आप जो कुछ भी दैनिक आधार पर बातचीत करते हैं वह अंततः परमाणुओं से बना होता है। उदाहरण के लिए, 200-एमएल गिलास पानी में लगभग 6.7 × 10. होता है24 अणु, और चूंकि प्रत्येक अणु में परमाणुओं की संख्या तीन है, कुल मिलाकर लगभग 2 × 10. हैं25 सिर्फ एक गिलास में परमाणु। यह 20 मिलियन बिलियन बिलियन है - एक संख्या इतनी बड़ी है कि आप वास्तव में इसकी कल्पना भी नहीं कर सकते हैं - और यह सिर्फ एक छोटे से गिलास पानी में है। पदार्थ के इन छोटे घटकों को समझना मैक्रोस्कोपिक गुणों को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है जिनसे हम दिन-प्रतिदिन परिचित हैं।
लेकिन आप एक गिलास पानी में परमाणुओं की संख्या जैसी किसी चीज़ की गणना भी कैसे कर सकते हैं? इस विशिष्ट मामले में चाल का उपयोग कर रहा थाअणु भारपानी का, और किसी भी पदार्थ के एक मोल में परमाणुओं की ज्ञात संख्या। लेकिन दाढ़ द्रव्यमान, बदले में, पर निर्भर करता हैपरमाण्विक भार इकाई, जिसे भौतिकी या रसायन विज्ञान के किसी भी छात्र के लिए समझना अत्यंत महत्वपूर्ण है। शुक्र है, यह वास्तव में किसी भी पदार्थ के परमाणु के वास्तविक द्रव्यमान का सरलीकरण है, जो अनिवार्य रूप से आपको एक न्यूट्रॉन या प्रोटॉन की तुलना में सापेक्ष द्रव्यमान बताता है।
परमाण्विक संरचना
परमाणुओं में तीन प्रमुख घटक होते हैं: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन नाभिक के अंदर मौजूद होते हैं, जो परमाणु के केंद्र में बैठे पदार्थ की एक कॉम्पैक्ट व्यवस्था है, और इलेक्ट्रॉन इसके बाहर एक "फजी बादल" के रूप में मौजूद होते हैं। नाभिक और यहाँ तक कि निकटतम इलेक्ट्रॉन के बीच बहुत बड़ी मात्रा में स्थान होता है। नाभिक का धनात्मक आवेश होता है, क्योंकि प्रोटॉन धनात्मक रूप से आवेशित होते हैं और न्यूट्रॉन तटस्थ होते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉनों के बादल में एक ऋणात्मक आवेश होता है जो न्यूट्रॉन से संतुलित होता है।
नाभिक में परमाणु का अधिकांश द्रव्यमान होता है, क्योंकि न्यूट्रॉन और प्रोटॉन इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत अधिक भारी होते हैं। वास्तव में, या तो प्रोटॉन या न्यूट्रॉन इलेक्ट्रॉनों की तुलना में लगभग 1,800 गुना बड़े होते हैं, इतने बड़े होते हैं कि में जब आप परमाणु द्रव्यमान के बारे में अधिक सोच रहे हों तो कई मामलों में आप इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान की सुरक्षित रूप से उपेक्षा कर सकते हैं आम तौर पर।
परमाणु क्रमांक
आवर्त सारणी प्रकृति में पाए जाने वाले सभी तत्वों (यानी, परमाणु के प्रकार) को सूचीबद्ध करती है, जो सबसे सरल से शुरू होती है, जो कि हाइड्रोजन परमाणु है।परमाणु क्रमांकएक परमाणु का (प्रतीक दिया गया)जेड) आपको बताता है कि तत्व के परमाणु के नाभिक में कितने प्रोटॉन हैं, और यह आवर्त सारणी में संबंधित ब्लॉक पर ऊपरी संख्या है। क्योंकि यह धनात्मक आवेश और इलेक्ट्रॉनों की संख्या को वहन करता है (जो आपके होने पर जानकारी का एक आवश्यक टुकड़ा है परमाणु बंधन के बारे में सोचना) मुख्य समग्र विद्युत तटस्थता के बराबर होना चाहिए, यह संख्या वास्तव में इसकी विशेषता है तत्व।
अलग हो सकता हैआइसोटोपहालांकि, एक ही तत्व के, जिसमें समान संख्या में प्रोटॉन होते हैं (और इसलिए एक ही तत्व के रूप में उचित रूप से सोचा जा सकता है), लेकिन एक अलग संख्या में न्यूट्रॉन। ये स्थिर हो भी सकते हैं और नहीं भी, जो अपने आप में एक दिलचस्प विषय है, लेकिन ध्यान देने योग्य बात है अभी के लिए यह है कि विभिन्न समस्थानिकों में अलग-अलग द्रव्यमान होते हैं लेकिन अधिकांश अन्य में समान समग्र गुण होते हैं तौर तरीकों।
यद्यपि परमाणु अपने सामान्य रूप में विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, कुछ परमाणु इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने या खोने के लिए प्रवृत्त होते हैं, जो उन्हें एक शुद्ध विद्युत आवेश दे सकता है। परमाणु जो इनमें से किसी एक प्रक्रिया से गुजरे हैं, आयन कहलाते हैं।
परमाणु भार
परमाणु द्रव्यमान को आमतौर पर परमाणु द्रव्यमान इकाइयों (amu) के रूप में परिभाषित किया जाता है। आधिकारिक परिभाषा यह है कि 1 एमू कार्बन-12 परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 है। यहाँ, कार्बन-12 "छह प्रोटॉन और छह के साथ कार्बन का समस्थानिक" कहने का मानक तरीका है न्यूट्रॉन, "इसलिए आप अंततः एक परमाणु द्रव्यमान इकाई के बारे में सोच सकते हैं कि यह या तो प्रोटॉन का द्रव्यमान है या एक न्यूट्रॉन। तो, एक तरह से, परमाणु द्रव्यमान संख्या नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या है, और इसका मतलब है कि यह परमाणु संख्या के समान नहीं है,जेड.
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि, पिछले खंड में बताए गए कारणों के लिए, जब आप अधिकांश स्थितियों में परमाणु द्रव्यमान के बारे में बात कर रहे होते हैं, तो परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के द्रव्यमान की उपेक्षा की जाती है। एक और दिलचस्प बात यह है कि परमाणु का द्रव्यमान वास्तव में सभी घटकों के द्रव्यमान से थोड़ा कम होता है, क्योंकि "बाध्यकारी ऊर्जा" के कारण नाभिक को एक साथ रखने में लगता है। हालाँकि, यह एक और जटिलता है जिस पर आपको वास्तव में अधिकांश स्थितियों पर विचार करने की आवश्यकता नहीं है।
आवर्त सारणी में किसी तत्व के गुटके की निचली संख्या औसत परमाणु द्रव्यमान होती है, जो परमाणु द्रव्यमान इकाइयों में व्यक्त द्रव्यमान से भी भिन्न होती है। यह अनिवार्य रूप से एक तत्व के विभिन्न समस्थानिकों के द्रव्यमान का भारित औसत है, जो पृथ्वी पर उनके सापेक्ष बहुतायत के लिए जिम्मेदार है। तो एक मायने में यह किसी तत्व के द्रव्यमान का सबसे सटीक "समग्र" माप है, लेकिन व्यवहार में किसी विशेष आइसोटोप का परमाणु द्रव्यमान परमाणु द्रव्यमान इकाइयों में एक पूर्ण संख्या होगी। सरल आवर्त सारणी पर, यह "परमाणु द्रव्यमान संख्या" (ए) औसत परमाणु द्रव्यमान के बजाय प्रयोग किया जाता है।
मॉलिक्यूलर मास्स
मॉलिक्यूलर मास्स(या, कम सटीक लेकिन सामान्य शब्द का उपयोग करने के लिए, "आणविक भार") परमाणु द्रव्यमान इकाइयों में किसी पदार्थ के अणु का द्रव्यमान है। इसे काम करना वास्तव में सरल है: आप प्रश्न में पदार्थ के लिए रासायनिक सूत्र पाते हैं, और फिर घटक परमाणुओं के परमाणु द्रव्यमान को एक साथ जोड़ते हैं। उदाहरण के लिए, मीथेन एक कार्बन परमाणु और चार हाइड्रोजन परमाणुओं से बना होता है, और इसलिए इसमें इन घटकों का द्रव्यमान संयुक्त होता है। एक कार्बन-12 परमाणु का परमाणु द्रव्यमान 12 होता है, और प्रत्येक हाइड्रोजन परमाणु का परमाणु द्रव्यमान 1 होता है, इसलिए मीथेन अणु का कुल आणविक द्रव्यमान 16 amu होता है।
अणु भार
किसी पदार्थ का मोलर द्रव्यमान पदार्थ के एक मोल का द्रव्यमान होता है। यह अवोगाद्रो की संख्या पर आधारित है, जो आपको किसी पदार्थ के एक मोल में परमाणुओं या अणुओं की संख्या और एक मोल की परिभाषा बताता है। मोल किसी पदार्थ की वह मात्रा है जो ग्राम में उसके द्रव्यमान को उसके परमाणु द्रव्यमान संख्या के बराबर बनाता है। तो कार्बन-12 के लिए, उदाहरण के लिए, एक मोल का द्रव्यमान 12 ग्राम होता है।
अवोगाद्रो की संख्या 6.022 × 10. है23, और इसलिए १२ ग्राम कार्बन -12 में इतने परमाणु होते हैं, और इसी तरह, ४ ग्राम हीलियम में भी इतने परमाणु होते हैं। यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि यदि विचाराधीन पदार्थ एक अणु है (अर्थात, एक से अधिक परमाणुओं से बनी कोई चीज) तो अवोगाद्रो की संख्या आपको उसकी संख्या बताती हैअणुओंपरमाणुओं की संख्या के बजाय।
यह आपको वह सब कुछ देता है जो आपको परिचय में पानी के गिलास जैसे उदाहरण के माध्यम से जानने के लिए आवश्यक है। गिलास में 200 एमएल होता है, जो द्रव्यमान के संदर्भ में 200 ग्राम और पानी के एक अणु (रासायनिक सूत्र एच .) से मेल खाता है2O) में दो हाइड्रोजन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु है, जिसका आणविक द्रव्यमान 18 amu और एक दाढ़ द्रव्यमान 18 g है। तो परमाणुओं की संख्या ज्ञात करने के लिए, आप केवल मोल की संख्या ज्ञात करने के लिए द्रव्यमान को मोल के द्रव्यमान से विभाजित करें, और फिर अणुओं की संख्या ज्ञात करने के लिए अवोगाद्रो की संख्या से गुणा करें। अंत में, यह देखते हुए कि प्रत्येक अणु में तीन परमाणु होते हैं, आप अलग-अलग परमाणुओं की संख्या ज्ञात करने के लिए तीन से गुणा करते हैं।
\प्रारंभ{गठबंधन} \पाठ{मोल्स की संख्या} &= \frac{200 \पाठ{g}}{18 \text{g/mol}} \\ &= 11.111 \text{ mol} \\ \text{नंबर अणुओं का} &= 11.111 \text{ mol} × 6.022 × 10^{23} \text{ अणु/mol} \\ &= 6.7 × 10^{24} \text{ अणु} \\ \text{परमाणुओं की संख्या} और= 6.7 × 10^{24} \text{ अणु} × 3 \text{ परमाणु/ अणु} \\ &= 2 × 10^{25} \पाठ{ परमाणु} \अंत{गठबंधन}
उदाहरण – कार्बन का द्रव्यमान
अधिक उदाहरणों के माध्यम से काम करने से आपको परमाणु द्रव्यमान के बारे में प्रमुख अवधारणाओं को समझने में मदद मिल सकती है। सबसे सरल उदाहरण कार्बन-12 जैसे एक साधारण तत्व के द्रव्यमान की गणना करना है। यदि आप पूरी तरह से एमू के संदर्भ में सोच रहे हैं तो प्रक्रिया वास्तव में सीधी है, लेकिन कार्बन के द्रव्यमान का अधिक मानकीकृत माप प्राप्त करने के लिए आप एमू को किलो में आसानी से परिवर्तित कर सकते हैं।
आपने लेख से जो सीखा है, उसके आधार पर आपको कार्बन के एक परमाणु के द्रव्यमान की गणना करने में सक्षम होना चाहिए, और यह देखते हुए कि प्रत्येक परमाणु में छह प्रोटॉन और छह न्यूट्रॉन हैं। तो एमू में कार्बन परमाणु का द्रव्यमान क्या है? बेशक, यह 12 एमयू है। आप छह प्रोटॉन को छह न्यूट्रॉन में जोड़ते हैं और उत्तर पाते हैं, क्योंकि दोनों प्रकार के कणों का द्रव्यमान 1 एमू होता है।
इस बिंदु से भी amu को kg में बदलना बहुत आसान है: 1 amu = 1.66 × 10−27 किलो, तो
१२\पाठ{ amu} = १२\पाठ{ amu}\बार १.६६ \गुना १०^{−27}\पाठ{kg/amu} = १.९९ \ बार १०^{−26}\पाठ{ किग्रा}
यह है एकक्या सच मेंछोटा द्रव्यमान (और इसीलिए परमाणु द्रव्यमान को आमतौर पर इसके बजाय amu में मापा जाता है), लेकिन यह ध्यान देने योग्य है कि एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान लगभग ९ × १० है−31, इसलिए यह स्पष्ट है कि कार्बन परमाणु के द्रव्यमान में सभी १२ इलेक्ट्रॉनों को जोड़ने से भी कोई उल्लेखनीय अंतर नहीं आया होगा।
उदाहरण - आणविक भार
आणविक भार एक परमाणु के द्रव्यमान की गणना करने की तुलना में थोड़ा अधिक जटिल है, लेकिन आपको बस इतना करना है क्या अणु के रासायनिक सूत्र को देखते हैं और अलग-अलग परमाणुओं के द्रव्यमानों को जोड़कर पाते हैं संपूर्ण। उदाहरण के लिए, बेंजीन के द्रव्यमान की गणना करने का प्रयास करें, जिसका रासायनिक सूत्र है: C6एच6, यह देखते हुए कि वे कार्बन -12 परमाणु हैं और यह ड्यूटेरियम या ट्रिटियम के बजाय हाइड्रोजन का सामान्य समस्थानिक है।
कुंजी यह देख रही है कि आपके पास कार्बन -12 के छह परमाणु और हाइड्रोजन के छह परमाणु हैं, इसलिए अणु का द्रव्यमान है:
\शुरू {गठबंधन} \पाठ{आणविक द्रव्यमान} &= (6 × 12 \पाठ{ amu}) + (6 × 1 \पाठ{ amu}) \\ &= 72 \text{ amu} + 6 \text{ amu } \\ &= 78 \पाठ{ amu} \end{संरेखित}
आणविक भार को खोजने की प्रक्रिया बड़े अणुओं के लिए थोड़ी अधिक जटिल हो सकती है, लेकिन यह हमेशा इसी प्रक्रिया का पालन करती है।
उदाहरण – औसत परमाणु द्रव्यमान की गणना
किसी तत्व के औसत परमाणु द्रव्यमान का पता लगाने में दोनों परमाणु द्रव्यमान पर विचार करना शामिल हैतथापृथ्वी पर विशिष्ट समस्थानिक की सापेक्ष बहुतायत। कार्बन इसका एक अच्छा उदाहरण है क्योंकि पृथ्वी पर कुल कार्बन का 98.9 प्रतिशत कार्बन-12 है, जिसमें 1.1 प्रतिशत कार्बन-13 है और एकबहुतछोटा प्रतिशत कार्बन-14 है, जिसे सुरक्षित रूप से उपेक्षित किया जा सकता है।
इसे काम करने की प्रक्रिया वास्तव में बहुत सीधी है: आइसोटोप के अनुपात को आइसोटोप के द्रव्यमान से गुणा करें, और फिर दोनों को एक साथ जोड़ दें। कार्बन-12 कार्बन का सबसे आम समस्थानिक है, इसलिए आप उम्मीद करेंगे कि परिणाम 12 एमू के बहुत करीब होगा। गणना करने से पहले प्रतिशत को दशमलव में बदलना याद रखें (उन्हें 100 से विभाजित करें) और आप सही उत्तर के साथ सामने आएंगे:
(१२ \पाठ{ amu} × ०.९८९) + (१३ \पाठ{ amu}× ०.०११) = १२.०११ \पाठ{ amu}
यह परिणाम ठीक वैसा ही है जैसा आप एक आवर्त सारणी पर पाएंगे जो सबसे सामान्य समस्थानिक के द्रव्यमान के बजाय औसत परमाणु द्रव्यमान को सूचीबद्ध करता है।