బెంజీన్ అణువు చదునుగానే కాక, సౌష్టవంగా కూడా ఉంటుంది. కనుక బెంజీన్ లో ఎలక్‌ట్రాన్లు ఎంతగా విస్తరించి వున్నాయంటే బెంజీన్ వలయంలో ఉండే ఆరు కార్బన్లు ఒకే విధంగా బంధించబడి వున్నాయి. వాటిని బంధించిన రసాయన బంధాలని ఏకబంధాలని గాని, ద్విబంధాలని గాని వర్ణించడానికి వీలుపడదు. ఆ రెండు విపరీత స్థితులకి మధ్యగా ఉండే ఓ మధ్యస్థ స్థితి, ఓ అనునాదిత మిశ్రమ (resonant hybrid) స్థితి గానే వాటి బంధాలని వర్ణించగలం అని నిరూపించాడు పాలింగ్.
ఈ అనునాద
సిద్ధాంతం సహాయంతో బెంజీన్ నిర్మాణమే కాక ఎన్నో ఇతర సమస్యలకి కూడా సమాధానాలు దొరికాయి. ఉదాహరణకి కార్బన్ పరమాణువు యొక్క బాహ్యతమ కర్పరంలో ఉండే నాలుగు ఎలక్‌ట్రాన్లు శక్తి దృష్ట్యా సరిసమానం కావు. ఒక కార్బన్ పరమాణువుకి మరో పొరుగు పరమాణువుతో ఏర్పడ్డ బంధం, ఆ బంధంలో ప్రత్యేకించి ఏ ఎలక్‌ట్రాన్ పాల్గొంటోంది అన్న దాని బట్టి, కాస్త తేడాగా ఉంటుంది.
అలా ప్రత్యేక ఎలక్‌ట్రాన్ల లా చూసినప్పుడు
తేడాలు కనిపించినా, వాటిని తరంగ రూపంలో చూసినప్పుడు, నాలుగు ఎలక్‌ట్రాన్ల తరంగ రూపాలు కలిసి నాలుగు “సగటు బంధాలు” ఏర్పడతాయి. ఆ నాలుగు బంధాలు పూర్తిగా సరిసమానం. ఆ నాలుగు బంధాలు టెట్రహెడ్రన్ యొక్క నాలుగు కొసల దిశగా తిరిగి ఉంటాయి. కనుక వాంట్ హాఫ్ – ల బెల్ ప్రతిపాదించిన టెట్రహెడ్రల్ పరమాణు నమూనాని ఈ విధంగా ఎలక్‌ట్రాన్ల పరంగా వర్ణించడానికి వీలయ్యింది.
ఇరవయ్యవ శతాబ్దపు తొలి దశల్లో రసాయనిక ప్రపంచంలో ముఖ్య స్థానాన్ని ఆక్రమించిన ఓ చిత్రమైన
సమ్మేళనాల కుటుంబాన్ని వర్ణించడంలో కూడా ఈ కొత్త అనునాద సిద్ధాంతం ఎంతో ఉపయోగపడింది. 1900 లో రష్యన్-అమెరికన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మోసెస్ గోంబర్గ్ (1866-1947) హెక్సా ఫినైల్ ఈథేన్ అనే సమ్మేళనాన్ని తయారుచేసే పనిలో వున్నాడు. ఈ అణువులో రెండు కార్బన్ పరమాణువులకి ఆరు బెంజీన్ వలయాలు (ఒక కార్బన్ పరమాణువుకి మూడు చొప్పున) తగిలింపబడి వుంటాయి.
కాని ఆ ప్రయత్నంలో
అతడు అనుకోకుండా బాగా సక్రియమైన ఓ రంగు ద్రావకాన్ని తయారుచేశాడు. కొన్ని కారణాల వల్ల తను సృష్టించిన సమ్మేళనం ట్రై ఫినైల్ మిథైల్ అనే సమ్మేళనం అని అతడు భావించాడు. తను ఆశించిన దాంట్లో ఇది ‘అర అణువు’ అన్నమాట. ఇందులో ఒక కార్బన్ పరమాణువుకి మూడు బెంజీన్ వలయాలు తగలింపబడి వున్నాయి. అందులో కార్బన్ పరమాణువు యొక్క నాలుగవ సంయోజక బంధం నిరుపయోగంగా పడి వుంది. అలాంటి సమ్మేళనం అణువు నుండి వేరు పడ్డ ప్రాతిపదిక (radical) ని పోలి వుంది. అందుకే దాన్ని స్వేచ్ఛా ప్రాతిపదిక (free radical) అంటారు.
ఎలక్‌ట్రాన్ల పరంగా చూసినప్పుడు ట్రై ఫినైల్ మిథైల్ వంటి స్వేచ్ఛా ప్రాతిపదికని కొత్తగా చూడడానికి వీలయ్యింది. మునుపటి కేకులే వర్ణన ప్రకారం నిరుపయోగంగా పడి వున్న బంధం అనడానికి బదులు జత కూడని
ఎలక్‌ట్రాన్ (unpaired electron) అంటాము. మామూలుగా అయితే అలా జతకూడని ఎలక్‌ట్రాన్ చాలా అస్థిరంగా ఉంటుంది. కాని అది వున్న అణువు చదునుగా, సౌష్ఠవంగా ఉన్నట్లయితే (ట్రై ఫినైల్ మిథైల్ లాగ) ఆ జత కూడని ఎలక్‌ట్రాన్ అణువు మొత్తం “విస్తరించడం” జరుగుతుంది. అప్పుడా స్వేచ్ఛా ప్రాతిపదిక సుస్థిరం అవుతుంది.
ఆ విధంగా
కర్బన రసాయనాలని ఎలక్‌ట్రాన్ల పరంగా అధ్యయనం చెయ్యడం మొదలుపెట్టాక సామాన్యంగా ఒక స్వేచ్ఛా ప్రాతిపదిక ఏర్పడే కొన్ని మధ్యంతర దశలు ఉంటాయని అర్థమయ్యింది. అయితే అలాంటి స్వేచ్ఛా ప్రాతిపదికలు అనునాదం చేత సుస్థిరంగా కాలేదు. అవి ఏర్పడడమే అరుదుగా జరుగుతుంది. ఏర్పడినా వాటి ఉనికి తాత్కాలికమే. ఈ మధ్యంతర స్వేచ్ఛా ప్రాతిపదికలు ఎంతో కష్టం మీద ఏర్పాటు అవుతాయి కనుకనే కర్బన రసాయన చర్యలు అంత నెమ్మదిగా నడుస్తాయి.
ఇరవయ్యవ శతాబ్దపు రెండవ పావు భాగంలో రసాయన శాస్త్రవేత్తలు కర్బన రసాయన చర్యలలోని మధ్యంతర దశల గురించి మరింత లోతైన అవగాహన సంపాదిస్తున్నారు. ఈ అవగాహన ఆధారంగానే రసాయన శాస్త్రవేత్తలు గతంలో సాధ్యం కానంత సంక్లిష్టమైన అణువుల సంయోజనలో కృతకృత్యులు అయ్యారు.
ఈ కొత్త
అనునాదం అనే భావన కేవలం కర్బన రసాయనాలకి మాత్రమే పరిమితం కాలేదు. బోరాన్ హైడ్రయిడ్ లో ఎన్నో అణువులు పాతభావాలలో ఇంపుగా ఇమడలేకపోయాయి. బోరాన్ అణువు యొక్క సంయోజక బంధాలు మరీ తక్కువ కావడం ఒక సమస్యగా పరిణమించింది. కాని ఎలక్‌ట్రాన్లు తరంగాలుగా విస్తరించి వున్నాయని అనుకున్నట్లయితే ఆ అణువుల యొక్క అణువిన్యాసాన్ని ఊహించుకోడానికి వీలయ్యింది.
జడ వాయువులని
కనుక్కున్న తరువాత వాటి వల్ల అసలు బంధాలే ఏర్పడవు అని మూడు దశాబ్దాల పాటు తప్పుగా అనుకునేవారు. 1932లో లైనస్ పాలింగ్ జడవాయువులకి బంధాలు ఏర్పడే విషయం మరీ అంత అసాధ్యమైన విషయమేమీ కాదని వాదించాడు. ఫ్లోరిన్ వంటి అత్యంత సక్రియమైన పరమాణువు చేసే ఒత్తిడి వల్ల జడ వాయువులు కూడా సమ్మేళనాలని ఏర్పాటు చేస్తాయని తెలిసింది.
పాలింగ్ సూచనని మొదట్లో ఎవరూ పట్టించుకోలేదు. కాని 1962 లో జడ వాయువైన గ్సినాన్ ని (xenon) ఫ్లోరిన్ తో కలపగా గ్సినాన్ ఫ్లోరైడ్ ఏర్పడింది. ఆ విధంగా
ఫ్లోరైడ్ తోను, ఆక్సిజన్ తో ను కలిసిన పలు గ్సినాన్ సమ్మేళనాలు ఏర్పడ్డాయి. అలాగే రేడాన్, క్రిప్టాన్ ల సమ్మేళనాలు కూడా కొన్ని ఏర్పడ్డాయి.
(ఇంకా వుంది)
0 comments