အက်တမ်ဖွဲ့စည်းပုံ

အက်တမ်ဖွဲ့စည်းပုံ- အရာဝတ္ထုအားလုံး၏ အခြေခံ

အက်တမ်များသည် စကြဝဠာရှိ အရာအားလုံးကို ဖွဲ့စည်းထားသော အရာဝတ္ထုများ၏ အခြေခံယူနစ်များဖြစ်သည်။ အက်တမ်ဖွဲ့စည်းပုံကို နားလည်ခြင်းသည် ဓာတုဗေဒ၊ ရူပဗေဒနှင့် အခြားသိပ္ပံနယ်ပယ်များတွင် အလွန်အရေးကြီးပါသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် အက်တမ်များသည် ဒြပ်စင်များ မည်သို့ အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိပြီး အရာဝတ္ထုအမျိုးမျိုးကို ဖွဲ့စည်းပုံအတွက် အခြေခံဖြစ်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ ဤဆောင်းပါးတွင် အက်တမ်၏ဖွဲ့စည်းပုံ၊ သိပ္ပံသမိုင်းတစ်လျှောက် အက်တမ်သဘောတရား၏ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်နှင့် အက်တမ်ကို ဖွဲ့စည်းထားသော အဓိကအစိတ်အပိုင်းများကို အသေးစိတ်ဆွေးနွေးပါမည်။

အက်တမ် သဘောတရား၏ သမိုင်းကြောင်း

အက်တမ်ဆိုင်ရာ အယူအဆသည် ရှေးဂရိနိုင်ငံ၌ ဒဿနပညာရှင် ဒီမိုခရီတပ်စ် (ဘီစီ ၄၆၀-၃၇၀) မှ စတင်ခဲ့ပြီး၊ သူသည် အရာဝတ္ထုကို "ခွဲ၍မရ" ဟု အဓိပ္ပာယ်ရသော အက်တမ်မိုစ်ဟုခေါ်သော မမြင်ရသော အလွန်သေးငယ်သော အမှုန်များဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်ဟူသော အယူအဆကို မိတ်ဆက်ခဲ့သည်။ သို့သော် ဤအယူအဆကို စမ်းသပ်မှုအထောက်အထားများက ထောက်ခံခြင်းမရှိဘဲ ဒဿနိကဗေဒဆိုင်ရာ ထင်ကြေးပေးချက်တစ်ခုသာ ဖြစ်သည်။

၁၉ ရာစုတွင် အင်္ဂလိပ်သိပ္ပံပညာရှင် ဂျွန်ဒယ်လ်တန်က ဒယ်လ်တန်အက်တမ်သီအိုရီကို တင်ပြခဲ့ချိန်တွင် အက်တမ်များ၏ အယူအဆကို သိပ္ပံနည်းကျ စတင်စဉ်းစားလာခဲ့ကြသည်။ ဤသီအိုရီက အရာဝတ္ထုအားလုံးသည် ပိုင်းခြား၍မရသော အက်တမ်များဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး၊ ဒြပ်စင်တိုင်းတွင် အက်တမ်အမျိုးအစား တူညီပြီး မတူညီသော ဒြပ်စင်များ၏ အက်တမ်များသည် ဒြပ်ပေါင်းများအဖြစ် ပေါင်းစပ်နိုင်သည်ဟု ဖော်ပြခဲ့သည်။ ၎င်းသည် အက်တမ်များ၏ အယူအဆကို သိပ္ပံနယ်ပယ်ထဲသို့ ထည့်သွင်းပေးသည့် အရေးကြီးသော ခြေလှမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်။

အီလက်ထရွန်ရှာဖွေတွေ့ရှိမှုနှင့် သွန်မ်ဆန်၏ အက်တမ်မော်ဒယ်

၁၉ ရာစုနှောင်းပိုင်းတွင် ဗြိတိသျှသိပ္ပံပညာရှင် J.J. Thomson သည် cathode ray tube စမ်းသပ်ချက်များမှတစ်ဆင့် ယခုအခါ အီလက်ထရွန်ဟုလူသိများသော အက်တမ်အောက်အမှုန်ကို ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သည်။ Thomson သည် plum pudding မော်ဒယ်ကို တီထွင်ခဲ့ပြီး အက်တမ်များကို ပေါင်မုန့်တစ်လုံးရှိ စပျစ်သီးခြောက်ကဲ့သို့ အနှံ့ပြန့်ကျဲနေသော အီလက်ထရွန်များပါရှိသော အပေါင်းလက္ခဏာဆောင်သော စက်လုံးများအဖြစ် ပုံဖော်ခဲ့သည်။

ရပ်သာဖို့ဒ်ရဲ့ အက်တမ်မော်ဒယ်

၁၉၁၁ ခုနှစ်တွင် Ernest Rutherford သည် ရွှေသတ္တုပြားပေါ်တွင် အယ်လ်ဖာအမှုန်များ ပြန့်ကျဲခြင်း စမ်းသပ်ချက်တစ်ခုမှတစ်ဆင့် အက်တမ်များ၏ အလယ်ဗဟိုတွင် အလွန်သေးငယ်ပြီး သိပ်သည်းသော၊ အပေါင်းလက္ခဏာဆောင်သော အူတိုင်တစ်ခုရှိကြောင်း အောင်မြင်စွာ သရုပ်ပြခဲ့ပြီး နောက်ပိုင်းတွင် နျူကလိယဟု လူသိများလာခဲ့သည်။ အပေါင်းစက်ဝိုင်းတွင် ပြန့်ကျဲနေသော အီလက်ထရွန်များ၏ ဖြန့်ကျက်မှုကို ခန့်မှန်းသည့် Thomson ၏ မော်ဒယ်နှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့် အီလက်ထရွန်များသည် ဤအူတိုင်ကို ၎င်းတို့အကြားတွင် ဗလာနေရာဖြင့် ဝန်းရံထားသည်။

Bohr ရဲ့ အက်တမ်ပုံစံ

၁၉၁၃ ခုနှစ်တွင် Niels Bohr သည် Bohr မော်ဒယ်ဟုလူသိများသော ပိုမိုအဆင့်မြင့်သော အက်တမ်မော်ဒယ်ကို မိတ်ဆက်ခဲ့သည်။ Bohr သည် အီလက်ထရွန်များသည် သတ်မှတ်ထားသော စွမ်းအင်များဖြင့် နျူကလိယပတ်လည်ရှိ သတ်မှတ်ထားသော ပတ်လမ်းများ သို့မဟုတ် "ခွံများ" တွင် ရွေ့လျားကြသည်ဟု အဆိုပြုခဲ့သည်။ အီလက်ထရွန်များသည် ဖိုတွန်ပုံစံဖြင့် စွမ်းအင်ကို စုပ်ယူခြင်း သို့မဟုတ် ထုတ်လွှတ်ခြင်းဖြင့်သာ ပတ်လမ်းတစ်ခုမှ နောက်တစ်ခုသို့ ရွေ့လျားနိုင်သည်။ Bohr မော်ဒယ်သည် ကွမ်တမ်သီအိုရီ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုတွင် အလွန်ဩဇာကြီးမားခဲ့သော်လည်း နောက်ဆုံးတွင် ၎င်းသည် ဒြပ်စင်အားလုံးအတွက် လုံးဝတိကျမှုမရှိကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။

ကွမ်တမ်မက္ကင်းနစ် မော်ဒယ်

ကွမ်တမ်မက္ကင်းနစ် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနှင့်အတူ အက်တမ်မော်ဒယ်များသည် ပိုမိုရှုပ်ထွေးပြီး တိကျလာခဲ့သည်။ အရေးကြီးသော ပံ့ပိုးကူညီမှုတစ်ခုမှာ Schrödinger ညီမျှခြင်းကို မိတ်ဆက်ခဲ့သော Erwin Schrödinger မှ ပြုလုပ်ခဲ့ပြီး အီလက်ထရွန်များကို ပုံသေပတ်လမ်းတွင်မဟုတ်ဘဲ နျူကလိယပတ်လည်ရှိ သတ်မှတ်ထားသောနေရာတွင် ရှိနေနိုင်ခြေကို ညွှန်ပြသည့် လှိုင်းလုပ်ဆောင်ချက်များအဖြစ် ဖော်ပြထားသည်။ ဤမော်ဒယ်ကို အီလက်ထရွန်တိမ်တိုက်မော်ဒယ်ဟု မကြာခဏခေါ်ပြီး ပတ်လမ်းဟုခေါ်သော အီလက်ထရွန်များ အများဆုံးတွေ့ရှိနိုင်ခြေရှိသည့် ဧရိယာများကို ဖော်ပြထားသည်။

အက်တမ်များ၏ အဓိကအစိတ်အပိုင်းများ

အက်တမ်များတွင် ပရိုတွန်၊ နျူထရွန် နှင့် အီလက်ထရွန် စသည့် အက်တမ်အောက် အမှုန် အမျိုးအစား သုံးမျိုးဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။

၁။ ပရိုတွန်များ
– ပရိုတွန်များတွင် အပေါင်းဓာတ်ရှိပြီး အက်တမ်နျူကလိယတွင် တည်ရှိသည်။ နျူကလိယရှိ ပရိုတွန်အရေအတွက်သည် သက်ဆိုင်ရာဒြပ်စင်အမျိုးအစားကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။ ဥပမာအားဖြင့် ပရိုတွန်တစ်လုံးပါသော အက်တမ်သည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဖြစ်ပြီး ပရိုတွန်ခြောက်လုံးပါသော အက်တမ်သည် ကာဗွန်ဖြစ်သည်။ ပရိုတွန်အရေအတွက်ကို အက်တမ်နံပါတ်ဟုခေါ်သည်။

၂။ နျူထရွန်များ
– နျူထရွန်များတွင် အားသွင်းမှုမရှိ (ကြားနေ) ဖြစ်ပြီး အက်တမ်နျူကလိယတွင် တွေ့ရှိရသည်။ နျူကလိယရှိ နျူထရွန်အရေအတွက်သည် တစ်ခုတည်းသော ဒြပ်စင်၏ မတူညီသော အိုင်ဆိုတုပ်များအကြား ကွဲပြားနိုင်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ကာဗွန်-၁၂ တွင် နျူထရွန် ၆ ခုရှိပြီး ကာဗွန်-၁၄ တွင် နျူထရွန် ၈ ခုရှိသည်။ နျူထရွန်များသည် အက်တမ်ထုထည်တွင် ပါဝင်သော်လည်း ဒြပ်စင်၏ ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများကို မထိခိုက်ပါ။

၃။ အီလက်ထရွန်များ
– အီလက်ထရွန်များသည် အနုတ်လက္ခဏာဓာတ်အားရှိပြီး နျူကလိယကို ပတ်လမ်းများဖြင့် စွမ်းအင်အဆင့်အမျိုးမျိုးဖြင့် လှည့်ပတ်ကြသည်။ ကြားနေအက်တမ်ရှိ အီလက်ထရွန်အရေအတွက်သည် ပရိုတွန်အရေအတွက်နှင့် ညီမျှသည်။ အီလက်ထရွန်များသည် ဓာတုနှောင်ကြိုးများနှင့် ဓာတ်ပြုမှုများဖွဲ့စည်းခြင်းတွင် ပါဝင်သောကြောင့် အက်တမ်များ၏ ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများအတွက် တာဝန်ရှိသည်။

အက်တမ်ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ နှောင်ကြိုး

အက်တမ်များရှိ အီလက်ထရွန်များကို Aufbau နိယာမ၊ Hund's rule နှင့် Pauli exclusion နိယာမတို့အပေါ် အခြေခံ၍ မတူညီသော စွမ်းအင်ခွံများတွင် ထားရှိသည်။ အပြင်ဘက်ဆုံး ခွံရှိ အီလက်ထရွန်များ (valence electrons ဟုခေါ်သည်) သည် အက်တမ်များ၏ ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများနှင့် တုံ့ပြန်မှုကို သိသိသာသာ လွှမ်းမိုးသည်။ ဤ valence electrons များကို အခြားအက်တမ်များနှင့် လွှဲပြောင်းနိုင်သည် သို့မဟုတ် မျှဝေနိုင်သည်၊ ဥပမာ covalent bonds၊ ionic bonds နှင့် metallic bonds များဖြစ်သည်။

၁။ ကော်ဗယ်လင် နှောင်ကြိုးများ-
– အက်တမ်နှစ်ခုသည် ဗေးလင့်အီလက်ထရွန် အတွဲတစ်ခု သို့မဟုတ် တစ်ခုထက်ပို၍ မျှဝေသုံးစွဲသည့်အခါ ဖြစ်ပေါ်သည်။ ၎င်းသည် ရေ (H2O) နှင့် မီသိန်း (CH4) ကဲ့သို့သော အော်ဂဲနစ်မော်လီကျူးများတွင် မကြာခဏ ဖြစ်ပွားလေ့ရှိသည်။

၂။ အိုင်းယွန်းနစ် ချည်နှောင်မှုများ
- အက်တမ်တစ်ခုသည် ၎င်း၏ ဗေးလင့်အီလက်ထရွန် တစ်ခု သို့မဟုတ် တစ်ခုထက်ပိုသော အီလက်ထရွန်များကို အခြားအက်တမ်တစ်ခုသို့ လှူဒါန်းသောအခါ ဖြစ်ပေါ်ပြီး အပေါင်းလက္ခဏာဆောင်သော အိုင်းယွန်းများ (ကာတင်း) နှင့် အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သော အိုင်းယွန်းများ (အန်အိုင်းယွန်းများ) တို့ကို ဖြစ်ပေါ်စေကာ တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ဆွဲငင်ကြသည်။ ဂန္ထဝင်ဥပမာတစ်ခုမှာ ဆိုဒီယမ် (Na+) နှင့် ကလိုရိုက် (Cl-) အိုင်းယွန်းများ ပါဝင်သော စားပွဲတင်ဆား (NaCl) ဖြစ်သည်။

၃။ သတ္တုနှောင်ကြိုးများ-
– အပေါင်းလက္ခဏာဆောင်သော သတ္တုအိုင်းယွန်းများအကြား ဗေးလင့်အီလက်ထရွန်များသည် လွတ်လပ်စွာ ပေါလောမျောနေသည့်အခါ ဖြစ်ပေါ်ပြီး၊ ၎င်းတို့ကို ပြင်းပြင်းထန်ထန် "ထိ" စေပြီး လျှပ်စစ်စီးကူးနိုင်စွမ်းနှင့် ပုံသွင်းနိုင်စွမ်းအားကဲ့သို့သော သတ္တုကို ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများ ပေးပါသည်။

အိုင်ဆိုတုပ်များနှင့် အက်တမ်အလေးချိန်

အိုင်ဆိုတုပ်များသည် ၎င်းတို့၏ နျူကလိယတွင် နျူထရွန်အရေအတွက် မတူညီသော တူညီသောဒြပ်စင်၏ မျိုးကွဲများဖြစ်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ကာဗွန်၏ အသုံးအများဆုံး အိုင်ဆိုတုပ်များမှာ ကာဗွန်-၁၂ (ပရိုတွန် ၆ ခုနှင့် နျူထရွန် ၆ ခု) နှင့် ကာဗွန်-၁၄ (ပရိုတွန် ၆ ခုနှင့် နျူထရွန် ၈ ခု) တို့ဖြစ်သည်။ ဒြပ်စင်တစ်ခု၏ အက်တမ်အလေးချိန်သည် အက်တမ်အလေးချိန်ယူနစ် (amu) ဖြင့် တိုင်းတာသော ၎င်း၏ အိုင်ဆိုတုပ်အားလုံး၏ ပျမ်းမျှအလေးချိန်ဖြစ်သည်။

နိဂုံး

အက်တမ်ဖွဲ့စည်းပုံကို နားလည်ခြင်းသည် စကြဝဠာအတွင်းရှိ အရာဝတ္ထုများနှင့် ၎င်း၏ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများကို နားလည်ရန် အဓိကသော့ချက်ဖြစ်သည်။ ဒီမိုခရစ်တပ်စ်၏ အက်တမ်ဆိုင်ရာ အစောပိုင်းအယူအဆမှသည် ခေတ်သစ် ကွမ်တမ်စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ မော်ဒယ်များအထိ၊ အက်တမ်သီအိုရီ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုသည် ကျွန်ုပ်တို့ ကမ္ဘာကြီးကို မြင်တွေ့ပုံကို ပြောင်းလဲစေခဲ့သည်။ ပရိုတွန်၊ နျူထရွန်နှင့် အီလက်ထရွန်များ ပါဝင်သော အက်တမ်များသည် အရာဝတ္ထုအားလုံးကို ဖွဲ့စည်းထားပြီး ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ တုံ့ပြန်မှုများနှင့် အရာဝတ္ထု၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများတွင် အရေးပါသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။ ပိုမိုနက်ရှိုင်းစွာ လေ့လာခြင်းဖြင့် သိပ္ပံပညာရှင်များသည် စကြဝဠာ၏ အခြေခံသဘောသဘာဝအကြောင်း ပိုမိုရှာဖွေတွေ့ရှိလာကာ နည်းပညာနှင့် သိပ္ပံပညာတွင် ဖြစ်နိုင်ခြေအသစ်များကို ဖွင့်လှစ်ပေးပါသည်။