Atomic Number, Mass Number, Isotopes and Isobars Questions in Hindi

(N/A) परमाणु क्रमांक को एक अधिक मौलिक गुण माना जाता है क्योंकि यह परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है,जो किसी तत्व की पहचान को विशिष्ट रूप से परिभाषित करता है।
द्रव्यमान संख्या के विपरीत,जो न्यूट्रॉन की अलग-अलग संख्या (समस्थानिकों) के कारण बदल सकती है,प्रोटॉन की संख्या किसी विशिष्ट तत्व के सभी परमाणुओं के लिए स्थिर रहती है।
इसके अलावा,किसी तत्व के रासायनिक गुण मुख्य रूप से उसके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास द्वारा निर्धारित होते हैं,जो सीधे परमाणु क्रमांक (तटस्थ परमाणु में प्रोटॉन/इलेक्ट्रॉन की संख्या) द्वारा निर्धारित होता है।

(N/A) 'He' का परमाणु क्रमांक $2$ है,इसलिए इसके $K$-कोश में $2$ इलेक्ट्रॉन होते हैं,जो कि प्रथम ऊर्जा स्तर है और इसकी अधिकतम क्षमता $2$ इलेक्ट्रॉन रखने की है। अतः,इसका संयोजकता कोश पूर्णतः भरा हुआ है,जिससे यह एक उत्कृष्ट गैस है। इसके विपरीत,'Be' का परमाणु क्रमांक $4$ है और इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $2, 2$ है। इसके $L$-कोश में $2$ इलेक्ट्रॉन हैं,जिसकी क्षमता $8$ इलेक्ट्रॉन रखने की है। चूंकि इसका संयोजकता कोश अपूर्ण है,इसलिए 'Be' $2$ की संयोजकता वाली धातु के रूप में कार्य करता है।
$(b)$ हाइड्रोजन तीन समस्थानिक रूपों में पाया जाता है: प्रोटियम $({ }_{1}^{1} H)$,ड्यूटेरियम (${ }_{1}^{2} H$ या $D$),और ट्रिटियम (${ }_{1}^{3} H$ या $T$)। तीनों समस्थानिकों का परमाणु क्रमांक $1$ समान है,जिसका अर्थ है कि उनका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ($K$-कोश में $1$ इलेक्ट्रॉन) समान है। चूंकि किसी तत्व के रासायनिक गुण उसके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास द्वारा निर्धारित होते हैं,इसलिए हाइड्रोजन के सभी समस्थानिक रासायनिक रूप से समान व्यवहार प्रदर्शित करते हैं।

(A) परमाणु की द्रव्यमान संख्या उसके नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या का योग होती है।
$M: 3 + 4 = 7$
$N: 9 + 10 = 19$
$O: 8 + 8 = 16$
$P: 8 + 10 = 18$
$(b)$ धनायन (cation) एक धनावेशित आयन है जो इलेक्ट्रॉनों के त्याग से बनता है (प्रोटॉन की संख्या > इलेक्ट्रॉन की संख्या)। कण $M$ में,प्रोटॉन = $3$ और इलेक्ट्रॉन = $2$ हैं,इसलिए यह एक धनायन है।
ऋणायन (anion) एक ऋणावेशित आयन है जो इलेक्ट्रॉनों के ग्रहण करने से बनता है (इलेक्ट्रॉन की संख्या > प्रोटॉन की संख्या)। कण $N$ में,इलेक्ट्रॉन = $10$ और प्रोटॉन = $9$ हैं,इसलिए यह एक ऋणायन है।

(A) $M^{2+}$ आयन $2$ इलेक्ट्रॉनों के त्याग से बनता है। चूंकि आयन में $10$ इलेक्ट्रॉन हैं,इसलिए उदासीन परमाणु $M$ में $10 + 2 = 12$ इलेक्ट्रॉन होंगे। एक उदासीन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है,इसलिए परमाणु संख्या $12$ है। द्रव्यमान संख्या प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का योग है: $12 + 12 = 24$.
$(b)$ नहीं,यह संभव नहीं है। एक परमाणु विद्युत रूप से उदासीन होता है क्योंकि धनावेशित प्रोटॉन की संख्या ऋणावेशित इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है। यदि किसी परमाणु में $12$ प्रोटॉन और $13$ इलेक्ट्रॉन होते,तो वह एक आयन होता,न कि उदासीन परमाणु।
$(c)$ हीलियम गैस अक्रिय है क्योंकि इसकी सबसे बाहरी कक्षा ($K$ कक्षा) $2$ इलेक्ट्रॉनों से पूरी तरह भरी हुई है,जो इसे स्थिर और रासायनिक रूप से अक्रिय बनाती है।

(N/A) समस्थानिकों के कुछ अनुप्रयोग निम्नलिखित हैं:
$(i)$ यूरेनियम का एक समस्थानिक $(U-235)$ परमाणु रिएक्टरों में ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है।
$(ii)$ कोबाल्ट का एक समस्थानिक $(Co-60)$ कैंसर के उपचार में उपयोग किया जाता है।
$(iii)$ आयोडीन का एक समस्थानिक $(I-131)$ घेंघा (goitre) रोग के उपचार में उपयोग किया जाता है।
$(iv)$ सोडियम का एक समस्थानिक $(Na-24)$ परिसंचरण तंत्र में रुकावट और रक्त के थक्कों का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है।
$(v)$ क्रोमियम का एक समस्थानिक $(Cr-51)$ रक्त रोगों के अध्ययन के लिए उपयोग किया जाता है।
$(vi)$ पौधों द्वारा फास्फोरस के अवशोषण का अध्ययन फास्फोरस के समस्थानिक $(P-32)$ का उपयोग करके किया जाता है।

(N/A) $X^{2+}$ आयन में इलेक्ट्रॉनों की संख्या $18$ है।
चूंकि धनात्मक आयन एक उदासीन परमाणु से इलेक्ट्रॉनों के हटने से बनता है,इसलिए खोए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या आयन पर मौजूद धनात्मक आवेश की इकाइयों के बराबर होती है।
अतः,उदासीन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या $= 18 + 2 = 20$ है।
एक उदासीन परमाणु के लिए,परमाणु संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है,जो इलेक्ट्रॉनों की संख्या के भी बराबर होती है।
इस प्रकार,तत्व $X$ की परमाणु संख्या $= 20$ है।
तत्व $X$ की द्रव्यमान संख्या प्रोटॉन की संख्या और न्यूट्रॉन की संख्या का योग है,जो $20 + 20 = 40$ है।
परमाणु संख्या $20$ वाला तत्व कैल्शियम $(Ca)$ है।

(N/A) $Y^{3-}$ आयन में इलेक्ट्रॉनों की संख्या $18$ है।
एक उदासीन परमाणु द्वारा इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने से ऋण आवेश बनता है,और ग्रहण किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या आयन पर मौजूद ऋण आवेश की इकाइयों के बराबर होती है।
इसलिए,उदासीन परमाणु $Y$ में इलेक्ट्रॉनों की संख्या $18 - 3 = 15$ है।
एक उदासीन परमाणु के लिए,परमाणु संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है,जो इलेक्ट्रॉनों की संख्या के भी बराबर होती है।
इसलिए,तत्व $Y$ की परमाणु संख्या $15$ है।
तत्व की द्रव्यमान संख्या प्रोटॉन की संख्या और न्यूट्रॉन की संख्या का योग होती है।
द्रव्यमान संख्या $= 15 + 16 = 31$.
परमाणु संख्या $15$ वाला तत्व $Y$ फास्फोरस $(P)$ है।

(N/A) किसी तत्व के सभी समस्थानिकों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास समान होता है,जिसका अर्थ है कि उनकी संयोजी कक्षा में इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है। चूंकि रासायनिक गुण संयोजी इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्धारित होते हैं,इसलिए किसी तत्व के सभी समस्थानिक समान रासायनिक गुण प्रदर्शित करते हैं।
$(b)$ किसी तत्व का परमाणु द्रव्यमान उसके प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले समस्थानिकों के द्रव्यमान का भारित औसत होता है। चूंकि इन समस्थानिकों के द्रव्यमान अलग-अलग होते हैं और वे प्रकृति में विशिष्ट प्रचुरता में पाए जाते हैं,इसलिए परिणामी औसत परमाणु द्रव्यमान अक्सर भिन्नों में होता है।
$(c)$ परमाणु निकटतम अक्रिय गैस (noble gas) के समान स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास प्राप्त करने के लिए (अष्टक या द्विक नियम) अन्य परमाणुओं के साथ जुड़ते हैं,जिससे उनकी स्थितिज ऊर्जा कम हो जाती है और वे अधिक स्थिर हो जाते हैं।

(A) किसी परमाणु का परमाणु क्रमांक $(Z)$ उसके नाभिक में उपस्थित प्रोटॉन $(p)$ की संख्या के बराबर होता है। यहाँ,$Z = 9$ है,इसलिए प्रोटॉन की संख्या $9$ है।
एक उदासीन परमाणु में,इलेक्ट्रॉनों $(e)$ की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है। इसलिए,इलेक्ट्रॉनों की संख्या $9$ है।
द्रव्यमान संख्या $(A)$ प्रोटॉन और न्यूट्रॉन $(n)$ की संख्या का योग होती है।
$A = p + n$
$19 = 9 + n$
$n = 19 - 9 = 10$.
अतः,परमाणु में $9$ प्रोटॉन,$10$ न्यूट्रॉन और $9$ इलेक्ट्रॉन होते हैं।

(B) अल्फा कण ($\alpha$-particle) $2$ प्रोटॉन और $2$ न्यूट्रॉन से बना होता है।
यह अनिवार्य रूप से हीलियम परमाणु का नाभिक है।
चूंकि इसमें इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है, इसलिए यह $+2e$ का धनात्मक आवेश वहन करता है।
अतः, एक अल्फा कण को द्वि-आवेशित हीलियम आयन $(He^{2+})$ के रूप में परिभाषित किया जाता है।

(A) समस्थानिक (isotopes) एक ही तत्व के वे परमाणु होते हैं जिनका परमाणु क्रमांक (प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या) समान होता है,लेकिन उनके नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या अलग होने के कारण उनका द्रव्यमान संख्या भिन्न होती है।
चूंकि नमूने में दोनों ऑक्सीजन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान है (जो तत्व को ऑक्सीजन के रूप में परिभाषित करती है) लेकिन न्यूट्रॉन की संख्या अलग है,इसलिए वे ऑक्सीजन के समस्थानिक हैं।
अतः,सही कारण यह है कि दोनों ऑक्सीजन परमाणु समस्थानिक हैं।

(A) कोबाल्ट का समस्थानिक,$Co-60$,कैंसर के उपचार के लिए रेडियोथेरेपी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि यह गामा किरणों का उत्सर्जन करता है जो कैंसर कोशिकाओं को नष्ट कर सकती हैं।
आयोडीन-$131$ $(I-131)$ आयोडीन का एक रेडियोधर्मी समस्थानिक है जिसका उपयोग घेंघा (थायराइड ग्रंथि से संबंधित स्थिति) और अन्य थायराइड विकारों के उपचार में किया जाता है।

(B) परमाणु रिएक्टरों में,यूरेनियम का जो समस्थानिक आमतौर पर ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है,वह $U-235$ है क्योंकि यह विखंडनीय है और श्रृंखला अभिक्रिया को बनाए रख सकता है।
रेडियोकार्बन डेटिंग कार्बनिक पदार्थों की आयु निर्धारित करने की एक विधि है,जिसमें नमूने में मौजूद रेडियोधर्मी समस्थानिक $C-14$ की मात्रा को मापा जाता है।
इसलिए,सही जोड़ी $U-235$ और $C-14$ है।

(D) हाइड्रोजन परमाणु अपने नाभिक में एक प्रोटॉन और उसके चारों ओर घूमने वाले एक इलेक्ट्रॉन से बना होता है।
चूंकि हाइड्रोजन के नाभिक में केवल एक प्रोटॉन होता है और कोई न्यूट्रॉन नहीं होता है,इसलिए इसे सामान्यतः प्रोटॉन कहा जाता है।

(B) किसी भी उदासीन परमाणु के लिए:
$1$. परमाणु क्रमांक $(Z)$ को परमाणु के नाभिक में मौजूद प्रोटॉन की संख्या के रूप में परिभाषित किया जाता है। एक उदासीन परमाणु में,प्रोटॉन की संख्या इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है। अतः,परमाणु क्रमांक $=$ प्रोटॉन की संख्या $=$ इलेक्ट्रॉन की संख्या। कथन $(iv)$ सत्य है।
$2$. द्रव्यमान संख्या $(A)$ को नाभिक में मौजूद प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या के योग के रूप में परिभाषित किया जाता है। अतः,द्रव्यमान संख्या $=$ प्रोटॉन की संख्या $+$ न्यूट्रॉन की संख्या। कथन $(ii)$ सत्य है।
$3$. कथन $(i)$ गलत है क्योंकि परमाणु क्रमांक प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों का योग नहीं होता है।
$4$. कथन $(iii)$ गलत है क्योंकि परमाणु द्रव्यमान को प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की समानता के रूप में परिभाषित नहीं किया जाता है।
इसलिए,कथन $(ii)$ और $(iv)$ सही हैं।

(B) एक उदासीन परमाणु में, इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या के बराबर होती है, जो परमाणु क्रमांक $(Z)$ को दर्शाती है।
दिया गया है: इलेक्ट्रॉनों की संख्या = $15$, इसलिए परमाणु क्रमांक $(Z)$ = $15$ है।
द्रव्यमान संख्या $(A)$ प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या का योग होती है।
$A = Z + \text{न्यूट्रॉनों की संख्या} = 15 + 16 = 31$ है।
तत्व का मानक निरूपण $_{Z}^{A}X$ द्वारा दिया जाता है, जहाँ $A$ द्रव्यमान संख्या है और $Z$ परमाणु क्रमांक है।
अतः, सही निरूपण $_{15}^{31}X$ है।

(D) $1$. परमाणु की द्रव्यमान संख्या $(A)$,प्रोटॉन $(p)$ और न्यूट्रॉन $(n)$ का योग होती है। दिया गया है $A = 27$ और $n = 14$,इसलिए प्रोटॉन की संख्या: $p = A - n = 27 - 14 = 13$ होगी।
$2$. एक उदासीन परमाणु में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन की संख्या समान होती है। अतः,इस तत्व के उदासीन परमाणु में $13$ इलेक्ट्रॉन होते हैं।
$3$. आयन पर $3$ धनात्मक आवेश हैं,जिसका अर्थ है कि इसने $3$ इलेक्ट्रॉन खो दिए हैं।
$4$. इसलिए,आयन में इलेक्ट्रॉनों की संख्या = $13 - 3 = 10$ होगी।

(FALSE) असत्य।
किसी तत्व का समस्थानिक उन परमाणुओं से बना होता है जिनमें प्रोटॉन की संख्या समान होती है लेकिन न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न होती है। चूंकि एक शुद्ध समस्थानिक के नमूने में सभी परमाणुओं की परमाणु संख्या समान होती है और उनके रासायनिक गुण भी समान होते हैं,इसलिए इसे एक शुद्ध पदार्थ माना जाता है। समस्थानिक एक ही तत्व के विभिन्न रूप हैं,न कि अशुद्धियाँ।