आज हम आपको बताएंगे कि परमाणु का ऊर्जा स्तर क्या होता है, जब कोई व्यक्ति इस अवधारणा का सामना करता है, और इसे कहां लागू किया जाता है।
स्कूल भौतिकी
लोग सबसे पहले स्कूल में विज्ञान का सामना करते हैं। और अगर अध्ययन के सातवें वर्ष में, बच्चों को अभी भी जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान में नया ज्ञान दिलचस्प लगता है, तो वरिष्ठ कक्षाओं में उन्हें डर लगने लगता है। जब परमाणु भौतिकी की बारी आती है, तो इस अनुशासन के पाठ पहले से ही समझ से बाहर होने वाले कार्यों के लिए केवल घृणा को प्रेरित करते हैं। हालांकि, यह याद रखने योग्य है कि सभी खोजें जो अब उबाऊ स्कूली विषयों में बदल गई हैं, उनका एक गैर-तुच्छ इतिहास और उपयोगी अनुप्रयोगों का एक पूरा शस्त्रागार है। यह पता लगाना कि दुनिया कैसे काम करती है, कुछ दिलचस्प के साथ एक बॉक्स खोलने जैसा है: आप हमेशा एक गुप्त डिब्बे ढूंढना चाहते हैं और वहां एक और खजाना ढूंढना चाहते हैं। आज हम परमाणु भौतिकी की बुनियादी अवधारणाओं में से एक के बारे में बात करेंगे, पदार्थ की संरचना।
अविभाज्य, मिश्रित, क्वांटम
प्राचीन ग्रीक भाषा से "परमाणु" शब्द का अनुवाद "अविभाज्य, सबसे छोटा" के रूप में किया गया है। यह दृष्टिकोण विज्ञान के इतिहास का परिणाम है। कुछ प्राचीन यूनानियों और भारतीयों का मानना था कि दुनिया में सब कुछ छोटे-छोटे कणों से बना है।
आधुनिक इतिहास में रसायन विज्ञान में प्रयोग भौतिक की तुलना में बहुत पहले किए गए थेअनुसंधान। सत्रहवीं और अठारहवीं शताब्दी के विद्वानों ने मुख्य रूप से किसी देश, राजा या ड्यूक की सैन्य शक्ति को बढ़ाने के लिए काम किया। और विस्फोटक और बारूद बनाने के लिए, यह समझना आवश्यक था कि उनमें क्या शामिल है। नतीजतन, शोधकर्ताओं ने पाया कि कुछ तत्वों को एक निश्चित स्तर से अलग नहीं किया जा सकता है। इसका मतलब है कि रासायनिक गुणों के सबसे छोटे वाहक हैं।
लेकिन वो गलत थे। परमाणु एक मिश्रित कण निकला, और इसकी परिवर्तन की क्षमता क्वांटम प्रकृति की है। यह परमाणु के ऊर्जा स्तरों के परिवर्तन से प्रमाणित होता है।
सकारात्मक और नकारात्मक
उन्नीसवीं सदी के अंत में वैज्ञानिक पदार्थ के सबसे छोटे कणों का अध्ययन करने के करीब आ गए। उदाहरण के लिए, यह स्पष्ट था कि एक परमाणु में धनात्मक और ऋणात्मक रूप से आवेशित दोनों घटक होते हैं। लेकिन परमाणु की संरचना अज्ञात थी: व्यवस्था, अंतःक्रिया, उसके तत्वों के भार का अनुपात एक रहस्य बना रहा।
रदरफोर्ड ने सोने की पतली पन्नी द्वारा अल्फा कणों के प्रकीर्णन पर एक प्रयोग स्थापित किया। उन्होंने पाया कि परमाणुओं के केंद्र में भारी सकारात्मक तत्व होते हैं, और किनारों पर बहुत हल्के नकारात्मक होते हैं। इसका मतलब यह है कि विभिन्न आवेशों के वाहक कण होते हैं जो एक दूसरे के समान नहीं होते हैं। इसने परमाणुओं के आवेश की व्याख्या की: उनमें एक तत्व जोड़ा या हटाया जा सकता है। पूरे सिस्टम को तटस्थ रखने वाला संतुलन टूट गया, और परमाणु ने एक चार्ज हासिल कर लिया।
इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन
बाद में यह निकला: हल्के नकारात्मक कण इलेक्ट्रॉन होते हैं, और एक भारी धनात्मक नाभिक होता हैदो प्रकार के न्यूक्लियॉन (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन)। प्रोटॉन न्यूट्रॉन से केवल इस मायने में भिन्न थे कि पूर्व सकारात्मक रूप से चार्ज और भारी थे, जबकि बाद वाले में केवल द्रव्यमान था। नाभिक की संरचना और आवेश को बदलना मुश्किल है: इसके लिए अविश्वसनीय ऊर्जा की आवश्यकता होती है। लेकिन एक परमाणु को एक इलेक्ट्रॉन द्वारा विभाजित करना बहुत आसान है। अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु होते हैं, जो एक इलेक्ट्रॉन को "दूर ले जाने" की अधिक संभावना रखते हैं, और कम इलेक्ट्रोनगेटिव वाले, जो इसे "देने" की अधिक संभावना रखते हैं। इस प्रकार परमाणु का आवेश बनता है: यदि इलेक्ट्रॉनों की अधिकता है, तो यह ऋणात्मक है, और यदि कमी है, तो यह धनात्मक है।
ब्रह्मांड की लंबी आयु
लेकिन परमाणु की इस संरचना ने वैज्ञानिकों को हैरान कर दिया। उस समय प्रचलित शास्त्रीय भौतिकी के अनुसार, एक इलेक्ट्रॉन, जो लगातार नाभिक के चारों ओर घूम रहा था, को लगातार विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण करना पड़ता था। चूंकि इस प्रक्रिया का अर्थ है ऊर्जा की हानि, सभी नकारात्मक कण जल्द ही अपनी गति खो देंगे और नाभिक पर गिरेंगे। हालाँकि, ब्रह्मांड बहुत लंबे समय से अस्तित्व में है, और वैश्विक तबाही अभी तक नहीं हुई है। बहुत पुराने मामले का विरोधाभास पक रहा था।
बोहर की अभिधारणाएं
बोहर की अभिधारणाएं इस विसंगति की व्याख्या कर सकती हैं। तब वे केवल दावे थे, अज्ञात में कूदते थे, जो गणना या सिद्धांत द्वारा समर्थित नहीं थे। अभिधारणाओं के अनुसार, परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्तर थे। प्रत्येक ऋणात्मक आवेशित कण केवल इन स्तरों पर हो सकता है। ऑर्बिटल्स (तथाकथित स्तर) के बीच संक्रमण एक छलांग द्वारा किया जाता है, जबकि विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा की एक मात्रा जारी या अवशोषित होती है।ऊर्जा।
बाद में, प्लांक की क्वांटम की खोज ने इलेक्ट्रॉनों के इस व्यवहार की व्याख्या की।
प्रकाश और परमाणु
संक्रमण के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा परमाणु के ऊर्जा स्तरों के बीच की दूरी पर निर्भर करती है। वे एक दूसरे से जितने दूर हैं, उतनी ही अधिक उत्सर्जित या अवशोषित क्वांटम।
जैसा कि आप जानते हैं, प्रकाश विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की मात्रा है। इस प्रकार, जब परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन उच्च से निम्न स्तर की ओर बढ़ता है, तो यह प्रकाश उत्पन्न करता है। इस मामले में, विपरीत कानून भी लागू होता है: जब एक विद्युत चुम्बकीय तरंग किसी वस्तु पर पड़ती है, तो यह उसके इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करती है, और वे एक उच्च कक्षीय कक्ष में चले जाते हैं।
इसके अलावा, प्रत्येक प्रकार के रासायनिक तत्व के लिए परमाणु का ऊर्जा स्तर अलग-अलग होता है। हाइड्रोजन और सोना, टंगस्टन और तांबा, ब्रोमीन और सल्फर के लिए ऑर्बिटल्स के बीच की दूरी का पैटर्न अलग है। इसलिए, किसी भी वस्तु (सितारों सहित) के उत्सर्जन स्पेक्ट्रा का विश्लेषण स्पष्ट रूप से निर्धारित करता है कि कौन से पदार्थ और कितनी मात्रा में मौजूद हैं।
इस पद्धति का अविश्वसनीय रूप से व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। स्पेक्ट्रम विश्लेषण का इस्तेमाल किया:
- फोरेंसिक में;
- भोजन और पानी की गुणवत्ता नियंत्रण में;
- माल के उत्पादन में;
- नई सामग्री बनाने में;
- प्रौद्योगिकी में सुधार;
- वैज्ञानिक प्रयोगों में;
- तारों की खोज में।
यह सूची केवल मोटे तौर पर दर्शाती है कि परमाणु में इलेक्ट्रॉनिक स्तरों की खोज कितनी उपयोगी रही है। इलेक्ट्रॉनिक स्तर सबसे मोटे, सबसे बड़े हैं। छोटे हैंकंपन, और इससे भी अधिक सूक्ष्म घूर्णी स्तर। लेकिन वे केवल जटिल यौगिकों - अणुओं और ठोस पदार्थों के लिए प्रासंगिक हैं।
कहना ही होगा कि नाभिक की संरचना का अभी तक पूरी तरह से पता नहीं चल पाया है। उदाहरण के लिए, इस सवाल का कोई जवाब नहीं है कि इतनी संख्या में न्यूट्रॉन एक निश्चित संख्या में प्रोटॉन से मेल खाते हैं। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि परमाणु नाभिक में इलेक्ट्रॉनिक स्तरों के कुछ एनालॉग भी होते हैं। हालाँकि, यह अभी तक सिद्ध नहीं हुआ है।
