మన
చుట్టూ వాతావరణం నిండా నైట్రోజన్ ఉంటుంది. అయితే అక్కడ అది మూలకం రూపంలో ఉంటుంది. కాని జీవరాశులకి అది సమ్మేళనం రూపంలో ఉంటే మరింత ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది. అయితే నైట్రోజన్ కాస్త జడమైన మూలకం. అంత సులభంగా సమ్మేళనాలని ఏర్పరచదు. గాలి సర్వవ్యాపకంగా వున్నా కూడా మట్టి లో ఎన్నో సార్లు నైట్రేట్లు కొరవడతాయి. (నైట్రేట్లు సర్వసామాన్యమైన నైట్రోజన్ సమ్మేళనాలు). అందుకే వాటిని జంతు వ్యర్థాల రూపంలో, ఫర్టిలైజర్ల రూపంలో సరఫరా చేస్తారు. నైట్రేట్లు మందుపాతరలో కూడా ఉంటాయి. మరింత ఆధునిక మందుగుండు పదార్థాలైన నైట్రోసెల్యులోస్, నైట్రోగ్లిసరిన్ వంటి రసాయనాలలో పరోక్షంగా ఉంటాయి.
పిడుగుల
ప్రభావం వల్ల భూమి లోకి నైట్రేట్లు సరఫరా అవుతుంటాయి. మెరుపు మెరిసినప్పుడు గాల్లోని ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్ లు కలిసి ఈ సమ్మేళనాలు ఏర్పడతాయి. ఈ సమ్మేళనాలు వర్షపు చినుకులలో కలిసి మట్టి లోకి ప్రవేశిస్తాయి. ఇది కాకుండా కొన్ని రకాల బాక్టీరియా గాల్లోని నైట్రోజన్ ని గ్రహించి వివిధ నైట్రోజన్ సమ్మేళనాలని తయారుచేస్తాయి. ఫర్టిలైజర్ల కోసం అయితేనేమి, మందుపాతర కోసం అయితేనేమి, నైట్రేట్ల అవసరం పెరుగుతున్న కొద్ది, సహజ మూలాల నుండి పుట్టే నైట్రేట్లు సరిపోవని అర్థమయ్యింది. జర్మన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త ఫ్రిట్జ్ హాబర్ (1868-1934) వాతావరణంలోని
నైట్రోజన్ ని హైడ్రోజన్ తో కలిపి అమోనియాని తయారు చేసే ప్రయత్నం చేశాడు. అమోనియాని సులభంగా నైట్రేట్లుగా మార్చుకోవచ్చు. 1908 లో హాబర్ తను అనుకున్న లక్ష్యాన్ని సాధించాడు. నైట్రోజన్, హైడ్రోజన్ లని అధిక పీడనం వద్ద కలిపి, ఇనుముని కాటలిస్ట్ గా వాడితే అమోనియా ఏర్పడింది.
మొదటి
ప్రపంచ యుద్ధ కాలంలో జర్మనీకి కావలసిన సహజ నైట్రేట్ పదార్థం అంతా చిలీ దేశపు ఎడారుల నుండి వచ్చేది. ఎడారులు నైట్రేట్ లకి చక్కని వనరులు. అయితే ఆ పదార్థాన్ని చిలీ నుండి జర్మనీకి తెచ్చే ఓడలని బ్రిటన్ అటకాయించి దారిలో ఆపేసేది. దాంతో జర్మనీకి నైట్ర్రేట్ల సరఫరా ఆగిపోయింది. ఆ సమయంలో జర్మన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త కార్ల్ బాష్ (1874-1940) అంతవరకు
ప్రయోగశాలకే
పరిమితమైన హాబర్ ప్రక్రియని పారిశ్రామిక విధానం స్థాయికి ఉద్ధరించాడు. దాంతో యుద్ధం మధ్యలో జర్మనీకి కావలసిన నైట్రేట్ సమ్మేళనాలన్నీ జర్మనీలోనే ఉత్పత్తి
కాసాగాయి.
ఫ్లోరిన్
విషయంలో సమస్య ఇందుకు పూర్తిగా వ్యతిరేకం. ఇది చాలా సక్రియమైన మూలకం. కనుక సులభంగా ఇతర మూలకాలతో చర్య జరిపి సమ్మేళనాలు ఏర్పరుస్తుంది. ఆ మూలకాల లోంచి దాన్ని శుద్ధి చెయ్యాలంటే రసాయన శాస్త్రవేత్తలకి గగనం అయ్యేది. లెవోషియే కాలం నుండి కూడా ఫ్లోరిన్ అనే మూలకం ఒకటి వుందని కచ్చితంగా నమ్మేవారు. ఆ నమ్మకం ఎంత బలంగా ఉండేదంటే, అంతవరకు ఆ మూలకాన్ని ఎవరూ చూడకపోయినా సరే, న్యూలాండ్స్, మెండెలేవ్ లు వారి ఆవర్తన పట్టికలలో దానికి స్థానం కల్పించారు. విద్యుత్ విశ్లేషణ చేస్తే సమ్మేళనం నుండి ఫ్లోరిన్ మూలకం వేరు పడుతుంది అన్నది నిజమే. కాని చిక్కేంటంటే మూలకం వెలువడగానే అది దాని సమీపంలో ఎదో పదార్థంతో చర్య జరిపి మళ్లీ సమ్మేళన రూపంలోకి మారిపోతుంది. (రసాయన మూలకాలు అన్నిట్లోకి ఫ్లోరిన్ అత్యంత సక్రియమైనది.)
ఈ
ఫ్లోరిన్ సమస్యతో పందొమ్మిదవ శతాబ్దంలో డేవీ తో మొదలుకుని ఎంతో మంది తలపడ్డారు. ఈ సమస్యలో చివరికి విజయం ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త ఫెర్డినాండ్ ఫ్రెడెరిక్ హెన్రో మోసాన్ కి (1852-1907) దక్కింది. ఫ్లోరిన్ చర్యని అడ్డుకోగల అతి తక్కువ పదార్థాలలో ప్లాటినమ్ ఒకటని మోసాన్ కి అనిపించింది. కనుక ఎంత ఖర్చైనా భరించి తన ప్రయోగ పరికరాన్ని మొత్తం ప్లాటినమ్ తో నిర్మించాడు. అంతేకాక ప్రయోగ సామగ్రి మొత్తాన్ని -50 డిగ్రీల సెల్షియస్ దాకా చల్లబరిచాడు. ఆ విధంగా ఫ్లోరిన్ మహోగ్ర చర్యని నెమ్మదింపజేయాలని అతడి ఉద్దేశం. 1886 లో అతడి పొటాషియమ్ ఫ్లోరైడ్, హైడ్రో ఫ్లోరిక్ ఆసిడ్ లు కలిసిన ద్రావకం లోంచి విద్యుత్తును పోనిచ్చాడు. అప్పుడు లేత పసుపు పచ్చ రంగులో ఫ్లోరిన్ వాయువు విడుదల అయ్యింది. మోసాన్ అలా తన లక్ష్యాన్ని సాధించాడు.
ఇది
నిజంగా ఘనవిజయమే అయినా మోసాన్ మరో వేరే కారణం వల్ల ప్రసిద్ధి పొందాడు. అది నిజానికి పెద్ద విషయమే కాదు. బొగ్గు, వజ్రం కార్బన్ యొక్క బిన్న రూపాలు మాత్రమే. బొగ్గు లోకన్నా వజ్రంలో కార్బన్ అణువులు మరింత గట్టిగా దట్టించబడి వుంటాయంతే. కనుక బొగ్గు మీద అధిక ఒత్తిడి ప్రయోగిస్తే అందులోని కార్బన్ అణువులు మరింత దగ్గరై వజ్రం ఏర్పడాలి. మోసాన్ అదే ప్రయత్నించి చూశాడు. అలాంటి పరిస్థితులు కలుగజేయడం కోసం మోసాన్ బొగ్గుని కరిగిన ఇనుములో కలిపాడు. అప్పుడు ఇనుముని తిరిగి చల్లారుస్తున్నప్పుడు అందులోని బొగ్గు గట్టిపడి స్ఫటికాకృతి దాలుస్తుంది.
బొగ్గు - వజ్రం
1893 లో మోసాన్ కి తన ప్రయత్నాలు ఫలిస్తున్నట్టు అనిపించింది. ఎన్నో చిన్న చిన్న అపరిపక్వమైన వజ్రాలని తయారుచేశాడు. వాటిలో సుమారు మిల్లీమీటరు పైగా పొడవున్న ఓ మేలుజాతి వజ్రం కూడా వుంది. ఇంతలో ఆ ప్రయోగాల్లో ఏదో మోసం వుందని, మోసాన్ అనుచరుడెవడో అందులో రహస్యంగా నిజం వజ్రాన్ని ముందే దాచాడని వదంతి
బయల్దేరింది.
దాంతో మోసాన్ ప్రయోగాలకి రావలసిన గుర్తింపు రాలేదు. అయితే ప్రస్తుతం మనకి లభ్యమై వున్న సైద్ధాంతిక విశ్లేషణల ఆధారంగా మోసాన్ ప్రయోగాల వల్ల నిజం వజ్రాలు ఉత్పన్నం అయ్యే అవకాశం లేదని మనకి తెలుసు.
వజ్రాలని
ఉత్పత్తి చెయ్యడానికి పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు సాంకేతిక నైపుణ్యంతో సాధ్యమయ్యే పీడనాల కన్నా అధిక పీడనాలు అవసరమవుతాయి. అంతేకాక పదార్థంలో పరమాణు స్థానాలని సులభంగా మార్చగల అధిక ఉష్ణోగ్రతలు కూడా కావాలి. అలాంటి అధిక పీడనాలని, ఉష్ణోగ్రతలని సాధించడం కోసం అమెరికన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త పెర్సీ విలియమ్ బ్రిడ్జ్‌మాన్ (1882-1961) 1905 లో మొదలుకుని ఓ అర్థశతాబ్ద కాలం పాటు ప్రయత్నించాడు. అధిక పీడనాల ప్రభావం వల్ల వివిధ మూలకాలు, సమ్మేళనాలు నవ్య ఆకారాలు దాల్చాయి. కొత్త సంఘటిత రూపాలు బయటపడ్డాయి. ఎన్నో రకాల ఐసు కూడా సృష్టించబడ్డాయి. వీటిలో కొన్నిటి సాంద్రత ఎంత ఎక్కువగా ఉందంటే వాటిని కరిగించడానికి, నీటిని మరిగించడానికి అవసరమైన ఉష్ణోగ్రత (100 డిగ్రీలు సెల్షియస్) కన్నా హెచ్చు ఉష్ణోగ్రత అవసరమయ్యింది. 1955 లో బ్రిడ్జ్‌మన్ రూపొందించిన విధానాల సహాయంతో మేలుజాతి సంయోజిత వజ్రాలని (synthetic diamonds) సృష్టించడానికి వీలయ్యింది.
(*అధిక పీడనం వల్ల ఏర్పడే అలాంటి రూపాంతరాలు, సామాన్యంగా ఆ అధిక పీడనాన్ని తొలగించగానే మునుపటి స్థితి వచ్చేస్తాయి.
ఈ
విషయంలో వజ్రం ఒక మినహాయింపు.)
(ఇంకా వుంది)
0 comments