శాస్త్ర విజ్ఞానము ఇప్పుడు మిగతా భారతీయ భాషల్లో కూడా... ఇక్కడ నొక్కి చూడండి. For Science in other Indian Languages. Please Click here.

జీవలోకపు పునాది రాళ్లు

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Monday, September 1, 2014 0 comments


వోలర్, కోల్బ్, బెర్తెలో మొదలైన వారు సంయోజించిన కర్బన రసాయనాలు కాస్త సరళమైన పదార్థాలు. జీవలోకానికి ప్రత్యేకమైన మరింత సంక్లిష్టమైన పదార్థాలెన్నో వున్నాయి. పిండి పదార్థం (starch),  కొవ్వు (fat),  ప్రోటీన్లు మొదలైనవి అలాంటి రసాయనాలకి తార్కాణాలు. వాటిని శోధించడం మరింత కష్టం. వాటి మౌలిక అంశాల విశ్లేషణ మరింత జటిలం. అప్పుడప్పుడే అంకురిస్తున్న కర్బన రసాయన శాస్త్రానికి ఈ పదార్థాలు దుస్తరమైన సవాళ్లుగా దాపురించాయి.

అయితే ఈ సంక్లిష్టమైన కర్బన రసాయనాలని కూడా సజల ఆసిడ్ లతో గాని, సజల బేస్ లతో గాని కలిపి వేడి చేస్తే అవి మరింత సరళమైన ‘పునాది రాళ్లు’గా విడిపోతాయని ఆ రోజుల్లో తెలిసిన విషయమే. గాట్లీబ్ సిగిస్ముండ్ కిర్షాఫ్ (1764-1833) అనే రష్యన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త ఈ విషయంలో అగ్రగామి.  1812  లో ఇతడు పిండి పదార్థాన్ని (ఆసిడ్ తో కలిపి వేడి చేసి) దాన్ని ఒక ప్రత్యేక చక్కెరగా మార్చగలిగాడు.  ఆ చక్కెరకే తదనంతరం గ్లూకోస్ అని పేరు పెట్టారు.

1820  లో ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త హెన్రీ బ్రాకొనో కూడా ప్రోటీన్ జెలటిన్ ని అదే విధంగా సంస్కారం చేశాడు. అప్పుడు గ్లైసిన్ అనే సమ్మేళనం ఉత్పన్నం అయ్యింది. ఇది నైట్రోజన్ కలిగిన ఒక కర్బన రసాయన ఆసిడ్. ఈ రకమైన ఆసిడ్ల జాతికి తదనంతరం బెర్జీలియస్ ఉమ్మడిగా అమినో ఆసిడ్లు అని పేరు పెట్టాడు. ఇరవై వివిధ అమినో ఆసిడ్లలో ఈ గ్లైసన్ మొదటిది అని తరువాత తెలిసింది. పందొమ్మిదవ శతాబ్దంలో ఈ అమినో ఆసిడ్లు అన్నిటినీ  ప్రకృతి సహజంగా లభ్యమయ్యే ప్రోటీన్ల నుండి సంయోజించ గలిగారు.

పిండి పదార్థం లోను, ప్రోటీన్ల లో కూడా పెద్ద పెద్ద అణువులు ఉంటాయి. పిండి పదార్థంలో గ్లూకోస్ అంశాల పొడవాటి మాలికలు ఉంటాయి. అలాగే ప్రోటీన్లలో అమినో ఆసిడ్ల మాలికలు ఉంటాయి. ప్రయోగ శాలలో అలాంటి మాలికలని సంయోజించడంలో పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు రసాయన శాస్త్రవేత్తలు పెద్దగా పురోగమించలేకపోయారు. కాని కొవ్వు విషయంలో పరిస్థితి వేరేగా వుంది.

మిచెల్ యూజీన్ చెవెరూల్ (1786-1889) అనే ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త తన సుదీర్ఘమైన వృత్తి జీవనంలో అధిక భాగం కొవ్వు పదార్థాల పరిశోధనకే కేటాయించాడు. 1809  లో అతడు సబ్బుని (కొవ్వు పదార్థాన్ని ఆల్కలీతో వేడి చేసి సబ్బు తయారు చేస్తారు) ఆసిడ్ తో సంస్కారం చేసి మనం ఇప్పుడు ఫాటీ ఆసిడ్లని (fatty acids)  అని పిలిచే పదార్థాలని సంయోజించగలిగాడు. కొవ్వుని సబ్బుగా మార్చినప్పుడు అందులోంచి గ్లిసరాల్ తొలగించబడుతుందని కూడా తరువాత అతడు కనుక్కున్నాడు.

గ్లిసరాల్ కాస్త సరళమైన అణువే. అందులో మూడు స్థానాల వద్ద అదనపు పరమాణు బృందాలు అతుక్కోడానికి వీలు ఉంటుంది. 1840  ల కల్లా ఒక విషయం స్పష్టమయ్యింది. పిండి పదార్థం లోను, ప్రోటీన్ల లోను ఉండే మౌలిక అంశాలు అధిక సంఖ్యలో ఉండొచ్చుగాని, కొవ్వు పదార్థాలలో మాత్రం కేవలం నాలుగు అంటే నాలుగే అంశాలు – గ్లిసరాల్ మరియు మూడు ఫాటీ ఆసిడ్లు -  ఉంటాయని తెలుసుకున్నారు.

ఇక్కడే బెర్తెలొ రంగప్రవేశం చేశాడు. 1854  లో అతడు గ్లిసరాల్ ని స్టియరిక్ ఆసిడ్ తో సంస్కారం చేశాడు. ఈ ఆసిడ్ కొవ్వు పదార్థాలలో దొరికే ఓ సర్వసామాన్యమైన ఆసిడ్. అలా చెయ్యటం వల్ల ఒక గ్లిసరాల్ అంశం, మూడు స్టియరిక్ ఆసిడ్ అంశాలతో కలిసిన ఓ అణువు ఉత్పన్నం అయ్యింది. దాని పేరు ట్రై స్టియరిన్. సహజ కొవ్వు నుండి పుట్టే ట్రై స్టియరిన్ కి దీనికి తేడా లేదని తెలుసుకున్నారు. అప్పటి వరకు సంయోజించ పడ్డ సహజ  పదార్థాలు అన్నిట్లోకి ఇది అత్యంత సంక్లిష్టమైనది అని చెప్పుకోవచ్చు.

ఆ తరువాత బెర్తెలొ మరింత కఠినమైన కార్యాని తలపెట్టాడు. స్టియరిక్ ఆసిడ్ కి బదులుగా ఇతడు వేరే ఆసిడ్లని తీసుకున్నాడు. ఇవి సహజ కొవ్వు పదార్థాల నుండి తీసుకున్నవి కాకపోయినా అలాంటి ఆసిడ్లని పోలి వున్నాయి. ఈ కొత్త ఆసిడ్లని గ్లిసరాల్ తో కలిపి వేడి చేస్తే మామూలు కొవ్వు పదార్థాలని పోలిన పదార్థాలు ఉత్పన్నం అయ్యాయి. కాని ఇవి ప్రకృతిలో లభ్యమయ్యే కొవ్వు పదార్థాల లాగా లేవు.
(ఇంకా వుంది)

పారదోలబడ్డ ప్రాణవాదం

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Thursday, August 28, 2014 0 comments

ఈ కారణం చేతనే అకర్బన రసాయనాలు ప్రకృతిలో విరివిగా దొరుకుతాయని మనుషులు భావించేవారు. జీవరహిత ప్రపంచంలోను, జీవ ప్రపంచం లోను కూడా అవి దొరుకుతాయి. ఉదాహరణకి నీరు సముద్రాలలో ఉంటుంది, రక్తం లో కూడా ఉంటుంది. ఇందుకు భిన్నంగా కర్బన రసాయనాలు మాత్రం కేవలం జీవప్రపంచానికే పరిమితమై ఉంటాయి.

ఈ రకమైన దృక్పథాన్ని 1828  లో ఫ్రెడెరిక్ వోలర్ (1800-1882) చేసిన కృషి సవాలు చేసింది. జర్మనీకి చెందిన ఈ రసాయన శాస్త్రవేత్త బెర్జీలియస్ కి శిష్యుడు. సయనైడ్లు, వాటికి సంబంధించిన ఇతర రసాయనాల మీదకి వోలర్ దృష్టి సారించాడు. ఒక రోజు అమ్మోనియం సయనేట్ అనే సమ్మేళనాన్ని వేడి చేస్తున్నాడు. (ఆ రోజుల్లో దీన్ని అందరూ అకర్బన రసాయనం అనుకునేవారు. దీనికి జీవపదార్థానికి ఏ సంబంధమూ లేదని అనుకునేవారు). అల వేడి చేస్తున్నప్పుడు ఏర్పడ్డ స్ఫటికలు యూరియాని పోలి వున్నాయని గుర్తించాడు వోలర్. ఈ యూరియా మనుషుల, జంతువుల మూత్రంలో అధిక మోతాదులో దొరికే ఒక పదార్థం. అంటే ఒక కర్బన రసాయనం. ఆ స్ఫటికాలని నిశితంగా పరీక్షిస్తే అవి నిజంగానే యూరియా స్ఫటికాలని తెలిసింది.

వోలర్ ఈ ప్రయోగాన్ని మళ్లీ మళ్లీ చేసి నిర్ధారించాడు. అమ్మోనియమ్ సయనేట్ లాంటి అకర్బన రసాయనాన్ని యూరియా వంటి కర్బన రసాయనంగా ఎప్పుడు కావాలంటే అప్పుడు మార్చుకోవచ్చు నని గుర్తించాడు. తను కనుక్కున్న విషయాన్ని గురువైన బెర్జీలియస్ కి మనవి చేసుకుంటూ ఉత్తరం రాశాడు. ఈ బెర్జీలియస్ నూతన భావాలని సులభంగా ఒప్పుకునే రకం కాడు. కాని పదే పదే చెయ్యబడ్డ ప్రయోగ ఫలితాలని పరిశీలించిన మీదట జీవ, జీవరహిత రసాయనాలు అంటూ తను చేసిన విభజన అంత సరైనది కాదని ఒప్పుకున్నాడు.

అయితే వోలర్ సాధించిన విజయాన్ని ఆకాశానికి ఎత్తనక్కర్లేదు. నిజానికి ఇది అంత గొప్ప ఫలితమేమీ కాదు. అసలు అమ్మోనియమ్ సయనేట్ అకర్బన రసాయనమే కాదని వాదించడానికి కొన్ని ఆధారాలు వున్నాయి. పోనీ కర్బన రసాయనమే అనుకున్నా కూడా అమ్మోనియమ్ సయనేట్ యూరియాగా మారడానికి కారణం ఆ అణువులోని పరమాణువుల స్థానాలలో కాస్త మార్పు రావడమే కవచ్చు. యూరియా అణువు లో పూర్తిగా కొత్త అంశాలు కావు.

అలాగని వోలర్ సాధించిన ఫలితాన్ని పూర్తిగా కొట్టేయడానికి కూడా లేదు. ఎందుకంటే ఎంతైనా అది మనుషుల మనసుల మీద ప్రాణవాదపు పట్టు సడలేలా చేసింది.  ఆ ఫలితం రసాయన శాస్త్రవేత్తలకి కర్బన రసాయనాలని సంయోజించే దిశగా ప్రోత్సాహాన్నిచ్చింది.

1845  లో వోలర్ శిష్యుడైన అడోల్ఫ్ విల్హెల్మ్ హర్మన్ కోల్బ్ (1818-1884)  అసెటిక్ ఆసిడ్ ని సంయోజించడంలో కృతకృత్యుడు అయ్యాడు. ఈ అసెటిక్ ఆసిడ్ కర్బన రసాయనం అనటంలో సందేహం లేదు. అంతేకాక తను వినియోగించిన విధానంలో మూలాంశాలైన కార్బన్, హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్ ల నుండి క్రమబద్ధంగా జరిగే రసాయన చర్యల ఫలితంగా చివరిలో అసెటిక్ ఆసిడ్ ఎలా ఉత్పన్నం అవుతుందో కనిపిస్తుంది. ఈ రకంగా మూలకాలతో మొదలుపెట్టి ఒక పదార్థాన్ని సంయోజించడానిన్ని ‘పూర్ణ సంయోజనం’ అంటారు. ఒక రసాయన శాస్త్రవేత్త ఇంతకన్నా కోరుకునేది మరేమీ ఉండదు. యూరియాని సంయోజించటంలో వోలర్ సాధించిన విజయం వల్ల పని కాలేదు అనుకుంటే, కోల్బ్ సాధించిన అసెటిక్ ఆసిడ్ సంయోజనం వల్ల మాత్రం ప్రాణవాదం భూస్థాపితం అయిపోయింది.

ఈ విజయాన్ని మరింత ముందుకు తీసుకు వెళ్లిన ఓ ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త ఉన్నాడు.  అతడి పేరు పియర్ యూజీన్ మార్సెలొన్ బెర్తెలొ (1827-1907). 1850  లలో ఇతడు అధిక సంఖ్యలో కర్బన రసాయనాలని సంయోజిస్తూ వచ్చాడు. మిథైల్ ఆల్కహాల్, ఇథైల్ ఆల్కహాల్, మీథేన్, బెంజీన్, అసెటిలిన్ మొదలుకొని ఎన్నో ముఖ్యమైన కర్బన రసాయనాలని సంయోజించాడు. ఈ దెబ్బతో అకర్బన రసాయన ప్రపంచం నుండి కర్బన రసాయన ప్రపంచంలోకి ప్రవేశించడం ఓ విశేషంలా తోచడం మానేసింది. అదొక సర్వసామాన్యమైన విషయం అయిపోయింది.


(ఇంకా వుంది)

కర్బన రసాయన శాస్త్రం

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Monday, August 25, 2014 0 comments

అధ్యాయం 6
కర్బన రసాయన శాస్త్రం

ప్రాణవాదానికి ఆయువు చెల్లు

అగ్నిని కనుక్కున్న నాటి నుండి మనిషి పదార్థాలని  మండేవి, మండనివి అని రెండు వర్గాలుగా విభజిస్తూ వచ్చాడు. ఆ రోజుల్లో కలప, కొవ్వు, చమురు  - వీటినే ప్రధానంగా ఇంధనాలుగా వాడేవారు. కలప వృక్షప్రపంచం నుండి పుట్టిన ఉత్పత్తి అయితే, కొవ్వు, చమురు జీవప్రపంచం నుండి మాత్రమే కాక, వృక్షప్రపంచం నుండి కూడా వచ్చిన ఉత్పత్తులు. ఖనిజ ప్రపంచానికి చెందిన పదార్థాలలో అధికశాతం – నీరు, ఇసుక, రాళ్లు మొదలైనవి – మండేవి కావు. పైగా ఇవి నిప్పుని ఆర్పడానికి పనికొస్తాయి.

కనుక తొలి దశల్లో మండేవి, మండనివి అనే రెండు జాతుల పదార్థాలని జీవప్రపంచం నుండి వచ్చేవి, జీవప్రపంచం నుండి రానివి అనే రెండు వర్గాలుగా కూడా విభజించడం సహజంగా జరిగింది. (అయితే ఈ సూత్రానికి ఎన్నో మినహాయింపులు ఉన్నాయి. కార్బన్, సల్ఫర్ మూలకాలు జీవరహిత ప్రపంచం నుండి వచ్చే పాదార్థాలలాగా కనిపిస్తాయి గాని అవి మండుతాయి.)

పద్దెనిమిదవ శతాబ్దంలో పెరుగుతున్న పదార్థ విజ్ఞానాన్ని ఆలంబనగా చేసుకున్న రసాయన శాస్త్రవేత్తలు జ్వలనీయత (మండటం) అనే ఒక్క లక్షణం సహాయంతో జీవప్రపంచపు ఉత్పత్తులని, జీవరహిత ప్రపంచపు ఉత్పత్తుల నుండి వేరు చెయ్యటం సాధ్యం కాదని తెలుసుకున్నారు. జీవరహిత ప్రపంచం నుండి వచ్చిన పదార్థాలు ఎంతో కరుకైన సంస్కారాలని కూడా తట్టుకుని మనగలిగేవి. కాని జీవపదార్థం మాత్రం, లేదా ఒకప్పుడు జీవం వున్న పదార్థం మాత్రం, అలాంటి సంస్కారాలని తట్టుకోగలిగేది కాదు. నీటిని మరిగించి మళ్లీ స్వేదనంతో నీటిగా మార్చవచ్చు. ఇనుమును, ఉప్పుని కరిగించి, మళ్లీ మూల స్థితికి వచ్చేలా గడ్డ కట్టేట్టు చెయ్యొచ్చు. ఇందుకు భిన్నంగా ఆలివి నూనెని, లేదా చక్కెరని, వేడి చేస్తే (మంట రాకుండా జాగ్రత్తలు తీసుకున్నా కూడా), వాటి లోంచి పొగ పుట్టి మసిబారతాయి. ఆ చర్య తరువాత అడుగున మిగిలేది ఆలివ్ నూనె గాని, చక్కెర గాని కాదు. అంతే కాక ఆ మిగిలిన అవశేషాల నుండి ఆలివ్ నూనెని, చక్కెరని తిరిగి సాధించడానికి వీలుపడదు.

ఈ రకమైన భేదాలు చాలా మౌలికమైన భేదాల లాగా తోచాయి. 1807  లో బెర్జీలియస్ ఆలివ్ నూనె, చక్కెర మొదలైన పదార్థాలన్నీ జీవప్రపంచానికి చెందిన ఉత్పత్తులు కనుక వాటిని organic (కర్బన రసాయనాలు) అనాలని సూచించాడు. ఇక జీవరహిత ప్రపంచానికి చెందిన నీరు, ఉప్పు మొదలైన పదార్థాలన్నీ inorganic (అకర్బన రసాయనాలు) అన్నాడు.

అయితే రసాయన శాస్త్రవేత్తలు గమనించిన విషయం ఒకటి వుంది. వేడి చెయ్యడం మొదలైన కరుకైన సంస్కారాల వల్ల కర్బన రసాయనాలు అకర్బన రసాయనాలుగా మారిపోతాయి అన్న సంగతి వాళ్ళు గుర్తించారు. అయితే అకర్బన రసాయనాల నుండి కర్బన రసాయనాలుగా అంటే వ్యతిరేక దిశలో మార్పిడి మాత్రం పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు తొలి దశల వరకు తెలిసి రాలేదు.

ఆ రోజుల్లో ఎంతో మంది రసాయన శాస్త్రవేత్తలు జీవం అనేది ఓ ప్రత్యేక లక్షణం అని, భౌతిక ప్రపంచపు నియమాలు దాన్ని పాలించవని, ఆ నియమాలన్నీ జీవరహిత ప్రపంచానికే పరిమితమని భావించేవారు. జీవం పట్ల ఈ రకమైన వైఖరిని ‘ప్రాణవాదం’ (vitalism) అంటారు.  ఒక శతాబ్ద కాలం క్రితం ఫ్లాగిస్టాన్ ని కనుక్కున్న స్టాల్ దాన్ని బోధించేవాడు. ఈ ప్రాణవాదం ప్రకారం, అకర్బన రసాయనాలని కర్బన రసాయనాలుగా మార్చడానికి ఏదో ‘ప్రాణ శక్తి’ (vital force) అవసరమని భావించేవారు. రసాయన శాస్త్రవేత్తలకి అప్పటికి తెలిసిన విధానాల సహాయంతో పరీక్షా నాళాలలో, ప్రయోగశాలలో ఈ ‘ప్రాణ శక్తి’ని ఎలా వినియోగించాలో, శాసించాలో అర్థం కాలేదు.
(ఇంకా వుంది)


విద్యుద్ విశ్లేషణ - మైకేల్ ఫారడే

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Saturday, August 23, 2014 1 comments

అప్పుడు ఇంగ్లీష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త హంఫ్రీ డేవీ కి (1778-1829) ఓ చిత్రమైన ఆలోచన వచ్చింది. రసాయనాల వల్ల సాధ్యం కానిది విద్యుత్తు వల్ల అవుతుందేమో అని ఇతడు ఆలోచించాడు. ఎందుకంటే రసాయనాలు ఏమీ చెయ్యలేకపోయిన కొన్ని సందర్భాలలో విద్యుచ్ఛక్తి యొక్క చిత్రమైన ప్రభావం వల్ల పదార్థాలలోని నీటిని వెలికి తీయడానికి వీలయ్యింది.

ఆ కారణం చేత డేవీ 250  లోహపు పళ్లాల దొంతరని ఏర్పాటు చేసి ఓ పెద్ద విద్యుత్ బ్యాటరీని నిర్మించడానికి పూనుకున్నాడు. అంత పెద్ద బ్యాటరీని గతంలో ఎవరూ  నిర్మించలేదు. అజ్ఞాత మూలకాలు ఉన్నాయని అనుకున్న పదార్థాలు కలిసిన ద్రావకాలలో అధిక స్థాయిలో విద్యుత్ శక్తిని ప్రవేశపెట్టి చూశాడు. కాని అలా చెయ్యడం వల్ల నీట్లోంచి హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్ లు వెలువడటం తప్ప మరేమీ జరగలేదు.

ద్రావక రూపంలో కాక పదార్థాన్ని ఘన రూపంలో తీసుకుంటే ఎలా వుంటుందని ఆలోచించాడు. కాని ఘన రూపంలో వున్న పదార్థం లోంచి విద్యుత్తు ని ప్రవహింపజేయడం కష్టం అయ్యింది. అప్పుడు సమ్మేళనాలని కరిగించి ఆ కరిగిన పదార్థం లోంచి విద్యుత్తును పోనివ్వాలన్న ఆలోచన వచ్చింది.

ఈ కొత్త ఉపాయం చక్కగా పని చేసింది.  అక్టోబర్ 6, 1807 నాడు డేవీ ఓ ముఖ్యమైన ప్రయోగం చేశాడు. కరిగించిన పొటాష్ (పొటాషియమ్ కార్బనేట్) లోంచి విద్యుత్తును పోనిచ్చాడు.  ఆ చర్య లోంచి చిన్న చిన్న లోహపు తునియలు వెలికి వచ్చాయి. దానికి అతడు పొటాషియమ్ అని పేరు పెట్టాడు. (ఈ లోహం ఎంత సక్రియంగా వుందంటే అది నీటికి తో చర్య జరిపి నీట్లోని ఆక్సిజన్ ని వెలికి లాగి, నీట్లోని హైడ్రోజన్ ని వెలికి తీసి, ఎంత శక్తి విడుదల చేస్తుందంటే ఆ చర్య జరిగినప్పుడు భగ్గున అగ్గి పుడుతుంది.) ఒక వారం తరువాత డేవీ సోడా (సోడియమ్ కార్బనేట్) నుంచి సోడియమ్ ని శుద్ధి చేశాడు. ఇది పొటాషియమ్ కన్నా కాస్త తక్కువగా మాత్రమే సక్రియంగా వుంది).

తదనంతరం 1808 లో, బెర్జీలియస్ సూచించిన కాస్త భిన్నమైన విధానాన్ని ఉపయోగించి, డేవీ మరిన్ని లోహాలని వాటి ఆక్సయిడ్ ల నుంచి శుద్ధీకరించాడు. మెగ్నీషియా నుంచి మెగ్నీషియమ్ ని, స్ట్రాంషియా నుంచి స్ట్రాంషియమ్ ని, బేరిటా నుంచి బేరియమ్ ని, సున్నం నుంచి కాల్షియమ్ ని శుద్ధీకరించాడు. (సున్నం ని లాటిన్ లో కాల్షియమ్ అంటారు.)

డేవీ మరి కొన్ని విషయాలని కూడా కనుక్కున్నాడు. ఒక తరం క్రితం షీలే కాస్త ఆకుపచ్చ రంగులో ఉండే ఓ వాయువుని కనుక్కున్నాడు. అదొక ఆక్సయిడ్ ఏమో ననుకుని పొరబడ్డాడు. ఆ వాయువు ఆక్సయిడ్ కాదని అదొక మూలకమని డేవీ నిరూపించాడు. దానికి ‘క్లోరిన్’ అని పేరు సూచించాడు. గ్రీకు భాషలో క్లోరిన్ అంటే ఆకుపచ్చ అని అర్థం. అలాగే శక్తివంతమైన ఆసిడ్ అయిన హైడ్రోక్లోరిక్ ఆసిడ్ లో ఆక్సిజన్ ఉండదని నిరూపించాడు డేవీ. ఆ విధంగా ప్రతీ ఆసిడ్ లోను తప్పకుండా ఆక్సిజన్ ఉంటుందన్న లెవోషియే సూచన తప్పని నిరూపించాడు.

విద్యుద్ విశ్లేషణలో డేవీ చేసిన కృషిని అతడు అనుచరుడు, అంతే సత్తా గల అంతేవాసి అయిన మైకేల్ ఫారడే (1791-1867) మరింత విస్తరింపజేశాడు. ఫారడే తన కృషితో గురువుని మించిన శిష్యుడు అనిపించుకున్నాడు. విద్యుద్ రసాయన శాస్త్రం (electrochemistry) లో పని చేసిన ఫారడే ఎన్నో ముఖ్యమైన పారిభాషిక పదాలని ప్రవేశపెట్టాడు. అవి ఇప్పటికీ వాడుకలో వున్నాయి. ఉదాహరణకి విద్యుత్ శక్తి యొక్క ప్రయోగంతో అణువులని భేదించే ప్రక్రియకి విద్యుత్ విశ్లేషణ అని మొదట పేరు పెట్టింది ఇతడే. విలియమ్ వెవెల్ అనే ఇంగ్లీష్ సాహితీవేత్త చేసిన సూచన మేరకు విద్యుత్ ప్రవాహానికి ప్రవేశాన్నిచ్చే ద్రావకానికి ఎలెక్‍ట్రోలైట్ అని పేరు పెట్టాడు. ఆ ద్రావకంలో ముంచే లోహపు కడ్డీలకి, లేదా బద్దలకి ఎలెక్‍ట్రోడ్ లు అని పేరు పెట్టాడు. ధనావేశం కలిగిన ఎలెక్‍ట్రోడ్  ని ఆనోడ్ అన్నాడు. ఋణావేశం కలిగిన ఎలెక్‍ట్రోడ్  ని కాథోడ్ అన్నాడు.


 ఎలెక్‍ట్రోలైట్  లో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మోసుకుపోయే రేణువులకి ‘అయాన్స్’ (ions)   అని పేరు పెట్టాడు. (గ్రీకు భాషలో ‘సంచారకులు’ అనే అర్థం గల పదం నుండి ఈ పదం వచ్చింది.) ఆనోడ్ దిశగా ప్రయాణించే రేణువులని ఆనయాన్ లు (anions) అన్నాడు. అలాగే కాథోడ్ దిశగా ప్రయాణించే రేణువులని కాటయాన్లు (cations) అన్నాడు.
1832  లో అతడు విద్యుత్ రసాయన శాస్త్రానికి చెందిన కొన్ని మౌలిక నియమాలని సంఖ్యాత్మకంగా వ్యక్తం చేశాడు. విద్యుత్ విశ్లేషణలో అతడు సూత్రీకరించిన మొదటి నియమం ఇది. విద్యుత్ విశ్లేషణలో ఒక ఎలెక్‍ట్రోడ్  వద్ద వెలువడ్డ పదార్థం యొక్క ద్రవ్యరాశి, ఆ ద్రావకం లోంచి ప్రవహించిన మొత్తం విద్యుత్తుని  అనులోమంగా (proportional) ఉంటుంది. విద్యుత్ విశ్లేషణలో అతడి రెండవ నియమం ఇలా వుంటుంది. ఒక నియత మొత్తంలో ప్రవేశపెట్టబడ్డ విద్యుత్తుకు ఫలితంగా ఉత్పన్నం అయ్యే లోహం యొక్క భారం ఆ లోహం యొక్క తుల్యభారానికి (equivalent weight) అనులోమంగా ఉంటుంది.

ఉదాహరణకి ఒక నియత మొత్తం ఆక్సిజన్ తో  పొటాషియం కన్నా వెండి 2.7 రెట్లు ఎక్కువ మొత్తంలో కలిసింది అనుకుందాం. అలాగే ఒక నియత మొత్తంలో విద్యుత్తు ఫలితంగా ఉత్పన్నమయ్యే పొటాషియమ్ కన్నా వెండి 2.7  రెట్లు ఎక్కువ ఉత్పన్నం అవుతుంది.
ఫారడే సూత్రీకరించిన విద్యుద్విశ్లేషణా నియమాల ఫలితంగా పదార్థంలో అతి సూక్ష్మమైన అంశాలు అణువులు అయినట్టే, విద్యుత్తులో కూడా అతి సూక్ష్మమైన ‘విద్యుత్ అణువులు’ ఉంటాయేమో నన్న భావన ఉదయించింది.
అందుచేత ఒక ఎలక్ట్రోలైట్ లోంచి విద్యుత్తుని పంపించినప్పుడు పదార్థపు అణువులని ఈ ‘విద్యుత్ అణువులు’ ఆనోడ్ వద్దకి గాని, కాథోడ్ వద్దకి గాని లాక్కుపోతాయేమో. అలాగే తరచు ఒక పదార్థపు అణువుని లాక్కెళ్లడానికి ఒక ‘విద్యుత్ అణువు’ సరిపోతుందేమో. కొన్ని సార్లు రెండు, మూడు ‘విద్యుత్ అణువులు’ అవసరం అవుతాయేమో. ఈ రకమైన వాదనలతో ఫారడే ప్రతిపాదించిన విద్యుద్విశ్లేషణా నియమాలని సమర్ధించడానికి వీలవుతున్నట్టు తోచింది.

కాని ఈ ‘విద్యుత్ అణువులు’ అసలేంటి, వాటి లక్షణాలేంటి అన్న విషయం పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు చివరి దశ దాకా తేటతెల్లం కాలేదు. కాని ఆశ్చర్యం ఏమిటంటే అసలు ఫారడేకే ఈ ‘విద్యుత్ అణువులు’ అన్న భావనే కాక, అసలు అణువాదమే పెద్దగా నచ్చేది కాదు.


(‘అణువులు’ అధ్యాయం సమాప్తం)








రసాయన శాస్త్రంలో విద్యుత్ విశ్లేషణ

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Tuesday, August 19, 2014 2 comments


ఈ రసాయనిక సూత్రాల సహాయంతో రసాయనిక చర్యలని వర్ణించే రసాయనిక సమీకరణాలని వ్యక్తం చెయ్యొచ్చు.ఉదాహరణకి కార్బన్ ఆక్సిజన్ తో కలిసినప్పుడు కార్బన్ డయాక్సయిడ్ ఉత్పన్నం అవుతుంది అన్న సత్యాన్ని ఈ విధంగా వ్యక్తం చెయ్యొచ్చు.

C + O2 à CO2

లెవోషియే సూచించిన ద్రవ్య నిత్యత్వ సూత్రాన్ని పై సమీకరణం తృప్తిపరచాలంటే సమీకరణానికి ఇరుపక్కలా ఉండే పరమాణువుల లెక్క సరిపోవాలి. ఉదాహరణకి పై సమీకరణంలో ఒక  C  పరమాణువు, రెండు  O  పరమాణువులతో కలిసినప్పుడు ఒక  C  రెండు O  లు గల CO2  ఏర్పడుతుంది.
అలాగే హైడ్రోజన్, క్లోరైడ్ లు కలిస్తే హైడ్రోజన్ క్లోరైడ్ ఏర్పడుతుంది అన్న విషయాన్ని వ్యక్తం చెయ్యదలచుకున్నారు అనుకోండి. దాన్ని ఈ విధంగా వ్యక్తం చెయ్యొచ్చు.
H2 + Cl2 à HCl

కాని పైన చూపించిన చర్యలో ముందు రెండు హైడ్రోజన్ పరమాణువులు, రెండు క్లోరైడ్ పరమాణువులు ఉన్నా చర్య జరిగాక ఒక హైడ్రోజన్, ఒక క్లోరైడ్ పరమాణువు ఉండడం కనిపిస్తుంది. ఈ దోషాన్ని సవరించడానికి పై చర్యని మనం సంతులిత రసాయన చర్య (balanced chemical reaction) గా మార్చుకోవాలి.
H2 + Cl2 à 2HCl
అప్పుడు చర్యకి కుడి ఎడమ పక్కల పరమాణువుల సంఖ్య సరిపోతుంది.
అదే విధంగా హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్ లు కలిసి నీటిని ఏర్పరచే చర్యని కూడా ఈ విధంగా ఓ సంతులిత చర్యగా వ్యక్తం చేయవచ్చు.
2 H2 + O2 à 2H2O

విద్యుత్ విశ్లేషణ

లోగడ నికోల్సన్, కార్లైల్ లు విద్యుత్ శక్తిని ఉపయోగించి ముఖ్యమైన రసాయన శాస్త్ర పరిశోధనలు చేసిన సంగతి చూశాం. విద్యుత్ శక్తిని ఉపయోగించి కొన్ని మూలకాల శుద్ధీకరణలో మరింత సంచలనాత్మక ఫలితాలు సాధించడానికి వీలయ్యింది.

ఒకటిన్నర శతాబ్ద కాలం క్రితం బాయిల్ మూలకాలని నిర్వచించిన నాటి నుండి ఆ నిర్వచనానికి సరిపోయే మూలకాలని గణనీయ సంఖ్యలో కనుక్కున్నారు. శాస్త్రవేత్తలని ఇబ్బంది పెట్టిన మరో విషయం ఏమిటంటే కొన్ని పదార్థాలు మూలకాలు కావని తెలుసు, వాటిలో అంతవరకు తెలియని కొత్త మూలకాలు ఏవో ఉన్నాయని కూడా తెలుసు. కాని ఆ మూలకాలని వెలికితీయడం ఎలాగో తెలియలేదు.

ఎన్నో సందర్భాలలో మూలకాలు ఆక్సిజన్ తో కలిసి ఆక్సయిడ్ ల రూపంలో  లభ్యం అవుతాయి. ఆక్సిజన్ తో మరింత బలమైన అనుబంధం (affinity)  గల మరో మూలకాన్ని ప్రవేశపెడితే, ఆక్సిజన్ మొదటి మూలకాన్ని వొదిలిపెట్టి రెండవ మూలకాన్ని ఆశ్రయించవచ్చు. ప్రయోగంలో ఆ విషయం నిర్ధారితం అయ్యింది. అలాంటి రెండవ మూలకం పాత్ర కార్బన్ చక్కగా పోషించింది. ఉదాహరణకి ముడి ఇనుములో ఉండేది అధికశాతం ఐరన్ ఆక్సయిడ్. దీన్ని కార్బన్ యొక్క శుద్ధరూపం అయిన కోక్ తో కలిపి వేడిచేస్తారు. కార్బన్ ఆక్సిజన్ తో కలిసి కార్బన్ మోనాక్సయిడ్, కాఅర్బన్ డయాక్సయిడ్ లు ఏర్పడతాయి. ఇవి వాయువులు కనుక పైకి ఎగిరిపోతాయి. ఇక లోహరూపంలో వున్న ఇనుము అడుగున మిగులుతుంది.

ఇప్పుడు సున్నాన్ని (lime) తీసుకుందాం. దాని లక్షణాల బట్టి చూస్తే సున్నం కూడా ఒక రకమైన ఆక్సయిడే ననిపిస్తుంది. కాని మనకి మనకి తెలిసిన మూలకాలు ఏవీ కూడా ఆక్సిజన్ తో కలిసి సున్నాన్ని ఏర్పాటు చెయ్యటం మనకి తెలియదు. ఆ అజ్ఞాత మూలకాన్ని శుద్ధి చెయ్యడం కోసం సున్నాన్ని, కోక్ తో కలిపి వేడి చేసి చూడొచ్చు. కాని అలా చేసినందువల్ల ఏమీ జరగలేదు. ఆ అజ్ఞాత మూలకం ఏదో ఆక్సిజన్ కి ఎంత బలంగా అతుక్కుపోయింది అంటే కార్బన్ దాన్ని దాని స్థానం నుంచి కదిలించలేక పోయింది. కార్బనే కాక మరే ఇతర రసాయనం కూడా సున్నం నుండి ఆక్సిజన్ ని వేరు చెయ్యలేకపోయింది.

(ఇంకా వుంది)

బ్లాగర్లకి స్వాతంత్ర్య దినోత్సవ శుభాకాంక్షలు!

ఈ సందర్భంగా ఒక విషయాన్ని మనవి చేసుకోదలచుకున్నాను.

తెలుగులో సైన్స్ ని సరదాగా సామాన్య పాఠకులకి అందించడం లక్ష్యంగా గల ఈ బ్లాగ్ సుమారు ఐదేళ్లుగా సాగుతోంది. బ్లాగ్ తో పాటు తెలుగులో సైన్స్ పుస్తకాలు రాయటం/అనువదించటం కూడా జరుగుతోంది. ఇప్పటికి యాభై పుస్తకాల దాకా ప్రచురితం అయ్యాయి (కింద జాబితా ఇవ్వబడింది).

ఈ సైన్స్ పుస్తకాలని  ఆరు, ఏడు ఏళ్లుగా తెలుగు మీడియమ్ స్కూళ్లకి ఉచితంగా పంపుతూ రావడం జరుగుతోంది. కొన్ని వందల స్కూళ్లకి మా పుస్తకాలు పంపి వుంటాము. అయితే అన్ని స్కూళ్ళకి పంపినా చాలా తక్కువ స్కూళ్ల వద్ద నుండే స్పందన (feedback)  వచ్చింది. ఆ పుస్తకాలు ఏమయ్యాయో, అవి పిల్లలకి అందాయో లేదో, అవి ఎలా వాడుబడుతున్నాయో – వీటి గురించిన సమాచారం పెద్దగా లేదు. ఇలా గుడ్డిగా పుస్తకాలు పంపి ఊరుకునే పద్ధతి లాభం లేదని అనిపిస్తోంది.

ఇప్పటి నుంచి “స్కూళ్లకి పుస్తకాలు పంపే కార్యక్రమాన్ని” కాస్త క్రమబద్ధంగా చెయ్యాలని ఉద్దేశం.
-       
  • -    కొన్ని ప్రత్యేక స్కూళ్లని ఎంచుకోవాలి. (ప్రస్తుతానికి 300  స్కూళ్లని ఎంచుకోదలచుకున్నాం).
  • -       ప్రతీ స్కూలు నుండి ఒక సైన్స్ టీచర్  భాగస్వామిగా ముందుకు రావాలి.
  • -      మా పుస్తకాలు నేరుగా ఆ టీచర్ కి పంపబడతాయి.
  • -      ఆ టీచర్ ఆ పుస్తకాలని వారి స్కూల్ లైబ్రరీలో చేర్చాలి.
  • -      పుస్తకాలు సముచిత రీతిలో పిల్లలకి అందేలా చూడాలి.
  • -      పుస్తకాలలో విషయాలని ఆ టీచరుగాని (తోటి టీచర్లు గాని) తామే చదివి, పిల్లలతో ఆ విషయాలని సరదాగా పంచుకోవాలి.
  • -      పుస్తకాల పట్ల పిల్లల స్పందన, వాళ్లు అడిగే ప్రశ్నలు మొదలైనవి మాకు తెలియజేస్తే, అందుకు తగ్గట్టుగా ఇతర పుస్తకాలు పంపడం గాని, కొత్త పుస్తకాలు రాయటం గాని చేయడం జరుగుతుంది.
  •  


  • అందుచేత మీలో ఎవరైనా తెలుగు మీడియం స్కూళ్లలో సైన్స్ టీచర్లుగా పని చేస్తున్నవారు ఉంటే, మీకు పైన చెప్పుకున్న కార్యక్రమాలలో పాల్గొనే ఉత్సాహం ఉంటే దయచేసి నన్ను ఈ కింది ఈమెయిల్ వద్ద సంప్రదించండి. అలాగే మీ స్నేహితులు గాని, బంధువులు గాని సైన్స్ టీచర్లు అయ్యుంటే వారికి కూడా ఈ కార్యక్రమాల గురించి తెలియజేయవలసింది.


ఇట్లు
వి. శ్రీనివాస చక్రవర్తి
srinivasa.chakravarthy@gmail.com
ప్రొఫెసర్,
డిపార్ట్ మెంట్ ఆఫ్ బయోటెక్నాలజి
ఐ.ఐ.టి, మద్రాస్.




Published Books
Original books:
1.మూడడుగుల్లో విశ్వం  (A book on how scientists measure very large distances in the universe) (Translated into Kannada)
2. భూమి గుండ్రంగా ఉంది – హాస్యభరిత సైన్స్ నాటిక
3. The earth is round (a science drama)
4. భూమి తరువాత ఎక్కడ? (A book on exploration and colonization of Mars) (Translated into Kannada)
5. అంకెల మాంత్రికుడు – శ్రీనివాస రామానుజన్, ఇతర గణితవ్యాసాలు. (a series of historical anecdotes on mathematics)
6. శ్రీనివాస రామానుజన్ (జీవితకథ)
7. చార్లెస్ డార్విన్ చెప్పిన పరిణామ సిధ్ధాంతం
8. గెలీలియో గెలీలీ (జీవిత కథ)
9.  కొలంబస్ సాహస యాత్రలు
10. వాస్కో ద గామా
11. జంతు సమాజాలు (మనకు నేర్పే పాఠాలు)

Translations:
1. “Learning all the time” by John Holt.
 నేర్చుకోవడం పిలల్ల నైజం
2. “How children learn” by John Holt
పిల్లలు నేర్చుకునే విధానము. - 4 volumes
2.1. ఆటలు, ప్రయోగాలు
2.2. మాట్లాడటం, చదవడం
2.3. క్రీడలు, కళలు, గణితం
2.4. ఊహాగానం

3. “A chemical history of candle” by Michael Faraday
కొవ్వొత్తి రసాయన చరిత్ర
4. “The Story of Physics” by T. Padmanabhan (cartoon book on history of physics)
భౌతిక శాస్త్రం ఎలా మారింది?
5. Story of Astronomy by Uday Patil. బొమ్మలలో ఖగోళ శాస్త్రం. (cartoon book on astronomy)
6. Mr. Tompkins in Wonderland by George Gamow. సుబ్బారావు సాపేక్ష లోకం.
7. Jupiter Five (short story) by Arthur C. Clarke. బృహస్పతి పంచమం.
8. Solar Energy, by Arvind Gupta. సౌరశక్తి కథ. (cartoon book)
9. Heat and temperature by Isaac Asimov, ఉష్ణం – ఉష్ణోగ్రత
10. భూమి – Isaac Asimov.
11. A SHORT HISTORY OF CHEMISTRY, Isaac Asimov, - రసాయన శాస్త్ర చరిత్ర – 1 వ భాగం (లోహ యుగం నుండి లెవోషియే దాక)

12. రెమ్మలు రమ్మన్నాయి – జగదీశ్ చంద్రబోస్ జీవిత చరిత్ర (Life of Jagadish Chandra Bose)






Isaac Asimov's "Science Fact" Masterpieces :
How did we find out” series:
  1. THE EARTH IS ROUND, భూమి గుండ్రంగా ఉంది.   
  2. ANTARCTICA, అంటార్కిటికా            
  3. LIFE IN DEEP SEA, సముద్రపు లోతుల్లో సజీవ ప్రపంచం           
  4. EARTHQUAKES,   భూకంపాలు                 
  5. GERMS, సూక్ష్మక్రిములు         
  6. OIL, చమురు           
  7. OUTER SPACE, రోదసి            
  8. SOLAR POWER, సౌరశక్తి       
  9. ATMOSPHERE   వాతావరణం         
  10. PHOTOSYNTHESIS   కిరణజన్య సంయోగ క్రియ     
  11. OUR HUMAN ROOTS, మన మానవ మూలాలు         
  12. DINOSAURS, డైనోసార్లు     
  13. BEGINNING OF LIFE, జీవం పుట్టుక     
  14. VITAMINS, విటమిన్లు           
  15. COMETS   తోకచుక్క         
  16. NEPTUNE   నెప్ట్యూన్         
  17. PLUTO   ప్లూటో              
  18. BLACK HOLES   నల్లబిలాలు          
  19. BRAIN   మెదడు                   
  20. DNA   డీ.ఎన్.ఏ.                
  21. BLOOD   రక్తం                     
  22. GENES   జన్యువులు             
  23. ROBOTS   రోబోలు                
  24. COAL   బొగ్గు                  
  25.  SUPERCONDUCTIVITY   అతివాహకత         
  26.  VOLCANOES   అగ్నిపర్వతాలు       
  27.  LASERS   లేసర్లు   
  28. SPEED OF LIGHT కాంతి వేగం               




రసయన శాస్త్ర చరిత్ర - 1 (కొత్త పుస్తకం)

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Thursday, August 14, 2014 0 comments




ప్రతుల కోసం

http://www.manchipustakam.in/



మూలకాల పేర్లు, సమ్మేళనాల సూత్రాలు

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Tuesday, August 12, 2014 0 comments

వివిధ మూలకాల పరమాణు భారాల మధ్య సరళ పూర్ణాంక నిష్పత్తులు లేవన్న వాస్తవం పరమాణు భారాల కొలమాన విధానాలని కొత్తగా సమీక్షించేలా చేసింది.హైడ్రోజన్ ని ప్రమాణంగా తీసుకుని పరమాణుభారాలని అంత వరకు వ్యక్త చేస్తూ వచ్చారు కనుక ఆ ప్రమాణాన్ని మరో సారి పరిశీలించేలా చేసింది. తేలికైనది కనుక హైడ్రోజన్ పరమాణు భారం 1  అనుకోవడం అత్యంత సహజమైన విషయంలా తోచింది. డాల్టన్, బెర్జీలియస్ లు ఇద్దరూ ఆ ప్రమాణాన్ని స్వీకరించారు. కాని ఆ ప్రమాణాన్ని స్వీకరించడం వల్ల ఆక్సిజన్ పరమాణు భారం 15.9  అని వచ్చింది. పరమాణు భారాల కొలతలలో ఆక్సిజన్ కి ముఖ్య స్థానం వుంది.ఎన్నో మూలకాలతో సులభంగా చర్య జరిపే ఆక్సిజన్ ని వివిధ మూలకాలు ఏ నిష్పత్తులలో కలుస్తాయో తేల్చుకోడానికి ఆక్సిజన్ ని వాడేవారు.

అందుచేత హైడ్రోజన్ ని ప్రమాణంగా తీసుకోకుండా ఆక్సిజన్ ని ప్రమాణంగా తీసుకుని దాని పరమాణు భారాన్ని పూర్ణాంకం వచ్చేలా కొద్దిగా సవరించారు. ఆ విధంగా 15.9  అనుకున్న ఆక్సిజన్ పరమాణు భారం 16.0  అయ్యింది. ఆక్సిజన్ పరమాణు భారం  16  అనుకుంటే తదనుగుణంగా హైడ్రోజన్ పరమాణు భారం 1.008  అనుకోవాల్సి వచ్చింది. ఆక్సిజన్ = 16  అనే ప్రమాణాన్ని ఇరవయ్యవ శతాబ్దపు మధ్య దశ వరకు వాడుతూ వచ్చారు. ఆ దశలోనే పరమాణు భారాలని కాస్త సవరించి మరింత సహేతుకమైన ప్రమాణాన్ని ఎంచుకున్నారు.

పరమాణు సిద్ధాంతాన్ని స్వీకరించడం జరిగాక ప్రతీ అణువులోను ఒక నియత సంఖ్యలో కొన్ని ప్రత్యేక మూలకాలకి చెందిన పరమాణువులు ఉంటాయని ఊహించుకోడానికి వీలయ్యింది.పరమాణువులని చిన్న చిన్న చక్రాలుగా వ్యక్తపరుస్తూ అణువులని అలాంటి చక్రాల సముదాయాలుగా చిత్రీకరించడానికి వీలయ్యింది.

ఈ విధమైన చిత్రీకరణని విస్తృతంగా వాడినవాళ్లలో డాల్టన్ ఒకడు.ఆక్సిజన్ ని ఓ మామూలు చక్రంతో వ్యక్తం చేసేవాడు.హైడ్రోజన్ పరమాణువుని లోన ఓ చుక్క వున్న చక్రంతో వ్యక్తం చేసేవాడు.నైట్రోజన్ పరమాణువుని లోన్న ఓ నిలువు గీత వున్న చక్రంతో వ్యక్తం చేసేవాడు.కార్బన్ ని ఓ నల్లని చక్రంతో వ్యక్తం చేసేవాడు.ఇలా ప్రతీ మూలకానికి ఓ ప్రత్యేకమై చిత్రాన్ని ఊహించడం కొంచెం కష్టం కనుక చక్రాల్లో ఓ అక్షరాన్ని చొప్పిస్తూ కొన్ని మూలకాలకి ప్రతీకలు తయారుచేశాడు. ఉదాహరణకి సల్ఫర్ యొక్క ప్రతీకలో చక్రంలో ‘S’  అక్షరం ఉంటుంది. ఫాస్ఫరస్ ప్రతీకలో చక్రంలో ‘P’ అక్షరం ఉంటుంది.
ఈ చక్రాల చిత్రాలన్నీ చూసిన బెర్జీలియస్ అసలీ చక్రాలు అనవసరం అని, ఊరికే అక్షరాలని మూలకాలకి ప్రతీకలుగా వాడితే సరిపోతుందని భావించాడు.ప్రతీ మూలకాన్ని ఓ అక్షరంతో సూచించాలని, ఆ అక్షరం ఆ మూలకాన్నే కాక ఆ మూలకానికి చెందిన పరమాణువుని కూడా సూచించాలని అతడు ప్రతిపాదించాడు.ఆ అక్షరం ఆ మూలకం యొక్క లాటిన్ పేరులోని ప్రథమాక్షరం కావాలన్నాడు.(ఇలాంటి ఏర్పాటు ఇంగ్లీష్ భాష మాట్లాడే వారికి ఎంతో సౌకర్యంగా తోచింది. ఎందుకంటే మూలకాల లాటిన్ పేర్లు, ఇంగ్లీష్ పేర్లు ఇంచుమించు ఒకేలా ఉంటాయి).రెండు మూలకాల పేర్లలో మొదటి అక్షరం ఒక్కటే అయినప్పుడు రెండవ అక్షరం కూడా జత చేసేవారు.ఆ విధంగా మూలకాల యొక్క రసాయన చిహ్నాలు ఆవిర్భవించాయి.ఆ చిహ్నాలే అంతర్జాతీయంగా స్వీకరించబడి ఇప్పటికీ వాడుకలో వున్నాయి.

ఆ ప్రకారంగా కార్బన్, హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్, ఫాస్ఫరస్, సల్ఫర్ లు  వరుసగా C, H, O, N, P, S  అనే చిహ్నాలని సంతరించుకున్నాయి. అదే విధంగా కాల్షియమ్, క్లోరిన్ ల చిహ్నాలు వరుసగా Ca, Cl అయ్యాయి. కార్బన్ కి చిహ్నంగా  C  ని ముందే వాడడం జరిగింది కనుక ఈ రెండు మూలకాల విషయంలో రెండవ అక్షరాన్ని వాడవలసి వచ్చింది. లాటిన్ పేర్లకి, ఇంగ్లీష్ పేర్లకి మధ్య మరీ ఎక్కువ తేడా వున్నప్పుడు ఇవ్వబడ్డ రసాయన చిహ్నాలు కాస్త విచిత్రంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకి బంగారం (), వెండి (), సీసం () మూలకాలకి ఇవ్వబడ్డ చిహ్నాలు వరుసగా Au (“Aurum”), Ag (“Argentum”), Pb (“Plumbum”)  అయ్యాయి.


ఈ చిహ్నాలతో ఒక అణువులో ఎన్ని పరమాణువులు ఉంటాయో కూడా సూచించవచ్చు.హైడ్రోజన్ అణువులో రెండు హైడ్రోజన్ పరమాణువులు ఉంటాయి కనుక దాన్ని H2  తో సూచిస్తారు. నీటి అణువులో రెండు హైడ్రోజన్ పరమాణువులు, ఒక ఆక్సిజన్ పరమాణువు ఉంటుంది కనుక దాన్ని H2O  తో సూచిస్తారు. మూలకం చిహ్నం పక్కన అంకె లేకపోతే ఆ మూలకానికి చెందిన ఒకే పరమాణువు ఉందన్నమాట. అలాగే కార్బన్ డయాక్సయిడ్ చిహ్నం CO2, సల్ఫ్యురిక్ ఆసిడ్ చిహ్నం H2SO4, హైడ్రోజన్ క్లోరైడ్ చిహ్నం HCl. ఈ సమ్మేళనాల రసాయనిక సూత్రాలు స్వయం విదితాలు.

(ఇంకా వుంది)

రసాయన శాస్త్రంలో భారాలు, చిహ్నాలు

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Sunday, August 10, 2014 0 comments

భారాలు – చిహ్నాలు

మన కథలో తదుపరి ముఖ్యమైన మలుపు స్వీడిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త జోన్స్ జేకబ్ బెర్జీలియస్  రంగప్రవేశం చెయ్యడంతో జరిగింది. డాల్టన్ తరువాత పరమాణు సిద్ధాంతాన్ని కచ్చితంగా స్థాపించడంలో ఇతడు కీలకమైన పాత్ర పోషించాడు.1807 లో బెర్జీలియస్ వివిధ సమ్మేళనాల పరమాణు విన్యాసాన్ని తెలుసుకునే ప్రయత్నంలో మునిగి వున్నాడు.వందలాని విశ్లేషణలు చేసి ‘నియత నిష్పత్తుల నియమాని’కి ఎన్నో తార్కాణాలు కనుక్కున్నాడు.అన్ని ఆధారాలు బయట పడ్డాక ఇక రసాయనిక సమాజాలు ఆ నియమాన్ని నిర్లక్ష్యం చెయ్యలేకపోయాయి.క్రమంగా పరమాణు సిద్ధాంతానికి మద్దతు పెరిగింది.ఆ విధంగా నియత నిష్పత్తుల నియమంలో వేళ్లూని పరమాణు సిద్ధాంతం స్థిరంగా ఎదిగింది.

ఆ తరువాత బెర్జీలియస్ లోగడ డాల్టన్ వాడిన విధానాల కన్నా అధునాతన విధానాలు వాడి పరమాణుభారాలని కొలవడానికి ప్రయత్నించాడు.ఈ ప్రయత్నంలో బెర్జీలియస్ గతంలో డులాంగ్ మరియు పెతీ లు, మిట్షర్లిష్ లు సాధించిన వైజ్ఞానిక ఫలితాలని వాడుకున్నాడు.అలాగే గే లుసాక్ ప్రతిపాదించిన మేళవించే ఘనపరిమాణాల నియమాన్ని కూడా స్వీకరించాడు. (కాని అవొగాడ్రో  ప్రతిపాదనను మాత్రం వినియోగించ లేదు.) 1828  లో బెర్జీలియస్ ప్రచురించిన మొట్టమొదటి పరమాణు భారాల పట్టిక, రెండు మూడు మూలకాల విషయంలో తప్ప, ఆధునిక విలువలతో చక్కగా సరిపోతోంది.

డాల్టన్ పట్టికకి బెర్జీలియస్ పట్టికకి మధ్య ఓ ముఖ్యమైన తేడా వుంది.డాల్టన్ విషయంలో లాగా కాక బెర్జీలియస్ పట్టికలో పరమాణుభారాలలో చాలా మటుకు పూర్ణ సంఖ్యలు కావు. డాల్టన్ అంచనా వేసిన విలువలు, హైడ్రోజెన్ పరమాణు భారం  1  అన్న భావన మీద ఆధారపడి వున్నాయి కనుక, అవన్నీ పూర్ణ సంఖ్యలుగా ఇవ్వబడ్డాయి. ఈ భావనని పురస్కరించుకుని బ్రిటిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త విలియమ్ ప్రూస్త్ ఓ చిత్రమైన సూచన చేశాడు.1815 లో ఇతగాడు హైడ్రోజన్ తో కూర్చబడ్డవే నని సూచించాడు.(తోటి శాస్త్రవేత్తల విమర్శకి భయపడి కాబోలు మొదట్లో ఇతడు ఈ సూచనని అజ్ఞాతంగా చేశాడు.)ఈ వాదన ప్రకారం వివిధ పరమాణువులకి వివిధ పరమాణు భారాలు ఉండడానికి కారణం వాటిలో వివిధ సంఖ్యలో హైడ్రోజన్ పరమాణువులు ఉండడమే.ఈ వాదనకే తదనంతరం ప్రూస్త్ ప్రతిపాదన అని పేరొచ్చింది.

ఈ సరళమైన, ఆకర్షణియమైన వాదనని బెర్జీలియస్ పట్టిక వ్యతిరేకిస్తున్నట్టు అయ్యింది. (ఇది ఆకర్షణీయమైన వాదన ఎందుకయ్యింది అంటే ఇది మూలకాలు అన్నిటికీ మూలంగా  ఒకే పదార్థం వుందని, అదే హైడ్రోజన్ అని సూచిస్తోంది. ఒక విధంగా అది గ్రీకుల భావాలకి కొత్త ఊపిరి పోస్తున్నట్టు అయ్యింది. అలా అనుకుంటే విశ్వంలో అందమైన  క్రమం, సౌష్టవం ఉన్నట్టు అనిపించింది). కాని హైడ్రోజన్ = 1  అనే కొలమానాన్ని స్వీకరిస్తే, ఆ కొలమానం ప్రకారం ఆక్సిజన్ పరమాణుభారం 15.9  అవుతుంది. కాని ఆక్సిజన్ పరమాణువులో  15  సంపూర్ణ హైడ్రోజన్ పరమాణువులు, మరియు ఒక హైడ్రోజన్ పరమాణువులులో 9/10 భాగం ఉంటాయని అనుకోడానికి ఇబ్బంది కరంగా అనిపించింది.
మరో శతాబ్ద కాలం పాటు ఇంకా ఇంకా కచ్చితమైన, నిర్దుష్టమైన పరమాణు భారాల పట్టికలు ప్రచురించబడుతూ వచ్చాయి.వీటిని బట్టి వివిధ మూలకాల పరమాణు భారాలు హైడ్రోజన్ పరమాణు భారానికి పూర్ణసంఖ్య గుణకాలు కావన్న విషయం క్రమంగా తేటతెల్లం కాసాగింది.

1860 లలో జాన్ సర్వే స్టాస్ (1813-1891) అనే బెల్జియన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త బెర్జీలియస్ చేసిన దాని కన్నా మరింత కచ్చితంగా పరమాణు భారాలు కొలిచాడు. అలాగే ఇరవయ్యవ శతాబ్దపు తొలి దశలలో తియోడోర్ విలియమ్ రిచర్‍డ్స్ (1868-1928) అనే అమెరిక రసాయన శాస్త్రవేత్త అసామాన్యమైన జాగ్రత్తలు తీసుకుంటే, రసాయన విధాలతో సాధ్యమైనంత వరకు అత్యంత నిర్దుష్టమైన రీతిలో పరమాణుభారాలు కొలిచాడు.
బిర్జీలియస్ కృషిలో ఏమైనా లొసుగులు ఉంటే ఆ లొసుగులని స్టాస్, రిచర్‍డ్స్ ల కృషి పూరించింది.పరమాణు భారాల యొక్క అపూర్ణ సంఖ్యాత్మక విలువలని ఒప్పుకోక తప్పలేదు.ఈ అధ్యయనాలన్నీ ప్రూస్త్ ప్రతిపాదన మీద చావుదెబ్బ కొడుతున్నట్టు అయ్యింది.

కాని రిచర్‍డ్స్ వంటి వారు ఒక పక్క అత్యంత నిర్దుష్టమైన ఫలితాలని ప్రకటిస్తున్నా మరో పక్క పరమాణు భారాల సమస్యని మూలం నుండి శోధించాల్సిన అవసరం కనిపించింది.అసలు పరమాణు భారం అంటే ఏమిటి అన్న ప్రశ్నకి కొత్తస సమాధానాలు వెతకాల్సిన అవసరం కనిపించింది.దాంతో సమాధి అయిపోయింది అనుకున్న ప్రూస్ట్ ప్రతిపాదన మళ్లీ కొత్త ఊపిరి పోసుకుంది.

(ఇంకా వుంది)

పరమాణు ఉష్ణ నియమం (Law of atomic heat)

Posted by శ్రీనివాస చక్రవర్తి Thursday, August 7, 2014 0 comments

పైన ఇంత వరకు మనం చెప్పుకున్న వాదనలలో ఒక విషయం గోచరిస్తోంది.వాయువు ఏదైనా, అందులో వున్నవి అణువులైనా, పరమాణువులైనా వాటి మధ్య దూరాలు మాత్రం ఒక్కటే నన్న విషయం ప్రస్ఫుటం అవుతోంది.అంటే ఒక నియత సంఖ్యలో రేణువులు ఉన్న వాయువు, ఆ వాయువు ఏదైనా సరే,  దాని ఘనపరిమాణం ఒక్కటే కావాలి.

ఒకే సంఖ్యలో రేణువులు ఉన్న వాయువు ఘనపరిమాణం ఎప్పుడూ ఒక్కటే కావాలి అని మొట్టమొదట సూచించిన వాడు ఇటాలియన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త అమేడియో అవొగాడ్రో (1776-1856).1811  లో చేయబడ్డ ఈ ప్రతిపాదనని అవొగాడ్రో ప్రతిపాదన అంటారు. అవొగాడ్రో ప్రతిపాదనని కచ్చితంగా అర్థం చేసుకుంటే హైడ్రోజన్ పరమాణువులకి, హైడ్రోజెన్ అణువులకి  మధ్య తేడా గుర్తించొచ్చు. అలాగే ఇతర వాయువుల యొక్క అణువులకి, పరమాణువులకి మధ్య తేడా కూడా గుర్తించొచ్చు.అయితే అవొగాడ్రో కాలం తరువాత ఒక అర్థశతాబ్ద కాలం పాటు ఈ ప్రతిపాదనని ఎవరూ పట్టించుకోలేదు.ముఖ్యమైన వాయువుల విషయంలో కూడా అణువులకి, పరమాణువులకి మధ్య తేడా తెలుసుకోకుండా అయోమయంగా వ్యవహరించేవారు రసాయన శాస్త్రవేత్తలు.ఆ కారణం చేత ఎన్నో ముఖ్యమైన మూలకాల విషయంలో కూడా పరమాణుభారాన్ని అంచనా వెయ్యడంలో ఎంతో అనిశ్చితి ఉండేది.

అదృష్టవశాత్తు పరమాణు భారాలలోని దోషాలని సరిదిద్దటానికి ఇతర మార్గాలు బయటపడ్డాయి. ఉదాహరణకి 1818 లో పియర్ లూయీ దులాంగ్ (1785-1838) అనే ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త, అలెక్సీ పియర్ పెతీ (1791-1820) అనే ఫ్రెంచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త కలిసి కృషి చేస్తూ అలాంటి ఓ మార్గాన్ని కనుక్కున్నారు. మూలకాల విశిష్టోష్ణం (specific heat)  (ఒక కచ్చితమైన ఉష్ణాన్ని ఒక వస్తువు గ్రహించినప్పుడు దాని ఉష్ణోగ్రత ఎంత పెరుగుతుందో ఈ రాశి తెలుపుతుంది) వాటి పరమాణుభారానికి విలోమంగా (inversely) మారుతుందని వాళ్లు కనుక్కున్నారు. ఉదాహరణకి x  అనే మూలకం యొక్క పరమాణుభారం y  అనే మూలకం యొక్క పరమాణు భారానికి రెండు రెట్లు ఉన్నట్లయితే, ఈ మూలకాలతో చెయ్యబడి ఒకే ద్రవ్యరాశి గల రెండు వస్తువులని తీసుకుంటే, ఆ రెండు వస్తువులు ఒకే విలువ గల ఉష్ణాన్ని గ్రహిస్తే, x  యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరిగిన విలువ  y యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరిగిన విలువలో సగమే ఉంటుంది. అంటే పరమాణు భారాలు ఎక్కువగా ఉండే మూలకాలు అంత సులభంగా వేడెక్కవు అన్నమాట. దీన్నే పరమాణు ఉష్ణ నియమం (Law of atomic heat) అంటారు.

ఆ కారణం చేత తెలియని పరమాణు భారం గల ఒక మూలకం యొక్క విశిష్టోష్ణాన్ని కొలిస్తే దాని పరమాణు భారం గురించి చూచాయగా నయినా తెలుస్తుంది.అయితే ఈ పద్ధతి ఘనరూపంలో ఉండే మూలకాల విషయంలో మాత్రమే పని చేసింది.కాని ఏమీ లేని దాని కన్నా ఈ పాక్షిక ఫలితమైనా మేలేనని అనుకోవాలి.

తదనంతరం ఐల్హార్డ్ మిట్షర్లిష్ (1794-1863) అనే జర్మన్ రసానయ శాస్త్రవేత్త మరో ఆసక్తికరమైన సత్యాన్ని కనుక్కున్నాడు.1819 లో ఇతడు ఒకే పరమాణువిన్యాసం గల సమ్మేళనాలు కలిసి స్ఫటికీకరిస్తాయి అన్న విషయాన్ని కనుక్కున్నాడు.అంటే ఒక సమ్మేళనానికి చెందిన అణువులు అలాంటి ఆకారమే గల రెండవ సమ్మేళనానికి చెందిన అణువుల మధ్య ఇంపుగా ఒదిగిపోతాయి అన్నమాట.

ఈ రకమైన ఏకరూపతా నియమానికి (Law of isomorphism) ఓ ముఖ్యమైన పర్యవసానం కనిపించింది.రెండు సమ్మేళనాలు కలిసి స్ఫటికీకృతం కాగలవని తెలిస్తే, వాటిలో ఒక దాని నిర్మాణం తెలిస్తే, రెండవ దాని నిర్మాణం కూడా అదే విధంగా ఉంటుందని అర్థం చేసుకోవచ్చు.ఆ విధంగా ఏకరూపమైన స్ఫటికలతో చేసిన అధ్యయనాల ఆధారంగా ప్రాయోగికులు పరమాణు భారంలో వచ్చిన దోషాలని కొంతవరకు సరిదిద్దుకోగలిగారు.


postlink

సైన్సు పుస్తకాలు ఇక్కడ నుంచి కొనవచ్చు.. click on image

Silence...Please!!!

ఆఁ...అది...ఇప్పుడు మిమ్మల్ని గ్రంథాలయంలోకి అడుగుపెట్టటానికి అనుమతినిస్తున్నా. ఇక్కడ నొక్కి లోనికి వెళ్ళండి.

అంతరిక్షం చూసొద్దాం రండి

"తారావళీ సూపర్ ట్రావెల్స్" తరపున స్వాగతం... సుస్వాగతం!" "తారావళీ సూపర్ ట్రావెల్స్" గురించి ప్రత్యేకించి మీకు చెప్పనవసరం లేదు. తారాంతర యాత్రా సేవలు అందించడంలో మాకు 120 ఏళ్ల అనుభవం ఉంది. మా హెడ్ క్వార్టర్స్ భూమి మీదే ఉన్నా, సౌరమండలం బయట మాకు చాలా బ్రాంచీలు ఉన్నాయని మీకు బాగా తెలుసు. అంతరిక్షానికి వెళ్ళడానికి ఇక్కడ నొక్కండి

Printer-friendly gadget

Print

ఈ బ్లాగులోని పోస్ట్ లు ఆటోమేటిక్ గా మీ మెయిల్ ఇన్బాక్స్ లోకి చేరడానికి మీ ఈ-మెయిల్ ఐడీని ఎంటర్ చేసి చందాదారులు కండి Enter your email address:

Delivered by FeedBurner

Total

Blogumulus by Roy Tanck and Amanda FazaniInstalled by CahayaBiru.com

Label Category

Followers

Total Pageviews

Sign In

Share It

విజ్ఞానులు

GuestBooker 2.5

Recent Posts

Popular Posts

Follow by Email