පරමාණුක හා අණුක ඉලෙක්ට්රෝන කාක්ෂික
.jpg)
අණුවක ඉලෙක්ට්රෝන එකට බැඳී ඇති ආකාරය තේරුම් ගැනීම සඳහා යොදාගන්නා සංකල්පය රසායනික බන්ධන නම් වේ. මෙය පරමාණුක න්යෂ්ටියේ අඩංගු ධන ආරෝපණ සහ ඒ වටා දෝලනය වෙමින් පවතින සෘණ ආරෝපණ අතර බහු ධ්රැවීය තුල්යතාවයක් සේ සිතිය හැක. (සරල ආකර්ෂණ හා විකර්ෂණයන්ට වඩා) ඉලෙක්ට්රෝනයක ශක්තීන් සහ පැතිරීම තවත් පරමාණුවක් හා බන්ධන තැනීමට ඉලෙක්ට්රෝනයකට ඇති හැකියාව නිරූපණය කරයි. මෙම විභවයන් අණු හා ස්ඵටිකවල පරමාණු එකට බැඳ තබා ගන්නා අන්තර්ක්රියා ඇති කිරීමට හේතු වේ. බොහෝ සරල සංයෝගවල අණුක ව්යුහය හා සංයුතිය ගැන අනාවැකි පළ කිරීම සඳහා සංයුජතා බන්ධනවාදය, සංයුජතා කවච ඉලෙක්ට්රෝන යුගල විකර්ෂණ ආකෘතිය (VSEPR) සහ ඔක්සිකරණ අංකය පිළිබඳ සංකල්පය යොදාගත හැක. බොහෝ අයනික ව්යුහ සඳහා ද මෙවැනිම පැරණි භෞතික විද්යා සංකල්ප ඇසුරින් අනාවැකි පළ කළ හැක. ලෝහ සංකීර්ණ වැනි වඩාත් සංකීර්ණ සංයෝග සඳහා සංයුජතා බන්ධන වාදය යෙදිය නොහැකි අතර ඒ වෙනුවට ප්රධාන වශයෙන්ම ක්වොන්ටම් රසායන විද්යාව මත පදනම් වූ අණුක කාක්ෂික වාද වැනි විකල්ප ක්රම යොදාගත යුතු වේ.
රසායනික ප්රතික්රියා
කිසියම් රසායන ද්රව්යයක් තවත් රසායන ද්රව්යයක් හෝ ශක්ති ප්රභේදයක් සමඟ ඇතිවන අන්තර්ක්රියාවක් හේතුවෙන් පරිණාමනය වීමේ ක්රියාවලිය හා බැඳුණු රසායනික ප්රතික්රියාව නම් වේ. මෙවැනි රසායනික ප්රතික්රියා ස්වාභාවිකව සිදුවීම හෝ විද්යාගාරයක් තුළ විශේෂයෙන් පිළියෙල කළ බඳුන් තුළ රසායනඥයන්ගේ උත්සාහයෙන් සිදුවිය හැක. මෙහිදී රසායනාගාරවල බොහෝ විට යොදා ගැනෙන බඳුන් වන්නේ රසායනාගාර වීදුරු උපකරණයි. මෙවැනි රසායනික ප්රතික්රියාවකදී අණුවක් හරහා හෝ ඒ තුළ පරමාණු ඇසිරීම වෙනස්වීම / නැවත සකස් වීම අණු විඝටනය හෙවත් වඩාත් කුඩා අණු 2ක් හෝ වැඩි ගණක් බවට බිඳී යාම හෝ අණු එක්ව තව අණු නිර්මාණය වීම සිදුවිය හැක. රසායනික ප්රතික්රියාවකදී බොහෝ විට රසායනික බන්ධන බිඳීම හෝ හට ගැනීම සිදුවේ. බහුලව භාවිතා වන රසායනික ප්රතික්රියා ක්රම අතරට ඔක්සිකරණය , ඔක්සිහරණය, විඝටනය, අම්ල - භෂ්ම උදාසීනීකරණය සහ අණුකව නැවත සකස් වීම් යනාදිය අයත්ය.
රසායනික සමීකරණයක් මඟින් රසායනික ප්රතික්රියාවක් සංකේතාත්මක නිරූපණය කළ හැක. න්යෂ්ටික නොවන රසායනික සමීකරණයක දෙපස පරමාණු සංඛ්යා සහ වර්ග සමාන වන නමුත් න්යෂ්ටික ප්රතික්රියාවක් සඳහා මෙය සත්ය වන්නේ ප්රෝටෝන හා නියුට්රෝන වැනි න්යෂ්ටික අංශු සඳහා පමණි.
රසායනික ප්රතික්රියාවකදී රසායනික බන්ධන නැවත සකස්වීමේ ක්රියාවලිය සිදුවන පියවර අනු පිළිවෙල එහි යාන්ත්රණය ලෙස හැඳින්වේ. රසායනික ප්රතික්රියාවක් එකිනෙකට වෙනස් සීග්රතා සහිත පියවර කිහිපයක් ඔස්සේ සිදුවන සේ සැලකිය හැක. මේ අනුව විවිධ ස්ථායීතාවයන් සහිත ප්රතික්රියා අතරමැදි සංයෝග ගණනාවක් ප්රතික්රියාවක් අතරතුර ඇති විය හැක. ප්රතික්රියාවක චාලක යාන්ත්රණය සහ සාපේක්ෂ ප්රතිඵල මිශ්රණය පැහැදිලි කිරීම සඳහා ප්රතික්රියා යාන්ත්රණ යෝජනා කෙරේ. බොහෝ භෞතික රසායනඥයින් විවිධ රසායනික ප්රතික්රියා පිළිබඳ අධ්යයනය කර ඒවාට අනුරූප ප්රතික්රියා යාන්ත්රණ යෝජනා කිරීම සඳහා විශේෂඥයෝ වෙති . රසායනික ප්රතික්රියාවක් සඳහා යාන්ත්රණයක් ඉදිරිපත් කිරීමේ දී වුඩ්වර් - හොෆ්මන් නීති වැනි ප්රත්යක්ෂ මූල නීති කිහිපයක් බොහෝ විට වැදගත් වේ.
රසායනික ප්රතික්රියාවක් සඳහා වඩාත් සියුම් අර්ථ කථයනයක් වන්නේ එය රසායනික ප්රභේදයක අන්තර් පරිවර්තනයට හේතු වන ක්රියාවලියන්ය යන්නයි. මෙම අර්ථ දැක්වීමට අනුව රසායනික ප්රතික්රියාවක් මූලික ප්රතික්රියාවක් හෝ පියවරමය ප්රතක්රියාවක් විය හැක. ප්රතික්රියාවට සහභාගී වන ප්රහේදයන්හි අන්තර් පරිවර්තනය පරීක්ෂණාත්මකව නිරීක්ෂණය කළ හැකි අවස්ථා පමණක් මෙම අර්ථ දැක්වීමට අයත් වන බව ද නියම වී තිබේ. මෙම අර්ථ දැක්වීමෙන් දැක්වෙන ආකාරයටම මෙවැනි නිරීක්ෂණය කළ හැකි ප්රතික්රියා බොහෝ විට අණුක භූතාර්ථ ගණනාවක් අතර සිදුවේ. නමුත් මෙය ඒක අණුක භූතාර්ථයන්හි සිදුවන විපර්යාස සඳහා ද යොදා ගැනීම සංකල්පිතව වඩාත් පහසු වේ. (උදා - අන්වීක්ෂය /අත්යන්ත රසායනික ක්රියාවලි)
ශක්තිය
රසායනික ප්රතික්රියාවක් සිදුවීමේ දී අනිවාර්යයෙන්ම ඊට සහභාගී වූ ප්රතික්රියකවල ශක්තියේ අඩු වීමක් හෝ වැඩිවීමක් සිදුවේ. තාපය හෝ ආලෝකය ලෙස ප්රතික්රියාවක දී ප්රතික්රියක හා පරිසරය අතර ශක්තිය යම් ප්රමාණයක් හුවමාරු වන බැවින් ප්රතික්රියාවේ ඵලවල ශක්තිය ප්රතික්රියකවල ශක්තිය වඩා අඩු හෝ වැඩි විය හැක. ප්රතික්රියාවක ඵල ශක්තියෙන් ප්රතික්රියකවලට වඩා අඩු වේ නම් එවන් ප්රතික්රියා තාපදායක ප්රතික්රියා ලෙසත් ආරම්භක ප්රතික්රියකවලට වඩා අවසාන ඵලවල ශක්තිය වැඩි ප්රතික්රියා තාපාවශෝෂක ලෙස ද හැඳින්වේ.
රසායනික ප්රතික්රියාවක් සිදුවීම සඳහා ප්රතික්රියක සක්රියන ශක්තිය ලෙස හැඳින්වෙන ශක්ති බාධකය බිඳ හෙලීමට ප්රමාණවත් ශක්තියක් ගොඩනඟා ගැනීම අත්යාවශ්ය වේ. දෙන ලද T උෂ්ණත්වයකදී ප්රතික්රියාවක සීඝ්රතාව බෝල්ට්ස්මාන් ඝනත්ව සාධකය e − E / kT (හෙවත් දෙන ලද T උෂ්ණත්වයේ දී ප්රතික්රියක අණුවක් සතු ශක්තිය ප්රතික්රියාවේ සක්රියන ශක්තිය E ට සමාන හෝ වැඩි වීමේ සම්භාවිතාවය) මඟින් ප්රතික්රියාවේ සක්රියන ශක්තිය වන E හා බැඳී තිබේ. මෙසේ ප්රතික්රියා සීඝ්රතාව ඝාතීය ලෙස උෂ්ණත්වය මත පරායත්ත වීම ආහීනියස් සමීකරණය මඟින් දෙනු ලැබේ. ප්රතික්රියාවකට අවශ්ය සක්රියන ශක්තිය තාපය, ආලෝකය, විද්යුතය, යාන්ත්රික ශක්තිය (අති ධ්වනි තරංග ආකාරයට) ආදී ඕනෑම එකකට මේ හැකියාව පවතී.
රසායනික තාපගති විද්යාවේ දී එන්ට්රොපිය ද අන්තර්ගත නිදහස ශක්තිය පිළිබඳ සංකල්පය රසායනික ප්රතික්රියාවක් සිදුවීමට ඇති හැකියාව ගැන අනාවැකි පල කිරීමට සහ රසායනික ප්රතික්රියාවක සමතුලිතතා තත්ව නිර්ණය කිරීමේ දී ඉතා වැදගත් වේ. කිසියම් ප්රතික්රියාවක් සිදුවීම සඳහා එම ප්රතික්රියාවට අදාලව ගිබ්ස් නිදහස් හක්ති වෙනස ඍණ අගයක් විය යුතු අතර එය ශුන්ය වේ නම් ප්රතික්රියාව සමතුලිතතාවයේ පවතී යැයි කියනු ලැබේ.
ඉලෙක්ට්රෝන , පරමාණු සහ අණු සඳහා තිබිය හැකි ශක්ති අගයන් නිශ්චිත සීමිත සංඛ්යාවක් පවතීත මෙම අගයයන් බැඳුණු පද්ධතියක ශක්තියක් ක්වොන්ටම් යාන්ත්ර විද්යාව ඇසුරින් ක්වොන්ටමීකරණය මඟින් ලබා ගනු ලැබේ. උච්ච ශක්ති මට්ටම්වල පවතින පරමාණු සහ අණු උත්තේජිත තත්වයේ පවතී යැයි කියනු ලැබේ. උත්තේජිත තත්වයේ පවතින අණු / පරමාණු බොහෝ විට වඩාත් ප්රතික්රියාශීලී වේ. එනම් වඩාත් පහසුවෙන් ප්රතික්රියාවලට සහභාගී වේ.
කිසියම් ද්රව්යයක කලාපය හැමවිටම එය හා එය අවට පරිසරයේ ඇති ශක්තිය නිර්ණය වේ. කිසියම් ද්රව්යයක අන්තර් අණුක බල අවට පරිසරයේ ඇති ශක්තියෙන් බිඳ හෙලිය නොහැකි තරම් ප්රභල වූ විට එම ද්රව්ය ද්රව හෝ ඝන වැනි වඩාත් සංවිධානාත්මක කලාපයකට අයත් වේ. ජලය මේ සඳහා උදාහරණයක් සේ ගත හැක. ජල අණු එකිනෙක හයිඩ්රජන් බන්ධන මඟින් බැඳී ඇති හෙයින් කාමර උෂ්ණත්වයේ දී ජලය ද්රවයක් වේ. එහෙත් අන්තර් අණුක බල වඩාත් දුර්වල ද්වී ධ්රැව ද්විධ්රැව බන්ධන වන හයිඩ්රජන් සල්ෆයිඩ් සාමාන්ය පීඩනයේ දී කාමර උෂ්ණත්වයේ දී වායුවක් වේ.
එක් රසායනික ද්රව්යයක සිට තවෙකක් වෙත ශක්තිය සම්ප්රේෂණය වීම එක් ද්රව්යයක් මගින් නිකුත් කරන ශක්ති ක්වොන්ටමයේ ප්රමාණය මත රඳා පවතී. කෙසේ නමුත් තාප ශක්තිය බොහෝ දුරට ඕනෑම ද්රව්යයක සිට තවෙකකට ඉතා පහසුවෙන් ගලා යයි. මීට හේතුව ද්රව්යයක කම්පන හා භ්රමණ ශක්ති මට්ටම් එකිනෙකට ඉතා ළඟින් පිහිටීමයි. නමුත් ඉලෙක්ට්රෝන ශක්ති මට්ටම් අතර පරතරයන් තාප ශක්ති මට්ටම් පරතරයන් තරම් කුඩා නොවන හෙයින් විද්යුත් ශක්තිය හෝ පාරජම්බුල විද්යුත් චුම්භක විකිරණ ශක්තීන් තාප ශක්තිය තරම් පහසුවෙන් හුවමාරු නොවේ.
විවිධ රසායනික ද්රව්යවලට විවිධ ලාක්ෂණික ශක්ති මට්ටම් පිහිටීම ඒවා විවිධ වර්ණාවලීන්හි වර්ණාවලි රේඛා අධ්යයනය මඟින් හඳුනාගැනීමේ දී යොදා ගැනේ. මෙම ක්රියාවලි වර්ණාවලීක්ෂණය නම් වේ. මේ සඳහා විවිධ විද්යුත් චුම්භක විකිරණ පරාස යොදා ගැනේ. IR (අධෝරක්ත කිරණ) , ක්ෂුද්ර තරංග , NMR හා ESR මේ සඳහා උදාහරණ වේ. වර්ණාවලීක්ෂය මගින් ළඟා විය නොහැකි වස්තූන් වන තාරකා සහ මන්දාකිණිවල සංයුතිය ඒවා මගින් නිකුත් වන විකිරණ ඇසුරින් නිර්ණය කිරීමට භාවිතා කෙරේ.
රසායනික ප්රතික්රියාවක් සිදුවීමේ දී අනිවාර්යයෙන්ම ඊට සහභාගී වූ ප්රතික්රියකවල ශක්තියේ අඩු වීමක් හෝ වැඩිවීමක් සිදුවේ. තාපය හෝ ආලෝකය ලෙස ප්රතික්රියාවක දී ප්රතික්රියක හා පරිසරය අතර ශක්තිය යම් ප්රමාණයක් හුවමාරු වන බැවින් ප්රතික්රියාවේ ඵලවල ශක්තිය ප්රතික්රියකවල ශක්තිය වඩා අඩු හෝ වැඩි විය හැක. ප්රතික්රියාවක ඵල ශක්තියෙන් ප්රතික්රියකවලට වඩා අඩු වේ නම් එවන් ප්රතික්රියා තාපදායක ප්රතික්රියා ලෙසත් ආරම්භක ප්රතික්රියකවලට වඩා අවසාන ඵලවල ශක්තිය වැඩි ප්රතික්රියා තාපාවශෝෂක ලෙස ද හැඳින්වේ.
රසායනික ප්රතික්රියාවක් සිදුවීම සඳහා ප්රතික්රියක සක්රියන ශක්තිය ලෙස හැඳින්වෙන ශක්ති බාධකය බිඳ හෙලීමට ප්රමාණවත් ශක්තියක් ගොඩනඟා ගැනීම අත්යාවශ්ය වේ. දෙන ලද T උෂ්ණත්වයකදී ප්රතික්රියාවක සීඝ්රතාව බෝල්ට්ස්මාන් ඝනත්ව සාධකය e − E / kT (හෙවත් දෙන ලද T උෂ්ණත්වයේ දී ප්රතික්රියක අණුවක් සතු ශක්තිය ප්රතික්රියාවේ සක්රියන ශක්තිය E ට සමාන හෝ වැඩි වීමේ සම්භාවිතාවය) මඟින් ප්රතික්රියාවේ සක්රියන ශක්තිය වන E හා බැඳී තිබේ. මෙසේ ප්රතික්රියා සීඝ්රතාව ඝාතීය ලෙස උෂ්ණත්වය මත පරායත්ත වීම ආහීනියස් සමීකරණය මඟින් දෙනු ලැබේ. ප්රතික්රියාවකට අවශ්ය සක්රියන ශක්තිය තාපය, ආලෝකය, විද්යුතය, යාන්ත්රික ශක්තිය (අති ධ්වනි තරංග ආකාරයට) ආදී ඕනෑම එකකට මේ හැකියාව පවතී.
රසායනික තාපගති විද්යාවේ දී එන්ට්රොපිය ද අන්තර්ගත නිදහස ශක්තිය පිළිබඳ සංකල්පය රසායනික ප්රතික්රියාවක් සිදුවීමට ඇති හැකියාව ගැන අනාවැකි පල කිරීමට සහ රසායනික ප්රතික්රියාවක සමතුලිතතා තත්ව නිර්ණය කිරීමේ දී ඉතා වැදගත් වේ. කිසියම් ප්රතික්රියාවක් සිදුවීම සඳහා එම ප්රතික්රියාවට අදාලව ගිබ්ස් නිදහස් හක්ති වෙනස ඍණ අගයක් විය යුතු අතර එය ශුන්ය වේ නම් ප්රතික්රියාව සමතුලිතතාවයේ පවතී යැයි කියනු ලැබේ.
ඉලෙක්ට්රෝන , පරමාණු සහ අණු සඳහා තිබිය හැකි ශක්ති අගයන් නිශ්චිත සීමිත සංඛ්යාවක් පවතීත මෙම අගයයන් බැඳුණු පද්ධතියක ශක්තියක් ක්වොන්ටම් යාන්ත්ර විද්යාව ඇසුරින් ක්වොන්ටමීකරණය මඟින් ලබා ගනු ලැබේ. උච්ච ශක්ති මට්ටම්වල පවතින පරමාණු සහ අණු උත්තේජිත තත්වයේ පවතී යැයි කියනු ලැබේ. උත්තේජිත තත්වයේ පවතින අණු / පරමාණු බොහෝ විට වඩාත් ප්රතික්රියාශීලී වේ. එනම් වඩාත් පහසුවෙන් ප්රතික්රියාවලට සහභාගී වේ.
කිසියම් ද්රව්යයක කලාපය හැමවිටම එය හා එය අවට පරිසරයේ ඇති ශක්තිය නිර්ණය වේ. කිසියම් ද්රව්යයක අන්තර් අණුක බල අවට පරිසරයේ ඇති ශක්තියෙන් බිඳ හෙලිය නොහැකි තරම් ප්රභල වූ විට එම ද්රව්ය ද්රව හෝ ඝන වැනි වඩාත් සංවිධානාත්මක කලාපයකට අයත් වේ. ජලය මේ සඳහා උදාහරණයක් සේ ගත හැක. ජල අණු එකිනෙක හයිඩ්රජන් බන්ධන මඟින් බැඳී ඇති හෙයින් කාමර උෂ්ණත්වයේ දී ජලය ද්රවයක් වේ. එහෙත් අන්තර් අණුක බල වඩාත් දුර්වල ද්වී ධ්රැව ද්විධ්රැව බන්ධන වන හයිඩ්රජන් සල්ෆයිඩ් සාමාන්ය පීඩනයේ දී කාමර උෂ්ණත්වයේ දී වායුවක් වේ.
එක් රසායනික ද්රව්යයක සිට තවෙකක් වෙත ශක්තිය සම්ප්රේෂණය වීම එක් ද්රව්යයක් මගින් නිකුත් කරන ශක්ති ක්වොන්ටමයේ ප්රමාණය මත රඳා පවතී. කෙසේ නමුත් තාප ශක්තිය බොහෝ දුරට ඕනෑම ද්රව්යයක සිට තවෙකකට ඉතා පහසුවෙන් ගලා යයි. මීට හේතුව ද්රව්යයක කම්පන හා භ්රමණ ශක්ති මට්ටම් එකිනෙකට ඉතා ළඟින් පිහිටීමයි. නමුත් ඉලෙක්ට්රෝන ශක්ති මට්ටම් අතර පරතරයන් තාප ශක්ති මට්ටම් පරතරයන් තරම් කුඩා නොවන හෙයින් විද්යුත් ශක්තිය හෝ පාරජම්බුල විද්යුත් චුම්භක විකිරණ ශක්තීන් තාප ශක්තිය තරම් පහසුවෙන් හුවමාරු නොවේ.
විවිධ රසායනික ද්රව්යවලට විවිධ ලාක්ෂණික ශක්ති මට්ටම් පිහිටීම ඒවා විවිධ වර්ණාවලීන්හි වර්ණාවලි රේඛා අධ්යයනය මඟින් හඳුනාගැනීමේ දී යොදා ගැනේ. මෙම ක්රියාවලි වර්ණාවලීක්ෂණය නම් වේ. මේ සඳහා විවිධ විද්යුත් චුම්භක විකිරණ පරාස යොදා ගැනේ. IR (අධෝරක්ත කිරණ) , ක්ෂුද්ර තරංග , NMR හා ESR මේ සඳහා උදාහරණ වේ. වර්ණාවලීක්ෂය මගින් ළඟා විය නොහැකි වස්තූන් වන තාරකා සහ මන්දාකිණිවල සංයුතිය ඒවා මගින් නිකුත් වන විකිරණ ඇසුරින් නිර්ණය කිරීමට භාවිතා කෙරේ.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)