നാളറിവ്
വാതകങ്ങളുടെ കഥ
  • കരീം യൂസുഫ് തിരുവട്ടൂര്‍
  • 12:57 PM
  • 31/31/2017

ആഗസ്​റ്റ്​ മാസത്തിന്​ നമ്മുടെ ശ്വസനവുമായി ഏറെ ബന്ധമുണ്ട്​. അതെന്താണെന്നറിയുമോ​? ആഗസ്​റ്റ്​ ഒന്നിനാണ്​ ജോസഫ്​ പ്രീസ്​റ്റ്​ലിയുടെ പരീക്ഷണം വിജയിച്ചതും ഒാക്​സിജൻ എന്ന വാതകത്തെ നമ്മൾ തിരിച്ചറിഞ്ഞതും. മെർക്കുറിയുടെ ഓക്സൈഡിനെ സൂര്യപ്രകാശംകൊണ്ട് ‍ ചൂടാക്കിയപ്പോഴാണ് പ്രാണവായുവായ ഓക്സിജൻ വേർതിരിഞ്ഞു വന്നത്. ഡിഫ്ളോജിസ്​റ്റിക്കേറ്റഡ് എയർ എന്നാണ് (Dephlogisticated air) പ്രീസ്​റ്റ്​ലി അതിന്​ പേരിട്ടത്. 1774-ലായിരുന്നു അത്​. പിന്നീട് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ലാവോസിയെയാണ് ഇതിനു ഓക്സിജൻ എന്നപേരിട്ടത്. മറ്റുള്ള വാതകങ്ങളെക്കുറിച്ചുമറിയേണ്ടേ... ഇതാ ചിലത്​. 

ദ്രവ്യത്തി​െൻറ മുഖ്യമായ മൂന്ന് അവസ്​ഥകളിൽ ഒന്നാണ്​ വാതകാവസ്​ഥ. പ്രപഞ്ചത്തിൽ വാതകങ്ങളില്ലെങ്കിൽ ജീവ​െൻറ നിലനിൽപ്പുതന്നെ അപകടത്തിലാകുമായിരുന്നു. ശ്വസനം തൊട്ട് പാചകം വരെയുള്ള അനേകം ആവശ്യങ്ങൾക്ക് വാതകം അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. വാതകങ്ങളെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ അറിയാം.

വാതകങ്ങൾ
നിയതമായ ആകൃതിയോ വ്യാപ്​തമോ ഇല്ലാത്തവയാണ്​ വാതകങ്ങൾ. വാതകത്തിലെ തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള അകലം വളരെ കൂടുതലായിരിക്കും. വാതകങ്ങ​ൾ അവ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന പാത്രത്തിെൻറ ആകൃതി സ്വീകരിക്കുകയും ഉൾക്കൊള്ളുന്ന പാത്രത്തി​െൻറ വ്യാപ്തം വാതകത്തിെൻറ വ്യാപത്്മായി കണക്കാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. വാതക തന്മാത്രകൾ എല്ലാ വശങ്ങളിലേക്കുംതുല്യമർദം പ്രയോഗിക്കുന്നു.

ആവർത്തന പട്ടികയിലെ താരങ്ങൾ
ആവർത്തന പട്ടികയിൽ സ്​ഥാനം പിടിച്ചിട്ടുള്ള വാതകങ്ങളാണ് ഹൈഡ്രജൻ, ഹീലിയം, നൈട്രജൻ, ഓക്സിജൻ, ഫ്ളൂറിൻ, നിയോൺ, ക്ലോറിൻ, ആർഗൺ, ക്രിപ്റ്റോൺ, സെനോൺ, റഡോൺ എന്നിവ.
 

ഡിഫ്യൂഷൻ
ഒന്നിലധികം വാതകങ്ങൾ കൂടിക്കലരുന്നതാണ് ഡിഫ്യൂഷൻ. അഥവാ വാതകം ശൂന്യസ്​ഥലത്തേക്കോ മറ്റൊരു വാതകത്തിലേക്കോ വ്യാപിക്കുന്ന പ്രക്രിയ.

രസതന്ത്രത്തിലെ ഉജ്ജ്വല കണ്ടുപിടിത്തം
ഭൂമിയിൽ ഏറ്റവുംകൂടുതൽ കാണപ്പെടുന്ന വാതകമാണ്​ ഹൈഡ്രജൻ. ഇവ സ്വതന്ത്രാവസ്​ഥയിൽ കാണപ്പെടുന്നു. ഹൈഡ്രജൻ കത്തിച്ചാൽ ജലം ലഭിക്കുമെന്ന് തിരിച്ചറിഞ്ഞപ്പോഴാണ് ഗ്രീക്ക് ഭാഷയിൽ ‘ജലമുണ്ടാക്കുന്നത്’ എന്ന അർഥത്തിൽ ഹൈഡ്രജൻ എന്ന പേര്  നൽകിയത്. നിറമോ മണമോ രൂചിയോ ഇല്ലാത്ത ഇവ രണ്ട് ആറ്റങ്ങൾ ഒരുചേർന്നിട്ടുള്ള തന്മാത്രകളായാണ് കാണപ്പെടുന്നത്.
1766ൽ ഇംഗ്ലീഷ് ഭൗതികജ്ഞനായ ഹെൻറി കാവൻഡിഷ് ഹൈഡ്രജൻ വാതകം കണ്ടെത്തിയത് രസതന്ത്രത്തിലെ ഉജ്ജ്വല നേട്ടമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. ഒരുപക്ഷേ, അന്ന് കാവൻഡിഷ് ഹൈഡ്രജൻ വാതകം കണ്ടെത്തിയില്ലായിരുന്നെങ്കിൽ രസതന്ത്രത്തി
െൻറ വളർച്ച ദീർഘകാലം മന്ദീഭവിച്ച് കിടക്കുമായിരുന്നു. ഹൈഡ്രജൻ ഹീലിയമായി മാറുന്ന രാസപ്രവർത്തനമാണ്​ സൂര്യനിലും മറ്റ് നക്ഷത്രങ്ങളിലും സംഭവിക്കുന്നത്. ഇതാണ് അവയുടെ ഉൗർജ്ജ ഉൽപാദനത്തിെൻറ രഹസ്യം. മലിനീകരണമില്ലാത്തതിനാൽതന്നെ ഹൈഡ്രജനെ വ്യാവസായിക ഇന്ധനമായി ഉപയോഗപ്പെടുത്താനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ ലോകത്തിെൻറ പല ഭാഗത്തുനിന്നും നടന്നുവരുന്നുണ്ട്. അതിനാൽതന്നെ ഹൈഡ്രജൻ ‘ഭാവിയുടെ ഇന്ധനം’ എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നു.

േസാഡയുടെ രഹസ്യം
കൂട്ടുകാർ സോഡ കുടിക്കാറില്ലേ. എന്താണ്​ 
സോഡയുടെ രഹസ്യം. ജലത്തിൽ കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡ് ലയിപ്പിച്ചാണ്​ സോഡ നിർമിക്കുന്നത്. കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡ്  എന്ന നിറമില്ലാത്ത വാതകം ഒരേസമയം മനുഷ്യന് ഉപകാരവും ഉപദ്രവവും ചെയ്യുന്നു. സസ്യങ്ങൾ ആഹാരം പാചകംചെയ്യുന്നത് പ്രസ്​തുത വാതകം ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയുള്ള പ്രകാശസംശ്ലേഷണം വഴിയാണ്. കാർബണും ഓക്സിജനും ചേർന്ന സംയുക്​തമാണ് കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡ്. രണ്ട് ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങളും ഒരുകാർബൺ ആറ്റവും സഹസംയോജന ബന്ധനം വഴി പരസ്​പരം ബന്ധിപ്പിക്കപ്പെട്ടതാണ് ഇതിെൻറ ഘടന. അതായത് ഒരു മോളിക്യൂളിൽ ഒരുകാർബൺ ആറ്റവും രണ്ട് ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങളുംയോജിച്ച് കിടക്കുന്നു. CO2 എന്നാണ് കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡിനെ ചുരുക്കിവിളിക്കാറുള്ളത്. ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിൽ സ്വതന്ത്രാവസ്​ഥയിലും ജലാശയങ്ങളിൽ ഭാഗികമായ ലയനരൂപത്തിലുമാണ് ഇവ കാണപ്പെടുന്നത്. ആവിയന്ത്രങ്ങളുടെ പ്രചാരകാലം തൊട്ടാണ് അന്തരീക്ഷത്തിൽ കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡിെൻറ അളവ് വർധിച്ചതെന്നാണ് ഗവേഷകർ പറയുന്നത്. അഗ്​നിശമനികളിൽ തീ അണക്കാനുള്ള മുഖ്യ ഘടകംകൂടിയാണ്​ കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡ്.

വെൽഡിങ്​​ രംഗം
ലോഹങ്ങളെ വിളക്കി യോജിപ്പിക്കാൻ ഓക്സി അസറ്റിലിൻ െപ്രാസസിങ് ആണ് ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്. ശുദ്ധമായ ഓക്സിജൻ അസറ്റിലിനുമായി ചേർത്താണ് ഈ പ്രക്രിയ നടത്തുന്നത്.


സൗരയൂഥത്തിലെ വാതകങ്ങൾ
സൂര്യനിൽ കൂടുതലായുള്ള വാതകം ഹൈഡ്രജനാണ്. ചൊവ്വയിലാകട്ടെ കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡും. ശുക്രനിൽ കാർബൺ ഡൈഓക്സൈഡും നൈട്രജനും ആ സ്​ഥാനം കൈയടക്കിയപ്പോൾ ശനിയിൽ ഹൈഡ്രജനാണ്​ കൂടുതലായുമുള്ളത്.

ഉൽകൃഷ്​ട വാതകങ്ങൾ
ആവർത്തന പട്ടികയിലെ പതിനെട്ടാം ഗ്രൂപ്പിലെ ആദ്യത്തെ ആറ് മൂലകങ്ങളെയാണ് ഉൽകൃഷ്​ട വാതകങ്ങൾ (നോബ്ൾ ഗ്യാസ്​) എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ഇവയെ അലസ വാതകങ്ങൾ, വിശിഷ്​ട വാതകങ്ങൾ തുടങ്ങിയ പേരുകളിലും അറിയപ്പെടുന്നു. മറ്റ്​ മൂലകങ്ങളുമായും സംയുക്​തങ്ങളുമായും ഉൽകൃഷ്​ട വാതകങ്ങൾ വിരളമായേ രാസപ്രവർത്തനം നടത്താറുള്ളൂ. ഹീലിയം, നിയോൺ, ആർഗൺ, ക്രിപ്റ്റോൺ, സെനോൺ, റഡോൺ എന്നിവയാണ് ഉൽകൃഷ്​ട വാതകങ്ങൾ എന്ന പേരിൽ അറിയപ്പെടുന്നത്.

വാതകങ്ങളുടെ നിയമങ്ങൾ
വാതകങ്ങളുടെ സ്വാഭാവികമായ പ്രത്യേകതകളെ അടിസ്​ഥാനമാക്കി നിരവധി വാതക നിയമങ്ങൾ പ്രാബല്യത്തിലുണ്ട്. റോബർട്ട് ബോയിൽ അവതരിപ്പിച്ച ബോയിൽ നിയമം, ജാക്വസ്​ അലക്സാെണ്ട്ര ചാൾസി
െൻറ ചാൾസ്​ നിയമം, ഇറ്റാലിയൻ ശാസ്​ത്രജ്ഞനായ അമിഡിയോ അവൊഗാേഡ്രായുടെ അവൊഗാേഡ്രാ നിയമം, ഫ്രഞ്ച് ശാസ്​ത്രജ്ഞനായ ഗേലൂസാക് ആവിഷ്​കരിച്ച ഗേലൂസാക് നിയമം, തോമസ്​ ഗ്രഹാമിെൻറ ഡിഫ്യൂഷൻ നിയമം എന്നിവ ഈ പട്ടികയിൽ വരുന്നു. താപനില സ്​ഥിരമായിരിക്കുമ്പോൾ ഒരു നിശ്ചിത മാസ്​ വാതകത്തിെൻറ വ്യാപ്തം മർദത്തിന് വിപരീത അനുപാതത്തിലായിരിക്കുമെന്നാണ്​ ബോയിൽ നിയമം പ്രസ്​താവിക്കുന്നത്. മർദം സ്​ഥിരമായിരിക്കുമ്പോൾ ഒരു നിശ്ചിത മാസ്​ വാതകത്തിെൻറ വ്യാപ്തം കെൽവിൻ സ്​കെയിലിലെ താപനിലക്ക്​ നേർ അനുപാതത്തിൽ ആയിരിക്കുമെന്നതാണ്​ ചാൾസ്​ നിയമത്തിെൻറ ഭാഷ്യം. സ്​ഥിരതാപ നിലയിലും മർദത്തിലും എല്ലാ വാതകങ്ങളുടെയും തുല്യവ്യാപ്തത്തിലുള്ള തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണം തുല്യമായിരിക്കുമെന്ന് അവൊഗാേഡ്രാ നിയമം പറയുന്നു. വ്യാപ്തം സ്​ഥിരമായിരിക്കുമ്പോൾ ഒരു നിശ്ചിത മാസ്​ വാതകത്തിെൻറ മർദം അതിെൻറ താപനിലക്ക്​ നേർ അനുപാതത്തിൽ ആയിരിക്കുമെന്നതാണ്​ ഗേലൂസാക് നിയമം. മർദവും താപനിലയും സ്​ഥിരമായിരിക്കുമ്പോൾ വാതകങ്ങളുടെ ഡിഫ്യൂഷൻ നിരക്ക് അവയുടെ സാന്ദ്രതയുടെ വർഗമൂല്യത്തിന് വിപരീതമായിരിക്കുമെന്നതാണ് ഗ്രഹാം നിയമത്തിെൻറ അടിസ്​ഥാനം.