ایٹم کی الیکٹرانک کنفیگریشن کو سمجھنے کا طریقہ
ایٹم کی الیکٹرانک کنفیگریشن اس کے الیکٹران کو نیکلیس کے گرد مختلف توانائی کے سطحوں اور ذیلی سطحوں میں ترتیب دینے کا ایک طریقہ ہے۔ ایٹم کی الیکٹرانک کنفیگریشن اس کی کئی فزیکل اور کیمیائی خصوصیات کو متعین کرتی ہے، جیسے کہ یہ دیگر ایٹمز کے ساتھ کیسے ریاکٹ کرتا ہے، یہ بجلی کیسے کنڈکٹ کرتا ہے، اور یہ کیسے کرتا ہے میگنیٹک فیلڈ میں.
الیکٹران کیا ہے؟
الیکٹران ایک منفی لیڈ والی ذیلی ایٹمی کانس ہے جو ایٹم کے نیکلیس کے گرد گھومتی ہے۔ نیکلیس مثبت لیڈ والے پروٹنز اور غیر لیڈ والے نیوٹرونز پر مشتمل ہوتا ہے۔ نیکلیس میں پروٹنز کی تعداد ایک عنصر کے ایٹمی نمبر کو متعین کرتی ہے، اور ایک نیٹرل ایٹم میں الیکٹرانز کی تعداد پروٹنز کی تعداد کے برابر ہوتی ہے۔
پروٹنز اور نیوٹرونز کے مقابلے میں الیکٹرانز کا وزن بہت کم ہوتا ہے، اور وہ اپنے مداروں میں بہت تیز چلتے ہیں۔ مدار دائرے کے شکل کے نہیں بلکہ وہ علاقے ہوتے ہیں جہاں الیکٹرانز کی موجودگی کا احتمال زیادہ ہوتا ہے۔ ان علاقوں کو مداری یا ذیلی شیل کہا جاتا ہے، اور ان کی شکل اور سائز ان کے توانائی کے سطح پر منحصر ہوتی ہے۔
توانائی کا سطح کیا ہے؟
توانائی کا سطح ایک اصلی شیل یا مدار ہے جس میں ایک یا زیادہ ذیلی شیل یا مداری ہوتے ہیں۔ مداری کا توانائی کا سطح اس کے نیکلیس سے فاصلے سے متعین ہوتا ہے: جتنی قریب ہوگی، اتنا کم توانائی؛ جتنی دور ہوگی، اتنا زیادہ توانائی۔
توانائی کے سطحوں کو 1 سے 7 تک نمبر دیا جاتا ہے، نیکلیس کے قریب سے شروع کرتے ہوئے۔ پہلا توانائی کا سطح 2 الیکٹرانز تک کو سنبھال سکتا ہے، دوسرا 8 تک، تیسرا 18 تک، اور اسی طرح۔ توانائی کے سطح میں الیکٹرانز کی زیادہ سے زیادہ تعداد کا حساب لگانے کا فارمولہ 2n^2 ہے، جہاں n توانائی کا سطح کا نمبر ہے۔
ذیلی شیل کیا ہے؟
ایک سب شیل ایک توان سطح کا ذیلی تقسیم ہے جس میں ایک یا زیادہ اور بٹال کے ساتھ ساتھ ایک ہی شکل اور توانائی کے ساتھ اور بٹال موجود ہوتے ہیں۔ سب شیل کو حروف کے ذریعے نام دیا جاتا ہے: s، p، d، f، g وغیرہ، جو اور بٹل کوئنٹم نمبر 0، 1، 2، 3، 4 وغیرہ کے مطابق ہوتے ہیں۔ ایک توان سطح میں موجود سب شیلز کی تعداد توان سطح کے نمبر کے برابر ہوتی ہے: مثال کے طور پر، پہلی توان سطح میں ایک سب شیل (s) ہوتا ہے، دوسری میں دو (s اور p)، تیسری میں تین (s، p، اور d) اور اسی طرح۔
ایک سب شیل میں فٹ کرنے والے الیکٹرانز کی زیادہ سے زیادہ تعداد کو فارمولہ 2(2l + 1) سے دیا جاتا ہے، جہاں l اور بٹل کوئنٹم نمبر ہے۔ مثال کے طور پر، s سب شیل میں 2 الیکٹرانز تک کا انعقاد کیا جا سکتا ہے، p سب شیل میں 6 تک، d سب شیل میں 10 تک، اور f سب شیل میں 14 تک۔
اور بٹال کیا ہے؟
اور بٹال ایک علاقہ ہے جو ایک سب شیل کے اندر ایک الیکٹران کو مخصوص احتمال کے ساتھ ملنا ہے۔ اور بٹال کی شکل اور سائز اس کی توان سطح اور سب شیل پر منحصر ہوتی ہے: مثال کے طور پر، s اور بٹال کروی ہوتے ہیں، p اور بٹال ڈمبل شکل کے ہوتے ہیں، d اور بٹال کلوور شکل یا پیچیدہ شکل کے ہوتے ہیں، اور f اور بٹال بہت پیچیدہ ہوتے ہیں۔
ہر اور بٹال میں دو الیکٹرانز کا انعقاد کیا جا سکتا ہے جن کی گردش کی سمت متضاد ہوتی ہے: ایک کی گردش کی سمت ساعت کی سمت کی طرف ہوتی ہے اور دوسرا کی گردش کی سمت ساعت کی سمت کے مخالف ہوتی ہے۔ گردش الیکٹرانز کا ایک اور خاصیت ہے جو ان کے میگنیٹک رویے پر اثر ڈالتی ہے۔
ایٹم کی الیکٹرانک کانفیگریشن کیسے لکھی جاتی ہے؟
ایٹم کی الیکٹرانک کانفیگریشن کو لکھنے کے لیے تمام آباد شدہ سب شیلز کو ان کے الیکٹرانز کی تعداد کے ساتھ درج کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، ہائیڈروجن (H) کی الیکٹرانک کانفیگریشن جس میں ایک الیکٹران ہوتا ہے 1s^1 ہوتی ہے؛ ہیلیم (He) کی الیکٹرانک کانفیگریشن جس میں دو الیکٹران ہوتے ہیں 1s^2 ہوتی ہے؛ لیتھیم (Li) کی الیکٹرانک کانفیگریشن جس میں تین الیکٹران ہوتے ہیں 1s^2 2s^1 ہوتی ہے؛ اور اسی طرح۔
سب شیلز کو بھرنے کا ترتیب ایک قاعدے کے مطابق ہوتا ہے جسے آفباو کا قاعدہ یا بنانے کا قاعدہ کہا جاتا ہے: الیکٹرانز پہلے کم توانائی کے اور بٹال کو آباد کرتے ہیں قبل از اس کے کہ وہ زیادہ توانائی کے اور بٹال میں منتقل ہوں۔
آفباو کا قاعدہ کیسے لاگو کیا جاتا ہے؟
ایٹم کی الیکٹرانک کانفیگریشن کو آفباو کے قاعدے کے ذریعے لکھنے کے لیے ہمیں یہ مرحلے اپنانے چاہئیں:
سب سے کم توانائی کے اور بٹال سے شروع کریں، جو 1s اور بٹال ہوتا ہے، اور اس میں دو الیکٹرانز تک کا انعقاد کریں۔
اگلا کم توانائی کا اور بٹال ہے، جو 2s اور بٹال ہوتا ہے، اور اس میں دو الیکٹرانز تک کا انعقاد کریں۔
اگلا کم توانائی کا اور بٹال ہے، جو 2p اور بٹال ہوتا ہے، اور اس میں چھ الیکٹرانز تک کا انعقاد کریں۔
اس عمل کو جاری رکھیں تاکہ ایٹم کے تمام الیکٹرانز کو اور بٹال میں تفویض کیا جا سکے۔
ایلیکٹرانک کنفیگریشن کو لکھنے کو آسان بنانے کے لئے، ہم ایک مختصر نوٹیشن استعمال کر سکتے ہیں جس میں پچھلے نیبل گیس کا سمبول بریکٹس میں لکھا جاتا ہے تاکہ اسٹیبل کنفیگریشن میں موجود اندری الیکٹران کو ظاہر کیا جا سکے۔ مثال کے طور پر، نیون (Ne) کے لئے 1s^2 2s^2 2p^6 لکھنے کے بجائے، ہم [He] 2s^2 2p^6 لکھ سکتے ہیں، جہاں [He] ہیلیم (He) کی کنفیگریشن کو ظاہر کرتا ہے۔
ہم ایک ڈائیگرام جسے اوربٹل ڈائیگرام یا الیکٹرانک کنفیگریشن ڈائیگرام کہا جاتا ہے کا بھی استعمال کر سکتے ہیں تاکہ تیروں یا دائرے کے ذریعے اوربٹلز میں الیکٹران کی تقسیم کو ظاہر کیا جا سکے۔ تیروں سے الیکٹران کا سپن ظاہر کیا جاتا ہے، اور ہر اوربٹل میں ان کو متضاد سپن کے ساتھ جوڑنا ضروری ہوتا ہے۔ دائرے الیکٹران کو ظاہر کرتے ہیں بغیر ان کے سپن کو ظاہر کیے۔
آفباو کے اصول کے استثناءات کیا ہیں؟
آفباو کا اصول زیادہ تر عنصروں کے لئے اچھا کام کرتا ہے، لیکن کچھ استثناءات ہیں جہاں الیکٹران اپنے توانائی کے سطح کے مطابق اوربٹلز میں بھرنے کی بجائے کچھ مختلف طور پر بھرتے ہیں۔ یہ استثناءات ایسے اتمام ہوتے ہیں جہاں کچھ اتمام نصف بھرا یا پورا بھرا سب شیل کے ساتھ زیادہ مستقر ہوتے ہیں، خاص طور پر d اور f بلاکس میں۔
مثال کے طور پر، کرومیم (Cr) کا ایٹمی نمبر 24 ہے، جس کا مطلب یہ ہے کہ اس کے 24 الیکٹران ہیں۔ آفباو کے اصول کے مطابق، اس کی الیکٹرانک کنفیگریشن [Ar] 4s^2 3d^4 ہونی چاہئیے، جہاں [Ar] آرگون (Ar) کی کنفیگریشن کو ظاہر کرتا ہے۔ لیکن یہ کنفیگریشن بہت مستقر نہیں ہوتی کیونکہ 3d سب شیل میں صرف چار الیکٹران ہوتے ہیں۔ ایک زیادہ مستقر کنفیگریشن [Ar] 4s^1 3d^5 ہے، جہاں 4s اور 3d سب شیل دونوں نصف بھرے ہوتے ہیں، ایک اور پانچ الیکٹران کے ساتھ بالترتیب۔
دوسرا مثال کپر (Cu) ہے، جس کا ایٹمی نمبر 29 ہے اور 29 الیکٹران ہیں۔ آفباو کے اصول کے مطابق، اس کی الیکٹرانک کنفیگریشن [Ar] 4s^2 3d^9 ہونی چاہئیے، جہاں [Ar] آرگون (Ar) کی کنفیگریشن کو ظاہر کرتا ہے۔ لیکن یہ کنفیگریشن بہت مستقر نہیں ہوتی کیونکہ 3d سب شیل میں صرف نو الیکٹران ہوتے ہیں۔ ایک زیادہ مستقر کنفیگریشن [Ar] 4s^1 3d^10 ہے، جہاں 4s اور 3d سب شیل دونوں پورا بھرے ہوتے ہیں، ایک اور دس الیکٹران کے ساتھ بالترتیب۔
آفباو کے اصول کے دیگر استثناءات ٹرانژیشن میٹلوں (d بلاک) اور لینتھینڈ اور ایکٹینڈ (f بلاک) میں پائے جاتے ہیں۔ ان استثناءات کو شناخت کرنے کے لئے، ہمیں ان کی مشاہدہ شدہ الیکٹرانک کنفیگریشن کو ان کی توقع کی گئی توانائی کے سطح کے مطابق کنفیگریشن کے ساتھ موازنہ کرنا چاہئے۔
ایٹم کی الیکٹرانک کنفیگریشن کیوں اہم ہے؟
ایٹم کی الیکٹرانک کنفیگریشن اہم ہے کیونکہ یہ اس کی کئی فزیکل اور کیمیائی خصوصیات کو تعین کرتی ہے۔ مثال کے طور پر:
والنس الیکٹران کی تعداد، جو باہری شیل یا سب شیل میں موجود الیکٹران ہوتے ہیں، ایٹم کے دیگر ایٹمز کے ساتھ بانڈ بنانے کے طریقے کو متاثر کرتی ہے۔ ایٹمز عام طور پر الیکٹران کو حاصل کرنے یا کھوئے کر کے ایک مستقر کنفیگریشن حاصل کرنے کی کوشش کرتے ہیں جس میں آٹھ والنس الیکٹران ہوتے ہیں (یا ہائیڈروجن اور ہیلیم کے لئے دو)، جسے اوکٹیٹ رول کہا جاتا ہے۔ یہ رول ایٹمز کیوں ایون، کوولنٹ بانڈ یا میٹلک بانڈ بناتے ہیں کو سمجھاتا ہے۔
اوربٹلز کی شکل اور موضع ایٹم کو ہائبرڈ اوربٹل بنانے کے طریقے کو متاثر کرتے ہیں، جو اوربٹلز کی ترکیب ہوتی ہے جو ایٹم کو مختلف رخوں میں بانڈ بنانے کی اجازت دیتی ہے۔ مثال کے طور پر، کاربن چار sp^3 ہائبرڈ اوربٹل بن سکتا ہے جو ٹیٹراہیڈرون کے کونوں کی طرف اشارہ کرتے ہیں، یا تین sp^2 ہائبرڈ اوربٹل جو مثلث کے کونوں کی طرف اشارہ کرتے ہیں یا دو sp ہائبرڈ اوربٹل جو دوسرے کی طرف اشارہ کرتے ہیں۔
ہائبرڈ آربٹلز کا قسم اور تعداد والنس الیکٹرانز کے نمبر اور مالیکیول کی جیومیٹری پر منحصر ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، کاربن کو چار sp^3، تین sp^2، یا دو sp ہائبرڈ آربٹلز بنانے کی صلاحیت ہوتی ہے، بطورِ مثال یہ چار، تین یا دو ایٹم سے جڑا ہوتا ہے۔
ہائبرڈ آربٹلز دیگر آربٹلز یا ہائبرڈز کے ساتھ اوور لپ کرتے ہیں تاکہ سگما بونڈس بنائے جو مزید مضبوط کووالنٹ بونڈس ہوتے ہیں جن کی احاطے کا محور کے گرد سلنڈری سمیٹری ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، متھین میں چار سگما بونڈس ہیں جو کاربن کے چار sp^3 ہائبرڈ اور ہائیڈروجن کے چار s آربٹلز کے اوور لپ سے بنائے گئے ہیں۔
غیر ہائبرڈائزڈ p آربٹلز ملحقہ ایٹم پر دیگر p آربٹلز کے ساتھ جانب سے اوور لپ کرتے ہیں تاکہ پائی بونڈس بنائے جو کم مضبوط کووالنٹ بونڈس ہوتے ہیں جن کا نودل پلین بونڈ محور کو شامل کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایتھین میں دو کاربن ایٹمز کے درمیان ایک سگما بونڈ اور ایک پائی بونڈ ہوتا ہے جو ہر کاربن پر ایک sp^2 ہائبرڈ اور ایک p آربٹل کے اوور لپ سے بنایا گیا ہے۔
نیتی
ایٹم کی الیکٹرانک کنفیگریشن ایک طاقتور اوزار ہے جس سے اس کی فزیکل اور کیمیکل خصوصیات کو سمجھا جا سکتا ہے۔ آوفباو پرنسپل اور اس کے استثناءات کو لاگو کرتے ہوئے، ہم کسی بھی عنصر کی الیکٹرانک کنفیگریشن کو اس کے ایٹمک نمبر اور اس کی پریوڈک ٹیبل میں پوزیشن کا استعمال کرتے ہوئے لکھ سکتے ہیں۔ ہائبرڈ آربٹلز اور ان کے اوور لپ کا استعمال کرتے ہوئے، ہم مالیکیول کی شکل اور بونڈنگ پیٹرن کو ان کے والنس الیکٹرانز کے بنیاد پر سمجھ سکتے ہیں۔ ایٹم کی الیکٹرانک کنفیگریشن صرف اس کے ساخت کی وضاحت ہی نہیں بلکہ یہ اس کے طرز عمل کا بھی عکس ہے۔
عبارت: اصلي کو تحفظ دیں، اچھے مضامین شئیر کرنے کے قابل ہیں، اگر کوئی نقصان ہو تو حذف کرنے کے لئے رابطہ کریں۔
