ఆంధ్రప్రదేశ్ పబ్లిక్ సర్వీస్ కమీషన్ (APPSC) గ్రూప్స్ పరీక్షల కోసం సిద్ధమవుతున్న అభ్యర్ధుల కోసం, జనరల్ సైన్స్ స్టడీ మెటీరీయల్, కెమిస్ట్రీలో పరమాణువులు వాటి నిర్మాణం అనేది ప్రాధమిక అంశం ఈ అంశం పై అవగాహన వస్తే మిగిలిన అంశాలను సులువుగా అర్ధం చేసుకోవచ్చు. పరమాణువులు పదార్థం యొక్క రహస్యాలను వెలికి తీయడానికి శాస్త్రవేత్తలకు ఎంతో ఉపయోగపడతాయి. ఈ కధనంలో, మేము పరమాణు సిద్ధాంతం యొక్క చరిత్ర గురించి పూర్తి సమాచారం మరియు సూక్ష్మ అంశాలైన ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు, ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్ పై పూర్తి సమాచారం అందిస్తాము. రాబోయే APPSC పరీక్షలలో విజయం సాధించడానికి జ్ఞానం పాస్‌పోర్ట్ అవుతుంది.
APPSC/TSPSC Sure shot Selection Group
పరమాణు నిర్మాణం
విశ్వంలో ప్రతి పదార్ధం అణువులతో నిర్మితమై ఉంటుంది, చిన్న ఇసుక రవ్వ నుంచి వజ్రం వరకు ప్రతి పదార్ధం అణువులతో నిర్మితమై ఉంటుంది. ఒక పదార్థం యొక్క నిర్మాణాన్ని తెలుసుకుంటే మనం దాని స్వభావం మరియు ప్రవర్తన ను అర్ధం చేసుకోవచ్చు. రసాయన శాస్త్రంలో పరమాణు నిర్మాణం ప్రాధమిక అంశం మరియు దీనిపై పూర్తి అవగాహన వస్తే రసాయన బంధం, రసాయన చర్యలు వంటి అంశాలు సులువుగా అర్ధం అవుతాయి. పరమాణువుల స్వభావం, వాటి ధర్మాలు, శాస్త్రవేత్తల సిద్ధాంతాలు, ప్రతిపాదిత నమూనాలు, వాటి లోపాల గురించి ఈ కధనం లో తెలుసుకోండి.
పరమాణు నిర్మాణం అంటే ఏమిటి?
పరమాణువులు పదార్థం యొక్క అతిచిన్న భాగం మరియు పరమాణు నిర్మాణంలో ఒక కేంద్రకం దాని చుట్టూ ఎలక్ట్రాన్లు తిరుగుతూ ఉంటాయి. కేంద్రకం లో న్యూట్రాన్లు, ప్రోటాన్లు ఉంటాయి. ప్రాథమికంగా, పదార్థం యొక్క పరమాణు నిర్మాణం ప్రోటాన్లు, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు న్యూట్రాన్లతో రూపొందించబడింది. “పరమాణువు” అనేది గ్రీకు పదం, ‘అ-టోమియో’ నుండి వచ్చింది దీని అర్థం విడదీయలేనిది లేదా వేరు చేయలేనిది. జాన్ డాల్టన్ అనే బ్రిటిష్ శాస్త్రవేత్త మొట్టమొదటి సారి పరమాణువు గురించి ఒక సిద్దాంతాన్ని ప్రతిపాదించాడు ఇదే పరమాణువు మీద మొదటి సిద్దాంతం.
పరమాణు నిర్మాణ సిద్ధాంతాలు:
ప్రాచీన గ్రీకులు:
“పదార్థం అంతా పరమాణువులతో నిర్మితమై ఉంటుంది, ఇవి పదార్థం యొక్క చిన్న యూనిట్లు.” క్రీస్తుపూర్వం ఐదవ శతాబ్దంలో ల్యూసిపస్ మరియు డెమోక్రిటస్ పరికల్పన చేసినట్లుగా అన్ని పదార్ధాలు పరమాణువులు అని పిలువబడే చిన్న యూనిట్లతో తయారవుతాయి. ఇవి వివిధ ఆకారాలు మరియు పరిమాణాలలో వచ్చిన అంతర్గత నిర్మాణం లేని ఘన కణాలు అని వారు పేర్కొన్నారు. అవి అనేక ఆకారాలు మరియు పరిమాణాలలో కనిపించాయని వారు చెబుతున్నారు. అంతేకాకుండా రుచి, రంగు వంటి అంతుచిక్కని లక్షణాలను ప్రతిపాదించారు.
డాల్టన్ అటామిక్ థియరీ:
1808లో, ఆంగ్ల శాస్త్రవేత్త జాన్ డాల్టన్ గ్రీకు పరమాణువుల భావనపై తన పనిని ఆధారం చేసుకున్నాడు. పదార్థం పరమాణువులతో నిర్మితమైందని, దానిని మైనస్‌క్యూల్, అవిభాజ్య యూనిట్లుగా ఆయన నిర్వచించారు. ఒక మూలకంలోని అన్ని పరమాణువులు ఒకేలా ఉండగా, ఇతర మూలకాల పరమాణువులు పూర్తిగా భిన్నంగా ఉంటాయని కూడా ఆయన వాదించారు.
ది థియరీ ఆఫ్ జె.జె. థామ్సన్:
విభజించదగిన అణువు యొక్క “ప్లం పుడ్డింగ్” (లేదా పుచ్చకాయ నమూనా అని పిలుస్తారు)ఆలోచనను ఆంగ్ల శాస్త్రవేత్త జోసెఫ్ J. థామ్సన్ 1904లో ప్రతిపాదించారు. 1897లో ఎలక్ట్రాన్‌లను కనుగొన్న తర్వాత, అతను దీనిని ప్రతిపాదించారు. అదనంగా, ప్లం పుడ్డింగ్‌లోని పండ్ల మాదిరిగానే ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్లతో (“కార్పస్కిల్స్” అని పిలుస్తారు) నిండిన పెద్ద ధనాత్మక ఆవేశం కలిగిన గోళంతో అణువులు తయారవుతాయని అతని నమూనా సూచించారు.
ధనాత్మక గోళం యొక్క ఛార్జ్ ఎలక్ట్రాన్ల ప్రతికూల చార్జ్‌ల ఛార్జ్‌కు సమానమని కూడా అతను పేర్కొన్నాడు. నేడు, ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాలను ప్రోటాన్లుగా సూచిస్తారు, అయితే ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాలను ఎలక్ట్రాన్లుగా సూచిస్తారు.
రూథర్‌ఫోర్డ్ సిద్ధాంతం:
1911లో, బ్రిటీష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఎర్నెస్ట్ రూథర్‌ఫోర్డ్ పరమాణువుల కోసం అణు పరికల్పనను సూచించాడు. న్యూక్లియస్ అనేది పరమాణువులో ఒక భాగం. ప్రోటాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక వంటి పరమాణు కార్యకలాపాల యొక్క కేంద్ర భాగాన్ని అతను ఇప్పటికే గుర్తించాడు. పరమాణువులోని ప్రోటాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య సమానంగా ఉంటుందని కూడా ఆయన ప్రతిపాదించారు.
బోర్ సిద్ధాంతం
నీల్స్ బోర్ అనే డానిష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త 1913 లో ఒక గ్రహ నమూనాను సమర్పించారు, దీనిలో గ్రహాలు సూర్యుని చుట్టూ పరిభ్రమించిన విధంగానే ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకం చుట్టూ తిరుగుతాయి అని చెప్పారు. ఎలక్ట్రాన్లు కక్ష్యలో ఉన్నప్పుడు “స్థిరమైన శక్తి” కలిగి ఉంటాయి. ఈ పరికల్పన ఈ పరమాణువులు శక్తిని గ్రహించి అధిక కక్ష్యలోకి వెళ్ళినప్పుడు “ఉత్తేజిత” ఎలక్ట్రాన్లుగా పేర్కొన్నారు. అవి తమ ప్రారంభ కక్ష్యకు తిరిగి వచ్చినప్పుడు ఈ శక్తిని విద్యుదయస్కాంత వికిరణంగా వదిలివేస్తాయి అని తెలిపారు.
బోర్ యొక్క పరమాణు సిద్ధాంతం యొక్క పరిమితులు:
- H, He+, Li2+, Be3+, మొదలైన సింగిల్ ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే బోర్ యొక్క పరమాణు నిర్మాణంతో పనిచేస్తాయి.
- హైడ్రోజన్ యొక్క ఉద్గార వర్ణపటాన్ని మరింత ఖచ్చితమైన స్పెక్ట్రోమీటర్ ఉపయోగించి అధ్యయనం చేసినప్పుడు ప్రతి రేఖ స్పెక్ట్రం అనేక చిన్న విభిన్న రేఖల సమ్మేళనంగా కనిపించింది.
- బోర్ సిద్ధాంతం స్టార్క్ మరియు జీమాన్ ప్రభావాలను వివరించడంలో విఫలమైంది.
క్వాంటమ్ మెకానిక్స్ మరియు ఐన్ స్టీన్, హైసెన్ బర్గ్
- పరమాణువు అనేక ఎలక్ట్రాన్లతో చుట్టుముట్టబడిన కేంద్ర మరియు భారీ కేంద్రకాన్ని కలిగి ఉంటుంది అని భావించేవారు. గతంలో, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ఇతర చిన్న కణాలు స్థిరమైన ఘన “ముద్దలు” గా భావించబడ్డాయి.
- మరోవైపు, ఆధునిక క్వాంటమ్ సిద్ధాంతం వాటిని గణాంక “మేఘాలు” గా సూచిస్తుంది. అంతేకాక, వాటి వేగాన్ని మరియు వాటి స్థానాన్ని ఖచ్చితంగా కొలవవచ్చు. అయితే రెండింటినీ ఒకేసారి సాధించలేం.
- హైసెన్ బర్గ్ ప్రకారం, ఒకేసారి 100 శాతం ఖచ్చితత్వంతో రెండు కంజుగేట్ భౌతిక విలువలను కొలవలేము. ఎల్లప్పుడూ కొంత కొలత తప్పు లేదా అనిశ్చితి ఉంటుంది.
లోపం: బోర్ అటువంటి రెండు సంయోగ పరిమాణాలను ఖచ్చితంగా కొలిచాడు: స్థానం మరియు వేగం (సైద్ధాంతికంగా).
స్టార్క్ ప్రభావం: ఇది విద్యుత్ క్షేత్రం సమక్షంలో ఎలక్ట్రాన్లు పక్కకు మళ్ళినప్పుడు సంభవించే దృగ్విషయం.
జీమన్ ప్రభావం: ఇది అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా ఎలక్ట్రాన్లు పక్కకు మళ్ళినప్పుడు సంభవించే దృగ్విషయం.
పదార్థం: ద్వంద్వ స్వభావం కలిగి ఉంటుంది
కణాలుగా చూడబడిన ఎలక్ట్రాన్లు కూడా తరంగ స్వభావాన్ని కలిగి ఉన్నాయని ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం వెల్లడిస్తుంది. తన డబుల్ స్లిట్ ప్రయోగంతో థామస్ యంగ్ దీన్ని నిరూపించాడు. ప్రకృతి సౌష్టవంగా ఉన్నందున, కాంతి లేదా మరేదైనా పదార్థ తరంగా కూడా ఉండాలని డి-బ్రోగ్లీ నిర్ధారించాడు.
క్వాంటమ్ మెకానిక్స్:
- ఎలక్ట్రాన్ యొక్క కక్ష్య సంఖ్య లేదా షెల్ సంఖ్యను ప్రధాన క్వాంటమ్ సంఖ్య (n) ద్వారా సూచిస్తారు.
- అజిముతల్ క్వాంటమ్ సంఖ్యలు (l): ఇది ఎలక్ట్రాన్ యొక్క కక్ష్య (ఉప-కక్ష్య)ను సూచిస్తుంది.
- ప్రతి కక్ష్యలో శక్తి స్థాయిల సంఖ్యను అయస్కాంత క్వాంటం సంఖ్య ద్వారా సూచిస్తారు. స్పిన్ యొక్క దిశను క్వాంటం సంఖ్య(లు) S = -112 = యాంటిలాక్ వైజ్ మరియు 12 ద్వారా సూచిస్తారు.
అటామ్ ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్:
కింది నియమం ప్రకారం s, p, d మరియు f లలో ఎలక్ట్రాన్లు నింపాలి.
Aufbau సూత్రం: దీని ప్రకారం కక్ష్యల శక్తి యొక్క ఆరోహణ క్రమంలో ఎలక్ట్రాన్‌లను నింపాలి: తక్కువ శక్తి స్థాయిలను ముందుగా నింపాలి, తరువాత అధిక శక్తి స్థాయిలను నింపాలి.
కక్ష్య యొక్క శక్తి α(p + l) విలువ రెండు కక్ష్యలు ఒకే (n + l) విలువను కలిగి ఉంటాయి, E α n
- శక్తి యొక్క ఆరోహణ క్రమం 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, . . .
పౌలీ మినహాయింపు సూత్రం: ఏ రెండు ఎలక్ట్రాన్లు ఒకే నాలుగు క్వాంటం సంఖ్యలను కలిగి ఉండవు మరియు రెండు ఎలక్ట్రాన్‌లను ఒకే శక్తి స్థితిలో ఉంచినట్లయితే, అవి వ్యతిరేక గూఢచారిలో ఉండాలి.
హండ్ యొక్క గరిష్ట గుణకార నియమం: క్షీణించిన (అదే శక్తి) కక్ష్యలను పూరించేటప్పుడు, అన్ని క్షీణించిన కక్ష్యలను మొదట ఒక్కటిగా నింపాలి, తర్వాత జత చేయడం ద్వారా హుండ్ యొక్క గరిష్ట గుణకార నియమం పేర్కొంది.
ఉప పరమాణు కణాలు
ప్రోటాన్లు
- ప్రోటాన్లు పాజిటివ్ చార్జ్డ్ సబ్అటామిక్ కణాలు. ఒక ప్రోటాన్ యొక్క ఆవేశం 1e, ఇది సుమారు 1.602 × 10-19 కు అనుగుణంగా ఉంటుంది.
- ప్రోటాన్ యొక్క ద్రవ్యరాశి సుమారు 1.672 × 10-24
- ప్రోటాన్లు ఎలక్ట్రాన్ల కంటే 1800 రెట్లు బరువుగా ఉంటాయి.
- ఒక మూలకం యొక్క పరమాణువులలోని ప్రోటాన్ల మొత్తం సంఖ్య ఎల్లప్పుడూ మూలకం యొక్క
- పరమాణు సంఖ్యకు సమానంగా ఉంటుంది.
న్యూట్రాన్లు
- న్యూట్రాన్ యొక్క ద్రవ్యరాశి దాదాపు ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశితో సమానంగా ఉంటుంది, అనగా, 1.674×10-24gms
- న్యూట్రాన్లు విద్యుత్ తటస్థ కణాలు మరియు ఎటువంటి ఆవేశాన్ని కలిగి ఉండవు.
- ఒక మూలకం యొక్క వివిధ ఐసోటోపులు ఒకే సంఖ్యలో ప్రోటాన్లను కలిగి ఉంటాయి కాని ఆయా కేంద్రకాల్లో ఉండే న్యూట్రాన్ల సంఖ్యలో మారుతూ ఉంటాయి.
ఎలక్ట్రాన్ లు
- ఎలక్ట్రాన్ యొక్క ఆవేశం -1e, ఇది సుమారుగా -1.602 × 10-19
- ఎలక్ట్రాన్ ద్రవ్యరాశి సుమారు 9.1 × 10-gms ఉంటుంది.
- ఎలక్ట్రాన్ ల యొక్క సాపేక్షంగా తక్కువ ద్రవ్యరాశి కారణంగా, పరమాణువు యొక్క ద్రవ్యరాశిని లెక్కించేటప్పుడు వాటిని విస్మరిస్తారు.
సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ స్టడీ మెటీరీయల్
మరింత చదవండి:
| తాజా ఉద్యోగ ప్రకటనలు | ఇక్కడ క్లిక్ చేయండి |
| ఉచిత స్టడీ మెటీరియల్ (APPSC, TSPSC) | ఇక్కడ క్లిక్ చేయండి |
| ఉచిత మాక్ టెస్టులు | ఇక్కడ క్లిక్ చేయండి |
