રસાયણવિજ્ઞાન

GSEB std 10 science solution for Gujarati check Subject Chapters Wise::

પરમાણુ નમૂનાની બે વિકાસશીલ બાબતો જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના માટે અને કેન્દ્રની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન કઈ રીતે વહેંચાયેલા છે અને આ ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા એટલે કે શક્તિ કેટલી છે વગેરે અણુના બંધારણની વિપુલ માહિતી દ્રવ્ય સાથે વિકિરણોની પારસ્પરિક ક્રિયાને કારણે મળેલા પરિણામો વગેરેમાં નીચેની બે વિકાસશીલ બાબતોએ ભાગ ભજવ્યો છે.

વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ નો દ્વેત સ્વભાવ:- વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ દ્વેત સ્વભાવ ધરાવે છે. જેનો અર્થ એવો થાય છે કે વિકિરણ એ કણ અને તરંગ એમ બંને પ્રકારના ગુણધર્મ ધરાવે છે.

પરમાણ્વીય વર્ણપટ:- પરમાણ્વીય વર્ણપટ અંગેના પ્રાયોગિક પરિણામો માત્ર પરમાણુ માના ક્વોન્ટીકૃત ઇલેક્ટ્રોનીય શક્તિ સ્તર દ્વારા જ સમજાવી શકાય છે.

વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ નો તરંગ સ્વભાવ અંગે સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : જેમ્સ મેકવેલ ઈ.સ. 1870 માં પહેલા વૈજ્ઞાનિક હતા કે જેમણે સ્થૂળદર્શી સ્તરે વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વર્તણુક અને ભારિત પદાર્થો વચ્ચેની પારસ્પરિક ક્રિયાની વિગતવાર સમજ આપી.

તેમણે સૂચવ્યું કે જ્યારે વિદ્યુતીય રીતે ભારિત કણો પ્રવેગ હેઠળ ઘુમે ( ગતિ ) છે. ત્યારે એકાંતરીય વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે અને પારગમિત થાય છે. આ ક્ષેત્રો તરંગ તરીકે પારગમિત થાય છે. જેને વિદ્યુતચુંબકિય તરંગો અથવા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ કહે છે.

પ્રકાશનું સ્વરૂપ ( પ્રકૃતિ ) સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : પ્રકાશ વિકિરણનું સ્વરૂપ છે. જે અનાદિકાળથી મનાય છે.

પ્રકાશ કણોનો બનેલો છે તેવું ન્યૂટનના સમયમાં ધારવામાં આવ્યું હતું.
ઈ. સ. 19 મી સદીમાં પ્રકાશની તરંગ પ્રકૃતિ પ્રસ્થાપિત થઇ હતી.
મેકવેલે ફરીવાર સૌપ્રથમ શોધ્યું કે પ્રકાશના તરંગો આંદોલન કરતાં વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય લાક્ષણિકતા સાથે સંકળાયેલા છે.

વિદ્યુતચુંબકિય તરંગોની ગતિ ઘણી જટિલ હોય છે. વગેરે.....

વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટની વ્યાખ્યા આપો. વર્ણપટના જુદા જુદા ભાગોની માહિતી આપો. ભાગોના નામ અને સંજ્ઞા જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : અલગ પ્રકારના જુદા જુદા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણોની તરંગ લંબાઈ અથવા આવૃત્તિના ઉતરતા ચઢતા ક્રમની ગોઠવણીને વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ કહેવાય છે. તેના અલગ અલગ ભાગો હોય છે અને દરેકના સ્વતંત્ર નામો પણ છે. આપણે તેનો વિગતવાર મુદ્દાસર અભ્યાસ કરીશું.

રેડિયો આવૃત્તિ ક્ષેત્ર = ( 10⁶ Hz ) નો ઉપયોગ રેડિયો પ્રસારણમાં થાય છે.
સૂક્ષ્મ તરંગ ( microwave ) ક્ષેત્ર = ( 10¹⁰ Hz ) આનો ઉપયોગ રડાર માટે થાય છે.
પારક્ત ( infrared ) ક્ષેત્ર = ( 10¹³ Hz ) નો ઉપયોગ ગરમ કરવા માટે થાય છે.
અલ્ટ્રા વોયલેટ ( પારજાંબલી )= ( 10¹⁶ Hz ) જે સૂર્યના વિકિરણ નો એક ઘટક છે.
ઘણો થોડો ભાગ = ( 10¹⁵ Hz ) જેને આપણે દૃશ્યમાન પ્રકાશ કહીએ છીએ. આ એવો ભાગ છે કે જેને આપણી આંખો જોઈ પારખી શકે છે.
કેટલાક એવા પણ ભાગો છે કે જેને વિકિરણની પરખ માટે ખાસ સાધનોની જરૂર પડે છે. અથવા આવા વિકિરણોની લાક્ષણિકતા તેમના ગુણધર્મ જેવા કે આવૃત્તિ ( V ) અને તરંગ લંબાઈ (λ) દ્વારા નક્કી થાય છે.

આવૃત્તિ ( V ) નો SI એકમ હટ્ઝ ( Hz, s^-1 ) છે. આ નામ વૈજ્ઞાનિક હેનરીચ હટ્ઝના નામ પરથી લેવામાં આવ્યું છે. - એક સેકન્ડમાં આપેલા બિંદુમાંથી પસાર થતાં તરંગોની સંખ્યા આ તેની વ્યાખ્યા છે. વગેરે...

આઇન્સ્ટાઇને સમજાવેલું ફોટો ઇલેક્ટ્રિક સમીકરણ વિગતે સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : ઈ.સ. 1905 માં આઇન્સ્ટાઇને શરૂઆતમાં પ્લાન્કના વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણના આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરી ફોટો ઇલેક્ટ્રિક અસર સમજાવી હતી તેમણે સમજાવ્યું કે

ધાતુની સપાટી પર પ્રકાશના પૂંજનુ ચળકવું તે ઘટનાને પ્રકાશના પુંજ ફોટોન વડે નિશાનગત કરી શકાય છે.
વધુમાં તેમણે સમજાવ્યું કે જ્યારે પૂરતી ઊર્જા વાળા ફોટોન ધાતુના પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોન સાથે અથડાય છે ત્યારે તે તરત જ તેની અથડામણ દરમિયાન તરત જ તેની ઊર્જા ઇલેક્ટ્રોનને આપી દે છે.
આ ક્રિયા દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન કોઇપણ જાતનો સમય બગાડ્યા વગર અથવા મોડું કર્યા સિવાય તરત જ ઉત્સર્જિત થાય છે.
આ દરમિયાન જેટલી વધારે ફોટોનની ગતિજ ઉર્જા તેટલીજ વધારે ઊર્જાની બદલી થાય છે. આમ છતાં ઇલેક્ટ્રોનની ગતિજ ઊર્જા વધે છે.
ઉત્સર્જિત થતાં ઇલેક્ટ્રોનની ગતિજ ઉર્જા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની આવૃત્તિના સમપ્રમાણ હોય છે.
આને આપણે સરળતાથી આ પ્રમાણે સમજી શકીએ છીએ.

અથડાતા ફોટોનની ઉર્જા = hv થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત કરવા માટે ઓછામાં ઓછી ઊર્જા hvo ( આને કાર્ય વિધેયક Wo કહેવાય છે) તેમના તફાવત = hv - hvo આ ફોટો ઇલેક્ટ્રોનની તબદીલ થતી ગતિજ ઉર્જા છે. ઉર્જા સંચયના નિયમ પ્રમાણે ઇલેક્ટ્રોનની ગતીજ ઉર્જા નીચે મુજબ છે.

hv = hvo + 1/2 me V²

આમાં me ઇલેક્ટ્રોનનું દળ અને V ઉત્સર્જિત થતાં ઇલેક્ટ્રોનનો વેગ છે. પ્રકાશની ઓછી તીવ્રતાવાળા પુંજ કરતા વધુ તીવ્ર પ્રકાશનો પુંજ વધારે સંખ્યામાં ફોટોન ધરાવે છે. માટે જ વધુ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે.

વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણનો દ્વેત ( dual ) સ્વભાવ સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : પ્રકાશની કણ પ્રકૃતિએ વૈજ્ઞાનિકોને મૂંઝવણમાં મુક્યા છે. વૈજ્ઞાનિકો કાળા પદાર્થ ઉત્સર્જિત વિકિરણ અને ફોટો ઇલેક્ટ્રિકની અસરની સમજણ આપે છે. પરંતુ બીજી તરફ પ્રકાશની તરંગ પ્રકૃતિ કે જે વ્યતિકરણ અને વિવર્તન ઘટનાઓની સમજણ આપે છે. જે એકબીજા સાથે સુસંગત નથી.

આ મૂંઝવણનો નિરાકરણનો એક જ માર્ગ છે કે પ્રકાશના બંને કણ અને તરંગ જેવા ગુણધર્મો ધરાવે છે. એટલે કે પ્રકાશની દ્વેત ( dual ) વર્તણૂક છે. પ્રયોગોના આધાર પ્રમાણે પ્રકાશ તરંગ તરીકે કે કણના પ્રવાહ તરીકે વર્તે છે. જ્યારે વિકિરણ દ્રવ્ય સાથે પારસ્પરિક ક્રિયા કરે છે ત્યારે તે કણ પ્રકૃતિ ધરાવે છે. આ પ્રવૃત્તિ તેની તરંગ પ્રકૃતિથી વિરોધાભાસી છે. આવું તે ગમન કરે ત્યારે કરે છે. આવો ખ્યાલ વૈજ્ઞાનિકોના વિચારવાની વિપરીત ( જુદા પ્રકારનો ) દ્રવ્ય અને વિકિરણ માટેનો હતો. તેને સ્વીકારતા વૈજ્ઞાનિકોને ખૂબ લાંબો સમય લાગ્યો.
ઇલેક્ટ્રોન જેવા સૂક્ષ્મદર્શક કણો પણ આવીજ તરંગ કણ પ્રકૃતિ દર્શાવે છે.
અહીં આપણે કેટલાક ઉદાહરણોનો વધુ સમજણ માટે ઉપયોગ કરીશું.

1). વિકિરણના 1 mol ફોટોન કે જેની આવૃત્તિ 5 × 10¹⁴ Hz છે. તેની ઊર્જા ગણો. જવાબ: એક ફોટોન માટેની ઉર્જા ( E ) નીચેના સમીકરણોથી દર્શાવી શકાય. E = hv h = 6.626 × 10^-34 Js V = 5 × 10¹⁴ S^-1 ( આપેલ છે ) = 3.313 × 10^-19 J માટે એક mol ફોટોનની ઉર્જા = ( 3.313 × 19^-19 J ) × ( 6.022 × 10²³ mo^-1 ) = 199.51 KJ mol^-1 2). 100 વોલ્ટનો એક ગોળો 400nm તરંગ લંબાઈના એકવર્ણી પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે. ગોળા વડે પ્રતિ સેકન્ડ ઉત્સર્જિત થયેલા ફોટોનની સંખ્યા ગણો. જવાબ: ગોળાની શક્તિ ( power) = 100 watt = 100 Js^-1 હવે એક ફોટોનની ઉર્જા E = hv = hc/λ

= 6.626 × 10^-34 Js × 10⁸ ms^-1 / 400 × 10^-9 m

= 4.969 ×10^-19 J હવે ઉત્સર્જિત થયેલા ફોટોનની સંખ્યા - = 100 Js-¹ / 4.969 × 10^-9 J = 2.012 × 10²⁰ S^-1 ૩). જ્યારે વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની 300nm તરંગ લંબાઈ ધરાવતું વિકિરણ સોડિયમની સપાટી પર પડે છે ત્યારે 1.68 × 10⁵ J mol^-1ગતિ ઉર્જા ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થાય છે. માટે નીચે મુજબ શોધો. સોડિયમ માંથી એક ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવા માટે ઓછામાં ઓછી કેટલી ઊર્જાની જરૂર પડશે ? ફોટો ઈલેક્ટ્રોનને ઉત્સર્જિત થવા માટે કેટલી વધુમાં વધુ તરંગ લંબાઈની જરૂર પડશે. જવાબ: ૩૦૦ nm ફોટોનની ઉર્જા (E) ને ગણી શકાય. માટે, E = hv = hcλ = 6.626 × 10^-34 Js × 3.0 × 10⁸ ms^-1 300 × 10^-9m = 6.626 × 10-19 J હવે એક મોલ ફોટોનની ઉર્જા = 6.626 × 10-19 J × 6.022 × 10²³ mol^-1 = 3.99 × 10⁵ J mol^-1

( n+l ) ના નિયમને વર્ણવો.

Hide | Show

જવાબ : કેન્દ્રથી શીલ્ડિંગનો અંશ જુદી જુદી કક્ષાના ઇલેક્ટ્રોન માટે જુદો જુદો હોય છે. માટે સમાન કોષોમાં એટલે કે મુખ્ય સમાન ક્વોન્ટમ આંકમાં પણ ઊર્જાના વિઘટન તરફ દોરી જાય છે. એટલે કક્ષકમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા n અને l ના મૂલ્યો પર આધાર રાખે છે.

એટલે કે જેવી રીતે કક્ષક માટે( n+l ) નું મૂલ્ય તે તેની ઊર્જા છે જો તે કક્ષકના ( n+l ) મૂલ્યો સમાન હોય તો નીચું n નું મૂલ્ય ધરાવતી કક્ષકની ઉર્જા ઓછી હોય છે.
કોઇપણ કોષની જુદી જુદી પેટાકોષો બહુ ઇલેક્ટ્રોન પરમાણુની બાબતમાં જુદી-જુદી ઊર્જા ધરાવે છે. હાઈડ્રોજન પરમાણુ માં તેમને સમાન ઉર્જા હોય છે.
કોઈ પણ સમાન પેટાકોષમાં કક્ષકોની ઉર્જા પરમાણ્વીય ક્રમાંક ( Z_eff ) ના વધારા સાથે ઘટે છે.
હાઈડ્રોજન પરમાણુ 2s - અને કક્ષકની ઉર્જા લિથિયમની 2s - કક્ષકની ઉર્જા કરતા વધારે છે અને લિથિયમની ઉર્જા સોડિયમની ઉર્જા કરતા વધારે હોય છે.

ઉદાહરણ: - E_2s (H) > E_2s (Li) > E_2s (N_a) > (K)

શિલ્ડિંગ ( પરીક્ષણ ) અને અસરકારક કેન્દ્રીય ભાર (Z_eff^e) ને મુદ્દાસર સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : બહુ ઇલેક્ટ્રોનીય પરમાણુમાં જેમ જેમ પરમાણ્વીય ક્રમાંક (Z) વધવા લાગે ત્યારે બાહ્યતમ કોષમાં ઇલેક્ટ્રોનની આકર્ષણ આંતરક્રિયા વધે છે. પરિણામે બાહ્ય કોષના ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રનો ધનભાર અનુભવી શકતા નથી. કારણ કે તેમાં આંતરિક કોષમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન કારણભૂત બને છે.

કેન્દ્રના ઘરને આંતર કોષના ઇલેક્ટ્રોનની સ્ક્રિનિંગ ને કારણે ઓછી અસર થાય છે. આ ક્રિયાનેબાહ્યકોષના ઇલેક્ટ્રોન પર આંતર કોષના ઇલેક્ટ્રોન વડે થતું શિલ્ડિંગ (પરીક્ષણ) કહેવાય છે અને જે ઘન વીજભાર બાહ્યતમ કોષના ઇલેક્ટ્રોન વડે અનુભવાય છે. તેને અસરકારક કેન્દ્રીય ભાર (Z_eff^e) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનું અંદરના ઇલેક્ટ્રોનિકથી શિલ્ડિંગ હોવા છતાં પણ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન વડે અનુભવાતું આકર્ષણ બળ કેન્દ્રીય ભારતના વધારા સાથે વધતું હોય છે. એટલે કે કેન્દ્ર અને ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચે પારસ્પરિક ક્રિયા પરમાણ્વીય ક્રમાંકના વધારા સાથે ઘટે છે.
બાહ્ય ઇલેક્ટ્રો નું અંતર ઇલેક્ટ્રોન થી શિલ્ડીંગ હોવા છતાં પણ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન વડે અનુભવાતો આકર્ષણ બળ કેન્દ્રીય ભારના વધારા સાથે વધે છે.
કેન્દ્રથી શિલ્ડીંગનો અંશ જુદી-જુદી કક્ષકમાના ઇલેક્ટ્રોન માટે જુદો જુદો હોય છે. આને પરિણામે સમાન કોષમાં સમાન મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક પણ ઊર્જાના વિઘટન ( splitting ) તરફ દોરી જાય છે.
s - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોનિક કરતા અને p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન d - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન કરતા વધુ મજબૂતાઈ બંધાયેલા હોય છે અને s - કક્ષકમાના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા કરતા ઓછી હોય છે અને p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા d - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા કરતા ઓછી ( વધુ ઋણ ) હોય છે.

પાંચ d કક્ષકોની માહિતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : પાંચ કક્ષકોને dxy, dyz, dx² - y², d_2x, અને d₂2તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પ્રથમવાર ચાર d - કક્ષકોના આકાર એકબીજા જેવા હોય છે. જ્યારે પાંચમી કક્ષક d₂2 તેમનાથી ( ચારથી ) અલગ પડે છે. પરંતુ આ પાંચેય 3d - કક્ષકો ઊર્જાની બાબતમાં સમતુલ્ય છે.

n નું મૂલ્ય કરતા 3 વધારે હોય છે. માટે d - કક્ષકો ( 4d, 5d,... ) ના આકાર 3d - કક્ષકોના આકાર જેવા હોય છે. પરંતુ ઉર્જા અને કદમાં તફાવત હોય છે.

ત્રિજ્યા નોડ વિશે માહિતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : ત્રિજ્યા નોડ અને સંભાવ્યતા વિધેય np અને nd કક્ષકોમાં કેન્દ્રમાંથી પસાર થાય છે. માટે સમતલ આગળ નોડ ( મૂળ સ્થાન ) શૂન્ય થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે: - P_z કક્ષકમાં xy સમતલ એક નોડલ પ્લેન છે. dxy કક્ષકમાં બે નોડલ પ્લેન હોય છે. જે ઉદભવ સ્થાન ( origin ) અને Z - કક્ષક ધરાવતી સમતલને દ્વિવિભાજિત કરે છે. આને કોણીય નોડ કહેવાય છે અને તેમને l તરીકે દર્શાવાય છે. એટલે કે p - કક્ષકો માટે એક કોણીય નોડ, d - કક્ષકો માટે બે કોણીય નોડ અને તે પ્રમાણે આગળ ઉપર કુલ નોડની સંખ્યા ( n -1 ) વડે દર્શાવાય છે. એટલે કે l કોણીય નોડ અને ( n - l - 1 ) ત્રિજ્યા નોડનો સરવાળો થાય છે. P - કક્ષક માટે નોડની સંખ્યા = n - l - 1 થાય છે.

કક્ષક ની એવી સપાટી હોય જેમાં સંભાવના વિધેયનું મૂલ્ય ઘટીને શુન્ય જેટલું થતું હોય કે ઇલેક્ટ્રોન મળવાની શક્યતા શૂન્ય હોય તેને નોડ અથવા નોડલ સમતલ કહેવાય છે.

નોડ (n-1) આ મૂલ્ય કોઈપણ ns કક્ષકમાં જોવા મળે છે.

S- કક્ષકનું કદ ત્યારેજ વધતું જાય છે.જ્યારે મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક n નું મૂલ્ય વધતું હોય એટલે કે 4s કક્ષકનું કદ > 3s કક્ષકનું કદ 2s> કક્ષકનું કદ 1s^- કક્ષકનું કદ મળે છે. વધુમાં મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંકનુ મૂલ્ય વધે તે ઇલેક્ટ્રોનનું સ્થાન કેન્દ્રથી વધુ દુર મળે છે.

m_l, l અને n ક્વોન્ટમ આંકની ખામીઓ જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : m1, l અને n ક્વોન્ટમ આંક એકથી વધારે ઇલેક્ટ્રોન વાળા પરમાણુ કે આયનના રેખીય વર્ણપટ સમજાવવા પુરતા નથી. વધુમાં ડબ્લેટ અને ટ્રિપ્લેની સમજુતી મેળવવા માટે ઉપરોક્ત ત્રણેય ક્વોન્ટમ આંક ઉપયોગી થતા નથી.

પરમાણુંઓનું અસ્તિત્વ અને તેનો પૂર્વ ઇતિહાસ સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : ભારતીય અને ગ્રીક તત્વજ્ઞાનીઓએ 400 વર્ષ પૂર્વે પરમાણુંઓનુ અસ્તિત્વ શીધ્યું હતું. તેમનું માનવું હતું કે પરમાણુઓ દ્રવ્યના પાયાના ઘટક છે. તેમનો એવો મત હતો કે દ્રવ્યનું સતત વિભાજન કરતા જઈએ તો અંતે પરમાણુ મળશે. પરમાણુનું વિભાજન થતું નથી. તેમનું આ પ્રમાણેનું માનવું હતું. પરમાણુ - Atom એ ગ્રીક શબ્દ a - tomio પરથી બન્યો છે. તે શબ્દ નો અર્થ કાપી શકાય નહીં કે વિભાજિત કરી શકાય નહીં. તેવો થાય છે.

ડાલ્ટનનો પરમાણવીય સિદ્ધાંત વિશે વિગતે સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : દ્રવ્યનો પરમાણ્વીય સિદ્ધાંત જહોન ડાલ્ટને 1908માં વૈજ્ઞાનિક આધારો સાથે રજુ કર્યો. આ સિદ્ધાંત ડાલ્ટનનો પરમાણવીય સિદ્ધાંત કહેવાય છે. આમાં પરમાણુને દ્રવ્યના અંતિમ કણ તરીકે ગણવામાં આવ્યા હતા.

ડાલ્ટનના સિદ્ધાંતમાં નડતી સમસ્યાઓ વિશે જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : ડાલ્ટનના સિદ્ધાંતમાં કેટલીક વાતો અસ્પષ્ટ હતી. જેવીકે અવપરમાણ્વીય કણોની શોધ પછી પણ પરમાણુની સ્થાયીતા સમજાતી નથી. એક તત્વની બીજા તત્વ સાથેની વર્તણુકની સરખામણી ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં કેવી રીતે કરવી. જુદા જુદા પરમાણુના સંયોગીકરણથી બનતા જુદા જુદા અણુઓના સંયોગીકરણથી બનતા જુદા જુદા અણુંઓના સર્જનની સમજણ કેવી રીતે આપવી અને પરમાણુ દ્વારા શોષાતા કે ઉત્સર્જન પામતા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની લાક્ષણિકતાનો સ્વભાવ અને ઉદભવને કેવી રીતે સમજવા જેવી સમસ્યાઓ નડતી હતી.

ડાલ્ટનનો પરમાણવીય સિદ્ધાંત શું સમજાવી શકવા માટે સફળ રહ્યો?

Hide | Show

જવાબ : ડાલ્ટનનો પરમાણવીય સિદ્ધાંત દળ સંચયનો નિયમ, નિશ્ચિત પ્રમાણનો નિયમ, અને ગુણક પ્રમાણનો નિયમ, સફળતાપૂર્વક સમજાવી શકે છે.

કેથોડ કિરણ વિજભાર નળી વિશે સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : વિદ્યુત વિભારના અભ્યાસ માટે વૈજ્ઞાનિક પ્રાયોગિક ક્રિયાઓ માટે જે નળીનો ઉપયોગ કર્યો તે કેથોડ કિરણ વિભાર નળી કહેવાય છે. કેથોડ કિરણ વિભાર નળી કાચની બનેલી હોય છે. જેમાં ધાતુના બે પાતળા ટુકડા નળીના બંને છેડે સીલ કરેલા હોય છે. તેને વિદ્યુત ધ્રુવો કહેવાય છે.

કેથોડ કિરણો અથવા કેથોડ કિરણ કણો વિશે સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : વાયુઓમાંથી વિદ્યુત વિભાર માત્ર ખૂબ નીચા દબાણે અને ઘણા ઊંચા વોલ્ટેજે અવલોકી શકાય છે.જુદા જુદા વાયુઓના દબાણ શૂન્યાવકાશ કરતા જઈને મેળવી શકાય છે. પરંતુ ઊંચો વીજ દબાણ વિદ્યુત ધ્રુવની વચ્ચે દાખલ કરવામાં આવે છે ત્યારે પ્રવાહ વહેવા માંડે છે. આ કણોનો પ્રવાહ ઋણ વિદ્યુતધ્રુવ (કેથોડ) તરફથી ઘન વિદ્યુત ધ્રુવ (એનોડ) વહેવા માંડે છે. આને કેથોડ કિરણો કે કેથોડ કિરણ કણો કહેવાય છે.

કેથોડ કિરણ ટ્યુબની કાર્ય રચના સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : કેથોડ કિરણો કેથોડથી શરૂ થાય છે અને એનોડ તરફ ખસે છે. આ કિરણો પોતે દ્રશ્યમાન નથી પરંતુ અમુક પદાર્થોની મદદથી તેમની વર્તણૂક જાણી શકાય છે. આવા પ્રસ્ફુરણ પદાર્થ પર જ્યારે આ કિરણો અથડાય છે ત્યારે તે પદાર્થ ચળકે છે. ટેલિવિઝન પિક્ચર ટ્યુબ કેથોડ કિરણની ટ્યુબ હોય છે અને ટી.વી.ના પડદા પર લગાડેલા પ્રસ્ફુરણ પદાર્થને લીધે ટેલિવિઝનમાં ચિત્ર દેખાય છે.

ઇલેક્ટ્રોનની વ્યાખ્યા સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં કેથોડ કિરણોની વર્તણૂક ઋણ વીજભાર ધરાવતા કણો જેવી હોય છે. તેનાથી સમજાય છે કે કેથોડ કિરણો ઋણ વીજભાર ધરાવતા કણો છે. જેને ઇલેક્ટ્રોન પણ કહેવાય છે. ઇલેક્ટ્રોન બધાજ પ્રકારના પરમાણુઓના પાયાના ઘટક કણો છે.

ઇલેક્ટ્રોન વીજભાર અને દળનો ગુણોત્તર કોણે શોધ્યો હતો.

Hide | Show

જવાબ : ઇ.સ. 1897 માં જે. જે. થોમસને ઇલેક્ટ્રોનના વીજભાર (e) અને ઇલેક્ટ્રોનના દળ (m_e) ના ગુણોત્તરનું માપન જણાવ્યું આ પ્રયોગમાં તેમણે કેથોડ કિરણ નળીનો ઉપયોગ કર્યો હતો.

ઇલેક્ટ્રોન પરના વીજભારની સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : આર. એ. મિલિકને ઇલેક્ટ્રોનનો વીજભાર નક્કી કરવા માટે એક પદ્ધતિ વિકસાવી જે તેલ બિંદુ પદ્ધતિ તરીકે જાણીતી છે. એનાથી તેમણે શોધ્યું કે ઇલેક્ટ્રોન પરનો વીજભાર - 1.6 × 10^-19 C છે. જેનું હાલમાં સ્વીકારાયેલું મૂલ્ય 1.6022 × 10^-19 C છે. થોમસનના નક્કી કરેલા e/m_e ગુણોત્તરને આ પરિણામો સાથે જોડતા ઇલેક્ટ્રોનનુ દળ નક્કી કરી શકાય છે. Me = e / -e/m_e= - 1.6022 × 10^-19 C / 1.758820 × 10¹¹ C Kg^-1 = 9.1094 × 10^-31 kg થાય છે.

પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન કણો વિશે સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : સૌથી નાનો અને હલ્કો ધન આયન જે હાઈડ્રોજન માંથી મેળવ્યો હતો તેને પ્રોટોન કહે છે. આ ઘન વીજભારિત કણને 1919માં લાક્ષણિક તરીકે દર્શાવવામાં આવ્યો હતો. ત્યારબાદ ચેડવિકે 1932 માં બેરિલિયમના પતરા પર આલ્ફા કણોનો મારો ચલાવીને જે કણો શોધ્યા તે વિદ્યુતીય રીતે તટસ્થ કણો જેમનું દળ ઉત્સર્જિત થયેલા પ્રોટોન કરતા થોડું વધારે હતું. તેમણે આ કણોને ન્યુટ્રોન નામ આપ્યું.

મિલકન તેલ બિંદુ પદ્ધતિ વિશે ટૂંકનોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : એક વિદ્યુતીય સંગટકની ઉપરની પ્લેટમાં કરેલા નાના છિદ્રમાંથી તેલના બિંદુઓ જે એટમાયઝરની ( પદાર્થને નાના કણ માં ફેરવવા નું સાધન ) મદદથી ધુમ્મસ રૂપે દાખલ કરવામાં આવે છે. નીચેની તરફ પડતા તેલ બિંદુઓને ટેલિસ્કોપથી જોવામાં આવતા આ તેલ બિંદુઓના નીચે તરફના પતનનો દર નક્કી કરીને મિલકન તેલબિંદુનું દળ નક્કી કરી શક્યા હતા. ચેમ્બરમાં હવામાંથી ક્ષ - કિરણોના પૂંજને પસાર કરીને આયની કરણ કરવામાં આવ્યું હતું. આ તેલ બિંદુઓ પરનો વિદ્યુતીય ભાર વાયુમય આયનો સાથે અથડામણથી પ્રાપ્ત થયો હતો. આ ભારીત તેલ બિંદુઓના પડવાનો દર વધારી ઘટાડી કે સ્થિર કરી શકાય છે. આ તેલ બિંદુ પરનો ભાર અને ધ્રુવીયતા તથા પ્લેટમાં લાગુ પડેલ વોલ્ટેજની પ્રબળતાની તેલ બિંદુની ગતિ પર વિદ્યુતીય ક્ષેત્રની અસર માપીને મિલિકને તારણ કાઢ્યું કે તેલ બિંદુઓ પર ભાર Q ની માત્રા હંમેશા વિદ્યુતભાર e નો પૂર્ણ ગુણક છે. q= ne એટલે કે જ્યાં n = 1, 2, 3, .... થાય છે.

ઈલેક્ટ્રોન પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનના મૂળભૂત ગુણધર્મો જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : આ કણોના મૂળભૂત ગુણધર્મો પ્રમાણે ઇલેક્ટ્રોનની સંજ્ઞા = e હોય છે. તેનો નિરપેક્ષ ભાર IC = - 1.6022 × 10^-19 અને સાપેક્ષ ભાર (-1) હોય છે જ્યારે Kg મા દળ = 9.109309 × 10^-31 અને તેનું દળ/u માં o.00054 અને આશરે દળ/u = 0 હોય છે. જ્યારે પ્રોટોનની સંજ્ઞા P હોય છે. તેનો નિરપેક્ષ ભાર/C = +- 1.6022 × 10^-19 અને સાપેક્ષ ભાર +1 હોય છે. તેનું Kg મા દળ = - 1.67262 × 10^-27અને દળ/u માં 1.00727 તથા આશરે દળ/u =1 હોય છે અને ન્યુટ્રોન ની સંજ્ઞા n હોય છે. તેનો નિરપેક્ષ ભાર/C માં O છે. જ્યારે સાપેક્ષ ભાર પણ 0 છે. તેનું Kg માં દળ = 1.67493 × 10^-27 છે. જ્યારે દળ/u માં 1.00867 અને આશરે દળ/u = 1 થાય છે.

પરમાણુનો થોમસનનો નમુનો સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : જે. જે. થોમસને 1998 માં શોધ્યું કે પરમાણુ ગોળ આકાર ધરાવે છે. તેની ત્રિજ્યા આશરે 10^-10 mજેટલી હોય છે. તેમાં ઘનભાર એક સરખી રીતે બધે વહેંચાયેલો છે અને ઇલેક્ટ્રોન તેમાં એવી રીતે ગોઠવાઈ ગયા છે કે સૌથી વધુ સ્થાયી સ્થિર વિદ્યુતીય રચના આપે છે. તેમના આ પ્રમાણેના નમૂનાને પ્લમ પુડિંગ રાઈસન પુડિંગ અથવા વોટરમેલન નામો મુજબની ઓળખ કરાય છે. તેમણે કહ્યું કે પરમાણુના ઘન ભારમાં ઇલેક્ટ્રોનિક પથરાયેલા છે. સૌથી અગત્યની વાત તેમણે જણાવ્યું કે પરમાણુનું દળ એક સરખી રીતે બધે વહેંચાયેલું છે. આ નમૂનો પરમાણુની એકંદરે તટસ્થતા સમજાવી શકે છે પણ પાછળના પરિણામો સાથે સુસંગત થતો નથી. થોમસનને 1906માં ભૌતિક વિજ્ઞાનમાં નોબલ પારિતોષક આપવામાં આવ્યું. આ પારિતોષક તેમના વાયુઓથી વિદ્યુતનું વહન થવા અંગેના સૈદ્ધાંતિક તેમજ પ્રાયોગિક સંશોધન માટે આપવામાં આવ્યું હતું.

પરમાણુ વિભાજિત થઈ શકે છે તે પછીની સમસ્યાઓ વૈજ્ઞાનિકો સામે કઈ હતી.

Hide | Show

જવાબ : વૈજ્ઞાનિકોએ પ્રાયોગિક અવલોકનોથી શોધી કાઢ્યું કે પરમાણુને વિભાજિત કરી શકાય છે અને તેમનું ઈલેક્ટ્રોન , પ્રોટોન, અને ન્યુટ્રોન જેવા આવપરમાણ્વીય કણોમાં વિભાજન થઇ શકે છે. તેમાં કેટલીક નીચે મુજબની સમસ્યાઓ નડતી હતી.

એક તત્વની બીજા તત્વ સાથેની વર્તણુકની સરખામણી તથા તેમના રાસાયણિક, ભૌતિક ગુણધર્મોની સરખામણી વગેરે
વિભાજિત કણો શોધાયા બાદ પરમાણુની સ્થિરતા સમજાવવી વગેરે.
અલગ-અલગ અણુઓના સંયોગીકરણથી ઉદભવતા અણુઓની...

Zn²⁺ પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰

Cu પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s²

Cr³⁺ પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³

જેમાં n = 2 હોય, તેનું કદ મોટું હોય, તેની શક્તિ વધુ હોય, અને જેમાં નોડની સંખ્યા એક હોય, તેને શું કહેવાય છે?

Hide | Show

જવાબ : 2s - કક્ષક

જેમાં n = 1હોય, કદ નાનું હોય, તેની શક્તિ ઓછી હોય, અને જેનો નોડ શુન્ય હોય, તેને શું કહેવાય છે?

Hide | Show

જવાબ : 1s - કક્ષક

Co⁺³ પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : (Ar) 3d⁶ 4s⁰

Cu⁺² પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁹ 4s⁰

Cr પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો

Hide | Show

જવાબ : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s¹

Mn પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના લખો.

Hide | Show

જવાબ : (Ar) 3d⁵ 4s²

Co^+૩ પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના જણાવો

Hide | Show

જવાબ : (Ar) ૩d⁵4s² છે.

દ્રવ્ય વિકિરણની જેમ દ્વૈત પ્રકૃતિ ધરાવે છે આવું કોને બતાવ્યું?

Hide | Show

જવાબ : દ- બ્રોગલી

એક જ કક્ષકમાં માત્ર બે જ ઈલેક્ટ્રોન સમાય છે. આવું કયા નિયમમાં દર્શાવ્યું છે?

Hide | Show

જવાબ : યૌલીનો નિષેધનો નિયમ

ઈલેક્ટ્રોન સૌ પ્રથમ ઓછી ઉર્જા ધરાવતી કક્ષકમાં ભરાય છે.આમાં કયો નિયમ સમાયેલો છે?

Hide | Show

જવાબ : આઉફબાઉનો.

ns કક્ષક માટે કોણીય વેગમાનનું મૂલ્ય લખો.

Hide | Show

જવાબ : ૦ થાય.

એક જ કક્ષામાં કેટલા ઈલેક્ટ્રોન સમાઈ શકે?

Hide | Show

જવાબ : માત્ર 2

મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક n = 1 હોય તો કક્ષકમાં રહેલ ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા લખો.

Hide | Show

જવાબ : 2 હોય.

પોટેશિયમ ધાતુ માટે દેહલી આવૃત્તિની સંખ્યા લખો.

Hide | Show

જવાબ : V_૦ = 5.૦ × 10¹⁴ Hz

આપેલા બિંદુ પરથી એક સેકન્ડમાં પસાર થતા તરંગની લંબાઈ સંખ્યાને શું કહેવાય છે?

Hide | Show

જવાબ : આવૃત્તિ

એનોડ કિરણનું બીજું નામ લખો.

Hide | Show

જવાબ : કેનાલ કિરણ

પરમાણુ માંથી ધનાયન ત્યારે બહિકેન્દ્રમાં ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા કેવી થાય છે?

Hide | Show

જવાબ : ઘટે છે.

તરંગની મહત્તમ લંબાઈ કોણ દર્શાવે છે?

Hide | Show

જવાબ : રેડીઓ

H-પરમાણુની ભૂમિ અવસ્થાની ત્રિજ્યા લખો.

Hide | Show

જવાબ : a_૦ = 52.9 pm

કક્ષકનો આકાર અને પ્રકાર શેના વડે દર્શાવાય છે?

Hide | Show

જવાબ : ગૌણ ક્વોન્ટમ આંક

આવૃત્તિને સાયકલ/સેકન્ડ અને બીજી કઈ રીતે દર્શાવાય છે?

Hide | Show

જવાબ : Hz તરીકે.

હાઇડ્રોજન પરમાણુના કેન્દ્રમાં કયો અણુ હોતો નથી?

Hide | Show

જવાબ : ન્યુટ્રોન

માં ન્યુટ્રોન પ્રોટોનની સંખ્યાનો તફાવત જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : 54

a –કણ પ્રકીર્ણના પ્રયોગમાં રૂથરફોર્ડે કયા કણોનો મારો ચલાવ્યો હતો?

Hide | Show

જવાબ : a – કણો

મિલિકનની તેલબિંદુ પધ્ધતિ દ્વારા મેળવેલા ઈલેક્ટ્રોન પરના મેળવેલા ઈલેક્ટ્રોન પરના વિજભારનું મુલ્ય લખી જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : -1.60 × 1019 કુલંબ/ ઈલેક્ટ્રોન

e/me ના થોમસન દ્વારા નક્કી કરેલા મૂલ્યને esu/g એકમમાં જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : e/me = 5.27 × 10¹⁷esu/g

પ્રસ્ફૂરક તરીકે કેથોડ નળીમાં કયું સંયોજન વપરાય છે?

Hide | Show

જવાબ : ZnS (ઝિંક સલ્ફાઈડ)

UV, પારક્ત, લાલ અને જાંબલી વિકિરણની ઉર્જાનો ક્રમ જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : UV > જાંબલી > લાલ > પારક્ત

જે મુખ્ય ઉર્જા સ્તરમાં મહત્તમ 32 ઈલેક્ટ્રોન ભરાય તે ઉર્જા સ્તરનો ક્વોન્ટમ આંક જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : n = 4 (n- કક્ષા)

કયા કક્ષક માટે હુંડના નિયમોનું મહત્વ નથી?

Hide | Show

જવાબ : ns – કક્ષક

કેથોડ કિરણો શેના બનેલા છે?

Hide | Show

જવાબ : ઈલેક્ટ્રોનના

ન્યુક્લીઓન એટલે શું તે જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : કેન્દ્રના પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન

પ્રતિ એકમ દળ પ્રમાણે ઈલેક્ટ્રોનનો વીજભાર જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : 1. 7588 × 10¹¹ c

α કણની સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : હિલિયમ કેન્દ્ર છે.

બોહરની અભિધારણા પ્રમાણે માન્ય કક્ષાનું ઈલેક્ટ્રોનનું કોણીય વેગમાન શોધવાનું શુત્ર જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : mvr =

કેન્સરની સારવારમાં ઉપયોગી સમસ્થાનિકનું નામ લખો.

Hide | Show

જવાબ : કોબાલ્ટ - 60

પરમાણુઓનુ અસ્તિત્વ વિશે ટૂંકનોંધ લખો. અથવા પરમાણુના અસ્તિત્વ વિશે ગ્રીક લોકોની વિચારધારા જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : લગભગ ઇ.સ. 400 વર્ષ પહેલા ભારતીય અને ગ્રીક તત્વજ્ઞાનીઓ અને પરમાણુ ના અસ્તિત્વ વિશેના વિચારો રજૂ કરેલા તે મુજબ તેઓ માનતા હતા કે,

પરમાણુઓ દ્રવ્યના પાયાના ઘટક છે.
દ્રવ્યનું સતત વિભાજન કરતાં જઈએ તો અંતે પરમાણુઓ મળશે જેનું વધુ વિભાજન થઈ શકતું નથી .
પરમાણુ - Atom શબ્દ ગ્રીક ભાષીય ( a - tomic) પરથી આવ્યો છે તેનો અર્થ કાપી શકાય નહીં કે વિભાજિત કરી શકાય નહીં તેવો થાય છે.
આ પૂર્વ વિચારધારા માત્ર એક અડસટ્ટો હતો તેની પ્રાયોગિક રીતે પરખ થઈ શકે તે ન હતી આવી વિચારધારા લાંબા સમય સુધી જળવાઇ રહી જે ઓગણીસમી સદીમાં પુનર્જીવિત થઈ.
દ્રવ્યનો પરમાણ્વીય સિદ્ધાંત જોહન ડાલ્ટને 1908માં વૈજ્ઞાનિક આધારો સાથે રજૂ કર્યો જેમાં પરમાણુ ને દ્રવ્યના અંતિમ કણ તરીકે ગણવામાં આવ્યા.

“અવપરમાણ્વીય કણોનું વિભાજન શક્ય છે” આ સિદ્ધાંતની સમસ્યાઓ સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : વીસમી સદીની શરૂઆતમાં વૈજ્ઞાનિકોને સમજાયું કે પરમાણુનું વિભાજન થઇ શકે છે અને અવપરમાણ્વીયકણો જેવા કે ઇલેક્ટ્રોન ,પ્રોટોન, ન્યુટ્રોનમા વિભાજિત કરી શકાય છે. આ ખ્યાલ ડાલ્ટનના સિદ્ધાંતથી અલગ પડતો હતો. તેમાં નીચે મુજબ સમસ્યા નડતી હતી.

અવપરમાણ્વીય કણોની શોધ પછી પણ પરમાણુની સ્થાયીતા સમજાવવી.
એક તત્વની બીજા તત્વ સાથેની વર્તણુકની સરખામણી ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં કરવી.
જુદા જુદા પરમાણુઓના સંયોગીકરણ થી બનતા જુદા જુદા અણુઓના સર્જનની સમજણ આપવી.

પરમાણુ દ્વારા શોષાતાકે ઉત્સસર્જન પામતા વિદ્યુતચુંબકીય વિકરણની લાક્ષણિકતાનો સ્વભાવ અને ઉદભવને સમજવા.

ડાલ્ટનના પરમાણવીય સિદ્ધાંતની મુદ્દાસર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : બ્રિટિશ વૈજ્ઞાનિક જોન ડાલ્ટને ઈ.સ. 1908માં પરમાણવીય સિદ્ધાંત, દળ સંચયનો નિયમ, નિશ્ચિત, પ્રમાણનો નિયમ, અને ગુણક પ્રમાણનો નિયમ રજૂ કર્યો. તેમાં તે ઘણા પ્રયોગોના પરિણામોને સમજાવવામાં નિષ્ફળ પણ રહ્યો હતો.

પરમાણુએ દ્રવ્યનો અંતિમ અવિભાજ્ય સૂક્ષ્મ કણ છે. તે ડાલ્ટનનો સિદ્ધાંત છે.
"કાચ અથવા એબોનાઈટને જ્યારે રેશમ અથવા રૂવાંટીવાળા ચામડા સાથે ઘસવામાં આવે છે ત્યારે વિદ્યુત ઉત્પન્ન થાય છે" આ પ્રાયોગિક પરિણામ સમજાવવામાં ડાલ્ટનનો સિદ્ધાંત અસફળ છે.

માટે ડાલ્ટનનો પરમાણવીય સિદ્ધાંત કોઈ પ્રાયોગિક સમર્થન વાળો સિદ્ધાંત નથી પરંતુ ધારણાઓ આધારિત સિદ્ધાંત માની શકાય છે.

ઇલેક્ટ્રોનની શોધની આકૃતિ સહ મુદ્દાસર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : ઈ.સ. 1830 માં માઈકલ ફેરાડે આ દર્શાવ્યું કે જ્યારે વિદ્યુત વિભાજ્યના દ્રાવણ માંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે વિદ્યુત ધ્રુવો પર દ્રવ્ય જમા થાય છે જે વિદ્યુત ધ્રુવો પરની રસાયણિક પ્રક્રિયાને આભારી છે.

ઉપરોક્ત ક્રિયાના પ્રયોગોથી સાબિત થયું કે વિદ્યુત પણ કણ જેવો સ્વભાવ ધરાવે છે.
વાયુઓના વિદ્યુતભારના પ્રયોગો પરથી પરમાણુના બંધારણની ભીતરમાં નજર કરી શકાઈ. આ પરિણામની ચર્ચા કરતા પહેલા આપણે વીજભારિત કણોની વર્તણૂક વિશેનો પાયાનો નિયમ ધ્યાનમાં લેવો પડશે કે "સમાન વીજભાર એકબીજાને અપાકર્ષે છે અને અસમાન વીજભાર એકબીજાને આકર્ષે છે."
1850 ના સમયગાળામાં માઈકલ ફેરાડે એ શૂન્યવકાશ નળીમાંથી વિદ્યુતભારનો અભ્યાસ શરૂ કર્યો. આવી નળીઓ કેથોડકિરણ વિજભાર નળીઓ તરીકે ઓળખાય છે.
કેથોડ કિરણ નળી કાચની બનેલી હોય છે જેમાં બંને છેડે ધાતુના બે પાતળા ટુકડા હોય છે તેને સીલ કરી દીધા હોય છે જે વિદ્યુત ધ્રુવ કહેવાય છે.
ઉપરોક્ત નળીમાં ખૂબ નીચા દબાણે અને ઘણા ઊંચા દબાણે વીજપ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે. ત્યારે વીજ પ્રવાહ વહેવા માંડે છે. આ કણોની પ્રવાહ ઋણ વિદ્યુત ધ્રુવ (કેથોડ) તરફથી ઘન વિદ્યુત ધ્રુવ (એનોડ) તરફ વહેવા માંડે છે. આને કેથોડ કિરણો અથવા કેથોડ કિરણ કણો કહેવામાં આવ્યા.
કેથોડથી એનોડ તરફના પ્રવાહની આગળ ઊંડા અભ્યાસ માટે એનોડમાં એક છિદ્ર પાડી એનોડ પાછળ નળી પર ઝિંકઑક્સાઈડ જેવા પ્રસ્ફૂરકને અથડાયા ત્યારે ચઢાવેલા પડ પર એક તરફથી તેજસ્વી ધબ્બો વિકસી આવ્યો.( આવું જ ટેલિવિઝન સેટ માં થાય છે.)
આ પ્રયોગનાં પરિણામોના સારાંશ નીચે મુજબ છે.
કેથોડ કિરણો કેથોડથી શરૂ થાય છે અને એનોડતરફ ખસે છે.
આ કિરણો પોતે દ્રશ્યમાન નથી પરંતુ તેમની વર્તણૂક અમુક પ્રકારના પદાર્થોની મદદથી જાણી શકાય છે. આ સ્ફૂરદીપ્ત અથવા પ્રસ્ફૂરણ પદાર્થ પર જ્યારે કિરણો અથડાય છે ત્યારે પદાર્થ ચળકે છે કે ઝબકારો થાય છે. ટેલિવિઝન પિક્ચર ટ્યુબ કેથોડ કિરણની ટ્યુબ હોય છે અને ટી.વી.ના પડદા પર લગાડેલ સ્ફૂરદીપ્ત અથવા પ્રસ્ફૂરણ પદાર્થોને લીધે ટેલિવિઝનમાં ચિત્ર દેખાય છે.
વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં આ કિરણો સીધી લીટીમાં ગમન કરે છે.
વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં કેથોડ કિરણોની વર્તણૂક ઋણ વીજભાર ધરાવતા કણો જેવી હોય છે. આ સૂચવે છે કે જે કેથોડ કિરણો ઋણ વીજભાર ધરાવતા કણો છે. જેને ઇલેક્ટ્રોન કહેવામાં આવે છે. ( stoney ) સ્ટોની નામના વૈજ્ઞાનિકે આ કણો નું મૂળ નામ Negatron બદલીને Electron તરીકે ઓળખ આપી હતી.
કેથોડ કિરણોની લાક્ષણિકતા વિદ્યુત ધ્રુવોના પદાર્થો પર અને કેથોડ કિરણ નળીમાં રહેલ આ વાયુના સ્વભાવ પર આધાર રાખતી નથી. માટે કહી શકાય કે ઇલેક્ટ્રોન બધાજ પ્રકારના પરમાણુઓના પાયાના ઘટક કણો છે.
2.1.2 ઇલેક્ટ્રોન નો વીજભાર અને દળ નો ગુણોત્તર :-

ઇલેક્ટ્રોન વીજભાર અને દળ નો ગુણોત્તર વિશે ટૂંકનોંધ લખો અથવા ઇલેક્ટ્રોન વીજભાર અને દળનો ગુણોત્તર શોધવાની રીત મુદ્દાસર સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : બ્રિટિશ ભૌતિકશાસ્ત્રી જે. જે. થોમસને ઇ.સ. 1897માં ઇલેક્ટ્રોનના વીજભાર (e) અને ઇલેક્ટ્રોનના દળ (me) ગુણોત્તર નું માપન કર્યું.

આ માપન માટે તેણે કેથોડ નળીનો ઉપયોગ કર્યો હતો.
ગુણોત્તરનું મૂલ્ય વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્રને એકબીજાને લંબદિશામાં અને ઇલેક્ટ્રોનના માર્ગ પર લાગુ પાડી નક્કી કર્યું હતું.
થોમસને દલીલ કરી હતી કે વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં કણોના તેમના માર્ગમાંથી વિચલનની માત્રા નીચેની બાબતો પર આધાર રાખે છે.

કણો પરના ઋણ વીજભાર પર :- કણો પરના વીજભારની માત્રા જેટલી વધારે તેટલી વધારે વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્રિયા અને તેથી વધારે વિચલનની માત્રા હોય છે.
કણોનું દળ :- કણો જેટલા હલકા ( ઓછું દળ ) તેટલી વિચલનની માત્રા વધુ હોય છે.
વિદ્યુતીય અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રના બળ પર મૂળ પદાર્થ માંથી ઇલેક્ટ્રોનું વિચલન વિદ્યુતધ્રુવો વચ્ચેના વોલ્ટેજના વધારા સાથે વધે છે. અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રની પ્રબળતા સાથે પણ વધે છે.
જ્યારે માત્ર વિદ્યુતક્ષેત્ર લાગુ પાડવામાં આવે છે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન તેના મૂળ પથમાંથી વિચલિત થાય છે અને કેથોડ કિરણ નળીમાં A બિંદુ આગળ અથડાય છે.
જ્યારે માત્ર ચુંબકીય ક્ષેત્ર એકલુ જ લાગુ પાડવામાં આવે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન મૂળ માંથી વિચલિત થાય છે અને કેથોડ કિરણ નળીમાં C બિંદુએ અથડાય છે.
વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની પ્રબળતાની કોઈ એવી યોગ્ય ગોઠવણી કરવામાં આવે તો કેથોડ કિરણો આ બન્ને ક્ષેત્રોની ગેરહાજરીમાં પથ પરથી જરા પણ વિચલિત થતા નથી અને કેથોડ કિરણ નળીમાં B બિંદુએ અથડાય છે.
વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્રને લાગુ પાડીને અને વિચલનનો ઊંડાણપૂર્વક અભ્યાસ કરીને થોમસને eme ગુણોત્તર મૂલ્ય નક્કી કરેલું જે નીચે મુજબ છે.
eme = 1.758820 × 10¹¹ C kg^-1
જ્યાં me ઇલેક્ટ્રોનનું દળ kg એકમમાં છે એટલે કે me = ઇલેક્ટ્રોન નું દળ (kg) અને e ઇલેક્ટ્રોન પરના વીજભાર ની માત્રા કુલંબ (C) માં છે. ઇલેક્ટ્રોન ઋણ વીજભાર ધરાવતા હોવાથી ઇલેક્ટ્રોન પર વીજભાર ઋણ હોય છે. એટલે કે e = ઇલેક્ટ્રોન પરના વીજભારની માત્રા ( કુલંબ - C )
2.1.3 ઇલેક્ટ્રોન પરનો વીજભાર :-

મિલકન તેલ બિંદુ પદ્ધતિ અંગે ટૂંક નોંધ લખો. અથવા મિલકન તેલબિંદુ પદ્ધતિ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન ઉપર વિજભાર કેવી રીતે નક્કી થાય તે જણાવો.

Hide | Show

જવાબ : R.A. millikan નામના વૈજ્ઞાનિકે ઇલેક્ટ્રોન વિજભાર નક્કી કરવાની પદ્ધતિનો વિકાસ કર્યો. આગળ જતાં તે તેલબિંદુ પદ્ધતિ ના નામે ઓળખાઈ. જેની કાર્યપદ્ધતિ નીચે મુજબની છે.

વિદ્યુતીય સંઘટકની ઉપરની પ્લેટમાં નાના છિદ્રમાંથી તેલના બિંદુઓ જે એટમાઈઝરની (પદાર્થને નાના કણોમાં ફેરવવાનું સાધન) ધુમ્મસ રૂપે દાખલ કરાય છે.
આ તેલબિંદુનું નીચેની તરફ ગમન માઈક્રોમીટર નેત્રીકા ( આઈપીસ) ધરાવતા ટેલિસ્કોપની મદદથી જોવામાં આવે છે.
આ તેલ બિંદુઓના નીચે તરફના પતનનો વેગ નક્કી કરી તેનું દળ નક્કી કરવામાં આવે છે.
ચેમ્બરની હવામાંથી ક્ષ-કિરણોનો પુંજ પસાર કરી વાયુનું આયનીકરણ કરવામાં આવે છે.
વાયુમય આયનો સાથે તેલ બિંદુ અથડાવાથી તેલ બિંદુઓ પર વિદ્યુતીય ભાર પ્રાપ્ત થાય છે.
આ ભારિત તેલ બિંદુઓના પડવાનો દર ઓછો કરી શકાય છે. એટલે કે તેના પતનનો દર નિયંત્રિત કરી શકાય છે.
આ તેલ બિંદુ પરનો ભાર અને ધ્રુવીયતા તથા પ્લેટમાં લાગુ પાડેલ વોલ્ટેજની પ્રબળતા ની તેલ બિંદુની ગતિ પર વિદ્યુતીય ક્ષેત્રની અસર માપીને મિલિકને તારણ કાઢ્યું કે તેલ બિંદુઓ પર ભાર q ની માત્રા હંમેશા વિદ્યુતભાર e નો પૂર્ણ ગુણક છે. એટલે કે q ( વિદ્યુતભાર) = ne જ્યાં 1 2, 3.

ભાર e નક્કી કરવાની મિલિકન તેલબિંદુ પદ્ધતિનું સાધન ઉપર મુજબ હોય છે.
ચેમ્બરમાં ( પાત્રમાં ) તેલ બિંદુ પર અસર કરતા બળોમાં ગુરુત્વાકર્ષણીય વિદ્યુતય ક્ષેત્રને લીધે સ્થિરવિદ્યુતીય અને જ્યારે બિંદુ ખશે ત્યારે સ્નિગ્ધતાને લીધે ખેંચાતું બળ નો સમાવેશ થાય છે.
મિલિકનની તેલ બિંદુ પદ્ધતિ મુજબ ઇલેક્ટ્રોન પરનો વીજભાર - 1.6 ×10^-¹⁹ C છે. તેવું નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું. હાલમાં આ મૂલ્ય -1.6022 × 10^-¹⁹C સ્વીકારાયેલ છે.
થોમસન દ્વારા નક્કી કરાયેલા eme ના મૂલ્યને આ પરિણામ સાથે જોડવાથી ઇલેક્ટ્રોનનું દળ પણ નક્કી કરી શકાયું હતું જે નીચે મુજબ છે.

me = ee/me = 1.6022 × 10¹⁹ C / 1.758820 × 10¹¹ C kg^-1

= 9.1094 × 10^-31kg

(2.2)

પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની શોધ અંગે મુદ્દાસર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : પ્રોટોનની શોધ :- સુધારો કરવા કરાયેલા ફેરફાર વાળી કેથોડ કિરણ નળીમાં વિદ્યુત વિભાજન કરતા ઘન વીજભાર ધરાવતા કણો ની શોધ ઇ.સ. 1919માં થઈ હતી. આ કણોને કેનાલ કિરણો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ કણો ઘન વીજભાર ધરાવે છે.

સૌથી નાનો અને હલકો ઘન આયન હાઈડ્રોજન માંથી મેળવાયો હતો. તેને પ્રોટોન કહે છે. આ ઘન વીજભારિત કણ 1919 માં લાક્ષણિક તરીકે દર્શાવાયો હતો. જેની લાક્ષણિકતા નીચે મુજબ છે.

કેથોડ કિરણો થી અલગ ઘન વીજભાર વાળા કણો કેથોડ નળીમાં હાજર રહેલા વાયુના સ્વભાવ આધારિત હોય છે. આ કારણો ફક્ત સાદા ઘન વીજભારિત વાયુમય આયનો છે.

કણોના વીજભાર તથા દળનો ગુણોત્તર એ વાયુ કે જેમાંથી તે કણ ઉદભવે છે એ તેના પર આધાર રાખે છે.
કેટલા ઘન વીજભારિત કણોનો વીજભાર એ વિદ્યુતીય મૂળભૂત એકમના ગુણક જેટલો હોય છે.

ન્યુટ્રોન ની શોધ :- પ્રોટોન તથા ઇલેક્ટ્રોનની પછી એવું પ્રતીત થવા લાગ્યું કે વિદ્યુતીય રીતે તટસ્થ કણો પણ હોવા જરૂરી છે. જે પરમાણુના બંધારણમાં ઉપયોગી નીવડે.
આ કણો જેમ્સ ચેડવિકે ઈ.સ. 1932માં બેરિલિયમના પાતળા વરખ પર આલ્ફા કણોનો મારો ચલાવીને શોધ્યા હતા.
આ વિદ્યુતીય રીતે તટસ્થ કણો જેમનું દળ ઉત્સર્જિત થયેલા પ્રોટોન કરતા થોડું વધારે હતું તેમણે આ કણોને ન્યુટ્રોન નામ આપ્યું.
ન્યૂટ્રોનને એક અસ્થાયી કણ ગણવામાં આવે છે.
નીચે ઈલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન, અને ન્યુટ્રોન, જેવા મૂળભૂત કણો ના ગુણધર્મ આપેલા છે. જેમાં કણો અંગે નામ, સંજ્ઞા, નિરપેક્ષ ભાર/c, સાપેક્ષ ભાર, દળ/kg, દળ/u, અને આશરે દળ/u જેવી માહિતીની આકૃતિ જોતા વિગતવાર સમજ પડે છે.

કેનાલ કિરણોની લાક્ષણિકતાઓ સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : ફેરફાર વાળી કેથોડ કિરણ નળીમાં વિદ્યુતવિભાર કરતા ઘન વીજભાર ધરાવતા કણોની શોધ થઈ હતી. તેને કેનાલ કિરણો તરીકે ઓળખવામાં આવ્યા હતા. તેની લાક્ષણિકતા નીચે મુજબની છે.

કેથોડ કિરણો કરતા વિપરીત ઘન વીજભાર વાળા કણો કેથોડ નળીમાં હાજર રહેલા વાયુના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે. આ માત્ર સાદા ઘનવીજભારિત વાયુમય આયનો છે.
કણોના વીજભાર અને દળનો ગુણોત્તર (મૂલ્ય) વાયુ કે જેમાંથી તે ઉદભવે છે તેના પર આધાર રાખે છે.
કેટલાક ઘન વીજભારિત કણો વિદ્યુતભારના મૂળભૂત એકમના ગુણાંક જેટલો ઘન વીજભાર ધરાવે છે.
ચુંબકીય અથવા વિદ્યુતક્ષેત્રની હાજરીમાં આ કણોની વર્તણૂક ઇલેક્ટ્રોન અથવા કેથોડ કિરણો કરતાં તદ્દન વિપરીત (opposite) છે.

પરમાણુનો થોમસન નમુનો વિશે ટૂંકનોંધ લખો અથવા પ્લમ પુડિંગ નમૂનાને મુદ્દાસર સમજાવો. અથવા થોમસનનો પરમાણુ નમુનો તેની મર્યાદાઓ સાથે વર્ણવો.

Hide | Show

જવાબ : જે. જે. થોમસને 1898માં રજૂઆત કરી કે પરમાણુ ગોળાકાર આકાર ધરાવે છે. પરમાણુની ત્રીજ્યા આશરે 10^-10m. જેટલી છે.

પરમાણુ ઘનભાર એકસરખી રીતે બધે વહેંચાયેલો છે અને ઇલેક્ટ્રોન તેમાં એવી રીતે ગોઠવાયેલા છે કે સૌથી વધુ સ્થાયી સ્થિર વિદ્યુતીય રચના આપે છે.
નીચેના નમૂના પ્રમાણે જુદા જુદા નામો જેવા કે પ્લમ પુડિંગ, રાઈસન પુડિંગ, અથવા વોટરમેલન ( તરબૂચ ) વગેરે જોવા મળે છે.

તરબૂચ આકારના પરમાણુના ઘન વીજભારમાં અથવા બીજ એટલે કે ઇલેક્ટ્રોનિક પથરાયેલા છે.
પરમાણુનું દળ એક સરખી રીતે બધે વહેંચાયેલું છે.
ઉપરોક્ત નમુનામા સમાન ગોઠવાયેલા પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સરખી હોય છે. તેથી પરમાણુ વિદ્યુતીય પ્રક્રિયામાં તટસ્થ જણાય છે.
ઉપરોક્ત નમૂના મુજબ પરમાણુનું કુલ દળ એક સરખી રીતે વહેંચાયેલું હોય છે.
થોમસનનો આ નમૂનો પાછળથી મેળવેલા પરિણામો સાથે સુસંગત થતો નથી.
થોમસનનો પરમાણુ નમુનો આલ્ફા પ્રકીર્ણન પ્રક્રિયા સમજાવી શકતો નથી. થોમસનનો નમુનો પરમાણુની સ્થિરતા અને ઇલેક્ટ્રોનનું હલનચલન દર્શાવી શકતો નથી.

a - કણ પ્રકીર્ણનો પ્રયોગ મુદ્દાસર સમજાવો. અથવા રૂથરફોર્ડનો પરમાણુ નમુનો વિશે ટૂંકનોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : રૂથરફોર્ડ અને તેમના વિદ્યાર્થીઓ હેન્સ ગાઈગર અને અર્નેસ્ટ માસ્ડર્ને સોનાના પાતળા વરખ પર a - કણોનો મારો ચલાવ્યો જે રૂથરફોર્ડનો a- કણ પ્રકીર્ણન પ્રયોગ તરીકે જાણીતો થયો.

a - કણ પ્રકીર્ણનનો પ્રયોગ આકૃતિમાં દર્શાવેલો છે.
ઉપરોક્ત પ્રયોગ મુજબ જ્યારે( a ) કણોનું પુંજ પાતળા સોનાના વરખ પર અથડાય છે ત્યારે તેમાંના મોટાભાગના કણો વધુ અસર પામ્યા સિવાય પસાર થઈ જાય છે. તો કેટલાક કિરણો વિચલન પામે છે.
સોનાની ધાતુના 100mm પાતળા વરખ ઉપર રેડિયો સક્રિય સ્ત્રોત માંથી ઊંચી શક્તિ ધરાવતા a - કણોનો પ્રવાહનો મારો ચલાવવામાં આવ્યો.
સોનાના આ પાતળા વરખની ફરતે ગોળાકાર પ્રસ્ફુરક ઝીંક સલ્ફાઇડ નો પડદો લગાડાય છે.
જ્યારે a - કણ આ પડદા સાથે અથડાય ત્યારે પ્રકાશનો નાનો ઝબકારો થાય છે. મતલબ કે તેના પર પ્રસ્ફુરણની અસર જણાય છે.
આ પ્રકીર્ણન પ્રયોગના પરિણામો ખૂબજ બિન અપેક્ષિત હતા.
થોમસનના પરમાણુના નમૂના પ્રમાણે સોનાના વરખમાં દરેક પરમાણુ દળ સમગ્ર પરમાણુમાં સમાન રીતે પથરાયેલું હતું.
થોમસનના પરમાણુના નમુના મુજબ જ્યારે a - કણો સોનાના વરખ માંથી પસાર થાય ત્યારે એવું ધારવામાં આવેલું કે તેમની ગતિ ધીમી પડે અને પતરા માંથી પસાર થતા નાના સરખા ખૂણે દિશા બદલશે પરંતુ રૂથરફોર્ડના પ્રાયોગિક તારણો દ્વારા જાણવા મળ્યું કે

મોટાભાગના a- કણો સોનાના વરખ માંથી વિચલન થયા વગર પસાર થાય છે.
ખૂબજ ઓછા પ્રમાણમાં a- કણોનું ખૂબ નાના ખૂણાએ વિચલન થાય છે.
ઘણા ઓછા a - કણો (20,000 માં ~ 1 ) થઈને લગભગ 180° ના ખૂણે પાછા ફર્યા.

ઉપરોક્ત અવલોકનના આધારે રૂથરફોર્ડ પરમાણુના નમુના અંગે નીચે મુજબના તારણો કાઢી શકાય.

મોટાભાગના a - કણો વિચલિત થયા વગર પસાર થઈ જવાથી પરમાણુમાંનો મોટો વિસ્તાર ખાલી હોવો જોઈએ.
ઘનભાર ધરાવતા a - કણો વિચલિત થાય છે. આ વિચલન કોઈ ખૂબ મોટા અપાકર્ષણ બળને લીધે થાય છે. ઘનભાર પરમાણુમાં બધે જ પ્રસરેલો નથી જે થોમસનના નમુનામાં બતાવ્યું છે. ઘન વીજભાર ખૂબજ નાના વિસ્તારમાં કેન્દ્રિત થયેલો હોવો જોઈએ. જે a કણોનું વિચલન કરે છે.
રૂથરફોર્ડે કરેલી ગણતરીઓ પરથી દર્શાવાયુ કે કેન્દ્ર દ્વારા રોકાયેલું કદ પરમાણુના કુલ કદની સરખામણીમાં નહિવત છે. પરમાણુની ત્રિજ્યા આશરે 10^-10 m છે, જ્યારે કેન્દ્ર ની ત્રિજ્યા 10^-15 m છે. કદમાં જોવા મળતા આ તફાવતનો અનુભવ એ રીતે કરી શકાય કે જો કેન્દ્રને ક્રિકેટનો દડો માનીએ તો પરમાણુની ત્રિજ્યા આશરે 5 કિમી જેટલી હોય.

ઉપરોક્ત અવલોકન અને તારણો પરથી રૂથરફોર્ડે પરમાણુનો કેન્દ્રીય નમૂનો ( પ્રોટોનની શોધ ) પછી જણાવ્યો જે નીચે મુજબ છે.

પરમાણુનો ઘનભાર અને પરમાણુનું મોટાભાગનું દળ ખૂબ જ ગીચતાથી ઘણા નાના ભાગમાં સંકેન્દ્રિત થયેલું હતું રૂથરફોર્ડે પરમાણુના આ ખૂબજ નાના ભાગને કેન્દ્ર કહ્યું હતું.
આ કેન્દ્ર ની આજુબાજુ રહેલા ઇલેક્ટ્રોનિક કેન્દ્રની આસપાસ અને ઘણી ઝડપથી વર્તુળાકાર પથમાં ઘૂમે છે. જેને કક્ષાઓ કહી શકાય રૂથરફોર્ડના પરમાણુ નમૂનાને સૌર મંડળ સાથે સરખાવી શકાય જેમાં પરમાણું કેન્દ્રને સૂર્ય સાથે અને ઇલેક્ટ્રોન અને ભ્રમણ કરતા ગ્રહો સાથે સરખાવી શકાય.
ઈલેક્ટ્રોન અને કેન્દ્ર એકબીજા સાથે સ્થિર વિદ્યુતીય આકર્ષણ બળોથી જોડાયેલા છે.

પરમાણ્વીય ક્રમાંક (Z) અને દળ ક્રમાંક (A) વિશે ટૂંકનોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : પરમાણુના કેન્દ્ર પરનો ઘન ભાર તેમાં રહેલા પ્રોટોનને કારણે હોય છે. પરમાણુનું બધું જ દળ ખૂબજ ઓછા કદના કેન્દ્રમાં સ્થાપિત થયેલું હોય છે.

આગળ પ્રસ્થાપિત કરેલા પ્રોટોન નો ભાર ઇલેક્ટ્રોન ના ભાર જેટલોજ હોય છે. પરંતુ ઈલેક્ટ્રોન પ્રોટોનથી વિરુદ્ધ પરમાણુ કેન્દ્રના બાહ્ય ભાગમાં ગોઠવાયેલા જોવા મળે છે.
કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યા પ્રમાણે ક્રમાંક (Z) બરાબર હોય છે. કેન્દ્રનો ઘન વીજભાર તેમાં રહેલા પ્રોટોનને કારણે છે. કેમકે ન્યુટ્રોન વિદ્યુતીય રીતે તટસ્થ છે.
પ્રોટોનને ( P⁺ )અને ન્યુટ્રોન ( n° ) સંજ્ઞાથી ઓળખાય છે.
પ્રોટોન પરનો અને ઇલેક્ટ્રોનનો વીજભાર સરખોજ પ્રસ્થાપિત થાય છે. પરંતુ બંને એકબીજાની વિરુદ્ધ છે.
વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવી રાખવા માટે તેના પ્રોટોનની સંખ્યા ( પરમાણ્વીય ક્રમાંક Z ) જેટલા જ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ.
પરમાણુના કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યાને તે પરમાણુનો પરમાણવીય ક્રમાંક (Z) કહેવાય છે.
પરમાણ્વીય - ક્રમાંક ( Z ) = પરમાણુના કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યા

અથવા

= તટસ્થ પરમાણુઓમાં રહેલા ઈલેક્ટ્રોનિક સંખ્યા

આને સૂત્ર મુજબ આ પ્રમાણે મુકાય - Z = P અથવા e^-

દળ ક્રમાંક (A) :- પ્રોટોનના કારણે જ કેન્દ્રનો ઘન ભાર હોવાથી કેન્દ્રનું દળ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનના દળના કારણે હોવું જોઈએ. કારણકે ઇલેક્ટ્રોનનું દળ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનના દળની સરખામણીમાં ખૂબજ ઓછું હોય છે.
પરમાણુના કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનને સંયુક્ત રીતે ન્યુક્લિઓન્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
ન્યુક્લિયઓનની કુલ સંખ્યા ( પ્રોટોન + ન્યુટ્રોન ) ને પરમાણુનો ક્રમાંક (A) કહેવાય છે.

દળ ક્રમાંક (A) = પ્રોટોનની સંખ્યા ( Z ) + ન્યુટ્રોન ની સંખ્યા (n)

રૂથરફોર્ડ નમૂનાની ખામીઓ આ અંગે ટૂંક નોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : રૂથરફોર્ડ નો નમુનો સૂર્યમંડળ અને ગ્રહોની ગોઠવણી સરખાવે છે. જેમાં કેન્દ્રને સૂર્ય તરીકે અને ઇલેક્ટ્રોન હલકા ગ્રહોની જેમ છે.

તે ઉપરાંત કુલમ્બ બળો ( Kq₁ q₂/ r² ) અથવા K q₁ q₂ / r² હોય છે.
જ્યાં q₁અને q₂ વીજભાર છે. તથા r વીજભારને અલગ કરતું અંતર છે અને K ઇલેક્ટ્રોન અને કેન્દ્ર વચ્ચેનો સમપ્રમાણતા અચળાંક છે. અને નીચે મુજબ સમજીશું.
q₁અને q₂ = જુદાજુદા બે વીજભાર

r = બે વિજભાર વચ્ચેનું અંતર

K = સમપ્રમાણતા અચળાંક

ગાણિતીય રીતે તે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ = G m₁m₂ / r² હોય છે.

જ્યાં m₁અને m₂= બે અલગ પદાર્થોનું દળ છે.

અને r = દળના અલગીકરણનું (બંને પદાર્થો વચ્ચેનું ) અંતર છે.

જ્યારે G = ગુરુત્વાકર્ષણ અચળાંક છે.

હવે જો ચીરસંમત યંત્રશાસ્ત્ર સૂર્યમંડળને લાગુ પાડીએ તો બંને વચ્ચેની સામ્યતા પરથી દેખાય છે કે ગ્રહો સૂર્યની આજુબાજુ સ્પષ્ટ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરેલી કક્ષાએ ઘુમે છે.
આ સિદ્ધાંતથી ચોકસાઈ પૂર્વક ગ્રહીય કક્ષાઓની ગણતરી શક્ય બને છે.
આ ઉપરથી સાબિત થાય છે કે ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રની આસપાસ પરિભ્રમણ કરતો હોવો જોઈએ અને તે પણ પ્રવેગિત હોવો જોઈએ.
મેક્સવેલના વિદ્યુતચુંબકીય સિદ્ધાંત પ્રમાણે જ્યારે વીજભારિત કણ પ્રવેગિત થાય ત્યારે તે વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણોનું ઉત્સર્જન કરે છે. આવી ઘટના ગ્રહોમાં બનતી નથી. કારણ કે તેઓ વીજભાર રહિત હોય છે.
આ પ્રમાણે વિદ્યુતચુંબકીય સિદ્ધાંત મુજબ કક્ષામાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન વિકિરણનું ઉત્સર્જન કરે છે. ઇલેક્ટ્રોનના વિકિરણથી પેદા થયેલી શક્તિ ઇલેક્ટ્રોનની પરિભ્રમણીય ગતિ માંથી મળે છે આથી કક્ષાઓનું કદ પણ ઘટતું જાય છે.
ગણતરીઓથી એવું સાબિત થયું છે કે ઇલેક્ટ્રોનિક ફક્ત 10^-8s માંજ આકર્ષિત થઈને કેન્દ્રમાં જશે. પરંતુ આવું બનતું નથી. કારણ કે આ શક્યજ નથી.
આમ રૂથરફોર્ડનો નમુનો પરમાણુની સ્થિરતા સમજાવી શકતો નથી.
રૂથરફોર્ડના નમુનાની બીજી કેટલીક હકીકતો સાબિત થઈ શકતી નથી. વધુમાં ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રની આસપાસની ગોઠવણી અને તેની શક્તિ તથા બંધારણ અંગે કોઈ ચોક્કસ આધારભૂત માહિતી મળતી નથી.
ભ્રમણ કક્ષામાં ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ, પરમાણુની અસ્થાયીતા, જો ઇલેક્ટ્રોન સ્થિર હોય તો ગીચ કેન્દ્ર અને ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચેના ચીર વિદ્યુતીય આકર્ષણનું કેન્દ્ર તરફ ખેંચાણ જેવી કોઈ નક્કર માહિતી રૂથરફોર્ડના નમુનામાં ઉપલબ્ધ નથી.
આવા કારણોસર પરમાણુના થોમસનના નમુનાનું લઘુરૂપ રચાય છે.

રૂથરફોર્ડના નમુનાની બીજી ચિંતાજનક ખામી એ હતી કે તેનાથી પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના ( બંધારણ ) વિશે કોઈ જાણકારી પ્રાપ્ત થતી નથી. એટલે કે ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રની આસપાસ કેવી રીતે ગોઠવાયેલો છે અને ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા ( શક્તિ ) કેટલી છે. તેની ચોક્કસ માહિતી મળતી નથી.

વિદ્યુતચુંબકીય તરંગના ગુણધર્મો મુદ્દાસર સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ :

આંદોલન કરતા ભારવાળા કણો દ્વારા ઉત્પાદિત આંદોલનીય વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર એકબીજાને લંબ હોય છે અને તરંગના જવાની દિશાને પણ લંબ હોય છે.

વિદ્યુતચુંબકીય તરંગના વિદ્યુતીય અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઘટકો. આ ઘટકોને સરખી તરંગ લંબાઈ, આવૃત્તિ ઝડપ અને કંપવિસ્તાર છે. પરંતુ તેઓ એકબીજાને લંબ સમતલમાં કંપે છે.

અવાજના અથવા પાણીના તરંગોની જેમ વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગોને માધ્યમની જરૂર હોતી નથી. શૂન્યાવકાશમાં પણ ગતિ કરી શકે છે.

એ પ્રસ્થાપિત થયેલું છે કે વિદ્યુતચુંબકિય તરંગો ઘણા પ્રકારના હોય છે. જે એક બીજાથી તેમની તરંગલંબાઇ અથવા આવૃત્તિથી અલગ પડે છે.

દ્રશ્યમાન ના હોય તેવા વિકિરણની પરખ માટે ખાસ સાધનોની જરૂર પડે છે. વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણને રજુ કરવા માટે જુદા જુદા પ્રકારના એકમો ની જરૂર પડે છે. વગેરે ગુણધર્મો છે

તરંગ લંબાઈની માહિતી આકૃતિ દોરી સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : તરંગ લંબાઇમાં લંબાઇ માટેનો એકમ જરૂરી બને છે. લંબાઈનો SI એકમ મીટર ( m ) છે. વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ જુદા જુદા પ્રકારના તરંગો ધરાવે છે. માટે ઘણીજ નાની તરંગલંબાઈના હોય છે. માટે નાના એકમોનો ઉપયોગ થાય છે. નીચેની આકૃતિમાં જુદા જુદા પ્રકારના વિદ્યુત ચુંબકીય વિકિરણો જે એકબીજાથી તરંગ લંબાઈ અને આવૃત્તિમાં જુદા પડે તે સમજી શકાય છે

શૂન્યાવકાશમાં બધાજ પ્રકારના વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણો તરંગ લંબાઈ કે આવૃત્તિને ધ્યાનમાં લીધા વગર સરખી ગતિએ મુસાફરી કરે છે. જેનું મૂલ્ય = 3.0 × 10⁸ m s^-1 ( 2.997925 × 10⁸ m s^-1 ચોક્કસ કિંમત ) થાય છે. તથા આને પ્રકાશની ગતિ કહેવાય છે. તેને C સંજ્ઞા આપવામાં આવે છે. આવૃત્તિ ( V ), તરંગ લંબાઈ (λ) અને પ્રકાશની ગતિ (C) સમીકરણ સંબંધિત છે. માટે C =Vλ થાય.
બીજી એક રાશિ જે સામાન્ય રીતે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી માં વપરાય છે. તેને તરંગ સંખ્યા (V ) કહે છે. તેની વ્યાખ્યા આપી શકાય કે - એક લંબાઈમાં રહેલા તરંગની સંખ્યા આ તેના એકમ તરંગ લંબાઈના એકમનો વ્યુત્ક્રમ છે. એટલે કે m^-1 . સામાન્ય રીતે વપરાતો એકમ cm^-1 છે. ( જે SI એકમ નથી)

આપણે કેટલાક ઉદાહરણો જોઈએ.

ઓલ ઈન્ડીયારેડીયો, દિલ્હીનું વિવિધ ભારતીનું સ્ટેશન 1,368 kHz ( આવૃત્તિ પર પ્રસરણ કરે છે.ટ્રાન્સમીટર વડે ઉત્સર્જિત થયેલા વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની તરંગ લંબાઈ ગણો. તે વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટના કયા વિસ્સ્તારમાં છે?

તરંગ લંબાઈ (λ) = CV જ્યાં C વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણની શૂન્યાવકાશમાં ગતિ છે.અને V આવૃત્તિ છે. આપેલ કિંમત પરથી ગણતરી કરતા,

(λ) = CV = ૩.00 × 10⁸ ms^-1 / 1,368 kHz

= ૩.00 × 10⁸ ms^-1 / 1,368 × 10³ s^-1

= 219.3 m

આ 219.૩ m રેડિયો તરંગની લક્ષણીક તરંગ લંબાઈ છે.

દ્રશ્યમાન વર્ણપટનો તરંગ વિસ્તાર જાંબલી (400 nm) થી લાલ (750 nm) સુધી વિસ્તરેલો છે. આ તરંગ લંબાઈને આવૃત્તિમાં દર્શાવો. (Hz) (1 nm = 10^-9 m)

જવાબ: સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને જાંબલી પ્રકાશ માટે,

V = Cλ = ૩.00 × 10⁸ ms^-1 / 400 × 10^-9m = 7.50 × 10¹⁴Hz

હવે લાલ પ્રકાશની આવૃત્તિ માટે નીચે મુજબ,

V = Cλ

= ૩.00 × 10⁸ ms^-1 / 750 × 10^-9m = 4.૦૦ × 10¹⁴Hz

ફોટો ઇલેક્ટ્રિક અસર વિશે ટૂંકનોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : ઈસવીસન 1887માં એચ. હટ્ઝે જણાવ્યા મુજબ પોટેશિયમ, રૂબિડિયમ, સીઝિયમ, વગેરે ધાતુઓને પ્રકાશના પૂંજ સામે રાખવામાં આવી ત્યારે તેમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન થતું હતું. આ ઘટનાને ફોટો ઇલેક્ટ્રિક અસર કહે છે. તેની વિસ્તૃત જાણકારી નીચેની આકૃતિ જોતાં વિગતવાર સમજાય છે.

ઉપરોક્ત આકૃતિ ફોટો ઇલેક્ટ્રિક અસરનો અભ્યાસ કરવાનું સાધન છે.
કોઈ ચોક્કસ આવૃત્તિ વાળો પ્રકાશ શૂન્યાવકાશમાં ચેમ્બરમાં તેની સ્વચ્છ ધાતુની સપાટી પર અથડાય છે. પરિણામે તે ધાતુમાંથી ઇલેક્ટ્રોન બહાર નીકળે છે.
સંસૂચક ( detector ) ની મદદથી ઇલેક્ટ્રોનિક ગતિ ઉર્જાના મૂલ્યનું માપન કરે છે. એટલે કે ઇલેક્ટ્રોનની ગતિજ ઉર્જાનું માપન કરે છે.
ઉપરોક્ત આકૃતિ મુજબના પ્રાયોગિક પરિણામો નીચે પ્રમાણેના મળ્યા હતા.

ધાતુની સપાટી પર પ્રકાશનો પુંજ જેવો અથડાય કે તરત જ તેમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનુ ઉત્સર્જન થાય છે. એનો અર્થ એવો થાય છે કે ધાતુની સપાટી સાથે જેવો પ્રકાશ પૂંજ અથડાય છે કે તુરંત જ ઇલેક્ટ્રોન ધાતુની સપાટી પર ઉત્સર્જિત થાય છે. બંને ક્રિયાઓ વચ્ચે કોઈ સમયગાળો થતો નથી.
ઉત્સર્જિત થતાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રકાશની તીવ્રતા અથવા તેજસ્વિતાના સમ પ્રમાણમાં હોય છે.
દરેક ધાતુ માટે સૌથી ઓછી લાક્ષણિક ન્યૂનતમ આવૃત્તિ Vo હોય છે આને દેહલી આવૃત્તિ પણ કહેવાય છે. આ આવૃત્તિથી નીચેની આવૃત્તિએ ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર થતી નથી. જ્યારે V > Vo થાય ત્યારે ઉત્સર્જન થયેલા ઇલેક્ટ્રોન અમુક ગતિજ ઉર્જા ધરાવતા હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોનની ગતીજ ઉર્જા વપરાતા પ્રકાશની આવૃત્તિના વધારા સાથે વધે છે.
ઉપરોક્ત પ્રાયોગિક પરિણામો ચીરસંમત ભૌતિકવિજ્ઞાનના નિયમોના આધારે સમજાવી શકાતા નથી.
ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોનની ગતિજ ઉર્જા પ્રકાશની તેજસ્વિતા પર આધાર રાખતી નથી. પરંતુ પ્રકાશિત તીવ્રતા પર આધાર રાખે છે.
આ માટે આપણે એક ઉદાહરણનો અભ્યાસ કરીશું.

લાલ પ્રકાશ = v = ( 4.3 થી 4.6 ) × 10¹⁴ Hz ) ની કોઈપણ તેજસ્વિતા ( તીવ્રતા ) પોટેશિયમ ધાતુના ટુકડા પર કલાકો સુધી ચાલે છે. પરંતુ ફોટો ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત થતો નથી.

નબળો પીળો પ્રકાશ ( v = 5.1 - 5.2 × 10¹⁴ Hz ) પોટેશિયમ ધાતુ પર ચળકે છે ત્યારે ફોટો ઇલેક્ટ્રિક અસર દેખાય છે. માટે કહી શકાય છે કે પોટેશિયમ ધાતુ માટે દેહલી આવૃત્તિ ( Vo ) 5.0 × 10¹⁴ Hz ) છે.

વર્ણપટ એટલે શું? તેની વ્યાખ્યા મુદ્દાસર વર્ણવો.

Hide | Show

જવાબ : પ્રકાશની ઝડપ નો આધાર તે કયા મધ્યમાંથી પસાર થાય છે તેના પર રહેલો છે. પ્રકાશની ઝડપનું મહત્વ માધ્યમ સાથે જોડાયેલું છે

જ્યારે કોઈ પણ પ્રકાશનું કિરણ ( પુંજ ) એક માધ્યમ માંથી બીજા માધ્યમમાં પ્રવેશે છે ત્યારે તે પોતાના મુળ માર્ગ પરથી વિચલિત થાય છે. તેને વક્રીભવન કહેવાય છે.
જ્યારે પ્રકાશનો સફેદ કિરણ પ્રિઝમ માંથી પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે ટૂંકી તરંગ લંબાઈ વાળું કિરણ મોટી તરંગલંબાઈ વાળા કરતાં વધુ વળાંકો લે છે. એટલે કે જુદા જુદા રંગીન પટ્ટીની માફક લાઈનસર ગોઠવાય છે. જેને વર્ણપટ કહેવામાં આવે છે.
શ્વેત પ્રકાશનું પુંજ એ દ્રશ્યમાન વિસ્તારમાં બધીજ તરંગ લંબાઈ ધરાવતા તરંગોનું મિશ્રણ છે.
લાલ પ્રકાશ જે સૌથી લાંબી તરંગલંબાઈ ધરાવે છે તે સૌથી ઓછું વળે છે. જ્યારે જાંબલી પ્રકાશ કે જે સૌથી ઓછી તરંગ લંબાઈ ધરાવે છે તે સૌથી વધુ વળે છે.
દ્રશ્યમાન વર્ણપટ નો જાંબલી વિસ્તાર 7.50 × 10^-14 Hz સુધીનો હોય છે જ્યારે લાલ રંગનો વિસ્તાર 4 ×10^-14 Hz સુધીનો હોય છે. આવા વર્ણપટને સતત વર્ણપટ કહેવાય છે.
સતત વર્ણપટ એટલા માટે કહેવાય છે કે વાદળી રંગ લાલ રંગમાં અને અન્ય રંગો પણ તે પ્રમાણે ભળી જાય છે.
આવા પ્રકારનું વર્ણપટ આકાશમાં જ્યારે મેઘધનુષ્ય રચાય છે ત્યારે બને છે.
વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ જ્યારે દ્રવ્ય સાથે પારસ્પરિક ક્રિયા કરે છે ત્યારે પરમાણુઓ, અણુંઓ, ઉર્જાનું શોષણ કરે છે અને તેમાં ઉર્જાનું સ્તર ઊંચું જાય છે. પરિણામે પરમાણુઓ, અણુઓ, અસ્થાઈ અવસ્થામાં આવી જાય છે.
હવે જ્યારે આ પરમાણુઓ ઊંચા ઉર્જા સ્તરમાંથી સામાન્ય સ્તરે આવે છે ત્યારે વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં જુદાજુદા વિસ્તારના વિકિરણોનું ઉત્સર્જન થાય છે.

ઉત્સર્જન અને અવશોષણ વર્ણપટની માહિતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : કોઈ પદાર્થ કે જે ઉર્જાનું અવશોષણ કરે છે અને તેના વડે વિકિરણનું વર્ણપટ ઉત્સર્જિત થાય છે. તેને ઉત્સર્જન વર્ણપટ કહેવામાં આવે છે.

પરમાણુ અથવા આયન કે જેમની મારફતે વિકિરણનું અવશોષણ થાય છે તેમને ઉત્તેજિત થયેલા કહેવામાં આવે છે.
ઉત્સર્જન વર્ણપટ મેળવવા માટે નમૂનાને ગરમ કરીને અથવા તો વિકિરણોનો મારો ચલાવીને ઉર્જા પૂરી પાડવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ જે તરંગ લંબાઈ અથવા આવૃત્તિ ઉત્સર્જિત થાય તેની નોંધ કરીને ઉત્સર્જન વર્ણપટ મેળવવામાં આવે છે.
અવશોષણ વર્ણપટ ઉત્સર્જન વર્ણપટની ફોટોગ્રાફીની નેગેટિવ જેવી હોય છે.
નમૂનામાંથી સતત રીતે વિકિરણ પસાર કરવામાં આવે છે. આમ થવાથી અમુક તરંગ લંબાઈનું વિકિરણ અવષોશાય છે.
શોષિત વિકિરણ માંથી ન મળતી તરંગ લંબાઈ વર્ણપટ માં કાળી ( space ) જગ્યાઓ રાખે છે.

ઉત્સર્જન કે અવશોષણ પટના અભ્યાસને સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી વર્ણપટ દર્શકા કહેવાય છે.

રેખા વર્ણપટ અથવા પરમાણ્વીય વર્ણપટ વિશે સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : દ્રશ્યમાન પ્રકાશનો વર્ણપટ સતત હોય છે કારણ કે તે દૃશ્યમાન પ્રકાશ ની બધી જ તરંગ લંબાઈઓ ( લાલ થી જાંબલી સુધીની ) નું વર્ણપટમાં પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

વાયુમય કલામાં પરમાણુના ઉત્સર્જન વર્ણપટ લાલથી જાંબલીની તરંગલંબાઈનો ફેલાવો સતત દર્શાવતી નથી. પરંતુ અમુક જગ્યાઓએ વિશિષ્ટ તરંગ લંબાઈઓ અને તેમની વચ્ચે કાળો અવકાશ બતાવે છે.
આવા પ્રકારના વર્ણપટને રેખા વર્ણપટ અથવા પરમાણ્વીય વર્ણપટ કહેવામાં આવે છે. કારણકે ઉત્સર્જિત વિકિરણ વર્ણપટમાં તેજસ્વી રેખાઓની માફક દેખાય છે.
રેખા ઉત્સર્જન વર્ણપટ ઇલેક્ટ્રોનિય રચનાના અભ્યાસમાં ખૂબ જ રસપ્રદ છે. પ્રત્યેક તત્વને પોતાનો એક વિશેષ રેખા ઉત્સર્જન વર્ણપટ હોય છે.
માણસ તેની ફિંગરપ્રિન્ટ પરથી ઓળખાય છે. તેમ અજ્ઞાત પરમાણુઓને પણ ઓળખી શકાય છે.
જ્ઞાત નમૂનાના રેખા વર્ણપટમાં મળતી રેખાઓને અસલ નમૂનામાંથી મળેલી વર્ણપટ રેખાઓની સાથે ચોકસાઈ પૂર્વક મેળવણી કરવામાં આવે છે. આવી રીતે અજ્ઞાત પરમાણુઓને ઓળખી શકાય છે.
જર્મન રસાયણશાસ્ત્રી રોબર્ટ બુનસેન તત્વોની ઓળખ માટે વર્ણપટનો ઉપયોગ કરનાર પ્રથમ વૈજ્ઞાનિક હતા.
(Rb) રૂબિડિયમ, (Cs) સીઝિયમ, (TI) થેલીયમ, (In) ઇન્ડિયમ, (Ga) ગેલિયમ, (Sc) સ્કેન્ડિયમ, તત્વોની શોધ જ્યારે ખનીજોનું પૃથ્થકરણ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી વડે કરવામાં આવ્યું હતું ત્યારે થઇ હતી.
સૂર્યમાં હિલિયમ (He) તત્વની શોધ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી પદ્ધતિ વડે થઇ હતી.

પરમાણ્વીય ઉત્સર્જન અને પરમાણ્વીય અવશોષણ વર્ણપટની આકૃતિ દોરી મુદ્દાસર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : પરમાણ્વીય ઉત્સર્જન:- ઉત્તેજિત હાઈડ્રોજન પરમાણુના નમુના વડે ઉત્સર્જિત કરેલા પ્રકાશ જ્યારે પ્રિઝમ માંથી પસાર થાય છે એ વખતે અમુક ચોક્કસ કેટલીક તરંગલંબાઇમાં અલગ થાય છે. આવા ઉત્સર્જન વર્ણપટ જે તરંગ લંબાઈ નો ફોટોગ્રાફિક રેકોર્ડ છે તેને રેખા વર્ણપટ કહે છે.

યોગ્ય માપ નો કોઈપણ નમૂનો ઘણી મોટી સંખ્યામાં પરમાણુઓ ધરાવે છે.
શ્વેત પ્રકાશને વાયુ રૂપ પરમાણુ માંથી પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે જે વર્ણપટ બને તે રેખીય અવશોષણ વર્ણપટ કહેવાય છે. અને શ્વેત પ્રકાશને આણ્વીય વાયુ માંથી પસાર કરવામાં આવે અને જે વર્ણપટ રચાય તેને પટ્ટી અવશોષણ વર્ણપટ કહેવાય છે.

પરમાણ્વીય અવશોષણ વર્ણપટ :- પ્રાયોગિક ધોરણે રાસાયણિક સંયોજન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી બાષ્પ અથવા દ્રાવણમાંથી શ્વેત પ્રકાશ પસાર કરવામાં આવે છે તે સમયે શોષિત વિકિરણો વડે બનતા વર્ણપટને અવશોષણ વર્ણપટ કહેવાય છે.

- બિન ઉત્તેજિત પરમાણ્વીય હાઈડ્રોજન માંથી જ્યારે સફેદ પ્રકાશ પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે છિદ્ર અને પ્રિઝમ માંથી પસાર થતો પ્રકાશમાં ઉત્સર્જિત થયેલી જ તરંગલંબાઇમાં તીવ્રતામાં ઘટાડો બતાવે છે. આવા રેકોર્ડ કરેલા અવશોષણ વર્ણપટને રેખા વર્ણપટ પણ કહે છે. અને તે ઉત્સર્જિત વર્ણપટની ફોટોગ્રાફિક નેગેટિવ છે.

હાઈડ્રોજનનો રેખા વર્ણપટ અથવા વર્ણપટની માહિતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : જ્યારે વાયુમય હાઇડ્રોજન માંથી વિદ્યુતભાર પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે અણું H₂વિયોજિત થાય છે.

હાઈડ્રોજન પરમાણુ ઉત્તેજિત થવાથી જુદી જુદી આવૃત્તિ વાળું વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ ( વિકિરણ ) ઉત્પન્ન થાય છે. જે હાઈડ્રોજન વર્ણપટ તરીકે ઓળખાય છે.
હાઈડ્રોજન વર્ણપટ કેટલીક શ્રેણીઓનું બનેલું છે જેને શોધનાર વૈજ્ઞાનિકો ના નામ પરથી દર્શાવવામાં આવે છે. જેમકે લાયમેન, બામર, પાશ્વન, બ્રેકેટ, અને ફૂન્ડ શ્રેણી પણ કહેવાય છે.
હાઈડ્રોજન વર્ણપટનું સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી નામના સાધનથી પૃથક્કરણ કરાય છે તેમ કરતાં વિવિધ અંતરે રેખાઓ જોવા મળે છે આવી રેખાઓને રેખીય વર્ણપટ પણ કહેવાય છે.
બામરે 1885માં દર્શાવ્યું કે જો વર્ણપટની રેખાઓને તરંગ સંખ્યામાં દર્શાવવામાં આવે તો હાઈડ્રોજન વર્ણપટની દ્રશ્યમાન રેખાઓ નીચેના સૂત્રનું પાલન કરે છે.

જ્યાં, n પૂર્ણાંક સંખ્યા છે.તે ત્રણ કે ત્રણ કરતા વધારે છે. ( n = પૂર્ણાંક સંખ્યા અને n ≥ ૩) છે.

આ સૂત્ર દ્વારા વર્ણન કરાયેલી રેખાની શ્રેણીને બામર શ્રેણી કહેવાય છે.

હાઈડ્રોજન વર્ણપટમાં બામણ શ્રેણીની રેખાઓજ માત્ર હોય છે જે વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટમાં દ્રશ્યમાન વિસ્તારમાં હોય છે.
સ્વીડનના સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીના નિષ્ણાંત જોહાનિસ રુડબર્ગે નોંધ્યું કે હાઈડ્રોજન વર્ણપટ રેખાઓની બધીજ શ્રેણીઓ નીચે મુજબ રજૂ કરી છે.

રીડબર્ગ અચળાંક

જ્યાં n = 1,2,3,.....

n₂ = n₁ + 1, n₁ + 2, n₁ + 3..... વગેરે

બધાજ તત્વોમાં હાઈડ્રોજન પરમાણુનો સૌથી સરળ રેખા વર્ણપટ છે.
તત્વ માટેનું રેખા વર્ણપટ અદ્વિતીય હોય છે અને દરેક તત્ત્વના રેખા વર્ણપટમાં એક પ્રકારની નિયમિતતા જોવા મળે છે.
પરમાણ્વીય હાઈડ્રોજનની વર્ણપટ ની રેખાઓ ની આકૃતિ નીચે મુજબ છે.

વધુ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા એટલે કે વધુ ભારે પરમાણુઓ માટે રેખીય વર્ણપટ જટિલ છે. તેની સમાનતા સમજવા તત્વોની ઇલેક્ટ્રોન રચના સમજવી ખૂબ જ મહત્વની છે.

રૂથરફોર્ડનો પરમાણુના નમુના વિશે ટૂંકનોંધ લખો.

Hide | Show

જવાબ : રૂથરફોર્ડ અને તેના સ્ટુડન્ટ હેન્સ ગાઇગર અને અર્નેસ્ટ માસ્ડર્ને સોનાના પાતળા પતરા પર a - કણોનો મારો ચલાવ્યો અને a- કણ પ્રકીર્ણનનો પ્રયોગ કરીને કેન્દ્રીય નમૂનો અથવા રૂથરફોર્ડનો પરમાણુ નમુનો શોધી કાઢ્યો. તેમના આ અંગેના મંતવ્યો નીચે મુજબ હતા.

ઘન વીજભારિત શક્તિશાળી રેડિયોસ ક્રિયાના a - કણને 100nm ના સોનાના પાતળા પતરા પર પાડવામાં આવે છે.
આ પ્રયોગ દરમિયાન સોનાના પાતળા પતરાની આસપાસ ઝીંક સલ્ફાઇડનું મિશ્રણ લગાડવામાં આવે છે. જે પ્રસફુરણ પડદા નું કામ કરે છે. a - કણો જ્યારે આ પડદાને અથડાય છે ત્યારે પડદાની તે જગ્યાએ ઝબકારો થાય છે અને ધબ્બા જેવો ડાઘ પડે છે અને પ્રસ્ફુરણ અસર ઉભી થાય છે.
થોમસનના નમૂના પ્રમાણે સોનાના દરેક પરમાણુ દળ એક સમાન રીતે સમગ્ર પરમાણુ પર પથરાયેલું હતું અને એમ માનેલું કે a - કણો એક સરખા દળમાંથી પસાર થઈ શકે તેટલી ઊર્જા શક્તિ ધરાવતા હશે. જેનું પરિણામ નીચે મુજબ જોવા મળ્યું હતું.

સોનાના વરખ માંથી ( પાતળા પતરામાંથી ) a - કણો પસાર થાય છે ત્યારે વિચલન પામતા નથી.
a- કણોમાંથી કોણીય વિચલન પામે તે સંખ્યા ખૂબ ઓછી હોય છે.
સોનાના પતરાપર અથડાયેલા a- કણો પૈકી ખૂબજ નહિવત એટલે કે એકાદ કિરણજ અથડાઈને 180° ના ખૂણે પરત ફરે છે.

એક વાત નોંધનીય છે કે થોમસનના કહ્યા પ્રમાણે a- કણો જ્યારે સોનાના પાતળા પત્તરા પર ફેંકવાથી તેમાંથી પસાર થતી વખતે તેઓની ગતિ ધીમી થાય છે અને તેમની દિશા કોણીય રીતે બદલાય છે.

હાઈડ્રોજન પરમાણુ માટે બોહરના નમૂનાની વિગતવાર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : નિલ્સ બોહર સૌ પ્રથમ વૈજ્ઞાનિક હતા કે જેમણે ઈ. સ. 1913 માં હાઈડ્રોજન પરમાણુ ની રચના અને તેના વર્ણપટને પરિણાત્મક રીતે સમજાવ્યો હતો.

બોહરે રજુ કરેલો હાઈડ્રોજન પરમાણુ નમુનો નીચેની અભિધારણાઓ પર આધારિત છે.

(i.) હાઈડ્રોજન પરમાણુ માં રહેલો ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રની આસપાસ વર્તુળાકાર પથમાં ચોક્કસ ત્રીજ્યા અને ઊર્જા સાથે ફરે છે. આ પથને ક્ક્ષા, સ્થિર અવસ્થા, અથવા માન્ય ઉર્જા અવસ્થાઓ કહે છે.

(ii.) કક્ષામાંના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા સમય સાથે બદલાતી નથી પરંતુ જ્યારે ઇલેક્ટ્રોનિક નીચલી સ્થિર કક્ષામાંથી ઉપલી સ્થિર કક્ષામાં જાય છે ત્યારે ઉર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે.ઊર્જાનો આ ફેરફાર સતતપણે થતો નથી.

(iii.) બે સ્થિર અવસ્થાઓ જેમની વચ્ચે ∆E ઉર્જાનો ફેરફાર હોય છે. અને તેમાં સક્રાંતિ થાય છે ત્યારે અવશોષિત થતાં અથવા ઉત્સર્જિત થતાં વિકિરણની નીચે મુજબના સમીકરણ થી દર્શાવી શકાય.

∆E = hv માટે v= = E2 - E1/ h

જ્યાં E₁ એટલે નીચા ઉર્જા સ્થળની ઊર્જા અને E₂ એટલે ઉંચા ઉર્જાસ્તરની ઉર્જા આ રજૂઆત બોહર આવૃત્તિ નિયમ તરીકે ઓળખાય છે.

(iiii.) સ્થિર કક્ષામાં ના ઇલેક્ટ્રોનું કોણીય વેગમાન સમીકરણ નીચે મુજબ છે.

m_evr = n × n = 1,2,૩,...

આમ ઇલેક્ટ્રોન એવીજ કક્ષાઓમાં ઘુમસે જેમના કોણીય વેગમાન સંકલન ગુણક હોય એટલે જ કેટલીક કક્ષાઓજ માન્ય ગણાય છે.

-બોહરના નમૂના પ્રમાણે:

મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક - ઇલેક્ટ્રોન માટેની સ્થિર કક્ષાઓ ને n = 1, 2, 3, ....એમ દર્શાવેલ છે. આ સંકલિત સંખ્યાને મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
સ્થિર કક્ષાઓ ની ત્રિજ્યાઓ ( બોહર ત્રિજ્યા ) નીચે મુજબની છે.

r_n = n²a_૦ જ્યાં, a_૦ = 52.9 m

આમ પ્રથમ સ્થિર અવસ્થાની ત્રિજ્યાને બોહર કક્ષા કહેવાય છે. તેની ત્રિજ્યા 52.9 Pm થાય છે.

- સામાન્ય રીતે હાઈડ્રોજન પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોન આ કક્ષામાં મળી આવે છે. ( એટલે કે n = 1 ). જેમ n નું મૂલ્ય વધે છે તેમ r નું મૂલ્ય પણ વધે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રથી દૂર હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક સ્થિર અવસ્થાની ઉર્જા છે. આ ઇલેક્ટ્રોનિક સાથે સંકળાયેલો ખૂબ અગત્યનો ગુણધર્મ છે તેને નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય છે.

E_n= R_H ( 1/n² ) n = 1, 2, 3, ....

R_H ને રીડબર્ગ અચળાંક કહે છે. તથા તેનું મૂલ્ય 2.18 × 10^-18 J છે. સૌથી નીચી અવસ્થામાં જેને ધારા ( ભૂમિ ) અવસ્થા કહે છે. આની ઉર્જા થાય છે. ( અહીં n = 1 છે )

E₁ = -2.18 × 10^-18 J ( 1/1²) = 0.2.18 × 10^-18 J

n = 2 માટે સ્થિર અવસ્થાની ઉર્જાનું મૂલ્ય થાય છે.

E₂ = 2.18 × 10^-18 J ( 1/2² ) = -0.545 × 10^-18 J

ઉપરના સમીકરણોથી સ્પષ્ટ થાય છે કે પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા ઈલેક્ટ્રોનની ઉર્જા કરતા ઓછી છે. ત્રિજ્યાના મૂલ્ય નાના થતાં જાય છે. એટલે કે ઘટે છે જે ઈલેક્ટ્રોન અને કેન્દ્ર વચ્ચેના આકર્ષણને કારણે થાય છે.
આ કક્ષાઓમાં ઘૂમતા ઇલેક્ટ્રોનનો વેગ નક્કી થઈ શકે છે. અહીંયા સંપૂર્ણ પરિશુદ્ધ સમીકરણ આપ્યું નથી. ઇલેક્ટ્રોનના વેગની માત્રા કેન્દ્ર ઘન ભારના વધારા સાથે વધે છે. અને મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંકના વધારા સાથે ઘટે છે.
જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન માટે n=1 વાળી ઉર્જા અવસ્થા ન્યૂનતમ ઉર્જા વાળી અવસ્થા છે. જેને ધરા અવસ્થા કહેવાય છે. જ્યારે n= 1 વાળી અવસ્થાને ઇલેક્ટ્રોનની ઉત્તેજિત અવસ્થામાં કહેવાય છે.

જ્યારે ઇલેક્ટ્રોનિક મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક n = 00 સાથે સંકળાયેલ હોય છે અને આયન થયેલો હાઈડ્રોજન પરમાણુ કહે છે.
જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્ર વડે આકર્ષાય છે અને તે n કક્ષામાં હોય છે ત્યારે ઉર્જાનું ઉત્સર્જન થાય છે અને ઉર્જા ઘટે છે. માટે સમીકરણમાં ઋણ સંજ્ઞા મુકાય છે.
બોહરના સિદ્ધાંત મુજબ H, He⁺, Li²⁺, Be³⁺, વગેરે જેવી હાઈડ્રોજન જેવી જ સ્પીસિઝ તરીકે ઓળખાતી એક ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી પ્રણાલીને લાગુ પાડી શકાય આને નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય છે.

E_n= 2.18 × 10^-18 ( Z² / n² ) J અને ત્રિજ્યા નીચે મુજબ દર્શાવાય.

r_n= 52.9(n)² / Z pm જ્યાં Z પરમાણ્વીય ક્રમાંક છે અને તેના મૂલ્યો 2, 3, અનુક્રમે હિલિયમ અને લિથિયમ પરમાણુ માટે છે.

ઉપરના સમીકરણ પરથી સમજી શકાય છે કે Z ના વધારા સાથે ઊર્જાના મૂલ્ય વધુ ઋણ બનતા જાય છે અને ત્રિજ્યાના મૂલ્ય નાના થાય છે. એટલે કે ઘટે છે. જેમ r નું મૂલ્ય ઓછું તેમ ઇલેક્ટ્રોનિક કેન્દ્ર સાથે વધુ મજબૂતાઈથી બંધાયેલો હોય છે.

હાઈડ્રોજનના રેખા વર્ણપટની મુદ્દાસર સમજૂતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : બોહરના નમુનાનો ઉપયોગ કરીને હાઈડ્રોજન પરમાણુના રેખીય વર્ણપટની સમજુતી જથ્થાત્મક રીતે સમજાવી શકાય છે.

બોહરની અભિધારણા બે મુજબ જો ઇલેક્ટ્રોન નીચા મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષામાંથી ઊંચો મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષામાં જાય ત્યારે ઉર્જાનું અવશોષણ થાય છે અને ઊંચો મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષામાં જાય ત્યારે ઉર્જાનું ઉત્સર્જન થાય છે.
આ ઘટનાને આ રીતે સમજી શકાય કે જ્યારે ઊંચી કક્ષામાંથી નીચે કક્ષામાં ખસે છે ત્યારે વિકિરણ ( ઉર્જા ) ઉત્સર્જિત થાય છે. હવે આ બંને કક્ષા વચ્ચેનો ઉર્જાનો તફાવત ( ગાળો ) નીચેના સમીકરણથી દર્શાવી શકાય છે.
∆E =E_f - E_i

∆E = ( R_H / n²_f) - ( R_H / n²_i)

જ્યાં n_i અને n_f પ્રારંભિક ( initial ) કક્ષા અને અંતિમ ( final ) કક્ષા દર્શાવે છે.

∆E = R_H ( 1/ n²_i - 1 / n²_f) = 2.18 × 10^-18 J ( 1/ n²_i - 1 / n²_f)

ફોટોનના અવશોષણ કે ઉત્સર્જન સાથે સંકળાયેલી આવૃત્તિ નીચેના સમીકરણ પ્રમાણે ગણી શકાય.

V = ∆E / h = R_H / h ( 1/ n²_i - 1 / n²_f)

= 2.18 × 10^-18 J / 6.626 × 10^-34 Js ( 1/ n²_i - 1 / n²_f)

= 3.29 × 10¹⁵ ( 1/ n²_i - 1 / n²_f) H_Z

અને તરંગ સંખ્યા ( v )ના સંદર્ભમાં

V = v / c = R_H / h_c ( 1/ n²_i - 1 / n²_f)

= 3.29 × 10¹⁵ s^-1 / 3 × 10⁸ ms^-1 ( 1/ n²_i - 1 / n²_f)

= 1.09677 × 10⁷ ( 1/ n²_i - 1 / n²_f) m^-1

અવશોષણ વર્ણપટની બાબતમાં n_f > n_i છે. માટે ∆E નુ મૂલ્ય ઘન બને છે. આમ થવાથી ઉર્જા નું શોષણ થાય છે. ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ઊર્જાનું શોષણ થાય છે.
બીજી તરફ ઉત્સર્જન દરમિયાન n_f < n_i હોય છે. માટે ∆E નું મૂલ્ય ઋણ બને છે. પરિણામે ઉત્સર્જન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન ઉર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે.
રિડબર્ગે ઉપયોગ કર્યો હતો તે અને ઉપરોક્ત આપણું સમીકરણ સમાન જ છે. રિડબર્ગે કરેલી ગણતરી તે સમયે પ્રાપ્ત પ્રાયોગિક માહિતી પરથી કરી હતી.
વધુમાં અવશોષણ અથવા ઉત્સર્જન વર્ણપટમાં મળી આવતી દરેક રેખા સૂચવે છે. કે કોઈ ચોક્કસ સક્રાંતિ હાઈડ્રોજન પરમાણુમાં થાય છે. હાઈડ્રોજન પરમાણુ ની મોટી સંખ્યાને લીધે જુદા જુદા શક્ય સંક્રાન્તિઓનું અવલોકન થઈ શકે છે અને આને પરિણામે મોટી સંખ્યામાં વર્ણપટ રેખાઓ મળે છે. આ રેખાઓની તીવ્રતા સમાન તરંગ લંબાઈ, અવશોષણ કે ઉત્સર્જન પામેલા ફોટોનની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે.

હાઈડ્રોજન પરમાણુંમાં n = 5 થી n = 2 ના કક્ષામાં થતી સંક્રાંતિ દરમિયાન ઉત્સર્જિત થતા ફોટોનની આવૃત્તિ અને તરંગલંબાઇ ગણો.

Hide | Show

જવાબ : n_i = 5 અને n_f = 2 છે. આ સક્રાંતિ બામર શ્રેણીના દ્રશ્યમાન વિસ્તારમાં વર્ણપટ રેખા આપે છે.

હવે ∆E = 2.18 × 10^-18 J ( 1 / 5² - 1/ 2² )

= -4.58 × 10^-19 J

આ ઉત્સર્જન ઊર્જા છે.

ફોટોનની આવૃત્તિ ( ઊર્જાને માત્રાના પર્યાયમાં લેતા ) નીચે પ્રમાણે આપી શકાય.

V = ∆E / h = 4.58 × 10^-19 J / 6.626 × 10^-34 J_s

= 6.91 × 10¹⁴ Hz

λ = 0 / v = 3.0 × 10⁸ms^-1 / 6.91× 10¹⁴ H_z

= 434 nm

H_e⁺ ની પ્રથમ કક્ષાના સાથે સંકળાયેલ ઊર્જા ગણો. કક્ષાની ત્રિજ્યા કેટલી હશે?

Hide | Show

જવાબ : E_n = ( 2.18 × 10^-18 J ) ( 2² ) / n²પરમાણુ-¹

H_e⁺ માટે n = 1, Z = 2

માટે E₁ = ( 2.18 × 10^-18 J ) ( 2² ) / (1)²= 8.72 × 10^-18 J

કક્ષાની ત્રિજ્યા વડે ગણી શકાય છે.

r₁= ( 0.0529 nm ) (n)² / Z

n = 1 અને Z = 2 છે માટે

r_n= ( 0.0529 nm ) 1² / 2 = 0.02645nm

જ્યારે વાયુમય હાઈડ્રોજન માંથી વિદ્યુત વીજભાર પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે અણું વિયોજિત થાય છે. તથા હાઈડ્રોજન પરમાણુ ઉત્તેજિત થાય છે અને જુદી જુદી આવૃત્તિ વાળું વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ ઉત્પન્ન કરે છે અને નીચે પ્રમાણેના સામાન્ય સૂત્ર પરથી મુકાય છે.

V = 109677 ( 1 / n_i² - 1 / n_f² ) Cm^-1

ઉપરોક્ત સૂત્ર બોહરના પરમાણુના નમૂનાના કયા મુદ્દાનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવ્યો છે અને બોહરના નમૂના પ્રમાણે ઉપરોક્ત સૂત્ર દરેક પદ અને દરેક રીતો સાથે સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : બોહરના પરમાણુની બીજી ધારણા મુજબ જો ઇલેક્ટ્રોન નીચા મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષામાંથી ઊંચા મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષામાં જાય ત્યારે ઉર્જા નું અવશોષણ થાય અને ઊંચા મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષામાંથી નીચા મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષામાં જાય ત્યારે ઉર્જાનું ઉત્સર્જન થાય છે.

માટે અહીં,

∆E = E_f – E_i

અહીં, E_f = અંતિમ કક્ષાની ઉર્જા

E_i= પ્રારંભિક કક્ષાની ઉર્જા

∆E = - R_H / n_f² ( - RH / n n_f²). ni = પ્રારંભિક કક્ષા, n_f = અંતિમ કક્ષા, R_H= રિડબર્ડ અચળાંક છે.

= R_H ( 1 / n_i² - 1 / n_f² )

= 2.18 × 10^-18 J ( 1 / n_i² - 1 / n_f² )

હવે ∆E = hv માટે v = ∆E / h = R_H / h ( 1 / n_i² - 1 / n_f² )

= 2.18 × 10^-18 J / 6.626 × 10^-34 J_s ( 1 / n_i² - 1 / n_f² ) s^-1

હવે, v = c / λ માટેv = 1 / λ = v / c

= 3.29 × 10¹⁵ / 3 × 10¹^૦ ( 1 / n_i² - 1 / n_f² ) = Cm^-1

= 109677 ( 1 / n_i² - 1 / n_f² ) Cm^-1

ચુંબકીય કક્ષકીય ક્વોન્ટમ આંક ( m_l) વિશે માહિતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : ઇલેક્ટ્રોન જેવા વીજભારિત કણ જયારે ગતીમાં હોય છે ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરતું હોય છે. કક્ષની ગતિના કારણે આવું બનતું હોય છે. જે કણ કક્ષામાં ગતિ કરે ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે.

આવી રીતે ઉત્પન્ન થયેલા ચુંબકીય ક્ષેત્રનું મૂલ્ય ક્વોન્ટમ આંક m_lદ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રોના કોણીય વેગમાનના કારણે ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે. અને તેથી m_lદ્વારા નક્કી કરેલા મૂલ્યો l સાથે સંબંધ ધરાવે છે.
કોઈપણ પેટાકોષ માટે ( l મૂલ્યો વડે વ્યાખ્યાયિત કરેલું ) m_lના 2_l + 1 મૂલ્ય શક્ય છે આ મૂલ્યો નીચે પ્રમાણે સમજી શકાય છે.

M_l = -l, - ( l - 1 ), - ( l -2 ) .....0, 1........( l - 2 ) (l - 1) , l

માટે l = 0 માટે m_l ના માન્ય મૂલ્ય m_l = 0

m_l ના મૂલ્યો l માંથી અને l ના મૂલ્યો n માંથી મેળવેલા હોય છે.
m_l શોધવાનું સૂત્ર નીચે મુજબ સમજી શકાય છે.

M_l = +l......0...... - l સુધીની 0 સાથે પૂર્ણાંક સંખ્યા.

આમ પરમાણુની દરેક કક્ષક માટે n, l અને M_lના મૂલ્યોના સેટથી વ્યાખ્યાયિત હોય છે. n =2, l =1, M_l= 0 કક્ષક p- પેટા કોષની કક્ષક છે. નીચેનો ચાર્ટ પેટાકોષ અને તેની સાથે સંબંધિત કક્ષકોની સંખ્યા દર્શાવે છે.

l નું મૂલ્ય	0	1	2	3	4	5
પેટાકોષ સંકેત	S	p	d	f	g	H
કક્ષકોની સંખ્યા	1	3	5	7	9	11

ઇલેક્ટ્રોન ભ્રમણ ( Spin ) ક્વોન્ટમ આંક “S” ની સમજુતી દર્શાવો.

Hide | Show

જવાબ :

જ્યોર્જ ઉહલન બેક અને સેમ્યુઅલ ગાઉડ સ્મિથે ચોથો ક્વોન્ટમ આંક ની દરખાસ્ત રજૂ કરી હતી. એટલે કે શોધ્યો હતો.

આ આંક ને ઇલેક્ટ્રોન ભ્રમણ ક્વોન્ટમ આંક (ms) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેને સ્પિન ક્વોન્ટમ આંક તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
પૃથ્વી પોતાની ધરી પર સુર્યની આસપાસ ફરે છે તેવી જ રીતે ઈલેક્ટ્રોનપોતાની ધરી પર ભ્રમણ કરે છે.
ઈલેક્ટ્રોનને ભાર અને દળ ઉપરાંત કોઇ આંતરિક ભ્રમણ કોણીય ક્વોન્ટમ આંક પણ હોવો જોઈએ.
ઇલેક્ટ્રોનનું ભ્રમણ ક્વોન્ટમ વેગમાન સદીક રાશિ છે. તેને બે પસંદ કરેલી ધરીની સાપેક્ષમાં બે દિકવિન્યાશ હોય છે. આ બે દિકવિન્યાશ જે ભ્રમણ ક્વોન્ટમ ms આંકથી વિભેદિત કરી શકાય છે.
તેના મૂલ્યો +1/2 અથવા - 1/2 હોય છે. આને બે ઇલેક્ટ્રોનની ભ્રમણ અવસ્થાઓ કહેવાય છે. અને તે તીર વડે ( ભ્રમણ ઉપર તરફ ) અને ( ભ્રમણ નીચે તરફ) દર્શાવાય છે.
બે ઇલેક્ટ્રોનના m_s જુદા જુદા હોય છે. ( એક + 1/2 અને બંને બીજો -1/2 ) અને વિરુદ્ધ સ્પિન ધરાવતા હોય છે.
પરમાણુના કેન્દ્રની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન પોતાની ચોક્કસ કક્ષામાં ગતિ કરે છે. તેને કક્ષકીય ગતિ કહેવાય છે.
ઇલેક્ટ્રોન પોતાની ધરી પર ધરીની આજુબાજુ પરમાણુના કેન્દ્રની આસપાસ જે ગતિ કરે તે ધરીની આસપાસની ગતિ અક્ષીય ગતિ કહેવાય છે.
એકંદરે ચારેય ક્વોન્ટમ આંક નીચેની માહિતી પૂરી પાડે છે.

n કોશને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. કક્ષકનું કદ નક્કી કરે છે. અને મોટાભાગે કક્ષકની શક્તિ નક્કી કરે છે.
દરેક n માં કોષમાં પેટાકોષની સંખ્યા હોય છે પેટાકોષની ઓળખ આપે છે અને કક્ષક નો આકાર નક્કી કરે છે દરેક પ્રકારની પેટાકોષમાં (2l + l) પ્રકારની કક્ષકો હોય છે. એટલે કે પ્રતિ પેટાકોષમાં એક s- કક્ષક ( l=0) અને ત્રણ p- કક્ષકો (l = 1) અને પાંચ d- કક્ષકો (l = 2) હોય છે. કંઈક અંશે વધુ ઇલેક્ટ્રોન પરમાણુમાં કક્ષકની ઉર્જા નક્કી કરે છે.
m_lકક્ષક નો દિકવિન્યાસ દર્શાવે છે. દરેક આપેલા l ના મૂલ્ય માટે તેનું મૂલ્ય 2l + 1 જેટલું હોય છે. જે પ્રત્યેક પેટાકોષની કક્ષકોની સંખ્યા બરાબર હોય છે. આનો એવો અર્થ થાય છે કે કક્ષકોની સંખ્યા કેટલી રીતે દીકવિન્યાસ પામે છે તે સંખ્યા છે.
m_s ઇલેક્ટ્રોનના ભ્રમણ દિકવિન્યાસનો સંદર્ભ આપે છે.

આપણે કેટલાક ઉદાહરણો અભ્યાસ કરીશું.

1). મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક n=3 સાથે સંકળાયેલી કુલ કક્ષકોની સંખ્યા કેટલી હશે?

જવાબ: n = 3 માટે l ના શક્ય મૂલ્યો 0, 1 અને 2 છે. એક 3s કક્ષક,

(n = 3, l =0 અને m_l=0 ) અને ત્રણ 3p કક્ષકો

(n = 3, l =1 અને m_l=-1, 0, +1 ) અને પાંચ d કક્ષકો

(n = 3, l =2 અને m_l=-2, -1, 0, +1, +2 ) આમ કક્ષકો ની કુલ સંખ્યા 1+3+5 = 9. આજ મૂલ્ય નીચેના સંબંધોનો ઉપયોગ કરીને મેળવી શકાય. કક્ષકોની સંખ્યા n²એટલે 3² =9.

2). s, p, d, f સંકેતોનો ઉપયોગ કરીને ક્વોન્ટમ આંક ધરાવતી કક્ષકોનું વર્ણન કરો.

a) n = 2, l = 1,

b) n = 4, l = 0,

c). n = 5, l = 3,

d). n = 3, l = 2

જવાબ:

	n	l	કક્ષક
a)	2	1	2p
b)	4	0	4s
c)	5	3	5f
d)	3	2	3d

કક્ષકના આકાર વિશે મુદ્દાસર ટૂંકનોંધ લખો

Hide | Show

જવાબ :

પરમાણુમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન માટે કક્ષકીય વિધેય ψ વડે દર્શાવવામાં આવે છે. જેનું કોઈ ભૌતિક અર્થઘટન નીકળતું નથી. તે માત્ર ઇલેક્ટ્રોનના નિર્દેશકોનું સાદુ ગાણિતીય વિધેય છે.

જુદી જુદી કક્ષકો માટે તેમના અનુરૂપ તરંગ વિધેયના r ( કેન્દ્રથી અંતર ) ના વિધેય તરીકેના મળતા આલેખ જુદા જુદા હોય છે. જે આપણે નીચેની આકૃતિમાંથી સમજી શકીશું
ભૌતિકશાસ્ત્રી મેક્સ બોર્ન અનુસાર કોઈ બિંદુ એ તરંગ વિધેય નો વર્ગ એટલે કે ψ² તે બિંદુ એ ઇલેક્ટ્રોનની સંભાવ્યતા ઘનતા હોય છે.
આકૃતિ મુજબ વિચારણ r ના વિધેય તરીકે ψ²ને 1s અને 2s કક્ષકો માટે વક્ર અલગ અલગ છે.

આકૃતિ - (a) કક્ષકીય તરંગ વિધેય ψ (r) નો આલેખ. (b) 1s અને 2s કક્ષકોના કેન્દ્રથી ઇલેક્ટ્રોનના અંતર ( r) માટે સંભાવ્યતા ઘનતા ψ² (r) નો વિચરણ આલેખ.
એ સમજી શકાય છે કે 1s કક્ષક માટે સંભાવ્યતા ઘનતા કેન્દ્ર પર સૌથી વધુ છે અને તેનાથી દૂર જઈએ તેમ તિવ્ર રૂપે ઘટે છે.
જ્યારે 2s કક્ષક માટે સંભાવ્યતા ઘનતા પહેલા તીવ્ર અને શૂન્ય સુધી ઘટે છે અને પછી વધવાનું શરુ કરે છે અને એક નાની મહત્તમ સ્થિતિએ પહોંચ્યા પછી તે ફરી ઘટવા માંડે છે અને r નુ મૂલ્ય આગળ વધતાં તે શૂન્ય સુધી ઘટે છે.
આ વિસ્તારને જ્યાં સંભાવ્યતા ઘનતા વિધેય શૂન્ય થાય છે તેને નોડલ સપાટી અથવા સામાન્ય રીતે નોડ કહે છે.
સામાન્ય રીતે એ જાણવા મળ્યું છે કે ns કક્ષકોને (n-1) નોડ હોય છે. એટલે કે નોડની સંખ્યા મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક (n) ના વધવા સાથે વધે છે બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો 2s કક્ષકના નોડની સંખ્યા 3s માટે નોડની સંખ્યા બે અને તે પ્રમાણે હોય છે.

ઉપરોક્ત આકૃતિઓમાં બિંદુના વિસ્તારમાંની ઘનતા તે વિસ્તારમાં ઇલેક્ટ્રોન સંભાવ્યતા ઘનતાનું નિરૂપણ કરે છે.
જુદી જુદી કક્ષકોની અચળ સંભાવ્યતા ઘનતાની સીમા સપાટી આકૃતિઓ કક્ષાકોના આકારનું ઘણું સારું નિરૂપણ કરે છે. આ નિરૂપણમાં કોઈ કક્ષક માટે અવકાશમાં સીમા સપાટી અથવા કોન્ટુર સપાટી દોરવામાં આવે છે. જેના પર સંભાવ્યતા ઘનતા ψ ²અચળ હોય છે.

3d-કક્ષકોની આકૃતિઓ પરથી મુદ્દાસર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : મૂલ્ય l=2 માટે પ્રાપ્ત થતી કક્ષક એ d- કક્ષક છે. આ કક્ષક માટે n નું મૂલ્ય ( લઘુતમ મૂલ્ય ) 3 છે. આકૃતિ મુજબ n ના મૂલ્યથી l નું મૂલ્ય વધવુ જોઈએ નહીં.

વધુમાં l=2 મૂલ્ય માટે m1 ના શક્ય મૂલ્યો પાંચ હોય છે. જે +2, +1, 0, -1 તથા -2 હોય છે. માટે જ d કક્ષકોના પાંચ પેટા પ્રકારો જોવા મળે છે.
ઉપરોક્ત પાંચ પ્રકારોનો સપાટી વિસ્તારનો આલેખ આપણે આકૃતિમાં જોઈ શકીએ છીએ.
હાઈડ્રોજન પરમાણુ માં ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા માત્ર ને માત્ર મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ઉપરથી નક્કી કરવામાં આવે છે. માટે કક્ષકોની ઉર્જા નીચે પ્રમાણે વધે છે.

1s < 2s = 2p < 3s =3p =3d < 4s = 4p = 4d આને આપણે નીચેની આકૃતિમાં જોઈ શકીએ છીએ

કેટલાક ઇલેક્ટ્રોનિક કોશ માટેની શક્તિ સ્તરની આકૃતિઓ છે. જેમાં (A) હાઈડ્રોજન પરમાણુ (B) બહુ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા પરમાણુ.
અહીં એ નોંધપાત્ર છે કે હાઈડ્રોજન પરમાણુ માટે મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક સરખો હોય તેવી રક્ષકોની ગૌણ ક્વોન્ટમ આંક અલગ હોય તો પણ સરખી રહે છે વધુ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા પરમાણુઓના મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક સરખો હોય પણ અલગ ગૌણ ક્વોન્ટમ માટે ઉર્જા અલગ અલગ હોય છે.
2s અને 2p કક્ષકોના આકાર જુદા જુદા હોય છે. પરંતુ જ્યારે તે 2s અને 2p કક્ષકમાં હોય ત્યારે ઉર્જા સરખી રહે છે.
સરખી ઉર્જા ધરાવતી કક્ષકોને સમશક્તિક કક્ષકો કહેવાય છે. આગળ દર્શાવ્યા પ્રમાણે હાઈડ્રોજનનો પરમાણુ 1s ઈલેકટ્રોન સ્થાયી પરિસ્થિતિ સૂચવે છે. અને તેને ધરા ( ભૂમિ ) અવસ્થા કહે છે.
આ કક્ષક માં રહેલો ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્ર વડે સૌથી વધુ પ્રબળતાથી ગોઠવાયેલો હોય છે. 2s, 2p અથવા ઊંચી કક્ષકોમાં રહેલો હાઈડ્રોજન પરમાણુનો ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત અવસ્થામાં હોય છે.

કક્ષકોની સાપેક્ષ ઉર્જા અંગે માહિતી આપો.

Hide | Show

જવાબ : બહુ ઇલેક્ટ્રોન પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા હાઈડ્રોજન પરમાણુની જેમ તેના મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક ( કોશ ) માત્ર પર આધાર રાખતું નથી પરંતુ તેના ગૌણ ક્વોન્ટમ આંક પેટા કોશ પર આધાર રાખે છે.

n =3 માટે ઉર્જા નો ક્રમ 3s < 3p < 3d હોય છે. કારણ કે એક જ શક્તિસ્તરમાં આવેલ જુદી જુદી પ્રકારની કક્ષાકોનો સાપેક્ષ ઉર્જા ક્રમ = s < p < d < f હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જાને માત્ર ને માત્ર ક્વોન્ટમ આંક પરથી હાઈડ્રોજન પરમાણુ માટે નક્કી કરી શકાય છે અને કક્ષકોનો ઉર્જા ક્રમ હાઈડ્રોજન પરમાણુ માટે 1s < 2s = 2p < 3s = 3p = 3d < 4s = 4p = 4d = 4f છે.
સમશક્તિ કક્ષકો એટલે સમાન ઉર્જા ધરાવતી કક્ષકોને કહેવાય છે.
1s માં ઇલેક્ટ્રોન સ્થાયી પરિસ્થિતિ ત્યારે સૂચવે છે જ્યારે તે H પરમાણુમાં હોય અને આ અવસ્થાને ધરા અથવા ભૂમિ અવસ્થા કહે છે. આ કક્ષામાં રહેલા ઈલેક્ટ્રોન કેન્દ્ર વડે સૌથી વધુ પ્રબળતાથી આકર્ષાયેલો હોય છે.
હાઈડ્રોજન પરમાણુનો ઈલેકટ્રોન 2s, 2p અથવા ઊંચી કક્ષકોમા હોય ત્યારે ઉત્તેજિત અવસ્થામાં હોય છે.
બહુ ઇલેક્ટ્રોન પરમાણુ હાઈડ્રોજન પરમાણુની જેમ ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા માત્ર મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક (કોશ) પર આધારિત નથી. પરંતુ તેના ગૌણ ક્વોન્ટમ આંક આધારિત હોય છે. પરિણામે આપેલા ક્વોન્ટમ આંક માટે s, p, d, f દરેક કક્ષકની ઉર્જા જુદી જુદી હોય છે. તેનું કારણ એ છે કે એક કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોન - ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચે અપાકર્ષણ હોય છે. આવા પરમાણુમાં કુલ આકર્ષણ બળો કુલ અપાકર્ષણ બળો કરતાં વધારે હોય છે.
સામાન્ય રીતે બાહ્યતમ કોશમાં ઇલેક્ટ્રોનની પારસ્પરિક ક્રિયા કરતા વધુ મહત્વની છે. અર્થાત્ કેન્દ્રનો ઘન ભાર (Ze) જેમ વધે તેમ ઇલેક્ટ્રોનની પારસ્પરિક ક્રિયા વધે છે. આથી અંદરના કોશમાં ઇલેક્ટ્રોને લીધે બાહ્યતમ કોશના ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રના સંપૂર્ણ ધન વિજભારનો અનુભવ કરશે નહીં.

જુદી જુદી કક્ષકોના ઇલેક્ટ્રોન માટેનો ઉર્જાક્રમ મુદ્દાસર સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : જુદી જુદી કક્ષકોમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા અલગ અલગ હોય છે. જેનો આધાર ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા આકર્ષણ અને અપાકર્ષણની પારસ્પરિક ક્રિયાની માત્રા ( સમય ) અને કક્ષકના આકાર આધારિત છે.

આ ક્રિયાને આપણે આ પ્રમાણે સમજી શકાય છે કે જ્યારે ગોળાકાર કક્ષક માનો s કક્ષકનો ઇલેક્ટ્રોન p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન કરતા કેન્દ્રથી વધારે પરીરક્ષિત થાય છે. તેવીજ રીતે p - કક્ષકનો ઇલેક્ટ્રોન d - કક્ષકના બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનથી વધારે શીલ્ડ થાય છે.

કક્ષકમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા n અને l ના મૂલ્યો આધારિત હોય છે. જે બાબત ખૂબજ અટપટી છે.

કક્ષકોની શિલ્ડીંગ અસરનો ક્રમ s > p > d > f હોય છે જે સમાન ઉર્જા સ્તર વખતેજ હોય છે.

હંમેશા અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર તે કોણીય વેગમાન ક્વોન્ટમ આંકના વધારા સાથે ઘટે છે આવું આપેલી કક્ષા માટે થાય છે. ( કોસ માટે )

આવી જ રીતે p - કક્ષકમાના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા d - કક્ષકમાના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા કરતા ઓછી હોય છે.

s - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન કરતા અને p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન d - કક્ષકના ઈલેક્ટ્રીન કરતા વધુ સમય વિતાવે છે. એટલે કે વધારે આકર્ષિત થયેલા હોય છે.માટે જ s - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા p - કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા કરતા ઓછી હોય છે.

જ્યારે મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક પાછળ હોય છે તે વખતે ઉર્જાનો ક્રમ s > p > d > f હોય છે. કક્ષકમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા n અને l ના મૂલ્યો આધારિત હોય છે.

જ્યારે આકર્ષણ બળ વધારે હોય છે તેમ ઉર્જાનું સ્તર ઘટે છે અને તેથી ઇલેક્ટ્રોનિક કક્ષકની ઉર્જા n અને l ના મૂલ્યો આધારિત હોય છે.

કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણી માટેના નિયમો સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : જુદા જુદા પરમાણુઓની કક્ષાઓમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણી આઉફબાઉનો સિદ્ધાંત જે પૌલીનો નિષેધનો નિયમ અને હુન્ડનો મહત્તમ ગુણકનો નિયમ કક્ષકોની ઊર્જા આધારિત છે. તથા તે પ્રમાણે ભરાય છે. આપણે વધુ વિગતે આનો અભ્યાસ કરીએ.

આઉફબાઉનો સિદ્ધાંત: -

- આ નામ જર્મન ભાષા આધારિત છે. તેનો અર્થ થાય છે કે ગોઠવણી અથવા રચના કરવી. આપણે પણ પરમાણુ પૈકીના ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જાના આધારે જુદી-જુદી કક્ષકોમાં ગોઠવવાનું જ કામ કરવાનું છે.

- પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોન પ્રથમ સૌથી ઓછી ઊર્જા વાળી કક્ષક માં ગોઠવાય છે અને તે પૂર્ણ ભરાઈ જાય ત્યારબાદ ક્રમશઃ ઊંચી ઉર્જા ધરાવતી કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનિક દાખલ થાય છે. એટલે કે ધારા સ્થિતિમાં કક્ષકો તેમની જેમ ઊર્જા વધે છે તે મુજબના ક્રમમાં ગોઠવાય છે.

- જે આપણે અગાઉ જોઈ ગયેલા નીચેના ક્રમ મુજબ હોય છે. કક્ષકો આ પ્રમાણે વધીને ભરાય છે.

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s,.......

પૌલીનો નિષેધ( બકાતી ) નો નિયમ: -

- જુદી જુદી કક્ષકો માં ભરાતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા નિષેધના નિયમથી પ્રતિબંધિત થાય છે.

- આ નિયમ ઓસ્ટ્રીયન વૈજ્ઞાનિક વુલ્ફ ગેંગ પૌલીએ 1920 માં રજુ કર્યો હતો કે પરમાણુમાં કોઈપણ બે ઇલેક્ટ્રોન આ ચારેય ક્વોન્ટમ આંકનો સેટ એક સરખો હોઈ શકે નહીં.

- પૌલીના નિષેધના આ નિયમને બીજી આ રીતે પણ દર્શાવી શકાય છે કે બેજ ઇલેક્ટ્રોન સમાઈ શકે અને આ ઇલેક્ટ્રોનના ભ્રમણ એકબીજાથી વિરુદ્ધ દિશામાં હોવા જોઈએ.

- એટલે કે કોઈપણ બે ઇલેક્ટ્રોનના ત્રણ ક્વોન્ટમ આંક n, l અને ml સમાન હોઇ શકે પરંતુ તેમના ભ્રમણ ( સ્પિન ) ક્વોન્ટમ આંક એકબીજાથી વિરુદ્ધ હોવા જોઈએ.

- ઉપરોક્ત નિયમ પ્રમાણે મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક n ધરાવતા કોસમાં રહી શકે તે ઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ સંખ્યા 2n² બરાબર હોય છે.

હુન્ડનો મહત્તમ ગુણકતા ( ભ્રમણ ) નો નિયમ: -

- સમાન પેટા કોષમાં ( એટલે કે જેમની ઉર્જા સરખી હોય છે તેમને સમશક્તિક કક્ષકો કહે છે. ) ભરાતા ઇલેક્ટ્રોન સાથે સંકળાયેલ જોવા મળે છે.

- સમાન પેટાકોષ ( pd, અથવા f ) ની કક્ષકોમા ઇલેક્ટ્રોનું યુગ્મન જ્યાં સુધી દરેક પેટા કોષમાં એક એક ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવાતા નથી ત્યાં સુધી થતું નથી.

- સમાન ઉર્જા વાળા પેટાકોષ કક્ષકો માં જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન દાખલ થાય છે ત્યારે એવી રીતે ગોઠવાય છે કે તેઓના ભ્રમણની દિશા એકબીજાને સમાંતર રહે અથવા ભ્રમણ ક્વોન્ટમ આંકનુ મૂલ્ય મહત્તમ રહે.

- સમાન શક્તિ વાળી કક્ષકો પૈકી સૌપ્રથમ દરેક પેટા કક્ષમાં એક ઇલેક્ટ્રોન સમાંતર ભ્રમણથી ગોઠવાઈ જાય અને અર્ધપૂર્ણ પેટાકોષની રચના પ્રાપ્ત થાય તે પછીજ ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મીકરણ થાય છે.

પૂર્ણ ભરાયેલ અને અર્ધપૂર્ણ ભરાયેલ પેટા કોષની સ્થાપિતા મુદ્દાસર સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : પરમાણની ધરા અવસ્થાની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના હંમેશા ઇલેક્ટ્રોનની સૌથી ઓછી કુલ ઉર્જા ને અનુરૂપ હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોન રચનાના ત્રણેય નિયમોના પાલન સાથે તત્વના પરમાણુઓ ઈલેકટ્રોનની ગોઠવણી કરે છે.
કેટલાક તત્વો જેવા કે Cu અથવા Cr, જેમાં બે પેટાકોષ ( 4s અને 3d ) તેમની ઉર્જામાં ઘણો ઓછો તફાવત ધરાવે છે. પરિણામે ઇલેક્ટ્રોન નીચી ઉર્જા (4s ) પેટાકોષમાંથી ઊંચી ઉર્જા (3d ) પેટાકોષમાં ખસે છે. આને પરિણામે પેટાકોષો કાં તો અર્ધપૂર્ણ અથવા પૂર્ણ રીતે ભરાય છે.
માટે જ કોમિયમનુ ઇલેક્ટ્રોનિક બંધારણ (Ar) 3d⁴ 4s² ને બદલે (Ar) 3d⁵ 4s¹ પ્રમાણેનુ થાય છે.
તેવી જ રીતે કોપરનું ઇલેક્ટ્રોનિક બંધારણ (Ar) 3d⁹4s²ને બદલે (Ar) 3d¹⁰ 4s¹મુજબનુ થાય છે.
આ ઇલેક્ટ્રોનીય રચના સાથે વધુ સ્થાયીતા સંકળાયેલી છે.

પૂર્ણ ભરાયેલ અને અર્ધપૂર્ણ ભરાયેલ પેટાકોષની સ્થાયીતા માટેના કારણો મુદ્દાસર સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : પૂર્ણ ભરાયેલી અને અર્થપૂર્ણ ભરાયેલી પેટાકોષની સ્થાયી રચના નીચેના કારણોને લીધે હોય છે. જે આકૃતિમાં સમજી શકાય છે.

1). હંમેશા સમમિતીય રચના સ્થાયીતા તરફ દોરે છે. પૂર્ણ ભરાયેલ કે અર્ધપૂર્ણ ભરાયેલી પેટાકોષોને ઇલેક્ટ્રોનની સમમિત વહેંચણી તેમનામાં હોવાથી તેઓ વધારે સ્થાયી હોય છે. સમાન પેટાકોષ 3dમાં ઈલેક્ટ્રોનને સમાન ઉર્જા હોય છે. પરંતુ તેમની સ્થાનિય વહેંચણી અલગ હોય છે. પરિણામે તેમનું એકબીજાનું શિલ્ડીંગ પ્રમાણમાં ઓછું હોય છે. તેથી ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્ર દ્વારા વધુ મજબૂત રીતે આકર્ષિત થાય છે.

2). વિનિમય ઉર્જા:- એકજ કક્ષકની સમશક્તિક પેટાકોષમાં જ્યારે સમાન ભ્રમણથી ઇલેક્ટ્રોન દાખલ થાય ત્યારે તેઓ વધારે સ્થાયી હોય છે. આ ઇલેક્ટ્રોન તેમના સ્થાનના વિનિમય તરફ જાય છે અને આ વિનીમયને કારણે મુક્ત થતી ઉર્જાને વિનિમય ઉર્જા કહે છે. ઇલેક્ટ્રોનના વિનિમયની સંખ્યા જ્યારે મહત્તમ થાય છે ત્યારે કક્ષક અર્ધપૂર્ણ અથવા પુર્ણ ભરાય ત્યારે વિનિમય ઉર્જા મહત્તમ થાય છે. તેથી કક્ષકની સ્થીરતામાં વધારો થાય છે.

* અપવાદરૂપ ઇલેક્ટ્રોનીય રચનાવાળા તત્વો.

** પરમાણ્વીય ક્રમાંક 112અને તેની ઉપરના તત્વો શોધાયેલા છે, પરંતુ તેમની સંપૂર્ણ પણે માન્યતા મળેલી નથી અને નામકરણ પણ દર્શાવાયા નથી.

પરમાણુઓની ઇલેક્ટ્રોનીય રચનાને મુદ્દાસર સમજાવો.

Hide | Show

જવાબ : પરમાણુના કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોનની વહેંચણીને ઇલેક્ટ્રોનીય રચના કહે છે.

બધા જ પાયાના નિયમો જે ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણીનું સંચાલન કરે છે તેને ધ્યાનમાં લઇએ તો જુદી જુદી પરમાણ્વીય કક્ષકોમાં જુદા જુદા પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના સહેલાઈથી લખી શકાશે.

જુદા જુદા પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના નીચે પ્રમાણેની બે રીતો બતાવી શકાય છે.

s^a p^b d^c ...... સંકેતો દ્વારા
કક્ષીય ચિતાર

હવે પ્રથમ પદ્ધતિ માં પેટાકોષને એવી રીતે બતાવવામાં આવે છે કે સંબંધિત અક્ષર સંજ્ઞા લખવામાં આવે છે અને હાજર ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાને મૂર્ધક તરીકે a, b, c, .......વગેરેની માફક દર્શાવવામાં આવે છે. તથા જુદી જુદી કોષની પેટાકોષને તેમના મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક તેમના પેટાકોષ પહેલા લખવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ તરીકે: 3Li : 1s² 2s¹, 4B_e : 1s² 2s²

Li નો ત્રીજો ઇલેક્ટ્રોન પૌલીના નિયમ પ્રમાણે 1s માં દાખલ થવાને બદલે 2s કક્ષક માં દાખલ થાય છે. માટે તેની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના 1s²2s¹મુજબની થાય છે. 2s કક્ષક એક કરતાં વધારે ઇલેક્ટ્રોન સમાવી શકે છે.
બેરિલિયમ (Be) પરમાણુની રચના 1s²2s² મુજબ થાય છે.
પછીના છ તત્વોમાં બોરોન (B, 1s²2s² 2p¹ ), કાર્બન ( C, 1s²2s² 2p² ),નાઈટ્રોજન (N, 1s²2s² 2p³ ), ઓક્સિજન (O, 1s²2s² 2p⁴ ), ફ્લોરિન (F, 1s²2s² 2p⁵ ), અને નિયોન (Ne, 1s²2s² 2p⁶ ), પ્રમાણે 2p કક્ષકો ભરાતા હોય છે. આ પધ્ધતિમાં બોરોનથી નિયોન સુધીના તત્વો ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય છે.

સમભારિકો અને સમસ્થાનિકો વિશે મુદ્દાસર સમજ આપો.

Hide | Show

જવાબ : કોઈપણ પરમાણુનું સંગઠન સામાન્ય તત્વની સંજ્ઞા X તરીકે દર્શાવાય છે.

પરમાણુના સંગઠનમાં તેની ઉપર ડાબી બાજુએ મૂર્ધક તરીકે પરમાણ્વીય દળ ક્રમાંક (A) દર્શાવાય છે અને પાદાંક તરીકે ડાબી બાજુએ નીચે પરમાણ્વીય ક્રમાંક ( Z) એટલે કે (ZAX) તરીકે દર્શાવાય છે.
સરખા દર ક્રમાંક પરંતુ જુદા જુદા પરમાણ્વીય ક્રમાંક ધરાવતા પરમાણુઓને સમભારીકો કહેવાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે (114C) (714N) ગણી શકાય છે.
સમાન પરમાણ્વીય ક્રમાંક અને જુદા જુદા દળ ક્રમાંક ધરાવતા પરમાણુઓને સમસ્થાનિકો કહે છે.
કેન્દ્રમાં રહેલા ન્યુટ્રોનની જુદી જુદી સંખ્યાને લીધે સમસ્થાનિકો વચ્ચે તફાવત જોવા મળે છે.
સમભારીકોમાં પ્રોટોનની સંખ્યા અને ન્યુટ્રોન ની સંખ્યા નો સરવાળો સરખો હોય છે. પરંતુ પ્રોટોનની સંખ્યા જુદી જુદી હોવાથી તેમના રાસાયણિક ગુણધર્મો જુદા જુદા હોય છે.
જે પરમાણુના પરમાણ્વીય ક્રમાંક સમાન હોય પરંતુ દળ ક્રમાંક જુદા હોય તેવા પરમાણુઓ એકબીજાના સમસ્થાનિકો કહેવાય છે.
પરમાણુના રાસાયણિક ગુણધર્મો પરમાણુમાં રહેલા ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યાથી નિયંત્રિત થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા પરથી નક્કી થાય છે.
તત્વના રાસાયણિક ગુણધર્મ પર કેન્દ્રમાં રહેલા ન્યુટ્રોનની સંખ્યા ની અસર ખૂબ જ ઓછી હોય છે માટે તત્વના બધા જ સમસ્થાનિકો સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે.

હવે આપણે કેટલાક ઉદાહરણો જોઈએ.

હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ માંના 99.985% હાઈડ્રોજન પરમાણુ માત્ર 1 પ્રોટ્રોન ધરાવે છે. આ સમસ્થાનીકને પ્રોટિયમ (11H) કહે છે. બાકીના ટકામાં બે અન્ય સમસ્થાનીક જેમાં પ્રોટોન 1 અને ન્યુટ્રોન 1 ધરાવે છે. તેને ડ્યુટેરિયમ (12D 0.015% ) અને અન્ય જે 1 પ્રોટોન અને 2 ન્યુટ્રોન ધરાવે છે તેને ટ્રિટિયમ (13T )કહે છે. ટ્રિટિયમ પૃથ્વીમાં અલ્પ માત્રામાં મળી આવે છે.
સામાન્ય રીતે મળી આવતા અન્ય સમસ્થાનિકોના ઉદાહરણમાં કાર્બન પરમાણુ છે. જે 6 પ્રોટોન ઉપરાંત 6, 7 અને 8 ન્યુટ્રોન ધરાવે છે. (612C), (613C), (614C)
ક્લોરિનના સમસ્થાનિક 17 પ્રોટોન ઉપરાંત 18 અને 20 ન્યુટ્રોન ધરાવે છે. (1735Cl, 1735Cl), વધુ ઉદાહરણ નીચે મુજબ છે.

1). (3580Br)

માં પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ગણો.

જવાબ: (3580Br)

માં Z = 35, A = 80 અને સ્પિસિઝ તટસ્થ છે.

માટે પ્રોટોનની સંખ્યા = ઇલેક્ટ્રોન ની સંખ્યા = Z =35.

ન્યુટ્રોન ની સંખ્યા = 80 - 35 =45 ( સમીકરણ 2.4 )

2). એક સ્પિસિઝમાં ઇલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન, અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અનુક્રમે 18, 16 અને 16 છે. આ સ્પિસિઝની સંજ્ઞા દર્શાવો.

જવાબ: પરમાણ્વીય ક્રમાંક પ્રોટોનની સંખ્યા બરાબર 16. આથી આ તત્વ સલ્ફર ( s )છે પરમાણ્વીય દળ ક્રમાંક = પ્રોટોનની સંખ્યા + ન્યુટ્રોનની સંખ્યા

= 16 +16 = 32 થાય.

હવે સ્પિસિઝ તટસ્થ નથી કારણકે પ્રોટોનની સંખ્યા અને ઇલેક્ટ્રોન ની સંખ્યા સરખી નથી. તે ઋણાયન છે. ( ઋણભાર દર્શાવે છે ) જેનો ભાર ઇલેક્ટ્રોનની વધારાની સંખ્યા 18 - 16 = 2 થાય છે. આથી સ્પિસિઝની સંજ્ઞા(1632S

^2- થાય છે.

અગત્યની નોંધ -:(ZAA

સંકેત નો ઉપયોગ કરતા પહેલા સ્પિસિઝ તટસ્થ ધનાયન કે ઋણાયન છે તે શોધવાનું છે. હવે જો તટસ્થ હોય તો સમીકરણ ( 2:3 ) વ્યાજબી ગણાય. એટલે કે પ્રોટોનની સંખ્યા ઇલેક્ટ્રોન ની સંખ્યા = પરમાણ્વીય ક્રમાંક થાય.

હવે જો સ્પીસિઝ આયન હોય તો નક્કી કરો કે પ્રોટોનની સંખ્યા = ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાથી વધારે છે. (ઘનાયન - ઘનભાર ધરાવતો આયન ) અથવા પ્રોટોનની સંખ્યા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાથી ઓછી થાય છે. (ઋણાયન - ઋણભાર ધરાવતો આયન) ન્યુટ્રોનની સંખ્યા હંમેશા A -Z થી અપાય છે. પછી તે સ્પિસિઝ તટસ્થ હોય કે આયન તરીકે હોય.

There are No Content Availble For this Chapter

Click to Download PDF Download PDF

Take a Test

પરમાણુનું બંધારણ

રસાયણવિજ્ઞાન

Browse & Download GSEB Books For ધોરણ ૧૧ All Subjects

The GSEB Books for class 10 are designed as per the syllabus followed Gujarat Secondary and Higher Secondary Education Board provides key detailed, and a through solutions to all the questions relating to the GSEB textbooks.

The purpose is to provide help to the students with their homework, preparing for the examinations and personal learning. These books are very helpful for the preparation of examination.

For more details about the GSEB books for Class 10, you can access the PDF which is as in the above given links for the same.

GSEB Solutions for ધોરણ ૧૧ Gujarati

GSEB std 10 science solution for Gujarati check Subject Chapters Wise::

There are No Content Availble For this Chapter

Take a Test

પરમાણુનું બંધારણ

Browse & Download GSEB Books For ધોરણ ૧૧ All Subjects

Best Acadamic Content

Choose Language

Quick Links

Visit Us