ஒரு கல்லை உடைத்து மீண்டும் உடைத்தால், ஒரு கட்டத்தில் இனிமேல் பிரிக்க முடியாத மிகச் சிறிய துகள் கிடைக்கும் — அதுவே அணு (atom). ஒவ்வொரு அணுவிலும் மூன்று வகை அடிப்படை துகள்கள் உள்ளன.
| துகள் | இடம் | மின்னூட்டம் | தோராய திணிவு |
|---|---|---|---|
| புரோத்திரன் (p⁺) | கருவினுள் | +1 | 1 u |
| நியூத்திரன் (n) | கருவினுள் | 0 | 1 u |
| இலத்திரன் (e⁻) | கருவைச் சுற்றி | −1 | ~1/1840 u (புறக்கணிக்கப்படும்) |
அணுவின் மொத்த திணிவு கருவிலேயே குவிந்துள்ளது; p⁺ எண் = e⁻ எண் ஆனதால் ஒரு தனி அணு நடுநிலையானது.
கருவிலுள்ள புரோத்திரன்களின் எண்ணிக்கையே அணு எண் (Z) — இதுவே அணு எந்த மூலகம் என்பதைத் தீர்மானிக்கும். புரோத்திரன் + நியூத்திரன் எண்ணிக்கையே திணிவு எண் (A): A = Z + N. உதாரணமாக, சோடியம் (Na): Z=11, A=23 → N = 23−11 = 12.
ஒரே Z கொண்ட, ஆனால் வேறுபட்ட A கொண்ட அணுக்களே ஐசோடோப்புகள் — புரோத்திரன் எண் ஒன்றே, நியூத்திரன் எண் மட்டுமே வேறு. உதாரணம்: கரியத்துக்கு ¹²C, ¹³C, ¹⁴C; ஐதரசனுக்கு ¹H, ²H (டியூட்டிரியம்), ³H (டிரிட்டியம்). ஐசோடோப்புகளின் இரசாயன பண்புகள் ஒரே மாதிரி (electron configuration ஒரே); இயற்பியல் பண்புகள் (திணிவு, கதிரியக்கம்) வேறுபடலாம்.
இலத்திரன்கள் அணுவின் கருவை எழுந்தபடி சுற்றுவதில்லை — குறிப்பிட்ட சக்தி நிலைகளில் (ஓடுகளில்) மட்டுமே சுற்றுகின்றன. உள்ளீட்டிலிருந்து வெளி நோக்கி K, L, M, N என்று பெயரிடப்படுகின்றன.
| ஓடு | n | உச்ச கொள்ளளவு (2n²) |
|---|---|---|
| K | 1 | 2 |
| L | 2 | 8 |
| M | 3 | 18 |
| N | 4 | 32 |
இலத்திரன்கள் உள்ளீட்டிலிருந்து வெளி நோக்கி, சக்தி குறைந்த ஓட்டிலிருந்து நிரம்பும். முதல் 20 மூலகங்களுக்கு எளிய விதி: முதலில் K-ஐ 2 வரை நிரப்பு, பின் L-ஐ 8 வரை நிரப்பு, பின் M-ஐ நிரப்பு — ஆனால் M-இல் 8 சேர்ந்த பிறகே N-க்குப் போக வேண்டும். எடுத்துக்காட்டு: Na (Z=11) = 2,8,1; Cl (Z=17) = 2,8,7; Ca (Z=20) = 2,8,8,2.
Mendeleev முதலில் அணு எடைப்படி வரிசைப்படுத்தினார்; நவீன அட்டவணை அணு எண் (Z) வரிசையில் அமைக்கப்பட்டுள்ளது. தற்போது 118 மூலகங்கள் — 7 கிடைமட்ட பந்திகள் (periods), 18 நிலைக்குத்து தொகுதிகள் (groups).
பந்தி = கிடைமட்ட வரிசை; பந்தி எண் = இலத்திரன் ஓடுகளின் எண்ணிக்கை. Na முதல் Ar வரை அனைத்தும் பந்தி 3-ல் (K,L,M மூன்று ஓடுகள்). தொகுதி = நிலைக்குத்து வரிசை; தொகுதி எண் = வெளி ஓட்டு (valence) இலத்திரன் எண் — அதனாலேயே ஒரே தொகுதியில் ஒரே மாதிரியான இரசாயன பண்புகள்.
| தொகுதி | வெளி ஓட்டு e⁻ | உதாரணம் | பெயர் |
|---|---|---|---|
| I | 1 | H, Li, Na, K | அல்கலி உலோகங்கள் |
| II | 2 | Be, Mg, Ca | அல்கலி கார உலோகங்கள் |
| VII | 7 | F, Cl | ஹலோஜன்கள் |
| VIII / 0 | 8 (He=2) | He, Ne, Ar | விழுமிய வாயுக்கள் |
அட்டவணையின் இடப்புறமும் நடுப்புறமும் உலோகங்கள் (metals); வலப்புறம் அலோகங்கள் (non-metals); எல்லைக்கோட்டில் (B, Si, Ge, As) குறை உலோகங்கள் (metalloids).
உலோகம்: மென்மை, நீட்சித்தன்மை, பளபளப்பு, வெப்பம்/மின்சாரக் கடத்தி, அதிக உருகுநிலை, இலத்திரனை இழந்து cation ஆகும் (Na→Na⁺, Mg→Mg²⁺). அலோகம்: பளபளப்பற்றது, கடத்தாதது, குறைந்த உருகுநிலை, இலத்திரனை ஏற்று anion ஆகும் (Cl+e⁻→Cl⁻).
ஒரு பந்தியில் இடமிருந்து வலமாக: உலோகத் தன்மை குறையும், அலோகத் தன்மை அதிகரிக்கும், அணு அளவு குறையும். ஒரு தொகுதியில் மேலிருந்து கீழாக: உலோகத் தன்மை அதிகரிக்கும், அலோகத் தன்மை குறையும், அணு அளவு அதிகரிக்கும் (புதிய ஓடுகள் சேர்க்கப்படுவதால்).
மூலகம் (Element) — ஒரே வகை அணுக்களால் மட்டுமே ஆனது, சாதாரண இரசாயன முறையால் பிரிக்க முடியாதது. 118 மூலகங்களில் 92 இயற்கையானவை. சேர்வை (Compound) — இரு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வேறுபட்ட மூலகங்கள் குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் இரசாயன ரீதியில் இணைந்து உருவாக்கும் தூய பொருள்; கூறு மூலகங்களின் அசல் பண்புகள் இல்லாமல் புதிய பண்புகள் தோன்றும் (H₂O, NaCl, CO₂).
அயனி (Ion) — ஓர் அணு இலத்திரன்களை இழந்தாலோ பெற்றாலோ நிகர மின்னூட்டம் பெறும். நேர் அயனி (cation) — இலத்திரன் இழந்தது (Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺). எதிர் அயனி (anion) — இலத்திரன் பெற்றது (Cl⁻, O²⁻). பொதுவாக உலோகங்கள் cation கொடுக்கும்; அலோகங்கள் anion கொடுக்கும். விழுமிய வாயுக்கள் நிறை வெளி ஓட்டைக் கொண்டிருப்பதால் அயனி கொடுப்பதில்லை.
மூலக்கூறு (Molecule) — இரு அல்லது அதிக அணுக்கள் இரசாயன பிணைப்பால் இணைந்த சுயச்சார்பான அலகு (H₂, O₂, H₂O, CO₂). இணைதிறன் (Valency) — ஓர் அணு மற்றொன்றுடன் இணையும் திறன். தொகுதி I–III → இணைதிறன் = தொகுதி எண். தொகுதி V–VII → இணைதிறன் = 8 − தொகுதி எண். எடுத்துக்காட்டு: NaCl (Na⁺+Cl⁻), MgCl₂ (Mg²⁺+2Cl⁻), Al₂O₃ (2Al³⁺+3O²⁻).
ஆவர்த்தன அட்டவணையில் ஒற்றை மூலகமே ஆனாலும் கரியம் (C, Z=6) ஒரு தனி அத்தியாயத்தைத் தகுந்தது. வெளி ஓட்டில் 4 இலத்திரன்கள் இருப்பதால் இணைதிறன் = 4; ஆகவே வேறு கரியக் கருக்களோடும் H/O/N-உடனும் நீளமான சங்கிலிகள் + வளையங்கள் கட்டலாம் — அதனாலேயே சேதன இரசாயனத்தின் முதுகெலும்பு கரியம்.
கரியத்தின் ஒற்றை-மூலக வடிவங்கள் (allotropes): வைரம் (Diamond) — ஒவ்வொரு C-உம் 4 அக்கம்பக்க C-களுடன் tetrahedral-ஆக பிணைக்கப்பட்டது; பூமியின் கடினமான இயற்கைப் பொருள்; மின்சாரம் கடத்தாது. கிரபைட் (Graphite) — ஒவ்வொரு C-உம் 3 பக்க C-களுடன் தட்டையான வளையங்களாகப் பிணைக்கப்பட்டது, தாள்களுக்கிடையே மெல்லிய பிணைப்பால் வழுக்கும் (உலர் மசகு); மின்சாரம் கடத்தும். ஃபுல்லரீன் (C₆₀) — 60 கரிய அணுக்கள் சேர்ந்த கால்பந்து வடிவம்; நவீன nanotechnology பொருள்.