સૌથી સરળ પરમાણુ: હાઇડ્રોજન
હાઇડ્રોજન (H) આવર્ત કોષ્ટકમાં પ્રથમ તત્વ હોવાનું ગૌરવ ધરાવે છે, અને તે તમામ જાણીતા તત્વોમાં સૌથી સરળ પરમાણુ માળખું ધરાવે છે. તેની અનન્ય લાક્ષણિકતાઓ રાસાયણિક બંધન અને પ્રતિક્રિયાશીલતાને સમજવા માટે પાયાની છે.
પરમાણુ ક્રમાંક અને દળ ક્રમાંક
કોઈપણ તત્વનો પરમાણુ ક્રમાંક (Z) તેના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા વ્યાખ્યાયિત કરે છે. હાઇડ્રોજન માટે, પરમાણુ ક્રમાંક 1 છે. આનો અર્થ એ છે કે દરેક હાઇડ્રોજન પરમાણુમાં હંમેશા એક પ્રોટોન હોય છે.
દળ ક્રમાંક (A) પરમાણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની કુલ સંખ્યા દર્શાવે છે. જ્યારે કોઈ તત્વ માટે પરમાણુ ક્રમાંક નિશ્ચિત હોય છે, ત્યારે ન્યુટ્રોનની અલગ-અલગ સંખ્યાને કારણે દળ ક્રમાંક બદલાઈ શકે છે, જે આઇસોટોપ્સ તરફ દોરી જાય છે.
હાઇડ્રોજનમાં પેટા-પરમાણુ કણો
હાઇડ્રોજન સામાન્ય રીતે ત્રણ સમસ્થાનિક સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે: પ્રોટિયમ, ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રિટિયમ. નીચેની વિગતો પ્રોટિયમની છે, જે હાઇડ્રોજનનો સૌથી પ્રચુર સમસ્થાનિક છે (કુદરતી રીતે બનતા હાઇડ્રોજનનો 99.98% થી વધુ).
પ્રોટોન
એક હાઇડ્રોજન પરમાણુ, વ્યાખ્યા મુજબ, તેના ન્યુક્લિયસમાં 1 પ્રોટોન ધરાવે છે. આ પ્રોટોનનો એકલ ધન વીજભાર તેનો પરમાણુ ક્રમાંક અને તત્વીય ઓળખ નક્કી કરે છે.
ન્યુટ્રોન
હાઇડ્રોજનનો સૌથી સામાન્ય સમસ્થાનિક, જે પ્રોટિયમ ($^1H$) તરીકે ઓળખાય છે, તેના ન્યુક્લિયસમાં 0 ન્યુટ્રોન ધરાવે છે. તેનું ન્યુક્લિયસ ફક્ત એક જ પ્રોટોનનું બનેલું છે. ડ્યુટેરિયમ ($^2H$) જેવા અન્ય સમસ્થાનિકોમાં 1 ન્યુટ્રોન હોય છે, અને ટ્રિટિયમ ($^3H$) માં 2 ન્યુટ્રોન હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોન
તટસ્થ હાઇડ્રોજન પરમાણુમાં, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. તેથી, તટસ્થ હાઇડ્રોજન પરમાણુમાં 1 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. આ ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસની ફરતે ભ્રમણ કરે છે.
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી પરમાણુના ઓર્બિટલમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણીનું વર્ણન કરે છે. હાઇડ્રોજન માટે, તેના એકલ ઇલેક્ટ્રોન સાથે, ગોઠવણી સીધી છે. ઇલેક્ટ્રોન સૌથી નીચી ઊર્જા કક્ષા અને ઉપલબ્ધ ઓર્બિટલ પર કબજો કરે છે.
- મુખ્ય ઊર્જા કક્ષા $n=1$ છે.
- $n=1$ કક્ષામાં, ફક્ત એક જ ઉપકક્ષા છે, ‘s’ ઉપકક્ષા.
- ’s’ ઉપકક્ષામાં વધુમાં વધુ બે ઇલેક્ટ્રોન સમાવી શકાય છે.
આમ, હાઇડ્રોજનની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી $1s^1$ છે. આ સંકેત દર્શાવે છે કે 1s ઓર્બિટલમાં એક ઇલેક્ટ્રોન હાજર છે.
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ પરમાણુના સૌથી બહારના કવચમાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોન છે. આ ઇલેક્ટ્રોન અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તેઓ રાસાયણિક બંધનમાં ભાગ લે છે અને તત્વની પ્રતિક્રિયાશીલતા નક્કી કરે છે.
હાઇડ્રોજન માટે, એકલ ઇલેક્ટ્રોન પ્રથમ અને એકમાત્ર કબજે કરેલી કક્ષા ($n=1$) માં રહે છે. તેથી, હાઇડ્રોજનમાં 1 વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. આ એકલ વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન સરળતાથી રાસાયણિક બંધન બનાવવામાં ભાગ લે છે, ઘણીવાર સ્થિર દ્વિક રચના પ્રાપ્ત કરવા માટે શેર કરીને, ઉમદા વાયુ હિલિયમ સમાન. ઉદાહરણ તરીકે, પાણીના અણુઓમાં (H₂O), જે જીવન માટે એક મહત્વપૂર્ણ સંયોજન છે અને ભારતમાં વ્યાપકપણે હાજર છે, હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ તેમના એકલ વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનને ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે શેર કરે છે. તેવી જ રીતે, આગામી ગ્રીન હાઇડ્રોજન ઊર્જા પહેલોમાં, આ એકલ વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનની પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.