পরমাণুতে ইলেকট্রন বিন্যাসের নীতি ব্যাখ্যা করো । ইলেকট্রন বিন্যাসের সময় বিভিন্ন অরবিটালে ইলেকট্রন কীভাবে প্রবেশ করে?

পরমাণুতে ইলেকট্রন প্রথমে সর্বনিম্ন শক্তির অরবিটালে প্রবেশ করে এবং পরে ক্রমান্বয়ে উচ্চশক্তির অরবিটালে প্রবেশ করে। অর্থাৎ যে অরবিটালের শক্তি কম সেই অরবিটালে ইলেকট্রন আগে প্রবেশ করবে এবং যে অরবিটালের শক্তি বেশি সেই অরবিটালে ইলেকট্রন পরে প্রবেশ করবে। অরবিটালের মধ্যে কোনােটির শক্তি কম আর কোনােটির শক্তি বেশি তা অরবিটাল দুটির প্রধান শক্তিস্তরের মান (n) এবং উপশক্তিস্তরের মান (l) এর যােগফলের উপর নির্ভর করে। যে অরবিটালের (n + l) এর মান কম সেই অরবিটালের শক্তি কম এবং সেই অরবিটালেই ইলেকট্রন আগে প্রবেশ করবে। অপরদিকে (n + l) এর মান যে অরবিটালের বেশি তার শক্তিও বেশি এবং সেই অরবিটালেই ইলেকট্রন পরে প্রবেশ করবে।

3d অরবিটালের জন্য n = 3 এবং l = 2 অতএব n + l এর মান 3 + 2 = 5 আবার 4s অরবিটালের জন্য n = 4, l = 0 অতএব n +l এর মান 4 + 0 = 4

কাজেই 3d অরবিটালের চেয়ে 4s অরবিটাল কম শক্তি সম্পন্ন। তাই ইলেকট্রন প্রথমে 4s অরবিটালে এবং পরে 3d অরবিটালে প্রবেশ করবে। আবার, দুটি অরবিটালের (n + l) এর মান যদি সমান হয় তাহলে যে অরবিটালটিতে n এর মান কম সেই অরবিটালে শক্তি কম হবে এবং সেই অরবিটালে ইলেকট্রন আগে প্রবেশ করবে। অপরদিকে, সমান (n + l) এর মানের জন্য যে অরবিটালের n এর মান বেশি, সেই অরবিটালের শক্তিও বেশি, কাজেই সে অরবিটালে ইলেকট্রন পরে প্রবেশ করবে।

যেমন-3d ও 4p এর n + l এর মান যথাক্রমে 3 + 2 = 5 এবং 4 + l = 5 কিন্তু যেহেতু 3d অরবিটালে n এর মান কম, তাই এ অরবিটালের শক্তি কম এবং এ অরবিটালে ইলেকট্রন আগে প্রবেশ করবে। অপরদিকে 4p অরবিটালে n এর মান বেশি হওয়ায় এর শক্তি 3d এর চেয়ে বেশি। তাই এ অরবিটালে ইলেকট্রন পরে প্রবেশ করবে।

এ হিসাব অনুযায়ী পরমাণুর অরবিটালের ক্রমবর্ধমান শক্তি হবে এরকম :

নিচের ছকটির সাহায্য আমরা সহজেই উপস্তরগুলাের শক্তির ক্রমগুলাে নির্ণয় করতে পারি। 

আমরা জানি, s উপশক্তিস্তরে সর্বোচ্চ ২টি ইলেকট্রন, p উপশক্তিস্তরে সর্বোচ্চ 6টি ইলেকট্রন, d উপশক্তিস্তরে সর্বোচ্চ 10টি ইলেকট্রন এবং f উপশক্তিস্তরে সর্বোচ্চ 14টি ইলেকট্রন থাকতে পারে।

চিত্র: ‘অরবিটালের শক্তিক্রম

এই নীতি অনুসারে আমরা নিম্নের মৌলগুলাের ইলেকট্রন বিন্যাস বিশ্লেষণ করতে পারব।

K(19)→ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

Ca(20)→ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 

Sc(21)→ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²

v(22) → 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s²

যেহেতু 4s অরবিটালের শক্তি 3d অরবিটালের শক্তির চেয়ে কম, তাই পটাশিয়ামের সর্বশেষ 19তম ইলেকট্রনটি 3d অরবিটালে প্রবেশ না করে 4s অরবিটালে প্রবেশ করে। আবার, ক্যান্ডিয়ামের ক্ষেত্রে 19 ও 20তম ইলেকট্রন অরবিটাল পূর্ণ করে পরবর্তী উচ্চ শক্তি সম্পন্ন অরবিটালে (3d) সর্বশেষ বা 21তম ইলেকট্রন প্রবেশ করে।

ইলেকট্রন বিন্যাস সময় একই প্রধান শক্তিস্তরের সকল উপশক্তিস্তর পাশাপাশি লিখবে। যেমন Fe(26) এর জন্য:

n = 1   n = 2  n = 3  n = 4

Fe(26)→1s² 2s²  2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²