পরমাণুর মূল উপাদান | ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রন

0
142

এই অধ্যায়ে আমরা ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রন সম্বন্ধে আলোচনা করব কিন্তু তার আগে পরমাণু সম্বন্ধে সামান্য ধারণা নেওয়া প্রয়োজন আছে।
পদার্থ ক্ষুদ্রাতি ক্ষুদ্র কণা দিয়ে তৈরি হয়। ভারতীয় বিজ্ঞানী কণাদ খ্রিষ্টের জন্মের কয়েক শতাব্দি আগেই এই তত্ত্ব দিয়েছিলেন। তারপর বিজ্ঞানীরা একের পর এক তত্ত্ব ও তথ্য দিয়ে বিজ্ঞানকে আরও সমৃদ্ধ করেছে। এই ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র কনাকে আমরা পরামানু বলি। পুরনো মতবাদ অনুসারে এই পরমাণুকে আর ভাগ করা যায় না। কিন্তু বিজ্ঞানের অগ্রগতির সাথে সাথে আমরা জানতে পেরেছি পরমাণু পদার্থের ক্ষুদ্রতম অবিভাজ্য কনা নয়। পরমাণু ইলেকট্রন, প্রোটন এবং নিউট্রন তিনটি প্রধান কণা দিয়ে গঠিত। ইলেকট্রন প্রোটন ও নিউট্রন এই তিন রকম কনার বিভিন্ন রকম সংযোগ আর বিন্যাসের ফলে বিশ্বে বিভিন্ন ধর্ম বিশিষ্ট বিভিন্ন রকম মৌলের সৃষ্টি হয়েছে। এদের সম্বন্ধে বিস্তারিত আলোচনা করব এই অধ্যায়ে।

পরমাণুর মূল উপাদান

ঊনবিংশ শতাব্দীর শেষের দিকে বিজ্ঞানের বিভিন্ন পরীক্ষা-নিরীক্ষা মাধ্যমে এটা প্রমাণিত হয় যে, পরমাণু বিভাজ্য এবং পরমাণুকে ভেঙে আরও অনেক ছোট ছোট কণা পাওয়া যায়। ক্ষুদ্র থেকে ক্ষুদ্রতর কোণাগুলির মধ্যে প্রধানত ইলেকট্রন, প্রোটন এবং নিউট্রন উল্লেখযোগ্য। এই কনাগুলিকে পরমাণুর মূল কনা বা পরমাণুর মূল উপাদান বলা হয়।
তাই আধুনিক বিজ্ঞানের তথ্যের ভিত্তিতে বর্তমানে পরমাণুকে মৌলিক পদার্থের ক্ষুদ্রতম উপাদান বলা যায় না। একমাত্র হাইড্রোজেন ছাড়া অন্যান্য সব মৌলের পরমাণু ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রন দ্বারা গঠিত। তাই ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রন এই তিন কনাকে পরমাণুর মূল উপাদান বা পরমাণুর মূল কণা হাসাবে বিবেচিত করা হয়। উল্লেখ থাকে যে, হাইড্রোজেন পরমাণুতে কেবলমাত্র একটি ইলেকট্রন ও একটি প্রোটন কণা আছে এখানে কোন নিউট্রন কণা থাকে না।

ইলেকট্রন

ইলেকট্রনের আবিষ্কার

ইলেকট্রন

১. 1880 সালে বিজ্ঞানী ক্রুক্স কাঁচের নলকে ক্রমশ বায়ুশূন্য করে নলের মধ্যে দিয়ে খুব কম চাপে সামান্য বাতাস রেখে ওর মধ্যে দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করলেন এবং দেখলেন যে ক্যাথোড থেকে অ্যানোডের দিকে একরকম অদৃশ্য রশ্মি সরলরেখায় নির্গত হচ্ছে এবং সাথে সাথে ক্যাথোডের বিপরীত দিকের কাচের দেওয়ালে সবুজ আলোর একটি প্রতিপ্রভা সৃষ্টি করে। এই নতুন রশ্মির নাম দেওয়া হল ক্যাথোড রশ্মি।
২. তড়িৎক্ষেত্র ও চৌম্বকক্ষেত্রের মধ্যে ক্যাথোড রশ্মির নিক্ষেপ লক্ষ্য করে 1987 সালে বিজ্ঞানী জে জে টমসন সিদ্ধান্ত করেন ক্যাথোড রশ্মিগুলি নেগেটিভ তড়িৎগ্রস্ত অতি ক্ষুদ্র কণার স্রোত। ক্যাথোডের নেগেটিভ তড়িতের প্রভাবে পরমাণু থেকে নেগেটিভ তড়িটগ্রস্ত কণাগুলি বিকর্ষণের ফলে বিচ্ছিন্ন হয়ে এরকম নেগেটিভ তড়িৎগ্রস্ত কণায় স্রোতের সৃষ্টি হয়। এই অতি ক্ষুদ্র নেগেটিভ তড়িৎগ্রস্ত কণাটির নাম দেওয়া হয় ইলেকট্রন।

ক্যাথোড রশ্মি বা ইলেকট্রনের ধর্ম

ক্যাথোড রশ্মি আবিষ্কার হওয়ার পর বিভিন্ন বৈজ্ঞানিক পরীক্ষা-নিরীক্ষা ফলে ইলেকট্রনের ধর্ম সম্বন্ধে বিস্তারিত জানা গেছে। নিচে ক্যাথোড রশ্মি বা ইলেকট্রনের ধর্ম সম্বন্ধে পয়েন্ট আকারে আলোচনা করা হলো
১. ইলেকট্রন বা ক্যাথোড রশ্মি লম্বভাবে ক্যাথোড থেকে বেরিয়ে তীব্র বেগে সরলরেখা বরাবর চলে।
২. ইলেকট্রনের এই গতিপথে কোন অস্বচ্ছ কঠিন বস্তু থাকলে বস্তুর ছায়ার সৃষ্টি হয়।
৩. ক্যাথোড রশ্মির আঘাতে ইলেকট্রনের গতিপথে রাখা খুব ছোট ও হালকা পাখাযুক্ত কোন চাকা থাকলে সেটি ঘুরতে থাকে।
৪. ইলেকট্রন বা ক্যাথোড রশ্মি কোন বস্তুর উপর পড়লে বস্তুর উষ্ণতা বেড়ে যায়।
৫. ক্যাথোড রশ্মি নেগেটিভ তড়িৎক্ষেত্র দ্বারা বিকরশিত হয় এবং পজিটিভ তড়িৎক্ষেত্র দ্বারা আকৃষ্ট হয়।
৬. গ্যাসের মধ্যে দিয়ে রশ্মি চালনা করলে গ্যাসটি আয়নিত হয়।
৭. এই রশ্মি ক্যাথোডের বিপরীত দিকের কাচের দেয়ালে সবুজ আলোর প্রতিপ্রভা সৃষ্টি করে।
এই ছিল ক্যাথোড রশ্মি বা ইলেকট্রনের ধর্ম সম্বন্ধে আলোচনা।

মৌলিক পদার্থে ইলেকট্রন একটি অন্যতম মূল উপাদান বা কনা

বিভিন্ন পরীক্ষার মাধ্যমে দেখা গেছে যে, প্রাকৃতিক গ্যাস ও বিভিন্ন পদার্থের গ্যাসীয় অবস্থায় প্রত্যেক মৌলিক পদার্থের ভেতর দিয়ে এইরকম তড়িৎপ্রবাহ চালনা করলে একই নেগেটিভ তড়িৎগ্রস্ত কণা, অর্থাৎ ইলেকট্রন ক্যাথোড থেকে অ্যানোডের দিকে প্রবাহিত হয় এবং ওই কণাগুলোর ভর ও চার্জ সর্বদা একই থাকে। অতএব সিদ্ধান্ত করা যায় যে, প্রত্যেক মৌলিক পদার্থের পরমাণুতে মূল উপাদান হিসেবে ইলেকট্রন আছে।

ইলেকট্রনের চার্জ

ইলেকট্রনের চার্জ কত তা জানার আগে আমাদের জানতে হবে যে, ইলেকট্রন একটি নেগেটিভ চার্জযুক্ত কণিকা। 1911 খ্রিস্টাব্দে মার্কিন বিজ্ঞানী মিলিকান প্রথম ইলেকট্রনের চার্জ সম্বন্ধে স্বচ্ছ ধারণা দেন।
ইলেকট্রনের চার্জ e = 4.8×10-10 ইএসইউ বা 1.602×10-19 কুলম্ব।
ইলেকট্রনের মত এত কম চার্জ আর অন্য কোন কণায় থাকে না। ইলেকট্রনের চার্জ হল নেগেটিভ চার্জের সবচেয়ে কম পরিমাণ তাই ইলেকট্রনের চার্জ নেই তড়িতের ক্ষুদ্রতম একক হিসাবে ধরা হয়।

ইলেকট্রনের ভর

বিজ্ঞানের টমসন এবং মিলিকান প্রমাণ করেন যে, একটি ইলেকট্রনের ভর = 9.11×10-28 গ্রাম। অর্থাৎ ইলেকট্রনের ভর অত্যন্ত সামান্য। একটি ইলেকট্রনের ভর একটা হাইড্রোজেন পরমাণুর ভরের প্রায় 1/1837 অংশের সমান।

ইলেকট্রনের ব্যাস

একটি ইলেকট্রনের ব্যাস 5.6×10-13 সেন্টিমিটার বা 5.6 ফার্মি।

প্রোটন

প্রোটনের আবিষ্কার

প্রোটন

পরমাণুর ভেতর নেগেটিভ তড়িৎগ্রস্ত কণা ইলেকট্রনের সন্ধান পাওয়া গেল। কিন্তু পরমাণু নিস্তড়িত। কাজেই পরমাণুর ভেতর পজিটিভ তড়িৎগ্রস্ত কণা নিশ্চয়ই আছে। 1886 সালে বিজ্ঞানী গোল্ডস্টাইন খুব কম চাপে বায়ু পুর্ন একটি কাচের নলের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করার জন্য ছিদ্রযুক্ত একটি ক্যাথোড ব্যবহার করেন। তড়িৎ চালনা করার সময় দেখা গেল, ক্যাথোড রশ্মি বের হওয়ার সঙ্গে সঙ্গে অ্যানোড থেকে একই সময়ে ক্যাথোডের দিকে একরকম রশ্মি নির্গত হয়ে ক্যাথোডের ছিদ্র অতিক্রম করে সরলরেখায় বেরিয়ে যাচ্ছে। এই রশ্মি নেগেটিভ তড়িৎক্ষেত্র দ্বারা আকৃষ্ট হয় এবং পজিটিভ তড়িৎ ক্ষেত্র দ্বারা বিকরশিত হয়। এই ঘটনা থেকে জানা গেল যে, রশ্মিটি পজেটিভ তড়িৎগ্রস্ত কণার সমষ্টি। বিজ্ঞানী টমসন এই রশ্মির নাম দেন পজিটিভ রশ্মি। গ্যাসীয় পদার্থের পরমাণুর থেকে এক বা একাধিক ইলেকট্রন মুক্ত হওয়ার ফলে কণাগুলি উৎপন্ন হয়েছে। সবচেয়ে হালকা হাইড্রোজেন গ্যাস, নলের মধ্যে রেখে তড়িৎ চালনা করলে যে পজেটিভ তড়িৎ গ্রস্ত কণা পাওয়া যায়, তারপর প্রায় হাইড্রোজেন পরমাণুর ভরের সমান। বিজ্ঞানীরা এই কণার নাম দেন প্রোটন।
একটি হাইড্রোজেন পরমাণু থেকে একটি ইলেকট্রন চলে গেলে যে কণা থাকে তাই প্রোটন।

প্রোটনের ধর্ম

পজিটিভ রশ্মি আবিষ্কার হওয়ার পর বিভিন্ন বৈজ্ঞানিক পরীক্ষা-নিরীক্ষা ফলে পজিটিভ রশ্মির ধর্ম সম্বন্ধে বিস্তারিত জানা গেছে। নিচে পজিটিভ রশ্মি বা প্রোটনের ধর্ম সম্বন্ধে পয়েন্ট আকারে আলোচনা করা হলো

১. প্রোটন একটি পজেটিভ তড়িৎ যুক্ত কণা।
২. এই রশ্মি নেগেটিভ তড়িৎ ক্ষেত্র দ্বারা আকৃষ্ট হয় এবং পজিটিভ তড়িৎ ক্ষেত্র দ্বারা বিকর্শিত হয়।
৩. প্রোটন বা পজিটিভ রশ্মি থেকে নির্গত হয়ে এক প্রকার অদৃশ্য রশ্মি হিসাবে ক্যাথোডের দিকে ধাবিত হয়।
৪. এই রশ্মি ক্যাথোডে ছিদ্র অতিক্রম করে সরলরেখায় বেরিয়ে যায়।
৫. পজেটিভ তড়িৎগ্রস্ত এই কণার ভর প্রায় হাইড্রোজেন পরমাণুর ভরের সমান।
এই ছিল প্রোটনের ধর্ম সম্বন্ধে আলোচনা।

মৌলিক পদার্থের প্রোটন একটি অন্যতম উপাদান

বিভিন্ন পদার্থ নিয়ে পরীক্ষা করে দেখা গেছে যে, হাইড্রোজেন আয়নের চেয়ে কম ভরবিশিষ্ট অন্য কোনো পজিটিভ তড়িৎ গ্রস্ত কণায পজিটিভ রশ্মির মধ্যে পাওয়া যায় না। যেসব পজিটিভ তড়িৎগ্রস্ত কণা পাওয়া যায় তাদের ভর একটি প্রোটনের ভর বা একটি প্রোটনের ভরের পূর্ণ সংখ্যার গুনফল সমান। অতএব ইলেকট্রনের মত প্রোটনও মৌলিক পদার্থের পরমাণুর অন্য একটি মূল উপাদান। বলা যেতে পারে, একটি সাধারণ হাইড্রোজেন পরমাণু থেকে ওর ইলেকট্রনটি বিচ্ছিন্ন হলে যে কনা পড়ে থাকে তাই হল প্রোটন অর্থাৎ H+ আয়নই প্রোটন।

প্রোটনের চার্জ

প্রোটন ধনাত্মক বা পজেটিভ আধানযুক্ত কণা। একটি প্রোটনের মধ্যে তড়িতের পরিমাণ হল একটি ইলেকট্রনের তড়িতের পরিমাণের সমান কিন্তু বিপরীতধর্মী।
অর্থাৎ প্রোটনের চার্জের পরিমাণ 4.8×10-10 ইএসইউ বা 1.602×10-19 কুলম্ব।

প্রোটনের ভর

একটি প্রোটনের ভর 1.6725×10-24 গ্রাম। অর্থাৎ একটি প্রোটনের ভর একটি ইলেকট্রনের ভরের চেয়ে প্রায় 1837 গুণ বেশি।

প্রোটনের ব্যাস

একটি প্রোটন কণার ব্যাস প্রায় 2.4×10-13 সেন্টিমিটার বা 2.4 ফার্মি।

নিউট্রন

নিউট্রনের আবিষ্কার

1930 সালে বুথ এবং বেকার বেরিলিয়াম এর উপর তীব্র গতি সম্পন্ন আলফা রশ্মি (একরকম কনা যার ভর একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর চার গুণ এবং পজিটিভ তড়িৎ পরিমাণ 2 একক) চালনা করে একরকম রশ্মি উৎপন্ন করেন। পরীক্ষা করে দেখা গেল যে, রশ্মিগুলি কতকগুলি কণার সমষ্টি। পজেটিভ বা নেগেটিভ তড়িৎক্ষেত্র বা চৌম্বকক্ষেত্র দ্বারা প্রভাবিত হয় না। অতএব বোঝা গেল যে, এই কণাগুলি নিস্তড়িত। নিস্তড়িত হওয়ার ফলে কণাগুলোর ভেদ ক্ষমতা প্রোটন ও ইলেকট্রনের চেয়ে অনেক বেশি। 1932 সালে বিজ্ঞানী স্যাডউইক কণাগুলোর নাম দেন নিউট্রন। একমাত্র সাধারণ হাইড্রোজেন ছাড়া প্রত্যেক মৌলের পরমাণুর ভেতর নিউট্রন কণা থাকে। সুতরাং নিউট্রন পরমাণুর একটি মূল উপাদান। এই কণাগুলি পরমাণুর মধ্যে থেকে পরমাণুর ভর বাড়ায় মাত্র।

নিউট্রনের ধর্ম

নিউট্রনের ধর্ম নিচে আলোচনা করা হলো
১. নিউট্রন কণাগুলো তড়িৎ নিরপেক্ষ।
২. তড়িৎ শক্তিযুক্ত নয় বলে নিউট্রন কণা গুলির ভেদন ক্ষমতা ইলেকট্রন ও প্রোটনের তুলনায় অনেক বেশি।
৩. নিউট্রন কণাগুলো পজেটিভ বা নেগেটিভ তড়িৎক্ষেত্র বা চুম্বকক্ষেত্রের দ্বারা প্রভাবিত হয় না।
৪. নিউট্রন হাইড্রোজেন ছাড়া অন্যান্য মৌলের পরমাণুর একটি তড়িৎ নিরপেক্ষ উপাদান, যা পরমাণুর মধ্যে থেকে পরমাণুর ভর বাড়ায়।
৫. একটি নিউট্রন কণা যথাক্রমে একটি প্রোটন এবং একটি ইলেকট্রন কণা সমন্বয়ে গঠিত। অর্থাৎ একটি নিউট্রন বিভাজিত হয়ে প্রোটন ও ইলেকট্রন উৎপন্ন করে।
৬. সাধারণ হাইড্রোজেন ছাড়া অন্যান্য মৌলের পরমাণুর একটি মূল কণিকা নিউট্রন।

নিউট্রনের ভর

নিউট্রনের ভর= 1.675×10-24 গ্রাম অর্থাৎ প্রোটনের ভর এর চেয়ে নিউট্রনের ভর সামান্য বেশি।

নিউট্রনের চার্জ

নিউটনের চার্জ নেই। নিউট্রন নিস্তড়িত কণা।

নিউট্রনের ব্যাস

নিউট্রন কণার ব্যাস প্রায় 2.4×10-13 সেন্টিমিটার

পরমানুর অন্যান্য উপাদান

ইলেকট্রন প্রোটন এবং নিউট্রন ছাড়াও বর্তমানে পরমাণুতে পজিট্রন, নিউট্রিনো, মেসন, মিউওন প্রভৃতি স্থায়ী ও অস্থায়ী আরও অনেক মূল কণিকা সন্ধান পাওয়া গিয়েছে। এরমধ্যে পজিট্রন অত্যন্ত দুঃস্থিত কনা। পজিট্রনের ভর একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর ভরের 1/1940 ভগ্নাংশ এবং এর মধ্যে এক একক পজেটিভ তড়িৎ থাকে।

পরমাণুর মূল উপাদান ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রনের তুলনামূলক বৈশিষ্ট্য

ইলেকট্রনপ্রোটননিউট্রন
উৎপত্তিক্যাথোড রশ্মির মধ্যে ইলেকট্রন পাওয়া যায়।হাইড্রোজেন গ্যাস থেকে উৎপন্ন পজেটিভ রশ্মির মধ্যে প্রোটন পাওয়া যায়।বেরিলিয়াম পরমাণুকে আলফা কণা দিয়ে আঘাত করলে নিউট্রন পাওয়া যায়।
অবস্থানইলেকট্রন পরমাণুর নিউক্লিয়াসের বাইরে অবস্থান করে।প্রোটন পরমাণুর নিউক্লিয়াসে অবস্থান করে।নিউট্রন পরমাণুর নিউক্লিয়াসে অবস্থান করে।
ভরইলেকট্রনের ভর 9.11×10-28 গ্রাম বা একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর ভরের 1/1837 অংশপ্রোটনের ভর 1.6725×10-24 গ্রাম বা একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর ভরের প্রায় সমান। প্রোটন ইলেকট্রন এর চেয়ে প্রায় 1837 গুণ ভারী।নিউট্রনের ভর 1.675×10-24 গ্রাম বা হাইড্রোজেন পরমাণুর ভরের প্রায় সমান। নিউট্রন ইলেক্ট্রন এর চেয়ে প্রায় 1839 গুণ ভারী।
আধানইলেকট্রনের তড়িৎ আধানের পরিমাণ 4.8×10-10 ইএসইউ বা 1.602×10-19 কুলম্ব। আধানের প্রকৃতি ঋণাত্মকপ্রোটনের তড়িৎ আধানের পরিমাণ 4.8×10-10 ইএসইউ বা 1.602×10-19 কুলম্ব। আধানের প্রকৃতি ধনাত্মক।নিউট্রনের কোন তড়িৎ আধান নেই কারণ নিউট্রন তড়িৎ নিরপেক্ষ কণা।
ব্যাসার্ধইলেকট্রনের ব্যাস 5.6×10-13 সেন্টিমিটার বা 5.6 ফার্মি।প্রোটনের ব্যাস প্রায় 2.4×10-13 সেন্টিমিটার বা 2.4 ফার্মি।নিউট্রনের ব্যাস প্রায় 2.4×10-13 সেন্টিমিটার

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here