কিভাবে একটি ইলেকট্রন এত গতিতে নিউক্লিয়াসের চারপাশে ঘুরতে পারে??

প্রশ্ন

একটি ইলেকট্রন একটি নিউক্লিয়াসের চারপাশে ঘোরে না. আপনি পরমাণুর বোহর মডেলের কথা ভাবছেন, যা অপ্রতুল বলে প্রমাণিত হয়েছে 100 বহুবছর পূর্বে. এই এবং অন্যান্য অনুরূপ প্রশ্ন পপ আপ রাখা. আমি মনে করি এটি কীভাবে কাজ করে তা শিখতে আমরা অণু সম্পর্কে কিছুটা পড়তে শুরু করি.

ইলেক্ট্রনের উভয় কণার মতো বৈশিষ্ট্য রয়েছে (এটি একটি নিউক্লিয়াসের চারপাশে ঘুরতে পারে এমন ধারণার মতো), এবং তরঙ্গের মতো বৈশিষ্ট্য. একটি পরমাণুতে, এটি একটি পরমাণুর শক্তি স্তরে তার তরঙ্গের মতো বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করে. তাই, নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণকারী একটি কণার পরিবর্তে, একটি পরমাণুতে ইলেকট্রন কীভাবে বিদ্যমান তার একটি ভাল সাদৃশ্য হল একটি ত্রিমাত্রিক স্থায়ী তরঙ্গের কথা চিন্তা করা (গোলাকার হারমোনিক্স). শুধুমাত্র নির্দিষ্ট কিছু "তরঙ্গদৈর্ঘ্য" একটি স্থিতিশীল অবস্থা তৈরি করতে কাজ করবে. অন্য সব তরঙ্গদৈর্ঘ্য (শক্তি) নিজেকে ধ্বংস করবে.

একটি রৈখিক স্থায়ী তরঙ্গ সম্পর্কে চিন্তা করা সহজ হতে পারে (একটি গিটার স্ট্রিং মত).

কম্পনের সহজতম মোড (n=1) যেখানে পুরো স্ট্রিং একসাথে সামনে পিছনে কম্পিত হয়. এটিও স্ট্রিংটির কম্পনের সর্বনিম্ন শক্তির অবস্থা. কোন n=0 কম্পন অবস্থা নেই.

পরবর্তী সর্বোচ্চ কম্পন শক্তি রাষ্ট্র (n=2) স্ট্রিংটি এক প্রান্তে কম্পিত হয় কিন্তু অন্য প্রান্তে নিচে (দুই প্রান্তের পর্যায় একে অপরের বিপরীত). এই মোডের স্ট্রিংটিতে একটি বিন্দু রয়েছে যেখানে স্ট্রিংটি কম্পন করে না যাকে নোড বলা হয়.

প্রতিটি ক্রমাগত উচ্চ রাষ্ট্র (n=3,4,5…) একটি অতিরিক্ত নোড আছে তাই নোডের সংখ্যা সর্বদা n-1 হয়. এটি কম্পনের কম্পাঙ্ককে n মানের প্রতিটি ধাপে উচ্চতর করে এবং কম্পনের শক্তিও বাড়িয়ে তোলে. নিচের গ্রাফিকটি উইকিপিডিয়া থেকে চুরি করা হয়েছে একটি বাক্সে কণা – উইকিপিডিয়া. এটা কণা ধারণা দেখায় (ক) বনাম তরঙ্গ ধারণা (এফ এর মাধ্যমে খ) একটি এক-মাত্রিক কম্পন সিস্টেমের. বিভিন্ন স্থিতিশীল শক্তির অবস্থার ধারণা পরিষ্কার হয় যদি আপনি B এর দিকে তাকান,গ,ডি (n=1,2,3, যথাক্রমে). এটা পরিস্কার, অ্যানিমেশন দেখছেন যে রাষ্ট্র সেই নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে স্থিতিশীল. আপনি যদি E এবং F এর জন্য অ্যানিমেশন দেখেন, আপনি দেখতে পাচ্ছেন যে সিস্টেমটি বরং বিশৃঙ্খল এবং স্থিতিশীল নয় কারণ তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্দিষ্ট সিস্টেমের জন্য সঠিক নয়. যে তরঙ্গদৈর্ঘ্য স্থিতিশীল নয় তারা দ্রুত নিজেদের বাতিল করে দেবে, শুধুমাত্র স্থিতিশীল কম্পন রেখে.

দুই মাত্রায়, আপনি যদি কখনও ইস্পাতের ড্রাম শুনে থাকেন, নোডগুলির সিস্টেমটি একক ইস্পাত পৃষ্ঠ থেকে আপনি যে সমস্ত নোট শুনতে পান তা তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়. প্রতিটি নোট বিভিন্ন নোডের সাথে কম্পনের একটি ভিন্ন শক্তি. প্লেয়ার কম্পনের বিশেষ মোডকে উত্তেজিত করে (বাদ্যযন্ত্র নোট) সেই নোটের সর্বোচ্চ কম্পনে পৃষ্ঠে আঘাত করে (একটি নোড এ না).

তিন মাত্রায়, একই ধারণা ঘটে. এন এর সাথে নোডের সংখ্যা বৃদ্ধির পাশাপাশি, নোডের প্রকারের সংখ্যাও বৃদ্ধি পায়. এই রাজ্যগুলিকে লেবেল করার জন্য আমাদের নতুন কোয়ান্টাম সংখ্যা প্রবর্তন করতে হবে. প্রথমটি হল l (l = 0, … n-1), যা প্রকৃতিতে কৌণিক নোডের সংখ্যা হিসাবে চিন্তা করা সহজ (তারা একটি নির্দিষ্ট কোণে শূন্যে যায়) এবং মিলি (-l,..0,..+l), যা নোডের অভিযোজন লেবেল করে.

তাই, n=1 এর জন্য, কোন নোড সম্ভব নয় তাই l = 0 এবং মিলি = 0

n=2 এর জন্য, একটি নোড সম্ভব এবং এটি কৌণিক হতে পারে (l=1) বা গোলাকার (l=0). l=0 দ্বারা উপস্থাপিত রাষ্ট্রের শুধুমাত্র একটি অভিযোজন আছে যেহেতু এটি গোলাকার (s কক্ষপথ) কিন্তু l=1 সহ রাজ্যে ml = আছে -1,0,+1, মানে এর তিনটি ভিন্ন অভিযোজন আছে (px, py, pz). উল্লেখ্য যে ml-এর মানগুলি জটিল স্থানে ব্যবহার করা হয় এবং কার্টেসিয়ান স্পেস x এর সাথে সঙ্গতিপূর্ণ নয়,y,z. এখানে ত্রিমাত্রিক গোলাকার হারমোনিক্সের আরেকটি দৃষ্টান্ত রয়েছে, আমরা একটি পরমাণুর ইলেকট্রনিক অরবিটাল কল্পনা করতে ব্যবহার করি.

ছবি: https://en.wikipedia.org/wiki/Spherical_harmonics

উপরের সারিটি একটি s অরবিটাল. l=0

পরেরটি তিনটি পি অরবিটালের একটি সেট. l = 1

তৃতীয় একটি সেট 5 d অরবিটাল l=2

নিচের সারিটি হল এর সেট 7 f অরবিটাল l=3.

প্রতিটি সারির শক্তি ক্ষয়প্রাপ্ত হয় (একে অপরের মত একই মানে). তাই যদি আমরা একটি s অরিবিটালে একটি ইলেকট্রন আছে, এটা ভিন্ন হবে (নিম্ন) যদি এটি একই n স্তরের একটি p অরবিটালে থাকে.

আপনি উপরের এক-মাত্রিক কম্পনগুলিকে উপরে বা নীচে কম্পিত হতে দেখেন ভিন্ন রঙের কল্পনা করুন. দুটি রঙ অরবিটালের পর্যায়ের প্রতিনিধিত্ব করে (আমরা প্রায়ই একটি ব্যবহার করি + বা – অরবিটালের পর্যায় বোঝাতে চিহ্ন, চার্জ নয়).

অরবিটাল সম্পর্কে এখানে অনেক কথা বলার আছে কিন্তু মূল বিষয় হল এইগুলির মধ্যে কোনটি ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণ করে না।. তারা দেখায় যে ইলেক্ট্রনগুলি নিউক্লিয়াসের চারপাশে 3D স্থায়ী তরঙ্গ হিসাবে বিদ্যমান. এটি একটি সম্পূর্ণ ভিন্ন ধারণা.


ক্রেডিট: মাইকেল মোম্বুরকুয়েট

 

একটি উত্তর ছেড়ে দিন