సారస్వతం

నిత్యజీవితంలో రసాయనశాస్త్రం

- రచన :  వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు   


 

2. కర్బన రసాయనం

 
 

గత సంచికలో కర్బన రసాయనం (కార్బన్ కెమిస్ట్రి, carbon chemistry) అన్న శాఖ ఎలా పుట్టిందో తెలుసుకున్నాం. శాస్త్రంతో కొద్దిగా పరిచయం ఉన్న పిన్నలకి ఇక్కడ చిన్న సందేహం రావచ్చు. ప్రకృతిలో 108 మూలకాలు (ఎలిమెంట్స్, elements)  ఉన్నాయని పెద్దలు తటపటాయిస్తూ, నసుగుతూ అంగీకరించేరు కదా. జాబితాలో బంగారం, వెండి, రాగి, ఉదజని, రవిజని, సీసం, తగరం, గంధకం, యురేనియం, మొదలైనవాటితో పాటు  కర్బనం (కార్బన్, carbon) కేవలం మరొక మూలకం మాత్రమే! అటువంటప్పుడు కర్బనం ఏమి ఊడబొడిచిందని? ఒక్క కర్బనపు అణువులు ఉన్న రసాయన ద్రవ్యాలన్నిటిని మూటగట్టి వాటిని ఒక వర్గమనిన్నీ, మిగిలిన 107 మూలకాలని గుత్తగుచ్చి మరొక వర్గమనినీ విభజించటం ఏమి సబబు?  

తమాషా ఏమిటంటే కర్బనంతో సంయోగం చెందగలిగే రసాయనాల సంఖ్యతో పోల్చి చూస్తే మిగిలిన 107 మూలకాలతో తయారవగలిగే పదార్థాల సంఖ్య అతి స్వల్పం. రెండింటికి తేడా హస్తిమశకాంతరం. ఎందుకింత తేడా వచ్చిందో తెలుసుకోవాలంటే కథనాన్ని ఇక్కడ ఆపి చిన్న పిట్ట కథ చెప్పుకోవాలి

పదార్థం (మేటర్, matter) కంటికి కనబడనంత చిన్న చిన్న అణువుల సముదాయం. ఒక సంఘానికి మానవులు ఎలాగో పదార్థానికి అణువులు (ఏటంస్, atoms) అలాంటివి. మానవుడు సంఘజీవి; ఒక్కడూ ఉండలేడు, గుంపులు గుంపులుగా తిరగటానికి ఇష్టపడతాడు. మనమైతే పరాయి దేశంలో  భారతీయులకోసం, భారతదేశంలో తెలుగు వాళ్లకోసం, తెలుగు దేశంలో కులం వాళ్ల కోసం తాపత్రయపడి జట్టు కట్టమూ? అలాగే అణువులు సావకాశం దొరికినప్పుడల్లా గుంపులు గుంపులుగా తిరుగుతాయి. గుంపులలో అణువులు రెండు ఉండొచ్చు, రెండు వేలు ఉండొచ్చు, ఇరవై వేలు ఉండొచ్చు. బహుళంగా ఉన్న అణువుల గుంపులకి తెలుగులో ఇంతవరకు పేరు లేదు కనుక వీటిని బణువులు (బహుళంగా ఉన్న అణువులు) అందాం. ఇప్పుడు బణువులో ఉండేవి అణువులు, అణువులో ఉండేవి పరమాణువులు అని భాష్యం చెప్పుకుంటే ఎలక్ట్రానులు, ప్రోటానులు, నూట్రానులు పరమాణువులు అవుతాయి. మనం ఇక్కడ చదివే రసాయనశాస్త్రంలో అణువులు, బణువులు మాత్రమే ఎక్కువగా కనిపిస్తాయి; పరమాణువుల ప్రస్తావన అతి తక్కువ.  

ఒక బణువులో "ఇన్ని" అణువులు ఉండాలని నిబంధన ఏమీ లేదు. ఉదాహరణకి ఒక నీటి బణువు (వాటర్ మోలిక్యూల్, water molecule) లో రెండు ఉదజని (హైడ్రొజన్, Hydrogen) అణువులు, ఒక ఆమ్లజని (ఆక్సిజన్, Oxygen) అణువు ఉంటాయి. ఒక రబ్బరు బణువులో వేలకి పైబడి అణువులు ఉంటాయి. ఇలా పెద్ద పెద్ద బణువులు తయారు కావాలంటే కర్బనపు అణువు అత్యవసరం. ఒక్క కర్బనపు అణువుకే ఇటువంటి బృహత్ బణువులని కూర్చగలిగే స్థోమత ఉంది; మిగిలిన మూలకాలకి శక్తి లేదు. కర్బనపు అణువులతో నిర్మించిన బణువులు కోటగోడల్లా దిట్టంగా ఉంటాయి. మిగిలిన మూలకాలతో పెద్ద పెద్ద బణువుల నిర్మాణం కొనసాగదు; సాగినా అవి సునాయాసంగా శిధిలం అయిపోతాయి. అందుకనే రసాయనశాస్త్రం అనే మహా వృక్షంలో కర్బన రసాయనం అనే శాఖకి ఇంత ప్రత్యేకత

2.1.  సమభాగులు, సాంఖ్యక్రమాలు 

శాస్త్రం అంటే భావాలకి పేర్లు పెట్టటం అని చెప్పేను కదా. రసాయనశాస్త్రంలో మనకి తారసపడేది భావాలు ఒక్కటే కాదు, హనుమంతుడి తోకలా పెరుగుతూన్న ఎన్నెన్నో పదార్థాలు. వీటిల్లో కొన్ని మనకి చిరపరిచితాలు: పాలు, పంచదార, కిరసనాయిలు, కర్పూరం, మొదలైనవి. కొన్ని మనకి అంతగా అలవాటు లేని పేర్లు: మెతల్ ఆల్కహాలు, ఎతల్ ఆల్కహాలు, డై మెతల్ ఈథర్, మొదలైనవి. మరికొన్ని చోట్ల మనం సాధారణంగా వాడే పేరుకీ, దాని శాస్త్రీయ నామానికి పోలికే ఉండదు. చాకలి సోడా అన్నది సాధారణ నామం అయితే సోడియం కార్బనేటు అన్నది శాస్త్రీయ నామం. వంట సోడా అన్నది మామూలు పేరయితే సోడియం బైకార్బనేటు అన్నది శాస్త్రీయపు పేరు. సాధారణ, శాస్త్రీయ నామాలే కాకుండా ప్రతీ రసాయనానికీ ఒక హ్రస్వ నామం ఉంటుంది. సాధారణ నామం, శాస్త్రీయ నామం అనేవి దేశభాషలతో మారవచ్చు కాని హ్రస్వ నామం మారదు, మార్చటం శ్రేయస్కరం కూడా కాదు. మనకి తెలుగు మీద ఎంత అభిమానం ఉన్నా హ్రస్వ నామాల దగ్గర లక్ష్మణ రేఖ గియ్యవలసినదే.  

హ్రస్వ నామాల వాడుకకి అంతర్జాతీయ ఒడంబడిక ఉంది. అన్ని దేశాలవారూ, అన్ని భాషలవారు, అన్ని రాజకీయ దృక్పథాలవారు ఉదజని అణువుని పెద్ద బడిలోని ఇంగ్లీషు అక్షరం ఎచ్ (H) అని, ఆమ్లజని అణువుని పెద్దబడిలోని  ఇంగ్లీషు అక్షరం (O) అనిన్ని, కర్బనపు అణువుని పెద్దబడిలోని  ఇంగ్లీషు అక్షరం సి (C) అనిన్నీ, అలా ప్రతి ఒక్క మూలకానికి ఒక ప్రత్యేకమైన ఇంగ్లీషు అక్షరాన్ని కాని, రెండు అక్షరాల జంటని కాని, కేటాయించేరు. చదువరుల సౌలభ్యం కొరకు కొన్ని ముఖ్యమైన మూలకాల తెలుగు పేర్లు, వాటి ఇంగ్లీషు పేర్లు, వాటి అంతర్జాతీయ హ్రస్వ నామాలు దిగువ పట్టిక 2.1 లో పొందుపరచేను

ఇప్పుడు రెండు ఉదజని అణువులు (2H), ఒక ఆమ్లజని అణువు (O) కలిస్తే ఒక నీటి బణువు (H2O) వస్తుందని చెప్పటానికి, దిగువ బొమ్మలో చూపిన విధంగా రాస్తాము. దీనిని రసాయన సమీకరణం (కెమికల్ ఈక్వేషన్, chemical equation) అంటారు. గణిత సమీకరణం పద్ధతిలోనే ఇక్కడ కూడ ఎడమ పక్క, కుడి పక్క ఉంటాయి. మధ్యలో ఈక్వల్ టు గుర్తయినా ఉంటుంది, బాణం గుర్తు అయినా ఉంటుంది

సమీకరణం ప్రకారం రెండు ఉదజని అణువులు, ఒక ఆమ్లజని అణువు కలిస్తే ఒక నీటి బణువు వస్తోందని తెలుస్తోంది. అంతే కాదు; సమీకరణం కుడి పక్క చూస్తే ఒక నీటి బణువులో ఏయే జాతి అణువులు ఎన్నెన్నో చెబుతోంది కనుక రకపు రాతని సాంఖ్యక్రమం (ఎంపిరికల్ ఫార్ములా, empirical formula) అంటారు. ఇక్కడ గమనించవలసిన సూక్ష్మాలు ఇంకా ఉన్నాయి. అవన్నీ చెబుతూ కూర్చుంటే కథనం ముందుకి నడవకపోవటమే కాకుండా, పాఠంలా అనిపించి, బోరు కొట్టి నిద్ర వస్తుంది. అర్భకులకయితే భయం కూడ వేస్తుంది. కెమెస్ట్రీ అంటే భయం పోగొట్టడానికి చేస్తూన్న ప్రయత్నం కనుక భయపెట్టను

ప్రతీ రసాయనం లోనూ ఏయే అణువులు ఎన్నెన్ని ఉన్నాయో సూచిస్తూ సాంఖ్యక్రమం పద్ధతిలో రాయమని సలహా ఇచ్చినది మరెవ్వరో కాదు మన పేర్ల పెద్దయ్య, బెర్జీలియస్ గారే! పద్ధతి ప్రకారం సమీకరణానికి కుడి పక్కన ఉన్న ఎచ్2 (H2O) అని ఇంగ్లీషు అక్షరాలలో రాసినప్పుడు అది ఎల్లప్పుడు, అన్ని దేశాలలోనూ, విశ్వం అంతటా, మంచుని కాని, నీటిని కాని, నీటి ఆవిరిని కాని సూచిస్తుంది తప్ప మరే ఇతర పదార్థాన్ని సూచించదు. ఇదే విధంగా ఎన్ సి ఎల్ (NaCl) అన్నది ఎల్లప్పుడూ సోడియం క్లోరైడ్ అయి తీరాలి, సి యు ఎస్ 4 (CuSO4) ఎల్లప్పుడూ మైలతుత్తం (కాపర్ సల్ఫేట్, copper sulfate) అయి తీరాలి. అంతే కాదు; నియమం ప్రకారం నేను పెద్ద బడిలో రాసిన అక్షరాలు అందరూ, అన్ని వేళలలోనూ పెద్దబడిలోనే రాయాలి, చిన్న బడిలో రాసినవి అలాగే చిన్న బడిలోనే రాయాలి. సొంత కవిత్వానికి చోటు లేదు

ఇక్కడో పిట్టకథ. నేను ఇక్కడ వాడే వర్ణక్రమం (స్పెల్లింగ్, spelling) అమెరికాలో చలామణీ అయేది. అమెరికాలో గంధకాన్ని Sulfur అని రాస్తారు, ఇంగ్లండులోలా Sulphur అనరు, కనుక sulfate అని రాసేను. ఇదే విధంగా అమెరికాలో మెతల్ ఆల్కహోల్, ఎతల్ ఆల్కహోల్ అంటారు కాని మీథైల్ ఆల్కహాల్ అనీ ఈథైల్ ఆల్కహాల్ అని అనరు. చదువరులు, దేశకాల పరిస్థితులకి అనుగుణంగా వర్ణక్రమ, ఉచ్చారణలు సవరించుకోగలరు

సాంఖ్యక్రమం అనే ఊహనం (కాన్సెప్ట్, concept) వికర్బన రసాయనం (ఇనార్గానిక్ కెమెస్ట్రి, inorganic chemistry) దగ్గర పనికొచ్చింది కాని కర్బన రసాయనపు పొలిమేరలలోకి వచ్చేసరికి కుంటుపడింది. ఉదాహరణకి సి2 ఎచ్6 (C2H6O) అనే సాంఖ్య క్రమాన్నే తీసుకుందాం. అంటే, పదార్థంలో రెండు కర్బనపు అణువులు (C2), ఆరు ఉదజని అణువులు (H6), ఒక ఆమ్లజని అణువు (O) ఉన్నాయని అర్థం. కాని ఇదే సాంఖ్యక్రమం ఉన్న పదార్థాలు రెండు ఉన్నాయి. ఒకదాని పేరు ఎతల్ ఆల్కహోలు (ethyl alcohol), రెండవదాని పేరు డై మెతల్ ఈథర్ (dimethyl ether). ఎతల్ ఆల్కహోల్ అంటే గుల్మా మందు. మనం క్లబ్బులలోనూ, కాక్టెయిల్ పార్టీలలోనూ సేవించే బీరు, సారా (వైన్, wine), విస్కీ మొదలైన వాటిల్లో నిషా ఎక్కించే ఘటక ద్రవ్యం ఎతల్ ఆల్కహోల్. పోతే, డైమెతల్ ఈథర్ అన్నది ఒక వాయు పదార్థం. రెండింటికి విధమైన పోలికా లేనేలేదు. రెండింటికి ఒకే సాంఖ్యక్రమాన్ని కేటాయిస్తే ఎలా? తరగతిలో అప్పారావుకీ, లక్ష్మీపతికీ ఒకే రోల్ నంబరు కేటాయిస్తే చికాకులు రావూ? దెబ్బతో మన బెర్జీలియస్ గారి పరువు ప్రతిష్టలు చెట్టెక్కేసేయని కొందరు అనుకున్నారు. (ఆనందించేరో, ఆరాటపడ్డారో నాకు తెలియదు!) మన గురువుగారు అంత తేలికగా లొంగిపోతే ఆయన పేరు మనం ఇప్పుడు ఎందుకు స్మరిస్తాం? కర్తవ్యం తెలియనప్పుడల్లా ప్రభుత్వాలు కమిటీలు వేస్తాయి. అలాగే ఇబ్బంది ఎదురయినప్పుడల్లా బెర్జీలియస్ పేర్లు పెడుతూ ఉంటారు. రెండు విభిన్నమయిన రసాయనాలకి ఒకే సాంఖ్యక్రమం ఉంటే వాటిని ఐసోమర్స్ (isomers) అనమన్నారాయన. గ్రీకు భాషలో ఐసో (iso) అంటే సమ, మర్ (mer) అంటే భాగం కనుక ఐసోమర్ (isomer) అంటే సమభాగి లేదా సమాన భాగాలు, లేదా పాళ్లు గలది. నిర్వచనం ప్రకారం ఎతల్ ఆల్కహోలు, డైమెతల్ ఈథర్ సమభాగులు. అంటే రెండింటిలో ఒకే రకం అణువులు ఒకే నిష్పత్తిలో ఉన్నాయని అర్థం; కాని లక్షణాలు మాత్రం తేడా. తేడా ఎందుకొచ్చిందంటే, అణువులు ఒకటయినా వాటి అమరికలో తేడా ఉండొచ్చు కదా. "స్వరములు ఏడైనా, రాగాలెన్నో అన్నట్లు అనుకొండి. ఇంగ్లీషులో అక్షరాలు 26 అయినా మాటలు ఎన్నో! ఒక పోగు ఇటికలతో తులసికోట కట్టొచ్చు, లేదా గోరీ కట్టొచ్చు; ఇటికల అమరిక మారిందంతే. వ్యవహారం అంతా ఒక కొలిక్కి వచ్చేసరికి కర్బన రసాయనంలో సాంఖ్యక్రమం ఒక్కటీ తెలిసినంత మాత్రాన సరిపోదు, ఒక బణువులోని అణువుల అమరిక కూడా తెలియాలి అని తేలింది

అధ్యాయం ముగించే లోగా మరో రెండు విషయాలు. పై అనువాకంలో (పేరాగ్రాఫులో) ఆల్కహోలు అని రాయాలనే రాశాను; అచ్చు తప్పు కాదు. కారణం మున్ముందు మీకే తెలుస్తుంది. అలాగే ఐసోమర్ అన్న మాట పైన వాడేను. ఐసోటోప్ అని మరొక మాట ఉంది; దాని అర్థం వేరు. గమనించవలసినదిగా కోరుతున్నాను.

 
 
     

మీ అభిప్రాయాలు, సలహాలు మాకెంతో అవసరం. దయచేసి మీ అభిప్రాయం ఈ క్రింది పెట్టెలో తెలపండి.
(Please leave your opinion here)


పేరు
ఇమెయిల్
ప్రదేశం 
సందేశం
 
 

సుజనరంజని మాసపత్రిక ఉచితంగా మీ ఇమెయిల్ కి పంపాలంటే వివరాలు కింది బాక్స్‌లో టైపు చేసి
సబ్‍స్క్రైబ్ బటన్ నొక్కగలరు.
 


గమనిక: మీ విద్యుల్లేఖా చిరునామా ఎవరితోనూ పంచుకోము; అనవసర టపాలతో మిమ్మలను వేధించము. 
   మీ అభిప్రాయాలను క్లుప్తంగానూ, సందర్భోచితంగానూ తెలుపవలసినది.
 

 

(Note: Emails will not be shared to outsiders or used for any unsolicited purposes. Please keep comments relevant.)