परमाणु मॉडल
क्वांटम यांत्रिकी के महान योगदानों में से एक उस समय तक विज्ञान के लिए ज्ञात सबसे छोटे पैमाने पर घटना की सबसे अच्छी व्याख्या थी, परमाणु। परमाणु के लिए मात्रात्मक स्पष्टीकरण देने में कामयाब भौतिक विज्ञानी डेनिश नील्स बोहर थे, लेकिन यह समझने के लिए कि परमाणु संरचना में उनका योगदान क्या था, आइए परमाणु के लिए बनाए गए कुछ मॉडलों की समीक्षा करें जो उनसे पहले थे।
जॉन डाल्टन (1766 - 1844):
जॉन डाल्टन ने कहा:
-प्रकृति में सब कुछ परमाणुओं से बना है
-परमाणु न तो बनाए जा सकते हैं और न ही नष्ट किए जा सकते हैं। इसका अर्थ यह हुआ कि किसी भी रासायनिक तत्व के परमाणुओं की संख्या उसकी उत्पत्ति के समय से ही ब्रह्मांड में स्थिर रहनी चाहिए।
- समान परमाणुओं में समान गुण होते हैं, और विभिन्न परमाणुओं के अलग-अलग गुण होते हैं। किसी दिए गए तत्व के परमाणुओं की विशेषता उनके द्रव्यमान से होती है। (भविष्य सिद्ध अन्यथा, परमाणुओं की विशेषता परमाणु संख्या से होती है न कि उनके द्रव्यमान से)।
- परमाणु एक दूसरे के साथ मिलकर और अधिक स्थिर संरचनाओं को बनाने के लिए पुनर्संयोजन कर सकते हैं, जिन्हें अणु कहा जाता है, जो सभी पदार्थों की मूल संरचना बनाते हैं।
जे जे थॉम्पसन (1856-1940):
थॉम्पसन कैथोड किरणों के आवेश-से-द्रव्यमान संबंध को निर्धारित करने में सक्षम थे, प्रयोगात्मक रूप से यह साबित करते हुए कि "किरणें" आवेशित कण थे। इसे इलेक्ट्रॉन की आधिकारिक खोज माना जाता है। इलेक्ट्रॉन नाम ग्रीक इलेक्ट्रान से आया है, जिसका अर्थ है एम्बर, पौधों की राल को पूर्वजों द्वारा जानवरों की खाल से रगड़ा जाता है, जो प्रकाश वस्तुओं को आकर्षित करने की क्षमता हासिल करना शुरू कर देता है। थॉम्पसन का कथन पदार्थ की विद्युत प्रकृति का पहला प्रायोगिक अवलोकन था। पदार्थ का दूसरा भाग एक सकारात्मक द्रव्यमान से बना था, जिसने इलेक्ट्रॉनों के आवेश को बेअसर कर दिया और परमाणुओं को विद्युत रूप से तटस्थ बना दिया।
यह 1898 में था कि थॉम्पसन ने अपना परमाणु मॉडल तैयार किया, जिसमें परमाणु एक सकारात्मक द्रव्यमान होता है जिसमें नकारात्मक इलेक्ट्रॉन होते हैं। इस मॉडल को "किशमिश का हलवा" के रूप में बपतिस्मा दिया गया था।
इस प्रकार, थॉम्पसन का परमाणु मॉडल डाल्टन के परमाणु के संबंध में दो मौलिक नवाचार प्रस्तुत करता है:
- परमाणु में एक विद्युत विशेषता होती है।
- प्राचीन यूनानी विचारकों और स्वयं जॉन डाल्टन ने जो कल्पना की थी, उसके विपरीत परमाणु अघुलनशील है।
रदरफोर्ड (1871-1937):
रदरफोर्ड ने वैज्ञानिकों गीगर और मार्सडेन के साथ मिलकर पोलोनियम परमाणुओं से उत्सर्जन का उपयोग किया और परमाणुओं के सही व्यवहार की खोज के प्रयास में सबसे महत्वपूर्ण प्रयोगों में से एक को अंजाम दिया।
प्रयोग में पोलोनियम जैसे अल्फा कणों (α) का एक उत्सर्जक शामिल था, और कणों के इन बीमों को सोने की एक बहुत ही महीन शीट के खिलाफ लॉन्च किया गया था। जब ये कण ब्लेड से टकराते हैं, तो कणों को एक प्रकार का विक्षेपण होता है, कुछ विक्षेपित होते हैं लेकिन ब्लेड से टकराने वाले बहुत कम विपरीत दिशा में लौट आते हैं। यदि "प्लम पुडिंग" मॉडल सही था, तो रदरफोर्ड और बाकी टीम को क्या उम्मीद थी कि सभी कण (α) केवल मामूली विचलन झेलते हुए, सोने की प्लेट को पार करें, क्योंकि थॉम्पसन के सिद्धांत के अनुसार, न तो नकारात्मक कणिकाओं और न ही सकारात्मक बादलों में कणों को प्रतिबिंबित करने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान घनत्व या आवेश होगा। (α)।
इसके साथ रदरफोर्ड ने कल्पना की कि परमाणु के पास परमा णु के आकार की तुलना में बहुत छोटा क्षेत्र होगा, जो इसके केंद्र में लगभग सभी द्रव्यमान को केंद्रित करेगा। परमाणु एक बड़ा खाली स्थान होगा, जिसमें नाभिक से दूर इलेक्ट्रॉन होंगे और व्यावहारिक रूप से नगण्य द्रव्यमान होगा। रदरफोर्ड का परमाणु मॉडल नीचे की छवि में दिखाया गया है।
आधुनिक परमाणु:(XX - XXI):
अन्य आधुनिक परमाणु मॉडल, जिसमें तरंग यांत्रिकी और क्वांटम यांत्रिकी शामिल हैं, सफल हुए और रदरफोर्ड के मॉडल में कई खामियों की व्याख्या की। परमाणु के लिए एक स्थिर और सुंदर आकार दिखाने वाले वैज्ञानिकों में से एक नील्स बोहर थे।
रदरफोर्ड के मॉडल में इलेक्ट्रॉनों की गति की व्याख्या करने में कुछ गंभीर विसंगतियां थीं। शास्त्रीय यांत्रिकी के अनुसार, एक गतिमान विद्युत कण को लगातार विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करना चाहिए। यह इलेक्ट्रॉन को तब तक ऊर्जा खो देगा जब तक कि वह नाभिक से टकरा न जाए, अर्थात शास्त्रीय यांत्रिकी द्वारा रदरफोर्ड परमाणु अस्थिर होगा।
1903 में नील्स बोहर, उत्साहित परमाणुओं द्वारा प्रकाश के उत्सर्जन की व्याख्या करने में रुचि रखते हुए, एक नया परमाणु मॉडल तैयार करने में कामयाब रहे। यह पहले से ही ज्ञात था कि दृश्य प्रकाश के स्रोत अनिवार्य रूप से इलेक्ट्रॉनों की गति पर निर्भर करते हैं। परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों को उनकी निम्नतम ऊर्जा अवस्थाओं से उनकी उच्चतम ऊर्जा अवस्थाओं में विभिन्न तरीकों से उठाया जा सकता है, जैसे कि ऊष्मा या विद्युत प्रवाह। जब इलेक्ट्रॉन अंततः अपने निम्नतम स्तर पर लौट आते हैं, तो वे विकिरण का उत्सर्जन करते हैं जो कि स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र में हो सकता है। बोहर द्वारा प्रस्तावित मॉडल के नीचे देखें।
बोह्र ने निष्कर्ष निकाला कि इलेक्ट्रॉन तब तक विकिरण उत्सर्जित नहीं करता जब तक वह एक ही कक्षा में रहता है, यह केवल उत्सर्जित विकिरण होता है जब यह उच्च ऊर्जा स्तर से निम्न ऊर्जा स्तर तक जाता है।
क्वांटम सिद्धांत ने उन्हें अधिक सटीक रूप से एक अवधारणा तैयार करने की अनुमति दी: कक्षाएँ नाभिक से किसी भी दूरी पर स्थित नहीं होंगी, इसके विपरीत, केवल कुछ ही कक्षाएँ संभव होंगी, जिनमें से प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के एक विशिष्ट ऊर्जा स्तर के अनुरूप होगी। एक कक्षा में एक इलेक्ट्रॉन के पारित होने के लिए छलांग लगानी होगी, इलेक्ट्रॉन इन परतों के बीच की जगह से यात्रा नहीं करेगा, क्योंकि ऊर्जा को अवशोषित करते समय, इलेक्ट्रॉन अधिक बाहरी कक्षा (क्वांटम लीप नामक एक अवधारणा) में कूद जाएगा और , उत्सर्जित करते समय यह एक अधिक आंतरिक (एक अवधारणा जिसे फोटॉन के रूप में जाना जाता है) में ले जाया जाएगा। इनमें से प्रत्येक उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में एक अच्छी तरह से स्थापित चमकदार रेखा के रूप में प्रकट होता है।
ऊपर वर्णित इन सभी सिद्धांतों के साथ, जैसे कि ब्लैकबॉडी रेडिएशन, फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट और बोहर का नया परमाणु सिद्धांत, क्वांटम यांत्रिकी अवधारणाओं और सिद्धांतों में अच्छी तरह से आधारित है। इन खोजों के बाद, विज्ञान ने एक नई दिशा ली जिसमें वैज्ञानिकों ने महसूस किया कि परमाणु या उससे छोटे जैसे छोटे पैमाने के लिए, इस सूक्ष्म ब्रह्मांड के नियम क्वांटम यांत्रिकी के नियमों द्वारा शासित होते हैं, जब बात आती है तो पूरी तरह से अलग कानून हर रोज, स्थूल ब्रह्मांड, जिसमें हम और अधिक विस्तार से देखेंगे कि इस सिद्धांत की निरंतरता कैसी थी और यह किन शाखाओं पर लागू होती है।