একটি শক্তিস্তরে কয়টি অরবিটাল থাকে?

n-তম শক্তিস্তরে nটি অরবিটাল থাকে। যেমন n = 3 স্তরে তিনটি: 3s, 3p, 3d।

M স্তর পূর্ণ না হতেই পটাশিয়ামের ইলেকট্রন N স্তরে যায় কেন?

কারণ 4s-এর (n + l) = 4, যা 3d-এর ৫-এর চেয়ে কম; তাই 4s-এর শক্তি কম আর ইলেকট্রন আগে 4s-এ যায়।

রসায়ন · পদার্থের গঠন

অরবিট ও অরবিটালের পার্থক্য (উপশক্তিস্তরসহ)

সর্বশেষ হালনাগাদ ২২ অক্টোবর ২০২৬

সংক্ষেপে

অরবিট বা কক্ষপথ হলো নিউক্লিয়াসের চারপাশে ইলেকট্রনের ঘোরার নির্দিষ্ট শক্তির পথ, অর্থাৎ প্রধান শক্তিস্তর; একে $n = 1, 2, 3, 4$ বা K, L, M, N দিয়ে চিহ্নিত করা হয়, আর এতে সর্বোচ্চ $2n^2$ টি ইলেকট্রন থাকে। পাঠ্যবই অনুযায়ী প্রধান শক্তিস্তরের ভেতরের উপশক্তিস্তরগুলোকেই অরবিটাল বলে; এদের $l$ দিয়ে চিহ্নিত করে s, p, d, f নামে ডাকা হয়, আর একটি অরবিটালে সর্বোচ্চ $2(2l+1)$ টি ইলেকট্রন থাকে।

কক্ষপথ (প্রধান শক্তিস্তর) ও অরবিটাল (উপশক্তিস্তর): পার্থক্যের ছক
তুলনার বিষয়	কক্ষপথ (প্রধান শক্তিস্তর)	অরবিটাল (উপশক্তিস্তর)
কী বোঝায়	প্রধান শক্তিস্তর; নিউক্লিয়াস ঘিরে ইলেকট্রনের ঘোরার পথ	প্রধান শক্তিস্তরের ভেতরের উপশক্তিস্তর
যা দিয়ে চিহ্নিত	$n$ (১, ২, ৩, ৪…)	$l$ (০ থেকে $n - 1$ পর্যন্ত)
নাম	K, L, M, N	s, p, d, f (যেমন 1s, 2s, 2p, 3d)
সর্বোচ্চ ইলেকট্রন	$2n^2$ : K-তে ২, L-তে ৮, M-তে ১৮, N-তে ৩২	$2(2l+1)$ : s-এ ২, p-তে ৬, d-তে ১০, f-এ ১৪
কয়টি থাকে	পরমাণুভেদে কয়েকটি প্রধান শক্তিস্তর	$n$ -তম শক্তিস্তরে $n$ টি অরবিটাল; যেমন $n = 3$ -এ 3s, 3p, 3d
ইলেকট্রন বিন্যাসে উদাহরণ (Na)	K = ২, L = ৮, M = ১	$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1$

অরবিট বা প্রধান শক্তিস্তর

বোরের পরমাণু মডেল অনুযায়ী ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসের চারপাশে কয়েকটি নির্দিষ্ট শক্তির পথে ঘোরে; এগুলোই কক্ষপথ বা প্রধান শক্তিস্তর, যাদের $n$ দিয়ে চিহ্নিত করা হয়। নিউক্লিয়াসের সবচেয়ে কাছের স্তর K ( $n = 1$ ), তারপর L, M, N। কোনো স্তরে সর্বোচ্চ $2n^2$ টি ইলেকট্রন থাকতে পারে।

অরবিটাল বা উপশক্তিস্তর

প্রতিটি প্রধান শক্তিস্তর আবার কয়েকটি উপশক্তিস্তরে বিভক্ত; পাঠ্যবইয়ে এই উপশক্তিস্তরগুলোকেই অরবিটাল বলা হয়েছে। উপশক্তিস্তরকে $l$ দিয়ে চিহ্নিত করা হয়, আর $l$ -এর মান ০ থেকে $n - 1$ পর্যন্ত:

$n = 1$ : $l = 0$ , একটি অরবিটাল: 1s
$n = 2$ : $l = 0, 1$ , দুটি অরবিটাল: 2s, 2p
$n = 3$ : $l = 0, 1, 2$ , তিনটি অরবিটাল: 3s, 3p, 3d
$n = 4$ : $l = 0, 1, 2, 3$ , চারটি অরবিটাল: 4s, 4p, 4d, 4f

একটি অরবিটালে সর্বোচ্চ $2(2l+1)$ টি ইলেকট্রন থাকে: s ( $l = 0$ )-এ ২, p ( $l = 1$ )-এ ৬, d ( $l = 2$ )-এ ১০, f ( $l = 3$ )-এ ১৪। একটি শক্তিস্তরের সব অরবিটালের ইলেকট্রন যোগ করলে $2n^2$ পাওয়া যায়; যেমন M স্তরে $2 + 6 + 10 = 18$ ।

কেন অরবিটাল জানা দরকার

পটাশিয়ামের ১৯তম ইলেকট্রন M স্তর (ধারণক্ষমতা ১৮) পূর্ণ হওয়ার আগেই N স্তরে চলে যায়। কেবল কক্ষপথ দিয়ে এটা ব্যাখ্যা করা যায় না। অরবিটালের শক্তি $(n + l)$ -এর মানের উপর নির্ভর করে: 4s-এর জন্য $4 + 0 = 4$ , 3d-এর জন্য $3 + 2 = 5$ । তাই 4s-এর শক্তি কম, আর ইলেকট্রন আগে 4s-এ যায়।

সাধারণ ভুল

অরবিট আর অরবিটালকে একই বলা। অরবিট হলো প্রধান শক্তিস্তর; অরবিটাল তার ভেতরের উপশক্তিস্তর।
অরবিটালের ধারণক্ষমতা $2n^2$ লেখা। $2n^2$ পুরো শক্তিস্তরের; অরবিটালের ধারণক্ষমতা $2(2l+1)$ ।

পরীক্ষায় যেভাবে লিখবে

এখান থেকে সবচেয়ে বেশি আসে ইলেকট্রন বিন্যাস লেখা: শক্তিস্তর ধরে (K, L, M, N) বা অরবিটাল ধরে (1s, 2s, 2p…)। প্রশ্নে যেভাবে চাওয়া হয়েছে সেভাবেই লেখো। পার্থক্য চাইলে লেখো:

অরবিট (প্রধান শক্তিস্তর)	অরবিটাল (উপশক্তিস্তর)
১. $n$ দিয়ে চিহ্নিত; K, L, M, N।	১. $l$ দিয়ে চিহ্নিত; s, p, d, f।
২. সর্বোচ্চ $2n^2$ টি ইলেকট্রন ধারণ করে।	২. সর্বোচ্চ $2(2l+1)$ টি ইলেকট্রন ধারণ করে।

পটাশিয়াম বা ক্যালসিয়ামের বিন্যাস চাইলে $(n + l)$ নিয়ম দিয়ে দেখাও কেন 3d-এর আগে 4s পূর্ণ হয়।

নিজে চালিয়ে দেখো

অনুশীলনের প্রশ্ন

বগুড়ার শেরপুরের একটি বিদ্যালয়ের রসায়ন ক্লাবে দশম শ্রেণির শিক্ষার্থীরা পরমাণুর বিভিন্ন উপস্তরের শক্তির ক্রম (Aufbau principle) অনুসন্ধান করছে। (n + l) নীতির আলোকে পটাশিয়ামের (K, পারমাণবিক সংখ্যা ১৯) ১৯-তম ইলেকট্রনটি 3d উপস্তরে না গিয়ে 4s উপস্তরে প্রবেশ করার সঠিক কারণ কোনটি?
1. ক
  4s উপস্তরের (n + l = ৪) শক্তি 3d উপস্তরের (n + l = ৫) চেয়ে কম হওয়ায় ইলেকট্রন আগে নিম্ন শক্তির 4s-এ প্রবেশ করে
2. খ
  4s উপস্তরের প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা n = ৪ হওয়ায় এর শক্তি 3d উপস্তরের চেয়ে বেশি এবং ইলেকট্রন উচ্চ শক্তিতে আগে যায়
3. গ
  3d উপস্তরে সর্বোচ্চ ১০টি ইলেকট্রন ধারণের ক্ষমতা থাকায় সেখানে আন্তঃইলেকট্রন বিকর্ষণ 4s অপেক্ষা কম হয়
4. ঘ
  4s উপস্তর নিউক্লিয়াসের অধিক নিকটবর্তী হওয়ায় 3d-এর তুলনায় 4s-এর প্রধান শক্তিস্তর M-শেলের অংশ
উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর:
ক) 4s উপস্তরের (n + l = ৪) শক্তি 3d উপস্তরের (n + l = ৫) চেয়ে কম হওয়ায় ইলেকট্রন আগে নিম্ন শক্তির 4s-এ প্রবেশ করে
1. আউফবাউ নীতি অনুযায়ী, পরমাণুতে ইলেকট্রনসমূহ প্রথমে সর্বনিম্ন শক্তির উপস্তর পূর্ণ করে এবং পর্যায়ক্রমে উচ্চ শক্তির উপস্তরে গমন করে।
2. উপস্তরের শক্তি নির্ধারিত হয় (n + l) মান দ্বারা। 4s-এর জন্য n = ৪, l = ০, ফলে n + l = ৪ + ০ = ৪। অন্যদিকে 3d-এর জন্য n = ৩, l = ২, ফলে n + l = ৩ + ২ = ৫।
$E(4s) \propto (4 + 0) = 4, \quad E(3d) \propto (3 + 2) = 5$
1. যেহেতু ৪ < ৫, তাই 4s উপস্তরের শক্তি 3d উপস্তরের চেয়ে কম। ফলে পটাশিয়ামের ১৯-তম ইলেকট্রনটি 3d-তে না গিয়ে নিম্ন শক্তির 4s-এ প্রবেশ করে।
রংপুরের একটি বিদ্যালয়ে বিজ্ঞান ক্লাসে পরমাণু মডেলের ঐতিহাসিক ক্রমবিকাশ পড়াতে গিয়ে শিক্ষক সৌরজগতের সাথে রাদারফোর্ড পরমাণু মডেলের তুলনা আলোচনা করলেন। ম্যাক্সওয়েলের তড়িৎচৌম্বকীয় তত্ত্ব (electromagnetic theory) অনুসারে রাদারফোর্ড মডেলের প্রধান সীমাবদ্ধতা কোনটি?
1. ক
  ঘূর্ণায়মান চার্জযুক্ত ইলেকট্রন অবিরাম শক্তি বিকিরণ করে সর্পিলাকারে নিউক্লিয়াসে পতিত হবে, ফলে পরমাণুর কোনো স্থায়ী অস্তিত্ব থাকত না
2. খ
  পরমাণুর সমস্ত ধনাত্মক চার্জ ও ভর অতি ক্ষুদ্র নিউক্লিয়াসে কেন্দ্রীভূত থাকায় তা অস্থিতিশীল হয়ে ফেটে যাবে
3. গ
  ইলেকট্রনগুলো কেবল নির্দিষ্ট ব্যাসার্ধের বৃত্তাকার কক্ষপথে কোনো শক্তি বিকিরণ না করে আবর্তন করতে পারে
4. ঘ
  মডেলটি কেবল এক-ইলেকট্রনবিশিষ্ট পরমাণুর রেখা বর্ণালি ব্যাখ্যা করতে পারলেও বহু-ইলেকট্রনের বর্ণালি ব্যাখ্যা করতে পারে না
উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর:
ক) ঘূর্ণায়মান চার্জযুক্ত ইলেকট্রন অবিরাম শক্তি বিকিরণ করে সর্পিলাকারে নিউক্লিয়াসে পতিত হবে, ফলে পরমাণুর কোনো স্থায়ী অস্তিত্ব থাকত না
1. ম্যাক্সওয়েলের ধ্রুপদী তড়িৎচৌম্বকীয় তত্ত্ব অনুসারে, কোনো চার্জযুক্ত কণা বৃত্তাকার পথে ত্বরণসহ ঘুরলে তা অবিরাম তড়িৎচৌম্বকীয় বিকিরণ হিসেবে শক্তি হারাতে থাকে।
2. শক্তি হারাতে থাকলে ইলেকট্রনের কক্ষপথের ব্যাসার্ধ ক্রমশ কমতে থাকবে এবং ১০⁻⁸ সেকেন্ডেরও কম সময়ে ইলেকট্রনটি সর্পিলাকারে কেন্দ্রে অবস্থিত নিউক্লিয়াসে আছড়ে পড়বে, যা পরমাণুর চিরস্থায়ী বাস্তব অস্তিত্বের সাথে সংঘাতপূর্ণ।
পরমাণুর গঠন বর্ণনায় বোর পরমাণু মডেল কেন রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল অপেক্ষা অধিকতর গ্রহণযোগ্য ও বাস্তবসম্মত? দুটি প্রধান কারণসহ সংক্ষেপে ব্যাখ্যা করো।
উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর:
রাদারফোর্ড মডেলে ইলেকট্রন আবর্তনের কক্ষপথের আকার ও ব্যাসার্ধের কোনো সুনির্দিষ্ট ধারণা না থাকলেও বোর মডেলে ইলেকট্রন আবর্তনের জন্য সুনির্দিষ্ট ব্যাসার্ধের স্থায়ী বৃত্তাকার কক্ষপথের (orbit) সুস্পষ্ট ধারণা দেওয়া হয়েছে। এছাড়া রাদারফোর্ড মডেল ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব অনুসারে ইলেকট্রনের শক্তি বিকিরণজনিত কারণে পরমাণুর স্থায়িত্ব ও পারমাণবিক রেখা বর্ণালি ব্যাখ্যায় সম্পূর্ণ ব্যর্থ হয়, পক্ষান্তরে বোর মডেল স্থায়ী কক্ষপথে আবর্তনকালে কোনো শক্তি বিকিরণ না হওয়ার কথা বলে পরমাণুর স্থায়ী অস্তিত্ব এবং এক স্তর থেকে অন্য স্তরে ইলেকট্রন স্থানান্তরের মাধ্যমে বর্ণালি সৃষ্টির সফল ব্যাখ্যা দেয়। এসব মৌলিক ত্রুটি সংশোধন করার কারণেই বোর মডেল রাদারফোর্ড মডেলের চেয়ে অধিকতর গ্রহণযোগ্য।
1. কক্ষপথের সুনির্দিষ্টতার তুলনা: রাদারফোর্ড মডেলে কক্ষপথের আকার বা ব্যাসার্ধের কোনো নির্দিষ্ট বিবরণ ছিল না, কিন্তু বোর মডেলে নির্দিষ্ট শক্তি ও ব্যাসার্ধের স্থায়ী বৃত্তাকার কক্ষপথের সুস্পষ্ট ধারণা দেওয়া হয়।
2. পরমাণুর স্থায়িত্ব ও বর্ণালির ব্যাখ্যা: ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্বানুসারে রাদারফোর্ড মডেল পরমাণুর স্থায়িত্ব ও বর্ণালির ব্যাখ্যা দিতে পারে না; বোর মডেল শক্তিস্তরে শক্তি সংরক্ষণ এবং ইলেকট্রন স্থানান্তরের মাধ্যমে উভয় সংকটের নির্ভরযোগ্য ব্যাখ্যা দেয়।

প্রায়ই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন

একটি শক্তিস্তরে কয়টি অরবিটাল থাকে?: $n$ -তম শক্তিস্তরে $n$ টি অরবিটাল থাকে। যেমন $n = 3$ স্তরে তিনটি: 3s, 3p, 3d।
M স্তর পূর্ণ না হতেই পটাশিয়ামের ইলেকট্রন N স্তরে যায় কেন?: কারণ 4s-এর $(n + l) = 4$ , যা 3d-এর ৫-এর চেয়ে কম; তাই 4s-এর শক্তি কম আর ইলেকট্রন আগে 4s-এ যায়।

এই টপিক নিয়ে প্রশ্ন আছে?

মেন্টরকে বাংলায় বা ইংরেজিতে জিজ্ঞেস করো, বা খাতার ছবি দাও। সিমুলেশন চালিয়ে বুঝিয়ে দেবে।

মেন্টরকে জিজ্ঞেস করো