ઓક્સિજનની પરમાણુ રચનાને સમજવી
ઓક્સિજન, પૃથ્વી પરના જીવન માટેનું એક મહત્વપૂર્ણ તત્વ છે, જેને ‘O’ પ્રતીક દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે અને તેનો પરમાણુ ક્રમાંક 8 છે. તે ભારતમાં શ્વાસમાં લેવાતી હવાના લગભગ 21% ભાગ બનાવે છે, જે તમામ જીવંત સજીવોમાં જૈવિક પ્રક્રિયાઓને ટકાવી રાખવા માટે નિર્ણાયક છે. તેની પરમાણુ રચના તેના રાસાયણિક ગુણધર્મો અને પ્રતિક્રિયાત્મકતાને સમજવા માટે મૂળભૂત છે.
ઓક્સિજનમાં ઉપપરમાણુ કણો
પરમાણુ ક્રમાંક સીધી રીતે અણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા દર્શાવે છે. તટસ્થ અણુ માટે, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ અલગ હોઈ શકે છે, જેના કારણે તત્વના વિવિધ આઇસોટોપ્સ બને છે. ઓક્સિજનનો સૌથી સામાન્ય આઇસોટોપ ઓક્સિજન-16 ($^{16}$O) છે.
- પ્રોટોનની સંખ્યા: ઓક્સિજનનો પરમાણુ ક્રમાંક 8 છે. તેથી, ઓક્સિજન અણુના ન્યુક્લિયસમાં 8 પ્રોટોન હોય છે.
- ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા: તટસ્થ ઓક્સિજન અણુમાં, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. આથી, તેમાં 8 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- ન્યુટ્રોનની સંખ્યા: સૌથી સામાન્ય આઇસોટોપ, ઓક્સિજન-16 ($^{16}$O) માટે, દળ સંખ્યા 16 છે. ન્યુટ્રોનની સંખ્યા દળ સંખ્યામાંથી પરમાણુ ક્રમાંક બાદ કરીને ગણવામાં આવે છે. ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = દળ સંખ્યા - પરમાણુ ક્રમાંક = 16 - 8 = 8 ન્યુટ્રોન.
ઓક્સિજનની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી ન્યુક્લિયસની આસપાસના પરમાણુ ઓર્બિટલ્સમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણીનું વર્ણન કરે છે. 8 ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા ઓક્સિજન માટે, તેઓ નીચે મુજબ વિતરિત થાય છે:
-
કોષ-વાર વિતરણ:
- K-કોષ (n=1): આ સૌથી અંદરનો કોષ મહત્તમ 2 ઇલેક્ટ્રોન સમાવી શકે છે. ઓક્સિજનમાં, K-કોષ 2 ઇલેક્ટ્રોનથી ભરેલો હોય છે.
- L-કોષ (n=2): આ પછીનો કોષ મહત્તમ 8 ઇલેક્ટ્રોન સમાવી શકે છે. ઓક્સિજનના બાકીના 6 ઇલેક્ટ્રોન L-કોષમાં હોય છે. તેથી, કોષ-વાર ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી 2, 6 છે.
-
ઓર્બિટલ-વાર વિતરણ: આઉફબાઉ સિદ્ધાંત, હૂન્ડનો નિયમ અને પાઉલીના અપવર્જન સિદ્ધાંતને અનુસરીને, ઇલેક્ટ્રોન દરેક કોષમાં સબશેલ (s, p, d, f) માં વિતરિત થાય છે.
- પ્રથમ 2 ઇલેક્ટ્રોન 1s ઓર્બિટલમાં હોય છે.
- પછીના 2 ઇલેક્ટ્રોન 2s ઓર્બિટલમાં હોય છે.
- બાકીના 4 ઇલેક્ટ્રોન 2p ઓર્બિટલ્સમાં હોય છે. 2p સબશેલમાં ત્રણ ડિજનરેટ ઓર્બિટલ્સ (2px, 2py, 2pz) હોય છે. હૂન્ડના નિયમ મુજબ, ઇલેક્ટ્રોન જોડી બનાવતા પહેલા વ્યક્તિગત રીતે દરેક ઓર્બિટલમાં હોય છે. તેથી, એક ઇલેક્ટ્રોન 2px માં જાય છે, એક 2py માં જાય છે, એક 2pz માં જાય છે, અને પછી ચોથો ઇલેક્ટ્રોન 2p ઓર્બિટલ્સમાંથી એકમાં ઇલેક્ટ્રોન સાથે જોડી બનાવે છે (દા.ત., 2px). આમ, ઓર્બિટલ ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી 1s² 2s² 2p⁴ છે.
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ અણુના સૌથી બહારના ઇલેક્ટ્રોન કોષમાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોન છે. આ ઇલેક્ટ્રોન મુખ્યત્વે રાસાયણિક બંધનમાં સામેલ હોય છે અને તત્વના રાસાયણિક ગુણધર્મો નક્કી કરે છે.
ઓક્સિજન માટે, સૌથી બહારનો કોષ L-કોષ (n=2) છે. તેની ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી (2, 6) પરથી નક્કી કરાયા મુજબ, L-કોષમાં 6 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. તેથી, ઓક્સિજનમાં 6 વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનની આ લાક્ષણિક ગોઠવણી બંધનો બનાવવાની ઓક્સિજનની વૃત્તિને પ્રભાવિત કરે છે, જે ભારતમાં ઘરો અને ઉદ્યોગોમાં દહન જેવી પ્રક્રિયાઓમાં, અને સજીવોના શ્વસનમાં તેની ભૂમિકામાં ફાળો આપે છે.