అసిమోవ్ రాసిన
‘రసాయన శాస్త్ర చరిత్ర’ కి అనువాదం ఇంతకు ముందు ఈ బ్లాగ్ లో సీరియల్ గా వేస్తూ మధ్యలో
ఆపేయడం జరిగింది. దాని కొనసాగింపు మళ్లీ…
అధ్యాయం 5
పరమాణువులు
లెవోషియే విజయాల
నుండి స్ఫూర్తి గొన్న కొందరు రసాయనిక శాస్త్రవేత్తలు కచ్చితమైన కొలత పద్ధతుల మీద దృష్టి
సారించారు. రసాయన శాస్త్రంలో మరే ఇతర విభాగంలో నైనా కచ్చితమైన కొలత సహాయంతో మరింత లోతుగా
శోధించడానికి వీలవుతుందేమో నని వెతకసాగారు. ఆమ్లాల (ఆసిడ్ల) అధ్యయనం అలాంటి శోధనకి
వీలుగా కనిపించింది.
సహజంగా ఎన్నో
సామాన్య లక్షణాలు గల పదార్థాల వర్గం ఆమ్లాలు (ఆసిడ్లు). అవన్నీ రసాయనికంగా చాలా సక్రియంగా
వుంటాయి. జింక్, తగరం, ఇనుము మొదలైన లోహాలతో చర్య జరిపి హైడ్రోజెన్ పుట్టిస్తాయి. పుల్ల
రుచి కలిగి వుంటాయి (బాగా పలచగా, బలహీనంగా ఉన్న స్థితిలో తప్ప ఆసిడ్లని రుచి చూడడం
ప్రమాదం). కొన్ని రకాల రంగు పదార్థాల రంగులని ప్రత్యేక రీతుల్లో మార్చుతాయి. ఇలా ఎన్నో
లక్షణాలు కలిగి ఉంటాయి.
ఆమ్లాలకి ప్రతికూలంగా
పని చేసే పదార్థాల వర్గం ఒకటి వుంది. అదే క్షారం (base). (బాగా శక్తివంతమైన బేస్ లని
ఆల్కలీలు అంటారు.) ఇవి కూడా రసాయనికంగా సక్రియంగా ఉంటాయి. రుచికి చేదుగా ఉంటాయి. రంగు
పదార్థాల రంగులని ఆసిడ్లు మార్చే తీరుకి వ్యతిరేకమైన తీరులో బేస్ లు పని చేస్తాయి.
ప్రత్యేకంగా చెప్పాలంటే ఆసిడ్ల ద్రావణాలని ఆల్కలీల ద్రావకాలు తటస్థీకరిస్తాయి. అంటే
ఆసిడ్లని, బేస్ లని తగు నిష్పత్తిలో కలిపితే ఆ సమ్మేళనానికి ఇటు ఆసిడ్ లక్షణాలు గాని,
అటు బేస్ లక్షణాలు గాని ఉండవు. ఆ మిశ్రమం ఒక లవణం (salt) యొక్క ద్రావణం అవుతుంది. ఆసిడ్లతోను,
ఆల్కలీల తోను పోల్చితే దీనికి మరింత తక్కువ రసాయనిక ప్రాబల్యం ఉంటుంది. ఉదాహరణకి అత్యంత
శక్తివంతమైన, తీవ్రమైన హైడ్రోక్లోరిక్ ఆసిడ్ ద్రావణాన్ని తగు పాళ్లలో అంతే శక్తివంతమైన,
తీవ్రమైన బేస్ అయిమైన సోడియమ్ హైడ్రాక్సయిడ్ తో కలిపితే సోడియమ్ క్లోరైడ్ ద్రావణం ఏర్పడుతుంది.
అది మనకి సుపరిచితమైన ఉప్పునీరు అన్నమాట.
జర్మన్ రసాయన
శాస్త్రవేత్త జెరీమియాస్ బెంజమిన్ రిక్టర్ (1762-1807) ఈ తటస్థీకరణ చర్యల మీదకి తన
ధ్యాస మళ్ళించాడు. వివిధ ఆసిడ్లని ఎంత మోతాదుల్లో తీసుకుంటే కచ్చితమైన మోతాదులు గల
వివిధ బేస్ లని తటస్థీకరించడానికి వీలవుతుందో కచ్చితంగా కొలిచాడు. ప్రత్యేకమైన, కచ్చితమైన
మోతాదుల వద్దనే ప్రత్యేక ఆసిడ్లు, ప్రత్యేక బేస్ లు కలుస్తాయని, పరస్పర తటస్థీకరించుకుంటాయని
ఆ కొలతల బట్టి తేలింది. పదార్థాల వినియోగంలో మన సామాన్య అనుభవానికి ఇది వ్యతిరేకంగా
వుంది. పులుసులో ఎంత ఉప్పు వేయాలో తేల్చుకునే వంటవాడు కాస్త అటు ఇంటు అయినా ఫరవాలేదని
గుర్తిస్తాడు. కాని ఆసిడ్ల, బేస్ ల మధ్య చర్యల విషయం అలా కాదు. తుల్య భారం
(equivalent weight) అనే ఓ భావన ఏర్పడింది. దీన్ని బట్టి ఒక ప్రత్యేక భారం
గల ఒక రసాయనం ఓ ప్రత్యేకమైన భారం వద్దనే మరో రసాయనంతో చర్య జరుపుతుంది. 1792 లో రిక్టర్ తన కృషి ఫలితాలని ప్రచురించాడు.
ఆ రోజుల్లో ఓ
ముఖ్యమైన రసాయనిక సమస్య మీద ఇద్దరు ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్తల మధ్య హోరాహోరిగా పోరు
సాగేది. ఈ రకమైన నిర్దిష్టత కేవలం ఆసిడ్ – బేస్ ల మధ్య మాత్రమే వుంటుందా, లేక అది అన్ని
రసాయనిక చర్యలకి వర్తిస్తుందా అన్నది వారి వివాదం. ఇంకా కచ్చితంగా ఈ వివాదాన్ని నిర్వచించాలంటే
ఒక ప్రత్యేకమైన సమ్మేళనం (compound) లో రెండు (లేక మూడో నాలుగో) మూలకాలు ఉన్నాయని అనుకుందాం.
ఆ సమ్మేళనంలో ఆ మూలకాలు ఎప్పుడూ కచ్చితంగా ఒకే నిష్పత్తిలో ఉంటాయా? లేక ఆ సమ్మేళనాన్ని
ఉత్పత్తి చేసే విధానం బట్టి ఆ నిష్పత్తి మారుతుందా? ఆ ఇద్దరు ఫ్రెంచ్ శాస్త్రవేత్తల్లో
ఒకరి పేరు బెర్థొలే (Berthollet) . ఆధునిక రసాయనిక నామకరణ సాంప్రదాయాన్ని సంస్థాపించడంలో
ఇతగాడు లెవోషియేతో పాటు కృషి చేశాడు. ఇతగాడు రెండవ సిద్ధాంతాన్ని నమ్మాడు. అంటే ఒక
సమ్మేళనంలో x, y అని రెండు మూలకాలు ఉంటే అవి రెండూ ఎప్పుడూ ఒకే నిష్పత్తిలో
ఉండవు. సమ్మేళనాన్ని తయారు చేసేటప్పుడు
x ని కాస్త హెచ్చు మోతాదులో వినియోగిస్తే,
చివర్లో సమ్మేళనంలో కూడా x హెచ్చు మోతాదులో
ఉంటుంది.
బెర్థొలే కి విరుద్ధంగా వాదించే మరో ఫ్రెంచ్ రసాయన
శాస్త్రవేత్త ఉన్నాడు. అతడి పేరు జోసెఫ్ లూయీ ప్రూస్త్ (1754-1826). ఇతడి వైజ్ఞానిక
కృషి అంతా స్పెయిన్ లో జరిగింది. అద్ది ఫ్రాన్స్ లో విప్లవ జ్వాలలు చెలరేగుతున్న కాలం.
ఆ సంక్షోభానికి దూరంగా ప్రూస్త్ స్పెయిన్ దేశంలో ప్రశాంతంగా పని చేసుకుంటున్నాడు. ఎంతో కట్టుదిట్టంగా, నిర్దుష్టంగా
ప్రయోగాలు చేసిన ప్రూస్త్ 1799 లో ఓ ముఖ్యమైన
రసాయనిక సత్యాన్ని వెల్లడి చేశాడు. కాపర్ కార్బనేట్ ని ప్రయోగశాలలో ఏ విధంగా సంయోజించినా,
ఏ సహజ మూలాల నుండి దాన్ని వెలికి తీసినా, అందులో కాపర్, కార్బన్, ఆక్సిజన్ లు ఎప్పుడూ
ఒకే కచ్చితమైన నిష్పత్తిలో ఉంటాయని నిరూపించాడు. ఆ సమ్మేళనంలో ఎప్పుడూ కాపర్, ఆక్సిజన్,
కార్బన్ లు 5.3:4:1 నిష్పత్తిలో ఉంటాయని కనుక్కున్నాడు.
మరెన్నో ఇతర
సమ్మేళనాల విషయంలో కూడా ప్రూస్త్ కి ఇలాంటి ఫలితమే గోచరించింది. ఈ ఫలితాలని ఆధారంగా
చేసుకున్న ప్రూస్త్ ఒక సార్వత్రికమైన నియమాన్ని ఈ విధంగా సూత్రీకరించాడు. ప్రతీ సమ్మేళనంలోను
అందులో వుండే మూలకాలు ఎప్పుడూ కొన్ని కచ్చితమైన నిష్పత్తుల వద్దనే ఉంటాయి. ఇతర నిష్పత్తుల
వద్ద ఉన్నట్లయితే అసలు ఆ సమ్మేళనమే ఏర్పడదు. దీన్నే నియత నిష్పత్తుల నియమం (Law of
Definite Proportions) అంటారు. దీన్నే కొన్ని సార్లు ప్రూస్త్ నియమం అని కూడా అంటారు.
(అక్కడితో ఆగక ప్రూస్త్ తన ప్రత్యర్థి అయిన బెర్థొలే ఎక్కడ పొరబడ్డాడో కూడా చూపించాడు.
బెర్థొలే తను వాడిన రసాయనాలని తగినంతగా శుద్ధి చెయ్యలేదు. ఆ రసాయనాలలో కలిసిన కాలుష్యాల
వల్ల ఒక్కొక్క సందర్భంలో అందులోని మూలకాల నిష్పత్తి ఒకొక్క విధంగా ఉన్నట్టు కనిపించింది.)
(ప్రూస్త్ నియమానికి
నిశ్చయంగా కొన్ని మినహాయింపులు వున్నాయి. వాటిలోని మూలకాల నిష్పత్తిలో కొంత వెసులుబాటు
ఉంటుంది. అయితే ఇవి ప్రత్యేక సమ్మేళనాలు మాత్రమే. 1800 కాలంలో మన రసాయనికులకి అందుబాటులో
ఉండే రసాయనాలు ఈ కోవకి చెందినవి కావు. వాళ్లకి తెలిసిన రసాయనాలు మాత్రం కచ్చితంగా ప్రూస్త్
నియమాన్ని తృప్తిపరిచాయి.)
పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు
తొలి దశలలోనే ప్రూస్త్ చెప్పింది నిజమని ఋజువు అయ్యింది. ప్రూస్త్ సూత్రీకరించిన నియమాన్ని
ఇతర రసాయన శాస్త్రవేత్తలు కూడా స్వతంత్రంగా ప్రయోగాలు చేసి రూఢి చేసుకున్నారు. ఈ నియమం
రసాయన శాస్త్రంలో ఓ మూలస్తంభం అయ్యింది.
ప్రూస్త్ నియమం
నిజమని తేలిన దగ్గర్నుండి అసలు ఆ నియమానికి ఆధారం ఏమిటి అన్న విషయంలో ఎన్నో లోతైన ప్రశ్నలు
తలెత్తడం మొదలెట్టాయి. అసలు ఈ నియత నిష్పత్తుల నియమం ఎందుకు నిజం అవుతోంది? ఉదాహరణకి
ఒక సమ్మేళనంలో రెండు మూలకాలు ఎప్పుడూ 4:1 నిష్పత్తిలో
మాత్రమే ఎందుకు ఉండాలి? 4.1:1 నిష్పత్తిలో ఉండొచ్చుగా? లేకుంటే 3.9:1 నిష్పత్తిలో ఎందుకు ఉండదు? పదార్థం అవిచ్ఛిన్న రాశి
అయితే ఈ మూలకాల నిష్పత్తిలో కాస్త వెసులుబాటు ఉండే అవకాశం ఉంటుంది. నిష్పత్తి కాస్త
అటు ఇటు గా వున్నా మూలకాలు కలిసి సమ్మేళనం ఏర్పడే అవకాశం వుంటుంది.
పోనీ పద్దార్థం
నిజానికి అవిచ్ఛిన్న ఘన రాశి కాదేమో? దాన్ని విభజిస్తూ పోతే ఒక దశలో అంతకన్నా విభజించలేని
అంశాలు మిగులుతాయేమో? అలాంటి అంశాలనే పరమాణువులు అని పిలిచేవారని అంతకు ముందు చెప్పుకున్నాం.
X మూలకానికి
చెందిన ఒక పరమాణువు Y మూలకానికి చెందిన ఒక్క
పరమాణువుతో మాత్రమే కలవగలదేమో? అలా పరమాణువులు కలియగా ఏర్పడ్డ సంయోగాలకే
molecule (అణువు) అని పేరు పెట్టారు. (లాటిన్ లో ఆ పదానికి ‘చిన్న
రాశి’ అని అర్థం.) X యొక్క ఒక్క పరమాణువు భారం
Y యొక్క పరమాణువు భారానికి నాలుగు రెట్లు ఉంటుందేమో? అప్పుడు అలాంటి పరమాణువులు
కలియగా ఏర్పడ్డ సమ్మేళనాలలో X, Y ల భారాల నిష్పత్తి 4:1 అవుతుంది.
(ఇంకా వుంది)
0 comments