హెస్ నియమం వల్ల
శక్తి నిత్యత్వ సూత్రం భౌతిక మార్పులకే కాక రసాయనిక మార్పులకి కూడా వర్తిస్తుందని తెలిసింది.
ఈ సార్వత్రీకరణ ప్రయత్నంలో మరింత ముందుకు వెళ్తూ ఉష్ణ గతి శాస్త్రపు నియమాలన్నీ రసాయన
శాస్త్రంలో కూడా పని చేస్తాయేమో నన్న భావన ఉదయించింది.
ఆ విధంగా ఉష్ణగతి
శాస్త్రంలోని చింతనా సరళి రసాయన శాస్త్రానికి కూడా విస్తరించింది. భౌతిక చర్యలలో లాగానే,
రసాయన చర్యలలో కూడా స్వతహాగా ఒక అప్రయత్న పరిణామ దిశ ఉంటుందని, ఆ దిశలో ఎంట్రొపీ ఎప్పుడూ
పెరుగుతుందని అనిపించింది. అయితే ఎంట్రొపీని సూటిగా కొలవడం అంత సులభం కాదు. భౌతిక శాస్త్రంలో చలనానికి కారణం ‘బలం’
(force). అలాగే రసాయన శాస్త్రంలో చర్య యొక్క పురోగతికి కారణమైన ‘బలాలని’ నిర్వచించే
ప్రయత్నంలో పడ్డారు రసాయన శాస్త్రవేత్తలు.
1860 లలో కర్బన రసాయన సంయోజనంలో అమూల్యమైన కృషి చేసిన
బెర్థెలొ ఉష్ణరసాయన శాస్త్రం మీదకి దృష్టి సారించాడు. స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉంచబడ్డ
నీటిలో నిక్షిప్తమైన ఓ మూసిన మందిరంలో రసాయన చర్యలు నిర్వహించే పద్ధతి కనిపెట్టాడు.
రసాయన చర్య జరిగినప్పుడు చుట్టూ ఉండే నీటిలో ఉష్ణోగ్రతలో వచ్చే మార్పుల బట్టి చర్యలో
వచ్చే శక్తి మార్పుల గురించి తెలుసుకోవచ్చు. చర్య చివరిలో నీటి ఉష్ణోగ్రత ఎంత పెరిగిందో
తెలిస్తే దాన్ని బట్టి చర్య నుండి ఎంత ఉష్ణోగ్రత వెలువడిందో తెలుసుకోవచ్చు.
ఈ రకమైన ‘ఉష్ణమానిని’
(calorimeter) సహాయంతో కొన్ని వందలాది వివిధ
రసాయన చర్యల నుండి వెలువడ్డ ఉష్ణాన్ని చాలా కచ్చితంగా కొలిచాడు బెర్థెలొ. స్వతంత్రంగా
పని చేస్తూ డేనిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త హన్స్ పీటర్ యోర్గెన్ జూలియస్ థామ్సన్
(1826-1909) కూడా అలాంటి ప్రయోగాలే చేశాడు.
ఉష్ణాన్ని వెలువరించే
రసాయన చర్యలు అప్రయత్నంగా వాటికవే జరుగుతున్నాయని, ఉష్ణాన్ని లోనికి గ్రహించే చర్యలు
అందుకు భిన్నంగా ఉన్నాయని బెర్థెలో కి అనిపించింది. ఉష్ణాన్ని వెలువరించే ఏ రసాయన చర్యని అయినా, వ్యతిరేక దిశలో జరిగేలా ప్రోద్బలం
చేస్తే అందులోకి తప్పనిసరిగా ఉష్ణాన్ని లోనికి గ్రహిస్తుంది కనుక, ప్రతీ రసాయన చర్య
సహజంగా, అప్రయత్నంగా ఒక దిశలోనే సాగుతుందని, అలా సాగుతున్నప్పుడు అది ఉష్ణాన్ని వెలువరిస్తుందని
అర్థమయ్యింది.
ఉదాహరణకి హైడ్రోజన్,
ఆక్సిజన్ల కలయికలో నీరు ఏర్పడినప్పుడు, ఆ చర్యలో అపారమైన ఉష్ణం ఉత్పన్నం అవుతుంది.
ఆ చర్య అప్రయత్నంగా జరుగుతుంది. ఒకసారి మొదలైతే వేగంగా ముగింపు వరకు – చాలా విస్ఫోటాత్మకంగా
- సాగిపోతుంది.
కాని ఆ చర్య
వ్యతిరేక దిశలో జరగాలంటే (అంటే నీటిని హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్లుగా వేరు చెయ్యాలంటే) అందుకు
శక్తిని వెచ్చించాలి. ఆ శక్తిని ఉష్ణం రూపంలో ఇవ్వొచ్చు. లేదా విద్యుత్ శక్తి రూపంలో
ఇవ్వొచ్చు. కనుక నీటి అణువు యొక్క విచ్ఛిత్తి అప్రయత్నంగా జరగదు. శక్తిని సరఫరా చేసినంత
వరకు అది జరగదు. అప్పుడు కూడా శక్తి సరఫరా నిలిచిపోయిన మరు క్షణం ఆ చర్య కూడా ఆగిపోతుంది.
కాని బెర్థెలొ
ప్రతిపాదించిన ఈ సార్వత్రిక నియమం వినటానికి బాగానే వున్నా అందులో దోషం వుంది. మొదటి
విషయం ఏంటంటే అప్రయత్నంగా జరిగే రసాయన చర్యలన్నీ శక్తిని వెలువరించవు. కొన్ని నిజానికి
ఉష్ణాన్ని గ్రహిస్తాయి. అలా జరిగినప్పుడు పరిసరాల ఉష్ణోగ్రత కాస్త తగ్గుతుంది కూడా.
రెండవ విషయం
ఏంటంటే కొన్ని ఉత్‍క్రమణీయ (reversible) చర్యలు ఉంటాయి. అలాంటి చర్యలలో A, B అనే రెండు పదార్థాలు కలిసి C, D అనే పదార్థాలుగా మారొచ్చు. అలాగే C, D పదార్థాలు
కూడా కలిసి తిరిగి A, B పదార్థాలుగా సహజంగా, అప్రయత్నంగా మారొచ్చు. మరి చర్య ముందుకి నడుస్తున్నప్పుడు ఉష్ణం ఉత్పన్నమైతే,
వ్యతిరేక దిశలో అది ఉష్ణాన్ని లోనికి గ్రహించాలి. దీనికి ఒక చిన్న ఉదాహరణ హైడ్రోజన్
అయొడైడ్. ఇది హైడ్రొజన్, అయొడైడ్ ల మిశ్రమంగా విడిపోతుంది. ఆ మిశ్రమం మళ్లీ హైడ్రోజన్
అయొడైడ్ గా మారగలదు. ఇలాంటి చర్యని ఈ కింది
రసాయన సమీకరణంతో వ్యక్తం చెయ్యొచ్చు.
2 HI <--> H2 + I2
జంట బాణాలు ఉత్‍క్రమణీయ (reversible) చర్యని సూచిస్తాయి.
(ఇంకా వుంది)
0 comments