ऑफबाऊ सिद्धांत: Difference between revisions
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ये सभी अपवाद रसायन विज्ञान के लिए बहुत प्रासंगिक नहीं है, क्योंकि ऊर्जा अंतर अधिक कम है<ref name=Jorgensen>{{cite journal |last1=Jørgensen |first1=Christian |date=1973 |title=इलेक्ट्रॉन विन्यास और भारी तत्वों के रासायनिक व्यवहार के बीच ढीला संबंध (ट्रांसयूरानिक्स)|journal=Angewandte Chemie International Edition |volume=12 |issue=1 |pages=12–19 |doi=10.1002/anie.197300121}}</ref> और पास के परमाणु की उपस्थिति पसंदीदा विन्यास को बदल सकती है।<ref name=FIII19>{{cite book |last1=Feynman |first1=Richard |last2=Leighton |first2=Robert B. |last3=Sands |first3=Matthew |date=1964 |title=भौतिकी पर फेनमैन व्याख्यान|url=https://feynmanlectures.caltech.edu/III_19.html |publisher=Addison–Wesley |volume=3 |chapter=19. The Hydrogen Atom and The Periodic Table |isbn=0-201-02115-3}}</ref> आवर्त सारणी उनकी उपेक्षा करती है और आदर्शीकृत विन्यासों का अनुसरण करती है।<ref name=Jensen2009>{{cite journal |author1-link=William B. Jensen |last1=Jensen |first1=William B. |date=2009 |title=आवधिक कानून का गलत इस्तेमाल|journal=Journal of Chemical Education |volume=86 |issue=10 |pages=1186 |doi=10.1021/ed086p1186 |bibcode=2009JChEd..86.1186J |doi-access=free }}</ref> वे इंटरइलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण प्रभाव के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते है;<ref name=Jorgensen/><ref name=FIII19/>जब परमाणु सकारात्मक रूप से आयनित होते है, तो अधिकांश विसंगतियाँ गायब हो जाती है।<ref name=Jorgensen/> | ये सभी अपवाद रसायन विज्ञान के लिए बहुत प्रासंगिक नहीं है, क्योंकि ऊर्जा अंतर अधिक कम है<ref name=Jorgensen>{{cite journal |last1=Jørgensen |first1=Christian |date=1973 |title=इलेक्ट्रॉन विन्यास और भारी तत्वों के रासायनिक व्यवहार के बीच ढीला संबंध (ट्रांसयूरानिक्स)|journal=Angewandte Chemie International Edition |volume=12 |issue=1 |pages=12–19 |doi=10.1002/anie.197300121}}</ref> और पास के परमाणु की उपस्थिति पसंदीदा विन्यास को बदल सकती है।<ref name=FIII19>{{cite book |last1=Feynman |first1=Richard |last2=Leighton |first2=Robert B. |last3=Sands |first3=Matthew |date=1964 |title=भौतिकी पर फेनमैन व्याख्यान|url=https://feynmanlectures.caltech.edu/III_19.html |publisher=Addison–Wesley |volume=3 |chapter=19. The Hydrogen Atom and The Periodic Table |isbn=0-201-02115-3}}</ref> आवर्त सारणी उनकी उपेक्षा करती है और आदर्शीकृत विन्यासों का अनुसरण करती है।<ref name=Jensen2009>{{cite journal |author1-link=William B. Jensen |last1=Jensen |first1=William B. |date=2009 |title=आवधिक कानून का गलत इस्तेमाल|journal=Journal of Chemical Education |volume=86 |issue=10 |pages=1186 |doi=10.1021/ed086p1186 |bibcode=2009JChEd..86.1186J |doi-access=free }}</ref> वे इंटरइलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण प्रभाव के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते है;<ref name=Jorgensen/><ref name=FIII19/>जब परमाणु सकारात्मक रूप से आयनित होते है, तो अधिकांश विसंगतियाँ गायब हो जाती है।<ref name=Jorgensen/> | ||
उपरोक्त अपवादों को [[ unbinal | | उपरोक्त अपवादों को [[ unbinal |अनबिनल]] तक केवल एक ही होने की भविष्यवाणी की जाती है, जहां 8s खोल पूरा हो गया है। [[यूनिनियम]], जी-ब्लॉक प्रारंभ करना, एक अपवाद होना चाहिए जिसमें अपेक्षित 5g इलेक्ट्रॉन 8p (समान रूप से लॉरेंसियम) में स्थानांतरित हो जाता है। इसके बाद, सूत्र अनुमानित विन्यास पर सहमत नहीं है, लेकिन बहुत मजबूत [[सापेक्षतावादी क्वांटम रसायन]] विज्ञान के कारण ऐसे कई और तत्व होने की उम्मीद नहीं है जो मैडेलुंग के शासन से 120 से परे अपेक्षित विन्यास दिखाते है।<ref name="BFricke">{{Cite book |last1=Fricke |first1=Burkhard |year=1975 |title=Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties |journal=Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry |volume=21 |pages=[https://archive.org/details/recentimpactofph0000unse/page/89 89–144] |doi=10.1007/BFb0116498 |url=https://archive.org/details/recentimpactofph0000unse/page/89 |access-date=4 October 2013 |series=Structure and Bonding |isbn=978-3-540-07109-9 }}</ref> सामान्य विचार है कि दो 8s तत्वों के बाद, 5g की रासायनिक गतिविधि के क्षेत्र आते है, उसके बाद 6f, उसके बाद 7d, और फिर 8p, चूंकि ज्यादातर सही प्रतीत होता है, सिवाय इसके कि सापेक्षता 8p शेल को एक स्थिर भाग में विभाजित करती है। (8p<sub>1/2</sub>, जो 8s के साथ मिलकर एक अतिरिक्त आवरण खोल की तरह काम करता है और धीरे-धीरे 5g और 6f श्रृंखला में कोर में डूब जाता है) और एक अस्थिर भाग (8p<sub>3/2</sub>, जिसमें लगभग 9p के समान ऊर्जा होती है<sub>1/2</sub>), और यह कि 8s शेल को 7d तत्वों के लिए कवरिंग s-शेल के रूप में 9s शेल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।<ref name=BFricke/><ref>{{cite conference |url=https://www.epj-conferences.org/articles/epjconf/pdf/2016/26/epjconf-NS160-01001.pdf |title=Is the Periodic Table all right ("PT OK")? |last1=Pyykkö |first1=Pekka |date=2016 |conference=Nobel Symposium NS160 – Chemistry and Physics of Heavy and Superheavy Elements}}</ref> | ||
== इतिहास == | == इतिहास == | ||
Revision as of 07:54, 5 June 2023
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| Periodic table |
|---|
File:Aufbau animated.png औफबाऊ सिद्धांत के अनुसार लगभग इलेक्ट्रॉन एक परमाणु के गोले और उप-गोले पर कब्जा कर लेते हैं। |
ऑफबाऊ सिद्धांत (/ˈaʊfbaʊ/, जर्मन औफबॉप्रिनज़िप से, जिसका अर्थ है निर्माण सिद्धांत"), जिसे औफबाऊ नियम भी कहा जाता है, यह कहता है कि एक परमाणु या आयन की जमीनी अवस्था में, इलेक्ट्रॉन सबसे कम उपलब्ध ऊर्जा के उपकोश भरते है, तब वे उच्च ऊर्जा के उपकोश भरते है। उदाहरण के लिए, 2s उपकोश के भरे जाने से पहले 1s उपकोश भरा जाता है। इस प्रकार, एक परमाणु या आयन के इलेक्ट्रॉन संभव सबसे स्थिर इलेक्ट्रॉन विन्यास बनाते है। एक उदाहरण फास्फोरस परमाणु के लिए विन्यास 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 है, जिसका अर्थ है कि 1s उपधारा में 2 इलेक्ट्रॉन है, और इसी तरह।
इलेक्ट्रॉन व्यवहार को परमाणु भौतिकी के अन्य सिद्धांतों, जैसे हुंड के नियम और पाउली अपवर्जन सिद्धांत द्वारा विस्तृत किया गया है। हुंड के नियम का प्रमाण है कि यदि पतित ऑर्बिटल्स उपलब्ध है, तो इलेक्ट्रॉन अलग-अलग परमाणु कक्षीयों पर अकेले और समान स्पिन (भौतिकी) के साथ किसी भी दोगुने से पहले कब्जा कर लेंगे। यदि दोहरा व्यवसाय होता है, तो पाउली बहिष्करण सिद्धांत की आवश्यकता है कि एक ही कक्षीय पर कब्जा करने वाले इलेक्ट्रॉनों के पास अलग-अलग स्पिन (भौतिकी) होना चाहिए (+1⁄2 और -1⁄2).
एक रासायनिक तत्व से अगले उच्च परमाणु संख्या के दूसरे में जाने पर, एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन को हर बार तटस्थ परमाणु में जोड़ा जाता है। किसी भी इलेक्ट्रॉन कवच में इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या 2n होती है2, जहां n मुख्य क्वांटम संख्या है। उपकोश में इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या बराबर होती है 2(2l + 1), जहां अज़ीमुथल क्वांटम संख्या l s, p, d और f उपकोशों के लिए 0, 1, 2, और 3 के बराबर है, जिससे कि इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या क्रमशः 2, 6, 10 और 14 हो। जमीनी अवस्था में, इलेक्ट्रॉनों को सबसे कम उपलब्ध उपधारा में रखकर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास का निर्माण किया जा सकता है, जब तक कि जोड़े गए इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या परमाणु संख्या के बराबर न हो जाए। इस प्रकार इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन की भविष्यवाणी करने में मदद करने के लिए दो सामान्य नियमों का उपयोग करते हुए उपकोश बढ़ते ऊर्जा के क्रम में भरे जाते है:
- इलेक्ट्रॉनों को n + के बढ़ते मूल्य के क्रम में सबशेल्स को सौंपा गया हैl.
- n + के समान मान वाले सबशेल्स के लिएl, इलेक्ट्रॉनों को पहले निम्न n वाले सबशेल में असाइन किया जाता है।
परमाणु खोल मॉडल के रूप में जाना जाने वाला औफबाऊ सिद्धांत का एक संस्करण परमाणु नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के विन्यास की भविष्यवाणी करने के लिए उपयोग किया जाता है।[1]
मैडेलुंग ऊर्जा आदेश नियम
तटस्थ परमाणुओं में, उपकोशों को भरने का अनुमानित क्रम n+ द्वारा दिया जाता हैl नियम, के रूप में भी जाना जाता है:
- मैडेलुंग नियम (इरविन मैडेलुंग के बाद)
- जेनेट नियम (चार्ल्स जेनेट के बाद)
- क्लेचकोव्स्की नियम (वसेवोलॉड क्लेचकोवस्की के बाद)
- विस्वेसर का नियम (विलियम विस्वेसर के बाद)
- औफबाऊ सन्निकटन या
- विकर्ण नियम[2]
यहाँ n मुख्य क्वांटम संख्या का प्रतिनिधित्व करता है और l अज़ीमुथल क्वांटम संख्या; मूल्य l = 0, 1, 2, 3 क्रमशः s, p, d, और f उपकोशों के अनुरूप है। इस नियम द्वारा क्रमित उपकोश 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s, 5g, . .. उदाहरण के लिए टाइटेनियम (Z = 22) का ग्राउंड-स्टेट कॉन्फ़िगरेशन है 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2.[3] अन्य लेखक सबशेल को हमेशा बढ़ते n के क्रम में लिखते है, जैसे कि Ti (Z = 22) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2.[4] इसे छोड़ने का क्रम कहा जा सकता है, क्योंकि यदि यह परमाणु आयनीकरण है, तो इलेक्ट्रॉन लगभग 4s, 3d, 3p, 3s, आदि के क्रम में निकलते है। किसी दिए गए तटस्थ परमाणु के लिए, दो संकेतन समतुल्य होते है क्योंकि केवल सबशेल ऑक्यूपेंसी का भौतिक महत्व होता है।
कम n + वाले सबशेल्सl मान उच्च n + वाले से पहले भरे जाते हैl मान। बराबर n + के स्थिति मेंl मान, कम n मान वाला सबशेल पहले भरा जाता है। सामान्यतः, समान n + वाले सबशेलl मान में समान ऊर्जा होती है, लेकिन एस-ऑर्बिटल्स (के साथ l = 0) असाधारण है: उनके ऊर्जा स्तर उनके n+ के स्तर से काफ़ी दूर हैl समूह है और अगले n + के करीब हैl समूह। यही कारण है कि आवर्त सारणी को सामान्यतः एस-ब्लॉक तत्वों से प्रारंभ करने के लिए तैयार किया जाता है।[5] मैडेलुंग ऊर्जा आदेश नियम केवल तटस्थ परमाणुओं पर उनकी जमीनी अवस्था में लागू होता है। बीस तत्व है (डी-ब्लॉक में ग्यारह और एफ-ब्लॉक में नौ) जिसके लिए मैडेलुंग नियम एक इलेक्ट्रॉन विन्यास की भविष्यवाणी करता है जो प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित से भिन्न होता है, चूंकि मैडेलुंग-पूर्वानुमानित इलेक्ट्रॉन विन्यास कम से कम जमीनी स्थिति के करीब है। उन स्थितियों में भी।
एक अकार्बनिक रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तक मेडेलुंग नियम का अनिवार्य रूप से एक अनुमानित अनुभवजन्य नियम के रूप में वर्णन करती है, चूंकि कुछ सैद्धांतिक औचित्य के साथ, परमाणु के थॉमस-फर्मी मॉडल पर कई-इलेक्ट्रॉन क्वांटम-यांत्रिक प्रणाली के रूप में आधारित है।[4]
डी-ब्लॉक में अपवाद
रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन डी-सबशेल वैलेंस एस-सबशेल से एक इलेक्ट्रॉन (पैलेडियम दो इलेक्ट्रॉनों के स्थिति में) उधार लेता है।
एक विशेष अपवाद लोरेनसियम है 103Lr, जहां मैडेलुंग नियम द्वारा अनुमानित 6d इलेक्ट्रॉन को 7p इलेक्ट्रॉन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है: नियम भविष्यवाणी करता है [Rn] 5f14 6d1 7s2, लेकिन मापा विन्यास है [Rn] 5f14 7s2 7p1.
| परमाणु | 24Cr | 29Cu | 41Nb | 42Mo | 44Ru | 45Rh | 46Pd | 47Ag | 78Pt | 79Au | 103Lr |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| कोर इलेक्ट्रॉन | [Ar] | [Ar] | [Kr] | [Kr] | [Kr] | [Kr] | [Kr] | [Kr] | [Xe] 4f14 | [Xe] 4f14 | [Rn] 5f14 |
| मैडेलुंग नियम | 3d4 4s2 | 3d9 4s2 | 4d3 5s2 | 4d4 5s2 | 4d6 5s2 | 4d7 5s2 | 4d8 5s2 | 4d9 5s2 | 5d8 6s2 | 5d9 6s2 | 6d1 7s2 |
| प्रयोगात्मक | 3d5 4s1 | 3d10 4s1 | 4d4 5s1 | 4d5 5s1 | 4d7 5s1 | 4d8 5s1 | 4d10 | 4d10 5s1 | 5d9 6s1 | 5d10 6s1 | 7s2 7p1 |
उदाहरण के लिए, तांबे में 29Cu, मैडेलुंग नियम के अनुसार, 4s उपकोश (n+l = 4 + 0 = 4) 3डी उपधारा (n +l = 3 + 2 = 5)। नियम तब इलेक्ट्रॉन विन्यास की भविष्यवाणी करता है 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s2, संक्षिप्त [Ar] 3d9 4s2 जहां [Ar] आर्गन के विन्यास को दर्शाता है, पूर्ववर्ती नोबल गैस। चूँकि, तांबे के परमाणु का मापा इलेक्ट्रॉन विन्यास है [Ar] 3d10 4s1. 3डी उपकोश भरकर, तांबा निम्न ऊर्जा स्तर में हो सकता है।
एफ-ब्लॉक में अपवाद
वैलेंस डी-सबशेल अधिकांशतः वैलेंस एफ-सबशेल से एक इलेक्ट्रॉन (थोरियम दो इलेक्ट्रॉनों के स्थिति में) उधार लेता है। उदाहरण के लिए, यूरेनियम में 92U, मैडेलुंग नियम के अनुसार, 5f उपधारा (n +l = 5 + 3 = 8) 6d उपधारा (n +l = 6 + 2 = 8)। नियम तब इलेक्ट्रॉन विन्यास की भविष्यवाणी करता है [Rn] 5f4 7s2 जहां [आरएन] रेडॉन के विन्यास को दर्शाता है, पूर्ववर्ती नोबल गैस। चूँकि, यूरेनियम परमाणु का मापा इलेक्ट्रॉन विन्यास है [Rn] 5f3 6d1 7s2.
| परमाणु | 57La | 58Ce | 64Gd | 89Ac | 90Th | 91Pa | 92U | 93Np | 96Cm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| कोर इलेक्ट्रॉन | [Xe] | [Xe] | [Xe] | [Rn] | [Rn] | [Rn] | [Rn] | [Rn] | [Rn] |
| मैडेलुंग नियम | 4f1 6s2 |