ஆவர்த்தன அட்டவணையைக் கட்டியெழுப்புதல்

முழுமையான பார்வை — ஆவர்த்தன அட்டவணையைக் கட்டியெழுப்புதல் (Building the Periodic Table) ஏன் முக்கியம்?

ஓர் அணுவின் இலத்திரன் நிலையமைப்பானது (electron configuration) அக்குறிப்பிட்ட அணுவின் தனித்துவமான இலத்திரன் பரம்பலை விவரிக்கின்றது. ஆனால், ஆவர்த்தன அட்டவணையானது (periodic table) இயற்கையில் காணப்படும் அனைத்து மூலகங்களின் இலத்திரன் நிலையமைப்புகளையும் ஒன்றிணைத்து, அவற்றின் இரசாயன மற்றும் பௌதீக இயல்புகளை எதிர்வுகூறக்கூடிய ஒரு தர்க்கரீதியான வரைபடமாக ஒழுங்கமைக்கின்றது. அதாவது, ஓர் அணுவின் வலுவளவு இலத்திரன்கள் (valence electrons) எவ்வாறு அமைந்துள்ளன என்பதை அறிவதன் மூலம், அம்மூலகம் ஆவர்த்தன அட்டவணையில் எவ்விடத்தில் அமையும் என்பதையும், அது ஏனைய மூலகங்களுடன் எவ்வாறு இரசாயனத் தாக்கங்களில் ஈடுபடும் என்பதையும் துல்லியமாகக் கணிக்க முடியும். இந்த அடிப்படையான தர்க்கமே s, p, d தொகுப்பு மூலகங்களின் இரசாயனவியலை (அலகு 6) ஆழமாகப் புரிந்துகொள்வதற்கான பிரதான அத்திவாரமாக அமைகின்றது.

வரலாற்றுப் பின்னணி

துமித்திரி மென்டலிவ்
*Dmitri Mendeleev*
Wikipedia → · CC

1869 ஆம் ஆண்டில், ரஷ்ய நாட்டு விஞ்ஞானியான துமித்திரி மென்டலிவ் மற்றும் ஜேர்மன் நாட்டு விஞ்ஞானியான லோத்தர் மேயர் ஆகியோர் தனித்தனியாகத் தமது ஆய்வுகளை மேற்கொண்டனர். மூலகங்களை அவற்றின் அணுத்திணிவு (atomic mass) அதிகரிக்கும் ஏறுவரிசையில் ஒழுங்குபடுத்தும்போது, அவற்றின் இரசாயன மற்றும் பௌதீக இயல்புகள் ஒரு குறிப்பிட்ட சீரான இடைவெளிகளில் மீண்டும் மீண்டும் தம்மைத்தாமே ஒத்த இயல்புகளாக வெளிப்படுத்துகின்றன என்பது அவர்களால் அவதானிக்கப்பட்டது. இதுவே ஆவர்த்தனத் தன்மை (periodicity) என வரையறுக்கப்பட்டது. மென்டலிவினால் உருவாக்கப்பட்ட அட்டவணையில், அக்காலத்தில் கண்டுபிடிக்கப்படாத மூலகங்களுக்கான இடைவெளிகள் விடப்பட்டதுடன், அவற்றின் இரசாயன இயல்புகளும் முன்கூட்டியே மிகத் துல்லியமாகக் கணிக்கப்பட்டன. ஆயினும், ஹென்றி மோஸ்லியினால் அணுவெண் (atomic number) எனும் தர்க்கரீதியான எண்ணக்கரு கண்டுபிடிக்கப்பட்டதைத் தொடர்ந்து, அணுத்திணிவுக்குப் பதிலாக அணுவெண்ணே மூலகங்களின் இயல்புகளைத் தீர்மானிக்கும் அடிப்படைக் காரணி என்பது நிரூபிக்கப்பட்டது. இதன் விளைவாக, நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையில் மூலகங்கள் அவற்றின் அணுவெண் அதிகரிக்கும் ஏறுவரிசையிலேயே தர்க்கரீதியாக ஒழுங்குபடுத்தப்பட்டுள்ளன.

ஆவர்த்தனங்களும் கூட்டங்களும்

நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணை
*Modern periodic table*
Wikipedia → · CC

ஆவர்த்தனம்: ஆவர்த்தன அட்டவணையில் காணப்படும் கிடைவரிசைகள் (rows) ஆவர்த்தனங்கள் (periods) என அழைக்கப்படுகின்றன. ஒரு மூலகத்தின் அணுவில் இலத்திரன்கள் நிரப்பப்படும்போது, அதி-உயர்ந்த பிரதான சக்தி மட்டம் (principal energy level) எதுவாக அமைகின்றதோ, அதுவே அம்மூலகத்தின் ஆவர்த்தன எண்ணாகத் தீர்மானிக்கப்படுகின்றது. அதாவது, ஆவர்த்தன எண்ணானது இலத்திரன்கள் பரம்பலடைந்துள்ள சக்தி மட்டங்களின் அதிகபட்ச எண்ணிக்கையைக் குறிக்கின்றது.
கூட்டம்: ஆவர்த்தன அட்டவணையில் காணப்படும் செங்குத்தான நிரல்கள் (columns) கூட்டங்கள் (groups) என வரையறுக்கப்படுகின்றன. ஒரே கூட்டத்தில் அமைந்துள்ள மூலகங்கள் அனைத்தும் தத்தமது வலுவளவு ஓடுகளில் சம எண்ணிக்கையான இலத்திரன்களைக் கொண்டிருப்பதுடன், முற்றாக ஒத்த வெளியோட்டு இலத்திரன் நிலையமைப்பையும் (outer-shell electron config) கொண்டிருக்கின்றன.

மூலகங்களின் இரசாயனத் தாக்கங்கள் யாவும் அவற்றின் வலுவளவு இலத்திரன்களிலேயே முற்றாகத் தங்கியுள்ளன. உதாரணமாக, கூட்டம் 1 இல் உள்ள அனைத்து கார உலோகங்களும் ns¹ எனும் ஒத்த வெளியோட்டு இலத்திரன் நிலையமைப்பையும், கூட்டம் 2 இல் உள்ள அனைத்து காரமண் உலோகங்களும் ns² எனும் ஒத்த வெளியோட்டு இலத்திரன் நிலையமைப்பையும் கொண்டுள்ளன. இந்த ஒத்த வலுவளவு இலத்திரன் அமைப்பே, ஒரே கூட்டத்திலுள்ள மூலகங்கள் ஒத்த இரசாயன இயல்புகளை வெளிப்படுத்துவதற்கான அடிப்படைப் பௌதீகக் காரணமாக அமைகின்றது.

s, p, d, f தொகுதிகள்

ஓர் அணுவின் இலத்திரன் நிலையமைப்பு எழுதப்படும்போது, அதனுடைய அதிகூடிய சக்தியைக் கொண்ட இறுதியான இலத்திரனானது (வேறுபடுத்தும் இலத்திரன்) எந்த உப-சக்தி மட்டத்தில் (subshell) நிரப்பப்படுகின்றதோ, அதன் அடிப்படையிலேயே முழுமையான ஆவர்த்தன அட்டவணையும் நான்கு பிரதான தொகுதிகளாகத் (blocks) தர்க்கரீதியாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது:

s-தொகுதி: ஆவர்த்தன அட்டவணையின் இடதுபுற ஓரத்தில் அமைந்துள்ள கூட்டம் 1 மற்றும் கூட்டம் 2 ஆகியவற்றை இது உள்ளடக்குகின்றது. இங்கு, அணுவின் இறுதி இலத்திரனானது s உப-சக்தி மட்டத்தில் நிரப்பப்படுகின்றது.
p-தொகுதி: அட்டவணையின் வலதுபுறத்தில் அமைந்துள்ள கூட்டம் 13 முதல் கூட்டம் 18 வரையிலான மூலகங்களை இது குறிக்கின்றது. இங்கு, அணுவின் இறுதி இலத்திரனானது p உப-சக்தி மட்டத்தில் நிரப்பப்படுகின்றது.
d-தொகுதி: அட்டவணையின் மையப்பகுதியில் அமைந்துள்ள கூட்டம் 3 முதல் கூட்டம் 12 வரையிலான மூலகங்களை இது உள்ளடக்குகின்றது. பொதுவாகத் தாண்டல் உலோகங்கள் (transition metals) என அழைக்கப்படும் இவற்றின் இறுதி இலத்திரனானது d உப-சக்தி மட்டத்தில் நிரப்பப்படுகின்றது.
f-தொகுதி: அட்டவணையின் கீழ்ப்பகுதியில் தனித்து வைக்கப்பட்டுள்ள லாந்தனைட்டு மற்றும் அக்டினைட்டுத் தொடர்களை இது உள்ளடக்குகின்றது. இவற்றின் இறுதி இலத்திரனானது f உப-சக்தி மட்டத்தில் நிரப்பப்படுகின்றது.

ஆவர்த்தன அட்டவணையின் தொகுதிகள் — இறுதி இலத்திரன் நிரப்பப்படும் உப-சக்தி மட்டத்தின் அடிப்படையில் s, p, d, f தொகுதிகள் வரையறுக்கப்படுகின்றன (NIE உரு 1.31).

கூட்டப் பெயரிடல் முறைகள்

ஆரம்பகால ஆவர்த்தன அட்டவணைகளில் கூட்டங்களைக் குறிப்பதற்காக உரோமன் இலக்கங்களுடன் A, B எனும் எழுத்துகளும் இணைத்துப் பயன்படுத்தப்பட்டன (உதாரணமாக: IA, IIA, ... VIIIB). எனினும், அமெரிக்க மற்றும் ஐரோப்பிய இரசாயனவியல் கழகங்களிடையே இந்த A, B குறியீடுகளைப் பயன்படுத்துவதில் பாரிய முரண்பாடுகளும் குழப்பங்களும் நிலவின. இத்தகைய சர்வதேசக் குழப்பங்களை முற்றாக நீக்கி ஒரு சீரான முறையை உருவாக்குவதற்காக, தூய மற்றும் பிரயோக இரசாயன சர்வதேச சங்கம் (IUPAC) ஒரு புதிய நியமப் பெயரிடல் முறையைப் பரிந்துரைத்தது. இப்புதிய முறையின்படி, எவ்வித எழுத்துக் குறியீடுகளுமின்றி, ஆவர்த்தன அட்டவணையின் இடப்பக்கத்திலிருந்து வலப்பக்கமாக 1 முதல் 18 வரையான அரபு எண்களைப் பயன்படுத்தி நிரல்கள் (கூட்டங்கள்) பெயரிடப்படுகின்றன.

சில கூட்டங்களின் பெயர்கள்

லிதியம் — கார உலோகம்
*Lithium — alkali metal*
Wikipedia → · CC

கூட்டம்	பெயர்	உதாரண மூலகங்கள்
1	கார உலோகங்கள்	Li, Na, K
2	காரமண் உலோகங்கள்	Be, Mg, Ca
16	கல்கோகெனைட்டுகள்	O, S, Se
17	அலசன்கள்	F, Cl, Br, I
18	விழுமிய வாயுக்கள் (அரு வாயுக்கள்)	He, Ne, Ar

தேர்வாளர் பார்வை

க.பொ.த (உ/த) பகுதி I பல்தேர்வு வினாக்களில், "ஒரு மூலகத்தின் இலத்திரன் நிலையமைப்பு தரப்பட்டு, அதிலிருந்து அம்மூலகம் அமைந்துள்ள ஆவர்த்தனம், கூட்டம், மற்றும் தொகுதியைக் கண்டறிக" எனும் அடிப்படையான வினாக்கள் அடிக்கடி வினவப்படும். இதற்கான நேரடியான தர்க்கம்: ஆவர்த்தனம் = அணுவிலுள்ள அதி-உயர்ந்த பிரதான சக்தி மட்டம் (n); தொகுதி = இறுதி இலத்திரன் நிரப்பப்படும் உப-சக்தி மட்டம் (s, p, d, அல்லது f); கூட்டம் = s மற்றும் p தொகுதி மூலகங்களுக்கு அவற்றின் வலுவளவு இலத்திரன்களின் மொத்த எண்ணிக்கையிலிருந்தும், d தொகுதி மூலகங்களுக்கு அவற்றின் வெளி s மற்றும் (n-1)d இலத்திரன்களின் கூட்டுத்தொகையிலிருந்தும் நேரடியாகக் கணிக்கப்படுகின்றது.

ஆவர்த்தன அட்டவணை
*The periodic table*
Credit: Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 பயிற்சி வினாக்கள்

பகுதி I — பல்தேர்வு வினாக்கள்

நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணை வரிசைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது:
1. அணுத்திணிவு
2. அணுவெண்
3. அடர்த்தி
4. வலுவளவு
5. அயனாக்க ஆற்றல்
விடை
(2) — அணுவெண் (Z) ஏறுவரிசையில்.
நெடுங்குழுக்களின் (groups) எண்ணிக்கை:
1. 7
2. 8
3. 18
4. 32
5. 10
விடை
(3) — 18 நெடுங்குழுக்கள்.
கிடைவரிசைகளின் (periods) எண்ணிக்கை:
1. 7
2. 8
3. 18
4. 4
5. 32
விடை
(1) — 7 கிடைவரிசைகள்.
ns² np⁶ வெளி அமைப்பு கொண்ட தொகுதி:
1. காரஉலோகம்
2. ஆலசன்
3. விழுமிய வாயு
4. மாற்றுலோகம்
5. காரமண்
விடை
(3) — நிறைந்த ns²np⁶ → விழுமிய வாயுக்கள் (குழு 18).
d-தொகுதி மூலகங்கள்:
1. காரஉலோகம்
2. மாற்றுலோகம்
3. ஆலசன்
4. அலோகம்
5. உள்மாற்றுலோகம்
விடை
(2) — d-தொகுதி = மாற்றுலோகங்கள்.
வலுவளவு எலக்ட்ரான்கள் p ஓபிற்றலில் இறுதியாக வரும் தொகுதி:
1. s
2. p
3. d
4. f
5. எதுவுமில்லை
விடை
(2) — p-தொகுதி (குழு 13–18).

பகுதி II — கட்டமைப்பு வினா

• s, p, d, f தொகுதிகளை அவற்றின் வெளி எலக்ட்ரான் நிரப்பப்படும் ஓபிற்றலுடன் இணைக்க.

மாதிரி விடை

s-தொகுதி→s; p-தொகுதி→p; d-தொகுதி→d (மாற்றுலோகம்); f-தொகுதி→f (உள்மாற்றுலோகம்).

• ஒரே நெடுங்குழுவில் உள்ள மூலகங்கள் ஒத்த வேதிப்பண்புகளைக் காட்டுவது ஏன்?

மாதிரி விடை

ஒரே வலுவளவு எலக்ட்ரான் எண்ணிக்கை → ஒத்த வேதியியல்.

கட்டுரை வினா

• நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையின் அமைப்பை — கிடைவரிசை, நெடுங்குழு, தொகுதிகள், வகைப்பாடு — விளக்குக.

விடை வரைவு

வரைவு: அணுவெண் வரிசை; 7 கிடைவரிசை, 18 நெடுங்குழு; s/p/d/f தொகுதிகள்; உலோகம்/அலோகம்/அரைஉலோகம்; குழு = ஒரே வலுவளவு எலக்ட்ரான் → ஒத்த பண்பு.