நாம் காணும் அனைத்துப் பருப்பொருள்களும் அணுக்களால் ஆனவை. மேஜை, நாற்காலி, மை, புத்தகம் என நாம் பார்க்கும் அனைத்தும் அணுக்களால் உருவாக்கப்பட்டவையே. அணுக்கள் மிகச்சிறியவை — நுண்ணோக்கியினாலும் காண முடியாத அளவு சிறியவை. இந்தப் பாடப்பகுதியில் அணுக்கொள்கைகள், அணுவின் அடிப்படைத் துகள்கள், அணு எண், நிறை எண் மற்றும் இணைதிறன் ஆகியவற்றைப் பற்றி அறிந்து கொள்வோம்.
4.1 அணுக்கொள்கைகள்
ஒரு அணுவானது மனித முடியின் தடிமனைக் காட்டிலும் ஆயிரம் மடங்கு சிறியது. அதன் சராசரி விட்டம் 1×10⁻⁹ மீட்டர் (1 நானோமீட்டர்). அணுவின் அமைப்பை விளக்க பல அறிவியலாளர்கள் ஆராய்ச்சி செய்து தங்கள் கொள்கைகளை வெளியிட்டனர்.
4.1.1 டால்டனின் அணுக்கொள்கை (1808)
ஜான் டால்டன் 1808 ஆம் ஆண்டு அணுக்கொள்கையை வெளியிட்டார். அவரது கருத்துக்கள்:
- பருப்பொருள்கள் மிகச்சிறிய துகள்களால் உருவாக்கப்பட்டிருக்கின்றன — இந்தத் துகள்களுக்கு அணு என்று பெயரிட்டார்.
- அணு என்பது மிகச்சிறிய, பிளக்க இயலாத, கோள வடிவமுடைய துகளாகும்.
- இக்கொள்கை அணுவில் காணப்படும் நேர் மற்றும் எதிர் மின்னூட்டங்களை விளக்கவில்லை என்பது குறைபாடு ஆகும்.
4.1.2 தாம்சனின் அணுக்கொள்கை (1897)
J.J. தாம்சன் 1897 ஆம் ஆண்டு அணுவை தர்பூசணிப் பழத்துடன் ஒப்பிட்டு விவரித்தார்:
- தர்பூசணியின் சிகப்புப் பகுதியைப் போல அணுவில் நேர்மின்னூட்டம் காணப்படுகிறது.
- தர்பூசணி விதைகளைப் போல எதிர்மின்னூட்டம் கொண்ட எலக்ட்ரான்கள் நேர்மின்னூட்டத்தில் பதிந்து காணப்படுகின்றன.
- அணுவில் நேர் மற்றும் எதிர் மின்னூட்டங்கள் சம எண்ணிக்கையில் இருப்பதால் அணு மின்சுமையற்றதாக உள்ளது.
- எலக்ட்ரான்களைக் கண்டறிந்த சோதனைக்காக தாம்சனுக்கு 1906 ஆம் ஆண்டு நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது.
4.1.3 ரூதர்போர்டின் அணுக்கொள்கை (1911)
எர்னஸ்ட் ரூதர்போர்டு மெல்லிய தங்கத் தகட்டின் மீது நேர்மின்னூட்டம் கொண்ட ஆல்பா கதிர்களை மோதச் செய்தார். சோதனை முடிவுகள்:
- பெரும்பாலான ஆல்பா கதிர்கள் தங்கத் தகட்டை ஊடுருவிச் சென்றன — அணுவின் பெரும்பகுதி வெற்றிடமாகும்.
- சில ஆல்பா கதிர்கள் பின்னோக்கி திரும்பின — அணுவின் மையத்தில் நேர்மின்தன்மை கொண்ட, மிகச்சிறிய, அடர்த்தியான அணுக்கரு உள்ளது.
- எதிர்மின்தன்மை கொண்ட எலக்ட்ரான்கள் அணுக்கருவைச் சுற்றி வட்டப்பாதையில் சுற்றி வருகின்றன.
இக்கொள்கைக்காக ரூதர்போர்டுக்கு வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது.
4.2 அடிப்படை அணுத் துகள்கள்
அனைத்துத் தனிமங்களின் அணுக்களும் மூன்று அடிப்படைத் துகள்களால் ஆனவை: எலக்ட்ரான், புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான்.
| துகள் | கண்டறிந்தவர் | குறியீடு | மின்சுமை | நிறை (கி.கி.ல்) |
|---|---|---|---|---|
| புரோட்டான் | கோல்ஸ்டீன் | p | +1 | 1.6726 × 10⁻²⁷ |
| எலக்ட்ரான் | சர் ஜான் ஜோஸப் தாம்சன் | e | −1 | 9.1093 × 10⁻³¹ |
| நியூட்ரான் | ஜேம்ஸ் சாட்விக் | n | 0 | 1.6749 × 10⁻²⁷ |
புரோட்டான்கள் (p)
புரோட்டான்கள் அணுக்கருவினுள் அமைந்துள்ள நேர்மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்கள். இவை பெற்றுள்ள நேர்மின்னூட்டத்தின் மதிப்பு, எலக்ட்ரான்களின் எதிர்மின்னூட்டத்தின் மதிப்பிற்குச் சமமானது.
நியூட்ரான்கள் (n)
நியூட்ரான்கள் அணுக்கருவினுள் அமைந்துள்ளன. இவை எவ்வித மின்சுமையும் கொண்டிருக்கவில்லை. ஹைட்ரஜன் (புரோட்டியம்) தவிர அனைத்து அணுக்கருக்களும் நியூட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளன. அணுக்கருவினுள் காணப்படும் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள் சேர்ந்து நியூக்ளியான்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன.
எலக்ட்ரான்கள் (e)
எலக்ட்ரான்கள் எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்கள். இவை அணுக்கருவினைச் சுற்றி குறிப்பிட்ட வட்டப்பாதைகளில் சுற்றி வருகின்றன. எலக்ட்ரானின் நிறை புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரானின் நிறையுடன் ஒப்பிடும்போது புறக்கணிக்கத்தக்க அளவு மிகச்சிறியது. எனவே ஒரு அணுவின் நிறை அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் நிறையினை மட்டுமே சார்ந்திருக்கிறது.
4.3 அணு எண் மற்றும் நிறை எண்
4.3.1 அணு எண் (Z)
ஒரு அணுவில் காணப்படும் எலக்ட்ரான்கள் அல்லது புரோட்டான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையே அந்த அணுவின் அணு எண் ஆகும். இது Z என்ற எழுத்தால் குறிக்கப்படுகிறது.
- ஹைட்ரஜன் — 1 புரோட்டான் → அணு எண் (Z) = 1
- ஹீலியம் — 2 புரோட்டான்கள் → அணு எண் (Z) = 2
- ஆக்சிஜன் — 8 புரோட்டான்கள் → அணு எண் (Z) = 8
4.3.2 நிறை எண் (A)
ஒரு அணுவின் அணுக்கருவினுள் காணப்படும் புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையே நிறை எண் ஆகும்.
நிறை எண் (A) = புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை (p) + நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை (n)
| தனிமம் | குறியீடு | அணு எண் (Z) | புரோட்டான்கள் (p) | நியூட்ரான்கள் (n) | நிறை எண் (A) |
|---|---|---|---|---|---|
| ஹைட்ரஜன் | H | 1 | 1 | 0 | 1 |
| ஹீலியம் | He | 2 | 2 | 2 | 4 |
| ஆக்சிஜன் | O | 8 | 8 | 8 | 16 |
| சோடியம் | Na | 11 | 11 | 12 | 23 |
| அலுமினியம் | Al | 13 | 13 | 14 | 27 |
ஐசோடோப்புகள்
ஒரே தனிமத்தின் அணுக்கள் வெவ்வேறு எண்ணிக்கையுள்ள நியூட்ரான்களைப் பெற்றிருக்கலாம். அத்தகைய அணுக்கள் ஒரே அணு எண்ணையும் வெவ்வேறு நிறை எண்களையும் பெற்றுள்ளன. அவை ஐசோடோப்புகள் என அழைக்கப்படுகின்றன.
உதாரணம்: ஹைட்ரஜன் அணுவின் மூன்று ஐசோடோப்புகள் — புரோட்டியம் (₁H¹), டியூட்டிரியம் (₁H²), டிரிட்டியம் (₁H³).
ஐசோபார்கள்
ஒரே நிறை எண்ணையும் வெவ்வேறு அணு எண்களையும் கொண்ட அணுக்கள் ஐசோபார்கள் எனப்படுகின்றன.
உதாரணம்: கால்சியம் (₂₀Ca⁴⁰) மற்றும் ஆர்கான் (₁₈Ar⁴⁰).
4.4 இணைதிறன்
ஓர் அணு பிற அணுவுடன் இணையக்கூடிய திறனே இணைதிறன் எனப்படும். ஓர் அணு எத்தனை ஹைட்ரஜன் அணுக்களைப் பிணைத்து வைத்திருக்க இயலும் என்பதனைக் கொண்டு இது அளவிடப்படுகிறது.
- ஆக்சிஜன் — இரு ஹைட்ரஜன் அணுக்களுடன் இணைந்து நீர் (H₂O) உருவாக்கும் → இணைதிறன் = 2
- குளோரின் — ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவுடன் இணைந்து ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl) உருவாக்கும் → இணைதிறன் = 1
- கார்பன் — நான்கு ஹைட்ரஜன் அணுக்களுடன் இணைந்து மீத்தேன் (CH₄) உருவாக்கும் → இணைதிறன் = 4
- நைட்ரஜன் — மூன்று ஹைட்ரஜன் அணுக்களுடன் இணைந்து அம்மோனியா (NH₃) உருவாக்கும் → இணைதிறன் = 3
| தனிமம் | குறியீடு | அணு எண் | நிறை எண் | இணைதிறன் |
|---|---|---|---|---|
| ஹைட்ரஜன் | H | 1 | 1 | 1 |
| கார்பன் | C | 6 | 12 | 4 |
| ஆக்சிஜன் | O | 8 | 16 | 2 |
| சோடியம் | Na | 11 | 23 | 1 |
| கால்சியம் | Ca | 20 | 40 | 2 |
சுருக்கம்
- அணுக்கள் மிகச்சிறியவை — நுண்ணோக்கியினாலும் காண இயலாதவை.
- டால்டன் (1808): அணு பிளக்க இயலாத கோள வடிவ துகள்.
- தாம்சன் (1897): அணுவில் எலக்ட்ரான்கள் நேர்மின்னூட்டப் பகுதியில் பதிந்துள்ளன.
- ரூதர்போர்டு (1911): அணுவின் மையத்தில் நேர்மின் அணுக்கரு; எலக்ட்ரான்கள் வட்டப்பாதையில் சுற்றுகின்றன.
- அடிப்படைத் துகள்கள்: புரோட்டான் (+), நியூட்ரான் (0), எலக்ட்ரான் (−).
- புரோட்டான்கள் + நியூட்ரான்கள் = நியூக்ளியான்கள்.
- அணு எண் (Z) = புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை.
- நிறை எண் (A) = புரோட்டான்கள் + நியூட்ரான்கள்.
- ஐசோடோப்புகள்: ஒரே அணு எண், வெவ்வேறு நிறை எண்.
- ஐசோபார்கள்: ஒரே நிறை எண், வெவ்வேறு அணு எண்.
- இணைதிறன்: ஓர் அணு பிற அணுக்களுடன் இணையும் திறன்.