সংক্ষিপ্ত- প্রশ্নোত্তর সমাধান

গ্রীক দার্শনিক ডেমোক্রিটাস খ্রিস্টপূর্ব ৪০০ অব্দে সর্বপ্রথম পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা নিয়ে মতবাদ পোষণ করেন। তাঁর মতে, সকল পদার্থই ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র অবিভাজ্য (যা আর ভাঙা যায় না) কণা দ্বারা গঠিত।
তিনি এই ক্ষুদ্রতম কণার নাম দেন পরমাণু বা এটম (Atom)।

পরমাণুর গঠন সম্পর্কে দার্শনিক প্লেটো (Plato) এবং অ্যারিস্টটল (Aristotle) ডেমোক্রিটাসের মতবাদের সাথে দ্বিমত পোষণ করেন। অ্যারিস্টটলের মতে, পদার্থসমূহ নিরবিচ্ছিন্ন (Continuous); একে যতই ভাঙা হোক না কেন, পদার্থের কণাগুলো ক্ষুদ্র হতে ক্ষুদ্রতর হতে থাকবে।

১৮০৩ সালে ইংরেজ রিজ্ঞানী জন ডাল্টন (John Dalton) পরীক্ষালব্ধ তথ্যের উপর ভিত্তি করে পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা সম্পর্কে বলেন- পরমাণু হলো মৌলিক পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা এবং একে আর ভাঙা যায় না। ডাল্টনের এ মতবাদ সকলে গ্রহণ করে। ফলে অ্যারিস্টটলের মতবাদটি পরিত্যক্ত হয়।

পরমাণু অবিভাজ্য নয় বা ক্ষুদ্রতম কণিকাও নয়। পরমাণু বিভাজ্য। এরা ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রন দ্বারা গঠিত। যেহেতু পরমাণুকে ভাঙা হলে ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রনের মত ক্ষুদ্রতর কণিকা পাওয়া যায়, তাই পরমাণুকে অবিভাজ্য বলা যায় না।

বিজ্ঞানী রাদারফোর্ড ও তাঁর সহকর্মীরা একটি পরীক্ষা করেন, যা পরমাণুর গঠন সম্পর্কে ভালো ধারণা দেয়। পরীক্ষালব্ধ ফল থেকে রাদারফোর্ড বলেন যে, পরমাণুতে ধনাত্মক আধান ও ভর একটি ক্ষুদ্র জায়গায় আবদ্ধ। এই জায়গাটি পরমাণুর কেন্দ্রে অবস্থিত। তাই তিনি এর নাম দেন নিউক্লিয়াস (Nucleus)। এভাবে সর্বপ্রথম তিনি নিউক্লিয়াসের ধারণা প্রদান করেন।

পরীক্ষালব্ধ ফলাফল থেকে রাদারফোর্ড বলেন যে, পরমাণুতে ধনাত্মক আধান ও ভর একটি ক্ষুদ্র জায়গায় আবদ্ধ। এই জায়গাটি পরমাণুর কেন্দ্রে অবস্থিত। তিনি আরও ব্যাখ্যা দেন যে, পরমাণুর বেশিরভাগ জায়গা ফাঁকা, আর ঋণাত্মক আধানযুক্ত কণার তেমন কোনো ভর নেই এবং তারা নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে ঘুরছে। কিন্তু রাদারফোর্ড নির্দিষ্ট কোনো কক্ষপথের কথা বলেননি।

বিজ্ঞানী রাদারফোর্ড ব্যাখ্যা দেন যে, পরমাণুর বেশিরভাগ জায়গা ফাঁকা, আর ঋণাত্মক আধানযুক্ত কণার তেমন কোনো ভর নেই এবং তারা নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে ঘুরছে। বিষয়টি অনেকটা সৌরজগতের সূর্যের চারদিকে গ্রহের প্রদক্ষিণ এর সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ।
তাই রাদারফোর্ড মডেলকে সৌরজগতের সাথে তুলনা করা হয়

পরমাণু ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রনের সমন্বয়ে গঠিত। পরমাণুর কেন্দ্রে রয়েছে নিউক্লিয়াস। নিউক্লিয়াসে ধনাত্মক আধানযুক্ত প্রোটন ও আধান নিরপেক্ষ নিউট্রন রয়েছে। পরমাণুর ভরের প্রায় পুরোটাই নিউক্লিয়াসে থাকে। ঋণাত্মক আধানযুক্ত ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে নির্দিস্ট কক্ষপথে ঘুরে। ইলেকট্রন ও নিউক্লিয়াসের মধ্যবর্তী জায়গা ফাঁকা।

পরমাণুর ধর্মের পার্থক্য দেখা যায় কেন?
উত্তর: পরমাণু খুব ক্ষুদ্র কণা। তাই এর গঠন সম্পর্কে ধারণা পাওয়া সহজ নয়। তবে বিজ্ঞানীদের বিভিন্ন পরীক্ষা-নিরীক্ষার পর পরমাণুর গঠন এবং ধর্ম সম্পর্কে পরিষ্কার ধারণা পাওয়া গেছে। মূলত পরমাণুতে ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রনের সংখ্যার ভিন্নতার কারণে পরমাণুর ধর্মে পার্থক্য দেখা যায়।

প্রতিটি মৌলের আলাদা আলাদা পরমাণু রয়েছে, যেমন-হাইড্রোজেন গ্যাসের পরমাণু অক্সিজেন গ্যাসের পরমাণু থেকে আলাদা। একটি মৌলের পরমাণু থেকে আরেকটি মৌলের পরমাণুর মধ্যে আকার, ভর ও ধর্মে পার্থক্য হয়ে থাকে। মূলত পরমাণুতে -প্রোটন বা ইলেকট্রনের সংখ্যার পার্থক্যের কারণে হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনের পরমাণুসমূহের মধ্যে পার্থক্য হয়।

কোনো মৌলের একটি পরমাণুতে প্রোটনের সংখ্যাকে পারমাণবিক সংখ্যা (Atomic Number) বলা হয়। হাইড্রোজেনের একটি পরমাণুতে একটি প্রোটন আছে। তাই হাইড্রোজেনের পারমাণবিক সংখ্যা ১। অক্সিজেনের একটি পরমাণুতে ৮টি প্রোটন আছে। তাই অক্সিজেনের পারমাণবিক সংখ্যা ৮। অর্থাৎ প্রোটন সংখ্যার ভিন্নতার কারণে হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনের পারমাণবিক সংখ্যা ভিন্ন।

কার্বনের পারমাণবিক সংখ্যা ৬ এর অর্থ C এর ১টি পরমাণুতে ৬টি প্রোটন রয়েছে। কেননা পারমাণবিক সংখ্যাকে যেহেতু কোনো মৌলের প্রোটনের সংখ্যা বুঝায়। আবার একটি পরমাণুতে যেহেতু প্রোটন আর ইলেকট্রনের সংখ্যা সমান, তাই বোঝা যায় কার্বনের একটি পরমাণুতে ৬টি ইলেকট্রন আছে।

পরমাণুর প্রায় সবটুকু ভর তার নিউক্লিয়াসে থাকে। অর্থাৎ কোনো পরমাণুর ভর তার প্রোটন ও নিউট্রনের ভর। আবার নিউট্রন ও প্রোটনের ভর প্রায় সমান। কোনো মৌলের পরমাণুতে প্রোটন ও নিউট্রনের সমষ্টিকে ভরসংখ্যা হিসাবে প্রকাশ করা হয়। অর্থাৎ কোনো মৌলের ভরসংখ্যা = (প্রোটনের সংখ্যা নিউট্রনের সংখ্যা)। সুতরাং মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা ও ভরসংখ্যা জানা থাকলে উক্ত সূত্র ব্যবহার করে পরমাণুর নিউট্রন সংখ্যা হিসাব করা যায়।

কোনো মৌলের পরমাণুতে প্রোটন ও নিউট্রনের সমষ্টিকে ভরসংখ্যা হিসাবে প্রকাশ করা হয়। অর্থাৎ কোনো মৌলের ভরসংখ্যা = ঐ মৌলের পরমাণুতে (প্রোটনের সংখ্যা নিউট্রনের সংখ্যা)। যেমন অক্সিজেন পরমাণুর নিউক্লিয়াসে ৮টি প্রোটন আর ৮টি নিউট্রন থাকে। তাই অক্সিজেনের ভরসংখ্যা (৮ + ৮) =১৬। আবার সোডিয়ামের একটি পরমাণুতে ১১টি প্রোটন আর ১২টি নিউট্রন আছে। তাই সোডিয়ামের ভরসংখ্যা = (১১+১২) = ২৩।

মৌলটির পারমাণবিক সংখ্যা ১৯। তাই মৌলটির প্রোটন আছে ১৯টি। আবার কোনো পরমাণুতে প্রোটন আর ইলেকট্রনের সংখ্যা সমান। অর্থাৎ, মৌলটির ইলেকট্রন সংখ্যা ১৯টি। আবার মৌলটির ভরসংখ্যা প্রোটনের সংখ্যা + নিউট্রন সংখ্যা অর্থাৎ এ মৌলের নিউট্রন সংখ্যা=ভরসংখ্যা - প্রোটন সংখ্যা সুতরাং, A মৌলের নিউট্রন সংখ্যা ৪০ – ১৯ = ২১।

আইসোটোপ হলো একই মৌলের এমন পরমাণু, যাদের নিউক্লিয়াসে প্রোটন সংখ্যা সমান কিন্তু নিউট্রন সংখ্যা ভিন্ন। প্রোটিয়াম হাইড্রোজেনের সবচেয়ে সাধারণ আইসোটোপ, এর নিউক্লিয়াসে একটি প্রোটন থাকে এবং কোনো নিউট্রন থাকে না। অন্যদিকে, ডিউটেরিয়ামের নিউক্লিয়াসে একটি প্রোটন এবং একটি নিউট্রন থাকে। অর্থাৎ, একই সংখ্যক প্রোটন থাকায় প্রোটিয়াম এবং ডিউটেরিয়ামের নিউট্রন বা ভরসংখ্যা ভিন্ন হলেও এরা উভয়েই হাইড্রোজেন মৌলেরই আইসোটোপ।

কার্বনের বেশিরভাগ পরমাণুতে ৬টি প্রোটন ও ৬টি নিউট্রন রয়েছে। কিন্তু কার্বনের কিছু পরমাণুতে ৭টি বা ৮টি নিউট্রনও থাকতে পারে। অর্থাৎ কার্বনের আরো দুইটি ভিন্ন রকমের পরমাণু বিদ্যমান যাদের প্রত্যেকের প্রোটন সংখ্যা একই কিন্তু নিউট্রন বা ভরসংখ্যা ভিন্ন থাকে। এ কারণে প্রকৃতিতে কার্বনের প্রধানত তিনটি আইসোটোপ রয়েছে।

কোন মৌলের রাসায়নিক ধর্ম তার প্রোটন সংখ্যা দ্বারা প্রভাবিত হয়। একই মৌলের বিভিন্ন আইসোটোপের প্রোটন ও ইলেকট্রন সংখ্যা অভিন্ন থাকে। তাই একই মৌলের আইসোটোপসমূহের মধ্যে রাসায়নিক ধর্মে তেমন কোনো পার্থক্য দেখা যায় না।

সাধারণত আইসোটোপসমূহ অস্থায়ী। অস্থায়ী আইসোটোপ বিভিন্ন রকমের তেজস্ক্রিয় রশ্মি ও কণা বিকিরণ করে। এরকম তেজস্ক্রিয় রশ্মি বিকিরণ করার ঘটনাকে তেজস্ক্রিয়তা বলা হয়। তেজস্ক্রিয় ধর্মযুক্ত এরকম আইসোটোপকে তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ বলা হয়। অর্থাৎ অস্থায়িত্বের কারণে আইসোটোপ তেজস্ক্রিয় হয়।

বিভিন্ন রোগ নির্ণয়ে ও নিরাময়ে আইসোটোপ ব্যবহার করা হয়। কোনো ক্ষুদ্র রক্তনালি ক্ষতিগ্রস্ত হলে রক্তের মাধ্যমে নির্দিষ্ট কতগুলো মৌলের তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ পাঠিয়ে তা শনাক্ত করা যায়। একইভাবে ক্যান্সারে আক্রান্ত রোগীর কোন কোষ ক্যান্সার আক্রান্ত, তা আইসোটোপ দিয়ে নির্ণয় করা যায়। আবার ক্যান্সার আক্রান্ত কোষ ধ্বংস করা যায় আইসোটোপের তেজস্ক্রিয় বিকিরণ ব্যবহার করে। এছাড়াও তেজস্ক্রিয় রশ্মি ব্যবহার করে ডাক্তারি যন্ত্রপাতি জীবাণুমুক্ত করা হয়।

কৃষিক্ষেত্রে আইসোটোপের দুটি ব্যবহার নিচে লিখা হলো-
১. কৃষিক্ষেত্রে পতঙ্গ নিয়ন্ত্রণে আইসোটোপের তেজস্ক্রিয় রশ্মি ব্যবহার করা হয়।
২. কখন কোন সার কী পরিমাণ ব্যবহার করতে হবে তা জানতে তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ ব্যবহার করা হয়।

ব্যাকটেরিয়াসহ অনেক জীবাণু তেজস্ক্রিয় রশ্মিতে মারা যায়।
তাই তেজস্ক্রিয় রশ্মি ব্যবহার করে খাদ্যদ্রব্য বা ফলমূলকে জীবাণুমুক্ত করা যায়। এ কারণে খাদ্যদ্রব্য সংরক্ষণে তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ ব্যবহার করা হয়।

সময়ের সাথে অস্থায়ী আইসোটোপের ক্ষয় হলেও স্থায়ী আইসোটোপের তেমন ক্ষয় হয় না। তাই কোনো ফসিলে স্থায়ী ও অস্থায়ী আইসোটোপের অনুপাত থেকে ফসিলটির বয়স সম্পর্কে ধারণা পাওয়া যায়। অর্থাৎ তেজস্ক্রিয় আইসোটোপের ভাঙন বা ক্ষয় থেকে ফসিল এর বয়স নির্ধারণ করা হয়।

লিথিয়াম (Li) ও কার্বন (C) এর ইলেকট্রন বিন্যাস-

Li(৩)$\to$ ২, ১
C(৬) $\to$২, ৪

লিথিয়াম পরমাণুতে ৩টি ইলেকট্রন আছে। এদের মধ্যে ২টি ইলেকট্রন প্রথম আর তৃতীয়টি দ্বিতীয় কক্ষপথে থাকে। একইভাবে কার্বন পরমাণুতে ৬টি ইলেকট্রন এর ২টি প্রথম কক্ষপথে এবং বাকি ৪টি দ্বিতীয় কক্ষপথে থাকে। অর্থাৎ Li ও C এর ইলেকট্রন বিন্যাস ভিন্ন।

ম্যাগনেসিয়াম ও অ্যালুমিনিয়াম মৌলের ইলেকট্রন বিন্যাস নিচে উল্লেখ করা হলো-

মৌলিক পদার্থের ধর্ম পদার্থের ইলেকট্রন সংখ্যার উপর নির্ভর করে। আরো নির্দিষ্ট করে বলা হলে পরমাণুর ধর্ম পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাস এর সাথে পরিবর্তিত হয়। অর্থাৎ ইলেকট্রন বিন্যাসের ভিন্নতার কারণে সাধারণত মৌলগুলো কখনো নিষ্ক্রিয়, কখনো সক্রিয় বা কখনো আধানযুক্ত হয়।

পরমাণুগুলো স্থিতিশীলতা অর্জন করে তাদের বহিঃস্থ শক্তিস্তরে ইলেকট্রন সংখ্যা পূর্ণ করে। সাধারণত, একটি পরমাণু স্থিতিশীল হয় যখন তার বহিঃস্থ শক্তিস্তরে ৮টি ইলেকট্রন থাকে (অষ্টক নিয়ম)। এই স্থিতিশীলতা অর্জনের জন্য পরমাণুগুলো ইলেকট্রন দান, গ্রহণ বা শেয়ার করে। উদাহরণস্বরূপ, সোডিয়াম পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাস ২, ৮. ১। স্থিতিশীলতা অর্জনের আন্দdows সোডিয়াম পরমাণু একটি ইলেকট্রন দান করে।

ইলেকট্রন গ্রহণ বা বর্জনের মাধ্যমে পরমাণু আয়নে পরিণত হয়। ২টি পরমাণুর মধ্যে যেটি ইলেকট্রন বর্জন করে সেটি ক্যাটায়নে এবং যেটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে সেটি অ্যানায়নে পরিণত হয়। ফলে তাদের মধ্যে একটি বৈদ্যুতিক আকষণ বল কাজ করে অর্থাৎ, ইলেকট্রন সজ্জা পুনর্বিন্যাসের মাধ্যামে পরস্পরের সাথে আকর্ষণ বল দ্বারা বন্ধনে আবদ্ধ হয়ে যৌগ গঠন করে।

NaF যৌগ গঠন প্রক্রিয়া বিক্রিয়ার মাধ্যমে নিচে উপস্থাপন
করা হলো-