పదార్థ నిర్మాణాత్మక ప్రమాణాలు (అన్ని పోటీ పరీక్షలకు..)

పోటీ పరీక్షలకు జనరల్‌ సైన్స్‌ ముఖ్యమైన సబ్జెక్టు. ఇందులోని రసాయనశాస్త్రం ప్రాథమిక సూత్రాలు, మూలకాలు, పరమాణువులు, పరమాణు సిద్ధాంతాలపై ప్రతి పరీక్షలో ప్రశ్నలు అడుగుతారు. ఉద్యోగార్థులు దీనిపై దృష్టిసారిస్తే మంచి మార్కులు సాధించవచ్చు. ఈ నేపథ్యంలో పరమాణు నిర్మాణం, పరమాణు సిద్ధాంతాల గురించి తెలుసుకుందాం..

పరమాణు నిర్మాణం

మూలకాల్లోని అతి సూక్ష్మ కణాలను పరమా ణువులు అంటారు.
పదార్థ నిర్మాణానికి మూల స్తంభాలు పరమాణువులు.
పరమాణు నిర్మాణాన్ని డాల్టన్‌ ప్రతిపాదించాడు.
పరమాణువులోని రుణ ధ్రువ కిరణాలను ఎలక్ట్రాన్‌లు అంటారు.
జె.జె. థామ్సన్‌ ఎలక్ట్రాన్‌లను కనుగొన్నాడు.
ఎలక్ట్రాన్‌లు (రుణ ధ్రువ కిరణాలు) రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తాయి.
ఎలక్ట్రాన్‌లను విద్యుత్‌ క్షేత్రం ద్వారా పంపినపుడు అవి విద్యుత్‌ క్షేత్రపు ఆనోడ్‌ వైపుగా దిశను మార్చి చలిస్తాయి.
ఇవి అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా పంపినపుడు దానికి ఆకర్షితమై దిశను మార్చి చలిస్తాయి.
రుణ ధ్రువ కిరణాలకు ఎలక్ట్రాన్‌ అని పేరు పెట్టినది- జి.జె స్టనీ
ఎలక్ట్రాన్‌ ఆవేశం 1.06×10-19 కూలుం బులు, ద్రవ్యరాశి 9.0×10-28 గ్రాములు.
ధన ధ్రువ కిరణాలను ప్రోటానులు అంటారు. వీటిని గోల్డ్‌ స్టెయిన్‌ కనుగొన్నాడు.
ప్రోటాను ఆవేశం 1.602X10-19 కూలుంబులు, ద్రవ్యరాశి 1.64×10-24 గ్రాములు.
ప్రోటాను ద్రవ్యరాశి ఎలక్ట్రాన్‌ ద్రవ్యరాశి కంటే 1837 రెట్లు ఎక్కువగా ఉంటుంది.
న్యూట్రాన్‌లను జేమ్స్‌ చాడ్విక్‌ అనే శాస్త్రజ్ఞుడు కనుగొన్నాడు.
ఒక amu (atomic mass unit-పరమాణు ద్రవ్యరాశి ప్రమాణం)
1.64×10-24 గ్రాములకు సమానం.
మొట్టమొదటి పరమాణు నమూనాను జె.జె. థామ్సన్‌ ప్రతిపాదించాడు.

జె.జె. థామ్సన్‌ పరమాణు నమూనా
దీనిలో ఎలక్ట్రాన్‌లన్నీ ధనావేశపూరిత పరమాణు కేంద్రకంలో అక్కడక్కడా పొదిగి ఉంటాయని ఈ అమరికను పుచ్చపండు గుజ్జులోని గింజలతో పోల్చి చూపాడు.
పరమాణు కేంద్రక వ్యాసార్థం సుమారు
10-15 మీటర్లు లేదా ఒక ఫెర్మీ.
పరమాణువులోని ప్రోటానుల సంఖ్య లేదా ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్యను పరమాణు సంఖ్య (Z) అంటారు.
పరమాణువులోని కణాల మొత్తం ద్రవ్యరాశి పరమాణు ద్రవ్యరాశి లేదా పరమాణు భారం (A) అంటారు.
ప్రోటానుల, న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్యను ద్రవ్యరాశి సంఖ్యగా వ్యవహరిస్తారు.
కాథోడు కిరణాలు యాంత్రిక శక్తిని జనింపజేస్తాయి.
ప్రోటాను ఆవేశం, ఎలక్ట్రాన్‌ ఆవేశానికి దాదాపు సమానంగా, వ్యతిరేకంగానూ ఉంటుంది.
హీలియం పరమాణువులోంచి రెండు ఎలక్ట్రాన్‌లను తొలగించగా మిగిలిన కణాన్ని a కణం అంటారు.

డాల్టన్‌ పరమాణు సిద్ధాంతం
జాన్‌ డాల్టన్‌ అనే శాస్త్రజ్ఞుడు 1808లో ఒక పరమాణు సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదిం చాడు. ఈ సిద్ధాంతం కాలక్రమేణా డాల్టన్‌ పరమాణు సిద్ధాంతంగా ప్రసిద్ధి చెందింది.
ఈ సిద్ధాంతంలోని ముఖ్యాంశాలు
1. పదార్థం పరమాణువులు అనే కణాలను కలిగి ఉంది. ఇవి విభజించడానికి వీలుకాని సూక్ష్మాతి సూక్ష్మమైనవి.
2. ఒక మూలకానికి చెందిన పరమాణువులు అన్నీ ఒకే రకంగా ఉంటాయి. అన్ని ధర్మాల్లోనూ ఒకే రకంగా ప్రవర్తిస్తాయి.
3. వేర్వేరు మూలకాల పరమాణువులన్నీ భిన్న రీతుల్లో ధర్మాలను ప్రవర్తిస్తాయి.
4. ఒకే మూలకానికి చెందిన పరమాణువులు గానీ, వేర్వేరు మూలకాలకు చెందిన పరమాణు వులు గానీ కలిసి కొత్తరకమైన కణాలను ఇస్తాయి. వీటిని సమ్మేళన లేదా సంయోగ పరమాణువులు అంటారు.
5. పదార్థపు కణాల్లో కేవలం పరమాణువులు మాత్రమే రసాయనిక చర్యలో పాల్గొంటాయి.

రూథర్‌ఫర్డ్‌ పరమాణు నమూనా
ఈ పరమాణు నమూనా గ్రహమండలాన్ని పోలి ఉంటుంది. గ్రహ మండలంలో వివిధ గ్రహాలు సూర్యుడిని కేంద్రకంగా భావించి నిర్ణీతమైన కక్ష్యల్లో చలించిన విధంగానే ఎలక్ట్రాన్‌లు ధనావేశపూరితమైన కేంద్రకం చుట్టూ నిర్ణీత కక్ష్యల్లో అతివేగంగా పరిభ్రమిస్తాయి. దీన్ని గ్రహ మండల నమూనాగా కూడా వ్యవహరిస్తారు.
పరమాణువుల్లో దాదాపు వంద రకాల ఉపకణాలున్నాయి. అయితే న్యూట్రాన్‌, ప్రోటాను, ఎలక్ట్రాన్‌లు మాత్రమే ముఖ్యమైన పరమాణు ఉపకణాలు. పరమాణువులోని మధ్యభాగాన్ని కేంద్రకం అంటారు. కేంద్రకంలో ఉన్న న్యూట్రాన్‌, ప్రోటాను ఇతర ఉపకణాలను కేంద్రక కణాలు అంటారు. పరమాణువు ఉద్గారించే వర్ణపటాలను థామ్సన్‌ పరమాణు నమూనా వివరించలేకపోయింది.
లీనార్డ్‌ పరమాణు నమూనా ప్రకారం పరమాణువులో చాలా ఖాళీ భాగం ఉంది.
బోర్‌ పరమాణు నమూనా, ఎలక్ట్రాన్‌లు కేంద్రకం చుట్టూ భ్రమణం చెందడానికి, నిర్దిష్ట శక్తులున్న వృత్తాకార స్థిరకక్ష్యలను ప్రతిపాదిస్తుంది.
ఒక amuని తటస్థ కార్బన్‌ (C12) పరమాణు ద్రవ్యరాశిలో 1/12వ వంతుగా నిర్వచించారు.
ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (A)=Z (ప్రోటానుల సంఖ్య)+N (న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య)
ద్రవ్యరాశి లోపం పరమాణు, కేంద్రక స్థిరత్వానికి కొలమానం.

ఐన్‌స్టీన్‌ ద్రవ్యరాశి-శక్తి తుల్యత నియమం
E= : ద్రవ్యరాశి లోపం
C= కాంతి వేగం
1MeV= 1.6X10-12 జౌళ్లు
1amu= 931.5 MeV
మ్యాక్స్‌ ప్లాంక్‌ వికిరణపు క్వాంటం సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించాడు.
ప్లాంక్‌ క్వాంటం సిద్ధాంతం ఆధారంగా బోర్‌ తన పరమాణు నమూనాను ప్రతిపాదించాడు.
K, L, M, N, O లను స్థిర కక్ష్యలు అంటారు.
సోమర్‌ ఫీల్డ్‌ దీర్ఘ వృత్తాకార కక్ష్యలను ప్రతిపాదించాడు.
స్థిర కక్ష్యలను ప్రధాన క్వాంటం సంఖ్య n తోనూ, ఉపస్థిర కక్ష్యను అజిముతల్‌ క్వాంటం సంఖ్య i తోనూ సూచిస్తారు.
అజిముతల్‌ క్వాంటం సంఖ్య ఉపస్థిర కక్ష్య లేదా ఆర్బిటాల్‌ ఆకృతిని తెలుపుతుంది.
అయస్కాంత క్వాంటం సంఖ్యను లాండే ప్రతిపాదించాడు. దీన్ని m తో సూచిస్తారు.
అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఆర్బిటాల్‌ ద్వివిన్యాసాన్ని m తెలుపుతుంది.
స్పిన్‌ క్వాంటం సంఖ్య (S) విలువలు +1/2, -1/2 మాత్రమే.
ఎలక్ట్రాన్‌ను కనుగొనే సంభావ్యత గల ప్రాంతాన్ని పరమాణు ఆర్బిటాల్‌ అంటారు.
s- ఆర్బిటాల్‌ గోళాకారంగా ఉంటుంది.
p- ఆర్బిటాల్‌ డంబెల్‌ ఆకారాన్ని d- ఆర్బిటాల్‌ డబుల్‌ డంబెల్‌ ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
ఆఫ్‌ భౌ నియమం ప్రకారం ఎలక్ట్రాన్‌ తక్కువ శక్తి గల ఆర్బిటాల్‌ను ఆక్రమించు కుంటుంది.
(n+i) విలువ తక్కువ గల ఆర్బిటాల్‌ను ఎలక్ట్రాన్‌ ఆక్రమించుకుంటుంది. రెండు ఆర్బిటాళ్లు (n+i) సమానమైతే n విలువ తక్కువ గల ఆర్బిటాల్‌లోకి ఎలక్ట్రాన్‌ ప్రవేశిస్తుంది.
హుండ్‌ నియమం ప్రకారం సమశక్తి ఆర్బిటాళ్లలో ఒక్కొక్క ఎలక్ట్రాన్‌ నిండిన తరువాతనే అవి జత కూడుతాయి.