कैसे वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स का पता लगाएँ

कैमिस्ट्री में, वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स वे इलेक्ट्रॉन्स होते है जो किसी तत्व की सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन शैल में स्थित होते हैं। यह जानना कि किसी ख़ास परमाणु में वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स की संख्या क्या है यह जानकारी कैमिस्ट के लिए एक बहुत ही ख़ास हुनर है क्योंकि यह जानकारी कैमिकल बॉन्ड के प्रकार और तत्व की चालकता (reactivity) को निर्धारित करती है। भाग्य से, आपको बैलेंस इलेक्ट्रॉन्स का पता करने के लिए बस पीरियोडिक टेबल की जरूरत है।

भाग 1

भाग 1 का 2:

पीरियाडिक टेबल से वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स का पता करना

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नॉन-ट्रांजीशन मेटल्स

यह एक रंग-कोडित टेबल है जो कई अलग-अलग रंगों से बनी है जो ज्ञात सभी रासायनिक तत्वों की लिस्ट रखती है। पीरियाडिक टेबल तत्व के बारे में बहुत सी जानकारी बताती है - हम इस जानकारी का उपयोग उस तत्व में वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स की संख्या पता करने के लिए करेंगे जिसकी हम जाँच कर रहे हैं। इस टेबल को आप आमतौर पर कैमिस्ट्री की पाठ्यपुस्तकों के कवर के अंदर पा सकते हैं। यहाँ एक बढ़िया इंटरेक्टिव टेबल भी ऑनलाइन यहाँ उपलब्ध है।^{[१]Xरिसर्च सोर्स}
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पीरियाडिक टेबल में प्रत्येक कॉलम को 1 से 18 तक लेबल करें: आमतौर पर पीरियाडिक टेबल के हर वर्टीकल कॉलम में पाए जाने वाले तत्वों के बैलेंस इलेक्ट्रॉन एक समान होते है। यदि आपकी पीरियाडिक टेबल में कॉलम पर नंबर पहले से नहीं है, तो प्रत्येक को 1 नंबर से शुरू करें जो कि बाएं छोर के लिए और 18 सबसे दूर के दाहिने छोर के लिए हैं। वैज्ञानिक शब्दों में, इन कॉलम को तत्व "ग्रुप" कहा जाता है।^{[२]Xरिसर्च सोर्स}
- उदाहरण के लिए, यदि हम एक ऐसी पीरियाडिक टेबल के साथ काम कर रहे है जहाँ ग्रुपों को नंबर नहीं दिया गया था, तो हम हाइड्रोजन (H) के ऊपर 1, बेरिलियम (Be) के ऊपर एक 2, और हीलियम (He) के ऊपर 18 लिखने तक लिखेंगे।
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टेबल में तत्व को खोजें: अब, उस तत्व का पता लगाएँ जिसके वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स को आप टेबल पर ढूंढना चाहते हैं। आप ऐसा तत्व के रासायनिक चिह्न (प्रत्येक बॉक्स में अक्षर), परमाणु संख्या (प्रत्येक बॉक्स के टॉप बाएं में नंबर), या आपको टेबल पर उपलब्ध किसी भी अन्य जानकारी से कर सकते हैं।
- उदाहरण के लिए, आइए एक बहुत ही सामान्य तत्व कार्बन (C) के लिए वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स को खोजें। इसका परमाणु नंबर 6 है। यह ग्रुप 14 के शीर्ष पर स्थित है। अगले चरण में, हम इसके वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स को पता कर लेंगे।
- इस सब सेक्शन में, हम ट्रांजीशन मेटल्स की अनदेखी करने जा रहे हैं, जो समूह 3 से 12 तक बने आयताकार ब्लॉक में हैं। ये तत्व बाकियों से थोड़े अलग हैं, इसलिए इस सब सेक्शन में ये चरण उन पर काम नहीं करते हैं। नीचे सब सेक्शन में इनसे कैसे निपटें, यह देखें।
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वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स की संख्या को पता करने के लिए ग्रुप नंबरों का उपयोग करें: किसी नॉन ट्रांजीशन मेटल के ग्रुप नंबर का इस्तेमाल उस तत्व में पाए जाने वाले बैलेंस इलेक्ट्रॉन के तौर पर किया जा सकता है। ग्रुप नंबर की जगह इन तत्वों में वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स की संख्या होती है। दूसरे शब्दों में:
- ग्रुप 1: 1 वैलेंस इलेक्ट्रॉन
- ग्रुप 2: 2 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 13: 3 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 14: 4 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 15: 5 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 16: 6 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 17: 7 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 18: 8 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स (हीलियम को छोड़ कर, जिसमें 2 है)
- हमारे उदाहरण में, चूँकि कार्बन ग्रुप 14 में हैं, हम कह सकते हैं कि कार्बन के एक परमाणु में चार वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स होते हैं।

ट्रांजीशन मेटल्स

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ग्रुप 3 से 12 तक एक तत्व खोजें: जैसा कि ऊपर दिया गया है, ग्रुप 3 से 12 तक के तत्व "ट्रांजीशन मेटल" कहलाते हैं और जब वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स की बात आती है तो यह बाकी तत्वों की तुलना में अलग व्यवहार करते हैं। इस सेक्शन में, हम बताएँगे कि कैसे, किस हद तक, अक्सर इन परमाणुओं के वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स बताना संभव नहीं है।
- उदाहरण के लिए, टेंटलम (Ta), तत्व 73 लेते हैं। अगले कुछ चरणों में, हम इसके वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स का पता लगाएँगे (या, कम से कम, कोशिश करेंगे।)
- नोट करें कि ट्रांजीशन मेटल्स में लंथनाइड और एक्टिनाइड सीरीज ("रेयर अर्थ मेटल्स" भी कहा जाता है) भी शामिल हैं — इन तत्वों की दो कतारें अक्सर पूरी टेबल के नीचे दी होती है जो लंथनम और एक्टिनम से शुरू होती हैं। ये तत्व पीरियाडिक टेबल के ग्रुप 3 से हैं।
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समझें कि ट्रांजीशन मेटल्स में "पारंपरिक" वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स नहीं हैं: ट्रांजीशन मेटल्स असल में बाकी पीरियाडिक टेबल की तरह क्यों "काम" नहीं करती हैं, इसे समझने के लिए परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन्स के व्यवहार के तरीके को समझने की जरूरत होती है। जल्दी के लिए नीचे देखें या सीधे उत्तर पर जाने के लिए इस चरण को छोड़ दें।^{[३]Xरिसर्च सोर्स}
- जैसे ही इलेक्ट्रॉन्स एक परमाणु में जोड़े जाते हैं, वे अलग अलग "ऑर्बिटल्स" में बंट जाते हैं — जो असल में नाभिक (nucleus) के चारों तरफ का एरिया है जहाँ इलेक्ट्रॉन्स इकठ्ठा होते हैं। आमतौर पर, वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स सबसे बाहरी शैल के इलेक्ट्रॉन्स होते हैं — दूसरे शब्दों में, अंत में जोड़े गए इलेक्ट्रॉन्स होते हैं।
- कारण वश यहाँ समझाना थोड़ा कठिन है, जब किसी ट्रांजीशन मेटल के सबसे बाहरी 'd' शैल में इलेक्ट्रॉनों को जोड़ा जाता है (इस पर ज्यादा जानकारी नीचे), तो पहले इलेक्ट्रॉन जो शैल में जाते हैं वे सामान्य वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स की तरह काम करते हैं, लेकिन उसके बाद, वे काम नहीं करते हैं, और कभी-कभी अन्य ऑर्बिटल परतों के इलेक्ट्रॉन भी वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स की तरह काम करते हैं। इसका मतलब यह है कि इसकी अवस्था के आधार पर एक परमाणु में वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स अलग अलग संख्या हो सकती हैं।
- विस्तार से समझने के लिए, क्लाकामस कम्युनिटी कॉलेज का शानदार वैलेंस इलेक्ट्रॉन पेज देखेँ।^{[४]Xरिसर्च सोर्स}
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ग्रुप नंबर के आधार पर वैलेंस इलेक्ट्रॉन पता करना: एकबार फिर, जिस तत्व का ग्रुप नंबर आप देख रहे हैं वह आपको इसके वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स को बता सकता है. हालाँकि, ट्रांजीशन मेटल्स के लिए, कोई ख़ास पैटर्न नहीं हैं जिसे आप फॉलो कर सकें — ग्रुप नंबर आमतौर पर संभावित वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स की रेंज बताएगा। ये इस प्रकार हैं:^{[५]Xरिसर्च सोर्स}
- ग्रुप 3: 3 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 4: 2 to 4 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 5: 2 to 5 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 6: 2 to 6 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 7: 2 to 7 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 8: 2 or 3 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 9: 2 or 3 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 10: 2 or 3 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 11: 1 or 2 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- ग्रुप 12: 2 वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स
- हमारे उदाहरण में, चूँकि टैंटलम (Ta) ग्रुप 5 में है, हम कह सकते हैं कि स्थिति के अनुसार इसमें दो और पांच इलेक्ट्रॉन्स के बीच होते हैं।

भाग 2

भाग 2 का 2:

इलेक्ट्रान विन्यास (Configuration) से वैलेंस इलेक्ट्रॉन का पता लगाना

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सीखें कि इलेक्ट्रान विन्यास (Configuration) कैसे पढ़ते हैं: एक तत्व के वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स को पता करने का दूसरा तरीका जिसे इलेक्ट्रॉन विन्यास कहा जाता है। ये पहली बार कठिन लग सकते हैं, लेकिन वे एक परमाणु में इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स को अक्षरों और नंबरों से दिखाने का एक तरीका हैं और एक बार जब आपको पता है कि आप क्या देख रहे हैं, तो वे आसान हो जाते हैं।
- आइए उदाहरण के लिए सोडियम (Na) तत्व के विन्यास को देखें:
  1s²2s²2p⁶3s¹
- ध्यान दें कि यह इलेक्ट्रॉन विन्यास केवल एक दोहराई जाने वाली स्ट्रिंग है जो इस तरह से जाती है:
  (number)(letter)^{(raised number)}(number)(letter)^{(raised number)}...
- ...इत्यादि। (number)(letter) इलेक्ट्रॉन आर्बिटल का नाम है और ^{(raised number)} उस आर्बिटल में इलेक्ट्रॉन्स की संख्या है। — बस इतना ही!
- इसलिए, हमारे उदाहरण के लिए, हम कहेंगे कि सोडियम के 1s ऑर्बिटल में 2 इलेक्ट्रॉन्स और 2s ऑर्बिटल में 2 इलेक्ट्रॉन्स और 2p ऑर्बिटल में 6 इलेक्ट्रॉन्स और 3s ऑर्बिटल में 1 इलेक्ट्रॉन 1 हैं। जोकि कुल 11 इलेक्ट्रॉन्स हैं — सोडियम तत्व नंबर 11 है, इसलिए यह सही है।
- ध्यान में रखें कि हर सब शैल की निश्चित इलेक्ट्रॉन क्षमता होती है। उनकी इलेक्ट्रॉन क्षमताएँ इस प्रकार हैं:
  - s: 2 इलेक्ट्रॉन क्षमता
  - p: 6 इलेक्ट्रॉन क्षमता
  - d:10 इलेक्ट्रॉन क्षमता
  - f: 14 इलेक्ट्रॉन क्षमता
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आप जिस तत्व की जाँच कर रहे हैं उसका इलेक्ट्रॉन विन्यास पता करें: एकबार आपको तत्व का इलेक्ट्रॉन विन्यास पता है, तो इसके वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स पता करना आसान (ट्रांजीशन मेटल्स को छोड़कर) है। यदि आपको पहले से विन्यास दिया गया है तो आप इस चरण को छोड़ सकते हैं। अगर आपको खुद पता करना पड़ता है, तो नीचे देखेँ:
- ओगनेसन (Og), तत्व 118 के लिए पूर्ण इलेक्ट्रॉन विन्यास की जांच करें, जो पीरियाडिक टेबल का अंतिम तत्व है। इसमें किसी भी तत्व के सबसे अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए इसका इलेक्ट्रॉन विन्यास उन सभी संभावनाओं को दिखाता है जिन्हें आप दूसरे तत्वों में पा सकते हैं:
  1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶
- अब जब आपके पास यह है, तो आपको केवल एक और परमाणु के इलेक्ट्रॉन विन्यास को पता करने के लिए बस शुरू से इस पैटर्न में भरने की जरूरत है जब तक कि इलेक्ट्रॉन्स खत्म नहीं हो जाते हैं। यह जितना लगता है उससे कहीं ज्यादा आसान है। उदाहरण के लिए, यदि हम क्लोरीन (Cl), तत्व 17 के लिए ऑर्बिटल डायग्राम बनाना चाहते हैं, जिसमें 17 इलेक्ट्रॉन हैं, तो हम इसे इस तरह से करेंगे:
  1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
- ध्यान दें कि इलेक्ट्रॉन्स 17 तक जुड़ते हैं: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17। आपको केवल अंतिम ऑर्बिटल में नंबर बदलने की जरूरत है — बाकी एक जैसा है क्योंकि अंतिम से पहले के ऑर्बिटल पूरे भरे हुए हैं।
- इलेक्ट्रॉन विन्यास पर ज्यादा जानकारी के लिए, इस आर्टिकल को भी देखेँ।
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इलेक्ट्रॉन्स को ऑर्बिटल में ऑक्टेट नियम से डालें: जैसे ही इलेक्ट्रॉन्स परमाणु में जोड़े जाते हैं, वे विभिन्न ऑर्बिटल्स में ऊपर दिए गए ऑर्डर के अनुसार जाते हैं — पहले दो 1s ऑर्बिटल में जाते हैं, उसके बाद दो 2s ऑर्बिटल में जाते हैं, उसके बाद छः 2p ऑर्बिटल में, इत्यादि। जब हम ट्रान्जीशन मेटल्स के बाहर परमाणुओं के साथ काम कर रहे होते हैं, तो हम कहते हैं कि ये ऑर्बिटल्स नाभिक के चारों ओर "ऑर्बिटल शैल" बनाते हैं, जिसमें हर अगली शैल पिछली शैल की तुलना में बाहर होती है। पहली शैल के अलावा, जो केवल दो इलेक्ट्रॉन्स को रख सकती है, हर शैल में आठ इलेक्ट्रॉन्स हो सकते हैं (फिर से, ट्रांजीशन मेटल्स को छोड़कर) इसे ऑक्टेट नियम कहा जाता है।
- उदाहरण के लिए, मान लें कि हम बोरॉन (B) तत्व को देख रहे हैं। चूँकि इसका परमाणु क्रमांक पाँच है, हमें पता है कि इसमें पाँच इलेक्ट्रॉन्स होते हैं और इसका इलेक्ट्रॉन विन्यास कुछ ऐसा दिखता है: 1s²2s²2p¹। चूँकि पहले ऑर्बिटल शैल में केवल दो इलेक्ट्रॉन्स होते हैं, हम जानते हैं कि बोरोन में दो शैल: एक 1s दो इलेक्ट्रॉन्स के साथ और एक 2s और 2p ऑर्बिटल्स तीन इलेक्ट्रॉन्स के साथ होंगे।
- दूसरे उदाहरण में, क्लोरीन जैसे तत्व (1s²2s²2p⁶3s²3p⁵) के तीन ऑर्बिटल शैल: एक 1s में दो इलेक्ट्रॉन्स, 2s में दो इलेक्ट्रॉन्स और 2p में छः इलेक्ट्रॉन्स और 3s में दो इलेक्ट्रॉन्स और 3p में पाँच इलेक्ट्रॉन्स होंगे।
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सबसे बाहरी शैल में इलेक्ट्रॉन्स की संख्या पता करें: अब जब आपको अपने तत्व के इलेक्ट्रॉन शैल पता हैं, तो वेलेन्स इलेक्ट्रॉन्स पता करना आसान है: बस सबसे बाहरी शैल के इलेक्ट्रॉन्स के नंबरों का इस्तेमाल करें। यदि बाहरी शैल फ़ुल (दूसरे शब्दों में, इसमें आठ इलेक्ट्रॉन्स या पहले शैल में दो) है तो तत्व अक्रिय है और आसानी से दूसरे तत्वों से रीऐक्ट नहीं करेगा। फिर से हालाँकि ये नियम ट्रांजीशन मेटल्स नहीं चलते हैं।
- उदाहरण के लिए, यदि हम बोरोन के साथ काम कर रहे हैं, क्योंकि दूसरे शैल में तीन इलेक्ट्रॉन्स हैं, तो हम कह सकते हैं कि बोरॉन में तीन वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स हैं।
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टेबल की कतारों का उपयोग ऑर्बिटल शैल के शॉर्टकट के रूप में करें: पीरियाडिक टेबल की हॉरिजॉन्टल कतारों को तत्व "पीरियड्स" कहा जाता है। टेबल के टॉप से शुरू होकर, प्रत्येक पीरियड उस पीरियड के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन्स शैल की संख्या को दिखाता है। आप इस शॉर्टकट का उपयोग यह पता करने के लिए कर सकते हैं कि किसी तत्व में कितने वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स हैं — इलेक्ट्रॉन्स की गिनती करते समय इसके पीरियड के बाईं ओर से शुरू करें। एक बार फिर, आप इस तरीके में ट्रांजीशन मेटल्स की अनदेखी करना चाहेंगे, जिसमें ग्रुप 3-12 शामिल हैं।
- उदाहरण के लिए, हम जानते हैं कि तत्व सेलेनियम में चार ऑर्बिटल शैल हैं क्योंकि यह चौथे पीरियड में है। चूंकि यह चौथे पीरियड में बाएँ से छठा तत्व (ट्रांजीशन मेटल्स की अनदेखी करते हुए) है, हम जानते हैं कि बाहरी चौथे शैल में छह इलेक्ट्रॉन्स हैं, और, इस प्रकार, कि सेलेनियम में छ: वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स हैं।

सलाह

ध्यान दें कि विन्यास की शुरुआत के ऑर्बिटल्स को दिखाने के लिए नोबल गैसों (समूह 18 के तत्वों) का उपयोग करके इलेक्ट्रॉन विन्यास को शॉर्टहैंड के रूप में लिखा जा सकता है। उदाहरण के लिए, सोडियम के इलेक्ट्रॉन विन्यास को [Ne] 3s1 लिखा जा सकता है — यह नियॉन के समान है, लेकिन 3s ऑर्बिटल में एक और इलेक्ट्रॉन है।
ट्रान्जीशन मेटल्स में कुछ वैलेन्स सब शैल हो सकती हैं जो पूरी तरह से भरी हुई नहीं हैं। ट्रान्जीशन मेटल्स में वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स की सही संख्या निर्धारित करने में क्वांटम सिद्धांत लगता है जो इस आर्टिकल के दायरे से बाहर है।
इस बात पर ध्यान दें कि पीरियाडिक टेबल एक देश से दूसरे देश में अलग होती हैं। इसलिए, कृपया चेक करें कि आप भ्रम से बचने के लिए सही, अपडेट की गई टेबल का उपयोग कर रहे हैं।
वैलेंस इलेक्ट्रॉन्स का पता करने के लिए अंतिम ऑर्बिटल से कब जोड़ना या घटाना है सुनिश्चित करें।