ইলেকট্রন বিন্যাসের বিভিন্ন নীতি (Principles of Electron Configuration)

ইলেকট্রন বিন্যাস কাকে বলে?

কোন অণু বা পরমাণুর অরবিটাল গুলোতে কতটি করে ইলেক্ট্রন রয়েছে তা বিশেষ উপায়ে প্রকাশিত রূপকেই ইলেক্ট্রন বিন্যাস বলে। কোনো পরমাণুর যোজনী নির্ভর করে ঐ পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাসের উপর। এই ইলেকট্রন বিন্যাসের ৩টি নীতি আলোচনা করা হলোঃ

• আউফবাউ নীতি (Aufbau Principle)
• পাউলির বা পলির বর্জন নীতি (Pauli’s Exclusion Principle)
• হুন্ডের নীতি (Hund’s Principle)
•  

আউফবাউ নীতি (Aufbau Principle) :

আউফবাউ একটি জামার্ন শব্দ। এর ইংরেজি অর্থ building up. আউফবাউ নীতি অনুযায়ী ইলেকট্রন সর্বপ্রথম সর্বনিম্ন শক্তিস্তরে গমন করবে। এরপর শক্তিস্তরের ক্রম অনুযায়ী বিভিন্ন শক্তিস্তর পূর্ণ করবে। এই নিয়ম অনুসারে বিভিন্ন অরবিটালে ইলেকট্রন প্রবেশ করার ক্রম নিম্নরূপ :

এই নিয়মানুযায়ী শক্তিস্তর সমূহের শক্তি নিম্নরূপে নির্ধারিত হয় :

১। দুটি অরবিটালের মধ্যে যে অরবিটালের$(n+l)$ এর মান বেশি হবে সে অরবিটালের শক্তি বেশি হবে। এবং ইলেকট্রন সেখানে পরে প্রবেশ করবে। এই নিয়ম অনুযায়ী, 4s<3d

4s:4+0+=0; 3d:3+2=5

অর্থাৎ এই দুটি অরবিটাল এর মধ্যে ইলেকট্রন 4s অরবিটালে আগে প্রবেশ করবে এবং পরে যাবে 3d তে।

২। দুটি অরবিটালের $(n+l)$ এর মান সমান হলে সেক্ষেত্রে যে অরবিটালের $n$ এর মান কম হবে সেটির শক্তি কম এবং ইলেকট্রন প্রথমে সেখানে প্রবেশ করবে। এই নিয়ম অনুযায়ী, 5s>4p

5s:5+0=5; 4p=4+1=5

যেহেতু দুটি মানই সমান তাই 4p এর ক্ষেত্রে n এর মান কম হওয়ায় 4p এর শক্তি কম হবে এবং ইলেকট্রন আগে প্রবেশ করবে এবং পরবর্তীতে 5s অরবিটালে যাবে।

প্রশ্ন : Na এর 11 তম ইলেকট্রন এর ক্ষেত্রে 4টি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান উল্লেখ কর।

উত্তর :Na  ——>1s²2s²2p⁶3s¹

11 তম ইলেকট্রন এর ক্ষেত্রে 4 টি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান হবে,

n=3,l=0,m=0,s=+1/2

পাউলির বা পলির বর্জন নীতি কী? (Pauli’s Exclusion Principle):

“একই পরমাণুতে 2টি ইলেকট্রন এর 4টি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান একই হতে পারে না।” অর্থাৎ, 3টি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান একই হলেও ৪র্থ কোয়ান্টাম সংখ্যার মান ভিন্ন হবে। অর্থাৎ ইলেকট্রন দুটির স্পিনের মান বা ঘূর্ণনের দিক একই হবে না।

যেমন : $He$ পরমাণুতে 2 টি ইলেকট্রন আছে যা ১ম প্রধান শক্তিস্তরে অবস্থান করে। এই নিয়মের মাধ্যমে প্রতিটি ইলেকট্রনকে আলাদাভাবে চিহ্নিত করা যায়।

He=1s²

১ম ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে n=1,l=0,m=0,s=+1/2​

২য় ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে n=1,l=0,m=0,s=−1/2​

অর্থাৎ, দুটি ইলেকট্রন এর জন্য ১ম তিনটি কোয়ান্টাম সংখ্যার মান একই হলে ও ৪র্থটির মান ভিন্ন হয়েছে অর্থাৎ স্পিন ভিন্ন।

কোয়ান্টাম সংখ্যা

১। প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা ,n(Principle quantum number)

যে কোয়ান্টাম সংখ্যার সাহায্যে পরমাণুতে অবস্থিত ইলেকট্রনের শক্তিস্তরের আকার নির্ণয় করা যায় তাকে প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা বলে। একে n দ্বারা প্রকাশ করা হয়,n এর মান যথাক্রমে 1,2,3,4,….. প্রভৃতি পূর্ণ সংখ্যা। প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যার মান বৃদ্ধি হলে নিউক্লিয়াস হতে প্রধান স্তরের দূরত্ব এবং শক্তিস্তরের আকার বৃদ্ধি পায়। বোর মতবাদ অনুসারে n=1 হলে ১ম শক্তিস্তর বা K শেল, n=2 হলে ২য় শক্তিস্তর বা L শেল, n=3 এবং n=4 হলে M ও N ইত্যাদি বোঝায়। যে কোনো প্রধান শক্তিস্তর সর্বোচ্চ 2n² ইলেকট্রন ধারণ করতে পারে।

২.সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা ,ℓ(Azimuthal quantum number)

কৌণিক ভরবেগ কোয়ান্টাম সংখ্যা বা অরবিটাল কোয়ান্টাম সংখ্যা নামেও পরিচিত, সাব শেলকে বর্ণনা করে এবং সম্পর্কের মাধ্যমে অরবিটাল কৌণিক ভরবেগের মাত্রা দেয়।

L2 = ħ2 ℓ (ℓ + 1) রসায়ন এবং বর্ণালীবিদ্যায়, ℓ = 0 কে s অরবিটাল, ℓ = 1, p অরবিটাল, ℓ = 2, d অরবিটাল এবং ℓ = 3, f অরবিটাল বলা হয়।

ℓ এর মান 0 থেকে n −1 পর্যন্ত, তাই প্রথম p অরবিটাল (ℓ = 1) দ্বিতীয় ইলেকট্রন শেলে (n = 2) প্রদর্শিত হয়, প্রথম d অরবিটাল (ℓ = 2) তৃতীয় শেলে (n = 2) প্রদর্শিত হয় = 3), এবং তাই:[2]

ℓ = 0, 1, 2,…, n −1 n = 3, ℓ = 0 থেকে শুরু হওয়া একটি কোয়ান্টাম সংখ্যা, একটি পরমাণুর তৃতীয় ইলেকট্রন শেলের s কক্ষপথে একটি ইলেকট্রনকে বর্ণনা করে। রসায়নে, এই কোয়ান্টাম সংখ্যাটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি একটি পারমাণবিক কক্ষপথের আকৃতি নির্দিষ্ট করে এবং রাসায়নিক বন্ধন এবং বন্ধন কোণকে দৃঢ়ভাবে প্রভাবিত করে। আজিমুথাল কোয়ান্টাম সংখ্যাটি একটি কক্ষপথে উপস্থিত কৌণিক নোডের সংখ্যাও নির্দেশ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, p অরবিটালের জন্য, ℓ = 1 এবং এইভাবে একটি p অরবিটালে কৌণিক নোডের পরিমাণ হল 1।

অরবিটালের আকৃতি আজিমুথাল কোয়ান্টাম সংখ্যা দ্বারা দেওয়া হয়।

৩. চৌম্বকীয় কোয়ান্টাম সংখ্যা ,m(Magnetic quantum number)যে সকল কোয়ান্টাম সংখ্যার সাহায্যে ইলেকট্রনের কক্ষপথের ত্রিমাত্রিক দিক বিন্যাস প্রকরণ সমূহ প্রকাশ করা হয়, তাকে ম্যাগনেটিক কোয়ান্টাম সংখ্যা বা চুম্বকীয় কোয়ান্টাম সংখ্যা বলে। চুম্বকীয় কোয়ান্টাম সংখ্যা, m এর মান

থেকে

এর পর্যন্ত পূর্ণসংখ্যা। নন-ডিজেনারেট অবস্থায় অরবিটালসমূহ সমশক্তির, তবে চৌম্বকক্ষেত্রে রাখলে শক্তির পার্থক্য তৈরি হয়। আর বলা বাহুল্য, z অক্ষ বরাবর অরবিটাল, যেমন p_z, d_z² এর বেলায় m=0

৪. ঘূর্ণন কোয়ান্টাম সংখ্যা ,s(Spin quantum number)

নিজ অক্ষের চারদিকে ইলেকট্রনের ঘুর্ণনের দিক প্রকাশক কোয়ান্টাম সংখ্যা সমূহকে স্পিন কোয়ান্টাম সংখ্যা বা ঘূর্ণন কোয়ান্টাম সংখ্যা বলে। এই কোয়ান্টাম সংখ্যা, s, ফার্মিয়ন কণার বেলায় তা ±½ এর গুণিতক। ইলেক্ট্রনের বেলায় তা ½। +½ ও -½ এর মধ্যে যেকোনো একটিকে ঘড়ির কাটার দিকে ঘূর্ণায়মান ও অপরটি ঘড়ির কাটার বিপরীত অভিমুখে ঘূর্ণায়মান । এটিকে upspin ও downspin electrons ও বলা হয়।