آئونائزیشن کیمیا اور طبیعیات میں بنیادی مفهوم ہے جو بجلی سے نیوٹرل اتم یا مولکولوں کو بجلی سے بھاری بنانے کا تفصیل دیتی ہے۔ آئونائزیشن ایک اتم یا مولکول کو ایک یا زیادہ الیکٹران حاصل کرنے یا خسار کرنے پر واقع ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں مثبت یا منفی برقی بار ہوتا ہے۔ برقی بار والے اتم یا مولکول کو آئون کہا جاتا ہے۔

آئونائزیشن مختلف طریقوں سے ہو سکتی ہے، جیسے ٹکرانے سے، کیمیائی ریاکشنز سے یا برقی مغناطیسی شعاعیں کے زیرِ اثر ہو سکتی ہے۔ آئونائزیشن کوئی بھی قدرتی یا فنی ظاہرہ میں ایک اہم کردار ادا کرتی ہے، جیسے شمالی روشنی، آئونوسفریک مواصلات، ماس سپیکٹرو میٹری، شعاعی درمانی اور نیوکلیئر فیوژن۔

اس مقالے میں ہم آئونائزیشن کے عمل کو نامک (NaCl) کے مثال کے ذریعے تفصیل سے بیان کریں گے۔ ہم آئونائزیشن کے عمل پر متاثر ہونے والے عوامل، جیسے آئونائزیشن کی توانائی اور میڈیم کی نسبتاً ترمیمیت کے بارے میں بھی بحث کریں گے۔ آخر کار ہم مختلف معاشرتی حالات میں آئونائزیشن کے کچھ مثالیں فراہم کریں گے۔

آئونائزیشن کا عمل کیا ہے؟

آئونائزیشن کا عمل اتم یا مولکولوں کے درمیان الیکٹرانوں کا منتقل ہونا شامل ہوتا ہے۔ اس عمل کو واضح کرنے کے لیے، ہم نامک (NaCl) کے مطالعہ کو دیکھیں گے، جو ہم روزمرہ زندگی میں استعمال کرتے ہیں۔

نامک سوڈیم (Na) اتم اور کلورین (Cl) اتم پر مشتمل ہوتا ہے جو ایک برقی ساکنی طاقت کے ذریعے ملا ہوتے ہیں۔ Na اور Cl کے اتمی نمبر 11 اور 17 ہوتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ ان کے پاس 11 اور 17 الیکٹران اپنے مرکز کے گرد گھومتے ہیں۔

این الیکٹرانوں کی ترتیب نیچے دی گئی تصویر میں دکھائی گئی ہے۔ الیکٹران مختلف شیلز یا مداروں میں اپنے توانائی کے درجات کے مطابق مرکز کے گرد تقسیم ہوتے ہیں۔ بیرونی شیل کو ویلنس شیل کہا جاتا ہے، اور یہ اتم کی کیمیائی خصوصیات کو تعین کرتا ہے۔

تصویر سے واضح ہے کہ Na اتم کے پاس اپنے ویلنس شیل میں صرف ایک الیکٹران ہے، جبکہ Cl اتم کے پاس اپنے ویلنس شیل میں سات الیکٹران ہیں۔ اتموں کو مستحکم ترتیب حاصل کرنے کے لیے، وہ اپنے ویلنس شیل میں آٹھ الیکٹران کے حصول کے لیے کوشش کرتے ہیں، اکٹیو رول کے مطابق۔

لہذا، Na اور Cl دونوں اتم نا مستحکم یا کیمیائی طور پر سرگرم ہوتے ہیں۔ جب وہ ایک دوسرے کے قریب آتے ہیں تو وہ ایک کیمیائی ریاکشن کا شکار ہوتے ہیں جو الیکٹرانوں کا تبادلہ شامل ہوتا ہے۔

Na اتم اپنے ویلنس الیکٹران کو خسار کرتا ہے اور مثبت بار والا آئون (Na+) بن جاتا ہے، جبکہ Cl اتم ایک الیکٹران حاصل کرتا ہے اور منفی بار والا آئون (Cl-) بن جاتا ہے۔ اس عمل کو آئونائزیشن کہا جاتا ہے۔

Na+ اور Cl- آئونوں کو ایک برقی ساکنی طاقت کے ذریعے ایک دوسرے کے قریب کشیدا ہوتا ہے، جس سے NaCl مولیکیول بناتا ہے۔ یہ طاقت ان کے باروں کے حاصل کرنے کے متناسب ہوتی ہے اور ان کے درمیان فاصلے کے مربع کے متناسب ہوتی ہے، کولمب کے قانون کے مطابق۔

کولمب کے قانون کا مساوات یہ ہے:

جہاں F طاقت ہے، Q1 اور Q2 بار ہیں، r فاصلہ ہے، اور εr میڈیم کی نسبتاً ترمیمیت ہے۔

نسبتاً ترمیمیت (جو کہ دائریلیکٹرک کنستنٹ بھی کہلاتی ہے) ایک میٹریل کی طاقت کا پیمانہ ہے جس سے وہ اپنے اندر کے برقی میدان کو کتنا کم کرتا ہے جب کہ خلا کے مقابلے میں۔ خلا کی نسبتاً ترمیمیت کا تعریفی مقدار 1 ہے۔

نسبتاً ترمیمیت آئونوں کے درمیان برقی ساکنی طاقت کو متاثر کرتی ہے۔ مثال کے طور پر، ہوا کی نسبتاً ترمیمیت تقریباً 1.0006 ہے، جبکہ 20°C پر پانی کی نسبتاً ترمیمیت تقریباً 80 ہے۔

یہ مطلب ہے کہ جب NaCl پانی میں حل ہوتا ہے تو Na+ اور Cl- آئونوں کے درمیان برقی ساکنی طاقت ہوا کے مقابلے میں 80 گنا کمزور ہوجاتی ہے۔ اس کے نتیجے میں، Na+ اور Cl- آئونوں کو ایک دوسرے سے جدا ہوتے ہیں اور حل میں آزاد ہو جاتے ہیں۔

آئونائزیشن کی توانائی اور اس کے عوامل

آئونائزیشن کے عمل پر متاثر ہونے والے عوامل میں آئونائزیشن کی توانائی شامل ہے۔ آئونائزیشن کی توانائی ایک الیکٹران کو ایک الگ، گیسی اتم یا مولکول کو اپنے بنیادی ریاست میں ہٹانے کے لیے درکار توانائی ہے۔ آئونائزیشن کی توانائی عام طور پر kJ/mol میں ظاہر کی جاتی ہے، یا ایک مول کے تمام اتموں کو ایک الیکٹران کھو دینے کے لیے درکار توانائی۔

آئونائزیشن کی توانائی کئی عوامل پر منحصر ہوتی ہے، جیسے اتمی عدد، اتمی رداس، الیکٹرانک ترتیب، اور داخلی الیکٹران کا شیلڈنگ اثر۔ ان عوامل نیوکلیس کے ذریعہ ویلنس الیکٹرانوں کو کتنا مضبوط پکڑا جاتا ہے اور انہیں کتنا آسانی سے ہٹا دیا جا سکتا ہے، یہ تاثیر دیتے ہیں۔

آئونائزیشن کی توانائی عام طور پر ایک مدت کے دوران دائیں سے بائیں تک بڑھتی ہے اور پریوڈک ٹیبل کے اوپر سے نیچے تک کم ہوتی ہے۔ یہ اس لیے ہے کہ:

• ایک مدت کے دوران دائیں سے بائیں تک اتمی عدد بڑھتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ نیوکلیئر بار بڑھتا ہے، اور ویلنس الیکٹران نیوکلیس کے قریب کشیدے جاتے ہیں۔

• ایک مدت کے دوران دائیں سے بائیں تک اتمی رداس کم ہوتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ ویلنس الیکٹران نیوکلیس کے قریب ہوتے ہیں اور انہیں ہٹانا مشکل ہوتا ہے۔

• ایک مدت کے دوران دائیں سے بائیں تک الیکٹرانک ترتیب تبدیل ہوتی ہے، جس کا مطلب ہے کہ کچھ عنصر کے پاس زیادہ مستحکم یا نصف بھرے مدار ہوتے ہیں جن کو ہٹانے کے لیے زیادہ توانائی درکار ہوتی ہے۔

• ایک گروپ کے اوپر سے نیچے تک داخلی الیکٹران کا شیلڈنگ اثر بڑھتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ ویلنس الیکٹران نیوکلیئر بار کے ذریعہ کم متاثر ہوتے ہیں اور آسانی سے ہٹا دیے جا سکتے ہیں۔

اس عام روند کے کچھ استثناء ہیں، جیسے کہ کلکی ارضی دھاتیں (گروپ 2) اور نائٹروجن گروپ عنصر (گروپ 15)۔ ان عنصروں کی آئونائزیشن کی توانائی ان کے پڑوسی عناصر کے مقابلے میں زیادہ ہوتی ہے کیونکہ ان کے پاس یا تو بالکل بھرے ہوتے ہیں یا نصف بھرے مدار ہوتے ہیں، جو زیادہ مستحکم ہوتے ہیں اور آئونائزیشن کے خلاف مقاوم ہوتے ہیں۔

آئونائزیشن کی توانائی عناصر کی کیمیائی سلوک کو سمجھنے اور ان کی دوسرے عناصر کے ساتھ کووالنٹ یا آئونک بانڈ بنانے کی پرجوشی کو سمجھنے کے لیے اہم ہے۔ کم آئونائزیشن کی توانائی والے عناصر الیکٹران کھو دیتے ہیں اور مثبت آئون (کیٹائنز) بناتے ہیں، جبکہ زیادہ آئونائزیشن کی توانائی والے عناصر الیکٹران حاصل کرتے ہیں اور منفی آئون (انائنز) بناتے ہیں۔ مشابہ آئونائزیشن کی توانائی والے عناصر الیکٹران شیر کرتے ہیں اور کووالنٹ بانڈ بناتے ہیں۔

مثال کے طور پر، سوڈیم (Na) کی آئونائزیشن کی توانائی 496 kJ/mol ہے، جبکہ کلورین (Cl) کی آئونائزیشن کی توانائی 1251.1 kJ/mol ہے۔ جب وہ ریاکشن کرتے ہیں تو سوڈیم ایک الیکٹران کھو دیتا ہے اور Na+ بن جاتا ہے، جبکہ کلورین ایک الیکٹران حاصل کرتا ہے اور Cl- بن جاتا ہے۔ وہ اپنے متضاد بار کے درمیان برقی ساکنی طاقت کے ذریعے آئونک بانڈ بناتے ہیں۔

دوسری طرف، کاربن (C) اور آکسیجن (O) کی آئونائزیشن کی توانائی 1086.5 kJ/mol اور 1313.9 kJ/mol ہے۔ جب وہ ریاکشن کرتے ہیں تو وہ الیکٹران شیر کرتے ہیں اور اپنے مداروں کو اوپر لے کر کووالنٹ بانڈ بناتے ہیں۔ وہ CO2 (کاربن ڈائی آکسائڈ) یا CO (کاربن مون آکسائڈ) جیسے مولیکول بناتے ہیں۔

دو ریاکشن کرنے والے عناصر کی آئونائزیشن کی توانائی کے درمیان فرق کو استعمال کرتے ہوئے ان کے درمیان بننے والے بانڈ کا قسم پیشگی کی جا سکتی ہے۔ ایک بڑا فرق (>1.7) آئونک بانڈ کا مظاہرہ کرتا ہے، ایک چھوٹا فرق (<0.4) غیر قطبی کووالنٹ بانڈ کا مظاہرہ کرتا ہے اور ایک درمیانہ فرق (0.4-1.7) قطبی کووالنٹ بانڈ کا مظاہرہ کرتا ہے۔

آئونائزیشن مختلف معاشرتی حالات میں ہو سکتی ہے، جیسے قدرت میں، ٹیکنالوجی میں، اور لیبارٹری کے تجربات میں۔ یہاں مختلف صورتحالوں میں آئونائزیشن کے کچھ مثالیں ہیں:

• قدرت میں، آئونائزیشن ہو سکتی ہے جب