परमाणु (Atom)
Atomic Structure
Nucleus:
- Protons: These subatomic particles carry a positive charge and define the atomic number of an element. For instance, a carbon atom has six protons, so its atomic number is 6.
- Neutrons: Neutrally charged particles that, along with protons, contribute to the atomic mass. For example, carbon typically has six neutrons, giving it an atomic mass of approximately 12 (6 protons + 6 neutrons).
Electrons:
- Electrons are negatively charged particles that orbit the nucleus at various energy levels or shells. These energy levels can hold a specific maximum number of electrons (e.g., the first shell can hold 2 electrons, the second shell 8, etc.).
Atomic Examples
- Hydrogen (H):
- Simplest atom with 1 proton and 1 electron.
- No neutrons in its most common isotope (Hydrogen-1).
- Helium (He):
- Contains 2 protons and 2 neutrons in the nucleus, with 2 electrons orbiting.
- Carbon (C):
- Has 6 protons and usually 6 neutrons in its most common isotope, Carbon-12.
- 6 electrons orbit the nucleus, 2 in the first shell and 4 in the second.
Atomic Models
Dalton’s Atomic Model (1803):
- Concept: Atoms are solid, indivisible spheres.
- Key Features: Atoms of the same element are identical, and chemical reactions are rearrangements of these indivisible atoms.
- Limitation: This model couldn't explain the discovery of subatomic particles.
Thomson’s Plum Pudding Model (1897):
- Concept: The atom is a positively charged sphere with negatively charged electrons embedded in it.
- Key Features: Suggested the atom as divisible with internal structure.
- Example: In a gold atom, electrons are like raisins in the pudding of positive charge.
- Limitation: Couldn’t explain the results of the gold foil experiment conducted later by Rutherford.
Rutherford’s Nuclear Model (1911):
- Concept: The atom has a small, dense, positively charged nucleus surrounded by electrons.
- Key Features: Most of the atom’s mass is in the nucleus; the rest is empty space.
- Example: In a gold atom, the nucleus is tiny compared to the entire atom, with electrons orbiting it.
- Experiment: The gold foil experiment, where alpha particles mostly passed through foil but some were deflected, showing the existence of a dense nucleus.
- Limitation: Could not explain why electrons do not spiral into the nucleus.
Bohr’s Model (1913):
- Concept: Electrons orbit the nucleus in specific, quantized energy levels.
- Key Features: Electrons can jump between levels by absorbing or emitting photons (quanta of energy).
- Example: In a hydrogen atom, the single electron orbits in specific levels and can move between them when energy is absorbed or emitted.
- Limitation: While it worked well for hydrogen, it couldn’t explain atoms with more electrons.
Quantum Mechanical Model (1926):
- Concept: Electrons exist in probabilistic electron clouds rather than fixed orbits.
- Key Features: Uses complex mathematical equations (wave functions) to describe electron positions and energies.
- Example: In a carbon atom, electrons are found in certain regions around the nucleus called orbitals, like spherical (s-orbital) or dumbbell-shaped (p-orbitals).
- Strength: More accurately explains the behavior of electrons in all atoms and molecules.
- Invention: Developed through the work of Schrödinger, Heisenberg, and others.
Modern Atomic Model:
- Concept: Builds on quantum mechanics, with a dense nucleus of protons and neutrons surrounded by electrons in orbitals.
- Key Features: Includes the discovery of quarks (sub-particles making up protons and neutrons) and uses quantum theory to explain atomic interactions and chemical bonding.
- Example: Oxygen atom: 8 protons, 8 neutrons in the nucleus, and 8 electrons distributed in electron clouds around the nucleus.
- Application: This model forms the basis of modern chemistry and quantum physics, explaining the periodic table’s structure and chemical properties of elements.
1. Atomic Number (Z):
The atomic number is the number of protons in the nucleus of an atom. It determines the identity of an element and its position in the periodic table.
Example:
- Hydrogen (H) has an atomic number of 1, meaning it has 1 proton in its nucleus.
- Carbon (C) has an atomic number of 6, meaning it has 6 protons in its nucleus.
- Oxygen (O) has an atomic number of 8, meaning it has 8 protons in its nucleus.
The atomic number also indicates the number of electrons in a neutral atom (since the number of electrons equals the number of protons in a neutral atom).
2. Atomic Mass (A):
- The atomic mass (also called atomic weight) is the total mass of an atom, primarily composed of the protons and neutrons in the nucleus. It is measured in atomic mass units (amu).
- Formula: Atomic mass = Number of protons + Number of neutrons
- Since electrons have negligible mass compared to protons and neutrons, they are not considered in the calculation of atomic mass.
Example of Atomic Mass:
- Hydrogen (H):
- Atomic number = 1 (1 proton)
- Atomic mass ≈ 1.008 amu (hydrogen's most common isotope, Hydrogen-1, has no neutrons, but Hydrogen-2 and Hydrogen-3 isotopes exist with neutrons)
- Carbon (C):
- Atomic number = 6 (6 protons)
- Most common isotope: Carbon-12 has 6 neutrons, giving an atomic mass of 12 amu. Carbon-14 (used in radiocarbon dating) has 8 neutrons, giving an atomic mass of 14 amu.
- Oxygen (O):
- Atomic number = 8 (8 protons)
- Atomic mass ≈ 16 amu (most common isotope, Oxygen-16, has 8 neutrons).
- Oxygen-17 has 9 neutrons (atomic mass ≈ 17 amu).
- Oxygen-18 has 10 neutrons (atomic mass ≈ 18 amu).
Example with Isotopes:
Isotopes are atoms of the same element with the same number of protons but different numbers of neutrons. For example:
- Carbon (C) has isotopes like:
- Carbon-12: 6 protons, 6 neutrons (atomic mass = 12 amu).
- Carbon-14: 6 protons, 8 neutrons (atomic mass = 14 amu).
In nature, the most common isotope of carbon is Carbon-12, but Carbon-14 is used in carbon dating.
Key Points:
- Atomic Number (Z): Defines the element (number of protons).
- Atomic Mass (A): Sum of protons and neutrons in the nucleus (varies for isotopes of the same element).
Here is the Periodic Table of Elements with both Atomic Number (Z) and Atomic Mass (A) for each element:
Periodic Table of Elements (Atomic Number Z and Atomic Mass A)
| Atomic Number (Z) | Element Symbol | Element Name | Atomic Mass (A) |
|---|---|---|---|
| 1 | H | Hydrogen | 1.008 |
| 2 | He | Helium | 4.0026 |
| 3 | Li | Lithium | 6.94 |
| 4 | Be | Beryllium | 9.0122 |
| 5 | B | Boron | 10.81 |
| 6 | C | Carbon | 12.011 |
| 7 | N | Nitrogen | 14.007 |
| 8 | O | Oxygen | 15.999 |
| 9 | F | Fluorine | 18.998 |
| 10 | Ne | Neon | 20.180 |
| 11 | Na | Sodium | 22.990 |
| 12 | Mg | Magnesium | 24.305 |
| 13 | Al | Aluminum | 26.982 |
| 14 | Si | Silicon | 28.085 |
| 15 | P | Phosphorus | 30.974 |
| 16 | S | Sulfur | 32.06 |
| 17 | Cl | Chlorine | 35.45 |
| 18 | Ar | Argon | 39.948 |
| 19 | K | Potassium | 39.098 |
| 20 | Ca | Calcium | 40.078 |
| 21 | Sc | Scandium | 44.956 |
| 22 | Ti | Titanium | 47.867 |
| 23 | V | Vanadium | 50.942 |
| 24 | Cr | Chromium | 52.04 |
| 25 | Mn | Manganese | 54.938 |
| 26 | Fe | Iron | 55.845 |
| 27 | Co | Cobalt | 58.933 |
| 28 | Ni | Nickel | 58.693 |
| 29 | Cu | Copper | 63.546 |
| 30 | Zn | Zinc | 65.38 |
| 31 | Ga | Gallium | 69.723 |
| 32 | Ge | Germanium | 72.63 |
| 33 | As | Arsenic | 74.922 |
| 34 | Se | Selenium | 78.971 |
| 35 | Br | Bromine | 79.904 |
| 36 | Kr | Krypton | 83.798 |
| 37 | Rb | Rubidium | 85.468 |
| 38 | Sr | Strontium | 87.62 |
| 39 | Y | Yttrium | 88.906 |
| 40 | Zr | Zirconium | 91.224 |
| 41 | Nb | Niobium | 92.906 |
| 42 | Mo | Molybdenum | 95.95 |
| 43 | Tc | Technetium | 98 |
| 44 | Ru | Ruthenium | 101.07 |
| 45 | Rh | Rhodium | 102.91 |
| 46 | Pd | Palladium | 106.42 |
| 47 | Ag | Silver | 107.87 |
| 48 | Cd | Cadmium | 112.41 |
| 49 | In | Indium | 114.82 |
| 50 | Sn | Tin | 118.71 |
| 51 | Sb | Antimony | 121.76 |
| 52 | I | Iodine | 126.90 |
| 53 | Xe | Xenon | 131.29 |
| 54 | Cs | Cesium | 132.91 |
| 55 | Ba | Barium | 137.33 |
| 56 | La | Lanthanum | 138.91 |
| 57 | Ce | Cerium | 140.12 |
| 58 | Pr | Praseodymium | 140.91 |
| 59 | Nd | Neodymium | 144.24 |
| 60 | Pm | Promethium | 145 |
| 61 | Sm | Samarium | 150.36 |
| 62 | Eu | Europium | 151.98 |
| 63 | Gd | Gadolinium | 157.25 |
| 64 | Tb | Terbium | 158.93 |
| 65 | Dy | Dysprosium | 162.50 |
| 66 | Ho | Holmium | 164.93 |
| 67 | Er | Erbium | 167.26 |
| 68 | Tm | Thulium | 168.93 |
| 69 | Yb | Ytterbium | 173.04 |
| 70 | Lu | Lutetium | 175.00 |
| 71 | Hf | Hafnium | 178.49 |
| 72 | Ta | Tantalum | 180.95 |
| 73 | W | Tungsten | 183.84 |
| 74 | Re | Rhenium | 186.21 |
| 75 | Os | Osmium | 190.23 |
| 76 | Ir | Iridium | 192.22 |
| 77 | Pt | Platinum | 195.08 |
| 78 | Au | Gold | 196.97 |
| 79 | Hg | Mercury | 200.59 |
| 80 | Tl | Thallium | 204.38 |
| 81 | Pb | Lead | 207.2 |
| 82 | Bi | Bismuth | 208.98 |
| 83 | Po | Polonium | 209 |
| 84 | At | Astatine | 210 |
| 85 | Rn | Radon | 222 |
| 86 | Fr | Francium | 223 |
| 87 | Ra | Radium | 226 |
| 88 | Ac | Actinium | 227 |
| 89 | Th | Thorium | 232.04 |
| 90 | Pa | Protactinium | 231.04 |
| 91 | U | Uranium | 238.03 |
| 92 | Np | Neptunium | 237 |
| 93 | Pu | Plutonium | 244 |
| 94 | Am | Americium | 243 |
| 95 | Cm | Curium | 247 |
| 96 | Bk | Berkelium | 247 |
| 97 | Cf | Californium | 251 |
| 98 | Es | Einsteinium | 252 |
| 99 | Fm | Fermium | 257 |
| 100 | Md | Mendelevium | 258 |
| 101 | No | Nobelium | 259 |
| 102 | Lr | Lawrencium | 262 |
| 103 | Rf | Rutherfordium | 267 |
| 104 | Db | Dubnium | 270 |
| 105 | Sg | Seaborgium | 271 |
| 106 | Bh | Bohrium | 270 |
| 107 | Hs | Hassium | 277 |
| 108 | Mt | Meitnerium | 276 |
| 109 | Ds | Darmstadtium | 281 |
| 110 | Rg | Roentgenium | 280 |
| 111 | Cn | Copernicium | 285 |
| 112 | Nh | Nihonium | 284 |
| 113 | Fl | Flerovium | 289 |
| 114 | Mc | Moscovium | 288 |
| 115 | Lv | Livermorium | 293 |
| 116 | Ts | Tennessine | 294 |
| 117 | Og | Oganesson | 295 |
This table includes atomic number (Z), element symbol, element name, and atomic mass (A). The atomic mass is an average mass of the isotopes of the element weighted by their natural abundance.
In Hindi :-
परमाणु पदार्थ के मूलभूत निर्माण खंड हैं, जिनमें एक नाभिक होता है जिसे इलेक्ट्रॉनों द्वारा घेरा जाता है। यहाँ परमाणुओं की विस्तृत जानकारी दी गई है, जिसमें उनकी संरचना, उदाहरण और विभिन्न परमाणु मॉडल शामिल हैं
परमाणु की संरचना (Atomic Structure)
नाभिक (Nucleus):
प्रोटॉन (Protons): ये उप-परमाण्विक कण सकारात्मक चार्ज रखते हैं और किसी तत्व की परमाणु संख्या को परिभाषित करते हैं। उदाहरण के लिए, कार्बन परमाणु में छह प्रोटॉन होते हैं, इसलिए इसकी परमाणु संख्या 6 है।
न्यूट्रॉन (Neutrons): ये न्यूट्रल चार्ज वाले कण होते हैं जो प्रोटॉन के साथ परमाणु द्रव्यमान में योगदान करते हैं। उदाहरण के लिए, कार्बन में आमतौर पर छह न्यूट्रॉन होते हैं, जिससे इसका परमाणु द्रव्यमान लगभग 12 (6 प्रोटॉन + 6 न्यूट्रॉन) होता है।
इलेक्ट्रॉन (Electrons):
इलेक्ट्रॉन नकारात्मक चार्ज वाले कण होते हैं जो नाभिक के चारों ओर विभिन्न ऊर्जा स्तरों या कक्षों में परिक्रमा करते हैं। इन ऊर्जा स्तरों में अधिकतम संख्या में इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं (जैसे, पहला कक्ष 2 इलेक्ट्रॉन रख सकता है, दूसरा कक्ष 8, आदि)।
परमाणु के उदाहरण (Atomic Examples)
हाइड्रोजन (H):
सबसे सरल परमाणु जिसमें 1 प्रोटॉन और 1 इलेक्ट्रॉन होता है।
इसके सबसे सामान्य समस्थानिक (Hydrogen-1) में कोई न्यूट्रॉन नहीं होता।
हीलियम (He):
इसमें 2 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन नाभिक में होते हैं, और 2 इलेक्ट्रॉन परिक्रमा करते हैं।
कार्बन (C):
इसमें 6 प्रोटॉन और आमतौर पर 6 न्यूट्रॉन होते हैं, जिससे इसका सामान्य समस्थानिक कार्बन-12 होता है।
नाभिक के चारों ओर 6 इलेक्ट्रॉन परिक्रमा करते हैं, 2 पहले कक्ष में और 4 दूसरे कक्ष में।
परमाणु मॉडल (Atomic Models)
डल्टन का परमाणु मॉडल (1803):
संकल्पना: परमाणु ठोस, अविभाज्य गोल होते हैं।
मुख्य विशेषताएँ: एक ही तत्व के परमाणु समान होते हैं, और रासायनिक प्रतिक्रियाएँ इन अविभाज्य परमाणुओं की पुनः व्यवस्था होती हैं।
सीमा: यह मॉडल उप-परमाण्विक कणों की खोज को समझाने में असमर्थ था।
थॉमसन का प्लम पुडिंग मॉडल (1897):
संकल्पना: परमाणु एक सकारात्मक चार्ज वाली गेंद है जिसमें नकारात्मक चार्ज वाले इलेक्ट्रॉन बिखरे होते हैं।
मुख्य विशेषताएँ: परमाणु को एक आंतरिक संरचना के साथ विभाज्य के रूप में सुझाव दिया गया।
उदाहरण: एक सोने के परमाणु में इलेक्ट्रॉन सकारात्मक चार्ज के "पुडिंग" में किशमिश की तरह बिखरे होते हैं।
सीमा: यह मॉडल बाद में रदरफोर्ड के गोल्ड फॉयल प्रयोग के परिणामों को समझाने में असमर्थ था।
रदरफोर्ड का न्यूक्लियर मॉडल (1911):
संकल्पना: परमाणु में एक छोटा, सघन, सकारात्मक चार्ज वाला नाभिक होता है जिसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन परिक्रमा करते हैं।
मुख्य विशेषताएँ: परमाणु का अधिकांश भाग खाली होता है; अधिकांश द्रव्यमान नाभिक में होता है।
उदाहरण: एक सोने के परमाणु में नाभिक बहुत छोटा होता है, और इलेक्ट्रॉन उससे काफी दूर परिक्रमा करते हैं।
प्रयोग: गोल्ड फॉयल प्रयोग, जिसमें अल्फा कण ज्यादातर फॉयल के माध्यम से गुजरते हैं, लेकिन कुछ विचलित होते हैं, जिससे नाभिक के अस्तित्व का पता चलता है।
सीमा: यह मॉडल समझाने में असमर्थ था कि इलेक्ट्रॉन नाभिक में क्यों नहीं गिरते ।
बोर का मॉडल (1913):
संकल्पना: इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर विशेष, क्वांटाइज्ड ऊर्जा स्तरों में परिक्रमा करते हैं।
मुख्य विशेषताएँ: इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तरों के बीच फोटॉनों (ऊर्जा के क्वांटा) को अवशोषित या उत्सर्जित करके कूद सकते हैं।
उदाहरण: एक हाइड्रोजन परमाणु में, एकल इलेक्ट्रॉन विशेष स्तरों में परिक्रमा करता है और ऊर्जा को अवशोषित या उत्सर्जित करके उनके बीच जा सकता है।
सीमा: जबकि यह मॉडल हाइड्रोजन के लिए अच्छा काम करता था, यह अधिक इलेक्ट्रॉनों वाले परमाणुओं को समझाने में असमर्थ था।
क्वांटम यांत्रिक मॉडल (1926):
संकल्पना: इलेक्ट्रॉन निश्चित कक्षों के बजाय संभाव्य इलेक्ट्रॉन बादलों में मौजूद होते हैं।
मुख्य विशेषताएँ: इलेक्ट्रॉन की स्थिति और ऊर्जा को वर्णन करने के लिए जटिल गणितीय समीकरणों (तरंग कार्यों) का उपयोग करता है।
उदाहरण: एक कार्बन परमाणु में, इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर कुछ क्षेत्रों में पाए जाते हैं जिन्हें कक्षीय (ऑर्बिटल्स) कहा जाता है, जैसे गोलाकार (s-ऑर्बिटल) या डंबल-आकार के (p-ऑर्बिटल्स)।
मजबूती: सभी परमाणुओं और अणुओं में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार को अधिक सटीक रूप से समझाता है।
आविष्कार: यह मॉडल श्रोडिंगर, हाइजेनबर्ग और अन्य के काम से विकसित हुआ।
आधुनिक परमाणु मॉडल:
संकल्पना: क्वांटम यांत्रिकी पर आधारित, जिसमें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का सघन नाभिक होता है और इलेक्ट्रॉन कक्षीयों में परिक्रमा करते हैं।
मुख्य विशेषताएँ: प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाने वाले क्वार्क (उप-कण) की खोज और परमाणु अंतःक्रियाओं और रासायनिक बंधन को समझाने के लिए क्वांटम सिद्धांत का उपयोग।
उदाहरण: ऑक्सीजन परमाणु: 8 प्रोटॉन, 8 न्यूट्रॉन नाभिक में और नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉन बादलों में 8 इलेक्ट्रॉन वितरित होते हैं।
प्रयोग: यह मॉडल आधुनिक रसायन विज्ञान और क्वांटम भौतिकी का आधार बनता है, आवर्त सारणी की संरचना और तत्वों के रासायनिक गुणों को समझाता है।
परमाणु द्रव्यमान और परमाणु संख्या का विवरण
1. परमाणु संख्या (Atomic Number, Z):
परमाणु संख्या वह संख्या है जो परमाणु के नाभिक में प्रोटॉनों की संख्या को दर्शाती है। यह तत्व की पहचान और आवर्त सारणी में उसके स्थान को निर्धारित करती है।
उदाहरण:
हाइड्रोजन (H) की परमाणु संख्या 1 है, जिसका मतलब है कि इसमें 1 प्रोटॉन होता है।
कार्बन (C) की परमाणु संख्या 6 है, जिसका मतलब है कि इसमें 6 प्रोटॉन होते हैं।
ऑक्सीजन (O) की परमाणु संख्या 8 है, जिसका मतलब है कि इसमें 8 प्रोटॉन होते हैं।
परमाणु संख्या यह भी निर्धारित करती है कि एक तटस्थ परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या कितनी होगी (चूंकि एक तटस्थ परमाणु में प्रोटॉनों की संख्या के बराबर इलेक्ट्रॉन होते हैं)।
2. परमाणु द्रव्यमान (Atomic Mass, A):
परमाणु द्रव्यमान (जिसे परमाणु भार भी कहा जाता है) एक परमाणु का कुल द्रव्यमान होता है, जो मुख्य रूप से नाभिक में स्थित प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों से बनता है। इसे परमाणु द्रव्यमान इकाई (amu) में मापा जाता है।
समीकरण: परमाणु द्रव्यमान = प्रोटॉनों की संख्या + न्यूट्रॉनों की संख्या
चूंकि इलेक्ट्रॉनों का द्रव्यमान प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों के मुकाबले बहुत कम होता है, इसलिए परमाणु द्रव्यमान की गणना में इलेक्ट्रॉनों को शामिल नहीं किया जाता है।
परमाणु द्रव्यमान का उदाहरण:
हाइड्रोजन (H):
परमाणु संख्या = 1 (1 प्रोटॉन)
परमाणु द्रव्यमान ≈ 1.008 amu (हाइड्रोजन का सबसे सामान्य समस्थानिक, हाइड्रोजन-1, में कोई न्यूट्रॉन नहीं होता, लेकिन हाइड्रोजन-2 और हाइड्रोजन-3 समस्थानिक होते हैं जिनमें न्यूट्रॉन होते हैं)
कार्बन (C):
परमाणु संख्या = 6 (6 प्रोटॉन)
सबसे सामान्य समस्थानिक: कार्बन-12 में 6 न्यूट्रॉन होते हैं, जिससे इसका परमाणु द्रव्यमान 12 amu होता है। कार्बन-14 (जो रेडियोकार्बन डेटिंग में उपयोग होता है) में 8 न्यूट्रॉन होते हैं, जिससे इसका परमाणु द्रव्यमान 14 amu होता है।
ऑक्सीजन (O):
परमाणु संख्या = 8 (8 प्रोटॉन)
परमाणु द्रव्यमान ≈ 16 amu (सबसे सामान्य समस्थानिक, ऑक्सीजन-16, में 8 न्यूट्रॉन होते हैं)।
समस्थानिकों के उदाहरण:
ऑक्सीजन-17 में 9 न्यूट्रॉन होते हैं (परमाणु द्रव्यमान ≈ 17 amu)।
ऑक्सीजन-18 में 10 न्यूट्रॉन होते हैं (परमाणु द्रव्यमान ≈ 18 amu)।
समस्थानिकों के साथ उदाहरण:
समस्थानिक वे परमाणु होते हैं जो एक ही तत्व के होते हैं, जिनमें प्रोटॉनों की संख्या समान होती है लेकिन न्यूट्रॉनों की संख्या भिन्न होती है। उदाहरण के लिए:
कार्बन (C) के समस्थानिक:
कार्बन-12: 6 प्रोटॉन, 6 न्यूट्रॉन (परमाणु द्रव्यमान = 12 amu)।
कार्बन-14: 6 प्रोटॉन, 8 न्यूट्रॉन (परमाणु द्रव्यमान = 14 amu)।
प्रकृति में, कार्बन का सबसे सामान्य समस्थानिक कार्बन-12 होता है, लेकिन कार्बन-14 का उपयोग कार्बन डेटिंग में किया जाता है।
मुख्य बिंदु:
परमाणु संख्या (Z): तत्व की पहचान करती है (प्रोटॉनों की संख्या)।
परमाणु द्रव्यमान (A): नाभिक में प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों की संख्या का योग (एक ही तत्व के समस्थानिकों के लिए भिन्न हो सकता है)।
Comments
Post a Comment