Sunday, March 29, 2009

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 5

II ఉదకర్బన రసాయనం – తైల సాగర మధనం

6 ఏప్రిల్ 2009

5. పెట్రోలు, కిరసనాయిలు


ఇంతవరకు ముచ్చటించిన మొదటి నాలుగు ఉదకర్బనాలూ – అంటే మెతేను, ఎతేను, ప్రొపేను, బ్యుటేను – సాధారణ వాతావరణ పరిస్థితులలో వాయువులే. ఈ “సాధారణ వాతావరణ పరిస్థితులు” అంటే మనం ఉండే గది వెచ్చదనంలో (room temperature) అని అర్ధం. కాని సప్తేను (septane), అష్టేను (octane), నవేను (nonane) – ఈ మూడు గది ఉష్ణోగ్రత దగ్గర ద్రవ పదార్ధాలుగా ఉంటాయి. ఈ విషయం గుర్తు పెట్టుకోటానికి ఒక చిటకా ఉంది. ఏదైనా ఉదకర్బనపు గొలుసులో కర్బనపు అణువులు తక్కువగా ఉంటే ఆ ఉదకర్బనపు బణువులు చిన్నవిగా ఉండి, చులాగ్గా తిరగగలవు – అంటే అవి వాయువు రూపంలో ఉంటాయన్న మాట. ఏదైనా ఉదకర్బనపు గొలుసులో కర్బనపు అణువులు మరికొంచెం ఎక్కువగా ఉంటే ఆ ఉదకర్బనపు బణువుల “సైజు” పెరుగుతుంది. సైజుతో పాటు బరువు కూడా పెరుగుతుంది. అప్పుడు అంత చులాగ్గా తిరగగలేవు – అంటే అప్పుడు అవి ద్రవం రూపంలో ఉంటాయన్న మాట. గొలుసులో కర్బనపు అణువులు బాగా ఎక్కువగా ఉంటే ఆ ఉదకర్బనపు బణువుల “సైజు” - బుడుగు కథలో పక్కింటి పిన్నిగారిలా - బాగా భారీగా తయారవుతాయి. అప్పుడు ఉన్న చోటు నుండి కదలలేవు. అంటే ద్రవాలకి ఉన్నపాటి చైతన్యం కూడ ఉండదు. ఆ పరిస్థితులలో అవి ఘన పదార్ధాల రూపంలో మనకి తారస పడతాయి.

ఈ సందర్భంలో కొన్ని ఉదకర్బనాలు ఎప్పుడు ఘన, ద్రవ, వాయు రూపాలలో ఉంటాయో ఈ దిగువ పట్టికలో చూపిస్తాను. ఉత్సాహం ఉన్నవాళ్ళు ఈ పట్టికని కొద్దిగా అధ్యయనం చెయ్యండి; తరువాయి కథ ఈ పట్టిక మీద ఆధారపడదు కనుక ఈ పట్టికని నిర్లక్ష్యం చేసినా మరేమీ ప్రమాదం లేదు.


Table 1: The Saturated Hydrocarbons, or Alkanes





గమనిక: తెర మీద కనిపించే బాణం గుర్తుని ఈ పట్టిక మీద ఉంచి నొక్కితే పట్టిక పెద్దదయి చదవటానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది.



ఇంతవరకు పరిశీలించిన ఉదకర్బనాలలో సప్తేను (septane), అష్టేను (octane), నవేను (nonane) లకి ఈ పారిశ్రామిక యుగంలో చాల ప్రత్యేకమైన స్థానం ఉంది. సప్తేను, అష్టేను, నవేనుల మిశ్రమమే మన కారులలో వాడే పెట్రోలు (అమెరికాలో అయితే గేసలీను అని కాని, లేక ముద్దుగా గేసు అని కాని అంటారు.) ఈ మూడు ఉదకర్బనాలూ పేరుకి ద్రవ పదార్ధాలే కాని, సీసా మూత తీసి గాలి తగలనిస్తే వీటిల్లో కొన్ని హరించి పోతాయి. నిజానికి పంచేను 36.1 C డిగ్రీల దగ్గర, షష్టేను 68.9 C డిగ్రీల దగ్గరా మరుగుతాయి – అంటే ద్రవ రూపం నుండి వాయు రూపం లోకి మారతాయి. (ఇక్కడ C అంటే సెల్సియస్ డిగ్రీలు అని అర్ధం.) అనుభవంతో బేరీజు వేసి చూసుకోటానికి కొన్ని ఉదాహరణలు: నీళ్ళు 100 డిగ్రీలు సెల్సియస్ దగ్గర మరిగి ఆవిరి అవుతాయి. ఇదే కొలమానంలో మన శరీరం ఉష్ణోగ్రత ఉరమరగా 37 డిగ్రీలు. నాలుగు చుక్కల పంచేను మన చేతి మీద వేసుకుంటే అవి మన శరీరపు వేడిని పీల్చుకుని, మరిగి వాయువులు అయిపోతాయి. అప్పుడు వేడిని కోల్పోయిన మన చెయ్యి చల్లబడ్డట్టు అనిపిస్తుంది. కాని అష్టేను, నవేను దశేను అంత సులభంగా వాయు రూపంలోకి పోలేవు – వాటి మరిగే స్థానం (boiling point) మన శరీరం వేడి కంటె ఎక్కువ.

మనం కార్లలో వాడే పేట్రోలులో, పంచేను నుండి, ద్వాదశేను వరకు ఉన్న ఉదకర్బనాలని ఒక నిర్ధిష్టమైన పాళ్ళల్లో కలుపుతారు. అప్పుడప్పుడు ఒక మోతాదు బ్యూటేను కూడా పడుతూ ఉంటుంది. ఈ పాళ్ళని బట్టి మేలు రకం పెట్రోలుగానో, నాసి రకం పెట్రోలుగానో, డీసెలు ఆయిలు గానో, విమానాల కిరసనాయిలు గానో, బుడ్డి దీపాల కిరసనాయిలు గానో అమ్ముతారు.

ఉదాహరణకి మనం కార్లలో వాడే పెట్రోలు లో అంతా సప్తేను తప్ప మరేదీ లేదని అనుకుందాం. ఈ సప్తేను కారు సిలిండరులోకి వెళ్ళి, అతి త్వరగా వాయువుగా మారిపోయి, విస్పులింగపు చురక తగలగానే భగ్గున మండి, ఎండిన తాటేకులా చరచర కాలిపోతుంది కాని నిలచి కాలదు. ఇదే సందర్భంలో అష్టేనుకి నిలచి కాలే గుణం ఉంది. ఆ మాటకొస్తే అష్టేనుకి చాలా సమభాగులు (isomers) ఉన్నాయి. వీటిల్లో ఐసో అష్టేను (iso-octane) మిగతా సమభాగుల కంటె బాగా నిలచి కాలుతుంది. మన కార్లలో వాడే ఇంధనానికి చురక తగలగానే అంటుకునే లక్షణమూ ఉండాలి, మంట అంటుకున్న తరువాత నిలచి కాలే లక్షణమూ ఉండాలి. మనకి అవ్వా కావాలి, బువ్వా కావాలి. ఈ రెండు గొంతేలమ్మ కోరికలూ తీరాలంటే ఐసోఅష్టేనునీ, నార్మల్ హెప్టేనునీ ఒక నిర్దిష్టమైన పాళ్ళల్లో కలపాలి. ఈ రెండింటి నిష్పత్తిని అష్టేను సంఖ్య (octane number) అంటారు. ఒక ఇంధనం యొక్క అష్టేను సంఖ్య 100 కి ఎంత దగ్గరగా ఉంటే అంత మంచిది, అంత ఖరీదైనదీ అవుతుంది. సాధారణంగా అమెరికాలో వాడుకలో ఉన్న కారులకి 87 అష్టేను సంఖ్య ఉన్న పెట్రోలు వాడితే సరిపోతుంది. (దీనినే regular గేసలీన్ అంటారు.) కొంచెం ఖరీదైన కార్లలో 89 అష్టేను సంఖ్య ఉన్న ఇంధనాన్ని వాడతారు. ఇంకా విలాసమైనవి, విలువైనవి అయిన కార్లలో 91 అష్టేను సంఖ్య సరిపోతుంది. పరుగు పందేలలో వాడే కార్లకి ఇంకా మెరుగైన పెట్రోలు వాడతారు.

అష్టేను సంఖ్య తక్కువ అయితే ఆ పెట్రోలు నిలచి కాలదు. అంటే సిలిండరు లోకి వెళ్ళిన తరువాత చురక తగలగానే భగ్గున మండి. ఠప్ మని పిస్తొలు పేల్చినట్లు చప్పుడు చేసి, కొద్దిగా శక్తిని విడుదల చేస్తుంది. ఇలా కారు ఇంజనులో ఇంధనం ఠప్ ఠప్ మంటూ కాలుతూన్న కారులో కూర్చుంటే రామచంద్రపురం గుర్రబ్బండిలోలా ప్రయాణం కుదుపుగా ఉంటుంది. ఈ రకం కుదుపునే ఇంగ్లీషులో “నాక్” (knock) అంటారు. ఇలా కుదుపునిచ్చే పెట్రోలుని “నాక్ చేస్తున్నాది” అంటారు. (నాకుతున్నాది అని అనకండి, బాగుండదు!)

ఉదకర్బనాలలో కర్బనపు గొలుసుల పొడుగు ఇంకా పెరిగితే మనకి దశేను (decane), ద్వాదశేను (dodecane), త్రయోదశేను వంటి పదార్ధాలు వస్తాయి. వీటి మిశ్రమమే కిరసనాయిలు. కిరసనాయిలు లో ఉన్న బణువులు పెట్రోలులో ఉన్న బణువుల కంటె పెద్దవి, బరువైనవి. అందుకనే కిరసనాయిలు పెట్రోలులా త్వరగా ఆవిరి అయిపోదు, పెట్రోలులా జోరుగా రాజుకుని మండనూ మండదు. అష్టేను కంటె కూడ నెమ్మదిగా, నిదానంగా కాలుతుంది.

6. ఉదకర్బనాల జన్మవృత్తాంతం

పెట్రోలు, కిరసనాయిలు, మొదలయిన ఉదకర్బనాల కథ ముగించే లోగా ఇవి మనకి ప్రకృతిలో ఎలా దొరుకుతాయో, వీటి కథా కమామీషు కొద్దిగా విచారిద్దాం. మెతేను (లేదా, ఏకేను) మనకి ఎక్కడనుండి వచ్చిందని అనుకున్నాం? కుళ్ళబెట్టిన ఆకులు, అలములూ, పేడా, పెంటా, వగైరాలు దీనికి జన్మ కారకులు. ఇదే విధంగా మిగిలిన ఉదకర్బనాలు కూడ ఈ పేడ, పెంటలకి మూల కారణమయిన మృగవృక్షాదుల జీవన ప్రక్రియల మీద ఆధారపడి ఉన్నాయి. శతాబ్దాల క్రితం వెల్లివిరిసిన అరణ్యాలు, తదితర జీవకోటి ప్రకృతి శక్తుల ప్రభావానికి లోనయి, భూగర్భంలోని రాతిపొరల మధ్య చిక్కుకొని, పైనున్న శిలావరణం (lithospehere) యొక్క పీడన ప్రక్రియలకి లోబడి, అనేక మార్పులకి లోనయి, చివరికి రాతిచమురు (petroleum) గా మారిందనే సిద్ధాంతం ఒకటి బాగా చలామణీ అవుతోంది. లేటిన్ భాషలో “పెట్రో” అంటే రాయి, “ఓల్” అంటే చమురు. ఈ “ఓల్” నుండే ఇంగ్లీషులోని "ఆయిల్" అన్న మాట పుట్టింది. కనుక “పెట్రోలియం” అన్న మాటకి “రాతిచమురు” అన్నది సరి అయిన తెలుగు సేత. “పెట్రోలియం” అనే ముడి చమురుని శుద్ధి చేయగా "పెట్రోలు" వస్తుంది. ఈ పెట్రోలు నే అమెరికాలో “గేసలీన్” అంటారు.

భూగర్భంలో దొరికే ఈ రాతిచమురులో అనేకమైన ఉదకర్బనాలు ఉన్నాయి. నేల లోకి గొట్టాలు దింపి ఈ రాతి చమురుని బయటకి తోడినప్పుడు ఇది నల్లగా, చిక్కగా, జిడ్డుగా, మడ్డిలా ఉంటుంది. ఈ నల్లబంగారాన్ని అమాంతం అలా వాడేసుకోలేము. ఉదకర్బనాలు గొలుసులులా ఉంటాయని ఊహించుకున్నాం కదా. భూగర్భంలో మిలియన్ల సంవత్సరాలు చిక్కుపడి ఉండటం వల్ల ఈ గొలుసులు – రకరకాలవి – బాగా చిక్కులు పడిపోయి గజిబిజిగా ఉంటాయి. అంటే మెతేను గొలుసులు, ఎతేను, …, డోడెకేను.. ఈ గొలుసులన్నీ లుమ్మలు చుట్టుకుపోయి ఉంటాయి. వీటి చిక్కులని విడదియ్యాలి. ఎలా?

చిన్న చిన్న, పొట్టి గొలుసులు వేడికి త్వరగా వాయువులుగా మారిపోతాయని తెలుసుకున్నాం కదా. కనుక ఈ మడ్డిని వేడి చేస్తే ముందస్తుగా మెతేను, ఎతేను, ప్రొపేను, బ్యుటేను లాంటివి వాయువులుగా మారి జిగురు ముద్దలోంచి బయటకి వచ్చెస్తాయి. వీటిని గొట్టాలలో పట్టి, సిలిండర్లలోకి ఎక్కించి మనం వంటలకి “వంటచెరకు”గా వాడుకోవచ్చు. ఇలా వాడుకోగా మిగిలిపోయిన వాయువులని గాలిలోకి ఒదిలెయ్యకుండా ముట్టించి మండించెస్తారు. విశాఖపట్నంలో కాల్టెక్స్ (ఇప్పుడు కంపెనీ పేరు మారిందనుకొండి) నూనెశుద్ధి కర్మాగారంలో ఇటువంటి మంట ఒకటి (flares) ఇప్పటికీ కనిపిస్తూ ఉంటుంది.

పెట్రోలియం మడ్డిని ఇంకా వేడి చేస్తే సప్తేను, అష్టేను, వగైరా వాయురూపంలోకి వస్తాయి. వీటిని చల్లార్చగా వచ్చినదే పెట్రోలులో వాడతారు. ఇంకా వేడి చేస్తే దశేను, ఏకాదశేను, వగైరా వస్తాయి. వీటిని చల్లార్చితే మనకి కిరసనాయిలు (kerosine) వస్తుంది. మరికొంచెం వేడి చేస్తే “డీసెల్ ఆయిల్” (diesel oil) వస్తుంది. ఆ తరువాత ఇంధనపు చమురు (fuel oil) వస్తుంది. మన దేశంలో ఈ రకపు ఇంధనపు చమురుకి ఉపయోగం లేకపోవచ్చు కాని, చలిదేశాలలో ఈ చమురుని కొనుక్కుని, ఇంట్లో కొలిమిలో మండించి, ఆ మంటతో పుట్టే వేడితో ఇళ్ళని వేడి చేసుకుంటారు. ఈ ఇంధనపు చమురులోని ఉదకర్బనాల బణువులు చాల పొడుగైనవి కాబట్టి, ఇది పెట్రోలులా గభీమని అంటుకోదు. కనుక ఇళ్ళలోని కొలిమిలో మండించినా పేలిపోయే ప్రమాదం లేదు.

రాతి చమురుని ఈ విధంగా మరిగించి, దానిలోని భాగాలని విడదీయటాన్ని ఇంగ్లీషులో “ఫ్రేక్షనల్ డిస్టిలేషన్” (fractional distillation) అంటారు. “డిస్టిలేషన్” అంటే దిగమరిగించటం. మామూలుగా గిన్నెలో పోసి మరిగించకుండా ఒక పొడుగాటి, గొట్టం రూపంలో ఉన్న, అరల పెట్టిని ఒక దానిని తయారు చేసి, ఈ అరలపెట్టి అడుగున పెట్రోలియం మడ్డిని పోస్తారు. పోసి మరిగిస్తారు. అన్నీటికన్న మీదనున్న అరలలోకి తేలిక వాయువులు చేరతాయి. దాని కింద ఉన్న అరలలోకి మరికొంచెం బరువైన వాయువులు, అలాగన్న మాట. నూనెశుద్ధి కర్మాగారాల్లో మనకి కనిపించే పొడుగాటి బురుజులు చేసే పని ఇదే.

తెలుగులో “అర” అన్న మాటకి రెండు అర్ధాలు ఉన్నాయి. ఒకటి: అలమారులో కాని బీరువాలో కాని ఉండే అర. ఈ రకం అరలు ఉన్న పెట్టిని “అరల పెట్టి” అంటారు. ఈ రకం “అర” ని ముందుకీ వెనక్కీ జరపే సదుపాయం ఉంటే అప్పుడు దానిని “సొరుగు” అంటారు. మనకి ఇక్కడ కావలసినది “అరలు” ఉన్న పొడుగాటి బీరువా లాంటి ఉపకరణం. ఈ అరల పెట్టి అడుగున పోసి దిగమరిగించే పద్ధతిని మనం సరదాగా “అరమరిగించటం” అని అందాం. ఇప్పుడు fractional distillation అంటే “అరమరిగించటం”. ఎలా ఉంది ఈ ప్రయత్నం?

రెండవ ప్రపంచయుద్ధపు రోజుల్లో పెట్రోలు గిరాకీ బాగా పెరిగింది. రాతి చమురుని అరమరగించినప్పుడు మనకి ప్రాప్తం ఉన్నంత పెట్రోలు వస్తుంది కాని, మనకి "పెట్రోలు దాహం" ఎక్కువయినప్పుడల్లా ఎక్కువ రాదు. అలాగని కర్మ సిద్ధాంతాన్ని పట్టుకు కూర్చుంటే పనులెలా అవుతాయి? ఈ సందర్భంలో ఎవ్వరో అన్నారు. పెట్రోలులో ఉన్న బణువులకీ కిరసనాయిలు లో ఉన్న బణువులకీ తేడా ఏమిటి? పెట్రోలులో ఉన్న బణువులు చిన్నవి, తేలిక అయినవీ అయితే కిరసనాయులులో ఉన్నవి మరి కొంచెం పెద్దవి, బరువైనవి. కిరసనాయిలులో ఉన్న బణువులని “చితగ్గొట్టి” చిన్న చిన్న బణువులుగా చెయ్యొచ్చు కదా! అష్టవంకరలతో చుట్టుకుపోయి ఉన్న జంతికని “చిదిపి” కారప్పూస చేసినట్లన్నమాట. ఈ చిదపటాన్ని ఇంగ్లీషులో “క్రేకింగ్” (cracking) అంటారు. జంతికని చిదిపి కారప్పూస చేసేరంటే నాటుగా ఉంటుంది, జంతికని “క్రేక్” చేస్తున్నారంటే ఫేషనబుల్ గా ఉంటుంది. ఇలా అరమరగించో, “చిదిపో”, క్రేక్ చేసో మొత్తం మీద ఒక గేలను రాతి చమురు నుండి అర గేలను పెట్రోలు తియ్యవచ్చు.

7. కొవ్వొత్తులు, పద్మపత్రాలు

ఇంతవరకు రాతి చమురు నుండి తీసిన ఉదకర్బనాలు నిప్పు రవ్వ తగిలేసరికల్లా ఠపీమని పేలనయినా పేలేయి లేదా నిలచి కాలేయి. అలాగని ఉదకర్బనాలన్నీ పేలాలనీ లేదు, కాలాలనీ లేదు. ఈ బణువులలో ఉన్న కర్బనపు గొలుసు పొడుగు పెరిగే కొద్దీ ఈ కాలే గుణానికి కాలదోషం పట్టెస్తుంది. అంతే కాదు. బణువుల పరిమాణం పెద్ద అయేసరికల్లా ఆ పదార్ధం పెట్రోలులా పలచగా ఉండకుండా చిక్కబడుతుంది. వీటిని ఇంగ్లీషులో “లూబ్రికేటింగ్ ఆయిల్స్" (lubricating oils) అంటారు. వీటికి తెలుగులో కందెన చమురు అనే పేరు ఉంది; నేనేమీ సృష్టించలేదు, నా కంటె ముందే ఈ పని చేసి ఎవ్వరో పుణ్యం కట్టుకున్నారు. ఈ కందెన చమురుని ఇంకా బాగా శుద్ధి చేస్తే వచ్చేదానిని ఖనిజపు చమురు (mineral oil) అంటారు. ఖనిజపు చమురులో కర్బనపు గొలుసుల పొడుగు 15 నుండి 40 దాకా ఉండొచ్చు. చలికాలంలో ఒళ్ళు పగలకుండా దీనిని ఒంటికి రాసుకుంటారు. మలబద్ధకంతో బాధ పడేవారు దీనిని ఒక మోతాదు తాగుతారు కూడ. ఇది జీర్ణం అయే పదార్ధం కాదు కనుక కడుపులోని పెద్ద పేగుల వరకూ నేరుగా వెళ్ళిపోతుంది. అక్కడ పిష్టం కట్టిన మలానికీ, పేగుల గోడలకి మధ్య చేరి ఆ ప్రదేశాన్ని జారుగా (lubricate) చేస్తుంది. అప్పుడు విరేచనం అయే అవకాశం పెరుగుతుంది.

ఖనిజపు చమురుని ఇంకా అనేక సందర్భాలలో వాడతాం. పసిపాపల శరీరాన్ని చెమ్మగా ఉంచటానికి వాడే "బేబీ లోషన్" (baby lotion) లో ఖనిజపు తైలం వాడతారు. అదే విధంగా "కోల్డ్ క్రీం" (cold cream), లిప్‌స్టిక్ (lipstick), మొదలైన మైపూతలు, అంగరాగాలు, సురభిళ విలేపనాలు, మొదలైన అలంకరణ సామగ్రులలో కూడ ఇది విరివిగా వాడతారు. నేనిలా రాసేనని తెలిసీ తెలియని మిడిమిడి జ్ఞానంతో శుద్ధి చేయని పదార్ధాన్ని తిన్నా, ఒంటికి పూసుకున్నా ప్రమాదం. ఈ వ్యాసపరంపరలో రాసేవన్నీ చదువరుల విజ్ఞాన పరిధులు పెంచటానికే కాని సొంత వైద్యం చేసుకోమని ప్రోత్సహించటానికి కాదు అని మరో సారి మనవి చేసుకుంటున్నాను.

ఈ చముర్లన్నిటినీ బయటకి తీసిన తరువాత మిగిలిన మడ్డిలో పనికొచ్చే పదార్దాలు ఇంకా ఎన్నో ఉన్నాయి. వీటి బణువులు చాల పెద్దవి కావటం ములాన్న ఇవి సాధారణ గది ఉష్ణోగ్రత దగ్గర ద్రవ పదార్ధాలుగా కాకుండా మెత్తటి ఘన పదార్ధాల రూపంలో ఉంటాయి; గడ్డ పెరుగు, జున్ను, వగైరా పదార్ధాలలా అన్న మాట. ఇటువంటి మెత్తటి ఘన పదార్ధాలలన్నిటిలోకి ముఖ్యమైనది “పెట్రోలియం జెల్లీ” (petroleum jelly). ఈ పెట్రోలియం జెల్లీ పేరు వినని వాళ్ళు ఉండొచ్చు కాని దీని వ్యాపార నామం (trade name) వినని వాళ్ళు ఉండరేమో! ఈ పెట్రోలియం జెల్లీనే “వేసలీను” (Vaseline) అనే వ్యాపార నామంతో అమ్ముతారు. ఖనిజపు చమురు లాగే దీన్ని కూడ ఒంటికి, పెదాలకి రాసుకుంటే అవి పగలకుండా ఉంటాయి. సంస్కృతంలో “ఖమీరం” అంటే ముద్ద. కనుక దీనిని “రాతిచమురు ముద్ద” అనొచ్చు. ఇది మరీ నాటు మాటలా ఉంటుందనుకుంటే దీనిని “శిలతైల ఖమీరం” అంటే పెట్రోలియం జెల్లీ కి సిసలైన అనువాదం అవుతుంది. ఈ పదబంధం తెలుగు కాదు కనుక తెలుగు వారు దీనిని వాడటానికి కొంచెం సుముఖత చూపవచ్చు. ఈ శిలతైల ఖమీరంలో మందులు రంగరించి అమృతాంజనం (టైగర్ బాం, విక్స్ వేపోరబ్, మొదలైన) వంటి లేపనాలు చెయ్యవచ్చు.

ఈ శిలతైల ఖమీరాన్ని తొలగించిన తరువాత రాతి చమురు నుండి మరొక పదార్ధం వస్తుంది. ఇది వేసలీన్ కంటె గట్టిగా ఉండి, దరిదాపు కొవ్వొత్తిలోని కొవ్వు మాదిరి, తెల్లగా, నున్నగా, జారుగా, అంటే సాఫీగా (సాఫీ అన్నది soft కి తెలుగులో బ్రష్ట రూపం అనుకుంటాను), ఈ ఘన పదార్ధాన్ని ఇంగ్లీషులో “పేరఫిన్ వేక్స్” (paraffin wax) అంటారు. పెట్రోలియం ని రాతి చమురు అన్నట్లే పేరఫిన్ వేక్స్ ని “రాతి మైనం” అనొచ్చు. ఈ రాతి మైనం ఒకరి జోలికి పోదు, మరొకరు తన దగ్గరకి వచ్చినా అంటీముట్టనట్లు ఉండి తామరాకు మీద నీటిబొట్టులా ప్రవర్తిస్తుంది. అసలు “పేరఫిన్” అనే మాట లేటిన్ నుండి వచ్చింది. ఈ మాటని parum (= బొటాబొటీగా) + affinis (= పొత్తు) అని విడగొట్టి దీనికి “పరుల పొత్తు కిట్టనిది” అని వ్యుత్పత్తి చెప్పుకోవచ్చు. లేటిన్ లో param అన్న మూలాన్ని "దరిదాపు, దగ్గరగా", అని కూడ తెలిగించవచ్చు. Paratyphoid అంటే అసలుదానికి "దగ్గరగా మరో టైఫోయిడ్" అని అర్ధం. Paramedic అంటే అసలు వైద్యుడు కాదు కాని, దగ్గరగా మరో రకపు వైద్య నిపుణుడు అని అర్ధం.

ఇప్పుడు ఈ మైనాన్ని కాగితానికి అంటిస్తే మనకి “మైనపు కాగితం” (wax paper) వస్తుంది.ఈ మైనపు కాగితం మీద నీళ్ళు పడితే తామరాకు మీద నీటిబొట్టులా పక్కకి జారిపోతాయి తప్ప కాగితం తడవదు. ఈ మైనపు కాగితానికి చెమ్మ అంటుకోదు. కనుక ఇటువంటి మైనపు కాగితాలని చేసి అమ్మ దలుచుకుంటే వాటికి “పద్మ పత్రాలు” అనే వ్యాపారనామం పెట్టి అమ్మి డబ్బు చేసుకోవచ్చు. తినుభండారాలని ఈ కంపెనీ వారి పద్మ పత్రాలలో చుట్టబెట్టి బంగీలుగా కట్టి అమ్మితే ఆ బంగీలలోకి చెమ్మ చేరదు; లోపల వస్తువులు తాజాగా, కరకరలాడుతూ చాల కాలం నిల్వ ఉంటాయి.

ఒక్క రాతి మైనమే కాదు, ఉదకర్బనపు జాతి పదార్ధాలన్నీ కూడ నీటితో కలవటానికి ఇష్టపడవు. నూనె, నీళ్ళు కలుస్తాయా? మొదట్లో నువ్వుల లోంచి వచ్చినదానిని నూనె అనేవారు; తిలలోంచి వచ్చిన దానిని తైలం అనేవారు. ఇప్పుడు ఆ వ్యత్యాసాన్ని గమనించటం లేదు కదా. నూతిలోంచి వచ్చినా నువ్వులలోంచి వచ్చినా అది ఈ రోజుల్లో "నూనే." నీళ్ళల్లో కరిగేవి నూనెలో కరగవు, నూనెలో కరిగేవి నీళ్ళల్లో కరగవు. అందుకనే నూనె మరకలు పడ్డ బట్టలని నీళ్ళల్లో ఎంత ఉతికినా మరకలు పోవు. “ఉష్ణం ఉష్ణేత శీతలే” అన్నట్లు నూనె మరకలు తియ్యటానికి నూనెనే వాడాలి. అందుకనే నూనె మరకలు తియ్యటానికి కొన్ని రకాల ఉదకర్బనాలు వాడతారు. నీళ్ళు లేకుండా ఉతికే పద్దతి కనుక దీనిని “డ్రై క్లీనింగ్” (dry cleaning) అన్నారు. డ్రై క్లీనింగ్ ని "టెలుగూలో" ఏమంటారో?


కృతజ్ఞత: ఈ వ్యాసంలో బొమ్మలు వేసినది ప్రసాదం,
బ్లాగే స్థలం: http://prasadm.wordpress.com/
నేను బ్లాగే మరో స్థలం: http://latebloomer-usa.blogspot.com

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 4

II ఉదకర్బన రసాయనం – తైల సాగర మధనం

రసాయనశాస్త్రం అనే మహా వృక్షానికి రెండు ముఖ్యమయిన శాఖలు ఉన్నాయి. కర్బనం అనే మూలకం ముఖ్య పాత్ర వహించే శాఖని కర్బన రసాయనం (carbon chemistry) అంటారు. దీనినే ఆంగిక రసాయనం (organic chemistry) అని కూడ అంటారు. ఇటు పైన ఇక్కడ ఈ కర్బన రసాయనాన్నే ప్రస్తావిస్తాం.

కర్బనం యొక్క బాహుబలం లేదా బాలం 4. అంటే, కర్బనపు అణువుకి నాలుగు చేతులు ఉన్నట్లు ఊహించుకుంటున్నామనన్న మాట. ఈ నాలుగు చేతులని నాలుగు వైపులా బార జాపి అక్కడ మరొక అణువు ఏదైనా ఉంటే దాని చేతిని పట్టుకునే సామర్ధ్యం కర్బనానికి ఉందన్న మాట. ప్రతీ కర్బనపు అణువు తన నాలుగు చేతులతోటీ మరొక కర్బనపు అణువునే పట్టుకుంటే మనకి మిగిలేది కర్బనమే. కాని కర్బనం మిగిలిన మూలకాలతో కూడ సంయోగం చెందితే మనకి రకరకాల పదార్ధాలు లభిస్తాయి. ఈ విశాల విశ్వంలో ఎక్కువ సమృద్ధిగా దొరికే మూలకం ఉదజని (Hydrogen). కనుక కర్బనము, ఉదజని సంయోగం చెందినప్పుడు మనకి దొరికే వాటి గురించి ముందుగా కొంత విచారణ చేద్దాం. ఈ జాతి పదార్ధాలని ఇంగ్లీషులో “హైడ్రోకార్బన్స్” (hydrocarbons) అంటారు. ఇక్కడ హైడ్రో అనే విశేషణం “హైడ్రొజన్” ని సూచిస్తుంది, హైడ్రొజన్ అంటే ఉదజని, కార్బన్ అంటే కర్బనం కనుక "హైడ్రోకార్బన్స్" అన్నది ఉదకర్బనాలు అని తెలుగులోకి తర్జుమా అవుతుంది. తెలుగు అంటే పడని వారు, తెలుగు పొడ కిట్టని వారూ ఇంగ్లీషు మాట వాడేసినా మరేమీ నష్టం లేదు. ఇప్పుడు కొన్ని ఉదకర్బనాల లక్షణాలు, అవి మన జీవితాలలో ఎక్కడెక్కడ ఎదురవుతాయో విచారిద్దాం.

1. మెతేను, కొరివి దయ్యాలు!


ఉదకర్బనాలన్నిటిలో అతి సూక్ష్మమైనది మెతేను (methane). ఈ మెతేను బణువులో ఒకే ఒక కర్బనం అణువు, నాలుగు ఉదజని అణువులు ఉంటాయి. కర్బనం బాలం 4 కదా. కనుక కర్బనానికి నాలుగు చేతులు. ఈ నాలుగు చేతులూ నిండుగా ఉండాలి; ఖాళీ చేతులు ఉండటానికి వీలు లేదు. కనుక ఒకొక్క చేతికి ఒకొక్క ఉదజని అణువుని తగిలిస్తే మనకి మెతేను వస్తుంది. మెతేను బణువు నిర్మాణక్రమం ఎలా ఉంటుందో బొమ్మ 1 లో చూపుతాను.







బొమ్మ 1. మెతేను నిర్మాణక్రమం (రెండు విధాలు).

ఈ బొమ్మలో C కర్బనాన్ని సూచిస్తుంది. C కి నాలుగు పక్కలా ఉన్న చిన్న గీతలు నాలుగు బాహువులని సూచిస్తాయి. ఈ సందర్భంలో వీటిని బాహు బంధాలు అని కాని, “రసాయన బంధాలు" (chemical bonds) అని కాని, టూకీగా బంధాలు (bonds) అని కాని అంటారు. నిర్మాణక్రమం అవసరం లేనప్పుడు మెతేనుని క్లుప్తంగా CH4 అని రాస్తారు.

గతంలో ఒకసారి చెప్పినట్లు, ఈ మెతేనుని ఇండియాలోనూ, ఇంగ్లండు ప్రభావం ఉన్న దేశాలలోనూ “మీథేను” అని కూడ అంటారు. మనం ఏ పద్ధతిలో ఉచ్చరించినా సరే, ఇది వాయు పదార్ధం. దీనికి రంగు, రుచి, వాసన లేవు. మిగిలిన వాయుపదార్ధాలకి మల్లే ఇది కూడ బాగా చల్లార్చితే ద్రవపదార్ధంగా మారుతుంది. ఎంతవరకు చల్లార్చాలి? మన భూలోకంలో సహజసిద్దంగా సంభవించే చల్లదనం సరిపోదు. ఆఖరికి దక్షిణ ధృవం దగ్గరకి వెళ్ళినా, హిమాలయా శిఖరాగ్రాల మీదకి వెళ్ళినా మెతేను వాయువు గానే ఉంటుంది. ప్రయోగశాలలో, ప్రత్యేకమయిన పరికరాలు ఉపయోగించి మెతేనుని ద్రవీకరించవచ్చు.

మెతేను ముఖ్య లక్షణం మండటం. మెతేనుని అగ్గిపుల్ల వేసి వెలిగించినప్పుడు ఆ వేడికి పైన పటంలో చూపిన బంధాలు విడిపోతాయి. అలా బంధ విముక్తి పొందిన ఉదజని అణువులు గాలిలోని ఆమ్లజని అణువులతో సంయోగం చెంది మంట వేడికి నీటి ఆవిరిగా మారి పోతాయి. కర్బనం మండి మనకి వేడినీ, వెలుగునీ ఇస్తుంది. ఈ మండే గుణం ఉంది కనుకనే ఈ మెతేనుని గొట్టాల ద్వారా ఇళ్ళల్లోకి తీసుకెళ్ళి, అక్కడ మండించి, వంటలకీ, వార్పులకీ వాడుకోవచ్చు. ఈ దృష్టితో చూస్తే మెతేను వాయు రూపంలో ఉన్న "వంట చెరకు" అన్నమాట!

పేరు ఇంగ్లీషు పేరులా ఉన్నా ఈ మెతేను మనకి మరీ పరిచయం లేని వాయువు కాదు. పల్లెటూళ్ళల్లో మనకి అప్పుడప్పుడు “బయోగేస్” పరికరాలు కనబడుతూ ఉంటాయి. ఈ బయోగేస్ లో దరిదాపు 50 శాతం మెతేనే. పేడ, ఆకులు, అలములు, మొదలైన పదార్ధాలని కుండీలో వేసి, మూత పెట్టి కుళ్ళబెడితే ఈ వాయువు అక్కడ నుండి పుట్టుకొస్తుంది. పల్లెపట్టులలో మురుగు భూములు (marsh lands) ఉంటాయి. అక్కడ చెత్త, చెదారం, జంతువుల కళేబరాలు, మొదలైనవి చేరి, సహజంగానే కుళ్ళి, ఈ వాయువుని పుట్టిస్తాయి. సర్వసాధారణంగా ఈ వాయువు వీచే గాలికి చెదిరిపోయి చుట్టు ఉన్న గాలిలో కలిసిపోతుంది. రంగు, రుచి, వాసన లేవు కనుక మనకి ఈ విషయం అవగాహనకి రానే రాదు. కాని, అప్పుడప్పుడు, గాలి వీచని వేసవి రోజులలో ఈ వాయువు చెదిరిపోకుండా ఒకే చోట పేరుకోటానికి సావకాశం ఉంది. అప్పుడు ఏ మాత్రం చిన్న నిప్పు రవ్వ తగిలినా, లేక కేవలం గాలి వేడికి ఈ మెతేను వాయువు అంటుకుని భగ్గున మండుతుంది. అసలే పల్లెపట్టు. చీకటి. అకస్మాత్తుగా మంట కనిపించేసరికి దాన్ని చూసి కొరివి దయ్యం అనుకుని భయపడ్డామంటే భయపడమూ? చీకట్లో దయ్యాలుంటాయేమో కాని కొరివి దయ్యాలు మాత్రం ఉండవని మనం – క్షమించండి – సైంటిఫిక్ గా రుజువు చెయ్యవచ్చు. ఈ మెతేను వాయువు బొగ్గు గనులలో కూడ పుడుతుంది. అక్కడ మండే అవకాశం నిజంగా ఉంది. అప్పుడు అది పెద్ద ప్రమాదం. ధన నష్టం, ప్రాణ నష్టం.

2. ఎతేను, ప్రొపేను, బ్యుటేను, గేసు సిలిండర్లు

మెతేను బణువులో ఒకే ఒక కర్బనపు అణువు ఉంది. ఇప్పుడు రెండు కర్బనపు అణువుల్ని తీసుకుని వాటిని ఒక బంధంతో జత చేసేమని అనుకుందాం. ఈ బంధం కొరకు వాడేసిన హస్తం మినహాయించగా ప్రతి కర్బనపు అణువుకి ఇంకా మూడేసి చొప్పున ఖాళీ చేతులు ఉన్నాయి కదా. ఈ రిక్త హస్తాలకి ఒకొక్క ఉదజని అణువుని అంటగట్టేమనుకుందాం. అప్పుడు ఆ బణువు యొక్క నిర్మాణక్రమం బొమ్మ 2 లో చూపినట్లు ఉంటుంది.









బొమ్మ 2. ఎతేను నిర్మాణక్రమం


ఈ రకం నిర్మాణ క్రమం ఉన్న పదార్ధాన్ని ఎతేను (ethane) అంటారు. దీని సాంఖ్యక్రమం C2H6. ఎతేను కూడ మెతేను వంటి లక్షణాలు కలిగిన వాయు పదార్ధమే. కాని మెతేనులా ఇది సహజసిద్ధం కాదు; గనులలో దొరికే సహజ వాయువు (natural gas) లో ఉండే అనేక ఉదకర్బన వాయువుల మిశ్రమం నుండి విడదీస్తారు. సహజ వాయువులో ఎక్కువ భాగం మెతేను, 1 నుండి 5 శాతం వరకు ఎతేను ఉంటాయి.

మెతేనులో ఒక కర్బనం అణువు, ఎతేనులో రెండు. ఇదే పద్దతిని, గొలుసుకట్టుగా కర్బనపు అణువులని అలా జతపరుస్తూ ఎంత దూరం అయినా వెళ్ళవచ్చు. మచ్చుకి మూడు కర్బనపు అణువులని ఒకొక్క బంధంతో, గొలుసుకట్టులా, జత చేసి మిగిలిన ఎనిమిది రిక్త హస్తాలకి ఎనిమిది ఉదజని అణువులని తగిలిస్తే వచ్చేది ప్రోపేను (propane) అనే మరొక వాయువు. ఈ ప్రొపేను సాంఖ్యక్రమం C3H8. నాలుగు కర్బనపు అణువులని గొలుసులా చేసి, మిగిలిన రిక్త హస్తాలకి ఉదజని అణువులని తగిలిస్తే వచ్చేది బ్యుటేను (butane) అనే వాయువు. ఈ బ్యుటేను సాంఖ్యక్రమం C4H10.


ఈ నాలుగింటిలోనూ మెతేను బణువు చిన్నది, ఎతేను బణువు మరికొంచెం పెద్దది, ప్రొపేను ఇంకొంచెం పెద్దది, బ్యుటేను ఇంకా పెద్దది అని నేను మళ్ళా అరటి పండు ఒలచినట్లు చెప్పక్కరలేదనుకుంటాను; బొమ్మ చూస్తే తెలుస్తుంది. ఎందుకంటే మెతేను బణువులో అయిదే అణువులు ఉన్నాయి. ఎతేనులో ఎనిమిది, ప్రొపేనులో 12, బ్యుటేనులో 14 అణువులు ఉన్నాయి. ఇలా బణువు పరిమాణం (size) పెరిగే కొద్దీ ఆ బణువులో అణువుల సంఖ్య పెరుగుతుంది, ఆ బణువు బరువు పెరుగుతుంది. అంతే కాకుండా “సైజు” పెరిగే కొద్దీ ఆ బణువుని చల్లార్చి ద్రవీకరించటం తేలిక. హిమాలయా పర్వత శిఖరాగాల మీద చలికి ప్రొపేను ద్రవంగా మారుతుంది. బ్యుటేనుని ద్రవీకరించాలంటే ఏ సిమ్లా లాంటి ప్రదేశానికో చలికాలంలో తీసికెళితే చాలు. ఈ నాలుగు వాయువులు ఏయే ఉష్ణోగ్రతల దగ్గర ద్రవరూపం నుండి వాయు రూపంలోకి మారతాయో ఈ దిగువ పట్టికలో చూపెడుతున్నాను.

పట్టిక 1.






Name Formula BoilingPoint (C) State at 25 C
methane CH4 -164 gas
ethane C2H6 -88.6 gas
propane C3H8 -42.1 gas
butane C4H10 -0.5 gas


ప్రొపేను, బ్యుటేనులు అగ్గిపుల్ల వేస్తే మండుతాయి. కనుక వీటిని కూడ వంటలకి వాడవచ్చు. ఆ మాట కొస్తే మన ఊళ్ళల్లో గేస్ సిలిండర్లు అమ్ముతారు కదా. వాటిల్లో మెతేను, ఎతేను, ప్రొపేను, బ్యుటేను ల మిశ్రమం ఉంటుంది. వాహనాల్లో ఇంధనంగా వాడినప్పుడు ప్రొపేనుని ద్రవీకరించి, సిలిండర్లలో నింపి, తోడ తీసుకెళతారు. ఇటువంటి సందర్భాలలో దీనిని liquid petroleum gas (LPG) అంటారు. చదువరులు LPG సిలిండర్లు అన్న పేరు వినే ఉంటారు. సిగరెట్లు అంటించుకుందికి వాడే “లైటర్లు” లో సాధారంగా బ్యుటేను వాడతారు. ఎందుకంటే బ్యుటేను వాడకం ప్రొపేను అంత ప్రమాదం కాదు. ప్రొపేను పీపాలు వంట గదుల్లో పేలిపోయిన సందర్భాలు ఉన్నాయి. పంట్లాం జేబులో ఉన్న లైటర్ పేలిపోతే ప్రమాదం కదా; అందుకని బ్యుటేన్ వాడతారు.


ఏ ఇంధనం అయినా సరే మన అదుపులో ఉండి కాలినంత సేపూ పరవాలేదు; అదుపు తప్పితేనే ప్రమాదం. ఈ తేడా సోదాహరణంగా చెబుతాను. తాటేకు మంటకీ పొయ్యిలో కర్రల మంటకీ తేడా లేదూ? కర్ర “నిలచి” కాలుతుంది. తాటేకు చరచర కాలేసి ఆగిపోతుంది. అందుకనే కర్రల మోపు (కట్టెల మోపు) కొనుక్కోటానికి ఆదివారం సంతకి వెళ్ళే ముందు మా నాన్నగారు, చెప్పేవారు: “అబ్బాయీ, నిలచి కాలే కర్ర ఎంపిక చెసి మరీ కొను, అర్ధణా డబ్బులు ఎక్కువయినా పరవా లేదు.” ఇలా నిలచి కాలే గుణం కర్రలకే కాదు, ఇంధన వాయువులకి కూడ ఉంది. ఈ లక్షణం అర్ధం చేసుకోటానికి ఒక సారి బ్యూటేను నిర్మాణక్రమం పరిశీలిద్దాం. బ్యూటేను సాంఖ్యక్రమం C4H10 కదా. ఈ నాలుగు కర్బనపు అణువులని, పది ఉదజని అణువులని, మన నిబంధనలకి తలఒగ్గుతూ, ఎన్నో విధాలుగా అమర్చ వచ్చు. వాటిల్లో రెండు అమరికల్ని బొమ్మ 3 లో చూపిస్తాను.








బొమ్మ 3 a. నార్మల్ బ్యూటేన్









బొమ్మ 3 b. ఐసోబ్యూటేన్


బొమ్మ 3 a లో చూపించిన నార్మల్ బ్యూటేన్ (normal butane) లో కర్బనపు అణువులు అన్నీ బారుగా ఒకే వరుసలో ఉన్నాయి. అంటే, ఈ గొలుసు తిన్నగా ఉంది. ఇటువంటి తిన్ననైన అమరిక ఉన్న బణువుల పేరు ముందు “నార్మల్” (సాధారణ) అనే విశేషణం చేర్చుతారు. మనం నాటు భాషలో చెప్పుకోవాలంటే “మామూలు బ్యూటేను”. ఇప్పుడు బొమ్మ 3 b లో ఉన్న అమరిక ని చూడండి. ఇక్కడ మూడు కర్బనపు అణువులు తిన్నగా ఉన్నాయి. మధ్యలో ఉన్న C నుండి కిందకి దిగి ఒక -CH3 గుంపు ఉంది. రిక్త హస్తాలన్నిటికి ఒకొక్క ఉదజని ఉంది. ఇటువంటి అమరిక ఉన్న బణువుల పేరుకి ముంది “ఐసో” అనే విశేషణం చేర్చుతారు. కనుక బొమ్మ 3 b లో ఉన్న పదార్ధం ఐసొబ్యుటేను (isobutane). “నార్మల్” అన్న పూర్వ ప్రత్యయం ఉన్న ఇంధనాలు గబగబ తాటేకులా కాలిపోతాయి. “ఐసో” అన్న పూర్వ ప్రత్యయం ఉన్న ఇంధనాలు నిలచి కాలుతాయి. ఎందుకు అని అడగకండి. అవన్నీ చెప్పటానికి చోటు లేదు. కాలేజీలో కెమెస్ట్రీ చదవండి. అర్ధం అవుతుంది.

ఈ అంశం వదలే లోపుగా మరొక్క మాట. ఈ జాతి ఉదకర్బనాల సాంఖ్యక్రమాలు మరొక్క సారి చూడండి. CH4, C2H6, C3H8, C4H10… ఈ బాణీలో ఉన్నాయి కదా. వీటన్నిటిని కలిపి CnH2n+2 అని ఒకే ఒక పెట్టున రాయవచ్చు. ఇక్కడ n = 1 అయినప్పుడు CnH2n+2 = C1H4 = మెతేను, n = 2 అయినప్పుడు CnH2n+2 = C2H6 = ఎతేను, n =3 అయినప్పుడు CnH2n+2 = C3H8 = ప్రొపేను, అలా వెళుతుంది. కనుక ఈ పరంపర లో ఉన్న ఉదకర్బనాలన్నిటిని కలిపి CnH2n+2 అని రాస్తూ ఉంటారు.

3. ఉదకర్బనపు గొలుసుల పేర్లు, వాటిలో బాణీలు

ఇంతవరకు ఒకటి నుండి నాలుగు వరకు కర్బనపు అణువులు ఉన్న బణువుల గురించి ముచ్చటించుకున్నాం.. వాటి పేర్లు మెతేను, ఎతేను, ప్రొపేను, బ్యుటేను అని చెప్పేను. ఇవన్నీ పాత కాలపు పేర్లు. క్రమేపీ ఈ రకం కర్బనపు గొలుసులని ఎంత పొడుగాటివైనా కట్టొచ్చని అర్ధం అయింది. అంటే 5, 6, … 10, 15,…. కర్బనపు అణువులతో, అలా, ఎంత పెద్ద గొలుసునైనా కట్టవచ్చన్న మాట. వీటన్నిటికీ పేర్లు పెట్టటం అంటే మజాకానా? పెట్టినా వాటిని గుర్తుపెట్టుకోవటం ఇంకా కష్టం. మిధునం కథలో బుచ్చిలక్ష్మికి పుచ్చపాదు కాపులా పిల్లలు పుట్టుకొస్తూ ఉంటే అప్పదాసు పిల్లల పేర్లకి తడుముకోవటం ఎందుకని కేశవనామాలు అందుకున్నాడని శ్రీరమణ చమత్కరిస్తాడు. ఏదీ కేశవనామాలు తప్పులు లేకుండా ఎంతమంది క్రమంలో చెప్పగలరో చూడండి! కనుక పుంఖానుపుంఖంగా పేర్లు పెట్టవలసి వచ్చినప్పుడు కేశవనామాల కంటె తేలిక పద్ధతి కావాలి.

ఈ సాధక బాధకాలు అర్ధం అయేసరికి శాస్త్రవేత్తల విషయ పరిజ్ఞానం కూడ పెరిగింది. రసాయనాల పేర్లు ఆషామాషీగా పెట్టేయకుండా ఒక క్రమ పద్ధతిలో పెడితే తప్ప పరిస్థితి చెయ్యి దాటిపోయే ప్రమాదం ఉందని గ్రహించి ఒక పద్ధతి కనిపెట్టేరు. ఈ పద్ధతి లోని ముఖ్య అంశం ఏమిటంటే - ఉదకర్బనాల పేర్ల విషయంలో - పేరు చెప్పగానే అందులో ఎన్ని కర్బనపు అణువులు ఉన్నాయో తెలిసేలా ఉండాలన్నారు. అంతే కాకుండా ఏ పదార్ధం ఏ రసాయన వంశానికి (జాతికి) చెందిందో తెలపటానికి ఒక “ఇంటిపేరు” లాంటిది ఉండాలన్నారు. ఉదాహరణకి తెలుగు వాళ్ళల్లో బ్రాహ్మణులంతా “శాస్త్రి” అన్న తోకని, క్షత్రియులంతా “రాజు” అన్న తోకని, వైశ్యులంతా “సెట్టి” అన్న తోకని, కమ్మలంతా “చౌదరి” అన్న తోకని, మాలలు “మాల” తోకనీ, మాదిగలు, “మాదిగ" తోకనీ అలా, అంతా తలో తోక పేరుని పెట్టిన పేరుకి తగిలించుకుంటే ఈ ముసుగులో గుద్దులాటలు ఉండవు కదా; అలా అన్న మాట.

ఇప్పుడు చూడండి! మెతేను (methane), ఎతేను (ethane), ప్రొపేను (propane), బ్యుటేను (byutane) – ఈ నాలుగూ “-ఏను” (ఇంగ్లీషులో -ane) శబ్దంతో అంతం అవుతున్నాయి కదా. కనుక ఈ “ఏను” ని ఈ జాతి పేరుగా వాడుకోమన్నారు. ఈ పద్ధతిలో అయిదు కర్బనపు అణువులు ఉన్న ఉదకర్బనం పేరు “పెంటా + ఏను = పెంటేను” (penta + ane = pentane) అవుతుంది. మెతేను పేడ, వగైరాల లోంచి పుట్టినట్లే పెంటేను పెంట మీద పుట్టలేదండోయ్! గ్రీకు భాష లో “పెంటా” అంటే ఐదు; మన సంస్కృతంలోని “పంచ” కి జ్ఞాతి పదం. కనుక ఒక వేళ నాలాంటి ఛాందసులు తెలుగు పేరు పెట్టాలని సరదా పడితే, "పెంటేను" (pentane) తెలుగులో “పంచేను” అవుతుంది. ఇలాగే ఆరు కర్బనపు అణువులు ఉన్న ఉదకర్బనం పేరు షష్టేను, లేదా ఇంగ్లీషులో హెక్సేను (hexane). ఇదే ధోరణిలో ఏడు కర్బనపు అణువులు ఉన్నది "హెప్టేను" (heptane) లేదా తెలుగులో సప్తేను. అటుతరువాత అష్టేను (octane), నవేను (nonane), దశేను (decane), ఏకాదశేను (undecane), ద్వాదశేను (dodecane), త్రయోదశేను, మొదలైన పేర్లని తడుముకోకుండా పుట్టించవచ్చు. ఈ పేర్లు ఇదే బాణీలో పెట్టాలని జినీవాలో జరిగిన ఒక అంతర్జాతీయ సమావేశంలో ఒక ఒప్పందం జరిగింది. ఈ ఒప్పందంలో ముఖ్యమైన అంశం పేరు లోని చివరి భాగం - అనగా ఇంటిపేరు - యొక్క ఉచ్చారణ, వర్ణక్రమమూను. కనుక మనం ప్రస్తుతం ప్రస్తావిస్తూన్న ఉద కర్బనాల జాతి పేర్లు అన్నీ "-ఏను" (-ane) శబ్దంతో అంతం అవ్వాలి. అదీ నియమం. అదీ ఒప్పందం.

ఇంటిపేరు ఖరారు అయింది కనుక ఇక పెట్టిన పేరు సంగతి చూద్దాం. బణువులో ఎన్ని కర్బనపు అణువులు ఉన్నాయో ఆ సంఖ్య పెట్టిన పేరుని నిర్ణయిస్తుంది. అప్పుడప్పుడు ఒక కర్బనపు అణువు తిన్నటి వరసలో ఇమడకుండా ఒక పక్కకి జారుకుంటుంది. ఇటువంటి సందర్భాలలో మనం “వెంకట”, “నాగ” అని మన పేర్లకి పూర్వ ప్రత్యయం చేర్చినట్లే ఇక్కడ “నార్మల్” (normal), “ఐసొ” (iso) వంటి ప్రత్యయాలు చేర్చుతారు. ఈ విధంగా వచ్చిన పేర్లే “నార్మల్ బ్యూటేన్” (normal butane), “ఐసొబ్యుటాన్” (isobutane), ఐసొఆక్టేన్ (iso-octane), “నార్మల్ హెప్టేన్” (normal heptane) మొదలైన పేర్లు. వీటి గురించి సందర్భం వచ్చినప్పుడు ఇంకా తెలుసుకుందాం.

జినీవా ఒప్పందం జరిగే వేళకి మొదటి నాలుగు ఉదకర్బనాల పేర్లు అప్పటికే వాడుకలో స్థిరపడిపోయాయి. ఈ అలవాటుని మార్చి అన్ని పేర్లనీ ఒక తాటి మీదకి తీసుకురావటానికి ఎంత ప్రయత్నించినా ప్రజలలో పాత అలవాట్లు పోవటం లేదు. చూడండి, మన తెలుగు వాళ్ళకి ఉగ్గుపాలతో ఇంగ్లీషు అబ్బేసింది కనుక తెలుగులో మాట్లాడదామని ఎంత ప్రయత్నించినా - దీని తస్సాగొయ్యా - ఆ ఇంగ్లీషు మాటలే స్పురణకి వస్తాయి; అలాగన్నమాట!

4. వేమన కాలంలో ఆధునిక రసానాల పేర్లు ఎలా పెట్టుండేవారో?


మన తెలుగు వాళ్ళల్లో రసాయనశాస్త్రం మీద మిక్కుటంగా పరిశోధన చేసినది యోగి వేమన. సువర్ణయోగం సిద్ధిస్తుందేమోనని విపరీతంగా కృషి చేసేడు వేమన. ఇప్పుడు కాలయంత్రం (time machine) లో మనం ఒక సారి వేమన కాలానికి వెళదాం. ఆ రోజులలోనే కర్బన రసాయనపు పోకడలు మనవారికి అర్ధం అయి పోయేయని ఒక సారి ఊహించుకుందాం. ఇది కేవలం ఊహా చిత్రణ మాత్రమే. సరదాకి రాస్తున్నాను. వేమన 14 వ శతాబ్దం వాడని అంటారు కనుక బెర్‌జీలియస్ కంటె నాలుగైదు శతాబ్దాల ముందువాడు. ఆ రోజుల్లో ఈ పరిశోధన జరిగుంటే మనం ప్రస్తావిస్తూన్న రసాయనాల పేర్లు ఈ దిగువ విధంగా ఉండి ఉండేవి.

(క) మెతేను. ఒక (ఏక) కర్బనపు అణువు. ఉదకర్బనాల పేరు "-ఏను" ధాతువుతో అంతం అవాలి. కనుక ఏక + ఏను = ఏకేను.

(చ) ఎతేను. రెండు (ద్వ) కర్బనపు అణువులు. ఉదకర్బనాల పేరు "-ఏను" ధాతువుతో అంతం అవాలి. కనుక ద్వ + ఏను = ద్వయేను.

(ట) ప్రొపేను. మూడు (త్ర) కర్బనపు అణువులు. ఉదకర్బనాల పేరు "-ఏను" ధాతువుతో అంతం అవాలి. కనుక త్ర + ఏను = త్రయేను.

(త) బ్యుటేను. నాలుగు (చతుర్ధ) కర్బనపు అణువులు. ఉదకర్బనాల పేరు "-ఏను" ధాతువుతో అంతం అవాలి. కనుక చతుర్ధ + ఏను = చతుర్ధేను.

ఈ పద్ధతిలో సొగసు ఏమిటంటే ఈ వంశానికి చెందిన ఏ పదార్ధానికైనా ఇట్టే పేరు పెట్టవచ్చు. ఉదాహరణకి 14 కర్బనపు అణువులు 34 ఉదజని అణువులు ఉన్న పదార్ధం పేరు చతుర్దశేను.

ఈ పేర్లు చదువుతూ ఉంటే తిథులు జ్ఞాపకం రావటం లేదూ? ఈ కాలంలో కాన్వెంటు చదువులు వెలగబెట్టిన మన పిల్లలకి తిథుల పేర్లు ఎలాగూ తెలియవు కనుక, కనీసం రసాయనశాస్త్రం వంకతో తిథుల పేర్లు నేర్పించవచ్చు. కాని మన తిథుల పేర్లు మొదట్లో “ఏక”, “ద్వ”, “త్ర” మొదలైన పూర్వప్రత్యయాలతో మొదలవకుండా, పాడ్యమి, విదియ, తదియ, చవితి అని మొదలవుతాయి. కనుక మెతేనుని పాడేను, ఎతేనుని విదేను, ప్రొపేనుని తదేను, అని అన్నా అనొచ్చు. కృషితో నాస్తి దుర్బిక్షం! ప్రయత్నించి చూస్తే కాని ఏ పుట్టలో ఏ పాము ఉందో తెలియదు. ప్రయోగం ఫలించకపోతే మనకి ఇంగ్లీషువాడు పెట్టిన బిక్ష ఎలానూ ఉంది.

కృతజ్ఞత: ఈ వ్యాసంలో బొమ్మలు వేసినది ప్రసాదం,
బ్లాగే స్థలం: http://prasadm.wordpress.com/

Tuesday, March 24, 2009

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 3

మార్చి 2009

5. నిర్మాణక్రమాలు (తరవాయి)


బాలం (valency) అంటే ఏమిటో గత బ్లాగు చదివిన వారికి అర్ధం అయే ఉంటుంది. ఈ బాలం అనే ఊహనం (concept) ఉపయోగించి, నిర్మాణక్రమం అనే కొత్త ఊహనాన్ని ప్రవేశపెట్టి, ఎతల్ ఆల్కహాలు, డైమెతల్ ఈథరు తెచ్చి పెట్టిన చిక్కు సమస్యని మన బెర్‌జీలియస్ ఎలా పరిష్కరించేరో ఇప్పుడు బొమ్మలు గీసి చూపిస్తాను. ఈ బ్లాగులోని బొమ్మలు గీసిపెట్టి, నా యీ బ్లాగుని ముందుకి నడపటానికి సహాయం చేసిన వ్యక్తి, తోటి బ్లాగరు, ప్రసాదం అనే చిరంజీవి. ముఖపరిచయం కూడా లేకపోయినా నా అభ్యర్ధనని చదివి, సహాయం చేస్తానని ముందుకి వచ్చిన సహృదయశీలి. అతను బ్లాగే స్థలం: http://prasadm.wordpress.com/


బొమ్మలున్నాయి కనుక కొంచెం వెనక్కి వెళ్ళి, ముందుగా కర్బనం, ఉదజని, ఆమ్లజనుల అణువులని వాటి బాహువులతో చూపెడతాను. ఈ దిగువ బొమ్మ (బొమ్మ 1) చూడండి.














బొమ్మ 1. బాలం ని గీతలతో చూపే విధానం.
(బొమ్మ 1 లో మొదటి రెండు వరుసలు bitmap లోను, తరువాత రెండు వరసలు jpeg లోను చేసేం. ఈ బొమ్మలు చదవటానికి ఇబ్బందిగా ఉంటే పెద్దవి చేసి వెయ్యటానికి ప్రయత్నిస్తాం.)

ఈ బొమ్మలో ఉదజని (H) కి ఇటో, అటో ఒక చిన్న గీత గీసి, ఆ గీతని ఉదజని యొక్క బాహువు (చెయ్యి, హస్తము) అని అనుకోమన్నాను. ఈ చిన్న గీత H కి కుడి పక్కనో, ఎడం పక్కనో, మీదనో, కిందనో, ఏటవాలుగానో – ఎక్కడ గీసినా పరవా లేదు. ముఖ్యమయిన విషయం ఏమిటంటే ఉదజనికి ఒక చెయ్యే ఉన్నట్లు ఊహించుకుంటున్నాము. (ఉదజనికి ఒకే ఒక చెయ్యి ఉందన్న విషయం ఎలా నిర్ణయం అయిందో ప్రస్తుతానికి మనకి అవసరం లేదు.) ఈ చేతితో ఉదజని అణువు “ఇంకొకరి” చేతిని పట్టుకోగలదు. లేదా రసాయన పరిభాషలో ఉదజని బాలం 1.


పై బొమ్మలో ఆమ్లజనికి (O కి) ఇటూ, అటూ కూడ ఒక గీత గీసేము. అంటే ఆమ్లజనికి రెండు చేతులు ఉన్నాయన్నమాట. ఈ రెండు చేతులూ ఎడం పక్క, కుడి పక్క ఉండాలనే నియమం ఏదీ లేదు; ఎక్కడయినా ఉండొచ్చు. తన యీ రెండు చేతులతో ఆమ్లజని మరొక రెండు చేతులు పట్టుకోగలదు. కనుక రసాయన పరిభాషలో ఆమ్లజని బాలం 2.


ఇదే విధంగా నత్రజని బాలం 3. కర్బనం బాలం 4. అలా వెళుతుంది కథ. భాస్వరానికి కొన్ని సందర్భాలలో మూడు చేతులు, మరికొన్ని సందర్భాలలో అయిదు చేతులు ఉంటాయి. ఈ తికమకలు అన్నీ ఇప్పుడే చెబితే గాభరా పుడుతుంది. కనుక ప్రస్తుతానికి నేర్చుకున్నది చాలు.


ఇప్పుడు రెండు ఉదజని అణువులు, ఒక ఆమ్లజని అణువు రసాయన సంయోగం చెందేయనుకుందాం. ఒకొక్క ఉదజనికి ఒకొక్క చెయ్యి చొప్పున మొత్తం రెండు చేతులు ఉన్నాయి కదా. ఒక ఆమ్లజని అణువుకి రెండు చేతులు ఉన్నాయి. ఇప్పుడు ఈ ఆమ్లజని అణువు ఒకొక్క చేత్తో ఒకొక్క ఉదజని అణువు చెయ్యి పట్టుకుందనుకుందాం. అప్పుడు వాటి అమరిక H-O-H లా ఉంటుంది. ఈ అమరికనే నిర్మాణక్రమం (structural formula) అంటారు.


ఈ ఉపోద్ఘాతంతో C2H6O లో ఉన్న అణువులని ఎలా అమర్చవచ్చో చూద్దాం. నిబంధనలు ఏమిటంటే మన దగ్గర ఉన్న అణువులన్నిటిని వాడెయ్యాలి. ఏ చేతినీ ఖాళీగా ఒదిలెయ్యకూడదు. దీన్ని పరిష్కరించటం అంత బ్రహ్మవిద్య ఏమీ కాదు. ఈ C2H6O లో రెండు కర్బనపు అణువులు ఉన్నాయి కదా. ఒకొక్క కర్బనానికి నాలుగేసి చేతులు. వీటిల్లో మొదటి అణువు ఒక చేతితో పక్కనున్న రెండవ కర్బనపు అణువు చేతిని పట్టుకుందనుకుందాం. అప్పుడు రెండు కర్బనపు అణువుల గొలుసు ఒకటి తయారయింది కదా. ఈ గొలుసులో ఒకొక్క కర్బనానికి మూడేసి ఖాళీ చేతులు (రిక్త హస్తాలు) చొప్పున మొత్తం ఆరు ఖాళీ చేతులు ఉంటాయి. ఈ ఆరు ఖాళీ చేతులకీ ఆరు ఉదజని అణువులనీ తగిలించెస్తే సరిపోయింది కదా. మరి మిగిలిపోయిన ఆమ్లజని సంగతి? ఈ ఆమ్లజని అణువుని కూడా ఇరికించాలంటే రెండే రెండు మార్గాలు ఉన్నాయి. ఈ రెండు మార్గాలనీ ఈ దిగువ బొమ్మలో చూపిస్తున్నాను, (బొమ్మ 2 చూడండి.)






బొమ్మ 2. క. ఎతల్ ఆల్కహాల్ బణువులో అణువుల అమరిక






బొమ్మ 2. చ. డైమెతల్ ఈథర్ బణువులో అణువుల అమరిక


బొమ్మ 2. క. లో ఎతల్ ఆల్కహాల్ బణువులో అణువుల అమరిక చూపేను. బొమ్మ 2. చ. లో డైమెతల్ ఈథర్ బణువులో అణువుల అమరిక చూపేను. ఈ రెండు అమరికల మధ్య తేడా అతి స్వల్పం. ఎతల్ ఆల్కహాల్ లో -O-H అనే అణువుల వరస ఉంది చూడండి. డైమెతల్ ఈథర్ లో ఈ -O-H కనిపించదు. ఈ బండ గుర్తుని జ్ఞాపకం పెట్టుకుంటే ఏది ఏదో గుర్తుపట్టటం తేలిక. రసాయన ద్రవ్యాలలో ఈ -O-H అణువుల గుంపు తరచు తారసపడుతూ ఉంటుంది. పదే పదే వచ్చే అమరిక కనుక దీనికి ఒక పేరు పెట్టేరు. దీనిని OH గుంపు (లేదా OH group) అని కాని “హైడ్రాక్సిల్ గుంపు” (hydroxyl group) అని కాని పిలుస్తారు. ఇక్కడ హైడ్రాక్సిల్ అంటే ఏమిటి? “హైడ్రొజన్” లో “హైడ్రొ” ని “ఆక్సిజన్ లో “ఆక్సి” ని సంధించగా వచ్చిన మాటే “హైడ్రాక్సిల్”. రసాయన ద్రవ్యాలలో “ఆల్కహాలు” అన్న పేరున్న ప్రతి పదార్ధంలోను ఈ హైడ్రాక్సిల్ గుంపు కనిపించి తీరుతుంది. అంటే ఈ హైడ్రాక్సిల్ గుంపు ఆల్కహాలు జాతికి ఒక చిహ్నం.


పోతే, పై రెండు బొమ్మలలోనూ మరొక గుంపు కనిపిస్తోంది. ఆ గుంపులో ఒక కర్బనపు అణువు, మూడు ఉదజని అణువులు ఉన్నాయి. ఈ గుంపుని టూకీగా మనం -CH3 అని రాయవచ్చు. ఎతల్ ఆల్కహాలులో ఒక -CH3 గుంపు ఉంది, డైమెతల్ ఈథర్ లో రెండు -CH3 గుంపులు ఉన్నాయి. ఇప్పుడు ఈ గుంపులని గుర్తించటం నేర్చుకున్నాము కనుక, పైన బొమ్మలలో చూపించిన నిర్మాణక్రమాలని టూకించి, వాక్యం మధ్యలో, ఒక మాట రూపంలో, రాయొచ్చు. ఈ పద్ధతిలో ఎతల్ ఆల్కహాలు ని H3CCH2OH అని రాస్తారు. ఇలా రాసినప్పుడు ఎతల్ ఆల్కహాలులో ఎడం పక్కన -CH3 గుంపు, మధ్యలో -CH2 గుంపు, కుడి పక్కన -OH గుంపు ఉన్నట్లు తెలుస్తోంది కదా. (CH3 అని రాసినా, H3C అని రాసినా అర్ధం ఒకటే). ఇదే విధంగా డైమెతల్ ఈథర్ ని H3COCH3 అని రాసినప్పుడు ఎడం పక్కన -CH3 గుంపు, మధ్యలో ఒక ఆమ్లజని అణువు, కుడి పక్క మరొక -CH3 గుంపు ఉన్నట్లు తెలుస్తోంది కదా. కనుక బొమ్మలు గీసే ఓపిక, సౌకర్యం లేని వారు ఈ బారు క్రమం (liner order) లో నిర్మాణక్రమాన్ని చూపించవచ్చు. ఈ బ్లాగులో అవసరం వెంబడి ఈ రెండు పద్ధతులు వాడుతూ ఉంటాను, ఎందుకంటే బొమ్మల అందం బొమ్మలదే. సౌకర్యం మాట దేవుడెరుగు!


పోతే, గమనించదగ్గ మరొక విషయం. C2H6O ని రెండే రెండు విధాలుగా అమర్చవచ్చు. మూడో విధంగా అమర్చటానికి అవకాశం లేదు. నా మాట మీద నమ్మకం లేక పోతే కాగితం, కలం తీసుకుని ప్రయత్నించి చూడండి. ఒక బణువులో ఉన్న కర్బనపు అణువుల సంఖ్య పెరుగుతూన్న కొద్దీ ఈ అమరికల సంఖ్య కూడా పెరుగుతుంది. ఉదాహరణకి C12H28 అనే బణువుని 803 విధాలుగా అమర్చవచ్చు. అంటే C12H28 కి 803 సమభాగులు (isomers) ఉన్నాయి! (నా మాట నమ్మండి. అన్నీ ఉన్నాయో లేదో అని ప్రయత్నించి చూడటం మొదలెడితే పిచ్చెక్కి పోవచ్చు!) ఈ సమభాగులన్నీ వివిధమైన లక్షణాలు కలిగి ఉండాలన్న నిబంధన ఏదీ లేదు. ఒక తల్లి పిల్లల మధ్య పోలికలు ఉండొచ్చు, లేక పోవచ్చు; ఇక్కడా అంతే. కనుక ప్రతి సమభాగిని నిశితంగా పరీక్షించి చూడాల్సిందే!

ఇదీ, రసాయనశాస్త్రపు శైసవావస్థలో జరిగిన కథ.

Monday, March 23, 2009

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 2

2. కర్బన రసాయనం

గత బ్లాగులో “కర్బన రసాయనం” (carbon chemistry) అన్న శాఖ ఎలా పుట్టిందో తెలుసుకున్నాం. శాస్త్రంతో కొద్దిగా పరిచయం ఉన్న పిన్నలకి ఇక్కడ చిన్న సందేహం రావచ్చు. ప్రకృతిలో 108 మూలకాలు (elements) ఉన్నాయని పెద్దలు తటపటాయిస్తూ, నసుగుతూ అంగికరించేరు కదా. ఈ జాబితాలో బంగారం, వెండి, రాగి, ఉదజని, రవిజని, సీసం, తగరం, గంధకం, యురేనియం, మొదలైనవాటితో పాటు కర్బనం (Carbon) మరొక మూలకం మాత్రమే! అటువంటప్పుడు ఈ కర్బనం ఏమి ఊడబొడిచిందని? ఈ ఒక్క కర్బనపు అణువులు ఉన్న రసాయన ద్రవ్యాలన్నిటిని మూటగట్టి వాటిని ఒక వర్గమనిన్నీ, మిగిలిన 107 మూలకాలని గుత్తగుచ్చి మరొక వర్గమనినీ విభజించటం ఏమి సబబు?

తమాషా ఏమిటంటే కర్బనంతో సంయోగం చెందగలిగే రసాయనాల సంఖ్యతో పోల్చి చూస్తే మిగిలిన 107 మూలకాలతో తయారవగలిగే పదార్ధాల సంఖ్య అతి స్వల్పం. ఈ రెండింటికి తేడా హస్తిమశకాంతరం. ఎందుకింత తేడా వచ్చిందో తెలుసుకోవాలంటే కథనాన్ని ఇక్కడ ఆపి చిన్న పిట్ట కథ చెప్పుకోవాలి.

పదార్ధం (matter) కంటికి కనబడనంత చిన్న చిన్న అణువుల సముదాయం. ఒక సంఘానికి మానవులు ఎలాగో పదార్ధానికి అణువులు (atoms) అలాంటివి. మానవుడు సంఘజీవి; ఒక్కడూ ఉండలేదు, జట్లు జట్లుగా తిరుగుతాడు. మనమైతే పరాయి దేశంలో భారతీయులకోసం, భారతదేశంలో తెలుగు వాళ్ళకోసం, తెలుగు దేశంలో కులం వాళ్ళ కోసం తాపత్రయపడి జట్టు కట్టమూ? అలాగే అణువులు సావకాశం దొరికినప్పుడల్లా గుంపులు గుంపులుగా “తిరుగుతాయి.” ఈ గుంపులలో అణువులు రెండు ఉండొచ్చు, రెండు వేలు ఉండొచ్చు, ఇరవై వేలు ఉండొచ్చు. బహుళంగా ఉన్న ఈ అణువుల గుంపులకి తెలుగులో ఇంతవరకు పేరు లేదు కనుక వీటిని బణువులు (“బహుళమైన అణువులు”) అందాం. ఇప్పుడు బణువులో ఉండేవి అణువులు, అణువులో ఉండేవి పరమాణువులు అని భాష్యం చెప్పుకుంటే ఎలక్‌ట్రానులు, ప్రోటానులు, నూట్రానులు పరమాణువులు అవుతాయి. మనం ఇక్కడ చదివే రసాయనశాస్త్రంలో అణువులు, బణువులు మాత్రమే ఉంటాయి; పరమాణువుల ప్రస్తావన ఉండదు.

ఒక బణువులో "ఇన్ని" అణువులు ఉండాలని నిబంధన ఏమీ లేదు. ఉదాహరణకి ఒక నీటి బణువు (water molecule, H2O) లో రెండు ఉదజని (Hydrogen) అణువులు, ఒక ఆమ్లజని (Oxygen) అణువు ఉంటాయి. ఒక రబ్బరు బణువులో వేలకి పైబడి అణువులు ఉంటాయి. ఇలా పెద్ద పెద్ద బణువులు తయారు కావాలంటే కర్బనపు బణువు అత్యవసరం. ఒక్క కర్బనపు బణువుకే ఇటువంటి బృహత్ బణువులని కూర్చగలిగే స్థోమత ఉంది; మిగిలిన మూలకాలకి ఈ శక్తి లేదు. కర్బనపు అణువులతో నిర్మించిన బణువులు కోటగోడల్లా దిట్టంగా ఉంటాయి. మిగిలిన మూలకాలతో పెద్ద పెద్ద బణువుల నిర్మాణం కొనసాగదు; సాగినా అవి సునాయాసంగా శిధిలం అయిపోతాయి. అందుకనే రసాయనశాస్త్రం అనే మహా వృక్షంలో “కర్బన రసాయనం” అనే శాఖకి ఇంత ప్రత్యేకత.

3. సమభాగులు, సాంఖ్యక్రమాలు

శాస్త్రం అంటే భావాలకి పేర్లు పెట్టటం అని చెప్పేను కదా. రసాయనశాస్త్రంలో మనకి తారసపడేది భావాలు ఒక్కటే కాదు, హనుమంతుడి తోకలా పెరుగుతూన్న ఎన్నెన్నో పదార్ధాలు. వీటిల్లో కొన్ని మనకి చిరపరిచితాలు: పాలు, పంచదార, కిరసనాయిలు, కర్పూరం, మొదలైనవి. కొన్ని మనకి అంతగా అలవాటు లేని పేర్లు: మెతల్ ఆల్కహాలు, ఎతల్ ఆల్కహాలు, డై మెతల్ ఈథర్, మొదలైనవి. మరికొన్ని చోట్ల మనం సాధారణంగా వాడే పేరుకీ, దాని శాస్త్రీయ నామానికి పోలికే ఉండదు. చాకలిసోడా అన్నది సాధారణ నామం అయితే సోడియం కార్బనేటు అన్నది శాస్త్రీయ నామం. ఈ సాధారణ, శాస్త్రీయ నామాలే కాకుండా ప్రతీ రసాయనానికీ ఒక హ్రస్వ నామం ఉంటుంది. సాధారణ నామం, శాస్త్రీయ నామం దేశం, భాష మారినప్పుడు మారవచ్చు కాని ఈ హ్రస్వ నామం మారదు, మార్చటం శ్రేయస్కరం కూడా కాదు. మనకి తెలుగు మీద ఎంత అభిమానం ఉన్నా ఈ హ్రస్వ నామాల దగ్గర గిరి గియ్యవలసినదే.

ఈ హ్రస్వ నామాల వాడుకకి అంతర్జాతీయ ఒడంబడిక ఉంది. అన్ని దేశాలవారూ, అన్ని భాషలవారు, ఉదజని అణువుని H అనీ, ఆమ్లజని అణువుని O అనిన్నీ, కర్బనపు అణువుని C అనిన్నీ, అలా ప్రతి ఒక్క మూలకానికి ఒక ప్రత్యేకమైన ఇంగ్లీషు అక్షరాన్ని కానీ, రెండు అక్షరాల జంటని కానీ, కేటాయించేరు. ఇప్పుడు రెండు ఉదజని అణువులు, ఒక ఆమ్లజని అణువు కలిస్తే ఒక నీటి బణువు వస్తుందని చెప్పటానికి

2H + O --> H2O

అని రాస్తారు కాని 2HO అని రాయరు. ఈ H2O అన్నదానిని నీటి యొక్క సాంఖ్యక్రమం (empirical formula) అంటారు. ఒక నీటి బణువులో ఏయే జాతి అణువుల సంఖ్య ఎంతెంతో చెబుతోంది కనుక ఈ రకపు రాతని “సాంఖ్యక్రమం” అన్నారు. ప్రతీ రసాయనం లోనూ ఏయే అణువులు ఎన్నెన్ని ఉన్నాయో సూచిస్తూ ఈ సాంఖ్యక్రమం పద్ధతిలో రాయమని సలహా ఇచ్చినది మరెవ్వరో కాదు – మన పేర్ల పెద్దయ్య, బెర్‌జీలియస్! ఈ పద్ధతి ప్రకారం H2O అని రాసినప్పుడు అది ఎల్లప్పుడు, అన్ని దేశాలలోనూ, విశ్వం అంతటా, మంచుని కాని, నీటిని కాని, నీటి ఆవిరిని కాని సూచిస్తుంది తప్ప మరే ఇతర పదార్ధాన్ని సూచించదు. ఇదే విధంగా NaCl అన్నది ఎల్లప్పుడూ "సోడియం క్లోరైడ్" అయి తీరాలి, CuSO4 ఎల్లప్పుడూ మైలతుత్తం (copper sulfate) అయి తీరాలి.

ఇక్కడో పిట్టకథ. నేను ఇక్కడ వాడే వర్ణక్రమం (spelling) అమెరికాలో చలామణీ అయేది. అమెరికాలో గంధకాన్ని Sulfur అని రాస్తారు, ఇంగ్లండులోలా Sulphur అనరు, కనుక sulfate అని రాసేను. ఇదే విధంగా అమెరికాలో మెతల్ ఆల్కహాల్, ఎతెల్ ఆల్కహాల్ అంటారు కాని “మీథైల్ ఆల్కహాల్” అనీ “ఈథైల్ ఆల్కహాల్” అని అనరు. ఛదువరులు, దేశకాల పరిస్థితులకి అనుగుణంగా వర్ణక్రమ, ఉచ్చారణలు సవరించుకోగలరు!

సాంఖ్యక్రమం అనే ఊహనం (concept) వికర్బన రసాయనం (inorganic chemistry) దగ్గర పనికొచ్చింది కాని కర్బన రసాయనపు పొలిమేరలలోకి వచ్చేసరికి కుంటుపడింది. ఉదాహరణకి C2H6O అనే సాంఖ్య క్రమాన్నే తీసుకుందాం. అంటే, ఈ పదార్ధంలో రెండు కర్బనపు అణువులు, ఆరు ఉదజని అణువులు, ఒక ఆమ్లజని అణువు ఉన్నాయని అర్ధం. కాని ఇదే సాంఖ్యక్రమం ఉన్న పదార్ధాలు రెండు ఉన్నాయి. ఒకదాని పేరు “ఎతల్ ఆల్కహాలు” (ethyl alcohol), రెండవదాని పేరు "డై మెతల్ ఈథర్" (dimethyl ether). ఎతల్ ఆల్కహాల్ అంటే “గుల్మా మందు”. మనం క్లబ్బులలోనూ, కాక్‌టెయిల్ పార్టీలలోనూ సేవించే బీరు, సారా (wine), విస్కీ మొదలైన వాటిల్లో నిషా ఎక్కించే ఘటక ద్రవ్యం (ingredient) ఎతల్ ఆల్కహల్. పోతే, డైమెతల్ ఈథర్ అన్నది ఒక వాయు పదార్ధం. ఈ రెండింటికి ఏ విధమైన పోలికా లేనేలేదు. ఈ రెండింటిని ఒకే సాంఖ్యక్రమంతో సూచిస్తే ఎలా? ఈ దెబ్బతో మన బెర్‌జీలియస్ గారి పరువు ప్రతిష్టలు చెట్టెకేసేయని కొందరు అనుకున్నారు. (ఆనందించేరో, ఆరాటపడ్డారో నాకు తెలియదు!) మన గురువుగారు అంత తేలికగా లొంగిపోతే ఆయన పేరు మనం ఇప్పుడు ఎందుకు స్మరిస్తాం? కరవ్యం తెలియనప్పుడల్లా ప్రభుత్వాలు కమిటీలు వేస్తాయి. అలాగే ఇబ్బంది ఎదురయినప్పుడల్లా బెర్‌జీలియస్ పేర్లు పెడుతూ ఉంటారు. రెండు విభిన్నమయిన రసాయనాలకి ఒకే సాంఖ్యక్రమం ఉంటే వాటిని ఐసోమర్స్ (isomers) అనమన్నారాయన. గ్రీకు భాషలో iso అంటే “సమ”, mer అంటే “భాగం.” కనుక isomer అంటే “సమభాగి” – లేదా సమాన భాగాలు, లేదా పాళ్ళు గలది. ఈ నిర్వచనం ప్రకారం ఎతల్ ఆల్కహాలు, డైమెతల్ ఈథర్ సమభాగులు. అంటే ఈ రెండింటిలో ఒకే రకం అణువులు ఒకే నిష్పత్తిలో ఉన్నాయని అర్ధం; కాని లక్షణాలు మాత్రం తేడా. ఈ తేడా ఎందుకొచ్చిందంటే, అణువులు ఒకటయినా వాటి అమరికలో తేడా ఉండొచ్చు కదా. "స్వరములు ఏడైనా, రాగాలెన్నో” అన్నట్లు అనుకొండి. ఇంగ్లీషులో అక్షరాలు 26 అయినా మాటలు ఎన్నో! ఒక పోగు ఇటికలతో తులసికోట కట్టొచ్చు, లేదా గోరీ కట్టొచ్చు; ఇటికల అమరిక మారిందంతే. ఈ వ్యవహారం అంతా ఒక కొలిక్కి వచ్చేసరికి కర్బన రసాయనంలో సాంఖ్యక్రమం ఒక్కటీ తెలిసినంతా మాత్రాన సరిపోదు, ఒక బణువులోని అణువుల అమరిక కూడా తెలియాలీ అని తేలింది.

4. బాహుబలం, నిర్మాణక్రమం

కర్బన రసాయనంలో అణువుల అమరిక ఎంత ముఖ్యమో తెలపటానికి ఒక ఉపమానం చెబుతాను. మనందరికీ 1, 2, 3, 4, … వగైరా అంకెలు తెలుసు. ఇలాంటి అంకెలు రెండు కాని అంతకంటె ఎక్కువ కాని ఉంటే వాటిని సంఖ్యలు అంటారు. ఉదాహరణకి 27, 476 అనేవి సంఖ్యలు. ఈ 476 అనే సంఖ్యనే తీసుకుందాం. ఇందులో 4, 6, 7 అనే మూడు అంకెలు ఉన్నాయి. ఇప్పుడు 746 అనే సంఖ్యని తీసుకొండి. ఇందులోనూ 4, 6, 7 అనే అంకెలే ఉన్నాయి – కాని ఇక్కడ వీటి అమరిక వేరు. ఆమరిక మారటంతో 476 విలువ ఒకటయితే 746 విలువ మరొకటి అయింది.

మరొక ఉదాహరణ. C, A, T అనే ఇంగ్లీషు అక్షరాలనే తీసుకుందాం. వీటి అమరికని బట్టి అర్ధం మారుతుంది. CAT అంటే పిల్లి. ACT అంటే నటన అని ఒక అర్ధం. కాని TAC అంటే ఏ అర్ధమూ లేదు. ఇదే విధంగా మన దగ్గర ఉన్న అణువులని ఒక విధంగా అమర్చితే ఒక రసాయనం రావచ్చు, మరొక విధంగా అమర్చితే మరొక రసాయనం రావచ్చు, మూడో విధంగా అమర్చితే ఏ పదార్ధమూ రాకపోవచ్చు.

ఇక్కడ అంకెలు, అక్షరాలతో ఇచ్చిన ఉదాహరణలు ఏక-మాత్రక (one-dimensional) ఉదాహరణలు. అమెరికాలో Scrabble అనే బల్ల ఆట (board game) ఉంది. ఈ ఆటలో ఒక బల్ల మీద అక్షరాలని రెండు దిశలలో పేర్చి మాటలు తయారుచేస్తాం, గళ్ళనుడికట్టు మాదిరి. కనుక Scrabble ద్వి-మాత్రక (two-dimensional) ఆట. ఇదే విధంగా మూడు దిశలలో వ్యాపించే ఆటని ఊహించుకొండి. ఎందుకంటే రసాయనశాస్త్రానికి కావలసిన మన ప్రపంచం త్రి-మాత్రకం (three-dimensional). ఒక అణువుని మరొక అణువుకి తగిలించినప్పుడు ఆ అమరికలు తిన్నగా చీపురు పుల్లలాగా ఉండవు, పల్చగా అప్పడాలలాగా ఉండవు; అణువులు మూడు దిశలలోనూ వ్యాపించి ఉంటాయి. ఏ అణువు ఏ అణువుకి ఎటుపక్క ఉందో నిర్ద్వందంగా చూపించాలంటే పూసలు-పుల్లలు నమూనాలు (ball and rod models) ఉపయోగించాలి. కాగితం మీద కాని, తెర మీద కాని ఇటువంటి బొమ్మలు గీసి చూపించటం అంత తేలిక కాదు. అందుకని ఇటుపైన అణువుల అమరికని నిర్మాణక్రమం (structural formula) అనే బొమ్మ గీసి చూపించినప్పుడు, సులభమైన పద్ధతిలో గీసి చూపిస్తాను. వీటిని అప్పడ నిర్మాణక్రమం (flat structural formula) అందాం. ఈ రోజుల్లో రసాయనశాస్త్రపు పాఠ్య పుస్తకాలలో ఇంతకంటె మంచి బొమ్మలు వేస్తున్నారు. ఆ రకం బొమ్మల కంటె నేను గీసి చూపించే బొమ్మలు అర్ధం చేసుకోవటం తేలిక. విషయం అర్ధం అయిన తరువాత కావలిస్తే క్లిష్టమయిన బొమ్మలు అర్ధం చేసుకోవటం తేలిక.

నిర్మాణక్రమం అర్ధం అవటానికి చిన్న ఉపమానం చెబుతాను. ప్రతి అణువుకి కొన్ని చేతులు (లేదా బాహువులు) ఉన్నట్లు ఊహించుకుందాం. అమ్మాయిలు ఒకరి చేతులు మరొకరు పట్టుకుని “ఒప్పులగుప్ప” ఆట ఆడరూ? అలాగే అణువులు తమ స్నేహితులయిన ఇతర అణువుల చేతులు పట్టుకోటానికి ఇష్టపడతాయని అనుకుందాం. ఇలా ఒకరి చేతులు మరొకరు పట్టుకోగా తయారయే గుంపులే బణువులు. అమ్మాయిలకి రెండేసి చేతులు ఉన్నాయని మనకి తెలుసు. అణువులకి ఎన్నేసి చేతులు ఉన్నట్లు? మనుష్యులకి మల్లే రెండు చేతులా? దేవుళ్ళకి మల్లే నాలుగు చేతులా?

ఈ ప్రశ్నలకి సమాధానం కావాలంటే పరిమాణాత్మక విశ్లేషణ (quantitative analysis) చెయ్యాలి. రెండు ఉదజని అణువులు ఒక ఆమ్లజని అణువుతో కలిస్తే నీరు వస్తుందన్న విషయం పరిమాణాత్మక విశ్లేషణ ద్వారానే తెలిసింది. మన ఒప్పులగుప్ప ఉపమానం ప్రకారం ఒక ఆమ్లజని రెండు ఉదజని అణువుల “చేతులు” పట్టుకోవాలి కనుక ఆమ్లజని అణువుకి రెండు చేతులు, ఉదజని అణువు ఒకొక్కదానికి ఒకొక్క చెయ్యి ఉంటే సరిపోతుంది. ఇదే విషయాన్ని రసాయన పరిభాషలో చెప్పాలంటే ఆమ్లజని బాహుబలం 2, ఉదజని బాహుబలం 1 అని అంటాం. ఈ “బాహుబలం” అన్న మాట ఇంగ్లీషులోని “వేలెన్సీ (valency) అన్న మాటకి తెలుగుసేత. లేటిన్ భాషలో ‘వేలెన్సీ” అంటే బలం. (ఇందులోంచే valor లేదా పరాక్రమం వచ్చి ఉంటుంది.) కనుక ఈ మాటని మనం “బలం” అని కాని మరికొంచెం వివరణాత్మకంగా ఉంటుందనుకుంటే “బాహుబలం” అని కాని అనొచ్చు. లేదా కొంచెం కుదించి “బాలం” అనొచ్చు. మనం "బాలం" అందాం.

ఈ బాహుబలాన్ని బొమ్మగీసి చూపించటం రివాజు. ఆమ్లజని బాలం 2 కనుకనున్నూ, ఆమ్లజని హ్రస్వనామం O కనుకనున్నూ, ఆమ్లజని బాలం చూపించటానికి O రాసి దానికి ఇటో గీత, అటో గీత, ఈ విధంగా - O - గీసి చూపుతారు. ఈ గీతలని బంధాలు (bonds) అంటారు. ఇదే విధంగా ఉదజని బాలం 1 కనుక, ఉదజనిని ఇలా - H కాని, ఇలా H - కాని చూపుతారు. ఈ పద్ధతిని నీరు (H2O) నిర్మాణక్రమం (structural formula) H-O-H అవుతుంది. ఆమ్లజనికి రెండు చేతులు, రెండు ఉదజని అణువులకి, ఒకొక్కదానికి ఒకొక్క చేయి చొప్పున, వెరసి మొత్తం నాలుగు చేతులు ఉండాలి. కాని ఇక్కడ H-O-H లో రెండే కనిపిస్తున్నాయి. ఇక్కడ జరిగినది ఏమిటంటే ఉదజని, ఆమ్లజని రసాయన సంయోగం చెందినప్పుడు ఉదజని చెయ్యి ఒకటి, ఆమ్లజని చెయ్యి ఒకటి టంకం వేసినట్లు అతుక్కుపోయి ఒకే ఒక చెయ్యిలా కనిపిస్తుంది. కనుక రెండు జతల చేతులు అతుక్కుపోయి రెండు చేతులలా కనిపిస్తాయి.

ఆమ్లజనికీ, ఉదజనికీ ఉన్నట్లే ప్రతి అణువుకి కొంత బాలం ఉంటుంది. ఉదాహరణకి గంధకం (Sulfur) యొక్క బాలం 2, నత్రజని (Nitrogen) యొక్క బాలం 3, కర్బనం (Carbon) యొక్క బాలం 4, భాస్వరం (Phosphorus) యొక్క బాలం 4, ….. ఇలా చెప్పుకుంటూ పోవచ్చు. ఆ మాటకొస్తే కొన్ని మూలకాలకి బాలం 0 (సున్న). ఈ మూలకాలకి బాహువులు లేవన్న మాట. వీటిని కావలిస్తే “నిర్బాహువులు” (నిర్భాగ్యులు కాదు) అనొచ్చు. డబ్బు లేని వాళ్ళ సంపర్కం ఎవ్వరికీ ఎలాగ అక్కరలేదో అలాగే నిర్బాహులయిన నిర్భాగ్యపు మూలకాలతో సంయోగం చెందటానికి ఏవీ ఇష్టపడవు. నియాను (Neon), ఆర్గాను (Argon) వంటి వాయువులు ఈ జాతికి చెందినవి. కావలిస్తే వీటిని నిర్భాగ్యపు వాయువులు (inert gases) అనొచ్చు.

బాలం (valency) అంటే ఏమిటో ఈ పాటికి అర్ధం అయి ఉండాలి. ఈ బాలం అనే ఊహనం (concept) ఉపయోగించి, నిర్మాణక్రమం అనే కొత్త ఊహనాన్ని ప్రవేశపెట్టి, ఎతల్ ఆల్కహాలు, డైమెతల్ ఈథరు తెచ్చి పెట్టిన చిక్కు సమస్యని మన బెర్‌జీలియస్ ఎలా పరిష్కరించేరో వచ్చే బ్లాగులో చూద్దాం. ఈ రెండింటి సాంఖ్యక్రమం C2H6O అని అనుకున్నాం కదా. ఈ C2H6O లో రెండు కర్బనపు అణువులు ఉన్నాయి కదా. ఒకొక్క కర్బనానికి నాలుగు చేతులు. వీటిల్లో ఒక చేతితో పక్కనున్న కర్బనపు అణువు చేతిని పట్టుకుందనుకుందాం. అప్పుడు ఒకొక్క దానికి మూడేసి ఖాళీ చేతులు (రిక్త హస్తాలు) చొప్పున మొత్తం ఆరు ఖాళీ చేతులు ఉంటాయి. ఈ ఆరు ఖాళీ చేతులకీ ఆరు ఉదజని అణువులనీ తగిలించెస్తే సరిపోలా? మరి మిగిలిపోయిన ఆమ్లజని సంగతి? ఈ ఆమ్లజని అణువుని కూడా ఇరికించాలంటే రెండే రెండు మార్గాలు ఉన్నాయి. ఈ రెండు మార్గాలనీ బొమ్మలు గీసి చూపించాలి. ఆ రకం బొమ్మలు గియ్యటం నాకు బాగా అలవాటులేని పని. ఆ సూక్ష్మం ఎవ్వరైనా చెబుతారేమోనని గత బ్లాగులో ఒక మనవి రాసేను. ఆది ఎవ్వరూ చూడలేదో, చూసినా నిర్లిప్తతో ఊరుకున్నారో తెలియదు. కనుక ఆ బొమ్మ గియ్యటం నేర్చుకున్నాక మిగిలిన విషయాలు రాస్తాను. కొన్నాళ్ళు పట్టొచ్చు. ఓపిక పట్టండి.

Monday, March 9, 2009

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 1

1. ఆదికి ముందు ఆధునిక రసాయనం

మార్చి 2009

సాధారణ శకం 1800 ప్రాంతాలలో, అనగా దరిదాపు రెండు వందల ఏళ్ళ క్రితం, స్వీడన్ దేశంలో జాన్ జేకబ్ బెర్‌జీలియస్ అనే శాస్త్రవేత్త ఒకాయన ఉండేవాడు. శైశవావస్థలో ఉన్న రసాయనశాస్త్రం విషయాలలో ఆ రోజులలో ఆయన మాటకి ఎదురు ఉండేది కాదు. అంతటి దిట్ట ఆయన. మానవమాత్రుడు కదా, ఆయనకీ మనందరికి మల్లే ఒక దౌర్బల్యం ఉండేది. ఉత్తరాదివాళ్ళు-దక్షిణాదివాళ్ళు, పాపం-పుణ్యం, మంచి-చెడ్డ, - - - అంటూ మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచాన్ని వర్గాలుగా విడగొట్టి చూడటం మనకి ఎలా అలవాటో, అలాగే ఈ బెర్‌జీలియస్ కి కూడా తన చుట్టూ ఉన్న వస్తువులని రకరకాల వర్గాలుగా విడగొట్టి, వాటికి పేర్లు పెట్టి ఆనందించటం అలవాటు. “చాతుర్వర్ణ్యం మయాసృష్టం” అని భగవానుడు అన్నట్లే, “ద్వివర్గం రసాయనం” అని బెర్జీలియస్ అన్నారు – మూడొంతులు స్వీడిష్ భాషలో అనుంటారు.

రసాయనశాస్త్రంలో ఉన్న ఈ రెండు వర్గాలు ఏమిటి? “పాలు, పంచదార, పట్టుబట్ట, కాగితం, కర్పూరం, నూనె, నెయ్యి, వగైరాలన్నీ ఒక వర్గం, గాలి, నీళ్ళు, ఉప్పు, వెండి, బంగారం, వగైరాలన్నీ మరొక వర్గం” అని 1807 లో బెర్‌జీలియస్ ఉద్ఘాటించేరు. బెర్‌జీలియస్ దృష్టికి ప్రపంచం అంతా “ఎప్పుడో ఒకప్పుడు ప్రాణం ఉన్నవి”, “ఎప్పుడూ ప్రాణం లేనివి” అని రెండు స్థూలమైన వర్గాలుగా కనిపించింది. చెరకు మొక్కకి ఆత్మ లేకపోవచ్చునేమో కాని, ప్రాణం ఉంది. అటువంటి ప్రాణం ఉన్న చెరకు మొక్క నుండి చక్కెర పుట్టింది. అంతేకాని, ఏ గనిలోనైనా సరే, ఎంత లోతుగా తవ్వినా సరే చక్కెర దొరకదు. కనుక పంచదార కావాలంటే ఏ చెరకు మొక్క మీదో, బీటు దుంపల మీదో, మరేదైనా మొక్క మీదనో ఆధారపడ వలసినదే. పాలు, పెరుగు, వెన్న, నెయ్యి, గుడ్లు, పట్టు, ఉన్ని, కర్పూరం, మొదలయిన పదార్ధాలు కావాలంటే చెట్టుచేమల మీదనో, పశుపక్ష్యాదుల మీదనో, క్రిమికీటకాదుల మీదనో ఆధారపడవలసినదే. కాని ఉప్పు, ఇసక, బంగారం, మొదలయినవాటికి ఏ ప్రాణి మీదా ఆధారపడనక్కర లేదు. ఈ రెండవ కోవకి చెందిన పదార్ధాలు కొండల్లోనో, కోనల్లోనో, వాగుల్లోనో, గనుల్లోనో దొరుకుతాయి. మీరు కూడా ఆలోచించి చూడండి. కర్ర, కంప, పేడ, పిడక ఒక ఎత్తు; రాయీ, రప్పా మరొక ఎత్తు. అందుకనే సువర్ణయోగం సిద్ధించినదని మనమంతా భ్రమ పడుతూన్నా, యోగి వేమన “ఉప్పు కప్పురంబు నొక్క పోలిక నుండు, చూడ చూడ రుచుల జాడ వేరు” అని బెర్‌జీలియస్ చెప్పిన మాటనే పద్యంలా చెప్పేడు.

పైన నుడివిన విషయాలన్నీ బెర్‌జీలియస్ ముక్కు మూసుకుని, తపస్సు చేస్తే ఆయన మనోఫలకం మీద అకస్మాత్తుగా మెరవలేదు. ఆయన, ఆయన శిష్యబృందం చెమటోడ్చి, ప్రయోగాలు చేసి, కూపీలు లాగగా ఒకటీ, ఒకటీ బయటపడ్డ విషయాలివన్నీ. ఉదాహరణకి ఒక శిష్యుడు గాజు బుడ్డిలో రవంత ఉప్పు వేసి వేడి చేసేడు. వేడికి ఉప్పు చిటపటలాడింది. ఎర్రబడింది. చల్లార్చగానే ఉప్పు ఉప్పులాగే మిగిలింది. మరొకడు మంచు ముక్కని వేడి చేసి చూశాడు. అది కరిగి నీరయింది. మరిగి ఆవిరి అయింది. ఆ ఆవిరిని చల్లార్చితే నీరయింది, ఆ నీటిని ఇంకా చల్లబరిస్తే గడ్డకట్టి మంచు తిరిగి వచ్చేసింది.

ఇంకేముంది. శిష్యగణం వంట ఇంట్లో విజృంభించింది. కంటికి కనబడ్డ పదార్ధాలన్నిటిని వేడి చేసి చూస్తున్నారు. ఒకడు పంచదారని వేడి చేసేడు. ముందుగా ఆవిర్లు (vapors) వచ్చేయి. ఇంకా వేడి చేస్తే పంచదార కాస్తా మాడి బొగ్గయింది. ఇంకా వేడి చేస్తే బొగ్గు కాలి బూడిద అయింది – కాని, తిరిగి పంచదార రాలేదు. మరొకడు పాలని వేడి చేసేడు. పాలు చిక్కబడ్డాయి, పేరుకొని కోవాలా గట్టిబడింది. ఇంకా వేడి చేస్తే కోవా కాస్తా మాడి చచ్చింది. ప్రాప్తం లేకుండా పోయిన పాలకి, పంచదారకి తిలోదకాలు ఇచ్చేసి కోడి గుడ్డుని పగలగొట్టి దాని సొనని వేడి చేసేరు. సొన పేరుకుని, పొరటు అయింది. ఇంకా వేడి చేస్తే అది కాస్తా మాడి చచ్చింది.

ఇలా ప్రయోగాలు చేసి ఆ శిష్య పరమాణువులు కనుక్కున్నదేమిటంటే కొన్ని పదార్ధాలు వేడి చేసినప్పుడు రూపాంతరం చెంది, చల్లార్చగానే యధా రూపానికి వచ్చెస్తాయి. మరికొన్ని వస్తువులు వేడి చేసినప్పుడు మాడి, బొగ్గయి, ఇంకా వేడి చేస్తే బొగ్గు కాస్తా భస్మం అవుతోంది. ఇలా మాడి బొగ్గయి, భస్మం అయేవన్నీ జీవకోటి నుండి లభించే పదార్ధాలే. కొట్టొస్తూన్నట్లు కనిపిస్తూన్న ఈ నగ్న సత్యాన్ని విస్మరించటం ఎలా? అందుకని ప్రపంచంలో ఉన్న పదార్ధాలన్నీ జీవకోటి నుండి లభ్యం అయేవయినా అయుండాలి, లేదా ప్రాణం లేని జడపదార్ధాల నుండి అయినా అయుండాలి అని బెర్‌జీలియస్ తీర్మానించేరు. జీవకోటి నుండి లభ్యం అయే పదార్ధాల రసాయన ధర్మాలని విచారించే శాస్త్రాన్ని ఆర్గానిక్ కెమిస్ట్రీ (organic chemistry) అనిన్నీ, ఈ వర్గానికి చెందని మిగిలిన భాగాన్ని ఇనార్గానిక్ కెమెస్ట్రీ (inorganic chemistry) అనమన్నారు, ఆయన.

కథలో పిట్ట కథ. ఈ "ఆర్గానిక్ కెమెస్ట్రీ" లో కెమెస్ట్రీ అంటే రసాయనశాస్త్రం. మరి "ఆర్గన్" అంటే? శరీరంలోని అంగాలని ఇంగ్లీషులో ఆర్గన్ అంటారు. గుండె, ఊపిరితిత్తులు, కాలేయం, పేగులు, ఇవన్నీ "ఆర్గన్" లే. "ఆర్గానిక్" అన్న మాటకి ఎన్నో సమానార్ధకమైన తెలుగు మాటలు ఉన్నాయి: ఆంగిక, ఇంద్రియ, అవయవ, భూత, చేతన, మొదలైనవన్నీ ఈ మాటకి సమానార్ధకాలుగా వాడొచ్చు. కనుక "ఆర్గానిక్ కెమెస్ట్రీ" ని తెలుగులో ఆంగిక రసాయనం, భూత రసాయనం, చేతన రసాయనం, సేంద్రియ రసాయనం, మొదలయిన పేర్లతో తెలిగించవచ్చు. రమారమి ఇంగ్లీషు మాటలో ఉన్న అర్ధమే స్పురిస్తుంది. అప్పుడు "ఇనార్గానిక్ కెమెస్ట్రీ" ని అనాంగిక రసాయనం, అభూత రసాయనం, అచేతన రసాయనం, మొదలయిన పేర్లతో తెలిగించవచ్చు. కృషితోనాస్తి దుర్భిక్షం.

అసలు నన్నడిగితే ఆధునిక విజ్ఞానం అంతా పేర్లు పెట్టటంలోనే ఉందంటాను. మన మెదడులో సరికొత్త ఊహ పుడుతుంది. ఆ ఊహని నిర్ద్వందంగా, సందిగ్ధతకి తావు లేకుండా వర్ణించి చెప్పినప్పుడే ఆ ఊహకి సార్ధకత చేకూరుతుంది. అలా వర్ణించటానికి ఒక పేరు కావలసి వస్తుంది. ఆ పేరు ప్రయోజనాత్మకంగా ఉండాలంటే ఆ పేరుకి, మన మనోభావానికీ గట్టి ముడి వెయ్యాలి. వైద్యుడు “జ్వరం వచ్చింది” అని చెబితే సరిపోతుందా? ఆది ఏ రకం జ్వరమో చెప్పగలగాలి. అప్పుడే ఆ వ్యాధి ఉపశమనానినికి వైద్యం చెయ్యగలం. అందుకనే శాస్త్రంలో (ప్రత్యేకించి, జీవ, వైద్య, రసాయన, శాస్త్రాదులలో పాఠ్యాంశాన్ని పేర్లు పెట్టి విభజించటం చాలా అవసరం.) పిట్టకథ ఇంతటితో సమాప్తం.

ఇలా తమ ఎదుట ఉన్న సమస్యని పేర్లు పెట్టి పరిష్కరించి, సంతృప్తిగా పడక కుర్చీలో నడుం వాల్చేరు బెర్‌జీలియస్. ఇంతలో ఆముదం తాగినట్లు ముఖం పెట్టి మరొక శిష్యుడు ఆయన విశ్రాంతిని భంగపరచేడు. ఆ శిష్యపుంగవుడి పేరు వోలర్ (Wohler). మిగిలిన శిష్యులలా "వంటింట్లో" కుదురుగా ప్రయోగాలు చేసుకోకుండా ఈ వోలరు పెద్ద బజారు మీద పడ్డాడు. పడి, కంటికి కనిపించినదాన్నల్లా వేడి చేసి చూడటం మొదలు పెట్టేడు. అకస్మాత్తుగా, ఒక రోజున, అనుకోకుండా, అమ్మోనియం సయనేట్ (ammonium cyanate) అనే రసాయనాన్ని గాజు నాళికలో వేసి వేడి చేసేడు. ఇది ఉప్పుని పోలిన స్పటికాకారపు లవణం. దీనిని ప్రాణి ప్రమేయం లేకుండా తయారు చెయ్యవచ్చు. కనుక ఇది అనాంగిక పదార్ధం. ఈ స్పటికాలని వేడి చేసేసరికి అవి వాటి స్పటికాకారాన్ని పోగొట్టుకొని, మెత్తటి చూర్ణంలా తయారయాయి. ఈ గుండ ఏమిటా అని విశ్లేషించి చూస్తే అది అమ్మోనియం సయనేటు కానే కాదు! మంత్రం వేసినట్లు, మేజిక్ చేసినట్లు మారిపోయింది. ఆ పదార్ధం ఏమిటా అని పరీక్షిస్తే అది - ఆశ్చర్యం! - "యూరియా" (urea) అనే మరొక రసాయనం. ఈ "యూరియా" జంతుకోటి విసర్జించే మూత్రం (urine) లో ఉంటుంది. ప్రతి రోజూ, ప్రతి మానవుడూ, దరిదాపు ఒక అవున్సు ప్రాప్తికి ఈ యూరియాని తన మూత్రం ద్వారా విసర్జిస్తాడు. కనుక ఈ యూరియా నిస్సంకోచంగా ఒక ఆంగిక రసాయన పదార్ధం; అంటే ఒక ప్రాణి యొక్క జీవన ప్రక్రియ ద్వారా తయారయిన పదార్ధం అనే కదా అర్ధం! కాని మన వోలర్ జంతువుల జరూరు లేకుండా, మూత్రం మాట ఎత్తకుండా, ఈ యూరియాని తన పరీక్ష నాళికలో తయారు చేసేడు. (ఉత్తరోత్తర్యా ఈ వోలర్ కి నోబెల్ బహుమానం వచ్చింది!) ఈ ప్రయోగంలో పొరపాటు లేక పోతే మన బెర్‌జీలియస్ తాత గారు ప్రతిపాదించిన సిద్ధాంతానికి ఆదిలోనే హంసపాదు వచ్చిందన్న మాట. బెర్‌జీలియస్ నిర్వచనానికి అతని శిష్యుడే నిప్పు పెట్టెసినా - పిల్ల చచ్చినా పురిటి వాసన పోలేదన్నట్లు - బెర్‌జీలియస్ పెట్టిన ఆంగిక (organic), అనాంగిక (inorganic) అన్న పేర్లు మాత్రం రసాయనశాస్త్రాన్ని బంకనక్కిరికాయల్లా పట్టుకుని ఉండిపోయాయి. దీనికి కారణం లేకపోలేదు. వ్రతం చెడ్డా ఫలం దక్కిందన్నట్లు ఆంగిక ద్రవ్యాలకీ, అనాంగిక ద్రవ్యాలకీ జీవకోటితో ఉన్న సంబంధం కేవలం బాదరాయణ సంబంధంలా అనిపించినప్పటికీ, నిలకడ మీద ఈ విభజన మరెన్నో విధాలుగా రసాయనశాస్త్రపు పురోభివృద్ధికి దోహదపడింది.

వ్రతం చెడ్డా ఫలం దక్కించుకోవాలి కదా. బెర్‌జీలియస్ ఇచ్చిన నిర్వచనంలో లొసుగు ఉందేమో కాని ఆయన ఉటంకించిన “ద్వివర్గం రసాయనం” అన్న వాక్కులో దోషం లేదు. ఏతావాతా మనకి తెలిసినది ఏమిటంటే బెర్‌జీలియస్ గుర్తించిన “ఆంగిక ద్రవ్యాలన్నీటిలోనూ “కర్బనం” (carbon) అనే మూలకపు అణువులు తప్పకుండా ఉండి తీరుతున్నాయి. కనుక “ఆంగిక రసాయనశాస్త్రం” అనటానికి బదులు “కర్బన రసాయనశాస్త్రం” అంటే సరిపోతుంది కదా అని కొందరు సూచన చేసేరు. అప్పటికే అలవాటు పడిపోయిన పేరుని మార్చటానికి చాల మంది ఇష్టపడలేదు. రసగంధాయంలో ఉన్న కథ మధ్యలో తర్కం కూడదని కాబోలు, ఈ రోజుల్లో “ఆంగిక రసాయనశాస్త్రం” (organic chemistry) అన్న పదబంధానికే చలామణీ ఎక్కువగా ఉంది.

పాఠకులకు చిన్న మనవి:
(1) రసాయనశాస్త్రంలో వచ్చే structural formulas ని ఈ బ్లాగులో చూపించగలిగే విధానం ఎలాగో ఎవ్వరయినా చెప్పండి. (2) అసలు ఈ రకం structural formulas నేనే గీసుకోవాలా? తయారు చేయబడ్డవి తస్కరించటానికి ఎక్కడైనా దొరుకుతాయా? ఈ విషయంలో ఎవ్వరైనా సహాయం చెయ్యగలిగితే రకరకాల బొమ్మలతో వ్యాసాలు రాయగలను.

Saturday, March 7, 2009

కాంతి కిరణం కథ

మార్చి 2009

తెల్లారి లేచి బయటకి వెళ్ళేసరికల్లా చుర్రుమని ఎండ కాస్తోంది.

అయిదువందల సెకండ్ల క్రితం సూర్యుడి ఉపరితలాన్ని వదలిన కాంతి కిరణానికి - రోదసిలో ఎంతో దూరం, ఎంతో జోరుగా ప్రయాణం చేసిన కాంతి కిరణానికి - ఇంకా పొగరు తగ్గలేదు. నా చేతికి తగలగానే చుర్రుమంది.

ఈ కాంతి కిరణం ఎప్పుడు, ఎక్కడ, ఎలా పుట్టిందో, దీనికి చుర్రుమనిపించే వేడి ఎక్కడనుండి వచ్చిందో విచారిద్దాం.

సూర్యుడి ఉపరితలం నుండి భూమి ఉపరితలానికి చేరుకోడానికి దరిదాపు 500 సెకండ్లు కాలం మాత్రమే పట్టినప్పటికీ, సూర్యుడి గర్భంలో పడ్డ "కాంతి శిశువు" పెరిగి బయటకి రాడానికి, సగటున, ఉరమరగా ఒక మిలియను సంవత్సరాల కాలం పడుతుందని నేను చెబితే మీరు నమ్మగలరా?

అదెలాగో చెబుతాను. సావధానంగా చదవండి.

సూర్యుడి లోనూ, నక్షత్రాలలోనూ 'కాలే' ఇంధనం ఉదజని (హైడ్రొజన్). ఈ ఉదజని అణువు లో ఒక కేంద్రకం (నూక్లియస్), దాని చుట్టూ ప్రదక్షిణం చేసే ఒకే ఒక ఎలక్‌ట్రాను ఉంటాయన్నది మనందరికీ తెలుసు. ఈ ఎలక్‌ట్రానుకి రుణావేశము (negative charge), కేంద్రకానికి, అదే పరిమాణంలో, ధనావేశము (positive charge) ఉండబట్టి ఉదజని అణువుకి ఎటువంటి విద్యుదావేశము ఉండదు.

సూర్యుడి ఉపరితలపు ఉష్ణోగ్రత సుమారుగా 6000 కెల్విన్ డిగ్రీలు ఉంటుంది. సూర్యుడి గర్భంలో ఉష్ణోగ్రత సుమారుగా 15,000,000 (పదిహేను మిలియను) కెల్విన్ డిగ్రీలు ఉంటుంది. గర్భంలో ఉన్న ఇంత వేడిలో విపరీతమైన శక్తి (energy) ఉంది. ఈ శక్తి వల్ల (1) ఉదజని అణువులలోని ఎలక్‌ట్రానులు తమ తమ కేంద్రకాల యొక్క పట్టు నుండి తప్పించుకుని స్వతంత్రంగా తిరగటం మొదలు పెడతాయి, (2) ధనావేశంతో ఉన్న కేంద్రకాలు విపరీతమైన వేగంతో ప్రయాణం చేస్తూ, వాటి మధ్య సహజంగా ఉండే వికర్షణ బలాలని (repulsion forces) అధిగమించి, ఢీకొనటం మొదలు పెడతాయి. ఇలా నాలుగు ఉదజని కేంద్రకాలు ఢీకొన్నప్పుడు ఒక రవిజని (Helium) కేంద్రకం తయారవగా మిగిలిన గరిమ (mass) అయిన్‌స్టయిన్ సూత్రం E = mc2 ప్రకారం శక్తిగా విడుల అవుతుంది.

టూకీగా ఈ విషయాన్ని ఈ దిగువ చూపిన విధంగా రాయొచ్చు.

4H---> He + energy

ఒక రవిజని కేంద్రకం తయారయినప్పుడల్లా ఇలా పుట్టిన శక్తి (energy) ఒక కాంతి కణంలా విడుదల అవుతుంది. ఈ కాంతి కణాన్నే ఫోటాన్ (photon) అంటారు. ఈ ఫోటాను సూర్యుడి గర్భం లోంచి ఎలా బయటపడుతుందో ఇప్పుడు చెబుతాను.

ఇటు పైన ముందుకి సాగే లోపున కాంతి తత్వం కొంచెం పునశ్చరణ చేద్దాం. సూర్యుడి నుండి గోడ మీద పడే కిరణ వారం (beam of light) కి అడ్డుగా ఒక గాజు పట్టకం పెడితే గోడ మీద తెల్లటి కాంతికి బదులు సప్త వర్ణాలతో ఒక వర్ణమాల (spectrum) కనిపిస్తుంది. ఇలా కంటికి కనిపించే భాగాన్ని "కనిపించే కిరణాలు" (visible rays) అందాం. ఈ కనిపించే భాగానికి ఇటూ, అటూ కనపడని భాగం ఇంకా చాలా పెద్దది ఉంది. ఇలా కనిపించే దానినీ, కనపడని దానినీ కలిపి విద్యుదయస్కాంత వర్ణమాల (electromagnetic spectrum) అంటారు. ఈ కనిపించే భాగానికి ఒక చివర మహా శక్తిమంతమైన గామా కిరణాలు (gamma rays), మరొక చివర నీరసమయిన రేడియో కిరణాలు (radio rays) ఉంటాయి; మధ్యస్థంగా, x-కిరణాలు, అత్యూద కిరణాలు (ultraviolet rays), అతి కొద్ది మేర మాత్రం మన కంటికి కనిపించే కాంతి కిరణాలు (visible rays), తరువాత పరారుణ కిరణాలు (infrared rays), ఉన్నాయి.

కనుక ఒక "ఫోటాను" ఎంత శక్తిమంతమైనదో చెప్పాలంటే ఉత్తనే "ఫోటాను" అంటే సరిపోదు, దానికి ముందు ఒక విశేషణం చేర్చాలి. ఇందాకా సూర్యుడి గర్భంలో పుట్టిన ఫోటానులు మహా శక్తిమంతమైనవి అని అనుకున్నాం కదా. అవి "గామా-కిరణ ఫోటానులు” (gamma-ray photons). మనకి తెలిసినంత వరకు ఇంతకు మించి శక్తిమంతమైన ఫోటానులు లేవు. మరొక విధంగా చెప్పాలంటే కంటికి కనబడే ఫోటానుల కంటే ఈ కనబడని ఈ గామా-కిరణ ఫోటానులలో 200,000 రెట్లు శక్తి ప్రక్షిప్తమై ఉంది. ఈ గామా- కిరణ ఫోటానులు కాని మన శరీరాన్ని తాకితే శరీరం కాలిపోవటమే కాకుండా కాలని భాగాలలో కేన్సరు వచ్చే ప్రమాదం కూడా ఉంది.

ఇంత శక్తిమంతమైన గామా-కిరణ ఫోటానులు (లేదా, టూకీగా గామా కిరణాలు) సెకండుకి 300,000,000 మీటర్లు జోరుతో బయటకి రాడానికి ప్రయాణం మొదలు పెడతాయి. ఏ అడ్డంకులు లేకుండా ఈ ప్రయాణం కొనసాగి ఉంటే సూర్యుడి గర్భం నుండి ఉపరితలానికి రాడానికి కేవలం 2.3 సెకండ్లు పట్టి ఉండేది; అప్పుడు మనం చెప్పుకోడానికి ఇక్కడ కథ ఉండేది కాదు.

ఏ అడ్డూ లేకుండా ఒక ఫోటానుని దాని మానాన్న దానిని వదిలేస్తే అది తిన్నగా, ఒక సరళరేఖ వెంబడి, ప్రయాణం చేస్తుంది. దాని దారికి ఏదైనా అడ్డు వస్తే అది చెదురుతుంది (gets scattered), కాకపోతే బక్షింపబడి లేదా అవశోషణ చెంది (gets absorbed) మళ్ళా వెలిగక్కబడుతుంది (gets re-emitted). ఈ ప్రక్రియలలో ఏది జరిగినా దాని పర్యవసానం ఏమిటంటే ఫొటాను మరొక దిశలో మరొక శక్తితో ప్రయాణం చెయ్యటం. సూర్యుడి గర్భంలో ఉన్న అత్యధిక సాంద్రత వల్ల అడ్డంకులకి కొదువ లేదు. కనుక పుట్టిన ప్రతి ఫోటాను ఒక సెంటీమీటరు దూరం ప్రయాణం చేసేసరికల్లా మరొక కేంద్రకమో, అణువో, ఎలక్‌ట్రానో ఎదురవుతూ ఉంటుంది. ఇలా సంకర్షణ జరిగినప్పుడల్లా కొత్త దిశలో, కొత్త శక్తితో ప్రయాణం. ఈ కొత్త దిశ ఎటైనా - ముందుకి కాని, పక్కకి కాని, వెనక్కి కాని - కావచ్చు. ఇలా కల్లు తాగిన కోతిలా ఈ ఫోటాను గెంతులు వేస్తూ ఉంటే ఎప్పుడు గర్భంలోంచి బయట పడేది?బయట పడ్డప్పుడు ఏ శక్తితో బయటపడుతుంది?

పైన సమర్పించిన మొదటి ప్రశ్నకి సమాధానం గణితంలో దొరుకుతుంది. ఈ గణన పద్ధతిని “కల్లు తాగిన కోతి నడక” అని కాని “యాధృఛ్చిక గమనం” (random walk) అని కాని అంటారు. ఉదాహరణకి ఒక ముంతెడు కల్లు ఒక కోతికి పట్టేసి దాన్ని ఒక దీపపు స్తంభం దగ్గర ఒదిలేసేమనుకొండి. (ఇక్కడ స్తంభానికి దీపం లేక పోయినా, అసలు స్తంభమే లేకపోయినా పరవాలేదు. సంప్రదాయం పాటించటం కోసం దీపమూ, స్తంభమూ అంటూ పాకులాడుతున్నానంతే. దీపమూ, స్తంభమూ లేక పోతే ఈ పద్ధతిని “చీకట్లో చిందులాట” అని కూడ అనొచ్చు). ఇప్పుడు ఈ కోతి ముందుకి ఒక అడుగేస్తే, పక్కకి ఒక అడుగు, వెనక్కి రెండడుగులు,.. అలా నడుస్తుంది కదా. తమాషా ఏమిటంటే, ఎంత తప్ప తాగుడు నడక నడచినా, ఈ కోతి మళ్ళా బయలుదేరిన చోటకే తిరిగి రావటం సర్వ సాధారణంగా జరగదు. ఆ మాట కొస్తే, కాలం గడుస్తున్న కొద్దీ కోతి దీప స్తంభం నుండి కొద్దో, గొప్పో దూరం జరుగుతూనే ఉంటుంది. మరి కొంచెం సూత్రబద్ధంగా చెప్పాలంటే వెయ్యి కోతులని దీప స్తంభం దగ్గర వదలి పెట్టి, కొంత సేపు పోయిన తరువాత ఆ వెయ్యి కోతులు దీప స్తంభానికి ఎంతెంత దూరంలో ఉన్నాయో కొలిచి వాటి సగటు దూరం లెక్క కడితే ఆ సగటు దూరం క్రమేపీ పెరుగుతూనే ఉంటుంది. మరొక విధంగా చెప్పాలంటే, 100 అడుగులు (steps) వేసిన తరువాత, కోతి సగటు దూరం 10 అడుగులు (feet) ఉంటుంది, 900 అడుగులు (steps) వేసిన తరువాత కోతి సగటు దూరం 30 అడుగులు (feet) ఉంటుంది. అంటే స్తభం నుండి వేసిన అడుగుల వర్గమూలం (square root) స్తభం నుండి ఎంత దూరం జరిగేమో చెబుతుంది. గణితంలో ప్రవేశం ఉన్నవాళ్ళు ఈ లెక్క కట్టి చూసుకోవచ్చు.

ఇదే పద్ధతిలో మన కాంతి కిరణం ప్రయాణం చేసిందనుకుందాం. ఒక సెంటీమీటరు దూరం ప్రయాణం చేసేసరికి అది దేనినో ఢీకొనగా ప్రయాణం చేసే దిశ మారుతుంది. సూర్యుడి గర్భం నుండి ఉపరితలానికి ఉన్న దూరం (లేదా సూర్యుడి వ్యాసార్ధం) సుమారుగా 7- బిలియను సెంటీమీటర్లు. ఒక సెంటీమీటరు ప్రాప్తికి ఒకొక్క అడుగు వేస్తూ ఇంత దూరం – వంకర టింకర మార్గంలో - ప్రయాణం చెయ్యాలంటే 5000 జ్యోతిర్వర్షాల (light years) దూరం ప్రయాణం చెయ్యాలి. (లెక్క కట్టి చూసుకొండి, పెద్ద కష్టం కాదు.) ఈ ప్రయాణానికి 5000 సంవత్సరాలు కాలం పడుతుంది. ఇది చాలా ముతక పద్ధతిలో చేసిన లెక్క. కాని మనం అనుకున్నట్టు సూర్యుడి సాంద్రత అంతటా ఒకేలా ఉండదు; ఉపరితలం నుండి కేంద్రానికి వెళుతున్నకొద్దీ సాంద్రత పెరుగుతుంది. నిజానికి సూర్యుడి గరిమ (mass) లో నూరింట 90 పాళ్ళు కేంద్రం నుండి 3.5 బిలియను సెంటీమీటర్లు లోపునే కుదించబడి ఉంటుంది. అక్కడనుండి ఉపరితలం వరకు పలచగా ఉంటుంది. ఇవన్నీ లెక్క లోకి తీసుకుని మళ్ళా గణనం చేస్తే పైన వేసిన లెక్కకి రెట్టింపు కాలం – అనగా మిలియను సంవత్సరాలు – వస్తుంది. శాస్త్రం నేర్చుకునేటప్పుడు ఈ రకం ఉరమర లెక్కలు చెయ్యటం మంచిదే. ఎందుకంటే ఏదైనా లెక్క చేసేటప్పుడు కాని, ప్రయోగం చేసేటప్పుడు కాని రాబోయే ఫలితం ఎలా ఉంటుందో ముందే ఊహించుకుని ఉంచుకోవటంలో కొన్ని లాభాలు ఉన్నాయి. మనం ఊహించినట్లు ఫలితం రావాలని నిబంధన లేదు కాని, మన గమ్యం ఎలా ఉంటుందో ఊహ ఉండాలి కదా.

మనిషి గర్భస్థ కాలం 266 రోజులు, ఏనుగు గర్భస్థ కాలం 645 రోజులు అయినట్లే, కాంతి గర్భస్థ కాలం మిలియను సంవత్సరాలు అని మనం అలంకారప్రాయంగా చెప్పుకోవచ్చు. కాని “ప్రసవం” జరిగి సూర్యుడి నుండి మన వరకు ప్రయాణం చేసి రాటానికి 500 సెకండ్లు మాత్రమే!

ఇంతటితో కథ సగం పూర్తి అయింది. మిగిలిన కథ కావాలంటే పైన సమర్పించబడ్డ రెండవ ప్రశ్నకి సమాధానం వెతకాలి. అందుకని మళ్ళా సూర్యుడి గర్భం లోకి వెళ్ళాలి. అక్కడ ఉష్ణోగ్రత సుమారు 15,000,000 కెల్విన్ డిగ్రీలు ఉంటుందని అనుకున్నాం కదా. ఉపరితలం ఉష్ణోగ్రత ఇంచుమించు 6000 కెల్విన్ డిగ్రీలు. అంటే, కేంద్రం లో నుండి బయటకు వస్తూన్నకొద్దీ చల్లబడుతోందన్నమాట. ఇలా చల్లబడుతూన్న వాతావరణం గామా కిరణాలకి ఇష్టం ఉండదు. అందుకని ఢీకొట్టుకున్నప్పుడల్లా జరిగే భక్షణము (absorbtion), వమనము (re-emission) అనే ప్రక్రియలలో అత్యధిక శక్తి గల గామా-కిరణ ఫోటానులు తమ అస్తిత్వాన్ని త్యాగం చేసి, వాటి స్థానంలో తక్కువ శక్తితో ఉండే రకరకాల ఫోటానుల పుట్టుకకి దోహద పడతాయి. అంటే మొదట్లో ఉన్న గామా కిరణాల స్థానంలో క్రమేపీ x-కిరణాలు, అటుపైన x-కిరణాల స్థానంలో అత్యూద కిరణాలు (ultraviolet rays), అటుపైన కంటికి కనబడే కాంతి కిరణాలు, అటుపైన కంటికి కనపడని పరారుణ కిరణాలు (infra red) పుట్టుకొస్తాయి. ఉదాహరణకి ఒక్క గామా-కిరణ ఫోటాను తన అస్తిత్వాన్ని ధారపోసి దరిదాపు వెయ్యి x-కిరణ ఫోటానుల జన్మకి దారి తీస్తుంది. ఇదే విధంగా ఒక్క x-కిరణ ఫోటాను వెయ్యి కాంతి, పరారుణ ఫోటానుల జన్మకి కారణం అవుతుంది. మరొక విధంగా చెప్పాలంటే సూర్యుడి గర్భంలో పుట్టిన ఒకొక్క గామా-కిరణ ఫోటాను, సూర్యుడి ఉపరితలం చేరుకునే సరికి తన అస్తిత్వాన్ని పూర్తిగా కోల్పోయి, మిలియను కాంతి, పరారుణ ఫోటానుల సృష్టికి దోహదం చేస్తుంది. ఈ కాంతి ఫోటానులే సూర్యుడి ఉపరితలానికి వెలుగుని ఇస్తాయి. ఈ పరారుణ ఫోటానులే సూర్యుడి ఉపరితలానికి వేడినిస్తాయి.

ఇలా పుట్టొచ్చిన ఫోటానులు ఒకటి కాదు, రెండు కాదు, తండోపతండాలుగా, బిలియన్ల పైబడి సూర్యుడి ఉపరితలం నుండి అన్ని దిశలలోకీ వెదజల్లబడుతున్నాయి. ఇలా పుట్టుకొచ్చిన ప్రతి బిలియను (1,000,000,000) ఫోటానులలోను రెండు ఫోటానులు మాత్రం మన భూగ్రహాన్ని చేరుతున్నాయి; చేరి మనకి వేడి, వెలుతురు ఇచ్చి, మన మనుగడకి కారకులవుతున్నాయి. ఎక్కడో సూర్యుడి గర్భంలో పుట్టిన ఈ ఫోటాను జీవితం భూలోకం చేరుకోగానే రకరకాలుగా అంతం అయిపోతుంది. మన శరీరం తాకి వేడిగా మారిపోవచ్చు. దూరదర్శినిలో ఉన్న అద్దాలని తగిలి, పరావర్తనం చెంది, చివరికి కెమేరాలో ఉన్న సిలికాన్ చితుకుకి (silicon chip) తగిలి ఎలక్ట్రాన్‌గా మారి, విద్యుత్ వాకేతంగా (electrical signal) మారిపోవచ్చు.

మిగిలిన, బిలియన్ల పైబడి, ఫోటానులన్నీ అడవిగాసిన వెన్నెలలా అంతరాళపు అగాధంలోకి ఇంకిపోతున్నాయి.



టూకీగా అదండీ కాంతి కిరణం కథ!

ఆధారం:
1. N. D. Tyson, Death by Black Hole and other Cosmic Quandaries, W. W. Norton and Company. New York, 2007

2. Life and Death of a Photon, Monterey Institute for Research in Astronomy, http://www.mira.org/museum/photon.htm ఈ వ్యాసంలో వర్ణించిన ప్రక్రియలు అర్ధం చేసుకుందికి ఇక్కడ ఉన్న రెండు బొమ్మలు ఉపయోగపడవచ్చు.

Sunday, March 1, 2009

పంచాంగాలు, కేలండర్లు

మార్చి 2009

పంచాంగం ఎలా నిర్మిస్తారని నా బ్లాగు చదివిన పాఠకులు ఒకరు అడిగేరు. పంచాంగం ఎలా నిర్మిస్తారో నాకు తెలియదు. కాని పంచాంగం అంటే ఏమిటో, కేలండరు అంటే ఏమిటో తెలుసు. వాటి గురించి టూకీగా చెప్పటం కష్టం; అయినా ప్రయత్నిస్తాను.

ముందుగా, పంచాంగానికీ, కేలండరుకీ తేడా ఏమిటో చూద్దాం. మా ఇంట్లో గోడ మీద ఎప్పుడూ వెంకట్రామా అండ్‌కో వారి కేలండర్ ఒకటి ఉంటూవుండేది. దాంట్లో జనవరి లగాయతు డిసెంబరు వరకు నెలకో పేజీ చొప్పున 12 పేజీలు ఉండేవి. ప్రతీ నెలా, వారాల వారీగా (అంటే ఆది, సోమ, వగైరా పేర్లతో), గళ్ళు ఉండి, ఆ గళ్ళల్లో తేదీ లేక తారీఖుతో పాటు తిథి, వారం, నక్షత్రం, దుర్ముహూర్తం, వర్జం, వగైరాలు ఉండేవి. ఈ రకం కేలండర్లని “కంచర పంచాగాలు” అనవచ్చు – అటు పంచాగమూ కాదు, ఇటు కేలండరూ కాదు, మధ్యే మార్గం.

మరి పంచాంగం అంటే ఏమిటి? మా ఇంట్లో పంచాంగం - కేలండరు మాదిరి గోడమీద వేళ్ళాడదియ్యకుండా - చుట్టబెట్టి చూరులో పెట్టేవారు. మా నాన్న గారికి తప్ప మా ఇంట్లో ఎవ్వరికీ దానిని వాడటం వచ్చేది కాదు. ఈ రకం పంచాంగానికి అయిదు అంగాలు ఉంటాయి ట. అవి తిథి, వారం, నక్షత్రం, యోగం, కరణం . వీటిల్లో దరిదాపు మనందరికీ తిథి, వారం, నక్షత్రం అంటే ఏమిటో పూర్తిగా తెలియకపోయినా ఈ మాటలు అలవాటుపడ్డ మాటలు; కనుక తెలుసనే అనుకుంటూ ఉంటాం. వీటిల్లో తిథికీ, నక్షత్రానికీ ఖగోళ శాస్త్రపు దృష్టితో తాత్పర్యం చెప్పుకోవచ్చు. “వారం” ఇటు ఖగోళా శాస్త్రానికీ పనికిరాదు, అటు జ్యోతిష శాస్త్రానికీ పనికి రాదు. పోతే, యోగం, కరణం అనేవి జ్యోతిష శాస్త్రానికి సంబంధించినవి. వీటి గురించి నేను టూకీగా చెప్పటానికి ప్రయత్నించినా పెద్ద ప్రయోజనం ఉండదు. అయినా వారం, యోగం, కరణం గురించి కొద్దిగా చెబుతాను.

ముందు కేలండర్ గురించి తెలుసుకుందాం. పొడుగుని కొలవటానికి కొందరు గజాలు, అడుగులు, అంగుళాలు వాడితే మరి కొందరు సెంటీమీటర్లు, మీటర్లు, కిలోమీటర్లు వాడినట్లే, కాల గమనాన్ని కొలవటానికి పూర్వులు రకరకాల కొలబద్దలు వాడేవారు. పూర్వం గడియారాలు సులభంగా అందుబాటులో ఉండేవి కావు కనుక కాలాన్ని కొలవటానికి అందరికీ “అందుబాటులో” ఉన్న చంద్రుడిని, సూర్యుడిని, “కొలబద్దలు”గా వాడే వారు. ఇదెలాగో అర్ధం అయితేకాని పంచాంగం అర్ధం కాదు.

భూమి తన చుట్టూ తాను తిరగటం వల్ల వచ్చే పగలు, రాత్రి, పగలు, రాత్రి, ... మనం చూస్తూనే ఉన్నాం కదా. నిర్దిష్టత కోసం “ఒక పగలు + ఒక రాత్రి = ఒక రోజు” అని వాడదాం. కనుక కాల గమనాన్ని కొలవటానికి అనుకూలమైన, సహజమైన, ఒక కొలమానం "రోజు." (ఇక్కడ హిందీ మాట “రోజు” ఎందుకు వాడుతున్నానంటే "దినము" అన్న తెలుగు మాటకి రెండు అర్ధాలు ఉన్నాయి కనుక స్పష్టత పోతోంది.) ఈ “రోజు” పొడవు సుమారుగా 24 గంటలు.

రాంత్రింబవళ్ళ “నడక” తరువాత మనకి కావలసిన ప్రకృతి దృశ్యం చంద్ర కళలు. ఈ చంద్రకళలని కూడా కాల గమనానికి కొలబద్దగా వాడ వచ్చు. చంద్రుడి గమనాన్ని ఆధారంగా చేసుకుని పూర్ణిమ నుండి పూర్ణిమకి మధ్య ఉండే వ్యవధికి "నెల" అని పేరు పెట్టేరు.

కథలో పిట్ట కథ. తెలుగులో "నెల" అంటే చంద్రుడు అనే అర్ధం కూడా ఉందని మరచిపోకండి. తెలుగులోనే కాదు. చాల భాషలలో "మాసం" కీ "చంద్రుడు" కీ ఒకటే పేరు. రష్యన్ భాషలో "మేస్యత్స" అంటే చంద్రుడు, మాసం అనే రెండు అర్ధాలూ ఉన్నాయి. సంస్కృతంలో "మానం" అంటే కొలత. ఇందులోంచే moon అన్న మాట వచ్చింది. ఇంగ్లీషులో moon అనే మాట నుంచే month అనే మాట వచ్చింది. ఆ మాటకొస్తే "మానం" అన్నా "మాసం" అన్నా ఒక్కటే. ఇదంతా చూస్తూ ఉంటే చంద్రుడుని ఒక కొలమానంగా ఉపయోగించేవారని తెలుస్తోంది కదా. లేటిన్ లో “me" అనే ధాతువుకి "కొలుచుట" అని అర్ధం. ఈ ధాతువులోంచే measurement వచ్చింది. చూశారా! మూలం తెలిస్తే మాటలు తార్కికంగా ఎలా పుట్టించవచ్చో! పిట్ట కథ ఇంతటితో సమాప్తం.

పూర్ణిమ నుండి పూర్ణిమ కి 29.5 రోజులు (30 రోజులు కాదు. అయినప్పటికీ లెక్క సౌలభ్యం కోసం నెలకి 30 రోజులు అని అనేస్తూ ఉంటాం.) కనుక 12 నెలలకి 12 x 29.5 = 354 రోజులు. ఇదే చంద్ర సంవత్సరం! కాని మనం అందరమూ సంవత్సరానికి 365 రోజులని చదువుకున్నాం. ఇది సూర్య (సౌర) సంవత్సరం! చంద్రుడుని పట్టించుకోకుండా ఒక్క సూర్యుడి కదలిక పైన ఆధారపడ్డ సంవత్సరం ఇది. చూసారా! చంద్రుడుని కొలబద్దగా వాడగా వచ్చిన “సంవత్సరం” లో 11 రోజులు తక్కువ. ఇప్పుడు ఏ కొలబద్దని వాడటం? (ఈ రకం కొలమానాలలో “తేడాలు’ అతి సహజం. మా జిల్లాలో పాతిక మామిడి పళ్ళు కొంటే 28 వస్తాయి. కంప్యూటర్ రంగంలో “వెయ్యి” అంటే 1024. కనుక ఇక్కడ గాభరా పడవలసిన పని లేదు.)

“ఈ రెండు కొలబద్దలలో ఏది మంచిది?” అన్నది అడగదగిన ప్రశ్నే. ఈ ప్రశ్నకి రెండు దిశలలో సమాధానాలు వెతకొచ్చు. వాడుకకి తేలిక అయినది చంద్ర సంవత్సరం. మన అవసరాలని తీర్చేది సౌర సంవత్సరం. ఇక్కడ తర్కం ఏమిటో చూద్దాం ఇప్పుడు.

తల ఎత్తి చూస్తే చాలు, ఆకాశంలో చంద్రుడి కళలు ప్రయత్నం లేకుండానే కనబడతాయి. కనుక చంద్ర కళలని ఆధారంగా చేసుకుని కాల గమనం కొలవటం తేలిక. కాని అలా కొలిచిన కాలం మన దైనందిన అవసరాలకి అంతగా ఉపయోగ పడదు. ఎందుకు ఉపయోగపడదని అడుగుతారా? ఈ ప్రశ్నకి సమాధానం కావాలంటే అసలు “ప్రజలకి కేలండర్ అవసరం ఎందుకొచ్చింది?” అన్న ప్రశ్నకి సమాధానం వెతకాలి. వర్షాలు ఎప్పుడు పడతాయో, విత్తులు ఎప్పుడు నాటాలో, కోతలు ఎప్పుడు కొయ్యాలో, మొదలయిన పనులకి ఒక కేలండరు లాంటిది ఉంటే దానిని బట్టి ఏ సమయంలో ఏయే పనులు చెయ్యాలో తెలుస్తుంది. అంటే ఏ రుతువులు ఎప్పుడు మొదలవుతుందో చెప్పటానికి కేలండర్ అవసరం. చంద్రుడి మీద ఆధార పడ్డ సంవత్సరం ఈ అవసరాన్ని తీర్చలేకపోయింది; ఎందుకంటే రుతువులని నిర్ణయించేది సూర్యుడు, చంద్రుడు కాదు. (ఈ ప్రక్రియ విపులంగా చెప్పాలంటే ఈ కథనం చాంతాడంత అవుతుంది.)

సూర్య గమనం కొలబద్దగా తీసుకుని కాల నిర్ణయం చెయ్యటం కొంచెం కష్టం. ఎందుకంటే సూర్యుడి వైపు చూడటమే కష్టం. చూడగలిగినా సూర్యుడికి కళలు లేవు; ఎప్పుడూ ఒకేలా కనిపిస్తాడు. ఈ కొరత తీర్చటానికి మరొక పద్దతి కావలసి వచ్చింది. సూర్యుడికి కళలు లేకపోయినా సూర్యుడు ఉదయించే దిశ రోజు రోజుకీ కొద్ది కొద్దిగా జరుగుతూ ఉంటుంది. అంటే, ఆకాశంలో సూర్యుడు ఎప్పుడూ ఒకే చోట ఉదయించడు. సూర్యోదయం ఉత్తర దిశగా కొన్నాళ్ళు జరిగి, మరికొన్నాళ్ళు దక్షిణ దిశగా జరుగుతుంది. సూర్యోదయ స్థానం ఉత్తర దిశగా జరుగుతూన్నంత కాలం ఉత్తరాయణం. సూర్యోదయ స్థానం దక్షిణ దిశగా జరుగుతూన్నంత కాలం దక్షిణాయణం. ఆకాశంలో సూర్యుడు ఒక రోజు ఎక్కడ ఉదయించేడో గుర్తు పెట్టుకుని సరిగ్గా మళ్ళా అక్కడే ఉదయించటానికి సుమారు 365 రోజులు పడుతుందని మన పూర్వులు గ్రహించేరు; అదే సౌర సంవత్సరం. ఈ సౌర సంవత్సరాన్ని కొలబద్దగా తీసుకుంటే ప్రతి ఏటా రుతువులు ఎప్పుడు మొదలవుతాయో లెక్క కట్టి చెప్పవచ్చు. ఈ జ్ఞానం పంటలు పండించే వ్యవసాయదారులకీ, చేపలు పట్టే బెస్త వారికీ ఎంతో ఉపయోగం.

ఇంతకీ చెప్పొచ్చేదేమిటంటే కాలగమనాన్ని కొలవటానికి చంద్రుడినైనా వాడుకోవచ్చు, సూర్యుడినైనా వాడుకోవచ్చు. పొడుగుని కొలవటానికి జానలు, మూరలు, బారలు వాడొచ్చు లేదా అంగుళాలు, అడుగులు, గజాలు వాడవచ్చు. ఏ పద్ధతి లాభాలు దానికి ఉన్నాయి. మన దేశంలో హిందువులు కర్మకాండలకి వాడే పంచాంగాలలో రెండు పద్ధతులూ పక్క పక్కని వాడతారు – దేని లాభాలు దానికున్నాయి కనుక. కనుక ఈ రకం పంచాంగాన్ని చంద్ర-సౌర పంచాంగం అంటారు.

ఇప్పుడు హిందూ పంచాంగం గురించి టూకీగా తెలుసుకుందాం. అమావాశ్య నుండి అమావాశ్యకి మధ్య కాలం ఉరమరగా 30 రోజులు అని చెప్పేను కదా. ఈ ముప్పది రోజులలో చంద్రుడు భూమి చుట్టూ ఒక పూర్తి ప్రదక్షిణం చేస్తాడు కనుక, చంద్రుడు ప్రయాణం చేసిన కోణీయ దూరం 360 డిగ్రీలు. (డిగ్రీలని జ్యోతిషశాస్త్రంలో "భాగలు" అంటారు.) లేదా రోజు ఒక్కంటికి సగటున 360/30 = 12 డిగ్రీలు కోణం తిరుగుతాడు చంద్రుడు. అమావాశ్య నాడు భూమి నుండి చూస్తే చంద్రుడు, సూర్యుడు ఒకే దిశలో ఉంటారు కనుక ఆ మరునాటికి చంద్రుడు సూర్యుడిని అధిగమించి 12 డిగ్రీలు ముందుకి జరుగుతాడు. ఇలా ముందుకి జరగటానికి పట్టే కాలం ఒక “తిథి”. ఈ తిథులలో మొదటిది పాడ్యమి. మరో 12 డిగ్రీలు ముందుకు జరగటానికి పట్టే కాలం రెండవ తిథి, విదియ. ఇలా 15 తిథులని దాటేసరికి ఆకాశంలో చంద్రుడు, సూర్యుడు ఎదురెదురుగా ఉంటారు – మధ్యలో భూమి ఉంటుంది. ఇదే పూర్ణిమ. మరో 15 తిథులని దాటేసరికి మళ్ళా అమావాశ్య వచ్చెస్తుంది.

చంద్రుడు భూమి చుట్టూ, భూమి సూర్యుడి చుట్టూ స్థిర వేగాలలో తిరగరు కనుక ఈ తిథుల “పొడవులు” సమాన వ్యవధిలో ఉండవు. కనుక స్థూలంగా రోజుకో తిథి అనుకున్నా సూక్ష్మంగా పరిశీలిస్తే అప్పుడప్పుడు కొన్ని తిథులు “ఏష్యం” అయిపోయే పరిస్థితి కూడా కలుగుతూ ఉంటుంది. సూర్యోదయ సమయంలో ఏ తిథి ఉంటే (అంటే ఆ సమయానికి సూర్య చంద్రుల మధ్య ఉండే కోణీయ దూరాన్ని బట్టి) ఆ రోజుకి ఆ తిథి అని నిర్ణయిస్తారు. ఈ తిథి అనేది పంచాంగానికి మొదటి అంగం.

చంద్రుడు భూమి చుట్టూ ఒకసారి తిరిగే వ్యవధిలో సూర్యుడు తూర్పున ఉదయించే స్థానం కొద్దిగా ఉత్తరానికో, దక్షిణానికో జరుగుతుంది కనుక ఆకాశంలో సూర్య చంద్రులు గత అమావాశ్యనాడు ఉన్న స్థానాలు ఒకటయితే, ఈ అమావాశ్యనాడు ఉన్న స్థానాలు మరొకటి. కనుక ఆకాశంలో సూర్యుడు, చంద్రుడు ఎప్పుడు ఎక్కడ ఉన్నారో చెప్పటానికి మనకి కదలకుండా ఉండే బండ గుర్తులు కావాలి. ఆ బండగుర్తులే నక్షత్రాలు. (ఈ వ్యాఖ్యానం భూమి చుట్టు సూర్యుడు, చంద్రుడు తిరుగుతున్నారన్న దృస్టితో రాసినది.)

మినుకు మినుకు మంటూ చుక్కలులా కనిపించే నక్షత్రాలన్నీ ఒకేలా కనిపిస్తూ ఉంటే వాటిని బండ గుర్తులుగా ఎలా వాడటం? అందుకని సూర్యుడు, చంద్రుడు ఆకాశంలో నడిచే దారి వెంబడి గుర్తు పెట్టుకోటానికి వీలుగా నక్షత్రాలని గుంపులుగా విడగొట్టి, వాటికి పేర్లు పెట్టేరు. ఆ నక్షత్రాల గుంపులనే మనం అశ్వని, భరణి, మొదలైన 27 పేర్లతో పిలుస్తాము. కనుక మనం “అశ్వనీ నక్షత్రం” అన్నప్పుడు “అశ్వని” అన్నది ఒక గుంపు పేరు. దీనినే ఇంగ్లీషులో asterism అంటారు. కనుక 360 డిగ్రీలని 27 చేత భాగిస్తే ఒకొక్క “ఇల్లు” 13 డిగ్రీల 20 నిమిషాల ప్రమాణంలో ఉంటుంది. ఆకాశంలో చంద్రుడు ప్రయాణం చేస్తూ “ఒకొక్క ఇంట్లో ఒకొక్క రోజు గడుపుతాడు” అని మనవాళ్ళు చమత్కరించేరు. చంద్రుడు మగ కనుక నక్షత్రాలను “ఆడ” గా ఊహించుకుంటే “నెల రాజు” ఒకొక్క రాత్రి ఒకొక్క “రాణి”తో గడిపినట్లు ఊహించుకున్నారు పూర్వులు.

చంద్రమార్గంలో ఉన్న నక్షత్రాలని 27 గుంపులుగానే ఎందుకు విభజించేరు? ఈ 27 ప్రత్యేకత ఏమిటి? చంద్రుడు భూమి చుట్టూ ఒక సారి తిరగటానికి (అమావాశ్య నుండి అమావాశ్యకి కాదు) 27-1/3 రోజులు పడుతుంది. కనుక ఆ దారిని 27 భాగాలు చేస్తే చంద్రుడు ఒకొక్క “భార్య” తో ఒకొక్క రోజు గడిపినట్లు అవుతుంది. అందుకని.

ఇప్పుడు ఈ రోజు నక్షత్రం ఏమిటో మనకి ఎలా తెలుస్తుంది? సూర్యోదయం వేళకి చంద్రుడు ఏ రాణి గారి ఇంట్లో ఉంటే అదే ఈ నాటి నక్షత్రం. మన పంచాంగాలలో చంద్రుడు ఏ నక్షత్రంలోకి ఎప్పుడు ప్రవేశిస్తాడో, ఎప్పుడు వదలిపెడతాడో గంటలు, నిమిషాలతో సహా చెబుతారు. ఇది హిందూ కర్మకాండకి అవసరం. ఈ సమాచారం పంచాగానికి రెండవ అంగం.

పంచాంగానికి మూడో అంగం – వారం. వారం యొక్క అవసరం కాని, వారానికి ఏడు రోజులు ఉండాలనే నియమం కాని ఖగోళశాస్త్ర దృష్ట్యా లేదు. శతాబ్దాలుగా పాతుకుపోయిన అలవాటు తప్పితే దీనికి ప్రయోజనం లేదు. వారానికి ఏడు రోజులు ఉండాలనేది బైబిలు లో ఉంది తప్ప శాస్త్రీయమైన కారణం లేదు. ఆ మాటకొస్తే వారానికి ఆరు రోజులు, నెలకి అయిదు వారాలు, ఏడాదికి 12 నెలలు ఉంటే కొన్ని లాభాలు ఉన్నాయి. ఈ విషయం మరొక బ్లాగులో చర్చిస్తాను. ఈ “వారం” అనే భావన పాశ్చాత్య ప్రభావం వల్ల మన పంచాంగాల్లో ఎక్కి పంచాంగానికి మూడవ అంగం అయి కూర్చుంది అనిపిస్తుంది నాకు.

పోతే, పంచాంగానికి నాలుగో అంగం – యోగం, అయిదో అంగం కరణం. వీటికి శాస్త్రీయమైన మద్దత్తు లేదు. వీటిని జాతకాలలో ఉపయోగిస్తారు తప్ప వీటికి ఖగోళపరంగా వ్యాఖ్యానాలు ఉన్నట్లు నాకు తెలియదు.

అదండీ నాకు తెలిసిన పంచాంగం కథ. ఈ పంచాంగంలో నిజంగా రెండు అంగాలే ప్రధానం.