గుళిక రసాయనం అనబడే క్వాంటం కెమిస్ట్రీ

నేను రాసిన పుస్తకాలలో మూడు తెలుగు ఇ-పుస్తకాలు అంతర్జాలం ద్వారా ఉచితంగా
దింపుకొనే వెసులుబాటు కల్పించేను. కినిగె వారి సమాచారం ప్రకారం దింపుకోలు
గణాంకాలు ఇలా ఉన్నాయి:

Total downloads

రామానుజన్ నుండి ఇటూ, అటూ: 1729

ఫెర్మా చివరి సిద్ధాంతం: 493

చుక్కల్లో చంద్రుడు - చంద్రశేఖర్ చరిత్ర: 302

కానీ ఈ 2,524 వ్యక్తులలో ఒక్కరు - మాటవరసకు ఒక్కరు - వారి అభిప్రాయాన్ని వెలిబుచ్చిన
పాపాన్న పోలేదు: బాగుంది, బాగులేదు, అర్థం అవలేదు, వగైరా. మిగిలిన రచయితల
సంగతి నాకు తెలియదు కానీ నా రాతలపై స్పందన ఎలా ఉందో తెలుసుకోవాలనే
కుతూహలం నాకు ఉంది. కనీసం పుస్తకాన్ని విపణివీధిలో పెట్టినప్పుడు అమ్మకాల
గణాంకాలు చూసి పాఠకుల స్పందనని అంచనా వెయ్యవచ్చు. అందుకని పుస్తకాలని
ఉచితంగా పంచిపెట్టడంలో విజ్ఞత కనిపించడం లేదు. ఈ కోణంలో ఆలోచించి నా
తరువాత పుస్తకాన్ని విక్రయించడానికే నిశ్చయించుకున్నాను.

నేను ఇదివరలో జనరంజక శైలిలో చాల సైన్సు పుస్తకాలు రాసేను. కాని ఆ పుస్తకాలలో
గణిత సమీకరణాలు వంటి బరువైన అంశాలు లేకుండా జాగ్రత్త పడ్డాను. “మనవాళ్లకి
గణితం అంటే భయం లేదు, మీరు ధైర్యంగా గణితం వాడి ఒక పుస్తకం రాయండి,”
అని ఒక మిత్రుడు ప్రోత్సాహపరచడంతో “క్వాంటం కెమెస్ట్రీ” ని తెలుగులో పరిచయం
చెయ్యడానికి ఒక చిన్న పుస్తకం రాసేను. కినిగె (kinige.com) సంస్థ ప్రచురించేరు.

ఈ పుస్తకం రసాయన శాస్త్రం అధ్యయనం చేసే విద్యార్థులని ఉద్దేశించి రాసినది.
అలాగని ఇది పాఠ్య పుస్తకం కాదు. జనరంజక శైలిలో రాసినదీ కాదు. మధ్యే మార్గంలో
ఉంటుంది. అమెరికాలో ఉన్నత పాఠశాలలో ఉన్న 12 వ తరగతి విద్యార్థులు కానీ,
కళాశాలలో మొదటి సంవత్సరం విద్యార్థులు కానీ ఈ స్థాయిలో ఉన్న పాఠ్యాంశాలని
చదువుతారు. అందుకని తెలుగు దేశంలో మొదటి సంవత్సరం కళాశాల విద్యార్థులకి
ఇది అందుబాటులో ఉంటుందనే అనుకుంటున్నాను.

ఇది 20 వ శతాబ్దపు ఆరంభ దశలో భౌతిక, రసాయన శాస్త్రాలలో జరిగిన విప్లవాల కథ.
ఏదో కాశీమజిలీ కథలు చదివేసినట్లు కాకుండా కాసింత దృష్టి నిలిపి చదివితే అర్థం
అవుతుంది. కథలోని పతాక సన్నివేశాలు చదివి ఆనందించాలంటే గణితం సహాయం
లేకుండా సాధ్యం కాదు. అందుకని గణిత సమీకరణాలు వాడక తప్పలేదు. ఆ సమీకరణాలు
ఎలా ఉత్పన్నమయాయో అర్థం కాకపోయినా అవి చెప్పే కథ అర్థం చేసుకుంటే విషయం
లోతుగా అర్థం అవుతుంది.

పేరుకి రసాయన శాస్త్రం అని అన్నాను కానీ, ఈ  పుస్తకంలో ఎక్కువగా కనిపించేది
రసాయన శాస్త్రానికి కావలసిన భౌతిక శాస్త్రపు పునాదులు, ఆ శాస్త్రంలో కనిపించే
వాదాలు (theories), ప్రయోగాలు (experiments), వాటిని ఆకళింపు చేసుకోడానికి
కావలసిన గణితం. భౌతిక శాస్త్రంలో వచ్చిన “గుళిక విప్లవం” (quantum revolution)
రసాయన శాస్త్రాన్ని ఎలా ప్రభావితం చేసిందో తెలుసుకోవాలంటే ఈ పుస్తకం చదవండి.

http://kinige.com/kbook.php?id=8857

ప్రాణి ఎలా పుట్టింది?

అనాది కాలం నుండీ మానవ మేధస్సుని వేధిస్తూన్న ప్రశ్నలు కొన్ని ఉన్నాయి. 

నేను ఎవరు? ఎక్కడనుండి వచ్చేను? “నేను” అంటే ఏమిటి? భౌతిక శరీరమా? లేక ఈ శరీరానికి చైతన్యాన్ని ఇచ్చే ప్రాణమా? ప్రాణం అంటే ఏమిటి? ఆత్మ అన్నా ప్రాణం అన్నా ఒకటేనా? ఆత్మకీ (soul), ప్రాణానికీ (life), చేతస్సుకీ  (consciousness) సంబంధం ఏమిటి? అసలు ప్రాణికీ జడ పదార్థానికీ మధ్య ఉన్న వ్యత్యాసం ఏమిటి? 

ఈ ప్రశ్నలకి ఆధునిక శాస్త్రీయ దృక్పథంతో సమాధానాలు వెతకడం కోసం "ప్రాణి ఎలా పుట్టింది?" అనే పేరుతో ఒక ఇ-పుస్తకం kinige.com ద్వారా ప్రచురించేను.  ఈ నాటి జీవశాస్త్ర సాంకేతిక పరిజ్ఞానంతో జడ పదార్థం నుండి ప్రాణి ఎలా పుట్టుకొచ్చిందో చాలమట్టుకి అర్థం అయింది. కాని మరొక ప్రాణి సహాయం లేకుండా, కేవలం జడ పదార్థంతో మొదలుపెట్టి, ప్రయోగశాలలో ఆ జడ పదార్థానికి ప్రాణం పొయ్యడం మనకి ఇంకా చేతకాలేదు. రేపో, మాపో అదీ జరుగుతుంది. అనాది కాలం నుండీ నేటి వరకు ఈ దిశలో శాస్త్రీయ పరిశోధన లోని ముఖ్య ఘట్టాలని సందర్శించడమే ఈ పుస్తకం యొక్క ముఖ్య లక్ష్యం. 

అంతే కాదు. జడ పదార్థానికి ప్రాణం పోసి మనం సాధించేది ఏమిటి? ఈ అన్వేషణ, ఈ పరిశోధన, అంతా కేవలం మన కుతూహలం అనే దాహం తీర్చుకోడానికేనా? లేక, ఈ విద్య సముపార్జించడం వల్ల మన దైనందిన అవసరాలు తీరుతాయా? ఈ పరిజ్ఞానం వల్ల మన జీవితాలని - మన ఆర్థిక పరిస్థితిని, మన ఆరోగ్య పరిస్థితిని - మెరుగుపరచుకునే సావకాశాలు ఉన్నాయా? మన ప్రధాన లక్ష్యం మీద గురి ఉంచి, దారిలో ఎదురయే ఈ ప్రశ్నలకి కూడ సమాధానాలు వెతుకుదాం. 

"ఇరవయ్యో శతాబ్దం భౌతిక శాస్త్రాలు (physical sciences) కి స్వర్ణయుగం అయితే ఇరవయ్యొకటవ శతాబ్దం జీవశాస్త్రాలు (biological sciences) కి  స్వర్ణయుగం కాబోతూంది" అని విజ్ఞులు అంటున్నారు. ఈ మాటలో నిజం ఎంతో అతిశయోక్తి ఎంతో  నిర్ధారించి చెప్పలేను కాని, ఒకటి మాత్రం నిర్ద్వందంగా నిజం – భౌతిక శాస్త్రపు పరిధి కంటె జీవశాస్త్రపు పరిధి బాగా పెద్దది. ఉదాహరణకి  అమెరికా ప్రభుత్వం జీవశాస్త్రం మీద పెట్టే ఖర్చు చూసినా, జీవశాస్త్రపు పరిధిలో ఉన్న పనివారి సంఖ్య చూసినా, జీవశాస్త్రంలో మనం చేసే పరిశోధనల వల్ల  మనకి వచ్చే లాభాలని లెక్క వేసుకొన్నా – ఇలా ఏ దృక్కోణంలో చూసినా - జీవశాస్త్రం ఇరవయ్యొకటవ శతాబ్దాన్ని ఏలెస్తుందనడంలో సందేహం లేదు. నిజానికి జీవశాస్త్రపు లోతుల్లో ఉన్న రహస్యాలని పరిశోధించి వెలికి తీసుకు రావడం వల్ల కలిగే తాకిడి మన ఆర్ధిక వ్యవస్థనీ, నైతిక దృక్పథాన్నీ, ఆఖరికి మన మనుగడనీ విపరీతంగా ప్రభావితం చేస్తుందనటంలో సందేహం లేదు. కనుక ఈ పుస్తకంలో సృజించే విషయాలు కేవలం జీవశాస్త్రపు విద్యార్థులనే దృష్టిలో పెట్టుకుని రాసినవి కావు. జనసామాన్యం, పాలక వర్గాలు కూడ తెలుసుకోవలసిన విషయాలు ఇక్కడ ముచ్చటించేను.

జీవశాస్త్రం (biology), జీవ సాంకేతికం (biotechnology), జన్యు సాంకేతికం (genetic technology) కూడ కలన యంత్రాలు తొక్కిన దారి వెంబడే ప్రయాణించిన పక్షంలో – అంటే ఒక మహా పరిశ్రమలా కొద్దిమంది చేతులలో కాకుండా, "ఇంటింటా ఒక సొంత కంప్యూటరు" తో ఒక కుటీర పరిశ్రమలా తయారయిన నాడు – జీవశాస్త్రపు పరిశ్రమలకి కూడ ఒక స్వర్ణ యుగం వస్తుంది. మొన్న మొన్నటి వరకూ బీద దేశంగా మగ్గిన భారత దేశం కంప్యూటర్ల ధర్మమా అని అకస్మాత్తుగా మధ్య తరగతి దేశమైనట్లే, ఈ జన్యు సాంకేతికం కూడ కుటీర పరిశ్రమలా పరివర్తన చెందిన నాడు మన దేశం మరొక అడుగు ముందుకు వేసి సకల ఐశ్వర్యాలతో తులతూగుతుందని జోశ్యం చెబుతున్నాను. ఆ రోజు ఎప్పుడు వస్తుంది? కంప్యూటరు పరిశ్రమ ఊపు ఎలా అందుకుందో అటువంటి పరిస్థితులు మళ్లా జన్యు సాంకేతికం విషయంలో సమకూడిన నాడు!  కంప్యూటర్ల ధర నలుగురికీ అందుబాటు లోకి రావటం, కంప్యూటరు వాడకానికి క్రమణికలు (programs) రాయగలిగే ప్రతిభ అందరికీ అవసరం లేకపోవటం, అంతర్జాలం (Internet) అనే రహదారి ద్వారా సమాచారాన్ని ప్రపంచంలో ఒక మూల నుండి మరొక మూలకి లిప్త మాత్రపు కాలంలో పంపగలిగే స్థోమత రావటం – ఈ మూడూ కంప్యూటర్లని కుటీర పరిశ్రమగా మార్చటానికి తోడ్పడ్డాయి. ఈ రకపు త్రివేణీ సంగమం  జీవసాంకేతిక రంగంలో ఏర్పడిననాడు - అంటే, వినియోగదారులకి అనుకూలమైన స్నేహశీల (user-friendly) వాతావరణం వచ్చిన నాడు - మనం కంటూన్న కల నిజం అవుతుంది. 

జన్యుసాంకేతికంలోని కీలకమైన భావాలు జనసామాన్యానికి, పాలకవర్గానికి అవగాహన అయితే ఒరిగేదేమిటి? ఈ రోజుల్లో వార్తాపత్రికలలో తరచుగా వచ్చే వార్తలలో రెండు ముఖ్యాంశాలు కనబడుతున్నాయి: ఒకటి, బహుళజాతి సంస్థలు లాభాపేక్షతో జన్యుపరంగా మార్పులు చేసిన పంటలని మన రైతుల నెత్తి మీద వేసి రుద్దుతున్నారనిన్నీ, వీటి వల్ల మన కర్షక వర్గానికి ధన నష్టం, ప్రాణ నష్టం కలగడమే కాకుండా ఈ కొత్త రకం ఆహారం తినడం వల్ల ప్రజాబాహుళ్యం వ్యాధిగ్రస్తం అవుతున్నాదనీ ఆందోళన చేస్తున్నారు. రెండు, జన్యు సాంకేతికం అవగాహనలోకి వస్తూన్నకొద్దీ ఇంతవరకు లొంగని రోగాలకి క్రొంగొత్త మందులు కనిపెడుతున్నారనిన్నీ, వీటి వల్ల కేన్సరు, డయబెటీస్, వంశపారంపర్యంగా సంక్రమించే కొన్ని రకాల జన్యు రోగాలకి చికిత్స దొరుకుతుంద్నీ ఆశ పడుతున్నారు. ఒక పక్క నుండి భయం! మరొక పక్క నుండి ఆస! చీకటిలో కాలికి మెత్తని తాడు తగిలితే అది పాము అని భయపడతాం. ఆ చీకటిలో ఒక వెలుగు రేఖ ప్రసరించగానే  అది పాము కాదనీ, కేవలం తాడు మాత్రమేననీ తెలిసిన తరువాత ఆ భయం పూర్తిగా పోతుంది. ఈ పుస్తకం అటువంటి కిరణరేఖని ఒకదానిని ప్రసరించగలిగితే నా ప్రయత్నం సఫలం అయినట్లే.

మోల్ అంటే ఏమిటి?

రసాయన శాస్త్రంలో "మోల్" అనే భావం చాలా కీలకమైనది. ఈ మాట అర్థం కాక విద్యార్ధులు చాల తికమక పడుతూ ఉంటారు.

నా చిన్నతనంలో బజారుకి వెళ్లి సరుకులు కొన్నప్పుడు కొన్ని కొలమానాలు వాడేవాడిని. డజను అరటి పళ్లు, వంద మామిడి పళ్లు, కుంచం బియ్యం, శేరు పాలు, వీశ వంకాయలు, బుట్టెడు రేగు పళ్లు, ఇలా ఉండేవి ఆ రోజుల్లో కొలమానాలు. ఇంట్లో వంట వండేటప్పుడు చేరెడు బియ్యం, చిటికెడు పసుపు, ఇండుపగింజంత ఇంగువ, అంటూ మరొక రకం కొలమానం వాడేవారు. అదే విధంగా రసాయన శాస్త్రంలో అణువులు (atoms) ఎన్ని ఉన్నాయో కొలవడానికి "మోల్" అనే కొలమానం వాడతారు.

డజను అంటే 12 వస్తువులు, జత అంటే 2 వస్తువులు, పుంజీ అంటే 4 వస్తువులు, అయినట్లే మోల్ అంటే 602,000,000,000,000,000,000,000 వస్తువులు లేదా 602 హెక్సిలియను వస్తువులు. ఇది మన ఊహకి అందనంత పెద్ద సంఖ్య. ఉదాహరణకి ఒక మోలు చింతపిక్కలని పోగు పోసి, ఉండలా కడితే ఆ ఉండ మన భూమి అంత పెద్ద గోళం అవుతుంది. మరొక ఉదాహరణ. ఒక మోలు గారెలు వరసగా ఒకదాని మీద మరొకటి దండలా పేర్చుకుంటూ పోతే ఇక్కడ నుండి సూర్యుడి వరకు, తిరిగి వెనక్కి భూమి వరకు, తిరిగి సూర్యుడి వరకు, అలా 200,000,000,000 (200 బిలియను) సార్లు తిరగొచ్చు.

పై ఉదాహరణని బట్టి తెలిసిందేమిటిట? ఏ ఎండకి ఆ గొడుగు పట్టాలి. మనం రోజువారీ కార్యక్రమాల్లో కిలోలు, లీటర్లు వాడతాం. మందులు కొలిచేటప్పుడు గ్రాములు వాడతాం. బస్సు బరువుని గ్రాములలో చెబితే ఏమి సబబుగా ఉంటుంది? టన్నులలో చెప్పాలి. పూర్వపు రోజులలో, పంటకొచ్చిన ధాన్యాన్ని గిద్దలలో కొలిచేవాళ్లమా? లేదే, గరిసెలలో కొలిచేవాళ్లం. మా ఊరు నుండి ఢిల్లీ ఎంత దూరం అంటే మిల్లీమీటర్లలో చెబుతామా? చెప్పం, కిలోమీటర్లలో చెబుతాం. అదే విధంగా ఒక జాడీలో చారెడు గంధకం గుండ వేసి ఆ గుండలో ఎన్ని అణువులు ఉన్నాయి అని అడిగితే దానికి సమాధానం  "ఏ 2 మోలులో ఉంటాయి" అని సమాధానం చెబితే సబబుగా ఉంటుంది. "రెండు మోలుల అణువులు" అని అనకుండా 1,204,000,000,000,000,000,000,000 అణువులు అంటే ఏమి సబబుగా ఉంటుంది? ఇండియా నుండి అమెరికా ఎంత దూరం అంటే 22,000 కిలో మీటర్లు అనకుండా 22,000,000,000 మిల్లీమీటర్లు అన్నట్లు ఉంటుంది.

కనుక, జత అంటే 2, పుంజీ అంటే 4, డజను అంటే 12, మోలు అంటే 602,000,000,000, 000,000,000,000. రసాయన శాస్త్రంలో ఈ కొలమానం తరచు వాడుకలోకి వస్తూ ఉంటుంది కనుక దీనికి ఆచార్య అవగాడ్రో గౌరవార్థం "అవగాడ్రో సంఖ్య" అని పేరు పెట్టేరు.

బాగానే ఉందయ్యా! జాడీలో వేసిన చారెడు గంధకం గుండలో 1,204,000,000,000, 000,000,000,000 అణువులు ఉన్నాయో లేదో లెక్కపెట్టి తేల్చడం ఎలా? దీనికి చిన్న ఉపమానం చెబుతాను. నా చిన్నతనంలో పచారీ కొట్లో కానీ ఇస్తే నాలుగు "పంచదార బల్లిగుడ్లు" ఇచ్చేవారు. ఆ కొట్టుకి వెళ్లి ఒక లక్ష బల్లిగుడ్లు అడిగేమనుకొండి. ఆ కొట్టువాడు ఒకటీ, రెండు, మూడు అనుకుంటూ లక్ష వరకు లెక్కపెడుతూ కూర్చోలేడు కదా. కాని ఆ కొట్టువాడికి తెలుసు: తూకం వేస్తే కిలోకి 3,500 బిళ్లలు తూగుతాయని! కనుక లక్ష బల్లిగుడ్లు 28.57 కిలోలు తూగుతాయి అని లెక్క కట్టి, నిమిషంలో తూకం వేసి లక్ష బల్లిగుడ్లు ఇస్తాడు.  ఇదే విధంగా ఒక మోలు గంధకం తూకం వేస్తే ఎంత బరువు ఉంటుందో మనకి ముందుగా తెలిస్తే మన జాడీలో ఉన్న గంధకంలో ఎన్ని అణువులు ఉన్నాయో మనం చెప్పొచ్చు.

ఒక మోలు గంధకం ఎంత తూగుతుంది? ఇది మనకి మూలకాల ఆవర్తన పట్టిక (Periodic Table of Elements) చూస్తే తెలుస్తుంది. ఆవర్తన పట్టికలో, గంధకం గడిలో, S అనే అక్షరం కింద 32.07 అనే సంఖ్య ఉంటుంది, ఒక సారి చూసి నిర్ధారించుకొండి. దాని అర్థం ఏమిటంటే, తూకం వేసి  32.07 గ్రాముల గంధకం తీసుకుంటే అందులో ఖచ్చితంగా ఒక మోలు గంధకం అణువులు (Sulfer atoms) ఉంటాయి. ఇదే పద్ధతిలో ఆవర్తన పట్టికలో ప్రతీ మూలకం యొక్క మోలార్ భారం (molar weight) ఉంటుంది. ఉదాహరణకి కర్బనం (Carbon) మోలార్ భారం 12.01 అని ఉంటుంది. అనగా 12.01 గ్రాముల కర్బనంలో కూడ ఒక మోలు కర్బనం అణువులు ఉంటాయి, అనగా 602,000,000,000,000,000,000,000 కర్బనం అణువులు ఉంటాయి, లేదా కాసింత క్లుప్తంగా, 6.02 x 10^23 కర్బనం అణువులు ఉంటాయి, లేదా అవగాడ్రో సంఖ్య అన్ని అణువులు ఉంటాయి.

ఆమ్లజని మోలార్ భారం ఎంత? ఇక్కడ కొంచెం జాగ్రత్తగా ఉండాలి. మనం పీల్చే గాలిలో ఉన్న ఆమ్లజని అణువు (atom) రూపంలో ఉండదు; బణువు (molecule) రూపంలో ఉంటుంది. ఇక్కడ బణువు అంటే రెండు ఆమ్లజని అణువుల జంట. ఒకొక్క అణువు మోలార్ భారం 16 కనుక ఆమ్లజని బణువు మోలార్ భారం 32 అవుతుంది. కనుక 32 గ్రాముల ఆమ్లజని లో 6.02 x 10^23 బణువులు ఉంటాయి లేదా 16 గ్రాముల ఆమ్లజని లో 6.02 x 10^23 అణువులు ఉంటాయి. ఈ తేడాని గమనించి తీరాలి.

విద్యార్థులు గమనించవలసిన అతి ముఖ్య విషయం. ఇంగ్లీషులో "మోలార్" అనే మాటకి "మోలిక్యులార్" అనే మాటకి మధ్య అర్థంలో బోలెడు తేడా ఉంది. ఒక అణువు యొక్క భారం అనే భావాన్ని సూచించడానికి "అణు భారం" (atomic mass or atomic weight) అన్న మాట వాడతారు. అదే విధంగా ఒక బణువు యొక్క భారం "బణుభారం" (molecular mass or molecular weight) అన్న మాట వాడతారు. కాని ఈ "బణు భారం" అనే పదబంధం పాతబడిపోయింది. దీని స్థానంలో "సాపేక్ష బణు భారం (relative molecular mass) అనే పదబంధం వాడుతున్నారు. ఇక్కడ "సాపేక్ష" అన్నాము కనుక మన బణువు ఒక ప్రామాణిక బణువుతో (సాధారణంగా కర్బనం-12 బణువుతో) పోల్చి చూసినప్పుడు ఎంత బరువుందో చెబుతుంది. కాని "మోలార్ అన్నప్పుడు "ఒక మోలుతో పోల్చి చూసినప్పుడు" అని అర్థం. ఈ సూక్ష్మం అర్థం అవటానికి కాసింత పరిశ్రమ అవసరం.

రసాయన పరిశ్రమలో మోల్ అనే భావం ఎలా ఉపయోగపడుతుందో సోదాహరణంగా  చూపిస్తాను. టైటేనియమ్ అనే లోహం తయారీ కి ఈ  దిగువ చూపిన రసాయన అభిక్రియ (chemical reaction) తరచు వాడుతూ  ఉంటారు.

2 Mg(l) + TiCl4(g) → 2 MgCl2(l) + Ti(s),  [Temp  = 800–850 °C]

ఈ రసాయన సమీకరణంల్లో ఎడమ పక్కన ఉన్న ముడి పదార్థాలు ఆయా కొలతలతో వాడితే కుడి పక్కన చూపిన లబ్ది పదార్థాలు వస్తాయి. ఎడమ పక్కన ఉన్న 2 Mg (l)  అంటే  ద్రవ రూపంలో ఉన్న 2 మోలుల మెగ్నీసియం. కుండలీకరణలలో ఉన్న l  అనే అక్షరం liquid అని చెబుతొంది. తరువాత TiCl4 (g) అంటే ఒక మోలు వాయు రూపంలో ఉన్న టైటేనియమ్ టెట్రా క్లోరైడ్ (టూకీగా, టికిల్ అంటారు). మెగ్నీషియం క్లోరిన్ తో కలిసి ఉండడానికి ఎక్కువ ఇష్టపడుతుంది కనుక  పైన చూపిన రసాయన సంయోగం జరుగుతుంది. తరువాత కుడి వైపు ద్రవ రూపంలో ఉన్న మెగ్నీసియం క్లోరైడ్, ఘన రూపంలో  టైటేనియమ్ వస్తాయి.

ఈ ప్రక్రియ జరగడానికి ముడి పదార్థాలని బిగుతుగా మూతి  ఉన్న ఒక తొట్టెలో పెట్టి దానిని 800-850 డిగ్రీల సెల్సియస్ వరకు వేడి చెయ్యాలి. అప్పుడు తొట్టెలో అట్టడుగుకి బరువుగా ఉన్న  టైటేనియమ్ లోహం మడ్డిలా దిగిపోతుంది. ఆ మడ్డి మీద తేలుతూ  ద్రవ రూపంలో మెగ్నీసియం క్లోరైడ్, దాని  పైన తేలుతూ ద్రవ రూపంలో ఉన్న మెగ్నీసియం, ఆ పైన తేలుతూ వాయు రూపంలో టికిల్, విడివిడిగా స్తరాల  (layers) మాదిరి ఉంటాయి. అభిక్రియ ఉపలబ్ధులు కిందకి దిగిపోతూ ఉంటాయి కనుక పైన తేలుతున్న మెగ్నీసియం కి ఆ పైన ఉన్న ట్రికిల్ కి మధ్య అంతరాయం లేకుండా అభిక్రియ జరుగుతూనే ఉంటుంది.

ఇప్పుడు కార్ఖానాలో ఉన్న అధినేత 200 కిలోల టికిల్, 25 కిలోల మెగ్నీసియం తొట్టెలో  వేసి టైటేనియమ్ తయారు చెయ్యమని ఆనతి జారీ చేసేడనుకుందాం. అప్పుడు ఎంత టైటేనియమ్ తయారవుతుంది? ఈ లెక్క చెయ్యడానికి  200 కిలోలని, 25 కిలోలని మోలులలోకి మార్చాలి. ఒక టికిల్ బణువులో (TCl4) ఒక అణువు టైటేనియమ్, నాలుగు క్లోరిన్ అణువులు ఉన్నాయి కనుక టికిల్ “అణుభారం” ఎంతో ఆవర్తన పట్టికని చూసి లెక్క కట్టవచ్చు. (ఈ లెక్క పాఠకులకి వదిలేస్తున్నాను). అప్పుడు

200 కిలోల టికిల్ = 1054 మోలులు టికిల్ అవుతుంది.

25 కిలో ల మెగ్నీసియం  = 1029 మోలులు మెగ్నీసియం అవుతుంది.

కానీ సమీకరణం ఏమిటి చెబుతున్నది? ఒక పాలు టికిల్ కి రెండు పాళ్ళు మెగ్నీసియం ఉండాలంటోంది; కానీ కర్మాగారం యజమాని మంజూరు చేసిన ముడిసరుకులో టికిల్, మెగ్నీసియం దరిదాపు సమ పాళ్లల్లో ఉన్నాయి. కనుక టికిల్ లో ఉన్న టైటేనియమ్ అంతా టైటేనియం లోహం గా  మారటం లేదు. మనకి ఉరమరగా 515 మోలుల  టైటేనియం మాత్రమే వస్తోంది. అనగా 24.7 kg. (ఈ  లెక్క కూడా జాగ్రత్తగా చేసి చూడమని పాఠకులని కోరుతున్నాను.) ఈ  రకంగా లెక్క వేసి ముడి పదార్థాలు ఎంతెంత వాడాలో చూసుకుంటే రసాయన చర్య సమర్ధవంతంగా సాగుతుంది.

1G, 2G, 3G, 4G, 5 G ... అంటే ఏమిటి?

1G, 2G, 3G, 4G, 5 G ...  అంటే ఏమిటి?

1G, 2G, 3G, 4G, 5 G ...  అంటే ఏమిటో తెలియకపోయినా 2G స్కేం  గురించి వార్తలలో విననివాడు ఉండడు. ఇదేదో సెల్ ఫోనులకి సంబంధించిన కుంభకోణం అని చాలమందికి చూచాయగా తెలుసు. కనుక ఆ కథ మనకి అనవసరం. ఇక్కడ మనకి కావల్సినవి సాంకేతికమైన సంగతులు మాత్రమే!


తేలికగా అర్థం అయేటట్లు చెప్పాలంటే G అనగా generation లేదా తరం. కనుక 1G అంటే మొదటి తరం, 5G అంటే అయిదవ తరం. మన నాగరికతని రాతి యుగం, రాగి యుగం, కంచు యుగం, ఇనప యుగం, అంటూ విభజించినట్లే చరవాణి (లేదా తీగలు లేని దూరవాణి లేదా wireless telephone) సౌకర్యాలలో వస్తూన్న మార్పులని తరాలు వారీగా విభజించి అధ్యయనం చెయ్యడం రివాజు. 

పూర్వం మన ఊరినుండి మరొక ఊరికి టెలిఫోను చెయ్యాలంటే ఇక్కడ నుండి అక్కడి వరకు తీగలు ఉండాల్సి వచ్చేది. ఇలా ప్రపంచ వ్యాప్తంగా తీగలు అమర్చడం అంటే ఎంతో శ్రమతో, ఖర్చుతో కూడుకున్న పని. ఇటీవలి కాలంలో తీగల ప్రమేయం లేకుండా వార్తలని పంపడం నేర్చుకున్నాం. ఉదాహరణకి రేడియో, టెలివిషన్ తీగలు లేకుండా పని చేస్తున్నాయి కదా. అదే ధోరణిలో తీగలు లేకుండా టెలిఫోను సౌకర్యం ఇప్పుడు ప్రపంచవ్యాప్తంగా వచ్చేసింది. ఈ మార్పు అంచెలంచెలుగా జరిగింది. ఈ అంచెలనే "తరాలు" అని తెలుగు లోనూ, generations అని ఇంగ్లీషులోను అంటారు.

మొదటి తరం (1G) నిస్తంతి చరవాణులు (wireless telephones) కేవలం మాట్లాడడానికే ఉపయోగపడేవి. చాలా మోటుగా, బరువుగా ఉండేవి. మాట బాగా వినిపించేది కాదు. మాట మధ్యలో లంకె తెగిపోయేది. వాటికి కావలసిన బేటరీలని తరచు మార్చవలసి వచ్చేది. తరువాత రెండవ తరం (2G)రావడంతో నోటితో మాట్లాడే మాటతోబాటు రాసిన రాతని (texting లేదా SMS) కూడా ప్రసారం చెయ్యడం సానుకూలపడింది. మూడవ తరంలో మాట (voice) ని, రాత (text) ని కేవలం వాయు మార్గంలో ప్రసరించే పద్ధతితో పాటు, అంతర్జాలం (Internet) ద్వారా కూడా పంపడానికి వీలయింది. అంతే కాకుండా మాట్లాడే వాళ్లు ఒక చోట స్థిరంగా ఉండనక్కరలేకుండా (అనగా, కదులుతూ, నడుస్తూ, కారులో వెళుతూ) కూడ చరవాణిని ఉపయోగించుకోవచ్చన్నమాట! కేవలం మాట, రాత తో సరిపోయిందా? కదిలే బొమ్మలు (video) కూడా పంపడానికి వీలుగా 4 వ తరం (4G) వచ్చింది. ఇక రాబోయేది 5 వ తరం (5G). ఈ కొత్త తరంలో బుద్ధ గృహాలు (smart homes), బుద్ధ నగరాలు (smart cities) లకి కావలసిన సౌకర్యాలు లభించబోతున్నాయి. (బొమ్మ చూడండి).  

API అంటే ఏమిటి?

API అంటే ఏమిటి?

ఇక్కడకి (అనగా, అమెరికాకి) కొత్తగా వలస వచ్చిన H1B ఉద్యోగుల మాటలలో తరచు వినబడే పదబంధాలలో API ఒకటి. నేను చదువుకునే రోజులలో ఈ పదబంధం ఎప్పుడూ వినలేదు. అంతర్జాలం వాడుకలోకి వచ్చిన తరువాత దీని వాడుక పెరిగింది.

API అంటే ఏమిటి? సాంకేతికంగా API అంటే Applications Program Interface. తెలుగులో "అనువర్తన క్రమణికల అంతర్ముఖం."  ఇది కంప్యూటర్ రంగంలో తరచుగా తారసపడే ఒక పారిభాషిక పదజాలం. చాలా కంపెనీలు తమతమ ఖాతాదారుల కొరకు గాని, తమ స్వంత సిబ్బంది వాడుకోడానికి కాని API లని నిర్మిస్తూ ఉంటారు. టూకీగా, అందరికీ అర్థం అయేలా చెప్పడానికి రెండు ఉపమానాలు వాడతాను.

మొదటి ఉపమానం: మా మావయ్య వకీలు ఉద్యోగం చేసేవారు. వారింటి వీధి గుమ్మంలో ఆయన కచేరీ ఉండేది. లావాదేవీలు ఉన్న వ్యవహర్తలు ఆయనని చూడడానికి వీధి గుమ్మం ద్వారా వచ్చేవారు. ఆ ఇంటికి ఒక నాలుగిళ్ల వాకిలి ఉండేది. ఆ వాకిట్లోకి రావాలంటే పక్క వీధిలో ఉన్న గుమ్మం గుండా రావాలి. పాల మనిషి, కూరలమ్మే మనిషి, ఇంటికి వచ్చిపోయే బంధుమిత్రులు, పిల్లకాయలు, ఈ పక్క గుమ్మం వాడుకునేవారు. పెరట్లో మరొక గుమ్మం ఉండేది. పనిమనుష్యులు, పశువుల కాపర్లు, వగైరా పెరటి గుమ్మం వాడేవారు. ఈ మూడు గుమ్మాలు ఆ ఇంటికి "ముఖద్వారాలు;" అనగా, బయటి ప్రపంచంతో ఏ పని జరగవలసి వచ్చినా వీటి గుండా జరగాలి. ఆ ఇల్లే ఒక వెబ్‌సైటు (జాలస్థలి) అనుకుంటే ఈ ముఖద్వారాలని APIలు అనొచ్చు. అనగా API లు అనేవి ఒక జాలస్థలితో "సంభాషణ" జరపడానికి వెసులుబాటు కల్పించే సాధనాలు.

జాలస్థలి అంటే వెబ్‌సైట్ అని చెప్పేను కదా. జాలం అంటే "వెబ్" - అనగా ప్రపంచ వ్యాప్తంగా అల్లిబిల్లిగా అల్లుకుపోయి ఉన్న కంప్యూటర్ల సమూహం. ఒక కంప్యూటర్ని, అది చేసే పనినిబట్టి, కంప్యూటర్ అని అనొచ్చు లేదా పరిచారిక (server) అనిన్నీ అనొచ్చు. ఇంట్లో పని చేసే మనిషిని "పనిమనిషి" అనిన్నీ, అదే మనిషి ఆఫీసులో పని చేస్తే గుమస్తా అనిన్నీ అనటం లేదూ. అలాగే, కొన్ని కంపూటర్లని సర్వర్లు (పరిచారికలు) అని పిలుస్తారు. వడ్డన చేసేవాడిని ఏది అడిగితే అది వడ్డించట్లే పరిచారికలు ఏది అడిగితే దానిని మనకి అందిస్తాయి.

ఇప్పుడు API కి మరొక ఉదాహరణ ఇస్తాను. నేను ఒక వైద్యుడిని అనుకుందాం. నన్ను చూడడానికి వచ్చే రోగులు బయట వరండాలో పడిగాపులు పడుతూ కూర్చోనక్కర లేకుండా ఒక సదుపాయం ప్రవేశపెడదాం. అందుకుగాను నేను ఒక కంప్యూటరు మీద ఒక జాలస్థలిని నిర్మిస్తాను. ఆ జాలస్థలి లో ఒక కేలండరుని కూడా అమర్చుతాను. నన్ను చూడడానికి వచ్చేవాళ్లు నేరుగా నా క్లినిక్ కి వచ్చేయకుండా ముందు నా జాలస్థలిలో ఉన్న కేలండరుని సంప్రదిస్తారు.  ఆ కేలండరులో ఎప్పుడు ఖాళీ ఉందో చూసుకుని అక్కడ వారు వాళ్ల పేరు రాసుకునే సదుపాయం చేసేననుకుందాం.

నా వెబ్‌సైట్ లో కేలండర్ ని అమర్చడం ఎలా? "గోడ మీద కేలండరు" ఎక్కడనుండి వస్తోంది? ఎవ్వరో పంచాగకర్త తయారు చేసిన అంశాలని ముద్రణాలయం వారు అందంగా ముద్రించి ఇవ్వడం లేదూ? అలాగే "కంప్యూటరు కేలండర్లు" చెయ్యడం చేతనయిన వాళ్లు కేలండరు ప్రోగ్రాము రాసి అమ్ముతారు. వీళ్లని మూడవ పక్షం (third party) అంటారు. కేలండరు ప్రోగ్రాము రాసే ముందు వీరికి  జాలస్థలాలికి అమర్చడానికి అవసరమైన హంగులు తెలియాలి కదా. ఆ అంశాలని తెలియపరచేదే API.

మరొక ఉదాహరణ.  మా ఊళ్లో వరుణ్ అనే ఆసామీ ఉన్నాడు. అతనికి వాతావరణం గురించి అన్ని విషయాలు కూలంకషంగా తెలుసు. రేపు ఎండ కాస్తుందా, మబ్బుగా, ఉంటుందా, వర్షం పడుతుందా, అన్న ప్రశ్న ఏదైనా ఉంటే అతనిని టెలిఫోనులో పిలచి అడగొచ్చు.

మనం పిలచి అడిగినప్పుడు మన ప్రశ్న ఒక నిర్దిష్టమైన పద్ధతిలో అడగాలి.  ఉదాహరణకి: “<<రేపు/ఎల్లుండి/ఫలా రోజున>> <<వేడిగా/మబ్బుగా వర్షంగా>> ఉంటుందా? అని ఒక క్రమ పద్ధతిలో అడగాలి. అప్పుడు వరుణ్ సమాధానం చెబుతాడు. ఇదే విధంగా API ని కూడా పిలవొచ్చు.  ఇంతమంది పిలుస్తూ ఉంటే వరుణ్ తట్టుకోలేడు కదా. అందుకని మన పిలుపుని అందుకోడానికి అవతల పక్కన వరుణ్ కి బదులు ఒక పరిచారిక ఉంటుంది.  మనం వరుణ్ ని  టెలిఫోనులో పిలచినట్లు పరిచారికని పిలవలేము కదా. అందుకని మన కంప్యూటరులో ఉన్న బ్రౌజర్ తెరచి దాంట్లో మన ప్రశ్నని టైపు చేస్తాం. ఈ సందర్భంలో మన బ్రౌజర్ (Chrome, Firefox, Safari వగైరాలు) ని క్లయంట్ అంటారు.  మనం పంపించే ప్రశ్నని HTML request అంటారు.

ఇలా చెప్పుకుంటూ పోతే ఇది ఒక చేటభారతంలా తయారవుతుంది కనుక ఇక్కడ ఆపుతాను.