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परमाणु प्रकाश इलेक्ट्रॉनों से घिरे एक भारी नाभिक से बने होते हैं। इलेक्ट्रॉनों का व्यवहार क्वांटम यांत्रिकी के नियमों द्वारा नियंत्रित होता है। वे नियम इलेक्ट्रॉनों को ऑर्बिटल्स नामक विशिष्ट क्षेत्रों पर कब्जा करने की अनुमति देते हैं। परमाणुओं की पारस्परिक क्रिया लगभग विशेष रूप से उनके सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉनों के माध्यम से होती है, इसलिए उन कक्षाओं की आकृति बहुत महत्वपूर्ण हो जाती है। उदाहरण के लिए, जब परमाणुओं को एक-दूसरे के बगल में लाया जाता है, यदि उनके सबसे बाहरी ऑर्बिटल्स ओवरलैप होते हैं तो वे एक मजबूत रासायनिक बंधन बना सकते हैं; इसलिए ऑर्बिटल्स के आकार का कुछ ज्ञान परमाणु संबंधों को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।
क्वांटम नंबर और ऑर्बिटल्स
भौतिकविदों ने परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की विशेषताओं का वर्णन करने के लिए शॉर्टहैंड का उपयोग करना सुविधाजनक पाया है। शॉर्टहैंड क्वांटम संख्या के संदर्भ में है; ये संख्याएँ केवल पूर्ण संख्याएँ हो सकती हैं, भिन्न नहीं। प्रिंसिपल क्वांटम संख्या, n, इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा से संबंधित है; उसके बाद कक्षीय क्वांटम संख्या, l और कोणीय गति क्वांटम संख्या, m है। अन्य क्वांटम संख्याएँ हैं, लेकिन वे सीधे ऑर्बिटल्स के आकार से संबंधित नहीं हैं। ऑर्बिटल्स नाभिक के चारों ओर पथ होने के अर्थ में कक्षा नहीं हैं; इसके बजाय, वे उन स्थितियों का प्रतिनिधित्व करते हैं जहां इलेक्ट्रॉन पाए जाने की सबसे अधिक संभावना है।
एस ऑर्बिटल्स
N के प्रत्येक मान के लिए, एक कक्षीय है जहाँ l और m दोनों शून्य के बराबर हैं। वे ऑर्बिटल्स गोलाकार होते हैं। N का मान जितना अधिक होगा, उतना बड़ा गोला - यह है, उतना ही अधिक संभावना है कि इलेक्ट्रॉन नाभिक से दूर पाया जाएगा। गोले भर में समान रूप से घने नहीं हैं; वे घोंसले के गोले की तरह अधिक हैं। ऐतिहासिक कारणों से, इसे एक कक्षीय कक्ष कहा जाता है। क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के कारण, n = 1 के साथ सबसे कम ऊर्जा इलेक्ट्रॉन, l और m दोनों शून्य के बराबर होना चाहिए, इसलिए n = 1 के लिए मौजूद एकमात्र कक्षीय s कक्षीय है। N की हर दूसरी वैल्यू के लिए s ऑर्बिटल भी मौजूद है।
पी ऑर्बिटल्स
जब n एक से बड़ा होता है, तो अधिक संभावनाएं खुलती हैं। एल, कक्षीय क्वांटम संख्या, एन -1 तक कोई भी मूल्य हो सकता है। जब l एक के बराबर होता है, तो कक्षीय को p कक्षीय कहा जाता है। पी ऑर्बिटल्स डंबल की तरह दिखते हैं। प्रत्येक l के लिए, m एक के चरणों में सकारात्मक से ऋणात्मक l तक जाता है। तो, n = 2, l = 1 के लिए, m 1, 0, या -1 के बराबर हो सकता है। इसका अर्थ है कि पी ऑर्बिटल के तीन संस्करण हैं: एक डंबल ऊपर और नीचे, दूसरा डंबल बाएं-दाएं और दूसरा डंबल के साथ दूसरे कोण पर दोनों ओर। पी ऑर्बिटल्स एक से अधिक सभी प्रिंसिपल क्वांटम नंबरों के लिए मौजूद हैं, हालांकि उनके पास अतिरिक्त संरचना है क्योंकि n अधिक हो जाता है।
D ऑर्बिटल्स
जब n = 3, तब l बराबर 2 हो सकता है, और जब l = 2, m बराबर 2, 1, 0, -1 और -2 हो सकता है। एल = 2 ऑर्बिटल्स को डी ऑर्बिटल्स कहा जाता है, और एम के विभिन्न मूल्यों के अनुरूप पांच अलग-अलग हैं। N = 3, l = 2, m = 0 कक्षीय भी डंबल की तरह दिखता है, लेकिन बीच में एक डोनट के साथ। अन्य चार डी ऑर्बिटल्स एक वर्ग पैटर्न में अंत में ढेर किए गए चार अंडों की तरह दिखते हैं। अलग-अलग संस्करणों में अलग-अलग दिशाओं में इंगित अंडे होते हैं।
एफ ऑर्बिटल्स
N = 4, l = 3 ऑर्बिटल्स को f ऑर्बिटल्स कहा जाता है, और उनका वर्णन करना मुश्किल है। उनके पास कई जटिल विशेषताएं हैं। उदाहरण के लिए, n = 4, l = 3, m = 0; मीटर = 1; और एम = -1 ऑर्बिटल्स को दोबारा डंबल की तरह आकार दिया जाता है, लेकिन अब बारबेल के सिरों के बीच दो डोनट्स हैं। अन्य मी मान आठ गुब्बारों के बंडल की तरह दिखते हैं, जिनके सभी गांठ केंद्र में एक साथ बंधे होते हैं।
दृश्यावलोकन
इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स को नियंत्रित करने वाला गणित बहुत जटिल है, लेकिन कई ऑनलाइन संसाधन हैं जो विभिन्न ऑर्बिटल्स के चित्रमय अहसास प्रदान करते हैं। वे उपकरण परमाणुओं के आसपास इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार की कल्पना करने में बहुत सहायक होते हैं।