அணு வடிவங்கள்
70
அணு வடிவங்கள்
உட்கருவில் தொழிற்படும் விசைகள் : அணு உட்கருவிலுள்ள துகள்கள் எவ்வாறு வலிவுடன் இணைந்துள்ளன என்பது இன்னும் சரிவர விளங்கவில்லை. அதிலுள்ள புரோட்டான்கள் அனைத்தும் ஒரேவகையான ஏற்றங்களை உடையவை. ஆகையால் அவை ஒன்றையொன்று விலக்கி, அணுக்கருவையே நிலையற்றதாகச் செய்துவிடும். ஆகையால் உட்கருவை நிலைப்படுத்த வேறு விசைகள் தொழிற்பட வேண்டும். யுக்காவா (Yukawa) என்ற ஜப்பானியப் பௌதிக அறிஞர், உட்கருவில் தொழிற்படும் விசைகளை விளக்க ஒரு கொள்கையை வெளியிட்டார். அதன்படி, ஆக்சிஜன், கார்பன்டையாக்சைடு முதலிய பொருள்களின் மூலக்கூறுகளில் உள்ள அணுக்களின் இடையே பரிவர்த்தனை விசைகள் தொழிற்படுவதைப்போலவே அணுக்கருக்களிலும் விசைகள் உள்ளன. மூலக்கூறுகளில் உள்ள அணுக்கள் தமது எலெக்ட்ரான்களைப் பரிவர்த்தனை செய்துகொள்வதால் அவற்றினிடையே அணு வலு விசைகள் தொழிற்பட்டு அவற்றைப் பிணைத்து வைக்கின்றன. அதைப்போலவே உட்கருவிலும் ஒரு விசை மண்டலம் உள்ளது. இது மெசான்கள் என்ற துகள்களால் ஆனது. இத்துகள்கள் மிகக் குறைவான ஆயுளை உடையவை. இவற்றின் நிறை எலெக்ட்ரானைப் போல் சுமார் 200 மடங்கு இருக்கும். யுகாவா முன்னறிந்து கூறிய இத்துகள்களை, ஆண்டர்சன், நெடர் மெயர் (Neddermeyer) என்ற விஞ்ஞானிகள் விசும்புக்கதிர் ஆராய்ச்சியில் கண்டறிந்தார்கள். மெசான் விசை மண்டலம் எவ்வாறு இயங்குகிறது என்பதும், இது பற்றிய வேறு விவரங்களும் இன்னும் அறியப்படவில்லை.
போரின் கொள்கையின் திருத்தங்கள் : உட்கருவைச் சுற்றிவரும் எலெக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை அத்தனிமத்தின் அணுவெண்ணுக்குச் சமம் எனக் கூறப்பட்டது. எலெக்ட்ரான்களின் பாதைகளின் ஆரங்கள் இயற்கை எண்களின் வருக்கத்திற்கு நேர் பொருத்தமாக இருக்கும். ஓர் எலெக்ட்ரான் இயங்கும் பாதையின் எண், அதன் குவான்டம் எண் எனப்படும். இது n என்ற எழுத்தால் குறிக்கப்படும். ஒவ்வொரு பாதைக்கும் உரிய சக்தியானது அப்பாதையின் சக்திமட்டம் எனப்படும். 1913-ல் சாமர்பெல்டு (Sommerfeld) என்ற அறிஞர், போரின் கொள்கையைத் திருத்தியமைத்தார். எலெக்ட்ரான்களின் நிலைப்பாதைகள் வட்டங்களாக இருப்பதோடு, நீள்வட்டங்களாகவும் இருக்கலாம் என அவர் கருதினார். இத்திருத்தத்தைச் செய்வதால் மேற்கூறிய ஒவ்வொரு சக்தி மட்டமும் பல துணைமட்டங்களாகப் பிரிகிறது.
இதனால் நிறமாலையில் தோன்றும் வரைகளின் எண்ணிக்கையும் அதிகமாகிறது. கார உலோகங்களின் நிறமாலைவரைகள் இரட்டைகளாக இருப்பது போரின் கொள்கையில் வேறொரு திருத்தத்தையும் தோற்றுவித்தது. எலெக்ட்ரான்கள் உட்கருவைச் சுற்றி வருவதோடு தம்மைத் தாமேயும் சுற்றுகின்றன என்பதும், இச்சுழற்சி இடம்புரியாகவோ, வலம்புரியாகவோ இருக்கலாம் என்பதும், ஆகையால் ஒவ்வொரு வகைச் சுழற்சிக்கும் ஏற்றவாறு அதன் நிறமாலையில் ஒரு வரை தோன்றும் என்பதும், இதனாலேயே அதன் நிறமாலை வரைகள் இரட்டிக்கின்றன என்பதும் விளக்கப்பட்டன.
சமதளமான பாதையில் இயங்கும் எலெக்ட்ரான் ஒரு மின்னோட்டத்தை யொத்தது. ஆகையால் இத்தளத்திற்கு நேர் குத்தாக ஒரு காந்த மண்டலம் தொழிற்படும். அணுவானது ஒரு காந்த மண்டலத்தில் இருத்தப்பட்டால், எலெக்ட்ரான்களின் காந்த மண்டலம் இதனால் பாதிக்கப்படுகிறது. குவான்டம் கொள்கைப்படி இந் நிலையில் அதன் எலெக்ட்ரான்களின் பாதை குறிப்பிட்ட சில நிலைகளில் தான் இருக்க முடியும். இந்நிலையில் ஒவ்வொன்றிற்கும் ஏற்ப ஒரு நிறமாலை வரை தோன்றும்.
அணுக்களின் எலெக்ட்ரான் அமைப்பு: போரின் கொள்கையையும், அதில் செய்யப்பட்ட திருத்தங்களையும் கொண்டு நாம் அணுக்களின் எலெக்ட்ரான் அமைப்பை அறிய முடிகிறது. அணுக்களின் எலெக்ட்ரான் அமைப்புக்களை ஆராய்ந்தால் அவை பல தொகுதிகளாகச் சேர்ந்திருக்கின்றன என்ற முடிவிற்கு வருகிறோம். இத்தொகுதிகள் ஒவ்வொன்றும் ஒரு கூடு (Shell) எனப்படும்.
ஹைடிரஜனில் ஒரேயொரு எலெக்ட்ரான் உள்ளது. அது முதற்கூட்டில் உள்ளது. இதற்கடுத்தபடியாக உள்ள ஹீலியத்தில் இரு எலெக்ட்ரான்கள் இருக்கும். இவ்விரு எலெக்ட்ரான்களும் முதற்கூட்டை அடைந்த பின் அதில் வேறு எலெக்ட்ரான்களுக்கு இடமில்லை. இவ்விரு எலெக்ட்ரான்களும் ஒன்றன் விளைவை மற்றது எதிர்த்து அழித்து விடுவதால் இது மின் தன்மையற்றதாகிறது. ஆகையால் இது ரசாயன வினைகளில் ஈடுபடாத சடவாயுவாகும்.
இதற்கு அடுத்தபடியாக உள்ள லிதியத்தில் மூன்றாவது எலெக்ட்ரான் இரண்டாம் கூட்டை அடையும். இதிலிருந்து நியான்வரை உள்ள எட்டுத் தனிமங்களின் அணுக்களில் மூன்றாவது கூட்டில் எலெக்ட்ரான்கள் நிரம்புகின்றன. லிதியத்தின் ரசாயன இயல்பை முடிவு செய்வது இரண்டாம் கூட்டிலுள்ள தனி எலெக்ட்ரான். ஆகையால் இதன் வலுவெண் ஒன்று. இந்த எலெக்ட்ரானை எளிதில் விடுவிக்கலாம். ஆகையால் லிதியம் ரசாயன வினைகளில் எளிதில் ஈடுபடுகிறது (பார்க்க: அணு வலுவெண்). இரண்டாம் கூட்டில் எட்டு எலெக்ட்ரான்கள் நிரம்பியபின் அதில் வேறு எலெக்ட்ரான்களுக்கு இடமில்லை. ஆகையால் நியானும் ஹீலியத்தைப் போல் ரசாயன வினையற்ற சடவாயுவாக உள்ளது.
சோடியம் அடுத்த கூட்டைத் துவக்குகிறது. அதன் அணுவில் மூன்றாம் கூட்டிலுள்ள தனி எலெக்ட்ரான் அதை லிதியத்தையொத்த தனிமமாக்குகிறது. பொட்டாசியம், ருபீடியம், சீசியம் என்ற மற்ற கார உலோகங்களும் இதையொத்த அமைப்பையே கொண்டவை. இதைப்போலவே மற்றத் தனிமங்களிலும் வெளிக் கூட்டில் உள்ள எலெக்ட்ரான்கள் தனிமத்தின் ரசாயன இயல்புகளை நிருணயிக்கின்றன.
ஆவர்த்த விதியும் அணு அமைப்பும் : தனிமங்களின் அணுநிறைகளை ஒட்டி, அவற்றின் ரசாயன இயல்புகள் ஆவர்த்தமாக வேறுபடும் என்று கொண்டு, மெண்டலீபின் அட்டவணை அமைக்கப்பட்டது. ஆனால் அணு அமைப்புப் பற்றிய ஆராய்ச்சிகளின் விளைவாய் ஒரு தனிமத்தின் அணுநிறையைவிட அதன் அணுவெண்ணே முக்கியமான சிறப்பியல்பு எனத் தெளிவாகியது. அணுவெண் என்பது அணுவின் எலெக்ட்ரான் அமைப்பை யொட்டியது. ஒரு தனிமத்தின் ரசாயன இயல்புகள், அதன் அணுவின் வெளிக்கூட்டிலுள்ள எலெக்ட்ரான்களால் நிருணயிக்கப்படுகின்றன. ஒரே வகையான வெளிக்கூட்டையுடைய தனிமங்கள் அட்டவணையில் ஒரே தொகுதியில் இருக்கும். கார உலோகங்கள் தமது அணுக்களின் வெளிக்கூட்டில் ஒரே
