সোনার পারমাণবিক গঠন বোঝা
সোনা, একটি মূল্যবান এবং নিষ্ক্রিয় ধাতু, এর উজ্জ্বলতা এবং ক্ষয় প্রতিরোধের জন্য প্রাচীন ভারত সহ বিভিন্ন সভ্যতা জুড়ে সমাদৃত হয়েছে। এর অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলি মৌলিকভাবে এর পারমাণবিক কাঠামোর সাথে জড়িত। সোনার আচরণ, যেমন এর নমনীয়তা বা ক্ষয় প্রতিরোধ করার ক্ষমতা বুঝতে হলে এর পারমাণবিক গঠন সম্পর্কে ধারণা থাকা অপরিহার্য।
পারমাণবিক সংখ্যা এবং ভর সংখ্যা
প্রতিটি পরমাণু তার পারমাণবিক সংখ্যা (Z) দ্বারা সংজ্ঞায়িত হয়, যা এর নিউক্লিয়াসে প্রোটনের সংখ্যা নির্দেশ করে। সোনার জন্য, পারমাণবিক সংখ্যা (Z) হল 79। এর অর্থ হল সোনার প্রতিটি পরমাণুতে 79টি প্রোটন থাকে।
একটি পরমাণুর ভর সংখ্যা (A) হল এর নিউক্লিয়াসে মোট প্রোটন এবং নিউট্রনের সংখ্যা। যদিও সোনার বেশ কয়েকটি আইসোটোপ রয়েছে, তবে সবচেয়ে সাধারণ এবং স্থিতিশীল আইসোটোপ হল গোল্ড-197 ($^{\text{197}}\text{Au}$)। অতএব, এর ভর সংখ্যা (A) সাধারণত 197 হিসাবে বিবেচিত হয়।
একটি নিরপেক্ষ সোনার পরমাণুতে উপপারমাণবিক কণা
এর পারমাণবিক এবং ভর সংখ্যাগুলির উপর ভিত্তি করে, একটি নিরপেক্ষ সোনার পরমাণুতে উপপারমাণবিক কণার সংখ্যা নির্ধারণ করা যেতে পারে:
- প্রোটন: যেহেতু পারমাণবিক সংখ্যা (Z) 79, একটি সোনার পরমাণুতে 79টি প্রোটন থাকে। এই ধনাত্মক আধানযুক্ত কণাগুলি নিউক্লিয়াসে থাকে।
- ইলেকট্রন: একটি নিরপেক্ষ পরমাণুতে, ইলেকট্রনের সংখ্যা প্রোটনের সংখ্যার সমান হয়। সুতরাং, একটি নিরপেক্ষ সোনার পরমাণুতে 79টি ইলেকট্রন থাকে। এই ঋণাত্মক আধানযুক্ত কণাগুলি নির্দিষ্ট শক্তিস্তর বা কক্ষপথে নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণ করে।
- নিউট্রন: নিউট্রনের সংখ্যা ভর সংখ্যা থেকে পারমাণবিক সংখ্যা বিয়োগ করে গণনা করা হয় (A - Z)। গোল্ড-197 এর জন্য, নিউট্রনের সংখ্যা হল 197 - 79 = 118টি নিউট্রন। নিউট্রন হল নিউক্লিয়াসে পাওয়া নিরপেক্ষ কণা।
ইলেকট্রন বিন্যাস
ইলেকট্রন বিন্যাস বর্ণনা করে যে কীভাবে ইলেকট্রনগুলি পারমাণবিক কক্ষপথগুলিতে বিতরণ করা হয়। 79টি ইলেকট্রন সহ সোনা (Au) এর জন্য, এর ভূমি-অবস্থার ইলেকট্রন বিন্যাস কঠোর আউফবাউ নীতির একটি ব্যতিক্রম, যা একটি আরও স্থিতিশীল বিন্যাস প্রদর্শন করে।
একটি নিরপেক্ষ সোনার পরমাণুর সম্পূর্ণ ইলেকট্রন বিন্যাস হল: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 4f^{14} 5s^2 5p^6 5d^{10} 6s^1$
এই বিন্যাসটি জেনন (Xe) উল্লেখ করে মহৎ গ্যাস প্রতীক ব্যবহার করেও উপস্থাপন করা যেতে পারে, যার 54টি ইলেকট্রন রয়েছে: $[Xe] 4f^{14} 5d^{10} 6s^1$
প্রত্যাশিত বিন্যাস ($[Xe] 4f^{14} 5d^9 6s^2$) থেকে $4f^{14} 5d^{10} 6s^1$ এর বিচ্যুতি ঘটে কারণ একটি সম্পূর্ণভাবে পূর্ণ $5d$ উপস্তর ($5d^{10}$) পরমাণুকে অতিরিক্ত স্থিতিশীলতা প্রদান করে।
যোজ্যতা ইলেকট্রন
যোজ্যতা ইলেকট্রন হল একটি পরমাণুর সবচেয়ে বাইরের প্রধান শক্তিস্তরে অবস্থিত ইলেকট্রন। এই ইলেকট্রনগুলি প্রাথমিকভাবে রাসায়নিক বন্ধনে জড়িত থাকে।
সোনার জন্য, এর ইলেকট্রন বিন্যাস $[Xe] 4f^{14} 5d^{10} 6s^1$ এর উপর ভিত্তি করে: সবচেয়ে বাইরের প্রধান শক্তিস্তর হল 6ষ্ঠ শক্তিস্তর, যেখানে $6s$ কক্ষপথে 1টি ইলেকট্রন থাকে। অতএব, সোনার প্রাথমিক যোজ্যতা ইলেকট্রন হল $6s^1$ ইলেকট্রন।
যদিও $6s^1$ ইলেকট্রনটি সবচেয়ে সহজে হারানো যায় এমন ইলেকট্রন, তবে $5d$ ইলেকট্রনগুলিও বন্ধনে অংশ নিতে পারে, বিশেষ করে যখন সোনা উচ্চ জারণ অবস্থা (যেমন, +3) প্রদর্শন করে। তবে, যোজ্যতার একটি মৌলিক ধারণার জন্য, $6s^1$ ইলেকট্রনটিকে প্রধান যোজ্যতা ইলেকট্রন হিসাবে বিবেচনা করা হয়।