ప్రశ్నలు - జవాబులు
1. బోర్ పరమాణు నమూనాలోని ముఖ్యప్రతిపాదనలేవి? హైడ్రోజన్ వర్ణ పటంలోని వేర్వేరు శ్రేణుల్లోని గీతలను వివరించండి?
జ: బోర్ పరమాణు నమూనా
రూథర్ఫర్డ్ నమూనా సవరణల ఫలితమే బోర్ పరమాణు నమూనా. ప్లాంక్ క్వాంటమ్ సిద్ధాంతం, హైడ్రోజన్ వర్ణపటాల ఆధారంగా బోర్ ఈ నమూనాను రూపొందించారు.
ప్రతిపాదనలు: ¤ ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకం చుట్టూ స్థిరశక్తితో, నిర్ణీత వేగంతో స్థిర వ్యాసార్ధాలు ఉండే వృత్తాకార మార్గంలో తిరుగుతుంటాయి. ఈ వృత్తాకార మార్గాన్నే ''కక్ష్య'' అంటారు.
¤ కక్ష్యలను 1, 2, 3, 4... లేదా K, L, M, N... లుగా సూచిస్తారు.
¤ ప్రతి కక్ష్యలో తిరిగే ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి స్థిరంగా ఉన్నందున ఈ కక్ష్యలను ''స్థిర కక్ష్యలు'' అంటారు.
¤ 'n' విలువ పెరిగే కొద్దీ కక్ష్య పరిమాణం, శక్తి పెరుగుతాయి.
¤ ఎలక్ట్రాన్ ద్రవ్యవేగం
¤ ఎలక్ట్రాన్ గ్రహించిన లేదా ఉద్గారించిన శక్తి
∆E = E2 - E1 = hν.
బోర్ హైడ్రోజన్ ఉద్గార వర్ణపట రేఖల వివరణ:
అన్ని వర్ణపటాల్లో కెల్లా హైడ్రోజన్ వర్ణపటం సరళమైంది. హైడ్రోజన్ పరమాణువులో ఒకే ఎలక్ట్రాన్ ఉంటుంది. ఇది ఏర్పరిచే వర్ణపటంలో అనేక గీతలుండే అయిదు రకాల శ్రేణులుంటాయి. హైడ్రోజన్ వాయువును వేడిచేసినా, విద్యుత్ ఉత్సర్గానికి గురిచేసినా, హైడ్రోజన్ పరమాణువుల్లోని ఎలక్ట్రాన్లు శక్తిని శోషించి పై స్థాయుల్లోకి వెళ్తాయి.
అక్కడ శక్తిని వెలువరించి కింది స్థాయుల్లోకి భిన్న మార్గాల్లో వచ్చి 5 రకాల శ్రేణులను ఇస్తాయి. వర్ణపట రేఖల తరంగదైర్ఘ్యాన్ని కింది సమీకరణంతో లెక్కించవచ్చు
n2 - n1 = 1 (Hα)
n2 - n1 = 2 (Hβ)
n2 - n1 = 3 (Hγ)
లైమన్ శ్రేణి నుంచి ఫండ్ శ్రేణి వరకు λ పెరుగుతుంది. E, v లు తగ్గుతాయి.
RH విలువ 109677 Z2 cm-1
వర్ణపట రేఖలు n2 విలువ పెరిగే కొద్దీ (2 నుంచి 3 నుంచి 4...) దగ్గరవుతాయి. ఎలక్ట్రాన్ n2 (పైస్థాయి) నుంచి n1 (కిందిస్థాయి) కి దూకినప్పుడు ఏర్పడే వర్ణపట రేఖల సంఖ్య = ఇక్కడ n = n2 - n1.
2. క్వాంటమ్ సంఖ్యలంటే ఏమిటి? అన్ని రకాల క్వాంటమ్ సంఖ్యల ప్రాముఖ్యతలను వివరించండి?
జ: క్వాంటమ్ సంఖ్యలు
ఒక పరమాణువులో ఉండే ఎలక్ట్రాన్ పూర్తి చిరునామా, దాని శక్తిని వర్ణించడానికి ఉద్దేశించిన సంఖ్యలనే క్వాంటమ్ సంఖ్యలంటారు. దీనికి ప్రధాన, ఎజిముతల్, అయస్కాంత, స్పిన్ క్వాంటమ్ సంఖ్యలు అవసరం.
ప్రధాన క్వాంటమ్ సంఖ్య (n):
* దీనిని నీల్స్-బోర్ ప్రవేశపెట్టారు.
* ¤ దీనిని n తో సూచిస్తారు.
* n విలువలను 1, 2, 3, 4...లేదా K, L, M, N లతో సూచిస్తారు.
¤* కక్ష్య పరిమాణం, శక్తి 'n' విలువతో పాటు పెరుగుతాయి.
* n విలువ కేంద్రకం, కక్ష్యలోని ఎలక్ట్రాన్ మధ్య దూరాన్ని చెబుతుంది.
¤* కక్ష్యలో ఉండే మొత్తం ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య = 2n2.
¤* కక్ష్యలోని ఎలక్ట్రాన్ కోణీయ ద్రవ్యవేగం =
¤* ఈ క్వాంటమ్ సంఖ్య కక్ష్య ''పరిమాణం'', ''శక్తి''ని సూచిస్తుంది.
ఎజిముతల్ క్వాంటమ్ సంఖ్య (l):
* ¤ దీనిని సోమర్ ఫెల్డ్ ప్రవేశపెట్టారు.
* ¤ దీనిని 'l' తో సూచిస్తారు.
*¤ l విలువలు 0, 1, 2, 3, ... (n-1)
* ¤ l విలువ కక్ష్యలో ఉండే ఉపస్థాయులను (s, p, d, f) తెలుపుతుంది.
* ¤ కక్ష్యలో ఉండే ఉపస్థాయుల సంఖ్య 'n' విలువకు సమానం.
* ¤ l విలువలు 0, 1, 2, 3 అయితే s, p, d, f లు వరుసగా వాటి ఉపస్థాయులు.
*¤ s, p, d, f ఆకృతులు వరుసగా గోళీయం, ముద్గరాకార, ద్విముద్గరాకార, చతుర్ముద్గరాకార.
*¤ వీటి శక్తుల క్రమం s < p < d < f.
* ఒక ఉపస్థాయిలో ఉండే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య 2 (2l + 1) అంటే s లో 2, p లో 6, d లో 10, f లో 14 ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి.
*¤ ఈ క్వాంటమ్ సంఖ్య ఉపస్థాయి ''ఆకృతి''ని సూచిస్తుంది.
అయస్కాంత క్వాంటమ్ సంఖ్య (m):
* ¤ జీమన్ ప్రభావాన్ని వివరించడానికి 'లాండే' ఈ క్వాంటమ్ సంఖ్యను ప్రవేశపెట్టారు.
* ¤ దీనిని 'm' తో సూచిస్తారు.
* ¤ m విలువలు -l నుంచి 0 నుంచి +l వరకు ఉంటాయి.
* ¤ m కు (2l + 1) విలువలుంటాయి.
* ¤ l విలువలు 0, 1, 2, 3 అయితే వాటి m విలువలు 1, 3, 5, 7 గా ఉంటాయి.
* ¤ ఒక ఉపస్థాయిలో ఉండే ఆర్బిటాళ్లన్నింటికీ ఒకే శక్తి ఉంటుంది.
* ¤ s, p, d, f ల m విలువలు వరుసగా 1, 3, 5, 7.
* ¤ కక్ష్యలో ఉండే ఆర్బిటాళ్ల సంఖ్య = n
* ఈ క్వాంటమ్ సంఖ్య ఆర్బిటాల్ ప్రాదేశిక దిగ్విన్యాసాన్ని తెలుపుతుంది.
స్పిన్ క్వాంటమ్ సంఖ్య (s):
* ఈ క్వాంటమ్ సంఖ్యను జార్జి ఉలెన్ బెక్, శామ్యూల్ గౌడ్ స్మిత్ ప్రవేశ పెట్టారు.
* దీనిని 's' తో సూచిస్తారు.
* ¤ ఎలక్ట్రాన్ తన అక్షంపై సవ్యదిశలో (+ లేదా ↑) లేదా అపసవ్యదిశలో ( - లేదా ↓) ఆత్మ భ్రమణం చేస్తుంది.
* ¤ ప్రతి 'm' విలువకూ రెండు 's' విలువలు (+ లేదా - ) ఉంటాయి.
* ఆర్బిటాల్లో ఉండదగు గరిష్ఠ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య
* ¤ రెండు స్పిన్ క్వాంటమ్ సంఖ్యల మధ్య భేదం 1.
* స్పిన్ క్వాంటమ్ సంఖ్య ఆర్బిటాల్లో ఉండే ''ఎలక్ట్రాన్ స్పిన్'' ను సూచిస్తుంది.
3. నోడ్, నోడల్ తలం అంటే ఏమిటి? 2p, 3d ఆర్బిటాళ్లకు ఎన్ని నోడల్ తలాలుంటాయి?
జ: ఎలక్ట్రాన్ను కనుక్కునే సంభావ్యత సున్నా ఉండే బిందువును నోడ్ అంటారు. ఈ బిందువు ద్వారా పోయే తలాన్ని నోడల్ తలం అంటారు. నోడల్ తలాల సంఖ్య = l
2pకు ఉండదగు నోడల్ తలాలు = 1
3dకి ఉండదగు నోడల్ తలాలు = 2.
4. క్వాంటం (ప్లాంక్) సిద్ధాంతాన్ని వివరించండి.
జ: మాక్స్ ప్లాంక్ కృష్ణ వస్తువు వికిరణాన్ని వివరించాడు. లోపలి గోడలకు ప్లాటినం నలుపు పూత పూసిన బోలుగా ఉండే గోళాకార లోహ వస్తువును కృష్ణవస్తువుగా పరిగణిస్తారు. దీని ఉపరితలంపై సన్నని రంధ్రం ఉంటుంది. అలాంటి కృష్ణవస్తువు వికిరణాన్ని పూర్తిగా శోషించుకుని, ఉద్గారం చేస్తుంది.
కృష్ణ వస్తువులోని ఎలక్ట్రాన్లు కంపించడం వల్ల వికిరణం ఉద్గారం అవుతుంది.
వికిరణానికి శక్తి ఉంటుంది.
→ ఉద్గారం/ శోషించే వికిరణం అవిచ్ఛిన్నంగా కాకుండా, చిన్న పొట్లాల (క్వాంటం) రూపంలో ఉంటుంది.
E α ν
→ వికిరణ శక్తి క్వాంటం రూపంలో వ్యాపించడాన్ని శక్తి క్వాంటీకరణం అంటారు.
E = n.hν (n = సరళ పూర్ణాంకం)
E, λ విలువలకు గ్రాఫ్ గీస్తే అది వక్రం రూపంలో ఉంటుంది. T విలువ పెరిగే కొద్దీ వక్రం శిఖరాగ్రం తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం వైపు జరుగుతుంది. నిర్దిష్ట T వద్ద E విలువ λతో పెరుగుతూ ఒక గరిష్ఠ స్థాయిని చేరి, మళ్లీ తగ్గుతుంది.
5. ఉద్గార, శోషణ వర్ణపటాల మధ్య భేదాలను వివరించండి.
జ:
6. పరమాణు ఆర్బిటాల్ అంటే ఏమిటి? పటాల సాయంతో s, p, d ఆర్బిటాళ్లను వివరించండి.
జ: పరమాణువులో కేంద్రకం చుట్టూ ఉన్న త్రిమితీయ ప్రదేశంలో ఎలక్ట్రాన్ను గరిష్ఠంగా కనుక్కునే సంభావ్యత (95%)ను పరమాణు ఆర్బిటాల్ అంటారు.
s - ఆర్బిటాల్ ఆకృతి: s ఆర్బిటాల్ గోళాకారంలో, దిశా రహితంగా ఉంటుంది. దీనికి l విలువ సున్నా.
p - ఆర్బిటాల్ ఆకృతి: p ఆర్బిటాల్ 'ముద్గర' ఆకృతిలో ఉంటుంది. దీనికి రెండు లోబ్లు ఉంటాయి. ఈ లోబ్లు X, Y, Z అక్షాల వైపు ఉంటే px, py, pz ఆర్బిటాళ్లు ఏర్పడతాయి
d - ఆర్బిటాల్ ఆకృతి: d ఆర్బిటాల్ 'ద్విముద్గర' ఆకృతిలో ఉంటుంది. దీనికి 4 లోబ్లు ఉంటాయి. ఈ లోబ్లు Z అక్షం వైపు ఉంటే dz2; X, Y అక్షాలవైపు ఉంటే dx2 - y2; రెండు అక్షాల మధ్య ఉంటే dxy, dyz, dzx ఆర్బిటాళ్లు వస్తాయి