Bihar Board Class 9 Science Chapter 4 Solutions – परमाणु की संरचना

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बिहार बोर्ड की कक्षा 9 विज्ञान की पुस्तक का चौथा अध्याय ‘परमाणु की संरचना’ हमें परमाणु के भीतरी ढांचे के बारे में विस्तार से बताता है। यह अध्याय हमें परमाणु के कें​द्र और उसके आसपास घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों के विषय में जानकारी देता है। हम सीखेंगे कि परमाणु का कें​द्र किन कणों से बना होता है और इलेक्ट्रॉनों का वितरण परमाणु में कैसे होता है।

Bihar Board Class 9 Science Chapter 4 Solutions

Subject	Science (विज्ञान)
Class	8th
Chapter	4. परमाणु की संरचना
Board	Bihar Board

अध्ययन के बीच वाले प्रश्न :-

प्रश्न श्रृंखला # 01

प्रश्न 1. केनाल किरणें क्या हैं ?

उत्तर: केनाल किरणें धनावेशित कणों का प्रवाह हैं, जिन्हें प्रोटॉन कहा जाता है। इनकी खोज 1886 में ई. गोल्डस्टीन ने की थी। ये किरणें इलेक्ट्रॉनों के विपरीत आवेशित होती हैं और उनसे लगभग 1836 गुना भारी होती हैं। केनाल किरणों की खोज ने परमाणु संरचना की समझ को बढ़ाया और हाइड्रोजन परमाणु की पहचान में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।

प्रश्न 2. यदि किसी परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन है, तो इसमें कोई आवेश होगा या नहीं ?

उत्तर: यदि किसी परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन है, तो उस परमाणु पर कोई शुद्ध आवेश नहीं होगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रोटॉन का धनात्मक आवेश (+1) और इलेक्ट्रॉन का ऋणात्मक आवेश (-1) एक-दूसरे को संतुलित कर देते हैं, जिससे परमाणु विद्युतीय रूप से उदासीन हो जाता है। यह हाइड्रोजन परमाणु का उदाहरण है, जो प्रकृति में पाया जाने वाला सबसे सरल परमाणु है।

प्रश्न शृंखला # 02

प्रश्न 1. परमाणु उदासीन है, इस तथ्य को टॉमसन के मॉडल के आधार पर स्पष्ट कीजिए।

उत्तर: टॉमसन के परमाणु मॉडल के अनुसार, परमाणु एक धनावेशित गोले की तरह होता है जिसमें ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन समान रूप से वितरित होते हैं। इस मॉडल में, धनावेश और ऋणावेश की मात्रा बराबर होती है, जिससे परमाणु वैद्युत उदासीन हो जाता है। यह मॉडल परमाणु के उदासीन स्वभाव की व्याख्या करता है।

प्रश्न 2. रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल के अनुसार, परमाणु के नाभिक में कौन-सा अवपरमाणुक कण विद्यमान है ?

उत्तर: रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल के अनुसार, परमाणु के नाभिक में धनावेशित प्रोटॉन विद्यमान होते हैं। बाद में, न्यूट्रॉन की खोज के साथ, यह समझा गया कि नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दोनों होते हैं।

प्रश्न 3. तीन कक्षाओं वाले बोर के परमाणु मॉडल का चित्र बनाइए।

उत्तर:

प्रश्न 4. क्या अल्फा कणों का प्रकीर्णन प्रयोग सोने के अतिरिक्त दूसरी धातु की पन्नी से सम्भव होगा?

उत्तर: अल्फा कणों का प्रकीर्णन प्रयोग अन्य धातुओं की पन्नी से भी संभव है, लेकिन सोने की पन्नी का उपयोग कुछ विशेष कारणों से किया जाता है। सोना अत्यंत नमनीय है, जिससे बहुत पतली पन्नी बनाई जा सकती है। यह रासायनिक रूप से निष्क्रिय है और उच्च परमाणु संख्या वाला है, जो प्रकीर्णन को अच्छी तरह से दर्शाता है। हालांकि, अन्य उच्च परमाणु संख्या वाली धातुओं का भी उपयोग किया जा सकता है, लेकिन परिणाम थोड़े भिन्न हो सकते हैं।

प्रश्न श्रृंखला # 03

प्रश्न 1. परमाणु के तीन अवपरमाणुक कणों के नाम लिखें।

उत्तर: परमाणु के तीन अवपरमाणुक कण हैं-इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन एवं न्यूट्रॉन।

प्रश्न 2. हीलियम परमाणु का परमाणु द्रव्यमान 4u है और इसके नाभिक में दो प्रोटॉन होते हैं। इसमें कितने न्यूट्रॉन होंगे?

उत्तर: परमाणु का द्रव्यमान नाभिक में उपस्थित प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के योग के बराबर होता है।
हीलियम परमाणु का परमाणु द्रव्यमान = 4u
हीलियम के नाभिक में उपस्थित प्रोटॉन = 2
अतः इसमें उपस्थित न्यूट्रॉन का द्रव्यमान = 40 = 2u
इसमें उपस्थित न्यूट्रॉन = 2

प्रश्न श्रृंखला # 04

प्रश्न 1. कार्बन और सोडियम के परमाणुओं के लिए इलेक्ट्रॉन-वितरण लिखिए।

उत्तर:

कार्बन (परमाणु संख्या 6):
कार्बन के परमाणु में कुल 6 इलेक्ट्रॉन होते हैं। इनका वितरण इस प्रकार है:
पहली कक्षा (K): 2 इलेक्ट्रॉन
दूसरी कक्षा (L): 4 इलेक्ट्रॉन
इसे संक्षेप में 2,4 के रूप में लिखा जाता है।

सोडियम (परमाणु संख्या 11):
सोडियम के परमाणु में कुल 11 इलेक्ट्रॉन होते हैं। इनका वितरण इस प्रकार है:
पहली कक्षा (K): 2 इलेक्ट्रॉन
दूसरी कक्षा (L): 8 इलेक्ट्रॉन
तीसरी कक्षा (M): 1 इलेक्ट्रॉन
इसे संक्षेप में 2,8,1 के रूप में लिखा जाता है।

प्रश्न 2. अगर किसी परमाणु का K और L कोश भरा है, तो परमाणु में इलेक्टॉनों की संख्या क्या होगी?

उत्तर:
K कक्ष के लिए अधिकतम इलेक्ट्रॉनों की संख्या = 2 x 12 = 2
L कक्ष के लिए यह संख्या = 2 x 22 = 8
अतः परमाणु में 10 इलेक्ट्रॉन होंगे।

प्रश्न श्रृंखला # 05

प्रश्न 1. क्लोरीन, सल्फर और मैग्नीशियम की परमाणु संख्या से आप इनकी संयोजकता कैसे प्राप्त करेंगे ?

उत्तर:

1. क्लोरीन (परमाणु संख्या 17):
   • इलेक्ट्रॉन वितरण: 2, 8, 7
   • बाह्यतम कक्षा में 7 इलेक्ट्रॉन हैं
   • अष्टक पूरा करने के लिए 1 इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता है
   • अतः संयोजकता = 1 (या -1, जब यह इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है)
2. सल्फर (परमाणु संख्या 16):
   • इलेक्ट्रॉन वितरण: 2, 8, 6
   • बाह्यतम कक्षा में 6 इलेक्ट्रॉन हैं
   • अष्टक पूरा करने के लिए 2 इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता है
   • अतः संयोजकता = 2 (या -2, जब यह इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है)
3. मैग्नीशियम (परमाणु संख्या 12):
   • इलेक्ट्रॉन वितरण: 2, 8, 2
   • बाह्यतम कक्षा में 2 इलेक्ट्रॉन हैं
   • स्थिर अवस्था प्राप्त करने के लिए 2 इलेक्ट्रॉन त्यागता है
   • अतः संयोजकता = 2

प्रश्न श्रृंखला # 06

प्रश्न 1. यदि किसी परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या 8 है और प्रोटॉनों की संख्या भी 8 है तब,

(a) परमाणु की परमाणुक संख्या क्या है ?
(b) परमाणु का क्या आवेश है ?

उत्तर:
(a) परमाणु की परमाणुक संख्या उसमें उपस्थित – प्रोटॉनों की संख्या के बराबर होती है। अत: परमाणु की परमाणुक संख्या 8 है।
(b) चूँकि इलेक्ट्रॉनों व प्रोटॉनों की संख्या बराबर अतः परमाणु का आवेश शून्य होगा या परमाणु अनावेशित होगा।

प्रश्न 2. पाठ्य-पुस्तक की सारणी 4.1 की सहायता से | ऑक्सीजन और सल्फर-परमाणु की द्रव्यमान संख्या ज्ञात – कीजिए।

हल:
ऑक्सीजन की द्रव्यमान संख्या
= प्रोटॉनों की संख्या + न्यूट्रॉनों की संख्या
= 8 + 18
उत्तर:
= 16

सल्फर की द्रव्यमान संख्या
= प्रोटॉनों की संख्या + न्यूट्रॉनों की संख्या
= 16 + 16
उत्तर:
= 32

प्रश्न श्रृंखला # 07

प्रश्न 1. चिह्न H, D और T के लिए प्रत्येक में पाए जाने वाले तीन अवपरमाणुक कणों को सारणीबद्ध कीजिए।

उत्तर:

प्रश्न 2.समस्थानिक और समभारिक के किसी एक युग्म का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए।

उत्तर:
¹C₆ व ¹⁴C₆ समस्थानिक हैं। इनका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास समान है – 2, 4.
²²Ne₁₀ व ²²N₁₁ समभारिक हैं। इनकी द्रव्यमान संख्या समान व परमाणु संख्या भिन्न है – (10 व 11)। इनके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास हैं –
²²N₁₀ – 2, 8
²²N₁₁ – 2, 8, 1

अभ्यास

प्रश्न 1. इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के गुणों की तुलना कीजिए।

उत्तर:

प्रश्न 2. जे. जे. टॉमसन के परमाणु मॉडल की क्या सीमाएँ हैं ?

उत्तर: जे.जे. टॉमसन का परमाणु मॉडल कुछ सीमाओं से ग्रस्त था। इनमें से कुछ हैं – यह मॉडल परमाणु के केंद्र में विद्युतधनावेशित कणों (प्रोटोनों) की उपस्थिति को नहीं समझा सका। साथ ही, यह स्पष्ट नहीं कर पाया कि इलेक्ट्रॉन अपने कक्षीय पथ पर स्थिर क्यों रहते हैं और विद्युत चुंबकीय विकिरण क्यों नहीं करते। इसके अलावा, यह मॉडल परमाणु के स्पेक्ट्रम को भी समझा नहीं सका।

प्रश्न 3. रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल की क्या सीमाएँ?

उत्तर: रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल की एक प्रमुख सीमा यह थी कि यह परमाणु की स्थिरता की व्याख्या नहीं कर सका। इस मॉडल के अनुसार, परमाणु में केंद्रीय धनावेशित नाभिक के चारों ओर ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन चक्कर लगा रहे थे। लेकिन ऐसा होने पर इलेक्ट्रॉन अपने पथ से विचलित होकर नाभिक की ओर आकर्षित हो जाना चाहिए था, जिससे परमाणु अस्थिर हो जाता। साथ ही, यह मॉडल परमाणु के स्पेक्ट्रम की व्याख्या भी नहीं कर सका।

प्रश्न 4. बोर के परमाणु मॉडल की व्याख्या कीजिए।

उत्तर: नील्स बोर ने अपने परमाणु मॉडल में निम्नलिखित अवधारणाएं प्रस्तुत कीं:

1. परमाणु का केंद्र धनावेशित नाभिक होता है जिसमें लगभग सम्पूर्ण द्रव्यमान केंद्रित रहता है।
2. नाभिक के आसपास विशिष्ट ऊर्जा स्तरों पर इलेक्ट्रॉन परिक्रमण करते रहते हैं।
3. जब इलेक्ट्रॉन निम्नतम ऊर्जा स्तर पर होता है तब वह शून्य ऊर्जा का विकिरण करता है।
4. किसी इलेक्ट्रॉन के उच्चतर ऊर्जा स्तर से निम्नतर पर आने पर फोटॉन विकिरित होता है।
5. इलेक्ट्रॉन केवल विशिष्ट ऊर्जा स्तरों पर ही स्थिर रह सकता है।

इस प्रकार बोर मॉडल परमाणु के स्पेक्ट्रम एवं स्थिरता की व्याख्या करने में सफल रहा।

प्रश्न 5. इस अध्याय में दिए गए सभी परमाणु मॉडलों की तुलना कीजिए।

उत्तर:

प्रश्न 6. पहले अठारह तत्वों के विभिन्न कक्षों में इलेक्ट्रॉन वितरण के नियम को लिखिए।

उत्तर: पहले अठारह तत्वों के विभिन्न कक्षों में इलेक्ट्रॉन वितरण के लिए बोर और बरी ने निम्न नियम प्रस्तुत किए –

1. किसी कक्षा में उपस्थित अधिकतम इलेक्ट्रॉनों की संख्या को सूत्र 2n2 से दर्शाया जाता है, जहाँ ‘n’ कक्षा की संख्या या ऊर्जा स्तर है।
   इसलिए इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या पहले कक्ष या K कोश में होगी = 2 x 12 = 2,
   दूसरे कक्ष या L कोश में होगी = 2 x 22 = 8
   तीसरे कक्ष या M कोश में होगी = 2 x 32 = 18
   चौथे कक्ष या N कोश में होगी = 2 x 42 = 32
2. सबसे बाहरी कोश में इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या 8 हो सकती है।
3. किसी परमाणु के दिए कोश में इलेक्ट्रॉन तब तक स्थान नहीं लेते हैं जब तक कि उससे पहले वाले भीतरी कक्ष पूर्ण रूप से भर नहीं जाते। इससे स्पष्ट होता है कि कक्षाएँ क्रमानुसार भरती हैं।

प्रश्न 7. सिलिकॉन और ऑक्सीजन का उदाहरण लेते हुए संयोजकता की परिभाषा दीजिए।

उत्तर: संयोजकता किसी परमाणु की वह क्षमता है जिससे वह अन्य परमाणुओं के साथ बंध बनाकर यौगिक बनाता है। सिलिकॉन (Si) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s22s22p63s23p2 है। इसके बाह्यतम कक्ष (3p) में 4 इलेक्ट्रॉन हैं। यदि यह 4 इलेक्ट्रॉन साझा कर ले तो इसका अष्टक पूरा हो जाएगा। इसलिए सिलिकॉन की संयोजकता 4 है। वहीं, ऑक्सीजन (O) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s22s22p4 है। इसके बाह्यतम कक्ष (2p) में 4 इलेक्ट्रॉन हैं। यदि ये 4 इलेक्ट्रॉन 4 और इलेक्ट्रॉनों को साझा करें तो अष्टक पूरा हो जाएगा। इसलिए ऑक्सीजन की संयोजकता 2 है।

प्रश्न 8. उदाहरण के साथ व्याख्या कीजिए-परमाणु संख्या, द्रव्यमान संख्या, समस्थानिक और समभारिक। समस्थानिकों के कोई दो उपयोग लिखिए।

उत्तर:

• परमाणु संख्या (Z) – किसी परमाणु के नाभिक में उपस्थित प्रोटॉनों की संख्या उस परमाणु की परमाणु संख्या कहलाती है। उदाहरण के लिए हाइड्रोजन की परमाणु संख्या 1 है क्योंकि इसके नाभिक में 1 प्रोटॉन होता है।
• द्रव्यमान संख्या (A) – किसी परमाणु के नाभिक में उपस्थित प्रोटॉनों और न्यूट्रॉनों की कुल संख्या उस परमाणु की द्रव्यमान संख्या कहलाती है। जैसे कार्बन-12 की द्रव्यमान संख्या 12 (6 प्रोटॉन + 6 न्यूट्रॉन) है।
• समस्थानिक – समान परमाणु संख्या वाले किन्तु भिन्न द्रव्यमान संख्या वाले परमाणु समस्थानिक कहलाते हैं। उदाहरण – हाइड्रोजन के तीन समस्थानिक हैं – प्रोटियम (1H), डिउटेरियम (2H) और ट्रिटियम (3H)।
• समभारिक – भिन्न परमाणु संख्या किन्तु समान द्रव्यमान संख्या वाले परमाणु समभारिक कहलाते हैं। उदाहरण – आर्गॉन (18Ar40) और कैल्शियम (20Ca40) समभारिक हैं।

समस्थानिकों के उपयोग:

परमाणु रिएक्टरों में ईंधन के रूप में यूरेनियम-235 के समस्थानिक का प्रयोग किया जाता है।
कैंसर के उपचार में कोबाल्ट-60 के समस्थानिक का प्रयोग किया जाता है।

प्रश्न 9. Na के पूरी तरह भरे हुए K व L कोश होते. हैं-व्याख्या कीजिए।

उत्तर: सोडियम (Na) का परमाणु संख्या 11 है, इसका अर्थ है कि इसके नाभिक में 11 प्रोटॉन हैं। सोडियम परमाणु में कुल 11 इलेक्ट्रॉन होते हैं। इनमें से 2 इलेक्ट्रॉन K कक्षा में और 8 इलेक्ट्रॉन L कक्षा में होते हैं। अर्थात् सोडियम परमाणु में K और L कक्षाएं पूरी तरह भरी होती हैं। सोडियम परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s22s22p63s1 है।

प्रश्न 10. अगर ब्रोमीन परमाणु दो समस्थानिकों [7935Br(49.7%) तथा 8135Br(50.3%)] के रूप में है, तो ब्रोमीन परमाणु के औसत परमाणु द्रव्यमान की गणना कीजिए।

हल: ब्रोमीन परमाणु के दो समस्थानिक 79Br और 81Br दिए गए हैं, जिनकी अनुपात क्रमशः 49.7% और 50.3% है। किसी तत्व का औसत परमाणु द्रव्यमान उसके समस्थानिकों के द्रव्यमान संख्या और उनके अनुपात के आधार पर निकाला जाता है।
यहां,
79Br का द्रव्यमान = 79 u और इसका अनुपात = 49.7%
81Br का द्रव्यमान = 81 u और इसका अनुपात = 50.3%
इसलिए, ब्रोमीन का औसत परमाणु द्रव्यमान = (79 × 49.7/100) + (81 × 50.3/100)
= 39.243 + 40.743
= 79.986 u
अतः ब्रोमीन परमाणु का औसत परमाणु द्रव्यमान लगभग 80 u होगा।

प्रश्न 11. एक तत्व X का परमाणु द्रव्यमान 16.2 u है तो इसके किसी एक नमूने में समस्थानिक 168 x और 188x का प्रतिशत क्या होगा?

हल: दिया गया है कि तत्व X का औसत परमाणु द्रव्यमान 16.2 u है। यह दो समस्थानिकों 16X और 18X के अनुपात के कारण है। यदि 16X का अनुपात y% है, तो 18X का अनुपात (100-y)% होगा।
अतः, औसत परमाणु द्रव्यमान = (16 × y/100) + (18 × (100-y)/100)
16.2 = 16y/100 + 18(100-y)/100
16.2 = 1.6y + 18 – 1.8y
0.2y = 1.8
y = 9
इसलिए, 16X समस्थानिक का अनुपात 9% है और 18X समस्थानिक का अनुपात (100-9) = 91% है।

प्रश्न 12. यदि तत्व का Z = 3 हो तो तत्व की संयोजकता क्या होगी? तत्व का नाम भी लिखिए।

उत्तर: जब परमाणु संख्या Z = 3 होती है, तो इसका अर्थ है कि इस परमाणु के नाभिक में 3 प्रोटॉन होते हैं। ऐसे परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s22s1 होगा। बाह्यतम कोश (2s) में एक इलेक्ट्रॉन होगा। इसलिए इस परमाणु की संयोजकता 1 होगी। यह तत्व लिथियम (Li) है।

प्रश्न 13. दो परमाणु स्पीशीज के केन्द्रकों का संघटन नीचे दिया गया है –

X Y
प्रोटॉन 6 6
न्यूट्रॉन 6 8
X और Y की द्रव्यमान संख्या ज्ञात कीजिए। इन दोनों स्पीशीज में क्या संबंध है ?

उत्तर:
X की द्रव्यमान संख्या = प्रोटॉन की संख्या + न्यूट्रॉन की संख्या = 6 + 6 = 12
Y की द्रव्यमान संख्या = प्रोटॉन की संख्या + न्यूट्रॉन की संख्या = 6 + 8 = 14
इन दोनों परमाणु स्पीशीज में परमाणु संख्या समान है। परन्तु द्रव्यमान संख्या भिन्न है। अतः ये समस्थानिक हैं।

प्रश्न 14. निम्नलिखित वक्तव्यों में गलत के लिए Fऔर सही के लिए T लिखें –

(a) जे. जे. टॉमसन ने यह प्रस्तावित किया था कि परमाणु के केन्द्रक में केवल न्यूक्लीयॉन्स होते हैं।
(b) एक इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन मिलकर न्यूट्रॉन का निर्माण करते हैं। इसलिए यह अनावेशित होता है।
(c) इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान प्रोटॉन से लगभग 1/2000 गुना होता है।
(d) आयोडीन के समस्थानिक का इस्तेमाल टिंक्चर आयोडीन बनाने में होता है। इसका उपयोग दवा के रूप में होता है।

उत्तर:
(a) False
(b) False
(c) True
(d) False

प्रश्न 15. रदरफोर्ड का अल्फा कण प्रकीर्णन प्रयोग किसकी खोज के लिए उत्तरदायी था?

(a) परमाणु केन्द्रक
(b) इलेक्ट्रॉन
(c) प्रोटॉन,
(d) न्यूट्रॉन।

उत्तर: (a) परमाणु केन्द्रक।

प्रश्न 16. एक तत्व के समस्थानिक में होते हैं –

(a) समान भौतिक गुण
(b) भिन्न रासायनिक गुण
(c) न्यूट्रॉनों की अलग-अलग संख्या
(d) भिन्न परमाणु संख्या।

उत्तर: (c) न्यूट्रॉनों की अलग-अलग संख्या।

प्रश्न 17. CF आयन में संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की संख्या

(a) 16
(b) 8
(c) 17
(d) 18.

उत्तर: (b) 8.

प्रश्न 18. सोडियम का सही इलेक्ट्रॉनिक विन्यास निम्न में कौन-सा है ?

(a) 2,8
(b) 8, 2, 1
(c) 2, 1,8
(d) 2,8, 1.

उत्तर: (d) 2, 8, 1.

प्रश्न 19. निम्नलिखित सारणी को पूरा कीजिएपरमाणु द्रव्य –

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