અણુઓની રચના - પદાર્થના પ્રાથમિક કણો, ઇલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન

પ્રકૃતિમાંના તમામ ભૌતિક શરીર એક પ્રકારના પદાર્થથી બનેલા છે જેને દ્રવ્ય કહેવાય છે. પદાર્થોને બે મુખ્ય જૂથોમાં વહેંચવામાં આવે છે - સરળ અને જટિલ પદાર્થો.

જટિલ પદાર્થો તે પદાર્થો છે જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા, અન્ય, સરળ પદાર્થોમાં વિઘટિત થઈ શકે છે. જટિલ પદાર્થોથી વિપરીત, સરળ પદાર્થો તે છે જે રાસાયણિક રીતે વધુ સરળ પદાર્થોમાં વિભાજિત કરી શકાતા નથી.

જટિલ પદાર્થનું ઉદાહરણ પાણી છે, જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દ્વારા અન્ય બે, સરળ પદાર્થો - હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં વિઘટિત થઈ શકે છે. છેલ્લા બે માટે, તેઓ હવે રાસાયણિક રીતે સરળ પદાર્થોમાં વિઘટિત થઈ શકતા નથી અને તેથી તે સરળ પદાર્થો છે, અથવા, અન્ય શબ્દોમાં, રાસાયણિક તત્વો છે.

19મી સદીના પૂર્વાર્ધમાં, વિજ્ઞાનમાં એવી ધારણા હતી કે રાસાયણિક તત્વો અપરિવર્તિત પદાર્થો છે જેનો એકબીજા સાથે કોઈ સામાન્ય સંબંધ નથી. જો કે, રશિયન વૈજ્ઞાનિક ડી.આઈ. મેન્ડેલીવ (1834 - 1907) એ 1869 માં પ્રથમ વખતરાસાયણિક તત્વોના સંબંધને છતી કરે છે, જે દર્શાવે છે કે તેમાંના દરેકની ગુણાત્મક લાક્ષણિકતા તેના માત્રાત્મક લાક્ષણિકતા - અણુ વજન પર આધારિત છે.

રાસાયણિક તત્વોના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરતા, ડી.આઈ. મેન્ડેલીવે નોંધ્યું કે તેમના ગુણધર્મો તેમના અણુ વજનના આધારે સમયાંતરે પુનરાવર્તિત થાય છે. તેમણે આ સામયિકતા કોષ્ટકના રૂપમાં દર્શાવી, જે "મેન્ડેલીવની સામયિક કોષ્ટક ઓફ એલિમેન્ટ્સ" નામ હેઠળ વિજ્ઞાનમાં પ્રવેશી.

નીચે મેન્ડેલીવનું રાસાયણિક તત્વોનું આધુનિક સામયિક કોષ્ટક છે.

મેન્ડેલીવ ટેબલ

અણુઓ

આધુનિક વૈજ્ઞાનિક ખ્યાલો અનુસાર, દરેક રાસાયણિક તત્વમાં અણુ તરીકે ઓળખાતા નાનામાં નાના પદાર્થ (સામગ્રી) કણોનો સમાવેશ થાય છે.

અણુ એ રાસાયણિક તત્વનો સૌથી નાનો અપૂર્ણાંક છે જે રાસાયણિક રીતે અન્ય, નાના અને સરળ સામગ્રીના કણોમાં વિઘટિત થઈ શકતો નથી.

વિવિધ પ્રકૃતિના રાસાયણિક તત્વોના અણુઓ તેમના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો, બંધારણ, કદ, સમૂહ, અણુ વજન, પોતાની ઊર્જા અને અન્ય કેટલાક ગુણધર્મોમાં એકબીજાથી અલગ પડે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન અણુ તેના ગુણધર્મો અને બંધારણમાં ઓક્સિજન અણુથી અને બાદમાં યુરેનિયમ અણુથી અલગ પડે છે, વગેરે.

રાસાયણિક તત્વોના પરમાણુ કદમાં અત્યંત નાના જોવા મળે છે. જો આપણે શરતી રીતે ધારીએ કે અણુઓ ગોળાકાર આકાર ધરાવે છે, તો તેનો વ્યાસ સેન્ટીમીટરના સો મિલિયનમાં ભાગ જેટલો હોવો જોઈએ. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન અણુનો વ્યાસ - પ્રકૃતિનો સૌથી નાનો અણુ - સેન્ટીમીટર (10-8 સે.મી.)નો સો મિલિયનમો ભાગ છે, અને સૌથી મોટા અણુનો વ્યાસ, ઉદાહરણ તરીકે, યુરેનિયમ અણુ, ત્રણસોથી વધુ નથી. સેન્ટીમીટરનો મિલિયનમો ભાગ (3 10-8 સે.મી.).તેથી, હાઇડ્રોજન અણુ એક સેન્ટીમીટર ત્રિજ્યાના ગોળા કરતા અનેક ગણો નાનો છે, કારણ કે બાદમાં ગ્લોબ કરતા નાનો છે.

અણુઓના ખૂબ જ નાના કદને કારણે, તેમનું દળ પણ ખૂબ નાનું છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન અણુનું દળ m = 1.67· 10-24 છે આનો અર્થ એ છે કે એક ગ્રામ હાઇડ્રોજનમાં લગભગ 6·1023 અણુઓ હોય છે.

રાસાયણિક તત્વોના અણુ વજનના માપનના પરંપરાગત એકમ માટે, ઓક્સિજન અણુના વજનના 1/16 લેવામાં આવે છે. રાસાયણિક તત્વના આ અણુ વજનને અનુરૂપ, એક અમૂર્ત સંખ્યા કહેવામાં આવે છે, જે દર્શાવે છે કે આપેલ રાસાયણિક તત્વનું વજન ઓક્સિજન અણુના વજનના 1/16 કરતા કેટલી વખત વધારે છે.

D. I. Mendeleev ના તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં, તમામ રાસાયણિક તત્વોના અણુ વજન આપવામાં આવ્યા છે (તત્વના નામ હેઠળની સંખ્યા જુઓ). આ કોષ્ટકમાંથી આપણે જોઈએ છીએ કે સૌથી હલકો અણુ એ હાઇડ્રોજન અણુ છે, જેનું અણુ વજન 1.008 છે. કાર્બનનું અણુ વજન 12 છે, ઓક્સિજન 16 છે, વગેરે.

ભારે રાસાયણિક તત્વોની વાત કરીએ તો, તેમનું અણુ વજન હાઇડ્રોજનના અણુ વજન કરતાં બેસો ગણા વધારે છે. તેથી પારાના અણુ મૂલ્ય 200.6 છે, રેડિયમ 226 છે, અને તેથી વધુ. તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં રાસાયણિક તત્વ દ્વારા કબજે કરેલ સંખ્યાનો ક્રમ જેટલો વધારે છે, તેટલો અણુ વજન વધારે છે.

રાસાયણિક તત્વોના મોટાભાગના અણુ વજનને અપૂર્ણાંક સંખ્યા તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. આ અમુક અંશે એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે આવા રાસાયણિક તત્વોમાં વિવિધ અણુ વજનવાળા પરંતુ સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મોવાળા કેટલા પ્રકારના અણુઓનો સમૂહ હોય છે.

રાસાયણિક તત્ત્વો કે જે તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં સમાન સંખ્યા ધરાવે છે અને તેથી સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે પરંતુ વિવિધ અણુ વજન ધરાવે છે તેને આઇસોટોપ કહેવામાં આવે છે.

આઇસોટોપ્સ મોટાભાગના રાસાયણિક તત્વોમાં જોવા મળે છે, બે આઇસોટોપ્સ છે, કેલ્શિયમ - ચાર, જસત - પાંચ, ટીન - અગિયાર, વગેરે. ઘણા આઇસોટોપ્સ કલા દ્વારા મેળવવામાં આવે છે, તેમાંથી કેટલાકનું ખૂબ જ વ્યવહારુ મહત્વ છે.

પદાર્થના પ્રાથમિક કણો

લાંબા સમયથી, એવું માનવામાં આવતું હતું કે રાસાયણિક તત્વોના પરમાણુ એ પદાર્થની વિભાજનતાની મર્યાદા છે, એટલે કે, તે બ્રહ્માંડના પ્રારંભિક "બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ" છે. આધુનિક વિજ્ઞાન આ પૂર્વધારણાને એ સ્થાપિત કરીને નકારી કાઢે છે કે કોઈપણ રાસાયણિક તત્વનો અણુ એ અણુ કરતાં પણ નાના ભૌતિક કણોનો એકંદર છે.

દ્રવ્યની રચનાના ઇલેક્ટ્રોન સિદ્ધાંત મુજબ, કોઈપણ રાસાયણિક તત્વનો અણુ એ એક કેન્દ્રિય ન્યુક્લિયસ ધરાવતી સિસ્ટમ છે જેની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન નામની સામગ્રીના "પ્રાથમિક" કણો ફરે છે. સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત મંતવ્યો અનુસાર અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્રમાં "પ્રાથમિક" સામગ્રીના કણો - પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સમૂહ હોય છે.

અણુઓની રચના અને તેમાંની ભૌતિક-રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને સમજવા માટે, ઓછામાં ઓછા સંક્ષિપ્તમાં અણુઓ બનાવતા પ્રાથમિક કણોની મૂળભૂત લાક્ષણિકતાઓથી પરિચિત થવું જરૂરી છે.

તે નિર્ધારિત છે કે ઇલેક્ટ્રોન એ કુદરતમાં જોવા મળેલા સૌથી નાના નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સાથેનો સાચો કણ છે.

જો આપણે શરતી રીતે ધારીએ કે કણ તરીકે ઇલેક્ટ્રોન ગોળાકાર આકાર ધરાવે છે, તો ઇલેક્ટ્રોનનો વ્યાસ 4 ·10-13 સેમી જેટલો હોવો જોઈએ, એટલે કે, તે દરેક અણુના વ્યાસ કરતા હજારો ગણો નાનો છે.

ઇલેક્ટ્રોન, અન્ય કોઈપણ સામગ્રી કણોની જેમ, દળ ધરાવે છે. ઇલેક્ટ્રોનનો "બાકીનો સમૂહ", એટલે કે સાપેક્ષ આરામની સ્થિતિમાં તે ધરાવે છે તે દળ, mo = 9.1 · 10-28 G બરાબર છે.

ઇલેક્ટ્રોનનો અત્યંત નાનો "વિશ્રામ સમૂહ" સૂચવે છે કે ઇલેક્ટ્રોનના જડતા ગુણધર્મો અત્યંત નબળા છે, જેનો અર્થ છે કે ઇલેક્ટ્રોન, વૈકલ્પિક વિદ્યુત બળના પ્રભાવ હેઠળ, અવકાશમાં ઘણા અબજો સમયગાળાની આવર્તન સાથે ઓસીલેટ કરી શકે છે. બીજું

ઈલેક્ટ્રોનનું દળ એટલું નાનું છે કે તેને એક ગ્રામ ઈલેક્ટ્રોન બનાવવા માટે 1027 એકમો લાગે છે. આ વિશાળ સંખ્યાના ઓછામાં ઓછા કેટલાક ભૌતિક ખ્યાલ રાખવા માટે, અમે એક ઉદાહરણ આપીશું. જો એક ગ્રામ ઇલેક્ટ્રોન એકબીજાની નજીક એક સીધી રેખામાં ગોઠવી શકાય, તો તેઓ ચાર અબજ કિલોમીટર લાંબી સાંકળ બનાવશે.

ઇલેક્ટ્રોનનો સમૂહ, અન્ય કોઈપણ મટીરીયલ માઇક્રોપાર્ટિકલની જેમ, તેની હિલચાલની ગતિ પર આધાર રાખે છે. સાપેક્ષ આરામની સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રોન પાસે યાંત્રિક પ્રકૃતિનો "વિશ્રામ સમૂહ" હોય છે, જે કોઈપણ ભૌતિક શરીરના સમૂહ સમાન હોય છે. ઈલેક્ટ્રોનના "મોશન ઓફ મોશન" માટે, જે તેની ગતિની ગતિમાં વધારો થતાં વધે છે, તે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક મૂળનું છે. આ દ્રવ્ય અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જા સાથેના પદાર્થના પ્રકાર તરીકે ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રોનમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની હાજરીને કારણે છે.

ઈલેક્ટ્રોન જેટલી ઝડપથી આગળ વધે છે, તેના ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડના જડતા ગુણો વધુ પ્રગટ થાય છે, બાદમાંનું દળ અને તે મુજબ તેની ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઉર્જા વધારે હોય છે.કારણ કે તેના ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડ સાથેનું ઈલેક્ટ્રોન એક જ ઓર્ગેનિકલી કનેક્ટેડ મટિરિયલ સિસ્ટમનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. ઇલેક્ટ્રોનના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડના વેગ માસને ઇલેક્ટ્રોનને જ સીધો આભારી હોવાનું કુદરતી છે.

ઇલેક્ટ્રોન, કણના ગુણધર્મો ઉપરાંત, તરંગ ગુણધર્મો પણ ધરાવે છે.તે પ્રાયોગિક રીતે સ્થાપિત થયું હતું કે ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ, પ્રકાશ પ્રવાહની જેમ, તરંગ જેવી ચળવળના સ્વરૂપમાં પ્રચાર કરે છે. અવકાશમાં ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહની તરંગ ગતિની પ્રકૃતિ ઇલેક્ટ્રોન તરંગોના દખલ અને વિવર્તનની ઘટના દ્વારા પુષ્ટિ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક હસ્તક્ષેપ એ એકબીજા પર ઇલેક્ટ્રોન વિલ્સની સુપરપોઝિશન અને ઇલેક્ટ્રોન વિવર્તનની ઘટના છે - આ એક સાંકડી ચીરીની ધાર પર ઇલેક્ટ્રોન તરંગો વક્રતાની ઘટના છે જેના દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન બીમ પસાર થાય છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રોન માત્ર એક કણ નથી, પરંતુ એક "કણ તરંગ" છે, જેની લંબાઈ ઇલેક્ટ્રોનના સમૂહ અને ગતિ પર આધારિત છે.

તે સ્થાપિત થયું હતું કે ઇલેક્ટ્રોન, તેની અનુવાદ ગતિ ઉપરાંત, તેની ધરીની આસપાસ રોટેશનલ ગતિ પણ કરે છે. આ પ્રકારની ઈલેક્ટ્રોન હિલચાલને "સ્પિન" (અંગ્રેજી શબ્દ "સ્પિન" — સ્પિન્ડલ) કહેવામાં આવે છે. આ હિલચાલના પરિણામે, ઇલેક્ટ્રોન, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને કારણે વિદ્યુત ગુણધર્મો ઉપરાંત, ચુંબકીય ગુણધર્મો પણ મેળવે છે, જે આ સંદર્ભમાં પ્રારંભિક ચુંબક જેવું લાગે છે.

પ્રોટોન એ ઇલેક્ટ્રોનના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં સમાન હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ ધરાવતો વાસ્તવિક કણ છે.

પ્રોટોન સમૂહ 1.67 ·10-24 r છે, એટલે કે ઇલેક્ટ્રોનના "બાકીના દળ" કરતા લગભગ 1840 ગણો વધારે છે.

ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનથી વિપરીત, ન્યુટ્રોન પાસે કોઈ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ નથી, એટલે કે, તે પદાર્થનો વિદ્યુત રીતે તટસ્થ "પ્રાથમિક" કણ છે. ન્યુટ્રોનનો સમૂહ વ્યવહારીક રીતે પ્રોટોનના સમૂહ જેટલો હોય છે.

ઇલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન જે અણુઓ બનાવે છે તે એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. ખાસ કરીને, ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન એકબીજાને વિરોધી વિદ્યુત ચાર્જ સાથે કણો તરીકે આકર્ષે છે.તે જ સમયે, ઇલેક્ટ્રોનમાંથી ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનમાંથી પ્રોટોન સમાન વિદ્યુત ચાર્જવાળા કણો તરીકે ભગાડે છે.

આ તમામ વિદ્યુત ચાર્જ કણો તેમના વિદ્યુત ક્ષેત્રો દ્વારા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. આ ક્ષેત્રો એક ખાસ પ્રકારનો પદાર્થ છે જેમાં ફોટોન નામના પ્રાથમિક સામગ્રીના કણોનો સંગ્રહ હોય છે. દરેક ફોટોન તેની અંદર રહેલી ઉર્જા (એનર્જી ક્વોન્ટમ) ની કડક રીતે વ્યાખ્યાયિત માત્રા ધરાવે છે.

વિદ્યુત ચાર્જ સામગ્રીના કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એકબીજા સાથે ફોટોનના વિનિમય દ્વારા થાય છે. વિદ્યુત ચાર્જ કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના બળને સામાન્ય રીતે વિદ્યુત બળ કહેવામાં આવે છે.

અણુઓના ન્યુક્લીમાં ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોન પણ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. જો કે, તેમની વચ્ચેની આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા હવે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર દ્વારા થતી નથી, કારણ કે ન્યુટ્રોન એ પદાર્થનો વિદ્યુત તટસ્થ કણ છે, પરંતુ કહેવાતા દ્વારા પરમાણુ ક્ષેત્ર.

આ ક્ષેત્ર પણ એક ખાસ પ્રકારનું દ્રવ્ય છે જેમાં મેસોન્સ નામના પ્રાથમિક સામગ્રીના કણોના સંગ્રહનો સમાવેશ થાય છે... ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એકબીજા સાથે મેસોન્સના વિનિમય દ્વારા થાય છે. ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના બળને પરમાણુ બળ કહેવામાં આવે છે.

તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે પરમાણુ દળો અત્યંત નાના અંતરે અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્રમાં કાર્ય કરે છે - લગભગ 10-13 સે.મી.

પરમાણુ બળો અણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનના પરસ્પર વિકારના વિદ્યુત દળોને મોટા પ્રમાણમાં ઓળંગે છે. આ એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે તેઓ માત્ર અણુઓના ન્યુક્લીની અંદર પ્રોટોનના પરસ્પર વિકારના દળોને દૂર કરવામાં સક્ષમ નથી, પણ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનના સંગ્રહમાંથી ન્યુક્લીની ખૂબ જ મજબૂત સિસ્ટમ્સ બનાવવા માટે પણ સક્ષમ છે.

કોઈપણ અણુના ન્યુક્લિયસની સ્થિરતા બે વિરોધાભાસી દળોના ગુણોત્તર પર આધારિત છે - પરમાણુ (પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનું પરસ્પર આકર્ષણ) અને ઇલેક્ટ્રિક (પ્રોટોનનું પરસ્પર વિકાર).

અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્રમાં કામ કરતા શક્તિશાળી પરમાણુ દળો ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોનના એકબીજામાં રૂપાંતર કરવામાં ફાળો આપે છે. ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોનની આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ હળવા પ્રાથમિક કણોના પ્રકાશન અથવા શોષણના પરિણામે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે મેસોન્સ.

અમારા દ્વારા ગણવામાં આવતા કણોને પ્રાથમિક કહેવામાં આવે છે કારણ કે તેમાં દ્રવ્યના અન્ય, સરળ કણોનો સમાવેશ થતો નથી. પરંતુ તે જ સમયે, આપણે ભૂલવું જોઈએ નહીં કે તેઓ એકબીજાના ભોગે ઉદભવવા માટે, એકબીજામાં રૂપાંતરિત કરવામાં સક્ષમ છે. આમ, આ કણો કેટલીક જટિલ રચનાઓ છે, એટલે કે, તેમની પ્રાથમિક પ્રકૃતિ શરતી છે.

અણુઓની રાસાયણિક રચના

તેની રચનામાં સૌથી સરળ અણુ હાઇડ્રોજન અણુ છે. તેમાં માત્ર બે પ્રાથમિક કણોનો સંગ્રહ છે - એક પ્રોટોન અને એક ઇલેક્ટ્રોન. હાઇડ્રોજન અણુ પ્રણાલીમાં પ્રોટોન કેન્દ્રિય ન્યુક્લિયસની ભૂમિકા ભજવે છે જેની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન ચોક્કસ ભ્રમણકક્ષામાં ફરે છે. અંજીરમાં. 1 યોજનાકીય રીતે હાઇડ્રોજન અણુનું મોડેલ બતાવે છે.

ચોખા. 1. હાઇડ્રોજન અણુની રચનાનું આકૃતિ

આ મૉડલ વાસ્તવિકતાનો માત્ર રફ અંદાજ છે. હકીકત એ છે કે "કણોની તરંગ" તરીકે ઇલેક્ટ્રોન પાસે બાહ્ય વાતાવરણમાંથી તીવ્રપણે સીમાંકિત વોલ્યુમ નથી. અને આનો અર્થ એ છે કે વ્યક્તિએ ઇલેક્ટ્રોનની અમુક ચોક્કસ રેખીય ભ્રમણકક્ષા વિશે નહીં, પરંતુ એક પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોન વાદળ વિશે વાત કરવી જોઈએ. આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોન મોટાભાગે વાદળની કેટલીક મધ્ય રેખા પર કબજો કરે છે, જે અણુમાં તેની સંભવિત ભ્રમણકક્ષામાંની એક છે.

એવું કહેવું જોઈએ કે ઇલેક્ટ્રોનની ભ્રમણકક્ષા પોતે અણુમાં સખત રીતે અપરિવર્તનશીલ અને સ્થિર નથી - તે પણ, ઇલેક્ટ્રોનના સમૂહમાં ફેરફારને કારણે, ચોક્કસ રોટેશનલ હિલચાલ કરે છે. તેથી, અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ પ્રમાણમાં જટિલ છે. હાઇડ્રોજન અણુ (પ્રોટોન) ના ન્યુક્લિયસ અને તેની આસપાસ ફરતા ઇલેક્ટ્રોન વિરુદ્ધ વિદ્યુત ચાર્જ હોવાથી, તેઓ એકબીજાને આકર્ષે છે.

તે જ સમયે, ઇલેક્ટ્રોનની મુક્ત ઊર્જા, અણુના ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરતી, એક કેન્દ્રત્યાગી બળ વિકસાવે છે જે તેને ન્યુક્લિયસમાંથી દૂર કરે છે. તેથી, અણુ અને ઈલેક્ટ્રોનના ન્યુક્લિયસ વચ્ચેનું પરસ્પર આકર્ષણનું વિદ્યુત બળ અને ઈલેક્ટ્રોન પર કામ કરતું કેન્દ્રત્યાગી બળ વિરોધી દળો છે.

સંતુલનમાં, તેમના ઇલેક્ટ્રોન અણુમાં અમુક ભ્રમણકક્ષામાં પ્રમાણમાં સ્થિર સ્થાન ધરાવે છે. ઇલેક્ટ્રોનનું દળ ખૂબ જ નાનું હોવાથી, અણુના ન્યુક્લિયસ તરફ આકર્ષણના બળને સંતુલિત કરવા માટે, તે પ્રતિ સેકન્ડમાં લગભગ 6·1015 ક્રાંતિની બરાબર પ્રચંડ ઝડપે સ્પિન થવું જોઈએ. આનો અર્થ એ છે કે હાઇડ્રોજન અણુની સિસ્ટમમાં ઇલેક્ટ્રોન, અન્ય કોઈપણ અણુની જેમ, તેની ભ્રમણકક્ષામાં એક હજાર કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડથી વધુની રેખીય ગતિ સાથે આગળ વધે છે.

સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, ન્યુક્લિયસની સૌથી નજીકની ભ્રમણકક્ષામાં ઇલેક્ટ્રોન એક પ્રકારના અણુમાં ફરે છે. તે જ સમયે, તેની પાસે ન્યૂનતમ શક્ય ઊર્જા છે. જો એક અથવા બીજા કારણોસર, ઉદાહરણ તરીકે, અણુ પ્રણાલી પર આક્રમણ કરનાર અન્ય સામગ્રીના કણોના પ્રભાવ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન અણુથી વધુ દૂરની ભ્રમણકક્ષામાં જાય છે, તો તેની પાસે પહેલેથી જ થોડી મોટી ઊર્જા હશે.

જો કે, ઇલેક્ટ્રોન આ નવી ભ્રમણકક્ષામાં નજીવા સમય માટે રહે છે, જે પછી તે અણુના ન્યુક્લિયસની સૌથી નજીકની ભ્રમણકક્ષામાં ફરી વળે છે.આ અભ્યાસક્રમ દરમિયાન તે ચુંબકીય કિરણોત્સર્ગના જથ્થાના સ્વરૂપમાં તેની વધારાની ઉર્જાનો ત્યાગ કરે છે - તેજસ્વી ઊર્જા (ફિગ. 2).

ચોખા. 2. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન દૂરની ભ્રમણકક્ષામાંથી અણુના ન્યુક્લિયસની નજીક જાય છે, ત્યારે તે તેજસ્વી ઊર્જાનું પ્રમાણ બહાર કાઢે છે

ઈલેક્ટ્રોન બહારથી જેટલી વધુ ઊર્જા મેળવે છે, તેટલી વધુ તે પરમાણુના ન્યુક્લિયસથી સૌથી દૂરની ભ્રમણકક્ષામાં જાય છે, અને જ્યારે તે ન્યુક્લિયસની સૌથી નજીકની ભ્રમણકક્ષામાં ફરે છે ત્યારે તે જેટલું વધારે વિદ્યુતચુંબકીય ઊર્જા ઉત્સર્જન કરે છે.

અલગ-અલગ ભ્રમણકક્ષામાંથી અણુના ન્યુક્લિયસની સૌથી નજીકની ભ્રમણકક્ષામાં સંક્રમણ દરમિયાન ઈલેક્ટ્રોન દ્વારા ઉત્સર્જિત ઊર્જાના જથ્થાને માપવાથી, તે સ્થાપિત કરવું શક્ય હતું કે હાઈડ્રોજન અણુની સિસ્ટમમાં ઈલેક્ટ્રોન અન્ય કોઈપણ સિસ્ટમની જેમ. અણુ, કોઈ રેન્ડમ ભ્રમણકક્ષામાં જઈ શકતો નથી, આ ઉર્જા અનુસાર સખત રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે જે તેને બાહ્ય બળના પ્રભાવ હેઠળ પ્રાપ્ત થાય છે. અણુમાં ઈલેક્ટ્રોન જે ભ્રમણકક્ષા ધરાવે છે તેને મંજૂર ઓર્બિટલ્સ કહેવામાં આવે છે.

હાઇડ્રોજન અણુના ન્યુક્લિયસનો સકારાત્મક ચાર્જ (પ્રોટોનનો ચાર્જ) અને ઇલેક્ટ્રોનનો નકારાત્મક ચાર્જ આંકડાકીય રીતે સમાન હોવાથી, તેમનો કુલ ચાર્જ શૂન્ય છે. આનો અર્થ એ છે કે હાઇડ્રોજન પરમાણુ તેની સામાન્ય સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ કણ છે.

આ તમામ રાસાયણિક તત્વોના અણુઓ માટે સાચું છે: કોઈપણ રાસાયણિક તત્વનો અણુ તેની સામાન્ય સ્થિતિમાં સકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્કની સંખ્યાત્મક સમાનતાને કારણે ઇલેક્ટ્રિકલી તટસ્થ કણ છે.

હાઇડ્રોજન અણુના ન્યુક્લિયસમાં માત્ર એક "પ્રાથમિક" કણ હોય છે - એક પ્રોટોન, આ ન્યુક્લિયસની કહેવાતી સમૂહ સંખ્યા એક જેટલી છે. કોઈપણ રાસાયણિક તત્વના અણુના ન્યુક્લિયસની સમૂહ સંખ્યા એ ન્યુક્લિયસને બનાવેલા પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની કુલ સંખ્યા છે.

કુદરતી હાઇડ્રોજનમાં મુખ્યત્વે એક સમાન સમૂહ સંખ્યા સાથે અણુઓનો સંગ્રહ હોય છે. જો કે, તેમાં બીજા પ્રકારનાં હાઇડ્રોજન અણુઓ પણ છે, જેની સમૂહ સંખ્યા બે જેટલી છે. આ ભારે હાઇડ્રોજન અણુઓના ન્યુક્લિયસ, જેને ડ્યુટરોન કહેવાય છે, તે બે કણો, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનથી બનેલા છે. હાઇડ્રોજનના આ આઇસોટોપને ડ્યુટેરિયમ કહેવામાં આવે છે.

કુદરતી હાઇડ્રોજનમાં ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં ડ્યુટેરિયમ હોય છે. દર છ હજાર હળવા હાઇડ્રોજન અણુઓ માટે (દળ સંખ્યા એક સમાન), ત્યાં માત્ર એક ડ્યુટેરિયમ અણુ (ભારે હાઇડ્રોજન) છે. હાઇડ્રોજનનો બીજો આઇસોટોપ છે, સુપર-હેવી હાઇડ્રોજન જેને ટ્રીટિયમ કહેવાય છે. આ હાઇડ્રોજન આઇસોટોપના અણુના ન્યુક્લિયસમાં, ત્રણ કણો છે: એક પ્રોટોન અને બે ન્યુટ્રોન, પરમાણુ દળો દ્વારા એકસાથે બંધાયેલા છે. ટ્રીટિયમ અણુના ન્યુક્લિયસની સમૂહ સંખ્યા ત્રણ છે, એટલે કે, ટ્રીટિયમ અણુ પ્રકાશ હાઇડ્રોજન અણુ કરતાં ત્રણ ગણો ભારે છે.

જો કે હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના અણુઓમાં જુદા જુદા માસ હોય છે, તેમ છતાં તેમની પાસે સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો છે, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રકાશ હાઇડ્રોજન, ઓક્સિજન સાથે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં પ્રવેશે છે, તેની સાથે એક જટિલ પદાર્થ બનાવે છે - પાણી. તેવી જ રીતે, હાઇડ્રોજન, ડ્યુટેરિયમનો આઇસોટોપ ઓક્સિજન સાથે મળીને પાણી બનાવે છે, જે સામાન્ય પાણીથી વિપરીત, ભારે પાણી કહેવાય છે. પરમાણુ (અણુ) ઊર્જાના ઉત્પાદનમાં ભારે પાણીનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.

તેથી, અણુઓના રાસાયણિક ગુણધર્મો તેમના મધ્યવર્તી કેન્દ્રના સમૂહ પર આધારિત નથી, પરંતુ માત્ર અણુના ઇલેક્ટ્રોન શેલની રચના પર આધારિત છે. કારણ કે પ્રકાશ હાઇડ્રોજન, ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમના અણુઓમાં સમાન સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન હોય છે (દરેક અણુ માટે એક), આ આઇસોટોપ્સ સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે.

એવું નથી કે રાસાયણિક તત્વ હાઇડ્રોજન તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં પ્રથમ નંબર ધરાવે છે.હકીકત એ છે કે તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં દરેક તત્વની સંખ્યા અને તે તત્વના અણુના ન્યુક્લિયસ પરના ચાર્જની તીવ્રતા વચ્ચે થોડો સંબંધ છે. તે નીચે પ્રમાણે ઘડી શકાય છે: તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં દરેક રાસાયણિક તત્વનો સીરીયલ નંબર સંખ્યાત્મક રીતે તે તત્વના ન્યુક્લિયસના હકારાત્મક ચાર્જ જેટલો હોય છે અને તેથી તેની આસપાસ ફરતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે.

તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં હાઇડ્રોજન પ્રથમ નંબર પર કબજો કરે છે, તેનો અર્થ એ છે કે તેના અણુના ન્યુક્લિયસનો હકારાત્મક ચાર્જ એક સમાન છે અને એક ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરે છે.

રાસાયણિક તત્વ હિલીયમ તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં બીજા ક્રમે છે. આનો અર્થ એ છે કે તેમાં ન્યુક્લિયસનો સકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ બે એકમોની બરાબર છે, એટલે કે, તેના ન્યુક્લિયસમાં બે પ્રોટોન હોવા જોઈએ, અને અણુના ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં - બે ઇલેક્ટ્રોડ્સ હોવા જોઈએ.

કુદરતી હિલીયમ બે આઇસોટોપ્સ ધરાવે છે - ભારે અને હળવા હિલીયમ. ભારે હિલીયમની સમૂહ સંખ્યા ચાર છે. આનો અર્થ એ છે કે ઉપર જણાવેલ બે પ્રોટોન ઉપરાંત, વધુ બે ન્યુટ્રોન ભારે હિલીયમ અણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રવેશવા જ જોઈએ. પ્રકાશ હિલીયમ માટે, તેની સમૂહ સંખ્યા ત્રણ છે, એટલે કે, બે પ્રોટોન ઉપરાંત, એક વધુ ન્યુટ્રોન તેના ન્યુક્લિયસની રચનામાં પ્રવેશ કરવો જોઈએ.

એવું જાણવા મળ્યું છે કે કુદરતી હિલીયમમાં હળવા હિલીયમ પરમાણુઓની સંખ્યા ભારે જનના પરમાણુના લગભગ એક મિલિયનમાં ભાગની છે. અંજીરમાં. 3 હિલીયમ અણુનું યોજનાકીય મોડેલ બતાવે છે.

ચોખા. 3. હિલીયમ અણુની રચનાનું આકૃતિ

રાસાયણિક તત્ત્વોના અણુઓની રચનાની વધુ ગૂંચવણ આ અણુઓના ન્યુક્લીમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં વધારો થવાને કારણે છે અને સાથે સાથે ન્યુક્લીની આસપાસ ફરતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યામાં વધારો (ફિગ. 4). તત્વોના સામયિક કોષ્ટકનો ઉપયોગ કરીને, વિવિધ અણુઓ બનાવતા ઇલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા નક્કી કરવી સરળ છે.

ચોખા. 4. અણુ ન્યુક્લીના નિર્માણની યોજનાઓ: 1 — હિલીયમ, 2 — કાર્બન, 3 — ઓક્સિજન

રાસાયણિક તત્વની નિયમિત સંખ્યા અણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા અને તે જ સમયે ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરતા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. પરમાણુ વજનની વાત કરીએ તો, તે અણુની સામૂહિક સંખ્યાની લગભગ સમાન છે, એટલે કે, ન્યુક્લિયસમાં એકસાથે લેવામાં આવેલા પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા. તેથી, તત્વના અણુ વજનમાંથી તત્વની અણુ સંખ્યા જેટલી સંખ્યાને બાદ કરીને, આપેલ ન્યુક્લિયસમાં કેટલા ન્યુટ્રોન સમાયેલ છે તે નક્કી કરવું શક્ય છે.

તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે પ્રકાશ રાસાયણિક તત્વોના ન્યુક્લી, જે તેમની રચનામાં સમાન સંખ્યામાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ધરાવે છે, તે ખૂબ જ ઊંચી શક્તિ દ્વારા અલગ પડે છે, કારણ કે તેમાંના પરમાણુ દળો પ્રમાણમાં મોટા છે. ઉદાહરણ તરીકે, ભારે હિલીયમ અણુનું ન્યુક્લિયસ અત્યંત ટકાઉ હોય છે કારણ કે તેમાં બે પ્રોટોન અને બે ન્યુટ્રોન શક્તિશાળી પરમાણુ દળો દ્વારા બંધાયેલા હોય છે.

ભારે રાસાયણિક તત્ત્વોના અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્રો તેમની રચનામાં પહેલાથી જ અસમાન સંખ્યામાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન ધરાવે છે, તેથી જ પ્રકાશ રાસાયણિક તત્વોના ન્યુક્લિયસ કરતાં ન્યુક્લિયસમાં તેમનું બંધન નબળું છે. જ્યારે પરમાણુ "પ્રોજેક્ટાઇલ્સ" (ન્યુટ્રોન, હિલીયમ ન્યુક્લી, વગેરે) સાથે બોમ્બમારો કરવામાં આવે ત્યારે આ તત્વોના ન્યુક્લીને પ્રમાણમાં સરળતાથી વિભાજિત કરી શકાય છે.

સૌથી ભારે રાસાયણિક તત્વો માટે, ખાસ કરીને કિરણોત્સર્ગી તત્વો માટે, તેમના મધ્યવર્તી કેન્દ્રો એટલી ઓછી શક્તિ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે કે તેઓ તેમના ઘટક ભાગોમાં સ્વયંભૂ વિખેરી નાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કિરણોત્સર્ગી તત્વ રેડિયમના અણુઓ, જેમાં 88 પ્રોટોન અને 138 ન્યુટ્રોનનું મિશ્રણ હોય છે, તે સ્વયંભૂ ક્ષીણ થઈને કિરણોત્સર્ગી તત્વ રેડોનના અણુ બની જાય છે. બાદના અણુઓ, બદલામાં, તેમના ઘટક ભાગોમાં વિભાજીત થાય છે, અન્ય તત્વોના અણુઓમાં પસાર થાય છે.

રાસાયણિક તત્વોના અણુઓના ન્યુક્લીના ઘટક ભાગો સાથે સંક્ષિપ્તમાં પરિચિત થયા પછી, ચાલો આપણે અણુઓના ઇલેક્ટ્રોન શેલની રચનાને ધ્યાનમાં લઈએ. જેમ તમે જાણો છો, ઇલેક્ટ્રોન માત્ર કડક રીતે વ્યાખ્યાયિત ભ્રમણકક્ષામાં જ અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્રની આસપાસ ફરે છે. તદુપરાંત, તેઓ દરેક અણુના ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં એટલા ક્લસ્ટર થયેલ છે કે વ્યક્તિગત ઇલેક્ટ્રોન શેલને ઓળખી શકાય છે.

દરેક શેલમાં ચોક્કસ સંખ્યામાં ઈલેક્ટ્રોન હોઈ શકે છે, જે ચોક્કસ સંખ્યા કરતા વધારે નથી. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, અણુના ન્યુક્લિયસની સૌથી નજીકના પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં મહત્તમ બે ઇલેક્ટ્રોન હોઈ શકે છે, બીજામાં - આઠ કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રોન, વગેરે.

તે અણુઓ કે જેમાં બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન શેલ સંપૂર્ણપણે ભરેલા હોય છે તેમાં સૌથી સ્થિર ઇલેક્ટ્રોન શેલ હોય છે. આનો અર્થ એ છે કે અણુ તેના તમામ ઇલેક્ટ્રોનને મજબૂત રીતે પકડી રાખે છે અને તેને બહારથી વધારાની રકમ મેળવવાની જરૂર નથી. ઉદાહરણ તરીકે, હિલીયમ અણુમાં પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોન શેલને સંપૂર્ણપણે ભરીને બે ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, અને નિયોન અણુમાં દસ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જેમાંથી પ્રથમ બે સંપૂર્ણપણે પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોન શેલને ભરે છે અને બાકીનું - બીજું (ફિગ. 5).

ચોખા. 5. નિયોન અણુની રચનાનું આકૃતિ

તેથી, હિલીયમ અને નિયોન અણુઓ એકદમ સ્થિર ઇલેક્ટ્રોન શેલ ધરાવે છે, તેઓ તેમને કોઈપણ જથ્થાત્મક રીતે બદલવાનું વલણ ધરાવતા નથી. આવા તત્વો રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય હોય છે, એટલે કે, તેઓ અન્ય તત્વો સાથે રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં પ્રવેશતા નથી.

જો કે, મોટાભાગના રાસાયણિક તત્વોમાં અણુઓ હોય છે જ્યાં બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન શેલ સંપૂર્ણપણે ઇલેક્ટ્રોનથી ભરેલા નથી. ઉદાહરણ તરીકે, પોટેશિયમના અણુમાં ઓગણીસ ઈલેક્ટ્રોન હોય છે, જેમાંથી અઢાર પહેલા ત્રણ શેલને સંપૂર્ણ રીતે ભરે છે અને ઓગણીસમો ઈલેક્ટ્રોન પછીના, અપૂર્ણ ઈલેક્ટ્રોન શેલમાં હોય છે. ઇલેક્ટ્રોન સાથે ચોથા ઇલેક્ટ્રોન શેલનું નબળું ભરણ એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે અણુનું ન્યુક્લિયસ ખૂબ જ નબળા રીતે બાહ્યતમ - ઓગણીસમો ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે, અને તેથી બાદમાં અણુમાંથી સરળતાથી દૂર કરી શકાય છે. …

અથવા, ઉદાહરણ તરીકે, ઓક્સિજન અણુમાં આઠ ઇલેક્ટ્રોન છે, જેમાંથી બે સંપૂર્ણપણે પ્રથમ શેલને ભરે છે, અને બાકીના છ બીજા શેલમાં સ્થિત છે. આમ, ઓક્સિજન અણુમાં બીજા ઇલેક્ટ્રોન શેલના બાંધકામની સંપૂર્ણ સમાપ્તિ માટે, તેમાં ફક્ત બે ઇલેક્ટ્રોનનો અભાવ છે. તેથી, ઓક્સિજન પરમાણુ માત્ર તેના છ ઇલેક્ટ્રોનને બીજા શેલમાં નિશ્ચિતપણે પકડી રાખે છે, પરંતુ તેના બીજા ઇલેક્ટ્રોન શેલને ભરવા માટે બે ખૂટતા ઇલેક્ટ્રોનને પોતાની તરફ આકર્ષિત કરવાની ક્ષમતા પણ ધરાવે છે. તે આવા તત્વોના અણુઓ સાથે રાસાયણિક સંયોજન દ્વારા પ્રાપ્ત કરે છે જેમાં બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન તેમના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર સાથે નબળા રીતે સંકળાયેલા હોય છે.

રાસાયણિક તત્ત્વો કે જેમના અણુઓમાં બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન સ્તરો સંપૂર્ણપણે ઇલેક્ટ્રોનથી ભરેલા નથી, નિયમ તરીકે, રાસાયણિક રીતે સક્રિય છે, એટલે કે, તેઓ સ્વેચ્છાએ રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં પ્રવેશ કરે છે.

તેથી, રાસાયણિક તત્વોના અણુઓમાંના ઇલેક્ટ્રોન સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત ક્રમમાં ગોઠવાયેલા છે, અને અણુના ઇલેક્ટ્રોન શેલમાં તેમની અવકાશી ગોઠવણી અથવા જથ્થામાં કોઈપણ ફેરફાર બાદમાંના ભૌતિક-રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે.

અણુ પ્રણાલીમાં ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનની સંખ્યાની સમાનતા તેના કુલ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ શૂન્યનું કારણ છે. જો અણુ પ્રણાલીમાં ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનની સંખ્યાની સમાનતાનું ઉલ્લંઘન થાય છે, તો અણુ ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ સિસ્ટમ બની જાય છે.

સિસ્ટમમાં એક અણુ કે જેની વિરુદ્ધ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું સંતુલન એ હકીકતને કારણે ખલેલ પહોંચે છે કે તેણે તેના ઇલેક્ટ્રોનનો ભાગ ગુમાવ્યો છે અથવા તેનાથી વિપરીત, તેમાંથી વધુ મેળવ્યું છે, તેને આયન કહેવામાં આવે છે.

તેનાથી વિપરિત, જો અણુ વધારે સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે, તો તે નકારાત્મક આયન બની જાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ક્લોરિન પરમાણુ કે જેને એક વધારાનું ઈલેક્ટ્રોન પ્રાપ્ત થયું હોય તે સિંગલલી ચાર્જ થયેલ નેગેટીવ ક્લોરિન આયન Cl-... એક ઓક્સિજન અણુ કે જેને બે વધારાના ઈલેક્ટ્રોન પ્રાપ્ત થયા હોય તે બમણું ચાર્જ થયેલ નેગેટિવ ઓક્સિજન આયન O બની જાય છે, વગેરે.
એક અણુ જે આયન બની ગયું છે તે બાહ્ય વાતાવરણના સંદર્ભમાં ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ સિસ્ટમ બની જાય છે. અને આનો અર્થ એ છે કે અણુએ એક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ધરાવવાનું શરૂ કર્યું, જેની સાથે તે એક જ સામગ્રી સિસ્ટમ બનાવે છે, અને આ ક્ષેત્ર દ્વારા તે પદાર્થના અન્ય વિદ્યુત ચાર્જ કણો - આયનો, ઇલેક્ટ્રોન, અણુઓના હકારાત્મક ચાર્જ ન્યુક્લી સાથે વિદ્યુત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. વગેરે

વિવિધ આયનોની એકબીજાને આકર્ષવાની ક્ષમતા એ કારણ છે કે તેઓ રાસાયણિક રીતે જોડાય છે, જે પદાર્થના વધુ જટિલ કણો - પરમાણુઓ બનાવે છે.

નિષ્કર્ષમાં, એ નોંધવું જોઈએ કે અણુના પરિમાણો વાસ્તવિક કણોના પરિમાણોની તુલનામાં ખૂબ મોટા છે જેનાથી તેઓ બનેલા છે. સૌથી જટિલ અણુનું ન્યુક્લિયસ, બધા ઇલેક્ટ્રોન સાથે મળીને, અણુના જથ્થાના એક અબજમાં ભાગ પર કબજો કરે છે. એક સરળ ગણતરી બતાવે છે કે જો પ્લેટિનમના એક ઘન મીટરને એટલી કડક રીતે દબાવી શકાય કે આંતર-પરમાણુ અને આંતર-પરમાણુ જગ્યાઓ અદૃશ્ય થઈ જાય, તો લગભગ એક ઘન મિલીમીટર જેટલું વોલ્યુમ પ્રાપ્ત થશે.