အက်တမ်၏ဖွဲ့စည်းပုံ- အက်တမ်တစ်ခုတွင် အဘယ်အရာများပါဝင်သနည်း

အက်တမ်ဆိုသည်မှာ ဓာတုဒြပ်စင်တစ်ခု၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို ထိန်းသိမ်းထားသော အသေးငယ်ဆုံး အမှုန်ဖြစ်သည်။ ၎င်း၏ဖွဲ့စည်းပုံမှာ ထင်သည်ထက် ပိုမိုရိုးရှင်းပြီး အစိတ်အပိုင်းနှစ်ခုသာ ပါဝင်သည်-

• နျူကလိယ — အက်တမ်၏ ဗဟိုချက်ဖြစ်သည်။ ၎င်းတွင် အမှုန်နှစ်မျိုးရှိသည်- အပေါင်းဓာတ်ဆောင်သော ပရိုတွန်များနှင့် ဓာတ်မဲ့သော နျူထရွန်များဖြစ်သည်။ နျူကလိယသည် အလွန်သေးငယ်ပြီး အက်တမ်တစ်ခုလုံးထက် အဆ ၁၀၀,၀၀၀ ခန့် ပိုသေးသော်လည်း အက်တမ်၏ ဒြပ်ထု ၉၉.၉% ကျော်မှာ ၎င်းတွင်သာ စုဝေးနေသည်။
• အီလက်ထရွန်အခွံ — အက်တမ်၏ ကျန်ရှိသောနေရာဖြစ်ပြီး အနှုတ်ဓာတ်ဆောင်သော အီလက်ထရွန်များက နျူကလိယပတ်လည်တွင် လှည့်ပတ်နေသည်။

အကယ်၍ အက်တမ်ကို အားကစားကွင်းတစ်ခုအရွယ်အစားအထိ ချဲ့လိုက်ပါက နျူကလိယသည် ကွင်းအလယ်ရှိ ပဲစေ့တစ်စေ့သာ ဖြစ်လာမည်ဖြစ်ပြီး ကျန်နေရာအားလုံးမှာ "ဗလာနီးပါး" ဖြစ်သော အီလက်ထရွန်အခွံများ ဖြစ်သည်။

စကြာဝဠာရှိ အက်တမ်အားလုံးသည် အမှုန်သုံးမျိုးဖြင့်သာ ဖွဲ့စည်းထားပြီး ၎င်းတို့၏ အရေအတွက်သာ ကွာခြားသည်။ အမှုန်များကို ဓာတ်၊ ဒြပ်ထုနှင့် "တည်ရှိရာနေရာ" ဟူ၍ အချက်သုံးချက်ဖြင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သည်။

ပရိုတွန်နှင့် နျူထရွန်တို့သည် ဒြပ်ထုအားဖြင့် ၁ a.m.u (အက်တမ်ဒြပ်ထုယူနစ်) ခန့်စီဖြင့် တူညီကြသည်။ အီလက်ထရွန်မှာ ၎င်းတို့ထက် ၁၈၃၆ ဆခန့် ပိုပေါ့သောကြောင့် တွက်ချက်မှုများတွင် ၎င်း၏ဒြပ်ထုကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားလေ့မရှိပါ။ ပရိုတွန်နှင့် အီလက်ထရွန်တို့၏ ဓာတ်မှာ ပမာဏတူညီပြီး ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်ကြသည်။ အက်တမ်တစ်ခုတွင် ပရိုတွန်နှင့် အီလက်ထရွန်အရေအတွက် တူညီနေသရွေ့ ၎င်းသည် လျှပ်စစ်ဓာတ်မဲ့နေမည်ဖြစ်သည်။

အက်တမ်တစ်ခု၏ ဖွဲ့စည်းပုံကို ကိန်းဂဏန်းနှစ်ခုဖြင့် ဖော်ပြသည်-

• အက်တမ်အမှတ်စဉ် Z — နျူကလိယအတွင်းရှိ ပရိုတွန်အရေအတွက်ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် မန်ဒလီယက်ဇယားရှိ ဒြပ်စင်၏ အစဉ်လိုက်နံပါတ်ဖြစ်သည်- အမှတ်စဉ် ၁ သည် ဟိုက်ဒရိုဂျင် (ပရိုတွန် ၁ ခု)၊ အမှတ်စဉ် ၈ သည် အောက်ဆီဂျင် (ပရိုတွန် ၈ ခု)၊ အမှတ်စဉ် ၇၉ သည် ရွှေ (ပရိုတွန် ၇၉ ခု) ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် အက်တမ်၏ ဂြိုဟ်ပုံစံငယ်တွင် နျူကလိယအတွင်းရှိ ပရိုတွန်အရေအတွက်သည် အီလက်ထရွန်အရေအတွက်နှင့် တူညီသည်။
• ဒြပ်ထုအမှတ်စဉ် A — နျူကလိယအတွင်းရှိ အမှုန်စုစုပေါင်းဖြစ်သည်- \(A = Z + N\)၊ ဤတွင် N သည် နျူထရွန်အရေအတွက်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် ကျောင်းသုံးပုစ္ဆာများအတွက် အဓိကဖော်မြူလာမှာ \(N = A - Z\) ဖြစ်သည်။

အက်တမ်၏ ဖွဲ့စည်းပုံကို \(^{A}_{Z}\text{X}\) ဟု ရေးသားသည်။ ဥပမာ- \(^{35}_{17}\text{Cl}\) သည် ကလိုရင်းဖြစ်ပြီး ပရိုတွန် ၁၇ ခုနှင့် နျူထရွန် ၃၅ − ၁၇ = ၁၈ ခု ပါဝင်သည်။ အောက်ပါမှတ်စုတိုသည် အဆင့်သုံးဆင့်ပါဝင်သော လုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်သည်။

အီလက်ထရွန်များသည် နျူကလိယပတ်လည်တွင် စည်းကမ်းမဲ့ လှည့်ပတ်နေခြင်းမဟုတ်ဘဲ စွမ်းအင်အဆင့်များ (အခွံများ) ပေါ်တွင် တည်ရှိသည်။ နျူကလိယနှင့် ဝေးကွာလေ အီလက်ထရွန်အရေအတွက် ပိုမိုဆံ့လေဖြစ်ပြီး အများဆုံးဆံ့နိုင်သည့် အရေအတွက်ကို \(2n^2\) ဖော်မြူလာဖြင့် တွက်ချက်သည်-

• ပထမအဆင့် — အီလက်ထရွန် ၂ ခုထက် မပိုရ;
• ဒုတိယအဆင့် — ၈ ခုထက် မပိုရ;
• တတိယအဆင့် — ၁၈ ခုထက် မပိုရ;
• စတုတ္ထအဆင့် — ၃၂ ခုထက် မပိုရ။

အဆင့်များကို နျူကလိယနှင့် နီးရာမှ ဝေးရာသို့ အစဉ်လိုက် ဖြည့်သွင်းသည်။ ဥပမာ- အောက်ဆီဂျင် (Z = 8) တွင် အီလက်ထရွန်များကို ၂၊ ၆ ဟု ခွဲဝေသည်; ဆိုဒီယမ် (Z = 11) တွင် ၂၊ ၈၊ ၁; ကလိုရင်း (Z = 17) တွင် ၂၊ ၈၊ ၇ ဟု ခွဲဝေသည်။ အပြင်ဘက်ဆုံးအဆင့်ရှိ အီလက်ထရွန်များကို ဗေလန်စီအီလက်ထရွန်ဟု ခေါ်ပြီး ဓာတုဗေဒဓာတ်ပြုမှုများတွင် ပါဝင်ကာ ဒြပ်စင်၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။

အဆင့်အရေအတွက်ကိုလည်း မန်ဒလီယက်ဇယားမှ သိနိုင်သည်။ ၎င်းသည် ဒြပ်စင်တည်ရှိသော ပီရီယော့ဒ် (Period) နံပါတ်နှင့် တူညီသည်။ အဆင့်မြင့်တန်းများတွင် အဆင့်များကို s, p, d, f ဟူ၍ ထပ်မံခွဲခြားပြီး အီလက်ထရွန်ဖွဲ့စည်းပုံကို ရေးသားကြသည်- ဥပမာ- အောက်ဆီဂျင်အတွက် 1s²2s²2p⁴ ဖြစ်သည်။

ဒြပ်စင်တစ်ခု၏ ပရိုတွန်အရေအတွက်ကို ပြောင်းလဲ၍မရပါ- ပရိုတွန်တစ်ခု ထပ်ထည့်လိုက်ပါက အခြားဒြပ်စင်တစ်ခု ဖြစ်သွားမည်ဖြစ်သည်။ သို့သော် နျူထရွန်အရေအတွက်မှာ ကွဲပြားနိုင်သည်။ အိုင်ဆိုတုပ်များဆိုသည်မှာ Z တူညီသော်လည်း နျူထရွန်အရေအတွက် ကွဲပြားသောကြောင့် ဒြပ်ထုအမှတ်စဉ် A ကွဲပြားသည့် ဒြပ်စင်တစ်ခုတည်းမှ အက်တမ်များဖြစ်သည်။

ဂန္ထဝင်ဥပမာမှာ ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှင့် ၎င်း၏ အိုင်ဆိုတုပ်သုံးမျိုးဖြစ်သည်- ပရိုတီယမ် \(^{1}_{1}\text{H}\) (နျူထရွန်မပါဝင်)၊ ဒျူတီရီယမ် \(^{2}_{1}\text{H}\) (နျူထရွန် ၁ ခု) နှင့် ထရီတီယမ် \(^{3}_{1}\text{H}\) (နျူထရွန် ၂ ခု)။ ဓာတုဗေဒအရ အိုင်ဆိုတုပ်များသည် ခွဲခြားရန် ခက်ခဲသည်- ဓာတ်ပြုမှုများတွင် အီလက်ထရွန်များက အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပြီး အိုင်ဆိုတုပ်များတွင် အီလက်ထရွန်အရေအတွက် တူညီသောကြောင့်ဖြစ်သည်။

အိုင်ဆိုတုပ်များကြောင့်ပင် မန်ဒလီယက်ဇယားရှိ အက်တမ်ဒြပ်ထုများမှာ ဒသမကိန်းများ ဖြစ်နေရခြင်းဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့မှာ သဘာဝရှိ အိုင်ဆိုတုပ်အားလုံး၏ ပျမ်းမျှတန်ဖိုးဖြစ်သည်။ ဥပမာ- ကလိုရင်း၏ ဒြပ်ထုမှာ ၃၅.၄၅ ဖြစ်ပြီး ၎င်းမှာ ကလိုရင်း-၃၅ နှင့် ကလိုရင်း-၃၇ တို့ ရောနှောနေသောကြောင့်ဖြစ်သည်။

“အက်တမ်” ဟူသော စကားလုံးသည် ဂရိဘာသာစကား atomos မှ ဆင်းသက်လာပြီး "ခွဲခြား၍မရသော" ဟု အဓိပ္ပာယ်ရသည်။ ဒေမိုကရီတပ်စ်က ဤသို့ယူဆခဲ့ပြီး ၁၉ ရာစုအစောပိုင်းတွင် ဂျွန်ဒေါလ်တန်က ၎င်းအပေါ်အခြေခံ၍ ပထမဆုံး သိပ္ပံနည်းကျ သီအိုရီကို တည်ဆောက်ခဲ့သည်။ သို့သော် ၁၉-၂၀ ရာစုအကူးအပြောင်းတွင် အက်တမ်၌ အတွင်းပိုင်းဖွဲ့စည်းပုံရှိကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။

• ၁၈၉၇ — သွန်ဆန်၏ ပုံစံငယ် ("စပျစ်သီးပါသော ပူတင်း")။ ဂျေ.ဂျေ.သွန်ဆန်က အီလက်ထရွန်ကို ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့ပြီး အီလက်ထရွန်များသည် အပေါင်းဓာတ်ဆောင်သော "ပတ်ဝန်းကျင်" ထဲတွင် စပျစ်သီးများကဲ့သို့ မြှုပ်ဝင်နေသည်ဟု ယူဆခဲ့သည်။
• ၁၉၁၁ — ရသာဖို့ဒ်၏ ဂြိုဟ်ပုံစံငယ်။ ရွှေပြားကို အယ်လ်ဖာအမှုန်များဖြင့် ပစ်ခတ်ရာတွင် အက်တမ်၏ ဒြပ်ထုနှင့် အပေါင်းဓာတ်အားလုံးသည် သေးငယ်သော နျူကလိယတွင် စုဝေးနေပြီး အီလက်ထရွန်များက နေကို ဂြိုဟ်များ လှည့်ပတ်သကဲ့သို့ လှည့်ပတ်နေကြောင်း အာနက်စ် ရသာဖို့ဒ်က တွေ့ရှိခဲ့သည်။
• ၁၉၁၃ — ဘိုးလ်၏ ပုံစံငယ်။ နီးလ်စ် ဘိုးလ်က အီလက်ထရွန်များသည် မည်သည့်နေရာတွင်မဆို လှည့်ပတ်နေခြင်းမဟုတ်ဘဲ စွမ်းအင်သတ်မှတ်ချက်ရှိသော လမ်းကြောင်းများတွင်သာ လှည့်ပတ်နေကြောင်း ရှင်းလင်းခဲ့ပြီး စွမ်းအင်အဆင့်များ ပေါ်ပေါက်လာခဲ့သည်။
• ၁၉၂၀ ပြည့်လွန်နှစ်များ — ကွမ်တမ်စက်မှုပုံစံငယ်။ ခေတ်သစ်ရူပဗေဒတွင် အီလက်ထရွန်ကို လမ်းကြောင်းပေါ်ရှိ ဘောလုံးကဲ့သို့မဟုတ်ဘဲ အီလက်ထရွန်တိမ်တိုက်အဖြစ် ဖော်ပြသည်။ ၎င်းမှာ အီလက်ထရွန်ကို တွေ့ရှိနိုင်ခြေရှိသော နေရာတစ်ခုဖြစ်သည်။

အဆင့်များပါဝင်သော ဂြိုဟ်ပုံစံငယ်ကို ကျောင်းသုံးဓာတုဗေဒတွင် ယနေ့တိုင် အသုံးပြုနေဆဲဖြစ်ပြီး အမှုန်များကို တွက်ချက်ရန်နှင့် အီလက်ထရွန်များကို ခွဲဝေရန်အတွက် လုံလောက်သော တိကျမှုရှိသည်။