What is an atom? Nucleus, protons and electrons:
পরমাণু পদার্থের মৌলিক একক এবং উপাদানগুলির সংজ্ঞায়িত কাঠামো। "পরমাণু" শব্দটি অবিভাজ্য গ্রিক শব্দ থেকে এসেছে, কারণ একসময় মনে করা হত যে পরমাণু মহাবিশ্বের সবচেয়ে ছোট জিনিস এবং ভাগ করা যায় না। আমরা এখন জানি যে পরমাণু তিনটি কণার সমন্বয়ে গঠিত: প্রোটন, নিউট্রন এবং ইলেকট্রন - যা কোয়ার্কের মতো এমনকি ছোট কণার সমন্বয়ে গঠিত।
13.7 বিলিয়ন বছর আগে বিগ ব্যাং এর পর পরমাণু তৈরি হয়েছিল। গরম, ঘন নতুন মহাবিশ্ব শীতল হওয়ার সাথে সাথে কোয়ার্ক এবং ইলেকট্রন গঠনের জন্য পরিস্থিতি উপযুক্ত হয়ে ওঠে। কোয়ার্কগুলি একত্রিত হয়ে প্রোটন এবং নিউট্রন তৈরি করে এবং এই কণাগুলি একত্রিত হয়ে নিউক্লিয়ায় পরিণত হয়। CERN অনুসারে এই সব মহাবিশ্বের অস্তিত্বের প্রথম কয়েক মিনিটের মধ্যে ঘটেছে।
ইলেকট্রনগুলিকে ধীর করার জন্য মহাবিশ্বকে যথেষ্ট শীতল হতে 380,000 বছর লেগেছিল যাতে নিউক্লিয়াস তাদের প্রথম পরমাণু গঠনের জন্য ধরতে পারে। জেফারসন ল্যাবের মতে, প্রথম দিকের পরমাণুগুলি ছিল মূলত হাইড্রোজেন এবং হিলিয়াম, যা এখনও মহাবিশ্বের সবচেয়ে প্রচুর উপাদান। মহাকর্ষ অবশেষে গ্যাসের মেঘকে একত্রিত করে এবং তারা তৈরি করে, এবং তারার মধ্যে ভারী পরমাণু তৈরি হয়েছিল (এবং এখনও আছে) এবং যখন তারাটি বিস্ফোরিত হয়েছিল (সুপারনোভা) তখন মহাবিশ্ব জুড়ে পাঠানো হয়েছিল।
পারমাণবিক কণাঃ
প্রোটন এবং নিউট্রন ইলেকট্রনের চেয়ে ভারী এবং পরমাণুর কেন্দ্রে নিউক্লিয়াসে থাকে। ইলেকট্রন অত্যন্ত হালকা এবং নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণকারী একটি মেঘের মধ্যে বিদ্যমান। লস আলামোস ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির মতে, ইলেকট্রন ক্লাউডের ব্যাসার্ধ নিউক্লিয়াসের চেয়ে 10,000 গুণ বেশি।
প্রোটন এবং নিউট্রনের ভর প্রায় একই। যাইহোক, একটি প্রোটন ইলেকট্রনের চেয়ে প্রায় 1,835 গুণ বেশি বিশাল। পরমাণুর সর্বদা সমান সংখ্যক প্রোটন এবং ইলেকট্রন থাকে এবং প্রোটন এবং নিউট্রনের সংখ্যা সাধারণত একই রকম থাকে। একটি পরমাণুতে একটি প্রোটন যোগ করা একটি নতুন উপাদান তৈরি করে, যখন একটি নিউট্রন যোগ করে সেই পরমাণুর একটি আইসোটোপ বা ভারী সংস্করণ তৈরি করে।
নিউক্লিয়াসঃ
নিউক্লিয়াসটি 1911 সালে নিউজিল্যান্ডের একজন পদার্থবিদ আর্নেস্ট রাদারফোর্ড আবিষ্কার করেছিলেন। 1920 সালে, রাদারফোর্ড পরমাণুর ধনাত্মক চার্জযুক্ত কণার জন্য প্রোটন নামটি প্রস্তাব করেছিলেন। তিনি তত্ত্বও দিয়েছিলেন যে নিউক্লিয়াসের মধ্যে একটি নিরপেক্ষ কণা রয়েছে, যা ব্রিটিশ পদার্থবিদ এবং রাদারফোর্ডের ছাত্র জেমস চ্যাডউইক 1932 সালে নিশ্চিত করতে সক্ষম হয়েছিল।
কার্যত একটি পরমাণুর সমস্ত ভর তার নিউক্লিয়াসে থাকে, রসায়ন লিবারটেক্সটস অনুসারে। নিউক্লিয়াস গঠিত প্রোটন এবং নিউট্রনগুলি প্রায় একই ভর (প্রোটন কিছুটা কম) এবং একই কৌণিক ভরবেগ, বা স্পিন রয়েছে।
প্রকৃতির চারটি মৌলিক শক্তির মধ্যে একটি শক্তিশালী শক্তির দ্বারা নিউক্লিয়াস একসাথে থাকে। প্রোটন এবং নিউট্রনের মধ্যে এই বল বিরক্তিকর বৈদ্যুতিক শক্তিকে অতিক্রম করে যা অন্যথায় বিদ্যুতের নিয়ম অনুযায়ী প্রোটনগুলিকে আলাদা করে দেয়। কিছু পারমাণবিক নিউক্লিয়াস অস্থিতিশীল কারণ নিউক্লিয়াসের আকারের উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন পরমাণুর জন্য বাইন্ডিং বল পরিবর্তিত হয়। এই পরমাণুগুলি তখন অন্যান্য উপাদানে ক্ষয় হবে, যেমন কার্বন -14 নাইট্রোজেন -14-তে ক্ষয় হয়ে।
প্রোটনঃ
প্রোটনগুলি পরমাণু নিউক্লিয়ের মধ্যে পাওয়া ধনাত্মক চার্জযুক্ত কণা। রাদারফোর্ড 1911 এবং 1919 এর মধ্যে পরিচালিত ক্যাথোড-রে টিউবগুলির পরীক্ষা-নিরীক্ষায় তাদের আবিষ্কার করেন। প্রোটনগুলি 99.86% নিউট্রনের মতো বিশাল।
একটি পরমাণুর প্রোটনের সংখ্যা প্রতিটি উপাদানের জন্য অনন্য। উদাহরণস্বরূপ, কার্বন পরমাণুতে ছয়টি প্রোটন, হাইড্রোজেন পরমাণুতে একটি এবং অক্সিজেন পরমাণুতে আটটি থাকে। একটি পরমাণুর প্রোটনের সংখ্যাকে সেই মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা বলা হয়। প্রোটনের সংখ্যা মৌলের রাসায়নিক আচরণও নির্ধারণ করে। পারমাণবিক সংখ্যা বৃদ্ধির জন্য উপাদানগুলির পর্যায় সারণিতে উপাদানগুলি সাজানো হয়।
তিনটি কোয়ার্ক প্রতিটি প্রোটন তৈরি করে-দুটি "আপ" কোয়ার্ক (প্রতিটি দুই-তৃতীয়াংশ পজিটিভ চার্জ সহ) এবং একটি "ডাউন" কোয়ার্ক (এক-তৃতীয়াংশ নেগেটিভ চার্জ সহ)-এবং এগুলি গ্লুওন নামক অন্যান্য উপ-পারমাণবিক কণা দ্বারা একত্রে ধারণ করে, যা ভরহীন।
ইলেকট্রনঃ
প্রোটন এবং নিউট্রনের তুলনায় ইলেকট্রন ক্ষুদ্র, প্রোটন বা নিউট্রনের চেয়ে 1,800 গুণ ছোট। জেফারসন ল্যাবের মতে, ইলেকট্রন নিউট্রনের মতো প্রায় 0.054%।
জোসেফ জন (জেজে) থমসন, একজন ব্রিটিশ পদার্থবিদ, 1897 সালে ইলেকট্রন আবিষ্কার করেছিলেন, বিজ্ঞান ইতিহাস ইনস্টিটিউট অনুসারে। মূলত "কর্পাসকলস" নামে পরিচিত, ইলেকট্রনের একটি নেতিবাচক চার্জ থাকে এবং বৈদ্যুতিকভাবে ধনাত্মক চার্জযুক্ত প্রোটনের প্রতি আকৃষ্ট হয়। পারমাণবিক নিউক্লিয়াসকে ঘিরে অরবিটাল নামক পথের মধ্যে ইলেকট্রন, একটি ধারণা যা 1920 এর দশকে অস্ট্রিয়ান পদার্থবিজ্ঞানী এরউইন শ্রোডিঙ্গার দ্বারা উপস্থাপিত হয়েছিল। আজ, এই মডেলটি কোয়ান্টাম মডেল বা ইলেকট্রন ক্লাউড মডেল হিসাবে পরিচিত। পরমাণুর চারপাশের ভিতরের কক্ষপথগুলি গোলাকার কিন্তু বাইরের কক্ষপথগুলি অনেক বেশি জটিল।
একটি পরমাণুর ইলেকট্রন কনফিগারেশন একটি সাধারণ পরমাণুতে ইলেকট্রনের অবস্থান নির্দেশ করে। লস আলামোস ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির মতে, পদার্থবিজ্ঞানের ইলেকট্রন কনফিগারেশন এবং নীতিগুলি ব্যবহার করে, রসায়নবিদরা পরমাণুর বৈশিষ্ট্য যেমন স্থিতিশীলতা, ফুটন্ত পয়েন্ট এবং পরিবাহিতা সম্পর্কে ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারেন।
নিউট্রনঃ
আমেরিকান ফিজিক্যাল সোসাইটি অনুসারে, নিউট্রনের অস্তিত্ব 1920 সালে রাদারফোর্ড দ্বারা তাত্ত্বিক এবং 1932 সালে চ্যাডউইক আবিষ্কার করেছিলেন। পরীক্ষার সময় নিউট্রন পাওয়া যায় যখন বেরিলিয়ামের পাতলা পাতায় পরমাণু গুলি করা হয়। কোন চার্জ ছাড়াই সাব্যাটোমিক কণা মুক্তি পায় - নিউট্রন।
নিউট্রনগুলি সমস্ত পারমাণবিক নিউক্লিয়ায় (হাইড্রোজেন ব্যতীত) পাওয়া যায় এমন চার্জহীন কণা। একটি নিউট্রনের ভর প্রোটনের চেয়ে কিছুটা বড়। প্রোটনের মতো নিউট্রনও কোয়ার্ক দিয়ে তৈরি-একটি "আপ" কোয়ার্ক (একটি ধনাত্মক 2/3 চার্জ সহ) এবং দুটি "ডাউন" কোয়ার্ক (প্রতিটি নেগেটিভ এক-তৃতীয়াংশ চার্জ সহ)।
পরমাণুর ইতিহাসঃ
পরমাণুর তত্ত্ব কমপক্ষে 440 বিসি পর্যন্ত ডেমোক্রিটাসের কাছে, একজন গ্রিক বিজ্ঞানী এবং দার্শনিক। ডেমোক্রিটাস সম্ভবত অতীতের দার্শনিকদের কাজে পরমাণুর তত্ত্ব তৈরি করেছিলেন, "এটমোস টু এটম: দ্য হিস্ট্রি অব দ্য কনসেপ্ট এটম" এর লেখক অ্যান্ড্রু জি ভ্যান মেলসেনের মতে (ডুকেসেন ইউনিভার্সিটি প্রেস, 1952)।
ডেমোক্রিটাসের পরমাণুর ব্যাখ্যা একটি পাথর দিয়ে শুরু হয়। অর্ধেক কাটা একটি পাথর একই পাথরের দুটি অর্ধেক দেয়। যদি পাথরটি ক্রমাগত কাটা হত, তবে এক পর্যায়ে পাথরের এমন একটি টুকরো থাকবে যেটা আর কাটা যাবে না। "পরমাণু" শব্দটি গ্রিক শব্দ থেকে এসেছে অবিভাজ্য, যা ডেমোক্রিটাস এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছেন যে কোন সত্তাকে (বস্তুর যেকোনো রূপ) আর ভাগ করা যাবে না।
তার ব্যাখ্যায় এমন ধারণা অন্তর্ভুক্ত ছিল যে পরমাণু একে অপরের থেকে আলাদাভাবে বিদ্যমান, যে পরমাণুর একটি অসীম পরিমাণ আছে, যে পরমাণুগুলি স্থানান্তরিত করতে সক্ষম, তারা একসঙ্গে একত্রিত হয়ে পদার্থ তৈরি করতে পারে কিন্তু নতুন পরমাণু হওয়ার জন্য একত্রিত হয় না এবং তারা ইউনিভার্স টুডে অনুসারে ভাগ করা যাবে না। যাইহোক, যেহেতু বেশিরভাগ দার্শনিকরা - বিশেষত খুব প্রভাবশালী অ্যারিস্টটল - বিশ্বাস করতেন যে সমস্ত বস্তু পৃথিবী, বায়ু, আগুন এবং জল থেকে তৈরি হয়েছিল, তাই ডেমোক্রিটাসের পারমাণবিক তত্ত্বকে সরিয়ে রাখা হয়েছিল।
জন ডাল্টন, একজন ব্রিটিশ রসায়নবিদ, 1803 সালে ডেমোক্রিটাসের ধারণার উপর ভিত্তি করে তৈরি করেছিলেন যখন তিনি নিজের পারমাণবিক তত্ত্ব তুলে ধরেন, পারডু বিশ্ববিদ্যালয়ের রসায়ন বিভাগের মতে। ডাল্টনের তত্ত্বে ডেমোক্রিটাসের বেশ কিছু ধারণা অন্তর্ভুক্ত ছিল, যেমন পরমাণু অবিভাজ্য এবং অবিনাশী এবং বিভিন্ন পরমাণু একসঙ্গে সব বস্তু তৈরি করে। তত্ত্বের সাথে ডাল্টনের সংযোজনগুলি নিম্নলিখিত ধারণাগুলি অন্তর্ভুক্ত করেছিল: যে একটি নির্দিষ্ট উপাদানের সমস্ত পরমাণু অভিন্ন ছিল, যে একটি উপাদানের পরমাণু অন্য উপাদানের পরমাণুর চেয়ে ভিন্ন ওজন এবং বৈশিষ্ট্য থাকবে, সেই পরমাণু তৈরি বা ধ্বংস করা যাবে না এবং সেই বস্তু দ্বারা গঠিত হয় সাধারণ পূর্ণ সংখ্যায় মিলিত পরমাণু।
থমসন, ব্রিটিশ পদার্থবিদ যিনি 1897 সালে ইলেকট্রন আবিষ্কার করেছিলেন, কেমিক্যাল হেরিটেজ ফাউন্ডেশনের মতে, পরমাণুগুলিকে ভাগ করা যায়। তিনি ক্যাথোড-রে টিউবে বৈদ্যুতিক স্রাবের বৈশিষ্ট্য অধ্যয়ন করে ইলেকট্রনের অস্তিত্ব নির্ধারণ করতে সক্ষম হন। থমসনের 1897 এর কাগজ অনুসারে, রশ্মি টিউবের মধ্যে বিচ্যুত হয়েছিল, যা প্রমাণ করেছিল যে ভ্যাকুয়াম টিউবের মধ্যে এমন কিছু আছে যা নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হয়েছিল। 1899 সালে, থমসন তার পরমাণুর সংস্করণের একটি বিবরণ প্রকাশ করেন, যা সাধারণত "বরই পুডিং মডেল" নামে পরিচিত। কেম টিমের সাইটে এই কাগজের একটি অংশ পাওয়া যায়। থমসনের পরমাণুর মডেলটিতে এমন কিছু ইলেকট্রন স্থগিত করা হয়েছিল যা একটি পরমাণুকে একটি সামগ্রিক নিরপেক্ষ চার্জ প্রদান করে একটি ইতিবাচক চার্জ উৎপন্ন করে। তার মডেল বরই পুডিং অনুরূপ, একটি জনপ্রিয় ব্রিটিশ মিষ্টান্ন যা একটি বৃত্তাকার কেকের মত বলের মধ্যে কিশমিশ ঝুলানো ছিল।
পারডিউ বিশ্ববিদ্যালয়ের রসায়ন বিভাগের মতে, পরমাণু মডেলটিকে আরও সংশোধন এবং অগ্রসর করার জন্য পরবর্তী বিজ্ঞানী ছিলেন রাদারফোর্ড, যিনি থমসনের অধীনে অধ্যয়ন করেছিলেন। 1911 সালে, রাদারফোর্ড তার পরমাণুর সংস্করণ প্রকাশ করেছিলেন, যার মধ্যে ইলেকট্রন দ্বারা প্রদত্ত একটি ইতিবাচক চার্জযুক্ত নিউক্লিয়াস অন্তর্ভুক্ত ছিল। এই মডেলটি উত্থাপিত হয়েছিল যখন রাদারফোর্ড এবং তার সহকারীরা স্বর্ণের পাতলা চাদরে আলফা কণা ছোড়ে। জেফারসন ল্যাবের মতে, আলফা কণা দুটি প্রোটন এবং দুটি নিউট্রন দিয়ে গঠিত, যা একই শক্তিশালী পারমাণবিক শক্তির সাহায্যে নিউক্লিয়াসকে আবদ্ধ করে।
বিজ্ঞানীরা লক্ষ্য করেছেন যে আলফা কণার একটি ছোট শতাংশ গতির মূল দিকে খুব বড় কোণে ছড়িয়ে ছিটিয়ে আছে, যখন সংখ্যাগরিষ্ঠতা খুব বিরক্তির মধ্য দিয়ে চলে গেছে। রাদারফোর্ড সোনার পরমাণুর নিউক্লিয়াসের আকার আনুমানিক করতে সক্ষম হয়েছিল, এটি পুরো পরমাণুর আকারের চেয়ে কমপক্ষে 10,000 গুণ ছোট বলে মনে করেছিল এবং পরমাণুর বেশিরভাগ জায়গা খালি ছিল। রাদারফোর্ডের পরমাণুর মডেল আজও ব্যবহৃত মৌলিক মডেল।
নিলস বোহর (হাইড্রোজেন বর্ণালীর উপর ভিত্তি করে ইলেকট্রনের বৈশিষ্ট্য অন্তর্ভুক্ত করার জন্য রাদারফোর্ডের মডেলের উপর নির্মিত), এরউইন শ্রোডিংগার (পরমাণুর কোয়ান্টাম মডেল তৈরি করেছেন), ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ (বলেছেন যে কেউই উভয়ই জানতে পারে না একই সাথে একটি ইলেকট্রনের অবস্থান এবং বেগ), এবং মারে গেল-মান এবং জর্জ জুইগ (স্বাধীনভাবে তত্ত্ব তৈরি করেছিলেন যে প্রোটন এবং নিউট্রন কোয়ার্ক দিয়ে গঠিত)।
তথ্য সূত্রঃ https://www.livescience.com/37206-atom-definition.html