ဤသင်ခန်းစာတွင်၊ အက်တမ်တစ်ခု၏အကြောင်းအရာတွင် အီလက်ထရွန်များ၏ အခန်းကဏ္ဍနှင့် လက္ခဏာရပ်များကို လေ့လာပါမည်။ အီလက်ထရွန်များသည် ဒြပ်စင်များ၏ ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် အရေးပါသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည့် အခြေခံအမှုန်များဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့၏ အပြုအမူ၊ ဖြန့်ဖြူးမှုနှင့် အခြားအက်တမ်အစိတ်အပိုင်းများနှင့် အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို စူးစမ်းလေ့လာခြင်းဖြင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ဓာတုဗေဒနှင့် ရူပဗေဒအခြေခံအုတ်မြစ်ကို ထိုးထွင်းသိမြင်နိုင်မည်ဖြစ်သည်။
အီလက်ထရွန်များသည် \(e^-\) ဖြင့် ကိုယ်စားပြုသော အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သော အမှုန်အမွှားများဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့သည် ပရိုတွန်နှင့် နျူထရွန်တို့နှင့်အတူ အက်တမ်တစ်ခု၏ အဓိက အစိတ်အပိုင်း သုံးခုထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ အက်တမ်၏ နျူကလိယတွင်ရှိသော ပရိုတွန်နှင့် နယူထရွန်များနှင့် မတူဘဲ အီလက်ထရွန်သည် အီလက်ထရွန်ခွံများ သို့မဟုတ် စွမ်းအင်အဆင့်ဟုခေါ်သည့် ဒေသများတွင် နျူကလိယကို လှည့်ပတ်နေသည်။ အီလက်ထရွန်တစ်ခု၏ ဒြပ်ထုသည် ပရိုတွန်နှင့် နယူထရွန်များထက် သိသိသာသာ သေးငယ်ပြီး၊ ပရိုတွန်၏ ဒြပ်ထုသည် ခန့်မှန်းခြေ \(\frac{1}{1836}\) ဖြစ်သည်။ ဤသေးငယ်သောဒြပ်ထုသည် အီလက်ထရွန်အား အက်တမ်၏ဒြပ်ထုအား အားနည်းစေသော်လည်း အက်တမ်တစ်ခု၏ ကျယ်ပြောသော ထုထည်ကို သိမ်းပိုက်နိုင်စေပါသည်။
အီလက်ထရွန်များကို Pauli ဖယ်ထုတ်ခြင်းနိယာမ၊ Aufbau နိယာမနှင့် Hund ၏စည်းမျဉ်းများနှင့်အညီ အက်တမ်၏စွမ်းအင်အဆင့်များ သို့မဟုတ် အခွံများတွင် စီစဥ်ထားသည်။ အီလက်ထရွန်သည် အနိမ့်ဆုံး စွမ်းအင်အဆင့်ကို မြင့်သောနေရာသို့ မရွေ့မီ ပထမဦးစွာ အီလက်ထရွန်ဖြည့်သောအခါ အတည်ငြိမ်ဆုံး ဖွဲ့စည်းမှုပုံစံကို ရရှိသည်။ ဤအစီအစဥ်သည် အက်တမ်တစ်ခု၏ ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်
ဥပမာအားဖြင့်၊ အီလက်ထရွန်တစ်ခုပါရှိသော ဟိုက်ဒရိုဂျင်အက်တမ်တွင် ၎င်း၏ပထမအခွံတွင် ဤအီလက်ထရွန်ပါရှိသည်။ အီလက်ထရွန်ရှစ်ခုပါရှိသော အောက်ဆီဂျင်သည် ၎င်း၏ပထမအခွံတွင် အီလက်ထရွန်နှစ်စင်းနှင့် ၎င်း၏ဒုတိယအခွံတွင် ခြောက်ခုပါရှိသည်။
အီလက်ထရွန်များသည် မော်လီကျူးများ သို့မဟုတ် ဒြပ်ပေါင်းများအတွင်း အက်တမ်များကို စုစည်းထားသော ဓာတုနှောင်ကြိုးများဖွဲ့စည်းရာတွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။ ဓာတုနှောင်ကြိုးသုံးမျိုးတွင် အဓိကအားဖြင့် အိုင်ယွန်း၊ ကိုဗယ်လင်း၊ နှင့် သတ္တုချည်နှောင်မှုများ၊ ၎င်းတို့အားလုံးတွင် အီလက်ထရွန်များ ပါဝင်သည်။ အိုင်ယွန်နှောင်ကြိုးတစ်ခုတွင်၊ အီလက်ထရွန်များကို အက်တမ်တစ်ခုမှ အခြားတစ်ခုသို့ လွှဲပြောင်းပေးကာ အချင်းချင်း ဆွဲဆောင်နိုင်သော အပြုသဘောနှင့် အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သော အိုင်းယွန်းများ ဖြစ်လာသည်။ Covalent နှောင်ကြိုးများသည် အက်တမ်များကြားတွင် အီလက်ထရွန်အတွဲများ မျှဝေခြင်း ပါ၀င်ပြီး သတ္တုဖွဲ့စည်းပုံတစ်လျှောက် လွတ်လပ်စွာ ရွေ့လျားနိုင်သော အီလက်ထရွန်များကို ပေါင်းစည်းခြင်းဖြင့် သတ္တုနှောင်ကြိုးများကို ပေါင်းစပ်ဖွဲ့စည်းထားပါသည်။
သတ်မှတ်ထားသောလမ်းကြောင်းများ သို့မဟုတ် ပတ်လမ်းများတွင် နျူကလိယကိုလှည့်ပတ်နေသော အီလက်ထရွန်အယူအဆကို Niels Bohr မှ ပထမဆုံးအဆိုပြုခဲ့သည်။ သို့သော်၊ ခေတ်သစ် ကွမ်တမ်မက္ကင်းနစ်များသည် orbitals သဘောတရားကို မိတ်ဆက်ခြင်းဖြင့် ပိုမိုတိကျသောဖော်ပြချက်တစ်ခုကို ပေးပါသည်။ Orbital များသည် အီလက်ထရွန်များကို တွေ့ရှိနိုင်ခြေရှိသော နူကလိယ ပတ်လည်ရှိ အာကာသ နယ်မြေများဖြစ်သည်။ Bohr မော်ဒယ်၏ သတ်မှတ်ထားသော ပတ်လမ်းများနှင့် မတူဘဲ၊ ကွမ်တမ် မက္ကင်းမှ အီလက်ထရွန် အနေအထားများကို ဖြစ်နိုင်ခြေ သတ်မှတ်ချက်များဖြင့် ဖော်ပြသည်။ Heisenberg မသေချာမရေရာမှုနိယာမသည် အီလက်ထရွန်တစ်ခု၏ တည်နေရာနှင့် အလျင်ကို တစ်ပြိုင်နက်တည်း ဆုံးဖြတ်ရန် မဖြစ်နိုင်ကြောင်း အခိုင်အမာဆိုသည်။
အီလက်ထရွန်၏ ဤကွမ်တမ်အပြုအမူသည် အရိုးရှင်းဆုံး ဟိုက်ဒရိုဂျင်အက်တမ်ထက် ကျော်လွန်၍ ရှုပ်ထွေးသောအက်တမ်များ၏ ရှုပ်ထွေးသောဖွဲ့စည်းပုံများကို နားလည်ရန်အတွက် အရေးကြီးပါသည်။ ပိုကြီးသော အက်တမ်များရှိ အီလက်ထရွန်များသည် မတူညီသော ပုံသဏ္ဍာန်များနှင့် စွမ်းအင်အဆင့်များရှိသော ရှုပ်ထွေးသောပတ်လမ်းကြောင်းများကို သိမ်းပိုက်ထားသည်။ ၎င်းတို့တွင် s၊ p၊ d၊ နှင့် f orbitals များ ပါဝင်ပြီး တစ်ခုစီတွင် ထူးခြားသော ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အီလက်ထရွန်များကို ကိုင်ဆောင်နိုင်စွမ်းရှိသည်။
Valence အီလက်ထရွန်များသည် အက်တမ်တစ်ခု၏ အပြင်ဘက်အကျဆုံးအခွံရှိ အီလက်ထရွန်များဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့သည် အက်တမ်တစ်ခု၏ ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများနှင့် အခြားအက်တမ်များနှင့် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်နိုင်စွမ်းကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။ valence အီလက်ထရွန်အရေအတွက်သည် s နှင့် p လုပ်ကွက်များအတွက် အလှည့်ကျဇယားရှိ ဒြပ်စင်တစ်ခု၏ အုပ်စုနံပါတ်နှင့် သက်ဆိုင်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ အုပ်စု 1 ရှိ ဒြပ်စင်များတွင် valence အီလက်ထရွန် တစ်လုံးပါရှိပြီး အုပ်စု 18 တွင် valence အီလက်ထရွန် ရှစ်ခုရှိသည် (နှစ်ခုပါရှိသော ဟီလီယမ်မှလွဲ၍)။
valence အီလက်ထရွန်များ၏ဖွဲ့စည်းပုံသည် တူညီသောအုပ်စုရှိဒြပ်စင်များအလားတူဓာတုပြုမူမှုများပြသသည့် Periodic Table တွင်တွေ့ရှိရသော Periodicity ကိုရှင်းပြသည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ၎င်းတို့တွင် တူညီသော valence အီလက်ထရွန် အရေအတွက် ရှိပြီး တူညီသော bonding လက္ခဏာများနှင့် တုံ့ပြန်မှုများ ဖြစ်ပေါ်စေသောကြောင့် ဖြစ်သည်။
အီလက်ထရွန်များသည် စွမ်းအင်ကို စုပ်ယူနိုင်ပြီး မြင့်မားသော စွမ်းအင်အဆင့်သို့ ခုန်ဆင်းနိုင်သည် သို့မဟုတ် စွမ်းအင်အဆင့်သို့ ကျဆင်းနိုင်ပြီး ဖိုတွန်ပုံစံဖြင့် စွမ်းအင်ထုတ်လွှတ်နိုင်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် အရာဝတ္ထုတစ်ခု၏ ပါဝင်မှုအား ဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် ထုတ်လွှတ်သောအလင်းတန်းစဉ်ကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာနိုင်သည့် spectroscopy ဖြစ်စဉ်အတွက် အခြေခံဖြစ်သည်။ ဤအကူးအပြောင်းကာလအတွင်း ထုတ်လွှတ်သော သို့မဟုတ် စုပ်ယူသည့် ဖိုတွန်၏ စွမ်းအင်အား \(E = h\nu\) ညီမျှခြင်းမှ ပေးဆောင်ပြီး \(E\) သည် ဖိုတွန်၏ စွမ်းအင်ဖြစ်ပြီး \(h\) သည် Planck ၏ ကိန်းသေဖြစ်ပြီး \(\nu\) သည် ဖိုတွန်၏ ကြိမ်နှုန်းဖြစ်သည်။
ဤနိယာမကို စွမ်းအင်အဆင့်များအကြား အီလက်ထရွန်များ၏ ကူးပြောင်းမှုများနှင့် သက်ဆိုင်သော မျဉ်းများစွာပါရှိသော ဟိုက်ဒရိုဂျင်ထုတ်လွှတ်မှုရောင်စဉ်တွင် သရုပ်ဖော်ထားသည်။ အသွင်ကူးပြောင်းမှုတစ်ခုစီတိုင်းသည် တိကျသောလှိုင်းအလျားတစ်ခု၏ ဖိုတွန်တစ်ခုကို ထုတ်လွှတ်ပြီး ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှင့် သီးသန့်မျဉ်းကြောင်းတစ်ခုဖြစ်ပေါ်စေသည်။
Cathode Ray Tube စမ်းသပ်မှု- ဤသည်မှာ အီလက်ထရွန်များ ပါဝင်မှုကို ပြသသည့် ဂန္တဝင်စမ်းသပ်မှုတစ်ခုဖြစ်သည်။ cathode ဓာတ်မှန်ပြွန်အတွင်း ဖိအားနည်းသော ဓာတ်ငွေ့တစ်ခုမှ လျှပ်စစ်စီးကြောင်းတစ်ခု ဖြတ်သန်းသွားသောအခါတွင်၊ လူ့မျက်စိဖြင့် မြင်နိုင်သော အလင်းတန်းတစ်ခု ထွက်ပေါ်လာသည်။ ဤအလင်းတန်းသည် သံလိုက်နှင့်လျှပ်စစ်စက်ကွင်းများမှ ကွဲလွဲသွားသည်ကို တွေ့ရှိရပြီး၊ နောက်ပိုင်းတွင် အီလက်ထရွန်အဖြစ် သတ်မှတ်ခံရသော အနုတ်လက္ခဏာရှိသော အမှုန်အမွှားများ ရှိနေကြောင်း ညွှန်ပြခဲ့သည်။
အဆီကျစေသောစမ်းသပ်မှု- Robert A. Millikan နှင့် Harvey Fletcher မှပြုလုပ်သော ဤစမ်းသပ်ချက်သည် အီလက်ထရွန်တစ်လုံး၏တာဝန်ခံမှုကို တိုင်းတာသည်။ အားသွင်းပန်းကန်ပြား နှစ်ခုကြားတွင် သေးငယ်သော ဆီအစက်များကို ဆိုင်းငံ့ထားကာ လျှပ်စစ်စက်ကွင်းတစ်ခု၏ လွှမ်းမိုးမှုအောက်တွင် ၎င်းတို့၏ ရွေ့လျားမှုသည် အစက်တစ်စက်စီရှိ တာဝန်ခံမှုကို တွက်ချက်ရန် ခွင့်ပြုထားသည်။ ဤစမ်းသပ်ချက်သည် အခြေခံအားသွင်းအား ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် \(1.60 \times 10^{-19}\) coulombs ဖြစ်ပြီး၊ လျှပ်စစ်ဓာတ်အား၏ အရေအတွက်ကို တွက်ချက်သတ်မှတ်ပေးပါသည်။
ဤသင်ခန်းစာတွင်၊ အက်တမ်များအကြောင်း၌ အီလက်ထရွန်များ၏ အခြေခံသွင်ပြင်လက္ခဏာများကို လေ့လာထားပါသည်။ စွမ်းအင်အဆင့်တွင် ၎င်းတို့၏ ဖြန့်ဖြူးမှုမှ ဓာတုနှောင်ကြိုးများနှင့် ကွမ်တမ်အပြုအမူတို့တွင် ၎င်းတို့၏အခန်းကဏ္ဍအထိ၊ အီလက်ထရွန်များသည် ဒြပ်စင်များ၏ များပြားလှသော ဂုဏ်သတ္တိများနှင့် တုံ့ပြန်မှုများကို နားလည်ရန် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။ အက်တမ်များအတွင်း အီလက်ထရွန်များသည် အက်တမ်များအတွင်းနှင့် အခြားအက်တမ်များနှင့် မည်ကဲ့သို့ အကျိုးသက်ရောက်သည်ကို သိရှိခြင်းသည် ကျယ်ပြန့်သော ဓာတုဗေဒနှင့် ရူပဗေဒနယ်ပယ်အတွက် အခြေခံအုတ်မြစ်ဖြစ်ပြီး မော်လီကျူးများ၏ တည်ဆောက်ပုံမှ အရာဝတ္ထုများ၏ အပြုအမူအထိ အရာအားလုံးကို ရှင်းပြသည်။
