පරමාණුක ව්‍යුහය සහ සමස්ථානික: නියුක්ලයිඩ සංකේත වල සිට පරමාණුක බර දක්වා

මනින ලද ඒකක වලින් ප්‍රෝටෝන, නියුට්‍රෝන සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන

ප්‍රෝටෝනය මූලික ආරෝපණයේ ඒකක වලින් +1 ආරෝපණයක් දරයි, e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C, සහ ඉලෙක්ට්‍රෝනය −1 දරයි. නියුට්‍රෝනයට ආරෝපණයක් නැත. ස්කන්ධ සාමාන්‍යයෙන් දෙනු ලබන්නේ ඒකාබද්ධ පරමාණුක ස්කන්ධ ඒකක වලිනි (u, ඩෝල්ටන, Da ලෙසද හැඳින්වේ), මෙහි 1 u යනු කාබන්-12 පරමාණුවක ස්කන්ධයෙන් දොළොස්වන කොටස, 1.6605 × 10⁻²⁷ kg වේ.

NIST විසින් ප්‍රකාශයට පත් කළ 2022 CODATA අගයන්ට අනුව, ප්‍රෝටෝනය 1.007276 u, නියුට්‍රෝනය 1.008665 u සහ ඉලෙක්ට්‍රෝනය 0.000549 u වේ. ප්‍රෝටෝනය ඉලෙක්ට්‍රෝනයට වඩා ආසන්න වශයෙන් 1836 ගුණයක් බරින් වැඩි බැවින්, පරමාණුවක ස්කන්ධයෙන් වැඩි කොටසම පාහේ න්‍යෂ්ටියේ පිහිටයි. න්‍යෂ්ටිය ඉතා කුඩාද වේ: එහි අරය 10⁻¹⁵ m පමණ විශාලත්වයක් ගන්නා අතර, පරමාණුවේ අරය 10⁻¹⁰ m පමණ විශාලත්වයක් ගනී. එබැවින් ඉලෙක්ට්‍රෝන මගින් පරමාණුවක ප්‍රමාණය සහ එහි රසායනය තීරණය කරන අතර, න්‍යෂ්ටිය එහි ස්කන්ධය තීරණය කරයි.

නියුක්ලයිඩ සංකේත කියවීම සහ අයන වල අංශු ගණන් කිරීම

පරමාණුක ක්‍රමාංකය Z යනු ප්‍රෝටෝන ගණනයි. එය මූලද්‍රව්‍යය නිර්වචනය කරයි: ප්‍රෝටෝන 17ක් ඇති සෑම පරමාණුවක්ම ක්ලෝරීන් වේ. ස්කන්ධ ක්‍රමාංකය A යනු ප්‍රෝටෝන සහ නියුට්‍රෝන වල මුළු ගණන වන බැවින්, නියුට්‍රෝන ගණන A − Z වේ. නියුක්ලයිඩ සංකේතයක් ³⁵₁₇Cl හි මෙන්, මූලද්‍රව්‍ය සංකේතයේ වම් පස උඩු අංකයක් ලෙස A ද වම් පස යටි අංකයක් ලෙස Z ද ලියයි. සංකේතය දැනටමත් Z නිර්ණය කරන බැවින්, යටි අංකය බොහෝ විට ඉවත් කරනු ලබන අතර, ³⁵Cl හෝ ක්ලෝරීන්-35 ලෙස ලැබේ.

ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන ප්‍රෝටෝන ගණනට සමාන වන්නේ උදාසීන පරමාණුවක පමණි. q ආරෝපණයක් ඇති අයනයක ඉලෙක්ට්‍රෝන Z − q ඇති බැවින්, ධන ආරෝපණයක් යනු අඩු ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණනක් වන අතර සෘණ ආරෝපණයක් යනු වැඩි ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණනකි. ආරෝපණය කිසි විටෙක න්‍යෂ්ටිය වෙනස් නොකරයි.

විසඳූ උදාහරණය 1. ⁵⁶Fe³⁺ සඳහා: Z = 26, එබැවින් ප්‍රෝටෝන 26ක්; 56 − 26 = නියුට්‍රෝන 30ක්; 26 − 3 = ඉලෙක්ට්‍රෝන 23ක්. ¹²⁷I⁻ සඳහා: ප්‍රෝටෝන 53ක්, 127 − 53 = නියුට්‍රෝන 74ක් සහ 53 + 1 = ඉලෙක්ට්‍රෝන 54ක්. ³⁴S²⁻ සඳහා: ප්‍රෝටෝන 16ක්, නියුට්‍රෝන 18ක් සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන 18ක්. ³⁴S²⁻ හි ආගන් පරමාණුවක ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණනම ඇති බව සලකන්න; අයන සම-ඉලෙක්ට්‍රෝනික කරන්නේ ගැළපෙන ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන් මිස ගැළපෙන ස්කන්ධ ක්‍රමාංක නොවේ.

සමස්ථානික සමානව ප්‍රතික්‍රියා කළත් ස්කන්ධයෙන් වෙනස් වන්නේ ඇයි

සමස්ථානික යනු එකම Z ඇති නමුත් නියුට්‍රෝන ගණන වෙනස් වන පරමාණුයි. ක්ලෝරීන්-35 සහ ක්ලෝරීන්-37 යන දෙකෙහිම ප්‍රෝටෝන 17ක් ද, උදාසීන පරමාණු ලෙස ඉලෙක්ට්‍රෝන 17ක් ද ඇත. රසායනික හැසිරීම පාලනය කරන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන බැවින්, සමස්ථානික දෙක එකම අනුපාත වලින් එකම සංයෝග සාදයි.

ස්කන්ධය මත රඳා පවතින ගුණ තරමක් වෙනස් වේ. දී ඇති උෂ්ණත්වයකදී සැහැල්ලු අණු වේගයෙන් චලනය වන අතර, බර සමස්ථානික සමඟ ඇති බන්ධන මඳක් සෙමින් ප්‍රතික්‍රියා කරයි. බර මූලද්‍රව්‍ය සඳහා මෙම ආචරණ කුඩාය. යුරේනියම් පොහොසත් කිරීම ඒවා කෙතරම් කුඩාදැයි පෙන්වයි. ග්‍රැහැම්ගේ නියමයට අනුව, ²³⁵UF₆ සහ ²³⁸UF₆ හි නිස්සරණ ශීඝ්‍රතා √(M₂/M₁) අනුපාතයෙන් පවතී. NIST සමස්ථානික ස්කන්ධ භාවිතයෙන්, M(²³⁵UF₆) = 349.034 g/mol සහ M(²³⁸UF₆) = 352.041 g/mol වන බැවින්, අනුපාතය √(352.041/349.034) = 1.0043 වේ. බාධකයක් හරහා එක් වරක් ගමන් කිරීම සැහැල්ලු සමස්ථානිකය පොහොසත් කරන්නේ ප්‍රතිශතයෙන් අඩකටත් වඩා අඩුවෙනි, පොහොසත් කිරීමේ කම්හල් වලට ශ්‍රේණිගතව අදියර බොහොමයක් අවශ්‍ය වන්නේ එබැවිනි.

භාරිත සාමාන්‍ය: සමස්ථානික ස්කන්ධ වල සිට පරමාණුක බර දක්වා

ආවර්තිතා වගුවක ඇති පරමාණුක බර කිසියම් එක් පරමාණුවක ස්කන්ධය නොවේ. එය සාමාන්‍ය සාම්පලයක ඇති මූලද්‍රව්‍යයේ පරමාණු වල සාමාන්‍ය ස්කන්ධය වන අතර, එක් එක් සමස්ථානිකය කෙතරම් පොදුද යන්න අනුව භාරිත වේ. එක් එක් සමස්ථානිකයේ ස්කන්ධය එහි භාගික සුලභතාවෙන් ගුණ කර ගුණිත එකතු කරන්න. භාගවල එකතුව 1 විය යුතුය.

විසඳූ උදාහරණය 2. මැග්නීසියම් වලට ස්ථායී සමස්ථානික තුනක් ඇත. NIST පරමාණුක බර සහ සමස්ථානික සංයුති වගු වලින්: ²⁴Mg, 23.985042 u, සුලභතාව 0.7899; ²⁵Mg, 24.985837 u, 0.1000; ²⁶Mg, 25.982593 u, 0.1101. ගුණිත 18.94578, 2.49858 සහ 2.86068 u වන අතර, ඒවායේ එකතුව 24.30505 u වේ. ඉලක්කම් හතරේ සුලභතා සඳහා සැලකිය යුතු ඉලක්කම් රීති දැඩි ලෙස යෙදුවහොත් මෙය 24.31 u දක්වා වටයනු ඇත. දශමස්ථාන තුනකට තබා ගත් විට එය 24.305 u වන අතර, එය බොහෝ ආවර්තිතා වගු වල මුද්‍රණය කර ඇති සම්ප්‍රදායික අගයයි.

ක්ලෝරීන් සඳහාද එම ගණනය කිරීමම කරන්න, සුලභතාව 0.7576 සමඟ 34.968853 u හි ³⁵Cl සහ 0.2424 සමඟ 36.965903 u හි ³⁷Cl භාවිත කරමින්: 26.4924 + 8.9605 = 35.453 u. ඉක්මන් ඇස්තමේන්තුවකින් වැරදි අල්ලා ගත හැක: සාමාන්‍යය සමස්ථානික ස්කන්ධ අතර සහ වඩා සුලභ සමස්ථානිකයට ආසන්නව පිහිටිය යුතුය.

සමස්ථානික සුලභතාවක් සොයා ගැනීමට පසුපසට ගණනය කිරීම

මූලද්‍රව්‍යයකට සමස්ථානික දෙකක් ඇති අතර ඔබ පරමාණුක බර දන්නේ නම්, ඔබට සුලභතා සඳහා විසඳිය හැක. පළමු සමස්ථානිකයේ භාගය x ලෙස නම් කරන්න; එවිට දෙවැන්න 1 − x වේ. භාරිත සාමාන්‍යය සමීකරණයක් ලෙස ලියා x සඳහා විසඳන්න.

විසඳූ උදාහරණය 3. තඹ වල සම්මත පරමාණුක බර 63.546 වන අතර ස්ථායී සමස්ථානික දෙකක් ඇත, 62.929598 u හි ⁶³Cu සහ 64.927790 u හි ⁶⁵Cu (NIST). එවිට 62.929598x + 64.927790(1 − x) = 63.546. නැවත සකස් කිරීමෙන් x = (64.927790 − 63.546)/(64.927790 − 62.929598) = 1.381790/1.998192 = 0.6915 ලැබේ. එබැවින් තඹ 69.15% ⁶³Cu සහ 30.85% ⁶⁵Cu වන අතර, එය NIST සුලභතා වන 0.6915 සහ 0.3085 නැවත ලබා දෙයි.

මෙම ක්‍රමය ක්‍රියා කරන්නේ සමස්ථානික දෙකක් සඳහා පමණි. තුනක් සමඟ, එක් සාමාන්‍යයක් නොදන්නා දෙකක් සහිත එක් සමීකරණයක් පමණක් ලබා දෙන අතර, ස්කන්ධ වර්ණාවලියක් වැනි තවත් මිනුමක් ඔබට අවශ්‍ය වේ.

ස්කන්ධ වර්ණාවලියක සමස්ථානික රටා

ස්කන්ධ වර්ණාවලීක්ෂයක් සාම්පලයක් අයනීකරණය කර, අයන ස්කන්ධ-ආරෝපණ අනුපාතය අනුව වෙන් කර, එක් එක් අගයට පැමිණෙන අයන ගණන වාර්තා කරයි. තනි මූලද්‍රව්‍යයක් සඳහා, මුදුන් උස මගින් සමස්ථානික සුලභතා සෘජුවම ලබා දෙයි. අණු සඳහා, සමස්ථානික ඒකාබද්ධ වී හඳුනාගත හැකි රටා ඇති කරයි.

විසඳූ උදාහරණය 4. Cl₂ හි අණුක-අයන රටාව පුරෝකථනය කරන්න. ³⁵Cl සඳහා p = 0.7576 සහ ³⁷Cl සඳහා q = 0.2424 ලෙස ගන්න. අණුවක් p² = 0.5740 සම්භාවිතාවකින් ³⁵Cl–³⁵Cl (ස්කන්ධය 70), 2pq = 0.3673 සම්භාවිතාවකින් ³⁵Cl–³⁷Cl (ස්කන්ධය 72), සහ q² = 0.0588 සම්භාවිතාවකින් ³⁷Cl–³⁷Cl (ස්කන්ධය 74) වේ. 2 සාධකය එක් එක් වර්ගයෙන් එකක් ලබා ගත හැකි ක්‍රම දෙක ගණන් කරයි. උසම මුදුන 100 වන සේ පරිමාණය කළ විට, රටාව 100 : 64.0 : 10.2 වේ.

මෙයින් කෙටිමං දෙකක් අනුගමනය වේ. ක්ලෝරීන් පරමාණුවක් එකක් ඇති සංයෝගයක්, p/q = 3.13 බැවින්, ස්කන්ධ ඒකක දෙකකින් වෙන් වූ මුදුන් ආසන්න වශයෙන් 3 : 1 අනුපාතයකින් පෙන්වයි. බ්‍රෝමීන් පරමාණුවක් එකක් ඇති සංයෝගයක්, NIST විසින් ⁷⁹Br 0.5069 ලෙස සහ ⁸¹Br 0.4931 ලෙස ලැයිස්තුගත කරන බැවින්, බොහෝ දුරට සමාන උසකින් යුත් මුදුන් දෙකක් පෙන්වයි.

ලකුණු අහිමි කරවන පරමාණුක ව්‍යුහ වැරදි

බොහෝ වැරදි සිදු වන්නේ ගණන් තුන පටලවා ගැනීමෙන් හෝ පරමාණුක බර තනි පරමාණුවක ගුණයක් ලෙස සැලකීමෙනි. කිසිවක් ගණන් කිරීමට පෙර Z, A සහ ආරෝපණය ලියන්න.

• අයනයක් සෑදීමට ප්‍රෝටෝන ගණන වෙනස් කිරීම. ආරෝපණය වෙනස් කරන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන පමණි; ප්‍රෝටෝන මගින් මූලද්‍රව්‍යය නිර්ණය වේ.
• ධන අයනයක් සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝන එකතු කිරීම. 3+ අයනයක පරමාණුවට වඩා ඉලෙක්ට්‍රෝන තුනක් අඩුවෙන් ඇත.
• පරමාණුක බර ස්කන්ධ ක්‍රමාංකයක් ලෙස කියවීම. කිසිදු ක්ලෝරීන් පරමාණුවක ස්කන්ධය 35.45 u නොවේ; එය ආසන්න වශයෙන් 35 u සහ 37 u හි ඇති පරමාණු වල සාමාන්‍යයකි.
• ප්‍රතිශත 100න් නොබෙදා භාග ලෙස භාවිත කිරීම, එය 100 ගුණයකින් විශාල සාමාන්‍යයක් ලබා දෙයි.
• ස්කන්ධ වර්ණාවලියක් පුරෝකථනය කිරීමේදී ³⁵Cl–³⁷Cl වැනි මිශ්‍ර සමස්ථානික යුගල සඳහා 2 සාධකය අමතක කිරීම.
• එකම ස්කන්ධ ක්‍රමාංකය ඇති නිසා නියුක්ලයිඩ දෙකක් සමස්ථානික ලෙස හැඳින්වීම. ¹⁴C සහ ¹⁴N එකම A බෙදා ගන්නා නමුත් ඒවා වෙනස් මූලද්‍රව්‍ය වේ.

ස්කන්ධ ඌනතාව සහ පරාස පරමාණුක බර

CODATA ස්කන්ධ සමඟ ප්‍රෝටෝන හයක්, නියුට්‍රෝන හයක් සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන හයක් එකතු කිරීමෙන් 12.0989 u ලැබේ, නමුත් කාබන්-12 පරමාණුවක් හරියටම 12 u වේ. නැති වූ 0.0989 u, එනම් මුළු ප්‍රමාණයෙන් ආසන්න වශයෙන් 0.82%, න්‍යෂ්ටිය සෑදුණු විට මුදා හැරුණු ශක්තියට අනුරූප වේ. සමස්ථානික ස්කන්ධ පූර්ණ සංඛ්‍යා නොවන්නේ මෙම ස්කන්ධ ඌනතාව නිසා වන අතර, එය න්‍යෂ්ටික බන්ධන ශක්තිය සඳහා ආරම්භක ලක්ෂ්‍යයයි.

සමහර මූලද්‍රව්‍ය සඳහා, ස්වාභාවික මූලාශ්‍ර අතර සමස්ථානික මිශ්‍රණය ප්‍රමාණවත් ලෙස වෙනස් වන බැවින්, IUPAC හි සමස්ථානික සුලභතා සහ පරමාණුක බර පිළිබඳ කොමිෂන් සභාව තනි සංඛ්‍යාවක් වෙනුවට පරාසයක් වාර්තා කරයි. ක්ලෝරීන් [35.446, 35.457] ලෙසද මැග්නීසියම් [24.304, 24.307] ලෙසද ලැයිස්තුගත කර ඇත. සාමාන්‍ය ගණනය කිරීම් සඳහා, ඔබේ පාඨමාලාව වෙනත් ලෙස නොකියන්නේ නම්, සම්ප්‍රදායික තනි අගයන් වන 35.45 සහ 24.305 භාවිත කරන්න.