समस्थानिक बदलाव: Difference between revisions
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समस्थानिक बदलाव सबसे | समस्थानिक बदलाव सबसे ठीक रूप से ज्ञात हैं और कंपन स्पेक्ट्रोमिकी में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं जहां बदलाव बड़े होते हैं, जो समस्थानिक द्रव्यमान के वर्गमूल के अनुपात के अनुपात में होते हैं। हाइड्रोजन के मामले में, एच-डी बदलाव है (1/2)<sup>1/2</sup> या 1/1.41। इस प्रकार, (पूर्ण रूप से सममित) सी-एच कंपन के लिए {{chem|CH|4}} और {{chem|CD|4}} 2917 सेमी पर होता है<sup>-1</sup> और 2109 सेमी<sup>-1</sup>, क्रमशः।<ref>{{cite web |author=Takehiko Shimanouchi |title=समेकित आणविक कंपन आवृत्तियों की तालिकाएँ|volume=I |date=1972 |id=NSRDS-NBS-39 |publisher=[[National Bureau of Standards]] |url=https://www.nist.gov/data/nsrds/NSRDS-NBS-39.pdf |access-date=2017-07-13 |archive-date=2016-08-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160804010334/http://www.nist.gov/data/nsrds/NSRDS-NBS-39.pdf |url-status=dead }}</ref> यह बदलाव प्रभावित बांडों के लिए अलग-अलग घटे हुए द्रव्यमान को दर्शाता है। | ||
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परमाणु स्पेक्ट्रा में समस्थानिक बदलाव एक ही तत्व के समस्थानिकों के इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा स्तरों के बीच अंतर हैं। परमाणु और परमाणु भौतिकी के लिए उनके महत्व के कारण वे कई सैद्धांतिक और प्रायोगिक प्रयासों का केंद्र हैं। | परमाणु स्पेक्ट्रा में समस्थानिक बदलाव एक ही तत्व के समस्थानिकों के इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा स्तरों के बीच अंतर हैं। परमाणु और परमाणु भौतिकी के लिए उनके महत्व के कारण वे कई सैद्धांतिक और प्रायोगिक प्रयासों का केंद्र हैं। यदि परमाणु स्पेक्ट्रा में [[अतिसूक्ष्म संरचना]] भी होती है तो बदलाव स्पेक्ट्रा के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को संदर्भित करता है। | ||
परमाणु भौतिकी के दृष्टिकोण से, समस्थानिक बदलाव [[परमाणु संरचना]] का अध्ययन करने के लिए विभिन्न | परमाणु भौतिकी के दृष्टिकोण से, समस्थानिक बदलाव [[परमाणु संरचना]] का अध्ययन करने के लिए विभिन्न यथार्थ परमाणु भौतिकी जांचों को जोड़ते हैं, और उनका मुख्य उपयोग परमाणु-मॉडल-आवेश-त्रिज्या अंतरों का स्वतंत्र निर्धारण है। | ||
इस बदलाव में दो प्रभाव योगदान करते हैं: | इस बदलाव में दो प्रभाव योगदान करते हैं: | ||
=== | === द्रव्यमान प्रभाव === | ||
द्रव्यमान अंतर ( | द्रव्यमान अंतर (द्रव्यमान बदलाव), जो प्रकाश तत्वों के समस्थानिक बदलाव पर प्रभावी होता है।<ref>{{Citation|last=King|first=W. H.|chapter=Isotope Shifts in X-Ray Spectra|date=1984|pages=55–61|publisher=Springer US|isbn=9781489917881|doi=10.1007/978-1-4899-1786-7_5|title=Isotope Shifts in Atomic Spectra}}</ref> यह परंपरागत रूप से कम इलेक्ट्रॉनिक द्रव्यमान में परिवर्तन और एक विशिष्ट द्रव्यमान-बदलाव (एसएमएस) जो बहु-इलेक्ट्रॉन परमाणुओं और आयनों में स्थित है, के परिणामस्वरूप एक सामान्य द्रव्यमान बदलाव (एनएमएस) में विभाजित है। | ||
एनएमएस विशुद्ध रूप से | एनएमएस विशुद्ध रूप से शुद्धगतिकीय प्रभाव है, जिसका ह्यूजेस और एकर्ट द्वारा सैद्धांतिक रूप से अध्ययन किया गया है।<ref>{{cite journal |first=D. J. |last=Hughes |first2=C. |last2=Eckart |author2-link=Carl Eckart |journal=Phys. Rev. |volume=36|issue=4 |date=1930|pages=6s94–698|title=ली I और ली जेII के स्पेक्ट्रा पर न्यूक्लियस की गति का प्रभाव|doi=10.1103/PhysRev.36.694|bibcode = 1930PhRv...36..694H }}</ref> इसे निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है: | ||
परमाणु के एक सैद्धांतिक मॉडल में, जिसमें | परमाणु के एक सैद्धांतिक मॉडल में, जिसमें व्यापक रूप से भारी नाभिक होता है, एक संक्रमण की ऊर्जा (तरंगों में) की गणना रिडबर्ग सूत्र | ||
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यद्यपि , परिमित द्रव्यमान वाले नाभिक <math>M_{N}</math> के लिए , इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के अतिरिक्त रिडबर्ग स्थिरांक की अभिव्यक्ति में कम द्रव्यमान का उपयोग किया जाता है: | |||
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उपरोक्त समीकरणों का अर्थ है कि इस | उपरोक्त समीकरणों का अर्थ है कि इस प्रकार का द्रव्यमान परिवर्तन हाइड्रोजन और ड्यूटेरियम के लिए सबसे बड़ा है क्योंकि उनका द्रव्यमान अनुपात सबसे बड़ा है <math>A^{\prime\prime} = 2A^{\prime}</math>. | ||
विशिष्ट द्रव्यमान बदलाव का प्रभाव सबसे पहले [[हंतारो नागाओका]] और मिशिमा द्वारा नियॉन समस्थानिकों के स्पेक्ट्रम में देखा गया था।<ref>H. Nagaoka and T. Mishima, Sci. Pap. Inst. Phys. Chem. Res. (Tokyo) '''13''', 293 (1930).</ref> | विशिष्ट द्रव्यमान बदलाव का प्रभाव सबसे पहले [[हंतारो नागाओका]] और मिशिमा द्वारा नियॉन समस्थानिकों के स्पेक्ट्रम में देखा गया था।<ref>H. Nagaoka and T. Mishima, Sci. Pap. Inst. Phys. Chem. Res. (Tokyo) '''13''', 293 (1930).</ref> | ||
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जिसके लिए | जिसके लिए यथार्थ बहु-इलेक्ट्रॉन तरंग फ़ंक्शन के ज्ञान की आवश्यकता होती है। की वजह <math>\frac{1}{M_{N}}</math> अभिव्यक्ति में पद, विशिष्ट जन बदलाव के रूप में भी घट जाती है <math>\frac{1}{M_{N}^{2}}</math> जैसे-जैसे नाभिक का द्रव्यमान बढ़ता है, सामान्य द्रव्यमान परिवर्तन के समान। | ||
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परमाणु प्रणाली का ऐसा परिशोधन सापेक्षतावादी सुधार जैसे अन्य सभी संभावित प्रभावों की उपेक्षा करता है। क्षोभ सिद्धांत (क्वांटम यांत्रिकी) का उपयोग करते हुए, इस | परमाणु प्रणाली का ऐसा परिशोधन सापेक्षतावादी सुधार जैसे अन्य सभी संभावित प्रभावों की उपेक्षा करता है। क्षोभ सिद्धांत (क्वांटम यांत्रिकी) का उपयोग करते हुए, इस प्रकार के क्षोभ के कारण प्रथम-क्रम ऊर्जा बदलाव है | ||
<math display="block">\Delta E = \langle \psi_{nlm} | H^{\prime} | \psi_{nlm} \rangle </math> | <math display="block">\Delta E = \langle \psi_{nlm} | H^{\prime} | \psi_{nlm} \rangle </math> |
Revision as of 20:25, 24 May 2023
समस्थानिक बदलाव (जिसे समस्थानिक बदलाव भी कहा जाता है) स्पेक्ट्रोमिकी के विभिन्न रूपों में बदलाव है जो तब होता है जब एक परमाणु समस्थानिक को दूसरे से बदल दिया जाता है।
एनएमआर स्पेक्ट्रोमिकी
एनएमआर स्पेक्ट्रोमिकी में, रासायनिक बदलाव पर समस्थानिक प्रभाव सामान्यतः बदलाव को मापने के लिए विशिष्ट इकाई 1 पीपीएम से कम होते हैं। 1
H
2 और 1
H2
H (एच.डी.) के लिए 1
H एनएमआर संकेतों को उनके रासायनिक बदलावों के संदर्भ में सरलता से अलग किया जाता है। CD
2Cl
2 में प्रोटियो अशुद्धता के लिए संकेत की विषमता CDHCl
2 और CH
2Cl
2 के विभिन्न रासायनिक बदलावों से उत्पन्न होती है।
फ़ाइल: H2&HDlowRes.tiff|thumb|HD (लाल पट्टियों के साथ लेबल) और H के समाधान का बायां भाग2 (नीली पट्टी)। के युग्मन से 1:1:1 त्रिक उत्पन्न होता है 1H नाभिक (परमाणु स्पिन = 1/2) को 2H नाभिक (I = 1)।
कंपन स्पेक्ट्रा
समस्थानिक बदलाव सबसे ठीक रूप से ज्ञात हैं और कंपन स्पेक्ट्रोमिकी में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं जहां बदलाव बड़े होते हैं, जो समस्थानिक द्रव्यमान के वर्गमूल के अनुपात के अनुपात में होते हैं। हाइड्रोजन के मामले में, एच-डी बदलाव है (1/2)1/2 या 1/1.41। इस प्रकार, (पूर्ण रूप से सममित) सी-एच कंपन के लिए CH
4 और CD
4 2917 सेमी पर होता है-1 और 2109 सेमी-1, क्रमशः।[1] यह बदलाव प्रभावित बांडों के लिए अलग-अलग घटे हुए द्रव्यमान को दर्शाता है।
परमाणु स्पेक्ट्रा
परमाणु स्पेक्ट्रा में समस्थानिक बदलाव एक ही तत्व के समस्थानिकों के इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा स्तरों के बीच अंतर हैं। परमाणु और परमाणु भौतिकी के लिए उनके महत्व के कारण वे कई सैद्धांतिक और प्रायोगिक प्रयासों का केंद्र हैं। यदि परमाणु स्पेक्ट्रा में अतिसूक्ष्म संरचना भी होती है तो बदलाव स्पेक्ट्रा के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को संदर्भित करता है।
परमाणु भौतिकी के दृष्टिकोण से, समस्थानिक बदलाव परमाणु संरचना का अध्ययन करने के लिए विभिन्न यथार्थ परमाणु भौतिकी जांचों को जोड़ते हैं, और उनका मुख्य उपयोग परमाणु-मॉडल-आवेश-त्रिज्या अंतरों का स्वतंत्र निर्धारण है।
इस बदलाव में दो प्रभाव योगदान करते हैं:
द्रव्यमान प्रभाव
द्रव्यमान अंतर (द्रव्यमान बदलाव), जो प्रकाश तत्वों के समस्थानिक बदलाव पर प्रभावी होता है।[2] यह परंपरागत रूप से कम इलेक्ट्रॉनिक द्रव्यमान में परिवर्तन और एक विशिष्ट द्रव्यमान-बदलाव (एसएमएस) जो बहु-इलेक्ट्रॉन परमाणुओं और आयनों में स्थित है, के परिणामस्वरूप एक सामान्य द्रव्यमान बदलाव (एनएमएस) में विभाजित है।
एनएमएस विशुद्ध रूप से शुद्धगतिकीय प्रभाव है, जिसका ह्यूजेस और एकर्ट द्वारा सैद्धांतिक रूप से अध्ययन किया गया है।[3] इसे निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है:
परमाणु के एक सैद्धांतिक मॉडल में, जिसमें व्यापक रूप से भारी नाभिक होता है, एक संक्रमण की ऊर्जा (तरंगों में) की गणना रिडबर्ग सूत्र
यद्यपि , परिमित द्रव्यमान वाले नाभिक के लिए , इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के अतिरिक्त रिडबर्ग स्थिरांक की अभिव्यक्ति में कम द्रव्यमान का उपयोग किया जाता है:
विशिष्ट द्रव्यमान बदलाव का प्रभाव सबसे पहले हंतारो नागाओका और मिशिमा द्वारा नियॉन समस्थानिकों के स्पेक्ट्रम में देखा गया था।[4] बहु-इलेक्ट्रॉन परमाणुओं के श्रोडिंगर समीकरण में गतिज ऊर्जा ऑपरेटर को ध्यान में रखते हुए,
गतिज शब्द में दूसरा शब्द वर्णक्रमीय रेखाओं में एक अतिरिक्त समस्थानिक बदलाव देता है जिसे विशिष्ट द्रव्यमान बदलाव के रूप में जाना जाता है
जिसके लिए यथार्थ बहु-इलेक्ट्रॉन तरंग फ़ंक्शन के ज्ञान की आवश्यकता होती है। की वजह अभिव्यक्ति में पद, विशिष्ट जन बदलाव के रूप में भी घट जाती है जैसे-जैसे नाभिक का द्रव्यमान बढ़ता है, सामान्य द्रव्यमान परिवर्तन के समान।
मात्रा प्रभाव
आयतन अंतर (फ़ील्ड बदलाव) भारी तत्वों के समस्थानिक बदलाव पर हावी है। यह अंतर नाभिक के विद्युत आवेश वितरण में परिवर्तन को प्रेरित करता है। इस घटना का सैद्धांतिक रूप से पाउली और पीयरल्स द्वारा वर्णन किया गया था।[5][6][7] एक सरलीकृत चित्र को अपनाते हुए, आयतन अंतर से उत्पन्न ऊर्जा स्तर में परिवर्तन, माध्य-वर्ग आवेश त्रिज्या अंतर के मूल समय पर कुल इलेक्ट्रॉन संभाव्यता घनत्व में परिवर्तन के समानुपाती होता है।
एक परमाणु के एक साधारण परमाणु मॉडल के लिए जहां परमाणु चार्ज समान रूप से त्रिज्या वाले क्षेत्र में वितरित किया जाता है जहां ए परमाणु द्रव्यमान संख्या है और एक स्थिरांक है।
इसी प्रकार, एक क्षेत्र में समान रूप से वितरित एक आदर्श चार्ज घनत्व की इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता की गणना, परमाणु इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता है
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Takehiko Shimanouchi (1972). "समेकित आणविक कंपन आवृत्तियों की तालिकाएँ" (PDF). National Bureau of Standards. NSRDS-NBS-39. Archived from the original (PDF) on 2016-08-04. Retrieved 2017-07-13.
- ↑ King, W. H. (1984), "Isotope Shifts in X-Ray Spectra", Isotope Shifts in Atomic Spectra, Springer US, pp. 55–61, doi:10.1007/978-1-4899-1786-7_5, ISBN 9781489917881
- ↑ Hughes, D. J.; Eckart, C. (1930). "ली I और ली जेII के स्पेक्ट्रा पर न्यूक्लियस की गति का प्रभाव". Phys. Rev. 36 (4): 6s94–698. Bibcode:1930PhRv...36..694H. doi:10.1103/PhysRev.36.694.
- ↑ H. Nagaoka and T. Mishima, Sci. Pap. Inst. Phys. Chem. Res. (Tokyo) 13, 293 (1930).
- ↑ W. Pauli, R. E. Peierls, Phys. Z. 32 (1931) 670
- ↑ Brix, P.; Kopfermann, H. (1951). "Neuere Ergebnisse zum Isotopieverschiebungseffekt in den Atomspektren". Festschrift zur Feier des Zweihundertjährigen Bestehens der Akademie der Wissenschaften in Göttingen. Springer. pp. 17–49. doi:10.1007/978-3-642-86703-3_2. ISBN 978-3-540-01540-6.
- ↑ Kopfermann, H. (1958). परमाणु क्षण. Academic Press.