Mix Examples - STRUCTURE OF THE ATOM Questions in Gujarati

(C) અસત્ય: જે.જે. થોમસને પ્લમ પુડિંગ મોડેલ આપ્યું હતું,ન્યુક્લિયસની શોધ અર્નેસ્ટ રધરફોર્ડે કરી હતી.
$(b)$ અસત્ય: ન્યુટ્રોન એક મૂળભૂત અપરમાણ્વીય કણ છે અને તે ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનના જોડાણથી બનતો નથી.
$(c)$ સત્ય: ઇલેક્ટ્રોનનું દળ પ્રોટોનના દળના લગભગ $\frac{1}{1837}$ થી $\frac{1}{2000}$ ગણું હોય છે.
$(d)$ અસત્ય: ટિંકચર આયોડિન એ આલ્કોહોલમાં આયોડિનનું દ્રાવણ છે,તે આયોડિનનું કોઈ ખાસ સમસ્થાનિક નથી.

(C) મેગ્નેશિયમ $(Mg)$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $12$ છે,જેનો અર્થ છે કે તેમાં $12$ પ્રોટોન $(p=12)$ હોય છે.
તટસ્થ $Mg$ પરમાણુની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $2, 8, 2$ છે.
જ્યારે $Mg$ એ $Mg^{2+}$ આયન બનાવે છે,ત્યારે તે તેની સૌથી બહારની કક્ષામાંથી $2$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે,જેના પરિણામે તેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $2, 8$ (કુલ $10$ ઇલેક્ટ્રોન) થાય છે.
તેથી,$Mg^{2+}$ આયનમાં $p=12$ અને તેની કક્ષાઓમાં કુલ $10$ ઇલેક્ટ્રોન હોવા જોઈએ.
આપેલી આકૃતિઓ જોતા:
- આકૃતિ $C$ માં $p=12$ અને $10$ ઇલેક્ટ્રોન (અંદરની કક્ષામાં $2$ અને બહારની કક્ષામાં $8$ ઇલેક્ટ્રોન) દર્શાવેલ છે.
આમ,આકૃતિ $C$ એ $Mg^{2+}$ આયનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

(N/A) પરમાણ્વીય ક્રમાંક એ પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલો હોય છે. દળ ક્રમાંક એ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યાનો સરવાળો છે. સંયોજકતા એ સૌથી બહારની કક્ષામાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

પરમાણુ	પરમાણ્વીય ક્રમાંક	દળ ક્રમાંક	સંયોજકતા
$X$	$5$	$11$	$3$
$Y$	$8$	$18$	$2$
$Z$	$15$	$31$	$3$

(A) $(a)-(iii)$: અર્નેસ્ટ રધરફોર્ડે પરમાણુનું ન્યુક્લિયર મોડેલ રજૂ કર્યું, જેમાં કોષકેન્દ્ર (nucleus) નો ખ્યાલ આપ્યો.
$(b)-(iv)$: જે.જે. થોમસને કેથોડ કિરણોના પ્રયોગો દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનની શોધ કરી.
$(c)-(i)$: જોન ડાલ્ટને પરમાણ્વીય સિદ્ધાંત આપ્યો, જેમાં જણાવ્યું કે પરમાણુ અવિભાજ્ય છે.
$(d)-(ii)$: નીલ્સ બોહરે સૂચવ્યું કે ઇલેક્ટ્રોન કોષકેન્દ્રની આસપાસ ચોક્કસ સ્થાયી કક્ષાઓમાં પરિભ્રમણ કરે છે.
$(e)-(vi)$: જેમ્સ ચેડવિકે ન્યુટ્રોનની શોધ કરી.
$(f)-(vii)$: ઇ. ગોલ્ડસ્ટીને ડિસ્ચાર્જ ટ્યુબમાં કેનાલ કિરણો (પ્રોટોન) ની શોધ કરી.
$(g)-(v)$: હેનરી મોઝલેએ પરમાણ્વીય ક્રમાંકનો ખ્યાલ આપ્યો.

(N/A) આ પ્રયોગથી પરમાણુના કેન્દ્ર (atomic nucleus) ની શોધ થઈ.
$(b)$ સમસ્થાનિકો એ એક જ તત્વના પરમાણુઓ છે જે સમાન પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવે છે પરંતુ અલગ દળ ક્રમાંક ધરાવે છે.
$(c)$ નિયોન $(Z=10)$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $2, 8$ છે,તેથી તેની સંયોજકતા $0$ છે. ક્લોરિન $(Z=17)$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $2, 8, 7$ છે,તેથી તેને અષ્ટક પૂર્ણ કરવા માટે $1$ ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર પડે છે,જેથી તેની સંયોજકતા $1$ થાય છે.
$(d)$ સિલિકોન $(Z=14)$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $2, 8, 4$ છે. સલ્ફર $(Z=16)$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $2, 8, 6$ છે.

(N/A) સોડિયમ પરમાણુનો પરમાણ્વીય ક્રમાંક $11$ હોવાથી,તેમાં $11$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
ધન વીજભારિત સોડિયમ આયન $(Na^+)$ સોડિયમ પરમાણુમાંથી એક ઇલેક્ટ્રોન દૂર થવાથી બને છે.
તેથી,સોડિયમ આયનમાં $11 - 1 = 10$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
આમ,સોડિયમ આયનનું ઇલેક્ટ્રોન વિતરણ $2, 8$ થશે.
કોઈપણ તત્વનો પરમાણ્વીય ક્રમાંક તેના પરમાણુમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલો હોય છે.
સોડિયમ પરમાણુ અને સોડિયમ આયન બંનેમાં પ્રોટોનની સંખ્યા સમાન હોવાથી,બંનેનો પરમાણ્વીય ક્રમાંક $11$ છે.

(N/A) પરમાણુ વિદ્યુતની દ્રષ્ટિએ તટસ્થ છે કારણ કે તેમાં ધન વીજભારિત પ્રોટોન અને ઋણ વીજભારિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય છે,જે એકબીજાના વીજભારને નાબૂદ કરે છે.
$(b)$ હિલિયમની સંયોજકતા $0$ છે કારણ કે તેની સૌથી બહારની કક્ષા સંપૂર્ણ ભરાયેલી છે (તેની પાસે સ્થાયી ડ્યુપ્લેટ રચના છે).
$(c)$ પરમાણ્વીય દળ માટેનું સૂત્ર છે: $\text{પરમાણ્વીય દળ} = \text{પ્રોટોનની સંખ્યા} + \text{ન્યુટ્રોનની સંખ્યા}$.
આપેલ છે: $\text{પરમાણ્વીય દળ} = 4$,$\text{પ્રોટોનની સંખ્યા} = 2$.
કિંમતો મૂકતા: $4 = 2 + \text{ન્યુટ્રોનની સંખ્યા}$.
તેથી,$\text{ન્યુટ્રોનની સંખ્યા} = 4 - 2 = 2$.

(N/A) બોહરના પરમાણુ મોડેલની લાક્ષણિકતાઓ:
$(i)$ ઇલેક્ટ્રોન ચોક્કસ કક્ષાઓમાં પરિભ્રમણ કરે છે,જે નિશ્ચિત ઉર્જા સાથે સંકળાયેલી હોય છે. આને ઉર્જા સ્તરો અથવા કક્ષા (shells) કહેવામાં આવે છે,જેને $K, L, M, N, ...$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
$(ii)$ જ્યાં સુધી ઇલેક્ટ્રોન આ નિશ્ચિત કક્ષાઓમાં પરિભ્રમણ કરે છે,ત્યાં સુધી તેઓ ઉર્જાનું ઉત્સર્જન કરતા નથી.
$(iii)$ કેન્દ્રથી અંતર વધવાની સાથે કક્ષાની ઉર્જા વધે છે. કેન્દ્રની સૌથી નજીકની કક્ષાની ઉર્જા સૌથી ઓછી હોય છે.
$(iv)$ જ્યારે ઇલેક્ટ્રોનને ઉર્જા આપવામાં આવે છે,ત્યારે તે ઉચ્ચ ઉર્જા સ્તરમાં જાય છે. જ્યારે તે નીચલા ઉર્જા સ્તરમાં પાછો આવે છે,ત્યારે તે વિકિરણ સ્વરૂપે ઉર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે.
$(b)$ $(i)$ $_{26}^{58} A$ અને $_{28}^{58} B$ સમભારીકો છે કારણ કે તેમનો પરમાણુ દળાંક સમાન $(58)$ છે પરંતુ પરમાણુ ક્રમાંક અલગ ($26$ અને $28$) છે.
$(ii)$ $_{35}^{79} X$ અને $_{35}^{80} Y$ સમસ્થાનિકો છે કારણ કે તેમનો પરમાણુ ક્રમાંક સમાન $(35)$ છે પરંતુ પરમાણુ દળાંક અલગ ($79$ અને $80$) છે.
$(c)$ તત્વ $B$ (પરમાણુ ક્રમાંક $16$) એ તત્વ $A$ (પરમાણુ ક્રમાંક $18$) કરતા વધુ સક્રિય છે. $A$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $2, 8, 8$ છે,જે સ્થાયી અષ્ટક (નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી રચના) ધરાવે છે. $B$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $2, 8, 6$ છે,જેને તેનું અષ્ટક પૂર્ણ કરવા માટે બે વધુ ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર છે,જે તેને રાસાયણિક રીતે સક્રિય બનાવે છે.

(N/A) $Z = 20$ પરમાણુ ક્રમાંક અને $A = 40$ દળ ક્રમાંક ધરાવતા તત્વ માટે:
પ્રોટોનની સંખ્યા $= Z = 20$
ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $= Z = 20$
ન્યુટ્રોનની સંખ્યા $= A - Z = 40 - 20 = 20$
ઇલેક્ટ્રોનીય રચના: $K=2, L=8, M=8, N=2$.
પરમાણુના બંધારણમાં કેન્દ્રમાં $20$ પ્રોટોન અને $20$ ન્યુટ્રોન હોય છે,જેની આસપાસ ચાર કક્ષાઓ $(K, L, M, N)$ હોય છે જેમાં અનુક્રમે $2, 8, 8$ અને $2$ ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવાયેલા હોય છે.
$(b)$ જે પરમાણુમાં $K$ અને $L$ કક્ષા સંપૂર્ણ ભરાયેલી હોય તેની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $2, 8$ થાય છે. કુલ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $10$ છે,જે નિયોન $(Ne)$ તત્વ દર્શાવે છે. તેની બાહ્યતમ કક્ષા ($L$-કક્ષા) સંપૂર્ણ ભરાયેલી હોવાથી (અષ્ટક પૂર્ણ છે),તે રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય છે અને તેને નિષ્ક્રિય વાયુ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(A) $1$. ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા શોધવા માટે:
- $Ca$ (પરમાણુ ક્રમાંક $20$) માં $20$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. $Ca^{2+}$ માં $20 - 2 = 18$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- $K$ (પરમાણુ ક્રમાંક $19$) માં $19$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. $K^{+}$ માં $19 - 1 = 18$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- $Na$ (પરમાણુ ક્રમાંક $11$) માં $11$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- $Cl$ (પરમાણુ ક્રમાંક $17$) માં $17$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. $Cl^{-}$ માં $17 + 1 = 18$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
- $Ar$ (પરમાણુ ક્રમાંક $18$) માં $18$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
આમ,$Ca^{2+}, K^{+}, Cl^{-},$ અને $Ar$ માં $18$ ઇલેક્ટ્રોન છે.
$2$. એક તત્વના સમસ્થાનિકોનો પરમાણુ ક્રમાંક સમાન હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તેમાં પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય છે. રાસાયણિક ગુણધર્મો ઇલેક્ટ્રોનિક કોન્ફિગરેશન (ખાસ કરીને સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવતા હોવાથી,એક તત્વના તમામ સમસ્થાનિકો સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે.

(N/A) એક જ તત્વના સમસ્થાનિકોનો પરમાણુ ક્રમાંક અને ઇલેક્ટ્રોનીય રચના સમાન હોય છે. રાસાયણિક ગુણધર્મો ઇલેક્ટ્રોનીય રચના પર આધારિત હોવાથી,સમસ્થાનિકો સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે.
$(b)$ પરમાણુમાં પ્રોટોન (ધનભારિત) અને ઇલેક્ટ્રોન (ઋણભારિત) ની સંખ્યા સમાન હોય છે. વિરુદ્ધ વીજભાર એકબીજાની અસર નાબૂદ કરે છે,તેથી પરમાણુ વિદ્યુતની દ્રષ્ટિએ તટસ્થ રહે છે.
$(c)$ નિષ્ક્રિય વાયુઓની બાહ્યતમ કક્ષા પૂર્ણ હોય છે (સ્થાયી અષ્ટક અથવા દ્વિક રચના),જેના કારણે તેઓ રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય અથવા સૌથી ઓછી સક્રિયતા ધરાવે છે.
$(d)$ પરમાણુનું કેન્દ્ર પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનું બનેલું છે. પ્રોટોન ધનભારિત હોય છે અને પ્રોટોન તથા ન્યુટ્રોનનું દળ ઇલેક્ટ્રોન કરતા ઘણું વધારે હોવાથી કેન્દ્ર ભારે અને ધનભારિત હોય છે.
$(e)$ આયનો વધુ સ્થાયી હોય છે કારણ કે તેઓ તેમની બાહ્યતમ કક્ષામાં પૂર્ણ અષ્ટક અથવા દ્વિક રચના પ્રાપ્ત કરે છે,જે નિષ્ક્રિય વાયુઓ જેવી સ્થાયી સ્થિતિ છે.

(N/A) ઇલેક્ટ્રોનનું દળ નગણ્ય હોય છે; તેથી,પરમાણુનું દળ વ્યવહારિક રીતે કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન દ્વારા નક્કી થાય છે.
$(b)$ કેન્દ્ર ધન વીજભારિત હોય છે કારણ કે તે ધન વીજભારિત પ્રોટોન ધરાવે છે.
$(c)$ સોનાના વરખનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો કારણ કે તે અત્યંત ટીપી શકાય તેવી (malleable) ધાતુ છે અને તેને આશરે $1000$ પરમાણુઓ જેટલી પાતળી બનાવી શકાય છે,જે આલ્ફા કણોને ન્યૂનતમ અવરોધ સાથે પસાર થવા માટે જરૂરી હતું.

(N/A) જેમ પરમાણુ ક્રમાંક વધે છે,તેમ ક્રમિક કોષો વચ્ચેની ઉર્જાનો તફાવત ઘટે છે. પરિણામે,$M$ અને $N$ ઉર્જા કોષો એટલા નજીક આવે છે કે તેઓ એકબીજા પર વ્યાપ્ત (overlap) થાય છે. આ હકીકતને કારણે,જ્યારે $M$-કોષમાં $8$ ઇલેક્ટ્રોન ભરાઈ જાય છે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન $N$-કોષમાં પ્રવેશવાનું શરૂ કરે છે. પરંતુ જ્યારે $N$-કોષમાં $2$ ઇલેક્ટ્રોન ભરાઈ જાય છે,ત્યારે $M$-કોષ નીચી ઉર્જા સ્તરે આવે છે અને બાકીના ઇલેક્ટ્રોન $M$-કોષમાં પ્રવેશ કરે છે.
$(b)$ દળ ક્રમાંક હંમેશા એક પૂર્ણાંક સંખ્યા હોય છે (કારણ કે પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન હંમેશા પૂર્ણાંક સંખ્યામાં હોય છે),જ્યારે પરમાણ્વીય દળ સામાન્ય રીતે પૂર્ણાંક સંખ્યા હોતી નથી (કારણ કે તે $C-12$ પરમાણુના દળની સાપેક્ષમાં લેવામાં આવતું સાપેક્ષ દળ છે). જો કે,મોટાભાગના હેતુઓ માટે,પરમાણ્વીય દળને દળ ક્રમાંક જેટલું જ ગણવામાં આવે છે.

(N/A) $(a) (i)$ આ નીલ્સ બોહરનું પરમાણુ મોડેલ છે.
$(ii)$ બોહરના મોડેલની અભિધારણાઓ:
$1$. પરમાણુના કેન્દ્રમાં ધનભારિત ન્યુક્લિયસ હોય છે.
$2$. ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસની આસપાસ નિશ્ચિત વર્તુળાકાર માર્ગોમાં ફરે છે,જેને કક્ષા અથવા કોષ કહેવામાં આવે છે,જેમને $K, L, M, N, \dots$ અથવા $1, 2, 3, 4$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$3$. કક્ષાઓને ઉર્જા સ્તર પણ કહેવામાં આવે છે કારણ કે દરેક કક્ષા નિશ્ચિત ઉર્જા સાથે સંકળાયેલી હોય છે. ઇલેક્ટ્રોન જ્યારે કોઈ ચોક્કસ કક્ષામાં પરિભ્રમણ કરે છે ત્યારે તે ઉર્જા ગુમાવતા કે મેળવતા નથી.
$(iii)$ કોઈ પણ કક્ષામાં ઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ સંખ્યા $2n^2$ સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે. $M$ કક્ષા માટે $n = 3$ હોવાથી,ઇલેક્ટ્રોનની મહત્તમ સંખ્યા $2(3)^2 = 2 \times 9 = 18$ થાય.
$(b)$ કેનાલ કિરણો એ ધનભારિત વિકિરણો છે જે ધનભારિત કણોના બનેલા હોય છે. તેની શોધ $E. \text{ Goldstein}$ દ્વારા કરવામાં આવી હતી.
કેનાલ કિરણોની લાક્ષણિકતાઓ:
$1$. તે ધનભારિત કણો ધરાવે છે.
$2$. તે સીધી રેખામાં ગતિ કરે છે.
$3$. તેમનો વીજભાર ઇલેક્ટ્રોનના વીજભાર જેટલો જ હોય છે પરંતુ વિરુદ્ધ સંજ્ઞા ધરાવે છે.

(N/A) ન્યુટ્રોનની શોધ જેમ્સ ચેડવિકે કરી હતી.
$(b)$ થોમસનના પરમાણુ મોડેલ મુજબ,પરમાણુમાં ઋણ અને ધન વીજભારનું મૂલ્ય સમાન હોય છે,જેના કારણે પરમાણુ સમગ્ર રીતે વિદ્યુતની દ્રષ્ટિએ તટસ્થ હોય છે.
$(c)$ પરમાણુની સૌથી બહારની કક્ષામાં વધુમાં વધુ $8$ ઇલેક્ટ્રોન સમાઈ શકે છે.
$(d)$ સમાન પરમાણ્વીય દળ પરંતુ ભિન્ન પરમાણ્વીય ક્રમાંક ધરાવતા જુદા જુદા તત્વોના પરમાણુઓને આઇસોબાર (Isobars) કહેવામાં આવે છે.
$(e)$ હાઇડ્રોજન પરમાણુમાં $0$ ન્યુટ્રોન હોય છે.

(N/A) પરમાણુ મોડેલનો વિકાસ વિવિધ તબક્કાઓમાંથી પસાર થયો છે:
$1$. થોમસનનું મોડેલ: જે.જે. થોમસને સૂચવ્યું કે પરમાણુ એ ધન વીજભારિત ગોળો છે જેમાં ઋણ વીજભારિત ઇલેક્ટ્રોન જડિત હોય છે,જેમ કે તરબૂચમાં બીજ હોય છે. કુલ ધન અને ઋણ વીજભાર સમાન હોય છે.
$2$. રધરફોર્ડનું મોડેલ: અર્નેસ્ટ રધરફોર્ડે સૂચવ્યું કે પરમાણુમાં કેન્દ્રમાં ખૂબ જ નાનું,ધન વીજભારિત ન્યુક્લિયસ (કેન્દ્રક) હોય છે જેમાં પરમાણુનું લગભગ તમામ દળ સમાયેલું હોય છે. ઇલેક્ટ્રોન આ ન્યુક્લિયસની આસપાસ વર્તુળાકાર માર્ગમાં ફરે છે.
$3$. બોહરનું મોડેલ: નીલ્સ બોહરે આ મોડેલને સુધારીને સૂચવ્યું કે ઇલેક્ટ્રોન ચોક્કસ,સ્થિર કક્ષામાં ફરે છે અને ઉર્જાનું ઉત્સર્જન કરતા નથી.
હાલમાં સ્વીકૃત મોડેલ (બોહર-રધરફોર્ડ મોડેલ) ની લાક્ષણિકતાઓ:
$(i)$ પરમાણુના કેન્દ્રમાં એક નાનું,ઘટ્ટ અને ધન વીજભારિત ન્યુક્લિયસ હોય છે જેમાં પરમાણુનું સમગ્ર દળ કેન્દ્રિત થયેલું હોય છે.
$(ii)$ ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસની આસપાસ ચોક્કસ અને સુનિશ્ચિત વર્તુળાકાર કક્ષાઓમાં ફરે છે,જેને અસતત ઉર્જા સ્તરો અથવા કક્ષાઓ કહેવામાં આવે છે,અને આ કક્ષાઓમાં ફરતી વખતે તેઓ ઉર્જા ગુમાવતા નથી.

(C) પરમાણુ મોડેલોના વિકાસનો સમયક્રમ નીચે મુજબ છે:
$1$. થોમસનનું પરમાણુ મોડેલ $1904$ માં રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું.
$2$. રધરફોર્ડનું પરમાણુ મોડેલ $1911$ માં રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું.
$3$. બોહરનું પરમાણુ મોડેલ $1913$ માં રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું.
તેથી,સાચો સમયક્રમ $(ii), (i)$ અને $(iii)$ છે.