offSchoolবেটা

রসায়ন · অধ্যায় ৩ · টপিক ১৬

পরমাণু মডেল

পড়ার নোট

পরমাণুর মডেল হলো পরমাণুর ভেতরের গঠন ও ইলেকট্রনের আচরণ বোঝানোর একটি ধারণাগত বর্ণনা। পরমাণুর কোন অংশে ভর কেন্দ্রীভূত, ইলেকট্রন কোথায় থাকে এবং শক্তি গ্রহণ বা ত্যাগ করলে কী ঘটে—এসব প্রশ্নের উত্তর দিতে মডেল ব্যবহার করা হয়। পরীক্ষার ফল ব্যাখ্যা করতে না পারলে মডেলের সংশোধন প্রয়োজন হয়।

ডেমোক্রিটাস ও পরে ডাল্টনের ধারণায় পরমাণু অবিভাজ্য ছিল। কিন্তু ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রনের পরিচয় পাওয়ার ফলে বোঝা যায়, পরমাণুরও অভ্যন্তরীণ গঠন আছে। এই গঠন বোঝাতে রাদারফোর্ড ও বোরের মডেল বিশেষ গুরুত্বপূর্ণ।

নিউক্লিয়াস হলো পরমাণুর অত্যন্ত ক্ষুদ্র, ঘন কেন্দ্রীয় অংশ। এতে প্রোটন ও নিউট্রন থাকে; সাধারণ হাইড্রোজেনের নিউক্লিয়াসে নিউট্রন নেই। প্রোটনের জন্য নিউক্লিয়াস ধনাত্মক চার্জযুক্ত। পরমাণুর প্রায় সমস্ত ভর এখানে কেন্দ্রীভূত, কারণ ইলেকট্রনের ভর তুলনামূলকভাবে অত্যন্ত কম। নিউক্লিয়াসের বাইরের অধিকাংশ স্থান ফাঁকা।

রাদারফোর্ডের মডেল ১৯১১ সালে প্রস্তাবিত হয়। বিজ্ঞানী রাদারফোর্ড পরমাণুর কেন্দ্র হিসেবে ধনাত্মক চার্জযুক্ত ক্ষুদ্র নিউক্লিয়াসের প্রস্তাব করেন। এই মডেলে ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসকে ঘিরে ঘোরে, যেমন গ্রহ সূর্যকে ঘিরে ঘোরে। তাই একে সৌর মডেল ও নিউক্লিয়ার মডেলও বলা হয়। তবে ইলেকট্রন কেন শক্তি হারিয়ে নিউক্লিয়াসে পড়ে যায় না, তা এটি বোঝাতে পারেনি।

বোরের মডেল ১৯১৩ সালে নির্দিষ্ট অনুমোদিত কক্ষপথের ধারণা দেয়। এসব প্রধান শক্তিস্তর বা শেল K, L, M, N নামে পরিচিত। একটি স্থির কক্ষপথে ঘোরার সময় ইলেকট্রন শক্তি শোষণ বা বিকিরণ করে না। উচ্চ শক্তিস্তরে যেতে শক্তি শোষণ করে; নিচে নামলে শক্তি বিকিরণ করে।

বিদ্যালয়ের সিঁড়ির নির্দিষ্ট ধাপের সঙ্গে অনুমোদিত শক্তিস্তরের তুলনা করতে পারো। ধাপ বদলানো আর একই ধাপে থাকা আলাদা ব্যাপার। এটি কেবল বোঝার উপমা; পরমাণুতে সত্যিকারের সিঁড়ি নেই।

সাধারণ ভুল হলো মডেলকে পরমাণুর হুবহু ছবি ভাবা, অথবা ইলেকট্রনের ভর একেবারে শূন্য বলা। মডেল ব্যাখ্যা দেয়, আর ইলেকট্রনের ভর অতি ক্ষুদ্র হলেও শূন্য নয়।

মনে রাখো: রাদারফোর্ডের মডেল কেন্দ্রীয় নিউক্লিয়াস এবং বোরের মডেল নির্দিষ্ট শক্তিস্তরের সাহায্যে পরমাণুর গঠন বোঝায়।

২০২৬ সালের NCTB পাঠ্যবই অনুসরণ করে লেখা।

চালিয়ে দেখো

  • সোনার পাত থেকে আলফা কণা ফিরে এলো কেন?চালিয়ে দেখো

    ১৯০৯ সালে রাদারফোর্ডের ছাত্ররা খুব পাতলা সোনার পাতে আলফা কণা ছুড়লেন। তখনকার ধারণা ছিল থমসনের মডেল: পরমাণু ধনাত্মক আধানের নরম গোলক, তাতে ইলেকট্রন গাঁথা। সেই অনুযায়ী সব কণা প্রায় সোজা বেরিয়ে যাওয়ার কথা। কিন্তু ফল কী এল?

অনুশীলনের প্রশ্ন

  1. 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।
  2. 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।

এই টপিক নিয়ে প্রশ্ন আছে?

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

মেন্টরকে জিজ্ঞেস করো