மூலகங்களினதும் சேர்வைகளினதும் அளவறிதல். (தரம் 10, அலகு 07 )
நமது அன்றாட வாழ்க்கையில் நாம் பல்வேறு பொருட்களைப் பல்வேறு அலகுகளில் அளவிடுகிறோம். ஒரு மோட்டார் வாகனத்தின் எடையைத் டன்களிலும், ஒரு செங்கல்லின் எடையைக் கிலோகிராமிலும் (kg), ஒரு ரொட்டித் துண்டு அல்லது மருந்தின் எடையைக் கிராமிலும் (g) அல்லது மில்லிகிராமிலும் (mg) குறிப்பிடுகிறோம். ஆனால், ஒரு காபனீர் ஒட்சைட்டு மூலக்கூறையோ அல்லது ஒரு ஹீலியம் அணுவையோ அளவிட நினைத்தால் என்னவாகும்? கண்ணுக்கே தெரியாத மிகச்சிறிய துகள்களைச் சாதாரண தராசுகளைக் கொண்டு அளவிடுவது சாத்தியமற்றது. இவ்வளவு சிறிய துகள்களின் திணிவை இரசாயணவியலாளர்கள் எப்படித் துல்லியமாகக் கணக்கிடுகிறார்கள் என்பது ஒரு சுவாரஸ்யமான அறிவியல் பயணமாகும்.
கற்பனை செய்யமுடியாத அணுக்களின் திணிவு
அணுக்கள் எவ்வளவு சிறியவை என்பதை அவற்றின் திணிவை (Mass) கவனிப்பதன் மூலம் நாம் புரிந்து கொள்ளலாம். உதாரணமாக, மிகச்சிறிய மூலகமான ஐதரசன் (H) அணு ஒன்றின் உண்மை திணிவு வெறும் 1.674 x 10-24 g ஆகும்.
இதைச் சாதாரண எண்களில் எழுதினால், புள்ளிக்குப் பின் 23 பூச்சியங்களைச் சேர்த்து இவ்வாறு எழுத வேண்டும்: 0.000000000000000000000001674 g
இது கற்பனைக்கும் எட்டாத மிகச்சிறிய அளவாகும். அணுக்களின் திணிவை அளவிட ‘அற்றோகிராம்’ என்ற மிகச்சிறிய அலகு கூடப் போதுமானதாக இல்லை. இத்தகைய மிகச்சிறிய எண்களைக் கொண்டு ஆய்வகங்களில் அன்றாடக் கணக்கீடுகளைச் செய்வது நடைமுறைக்குச் சாத்தியமற்றது.
“ஆதாரங்களின்படி, ஒரு கார்பன் (C) அணுவின் திணிவு 1.993 x 10-23 g மற்றும் ஒரு சோடியம் (Na) அணுவின் திணிவு 3.819 x 10-23 g ஆகும். இவ்வளவு சிறிய மதிப்புகளைப் பயன்படுத்தி இரசாயணவியல் கணித்தல்களைக் கணக்கிடுவது மிகவும் சிரமமானது.”
காபன்-12: இரசாயணவியலின் அளவுகோல்
அணுக்களின் உண்மை திணிவைப் பயன்படுத்துவதில் உள்ள சிக்கலைத் தவிர்க்க, இரசாயணவியலாளர்கள் ‘சாரணுத்திணிவு’ (Relative Atomic Mass ) என்ற கருத்தைப் பயன்படுத்துகின்றனர். இதற்கு ஒரு பொதுவான அளவுகோல் தேவைப்பட்டது. ஆரம்பக் காலத்தில் ஐதரசன் பயன்படுத்தப்பட்டாலும், தற்போது சர்வதேசத் தரமாக காபன்-12 சமதானி பயன்படுத்தப்படுகிறது.
கார்பன்-12 அணுவின் திணிவில் 1/12 பங்கு ஒரு அலகாக (அணுத்திணிவு அலகு – amu)
எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது. இதன் மதிப்பு 1.66 x 10-24 g ஆகும். ஒரு மூலக அணுவின் திணிவு, இந்த அலகை விட எத்தனை மடங்கு பெரியது என்பதே அந்த மூலகத்தின் சார்பு அணுத்திணிவு ஆகும். உண்மை திணிவை விடச் சார்பு திணிவைப் பயன்படுத்துவது எளிது, ஏனெனில் இது அலகுகள் இல்லாத ஒரு எளிய எண்ணாகும் (உதாரணமாக: ஐதரசன் = 1, ஒட்சிசன் = 16).
அணுக்களின்’டசின்’: மோல்(Mole) என்னும் மாயக்கணக்கு
நாம் முட்டைகளை ‘டசின்’ (12 பொருட்கள்) என்று அழைப்பது போல, இரசாயணவியலாளர்கள் அணுக்களைக் கணக்கிட ‘மோல்’ (Mole) என்ற அலகைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.
இங்கேதான் ஒரு முக்கியமான இணைப்பு (Bridge) உள்ளது: சாரணுத்திணிவு என்பது ஒரு அணு எவ்வளவு கனமானது என்று கூறுகிறது. ஆனால், ஆய்வகத்தில் நாம் ஒரு அணுவை மட்டும் எடுத்து வேலை செய்ய முடியாது; நமக்குக் கிராம்களில் அளவிடக்கூடிய ஒரு அளவு தேவை. துல்லியமாக 12.00 g காபன்-12 சமதானியில் எத்தனை அணுக்கள் உள்ளனவோ, அதே எண்ணிக்கையிலான துகள்களைக் கொண்டுள்ள எந்தவொரு பதார்த்தத்தின் அளவும் ‘ஒரு மோல்’ எனப்படும். இதன் மூலம் அணுக்களின் நுண் உலகத்தையும், கிராம்களின் பரு உலகத்தையும் நாம் இணைக்கிறோம்.
அவகாதரோ மாறிலி: ஒரு பிரம்மாண்டமான எண்
ஒரு மோல் பதார்த்தத்தில் உள்ள துகள்களின் எண்ணிக்கை ஒரு மாறிலியாகும். இத்தாலிய விஞ்ஞானி அமீடியோ அவகாட்ரோவின் நினைவாக இது ‘அவகாட்ரோ மாறிலி’ (L) என அழைக்கப்படுகிறது. இதன் மதிப்பு 6.022 x 1023 ஆகும்.
இந்த எண் எவ்வளவு பிரம்மாண்டமானது என்பதை ஒரு மிட்டாய் உதாரணம் மூலம் காண்போம்: உலகில் உள்ள 1000 மில்லியன் குழந்தைகளுக்கும் ஒரு மோல் மிட்டாய்களைப் பகிர்ந்தளித்தால், ஒரு குழந்தைக்குச் சுமார் 602 டிரில்லியன் (6.022 x 1014) மிட்டாய்கள் கிடைக்கும்! ஒரு குழந்தை ஒரு நொடிக்கு ஒரு மிட்டாய் வீதம் சாப்பிட்டாலும், இந்த மிட்டாய்களைச் சாப்பிட்டு முடிக்க அவருக்குப் பல மில்லியன் ஆண்டுகள் ஆகும்.
இறுதியாக…
கண்ணுக்கே தெரியாத அணுக்களைச் சாரணுத்திணிவு, மோல் மற்றும் அவகாதரோ மாறிலி ஆகிய கோட்பாடுகள் மூலம் நாம் துல்லியமாக அளவிடுகிறோம். 1.674 x 10-24 g என்ற மிகச்சிறிய திணிவையும், 6.022 x 1023 என்ற பிரம்மாண்டமான எண்ணிக்கையையும் இணைப்பதன் மூலம் இரசாயணவியல் ஒரு தெளிவான வடிவம் பெறுகிறது.
இந்தத் துல்லியமான கணக்கீடுகளே இன்று விண்வெளி ஆராய்ச்சி முதல் நவீன மருந்து உற்பத்தி வரை அனைத்துப் பிரம்மாண்டமான சாதனைகளுக்கும் அடிப்படையாக அமைகின்றன. அடுத்த முறை நீங்கள் ஒரு மிடக்குத் தண்ணீர் குடிக்கும்போது இது பற்றிச் சிந்தித்துப் பாருங்கள்; ஒரு சிறிய மிடக்குத் தண்ணீரில் (சுமார் 18 g) உள்ள மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை, இந்த அண்டவெளியில் நாம் காணக்கூடிய நட்சத்திரங்களின் எண்ணிக்கையை விடவும் அதிகம் என்பது உங்களால் நம்ப முடிகிறதா?
இப்பாட அலகை இன்னும் தெளிவாக விளக்கும் விளக்க வீடியோவையும் அதற்கான Short Notes ஐயும் கீழே காணலாம்
PDF Handout for unit 7
Loading Viewer…
