தனிம அட்டவணை வரலாறு

ஆவர்த்தன அல்லது தனிம அட்டவணை வரலாறு வேதியியற் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்ளவதில் ஒரு நூற்றாண்டுக்கும் மேற்பட்ட காலகட்டத்தில் ஏற்பட்ட வளர்ச்சியைப் காட்டுகின்றது. இந்த வரலாற்றின் மிக முக்கியமான நிகழ்வாக 1869 ல் திமீத்ரி மென்டெலெயேவ் அவர்களின் தனிம அட்டவணை வெளியீடு அமைந்தது. மென்டெலெயேவுக்கு முன்னரே அந்துவான் இலவாசியே போன்ற சில வேதியலாளர்கள் இதன் வளர்ச்சிக்கு வித்திட்டாலும் உருசிய வேதியலாளரான திமீத்ரி மென்டெலெயேவுக்கே தனிம அட்டவணை உருவாக்கியதற்கான சிறப்பு அளிக்கப்பட்டுள்ளது.

நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையும், அதன் உருவாக்கத்திற்கு வழிகாட்டியாக இருந்த ஆவணங்களினதும் தொகுப்பு (கடிகாரச் சுழற்சியில் மேல் இடதுபக்கம் தொடங்கி, கீழ் இடது பக்கம் முடிகின்றபடி) - இலாவோசியரின் 'எளிய பதார்த்தங்களுக்கான அட்டவணை'; அலெக்சாண்டர் எமிலின் 'Vis Tellurique என்றழைக்கப்பட்டும் முறையில் அமைந்த ஆவர்த்தன அட்டவணை'; மென்டெலேயேவினது ஆவர்த்தன அட்டவணையின் கையெழுத்துப் பிரதி; a நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணை; ஜான் டால்ட்டனின் அணு நிறையையும், குறியீடுகளையும் கொண்ட பட்டியல்.

தனிமங்களின் (மூலகங்களின்) பண்புகளை வெவ்வேறு தொகுதிகளாக இலகுவில் அறிந்துகொள்ள அட்டவணைப்படுத்தல் தேவையாகின்றது. இது தனிம வரிசை அட்டவணை அல்லது ஆவர்த்தன அட்டவணை எனப்படுகின்றது. தொடக்கத்தில் தனிமங்கள் அவற்றின் அணு நிறையின் (தொடர்பணுத்திணிவு) அடிப்படையில் வகைப்படுத்தப்பட்டன. பெரும்பான்மையான வேதியலாளர்கள் தனிமங்களை வகைப்படுத்தி அவற்றின் பண்புகளை ஆய்ந்தனர்.

பழங்காலத்தில் தனிமங்கள்

மக்கள், பழங்காலத்தில், இயற்கையில் உள்ள இயல்பு வடிவத்தில் காணப்படுகின்ற தங்கம், வெள்ளி, செப்பு போன்ற தனிமங்களைத் தெரிந்து கொண்டிருந்தனர். எளிய உபகரணங்களைப் பயன்படுத்தி இவற்றை அகழ்ந்தெடுக்க முடிந்தது.

அறிவொளிக் காலம்

செருமானிய நாட்டைச் சேர்ந்த என்னிக் பிராண்ட் (Hennig Brand) எனும் இரசவாதி 1669ம் ஆண்டளவில் பொசுபரசைக் கண்டுபிடித்தார், இதுவே புதியதொரு தனிமத்தை மனிதன் அறிந்ததற்கான முதற்பதிவாக உள்ளது. ஏனைய இரசவாதிகள் போன்று, மதிப்புக் குறைந்த உலோகங்களைத் தங்கமாக மாற்றும், இறவாத்தன்மையைக் கொடுக்கும், இளமையாக உருமாற்றும் ‘தத்துவஞானியின் கல்’ (Philosopher's stone) அல்லது இரசவாதக்கல் என்று அழைக்கப்படும் பதார்த்தம் ஒன்றைத் தேடி இவரும் ஆய்வில் ஈடுபட்டிருந்தார். இத்தகைய ஆய்வில் சிறுநீரைப் பயன்படுத்தி இருந்தார். சிறுநீரை பல படிமுறைகளுக்குட்படுத்தி வடித்தபோது இறுதியில் வெண்மையான பிரகாசிக்கும் பதார்த்தம் ஒன்றைப் பெற்றார், இதற்கு பொசுபரசு எனப் பெயரிட்டார்.

இலாவோசியர்

Antoine Laurent de Lavoisier

1789-ஆம் ஆண்டில் வேதியியல் தனிமங்கள்பற்றிய ஒரு பாடநூலை இலாவோசியர் வெளியிட்டார். இதுவே முதலாவது புதியகாலத்து வேதியியற் பாடநூலாகக் கருதப்படுகின்றது. தற்கால வேதியியலுக்கு அடிப்படையாக விளங்கும் கொள்கைகளையும், கோட்பாடுகளையும் அந்தப் பாட நூலில் ஆதாரங்களுடன் விளக்கினார். தனிமங்கள் என்று தான் கருதிய பொருட்களின் பட்டியலையும் அந்தப் பாட நூலில் இணைத்திருந்தார். ஒருசில தவறுகள் நீங்கலாக இலவாசியே கண்டு சொன்ன பெரும்பாலான வேதிப்பொருட்கள் இன்றைய தற்கால வேதியியலின் பொருட்களின் பட்டியலில் இடம்பெற்றிருக்கின்றன. இவர் தனிமங்களை உலோகங்கள், அல்லுலோகங்கள் என்று மட்டுமே வகைப்படுத்தி இருந்தார்.

டோபரின்னரின் மும்மைகள்

1828-இல் இத்தாலிய வேதியியலாளர் ஜொகான் வோல்வ்காங்க் டோபரின்னர் என்பவர் இயல்பொப்பின் அடிப்படையில் தனிமங்களை மூன்று தொகுதிகளாக வகைப்படுத்தினார். இத்தொகுதிகள் தனிம மும்மைகள் (மூலக மும்மை) எனப்படும். இவ்விதிப்படி மூன்று தனிமங்கள் அவற்றின் அணுநிறையின் ஏறுவரிசையில் வரிசைப்படுத்தப்படுகின்றன. நடுவில் உள்ள தனிமத்தின் அணு நிறையானது மற்ற இரண்டு தனிமங்களின் அணுநிறைகளின் இயற்கணித சராசரியாக இருக்கும்.

உதாரணமாக,

குளோரின், புரோமின், அயோடின் ஆகியவை ஒரு மும்மைத் தொகுதியாக உள்ளது. இலிதியம், சோடியம், பொட்டாசியம் வேறொரு மும்மையாக உள்ளது.

தனிமங்கள்	அணுநிறை
குளோரின் (Cl)	35.5
புரோமின் (Br)	80
அயோடின் (I)	127

(35.5 + 127) / 2 = 81.5

தனிமங்கள்	அணுநிறை
இலிதியம் (Li)	7
சோடியம் (Na)	23
பொட்டாசியம் (K)	39

(7 + 39) / 2 = 23

தனிம வகைப்படுத்தல்

அலெக்சாண்டர் எமில்

1862-ஆம் ஆண்டளவில் அலெக்சாண்டர் எமில் (Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois) எனும் பிரான்சிய புவியியலாளர் தனிமங்கள் ஓர் ஒழுங்கான இடைவெளியில் அமைந்திருப்பதை அவதானித்தார். இதன்படி ஆரம்ப ஆவர்த்தன அட்டவணை ஒன்றை உருவாக்கினார். வேதியியற் கலைச்சொற்கள் பயன்படுத்தப்படாமையினாலும் விளக்கப்படமின்மையாலும் இது பிரபல்யமடையவில்லை.

ஜோன் நியுலாண்ட்ஸ்

J. A. R. Newlands' law of octaves

ஜோன் நியுலாண்ட்ஸ் (John Newlands) எனும் ஆங்கில வேதியியல் அறிஞர் 1865-இல் 56 தனிமங்களை வகைப்படுத்தினார். ஒத்த பண்புள்ள தனிமங்களின் அணுநிறை எட்டால் அதிகரித்துக்கொண்டு செல்வதை அவதானித்து ‘எண்ம விதியை’ (அட்டமசுர விதி - law of octaves) முன்மொழிந்தார். சங்கீதத்தில் ச, ரி, க, ம, ப, த, நி, ச எனும் சுரங்களில் ‘ச’ எட்டாவதாகத் திரும்ப அமைவதுபோல அணுநிறை ஏறுவரிசையில் தனிமங்களை ஒழுங்குபடுத்தும்போது இயல்பொத்தவை எட்டாம் இடத்தில் திரும்ப அமையும் என்று விளக்கினார். ஆனால் அவர்காலத்து அறிவியலாளர்களால் இது நிராகரிக்கப்பட்டது.

இவ்விதியானது குறைந்த அணுநிறை கொண்ட தனிமங்களுக்குப் பொருந்தக் கூடியது. ஆனால் அதிக அணுநிறை கொண்ட தனிமங்களுக்குப் பொருந்தாது.

லொதர் மேயர்

ஜூலியஸ் லொதர் வொன் மேயர் எனும் செருமானிய வேதியியல் நிபுணர் 28 தனிமங்களைக் கொண்ட ஆவர்த்தன அட்டவணையை 1864-இல் உருவாக்கினார். இவரது அட்டவணை தனிமத்தின் வலுவளவை மையமாக வைத்து ஆறு தனிமக் குடும்பங்களாக உருவாக்கப்பட்டிருந்தது.

திமீத்ரி மென்டெலேயேவ்

திமீத்ரி இவானவிச் மென்டெலேயேவ் (டிமித்ரி மெண்டெலீவ்) எனும் உருசிய நாட்டு வேதியியல் வல்லுனர் தற்காலத்துப் பயன்பாட்டில் உள்ளதை ஒத்த ஆவர்த்தன அட்டவணையை உருவாக்கியவர் ஆவார். 1869-இல் அப்போது கண்டறியப்பட்ட 63 தனிமங்களை அவற்றின் அணுநிறையின் ஏறுவரிசையில் அட்டவணைப்படுத்தினார். இக்காலத்தில் இலத்திரன்கள் கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.

ஓர் உருசிய சஞ்சிகையில் 1869-இல் வெளியான மென்டெலேயேவின் அட்டவணைபற்றிய தகவல்களில் இவ்வாறு குறிப்பிடப்பட்டு இருந்தது:

1. தனிமங்களை அவற்றின் அணுநிறைக்கேற்ப ஏறுவரிசையில் அமைக்கும்போது அவற்றின் பண்புகள் சீரான இடைவெளிகளில் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.
2. வேதியியற் பண்புகள் ஒத்த தனிமங்களின் அணு நிறை கிட்டத்தட்ட ஒரே பெறுமானமாக இருக்கும் (எ.கா: Pt, Ir, Os) அல்லது ஒழுங்கான ஏறுவரிசையில் அமையும் (எ.கா: K, Rb, Cs).
3. அணுநிறைக்கேற்ப தனிமங்களை அல்லது தனிமக் குழுமங்களை ஒழுங்கமைப்பது அவற்றின் வலுவளவுடனும் (இணைதிறன்), அதேநேரத்தில் சிறிதளவு அவற்றின் சிறப்பு வேதியல் இயல்புடனும் தொடர்புடையதாக இருக்கின்றது.
4. எதிர்காலத்தில் அலுமினியம் அல்லது சிலிக்கனை ஒத்த வேறு தனிமங்கள் கண்டறியப்படும், இவற்றின் அணுநிறை 65க்கும் 75க்கும் இடையில் இருக்கும்.

அவர் அறிமுகப்படுத்திய தனிமங்களை வகைப்படுத்தும் முறையானது ஆவர்த்தன விதி எனப்படும். இவ்விதிப்படி, தனிமங்களை அவற்றின் அணுநிறைகளின் ஏறுவரிசையில் அமைக்கும்போது அவற்றின் பண்புகள் சீரான இடைவெளிகளில் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். ஆவர்த்தன விதியின் அடிப்படையில் மென்டெலேயேவ் தனிமங்களை அவற்றின் அணுநிறைகளின் ஏறுவரிசையில் கிடைமட்டமாக வரிசைப்படுத்தினார்.

இதன்படி அணுநிறை குறைந்த தனிமம் இடது பக்கத்திலும், அதைவிட அணுநிறை கூடியது வலது பக்கத்திலும் கிடையாக ஒழுங்குபடுத்தப்பட்டது. இவை ஆவர்த்தனங்களென அழைக்கப்பட்டன. பண்பொத்த தனிமங்கள் நிலை வரிசையில் அமைக்கப்பட்டன. இவை கூட்டங்கள் என்று அழைக்கப்பட்டது. இவற்றின் வேதியியல் வினைகள் ஒரேமாதிரியாக இருந்தன.

மென்டெலேயேவ் தனிம வரிசை அட்டவணையை ஆராயும்போது நிலையாக அமைந்துள்ள அடுத்தடுத்த இரண்டு தனிமங்களுக்கிடையே ஒத்துப் போகும் தன்மை இல்லாததை கண்டறிந்தார். எனவே, இக்குறையைப் போக்குவதற்கு அந்த இடங்கள் வெற்றிடமாக்கப்பட்டு இருந்தது. எதிர்காலத்தில் வேறு தனிமங்கள் கண்டறியப்பட்டபோது அந்த இடங்கள் பொருத்தமாக இருந்தது. உதாரணமாக, காலியம் மற்றும் ஜெர்மானியம் ஆகியவை மென்டெலேயேவ் தனிம வரிசை அட்டவணையை உருவாக்கியபோது கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை. மென்டெலேயேவ் அவற்றை முறையே எகா-அலுமினியம் மற்றும் எகா-சிலிக்கான் என்றும் பெயரிட்டார். ஏனெனில், அவை முறையே அலுமினியம் மற்றும் சிலிக்கான் ஆகியவற்றின் பண்புகளை ஒத்து இருக்கும் என்று நம்பிக்கையிலிருந்தார். பின்னர் இத்தனிமங்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டபோது இவற்றின் பண்புகள் மென்டெலேயேவ் கூறியவாறு அமைந்திருந்தன.

மென்டெலேயேவ் ஆவர்த்தன அட்டவணையின் குறைகள்:

1. தனிமங்களின் பண்புகள் அணுநிறையில் தங்கியுள்ளது எனும் தவறான கோட்பாடு.
2. ஐதரசனுக்குரிய சரியான இடம் தரப்படாமை.
3. உறழ் வளிமங்களுக்குரிய (மந்த வளிமங்கள் அல்லது சடத்துவ வாயுக்கள்) இடம் ஒதுக்கப்பட்டதெனினும் அவை கொடுக்கப்படவில்லை. உறழ் வளிமங்கள் பிற்காலத்தில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டு சேர்க்கப்பட்டது.

புதிய தனிமங்கள் கண்டுபிடித்தலும், தொகுத்தலும் இன்றும் தொடர்வதால் இதுவரை கண்டுபிடிக்கப்பட்ட தனிமங்களின் எண்ணிக்கை 120ஆக உயர்ந்துள்ளது. அணு எண் 92 வரை உள்ள தனிமங்கள் இயற்கையில் கிடைப்பவையாக உள்ளன. எஞ்சியவை ஆய்வகங்களில் தொகுக்கப்பட்டு கண்டறியப்பட்டுள்ள மற்ற தனிமங்கள் யுரேனியம் கடந்த தனிமங்கள் எனப்படுகின்றன. இவை அதிக நிலைத் தன்மையற்றதாகவும், கதிரியக்கத்தால் சிதைவடைவனவாகவும் உள்ளன.

ஆவர்த்தன அட்டவணையின் புதிதாக்கம்

1913-14 களில் என்ரி மொசெலே (Henry Moseley) என்பவர் தனது பரிசோதனையிலிருந்து ஒரு தனிமத்தின் எக்ஸ்-கதிர் அலை நீளத்துக்கும் அணு எண்ணுக்கும் இடையே உள்ள தொடர்பைக் கண்டுபிடித்தார். ஒரு தனிமம் இன்னொரு தனிமத்துடன் வேறுபட்டுக் காணப்படுவதற்கு அவற்றில் காணப்படும் நேர்மின்னிகளே (புரோத்தன்கள்) காரணம் என்று கண்டுகொண்டார். எனவே தனிமங்களை வரிசைப்படுத்த அவற்றின் அணுநிறையைவிட அணு எண் மிகப்பொறுத்தமானது என்று தீர்மானித்தார். இதன்படி ஆவர்த்தன அட்டவணை மீள ஒழுங்கமைக்கப்பட்டது.

இதனால் ஆர்கன் - பொட்டாசியம் ஒழுங்கமைப்புச் சிக்கலுக்குத் தீர்வு கிடைத்தது. முன்னர் இருந்த ஆவர்த்தன அட்டவணையின்படி இவற்றை ஒரே பண்புள்ள குழுமத்தில் சேர்த்தல் சிக்கலாக இருந்தது. ஏனெனில், ஆர்கனின் (Ar) அணுநிறை (39.9) பொட்டாசியத்தின் (K) அணுநிறையைவிடக் (39.1) கூடுதலாக இருந்தது. ஆர்கன் ஒரு உறழ் வளிமம், ஆனால் பொட்டாசியம் ஒரு கார உலோகம். அணு எண்ணின்படி இவை தத்தமது பண்புடைய குழுமத்தில் சேர்க்கப்பட்டன. இதே போலக் கோபால்ட் - நிக்கல் சிக்கலும் தீர்ந்தது.

மொசெலே மென்டெலேயேவ்வின் கோட்பாடு போன்று அணு எண்கள் 43, 61, 72, 75 உடைய புதிய தனிமங்களுக்கு இடம் ஒதுக்கினார், அதன்படி பின்னர் டெக்னீசியம், புரோமித்தியம், ஆப்வினியம், ரேனியம் முதலியவை கண்டுபிடிக்கப்பட்டன.

1943-இல் கிளென் சீபோர்க் என்பவர் அமெரிக்கம் (95) மற்றும் கியுரியம் (96) ஆகிய தனிமங்களைப் பாகுபடுத்துவதில் சிரமத்தை எதிர்கொண்டார். இவை வேறொரு குழுமத்தைச் சேர்ந்தவை என்று அறிந்துகொண்டதன் பிரகாரம் ஆவர்த்தன அட்டவணையில் மேலும் திருத்தம் கொண்டுவரப்பட்டது; அக்டினைட் வரிசைகள் உருவாக்கப்பட்டன.