इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और आवर्त सारणी: ब्लॉक, आवर्त, वर्ग
आधुनिक आवर्त सारणी केवल याद करने का चार्ट नहीं है — यह इलेक्ट्रॉनिक विन्यास का विस्तृत रूप है। एक ही भराव सीढ़ी 7 आवर्त और 18 वर्ग बनाती है; तीन संक्षिप्त नियम किसी भी विन्यास को ब्लॉक, आवर्त और वर्ग में बदलते हैं; और दो विद्रोही परमाणु (Cr, Cu) सिखाते हैं कि सममिति की जीत क्यों होती है।
भराव क्रम से आवर्त सारणी तक — संपूर्ण सिद्धांत
§ 2.6 से ऑफ़बाऊ सिद्धांत — पहले निम्नतम n + l भरें, समान होने पर निम्न n वाले को प्राथमिकता — एक निश्चित सीढ़ी बनाता है, और दीर्घ आवर्त सारणी वास्तव में उसी सीढ़ी का क्षैतिज विस्तार है। प्रत्येक नया आवर्त तब प्रारंभ होता है जब एक नया कोश (नया n) भरना शुरू होता है; प्रत्येक वर्ग उन तत्वों को एकत्र करता है जिनका संयोजकता विन्यास समान होता है। आवर्त सारणी में कुछ भी यादृच्छिक नहीं है:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…
आवर्त प्रारंभनया n भरना शुरू होता है
वर्ग नियमसंयोजकता e⁻ → स्तंभ
| आवर्त | भरता हुआ कोश (n) | भरे गए उपकोश | तत्व संख्या | प्रारंभ → अंत |
|---|---|---|---|---|
| 1 | n = 1 | 1s | 2 | H → He |
| 2 | n = 2 | 2s, 2p | 8 | Li → Ne |
| 3 | n = 3 | 3s, 3p | 8 | Na → Ar |
| 4 | n = 4 | 4s, 3d, 4p | 18 | K → Kr |
| 5 | n = 5 | 5s, 4d, 5p | 18 | Rb → Xe |
| 6 | n = 6 | 6s, 4f, 5d, 6p | 32 | Cs → Rn |
| 7 | n = 7 | 7s, 5f, 6d, 7p | 32 | Fr → Og (पूर्ण) |
आवर्तों की लंबाइयाँ — 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32 — प्रत्येक आवर्त में भरे जाने वाले उपकोशों की कुल क्षमताओं का योग हैं। इससे यह भी स्पष्ट होता है कि आवर्त 4 और 5 अचानक लंबे क्यों हो जाते हैं: क्योंकि भराव में d-उपकोश (10 इलेक्ट्रॉन) शामिल हो जाता है, तथा आवर्त 6–7 और अधिक विस्तृत हो जाते हैं क्योंकि इनमें f-उपकोश (14) प्रवेश करता है।
अब वे तीन नियम जो किसी भी विन्यास को आवर्त सारणी के पते (address) में बदल देते हैं — इस अध्याय का सर्वाधिक महत्वपूर्ण व्यावहारिक भाग:
ब्लॉक — ऑफ़बाऊ क्रम में अंतिम इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने वाले उपकोश के नाम पर: ns → s-ब्लॉक, np → p-ब्लॉक, (n−1)d → d-ब्लॉक, (n−2)f → f-ब्लॉक। आवर्त — विन्यास में उपस्थित उच्चतम n। वर्ग — ब्लॉक पर आधारित: s-ब्लॉक में वर्ग = ns इलेक्ट्रॉनों की संख्या; p-ब्लॉक में वर्ग = 10 + (ns + np) इलेक्ट्रॉन; d-ब्लॉक में वर्ग = (n−1)d + ns इलेक्ट्रॉन; f-ब्लॉक के सभी तत्व वर्ग 3 में बैठते हैं (लैंथेनॉइड/ऐक्टिनॉइड श्रेणी के रूप में)। उदाहरण: Br = [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵ → अंतिम इलेक्ट्रॉन 4p में → p-ब्लॉक; उच्चतम n = 4 → आवर्त 4; वर्ग = 10 + 2 + 5 = 17। नीचे दी गई प्रयोगशाला किसी भी दिए गए Z पर इस कार्यप्रणाली को संचालित करती है।
दो अपवादिक तत्व। ऑफ़बाऊ सिद्धांत के अनुसार Cr (Z = 24) का विन्यास [Ar] 3d⁴ 4s² और Cu (Z = 29) का विन्यास [Ar] 3d⁹ 4s² होना चाहिए। परंतु प्रकृति इससे भिन्न है: Cr = [Ar] 3d⁵ 4s¹, Cu = [Ar] 3d¹⁰ 4s¹। इसका कारण: पूर्णतः अर्ध-भरित और पूर्णतः भरित उपकोश अतिरिक्त स्थायित्व प्रदान करते हैं — उनका आवेश वितरण सममित होता है, और समभ्रंश कक्षकों में समानांतर चक्रण वाले इलेक्ट्रॉनों को अधिकतम विनिमय ऊर्जा प्राप्त होती है। 4s के एक इलेक्ट्रॉन को 3d में स्थानांतरित करके यह स्थायित्व नगण्य ऊर्जा लागत पर प्राप्त हो जाता है। नीचे स्थित Mo, Ag और Au में भी यही तर्क लागू होता है।
सीढ़ी का दृश्य रूप और किसी भी तत्व की स्थिति ज्ञात करना
एक सीढ़ी, एक खोजक — पहले भराव सीढ़ी देखें, फिर कोई भी परमाणु क्रमांक दर्ज करें और ब्लॉक, आवर्त व वर्ग तुरंत प्राप्त करें।
ब्लॉक–आवर्त–वर्ग खोजक
अपवाद शामिल हैं: Cr (3d⁵4s¹), Cu (3d¹⁰4s¹), Mo, Ag, Pd, Pt, Au। कुछ f-ब्लॉक तत्व 5d/6d भराव में सूक्ष्म विसंगतियां दर्शाते हैं — परंपरा के अनुसार इन्हें f-ब्लॉक में समूहीकृत किया गया है (जैसा NCERT में है)।
हल किए गए उदाहरण (चरण-दर-चरण)
विन्यास → ब्लॉक → आवर्त → वर्ग। जो तार्किक श्रृंखला यहाँ चलती है, वही फाइंडर में लाइव चलती है।
ब्रोमीन (Z = 35) की आवर्त सारणी में पूर्ण स्थिति
ब्रोमीन (Z = 35) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए तथा इसका ब्लॉक, आवर्त और वर्ग ज्ञात कीजिए।
- विन्यास
Br: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵— Ar कोर (18) + 4s, 3d, 4p के माध्यम से 17 इलेक्ट्रॉन। - ब्लॉकअंतिम इलेक्ट्रॉन 4p में प्रवेश करता है → p-ब्लॉक।
- आवर्तउच्चतम मुख्य क्वांटम संख्या n = 4 → आवर्त 4।
- वर्ग
10 + (4s² + 4p⁵) = 10 + 7 = 17— हैलोजन स्तंभ ✓ (फाइंडर पर पुष्टि करें)।
[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵ · p-ब्लॉक · आवर्त 4 · वर्ग 17
Cr ऑफ़बाऊ सीढ़ी के नियम को क्यों तोड़ता है — और यह कहाँ स्थित है
क्रोमियम (Z = 24) का अनुमानित विन्यास [Ar] 3d⁴ 4s² है। इसका वास्तविक विन्यास लिखिए, इस विसंगति की व्याख्या कीजिए तथा इसका वर्ग ज्ञात कीजिए।
- वास्तविक
Cr: [Ar] 3d⁵ 4s¹— 4s का एक इलेक्ट्रॉन 3d में स्थानांतरित हो जाता है। - कारण3d⁵ पूर्णतः अर्ध-भरित है: सममित आवेश वितरण + पाँच समानांतर-चक्रण इलेक्ट्रॉनों के बीच अधिकतम विनिमय ऊर्जा — यह स्थायित्व 4s–3d के सूक्ष्म ऊर्जा अंतर की तुलना में अधिक लाभप्रद है।
- वर्गd-ब्लॉक →
वर्ग = 3d + 4s = 5 + 1 = 6✓ — यह नियम वास्तविक विन्यास पर भी सटीक कार्य करता है। - परिवारCu (3d¹⁰ 4s¹, वर्ग 11), Mo, Ag, Au — समान अर्ध-भरित/पूर्ण-भरित स्थायित्व कारक।
[Ar] 3d⁵ 4s¹ · सममिति की जीत · वर्ग 6
आवर्त सारणी की स्थिति से तत्व ज्ञात करना
एक तत्व वर्ग 14 और आवर्त 5 से संबंधित है। इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए तथा तत्व का नाम बताइए।
- ब्लॉकवर्ग 14 ≥ 13 → p-ब्लॉक।
- संयोजकता
14 − 10 = 4संयोजकता इलेक्ट्रॉन, आवर्त 5 →5s² 5p²। - विन्यासउल्टी दिशा में गणना: 4 संयोजकता इलेक्ट्रॉनों वाला आवर्त 5 का p-ब्लॉक तत्व → आंतरिक कोर [Kr] + 4d¹⁰ (आवर्त 5 में भरित) →
[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p² - तत्व
Z = 36 + 14 = 50→ Sn (टिन) ✓ (फाइंडर से पुष्टि: p-ब्लॉक, आवर्त 5, वर्ग 14)।
[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p² — टिन (Sn), वर्ग 14
अभ्यास प्रश्न (हल सहित)
पहले स्वयं प्रयास करें — वास्तविक परीक्षा की तरह एक बार प्रयास करने पर विकल्प लॉक हो जाते हैं। उसके बाद विस्तृत हल देखें, चाहे गलती हुई हो या नहीं।
प्रयास किए गए 0/4 · सही 0
एक तत्व का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Ne] 3s² 3p⁴ है। इसकी वर्ग संख्या क्या है?
हल
- अंतिम इलेक्ट्रॉन 3p में प्रवेश करता है → p-ब्लॉक → वर्ग = 10 + (2 + 4) = 16 — सल्फर।
- विकल्प D केवल 3p इलेक्ट्रॉनों की गणना करता है; विकल्प B d-ब्लॉक की शैली में योग करता है — नियमों के भ्रम का जाल।
(C) 16
Cu (Z = 29) का मूल अवस्था इलेक्ट्रॉनिक विन्यास क्या है?
हल
- [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ — पूर्णतः भरित 3d¹⁰ और अर्ध-भरित 4s¹ का स्थायित्व ऑफ़बाऊ द्वारा अनुमानित 3d⁹ 4s² की तुलना में अधिक होता है।
- C (31 इलेक्ट्रॉन) गैलियम है; A वह सामान्य प्रारंभिक अनुमान है जिसे अपवाद निरस्त करता है।
(B) [Ar] 3d¹⁰ 4s¹
हीलियम (Z = 2) के संदर्भ में कौन-सा कथन सही है?
हल
- विन्यास 1s² → अंतिम-इलेक्ट्रॉन नियम से s-ब्लॉक; परंतु इसका पूर्ण कोश उत्कृष्ट गैसों जैसी अक्रियता प्रदान करता है → वर्ग 18 में रखा गया है।
- ब्लॉक बनाम आवर्त सारणी की स्थिति के बीच यह एकमात्र मान्य असंगति है — कथन आधारित प्रश्नों में दोनों रूपों में पूछा जाता है।
(B) s-ब्लॉक, वर्ग 18
इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Ar] 3d⁶ 4s² वाला तत्व किसमें स्थित है?
हल
- अंतिम इलेक्ट्रॉन 3d में प्रवेश करता है → d-ब्लॉक → वर्ग = 3d + 4s = 6 + 2 = 8; उच्चतम n = 4 → आवर्त 4 → Fe (आयरन)।
- विकल्प D s-ब्लॉक का नियम लागू करता है (केवल 4s² गिनकर) — d-ब्लॉक का सर्वविदित ट्रैप।
(B) आयरन, वर्ग 8
मुख्य नियम एवं निष्कर्ष
आठ पंक्तियाँ जो इस पूरे विषय को हल करती हैं
आवर्त लंबाइयाँ: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32 · उपकोश क्षमताएं: s 2 · p 6 · d 10 · f 14 · अपवाद: Cr 24, Cu 29, Mo 42, Ag 47, Pd 46, Pt 78, Au 79
- आवर्त सारणी इलेक्ट्रॉनिक विन्यास का मूर्त रूप है — आवर्त ऑफ़बाऊ सीढ़ी के खंड हैं; वर्ग नियम प्रति ब्लॉक संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की गणना हैं।
- तीन नियम, तीन ब्लॉक — कभी आपस में न मिलाएं — s: ns की संख्या · p: 10 + संयोजकता · d: (n−1)d + ns; f: वर्ग 3 में स्थिर।
- नियमों की श्रृंखला दोनों दिशाओं में चलती है — विन्यास → सारणी स्थिति और सारणी स्थिति → विन्यास (वर्ग 14, आवर्त 5 → Sn); व्युत्क्रम अभ्यास अवश्य करें।
- सममिति ऑफ़बाऊ नियम को दो बार मात देती है — Cr और Cu अर्ध-भरित/पूर्ण-भरित d स्थायित्व के लिए 4s इलेक्ट्रॉन का उपयोग करते हैं; हमेशा “सममिति + विनिमय ऊर्जा” उद्धृत करें, केवल “स्थायित्व” नहीं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQs)
इलेक्ट्रॉनिक विन्यास से किसी तत्व का ब्लॉक कैसे ज्ञात किया जाता है?
ब्लॉक का नाम उस उपकोश के नाम पर रखा जाता है जिसमें ऑफ़बाऊ भराव के दौरान अंतिम इलेक्ट्रॉन प्रवेश करता है: यदि अंतिम इलेक्ट्रॉन ns उपकोश में प्रवेश करता है, तो तत्व s-ब्लॉक का होता है; np उपकोश में जाने पर p-ब्लॉक; (n−1)d उपकोश में जाने पर d-ब्लॉक; और (n−2)f उपकोश में जाने पर f-ब्लॉक का होता है। हीलियम एक विशेष अपवाद है — इसका विन्यास 1s² (s-ब्लॉक) है, परंतु इसे p-ब्लॉक की उत्कृष्ट गैसों के साथ वर्ग 18 में रखा गया है।
किसी इलेक्ट्रॉनिक विन्यास से आवर्त और वर्ग कैसे ज्ञात करते हैं?
आवर्त विन्यास में उपस्थित उच्चतम मुख्य क्वांटम संख्या n के बराबर होता है। वर्ग ब्लॉक पर निर्भर करता है: s-ब्लॉक के लिए, वर्ग = ns इलेक्ट्रॉनों की संख्या (1 या 2); p-ब्लॉक के लिए, वर्ग = 10 + कुल संयोजकता इलेक्ट्रॉन (ns + np); d-ब्लॉक के लिए, वर्ग = (n−1)d इलेक्ट्रॉन + ns इलेक्ट्रॉन; f-ब्लॉक के सभी तत्वों को वर्ग 3 में रखा गया है।
क्रोमियम का विन्यास 3d⁴ 4s² के स्थान पर [Ar] 3d⁵ 4s¹ क्यों होता है?
पूर्णतः अर्ध-भरित और पूर्णतः भरित उपकोश अपनी सममिति और समान चक्रण वाले इलेक्ट्रॉनों के बीच अधिकतम विनिमय ऊर्जा के कारण अतिरिक्त स्थायित्व प्राप्त करते हैं। 4s से 3d में एक इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित होने पर क्रोमियम 3d⁴ 4s² के बजाय अधिक सममित 3d⁵ 4s¹ विन्यास ग्रहण कर लेता है। कॉपर भी यही व्यवहार दर्शाता है और [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ विन्यास बनाता है।
दीर्घ आवर्त सारणी के प्रत्येक आवर्त में कितने तत्व होते हैं?
आवर्त 1 में 2 तत्व (1s²), आवर्त 2 और 3 में प्रत्येक में 8 तत्व (एक s और एक p उपकोश), आवर्त 4 और 5 में प्रत्येक में 18 तत्व (s, d और p उपकोश), तथा आवर्त 6 और 7 में प्रत्येक में 32 तत्व (s, f, d और p उपकोश) होते हैं। अतः आवर्तों की लंबाइयाँ क्रमशः 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32 होती हैं — जो उपकोशों की भराव क्षमता के योग को दर्शाती हैं।
केवल इसी डिवाइस पर सेव — कोई अकाउंट या साइन-इन नहीं।