குவாண்டம் வேதியியல் 47
எண்களும், அவற்றின் குறியீடுகளும், அவற்றின் வரையறுக்கப்பட்ட மதிப்புகளும் அட்டவணையில் தரப்பட்டுள்ளன. குவாண்டம் எண்களைப் பயன் படுத்தி, ஆற்றல் மட்டங்களை (energy states) ஏறு முகமாக நிரப்பி, எந்தவோர் உட்பிரிவு மண்டலத்தி லும் இரு எலெக்ட்ரான்களுக்கு மேல் இடம் பெறாத வாறு ஆற்றல் நிலைகளை அமைத்தால், எல்லாத் தனிமங்களின் எலெக்ட்ரான் மட்டங்களும் முழுமை யாக அறியப்படும். மூலக்கூறு நிறமாலையும் குவாண்டம் கொள்கை யும். ஒரு மூலக்கூறின்மீது வெப்பத்தை அல்லது ஒளியைப் பாய்ச்சுவதால் அம்மூலக்கூறு கிளர்ச்சியுறு கிறது. ஆற்றலை உட்கவர்வதால் இக்கிளர்ச்சி தோன்றுகிறது. குவாண்டம் கொள்கையின் அடிப் படையில் நிகழும் இந்த ஆற்றல் மாற்றம் உட்கொள் ளப்படும் ஆற்றலின் அளவுக்குத் தகுந்தாற்போல் மூலக்கூறின் சுழற்சியிலும், அசைவிலும், எலெக்ட் ரான் அமைப்பிலும் மாற்றங்களைத் தோற்றுவிக்கும். தனி பூஜ்ய (absolute zero) வெப்பநிலை தவிர்த்த ஏனைய வெப்பநிலைகளில் மூலக்கூறுகள் தம்மைத் தாமே சுற்றி வருகின்றன. இச்சுழற்சிக்கான உந்தம் சில வரையறுக்கப்பட்ட மதிப்புகளைத்தான் பெற்றி ருக்க முடியும். ஒரு சிறும உந்தத்தைச் சுற்றுக் குவாண்டம் எண் (rotational quantum number) (எலெக்ட்ரானின் சுழற்சிக் குவாண்டம் எண்ணி லிருந்து இதனை வேறுபடுத்திக் காட்டுவதற்காக தனைச் சுற்றுக் குவாண்டம் எண் என்று குறிக்க லாம்) J ஐக் கொண்டு பெருக்கினால் உந்தத்திற்கு வரையறுக்கப்பட்ட மதிப்புகள் கிடைக்கும். சுற்றுக் குவாண்டம் மட்டங்களுள் மூலக்கூறு ஒவ்வொன் றாகத்தான் தாவ முடியம் என்பது ஒரு தேர்வு விதியாகும். தனி பூஜ்ய வெப்பநிலையையும் உள்ளடக்கிய எல்லா வெப்பநிலைகளிலும் ஒரு மூலக்கூறு அதிர்வு காணப்படுகிறது. இதன் விளைவாக வேதிப்பிணைப்பு கள் மீள்சுருளைப்போன்று விரிந்து சுருங்கு கின்றன. இந்த அதிர்வலையின் நீளம் வெப்பநிலை உயர்வால் கூடுதலாகிறது. மிக உயரிய வெப்ப நிலையில் (இவ்வெப்பநிலை மூலக்கூறுக்கு மூலக் கூறு வேறுபடும்) இந்த அலைநீளம் முடிவிலா நிலை (infinity) எய்துகிறது: அதாவது பிணைப்பு முறி கிறது. அதிர்வலையின் ஆற்றல், அலைவீச்சு (ampli- tude) ஆகியன குறிப்பிட்ட மதிப்புகளைப் பெறமுடியுமே தவிர, தொடர்ச்சியாக எந்த மதிப்பை வேண்டுமானாலும் பெறமுடியாது. இதன் கருத்து அதிர்வு ஆற்றல் குவாண்டம் பிரிப்புக்குட் பட்டது என்பதேயாகும். சுற்றுக் குவாண்டம் களுக்கு உள்ளதே போல் அதிர்வுக் குவாண்டம் எண்களுக்கும் (r) தேர்வு விதி உண்டு. ஒரு மூலக் கூறு ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வு ஆற்றல் மட்டத்தி லிருந்து அதற்குக் கீழோ, மேலோ உள்ள அடுத்த சில உட் எண் குவாண்டம் வேதியியல் 47 மட்டத்திற்கு மட்டுமே தாவ முடியும். அதிர்வுக்குத் தேவைப்படும் ஆற்றல் சூழ்வெளி வெப்பத்திலிருந்து ஒரே அளவுள்ள பல பொட்டலங்களாகப் (packets) பெறப்படுகிறது. அகச் சிவப்புக் கதிர்களின் (infrared rays) ஆற்றல், அதிர்வு மட்டங்களுக்கிடையே மூலக் கூறுகளை மாற்றப் போதுமானது. சுற்று ஆற்றல் மட்டங்களுக்கிடையே (rota- tional energy levels) மாற்றங்களை நிகழ்த்த நுண் ணலைகளின் (micro waves) ஆற்றலே போதுமானது. ஆனால் எலெக்ட்ரான் ஆற்றல் மட்டங்களுக்கிடையே போக்குவரத்து நிகழ்த்த கட்புலனாகும் visible) கதிர்கள் அல்லது புறஊதாக் கதிர்களின் ஆற்றல் தேவைப்படும். அதிர்வுக்கும் சுற்றுக்கும் தேவைப் படும் ஆற்றலைவிட இவ்வாற்றல் மிகக் கூடுதலாக இருப்பதால். எலெக்ட்ரான் இடமாற்றங்கள் நிகழும் போதெல்லாம் அதிர்விலும், சுழற்சியிலும் மாற்றங் கள் நிகழவே செய்யும். எனினும், இம்மூன்று ஆற்றல் மாற்றங்களுமே குவாண்டம் பிரிப்புக்குட்பட்டவை யாதலின், அதிர்வு நிறமாலையில் சுழற்சியினால் நுண்வரி அமைப்பும், எலெக்ட்ரான் நிரலில் அதிர் வினாலும், சுழற்சியினாலும் நுண்வரி அமைப்புகளும் தோன்றுகின்றன. பொதுவாக எலெக்ட்ரான் ஆற்றலின் குவாண்டம் பதிப்பு ஒரு மோலுக்கு ஏறத்தாழ 400 கிலோ ஜுல் (KJ); அதிர்வு ஆற்றலின் குவாண்டம் மோலுக்குச் சுமார் 20கிலோ ஜுல்; சுழற்சி ஆற்றலின் குவாண்டம் மோலுக்கு 0,05 கிலோ ஜுல் பெயர்ச்சி ஆற்றல் (franslational energy) மிக மிக நுண்ணியதாக இருப்பதால் சாதாரண ஆய்வுகளால் கண்டறிய இயலாது. ஒரு பொருளின் கனல் ஏற்புத் திறன் (heat capacity) பெயர்ச்சி, சுழற்சி, அதிர்வு ஆகிய ஆற்றல்களின் கூட்டுத் தொகையாகும். சுரோடிஞ்சரின் அலைச் சமன்பாடும் அதன் பயன்களும். டி பிராக்லியின் இருமைப் பண்பும், ஹைசன்பர்கின் ஐயப்பாட்டுக் கொள்கையும் குவாண்டம் இயக்கக் கொள்கையின் இரு கூறுகளை வலியுறுத்துகின்றன. (1) நுண்துகளைப் பற்றிய தகவலறிய அந்தத் துகளை ஓர் அலையாகக் கருதி, அலையின் சமன்பாட்டை வருவிக்க வேண்டும்.(2) துகளின் இருக்கையைத் துல்லியமாக அறிய முடியா தெனினும், அதனை ஓரிடத்தில் கண்டறியக் கூடிய சாத்தியக் கூறை (probability) அளவறியலாம். சுரோடிஞ்சர் உருவாக்கிய அலைச் சமன்பாடு இவ்வகையில் பயன்படுகிறது. எலெக்ட்ரானை ஒரு நேர் கோட்டில் மட்டுமே நகரக் கூடிய துகளாகக் கருதி, சுரோடிஞ்சரின் அலைச் சமன்பாட்டினை ஈடுபடுத்தினால் ஒன்றுவிட்ட இரட்டை இணைப்பு கொண்ட (conjugated double bonds) அமைப்புகளின் பண்பை அறியலாம். ஒரு பரப்பில் நகரக்கூடிய துகளாகக் கருதி அலைச் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தினால் அரோமாட்டிக் வளைய மூலக் 4119/42929
