- পারমাণবিক স্কেল এবং কোয়ান্টাম আচরণ
- প্রথম কোয়ান্টাম মডেল
- বস্তুগত তরঙ্গের গতিশীলতা
- পারমাণবিক কক্ষপথ
- কোয়ান্টাম সংখ্যা
- কক্ষপথের আকার এবং আকার
- স্পিন
- তথ্যসূত্র
পরমাণুর কোয়ান্টাম-যান্ত্রিক মডেল ধরে নেয় যে এটা প্রোটন ও নিউট্রনের গঠিত একটি কেন্দ্রীয় নিউক্লিয়াস গঠিত। নেতিবাচক চার্জযুক্ত ইলেকট্রনগুলি অরবিটাল হিসাবে পরিচিত ছড়িয়ে পড়া অঞ্চলে নিউক্লিয়াসকে ঘিরে surround
বৈদ্যুতিন কক্ষপথের আকার এবং ব্যাপ্তি বিভিন্ন মাত্রার দ্বারা নির্ধারিত হয়: নিউক্লিয়াসের সম্ভাবনা এবং বৈদ্যুতিনগুলির কৌণিক স্তরের শক্তি এবং কৌণিক গতিবেগের সম্ভাবনা।
চিত্র 1. কোয়ান্টাম মেকানিক্স অনুসারে একটি হিলিয়াম পরমাণুর মডেল। এটি হিলিয়ামের দুটি ইলেক্ট্রনের সম্ভাবনার মেঘ নিয়ে গঠিত যা ইতিবাচক নিউক্লিয়াসকে ১০০ হাজার গুণ ছোট করে ঘিরে থাকে। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স।
কোয়ান্টাম মেকানিক্স অনুসারে, বৈদ্যুতিনগুলির দ্বৈত তরঙ্গ-কণার আচরণ রয়েছে এবং পারমাণবিক স্তরে এগুলি ছড়িয়ে পড়ে এবং অ-বিন্দু হয়। পরমাণুর মাত্রা কার্যকরীভাবে ইতিবাচক নিউক্লিয়াসকে ঘিরে থাকা বৈদ্যুতিন কক্ষপথের প্রসারণ দ্বারা নির্ধারিত হয়।
চিত্র 1 হিলিয়াম পরমাণুর কাঠামো দেখায়, যেখানে দুটি প্রোটন এবং দুটি নিউট্রনযুক্ত নিউক্লিয়াস রয়েছে। এই নিউক্লিয়াসটি নিউক্লিয়াসকে ঘিরে দুটি ইলেক্ট্রনগুলির সম্ভাবনার মেঘের সাথে ঘিরে রয়েছে, যা এক লক্ষ হাজার গুণ ছোট। নীচের চিত্রটিতে আপনি হিলিয়াম পরমাণু দেখতে পাবেন নিউক্লিয়াসে প্রোটন এবং নিউট্রন এবং কক্ষপথে ইলেক্ট্রনগুলির সাহায্যে।
হিলিয়াম পরমাণুর আকার একটি অ্যাংস্ট্রোমের ক্রম (1 Å), অর্থাৎ 1 x 10 ^ -10 মি। যদিও এর নিউক্লিয়াসের আকার একটি ফেম্টোমিটারের ক্রম (1 fm), অর্থাৎ 1 x 10 ^ -15 মিটার।
তুলনামূলকভাবে ছোট হওয়া সত্ত্বেও, পারমাণবিক ওজনের 99.9% ক্ষুদ্র নিউক্লিয়াসে কেন্দ্রীভূত হয়। এটি কারণ প্রোটন এবং নিউট্রনগুলি চারপাশে থাকা ইলেকট্রনের তুলনায় 2 গুণ বেশি ভারী হয়।
পারমাণবিক স্কেল এবং কোয়ান্টাম আচরণ
পারমাণবিক মডেলের বিকাশের ক্ষেত্রে যে ধারণাগুলি সবচেয়ে বেশি প্রভাব ফেলেছিল তার মধ্যে একটি ছিল তরঙ্গ - কণা দ্বৈততা: আবিষ্কার যে প্রতিটি বস্তুগত বস্তুর সাথে পদার্থের একটি যুক্ত তরঙ্গ রয়েছে।
কোনও বস্তুর সাথে যুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য গণনা করার সূত্রটি লুই ডি ব্রোগলি 1924 সালে প্রস্তাব করেছিলেন এবং নিম্নলিখিতটি হলেন:
যেখানে h প্লাঙ্কের ধ্রুবক, m ভর, এবং v গতিবেগ।
ডি ব্রোগলি নীতি অনুসারে, প্রতিটি বস্তুর দ্বৈত আচরণ রয়েছে, তবে মিথস্ক্রিয়া, গতি এবং ভরগুলির স্কেলের উপর নির্ভর করে তরঙ্গ আচরণটি কণা বা তদ্বিপরীত থেকে বেশি প্রসিদ্ধ হতে পারে।
ইলেক্ট্রন হালকা, এর ভর 9.1 × 10 ^ -31 কেজি। বৈদ্যুতিনের সাধারণ গতি 6000 কিমি / সেকেন্ড (আলোর গতির চেয়ে পঞ্চাশগুণ ধীর)। এই গতি দশকের ইলেক্ট্রন ভোল্টের পরিসরে শক্তি মানের সাথে সামঞ্জস্য করে।
উপরের ডেটা সহ এবং ডি ব্রোগলি সূত্র ব্যবহার করে ইলেক্ট্রনের জন্য তরঙ্গদৈর্ঘ্য পাওয়া যাবে:
λ = 6.6 এক্স 10 ^ -34 জে এস / (9.1 × 10 ^ -31 কেজি 6 এক্স 10 ^ 6 মি / সে) = 1 x 10 ^ -10 মি = 1
পারমাণবিক স্তরের সাধারণ শক্তিতে ইলেকট্রনের পারমাণবিক স্কেলের সমান মাত্রার তরঙ্গদৈর্ঘ্য থাকে, যাতে সেই স্কেলটিতে এটি একটি তরঙ্গ আচরণ নয়, একটি কণা নয়।
প্রথম কোয়ান্টাম মডেল
পারমাণবিক-স্কেল ইলেক্ট্রনের তরঙ্গের আচরণের বিষয়টি মাথায় রেখে, কোয়ান্টাম নীতির ভিত্তিতে প্রথম পারমাণবিক মডেলগুলি তৈরি করা হয়েছিল। এর মধ্যে বোহরের পারমাণবিক মডেলটি দাঁড়িয়ে আছে, যা হাইড্রোজেনের নির্গমন বর্ণালী সম্পর্কে পুরোপুরি পূর্বাভাস দিয়েছে, তবে অন্যান্য পরমাণুর মতো নয়।
বোহর মডেল এবং পরের সোমমারফিল্ড মডেলগুলি ছিল আধা-শাস্ত্রীয় মডেল। অর্থাত, নিউটনের দ্বিতীয় আইন দ্বারা নিয়ন্ত্রিত নিউক্লিয়াসের চারপাশে প্রদক্ষিণ করা ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আকর্ষণীয় শক্তির অধীনে থাকা কণা হিসাবে বৈদ্যুতিনকে বিবেচনা করা হয়েছিল।
শাস্ত্রীয় কক্ষপথ ছাড়াও, এই প্রথম মডেলগুলি বিবেচনা করেছিল যে বৈদ্যুতিনের সাথে সম্পর্কিত পদার্থের তরঙ্গ ছিল। যার পরিধিটি পুরো তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সম্পূর্ণ কক্ষপথের অনুমতি ছিল, যেহেতু যারা এই মানদণ্ডটি পূরণ করে না তারা ধ্বংসাত্মক হস্তক্ষেপের দ্বারা বিনষ্ট হয়।
তারপরেই পরমাণুর কাঠামোর মধ্যে প্রথমবারের মতো শক্তির পরিমাণ নির্ধারণ হয়।
কোয়ান্টাম শব্দটি স্পষ্টভাবে এসেছে যে ইলেক্ট্রন কেবলমাত্র পরমাণুর মধ্যে কিছু শক্তির মূল্য গ্রহণ করতে পারে। এটি প্লাঙ্কের সন্ধানের সাথে মিলে যায়, যা আবিষ্কারের সাথে জড়িত যে ফ্রিকোয়েন্সি চ এর বিকিরণ শক্তি প্যাকেটগুলির E = hf এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, যেখানে h প্লাঙ্কের ধ্রুবক।
বস্তুগত তরঙ্গের গতিশীলতা
পারমাণবিক স্তরের ইলেক্ট্রন বস্তুগত তরঙ্গের মতো আচরণ করেছিল তাতে কোনও সন্দেহ নেই। পরবর্তী পদক্ষেপটি ছিল তাদের আচরণকে নিয়ন্ত্রণ করে এমন সমীকরণটি সন্ধান করা। এই সমীকরণটি 1925 সালে প্রস্তাবিত শ্রডিংগার সমীকরণের চেয়ে কম বা কম নয়।
এই সমীকরণটি তরঙ্গ ক্রিয়াকে সম্পর্কিত করে এবং নির্ধারণ করে ψ যেমন একটি কণার সাথে যুক্ত, যেমন ইলেকট্রন, তার মিথস্ক্রিয়া সম্ভাবনা এবং তার মোট শক্তি E এর সাথে ψ এর গাণিতিক প্রকাশটি হ'ল:
শ্রডঞ্জার সমীকরণে সমতা কেবলমাত্র মোট শক্তি E এর কিছু মূল্যবোধের জন্য ধারণ করে, যার ফলে শক্তির পরিমাণ নির্ধারণ হয়। নিউক্লিয়াসের সম্ভাবনার সাথে জড়িত ইলেক্ট্রনগুলির তরঙ্গ কার্যটি শ্রডঞ্জার সমীকরণের সমাধান থেকে প্রাপ্ত হয়।
পারমাণবিক কক্ষপথ
তরঙ্গ ফাংশনটির নিখুঁত মান বর্গক্ষেত্র - ψ - a 2, একটি নির্দিষ্ট অবস্থানে বৈদ্যুতিন আবিষ্কারের সম্ভাবনার প্রশস্ততা দেয়।
এটি কক্ষপথের ধারণার দিকে পরিচালিত করে, যাকে শ্রোডিঞ্জার সমীকরণের সমাধানগুলি দ্বারা নির্ধারিত শক্তি এবং কৌণিক গতির বিচ্ছিন্ন মূল্যবোধগুলির জন্য একটি অ-শূন্য সম্ভাবনা প্রশস্ততা সহ বৈদ্যুতিন দ্বারা দখলকৃত অঞ্চল হিসাবে সংজ্ঞায়িত হয়।
কক্ষপথের জ্ঞান খুব গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি পারমাণবিক কাঠামো, রাসায়নিক বিক্রিয়া এবং অণু গঠনের সম্ভাব্য বন্ধনগুলি বর্ণনা করে।
হাইড্রোজেন পরমাণু সকলের মধ্যে সহজতম, কারণ এর মধ্যে একাকী ইলেকট্রন রয়েছে এবং এটিই একমাত্র শ্রডঞ্জার সমীকরণের সঠিক বিশ্লেষণাত্মক সমাধানকে স্বীকার করে।
এই সাধারণ পরমাণুতে একটি প্রোটন দিয়ে গঠিত নিউক্লিয়াস থাকে, যা কুলম্ব আকর্ষণের একটি কেন্দ্রীয় সম্ভাবনা তৈরি করে যা কেবলমাত্র ব্যাসার্ধের উপর নির্ভর করে তাই এটি গোলাকার প্রতিসাম্যযুক্ত একটি সিস্টেম।
তরঙ্গ ফাংশন নিউক্লিয়াসের সাথে সম্মানের সাথে গোলাকার স্থানাঙ্ক দ্বারা প্রদত্ত অবস্থানের উপর নির্ভর করে, যেহেতু বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার কেন্দ্রীয় প্রতিসাম্যতা রয়েছে।
তদ্ব্যতীত, তরঙ্গ ফাংশন এমন কোনও ফাংশনের পণ্য হিসাবে রচনা করা যেতে পারে যা কেবলমাত্র রেডিয়াল স্থানাঙ্কের উপর নির্ভর করে এবং আরেকটি যা কৌণিক স্থানাঙ্কের উপর নির্ভর করে:
কোয়ান্টাম সংখ্যা
রেডিয়াল সমীকরণের সমাধান বিচ্ছিন্ন শক্তির মান তৈরি করে, যা একটি পূর্ণসংখ্যার উপর নির্ভর করে, মূল কোয়ান্টাম সংখ্যা বলে, যা ইতিবাচক পূর্ণসংখ্যার মান 1, 2, 3, নিতে পারে…
পৃথক শক্তির মানগুলি নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা প্রদত্ত নেতিবাচক মানগুলি:
কৌণিক সমীকরণ দ্রষ্টব্য কোণের গতিবেগের কোয়ান্টাইজড মান এবং এর z উপাদানকে সংজ্ঞায়িত করে, কোয়ান্টাম সংখ্যাকে l এবং ml বৃদ্ধি দেয়।
কৌণিক গতিবেগের কোয়ান্টাম সংখ্যা l 0 থেকে এন -1 এর মধ্যে থাকে। কোয়ান্টাম সংখ্যা মিলকে চৌম্বকীয় কোয়ান্টাম সংখ্যা বলা হয় এবং এটি -l থেকে + l পর্যন্ত থাকে। উদাহরণস্বরূপ, আমি যদি 2 হয়, চৌম্বকীয় কোয়ান্টাম সংখ্যাটি -2, -1, 0, 1, 2 মান গ্রহণ করবে।
কক্ষপথের আকার এবং আকার
কক্ষপথের রেডিয়াল পরিসর রেডিও তরঙ্গ কার্য দ্বারা নির্ধারিত হয়। ইলেক্ট্রনের শক্তি বৃদ্ধি হওয়ার সাথে সাথে এটি মূল কোয়ান্টাম সংখ্যা বৃদ্ধি করার সাথে সাথে এটি বৃহত্তর।
রেডিয়াল দূরত্বটি সাধারণত বোহর রেডিওতে পরিমাপ করা হয়, যা হাইড্রোজেনের সর্বনিম্ন শক্তির জন্য 5.3 এক্স 10-11 মি = 0.53 Å হয় Å
চিত্র 2. বোহরের ব্যাসার্ধের সূত্র। সূত্র: এফ.জাপাটা।
কক্ষপথের আকারটি কৌণিক গতিবেগের কোয়ান্টাম সংখ্যার মান দ্বারা নির্ধারিত হয়। যদি l = 0 আপনার একটি গোলাকার কক্ষপথ থাকে তবে s, l = 1 আপনার পি নামে একটি লোবুলেটেড অরবিটাল রয়েছে, যার চৌম্বকীয় কোয়ান্টাম সংখ্যা অনুসারে তিনটি অরিয়েন্টেশন থাকতে পারে। নিম্নলিখিত চিত্রটি কক্ষপথের আকার দেখায়।
চিত্র 3. এস, পি, ডি, এফ কক্ষপথের আকার। সূত্র: ইউসিডিভিস চেমউইকি।
এই কক্ষপথগুলি বৈদ্যুতিনগুলির শক্তি অনুসারে একে অপরের সাথে প্যাক করে। উদাহরণস্বরূপ, নিম্নলিখিত চিত্রটি একটি সোডিয়াম পরমাণুতে কক্ষপথ দেখায়।
চিত্র 4. সোডিয়াম আয়নটির 1 ই, 2 এস, 2 পি অরবিটাল যখন এটি একটি ইলেক্ট্রন হারিয়ে ফেলেছে। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স।
স্পিন
শ্রডিনগার সমীকরণের কোয়ান্টাম মেকানিকাল মডেলটি ইলেক্ট্রনের স্পিনকে অন্তর্ভুক্ত করে না। তবে এটি পাওলি বর্জনের নীতিটির মাধ্যমে বিবেচনায় নেওয়া হয়েছে, যা সূচিত করে যে অরবিটালগুলি স্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যার s = + ½ এবং s = -½ পর্যন্ত দুটি ইলেক্ট্রন দিয়ে বসানো যায় ½
উদাহরণস্বরূপ, সোডিয়াম আয়নটিতে 10 টি ইলেক্ট্রন রয়েছে, এটি যদি আমরা পূর্বের চিত্রটি উল্লেখ করি তবে প্রতিটি কক্ষপথের জন্য দুটি ইলেক্ট্রন রয়েছে।
তবে এটি যদি নিরপেক্ষ সোডিয়াম পরমাণু হয় তবে 11 টি ইলেক্ট্রন রয়েছে যার মধ্যে শেষটি 3s কক্ষপথ দখল করবে (চিত্রটিতে প্রদর্শিত হবে না এবং 2s এর চেয়ে বেশি ব্যাসার্ধ সহ)। পরমাণুর স্পিন কোনও পদার্থের চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যে নির্ধারক।
তথ্যসূত্র
- অ্যালোনসো - ফিন কোয়ান্টাম এবং পরিসংখ্যানের মৌলিক বিষয়গুলি। অ্যাডিসন ওয়েসলি
- আইসবার্গ - রজনিক। কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা. লিমুসা - উইলে
- Gasiorowicz। কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা. জন উইলি অ্যান্ড সন্স
- এইচএসসি। পদার্থবিজ্ঞানের কোর্স ২. জ্যাকারান্ডা প্লাস।
- উইকিপিডিয়া। শ্রডিংজারের পারমাণবিক মডেল। পুনরুদ্ধার: উইকিপিডিয়া ডটকম থেকে