மூலகங்களின் இணைவே உலகின் பொருட்கள்

உலகில் பல்லாயிரம் பொருட்கள் உள்ளன. இவை எல்லாவற்றிற்கும் 118 பொருட்கள்தான் மூலப்பொருட்கள். அவை மூலகங்கள் என்றழைக்கப்படும். இந்த மூலகங்களின் கூட்டுத் தான் இத்தனை ஆயிரம் பொருட்களும். எடுத்துக்காட்டிற்கு நீரை எடுப்போமானால், அது முதல் மூலகமான நீர்வளியின் (hydrogen) இருஅணுக்களினதும் உயிர்வளியின் (oxygen) ஒரு அணுவினதும் இணைவால் ஆன ஒரு பொருள்.அப்படியான இரண்டோ அதற்கு மேற்பட்ட மூலகங்களினதோ இணைவேதான் உலகின் இந்த பல்லாயிரம் வகையான பொருட்கள் அனைத்தும்.

அணு என்பது என்னவென்று கேட்பீர்கள். மேலே கூறிய 118 மூலகங்களையும் நாம் ஒவ்வொன்றாக பிரித்துக்கொண்டே போவோமானால் ஈற்றில் அவை மேலும் பிரிக்க முடியாத ஒரு நிலைக்கு நிச்சயம் போயேயாகவேண்டும் அந்தநிலையில்தான் அவற்றை அணு என்று அழைப்போம். இந்த அணுக்கள் மிகவும் சிறியவை. கண்ணுக்குப் புலப்படாதவை என்று கூறினால் அந்த விளக்கம் முழுமை பெறாது. ஒரு மீற்ரரின் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கை நாம் மில்லிமிற்ரர் என்போம். அந்த மில்லி மீற்ரரின் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கை நாம் மைக்ரோ மீற்ரர் என்போம். அதாவது ஒரு மீற்ரரின் 10 இலட்சத்தில் ஒரு பங்குதான் மைக்குரோ மீற்ரர். இந்த அலகைப் பயன்படுத்தி ஒரு அணுவின் விட்டத்தைக் கூறுவதே இயலாத செயல். அவ்வளவு சிறியவைதான் இந்த அணுக்கள். ஏன் இந்த மைக்ரோவின் ஆயிரத்தில் ஒன்றும் 100கோடியில் ஒரு பங்குமான நனோ மீற்ரர் அலகுகூட இந்த அணுவின் அளவைக் கையாளப் போதுமானதாக இல்லை. இதனிலும் சிறிய அலகைத்தான் பயன்படுத்தவேண்டி உள்ளது.

10x10x10 என்பது பத்தின் மூன்றாம் அடுக்கு, அது ஆயிரமாகும். பத்தின் ஆறாம் அடுக்கு மில்லியன், சய ஆறாம் அடுக்கு மைக்குரோ. பத்தின் சய ஒன்பதாம் அடுக்குத்தான் நனோ. பத்தின் சய பன்னிரண்டாம் அடுக்கை சிகூஷச் என்பார்கள். அது ரில்லியனில் ஒன்று. தமிழில் ஒருலட்சம் கோடியில் ஒன்று எனலாம். இந்த ஒருலட்சம் கோடியின் அறுபதுக்கும் அறுநூறுக்கும் இடைப்பட்ட ஒரு பகுதியாகவே அணுக்களின் விட்டம் அமைந்துள்ளது அதாவது ஆகச் சிறியவிட்டம்கொண்ட அணுவின் 10 மடங்கு விட்டத்திற்கு அதிகமாக ஆகப் பெரிய அணுவின் விடடம் போகாது.

மூலகங்களின் பெயர்ப்பட்டியலுக்கு வருமுன் அணுக்கள்பற்றி இன்னும் சில தகவல்கள் அறியவேண்டி உள்ளது. ஒவ்வொரு அணுவின்மையத்திலும் ஒரு கரு இருக்கும். அந்தக்கருவை எதிர் மின்விசை கொண்ட எலக்ரோன் என்னும் துகள்கள் சுற்றிக்கொண்டிருக்கும். முதல் மூலகமான நீர்வளியைப் பார்ப்போமானால் அதன் கரு நேர் மின்விசை கொண்ட ஒரு புரட்ரோன் ஒன்றால் மட்டுமே ஆனது. இரண்டாவது மூலகமான ஹிலியத்தைப் பார்ப்போமானால் அதன் கருவில் நேர் மின்விசை கொண்ட இரு புரடடோன்கள் இருக்கும். மூன்றாவது மூலகத்திற்கு மூன்று. நான்காவது மூலகத்திற்கு நான்கு என்று இந்தப் புரட்டோன் எண்ணிக்கை ஒரு சீரான முறையில் கடைசியும்118வதுமான ununoctium வரை உயர்ந்துகொண்டே போகும். கருவினுள் அடங்கியுள்ள புரட்டோன்களின் எண்ணிக்கையே அந்த அந்தமூலகத்தின் அணு எண் ஆகிறது. அது 118 வரை செல்லும் என்று நான் சொல்லத் தேவையில்லை. அந்த அந்த மூலகத்தின் அணு எண்ணளவு புரட்டோன்கள் உள்ளதுபோல் அவற்றின் அணு எண் அளவு எலக்ரோன்களும் கருவைச் சுற்றிக்கோண்டிருக்கும். சில சந்தர்பங்களில் ஒரு மூலகம் தனது எலக்ரோன்களில் ஒன்றை இழந்து குழப்பம் தரும் றடிக்கலாக மாறுவதும் நடைமுறையில் உள்ளது. அதுபற்றிய விபரம் இங்கு தருவதற்கு இடம் போதாது.

ஒரு புரட்டோனால் ஆன நீர்வளியின் கருவில்ஒரு புரட்டோன் மட்டும் இருப்பதால் அது திடமுடன் இருக்கும். அதை ஒரு எலக்ரான் சுற்றிக்கோண்டே இருக்கும். ஆனால் புரட்டோன் எண்ணிக்கை இரண்டு மூன்று என்று கூடிக்கொண்டு போகும்போது அவற்றை திடமுடன்கருவில் தங்கவைக்க நடுமின்விசைகொண்ட நியுரோன் என்னும் பொருட்கள் தேவைப்படுகிறது. அதுவும் தொடக்கத்தில் ஒரு சீரானமுறையில் இரண்டு புரட்டோன்களுக்கு இரண்டு மூன்று புரட்டோன்களுக்கு மூன்று என்று 20 வதுமூலகமன கல்சியம்வரை செல்லும். 20 வது மூலகமான கல்சியத்தின் கருவிலுள்ள 20 புரட்டோன்களையும் திடமுடன் தங்கவைக்க 20 நியுரோன்கள் தேவைப்படுகிறது. ஆனால் அனேக பெரிய மூலகங்களில் புரட்டோன்களின் எண்ணிக்கையைவிட கூடுதலான நியுரோன்கள் தேவைப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டிற்கு 92வது மூலகமான யுரேனியத்தின் 92 புரட்டோன்களை திடமுடன் வைக்க 145 நியுரோன்கள் தேவைப்படுகிறது. 118வது மூலகமான ununoctiumதின் 118 புரட்டோன்களை திடமுடன்வைக்க 176 நியுரோன்கள் தேவைப்படுகிறது.

அணுக்களுக்கு எடை உண்டு. அதை எந்த அலகைப் பயன்படுத்தி அளப்பது ? விட்டத்தை அளப்பதற்கே ஒருலட்சம் கோடியில் அறுபதுஎன்று பேசுகிறோம். ஒப்பிட்டுப் பேசும் ஒரு முறையை அணு எடையைச் சொல்லக் கையாளுகிறார்கள். அணுவில் 20 வகையான துகள்கள் இருந்தாலும் நாம் மூன்றுவகைத் துகள்கள் பற்றியே பேசியிருந்தோம். அதில் எலக்ரோன் துகள்கள் கவனத்திற்கு எடுக்கவேண்டிய அளவுக்கு எடை கொண்டவை இல்லை. அடுத்த இரு துகள்களாக புரட்டோனும் நீயுரோனும் சம எடை கொண்டவை. இப்போ ஒப்பிட்டு எடைஎன்று கூறுவதற்கு காரணம் உண்டு. எலக்ரோன் எடை இல்லாததால் அதை விலத்தி ஒரே ஒரு புரட்டோனைக் கொண்ட நீர் வளியின்அணு எடையை ஒன்று என்று சொல்வோமானால், இரண்டு புரட்டோன் துகள்களும் இரண்டு நியுரோன் துகள்ளும் கொண்டஹிலியத்தை நான்கு என்று கொள்ளவேண்டும். மூன்று புரட்டோன்களும் மூன்று நியுட்ரோன்களும் கொண்ட லித்தியத்தை ஆறு என்றுகொள்ளவேண்டும். இதே முறை தொடருமானால் 118 எலக்ரோன்களும் 176 நியுரோன்களும் கொண்ட ununoctiumத்தை 294 என்று கொள்ளவேண்டும். உலோகங்களைக் கையால்தூக்கும்போது இந்த வேறுபாட்டை நாம் உணர்வோம். எடுத்துக்காட்டிற்கு இரும்பின் அணுஎடை 56. பவுணின் அணு எடை 197. ஈயத்தின் அணுஎடை 207. ஒரு குறித்த அளவு இரும்பைக் கையிலெடுத்து வைத்துக்கொண்டு அதேஅளவு ஈயத்தையோ பவுணையோ கையிலெடுப்பீர்களானால் அவை இரண்டும் இரும்புபோல் மூன்று மடங்கு பாரம் கொண்டவையாக இருப்பதை நீங்கள் உணர்வீர்கள்.

அறிவியலில் அணுத் துகள்களின் எடையை அளக்க மோல் என்னும் ஒரு அலகைப் பயன்படுத்துகிறார்கள். மோல் ஒரு பொருளின் அளவைக் குறிக்கும் ஒரு அலகு. 12 கிராம் கரியினுள் அடங்கும் புரடடோன்களினதும் நியுரோன்களினதும் எண்ணிக்கையை அடிப்படையாக வைத்து கணிக்கும் கணிப்புத்தான் மோல்.ஒரு மோலில் கோடானு கோடி அணுத்துகள்கள் அடங்கும். அந்த எண்ணிக்கை பத்தின் அடுக்கில் ஆறு தர பத்தின் 23 ம் அடுக்கு. கோடானு கோடி ஒருகோடி சேர்ந்தால் முக்கோடி என்பார்கள். 600 முக்கோடிதான் 1 மோல். இந்த விடை குத்து மதிப்பில் தசமத்திற்கு பின் பல எண்களை வெட்டியபின் செய்த பெருக்கல். எம்மைப் போன்ற சாதாரமானவர்கள் இதுபற்றி யோசித்து மூளையைக் குழப்பவேண்டிய தேவை இல்லை.

மூலகங்கள் எல்லாம் ஒரே தரமான செயற்திறன் கொண்டவை அல்ல. புளோரின், சோடியம் போன்ற செயற்திறன் கூடிய மூலகங்களும் உண்டு. உயர் பண்பு கொண்ட ஹீலியம்,நியோன் போன்ற வாயு மூலகங்களும் உண்டு. செயற்திறன் கூடிய குழப்படி மூலகங்கள் ஏன்அப்படிச் செய்கின்றன என்று அறிய வேண்டுமென்றால் முதலில் உயர் பண்பு மூலகங்கள் பற்றிப் பார்ப்போம்.

மூலகங்களின் கருவை எலக்ரோன்கள் சுற்றுகின்றது என்று மட்டும் முதலில் கூறியிருந்தேன். ஆனால், அவை ஒரே ஓட்டில் சுற்றுவதில்லை, எண்ணிக்கைக்கு தக்கவாறு பல ஓடுகளில் சுற்றுகின்றன.

முதலாவது ஓட்டில் இரண்டு இலக்ரோன்கள் சேர்ந்தாலே அது முழுமை பெற்றுவிடும். ஆகையால், இரண்டு இலக்ரோன்கள் சுற்றும் ஹீலியமூலகம் முழுமையான மூலகமாக மாறுகிறது. ஹீலியத்திற்கு ஒரு ஓடு மாத்திரம் தான் உள்ளது.

அடுத்த மூலகமான லித்தியத்திற்கு இரண்டு ஓடுகள் உள்ளன. இரண்டாவது ஓட்டில் எட்டுஇலக்ரோன்கள் சேர்ந்தால் தான் அது முழுமை பெறும். இரண்டு ஓட்டு மூலகங்களில் இரண்டாம் ஓட்டில் எட்டு இலக்ரோன்கள் கொண்ட நியோன் முழுமையான மூலகமாக மாறுகிறது.

மூன்று ஓடு கொண்ட மூலகங்களில் ஆர்கன் முழுமை பெறுகிறது. இதே வரிசையில் கிறப்டன், செனோன் என்று பட்டியலும் உயர்ந்து கொண்டு போகும். ஓடுகளின் எண்ணிக்கையும் கூடிக் கொண்டு போகும்.

கடைசி ஓட்டில் ஒரு இலக்ரோன் குறைந்தாலோ அல்லது கூடினாலோ அந்த மூலகம்குழப்படி மூலகமாக மாறிவடும். எடுத்துக்காட்டுக்கு பத்துடன் ஒன்று கூடிய சோடியம் எனும் பதினொராவது மூலகம் செயற்திறன் கூடிய மூலகம். இதேபோல், பதினெட்டிலும் பார்க்க ஒன்று குறைந்த குளோரினும் ஒருசெயற்திறன் கூடிய மூலகம். இவை இரண்டிலும் உள்ள பிரச்சினை என்னவென்றால், சோடியம் தேவையற்ற ஒன்றை கூட வைத்துக் கொண்டு குழம்பித் திரிகின்றது. குளோரின் முழுமை பெறுவதற்கு தேவையான ஒன்று இல்லாமல் குழம்பித் திரிகிறது. இவை இரண்டும் ஒன்று சேர்ந்தால் சோடியம் தனக்கு மேலதிகமாக இருந்த ஒன்றை குளோரினுக்குக் கொடுக்கிறது, குளோரினுக்கும் தேடிய ஒன்று கிடைத்து விட்டது. இரண்டும் சேர்ந்து ஒரு கூட்டுப் பொருளாக மாறும் போது எமக்கு மிகவும் வேண்டிய சோடியம் குளோரைட் என்ற உப்புக் கிடைக்கின்றது.

ஒன்று குறைந்தது பற்றிக் கதைத்தோம். இரண்டு அல்லது மூன்று என்று குறையும் போதுமூலகத்தின் பண்பும் மாறிக் கொண்டே போகும். மூலகங்கள் உலோகங்கள், அலோகங்கள் என்று மாறுவதற்கும் இப்படியான கடைசி ஓட்டிலுள்ள இலக்ரோன்களின் எண்ணிக்கை மாற்றமே காரணமாகின்றது.