మూలకాల వర్గీకరణ - ఆవర్తన పట్టిక

 సజాతి ధర్మాల సంకేత సూచిక!
 

 

వ్యవసాయంలో ఉత్పత్తులు పెంచడానికి, చీడపీడల నుంచి పంటలను కాపాడటానికి నైట్రోజన్, మెగ్నీషియం, పొటాషియం వంటి వాటినే ఎందుకు వాడతారు? ఇల్లు కట్టేటప్పుడు ఐరన్, అల్యూమినియం తప్ప వేరేవి ఉపయోగపడవా? శక్తి ఉత్పత్తిలో యురేనియం, హైడ్రోజన్, లిథియం మాత్రమే వినియోగించడానికి కారణం ఏమిటి? స్మార్ట్‌ ఫోన్‌లు, ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్‌ పరికరాల తయారీలో సిలికాన్, కాపర్, గోల్డ్‌ మాత్రమే ఉపయోగించడంలో ఉద్దేశం ఏమిటి? వ్యాధుల చికిత్స కోసం నిర్ణీత మూలకాలతోనే ఔషధాలను ఎందుకు తయారు చేస్తారు? ప్రతి మూలకానికి కొన్ని ప్రత్యేక ధర్మాలు ఉంటాయి. వాటిని అనుసరించి  రకరకాల ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగిస్తారు. ఆ ధర్మాల ఆధారంగానే మూలకాలను వర్గీకరించారు, అర్థవంతమైన పట్టికలో అమర్చారు. ఆ వివరాలను పోటీ పరీక్షార్థులు తెలుసుకోవాలి, అవగాహన పెంచుకోవాలి. 

మూలకం: సజాతీయ పరమాణువులతో నిర్మితమైన పదార్థాన్ని మూలకం అంటారు.ఈ పదాన్ని రాబర్ట్‌ బాయిల్‌ అనే శాస్త్రవేత్త మొదట ఉపయోగించారు. ఆవర్తన పట్టికలో మూలకాలను పరమాణు సంఖ్య పెరిగే క్రమంలో అమర్చారు.వాటిని సంకేతాలతో సూచిస్తారు. ఆ సంకేతాలను మొదట ప్రవేశపెట్టిన శాస్త్రవేత్త బెర్జీలియస్‌. 

* మూలకాలు అన్ని రకాల పదార్థాలకు ప్రాథమిక ప్రమాణాలు. అవి అధిక సంఖ్యలో ఉండటం వల్ల వాటిని, వాటి సమ్మేళనాలను విడివిడిగా అధ్యయనం చేయడం, గుర్తుంచుకోవడం కష్టం. ఈ సమస్యను అధిగమించడానికి శాస్త్రవేత్తలు మూలకాలను వర్గీకరించారు. అందుకోసం ఒక క్రమపద్ధతిని అన్వేషించి, నిర్దేశించారు. * సారూప్య ధర్మాలు ఉండే మూలకాలను ఒకచోట చేర్చడాన్ని వర్గీకరణం అంటారు. 

డాబరీనర్‌ వర్గీకరణ: * ఈయన ఒకే రకమైన రసాయన ధర్మాలున్న మూడేసి మూలకాలను త్రికాలుగా వర్గీకరించి త్రిక సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించాడు. * ప్రతి త్రికంలో మధ్యలోని మూలక పరమాణు భారం మిగతా రెండు మూలకాల పరమాణు భారాల సరాసరికి సమానమని, మధ్య మూలక ధర్మాలు కూడా మిగిలిన రెండింటి ధర్మాలకు మధ్యస్థంగా ఉంటాయని గ్రహించాడు.  ఉదా: Li, Na, K 

పరిమితులు: * డాబరీనర్‌ అన్ని మూలకాలను త్రికాలుగా వర్గీకరించలేకపోయాడు. * ఇది కొన్ని మూలకాలకే వర్తిస్తుంది కాబట్టి అంత ప్రాచుర్యం పొందలేదు.

గమనిక: 1862లో డి చాన్‌కోర్టాయిస్‌ అనే శాస్త్రవేత్త అప్పటికే తెలిసిన మూలకాలను వాటి పరమాణు భారాలు పెరిగే క్రమంలో అమర్చి మూలక ధర్మాల ఆవర్తన పునరావృతిని సూచించడానికి మూలకాల స్తూపాకార పట్టికను తయారుచేశాడు. కానీ అది కూడా ఆదరణ పొందలేదు. 

 

న్యూలాండ్స్‌ వర్గీకరణ:  * న్యూలాండ్స్‌ మూలకాలను వాటి పరమాణు భారాల ఆరోహణ క్రమంలో అమర్చినప్పుడు వాటి ధర్మాలు నిర్ణీత వ్యవధుల్లో పునరావృతమవుతాయి. * ఒక మూలకం నుంచి మొదలుపెడితే ప్రతి ఎనిమిదో మూలకం ధర్మాలు మొదటి మూలక ధర్మాలను పోలి ఉంటాయి. దీన్నే న్యూలాండ్స్‌ అష్టక నియమం అంటారు.* న్యూలాండ్స్‌ మూలకాల రసాయన ధర్మాల్లో ఆవర్తన క్రమాన్ని సంగీత స్వరాల్లో స, రి, గ, మ, ప, ద, ని, స తో పోల్చాడు. ఉదాహరణకు ఆవర్తన పట్టికలో హైడ్రోజన్‌తో మొదలుపెడితే దాని ధర్మాలు వరుసగా తొమ్మిదో మూలకం అయిన ఫ్లోరిన్‌ ధర్మాలు ఒకేవిధంగా ఉంటాయి.

పరిమితులు: * ఈ నియమం అన్ని మూలకాలకు వర్తించలేదు. కాల్షియం వరకు ఉన్న మూలకాలకు మాత్రమే సరిపోయాయి.* ఒకే గడిలో రెండు మూలకాలను పొందుపరిచాడు. ఉదా: Co, Ni * భిన్న ధర్మాలున్న మూలకాలను ఒకే గ్రూప్‌లో అమర్చాడు.

 

మెండలీఫ్‌ వర్గీకరణ: * ఇతడు మొదటిసారిగా మూలకాలను పట్టిక రూపంలో పొందుపరిచాడు. * మూలకాల భౌతిక, రసాయన ధర్మాలు వాటి పరమాణు భారాల ఆవర్తన ప్రమేయాలు. దీన్నే మెండలీఫ్‌ ఆవర్తన నియమం అంటారు.  * అప్పటి వరకు తెలిసిన 63 మూలకాలను పరమాణు భారాలు పెరిగే క్రమంలో సారూప్య ధర్మాలున్న మూలకాలను ఒకచోట పొందుపరిచాడు.  * 8 గ్రూపులుగా, 7 పీరియడ్లుగా విభజించాడు.* ఆవర్తన పట్టికలో అప్పటివరకు తెలియని మూలకాల కోసం ఖాళీలు ఉంచి, వాటిని ఎకా బోరాన్, ఎకా సిలికాన్, ఎకా అల్యూమినియం అని పిలిచాడు. వీటిని వరుసగా స్కాండియం, జర్మేనియం, గాలియంగా తర్వాత గుర్తించారు. 

పరిమితులు: * మెండలీఫ్‌ వర్గీకరణలో సరైన స్థానంలో లేని మూలకం - హైడ్రోజన్‌ * విభిన్న ధర్మాలున్న మూలకాలను ఒకే గ్రూప్‌లో ఉప గ్రూపు A,B లలో ఉంచాడు. నోట్‌: మెండలీఫ్‌ చేసిన కృషికి 101వ మూలకానికి మెండలీవియం అని పేరు పెట్టారు.

 

మోస్లే వర్గీకరణ: * ఏదైనా మూలకానికి పరమాణు భారం కంటే పరమాణు సంఖ్య విలక్షణమైన ధర్మమని మోస్లే ప్రతిపాదించాడు. * పరమాణు భారం అనే భావన నుంచి పరమాణు సంఖ్య అనే భావనకు ఆవర్తన నియమం మారింది. దీన్నే నవీన ఆవర్తన నియమంగా పిలుస్తున్నారు. * పరమాణు సంఖ్య ఆధారంగా రూపొందించిన ఆవర్తన నియమం ప్రకారం నవీన ఆవర్తన పట్టికను విస్తృత ఆవర్తన పట్టిక అంటారు. * విస్తృత ఆవర్తన పట్టికనే మెండలీఫ్‌ ఆవర్తన పట్టిక కొనసాగింపు అని కూడా పిలుస్తారు.* నవీన ఆవర్తన నియమాన్ని మూలకాల భౌతిక, రసాయన ధర్మాలు, వాటి ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసాల ఆవర్తన ప్రమేయాలు అని కూడా వ్యవహరిస్తారు. * ఈ పట్టికలో మూలకాల అమరిక చాలా విశిష్టంగా ఉంటుంది. * ఎడమ వైపు లోహాలు, కుడి వైపు చివర జడవాయువులు, వాటికి ఎడమవైపు అలోహాలు, వాటి అంతరాళంలో అర్ధ లోహాలు, పట్టిక అడుగుభాగంలో రేడియోధార్మిక మూలకాలు ఉంచారు. * ఈ ఆవర్తన పట్టికలో అడ్డువరుసలను పీరియడ్లు, నిలువు వరుసలను గ్రూపులుగా పేర్కొన్నారు. 

పీరియడ్లు: ఆధునిక ఆవర్తన పట్టికలో ‘7’ పీరియడ్లు ఉన్నాయి. 

నోట్‌: ఈ మధ్య కనుక్కున్న నాలుగు మూలకాలను 7వ పీరియడ్‌లో చేర్చడం వల్ల అది అసంపూర్ణం నుంచి సంపూర్ణమైంది.

గ్రూపులు: ఆధునిక ఆవర్తన పట్టికలో 18 గ్రూపులు ఉన్నాయి.  IUPAC నిర్ణయం ప్రకారం ప్రస్తుత గ్రూపులను 1 నుంచి 18 (I - XVIII) వరకు అరబిక్‌ అంకెలతో సూచిస్తారు.* ఒకే గ్రూపులోని మూలకాల సమూహాన్ని మూలక కుటుంబం లేదా రసాయన కుటుంబం అంటారు. * ఒకే గ్రూపులోని మూలకాలన్నింటికీ ఒకే బాహ్య ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం ఉండటం వల్ల వాటికి ఒకే రకమైన ధర్మాలు ఉంటాయి.* భేదపరిచే ఎలక్ట్రాన్‌ చేరే పరమాణు ఆర్బిటాల్‌ పరంగా మూలకాలను s, p, d, f అనే నాలుగు బ్లాకులుగా విభజించారు.

s -బ్లాక్‌ మూలకాలు: * s -ఆర్బిటాల్‌లో ఉండే గరిష్ఠ ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య ‘2’. కాబట్టి రెండు గ్రూపులు ఉంటాయి. అవి   IA (1)గ్రూపు మూలకాలు - క్షార లోహాలు -  ns^1,  IIA (2)  గ్రూపు మూలకాలు - క్షార మృత్తిక లోహాలు -ns²

నోట్‌: క్షార లోహాలు: ఈ కుటుంబంలోని Na, K లాంటి మూలకాలను మొక్కల బూడిద నుంచి రాబట్టారు. కాబట్టి వీటినే ఆల్కలీ మెటల్స్‌ అని కూడా పిలుస్తారు. 

p - బ్లాక్‌ మూలకాలు: *p - బ్లాక్‌ మూలకాల్లోని గరిష్ఠ ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య ‘6’. కాబట్టి ఆరు గ్రూపులు ఉంటాయి.* సాధారణ ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసంns²np^1-6 * 13వ గ్రూపు - బోరాన్‌ కుటుంబం * 14వ గ్రూపు - కార్బన్‌ కుటుంబం  * 15వ గ్రూపు - నికోజన్స్‌ * 16వ గ్రూపు - ఛాల్కోజన్స్‌* 17వ గ్రూపు - హాలోజన్స్‌ * 18వ గ్రూపు - జడవాయువులు

నోట్‌: 16వ గ్రూపు మూలకాలను గనుల నుంచి తవ్వి తీసిన లోహాల నుంచి రాబట్టారు. కాబట్టి వీటిని ఛాల్కోజన్స్‌  అంటారు. 17వ గ్రూపు మూలకాలను సముద్ర లవణాల నుంచి సేకరిస్తారు. కాబట్టి వీటిని హాలోజన్స్‌ అంటారు. 

d -  బ్లాక్‌ మూలకాలు:  * ఈ బ్లాక్‌ మూలకాలు ఆవర్తన పట్టిక మధ్యలో ఉంటాయి. ఇవి 3 నుంచి 12 వరకు ఉన్న గ్రూపు మూలకాలు. 

* వీటి ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం (n - 1)d^1-10ns^{1 (or)2}  * ఇవి మొత్తం 4 శ్రేణులుగా ఉంటాయి. 

 

f - బ్లాక్‌ మూలకాలు:  * ఇవి ఆవర్తన పట్టిక అడుగున రెండు శ్రేణులుగా ఉంటాయి.

* వీటి ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం(n - 2)f^1-14(n - 1)d^0-1 ns² 

* 4f శ్రేణి - 6వ పీరియడ్‌ 

* 5f శ్రేణి - 7వ పీరియడ్‌. 

నోట్‌: లాంథనం తర్వాత ఉండే సీరియం(Ce - 58)నుంచి ల్యుటీషియం (Lu - 71) వరకు ఉన్న 14 మూలకాలను లాంథనైడ్‌లు అంటారు. వీటినే విరళ మృత్తికలు అని కూడా పిలుస్తారు. ఆక్టీనియం తర్వాత ఉండే థోరియం ్బగ్తి  90్శ నుంచి లారెన్షియం (Th - 90)  వరకు ఉన్న 14 మూలకాలను ఆక్టినైడ్‌లు అని పిలుస్తారు. ఈ మూలకాల్లో యురేనియం తర్వాత ఉన్న మూలకాలను ట్రాన్స్‌ యురేనియం మూలకాలంటారు. ఇవన్నీ రేడియోధార్మికతను ప్రదర్శిస్తాయి. ఇవి ప్రకృతిలో లభించవు. 

 

జడవాయువులు: * వీటినే ఉత్కృష్ట వాయువులు లేదా 0 (సున్న్శా) గ్రూపు  మూలకాలు అని కూడా పిలుస్తారు (18వ గ్రూపు). 

* వీటి బాహ్యకక్ష్యలో పూర్తిగా ఎలక్ట్రాన్‌లు నిండి ఉంటాయి.

* వీటి సాధారణ ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం ns²np⁶గా ఉంటుంది. 

* వీటి చివరి కక్ష్యలో అష్టక విన్యాసం ఉండటం వల్ల అత్యంత స్థిరంగా ఉండి రసాయన చర్యలో పాల్గొనవు. 

ప్రాతినిధ్య మూలకాలు: * వీటి చివరి కక్ష్యలో ఎలక్ట్రాన్‌లు అసంపూర్ణంగా నిండి ఉంటాయి.  

* వీటి సాధారణ ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం ns¹ నుంచిns²np⁵ వరకు ఉంటుంది. 

* వీటిలో లోహాలు, అలోహాలు, అర్ధలోహాలు ఉంటాయి. 

 

పరివర్తన మూలకాలు: * వీటి చివరి రెండు కక్ష్యల్లో ఎలక్ట్రాన్‌లు అసంపూర్ణంగా నిండి ఉంటాయి. 

* వీటి సాధారణ ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం(n - 1)d^1-9ns^1-2 

* ఈ మూలకాలు ప్రధానంగా లోహాలు. ఇవి ఆవర్తన పట్టిక మధ్యలో ఉంటాయి.

అంతర పరివర్తన మూలకాలు: * వీటి చివరి మూడు కక్ష్యల్లో ఎలక్ట్రాన్‌లు అసంపూర్ణంగా నిండి ఉంటాయి. 

* వీటి సాధారణ ఎలక్ట్రాన్‌ విన్యాసం(n - 2) f^1-14(n - 1)d^0-1 ns² 

* ఇవి ఆవర్తన పట్టిక అడుగు భాగంలో రెండు శ్రేణుల్లో ఉంటాయి. వీటినే ఆక్టినైడ్‌లు, లాంథనైడ్‌లు అంటారు.

గమనిక: 1869లో మెండలీఫ్‌ తన ఆవర్తన పట్టిక తయారు చేసినప్పుడు పరమాణు సంఖ్య 43 ఉన్న మూలకం టెక్నీషియంను కనుక్కోలేదు. దీన్ని 1937లో ప్రయోగశాలలో తయారు చేశారు. కాబట్టి దీనిని మానవుడు కనుక్కున్న మొదటి కృత్రిమ మూలకంగా పరిగణిస్తారు. * పరివర్తన మూలకాలన్నీd-  బ్లాక్‌ మూలకాలు అవుతాయి. కానీ d-  బ్లాక్‌ మూలకాలన్నీ పరివర్తన మూలకాలు కావు.

 

గాలిలో లభించే మూలకాల శాతం

* నైట్రోజన్‌ - 78.32%

* ఆక్సిజన్‌ - 20.16%

* ఆర్గాన్‌ - 0.93%

* కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌ - 0.03%

* నీటిఆవిరి - 0.04%

* ఇతర వాయువులు - 0.52%

మానవ శరీరంలో లభించే మూలకాల శాతం

* ఆక్సిజన్‌ - 65%

* కార్బన్‌ - 18%

* హైడ్రోజన్‌ - 10%

* నైట్రోజన్‌ - 3%

* కాల్షియం - 1.5%

* ఫాస్ఫరస్‌ - 1%

 

మాదిరి ప్రశ్నలు
1. మూలకం అనే భావనను ప్రవేశపెట్టిన శాస్త్రవేత్త?

1) రాబర్ట్‌ బాయిల్‌   2) అవగాడ్రో     3) లేనోఇజర్‌       4) బెర్జీలియస్‌

 

2. మూలకాలను మూడేసి సమూహాలుగా ఏర్పాటు చేసిన వర్గీకరణ?

1) న్యూలాండ్స్‌     2) మోస్లే     3) డాబరీనర్‌    4) మెండలీఫ్‌

 

3. మూలకాల రసాయన ధర్మాల్లో ఆవర్తన క్రమాన్ని సంగీత స్వరాల్లోని స, రి, గ, మ, ప, ద, ని, స తో పోల్చిన శాస్త్రవేత్త?

1) డాబరీనర్‌     2) డీ చాన్‌కోర్టాయిస్‌     3) మెండలీఫ్‌   4) న్యూలాండ్స్‌

 

4. మెండలీఫ్‌ ఆవర్తన పట్టికలో అప్పుడు తెలియని మూలకాల కోసం ఖాళీ ఉంచిన ఎకా బోరాన్‌ను ప్రస్తుతం దేనిగా గుర్తించారు?

1) గాలియం     2) సిలికాన్‌     3) జర్మేనియం     4) స్కాండియం

 

 

5. పరమాణు భారం అనే భావన నుంచి పరమాణు సంఖ్య అనే భావనకు ఆవర్తన నియమాన్ని మార్చిన వర్గీకరణ?

1) మోస్లే     2) మెండలీఫ్‌     3) డాబరీనర్‌     4) న్యూలాండ్స్‌

 

 

6. కిందివాటిలో ఏ గ్రూపు మూలకాలను ఛాల్కోజన్‌లు అని పిలుస్తారు?

1) 15వ గ్రూపు     2) 16వ గ్రూపు     3) 17వ గ్రూపు     4) 18వ గ్రూపు

 

 

7. మానవుడు కనుక్కున్న మొదటి కృత్రిమ మూలకం?

1) మెండలీవియం     2) టెక్నీషీయం     3) ఒగెనెస్సాన్‌     4) లారెన్షియం

 

 

8. గాలిలో లభించే మూలకాల్లో కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌ శాతం?

1) 0.01    2) 0.52     3) 0.03     4) 0.93

 

 

9. మానవ శరీరంలో అధిక మొత్తంలో ఉండే లోహ మూలకం?

1) ఫాస్ఫరస్‌     2) కాల్షియం     3) కార్బన్‌      4) ఆక్సిజన్‌

 

 

10. ఆధునిక ఆవర్తన పట్టికలో 7 పీరియడ్లు ఉంటాయి. అందులో 6వ పీరియడ్‌లో ఉండే మూలకాల సంఖ్య?

1) 18     2) 8     3) 32    4) 2

 

సమాధానాలు

1-1; 2-3; 3-4; 4-4; 5-1; 6-2; 7-2; 8-3; 9-2; 10-3.

రచయిత: చంటి రాజుపాలెం