लंबे समय तक पदार्थ के कई गुण शोधकर्ताओं के लिए रहस्य बने रहे। कुछ पदार्थ बिजली का संचालन अच्छी तरह से क्यों करते हैं, जबकि अन्य नहीं करते हैं? वायुमंडल के प्रभाव में लोहा धीरे-धीरे क्यों टूटता है, जबकि महान धातुएं हजारों वर्षों तक पूरी तरह से संरक्षित रहती हैं? इनमें से कई सवालों के जवाब तब मिले जब एक व्यक्ति को परमाणु की संरचना के बारे में पता चला: इसकी संरचना, प्रत्येक इलेक्ट्रॉन परत में इलेक्ट्रॉनों की संख्या। इसके अलावा, परमाणु नाभिक की संरचना की मूल बातों में भी महारत हासिल करने से दुनिया के लिए एक नए युग का सूत्रपात हुआ।
पदार्थ की प्राथमिक ईंट किन तत्वों से बनी है, वे आपस में कैसे बातचीत करते हैं, इससे हम क्या सीख सकते हैं?
आधुनिक विज्ञान की दृष्टि में परमाणु की संरचना
वर्तमान में, अधिकांश वैज्ञानिक पदार्थ की संरचना के ग्रहीय मॉडल का पालन करते हैं। इस मॉडल के अनुसार, प्रत्येक परमाणु के केंद्र में एक नाभिक होता है, जो परमाणु की तुलना में छोटा भी होता है (यह पूरे परमाणु से हजारों गुना छोटा होता है)परमाणु)। लेकिन नाभिक के द्रव्यमान के बारे में ऐसा नहीं कहा जा सकता है। परमाणु का लगभग सारा द्रव्यमान नाभिक में केंद्रित होता है। केंद्रक धनावेशित होता है।
इलेक्ट्रॉन अलग-अलग कक्षाओं में नाभिक के चारों ओर घूमते हैं, गोलाकार नहीं, जैसा कि सौर मंडल के ग्रहों के मामले में होता है, लेकिन त्रि-आयामी (गोले और आयतन आठ)। परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या संख्यात्मक रूप से नाभिक के आवेश के बराबर होती है। लेकिन एक इलेक्ट्रॉन को एक कण के रूप में मानना बहुत मुश्किल है जो किसी प्रकार के प्रक्षेपवक्र के साथ चलता है।
इसकी कक्षा छोटी है, और गति लगभग प्रकाश पुंज की तरह है, इसलिए इलेक्ट्रॉन को उसकी कक्षा के साथ मिलकर एक प्रकार का ऋणात्मक आवेशित क्षेत्र मानना अधिक सही है।
एकल परिवार के सदस्य
सभी परमाणु 3 घटक तत्वों से बने होते हैं: प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रॉन।
प्रोटॉन नाभिक की मुख्य निर्माण सामग्री है। इसका वजन SI प्रणाली में एक परमाणु इकाई (हाइड्रोजन परमाणु का द्रव्यमान) या 1.67 ∙ 10-27 किलो के बराबर है। कण धनात्मक रूप से आवेशित होता है, और इसका आवेश प्राथमिक विद्युत आवेशों के निकाय में एक इकाई के रूप में लिया जाता है।
न्यूट्रॉन प्रोटॉन का द्रव्यमान जुड़वां है, लेकिन किसी भी तरह से चार्ज नहीं होता है।
उपरोक्त दो कणों को न्यूक्लाइड कहा जाता है।
एक इलेक्ट्रॉन प्रभारी प्रोटॉन के विपरीत होता है (प्राथमिक आवेश -1 होता है)। लेकिन वजन के मामले में इलेक्ट्रॉन हमें नीचा दिखाते हैं, इसका द्रव्यमान केवल 9, 12 10-31 kg है, जो एक प्रोटॉन या न्यूट्रॉन से लगभग 2 हजार गुना हल्का है।
कैसे "देखा"
परमाणु की संरचना को आप कैसे देख सकते हैं, यदि सबसे आधुनिक तकनीकी साधन भी अनुमति नहीं देते हैंऔर अल्पावधि में अपने घटक कणों की छवियों को प्राप्त करने की अनुमति नहीं देगा। वैज्ञानिकों को नाभिक में प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या और उनके स्थान का पता कैसे चला?
परमाणुओं की ग्रह संरचना के बारे में धारणा विभिन्न कणों के साथ एक पतली धातु की पन्नी की बमबारी के परिणामों के आधार पर की गई थी। आकृति स्पष्ट रूप से दिखाती है कि विभिन्न प्राथमिक कण पदार्थ के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं।
प्रयोगों में धातु से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या शून्य के बराबर थी। इसे सरलता से समझाया गया है: ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों को धातु के इलेक्ट्रॉन कोशों से खदेड़ दिया जाता है, जिसमें ऋणात्मक आवेश भी होता है।
प्रोटॉन (आवेश +) का पुंज पन्नी से होकर गुजरा, लेकिन "नुकसान" के साथ। कुछ को रास्ते में आने वाले नाभिक द्वारा खदेड़ दिया गया (ऐसे हिट की संभावना बहुत कम है), कुछ मूल प्रक्षेपवक्र से विचलित होकर, नाभिक में से एक के बहुत करीब उड़ रहे हैं।
धातु पर काबू पाने के मामले में न्यूट्रॉन सबसे "प्रभावी" बन गए। एक न्यूट्रल चार्ज कण केवल पदार्थ के मूल के साथ सीधे टकराव के मामले में खो गया था, जबकि 99.99% न्यूट्रॉन सफलतापूर्वक धातु की मोटाई से गुजरे थे। वैसे, इनपुट और आउटपुट पर न्यूट्रॉन की संख्या के आधार पर कुछ रासायनिक तत्वों के नाभिक के आकार की गणना करना संभव था।
प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, पदार्थ की संरचना के वर्तमान प्रमुख सिद्धांत का निर्माण किया गया, जो अधिकांश मुद्दों की सफलतापूर्वक व्याख्या करता है।
क्या और कितना
एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या परमाणु संख्या पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, एक साधारण हाइड्रोजन परमाणु में होता हैसिर्फ एक प्रोटॉन। एक अकेला इलेक्ट्रॉन एक कक्षा में चक्कर लगा रहा है। आवर्त सारणी का अगला तत्व हीलियम थोड़ा अधिक जटिल है। इसके नाभिक में दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं और इस प्रकार इसका परमाणु द्रव्यमान 4 होता है।
क्रमांक बढ़ने से परमाणु का आकार और द्रव्यमान बढ़ता है। आवर्त सारणी में एक रासायनिक तत्व की क्रम संख्या नाभिक के आवेश (इसमें प्रोटॉन की संख्या) से मेल खाती है। एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है। उदाहरण के लिए, एक लेड परमाणु (परमाणु संख्या 82) के नाभिक में 82 प्रोटॉन होते हैं। नाभिक के चारों ओर कक्षा में 82 इलेक्ट्रॉन हैं। एक नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या की गणना करने के लिए, परमाणु द्रव्यमान से प्रोटॉन की संख्या घटाना पर्याप्त है:
207 - 82=125.
हमेशा बराबर संख्याएं क्यों होती हैं
हमारे ब्रह्मांड में हर प्रणाली स्थिरता के लिए प्रयास करती है। जैसा कि परमाणु पर लागू होता है, यह इसकी तटस्थता में व्यक्त किया जाता है। यदि हम एक सेकंड के लिए भी कल्पना करें कि ब्रह्मांड में बिना अपवाद के सभी परमाणुओं में अलग-अलग संकेतों के साथ अलग-अलग परिमाण के एक या दूसरे चार्ज हैं, तो कोई कल्पना कर सकता है कि दुनिया में किस तरह की अराजकता आएगी।
लेकिन चूंकि एक परमाणु में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या बराबर होती है, इसलिए प्रत्येक "ईंट" का कुल चार्ज शून्य होता है।
एक परमाणु में न्यूट्रॉन की संख्या एक स्वतंत्र मान है। इसके अलावा, एक ही रासायनिक तत्व के परमाणुओं में शून्य आवेश वाले इन कणों की संख्या भिन्न हो सकती है। उदाहरण:
- 1 प्रोटॉन + 1 इलेक्ट्रॉन + 0 न्यूट्रॉन=हाइड्रोजन (परमाणु द्रव्यमान 1);
- 1 प्रोटॉन + 1 इलेक्ट्रॉन + 1 न्यूट्रॉन=ड्यूटेरियम (परमाणु द्रव्यमान 2);
- 1 प्रोटॉन + 1 इलेक्ट्रॉन + 2न्यूट्रॉन=ट्रिटियम (परमाणु द्रव्यमान 3)।
ऐसी स्थिति में परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या नहीं बदलती, परमाणु उदासीन रहता है, उसका द्रव्यमान बदल जाता है। रासायनिक तत्वों के ऐसे रूपांतरों को समस्थानिक कहा जाता है।
क्या एक परमाणु हमेशा तटस्थ रहता है
नहीं, एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या हमेशा प्रोटॉन की संख्या के बराबर नहीं होती है। यदि एक इलेक्ट्रॉन या दो को कुछ समय के लिए परमाणु से "दूर" नहीं किया जा सकता है, तो गैल्वनीकरण जैसी कोई चीज नहीं होगी। किसी भी पदार्थ की तरह एक परमाणु भी प्रभावित हो सकता है।
परमाणु की बाहरी परत से पर्याप्त रूप से मजबूत विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, एक या अधिक इलेक्ट्रॉन "दूर उड़ सकते हैं"। इस मामले में, पदार्थ का कण तटस्थ होना बंद कर देता है और इसे आयन कहा जाता है। यह एक विद्युत आवेश को एक इलेक्ट्रोड से दूसरे में स्थानांतरित करते हुए, गैस या तरल माध्यम में स्थानांतरित हो सकता है। इस तरह, बैटरी में एक इलेक्ट्रिक चार्ज जमा हो जाता है, और कुछ धातुओं की सबसे पतली फिल्मों को दूसरों की सतहों पर लगाया जाता है (सोना चढ़ाना, चांदी चढ़ाना, क्रोमियम चढ़ाना, निकल चढ़ाना, आदि)।
धातुओं में भी इलेक्ट्रॉनों की संख्या अस्थिर होती है - विद्युत प्रवाह के संवाहक। बाहरी परतों के इलेक्ट्रॉन, जैसे थे, परमाणु से परमाणु तक चलते हैं, कंडक्टर के माध्यम से विद्युत ऊर्जा स्थानांतरित करते हैं।
