পদার্থের গঠনের পদার্থবিদ্যা প্রথম গুরুত্বের সাথে জোসেফ জে. থমসন অধ্যয়ন করেছিলেন। তবে অনেক প্রশ্নের উত্তরই রয়ে গেছে। কিছু সময় পরে, ই. রাদারফোর্ড পরমাণুর গঠনের একটি মডেল তৈরি করতে সক্ষম হন। নিবন্ধে আমরা সেই অভিজ্ঞতা বিবেচনা করব যা তাকে আবিষ্কারের দিকে নিয়ে গিয়েছিল। যেহেতু পদার্থের গঠন পদার্থবিদ্যা পাঠের সবচেয়ে আকর্ষণীয় বিষয়গুলির মধ্যে একটি, তাই আমরা এর মূল দিকগুলি বিশ্লেষণ করব। আমরা শিখি যে একটি পরমাণু কী নিয়ে গঠিত, শিখি কিভাবে এতে ইলেকট্রন, প্রোটন, নিউট্রনের সংখ্যা খুঁজে বের করতে হয়। আসুন আইসোটোপ এবং আয়নের ধারণার সাথে পরিচিত হই।
ইলেকট্রনের আবিষ্কার
1897 সালে, ইংরেজ বিজ্ঞানী জোসেফ জন থমসন (তার প্রতিকৃতিটি নীচে দেখা যেতে পারে) বৈদ্যুতিক প্রবাহ, অর্থাৎ গ্যাসগুলিতে চার্জের নির্দেশিত গতিবিধি অধ্যয়ন করেছিলেন। সেই সময়ে, পদার্থবিজ্ঞান ইতিমধ্যে পদার্থের আণবিক গঠন সম্পর্কে জানত। এটা জানা ছিল যে সমস্ত দেহ পদার্থ দিয়ে তৈরি, যা অণু দিয়ে তৈরি এবং পরেরটি পরমাণু দিয়ে তৈরি৷
থমসন আবিষ্কার করেন যে, কিছু নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে গ্যাসের পরমাণু ঋণাত্মক চার্জ সহ কণা নির্গত করে (qel <0)। তাদের ইলেকট্রন বলা হয়। পরমাণু নিরপেক্ষ, যার মানে ইলেকট্রন যদি এটি থেকে উড়ে যায়, তবে সেখানে ধনাত্মক কণাও থাকতে হবে। "+" চিহ্ন বিশিষ্ট পরমাণুর অংশ কি? এটি একটি নেতিবাচক চার্জযুক্ত ইলেকট্রনের সাথে কীভাবে যোগাযোগ করে? একটি পরমাণুর ভর কি নির্ধারণ করে? অন্য একজন বিজ্ঞানী এই সমস্ত প্রশ্নের উত্তর দিতে পারেন।
রাদারফোর্ডের পরীক্ষা
1911 সালে, পদার্থবিদ্যার কাছে ইতিমধ্যেই পদার্থের গঠন সম্পর্কে প্রাথমিক তথ্য ছিল। আর্নেস্ট রাদারফোর্ড আবিষ্কার করেছিলেন যাকে আমরা আজ পারমাণবিক নিউক্লিয়াস বলি।
এমন কিছু বিষয় রয়েছে যেগুলির একটি অদ্ভুত সম্পত্তি রয়েছে: তারা স্বতঃস্ফূর্তভাবে ইতিবাচক এবং নেতিবাচক উভয়ই বিভিন্ন কণা নির্গত করে। এই জাতীয় পদার্থকে তেজস্ক্রিয় বলা হয়। ধনাত্মক চার্জযুক্ত উপাদান রাদারফোর্ডকে বলা হয় আলফা কণা (α-কণা)।
তাদের একটি "+" চার্জ দুটি প্রাথমিক চার্জের সমান (qα=+2e)। উপাদানগুলির ওজন একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর প্রায় চার ভরের সমান। রাদারফোর্ড একটি তেজস্ক্রিয় প্রস্তুতি নিয়েছিলেন যা আলফা কণা নির্গত করে এবং তাদের স্রোতের সাথে সোনার একটি পাতলা ফিল্ম (ফয়েল) বোমা মেরেছিল৷
তিনি দেখতে পেয়েছেন যে বেশিরভাগ α-উপাদান ধাতব পরমাণুর মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় তাদের দিক পরিবর্তন করে না। কিন্তু খুব কমই আছে যারা পিছিয়ে যায়। এটি কেন ঘটছে? পদার্থের গঠনের পদার্থবিদ্যা জেনে আমরা উত্তর দিতে পারি: কারণ ভিতরেসোনার পরমাণু, অন্য যে কোনও মত, সেখানে ইতিবাচক উপাদান রয়েছে যা আলফা কণাকে বিকর্ষণ করে। কিন্তু কেন এটি শুধুমাত্র খুব কম উপাদানের সাথে ঘটবে? কারণ পরমাণুর ধনাত্মক চার্জযুক্ত অংশের আকার নিজের থেকে অনেক ছোট। রাদারফোর্ড এই উপসংহারে এসেছিলেন। তিনি পরমাণুর ধনাত্মক চার্জযুক্ত অংশকে নিউক্লিয়াস বলেছেন।
পরমাণুর যন্ত্র
পদার্থের গঠনের পদার্থবিদ্যা: অণুগুলি পরমাণু দ্বারা গঠিত, যেগুলি ইলেকট্রন দ্বারা বেষ্টিত একটি ক্ষুদ্র ধনাত্মক চার্জযুক্ত অংশ (নিউক্লিয়াস) ধারণ করে। পরমাণুর নিরপেক্ষতা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে ইলেকট্রনের মোট ঋণাত্মক চার্জ ধনাত্মক - নিউক্লিয়াসের সমান। qcore + qel=0। কেন ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসে পড়ে না, কারণ তারা আকৃষ্ট হয়? এই প্রশ্নের উত্তর দেওয়ার জন্য, রাদারফোর্ড পরামর্শ দিয়েছিলেন যে তারা সূর্যের চারপাশে গ্রহের মতো ঘোরে এবং এটির সাথে সংঘর্ষ করে না। এটি আন্দোলন যা এই সিস্টেমকে স্থিতিশীল হতে দেয়। রাদারফোর্ডের পরমাণুর মডেলটিকে গ্রহ বলা হয়।
যদি পরমাণুটি নিরপেক্ষ হয় এবং এতে ইলেকট্রনের সংখ্যা অবশ্যই পূর্ণসংখ্যা হতে হবে, তাহলে নিউক্লিয়াসের চার্জ একটি যোগ চিহ্ন সহ এই মানের সমান। qকোর=+zই। z হল একটি নিরপেক্ষ পরমাণুর ইলেকট্রনের সংখ্যা। এই ক্ষেত্রে, মোট চার্জ শূন্য। কিভাবে একটি পরমাণু মধ্যে ইলেকট্রন সংখ্যা খুঁজে বের করতে? আপনাকে উপাদানগুলির পর্যায় সারণী ব্যবহার করতে হবে। একটি পরমাণুর মাত্রা 10-10 m. এবং নিউক্লিয়াস 100 হাজার গুণ ছোট - 10-15 m.
আসুন কল্পনা করা যাক যে আমরা কোরের আকার 1 মিটারে বাড়িয়েছি। একটি কঠিন অবস্থায়, পরমাণুর মধ্যে দূরত্ব প্রায় তাদের আকারের সমান, যার মানে হল মাত্রাগুলিবাড়বে 105, যা 100 কিমি। অর্থাৎ, পরমাণুটি কার্যত খালি, যে কারণে আলফা কণাগুলি প্রায় কোনও বিচ্যুতি ছাড়াই ফয়েলের মধ্য দিয়ে উড়ে যায়৷
নিউক্লিয়াসের গঠন
পদার্থের গঠনের পদার্থবিদ্যা এমন যে নিউক্লিয়াস দুটি ধরণের কণা নিয়ে গঠিত। তাদের মধ্যে কিছু ইতিবাচক চার্জ করা হয়. যদি আমরা একটি পরমাণু বিবেচনা করি যার তিনটি ইলেকট্রন আছে, তবে এর ভিতরে একটি ধনাত্মক চার্জ সহ তিনটি কণা রয়েছে। এদের বলা হয় প্রোটন। অন্যান্য উপাদানের বৈদ্যুতিক চার্জ নেই - নিউট্রন।
প্রোটন এবং নিউট্রনের ভর প্রায় সমান। উভয় কণার ওজন একটি ইলেকট্রনের চেয়ে অনেক বেশি। mপ্রোটন ≈ 1837mel. নিউট্রনের ভরের ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য। এর থেকে উপসংহারটি আসে: ইতিবাচক এবং নিরপেক্ষভাবে চার্জযুক্ত কণার ওজন একটি ফ্যাক্টর যা একটি পরমাণুর ভর নির্ধারণ করে। প্রোটন এবং নিউট্রনের একটি সাধারণ নাম রয়েছে - নিউক্লিয়ন। একটি পরমাণুর ওজন তাদের সংখ্যা দ্বারা নির্ধারিত হয়, যাকে নিউক্লিয়াসের ভর সংখ্যা বলা হয়। আমরা z অক্ষর দ্বারা একটি পরমাণুতে ইলেকট্রনের সংখ্যা চিহ্নিত করেছি, কিন্তু যেহেতু এটি নিরপেক্ষ, তাই ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক কণার সংখ্যা অবশ্যই মিলবে। তাই, z কে প্রোটন বা চার্জ সংখ্যাও বলা হয়।
যদি আমরা ভর এবং চার্জ সংখ্যা জানি, তাহলে আমরা নিউট্রনের সংখ্যা বের করতে পারি। N=A - z। নিউক্লিয়াসে কয়টি নিউক্লিয়ন ও প্রোটন আছে তা কিভাবে বের করা যায়? দেখা যাচ্ছে যে পর্যায় সারণীতে, প্রতিটি মৌলের পাশে, একটি সংখ্যা আছে যাকে রসায়নবিদরা আপেক্ষিক পারমাণবিক ভর বলে।
যদি আমরা এটিকে বৃত্তাকার করি তবে আমরা এর চেয়ে বেশি কিছুই পাই নাভর সংখ্যা বা নিউক্লিয়াসে নিউক্লিয়নের সংখ্যা (A)। একটি মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা হল প্রোটনের সংখ্যা (z)। A এবং z জেনে, N খুঁজে পাওয়া সহজ - নিউট্রনের সংখ্যা। যদি পরমাণু নিরপেক্ষ হয়, তাহলে ইলেকট্রন এবং প্রোটনের সংখ্যা সমান।
আইসোটোপ
নিউক্লিয়াসের বিভিন্ন প্রকার রয়েছে যেখানে প্রোটনের সংখ্যা একই, তবে নিউট্রনের সংখ্যা ভিন্ন হতে পারে (অর্থাৎ একই রাসায়নিক উপাদান)। তাদের আইসোটোপ বলা হয়। প্রকৃতিতে, বিভিন্ন ধরণের পরমাণু মিশ্রিত হয়, তাই রসায়নবিদরা গড় ভর পরিমাপ করেন। এই কারণেই পর্যায় সারণিতে একটি পরমাণুর আপেক্ষিক ওজন সর্বদা একটি ভগ্নাংশ সংখ্যা। একটি নিরপেক্ষ পরমাণু থেকে একটি ইলেকট্রন সরানো হলে বা এর বিপরীতে, একটি অতিরিক্ত স্থাপন করা হলে তার কী হবে তা বের করা যাক৷
আয়ন
একটি নিরপেক্ষ লিথিয়াম পরমাণু বিবেচনা করুন। একটি নিউক্লিয়াস আছে, দুটি ইলেকট্রন একটি শেলের উপর এবং তিনটি অন্যটিতে অবস্থিত। যদি আমরা তাদের একটি কেড়ে নিই, আমরা একটি ধনাত্মক চার্জযুক্ত নিউক্লিয়াস পাই। qকোর =৩য়। ইলেকট্রন তিনটি প্রাথমিক চার্জের মধ্যে মাত্র দুটিকে ক্ষতিপূরণ দেয় এবং আমরা একটি ধনাত্মক আয়ন পাই। এটি নিম্নরূপ মনোনীত করা হয়েছে: Li+. একটি আয়ন হল একটি পরমাণু যেখানে ইলেকট্রনের সংখ্যা নিউক্লিয়াসে প্রোটনের সংখ্যার চেয়ে কম বা বেশি। প্রথম ক্ষেত্রে, এটি একটি ধনাত্মক আয়ন। যদি আমরা একটি অতিরিক্ত ইলেকট্রন যোগ করি, তাহলে তাদের মধ্যে চারটি থাকবে, এবং আমরা একটি ঋণাত্মক আয়ন পাব (Li-)। পদার্থের গঠনের ভৌতবিদ্যা এমনই। সুতরাং, একটি নিরপেক্ষ পরমাণু একটি আয়ন থেকে আলাদা যে এটিতে থাকা ইলেকট্রনগুলি সম্পূর্ণরূপে নিউক্লিয়াসের চার্জের জন্য ক্ষতিপূরণ দেয়।
