परीक्षा अभ्यास

नील्स बोर (सन् 1913)।

न्युक्लियर फिसन।

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

कोभ्यालेन्ट (नाइट्रोजन र हाइड्रोजनबिच तीनओटा एकल कोभ्यालेन्ट बन्ड)।

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

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

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।

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।

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।

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।

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।

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।

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।

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।

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।

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)।

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।)

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।)

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।

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⁻।

आणविक सूत्र क्रिसक्रस विधिबाट लेखिन्छ:

1. सबैभन्दा पहिले यौगिकको नाम लेख्नुपर्छ, जस्तै आल्मिनियम अक्साइड।
2. नामको तल सङ्केत लेख्नुपर्छ: Al, O।
3. सङ्केतको माथि संयुज्यता लेख्नुपर्छ: Al 3, O 2।
4. संयुज्यता साटासाट गरी अर्को सङ्केतको मुनि दायाँतिर लेख्नुपर्छ: Al₂O₃।
5. 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।

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