாக்கம் சாத்தியங்கள்
| உறுப்பு | ஜே 1 | ஜே2 | ஜே 3 | ஜே 4 | ஜே5 | ஜே 6 | ஜே 7 | ஜே 8 |
| லித்தியம் | 5,39 | 75,6 | 122,4 | – | – | – | – | – |
| பெரிலியம் | 9,32 | 18,2 | 158,3 | 217,7 | – | – | – | – |
| போர் | 8,30 | 25,1 | 37,9 | 259,3 | 340,1 | – | – | – |
| கார்பன் | 11,26 | 24,4 | 47,9 | 64,5 | 392,0 | 489,8 | – | – |
| நைட்ரஜன் | 14,53 | 29,6 | 47,5 | 77,4 | 97,9 | 551,9 | 666,8 | – |
| ஆக்ஸிஜன் | 13,60 | 35,1 | 54,9 | 77,4 | 113,9 | 138,1 | 739,1 | 871,1 |
| புளோரின் | 17,40 | 35,0 | 62,7 | 87,2 | 114,2 | 157,1 | 185,1 | 953,6 |
| நியான் | 21,60 | 41,1 | 63,0 | 97,0 | 126,3 | 157,9 |
அயனியாக்கம் சாத்தியம் என்பது ஒரு தனிமத்தின் "உலோகத்தன்மையின்" குறிகாட்டியாகும்: அது குறைவாக இருந்தால், எலக்ட்ரான் ஒரு அணுவிலிருந்து பிரிக்க எளிதானது மற்றும் தனிமத்தின் உலோக பண்புகள் மிகவும் வலுவாக வெளிப்படுத்தப்பட வேண்டும். காலங்கள் தொடங்கும் தனிமங்களுக்கு (லித்தியம், சோடியம், பொட்டாசியம் போன்றவை), முதல் அயனியாக்கம் திறன் 4-5 eV/அணுவாகும், மேலும் இந்த தனிமங்கள் வழக்கமான உலோகங்களாகும். மற்ற உலோகங்களுக்கு, J 1 மதிப்புகள் அதிகமாக இருக்கும், ஆனால் 10 eV/atom க்கு மேல் இல்லை, மேலும் உலோகங்கள் அல்லாதவற்றில் அவை பொதுவாக 10 eV/atomக்கு அதிகமாக இருக்கும்: நைட்ரஜன் 14.53 eV/atom, ஆக்ஸிஜன் 13.60 eV/atom போன்றவை.
முதல் அயனியாக்கம் சாத்தியக்கூறுகள் காலங்களில் அதிகரிக்கும் மற்றும் குழுக்களில் குறைகிறது (படம். 14), இது காலங்களில் உலோகம் அல்லாத பண்புகளின் அதிகரிப்பு மற்றும் குழுக்களில் உலோகம் ஆகியவற்றைக் குறிக்கிறது. எனவே, உலோகங்கள் அல்லாதவை மேல் வலது பகுதியிலும், உலோகங்கள் கால அட்டவணையின் கீழ் இடது பகுதியிலும் உள்ளன. உலோகங்கள் மற்றும் அல்லாத உலோகங்கள் இடையே எல்லை "மங்கலாக", ஏனெனில் பெரும்பாலான தனிமங்கள் ஆம்போடெரிக் (இரட்டை) பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. இருப்பினும், அத்தகைய வழக்கமான எல்லையை வரையலாம்.
அரிசி. 14. அயனியாக்கம் சாத்தியத்தின் சார்பு
முதல் - ஐந்தாவது காலகட்டத்தின் தனிமங்களின் அணு எண்ணிலிருந்து.
இந்த உறவின் நடைமுறை முக்கியத்துவம் என்னவென்றால், μ ஐ அறிந்துகொள்வது ஒப்பீட்டளவில் எளிதானது, D ஐ தீர்மானிக்க முடியும்,
நேரடியாக தீர்மானிக்க மிகவும் கடினமாக உள்ளது.
ஆம்பிபோலார் பரவல்
எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகள் இரண்டும் வாயு வெளியேற்ற பிளாஸ்மாவில் பரவுகின்றன. பரவல் செயல்முறை பின்வருமாறு தோன்றுகிறது. அதிக இயக்கம் கொண்ட எலக்ட்ரான்கள், அயனிகளை விட வேகமாக பரவுகின்றன. இதன் காரணமாக, எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் பின்தங்கிய நேர்மறை அயனிகளுக்கு இடையில் ஒரு மின்சார புலம் உருவாக்கப்படுகிறது. இந்த புலம் எலக்ட்ரான்களின் மேலும் பரவலைத் தடுக்கிறது, மேலும் நேர்மாறாக, அயனிகளின் பரவலை துரிதப்படுத்துகிறது. அயனிகள் எலக்ட்ரான்களை நோக்கி இழுக்கப்படும் போது, இந்த மின்சார புலம் பலவீனமடைகிறது மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் மீண்டும் அயனிகளிலிருந்து பிரிக்கப்படுகின்றன. இந்த செயல்முறை தொடர்ந்து நிகழ்கிறது. இந்த பரவல் அம்பிபோலார் டிஃப்யூஷன் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இதன் குணகம்
டி ஆம்ப் = |
D e μ மற்றும் + D மற்றும் μe |
|||
μe + μ மற்றும் |
||||
எங்கே D e ,D மற்றும் |
- எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகளின் பரவல் குணகங்கள்; μe, μ மற்றும் - |
|||
எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகளின் இயக்கம். |
||||
D e >> D u மற்றும் μe >> μ மற்றும் , அது மாறிவிடும் |
D மற்றும் μe ≈ D e μ மற்றும், |
|||
எனவே D amb ≈ 2D மற்றும் . அத்தகைய பரவல் நடைபெறுகிறது, உதாரணமாக, ஒரு பளபளப்பான வெளியேற்றத்தின் நேர்மறை நெடுவரிசையில்.
1.6 அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளின் தூண்டுதல் மற்றும் அயனியாக்கம்
ஒரு அணு நேர்மறை அயனி மற்றும் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது என்பது அறியப்படுகிறது, அவற்றின் எண்ணிக்கை கால அட்டவணையில் உள்ள தனிமத்தின் எண்ணிக்கையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது D.I. மெண்டலீவ். ஒரு அணுவில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மட்டத்தில் இருக்கும். ஒரு எலக்ட்ரான் வெளியில் இருந்து சில ஆற்றலைப் பெற்றால், அது ஒரு உயர் நிலைக்கு நகர்கிறது, இது தூண்டுதல் நிலை என்று அழைக்கப்படுகிறது.
வழக்கமாக எலக்ட்ரான் ஒரு குறுகிய காலத்திற்கு, சுமார் 10-8 வினாடிகளுக்கு தூண்டுதல் மட்டத்தில் இருக்கும். ஒரு எலக்ட்ரான் குறிப்பிடத்தக்க ஆற்றலைப் பெறும்போது, அது அணுக்கருவிலிருந்து வெகுதூரம் நகர்கிறது, அதனுடன் தொடர்பை இழந்து சுதந்திரமாகிறது. அணுக்கருவுடன் மிகக் குறைவான தொடர்புடையது வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் ஆகும், அவை அதிக ஆற்றல் மட்டங்களில் உள்ளன, எனவே அவை அணுவிலிருந்து எளிதாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன. ஒரு அணுவிலிருந்து எலக்ட்ரானை அகற்றும் செயல்முறை அயனியாக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
படத்தில். படம் 1.3 ஒரு அணுவில் உள்ள வேலன்ஸ் எலக்ட்ரானின் ஆற்றல் படத்தைக் காட்டுகிறது. இங்கே W o என்பது எலக்ட்ரானின் தரை மட்டம், W mst என்பது மெட்டாஸ்டேபிள் நிலை
nal நிலை, W 1,W 2 - தூண்டுதல் நிலைகள் (முதல், இரண்டாவது, முதலியன).
பகுதி I. அத்தியாயம் 1. வாயு வெளியேற்றத்தில் மின்னணு மற்றும் அயனி செயல்முறைகள்
அரிசி. 1.3 ஒரு அணுவில் உள்ள எலக்ட்ரானின் ஆற்றல் படம்
W′ = 0 என்பது எலக்ட்ரான் அணுவுடன் அதன் தொடர்பை இழக்கும் நிலை. W மற்றும் = W′− W o என்பது மதிப்பு
அயனியாக்கம் ஆற்றலுடன். சில வாயுக்களுக்கான இந்த நிலைகளின் மதிப்புகள் அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. 1.3
ஒரு மெட்டாஸ்டபிள் நிலை, அதற்கு எலக்ட்ரான் மாறுதல்கள் தடைசெய்யப்பட்டுள்ளன என்பதன் மூலம் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த நிலை பரிமாற்ற தொடர்பு என்று அழைக்கப்படுவதால் நிரப்பப்படுகிறது, வெளியில் இருந்து ஒரு எலக்ட்ரான் W mst மட்டத்தில் இறங்கும் போது, மற்றும் அதிகப்படியான
எலக்ட்ரான் அணுவை விட்டு வெளியேறுகிறது. வாயு-வெளியேற்ற பிளாஸ்மாவில் நிகழும் செயல்முறைகளில் மெட்டாஸ்டபிள் அளவுகள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன, ஏனெனில் ஒரு சாதாரண அளவிலான தூண்டுதலில், எலக்ட்ரான் 10-8 வினாடிகளுக்கு இருக்கும், மற்றும் மெட்டாஸ்டேபிள் மட்டத்தில் - 10-2 ÷ 10-3 வி.
அட்டவணை 1.3
ஆற்றல், ஈ.வி |
CO2 |
||||||||
W பழிவாங்கும் |
|||||||||
அணு துகள்களின் தூண்டுதலின் செயல்முறையானது அதிர்வு கதிர்வீச்சின் பரவல் நிகழ்வு என்று அழைக்கப்படுவதன் மூலம் அயனியாக்கத்தை தீர்மானிக்கிறது. இந்த நிகழ்வு என்னவென்றால், ஒரு உற்சாகமான அணு, இயல்பு நிலைக்குத் திரும்புகிறது, ஒரு குவாண்டம் ஒளியை வெளியிடுகிறது, இது அடுத்த அணுவை உற்சாகப்படுத்துகிறது, மற்றும் பல. அதிர்வு கதிர்வீச்சின் பரவல் பகுதி ஃபோட்டான் சராசரி இலவச பாதை λ ν மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, இது சார்ந்துள்ளது
அணு துகள்களின் அடர்த்தி மீது சல்லடைகள் n. எனவே, n= 1016 cm-3 λ ν =10-2 ÷ 1 இல்
பார்க்கவும்.
வெவ்வேறு திட்டங்களின்படி படிநிலை அயனியாக்கம் ஏற்படலாம்: அ) முதல் எலக்ட்ரான் அல்லது ஃபோட்டான் நடுநிலையைத் தூண்டுகிறது
நியூட்ரான் துகள், மற்றும் இரண்டாவது எலக்ட்ரான் அல்லது ஃபோட்டான் வேலன்ஸ் எலக்ட்ரானுக்கு கூடுதல் ஆற்றலை அளிக்கிறது, இதனால் இந்த நடுநிலை துகள் அயனியாக்கம் செய்யப்படுகிறது;
பகுதி I. அத்தியாயம் 1. வாயு வெளியேற்றத்தில் மின்னணு மற்றும் அயனி செயல்முறைகள்
அணு, மற்றும் இந்த நேரத்தில் உற்சாகமான அணு ஒரு சாதாரண நிலைக்குச் சென்று ஒரு குவாண்டம் ஒளியை வெளியிடுகிறது, இது ஆற்றலை அதிகரிக்கிறது
c) இறுதியாக, இரண்டு உற்சாகமான அணுக்கள் ஒருவருக்கொருவர் நெருக்கமாக இருப்பதைக் காண்கின்றன. இந்த வழக்கில், அவர்களில் ஒருவர் சாதாரண நிலைக்குச் சென்று ஒரு குவாண்டம் ஒளியை வெளியிடுகிறார், இது இரண்டாவது அணுவை அயனியாக்குகிறது.
வேகமான எலக்ட்ரான்களின் செறிவு (அருகிலுள்ள ஆற்றல்களுடன்) போது படிநிலை அயனியாக்கம் பயனுள்ளதாக இருக்கும் என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.
W மற்றும் ), ஃபோட்டான்கள் மற்றும் உற்சாகமான அணுக்கள் மிகவும் பெரியவை. இது
அயனியாக்கம் போதுமான அளவு தீவிரமடையும் போது நிகழ்கிறது. இதையொட்டி, அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளில் ஏற்படும் ஃபோட்டான்கள் தூண்டுதல் மற்றும் அயனியாக்கம் (நேரடி அல்லது படிநிலை) ஆகியவற்றை உருவாக்கலாம். வாயு வெளியேற்றத்தில் ஃபோட்டான்களின் ஆதாரம் எலக்ட்ரான் பனிச்சரிவின் கதிர்வீச்சு ஆகும்.
1.6.1. மூலக்கூறுகளின் தூண்டுதல் மற்றும் அயனியாக்கம்
மூலக்கூறு வாயுக்களைப் பொறுத்தவரை, மூலக்கூறுகளின் தூண்டுதலின் சாத்தியத்தை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது அவசியம், இது அணுக்களைப் போலல்லாமல், சுழற்சி மற்றும் அதிர்வு இயக்கங்களைச் செய்கிறது. இந்த இயக்கங்களும் அளவிடப்படுகின்றன. சுழற்சி இயக்கத்தின் போது ஜம்ப் ஆற்றல் 10-3÷ 10-1 eV, மற்றும் அதிர்வு இயக்கத்தின் போது - 10-2 ÷ 1 eV.
ஒரு அணுவுடன் எலக்ட்ரானின் மீள் மோதலின் போது, எலக்ட்ரான் இழக்கிறது
உங்கள் ஆற்றலின் குறிப்பிடத்தக்க பகுதி |
W=2 |
≈ 10 |
- 4 டபிள்யூ. ஒலிக்கும்போது - |
|||
எலக்ட்ரான் ஒரு மூலக்கூறுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, எலக்ட்ரான் மூலக்கூறுகளின் சுழற்சி மற்றும் அதிர்வு இயக்கத்தை தூண்டுகிறது. பிந்தைய வழக்கில், எலக்ட்ரான் 10-1 ÷ 1 eV வரை குறிப்பாக குறிப்பிடத்தக்க ஆற்றலை இழக்கிறது. எனவே, மூலக்கூறுகளின் அதிர்வு இயக்கங்களின் தூண்டுதல் ஒரு எலக்ட்ரானிலிருந்து ஆற்றலைப் பிரித்தெடுப்பதற்கான ஒரு சிறந்த வழிமுறையாகும். அத்தகைய பொறிமுறையின் முன்னிலையில், எலக்ட்ரானின் முடுக்கம் தடைபடுகிறது, மேலும் வலுவான புலம் தேவைப்படுகிறது, இதனால் எலக்ட்ரான் அயனியாக்கத்திற்கு போதுமான ஆற்றலைப் பெற முடியும். எனவே, ஒரு மூலக்கூறு வாயுவின் முறிவுக்கு, சமமான இடை மின்முனை தூரத்திலும் சம அழுத்தத்திலும் உள்ள அணு (மந்த) வாயுவின் முறிவை விட அதிக மின்னழுத்தம் தேவைப்படுகிறது. இது அட்டவணையில் உள்ள தரவுகளால் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. 1.4, இதில் λ t, S t மற்றும் U pr அணுவின் மதிப்புகள் ஒப்பிடப்படுகின்றன
வளிமண்டல அழுத்தத்தில் nal மற்றும் மூலக்கூறு வாயுக்கள் மற்றும் d = 1.3 செ.மீ.
பகுதி I. அத்தியாயம் 1. வாயு வெளியேற்றத்தில் மின்னணு மற்றும் அயனி செயல்முறைகள்
அட்டவணை 1.4 |
||||||||||
பண்பு |
வாயுவின் பெயர் |
|||||||||
S t 10 - 16, cm2 |
||||||||||
U pr, kV |
||||||||||
மேஜையில் இருந்து 1.4 போக்குவரத்து குறுக்குவெட்டுகள் மூலக்கூறுக்கு எஸ் டி என்றாலும் என்பது தெளிவாகிறது
துருவ வாயுக்கள் மற்றும் ஆர்கான் ஒப்பிடத்தக்கவை, ஆனால் ஆர்கானின் முறிவு மின்னழுத்தம் கணிசமாக குறைவாக உள்ளது.
1.7 வெப்ப அயனியாக்கம்
அதிக வெப்பநிலையில், வெப்ப அயனியாக்கம் எனப்படும் அணுத் துகள்களின் இயக்க ஆற்றலின் அதிகரிப்பு காரணமாக வாயு அயனியாக்கம் ஏற்படலாம். எனவே, Na, K, Cs நீராவிகளுக்கு, பல ஆயிரம் டிகிரி வெப்பநிலையிலும், காற்றுக்கு சுமார் 104 டிகிரி வெப்பநிலையிலும் வெப்ப அயனியாக்கம் குறிப்பிடத்தக்கது. வெப்ப அயனியாக்கம் நிகழ்தகவு அதிகரிக்கும் வெப்பநிலை மற்றும் அணுக்களின் (மூலக்கூறுகள்) அயனியாக்கம் திறன் குறைகிறது. சாதாரண வெப்பநிலையில், வெப்ப அயனியாக்கம் முக்கியமற்றது மற்றும் ஒரு வில் வெளியேற்றம் உருவாகும்போது மட்டுமே நடைமுறையில் விளைவை ஏற்படுத்தும்.
இருப்பினும், 1951 ஆம் ஆண்டில், ஹார்ன்பெக் மற்றும் மோல்னார் ஆகியோர் குளிர்ந்த மந்த வாயுக்கள் வழியாக மோனோஎனெர்ஜெடிக் எலக்ட்ரான்கள் அனுப்பப்படும்போது, அயனிகள் ஒரு எலக்ட்ரான் ஆற்றலில் உருவாகின்றன, ஆனால் அவை அணுக்களை உற்சாகப்படுத்த மட்டுமே போதுமானது, ஆனால் அயனியாக்கம் செய்ய முடியாது. இந்த செயல்முறை அசோசியேட்டிவ் அயனியாக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
அசோசியேட்டிவ் அயனியாக்கம் சில நேரங்களில் அயனியாக்கம் அலைகள் மற்றும் இன்னும் சில எலக்ட்ரான்கள் இருக்கும் இடங்களில் தீப்பொறி வெளியேற்றங்கள் பரவுவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. ஏற்கனவே அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட பகுதிகளிலிருந்து வெளிப்படும் ஒளி குவாண்டாவை உறிஞ்சுவதன் விளைவாக உற்சாகமான அணுக்கள் அங்கு உருவாகின்றன. மிதமான சூடான காற்றில், 4000-8000 K வெப்பநிலையில், மூலக்கூறுகள் போதுமான அளவு பிரிக்கப்படுகின்றன, ஆனால் பனிச்சரிவு வளர்ச்சிக்கு இன்னும் சில எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. முக்கிய அயனியாக்கம் பொறிமுறையானது உற்சாகமில்லாத N மற்றும் O அணுக்கள் பங்கேற்கும் ஒரு எதிர்வினை ஆகும்.
துணை அயனியாக்கம் பின்வரும் திட்டத்தின் படி N + O + 2. 8 eV ↔ NO + + q. 2.8 eV இன் காணாமல் போன ஆற்றல் அணுக்களின் ஒப்பீட்டு இயக்கத்தின் இயக்க ஆற்றலில் இருந்து பெறப்படுகிறது.
ரேடியோலிசிஸின் இடைநிலை தயாரிப்புகள்
அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சு எந்த அமைப்பிலும் செயல்படும் போது, அயனியாக்கம் மற்றும் தூண்டுதலின் விளைவாக இடைநிலை பொருட்கள் உருவாகின்றன. எலக்ட்ரான்கள் (வெப்பமயமாக்கப்பட்ட மற்றும் கரைக்கப்பட்ட, குறைவான தூண்டப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள், முதலியன), அயனிகள் (தீவிர கேஷன்கள் மற்றும் அயனிகள், கார்பனியன்கள், கார்போகேஷன்கள், முதலியன), ஃப்ரீ ரேடிக்கல்கள் மற்றும் அணுக்கள், உற்சாகமான துகள்கள் போன்றவை அடங்கும். ஒரு விதியாக, சாதாரண நிலைமைகளுடன், இவை தயாரிப்புகள் அதிக வினைத்திறனால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, எனவே அவை குறுகிய காலம். அவை விரைவாக பொருளுடன் தொடர்பு கொள்கின்றன மற்றும் இறுதி (நிலையான) கதிரியக்க தயாரிப்புகளை உருவாக்குகின்றன.
உற்சாகமான துகள்கள்.உற்சாகம் என்பது பொருளுடன் அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சின் தொடர்புகளின் முக்கிய செயல்முறைகளில் ஒன்றாகும். இந்த செயல்முறையின் விளைவாக, உற்சாகமான துகள்கள் (மூலக்கூறுகள், அணுக்கள் மற்றும் அயனிகள்) உருவாகின்றன. அவற்றில், எலக்ட்ரான் தரை நிலைக்கு மேலே உள்ள மின்னணு நிலைகளில் ஒன்றில் அமைந்துள்ளது, மீதமுள்ள மூலக்கூறு, அணு அல்லது அயனியுடன் தொடர்புடையது. வெளிப்படையாக, உற்சாகத்தின் போது, துகள் அப்படியே இருக்கும். உற்சாகமான துகள்கள் சில இரண்டாம் நிலை செயல்முறைகளிலும் எழுகின்றன: அயனிகளின் நடுநிலைப்படுத்தலின் போது, ஆற்றல் பரிமாற்றத்தின் போது, முதலியன. அவை பல்வேறு அமைப்புகளின் கதிரியக்கத்தில் குறிப்பிடத்தக்க பங்கைக் கொண்டுள்ளன (அலிபாடிக் மற்றும் குறிப்பாக நறுமண ஹைட்ரோகார்பன்கள், வாயுக்கள் போன்றவை).
உற்சாகமான மூலக்கூறுகளின் வகைகள். உற்சாகமான துகள்கள் வெவ்வேறு சுற்றுப்பாதைகளில் இணைக்கப்படாத இரண்டு எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கின்றன. இந்த எலக்ட்ரான்களின் சுழல்கள் ஒரே (இணை) அல்லது எதிர் (ஆன்டிபரலல்) சார்ந்ததாக இருக்கலாம். இத்தகைய உற்சாகமான துகள்கள் முறையே மூன்று மற்றும் ஒற்றை.
ஒரு பொருள் அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சுக்கு வெளிப்படும் போது, பின்வரும் முக்கிய செயல்முறைகளின் விளைவாக உற்சாகமான நிலைகள் எழுகின்றன:
1) கதிர்வீச்சு மூலம் ஒரு பொருளின் மூலக்கூறுகளின் நேரடி தூண்டுதலுடன் (முதன்மை தூண்டுதல்),
2) அயனிகளை நடுநிலையாக்கும் போது,
3) மேட்ரிக்ஸின் (அல்லது கரைப்பான்) உற்சாகமான மூலக்கூறுகளிலிருந்து சேர்க்கையின் (அல்லது கரைப்பான்) மூலக்கூறுகளுக்கு ஆற்றல் மாற்றப்படும் போது
4) குறைவான தூண்டுதல் எலக்ட்ரான்களுடன் ஒரு சேர்க்கை அல்லது கரைந்த பொருளின் மூலக்கூறுகளின் தொடர்பு போது.
அயனிகள்.கதிர்வீச்சு வேதியியலில் அயனியாக்கம் செயல்முறைகள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. ஒரு விதியாக, அவை பொருளால் உறிஞ்சப்படும் அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சின் ஆற்றலில் பாதிக்கும் மேற்பட்டவை உட்கொள்கின்றன.
இன்றுவரை, விரிவான பொருள் குவிந்துள்ளது, முக்கியமாக ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி மற்றும் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரி முறைகள், அயனியாக்கம் செயல்முறைகளின் அம்சங்கள், நேர்மறை அயனிகளின் மின்னணு அமைப்பு, அவற்றின் நிலைத்தன்மை, காணாமல் போகும் வழிகள் போன்றவை.
அயனியாக்கம் செயல்பாட்டின் போது, நேர்மறை அயனிகள் உருவாகின்றன. நேரடி அயனியாக்கம் மற்றும் தன்னியக்கமயமாக்கல் ஆகியவற்றுக்கு இடையே ஒரு வேறுபாடு உள்ளது. நேரடி அயனியாக்கம் பின்வரும் பொதுவான சமன்பாட்டால் குறிக்கப்படுகிறது (M என்பது கதிர்வீச்சு செய்யப்பட்ட பொருளின் மூலக்கூறு):
M+ அயனிகள் பொதுவாக தாய் நேர்மறை அயனிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. உதாரணமாக, H 2 0 + , NH 3 மற்றும் CH 3 OH + ஆகியவை அடங்கும், இது முறையே நீர், அம்மோனியா மற்றும் மெத்தனால் ஆகியவற்றின் கதிரியக்கத்தின் போது எழுகிறது.
எலக்ட்ரான்கள். ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, அயனியாக்கம் செயல்முறைகளில், நேர்மறை அயனிகளுடன் இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்கள் உருவாகின்றன. இந்த எலக்ட்ரான்கள், பல்வேறு செயல்முறைகளில் (அயனியாக்கம், உற்சாகம், இருமுனை தளர்வு, மூலக்கூறு அதிர்வுகளின் தூண்டுதல் போன்றவை) தங்கள் ஆற்றலைச் செலவழித்து, வெப்பமாக்கப்படுகின்றன. பிந்தையது பல்வேறு இரசாயன மற்றும் இயற்பியல்-வேதியியல் செயல்முறைகளில் பங்கேற்கிறது, அதன் வகை பெரும்பாலும் சுற்றுச்சூழலின் தன்மையைப் பொறுத்தது. சில வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் வேதியியல் செயல்முறைகளில் (சேர்க்கை மூலக்கூறுகளின் தூண்டுதல், பிடிப்பு எதிர்வினைகள் போன்றவை) சில நிபந்தனைகளின் கீழ், குறைவான உற்சாகமான எலக்ட்ரான்கள் பங்கேற்கின்றன என்பதையும் நாங்கள் வலியுறுத்துகிறோம்.
தீர்க்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள்.எலக்ட்ரான்கள் (நீர், ஆல்கஹால்கள், அம்மோனியா, அமின்கள், ஈதர்கள், ஹைட்ரோகார்பன்கள் போன்றவை) வினைத்திறன் இல்லாத அல்லது மோசமாக வினைபுரியும் திரவங்களில், எலக்ட்ரான்கள், வேகத்தைக் குறைத்த பிறகு, நடுத்தரத்தால் கைப்பற்றப்பட்டு, கரைந்து (நீரில் - நீரேற்றம்) ) எலக்ட்ரானில் இன்னும் சில அதிகப்படியான ஆற்றல் (1 eV க்கும் குறைவாக) இருக்கும் போது பிடிப்பு தொடங்கும் சாத்தியம் உள்ளது. தீர்வு செயல்முறைகள் கரைப்பானின் தன்மையைப் பொறுத்தது மற்றும் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் வேறுபடுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக, துருவ மற்றும் துருவமற்ற திரவங்களுக்கு.
ஃப்ரீ ரேடிக்கல்கள்.ஏறக்குறைய எந்த அமைப்பின் கதிரியக்கத்தின் போது, ஃப்ரீ ரேடிக்கல்கள் இடைநிலை தயாரிப்புகளாகத் தோன்றும். இரசாயன பிணைப்புகளை உருவாக்கும் திறன் கொண்ட ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட அணுக்கள், மூலக்கூறுகள் மற்றும் அயனிகள் இதில் அடங்கும்.
இணைக்கப்படாத எலக்ட்ரானின் இருப்பு பொதுவாக ஒரு ஃப்ரீ ரேடிக்கலின் வேதியியல் சூத்திரத்தில் ஒரு புள்ளியால் குறிக்கப்படுகிறது (பெரும்பாலும் அத்தகைய எலக்ட்ரானுடன் அணுவிற்கு மேலே). எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு மெத்தில் ஃப்ரீ ரேடிக்கல் CH 3 - புள்ளிகள், ஒரு விதியாக, எளிய ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களின் (H, C1, OH, முதலியன) விஷயத்தில் வைக்கப்படுவதில்லை. பெரும்பாலும் "இலவசம்" என்ற வார்த்தை தவிர்க்கப்படுகிறது மற்றும் இந்த துகள்கள் வெறுமனே தீவிரவாதிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. மின்சுமை கொண்ட ரேடிக்கல்கள் தீவிர அயனிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. மின்னேற்றம் எதிர்மறையாக இருந்தால், அது ஒரு தீவிர அயனி; சார்ஜ் நேர்மறையாக இருந்தால், அது ஒரு தீவிரமான கேஷன் ஆகும். வெளிப்படையாக, ஒரு தீர்க்கப்பட்ட எலக்ட்ரானை எளிமையான தீவிர அயனியாகக் கருதலாம்.
கதிரியக்கத்தில், ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களின் முன்னோடிகள் அயனிகள் மற்றும் உற்சாகமான மூலக்கூறுகள். அவற்றின் உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கும் முக்கிய செயல்முறைகள் பின்வருமாறு:
1) தீவிர அயனிகள் மற்றும் மின் நடுநிலை மூலக்கூறுகளை உள்ளடக்கிய அயனி-மூலக்கூறு எதிர்வினைகள்
2) ஒரு நேர்மறை தீவிர அயனியின் துண்டு துண்டாக ஒரு ஃப்ரீ ரேடிக்கல் மற்றும் ஒரு அயனியை உருவாக்குவதன் மூலம் ஜோடி எலக்ட்ரான்களின் சம எண்ணிக்கையில்
3) மின் நடுநிலை மூலக்கூறு அல்லது இணைக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களுடன் அயனிக்கு எலக்ட்ரானின் எளிய அல்லது விலகல் சேர்த்தல்;
4) ஒரு உற்சாகமான மூலக்கூறை இரண்டு ஃப்ரீ ரேடிக்கல்களாக (வகை எதிர்வினைகள்) சிதைத்தல்;
5) மற்ற மூலக்கூறுகளுடன் உற்சாகமான துகள்களின் எதிர்வினைகள் (உதாரணமாக, சார்ஜ் அல்லது ஹைட்ரஜன் அணுவின் பரிமாற்றத்துடன் எதிர்வினைகள்).
