offSchoolবেটা

রসায়ন · অধ্যায় ৩ · টপিক ১৭

রাদারফোর্ড ও বোর পরমাণু মডেলের তুলনা

  • রাদারফোর্ড পরমাণু মডেল ও এর সীমাবদ্ধতা
  • বোর পরমাণু মডেল ও এর সীমাবদ্ধতা

পড়ার নোট

রাদারফোর্ডের মডেল ও সীমাবদ্ধতা

১৯১১ সালে প্রস্তাবিত রাদারফোর্ডের পরমাণু মডেল অনুযায়ী পরমাণুর কেন্দ্রে ক্ষুদ্র, ঘন, ধনাত্মক নিউক্লিয়াস থাকে এবং ইলেকট্রন তাকে ঘিরে ঘোরে। বিজ্ঞানী রাদারফোর্ড ১৯১১ সালে পরমাণুর কেন্দ্র হিসেবে এই নিউক্লিয়াসের ধারণা দেন। পরমাণুর অধিকাংশ স্থান ফাঁকা। নিউক্লিয়াস ও ইলেকট্রনের মধ্যে বৈদ্যুতিক আকর্ষণ ইলেকট্রনের আবর্তনের জন্য প্রয়োজনীয় কেন্দ্রমুখী বল জোগায়।

নিরপেক্ষ পরমাণুতে প্রোটন ও ইলেকট্রনের সংখ্যা সমান। তাদের সমান মানের বিপরীত চার্জ পরস্পরকে প্রশমিত করায় পরমাণুর মোট চার্জ শূন্য হয়। সূর্যকে ঘিরে গ্রহের আবর্তনের উপমা দেওয়ায় এটি সৌর মডেল নামেও পরিচিত।

মডেলটির প্রধান সীমাবদ্ধতাগুলো হলো:

  • ইলেকট্রনের কক্ষপথের আকার, ব্যাসার্ধ ও আকৃতি নির্দিষ্ট করে না।
  • একাধিক ইলেকট্রনের পরিভ্রমণ এবং শক্তি শোষণ বা বিকিরণে কী পরিবর্তন ঘটে, তা বোঝায় না।
  • সামগ্রিকভাবে চার্জহীন সূর্য ও গ্রহের উপমা চার্জযুক্ত নিউক্লিয়াস ও ইলেকট্রনের জন্য সম্পূর্ণ উপযুক্ত নয়।
  • ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব অনুযায়ী আবর্তনশীল ইলেকট্রনের শক্তি হারিয়ে নিউক্লিয়াসে পড়ার কথা। ফলে বাস্তব পরমাণুর স্থায়িত্ব ও পারমাণবিক বর্ণালি ব্যাখ্যা করা যায় না।

বোরের মডেল ও তুলনামূলক গ্রহণযোগ্যতা

১৯১৩ সালে প্রস্তাবিত বোরের পরমাণু মডেল অনুযায়ী ইলেকট্রন নির্দিষ্ট ব্যাসার্ধের অনুমোদিত বৃত্তাকার স্থির কক্ষপথে ঘোরে। K, L, M, N হলো এমন প্রধান শক্তিস্তরের নাম। স্থির কক্ষপথে ইলেকট্রন শক্তি হারায় না; তাই ক্রমাগত নিউক্লিয়াসের দিকে এগিয়ে যাওয়ার সমস্যাটি থাকে না।

ইলেকট্রন শক্তি শোষণ করে নিম্ন থেকে উচ্চ শক্তিস্তরে যায়। উচ্চ থেকে নিম্ন শক্তিস্তরে ফিরলে আলো বিকিরণ করে। এই আলো প্রিজমের মধ্য দিয়ে বিশ্লেষণ করলে পাওয়া রেখাগুলো পারমাণবিক বর্ণালি গঠন করে। বোরের মডেল এক ইলেকট্রনবিশিষ্ট হাইড্রোজেনের বর্ণালি ব্যাখ্যা করতে পারে।

স্কুলের সিঁড়িতে উঁচু ধাপে উঠতে শক্তি লাগে—এই পরিচিত অভিজ্ঞতা দিয়ে শক্তি শোষণের দিকটি মনে রাখতে পারো। তবে সিঁড়ির উপমা পরমাণুর সম্পূর্ণ আচরণ বোঝায় না।

বোরের মডেলও বহু ইলেকট্রনবিশিষ্ট পরমাণুর বর্ণালি কিংবা একটি রেখার মধ্যে থাকা সূক্ষ্ম রেখাগুলো ব্যাখ্যা করতে পারে না। কেবল বৃত্তাকার কক্ষপথ ধরে নেওয়ায় পরবর্তী উপবৃত্তাকার কক্ষপথের ধারণাও এতে অন্তর্ভুক্ত হয় না।

সাধারণ ভুল হলো বোরের মডেল সব পরমাণুর বর্ণালি ব্যাখ্যা করে ভাবা। এটি বেশি গ্রহণযোগ্য হলেও সীমাবদ্ধতামুক্ত নয়।

মনে রাখো: নির্দিষ্ট শক্তিস্তর, পরমাণুর স্থায়িত্ব ও হাইড্রোজেনের বর্ণালি ব্যাখ্যা করায় বোরের মডেল তুলনামূলকভাবে বেশি গ্রহণযোগ্য।

২০২৬ সালের NCTB পাঠ্যবই অনুসরণ করে লেখা।

চালিয়ে দেখো

  • হাইড্রোজেন কেন নির্দিষ্ট রঙের আলো দেয়?চালিয়ে দেখো

    হাইড্রোজেন গ্যাসের নলে বিদ্যুৎ দিলে আলো জ্বলে, প্রিজমে দেখলে রংধনুর মতো পুরো বর্ণালি নয়, কয়েকটি আলাদা রেখা: লাল, নীলাভ সবুজ, নীল, বেগুনি। বোরের মডেলে ইলেকট্রন n = ৩ থেকে n = ২ স্তরে নামলে লাল রেখা হয়। n = ৪ থেকে n = ২ এ নামলে কোন রঙের আলো আসবে?

এই টপিকের পার্থক্য

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