Electron क्या है? ( What is an Electron )
Electron एक कम द्रव्यमान वाला, ऋणात्मक (Negative ) रूप से आवेशित कण है।
Electron पहला मौलिक कण था जिसे खोजा गया था। Electron की खोज का श्रेय J.J. Thomson ने सन 1896 अपने Discharge Tube में किए गए प्रयोगों के आधार पर किया । उन्होंने सुझाव दिया कि Electron सभी परमाणुओं के आवश्यक घटक हैं। J.J. Thomson ने एक Discharge Tube में 0.01 मिमी एचजी के कम दबाव पर गैस के ऊपर कई प्रयोग किए।
Electron Subatomic Particle कहा जाता परमाणु (Atom ) को किसी भी चीज़ का सबसे छोटा भाग माना जाता है पर Atom के भी कई छोटे हिस्से होते है जिन्हें Subatomic Particle कहते हैं , इन्ही में से एक Electron होता है यह electron , Atom के नाभिक के चारों और चक्कर लगाते रहते हैं |
इलेक्ट्रॉनों की विशेषताएँ (Characteristics Of Electron )
पदार्थ की संरचना में सबसे छोटी इकाई Atom है। परमाणु केंद्र में एक Nucleus से बना होता है और Nucleus के चारों ओर एक या अधिक Electron परिक्रमा करते है। Nucleus में Proton और Neutron होते हैं, जिन्हें सामूहिक रूप से Nucleus कहा जाता है। Proton, Positively Charged Particles होते हैं जिनका Mass 1.00728 amu होता है , औरNeutron 1.00867 amu के द्रव्यमान के साथ Electrically Neutral Particles होते हैं।
Electron 0.000549 amu के द्रव्यमान के साथ Negatively Charged कण होते हैं। Proton और Neutron , Electron की तुलना में लगभग 1836 गुना भारी हैं। Electron की संख्या Proton की संख्या के बराबर होती है जिसके परिणामस्वरूप एक तत्व का एक तटस्थ परमाणु होता है। Electronic Arrangements एक तत्व के Chemical Properties को निर्धारित करती है जबकि Nuclear Structure परमाणु के स्थायित्व और Radioactive Transformation को निर्धारित करती है |
Electron की खोज कैसे हुई – ( How Electron was invented )
Electron की खोज J .J Thomson ने उस समय की थी जब वह Cathode Ray Tube पर प्रयोग कर रहे थे |
Cathode Ray Discharge Tube यह नाम प्रयोग से लिया गया था क्योंकि इसमें एक Glass Tube होता है जिसमें दो Electrode होते हैं Anode और Cathode और इस Glass Tube में एक Vaccum Pump होता है जो ट्यूब में Pressure को नियंत्रित करता है। अब दोनों Electrode को High Voltage दिया जाता है। जाता है | पहले कैथोड रे डिस्चार्ज ट्यूब को वैक्यूम पंप से पूरी तरह से खाली कर दिया गया था
+Ive Plate , Anode में छोटे छेद किए गए थे
Anode के पीछे, Zns की एक स्क्रीन लगाई गई थी
इस ट्यूब में दोनों Electrode पर High Voltage(10,000 volts ) लगाया जाता है, ऐसा करने पर Anode के पीछे Zns ( जिंक सल्फाइड) की स्क्रीन पर कुछ चमक दिखाई देती है |
इससे यह साबित होता है कि कुछ आवेश या कण Cathode से निकल कर Anode से होते हुए ZnS की परत तक पहुंचे |
अब इस Particle का Nature क्या है यह जानने के लिए हम Cathode Ray Tube पर Electric Field को Apply करेंगे अब हम देखेंगे कि यह Particle
+ वाली plate तरफ Attract हुआ और जैसा की हम जानते है की हमेशा विपरीत प्रक्रति के Charge में आकर्षण होता है ( Charges attract towards opposite charge ) तो इससे सिद्ध होता है कि उन Particle पर Negative Charge है | इन Particles को Electron नाम दिया गया | जो Beam , Cathode से ZnS की और जा रही थी उस Cathode Ray नाम दिया गया |
Sir J.J. Thomson द्वारा किए गए प्रयोग की कुछ ख़ास बातें –
1) उन्होंने एक Discharge Tube ली जो एक लंबी Glass Tube थी , जिसे दोनों सिरों पर सील किया गया और दो Metal Electrode के साथ लगाया गया था |
2) इसमें Stop Cock के साथ एक साइड ट्यूब फिट किया गया था जिसमे अंदर गैस के दबाव को कम करने के लिए एक Vaccum Pump से जोड़ा जा सकता था |
जब लगभग 10000 वोल्ट के High Voltage को Electrode के बीच लगाया जाता है, तो निम्नलिखित परिणाम विभिन्न Pressure में देखे जाते हैं:
1) जब गैस का Pressure , one atmosphere होता है, तो इलेक्ट्रोड के बीच कोई Current Flow नहीं होता है।
2) जब दबाव लगभग 10 मिलीमीटर तक कम हो जाता है, तो Electrode के बीच धारा प्रवाहित होने लगती है और रंगीन चमक दिखाई देती है, चमक का रंग ली गई Gas पर निर्भर करता है |
3) जब दबाव लगभग 0.01 मिलीमीटर से कम हो जाता है, तो Electrode के बीच की चमक गायब हो जाती है लेकिन Current Flow जारी रहता है और यदि एक perforated anode का उपयोग किया जाता है, तो anode के पीछे कांच की दीवारों पर एक हरी चमक देखी जाती है। इससे पता चलता है कि कुछ Invisible Rays , Cathode से Emit होती हैं जो Anode के छिद्रों से होकर गुजरती हैं और दीवार टकराती हैं। इन Rays को Cathode Rays कहा जाता है।
Cathode Rays के गुण – Characteristics of Cathode rays
1) वे अपने रास्ते में रखी Solid Thing की एक Clear Shadow बनाती हैं। इससे पता चलता है कि Cathode Rays सीधी रेखा में गति करती हैं।
2) यदि एक धुरी पर लगाए गए हल्के paddle wheel को उनके रास्ते में रखा जाता है, तो पहिया घूमने लगता है। इससे पता चलता है कि Cathode Rays भौतिक कणों से बनी होती हैं।
3) जब किसी Electric Field को Cathode Rays पर लगाया जाता है, तो उन्हें Electric Field की Positive Plate की ओर जाती हुई प्रतीत होती है। इससे पता चलता है कि Cathode Rays पर Negative Charge होता हैं।
4) जब Cathode Rays धातु की सतह से टकराती हैं, तो गर्म हो जाती है। यह सिद्ध करता है कि Cathode Rays , Heating Effect भी उत्पन्न करती है |
5) वे Discharge Tube की कांच की दीवारों के साथ-साथ कुछ अन्य fluorescence पदार्थों जैसे ZnS पर हरी चमक का उत्पादन करते हैं।
6) उनके पास penetrating effect होता है अर्थात वे धातुओं के पतली परत से आसानी से गुजर सकते हैं।
Cathode Rays को बनाने वाले Negativily Charge से आवेशित भौतिक कणों को Electron कहा जाता है।
इलेक्ट्रॉनों के आवेश / द्रव्यमान के अनुपात के निर्धारण के लिए (determination of the ratio of charge/mass of electrons)
इस प्रयोग को J.J. Thomson 1897 में किया था । उन्होंने विभिन्न धातुओं के Electrode के साथ लगे अलग-अलग डिस्चार्ज ट्यूब का इस्तेमाल किया। उन्होंने ट्यूब में अलग-अलग गैसों को रखा। उन्होंने हर बार पाया कि
इलेक्ट्रॉन के आवेश / द्रव्यमान का अनुपात समान था।
मान 1.76 × 108 coulombs/ g पाया गया
इलेक्ट्रॉन पर आवेश के निर्धारण के लिए (For the determination of the charge on the electron )
R.A. Millikan ने 1917 में Electron पर आवेश का निर्धारण Oil Drop experiment से किया
इसका मान 9.11 × 10-10 ग्राम पाया गया
एक इलेक्ट्रॉन वह मूलभूत कण है जो 1 इकाई ऋणात्मक आवेश को वहन करता है और उस हाइड्रोजन परमाणु के 1/1837 वें भाग के बराबर द्रव्यमान रखता है।
Electron Configuration –
Electron Configuration हमें बताता है कि Energy Level या nucleus के चारों ओर Electron को कैसे व्यवस्थित किया जाता है। एकAtom में Electron सबसे कम उपलब्ध Energy Level पर कब्जा कर लेते हैं जो innermost available shells हैं।
पहले Level या Shell में केवल अधिकतम 2 Electron हो सकते हैं।
इसके बाद Energy Level अधिकतम 8 Electron को रख सकते हैं।
Electron Configuration को संख्याओं की एक श्रृंखला के रूप में लिखा जाता है, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन 2, 6 और एल्यूमीनियम 2, 8, 3 है।
