শক্তিস্তরে ইলেকট্রন বিন্যাস: ২n² নিয়ম ও বোর মডেল
মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।
আমাদের দেশের কৃষিজমিতে ধানের ফলন বাড়াতে ও খরা সহনশীলতা তৈরিতে ব্যাপকভাবে লাল রঙের মিউরেট অব পটাশ (MOP) সার ব্যবহার করা হয়। এই সারের প্রধান উপাদান পটাশিয়াম (K), যার পারমাণবিক সংখ্যা ১৯ অর্থাৎ এর একটি নিরপেক্ষ পরমাণুতে ১৯টি ইলেকট্রন থাকে। বোর মডেল অনুসারে যেকোনো প্রধান শক্তিস্তরে সর্বোচ্চ ইলেকট্রন ধারণক্ষমতার নিয়ম ২n²। এই নিয়ম মতে ১ম শক্তিস্তর K (n = ১)-তে সর্বোচ্চ ২টি, ২য় শক্তিস্তর L (n = ২)-তে সর্বোচ্চ ৮টি এবং ৩য় শক্তিস্তর M (n = ৩)-তে সর্বোচ্চ ১৮টি ইলেকট্রন থাকতে পারে। প্রথম দুটি স্তর পূর্ণ করতে ২ + ৮ = ১০টি ইলেকট্রন চলে যাওয়ার পর পটাশিয়ামের আরও ৯টি ইলেকট্রন অবশিষ্ট থাকে। পটাশিয়ামের K, L, M, N শক্তিস্তরে এই ১৯টি ইলেকট্রন কীভাবে সজ্জিত হবে?
পটাশিয়াম (K, পারমাণবিক সংখ্যা ১৯)-এর ১৯টি ইলেকট্রন K, L, M, N শক্তিস্তরে কীভাবে সজ্জিত হবে?
- ২, ৮, ৮, ১: M স্তরে ৮টি পূর্ণ হওয়ার পর শেষ ইলেকট্রনটি N স্তরে প্রবেশ করে
- ২, ৮, ৯: M স্তরের ধারণক্ষমতা ১৮টি হওয়ায় বাকি ৯টি ইলেকট্রন M স্তরেই থাকে
- ২, ৮, ৭, ২: M স্তরে ৭টি রেখে N স্তরে ২টি ইলেকট্রন চলে যায়
যা বদলাতে পারবে
- প্রথম পরমাণু (A): হাইড্রোজেন (H), হিলিয়াম (He), লিথিয়াম (Li), কার্বন (C), নাইট্রোজেন (N), অক্সিজেন (O), ফ্লোরিন (F), নিয়ন (Ne), সোডিয়াম (Na), ম্যাগনেসিয়াম (Mg), অ্যালুমিনিয়াম (Al), সিলিকন (Si), ফসফরাস (P), সালফার (S), ক্লোরিন (Cl), আর্গন (Ar), পটাশিয়াম (K), ক্যালসিয়াম (Ca)
- দ্বিতীয় পরমাণু (B): হাইড্রোজেন (H), হিলিয়াম (He), লিথিয়াম (Li), কার্বন (C), নাইট্রোজেন (N), অক্সিজেন (O), ফ্লোরিন (F), নিয়ন (Ne), সোডিয়াম (Na), ম্যাগনেসিয়াম (Mg), অ্যালুমিনিয়াম (Al), সিলিকন (Si), ফসফরাস (P), সালফার (S), ক্লোরিন (Cl), আর্গন (Ar), পটাশিয়াম (K), ক্যালসিয়াম (Ca)
যা মেপে দেখাবে
- প্রথম পরমাণুর যোজ্যতা ইলেকট্রন
- দ্বিতীয় পরমাণুর যোজ্যতা ইলেকট্রন
চালানোর সময় খেয়াল করো
- প্রথম পরমাণুতে পটাশিয়াম (K) এবং ক্যালসিয়াম (Ca) নির্বাচন করে দেখো। এদের ৪র্থ শক্তিস্তর N-এ কয়টি ইলেকট্রন যায়?
- সোডিয়াম (Na) ও পটাশিয়াম (K) তুলনা করো। দুটিরই শেষ স্তরে ১টি ইলেকট্রন, কিন্তু শক্তিস্তরের সংখ্যা কি একই?
নিজে করে দেখো
- প্রথম পরমাণুতে (A) এমন একটি মৌল নির্বাচন করো যার সর্ববহিঃস্থ স্তরে ঠিক ৭টি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে (একটি হ্যালোজেন মৌল)।
ইঙ্গিত
১৭ নম্বর গ্রুপের ফ্লোরিন (F) বা ক্লোরিন (Cl) নির্বাচন করে দেখো।
- এমন দুটি ভিন্ন মৌল নির্বাচন করো যাতে ১ম পরমাণুর (A) যোজ্যতা ইলেকট্রন সংখ্যা ঠিক ২ হয় এবং ২য় পরমাণুর (B) যোজ্যতা ইলেকট্রন সংখ্যা ঠিক ৬ হয়।
ইঙ্গিত
১ম পরমাণু হিসেবে ম্যাগনেসিয়াম (Mg) বা ক্যালসিয়াম (Ca) এবং ২য় পরমাণু হিসেবে অক্সিজেন (O) বা সালফার (S) বেছে নাও।
ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।
শক্তিস্তরে ইলেকট্রন ধারণক্ষমতা: ২n² নিয়ম ও অষ্টক সীমা
পরমাণুর প্রতিটি প্রধান শক্তিস্তরের সর্বোচ্চ ইলেকট্রন ধারণক্ষমতা ২n² (যেখানে n = ১, ২, ৩, ...)। এই হিসেবে ১ম স্তর K-তে ২টি, ২য় স্তর L-এ ৮টি, ৩য় স্তর M-এ ১৮টি এবং ৪র্থ স্তর N-এ ৩২টি পর্যন্ত ইলেকট্রন থাকতে পারে। কিন্তু পরমাণুর সবচেয়ে বাইরের শক্তিস্তরে কখনো ৮টির বেশি ইলেকট্রন থাকতে পারে না। পটাশিয়ামের (K, Z = ১৯) ক্ষেত্রে K-তে ২টি এবং L-এ ৮টি ইলেকট্রন প্রবেশের পর M স্তরে ৮টি ইলেকট্রন পূর্ণ হয়। তখন ৩য় স্তরের ধারণক্ষমতা ১৮ হলেও উপস্তরের শক্তির ক্রম অনুসারে (৪s-এর শক্তি ৩d-এর চেয়ে কম) ১৯তম ইলেকট্রনটি M স্তরে না গিয়ে ৪র্থ স্তর N (৪s)-এ প্রবেশ করে। ফলে ইলেকট্রন বিন্যাস হয় ২, ৮, ৮, ১ এবং এর যোজ্যতা ইলেকট্রন সংখ্যা ১।
অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল
M স্তরের মোট ধারণক্ষমতা ১৮ হলেও কোনো পরমাণুর সর্ববহিঃস্থ স্তরে ৮টির বেশি ইলেকট্রন থাকতে পারে না এবং ৪s উপস্তরের শক্তি ৩d উপস্তরের চেয়ে কম। তাই M স্তরে ৮টি পূর্ণ হওয়ার পর অতিরিক্ত ইলেকট্রনটি N স্তরে প্রবেশ করে: বিন্যাসটি ২, ৮, ৯ বা ২, ৮, ৭, ২ নয়, বরং ২, ৮, ৮, ১ হয়।
যেসব ভুল ধারণা হয়
- ভেতরের শক্তিস্তরের সর্বোচ্চ ধারণক্ষমতা পূর্ণ না হওয়া পর্যন্ত ইলেকট্রন পরবর্তী স্তরে যেতে পারে না।
- আগের শক্তিস্তরে ৮টি ইলেকট্রন পূর্ণ হওয়ার আগেই যেকোনো সংখ্যায় ইলেকট্রন বাইরের স্তরে চলে যায়।
বাস্তবে কোথায় দেখা যায়
- কৃষিতে পটাশ সারের ভূমিকা: বাংলাদেশের মাটিতে ধান ও পাট চাষে পটাশিয়াম ক্লোরাইড (MOP) সার প্রয়োগ করা হয়। পটাশিয়ামের সর্ববহিঃস্থ স্তরে মাত্র ১টি যোজ্যতা ইলেকট্রন থাকায় এটি খুব সহজেই K⁺ ক্যাটায়নে পরিণত হয়। এই K⁺ আয়ন উদ্ভিদের মূল দ্বারা দ্রুত শোষিত হয় এবং পাতার স্টোমাটা খোলা ও বন্ধ হওয়া নিয়ন্ত্রণ করে খরা মৌসুমে ফসলের পানির অপচয় রোধ করে।
- মৎস্য চাষ ও চুন প্রয়োগ: বাংলাদেশের পুকুরে মাছের রোগ প্রতিরোধ ও পানির অম্লতা দূর করতে চুন (ক্যালসিয়াম অক্সাইড, CaO) ব্যবহার করা হয়। ক্যালসিয়ামের বহিঃস্থ স্তরে ২টি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে (বিন্যাস: ২, ৮, ৮, ২)। ক্যালসিয়াম সহজে এই ২টি ইলেকট্রন ছেড়ে দিয়ে Ca²⁺ আয়নে পরিণত হয়ে পানির ক্ষতিকর অম্ল প্রশমিত করে এবং মাছের হাড় ও আঁশ গঠনে সহায়তা করে।