जैसा कि आप जानते हैं, ब्रह्मांड की हर सामग्री में परमाणु होते हैं। परमाणु पदार्थ की सबसे छोटी इकाई है जो अपने गुणों को वहन करती है। बदले में, परमाणु की संरचना सूक्ष्म कणों की एक जादुई त्रिमूर्ति से बनी होती है: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन।

इसके अलावा, प्रत्येक माइक्रोपार्टिकल्स सार्वभौमिक है। यानी आपको दुनिया में दो अलग-अलग प्रोटॉन, न्यूट्रॉन या इलेक्ट्रॉन नहीं मिल सकते हैं। वे सभी एक दूसरे से बिल्कुल मिलते-जुलते हैं। और परमाणु के गुण परमाणु की सामान्य संरचना में इन सूक्ष्म कणों की मात्रात्मक संरचना पर ही निर्भर करेंगे।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन परमाणु की संरचना में एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन होता है। जटिलता में अगला, हीलियम परमाणु दो प्रोटॉन, दो न्यूट्रॉन और दो इलेक्ट्रॉनों से बना होता है। लिथियम परमाणु तीन प्रोटॉन, चार न्यूट्रॉन और तीन इलेक्ट्रॉनों आदि से बना होता है।

परमाणुओं की संरचना (बाएं से दाएं): हाइड्रोजन, हीलियम, लिथियम

परमाणु अणुओं में संयोजित होते हैं, और अणु पदार्थों, खनिजों और जीवों में संयोजित होते हैं। डीएनए अणु, जो सभी जीवन का आधार है, एक संरचना है जो ब्रह्मांड के उन्हीं तीन जादुई निर्माण खंडों से इकट्ठी हुई है जैसे पत्थर सड़क पर पड़ा है। हालांकि यह संरचना बहुत अधिक जटिल है।

जब हम परमाणु प्रणाली के अनुपात और संरचना को करीब से देखने की कोशिश करते हैं तो और भी आश्चर्यजनक तथ्य सामने आते हैं। यह ज्ञात है कि एक परमाणु में एक नाभिक होता है और इलेक्ट्रॉन इसके चारों ओर एक प्रक्षेपवक्र के साथ घूमते हैं जो एक गोले का वर्णन करता है। यानी इसे शब्द के सामान्य अर्थों में आंदोलन भी नहीं कहा जा सकता। इलेक्ट्रॉन हर जगह और तुरंत इस क्षेत्र में स्थित होता है, नाभिक के चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन बादल बनाता है और एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाता है।

परमाणु की संरचना का योजनाबद्ध निरूपण

एक परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं, और सिस्टम का लगभग पूरा द्रव्यमान इसमें केंद्रित होता है। लेकिन साथ ही, नाभिक अपने आप में इतना छोटा होता है कि यदि आप इसकी त्रिज्या को 1 सेमी के पैमाने तक बढ़ा दें, तो परमाणु की पूरी संरचना की त्रिज्या सैकड़ों मीटर तक पहुंच जाएगी। इस प्रकार, जो कुछ भी हम घने पदार्थ के रूप में देखते हैं, उसमें अकेले भौतिक कणों के बीच 99% से अधिक ऊर्जा बंधन होते हैं और 1% से कम भौतिक रूप स्वयं होते हैं।

लेकिन ये भौतिक रूप क्या हैं? वे किस चीज से बने हैं, और वे कितने भौतिक हैं? इन सवालों के जवाब के लिए, आइए प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों की संरचनाओं पर करीब से नज़र डालें। तो, हम सूक्ष्म जगत की गहराई में एक और कदम उतरते हैं - उप-परमाणु कणों के स्तर तक।

इलेक्ट्रॉन किससे बना होता है?

परमाणु का सबसे छोटा कण इलेक्ट्रॉन होता है। एक इलेक्ट्रॉन में द्रव्यमान होता है लेकिन कोई आयतन नहीं होता है। वैज्ञानिक दृष्टिकोण से, इलेक्ट्रॉन में कुछ भी नहीं होता है, लेकिन यह एक संरचनाहीन बिंदु है।

एक इलेक्ट्रॉन को माइक्रोस्कोप के नीचे नहीं देखा जा सकता है। यह केवल एक इलेक्ट्रॉन बादल के रूप में देखा जाता है, जो परमाणु नाभिक के चारों ओर एक अस्पष्ट क्षेत्र की तरह दिखता है। उसी समय, सटीकता के साथ यह कहना असंभव है कि इलेक्ट्रॉन एक समय में कहाँ स्थित है। उपकरण कण को ​​ही नहीं, बल्कि केवल उसकी ऊर्जा ट्रेस को कैप्चर करने में सक्षम हैं। पदार्थ की अवधारणा में इलेक्ट्रॉन का सार अंतर्निहित नहीं है। यह एक खाली रूप की तरह है जो केवल आंदोलन में और उसके माध्यम से मौजूद है।

इलेक्ट्रॉन में अभी तक कोई संरचना नहीं मिली है। यह वही बिंदु कण है जो ऊर्जा की मात्रा है। वास्तव में, एक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा है, हालांकि, यह प्रकाश के फोटॉन द्वारा दर्शाए गए एक से अधिक स्थिर रूप है।

फिलहाल, इलेक्ट्रॉन को अविभाज्य माना जाता है। यह समझ में आता है, क्योंकि जिस चीज का कोई आयतन नहीं है, उसे विभाजित करना असंभव है। हालांकि, सिद्धांत में पहले से ही विकास हैं, जिसके अनुसार एक इलेक्ट्रॉन की संरचना में इस तरह के अर्ध-कणों की एक त्रिमूर्ति होती है:

• ऑर्बिटन - इसमें इलेक्ट्रॉन की कक्षीय स्थिति के बारे में जानकारी होती है;
• स्पिनन - स्पिन या टॉर्क के लिए जिम्मेदार;
• होलोन - एक इलेक्ट्रॉन के आवेश के बारे में जानकारी देता है।

हालाँकि, जैसा कि हम देखते हैं, अर्ध-कणों का पदार्थ के साथ कुछ भी सामान्य नहीं है, और केवल जानकारी ले जाते हैं।

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में विभिन्न पदार्थों के परमाणुओं की तस्वीरें

दिलचस्प बात यह है कि एक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा क्वांटा को अवशोषित कर सकता है, जैसे प्रकाश या गर्मी। इस मामले में, परमाणु एक नए ऊर्जा स्तर पर चला जाता है, और इलेक्ट्रॉन बादल की सीमाओं का विस्तार होता है। ऐसा भी होता है कि एक इलेक्ट्रॉन द्वारा अवशोषित ऊर्जा इतनी अधिक होती है कि वह परमाणु प्रणाली से बाहर कूद सकता है और एक स्वतंत्र कण के रूप में अपनी गति जारी रख सकता है। साथ ही यह प्रकाश के एक फोटान की तरह व्यवहार करता है, यानी ऐसा लगता है कि यह एक कण नहीं रह गया है और एक तरंग के गुणों को प्रदर्शित करना शुरू कर देता है। यह एक प्रयोग में सिद्ध हो चुका है।

यंग का प्रयोग

प्रयोग के दौरान, इलेक्ट्रॉनों की एक धारा को एक स्क्रीन पर निर्देशित किया गया था जिसमें दो स्लिट काटे गए थे। इन झिल्लियों से गुजरते हुए, इलेक्ट्रॉन एक अन्य प्रोजेक्शन स्क्रीन की सतह से टकराते हैं, जिससे उस पर अपनी छाप छोड़ी जाती है। इलेक्ट्रॉनों द्वारा इस "बमबारी" के परिणामस्वरूप, प्रोजेक्शन स्क्रीन पर एक हस्तक्षेप पैटर्न दिखाई दिया, जो तरंगों के समान दिखाई देता है, लेकिन कण नहीं, दो स्लिट्स से गुजरते हैं।

ऐसा पैटर्न इस तथ्य के कारण होता है कि दो स्लॉट के बीच से गुजरने वाली लहर दो तरंगों में विभाजित होती है। आगे की गति के परिणामस्वरूप, लहरें एक दूसरे को ओवरलैप करती हैं, और कुछ क्षेत्रों में वे एक दूसरे को रद्द कर देती हैं। नतीजतन, हमें प्रोजेक्शन स्क्रीन पर एक के बजाय कई धारियां मिलती हैं, जैसे कि इलेक्ट्रॉन एक कण की तरह व्यवहार करता है।

एक परमाणु के नाभिक की संरचना: प्रोटॉन और न्यूट्रॉन

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन एक परमाणु के नाभिक बनाते हैं। और इस तथ्य के बावजूद कि कुल मात्रा में कोर 1% से कम है, यह इस संरचना में है कि सिस्टम का लगभग पूरा द्रव्यमान केंद्रित है। लेकिन प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संरचना की कीमत पर, भौतिकविदों को राय में विभाजित किया गया है, और फिलहाल दो सिद्धांत एक साथ हैं।

• सिद्धांत #1 - मानक

स्टैंडर्ड मॉडल कहता है कि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन तीन क्वार्क से बने होते हैं जो ग्लून्स के एक बादल से जुड़े होते हैं। क्वार्क, क्वांटा और इलेक्ट्रॉनों की तरह ही बिंदु कण होते हैं। और ग्लून्स आभासी कण होते हैं जो क्वार्क की परस्पर क्रिया को सुनिश्चित करते हैं। हालांकि, प्रकृति में न तो क्वार्क और न ही ग्लून्स पाए गए हैं, इसलिए यह मॉडल गंभीर आलोचना के अधीन है।

• सिद्धांत #2 - वैकल्पिक

लेकिन आइंस्टीन द्वारा विकसित वैकल्पिक एकीकृत क्षेत्र सिद्धांत के अनुसार, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन की तरह, भौतिक दुनिया के किसी भी अन्य कण की तरह, एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र है जो प्रकाश की गति से घूमता है।

मनुष्य और ग्रह के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र

परमाणु की संरचना के सिद्धांत क्या हैं?

दुनिया में सब कुछ - सूक्ष्म और सघन, तरल, ठोस और गैसीय - अनगिनत क्षेत्रों की ऊर्जा अवस्थाएं हैं जो ब्रह्मांड के अंतरिक्ष में व्याप्त हैं। क्षेत्र में ऊर्जा का स्तर जितना अधिक होता है, उतना ही पतला और कम बोधगम्य होता है। ऊर्जा का स्तर जितना कम होगा, वह उतना ही स्थिर और मूर्त होगा। परमाणु की संरचना में, साथ ही ब्रह्मांड की किसी भी अन्य इकाई की संरचना में, ऐसे क्षेत्रों की परस्पर क्रिया होती है - ऊर्जा घनत्व में भिन्न। यह पता चला है कि मामला केवल मन का भ्रम है।

परिभाषा

परमाणुसबसे छोटा रासायनिक कण है।

रासायनिक यौगिकों की विविधता रासायनिक तत्वों के परमाणुओं के अणुओं और गैर-आणविक पदार्थों में विभिन्न संयोजनों के कारण होती है। किसी परमाणु की रासायनिक यौगिकों में प्रवेश करने की क्षमता, उसके रासायनिक और भौतिक गुणों का निर्धारण परमाणु की संरचना से होता है। इस संबंध में, रसायन विज्ञान के लिए, परमाणु की आंतरिक संरचना और सबसे पहले, इसके इलेक्ट्रॉन खोल की संरचना सबसे महत्वपूर्ण है।

परमाणु की संरचना के मॉडल

19वीं शताब्दी की शुरुआत में, डी. डाल्टन ने उस समय तक ज्ञात रसायन विज्ञान के मूलभूत नियमों (रचना की स्थिरता, कई अनुपात और समकक्ष) पर भरोसा करते हुए, परमाणु सिद्धांत को पुनर्जीवित किया। पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने के लिए पहले प्रयोग किए गए थे। हालाँकि, की गई खोजों के बावजूद (एक ही तत्व के परमाणुओं में समान गुण होते हैं, और अन्य तत्वों के परमाणुओं में अलग-अलग गुण होते हैं, परमाणु द्रव्यमान की अवधारणा पेश की गई थी), परमाणु को अविभाज्य माना जाता था।

परमाणु की संरचना की जटिलता (फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, कैथोड और एक्स-रे, रेडियोधर्मिता) के प्रायोगिक साक्ष्य (देर से XIX - प्रारंभिक XX सदी) प्राप्त करने के बाद, यह पाया गया कि परमाणु में नकारात्मक और सकारात्मक रूप से आवेशित कण होते हैं जो परस्पर क्रिया करते हैं एक-दूसरे से।

इन खोजों ने परमाणु की संरचना के पहले मॉडल के निर्माण को गति दी। पहले मॉडलों में से एक प्रस्तावित किया गया था जे थॉमसन(1904) (चित्र 1): परमाणु को "सकारात्मक बिजली के समुद्र" के रूप में प्रस्तुत किया गया था, जिसमें इलेक्ट्रॉन दोलन कर रहे थे।

1911 में α-कणों के साथ प्रयोगों के बाद। रदरफोर्ड ने तथाकथित प्रस्तावित किया ग्रह मॉडलपरमाणु की संरचना (चित्र 1), सौर मंडल की संरचना के समान। ग्रहीय मॉडल के अनुसार, परमाणु के केंद्र में एक बहुत छोटा नाभिक होता है जिसका आवेश Z e होता है, जिसका आकार स्वयं परमाणु के आकार से लगभग 1,000,000 गुना छोटा होता है। नाभिक में परमाणु का लगभग पूरा द्रव्यमान होता है और इसका धनात्मक आवेश होता है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर परिक्रमा करते हैं, जिसकी संख्या नाभिक के आवेश से निर्धारित होती है। इलेक्ट्रॉनों का बाहरी प्रक्षेपवक्र परमाणु के बाहरी आयामों को निर्धारित करता है। एक परमाणु का व्यास 10 -8 सेमी होता है, जबकि नाभिक का व्यास बहुत छोटा -10 -12 सेमी होता है।

चावल। 1 थॉमसन और रदरफोर्ड के अनुसार परमाणु की संरचना के मॉडल

परमाणु स्पेक्ट्रा के अध्ययन पर प्रयोगों ने परमाणु की संरचना के ग्रहीय मॉडल की अपूर्णता को दिखाया, क्योंकि यह मॉडल परमाणु स्पेक्ट्रा की रेखा संरचना का खंडन करता है। रदरफोर्ड मॉडल, आइंस्टीन के प्रकाश क्वांटा के सिद्धांत और विकिरण के क्वांटम सिद्धांत के आधार पर, प्लैंक नील्स बोहर (1913)तैयार तत्वों, जिसमें है आणविक सिद्धांत(चित्र 2): एक इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर किसी में भी नहीं घूम सकता है, लेकिन केवल कुछ विशिष्ट कक्षाओं (स्थिर) में, ऐसी कक्षा के साथ घूमते हुए, यह विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा, विकिरण (विद्युत चुम्बकीय की मात्रा का अवशोषण या उत्सर्जन) का उत्सर्जन नहीं करता है। ऊर्जा) एक कक्षा से दूसरी कक्षा में संक्रमण (कूदने जैसा) इलेक्ट्रॉन के दौरान होती है।

चावल। 2. N. Bohr . के अनुसार परमाणु की संरचना का मॉडल

परमाणु की संरचना की विशेषता वाली संचित प्रायोगिक सामग्री ने दिखाया कि इलेक्ट्रॉनों के गुणों के साथ-साथ अन्य सूक्ष्म वस्तुओं को शास्त्रीय यांत्रिकी की अवधारणाओं के आधार पर वर्णित नहीं किया जा सकता है। माइक्रोपार्टिकल्स क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का पालन करते हैं, जो बनाने का आधार बने परमाणु की संरचना का आधुनिक मॉडल.

क्वांटम यांत्रिकी के मुख्य सिद्धांत:

- ऊर्जा अलग-अलग हिस्सों में निकायों द्वारा उत्सर्जित और अवशोषित होती है - क्वांटा, इसलिए कणों की ऊर्जा अचानक बदल जाती है;

- इलेक्ट्रॉनों और अन्य सूक्ष्म कणों की दोहरी प्रकृति होती है - यह कणों और तरंगों (कण-लहर द्वैतवाद) दोनों के गुणों को प्रदर्शित करता है;

- क्वांटम यांत्रिकी माइक्रोपार्टिकल्स के लिए कुछ कक्षाओं के अस्तित्व से इनकार करते हैं (इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने के लिए सटीक स्थिति निर्धारित करना असंभव है, क्योंकि वे नाभिक के पास अंतरिक्ष में चलते हैं, कोई केवल अंतरिक्ष के विभिन्न हिस्सों में इलेक्ट्रॉन खोजने की संभावना निर्धारित कर सकता है)।

नाभिक के पास का स्थान, जिसमें इलेक्ट्रॉन के मिलने की प्रायिकता पर्याप्त रूप से अधिक (90%) होती है, कहलाती है कक्षा का.

क्वांटम संख्याएं। पाउली सिद्धांत। क्लेचकोवस्की के नियम

एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति को चार . का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है क्वांटम संख्याएं.

एनप्रमुख क्वांटम संख्या है। एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की कुल ऊर्जा और ऊर्जा स्तर की संख्या को दर्शाता है। n 1 से तक पूर्णांक मान लेता है। n=1 पर इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा सबसे कम होती है; बढ़ती हुई n-ऊर्जा के साथ। किसी परमाणु की वह अवस्था, जब उसके इलेक्ट्रॉन ऐसे ऊर्जा स्तरों पर होते हैं कि उनकी कुल ऊर्जा न्यूनतम होती है, जमीनी अवस्था कहलाती है। उच्च मूल्यों वाले राज्यों को उत्साहित कहा जाता है। ऊर्जा के स्तर को n के मान के अनुसार अरबी अंकों द्वारा दर्शाया जाता है। इलेक्ट्रॉनों को सात स्तरों में व्यवस्थित किया जा सकता है, इसलिए, वास्तव में, n 1 से 7 तक मौजूद है। मुख्य क्वांटम संख्या इलेक्ट्रॉन बादल के आकार को निर्धारित करती है और परमाणु में इलेक्ट्रॉन की औसत त्रिज्या निर्धारित करती है।

मैंकक्षीय क्वांटम संख्या है। यह सबलेवल में इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा आरक्षित और कक्षीय (तालिका 1) के आकार की विशेषता है। 0 से n-1 तक पूर्णांक मान स्वीकार करता है। एल एन पर निर्भर करता है। यदि n=1, तो l=0, जिसका अर्थ है कि पहले स्तर पर पहला उप-स्तर है।

मुझेचुंबकीय क्वांटम संख्या है। अंतरिक्ष में कक्षीय के उन्मुखीकरण की विशेषता है। -l से 0 से +l तक पूर्णांक मान स्वीकार करता है। इस प्रकार, जब एल = 1 (पी-ऑर्बिटल), एम ई मान -1, 0, 1 लेता है, और कक्षीय का अभिविन्यास भिन्न हो सकता है (चित्र 3)।

चावल। 3. पी-कक्षीय अंतरिक्ष में संभावित झुकावों में से एक

एसस्पिन क्वांटम संख्या है। अक्ष के चारों ओर इलेक्ट्रॉन के स्वयं के घूर्णन की विशेषता है। यह मान -1/2(↓) और +1/2 () लेता है। एक ही कक्षक में दो इलेक्ट्रॉनों के समानांतर समानांतर स्पिन होते हैं।

परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की स्थिति निर्धारित होती है पाउली सिद्धांत: एक परमाणु में सभी क्वांटम संख्याओं के समान सेट वाले दो इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते। कक्षकों को इलेक्ट्रॉनों से भरने का क्रम किसके द्वारा निर्धारित किया जाता है क्लेचकोवस्की के नियम: इन ऑर्बिटल्स के लिए ऑर्बिटल्स योग (n + l) के आरोही क्रम में इलेक्ट्रॉनों से भरे होते हैं, यदि योग (n + l) समान है, तो n के निम्न मान वाले ऑर्बिटल को पहले भरा जाता है।

हालांकि, एक परमाणु में आमतौर पर एक नहीं, बल्कि कई इलेक्ट्रॉन होते हैं, और एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत को ध्यान में रखते हुए, नाभिक के प्रभावी चार्ज की अवधारणा का उपयोग किया जाता है - बाहरी स्तर का एक इलेक्ट्रॉन एक चार्ज से प्रभावित होता है जो नाभिक के आवेश से कम होता है, जिसके परिणामस्वरूप आंतरिक इलेक्ट्रॉन बाहरी इलेक्ट्रॉनों को स्क्रीन करते हैं।

एक परमाणु की मुख्य विशेषताएं: परमाणु त्रिज्या (सहसंयोजक, धातु, वैन डेर वाल्स, आयनिक), इलेक्ट्रॉन आत्मीयता, आयनीकरण क्षमता, चुंबकीय क्षण।

परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक सूत्र

एक परमाणु के सभी इलेक्ट्रॉन उसके इलेक्ट्रॉन खोल का निर्माण करते हैं। इलेक्ट्रॉन खोल की संरचना को दर्शाया गया है इलेक्ट्रॉनिक सूत्र, जो ऊर्जा स्तरों और उपस्तरों पर इलेक्ट्रॉनों के वितरण को दर्शाता है। एक सबलेवल में इलेक्ट्रॉनों की संख्या एक संख्या द्वारा इंगित की जाती है, जो कि सबलेवल को इंगित करने वाले अक्षर के ऊपरी दाहिनी ओर लिखी जाती है। उदाहरण के लिए, एक हाइड्रोजन परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन होता है, जो पहले ऊर्जा स्तर के s-उप-स्तर पर स्थित होता है: 1s 1. दो इलेक्ट्रॉनों वाले हीलियम का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र इस प्रकार लिखा गया है: 1s 2.

दूसरी अवधि के तत्वों के लिए, इलेक्ट्रॉन दूसरे ऊर्जा स्तर को भरते हैं, जिसमें 8 से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते। सबसे पहले, इलेक्ट्रॉन एस-सबलेवल को भरते हैं, फिर पी-सबलेवल को। उदाहरण के लिए:

5 बी 1एस 2 2एस 2 2पी 1

आवर्त प्रणाली में तत्व की स्थिति के साथ परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का संबंध

किसी तत्व का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र D.I की आवर्त प्रणाली में उसकी स्थिति से निर्धारित होता है। मेंडेलीव। तो, अवधि की संख्या दूसरी अवधि के तत्वों से मेल खाती है, इलेक्ट्रॉन दूसरे ऊर्जा स्तर को भरते हैं, जिसमें 8 से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते हैं। सबसे पहले, इलेक्ट्रॉन भरते हैं दूसरी अवधि के तत्वों में, इलेक्ट्रॉन दूसरे ऊर्जा स्तर को भरते हैं, जिसमें 8 से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते। सबसे पहले, इलेक्ट्रॉन एस-सबलेवल को भरते हैं, फिर पी-सबलेवल को। उदाहरण के लिए:

5 बी 1एस 2 2एस 2 2पी 1

कुछ तत्वों के परमाणुओं के लिए, एक बाहरी ऊर्जा स्तर से एक इलेक्ट्रॉन के "रिसाव" की घटना देखी जाती है। तांबे, क्रोमियम, पैलेडियम और कुछ अन्य तत्वों के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन पर्ची होती है। उदाहरण के लिए:

24 करोड़ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1

ऊर्जा स्तर जिसमें 8 से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते। सबसे पहले, इलेक्ट्रॉन एस-सबलेवल को भरते हैं, फिर पी-सबलेवल को। उदाहरण के लिए:

5 बी 1एस 2 2एस 2 2पी 1

मुख्य उपसमूहों के तत्वों के लिए समूह संख्या बाहरी ऊर्जा स्तर में इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है, ऐसे इलेक्ट्रॉनों को वैलेंस इलेक्ट्रॉन कहा जाता है (वे एक रासायनिक बंधन के निर्माण में भाग लेते हैं)। पार्श्व उपसमूहों के तत्वों के संयोजकता इलेक्ट्रॉन बाह्य ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉन और अंतिम स्तर के d-उप-स्तर हो सकते हैं। III-VII समूहों के पार्श्व उपसमूहों के तत्वों के समूह की संख्या, साथ ही Fe, Ru, Os के लिए, बाहरी ऊर्जा स्तर के s-उप-स्तर और d-उप-स्तर में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या से मेल खाती है अंतिम स्तर

कार्य:

फास्फोरस, रूबिडियम और जिरकोनियम परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक सूत्र बनाइए। संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की सूची बनाइए।

जवाब:

15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 संयोजकता इलेक्ट्रॉन 3s 2 3p 3

37 Rb 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 1 संयोजकता इलेक्ट्रॉन 5s 1

40 Zr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2 वैलेंस इलेक्ट्रॉन 4d 2 5s 2

भाषण: पहले चार अवधियों के तत्वों के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले की संरचना: s-, p- और d-तत्व

परमाणु की संरचना

20वीं शताब्दी "परमाणु की संरचना के मॉडल" के आविष्कार का समय है। प्रदान की गई संरचना के आधार पर, निम्नलिखित परिकल्पना विकसित करना संभव था: एक नाभिक के चारों ओर जो मात्रा और आकार में काफी छोटा होता है, इलेक्ट्रॉन सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति के समान गति करते हैं। परमाणु के बाद के अध्ययन से पता चला कि परमाणु स्वयं और इसकी संरचना पहले से स्थापित की तुलना में बहुत अधिक जटिल है। और वर्तमान में, वैज्ञानिक क्षेत्र में अपार अवसरों के साथ, परमाणु की पूरी तरह से खोज नहीं की गई है। परमाणु और अणुओं जैसे घटकों को सूक्ष्म जगत की वस्तु माना जाता है। इसलिए, एक व्यक्ति इन भागों पर स्वयं विचार करने में सक्षम नहीं है। इस दुनिया में, पूरी तरह से अलग कानून और नियम स्थापित हैं, जो स्थूल जगत से भिन्न हैं। इसके आधार पर परमाणु का अध्ययन उसके मॉडल पर किया जाता है।

किसी भी परमाणु को एक क्रमांक नियत किया जाता है, जो मेंडेलीव डी.आई. की आवर्त सारणी में नियत होता है। उदाहरण के लिए, फास्फोरस परमाणु (P) की क्रम संख्या 15 है।

तो एक परमाणु से बना होता है प्रोटान (पी + ) , न्यूट्रॉन (एन 0 ) और इलेक्ट्रॉनों (इ - ) प्रोटॉन और न्यूट्रॉन एक परमाणु के नाभिक का निर्माण करते हैं, इसमें धनात्मक आवेश होता है। और नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन परमाणु के इलेक्ट्रॉन खोल का "निर्माण" करते हैं, जिस पर ऋणात्मक आवेश होता है।

एक परमाणु में कितने इलेक्ट्रॉन होते हैं?यह जानना आसान है। तालिका में तत्व की क्रमिक संख्या को देखने के लिए पर्याप्त है।

अतः फॉस्फोरस में इलेक्ट्रॉनों की संख्या होती है 15 . एक परमाणु के कोश में निहित इलेक्ट्रॉनों की संख्या नाभिक में निहित प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है। तो फास्फोरस परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन 15 .

परमाणु के नाभिक का द्रव्यमान बनाने वाले प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान समान होता है। और इलेक्ट्रॉन 2000 गुना छोटे होते हैं। इसका मतलब है कि परमाणु का पूरा द्रव्यमान नाभिक में केंद्रित होता है, इलेक्ट्रॉनों का द्रव्यमान उपेक्षित होता है। हम तालिका से किसी परमाणु के नाभिक का द्रव्यमान भी ज्ञात कर सकते हैं। तालिका में फास्फोरस की छवि को देखें। नीचे हम पदनाम 30, 974 देखते हैं - यह फास्फोरस नाभिक का द्रव्यमान है, इसका परमाणु द्रव्यमान। लिखते समय हम इस आकृति को गोल करते हैं। पूर्वगामी के आधार पर, हम फॉस्फोरस परमाणु की संरचना इस प्रकार लिखते हैं:

(नीचे बाईं ओर उन्होंने नाभिक का आवेश लिखा है - 15, ऊपर बाईं ओर परमाणु के द्रव्यमान का गोल मान - 31)।

फास्फोरस परमाणु का केंद्रक:

(नीचे बाईं ओर हम चार्ज लिखते हैं: प्रोटॉन में +1 के बराबर चार्ज होता है, और न्यूट्रॉन चार्ज नहीं होते हैं, यानी चार्ज 0; ऊपर बाईं ओर, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का द्रव्यमान 1 के बराबर होता है। एक परमाणु के द्रव्यमान की एक पारंपरिक इकाई; एक परमाणु के नाभिक का आवेश नाभिक में प्रोटॉन की संख्या के बराबर होता है, जिसका अर्थ है p = 15, और न्यूट्रॉन की संख्या की गणना की जानी चाहिए: परमाणु द्रव्यमान से आवेश घटाएँ, अर्थात। 31 - 15 = 16)।

फास्फोरस परमाणु का इलेक्ट्रॉन खोल है 15 ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन जो धन आवेशित प्रोटॉनों को संतुलित करते हैं। अतः परमाणु विद्युत रूप से उदासीन कण है।

उर्जा स्तर

चित्र .1

इसके बाद, हमें विस्तार से विश्लेषण करने की आवश्यकता है कि एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को कैसे वितरित किया जाता है। उनका आंदोलन अराजक नहीं है, बल्कि एक विशिष्ट आदेश के अधीन है। उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों में से कुछ पर्याप्त रूप से बड़े बल के साथ नाभिक की ओर आकर्षित होते हैं, जबकि अन्य, इसके विपरीत, कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं। इलेक्ट्रॉनों के इस तरह के व्यवहार का मूल कारण नाभिक से इलेक्ट्रॉनों की दूरदर्शिता की अलग-अलग डिग्री में छिपा होता है। यानी नाभिक के करीब एक इलेक्ट्रॉन इससे अधिक मजबूती से जुड़ा होगा। इन इलेक्ट्रॉनों को केवल इलेक्ट्रॉन खोल से अलग नहीं किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉन नाभिक से जितना दूर होता है, उसे खोल से "खींचना" उतना ही आसान होता है। साथ ही, परमाणु के नाभिक से दूर जाने पर इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा भी बढ़ जाती है। इलेक्ट्रॉन ऊर्जा मुख्य क्वांटम संख्या n द्वारा निर्धारित की जाती है, जो किसी भी प्राकृतिक संख्या (1,2,3,4…) के बराबर होती है। n के समान मान वाले इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परत बनाते हैं, जैसे कि दूरस्थ दूरी पर चल रहे अन्य इलेक्ट्रॉनों को बाड़ लगाना। चित्र 1 परमाणु के नाभिक के केंद्र में इलेक्ट्रॉन खोल में निहित इलेक्ट्रॉन परतों को दिखाता है।

आप देख सकते हैं कि कोर से दूर जाने पर परत का आयतन कैसे बढ़ता है। इसलिए, परत नाभिक से जितनी दूर होती है, उसमें उतने ही अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं।

इलेक्ट्रॉन परत में इलेक्ट्रॉन होते हैं जो ऊर्जा के संदर्भ में समान होते हैं। इस वजह से, ऐसी परतों को अक्सर ऊर्जा स्तर कहा जाता है। एक परमाणु में कितने स्तर हो सकते हैं?ऊर्जा स्तरों की संख्या आवर्त सारणी में आवर्त की संख्या के बराबर है D.I. जिसमें तत्व स्थित है। उदाहरण के लिए, फास्फोरस (पी) तीसरी अवधि में है, इसलिए फास्फोरस परमाणु में तीन ऊर्जा स्तर होते हैं।

चावल। 2

एक इलेक्ट्रॉन परत पर स्थित इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या कैसे ज्ञात करें? इसके लिए हम सूत्र का उपयोग करते हैं एनएमएक्स = 2एन 2 , जहां n स्तर संख्या है।

हम पाते हैं कि पहले स्तर में केवल 2 इलेक्ट्रॉन होते हैं, दूसरे - 8, तीसरे - 18, चौथे - 32।

प्रत्येक ऊर्जा स्तर में सबलेवल होते हैं। उनके पत्र हैं: एस-, पी-, डी-और एफ-. अंजीर को देखो। 2:

ऊर्जा के स्तर को अलग-अलग रंगों से और सबलेवल को अलग-अलग मोटाई की धारियों से चिह्नित किया जाता है।

सबसे पतले सबलेवल को अक्षर s द्वारा दर्शाया जाता है। 1s पहले स्तर का s-उप-स्तर है, 2s दूसरे स्तर का s-उप-स्तर है, और इसी तरह।

पी-सबलेवल दूसरे ऊर्जा स्तर पर दिखाई दिया, डी-सबलेवल तीसरे पर दिखाई दिया, और एफ-सबलेवल चौथे पर दिखाई दिया।

याद रखें कि आपने क्या देखा: पहले ऊर्जा स्तर में एक s-sublevel, दूसरा दो s- और p-sublevels, तीसरा तीन s-, p- और d-sublevels, और चौथा स्तर चार s-, p-, d- और f-sublevel शामिल हैं। .

पर s-sublevel में केवल 2 इलेक्ट्रान हो सकते हैं, p-sublevel में अधिकतम 6 इलेक्ट्रान, d-sublevel में 10 इलेक्ट्रान और f-sublevel में 14 इलेक्ट्रान तक हो सकते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक ऑर्बिटल्स

वह क्षेत्र (स्थान) जहाँ एक इलेक्ट्रॉन स्थित हो सकता है, एक इलेक्ट्रॉन बादल या कक्षीय कहलाता है। ध्यान रखें कि हम उस संभावित क्षेत्र के बारे में बात कर रहे हैं जहां इलेक्ट्रॉन स्थित है, क्योंकि इसकी गति की गति एक सिलाई मशीन की सुई की गति से सैकड़ों हजारों गुना अधिक है। आलेखीय रूप से, यह क्षेत्र एक सेल के रूप में प्रदर्शित होता है:

एक सेल में दो इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। चित्र 2 को देखते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि s-उप-स्तर, जिसमें दो से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं, में केवल एक s-कक्षीय हो सकता है, एक सेल द्वारा दर्शाया जाता है; पी-सबलेयर में तीन पी-ऑर्बिटल्स (3 स्लॉट्स) होते हैं, डी-सबलेयर में पांच डी-ऑर्बिटल्स (5 स्लॉट्स) होते हैं, और एफ-सबलेयर में सात एफ-ऑर्बिटल्स (7 स्लॉट्स) होते हैं।

कक्षक का आकार निर्भर करता है कक्षीय क्वांटम संख्या (एल - एल) परमाणु। परमाणु ऊर्जा स्तर की उत्पत्ति से होती है एस- एक कक्षीय जिसमें है मैं= 0. प्रस्तुत कक्षक का एक गोलाकार आकार होता है। बाद के स्तरों पर एस- कक्षक बनते हैं पी- ऑर्बिटल्स के साथ मैं = 1. पीऑर्बिटल्स का आकार डम्बल के आकार का होता है। इस आकार के केवल तीन कक्षक हैं। प्रत्येक संभावित कक्षीय में 2 से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं। आगे अधिक जटिल संरचनाएं हैं। डी-ऑर्बिटल्स ( मैं= 2), और उनके बाद एफ-ऑर्बिटल्स ( मैं = 3).

चावल। 3 कक्षकों का आकार

ऑर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉनों को तीर के रूप में दिखाया गया है। यदि ऑर्बिटल्स में प्रत्येक में एक इलेक्ट्रॉन होता है, तो वे यूनिडायरेक्शनल हैं - एरो अप:

यदि कक्षक में दो इलेक्ट्रॉन हों, तो उनकी दो दिशाएँ होती हैं: एक तीर ऊपर और एक नीचे तीर, यानी। इलेक्ट्रॉन विपरीत दिशाओं में हैं:

इलेक्ट्रॉनों की इस संरचना को संयोजकता कहते हैं।

परमाणु कक्षकों को इलेक्ट्रॉनों से भरने के लिए तीन शर्तें हैं:

1 शर्त: ऊर्जा की न्यूनतम मात्रा का सिद्धांत। ऑर्बिटल्स की फिलिंग न्यूनतम ऊर्जा वाले सबलेवल से शुरू होती है। इस सिद्धांत के अनुसार, उप-स्तर निम्न क्रम में भरे जाते हैं: एक उच्च स्तर के उप-स्तर में जगह लेते हैं, हालांकि निचले स्तर का उप-स्तर भरा नहीं जाता है। उदाहरण के लिए, फॉस्फोरस परमाणु का संयोजकता विन्यास इस प्रकार है:

चावल। 4

2 शर्त: पाउली सिद्धांत। एक कक्षीय में 2 इलेक्ट्रॉन (इलेक्ट्रॉन जोड़ी) शामिल हैं और अधिक नहीं। लेकिन केवल एक इलेक्ट्रॉन की सामग्री भी संभव है। इसे अयुग्मित कहा जाता है।

3 शर्त: हुंड का नियम।एक सबलेवल का प्रत्येक कक्षक पहले एक इलेक्ट्रॉन से भरा होता है, फिर उनमें एक दूसरा इलेक्ट्रॉन जोड़ा जाता है। जीवन में, हमने ऐसी ही स्थिति देखी है जब अपरिचित बस यात्री पहले एक बार में सभी मुफ्त सीटों पर कब्जा कर लेते हैं, और फिर दो सीटें लेते हैं।

जमीन और उत्तेजित अवस्था में परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

किसी परमाणु की जमीनी अवस्था में उसकी ऊर्जा सबसे कम होती है। यदि परमाणु बाहर से ऊर्जा प्राप्त करना शुरू करते हैं, उदाहरण के लिए, जब किसी पदार्थ को गर्म किया जाता है, तो वे जमीनी अवस्था से उत्तेजित अवस्था में चले जाते हैं। यह संक्रमण उन मुक्त कक्षकों की उपस्थिति में संभव है जिनमें इलेक्ट्रॉन गति कर सकते हैं। लेकिन यह अस्थायी है, ऊर्जा देकर उत्तेजित परमाणु अपनी जमीनी अवस्था में लौट आता है।

आइए एक उदाहरण के साथ अपने ज्ञान को समेकित करें। इलेक्ट्रॉनिक विन्यास पर विचार करें, अर्थात। जमीन में फास्फोरस परमाणु की कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता (अप्रत्याशित अवस्था)। आइए हम फिर से अंजीर की ओर मुड़ें। 4. तो, याद रखें कि फॉस्फोरस परमाणु में तीन ऊर्जा स्तर होते हैं, जिन्हें अर्ध-आर्क द्वारा दर्शाया जाता है: +15)))

आइए उपलब्ध 15 इलेक्ट्रॉनों को इन तीन ऊर्जा स्तरों में वितरित करें:

ऐसे सूत्र इलेक्ट्रॉनिक विन्यास कहलाते हैं। इलेक्ट्रॉनिक - ग्राफिक भी हैं, वे ऊर्जा स्तरों के अंदर इलेक्ट्रॉनों की नियुक्ति का वर्णन करते हैं। फास्फोरस का इलेक्ट्रॉनिक ग्राफिक विन्यास इस तरह दिखता है: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 (यहाँ बड़ी संख्याएँ ऊर्जा स्तरों की संख्याएँ हैं, अक्षर सबलेवल हैं, और छोटी संख्याएँ सबलेवल में इलेक्ट्रॉनों की संख्या हैं, यदि आप उन्हें जोड़ते हैं, तो आपको संख्या 15 मिलती है)।

फॉस्फोरस परमाणु 1 की उत्तेजित अवस्था में, इलेक्ट्रॉन 3s कक्षीय से 3d कक्षीय की ओर गति करता है, और विन्यास इस तरह दिखता है: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 3d 1 .

इलेक्ट्रॉनों

परमाणु की अवधारणा की उत्पत्ति प्राचीन दुनिया में पदार्थ के कणों को निरूपित करने के लिए हुई थी। ग्रीक में, परमाणु का अर्थ है "अविभाज्य"।

आयरिश भौतिक विज्ञानी स्टोनी, प्रयोगों के आधार पर, इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि सभी रासायनिक तत्वों के परमाणुओं में मौजूद सबसे छोटे कणों द्वारा बिजली का वहन किया जाता है। 1891 में, स्टोनी ने इन कणों को इलेक्ट्रॉन कहने का प्रस्ताव रखा, जिसका ग्रीक में अर्थ है "एम्बर"। इलेक्ट्रॉन को इसका नाम मिलने के कुछ साल बाद, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जोसेफ थॉमसन और फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जीन पेरिन ने साबित किया कि इलेक्ट्रॉनों में एक नकारात्मक चार्ज होता है। यह सबसे छोटा ऋणात्मक आवेश है, जिसे रसायन शास्त्र में एक इकाई (-1) के रूप में लिया जाता है। थॉमसन भी इलेक्ट्रॉन की गति निर्धारित करने में कामयाब रहे (कक्षा में एक इलेक्ट्रॉन की गति कक्षा संख्या n के व्युत्क्रमानुपाती होती है। कक्षाओं की त्रिज्या कक्षा संख्या के वर्ग के अनुपात में बढ़ती है। हाइड्रोजन की पहली कक्षा में परमाणु (n=1; Z=1), गति ≈ 2.2 106 m/c है, अर्थात प्रकाश की गति c=3 108 m/s से लगभग सौ गुना कम है।) और एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान ( यह हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान से लगभग 2000 गुना कम है)।

एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की स्थिति

एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की अवस्था होती है किसी विशेष इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा और उस स्थान के बारे में जानकारी का एक सेट जिसमें वह स्थित है. एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन में गति का कोई प्रक्षेपवक्र नहीं होता है, अर्थात कोई केवल की बात कर सकता है नाभिक के आसपास के स्थान में इसके मिलने की प्रायिकता.

यह नाभिक के आसपास के इस स्थान के किसी भी भाग में स्थित हो सकता है, और इसके विभिन्न पदों की समग्रता को एक निश्चित ऋणात्मक आवेश घनत्व वाले इलेक्ट्रॉन बादल के रूप में माना जाता है। आलंकारिक रूप से, इसकी कल्पना इस प्रकार की जा सकती है: यदि एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति को एक सेकंड के सौवें या दस लाखवें हिस्से में चित्रित करना संभव होता, जैसे कि एक फोटो फिनिश में, तो ऐसी तस्वीरों में इलेक्ट्रॉन को बिंदुओं के रूप में दर्शाया जाएगा। ऐसी अनगिनत तस्वीरों को ओवरले करने से उच्चतम घनत्व वाले इलेक्ट्रॉन बादल की तस्वीर बन जाएगी जहां इनमें से अधिकतर बिंदु होंगे।

परमाणु नाभिक के चारों ओर का वह स्थान जिसमें इलेक्ट्रॉन पाए जाने की सबसे अधिक संभावना होती है, कक्षीय कहलाता है। इसमें लगभग 90% ई-क्लाउड, और इसका मतलब है कि अंतरिक्ष के इस हिस्से में लगभग 90% समय इलेक्ट्रॉन होता है। आकार से प्रतिष्ठित 4 वर्तमान में ज्ञात प्रकार के ऑर्बिटल्स, जो लैटिन . द्वारा निरूपित हैं अक्षर s, p, d और f. कुछ प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक ऑर्बिटल्स का ग्राफिक प्रतिनिधित्व चित्र में दिखाया गया है।

एक निश्चित कक्षा में इलेक्ट्रॉन की गति की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है नाभिक के साथ इसके संबंध की ऊर्जा. समान ऊर्जा मान वाले इलेक्ट्रॉन एकल इलेक्ट्रॉन परत या ऊर्जा स्तर बनाते हैं। ऊर्जा के स्तर को नाभिक से शुरू करके क्रमांकित किया जाता है - 1, 2, 3, 4, 5, 6 और 7।

एक पूर्णांक n, जो ऊर्जा स्तर की संख्या को दर्शाता है, मुख्य क्वांटम संख्या कहलाता है। यह किसी दिए गए ऊर्जा स्तर पर कब्जा करने वाले इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा की विशेषता है। पहले ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉनों, जो नाभिक के सबसे निकट होते हैं, की ऊर्जा सबसे कम होती है।पहले स्तर के इलेक्ट्रॉनों की तुलना में, अगले स्तर के इलेक्ट्रॉनों को बड़ी मात्रा में ऊर्जा की विशेषता होगी। नतीजतन, बाहरी स्तर के इलेक्ट्रॉन परमाणु के नाभिक से कम से कम मजबूती से बंधे होते हैं।

ऊर्जा स्तर में इलेक्ट्रॉनों की सबसे बड़ी संख्या सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

एन = 2n2,

जहां एन इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या है; n स्तर संख्या, या मुख्य क्वांटम संख्या है। नतीजतन, नाभिक के सबसे निकटतम ऊर्जा स्तर में दो से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते हैं; दूसरे पर - 8 से अधिक नहीं; तीसरे पर - 18 से अधिक नहीं; चौथे पर - 32 से अधिक नहीं।

दूसरे ऊर्जा स्तर (एन = 2) से शुरू होकर, प्रत्येक स्तर को सबलेवल्स (सबलेयर्स) में विभाजित किया जाता है, जो कि नाभिक के साथ बाध्यकारी ऊर्जा में एक दूसरे से कुछ भिन्न होता है। सबलेवल की संख्या मुख्य क्वांटम संख्या के मूल्य के बराबर है: पहले ऊर्जा स्तर में एक सबलेवल होता है; दूसरा - दो; तीसरा - तीन; चौथा - चार उपस्तर. सबलेवल, बदले में, ऑर्बिटल्स द्वारा बनते हैं। प्रत्येक मानn, n के बराबर कक्षकों की संख्या से मेल खाती है।

यह लैटिन अक्षरों में उप-स्तरों को नामित करने के लिए प्रथागत है, साथ ही उन कक्षाओं के आकार जिनमें वे शामिल हैं: एस, पी, डी, एफ।

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन

किसी भी रासायनिक तत्व का परमाणु एक छोटे सौर मंडल के बराबर होता है। इसलिए, ई. रदरफोर्ड द्वारा प्रस्तावित परमाणु के ऐसे मॉडल को कहा जाता है ग्रहों.

परमाणु नाभिक, जिसमें परमाणु का संपूर्ण द्रव्यमान संकेन्द्रित होता है, दो प्रकार के कणों से मिलकर बना होता है - प्रोटॉन और न्यूट्रॉन.

प्रोटॉन में इलेक्ट्रॉनों के चार्ज के बराबर चार्ज होता है, लेकिन साइन (+1) में विपरीत होता है, और हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान के बराबर द्रव्यमान होता है (इसे एक इकाई के रूप में रसायन शास्त्र में स्वीकार किया जाता है)। न्यूट्रॉन में कोई आवेश नहीं होता, वे उदासीन होते हैं और उनका द्रव्यमान प्रोटॉन के बराबर होता है।

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को सामूहिक रूप से न्यूक्लियॉन (लैटिन न्यूक्लियस - न्यूक्लियस से) कहा जाता है। एक परमाणु में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या के योग को द्रव्यमान संख्या कहा जाता है. उदाहरण के लिए, एक एल्यूमीनियम परमाणु की द्रव्यमान संख्या:

13 + 14 = 27

प्रोटॉनों की संख्या 13, न्यूट्रॉनों की संख्या 14, द्रव्यमान संख्या 27

चूँकि इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान, जो नगण्य है, की उपेक्षा की जा सकती है, यह स्पष्ट है कि परमाणु का संपूर्ण द्रव्यमान नाभिक में केंद्रित होता है। इलेक्ट्रॉन ई - का प्रतिनिधित्व करते हैं।

क्योंकि परमाणु विद्युत तटस्थयह भी स्पष्ट है कि एक परमाणु में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है। यह आवधिक प्रणाली में इसे सौंपे गए रासायनिक तत्व की क्रम संख्या के बराबर है। परमाणु का द्रव्यमान प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान से बना होता है। तत्व की क्रम संख्या (जेड), यानी प्रोटॉन की संख्या, और द्रव्यमान संख्या (ए), प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या के योग के बराबर, आप सूत्र का उपयोग करके न्यूट्रॉन (एन) की संख्या पा सकते हैं :

एन = ए-जेड

उदाहरण के लिए, लोहे के परमाणु में न्यूट्रॉन की संख्या है:

56 — 26 = 30

आइसोटोप

एक ही तत्व के परमाणुओं की वे किस्में जिनका नाभिकीय आवेश समान लेकिन द्रव्यमान संख्याएँ भिन्न-भिन्न होती हैं, कहलाती हैं आइसोटोप. प्रकृति में पाए जाने वाले रासायनिक तत्व समस्थानिकों का मिश्रण होते हैं। तो, कार्बन के तीन समस्थानिक हैं जिनका द्रव्यमान 12, 13, 14 है; ऑक्सीजन - 16, 17, 18, आदि के द्रव्यमान वाले तीन समस्थानिक। आमतौर पर आवधिक प्रणाली में दिया जाता है, रासायनिक तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान किसी दिए गए तत्व के समस्थानिकों के प्राकृतिक मिश्रण के परमाणु द्रव्यमान का औसत मूल्य होता है, प्रकृति में उनके सापेक्ष बहुतायत को ध्यान में रखते हुए। अधिकांश रासायनिक तत्वों के समस्थानिकों के रासायनिक गुण बिल्कुल समान होते हैं। हालांकि, हाइड्रोजन के समस्थानिक उनके सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान में नाटकीय गुना वृद्धि के कारण गुणों में बहुत भिन्न होते हैं; उन्हें व्यक्तिगत नाम और रासायनिक प्रतीक भी दिए गए हैं।

पहली अवधि के तत्व

हाइड्रोजन परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की योजना:

परमाणुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की योजनाएँ इलेक्ट्रॉनिक परतों (ऊर्जा स्तरों) पर इलेक्ट्रॉनों के वितरण को दर्शाती हैं।

हाइड्रोजन परमाणु का ग्राफिकल इलेक्ट्रॉनिक सूत्र (ऊर्जा स्तरों और उपस्तरों पर इलेक्ट्रॉनों के वितरण को दर्शाता है):

परमाणुओं के ग्राफिक इलेक्ट्रॉनिक सूत्र न केवल स्तरों और उप-स्तरों में, बल्कि कक्षाओं में भी इलेक्ट्रॉनों के वितरण को दर्शाते हैं।

हीलियम परमाणु में, पहली इलेक्ट्रॉन परत पूरी होती है - इसमें 2 इलेक्ट्रॉन होते हैं। हाइड्रोजन और हीलियम एस-तत्व हैं; इन परमाणुओं के लिए, s-कक्षक इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है।

दूसरी अवधि के सभी तत्व पहली इलेक्ट्रॉन परत भरी हुई है, और इलेक्ट्रॉन दूसरी इलेक्ट्रॉन परत के s- और p-ऑर्बिटल्स को कम से कम ऊर्जा के सिद्धांत (पहले s, और फिर p) और पाउली और हुंड के नियमों के अनुसार भरते हैं।

नियॉन परमाणु में दूसरी इलेक्ट्रॉन परत पूर्ण होती है - इसमें 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं।

तीसरी अवधि के तत्वों के परमाणुओं के लिए, पहली और दूसरी इलेक्ट्रॉन परत पूरी हो जाती है, इसलिए तीसरी इलेक्ट्रॉन परत भर जाती है, जिसमें इलेक्ट्रॉन 3s-, 3p- और 3d-sublevels पर कब्जा कर सकते हैं।

मैग्नीशियम परमाणु पर एक 3s इलेक्ट्रॉन कक्षक पूरा होता है। Na और Mg s-तत्व हैं।

एल्यूमीनियम और उसके बाद के तत्वों के लिए, 3p सबलेवल इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है।

तीसरे आवर्त के तत्वों में 3d कक्षक अधूरे हैं।

Al से Ar तक के सभी अवयव p-तत्व हैं। s- और p-तत्व आवर्त प्रणाली में मुख्य उपसमूह बनाते हैं।

चतुर्थ-सातवें आवर्त के तत्व

पोटेशियम और कैल्शियम परमाणुओं पर एक चौथी इलेक्ट्रॉन परत दिखाई देती है, 4s सबलेवल भरा होता है, क्योंकि इसमें 3डी सबलेवल की तुलना में कम ऊर्जा होती है।

के, सीए - एस-तत्व मुख्य उपसमूहों में शामिल हैं। Sc से Zn तक के परमाणुओं के लिए, 3d सबलेवल इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है। ये 3D तत्व हैं। वे द्वितीयक उपसमूहों में शामिल हैं, उनके पास एक पूर्व-बाहरी इलेक्ट्रॉन परत भरी हुई है, उन्हें संक्रमण तत्व कहा जाता है।

क्रोमियम और तांबे के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले की संरचना पर ध्यान दें। उनमें, 4s- से 3d-sublevel तक एक इलेक्ट्रॉन की "विफलता" होती है, जिसे परिणामी इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन 3d 5 और 3d 10 की अधिक ऊर्जा स्थिरता द्वारा समझाया गया है:

जिंक परमाणु में तीसरी इलेक्ट्रॉन परत पूरी होती है - इसमें सभी 3s, 3p और 3d सबलेवल भरे होते हैं, कुल मिलाकर उन पर 18 इलेक्ट्रॉन होते हैं। जस्ता के बाद के तत्वों में, चौथी इलेक्ट्रॉन परत भरना जारी है, 4p सबलेवल।

गा से क्र तक के तत्व पी-तत्व हैं।

क्रिप्टन परमाणु की बाहरी परत (चौथी) पूर्ण है और इसमें 8 इलेक्ट्रॉन हैं। लेकिन चौथी इलेक्ट्रॉन परत में केवल 32 इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं; क्रिप्टन परमाणु के 4d- और 4f-उप-स्तर अभी भी खाली हैं। पाँचवें आवर्त के तत्व उप-स्तरों को निम्नलिखित क्रम में भर रहे हैं: 5s - 4d - 5p। और इससे संबंधित अपवाद भी हैं " असफलता» इलेक्ट्रॉन, y 41 Nb, 42 Mo, 44 ​​Ru, 45 Rh, 46 Pd, 47 Ag।

छठे और सातवें आवर्त में f-तत्व दिखाई देते हैं, अर्थात्, ऐसे तत्व जिनमें तीसरी बाहरी इलेक्ट्रॉनिक परत के 4f- और 5f-उप-स्तर क्रमशः भरे जाते हैं।

4f तत्वों को लैंथेनाइड्स कहा जाता है।

5f तत्वों को एक्टिनाइड्स कहा जाता है।

छठी अवधि के तत्वों के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनिक उपस्तरों को भरने का क्रम: 55 Cs और 56 Ba - 6s-तत्व; 57 ला ... 6s 2 5d x - 5d तत्व; 58 सीई - 71 लू - 4f तत्व; 72 एचएफ - 80 एचजी - 5 डी तत्व; 81 टी1 - 86 आरएन - 6डी तत्व। लेकिन यहां भी ऐसे तत्व हैं जिनमें इलेक्ट्रॉनिक ऑर्बिटल्स को भरने का क्रम "उल्लंघन" है, जो, उदाहरण के लिए, आधे और पूरी तरह से भरे हुए f-sublevels की अधिक ऊर्जा स्थिरता से जुड़ा है, अर्थात, nf 7 और nf 14। इस पर निर्भर करता है कि परमाणु का कौन सा उप-स्तर इलेक्ट्रॉनों से भरा है, सभी तत्वों को चार इलेक्ट्रॉनिक परिवारों या ब्लॉकों में विभाजित किया गया है:

• एस-तत्व. परमाणु के बाहरी स्तर का s-उप-स्तर इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है; एस-तत्वों में समूह I और II के मुख्य उपसमूहों के हाइड्रोजन, हीलियम और तत्व शामिल हैं।

• पी तत्वों. परमाणु के बाहरी स्तर का p-उप-स्तर इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है; पी-तत्वों में III-VIII समूहों के मुख्य उपसमूहों के तत्व शामिल हैं।

• डी-तत्व. परमाणु के पूर्व-बाहरी स्तर का d-उप-स्तर इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है; डी-तत्वों में समूह I-VIII के द्वितीयक उपसमूहों के तत्व शामिल हैं, अर्थात, s- और p- तत्वों के बीच स्थित बड़ी अवधि के अंतराल दशकों के तत्व। उन्हें संक्रमण तत्व भी कहा जाता है।

• एफ-तत्व. परमाणु के तीसरे बाहरी स्तर का f-उप-स्तर इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है; इनमें लैंथेनाइड्स और एंटीनोइड्स शामिल हैं।

1925 में स्विस भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू। पाउली ने स्थापित किया कि एक कक्ष में एक परमाणु में दो से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते हैं जिनमें विपरीत (एंटीपैरेलल) स्पिन (अंग्रेजी से अनुवादित - "स्पिंडल") हो, यानी ऐसे गुण हों जिनकी सशर्त रूप से कल्पना की जा सकती है अपनी काल्पनिक धुरी के चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन का घूमना: दक्षिणावर्त या वामावर्त।

इस सिद्धांत को कहा जाता है पाउली सिद्धांत. यदि कक्षक में एक इलेक्ट्रॉन हो तो वह अयुग्मित कहलाता है, यदि दो हों तो ये युग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, अर्थात् विपरीत परिक्रमण वाले इलेक्ट्रॉन। यह आंकड़ा ऊर्जा स्तरों के उप-स्तरों में विभाजन और उन्हें भरने के क्रम का एक आरेख दिखाता है।

बहुत बार, परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले की संरचना को ऊर्जा या क्वांटम कोशिकाओं का उपयोग करके दर्शाया जाता है - वे तथाकथित ग्राफिक इलेक्ट्रॉनिक सूत्र लिखते हैं। इस रिकॉर्ड के लिए, निम्नलिखित संकेतन का उपयोग किया जाता है: प्रत्येक क्वांटम सेल को एक कक्ष द्वारा दर्शाया जाता है जो एक कक्षीय से मेल खाती है; प्रत्येक इलेक्ट्रॉन को स्पिन की दिशा के अनुरूप एक तीर द्वारा इंगित किया जाता है। ग्राफिकल इलेक्ट्रॉनिक फॉर्मूला लिखते समय, दो नियमों को याद रखना चाहिए: पाउली सिद्धांत और एफ. हुंड का नियम, जिसके अनुसार इलेक्ट्रॉन एक समय में पहले एक मुक्त कोशिकाओं पर कब्जा कर लेते हैं और एक ही समय में एक ही स्पिन मूल्य होता है, और उसके बाद ही वे जोड़ी बनाते हैं, लेकिन पॉली सिद्धांत के अनुसार स्पिन पहले से ही विपरीत रूप से निर्देशित होंगे।

हुंड का नियम और पाउली का सिद्धांत

हुंड का नियम- क्वांटम केमिस्ट्री का नियम, जो एक निश्चित सबलेयर के ऑर्बिटल्स को भरने के क्रम को निर्धारित करता है और इस प्रकार तैयार किया जाता है: इस सबलेयर के इलेक्ट्रॉनों की स्पिन क्वांटम संख्या का कुल मूल्य अधिकतम होना चाहिए। 1925 में फ्रेडरिक हंड द्वारा तैयार किया गया।

इसका मतलब यह है कि सबलेयर के प्रत्येक ऑर्बिटल्स में पहले एक इलेक्ट्रॉन भरा जाता है, और अधूरे ऑर्बिटल्स के समाप्त होने के बाद ही इस ऑर्बिटल में एक दूसरा इलेक्ट्रॉन जोड़ा जाता है। इस मामले में, एक कक्षीय में विपरीत संकेत के अर्ध-पूर्णांक स्पिन वाले दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो जोड़ी (दो-इलेक्ट्रॉन बादल बनाते हैं) और, परिणामस्वरूप, कक्षीय का कुल स्पिन शून्य के बराबर हो जाता है।

अन्य शब्द: ऊर्जा के नीचे परमाणु पद है जिसके लिए दो शर्तें पूरी होती हैं।

1. बहुलता अधिकतम है
2. जब गुणन मेल खाते हैं, तो कुल कक्षीय गति L अधिकतम होती है।

आइए p-sublevel के कक्षकों को भरने के उदाहरण का उपयोग करके इस नियम का विश्लेषण करें पी- दूसरी अवधि के तत्व (अर्थात, बोरॉन से नियॉन तक (नीचे दिए गए आरेख में, क्षैतिज रेखाएं ऑर्बिटल्स को दर्शाती हैं, ऊर्ध्वाधर तीर इलेक्ट्रॉनों को इंगित करते हैं, और तीर की दिशा स्पिन के उन्मुखीकरण को इंगित करती है)।

क्लेचकोवस्की का नियम

क्लेचकोवस्की का नियम -जैसे-जैसे परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या बढ़ती है (उनके नाभिक या रासायनिक तत्वों की क्रमिक संख्या में वृद्धि के साथ), परमाणु कक्षाएँ इस तरह से आबाद होती हैं कि उच्च-ऊर्जा कक्षा में इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति केवल पर निर्भर करती है प्रमुख क्वांटम संख्या n और अन्य सभी क्वांटम संख्याओं पर निर्भर नहीं करता है, जिनमें l से भी शामिल हैं। भौतिक रूप से, इसका अर्थ है कि हाइड्रोजन जैसे परमाणु में (इंटरइलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण की अनुपस्थिति में) एक इलेक्ट्रॉन की कक्षीय ऊर्जा केवल नाभिक से इलेक्ट्रॉन आवेश घनत्व की स्थानिक दूरदर्शिता द्वारा निर्धारित की जाती है और इसकी गति की विशेषताओं पर निर्भर नहीं करती है। नाभिक के क्षेत्र में।

क्लेचकोवस्की का अनुभवजन्य नियम और परमाणु ऑर्बिटल्स के कुछ विरोधाभासी वास्तविक ऊर्जा अनुक्रम के अनुक्रमों का क्रम केवल एक ही प्रकार के दो मामलों में उत्पन्न होता है: परमाणुओं के लिए Cr, Cu, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, s के साथ एक इलेक्ट्रॉन की "विफलता" होती है - बाहरी परत का उप-स्तर पिछली परत के d-sublevel तक, जो परमाणु की ऊर्जावान रूप से अधिक स्थिर स्थिति की ओर जाता है, अर्थात्: कक्षीय 6 को दो से भरने के बाद इलेक्ट्रॉनों एस