රසායනික අණුව
රසායන විද්‍යාවේ දී අණුව අර්ථ දැක්වෙන්නේ ප්‍රමාණවත් තරම් ස්ථායී, විද්‍යුත් වශයෙන් උදාසීන, අවම වශයෙන් පරමාණු දෙකකින්වත් සමන්විත, නිශ්චිත සැකැස්මක් සහිත, ප්‍රබල රසායනික බන්ධනවලින් සම්බන්ධ ව්‍යුහයක් ලෙසයි. කාබනික රසායනයේ දි හා ජෛව රසායනයේ දී අණුව යන පදය, අර්ථ දැක්වීමට එතරම් අනුකූල නොවන පරිදි ද යෙදෙන අතර එහි දී ආරෝපණයක් සහිත කාබනික හා ජෛව අණු සඳහා “අණුව” යන පදය යෙදේ. මෙම නිශ්චිත ආකාරය මඟින් අණු, බහු පරමාණු අයනවලින් වෙන් කර හඳුනා ගත හැකිය.
අණුවල ව්‍යුහය පිළිබඳ අපගේ දැනුම වර්ධනය වීමත් සමඟම මෙම අර්ථ දැක්වීම ද වෙනස්කම්වලට බඳුන් විය. මුල් කාලයේ දී අණු හඳුන්වනු ලැබුවේ කිසියම් සංශුද්ධ රසායන ද්‍රව්‍යයක මුල් සංයුතිය හා රසායනික ගතිගුණ ආරක්ෂාවන පරිදි ඒවා බෙදිය හැකි කුඩා අංශු ලෙසටයි. මෙය එතරම් නිවැරදි නොවේ. නමුත් ස්වභාවයේ පවතින පාෂාණ, ලෝහ හා ලවණ වැනි ද්‍රව්‍ය සමන්විත වන්නේ පරමාණු හෝ අයනවලින් වන අතර ඒවා සැදීමට අණු දායක නොවේ. මේ නිසා මෙම අර්ථ දැක්වීම බිඳ වැටේ.
වායු පිළිබඳ චාලක වාදයේ දී “අණුව” යන පදය ඕනැම සංයුතියකින් යුත් වායුමය අංශුවක් සඳහා යොදා ගනියි. නමුත් මෙම අර්ථ දැක්වීමට අනුව බන්ධනය නොවූ තනි පරමාණු ලෙස පවතින උච්ච වායු ද අණු ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ.
ඉතිහාසය සංස්කරණය
ප්‍රංශ දාර්ශනිකයෙකු වන රෙනෙ ඩෙකාට් විසින්, 1620 දී , අණුව යන පදය හඳුන්වා දුන් අතර ප්‍රංශ බසින් එහි අරුත “අතිශය කුඩා අංශුව” යන්නයි. 19 වන සිය‍වසේ අගභාගයේ දී පැන නැඟුණු ඩෝල්ටන්ගේ ස්ථිර සමානුපාත නියමය හා ගුණානුපාත නියම ද ඇවගාඩ්රෝ නියමය ද නිසා බොහෝ රසායන විද්‍යාඥයින් මෙම පැවැත්ම පිළිගත්ත ද මැක්, බෝල්ට්ස්මාන්, මැක්සවෙල් හා ගිබ්ස් යන භෞතික විද්‍යාඥයින් මෙම අණුව යන සංකල්පය යෝග්‍ය ගණිතමය ආකෘති‍යක් ලෙස පමණක් සැලකූහ. පෙරික් විසින් සිදු කළ බ්‍රවුනීය චලිතය පිළිබඳ අධ්‍යයනය අණුවල පැවැත්ම පිළිබඳ ලැබුණු අවසාන සාක්ෂිය විය.
අණුවක් තුළ අවම වශයෙන් පරමාණු 2කින් සමන්විත හවුලේ තබාගන්නා ඉලෙක්ට්‍රෝන යුගලකින් සමන්විත සහසංයුජ බන්ධනයක් ඇත. එය ඔක්සිජන් හි මෙන් එකම මූලද්‍රව්‍යයේ පරමාණුවලින් සැදුම් ලත් හෝ ජලයෙහි(H2O) මෙන් විවිධ පරමාණුවලින් සැදුම් ලත් ආකාරයක් තිබිය හැකිය. සහ සංයුජ නොවන, හයිඩ්‍රජන් බන්ධන, අයනික බන්ධන ආදී බන්ධන වලින් සම්බන්ධ වූ පරමාණු හෝ සංකීර්ණ සාමාන්‍යයෙන් අණු ලෙස නොසලකනු ලබයි.
පුනරාවර්තනය වන ඒකකවලින් සමන්විත වන අයනික (ලවණ වර්ග) හෝ සහ සංයුජ දැලිස් (ජාලාකාර දැලිස්) නිශ්චිතව සඳහන් කළ හැකි අණුවකින් සමන්විත නොවන අතර ඒවා තලියව (මිනිරන් හි මෙන්) හෝ ත්‍රිමානව (NaCl හා දියමන්ති හි මෙන්) පැතිරී ඇත.
අවධානය යොමු කරන ආකාරය අනුව අණු පිළිබඳ විද්‍යාව “අණුක රසායන විද්‍යාව” හෝ “අණුක භෞතික විද්‍යාව” ලෙස නම් කරනු ලැබේ. අණුක රසායන විද්‍යාවේ දී අණු අතර සිදුවන අන්තර් ක්‍රියාවලදී රසායනික බන්ධන සෑදීම හා බිඳීම පාලනය කරන නීති පිළිබඳ අධ්‍යයනය කරන අතර අණුක භෞතික විද්‍යාවේ දී අධ්‍යයනය කරනු ලබන්නේ අණුවල ව්‍යුහය හා ගතිගුණ තීරණය කරනු ලබන නීති පිළිබඳවය. නමුත් ප්‍රායෝගික භාවිතයේ දී මෙලෙස නිශ්චිතව වෙන් කොට හඳුනා ගැනීම අපහසුය. අණුක විද්‍යාවන්වලදි , අණුව , පරමාණු දෙකකින් හෝ වැඩි ගණනකින් සමන්විත ස්ථායී පද්ධතියක් ලෙස (බන්ධනය වූ අවස්ථාවේදී) අණුව හඳුන්වනු ලබයි. නමුත් ඇතැම් අවස්ථාවල දී බහු පරමාණුක අයන අපට වාසිදායක වන අයුරින්, විද්‍යුත් ආරෝපණයක් සහිත අණු ලෙස ද සැලකිය හැකිය. “අස්ථායී අණුව” යන පදය භාවිතා කරනු ලබන්නේ ඉතා ප්‍රතික්‍රියාශීලී ප්‍රභේද සඳහාය. උදා - කෙටි ආයු කලායක් සහිත ඉලෙක්ට්‍රෝන හා පෘෂ්ටි ඒකරාශී වීම්(ඛණ්ඩක, අණුක අයන, රිඩ්බර්ග් අණු, අතරමැදි සංකීර්ණ) හෝ සම්මතය වන පරමාණුවලින් සමන්විත බෝස් - අයින්ස්ටයින් ඝනීභවන වැනි පද්ධති.
අණුක ප්‍රමාණය සංස්කරණය
බොහෝ අණු නිරීක්ෂණය කළ නොහැකි තරම් කුඩාය. නමුත් DNA මහා අණුව හා බොහෝ බහු අවයවිකවල අණුවලට අන්වීක්ෂීය ප්‍රමාණයන්ට ළඟා විය හැකිය. කුඩාම අණුව වන්නේ ද්වී පරමාණුක හයිඩ්‍රජන් වන අතර එහි මුළු දිග එහි බන්ධන දිග වූ පිකෝ මීටර් 74 (0.74 Å) මෙන් ආසන්න වශයෙන් දෙගුණයකි. කාබනික සංස්ලේෂණයේ දී තැනුම් ඒකක ලෙස බහුල වශයෙන් යොදා ගැනෙන අණු , Å කිහිපයක සිට Å දුසිම් ගණනාවක් දක්වා වූ මානවලින් යුක්ත විය හැකිය. තනි අණුවක් ආලෝකය භාවිතයෙන් හඳුනා ගත නොහැක. නමුත් කුඩා අණු හා ඇතැම් අවස්ථාවලදී තනි පරමාණුවල සීමාව පවා පරමාණු බල අන්වීක්ෂයක් මඟින් නිර්ණය කළ හැකිය. සමහර විශාලතම අණු “මහා අණු” නම් වේ.
අරය සංස්කරණය
“සඵල අණුක අරය” යනු අණුවක් ද්‍රාවණයක දී පෙන්නුම් කරන ප්‍රමාණයයි. විවිධ ද්‍රව්‍ය සඳහා වූ ................ වගුවෙහි උදාහරණය අඩංගු වේ.
අණුක සුත්‍ර සංස්කරණය
ආනුභවික සූත්‍රය යනු සංයෝගයක පවතින අණුවක අඩංගු රසායනික මූලද්‍රව්‍යවල සරලම පූර්ණ සංඛ්‍යාත්මක අනුපාතය දක්වන ප්‍රකාශනයයි. උදාහරණයක් වශයෙන් සංශුද්ධ අවස්ථාවේ දී ජලය සැමවිටම සමන්විත වන්නේ 2:1 අනුපාතයෙන් පවතින හයිඩ්‍රජන් හා ඔක්සිජන් මඟිනි. කෙසේ වෙතත් මෙමඟින් අණුව කුමන වර්ගයේ එකක් ද යන්න නිශ්චිත වශයෙන්ම හඳුනා ගත නොහැකිය. උදාහරණයක් ලෙස ඩයිමෙතිල් ඊතර්වල ද එතනෝල්වල ඇති අනුපාතයම ඇත. එනම් පරමාණුවලින් සමන්විත විවිධ සකස්වීම්වලින් සමන්විත අණු සමාවයවික නම් වේ. බොහෝ විට ආනුභවික සූත්‍රය, අණුක සූත්‍රයේ ආකාරයම ගත්ත ද සෑමවිටම එසේ නොවේ. උදාහරණයක් වශයෙන් ඇසිටලීන් අණුවේ සූත්‍රය C2H2 වුව ද එහි සරලම පූර්ණ සංඛ්‍යාත්මක අනුපාතය වන්නේ CH ය. අණුක සූත්‍රය මඟින් අණුවේ අඩංගු පරමාණු ගණන් දක්වනු ලැබේ.
අණුක භාරය, රසායනික සූත්‍රය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැකි අතර උදාසීන 12C සමස්ථානිකයේ පරමාණුවකින් 1/12 කට සම වූ සම්මත පරමාණුක ස්කන්ධ ඒකක මඟින් ප්‍රකාශයට පත් කරනු ලබයි. ජාලාකාරව පිහිටි ඝනයක් සඳහා “සූත්‍ර ඒකකය” යන පදය ස්ටොකියෝමිතික ගණනය කිරීම්වල දී භාවිතා කරනු ලබයි.
අණුක ජ්‍යාමිතිය සංස්කරණය
අණුවලට නිශ්චිත සමතුලිත ජ්‍යාමිතියක් බන්ධන දිගවල් හා බන්ධන කෝණ ඇත. ඒවා නොනවත්වා කම්පන හා භ්‍රමණ චලිත මඟින් දෝලනය වෙමින් පවතියි. සංශුද්ධ ද්‍රව්‍යයක් තැනී ඇත්තේ එකම මධ්‍යන්‍ය ජ්‍යාමිතික ව්‍යුහයක් සහිත අණුවලිනි. අණුවක රසායනික සූත්‍රය හා ව්‍යුහය එහි ගති ගුණ, විශේෂයෙන්ම ප්‍රතික්‍රියාශීලීතාවය තීරණය කරන වැදගත් කරුණු දෙකකි. සමාවයවිකවලට එකම රසායනික සූත්‍රය තිබුණ ද ඒවායේ වෙනස් වූ ව්‍යුහයක් නිසා ඉතා වෙනස් වූ ගතිගුණ ඇත. ත්‍රිමාන සමාවයවික නම් වූ සමාවයවික වර්ගයට ඉතා සමාන වූ භෞත - රසායනික ගුණාංග ඇති නමුත් ඉතා වෙනස් වු ජෛව රසායනික ගුණාංග ඇත.
අණුක වර්ණාවලිය සංස්කරණය
අණුක වර්ණාවලිය සම්බන්ධ වන්නේ දන්නා ශක්තියකින් (හෝ සංඛ්‍යානයකින් ප්ලාන්ක්ගේ සමිකරණයට අනුව) යුතු පරීක්ෂණය සඳහා යොදා ගන්නා සංඥාවක් අණු අන්තර් ක්‍රියා කිරීමෙන් ඇති වන වර්ණාවලිය සමඟයි. ප්‍රකිරණවාදය මෙම වර්ණාවලිය සඳහා සෛද්ධාන්තික පසුබිමක් ලබා දෙයි.
මෙහි දී යොදා ගනු ලබන පර්යේෂණ සංඥාව විද්‍යුත් චුම්භක තරංගයක් හෝ අංශු ධාරාවක් විය හැකිය. (ඉලෙක්ට්‍රෝන, පොසිට්‍රෝන) මෙම අණුක වර්ණාවලි සංඥා අවශෝෂණයේ දී (අවශෝෂණ වර්ණාවලිය) වෙනත් සංඥාවක් නිකුත් කිරීමේ දී (විමෝචන වර්ණාවලිය) සංඥා කැබලිවලට කැඩීමේ දී හෝ රසායනික වෙනස් වීමක් සිදුවීමෙන් පසු ඇති විය හැකිය.
පරමාණුවල අන්වීක්ෂීය ගුණ, විශේෂයෙන්ම ශක්ති මට්ටම් සම්බන්ධ ගුණ, අධ්‍යනයේ දී යොදා ගත හැකි ප්‍රබල මෙවලමක් ලෙස වර්ණාවලි හඳුන්වා දිය හැකිය. වර්ණාවලි මඟින් උපරිම අන්වීක්ෂීය තොරතුරු ප්‍රමාණයක් ලබා ගැනිමට මෙම වර්ණාවලිය රසායනික ගණනය කිරීම් සමඟ යුගලනය කළ යුතුය.
සෛද්ධාන්තික දෘෂ්ටි කෝණයකින් සංස්කරණය
අණුක භෞතික විද්‍යාව හා සෛද්ධාන්තික රසායන විද්‍යාව මඟින් අණු සම්බන්ධව කරනු ලබන අධ්‍යයනයන් ප්‍රධාන වශ‍ෙයන් ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව මත රඳා පවතින අතර රසායනික බන්ධන සම්බන්ධ අවබෝධය සඳහා ද එය අත්‍යාවශ්‍ය වේ. සරලතම අණුව වනුයේ හයිඩ්‍රජන් අණුක අයනය , H2+ වන අතර සියළුම බන්ධන අතුරින් සරලතම බන්ධනය වන්නේ තනි ඉලෙක්ට්‍රෝනයකින් සමන්විත බන්ධනයයි. H2+ සෑදී ඇත්තේ ෆෝටෝන හුවමාරුව මඟින් එකිනෙක සම්බන්ධ වූ ධන ආරෝපිත ප්‍රෝටෝන දෙකකින් හා ඍණ ආරෝපිත ඉලෙක්ට්‍රෝන එකකිනි. මේ නිසා මෙහි ඉලෙක්ට්‍රෝන - ඉලෙක්ට්‍රෝන අතර විකර්ෂණයක් නොමැති අතර එම එම නිසා මේ පද්ධතිය සඳහා වූ ෂ්වෝඩින්ගර් සමීකරණය වඩාත් පහසුවෙන් විසඳිය හැකිය. කාර්යක්ෂම සංඛ්‍යාංක (digital) පරිගණකවල දියුණුවත් සමඟම වඩාත් සංකීර්ණ අණු සඳහා ද ආසන්න විසඳුම් ලබා ගත හැකි වු අතර එය සංඛ්‍යාත්මක රසායනයේ මූලික අංගයකි.
කිසියම් පරමාණු සකස් වීමත් අණුවක් වීමට ප්‍රමාණවත් තරම් ස්ථායී ද යන්න නිර්ණය කිරීම සඳහා IUPAC ය මඟින් පහත ක්‍රමය යෝජනා කරයි. “පරමාණු කාණ්ඩයක් අණුවක් බවට පත්වීමට තරම් ස්ථායී වීමට නම් එහි විභව ශක්ති මට්ටමේ පාතනය, අවම වශයෙන් අණුව එහි එක් කම්පන මට්ටමකවත් රඳවා ගැනීමට හැකි වන ශක්තියට අනුරූප ශක්තියකින් යුක්ත විය යුතුය” යන්නයි. මෙම අර්ථ දැක්වීම පරමාණු අතර සිදුවන අන්තර් ක්‍රියාවේ ස්වභාවය මත රඳා නොපවතින අතර එම අන්තර් ක්‍රියාවේ ප්‍රබලත්වය මත පමණක් රඳා පවතියි. මෙම අර්ථ දැක්වීමට අනුව සාමාන්‍යයෙන් අණු වශයෙන් හඳුන්වනු නොලබන දුර්වල බන්ධන සහිත හිලියම් ද්වී අවයවකය, He2 ද අණුවක් වශයෙන් හඳුන්වනු ලැබේ. මෙයට ද ඉහත අර්ථ දැක්විමට අනුව එක් කම්පන බන්ධන අවස්ථාවක් පැවතීම මෙයට හේතුවයි. නමුත් මෙයට කෙතරම් දුබලව බන්ධනය වී ඇත් ද යත් ඉතා පහල උෂ්ණත්ව වලදි පමණක් නිරීක්ෂණය කළ හැකිය.