ప్రశ్న : ఈ సంవత్సరాన్ని శాస్త్రీయంగా ఆవర్తన పట్టిక సంవత్సరంగా ఐక్యరాజ్యసమితి ప్రకటించిందని విన్నాం. ఈ సంవత్సరాన్నే ఎంచుకోవాల్సిన విశిష్టత దానికి ఎందుకు ఉంది?
- పుల్లెల సిద్ధార్థ, ఆల్వాల్, మేడ్చల్
జవాబు : ఐక్యరాజ్యసమితి తన 74వ సార్వత్రికసభ (General Assembly)లో 2019 సంవత్సరాన్ని అంతర్జాతీయ రసాయన మూలకాల ఆవర్తన పట్టిక (The International Year of the Periodic Table of Chemical Elements)గా ప్రకటించింది. దాని ఉపాంగమైన యునెస్కో తన 39వ మహాసభలో అధికారికంగా 2019 సంవత్సరాన్ని అంతర్జాతీయ ఆవర్తన పట్టిక సంవత్సరంగా స్వీకరించి తగు విధంగా కార్యక్రమాలు నిర్వహించమని విద్యారంగాల్ని, శాస్త్రరంగాల్ని, దేశాల్ని కోరింది.
1869లో ప్రముఖ మేధావి డిమిట్రి మెండలీవ్ (Dimitri Mendeleev 1834-1907)) మూలకాల ప్రవర్తనలో ఉన్న క్రమానుగతిని పరిశీలించి, వాటి మధ్య వున్న పాదార్థిక అనుబంధాన్ని పట్టిక రూపంలో ఉంచాడు. ఆ ఆవర్తన పట్టిక (Periodic Table) ప్రారంభం వైజ్ఞానిక చరిత్రలో ఓ గొప్ప మైలురాయి. న్యూటన్ సూత్రాలు, ఐన్స్టీన్ సాపేక్షతా సిద్ధాంతం, క్వాంటం సిద్ధాంత ఆవిష్కరణల వంటి విప్లవాత్మక ఆవిష్కరణల్లో ఆవర్తన పట్టిక రూపకల్పన కూడా ఒకటిగా మేధావులు భావిస్తారు. ఆ ఘటన (1869) జరిగి నేటి (2019) కి సరిగ్గా 150 సంవత్సరాలు అయిన సందర్భంగా 150వ ఆవర్తన పట్టిక వార్షికోత్సవాన్ని అంతర్జాతీయ ఆవర్తన పట్టిక సంవత్సరంగా భావించి తగు విధంగా కార్యక్రమాలు చేపట్టాలనడంలో ఆశ్చర్యంలేదు. మనతో పాటు మన చుట్టూ వున్న పాదార్థిక ప్రపంచం మూలకాలు (Elements), సంయోగపదార్థాలు (Components)తో నిర్మితం భాష పదార్థమయితే భాషకు మూలమైన అక్షరమాల (Alphabets)లోని అక్షరత మూలకాలు, మనం పీల్చే గాలిలోని ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్ల మూలకాలు, మనం తాగే నీరు సంయోగ పదార్థం. వేర్వేరు మూలకాలు కలిస్తే సంయోగపదార్థాలు ఏర్పడతాయి. మూలకాలలో అంతిమంగా మూలకాల ధర్మాల ప్రతినిధులుగా వున్న రేణువుల్ని పరమాణువులు (Atoms) అంటాము. పరమాణువులు నిర్థిష్ట క్రమానుగతిలో కలిసి బందంగా ఏర్పడితే ఆ బందాన్ని అణువు (molecule) అంటాము. సంయోగ పదార్థాలలో అణువులు వుంటాయి. ఓజోన్, గ్రాఫిక్ వంటి అరుదైన సందర్భాల్లో తప్ప ఒకే మూలకపు పరమాణువులతో నిర్మితమయ్యే అణువుల్ని (Homoatomic molecules) సంయోగ పదార్థాలు అనరు. మూలకాలకున్న నిర్దిష్ట రసాయనిక ధర్మాల ఆధారంగా అవి తమ పరమాణువులనే పూసలతో రసాయనిక బంధం (Chemical Bond) అనే తాడుతో బంధించుకొని చిన్న లేదా పెద్ద దండలనే అణువుల్ని ఏర్పరుస్తాయి. ఏయే మూలకం ఏయే ఇతర మూలకంతో కలుస్తుందో, నిర్దిష్ట మూలకంతో దాదాపు ఒకే తీరులో కలిసి ఇతర మూలకాలు ఏవేవో వంటి క్రమానుగతిని అమర్చితే ఆవర్తన పట్టిక ఏర్పడుతుంది. ఒక పట్టాన రసాయనిక మార్పునకు లోనుకాని జడ మూలకాలు కొన్ని ఉన్నాయి. హీలియం, నియాన్, ఆర్గాన్, క్రిప్టాన్, జినాన్, రేడాన్ వీటిని ఒక వరుసలో పేర్చాలి.
అదేవిధంగా నీటి సమక్షంలో ఉధతంగా రసాయనిక చర్య జరిపి ఆ మిశ్రమ ద్రావణానికి విపరీతమైన క్షార గుణాన్ని (alkalime character) ఇవ్వడమేకాకుండా ఉదజని (Hydrogen) వాయువును విడుదల చేసే మూలకాలన్నీ ఒక వరుసలో పేర్చాలి. వీటిని క్షార మూలకాలు (alkali Elements) అంటాము. అంతేకాదు, నిర్దిష్ట ద్రవ్యరాశి ఉన్న క్లోరిన్ వంటి వాయువులతో ఈ క్షార మూలకాలు పూర్తి రసాయనిక చర్య జరిపే ముందు (అంటే ఏ మాత్రం క్లోరిన్ మిగలనంత వరకు)కు అవసరమయ్యే క్షార మూలకాల ద్రవ్యరాశుల్లో క్రమానుగతి ఉండడాన్ని మెండెలీవ్ గుర్తించారు. ఉదాహరణకు సుమారు 35 గ్రాముల క్లోరిన్తో ఇక క్లోరిన్ ఏమాత్రం మిగలకండా వున్నంత వరకు చర్య జరపాలంటే లిడియం సుమారు 6 గ్రా, సోడియం సుమారు 24 గ్రా, పొటాషియం సుమారు 42 గ్రా, రుబిడియం సుమారు 78 గ్రా, సీషియం సుమారు 142 గ్రా, ఫ్రాన్షియం సుమారు 206 అవసరం. ఇప్పుడు ఆ సంఖ్యల్ని, ఆ సంఖ్యల మధ్య తేడాల్ని పక్కపక్కన రాద్దాం. 6-24(18)బీ 24-42 (18)బీ 42-78(36)బీ 78-142 (64)బీ 142-206 (64) వస్తుంది. అలాగే ఈ మూలకాలు క్లోరిన్తోనే కాకుండా ఫ్లోరిన్, బ్రోమిన్, ఐయోరిన్, ఆస్టలిన్ వంటి మూలకాలతో కూడా రసాయనిక చర్య బాగా జరుపుతాయి. నిర్దిష్టంగా ద్రవ్యరాశి నిర్దిష్ట ద్రవ్యరాశి గల క్షార లోహాలతో పూర్తిగా రసాయనిక చర్యలో పాల్గొనేలా అవసరమయ్యే ఫ్లోరిన్, క్లోరిన్, బ్రోమిన్, ఐయొడిన్, ఆప్టాటిన్ల ద్రవ్యరాసుల్లో కూడా ఇదేవిధమైన వరవడి కనిపిస్తుంది. ఉదాహరణకు సుమారు 24 గ్రా. సోడియంతో చర్య జరిపేందుకు అవసరమయ్యే (అంటే సోడియం యిక ఏ మాత్రం మిగలకుండా వుండేలా) ఫ్లోరిన్ ద్రవ్యరాశి సుమారు 18 గ్రా. కాగా క్లోరిన్ సుమారు 36 గ్రా. అవసరం. బ్రోమిన్ సుమారు 72 గ్రా. అవసరం. ఐయొడిన్ సుమారు 108 గ్రా. కాగా, ఆస్టటిన్ సుమారు 172 గ్రా. అవసరమౌతుంది. ఇపుడు ఈ సంఖ్యల్ని కూడా పక్కపక్కన రాసి, వాటి తేడాలు చూడండి. 18-36(18)బీ 36-72(18)బీ 72-108(36)బీ 108-172(64)... ఇలా లిధియం, సోడియం, పొటాషియం, రుచిరియం, సీషియంల మధ్య ఉన్న సాంఖ్యక సంబంధమే ఫ్లోరిన్, క్లోరిన్, బ్రోమిన్, ఐయొడిన్, ఆస్టటిన్ మధ్య ఉండటాన్ని గమనించవచ్చు. వాటిని హాలోజన్లు అంటారు.
ఇదే విధమైన ఒరవడి బెరీలియం, మెగ్నీషియం, కాల్షియం, స్ట్రాన్షియం, రేడియం మధ్య కూడా వుంది. నిర్దిష్ట ద్రవ్యరాశి గల ఏదేని హాలోజన్తో పూర్తిగా చర్య జరిపే ఈ మూలకాల పరిమాణంలో కూడా ఏడాలు 18, 36, 64 లాగా ఉండడం గమనార్హం.
ఇలా ఎన్నో సార్వత్రిక, సారూప్య ధర్మాల ఆధారంగా మెండిలీవ్ పట్టికను రూపొందించగా అక్కడక్కడ కొన్ని పొసగని సంఖ్యల్ని గమనించాడు. క్రమానుగతికి విరుద్ధంగా ఆ ఖాళీల్ని నింపే మూలకాలు ఆయనకు అప్పుడు లభ్యం కాలేదు. కానీ అలాంటి మూలకాలు ఉండి తీరాలన్నాడు. ఆ తర్వాత వాటి ఉనికి లభ్యమయ్యింది. ఈ విధంగా మూలకాలను వాటివాటి సంకేతాలు నిర్మించబడ్డ 150 సంవత్సరాల చరిత్ర గల ఆవర్తన పట్టికకు ఆధునిక రసాయనిక భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు కొత్త భాష్యాన్ని కలిగించారు. పరమాణువుల లోపల ఎలక్ట్రాన్లు అమరే తీరును బట్టి మూలకాల ధర్మాలతో సారూప్యత వస్తుందని విశ్లేషించారు. అందుకు దోహదపడేది ఆయా పరమాణువుల్లోని కేంద్రకాలలో వున్న ప్రొటాన్ల సంఖ్య కారణమని తెలియజేశారు. మూలక పరమాణు కేంద్రకం (nucleus) లో ఉన్న ధనావేశ ప్రొటాన్లు. సంఖ్య (Z), పరమాణువులు కేంద్రకం చుట్టూ పరిభ్రమించే ఋణారేచిత ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యకు సమానం. తద్వారా పరమాణువులు విద్యుదావేశ పరంగా తటస్థంగా వుంటాయి. ఆవర్తన పట్టికలో అడ్డ వరుసల్ని పీరియడ్లు, నిలువు వరుసల్ని గ్రూపులు అంటారు. నిర్దిష్ట గ్రూపులో వున్న మూలకాల మధ్య ధర్మాలలో సారూప్యత వుంటుంది. ఆవర్తన పట్టికలో లేని మూలకాలంటూ ఏవీలేవు. మన భూమిలో సహజంగా 94 వరకు మూలకాలు లభ్యమవుతున్నాయి. హైడ్రోజన్ పరమాణువులో ఒకే ప్రొటాను వుంటుంది. హీలియంలో 2 ఉంటాయి. రాగిలో 29, పాదరసంలో 80 ఉంటాయి. ఈ సంఖ్యను పరమాణువులు సంఖ్య (Atomic Numbers) అంటారు. నేటికీ సహజంగా లేదా కృత్రిమంగా తయారు చేసిన మూలకాలను 1 నుంచి సుమారు 118 వరకు ధర్మాల ఆధారంగా పేర్చిన పట్టికను పటంలో చూడండి. ఇంత అద్భుతమైన పట్టికను రూపొందించిన మెండెలీన్కు 1905, 1906, 1907లో నోబెల్ బహుమతికి నామినేట్ అయినా అది అందని వాడిగా మిగిలిపోయారు.
- ప్రొఫెసర్ ఎ. రామచంద్రయ్య
సంపాదకులు, చెకుముకి,
జన విజ్ఞాన వేదిక