మెండెలేవ్ రూపొందించిన
వ్యవస్థ కొత్త మూలకాల ప్రవేశానికి వీలు కల్పించాల్సి వుంది. కొత్త మూలకాలు కూడా ఆవర్తన
పట్టికలో తీరుగా ఒదిగిపోగలిగి నప్పుడే ఆ పట్టికకి పూర్తి ఆమోదం దొరుకుతుంది.
1794 లో యోహాన్ గాడొలిన్ (1760-1852) అనే ఫిన్నిష్ రసాయన
శాస్త్రవేత్త ఓ ఖనిజంలో కొత్త లోహపు ఆక్సయిడ్ కనుక్కున్నాడు. ఆ ఖనిజపు శకలం అతడికి
స్వీడెన్ లోని స్టాక్‍హోమ్ నగరం వద్ద యిటర్బీ అనే
రాతిగని (quarry) లో దొరికింది. సిలికా,
సున్నం, మెగ్నీషియా మొదలైన ఖనిజాల కన్నా ఇది భూమిలో (earth) మరింత అరుదుగా (rare) దొరుకుతుంది
కనుక దీనికి rare earth అని పేరు కుదిరింది.
అది దొరికిన ప్రాంతం బట్టి గాడొలిన్ ఈ కొత్త ఖనిజానికి యిట్రియా (yttria) అని పేరు పెట్టాడు. దాని నుండి తదనంతరం యిట్రియమ్
(yttrium) అనే కొత్త మూలకాన్ని వెలికి తీయడానికి
వీలయ్యింది. ఈ రేర్ ఎర్త్ ఖనిజాలని పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు నడిమి కాలంలో విస్తారంగా విశ్లేషించారు.
వాటిలో ఏకంగా ఓ మొత్తం మూలకాల వర్గమే దాగి
వున్నట్టు తెలిసింది. ఆ మూలకాలకి rare earth elements అని పేరు పెట్టారు. 1830, 1840 ల దరిదాపుల్లో స్వీడిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త కార్ల్
గస్టావ్ మోసాండర్ (1797-1858) నాలుగు రేర్
ఎర్త్ మూలకాలని కనుక్కున్నాడు. అవి లాంతనమ్ (lanthanum), ఎర్బియమ్ (erbium), టెర్బియమ్
(terbium), డిడీమియమ్ (didymium). నిజానికి
ఇందులో ఐదు మూలకాలు ఉన్నాయి. 1885 లో ఆస్ట్రియన్
రసాయన శాస్త్రవేత్త కార్ల్ ఆవర్ బారన్ ఫాన్ వెల్స్‍బాక్ (1858-1929) డిడీమియమ్ ని విశ్లేషించి అది నిజానికి రెండు మూలకాల
సమ్మేళనం అని తెలుసుకున్నాడు. అవి – ప్రేసియోడిమియమ్ (praseodymium), నియోడిమియమ్
(neodymium). లకాక్ ద బ్వాబౌద్రాన్ కూడా మరి రెండు మూలకాలు కనుక్కున్నాడు.
1879 లో సమారియమ్ ని (samarium),
1886 లో డిస్‍ప్రోసియమ్ (dysprosium)
ని అతడు కనుక్కున్నాడు. 1879 లో క్లేవ్
రెండు మూలకాలు కనుక్కున్నాడు – అవి హోల్మియమ్ (holmium), తూలియమ్ (thulium).
1907 లో ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త జార్జ్
అర్బెయిన్ (1872-1938) రేర్ ఎర్త్ మూలకమైన లుటీషియమ్ (lutetium) ని కనుక్కున్న నాటికి
ఈ వర్గానికి చెందిన పద్నాలుగు మూలకాలు కనుక్కోబడ్డాయి.
రేర్ ఎర్త్ మూలకాల
రసాయన లక్షణాలలో ఎంతో పోలిక ఉంటుంది. అన్నిటికి సంయోజకత విలువ 3. అందుచేత అవన్నీ ఆవర్తన
పట్టికలో ఒకే నిలువ వరుసలో చేరుతాయని అని అనుకుంటాం. కాని అది సాధ్యం కాదు. పద్నాలుగు
మూలకాలు పట్టేటంత పొడవైన నిలువు గడి ఆ పట్టికలో లేదు. పైగా ఆ పద్నాలుగు రేర్ ఎర్త్
మూలకాల పరమాణు భారం విలువలు చాలా దగ్గర దగ్గరిగా ఉంటాయి. అందుచేత కేవలం పరమాణు భారం
దృష్ట్యా చూస్తే వాటన్నిటినీ ఒకే అడ్డువరుసలో (అంటే ఒక ఆవృత్తిలో) పెట్టడం సమంజసం.
కావాలంటే ఆరవ ఆవృత్తిలో, అది మిగతా ఆవృత్తుల కన్నా మరింత పొడవైనది అనుకుంటే, అక్కడ
కొంచెం చోటు చేసి వీటిని కుదించే ప్రయత్నం చెయ్యాలి. రెండు, మూడు ఆవృత్తుల కన్నా నాలుగు,
ఐదు ఆవృత్తులు మరింత పొడవైనవి అనుకున్నట్టే, నాలుగు, ఐదు ఆవృత్తుల కన్నా ఆరో ఆవృత్తి
మరింత పొడవైనది అనుకోవడంలో తప్పులేకపోవచ్చు. ఏదేతేనేం, 1920 ల వరకు కూడా రేర్ ఎర్త్ మూలకాల రసాయన లక్షణాలలో
పోలికలు ఎందుచేత ఏర్పడుతున్నాయో ఓ అర్థం కాని ప్రశ్నగానే మిగిలిపోయింది. అంత పెద్ద
మూలకాల వర్గానికి స్థానం కల్పించలేకపోవడం ఒక విధంగా ఆవర్తన పట్టిక యొక్క వైఫల్యాన్ని
సూచిస్తున్నట్టు అయ్యింది.
మెండెలేవ్ కాలంలో
ఎవరూ పసిగట్టని మరో మూలకాల వర్గం కూడా వుంది. కాని ఒక సారి వాటిని కనుక్కున్నాక వాటికి
ఆవర్తన పట్టికలో స్థానాన్ని కల్పించడం పెద్ద కష్టం కాలేదు.
ఈ మూలకాల గురించిన
విజ్ఞానం ఇంగ్లీష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త జాన్ విలియమ్ స్ట్రట్ (లేదా లార్డ్ రాలీ)
(1842-1919) చేసిన కృషితో అంకురించింది. 1880 లలో ఈ లార్డ్ రాలీ ఆక్సిజన్, హైడ్రోజన్,
నైట్రోజన్ ల పరమాణు భారాలని ఎంతో నిశితంగా కొలిచే ప్రయత్నం చేస్తున్నాడు. నైట్రోజన్
విషయంలో ఆ వాయువుని ఏ మూలం నుండి వెలికి తీశాం అన్న దాన్ని బట్టి నైట్రోజన్ పరమాణు
భారం ఆధారపడుతోందని అతడు గుర్తించాడు. మట్టిలోని రసాయనాల నుండి తీసిన నైట్రోజన్ కన్నా
గాల్లోంచి తీసిన నైట్రోజన్ యొక్క పరమాణు భారం కాస్త ఎక్కువగా ఉంది.
స్కాటిష్ రసాయన
శాస్త్రవేత్త విలియమ్ రామ్సే (1852-1916) ఈ సమస్య మీదకి తన దృష్టి మళ్లించాడు. గతంలో
కావెండిష్ చేసిన ప్రయోగం ఒకటి అతడికి గుర్తొచ్చింది. ఆ ప్రయోగంలో అతడు గాల్లోంచి తీసిన
నైట్రోజన్ ని ఆక్సిజన్ తో కలపడానికి ప్రయత్నించాడు. ఆ ప్రయోగాన్ని అంతా ఎప్పుడో మర్చిపోయారు.
ఆ ప్రయోగంలో ఆఖరులో కాస్తంత వాయువు మిగిలిపోయింది. ఎంత ప్రయత్నించినా అది ఆక్సిజన్
తో కలియలేదు. అలా ఆఖరున మిగిలిన కాస్తంత వాయువు నైట్రోజన్ కాకపోవచ్చు. గాలి లోంచి తీసిన
నైట్రోజన్ లో మరేదో వాయువు ఒక మాలిన్యం (impurity) లా కలిసిపోయి ఉండొచ్చు. దాని సాంద్రత
నైట్రోజన్ కన్నా కాస్త ఎక్కువై ఉండొచ్చు. అందుకే గాలి లోంచి తీసిన నైట్రోజన్ భూమి లోంచి
తీసిన నైట్రోజన్ కన్నా కాస్త బరువు ఎక్కువై ఉండొచ్చు.
(ఇంకా వుంది)
0 comments