Atomic Structure: The Foundation of Matter

परिचय

प्रकृति में मौजूद हर वस्तु परमाणुओं (Atoms) से बनी होती है। परमाणु वह मूल इकाई है जो पदार्थ का निर्माण करती है। प्रत्येक वस्तु, चाहे वह ठोस, तरल, या गैस हो, परमाणुओं की संरचना से बनी होती है। इस ब्लॉग में हम परमाणु संरचना (Atomic Structure) को विस्तार से समझेंगे — इसका इतिहास, घटक कण, आधुनिक मॉडल, और इसका वैज्ञानिक महत्व।

1. परमाणु संरचना का ऐतिहासिक विकास

1.1 प्राचीन विचार

प्राचीन भारत में "कणवाद" के सिद्धांत के तहत महर्षि कणाद ने कहा था कि सभी वस्तुएँ अत्यंत सूक्ष्म कणों से बनी हैं जिन्हें उन्होंने "परमाणु" कहा। लगभग इसी समय यूनानी दार्शनिक डेमोक्रिटस ने भी "Atomos" की अवधारणा दी, जिसका अर्थ है “अविभाज्य”।

1.2 डॉल्टन का परमाणु सिद्धांत (1808)

जॉन डॉल्टन ने वैज्ञानिक रूप से परमाणुओं का वर्णन किया। उनके सिद्धांत के मुख्य बिंदु:

सभी पदार्थ परमाणुओं से बने होते हैं।
परमाणु अविभाज्य होते हैं।
एक तत्व के सभी परमाणु एक समान होते हैं।
रासायनिक अभिक्रियाएँ परमाणुओं के पुनः संयोजन से होती हैं।

2. परमाणु के घटक कण (Subatomic Particles)

आधुनिक विज्ञान ने यह सिद्ध कर दिया है कि परमाणु भी और छोटे कणों से मिलकर बने होते हैं:

3. परमाणु मॉडल का विकास

3.1 थॉमसन का मॉडल (Plum Pudding Model, 1897)

जे. जे. थॉमसन ने इलेक्ट्रॉन की खोज की और एक ऐसा मॉडल दिया जिसमें परमाणु एक धनावेशित गोला था जिसमें ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन बिखरे हुए थे।

3.2 रदरफोर्ड का मॉडल (1911)

अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने सोने की पन्नी पर α-कणों की बमबारी करके यह सिद्ध किया:

परमाणु का अधिकांश भाग रिक्त होता है।
केंद्र में एक धनावेशित नाभिक होता है।
इलेक्ट्रॉन इस नाभिक के चारों ओर घूमते हैं

3.3 बोहर का मॉडल (1913)

नील्स बोहर ने क्वांटम सिद्धांत का उपयोग करके यह बताया कि:

https://wordastra.blogspot.com/2025/04/atomic-structure.html

इलेक्ट्रॉन निश्चित ऊर्जा स्तरों (shells/orbits) में घूमते हैं।
जब इलेक्ट्रॉन उच्च स्तर से निम्न स्तर पर आते हैं, तो ऊर्जा उत्सर्जित होती है।

4. क्वांटम यांत्रिक मॉडल (Quantum Mechanical Model)

आधुनिक परमाणु संरचना का सबसे सटीक मॉडल क्वांटम यांत्रिक मॉडल है, जिसे हेज़ेनबर्ग, श्रॉडिंजर, और अन्य वैज्ञानिकों ने विकसित किया। इसके अनुसार:

इलेक्ट्रॉन निश्चित मार्गों में नहीं बल्कि कक्षा क्षेत्रों (orbitals) में पाए जाते हैं।
उनकी स्थिति और वेग एक साथ सटीकता से नहीं बताया जा सकता (अनिश्चितता सिद्धांत)।

इलेक्ट्रॉन क्लाउड मॉडल

5. परमाणु संख्या और द्रव्यमान संख्या

5.1 परमाणु संख्या (Atomic Number - Z)

किसी भी तत्व में मौजूद प्रोटॉनों की संख्या।
यह तत्व की पहचान को दर्शाता है।
उदाहरण: हाइड्रोजन का Z = 1

5.2 द्रव्यमान संख्या (Mass Number - A)

प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या।
A = Z + N (जहाँ N = न्यूट्रॉनों की संख्या)

6. समस्थानिक (Isotopes), समभारिक (Isobars), और समप्रोटोनिक (Isotones)

7. इलेक्ट्रॉन विन्यास (Electron Configuration)

इलेक्ट्रॉन कैसे विभिन्न ऊर्जा स्तरों में वितरित होते हैं, यह उनकी अफबाउ प्रिंसिपल, पाउली एक्सक्लूजन प्रिंसिपल, और हंड्स रूल द्वारा निर्धारित होता है।

उदाहरण:

हाइड्रोजन: 1s¹
ऑक्सीजन: 1s² 2s² 2p⁴

8. रासायनिक गुणों पर प्रभाव

इलेक्ट्रॉन विन्यास तत्वों की रासायनिक क्रियाशीलता को निर्धारित करता है।
बाह्यतम कक्षा के इलेक्ट्रॉनों की संख्या यह तय करती है कि तत्व धातु होगा, अधातु होगा या अर्ध-धातु।

9. परमाणु संरचना का आधुनिक विज्ञान में महत्व

रसायनशास्त्र: तत्वों के रासायनिक गुणों की समझ।
भौतिकी: क्वांटम सिद्धांत और न्यूक्लियर रिएक्शन।
चिकित्सा: रेडियोआइसोटोप्स का उपयोग।
ऊर्जा: नाभिकीय ऊर्जा का विकास।

परमाणु संरचना की जानकारी हमारे लिए केवल एक वैज्ञानिक तथ्य नहीं है, बल्कि यह हमारे चारों ओर की दुनिया को समझने की एक कुंजी है। यह संरचना पदार्थ के मूलभूत गुणों को निर्धारित करती है और आधुनिक तकनीक, चिकित्सा, रसायन, और भौतिकी में आधारशिला है।

Atomic Structure – 50 MCQs with Answers

Who discovered the electron?
a) Dalton
b) Rutherford
c) Thomson
d) Bohr
Ans: c) Thomson
Who proposed the planetary model of atom?
a) Bohr
b) Dalton
c) Rutherford
d) Thomson
Ans: c) Rutherford
Which particle has a negative charge?
a) Proton
b) Neutron
c) Electron
d) Positron
Ans: c) Electron
Mass of neutron is approximately:
a) 1 amu
b) 0 amu
c) 1.67 × 10⁻²⁷ kg
d) Both a and c
Ans: d) Both a and c
Bohr’s model explains which element best?
a) Oxygen
b) Helium
c) Hydrogen
d) Neon
Ans: c) Hydrogen
Isotopes have same:
a) Neutron number
b) Proton number
c) Mass number
d) Electron number
Ans: b) Proton number
Isobars have same:
a) Atomic number
b) Mass number
c) Neutrons
d) Electrons
Ans: b) Mass number
What is the charge of a proton?
a) +1
b) –1
c) 0
d) +2
Ans: a) +1
Which subatomic particle has no charge?
a) Proton
b) Electron
c) Neutron
d) Positron
Ans: c) Neutron
Nucleus of an atom contains:
a) Electrons only
b) Protons only
c) Protons and neutrons
d) Neutrons only
Ans: c) Protons and neutrons

(More Questions 11–50)

Atomic number of carbon is: 6
Ans: a) 6
Number of electrons in a neutral atom of sodium (Z=11): Ans: b) 11
Isotones have same number of: Ans: b) Neutrons
Mass of an electron (approx): Ans: c) 9.1 × 10⁻³¹ kg
First to propose indivisible atoms: Ans: b) Dalton
What determines chemical properties? Ans: d) Outer electrons
Which model introduced energy levels? Ans: b) Bohr model
What is Aufbau principle? Ans: c) Electrons fill lower energy orbitals first
Which rule states “No two electrons have same 4 quantum numbers”?
Ans: b) Pauli Exclusion Principle
Electron configuration of O (Z=8): Ans: c) 1s² 2s² 2p⁴
Noble gases are stable because: Ans: a) Full outer shell
Maximum electrons in 2nd shell (n=2): Ans: d) 8
Number of orbitals in p-subshell: Ans: c) 3
Quantum number that tells shape: Ans: b) Azimuthal (l)
Nucleus discovered by: Ans: c) Rutherford
Atomic number is: Ans: a) Number of protons
Number of neutrons in ⁴⁰₂₀Ca: Ans: b) 20
Which is a subatomic particle? Ans: d) All of the above
Most penetrating radiation: Ans: c) Gamma rays
Electrons revolve in: Ans: a) Orbits/shells
Max electrons in a shell: Ans: a) 2n²
K-shell means: Ans: a) n = 1
Valence electrons are found in: Ans: b) Outermost shell
Isotope of hydrogen with 1 neutron: Ans: c) Deuterium
Which has no neutron? Ans: a) Protium
First orbit is called: Ans: b) K shell
What is the shape of s-orbital? Ans: a) Spherical
What is the shape of p-orbital? Ans: b) Dumbbell
Electron configuration of Na: Ans: c) 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
Element with atomic number 15: Ans: b) Phosphorus
What is a nucleon? Ans: d) Proton and Neutron
Relative mass of electron: Ans: d) 1/1836
Which is lighter? Ans: a) Electron
Isobars example: Ans: b) ⁴⁰Ca and ⁴⁰Ar
³₁H and ²₁H are: Ans: b) Isotopes
Who discovered neutron? Ans: c) James Chadwick
Charge of nucleus: Ans: a) Positive
Element with 8 protons: Ans: d) Oxygen
Periodic table is arranged by: Ans: b) Atomic number
In neutral atom, number of electrons = number of: Ans: a) Protons

Atomic Structure