इलेक्ट्रॉन विन्यास कैलकुलेटर
कोई भी तत्व या आयन लिखें और उसका पूर्ण तथा उत्कृष्ट गैस इलेक्ट्रॉन विन्यास पाएँ, हुंड के नियम के साथ एक कक्षक आरेख, अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या, और यह कि वह अनुचुंबकीय है या नहीं। विन्यास किसी नियम से नहीं, बल्कि NIST के आँकड़ों से आते हैं, इसलिए Cr, Cu और लैंथेनाइड जैसे अपवाद सही होते हैं। पूरा काम आपके ब्राउज़र में होता है। निःशुल्क, साइन-अप की ज़रूरत नहीं।
प्रतीक (Fe), नाम (iron) या परमाणु क्रमांक (26)। इसके बाद आवेश लिखा जा सकता है: Fe3+, Cl-, O2-।
आवेश को प्रतीक के साथ लिखने के बजाय यहाँ लिखें: 3, +3 या -1।
परिणाम
Fe
स्पीशीज़
26
परमाणु क्रमांक
26
इलेक्ट्रॉन
4
अयुग्मित इलेक्ट्रॉन
अनुचुंबकीय
चुंबकत्व
n = 4, 2 इलेक्ट्रॉन
बाहरी कोश
पूर्ण विन्यास
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
उत्कृष्ट गैस विन्यास
[Ar] 3d6 4s2
कक्षक आरेख
हर कक्षक के लिए एक बॉक्स, जो हुंड के नियम से भरा जाता है: किसी उपकोश के कक्षकों में इलेक्ट्रॉन पहले समान स्पिन के साथ अलग-अलग फैलते हैं, उसके बाद ही कोई जोड़ा बनता है।
इलेक्ट्रॉन विन्यास कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें
- 1. तत्व चुनें। एक प्रतीक (Fe), एक नाम (iron) या परमाणु क्रमांक (26) लिखें। बड़े-छोटे अक्षरों का कोई फ़र्क नहीं पड़ता।
- 2. आयन के लिए आवेश जोड़ें। इसे प्रतीक के बाद लिखें, जैसे Fe3+, Cl- या O2-, या अलग आवेश बॉक्स का उपयोग करें।
- 3. विन्यास पढ़ें। पूर्ण और उत्कृष्ट गैस रूप वास्तविक घातांकों के साथ दिखाए जाते हैं, साथ में इलेक्ट्रॉनों की संख्या, अयुग्मित इलेक्ट्रॉन, चुंबकत्व और बाहरी कोश। उपकोशों को भरने के क्रम में लिखने, या कक्षक आरेख में केवल बाहरी भाग दिखाने के लिए विकल्प चिह्नित करें।
- 4. कक्षक आरेख पढ़ें। हर बॉक्स एक कक्षक है, जिसमें इलेक्ट्रॉनों के लिए तीर हैं, और उसे हुंड के नियम से भरा जाता है। जिन परमाणुओं में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं वे अनुचुंबकीय हैं; जिनमें एक भी नहीं, वे प्रतिचुंबकीय हैं।
भरने के नियम
इलेक्ट्रॉन तीन सिद्धांतों के अनुसार कक्षकों में व्यवस्थित होते हैं। आउफ़बाउ सिद्धांत कहता है कि इलेक्ट्रॉन उपलब्ध सबसे निम्न-ऊर्जा वाले उपकोश में भरते हैं। पाउली अपवर्जन सिद्धांत कहता है कि एक कक्षक में अधिकतम दो इलेक्ट्रॉन आ सकते हैं, जिनके स्पिन विपरीत हों। हुंड का नियम कहता है कि किसी उपकोश के कक्षकों में इलेक्ट्रॉन पहले एक-एक करके, समान स्पिन के साथ भरते हैं, और उसके बाद ही किसी कक्षक में दूसरा इलेक्ट्रॉन आता है।
मेडेलुंग नियम सामान्य क्रम देता है: उपकोश n + l के बढ़ते क्रम में भरते हैं, और जब n + l बराबर हो तो कम n वाला पहले भरता है। इससे नीचे दिखाया गया परिचित क्रम बनता है। एक उपकोश में 2 (s), 6 (p), 10 (d) या 14 (f) इलेक्ट्रॉन आ सकते हैं।
भरने का क्रम
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
धारिता
s 2, p 6, d 10, f 14
हल किया गया उदाहरण: लोहा और उसके आयन
लोहे में 26 इलेक्ट्रॉन होते हैं। क्रम में भरने पर 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ बनता है, जिसे कोश के अनुसार 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s² लिखा जाता है। आर्गन कोर 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ को [Ar] से बदलने पर [Ar] 3d⁶ 4s² रूप मिलता है। 3d उपकोश में पाँच कक्षक एक-एक इलेक्ट्रॉन लेते हैं और फिर एक में जोड़ा बनता है, जिससे 4 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन बचते हैं, इसलिए लोहा अनुचुंबकीय है। इसका बाहरी कोश n = 4 है, जिसमें 2 इलेक्ट्रॉन हैं।
धनायन पहले सबसे बाहरी कोश से इलेक्ट्रॉन खोते हैं, इसलिए Fe²⁺ है [Ar] 3d⁶, और Fe³⁺ है [Ar] 3d⁵, यानी आधा-भरा d उपकोश, जिसमें 5 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं। यह भरने के क्रम के उलट है, जहाँ 4s, 3d से पहले भरता है; पर जब 3d इलेक्ट्रॉन मौजूद हों, तो 4s स्तर ऊँचा हो जाता है।
भरने के क्रम के अपवाद
इन बीस तत्वों के लिए मापी गई भूमि अवस्था वह नहीं है जो मेडेलुंग नियम अनुमान लगाता है। कैलकुलेटर हर उदासीन विन्यास NIST की भूमि-स्तर सारणी से लेता है, इसलिए ये सही आते हैं; वह सारणी अनुमान को मापे गए परिणाम के साथ सूचीबद्ध करती है।
| तत्व | मेडेलुंग नियम का अनुमान | मापा गया (NIST) |
|---|---|---|
| Cr | [Ar] 3d⁴ 4s² | [Ar] 3d⁵ 4s¹ |
| Cu | [Ar] 3d⁹ 4s² | [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ |
| Nb | [Kr] 4d³ 5s² | [Kr] 4d⁴ 5s¹ |
| Mo | [Kr] 4d⁴ 5s² | [Kr] 4d⁵ 5s¹ |
| Ru | [Kr] 4d⁶ 5s² | [Kr] 4d⁷ 5s¹ |
| Rh | [Kr] 4d⁷ 5s² | [Kr] 4d⁸ 5s¹ |
| Pd | [Kr] 4d⁸ 5s² | [Kr] 4d¹⁰ |
| Ag | [Kr] 4d⁹ 5s² | [Kr] 4d¹⁰ 5s¹ |
| La | [Xe] 4f¹ 6s² | [Xe] 5d¹ 6s² |
| Ce | [Xe] 4f² 6s² | [Xe] 4f¹ 5d¹ 6s² |
| Gd | [Xe] 4f⁸ 6s² | [Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s² |
| Pt | [Xe] 4f¹⁴ 5d⁸ 6s² | [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹ |
| Au | [Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s² | [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹ |
| Ac | [Rn] 5f¹ 7s² | [Rn] 6d¹ 7s² |
| Th | [Rn] 5f² 7s² | [Rn] 6d² 7s² |
| Pa | [Rn] 5f³ 7s² | [Rn] 5f² 6d¹ 7s² |
| U | [Rn] 5f⁴ 7s² | [Rn] 5f³ 6d¹ 7s² |
| Np | [Rn] 5f⁵ 7s² | [Rn] 5f⁴ 6d¹ 7s² |
| Cm | [Rn] 5f⁸ 7s² | [Rn] 5f⁷ 6d¹ 7s² |
| Lr | [Rn] 5f¹⁴ 6d¹ 7s² | [Rn] 5f¹⁴ 7s² 7p¹ |
क्रोमियम और कॉपर में 3d और 4s स्तर इतने निकट हैं कि आधा-भरा या पूरा भरा 3d उपकोश जीत जाता है। पैलेडियम में 5s का कोई इलेक्ट्रॉन नहीं होता। लैंथेनाइड और एक्टिनाइड के मामले इसलिए आते हैं क्योंकि 4f और 5d (या 5f और 6d) की ऊर्जा लगभग बराबर होती है। इनमें से कोई भी बात कक्षकों की सारणी से पूर्वानुमान योग्य नियम नहीं है, इसीलिए ये आँकड़े मापन से लिए गए हैं।
तत्व 109 से 118
NIST की सारणी हैसियम (108) पर खत्म होती है, क्योंकि भारी तत्वों के बहुत कम परमाणु कभी बनाए गए हैं। मेइटनेरियम से ओगानेसन तक कैलकुलेटर मेडेलुंग-नियम वाला विन्यास दिखाता है और उसे अनुमानित लिखता है। आपेक्षिकीय गणनाएँ सुझाती हैं कि इनमें से कुछ, जिनमें रोएंटजेनियम भी शामिल है, भिन्न हो सकते हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
- किसी तत्व का इलेक्ट्रॉन विन्यास कैसे लिखा जाता है?
- इलेक्ट्रॉनों की संख्या ज्ञात करें (उदासीन परमाणु के लिए परमाणु क्रमांक), फिर उपकोशों को 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d आदि के क्रम में, हर उपकोश की धारिता तक भरें। उदाहरण के लिए, 16 इलेक्ट्रॉनों वाले सल्फर का विन्यास 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴ है। संक्रमण धातुओं के लिए पैटर्न पर भरोसा करने से पहले अपवाद सारणी देख लें।
- इलेक्ट्रॉन विन्यास का उत्कृष्ट गैस संक्षिप्त रूप क्या है?
- यह आंतरिक इलेक्ट्रॉनों को कोष्ठक में पिछली उत्कृष्ट गैस के प्रतीक से बदल देता है। सल्फर का रूप [Ne] 3s² 3p⁴ है और लोहे का [Ar] 3d⁶ 4s²। कोष्ठक वाला भाग पूर्ण उत्कृष्ट गैस विन्यास होना चाहिए, इसलिए कैलकुलेटर सबसे बड़ा उपयुक्त रूप चुनता है।
- संक्रमण धातुएँ 3d से पहले 4s इलेक्ट्रॉन क्यों खोती हैं?
- जब 3d उपकोश में इलेक्ट्रॉन आ जाते हैं, तो वह 4s से निम्न ऊर्जा में होता है, इसलिए 4s इलेक्ट्रॉन सबसे बाहरी और हटाने में सबसे आसान होते हैं। इसी कारण Fe²⁺ है [Ar] 3d⁶, न कि [Ar] 3d⁴ 4s²।
- क्रोमियम और कॉपर अपवाद क्यों हैं?
- उनके 3d और 4s उपकोश ऊर्जा में इतने निकट हैं कि आधा-भरा (Cr, 3d⁵ 4s¹) या पूरी तरह भरा (Cu, 3d¹⁰ 4s¹) d उपकोश अनुमानित व्यवस्था से थोड़ा अधिक स्थिर होता है। यही प्रभाव 4d, 5d, लैंथेनाइड और एक्टिनाइड श्रेणियों के अपवादों का कारण है।
- हुंड का नियम क्या है?
- इलेक्ट्रॉन किसी उपकोश के कक्षकों को पहले अलग-अलग, समान स्पिन के साथ भरते हैं, और उसके बाद ही कोई कक्षक दोहरा भरा जाता है। इसीलिए नाइट्रोजन के तीन 2p इलेक्ट्रॉन तीन अलग कक्षकों में रहते हैं, जिससे 3 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन बनते हैं, और कक्षक आरेख में जोड़ों से पहले एकल तीर दिखते हैं।
- अयुग्मित इलेक्ट्रॉन का चुंबकत्व से क्या संबंध है?
- जिस परमाणु या आयन में एक या अधिक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हों, वह अनुचुंबकीय होता है, यानी चुंबकीय क्षेत्र की ओर खिंचता है। जिसके सभी इलेक्ट्रॉन जोड़ों में हों, वह प्रतिचुंबकीय है और हल्के से प्रतिकर्षित होता है। 5 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन वाला Fe³⁺ तीव्र अनुचुंबकीय है; [Ar] 3d¹⁰ वाला Zn²⁺ प्रतिचुंबकीय है।
- ऋणायन का इलेक्ट्रॉन विन्यास क्या होता है?
- अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन भरने के क्रम में अगले उपकोश में जोड़े जाते हैं। क्लोराइड, Cl⁻, में 18 इलेक्ट्रॉन हैं, 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶, जो आर्गन जैसे हैं, इसलिए इसे [Ar] लिखा जाता है। ऑक्साइड, O²⁻, [Ne] है।