रसायन विज्ञान में एक कक्षीय क्या है?

जैसे ही कोई ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमता है, उसके सटीक पथ, जिसे कक्षा कहा जाता है, का पता लगाया जा सकता है। परमाणु का अत्यधिक सरलीकृत दृश्य समान दिखता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन नाभिक की परिक्रमा करते हैं। हालाँकि, सच्चाई इससे अलग है। इलेक्ट्रॉन वास्तव में अंतरिक्ष के उन क्षेत्रों में रहते हैं जिन्हें ऑर्बिटल्स कहा जाता है। ऑर्बिटल्स और ऑर्बिट्स ऐसे शब्द हैं जो समान हैं, लेकिन जिनकी अवधारणाएं बहुत अलग हैं और भ्रमित नहीं होना चाहिए।

बोह्र का मॉडल

परमाणु भौतिकी में, बोह्र मॉडल एक परमाणु को इलेक्ट्रॉनों से घिरे एक छोटे, सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक के रूप में वर्णित करता है। ये इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर गोलाकार कक्षाओं में घूमते हैं; यह सौर मंडल के समान एक संरचना है, सिवाय इसके कि यह गुरुत्वाकर्षण बल नहीं है, न कि इलेक्ट्रोस्टैटिक बल , जो आकर्षण को बढ़ाता है।

हालांकि कुछ तत्वों की प्रतिक्रियाशीलता और रासायनिक बंधन को समझाने के लिए उपयोगी है, परमाणु का बोह्र का मॉडल सटीक रूप से प्रतिबिंबित नहीं करता है कि नाभिक के चारों ओर अंतरिक्ष में इलेक्ट्रॉनों को कैसे वितरित किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि परमाणु नाभिक के चारों ओर नहीं घूमते हैं जैसे पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है, बल्कि इलेक्ट्रॉनों की कक्षा में होती है। ये अपेक्षाकृत जटिल आकार इस तथ्य के कारण हैं कि इलेक्ट्रॉन न केवल कणों की तरह व्यवहार करते हैं, बल्कि तरंगों की तरह भी व्यवहार करते हैं। क्वांटम यांत्रिकी के गणितीय समीकरण, जिन्हें तरंग कार्यों के रूप में जाना जाता है, एक निश्चित स्तर की संभावना के साथ भविष्यवाणी कर सकते हैं, जहां एक इलेक्ट्रॉन किसी भी समय हो सकता है। इस प्रकार, जिस क्षेत्र में एक इलेक्ट्रॉन के होने की संभावना सबसे अधिक होती है, उसे उसकी कक्षा कहा जाता है।

परमाणु ऑर्बिटल्स

परमाणु ऑर्बिटल्स के अलग-अलग आकार होते हैं लेकिन वे सभी परमाणु नाभिक पर केंद्रित होते हैं। प्रारंभिक क्वांटम रसायन विज्ञान में सबसे आम ऑर्बिटल्स एस, पी, और डी सबशेल्स के अनुरूप ऑर्बिटल्स हैं। हालाँकि, भारी परमाणुओं की जमीनी अवस्था में f ऑर्बिटल्स भी पाए जाते हैं। जिस क्रम में इलेक्ट्रॉन परमाणु ऑर्बिटल्स भरते हैं और ऑर्बिटल्स का आकार परमाणुओं के रासायनिक व्यवहार और उनकी प्रतिक्रियाओं को समझने में महत्वपूर्ण कारक हैं।

पहला इलेक्ट्रॉन खोल

नाभिक के निकटतम कक्षीय, जिसे 1s कक्षीय कहा जाता है, दो इलेक्ट्रॉनों को धारण कर सकता है। इसे 1s कक्षीय कहा जाता है क्योंकि यह नाभिक के चारों ओर गोलाकार होता है। 1s कक्षक सदैव किसी अन्य कक्षक से पहले भरा जाता है।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन में एक इलेक्ट्रॉन होता है। इसलिए, 1s कक्षीय में केवल एक बिंदु व्याप्त है। इस बिंदु को 1s1 के रूप में नामित किया गया है, जहां सुपरस्क्रिप्ट 1 1s कक्षीय में इलेक्ट्रॉन को संदर्भित करता है। दूसरी ओर, हीलियम में दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए यह अपने दो इलेक्ट्रॉनों से 1s कक्षक को पूरी तरह से भर सकता है। 1s कक्षीय में हीलियम में दो इलेक्ट्रॉनों का जिक्र करते हुए इसे 1s2 कहा जाता है।

आवर्त सारणी पर, हाइड्रोजन और हीलियम पहली पंक्ति (अवधि) में केवल दो तत्व हैं, क्योंकि वे एकमात्र ऐसे तत्व हैं जिनके पहले शेल, 1s कक्षीय में केवल इलेक्ट्रॉन हैं।

दूसरा इलेक्ट्रॉन खोल

दूसरे इलेक्ट्रॉन खोल में आठ इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। इस खोल में एक और गोलाकार एस ऑर्बिटल और तीन घंटी के आकार वाले पी ऑर्बिटल्स हैं, जिनमें से प्रत्येक में दो इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। एक बार 1s कक्षक भरने के बाद, दूसरा इलेक्ट्रॉन खोल भर जाता है, पहले इसके 2s कक्षक और फिर इसके तीन p कक्षक भरते हैं। पी ऑर्बिटल्स को भरने में प्रत्येक एक इलेक्ट्रॉन लेता है; जब प्रत्येक p कक्षक में एक इलेक्ट्रॉन होता है, तो एक दूसरा जोड़ा जा सकता है।

उदाहरण के लिए हम लिथियम (ली) का उपयोग कर सकते हैं, जिसमें तीन इलेक्ट्रॉन होते हैं जो पहले और दूसरे गोले पर कब्जा कर लेते हैं। दो इलेक्ट्रॉन 1s कक्षक भरते हैं और तीसरा इलेक्ट्रॉन 2s कक्षक भरता है। इस प्रकार, लिथियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s22s1 है।

अपने हिस्से के लिए नियॉन (Ne) में कुल दस इलेक्ट्रॉन हैं: दो अंतरतम 1s कक्षीय में हैं और आठ इसके दूसरे कक्ष में भरते हैं (दो 2s कक्षीय में और तीन p कक्षीय में)। इसलिए, यह एक निष्क्रिय और ऊर्जावान स्थिर गैस है, यही कारण है कि यह शायद ही कभी अन्य परमाणुओं के साथ एक रासायनिक बंधन बनाता है।

तीसरा इलेक्ट्रॉन खोल

बड़े तत्वों में अतिरिक्त ऑर्बिटल्स होते हैं, जो तीसरा इलेक्ट्रॉन खोल बनाते हैं। डी और एफ सबस्ट्रेंड्स में अधिक जटिल आकार होते हैं और क्रमशः पांच और सात ऑर्बिटल्स होते हैं। 3n मुख्य खोल में s उपकोश हैं, pyd में 18 इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। 4n मुख्य शेल में s, p, d और f ऑर्बिटल्स हैं और इसमें 32 इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं।

जैसे-जैसे हम नाभिक से आगे बढ़ते हैं, ऊर्जा स्तरों में उपस्थित इलेक्ट्रॉनों और कक्षकों की संख्या बढ़ती जाती है। आवर्त सारणी पर एक परमाणु से दूसरे में जाने पर, अगले उपलब्ध कक्षीय में एक और इलेक्ट्रॉन रखकर इलेक्ट्रॉनिक संरचना का निर्माण किया जा सकता है।

ऑर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉनों के गुण

इलेक्ट्रॉन तरंग-कण द्वैत प्रदर्शित करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे कणों के कुछ गुण और तरंगों के कुछ गुण प्रदर्शित करते हैं। कणों के गुणों में, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन में केवल -1 का विद्युत आवेश होता है और कक्षा में इलेक्ट्रॉनों की गति होती है।

इसके अलावा, इलेक्ट्रॉन नाभिक की परिक्रमा नहीं करते हैं जैसे कि पृथ्वी सूर्य की करती है। कक्षा एक खड़ी लहर है, जिसमें कंपन स्ट्रिंग पर हार्मोनिक्स जैसे ऊर्जा स्तर होते हैं। एक इलेक्ट्रॉन का निचला ऊर्जा स्तर एक कंपन स्ट्रिंग की मौलिक आवृत्ति की तरह होता है, जबकि उच्च ऊर्जा स्तर हार्मोनिक्स की तरह होता है। अंत में, जिस क्षेत्र में एक इलेक्ट्रॉन हो सकता है वह बादल या वायुमंडल की तरह अधिक होता है, सिवाय इसके कि जब प्रायिकता एक गोले को खींचती है, जो केवल तभी लागू होता है जब एक परमाणु में केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है।

सूत्रों का कहना है

• बरदास, एफ। (2016)। ऑर्बिटल्स इन केमिस्ट्री एजुकेशन : एन एनालिसिस थ्रू इट्स ग्राफिक रिप्रेजेंटेशन ।
• डी जीसस, ई। (2003)। ऑर्बिटल्स और केमिकल बॉन्ड्स ।