Electrons

परमाणु, जो सभी पदार्थों के निर्माण खंड हैं, तीन मुख्य प्रकार के उप-परमाणु कणों से बने होते हैं: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन। इस विस्तारपूर्वक व्याख्या में, हम इलेक्ट्रॉनों को विस्तार से जानेंगे। इलेक्ट्रॉन आकर्षक कण होते हैं जिनका एक प्रमुख भूमिका होती है कि कैसे परमाणु एक-दूसरे के साथ बातचीत करते हैं और हमारे चारों ओर सबकुछ बनाते हैं। वे अत्यंत छोटे होते हैं, उनका एक नकारात्मक चार्ज होता है, और ये परमाणु के नाभिक के आसपास की जगह में पाए जाते हैं।

इलेक्ट्रॉन क्या होते हैं?

इलेक्ट्रॉन एक उप-परमाणु कण है जो एक नकारात्मक विद्युत आवेश धारण करता है। इस चार्ज को -1 के रूप में जाना जाता है। इसे समझने के लिए, सोचें कि चुम्बक कैसे काम करते हैं। हम जानते हैं कि विपरीत चार्ज एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं। इसलिए, एक नकारात्मक चार्ज के साथ एक इलेक्ट्रॉन किसी चीज़ के साथ आकर्षित होगा, जैसे कि एक प्रोटॉन।

ऊपर की तस्वीर में, आप एक बड़े गोले के चारों ओर घूमते हुए इलेक्ट्रॉनों को देख सकते हैं। यह बड़ा गोला परमाणु के नाभिक के आसपास की जगह के एक हिस्से का प्रतिनिधित्व करता है। इलेक्ट्रॉन ऐसे क्षेत्रों में घूमते हैं जिन्हें इलेक्ट्रॉन शेल या क्लाउड्स कहा जाता है। जब नाभिक वह जगह होती है जहां आप प्रोटॉन और न्यूट्रॉन पाएंगे, इलेक्ट्रॉनों नाभिक के बाहर होते हैं।

इलेक्ट्रॉन कैसे व्यवहार करते हैं?

इलेक्ट्रॉन बहुत विशेष होते हैं क्योंकि वे पारंपरिक वस्तुओं की तरह व्यवहार नहीं करते हैं। क्लासिकल भौतिक विज्ञान में, हम आसानी से यह माप सकते हैं कि चीजें कहाँ हैं और वे कितनी तेजी से चल रही हैं। हालाँकि, इलेक्ट्रॉन क्वांटम मैकेनिक्स के नियमों के अनुसार व्यवहार करते हैं, जो काफी अलग हैं।

एक महत्वपूर्ण नियम जिसे हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत कहा जाता है, यह कहता है कि हम एक साथ इलेक्ट्रॉन के स्थान और संवेग को नहीं जान सकते हैं। बल्कि, इलेक्ट्रॉन क्लाउड्स या संभाव्यता वितरण में मौजूद होते हैं। इसका मतलब यह है कि हम केवल यह अनुमान लगा सकते हैं कि इलेक्ट्रॉन कहां हो सकता है, बजाय इसके कि इसके सटीक स्थान को बता सकें। इसको दिखाने के लिए, निम्नलिखित पर विचार करें:

इस उदाहरण में, छायांकित क्षेत्र वह क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है जहां इलेक्ट्रॉन के पाए जाने की सबसे अधिक संभावना होती है, लेकिन हम निश्चित रूप से नहीं कह सकते कि यह किसी भी समय कहां है। जैसे बादल कुछ पलों बाद देखने पर अलग दिखाई दे सकते हैं, इलेक्ट्रॉन की स्थिति हमेशा बदल रही होती है।

इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्तर

इलेक्ट्रॉन एक परमाणु में ऊर्जा स्तरों या शेल द्वारा व्यवस्थित होते हैं। ये ऊर्जा स्तर निर्धारित करते हैं कि इलेक्ट्रॉन नाभिक से कितनी दूरी पर है। ऊर्जा स्तर जितना नाभिक के करीब होता है, प्रोटॉन के सकारात्मक चार्ज के कारण आकर्षण उतना ही अधिक होता है।

इन शेल में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था एक विशिष्ट क्रम का पालन करती है, जिसे निम्नलिखित के रूप में सरल किया जा सकता है:

2, 8, 18, 32...

इसका मतलब है कि पहला शेल अधिकतम 2 इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं, दूसरा अधिकतम 8 इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं, तीसरा अधिकतम 18 इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं, और इसी तरह। यहां हम इन शेल को कैसे देखते हैं:

नाभिक केंद्र में है और विभिन्न ऊर्जा स्तरों से घिरा हुआ है। ऊपर के चित्र में, इलेक्ट्रॉन छोटे रंग-कोडित बिंदुओं के रूप में विभिन्न कक्षाओं पर चिह्नित हैं। वास्तव में, वे सूर्य के चारों ओर ग्रहों की तरह परिक्रमा नहीं करते हैं; यह उनकी व्यवस्था को बेहतर ढंग से समझने के लिए एक सरल मॉडल है।

संयोजी इलेक्ट्रॉन और रासायनिक बंधन

किसी परमाणु के सबसे बाहरी ऊर्जा स्तर में जो इलेक्ट्रॉन होते हैं उन्हें संयोजी इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। ये इलेक्ट्रॉन परमाणु के रासायनिक गुणों को निर्धारित करते हैं, जिनमें यह शामिल होता है कि यह अन्य परमाणुओं के साथ कैसे बंधता है और अणुओं का निर्माण करता है।

यदि आप रासायनिक प्रतिक्रियाओं के बारे में सोचते हैं, तो वे सभी इस बारे में होती हैं कि परमाणु अपने संयोजी इलेक्ट्रॉनों को कैसे साझा करता है या स्थानांतरित करता है। जब परमाणु संयोजी इलेक्ट्रॉन देते हैं, लेते हैं, या साझा करते हैं तो वे बंधन बनाते हैं जो नए पदार्थ जैसे पानी या नमक बना सकते हैं।

H2O = पानी: ऑक्सीजन अपने इलेक्ट्रॉनों को दो हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ साझा करता है।
NaCl = नमक: सोडियम अपने इलेक्ट्रॉन को क्लोरीन को स्थानांतरित करता है, एक आयनिक बंधन बनाता है।

इस चित्र में, प्रत्येक लाल वृत्त एक हाइड्रोजन परमाणु का प्रतिनिधित्व करता है, और हरा वृत्त एक ऑक्सीजन परमाणु का प्रतिनिधित्व करता है। वे इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं, एक पूरा और स्थिर पानी का अणु बनाते हैं, H 2 O

इलेक्ट्रॉनों की खोज

इलेक्ट्रॉन की खोज विज्ञान में एक महत्वपूर्ण घटना थी। 19वीं सदी के अंत में, जे.जे. थॉमसन नामक एक वैज्ञानिक ने एक कैथोड रे ट्यूब का उपयोग करते हुए प्रयोग किए। इन प्रयोगों के दौरान, उन्होंने देखा कि किरणें सकारात्मक रूप से चार्ज प्लेट की ओर झुक रही थीं। इस अवलोकन ने उन्हें इस निष्कर्ष पर पहुँचाया कि निश्चित रूप से परमाणुओं से छोटे नकारात्मक रूप से चार्ज कण मौजूद होने चाहिए।

थॉमसन की खोज महत्वपूर्ण थी क्योंकि इसने दिखाया कि परमाणु अविभाज्य नहीं थे; वे छोटे कणों से बने होते थे। इलेक्ट्रॉन पर उनके कार्य ने परमाणु संरचना की हमारी आधुनिक समझ का मार्ग प्रशस्त किया।

ऊपर के दृश्य में, आप थॉमसन के प्रयोग का एक सरल संस्करण देख सकते हैं। इलेक्ट्रॉनों को ट्यूब के माध्यम से यात्रा करते हुए दिखाया गया है, सकारात्मक रूप से चार्ज साइड की ओर आकर्षित होते हुए, जो उन्होंने देखा था।

बिजली में इलेक्ट्रॉनों की भूमिका

इलेक्ट्रॉन बिजली में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। जब हम विद्युत धारा की बात करते हैं, तो हम एक संवाहक के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की बात करते हैं। जब भी आप एक लाइट स्विच चालू करते हैं या अपना फोन चार्ज करते हैं, तो इलेक्ट्रॉन तारों के माध्यम से चलते हैं, ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।

इसे समझने के लिए, इलेक्ट्रॉनों की कल्पना करें जैसे कि वे सुरंग के माध्यम से यात्रा करते हुए गाड़ियाँ हैं। सुरंग कारों को एक रास्ते पर चलने की अनुमति देती है, जैसे कि तारों के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की अनुमति देकर एक धारा बनती है, जो हमारे उपकरणों को शक्ति प्रदान करती है।

ऊपर के दृश्य में, आप एक तार के साथ यात्रा करते हुए बिंदुओं की एक श्रृंखला देख सकते हैं, प्रत्येक जो इलेक्ट्रॉनों का प्रतिनिधित्व करता है, जो एक विद्युत धारा उत्पन्न करता है।

आधुनिक प्रौद्योगिकी में इलेक्ट्रॉनों का प्रभाव

इलेक्ट्रॉन आधुनिक प्रौद्योगिकी के केंद्र में होते हैं। कम्प्यूटर और स्मार्टफोन जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले सेमीकंडक्टर्स इलेक्ट्रॉनों के गुणों पर निर्भर करते हैं।

सेमीकंडक्टर्स सूचना को संसाधित करने के लिए इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं। उनमें से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या में हेरफेर करके, सेमीकंडक्टर्स संकेतों को बढ़ा सकते हैं, डेटा को संसाधित कर सकते हैं, और जानकारी को संग्रहित कर सकते हैं।

एक कंप्यूटर मेमोरी चिप पर विचार करें। यह इलेक्ट्रॉनों को नियंत्रित करके डेटा को संग्रहीत करता है। इलेक्ट्रॉनों की विभिन्न अवस्थाएँ बाइनरी डेटा का प्रतिनिधित्व करती हैं - या तो 1 या 0। यह बाइनरी सिस्टम सभी डिजिटल प्रौद्योगिकी के लिए मौलिक है।

निष्कर्ष

इलेक्ट्रॉन भले ही छोटे हों, लेकिन ब्रह्मांड में उनकी भूमिका बहुत बड़ी होती है। वे उन रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सक्षम करने के लिए आवश्यक होते हैं जो जीवन को बनाए रखते हैं, विद्युत धारा के प्रवाह को शक्ति प्रदान करने के लिए, और उन प्रक्रियाओं को जो परमाणुओं को बंधन करने और नए पदार्थ बनाने की अनुमति देते हैं। अणुओं का निर्माण करने से लेकर कंप्यूटर चलाने तक, इलेक्ट्रॉन हमारे दुनिया का एक अभिन्न हिस्सा हैं।

खुद को यह समझकर कि इलेक्ट्रॉन कैसे काम करते हैं, हम परमाणु के सुक्ष्म स्तर पर और हमारे चारों ओर की विशाल प्रौद्योगिकी-संचालित दुनिया में उनके गहन प्रभाव को समझ सकते हैं।

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