कक्षा 9 विज्ञान इपरमाणु संख्या तथा द्रव्यमान संख्या : MP Board Class 9 Science Atomic Number and Mass Number

MP Board Class 9 Science Atomic Number and Mass Number

परमाणु संख्या तथा द्रव्यमान संख्या (Atomic Number and Mass Number)

1. परमाणु मॉडल का विकास (Evolution of Atomic Models)

परमाणु की संरचना को समझने के लिए विभिन्न वैज्ञानिकों ने मॉडल प्रस्तुत किए:

• रदरफोर्ड का परमाणु मॉडल (Rutherford’s Atomic Model):
  • खोज (Discovery): अल्फ़ा कण प्रकीर्णन प्रयोग (Alpha-particle Scattering Experiment) द्वारा परमाणु केंद्रक (Atomic Nucleus) की खोज की।
  • प्रस्तावना (Proposed): परमाणु के अंदर एक बहुत छोटा, धनावेशित केंद्रक (nucleus) होता है और इलेक्ट्रॉन (electrons) इस केंद्रक के चारों ओर वर्तुलाकार मार्ग (circular paths) में घूमते हैं।
  • सीमा (Limitation): यह मॉडल परमाणु की स्थिरता (stability) की व्याख्या नहीं कर सका। (क्योंकि घूमते हुए इलेक्ट्रॉन को ऊर्जा विकिरित करनी चाहिए और अंततः नाभिक से टकरा जाना चाहिए।)
• नील बोर का परमाणु मॉडल (Niels Bohr’s Atomic Model):
  • सफलता (Success): रदरफोर्ड के मॉडल की सीमाओं को दूर करने के लिए अधिक सफल मॉडल प्रस्तुत किया।
  • प्रस्तावना (Proposed): इलेक्ट्रॉन केंद्रक के चारों ओर निश्चित ऊर्जा (definite energy) के साथ अलग-अलग कक्षाओं (discrete orbits) में वितरित होते हैं।
  • स्थिरता (Stability): जब इलेक्ट्रॉन इन विविक्त कक्षाओं में घूमते हैं, तो वे ऊर्जा का विकिरण नहीं करते, जिससे परमाणु स्थिर रहता है।
  • बाहरी कक्षाएँ (Outer Shells): अगर परमाणु की सबसे बाहरी कक्षाएँ भर जाती हैं, तो परमाणु स्थिर (stable) होगा और कम क्रियाशील (less reactive) होगा (यानी उसकी संयोजकता शून्य होगी)।
  • कक्षों के नाम (Shell Names): परमाणु के कक्षों को K, L, M, N… नाम दिया गया है।

2. परमाणु के अवपरमाणुक कण (Sub-atomic Particles of an Atom)

जे. चैडविक (J. Chadwick) ने परमाणु के अंदर न्यूट्रॉन की उपस्थिति की खोज की। इस प्रकार परमाणु के तीन मुख्य अवपरमाणुक कण हैं:

• इलेक्ट्रॉन (Electron):
  • आवेश (Charge): ऋण आवेशित (negatively charged)
  • द्रव्यमान (Mass): हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान के 1/2000 गुणा होता है (अत्यंत कम)।
• प्रोटॉन (Proton):
  • आवेश (Charge): धनावेशित (positively charged)
  • द्रव्यमान (Mass): प्रत्येक का द्रव्यमान एक इकाई (one unit) लिया जाता है।
• न्यूट्रॉन (Neutron):
  • आवेश (Charge): अनावेशित (no charge)
  • द्रव्यमान (Mass): प्रत्येक का द्रव्यमान एक इकाई (one unit) लिया जाता है।

3. परमाणु संख्या तथा द्रव्यमान संख्या (Atomic Number and Mass Number)

3.1 परमाणु संख्या (Atomic Number – Z)

• परिभाषा (Definition): एक परमाणु के नाभिक में उपस्थित प्रोटॉनों की संख्या (number of protons) उसकी परमाणु संख्या को बताती है।
• प्रतीक (Symbol): इसे Z द्वारा दर्शाया जाता है।
• पहचान (Identity): किसी तत्व के सभी परमाणुओं की परमाणु संख्या (Z) समान होती है। वास्तव में, तत्वों को उनके परमाणु में विद्यमान प्रोटॉनों की संख्या से परिभाषित किया जाता है।
  • उदाहरण (Example): हाइड्रोजन के लिए Z = 1 (क्योंकि नाभिक में 1 प्रोटॉन)। कार्बन के लिए Z = 6।

3.2 द्रव्यमान संख्या (Mass Number – A)

• परिभाषा (Definition): एक परमाणु के नाभिक में उपस्थित प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों की कुल संख्या के योग (sum of total number of protons and neutrons) को द्रव्यमान संख्या कहा जाता है।
• न्यूक्लियॉन (Nucleons): प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दोनों परमाणु के नाभिक में विद्यमान होते हैं, इसलिए इन्हें न्यूक्लियॉन (nucleons) भी कहते हैं।
• द्रव्यमान का स्रोत (Source of Mass): परमाणु का लगभग संपूर्ण द्रव्यमान उसके नाभिक में ही होता है।
  • उदाहरण (Example): कार्बन का द्रव्यमान 12 u है (6 प्रोटॉन + 6 न्यूट्रॉन)। ऐलुमिनियम का द्रव्यमान 27 u है (13 प्रोटॉन + 14 न्यूट्रॉन)।
• परमाणु को दर्शाना (Representation of an Atom): किसी परमाणु को दर्शाने के लिए परमाणु संख्या, द्रव्यमान संख्या और तत्व का प्रतीक इस प्रकार लिखा जाता है: परमाणुसंख्याद्रव्यमानसंख्या​तत्व का प्रतीक
  • उदाहरण (Example): नाइट्रोजन को 714​N लिखा जाता है।

4. संयोजकता (Valency)

• परिभाषा (Definition): संयोजकता परमाणु की संयोजन शक्ति (combining capacity) है।
• यह परमाणु के बाह्यतम कक्ष में अष्टक प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉनों की साझेदारी करने, उनको ग्रहण करने या उनका त्याग करने की प्रवृत्ति को दर्शाता है।

5. समस्थानिक (Isotopes)

• परिभाषा (Definition): समस्थानिक एक ही तत्व के परमाणु होते हैं जिनकी परमाणु संख्या समान (same atomic number) होती है लेकिन द्रव्यमान संख्या भिन्न-भिन्न (different mass number) होती है।
• उदाहरण (Examples):
  • हाइड्रोजन के समस्थानिक (Isotopes of Hydrogen):
    • प्रोटियम (11​H) – द्रव्यमान संख्या 1
    • ड्यूटीरियम (12​H या D) – द्रव्यमान संख्या 2
    • ट्राइटियम (13​H या T) – द्रव्यमान संख्या 3
  • कार्बन (612​C और 614​C)
  • क्लोरीन (1735​Cl और 1737​Cl)
• गुणधर्म (Properties): समस्थानिकों के रासायनिक गुण समान होते हैं लेकिन भौतिक गुण (जैसे द्रव्यमान) अलग-अलग होते हैं।
• औसत परमाणु द्रव्यमान (Average Atomic Mass):
  • प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तत्वों का औसत परमाणु द्रव्यमान उनके समस्थानिकों के प्रतिशत बहुतायत (percentage abundance) के आधार पर निकाला जाता है।
  • उदाहरण (Example): क्लोरीन का औसत परमाणु द्रव्यमान 35.5 u होता है (यह 35 u और 37 u द्रव्यमान वाले समस्थानिकों के 3:1 अनुपात में पाए जाने के कारण होता है)। इसका मतलब यह नहीं है कि एक क्लोरीन परमाणु का द्रव्यमान भिन्नात्मक है, बल्कि यह मिश्रण का औसत द्रव्यमान है।
• अनुप्रयोग (Applications of Isotopes):
  • यूरेनियम का समस्थानिक (Uranium isotope): परमाणु भट्टी (atomic reactor) में ईंधन के रूप में उपयोग होता है।
  • कोबाल्ट का समस्थानिक (Cobalt isotope): कैंसर के उपचार में उपयोग होता है।
  • आयोडीन का समस्थानिक (Iodine isotope): घेंघा रोग (goitre) के इलाज में उपयोग होता है।

6. समभारिक (Isobars)

• परिभाषा (Definition): समभारिक वे परमाणु हैं जिनकी द्रव्यमान संख्या समान (same mass number) होती है लेकिन परमाणु संख्या भिन्न-भिन्न (different atomic number) होती है। यानी, वे अलग-अलग तत्वों के परमाणु होते हैं।
• उदाहरण (Example):
  • कैल्शियम (2040​Ca) – परमाणु संख्या 20, द्रव्यमान संख्या 40
  • आर्गन (1840​Ar) – परमाणु संख्या 18, द्रव्यमान संख्या 40
  • इनमें न्यूक्लियानों की कुल संख्या समान होती है।

परमाणु संख्या तथा द्रव्यमान संख्या (Atomic Number and Mass Number)

यह खंड परमाणु की पहचान और द्रव्यमान से संबंधित दो महत्वपूर्ण अवधारणाओं परमाणु संख्या और द्रव्यमान संख्या पर केंद्रित है।

1. परमाणु संख्या (Atomic Number – Z)

• परिभाषा (Definition): किसी परमाणु के नाभिक (nucleus) में उपस्थित प्रोटॉनों (protons) की कुल संख्या ही उसकी परमाणु संख्या कहलाती है।
• प्रतीक (Symbol): इसे Z द्वारा दर्शाया जाता है।
• तत्व की पहचान (Identity of an Element):
  • किसी तत्व के सभी परमाणुओं की परमाणु संख्या (Z) समान होती है।
  • वास्तव में, किसी तत्व को उसके परमाणुओं में मौजूद प्रोटॉनों की संख्या से परिभाषित किया जाता है।
• उदाहरण (Examples):
  • हाइड्रोजन (Hydrogen): Z = 1, क्योंकि इसके नाभिक में केवल एक प्रोटॉन होता है।
  • कार्बन (Carbon): Z = 6, क्योंकि इसके नाभिक में 6 प्रोटॉन होते हैं।

2. द्रव्यमान संख्या (Mass Number – A)

• परिभाषा (Definition): एक परमाणु के नाभिक में उपस्थित प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों (neutrons) की कुल संख्या के योग को द्रव्यमान संख्या कहा जाता है।
• न्यूक्लियॉन (Nucleons): प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दोनों परमाणु के नाभिक में विद्यमान होते हैं, इसलिए इन्हें सामूहिक रूप से न्यूक्लियॉन कहते हैं।
• परमाणु का द्रव्यमान (Mass of Atom): परमाणु का लगभग संपूर्ण द्रव्यमान उसके नाभिक (nucleus) में ही केंद्रित होता है।
• उदाहरण (Examples):
  • कार्बन (Carbon): इसका द्रव्यमान 12 u है, क्योंकि इसमें 6 प्रोटॉन और 6 न्यूट्रॉन होते हैं (6 u प्रोटॉन + 6 u न्यूट्रॉन = 12 u)।
  • ऐलुमिनियम (Aluminium): इसका द्रव्यमान 27 u है (13 प्रोटॉन + 14 न्यूट्रॉन)।

3. परमाणु का निरूपण (Representation of an Atom)

किसी परमाणु को दर्शाने के लिए उसकी परमाणु संख्या, द्रव्यमान संख्या और तत्व के प्रतीक का उपयोग इस प्रकार किया जाता है:परमाणु संख्याद्रव्यमान संख्या​तत्व का प्रतीक

• उदाहरण (Example): नाइट्रोजन को 714​N के रूप में लिखा जाता है, जहाँ 14 द्रव्यमान संख्या और 7 परमाणु संख्या है।