হিলিয়ামের পারমাণবিক গঠন
হিলিয়াম (He) পর্যায় সারণীর দ্বিতীয় মৌল, যা একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস এবং হাইড্রোজেনের পরে দ্বিতীয় হালকা মৌল হিসেবে পরিচিত। এটি বিভিন্ন ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যেমন বেলুন ভর্তি করা থেকে শুরু করে ভারতের হাসপাতালগুলিতে পাওয়া এমআরআই স্ক্যানারের মতো উন্নত বৈজ্ঞানিক ও চিকিৎসা সরঞ্জামগুলিতে ক্রায়োজেনিক কুল্যান্ট (অতিশীতলীকরণ শীতলকারী) হিসেবে কাজ করা।
একটি নিরপেক্ষ হিলিয়াম পরমাণুতে উপপারমাণবিক কণা
হিলিয়ামের পারমাণবিক গঠন এর রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য বোঝার জন্য অপরিহার্য। সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপ, হিলিয়াম-4 (⁴He) এর জন্য:
- পারমাণবিক সংখ্যা (Z): হিলিয়ামের পারমাণবিক সংখ্যা হল 2। এই মানটি প্রতিটি হিলিয়াম পরমাণুর নিউক্লিয়াসে থাকা প্রোটনের সংখ্যা নির্দেশ করে।
- প্রোটন: একটি নিরপেক্ষ হিলিয়াম পরমাণুতে 2টি প্রোটন থাকে।
- ইলেকট্রন: একটি নিরপেক্ষ পরমাণুতে, আধান ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য ইলেকট্রনের সংখ্যা প্রোটনের সংখ্যার সমান হয়।
- ইলেকট্রন: একটি নিরপেক্ষ হিলিয়াম পরমাণুতে 2টি ইলেকট্রন থাকে।
- নিউট্রন: হিলিয়ামের সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপের ভর সংখ্যা (A) হল 4। ভর সংখ্যা থেকে পারমাণবিক সংখ্যা বিয়োগ করে নিউট্রনের সংখ্যা গণনা করা যায় (নিউট্রন = A - Z)।
- নিউট্রন: একটি সাধারণ হিলিয়াম পরমাণু (হিলিয়াম-4) 2টি নিউট্রন ধারণ করে (4 - 2 = 2)।
সুতরাং, একটি নিরপেক্ষ হিলিয়াম-4 পরমাণু 2টি প্রোটন, 2টি নিউট্রন এবং 2টি ইলেকট্রন নিয়ে গঠিত।
হিলিয়ামের ইলেকট্রন বিন্যাস
ইলেকট্রন বিন্যাস নিউক্লিয়াসের চারপাশে পারমাণবিক অরবিটালে ইলেকট্রনগুলির বিন্যাস বর্ণনা করে। হিলিয়ামের 2টি ইলেকট্রন থাকায়, এর বিন্যাসটি সহজ:
- প্রথম শক্তি স্তরে (n=1) শুধুমাত্র একটি উপস্তর (subshell) আছে, সেটি হল s-উপস্তর (1s)।
- আউফবাউ নীতি অনুসারে, ইলেকট্রন প্রথমে সর্বনিম্ন শক্তি সম্পন্ন অরবিটালগুলি পূরণ করে।
- প্রতিটি অরবিটাল বিপরীত স্পিন সহ সর্বোচ্চ দুটি ইলেকট্রন ধারণ করতে পারে (পাউলির বর্জন নীতি)।
সুতরাং, হিলিয়ামের উভয় ইলেকট্রন 1s অরবিটালে থাকে।
হিলিয়ামের ইলেকট্রন বিন্যাস হল 1s²।
হিলিয়ামে যোজ্যতা ইলেকট্রন
যোজ্যতা ইলেকট্রন হল একটি পরমাণুর সর্ববহিঃস্থ ইলেকট্রন কক্ষপথে অবস্থিত ইলেকট্রন। এই ইলেকট্রনগুলি প্রধানত রাসায়নিক বন্ধনে অংশ নেয়।
- হিলিয়ামের ক্ষেত্রে, সর্ববহিঃস্থ এবং একমাত্র ইলেকট্রন কক্ষপথ হল প্রথম কক্ষপথ (n=1)।
- এই প্রথম কক্ষপথে 1s অরবিটালে দুটি ইলেকট্রন থাকে।
সুতরাং, হিলিয়ামের 2টি যোজ্যতা ইলেকট্রন রয়েছে।
2টি যোজ্যতা ইলেকট্রন থাকা সত্ত্বেও, হিলিয়াম অসাধারণভাবে স্থিতিশীল এবং নিষ্ক্রিয়। এই স্থিতিশীলতা আসে কারণ এর প্রথম (এবং একমাত্র) ইলেকট্রন কক্ষপথ সম্পূর্ণরূপে পূর্ণ, যা একটি স্থিতিশীল ডুপ্লেট বিন্যাস অর্জন করে। এই সম্পূর্ণ বাইরের কক্ষপথ হিলিয়ামকে রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয় করে তোলে, যা নিষ্ক্রিয় গ্যাস হিসাবে এর শ্রেণীবিভাগের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ।