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.