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आधुनिक परमाणु सिद्धांत

1808
  • John Dalton
  • J.J. Thomson
  • Ernest Rutherford
  • Niels Bohr
19th-century laboratory with scientists studying atomic structure and chemical reactions.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

परमाणु सिद्धांत के अनुसार, सभी पदार्थ परमाणुओं नामक अलग-अलग इकाइयों से बने होते हैं। एक तत्व में परमाणु होते हैं जिनके नाभिक में प्रोटॉनों की एक निश्चित संख्या होती है। पहले परमाणुओं को अविभाज्य माना जाता था, लेकिन अब यह ज्ञात है कि परमाणु उप-परमाणु कणों से मिलकर बने होते हैं: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन। रासायनिक अभिक्रियाओं में इन परमाणुओं का पुनर्व्यवस्थापन होता है, और इस प्रक्रिया के दौरान परमाणुओं की स्थिति संरक्षित रहती है।

परमाणु की आधुनिक समझ क्रांतिकारी खोजों की एक श्रृंखला का परिणाम है जिसने प्रारंभिक अवधारणाओं को परिष्कृत किया। 19वीं सदी के आरंभ में जॉन डाल्टन के सिद्धांत ने पहला वैज्ञानिक ढांचा प्रदान किया, जिसमें यह प्रतिपादित किया गया कि तत्व समान, अविभाज्य परमाणुओं से बने होते हैं और यौगिक इन परमाणुओं के निश्चित अनुपात में संयोजन होते हैं। इसने भौतिक परिवेश के नियमों की व्याख्या की। द्रव्यमान संरक्षण और निश्चित अनुपात में। हालाँकि, 1897 में जे.जे. थॉमसन द्वारा इलेक्ट्रॉन की खोज ने यह साबित कर दिया कि परमाणु विभाज्य होते हैं। उन्होंने धनात्मक आवेश के गोले में इलेक्ट्रॉनों को समाहित करते हुए "प्लम पुडिंग" मॉडल प्रस्तावित किया।

1909 में अर्नेस्ट रदरफोर्ड के स्वर्ण पन्नी प्रयोग ने इस मॉडल को उलट दिया। एक पतली स्वर्ण पन्नी पर अल्फा कणों को दागकर, उन्होंने देखा कि अधिकांश कण पार हो गए, जबकि कुछ बड़े कोणों पर विक्षेपित हो गए। इससे एक छोटे, सघन, धनात्मक आवेशित नाभिक का संकेत मिला, जिससे उनके परमाणु के ग्रहीय मॉडल का आधार बना, जिसमें इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर परिक्रमा करते हैं। नील्स बोहर ने 1913 में क्वांटम विचारों को शामिल करके इसे परिष्कृत किया और प्रस्तावित किया कि इलेक्ट्रॉन विशिष्ट, परिमाणित ऊर्जा स्तरों या कक्षाओं में विद्यमान होते हैं। इस मॉडल ने हाइड्रोजन के उत्सर्जन स्पेक्ट्रम की सफलतापूर्वक व्याख्या की। अंतिम प्रमुख विकास 1920 के दशक में क्वांटम यांत्रिकी का विकास था। श्रोडिंगरहाइजेनबर्ग और अन्य वैज्ञानिकों द्वारा प्रतिपादित क्वांटम यांत्रिकी मॉडल में, इलेक्ट्रॉनों की कोई निश्चित कक्षाएँ नहीं होतीं, बल्कि वे तरंग फलनों द्वारा वर्णित संभाव्यता वितरणों में विद्यमान होते हैं, जिन्हें ऑर्बिटल्स कहा जाता है। यह परिष्कृत मॉडल रासायनिक बंधन, प्रतिक्रियाशीलता और सभी पदार्थों के गुणों को समझने का आधार है।

UNESCO Nomenclature: 2201
परमाणु और आणविक भौतिकी

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • ‘एटोमोस’ की प्राचीन यूनानी अवधारणा (डेमोक्रिटस, ल्यूसिपस)
  • का कानून संरक्षण का मास (लैवोइसियर)
  • निश्चित अनुपातों का नियम (जोसेफ प्राउस्ट)
  • बहु अनुपात का नियम (जॉन डाल्टन)

आवेदन

  • आवर्त सारणी का विकास
  • रासायनिक बंधन और आणविक संरचना को समझना
  • परमाणु ऊर्जा और हथियार
  • नैनो
  • सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी और इलेक्ट्रॉनिक्स
  • स्पेक्ट्रोस्कोपी सामग्री विश्लेषण के लिए

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • जटिल संरचनाओं के परमाणु-दर-परमाणु निर्माण के लिए परमाणु-सटीक विनिर्माण (एपीएम)।
  • क्वांटम कंप्यूटिंग, व्यक्तिगत परमाणुओं या उप-परमाणु कणों की क्वांटम अवस्थाओं का लाभ उठाती है।
  • परमाणु स्तर के सेंसरों का उपयोग करके वास्तविक समय में बायोमार्करों का पता लगाने के लिए व्यक्तिगत चिकित्सा
  • next-generation उत्प्रेरक designed with atomic precision for 100% selectivity
  • व्यक्तिगत परमाणुओं की स्पिन अवस्थाओं का उपयोग करके अति-सघन डेटा भंडारण माध्यम
  • self-assembling nanomaterials for electronics and medicine
  • नियंत्रित परमाणु व्यवस्थाओं पर आधारित प्रोग्राम करने योग्य गुणों वाली सामग्रियां
  • परमाणु नाभिकों में हेरफेर करने वाले संलयन ऊर्जा रिएक्टर
  • पर्यावरण सेंसर जो किसी प्रदूषक के एकल परमाणुओं का पता लगाने में सक्षम हैं
  • परमाणुओं के क्वांटम गुणों पर आधारित उन्नत क्रिप्टोग्राफिक प्रणालियाँ
संबंधित विषय: परमाणु, परमाणु सिद्धांत, जॉन डाल्टन, नाभिक, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉन, क्वांटम यांत्रिकी, उप-परमाणु कण, रासायनिक तत्व।

ऐतिहासिक संदर्भ

HVAC control panel showing absolute humidity readings in thermodynamics applications.

निरपेक्ष आर्द्रता

निरपेक्ष आर्द्रता (dv) किसी दिए गए वायु आयतन (Vair) में मौजूद जल वाष्प (mH2O) का कुल द्रव्यमान है। इसे प्रति घन मीटर वायु में जल वाष्प की मात्रा (ग्राम/m³) के रूप में व्यक्त किया जाता है। इसका सूत्र है: dv = mH2O / Vair। सापेक्ष आर्द्रता के विपरीत, यह वायु के तापमान पर निर्भर नहीं करती, लेकिन वायु दाब या आयतन में परिवर्तन से प्रभावित होती है।
Johann Wilhelm Ritter's experiment with ultraviolet light and silver chloride paper in optics.

पराबैंगनी विकिरण

1801 में, जोहान विल्हेम रिटर ने देखा कि सौर स्पेक्ट्रम के बैंगनी छोर से परे की अदृश्य किरणें बैंगनी प्रकाश की तुलना में सिल्वर क्लोराइड में भिगोए गए कागज को अधिक तेज़ी से काला कर देती हैं। इससे दृश्य स्पेक्ट्रम से परे प्रकाश के एक रूप के अस्तित्व का प्रदर्शन हुआ, जिसे उन्होंने पिछले वर्ष खोजे गए "ऊष्मा किरणों" (इन्फ्रारेड) के विपरीत "ऑक्सीकरण किरणें" कहा।
Glass apparatus demonstrating Charles's Law in a vintage laboratory setting.

चार्ल्स का नियम (आयतन-तापमान नियम)

चार्ल्स का नियम, जिसे आयतन-तापमान नियम या आयतन का नियम भी कहा जाता है, यह बताता है कि स्थिर दाब पर किसी आदर्श गैस के निश्चित द्रव्यमान के लिए, उसका आयतन उसके परम तापमान के सीधे समानुपाती होता है। इसे [latex]V propto T[/latex] या [latex]frac{V_1}{T_1} = frac{V_2}{T_2}[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह समदाबी (स्थिर दाब) परिस्थितियों में गर्म करने पर गैसों के विस्तार की प्रवृत्ति की व्याख्या करता है।

आधुनिक परमाणु सिद्धांत

Laboratory setup demonstrating Avogadro's Law in physical chemistry with gas measurements.

एवोगैड्रो का नियम

एवोगैड्रो का नियम कहता है कि समान तापमान और दाब पर सभी गैसों के समान आयतन में अणुओं की संख्या समान होती है। इससे गैस के आयतन और पदार्थ की मात्रा (मोलों की संख्या) के बीच सीधा समानुपात स्थापित होता है। गणितीय संबंध को [latex]V propto n[/latex] या अधिक सामान्यतः [latex]V/n = k[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है, जहाँ k एक स्थिरांक है।
Stirling engine demonstrating thermodynamic principles in a laboratory setting.

स्टर्लिंग चक्र

आदर्श स्टर्लिंग चक्र एक बंद पुनर्योजी ऊष्मागतिक चक्र है जिसमें चार अलग-अलग प्रक्रियाएं शामिल हैं: समतापी प्रसार, समआयतनिक ऊष्मा निष्कासन, समतापी संपीडन और समआयतनिक ऊष्मा योग। कार्यकारी द्रव स्थायी रूप से बंद रहता है। इसकी सैद्धांतिक तापीय दक्षता कार्नोट चक्र की दक्षता के बराबर होती है, जिसे [latex]eta_{th} = 1 - frac{T_C}{T_H}[/latex] द्वारा दर्शाया जाता है, जहां [latex]T_H[/latex] और [latex]T_C[/latex] क्रमशः गर्म और ठंडे जलाशयों के निरपेक्ष तापमान हैं।
Researcher studying fluid dynamics in a 19th-century laboratory, focusing on continuum assumption.

निरंतरता धारणा

निरंतरता की मान्यता तरल पदार्थों को असतत अणुओं के बजाय सतत पदार्थ के रूप में मानती है। यह सरलीकरण तब मान्य होता है जब समस्या का लंबाई पैमाना अंतर-आणविक दूरी से बहुत बड़ा होता है, जिससे घनत्व और वेग जैसे गुणों को अत्यंत छोटे बिंदुओं पर परिभाषित किया जा सकता है। इससे तरल प्रवाह के स्थूल व्यवहार का वर्णन करने के लिए अवकल समीकरणों का उपयोग संभव हो पाता है।
1800
1801
1802
1808
1811
1816-11-16
1820
1800
1800
1802
1802
1810
1816
1816-11-16
1820
Voltaic pile demonstrating electromotive force in series connection with zinc and copper cells.

विद्युतवाहक बल और श्रृंखला संयोजन

वोल्टेइक पाइल ने विद्युत रासायनिक कोशिकाओं को श्रृंखला में जोड़कर वोल्टेज को जोड़ने का सिद्धांत स्थापित किया। प्रत्येक जस्ता-तांबा युग्म, या कोशिका, लगभग 0.76 वोल्ट का एक विशिष्ट विद्युतगतिशील बल (ईएमएफ) उत्पन्न करती है। इन कोशिकाओं को भौतिक रूप से एक के ऊपर एक रखकर, वोल्टा ने प्रदर्शित किया कि पाइल के सिरों पर कुल वोल्टेज प्रत्येक कोशिका के व्यक्तिगत ईएमएफ का योग होता है, जैसा कि [latex]V_{total} = n times V_{cell}[/latex] द्वारा वर्णित है।
Radio communication setup illustrating Fresnel zones for wave propagation analysis.

फ्रेनेल ज़ोन

एक फ्रेनेल ज़ोन एक ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच अंतरिक्ष में केंद्रित दीर्घवृत्ताकार क्षेत्रों की एक श्रृंखला में से एक है। प्राथमिक ज़ोन की सीमा वह दीर्घवृत्त है जहाँ ट्रांसमीटर से सतह पर एक बिंदु तक और रिसीवर तक की पथ लंबाई सीधी पथ से आधी तरंग दैर्ध्य अधिक होती है, जिससे 180 डिग्री का चरण परिवर्तन होता है।
Pressure cooker and aerosol can illustrating Gay-Lussac's Law in thermodynamics.

गे-लुसैक का नियम (दाब-तापमान नियम)

अमोंटन के नियम के रूप में भी जाना जाने वाला यह सिद्धांत बताता है कि स्थिर आयतन पर एक आदर्श गैस के निश्चित द्रव्यमान के लिए, उसका दाब उसके परम तापमान के सीधे समानुपाती होता है। इस संबंध को गणितीय रूप से [latex]P propto T[/latex] के रूप में या दो अवस्थाओं के बीच तुलना के रूप में [latex]frac{P_1}{T_1} = frac{P_2}{T_2}[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह समआयतनिक (स्थिर आयतन) परिस्थितियों में गैस के व्यवहार का वर्णन करता है।
Gas mixing apparatus in a vintage laboratory for thermodynamics applications.

डाल्टन का आंशिक दाब का नियम

डाल्टन का नियम कहता है कि अक्रियाशील गैसों के मिश्रण में, कुल दाब, प्रत्येक गैस के आंशिक दाबों के योग के बराबर होता है। किसी गैस का आंशिक दाब वह दाब होता है जो वह समान तापमान पर अकेले संपूर्ण आयतन में होने पर उत्पन्न करती है। इसका सूत्र है: [latex]P_{text{total}} = sum_{i=1}^{n} p_i[/latex]।
Electrode polarization in a Voltaic pile experiment demonstrating hydrogen gas formation.

इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण सीमा

वोल्टेइक बैटरी की एक प्रमुख खामी इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण है। संचालन के दौरान, तांबे के कैथोड पर उत्पन्न हाइड्रोजन गैस इसकी सतह पर बुलबुलों की एक इन्सुलेट परत बना लेती है। यह परत बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध को बढ़ाती है और प्रतिक्रिया के लिए उपलब्ध सतह क्षेत्र को कम करती है। परिणामस्वरूप, बैटरी का वोल्टेज और करंट आउटपुट उपयोग शुरू होने के कुछ ही समय बाद काफी गिर जाता है।
Experimental setup for measuring speed of sound in a perfect gas in acoustics.

एक आदर्श गैस में ध्वनि की गति

आदर्श गैस में ध्वनि की गति (c) उसके ऊष्मागतिकीय गुणों द्वारा निर्धारित होती है, न कि केवल उसके दाब या घनत्व द्वारा। सूत्र है c = √R_s T, जहाँ γ ऊष्मा धारिता अनुपात (c_p/c_v) है, R_s विशिष्ट गैस स्थिरांक है, और T परम तापमान है। अतः, ध्वनि गर्म गैस में अधिक तेज़ी से यात्रा करती है।
Regenerator matrix of a Stirling engine demonstrating thermal energy storage in thermodynamics.

स्टर्लिंग इंजन रीजनरेटर इकोनोमाइज़र

रीजनरेटर, जिसे 'इकोनॉमाइज़र' भी कहा जाता है, रॉबर्ट स्टर्लिंग का सबसे महत्वपूर्ण योगदान है और इंजन की उच्च दक्षता का मुख्य कारण है। यह एक आंतरिक ऊष्मा विनिमय यंत्र है जो चक्र के दौरान अस्थायी रूप से ऊष्मीय ऊर्जा को संग्रहित और मुक्त करता है। जब गर्म गैस ठंडी तरफ जाती है, तो वह रीजनरेटर मैट्रिक्स में ऊष्मा जमा करती है, जिसे ठंडी गैस गर्म तरफ लौटते समय ग्रहण कर लेती है।
Tensile testing machine measuring stress and strain in solid state physics.

Stress and Strain

इंजीनियरिंग तनाव (σ) लागू भार को मूल अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल (A₀) से भाग देने पर प्राप्त होता है, जबकि इंजीनियरिंग विकृति (इप्सिलॉन) लंबाई में परिवर्तन (ΔL) को मूल लंबाई (L₀) से भाग देने पर प्राप्त होती है। ये परिभाषाएँ, σ = F/A₀ और इप्सिलॉन = ΔL/L₀, तनाव-विकृति वक्रों को प्लॉट करने के लिए मूलभूत हैं, लेकिन यह मानती हैं कि परीक्षण के दौरान नमूने के आयाम स्थिर रहते हैं।

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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