1889 లో ఆర్హీనియస్ మరో ప్రయోజనకరమైన సూచన చేశాడు. రెండు
అణువులు ఢీకొంటున్నప్పుడు ఆ అభిఘాతంలో తగినంత శక్తి ఉంటే తప్ప ఆ అణువుల మధ చర్య జరగదని
ఆర్హీనియస్ సూచించాడు. ఆ శక్తినే ‘ఉత్తేజన శక్తి’ (energy of activation) అంటారు. ఉత్తేజన శక్తి తక్కువగా ఉంటే రసాయన చర్యలు
సాఫీగా, చురుగ్గా సాగిపోతాయి. ఉత్తేజన శక్తి ఎక్కువగా ఉంటే చర్యలు మందగతిలో కళ్లీడ్చుకుంటూ
సాగుతాయి!
రసాయన చర్య నెమ్మదిగా
సాగుతున్నప్పుడు ఉష్ణోగ్రతని పెంచితే, ఎన్నో అణువులకి ఉత్తేజన శక్తి అందడం వల్ల, చర్య
వేగవంతం అవుతుంది. కొన్ని సార్లు విస్ఫోటకంగా జరుగుతుంది కూడా. జ్వలన ఉష్ణోగ్రతని
(ignition temperature) చేరుకున్న ఆక్సిజన్-హైడ్రోజన్ మిశ్రమం ఇందుకు చక్కని తార్కాణం.
ఉత్తేజన శక్తి
పరంగా చర్య యొక్క వేగాన్ని నిర్ణయించే ఈ పద్ధతిని వాడి ఉత్‍ప్రేరణని వివరించే ఓ కొత్త
సిద్ధాంతాన్ని రూపొందించాడు ఓస్వాల్డ్. ఉత్‍ప్రేరకంతో కలియక వల్ల ఏర్పడ్డ మధ్యగత రాశికి
ఉత్తేజన శక్తి తక్కువ కావడం వల్ల ఉత్‍ప్రేరకం యొక్క జోక్యంతో చర్య మరింత వేగంగా సాగుతుందని
వివరించాడు.
వాయువుల గురించి
మరిన్ని విషయాలు
పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు
చివరి దశలో, భౌతిక రసాయన శాస్త్రం అప్పుడప్పుడే అంకురిస్తున్న స్థితిలో, వాయు ధర్మాలని ఓ కొత్త కోణం నుండి చూస్తూ పరిశోధనలు జరిగాయి. మూడు
శతాబ్దాల క్రితమే బాయిల్ తన ‘బాయిల్ నియమాన్ని’ ప్రతిపాదించాడు. ఒక వాయు రాశి యొక్క
పీడనం, ఘనపరిమాణం విలోమంగా మారుతాయని ఈ నియమం చెప్తుంది. (ఈ నియమం వర్తించాలంటే ఉష్ణోగ్రత
స్థిరంగా ఉండాలని తరువాత తెలిసింది).
అయితే ఈ నియమం
అంత కచ్చితమైనది కాదని తరువాత అర్థమయ్యింది. పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు మధ్య దశలో జర్మన్-ఫ్రెంచ్
రసాయన శాస్త్రవేత్త హెన్రీ విక్టర్ రెనాల్ట్ (1810-1878) వాయువుల యొక్క ఘనపరిమాణాల
గురించి, పీడనాల గురించి ఎన్నో కొలతలు తీసుకుని, పీడనాన్ని బాగా పెంచినా, ఉష్ణోగ్రతని
మరీ తగ్గించినా, వాయువులు బాయిల్ నియమాన్ని అనుసరించవని నిరూపించాడు.
ఇంచుమించు అదే
సమయంలో స్కాటిష్ భౌతిక సాశ్త్రవేత్త జేమ్స్ క్లార్క్ మాక్స్‍వెల్ (1831-1879), ఆస్ట్రియన్
భౌతిక శాస్త్రవేత్త లూడ్విగ్ బోల్జ్‍మన్ (1844-1906) వాయువులని గణిత, సైద్ధాంతిక పద్ధతులతో
అధ్యయనం చేస్తూ వచ్చారు. వాయువులు అల్లకల్లోలంగా కదిలే అణువుల సందోహాలు అనే భావన మీద
ఆధారపడ్డ ఈ సిద్ధాంతానికి ‘వాయు చలన సిద్ధాంతం’ (kinetic theory of gases) అని పేరు. ఈ సిద్ధాంతం సహాయంతో బాయిల్ నియమాన్ని
వివరించడానికి వీలయ్యింది. అయితే అలా నిరూపించడానికి రెండు పూర్వభావనలు
(assumptions) అవసరమయ్యాయి –
1)
వాయు
అణువుల మధ్య ఆకర్షక శక్తులు ఉండకూడదు
2)
వాయు
అణువులు బిందు పరిమాణంలో ఉండాలి
ఈ
రెండు నిబంధనలకి ఒడంబడి ఉండే వాయువులని పరిపూర్ణ వాయువులు (perfect gases) అంటారు.
అయితే
ఈ రెండు పూర్వభావనలు పూర్తిగా నిజం కాదు. వాయు అణువుల మధ్య కాస్తో కూస్తూ ఆకర్షణ ఉండకపోదు.
అలాగే అణువులు అత్యంత సూక్ష్మమైనవే గాని వాటి పరిమాణం సున్నా కాదు. ఆ కారణం చేత ఏ వాయువూ
పూర్తిగా పరిపూర్ణం అనడానికి లేదు. అయితే హైడ్రోజన్ వాయువు, ఆ తరువాత కనుక్కోబడ్డ హీలియమ్
వాయువు పరిపూర్ణ వాయు స్థితికి అత్యంత సన్నిహితంగా వస్తాయని తరువాత తెలిసింది.
ఈ
విషయాలన్నిటిని పరిగణనలోకి తీసుకున్న డచ్ భౌతికశాస్త్రవేత్త యోహానెస్ డిడెరిక్ వాన్
డెర్ వాల్స్ (1837-1923) 1873 లో వాయువుల యొక్క
ఘనపరిమాణం, పీడనం, ఉష్ణోగ్రతల మధ్య సంబంధాన్ని తెలిపే ఓ సమీకరణాన్ని సూపొందించాడు.
ఈ సమీకరణంలో a, b అనే రెండు స్థిరాంకాలు వస్తాయి.
విభిన్న వాయువులకి ఈ స్థిరాంకాలు విభిన్నంగా ఉంటాయి. ఈ స్థిరాంకాలు అణువుల మధ్య ఆకర్షణని,
అణువుల పరిమాణాన్ని వ్యక్తం చేస్తాయి.
ఆ
విధంగా వాయువుల పట్ల అవగాహన పెరగడం వల్ల వాటిని ద్రవీకరించే సమస్యని పరిష్కరించడానికి
వీలయ్యింది.
(ఇంకా
వుంది)
0 comments