ইলেক্ট্রন বিন্যাস

আউফবাউ নীতি

ইলেক্ট্রন আগে কম শক্তি সম্পন্ন অর্বিটালে প্রবেশ করবে, এরপর ক্রমান্বয়ে বেশী শক্তির অর্বিটালে প্রবেশ করবে।

এক্ষেত্রে $(n+l)$ এর নিয়ম ফলো করতে হবে। যেখানে $n$ হচ্ছে প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা যা দ্বারা অর্বিট বা শক্তিস্তর প্রকাশ করা হয়। আর $l$ হচ্ছে সহকারী কোয়ান্টাম সংখ্যা যা উপশক্তিস্তর নির্দেশ করে।

$(n+l)$ এর মান যার কম তার শক্তি কম, তাই সেটাতেই ইলেক্ট্রন আগে প্রবেশ করবে। আর যদি $(n+l)$ এর মান সমান হয়ে যায় তাহলে যেটাতে $n$ এর মান কম সেটাতে আগে প্রবেশ করবে (Madelung's Rule)।

কার পরে কে ইলেক্ট্রন পাবে তা মনে রাখার টেকনিক

সবার আগে মনে রাখতে হবে,

• s উপশক্তিস্তর শুরু হয় 1s থেকে
• p উপশক্তিস্তর শুরু হয় 2p থেকে
• d উপশক্তিস্তর শুরু হয় 3d থেকে
• f উপশক্তিস্তর শুরু হয় 4f থেকে

এরপর এভাবে লিখে ফেলিঃ

• ২ বার করে s
• ২ বার করে p s
• ২ বার করে d p s
• ২ বার করে f d p s

s < s < p < s < p < s < d < p < s < d < p < s < f < d < p < s < f < d < p < s

এবার প্রত্যেকটা s এর জন্যে 1, 2, 3, 4 সিরিয়ালবাই লিখে ফেলিঃ

1s < 2s < p < 3s < p < 4s < d < p < 5s < d < p < 6s < f < d < p < 7s < f < d < p < 8s

তারপর p এর জন্যে একইভাবেঃ

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < d < 4p < 5s < d < 5p < 6s < f < d < 6p < 7s < f < d < 7p < 8s

এভাবে পুরো সিরিয়ালটা লিখে ফেললে পাওয়া যায়ঃ

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d < 7p < 8s

হুন্ডের নীতি

সমশক্তিসম্পন্ন অরবিটাল গুলোর মধ্যে ইলেক্ট্রনগুলো এমনভাবে প্রবেশ করবে যাতে করে তারা সর্বোচ্চ সংখ্যক অযুগ্ন (single) অবস্থায় থাকতে পারে।

যেমনঃ p উপশক্তিস্তরের তিনটা অরবিটালের শক্তিই সেইম। যদিও এক একটি অর্বিটালে দুটি করে ইলেক্ট্রন প্রবেশ করতে পারে, তবু নীতি অনুসারে, ইলেক্ট্রন আগেই প্রতিটা অরবিটালে দুইটা করে বসে যাবে না। বরং একটা একটা করে প্রতিটাতে প্রবেশ করবে। এরপর আরও ইলেক্ট্রন থাকলে ক্রমান্বয়ে শুরুর অর্বিটালটা থেকে প্রবেশ করতে শুরু করবে।

যেমনঃ

পাউলির বর্জন নীতি

পাউলির বর্জন নীতি অনুসারে, প্রতিটি অরবিটালে সর্বোচ্চ দুটি করে ইলেক্ট্রন থাকতে পারে। এবং একটি পরমাণুর কোনো দুটি ইলেকট্রনের চারটি কোয়ান্টাম সংখ্যা একই হতে পারে না। এর অর্থ হলো, একই পরমাণুতে দুটি ইলেকট্রন একই অরবিটালে থাকতে পারবে না, যদি না তাদের স্পিন বিপরীত দিকে থাকে।

অর্থাৎ একটা অর্বিটালের দুটি ইলেক্ট্রনের মধ্যে একজনের স্পিন যদি $+\frac{1}{2}$ হয়, তাহলে অপরটির অবশ্যই $-\frac{1}{2}$ হওয়া লাগবে।

১১৮ টি মৌলের ইলেক্ট্রন বিন্যাসের নিয়ম

প্রথমেই নিষ্ক্রিয় গ্যাসের ইলেক্ট্রন বিন্যাসের দিকে লক্ষ করি (সাথে মুখস্থও করে ফেলি):

এখানে একটা ম্যাজিক নাম্বার খেয়াল করে দেখেছো?

এক নিষ্ক্রিয় গ্যাস থেকে আরেকটার পারমাণবিক সংখ্যার গ্যাপ যথাক্রমে:
8, 8, 18, 18, 32, 32

মজার ব্যাপার হল, গ্রুপ ১৮ এর মত পর্যায় সারণীর অন্য সব গ্রুপেও এই গ্যাপের রুলটা ফলো করা হয়। উদাহরণস্বরুপ তুমি গ্রুপ-১, ২ এর মৌলগুলোর পারমাণবিক সংখ্যার গ্যাপগুলো মিলিয়ে দেখতে পারো।

গ্যাপের এই ম্যাজিক নাম্বারটা মনে থাকলে একটা গ্রুপের প্রথম সদস্যের পারমাণবিক সংখ্যা জানা থাকলেই বাকীদেরটা বের করে ফেলা যায়।

ইলেক্ট্রন বিন্যাসের সংক্ষিপ্ত রুপ (Condensed Form)

এবার উপরের ছবির সবার ডানের কলামটার দিকে একটু তাকাও। কীভাবে ইলেক্ট্রনবিন্যাস লেখা হয়েছে খেয়াল কর।

এখানে আর্গনের (18) ইলেক্ট্রন বিন্যাসে $[Ne]3s^{2}3p^6$ দিয়ে বুঝানো হয়েছে আমরা নিয়নের $1s^{2}2s^{2}2p^6$ পর্যন্ত ইলেক্ট্রন বিন্যাস, অর্থাৎ ১০টা $e^{-}$ কাভার করে ফেলেছি এরপর বাকী আরও আটটা e− যোগ করেছি।

ইলেক্ট্রন বিন্যাস লেখার ট্রিক

যেকোন মৌলের ইলেক্ট্রন বিন্যাস লেখার সময় আমরা পারমাণবিক সংখ্যার ক্রম অনুযায়ী এর ঠিক আগের নিষ্ক্রিয় গ্যাসটা খুঁজে নেবো।

কীভাবে খুঁজব বুঝতে পারছো তো? হ্যাঁ নিষ্ক্রিয় গ্যাসের পারমাণবিক সংখ্যাগুলো মুখস্থ থাকা লাগবে। সাথে শেষ কক্ষপথের ইলেট্রন বিন্যাসটাও মনে থাকা জরুরী।

পারমাণবিক সংখ্যা তো আমরা সহজেই ম্যাজিক নাম্বার দিয়ে মনে রাখতে পারি। আর খেয়াল করলে দেখবে একমাত্র হিলিয়াম ছাড়া বাকী সবার শেষ কক্ষপথের মধ্যে একটা ছন্দ আছে– $n{s}^{2}n{p}^6$ যেখানে গ্রুপে যার পজিশন যত নাম্বারে, তার জন্য $n$ এর মানও তত।

তো যা হোক। যেকোন মৌলের ইলেক্ট্রন বিন্যাস লেখার সময় পারমাণবিক সংখ্যার ক্রম অনুযায়ী এর ঠিক আগের নিষ্ক্রিয় গ্যাসটা খুঁজে নেওয়ার কথা বলছিলাম।

একটা উদাহরণ দিয়ে দেখাইঃ

মনে করো আমি লেড Pb এর ইলেক্ট্রন বিন্যাস লিখছি যার পারমাণবিক সংখ্যা ‘82’। Pb এর ঠিক আগের নিষ্ক্রিয় গ্যাস $Xe(54)$। অর্থাৎ আমাদের আরও 28 টা $e^{-}$ এডজাস্ট করা লাগবে।

তাহলে আমরা এগোবো এভাবেঃ

1. জেননকে থার্ড ব্রাকেটে লিখে ফেলবো এভাবে $[Xe]$

2. $[Xe]$ এর পাশে লিখে ফেলবো এই সিরিয়ালে $s,f,d,p$

3. $Xe$ হচ্ছে নিষ্ক্রিয় গ্রুপের ৫ নম্বর গ্যাস। তাই আমাদের $5s^{2}5p^6$ পর্যন্ত কাভার করা আছে

4. তাই 5 কে সেন্ট্রাল ধরে আমরা সাজাবো এভাবে $6s,4f,5d,6p$

   (মানে s আর p এর জন্য ৫ এর পরেরটা, d এর জন্য পাঁচ পাঁচই থাকবে, আর f এর জন্য আগেরটা)

5. এবার সবাইকে তাদের ধারণক্ষমতার সমান $e^{-}$ দিয়ে 28 টা $e^{-}$ ফীলআপ করে ফেলি। অবশ্যই সিরিয়াল অনুযায়ী।
   $6s^2,4f^{14},5d^{10},6p^2$

6. তারপর ফাইনাল ফরম্যাট লেখার সময় আসল সিরিয়াল অনুযায়ী এদেরকে সাজাই।

   $[Xe]4f^{14}5d^{10}6s^{2}6p^2$

:::danger
⚠️ Note: লেখার সময় অরবিটালের অস্তিত্ব সতিই আছে কিনা খেয়াল রাখা লাগবে। যেমন তুমি যদি ট্রিক মেলাতে গিয়ে 2d, 3f এগুলো লিখে বসে থাকো, তাহলে ভুল হয়ে যাবে।
:::

আরও উদাহরণঃ

$\text{Sn (50): }[Kr]4d^{10}5s^{2}5p^2$
$\text{I(53): }[Kr]4d^{10}5s^{2}5p^5$
$\text{Po(84): }[Xe]4f^{14}5d^{10}6s^{2}6p^4$

ব্যতিক্রম ইলেক্ট্রন বিন্যাস

যাদের ক্ষেত্রে এই ট্রিক খাটে না। (এবং অন্যান্য নিয়মগুলোরও খেলাফ দেখা যায়):