ആവർത്തനപ്പട്ടികയുടെ നൂറ്റമ്പതുവര്‍ഷങ്ങള്‍ – ഒരു തിരിഞ്ഞു നോട്ടം

ഡോ. മുഹമ്മദ് ഷാഫി

റിട്ട. രസതന്ത്ര അദ്ധ്യാപകന്‍എല്ലാ വസ്തുക്കളും നിർമിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത് മൂലകങ്ങൾ കൊണ്ടാണല്ലോ .മൂലകങ്ങളുടെ ചേരുവ, അവയുടെ ആറ്റങ്ങൾ പരസ്പരം ബന്ധിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ള രീതി എന്നിവയാണ് വസ്തുക്കളെ   വ്യത്യസ്തമാക്കുന്നത്. മെൻദലീഫ് മൂലകങ്ങളെ പട്ടികപ്പെടുത്തിയത് അവയുടെ അറ്റോമിക് മാസ്സിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ്. അതിനാൽ ആവർത്തനപ്പട്ടികയിലേക്കു കടക്കുന്നതിനു മുൻപായി മൂലകങ്ങളെയും അറ്റോമിക് മാസ്സിനെയും പരിചയപ്പെടാം.

പുരാതന ഗ്രീക്ക് ഫിലോസഫർമാരുടെ കാഴ്ചപ്പാടിൽ എല്ലാ വസ്തുക്കളുടെയും അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങൾ വായു ,ജലം ,അഗ്നി ,ഭൂമി (ഗ്രീക്ക് പണ്ഡിതർ ‘ഭൂമി ‘ എന്നതുകൊണ്ട് ഉദ്ദേശിച്ചത് ഖരാവസ്ഥയിൽ കാണപ്പെടുന്ന ഖനിജങ്ങളെ ആയിരിക്കണം ) എന്നിവയാണ്. ഇതിനെ ചതുർഭൂത സിദ്ധാന്തം എന്നുവിളിക്കുന്നു . ഗ്രീക്കുകാരുടെ ചതുർഭൂത സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സ്ഥാനത്തു പുരാതന ഇന്ത്യയിൽ പഞ്ചഭൂത സിദ്ധാന്തമാണ് നിലനിന്നിരുന്നത് .ഗ്രീക്കുകാരുടെ നാലെണ്ണത്തിന് പുറമേ ഇന്ത്യക്കാർ ആകാശത്തിനെയും അടിസ്ഥാന വസ്തുവായി പരിഗണിച്ചിരുന്നു. ചതുർഭൂത സിദ്ധാന്തത്തിനു അരിസ്റ്റോട്ടിൽ ഉൾപ്പെടെ ഉള്ളവരുടെ അംഗീകാരം ഉണ്ടായിരുന്നു .രണ്ടായിരം വർഷത്തിലേറെക്കാലം ഇത് ചോദ്യം ചെയ്യപ്പെടാതെ നിലനിന്നു. എന്നാൽ ആൽക്കെമിസ്റ്റുകളുടെ പഠനത്തിന്റെ ഫലമായി ഇതിനു ഇളക്കം തട്ടി. എങ്കിലും ഒരു മൂലകത്തിനു ശാസ്ത്രീയമായൊരു വിശദീകരണം നൽകിയത് 1661ൽ റോബർട്ട് ബോയിൽ (Robert Boyle) ആണ്. ചതുര്‍ഭൂതങ്ങളെ മറ്റ് പദാര്‍ത്ഥങ്ങളില്‍ന്നിന് നിഷ്കര്‍ഷിച്ചെടുക്കാനോ (Extract) അല്ലെങ്കില്‍ അവയെ സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരു പുതിയ പദാര്‍ത്ഥം ഉല്പാദിപ്പിക്കുവാനോ കഴിയാത്തതിനാല്‍ ചതുര്‍ഭൂതങ്ങളായ വായു, ജലം, ഭൂമി, അഗ്നി എന്നിവയെ മൂലകങ്ങളായി കണക്കാക്കാനാവില്ലെന്ന് ബോയില്‍ നിരീക്ഷിച്ചു. കൂടുതല്‍ ലളിതമായ വസ്തുക്കളായി വിഘടിപ്പിക്കാനാവാത്ത പദാര്‍ത്ഥങ്ങളാണ് മൂലകങ്ങള്‍ എന്ന നിഗമനത്തില്‍ അദ്ദേഹം എത്തിച്ചേര്‍ന്നു. ഈ നിര്‍വചനത്തിന് പിന്തുണ ലഭിച്ചത്  പ്രഗത്ഭ ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായിരുന്ന ലവോസിയെ (Antoine Lavoisier )യുടെ അളവ് പരമായ (Quantitative) പഠനങ്ങള്‍ കൊണ്ടാണ്.

മൂലകങ്ങളുടെ അറ്റോമിക് മാസ് കണക്കാക്കുന്നതിനു തുടക്കം കുറിച്ചത് പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആരംഭത്തിൽ ജോൺ ഡാൾട്ടൻ , തോമസ് തോംസൺ, ജെ .ജെ . ബർസീലിയസ് എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞരാണ്. ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ മൂലകമായ ഹൈഡ്രജന്റെ  അറ്റോമിക് മാസ് ഒന്ന് ആണെന്ന് നിശ്ചയിച്ചു. ഇതിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിലാണ് മറ്റു മൂലകങ്ങളുടെ അറ്റോമിക് മാസ് കണക്കാക്കിയത്. ഓക്സിജന്റെ അറ്റോമിക് മാസ് 16 ആണ്. അതായത് ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റത്തിന്റെ മാസ് ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ പതിനാറു മടങ്ങാണെന്നർത്ഥം. മൂലകങ്ങൾക്കു വ്യത്യസ്ത ഐസോടോപ്പുകൾ – ഒരേ മൂലകത്തിന്റെ വ്യത്യസ്ത മാസ്സുകൾ ഉള്ള ആറ്റങ്ങൾ – ഉണ്ടെന്നു ഇന്ന് നമുക്കറിയാം. അതിനാൽ രാസ/ഭൗതിക പരീക്ഷണങ്ങൾ വഴി കണ്ടെത്തുന്ന അറ്റോമിക് മാസ് വ്യത്യസ്ത ഐസോടോപ്പുകളുടെ ശരാശരി ആയിരിക്കും. ഉദാഹരണമായി ക്ളോറിൻ വാതകത്തിൽ എഴുപത്തഞ്ചു ശതമാനത്തോളം മാസ് 35 ആയ ആറ്റങ്ങളും ബാക്കി മാസ്  37ആയ ആറ്റങ്ങളുമാണ് അടങ്ങിയിട്ടുള്ളത് . അതിനാൽ ക്ളോറിന്റെ അറ്റോമിക് മാസ് 35.5 ആയിരിക്കുമല്ലോ.

ഇന്ന് അറ്റോമിക് മാസ് കണക്കാക്കുന്നത് ഹൈഡ്രജനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയല്ല, മറിച്ച് കാർബൺ ആറ്റത്തിന്റെ ഒരു ഐസോടോപ് ആയ C-12 നെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ്. അതനുസരിച്ചു ഒരു അറ്റോമിക് മാസ് യൂണിറ്റ് എന്നത് ഒരു  C-12 ആറ്റത്തിന്റെ മാസ്സിന്റെ 1/12 ഭാഗമാണ്. ഇതാണ് 1u.(u: Unified atomic mass unit). അതനുസരിച്ചു ക്ലോറിന്റെ അറ്റോമിക് മാസ് 35.5 u ആണ്

അനേകം ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ എന്തുകൊണ്ട് ,എന്തുകൊണ്ട് എന്ന ചോദ്യങ്ങളുടെ ഉത്തരമായിട്ടാണ് ആവർത്തന പട്ടികയും രൂപംകൊണ്ടതെന്നു പറയേണ്ടതില്ലല്ലോ. ഭൂമിയിൽ സ്വതന്ത്രമായി (സംയുക്തങ്ങളുടെ രൂപത്തിൽ അല്ലാതെ ) കാണപ്പെടുന്ന മൂലകങ്ങള്‍ ചരിത്രാതീത കാലം മുതലേ മനുഷ്യന് പരിചിതമായിരുന്നു. ലോഹങ്ങളായ ഇരുമ്പ് ,സ്വർണം ,ചെമ്പ് ,വെള്ളി ,മെർക്കുറി ,ടിൻ , ലെഡ് എന്നിവയെ പുരാതന ഗ്രന്ഥങ്ങളായ ചരകസംഹിതയിലും ബൈബിളുമെല്ലാം പരാമർശിച്ചിട്ടുമുണ്ട്. പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടാകുമ്പോഴേക്കും മുപ്പതിലേറെ മൂലകങ്ങളെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തിയിരുന്നു. 1789ൽ ലവോസിയെ മൂലകങ്ങളെ വാതകങ്ങൾ ,ലോഹങ്ങൾ ,അലോഹങ്ങൾ എന്ന രീതിയിൽ തരംതിരിച്ചു. ജർമ്മൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായിരുന്ന ഡോബറൈനർ  1829-ൽ രാസികമായി സമാനതകളുള്ള മൂന്നു മൂലകങ്ങളടങ്ങിയ കൂട്ടങ്ങളെ കണ്ടെത്തി. ഇതിനെ ‘ത്രികങ്ങൾ’ ( Dobereiner’s triads)എന്നുവിളിച്ചു. ലിഥിയം, സോഡിയം, പൊട്ടാസിയം എന്നീ മൂന്നെണ്ണം ഉൾപ്പെടുന്ന കൂട്ടത്തിൽ അവയുടെ രാസഗുണങ്ങൾ സമാനമാണെന്നതിനു പുറമേ മധ്യത്തിലുള്ള സോഡിയത്തിന്റെ രാസ സ്വഭാവം ഒന്നാമത്തേതിന്റെയും മൂന്നാമത്തേതിന്റെയും ഇടയ്ക്കാണെന്നും അദ്ദേഹം മനസ്സിലാക്കി . മൂലകങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങളിൽ ആവർത്തന സ്വഭാവം വെളിപ്പെടുത്തിയ ആദ്യത്തെ പട്ടിക സംഭാവന ചെയ്തത് 1862ൽ ഷാൻകുർട്ടോയിസ് (Chan courtois) എന്ന ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായിരുന്നു. അദ്ദേഹം ഒരു കുഴലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ മൂലകങ്ങളെ ഒരുചുറ്റിൽ പതിനാറെണ്ണം വരത്തക്ക രീതിയിൽ ഒരു ചുറ്റുകോണിപോലെ രേഖപ്പെടുത്തിയപ്പോൾ സമാന ഗുണങ്ങളുള്ളവ മുകളിൽനിന്നു താഴോട്ടുള്ള നേർ രേഖയിൽ വരുന്നതായി കാണാനിടയായി.

പത്തൊൻപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ പകുതി പിന്നിടുന്നതോടെ കൂടുതൽ കൃത്യതയോടെ അറ്റോമിക് മാസ്സുകൾ കണക്കാക്കാൻ കഴിഞ്ഞിരുന്നു. ഇതുപയോഗിച്ചു ബ്രിട്ടീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായിരുന്ന ന്യൂലാൻഡ്‌സ് മൂലകങ്ങളെ പട്ടികപ്പെടുത്തി. ഓരോ ഏഴാമത്തെ മൂലകത്തിനും സമാന സ്വഭാവമുണ്ടെന്നു അതിൽനിന്നും അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. സംഗീതത്തിലെ എട്ടാമത്തെ സ്വരം ആവർത്തിക്കുന്നതിനു സമാനമായതിനാൽ ഇതിനെ അഷ്ടക നിയമം (The law of Octaves) എന്ന് അദ്ദേഹം വിളിച്ചു. അക്കാലത്തു അലസ വാതകങ്ങൾ അറിയപ്പെട്ടിരുന്നില്ല എന്നതിനാൽ ഏഴാമത്തെ മൂലകങ്ങൾക്കാണ് ആവർത്തന സ്വഭാവം ഉണ്ടായിരുന്നതെന്ന് സൂചിപ്പിച്ചുവല്ലോ. മെൻദലീഫ് തന്റെ ആവർത്തനപ്പട്ടിക പ്രസിദ്ധീകരിക്കുന്നതിന് നാല് വർഷത്തോളം മുൻപ് പ്രസിദ്ധീകരണത്തിനായി സമർപ്പിക്കപ്പെട്ട ന്യൂലാൻഡ്‌സിന്റെ പ്രബന്ധം മറ്റു പല പോരായ്മകളും കൊണ്ട് നിരസിക്കപ്പെട്ടു . മെൻദലീഫിന്റെ ആവർത്തനപ്പട്ടികയോട് ഏറെക്കുറെ കിടപിടിക്കാവുന്ന ഒന്ന് സംഭാവന ചെയ്തത് ലോതർ മേയർ (Lothar Meyer) എന്ന ജർമ്മൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ്. 1864-1870 കാലയളവിൽ അനേകം പട്ടികകൾ അദ്ദേഹം രൂപപ്പെടുത്തി. അറ്റോമിക് മാസ്സിനനുസരിച്ചു വരിയിലും മുകളിൽനിന്നു താഴേക്കു മൂലകങ്ങളുടെ സംയോജകത (Valency)അനുസരിച്ചും ക്രമപ്പെടുത്തിയ പട്ടിക 1868ലാണ്  തയാറാക്കിയത്, പക്ഷെ 1870 നു മുമ്പ് പ്രസിദ്ധീകരിക്കാനായില്ല. തങ്ങൾ ഒരേ മേഖലയിലാണ് പഠനം നടത്തുന്നതെന്ന് മെൻദലീഫിനും മേയർക്കും അറിഞ്ഞുകൂടായിരുന്നു . മെൻദലീഫിന്റെ പട്ടികയിലെന്നപോലെ അന്ന് അറിയപ്പെടാതിരുന്ന മൂലകങ്ങൾക്കായി തന്റെ പട്ടികയിൽ സ്ഥലവും അദ്ദേഹം ഒഴിവിട്ടിരുന്നു .

മെൻദലീഫ് ഒരു മികച്ച അധ്യാപകനായിരുന്നു എന്ന് പറയേണ്ടതില്ലല്ലോ. പഠിപ്പിക്കുന്ന ആശയങ്ങൾ തന്റെ വിദ്യാർത്ഥികൾക്ക് വ്യക്തമായി മനസ്സിലാകാൻ വേണ്ടിയുള്ള ശ്രമങ്ങളുടെ ഭാഗവുമായാണ് ആവർത്തനപ്പട്ടിക രൂപപ്പെടുത്തുന്നത്. 1869ൽ അറിയപ്പെട്ടിരുന്ന അറുപത്തിമൂന്ന് മൂലകങ്ങളെ അറ്റോമിക് മാസ് വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ചു വരിയിലും സമാന സ്വഭാവങ്ങൾ ഉള്ളവയെ ഒന്നിന് താഴെ ഒന്നായി കോളങ്ങളിലും വരത്തക്കവിധം അദ്ദേഹം ക്രമീകരിച്ചു. ഓരോ മൂലകത്തിന്റെയും പേര്, അവയുടെ രാസ -ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ എന്നിവ രേഖപ്പെടുത്തിയ കാർഡുകളാണ് അദ്ദേഹം ഇതിനായി ഉപയോഗിച്ചത്. മൂലകത്തിന്റെ രാസ -ഭൗതിക സ്വഭാവമനുസരിച്ചു കോളങ്ങളിൽ വരത്തക്കവിധം വിന്യസിക്കുമ്പോൾ അറ്റോമിക് മാസ് യോജിക്കാതെ വരുന്ന അവസ്ഥ ഈ പട്ടികക്കുണ്ടെങ്കിലും അന്ന് അറിയപ്പെടാതിരുന്ന മൂലകങ്ങൾക്കായി സ്ഥലം ഒഴിവാക്കിയതും അവയുടെ രാസ -ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ പ്രവചിക്കാനായതും ഈ പട്ടികയുടെ വലിയ നേട്ടമാണെന്ന് എടുത്തു പറയാം. ബോറോൺ, അലൂമിനിയം, മാംഗനിസ് ,സിലിക്കൺ എന്നീ മൂലകങ്ങൾക്കു ശേഷം വരുന്ന, അന്ന് അറിയപ്പെടാതിരുന്ന, മൂലകങ്ങളെ ഏക -ബോറോൺ , ഏക -അലൂമിനിയം ….. എന്നിങ്ങനെ അദ്ദേഹം പേര് നൽകി .(ഏക -ബോറോൺ …… എന്നതുകൊണ്ട് ഉദ്ദേശിക്കുന്നത് ബോറോണിന് ശേഷം ഒന്നാമതായി വരേണ്ട മൂലകം എന്നാണു )

ആവർത്തനപ്പട്ടിക ഘട്ടം ഘട്ടമായാണ് വളർന്നു വന്നതെന്ന് നമുക്കറിയാം. മെൻദലീഫിന്റെ പട്ടികയും വൻതോതിലുള്ള മാറ്റങ്ങൾക്കു വിധേയമായി. ഇന്ന് നമ്മുടെ മുൻപിലുള്ള പട്ടിക അറ്റോമിക് മാസ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതല്ല, പകരം അറ്റോമിക് നമ്പർ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ഗുണങ്ങളെ നിശ്ചയിക്കുന്നത് അതിന്റെ അറ്റോമിക് നമ്പർ അഥവാ മൂലകത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തിനകത്തുള്ള പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം  ആണ്. ആറ്റത്തിന് ചാർജില്ല എന്നതിനാൽ പ്രോട്ടോണുകൾ ഉള്ളത്രയും എണ്ണം ഇലക്ട്രോണുകളും  ഉണ്ടായിരിക്കും. ഒരു ആറ്റത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം എത്രയാണെന്ന് നിശ്ചയിക്കുന്നത് അതിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം അഥവാ അറ്റോമിക് നമ്പർ ആണെന്നർത്ഥം . ആറ്റത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണവും അവയുടെ വിന്യാസവുമാണല്ലോ ആ മൂലകത്തിന്റെ രാസ –ഭൗതിക ഗുണങ്ങളെ സ്വാധീനിക്കുന്നത് .ഒരു മൂലകത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന ഗുണം അതിന്റെ അറ്റോമിക്  നമ്പറിനെ ആശ്രയിച്ചാണ് എന്ന് കണ്ടെത്തിയത് ബ്രിട്ടീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ മോസ്‌ലി (Henry Moseley) ആണ്.

കൃത്രിമമായി മനുഷ്യൻ നിർമിച്ച മൂലകങ്ങൾ ഉൾപ്പെടെ ഇന്ന് നമുക്ക് 118 മൂലകങ്ങൾ ഉൾപ്പെട്ട ആവർത്തനപ്പട്ടിക ലഭ്യമാണ്. എന്നാൽ നൂറ്റി അമ്പതു വർഷങ്ങൾക്ക്  മുൻപ്, വളരെ പരിമിതമായ അറിവുകൾ മാത്രം ലഭ്യമായിരുന്ന ഒരു കാലത്തു , മെൻദലീഫിന്റെയും മറ്റു ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെയും സംഭാവനകൾ അതിമഹത്തരം എന്ന്  സമ്മതിക്കാതിരിക്കാനാവില്ല .

Happy

0 0 %

Sad

0 0 %

Excited

0 0 %

Sleepy

1 33 %

Angry

0 0 %

Surprise

2 67 %