ശാസ്ത്രകലണ്ടർ – ഒക്ടോബർ 2

ഇന്ന് ഒക്ടോബർ 2. സ്കോട്ലൻഡുകാരനായ വലിയൊരു രസതന്ത്രജ്ഞന്റെ ജന്മദിനം. വില്യം റാംസെ (William Ramsay) എന്നാണ് പേര്. ജനനം 1852 ഒക്ടോബർ 2. മരണം 1916 ജൂലൈ 23. നൊബേൽ പുരസ്‌കാരം 1904ൽ. അന്തരീക്ഷത്തിൽ നിഷ്ക്രിയവാതക മൂലകങ്ങൾ (inert gaseous elements) കണ്ടെത്തിയതിനും, മൂലകങ്ങളുടെ ആവർത്തനപ്പട്ടികയിൽ അവയുടെ സ്ഥാനം നിർണയിച്ചതിനുമായിരുന്നു നൊബേൽ സമ്മാനം.

നിയോൺ, ക്രിപ്റ്റോൺ, ക്സീനോൺ എന്നീ മൂലകങ്ങളെയാണ് അന്തരീക്ഷത്തിൽ രാംസെ സ്വയം കണ്ടെത്തിയത്. മറ്റു ശാസ്ത്രജ്ഞരുമായിച്ചേർന്ന് ആർഗൺ, റാഡോൺ, കാൽസ്യം, ബേറിയം എന്നീ മൂലകങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യവും കണ്ടെത്തി. ഹീലിയം, നിയോൺ, ആർഗൺ, ക്രിപ്റ്റോൺ, ക്സീനോൺ, റാഡോൺ എന്നിവയാണ് നിഷ്ക്രിയ വാതകങ്ങൾ. ഈ പേരിലല്ല ഇന്നിവ അറിയപ്പെടുന്നത്, ഉത്കൃഷ്ടവാതകങ്ങൾ (noble gases) എന്നാണിപ്പോൾ പേര്.

രാസപരമായ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഏർപ്പെടാത്തവ എന്ന അർഥത്തിലാണ് നിഷ്ക്രിയ എന്ന് വിശേഷിപ്പിച്ചിരുന്നത്. അങ്ങനെ നിഷ്ക്രിയമാവാൻ കാരണം അവയുടെ അണുഘടനയിലെ ഇലക്ട്രോൺവിന്യാസമാണ്. അണുകേന്ദ്രത്തിനെ വലയം ചെയ്യുന്ന പല ഷെല്ലുകളിലാണ് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ക്രമീകരണം (വിന്യാസം). ഓരോ ഷെല്ലിലും ഏറ്റവും കൂടിയത് ഇത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് കണക്കുണ്ട്. ഏറ്റവും ബാഹ്യമായ സംയോജക (valence) ഷെല്ലിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണമാണ് ആറ്റത്തിന്റെ രാസക്രിയാശേഷി നിശ്ചയിക്കുന്നത്. കൊള്ളാവുന്നിടത്തോളം ഇലക്ട്രോണുകൾ ആ ഷെല്ലിൽ ഉണ്ടെങ്കിൽ (ഷെല്ലു നിറച്ചും) അത് രാസക്രിയകളിൽ ഏർപ്പെടില്ല. അതാണ് സിദ്ധാന്തം. അങ്ങനെ സംയോജകഷെല്ലിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ നിറഞ്ഞതിനാലാണ് ഇവ നിഷ്ക്രിയമാകുന്നത്. ആലങ്കാരികമായിപ്പറഞ്ഞാൽ, ഈ മൂലകങ്ങൾ സന്തുഷ്ടരാണ്. ഇവയ്ക്ക് മറ്റൊരണുവിന്റെ ഇലക്ട്രോൺ ആവശ്യമില്ല. പിന്നെന്തിന് രാസപ്രവർത്തനം! പക്ഷേ പിന്നീട് കണ്ടെത്തി, ചില വിശേഷാൽ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഇവയ്ക്കും രാസക്രിയയിൽ ഏർപ്പെടാനാവുമെന്ന്. സാധാരണ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഇവ രാസക്രിയകളിൽ പങ്കെടുക്കില്ല എന്ന ഉത്തമ വിശ്വാസത്തോടെ, അതേസമയം സവിശേഷസാഹചര്യങ്ങളിൽ അങ്ങനെയാവാം എന്ന അറിവിന്റെ വെളിച്ചത്തിൽ ഇവയുടെ പേരൊന്നു പരിഷ്ക്കരിച്ച് ഉത്കൃഷ്ടം (noble) എന്നാക്കി. അള മുട്ടിയാൽ ചേരയും കടിക്കും എന്നാണല്ലോ, ‘അത്യാവശ്യ’സന്ദർഭങ്ങളിൽ ഉത്കൃഷ്ടർക്കും കുടുംബമേന്മ വിസ്മരിച്ചു പെരുമാറാം.

ആദ്യം കണ്ടുപിടിച്ചത് ക്സീനോൺ വാതകത്തിന്റെ ഒളിച്ചുകളിയാണ്, 1962ൽ. നീൽ ബാർത്ലെറ്റ് (Neil Bartlett) എന്ന രസതന്ത്രജ്ഞന്റെ പരീക്ഷണശാലയിൽ 1962ലെ മാർച്ചിൽ ഒരു ദിവസം സന്ധ്യ മയങ്ങുന്ന നേരത്താണ് ആ കണ്ടുപിടുത്തം സംഭവിച്ചത്. വളരെച്ചുരുക്കത്തിൽ ആ കഥ പറയാം.

നിഷ്ക്രിയ വാതകങ്ങളെക്കൊണ്ട് ധാരാളം ഉപയോഗങ്ങളുണ്ട്. രാസപദാർഥങ്ങളും മറ്റും തുടച്ചു ശുദ്ധിയാക്കലാണ് ഒരുപയോഗം. ശുദ്ധീകരിക്കേണ്ട പദാർഥത്തിലൂടെ ഈ വാതകങ്ങളിലൊന്ന് കടത്തിവിട്ടാണ് ഇതു സാധിക്കുന്നത്. പ്ലാറ്റിനം ഹെക്സാ ഫ്ലൂറൈഡ് (PtF6) എന്ന യൗഗികത്തെ ഒരു പരീക്ഷണത്തിനായി ശുദ്ധമാക്കാൻ അദ്ദേഹം ക്സീനോൺ വാതകം ഉപയോഗിച്ചു. അപ്പോഴാണ് അപ്രതീക്ഷിതമായ ഒരു കാഴ്ച അദ്ദേഹത്തിന്റെ കണ്ണിലുടക്കിയത്. അതാ കിടക്കുന്നു, രാസികം വച്ച സ്ഫടികപ്പാത്രത്തിനടിയിൽ മഞ്ഞയും ഓറഞ്ചും ചേർന്ന നിറത്തിൽ ഒരു ഖരപദാർഥം. അദ്ദേഹത്തിന്റെ കുശാഗ്രബുദ്ധിയും സാഹചര്യങ്ങളെ ശരിയായി വിലയിരുത്താനുള്ള ശാസ്ത്രയുക്തിയും ഉടനൊരു നിഗമനത്തിലെത്താൻ തുണയായി. ഇക്കണ്ടത് ഒരു യൗഗികമാണ്, ക്സീനോൺ എന്ന നിഷ്ക്രിയ വാതകമിതാ രാസപ്രവർത്തനത്തിലേർപ്പെട്ട് പുതിയൊരു യൗഗികം ഉണ്ടാക്കിയിരിക്കുന്നു. ആവർത്തിച്ചുള്ള പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ ആ കണ്ടെത്തൽ സ്ഥിരീകരിച്ചു. വിശദമായ പരിശോധനകളിലൂടെ അതിന്റെ ഘടനയും വ്യക്തമായി. ക്സീനോൺ ഹെക്സാ ഫ്ലൂറോ പ്ലാറ്റിനേറ്റ് (XePtF₆) എന്നാണ് ആ യൗഗികത്തിനു പേര്. ഒന്നോർക്കുക, സാധാരണ താപനിലയിലാണ് ഈ രാസക്രിയ നടന്നത്, വിശേഷാൽ സാഹചര്യത്തിലല്ല. ഇതൊരു അപവാദമാണ്.

വില്യം റാംസെ ആണ് അന്തരീക്ഷത്തിൽ ഉത്കൃഷ്ടമൂലകങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്തിയതെന്ന് പറഞ്ഞല്ലോ. വ്യാവസായിക, ശാസ്ത്ര, ഗവേഷണ മേഖലകളിൽ വളരെയേറെ പ്രാധാന്യമുള്ള കണ്ടെത്തലായിരുന്നു അത്. അതിനാൽത്തന്നെ, ഇതൊക്കെ എത്രമാത്രം ഉണ്ട് എന്ന് അറിയാനായി പിന്നീട് ശ്രമം. ആർഗൺ, നിയോൺ, ഹീലിയം, ക്രിപ്റ്റോൺ, ക്സീനോൺ എന്നിവയാണ് അന്തരീക്ഷത്തിലുള്ള ഉത്കൃഷ്ടർ. ഏറ്റവുമധികമുള്ളത് ആർഗണാണ്, 0.934%; ക്സീനോൺ ആണ് ഏറ്റവും കുറവ്, 0.000009%. ഈ വാതകങ്ങൾകൊണ്ട് ധാരാളം ഉപയോഗങ്ങളുണ്ടെന്ന് പറഞ്ഞല്ലോ. അത്തരം ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ഇവ ഉയർന്ന തോതിൽ സംഭരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഹീലിയം ഒഴികെ മറ്റു നാലും അന്തരീക്ഷവായുവിൽനിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയാണ്. അന്തരീക്ഷത്തിൽ ഈ വാതകങ്ങൾ ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തിയതിന്റെ പ്രാധാന്യം അങ്ങനെയുമുണ്ട് എന്നുകൂടി ഓർക്കാം.

ആവർത്തനപ്പട്ടികയിലെ ഇവയുടെ സ്ഥാനം കൂടി സൂചിപ്പിച്ച് ഈ ലേഖനം അവസാനിപ്പിക്കാം. നിഷ്ക്രിയമല്ലേ, അതിനാൽ ഇവയെ പട്ടികയിൽ ഏറ്റവുമിടത്ത് പൂജ്യാമത്തെ ഗ്രൂപ്പാക്കി സ്ഥാനം കൊടുത്തു. (ഗ്രൂപ്പ് ഒന്ന് ഉണ്ടായിരുന്നല്ലോ.) അത്ര നിഷ്ക്രിയമല്ല, അത്യാവശ്യം രാസക്രിയാകുസൃതികൾ ഉണ്ടെന്ന് ബോധ്യമായപ്പോൾ കാര്യമായ സ്ഥാനക്കയറ്റം നൽകി, ഗ്രൂപ്പ് നമ്പർ18ൽ കുടിയിരുത്തി. അതത്ര സുഖിക്കാതെ ഇന്നും പൂജ്യാമത്തെ എന്ന് പറയുന്നവരും ഉണ്ട്.