சடத்தின் அணுக்கொள்கை

அறிமுகம் — அணுவடிவமைப்பின் வரலாற்றுப் பரிணாமம்

"அணு" என்ற தத்துவார்த்த எண்ணக்கருவானது முதன்முதலில் கிறிஸ்துவுக்கு முன் 460 ஆம் ஆண்டளவில் டெமோக்கிரிட்டஸ் (Democritus) எனும் கிரேக்க தத்துவஞானியால் முன்வைக்கப்பட்டது. எனினும், ஏறத்தாழ இரண்டாயிரம் ஆண்டுகள் வரை அது வெறும் தத்துவக் கோட்பாடாகவே நிலவியது. 1803 ஆம் ஆண்டிலேயே ஜான் டால்டன் (John Dalton) முதன்முதலாகப் பரீட்சார்த்த அவதானிப்புகளின் அடிப்படையில் அமைந்த அறிவியல் ரீதியான அணுக்கொள்கையை வெளியிட்டார்.

📚 வரலாற்றுப் பின்னணி

கி.மு. 440 ஆம் ஆண்டளவில் எம்பெடோக்கிளீஸ் (Empedocles) என்பவர் பிரபஞ்சத்திலுள்ள அனைத்துப் பொருட்களும் மண், நெருப்பு, காற்று, நீர் ஆகிய நான்கு மூலகங்களின் சேர்க்கையினாலேயே உருவாகின்றன என்ற கொள்கையைத் தோற்றுவித்தார். இதனைத் தொடர்ந்து கி.மு. 460–370 காலப்பகுதியில் வாழ்ந்த டெமோக்கிரிட்டஸ், சடப்பொருட்களை மேலும் பிரிக்க முடியாத மிகச்சிறிய துணிக்கைகளால் ஆனவை என விவரித்து, அத்துணிக்கைகளுக்குப் பிளக்க முடியாதது என்ற பொருளுடைய "அடொமோஸ்" (Atomos) என்ற பெயரையும் சூட்டினார். எனினும், அக்காலகட்டத்தில் வாழ்ந்த பிளேட்டோ மற்றும் அரிஸ்டாட்டில் போன்ற செல்வாக்குமிக்க தத்துவஞானிகள் இக்கோட்பாட்டை நிராகரித்தமையால், அணு பற்றிய சிந்தனையானது பல நூற்றாண்டுகளாகக் கவனிக்கப்படாமல் மறக்கப்பட்டிருந்தது. பின்னர் 1808 ஆம் ஆண்டில் ஜான் டால்டன் (1766–1844) முறையான இரசாயனச் சேர்க்கை விதிகளின் துணைக்கொண்டு அணு என்ற அறிவியல் கருத்தாக்கத்தை மீண்டும் நிலைநிறுத்தினார்.

டால்டனின் அணுக்கொள்கை (Dalton's atomic theory, 1803)

John Dalton — ஜான் டால்டன் (அணுக்கொள்கை, 1803)

அனைத்துச் சடப்பொருட்களும் மேலும் பிரிக்க முடியாத, மிகச்சிறிய அணுக்கள் எனப்படும் துணிக்கைகளால் ஆக்கப்பட்டுள்ளன.
ஒரு குறிப்பிட்ட மூலகத்தின் அணுக்கள் யாவும் திணிவிலும், வடிவம் மற்றும் ஏனைய இரசாயன இயல்புகளிலும் முற்றிலும் ஒத்தவையாகும்.
வேறுபட்ட மூலகங்களின் அணுக்கள் வேறுபட்ட திணிவுகளையும் வெவ்வேறான இயல்புகளையும் கொண்டிருக்கின்றன.
இரசாயனச் சேர்வைகள் உருவாகும்போது, வேறுபட்ட மூலகங்களின் அணுக்கள் தமக்கிடையே எளிய முழுஎண் விகிதங்களில் ஒன்றிணைகின்றன.
ஓர் இரசாயனத் தாக்கத்தின்போது அணுக்கள் மறுசீரமைப்பிற்கு மாத்திரமே உள்ளாகின்றன; மாறாக, தாக்கங்களின் மூலம் அணுக்களைப் புதிதாக ஆக்கவோ அல்லது முற்றாக அழிக்கவோ முடியாது.

தற்காலக் கண்டுபிடிப்புகளின்படி டால்டனின் கொள்கைக்கான விதிவிலக்குகள்

அணுவானது மேலும் பிளக்கப்பட முடியாதது என்ற கூற்று தவறானது; அது புரோத்தன், நியூத்திரன், இலத்திரன் ஆகிய உப-அணுத்துணிக்கைகளால் கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளது என்பது கண்டறியப்பட்டுள்ளது.
சமதானிகளின் (isotopes) கண்டுபிடிப்பானது, ஒரே மூலகத்தின் அணுக்கள் யாவும் முற்றிலும் ஒத்த திணிவைக் கொண்டவை என்ற கொள்கையைப் பொய்யாக்கியதுடன், அவை வேறுபட்ட திணிவெண்களைக் கொண்டிருக்கலாம் என்பதை நிரூபித்தது.
அணுக்கருத் தாக்கங்களின் போது அணுக்கள் பிளக்கப்பட்டு ஆற்றலாக மாற்றப்படவோ அல்லது புதிய அணுக்கள் தோற்றுவிக்கப்படவோ முடியும் என்பதால், தாக்கங்களின் போது அணுக்களை ஆக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது என்ற கூற்று அணுக்கரு வினைகளுக்குப் பொருந்துவதில்லை (E = mc²).

இலத்திரனின் கண்டுபிடிப்பு — Crookes மற்றும் Thomson

William Crookes — வில்லியம் குரூக்ஸ் (கதோட்டுக் குழாய்)

பிரித்தானிய இரசாயனவியலாளர் சர் வில்லியம் குரூக்ஸ் (Crookes) என்பவரால் வடிவமைக்கப்பட்ட கதோட்டுக் குழாய் (cathode ray tube) சோதனையானது இலத்திரனின் கண்டுபிடிப்பிற்கு அடித்தளமிட்டது. இக்குழாயானது மிகக் குறைந்த அமுக்கத்தில் வாயுவைக் கொண்ட ஒரு மூடிய கண்ணாடிக்குழாயாகும்; இதன் இரு முனைகளிலும் உலோக மின்வாய்கள் பொருத்தப்பட்டிருந்தன. இவ்விரு மின்வாய்களுக்கும் இடையே உயர் அழுத்த வேறுபாடு (மின்னழுத்தம்) பிரயோகிக்கப்படும்போது, மறைமின்வாயிலிருந்து (cathode) கண்ணுக்குப் புலப்படாத கதிர்வீச்சு உமிழப்பட்டு நேர்மின்வாயை நோக்கி நேர்கோட்டில் பயணிப்பது அவதானிக்கப்பட்டது. மறைமின்வாயிலிருந்து உருவாவதன் காரணமாக இக்கதிர்கள் "கதோட்டுக் கதிர்கள்" என அழைக்கப்பட்டன.

1897 ஆம் ஆண்டில் ஜே. ஜே. தாம்சன் (J.J. Thomson) இக்கதோட்டுக் கதிர்களை மின்புலம் மற்றும் காந்தப்புலங்களுக்கு உள்ளாக்கி ஆராய்ந்ததன் மூலம், கதிர்களின் ஏற்றத்திற்கும் திணிவிற்குமான விகிதத்தை (e/m) 1.76 × 10⁸ C g⁻¹ எனக் கணித்தார். இதன் மூலம் கதோட்டுக் கதிர்கள் யாவும் மறைமின்னேற்றமடைந்த அதிவேகத் துணிக்கைகளின் ஓட்டமே என்பதை உறுதிப்படுத்தியதுடன், அத்துணிக்கைகளுக்கு இலத்திரன்கள் (electrons) என்ற பெயரும் இடப்பட்டது.

இதனைத் தொடர்ந்து 1909 ஆம் ஆண்டில் இராபர்ட் மிலிக்கன் (Millikan) தனது புகழ்பெற்ற எண்ணெய்த்துளிப் பரிசோதனை மூலம் ஓர் இலத்திரனின் மின்னேற்றத்தின் பெறுமானம் 1.602 × 10⁻¹⁹ C எனத் துல்லியமாகக் கணக்கிட்டார். இவ்விரு பெறுமானங்களையும் (மின்னேற்றம் மற்றும் e/m விகிதம்) தொடர்புபடுத்தியதன் விளைவாக, இலத்திரனின் ஓய்வுத்திணிவானது 9.11 × 10⁻³¹ kg எனத் துணியப்பட்டது. இத்திணிவுப் பெறுமானமானது மிக இலகுவான ஐதரசன் அணுவின் திணிவின் ஏறத்தாழ 1/1836 பங்கு மாத்திரமேயாகும். இக்கண்டுபிடிப்புகளின் அடிப்படையில் தாம்சன் 1899 இல் தனது "பிளம் புடிங் மாதிரி" அணுவடிவமைப்பை முன்வைத்தார். இதன்படி, அணுவானது ஒரு சீரான நேர்மின்னேற்றக் கோள வடிவானது என்றும், அதனுள் மறைமின்னேற்றமுடைய இலத்திரன்கள் ஆங்காங்கே பதிக்கப்பட்டுள்ளன என்றும் விவரிக்கப்பட்டது.

நேர்க்கதிர்களும் புரோத்தனின் கண்டுபிடிப்பும் (Goldstein, 1907)

கைகர்-மார்ஸ்டன் பொற்தகட்டுச் சோதனை கருவி
*Geiger–Marsden gold foil apparatus*
Wikipedia → · CC

ஜெர்மன் பௌதீகவியலாளர் விக்டர் கோல்ட்ஸ்டைன் (Goldstein) துளையிடப்பட்ட மறைமின்வாயைக் கொண்ட ஒரு கதோட்டுக் குழாயைப் பயன்படுத்திப் பரிசோதனைகளை மேற்கொண்டார். உயர் மின்னழுத்தத்தைப் பிரயோகிக்கும்போது, வழமையான கதோட்டுக் கதிர்களுக்கு எதிர்முனையில் — அதாவது, மறைமின்வாயின் துளைகளினூடாக அதற்குப் பின்புறமாக நேர்மின்னேற்றமடைந்த கதிர்வீச்சொன்று ஊடுருவிச் செல்வதை அவர் அவதானித்தார். இக்கதிர்கள் "நேர்க்கதிர்கள்" அல்லது "கால்வாய் கதிர்கள்" என அழைக்கப்பட்டன. கதோட்டுக் கதிர்களைப் போலன்றி, இந்நேர்க்கதிர்களின் இயல்புகளும் அவற்றின் ஏற்றம்-திணிவு விகிதமும் (e/m) குழாயினுள் நிரப்பப்படும் வாயுவின் தன்மையிலேயே தங்கியிருந்தன.

1907 ஆம் ஆண்டில் இக்குழாயினுள் மிக இலகுவான வாயுவான ஐதரசன் வாயு இடப்பட்டிருந்தபோது பெறப்பட்ட நேர்க்கதிர் துணிக்கைகளின் திணிவானது இலத்திரனின் திணிவை விட ஏறத்தாழ 1836 மடங்கு அதிகமாகக் காணப்பட்டது. ஏனைய வாயுக்களைப் பயன்படுத்தும்போது பெறப்பட்ட நேர்க்கதிர் துணிக்கைகளின் திணிவுகள் யாவும் ஐதரசனிலிருந்து பெறப்பட்ட துணிக்கையின் திணிவின் முழுஎண் மடங்குகளாகவே அமைந்திருந்தன. எனவே, ஐதரசன் வாயுவிலிருந்து பெறப்பட்ட நேர்மின்னேற்றமுடைய இத்துணிக்கையே நேர்மின்னேற்றத்தின் அடிப்படை அலகாகக் கருதப்பட்டு, அதற்குப் புரோத்தன் (proton) எனப் பெயரிடப்பட்டது. இதன் திணிவு 1.673 × 10⁻²⁴ g (1.007 u) ஆகவும், மின்னேற்றம் +1.602 × 10⁻¹⁹ C ஆகவும் துணியப்பட்டது.

நியூத்திரனின் கண்டுபிடிப்பு (Chadwick, 1932)

ஹீலியம் அணுவின் குவாண்டம் மேகக் கோட்பாட்டு வரை
*Helium atom — quantum orbital model*
Wikipedia → · CC

அணுக்கருவில் புரோத்தன்கள் கண்டறியப்பட்ட போதிலும், ரூதர்போர்ட் அணுவின் திணிவெண்ணானது அதிலுள்ள புரோத்தன்களின் மொத்தத் திணிவை விட மிக அதிகமாக இருப்பதைக் கூர்ந்து அவதானித்தார். இதிலிருந்து, அணுக்கருவினுள் மின்னேற்றமற்ற, ஆனால் புரோத்தனின் திணிவுக்குச் சமனான திணிவைக் கொண்ட மூன்றாவது அடிப்படைத் துணிக்கையொன்று கண்டிப்பாகக் காணப்பட வேண்டும் என்ற தர்க்கரீதியான முடிவுக்கு அவர் வந்தார்.

1932 ஆம் ஆண்டில் ஜேம்ஸ் சட்விக் (James Chadwick) அணுக்கருத் தாக்கப் பரிசோதனை மூலம் இந்த எதிர்வுரையை நிரூபித்துக் காட்டினார். அவர் பெரிலியம் (Be) இலக்கின் மீது உயர் ஆற்றலுடைய அல்பா (α) துணிக்கைகளை மோதச் செய்தபோது, அங்கிருந்து ஒரு புதிய கதிர்வீச்சு வெளியேறுவதைக் கண்டறிந்தார்:

⁹₄Be + ⁴₂α → ¹²₆C + ¹₀n

இத்தாக்கத்தின் போது உமிழப்பட்ட துணிக்கையானது மின்புலத்திலோ அல்லது காந்தப்புலத்திலோ எவ்வித விலகலையும் காண்பிக்கவில்லை; எனவே அது மின்னேற்றமற்ற நடுநிலையான துணிக்கை என்பது உறுதியானது. மேலும் இது மிக உயர் ஊடுருவும் திறனைக் கொண்டிருந்ததுடன், புரோத்தனின் திணிவுக்குச் சமனான திணிவையும் கொண்டிருந்தது. இத்துணிக்கையே நியூத்திரன் (neutron) என அழைக்கப்படுகின்றது.

அடுத்த படி — Bohr-ன் குவாண்டம் மாதிரி (1913)

போர் அணு மாதிரி — சக்தி மட்டங்கள்
*Bohr atomic model — energy shells*
Wikipedia → · CC

Rutherford-ன் கரு-மாதிரியில் (nuclear model) ஒரு பெரிய பிரச்சினை இருந்தது — பாரம்பரிய இயற்பியலின் (classical physics) படி கருவை சுற்றி வரும் இலத்திரன் தொடர்ந்து ஆற்றலை வெளியிட்டு (radiate energy) கருவில் விழுந்து போக வேண்டும். ஆனால் அணுக்கள் நிலையாக (stable) இருக்கின்றன!

டென்மார்க் பௌதீகவியலாளர் நீல்ஸ் போர் (Niels Bohr, 1885–1962) 1913-இல் தீர்வு வழங்கினார் — இலத்திரன் குறிப்பிட்ட சக்தி மட்டங்களில் (specific energy levels) மட்டுமே இருக்க முடியும். ஐதரசன் நிறமாலையின் (H emission spectrum) கோடுகளை சரியாக விளக்கினார். விரிவாக ஐதரசன் நிறமாலை பாடத்தில் காண்க.

போரின் கோள மாதிரி (NIE உரு 1.14) — இலத்திரன்கள் குறிப்பிட்ட வட்ட பாதைகளில்

James Chadwick — ஜேம்ஸ் சாட்விக் (நியூத்திரன், 1932)

அணு மாதிரிகளின் பரிணாமம் (Evolution of Atomic Models)

அணு மாதிரிகளின் வரலாற்றுப் பரிணாமம் — டால்டனின் திண்மக் கோளம் → தாம்சனின் பிளம் புடிங் → ரூதர்போர்டின் கரு மாதிரி → போரின் சக்தி மட்ட மாதிரி.

முக்கிய காலவரிசை (Key Timeline)

அணுக் கொள்கையின் வளர்ச்சி (1803–1932): 130 ஆண்டுகளில் வெறும் "பிளக்க முடியாத கோளம்" என்ற கருத்து → குவாண்டம் ஓபிற்றல்கள், p+n+e⁻ கொண்ட கட்டமைப்பு வரை.

வருடம் (Year)	விஞ்ஞானி (Scientist)	கண்டுபிடிப்பு (Discovery)
1803	Dalton	முதல் அணுக் கொள்கை (first atomic theory)
1886	Goldstein	நேர்க் கதிர்கள் (anode rays)
1897	J.J. Thomson	இலத்திரன் (e⁻) கண்டுபிடிப்பு + e/m
1904	Thomson	"Plum pudding" model
1909	Millikan	எண்ணெய்த்துளி (oil drop) → e⁻ ஏற்றம்
1911	Rutherford (Geiger & Marsden)	பொற்தகட்டுச் சோதனை → கரு (nucleus)
1913	Bohr	குவாண்டம் (quantum) அணு மாதிரி
1919	Rutherford	புரோத்தன் (proton) பெயரிடப்பட்டது
1924	de Broglie	e⁻-ஐ அலையாக (wave-particle duality)
1926	Schrödinger	அலை சமன்பாடு (wave equation) — ஓபிற்றல்கள்
1932	Chadwick	நியூத்திரன் (neutron) கண்டுபிடிப்பு

முக்கிய விதிகள் (Key Laws) — Dalton-இன் காலத்திலிருந்து

1. திணிவு பாதுகாப்பு விதி — Law of Conservation of Mass (Lavoisier)

இரசாயன வினையில் (in a chemical reaction) மொத்த திணிவு (total mass) மாறாது. வினைபடிகளின் (reactants) திணிவு = விளைபொருட்களின் (products) திணிவு.

2. நிலையான விகித விதி — Law of Definite Proportions (Proust)

ஒரு சேர்வையில் (compound) மூலகங்கள் எப்போதும் நிலையான திணிவு விகிதத்தில் (fixed mass ratio) இருக்கும். எ.கா. H₂O எப்போதும் H : O = 1 : 8 (மற்றும்).

3. பல்வேறு விகித விதி — Law of Multiple Proportions (Dalton)

இரு மூலகங்கள் (two elements) ஒன்றுக்கொன்று பல்வேறு (different) எளிய எண் விகிதங்களில் சேர்ந்தால். எ.கா. CO (1:1) மற்றும் CO₂ (1:2) — O விகிதம் 1:2.

📒 சுருக்கக் குறிப்புகள் (Quick notes — 1 நிமிட திருப்பல்)

டால்டன் (1803) — அறிவியல் அணுக் கொள்கை. "பிளக்க முடியாது" → தவறு.
தாம்சன் (1897) — கதோட்டுக் குழாய் (CRT) → இலத்திரன் (e⁻), e/m = 1.76 × 10⁸ C/g.
மிலிக்கன் (1909) — எண்ணெய்த்துளி → e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C.
கோல்ட்ஸ்டீன் (1886–1907) — நேர்க் கதிர்கள் → புரோத்தன் (p, ஐதரசனிலிருந்து).
ரதர்போர்ட் (1911) — பொற்தகட்டுச் சோதனை → அணுக்கரு (nucleus).
போர் (1913) — குவாண்டம் சக்தி நிலைகள் → ஐதரசன் நிறமாலை விளக்கம்.
சாட்விக் (1932) — நியூத்திரன் (n, ஏற்றமற்றது).
3 விதிகள்: திணிவு பாதுகாப்பு (Lavoisier) · நிலையான விகித (Proust) · பல்வேறு விகித (Dalton).

🎬 கூடுதல் காணொளி (Recommended video)

அணு-மாதிரிகளின் (atomic models) வரலாற்றை எளிய ஆங்கிலத்தில் — Crash Course Chemistry #37, "The History of Atomic Chemistry":
▶ youtube.com/watch?v=thnDxFdkzZs (~10 நிமிடம்)

🎯 MCQ பயிற்சி — 10 கேள்விகள் (questions)

விடையைத் தேர்ந்தெடுங்கள் — பிறகு ஒவ்வொரு (5) விருப்பத்திற்கும் ஏன் சரி / தவறு + ஆழமான விளக்கம் (deep explanation) காண்பிக்கப்படும்.

Q1 / 10 ★★★☆☆

டால்டனின் (Dalton) அணுக்கொள்கையின் (atomic theory) எந்த அனுமானம் இன்று தவறு (wrong) என நிரூபிக்கப்பட்டது?

(1) அணுக்கள் இரசாயன வினையில் மீள்படுத்தப்படுகின்றன

சரியான அனுமானம் — இன்றும் ஏற்கப்படுகிறது.

(2) அணுக்கள் பிளக்க முடியாதவை (atoms are indivisible)

சரி. அணு பிளக்கக்கூடியது — புரோத்தன், நியூத்திரன், இலத்திரன் (protons, neutrons, electrons) கொண்டுள்ளது.

(3) ஒரே மூலகத்தின் அணுக்கள் ஒத்தவை (atoms of same element are identical)

சமதானிகளால் (isotopes) ஓரளவு தவறு, ஆனால் அடிப்படையில் சரி.

(4) அணுக்கள் சேர்ந்து சேர்வைகளை உருவாக்கும் (atoms combine to form compounds)

சரியான அனுமானம்.

(5) மூலகங்கள் (elements) அணுக்களால் ஆனவை

சரியான அனுமானம்.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): டால்டனின் (Dalton, 1803) தவறுகள்: (1) அணுக்கள் பிளக்கக்கூடியன, (2) சமதானிகள் (isotopes) வேறு திணிவு கொண்டு ஒரே மூலகம், (3) கருவணு அணுகலன் (nuclear reactions)-இல் மூலகங்கள் மாறும்.

Q2 / 10 ★★★☆☆

இலத்திரனை (electron) கண்டுபிடித்தவர் யார்?

(1) டால்டன் (Dalton)

Dalton (1803) அணுக்கொள்கை மட்டுமே.

(2) J.J. தாம்சன் (Thomson)

சரி. J.J. Thomson 1897-இல் கதோட்டுக் கதிர் (cathode ray) சோதனைகளால் கண்டுபிடித்தார்.

(3) இரதபோர்ட் (Rutherford)

Rutherford (1911) கருவை (nucleus) கண்டுபிடித்தார்.

(4) போர் (Bohr)

Bohr (1913) குவாண்டம் (quantum) கொள்கை.

(5) சாட்விக் (Chadwick)

Chadwick (1932) நியூத்திரன் (neutron) கண்டுபிடித்தார்.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): கண்டுபிடிப்பு காலவரிசை (timeline): 1803 Dalton → 1897 Thomson (e⁻) → 1911 Rutherford (nucleus) → 1913 Bohr (quantum) → 1932 Chadwick (n).

Q3 / 10 ★★★☆☆

தாம்சனின் (Thomson) "plum pudding" அணு மாதிரியின் (atomic model) முக்கிய அம்சம் என்ன?

(1) அணு வெற்றிடம் (atom is empty)

அது Rutherford-இன் கருத்து.

(2) நேர் ஏற்றம் கொண்ட "புட்டுயில்" எதிர் ஏற்றம் இலத்திரன்கள் பதிக்கப்பட்டுள்ளன (negative e⁻ embedded in positive "pudding")

சரி. சீரான நேர் ஏற்றம் "புட்டு" + பதிக்கப்பட்ட எதிர் ஏற்றம் இலத்திரன்கள் ("plums").

(3) கரு (nucleus) நடுவில் உள்ளது

Rutherford. Thomson-இல் கரு இல்லை.

(4) இலத்திரன் ஓர் அலை (electron is a wave)

de Broglie-ஆல் (1924) கொண்டுவரப்பட்டது.

(5) அணுவில் நியூத்திரன் (neutrons) உள்ளன

Chadwick (1932) நியூத்திரன்.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): Thomson model (1904): அணுவின் நேர் ஏற்றம் ஒரே சீராக (uniformly) பரவியுள்ளது + இலத்திரன்கள் பழம் போல உள்ளே பதிந்துள்ளன. Rutherford-இன் α-துணிக்கை சிதறல் (scattering) சோதனை இதை மறுத்தது.

Q4 / 10 ★★★★☆

நியூட்ரானை (neutron) கண்டுபிடித்தவர் யார், எப்போது (when)?

(1) Thomson, 1897

Thomson — இலத்திரன் (e⁻).

(2) Rutherford, 1911

Rutherford — கரு (nucleus).

(3) Bohr, 1913

Bohr — quantum model.

(4) Chadwick, 1932

சரி. James Chadwick, 1932, beryllium-α துணிக்கை சோதனையால்.

(5) Goldstein, 1886

Goldstein — anode rays (1886).

ஆழமான விளக்கம் (Deep): Chadwick சோதனை: Be + α → C + n. நியூத்திரன் ஏற்றம் இல்லாதது, புரோத்தானின் (proton) திணிவை ஒத்தது.

Q5 / 10 ★★★☆☆

பின்வருவனவற்றில் டால்டனின் (Dalton) "பல்வேறு விகித விதி (law of multiple proportions)"-க்கு எடுத்துக்காட்டு (example) எது?

(1) H₂O மற்றும் H₂O₂

H₂O₂ அதே மூலகங்கள், ஆனால் முற்றிலும் வேறு கூறுகள்.

(2) NaCl மற்றும் CaCl₂

வேறு உலோகம் (different metal).

(3) CO மற்றும் CO₂

சரி. CO (1 C : 1 O) மற்றும் CO₂ (1 C : 2 O) — ஒரே 2 மூலகங்கள் வேறு விகிதங்களில்.

(4) HCl மற்றும் HBr

வேறு ஆலசன் (different halogen).

(5) N₂ மற்றும் O₂

வேறு மூலகங்கள்.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): பல்வேறு விகித விதி: இரு மூலகங்கள் (two elements) ஒன்றுக்கொன்று வேறு திணிவு விகிதங்களில் (simple integer ratios) சேர்ந்தால். CO/CO₂: O விகிதம் 16 : 32 = 1 : 2.

Q6 / 10 ★★★☆☆

பின்வருவனவற்றில் டால்டனின் கொள்கை (Dalton's theory)-இல் இல்லாதது எது?

(1) ஒவ்வொரு மூலகமும் (each element) ஒரே வகை அணுக்களால் ஆனது

Dalton-இன் கருத்து.

(2) அணுக்கள் இரசாயன வினையில் மீள்படுத்தப்படுகின்றன

Dalton-இன் கருத்து.

(3) அணுக்கள் குவாண்டமாக்கப்பட்ட (quantised) சக்தி நிலைகளில் e⁻ கொண்டுள்ளன

சரி (இல்லாதது). இது Bohr-இன் கருத்து (1913), Dalton-உடன் தொடர்பில்லை.

(4) அணுக்கள் எளிய எண் விகிதங்களில் (simple integer ratios) சேர்ந்து சேர்வைகள் உருவாகும்

Dalton-இன் கருத்து (law of multiple proportions).

(5) அணுக்கள் பிளக்க முடியாதவை (atoms are indivisible)

Dalton-இன் கருத்து (இன்று தவறு).

ஆழமான விளக்கம் (Deep): Dalton's postulates: (1) அனைத்தும் அணுக்களால் ஆனது, (2) ஒரே மூலகம் = ஒரே அணுக்கள், (3) அணுக்கள் பிளக்க முடியாது, (4) அணுக்கள் சேர்ந்து சேர்வை, (5) அணுக்கள் மீள்படுத்தம் (rearrangement) இரசாயன வினையில். e⁻ சக்தி மட்டங்கள் (energy levels) Dalton-இல் இல்லை.

Q7 / 10 ★★★★☆

மில்லிக்கனின் (Millikan) எண்ணெய்த்துளி சோதனையின் (oil drop experiment) நோக்கம் என்ன?

(1) இலத்திரனின் திணிவு (mass of electron)

அளந்த பின் கணித்துக்கொள்ளப்பட்டது, ஆனால் சோதனை ஏற்றம்-ஐ அளவிட்டது.

(2) இலத்திரனின் ஏற்றம் (charge of electron)

சரி. Millikan (1909) e⁻-இன் ஏற்றம் = 1.602 × 10⁻¹⁹ C என்று அளவிட்டார்.

(3) இலத்திரனின் e/m விகிதம் (e/m ratio)

அது Thomson செய்தது.

(4) புரோத்தானின் ஏற்றம்

புரோத்தன் e⁻ சார்ஜின் எதிர்மறை.

(5) நியூட்ரானின் திணிவு

நியூத்திரன் அப்போது கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): Thomson (e/m) + Millikan (e) → m_e கணிக்கப்பட்டது. e⁻ திணிவு = 9.109 × 10⁻³¹ kg.

Q8 / 10 ★★★☆☆

புரோத்தன் (proton) கண்டுபிடிப்புக்கு வழிவகுத்த சோதனை (experiment) எது?

(1) கதோட்டுக் கதிர் (cathode ray)

அது e⁻ கண்டுபிடிப்பு.

(2) நேர்க் கதிர் / அனோடிக் கதிர் (anode ray / positive ray)

சரி. Goldstein (1886) நேர்க் கதிர்களை அவதானித்தார்; Rutherford பின்னர் (later) புரோத்தன் (proton) என்று பெயரிட்டார்.

(3) எண்ணெய்த்துளி (oil drop)

e⁻ ஏற்றம் அளவீடு.

(4) பொற்தகட்டுச் சிதறல் (gold foil)

கருவை (nucleus) கண்டுபிடித்தது.

(5) நிறமாலை (spectroscopy)

e⁻ சக்தி மட்டங்கள்.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): நேர்க் கதிர்கள் (anode rays) அணுவில் இருந்து வரும் நேர் ஏற்றம் கொண்ட துணிக்கைகள். H₂-இல் இருந்து வருபவை மிக சிறிய நேர் கதிர் — அதுவே புரோத்தன்.

Q9 / 10 ★★★☆☆

பின்வருவனவற்றில் நவீன அணுக் கொள்கையின் (modern atomic theory) புதிய சேர்க்கை (addition) எது (Dalton-இல் இல்லாதது)?

(1) அணுக்கள் சேர்ந்து சேர்வைகள் உருவாகும்

Dalton-இல் உண்டு.

(2) மூலகங்கள் அணுக்களால் ஆனவை

Dalton-இல் உண்டு.

(3) சமதானிகள் (isotopes) வேறு திணிவு கொண்டவை

சரி. சமதானிகள் (isotopes) Dalton-க்கு அப்பால். அதே Z, வேறு A — Dalton "ஒரே மூலகம் = அதே அணுக்கள்" என்றார்.

(4) அணுக்கள் இரசாயன வினையில் உருவாக்கப்படவோ அழிக்கப்படவோ முடியாது

Dalton-இல் உண்டு.

(5) அனைத்து திரவ பொருளும் அணுக்களால் ஆனவை

Dalton-இல் உண்டு.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): நவீன கூட்டல்கள் (modern additions): (1) சமதானிகள் (isotopes), (2) அணு பிளக்கக்கூடியது (p, n, e⁻), (3) e⁻ குவாண்டமாக்கப்பட்ட சக்தி மட்டங்களில், (4) E=mc² (கருவணு தாக்கங்கள்).

Q10 / 10 ★★★☆☆

பின்வருவனவற்றில் "பிரிக்க முடியாத (indivisible) அணு" கருத்தை மறுத்த சோதனை எது?

(1) Dalton-இன் இரசாயன எடைப் சோதனைகள்

Dalton-தான் கருத்தை முன்வைத்தார்.

(2) Thomson-இன் கதோட்டுக் கதிர் சோதனை (cathode ray experiment)

சரி. Thomson (1897) கதோட்டுக் கதிர்களின் e⁻-ஐ காட்டினார் — அணுவிற்கு உள்ளே துணிக்கை உள்ளது.

(3) Boyle-இன் வாயு விதிகள்

வாயு பற்றியது.

(4) Avogadro-இன் வாயு விதி

வாயு பற்றியது.

(5) Lavoisier-இன் எரிப்பு (combustion) சோதனைகள்

நிறை (mass) பாதுகாப்பு பற்றியது.

ஆழமான விளக்கம் (Deep): தாக்கம் (impact): e⁻ கண்டுபிடிப்பு → அணு பிளக்கக்கூடியது → puddings, nucleus, quantum model வழிநடத்தியது.

📜 தேர்வுக் கேள்விகள் (exam-style questions)

🟢 உறுதி (Confirmed) = AL வினாத்தாள் PDF-இலிருந்து நேரடியாக எடுக்கப்பட்டது. 🟡 பாங்கு (Pattern) = NIE textbook + past-paper வடிவத்தில் கட்டமைக்கப்பட்ட பயிற்சிக் கேள்வி — உண்மையான தேர்வுக் கேள்வி அல்ல, ஆனால் தேர்வில் தோன்றக்கூடிய வடிவமே.

2024 · P1 · (typical) 🟡 பாங்கு (pattern)

நியூட்ரானை (neutron) கண்டுபிடித்த விஞ்ஞானி (scientist) யார்?

J.J. Thomson
Ernest Rutherford
Niels Bohr
James Chadwick
Robert Millikan

விடை: (4) James Chadwick (1932). Be + α → C + n சோதனை (experiment) மூலம். நியூத்திரன் ஏற்றம் இல்லாதது, புரோத்தன் திணிவை ஒத்தது.

2021 · P1 · (typical) 🟡 பாங்கு (pattern)

டால்டனின் (Dalton) அணுக்கொள்கையின் (atomic theory) எந்த அனுமானம் (postulate) இன்று தவறு (incorrect) என நிரூபிக்கப்பட்டது?

அணுக்கள் மீள்படுத்தப்படுகின்றன
அணுக்கள் பிளக்க முடியாதவை (atoms are indivisible)
மூலகங்கள் அணுக்களால் ஆனவை
இரசாயன வினையில் சேர்வைகள் (compounds) உருவாகும்
அணு திணிவு உண்டு

விடை: (2) அணுக்கள் பிளக்க முடியாதவை — தவறு. அணு p, n, e⁻ கொண்டுள்ளது (Thomson 1897-இல் e⁻ கண்டுபிடிப்பு).

2015 · P1 · Q1 🟢 உறுதி (confirmed)

அணுவின் முதல் கட்டமைப்புக் கொள்கையை (first atomic structure theory) முன்வைத்தவர்:

John Dalton
J. J. Thomson
Glenn Seaborg
Ernest Rutherford
Robert Millikan

விடை: (1) John Dalton (1803). முதல் அறிவியல் அணுக் கொள்கை — 5 கொள்கைகள் (postulates). Thomson 1897-இல் இலத்திரனைக் கண்டுபிடித்தார்; Rutherford 1911-இல் கருவை. Dalton அனைவருக்கும் முந்தியவர்.

2025 · P1 · Q (Becquerel) 🟢 உறுதி (confirmed)

ஹென்றி பெக்கேரல் (Henri Becquerel) எதற்காக மிகவும் அறியப்பட்டவர்?

பொருளின் அலை-துணிக்கை இரட்டை இயல்பு (wave-particle dual nature)
கதிரியக்கம் (radioactivity)
X-கதிர்கள் (X-rays)
கருவின் கட்டமைப்பு (structure of the nucleus)
நியூத்திரன்கள் (neutrons)

விடை: (2) கதிரியக்கம் (1896). யுரேனியம் உப்புகள் தானாக கதிர்களை வெளியேற்றுவதை Becquerel கண்டுபிடித்தார். Marie + Pierre Curie பின்னர் இக்களத்தை விரிவாக்கினர். (1) = de Broglie; (3) = Röntgen; (4) = Rutherford; (5) = Chadwick.

📊 தேர்வுச் சுருக்கம் Paper I ~0–1 MCQ 📅 ~40% / years 🎚 easy

சமீபத்திய வருடங்கள்: 2024, 2021, 2018, 2016

🎯 அதிக மதிப்பெண் தரும் புள்ளிகள்

காலவரிசை (timeline): Dalton (1803) → Thomson (1897) → Rutherford (1911) → Bohr (1913) → Chadwick (1932)
Dalton-இன் தவறுகள் — அணு பிளக்கக்கூடியது (atom IS divisible)
நியூத்திரன் = Chadwick (1932); e⁻ = Thomson (1897); கரு = Rutherford (1911)
3 விதிகள் (laws): conservation of mass, definite proportions, multiple proportions

⚠ பொதுவான தவறுகள் (common traps)

விஞ்ஞானிகளின் பெயர்களை குழப்புவது
வருட எண்களை குழப்புவது (Bohr 1913 vs Rutherford 1911)
Dalton-இன் கருத்தில் "குவாண்டம் சக்தி நிலை" உள்ளது என்று நினைப்பது (இல்லை, அது Bohr)

💡 ஒரே வரியில்: Dalton (1803, கொள்கை) → Thomson (1897, e⁻) → Rutherford (1911, கரு) → Bohr (1913, quantum) → Chadwick (1932, n).

🔗 தொடர்புடைய கருத்துகள் — Connected Concepts

Unit 1 அடிப்படை துணிக்கைகள் (subatomic particles) — அடுத்த பகுதி (next section) Unit 1 Rutherford பொற்தகட்டு சோதனை (gold foil) — கருவின் கண்டுபிடிப்பு Unit 1 Bohr quantum மாதிரி → ஐதரசன் நிறமாலை (H spectrum) விளக்கம் Unit 3 · விரைவில் திணிவு பாதுகாப்பு (mass conservation) → mole / stoichiometry கணக்குகள்

அணு கோட்பாட்டு வரலாறு
*History of atomic theory*
Credit: Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 பயிற்சி வினாக்கள்

பகுதி I — பல்தேர்வு வினாக்கள்

டால்ட்டனின் அணுக் கோட்பாட்டின்படி அணு:
1. பிரிக்கக்கூடியது
2. பிரிக்க முடியாதது
3. மின்னூட்டம் கொண்டது
4. கருவைக் கொண்டது
5. அலையியல்பு கொண்டது
விடை
(2) — டால்ட்டன் அணுவைப் பிரிக்க முடியாத திண்மக் கோளமாகக் கருதினார் (இது பின்னர் திருத்தப்பட்டது).
"plum-pudding" மாதிரியை முன்மொழிந்தவர்:
1. Dalton
2. J. J. Thomson
3. Rutherford
4. Bohr
5. Chadwick
விடை
(2) — தாம்சன் — நேர்மின் கோளத்துள் இலத்திரன்கள் பதிந்துள்ள மாதிரி.
அணுக்கருவைக் கண்டறிய வழிவகுத்த சோதனை:
1. எண்ணெய்த்துளி சோதனை
2. கதிர் குழாய்
3. ரதர்ஃபோர்டின் தங்கத்தகட்டுச் சோதனை
4. ஒளிமின் விளைவு
5. நிறமாலை
விடை
(3) — α-துகள்கள் சில பெருங்கோணத்தில் தெறித்தமை அடர்த்தியான, நேர்மின் கருவைக் காட்டியது.
போரின் மாதிரி வெற்றிகரமாக விளக்கியது:
1. ஐதரசனின் கோடு நிறமாலை
2. பல-இலத்திரன அணுக்கள்
3. ஓபிற்றல் வடிவங்கள்
4. நிச்சயமின்மைக் கொள்கை
5. இலத்திரன் சுழற்சி
விடை
(1) — போரின் கூற்று H இன் கோடு நிறமாலையை விளக்கியது; ஆனால் பல-இலத்திரன அணுக்களுக்குத் தோல்வியடைந்தது.

பகுதி II — கட்டமைப்பு வினா

• டால்ட்டனின் அணுக் கோட்பாட்டின் மூன்று கூற்றுகளைத் தருக. இவற்றுள் இன்று திருத்தப்பட்டவை எவை?

மாதிரி விடை

(i) அணுக்கள் பிரிக்க முடியாதவை — திருத்தப்பட்டது (உபஅணுத் துகள்கள் உள்ளன). (ii) ஒரு மூலகத்தின் அணுக்கள் ஒரே மாதிரியானவை — திருத்தப்பட்டது (சமதானிகள்). (iii) வேதியியல் வினையில் அணுக்கள் மறுசீரமைக்கப்படுகின்றன — இன்னும் செல்லுபடியாகும்.

• ரதர்ஃபோர்டின் தங்கத்தகட்டுச் சோதனையின் இரு அவதானிப்புகளையும் அவற்றின் முடிவுகளையும் தருக.

மாதிரி விடை

(i) பெரும்பாலான α-துகள்கள் நேராகச் சென்றன → அணு பெரும்பாலும் வெற்றிடம். (ii) சில பெருங்கோணத்தில் தெறித்தன / பின்தெறித்தன → அடர்த்தியான, நேர்மின் கரு மையத்தில் உள்ளது.

கட்டுரை வினா

• டால்ட்டன் முதல் குவாண்டம் இயக்கவியல் மாதிரி வரை அணு மாதிரிகளின் வளர்ச்சியை, ஒவ்வொன்றின் பங்களிப்பையும் வரம்பையும் விளக்கிக் கட்டுரை எழுதுக.

விடை வரைவு

வரைவு: டால்ட்டன் (திண்மக் கோளம்; சமதானிகளை விளக்கவில்லை) → தாம்சன் (plum-pudding; கரு இல்லை) → ரதர்ஃபோர்ட் (கரு மாதிரி; இலத்திரன் ஏன் விழவில்லை என விளக்கவில்லை) → போர் (வரையறுத்த ஆற்றல் மட்டங்கள், H நிறமாலையை விளக்கியது; பல-இலத்திரன அணுக்களுக்குத் தோல்வி) → குவாண்டம் இயக்கவியல் மாதிரி (ஓபிற்றல்கள், நிகழ்தகவு, நிச்சயமின்மை). ஒவ்வொரு மாதிரியும் முந்தையதன் வரம்பைச் சரிசெய்தது.