രസതന്ത്രം

രസതന്ത്രം

പദാർഥങ്ങളുടെ ഘടനയേയും ഗുണങ്ങളേയും മറ്റു പദാർഥങ്ങളുമായുള്ള പ്രവർത്തനത്തേയും കുറിച്ചുള്ള പഠനമാണ് രസതന്ത്രം. ഭൗതിക വസ്‌തുക്കളുടെ രാസഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ച് രസതന്ത്രത്തിൽ ആഴത്തിൽ പഠനങ്ങളും ഗവേഷണങ്ങളും നടന്നുവരുന്നു.

ആറ്റം

ഒരു മൂലകത്തിന്റെ എല്ലാ സ്വഭാവവും കാണിക്കുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ കണികയാണ് ആറ്റം. ആറ്റം എന്നാൽ 'വിഭജിക്കാൻ കഴിയാത്തത്' എന്നാണർഥം. എന്നാൽ ഇന്ന് ആറ്റം ഒരു അവിഭാജ്യകണം അല്ല. ആധുനിക സങ്കല്പമനുസരിച്ച് ആറ്റം അതിസൂക്ഷ്മങ്ങളായ അടിസ്ഥാനകണങ്ങളാൽ നിർമിതമാണ്. ഇതിൽ പ്രധാനപ്പെട്ടത് പ്രോട്ടോൺ, ഇലക്ട്രോൺ, ന്യൂട്രോൺ എന്നിവയാണ്. ഇവയുടെ ക്രമീകരണരീതിയിലെ വ്യത്യാസമാണ് വിവിധതരം മൂലകങ്ങളുണ്ടാകാൻ കാരണം. അതിനാൽ ഈ മൂന്ന് കണങ്ങൾ മൗലികകണങ്ങൾ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഇവയ്ക്കുപുറമെ ഇരുന്നൂറിലേറെ സബ് അറ്റോമിക് കണങ്ങളും കണ്ടു പിടിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പ്രോസിട്രോൺ, മീസോൺ, ന്യൂട്രിനോ എന്നിങ്ങനെ അവയ്ക്ക് പേരുമുണ്ട്. ആധുനിക സിദ്ധാന്തപ്രകാരം 'ക്വാർക്കുകൾ' എന്നറിയപ്പെടുന്ന കണങ്ങളാൽ നിർമിതമാണ് ആറ്റത്തിലെ മൗലികകണങ്ങളെല്ലാം.

ഇലക്ട്രോൺ, പ്രോട്ടോൺ, ന്യൂട്രോൺ

ആറ്റത്തിൽ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള കണങ്ങളാണ് ഇലക്ട്രോൺ. 1897-ൽ ഡിസ്‌ചാർജ് ട്യൂബ് പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ ജെ.ജെ. തോംസണാണ് ഇലക്ട്രോണുകൾ കണ്ടെത്തിയത്. തോംസന്റെ ആറ്റം മാതൃക പ്ലം പുഡിങ് മോഡൽ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. 1911-ൽ ഏണസ്റ്റ് റുഥർഫോഡിന്റെ സ്വർണത്തകിട് പരീക്ഷണത്തിലൂടെ ആറ്റത്തിൽ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള ഭാഗമുണ്ടെന്ന് സ്ഥിരീകരിച്ചു (1886-ൽ ഡിസ്‌ചാർജ് ട്യൂബ് പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഏർപ്പെട്ടിരുന്ന ജർമൻ ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഗോൾഡ്സ്റ്റെയിൻ പദാർഥങ്ങളിൽ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള കണങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം പ്രവചിച്ചിരുന്നു). ഈ ഭാഗം ന്യൂക്ലിയസ് എന്ന് വിളിക്കപ്പെട്ടു. ന്യൂക്ലിയസിലെ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള കണങ്ങളാണ് പ്രോട്ടോണുകൾ. റുഥർഫോഡിൻറെ ആറ്റം മാതൃക സൗരയൂഥമാതൃക എന്നറിയപ്പെടുന്നു. 1932-ൽ ബ്രിട്ടീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജെയിംസ് ചാഡ്‌വിക് ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസിൽ ചാർജില്ലാത്ത കണങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം സ്ഥിരീകരിച്ചു. ഇവ ന്യൂട്രോണുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ആറ്റത്തിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെയും ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും എണ്ണം തുല്യമാണ്. 'ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ഐഡൻറിറ്റി കാർഡ്' എന്നാണ് പ്രോട്ടോൺ അറിയപ്പെടുന്നത്. ആറ്റോമികസംഖ്യ (Atomic Number) പ്രോട്ടോണിൻറെ എണ്ണവും ആറ്റമികപിണ്ഡം (Atomic Mass) എന്നത് മൂലകങ്ങൾ ന്യൂക്ലിയസിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെയും ന്യൂട്രോണുകളുടെയും ആകെ എണ്ണവുമാണ്.

ഐസോടോപ്പ്

ഒരേ ആറ്റോമികസംഖ്യയും വ്യത്യസ്ത പിണ്ഡസംഖ്യയുമുള്ള, ഒരേ മൂലകത്തിന്റെ വിവിധ രൂപങ്ങളാണ് ഐസോടോപ്പുകൾ. ഒരേ പിണ്ഡസംഖ്യയും, വ്യത്യസ്ത ആറ്റോമികസംഖ്യയും ഉള്ളവയാണ് ഐസോബാറുകൾ. ട്രിഷിയം, പ്രോട്ടിയം, ഡ്യൂട്ടീരിയം എന്നിവ ഹൈഡ്രജന്റെ ഐസോടോപ്പുകളാണ്. ട്രിഷിയം റേഡിയോ ആക്ടീവതയുള്ള ഹൈഡ്രജന്റെ ഐസോടോപ്പാണ്. ഏറ്റവും കൂടുതൽ ഐസോടോപ്പുകളുള്ള മൂലകമാണ് ടിൻ. ഡ്യൂട്ടീരിയവും ഓക്‌സിജനും ചേർന്നാണ് ഘനജലം രൂപംകൊള്ളുന്നത്. ആണവറിയാക്ടറിലാണ് ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.

മൂലക വർഗീകരണം

1800-ൽ 31 മൂലകങ്ങളെക്കുറിച്ച് മാത്രമാണ് മനുഷ്യന് അറിവുണ്ടായിരുന്നത്. 1865-ൽ അവയുടെ എണ്ണം 63 ആയി. ഇപ്പോൾ 118 മൂലകങ്ങൾ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഇവയിൽ ഏകദേശം 90 എണ്ണം പ്രകൃതിദത്തവും ശേഷിക്കുന്നത് മനുഷ്യനിർമിതവുമാണ്. 1789-ൽ ആന്റോയിൻ ലാവോസിയർ എന്ന ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞൻ മൂലകങ്ങളെ ലോഹങ്ങൾ അലോഹങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെ വേർതിരിച്ചു. 1807-ൽ ജോൺ ഡാൾട്ടൺ എന്ന ബ്രിട്ടീഷ് രസതന്ത്രജ്ഞൻ അറ്റോമികസിദ്ധാന്തം മുന്നോട്ടുവെച്ചു. ഓരോ മൂലകത്തിന്റെയും ആറ്റത്തിന് നിശ്ചിത മാസ് ഉണ്ടെന്ന് അദ്ദേഹം പ്രസ്താവിച്ചു. 1829-ൽ ജർമൻശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജെ.ഡബ്ല്യു.ഡോബറെയ്‌നർ (J. W. Dobereiner) സമാനഗുണമുള്ള മൂലകങ്ങളെ മൂന്നുവീതമുള്ള ഗ്രൂപ്പുകളാക്കി. ഈ ഗ്രൂപ്പുകളെ ട്രയാഡ്‌സ് (Triads) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. 1863-ൽ ഇംഗ്ലീഷ് രസതന്ത്രജ്ഞനായ ജോൺ അലക്‌സാണ്ടർ ന്യൂലാൻഡ്‌സ് മൂലകങ്ങളെ അറ്റോമിക മാസിന്റെ ആരോഹണക്രമത്തിൽ വിന്യസിച്ചു. ഇങ്ങനെ വിന്യസിക്കുമ്പോൾ എട്ടാമത് വരുന്ന ഓരോ മൂലകവും ഒന്നാമത്തെ മൂലകത്തിന്റെ ഗുണങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തി. ഇതിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ന്യൂലാൻഡ്‌സ് അഷ്ടകനിയമം (Law of Octaves) അവതരിപ്പിച്ചു.

1869-ൽ അന്നറിയപ്പെട്ടിരുന്ന 63 മൂലകങ്ങളെ അറ്റോമിക മാസിന്റെ ആരോഹണക്രമത്തിൽ വിലങ്ങനെയും കുത്തനെയുമുള്ള കോളങ്ങളിൽ വിന്യസിച്ച് പീരിയോഡിക് ടേബിളിന് രൂപംനൽകിയത് ദിമിത്രി ഇവാനോവിച്ച് മെൻഡലീവ് ആണ്. മൂലകങ്ങളുടെ രാസ, ഭൗതിക ഗുണങ്ങൾ അവയുടെ അറ്റോമിക്‌ മാസിന്റെ ആവർത്തനഫലങ്ങളാണെന്ന പീരിയോഡിക് നിയമം മെൻഡലീവ് മുന്നോട്ടുവെച്ചു. മെൻഡലീവിനോടുള്ള ആദരസൂചകമായി ആധുനിക പീരിയോഡിക് ടേബിളിലെ 101-ാമത്തെ മൂലകത്തിന് മെൻഡലീവിയം എന്നാണ് പേര് നൽകിയിരിക്കുന്നത്. 1913-ൽ ഇംഗ്ലീഷ് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഹെൻറി മോസ്‌ലിയാണ്

അറ്റോമിക് നമ്പറിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ആധുനിക പിരിയോഡിക് ടേബിൾ തയ്യാറാക്കിയത്. ആധുനിക പിരിയോഡിക്ടേബിളിൽ 18 ഗ്രൂപ്പുകളും 7 പിരിയഡുകളും ഉണ്ട്.

ഗ്രൂപ്പ് നമ്പർ & മൂലക കുടുംബം

1 - ആൽക്കലി ലോഹങ്ങൾ

2 - ആൽക്കലൈൻ എർത്ത് ലോഹങ്ങൾ

3-12 - സംക്രമണ ലോഹങ്ങൾ

13 - ബോറോൺ കുടുംബം

14 - കാർബൺ കുടുംബം

15 - നൈട്രജൻ കുടുംബം

16 - ഓക്‌സിജൻ കുടുംബം

17 - ഹാലജൻ കുടുംബം

18 - ഉത്കൃഷ്ടവാതകങ്ങൾ

ഒരു ഗ്രൂപ്പിൽ മുകളിൽനിന്ന് താഴേക്ക് വരുമ്പോൾ മൂലകങ്ങളുടെ ഗ്രൂപ്പും മൂലക കുടുംബവും

• ആറ്റത്തിന്റെ വലുപ്പം കൂടുന്നു.

• അയോണീകരണ ഊർജം കുറയുന്നതിനാൽ പോസിറ്റീവ് അയോൺ ഉണ്ടാകാനുള്ള പ്രവണത കൂടുന്നു.

• ഇലക്ട്രോ നെഗറ്റിവിറ്റി കുറയുന്നു.

• ലോഹസ്വഭാവം കൂടിവരുന്നു.

ഒരു പീരിയഡിൽ ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തേക്ക് മൂലകങ്ങളുടെ:

• ആറ്റത്തിന്റെ വലുപ്പം കുറയുന്നു.

• അയോണീകരണ ഊർജം കൂടുന്നതിനാൽ പോസിറ്റീവ് അയോൺ ഉണ്ടാകാനുള്ള പ്രവണത കുറയുന്നു.

• ഇലക്ട്രോ നെഗറ്റിവിറ്റി കൂടിവരുന്നു.

• ലോഹസ്വഭാവം കുറയുന്നു.

ഉത്കൃഷ്ടവാതകങ്ങൾ (Noble Gases)

പീരിയോഡിക് ടേബിളിലെ 18-ാം ഗ്രൂപ്പിലെ മൂലകങ്ങളായ ഹീലിയം, നിയോൺ, ആർഗോൺ, ക്രിപ്റ്റോൺ, സീനോൺ, റാഡോൺ എന്നിവയാണ് ഉത്കൃഷ്ടവാതകങ്ങൾ എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. ഇവ ഏക അറ്റോമിക തന്മാത്രകളാണ്. സാധാരണമായി മറ്റുള്ളവയുമായി സംയോജിക്കാത്തതിനാൽ അലസവാതകങ്ങൾ (Inert Gases) എന്നും കുറഞ്ഞ അളവിൽ മാത്രം കണ്ടുവരുന്നതിനാൽ അപൂർവവാതകങ്ങൾ (Rare Gases) എന്നും ഇവയെ വിളിക്കുന്നു.

ലോഹങ്ങൾ

ആവർത്തനപ്പട്ടികയിലെ 80-ലധികം മൂലകങ്ങളും ലോഹങ്ങളാണ്. മിക്കവയും സംയുക്തങ്ങ (ധാതു) ളായാണ് ഭൂമിയിൽ കാണപ്പെടുന്നത്. ലോഹങ്ങൾ അവയുടെ സംയുക്തങ്ങളിൽ പോസിറ്റീവ് അയോണുകളായി കാണപ്പെടുന്നു. ഏറ്റവും എളുപ്പത്തിലും ചെലവ് കുറഞ്ഞ രീതിയിലും ലോഹത്തെ വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ കഴിയുന്ന ധാതുവാണ് അയിര് (Ore). ഭൗമോപരിതലത്തിൽ ഏറ്റവും കൂടുതലുള്ള ലോഹമാണ് അലൂമിനിയം. മനുഷ്യരുടെ ശരീരത്തിൽ കൂടുതലുള്ളത് കാത്സ്യം ലോഹമാണ്. ഭൂമിയിലെ ഏറ്റവും അപൂർവമായ മൂലകം അസ്റ്റാറ്റിൻ ആണ്. അന്തരീക്ഷ താപനിലയിൽ ദ്രാവകാവസ്ഥയിലുള്ള ലോഹമാണ് രസം. മുറിയിലെ സാധാരണ ഊഷ്‌മാവിൽ ദ്രവരൂപത്തിലാവുന്ന ഏക അലോഹമൂലകമാണ് ബ്രോമിൻ.

അലോഹ മൂലകങ്ങൾ

അലോഹ മൂലകങ്ങൾ 16 എണ്ണം മാത്രമാണുള്ളത്. ആർഗൺ, ബ്രോമൈൻ, കാർബൺ, ക്ലോറൈൻ, ഫ്ളൂറൈൻ, ഹീലിയം, അയഡിൻ, ക്രിപ്റ്റോൺ, നിയോൺ, നൈട്രജൻ, ഓക്‌സിജൻ, ഫോസ്ഫറസ്, റാഡൺ, സെലീനിയം, സൾഫർ, സിനോൺ എന്നിവയാണവ. ആഴ്‌സനിക്, ബോറോൺ, സിലിക്കോൺ, ജെർമേനിയം, ആൻറിമണി, ടെലൂറിയം തുടങ്ങിയവയ്ക്ക് ലോഹങ്ങളുടെയും അലോഹങ്ങളുടെയും സ്വഭാവങ്ങളുണ്ട്. ഇവയെ മെറ്റലോയിഡുകൾ എന്നു വിളിക്കുന്നു. പ്രകൃതിദത്തവും മനുഷ്യനിർമിതവുമായ മറ്റെല്ലാ മൂലകങ്ങളും ലോഹങ്ങളാണ്.

IUPAC

രാസമൂലകങ്ങളുടെയും സംയുക്തങ്ങളുടെയും പേര് ഔദ്യോഗികമായി അംഗീകരിക്കുന്നത് ഇൻറർനാഷണൽ യൂണിയൻ ഫോർ പ്യൂർ ആൻഡ് അപ്ലൈഡ് കെമിസ്ട്രി (IUPAC) ആണ്. 1918-ൽ ആണ് ഇത് സ്ഥാപിതമായത്. സ്വിറ്റ്സർലൻഡിലെ സൂറിച്ചാണ് ആസ്ഥാനം.

വാതകങ്ങൾ

പ്രപഞ്ചത്തിലെ ദ്രവ്യഭാഗത്തിൽ 75 ശതമാനത്തോളം ഹൈഡ്രജൻ വാതകമാണ്. ഹീലിയമാണ് രണ്ടാം സ്ഥാനത്ത്. ചുണ്ണാമ്പുവെള്ളത്തെ പാൽ നിറമാക്കുന്ന വാതകമാണ് കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ്. ഹീലിയം, നിയോൺ, ആർഗൺ, ക്രിപ്റ്റോൺ, സിനോൺ, റഡോൺ എന്നിവയെ അലസവാതകങ്ങൾ, കുലീനവാതകങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെ വിളിക്കുന്നു. റേഡിയോ ആക്‌ടീവതയുള്ള വാതകമാണ് റഡോൺ. ചിരിപ്പിക്കുന്ന വാതകമാണ് നൈട്രസ് ഓക്സൈഡ്. ചീഞ്ഞ മുട്ടയുടെ ഗന്ധമുള്ളത് ഹൈഡ്രജൻ സൾഫൈഡ്. കാർബൺ മോണോക്സൈഡ് ഒരു വിഷവാതകമാണ്. രക്തത്തിലെ ഹീമോഗ്ലോബിനെയാണ് ഈ വാതകം ബാധിക്കുക. കാർബൺ മോണോക്സൈഡ്, നൈട്രജൻ, ഹൈഡ്രജൻ എന്നിവ ചേരുന്നതാണ് 'പ്രൊഡ്യൂസർ ഗ്യാസ്'. കാർബൺ മോണോക്സൈഡ്, ഹൈഡ്രജൻ എന്നിവയാണ് 'വാട്ടർ ഗ്യാസി'ലെ ഘടകങ്ങൾ. പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ കത്തിക്കുമ്പോഴുണ്ടാകുന്ന വിഷവാതകമാണ് ഡയോക്സിനുകൾ. നൈട്രജൻ, ഹൈഡ്രജൻ എന്നിവയാണ് അമോണിയയിലെ ഘടകങ്ങൾ. പകൽസമയത്ത് പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിലൂടെ ഭക്ഷണം നിർമിക്കുമ്പോൾ സസ്യങ്ങൾ ഓക്സിജൻ പുറത്തുവിടുകയും കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ് വലിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. രാത്രിയിൽ ശ്വസിക്കുമ്പോൾ ഓക്‌സിജൻ വലിച്ചെടുക്കുകയും കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ് പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു.

ആസിഡുകൾ

പുളി രുചിയുള്ള, നീല ലിറ്റ്മസിനെ ചുവപ്പാക്കുന്ന, ബേസുകളുമായി പ്രവർത്തിച്ച് ലവണം നൽകുന്ന, ഹൈഡ്രജൻ അടങ്ങിയിട്ടുള്ള പദാർഥമാണ് ആസിഡ്. സസ്യജന്യങ്ങളായ ആസിഡുകളെ കാർബണിക ആസിഡുകൾ (Organic Acids) എന്നു വിളിക്കുന്നു.

ഉദാ: സിട്രിക് ആസിഡ്, അസറ്റിക് ആസിഡ്, ടാർടാറിക് ആസിഡ്.

ധാതുക്കളിൽ നിന്ന് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ആസിഡുകളെ മിനറൽ ആസിഡുകൾ (Mineral Acids) എന്നു വിളിക്കുന്നു.

ഉദാ: സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ്, ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്, നൈട്രിക് ആസിഡ്.

കിങ്ഓഫ് കെമിക്കൽസ്, ഓയിൽ ഓഫ് വിട്രിയോൾ എന്നിങ്ങനെ അറിയപ്പെടുന്നത് സൾഫ്യൂറിക്ക് ആസിഡാണ്.

ബേസുകൾ

ആസിഡുമായി പ്രവർത്തിച്ച് ലവണവും ജലവും തരുന്ന വസ്‌തുക്കളെ ബേസുകൾ എന്നു പറയുന്നു. ലോഹങ്ങളുടെ ഓക്സൈഡുകളോ ഹൈഡ്രോക്സൈഡുകളോ ആണ് ബേസുകൾ. ജലത്തിൽ ലയിക്കുന്ന ബേസുകളാണ് ആൽക്കലികൾ.

pH മൂല്യം

പദാർഥത്തിന്റെ ആസിഡ്, ആൽക്കലി സ്വഭാവങ്ങൾ കണക്കാക്കുന്നത് അതിലെ H+ അയോണിന്റെ ഗാഢത അനുസരിച്ചാണ്. ഇതിനായി pH സ്കെയിൽ ആവിഷ്‌കരിച്ചത് ഡാനിഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ സോറൻസൺ ആണ്. ജലത്തിൻറെ pH മൂല്യം 7 ആണ്. ആസിഡുകളുടെ pH മൂല്യം 7-ൽ കുറവും ആൽക്കലികളുടേത് 7-ൽ കൂടുതലും ആയിരിക്കും.

ലവണങ്ങൾ

ആസിഡുകളും ബേസുകളും പൂർണമായി രാസപ്രവർത്തനത്തിലേർപ്പെടുമ്പോൾ ലവണവും ജലവും ഉണ്ടാകുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയെ നിർവീരീകരണം (Neutralisation Reaction) എന്നുപറയുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് ആസിഡായ HCl ആൽക്കലിയായ NaOH രാസ പ്രവർത്തനത്തിൽ ഏർപ്പെടുമ്പോൾ ലഭിക്കുന്ന സോഡിയം ക്ലോറൈഡ് ഒരു ലവണമാണ്.

സാധാരണ ലവണങ്ങൾ

കറിയുപ്പ് - സോഡിയം ക്ലോറൈഡ്

ഇന്തുപ്പ് - പൊട്ടാസ്യം ക്ലോറൈഡ്

തുരിശ് - കോപ്പർ സൾഫേറ്റ്

അപ്പക്കാരം - സോഡിയം ബൈകാർബണേറ്റ്

അലക്കുകാരം - സോഡിയം കാർബണേറ്റ്

ജിപ്‌സം - കാൽസ്യം സൾഫേറ്റ്

ജലം

ഡൈ ഹൈഡ്രജൻ ഓക്സൈഡ് (H₂O) എന്നാണ് ജലത്തിന്റെ രാസനാമം. ജലത്തിൽ രണ്ട് ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റവും ഒരു ഓക്‌സിജൻ ആറ്റവും അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. ഖരം, ദ്രാവകം, വാതകം എന്നീ മൂന്നവസ്ഥകളിലും കാണപ്പെടുന്ന അപൂർവം പദാർഥങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് ജലം.

• ജലത്തിൻറെ ഖരാങ്കം (Freezing point)-0° സെൽഷ്യസ്

• ജലത്തിന്റെ തിളനില (Boiling point)-100° സെൽഷ്യസ്

ജലത്തിന് ഏറ്റവും കൂടുതൽ സാന്ദ്രത അനുഭവപ്പെടുന്നത് 4° സെൽഷ്യസിൽ ആണ്. 4° സെൽഷ്യസിൽ കൂടിയാലും കുറഞ്ഞാലും ജലത്തിന്റെ സാന്ദ്രത കുറയും. ജലത്തിന്റെ ഖരരൂപമായ ഐസിന് സാന്ദ്രത കുറവായതിനാൽ അത് ജലത്തിൽ പൊങ്ങിക്കിടക്കും. ജലം തണുക്കുമ്പോൾ ജലതന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ബന്ധനം മൂലം, തുറന്ന കൂടുപോലെയുള്ള പ്രത്യേക ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന രൂപപ്പെടുന്നതാണ് ഐസിനു സാന്ദ്രത കുറയാൻ കാരണം.

രാസപ്രക്രിയകൾ

1. ഹേബർ ബോഷ് പ്രക്രിയ

അമോണിയ വ്യാവസായികമായി നിർമിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രക്രിയയാണ് ബോഷ് ഹേബർ പ്രക്രിയ. അന്തരീക്ഷ നൈട്രജനെ ഇരുമ്പിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ ഹൈഡ്രജനുമായി സംയോജിപ്പിച്ചാണ് അമോണിയ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. ഫ്രിറ്റ്സ് ഹേബർ, കാൾ ബോഷ് എന്നിവരാണ് ഈ പ്രക്രിയ ആവിഷ്‌കരിച്ചത്.

2. ഓസ്വാൾഡ് പ്രക്രിയ (Ostwald process)

അമോണിയയെ ഉൽപ്രേരകത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ നൈട്രിക് ആസിഡ് ആക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഓസ്വാൾഡ്പ്രക്രിയ. 10% അമോണിയ കലർന്ന വായു മിശ്രിതം 90% പ്ലാറ്റിനവും 10% റോഡിയവും കലർന്ന ലോഹവലയിലൂടെ കടത്തിവിടും. 500 കെൽവിൻ താപനിലയിലും 9 ബാർ മർദത്തിലുമാണ് ഈ പ്രക്രിയ നടത്തുക. ഉത്പന്നമായുണ്ടാകുന്ന നൈട്രജൻ മോണോക്സൈഡ് അടങ്ങിയ മിശ്രിതത്തെ 420 കെൽവിൻ താപനിലയിൽ തണുപ്പിക്കുമ്പോൾ വായുവിലെ നേരത്തെ രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ പങ്കെടുക്കാതിരുന്ന ഓക്സിജനുമായി NO പ്രവർത്തിച്ച് NO₂ ഉണ്ടാകുന്നു. NO₂ വിനെ ജലത്തിലേക്ക് ആഗിരണം ചെയ്യുമ്പോൾ നൈട്രിക് ആസിഡും NO വാതകവും ലഭിക്കും. 1902-ൽ വില്യം ഓസ്വാൾഡ് ആണ് ഈ പ്രക്രിയ ആവിഷ്കരിച്ചത്.

3. സമ്പർക്ക പ്രക്രിയ (Contact process)

സൾഫ്യൂരിക്ക് ആസിഡ് നിർമിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രക്രിയയാണിത്. സൾഫർ, ഓക്സിജൻ, ജലം എന്നിവയോടൊപ്പം വനേഡിയം പെന്റോക്സൈഡ് ഉൽപ്രേരകമായി ഉപയോഗിച്ചാണ് സൾഫ്യൂരിക്ക് ആസിഡ് നിർമിക്കുന്നത്.

1. സൾഫർ വായുവിൽ കത്തിച്ച് സൾഫർ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഉണ്ടാക്കുന്നു.

2. സൾഫർ ഡൈ ഓക്സൈഡ് വായുവുമായി കലർത്തി 450 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ ചൂടാക്കുന്നു. അപ്പോൾ സൾഫർ ട്രൈ ഓക്സൈഡ് ലഭിക്കും.

3. സൾഫർ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ സൾഫ്യൂരിക്ക് ആസിഡിൽ ലയിപ്പിച്ച് ഒലിയം (H₂S₂O₇) ഉണ്ടാക്കുന്നു.

4. ഒലിയം ജലത്തിൽ ലയിപ്പിച്ച് സൾഫ്യൂരിക്ക് ആസിഡ് നിർമിക്കാം.

4. ബോഷ് പ്രക്രിയ

കാർബൺ മോണോക്സൈഡിന്റെയും ഹൈഡ്രജന്റെയും മിശ്രിതമായ വാട്ടർഗ്യാസ് നിർമിക്കുന്നതിനുപയോഗിക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ബോഷ് പ്രക്രിയ. ഏകദേശം 1,270 കെൽവിൻ ഊഷ്‌മാവിൽ കോക്കിനു മുകളിലൂടെ നീരാവി കടത്തിവിട്ടാണ് വാട്ടർഗ്യാസ് നിർമിക്കുന്നത്.

കാർബൺ

കാർബൺ ആറ്റത്തിൻറെ ബാഹ്യ ഷെല്ലിൽ നാല് ഇലക്ട്രോണുകളുണ്ട്. അതിനാൽ ഒരേസമയം മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത രീതികളിൽ സഹസംയോജക ബന്ധത്തിലേർപ്പെടാൻ കാർബണിന് കഴിയും. ഇക്കാരണംകൊണ്ടുതന്നെ കാർബൺസംയുക്തങ്ങളുടെ എണ്ണം വളരെ കൂടുതലാണ്. ഹൈഡ്രജനും കാർബണും മാത്രമടങ്ങിയ സംയുക്തങ്ങളെ ഹൈഡ്രോകാർബണുകൾ എന്നുവിളിക്കുന്നു. ഒരേ മൂലകം തന്നെവ്യത്യസ്ത ഭൗതികരൂപങ്ങളിൽ കാണപ്പെടുന്ന പ്രതിഭാസമാണ് രൂപാന്തരത്വം (Allotropy). കാർബണിന്റെ ക്രിസ്റ്റലീയ രൂപാന്തരങ്ങളാണ് വജ്രം, ഗ്രാഫൈറ്റ്, ഫുള്ളറീൻ, ഗ്രഫീൻ തുടങ്ങിയവ.കാർബണിൻറെ ഏറ്റവും കാഠിന്യമുള്ള രൂപാന്തരമാണ് വജ്രം. വജ്രം സുതാര്യവും നിറമില്ലാത്തതുമാണ്. എന്നാൽ ചില മൂലകങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം വജ്രത്തിന് നിറം നൽകുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് ബോറോണിന്റെ സാന്നിധ്യം വജ്രത്തിന് നീലനിറവും നൈട്രജന്റെ സാന്നിധ്യം മഞ്ഞനിറവും നൽകുന്നു. കാർബണിന്റെ ഏറ്റവും സ്ഥിരതയുള്ള ക്രിസ്‌റ്റലീയ രൂപാന്തരമാണ് ഗ്രാഫൈറ്റ്. കാർബണിന്റെ മറ്റൊരു രൂപാന്തരമാണ് ഫുള്ളറീൻ. പൊള്ളയായ ഗോളാകൃതിയിലും ട്യൂബ് ആകൃതിയിലുമെല്ലാം ഫുള്ളറീൻ കാണപ്പെടുന്നു. ഗോളാകാരമുള്ള ഫുള്ളറീൻ 'ബക്കിബോൾ' എന്നറിയപ്പെടുന്നു.

കാർബൺ ഡേറ്റിങ്

കാർബണിന്റെ റേഡിയോ ആക്ടീവ് ഐസോടോപ്പായ കാർബൺ-14 ഉപയോഗിച്ച് ഫോസിലുകളുടെയും ജൈവവസ്തുക്കളുടെയും കാലപ്പഴക്കം നിർണയിക്കുന്ന രീതിയാണ് 'കാർബൺ ഡേറ്റിങ്'. ന്യൂട്രോണുകൾ നൈട്രജൻ ന്യൂക്ലിയസ്സുമായി കൂട്ടിമുട്ടിയാണ് റേഡിയോ കാർബൺ ഉണ്ടാകുന്നത്. ഇതിന്റെ അർധായുസ്സ് 5,760 വർഷമാണ്. ജൈവാംശങ്ങളിൽനിന്നുള്ള റേഡിയേഷൻ, ഗീഗർ കൗണ്ടർ ഉപയോഗിച്ച് കണ്ടുപിടിച്ച് അവയിൽ ശേഷിക്കുന്ന കാർബൺ-14ന്റെ അനുപാതം കണ്ടത്താം. ഇതിനെ അന്തരീക്ഷത്തിലെ കാർബൺ-14ന്റെ അനുപാതവുമായി താരതമ്യം ചെയ്ത് ഫോസിലുകളുടെ കാലപ്പഴക്കം നിർണയിക്കുന്നു. റുബീഡിയം-സ്ട്രോൺഷ്യം ഡേറ്റിങ് ഉപയോഗിക്കുന്നത് പാറകളുടെ കാലപ്പഴക്കം അറിയാനാണ്.

സ്വർണം

കുലീനലോഹമായ സ്വർണത്തിന്റെ ആറ്റോമിക സംഖ്യ 79 ആണ്. ഏറ്റവും കൂടുതൽ അടിച്ചുപരത്താനും വലിച്ചു നീട്ടാനും കഴിയുന്ന ലോഹമാണിത്. ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്, നൈട്രിക് ആസിഡ് എന്നിവയുടെ സംയുക്തമായ 'അക്വാറീജിയ'യിൽ സ്വർണം അലിയുന്നു. ശുദ്ധമായ സ്വർണമാണ് 'തങ്കം'. ഇത് 24 കാരറ്റാണ്. ആഭരണങ്ങൾ നിർമിക്കാൻ സാധാരണമായി ഉപയോഗിക്കുന്നത് 22 കാരറ്റ് സ്വർണമാണ്. '916 ഗോൾഡ്' എന്നാണിത് അറിയപ്പെടുന്നത്. ഒരു പവൻ സ്വർണം 8 ഗ്രാമാണ്. ഒരു കിലോഗ്രാം സ്വർണം 125 പവനാണ്. സ്വർണത്തിന്റെ ശുദ്ധത രേഖപ്പെടുത്തുന്നത് കാരറ്റിലാണ്.

ടൈറ്റാനിയം- ഭാവിയുടെ ലോഹം

ഉരുക്കിനോളം കാഠിന്യമുള്ളതും എന്നാൽ പകുതി ഭാരം മാത്രമുള്ളതുമായ ലോഹമാണ് ടൈറ്റാനിയം. 1950കൾ മുതൽ ഇത് ചെലവുകുറഞ്ഞ രീതിയിൽ ഖനനം ചെയ്തെടുക്കാൻ തുടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. വിമാനങ്ങൾ നിർമിക്കാൻ ഉപേയാഗിക്കുന്ന ലോഹസങ്കരങ്ങളിൽ പ്രധാന ഘടകമാണ് ടൈറ്റാനിയം.

എൽ.പി.ജി & സി.എൻ.ജി

എൽ.പി.ജി.യും സി.എൻ.ജി.യും ദ്രവീകൃത പെട്രോളിയം വാതകമാണ്. പാചകവാതകം (Liquified Petroleum Gas - LPG), പ്രൊപ്പേൻ, ബ്യൂട്ടേൻ തുടങ്ങിയ ലഘുഹൈഡ്രോകാർബണുകളാണ് ഇതിലുള്ളത്. ഉയർന്ന മർദത്തിൽ ദ്രാവകരൂപത്തിൽ സൂക്ഷിക്കാൻകഴിയും. അന്തരീക്ഷമർദത്തിൽ വാതകരൂപം പ്രാപിക്കും. ക്രൂഡ് ഓയിലിൽനിന്നാണ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. പാചക ആവശ്യങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കുന്നു. കംപ്രസ്‌ഡ് നാച്വറൽ ഗ്യാസ് (Compressed Natural Gas) ആണ് സി.എൻ.ജി. ഇതിന്റെ ഒക്ടേൻ നമ്പർ 130 ആണ്. വാഹനങ്ങളിൽ ഇന്ധനമായാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.

സോഡയുടെ രഹസ്യം

കാർബൺഡൈ ഓക്സൈഡിനെ ഉയർന്ന മർദത്തിൽ വെള്ളത്തിൽ ലയിപ്പിച്ചാണ് സോഡപോലുള്ള കാർബേണറ്റഡ് പാനീയങ്ങൾ നിർമിക്കുന്നത്. ഒരു മിശ്രിതത്തിന്റെ മർദം കുറയുന്നതനുസരിച്ച് അതിൽ ലയിപ്പിക്കാവുന്ന  വാതകത്തിന്റെ അളവും കുറയുന്നു. അതുകൊണ്ടാണ് സോഡാകുപ്പിയുടെ അടപ്പ് തുറക്കുമ്പോൾ കാർബൺഡൈ ഓക്സൈഡ് നുരഞ്ഞുപൊന്തി പുറത്തേക്ക് പോകുന്നത്.

ഘനജലവും കഠിനജലവും

1934ൽ ഹരോൾഡ് യൂറെ എന്ന അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ഘനജലം (Heavy Water) കണ്ടെത്തിയത്. ഇത് ആണവനിലയങ്ങളിൽ ഉപേയാഗിക്കുന്നു. D₂O ആണ് രാസനാമം. തന്മാത്രാഭാരം 20 ആണ്. വെള്ളത്തിന്റെത് 18. ഡ്യൂട്ടീരിയം എന്ന ഹൈഡ്രജൻ ഐസോടോപ്പിന്റെ സാന്നിധ്യമാണ് അധികഭാരത്തിന് കാരണം. ഘനജലം തിളയ്ക്കുന്നത് 101.4 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിലാണ്. കട്ടിയാവുന്നത് 3.8 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിലും. ഘനജലം നൽകിയാൽ ചെടികൾ മുളയ്ക്കില്ല. ഇതിൽ സോപ്പ് പതയില്ല. കഠിനജലം (Hard Water) രണ്ടുതരമുണ്ട് - സ്ഥിരവും താത്കാലികവും. ചുണ്ണാമ്പുകല്ലും മഴവെള്ളവും തമ്മിൽ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ് താത്കാലിക കാഠിന്യം ഉണ്ടാവുന്നത്. ഇത് തിളപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ മാറ്റാനാവും. പാറകളിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ജിപ്സം പോലുള്ള വസ്തുക്കൾ ചേർന്ന ജലമാണ് സ്ഥിരകഠിന ജലം. ഇത് തിളപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ മാറ്റാൻ കഴിയില്ല.

ബ്ലൂ ഐസ്

വിമാനത്തിൽനിന്നുള്ള മാലിന്യങ്ങൾ ഖര രൂപത്തിലാക്കി പുറന്തള്ളുന്നതാണ് ബ്ലൂ ഐസ്. കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിന്റെ ഖരരൂപമാണ് 'ഡ്രൈ ഐസ്'. 'കാർഡ് ഐസ്' എന്നും ഇതറിയപ്പെടുന്നു. കൂളിങ് ഏജൻറായി ഉപേയാഗിക്കുന്ന പദാർഥമാണിത്.

പഞ്ചസാര

കാർബൺ, ഹൈഡ്രജൻ, ഓക്‌സിജൻ എന്നിവയാണ് പഞ്ചസാരയിലെ ഘടകങ്ങൾ. സുക്രോസ്, ഫ്രക്ടോസ്, ഗ്ലൂക്കോസ്, മാൾട്ടോസ് എന്നിവയാണ് വിവിധയിനം പഞ്ചസാരകൾ. നിത്യജീവിതത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത് സുക്രോസ് എന്നയിനം പഞ്ചസാരയാണ്. പാലിൽ അടങ്ങിയിട്ടുള്ള പഞ്ചസാരയാണ് ലാക്ടോസ്. അന്നജത്തിലുള്ള പഞ്ചസാരയാണ് മാൾട്ടോസ്. രക്തത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന പഞ്ചസാരയാണ് ഗ്ലൂക്കോസ്. പഴങ്ങൾ, പച്ചക്കറികൾ എന്നിവയിലുള്ള പഞ്ചസാര ഫ്രക്ടോസ്. ഫ്രക്ടോസിന് ലെവുലോസ് എന്നും പേരുണ്ട്. സുക്രോസിനെ ശരീരത്തിലെ രാസാഗ്‌നികൾ വിഘടിപ്പിച്ച് ഗ്ലൂക്കോസ്, ഫ്രക്ടോസ് എന്നിവയാക്കി മാറ്റുന്നു. കരളാണ് ഗ്ലൂക്കോസിനെ ശേഖരിച്ചുവെക്കുന്ന അവയവം. ഫ്രക്ടോസ്, ഗ്ലൂക്കോസ് എന്നിവയാണ് തേനിലുള്ള പഞ്ചസാരകൾ. തേനിൽ പത്തൊൻപതു ശതമാനം വരെ ജലാംശമുണ്ട്. പഞ്ചസാരയ്ക്കു പകരം മധുരത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുന്ന കൃത്രിമ വസ്‌തുക്കളാണ് സാക്കറിൻ, അസ്‌പാർട്ടേം എന്നിവ.

ഗ്ലാസ്

സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്, സോഡിയം കാർബണേറ്റ്, കാൽസ്യം കാർബണേറ്റ് എന്നിവയുടെ മിശ്രിതമാണ് ഗ്ലാസ്. ഒരു സൂപ്പർകൂൾഡ് ‌ലിക്വിഡാണിത്. സോഡിയം, കാൽസ്യം എന്നിവയുടെ സിലിക്കേറ്റുകളാണ് സോഫ്റ്റ് ഗ്ലാസ്. പൊട്ടാസ്യം, കാൽസ്യം എന്നിവയുടെ സിലിക്കേറ്റുകളാണ് ഹാഡ് ഗ്ലാസ്. ഇലക്ട്രിക് ബൾബുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഫ്ലിൻറ് ഗ്ലാസാണ്. താപത്തെ വളരെയധികം പ്രതിരോധിക്കുന്ന ജെനാ ഗ്ലാസ്, സിങ്ക്, ബോറിയം സിലിക്കേറ്റുകൾ എന്നിവ ചേർന്നതാണ്. വാഹനങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത് സേഫ്റ്റി ഗ്ലാസാണ്. അപകടകാരികളായ അൾട്രാവയലറ്റ് കിരണങ്ങളെ തടയുന്നവയാണ് ക്രൂക്‌സ് ഗ്ലാസ്.

സോപ്പ്

രാസപരമായി എണ്ണയോ കൊഴുപ്പോ ഒരു ആൽക്കലി (സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്/പൊട്ടാസ്യം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്) യുമായി പ്രവർത്തിച്ചുണ്ടാകുന്ന ലവണമാണ് സോപ്പ്. ഒരു സോപ്പിന്റെ നിലവാരം നിശ്ചയിക്കുന്നത് TFM (Total Fatty Matter) ആണ്. ബി.എസ്.ഐ. മാനദണ്ഡമനുസരിച്ച് ഒന്നാംഗ്രേഡ് ഗുണമുള്ള ടോയ്‌ലറ്റ് സോപ്പിന്റെ TFM 76 ശതമാനത്തിൽ കുറയാൻപാടില്ല. രണ്ടാംഗ്രേഡ് സോപ്പിന്റെ TFM കുറഞ്ഞത് 70 ശതമാനവും മൂന്നാം ഗ്രേഡിന്റെത് 60 ശതമാനവും ആണ്. അലക്ക് സോപ്പിന് പ്രത്യേക TFM നിശ്ചയിച്ചിട്ടില്ല. ഒരു സോപ്പിന്റെ TFM 80 ശതമാനം എന്നാൽ 80 ശതമാനം കൊഴുപ്പും ബാക്കി 20 ശതമാനം ഭാരത്തിനും മണത്തിനും ഭംഗിക്കുമായി ചേർക്കുന്ന അനാവശ്യപദാർഥങ്ങളുമാണ്.