बोह्र का परमाणु मॉडल क्या है?

पिछले कुछ हज़ार वर्षों में परमाणु सिद्धांत एक लंबा सफर तय कर चुका है। 5 वीं शताब्दी ईसा पूर्व से शुरू हुआ डेमोक्रेसी के सिद्धांत "अविभाज्य" कॉर्पस्यूल्स "जो एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, फिर 18 वीं शताब्दी में डाल्टन के परमाणु मॉडल पर चलते हैं, और फिर 20 वीं शताब्दी में उप-परमाणु कणों और क्वांटम सिद्धांत की खोज के साथ परिपक्व होते हैं। खोज की यात्रा लंबी और घुमावदार रही है।

संभवतः, बोह्र के परमाणु मॉडल के रास्ते में सबसे महत्वपूर्ण मील का पत्थर है, जिसे कभी-कभी रदरफोर्ड-बोह परमाणु मॉडल के रूप में जाना जाता है। 1913 में डेनिश भौतिक विज्ञानी नील्स बोह्र द्वारा प्रस्तावित, यह मॉडल परमाणु को एक छोटे, सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक के रूप में दर्शाता है जो केंद्र के चारों ओर गोलाकार कक्षाओं (उनकी ऊर्जा स्तरों द्वारा परिभाषित) में यात्रा करते हैं।

19 वीं शताब्दी में परमाणु सिद्धांत:

परमाणु सिद्धांत का सबसे पहला ज्ञात उदाहरण प्राचीन ग्रीस और भारत से आता है, जहां डेमोक्रिटस जैसे दार्शनिकों ने माना कि यह सारा मामला छोटी, अविभाज्य और अविनाशी इकाइयों से बना था। शब्द "परमाणु" प्राचीन ग्रीस में गढ़ा गया था और "परमाणुवाद" के रूप में जाना जाने वाले विचार के स्कूल को जन्म दिया। हालाँकि, यह सिद्धांत एक वैज्ञानिक की तुलना में दार्शनिक अवधारणा से अधिक था।

यह 19 वीं शताब्दी तक नहीं था कि परमाणुओं के सिद्धांत को एक वैज्ञानिक पदार्थ के रूप में व्यक्त किया गया था, पहले साक्ष्य-आधारित प्रयोगों का संचालन किया गया था। उदाहरण के लिए, 1800 के शुरुआती दिनों में, अंग्रेजी वैज्ञानिक जॉन डाल्टन ने परमाणु की अवधारणा का उपयोग यह समझाने के लिए किया था कि रासायनिक तत्वों ने कुछ अवलोकन योग्य और अनुमानित तरीकों से प्रतिक्रिया क्यों की। गैसों से संबंधित प्रयोगों की एक श्रृंखला के माध्यम से, डाल्टन को विकसित करने के लिए चला गया जिसे डाल्टन के परमाणु सिद्धांत के रूप में जाना जाता है।

यह सिद्धांत बड़े पैमाने पर और निश्चित अनुपात की बातचीत के कानूनों पर विस्तारित हुआ और पांच परिसरों तक नीचे आया: तत्वों, उनकी शुद्धतम स्थिति में, परमाणुओं नामक कणों से मिलकर; एक विशिष्ट तत्व के परमाणु सभी समान हैं, बहुत आखिरी परमाणु के नीचे; विभिन्न तत्वों के परमाणुओं को उनके परमाणु भार से अलग बताया जा सकता है; तत्वों के परमाणु रासायनिक यौगिकों को बनाने के लिए एकजुट होते हैं; रासायनिक प्रतिक्रिया में परमाणुओं को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, केवल समूह कभी बदलता है।

इलेक्ट्रॉन की खोज:

19 वीं शताब्दी के अंत तक, वैज्ञानिकों ने यह भी सिद्ध करना शुरू कर दिया कि परमाणु एक से अधिक मौलिक इकाई से बना है। हालांकि, अधिकांश वैज्ञानिकों ने कहा कि यह इकाई सबसे छोटे ज्ञात परमाणु - हाइड्रोजन के आकार की होगी। 19 वीं सदी के अंत तक, यह सर जोसेफ जॉन थॉमसन जैसे वैज्ञानिकों द्वारा किए गए शोध के कारण काफी हद तक बदल जाएगा।

कैथोड रे ट्यूब (क्रोकस ट्यूब के रूप में जाना जाता है) का उपयोग करने की एक श्रृंखला के माध्यम से, थॉमसन ने देखा कि कैथोड किरणों को विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा विक्षेपित किया जा सकता है। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि प्रकाश से बना होने के बजाय, वे नकारात्मक रूप से आवेशित कणों से बने थे जो हाइड्रोजन से 1ooo गुना छोटे और 1800 गुना हल्के थे।

इसने इस धारणा को प्रभावी ढंग से खारिज कर दिया कि हाइड्रोजन परमाणु पदार्थ की सबसे छोटी इकाई थी, और थॉम्पसन यह बताने के लिए आगे बढ़े कि परमाणु अदृश्य थे। परमाणु के समग्र प्रभार की व्याख्या करने के लिए, जिसमें सकारात्मक और नकारात्मक दोनों आरोप शामिल थे, थॉम्पसन ने एक मॉडल का प्रस्ताव दिया, जिसके द्वारा नकारात्मक चार्ज किए गए "कॉर्पसुडर" को सकारात्मक चार्ज के एक समान समुद्र में वितरित किया गया - जिसे प्लम पुडिंग मॉडल के रूप में जाना जाता है।

1874 में एंग्लो-आयरिश भौतिक विज्ञानी जॉर्ज जॉनस्टोन स्टोनी द्वारा भविष्यवाणी की गई सैद्धांतिक कण के आधार पर इन शवों को बाद में "इलेक्ट्रॉन्स" नाम दिया जाएगा। और इससे प्लम पुडिंग मॉडल का जन्म हुआ, इसलिए इसका नामकरण इसलिए किया गया क्योंकि यह अंग्रेजी रेगिस्तान से मिलकर बना था। बेर केक और किशमिश। अवधारणा को यूके के मार्च 1904 संस्करण में दुनिया के सामने पेश किया गया था दार्शनिक पत्रिका, व्यापक प्रशंसा के लिए।

रदरफोर्ड मॉडल:

बाद के प्रयोगों से प्लम पुडिंग मॉडल के साथ कई वैज्ञानिक समस्याएं सामने आईं। शुरुआत के लिए, यह प्रदर्शित करने की समस्या थी कि परमाणु के पास एक समान सकारात्मक पृष्ठभूमि चार्ज था, जिसे "थॉमसन समस्या" के रूप में जाना जाता था। पांच साल बाद, मॉडल को हंस गेइगर और अर्नेस्ट मार्सडेन द्वारा अस्वीकृत किया जाएगा, जिन्होंने अल्फा कणों और सोने की पन्नी - उर्फ ​​का उपयोग करके कई प्रयोग किए। "गोल्ड फ़ॉइल प्रयोग।"

इस प्रयोग में, Geiger और Marsden ने फ्लोरोसेंट स्क्रीन के साथ अल्फा कणों के बिखरने वाले पैटर्न को मापा। यदि थॉमसन का मॉडल सही था, तो अल्फा कण बिना पन्नी वाले परमाणु संरचना से गुजरेंगे। हालांकि, उन्होंने इसके बजाय यह नोट किया कि अधिकांश शॉट सीधे होते हुए, उनमें से कुछ विभिन्न दिशाओं में बिखरे हुए थे, कुछ स्रोत की दिशा में वापस जा रहे थे।

गीजर और मार्सडेन ने निष्कर्ष निकाला कि कणों को थोमसन के मॉडल द्वारा अनुमति की तुलना में कहीं अधिक इलेक्ट्रोस्टैटिक बल का सामना करना पड़ा। चूँकि अल्फा कण सिर्फ हीलियम नाभिक (जो धनात्मक रूप से आवेशित होते हैं) इस का तात्पर्य है कि परमाणु में धनात्मक आवेश व्यापक रूप से फैलाया नहीं गया था, बल्कि एक छोटी मात्रा में केंद्रित था। इसके अलावा, इस तथ्य को कि जिन कणों को विक्षेपित नहीं किया गया था, वे निर्बाध से गुजरते थे, इसका मतलब था कि ये सकारात्मक रिक्त स्थान खाली जगह के विशाल हिस्से से अलग हो गए थे।

1911 तक भौतिक विज्ञानी अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने गीजर-मार्सडेन प्रयोगों की व्याख्या की और थॉमसन के परमाणु मॉडल को खारिज कर दिया। इसके बजाय, उन्होंने एक मॉडल का प्रस्ताव रखा जहां परमाणु में ज्यादातर खाली जगह होती थी, जिसके सभी सकारात्मक चार्ज उसके केंद्र में बहुत कम मात्रा में केंद्रित होते थे, जो इलेक्ट्रॉनों के एक बादल से घिरा हुआ था। यह परमाणु के रदरफोर्ड मॉडल के रूप में जाना जाता है।

बोह्र मॉडल:

एंटोनियस वैन डेन ब्रोक और नील्स बोह्र द्वारा बाद के प्रयोगों ने मॉडल को और परिष्कृत किया। जबकि वैन डेन ब्रोके ने सुझाव दिया कि किसी तत्व की परमाणु संख्या उसके परमाणु आवेश के समान होती है, बाद वाले ने परमाणु का एक सौर-प्रणाली जैसा मॉडल प्रस्तावित किया, जहां एक नाभिक में परमाणु का धनात्मक आवेश होता है और वह एक बराबर से घिरा होता है। कक्षीय गोले (उर्फ। बोहर मॉडल) में इलेक्ट्रॉनों की संख्या।

इसके अलावा, बोह्र के मॉडल ने रदरफोर्ड मॉडल के कुछ तत्वों को परिष्कृत किया जो समस्याग्रस्त थे। इनमें शास्त्रीय यांत्रिकी से उत्पन्न समस्याएं शामिल थीं, जो भविष्यवाणी करती थीं कि इलेक्ट्रॉन नाभिक की परिक्रमा करते हुए विद्युत चुम्बकीय विकिरण छोड़ेंगे। ऊर्जा में कमी के कारण, इलेक्ट्रॉन को तेजी से अंदर की ओर सर्पिल होना चाहिए और नाभिक में ढह जाना चाहिए। संक्षेप में, इस परमाणु मॉडल का अर्थ है कि सभी परमाणु अस्थिर थे।

मॉडल ने यह भी भविष्यवाणी की थी कि जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनों की आवक होती है, उनकी उत्सर्जन में आवृत्ति में तेजी से वृद्धि होगी क्योंकि कक्षा छोटी और तेज हो गई थी। हालांकि, 19 वीं शताब्दी के अंत में विद्युत निर्वहन के प्रयोगों से पता चला कि परमाणु केवल कुछ असतत आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का उत्सर्जन करते हैं।

बोह्र ने यह प्रस्तावित करते हुए कि इलेक्ट्रॉनों ने नाभिक की परिक्रमा उन तरीकों से की जो प्लैंक विकिरण के क्वांटम सिद्धांत के अनुरूप थे। इस मॉडल में, इलेक्ट्रॉन एक विशिष्ट ऊर्जा के साथ केवल कुछ अनुमत ऑर्बिटल्स पर कब्जा कर सकते हैं। इसके अलावा, वे केवल इस प्रक्रिया में विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित या उत्सर्जित करने के लिए एक अनुमति प्राप्त कक्षा से कूद कर ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं और खो सकते हैं।

इन कक्षाओं को निश्चित ऊर्जाओं के साथ जोड़ा गया था, जिसे उन्होंने कहा था ऊर्जा के गोले या उर्जा स्तर। दूसरे शब्दों में, एक परमाणु के अंदर एक इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा निरंतर नहीं है, लेकिन "मात्रा" है। इन स्तरों को क्वांटम संख्या के साथ लेबल किया जाता है n (n = 1, 2, 3, आदि।) जो उसने दावा किया था कि वह Ryberg सूत्र का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है - 1888 में स्वीडिश भौतिक विज्ञानी जोहान्स Ryberg द्वारा तैयार एक नियम जिसमें कई रासायनिक तत्वों की वर्णक्रमीय रेखाओं की तरंग दैर्ध्य का वर्णन किया गया था।

बोह्र मॉडल का प्रभाव:

जबकि बोह्र का मॉडल कुछ मामलों में भूस्खलन साबित हुआ - रुटफोर्ड मॉडल के साथ Ryberg के स्थिरांक और प्लैंक के उर्फ ​​(क्वांटम सिद्धांत) को विलय करना - यह कुछ खामियों से पीड़ित था, जो बाद में प्रयोगों को स्पष्ट करेगा। शुरुआत के लिए, यह माना जाता है कि इलेक्ट्रॉनों के पास एक ज्ञात त्रिज्या और कक्षा दोनों हैं, कुछ ऐसा जो वर्नर हाइजेनबर्ग एक दशक बाद अपने अनिश्चित सिद्धांत के साथ करेंगे।

इसके अलावा, जबकि यह हाइड्रोजन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए उपयोगी था, बोहर का मॉडल बड़े परमाणुओं के स्पेक्ट्रा की भविष्यवाणी करने में विशेष रूप से उपयोगी नहीं था। इन मामलों में, जहां परमाणुओं में कई इलेक्ट्रॉन होते हैं, बोहर ने जो भविष्यवाणी की थी, ऊर्जा स्तर उसके अनुरूप नहीं थे। मॉडल ने तटस्थ हीलियम परमाणुओं के साथ भी काम नहीं किया।

Bohr मॉडल भी Zeeman प्रभाव के लिए जिम्मेदार नहीं हो सकता है, 1902 में डच भौतिकविदों Pieter Zeeman द्वारा नोट की गई एक घटना है, जहां बाहरी, स्थिर चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में वर्णक्रमीय रेखाएं दो या अधिक में विभाजित होती हैं। इस वजह से, बोहर के परमाणु मॉडल के साथ कई शोधन का प्रयास किया गया था, लेकिन ये भी समस्याग्रस्त साबित हुए।

अंत में, यह बोह्र के मॉडल को क्वांटम सिद्धांत से अलग कर दिया जाएगा - हाइजेनबर्ग और इरविन श्रोडिंगर के काम के अनुरूप। फिर भी, बोह्र का मॉडल छात्रों को अधिक आधुनिक सिद्धांतों - जैसे क्वांटम यांत्रिकी और वैलेंस शेल परमाणु मॉडल, के लिए परिचय के लिए एक अनुदेशात्मक उपकरण के रूप में उपयोगी बना हुआ है।

यह कण भौतिकी के मानक मॉडल के विकास में भी एक प्रमुख मील का पत्थर साबित होगा, जो "इलेक्ट्रॉन बादलों", प्राथमिक कणों और अनिश्चितता की विशेषता वाला मॉडल है।

हमने अंतरिक्ष पत्रिका में परमाणु सिद्धांत के बारे में कई दिलचस्प लेख लिखे हैं। यहाँ जॉन डाल्टन के परमाणु मॉडल, बेर का हलवा मॉडल क्या है, इलेक्ट्रॉन क्लाउड मॉडल क्या है ?, कौन डेमोक्रेट है ?, और परमाणु के भाग क्या हैं?

एस्ट्रोनॉमी कास्ट में इस विषय पर कुछ एपिसोड भी हैं: एपिसोड 138: क्वांटम मैकेनिक्स, एपिसोड 139: एनर्जी लेवल्स एंड स्पेक्ट्रा, एपिसोड 378: रदरफोर्ड एंड एटम्स एंड एपिसोड 392: द स्टैंडर्ड मॉडल - इंट्रो।

सूत्रों का कहना है:

• नील्स बोह्र (1913) "परमाणु और अणु के संविधान पर, भाग I"
• नील्स बोह्र (1913) "परमाणुओं और अणु के संविधान पर, भाग II सिस्टम जिसमें केवल एक न्यूक्लियस शामिल है"
• एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका: बोरह परमाणु मॉडल
• हाइपरफिज़िक्स - बोह्र मॉडल
• टेनेसी विश्वविद्यालय, नॉक्सविल - बोरह मॉडल
• टोरंटो विश्वविद्यालय - परमाणु का बोह्र मॉडल
• नासा - ब्रह्मांड की कल्पना करें - पृष्ठभूमि: परमाणु और प्रकाश ऊर्जा
• शिक्षा के बारे में - परमाणु के बोह्र मॉडल