ইলেকট্রন বিন্যাসের 2n² সূত্র এবং K, L, M, N শক্তিস্তরে ইলেকট্রন ধারণ ক্ষমতা

প্রধান শক্তিস্তর ও উপশক্তিস্তরের ধারণক্ষমতা

$2n^2$ সূত্র একটি প্রধান শক্তিস্তরের সর্বোচ্চ ইলেকট্রন ধারণক্ষমতা জানায়: $N_{\max}=2n^2$। এখানে $N_{\max}$ সর্বোচ্চ ইলেকট্রন সংখ্যা এবং $n$ প্রধান শক্তিস্তরের ক্রম; দুটিই এককবিহীন, কোনো SI একক নেই।

• K-এর জন্য $n=1$, তাই $2\times1^2=2$টি।
• L-এর জন্য $n=2$, তাই $2\times2^2=8$টি।
• M-এর জন্য $n=3$, তাই $2\times3^2=18$টি।
• N-এর জন্য $n=4$, তাই $2\times4^2=32$টি।

প্রধান শক্তিস্তরের অন্তর্গত ভাগগুলো হলো উপশক্তিস্তর। এগুলোর পরিচয় s, p, d, f। K-তে 1s; L-তে 2s, 2p; M-তে 3s, 3p, 3d; N-তে 4s, 4p, 4d, 4f থাকে। সামনের সংখ্যা প্রধান শক্তিস্তর এবং অক্ষর উপশক্তিস্তরের ধরন বোঝায়।

উপশক্তিস্তরের সূচক $l$-এর মান শূন্য থেকে $n-1$ পর্যন্ত। s, p, d, f-এর জন্য যথাক্রমে $l=0,1,2,3$। উপশক্তিস্তরের সর্বোচ্চ ইলেকট্রন সংখ্যা $2(2l+1)$; এখানে $l$ ও ইলেকট্রন সংখ্যা এককবিহীন। ফলে s, p, d, f যথাক্রমে ২, ৬, ১০, ১৪টি ইলেকট্রন ধারণ করে। M-এর উপশক্তিস্তরগুলোর মোট ধারণক্ষমতা $2+6+10=18$টি।

শক্তিক্রম মেনে ইলেকট্রন বিন্যাস

ইলেকট্রন প্রথমে কম শক্তির উপশক্তিস্তরে প্রবেশ করে। $n+l$ কম হলে শক্তি কম; যোগফল সমান হলে $n$ কম যার, সেটি আগে পূর্ণ হয়। এখানে $n$ ও $l$ আগের এককবিহীন সূচক। 4s-এর যোগফল $4+0=4$, কিন্তু 3d-এর $3+2=5$। তাই 3d-এর আগে 4s পূর্ণ হয়।

ফলে ক্যালসিয়ামের বিন্যাস ২, ৮, ৮, ২; M-এর ধারণক্ষমতা ১৮ হলেও সেখানে তখন ৮টি থাকে। বাইরের স্তরে আট ইলেকট্রনের স্থিতিশীল বিন্যাসের ধারণা থেকে M-এর সর্বোচ্চ ধারণক্ষমতা আট বলা ভুল।

অক্সিজেনের ৮টি ইলেকট্রনের বিন্যাস ২, ৬; অ্যালুমিনিয়ামের ১৩টির বিন্যাস ২, ৮, ৩। অ্যালুমিনিয়ামের হাঁড়ি এই মৌলের পরিচিত ব্যবহার। এবার নিরপেক্ষ ম্যাগনেসিয়ামের ১২টি ইলেকট্রন সাজাই:

• 1s-এ ২টি বসিয়ে অবশিষ্ট $12-2=10$টি।
• 2s-এ ২টি এবং 2p-তে ৬টি বসিয়ে অবশিষ্ট $10-2-6=2$টি।
• শেষ ২টি 3s-এ বসবে: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2$। উপরের সংখ্যাগুলো সংশ্লিষ্ট উপশক্তিস্তরের ইলেকট্রন সংখ্যা।
• প্রধান স্তর অনুযায়ী বিন্যাস ২, ৮, ২; যোগফল $2+8+2=12$। সব গণনা এককবিহীন।

চূড়ান্ত বিন্যাস লেখার সময় একই প্রধান শক্তিস্তরের উপশক্তিস্তর পাশাপাশি রাখবে। সাধারণ ভুল হলো সর্বোচ্চ ধারণক্ষমতাকে প্রকৃত ইলেকট্রন সংখ্যা বা পূরণের ক্রম মনে করা।

মনে রাখো: $2n^2$ সর্বোচ্চ ধারণক্ষমতা দেয়; কোন উপশক্তিস্তরে আগে ইলেকট্রন যাবে, তা শক্তিক্রম নির্ধারণ করে।