అయానిక విఘటన
(Ionic Dissociation )
ఓస్వాల్డ్, వాంట్
హాఫ్ లతో పాటు భౌతిక రసాయన శాస్త్రంలో మహామహుడైన మరో పేరు కూడా చెప్పుకోవాలి. అతడు
స్వీడెన్ కి చెందిన స్వంటె అగస్ట్ ఆర్హీనియస్ (1859-1927). విద్యార్థి దశలోనే ఇతడు
ఎలక్‍ట్రోలైట్ ల మీదకి దృష్టి సారించాడు. ఎలక్‍ట్రోలైట్ లు అంటే కరెంటు ప్రవాహానికి
ప్రవేశాన్నిచ్చే ద్రావకాలు.
ఆర్హీనియస్
ఫారడే విద్యుత్
విశ్లేషణా ధర్మాలని సూత్రీకరించిన విషయం లోగడ మనం చెప్పుకున్నాం. ఆ ధర్మాల బట్టి పదార్థం
లాగానే విద్యుత్తు కూడా చిన్న చిన్న రేణువుల రూపంలో ఉంటుందని అర్థమయ్యింది. ద్రావణాలలో
విద్యుత్తుని మోసుకుపోయే రేణువులకి ఫారడే అయాన్లు అని పేరు పెట్టాడు. ఆ తరువాత ఓ అర్థదశాబ్ద
కాలం వరకు కూడా ఆ అయాన్లు ఏమిటో, ఎలా ఉంటాయో ఎవరూ తెలుసుకోలేకపోయారు. అలాగని ఆ రంగంలో అసలు కృషే జరగలేదని కాదు.
1853 లో జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త యోహాన్
విల్హెల్మ్ హిటార్ఫ్ (1824-1914) కొన్ని అయాన్లు
మరి కొన్ని అయాన్ల కన్నా వేగంగా ప్రయాణించగలవని నిరూపించాడు. ఈ పరిశీలనల ఆధారంగా ‘రవాణా
సంఖ్య’ (transport number) అనే భావన ఆవిర్భవించింది.
అయాన్లు విద్యుత్ కరెంటును మోసుకుపోయే రేటుని ఈ సంఖ్య తెలుపుతుంది. ఈ రేటు గురించి
తెలిసినా అసలు అయాన్లు అంటే ఏంటి అన్న ప్రశ్న ఎప్పట్లాగే మిగిలిపోయింది.
ఫ్రెంచ్ రసాయన
శాస్త్రవేత్త ఫ్రాన్సువా మారీ రోల్ట్ (1830-1901) కృషి వల్ల ఆర్హీనియస్ ఈ రంగంలోకి
ప్రవేశించాడు. వాంట్ హాఫ్ లాగానే రోల్ట్ కూడా
ద్రావణాలని పరిశోధించాడు. అతడి పరిశోధనలకి
పరాకాష్టగా 1887 లో అతడు ‘రోల్ట్ నియమం’
(Roalt Law) ని ప్రతిపాదించాడు. ‘ద్రావణంతో
సమతాస్థితిలో వున్న ద్రావణి ఆవిరి యొక్క పాక్షిక పీడనం ఆ ద్రావణి యొక్క మోల్ ఫ్రాక్షన్
కి (mole fraction) అనులోమంగా ఉంటుంది,’ అని ఆ నియమం చెప్తుంది.
మోల్ ఫ్రాక్షన్
ని ఇప్పుడు నిర్వచించబోయే ప్రయత్నం చెయ్యబోవడం లేదు. కాని ఒక్కటి మాత్రం సరళంగా చెప్పొచ్చు.
ఒక ద్రావకంలో ఒక పదార్థం (solute, ద్రావితం) కరిగినప్పుడు, ఆ పదార్థం యొక్క రేణువులు (లేదా పరమాణువులు, అణువులు, లేకుంటే ఇంకా
సరిగ్గా అర్థం కాని అయాన్లు) ఎంత సంఖ్యలో అందులో కరుగుతాయో రోల్ట్ సూత్రం చెప్తుంది.
తన పరిశోధనా
కార్యక్రమాల్లో రోల్ట్ వివిధ ద్రావణాల ఘనీభవన బిందువులని (ద్రావకం గడ్డకట్టే ఉష్ణోగ్రత)
కొలిచాడు. శుద్ధ ద్రావణిల (pure solvents) కన్నా ద్రావణాల (solutions) యొక్క ఘనీభవన
బిందువు కాస్త తక్కువగా ఉండడం గమనించాడు. ద్రావణంలో ద్రావిత (solute) పదార్థపు రేణువుల
సంఖ్య పెరుగుతున్న కొద్ది ఆ ద్రావణం యొక్క ఘనీభవన బిందువు అంతగా పడుతుందని రోల్ట్ నిరూపించాడు.
కాని ఇక్కడే
ఒక సమస్య తలెత్తింది. ఒక ద్రావణి (solvent)
లో (ఉదాహరణకి నీరే తీసుకుంటే) ఒక పదార్థం కరిగినప్పుడు ఆ పదార్థం వేరు వేరు
అణువులుగా విడిపోతుంది. ఎలక్‍ట్రోలైట్ లు కాని ద్రావకాలనే తీసుకుంటే (ఉదాహరణకి చక్కెర
పానకాన్నే తీసుకుంటే) దాని ఘనీభవన బిందువులో వచ్చే తరుగుదల ఆశించిన రీతిలోనే ఉంటుంది.
అలా కాకుండా ఉప్పు (NaCl) నీట్లో కలియగా ఏర్పడ్డ
ఎలక్‍ట్రోలైట్ ఘనీభవన బిందువు యొక్క తరుగుదల అనుకున్న దానికి రెట్టింపు స్థాయిలో ఉంటుంది.
ఈ సందర్భంలో ఆ ఎలక్‍ట్రోలైట్ కరిగిన రేణువుల సంఖ్య ఉప్పు అణువుల సంఖ్య రెట్టింపుగా
వుంది. అలాగే బేరియమ్ క్లోరైడ్ (BaCl2) కరిగినప్పుడు కరిగిన రేణువుల సంఖ్య అణువుల సంఖ్యకి మూడింతలు ఉంటుంది.
ఒక సోడియమ్ క్లోరైడ్
అణువులో రెండు పరమాణువులు ఉంటాయి. ఒక బేరియమ్ క్లోరైడ్ అణువులో మూడు పరమాణువులు ఉంటాయి.
నీరు లాంటి కొన్ని ద్రావణాలలో పదార్థాలు కలిసినప్పుడు ఆ పదార్థపు అణువులు పూర్తిగా
పరమాణువులుగా విడిపోతాయాని ఆర్హీనియస్ కి అనిపించింది. పైగా అలా విచ్ఛిన్నం అయిన అణువుల
వల్ల దావకం కరెంటును పోనిచ్చేది. అందుకు భిన్నంగా
చక్కెర నీట్లో కలిసినప్పుడు చక్కెర అణువులు పరమాణువుల స్థాయి వరకు విడిపోవడం జరగదు
కనుక, చక్కెర పానకం కరెంటుని పోనివ్వదు. అందుచేత కొన్ని ద్రావణిలలో పదార్థాలు కరిగినప్పుడు
ఆ పదార్థపు అణువులు కేవలం మామూలు పరమాణువులుగా విడిపోవడం కాకుండా, విద్యుదావేశం గల
పరమాణువులుగా విడిపోతాయని ఆర్హీనియస్ అర్థం చేసుకున్నాడు.
ఫారడే ప్రతిపాదించిన
అయాన్లు అంటే మరేదో కాదని, అవి కేవలం ఋణమో, ధనమో విద్యుదావేశం గల పరమాణువులే (లేకుంటే
పరమాణు సముదాయాలు) నని ఆర్హీనియస్ సూచించాడు. అందుచేత అయాన్లే “విద్యుత్ పరమాణువులు”
(atoms of electricity) కావాలి, లేదా అవి
“విద్యుత్ పరమాణువుల”ని మోస్తూ ఉండాలి. ఆర్హీనియస్ ఈ అయానిక విఘటన అనే వర్ణన సహాయంతో
విద్యుత్ రసాయన శాస్త్రానికి చెందిన ఎన్నో ప్రభావాలని చక్కగా వర్ణించగలిగాడు.
ఆర్హీనియస్ ఈ
భావాలని తన పీ.హెచ్.డి. థీసిస్ లో విపులీకరించాడు. అయితే ఆ భావాలకి చాలా వ్యతిరేకత
ఎదురయ్యింది. థీసిస్ ని ఇంచుమించు తిరస్కరించినంత పనయ్యింది. కాని ఓస్వాల్డ్ మాత్రం
ఆర్హీనియస్ ప్రతిభకి మురిసిపోయాడు. ఆర్హీనియస్ కి తగిన ఉద్యోగం ఇచ్చి భౌతిక రసాయన శాస్త్రంలో
తను చేస్తున్న కృషి కొనసాగించమని చెయ్యమని
ప్రోత్సహించాడు.
(ఇంకా వుంది)
0 comments