एक परमाणु में कितने प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन होते हैं?

एक परमाणु में प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रॉन को कैसे निर्धारित किया जाए, यह समझने के लिए, हमें पहले यह जानना होगा कि इन उप-परमाणु कणों की विशेषताएं क्या हैं। एक परमाणु सबसे छोटी इकाई है जिसमें एक तत्व को उसके रासायनिक गुणों को खोए बिना विभाजित किया जा सकता है । परमाणु और भी छोटे कणों, उप-परमाणु कणों से बने होते हैं, और मूल रूप से उनमें से तीन हैं: इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन।

इलेक्ट्रॉन नकारात्मक रूप से आवेशित होते हैं और परमाणु बनाने वाले सबसे हल्के उपपरमाण्विक कण होते हैं।  प्रोटॉन पर आवेश  धनात्मक होता है, और प्रोटॉन का भार इलेक्ट्रॉनों की तुलना में लगभग 1,836 गुना अधिक होता है। केवल उप-परमाण्विक कण जिनमें विद्युत आवेश नहीं होता है, वे  न्यूट्रॉन होते हैं,  जिनका वजन लगभग प्रोटॉन के समान होता है।

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन परमाणु के नाभिक बनाने वाले परमाणु के केंद्र में समूहीकृत होते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन परमाणु के नाभिक के चारों ओर विभिन्न कक्षाओं का वर्णन करते हुए चलते हैं।

किसी परमाणु में उपपरमाण्विक कणों की संख्या ज्ञात करने के लिए निम्नलिखित चरणों का पालन करें

1. ब्याज की वस्तु के बारे में जानकारी प्राप्त करें

हम आवर्त सारणी में किसी तत्व के बारे में बुनियादी जानकारी प्राप्त कर सकते हैं , जिसमें प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या भी शामिल है। प्रोटॉन की संख्या तत्व की परमाणु संख्या के बराबर होती है, जिसे अक्षर Z द्वारा दर्शाया जाता है, और इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है। आवर्त सारणी के कुछ संस्करणों में प्रत्येक तत्व की समस्थानिक संरचना भी शामिल है, अर्थात, वे परमाणु जिनमें प्रोटॉन की समान संख्या लेकिन न्यूट्रॉन की भिन्न संख्या होती है।

2. प्रोटॉन की संख्या कैसे ज्ञात करें

प्रत्येक तत्व को उसके प्रत्येक परमाणु में पाए जाने वाले प्रोटॉन की संख्या से परिभाषित किया जाता है। परमाणु में कितने भी इलेक्ट्रॉन या न्यूट्रॉन हों, तत्व हमेशा प्रोटॉन की संख्या से परिभाषित होता है। विशेष रूप से, केवल एक प्रोटॉन से मिलकर एक परमाणु होना संभव है: आयनित हाइड्रोजन। आवर्त सारणी को तत्वों की बढ़ती परमाणु संख्या के अनुसार व्यवस्थित किया गया है, इसलिए प्रोटॉन की संख्या तालिका में तत्व की संख्या है; उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन के लिए प्रोटॉन की संख्या 1 है, जिंक के लिए प्रोटॉन की संख्या 30 है।

यदि आपके पास आइसोटोप का परमाणु द्रव्यमान है, तो आप परमाणु द्रव्यमान से न्यूट्रॉन की संख्या घटाकर प्रोटॉन की संख्या पा सकते हैं। लेकिन अगर आपके पास परमाणु भार है,जो एक तत्व बनाने वाले विभिन्न समस्थानिकों के परमाणु द्रव्यमान के समस्थानिक बहुतायत के साथ भारित औसत है, विभिन्न स्थितियां उत्पन्न हो सकती हैं। आइए कुछ उदाहरण देखें। यदि आपके पास 2 के करीब परमाणु भार वाला एक तत्व है, तो एकमात्र संभावना यह है कि यह ज्यादातर हाइड्रोजन, ड्यूटेरियम के समस्थानिक से बना है, जिसके नाभिक में एक न्यूट्रॉन होता है, क्योंकि आवर्त सारणी पर अगला तत्व, हीलियम, वे ऐसा कोई समस्थानिक नहीं है जिसमें केवल प्रोटॉन हों, बिना किसी न्यूट्रॉन के। यदि, दूसरी ओर, परमाणु भार लगभग 4 है, तो यह हीलियम है, जिसके सबसे प्रचुर आइसोटोप के नाभिक में 2 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन होते हैं (हालांकि इसमें केवल एक न्यूट्रॉन और परमाणु द्रव्यमान 3 के साथ एक स्थिर आइसोटोप भी होता है)। लेकिन हम क्या कह सकते हैं कि परमाणु भार लगभग 3 है।

3. इलेक्ट्रॉनों की संख्या कैसे ज्ञात करें

सामान्य तौर पर, एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है, और परमाणु का शुद्ध शून्य या तटस्थ आवेश होता है, लेकिन कभी-कभी एक परमाणु में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान नहीं होती है, इसलिए परमाणु में एक शुद्ध धनात्मक या ऋणात्मक आवेश और इसे आयन या आयनित परमाणु कहा जाता है। यदि हम परमाणु के शुद्ध आवेश को जानते हैं, तो नाभिक में प्रोटॉन की संख्या से, आवेश के चिन्ह को ध्यान में रखते हुए, आवेश को घटाकर इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करना संभव है। शुद्ध धनात्मक आवेश वाला एक परमाणु और इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अधिक प्रोटॉन होते हैं, इसे एक धनायन कहा जाता है, जबकि एक आयन का शुद्ध ऋणात्मक आवेश होता है और इसमें प्रोटॉन की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं। न्यूट्रॉन का कोई शुद्ध विद्युत आवेश नहीं होता है, इसलिए इस गणना में नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या प्रासंगिक नहीं होती है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि रासायनिक प्रतिक्रियाएं एक परमाणु में प्रोटॉन की संख्या में परिवर्तन नहीं करती हैं, जिनमें से होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉनों को खोने या प्राप्त करने से परमाणु का शुद्ध आवेश निर्धारित होता है। 

उदाहरण

यदि एक आयन पर दो इकाइयों का शुद्ध धनात्मक आवेश होता है, जैसे Zn ²⁺ , तो इसका मतलब है कि प्रोटॉन की संख्या इलेक्ट्रॉनों की संख्या से दो इकाई अधिक है। जिंक (Zn) का परमाणु क्रमांक 30 है अतः पिछले नियम के अनुसार इस परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या 28:30 – 2 = 28 इलेक्ट्रॉन है।

यदि किसी आयन पर एक इकाई का शुद्ध ऋणात्मक आवेश होता है, जैसे कि F- , तो इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या से एक इकाई अधिक हो जाती है ^। फ्लोरीन (F) की परमाणु संख्या 9 है, इसलिए पिछले नियम को लागू करते हुए, इस परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या 10: 9 – (-1) = 10 है।

4. न्यूट्रॉन की संख्या कैसे ज्ञात करें

एक समस्थानिक में न्यूट्रॉन की संख्या की गणना इसकी द्रव्यमान संख्या घटाकर प्रोटॉन की संख्या के रूप में की जाती है। किसी परमाणु में न्यूट्रॉनों की संख्या ज्ञात करने के लिए उसकी द्रव्यमान संख्या जानना आवश्यक है। आवर्त सारणी में हम प्रत्येक तत्व का परमाणु भार पा सकते हैं, जो, जैसा कि हमने पहले ही कहा है, समस्थानिकों के परमाणु द्रव्यमान के समस्थानिक बहुतायत के साथ भारित औसत है (यही कारण है कि आवर्त में भार पाया जा सकता है) तालिका परमाणु संख्या दशमलव संख्या के साथ जबकि परमाणु द्रव्यमान एक पूर्णांक है, जिसे न्यूट्रॉन और आइसोटोप के प्रोटॉन की संख्या के योग के रूप में परिभाषित किया जाना है)। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि न्यूट्रॉन की संख्या उस तत्व के समस्थानिक पर निर्भर करती है जिसे हम मानते हैं, इसलिए यह स्वयं तत्व का गुण नहीं है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन का सबसे प्रचुर समस्थानिक वह है जिसमें केवल एक प्रोटॉन होता है और कोई न्यूट्रॉन नहीं होता है, लेकिन प्रकृति में पाए जाने वाले हाइड्रोजन परमाणुओं का एक छोटा अंश उस समस्थानिक के अनुरूप होता है जिसमें एक न्यूट्रॉन, ड्यूटेरियम होता है। आवर्त सारणी के अधिकांश संस्करणों में तत्वों की समस्थानिक संरचना शामिल नहीं है, इसलिए हम इस मामले में किसी तत्व के समस्थानिकों के न्यूट्रॉनों की संख्या निर्धारित करने के लिए आवश्यक जानकारी प्राप्त नहीं कर सकते हैं, और हमें विशेष रूप से समस्थानिक की जानकारी की तलाश करनी चाहिए। हम पढ़ते हैं। व्यवहार में, एक आइसोटोप को प्रोटॉन की संख्या से परिभाषित किया जाता है, जो उस तत्व के अनुरूप होता है, और इसके न्यूट्रॉन की संख्या। आवर्त सारणी के अधिकांश संस्करणों में तत्वों की समस्थानिक संरचना शामिल नहीं है, इसलिए हम इस मामले में किसी तत्व के समस्थानिकों के न्यूट्रॉनों की संख्या निर्धारित करने के लिए आवश्यक जानकारी प्राप्त नहीं कर सकते हैं, और हमें विशेष रूप से समस्थानिक की जानकारी की तलाश करनी चाहिए। हम पढ़ते हैं। व्यवहार में, एक आइसोटोप को प्रोटॉन की संख्या से परिभाषित किया जाता है, जो उस तत्व के अनुरूप होता है, और इसके न्यूट्रॉन की संख्या। आवर्त सारणी के अधिकांश संस्करणों में तत्वों की समस्थानिक संरचना शामिल नहीं है, इसलिए हम इस मामले में किसी तत्व के समस्थानिकों के न्यूट्रॉनों की संख्या निर्धारित करने के लिए आवश्यक जानकारी प्राप्त नहीं कर सकते हैं, और हमें विशेष रूप से समस्थानिक की जानकारी की तलाश करनी चाहिए। हम पढ़ते हैं। व्यवहार में, एक आइसोटोप को प्रोटॉन की संख्या से परिभाषित किया जाता है, जो उस तत्व के अनुरूप होता है, और इसके न्यूट्रॉन की संख्या।

झरना

डब्ल्यूएन कोटिंघम, डीए ग्रीनवुड, डीए परमाणु भौतिकी का एक परिचय । कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी प्रेस, 2004।