वर्णक्रमीय अंकन एक परमाणु के नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के स्तर की व्यवस्था है। पुराने बोहर परमाणु मॉडल के अनुसार, इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर कक्षाओं में विभिन्न स्तरों पर कब्जा कर लेते हैं, पहले शेल के पास, नाभिक के करीब, के से सातवें शेल, क्यू, जो कि नाभिक से सबसे दूर है।
अधिक परिष्कृत क्वांटम मैकेनिकल मॉडल के संदर्भ में, KQ गोले को कक्षा के एक समूह में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक पर एक जोड़ी से अधिक इलेक्ट्रॉनों द्वारा कब्जा नहीं किया जा सकता है।
आमतौर पर, इलेक्ट्रॉन विन्यास का उपयोग इसकी जमीन की स्थिति में एक परमाणु के ऑर्बिटल्स का वर्णन करने के लिए किया जाता है, लेकिन इसका उपयोग एक परमाणु का प्रतिनिधित्व करने के लिए भी किया जा सकता है, जिसने अपने संबंधित ऑर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉनों के नुकसान या लाभ की भरपाई के लिए एक आयन या आयन में आयनित किया है।
तत्वों के कई भौतिक और रासायनिक गुणों को उनके अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन के साथ सहसंबद्ध किया जा सकता है। वैलेंस इलेक्ट्रॉन, सबसे बाहरी शेल में इलेक्ट्रॉनों, तत्व के अद्वितीय रसायन विज्ञान के लिए निर्धारण कारक हैं।
जब किसी परमाणु के बाहरी आवरण में इलेक्ट्रॉनों को किसी प्रकार की ऊर्जा प्राप्त होती है, तो वे उच्च ऊर्जा की परतों में चले जाते हैं। इस प्रकार, K खोल में एक इलेक्ट्रॉन L खोल में स्थानांतरित किया जाएगा, जबकि एक उच्च ऊर्जा अवस्था में।
जब इलेक्ट्रॉन अपनी जमीन की स्थिति में लौटता है, तो यह विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम (प्रकाश) का उत्सर्जन करके इसे अवशोषित ऊर्जा को जारी करता है। चूंकि प्रत्येक परमाणु में एक विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन होता है, इसलिए इसमें एक विशिष्ट स्पेक्ट्रम भी होगा जिसे अवशोषण (या उत्सर्जन) स्पेक्ट्रम कहा जाएगा।
इस कारण से, वर्णक्रमीय संकेतन शब्द का उपयोग इलेक्ट्रॉन विन्यास को संदर्भित करने के लिए किया जाता है।
वर्णक्रमीय संकेतन का निर्धारण कैसे करें: क्वांटम संख्या
एक परमाणु के भीतर प्रत्येक इलेक्ट्रॉन की गति और प्रक्षेपवक्र का पूरी तरह से वर्णन करने के लिए कुल चार क्वांटम संख्याओं का उपयोग किया जाता है।
एक परमाणु में सभी इलेक्ट्रॉनों की सभी क्वांटम संख्याओं के संयोजन को एक तरंग फ़ंक्शन द्वारा वर्णित किया जाता है जो श्रोडिंगन समीकरण को पूरा करता है। एक परमाणु में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन में क्वांटम संख्याओं का एक अनूठा समूह होता है।
पाउली अपवर्जन सिद्धांत के अनुसार, दो इलेक्ट्रॉन चार क्वांटम संख्याओं के समान संयोजन को साझा नहीं कर सकते हैं।
क्वांटम संख्या महत्वपूर्ण हैं क्योंकि उनका उपयोग परमाणु के इलेक्ट्रॉन विन्यास और परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के संभावित स्थान को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।
क्वांटम संख्या का उपयोग परमाणुओं की अन्य विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है, जैसे कि आयनीकरण ऊर्जा और परमाणु त्रिज्या।
क्वांटम संख्या विशिष्ट गोले, उपधारा, ऑर्बिटल्स और इलेक्ट्रॉनों के स्पिन को नामित करती है।
इसका मतलब यह है कि वे एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की विशेषताओं का पूरी तरह से वर्णन करते हैं, अर्थात, वे एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के श्रोएन्डर समीकरण या तरंग फ़ंक्शन के प्रत्येक अद्वितीय समाधान का वर्णन करते हैं।
कुल चार क्वांटम संख्याएँ हैं: प्रमुख क्वांटम संख्या (एन), कक्षीय कोणीय गति क्वांटम संख्या (एल), चुंबकीय क्वांटम संख्या (एमएल), और इलेक्ट्रॉन स्पिन क्वांटम संख्या (एमएस)।
प्रिंसिपल क्वांटम संख्या, एनएन, एक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा और नाभिक से इलेक्ट्रॉन की सबसे संभावित दूरी का वर्णन करता है। दूसरे शब्दों में, यह कक्षीय के आकार और ऊर्जा के स्तर को संदर्भित करता है जिस पर एक इलेक्ट्रॉन रखा जाता है।
उपखंड, या ll की संख्या, कक्षीय के आकार का वर्णन करती है। इसका उपयोग कोणीय नोड्स की संख्या निर्धारित करने के लिए भी किया जा सकता है।
चुंबकीय क्वांटम संख्या, एमएल, एक उपधारा में ऊर्जा के स्तर का वर्णन करता है, और एमएस इलेक्ट्रॉन पर स्पिन को संदर्भित करता है, जो ऊपर या नीचे हो सकता है।
Aufbau सिद्धांत
Aufbau जर्मन शब्द "Aufbauen" से आया है जिसका अर्थ है "निर्माण करना।" संक्षेप में, इलेक्ट्रॉन विन्यास लिखकर हम इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स का निर्माण कर रहे हैं क्योंकि हम एक परमाणु से दूसरे में जाते हैं।
जैसा कि हम एक परमाणु के इलेक्ट्रॉन विन्यास को लिखते हैं, हम परमाणु संख्या के बढ़ते क्रम में कक्षा में भरेंगे।
औबुबा सिद्धांत पाउली अपवर्जन सिद्धांत से उत्पन्न होता है जो कहता है कि एक परमाणु में दो fermions (जैसे इलेक्ट्रॉन) नहीं हैं।
उनके पास क्वांटम संख्याओं का एक ही सेट हो सकता है, इसलिए उन्हें उच्च ऊर्जा स्तरों पर "स्टैक" करना होगा। इलेक्ट्रॉनों का संचय कैसे होता है यह इलेक्ट्रॉन विन्यास का विषय है।
स्थिर परमाणुओं में उतने ही इलेक्ट्रॉन होते हैं जितने प्रोटॉन नाभिक में होते हैं। इलेक्ट्रॉन चार मूल नियमों का पालन करते हुए क्वांटम ऑर्बिटल्स में नाभिक के चारों ओर इकट्ठा होते हैं, जिसे औफबौ सिद्धांत कहा जाता है।
- परमाणु में कोई दो इलेक्ट्रॉन नहीं हैं जो समान चार क्वांटम संख्या n, l, m और s को साझा करते हैं।
- इलेक्ट्रॉनों सबसे पहले ऊर्जा स्तर के ऑर्बिटल्स पर कब्जा कर लेंगे।
- इलेक्ट्रॉन हमेशा एक ही स्पिन संख्या के साथ कक्षा को भरेंगे। जब ऑर्बिटल्स फुल हो जाएंगे तो यह शुरू हो जाएगा।
- इलेक्ट्रान क्वांटम संख्या n और l के योग से ऑर्बिटल्स भरेंगे। (N + l) के समान मान वाले ऑर्बिटल्स को पहले निम्न n मानों से भरा जाएगा।
दूसरे और चौथे नियम मूल रूप से समान हैं। नियम चार का एक उदाहरण 2p और 3s ऑर्बिटल्स होगा।
एक 2p कक्षीय n = 2 और l = 2 है और एक 3s कक्षीय n = 3 और l = 1. (N + l) = 4 दोनों मामलों में है, लेकिन 2p कक्षीय में सबसे कम ऊर्जा या सबसे कम n-मान है और इससे पहले भर जाएगा परत 3 s।
चित्रा 2: इलेक्ट्रॉन विन्यास को भरने का Moeller आरेख।
सौभाग्य से, चित्रा 2 में दिखाए गए मोलर आरेख का उपयोग इलेक्ट्रॉन भरने के लिए किया जा सकता है। 1s से विकर्णों को चलाकर ग्राफ को पढ़ा जाता है।
चित्र 2 परमाणु कक्षाओं को दर्शाता है और तीर आगे बढ़ने के मार्ग का अनुसरण करते हैं।
अब जबकि ऑर्बिटल्स के ऑर्डर को भरा जाना है, केवल एक चीज बची हुई है जो प्रत्येक ऑर्बिटल के आकार को याद करती है।
एस ऑर्बिटल्स में 2 इलेक्ट्रॉनों के लिए m l का 1 संभावित मान है
पी ऑर्बिटल्स में 6 इलेक्ट्रॉनों के लिए मिलीलीटर के 3 संभावित मान हैं
डी कक्षाओं के एक 5 संभावित मान है μl 10 इलेक्ट्रॉनों धारण करने के लिए
F ऑर्बिटल्स के पास 14 इलेक्ट्रॉनों को धारण करने के लिए m l के 7 संभावित मान हैं
यह एक तत्व के स्थिर परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन को निर्धारित करने के लिए आवश्यक है।
उदाहरण के लिए, तत्व नाइट्रोजन लें। नाइट्रोजन में सात प्रोटॉन होते हैं और इसलिए सात इलेक्ट्रॉन होते हैं। भरने के लिए पहला कक्षीय 1s कक्षीय है। एक कक्षीय में दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए पांच इलेक्ट्रॉनों को छोड़ दिया जाता है।
अगला ऑर्बिटल 2s ऑर्बिटल है और इसमें अगले दो शामिल हैं। अंतिम तीन इलेक्ट्रॉनों 2p कक्षीय पर जाएंगे जो छह इलेक्ट्रॉनों तक पकड़ कर सकते हैं।
हुंड नियम
Aufbau के खंड में चर्चा की गई है कि कैसे इलेक्ट्रॉन सबसे पहले सबसे कम ऊर्जा कक्षा को भरते हैं और फिर सबसे कम ऊर्जा कक्षा के बाद ही सबसे कम ऊर्जा कक्षा तक बढ़ते हैं।
हालांकि, इस नियम के साथ एक समस्या है। निश्चित रूप से, 1s ऑर्बिटल्स को 2s ऑर्बिटल्स से पहले भरा जाना चाहिए, क्योंकि 1s ऑर्बिटल्स में n का मान कम होता है, और इसलिए कम ऊर्जा।
और तीन अलग 2p ऑर्बिटल्स? उन्हें किस क्रम में भरा जाना चाहिए? इस प्रश्न के उत्तर में हंड का शासन शामिल है।
हंड के नियम में कहा गया है कि:
- किसी भी परिक्रमा में प्रत्येक कक्षीय पर व्यक्तिगत रूप से कब्जा किया जाता है, इससे पहले कि किसी कक्षीय पर दोगुना कब्जा हो।
- व्यक्तिगत रूप से व्याप्त ऑर्बिटल्स के सभी इलेक्ट्रॉनों में एक ही स्पिन (कुल स्पिन को अधिकतम करने के लिए) होता है।
जब इलेक्ट्रॉनों को ऑर्बिटल्स को सौंपा जाता है, तो एक इलेक्ट्रॉन पहले एक आधे-पूर्ण कक्षीय में किसी अन्य इलेक्ट्रॉन के साथ जोड़ी बनाने से पहले सभी ऑर्बिटल्स को समान ऊर्जा (जिसे डिजनरेटेड ऑर्बिटल्स भी कहा जाता है) से भरना चाहता है।
जमीनी राज्यों में परमाणुओं में यथासंभव अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन होते हैं। इस प्रक्रिया को विज़ुअलाइज़ करने में, विचार करें कि कैसे इलेक्ट्रॉन एक चुंबक में समान ध्रुव के समान व्यवहार प्रदर्शित करते हैं यदि वे संपर्क में आने वाले थे।
जब नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स को भरते हैं, तो वे सबसे पहले जोड़ी बनाने से पहले एक-दूसरे से यथासंभव दूर जाने की कोशिश करते हैं।
संदर्भ
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