परीक्षा: परमाणु की संरचना - 2 - UPSC MCQ

• वाक्य (i): परमाणु का द्रव्यमान मान लिया जाता है कि यह परमाणु पर समान रूप से वितरित है। सही। थॉमसन के अनुसार, परमाणु एक समान रूप से वितरित द्रव्यमान है।
• वाक्य (ii): सकारात्मक आवेश स्थान पर समान रूप से वितरित है। सही। थॉमसन के मॉडल में, सकारात्मक आवेश पूरे परमाणु में फैला हुआ है।
• वाक्य (iii): इलेक्ट्रॉनों को सकारात्मक आवेशित गोले में समान रूप से वितरित किया गया है। सही। इलेक्ट्रॉन सकारात्मक आवेशित गोले में "पुडिंग में प्लम की तरह" लगाए गए हैं।

इलेक्ट्रॉन: इलेक्ट्रॉनों का नकारात्मक आवेश होता है: इसलिए, इलेक्ट्रॉन → (iii)

प्रोटॉन: प्रोटॉनों का सकारात्मक आवेश होता है: इसलिए, प्रोटॉन → (i)

न्यूट्रॉन: न्यूट्रॉन का कोई आवेश नहीं होता: इसलिए, न्यूट्रॉन → (ii)

- 3 प्रोटॉन वाला एक परमाणु लिथियम परमाणु है, क्योंकि परमाणु संख्या प्रोटॉन की संख्या को दर्शाती है।
- लिथियम की इलेक्ट्रॉन विन्यास 2, 1 है, जिसका अर्थ है कि इसके बाहरी शेल में एक इलेक्ट्रॉन है।
- वैलेंसी इस बात से निर्धारित होती है कि एक परमाणु को पूर्ण बाहरी शेल प्राप्त करने के लिए कितने इलेक्ट्रॉनों को खोना, प्राप्त करना या साझा करना होगा।
- लिथियम के पास एक इलेक्ट्रॉन खोने के लिए है ताकि यह हीलियम की तरह एक स्थिर विन्यास प्राप्त कर सके।
- इसलिए, लिथियम की वैलेंसी और इस प्रकार परमाणु की वैलेंसी 1 है।

सबसामान्य कणों के बारे में सही कथन है: प्रोटॉन का चार्ज इलेक्ट्रॉन के चार्ज के विपरीत है। इसका द्रव्यमान लगभग 2000 गुना है इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के।

- परमाणु और चार्ज:
- एक परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होता है, अर्थात् इसका कोई समग्र चार्ज नहीं होता।
- यह तटस्थता तब प्राप्त होती है जब प्रोटॉनों (सकारात्मक चार्ज वाले) की संख्या इलेक्ट्रॉनों (नकारात्मक चार्ज वाले) के बराबर होती है।
- इलेक्ट्रॉन:
- इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर परिक्रमा करते हैं और प्रोटॉनों के सकारात्मक चार्ज को संतुलित करते हैं।
- प्रोटॉन:
- प्रोटॉन नाभिक में पाए जाते हैं और परमाणु संख्या को निर्धारित करते हैं।
- न्यूट्रॉन:
- न्यूट्रॉन भी नाभिक में होते हैं और आमतौर पर प्रोटॉनों और इलेक्ट्रॉनों की संख्या से भिन्न होते हैं।
- निष्कर्ष:
- कथन A हमेशा सही है क्योंकि एक परमाणु को तटस्थ रहने के लिए प्रोटॉनों और इलेक्ट्रॉनों की समान संख्या होनी चाहिए।

रदरफोर्ड का α-प्रकीर्णन प्रयोग और इसका निष्कर्ष:
पृष्ठभूमि:

• रदरफोर्ड का α-प्रकीर्णन प्रयोग भौतिक विज्ञानी अर्नेस्ट रदरफोर्ड द्वारा 1911 में किया गया था।
• इस प्रयोग में एक पतली सोने की पन्नी पर अल्फा कणों (हेलियम नाभिक) को बमबारी करके उनके प्रकीर्णन पैटर्न का अवलोकन किया गया।

प्रयोग:

• रदरफोर्ड ने अपेक्षा की थी कि अल्फा कण सोने की पन्नी के माध्यम से बिना किसी महत्वपूर्ण विचलन के गुजरेंगे, क्योंकि उस समय के प्रचलित परमाणु मॉडल के अनुसार, परमाणुओं में एक समान धनात्मक चार्ज होता है जिसमें इलेक्ट्रॉन समाहित होते हैं।
• हालांकि, प्रयोगात्मक परिणामों ने रदरफोर्ड को चौंका दिया।

अवलोकन:

• अधिकतर अल्फा कण सोने की पन्नी के माध्यम से सीधे गुजर गए, जो यह दर्शाता है कि परमाणु ज्यादातर खाली स्थान थे।
• कुछ अल्फा कण छोटे कोणों पर विचलित हुए, जो यह सुझाव देते हैं कि परमाणु के भीतर एक संकेंद्रित धनात्मक चार्ज मौजूद है।
• कुछ अल्फा कण बहुत बड़े कोणों पर विचलित हुए, और कुछ तो वापस भी उछल गए, जो यह संकेत करते हैं कि परमाणु के भीतर एक अत्यंत घना और धनात्मक चार्ज वाला केंद्र मौजूद है।

निष्कर्ष:
α-प्रकीर्णन प्रयोग के अवलोकनों के आधार पर, रदरफोर्ड ने निष्कर्ष निकाला कि:

• एक परमाणु का द्रव्यमान और धनात्मक चार्ज एक छोटे, घने, और धनात्मक चार्ज वाले क्षेत्र में संकेंद्रित होता है, जिसे नाभिक कहा जाता है।
• नाभिक ज्यादातर खाली स्थान से घिरा होता है जहाँ इलेक्ट्रॉन स्थित होते हैं।
• नाभिक परमाणु के कुल आकार की तुलना में बहुत छोटा होता है।
• मौजूदा परमाणु मॉडल, जिसे "प्लम पुडिंग" मॉडल कहा जाता है, गलत था।

उत्तर: रदरफोर्ड के α-प्रकीर्णन प्रयोग से प्राप्त निष्कर्ष यह है कि एक परमाणु का द्रव्यमान और धनात्मक चार्ज नाभिक में संकेंद्रित होता है (विकल्प B)।

परमाणु के K, L, M, N शेल अधिकतम इलेक्ट्रॉनों को निम्नलिखित रूप से रख सकते हैं:
K शेल: 2 इलेक्ट्रॉन
L शेल: 8 इलेक्ट्रॉन
M शेल: 18 इलेक्ट्रॉन
N शेल: 32 इलेक्ट्रॉन
यदि ये शेल पूर्ण हैं, तो इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या अधिकतम क्षमता को जोड़कर की जाती है:
= 2 + 8 + 18 + 32 = 60
इसलिए, सही उत्तर विकल्प A है: 60।

थॉमसन का परमाणु मॉडल:

• यह मॉडल J.J. थॉमसन द्वारा 1904 में प्रस्तावित किया गया था।
• इसे "प्लम पुडिंग मॉडल" के रूप में जाना जाता है, जिसमें परमाणु को एक सकारात्मक चार्ज वाले गोले के रूप में वर्णित किया गया है, जिसमें नकारात्मक चार्ज वाले इलेक्ट्रॉन अंतर्निहित हैं।
• यह मॉडल इलेक्ट्रॉनों के अस्तित्व को शामिल करने वाला पहला मॉडल था।

रदरफोर्ड का परमाणु मॉडल:

• यह मॉडल अर्नेस्ट रदरफोर्ड द्वारा 1911 में उनके सोने की पन्नी प्रयोग के बाद विकसित किया गया।
• इसने परमाणु के केंद्र में एक छोटे, घने, सकारात्मक चार्ज वाले नाभिक की अवधारणा पेश की, जिसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन परिक्रमा करते हैं।
• इस मॉडल ने "प्लम पुडिंग" की अवधारणा को अस्वीकार किया और परमाणु के नाभिकीय मॉडल का विचार प्रस्तुत किया।

बोहर का परमाणु मॉडल:

• यह मॉडल नील्स बोहर द्वारा 1913 में प्रस्तावित किया गया।
• इसने रदरफोर्ड के मॉडल को परिष्कृत करते हुए क्वांटाइज्ड इलेक्ट्रॉन कक्षाओं को पेश किया, जिसने परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रा को स्पष्ट किया।
• बोहर का मॉडल आधुनिक क्वांटम सिद्धांत की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम था।

सही कालानुक्रमिक क्रम है: थॉमसन, रदरफोर्ड, और फिर बोहर, जो विकल्प C: (ii), (i), और (iii) के अनुरूप है।

Na⁺ का परमाणु संख्या तत्व में प्रोटॉनों की संख्या होती है। सोडियम (Na) का परमाणु संख्या 11 है। यह तत्व की एक परिभाषित विशेषता है और यह नहीं बदलता।
इलेक्ट्रॉन: सोडियम आमतौर पर 11 इलेक्ट्रॉनों के साथ तटस्थ होता है, जो इसकी परमाणु संख्या के बराबर होती है। हालाँकि, इस मामले में, Na के पास 10 इलेक्ट्रॉन हैं, जो इंगित करता है कि इसने एक इलेक्ट्रॉन खो दिया है और एक सकारात्मक चार्ज वाले आयन Na⁺ में परिवर्तित हो गया है।
न्यूट्रॉन और द्रव्यमान संख्या: द्रव्यमान संख्या न्यूक्लियस में प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों का योग है। चूंकि सोडियम के पास 11 प्रोटॉन और 12 न्यूट्रॉन हैं, द्रव्यमान संख्या 11 + 12 = 23 है।
सही विकल्प: विकल्प B बताता है कि Na का परमाणु संख्या 11 है और द्रव्यमान संख्या 23 है, जो इस परिदृश्य में सोडियम की संरचना के साथ सही रूप से मेल खाती है।