ಘಟಕ 08 ಡಿ ಮತ್ತು ಎಫ್ ಬ್ಲಾಕ್ ಅಂಶಗಳು
ಆವರ್ತಕ ಕೋಷ್ಟಕದ $d$-ಬ್ಲಾಕ್ 3-12 ಗುಂಪುಗಳ ಮೂಲಧಾತುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ನಾಲ್ಕು ದೀರ್ಘ ಆವರ್ತಗಳಲ್ಲಿ $d$ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಕ್ರಮೇಣ ತುಂಬುತ್ತವೆ. $f$-ಬ್ಲಾಕ್ ಅಂತಹ ಮೂಲಧಾತುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ $4 f$ ಮತ್ತು $5 f$ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಕ್ರಮೇಣ ತುಂಬುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳನ್ನು ಆವರ್ತಕ ಕೋಷ್ಟಕದ ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಪ್ಯಾನಲ್ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳು ಮತ್ತು ಆಂತರಿಕ ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳು ಎಂಬ ಹೆಸರುಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕ್ರಮವಾಗಿ $d$- ಮತ್ತು $f$-ಬ್ಲಾಕ್ಗಳ ಮೂಲಧಾತುಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ನಾಲ್ಕು ಶ್ರೇಣಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, $3 d$ ಶ್ರೇಣಿ ( $\mathrm{Sc}$ ನಿಂದ $\mathrm{Zn}$ ), $4 d$ ಶ್ರೇಣಿ ( $\mathrm{Y}$ ನಿಂದ $\mathrm{Cd}$ ), $5 d$ ಶ್ರೇಣಿ (La ಮತ್ತು $\mathrm{Hf}$ ನಿಂದ $\mathrm{Hg}$ ) ಮತ್ತು $6 d$ ಶ್ರೇಣಿ, ಇದು $\mathrm{Ac}$ ಮತ್ತು $\mathrm{Rf}$ ನಿಂದ $\mathrm{Cn}$ ವರೆಗಿನ ಮೂಲಧಾತುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಆಂತರಿಕ ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳ ಎರಡು ಶ್ರೇಣಿಗಳು; $4 f(\mathrm{Ce}$ ನಿಂದ $\mathrm{Lu})$ ಮತ್ತು $5 f$ (Th ನಿಂದ $\mathrm{Lr}$ ) ಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಲ್ಯಾಂಥನಾಯ್ಡ್ಸ್ ಮತ್ತು ಆಕ್ಟಿನಾಯ್ಡ್ಸ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಮೂಲತಃ ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳು ಎಂಬ ಹೆಸರು ಅವುಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು $s$ ಮತ್ತು $p$-ಬ್ಲಾಕ್ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ನಡುವೆ ಸಂಕ್ರಮಣ ಸ್ವರೂಪದಲ್ಲಿದ್ದ ವಾಸ್ತವದಿಂದ ಬಂದಿದೆ. ಈಗ IUPAC ಪ್ರಕಾರ, ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳನ್ನು ಅಪೂರ್ಣ $d$ ಉಪಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ತಟಸ್ಥ ಪರಮಾಣು ಅಥವಾ ಅವುಗಳ ಅಯಾನುಗಳಲ್ಲಿ ಹೊಂದಿರುವ ಲೋಹಗಳೆಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಗುಂಪು 12 ರ ಜಿಂಕ್, ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಪಾದರಸವು ಅವುಗಳ ಮೂಲ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪೂರ್ಣ $d^{10}$ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ, ಅವುಗಳನ್ನು ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕ್ರಮವಾಗಿ $3 d, 4 d$ ಮತ್ತು $5 d$ ಸಂಕ್ರಮಣ ಶ್ರೇಣಿಗಳ ಅಂತಿಮ ಸದಸ್ಯರಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಅವುಗಳ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದೊಂದಿಗೆ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಅವುಗಳ ಪರಮಾಣುಗಳಲ್ಲಿ ಭಾಗಶಃ ತುಂಬಿದ d ಅಥವಾ f ಕಕ್ಷೆಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳನ್ನು ಅಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳಿಂದ ಭಿನ್ನವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸುವ ಸಾಮಾನ್ಯ ವೇಲೆನ್ಸಿ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳಿಗೂ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು.
ಬೆಳ್ಳಿ, ಚಿನ್ನ ಮತ್ತು ಪ್ಲಾಟಿನಂನಂತಹ ವಿವಿಧ ಬೆಲೆಬಾಳುವ ಲೋಹಗಳು ಮತ್ತು ಕಬ್ಬಿಣ, ತಾಮ್ರ ಮತ್ತು ಟೈಟಾನಿಯಂನಂತಹ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆಯ ಲೋಹಗಳು ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳ ಶ್ರೇಣಿಗೆ ಸೇರಿವೆ. ಈ ಘಟಕದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಮೊದಲು ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ವಿನ್ಯಾಸ, ಸಂಭವ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು, ಮೊದಲ ಸಾಲಿನ (3d) ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳ ಮೇಲೆ ವಿಶೇಷ ಒತ್ತು ನೀಡಿ, ಕೆಲವು ಪ್ರಮುಖ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ತಯಾರಿಕೆ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ವ್ಯವಹರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇದನ್ನು ನಂತರ ಆಂತರಿಕ ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ವಿನ್ಯಾಸಗಳು, ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿಗಳು ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯಂತಹ ಕೆಲವು ಸಾಮಾನ್ಯ ಅಂಶಗಳ ಪರಿಗಣನೆಯೊಂದಿಗೆ ಅನುಸರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
8.1 ಆವರ್ತಕ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಾನ
$d$-ಬ್ಲಾಕ್ ಆವರ್ತಕ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ $s$- ಮತ್ತು $p$-ಬ್ಲಾಕ್ಗಳ ನಡುವೆ ಇರುವ ದೊಡ್ಡ ಮಧ್ಯಭಾಗವನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣುಗಳ ಅಂತಿಮ-ಪೂರ್ವ ಶಕ್ತಿ ಮಟ್ಟದ $d$-ಕಕ್ಷೆಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಪಡೆದು ನಾಲ್ಕು ಸಾಲುಗಳ ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ, ಅಂದರೆ, $3 d, 4 d, 5 d$ ಮತ್ತು $6 d$. ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಈ ಎಲ್ಲಾ ಶ್ರೇಣಿಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 8.1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.
8.2 ಡಿ-ಬ್ಲಾಕ್ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ವಿನ್ಯಾಸಗಳು
ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಈ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಹೊರಗಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ವಿನ್ಯಾಸವು $(n-1) d^{1-10} n s^{1-2}$ ಆಗಿರುತ್ತದೆ, Pd ಅನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಅದರ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ವಿನ್ಯಾಸವು $4 d^{10} 5 s^{0}$ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ( $n-1$ ) ಆಂತರಿಕ $d$ ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಒಂದರಿಂದ ಹತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು ಮತ್ತು ಹೊರಗಿನ ns ಕಕ್ಷೆಯು ಒಂದು ಅಥವಾ ಎರಡು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, (n-1)d ಮತ್ತು ns ಕಕ್ಷೆಗಳ ನಡುವೆ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸದಿಂದಾಗಿ ಈ ಸಾಮಾನ್ಯೀಕರಣವು ಹಲವಾರು ವಿನಾಯಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಅರ್ಧ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ತುಂಬಿದ ಕಕ್ಷೆಗಳ ಸೆಟ್ಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಅಂಶದ ಪರಿಣಾಮವು $\mathrm{Cr}$ ಮತ್ತು $\mathrm{Cu}$ ನ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ವಿನ್ಯಾಸಗಳಲ್ಲಿ $3 d$ ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಫಲಿತವಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, $\mathrm{Cr}$ ನ ಪ್ರಕರಣವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, ಇದು $3 d^{5} 4 s^{1}$ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ $3 d^{4} 4 s^{2}$ ಬದಲಿಗೆ; ಎರಡು ಸೆಟ್ಗಳ ( $3 d$ ಮತ್ತು $4 s$ ) ಕಕ್ಷೆಗಳ ನಡುವಿನ ಶಕ್ತಿ ಅಂತರವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ $3 d$ ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುವುದನ್ನು ತಡೆಯಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ. ಇದೇ ರೀತಿ $\mathrm{Cu}$ ನ ಪ್ರಕರಣದಲ್ಲಿ, ವಿನ್ಯಾಸವು $3 d^{10} 4 s^{1}$ ಆಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು $3 d^{9} 4 s^{2}$ ಅಲ್ಲ. ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಹೊರಗಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳ ಮೂಲ ಸ್ಥಿತಿಯ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ವಿನ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 8.1 ರಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ.
ಕೋಷ್ಟಕ 8.1: ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಹೊರಗಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ವಿನ್ಯಾಸಗಳು (ಮೂಲ ಸ್ಥಿತಿ)
| 1ನೇ ಶ್ರೇಣಿ | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $\mathrm{Sc}$ | $\mathrm{Ti}$ | $\mathrm{V}$ | $\mathrm{Cr}$ | $\mathrm{Mn}$ | $\mathrm{Fe}$ | $\mathrm{Co}$ | $\mathrm{Ni}$ | $\mathrm{Cu}$ | $\mathrm{Zn}$ | |
| $Z$ | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
| $4 s$ | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 |
| $3 d$ | 1 | 2 | 3 | 5 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 10 |
| 2ನೇ ಶ್ರೇಣಿ | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $\mathrm{Y}$ | $\mathrm{Zr}$ | $\mathrm{Nb}$ | $\mathrm{Mo}$ | $\mathrm{Tc}$ | $\mathrm{Ru}$ | $\mathrm{Rh}$ | $\mathrm{Pd}$ | $\mathrm{Ag}$ | $\mathrm{Cd}$ | |
| $Z$ | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 |
| $5 s$ | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 2 |
| $4 d$ | 1 | 2 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 10 | 10 |
| 3ನೇ ಶ್ರೇಣಿ | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $\mathrm{La}$ | $\mathrm{Hf}$ | $\mathrm{Ta}$ | $\mathrm{W}$ | $\mathrm{Re}$ | $\mathrm{Os}$ | $\mathrm{Ir}$ | $\mathrm{Pt}$ | $\mathrm{Au}$ | $\mathrm{Hg}$ | |
| $Z$ | 57 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 |
| $6 d$ | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 |
| $5 d$ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 9 | 10 | 10 |
| 4ನೇ ಶ್ರೇಣಿ | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $\mathrm{Ac}$ | $\mathrm{Rf}$ | $\mathrm{Db}$ | $\mathrm{Sg}$ | $\mathrm{Bh}$ | $\mathrm{Hs}$ | $\mathrm{Mt}$ | $\mathrm{Ds}$ | $\mathrm{Rg}$ | $\mathrm{Cn}$ | |
| $Z$ | 89 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 |
| $7 s$ | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 |
| $6 d$ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 10 |
$\mathrm{Zn}, \mathrm{Cd}, \mathrm{Hg}$ ಮತ್ತು $\mathrm{Cn}$ ನ ಹೊರಗಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ವಿನ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸೂತ್ರ $(n-1) d^{10} n s^{2}$ ನಿಂದ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಮೂಲ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ತುಂಬಿರುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಅವುಗಳನ್ನು ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳ $d$ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಪರಮಾಣುವಿನ ಪರಿಧಿಗೆ ಇತರ ಕಕ್ಷೆಗಳಿಗಿಂತ (ಅಂದರೆ, $s$ ಮತ್ತು $p$ ) ಹೆಚ್ಚು ಚಾಚಿಕೊಂಡಿರುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ, ಅವು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಪರಿಸರದಿಂದ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಸುತ್ತುವರೆದಿರುವ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ. ಕೆಲವು ವಿಷಯಗಳಲ್ಲಿ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ $d^{\mathrm{n}}$ ವಿನ್ಯಾಸದ ( $n=1-9$ ) ಅಯಾನುಗಳು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಕಾಂತೀಯ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಭಾಗಶಃ ತುಂಬಿದ $d$ ಕಕ್ಷೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಈ ಮೂಲಧಾತುಗಳು ವಿವಿಧ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಪ್ರದರ್ಶನ, ಬಣ್ಣದ ಅಯಾನುಗಳ ರಚನೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಲಿಗಾಂಡ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಕೀರ್ಣ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರವೇಶಿಸುವಂತಹ ಕೆಲವು ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ.
ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಉತ್ಕರ್ಷಣ ಗುಣ ಮತ್ತು ಪ್ಯಾರಾಮ್ಯಾಗ್ನೆಟಿಕ್ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ಸಹ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಈ ಘಟಕದಲ್ಲಿ ನಂತರ ವಿವರವಾಗಿ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಅಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳಿಗೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಸಮತಲ ಸಾಲಿನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೋಲಿಕೆಗಳಿವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕೆಲವು ಗುಂಪು ಹೋಲಿಕೆಗಳು ಸಹ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿವೆ. ನಾವು ಮೊದಲು ಸಾಮಾನ್ಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳನ್ನು ಸಮತಲ ಸಾಲುಗಳಲ್ಲಿ (ವಿಶೇಷವಾಗಿ $3 d$ ಸಾಲು) ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಕೆಲವು ಗುಂಪು ಹೋಲಿಕೆಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತೇವೆ.
8.3 ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು (ಡಿ-ಬ್ಲಾಕ್)
ನಾವು ಕೆಳಗಿನ ವಿಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ಸಂಕ್ರಮಣ ಶ್ರೇಣಿಯ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಚರ್ಚಿಸುತ್ತೇವೆ.
8.3.1 ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು
ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳಲ್ಲಿ ಬಹುತೇಕ ಎಲ್ಲವೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಳೆತ ಶಕ್ತಿ, ಸಾಗಿಸಬಲ್ಲತನ, ಮೆದುಗುಣ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಲೋಹೀಯ ಕಾಂತಿಯಂತಹ ವಿಶಿಷ್ಟ ಲೋಹೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. $\mathrm{Zn}$, $\mathrm{Cd}, \mathrm{Hg}$ ಮತ್ತು $\mathrm{Mn}$ ಅನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ, ಅವು ಸಾಮಾನ್ಯ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ವಿಶಿಷ್ಟ ಲೋಹೀಯ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.
ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳ ಜಾಲರಿ ರಚನೆಗಳು
| Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| $hcp$ | $hcp$ | $bcc$ | $bcc$ | $X$ | $bcc$ | $ccp$ | $ccp$ | $ccp$ | $X$ |
| $(bcc)$ | $(bcc)$ | $(bcc, ccp)$ | $(hcp)$ | $(hcp)$ | $(hcp)$ | ||||
| $\mathbf{Y}$ | $\mathbf{Z r}$ | $\mathbf{N b}$ | $\mathbf{M o}$ | $\mathbf{T c}$ | $\mathbf{R u}$ | $\mathbf{R h}$ | $\mathbf{P d}$ | $\mathbf{A g}$ | $\mathbf{C d}$ |
| $hcp$ | $hcp$ | $bcc$ | $bcc$ | $hcp$ | $hcp$ | $ccp$ | $ccp$ | $ccp$ | $X$ |
| $(bcc)$ | $(bcc)$ | $(hcp)$ | |||||||
| $\mathbf{L a}$ | $\mathbf{H f}$ | $\mathbf{T a}$ | $\mathbf{W}$ | $\mathbf{R e}$ | $\mathbf{O s}$ | $\mathbf{I r}$ | $\mathbf{P t}$ | $\mathbf{A u}$ | $\mathbf{H g}$ |
| $hcp$ | $hcp$ | $bcc$ | $bcc$ | $hcp$ | $hcp$ | $ccp$ | $ccp$ | $ccp$ | $X$ |
| $(ccp,bcc)$ | $(bcc)$ |
ಚಿತ್ರ 8.1: ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ದ್ರವೀಕರಣ ಬಿಂದುಗಳ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳು
ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳು ($\mathrm{Zn}, \mathrm{Cd}$ ಮತ್ತು $\mathrm{Hg}$ ಅನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ) ಬಹಳ ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಬಾಷ್ಪಶೀಲತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳ ದ್ರವೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕುದಿಬಿಂದುಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಚಿತ್ರ 8.1 $3 d, 4 d$ ಮತ್ತು $5 d$ ಶ್ರೇಣಿಗೆ ಸೇರಿದ ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳ ದ್ರವೀಕರಣ ಬಿಂದುಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಲೋಹಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ದ್ರವೀಕರಣ ಬಿಂದುಗಳು ಅಂತರ-ಪರಮಾಣು ಲೋಹೀಯ ಬಂಧನದಲ್ಲಿ ns ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಜೊತೆಗೆ (n-1)d ನಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಒಳಗೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಆರೋಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ಯಾವುದೇ ಸಾಲಿನಲ್ಲಿ ಈ ಲೋಹಗಳ ದ್ರವೀಕರಣ ಬಿಂದುಗಳು $d^{5}$ ನಲ್ಲಿ ಗರಿಷ್ಠವಾಗಿರುತ್ತವೆ, $\mathrm{Mn}$ ಮತ್ತು $\mathrm{Tc}$ ನ ಅಸಾಮಾನ್ಯ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ನಿಯಮಿತವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳು ಪರಮಾಣುವಿನ ಉಷ್ಣಾಂಶಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಅದನ್ನು ಚಿತ್ರ 8.2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರತಿ ಶ್ರೇಣಿಯ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸರಿಸುಮಾರು ಗರಿಷ್ಠವು ಪ್ರಬಲ ಅಂತರ-ಪರಮಾಣು ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಪ್ರತಿ $d$ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಒಂದು ಜೋಡಿಯಾಗದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ವೇಲೆನ್ಸ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬಂಧನವು ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ಉಷ್ಣಾಂಶವು ಲೋಹದ ಪ್ರಮಾಣಿತ ವಿದ್ಯುದ್ದಂಡ ವಿಭವವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಬಹಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಮಾಣುವಿನ ಉಷ್ಣಾಂಶವನ್ನು (ಅಂದರೆ, ಬಹಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕುದಿಬಿಂದು) ಹೊಂದಿರುವ ಲೋಹಗಳು ಅವುಗಳ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಉದಾತ್ತವಾಗಿರುತ್ತವೆ (ವಿದ್ಯುದ್ದಂಡ ವಿಭವಗಳಿಗಾಗಿ ನಂತರ ನೋಡಿ).
ಚಿತ್ರ 8.2 ರಿಂದ ಪಡೆಯಬಹುದಾದ ಇನ್ನೊಂದು ಸಾಮಾನ್ಯೀಕರಣವೆಂದರೆ ಎರಡನೇ ಮತ್ತು ಮೂರನೇ ಶ್ರೇಣಿಯ ಲೋಹಗಳು ಮೊದಲ ಶ್ರೇಣಿಯ ಅನುಗುಣವಾದ ಮೂಲಧಾತುಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಮಾಣುವಿನ ಉಷ್ಣಾಂಶಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ; ಭಾರೀ ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಆವರ್ತಕವಾದ ಲೋಹ-ಲೋಹ ಬಂಧನದ ಸಂಭವವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಿಸುವಲ್ಲಿ ಇದು ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿದೆ.
ಚಿತ್ರ 8.2 ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಪರಮಾಣುವಿನ ಉಷ್ಣಾಂಶಗಳ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳು
8.3.2 ಸಂಕ್ರಮಣ ಲೋಹಗಳ ಪರಮಾಣು ಮತ್ತು ಅಯಾನಿಕ್ ಗಾತ್ರಗಳಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ
ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಆವೇಶದ ಅಯಾನುಗಳು ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ತ್ರಿಜ್ಯದಲ್ಲಿ ಕ್ರಮೇಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತವೆ. ಇದು ಏಕೆಂದರೆ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಆವೇಶವು ಏಕತೆಯಿಂದ ಹೆಚ್ಚಾಗುವಾಗ ಪ್ರತಿ ಬಾರಿ ಹೊಸ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ $d$ ಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ. $d$ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನ ರಕ್ಷಣಾ ಪರಿಣಾಮವು ಅಷ್ಟು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಲ್ಲ ಎಂದು ನೆನಪಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಆವೇಶ ಮತ್ತು ಹೊರಗಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ನಡುವಿನ ನಿವ್ವಳ ಸ್ಥಿರವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಆಕರ್ಷಣೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಯಾನಿಕ್ ತ್ರಿಜ್ಯವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶ್ರೇಣಿಯ ಪರಮಾಣು ತ್ರಿಜ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಅದೇ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಒಂದು ಶ್ರೇಣಿಯೊಳಗಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಸಾಕಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ. ಒಂದು ಶ್ರೇಣಿಯ ಪರಮಾಣು ಗಾತ್ರಗಳನ್ನು ಇತರ ಶ್ರೇಣಿಗಳ ಅನುಗುಣವಾದ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಪರಮಾಣು ಗಾತ್ರಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದಾಗ ಒಂದು ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕ ಅಂಶವು ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 8.3 ರಲ್ಲಿನ ವಕ್ರರೇಖೆಗಳು ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಮೊದಲ (3d) ನಿಂದ ಎರಡನೇ (4d) ಶ್ರೇಣಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ ಆದರೆ ಮೂರನೇ $(5 d)$ ಶ್ರೇಣಿಯ ತ್ರಿಜ್ಯಗಳು ಎರಡನೇ ಶ್ರೇಣಿಯ ಅನುಗುಣವಾದ ಸದಸ್ಯರ ತ್ರಿಜ್ಯಗಳಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತವೆ. ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವು $4 f$ ಕಕ್ಷೆಗಳ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪದೊಂದಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ, ಇದನ್ನು $5 d$ ಶ್ರೇಣಿಯ ಮೂಲಧಾತುಗಳು ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುವ ಮೊದಲು ತುಂಬಬೇಕು. $4 f$ ಅನ್ನು $5 d$ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಮೊದಲು ತುಂಬುವುದರಿಂದ ಲ್ಯಾಂಥನಾಯ್ಡ್ ಸಂಕೋಚನ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಪರಮಾಣು ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿ ನಿಯಮಿತ ಕಡಿತವು ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಮೂಲಧಾತು ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಪರಮಾಣು ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿ ನಿರೀಕ್ಷಿತ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ಮೂಲಧಾತುವಾಗಿ ಪರಿಹರಿಸುತ್ತದೆ. ಲ್ಯಾಂಥನಾಯ್ಡ್ ಸಂಕೋಚನದ ನಿವ್ವಳ ಫಲಿತಾಂಶವೆಂದರೆ ಎರಡನೇ ಮತ್ತು ಮೂರನೇ $d$ ಶ್ರೇಣಿಗಳು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ತ್ರಿಜ್ಯಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, Zr 160 pm, Hf $159 \mathrm{pm}$ ) ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯ ಕುಟುಂಬ ಸಂಬಂಧದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಹೋಲುವ ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.
ಚಿತ್ರ 8.3: ಸಂಕ್ರಮಣ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಪರಮಾಣು ತ್ರಿಜ್ಯಗಳ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳು
ಲ್ಯಾಂಥನಾಯ್ಡ್ ಸಂಕೋಚನಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾದ ಅಂಶವು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಂಕ್ರಮಣ ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಿದಂತೆಯೇ ಇದೆ ಮತ್ತು ಇದೇ ರೀತಿಯ ಕಾರಣಕ್ಕೆ ಆರೋಪಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ, ಒಂದೇ ಸೆಟ್ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಇನ್ನೊಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅಪೂರ್ಣವಾಗಿ ರಕ್ಷಿಸುವುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಒಂದು $4 f$ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಇನ್ನೊಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ರಕ್ಷಿಸುವುದು ಒಂದು $d$ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಇನ್ನೊಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ರಕ್ಷಿಸುವುದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಆವೇಶವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಸಂಪೂರ್ಣ ⟦234
BETA
