దీన్ని బట్టి మనకి తెలుస్తున్నది ఏమిటంటే వ్యక్తిగత పరమాణువుల పరమాణు భారం హైడ్రోజన్ పరమాణు భారానికి పూర్ణంక నిష్పత్తి కలిగి వున్నా, ఒక ప్రత్యేక
మూలకంలో వివిధ భారాలు గల పరమాణువులు
ఉంటాయి కనుక వాటి సగటు భారం హైడ్రోజన్ పరమాణు భారానికి పూర్ణాంక నిష్పత్తి కలిగి వుండనక్కర్లేదు.
కొన్ని సందర్భాలలో ఒక ప్రత్యేక
పరమాణువు యొక్క ఐసోటోప్ ల సగటు భారం అంత కన్నా ఎక్కువ పరమాణు సంఖ్య గల మూలకం యొక్క సగటు పరమాణు భారం ఎక్కువ అయ్యుండొచ్చు.
ఉదాహరణకి పరమాణు సంఖ్య 52 గల టెలూరియమ్
కి ఏడు ఐసోటోప్ లు ఉన్నాయి. వీటిలో అతి భారమైన ఐసోటోప్ లు టెలూరియమ్-126, టెలూరియమ్-128 లు అన్నిట్లోకి విరివిగా దొరుకుతాయి. కనుక టెలూరియమ్ పరమాణు భారం 127.6 అవుతుంది. అయొడిన్ పరమాణు సంఖ్య 53. ఇది టెలూరియమ్ తరువాత స్థానంలో ఉంటుంది. ఇందులో ఒకే ఐసోటోప్ వుంది. అది అయొడిన్-127. కనుక
అయొడిన్ పరమాణు భారం 127. మెండెలెవ్ తన ఆవర్తన పట్టికలో టెలూరియమ్ తరువాత అయొడిన్ ని పెట్టినప్పుడు పరమాణు భారం దృష్ట్యా క్రమాన్ని ఉల్లంఘిస్తున్నా, తెలియకుండానే అతడు పరమాణు సంఖ్య మీద ఆధారపడ్డ క్రమాన్ని అనుసరించాడు. ఆ విధంగా అతడు తెలియక చేసినా సరైనదే చేశాడు.
ఇలాంటిదో మరో ఉదాహరణ. పొటాషియమ్ (పరమాణు సంఖ్య 19) కి మూడు
ఐసోటోప్ లు ఉన్నాయి. అవి పొటాషియమ్-39, పొటాషియమ్-40, పొటాషియమ్-41. కాని వీటన్నిట్లోకి తేలికైన పోటాషియమ్-39 అన్నిట్లోకి చాలా విరివైనది కూడా. అందుచేత పొటాషియమ్ పరమాణు భారం 39.1. ఆర్గాన్ ది అంతకన్నా తక్కువ పరమాణు సంఖ్య (18). దీనికి కూడా మూడు ఐసోటోప్ లు ఉన్నాయి. ఆర్గాన్-36, ఆర్గాన్-38, ఆర్గాన్-40. అయితే ఈ సందర్భంలో అన్నిటికన్నా భారమైనదే అత్యంత విరివైనది కూడా. కనుక ఆర్గాన్ పరమాణు భారం సుమారు 40. రామ్సే ఆర్గాన్ ని పొటాషియమ్ తరువాత పెట్టడానికి బదులు పొటాషియమ్ కి ముందు పెట్టినప్పుడు తెలియకుండా పరమాణు సంఖ్యని అనుసరించి సరైన పనే చేశాడు.
మాస్ స్పెక్ట్రోగ్రాఫ్ సహయాంతో వ్యక్తిగత ఐసోటోప్ ల ద్రవ్యరాశి కొలిచి, ఒక్కొక్క ఐసోటోప్ యొక్క పాలు ఎంతో కొలిచి, ఆ విధంగా సగటు పరమాణు భారాన్ని అంచనా వెయ్యడానికి వీలయ్యింది.
ఒకే మూలకం యొక్క వివిధ ఐసోటోప్ లకి పరమాణు సంఖ్య ఒకటే అయినా ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (mass number) ఒక్కటి
కాదు. వివిధ ఐసోటోప్ ల కేంద్రకాలలో ప్రోటాన్ల సంఖ్య ఒక్కటే అయినా న్యూట్రాన్ల సంఖ్య మారుతూ ఉంటుంది. ఉదాహరణకి నియాన్-20, నియాన్-21, నియాన్-22 అన్నిటికీ కేంద్రకంలో పది ప్రోటాన్లే ఉంటాయి. వాటి ఎలక్‌ట్రాన్ విన్యాసం 2,8 పద్ధతిలో ఉంటుంది. అయితే నియాన్-20 కేంద్రకంలో పది ప్రోటాన్లతో పాటు పది న్యూట్రాన్లు కూడా ఉంటాయి. నియాన్-21 లో పది ప్రోటాన్లతో పాటు, 21 న్యూట్రాన్లు ఉంటాయి. అలాగే నియాన్-22 లో 10 ప్రోటాన్లు 12 న్యూట్రాన్లు ఉంటాయి.
ఇంచుమించు అన్ని మూలకాలని ఈ విధంగా
ఐసోటోప్ లుగా విభజించవచ్చు. 1935 లో కెనేడియన్ -అమెరికన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఆర్థర్ జఫ్రీ డెమ్స్‌టర్ (1886-1950) యురేనియమ్ దాని సహజ స్థితిలో రెండు ఐసోటోప్ లు గా దొరుకుతుందని కనుక్కున్నాడు. యురేనియమ్ యొక్క పరమాణు భారం (238.07) పూర్ణాంకానికి సన్నిహితంగా ఉన్నా కూడా అది రెండు ఐసోటోప్ ల మిశ్రమం అని డెమ్స్‌టర్ సూచించాడు. యురేనియమ్ మూలకంలో 99.3% పరమాణువులలో కేంద్రకంలో 92 ప్రోటాన్లు, 146 న్యూట్రాన్లు ఉంటాయి. కనుక ఆ పరమాణువుల పరమాణు భారం 92 + 146 = 238 అవుతుంది. అవి యురేనియమ్-238 పరమాణువులు. ఇక మిగతా 0.7% పరమాణువులలో మూడు న్యూట్రాన్లు తక్కువగా ఉంటాయి. అవి యురేనియమ్-235 పరమాణువులు.
ఒక మూలకం
యొక్క రేడియోధార్మికత దాని కేంద్రకం మీద ఆధారపడుతుంది గాని దాని ఎలక్‌ట్రాన్ల విన్యాసం మీద కాదు. ఒక మూలకం యొక్క ఐసోటోప్ లు రసాయనికంగా ఒక్కలాగే ఉండొచ్చు. కాని రేడియోధార్మికత వాటి లక్షణాలు పూర్తిగా భిన్నంగా ఉండొచ్చు. అందుచేతనే యురేనియమ్-238 యొక్క అర్థాయుష్షు 4,500,000,000 ఏళ్లు అయితే, యురేనియమ్-235 యొక్క అర్థాయుష్షు విలువ 700,000,000 సంవత్సరాలు మాత్రమే.
అసలు అత్యంత సరళమైన మూలకమైన హైడ్రోజన్ కే రెండు
మూలకాలు ఉండి ఉండొచ్చని సైద్ధాంతికంగా చెప్పొచ్చు. మామూలు హైడ్రోజన్ లో కేంద్రకంలో ఒకే ప్రోటాన్ ఉంటుంది. ఇవి హైడ్రోజన్-1 గా వ్యక్తం చెయ్యదగ్గ పరమాణువులు. 1931లో అమెరికన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త హరోల్డ్ క్లేటన్ యూరే (1893-1981) నాలుగు లీటర్ల ద్రవ్య హైడ్రోజన్ ని నెమ్మదిగా వెచ్చజేసి ఆవిరయ్యేలా చేశాడు. హైడ్రోజన్ యొక్క భారమైన ఐసోటోప్ అంటూ ఉంటే దాని మరుగుస్థానం కాస్త హెచ్చుగా ఉండాలని, అది కాస్త నెమ్మదిగా ఆవిరి అవుతుందని అతడి ఆలోచన. అలాంటి భారీ ఐసోటోప్ అవశేషంగా మిగులుతుందని అతడి ఆలోచన.
యూరే అనుకున్నట్టుగానే ఆఖరు ఘన సెంటీమీటరు హైడ్రోజన్ ని ఆవిరి చేస్తున్నప్పుడు అందులో మరింత భారమైన హైడ్రోజన్-2 ఉన్న ఆనవాళ్లు కచ్చితంగా కనిపించాయి. హైడ్రోజన్-2 యొక్క కేంద్రకంలో ఒక ప్రోటాన్, ఒక న్యూట్రాన్ ఉంటాయి. హైడ్రోజన్-2 కి డ్యుటీరియమ్ అనే ప్రత్యేకమైన పేరు వచ్చింది.
ఆక్సిజన్ కి కూడా
ఐసోటోప్ లు ఉన్నట్టు తేలింది. 1929 లో అమెరికన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త విలియమ్ ఫ్రాన్సిస్ జియాక్ (1895-1982) ఆక్సిజన్ లో మూడు ఐసోటోప్ లు ఉంటాయని నిరూపించాడు. వీటిలో సర్వసామాన్యంగా దొరికే ఐసోటోప్ (ఆక్సిజన్ పరమాణువుల్లో 99.8% ఈ రకమైనవే) ఆక్సిజన్-16. దాని కేంద్రకంలో 8 ప్రోటాన్లు, 9 న్యూట్రాన్లు ఉంటాయి. ఇక తక్కినవి ఆక్సిజన్-18 (8 ప్రొటాన్లు, 10 న్యూట్రాన్లు). ఇందులో సూక్ష్మ మోతాదుల్లో ఆక్సిజన్-17 (8 ప్రోటాన్లు, 9 న్యూట్రాన్లు) కూడా ఉంటుంది.
దీని వల్ల ఒక సమస్య
తలెత్తింది. బెర్జీలియస్ కాలం నుండి కూడా ఆక్సిజన్ పరమాణువు భారం 16.0000 అన్న నమ్మకం మీద పరమాణు భారాల కొలమానం ఆధారపడి వుంది. కాని ఆక్సిజన్ పరమాణు భారం మూడు ఐసోటోప్ ల సగటు విలువే అవుతుంది. ఒక ప్రత్యేక ఆక్సిజన్ భాగంలో ఏ ఐసోటోప్ ఎంత పాలు ఉంటుందో ముందే చెప్పడం సాధ్యం కాదు. మరి అలాంటప్పుడు పరమాణు భారాన్ని కచ్చితంగా నిర్ణయించేదెలా?
ఆక్సిజన్-16 పరమాణు భారం 16.0000 అన్న విలువని భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు స్వీకరించారు. ఆ విధంగా లభ్యమైన పరమాణు భారాలని భౌతిక పరమాణు భారాలుగా ప్రస్తావిస్తారు. ఈ విలువలు
పందొమ్మిదవ శతాబ్దం నుండి రసాయన పద్ధతిలో నిర్ణయిస్తూ వచ్చిన పరమాణు భారాల (రసాయనిక పరమాణు భారాలు) కన్నా కాస్త ఎక్కువ అని తేలింది.
1961 లో భౌతిక రసాయన శాస్త్రవేత్తలు పరమాణు భారాల కోసం ఓ కొత్త ప్రమాణాన్ని స్వీకరించారు. ఇది కార్బన్-12 మీద ఆధారపడ్డ ప్రమాణం. దీని భారాన్ని 12.0000 గా తీసుకున్నారు. ఈ కొత్త ప్రమాణం పాత రసాయనిక భారాలతో సరిగ్గా సరిపోయింది. ఇది పలు ఐసోటోప్ ల సముదాయం మీద కాక ఒకే ఒక ఐసోటోప్ మీద ఆధారపడింది. కనుక దీని విలువలో అవకతవకలు లేవు.
(అధ్యాయం సమాప్తం)
0 comments