इलेक्ट्रॉन की उत्साहित अवस्था: 11 तथ्य जो शुरुआती लोगों को पता होने चाहिए!

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था उसके द्वारा प्रदर्शित अनेक गुणों के लिए उत्तरदायी होती है। यह परमाणु रसायन और अणु निर्माण का आधार है। यह लेख इलेक्ट्रॉनों के उत्तेजना चरण से संबंधित रोचक तथ्यों को दिखाता है।

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था को अतिरिक्त ऊर्जा के प्रावधान पर एक इलेक्ट्रॉन की अपनी जमीनी अवस्था से उत्तेजित अवस्था में अस्थायी गति के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉन की यह उत्तेजित अवस्था अणुओं के बीच टकराव, फोटॉन, पैकेट या प्रकाश के अवशोषण के रूप में ऊर्जा के हस्तांतरण द्वारा प्राप्त की जा सकती है।

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था को समझने के लिए परमाणु के ऊर्जा ढांचे को देखना अनिवार्य है। एक परमाणु में 3 तत्व होते हैं जैसे न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन। नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं जो अच्छी तरह से परिभाषित कोशों में इलेक्ट्रॉनों से घिरे होते हैं जिन्हें ऊर्जा स्तर के रूप में जाना जाता है जिनकी ऊर्जा अलग-अलग होती है। यह एक परमाणु की जमीनी स्थिति का विवरण है जहां इलेक्ट्रॉन सबसे कम ऊर्जा की स्थिति में होते हैं।

प्रत्येक कक्षीय में विशिष्ट ऊर्जा पैरामीटर होते हैं। एक इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करने के लिए उसे अपने निम्नतम स्थिर ऊर्जा स्तर से उच्च अस्थिर ऊर्जा स्तर तक जाने की आवश्यकता होती है। यह तभी संभव हो सकता है जब इलेक्ट्रॉन दोनों कक्षकों के बीच ऊर्जा अंतर पर काबू पा ले। यह तभी संभव हो सकता है जब इतनी ऊर्जा क्षमता का एक फोटान इलेक्ट्रॉन द्वारा अवशोषित हो जाए। इस ऊर्जा आवश्यकता की पूर्ति से इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था के लिए आदर्श स्थिति बनती है। लेकिन इलेक्ट्रॉन की यह उत्तेजित अवस्था क्षणिक होती है और कुछ मिलीसेकंड के भीतर इलेक्ट्रॉन फोटॉन के उत्सर्जन के साथ उत्तेजित अवस्था से अपनी जमीनी अवस्था में लौट आते हैं।

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था के अलावा, इलेक्ट्रॉन द्वारा अधिकतम ऊर्जा प्राप्त करने की भी संभावना होती है जहां परमाणु आकर्षण या परमाणु ऊर्जा की कोई भूमिका नहीं होती है। वह उत्तेजित अवस्था इलेक्ट्रॉन आयनित इलेक्ट्रॉन है। इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था से जुड़े कई तथ्य हैं जिनकी चर्चा आगे की गई है:

1. इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास
2. इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था कब होती है?
3. इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था कैसे बनती है?
4. इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था का निर्धारण करने में इलेक्ट्रॉनिक विन्यास की भूमिका
5. इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था के दौरान इलेक्ट्रॉनिक विन्यास का सूत्र
6. उत्तेजित अवस्था इलेक्ट्रॉन का समय
7. इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था के दौरान इलेक्ट्रॉन में परिवर्तन
8. इलेक्ट्रॉन की पहली उत्तेजित अवस्था
9. इलेक्ट्रॉन की प्रथम उत्तेजित अवस्था की गणना
10. प्रथम उत्तेजित अवस्था इलेक्ट्रॉन का स्तर
11. इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था की वैधता

उत्तेजित अवस्था इलेक्ट्रॉन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन स्थिरता के अनुसार ऊर्जा स्तरों में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था है। आमतौर पर, आवर्त सारणी में दर्शाए गए प्रत्येक तत्व का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास अपनी जमीनी अवस्था में होता है। विभिन्न यौगिकों को बनाने के लिए तत्वों के बंधन के दौरान, इलेक्ट्रॉनों का बंटवारा, प्राप्त करना और खोना होता है जो इलेक्ट्रॉन गठन की एक उत्तेजित अवस्था की ओर जाता है। 

उत्तेजित अवस्था के इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के इनपुट से बनते हैं और हमेशा उच्च व्यवस्था में होते हैं। इसे एक उदाहरण की सहायता से प्रदर्शित किया जाता है। उदाहरण के लिए, मान लें कि ऑक्सीजन की परमाणु संख्या = 8 है। जमीनी अवस्था में इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास या सबसे कम स्थिर ऊर्जा रूप 1s है।²2s²2p⁴. यदि ऑक्सीजन को उत्तेजित करना है तो वह अनंत संख्या में कक्षकों पर कब्जा कर सकती है, लेकिन आमतौर पर, वे अगले कक्षक पर कब्जा कर लेते हैं। अतः उत्तेजित अवस्था में ऑक्सीजन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s . होगा²2s²2p³3s¹

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था कब होती है?

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था इसलिए होती है क्योंकि वैलेंस इलेक्ट्रॉन या सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन हमेशा अपने-अपने कोश में नहीं रहते हैं। ऊष्मा, प्रकाश या क्वांटा के अवशोषण के कारण, वे एक उच्च ऊर्जा स्तर पर कूद जाते हैं जो नाभिक से बहुत दूर होता है। लेकिन यह घटना स्थायी नहीं है। उत्तेजित इलेक्ट्रॉन अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाता है और ऊर्जा खो देता है जिससे इसे उत्सर्जन की प्रक्रिया कहा जाता है।

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था कैसे बनती है?

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था के निर्माण की प्रक्रिया ऊपर बताए अनुसार समान है। इसमें ऊर्जा का अवशोषण और उत्सर्जन शामिल है जो उत्तेजना की ओर ले जाता है और फिर इलेक्ट्रॉनों को उनकी जमीनी स्थिति में वापस लाता है। इलेक्ट्रॉन की गति के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा दहलीज ऊर्जा है। यह जमीनी अवस्था और उत्तेजित अवस्था के बीच का अंतर है। यह पूरी प्रक्रिया एक सीमित तरंग दैर्ध्य में होती है जो बदले में रंगीन विकिरणों का उत्सर्जन करती है जिससे स्पेक्ट्रा बनता है।

उदाहरण के लिए तांबे की धातु को जब गर्म आंच में गर्म किया जाता है तो लौ का रंग चमकीला हरा होता है। यह उत्सर्जन के बाद इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था द्वारा उचित है।

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था का निर्धारण करने में इलेक्ट्रॉनिक विन्यास की भूमिका

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था से प्रभावित होता है। एक परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास जहां उत्तेजना होती है, अगले उच्च कक्षीय में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की गति को दर्शाता है।

उदाहरण के लिए सोडियम धातु एक धातु है जिसका परमाणु क्रमांक 11 है। इसकी जमीनी अवस्था का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s . है²2s²2p⁶3s¹. उत्तेजना के दौरान, 3s सबलेवल में मौजूद इलेक्ट्रॉन 3p सबलेवल में पदोन्नत हो जाएगा। अत: उत्तेजित अवस्था का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s . होगा²2s²2p⁶3p¹. लेकिन यह एक बहुत ही अस्थिर स्थिति है और इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था अपने मूल इलेक्ट्रॉनिक विन्यास पर लौटने से पहले लंबे समय तक जीवित नहीं रहेगी।

उत्तेजना की यह पूरी प्रक्रिया और अपनी मूल स्थिति में वापस आने के परिणामस्वरूप सोडियम धातु के मामले में एक विशिष्ट पीली लौ निकलती है।

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था के दौरान इलेक्ट्रॉनिक विन्यास का सूत्र

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को निर्धारित करने के लिए कोई सूत्र या कठोर नियम नहीं हैं। केवल महत्वपूर्ण बात यह है कि उचित ऊर्जा वितरण वाले तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को कैसे लिखा जाए। इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था तब इलेक्ट्रॉन को आसन्न उच्च ऊर्जा स्तर पर कूद कर प्राप्त की जा सकती है जो अल्पकालिक है।

उत्तेजित अवस्था इलेक्ट्रॉन का समय

ऊर्जा वितरण में अस्थिरता के कारण इलेक्ट्रॉनों की उत्तेजित अवस्था बहुत ही अल्पकालिक अवधि होती है। अधिकांश परमाणुओं में, उत्सर्जन प्रक्रिया से पहले का औसत समय 10 . है^-9 10 के लिए^-8 सेकंड। एकमात्र उत्तेजित अवस्था जो लंबे समय तक रह सकती है वह है मेटास्टेबल अवस्था। हालांकि समय जमीनी अवस्था से कम है, यह इलेक्ट्रॉन की अन्य उत्तेजित अवस्था से बहुत अधिक है। मेटास्टेबल अवस्था में काफी समय 10 . है^-6 10 के लिए^-3.

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था के दौरान इलेक्ट्रॉन में परिवर्तन

इलेक्ट्रॉनों के उत्तेजित होने पर क्या होता है इसकी अवधारणा बहुत जटिल है और इसके विभिन्न सिद्धांत और धारणाएं हैं। कई वैज्ञानिक और शोधकर्ता मानते हैं कि इलेक्ट्रॉन स्वयं एक कोश से दूसरे कोश में नहीं जाते हैं लेकिन उनमें से कई असहमत हैं

वे इस धारणा पर काम करते हैं कि परमाणु एक वस्तु नहीं है जैसा कि शास्त्रीय सिद्धांत द्वारा समझाया गया है, लेकिन यह एक तरंग के रूप में है जैसा कि बाद में विकसित क्वांटम सिद्धांत द्वारा समझाया गया है। यह प्रस्तावित है कि n से pi* जैसे कई आणविक उत्तेजनाओं में इलेक्ट्रॉनों की गति होती है, जहां प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं में अलग-अलग तरंग कार्य होते हैं। यह विषय कक्षीय के तरंग जैसे पहलू को छूता है जहां ऊर्जा के रूप में होती है क्वांटा

इलेक्ट्रॉन की पहली उत्तेजित अवस्था

एक परमाणु में इलेक्ट्रॉन की पहली उत्तेजित अवस्था की व्याख्या तब की जा सकती है जब जमीनी अवस्था में इलेक्ट्रॉनों को अगले कक्ष में कूदने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मिलती है। उदाहरण के लिये 

H परमाणु में, इलेक्ट्रॉन n के रूप में निरूपित कोश पर कब्जा कर लेते हैं। जमीनी अवस्था तब n=1 है और उससे ऊपर इलेक्ट्रॉन n=2 की पहली उत्तेजित अवस्था है।

ऊर्जा अंतर द्वारा दिया जाता है 

एन = -13.6eV/n^2 जहां n = 1, 2, 3, 4…।

अतः इलेक्ट्रॉन की प्रथम उत्तेजित अवस्था का ऊर्जा अंतर E2-E1 = 10.2eV . हो सकता है

इलेक्ट्रॉन की प्रथम उत्तेजित अवस्था की गणना

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था की ऊर्जा गणना आमतौर पर हाइड्रोजन जैसे परमाणुओं के लिए की जाती है जिनमें केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है। nवें स्तर की ऊर्जा की गणना इस प्रकार की जा सकती है 

एन = -Z² x 13.6eV/एन² जहाँ Z परमाणु का परमाणु क्रमांक है।

1 इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति का अर्थ है कि इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s . होगा¹

तो, E1 = -Z² एक्स 13.6eV/1²

अत: इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तर की प्रथम उत्तेजित अवस्था 1s . होगी⁰2s¹.

इलेक्ट्रॉन की प्रथम उत्तेजित अवस्था का स्तर

इलेक्ट्रॉन की प्रथम उत्तेजित अवस्था का स्तर नील बोहर द्वारा अपने हाइड्रोजन परमाणु मॉडल में प्रस्तावित ऊर्जा स्तरों की सहायता से ज्ञात किया जा सकता है। ऊर्जा के स्तर को n द्वारा दर्शाया जाता है जहाँ n=1 को जमीनी अवस्था माना जाता है और n = 2 इलेक्ट्रॉन की पहली उत्तेजित अवस्था होती है। उन्होंने इस तथ्य पर भी जोर दिया कि परमाणु में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन अपनी अधिकतम ऊर्जा प्राप्त कर सकता है और फिर भी परमाणु का हिस्सा हो सकता है।

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था की वैधता

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था का सत्यापन का उपयोग करके किया जाता है घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (डीएफटी) या तो एक वास्तविक अंतरिक्ष ग्रिड या एक समतल तरंग आधार सेट का उपयोग करना। यह अवधारणा काफी जटिल है और इसे शोध श्रेणी के अंतर्गत माना जाता है।

निष्कर्ष

इलेक्ट्रॉन की उत्तेजित अवस्था को संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए एक ऐसी स्थिति है जब एक इलेक्ट्रॉन अपनी जमीनी अवस्था से उच्च उत्तेजित अवस्था में कूदता है, जब उसे प्रकाश या ऊष्मा के पैकेट के रूप में दहलीज ऊर्जा से अधिक ऊर्जा प्रदान की जाती है। यह क्षणिक अवस्था अल्पकालिक होती है और जब परमाणु उत्तेजित अवस्था से जमीनी अवस्था में गिरता है तो उतनी ही ऊर्जा उत्क्रमण पर उत्सर्जित होती है। यह प्रक्रिया शामिल तत्व के आधार पर विभिन्न स्पेक्ट्रा उत्पन्न करती है।

मानसी शर्मा

नमस्ते, मैं मानसी शर्मा हूं, मैंने रसायन विज्ञान में स्नातकोत्तर की पढ़ाई पूरी कर ली है। मैं व्यक्तिगत रूप से मानता हूं कि जब रचनात्मकता के साथ सीखा जाता है तो सीखना अधिक उत्साहपूर्ण होता है। मैं रसायन विज्ञान में विषय विशेषज्ञ हूं।
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