📖 ଅଧ୍ୟାୟ ୪ — ପରମାଣୁ ଗଠନ (Structure of the Atom): ଏହି ଟିପ୍ପଣୀ ଜଣେ ଶିକ୍ଷକ ଯେପରି ଶ୍ରେଣୀରେ ବୁଝାନ୍ତି ସେହିପରି ପୂର୍ଣ୍ଣ ବିସ୍ତାରରେ ଲେଖାଯାଇଛି। ଅବପରମାଣୁ କଣିକା, ତିନୋଟି ପରମାଣୁ ମଡେଲ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ବଣ୍ଟନ, ଯୋଜ୍ୟତା ଓ ଆଇସୋଟୋପ ବିଷୟ ଅଛି।
ଅଧ୍ୟାୟ ୪ — ପରମାଣୁ ଗଠନ
ଡାଲ୍ଟନ କହିଥିଲେ ପରମାଣୁ ଅବିଭାଜ୍ୟ। କିନ୍ତୁ ୧୯ଶ ଶତାବ୍ଦୀ ଶେଷରେ ବୈଜ୍ଞାନିକମାନେ ଦେଖାଇଲେ ଯେ ପରମାଣୁ ଭିତରେ ଆହୁରି ଛୋଟ ଅବପରମାଣୁ କଣିକା (sub-atomic particles) ଅଛି — ତେଣୁ ‘ପରମାଣୁ ଅବିଭାଜ୍ୟ’ ଧାରଣା ଭୁଲ ପ୍ରମାଣିତ ହେଲା।
⚡ ୧. ପରମାଣୁରେ ଚାର୍ଜିତ କଣିକା
- ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ (electron): 1897 ମସିହାରେ ଜେ.ଜେ. ଟମସନ ବିୟୁକ୍ତ (ଋଣାତ୍ମକ) ଚାର୍ଜ କଣିକା ଆବିଷ୍କାର କଲେ। ପ୍ରତୀକ e⁻, ଚାର୍ଜ = −1।
- ପ୍ରୋଟନ (proton): 1886 ମସିହାରେ ଇ. ଗୋଲ୍ଡଷ୍ଟାଇନ ଯୁକ୍ତ (ଧନାତ୍ମକ) ଚାର୍ଜ କଣିକା ଆବିଷ୍କାର କଲେ। ପ୍ରତୀକ p⁺, ଚାର୍ଜ = +1। ପ୍ରୋଟନର ବସ୍ତୁତ୍ୱ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ପ୍ରାୟ 1837 ଗୁଣ।
ଇଲେକ୍ଟ୍ରନର ଚାର୍ଜ ଓ ପ୍ରୋଟନର ଚାର୍ଜ ସମାନ ପରିମାଣର କିନ୍ତୁ ବିପରୀତ। ତେଣୁ ପରମାଣୁରେ ପ୍ରୋଟନ ସଂଖ୍ୟା = ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ସଂଖ୍ୟା ହୋଇଥିବାରୁ ପରମାଣୁ ବିଦ୍ୟୁତ ନିରପେକ୍ଷ (neutral)।
🧩 ୨. ତିନୋଟି ଅବପରମାଣୁ କଣିକା
| କଣିକା | ପ୍ରତୀକ | ଚାର୍ଜ | ଆପେକ୍ଷିକ ବସ୍ତୁତ୍ୱ | ଅବସ୍ଥିତି |
|---|
| ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ | e⁻ | −1 (ଋଣାତ୍ମକ) | 1/1837 (ନଗଣ୍ୟ) | ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ ବାହାରେ, କକ୍ଷପଥରେ |
| ପ୍ରୋଟନ | p⁺ | +1 (ଧନାତ୍ମକ) | 1 u | ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ ଭିତରେ |
| ନିଉଟ୍ରନ | n⁰ | 0 (ଚାର୍ଜବିହୀନ) | 1 u | ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ ଭିତରେ |
ନିଉଟ୍ରନ 1932 ମସିହାରେ ଜେମ୍ସ ଚାଡ଼ୱିକ୍ ଆବିଷ୍କାର କଲେ। ପରମାଣୁର ପ୍ରାୟ ସମସ୍ତ ବସ୍ତୁତ୍ୱ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସରେ ଥିବା ପ୍ରୋଟନ ଓ ନିଉଟ୍ରନ ମିଶି ଆସେ।
🍮 ୩. ଟମସନଙ୍କ ପରମାଣୁ ମଡେଲ (Plum Pudding Model)
- ପରମାଣୁ ଏକ ଧନାତ୍ମକ ଚାର୍ଜିତ ଗୋଲକ, ଯାହା ଭିତରେ ଋଣାତ୍ମକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନଗୁଡ଼ିକ ବିଞ୍ଚିତ (ଯେମିତି ‘ପିଠାରେ ଥିବା କିସମିସ୍’)।
- ଧନାତ୍ମକ ଓ ଋଣାତ୍ମକ ଚାର୍ଜ ସମାନ ହୋଇଥିବାରୁ ପରମାଣୁ ବିଦ୍ୟୁତ ନିରପେକ୍ଷ।
- ତ୍ରୁଟି: ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ ଧାରଣା ବୁଝାଇ ପାରିଲା ନାହିଁ।
🏅 ୪. ରଦରଫୋର୍ଡଙ୍କ ସୁନାପାତିଆ ପରୀକ୍ଷା ଓ ମଡେଲ
ସୁନାପାତିଆ (Gold foil) ପରୀକ୍ଷା: ଅତି ପତଳା ସୁନାପତ୍ର ଉପରକୁ ଦ୍ରୁତଗାମୀ α-କଣିକା ପକାଗଲା। ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ —
- ଅଧିକାଂଶ α-କଣିକା ସିଧାସଳଖ ବାହାରିଗଲେ → ପରମାଣୁ ଭିତରେ ଅଧିକାଂଶ ସ୍ଥାନ ଖାଲି।
- କିଛି α-କଣିକା ସାମାନ୍ୟ ବିଚ୍ୟୁତ ହେଲେ → ଭିତରେ ଏକ ଧନାତ୍ମକ କେନ୍ଦ୍ର ଅଛି।
- ବହୁତ କମ୍ (≈ 1/12000) α-କଣିକା ଫେରିଆସିଲେ → କେନ୍ଦ୍ର ଅତି ଛୋଟ, ଘନ ଓ ଭାରୀ।
💡 ରଦରଫୋର୍ଡଙ୍କ ମଡେଲ: ପରମାଣୁର କେନ୍ଦ୍ରରେ ଏକ ଧନାତ୍ମକ ଚାର୍ଜିତ, ଘନ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ ଥାଏ ଯେଉଁଠି ପ୍ରାୟ ସମସ୍ତ ବସ୍ତୁତ୍ୱ କେନ୍ଦ୍ରୀଭୂତ। ଇଲେକ୍ଟ୍ରନଗୁଡ଼ିକ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ ଚାରିପଟେ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ କକ୍ଷପଥରେ ଘୂରନ୍ତି।
⚠️ ତ୍ରୁଟି: ଚଳମାନ (ତ୍ୱରିତ) ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ଶକ୍ତି ବିକିରଣ କରି ଶକ୍ତି ହରାଇବ ଓ ସର୍ପିଳ ପଥରେ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ ଉପରେ ପଡ଼ିବ — ତେବେ ପରମାଣୁ ଅସ୍ଥିର ହୋଇଯିବ। କିନ୍ତୁ ବାସ୍ତବରେ ପରମାଣୁ ସ୍ଥିର। ଏହି ତ୍ରୁଟି ରଦରଫୋର୍ଡ ମଡେଲ ବୁଝାଇ ପାରିଲା ନାହିଁ।
🪐 ୫. ବୋ'ରଙ୍କ ପରମାଣୁ ମଡେଲ (Bohr's Model)
- ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ କେବଳ କେତେକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ କକ୍ଷପଥ (ଶକ୍ତିସ୍ତର) ରେ ଘୂରେ; ଏହାକୁ ବିକିରଣ-ବିହୀନ ଶକ୍ତିସ୍ତର (discrete energy level) କୁହାଯାଏ।
- ଏହି କକ୍ଷପଥରେ ଘୂରିଲା ବେଳେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ କୌଣସି ଶକ୍ତି ବିକିରଣ କରେ ନାହିଁ — ତେଣୁ ପରମାଣୁ ସ୍ଥିର।
- କକ୍ଷପଥ (ଶେଲ)କୁ K, L, M, N... ବା n = 1, 2, 3, 4... ରେ ନାମିତ କରାଯାଏ।
🔢 ୬. ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ବଣ୍ଟନ (Bohr-Bury ନିୟମ)
କୌଣସି ସେଲ (n)ରେ ସର୍ବାଧିକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ସଂଖ୍ୟା = 2n²
- K ସେଲ (n=1): 2×1² = 2
- L ସେଲ (n=2): 2×2² = 8
- M ସେଲ (n=3): 2×3² = 18
- N ସେଲ (n=4): 2×4² = 32
💡 ଅକ୍ଟେଟ୍ ନିୟମ: ବାହ୍ୟତମ ସେଲରେ ସର୍ବାଧିକ ୮ଟି ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ରହିପାରିବ। ବାହ୍ୟତମ ସେଲରେ 8ଟି ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ଥିଲେ ତାହାକୁ ଅକ୍ଟେଟ୍ ସ୍ଥିତି କହନ୍ତି — ପରମାଣୁ ତେବେ ସ୍ଥିର/ନିଷ୍କ୍ରିୟ।
ଉଦାହରଣ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ସଂଜ୍ଞା: H(1)=1; C(6)=2,4; N(7)=2,5; O(8)=2,6; Na(11)=2,8,1; Cl(17)=2,8,7।
🔗 ୭. ସଂଯୋଜକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ଓ ଯୋଜ୍ୟତା (Valency)
- ସଂଯୋଜକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ: ପରମାଣୁର ବାହ୍ୟତମ କକ୍ଷରେ ଥିବା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ।
- ଯୋଜ୍ୟତା: ବାହ୍ୟତମ ସେଲ ପୂର୍ଣ୍ଣ କରିବାକୁ ଯେତେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ଗ୍ରହଣ/ତ୍ୟାଗ/ସହଭାଜନ କରେ। ଯଦି ବାହ୍ୟତମ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ≤4 → ଯୋଜ୍ୟତା = ସେହି ସଂଖ୍ୟା; ଯଦି >4 → ଯୋଜ୍ୟତା = 8 − ବାହ୍ୟତମ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ।
- ବାହ୍ୟତମ ସେଲ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ (He=2, Ne=2,8) ଥିବା ମୌଲିକ ନିଷ୍କ୍ରିୟ; ସେମାନଙ୍କ ଯୋଜ୍ୟତା = 0।
🏷️ ୮. ପରମାଣୁ କ୍ରମାଙ୍କ ଓ ବସ୍ତୁତ୍ୱ ସଂଖ୍ୟା
💡 ପରମାଣୁ କ୍ରମାଙ୍କ (Z): ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସରେ ଥିବା ପ୍ରୋଟନ ସଂଖ୍ୟା। (ନିରପେକ୍ଷ ପରମାଣୁରେ Z = ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ ସଂଖ୍ୟା ମଧ୍ୟ)।
💡 ବସ୍ତୁତ୍ୱ ସଂଖ୍ୟା (A): ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସରେ ଥିବା ପ୍ରୋଟନ + ନିଉଟ୍ରନ ସଂଖ୍ୟାର ଯୋଗଫଳ। A = Z + N।
ନିଉଟ୍ରନ ସଂଖ୍ୟା = ବସ୍ତୁତ୍ୱ ସଂଖ୍ୟା (A) − ପରମାଣୁ କ୍ରମାଙ୍କ (Z)
ସାଙ୍କେତିକ ଲିଖନ: ZXA — ଯଥା ପରମାଣୁ କ୍ରମାଙ୍କ 15 ଓ ବସ୍ତୁତ୍ୱ ସଂଖ୍ୟା 31 ଥିବା ମୌଲିକ X କୁ 15X31 ଲେଖାଯାଏ।
⚛️ ୯. ଆଇସୋଟୋପ ଓ ଆଇସୋବାର
💡 ଆଇସୋଟୋପ (Isotope): ସମାନ ପରମାଣୁ କ୍ରମାଙ୍କ (Z) କିନ୍ତୁ ଭିନ୍ନ ବସ୍ତୁତ୍ୱ ସଂଖ୍ୟା (A) ଥିବା ଏକା ମୌଲିକର ପରମାଣୁ। ଯଥା — ହାଇଡ୍ରୋଜେନର 1H1, 1H2, 1H3; କ୍ଲୋରିନର Cl-35 ଓ Cl-37।
💡 ଆଇସୋବାର (Isobar): ସମାନ ବସ୍ତୁତ୍ୱ ସଂଖ୍ୟା (A) କିନ୍ତୁ ଭିନ୍ନ ପରମାଣୁ କ୍ରମାଙ୍କ (Z) ଥିବା ଭିନ୍ନ ମୌଲିକର ପରମାଣୁ। ଯଥା — ପୋଟାସିୟମ (Z=19) ଓ କ୍ୟାଲ୍ସିୟମ (Z=20), ଉଭୟର A = 40 (19K40 ଓ 20Ca40)।
ଆଇସୋଟୋପର ବ୍ୟବହାର: ① ୟୁରାନିୟମ (U-235) — ପରମାଣୁ ଚୁଲ୍ଲୀର ଇନ୍ଧନ; ② କୋବାଲ୍ଟ (Co-60) — କର୍କଟ (cancer) ଚିକିତ୍ସା; ③ ଆୟୋଡ଼ିନ (I-131) — ଥାଇରଏଡ୍ ଗ୍ରନ୍ଥି ରୋଗ ଚିକିତ୍ସା; ④ କାର୍ବନ (C-14) — ବୟସ ନିର୍ଣ୍ଣୟ (carbon dating) ତଥା କୃଷି ଓ ଶିଳ୍ପରେ।