அணு மாதிரி: டால்டன் மற்றும் தாம்சன் கோட்பாடுகள்

அறிவியலின் அடிப்படை அலகான அணுவைப்பற்றிய புரிதல் மனித வரலாற்றில் மிக முக்கியமான மைல்கல்லாகும். பருப்பொருட்கள் எதனால் ஆக்கப்பட்டவை என்ற கேள்விக்கு விடை தேடிய அறிவியலாளர்கள், அணுவின் அமைப்பை விளக்குவதற்காகப் பல்வேறு மாதிரிகளை முன்வைத்தனர். இதில் ஜான் டால்டன் மற்றும் ஜே.ஜே. தாம்சன் ஆகியோரின் பங்களிப்பு மிக முக்கியமானது.

1. ஜான் டால்டன் அணுக்கோட்பாடு (1808)

1808-ஆம் ஆண்டு ஜான் டால்டன் வெளியிட்ட அணுக்கோட்பாடு, நவீன வேதியியலின் அடித்தளமாக அமைந்தது. இவர் அணுவை ஒரு மிகச்சிறிய, பிரிக்க முடியாத கோளமாக உருவகித்தார். டால்டனின் கோட்பாட்டின் முக்கிய அம்சங்களை கீழே விரிவாகக் காண்போம்.

டால்டனின் அணுக்கோட்பாட்டின் முக்கியக் கொள்கைகள்:

• அனைத்துப் பருப்பொருட்களும் 'அணு' (Atom) எனப்படும் மிகச்சிறிய, பிரிக்க முடியாத துகள்களால் ஆனவை.
• ஒரே தனிமத்தின் அணுக்கள் அனைத்தும் வடிவம், நிறை மற்றும் பண்புகளில் ஒரே மாதிரியானவை.
• வெவ்வேறு தனிமங்களின் அணுக்கள் வெவ்வேறு நிறை மற்றும் பண்புகளைக் கொண்டவை.
• அணுக்களை ஆக்கவோ அல்லது அழிக்கவோ முடியாது (இது ஆற்றல் மாறா விதியின் அடிப்படையில் அமைந்தது).
• வேதிவினைகளின் போது அணுக்கள் மறுசீரமைப்புக்கு மட்டுமே உள்ளாகின்றன.
• வெவ்வேறு தனிமங்களின் அணுக்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட முழு எண் விகிதத்தில் இணைந்து சேர்மங்களை உருவாக்குகின்றன.

2. டால்டன் கோட்பாட்டின் வரம்புகள்

டால்டனின் கோட்பாடு பல உண்மைகளை விளக்கினாலும், பிற்கால அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகள் சில குறைபாடுகளை வெளிப்படுத்தின:

• அணுவைப் பிளக்க முடியாது என்று அவர் கூறினார், ஆனால் புரோட்டான், நியூட்ரான், எலக்ட்ரான் போன்ற துணை அணுத் துகள்கள் இருப்பது பின்னர் நிரூபிக்கப்பட்டது.
• ஒரே தனிமத்தின் அணுக்கள் வெவ்வேறு நிறை கொண்டிருக்கலாம் (ஐசோடோப்புகள்) என்பதை டால்டன் விளக்கவில்லை.
• வெவ்வேறு தனிமங்களின் அணுக்கள் ஒரே நிறை கொண்டிருக்கலாம் (ஐசோபார்கள்) என்பதையும் அவர் கணக்கில் கொள்ளவில்லை.

3. ஜே.ஜே. தாம்சன் அணு மாதிரி (1897)

1897-இல் எலக்ட்ரானைக் கண்டறிந்த ஜே.ஜே. தாம்சன், அணுவிற்குள் எதிர்மின் சுமை கொண்ட துகள்கள் இருப்பதை உறுதி செய்தார். இதன் அடிப்படையில் அவர் தனது அணு மாதிரியை முன்வைத்தார். இது "தர்பூசணி மாதிரி" (Watermelon Model) அல்லது "பிளம் புட்டிங் மாதிரி" (Plum Pudding Model) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

தாம்சன் மாதிரியின் முக்கியக் கருத்துக்கள்:

1. அணு என்பது நேர்மின் சுமை கொண்ட ஒரு கோளம்.
2. எலக்ட்ரான்கள் அந்த நேர்மின் சுமை கொண்ட கோளத்தில் அங்கொன்றும் இங்கொன்றுமாகப் புதைந்துள்ளன.
3. நேர்மின் சுமையின் அளவும், எதிர்மின் சுமையின் (எலக்ட்ரான்) அளவும் சமமாக இருப்பதால், அணு ஒட்டுமொத்தமாக மின் நடுநிலைத்தன்மை (Neutral) கொண்டதாக உள்ளது.

4. தாம்சன் மாதிரியின் தோல்வி

தாம்சன் மாதிரி அணுவின் நடுநிலைத்தன்மையை விளக்கியது, ஆனால் பின்வரும் கேள்விகளுக்கு விடையளிக்கத் தவறியது:

• எலக்ட்ரான்கள் ஏன் நேர்மின் சுமை கோளத்தில் நிலையாக உள்ளன?
• அணுவின் நிறை எவ்வாறு சீராகப் பரவியுள்ளது?
• பிறகு வந்த ரூதர்போர்டின் ஆல்ஃபா சிதறல் சோதனையில், தாம்சன் மாதிரி தவறானது என நிரூபிக்கப்பட்டது. அணுவின் பெரும்பகுதி காலியாக உள்ளது என்பது கண்டறியப்பட்டது.

5. ஒப்பீட்டு ஆய்வு மற்றும் முக்கியத்துவம்

அறிவியலின் வளர்ச்சி என்பது ஒரு கருதுகோளை மற்றொரு கருதுகோள் மேம்படுத்துவதாகும். டால்டன் அணுவை ஒரு 'அலகு' என்று கூறினார். தாம்சன் அந்த அலகிற்குள் 'துணை அலகுகள்' உண்டு என்று கூறினார். இந்த இரண்டு மாதிரிகளும் அணுவின் அடிப்படை அமைப்பைப் புரிந்துகொள்ள மாணவர்களுக்குத் தெளிவான வழிகாட்டுதலை வழங்குகின்றன.

டால்டனின் கோட்பாடு வேதிச் சேர்க்கை விதிகளான 'நிறை மாறா விதி' மற்றும் 'மடங்கு விகித விதி' ஆகியவற்றிற்கு வலுவான ஆதாரத்தை வழங்கியது. தாம்சனின் மாதிரி, மின்சாரம் மற்றும் காந்தப்புலம் அணுக்களுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கிறது என்பதற்கான ஆரம்பக்கட்ட ஆய்வுகளுக்கு வித்திட்டது.

முடிவுரை

போட்டித் தேர்வுகளைப் பொறுத்தவரை, டால்டன் மற்றும் தாம்சன் மாதிரிகளின் முக்கியத்துவத்தை விட, அவற்றின் வரம்புகள் மற்றும் அவை எதனால் நிராகரிக்கப்பட்டன என்பது முக்கியமானது. டால்டன் அணுவை 'பிரிக்க முடியாதது' என்றார், தாம்சன் அணுவை 'நேர்மின் சுமை கொண்ட கோளம்' என்றார். இந்த அடிப்படைகளை மனதில் கொண்டால், அணு அமைப்பின் அடுத்தகட்ட வளர்ச்சியான ரூதர்போர்டு மற்றும் நீல்ஸ் போர் மாதிரிகளை எளிதில் புரிந்துகொள்ள முடியும்.