අණුවක පෙණුම කෙබඳු ද?

අණුවක පෙණුම කෙබඳු ද?

අණුවක්(a molecule) යනු එකට බැඳී ඇති පරමාණු සමූහයකි.  ඔබ වටා ඇති සෑම දෙයක්ම පාහේ සෑදී ඇත්තේ අණු වලිනි.- ඔබේ සම, ඔබේ පුටුව, ඔබේ ආහාර පවා ඒ ආකාරයෙනි. ඒවා ප්රමාණයන් වශයෙන් ගතහොත් ඒවා වෙනස් වේ, එසේ වෙනස් නමුත් ඉඑ සාම එකක්ම ඉතා කුඩා වේ. ඔබේ පියවි ඇසින් තබා  අන්වීක්ෂයකින් පවා ඔබට තනි අණුවක් දැකිය නොහැක. ඒවා හිසකෙසක පළල වඩා 100,000 ගුණයකින් කුඩා වේ. 

කුඩාම අණුව සෑදී ඇත්තේ එකට ඇලී ඇති පරමාණු(atoms) දෙකකින් වන අතර විශාල අණුවක් පරමාණු 100,000 ක් හෝ ඊට වැඩි ගණනක එකතුවක් විය හැක. අණුවක් අප ආශ්වාස කරන ඔක්සිජන් අණු වැනි එකම පරමාණුවක පුනරාවර්තනයක් විය හැකිය, එසේ නැතහොත් සීනි අණුවක් වැනි කාබන්, ඔක්සිජන් සහ හයිඩ්‍රජන් වලින් සාදන ලද  විවිධ පරමාණු වලින් සෑදිය හැකිය.

ඒවා එසේනමුත් අණුවක පෙණුම කබඳු ද? පෙනෙන්නේ කෙසේද? ඒ ගැන සෙවීම  ආරම්භ විය යුත්තේ ඒවායේ තැනුම් ඒකක(building blocks) වලිනුයි: එනම් පරමාණු වලිනි.

ප්රතිවිරෝධයන් (එකිනෙකට) ආකර්ෂණයවේ.

පරමාණුවක් සෑදෙන පදාර්ථ අංශු සියල්ලම සමාන නොවේ. ඒවාට ධන ආරෝපණයක්, සෘණ ආරෝපණයක් හෝ ආරෝපණයක් ඇත්තේම නැති විය හැකියි හැකිය. විද්‍යාඥයන් විසින් ඒවා හඳුන්වනු ලබන්නේ ප්‍රෝටෝන(protons), ඉලෙක්ට්‍රෝන(electrons) සහ නියුට්‍රෝන(neutrons) ලෙසයි.

රන් පරමාණුවකට ප්‍රෝටෝන 79කින් සහ නියුට්‍රෝන 118කින් සැදුම්ලත් ඝන මධ්‍යයකඉන් හෙබි අතර එය වටා ඉලෙක්ට්‍රෝන 79කින් යුත් වලාකුළක් ඒවා වටා පුළුල් ලෙස පැතිරී ඇත. Galarza Creador විසින් නිර්මාණය කරන ලද නිදර්ශනය.

ආරෝපණයක් නොමැති නියුට්‍රෝන සහ ධන ආරෝපණයක් සහිත ප්‍රෝටෝන පරමාණුවේ බැර කේන්ද්‍රය සාදයි. සෘණ ආරෝපිත ඉලෙක්ට්‍රෝන මෙම කුඩා කේන්ද්‍රය වටා ඇත. පරමාණු එකිනෙකට සම්බන්ධ වී අණු සෑදීමට විභව්‍ය ලෙස ළඟා වන විට, එක් පරමාණුවක ඇති සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අනෙක් පරමාණුවේ ධන ප්‍රෝටෝන වෙත ආකර්ෂණය වේ; නැත්හොත්, විලෝම(අනෙක් අතට) වශයෙනි.  පරමාණු දෙකම ඒ අනුව සකස් වේ.

පරමාණුවක් තනි වූ විට එහි කේන්ද්‍රය වටා ඇති සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝන සමමිතික වේ. පරමාණු දෙකක් ළඟා වන විට, එක් පරමාණුවක සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අනෙක් පරමාණුවේ ධන කේන්ද්‍රය දෙසට ගමන් කරයි.

පන්ති කාමරයක ආසනයක් තෝරා ගැනීමට උත්සාහ කිරීම සමග ඔබට එය සැසඳිය හැක. කෙසේවෙත්තත් සමහර නීති අනුවයි එය සිදුවන්නේ. උදාහරණයක් ගමු: පන්ති කාමරයක ආසනයක් තෝරා ගැනීමට උත්සාහ කිරීමේ දී, ඔබ පන්ති කාමරයේ සිටීම අනිවාර්‍යයෙන්ම සිදු විය යුතු අතර ඔබට යමෙකු මත, ඒ කියන්නේ දැනටම වාඩිවී සිටින කෙනෙකු මත වාඩි විය නොහැක. කොහොම නමුත් එම නීති පිළිපදිමින්ම, ඔබ ඔබේ මිතුරන් අසලම සහ ඔබේ ප්‍රතිමල්ලවයන් ගෙන් ඈත්ව සිටීමට උත්සාහ කළ හැකිය. පන්තියේ සියලු දෙනාම සතුටු වන පරිදි පරිපූර්ණ පිහිටීම සොයා ගැනීම අපට, අණුවක පරමාණු සඳහා පරිපූර්ණ පිහිටීම සොයා ගැනීමට සමාන ලෙස සැලකිය හැකිය. කෙසේවෙතත්, සමහරඅවස්ථාවල පරමාණුවලට සතුටුදායක සැකැස්මක් සොයාගත නොහැකි අතර ඒ නිසාවෙන් අණුවක් සෑදෙන්නේ ද නැත.

දැකිය නොහැකි දේ දැකීම

ඔබේ පියවි ඇසෙන් තබා  බලවත් අන්වීක්ෂයකින්වත් දැකීමට නොහැකි තරමට  අණු කුඩා නම්, විද්‍යාඥයන් ඒවා දකින්නේ කෙසේද? ඊට දිය හැකි පිළිතුර නම් ඔවුන් එසේ කිරීම පිණිස(දැක බලාගැනීමට) විශේෂ මෙවලම් සකස් කර තිබීම යන්නයි. එක් මෙවලමක්  භාවිතා කරයන්නේ X-කිරණයි; ඞ-කිරණ නැතිනම් X-rays  වෛද්‍යවරුන් ශරීරයේ අස්ථි දැකීමට වෛද්‍යවරුන්  විසින් භාවිත කරනු ලබන බැවින් ඔබත් X-කිරණ ගැන දැන සිටිනවා විය හැක. එක්ස් කිරණ යනු පාරජම්බුල හෝ අධෝරක්ත කිරණ වැනි වර්ණාවලියේ මිනිස් ඇසට නොපෙනෙන ආලෝක වර්ගයකි. 

විද්යාඥයන් විට අණු වෙතට ඞ-කිරණ විදින විට ඉන් සමහරක් ඉවතට පනී(පොළා පනී). විද්‍යාඥයින්ට පොළ පණින මෙම  එක්ස් කිරණ පටිගත කළ හැකි අතර ඔවුහු, තනි අණු කෙබඳු දැයි සොයා ගැනීමට ඒවායේ රටා භාවිතා කරති. ප්‍රෝටීන් අණුවක ඇති පරමාණුවලින් ඉවතටපොළා පැන යන ඞ-කිරණ ඉහත රූපයේ කළු තිත් සාදයි.

මෙම තිත්වල පිහිටීම විද්‍යාඥයින්ට අණුව තුළ පරමාණු සකස් වී ඇති ආකාරය කියයි. Del45/Wikimedia Commons, CC BY

1912 දී,  මේ ආකාරයෙන් මුලින්ම දුටු අණු අතර වූයේ ලුණු (NaCl) – අපි කවුරුත් දන්නා සහ ෆ්‍රෙන්ච් ෆ්‍රයිස් රස කිරීමට යොදන අමුද්‍රව්‍යය සෑදෙන අණුවයි.

විද්‍යාඥයන් අණු දැකීමට වෙනත් ක්‍රම ද සොයාගෙන ඇත. පරමාණු දෙකක් සමීප වන විට ඉලෙක්ට්‍රෝන ඔවුන්ගේ හැසිරීම වෙනස් කරන ආකාරයටම, පරමාණුවේ කේන්ද්‍රයට ද එහි හැසිරීම වෙනස් කළ හැකිය. න්‍යෂ්ටික චුම්භක අනුනාදනය(Nuclear magnetic resonance) ලෙස හඳුන්වනු ලබන තාක්ෂණය මගින් පරමාණු මධ්‍යයේ එම වෙනස්කම් හඳුනාගනු ලැබීමෙන් පසුව ඒවා ආසන්නයේ ඇති පරමාණු මොනවාදැයි තීරණය කිරීමට ඉඟි ලෙස භාවිතා කරණු ලැබේ. පරමාණු බල අන්වීක්ෂය ක්‍රියා කරන්නේ ඔබ ඇවිදින විට සහ පනින විට සෙලවෙන දුර්වල පනින  පුවරුවක් මෙනි. එහෙම නමුත් මෙම  පුවරුව අතිශයින් කුඩා වන අතර, එහි කෙළවරේ ඇති සෘණ ආරෝපණයක් එය පරමාණුවක ධන කේන්ද්‍රය දෙසට නැමෙනු ඇත. මෙම කිමිදුම් පුවරුව එහා මෙහා ගෙන යාම සහ එය නැමෙන ආකාරය නැරඹීමෙන් අණුවක පරමාණු පිහිටීම පෙන්විය හැක.

පරමාණුක බල අන්වීක්ෂයක් ක්‍රියා කරන ආකාරය පෙන්වන සජීවිකරණයකි.

අණු දැක බලා ගැනීම සඳහා විද්‍යාඥයන් විසින් වැඩිදියුණු කරන ලද තවත් එක් තාක්ෂණයක් ලෙස (cyro-electron microscopy) හැඳින්වීමට පුළුවන. පළමුවෙන්ම විද්‍යාඥයන් කරන්නේ,  හිම හෝ අයිස්වලට වඩා ඉතා සිසිල් උෂ්ණත්වයකට අණු හිමයනය කිරීම හෙවත් මිදවීම කිරීමයි. ඉන්පසු ඔවුන් අණුව වෙත ඉලෙක්ට්‍රෝන විදින අතර  ඒ හරහා ගමන් කරන ඒවා එකතු කරන්නේ අනුරූපයක සෑදීමට යි. මෙම තාක්ෂණය  2017 වසරේ රසායන විද්‍යාව පිළිබඳ නොබෙල් ත්‍යාගය දිනා ගැනීමට සමත්විය.

පරමාණුක බල අන්වීක්ෂයක් ක්‍රියා කරන ආකාරය පෙන්වන සජීවිකරණයක්.

සියලුම හැඩයන් සහ ප්‍රමාණයන්

ඉතින් අණු මොන හැඩයක් ගන්නේ ද?

ඒවා පරමාණු සමූහයක් වන අතර බොහෝ ද්‍රව්‍ය කේන්ද්‍රයේ අඩංගු වෙයි. අතර ඉතිරිය විශාල වශයෙන් හිස් අවකාශයකි. සෑම පරමාණුවකටම, (පෙර සඳහන් කල නිදසුනේ  පන්ති කාමරයේ සිටින සිසුන් මෙන්) ඊට සතුටින් ස්ථානගත විය හැකි නිශ්චිත ස්ථානයක් ඇත.

බෙන්සීන්, අණු සෑදෙන පරමාණුවල රූප සටහන් වම් පසින්ද  ෆුලරීන් අණු සෑදෙන පරමාණුවල රූප සටහන් දකුනු පසින් ද දැක්වේ.

සෑම අණුවක්ම (එකිනෙකට)වෙනස් – සමහරක් ඇත්තටම වෙනස්. උදාහරණයක් ලෙස, බෙන්සීන් වෙල්ලවැහුමක් මෙන් පැතලි වන අතර ෆුලරීන් බෝලයක් මෙන් වටකුරු වේ. penginone, පෙන්ගුයින් ලෙස පෙනෙන පරිදි ඇද ගත හැකි අතර අනෙකුත් අණු සම්පූර්ණයෙන්ම අහඹු ලෙස පෙනේ. නමුත් අණුවක පරමාණුවල පිහිටීම කිසිවිටෙක අහඹු නොවේ. බොහෝ අණු වල පෙනුම කෙබඳුදැයි විද්‍යාඥයන් දන්නා අතර, අප තවමත් සොයා ගැනීමට උත්සාහ කරන සමහර ඒවා තවමත්තිබේ. මෙකී පිළිතුරු දැන ගැනීම නව ද්රව්ය සහ නව ඖෂධ නිපැයුම්වලට මග පෑදිය හැක. 

Curious Kids of July 11^th, 2022(The Conversation)  හී පලවන What do molecules look like? යන ලිපිය ඇසුරෙනි.