எதிர்மின்னி அமைப்பு: திருத்தங்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு
உள்ளடக்கம் நீக்கப்பட்டது உள்ளடக்கம் சேர்க்கப்பட்டது
புதிய பக்கம்: அணு இயற்பியல் மற்றும் குவாண்ட்டம் வேதியலில் எதிர்மின்னி அம... |
No edit summary |
||
வரிசை 1:
[[Image:Electron orbitals.svg|right|thumb|350px|எதிர்மின்னிகளின் அணு மற்றும் மூலக்கூறு சுழற்தடங்கள்]]
அணு இயற்பியல் மற்றும் குவாண்ட்டம் வேதியலில் எதிர்மின்னி அமைப்பு என்பது ஒரு அணுவிலோ, மூலக்கூறிலோ அல்லது பிற இயன்வடிவங்களிலோ எதிர்மின்னிகளின் அமைப்பை விவரிப்பதாகும். இது கொடுக்கப்பட்ட ஒரு மண்டலத்தின் (அஃது அணுவாகவோ அல்லது மூலக்கூறாகவோ இருக்கலாம்) சுழற்தடங்களில் எதிர்மின்னிகள் எவ்வாறு இடம்பெறலாம் என்பதை பற்றியது. ▼
▲[[அணு இயற்பியல்]] மற்றும் [[குவாண்ட்டம் வேதியல்|குவாண்ட்டம் வேதியலில்]] '''எதிர்மின்னி அமைப்பு''' என்பது ஒரு
எதிர்மின்னிகளும், பிற மூலத்துகள்களைப் போல, குவாண்ட்டம் இயக்கவியலின் விதிகளுக்கு உட்பட்டவை, மேலும் அவை துகட்பண்பு மற்றும் அலைப்பண்பு ஆகிய இரண்டையுமே வெளிக்காட்டக் கூடியவை. ஒரு குறிப்பிட்ட எதிர்மின்னியின் குவாண்ட்டம் நிலை முறைப்படி அதன் அலைக்கோவையால் விவரிக்கப்படும் - அலைக்கோவை என்பது வெளி மற்றும் காலத்தின் ஒரு சிக்கலென் கோவையாகும். குவாண்ட்டம் இயக்கவியலின் கோப்பன்னாகன் விளக்கத்தின்படி, ஒரு குறிப்பிட்ட எதிர்மின்னியின் இருப்பிடமானது, அதை அளப்பதற்கான ஒரு செயல் அதை கண்டறியும்படி செய்யும்வரையில், முறையாக விவரிக்கப்படாததாகவே இருக்கும். ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தில் (வெளியின் ஒரு புள்ளியில்) ஒரு எதிர்மின்னியை (அதன் இடத்தை) அளப்பதற்கான ஒரு செயல் கண்டறியும் என்பதற்கான நிகழ்தகவானது அந்த இடத்தில் (புள்ளியில்) அந்த எதிர்மின்னியின் அலைக்கோவையின் தனிமதிப்பின் வர்க்கத்தை சார்ந்து இருக்கும்.▼
▲எதிர்மின்னிகளும், பிற
ஒவ்வொரு எதிர்மின்னி அமைப்பிற்கும் ஒரு ஆற்றல் அளவு இருக்கும், சில குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளின் கீழ், ஒளித்துகள் வடிவில் தேவையான ஆற்றல் குவாண்ட்டங்களை கொள்வதன் மூலமோ அல்லது இழப்பதன் மூலமோ எதிர்மின்னிகளால் ஒரு சுழற்தடத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்கு பெயர இயலும்.▼
▲ஒவ்வொரு எதிர்மின்னி அமைப்பிற்கும் ஒரு [[ஆற்றல் அளவு]] இருக்கும், சில குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளின் கீழ், [[ஒளித்துகள்]] வடிவில் தேவையான [[ஆற்றல் குவாண்ட்டம்|ஆற்றல் குவாண்ட்டங்களை]] கொள்வதன் மூலமோ அல்லது இழப்பதன் மூலமோ எதிர்மின்னிகளால் ஒரு [[சுழற்தடதம்|சுழற்தடத்திலிருந்து]] மற்றொன்றுக்கு பெயர இயலும்.
பல்வேறு அணுக்களின் எதிர்மின்னி அமைப்பை அறிந்திருப்பது தனிமங்களின் வரிசை அட்டவனையின் வடிவமைப்பை புரிந்துகொள்ள உதவும். இந்தக் கருத்துரு அணுக்களை சேர்த்துப் பிடித்திருக்கும் வேதியற்பிணைப்புக்களை விவரிக்கவும் பயன்படும். பருமபொருட்களில் இதே கருத்துருதான் லெசர் மற்றும் குறைக்கடத்திகளின் தனிப்பட்ட பண்புகளை விளக்க உதவுகின்றது.▼
▲பல்வேறு அணுக்களின் எதிர்மின்னி அமைப்பை அறிந்திருப்பது [[தனிமங்களின் வரிசை அட்டவனை|தனிமங்களின் வரிசை அட்டவனையின்]] வடிவமைப்பை புரிந்துகொள்ள உதவும். இந்தக் கருத்துரு அணுக்களை சேர்த்துப் பிடித்திருக்கும்
==கூடுகளும் துணைக்கூடுகளும்==
[[Image:Electron_Config_Table.jpg|right|thumb|230px|எதிர்மின்னி அமைப்பு அட்டவனை]]
எதிர்மின்னி அமைப்பு என்பது முதன்முதலில் [[போரின் அணு
ஒரு எதிர்மின்னி கூடு என்பது எதிர்மின்னிகள் இடம்பெற ஏற்புடைய (குவாண்ட்டம்) நிலைகளின் தொகுப்பாகும் - இவைகள் ஒரே [[முதன்மைக் குவாண்ட்டம்
ஒரு துணைக்கூடு என்பது ஒரே கூட்டினுள் ஒரே [[திசைக் கோணக் குவாண்டம் எண்]]ணைப் (l) பெற்றிருக்கும் நிலைகளின் தொகுப்பாகும். துணைக்கூடுகளின் குறிபெயர்களான s, p, d, மற்றும் f ஆகியவை முறையே l = 0, 1, 2, மற்றும் 3 ஆகிய மதிப்புகள் பெறும். ஒரு துணைக்கூட்டில் இடம்பெறக்கூடிய எதிர்மின்னிகளின் எண்ணிக்கை 2(2l+1) என்ற வாய்ப்பாட்டால் தரப்படும். இதன்வழி, s துணைக்கூட்டில் இரண்டு எதிர்மின்னிகளும், p-இல் ஆறும், d-இல் பத்தும், மற்றும் f-இல் பதினான்கும் இடம்பெறும்.
ஒவ்வொரு கூட்டிலும் ஒவ்வொரு துணைக்கூட்டிலும் இடம்பெறக்கூடிய எதிர்மின்னிகளின் எண்ணிக்கை [[குவாண்ட்டம் இயக்கவியல்]] சமன்பாடுகளால் வரும், குறிப்பாய் [[பௌலியின் தவிர்க்கைத் தத்துவம்|பௌலியின் தவிர்க்கைத் தத்துவத்தால்]] தரப்படும். அத்தத்துவம் கூறுவதாவது, ஒரே அணுவில் உள்ள எந்த இரு எதிர்மின்னிகளும் நான்கு குவாண்ட்டம் எண்களுக்கும் ஒரே மதிப்பை பெற்றிருக்க இயலாது என்பதாம்.
==குறியீட்டுமுறை==
அணுக்களின் மற்றும் மூலக்கூறுகளின் எதிர்மின்னி அமைப்பை விவரிக்க [[இயற்பியலாளர்]]களும் [[வேதியலாளர்]]களும் ஒரு சீராக்கப்பட்ட குறியீட்டுமுறையை பயன்படுத்துகின்றனர். அணுக்களுக்கு, இந்தக் குறியீடு அணு சுழற்தடங்களின் குறிபெயர்களின் வரிசையைக் கொண்டிருக்கும் (எ-டு: 1s, 2p, 3d, 4f), அந்தந்த சுழற்தடங்களில் உள்ள எதிர்மின்னிகளின் எண்ணிக்கை (அல்லது ஒரே குறிப்பெயரை பகிரும் சுழற்தடங்களின் தொகுப்பு) மேலெழுத்தாய் குறிக்கப்பெற்றிருக்கும். எடுத்துக்காட்டாய், [[ஐதரசன்]] அணு s-சுழற்தடத்தில் ஒரு எதிர்மின்னியை கொண்டது, அதனால் அதன் குறியீடு 1s<sup>1</sup> என்று எழுதப்படும். [[இலிதியம்]] 1s-துணைக்கூட்டில் ஒன்றும் மற்றும் (உயர் ஆற்றல் அளவினதான) 2s-துணைக்கூட்டில் இரண்டுமாய் மூன்று எதிர்மின்னிகளை கொண்டது, அதனின் அதன் குறியீடு 1s<sup>2</sup> 2s<sup>1</sup> என்று எழுதப்பெறும். [[பொசுபரசு|பொசுபரசின்]] ([[அணுவென்]] 15) குறியிடு 1s<sup>2</sup> 2s<sup>2</sup> 2p<sup>6</sup> 3s<sup>2</sup> 3p<sup>3</sup> என்பதாகும்.
நிறைய எதிர்மின்னிகளை கொண்ட அணுக்களுக்கு இந்தக் குறியீட்டுமுறை நீண்டதாய் போகும், அதனால் ஒரு குறுக்க குறியீடு பயன்படுத்தப்படும். முதல் சில துணைக்கூடுகள் ஏதாவது ஒரு [[உறழ் வளிமம்|உறழ் வளிமத்தின்]] குறியீட்டோடு ஒத்துப்போவதை கருத்தில் கொண்டு இந்தக் குறுக்க குறியீடு எழுதப்படும். எடுத்துக்காட்டாய், [[பொசுபரசு]] தன் மூன்றாவது கூட்டின் சேர்க்கையால் மட்டுமே [[நியான்|நியானிலிருந்து]] வேறுபடுகிறது. ஆக, [[நியான்|நியானின்]] குறியீட்டை நீக்கிவிட்டு [[பொசுபரசு|பொசுபரசின்]] குறியீட்டை பின்வருமாறு எழுதலாம்: [Ne] 3s<sup>2</sup> 3p<sup>3</sup>. வெளிப்புற கூடுகளில் உள்ள எதிர்மின்னிகள்தான் பெறுமளவு தனிமங்களின் வேதியற்தன்மையை முடிவு செய்கிறது என்பதினால், இந்த குறுக்க குறியீடு மிகப் பயனுள்ளதாகிறது.
குறியீட்டில் சுழற்தடங்களின் வரிசையை எழுதுவது ஒரே முறையாய் இருப்பதில்லை: சில குழுக்கள் ஒரே n மதிப்புள்ள சுழற்தடங்களை ஒன்றாகவும், மற்ற குழுக்கள் (இங்கிருப்பதைப் போல) [[மெடுலங் விதி]]யின்படி வரும் வரிசையையும் பின்பற்றுகின்றனர். ஆக, [[இரும்பு|இரும்பின்]] எதிர்மின்னி அமைப்பை ([[ஆர்கான்|ஆர்கானின்]] குறியீட்டால் உணர்த்தப்படும் 3s- மற்றும் 3p-எதிர்மின்னிகளோடு 3d-எதிர்மின்னிகளை வைத்து) [Ar] 3d<sup>6</sup> 4s<sup>2</sup> எனவும் எழுதலாம் அல்லது ([[கட்டமைத்தல் விதி]]யை பின்பற்றி, கீழே காண்க,) [Ar] 4s<sup>2</sup> 3d<sup>6</sup> என்றும் எழுதலாம்.
ஒரே ஒரு எதிர்மின்னியால் நிரப்பப்படும் சுழற்தடத்திற்கு 1 என்ற மேலெழுத்து கட்டாயமில்லை. சுழற்தடங்களின் குறியெழுத்துக்கள் (s, p, d, f) பொதுவாய் [[சாய்வெழுத்து]]களாய் எழுதப்படுவதும் உண்டு, ஆயினும் [[தனி மற்றும் பயன்பாட்டு வேதியியல் அனைத்துலக ஒன்றியம்]] சாதாரண எழுத்துருவையே (இங்கே பயன்படுத்தியுள்ளதைப் போல) பரிந்துரைக்கிறது. குறியெழுத்துக்கள் நிறப்பட்டக வரிகளை அவற்றின் கண்கூடான வடிவநேர்த்தியை பொறுத்து வகைப்படுத்தும், இன்று வழக்கற்றுப்போய்விட்ட, "sharp" (கூரிய-), "principal" (முதன்மையான-), "diffuse" (விரவிய-) மற்றும் "fine" (நேர்த்தியான-வரி) ஆகிய சொற்களின் முதலெழுத்துகளிலிருந்து வந்தவை. அவற்றின் இன்றைய பயன்பாடு முறையே 0, 1, 2, 3 ஆகிய [[திசைக் கோணக் குவாண்டம் எண்]]களைப்பெற்ற சுழற்தடங்களைக் குறிக்கும். "f"-க்கு பிறகு இந்த பெயரிடல் அகரவரிசையில் "g", "h", "i"... (l = 4, 5, 6...) எனத் தொடரும், "j"-வை மட்டும் தவிர்த்துவிட்டு. இத்தனைச் சுழற்தடங்கள் அரிதாகவே தேவைப்படும்.
மூலக்கூறுகளின் எதிர்மின்னி அமைப்பும் இதே போன்ற முறையில்தான் எழுதப்படும், ஆனால் மூலக்கூறு சுழற்தடங்களின் குறியெழுத்துக்கள் பயன்படுத்தப்படும் என்பது மட்டுமே வேறுபாடு (கீழே காண்க).
==ஆற்றல் - அடிமட்டநிலை - கிளர்ச்சிநிலை==
ஒரு எதிர்மின்னியோடு இயைந்த [[ஆற்றல்|ஆற்றலானது]] அதன் சுழற்தடத்தின் ஆற்றலே ஆகும். ஒரு எதிர்மின்னியமைப்பின் ஆற்றலானது அதன் ஒவ்வொரு எதிர்மின்னியின் ஆற்றலின் கூட்டாகவே, [[எதிர்மின்னிகளுக்கு இடையிலான வினை]]களைத் கருத்தில் கொள்ளாமல், ஏறத்தாழ கணக்கிடப்படும். இருப்பதிலேயே குறைந்த ஆற்றலை உடைய அமைப்பே அடிமட்டநிலை என்று அழைக்கப்படும். மற்ற எவையும் கிளர்ச்சிநிலை ஆகும்.
==வரலாறு==
தனிமங்களின் பண்புகளில் உள்ள மீள்வரிசைத்தன்மையை அவற்றின் எதிர்மின்னி கட்டமைப்பைக் கொண்டு விளக்கலாம் என்ற கருத்தை முதலில் (1923) மொழிந்தவர் [[நீல் போர்]] ஆவார். அவர் கருத்து அன்றைய நிகழ்வரவான [[போர் அணு மாதிரி]]யின் அடிப்படையில் அமைந்ததாகும். [[போர் அணு மாதிரி]]யில் எதிர்மின் கூடுகள் என்பவை [[அணுக்கரு|கரு]]விலிருந்து குறிப்பிட்ட தொலைவில் உள்ள [[சுழற்தடம்|சுழற்தடங்கள்]] ஆகும். போரின் அசல் அமைப்புகள் இன்றைய வேதியலாளனுக்கு விந்தையாய் தெரியலாம்: [[சல்பர்|சல்பரின்]] எதிர்மின்னி அமைப்பு 1s<sup>2</sup> 2s<sup>2</sup> 2p<sup>6</sup> 3s<sup>2</sup> 3p<sup>4</sup> (2.8.6) என்பதற்கு பதிலாய் 2.4.4.6 என்றிருக்கும்.
அதைத் தொடர்ந்து அடுத்த ஆண்டே, [[ஈ. சீ. ஸ்டோனர்]] [[சாமர்பீல்டு|சாமர்பீல்டின்]] மூன்றாம் குவாண்ட்டம் எண்ணையும் எதிர்மின்னி கூட்டின் விவரிப்பில் சேர்த்து, சல்பரின் கூடுகளமைப்பை 2.8.6 என்று சரியாய் கணித்தார். என்னயிருந்தும், போர் மற்றும் ஸ்டோனர் ஆகிய இருவரின் அமைப்பு முறைகளாலும் [[காந்த புலம்|காந்த புலத்தில்]] [[அணுநிறப்பட்டை]]யில் ஏற்படும் மாற்றங்களை ([[சீமன் விளைவு]]) சரியாய் விவரிக்க இயலவில்லை.
போர் இந்த குறைபாட்டை (மற்றும் பிறவற்றையும்) நன்கு உணர்ந்திருந்தார், மேலும் அவர் [[குவாண்ட்டவியல் கோட்பாடு|குவாண்ட்டவியல் கோட்பாட்டை]] (இப்பொழுது இந்த இயல் “[[பழைய குவாண்ட்டம் கோட்பாடு]]” என்று அறியப்படுகிறது) காப்பாற்ற தன் நண்பர் [[வல்புகேங்கு பவுலி]]யை உதவிக்கு நாடினார். பவுலி சீமன் விளைவு வெளிப்புற எதிர்மின்னிகளால் மட்டுமே உண்டாகிறது என்பதை புரிந்துகொண்டு, தன் நான்காவது குவாண்ட்டம் எண்ணைச் சேர்த்தும், தனது [[பவுலியின் தவிர்க்கைத் தத்துவம்|தவிர்க்கைத் தத்துவதைக்]] கொண்டும் ஸ்டோனரின் கூடுகளமைப்பை, சரியான துணைக்கூடுகளின் வடிவோடு, மீளுருவாக்கம் செய்தார் (1925):
▲எதிர்மின்னி அமைப்பு என்பது முதன்முதலில் போரின் அணு மாதிரியில்தான் கருத்துருப் பெற்றது, எதிர்மின்னிகளின் குவாண்ட்டம் இயல்பைப் பற்றிய இன்றைய மீநுண் புரிதல்களையும் மீறி, (எதிர்மின்னிகளின்) கூடுகளையும் துணைக்கூடுகளையும் பற்றிப் பேசுவது இன்னும் வழக்கமாய் இருந்து வருகிறது.
<blockquote>
ஒரே [[முதன்மை குவாண்ட்டம் எண்]]ணைக் கொண்ட இரண்டுக்கு மேற்பட்ட எதிர்மின்னிகள் மற்ற மூன்று k [l], j [ml] and மற்றும் [ms] ஆகிய குவாண்ட்டம் எண்களுக்கும் ஒரே மதிப்பை பெறுவதை தடைசெய்ய வேண்டும்.
</blockquote>
1926 வெளியிடப்பட்ட [[சுரோடிஞ்சரின் சமன்பாடு]] தனது [[ஐதரசன்]] அணுக்கான தீர்வின் நேரடித் தொடர்சியாய் நான்கில் மூன்று குவாண்ட்டம் எண்களைத் தந்துள்ளது: இந்த தீர்வே இன்றைய வேதியல் பாடநூல்களில் காட்டப்பெறும் அணு சுழற்தடங்களை தருகிறது. அணுநிறப்பட்டையை ஆய்வது அணுக்களின் எதிர்மின்னியமைப்பை சோதனைவழியில் தீர்மானிக்க உதவுகிறது, மேலும் இது அணு சுழற்தடங்கள் எதிர்மின்னிகளால் நிரப்பப்படும் வரிசையை அறிய ஒரு செயலறிவுசார் விதியையும் ஈண்டுள்ளது (இதுவே [[மெடுலங் விதி]] என அறியப்படும், கீழே காண்க.)
▲ஒரு எதிர்மின்னி கூடு என்பது எதிர்மின்னிகள் இடம்பெற ஏற்புடைய (குவாண்ட்டம்) நிலைகளின் தொகுப்பாகும் - இவைகள் ஒரே முதன்மைக் குவாண்ட்டம் எண்ணைப் (n) பெற்றிருக்கும் (முதன்மைக் குவாண்ட்டம் எண் என்பது சுழற்தடத்தின் பெயர் எழுத்திற்கு முன் உள்ள எண்ணாகும், எடுத்துக்காட்டாய் 1s, 2s, 2p என்பவற்றில் s, p என்ற சுழற்தடங்களின் பெயர்களுக்கு முன் உள்ள 1, 2 போன்ற எண்கள் அவற்றின் முதன்மைக் குவாண்ட்டம் எண்ணைக் குறிக்கின்றன.) ஒரு எதிர்மின்னி கூடு 2n<sup>2</sup> என்ற எண்ணிக்கையில் எதிர்மின்னிகளை தன்னகத்தே கொள்ளலாம், அஃதாவது, முதல் கூடு 2 எதிர்மின்னிகளையும், இரண்டாவது கூடு 8 எதிர்மின்னிகளையும், மூன்றாவது கூடு 18 எதிர்மின்னிகளையும் கொள்ளும், இப்படியே பிறவற்றிர்கும். இரண்டு என்ற மடங்கு வருவதற்கான காரணம் எதிர்மின்னிகளின் தற்சுழற்சியால் ஏற்புடைய (குவாண்ட்டம்) நிலைகள் இரட்டிக்கப்படுகின்றன என்பதே - தற்சுழற்சி இல்லாமல் இருந்திருந்தால் ஒரே தன்மையனவாக இருக்ககூடிய இருவேறு எதிர்மின்னிகள் தங்களின் எதிரெதிர் தற்சுழற்சியால், ஒன்று +1/2 (மேல் நோக்கு அம்புகுறியால் குறிக்கப்படும்) என்றும் மற்றது -1/2 (கீழ் நோக்கு அம்புகுறியால் குறிக்கப்படும்) என்றும் தற்சுழற்சி பெற்றிருக்கும், ஒரே சுழற்தடத்தில் இடம்பெறும், ஒவ்வொரு அணு சுழற்தடங்களும் இதேபோல் இரண்டு எதிர்மின்னிகளுக்கு இடமாகும்.
==வெளி இணைப்பு==
*[http://www.hydrogenlab.de/elektronium/HTML/einleitung_hauptseite_uk.html ஒரு அணு பார்க்க எப்படி இருக்கும்? முப்பரிமான அமைப்பு]
| |||