आइए देखें कि परमाणु कैसे बनता है। ध्यान रखें कि हम केवल मॉडल के बारे में बात करेंगे। व्यवहार में, परमाणु बहुत अधिक जटिल संरचना हैं। लेकिन आधुनिक विकास के लिए धन्यवाद, हम रासायनिक तत्वों के गुणों की व्याख्या करने और यहां तक कि सफलतापूर्वक भविष्यवाणी करने में सक्षम हैं (भले ही सभी नहीं)। तो, परमाणु की संरचना क्या है? यह किस चीज का "बनाया" है?
परमाणु का ग्रहीय मॉडल
पहली बार 1913 में डेनिश भौतिक विज्ञानी एन. बोहर द्वारा प्रस्तावित किया गया था। यह वैज्ञानिक तथ्यों पर आधारित परमाणु की संरचना का पहला सिद्धांत है। इसके अलावा, उन्होंने आधुनिक विषयगत शब्दावली की नींव रखी। इसमें इलेक्ट्रॉन-कण परमाणु के चारों ओर उसी प्रकार घूर्णन गति करते हैं जैसे सूर्य के चारों ओर ग्रह। बोहर ने सुझाव दिया कि वे केवल नाभिक से कड़ाई से परिभाषित दूरी पर स्थित कक्षाओं में ही मौजूद हो सकते हैं। विज्ञान की स्थिति से वैज्ञानिक वास्तव में क्यों नहीं बता सके, लेकिन कई प्रयोगों से इस तरह के मॉडल की पुष्टि हुई। कक्षाओं को निर्दिष्ट करने के लिए पूर्णांक संख्याओं का उपयोग किया गया था, जो उस इकाई से शुरू होती है जिसे नाभिक के सबसे करीब गिना जाता है। इन सभी कक्षाओं को स्तर भी कहा जाता है। हाइड्रोजन परमाणु का केवल एक स्तर होता है जिस पर एक इलेक्ट्रॉन घूमता है।लेकिन जटिल परमाणुओं के स्तर अधिक होते हैं। वे उन घटकों में विभाजित हैं जो ऊर्जा क्षमता में करीब इलेक्ट्रॉनों को एकजुट करते हैं। तो, दूसरे में पहले से ही दो सबलेवल हैं - 2s और 2p। तीसरे में पहले से ही तीन - 3s, 3p और 3d हैं। आदि। सबसे पहले, नाभिक के करीब के सबलेवल "आबादी" होते हैं, और फिर दूर वाले। उनमें से प्रत्येक केवल एक निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉनों को धारण कर सकता है। लेकिन यह अंत नहीं है। प्रत्येक सबलेवल को ऑर्बिटल्स में विभाजित किया गया है। आइए सामान्य जीवन से तुलना करें। एक परमाणु के इलेक्ट्रॉन बादल की तुलना एक शहर से की जाती है। स्तर सड़कें हैं। Sublevel - एक निजी घर या अपार्टमेंट। कक्षीय एक कमरा है। उनमें से प्रत्येक एक या दो इलेक्ट्रॉनों को "रहता" है। उन सभी के विशिष्ट पते हैं। यह परमाणु की संरचना का पहला आरेख था। और अंत में, इलेक्ट्रॉनों के पते के बारे में: वे संख्याओं के सेट द्वारा निर्धारित किए जाते हैं, जिन्हें "क्वांटम" कहा जाता है।
परमाणु का तरंग मॉडल
लेकिन समय के साथ ग्रहों के मॉडल को संशोधित किया गया है। परमाणु की संरचना का दूसरा सिद्धांत प्रस्तावित किया गया था। यह अधिक परिपूर्ण है और व्यावहारिक प्रयोगों के परिणामों की व्याख्या करने की अनुमति देता है। ई. श्रोडिंगर द्वारा प्रस्तावित परमाणु के तरंग मॉडल ने पहले वाले को बदल दिया। तब यह पहले ही स्थापित हो चुका था कि एक इलेक्ट्रॉन न केवल एक कण के रूप में, बल्कि एक तरंग के रूप में भी प्रकट हो सकता है। श्रोडिंगर ने क्या किया? उन्होंने त्रि-आयामी अंतरिक्ष में एक तरंग की गति का वर्णन करते हुए एक समीकरण लागू किया। इस प्रकार, कोई परमाणु में इलेक्ट्रॉन के प्रक्षेपवक्र को नहीं, बल्कि एक निश्चित बिंदु पर इसके पता लगाने की संभावना का पता लगा सकता है। दोनों सिद्धांत इस तथ्य से एकजुट हैं कि प्राथमिक कण स्थित हैंविशिष्ट स्तर, सबलेवल और ऑर्बिटल्स। यहीं पर मॉडलों की समानता समाप्त होती है। मैं एक उदाहरण दूंगा - तरंग सिद्धांत में, एक कक्षीय एक ऐसा क्षेत्र है जहां 95% की संभावना के साथ एक इलेक्ट्रॉन खोजना संभव होगा। शेष स्थान 5% के लिए है। लेकिन अंत में यह पता चला कि परमाणुओं की संरचनात्मक विशेषताओं को एक तरंग मॉडल का उपयोग करके दर्शाया गया है, इस तथ्य के बावजूद कि शब्दावली का सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है।
इस मामले में संभाव्यता की अवधारणा
इस शब्द का प्रयोग क्यों किया गया? हाइजेनबर्ग ने 1927 में अनिश्चितता का सिद्धांत तैयार किया, जिसका उपयोग अब माइक्रोपार्टिकल्स की गति का वर्णन करने के लिए किया जाता है। यह सामान्य भौतिक निकायों से उनके मूलभूत अंतर पर आधारित है। यह क्या है? शास्त्रीय यांत्रिकी ने माना कि एक व्यक्ति घटनाओं को प्रभावित किए बिना (आकाशीय पिंडों का अवलोकन) देख सकता है। प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, यह गणना करना संभव है कि वस्तु एक निश्चित समय पर कहाँ होगी। लेकिन सूक्ष्म जगत में, चीजें आवश्यक रूप से भिन्न होती हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन को प्रभावित किए बिना उसका निरीक्षण करना अब इस तथ्य के कारण संभव नहीं है कि उपकरण और कण की ऊर्जाएं अतुलनीय हैं। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि प्राथमिक कण का स्थान, राज्य, दिशा, गति की गति और अन्य पैरामीटर बदल जाते हैं। और सटीक विशेषताओं के बारे में बात करने का कोई मतलब नहीं है। अनिश्चितता का सिद्धांत ही हमें बताता है कि नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉन के सटीक प्रक्षेपवक्र की गणना करना असंभव है। आप केवल एक निश्चित क्षेत्र में एक कण के मिलने की प्रायिकता निर्दिष्ट कर सकते हैंस्थान। यह रासायनिक तत्वों के परमाणुओं की संरचना की ख़ासियत है। लेकिन व्यावहारिक प्रयोगों में वैज्ञानिकों द्वारा इसे विशेष रूप से ध्यान में रखा जाना चाहिए।
परमाणु की संरचना
लेकिन आइए पूरे विषय पर ध्यान दें। तो, सुविचारित इलेक्ट्रॉन शेल के अलावा, परमाणु का दूसरा घटक नाभिक है। इसमें धनावेशित प्रोटॉन और तटस्थ न्यूट्रॉन होते हैं। आवर्त सारणी से हम सभी परिचित हैं। प्रत्येक तत्व की संख्या उसके पास मौजूद प्रोटॉन की संख्या से मेल खाती है। न्यूट्रॉन की संख्या एक परमाणु के द्रव्यमान और उसके प्रोटॉन की संख्या के बीच के अंतर के बराबर होती है। इस नियम से विचलन हो सकता है। तब वे कहते हैं कि तत्व का एक समस्थानिक मौजूद है। एक परमाणु की संरचना ऐसी होती है कि वह एक इलेक्ट्रॉन खोल से "चारो ओर" होता है। इलेक्ट्रॉनों की संख्या आमतौर पर प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है। उत्तरार्द्ध का द्रव्यमान पूर्व की तुलना में लगभग 1840 गुना अधिक है, और लगभग न्यूट्रॉन के वजन के बराबर है। नाभिक की त्रिज्या एक परमाणु के व्यास का लगभग 1/200,000 है। उसका स्वयं एक गोलाकार आकार है। यह, सामान्य तौर पर, रासायनिक तत्वों के परमाणुओं की संरचना है। द्रव्यमान और गुणों में अंतर के बावजूद, वे एक जैसे दिखते हैं।
कक्षाएँ
परमाणु की संरचना की योजना क्या है, इस बारे में बात करते हुए कोई भी उनके बारे में चुप नहीं रह सकता। तो, ये प्रकार हैं:
- एस. वे गोलाकार हैं।
- पी. वे बड़े आकार की आठवीं या धुरी की तरह दिखते हैं।
- डी और एफ। उनके पास एक जटिल आकार है जिसका औपचारिक भाषा में वर्णन करना मुश्किल है।
क्षेत्र में 95% की संभावना के साथ प्रत्येक प्रकार के इलेक्ट्रॉन पाए जा सकते हैंसंगत कक्षीय। प्रस्तुत जानकारी को शांति से लिया जाना चाहिए, क्योंकि यह भौतिक वास्तविक स्थिति के बजाय एक अमूर्त गणितीय मॉडल है। लेकिन इन सबके साथ, इसमें परमाणुओं और यहां तक कि अणुओं के रासायनिक गुणों के बारे में अच्छी भविष्यवाणी करने की शक्ति है। स्तर नाभिक से जितना दूर स्थित होता है, उस पर उतने अधिक इलेक्ट्रॉन रखे जा सकते हैं। तो, एक विशेष सूत्र का उपयोग करके ऑर्बिटल्स की संख्या की गणना की जा सकती है: x2। यहाँ x स्तरों की संख्या के बराबर है। और चूंकि दो इलेक्ट्रॉनों को कक्षीय पर रखा जा सकता है, उनकी संख्यात्मक खोज का अंतिम सूत्र इस तरह दिखेगा: 2x2।
ऑर्बिट्स: तकनीकी डेटा
फ्लोरीन परमाणु की संरचना की बात करें तो इसमें तीन कक्षक होंगे। सब भर दिए जाएंगे। एक ही सबलेवल के भीतर ऑर्बिटल्स की ऊर्जा समान होती है। उन्हें नामित करने के लिए, परत संख्या जोड़ें: 2s, 4p, 6d। हम फ्लोरीन परमाणु की संरचना के बारे में बातचीत पर लौटते हैं। इसमें दो एस- और एक पी-सबलेवल होगा। इसमें नौ प्रोटॉन और समान संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं। पहला एक एस-स्तर। ये दो इलेक्ट्रॉन हैं। फिर दूसरा एस-लेवल। दो और इलेक्ट्रॉन। और 5 p-स्तर भरता है। यहाँ उसकी संरचना है। निम्नलिखित उपशीर्षक को पढ़ने के बाद, आप स्वयं आवश्यक क्रियाएं कर सकते हैं और स्वयं देख सकते हैं। यदि हम हैलोजन के भौतिक गुणों के बारे में बात करते हैं, जिसमें फ्लोरीन शामिल है, तो यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वे, हालांकि एक ही समूह में, उनकी विशेषताओं में पूरी तरह से भिन्न हैं। अतः इनका क्वथनांक -188 से 309. तक होता हैडिग्री सेल्सियस। तो उनका विलय क्यों किया जाता है? रासायनिक गुणों के लिए सभी धन्यवाद। सभी हैलोजन, और सबसे बड़ी सीमा तक फ्लोरीन, उच्चतम ऑक्सीकरण शक्ति रखते हैं। वे धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और बिना किसी समस्या के कमरे के तापमान पर अनायास प्रज्वलित हो सकते हैं।
कक्षाएं कैसे भरी जाती हैं?
इलेक्ट्रॉनों को किन नियमों और सिद्धांतों द्वारा व्यवस्थित किया जाता है? हमारा सुझाव है कि आप अपने आप को तीन मुख्य से परिचित कराएं, जिनके शब्दों को बेहतर ढंग से समझने के लिए सरल बनाया गया है:
- न्यूनतम ऊर्जा का सिद्धांत। ऊर्जा बढ़ाने के क्रम में इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स को भरते हैं।
- पॉली सिद्धांत। एक कक्षक में दो से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते।
- हुंड का नियम। एक उप-स्तर के भीतर, इलेक्ट्रॉन पहले मुक्त कक्षकों को भरते हैं, और उसके बाद ही जोड़े बनाते हैं।
मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली भरने में मदद करेगी, और इस मामले में परमाणु की संरचना छवि के संदर्भ में और अधिक समझने योग्य हो जाएगी। इसलिए, तत्वों के सर्किट के निर्माण के साथ व्यावहारिक कार्य में, इसे हाथ में रखना आवश्यक है।
उदाहरण
लेख में कही गई हर बात को संक्षेप में बताने के लिए, आप एक नमूना बना सकते हैं कि एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनों को उनके स्तरों, उप-स्तरों और ऑर्बिटल्स (अर्थात, स्तर विन्यास क्या है) पर वितरित किया जाता है। इसे सूत्र, ऊर्जा आरेख या परत आरेख के रूप में दिखाया जा सकता है। यहां बहुत अच्छे उदाहरण हैं, जो बारीकी से जांच करने पर, परमाणु की संरचना को समझने में मदद करते हैं। तो, पहला स्तर पहले भरा जाता है। यह हैकेवल एक उपस्तर, जिसमें केवल एक कक्षक होता है। सभी स्तरों को क्रमिक रूप से भर दिया जाता है, जो सबसे छोटे से शुरू होता है। सबसे पहले, एक सबलेवल के भीतर, प्रत्येक ऑर्बिटल में एक इलेक्ट्रॉन रखा जाता है। फिर जोड़े बनाए जाते हैं। और अगर मुफ्त हैं, तो यह दूसरे भरने वाले विषय पर स्विच हो जाता है। और अब आप स्वतंत्र रूप से पता लगा सकते हैं कि नाइट्रोजन या फ्लोरीन परमाणु की संरचना क्या है (जिसे पहले माना जाता था)। यह पहली बार में थोड़ा मुश्किल हो सकता है, लेकिन आप चित्रों को देखकर नेविगेट कर सकते हैं। स्पष्टता के लिए, आइए नाइट्रोजन परमाणु की संरचना को देखें। इसमें 7 प्रोटॉन होते हैं (एक साथ न्यूट्रॉन जो नाभिक बनाते हैं) और समान संख्या में इलेक्ट्रॉन (जो इलेक्ट्रॉन शेल बनाते हैं)। पहला एस-स्तर पहले भरा जाता है। इसमें 2 इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसके बाद दूसरा एस-लेवल आता है। इसमें 2 इलेक्ट्रॉन भी होते हैं। और अन्य तीन को पी-स्तर पर रखा गया है, जहां उनमें से प्रत्येक एक कक्षीय कक्ष में है।
निष्कर्ष
जैसा कि आप देख सकते हैं, परमाणु की संरचना इतना कठिन विषय नहीं है (यदि आप इसे स्कूल के रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम के दृष्टिकोण से देखें, तो निश्चित रूप से)। और इस विषय को समझना मुश्किल नहीं है। अंत में, मैं आपको कुछ विशेषताओं के बारे में बताना चाहूंगा। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन परमाणु की संरचना के बारे में बात करते हुए, हम जानते हैं कि इसमें आठ प्रोटॉन और 8-10 न्यूट्रॉन होते हैं। और चूंकि प्रकृति में सब कुछ संतुलित होता है, दो ऑक्सीजन परमाणु एक अणु बनाते हैं, जहां दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन एक सहसंयोजक बंधन बनाते हैं। इसी तरह, एक और स्थिर ऑक्सीजन अणु बनता है - ओजोन (O3)। ऑक्सीजन परमाणु की संरचना को जानने के बाद, ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को सही ढंग से तैयार करना संभव है,जिसमें पृथ्वी पर सबसे आम पदार्थ शामिल है।
