அணுக்களும் மூலக்கூறுகளும் - அலகு 7

அணுக்களும் மூலக்கூறுகளும் பற்றி

நடுத்தரம் ~90 நிமிடப் படிப்பு

அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள் வேதியியலின் மிக முக்கியமான அடிப்படைக் கட்டுமானக் கற்களாகும். நமது பிரபஞ்சத்தில் உள்ள அனைத்து பருப்பொருள்களின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் தன்மைகளை ஆழமாகப் புரிந்துகொள்வதற்கு அணுவின் உட்கட்டமைப்பு மற்றும் மூலக்கூறுகளின் உருவாக்கம் பற்றிய அறிவியல் அறிவு இன்றியமையாதது ஆகும். அணுக்கள் எவ்வாறு ஒன்றிணைந்து மூலக்கூறுகளாக மாறுகின்றன, அவற்றுக்கு இடையே உள்ள ஈர்ப்பு விசைகள் மற்றும் அவற்றின் நிறைகள் எவ்வாறு அளவிடப்படுகின்றன என்பதைப் பற்றி இப்பாடம் விரிவாக விளக்குகிறது.

நவீன அணுக்கொள்கையின் முக்கியக் கோட்பாடுகள், ஜான் டால்டனின் அணுக்கொள்கையிலிருந்து எவ்வாறு அறிவியல் வளர்ச்சியால் மேம்பட்டுள்ளன என்பதை இப்பாடம் விரிவாக அறிமுகப்படுத்துகிறது. ஒப்பு அணு நிறை மற்றும் ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை ஆகியவற்றை கார்பன்-12 அளவீட்டைக் கொண்டு வரையறுப்பதுடன், ஐசோடோப்புகள், ஐசோபார்கள் மற்றும் ஐசோடோன்களுக்கு இடையேயான வேறுபாடுகளையும், அவகாட்ரோ எண்ணின் முக்கியத்துவத்தையும், வேதியியல் கணக்கீடுகளில் மோல் கருத்தின் அவசியத்தையும் மாணவர்கள் இதன் மூலம் தெளிவாகக் கற்றுக்கொள்கிறார்கள்.

பொதுத்தேர்வு நோக்கில், இப்பாடத்தில் உள்ள கணக்கீடுகள் மற்றும் அறிவியல் விதிகள் மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தவை ஆகும். அவகாட்ரோ விதி மற்றும் அதன் பல்வேறு பயன்பாடுகள், கிராம் அணு நிறை, கிராம் மூலக்கூறு நிறை, கொடுக்கப்பட்ட மாதிரியில் உள்ள மோல்களின் எண்ணிக்கையைக் கணக்கிடுதல், அணுக்கட்டு எண்ணைக் கண்டறிதல் மற்றும் ஒப்பு மூலக்கூறு நிறைக்கும் ஆவி அடர்த்திக்கும் இடையேயான கணிதத் தொடர்பை வருவித்தல் போன்ற பகுதிகள் தேர்வில் முதன்மையான வினாக்களாகும்.

நீங்கள் கற்பவை

• நவீன அணுக்கொள்கையின் முக்கியக் கோட்பாடுகளைப் பட்டியலிடுதல்.
• ஒப்பு அணு நிறை மற்றும் ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை ஆகியவற்றை வரையறுத்து வேறுபடுத்துதல்.
• கொடுக்கப்பட்ட வேதிச் சேர்மங்களின் கிராம் மூலக்கூறு நிறையைக் கணக்கிடுதல்.
• அவகாட்ரோ விதியின் அடிப்படையில் வாயுக்களின் பண்புகளை விளக்குதல்.
• ஒப்பு மூலக்கூறு நிறைக்கும் ஆவி அடர்த்திக்கும் இடையேயான கணிதத் தொடர்பை வருவித்தல்.
• சேர்மங்களின் சதவீத இயைபு மற்றும் மோல்களின் எண்ணிக்கையைக் கணக்கிடும் திறனைப் பெறுதல்.

தொடங்குவதற்கு முன்

• அணுவின் அடிப்படைக் துகள்களான புரோட்டான், எலக்ட்ரான், நியூட்ரான் பற்றிய அறிவு.
• அணு எண் மற்றும் நிறை எண் பற்றிய அடிப்படைப் புரிதல்.
• எளிய வேதியியல் குறியீடுகள் மற்றும் மூலக்கூறு வாய்ப்பாடுகளைப் படித்தல்.

அணுக்களும் மூலக்கூறுகளும் — விரிவான விளக்கம்

அணுக்களும் மூலக்கூறுகளும் - பாடப் பகுதிகள்

நவீன அணுக்கொள்கை

ஜே.ஜே. தாம்சன், ரூதர்ஃபோர்ட், நீல்ஸ் போர் மற்றும் சுரோடிங்கர் போன்ற அறிவியலாளர்களின் தொடர் ஆராய்ச்சிகளின் விளைவாக நவீன அணுக்கொள்கை உருவானது. இக்கொள்கையின்படி, அணுவானது பிளக்கக்கூடியது என்றும், அதில் புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் போன்ற துகள்கள் உள்ளன என்றும் நிறுவப்பட்டது. மேலும், ஒரே தனிமத்தின் அணுக்கள் வெவ்வேறு அணு நிறைகளைப் பெற்றிருக்கலாம் (ஐசோடோப்புகள்) என்றும், வெவ்வேறு தனிமங்களின் அணுக்கள் ஒரே அணு நிறையைப் பெற்றிருக்கலாம் (ஐசோபார்கள்) என்றும் இக்கொள்கை விளக்குகிறது.

அணு மற்றும் அணு நிறை

அணு என்பது ஒரு தனிமத்தின் மிகச்சிறிய பகுதி ஆகும். அணுக்கள் மிக மிகச் சிறியதாக இருப்பதால், அவற்றின் நிறையை நேரடியாக அளவிட முடியாது. இதனால், கார்பன்-12 அணுவின் நிறையை அடிப்படையாகக் கொண்டு ஒப்பு அணு நிறை கணக்கிடப்படுகிறது. ஒரு தனிமத்தின் ஒப்பு அணு நிறை என்பது அத்தனிமத்தின் சராசரி அணு நிறைக்கும், கார்பன்-12 அணுவின் நிறையில் பன்னிரண்டில் ஒரு பகுதியின் நிறைக்கும் இடையே உள்ள விகிதமாகும்.

மூலக்கூறு மற்றும் மூலக்கூறு நிறை

இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட அணுக்கள் அவற்றுக்கிடையேயான ஒரு வலுவான வேதிப்பினைப்பால் ஒன்றிணைந்து உருவாகக்கூடியது மூலக்கூறு ஆகும். மூலக்கூறுகள் தனித்த நிலையில் இயங்கக்கூடியவை. ஒரு மூலக்கூறில் உள்ள அனைத்து அணுக்களின் ஒப்பு அணு நிறைகளின் கூட்டுத்தொகையே அதன் ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை எனப்படும். மூலக்கூறுகள் ஒரே வகையான அணுக்களால் உருவானால் அவை ஓரின மூலக்கூறுகள் என்றும், வெவ்வேறு வகையான அணுக்களால் உருவானால் பல்லின மூலக்கூறுகள் என்றும் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.

மோல் கருத்து மற்றும் சதவீத இயைபு

வேதியியலில் அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையை அளவிட 'மோல்' என்ற அலகு பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு மோல் என்பது 12 கிராம் கார்பன்-12 ஐசோடோப்பில் உள்ள அணுக்களின் எண்ணிக்கைக்குச் சமமான துகள்களைக் கொண்ட பொருளின் அளவு ஆகும். இத்துகள்களின் எண்ணிக்கை அவகாட்ரோ எண் எனப்படும். மேலும், ஒரு சேர்மத்தில் உள்ள தனிமங்களின் சதவீத இயைபைக் கண்டறிவது, அதன் வேதியியல் சூத்திரத்தைத் தீர்மானிக்கப் பயன்படுகிறது.

அவகாட்ரோ விதி மற்றும் அதன் பயன்பாடுகள்

அவகாட்ரோ விதியின்படி, ஒரே வெப்பநிலையிலும் அழுத்தத்திலும் சம பருமனைக் கொண்டுள்ள அனைத்து வாயுக்களும் சம எண்ணிக்கையிலான மூலக்கூறுகளைக் கொண்டிருக்கும். இவ்விதி வாயுக்களின் பருமனிற்கும் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கைக்குமான நேரடித் தொடர்பை விளக்குகிறது. மேலும், இது பல்வேறு வாயுக்களின் அணுக்கட்டு எண்ணைக் கண்டறியவும், வேதிவினைகளின் விகிதங்களை விளக்கவும் பெருமளவில் பயன்படுகிறது.

ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை மற்றும் ஆவி அடர்த்தி தொடர்பு

வாயுக்களின் ஒப்பு மூலக்கூறு நிறைக்கும் ஆவி அடர்த்திக்கும் இடையே உள்ள தொடர்பு மிகவும் முக்கியமானது ஆகும். ஆவி அடர்த்தி என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையிலும் அழுத்தத்திலும் ஒரு குறிப்பிட்ட பருமனுள்ள வாயுவின் நிறைக்கும், அதே பருமனுள்ள ஹைட்ரஜன் வாயுவின் நிறைக்கும் இடையே உள்ள விகிதமாகும். அவகாட்ரோ விதியைப் பயன்படுத்தி, ஒப்பு மூலக்கூறு நிறை என்பது ஆவி அடர்த்தியின் இருமடங்கிற்குச் சமம் (\(M_r = 2 \times VD\)) என்ற கணிதத் தொடர்பு வருவிக்கப்படுகிறது.

தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்

• அணு நிறை மற்றும் மூலக்கூறு நிறையின் அலகுகளைக் குறிப்பிடுவதில் குழப்பமடைதல். ஒப்பு நிறைகளுக்கு அலகு இல்லை என்பதை நினைவில் கொள்ள வேண்டும்.
• மோல் கணக்கீடுகளில் கிராம் அணு நிறைக்கும் கிராம் மூலக்கூறு நிறைக்கும் இடையே உள்ள வேறுபாட்டை மறந்துவிடுதல்.
• திட்ட வெப்ப அழுத்த நிலையில் மோலார் பருமன் 22.4 லிட்டர் அல்லது 22400 மி.லி என்பதை மாற்றிப் பயன்படுத்துதல்.
• ஆவி அடர்த்திக்கும் ஒப்பு மூலக்கூறு நிறைக்கும் இடையேயான தொடர்பில் சமன்பாட்டை மாற்றி எழுதுதல் (\(M_r = 2 \times VD\)).
• அவகாட்ரோ எண்ணைக் குறிப்பிடும் போது அடுக்கு குறியீட்டை நேர்மறைக்கு பதிலாக எதிர்மறையாக எழுதுவது.

இவற்றை பயிற்சித் தேர்வு மூலம் சோதித்துப் பாருங்கள்; பிறகு விடையுடன் கூடிய வினாக்கள் பகுதியில் விரிவான விளக்கத்தைப் படியுங்கள்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

நவீன அணுக்கொள்கையின்படி அணு என்றால் என்ன?

நவீன அணுக்கொள்கையின்படி, அணு என்பது பிளக்கக்கூடிய ஒரு துகள் ஆகும். இதில் புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் போன்ற துணுகுகள் உள்ளன. மேலும் இது வேதிவினையில் ஈடுபடும் மிகச்சிறிய துகளாகும்.

ஐசோடோப்புகள் மற்றும் ஐசோபார்கள் என்றால் என்ன?

ஒரே அணு எண்ணையும் வெவ்வேறு நிறை எண்களையும் கொண்ட ஒரே தனிமத்தின் அணுக்கள் ஐசோடோப்புகள் எனப்படும். வெவ்வேறு அணு எண்களையும் ஒரே நிறை எண்ணையும் கொண்ட வெவ்வேறு தனிமங்களின் அணுக்கள் ஐசோபார்கள் எனப்படும்.

அவகாட்ரோ விதியைக் கூறுக.

ஒரே வெப்பநிலையிலும் அழுத்தத்திலும் சம பருமனைக் கொண்டுள்ள அனைத்து வாயுக்களும் சம எண்ணிக்கையிலான மூலக்கூறுகளைக் கொண்டிருக்கும் என்பதே அவகாட்ரோ விதி ஆகும்.

அவகாட்ரோ எண்ணின் மதிப்பு என்ன?

ஒரு மோல் அளவுள்ள எந்தவொரு பொருளிலும் உள்ள துகள்களின் எண்ணிக்கை அவகாட்ரோ எண் எனப்படும். இதன் மதிப்பு 6.023 x 10^23 ஆகும்.

ஆவி அடர்த்தி என்றால் என்ன?

குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில், ஒரு குறிப்பிட்ட பருமனுள்ள வாயுவின் நிறைக்கும், அதே பருமனுள்ள ஹைட்ரஜன் வாயுவின் நிறைக்கும் இடையே உள்ள விகிதமே ஆவி அடர்த்தி எனப்படும்.

கிராம் மூலக்கூறு நிறை எவ்வாறு கணக்கிடப்படுகிறது?

ஒரு மூலக்கூறில் உள்ள அனைத்து அணுக்களின் ஒப்பு அணு நிறைகளைக் கூட்டி, அந்த மதிப்பை கிராமில் குறிப்பிட்டால் அது கிராம் மூலக்கூறு நிறை எனப்படும். உதாரணத்திற்கு நீரின் கிராம் மூலக்கூறு நிறை 18 கிராம் ஆகும்.