اس سبق میں، ہم ایٹم کے تناظر میں الیکٹران کے کردار اور خصوصیات کو تلاش کریں گے۔ الیکٹران بنیادی ذرات ہیں جو عناصر کی کیمیائی خصوصیات کا تعین کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ ان کے رویے، تقسیم، اور دوسرے جوہری اجزاء کے ساتھ تعامل کا جائزہ لینے سے، ہم کیمسٹری اور فزکس کی بنیاد کے بارے میں بصیرت حاصل کرتے ہیں۔
الیکٹران منفی چارج والے ذیلی ایٹمی ذرات ہیں، جس کی نشاندہی \(e^-\) سے ہوتی ہے۔ یہ پروٹون اور نیوٹران کے ساتھ ساتھ ایٹم کے تین اہم اجزاء میں سے ایک ہیں۔ پروٹون اور نیوٹران کے برعکس جو ایٹم کے نیوکلئس میں رہتے ہیں، الیکٹران نیوکلئس کے مدار میں ان خطوں میں گردش کرتے ہیں جنہیں الیکٹران کے خول یا توانائی کی سطح کہتے ہیں۔ الیکٹران کا کمیت پروٹان اور نیوٹران سے نمایاں طور پر چھوٹا ہوتا ہے، تقریباً \(\frac{1}{1836}\) ایک پروٹون کے بڑے پیمانے پر۔ یہ چھوٹا ماس الیکٹرانوں کو ایٹم کے بڑے پیمانے پر نہ ہونے کے برابر شراکت کے باوجود ایٹم کی جگہ کے وسیع حجم پر قبضہ کرنے دیتا ہے۔
الیکٹرانوں کو ایٹم کی توانائی کی سطحوں یا خولوں میں پاؤلی خارج کرنے کے اصول، اوفباؤ اصول، اور ہنڈ کے اصول کے مطابق ترتیب دیا جاتا ہے۔ سب سے زیادہ مستحکم ترتیب اس وقت حاصل کی جاتی ہے جب الیکٹران اونچی سطح پر جانے سے پہلے سب سے کم توانائی کی سطح کو بھرتے ہیں۔ یہ انتظام ایٹم کی کیمیائی خصوصیات کا تعین کرتا ہے، بشمول اس کی رد عمل اور دیگر ایٹموں کے ساتھ بانڈ بنانے کی صلاحیت۔
مثال کے طور پر، ہائیڈروجن ایٹم، جس میں ایک الیکٹران ہوتا ہے، یہ الیکٹران اپنے پہلے خول میں ہوتا ہے۔ آکسیجن، آٹھ الیکٹرانوں کے ساتھ، اس کے پہلے خول میں دو الیکٹران اور دوسرے شیل میں چھ ہیں۔
الیکٹران کیمیائی بانڈز کی تشکیل میں ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں، تعاملات جو ایٹموں کو مالیکیولز یا مرکبات میں ایک ساتھ رکھتے ہیں۔ بنیادی طور پر تین قسم کے کیمیائی بانڈز ہیں: ionic، covalent، اور دھاتی بانڈ، جن میں سے سبھی الیکٹران شامل ہیں۔ ایک آئنک بانڈ میں، الیکٹران ایک ایٹم سے دوسرے ایٹم میں منتقل ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں مثبت اور منفی آئن ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں۔ ہم آہنگی بانڈز میں ایٹموں کے درمیان الیکٹران کے جوڑوں کا اشتراک شامل ہوتا ہے، جبکہ دھاتی بانڈز الیکٹرانوں کے جمع ہونے سے بنتے ہیں جو دھاتی ڈھانچے میں منتقل ہونے کے لیے آزاد ہیں۔
الیکٹرانوں کا نیوکلئس میں متعین راستوں یا مداروں میں گردش کرنے کا تصور سب سے پہلے نیلس بوہر نے تجویز کیا تھا۔ تاہم، جدید کوانٹم میکانکس مدار کے تصور کو متعارف کرواتے ہوئے، زیادہ درست وضاحت فراہم کرتا ہے۔ مدار (Orbitals) نیوکلئس کے ارد گرد خلا کے وہ علاقے ہیں جہاں الیکٹرانوں کے پائے جانے کا امکان ہوتا ہے۔ بوہر ماڈل کے متعین مداروں کے برعکس، کوانٹم میکانکس الیکٹران کی پوزیشن کو امکانات کے لحاظ سے بیان کرتا ہے۔ ہائزنبرگ کی غیر یقینی صورتحال کا اصول اس بات پر زور دیتا ہے کہ بیک وقت الیکٹران کی درست پوزیشن اور رفتار کا تعین کرنا ناممکن ہے۔
الیکٹران کا یہ کوانٹم رویہ سادہ ترین ہائیڈروجن ایٹم سے آگے ایٹموں کے پیچیدہ ڈھانچے کو سمجھنے کے لیے اہم ہے۔ بڑے ایٹموں میں الیکٹران مختلف شکلوں اور توانائی کی سطحوں کے ساتھ مداروں کی ایک پیچیدہ صف پر قابض ہیں۔ ان میں s، p، d، اور f مدار شامل ہیں، جن میں سے ہر ایک کی خصوصیت کی شکل اور الیکٹرانوں کو رکھنے کی صلاحیت ہے۔
ویلنس الیکٹران ایٹم کے سب سے بیرونی خول میں الیکٹران ہوتے ہیں۔ وہ ایٹم کی کیمیائی خصوصیات اور دوسرے ایٹموں کے ساتھ تعامل کرنے کی صلاحیت کا تعین کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ والینس الیکٹران کی تعداد s اور p بلاکس کے لیے متواتر جدول میں عنصر کے گروپ نمبر کے مساوی ہے۔ مثال کے طور پر، گروپ 1 کے عناصر میں ایک والینس الیکٹران ہوتا ہے، جبکہ گروپ 18 کے عناصر میں آٹھ والینس الیکٹران ہوتے ہیں (سوائے ہیلیم کے، جس میں دو ہوتے ہیں)۔
والینس الیکٹران کی ترتیب متواتر جدول میں مشاہدہ کی گئی متواتریت کی وضاحت کرتی ہے، جہاں ایک ہی گروپ کے عناصر ایک جیسے کیمیائی طرز عمل کی نمائش کرتے ہیں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ان کے پاس یکساں تعداد میں والینس الیکٹران ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے اسی طرح کی بانڈنگ خصوصیات اور رد عمل ہوتے ہیں۔
الیکٹران توانائی جذب کر سکتے ہیں اور اعلی توانائی کی سطح پر جا سکتے ہیں یا توانائی کی کم سطح پر گر سکتے ہیں، فوٹان کی شکل میں توانائی خارج کر سکتے ہیں۔ یہ عمل سپیکٹروسکوپی کے رجحان کے لیے بنیادی ہے، جہاں کسی مادے کی ساخت کا تعین کرنے کے لیے خارج ہونے والی روشنی کے طیف کا تجزیہ کیا جا سکتا ہے۔ اس منتقلی کے دوران خارج ہونے والے یا جذب ہونے والے فوٹون کی توانائی مساوات \(E = h\nu\) کے ذریعے دی جاتی ہے، جہاں \(E\) فوٹون کی توانائی ہے، \(h\) پلانک کی مستقل ہے، اور \(\nu\) فوٹون کی فریکوئنسی ہے۔
یہ اصول ہائیڈروجن کے اخراج کے سپیکٹرم میں واضح کیا گیا ہے، جو توانائی کی سطحوں کے درمیان الیکٹرانوں کی منتقلی کے مطابق کئی لائنوں پر مشتمل ہے۔ ہر منتقلی ایک مخصوص طول موج کا ایک فوٹوون جاری کرتی ہے، جس کے نتیجے میں ایک لائن سپیکٹرم ہائیڈروجن سے منفرد ہوتا ہے۔
کیتھوڈ رے ٹیوب تجربہ: یہ ایک کلاسک تجربہ ہے جو الیکٹران کی موجودگی کو ظاہر کرتا ہے۔ جب بجلی کا کرنٹ کیتھوڈ رے ٹیوب میں کم دباؤ پر گیس سے گزرتا ہے تو انسانی آنکھوں کو نظر آنے والی ایک شہتیر پیدا ہوتی ہے۔ یہ شہتیر مقناطیسی اور برقی شعبوں سے منحرف پایا گیا، جو منفی چارج شدہ ذرات کی موجودگی کا اشارہ کرتا ہے - بعد میں اسے الیکٹران کے طور پر شناخت کیا گیا۔
تیل کے قطرے کا تجربہ: رابرٹ اے ملیکان اور ہاروی فلیچر کے ذریعے کیا گیا، اس تجربے نے ایک الیکٹران کے چارج کی پیمائش کی۔ تیل کے چھوٹے چھوٹے قطرے دو چارج شدہ پلیٹوں کے درمیان معلق تھے، اور برقی میدان کے زیر اثر ان کی حرکت کو ہر قطرہ پر چارج کا حساب لگانے کی اجازت تھی۔ اس تجربے نے ابتدائی چارج کو تقریباً \(1.60 \times 10^{-19}\) کولمبس کا تعین کیا، برقی چارج کی مقدار کو قائم کرتے ہوئے
اس سبق میں، ہم نے ایٹموں کے تناظر میں الیکٹران کے بنیادی پہلوؤں کو دریافت کیا ہے۔ توانائی کی سطحوں میں ان کی تقسیم سے لے کر کیمیائی بانڈز اور کوانٹم رویے میں ان کے کردار تک، الیکٹران عناصر کی متعدد خصوصیات اور رد عمل کو سمجھنے کے لیے ضروری ہیں۔ یہ جاننا کہ الیکٹران کس طرح ایٹموں کے اندر اور دوسرے ایٹموں کے ساتھ تعامل کرتے ہیں، کیمسٹری اور فزکس کے وسیع شعبوں کی بنیاد رکھتا ہے، جو مالیکیولز کی ساخت سے لے کر مواد کے رویے تک ہر چیز کی وضاحت کرتا ہے۔
