परमाणु की संरचना

प्रश्न संख्यां (1) केनाल किरणें क्या हैं?

हल :

केनाल किरणें धनावेशित विकिरण थीं, जिसके द्वारा अंतत: दूसरे अवपरमाणुक कणों की खोज हुई।

प्रश्न संख्यां (2) यदि किसी परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन है, तो इसमें कोई आवेश होगा या नहीं?

हल : नहीं

ब्याख्या : चूँकि इलेक्ट्रॉन ऋणावेशित तथा प्रोटॉन धनावेशित होते हैं, अत: इलेक्ट्रॉन तथा प्रोटॉन की बराबर संख्या आवेश को उदासीन कर देगी।

चूँकि एक परमाणु में इलेक्ट्रॉन तथा प्रोटॉन की संख्या बराबर होती हैं, इसलिये तत्वों के परमाणु पर सामान्य स्थिति में कोई आवेश नहीं होता है।

प्रश्न संख्यां (3) परमाणु उदासीन है, इस तथ्य को टॉमसन के मॉडल के आधार पर स्पष्ट कीजिए।

हल :

टॉमसन ने प्रस्तावित किया कि (i) परमाणु धन आवेशित गोले का बना होता है और इलेक्ट्रॉन उसमें धँसे होते हैं।

(ii) ऋणात्मक और धनात्मक आवेश परिमाण में समान होते हैं। इसलिए परमाणु वैद्युतीय रूप से उदासीन होते हैं।

स्पष्ट है कि एक परमाणु में ऋणात्मक और धनात्मक आवेश परिमाण में समान होने के कारण परमाणु वैद्युतीय रूप से उदासीन होते हैं।

प्रश्न संख्यां (4) रदरफोर्ड मॉडल के अनुसार, परमाणु के नाभिक में कौन सा अवपरमाणुक कण विद्यमान है?

हल :

रदरफोर्ड मॉडल के अनुसार, परमाणु का केन्द्र धनावेशित होता है जिसे नाभिक कहा जाता है।

चूँकि एक परमाणु में प्रोटॉन धनावेशित होता है, अत: रदरफोर्ड मॉडल के अनुसार, परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन विद्यमान है।

प्रश्न संख्यां (5) तीन कक्षाओं वाले बोर के परमाणु मॉडल का चित्र बनाइए।

हल :

एलुमिनियम तत्व के परमाणु में तीन कक्षाएँ होती हैं।

ब्याख्या

एलुमिनियम के अतिरिक्त सोडियम, मैग्नीशियम, सिलिकॉन इत्यादि अन्य परमाणु भी हैं जिनमें तीन कक्षाएँ होती हैं।

एलुमिनियम [Aluminium (Al)] की परमाणु संख्या = 13

एलुमिनियम [Aluminium (Al)] में इलेक्ट्रॉन की संख्यां = 13

चूँकि प्रथम कक्षा (K) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 2

तथा दूसरी कक्षा (L) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 8

तथा एलुमिनियम [Aluminium (Al)] में इलेक्ट्रॉन की संख्या 13 है, अत: एलुमिनियम [Aluminium (Al)] में 3 इलेक्ट्रॉन तीसरी कक्षा (M) में जायेगी।

तीसरी कक्षा में इलेक्ट्रॉन की अधिकतम संख्यां

यहाँ n = 3 (अर्थात कक्षा संख्या = 3 या M)

हम जानते हैं कि किसी कक्षा में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 2n²

= 2 × 3² = 2 × 9 = 18

अर्थात तीसरी कक्षा (M) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 18

अत: एलुमिनियम [Aluminium (Al)] का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास : ^K  L  M/_2  8  3

अर्थात, एलुमिनियम [Aluminium (Al)], जिसकी परमाणु संख्या 13 है, के परमाणु की पहली कक्षा (K) में दो (2) इलेक्ट्रॉन तथा दूसरी कक्षा (L) में आठ (8) तथा तीसरी कक्षा (M) में 3 इलेक्ट्रॉन, कुल 13 इलेक्ट्रॉन होती है।

प्रश्न संख्यां (6) क्या अल्फा कणों का प्रकीर्णन प्रयोग सोने के अतिरिक्त दूसरी धातु की पन्नी से संभव होगा?

हल :

सोना काफी मैलियेवल (अघातवर्धनीय) धातु होती है, जिसके कारण इसकी काफी पतली परत बनाई जा सकती है। रदरफोर्ड को अल्फा कणों के प्रकीर्णन प्रयोग के लिये धातु की काफी पतली फॉयल (चादर या पन्नी) चाहिए थी जो केवल सोने से ही संभव थी।

अत: अल्फा कणों का प्रकीर्णन प्रयोग सोने के अतिरिक्त दूसरी धातु की पन्नी से संभव नहीं होगा।

प्रश्न संख्यां (7) परमाणु के तीन अवपरमाणुक कणों के नाम लिखें।

हल :

परमाणु के तीन अवपरमाणुक कणों के नाम इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन तथा न्यूट्रॉन हैं।

प्रश्न संख्यां (8) हीलियम परमाणु का द्रव्यमान 4 u है और उसके नाभिक में दो प्रोटॉन होते हैं। इसमें कितने न्यूट्रॉन होंगे?

हल :

दिया गया है, हीलियम का परमाणु द्रव्यमान (A) = 4 u

तथा प्रोटॉन की संख्या (p) = 2

अत: न्यूट्रॉन की संख्या (n) = ?

हम जानते हैं कि, परमाणु द्रव्यमान (A) = प्रोटॉन की संख्या (p) + न्यूट्रॉन की संख्या (n)

⇒ 4 u = 2 + n

⇒ n = 4 – 2 = 2

अत: हीलियम में न्यूट्रॉन की संख्या (n) = 2 उत्तर

प्रश्न संख्यां (9) कार्बन और सोडियम परमाणुओं के लिये इलेक्ट्रॉन वितरण लिखिए।

हल :

कार्बन (C) में इलेक्ट्रॉन का वितरण (इलेक्ट्रॉनिक विन्यास)

कार्बन [Carbon (C)] की परमाणु संख्या = 6

अत: कार्बन [Carbon (C)] में इलेक्ट्रॉन की संख्यां = 6

चूँकि प्रथम कक्षा (K) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 2

तथा कार्बन [Carbon (C)] में इलेक्ट्रॉन की संख्या 6 है, अत: कार्बन [Carbon (C)] में अगली कक्षा अर्थात दूसरी कक्षा (L) भी होती है।

दूसरी कक्षा में इलेक्ट्रॉन की अधिकत संख्या

यहाँ n = 2 (अर्थात कक्षा संख्या = 2 या L)

हम जानते हैं कि किसी कक्षा में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 2n²

= 2 × 2² = 2 × 4 = 8

अत: दूसरी कक्षा (L) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 8

चूँकि प्रथम कक्षा (K) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 2 हो सकती है, तथा, कार्बन [Carbon (C)] में इलेक्ट्रॉन की संख्या = 6 है

अत: कार्बन [Carbon (C)] का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास : ^K  L/_2  4

अर्थात, कार्बन [Carbon (C)], जिसकी परमाणु संख्या 6 है, के परमाणु की पहली कक्षा (K) में दो (2) इलेक्ट्रॉन तथा दूसरी कक्षा (L) में चार (4) इलेक्ट्रॉन, कुल 6 इलेक्ट्रॉन होती है।

सोडियम (Na) में इलेक्ट्रॉन का वितरण (इलेक्ट्रॉनिक विन्यास)

सोडियम [Sodium (Na)] की परमाणु संख्या = 11

अत: सोडियम [Sodium (Na)] में इलेक्ट्रॉन की संख्यां = 11

चूँकि प्रथम कक्षा (K) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 2

तथा दूसरी कक्षा (L) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 8

तथा सोडियम [Sodium (Na)] में इलेक्ट्रॉन की संख्या 11 है, अत: सोडियम [Sodium (Na)] में एक इलेक्ट्रॉन तीसरी कक्षा (M) में जायेगी।

तीसरी कक्षा में इलेक्ट्रॉन की अधिकतम संख्यां

यहाँ n = 3 (अर्थात कक्षा संख्या = 3 या M)

हम जानते हैं कि किसी कक्षा में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 2n²

= 2 × 3² = 2 × 9 = 18

अत: दूसरी कक्षा (M) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 18

अत: सोडियम [Sodium (Na)] का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास : ^K  L  M/_2  8  1

अर्थात, सोडियम [Sodium (Na)], जिसकी परमाणु संख्या 11 है, के परमाणु की पहली कक्षा (K) में दो (2) इलेक्ट्रॉन तथा दूसरी कक्षा (L) में आठ (8) तथा तीसरी कक्षा (M) में 1 इलेक्ट्रॉन, कुल 11 इलेक्ट्रॉन होती है।

प्रश्न संख्यां (10) अगर किसी परमाणु का K और L कोश भरा है, तो उस परमाणु में इलेक्ट्रॉन की संख्या क्या होगी?

हल :

K और L कोश क्रमश: प्रथम तथा दूसरी कक्षा को कहते हैं। अर्थात K के लिये n = 1 तथा L के लिये n = 2

किसी कक्षा में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या सूत्र 2n², जहाँ n = कक्षा संख्या होती है, से ज्ञात किया जाता है।

प्रथम कक्षा (n = 1) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या

2n² = 2 × 1² = 2 × 1 = 2

दूसरी कक्षा (n = 2) में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या

हम जानते हैं कि किसी कक्षा में अधिकतम इलेक्ट्रॉन की संख्या = 2n² = 2 × 2² = 2 × 4 = 8

अर्थात जब किसी परमाणु का K और L कोश भरा है तो उसमें कुल इलेक्ट्रॉन की संख्या

= K कोश में इलेक्ट्रॉन की अधिकतम संख्या + L कोश में इलेक्ट्रॉन की अधिकतम संख्या

= 2 + 8 = 10

अत: यदि किसी परमाणु का K और L कोश भरा है, तो उस परमाणु में इलेक्ट्रॉन की कुल संख्या 10 (दस) होगी।

नेयॉन (Ne) की परमाणु संख्या 10 होती है।

प्रश्न संख्यां (11) क्लोरीन, सल्फर और मैग्नीशियम की परमाणु संख्या से आप इनकी संयोजकता कैसे प्राप्त करेंगे?

हल :

क्लोरीन की परमाणु संख्या = 17

क्लोरीन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ^K  L  M/_2  8  7

अत: क्लोरीन के बाहरी कक्षा (M) में इलेक्ट्रॉन की संख्या = 7

अत: क्लोरीन में संयोजी इलेक्ट्रॉन = 7

चूँकि क्लोरीन को बाहरी कक्षा में अष्टक पूर्ण करने के लिये 1 (एक) इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता है, अत: क्लोरीन की संयोजकता = 1 है।

सल्फर की परमाणु संख्या = 16

सल्फर का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ^K  L  M/_2  8  6

अत: सल्फर के बाहरी कक्षा (M) में इलेक्ट्रॉन की संख्या = 6

अत: सल्फर में संयोजी इलेक्ट्रॉन = 6

चूँकि सल्फर को बाहरी कक्षा में अष्टक पूर्ण करने के लिये 2 (दो) इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता है, अत: सल्फर की संयोजकता = 2 (दो) है।

मैग्नीशियम की परमाणु संख्या = 12

मैग्नीशियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ^K  L  M/_2  8  2

अत: मैग्नीशियम के बाहरी कक्षा (M) में इलेक्ट्रॉन की संख्या = 2

अत: मैग्नीशियम में संयोजी इलेक्ट्रॉन = 2

चूँकि मैग्नीशियम को बाहरी कक्षा में अष्टक पूर्ण करने के लिये 2 (दो) इलेक्ट्रॉन खोने की आवश्यकता है। अर्थात मैग्नीशियम दो इलेक्ट्रॉन खोकर या त्याग कर बाहरी कक्षा में अष्टक पूर्ण कर सकता है। अत: मैग्नीशियम की संयोजकता = 2 (दो) है।

प्रश्न संख्यां (12) यदि किसी परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या 8 है और प्रोटॉन की संख्या भी 8 है, तब

(a) परमाणु की परमाणुक संख्या क्या है?

(b) परमाणु का क्या आवेश है?

हल :

(a) परमाणु की परमाणुक संख्या क्या है?

हम जानते हैं कि

तत्व की परमाणु संख्या = इलेक्टॉन की संख्यां = प्रोटॉन की संख्या

चूँकि दिया गया है प्रोटॉन की संख्या = 8

अत: तत्व की परमाणु संख्या = 8

(b) परमाणु का क्या आवेश है?

हम जानते हैं कि इलेक्टॉन ऋणावेशित तथा प्रोटॉन धनावेशित होता है।

यहाँ इलेक्टॉन तथा प्रोटॉन की संख्या बराबर है, अर्था ऋण तथा धन आवेश बराबर है, अत: परमाणु पर कोई आवेश नहीं होगा।

प्रश्न संख्यां (13) सारणी 4.1 की सहायता से ऑक्सीजन और सल्फर परमाणु की द्रव्यमान संख्या ज्ञात कीजिए।

हल :

हम जानते हैं कि द्रव्यमान संख्या = प्रोटॉन की संख्या + न्यूट्रॉन की संख्या

सारणी 4.1 के अनुसार ऑक्सीजन में प्रोटॉन की संख्या = 8 तथा न्यूट्रॉन की संख्या = 8

अत: ऑक्सीजन की द्रव्यमान संख्या = 8 + 8 = 16

उसी तरह सारणी 4.1 के अनुसार सल्फर में प्रोटॉन की संख्या = 16 तथा न्यूट्रॉन की संख्या = 16

अत: सल्फर की द्रव्यमान संख्या = 16 + 16 = 32

अत: ऑक्सीजन की द्रव्यमान संख्या = 16 तथा सल्फर की द्रव्यमान संख्या = 32

प्रश्न संख्यां (14) चिन्ह H, D और T के लिए प्रत्येक में पाए जाने वाले तीन अवपरमाणुक कणों को सारणीबद्ध कीजिए।

हल :

प्रश्न संख्यां (15) समस्थानिक और समभारिक के किसी एक युग्म का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए।

हल :

समस्थानिक

कार्बन के समस्थानिक का एक युग्म

¹²/₁₆C तथा ¹⁴/₁₆C है।

कार्बन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

कार्बन की परमाणु संख्या = 6

कार्बन [Carbon (C)] का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास : ^K  L/_2  4

समभारिक

तत्व जिनकी परमाणु संख्या अलग अलग परंतु द्रव्यमान संख्या समान होती है, समभारिक कहा जाता है।

कैल्शियम (Ca) तथा आर्गन (Ar) समभारिक का एक युग्म है।

⁴⁰/₂₀Ca तथा ⁴⁰/₁₈Ar

कैल्शियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

कैल्शियम की परमाणु संख्या = 20

कैल्शियम [Calcium (Ca)] का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास : ^{K  L  M  N}/_{2  8  8  2}

आर्गन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

आर्गन की परमाणु संख्या = 18

आर्गन [Argon (Ar)] का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास : ^K  L  M/_2  8  8