4.2-The Structure of an Atom
4.2-The Structure of an Atom Important Formulae
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- Explain Thomson’s model of an atom and its incoherent features with the results of other experiments.
- Draw logical conclusions from Rutherford's experiment to understand the structure of an atom.
- Compare Rutherford’s model with Thomson’s atomic model and state their relative advantages and limitations.
- Highlight the limitations of Rutherford’s model.
- State the postulates of Neils Bohr’s model of an atom and their significance.
4.2.1-Thomson's Model of an Atom:
In this model, it was told as the electrons were spread in a sphere of positive charge an can be see in watermelon the whole red part will be supposed to as the positive charge and the seeds are supposed to be electrons.
4.2.2-Ruderford's Model of an Atom:
- In this model, the scientists experimented by dropping alpha particles on a thin goild foil. Gold foil was selected because it can be of very thin layer which was about 1000 atoms thick.
- Alpha particles are doubly charged, Helium ions since they have an atomic mass of 4 while moving fast they will have considerable amount of energy and it can be expected that the alpha particles will be deflected by the subatomic particles in Gold atoms.
4.2.3-Bohr's Model of an Atom:
In this model, he described:- Only certain special or bits known as discrete or orbit of electron are allowed inside the atom.
- While revolving in discrete orbit the electrons do not radiate energy.
- Orbits or shell are called the energy levels of atom.
- The orbits or shell are represented by the letter K, L, M, N, ... or by the numbers 1, 2, 3, 4,....
Atom Structure.
AhmadSherif, Public domain, via Wikimedia Commons
4.2 - परमाणु की संरचना (The Structure of an Atom)
परमाणु वह सबसे छोटी कण है जो किसी तत्व के गुणों को दर्शाता है। यह सामान्यतः तीन मुख्य कणों से मिलकर बना होता है: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, और इलेक्ट्रॉन।
एक परमाणु का केंद्रीय भाग न्यूक्लियस कहलाता है, जिसमें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं। इसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन एक निर्धारित कक्षा में चक्कर लगाते हैं। यह संरचना अर्न्स्ट रदरफोर्ड और नील्स बोह्र के सिद्धांतों के आधार पर समझी जाती है।
1. परमाणु का मॉडल
सबसे पहले, रदरफोर्ड ने 1911 में गोल्ड फॉयल प्रयोग किया और यह बताया कि परमाणु का अधिकांश भाग खाली होता है। उन्होंने यह सिद्ध किया कि परमाणु का अधिकांश द्रव्यमान और सकारात्मक चार्ज केंद्र में स्थित होता है, जिसे उन्होंने न्यूक्लियस कहा।
बोहर ने 1913 में रदरफोर्ड के मॉडल में सुधार किया और परमाणु के भीतर इलेक्ट्रॉनों की कक्षाएँ (energy levels) प्रस्तावित कीं। उन्होंने यह भी बताया कि इलेक्ट्रॉन अपनी कक्षा में एक स्थिर कक्षीय गतिकी में रहते हैं और जब वे एक कक्षा से दूसरी कक्षा में जाते हैं, तो ऊर्जा का अवशोषण या उत्सर्जन होता है।
2. परमाणु के घटक (Components of an Atom)
परमाणु मुख्य रूप से तीन कणों से मिलकर बनता है:
- प्रोटॉन: यह सकारात्मक आवेश (positive charge) वाले कण होते हैं। इनका द्रव्यमान 1.67 × 10-27 kg होता है।
- न्यूट्रॉन: यह निष्कलंक होते हैं, यानी इनका कोई आवेश नहीं होता। इनका द्रव्यमान भी प्रोटॉन के समान होता है, यानी 1.67 × 10-27 kg।
- इलेक्ट्रॉन: ये नकारात्मक आवेश (negative charge) वाले कण होते हैं। इनका द्रव्यमान बहुत ही हल्का होता है, जो लगभग 9.11 × 10-31 kg होता है।
3. परमाणु का संरचनात्मक विवरण
परमाणु में तीन प्रकार के कण होते हैं:
- न्यूक्लियस: यह परमाणु का केंद्र होता है जिसमें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं। यह सकारात्मक चार्ज वाला होता है।
- इलेक्ट्रॉन कक्षाएँ: ये परमाणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों के घूमने के लिए निर्धारित मार्ग होते हैं। इन कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन अपने ऊर्जा स्तर के आधार पर रहते हैं।
4. ऊर्जा स्तर और इलेक्ट्रॉनों की स्थिति
बोहर के अनुसार, परमाणु के प्रत्येक कक्ष (shell) में इलेक्ट्रॉन एक निश्चित ऊर्जा स्तर पर रहते हैं। इन कक्षाओं की संख्या और उनका आकार आवेश के आधार पर बदलते हैं।
पहला ऊर्जा स्तर (K shell) सबसे करीब होता है और इसमें अधिकतम 2 इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। दूसरा ऊर्जा स्तर (L shell) में 8 इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। तीसरे (M shell) और चौथे (N shell) ऊर्जा स्तरों में क्रमशः 18 और 32 इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं।
5. परमाणु की समीकरण
परमाणु में प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन की संख्या से उसके गुणात्मक और मात्रात्मक गुण निर्धारित होते हैं। इन कणों की संख्याओं को निम्नलिखित समीकरण से व्यक्त किया जाता है:
आयोनिक समीकरण (Atomic Number): परमाणु संख्या (Z) प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है।
$$Z = \text{प्रोटॉन की संख्या}$$
मास संख्या (Mass Number): परमाणु का मास संख्या प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या होती है।
$$A = \text{प्रोटॉन की संख्या} + \text{न्यूट्रॉन की संख्या}$$
इससे हमें परमाणु की पहचान और उसका द्रव्यमान ज्ञात होता है।
इन संरचनाओं और सिद्धांतों के आधार पर, हम परमाणु की संरचना और उसके गुणों का विस्तृत अध्ययन कर सकते हैं।