పరమాణువు (Atom) అనే పదం గ్రీకు పదమైన ‘ a-tomio ’ నుంచి వచ్చింది. ‘a-tomio’ అంటే ‘విభాజ్యం కానిది’ లేదా ‘కోయలేనిది’ అని అర్థం. పరమాణువు విభాజ్యం కాదనే అభిప్రాయాన్ని ప్రయోగపూర్వకంగా నిరూపించే విధానాలు అప్పట్లో లేవు.
జాన్‌ డాల్టన్‌ అనే బ్రిటిష్‌ శాస్త్రవేత్త 1808లో మొదటిసారి పరమాణు సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించాడు.
డాల్టన్‌ పరమాణు సిద్ధాంతంలోని ముఖ్య ప్రతిపాదనలు
పరమాణువులు అనే విభజించలేని కణాలతో పదార్థం నిర్మిత మవుతుంది.
ఒకే మూలకానికి చెందిన పరమాణువుల ద్రవ్యరాశి, రసాయన ధర్మాలు ఒకే విధంగా ఉంటాయి.
ఒక రసాయన చర్యలో పరమాణువులను సృష్టించలేం లేదా నాశనం చేయలేం.
20 వ శతాబ్దంలో అనేక మంది శాస్త్త్ర్రవేత్తలు పరమాణు నిర్మాణంపై పరిశోధనలు చేశారు. వారు పరమాణువులను ఉప-పరమాణు కణాలుగా విభజించవచ్చని కనుక్కున్నారు.
ఉప-పరమాణు కణాలు
పరమాణువులో ముఖ్యంగా ఎలక్ట్రాన్‌లు, ప్రోటాన్‌లు, న్యూట్రాన్‌లు మొదలైన ఉప-పరమాణు కణాలు ఉంటాయి.
ప్రోటాన్ (Proton)
గోల్డ్స్టెయిన్‌ అనే శాస్త్త్ర్రవేత్త విద్యుత్ ఉత్సర్గ నాళిక ప్రయోగం ద్వారా కొన్ని కొత్త కిరణాలు ఆనోడ్‌ నుంచి రంధ్రాలు ఉన్న కాథోడ్‌ వైపు ప్రయాణించడాన్ని గుర్తించాడు. వీటినే ‘ఆనోడ్‌ కిరణాలు’ లేదా ‘కెనాల్‌ కిరణాలు’(Canal Rays) అని పేర్కొన్నాడు.
కెనాల్‌ కిరణాలు ధనావేశ అయాన్‌ల సముదాయం. రూథర్‌ఫర్డ్‌ అనే శాస్త్రవేత్త వీటిలోని అతి సూక్ష్మకణానికి ‘ప్రోటాన్’ అని పేరుపెట్టి, వాటి ధర్మాలను తెలియజేశాడు.
ఆనోడ్‌ కిరణాల ధర్మాలు:
రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తాయి.
అయస్కాంత లేదా విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఆనోడ్‌ కిరణాల్లోని కణాల ప్రవర్తన కాథోడ్‌ కిరణాల ప్రవర్తనకు వ్యతిరేకంగా ఉంటుంది. ఇవి విద్యుత్ క్షేత్రంలో కాథోడ్‌ వైపు విచలనం చెందుతాయి.
ఆనోడ్‌ కిరణాల్లోని ధనావేశ కణాల అభిలాక్షణిక ధర్మాలు ఉత్సర్గ నాళికలో ఉన్న వాయువు స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటాయి.
ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశి,mp = 1.6726 × 10−27 kg. వీటి ద్రవ్యరాశి ఎలక్ట్రాన్‌ ద్రవ్యరాశి కంటే 1836 రెట్లు ఎక్కువ.
ప్రోటాన్ విద్యుదావేశం: + 1.6022 × 10−19 కూలుంబ్‌లు.
హైడ్రోజన్‌ వాయువు నుంచి అయనీకరణ చెంది ఏర్పడిన అతిచిన్న, తేలికైన ధనావేశ అయాన్‌ను ‘ప్రోటాన్’ అంటారు.
మూలకాలు సంకేతాలు (Chemical Symbol of Elements) ప్రతి మూలకాన్ని ఒక సంకేతంతో సూచిస్తారు.
కొన్ని మూలకాలకు వాటి ఆంగ్ల నామంలోని మొదటి అక్షరాన్ని సంకేతంగా నిర్ణయించారు.
| ఉదా: మూలకం | ఆంగ్ల నామం | సంకేతం |
| హైడ్రోజన్‌ | Hydrogen | H |
| కార్బన్‌ | Carbon | C |
| నైట్రోజన్‌ | Nitrogen | N |
కొన్ని మూలకాలకు వాటి ఆంగ్ల నామంలోని మొదటి రెండు అక్షరాలను సంకేతంగా నిర్ణయించారు.
| లిథియం | Lithium | Li |
| కాల్షియం | Calcium | Ca |
| బ్రోమిన్‌ | Bromine | Br |
కొన్ని మూలకాలకు వాటి ఆంగ్ల నామంలోని మొదటి అక్షరం, మూడు లేదా తర్వాతి అక్షరాలను సంకేతంగా నిర్ణయించారు.
| ఉదా: మూలకం | ఆంగ్ల నామం | సంకేతం |
| మెగ్నీషియం | Magnesium | Mg |
| ప్లాటినం | Platinum | Pt |
కొన్ని మూలకాలకు వాటి లాటిన్‌ నామంలోని అక్షరాలను సంకేతాలుగా నిర్ణయించారు.
| ఉదా: మూలకం | లాటిన్‌ నామం | సంకేతం |
| సోడియం | నేట్రియం (Natrium) | Na |
| ఐరన్‌ | ఫెర్రం (Ferrum) | Fe |
| కాపర్‌ | క్యూప్రమ్‌ (Cuprum) | Cu |
ఎలక్ట్రాన్‌లు
జె.జె.థామ్సన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త ఉత్సర్గ నాళికలో వాయువుల వేర్వేరు పీడనాలను నిర్వాతం ద్వారా సర్దుబాటు చేశాడు. అందులో రెండు ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య సరిపడే అధిక ఓల్టేజీని అనువర్తింపజేశాడు. అప్పుడు రుణవిద్యుత్‌ ద్వారం (Cathode) నుంచి ధన విద్యుత్ ద్వారం (Anode) వైపు ప్రకాశవంతమైన విద్యుత్ కణ ప్రవాహం ప్రయాణించడాన్ని గుర్తించాడు. వీటికే ‘రుణ విద్యుత్ కిరణాలు ’(Cathode rays) అని పేరు పెట్టాడు.
కాథోడ్‌ కిరణాల ధర్మాలు:
ఇవి రుజు మార్గంలో ప్రయాణిస్తాయి.
కాథోడ్‌ నుంచి ప్రారంభమై ఆనోడ్‌ వైపు చలిస్తాయి.
కాథోడ్‌ కిరణాలు స్వయంగా కనిపించవు, కానీ అవి ప్రతిదీప్తి లేదా స్పురదీప్తి పదార్థాలను తాకినప్పుడు ప్రకాశిస్తాయి.
విద్యుత్, అయస్కాంత క్షేత్రాలు లేనప్పుడు కాథోడ్‌ కిరణాలు సరళరేఖలో ప్రయాణిస్తాయి.
వీటిని విద్యుత్ క్షేత్రం మీదుగా పంపినప్పుడు ఆనోడ్‌ వైపు వంగి ప్రయాణిస్తాయి. కాబట్టి కాథోడ్‌ కిరణాల్లో రుణావేశ కణాలు ఉన్నాయని తెలుస్తుంది.
ఇవి ప్రయాణించే మార్గంలో ఒక చక్రాన్ని అమర్చితే అవి భ్రమణాలు చేస్తాయి.
కాథోడ్‌గా ఉపయోగించిన పదార్థంపై లేదా నాళికలోని వాయు స్వభావంపై ఆధారపడవు.
జె.జె.థామ్సన్‌ కాథోడ్‌ కిరణాలు రుణావేశ కణాల సమూహం అని ప్రతిపాదించాడు. తర్వాత ఈ రుణావేశ కణాలకు జి.జె. స్టోనీ అనే శాస్త్త్ర్రవేత్త ‘ఎలక్ట్రాన్‌’ అని పేరు పెట్టాడు.
కాథోడ్‌ కిరణాలు పదార్థ స్వభావంపై ఆధారపడవు. అన్ని పరమాణువులకు ఎలక్ట్రాన్‌లు ప్రాథమిక అనుఘటకాలు అని చెప్పొచ్చు.
జె.జె.థామ్సన్‌ కాథోడ్‌ కిరణాల ఉత్సర్గ నాళికను ఉపయోగించి ఎలక్ట్రాన్‌ ద్రవ్యరాశికి, విద్యుదావేశానికి ఉన్న నిష్పత్తిని లెక్కించాడు.
ఇక్కడ, e = ఎలక్ట్రాన్‌పై ఉన్న ఆవేశం (కూలుంబ్‌లలో)
me = ఎలక్ట్రాన్‌ ద్రవ్యరాశి (కేజీల్లో)
ఆర్‌.ఎ.మిల్లికన్‌ నూనె చుక్క (Oil Drop) ప్రయోగం ద్వారా ఎలక్ట్రాన్‌పై ఆవేశాన్ని − 1.602 × 10−19 C గా నిర్ధారించాడు.
e = −1.6022 × 10−19 కూలుంబ్‌
ఎలక్ట్రాన్‌ ద్రవ్యరాశి, me = 9.1094 × 10−31 kg
ఎలక్ట్రాన్‌ ప్రయాణిస్తున్న మార్గంలో వాయుస్థితిలో ఉన్న పరమాణువులను ఢీకొట్టి వాటిని అయనీకరణం చెందిస్తాయి.
పరమాణు సంఖ్య (Atomic Number)
పరమాణువు కేంద్రకంలోని ప్రోటాన్‌ల సంఖ్యను పరమాణు సంఖ్య అంటారు.
ఒక తటస్థ పరమాణువులోని ఎలక్ట్రాన్‌ల సంఖ్య కూడా పరమాణు సంఖ్యకు సమానం.
పరమాణు సంఖ్యను ‘ Z ’ తో సూచిస్తారు.
పరమాణు సంఖ్య (Z) = పరమాణువులోని ప్రోటాన్‌ల సంఖ్య
| ఉదా: మూలకం | పరమాణు సంఖ్య | ప్రోటాన్‌ల సంఖ్య | ఎలక్ట్రాన్‌లసంఖ్య |
| హైడ్రోజన్‌ (H) | Z = 1 | 1 | 1 |
| కార్బన్‌ (C) | Z = 6 | 6 | 6 |
| నైట్రోజన్‌ (N) | Z = 7 | 7 | 7 |
| ఆక్సిజన్‌ (O) | Z = 8 | 8 | 8 |
న్యూట్రాన్‌ (Neutron)
జేమ్స్‌ చాడ్విక్‌ అనే శాస్త్రవేత్త 1932లో మూడో ఉప-పరమాణు కణాన్ని కనుక్కుని దానికి న్యూట్రాన్‌ అని పేరు పెట్టాడు.
పలచటి బెెరీలియం (Be) రేకును α- కణాలతో తాడనం చేస్తే, ప్రోటాన్ కంటే కొంచెం ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి ఉన్న తటస్థ కణాలు ఉద్గారమయ్యాయి. వీటినే న్యూట్రాన్‌లు అని పేర్కొన్నాడు.
న్యూట్రాన్‌ విద్యుదావేశం సున్నా.
న్యూట్రాన్‌ ద్రవ్యరాశి, mn = 1.6749 × 10−27 kg
| ఉప-పరమాణు కణం | సంకేతం | పరమ ఆవేశం(C) | సాపేక్ష ఆవేశం | ద్రవ్యరాశి (kg) |
| ఎలక్ట్రాన్‌ | e | −1.6022 ×10−19 | −1 | 9.1094×10−31 |
| ప్రోటాన్ | p | + 1.6022 × 10−19 | + 1 | 1.6726×10−27 |
| న్యూట్రాన్‌ | n | 0 | 0 | 1.6749×10−27 |
పరమాణు ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (Mass Number)
కేంద్రకంలోని ప్రోటాన్, న్యూట్రాన్‌ల మొత్తం సంఖ్యను ‘ద్రవ్యరాశి సంఖ్య’ అంటారు.
కేంద్రకంలోని ప్రోటాన్, న్యూట్రాన్‌లను కలిపి ‘న్యూక్లియాన్‌లు’ అంటారు. కేంద్రకంలోని న్యూక్లియాన్‌ల సంఖ్యను ‘ద్రవ్యరాశి సంఖ్య’ అని పేర్కొంటారు.
ద్రవ్యరాశి సంఖ్యను ‘A’ తో సూచిస్తారు.
ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (A) = ప్రోటాన్‌ల సంఖ్య ్ఘ న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య
| ఉదా: మూలకం | పరమాణు సంఖ్య | ద్రవ్యరాశిసంఖ్య | ప్రోటాన్‌లసంఖ్య | ఎలక్ట్రాన్‌లసంఖ్య | న్యూట్రాన్‌లసంఖ్య |
| హైడ్రోజన్‌ | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| కార్బన్‌ | 6 | 12 | 6 | 6 | 6 |
| ఆక్సిజన్‌ | 8 | 16 | 8 | 8 | 8 |
ఒక పరమాణువులోని న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్య = A − Z.
ప్రతి మూలకం ఒక పరమాణు సంఖ్యను కలిగి ఉంటుంది.
రచయిత
డా. పి. భానుప్రకాష్‌
అసిస్టెంట్‌ ప్రొఫెసర్‌
