விசை-விஞ்ஞானம்-வரலாறு #23 – கண்ணினும் சிறுத் தாம்பு

ஆர்கயில் அறிவியல் சங்கம்

நெப்போலியன் ராணுவ கல்லூரியில் (Ecole Militaire) படிக்கும்போது, அவரது கணித ஆசிரியர் சைமன் லாப்லாஸ் (Simon LaPlace). லாப்லாஸும் பெர்தோலேவும் (Berthollet), நெப்போலியனை 1797இல் பிரான்சின் தேசிய அறிவியல் சங்கத்தின் (Institut de France) உருப்பினராய் சேர்த்தனர். அடுத்த ஆண்டு நெப்போலியன் எகிப்தின் மீது படையெடுத்து சென்று, எகிப்தில் ஒரு கல்லூரியை (Institut d’Egypte) நிறுவி அதில் விஞ்ஞானிகளைத் தேர்ந்து சேர்க்க பெர்தோலவை நியமித்தார். 1807இல் பாரிஸ் நகரின் அருகே ஆர்கயில் (Arcueil) எனும் ஊரில் பெர்தோலே ஒரு மாளிகை வாங்கினார். அதில் ஒரு ஆராய்ச்சிக் கூடத்தைத் தொடங்கினார். இதின் அருகே லாப்லாஸும் ஒரு மாளிகையில் குடியிருந்தார். பெர்மிங்காமில் மேத்தியூ பௌல்டனின் மாளிகை, பௌர்ணமிச் சங்கத்தின் மையமாய் விளங்கியதுபோல ஆர்கயில் சங்கத்தின் (Society of Arcueil) மையமாக இவ்விருவர் இல்லங்களும் விளங்கின.

அறிவியலும், புதிய கண்டுபிடிப்புகளும், அதன் வழியே கருவிகளை மேம்படுத்துவதும், புதிய கருவிகளை உருவாக்குவதும், நாட்டின் வளர்ச்சிக்கும் பாதுகாப்பிற்கும் மிக அவசியம் என்று நெப்போலியன் நம்பினார். குறிப்பாக, இங்கிலாந்தின் அபார ராணுவ மற்றும் பொருளாதார வளர்ச்சிக்கு, அறிவியலும் தொழில்புரட்சியும் முக்கியக் காரணம் என்பது அவருக்கு நன்று தெரியும். கடற்படையில் நிகரில்லாத இங்கிலாந்து, பிரான்சின் பிரதான எதிரி என்பதால், வெளிநாடுகளிலிருந்து வரக்கூடிய முக்கியப் பொருட்களை பிரான்சுக்கு வராமல் தடுக்க முடியும் என்ற அபாய நிலை இருந்தது. இதுவும் நெப்போலியனின் ராணுவக் கண்ணோட்டத்தின் முக்கிய அம்சம்.

இதனால், ஜெர்மானியர் ஹம்போல்டை ஆர்கயிலுக்கு வந்து தங்கி ஆய்வு செய்ய பெர்த்தொலே அழைத்தபோது, முதலில் தயங்கினாலும் அந்நாளில் மிகப்பிரபல மேதை ஹம்போல்ட் என்று நன்கு உணர்ந்து அவரை வரவேற்றார். இதே ஆர்வத்தில்தான் இத்தாலியில் இருந்து அலெசாந்த்ரோ வோல்டாவை வரவேற்றார். எதிரி நாடானபோதும், இங்கிலாந்திலிருந்து ஹம்ஃப்ரீ டேவியையும் அவருக்குத் துணையாக மைக்கேல் ஃபாரடேவையும் நெப்போலியனே வரவழைத்தார் என்று முன்னமே பார்த்தோம். ஸ்காட்லாந்தில் கரிவிசைப் படகைப் பார்த்து பரவசம் அடைந்த ராபர்ட் ஃபுல்டனை, பாரிஸ் நகரின் செய்ன் நதியில் பரிசோதனை செய்ய அழைத்ததும் இந்தச் சங்கமே.

தளர்வதும் சுருங்குவதும் எவற்றோரன்ன

பெர்தோலேயின் அறிவுரைபடி, 1800இல் அவரது மாணவர் லூயி ஜோசஃப் கேலூசாக் (Louis Joseph Gay-Lussac) பல்வேறு வாயுக்களின் தளர்ச்சியை ஆராய்ந்தார். பல இயற்பியல் ஆய்வாளர்கள் இந்த ஆராய்ச்சியை முயன்றாலும், ஒவ்வொருவருக்கும் ஒவ்வொரு விதமாகப் பலன் கிடைத்தது. 1775 ஜேம்ஸ் வாட்டின் கரிவிசை எஞ்ஜின் ஒரு தொழிற் புரட்சியைத் தொடங்கி வைத்திருந்தாலும், அதற்கு நூறாண்டுகளுக்கு முன்னரே 1640இல் வெப்பமானி (thermometer) என்னும் கருவி உருவாகியிருந்தாலும், வெப்பம் (Heat) என்பது என்ன என்று எந்த விஞ்ஞானிக்கும் தெளிவாகப் புரியவில்லை. வெப்பத்தை விஞ்ஞானிகள் கலோரிக் (caloric) என்று அழைத்து வந்தனர். ஃப்ளாஜிஸ்டான் (phlogiston) போல அது ஒரு மறைமுகத் திரவியம் (invisible fluid) என்றே கருதினார்கள்.

ஒரு லிட்டர் நீர் கொதித்து நீராவி ஆகும்போது, நீராவி 1800 லிட்டர் கொள்ளவை நிரப்புகிறது என்று கேலூசாக் கணித்தார். அப்பொழுது 1800 லிட்டர் நீராவியை அல்லது நீர்வாயுவை (water vapour) குளிரவைத்தால், அதாவது வெப்பம் குறைத்தால், அது ஒரு லிட்டர் நீராகச் சுருங்குமா? ஒரு லிட்டர், 10 லிட்டர், 50 லிட்டர்களை ஜாடிகளை வைத்து அளக்கலாம். 1800 லிட்டர் எப்படி அளப்பது? தளர்வதும் (Expansion) சுருங்குவதும் (compression) வாயுக்களின் இயல்பு. ஒரு வாயு தளர்வதை ஓரளவுக்கு அளந்து விதிகளைக் கணிக்கலாம். எந்த வாயுவும் சுருங்குவதை அளப்பது மிகக் கடினம்.

சாதாரண காற்று (atmospheric air), ஹைட்ரஜன், ஆக்சிஜன், நைட்ரஜன் போன்ற வாயுக்களைக் கொதிக்க வைத்து அளந்து பார்த்து, பூஜ்யம் முதல் 80 டிகிரி வரை சமமான அளவே தளர்வதைக் கவனித்தார். இதை விதியாக உரைத்தார். ஆனால் தன் ஆராய்ச்சிக்கு 15 வருடங்களுக்கு முன்பே குடிமகன் ழாக் சார்ல்ஸ் (Jacques Charles) இதே ஆராய்ச்சியை நடத்தி இதே விதியைக் கண்டுபிடித்ததால், தன் காட்சியில் தெளிந்ததை, பெரியோரை மாட்சியில் வியந்து, இந்த விதிக்கு, சார்ல்ஸ் விதி (Charles Law) என்று கேலூசாக் பெயரிட்டார். 1802இல் இதை விளக்கி ஓர் ஆய்வு கட்டுரை வெளியிட்டார்.

யாவரும் கேளிர், யாதொரு வாயுவும் தளர்வதும் சுருங்குவதும் அவற்றோரன்ன, என்று இதை வழங்கலாம்.

இந்தப் பரிசோதனைகளுக்கு, குடிமகன் பெர்தோல்லே தந்த கண்னாடி ஜாடி, குழாய், வெப்பமானி, அழுத்தமானி போன்ற கருவிகள் இன்றியமதாவை என்றும், குடிமகன் லாப்லாசின் (Laplace) கருத்துக்களும் அறிவுரையும் மிகவும் உதவின என்றும் தன் கட்டுரையில் கேலூசாக் எழுதினார். அந்துவான் லவோய்சியேவின் பிரபல உதவியாளர்களாகிய பெர்தோலேவும் லாப்லாசும், லவோய்சியெவின் அகால மரணத்திற்கு பின், தனிப்பட்ட பெரும்புகழ் எய்தியிருந்தனர். 1917 ரஷ்ய புரட்சிக்குப் பின் கம்யூனிஸ்ட் இயக்கத்தினர் ஒருவரை ஒருவர் தோழர் (காம்ரேட்) என்று அழைத்ததுபோல், அதற்கு முன்னோடியாக பிரஞ்சுப் புரட்சிக்குப் பின் ஒருவரை ஒருவர் குடிமகன் (Citoyen சிதோயன், அதாவது Citizen சிடிஸன்) என்று அழைப்பது வழக்கம்.

ஆய்வுக்கூடத்தில் மட்டும் ஆய்வு செய்யவில்லை கே-லூசாக். 1780களில் ரப்பரில் செய்த பெரிய பலூன்களை (hot air balloon) உருவாக்கி, அதில் ஓரிரு ஆட்களைத் தாங்கும் கூடையை இணைத்து, பிரான்சில், குறிப்பாக பாரிஸ் நகரில், சிலர் ஆகாயத்தில் பறந்தனர். பலூனில் உள்ள காற்றைச் சூடேற்ற, அந்தக் காற்று காற்று மண்டலத்தைவிட கனம் குறைவு என்பதால், கடலில் கப்பல் மிதப்பதுபோல் காற்றில் மிதந்தது. 1804இல் இப்படி யான் பாப்திஸ் பயோ (Jean-Baptiste Biot) என்பவருடன் ஒரு பலூனில் ஏறி, பூமியின் மின்காந்த சக்தியை அளக்கக் கருவிகளை எடுத்து சென்றார் கே-லூசாக். பிற்காலத்தில் பயோ, ஃபீலிக்ஸ் சவார் (Felix Savart) என்பவருடன் இணைந்து, மின்காந்தச் சக்தியை ஆராய்ந்து, பயோ-சவார் விதி (Biot-Savart Law) என்று ஒரு மின் காந்த விதியை 1820இல் முன்வைத்தார்.

காற்றளபடை

இங்கிலாந்தில் 1803இல் ஜான் டால்டன் (John Dalton) வாயுக்களைத் தண்ணீரிலும், மற்ற திரவியங்கிளிலும் பாய்ச்சி பரிசோதித்தார். முதலில் நீரை வேகமாகக் காய்ச்சினால் அதில் கரைந்திருந்த காற்றுகள் அல்லது வாயுகள் (dissolved air or gas) பிரிந்து வந்துவிடும் என்று கண்டார். அப்படிக் கரைந்த, வாயு பிரிந்த நீரில் வேறு வாயுக்களைப் பாய்ச்சும்போது அவை காற்றைப்போலவே நீரில் கரைந்துவிட்டன. கரைந்த வாயுக்கள் மிக விசித்திரமான ஒரு கணித விதியைக் கடைபிடித்தன என்று அளவெடுத்து விளக்கினார் டால்டன்.

நீரின் கொள்ளளவில் இயற்கை எண்களின் கனமூலத்தில் ஓர் அளவு (reciprocal of cubes of natural numbers) இந்த வாயுக்கள் கரைந்தன. அழுத்தமும் (Pressure) வெப்பநிலையும் (Temperature) மாறாமல் இருக்கும் வரை இவற்றை ஒப்பிடலாம் என்று, பின்வருமாறு காட்டினார்.

கரைந்த அளவு	கரையும் வாயு
1/1^3 = 1	கார்பானிக் அமிலம், சுல்ஃபுரேட்டட் ஹைட்ரஜன், நைட்ரிக் ஆக்சைட்
1/2^3= 1/8	ஓலிஃபண்ட் வாயு
1/3^3=1/27	ஆக்சிஜன், நைட்ரஸ் வாயு, கார்புரேட்டட் ஹைட்ரஜன்
1/4^3=1/64	அசோடிக் வாயு (நைட்ரஜன்), கார்பானிக் ஆக்சைட்
1/5^3=1/125	ஏதுமில்லை

இரு வேறு வாயுகளை நீரில் கரைத்தால், தனித்தனியாக கரைத்ததுபோலவே நீரில் அவை கரைந்தன. மற்ற திரவியங்களிலும் இந்தக் கனமூல விதி நவிலும் அளவிலேயே கரைந்தன.

முக்கியமாக இப்படிக் கரைந்த வாயுகள், நீரோடு அல்லது திரவியத்தோடு ரசாயன சேர்மமாக (Compound) கலக்கவில்லை; குணம் மாறா கலவையாகவே (mixture) கலந்தன. இது பிரௌஸ்டின் கலவை (Link to essay 22) கருத்தோடு ஒத்துப்போனாது.

ஏன் வெவ்வேறு வாயுகள் வெவ்வேறு அளவுகளில் திரவியங்களில் கரைந்தன என்று கேள்வி எழுப்பினார் டால்டன். இதுதான் மிகப்பெரிய மர்மம் என்றார். ஒவ்வொறு வாயுவும் கண்ணுக்கு தெரியாத துகள்களால் ஆனது. அந்தத் துகள்களின் அளவும் கனமும் மாறுபட்டவை, என்று ஒரு யூகத்தை முன் வைத்தார். வாயுகளின் துகள்களின் கனத்தையும் மற்ற வேதிப்பொருட்களின் துகள்களின் கனத்தையும் ஒரு வரிசையாக வழங்கினார் டால்டன்.

வாயு	துகளின் கனம்
ஹைட்ரஜன்	1
அசோட் (நைட்ரஜன்)	4.2
சார்போன் (கார்பன்)	4.3
அம்மோனியா	5.2
ஆக்சிஜன்	5.5
நீர்	6.5
ஃபாஸ்ஃபரஸ்	7.2
கந்தகம் (சல்ஃபர்)	14.4
கந்தக அமிலம்	25.4

கண்ணினும் சிறுத் தாம்பு

1808இல் டால்டன் விரிவாக ஒரு கட்டுரை எழுதினார்.

எல்லா வேதிப்பொருட்களும் மூன்றில் ஒரு நிலையில் இருக்கலாம் – திண்மம் (Solid), திரவியம் (Liquid), தளரும் பாய்மம் (Elastic Fluids). இதற்கு நீர் ஒரு மிகச் சிறந்த உதாரணம். வெப்பத்தைஒ பொருத்து பனிக் கட்டி(திண்மம்), தண்ணீர்(திரவியம்), நீராவி(தளரும் பாய்மம்) என்று மூன்று நிலை கொண்டது நீர். ஒரே வேதிப்பொருள் எப்படி மூன்று நிலைகளில் ஒன்றில் நிலைக்கிறது என்று வினவினார் டால்டன்.

வேதிப் பொருட்களின் முந்நிலை (Three states of matter) நாம் ஆரம்ப பள்ளியில் கற்கும் மிக எளிமையான அடிப்படைப் பாடம். இந்த எளிமையான வேற்றுமை மிகத் தாமதமாக 1808இல்தான் முதன்முதலில் வேதியியலின் ஓர் அடிப்படைக் கோட்பாடாக உருவானது ஆச்சரியம்.

கார்ல் ஷீல், ஜோசஃப் பிரீஸ்ட்லீ, அந்துவான் லவோசியே, பெர்க்மன், பெர்தொல்லே போன்றவர்கள் கண்ணாடி ஜாடிகளில் வேதிப்பொருட்களை ஆராய்ந்து, குழாய்களில் கடத்தி, வேறு ஜாடிகளில் நிரப்பி, மணம், நிறம், சுவை, கொள்ளளவு, வெப்பநிலை, தளர்வு, சுருக்கம் இவை அனைத்தையும் இதற்கு இருபது முப்பது ஆண்டுகள் முன்புதான் அளந்தனர் என்பது நினைவிருக்கட்டும்.

இதைவிட மிக அதிசயம், காற்றுகளின், வாயுக்களின் கனத்தை லவோய்சியே அளந்ததுவே. கச்சிதமாக வாயுக்களின் கனத்தை அளந்து, எரியும்போது சில பொருட்களின் கனம் கூடுகிறது என்று கண்டுபிடித்து, ஃப்ளாகிஸ்டான் கோட்பாட்டை லவோய்சியே நிராகரித்து, புதிய வேதியியல் யுகத்தைத் தொடங்கி வைத்தார் என்று நாம் பார்த்தோம் (Link to essay 9 Lavoisier) . அவர் வழியில் வந்த பெர்த்தோலே, கேலூசாக், டால்டன் போன்றவர்களும் வாயுக்களின் கனத்தை அளந்து, குணத்தினால் மட்டுமல்ல, கனத்திலும் வேறுபட்டவை என்று அறிந்து, இந்த அடிப்படை உண்மை நீருக்கு மட்டுமல்ல, மற்ற பொருட்களுக்கும் பொருந்தும் என்று அறிவியல் ரீதியாக யூகிக்கத் தூண்டினார்.

இதனால் அனைத்து பொருட்களும் கண்ணுக்குத் தெரியாத, பிளக்க முடியாத மிகச்சிறிய துகள்களால் ஆனவை என்று கருதவேண்டும் என்றார் டால்டன். இதற்கு ஆடம் (atom) என்று பெயர்வைத்தார். ஆடம் எனும் கிரேக்கச் சொல் ”பிளக்க முடியாதது” (indivisible) என்று பொருள்படும். அதாவது இயற்கையில் அதைவிடச் சிறு பொருள் ஏதும் இல்லை. அதுவே சிற்றளவின் எல்லை.

இதை நாம் இந்திய மொழிகளில் அணு என அழைக்கிறோம். வைசேசிகம் எனும் தரிசனத்தில் கனாதர் எனும் ரிஷி, “அணு” எனும் கண்ணுக்குத் தெரியாத துகள்கள் அனைத்துப் பொருட்களின் அடிப்படை என்றார். இதை ஆடம் என்பதன் தமிழ் மொழிப்பெயர்ப்பாக அனைவரும் பழகிவிட்டனர்.

ஒரு தனிமத்தின் அணுபோலவே அந்தத் தனிமத்தின் எல்லா அணுக்களும் வடிவிலும், கனத்திலும், குணத்திலும், வேறுபடாதவை. அதாவது ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுபோலவே அனைத்து ஹைட்ரஜன் அணுக்களும் இருக்கும். ஒரு இரும்பு அணுவைப்போலவே அனைத்து இரும்பு அணுவும் இருக்கும். ஒரு பானைச் சோற்றுக்கு ஒரு சோறு பதம் என்பதுபோல ஒரு தனிமத்தின் எல்லா அணுக்களுக்கும் ஒரு அணு பதம்.

ஆனால் ஒவ்வொரு தனிமத்தின் அணுவும் (element atom) கனத்தில் வேறுபட்டது. இரண்டு தனிமங்கள் புணர்ந்து ஒர் சேர்மம் உருவாகும்போது, முதல் தனிமத்தின் ஒவ்வொரு அணுவும் இரண்டாம் தனிமத்தின் ஒரு அணுவுடன் சேர்ந்து ஒரு சேர்ம அணுவாக (compound atom) புணர்கிறது என்றார் டால்டன்.

சேர்ம அணுக்களை இருமை மும்மை நான்மை என்று விளங்கலாம். ஒரு தனிமத்தின் அணு மற்றொரு தனிமத்தின் ஒரு அணுவோடு மட்டும் சேர்ந்து ஒரு சேர்ம அணுவானால், அது இருமை சேர்ம அணு (binary compound atom). ஒரு தனிமத்தின் அணு இரண்டாம் தனிமத்தின் இரண்டு அணுக்களோடு சேர்ந்தால் மும்மை சேர்ம அணு (ternary compound atom). அதுவே மூன்று அணுக்களோடு சேர்ந்தால் நான்மை சேர்ம அணு (quarternary compound atom).

உதாரணமாக நீரில் ஒரு ஆக்சிஜன் அணு ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவோடு சேரும் – இது இருமை சேர்ம அணு. அம்மோனியாவில் ஒரு நைட்ரஜன் அணு, இரண்டு ஆக்சிஜன் அணூக்களோடு சேரும் – இது மும்மை சேர்ம அணு. கார்பானிக் அமிலத்தில் ஒரு கார்பன் அணு இரண்டு ஆக்சிஜன் அணுக்களோடு சேரும் – இதுவும் மும்மை சேர்ம அணு. இவை டால்டன் கூறியது.

இவற்றில் ஹைட்ரஜன் அணுவின் கனம் ஒன்று எடுத்துக்கொண்டால், மற்றவை தனிமங்களின் அணுக்களுக்குக் கனத்தை கீழ்வருமாறு பட்டியலிடலாம்:

தனிமம்	கனம்
ஹைட்ரஜென்	1
நைட்ரஜென்	5
கார்பன்	6
ஆக்சிஜென்	7
கந்தகம்	13
இரும்பு	38
செப்பு	56
வெள்ளி	100
தங்கம்	140

வேதியியல் தெரிந்தவர்களுக்கு இந்தப் பட்டியலும், டால்டனின் சில சேர்ம விகிதங்களும், சரி தவறு கலந்துள்ளன என்று பார்த்த உடனே தெரியும். ஆனால் இதுவே அணு வேதியியலின் ஆரம்பம்.

தாமஸ் தாம்ஸன் (Thomas Thompson), ஹம்ஃப்ரீ டேவி, வில்லியம் வோலாஸ்டன் (William Wollaston) ஆகியோர் பல்வேறு சேர்மங்களைப் பரிசோதித்து, அவற்றிலுள்ள தனிமங்களின் கனங்களையும் பிரசுரித்து டால்டனின் அணு கோட்பாட்டுக்கு வலு சேர்த்தனர்.

காற்றுக் கலவை கட்டுப்பாடு

1809இல் கே-லூசாக் அலெக்சாண்டர் ஹம்போல்டுடன் இணைந்து, வாயுக்கள் சேரும் விகிதங்களைப் பற்றிய முக்கியமான சில ஆய்வுகளை செய்து, அழுத்தம் நிலைமாறாத சூழ்நிலையில், கொள்ளளவில் சமமான வாயுக்கள் முழு எண்களின் விகிதத்தில் மட்டுமே புணர்ந்து சேர்மங்களை உருவாக்குகின்றன என்று ஒரு விதியைக் கண்டுபிடித்தார். அதாவது ஒரு தனிமத்தின் 1 லிட்டர் வாயு மற்றொரு வாயுவுடன் 1 லிட்டர் அல்லது 2 லிட்டர் அல்லது 3 லிட்டருடன் சேரும். [லிட்டர் என்று எளிமையாக வாசகர் புரிந்து கொள்ள எழுதுகிறேன். டால்டன், கே-லூசாக் கொள்ளளவு (volume) என்றே குறிப்பிட்டார்கள். தாம்ஸன் கன அங்குலம் (cubic inches) என்ற அளவை குறிப்பிட்டார்.]

இதை வாயுக்களின் கொள்ளளவில் மட்டுமே காட்ட முடியும். திரவியங்களிலும் திண்மங்களிலும் காணமுடியவில்லை என்று எச்சரித்தார். ஆனால் இந்த விதியை விளக்கும்போது, பிரௌஸ்டின் விகிதாச்சார கோட்பட்டுக்கும் டால்டனின் அணு கோட்பாட்டுக்கும், இந்தக் கண்டுபிடிப்பு வலு சேர்கிறது என்றும், பெர்தோலேவின் அணு எதிர்ப்பு பலவீனமாகிறது என்றும் அவர் விளக்கினார். தாம்ஸன் மற்றும் வோலாஸ்டன் தங்கள் ஆய்வுகளும் இதையே உறுதி செய்கிறது என்றும் ஆமோதித்தனர்.

பெர்தோலே இதை ஏற்கவில்லை. இரண்டு கொள்ளளவு ஹைட்ரஜன் ஒரு கொள்ளளவு ஆக்சிஜனோடு சேர்ந்து ஒரு கொள்ளளவு நீர் தரவேண்டும். ஆனால் இரண்டு கொள்ளளவு நீரை தருகின்றன. இது எப்படி, என்று வினவினார்.

நிக்கால்ஸன் கார்லைலை தொடர்ந்து, ஹம்ஃப்ரீ டேவி மின்பகுப்பு (எலக்ட்ராலிசிஸ் Electrolysis) மூலம் வேதிப்பொருட்களை, தனிமங்களாய் பிரிக்க இயலும் என்று காட்டி, ஏழு புதிய தனிமங்களை கண்டுபிடித்தார் (Link to essay 5 Electrical Science). ஸ்வீடனில் இருந்த ஜான்ஸ் ஜேகப் பெர்சீலியஸ் (Jons-Jacob Berzelius), இதே பரிசோதனையை செய்துபார்த்தார். எலக்ட்ராலிசிஸ் செய்து நீரை ஹைட்ரஜன் ஆக்சிஜன் என்று ஏன் மின்சாரம் பிரிக்கிறது, என்று வினவினார். டால்டன் சொல்வதுபோல் தனிமங்கள் அணுக்களால் ஆனவை என்றால், அந்த அணுக்களுக்கு மின்னூட்டம் (charge சார்ஜ்) இருக்கவேண்டும். எதிர் எதிர் மின்னூட்டம் (opposite charges) உள்ள தனிம அணுக்கள் மின்னீர்ப்புச் சக்தியால் ஈர்க்கப்பட்டு சேர்ம அணுவாகிய நீர் அணுக்களை உருவாக்கின்றன.

டோபெர்ண் பெர்க்மன், க்ளாட் பெர்தோலே ஆகியோர் யூகித்ததுபோல தேர்தல் பற்று, சேர்ம பற்று போன்ற குணங்கள் தனிமங்கள் சேர்மங்களாய் இணைய காரணமல்ல. தனிமங்களினிடையே உள்ள மின்னீர்ப்புச் சக்தி (electro-static attraction) தான் அவை சேர்மமாக இணையக் காரணம் என்று பெர்சீலியர் வாதாடினார்.

1811இல் இத்தாலியர் அமதேயோ அவகாத்ரோ (Amadeo Avogadro), ஒரு முக்கியமான ஆய்வுக் கட்டுரை இயற்றினார். சேர்மங்களின் அணுக்களை அணு என்று குறிக்காமல் மூலக்கூறு (molecule) என்று குறித்தார். தனிமங்களிலும் இரண்டு அணுக்கள் இணைந்து மூலக்கூறாகக் இருக்கலாம் என்று புதியதொரு கருத்தை முன்வைத்தார். கே-லூசாக்கின் கோட்பாட்டையும், மற்ற ஆய்வாளர்களின் கணிப்புகளையும் இணைத்து, டால்டனின் கணிப்பின் பிழைகளைத் திருத்தி, அதே சமயம் டால்டனின் அணு கோட்பாட்டுக்கு வலுவும் சேர்த்தார்.

இத்தாலியில் பெயர் தெரியாத அவகாத்ரோவை பிரான்சில் யாரும் கண்டுகொண்டதாகத் தெரியவில்லை. ஆனால் மூன்றே ஆண்டுகளில், 1814இல் மின்சார ஆராய்ச்சிக்குப் புகழ்பெற்ற ஆந்த்ரே-மரீ ஆம்பியர் (Andre-Marie Ampere), அவகாத்ரோவின் கருத்துக்களை ஒத்த ஒரு கட்டுரையை எழுதினார். பிற்காலத்தில் இது, “அவகாத்ரோ-ஆம்பியர் கோட்பாடு” என்று ஸ்டானிஸ்லாவ் கனிசாரோவால் நீளமாகவும், ”அவகாத்ரோ கோட்பாடு” என்று பலரால் சுருக்கமாகவும் பெயர் பெற்றது.

அதே 1811இல் ஆர்கயில் அருகே நைட்ரஜன் டிரைகுளோரைட் (Nitrogen Trichoride) எனும் புதிய வேதிப்பொருளை தயாரித்த பியர் லூயி துலாங் (Pierre Louis Dulong), அது வெடித்து, ஒரு கண்ணயும் மூன்று விரல்களையும் இழந்தார். இந்த விபத்தை ரகசியமாக வைத்ததால், ஹம்ஃப்ரீ டேவியும் நைட்ரஜன் டிரைகுளோரைட் பரிசோதனை செய்து விபத்தில் அடிபட்டார். ஆனால் கண்ணோ விரலோ இழக்கவில்லை. அதே 1811, பெர்தோலேவின் மகன் அமெதே பெர்தோலே (Amedee Barthlemy Berthollet) கார்பன் மோனாக்ஸைட் எனும் வாயுவை விஞ்ஞானத்திற்காகச் சுவாசித்து, மூச்சுத் திணறி உயிரிழந்தான். சாகப்போவதை உணர்ந்து கொண்டு, தன் உயிரைக் காப்பாற்றிக் கொள்ளாமல், சாகும் அனுபவத்தைப் பதிவுசெய்து மாண்டான்.

துலாங்கிடம் இந்த விபரீத பரிசோதனைகளை நிறுத்தச் சொன்னார் பெர்தோலே. வாயுக்களின் வெப்ப ஆராய்ச்சியில் கே-லூசாக், அவகாத்ரோ ஈடுபட, துலாங் உலோகங்களின் வெப்ப ஆராய்ச்சியில் இறங்கினார். அலெக்ஸி பெதித் (Alexis Petit) என்பவரோடு இணைந்து, துலாங்-பெதித் விதி (Dulong-Petit Law) என்று புதிய ஒரு இயற்பியல் விதியைக் கண்டுபிடித்தார். உலோகங்களின் வெப்பத் திறனையும் அணு கனத்தையும் இணைக்கும் விதி இது. இந்த விதியின்படி சில தனிமங்களின் அணுக்களின் கனத்தைப் பாதியாக்கினார். மற்ற சிலவற்றை இரட்டித்தார். இதனால் பெர்சீலியஸ் இந்த விதியைக் கண்டுகொள்ளவில்லை.

வரலாறு ரீதியாக, வானியல், மின்சாரம், என்று இரண்டு துறைகளாக மட்டுமிருந்த இயற்பியல், வெப்பம் எனும் மூன்றாம் துறையை செவ்வனே ஆராய தொடங்கிய காலம் இது.

மயக்கமா? கலக்கமா? வேதியியல் குழப்பமா? படிக்கும் உங்களுக்கும், இதை எழுதும் எனக்கும் மட்டுமில்லை. அணு மூலக்கூறு எல்லாம் என்ன என்று அதைக் கண்டுபிடித்த விஞ்ஞானிகளுக்கே குழப்பம் நிலவியது.

ஏறக்குறைய 1815 முதல் 1860 வரை, அணுவாதிகள் மூலக்கூறுவாதிகள் என்று இரண்டு கட்சிகளாக விஞ்ஞானிகள் பிரிந்தனர். அத்வைதமா த்வைதமா என்று வேதாந்திகள் பிரிந்ததுபோல, இந்நிலை தொடர்ந்தது. விசிஷ்டாத்வைதியாக பெர்தோலே இரண்டையும் ஏற்கவில்லை. ஃப்லாகிஸ்டானை விடமாட்டேன் என்று அடம்பிடித்த பிரீஸ்ட்லியைபோல் அவர் ஆடம் பிடிக்காமல் அடம்பிடித்தார்.

ஆடம் விளக்க வல்லார்

1860இல் கார்ல்ஸ்ரூஹே (Karlsruhe) எனும் ஊரில் வேதியியலின் அடிப்படை முரண்களை விவாதித்து தெளிவாக்க ஒரு மாநாடு கூடியது. வரலாற்றுச் சிறப்புமிக்க இந்த மாநாட்டில் பல்வேறு நாடுகளின் விஞ்ஞானிகள் கலந்துகொண்டனர். ஆனால் இடைப்பட்ட 40 ஆண்டுகளில், டால்டன், கே-லூசக், அவகாத்ரோ, பெர்சீலியஸ் போன்ற நிறுவன பண்டிதர்கள் இறந்துவிட்டனர்.

இத்தாலியைச் சேர்ந்த ஸ்டானிஸ்லாவ் கனிசாரோ (Stanislao Canizzaro) மாநாட்டில் இன்றியமையாத பணியைச் செய்தார். ஆழ்வார் பாசுரங்களைத் தொகுத்த நாதமுனிகளைபோல, திருத்தொண்டர் புராணம் தொகுத்த சேக்கிழார்போல, சங்கத்தமிழ் நூல்களைப் பதித்த உ.வே.சாமிநாதையரைபோல, வேதியியல் அணு கோட்பாடுகளை இணைத்து தொகுத்து வழங்கினார் கனிசாரோ. டால்டனின் அணுக்களையும், கே-லூசாக்கின் கொள்ளளவுக் கோட்பாட்டையும், அவகாத்ரோ-ஆம்பியரின் மூலக்கூறு கோட்பாட்டையும், துலாங்கின் உலோக விதியையும், பெர்சீலியசின் பல்வேறு கண்டுபிடிப்புகளையும் இணைத்து, புதியதொரு சித்தாந்தத்தை விளக்கி உரையாற்றினார். மேலும், அதை விளக்கி கட்டுரை எழுதி, கூடியிருந்த பண்டிதர்களுக்கு விநியோகித்தார். ருஷியாவிலிருந்து வந்த திமித்ரி மெண்டலீவ் (Dmitri Mendeleev), ஜெர்மனியின் லோத்தார் மேயரும் (Lothar Meyer) கனிசாரோவின் கட்டுரைகளைப் படித்து முழுத் தெளிவு அடைந்தனர்.

அதன் பின்னர், நீர் இரண்டு ஹைட்ரஜனும் ஒரு ஆக்ஸிஜனும் சேர்ந்தது (H2O வெறும் HO அல்ல) என்று அனைவரும் ஒப்புக்கொண்டனர். தனிமங்களின் அணு கனங்கள் (atomic weights) சரியாக கணிக்கப்பட்டு வரிசையாகப் பட்டியலிடப்பட்டன. இந்தப் பட்டியலைப் புதுவிதமாக 1869இல் வகுத்த மெண்டலீவ், சில தனிமங்கள் இன்னும் கண்டுபிடிக்கப்படாமல் உள்ளன என்று யூகித்தார். அது வேறு கதை. நிற்க.

ஆனாலும் டால்டன் முதலில் செப்பிய பின், நூறு ஆண்டுகள் அணுக்கள் உள்ளன என்று உறுதியாக விஞ்ஞானிகளால் நிரூபிக்க முடியவில்லை. 1897இல் ஜே ஜே தாம்சன் (JJ Thompson) எலக்ட்ரான் (electron) எனும் மின்னணுவைக் கண்டுபிடித்த பின்னரும், எர்ணஸ்ட் ருதர்ஃபோர்ட் (Ernest Rutherford), ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் (Albert Einstein) போன்றவர்களின் இயற்பியல் ஆராய்சிகளுக்கு பின்னரே அணுக்கள் இருப்பது உறுதியாகின. பிரௌஸ்டின் விகிதாச்சார விதியும், டால்டனின் அணுக் கோட்பாடும், அவகாத்ரோவின் மூலக்கூறும் பெர்சீலியஸ் உரைத்த பல தகவல்களும், கனிசாரோவின் தொகை உரையும் அதுவரை வேதியியலில் விளைந்த பல்வேறு புதிய கண்டுபிடிப்புகளைப் புரிந்துகொள்ள இன்றியமையாத தவிர்க்கமுடியாத அடிப்படைகளாய் விளங்கின.

(தொடரும்)

உதவிய புத்தகங்கள், வலைதளங்கள்

1. John Dalton Experimental Enquiry into Proportion of Several Gases or Elastic Fluids, Constituing the Atmosphere, 1802
2. Louis Joseph Gay Lussac, Expansion of Gases by Heat 1802
3. John Dalton A new system of Chemical Philosophy, 1808
4. Gay Lussac. Memoir on the Combination of Gaseous Substances with Each other, 1809
5. Amedeo Avogadro, Essay on a Matter of Determining he Relative Masses of Elementary Molecules of Bodies, and Proportions in which they enter these compounds, 1811
6. Essay on the Causes of Chemical Proportions by Jacob Berzelius, 1813
7. Letter of Prof Stanislao Canizzaro to Prof S de Luca, Univ of Genoa, 1858
8. The Road to Karlsruhe, James Marshall 1971, Dept of Chemistry, Univ of North Texas, Denton.
9. Selected Classic Papers from the History of Chemistry (Selected Classic Papers from the History of Chemistry)