ઇલેક્ટ્રોનિક બંધારણની વ્યાખ્યા લખો. અણુની રચના અને સિદ્ધાંતો

પરમાણુની રચના. એટલે કે, કયા અણુઓ પરમાણુ બનાવે છે, કયા જથ્થામાં અને આ અણુઓ કયા બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા છે. આ બધું પરમાણુની મિલકત નક્કી કરે છે, અને તે મુજબ આ પરમાણુઓ બનાવે છે તે પદાર્થની મિલકત.

ઉદાહરણ તરીકે, પાણીના ગુણધર્મો: પારદર્શિતા, પ્રવાહીતા અને કાટ પેદા કરવાની ક્ષમતા બે હાઇડ્રોજન અણુ અને એક ઓક્સિજન અણુની હાજરીને કારણે છે.

તેથી, આપણે પરમાણુઓના ગુણધર્મો (એટલે ​​​​કે પદાર્થોના ગુણધર્મો) નો અભ્યાસ કરવાનું શરૂ કરીએ તે પહેલાં, આપણે "બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ" ને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે જેની સાથે આ અણુઓ રચાય છે. અણુની રચના સમજો.

અણુની રચના કેવી રીતે થાય છે?

અણુઓ એ કણો છે જે પરમાણુઓ બનાવવા માટે એકબીજા સાથે જોડાય છે.

અણુ પોતે સમાવે છે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ન્યુક્લિયસ (+)અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન શેલ (-). સામાન્ય રીતે, અણુ ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ હોય છે. એટલે કે, ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોન શેલના ચાર્જના સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં સમાન છે.

ન્યુક્લિયસ નીચેના કણો દ્વારા રચાય છે:

• પ્રોટોન. એક પ્રોટોન +1 ચાર્જ વહન કરે છે. તેનું દળ 1 અમુ (અણુ સમૂહ એકમ) છે. આ કણો ન્યુક્લિયસમાં આવશ્યકપણે હાજર હોય છે.

• ન્યુટ્રોન. ન્યુટ્રોન પર કોઈ ચાર્જ નથી (ચાર્જ = 0). તેનું દળ 1 amu છે. ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોન ન હોઈ શકે. આ જરૂરી ઘટક નથી અણુ બીજક.

આમ, ન્યુક્લિયસના એકંદર ચાર્જ માટે પ્રોટોન જવાબદાર છે. એક ન્યુટ્રોનનો ચાર્જ +1 હોવાથી, ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલો હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોન શેલ, નામ સૂચવે છે તેમ, ઇલેક્ટ્રોન નામના કણો દ્વારા રચાય છે. જો આપણે અણુના ન્યુક્લિયસને ગ્રહ સાથે સરખાવીએ, તો ઇલેક્ટ્રોન તેના ઉપગ્રહો છે. ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરતા (હમણાં માટે કલ્પના કરીએ કે ભ્રમણકક્ષામાં, પરંતુ હકીકતમાં ભ્રમણકક્ષામાં), તેઓ ઇલેક્ટ્રોન શેલ બનાવે છે.

• ઈલેક્ટ્રોન- આ એક ખૂબ જ નાનો કણ છે. તેનું દળ એટલું નાનું છે કે તેને 0 તરીકે લેવામાં આવે છે. પરંતુ ઇલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ -1 છે. એટલે કે, મોડ્યુલો ચાર્જ સમાનપ્રોટોન, ચિહ્નમાં અલગ છે. એક ઇલેક્ટ્રોન -1 ચાર્જ વહન કરે છે, તેથી ઇલેક્ટ્રોન શેલનો કુલ ચાર્જ તેમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલો છે.

એક મહત્વપૂર્ણ પરિણામ, કારણ કે અણુ એ એક કણ છે જેનો કોઈ ચાર્જ નથી (ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ અને ઇલેક્ટ્રોન શેલનો ચાર્જ તીવ્રતામાં સમાન છે, પરંતુ ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ છે), એટલે કે, ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ, તેથી, અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે.

વિવિધ રાસાયણિક તત્વોના અણુઓ એકબીજાથી કેવી રીતે અલગ પડે છે?

ન્યુક્લિયસના ચાર્જમાં વિવિધ રાસાયણિક તત્વોના અણુઓ એકબીજાથી અલગ પડે છે (એટલે ​​​​કે, પ્રોટોનની સંખ્યા, અને પરિણામે, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા).

તત્વના અણુના ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ કેવી રીતે શોધી શકાય? તેજસ્વી ઘરેલું રસાયણશાસ્ત્રી મેન્ડેલીવે શોધ્યું સામયિક કાયદો, અને તેમના નામનું ટેબલ વિકસાવીને, અમને આ કરવાની તક આપી. તેની શોધ ઘણી આગળ હતી. જ્યારે અણુનું માળખું હજુ સુધી જાણીતું ન હતું, ત્યારે મેન્ડેલીવે પરમાણુ ચાર્જ વધારવાના ક્રમમાં તત્વોને કોષ્ટકમાં ગોઠવ્યા.

એટલે કે, માં તત્વનો સીરીયલ નંબર સામયિક કોષ્ટક- અણુના ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ છે આ તત્વની. ઉદાહરણ તરીકે, ઓક્સિજનનો સીરીયલ નંબર 8 છે, તેથી ઓક્સિજન અણુના ન્યુક્લિયસ પરનો ચાર્જ +8 છે. તદનુસાર, પ્રોટોનની સંખ્યા 8 છે, અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા 8 છે.

તે ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં ઇલેક્ટ્રોન છે જે નક્કી કરે છે રાસાયણિક ગુણધર્મોઅણુ, પરંતુ તેના પર થોડી વાર પછી વધુ.

હવે સમૂહ વિશે વાત કરીએ.

એક પ્રોટોન દળનું એક એકમ છે, એક ન્યુટ્રોન પણ દળનું એક એકમ છે. તેથી, ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોનનો સરવાળો કહેવાય છે સમૂહ સંખ્યા. (ઇલેક્ટ્રોન કોઈ પણ રીતે દળને અસર કરતા નથી, કારણ કે આપણે તેના સમૂહની અવગણના કરીએ છીએ અને તેને શૂન્ય સમાન ગણીએ છીએ).

અણુ એકમમાસ (a.m.u.) - વિશેષ ભૌતિક જથ્થોકણોના નાના સમૂહને દર્શાવવા માટે કે જે અણુઓ બનાવે છે.

આ ત્રણેય અણુઓ એક રાસાયણિક તત્વના અણુઓ છે - હાઇડ્રોજન. કારણ કે તેમની પાસે સમાન પરમાણુ ચાર્જ છે.

તેઓ કેવી રીતે અલગ હશે? આ અણુઓમાં વિવિધ સમૂહ સંખ્યાઓ છે (કારણે વિવિધ સંખ્યાઓન્યુટ્રોન). પ્રથમ અણુની સમૂહ સંખ્યા 1 છે, બીજામાં 2 છે અને ત્રીજામાં 3 છે.

ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં ભિન્ન સમાન તત્વના અણુઓ (અને તેથી સમૂહ સંખ્યાઓ) કહેવાય છે. આઇસોટોપ્સ.

પ્રસ્તુત હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના પોતાના નામ પણ છે:

• પ્રથમ આઇસોટોપ (દળ નંબર 1 સાથે) પ્રોટિયમ કહેવાય છે.
• બીજા આઇસોટોપ (દળ નંબર 2 સાથે) ડ્યુટેરિયમ કહેવાય છે.
• ત્રીજા આઇસોટોપ (દળ નંબર 3 સાથે) ટ્રીટિયમ કહેવાય છે.

હવે પછીનો વાજબી પ્રશ્ન: શા માટે જો ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોનની સંખ્યા પૂર્ણાંક હોય, તેમનું દળ 1 amu હોય, તો સામયિક પ્રણાલીમાં અણુનું દળ શા માટે છે અપૂર્ણાંક સંખ્યા. સલ્ફર માટે, ઉદાહરણ તરીકે: 32.066.

જવાબ: તત્વમાં ઘણા આઇસોટોપ્સ છે, તેઓ સામૂહિક સંખ્યામાં એકબીજાથી અલગ છે. તેથી, અણુ સમૂહમાં સામયિક કોષ્ટકએ તત્વના તમામ આઇસોટોપના અણુ સમૂહનું સરેરાશ મૂલ્ય છે, જે તેમની પ્રકૃતિની ઘટનાને ધ્યાનમાં લે છે. સામયિક કોષ્ટકમાં દર્શાવેલ આ સમૂહ કહેવાય છે સંબંધિત અણુ સમૂહ.

રાસાયણિક ગણતરીઓ માટે, આવા "સરેરાશ અણુ" ના સૂચકોનો ઉપયોગ થાય છે. અણુ સમૂહનજીકની પૂર્ણ સંખ્યા પર ગોળાકાર.

ઇલેક્ટ્રોન શેલની રચના.

અણુના રાસાયણિક ગુણધર્મો તેના ઇલેક્ટ્રોન શેલની રચના દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ન્યુક્લિયસની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન કોઈપણ રીતે સ્થિત નથી. ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ઓર્બિટલમાં સ્થાનીકૃત છે.

ઇલેક્ટ્રોન ઓર્બિટલ- અણુ ન્યુક્લિયસની આસપાસની જગ્યા જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન શોધવાની સંભાવના સૌથી વધુ છે.

ઇલેક્ટ્રોન પાસે સ્પિન નામનું એક ક્વોન્ટમ પેરામીટર છે. જો તમે લો ક્લાસિક વ્યાખ્યાથી ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ, તે સ્પિનકણની પોતાની કોણીય ગતિ છે. સરળ સ્વરૂપમાં, આને તેની ધરીની આસપાસ કણના પરિભ્રમણની દિશા તરીકે રજૂ કરી શકાય છે.

ઇલેક્ટ્રોન એ અડધા પૂર્ણાંક સ્પિન સાથેનો કણ છે; પરંપરાગત રીતે, આને ઘડિયાળની દિશામાં અને કાઉન્ટરક્લોકવાઇઝ પરિભ્રમણ તરીકે રજૂ કરી શકાય છે.

એક ઈલેક્ટ્રોન ઓર્બિટલમાં બે કરતા વધારે ઈલેક્ટ્રોન વિરુદ્ધ સ્પિન સાથે હોઈ શકે નહીં.

ઇલેક્ટ્રોનિક નિવાસસ્થાન માટે સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત હોદ્દો સેલ અથવા ડેશ છે. ઈલેક્ટ્રોન એરો દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે: ઉપર એરો – પોઝિટિવ સ્પિન સાથે ઈલેક્ટ્રોન +½, ડાઉન એરો ↓ – ઈલેક્ટ્રોન નેગેટિવ સ્પિન સાથે -½.

ભ્રમણકક્ષામાં એકલા ઇલેક્ટ્રોનને કહેવામાં આવે છે જોડી વગરનું. એક જ ભ્રમણકક્ષામાં સ્થિત બે ઇલેક્ટ્રોન કહેવામાં આવે છે જોડી બનાવી.

ઇલેક્ટ્રોનિક ઓર્બિટલ્સને તેમના આકારના આધારે ચાર પ્રકારોમાં વહેંચવામાં આવે છે: s, p, d, f. સમાન આકારના ઓર્બિટલ્સ એક સબલેવલ બનાવે છે. સબલેવલ પર ઓર્બિટલ્સની સંખ્યા સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે શક્ય વિકલ્પોઅવકાશમાં સ્થાન.

1. s-ઓર્બિટલ.

એસ-ઓર્બિટલમાં બોલનો આકાર હોય છે:

અવકાશમાં, એસ-ઓર્બિટલ ફક્ત એક જ રીતે સ્થિત થઈ શકે છે:

તેથી, s સબલેવલ માત્ર એક ઓર્બિટલ દ્વારા રચાય છે.

1. p-ઓર્બિટલ.

પી-ઓર્બિટલ ડમ્બેલ જેવો આકાર ધરાવે છે:

અવકાશમાં, પી-ઓર્બિટલ ફક્ત ત્રણ રીતે સ્થિત થઈ શકે છે:

તેથી, પી-સબલેવલ ત્રણ પી-ઓર્બિટલ્સ દ્વારા રચાય છે.

1. ડી-ઓર્બિટલ.

ડી-ઓર્બિટલ ધરાવે છે જટિલ આકાર:

અવકાશમાં, ડી-ઓર્બિટલ પાંચમાં ગોઠવી શકાય છે અલગ અલગ રીતે. તેથી, ડી સબલેવલ પાંચ ડી ઓર્બિટલ્સ દ્વારા રચાય છે.

1. એફ-ઓર્બિટલ

એફ ઓર્બિટલ વધુ જટિલ આકાર ધરાવે છે. અવકાશમાં, f ભ્રમણકક્ષા સાત અલગ અલગ રીતે સ્થિત થઈ શકે છે. તેથી, f સબલેવલ સાત f ઓર્બિટલ્સ દ્વારા રચાય છે.

અણુનું ઇલેક્ટ્રોન શેલ પફ પેસ્ટ્રી પ્રોડક્ટ જેવું છે. તેમાં સ્તરો પણ છે. પર સ્થિત ઇલેક્ટ્રોન વિવિધ સ્તરો, ધરાવે છે અલગ ઊર્જા: કોરની નજીકના સ્તરો પર - ઓછા, કોરથી દૂરના સ્તરો પર - વધુ. આ સ્તરોને ઊર્જા સ્તર કહેવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રોન ઓર્બિટલ્સ ભરવા.

પ્રથમ ઊર્જા સ્તરમાત્ર એક s-સુબલ સ્તર ધરાવે છે:

બીજા ઉર્જા સ્તર પર s-સબલેવલ હોય છે અને p-સબલેવલ દેખાય છે:

ત્રીજા ઉર્જા સ્તર પર એક s-સબલેવલ છે, એક p-સબલેવલ છે, અને ડી-સબલેવલ દેખાય છે:

ચોથા ઉર્જા સ્તરે, સૈદ્ધાંતિક રીતે, એફ-સબલેવલ ઉમેરવામાં આવે છે. પરંતુ માં શાળા અભ્યાસક્રમ f ભ્રમણકક્ષાઓ ભરેલી નથી, તેથી આપણે f સબલેવલ દોરવાની જરૂર નથી:

તત્વના અણુમાં ઊર્જા સ્તરોની સંખ્યા છે સમયગાળો નંબર. ઇલેક્ટ્રોન ઓર્બિટલ્સ ભરતી વખતે, તમારે નીચેના સિદ્ધાંતોનું પાલન કરવું આવશ્યક છે:

1. દરેક ઇલેક્ટ્રોન અણુમાં તે સ્થાન પર કબજો કરવાનો પ્રયાસ કરે છે જ્યાં તેની ઊર્જા ન્યૂનતમ હોય છે. એટલે કે, પ્રથમ પ્રથમ ઊર્જા સ્તર ભરાય છે, પછી બીજું, અને તેથી વધુ.

ઇલેક્ટ્રોનિક ફોર્મ્યુલાનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોન શેલની રચનાનું વર્ણન કરવા માટે પણ થાય છે. ઇલેક્ટ્રોનિક ફોર્મ્યુલા- આ ટૂંકી નોંધસબલેવલ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનના વિતરણની એક લાઇનમાં.

1. સબલેવલ પર, દરેક ઇલેક્ટ્રોન પહેલા ખાલી ઓર્બિટલ ભરે છે. અને દરેકમાં સ્પિન +½ (ઉપર એરો) હોય છે.

અને દરેક સબલેવલ ઓર્બિટલમાં એક ઇલેક્ટ્રોન હોય તે પછી જ, આગળનું ઇલેક્ટ્રોન જોડી બને છે - એટલે કે, તે ઓર્બિટલ પર કબજો કરે છે જેમાં પહેલેથી જ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે:

1. ડી-સબલેવલ ખાસ રીતે ભરવામાં આવે છે.

હકીકત એ છે કે ડી-સબલેવલની ઉર્જા નેક્સ્ટ એનર્જી લેયરના s-સબલેવલની ઉર્જા કરતા વધારે છે. અને જેમ આપણે જાણીએ છીએ, ઇલેક્ટ્રોન અણુમાં તે સ્થાન પર કબજો કરવાનો પ્રયાસ કરે છે જ્યાં તેની ઊર્જા ન્યૂનતમ હશે.

તેથી, 3p સબલેવલ ભર્યા પછી, 4s સબલેવલ પહેલા ભરાય છે, ત્યારબાદ 3d સબલેવલ ભરાય છે.

અને 3d સબલેવલ સંપૂર્ણપણે ભરાઈ જાય પછી જ, 4p સબલેવલ ભરાય છે.

તે જ ઊર્જા સ્તર 4 માટે જાય છે. 4p સબલેવલ ભર્યા પછી, 5s સબલેવલ આગળ ભરાય છે, ત્યારબાદ 4d સબલેવલ આવે છે. અને તે પછી માત્ર 5 પી.

1. અને એક વધુ મુદ્દો છે, ડી-સબલેવલ ભરવા સંબંધિત એક નિયમ.

પછી એક ઘટના કહેવાય છે નિષ્ફળતા. જો ત્યાં નિષ્ફળતા હોય, તો આગલા ઉર્જા સ્તરના s-સબલેવલમાંથી એક ઇલેક્ટ્રોન, માં શાબ્દિકડી-ઇલેક્ટ્રોન પર પડે છે.

અણુની જમીન અને ઉત્તેજિત અવસ્થાઓ.

અણુ ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકનોજે આપણે હવે બાંધ્યા છે તેને પરમાણુ કહેવામાં આવે છે મૂળભૂત સ્થિતિ. એટલે કે, આ એક સામાન્ય, કુદરતી, જો તમને ગમે, તો રાજ્ય છે.

જ્યારે અણુ બહારથી ઊર્જા મેળવે છે, ત્યારે ઉત્તેજના થઈ શકે છે.

ઉત્તેજનાજોડીવાળા ઇલેક્ટ્રોનનું ખાલી ભ્રમણકક્ષામાં સંક્રમણ છે, બાહ્ય ઊર્જા સ્તરની અંદર.

ઉદાહરણ તરીકે, કાર્બન અણુ માટે:

ઉત્તેજના ઘણા અણુઓની લાક્ષણિકતા છે. આ યાદ રાખવું આવશ્યક છે કારણ કે ઉત્તેજના અણુઓની એકબીજા સાથે બંધન કરવાની ક્ષમતા નક્કી કરે છે. યાદ રાખવાની મુખ્ય વસ્તુ એ સ્થિતિ છે કે જેના હેઠળ ઉત્તેજના થઈ શકે છે: એક જોડી ઇલેક્ટ્રોન અને બાહ્ય ઊર્જા સ્તર પર ખાલી ભ્રમણકક્ષા.

એવા અણુઓ છે જેમાં ઘણી ઉત્તેજિત સ્થિતિઓ છે:

આયનનું ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન.

આયનો એ કણો છે જેમાં અણુઓ અને પરમાણુઓ ઇલેક્ટ્રોન મેળવવા અથવા ગુમાવીને ફેરવાય છે. આ કણોમાં ચાર્જ હોય ​​છે કારણ કે તેમની પાસે કાં તો ઇલેક્ટ્રોનની "અછત" હોય છે અથવા તેમાંથી વધુ હોય છે. સકારાત્મક ચાર્જ આયન કહેવામાં આવે છે cations, નકારાત્મક - anions.

ક્લોરિન અણુ (કોઈ ચાર્જ નથી) ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે. ઈલેક્ટ્રોનનો ચાર્જ 1- (એક માઈનસ) હોય છે અને તે મુજબ એક કણ બને છે જેમાં વધારાનું હોય છે. નકારાત્મક ચાર્જ. ક્લોરિન આયન:

Cl 0 + 1e → Cl –

લિથિયમ અણુ (કોઈ ચાર્જ પણ નથી) ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે. ઇલેક્ટ્રોન પાસે 1+ (એક વત્તા) નો ચાર્જ છે, નકારાત્મક ચાર્જની અછત સાથે એક કણ રચાય છે, એટલે કે, તેની પાસે સકારાત્મક ચાર્જ છે. લિથિયમ કેશન:

Li 0 – 1e → Li +

આયનોમાં રૂપાંતરિત થતાં, અણુઓ એવી રૂપરેખા મેળવે છે કે બાહ્ય ઉર્જા સ્તર "સુંદર" બની જાય છે, એટલે કે, સંપૂર્ણપણે ભરાઈ જાય છે. આ રૂપરેખાંકન સૌથી વધુ થર્મોડાયનેમિકલી સ્થિર છે, તેથી અણુઓને આયનોમાં ફેરવવાનું કારણ છે.

અને તેથી તત્વોના અણુઓ VIII-A જૂથ(આઠમું જૂથ મુખ્ય પેટાજૂથ), આગળના ફકરામાં જણાવ્યા મુજબ આ ઉમદા વાયુઓ, જેમ કે રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય. તેમની મૂળભૂત સ્થિતિ નીચેની રચના ધરાવે છે: બાહ્ય ઊર્જા સ્તર સંપૂર્ણપણે ભરેલું છે. અન્ય પરમાણુઓ આ સૌથી ઉમદા વાયુઓના રૂપરેખાને પ્રાપ્ત કરવા માટે પ્રયત્નશીલ લાગે છે, અને તેથી આયનોમાં ફેરવાય છે અને રાસાયણિક બોન્ડ બનાવે છે.

અણુ ન્યુક્લીનું માળખું

કિરણોત્સર્ગી સડો

કિરણોત્સર્ગી સડોના પ્રકાર

પ્રથમ ત્રણ સમયગાળાના તત્વોના અણુઓના ઇલેક્ટ્રોનિક શેલની રચના

વિશ્વની દરેક વસ્તુ અણુઓથી બનેલી છે. પરંતુ તેઓ ક્યાંથી આવ્યા અને તેઓ શેના બનેલા છે? આજે આપણે આ સરળ અને મૂળભૂત પ્રશ્નોના જવાબ આપીશું. છેવટે, ગ્રહ પર રહેતા ઘણા લોકો કહે છે કે તેઓ અણુઓની રચનાને સમજી શકતા નથી કે જેમાંથી તેઓ પોતે બનેલા છે.

સ્વાભાવિક રીતે, પ્રિય વાચક સમજે છે કે આ લેખમાં અમે દરેક વસ્તુને સરળ અને સૌથી રસપ્રદ સ્તરે રજૂ કરવાનો પ્રયાસ કરીએ છીએ, તેથી અમે "લોડ" કરતા નથી. વૈજ્ઞાનિક શરતો. જેઓ આ મુદ્દાનો વધુ વિગતવાર અભ્યાસ કરવા માંગે છે વ્યાવસાયિક સ્તર, અમે વિશિષ્ટ સાહિત્ય વાંચવાની ભલામણ કરીએ છીએ. તેમ છતાં, આ લેખમાંની માહિતી તમારા અભ્યાસમાં સારી રીતે સેવા આપી શકે છે અને ફક્ત તમને વધુ વિદ્વાન બનાવી શકે છે.

અણુ એ માઇક્રોસ્કોપિક કદ અને દળના દ્રવ્યનો કણ છે, સૌથી નાનો ભાગરાસાયણિક તત્વ, જે તેના ગુણધર્મોનું વાહક છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તે પદાર્થનો સૌથી નાનો કણ છે જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશી શકે છે.

શોધ ઇતિહાસ અને માળખું

અણુનો ખ્યાલ પ્રાચીન ગ્રીસમાં જાણીતો હતો. અણુવાદ - ભૌતિક સિદ્ધાંત, જે જણાવે છે કે તમામ ભૌતિક પદાર્થો અવિભાજ્ય કણોથી બનેલા છે. સાથે પ્રાચીન ગ્રીસ, અણુવાદના વિચારો પણ પ્રાચીન ભારતમાં સમાંતર રીતે વિકસિત થયા હતા.

તે જાણીતું નથી કે એલિયન્સે તે સમયના ફિલસૂફોને અણુઓ વિશે કહ્યું હતું કે નહીં, અથવા તેઓ પોતે જ તેની સાથે આવ્યા હતા, પરંતુ રસાયણશાસ્ત્રીઓ આ સિદ્ધાંતની પ્રાયોગિક પુષ્ટિ કરવા માટે ખૂબ પાછળથી સક્ષમ હતા - ફક્ત સત્તરમી સદીમાં, જ્યારે યુરોપના પાતાળમાંથી બહાર આવ્યું. તપાસ અને મધ્ય યુગ.

લાંબા સમય સુધી, અણુની રચનાનો પ્રભાવશાળી વિચાર તેને અવિભાજ્ય કણ તરીકેનો વિચાર હતો. હકીકત એ છે કે અણુ હજી પણ વિભાજિત થઈ શકે છે તે વીસમી સદીની શરૂઆતમાં જ સ્પષ્ટ થઈ ગયું. રધરફોર્ડ, આલ્ફા કણોના વિચલન સાથેના તેમના પ્રખ્યાત પ્રયોગને આભારી છે, તે શીખ્યા કે અણુ એક ન્યુક્લિયસ ધરાવે છે જેની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન ફરે છે. સ્વીકારવામાં આવ્યો હતો ગ્રહોનું મોડેલઅણુ, જે મુજબ ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરે છે, જેમ કે તારાની આસપાસ આપણા સૌરમંડળના ગ્રહો.

આધુનિક રજૂઆતોઅણુની રચના અંગે ઘણી પ્રગતિ થઈ છે. અણુનું બીજક, બદલામાં, સમાવે છે સબએટોમિક કણો, અથવા ન્યુક્લિયન્સ - પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન. તે ન્યુક્લિયન્સ છે જે અણુનો મોટો ભાગ બનાવે છે. તદુપરાંત, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન પણ નથી અવિભાજ્ય કણો, અને તેમાં મૂળભૂત કણો - ક્વાર્કનો સમાવેશ થાય છે.

અણુના ન્યુક્લિયસમાં ધન હોય છે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ, અને ભ્રમણકક્ષામાં ફરતા ઇલેક્ટ્રોન નકારાત્મક છે. આમ, અણુ ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ છે.

નીચે આપણે કાર્બન અણુની રચનાનું પ્રાથમિક આકૃતિ આપીએ છીએ.

અણુઓના ગુણધર્મો

વજન

અણુઓના સમૂહને સામાન્ય રીતે અણુ સમૂહ એકમોમાં માપવામાં આવે છે - a.m.u. અણુ સમૂહ એકમ તેની ભૂમિ અવસ્થામાં મુક્તપણે વિશ્રામી રહેલા કાર્બન અણુના 1/12 નું દળ છે.

રસાયણશાસ્ત્રમાં, ખ્યાલનો ઉપયોગ અણુઓના સમૂહને માપવા માટે થાય છે "મોથ". 1 મોલ એ પદાર્થનો જથ્થો છે જેમાં અણુઓની સંખ્યા હોય છે સંખ્યા જેટલીએવોગાડ્રો.

કદ

અણુઓના કદ અત્યંત નાના હોય છે. તેથી, સૌથી નાનો અણુ એ હિલિયમ અણુ છે, તેની ત્રિજ્યા 32 પિકોમીટર છે. સૌથી મોટો અણુ સીઝિયમ અણુ છે, જે 225 પિકોમીટરની ત્રિજ્યા ધરાવે છે. ઉપસર્ગ પીકો એટલે દસથી માઈનસ બારમી ઘાત! એટલે કે, જો આપણે 32 મીટરને હજાર અબજ વખત ઘટાડીશું, તો આપણને હિલીયમ અણુની ત્રિજ્યાનું કદ મળશે.

તે જ સમયે, વસ્તુઓનું પ્રમાણ એવું છે કે, હકીકતમાં, અણુ 99% ખાલી છે. ન્યુક્લિયસ અને ઇલેક્ટ્રોન તેના વોલ્યુમના અત્યંત નાના ભાગ પર કબજો કરે છે. સ્પષ્ટતા માટે, આ ઉદાહરણનો વિચાર કરો. જો તમે બેઇજિંગમાં ઓલિમ્પિક સ્ટેડિયમના રૂપમાં અણુની કલ્પના કરો છો (અથવા કદાચ બેઇજિંગમાં નહીં, ફક્ત એક મોટા સ્ટેડિયમની કલ્પના કરો), તો આ અણુનું ન્યુક્લિયસ ક્ષેત્રની મધ્યમાં સ્થિત ચેરી હશે. ઇલેક્ટ્રોન ભ્રમણકક્ષા ઉપલા સ્ટેન્ડના સ્તરે ક્યાંક હશે અને ચેરીનું વજન 30 મિલિયન ટન હશે. પ્રભાવશાળી, તે નથી?

અણુઓ ક્યાંથી આવે છે?

જેમ તમે જાણો છો, હવે વિવિધ અણુઓસામયિક કોષ્ટકમાં જૂથબદ્ધ. તેમાં 118 છે (અને જો તે આગાહી સાથે છે, પરંતુ હજી સુધી નથી ખુલ્લા તત્વો- 126) તત્વો, આઇસોટોપ્સની ગણતરી કરતા નથી. પરંતુ આ હંમેશા કેસ ન હતો.

બ્રહ્માંડની રચનાની ખૂબ જ શરૂઆતમાં, ત્યાં કોઈ અણુ નહોતા, અને તેથી પણ વધુ, ત્યાં ફક્ત પ્રાથમિક કણો હતા જે પ્રચંડ તાપમાનના પ્રભાવ હેઠળ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા હતા. એક કવિ કહે છે તેમ, તે કણોનું વાસ્તવિક એપોથિઓસિસ હતું. બ્રહ્માંડના અસ્તિત્વની પ્રથમ ત્રણ મિનિટમાં, તાપમાનમાં ઘટાડો અને પરિબળોના સંપૂર્ણ સમૂહના સંયોગને કારણે, પ્રાથમિક ન્યુક્લિયોસિન્થેસિસની પ્રક્રિયા શરૂ થઈ, જ્યારે પ્રાથમિક કણોમાંથી પ્રથમ તત્વો દેખાયા: હાઇડ્રોજન, હિલિયમ, લિથિયમ અને ડ્યુટેરિયમ (ભારે હાઇડ્રોજન). આ તત્વોમાંથી જ પ્રથમ તારાઓ રચાયા હતા, જેની ઊંડાઈમાં થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ, જેના પરિણામે હાઇડ્રોજન અને હિલીયમ "બર્ન", વધુ રચના કરે છે ભારે તત્વો. જો તારો પૂરતો મોટો હતો, તો તે કહેવાતા "સુપરનોવા" વિસ્ફોટ સાથે તેનું જીવન સમાપ્ત કરે છે, જેના પરિણામે અણુઓ આસપાસની જગ્યામાં ફેંકવામાં આવ્યા હતા. આ રીતે સમગ્ર સામયિક કોષ્ટક બહાર આવ્યું.

તેથી, આપણે કહી શકીએ કે આપણે જે અણુઓથી બનેલા છીએ તે એક સમયે પ્રાચીન તારાઓનો ભાગ હતા.

અણુનું ન્યુક્લિયસ કેમ ક્ષીણ થતું નથી?

ભૌતિકશાસ્ત્રમાં ચાર પ્રકાર છે મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓકણો અને તેઓ બનાવેલા શરીર વચ્ચે. આ મજબૂત, નબળા, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અને ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ છે.

માટે આભાર મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, જે અણુ ન્યુક્લીના સ્કેલ પર પોતાને પ્રગટ કરે છે અને ન્યુક્લિયન્સ વચ્ચેના આકર્ષણ માટે જવાબદાર છે, અણુ એ "ક્રેક કરવા માટે અઘરું અખરોટ" છે.

આટલા લાંબા સમય પહેલા, લોકોને સમજાયું કે જ્યારે અણુઓના ન્યુક્લી વિભાજિત થાય છે, ત્યારે પ્રચંડ ઉર્જા બહાર આવે છે. ભારે અણુ ન્યુક્લીનું વિભાજન એ ઊર્જાનો સ્ત્રોત છે પરમાણુ રિએક્ટરઅને પરમાણુ શસ્ત્રો.

તેથી, મિત્રો, તમને અણુની રચનાની રચના અને મૂળભૂત બાબતોનો પરિચય કરાવ્યા પછી, અમે તમને એટલું જ યાદ અપાવી શકીએ છીએ કે અમે કોઈપણ સમયે તમારી મદદ કરવા તૈયાર છીએ. કોઈ વાંધો નથી, તમારે ડિપ્લોમા પૂર્ણ કરવાની જરૂર છે પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્ર, અથવા સૌથી નાનું નિયંત્રણ - પરિસ્થિતિઓ અલગ છે, પરંતુ કોઈપણ પરિસ્થિતિમાંથી બહાર નીકળવાનો માર્ગ છે. બ્રહ્માંડના સ્કેલ વિશે વિચારો, ઝાઓચનિક પાસેથી કામનો ઓર્ડર આપો અને યાદ રાખો - ચિંતા કરવાનું કોઈ કારણ નથી.

અણુ(ગ્રીક અણુઓમાંથી - અવિભાજ્ય) - સિંગલ-કોર, અવિભાજ્ય રાસાયણિક રીતેરાસાયણિક તત્વનો કણ, પદાર્થના ગુણધર્મોનો વાહક. પદાર્થો અણુઓથી બનેલા છે. અણુમાં પોઝીટીવલી ચાર્જ થયેલ ન્યુક્લીયસ અને નેગેટીવલી ચાર્જ થયેલ ઈલેક્ટ્રોન મેઘનો સમાવેશ થાય છે. સામાન્ય રીતે, અણુ ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ હોય છે. અણુનું કદ તેના ઇલેક્ટ્રોન વાદળના કદ દ્વારા સંપૂર્ણપણે નક્કી કરવામાં આવે છે, કારણ કે ન્યુક્લિયસનું કદ ઇલેક્ટ્રોન વાદળના કદની તુલનામાં નજીવું છે. કોર સમાવે છે ઝેડહકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ પ્રોટોન (પ્રોટોન ચાર્જ મનસ્વી એકમોમાં +1ને અનુરૂપ છે) અને એનન્યુટ્રોન કે જે ચાર્જ વહન કરતા નથી (ન્યુટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોન કરતા થોડી વધુ કે ઓછી સમાન હોઈ શકે છે). પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનને ન્યુક્લિયન્સ એટલે કે પરમાણુ કણો કહેવામાં આવે છે. આમ, ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ ફક્ત પ્રોટોનની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે અને તે બરાબર છે સીરીયલ નંબરસામયિક કોષ્ટકમાં તત્વ. હકારાત્મક ચાર્જન્યુક્લિયસને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા ઇલેક્ટ્રોન (મનસ્વી એકમોમાં ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ -1) દ્વારા વળતર આપવામાં આવે છે, જે ઇલેક્ટ્રોન વાદળ બનાવે છે. ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી છે. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સમૂહ સમાન છે (અનુક્રમે 1 અને 1 અમુ). અણુનું દળ મુખ્યત્વે તેના ન્યુક્લિયસના દળ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોનનું દળ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનના દળ કરતાં લગભગ 1836 ગણું ઓછું હોય છે અને ગણતરીમાં તેને ભાગ્યે જ ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. ચોક્કસ જથ્થોન્યુટ્રોન અણુના સમૂહ અને પ્રોટોનની સંખ્યા વચ્ચેના તફાવત દ્વારા ઓળખી શકાય છે ( એન=એ-ઝેડ). રાસાયણિક તત્વનો એક પ્રકારનો અણુ જેમાં ન્યુક્લિયસનો સમાવેશ થાય છે ચોક્કસ સંખ્યાપ્રોટોન (Z) અને ન્યુટ્રોન (N), જેને ન્યુક્લાઇડ કહેવાય છે (આ સમાન તત્વો ધરાવતા જુદા જુદા તત્વો હોઈ શકે છે. કુલ સંખ્યાન્યુક્લિયન્સ (આઇસોબાર્સ) અથવા ન્યુટ્રોન (આઇસોટોન), અને એક રાસાયણિક તત્વ - પ્રોટોનની એક સંખ્યા, પરંતુ વિવિધ માત્રામાંન્યુટ્રોન (આઇસોમર્સ)).

લગભગ તમામ સમૂહ અણુના ન્યુક્લિયસમાં કેન્દ્રિત હોવાથી, તેના પરિમાણો તેની તુલનામાં નહિવત્ છે. કુલ વોલ્યુમઅણુ, પછી ન્યુક્લિયસ પરંપરાગત રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે સામગ્રી બિંદુ, અણુના કેન્દ્રમાં આરામ કરે છે, અને અણુ પોતે ઇલેક્ટ્રોનની સિસ્ટમ તરીકે ગણવામાં આવે છે. મુ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઅણુના ન્યુક્લિયસને અસર થતી નથી (સિવાય પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ), તેમજ આંતરિક ઇલેક્ટ્રોનિક સ્તરો, અને માત્ર બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન શેલના ઇલેક્ટ્રોન ભાગ લે છે. આ કારણોસર, ઇલેક્ટ્રોનના ગુણધર્મો અને અણુઓના ઇલેક્ટ્રોન શેલની રચના માટેના નિયમોને જાણવું જરૂરી છે.

ઇલેક્ટ્રોનના ગુણધર્મો

ઇલેક્ટ્રોનના ગુણધર્મો અને ઇલેક્ટ્રોનિક સ્તરોની રચના માટેના નિયમોનો અભ્યાસ કરતા પહેલા, અણુની રચના વિશે વિચારોની રચનાના ઇતિહાસને સ્પર્શ કરવો જરૂરી છે. અમે ધ્યાનમાં લઈશું નહીં સંપૂર્ણ વાર્તાઅણુ બંધારણની રચના, અને અમે ફક્ત સૌથી સુસંગત અને સૌથી "સાચા" વિચારો પર ધ્યાન આપીશું જે સૌથી સ્પષ્ટ રીતે બતાવી શકે છે કે અણુમાં ઇલેક્ટ્રોન કેવી રીતે સ્થિત છે. દ્રવ્યના પ્રાથમિક ઘટકો તરીકે અણુઓની હાજરી સૌપ્રથમ પ્રાચીન ગ્રીક ફિલસૂફો દ્વારા સૂચવવામાં આવી હતી (જો તમે શરીરને અડધા ભાગમાં વિભાજિત કરવાનું શરૂ કરો છો, અડધા ફરીથી અડધા ભાગમાં, અને તેથી વધુ, તો પછી આ પ્રક્રિયા અનિશ્ચિત સમય સુધી ચાલુ રહી શકશે નહીં; અમે એક કણ પર અટકીશું. કે આપણે હવે વિભાજિત કરી શકતા નથી - આ અને ત્યાં એક અણુ હશે). જે પછી અણુની રચનાનો ઇતિહાસ જટિલ માર્ગમાંથી પસાર થયો અને વિવિધ મંતવ્યો, જેમ કે અણુની અવિભાજ્યતા, અણુનું થોમસન મોડેલ અને અન્ય. અર્નેસ્ટ રધરફોર્ડ દ્વારા 1911 માં અણુનું સૌથી નજીકનું મોડેલ પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું. તેણે અણુ સાથે સરખામણી કરી સૌર સિસ્ટમ, જ્યાં અણુનું ન્યુક્લિયસ સૂર્ય તરીકે કામ કરે છે, અને ઇલેક્ટ્રોન તેની આસપાસ ગ્રહોની જેમ ફરે છે. ઇલેક્ટ્રોનને સ્થિર ભ્રમણકક્ષામાં મૂકવું એ અણુની રચનાને સમજવા માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ પગલું હતું. જો કે, અણુની રચનાના આવા ગ્રહોના મોડેલનો વિરોધાભાસ હતો શાસ્ત્રીય મિકેનિક્સ. હકીકત એ છે કે ઇલેક્ટ્રોન તેની ભ્રમણકક્ષામાં આગળ વધતો હોવાથી, તેણે સંભવિત ઊર્જા ગુમાવવી જોઈએ અને આખરે ન્યુક્લિયસ પર "પડવું" જોઈએ, અને અણુનું અસ્તિત્વ બંધ થઈ જવું જોઈએ. નીલ્સ બોહર દ્વારા પોસ્ટ્યુલેટ્સની રજૂઆત દ્વારા આવા વિરોધાભાસને દૂર કરવામાં આવ્યો હતો. આ પોસ્ટ્યુલેટ્સ અનુસાર, ઇલેક્ટ્રોન સાથે આગળ વધ્યું સ્થિર ભ્રમણકક્ષાકોર આસપાસ અને ખાતે સામાન્ય સ્થિતિઉર્જાનું શોષણ કે ઉત્સર્જન કર્યું નથી. ધારણાઓ દર્શાવે છે કે અણુનું વર્ણન કરવા માટે નિયમો છે શાસ્ત્રીય મિકેનિક્સફિટ નથી. અણુના આ મોડેલને બોહર-રધરફોર્ડ મોડલ કહેવામાં આવે છે. અણુની ગ્રહોની રચનાનું સાતત્ય એ અણુનું ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ મોડેલ છે, જે મુજબ આપણે ઇલેક્ટ્રોનને ધ્યાનમાં લઈશું.

ઇલેક્ટ્રોન એક ક્વાસિપાર્ટિકલ છે, જે તરંગ-કણ દ્વૈતતા દર્શાવે છે: તે એક સાથે એક કણ (કોર્પસ્કલ) અને તરંગ બંને છે. કણના ગુણધર્મોમાં ઇલેક્ટ્રોનનો સમૂહ અને તેના ચાર્જનો સમાવેશ થાય છે, અને તરંગના ગુણધર્મોમાં વિવર્તન અને દખલગીરીની ક્ષમતાનો સમાવેશ થાય છે. તરંગ અને વચ્ચેનું જોડાણ કોર્પસ્ક્યુલર ગુણધર્મોડી બ્રોગ્લીના સમીકરણમાં ઇલેક્ટ્રોન પ્રતિબિંબિત થાય છે:

જ્યાં λ (\Displaystyle \lambda) - તરંગલંબાઇ, - કણ માસ, - કણોની ગતિ, - પ્લાન્ક કોન્સ્ટન્ટ = 6.63·10 -34 J·s.

ઇલેક્ટ્રોન માટે, તેની હિલચાલની ગતિની ગણતરી કરવી અશક્ય છે, અમે ફક્ત ન્યુક્લિયસની આસપાસના ચોક્કસ સ્થાને ઇલેક્ટ્રોન શોધવાની સંભાવના વિશે વાત કરી શકીએ છીએ. આ કારણોસર, તેઓ ન્યુક્લિયસની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન ગતિની ભ્રમણકક્ષા વિશે વાત કરતા નથી, પરંતુ ભ્રમણકક્ષા વિશે - ન્યુક્લિયસની આસપાસની જગ્યા કે જેમાં સંભાવનાઇલેક્ટ્રોનની હાજરી 95% થી વધી જાય છે. ઇલેક્ટ્રોન માટે, તે જ સમયે સ્થિતિ અને વેગ બંનેને ચોક્કસ રીતે માપવાનું અશક્ય છે (હેઇઝનબર્ગ અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત).

જ્યાં Δ x (\displaystyle \Delta x) - ઇલેક્ટ્રોન કોઓર્ડિનેટની અનિશ્ચિતતા, Δ v (\displaystyle \Delta v) - ઝડપ માપન ભૂલ, ħ=h/2π=1.05·10 -34 J·s
આપણે ઈલેક્ટ્રોનના સંકલનને જેટલી સચોટતાથી માપીએ છીએ, તેની ઝડપને માપવામાં જેટલી વધુ ભૂલ થાય છે અને તેનાથી ઊલટું: આપણે ઈલેક્ટ્રોનની ઝડપ જેટલી ચોક્કસાઈથી જાણીએ છીએ, તેટલી જ તેના સંકલનમાં અનિશ્ચિતતા વધારે છે.
ઉપલબ્ધતા તરંગ ગુણધર્મોઇલેક્ટ્રોન પર તમને તેના પર અરજી કરવાની મંજૂરી આપે છે તરંગ સમીકરણશ્રોડિન્જર.

∂ 2 Ψ ∂ x 2 + ∂ 2 Ψ ∂ y 2 + ∂ 2 Ψ ∂ z 2 + 8 π 2 m h (E − V) Ψ = 0 (\displaystyle (\frac ((\partial)^(2)\Psi )(\આંશિક x^(2))+(\frac ((\આંશિક )^(2)\Psi )(\આંશિક y^(2)))+(\frac ((\આંશિક )^(2) \Psi )(\partial z^(2))+(\frac (8(\pi ^(2))m)(h))\left(E-V\right)\Psi =0)

ક્યાં - કુલ ઊર્જાઇલેક્ટ્રોન સંભવિત ઊર્જાઇલેક્ટ્રોન ભૌતિક અર્થકાર્યો Ψ (\Displaystyle \Psi ) - વર્ગમૂળકોઓર્ડિનેટ્સ સાથે અવકાશમાં ઇલેક્ટ્રોન શોધવાની સંભાવના પર x, yઅને z(કોર કોઓર્ડિનેટ્સનું મૂળ માનવામાં આવે છે).
પ્રસ્તુત સમીકરણ એક-ઇલેક્ટ્રોન સિસ્ટમ માટે લખાયેલ છે. એક કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી સિસ્ટમો માટે, વર્ણનનો સિદ્ધાંત સમાન રહે છે, પરંતુ સમીકરણ વધુ લે છે જટિલ દેખાવ. ગ્રાફિક સોલ્યુશનશ્રોડિન્જરનું સમીકરણ ભૂમિતિ છે અણુ ભ્રમણકક્ષા. આમ, s-ઓર્બિટલમાં બોલનો આકાર હોય છે, p-ઓર્બિટલમાં મૂળમાં "નોડ" સાથે આકૃતિ આઠનો આકાર હોય છે (ન્યુક્લિયસ પર, જ્યાં ઇલેક્ટ્રોન શોધવાની સંભાવના શૂન્ય હોય છે).

આધુનિક ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ થિયરીના માળખામાં, ઇલેક્ટ્રોનનું વર્ણન ક્વોન્ટમ સંખ્યાઓના સમૂહ દ્વારા કરવામાં આવે છે: n , l , m l , s અને m s . પાઉલી સિદ્ધાંત મુજબ, એક અણુમાં તમામ ક્વોન્ટમ સંખ્યાઓના સંપૂર્ણ સમાન સમૂહ સાથે બે ઇલેક્ટ્રોન હોઈ શકતા નથી.
મુખ્ય ક્વોન્ટમ નંબર n ઇલેક્ટ્રોનનું ઊર્જા સ્તર નક્કી કરે છે, એટલે કે, ઇલેક્ટ્રોન કયા ઇલેક્ટ્રોનિક સ્તર પર સ્થિત છે. મુખ્ય ક્વોન્ટમ નંબર ફક્ત 0 કરતા વધારે પૂર્ણાંક મૂલ્યો લઈ શકે છે: n =1;2;3... મહત્તમ મૂલ્ય n માટે ચોક્કસ અણુતત્વ તે સમયગાળાની સંખ્યાને અનુરૂપ છે જેમાં તત્વ મેન્ડેલીવના સામયિક કોષ્ટકમાં સ્થિત છે.
ઓર્બિટલ (પૂરક) ક્વોન્ટમ નંબર l ઇલેક્ટ્રોન ક્લાઉડની ભૂમિતિ નક્કી કરે છે. 0 થી પૂર્ણાંક મૂલ્યો લઈ શકે છે n -1. વધારાના ક્વોન્ટમ નંબરના મૂલ્યો માટે l અક્ષર હોદ્દો વાપરો:

એસ ઓર્બિટલમાં બોલનો આકાર હોય છે, પી ઓર્બિટલમાં આકૃતિ આઠનો આકાર હોય છે. બાકીના ઓર્બિટલ્સ પાસે ખૂબ જ છે જટિલ માળખું, જેમ કે આકૃતિમાં બતાવેલ ડી-ઓર્બિટલ.

સ્તરો અને ભ્રમણકક્ષાઓમાં ઇલેક્ટ્રોન અસ્તવ્યસ્ત રીતે સ્થિત નથી, પરંતુ ક્લેચકોવ્સ્કી નિયમ અનુસાર, જે મુજબ ઇલેક્ટ્રોનનું ભરણ સૌથી નીચી ઊર્જાના સિદ્ધાંત અનુસાર થાય છે, એટલે કે, મુખ્ય અને ભ્રમણકક્ષાના ક્વોન્ટમ નંબરોના સરવાળાના વધતા ક્રમમાં. n +l . એવા કિસ્સામાં જ્યારે બે ફિલિંગ વિકલ્પોનો સરવાળો સમાન હોય, ત્યારે સૌથી નાનું ઊર્જા સ્તર શરૂઆતમાં ભરવામાં આવે છે (ઉદાહરણ તરીકે: જ્યારે n =3 એ l =2 અને n =4 એ l =1 સ્તર 3 શરૂઆતમાં ભરવામાં આવશે). મેગ્નેટિક ક્વોન્ટમ નંબર m l અવકાશમાં ભ્રમણકક્ષાનું સ્થાન નક્કી કરે છે અને તેમાંથી પૂર્ણાંક મૂલ્ય લઈ શકે છે -l થી +l , 0 સહિત. ઓર્બિટલ માટે માત્ર એક મૂલ્ય શક્ય છે m l =0. પી-ઓર્બિટલ માટે પહેલેથી જ ત્રણ મૂલ્યો છે -1, 0 અને +1, એટલે કે, પી-ઓર્બિટલ ત્રણ સંકલન અક્ષો x, y અને z સાથે સ્થિત હોઈ શકે છે.

મૂલ્યના આધારે ઓર્બિટલ્સની ગોઠવણી m l

ઇલેક્ટ્રોનનું પોતાનું કોણીય વેગ છે - સ્પિન, સૂચિત ક્વોન્ટમ નંબર s . ઇલેક્ટ્રોન સ્પિન એક સ્થિર મૂલ્ય છે અને 1/2 ની બરાબર છે. સ્પિનની ઘટનાને પરંપરાગત રીતે આસપાસની હિલચાલ તરીકે રજૂ કરી શકાય છે પોતાની ધરી. શરૂઆતમાં, ઇલેક્ટ્રોનની સ્પિન તેની પોતાની ધરીની આસપાસ ગ્રહની ગતિ સમાન હતી, પરંતુ આવી સરખામણી ભૂલભરેલી છે. સ્પિન એ એક સંપૂર્ણ ક્વોન્ટમ ઘટના છે જેનો ક્લાસિકલ મિકેનિક્સમાં કોઈ અનુરૂપ નથી.

જેમ તમે જાણો છો, બ્રહ્માંડની દરેક સામગ્રીમાં અણુઓનો સમાવેશ થાય છે. અણુ એ પદાર્થનું સૌથી નાનું એકમ છે જે તેના ગુણધર્મો ધરાવે છે. બદલામાં, અણુનું માળખું માઇક્રોપાર્ટિકલ્સના જાદુઈ ટ્રિનિટીથી બનેલું છે: પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન.

તદુપરાંત, દરેક માઇક્રોપાર્ટિકલ્સ સાર્વત્રિક છે. એટલે કે, તમે વિશ્વમાં બે જુદા જુદા પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અથવા ઇલેક્ટ્રોન શોધી શકતા નથી. તેઓ બધા એકબીજા સાથે સંપૂર્ણપણે સમાન છે. અને અણુના ગુણધર્મો ફક્ત તેના પર નિર્ભર રહેશે માત્રાત્મક રચનાઆ માઇક્રોપાર્ટિકલ્સ માં સામાન્ય માળખુંઅણુ

ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન અણુની રચનામાં એક પ્રોટોન અને એક ઇલેક્ટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે. આગામી સૌથી જટિલ અણુ, હિલીયમ, બે પ્રોટોન, બે ન્યુટ્રોન અને બે ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. લિથિયમ અણુ - ત્રણ પ્રોટોન, ચાર ન્યુટ્રોન અને ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન વગેરેથી બનેલું.

અણુઓ અણુઓ બનાવવા માટે ભેગા થાય છે, અને અણુઓ પદાર્થો, ખનિજો અને સજીવો બનાવવા માટે ભેગા થાય છે. ડીએનએ પરમાણુ, જે તમામ જીવંત વસ્તુઓનો આધાર છે, તે બ્રહ્માંડની સમાન ત્રણ જાદુઈ ઇંટોમાંથી એક માળખું છે જે રસ્તા પર પડેલો પથ્થર છે. જો કે આ માળખું વધુ જટિલ છે.

પણ વધુ અદ્ભુત તથ્યોજ્યારે આપણે અણુ પ્રણાલીના પ્રમાણ અને બંધારણને નજીકથી જોવાનો પ્રયાસ કરીએ છીએ ત્યારે તે પ્રગટ થાય છે. તે જાણીતું છે કે અણુમાં ન્યુક્લિયસ અને ઇલેક્ટ્રોન હોય છે જે ગોળાને વર્ણવતા માર્ગ સાથે તેની આસપાસ ફરતા હોય છે. એટલે કે, તેને શબ્દના સામાન્ય અર્થમાં ચળવળ પણ કહી શકાય નહીં. ઊલટાનું, ઇલેક્ટ્રોન આ ગોળાની અંદર દરેક જગ્યાએ અને તરત જ સ્થિત છે, ન્યુક્લિયસની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન વાદળ બનાવે છે અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર બનાવે છે.

અણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન હોય છે, અને સિસ્ટમનો લગભગ તમામ સમૂહ તેમાં કેન્દ્રિત હોય છે. પરંતુ તે જ સમયે, ન્યુક્લિયસ પોતે એટલું નાનું છે કે જો તેની ત્રિજ્યાને 1 સે.મી.ના સ્કેલ સુધી વધારવામાં આવે, તો સમગ્ર અણુ બંધારણની ત્રિજ્યા સેંકડો મીટર સુધી પહોંચી જશે. આમ, આપણે જે બધું ગાઢ પદાર્થ તરીકે સમજીએ છીએ તે 99% કરતાં વધુ માત્ર બનેલું છે ઊર્જા જોડાણોવચ્ચે ભૌતિક કણોઅને ભૌતિક સ્વરૂપોમાંથી 1% કરતા ઓછા.

પરંતુ આ શું છે ભૌતિક સ્વરૂપો? તેઓ શેના બનેલા છે અને તે કેવી સામગ્રી છે? આ પ્રશ્નોના જવાબ આપવા માટે, ચાલો પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોનની રચનાઓ પર નજીકથી નજર કરીએ. તેથી, અમે માઇક્રોવર્લ્ડની ઊંડાઈમાં એક વધુ પગલું નીચે ઉતરીએ છીએ - સબટોમિક કણોના સ્તર સુધી.

ઇલેક્ટ્રોન શું સમાવે છે?

અણુનો સૌથી નાનો કણ ઇલેક્ટ્રોન છે. ઇલેક્ટ્રોન પાસે દળ હોય છે પરંતુ વોલ્યુમ નથી. IN વૈજ્ઞાનિક વિચારઇલેક્ટ્રોન કંઈપણ સમાવતું નથી, પરંતુ એક માળખું વિનાનું બિંદુ છે.

માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ ઇલેક્ટ્રોન જોઈ શકાતું નથી. તે માત્ર ઈલેક્ટ્રોન ક્લાઉડના રૂપમાં જ દેખાય છે, જે અણુ ન્યુક્લિયસની આસપાસ ઝાંખા ગોળાની જેમ દેખાય છે. તે જ સમયે, ઇલેક્ટ્રોન સમયની એક ક્ષણે ક્યાં છે તે ચોક્કસતા સાથે કહેવું અશક્ય છે. ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ કણને જ નહીં, પરંતુ માત્ર તેની ઊર્જા ટ્રેસને કેપ્ચર કરવામાં સક્ષમ છે. ઇલેક્ટ્રોનનો સાર પદાર્થની વિભાવનામાં જડિત નથી. તે કેટલાક ખાલી સ્વરૂપ જેવું છે જે ફક્ત ચળવળમાં અને ચળવળને કારણે અસ્તિત્વમાં છે.

ઈલેક્ટ્રોનમાં હજુ સુધી કોઈ માળખું શોધી શકાયું નથી. તે એનર્જી ક્વોન્ટમ તરીકે સમાન બિંદુ કણ છે. વાસ્તવમાં, ઇલેક્ટ્રોન એ ઊર્જા છે, જો કે, તે પ્રકાશના ફોટોન દ્વારા રજૂ કરાયેલ કરતાં તેનું વધુ સ્થિર સ્વરૂપ છે.

IN વર્તમાન ક્ષણઇલેક્ટ્રોનને અવિભાજ્ય ગણવામાં આવે છે. આ સમજી શકાય તેવું છે, કારણ કે કોઈ એવી વસ્તુને વિભાજીત કરવી અશક્ય છે જેમાં કોઈ વોલ્યુમ નથી. જો કે, સિદ્ધાંતમાં પહેલેથી જ વિકાસ છે જે મુજબ ઇલેક્ટ્રોનમાં આવા ક્વાસિપાર્ટિકલ્સની ટ્રિનિટી શામેલ છે જેમ કે:

• ઓર્બિટન - ઇલેક્ટ્રોનની ભ્રમણકક્ષાની સ્થિતિ વિશેની માહિતી ધરાવે છે;
• સ્પિનન - સ્પિન અથવા ટોર્ક માટે જવાબદાર;
• હોલોન - ઇલેક્ટ્રોનના ચાર્જ વિશે માહિતી વહન કરે છે.

જો કે, આપણે જોઈએ છીએ તેમ, ક્વાસિપાર્ટિકલ્સ દ્રવ્ય સાથે બિલકુલ સમાનતા ધરાવતા નથી, અને માત્ર માહિતી વહન કરે છે.

રસપ્રદ વાત એ છે કે, ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જા ક્વોન્ટા, જેમ કે પ્રકાશ અથવા ગરમીને શોષી શકે છે. આ કિસ્સામાં, અણુ નવા ઊર્જા સ્તર પર જાય છે, અને ઇલેક્ટ્રોન ક્લાઉડની સીમાઓ વિસ્તરે છે. એવું પણ બને છે કે ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા શોષાયેલી ઊર્જા એટલી મહાન છે કે તે અણુ પ્રણાલીમાંથી બહાર નીકળી શકે છે અને સ્વતંત્ર કણ તરીકે તેની હિલચાલ ચાલુ રાખી શકે છે. તે જ સમયે, તે પ્રકાશના ફોટોનની જેમ વર્તે છે, એટલે કે, તે એક કણ બનવાનું બંધ કરે છે અને તરંગના ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરવાનું શરૂ કરે છે. આ એક પ્રયોગમાં સાબિત થયું હતું.

જંગનો પ્રયોગ

પ્રયોગ દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ એક સ્ક્રીન પર નિર્દેશિત કરવામાં આવ્યો હતો જેમાં બે સ્લિટ્સ કાપવામાં આવ્યા હતા. આ સ્લિટ્સમાંથી પસાર થતાં, ઇલેક્ટ્રોન અન્ય પ્રોજેક્શન સ્ક્રીનની સપાટી સાથે અથડાય છે, તેના પર તેમની છાપ છોડી દે છે. ઈલેક્ટ્રોનના આ “બોમ્બમાર્ટમેન્ટ”ના પરિણામે, પ્રોજેક્શન સ્ક્રીન પર એક દખલગીરીની પેટર્ન દેખાઈ, જે બે સ્લિટ્સમાંથી પસાર થાય તો તરંગો, પરંતુ કણો નહીં, તો દેખાશે.

આ પેટર્ન થાય છે કારણ કે બે સ્લિટ્સ વચ્ચેથી પસાર થતી તરંગને બે તરંગોમાં વહેંચવામાં આવે છે. પરિણામે વધુ ચળવળતરંગો એકબીજાને ઓવરલેપ કરે છે, અને કેટલાક વિસ્તારોમાં તેઓ એકબીજાને રદ કરે છે. પરિણામ પ્રક્ષેપણ સ્ક્રીન પર માત્ર એકને બદલે અનેક કિનારો છે, જો ઈલેક્ટ્રોન એક કણની જેમ વર્તે તો એવું જ થશે.

અણુના ન્યુક્લિયસનું માળખું: પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન

પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન અણુના ન્યુક્લિયસ બનાવે છે. અને હકીકત એ છે કે કોર કુલ વોલ્યુમના 1% કરતા ઓછો કબજો કરે છે, તે આ રચનામાં છે કે સિસ્ટમનો લગભગ સમગ્ર સમૂહ કેન્દ્રિત છે. પરંતુ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની રચના પર વિભાજિત છે, અને આ ક્ષણેએક સાથે બે સિદ્ધાંતો છે.

• થિયરી નંબર 1 - ધોરણ

સ્ટાન્ડર્ડ મોડલ કહે છે કે પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ત્રણ ક્વાર્કથી બનેલા છે જે ગ્લુઓનના વાદળ દ્વારા જોડાયેલા છે. ક્વાર્ક એ ક્વોન્ટા અને ઇલેક્ટ્રોનની જેમ બિંદુ કણો છે. અને ગ્લુઓન્સ વર્ચ્યુઅલ કણો છે જે ક્વાર્કની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને સુનિશ્ચિત કરે છે. જો કે, કુદરતમાં ક્યારેય ક્વાર્ક કે ગ્લુઓન જોવા મળ્યા ન હતા, તેથી આ મોડેલની આકરી ટીકા થઈ રહી છે.

• થિયરી #2 - વૈકલ્પિક

પરંતુ અનુસાર વૈકલ્પિક સિદ્ધાંત એક ક્ષેત્ર, આઇન્સ્ટાઇન દ્વારા વિકસિત, પ્રોટોન, ન્યુટ્રોનની જેમ, અન્ય કોઈપણ કણોની જેમ ભૌતિક વિશ્વ, પ્રકાશની ઝડપે ફરતું ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર છે.

અણુ રચનાના સિદ્ધાંતો શું છે?

વિશ્વની દરેક વસ્તુ - પાતળી અને ગાઢ, પ્રવાહી, ઘન અને વાયુયુક્ત - માત્ર અસંખ્ય ક્ષેત્રોની ઊર્જા અવસ્થાઓ છે જે બ્રહ્માંડની અવકાશમાં ફેલાયેલી છે. ક્ષેત્રમાં ઊર્જાનું સ્તર જેટલું ઊંચું છે, તે પાતળું અને ઓછું સમજાય છે. ઉર્જાનું સ્તર જેટલું નીચું છે, તે વધુ સ્થિર અને મૂર્ત છે. અણુની રચનામાં, બ્રહ્માંડના કોઈપણ અન્ય એકમની રચનામાં, આવા ક્ષેત્રોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા રહેલી છે - આમાં અલગ ઊર્જા ઘનતા. તે તારણ આપે છે કે દ્રવ્ય એ માત્ર મનનો ભ્રમ છે.