प्रश्न "पदार्थ किससे मिलकर बनता है?", "पदार्थ की प्रकृति क्या है?" हमेशा मानव जाति पर कब्जा किया है। प्राचीन काल से, दार्शनिक और वैज्ञानिक इन सवालों के जवाब तलाश रहे हैं, दोनों यथार्थवादी और पूरी तरह से अद्भुत और शानदार सिद्धांतों और परिकल्पनाओं का निर्माण कर रहे हैं। हालाँकि, वस्तुतः एक सदी पहले, मानवता पदार्थ की परमाणु संरचना की खोज करके इस रहस्य को सुलझाने के यथासंभव करीब आ गई थी। लेकिन परमाणु के नाभिक की संरचना क्या है? यह सब किस चीज से बना है?
सिद्धांत से वास्तविकता तक
बीसवीं शताब्दी की शुरुआत तक परमाणु संरचना केवल एक परिकल्पना नहीं रह गई थी, बल्कि एक पूर्ण तथ्य बन गई थी। यह पता चला कि परमाणु के नाभिक की संरचना एक बहुत ही जटिल अवधारणा है। इसमें विद्युत आवेश होते हैं। लेकिन सवाल उठा: क्या परमाणु और परमाणु नाभिक की संरचना में इन आवेशों की अलग-अलग मात्राएँ शामिल हैं या नहीं?
ग्रह मॉडल
शुरुआत में माना जाता था कि परमाणु हमारे सौर मंडल की तरह ही बना है। हालांकियह जल्दी से पता चला कि यह दृष्टिकोण पूरी तरह से सही नहीं था। चित्र के खगोलीय पैमाने के एक मिलीमीटर के मिलियनवें हिस्से पर कब्जा करने वाले क्षेत्र में विशुद्ध रूप से यांत्रिक हस्तांतरण की समस्या ने घटना के गुणों और गुणों में एक महत्वपूर्ण और नाटकीय परिवर्तन किया है। मुख्य अंतर अधिक कठोर कानूनों और नियमों का था जिनके द्वारा परमाणु का निर्माण किया जाता है।
ग्रहीय मॉडल के नुकसान
पहला, चूंकि एक ही तरह के और तत्व के परमाणु पैरामीटर और गुणों के मामले में बिल्कुल समान होने चाहिए, इसलिए इन परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों की कक्षा भी समान होनी चाहिए। हालांकि, खगोलीय पिंडों की गति के नियम इन सवालों के जवाब नहीं दे सके। दूसरा विरोधाभास इस तथ्य में निहित है कि कक्षा के साथ एक इलेक्ट्रॉन की गति, यदि अच्छी तरह से अध्ययन किए गए भौतिक नियमों को लागू किया जाता है, तो निश्चित रूप से ऊर्जा की स्थायी रिहाई के साथ होना चाहिए। नतीजतन, इस प्रक्रिया से इलेक्ट्रॉन का ह्रास होगा, जो अंततः मर जाएगा और यहां तक कि नाभिक में गिर जाएगा।
मदर वेव स्ट्रक्चरऔर
1924 में, युवा अभिजात लुई डी ब्रोगली ने एक विचार सामने रखा जिसने परमाणु की संरचना, परमाणु नाभिक की संरचना जैसे मुद्दों के बारे में वैज्ञानिक समुदाय के विचारों को बदल दिया। विचार यह था कि एक इलेक्ट्रॉन केवल एक चलती हुई गेंद नहीं है जो नाभिक के चारों ओर घूमती है। यह एक धुंधला पदार्थ है जो अंतरिक्ष में तरंगों के प्रसार से मिलते-जुलते नियमों के अनुसार चलता है। बहुत जल्दी, इस विचार को किसी भी पिंड की गति तक बढ़ा दिया गया थासामान्य तौर पर, यह समझाते हुए कि हम इस आंदोलन के केवल एक पक्ष को देखते हैं, लेकिन दूसरा वास्तव में प्रकट नहीं होता है। हम तरंगों के प्रसार को देख सकते हैं और कण की गति को नहीं देख सकते हैं, या इसके विपरीत। वास्तव में, गति के ये दोनों पक्ष हमेशा मौजूद रहते हैं, और कक्षा में एक इलेक्ट्रॉन का घूमना न केवल स्वयं आवेश की गति है, बल्कि तरंगों का प्रसार भी है। यह दृष्टिकोण मूल रूप से पहले स्वीकृत ग्रहीय मॉडल से भिन्न है।
प्राथमिक नींव
परमाणु का केंद्रक केंद्र होता है। इसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन घूमते हैं। बाकी सब कुछ कोर के गुणों से निर्धारित होता है। इस तरह की अवधारणा के बारे में बात करना आवश्यक है जैसे परमाणु के नाभिक की संरचना सबसे महत्वपूर्ण बिंदु से - चार्ज से। एक परमाणु में एक निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं जो ऋणात्मक आवेश को वहन करते हैं। नाभिक में ही धनात्मक आवेश होता है। इससे हम कुछ निष्कर्ष निकाल सकते हैं:
- नाभिक एक धनावेशित कण है।
- कोर के चारों ओर आवेशों द्वारा निर्मित एक स्पंदनशील वातावरण है।
- यह नाभिक और इसकी विशेषताएं हैं जो एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करते हैं।
कर्नेल गुण
तांबा, कांच, लोहा, लकड़ी में समान इलेक्ट्रॉन होते हैं। एक परमाणु कुछ इलेक्ट्रॉनों या सभी को भी खो सकता है। यदि नाभिक धनात्मक रूप से आवेशित रहता है, तो यह अन्य निकायों से ऋणात्मक आवेशित कणों की सही मात्रा को आकर्षित करने में सक्षम होता है, जो इसे जीवित रहने की अनुमति देगा। यदि एक परमाणु एक निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉनों को खो देता है, तो नाभिक पर धनात्मक आवेश शेष ऋणात्मक आवेशों से अधिक होगा। परइस मामले में, पूरा परमाणु एक अतिरिक्त चार्ज प्राप्त करेगा, और इसे सकारात्मक आयन कहा जा सकता है। कुछ मामलों में, एक परमाणु अधिक इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित कर सकता है, और फिर यह नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाएगा। अतः इसे ऋणात्मक आयन कहा जा सकता है।
एक परमाणु का वजन कितना होता है?
परमाणु का द्रव्यमान मुख्य रूप से नाभिक द्वारा निर्धारित होता है। परमाणु और परमाणु नाभिक बनाने वाले इलेक्ट्रॉनों का वजन कुल द्रव्यमान के एक हजारवें हिस्से से भी कम होता है। चूंकि द्रव्यमान को किसी पदार्थ के ऊर्जा भंडार का माप माना जाता है, इसलिए परमाणु नाभिक की संरचना जैसे प्रश्न का अध्ययन करते समय इस तथ्य को अविश्वसनीय रूप से महत्वपूर्ण माना जाता है।
रेडियोधर्मिता
एक्स-रे की खोज के बाद सबसे कठिन सवाल उठे। रेडियोधर्मी तत्व अल्फा, बीटा और गामा तरंगों का उत्सर्जन करते हैं। लेकिन ऐसे विकिरण का एक स्रोत होना चाहिए। 1902 में रदरफोर्ड ने दिखाया कि ऐसा स्रोत परमाणु ही है, या बल्कि, नाभिक है। दूसरी ओर, रेडियोधर्मिता न केवल किरणों का उत्सर्जन है, बल्कि पूरी तरह से नए रासायनिक और भौतिक गुणों के साथ एक तत्व का दूसरे में रूपांतरण भी है। अर्थात्, रेडियोधर्मिता नाभिक में परिवर्तन है।
परमाणु संरचना के बारे में हम क्या जानते हैं?
लगभग सौ साल पहले, भौतिक विज्ञानी प्राउट ने इस विचार को सामने रखा कि आवर्त सारणी में तत्व यादृच्छिक रूप नहीं हैं, बल्कि हाइड्रोजन परमाणुओं के संयोजन हैं। इसलिए, कोई यह उम्मीद कर सकता है कि नाभिक के आवेश और द्रव्यमान दोनों को ही हाइड्रोजन के पूर्णांक और बहु आवेशों के रूप में व्यक्त किया जाएगा। हालाँकि, यह बिल्कुल सच नहीं है। परमाणु के गुणों का अध्ययन करकेभौतिक विज्ञानी एस्टन ने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों की सहायता से यह स्थापित किया कि वे तत्व जिनके परमाणु भार पूर्णांक और गुणक नहीं थे, वास्तव में, विभिन्न परमाणुओं का एक संयोजन है, न कि एक पदार्थ। सभी मामलों में जहां परमाणु भार एक पूर्णांक नहीं है, हम विभिन्न समस्थानिकों का मिश्रण देखते हैं। यह क्या है? यदि हम एक परमाणु के नाभिक की संरचना के बारे में बात करते हैं, तो समस्थानिक एक ही आवेश वाले लेकिन विभिन्न द्रव्यमान वाले परमाणु होते हैं।
आइंस्टीन और परमाणु का केंद्रक
सापेक्षता का सिद्धांत कहता है कि द्रव्यमान वह माप नहीं है जिसके द्वारा पदार्थ की मात्रा निर्धारित की जाती है, बल्कि उस ऊर्जा का माप है जो पदार्थ के पास है। तदनुसार, पदार्थ को द्रव्यमान से नहीं, बल्कि उस आवेश से मापा जा सकता है जो इस पदार्थ को बनाता है, और आवेश की ऊर्जा। जब वही आवेश दूसरे के पास जाता है, तो ऊर्जा बढ़ेगी, अन्यथा यह घट जाएगी। बेशक, इसका मतलब मामले में बदलाव नहीं है। तदनुसार, इस स्थिति से, परमाणु का नाभिक ऊर्जा का स्रोत नहीं है, बल्कि इसके निकलने के बाद एक अवशेष है। तो कुछ विरोधाभास है।
न्यूट्रॉन
जब बेरिलियम के अल्फा कणों के साथ बमबारी की गई, तो क्यूरीज़ ने कुछ अतुलनीय किरणों की खोज की, जो एक परमाणु के नाभिक से टकराकर उसे बड़ी ताकत से पीछे हटा देती हैं। हालांकि, वे पदार्थ की एक बड़ी मोटाई से गुजरने में सक्षम हैं। इस विरोधाभास को इस तथ्य से हल किया गया था कि दिए गए कण में एक तटस्थ विद्युत आवेश निकला। तदनुसार, इसे न्यूट्रॉन कहा जाता था। आगे के शोध के लिए धन्यवाद, यह पता चला कि न्यूट्रॉन का द्रव्यमान लगभग प्रोटॉन के समान ही होता है। सामान्यतया, न्यूट्रॉन और प्रोटॉन अविश्वसनीय रूप से समान हैं। विचार के साथइस खोज से यह निश्चित रूप से स्थापित करना संभव था कि परमाणु के नाभिक की संरचना में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दोनों शामिल हैं, और समान मात्रा में। सब कुछ धीरे-धीरे अपने स्थान पर आ गया। प्रोटॉन की संख्या परमाणु संख्या है। परमाणु भार न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के द्रव्यमान का योग है। एक आइसोटोप को एक तत्व भी कहा जा सकता है जिसमें न्यूट्रॉन और प्रोटॉन की संख्या एक दूसरे के बराबर नहीं होगी। जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, ऐसे मामले में, हालांकि तत्व अनिवार्य रूप से वही रहता है, इसके गुण काफी हद तक बदल सकते हैं।
