58- ആറ്റം

 ഓക്സിജന്റെ അത്ഭുതലോകം: ജീവശ്വാസവും രാസബന്ധനങ്ങളുടെ രഹസ്യവും

ആവർത്തനപ്പട്ടികയിലെ എട്ടാമത്തെ അംഗം, പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും സമൃദ്ധമായ മൂലകങ്ങളിൽ ഒന്ന് - ഓക്സിജൻ. ഈ ചെറിയ അണുവിനുള്ളിൽ ഒളിപ്പിച്ച രഹസ്യങ്ങൾ അനന്തമാണ്. ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റത്തിന്റെ ഹൃദയമായ ന്യൂക്ലിയസിൽ എട്ട് പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള പ്രോട്ടോണുകളുണ്ട്. ഒരു നക്ഷത്രത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തിലെ അഗ്നി പോലെ, ഈ പ്രോട്ടോണുകളാണ് ഓക്സിജന്റെ തനിമ നിർണ്ണയിക്കുന്നത്. സാധാരണഗതിയിൽ, ഈ എട്ട് പ്രോട്ടോണുകളെ ബാലൻസ് ചെയ്യാൻ എട്ട് നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള ഇലക്ട്രോണുകൾ ന്യൂക്ലിയസിന് ചുറ്റുമുള്ള പാതകളിൽ കറങ്ങുന്നു. കൂടാതെ, ന്യൂക്ലിയസിൽ ചാർജില്ലാത്ത എട്ട് ന്യൂട്രോണുകളും ഉണ്ടാകാം. എന്നാൽ ചിലപ്പോൾ ഈ ന്യൂട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തിൽ വ്യത്യാസമുണ്ടാകാം, ഐസോടോപ്പുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഓക്സിജന്റെ വ്യത്യസ്ത രൂപങ്ങൾക്ക് ഇത് കാരണമാകുന്നു.

ഓരോ മൂലകത്തിനും അതിന്റേതായ വ്യക്തിത്വം നൽകുന്നത് ആറ്റത്തിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണമാണ്. ഹൈഡ്രജനിൽ ഒരു പ്രോട്ടോൺ, ഹീലിയത്തിൽ രണ്ട്, അങ്ങനെ ഓരോ മൂലകവും അവയുടെ പ്രോട്ടോൺ സംഖ്യയാൽ തിരിച്ചറിയപ്പെടുന്നു. ഒരു ആറ്റത്തിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെയും ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും എണ്ണം സാധാരണയായി സ്ഥിരമാണെങ്കിലും, ന്യൂട്രോണുകളുടെ എണ്ണം മാറാനുള്ള സാധ്യതയുണ്ട്. പ്രപഞ്ചത്തിൽ എത്ര തരം മൂലകങ്ങളുണ്ട് എന്ന ചോദ്യത്തിന് ഉത്തരം തേടാൻ നമ്മൾ ആവർത്തനപ്പട്ടികയിലേക്ക് നോക്കുന്നു. ഇതുവരെ 118 മൂലകങ്ങളെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്, ഓരോന്നിനും അതിന്റേതായ സവിശേഷതകളും സ്വഭാവങ്ങളുമുണ്ട്. ഒരുപക്ഷേ, ഈ പട്ടിക ഇനിയും വികസിച്ചേക്കാം, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വിദൂര കോണുകളിൽ പുതിയ മൂലകങ്ങൾ ഒളിപ്പിച്ചുവെച്ചിരിക്കാം.

ആവർത്തനപ്പട്ടിക ഒരു നിശ്ചലമായ രേഖയല്ല, മറിച്ച് പുതിയ കണ്ടെത്തലുകൾക്കനുസരിച്ച് മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു ജീവനുള്ള രേഖയാണ്. ശാസ്ത്രജ്ഞർ പുതിയ മൂലകങ്ങളെ കണ്ടെത്തുമ്പോഴും, നിലവിലുള്ളവയുടെ സ്വഭാവങ്ങളെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ അറിയുമ്പോഴും ഈ പട്ടിക പുതുക്കപ്പെടുന്നു.

നാം സാധാരണയായി "ഓക്സിജൻ" എന്ന് പറയുമ്പോൾ, യഥാർത്ഥത്തിൽ രണ്ട് ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങൾ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ച് രൂപംകൊണ്ട ഓക്സിജൻ വാതകത്തെക്കുറിച്ചാണ് പറയുന്നത് (O_2). ജീവൻ നിലനിർത്തുന്നതിൽ ഇതിനുള്ള പങ്ക് വളരെ വലുതാണ്. അതുകൊണ്ടാണ് ഇതിനെ "ലൈഫ് എയർ" എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. നമ്മൾ ശ്വസിക്കുന്ന ഓരോ ശ്വാസത്തിലും ഈ ജീവവായുവിന്റെ സാന്നിധ്യമുണ്ട്. തീ കത്താനും, നമ്മുടെ ശരീരത്തിലെ കോശങ്ങൾക്ക് പ്രവർത്തിക്കാനും ഓക്സിജൻ ഒഴിച്ചുകൂടാൻ പറ്റാത്ത ഘടകമാണ്.

പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ വസ്തുക്കളും ഒന്നുകിൽ മൂലകങ്ങൾ (ഒരുതരം ആറ്റങ്ങൾ മാത്രം അടങ്ങിയവ), സംയുക്തങ്ങൾ (രണ്ടോ അതിലധികമോ വ്യത്യസ്ത തരം ആറ്റങ്ങൾ രാസബന്ധനത്തിലൂടെ ബന്ധിപ്പിച്ചവ), അല്ലെങ്കിൽ മിശ്രിതങ്ങൾ (രണ്ടോ അതിലധികമോ പദാർത്ഥങ്ങൾ രാസപരമായി കൂടിച്ചേരാതെ കൂട്ടിച്ചേർത്തവ) എന്നിവയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, രണ്ട് ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങൾ ചേർന്ന് ഓക്സിജൻ വാതകം (O_2) ഉണ്ടാകുന്നത് ഒരു മൂലകത്തിന്റെ തന്മാത്രയാണ്. എന്നാൽ രണ്ട് ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളും ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റവും ചേർന്ന് ജലം (H_2O) ഉണ്ടാകുന്നത് ഒരു സംയുക്തമാണ്. മറുവശത്ത്, മൂന്ന് ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങൾ ചേർന്ന് ഓസോൺ (O_3) എന്ന മറ്റൊരു വാതകം ഉണ്ടാക്കുന്നു.

എന്തുകൊണ്ടാണ് മൂലകങ്ങൾ പരസ്പരം കൂടിച്ചേരുന്നത് എന്ന ചോദ്യത്തിന് ഉത്തരം തേടുന്നതിന് മുൻപ്, ആറ്റങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ചില അടിസ്ഥാന കാര്യങ്ങൾ ഓർമ്മിക്കാം. ആറ്റങ്ങളിൽ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള പ്രോട്ടോണുകളും, നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളും, ചാർജില്ലാത്ത ന്യൂട്രോണുകളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒരു ന്യൂട്രൽ ആറ്റത്തിൽ, പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണവും ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണവും തുല്യമായിരിക്കും.

ഓരോ മൂലകത്തിലും, ഇലക്ട്രോണുകൾ ന്യൂക്ലിയസിന് ചുറ്റുമുള്ള പ്രത്യേക ഊർജ്ജ നിലകളിലാണ് ക്രമീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ഏറ്റവും പുറം ഷെല്ലിൽ (ഊർജ്ജ നിലയിൽ) രണ്ടോ എട്ടോ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ മാത്രമേ ആ ആറ്റം സ്ഥിരത കൈവരിക്കൂ. ഈ നിയമത്തെ ഒക്ടറ്റ് നിയമം (Octet Rule) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഒരു നൃത്തസംഘത്തിലെ അംഗങ്ങൾ ഒരു നിശ്ചിത എണ്ണത്തിൽ വൃത്തം പൂർത്തിയാക്കുമ്പോളാണ് ആ നൃത്തം പൂർണ്ണതയിലെത്തുന്നത് പോലെ, ആറ്റങ്ങളുടെ ഏറ്റവും പുറം ഷെല്ലിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം പൂർത്തിയാകുമ്പോളാണ് അവ സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നത്.

ഓക്സിജൻ ആറ്റത്തിന്റെ കാര്യമെടുത്താൽ, അതിന് ആദ്യത്തെ ഊർജ്ജ നിലയിൽ രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകളും രണ്ടാമത്തെ ഊർജ്ജ നിലയിൽ ആറ് ഇലക്ട്രോണുകളുമുണ്ട്. ഒക്ടറ്റ് നിയമം അനുസരിച്ച് സ്ഥിരത കൈവരിക്കാൻ ഓക്സിജന് രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകൾ കൂടി ആവശ്യമാണ്. ഈ ആവശ്യകത പൂർത്തീകരിക്കാനാണ് രണ്ട് ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങൾ പരസ്പരം ചേർന്ന് സ്ഥിരതയുള്ള ഓക്സിജൻ തന്മാത്ര (O_2) രൂപപ്പെടുന്നത്. അവർ ഇലക്ട്രോണുകൾ പങ്കുവെച്ച് തങ്ങളുടെ പുറം ഷെല്ലുകൾ പൂർത്തിയാക്കുന്നു, ഒരു കെട്ടിപ്പിടുത്തത്തിലൂടെ സുരക്ഷിതരാകുന്നതുപോലെ.

സാധാരണയായി, ആറ്റങ്ങൾ തന്മാത്രകളും സംയുക്തങ്ങളും രൂപീകരിക്കുന്നത് അവയുടെ ഒക്റ്ററ്റ് പൂർത്തിയാക്കാനും സ്ഥിരത കൈവരിക്കാനുമാണ്. പ്രകൃതിയിലെ എല്ലാ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാനം ഈ ലളിതമായ തത്വമാണ്. സ്ഥിരത തേടിയുള്ള ഈ രാസയാത്രയാണ് ലോകത്തിലെ വൈവിധ്യമാർന്ന തന്മാത്രകളെയും സംയുക്തങ്ങളെയും സൃഷ്ടിക്കുന്നത്.