Chapter 1 · In-text questionsTextbook pages 7–20

In-text Questions – Solutions ആറ്റത്തിന്റെ ഘടന

Every question asked inside the chapter, in the order of the book, with a model answer and the reason why: Table 1.1, the subatomic particles, the paddle wheel and the shadow, Table 1.2, the Thomson statements and a ready-made scientists quiz, atomic and mass numbers, the 9-row table, Tables 1.3 and 1.4, the orbit diagrams, isotopes (Tables 1.5, Fig 1.11) and isobars (Table 1.7). Try each one in your science diary സയൻസ് ഡയറി first, then open the solution.

📖 What you need (pages 4–10 of this guide)

Discharge tube and cathode rays → the electron (page 4); canal rays → the proton, Thomson's plum pudding model (page 5).
Rutherford's gold foil experiment, the nucleus and the neutron (page 6); Bohr's shells and the three particles (page 7).
Z = protons = electrons; A = protons + neutrons; n = A − Z (page 8); shells hold 2n², outermost ≤ 8 (page 9); isotopes and isobars (page 10).

1 · Atoms in familiar substances (p 7, Table 1.1)

ചിത്രത്തിൽ വിദ്യാർഥികൾ ആറ്റം മാതൃകകളെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്യുന്നത് ശ്രദ്ധിച്ചല്ലോ. പരിചയമുള്ള പദാർഥങ്ങളിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ആറ്റങ്ങൾ ഏതൊക്കെയെന്ന് തിരിച്ചറിയാമോ? പട്ടിക 1.1 വിശകലനം ചെയ്യുക. The students in the picture are discussing atom models ആറ്റം മാതൃക. Can you identify the atoms present in familiar substances? Analyse Table 1.1.

Substance പദാർഥം	Constituent elements ഘടക മൂലകങ്ങൾ	Chemical formula of the molecule രാസസൂത്രം	Ratio of numbers of atoms ആറ്റങ്ങളുടെ എണ്ണത്തിന്റെ അനുപാതം
Sugar പഞ്ചസാര	carbon, hydrogen, oxygen	C₁₂H₂₂O₁₁	12 : 22 : 11
Glucose ഗ്ലൂക്കോസ്	carbon, hydrogen, oxygen	C₆H₁₂O₆	1 : 2 : 1
Water ജലം	hydrogen, oxygen	H₂O	2 : 1

Read the symbols in each formula: C = carbon, H = hydrogen, O = oxygen. The small number after a symbol tells how many atoms of it are in one molecule.

Sugar and glucose are made of carbon, hydrogen and oxygen atoms; water of hydrogen and oxygen atoms.
One sugar molecule has 12 C, 22 H and 11 O atoms (12 : 22 : 11). One glucose molecule has 6 C, 12 H and 6 O atoms, 6 : 12 : 6, which simplifies to 1 : 2 : 1 (divide by 6). One water molecule has 2 H and 1 O (2 : 1).
More familiar examples: carbon dioxide CO₂ (C, O; 1 : 2), ammonia NH₃ (N, H; 1 : 3), methane CH₄ (C, H; 1 : 4), common salt NaCl (Na, Cl; 1 : 1).
Key idea (p 8): ഒരു പദാർഥത്തിന്റെ എല്ലാ ഗുണങ്ങളുമുള്ളതും സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയിൽ നിലനിൽക്കാൻ കഴിയുന്നതുമായ ഏറ്റവും ചെറിയ കണികയാണ് തന്മാത്ര. A molecule തന്മാത്ര is the smallest particle of a substance that has all the properties of the substance and can exist independently.

2 · How molecules differ, and the particles inside atoms (p 8)

വിവിധ പദാർഥങ്ങളിലെ തന്മാത്രകൾ എങ്ങനെയെല്ലാം വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു? In what ways do the molecules of different substances differ?

ആറ്റങ്ങളിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന പ്രധാന കണങ്ങൾ ഏതൊക്കെയാണെന്ന് അറിയാമോ? Do you know the main particles present in atoms? (• electron • …… • ……)

Molecules differ in (i) the constituent elements ഘടക മൂലകങ്ങൾ they contain, and (ii) the ratio of the numbers of atoms ആറ്റങ്ങളുടെ എണ്ണത്തിന്റെ അനുപാതം of those elements. (Glucose and sugar have the same elements but different ratios.)
Main particles in atoms: electron, proton, neutron ഇലക്ട്രോൺ · പ്രോട്ടോൺ · ന്യൂട്രോൺ. They are called subatomic particles സബ്അറ്റോമിക കണങ്ങൾ.

3 · The paddle wheel and the shadow (p 10)

ഇലക്ട്രോണിന് മാസുണ്ടെന്ന് തെളിയിച്ചതെങ്ങനെ? How was it proved that the electron has mass?

കാഥോഡ് രശ്മികളുടെ പാതയിൽ ഒരു അതാര്യ വസ്തു വെച്ചാൽ നിഴൽ ഉണ്ടാകുന്നു. ഇതിൽ നിന്ന് എന്ത് മനസ്സിലാക്കാം? When an opaque object അതാര്യ വസ്തു is placed in the path of cathode rays, a shadow നിഴൽ is formed. What can we understand from this?

A wheel turns only if something with mass pushes it. A sharp shadow forms only if the rays cannot bend round the object.

🎬 Solution animation – Fig 1.3 (paddle wheel) and Fig 1.2 (shadow)

Teacher demonstration only – discharge tubes work at very high voltage.

Mass: a light paddle wheel നേർത്ത ഇതളുകളുള്ള ചക്രം placed in the path of the cathode rays rotates (and moves away from the cathode). Only particles that have mass (and move fast) can push the blades, so the particles of cathode rays – the electrons – have mass.
Shadow: the opaque object casts a sharp shadow of its own shape on the glowing end of the tube. So cathode rays travel in straight lines.

4 · Table 1.2 – the three particles (p 13)

സബ്അറ്റോമിക കണങ്ങളായ ഇലക്ട്രോൺ, പ്രോട്ടോൺ, ന്യൂട്രോൺ എന്നിവയുടെ ചില സവിശേഷതകൾ പട്ടിക 1.2-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു. വിട്ടുപോയ ഭാഗം പൂരിപ്പിച്ച് സയൻസ് ഡയറിയിൽ രേഖപ്പെടുത്തുക. Some properties of the subatomic particles are given in Table 1.2. Fill in the missing parts and record them in your science diary.

Particle കണത്തിന്റെ പേര്	Place in the atom ആറ്റത്തിലെ സ്ഥാനം	Charge ചാർജ്	Mass മാസ്	Mass used in practice
proton പ്രോട്ടോൺ	nucleus	+1 (positive)	1.00727 u	1 u
electron ഇലക്ട്രോൺ	shells (orbits) around the nucleus	−1 (negative)	0.000548 u	0
neutron ന്യൂട്രോൺ	nucleus ന്യൂക്ലിയസ്	0 (no charge)	1.00866 u	1 u

Green cells are the answers. u = unified atomic mass unit യൂണിഫൈഡ് അറ്റോമിക് മാസ് യൂണിറ്റ്, the unit used to express the masses of atoms. The mass of an electron is about 1/1837 of the mass of a proton, so in practice we take it as 0.

5 · Which statements are about J. J. Thomson? (p 14)

ചില പ്രസ്താവനകൾ നൽകിയിരിക്കുന്നു. ഇവയിൽ ജെ. ജെ. തോംസണുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പ്രസ്താവനകൾ ഏതെല്ലാം? Some statements are given. Which of them are connected with J. J. Thomson? Decide for each one.

a) ഓർബിറ്റ് എന്ന ആശയം മുന്നോട്ടുവച്ചു. Put forward the idea of orbits.

b) ഡിസ്ചാർജ് ട്യൂബ് പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി. Conducted discharge tube experiments.

c) ന്യൂട്രോണിനെ കണ്ടെത്തി. Discovered the neutron.

d) ഇലക്ട്രോണിനെ കണ്ടെത്തി. Discovered the electron.

e) പ്ലം പുഡിങ് മാതൃക മുന്നോട്ടുവച്ചു. Proposed the plum pudding model.

Statements b, d and e are connected with J. J. Thomson. (a) is Niels Bohr; (c) is James Chadwick.

6 · Activity: a quiz on the scientists (p 14)

ആറ്റം ഘടനയെക്കുറിച്ച് ഗവേഷണം നടത്തിയ ശാസ്ത്രജ്ഞർ, അവരുടെ സംഭാവനകൾ എന്നിവയെ സംബന്ധിച്ച് ചോദ്യാവലി തയ്യാറാക്കി ക്ലാസിൽ ഒരു ക്വിസ് മത്സരം സംഘടിപ്പിക്കുക. Prepare a set of questions on the scientists who researched the structure of the atom and their contributions, and conduct a quiz competition in class.

Here is a ready-made quiz. Play it yourself first, then use the quiz master's card below to run it in class.

🎤 Quiz master's card – questions and answers for the class quiz

#	Question	Answer

7 · Particles in the nucleus; an atom with 2 protons and 2 neutrons (p 14)

ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസിലെ കണങ്ങൾ ഏതൊക്കെയാണ്? Which particles are in the nucleus of an atom?

2 പ്രോട്ടോണുകളും, 2 ന്യൂട്രോണുകളും ഉള്ള ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ മാസ് നമ്പർ എത്രയായിരിക്കും? What will be the mass number of an atom with 2 protons and 2 neutrons?

Protons and neutrons are in the nucleus (electrons are outside, in the shells).
Mass number = protons + neutrons = 2 + 2 = 4. With 2 protons, Z = 2, so it is helium: 42He.

8 · Protons, electrons and neutrons in ³⁵Cl and ⁴⁰Ca (p 15)

ക്ലോറിൻ, കാൽസ്യം എന്നീ ആറ്റങ്ങളിലെ പ്രോട്ടോണുകൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ, ന്യൂട്രോണുകൾ എന്നിവയുടെ എണ്ണം കണ്ടെത്തുക. Find the number of protons, electrons and neutrons in 3517Cl and 4020Ca.

Protons = electrons = bottom number; neutrons = top − bottom. Step-by-step animation: page 8.

Atom	Protons	Electrons	Neutrons = A − Z
3517Cl	17	17	35 − 17 = 18
4020Ca	20	20	40 − 20 = 20

9 · Complete the table of nine atoms (p 15)

ചുവടെ നൽകിയിരിക്കുന്ന പട്ടിക പൂർത്തിയാക്കി സയൻസ് ഡയറിയിൽ രേഖപ്പെടുത്തുക. Complete the table (symbol, atomic number, mass number, numbers of protons, electrons and neutrons). Interactive version with checking: page 8.

Symbol പ്രതീകം	Atomic number	Mass number	Protons	Electrons	Neutrons
11H	1	1	1	1	0
73Li	3	7	3	3	4
168O	8	16	8	8	8
2311Na	11	23	11	11	12
2010Ne	10	20	10	10	10
4822Ti	22	48	22	22	26
23592U	92	235	92	92	143
23290Th	90	232	90	90	142
6530Zn	30	65	30	30	35

Method for every row: Z = bottom number = protons = electrons; A = top number; neutrons = A − Z. Example 23592U: 235 − 92 = 143 neutrons.

10 · Where are the electrons? Names of the energy levels (p 15)

ബോർ ആറ്റം മാതൃക അനുസരിച്ച് ഇലക്ട്രോൺ എവിടെയാണ് കാണപ്പെടുന്നത്? According to the Bohr atom model, where are electrons found?

1, 2, 3, 4 എന്നീ ഊർജനിലകൾക്ക് യഥാക്രമം ഏതെല്ലാം പ്രതീകങ്ങളാണ് നൽകിയിരിക്കുന്നത്? Which letters are given to the energy levels 1, 2, 3, 4?

Electrons revolve around the nucleus in definite orbits (energy levels, shells) ഓർബിറ്റ് · ഊർജനിലകൾ, each with a definite energy.
Energy levels 1, 2, 3, 4 → K, L, M, N shells (Fig 1.7).

11 · Table 1.3 – maximum electrons, 2n² (p 16)

Orbit number (n)	Name	Maximum number of electrons (2n²)
1	K	2 × 1² = 2
2	L	2 × 2² = 8
3	M	2 × 3² = 18
4	N	2 × 4² = 32

12 · Table 1.4 – electron configurations of elements 1–18 (p 16)

ചില മൂലകങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം എഴുതി നോക്കാം. പട്ടിക 1.4 പൂർത്തിയാക്കി സയൻസ് ഡയറിയിൽ രേഖപ്പെടുത്തുക. Write the electron configuration of some elements: complete Table 1.4. Interactive version: page 9.

Element	Atomic number	Number of electrons	K	L	M
H	1	1	1
He	2	2	2
Li	3	3	2	1
Be	4	4	2	2
B	5	5	2	3
C	6	6	2	4
N	7	7	2	5
O	8	8	2	6
F	9	9	2	7
Ne	10	10	2	8
Na	11	11	2	8	1
Mg	12	12	2	8	2
Al	13	13	2	8	3
Si	14	14	2	8	4
P	15	15	2	8	5
S	16	16	2	8	6
Cl	17	17	2	8	7
Ar	18	18	2	8	8

Rules used: electrons = atomic number; K takes at most 2, L at most 8; a new shell starts only when the one below is full; the outermost shell holds at most 8.

13 · Draw the orbit diagram of ²⁷Al (p 17)

²⁷₁₃Al ന്റെ ഓർബിറ്റ് ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം ചിത്രീകരിക്കുക. Draw the orbit electron configuration of 2713Al.

p = 13, n = 27 − 13 = 14, e = 13 → 2, 8, 3. Step-by-step drawing: page 9.

🖼 Orbit diagram of aluminium-27

Protons 13, neutrons 27 − 13 = 14, electrons 13 → configuration 2, 8, 3. Draw the nucleus "13p / 14n", three circles (K, L, M) and put 2, 8 and 3 electrons evenly spaced on them.

14 · Reading a given orbit diagram – 18p 22n (pp 17–18)

ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ഓർബിറ്റ് ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം നൽകിയിരിക്കുന്നു. ചിത്രം വിശകലനം ചെയ്ത് ചുവടെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നവ കണ്ടെത്തുക. The orbit diagram of an atom is given (nucleus 18p 22n, three rings of electrons). Analyse it and find: atomic number അറ്റോമിക നമ്പർ, mass number മാസ് നമ്പർ, number of protons, number of neutrons, electron configuration ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം.

🎬 Solution animation – reading the diagram

Atomic number 18 · mass number 18 + 22 = 40 · protons 18 · neutrons 22 · electron configuration 2, 8, 8 (18 electrons). The atom is argon, 4018Ar.

Activity. 1 മുതൽ 18 വരെ അറ്റോമിക നമ്പറുള്ള മൂലക ആറ്റങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം എഴുതി അവയുടെ ഷെൽ ഇലക്ട്രോൺ വിന്യാസം സയൻസ് ഡയറിയിൽ ചിത്രീകരിക്കുക. Write the configurations of elements 1–18 and draw their shell diagrams in your science diary. Compare yours with the gallery on page 9 (configurations are in section 12 above).

15 · Isotopes of hydrogen – Table 1.5 and its questions (p 18)

ഒരു മൂലകം ഏതാണെന്ന് നിശ്ചയിക്കുന്നത് അതിലെ ഏതു സബ് അറ്റോമിക കണങ്ങളുടെ എണ്ണമാണ്? (പ്രോട്ടോൺ/ന്യൂട്രോൺ) The number of which subatomic particle decides the element? (proton / neutron)

ഈ ആറ്റങ്ങളെ സംബന്ധിച്ചുള്ള പട്ടിക 1.5 പൂർത്തിയാക്കാമോ? Complete Table 1.5 for the atoms of Fig 1.10 (protium, deuterium, tritium). Then answer:

ഈ ആറ്റങ്ങളുടെ അറ്റോമിക നമ്പർ എത്രയാണ്? What is the atomic number of these atoms?
അറ്റോമിക നമ്പർ 1 ഉള്ള മൂലകം ഏതാണ്? Which element has atomic number 1?
ഈ ആറ്റങ്ങൾ തമ്മിൽ ഏത് കണത്തിന്റെ എണ്ണത്തിലാണ് വ്യത്യാസം? In the number of which particle do they differ?
ഇവയുടെ മാസ് നമ്പർ ഒരുപോലെയാണോ? Are their mass numbers the same?
ഇവയിൽ ന്യൂക്ലിയസിൽ ന്യൂട്രോൺ ഇല്ലാത്ത ആറ്റമേത്? Which atom has no neutron in its nucleus?

🖼 Fig 1.10

Proton – the number of protons decides the element.

Name of the atom	Protons	Neutrons	Electrons	Atomic number	Mass number
Protium പ്രോട്ടിയം	1	0	1	1	1
Deuterium ഡ്യൂറ്റീരിയം	1	1	1	1	2
Tritium ട്രിഷിയം	1	2	1	1	3

1. Atomic number 1 for all three. 2. Hydrogen – so all three are hydrogen atoms. 3. They differ in the number of neutrons. 4. No – 1, 2 and 3. 5. Protium.

16 · What are isotopes? (p 19)

ഈ ആറ്റങ്ങൾ ഹൈഡ്രജന്റെ ഐസോടോപ്പുകൾ ആണ്. എങ്കിൽ ഐസോടോപ്പുകൾ എന്നാൽ എന്താണെന്ന് എഴുതാമോ? These atoms are isotopes of hydrogen. Can you write what isotopes are?

ഒരേ അറ്റോമിക നമ്പറും വ്യത്യസ്ത മാസ് നമ്പറുമുള്ള ഒരേ മൂലകത്തിന്റെ വ്യത്യസ്ത ആറ്റങ്ങളാണ് ഐസോടോപ്പുകൾ. Isotopes ഐസോടോപ്പുകൾ are different atoms of the same element having the same atomic number and different mass numbers. They have the same chemical properties but slightly different physical properties.

17 · Isotopes of carbon (p 19, Fig 1.11)

ഹൈഡ്രജന് മാത്രമാണോ ഐസോടോപ്പുകൾ ഉള്ളതെന്നു നോക്കാം. താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്ന ചിത്രം 1.11 നോക്കൂ. Is it only hydrogen that has isotopes? Look at Fig 1.11 and fill in: ….. protons, ….. electrons, ….. neutrons for each atom.

	126C (6p 6n)	136C (6p 7n)	146C (6p 8n)
protons	6	6	6
electrons	6	6	6
neutrons	6	7	8

No – carbon has isotopes too: all three have 6 protons (so they are carbon), but 6, 7 and 8 neutrons. ¹²C is the most stable and most abundant; ¹³C (about 1.1 %) is used to study life processes; ¹⁴C is radioactive and used to find the age of fossils.

18 · Argon, potassium and calcium – Table 1.7 (p 20)

ചിത്രം വിശകലനം ചെയ്ത് പട്ടിക 1.7 പൂർത്തിയാക്കി സയൻസ് ഡയറിയിൽ രേഖപ്പെടുത്തുക. Analyse Fig 1.12 and complete Table 1.7.

ഈ മൂലകങ്ങളുടെ മാസ് നമ്പറിന്റെ പ്രത്യേകത എന്താണ്? What is special about their mass numbers? · അറ്റോമിക നമ്പർ തുല്യമാണോ? Are the atomic numbers equal?

🖼 Fig 1.12

Element	Protons	Electrons	Neutrons	Atomic number	Mass number
Ar	18	18	22	18	40
K	19	19	21	19	40
Ca	20	20	20	20	40

The mass numbers are the same (40). The atomic numbers are not equal (18, 19, 20). Such atoms are isobars ഐസോബാറുകൾ: atoms with the same mass number and different atomic numbers – different elements with the same total number of protons + neutrons.

Check yourself

Next: Let us assess & extended activities – solutions ▶

Element	Atomic number	Number of electrons	K	L	M
H	1	1	1
He	2	2	2
Li	3	3	2	1
Be	4	4	2	2
B	5	5	2	3
C	6	6	2	4
N	7	7	2	5
O	8	8	2	6
F	9	9	2	7
Ne	10	10	2	8
Na	11	11	2	8	1
Mg	12	12	2	8	2
Al	13	13	2	8	3
Si	14	14	2	8	4
P	15	15	2	8	5
S	16	16	2	8	6
Cl	17	17	2	8	7
Ar	18	18	2	8	8

Element	Atomic number	Number of electrons	K	L	M
H	1	1	1
He	2	2	2
Li	3	3	2	1
Be	4	4	2	2
B	5	5	2	3
C	6	6	2	4
N	7	7	2	5
O	8	8	2	6
F	9	9	2	7
Ne	10	10	2	8
Na	11	11	2	8	1
Mg	12	12	2	8	2
Al	13	13	2	8	3
Si	14	14	2	8	4
P	15	15	2	8	5
S	16	16	2	8	6
Cl	17	17	2	8	7
Ar	18	18	2	8	8

Element	Atomic number	Number of electrons	K	L	M
H	1	1	1
He	2	2	2
Li	3	3	2	1
Be	4	4	2	2
B	5	5	2	3
C	6	6	2	4
N	7	7	2	5
O	8	8	2	6
F	9	9	2	7
Ne	10	10	2	8
Na	11	11	2	8	1
Mg	12	12	2	8	2
Al	13	13	2	8	3
Si	14	14	2	8	4
P	15	15	2	8	5
S	16	16	2	8	6
Cl	17	17	2	8	7
Ar	18	18	2	8	8