परमाणु संरचना र रासायनिक बन्ड: कक्षा ९ विज्ञान

हाम्रो वरिपरि स्टिलको थाल, गिलासको पानी, भातमा हालेको नुन, हावा र हाम्रो आफ्नै हात छन्। पदार्थ लाखौँ किसिमका छन्, तर ती सबै जम्मा 118 ओटा तत्त्वबाट बनेका छन्। केही दर्जन अक्षरबाट हजारौँ नेपाली शब्द बनेजस्तै थोरै तत्त्वबाट यति धेरै पदार्थ बनेका हुन्। सुन, चाँदी र तामा धातु तत्त्व हुन् भने सल्फर र आयोडिन अधातु तत्त्व हुन्। वैज्ञानिकहरू प्रयोगशालामा नयाँ तत्त्व बनाउने प्रयास अझै गरिरहेका छन्।

यति थोरै तत्त्वबाट यति धेरै पदार्थ कसरी बन्छन्? तत्त्वका परमाणुहरू एकआपसमा जोडिने भएकाले यस्तो हुन्छ। यस एकाइमा परमाणुभित्र के छ भनेर हेरिन्छ। केही परमाणु एक्लै किन रहन्छन् र अरू परमाणु किन इलेक्ट्रोन खोस्छन्, दिन्छन् वा साझा गर्छन् भन्ने पनि बुझिन्छ। यौगिकको सूत्र नघोकीकनै आफैँ लेख्ने तरिका पनि सिकिन्छ। अन्त्यमा सूर्यको ऊर्जा आउने ठाउँ, न्युक्लियसभित्र पुगिन्छ।

परमाणुको परिचय

सोच्नुहोस्

टुक्र्याउनुहोस्, फेरि टुक्र्याउनुहोस्

फलामको एउटा तार लिएर आधा काट्नुहोस्। त्यसलाई फेरि आधा काट्नुहोस् अनि फेरि आधा। के यसरी सधैँभरि काटिरहन सकिन्छ? फलाम नै रहने सबैभन्दा सानो टुक्रा कुन होला?

उत्तर

सधैँभरि काट्न सकिँदैन। अन्त्यसम्म पुग्नुभन्दा धेरै पहिले नै टुक्रा साधारण माइक्रोस्कोपले पनि देख्न नसकिने गरी सानो हुन्छ। यसरी काट्दै जान सकिने हो भने अन्त्यमा फलामको एउटा मात्र परमाणु बाँकी रहन्छ। त्यसलाई पनि काटियो भने फलाम रहँदैन: त्यसबाट अझ साना केही कण (प्रोटोन, न्युट्रोन र इलेक्ट्रोन) निस्कन्छन्। हरेक तत्त्व यिनै कण मिलेर बनेको हुन्छ।

तत्त्व एउटा शुद्ध पदार्थ हो। यसलाई टुक्र्याएर फरक गुण भएका अन्य पदार्थ बनाउन सकिँदैन। फलाम एउटा तत्त्व हो: यसलाई जसरी टुक्र्याए पनि, धुलो पारे पनि वा पगाले पनि फलाम नै पाइन्छ। तत्त्व एउटै किसिमका अत्यन्तै धेरै परमाणु मिलेर बनेको हुन्छ।

रासायनिक प्रतिक्रियामा भाग लिन सक्ने तत्त्वको सबैभन्दा सानो कणलाई परमाणु भनिन्छ।

एउटै तत्त्वका सबै परमाणु उस्तै हुन्छन्, तर अरू हरेक तत्त्वका परमाणुभन्दा फरक हुन्छन्। सुनको औँठीमा भएका सबै परमाणु सुनकै परमाणु हुन्। चाँदीको परमाणु यसभन्दा फरक हुन्छ भने तामाको परमाणु अझ अर्कै हुन्छ।
अधिकांश परमाणु अन्य तत्त्वका परमाणुसँग सजिलै प्रतिक्रिया गर्छन्। निष्क्रिय ग्यास (हिलियम, नियोन, आर्गन र तिनका परिवार) का परमाणु भने प्रतिक्रिया लगभग गर्दैनन्।
दुई वा दुईभन्दा बढी तत्त्वका परमाणु जोडिएर यौगिक बन्छ। पानी हाइड्रोजन र अक्सिजनबाट बनेको हुन्छ भने खाने नुन सोडियम र क्लोरिनबाट।

रासायनिक प्रतिक्रियामा भाग लिन सक्ने तत्त्वको सबैभन्दा सानो कण कुन हो?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

परमाणु। अणु प्रायः दुई वा दुईभन्दा बढी परमाणु जोडिएर बनेको हुने भएकाले परमाणुभन्दा ठुलो हुन्छ। न्युक्लियस र प्रोटोन परमाणुभित्रका भाग हुन्। छुट्टै हुँदा तिनको व्यवहार त्यो तत्त्वको जस्तो हुँदैन।

परमाणुको संरचना

परमाणु अत्यन्तै साना हुन्छन्। परमाणुको औसत व्यास करिब 10⁻¹⁰ m हुन्छ, अर्थात् एक मिटरको दस अर्बौँ भाग। एक करोड परमाणुलाई एउटै लहरमा राख्दा त्यो लहर जम्मा 1 mm लामो हुन्छ।

परमाणु अझ साना तीन किसिमका कण मिलेर बनेको हुन्छ। यी कणलाई उपपारमाणविक कण भनिन्छ। ती प्रोटोन, न्युट्रोन र इलेक्ट्रोन हुन्।

प्रोटोन र न्युट्रोन परमाणुको बिचमा रहेको सानो केन्द्रमा खाँदिएर रहेका हुन्छन्। यस केन्द्रलाई न्युक्लियस भनिन्छ।
इलेक्ट्रोनहरू न्युक्लियसको वरिपरि निश्चित बाटोमा तीव्र वेगमा घुमिरहेका हुन्छन्। यी बाटालाई कक्ष वा सेल भनिन्छ।

चित्र 14.1 लिथियमको परमाणुभित्र 3 प्रोटोन र 4 न्युट्रोन भएको न्युक्लियस छ। यसका 3 इलेक्ट्रोनमध्ये 2 पहिलो सेलमा र 1 दोस्रो सेलमा छन्। चित्र नापअनुसार छैन।

कण	कहाँ हुन्छ	चार्ज	पिण्ड (amu मा)
प्रोटोन (p⁺)	न्युक्लियसमा	+1 (धनात्मक)	1
न्युट्रोन (n⁰)	न्युक्लियसमा	0 (तटस्थ)	1
इलेक्ट्रोन (e⁻)	न्युक्लियसको वरिपरि, सेलहरूमा	−1 (ऋणात्मक)	करिब 1/1840

परमाणुमा जति प्रोटोन, त्यति नै इलेक्ट्रोन हुन्छन्। तिनका चार्ज एकअर्कासँग सन्तुलित हुने भएकाले पूरै परमाणु विद्युतीय रूपमा तटस्थ हुन्छ।

परमाणुमा भएका प्रोटोनको सङ्ख्यालाई त्यसको पारमाणविक सङ्ख्या भनिन्छ। परमाणु कुन तत्त्वको हो भन्ने कुरा यसैबाट थाहा हुन्छ: 6 प्रोटोन भएका सबै परमाणु कार्बन हुन् भने 8 प्रोटोन भएका सबै अक्सिजन।
प्रोटोन र न्युट्रोनको जम्मा सङ्ख्यालाई त्यसको पारमाणविक भार भनिन्छ।

के तपाईँलाई थाहा छ?

न्युक्लियस एउटा गुच्चा भए

न्युक्लियसको व्यास पूरै परमाणुको व्यासभन्दा करिब 1 लाख गुणा सानो हुन्छ। न्युक्लियस एउटा गुच्चाजत्रो हुने गरी परमाणुलाई ठुलो पार्ने हो भने परमाणु करिब एक किलोमिटर चौडा हुन्छ। इलेक्ट्रोनहरू चाहिँ त्यो एक किलोमिटरभित्र कतै धुलाका कणजस्ता मात्र हुन्छन्। हाम्रो वरिपरिका सबै कुरा, टेबुल र हाम्रो शरीरसमेत, लगभग पूरै खाली ठाउँ हो। तैपनि परमाणुको लगभग सबै पिण्ड त्यही गुच्चामा हुन्छ।

विज्ञानको एउटा कथा

फर्केर आएको गोला

सन् 1909 मा इङ्ल्यान्डमा अर्नेस्ट रदरफोर्डको प्रयोगशालामा हान्स गाइगर र अर्नेस्ट मार्सडेनले धनात्मक चार्ज भएका साना कण तीव्र वेगमा सुनको पातामा हाने। त्यो पाता जम्मा करिब एक हजार परमाणु बाक्लो थियो। लगभग सबै कण पाता नै नभएझैँ सिधै पार भए। करिब 8,000 मा 1 कण भने निकै ठुलो कोणमा मोडियो र केही थोरै त लगभग सिधै पछाडि फर्केर आए। रदरफोर्डले भनेका थिए, “यो त टिस्यु पेपरमा 15 इन्चको गोला हान्दा त्यो फर्केर आफैँलाई लागेजस्तो भयो।” यसको एउटै व्याख्या थियो: परमाणुको धेरैजसो भाग खाली हुन्छ। यसको सबै धनात्मक चार्ज र लगभग सबै पिण्ड बिचको एउटा सानो र घना न्युक्लियसमा हुन्छ।

अर्नेस्ट रदरफोर्डको कालो-सेतो तस्बिर, जुँगा भएका, सुट लगाएका एक जना पुरुष — **चित्र 14.2** अर्नेस्ट रदरफोर्ड (1871–1937)। उनले सन् 1911 मा न्युक्लियस पत्ता लगाएका थिए। फोटो: George Grantham Bain Collection (Library of Congress), Public domain

सेल र तिनको ऊर्जा

इलेक्ट्रोन जहाँसुकै रहन सक्दैनन्। सन् 1913 मा डेनमार्कका वैज्ञानिक नील्स बोर (Niels Bohr) ले इलेक्ट्रोनहरू निश्चित सेलमा मात्र घुम्छन् भन्ने देखाए। हरेक सेलको ऊर्जा निश्चित हुन्छ। न्युक्लियसबाट बाहिरतिर जाँदा सेलहरूलाई क्रमैसँग K, L, M, N… भनिन्छ (वा n = 1, 2, 3, 4… सङ्ख्याले जनाइन्छ)। न्युक्लियसको सबैभन्दा नजिक रहेको K सेलको ऊर्जा सबैभन्दा कम हुन्छ।

हरेक सेलमा बढीमा 2n² ओटा इलेक्ट्रोन अटाउँछन्। यहाँ n सेलको सङ्ख्या हो:

सेल	n	बढीमा इलेक्ट्रोन, 2n²
K	1	2 × 1² = 2
L	2	2 × 2² = 8
M	3	2 × 3² = 18
N	4	2 × 4² = 32

सेलहरू भित्रबाट बाहिरतिर क्रमैसँग इलेक्ट्रोनले भरिँदै जान्छन्: पहिले K सेल। पहिला 20 तत्त्वका लागि अर्को एउटा नियम पनि छ: सबैभन्दा बाहिरी सेलमा कहिल्यै 8 भन्दा बढी इलेक्ट्रोन हुँदैनन्। पोटासियममा 19 इलेक्ट्रोन हुन्छन्। M सेलमा 18 इलेक्ट्रोन अटाउने भए पनि यसको 19 औँ इलेक्ट्रोन N सेलमा जाने भएकाले पोटासियमको विन्यास 2, 8, 9 नभई 2, 8, 8, 1 हुन्छ। परमाणुका इलेक्ट्रोनलाई यसरी सेलअनुसार लेख्नुलाई त्यसको इलेक्ट्रोनिक विन्यास भनिन्छ।

हल गरिएको उदाहरण

इलेक्ट्रोनिक विन्यास लेख्ने

(i) अक्सिजन (पारमाणविक सङ्ख्या 8) र (ii) आल्मिनियम (पारमाणविक सङ्ख्या 13) को इलेक्ट्रोनिक विन्यास लेख्नुहोस्।

उत्तर

पारमाणविक सङ्ख्या जति छ, परमाणुमा इलेक्ट्रोन पनि त्यति नै हुन्छन्। पहिले K सेल (2), त्यसपछि L सेल (8) अनि M सेल भरिन्छ:

i.अक्सिजनमा 8 इलेक्ट्रोन हुन्छन्। K मा 2 गएपछि L का लागि 6 बाँकी रहन्छन्: 2, 6।
ii.आल्मिनियममा 13 इलेक्ट्रोन हुन्छन्। K मा 2 र L मा 8 गएपछि M का लागि 3 बाँकी रहन्छन्: 2, 8, 3।

क्रियाकलाप

14.1: परमाणुको नमुना निर्माण

आवश्यक सामग्री: तार, धागो, टेबुलटेनिसका बल, माटाका साना डल्ला र दुई तीन रङका पोतेजस्ता स्थानीय सामग्री

पारमाणविक सङ्ख्या 1 देखि 20 सम्मका तत्त्व समूहमा बाँडफाँट गर्नुहोस् वा हरेकले केही केही तत्त्व लिनुहोस्।
हरेक परमाणुको नमुना बनाउनुहोस्। न्युक्लियसका लागि माटाको डल्लो, सेलका लागि तारका घेरा र इलेक्ट्रोनका लागि पोते प्रयोग गर्नुहोस्। चाहनुहुन्छ भने डल्लोमा प्रोटोनका लागि एक रङका र न्युट्रोनका लागि अर्को रङका पोते गाड्नुहोस्।
नमुनाका आधारमा हाइड्रोजनदेखि क्याल्सियमसम्मका तत्त्वहरूको सङ्केत, पारमाणविक सङ्ख्या र इलेक्ट्रोनिक विन्यासको तालिका बनाउनुहोस्।
नमुना र तालिका कक्षामा प्रदर्शन गर्नुहोस्। तपाईँले के याद गर्नुभयो भनेर छलफल गर्नुहोस्।

तपाईँले के याद गर्नुपर्छ

बाहिरी सेलमा उत्तिकै इलेक्ट्रोन भएका तत्त्वहरूको एउटा परिवार बन्छ। लिथियम (2, 1), सोडियम (2, 8, 1) र पोटासियम (2, 8, 8, 1) सबैको बाहिरी सेलमा 1 इलेक्ट्रोन हुन्छ। हिलियम (2), नियोन (2, 8) र आर्गन (2, 8, 8) सबैको बाहिरी सेल भरिएको हुन्छ। तपाईँको तालिका तल संयुज्यताको खण्डमा दिइएको तालिकासँग मिल्नुपर्छ।

इलेक्ट्रोन गन्न बोरको सेलको चित्र निकै उपयोगी हुन्छ। तर इलेक्ट्रोन कुनै बाटोमा घुमिरहेको कसैले देखेको छैन। सन् 1926 देखि इलेक्ट्रोनको कुनै निश्चित बाटो नै हुँदैन भन्ने वैज्ञानिकहरूलाई थाहा छ। इलेक्ट्रोन कहाँ भेटिने सम्भावना बढी छ भन्ने मात्र भन्न सकिन्छ। त्यसैले इलेक्ट्रोनको स्थानलाई एउटा बादलका रूपमा कल्पना गरिन्छ। इलेक्ट्रोन धेरैजसो भेटिने ठाउँमा यो बादल बाक्लो र कमै भेटिने ठाउँमा पातलो हुन्छ। यसलाई इलेक्ट्रोनको बादल भनिन्छ। मोटामोटी रूपमा हरेक सेल न्युक्लियसबाट आफ्नै दुरीमा रहेको यस्तै एउटा बादल हो।

हाइड्रोजनका हरेक बादल हेर्नुहोस्। तुलना गर्न “बोरको चित्र” थिच्नुहोस्।

हरेक थोप्लो इलेक्ट्रोन भेटिन सक्ने एउटा ठाउँ हो: थोप्ला जति बाक्लो, भेटिने सम्भावना उति बढी। गाढा थोप्ला बिचबाट काटिएको पातलो भाग हुन्। + ले न्युक्लियस जनाउँछ, जुन देखिनै नसक्ने गरी सानो हुन्छ। घुमाउन चित्रलाई तान्नुहोस्।

सामान्य:

उत्तेजित:

सेल: K (n = 1)
देखाइएको चौडाइ: 0.44 nm

सामान्य अवस्थाको हाइड्रोजन: यसको एउटै इलेक्ट्रोन K सेलमा, सकेसम्म तल्लो अवस्थामा हुन्छ। बादल न्युक्लियसनजिक सबैभन्दा बाक्लो हुन्छ र टाढा जाँदै गर्दा पातलो हुँदै जान्छ। यसको कुनै स्पष्ट किनारा हुँदैन। बोरको K अर्बिट (0.053 nm) बादलको बाक्लो भागबाटै जान्छ।

उत्तेजित: ऊर्जा पाएपछि इलेक्ट्रोन माथिको L सेलमा जान्छ र चाँडै फर्केर त्यो ऊर्जा प्रकाशका रूपमा दिन्छ। 2s को बादल गोलो हुन्छ: ठुलो बादलभित्र एउटा सानो बादल हुन्छ र ती दुईका बिचमा पातलो खाली तह हुन्छ।

बोरको चित्र: ग्रह सूर्यको वरिपरि घुमेझैँ इलेक्ट्रोन एउटा निश्चित बाटोमा घुम्छ। सेलमा इलेक्ट्रोन गन्न यो चित्र उपयोगी हुन्छ, तर वास्तविक इलेक्ट्रोनको कुनै निश्चित बाटो हुँदैन। पछाडिका धमिला थोप्लाले इलेक्ट्रोन वास्तवमा भेटिन सक्ने ठाउँ देखाउँछन्।

डुप्लेट र डुप्लेट नियम

हिलियमका जम्मा 2 इलेक्ट्रोन यसको एउटै मात्र सेल, K सेलमा हुन्छन्। K सेलमा बढीमा 2 इलेक्ट्रोन (2 × 1² = 2) अटाउने भएकाले हिलियमको सेल भरिएको हुन्छ।

चित्र 14.3 हाइड्रोजनको एउटै सेलमा 1 इलेक्ट्रोन हुन्छ। हिलियमको K सेल 2 इलेक्ट्रोनले भरिएको हुन्छ: यो डुप्लेट हो।

K सेल नै एउटा मात्र सेल हुँदा त्यसमा दुईओटा इलेक्ट्रोन हुने अवस्थालाई डुप्लेट अवस्था भनिन्छ। यो धेरै स्थिर अवस्था हो। डुप्लेट अवस्था भएकाले हिलियमले कुनै पनि रासायनिक प्रतिक्रियामा भाग लिँदैन। यो प्रकृतिमा स्वतन्त्र र एक्लाएक्लै परमाणुका रूपमा पाइन्छ।

हाइड्रोजन (1 इलेक्ट्रोन), लिथियम (2, 1) र बेरिलियम (2, 2) हिलियमको नजिक पर्छन्। प्रतिक्रियामा यी परमाणु इलेक्ट्रोन गुमाएर, लिएर वा साझा गरेर हिलियमको जस्तै डुप्लेट अवस्थामा पुग्छन्। हाइड्रोजन इलेक्ट्रोन साझा गरेर (वा आफ्नो इलेक्ट्रोन गुमाएर), लिथियम 1 इलेक्ट्रोन गुमाएर र बेरिलियम 2 इलेक्ट्रोन गुमाएर त्यहाँ पुग्छन्। K सेलमा दुई इलेक्ट्रोन पुर्‍याउने यी परमाणुको प्रवृत्तिलाई डुप्लेट नियम भनिन्छ।

अक्टेट र अक्टेट नियम

नियोन (2, 8), आर्गन (2, 8, 8), क्रिप्टन, जेनन र रेडन निष्क्रिय ग्यासको समूह (आधुनिक पेरियोडिक तालिकाको समूह 18) का हिलियमबाहेकका सदस्य हुन्। यी सबैको सबैभन्दा बाहिरी सेलमा 8 इलेक्ट्रोन हुन्छन्। यस अवस्थालाई अक्टेट अवस्था भनिन्छ (octa को अर्थ आठ हो)।

चित्र 14.4 नियोन (2, 8) र आर्गन (2, 8, 8) दुवैको सबैभन्दा बाहिरी सेलमा आठ इलेक्ट्रोन छन्: यो अक्टेट हो।

डुप्लेट अवस्थाका परमाणुजस्तै अक्टेट अवस्थाका परमाणु पनि स्थिर हुन्छन्। सामान्य अवस्थामा यी परमाणुहरूले रासायनिक प्रतिक्रियामा भाग लिँदैनन् र एक्लाएक्लै परमाणुका रूपमा ग्यास अवस्थामा पाइन्छन्। त्यसैले यी तत्त्वलाई निष्क्रिय ग्यास (वा नोबल ग्यास) भनिन्छ।

अरू सबै परमाणुको सबैभन्दा बाहिरी सेलमा 8 भन्दा कम इलेक्ट्रोन हुन्छन्। यस्ता परमाणुहरू प्रतिक्रियामा भाग लिन्छन्। निष्क्रिय ग्यासको जस्तै बाहिरी सेलमा 8 इलेक्ट्रोन नपुगुन्जेल यिनीहरूले इलेक्ट्रोन गुमाउँछन्, लिन्छन् वा साझा गर्छन्। यस प्रवृत्तिलाई अक्टेट नियम भनिन्छ।

छोटकरीमा

डुप्लेट र अक्टेट छोटकरीमा

डुप्लेट: K सेल नै एउटा मात्र सेल हुँदा त्यसमा 2 इलेक्ट्रोन (हिलियम)। हाइड्रोजन, लिथियम र बेरिलियम यस अवस्थामा पुग्न प्रतिक्रिया गर्छन्।
अक्टेट: सबैभन्दा बाहिरी सेलमा 8 इलेक्ट्रोन (नियोन, आर्गन, क्रिप्टन, जेनन, रेडन)। अरू अधिकांश परमाणु यस अवस्थामा पुग्न प्रतिक्रिया गर्छन्।
दुवै अवस्था स्थिर हुन्छन्: यी अवस्थाका परमाणुहरूले प्रतिक्रिया लगभग गर्दैनन्।

नियोनले रासायनिक प्रतिक्रियामा किन भाग लिँदैन?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

नियोनको विन्यास 2, 8 हो। यसको बाहिरी सेल भरिएको (अक्टेट) भएकाले यसलाई इलेक्ट्रोन गुमाउन, लिन वा साझा गर्न पर्दैन। ग्यास हुनुसँग यसको कुनै सम्बन्ध छैन: अक्सिजन र क्लोरिन पनि ग्यास हुन्, तर यी दुवैले निकै सजिलै प्रतिक्रिया गर्छन्।

विज्ञानको एउटा कथा

पूरै निष्क्रिय नभएका निष्क्रिय ग्यास

निष्क्रिय ग्यासहरू पत्ता लागेपछि करिब 70 वर्षसम्म रसायनशास्त्रीहरू यिनले कुनै पनि यौगिक बनाउँदैनन् भन्ने ठान्थे। सन् 1962 मा क्यानडामा काम गरिरहेका बेलायती रसायनशास्त्री नील बार्टलेट (Neil Bartlett) ले यस्तो पहिलो यौगिक बनाए। जेनन, प्लाटिनम र फ्लोरिन मिलेर बनेको त्यो यौगिक पहेँलो-सुन्तला रङको ठोस थियो। आज जेनन र क्रिप्टनका केही यौगिक थाहा भइसकेका छन्। यसबाट अक्टेट धेरै स्थिर भए पनि कहिल्यै नटुट्ने होइन भन्ने देखिन्छ। त्यसैले धेरै रसायनशास्त्रीहरू यिनलाई inert (केही नगर्ने) भन्दा noble (कुलीन, अरूसँग सजिलै घुलमिल नहुने) ग्यास भन्न रुचाउँछन्।

भ्यालेन्स सेल र भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन

चित्र 14.5 सोडियमको परमाणु (2, 8, 1) र क्लोरिनको परमाणु (2, 8, 7)। दुवैको सबैभन्दा बाहिरी सेल M सेल हो र यही भ्यालेन्स सेल हो (हरियो)।

सोडियममा 11 इलेक्ट्रोन भए पनि यसको रासायनिक प्रतिक्रियामा सबैभन्दा बाहिरी M सेलमा भएको 1 इलेक्ट्रोनले मात्र भाग लिन्छ। भित्रका सेल भरिएका हुन्छन् र जस्ताको तस्तै रहन्छन्।

परमाणुको सबैभन्दा बाहिरी सेललाई त्यसको भ्यालेन्स सेल भनिन्छ। सोडियम र क्लोरिनको भ्यालेन्स सेल M सेल हो।
भ्यालेन्स सेलमा भएका इलेक्ट्रोनलाई भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन भनिन्छ। सोडियममा 1 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन हुन्छ भने क्लोरिनमा 7।

संयुज्यता

रासायनिक प्रतिक्रियामा परमाणुले आफ्ना केही भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन गुमाउँछ, लिन्छ वा साझा गर्छ। यौगिक बन्दा परमाणुले जति इलेक्ट्रोन गुमाउँछ, लिन्छ वा साझा गर्छ, त्यसैअनुसार त्यो कतिओटा अरू परमाणुसँग जोडिन सक्छ भन्ने तय हुन्छ। कुनै परमाणुले अरू परमाणुसँग संयोजन गर्ने क्षमतालाई त्यसको संयुज्यता भनिन्छ।

1, 2 वा 3 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन भएका परमाणुहरूले प्रायः ती इलेक्ट्रोन गुमाउँछन्। यिनको संयुज्यता 1, 2 वा 3 हुन्छ।
5, 6 वा 7 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन भएका परमाणुहरूले प्रायः 3, 2 वा 1 इलेक्ट्रोन लिन्छन्। यिनको संयुज्यता 8 बाट भ्यालेन्स इलेक्ट्रोनको सङ्ख्या घटाएर निकालिन्छ।
4 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन भएका परमाणुहरूले (कार्बन, सिलिकन) ती इलेक्ट्रोन साझा गर्छन्। यिनको संयुज्यता 4 हुन्छ।
निष्क्रिय ग्यासको संयुज्यता 0 हुन्छ।

पहिला 20 तत्त्वको इलेक्ट्रोनिक विन्यास र संयुज्यता तलको तालिकामा दिइएको छ:

तत्त्व	सङ्केत	पारमाणविक सङ्ख्या	K	L	M	N	संयुज्यता
हाइड्रोजन	H	1	1				1
हिलियम	He	2	2				0
लिथियम	Li	3	2	1			1
बेरिलियम	Be	4	2	2			2
बोरोन	B	5	2	3			3
कार्बन	C	6	2	4			4
नाइट्रोजन	N	7	2	5			3
अक्सिजन	O	8	2	6			2
फ्लोरिन	F	9	2	7			1
नियोन	Ne	10	2	8			0
सोडियम	Na	11	2	8	1		1
म्याग्नेसियम	Mg	12	2	8	2		2
आल्मिनियम	Al	13	2	8	3		3
सिलिकन	Si	14	2	8	4		4
फस्फोरस	P	15	2	8	5		3, 5
सल्फर	S	16	2	8	6		2, 6
क्लोरिन	Cl	17	2	8	7		1
आर्गन	Ar	18	2	8	8		0
पोटासियम	K	19	2	8	8	1	1
क्याल्सियम	Ca	20	2	8	8	2	2

फस्फोरस र सल्फरका दुईओटा संयुज्यता हुन्छन्। कुनै यौगिकमा यी दुवैले आफ्ना सबै भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन (5 वा 6) साझा गर्छन् भने कुनैमा अक्टेट पुग्ने जति मात्र (3 वा 2)।

एउटा पारमाणविक सङ्ख्या छान्नुहोस्। हरियो सेलमा भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन गनेर संयुज्यता पढ्नुहोस्। त्यसपछि आयोन बनाउनुहोस् थिचेर डुप्लेट वा अक्टेटमा पुग्न परमाणुले के गर्छ, हेर्नुहोस्।

पारमाणविक सङ्ख्या: 11

हाइड्रोजनको K सेलमा 1 इलेक्ट्रोन छ। अर्को एउटा थपिए हिलियमको जस्तै डुप्लेट बन्छ; यो साझेदारी गरेर त्यहाँ पुग्छ, वा इलेक्ट्रोन गुमाएर H⁺ बनाउन सक्छ।

हाइड्रोजनले आफ्नो एउटै इलेक्ट्रोन गुमायो। बाँकी रहेको H⁺ एउटा प्रोटोन मात्र हो: कुनै सेल नै छैन। (हाइड्रोजनले यसको सट्टा, पानीमा जस्तै, आफ्नो इलेक्ट्रोन साझा पनि गर्न सक्छ।)

हिलियमको बाहिरी सेल पहिल्यै भरिएको छ (डुप्लेट)। यसले इलेक्ट्रोन गुमाउन, लिन वा साझा गर्न पर्दैन: यो निष्क्रिय ग्यास हो, संयुज्यता 0।

लिथियममा 1 बाहिरी इलेक्ट्रोन छ। 7 ओटा लिनुभन्दा यो गुमाउन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 1 भएको धातु हो।

लिथियमले 1 इलेक्ट्रोन गुमायो। यसको नयाँ बाहिरी सेल भरिएको छ (डुप्लेट), तर अब 3 प्रोटोनसँग 2 इलेक्ट्रोन मात्र छन्: धनात्मक आयोन।

बेरिलियममा 2 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्। 6 ओटा लिनुभन्दा यिनलाई गुमाउन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 2 भएको धातु हो।

बेरिलियमले 2 इलेक्ट्रोन गुमायो। यसको नयाँ बाहिरी सेल भरिएको छ (डुप्लेट), तर अब 4 प्रोटोनसँग 2 इलेक्ट्रोन मात्र छन्: धनात्मक आयोन।

बोरोनमा 3 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्, तर यो धातु होइन: यसका इलेक्ट्रोन दिन नसकिने गरी कसिएका हुन्छन्, त्यसैले यसले तिनलाई साझा गर्छ (कोभ्यालेन्ट बन्ड)। संयुज्यता 3, आयोन बन्दैन।

कार्बनमा 4 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्: 4 ओटा गुमाउन वा लिन धेरै गाह्रो हुन्छ, त्यसैले यसले तिनलाई साझा गर्छ (कोभ्यालेन्ट बन्ड)। संयुज्यता 4, आयोन बन्दैन।

नाइट्रोजनमा 5 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्। 5 ओटा गुमाउनुभन्दा 3 ओटा लिन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 3 भएको अधातु हो।

नाइट्रोजनले 3 इलेक्ट्रोन लियो: अक्टेट। अब 7 प्रोटोनसँग 10 इलेक्ट्रोन छन्: ऋणात्मक आयोन।

अक्सिजनमा 6 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्। 6 ओटा गुमाउनुभन्दा 2 ओटा लिन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 2 भएको अधातु हो।

अक्सिजनले 2 इलेक्ट्रोन लियो: अक्टेट। अब 8 प्रोटोनसँग 10 इलेक्ट्रोन छन्: ऋणात्मक आयोन।

फ्लोरिनमा 7 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्। 7 ओटा गुमाउनुभन्दा 1 ओटा लिन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 1 भएको अधातु हो।

फ्लोरिनले 1 इलेक्ट्रोन लियो: अक्टेट। अब 9 प्रोटोनसँग 10 इलेक्ट्रोन छन्: ऋणात्मक आयोन।

नियोनको बाहिरी सेल पहिल्यै भरिएको छ (अक्टेट)। यसले इलेक्ट्रोन गुमाउन, लिन वा साझा गर्न पर्दैन: यो निष्क्रिय ग्यास हो, संयुज्यता 0।

सोडियममा 1 बाहिरी इलेक्ट्रोन छ। 7 ओटा लिनुभन्दा यो गुमाउन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 1 भएको धातु हो।

सोडियमले 1 इलेक्ट्रोन गुमायो। यसको नयाँ बाहिरी सेल भरिएको छ (अक्टेट), तर अब 11 प्रोटोनसँग 10 इलेक्ट्रोन मात्र छन्: धनात्मक आयोन।

म्याग्नेसियममा 2 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्। 6 ओटा लिनुभन्दा यिनलाई गुमाउन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 2 भएको धातु हो।

म्याग्नेसियमले 2 इलेक्ट्रोन गुमायो। यसको नयाँ बाहिरी सेल भरिएको छ (अक्टेट), तर अब 12 प्रोटोनसँग 10 इलेक्ट्रोन मात्र छन्: धनात्मक आयोन।

आल्मिनियममा 3 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्। 5 ओटा लिनुभन्दा यिनलाई गुमाउन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 3 भएको धातु हो।

आल्मिनियमले 3 इलेक्ट्रोन गुमायो। यसको नयाँ बाहिरी सेल भरिएको छ (अक्टेट), तर अब 13 प्रोटोनसँग 10 इलेक्ट्रोन मात्र छन्: धनात्मक आयोन।

सिलिकनमा 4 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्: 4 ओटा गुमाउन वा लिन धेरै गाह्रो हुन्छ, त्यसैले यसले तिनलाई साझा गर्छ (कोभ्यालेन्ट बन्ड)। संयुज्यता 4, आयोन बन्दैन।

फस्फोरसमा 5 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्। 5 ओटा गुमाउनुभन्दा 3 ओटा लिन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 3 भएको अधातु हो।

फस्फोरसले 3 इलेक्ट्रोन लियो: अक्टेट। अब 15 प्रोटोनसँग 18 इलेक्ट्रोन छन्: ऋणात्मक आयोन।

सल्फरमा 6 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्। 6 ओटा गुमाउनुभन्दा 2 ओटा लिन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 2 भएको अधातु हो।

सल्फरले 2 इलेक्ट्रोन लियो: अक्टेट। अब 16 प्रोटोनसँग 18 इलेक्ट्रोन छन्: ऋणात्मक आयोन।

क्लोरिनमा 7 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्। 7 ओटा गुमाउनुभन्दा 1 ओटा लिन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 1 भएको अधातु हो।

क्लोरिनले 1 इलेक्ट्रोन लियो: अक्टेट। अब 17 प्रोटोनसँग 18 इलेक्ट्रोन छन्: ऋणात्मक आयोन।

आर्गनको बाहिरी सेल पहिल्यै भरिएको छ (अक्टेट)। यसले इलेक्ट्रोन गुमाउन, लिन वा साझा गर्न पर्दैन: यो निष्क्रिय ग्यास हो, संयुज्यता 0।

पोटासियममा 1 बाहिरी इलेक्ट्रोन छ। 7 ओटा लिनुभन्दा यो गुमाउन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 1 भएको धातु हो।

पोटासियमले 1 इलेक्ट्रोन गुमायो। यसको नयाँ बाहिरी सेल भरिएको छ (अक्टेट), तर अब 19 प्रोटोनसँग 18 इलेक्ट्रोन मात्र छन्: धनात्मक आयोन।

क्याल्सियममा 2 बाहिरी इलेक्ट्रोन छन्। 6 ओटा लिनुभन्दा यिनलाई गुमाउन सजिलो हुन्छ, त्यसैले यो संयुज्यता 2 भएको धातु हो।

क्याल्सियमले 2 इलेक्ट्रोन गुमायो। यसको नयाँ बाहिरी सेल भरिएको छ (अक्टेट), तर अब 20 प्रोटोनसँग 18 इलेक्ट्रोन मात्र छन्: धनात्मक आयोन।

क्रियाकलाप

14.2: पहिला 20 परमाणुको चार्ट

पारमाणविक सङ्ख्या 1 देखि 20 सम्मका परमाणुको बनोट सेल र इलेक्ट्रोनसहित माथिका चित्रजस्तै गरी चार्टपेपरमा कोर्नुहोस्। हरेक परमाणुको भ्यालेन्स सेलमा चिनो लगाउनुहोस्। त्यसका भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन गनेर संयुज्यता निकाल्नुहोस्। त्यसपछि माथिको जस्तै तालिका बनाई कक्षामा छलफल गर्नुहोस्।

के हेर्ने

आफ्नो चार्टलाई पेरियोडिक तालिकाका ठाडा समूहअनुसार एक एक समूह गरी हेर्नुहोस्। Li, Na र K सबैमा 1 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन र संयुज्यता 1 हुन्छ। Be, Mg र Ca मा 2 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन र संयुज्यता 2 हुन्छ। F र Cl मा 7 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन र संयुज्यता 1 हुन्छ। He, Ne र Ar को सेल भरिएको हुन्छ र संयुज्यता 0 हुन्छ। बराबर भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन भएका तत्त्वको संयुज्यता उही हुन्छ र तिनको व्यवहार पनि उस्तै हुन्छ।

कुन परमाणुको संयुज्यता 3 हुन्छ?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

आल्मिनियममा 3 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन छन् र यसले तीनओटै गुमाउँछ। अक्सिजनमा 6 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन छन् र यसले 2 इलेक्ट्रोन लिन्छ (संयुज्यता 2)। क्याल्सियमले 2 इलेक्ट्रोन गुमाउँछ (संयुज्यता 2) भने क्लोरिनले 1 इलेक्ट्रोन लिन्छ (संयुज्यता 1)। नाइट्रोजनको (2, 5) संयुज्यता पनि 3 हुन्छ, तर यसले 3 इलेक्ट्रोन लिन्छ।

सक्रियता र संयुज्यता

पेरियोडिक तालिकाको एउटै लहरका धातुमध्ये गुमाउनुपर्ने इलेक्ट्रोन कम भएको धातुले प्रायः बढी तीव्र रूपमा प्रतिक्रिया गर्छ। सोडियमले (संयुज्यता 1) एउटा मात्र इलेक्ट्रोन गुमाउनुपर्छ र यसले चिसो पानीसँग निकै उग्र प्रतिक्रिया गर्छ। म्याग्नेसियमले (संयुज्यता 2) दुईओटा इलेक्ट्रोन गुमाउनुपर्छ र यसले चिसो पानीसँग बिस्तारै मात्र प्रतिक्रिया गर्छ। (धातुका लागि यो मोटामोटी अनुमान मात्र हो, नियम होइन। संयुज्यता 1 भएको फ्लोरिन सबैभन्दा सक्रिय अधातु हो भने संयुज्यता 3 भएको नाइट्रोजनले प्रतिक्रिया लगभग गर्दैन। कक्षा 10 मा सक्रियताबारे अझ विस्तारमा पढिन्छ: पिरियड र ग्रुपमा गुण कसरी बदलिन्छन्।)

परिवर्तनशील संयुज्यता

कुनै कुनै तत्त्वको संयुज्यता एकभन्दा बढी हुन्छ। यो त्यस तत्त्वले बनाउने यौगिकअनुसार फरक हुन्छ। यसलाई परिवर्तनशील संयुज्यता भनिन्छ। भ्यालेन्स इलेक्ट्रोनले मात्र भाग लिँदा संयुज्यता कम हुन्छ। त्यसभन्दा भित्रको सेलको इलेक्ट्रोनले पनि भाग लिँदा संयुज्यता बढी हुन्छ।

तत्त्व	संयुज्यता	उदाहरण
फलाम (Fe)	2 र 3	FeO, फेरस अक्साइड; Fe₂O₃, फेरिक अक्साइड (खिया)
तामा (Cu)	1 र 2	Cu₂O, क्युप्रस अक्साइड (रातो); CuO, क्युप्रिक अक्साइड (कालो)
सुन (Au)	1 र 3	AuCl, औरस क्लोराइड; AuCl₃, औरिक क्लोराइड
पारो (Hg)	1 र 2	Hg₂Cl₂, मर्क्युरस क्लोराइड; HgCl₂, मर्क्युरिक क्लोराइड

नामको अन्त्य हेरेर कुन संयुज्यता हो भन्ने थाहा हुन्छ: कम संयुज्यताका लागि -अस (-ous) र बढी संयुज्यताका लागि -इक (-ic)। चाँदीको संयुज्यता भने सामान्यतया 1 मात्र हुन्छ।

अरू कक्षामा

परमाणुका सेल, तिनलाई भर्ने 2n² नियम र संयुज्यताबारे पहिलो पटक कक्षा 8 मा पढिएको थियो: परमाणु, बोर र बरीको 2n² नियम र भ्यालेन्स सेल, भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन र संयुज्यता।
कक्षा 10 मा सेलहरूलाई उपसेल (s, p, d, f) मा बाँडिन्छ। बाहिरी सेल 8 मै किन रोकिन्छ र पोटासियमले किन नयाँ सेल सुरु गर्छ भन्ने कारण त्यहीँ बुझिन्छ: तत्त्वको वर्गीकरण।

आयोन

परमाणुमा प्रोटोन (+) र इलेक्ट्रोन (−) बराबर सङ्ख्यामा हुने भएकाले यसमा कुल चार्ज हुँदैन। कुनै परमाणु वा परमाणुको समूहले आफ्नो भ्यालेन्स सेलबाट इलेक्ट्रोन गुमाउँदा वा लिँदा यी सङ्ख्या बराबर रहँदैनन् र त्यो चार्जयुक्त बन्छ। चार्जयुक्त परमाणु वा परमाणुको समूहलाई आयोन भनिन्छ।

चार्ज सङ्केतको माथि दायाँतिर लेखिन्छ: Na⁺, K⁺, Cu⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Cl⁻, O²⁻, N³⁻। आयोनमा भएको चार्जको सङ्ख्या नै त्यसको संयुज्यता हो। (कुनै कुनै पुस्तकमा Mg²⁺ लाई Mg⁺⁺ र O²⁻ लाई O⁻⁻ लेखिन्छ। दुवैको अर्थ एउटै हो।)

धनात्मक चार्जयुक्त आयोन (क्याटायोन)

कुनै परमाणुले आफ्नो भ्यालेन्स सेलबाट एक वा बढी इलेक्ट्रोन गुमाउँदा त्यसमा इलेक्ट्रोनभन्दा प्रोटोन बढी हुन्छन्। त्यसैले त्यो धनात्मक चार्जयुक्त बन्छ। इलेक्ट्रोन गुमाएर बनेको आयोनलाई धनात्मक आयोन वा क्याटायोन भनिन्छ। धातुहरूले क्याटायोन बनाउँछन्।

$\text{Na} - e^- \rightarrow \text{Na}^+ \qquad \text{(11 प्रोटोन, अब 10 इलेक्ट्रोन: चार्ज +1)}$

संयुज्यता 1	संयुज्यता 2	संयुज्यता 3
हाइड्रोजन, H⁺	म्याग्नेसियम, Mg²⁺	आल्मिनियम, Al³⁺
लिथियम, Li⁺	क्याल्सियम, Ca²⁺	फेरिक (फलाम(III)), Fe³⁺
सोडियम, Na⁺	बेरिलियम, Be²⁺	औरिक (सुन(III)), Au³⁺
पोटासियम, K⁺	जिङ्क, Zn²⁺
सिल्भर, Ag⁺	म्याङ्गानिज, Mn²⁺
क्युप्रस (तामा(I)), Cu⁺	क्युप्रिक (तामा(II)), Cu²⁺
मर्क्युरस (पारो(I)), Hg⁺ (वास्तवमा एउटा जोडी, Hg₂²⁺)	मर्क्युरिक (पारो(II)), Hg²⁺
औरस (सुन(I)), Au⁺	फेरस (फलाम(II)), Fe²⁺
एमोनियम, NH₄⁺

बोरोनको संयुज्यता पनि 3 हुन्छ। तर यसले B³⁺ आयोन नबनाई आफ्ना इलेक्ट्रोन साझा गर्छ।

ऋणात्मक चार्जयुक्त आयोन (एनायोन)

कुनै परमाणुले अरू परमाणुबाट इलेक्ट्रोन लिँदा त्यसमा प्रोटोनभन्दा इलेक्ट्रोन बढी हुन्छन्। त्यसैले त्यो ऋणात्मक चार्जयुक्त बन्छ। इलेक्ट्रोन लिएर बनेको आयोनलाई ऋणात्मक आयोन वा एनायोन भनिन्छ। अधातुहरूले एनायोन बनाउँछन्।

$\text{Cl} + e^- \rightarrow \text{Cl}^- \qquad \text{(17 प्रोटोन, अब 18 इलेक्ट्रोन: चार्ज −1)}$

संयुज्यता 1	संयुज्यता 2	संयुज्यता 3
फ्लोराइड, F⁻	अक्साइड, O²⁻	नाइट्राइड, N³⁻
क्लोराइड, Cl⁻	सल्फाइड, S²⁻	फस्फेट, PO₄³⁻
ब्रोमाइड, Br⁻	सल्फेट, SO₄²⁻
आयोडाइड, I⁻	कार्बोनेट, CO₃²⁻
नाइट्रेट, NO₃⁻
हाइड्रोक्साइड, OH⁻
बाइकार्बोनेट, HCO₃⁻
बाइसल्फेट, HSO₄⁻
क्लोरेट, ClO₃⁻
नाइट्राइट, NO₂⁻

NH₄⁺, OH⁻, NO₃⁻, SO₄²⁻, CO₃²⁻ र PO₄³⁻ जस्ता केही आयोन परमाणुका समूह हुन्। यस्ता समूहका परमाणु सँगै रहन्छन् र एउटै एकाइका रूपमा चार्ज बोक्छन्। यस्तो समूहलाई रेडिकल भनिन्छ (अङ्ग्रेजीमा polyatomic ion पनि भनिन्छ)। एउटै परमाणुबाट बनेका एनायोनका नाम -आइड (-ide) मा टुङ्गिन्छन्: क्लोरआइड, अक्सआइड, सल्फआइड।

एउटा परमाणुमा 12 प्रोटोन र 10 इलेक्ट्रोन छन्। यो के हो?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

इलेक्ट्रोन जति भए पनि 12 प्रोटोन भएकाले यो म्याग्नेसियम हो। यसमा इलेक्ट्रोनभन्दा 2 प्रोटोन बढी भएकाले यसको चार्ज +2 हुन्छ: Mg²⁺। यसको इलेक्ट्रोनिक विन्यास नियोनको जस्तै (2, 8) भए पनि यो नियोन होइन।

क्रियाकलाप

14.3: पोतेको नमुनाबाट आयोन

कार्डबोर्डमा केही परमाणुको (सोडियम, म्याग्नेसियम, क्लोरिन, अक्सिजन) नमुना बनाउनुहोस्। सेलका लागि धागो र इलेक्ट्रोनका लागि रङ्गीन पोते प्रयोग गर्नुहोस्। हरेक परमाणु कसरी आयोन बन्छ भनेर देखाउनुहोस्: धातुको बाहिरी सेलबाट पोते झिक्नुहोस् र अधातुको बाहिरी सेलमा अर्कै रङका पोते थप्नुहोस्।

तपाईँले के पाउनुपर्छ

सोडियमबाट 1 पोते र म्याग्नेसियमबाट 2 पोते झिकिन्छन्। यिनको पुरानो बाहिरी सेल अब खाली हुन्छ र त्यसभित्रको सेल भरिएको अक्टेट बन्छ। क्लोरिनमा 1 पोते र अक्सिजनमा 2 पोते थपिन्छन्। यसरी यिनको बाहिरी सेल 8 सम्म भरिन्छ। प्रोटोन र इलेक्ट्रोन गन्नुहोस्: Na⁺ (11, 10), Mg²⁺ (12, 10), Cl⁻ (17, 18), O²⁻ (8, 10)।

रासायनिक बन्ड

चित्र 14.6 हाइड्रोजन (H₂), पानी (H₂O), अक्सिजन (O₂) र सोडियम क्लोराइडका नमुना। डन्डीहरूले बन्ड जनाउँछन्। सोडियम क्लोराइड आयोनहरू खाँदिएर बनेको मणिभ हो।

सोच्नुहोस्

नमुना हेरेर छलफल गर्नुहोस्

क.कुन कुन नमुना यौगिकका हुन् र कुन कुन तत्त्वका?
ख.H₂ र H₂O का नमुनामा के फरक छ?
ग.O₂ र NaCl का नमुनामा के फरक छ?
घ.पानीको सूत्र H₂O र खाने नुनको सूत्र NaCl हो। यिनमा र अरू लाखौँ यौगिकमा परमाणुहरू केले बाँधिएर रहेका हुन्छन्?

उत्तर

क.पानी (H₂O) र सोडियम क्लोराइड (NaCl) यौगिक हुन्: प्रत्येकमा दुईओटा तत्त्व छन्। हाइड्रोजन (H₂) र अक्सिजन (O₂) तत्त्व हुन्: प्रत्येकको अणु एकै किसिमका परमाणुले मात्र बनेको छ।
ख.H₂ दुईओटा हाइड्रोजन परमाणु जोडिएर बनेको हो। H₂O मा बिचको एउटा अक्सिजन परमाणु दुईओटा हाइड्रोजन परमाणुसँग जोडिएको हुन्छ र अणु बाङ्गो हुन्छ।
ग.O₂ एउटा अणु हो: यसमा इलेक्ट्रोन साझा गर्ने दुईओटा अक्सिजन परमाणु डबल बन्डले जोडिएका हुन्छन्। NaCl छुट्टाछुट्टै अणुले बनेको हुँदैन। यो सोडियम आयोन (Na⁺) र क्लोराइड आयोन (Cl⁻) को मणिभ हो। विपरीत चार्जबिचको आकर्षणले यी आयोनलाई बाँधेर राख्छ।
घ.रासायनिक बन्ड भनिने एउटा बलले। यसबारे अब पढिन्छ।

यौगिकमा तत्त्वका परमाणु एक विशेष प्रकारको बलले एकआपसमा बाँधिएका हुन्छन्। यस बललाई रासायनिक बन्ड भनिन्छ। उदाहरणका लागि खाने नुनमा रासायनिक बन्डले सोडियम र क्लोरिनलाई बाँधेर राखेको हुन्छ।

परमाणुहरू किन जोडिन्छन्? निष्क्रिय ग्यास (He, Ne, Ar, Kr, Xe र Rn) बाहेक कुनै पनि परमाणुको सबैभन्दा बाहिरी सेलमा डुप्लेट वा अक्टेट हुँदैन। यस्ता परमाणुको बाहिरी सेल अपूर्ण हुन्छ। डुप्लेट वा अक्टेट अवस्था प्राप्त गर्न यी परमाणु रासायनिक प्रतिक्रियामा भाग लिन्छन् र बन्ड बनाउँछन्।

रासायनिक बन्ड धेरै किसिमका हुन्छन् र सबै यौगिकमा एकै प्रकारको बन्ड हुँदैन। यस एकाइमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण दुईओटा बन्ड, इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट (आयोनिक) बन्ड र कोभ्यालेन्ट बन्डबारे अध्ययन गरिन्छ।

इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट बन्ड

धातुका परमाणुको भ्यालेन्स सेलमा प्रायः 1, 2 वा 3 इलेक्ट्रोन हुन्छन्। अक्टेट (वा डुप्लेट) अवस्थामा पुग्न यिनका लागि सबैभन्दा सजिलो उपाय ती इलेक्ट्रोन गुमाउनु हो।

अधातुका परमाणुमा प्रायः 5, 6 वा 7 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन हुन्छन्। अक्टेट अवस्थामा पुग्न यिनका लागि सबैभन्दा सजिलो उपाय 3, 2 वा 1 इलेक्ट्रोन लिनु हो।

त्यसैले धातु र अधातुबिच प्रतिक्रिया हुँदा धातुले आफ्ना भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन अधातुलाई दिन्छ। धातु धनात्मक आयोन बन्छ भने अधातु ऋणात्मक आयोन। विपरीत चार्ज भएका आयोन एकअर्कातिर बलियोसँग आकर्षित हुन्छन् (दुईओटा चुम्बकका उत्तर र दक्षिण ध्रुवजस्तै)। यही आकर्षण बलले आयोनहरूलाई बाँधेर राख्छ।

धातुको परमाणुको भ्यालेन्स सेलबाट अधातुको परमाणुको भ्यालेन्स सेलमा इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण भई बन्ने रासायनिक बन्डलाई इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट बन्ड वा आयोनिक बन्ड भनिन्छ। इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट बन्डबाट बनेका यौगिकलाई इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट यौगिक (वा आयोनिक यौगिक) भनिन्छ। सोडियम क्लोराइड (NaCl), म्याग्नेसियम अक्साइड (MgO) र क्याल्सियम क्लोराइड (CaCl₂) यसका उदाहरण हुन्।

क. सोडियम क्लोराइड (NaCl) बन्ने तरिका

सोडियमको इलेक्ट्रोनिक विन्यास 2, 8, 1 हुन्छ: यसमा 1 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन छ। क्लोरिनको विन्यास 2, 8, 7 हुन्छ: यसमा 7 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन छन्। सोडियमले आफ्नो एउटा भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन क्लोरिनलाई दिन्छ।

$\text{Na} - e^- \rightarrow \text{Na}^+ \qquad\qquad \text{Cl} + e^- \rightarrow \text{Cl}^-$

अब Na⁺ को विन्यास 2, 8 र Cl⁻ को 2, 8, 8 हुन्छ: दुवैमा अक्टेट हुन्छ। विपरीत चार्ज भएकाले यी आयोन एकअर्कातिर आकर्षित हुन्छन् र इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट बन्डले यिनलाई बाँधेर राख्छ:

$\text{Na}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{NaCl}$

चित्र 14.7 सोडियम क्लोराइड बन्ने तरिका। सोडियमको बाहिरी सेलको एउटै इलेक्ट्रोन (×) क्लोरिनको बाहिरी सेलमा सर्छ। अब दुवै आयोनमा अक्टेट हुन्छ। Na⁺ र Cl⁻ बिचको आकर्षण नै आयोनिक बन्ड हो।

ख. म्याग्नेसियम अक्साइड (MgO) बन्ने तरिका

म्याग्नेसियम धातु हो भने अक्सिजन अधातु। म्याग्नेसियमको विन्यास 2, 8, 2 र अक्सिजनको 2, 6 हुन्छ। म्याग्नेसियमले आफ्ना 2 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन गुमाउँछ र एउटा अक्सिजन परमाणुले ती दुवै इलेक्ट्रोन लिन्छ:

$\text{Mg} - 2e^- \rightarrow \text{Mg}^{2+} \qquad\qquad \text{O} + 2e^- \rightarrow \text{O}^{2-}$

Mg²⁺ (2, 8) र O²⁻ (2, 8) दुवैमा अक्टेट हुन्छ र यी आयोन एकअर्कातिर आकर्षित हुन्छन्:

$\text{Mg}^{2+} + \text{O}^{2-} \rightarrow \text{MgO}$

चित्र 14.8 म्याग्नेसियम अक्साइड बन्ने तरिका। म्याग्नेसियमले बाहिरी सेलका दुवै इलेक्ट्रोन एउटै अक्सिजन परमाणुलाई दिन्छ। यसरी Mg²⁺ र O²⁻ बन्छन् र दुवैमा अक्टेट हुन्छ।

ग. क्याल्सियम क्लोराइड (CaCl₂) बन्ने तरिका

क्याल्सियमको विन्यास 2, 8, 8, 2 हुन्छ: यसमा गुमाउनुपर्ने 2 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन छन्। तर एउटा क्लोरिन परमाणुलाई 1 इलेक्ट्रोन मात्र चाहिन्छ। त्यसैले दुईओटा क्लोरिन परमाणु चाहिन्छन्: क्याल्सियमले प्रत्येक क्लोरिनलाई एक एकओटा इलेक्ट्रोन दिन्छ।

$\text{Ca} - 2e^- \rightarrow \text{Ca}^{2+} \qquad\qquad 2\text{Cl} + 2e^- \rightarrow 2\text{Cl}^-$

एउटा Ca²⁺ आयोन र दुईओटा Cl⁻ आयोन एकअर्कातिर आकर्षित भई क्याल्सियम क्लोराइड बन्छ:

$\text{Ca}^{2+} + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{CaCl}_2$

चित्र 14.9 क्याल्सियम क्लोराइड बन्ने तरिका। क्याल्सियमसँग दिनका लागि दुईओटा इलेक्ट्रोन छन् र हरेक क्लोरिन परमाणुले एउटा इलेक्ट्रोन लिन्छ। त्यसैले एउटा क्याल्सियम आयोन दुईओटा क्लोराइड आयोनसँग जोडिन्छ: CaCl₂।

म्याग्नेसियम क्लोराइड (MgCl₂) पनि ठ्याक्कै यसै गरी बन्छ: म्याग्नेसियमले (2, 8, 2) दुईओटा क्लोरिन परमाणुमध्ये प्रत्येकलाई एक एकओटा इलेक्ट्रोन दिन्छ।

आयोनिक बन्ड बन्दा इलेक्ट्रोनलाई के हुन्छ?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

1 देखि 3 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन भएको धातुले ती इलेक्ट्रोन गुमाउँछ भने 5 देखि 7 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन भएको अधातुले इलेक्ट्रोन लिन्छ। इलेक्ट्रोन साझा गरेर कोभ्यालेन्ट बन्ड बन्छ। यसबारे अब पढिन्छ।

क्रियाकलाप

14.4: नमुनाबाट इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट बन्ड

आवश्यक सामग्री: कार्डबोर्ड, मार्कर, कम्पास, पेन्सिल, धागो, गम र दुई रङका केराउका दाना, माटाका डल्ला वा पोते

सोडियम, म्याग्नेसियम, क्याल्सियम, क्लोरिन र अक्सिजनका परमाणुको नमुना बनाउनुहोस्। सबै इलेक्ट्रोनका लागि एउटै रङ प्रयोग गर्नुहोस्।
NaCl, MgO र CaCl₂ कसरी बन्छन् भनेर देखाउनुहोस्। धातुका बाहिरी इलेक्ट्रोनलाई अधातुतिर सार्नुहोस् र हरेक आयोनमा त्यसको चार्ज लेख्नुहोस्।
कक्षामा प्रदर्शन गरी छलफल गर्नुहोस्।

तपाईँले के पाउनुपर्छ

सोडियमलाई एउटा क्लोरिन, म्याग्नेसियमलाई एउटा अक्सिजन र क्याल्सियमलाई दुईओटा क्लोरिन चाहिन्छन्। हरेक पटक धातुले दिने इलेक्ट्रोनको सङ्ख्या र अधातुले लिने इलेक्ट्रोनको सङ्ख्या बराबर हुन्छ। हरेक आयोन अक्टेटमा पुग्छ।

इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट यौगिकका विशेषता

क.यी यौगिक धातु र अधातुबिच बन्छन्।
ख.यीमध्ये अधिकांश पानीमा घुलनशील हुन्छन्। पानीमा घुल्दा यी धनात्मक र ऋणात्मक आयोनमा छुट्टिन्छन्। त्यसैले नुनपानीमा विद्युत् प्रवाह हुन्छ। (मार्बल क्याल्सियम कार्बोनेटले बनेको हुन्छ। यसजस्ता केही यौगिक भने पानीमा लगभग घुल्दैनन्।)
ग.यिनको पग्लने बिन्दु र उम्लने बिन्दु उच्च हुन्छ। मणिभमा विपरीत चार्ज भएका लाखौँ आयोनबिचको आकर्षण निकै बलियो हुने भएकाले यस्तो हुन्छ। खाने नुन 801 °C मा पग्लन्छ।
घ.कोठाको तापक्रममा यी प्रायः कडा र सजिलै फुट्ने मणिभीय ठोस हुन्छन्।
ङ.पगालेपछि वा पानीमा घोलेपछि यिनमा विद्युत् प्रवाह हुन्छ (आयोनहरू चल्न सक्छन्), तर ठोस अवस्थामा हुँदैन।

के तपाईँलाई थाहा छ?

नभई नहुने नुन

हाम्रो खानामा भएका सोडियम र क्लोरिन आयोनका रूपमा (Na⁺ र Cl⁻) हुन्छन्। स्नायु कोषभित्र र बाहिर सोडियम र पोटासियम आयोन छिटो छिटो पसाएर र निकालेर हाम्रा स्नायुहरूले सन्देश पठाउँछन्। त्यसैले गर्मीमा घण्टौँ पसिना बगाउने वा झाडापखालाले शरीरको पानी गुमाउने मानिसलाई पानीसँगै नुन पनि चाहिन्छ। जीवनजल (ओआरएस) ग्लुकोज र तीनओटा लवण (सोडियम क्लोराइड, पोटासियम क्लोराइड र सोडियम साइट्रेट) मिलेर बनेको हुन्छ।

कोभ्यालेन्ट बन्ड

हाइड्रोजनबाहेक अधातुका परमाणुको भ्यालेन्स सेलमा 5, 6 वा 7 इलेक्ट्रोन हुन्छन्। त्यसैले प्रत्येक अधातुले 3, 2 वा 1 इलेक्ट्रोन लिन खोज्छ। दुईओटा अधातुबिच प्रतिक्रिया हुँदा दुवैले इलेक्ट्रोन लिन खोज्ने भएकाले कुनैले पनि आफ्ना इलेक्ट्रोन दिँदैन। बरु यी दुवैले इलेक्ट्रोन साझा गर्छन्।

हरेक परमाणुले आफ्ना एक वा बढी इलेक्ट्रोन एउटा साझा जोडीमा राख्छ। यो जोडी एकै पटक दुवै परमाणुको हुन्छ। साझा इलेक्ट्रोनलाई दुवै परमाणुका लागि गन्दा दुवैले डुप्लेट वा अक्टेट पाउँछन्।

एउटै वा फरक तत्त्वका दुईओटा अधातुका परमाणुबिच इलेक्ट्रोनको जोडी साझा गरी बन्ने बन्डलाई कोभ्यालेन्ट बन्ड भनिन्छ। यसमा हरेक जोडीमा दुवै परमाणुले बराबर इलेक्ट्रोन दिएका हुन्छन्। कोभ्यालेन्ट बन्डबाट बनेको यौगिकलाई कोभ्यालेन्ट यौगिक भनिन्छ। पानी (H₂O), हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl), मिथेन (CH₄) र एमोनिया (NH₃) यसका उदाहरण हुन्।

कोभ्यालेन्ट बन्डलाई परमाणुहरूका बिचमा सिधा रेखा राखेर जनाइन्छ: हरेक साझा जोडीका लागि एउटा रेखा। परमाणुहरूले एक जोडी (एकल बन्ड, H–H), दुई जोडी (डबल बन्ड, O=O) वा तीन जोडी (ट्रिपल बन्ड, N≡N) इलेक्ट्रोन साझा गर्न सक्छन्।

चित्र 14.10 हाइड्रोजन, H₂। हरेक हाइड्रोजन परमाणुले एउटा इलेक्ट्रोन दिन्छ। साझा जोडीबाट दुवैले डुप्लेट पाउँछन्: एकल बन्ड, H–H।

हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl) बन्ने तरिका

हाइड्रोजन परमाणुको K सेलमा 1 इलेक्ट्रोन हुन्छ भने क्लोरिनको भ्यालेन्स सेलमा 7 इलेक्ट्रोन हुन्छन्। दुवैले एक एकओटा इलेक्ट्रोन साझा जोडीमा राख्छन्। अब हाइड्रोजनमा 2 (डुप्लेट) र क्लोरिनमा 8 (अक्टेट) इलेक्ट्रोन गनिन्छन्। यसरी हाइड्रोजन क्लोराइडको अणु बन्छ। कोभ्यालेन्ट बन्डबाट बनेकाले यो कोभ्यालेन्ट यौगिक हो।

चित्र 14.11 हाइड्रोजन क्लोराइड, HCl। हाइड्रोजनको इलेक्ट्रोन (×) र क्लोरिनको एउटा इलेक्ट्रोन (•) मिलेर साझा जोडी बन्छ। क्लोरिनले आफ्ना बाँकी तीन जोडी इलेक्ट्रोन आफैँसँग राख्छ (लोन पेयर)।

पानी (H₂O) को अणु बन्ने तरिका

पानीको एउटा अणुमा एउटा अक्सिजन परमाणु र दुईओटा हाइड्रोजन परमाणु हुन्छन्।

परमाणु	K	L
हाइड्रोजन	1
अक्सिजन	2	6

अक्सिजनमा 6 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन हुन्छन् र यसलाई 2 इलेक्ट्रोन थप चाहिन्छन्। हरेक हाइड्रोजनलाई 1 इलेक्ट्रोन थप चाहिन्छ। त्यसैले अक्सिजनले दुईओटा हाइड्रोजन परमाणुमध्ये प्रत्येकसँग एक एक जोडी इलेक्ट्रोन साझा गर्छ। अब अक्सिजनमा 8 (अक्टेट) र हरेक हाइड्रोजनमा 2 (डुप्लेट) इलेक्ट्रोन गनिन्छन्। कोभ्यालेन्ट बन्डबाट बन्ने भएकाले पानी कोभ्यालेन्ट यौगिक हो: H–O–H।

चित्र 14.12 पानी, H₂O। अक्सिजनले हरेक हाइड्रोजनसँग एक एक जोडी इलेक्ट्रोन साझा गर्छ। अक्सिजनका दुईओटा लोन पेयरले हाइड्रोजनलाई तलतिर धकेल्ने भएकाले पानीको वास्तविक अणु करिब 104.5° को कोणमा बाङ्गो हुन्छ।

मिथेन (CH₄) बन्ने तरिका

कार्बनमा 4 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन हुन्छन् भने हरेक हाइड्रोजन परमाणुमा 1। एउटा कार्बन परमाणुले चारओटा हाइड्रोजन परमाणुमध्ये प्रत्येकसँग एक एक जोडी इलेक्ट्रोन साझा गर्छ: जम्मा चार साझा जोडी। यसरी कार्बनले अक्टेट र हरेक हाइड्रोजनले डुप्लेट पाउँछन्। बायोग्यासको मुख्य ग्यास मिथेन कोभ्यालेन्ट यौगिक हो।

चित्र 14.13 मिथेन, CH₄। कार्बनले आफ्ना चारओटा भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन चारओटा हाइड्रोजन परमाणुसँग साझा गर्छ: चारओटा एकल बन्ड।

एमोनिया (NH₃) बन्ने तरिका

नाइट्रोजनमा 5 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन हुन्छन् र यसलाई 3 इलेक्ट्रोन थप चाहिन्छन्। यसले तीनओटा हाइड्रोजन परमाणुमध्ये प्रत्येकसँग एक एक जोडी इलेक्ट्रोन साझा गर्छ। यसरी नाइट्रोजनले अक्टेट (3 साझा जोडी र आफ्नै एउटा लोन पेयर) र हरेक हाइड्रोजनले डुप्लेट पाउँछन्।

चित्र 14.14 एमोनिया, NH₃। तीनओटा साझा जोडी र माथि नाइट्रोजनको आफ्नै एउटा लोन पेयर।

डबल र ट्रिपल बन्ड

अक्सिजनका प्रत्येक परमाणुमा 6 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन हुन्छन् र प्रत्येकलाई 2 इलेक्ट्रोन थप चाहिन्छन्। त्यसैले दुईओटा अक्सिजन परमाणुहरूले दुई जोडी इलेक्ट्रोन साझा गर्छन्: यो डबल बन्ड हो। नाइट्रोजनका प्रत्येक परमाणुमा 5 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन हुन्छन् र प्रत्येकलाई 3 चाहिन्छन्। त्यसैले दुईओटा नाइट्रोजन परमाणुहरूले तीन जोडी इलेक्ट्रोन साझा गर्छन्: यो ट्रिपल बन्ड हो।

चित्र 14.15 अक्सिजन, O₂: दुईओटा साझा जोडी, डबल बन्ड (O=O)।

चित्र 14.16 नाइट्रोजन, N₂: तीनओटा साझा जोडी, ट्रिपल बन्ड (N≡N)। यो बन्ड तोड्न निकै गाह्रो हुने भएकाले हावामा भएको नाइट्रोजनले प्रतिक्रिया लगभग गर्दैन।

एमोनियाको एउटा अणुमा कति जोडी इलेक्ट्रोन साझा हुन्छन्?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

नाइट्रोजनलाई 3 इलेक्ट्रोन थप चाहिने भएकाले यसले 3 ओटा हाइड्रोजन परमाणुमध्ये प्रत्येकसँग एक एक जोडी साझा गर्छ। यसको चौथो जोडी लोन पेयर हो र यो साझा हुँदैन। 4 साझा जोडी हुने अणु त मिथेन हो।

क्रियाकलाप

14.5: नमुनाबाट कोभ्यालेन्ट बन्ड

आवश्यक सामग्री: कार्डबोर्ड, दुई रङका केराउका दाना, माटाका साना डल्ला वा पोते, मार्कर, कम्पास, पेन्सिल, गम र धागो

हाइड्रोजन, कार्बन, नाइट्रोजन, अक्सिजन र क्लोरिनका परमाणुको नमुना बनाउनुहोस् (बाहिरी सेल मात्र भए पुग्छ)।
हाइड्रोजनका इलेक्ट्रोनका लागि एक रङ र अर्को परमाणुका इलेक्ट्रोनका लागि अर्को रङका पोते प्रयोग गर्नुहोस्। पानी, मिथेन, एमोनिया र हाइड्रोजन क्लोराइडमा साझा जोडी देखाउनुहोस्: हरेक साझा जोडीलाई दुईओटा सेल खप्टिएको ठाउँमा राख्नुहोस्।
कक्षामा प्रदर्शन गरी छलफल गर्नुहोस्।

तपाईँले के पाउनुपर्छ

हरेक परमाणुको वरिपरिका पोते गन्नुहोस्। साझा जोडीलाई दुवै परमाणुका लागि गन्नुहोस्। हरेक हाइड्रोजनमा 2 र अरू हरेक परमाणुमा 8 पोते हुन्छन्। कुनै पनि इलेक्ट्रोन एउटा परमाणुबाट अर्कोमा सधैँका लागि सरेको छैन: ती साझा गरिएका छन्।

कोभ्यालेन्ट यौगिकका विशेषता

क.यी यौगिक दुई वा दुईभन्दा बढी अधातु मिलेर बन्छन्।
ख.यीमध्ये अधिकांश पानीमा अघुलनशील हुन्छन् (मैन, तेल, पेट्रोल)। चिनी र अल्कोहलजस्ता केही यौगिक भने पानीमा घुल्छन्।
ग.यी यौगिक आयोनमा छुट्टिँदैनन्। त्यसैले यीमध्ये अधिकांशमा विद्युत् प्रवाह हुँदैन।
घ.यिनको पग्लने र उम्लने बिन्दु न्यून हुन्छ। कोठाको तापक्रममा धेरैजसो कोभ्यालेन्ट यौगिक ग्यास वा तरल (मिथेन, एमोनिया, पानी) अथवा सजिलै पग्लने नरम ठोस (मैन) हुन्छन्।

ध्यान दिनुहोस्

दुवैतिर अपवाद

यी सामान्य नियम हुन्। केही कोभ्यालेन्ट पदार्थ यी नियमअनुसार हुँदैनन्। हिरामा कार्बनका सबै परमाणु कोभ्यालेन्ट बन्डले जोडिएर एउटा विशाल जालो बनेको हुन्छ। यो 3,500 °C मा पनि पग्लँदैन। हाइड्रोजन क्लोराइड पानीमा निकै राम्ररी घुल्छ र त्यसपछि आयोन बनाउँछ (यो हाइड्रोक्लोरिक अम्ल बन्छ)। परीक्षामा भने माथिका सामान्य नियम नै लेख्नुपर्छ।

सोच्नुहोस्

नुन 801 °C मा तर मैन करिब 60 °C मै किन पग्लन्छ?

उत्तर

नुन आयोनिक यौगिक हो। मणिभभरि हरेक Na⁺ लाई वरिपरिका छओटा Cl⁻ ले र हरेक Cl⁻ लाई छओटा Na⁺ ले तानिरहेका हुन्छन्। नुन पगाल्न बलियो आकर्षणको यो पूरै जालो छुटाउनुपर्ने भएकाले धेरै ताप चाहिन्छ। मैन कोभ्यालेन्ट अणुले बनेको हुन्छ। हरेक अणुभित्रका बन्ड बलिया हुन्छन्, तर अणुहरू एकअर्कासँग कमजोर रूपमा मात्र बाँधिएका हुन्छन्। मैन पगाल्दा अणुहरूलाई एकअर्काबाट छुटाए मात्र पुग्छ। त्यसैले थोरै तापमै मैन पग्लन्छ।

आणविक सूत्र

स्वतन्त्र रूपमा रहन सक्ने पदार्थको सबैभन्दा सानो कणलाई अणु भनिन्छ। अणु दुई वा दुईभन्दा बढी परमाणुको रासायनिक संयोजनबाट बन्छ। पानी (H₂O) को एउटा अणुमा दुईओटा हाइड्रोजन परमाणु र एउटा अक्सिजन परमाणु हुन्छन्। हाइड्रोजन (H₂) को अणुमा दुईओटा हाइड्रोजन परमाणु हुन्छन् भने अक्सिजन (O₂) को अणुमा दुईओटा अक्सिजन परमाणु।

तत्त्वलाई सङ्केतले जनाएजस्तै अणुलाई सङ्केतहरूको समूहले जनाइन्छ। कुनै पदार्थको एउटा अणुमा भएका परमाणु देखाउने सङ्केतहरूको समूहलाई त्यसको आणविक सूत्र भनिन्छ।

क्र.स.	पदार्थ	आणविक सूत्र
1	हाइड्रोक्लोरिक अम्ल	HCl
2	सल्फ्युरिक अम्ल	H₂SO₄
3	सोडियम हाइड्रोक्साइड	NaOH
4	म्याग्नेसियम हाइड्रोक्साइड	Mg(OH)₂
5	एमोनिया	NH₃
6	सोडियम क्लोराइड	NaCl
7	म्याग्नेसियम कार्बोनेट	MgCO₃
8	म्याग्नेसियम क्लोराइड	MgCl₂
9	पानी	H₂O
10	क्याल्सियम कार्बोनेट	CaCO₃
11	कार्बन डाइअक्साइड	CO₂
12	पोटासियम नाइट्रेट	KNO₃
13	सोडियम बाइकार्बोनेट	NaHCO₃
14	पोटासियम सल्फेट	K₂SO₄
15	एमोनियम फस्फेट	(NH₄)₃PO₄

ध्यान दिनुहोस्

आयोनिक यौगिकमा अणु हुँदैनन्

ठ्याक्कै भन्ने हो भने सोडियम क्लोराइडजस्ता आयोनिक यौगिक अणुले बनेका हुँदैनन्। नुनको मणिभ Na⁺ र Cl⁻ आयोन खाँदिएर बनेको एउटा विशाल ढिक्का हो। यसमा हरेक क्लोरिनका लागि एउटा सोडियम हुन्छ। यसको सूत्र NaCl ले यही अनुपात देखाउँछ। रसायनशास्त्रीहरू एउटा NaCl लाई formula unit भन्छन्। यस कक्षामा भने NaCl लाई पनि आणविक सूत्र नै भनिन्छ र यसको भार पनि त्यसै गरी निकालिन्छ।

आणविक सूत्र लेख्ने तरिका: क्रिसक्रस विधि

सूत्र घोकिरहनुपर्दैन। संयुज्यता थाहा भए क्रिसक्रस विधिबाट सूत्र लेख्न सकिन्छ:

सबैभन्दा पहिले यौगिकको नाम लेख्नुपर्छ।
नामको ठिक तल त्यसमा भएका तत्त्व वा रेडिकलका सङ्केत लेख्नुपर्छ। धनात्मक (प्रायः धातु) सङ्केत पहिले लेख्नुपर्छ।
हरेक सङ्केतको ठिक माथि त्यसको संयुज्यता लेख्नुपर्छ।
संयुज्यता साटासाट गर्नुपर्छ: हरेक संयुज्यता अर्को सङ्केतको मुनि दायाँतिर लेख्नुपर्छ।
सरल पार्नुपर्छ। दुवै सङ्ख्यालाई एउटै सङ्ख्याले भाग जान्छ भने भाग गर्नुपर्छ। 1 लेख्नुपर्दैन। रेडिकलको (SO₄ वा NO₃ जस्तो समूह) सङ्ख्या 2 वा बढी छ भने त्यसलाई कोष्ठभित्र राख्नुपर्छ।

हल गरिएको उदाहरण

म्याग्नेसियम क्लोराइड र म्याग्नेसियम बाइकार्बोनेट

(i) म्याग्नेसियम क्लोराइड र (ii) म्याग्नेसियम बाइकार्बोनेटको आणविक सूत्र लेख्नुहोस्।

उत्तर

i.म्याग्नेसियम क्लोराइड। सङ्केत Mg र Cl, संयुज्यता 2 र 1। साटासाट गर्दा Mg₁Cl₂ हुन्छ। 1 हटाउँदा: MgCl₂।
ii.म्याग्नेसियम बाइकार्बोनेट। सङ्केत Mg र HCO₃ (एउटा रेडिकल), संयुज्यता 2 र 1। साटासाट गर्दा Mg₁(HCO₃)₂ हुन्छ। 1 हटाइन्छ। रेडिकलको सङ्ख्या 2 भएकाले कोष्ठ रहन्छ: Mg(HCO₃)₂।

यसै गरी लेखिएका अरू सूत्र:

यौगिक	सङ्केत	संयुज्यता	साटासाट	सूत्र
सोडियम क्लोराइड	Na, Cl	1, 1	Na₁Cl₁	NaCl
क्याल्सियम क्लोराइड	Ca, Cl	2, 1	Ca₁Cl₂	CaCl₂
आल्मिनियम क्लोराइड	Al, Cl	3, 1	Al₁Cl₃	AlCl₃
कार्बन टेट्राक्लोराइड	C, Cl	4, 1	C₁Cl₄	CCl₄
बोरोन अक्साइड	B, O	3, 2	B₂O₃	B₂O₃
एमोनियम सल्फेट	NH₄, SO₄	1, 2	(NH₄)₂(SO₄)₁	(NH₄)₂SO₄
क्याल्सियम सल्फेट	Ca, SO₄	2, 2	Ca₂(SO₄)₂ → 2 ले भाग	CaSO₄
आल्मिनियम नाइट्रेट	Al, NO₃	3, 1	Al₁(NO₃)₃	Al(NO₃)₃
क्याल्सियम बाइकार्बोनेट	Ca, HCO₃	2, 1	Ca₁(HCO₃)₂	Ca(HCO₃)₂

एउटा धनात्मक आयोन र एउटा ऋणात्मक आयोन छान्नुहोस्। संयुज्यता साटासाट भएको, सूत्र सरल भएको र आणविक भार जोडिँदै गएको हेर्नुहोस्। (केही जोडीबाट वास्तविक र स्थिर यौगिक बन्दैन, तर नियमअनुसार तिनको पनि सूत्र लेख्न सकिन्छ।)

धनात्मक आयोन (धातु वा रेडिकल) ऋणात्मक आयोन (अधातु वा रेडिकल)

म्याग्नेसियम बाइकार्बोनेटको आणविक सूत्र कुन हो?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

म्याग्नेसियमको संयुज्यता 2 र बाइकार्बोनेट रेडिकलको (HCO₃) संयुज्यता 1 हुन्छ। साटासाट गर्दा Mg₁(HCO₃)₂ = Mg(HCO₃)₂ हुन्छ। MgCO₃ त म्याग्नेसियम कार्बोनेट हो, अर्कै यौगिक।

आणविक सूत्रले के बताउँछ

अणुमा भएका तत्त्व (तिनका नाम र सङ्केत)।
हरेक तत्त्व वा रेडिकलको संयुज्यता (उल्टो साटासाट गरेर)।
एउटा अणुमा हरेक तत्त्वका परमाणुको सङ्ख्या। H₂SO₄ मा 2 हाइड्रोजन, 1 सल्फर र 4 अक्सिजन गरी जम्मा 7 परमाणु हुन्छन्।

पारमाणविक भार र आणविक भार

पारमाणविक भार

परमाणुको लगभग सबै पिण्ड त्यसको न्युक्लियसमा, अर्थात् प्रोटोन र न्युट्रोनमा हुन्छ। इलेक्ट्रोन अत्यन्तै हलुका हुने भएकाले तिनलाई नगने पनि हुन्छ। पारमाणविक भार र आणविक भारलाई atomic mass unit (amu) मा व्यक्त गरिन्छ। एउटा प्रोटोन र एउटा न्युट्रोन प्रत्येकको पिण्ड करिब 1 amu हुन्छ। त्यसैले एउटा परमाणुको पारमाणविक भार (atomic mass) यसरी निकालिन्छ:

$\text{पारमाणविक भार} = \text{प्रोटोनको सङ्ख्या} + \text{न्युट्रोनको सङ्ख्या}$

अक्सिजनको परमाणुमा 8 प्रोटोन र 8 न्युट्रोन हुन्छन्: पारमाणविक भार = 8 + 8 = 16 amu।
सोडियमको परमाणुमा 11 प्रोटोन र 12 न्युट्रोन हुन्छन्: पारमाणविक भार = 11 + 12 = 23 amu।

हिसाब गर्दा तलका पारमाणविक भार प्रयोग गर्नुपर्छ:

H	C	N	O	Na	Mg	Al	P	S	Cl	K	Ca
1	12	14	16	23	24	27	31	32	35.5	39	40

के तपाईँलाई थाहा छ?

क्लोरिन किन 35.5?

कुनै पनि क्लोरिन परमाणुको भार 35.5 हुँदैन। क्लोरिनका दुई किसिमका परमाणु हुन्छन्: 18 न्युट्रोन भएको (भार 35) र 20 न्युट्रोन भएको (भार 37)। एउटै तत्त्वका फरक फरक सङ्ख्यामा न्युट्रोन भएका परमाणुलाई आइसोटोप भनिन्छ। क्लोरिनको जुनसुकै नमुनामा चारमध्ये करिब तीन परमाणु क्लोरिन-35 हुन्छन्। त्यसैले औसत भार 35.5 हुन आउँछ।

आणविक भार

कुनै अणुमा भएका सबै परमाणुको पारमाणविक भारको योगफललाई त्यस अणुको आणविक भार (molecular weight) भनिन्छ।

हल गरिएको उदाहरण

पानी र एमोनियम फस्फेट

(i) पानी, H₂O र (ii) एमोनियम फस्फेट, (NH₄)₃PO₄ को आणविक भार निकाल्नुहोस्। (H = 1, N = 14, O = 16, P = 31)

उत्तर

(i) पानीमा 2 ओटा H परमाणु र 1 ओटा O परमाणु छन्।

आणविक भार = 2 × 1 + 1 × 16 = 2 + 16 = 18 amu।
(ii) (NH₄)₃PO₄ मा कोष्ठभित्रका सबै परमाणुलाई कोष्ठबाहिरको 3 ले गुणन गर्नुपर्छ। त्यसैले यसमा 3 N, 3 × 4 = 12 H, 1 P र 4 O परमाणु छन्।

आणविक भार = 3 × 14 + 12 × 1 + 1 × 31 + 4 × 16 = 42 + 12 + 31 + 64 = 149 amu।

न्युक्लियर स्थिरता

न्युक्लियस प्रोटोनले भरिएको हुन्छ र ती सबै प्रोटोन धनात्मक चार्जयुक्त हुन्छन्। समान चार्जबिच विकर्षण हुन्छ। त्यसो भए न्युक्लियस किन छरिँदैन? निकै बलियो तर निकै छोटो दुरीसम्म मात्र काम गर्ने न्युक्लियर बलले प्रोटोन र न्युट्रोनलाई एकअर्कातिर तानेर राख्छ। न्युट्रोनहरूले कुनै विकर्षण नथपी यो तान मात्र थप्ने भएकाले न्युक्लियसमा गमको जस्तो काम गर्छन्।

न्युक्लियस स्थिर (सधैँ जस्ताको तस्तै रहने) हुन्छ कि हुँदैन भन्ने कुरा त्यसमा भएका न्युट्रोन र प्रोटोनको सन्तुलनमा भर पर्छ:

हलुका न्युक्लियस करिब जति प्रोटोन, त्यति नै न्युट्रोन हुँदा स्थिर हुन्छन्। यिनमा न्युट्रोन र प्रोटोनको अनुपात करिब 1 हुन्छ। कार्बन-12 मा 6 प्रोटोन र 6 न्युट्रोन हुन्छन् भने अक्सिजन-16 मा 8 र 8।
गह्रौँ न्युक्लियसमा एकअर्कालाई धकेल्ने प्रोटोन बढी हुन्छन्। त्यसैले टिकिरहन तिनलाई बढी न्युट्रोन चाहिन्छन्। फलाम-56 मा 26 प्रोटोन र 30 न्युट्रोन हुन्छन्। लेड-208 मा 82 प्रोटोन र 126 न्युट्रोन हुन्छन्, अर्थात् अनुपात करिब 1.5।
आफ्ना प्रोटोनका लागि धेरै बढी वा धेरै कम न्युट्रोन भएको न्युक्लियस अस्थिर हुन्छ।
बिस्मथ (83 प्रोटोन) पछिका तत्त्वमा जति न्युट्रोन भए पनि पुग्दैन: त्यस्ता सबै न्युक्लियस अस्थिर हुन्छन्।

त्यसैले पारमाणविक सङ्ख्या जति ठुलो हुँदै जान्छ, न्युक्लियसलाई स्थिर रहन त्यति नै गाह्रो हुन्छ। अस्थिर न्युक्लियस ढिलो चाँडो स्थिर न्युक्लियसमा बदलिन्छ र यस क्रममा शक्तिशाली विकिरण उत्सर्जन गर्छ। यसलाई रेडियोधर्मिता भनिन्छ।

चित्र 14.17 हलुका तत्त्वमा स्थिर न्युक्लियस (हरियो पट्टी) न्युट्रोन = प्रोटोनको रेखामा पर्छन्। त्यसपछि तिनलाई झन् झन् बढी न्युट्रोन चाहिन्छन्, लेडमा प्रति प्रोटोन 1.5 सम्म। पट्टीबाहिरका न्युक्लियस (जस्तै कार्बन-14) र बिस्मथपछिका सबै न्युक्लियस (जस्तै युरेनियम) रेडियोधर्मी हुन्छन् (रातो)।

ध्यान दिनुहोस्

1 भन्दा बढी अनुपात आफैँमा समस्या होइन

कुनै कुनै पुस्तकमा प्रोटोनभन्दा न्युट्रोन बढी भएको न्युक्लियस अस्थिर हुन्छ भनिएको हुन्छ। हलुका न्युक्लियसका लागि यो ठिक हो, तर सबैका लागि होइन। क्याल्सियमभन्दा गह्रौँ हरेक स्थिर न्युक्लियसमा प्रोटोनभन्दा न्युट्रोन बढी हुन्छन् (लेड-208 मा 1.5 गुणा)। न्युक्लियसको साइजअनुसार ठिक अनुपात हुनु महत्त्वपूर्ण हो। परीक्षामा यसरी लेख्नुपर्छ: “पारमाणविक सङ्ख्या धेरै (83 भन्दा बढी) भएका वा आफ्ना प्रोटोनका लागि धेरै बढी वा धेरै कम न्युट्रोन भएका न्युक्लियस अस्थिर हुन्छन्।”

रेडियोधर्मी तत्त्व र रेडियोधर्मी उत्सर्जन

अस्थिर न्युक्लियसहरूले अझ स्थिर हुन शक्तिशाली किरण उत्सर्जन गर्छन्। यस्ता न्युक्लियस प्रायः पारमाणविक सङ्ख्या धेरै भएका तत्त्वमा हुन्छन्। न्युक्लियसबाट यसरी किरण उत्सर्जन गर्ने तत्त्वलाई रेडियोधर्मी तत्त्व भनिन्छ। युरेनियम, प्लुटोनियम, थोरियम, रेडियम र रेडन यसका उदाहरण हुन्। अधिकांश रेडियोधर्मी तत्त्वको पारमाणविक सङ्ख्या 83 भन्दा बढी हुन्छ। यी किरण उत्सर्जन हुने प्रक्रियालाई रेडियोधर्मी उत्सर्जन (रेडियोधर्मिता) भनिन्छ।

विकिरण तीन किसिमका हुन्छन्:

विकिरण	के हो	चार्ज	कति टाढासम्म पुग्छ
अल्फा (α)	हिलियमको न्युक्लियस: 2 प्रोटोन र 2 न्युट्रोन	+2	हावामा केही cm; कागजको पाना वा छालाले रोकिन्छ
बिटा (β)	न्युक्लियसमा बनेको तीव्र वेगको इलेक्ट्रोन	−1	हावामा करिब एक मिटर; केही mm आल्मिनियमले रोकिन्छ
गामा (γ)	विद्युत् चुम्बकीय किरण, धेरै शक्तिशाली एक्स-रेजस्तै	हुँदैन	शरीर पार गर्छ; बाक्लो लेड वा कङ्क्रिटले मात्र घटाउँछ

रेडियोधर्मी तत्त्वबाट निस्कने विकिरण हानिकारक हुन्छ। यसले शरीरका कोष र तिनको DNA बिगार्ने भएकाले छाला पोल्न सक्छ, मानिस बिरामी पर्न सक्छन् र क्यान्सर हुन सक्छ। रेडियोधर्मी पदार्थलाई ढालपछाडि बसेर मात्र चलाइन्छ र तिनका भाँडामा ☢ चेतावनी चिह्न लगाइन्छ।

विज्ञानको एउटा कथा

दराज, बादल लागेको दिन र धमिलिएको प्लेट

सन् 1896 मा फ्रान्सका वैज्ञानिक हेनरी बेकरेल (Henri Becquerel) घाममा राखेपछि युरेनियमका लवणबाट एक्स-रे निस्कन्छ कि निस्कँदैन भनेर जान्न चाहन्थे। पेरिसमा बादल लागेकाले अलिकति मधुरो उज्यालो मात्र परेपछि उनले युरेनियमका लवण र कागजले बेरिएको फोटोग्राफिक प्लेट दराजमा थन्क्याए। केही दिनपछि उनले हल्का छाप आउला भन्ठानेर त्यो प्लेट डेभलप गरे। प्लेट निकै धमिलिएको थियो र त्यसमा लवणकै आकारको दाग देखियो। पछि पूरै अँध्यारोमा गरिएका परीक्षणबाट यो पक्का भयो: घाम लागोस् वा नलागोस्, युरेनियमबाट आफैँ किरण निस्किरहेको रहेछ। दुई वर्षपछि मेरी क्युरी र पियर क्युरीले झन् धेरै रेडियोधर्मी दुईओटा नयाँ तत्त्व भेटाए: पोलोनियम (मेरीको जन्मभूमि पोल्यान्डको नाममा) र रेडियम। मेरीले यस प्रक्रियाको नाम रेडियोधर्मिता (radioactivity) राखिन्। बेकरेल र क्युरी दम्पतीले सन् 1903 को भौतिक विज्ञानको नोबेल पुरस्कार बाँडेर पाए। मेरीले सन् 1911 मा रसायन विज्ञानमा दोस्रो नोबेल पुरस्कार पनि जितिन्। उनका नोटबुक अझै पनि निकै रेडियोधर्मी भएकाले तिनलाई लेडका बाकसमा राखिन्छ।

मेरी क्युरीको कालो-सेतो तस्बिर, कपाल पछाडि बाँधेकी, गाढा रङको लुगा लगाएकी एक महिला — **चित्र 14.18** मेरी क्युरी (1867–1934)। रेडियोधर्मितासम्बन्धी कामका लागि दुईओटा नोबेल पुरस्कार जित्ने पहिलो व्यक्ति उनै हुन्। फोटो: Henri Manuel, Public domain

यीमध्ये कुन रेडियोधर्मी तत्त्व होइन?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

न्युक्लियर फिसन

गह्रौँ र अस्थिर न्युक्लियस टुक्रिएर दुईओटा साना न्युक्लियस बन्ने प्रक्रियालाई न्युक्लियर फिसन भनिन्छ। युरेनियम-235 वा प्लुटोनियम-239 को न्युक्लियसलाई न्युट्रोनले हिर्काउँदा यस्तो हुन्छ। न्युक्लियसले न्युट्रोन सोसेपछि त्यो थरथराउँछ र बेरियम र क्रिप्टनजस्ता मझौला आकारका दुईओटा न्युक्लियसमा टुक्रिन्छ। यस क्रममा 2 वा 3 ओटा नयाँ न्युट्रोन र अपार ऊर्जा निस्कन्छ:

${}^{235}_{\;92}\text{U} + {}^{1}_{0}\text{n} \rightarrow {}^{141}_{\;56}\text{Ba} + {}^{92}_{36}\text{Kr} + 3\,{}^{1}_{0}\text{n} + \text{ऊर्जा}$

(यसरी लेख्दा माथिको सङ्ख्या पारमाणविक भार (mass number) र तलको सङ्ख्या पारमाणविक सङ्ख्या हो। जाँच्नुहोस्: 235 + 1 = 141 + 92 + 3 र 92 = 56 + 36।)

चित्र 14.19 फिसन। एउटा न्युट्रोन युरेनियम-235 को न्युक्लियसमा मिसिन्छ। यसरी बनेको युरेनियम-236 तन्किएर बेरियम-141 र क्रिप्टन-92 मा टुक्रिन्छ। यस क्रममा 3 न्युट्रोन र धेरै ऊर्जा निस्कन्छ।

यो ऊर्जा कहाँबाट आउँछ? टुक्रिएपछिका सबै कुरा जोख्ने हो भने ती पहिलेको युरेनियम र न्युट्रोनभन्दा अलिकति हलुका हुन्छन्। हराएको पिण्ड (m) आइन्स्टाइनको प्रसिद्ध सूत्र E = mc² अनुसार ऊर्जा (E) मा बदलिएको हुन्छ। यहाँ c प्रकाशको गति (3 × 10⁸ m/s) हो। c² अत्यन्तै ठुलो हुने भएकाले थोरै पिण्ड नाश हुँदा पनि अपार ऊर्जा निस्कन्छ। यो ऊर्जा धेरैजसो तीव्र वेगमा उड्ने टुक्राहरूको चालका रूपमा (पछि यो चाल तापमा बदलिन्छ) र गामा किरणका रूपमा निस्कन्छ।

नयाँ न्युट्रोनहरूले अरू युरेनियम न्युक्लियस टुक्र्याउन सक्छन्। ती न्युक्लियसबाट अझ धेरै न्युट्रोन निस्कन्छन् र ती न्युट्रोनहरूले अझ धेरै न्युक्लियस टुक्र्याउँछन्। यसलाई शृङ्खला प्रतिक्रिया भनिन्छ। परमाणु ऊर्जाबाट बिजुली निकाल्ने केन्द्रमा हरेक फिसनले अर्को एउटा मात्र फिसन गराओस् भनेर यसलाई नियन्त्रण गरिन्छ। परमाणु बममा भने यसलाई नियन्त्रण गरिँदैन।

न्युक्लियर फ्युजन

हाइड्रोजनजस्ता हलुका न्युक्लियस जोडिएर हिलियमजस्तो गह्रौँ न्युक्लियस बन्ने प्रक्रियालाई न्युक्लियर फ्युजन भनिन्छ। सबै न्युक्लियस धनात्मक हुने भएकाले तिनीहरूबिच विकर्षण हुन्छ। त्यसैले अत्यन्तै तीव्र वेगमा ठोक्किँदा मात्र ती जोडिन्छन्। यसका लागि लाखौँ डिग्रीको तापक्रम र अत्यधिक चाप चाहिन्छ। प्रशस्त हाइड्रोजन भएको सूर्य र अरू ताराको केन्द्रमा यस्तो अवस्था हुन्छ। त्यहाँ विभिन्न चरणमा चारओटा हाइड्रोजन न्युक्लियस जोडिएर एउटा हिलियम न्युक्लियस बन्छ र अपार ऊर्जा निस्कन्छ:

$4\,{}^{1}_{1}\text{H} \rightarrow {}^{4}_{2}\text{He} + 2\,{}^{\;0}_{+1}e + \text{ऊर्जा}$

(दुईओटा ⁰₊₁e कण पोजिट्रोन हुन्। पोजिट्रोन इलेक्ट्रोनजस्तै कण हो, तर यसमा धनात्मक चार्ज हुन्छ। जाँच्नुहोस्: पारमाणविक भार 4 = 4 + 0, चार्ज 4 = 2 + 2।)

चित्र 14.20 सूर्यको केन्द्रमा फ्युजन। चारओटा हाइड्रोजन न्युक्लियसबाट (प्रोटोन) अन्त्यमा एउटा हिलियम न्युक्लियस बन्छ। यस क्रममा दुईओटा पोजिट्रोन र ऊर्जा निस्कन्छन्।

के तपाईँलाई थाहा छ?

सूर्यको तौल घट्दै छ

सूर्यमा हरेक सेकेन्ड करिब 60 करोड टन हाइड्रोजन हिलियममा बदलिन्छ। त्यसमध्ये करिब 40 लाख टन पिण्ड नाश भएर ऊर्जा बन्छ। सूर्यमा 4.6 अर्ब वर्षदेखि यसै गरी फ्युजन भइरहेको छ र अझै करिब 5 अर्ब वर्षलाई पुग्ने हाइड्रोजन यसमा छ। त्यो ऊर्जाको सानो अंश नेपालका खेत र हरेक बिरुवाका पातमा पर्छ। यही ऊर्जाबाट हामी सबैले खाना पाउँछौँ।

परमाणु ऊर्जा

न्युक्लियसबाट निस्कने ऊर्जालाई परमाणु ऊर्जा भनिन्छ।

फिसनबाट बिजुली। पारमाणविक शक्ति केन्द्रमा स्टिलको एउटा बलियो भाँडोभित्र नियन्त्रित फिसन गराइन्छ। यस भाँडोलाई पारमाणविक भट्टी भनिन्छ। भट्टीको तापले पानी उम्लेर बाफ बन्छ। बाफले टर्बाइन घुमाउँछ र टर्बाइनले बिजुली उत्पादन गर्ने जेनेरेटर चलाउँछ। कोइलाको विद्युत् केन्द्रमा पनि ठ्याक्कै यसै गरी बिजुली बन्छ, तर यहाँ केही पनि बालिँदैन। करिब 30 ओटा देशमा यसरी बिजुली उत्पादन गरिन्छ। सन् 2024 को तथ्याङ्कअनुसार संसारको करिब दस प्रतिशत बिजुली र फ्रान्सको करिब दुई तिहाइ बिजुली यसैबाट आउँछ।

फ्युजनबाट बिजुली? अहिलेसम्म सम्भव भएको छैन। पृथ्वीमा फ्युजनका लागि 10 करोड °C भन्दा बढी तापक्रम चाहिन्छ। यो सूर्यको केन्द्रभन्दा पनि तातो हो र कुनै पनि पदार्थले यति तातो कुरा थाम्न सक्दैन। त्यसैले धेरैजसो डिजाइनमा चुम्बकीय क्षेत्रको सहायताले ग्यासलाई भित्ताबाट टाढा राखिन्छ। सन् 2022 को डिसेम्बरमा अमेरिकाको एउटा प्रयोगशालामा एक सेकेन्डको सानो अंशका लागि फ्युजन प्रतिक्रियाबाट लेजरले दिएको भन्दा बढी ऊर्जा निकालियो। फ्रान्समा ITER नामको एउटा विशाल प्रयोगात्मक भट्टी बनाइँदै छ। सन् 2026 सम्म फ्युजनबाट बिजुली निकाल्ने कुनै केन्द्र बनिसकेको छैन र यस्तो केन्द्र बन्न अझै वर्षौँ लाग्छ।

फेदमा चौडा र माथितिर साँघुरो, टुप्पोमा अलिकति बाफ देखिने कङ्क्रिटको विशाल कुलिङ टावर — **चित्र 14.21** स्विट्जरल्यान्डको एउटा पारमाणविक शक्ति केन्द्रको कुलिङ टावर। सेतो धुवाँजस्तो देखिने कुरा टर्बाइन घुमाइसकेको बाफलाई चिस्याउने पानीबाट निस्केका थोपा मात्र हुन्। यिनमा केही पनि रेडियोधर्मी हुँदैन। फोटो: Christian David, CC BY-SA 4.0

विकिरणका अरू उपयोग। रेडियोधर्मी पदार्थबाट निस्कने विकिरणलाई यी कामका लागि प्रयोग गरिन्छ:

क्यान्सरको उपचार (रेडियोथेरापी): ट्युमरका कोष मार्न त्यसमा विकिरण सोझ्याइन्छ। नेपालमा भरतपुरको बी.पी. कोइराला मेमोरियल क्यान्सर अस्पतालजस्ता अस्पतालमा यो उपचार हुन्छ।
सिरिन्ज, ब्यान्डेज र शल्यक्रियाका औजारको निर्मलीकरण (तिनमा भएका सबै कीटाणु मार्ने काम) गर्न र केही खानेकुरा बिग्रन नदिन;
पुराना वस्तुको उमेर पत्ता लगाउन (कार्बन-14 डेटिङ), वेल्डिङ र पाइपमा चिरा छ कि छैन जाँच्न र अरू धेरै काममा।

खतरा। परमाणु ऊर्जाको अँध्यारो पाटो पनि छ:

परमाणु हतियार। सन् 1945 को अगस्टमा जापानको हिरोसिमा र नागासाकीमा खसालिएका परमाणु बमबाट 1 लाखभन्दा बढी मानिस मरे। तीमध्ये धेरै मानिस पछि विकिरणका कारण मरेका थिए।
दुर्घटना र चुहावट। सन् 1986 मा चेर्नोबिल (युक्रेन) र सन् 2011 मा फुकुसिमा (जापान) मा भट्टी बिग्रिएर विकिरण चुहियो। हजारौँ मानिसले सधैँका लागि घर छाड्नुपर्‍यो।
फोहोर। प्रयोग भइसकेको इन्धन हजारौँ वर्षसम्म खतरनाक रूपमा रेडियोधर्मी रहन्छ। त्यसैले यसलाई त्यति लामो समयसम्म सुरक्षित राख्नुपर्छ।

सोच्नुहोस्

वरदान कि अभिशाप?

नेपालमा कुनै पारमाणविक शक्ति केन्द्र छैन। यहाँ लगभग सबै बिजुली नदीबाट उत्पादन हुन्छ। के नेपालजस्तो देशले कहिल्यै यस्तो केन्द्र बनाउनुपर्छ? पक्षमा एउटा र विपक्षमा एउटा कारण सोच्नुहोस्।

केही बुँदा

पक्षमा: पारमाणविक शक्ति केन्द्रले दिनरात र हरेक ऋतुमा कोइलाको धुवाँ र कार्बन डाइअक्साइडविना धेरै बिजुली उत्पादन गर्छ। सुख्खा जाडोमा नदीमा पानी घटे पनि यसमा असर पर्दैन।

विपक्षमा: यो धेरै महँगो हुन्छ र यसलाई चलाउन उच्च तालिम पाएका मानिस चाहिन्छन्। नेपाल भूकम्प जाने क्षेत्रमा पर्छ। यसको फोहोर हजारौँ वर्षसम्म सुरक्षित राख्नुपर्छ। नेपालका नदीबाट पहिल्यै सफा बिजुली पाउन सकिन्छ। यसको एउटै सही उत्तर छैन: राम्रो उत्तरमा दुवै पक्ष तौलिएका हुन्छन्।

परियोजना कार्य

परमाणु ऊर्जा: वरदान कि अभिशाप?

पुस्तक, पत्रपत्रिका र इन्टरनेटमा परमाणु ऊर्जाका उपयोग र यसका हानिकारक असरबारे खोजी गर्नुहोस्।
खोजेर पाएका जानकारी कलात्मक तरिकाले चार्टपेपरमा लेख्नुहोस् र कक्षामा छलफलका लागि प्रस्तुत गर्नुहोस्।
“परमाणु ऊर्जा: विज्ञानको वरदान कि अभिशाप?” भन्ने विषयमा कक्षामा वादविवाद प्रतियोगिता आयोजना गर्नुहोस्।
छलफल र वादविवादबाट सिकेका कुरा समेटेर “नेपालमा परमाणु ऊर्जा” विषयमा छोटो प्रतिवेदन तयार गर्नुहोस्।

सुझाव

पाएका जानकारीलाई उपयोग र खतरा गरी दुई महलमा छुट्याउनुहोस्। हरेक बुँदामा ठाउँ र सालसहितको वास्तविक उदाहरण दिनुहोस् (फुकुसिमा 2011; क्यान्सर अस्पतालमा रेडियोथेरापी)।
वादविवादमा हरेक पक्षले आफ्ना बुँदा मात्र गनाएर पुग्दैन। अर्को पक्षको सबैभन्दा बलियो बुँदाको जवाफ पनि दिनुपर्छ।
प्रतिवेदनका लागि: नेपालमा कुनै पारमाणविक शक्ति केन्द्र छैन, तर यहाँ अस्पतालमा (एक्स-रे, सिटी स्क्यान, क्यान्सरको रेडियोथेरापी) र केही उद्योगमा विकिरण पहिल्यै प्रयोग हुन्छ। नेपाल सन् 2008 देखि अन्तर्राष्ट्रिय परमाणु ऊर्जा निकाय (IAEA) को सदस्य छ। यस निकायले देशहरूलाई न्युक्लियर विज्ञान सुरक्षित रूपमा प्रयोग गर्न सहयोग गर्छ।

अभ्यास

1. सही उत्तरमा ठिक चिह्न लगाउनुहोस्

क. रासायनिक प्रतिक्रियामा भाग लिन सक्ने तत्त्वको सबैभन्दा सानो कणलाई के भनिन्छ?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

रासायनिक प्रतिक्रियामा भाग लिन सक्ने तत्त्वको सबैभन्दा सानो कणलाई परमाणु भनिन्छ। न्युक्लियस र प्रोटोन परमाणुका भाग हुन् भने अणु प्रायः परमाणु मिलेर बनेको हुन्छ।

ख. परमाणुको औसत व्यास कति हुन्छ?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

ग. दिइएकामध्ये रेडियोधर्मी तत्त्व कुन हो?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

घ. दिइएकामध्ये कुन यौगिकमा कोभ्यालेन्ट बन्ड हुन्छ?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

पानी हाइड्रोजन र अक्सिजन दुईओटा अधातु मिलेर बनेको हुन्छ र यी दुवैले इलेक्ट्रोन साझा गर्छन्। बाँकी तीनओटा यौगिक धातु र अधातु मिलेर बनेका आयोनिक यौगिक हुन्।

ङ. तलकामध्ये संयुज्यता 3 भएको परमाणु कुन हो?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

च. म्याग्नेसियम बाइकार्बोनेटको आणविक सूत्र कुन हो?

किन भनेर हेर्न एउटा उत्तर छान्नुहोस्।

2. खाली ठाउँ भर्नुहोस्

क.

परमाणुका इलेक्ट्रोन निश्चित ऊर्जा भएका सेल (कक्ष) मा घुम्छन्। यो तथ्य पत्ता लगाउने वैज्ञानिक … हुन्।

उत्तर

नील्स बोर (सन् 1913)।

ख.

पारमाणविक सङ्ख्या धेरै भएका तत्त्वको अस्थिर न्युक्लियस टुक्रिएर साना न्युक्लियस बन्ने प्रक्रियालाई … भनिन्छ।

उत्तर

न्युक्लियर फिसन।

ग.

अक्टेट अवस्था प्राप्त गर्न क्याल्सियमको परमाणुले भ्यालेन्स सेलबाट … ओटा इलेक्ट्रोन गुमाउँछ।

उत्तर

2 (क्याल्सियमको विन्यास 2, 8, 8, 2 हुन्छ र यो Ca²⁺ (2, 8, 8) बन्छ)।

घ.

एमोनियाको अणुमा … बन्ड हुन्छ।

उत्तर

कोभ्यालेन्ट (नाइट्रोजन र हाइड्रोजनबिच तीनओटा एकल कोभ्यालेन्ट बन्ड)।

ङ.

क्याल्सियम क्लोराइडको आणविक सूत्र … हो।

उत्तर

CaCl₂ (Ca को संयुज्यता 2 र Cl को 1 साटासाट गरेर)।

च.

सोडियम बाइकार्बोनेटको आणविक भार … हुन्छ।

उत्तर

84 amu। NaHCO₃ = 23 + 1 + 12 + 3 × 16 = 23 + 1 + 12 + 48 = 84।

3. फरक लेख्नुहोस्

क.

डुप्लेट र अक्टेट

उत्तर

डुप्लेट	अक्टेट
सबैभन्दा बाहिरी सेलमा 2 इलेक्ट्रोन हुन्छन्।	सबैभन्दा बाहिरी सेलमा 8 इलेक्ट्रोन हुन्छन्।
K सेल नै परमाणुको एउटा मात्र सेल हुँदा यो अवस्था हुन्छ।	L, M वा त्यसपछिको जुनसुकै सेल सबैभन्दा बाहिरी हुँदा यो अवस्था हुन्छ।
उदाहरण: हिलियम (2); H⁻, Li⁺ र Be²⁺ पनि	उदाहरण: नियोन (2, 8), आर्गन (2, 8, 8); Na⁺ र Cl⁻ पनि
हाइड्रोजन, लिथियम र बेरिलियम यस अवस्थामा पुग्न प्रतिक्रिया गर्छन्।	अरू अधिकांश परमाणु यस अवस्थामा पुग्न प्रतिक्रिया गर्छन्।

ख.

इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट बन्ड र कोभ्यालेन्ट बन्ड

उत्तर

इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट (आयोनिक) बन्ड	कोभ्यालेन्ट बन्ड
एउटा परमाणुबाट अर्कोमा इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण भएर बन्छ।	इलेक्ट्रोनका जोडी साझा गरेर बन्छ।
प्रायः धातु र अधातुबिच बन्छ।	अधातुहरूबिच बन्छ।
धनात्मक र ऋणात्मक आयोन बन्छन्। विपरीत चार्जबिचको आकर्षण बलले तिनलाई बाँध्छ।	अणु बन्छन्; आयोन बन्दैनन्।
यसबाट बनेका यौगिकको पग्लने र उम्लने बिन्दु उच्च हुन्छ।	यसबाट बनेका यौगिकको पग्लने र उम्लने बिन्दु प्रायः न्यून हुन्छ।
यसबाट बनेका यौगिक प्रायः पानीमा घुल्छन्। पगालेपछि वा घोलेपछि तिनमा विद्युत् प्रवाह हुन्छ।	यसबाट बनेका यौगिक प्रायः पानीमा घुल्दैनन् र तिनमा विद्युत् प्रवाह हुँदैन।
उदाहरण: NaCl, MgO, CaCl₂	उदाहरण: H₂O, HCl, CH₄, NH₃

4. कारण दिनुहोस्

क.

परमाणु ऊर्जा लाभदायक र हानिकारक दुवै हुन्छ।

उत्तर

थोरै परमाणु इन्धनबाट धुवाँ र कार्बन डाइअक्साइडविना अपार बिजुली उत्पादन गर्न सकिन्छ। रेडियोधर्मी पदार्थबाट निस्कने विकिरणको प्रयोग गरी क्यान्सरको उपचार गर्न, अस्पतालका औजार निर्मलीकरण गर्न र खानेकुरा जोगाउन सकिन्छ। त्यसैले परमाणु ऊर्जा लाभदायक (वरदान) हो। अर्कातिर यसबाट ठुलो सङ्ख्यामा मानिस मार्ने परमाणु हतियार बनाउन सकिन्छ (हिरोसिमा र नागासाकी, 1945)। पारमाणविक शक्ति केन्द्रमा दुर्घटना हुँदा विकिरण चुहिन सक्छ (चेर्नोबिल 1986, फुकुसिमा 2011)। विकिरणले रोग र क्यान्सर गराउँछ र यसको फोहोर हजारौँ वर्षसम्म खतरनाक रहन्छ। त्यसैले यो हानिकारक (अभिशाप) पनि हो। यसबाट फाइदा हुन्छ कि हानि, त्यो यसलाई कसरी प्रयोग गरिन्छ भन्ने कुरामा भर पर्छ।

ख.

He र Ne ले रासायनिक प्रतिक्रियामा भाग लिँदैनन्।

उत्तर

हिलियमको एउटै मात्र सेल, K सेलमा 2 इलेक्ट्रोन (डुप्लेट) हुन्छन्। नियोनको सबैभन्दा बाहिरी सेल, L सेलमा 8 इलेक्ट्रोन (2, 8, अक्टेट) हुन्छन्। यिनको सबैभन्दा बाहिरी सेल भरिएको र स्थिर हुने भएकाले यिनमा इलेक्ट्रोन गुमाउने, लिने वा साझा गर्ने प्रवृत्ति हुँदैन। त्यसैले यी दुवैले प्रतिक्रिया गर्दैनन् र प्रकृतिमा एक्लाएक्लै परमाणुका रूपमा पाइन्छन्।

ग.

मिथेन (CH₄) कोभ्यालेन्ट यौगिक हो।

उत्तर

मिथेन (CH₄) कार्बन र हाइड्रोजन दुवै अधातु मिलेर बनेको हुन्छ। कार्बनमा (2, 4) 4 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन र हरेक हाइड्रोजनमा 1 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन हुन्छ। कार्बनले इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण नगरी चारओटा हाइड्रोजन परमाणुमध्ये प्रत्येकसँग एक एक जोडी इलेक्ट्रोन साझा गर्छ। यसरी कार्बनले अक्टेट र हरेक हाइड्रोजनले डुप्लेट पाउँछन्। इलेक्ट्रोन साझा गरेर बनेका बन्ड कोभ्यालेन्ट हुने भएकाले मिथेन कोभ्यालेन्ट यौगिक हो।

5. तलका प्रश्नको उत्तर दिनुहोस्

क.

परमाणु भनेको के हो?

उत्तर

रासायनिक प्रतिक्रियामा भाग लिन सक्ने तत्त्वको सबैभन्दा सानो कणलाई परमाणु भनिन्छ। परमाणुको बिचमा प्रोटोन र न्युट्रोन भएको सानो र धनात्मक चार्जयुक्त न्युक्लियस हुन्छ। न्युक्लियसको वरिपरि सेलहरूमा इलेक्ट्रोन घुमिरहेका हुन्छन्। परमाणुमा प्रोटोन र इलेक्ट्रोन बराबर सङ्ख्यामा हुने भएकाले यो विद्युतीय रूपमा तटस्थ हुन्छ। परमाणुको व्यास करिब 10⁻¹⁰ m हुन्छ।

ख.

उपपारमाणविक कणहरू भन्नाले के बुझिन्छ?

उत्तर

परमाणु बनाउने र परमाणुभन्दा साना कणलाई उपपारमाणविक कण भनिन्छ। यी तीन किसिमका हुन्छन्:

प्रोटोन: चार्ज +1, पिण्ड 1 amu, न्युक्लियसमा रहन्छ;
न्युट्रोन: चार्ज हुँदैन, पिण्ड 1 amu, न्युक्लियसमा रहन्छ;
इलेक्ट्रोन: चार्ज −1, पिण्ड करिब 1/1840 amu, न्युक्लियसको वरिपरि सेलहरूमा घुम्छ।

प्रोटोनको सङ्ख्या नै तत्त्वको पारमाणविक सङ्ख्या हो।

ग.

परमाणु संरचनाको वर्णन गर्नुहोस्।

उत्तर

परमाणुको बिचमा सानो, घना र धनात्मक चार्ज भएको न्युक्लियस हुन्छ, जसमा प्रोटोन (धनात्मक) र न्युट्रोन (चार्जविहीन) हुन्छन्। परमाणुको लगभग सबै पिण्ड न्युक्लियसमै हुन्छ। न्युक्लियसको वरिपरि निश्चित ऊर्जा भएका सेल (K, L, M, N…) मा ऋणात्मक चार्ज भएका इलेक्ट्रोन घुम्छन्। एउटा सेलमा बढीमा 2n² इलेक्ट्रोन अटाउँछन्। प्रोटोन र इलेक्ट्रोनको सङ्ख्या बराबर हुने भएकाले परमाणु विद्युतीय रूपमा तटस्थ हुन्छ र यसको धेरैजसो भाग खाली हुन्छ। परमाणु कसरी बनेको छ भन्ने बुझाइ परमाणुका नमुनाबाट क्रमशः विकसित भएको हो। वैज्ञानिकहरूले जति धेरै कुरा थाहा पाए, नमुना पनि उति नै बदलिँदै गए:

डाल्टन (1808): परमाणु टुक्र्याउन नसकिने साना ठोस गोला हुन्।
थमसन (1904), इलेक्ट्रोन पत्ता लागेपछि: परमाणु धनात्मक चार्जको एउटा गोला हो। फलभित्र बियाँ गाडिएजस्तै यसमा इलेक्ट्रोन गाडिएका हुन्छन्।
रदरफोर्ड (1911), सुनको पाताको प्रयोगबाट: परमाणुको बिचमा सानो, घना र धनात्मक न्युक्लियस हुन्छ। त्यसको वरिपरि इलेक्ट्रोन घुम्छन् र परमाणुको धेरैजसो भाग खाली हुन्छ।
बोर (1913): इलेक्ट्रोनहरू न्युक्लियसको वरिपरि निश्चित ऊर्जा भएका निश्चित सेलमा (K, L, M, N…) मात्र घुम्छन्। एउटा सेलमा बढीमा 2n² इलेक्ट्रोन अटाउँछन्।

कक्षामा (क्रियाकलाप 14.1) बोरको किसिमका नमुना बनाइन्छ। यसमा न्युक्लियसका लागि माटाको डल्लो, सेलका लागि तारका घेरा र इलेक्ट्रोनका लागि पोते प्रयोग गरिन्छ। जस्तै, सोडियमको नमुनाको न्युक्लियसमा 11 प्रोटोन र 12 न्युट्रोन हुन्छन् भने तीनओटा घेरामा क्रमशः 2, 8 र 1 इलेक्ट्रोन हुन्छन्। यस्ता नमुनाबाट इलेक्ट्रोनिक विन्यास, भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन र बन्ड बन्ने तरिका बुझ्न सजिलो हुन्छ।

घ.

रेडियोधर्मी उत्सर्जन भनेको के हो? यसका प्रकार लेख्नुहोस्।

उत्तर

रेडियोधर्मी तत्त्वको (जस्तै युरेनियम, थोरियम र रेडियम) अस्थिर न्युक्लियस अझ स्थिर अवस्थातिर बदलिँदा शक्तिशाली विकिरण उत्सर्जन हुने प्रक्रियालाई रेडियोधर्मी उत्सर्जन भनिन्छ। यो तीन प्रकारको हुन्छ:

अल्फा (α) किरण: हिलियमका न्युक्लियस, धनात्मक चार्जयुक्त, कागजले रोकिन्छ;
बिटा (β) किरण: तीव्र वेगका इलेक्ट्रोन, ऋणात्मक चार्जयुक्त, केही mm आल्मिनियमले रोकिन्छ;
गामा (γ) किरण: चार्ज नभएका विद्युत् चुम्बकीय किरण, धेरै छेड्न सक्ने, बाक्लो लेड वा कङ्क्रिटले मात्र रोकिन्छ।

ङ.

न्युक्लियर फिसन र न्युक्लियर फ्युजनबारे छोटकरीमा लेख्नुहोस्।

उत्तर

गह्रौँ र अस्थिर न्युक्लियस टुक्रिएर दुईओटा हलुका न्युक्लियस बन्ने प्रक्रियालाई न्युक्लियर फिसन भनिन्छ। युरेनियम-235 को न्युक्लियसलाई न्युट्रोनले हिर्काउँदा यो बेरियम र क्रिप्टनका न्युक्लियसमा टुक्रिन्छ। यस क्रममा 3 न्युट्रोन निस्कन्छन् र नाश भएको पिण्डबाट अपार ऊर्जा उत्पन्न हुन्छ:
U-235 + n → Ba-141 + Kr-92 + 3n + ऊर्जा।
यसबाट निस्केका न्युट्रोनहरूले शृङ्खला प्रतिक्रिया गराउन सक्छन्। पारमाणविक शक्ति केन्द्रमा (र परमाणु बममा) यसको प्रयोग हुन्छ।
हलुका न्युक्लियस जोडिएर गह्रौँ न्युक्लियस बन्ने प्रक्रियालाई न्युक्लियर फ्युजन भनिन्छ। सूर्य र तारामा लाखौँ डिग्री तापक्रम र अत्यधिक चापमा चारओटा हाइड्रोजन न्युक्लियस जोडिएर एउटा हिलियम न्युक्लियस बन्छ र अपार ऊर्जा निस्कन्छ:
$4\,{}^{1}_{1}\text{H} \rightarrow {}^{4}_{2}\text{He} + 2\,{}^{\;0}_{+1}e + \text{ऊर्जा}$
सूर्य र ताराको ऊर्जाको स्रोत यही हो।

च.

डुप्लेट र अक्टेट अवस्था भनेको के हो? उदाहरणसहित लेख्नुहोस्।

उत्तर

K सेल नै परमाणुको एउटा मात्र सेल हुँदा त्यसमा 2 इलेक्ट्रोन भएको स्थिर अवस्थालाई डुप्लेट अवस्था भनिन्छ। उदाहरण: हिलियम (2)। सबैभन्दा बाहिरी सेलमा 8 इलेक्ट्रोन भएको स्थिर अवस्थालाई अक्टेट अवस्था भनिन्छ। उदाहरण: नियोन (2, 8) र आर्गन (2, 8, 8)। यी अवस्थाका परमाणुहरूले प्रतिक्रिया गर्दैनन्। अरू परमाणु यी अवस्थामा पुग्न इलेक्ट्रोन गुमाउँछन्, लिन्छन् वा साझा गर्छन्।

छ.

रासायनिक बन्ड भनेको के हो?

उत्तर

यौगिकमा परमाणु (वा आयोन) लाई एकआपसमा बाँधेर राख्ने बललाई रासायनिक बन्ड भनिन्छ। डुप्लेट वा अक्टेट अवस्थामा पुग्न परमाणुले इलेक्ट्रोन गुमाउँदा, लिँदा वा साझा गर्दा यो बन्ड बन्छ। यसका दुई मुख्य किसिम छन्: इलेक्ट्रोन स्थानान्तरणबाट बन्ने इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट (आयोनिक) बन्ड (जस्तै NaCl मा) र इलेक्ट्रोन साझा गरेर बन्ने कोभ्यालेन्ट बन्ड (जस्तै H₂O मा)।

ज.

इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट बन्ड र कोभ्यालेन्ट बन्ड बन्ने तरिका एक एकओटा उदाहरणसहित वर्णन गर्नुहोस्।

उत्तर

इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट बन्ड: सोडियम क्लोराइड। सोडियम (2, 8, 1) आफ्नो 1 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन गुमाएर Na⁺ (2, 8) बन्छ। क्लोरिन (2, 8, 7) त्यो इलेक्ट्रोन लिएर Cl⁻ (2, 8, 8) बन्छ। दुवै आयोनमा अक्टेट हुन्छ। धनात्मक र ऋणात्मक आयोनबिच आकर्षण हुन्छ र यही आकर्षण बल इलेक्ट्रोभ्यालेन्ट बन्ड हो: Na⁺ + Cl⁻ → NaCl। (चित्र 14.7 कोर्नुहोस्।)
कोभ्यालेन्ट बन्ड: हाइड्रोजन क्लोराइड। हाइड्रोजन (1) र क्लोरिन (2, 8, 7) दुवैलाई एउटा थप इलेक्ट्रोन चाहिने भएकाले कुनैले पनि इलेक्ट्रोन दिन सक्दैन। दुवैले एक एकओटा इलेक्ट्रोन साझा जोडीमा राख्छन्। त्यसपछि हाइड्रोजनमा डुप्लेट र क्लोरिनमा अक्टेट हुन्छ। साझा जोडीले यी परमाणुलाई बाँधेर राख्छ: H–Cl। (चित्र 14.11 कोर्नुहोस्।)

झ.

एमोनिया, सोडियम क्लोराइड र म्याग्नेसियम क्लोराइडका अणु बन्ने तरिका चित्रसहित वर्णन गर्नुहोस्।

उत्तर

एमोनिया (NH₃): नाइट्रोजनलाई (2, 5) 3 इलेक्ट्रोन र हरेक हाइड्रोजनलाई (1) 1 इलेक्ट्रोन चाहिन्छ। नाइट्रोजनले तीनओटा हाइड्रोजन परमाणुमध्ये प्रत्येकसँग एक एक जोडी इलेक्ट्रोन साझा गर्छ: तीनओटा कोभ्यालेन्ट बन्ड। N ले अक्टेट (आफ्नो एउटा लोन पेयरसहित) र हरेक H ले डुप्लेट पाउँछन्। (चित्र 14.14 कोर्नुहोस्।)
सोडियम क्लोराइड (NaCl): सोडियमले (2, 8, 1) आफ्नो एउटा भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन क्लोरिनलाई (2, 8, 7) दिन्छ: Na − e⁻ → Na⁺ र Cl + e⁻ → Cl⁻। दुवैमा अक्टेट भएका यी आयोनबिच आकर्षण हुन्छ: आयोनिक बन्ड। (चित्र 14.7 कोर्नुहोस्।)
म्याग्नेसियम क्लोराइड (MgCl₂): म्याग्नेसियममा (2, 8, 2) 2 भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन हुन्छन्, तर एउटा क्लोरिन परमाणुले (2, 8, 7) एउटा मात्र इलेक्ट्रोन लिन्छ। त्यसैले म्याग्नेसियमले दुईओटा क्लोरिन परमाणुमध्ये प्रत्येकलाई एक एकओटा इलेक्ट्रोन दिन्छ: Mg − 2e⁻ → Mg²⁺ र 2Cl + 2e⁻ → 2Cl⁻। एउटा Mg²⁺ (2, 8) र दुईओटा Cl⁻ (2, 8, 8) बिच आकर्षण हुन्छ: Mg²⁺ + 2Cl⁻ → MgCl₂। (चित्र 14.9 जस्तै कोर्नुहोस्, तर क्याल्सियमका चारओटा सेलको सट्टा म्याग्नेसियमका तीनओटा सेल राख्नुहोस्।)

ञ.

संयुज्यताको परिभाषा दिनुहोस्।

उत्तर

कुनै परमाणुले अरू परमाणुसँग संयोजन गर्ने क्षमतालाई त्यसको संयुज्यता भनिन्छ। डुप्लेट वा अक्टेट अवस्थामा पुग्न परमाणुले जति इलेक्ट्रोन गुमाउँछ, लिन्छ वा साझा गर्छ, त्यो सङ्ख्या नै संयुज्यता हो। जस्तै, सोडियमले (2, 8, 1) 1 इलेक्ट्रोन गुमाउँछ: संयुज्यता 1। अक्सिजनले (2, 6) 2 इलेक्ट्रोन लिन्छ: संयुज्यता 2। कार्बनले (2, 4) 4 इलेक्ट्रोन साझा गर्छ: संयुज्यता 4।

ट.

आयोन भनेको के हो? धनात्मक र ऋणात्मक आयोन कसरी बन्छन्, उदाहरणसहित लेख्नुहोस्।

उत्तर

इलेक्ट्रोन गुमाएर वा लिएर विद्युत् चार्ज बोक्ने परमाणु वा परमाणुको समूहलाई आयोन भनिन्छ।
परमाणुले आफ्नो भ्यालेन्स सेलबाट इलेक्ट्रोन गुमाउँदा त्यसमा इलेक्ट्रोनभन्दा प्रोटोन बढी हुन्छन् र धनात्मक आयोन (क्याटायोन) बन्छ। धातुहरूले यसरी आयोन बनाउँछन्। उदाहरण: Na − e⁻ → Na⁺ (11 प्रोटोन, 10 इलेक्ट्रोन); Mg − 2e⁻ → Mg²⁺।
परमाणुले इलेक्ट्रोन लिँदा त्यसमा प्रोटोनभन्दा इलेक्ट्रोन बढी हुन्छन् र ऋणात्मक आयोन (एनायोन) बन्छ। अधातुहरूले यसरी आयोन बनाउँछन्। उदाहरण: Cl + e⁻ → Cl⁻ (17 प्रोटोन, 18 इलेक्ट्रोन); O + 2e⁻ → O²⁻।

ठ.

आणविक सूत्र कसरी लेखिन्छ? उदाहरणसहित व्याख्या गर्नुहोस्।

उत्तर

आणविक सूत्र क्रिसक्रस विधिबाट लेखिन्छ:

सबैभन्दा पहिले यौगिकको नाम लेख्नुपर्छ, जस्तै आल्मिनियम अक्साइड।
नामको तल सङ्केत लेख्नुपर्छ: Al, O।
सङ्केतको माथि संयुज्यता लेख्नुपर्छ: Al 3, O 2।
संयुज्यता साटासाट गरी अर्को सङ्केतको मुनि दायाँतिर लेख्नुपर्छ: Al₂O₃।
सरल पार्नुपर्छ: साझा गुणनखण्डले भाग गर्ने, 1 नलेख्ने र रेडिकलको सङ्ख्या 2 वा बढी भए त्यसलाई कोष्ठभित्र राख्ने।

थप उदाहरण: क्याल्सियम क्लोराइड, Ca (2) र Cl (1) → CaCl₂; क्याल्सियम सल्फेट, Ca (2) र SO₄ (2) → Ca₂(SO₄)₂ → CaSO₄; आल्मिनियम नाइट्रेट, Al (3) र NO₃ (1) → Al(NO₃)₃।

ड.

आणविक भार भनेको के हो? (i) सोडियम क्लोराइड, (ii) क्याल्सियम कार्बोनेट, (iii) एमोनिया, (iv) कार्बन डाइअक्साइड र (v) म्याग्नेसियम सल्फेटको आणविक भार हिसाब गर्नुहोस्।

उत्तर

कुनै अणुमा भएका सबै परमाणुको पारमाणविक भारको योगफललाई त्यस अणुको आणविक भार भनिन्छ। (Na = 23, Cl = 35.5, Ca = 40, C = 12, O = 16, N = 14, H = 1, Mg = 24, S = 32)

i.NaCl = 23 + 35.5 = 58.5 amu
ii.CaCO₃ = 40 + 12 + 3 × 16 = 40 + 12 + 48 = 100 amu
iii.NH₃ = 14 + 3 × 1 = 17 amu
iv.CO₂ = 12 + 2 × 16 = 44 amu
v.MgSO₄ = 24 + 32 + 4 × 16 = 24 + 32 + 64 = 120 amu

कार्यपत्र (PDF, 4 पृष्ठ) शिक्षकका लागि उत्तरकुञ्जिका

पुस्तकका सबै प्रश्नको अभ्यास गर्नुहोस्; नमिलेका प्रश्न छुट्टै देखिन्छन् →