रसायन विज्ञान · इकाई 2

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परमाणु संरचना — NEET कक्षा 11 रिवीज़न

पूरा NEET परमाणु संरचना अध्याय एक जगह: बोर मॉडल से क्वांटम संख्याओं, कक्षकों व इलेक्ट्रॉनिक विन्यास तक अवधारणा नोट्स, अंतर सारणियाँ, सामान्य शंकाएँ, त्वरित-स्मरण तथ्य — साथ ही घुमाकर देखने योग्य इंटरैक्टिव 3D बोर परमाणु।

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इस इकाई के इंटरैक्टिव मॉडल छूकर देखें — हर भाग सरल हिन्दी में और परीक्षा-सटीक NEET नोट के साथ।

मुख्य अवधारणाएँ

विद्युतचुंबकीय विकिरण और प्रकाश-विद्युत प्रभाव ऊर्जा की क्वांटित प्रकृति दिखाते हैं. हाइड्रोजन स्पेक्ट्रम से बोर मॉडल और विविक्त ऊर्जा स्तरों की अवधारणा विकसित हुई. दे ब्रॉग्ली संबंध और हाइज़नबर्ग सिद्धांत ने आगे क्वांटम-यांत्रिक मॉडल का मार्ग बनाया, जिसमें इलेक्ट्रॉन तरंग फलन और क्वांटम संख्याओं से वर्णित कक्षकों में पाए जाते हैं. आउफबाउ, पाउली और हुंड के नियम इलेक्ट्रॉनिक विन्यास तय करते हैं; अर्ध-भरे और पूर्ण-भरे उपकोश विशेष रूप से स्थिर होते हैं.

विद्युतचुंबकीय विकिरण

विद्युतचुंबकीय विकिरण को तरंगदैर्ध्य और आवृत्ति से वर्णित किया जाता है; दोनों प्रकाश की चाल से जुड़े हैं. प्रत्येक फोटॉन की ऊर्जा उसकी आवृत्ति के समानुपाती होती है.

  • c = νλ
  • E = hν = hc/λ

प्रकाश-विद्युत प्रभाव

धातु से इलेक्ट्रॉन तभी निकलते हैं जब आपतित प्रकाश की आवृत्ति देहली आवृत्ति से अधिक हो. तीव्रता बढ़ाने पर निकले इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ती है, जबकि आवृत्ति उनकी अधिकतम गतिज ऊर्जा निर्धारित करती है.

  • देहली आवृत्ति से नीचे → प्रकाश-इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन नहीं
  • K_max = hν − hν₀

हाइड्रोजन उत्सर्जन स्पेक्ट्रम

उत्तेजित हाइड्रोजन परमाणु विविक्त स्पेक्ट्रल रेखाएँ उत्सर्जित करते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन केवल निश्चित ऊर्जा स्तरों पर रह सकते हैं. इलेक्ट्रॉन ऊँचे स्तर से निचले स्तर पर आने पर एक रेखा उत्पन्न होती है.

  • 1/λ = R_H(1/n₁² − 1/n₂²), n₂ > n₁
  • लाइमन → n₁=1; बाल्मर → n₁=2

हाइड्रोजन का बोर मॉडल

बोर ने केवल वे स्थिर वृत्ताकार कक्षाएँ मान्य मानीं जिनका कोणीय संवेग क्वांटित होता है. हाइड्रोजन-जैसी एक-इलेक्ट्रॉन प्रजाति में कक्षा की त्रिज्या n² के साथ बढ़ती है और इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा −1/n² के अनुसार बदलती है.

  • r_n = a₀ n²/Z
  • E_n = −13.6 Z²/n² eV
  • mvr = nh/2π

बोर मॉडल की सीमाएँ

बोर मॉडल हाइड्रोजन-जैसी एक-इलेक्ट्रॉन प्रजातियों के लिए अच्छा काम करता है, लेकिन बहु-इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रा, सूक्ष्म संरचना, ज़ीमान/स्टार्क प्रभाव और इलेक्ट्रॉन की तरंग प्रकृति को पूरी तरह नहीं समझा सकता.

  • H, He⁺, Li²⁺ … जैसी एक-इलेक्ट्रॉन प्रजातियों के लिए सर्वाधिक उपयुक्त
  • क्वांटम यांत्रिकी में निश्चित शास्त्रीय पथों की जगह कक्षक लेते हैं

द्रव्य की द्वैत प्रकृति

दे ब्रॉग्ली ने प्रस्तावित किया कि गतिमान कणों के साथ तरंगदैर्ध्य जुड़ा होता है. इलेक्ट्रॉन जैसे सूक्ष्म कणों के लिए यह तरंग प्रकृति महत्वपूर्ण हो जाती है.

  • λ = h/p = h/mv

हाइज़नबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत

स्थिति और संवेग दोनों को एक साथ असीम शुद्धता से नहीं जाना जा सकता. यह क्वांटम प्रकृति की मूल सीमा है, प्रयोग की त्रुटि नहीं.

  • Δx·Δp ≥ ħ/2

क्वांटम-यांत्रिक कक्षक

कक्षक को एक-इलेक्ट्रॉन तरंग फलन ψ से वर्णित किया जाता है; ψ² प्रायिकता घनत्व देता है. कक्षक एक प्रायिकता वितरण है, कोई निश्चित पथ नहीं.

  • ψ → तरंग फलन
  • ψ² → प्रायिकता घनत्व
  • 2s में एक त्रिज्यीय नोड होता है; 1s में कोई नहीं

क्वांटम संख्याएँ

चार क्वांटम संख्याएँ इलेक्ट्रॉन का कोश, उपकोश, कक्षक की दिशा और चक्रण निर्धारित करती हैं.

  • n = 1,2,3,…
  • l = 0 to n−1
  • m_l = −l to +l
  • m_s = +½ या −½

कक्षकों की आकृतियाँ और क्षमताएँ

s कक्षक गोलीय, p कक्षक डम्बल-आकार के और d कक्षक विशिष्ट बहुखंडी आकृतियों वाले होते हैं. किसी उपकोश में 2l+1 कक्षक होते हैं.

  • s: 1 orbital, 2 e⁻
  • p: 3 orbitals, 6 e⁻
  • d: 5 orbitals, 10 e⁻
  • f: 7 orbitals, 14 e⁻

आउफबाउ, पाउली और हुंड

इलेक्ट्रॉन पहले कम ऊर्जा वाले कक्षकों में भरते हैं; किसी परमाणु के दो इलेक्ट्रॉनों की चारों क्वांटम संख्याएँ एक जैसी नहीं हो सकतीं; और समऊर्जा कक्षकों में युग्मन से पहले प्रत्येक में समानांतर चक्रण वाला एक-एक इलेक्ट्रॉन भरता है.

  • आउफबाउ: बढ़ते n+l का क्रम; बराबरी पर कम n पहले
  • पाउली: प्रति कक्षक अधिकतम 2 e⁻, विपरीत चक्रण के साथ
  • हुंड: समऊर्जा कक्षकों को पहले एकल रूप से भरें

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और अतिरिक्त स्थिरता

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास भरने के नियमों का पालन करते हैं, पर अर्ध-भरे और पूर्ण-भरे उपकोश अतिरिक्त स्थिरता रखते हैं. इसी से क्रोमियम और ताँबे जैसे प्रसिद्ध अपवाद समझ में आते हैं.

  • Cr: [Ar] 3d⁵4s¹
  • Cu: [Ar] 3d¹⁰4s¹
  • अर्ध-भरे और पूर्ण-भरे उपकोश विशेष रूप से स्थिर होते हैं

इलेक्ट्रॉन भरने के तीन नियमों में फ़र्क़ पहचानिए

हर विन्यास तीनों नियमों को एक साथ मानता है.

भरने के नियम

आउफबाउपहले सबसे कम ऊर्जा वाला कक्षक भरिए (n + l क्रम)
पाउलीप्रति कक्षक ≤ 2 इलेक्ट्रॉन, विपरीत चक्रण के साथ
हुंडयुग्मन से पहले समऊर्जा कक्षकों को एकल भरिए (समांतर चक्रण)

जहाँ विद्यार्थी उलझते हैं

इन जोड़ियों को छुइए — कठिन NEET सवाल इन्हीं पर टिकते हैं.

कक्षा बनाम कक्षक ★

कक्षा (बोर)

  • निश्चित वृत्तीय पथ
  • निश्चित त्रिज्या
  • बहु-इलेक्ट्रॉन परमाणुओं के लिए पुरानी

कक्षक (क्वांटम)

  • प्रायिकता वितरण
  • कोई निश्चित पथ नहीं
  • उच्च प्रायिकता का त्रिविमीय क्षेत्र

आउफबाउ बनाम हुंड का नियम ★

आउफबाउ

  • कौन-सा कक्षक पहले भरे
  • बढ़ती ऊर्जा (n+l) से
  • क्रम तय करता है

हुंड का नियम

  • उपकोश कैसे भरे
  • एकल, समांतर चक्रण, फिर युग्मन
  • समऊर्जा कक्षकों के भीतर

दे ब्रॉग्ली बनाम हाइज़नबर्ग

दे ब्रॉग्ली

  • कणों की तरंगदैर्ध्य होती है
  • λ = h/mv
  • द्रव्य की तरंग प्रकृति

हाइज़नबर्ग

  • स्थिति और संवेग की सीमा
  • Δx·Δp ≥ ħ/2
  • मूल है, उपकरण की नहीं

उपकोश: s बनाम p बनाम d

s (l=0)

  • 1 कक्षक
  • 2 इलेक्ट्रॉन रखता है
  • गोलीय

p (l=1) / d (l=2)

  • 3 / 5 कक्षक
  • 6 / 10 इलेक्ट्रॉन रखते हैं
  • प्रत्येक में 2l+1 कक्षक

सामान्य NEET शंकाएँ

क्या इलेक्ट्रॉन गिनने के लिए द्रव्यमान संख्या का उपयोग करूँ?

नहीं. परमाणु क्रमांक Z (प्रोटॉन) का उपयोग कीजिए. उदासीन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या Z के बराबर होती है, द्रव्यमान संख्या के नहीं.

क्या 4s भरने से पहले M कोश को 18 इलेक्ट्रॉन मिलने चाहिए?

नहीं. 4s, 3d से पहले भरता है, इसलिए पोटैशियम और कैल्शियम 2,8,8,1 और 2,8,8,2 होते हैं — M कोश पहले 18 तक नहीं भरता.

क्या हीलियम वर्ग 2 में है क्योंकि उसमें दो इलेक्ट्रॉन हैं?

नहीं. उसका K कोश पूरा है, इसलिए हीलियम अक्रिय गैस की तरह व्यवहार करता है और वर्ग 18 में रखा जाता है.

क्या कक्षक एक वृत्तीय पथ है जिस पर इलेक्ट्रॉन चलता है?

नहीं. कक्षक एक त्रिविमीय प्रायिकता वितरण है — वह क्षेत्र जहाँ इलेक्ट्रॉन के मिलने की सबसे अधिक संभावना है, कोई निश्चित पथ नहीं.

क्या दिगंशी क्वांटम संख्या l, n के बराबर हो सकती है?

नहीं. l का मान 0 से n − 1 तक होता है, और mₗ का मान −l से +l तक. l कभी n के बराबर या उससे बड़ा नहीं हो सकता.

क्या समऊर्जा कक्षकों में हर एक को एक इलेक्ट्रॉन मिलने से पहले युग्मन हो सकता है?

नहीं. हुंड का नियम कहता है कि किसी भी युग्मन से पहले हर समऊर्जा कक्षक को एकल (समांतर चक्रण) भरिए.

क्या अनिश्चितता सिद्धांत बस हमारे उपकरणों की सीमा है?

नहीं. यह प्रकृति का एक मूल गुण है, मापन की त्रुटि नहीं — ठीक-ठीक स्थिति और संवेग एक साथ जानना सैद्धांतिक रूप से भी असंभव है.

क्या प्रकाश की अधिक तीव्रता देहली से कम आवृत्ति की कमी को पूरा कर सकती है?

नहीं. देहली आवृत्ति से नीचे प्रकाश-इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन नहीं होता, चाहे प्रकाश कितना भी तीव्र हो.

त्वरित स्मरण

प्र. परमाणु क्रमांक Z किसके बराबर होता है?

प्रोटॉनों की संख्या — और उदासीन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या.

प्र. पहले बीस तत्वों के लिए भरने का क्रम बताइए.

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s (4s, 3d से पहले).

प्र. आउफबाउ सिद्धांत बताइए.

इलेक्ट्रॉन पहले सबसे कम ऊर्जा वाला कक्षक भरते हैं, बढ़ती n + l के क्रम में.

प्र. पाउली का अपवर्जन सिद्धांत बताइए.

एक कक्षक में अधिकतम दो इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं और उनके चक्रण विपरीत होने चाहिए.

प्र. हुंड का नियम बताइए.

किसी भी युग्मन से पहले समऊर्जा कक्षक समांतर चक्रण के साथ एकल भरते हैं.

प्र. दिगंशी संख्या l वाला उपकोश कितने इलेक्ट्रॉन रख सकता है?

2(2l + 1): s = 2, p = 6, d = 10, f = 14.

प्र. दे ब्रॉग्ली तरंगदैर्ध्य लिखिए.

λ = h / p = h / mv.

प्र. कोश n के लिए l के अनुमत मान क्या हैं?

0 से n − 1 (l = 0, 1, 2, 3 के लिए s, p, d, f).

प्र. विद्युतचुंबकीय विकिरण के लिए फोटॉन ऊर्जा और तरंग संबंध लिखिए.

E = hν = hc/λ और c = νλ.

प्र. हाइड्रोजन-जैसी प्रजाति के लिए बोर ऊर्जा का सूत्र लिखिए.

E_n = −13.6 Z²/n² eV.

प्र. परमाणु कक्षक के लिए ψ² क्या दर्शाता है?

अंतरिक्ष के किसी बिंदु पर इलेक्ट्रॉन मिलने का प्रायिकता घनत्व.

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