आंतरराष्ट्रीय मूलद्रव्य आवर्तसारणीच्या दीड शतकाचा इतिहास

आजच्या आधुनिक युगात आपल्या अवतीभोवती आपण अनेक पदार्थ पाहतो. त्यात मुख्यत्वे तीन भाग आहेत.

मानवाला निसर्गातील कोडे उलगडण्याचे कुतूहल फार असते. यातूनच न्युटनच्या नियमांचा जन्म झाला. आपल्या सूक्ष्म निरीक्षणाच्या आधारावर अनेक शास्त्रज्ञांनी वैश्विक सिद्धांताची मांडणी केली. जसे की आर्किमिडीजचे तत्त्व, रामनचा सिद्धांत इत्यादी. आपल्या चिकित्सक स्वभावाच्या बळावर अनेक वैज्ञानिकांनी कल्पनाशक्तीचा वापर करत, निसर्गातील गूढ उकलण्याचा नेहमीच प्रयत्न केलेला आहे. यामध्ये वस्तूंचे किंवा पदार्थाच्या वर्गीकरणापासून, नॅनो तंत्रज्ञान आणि जैव तंत्रज्ञानापर्यंत पदार्र्थामध्ये आमूलाग्र बदलांचा वेध घेतला आहे. हे सर्व शास्त्रज्ञांच्या सातत्यपूर्ण अभ्यासातून आपणा सर्वांपर्यंत पोहोचत आहेत. युनायटेड नॅशनल असेंब्ली आणि युनेस्को यांनी २०१९ हे वर्ष आंतरराष्ट्रीय मूलद्रव्यांच्या आवर्तसारणीचे वर्ष म्हणून घोषित केले आहे.

आजच्या आधुनिक युगात आपल्या अवतीभोवती आपण अनेक पदार्थ पाहतो. त्यात मुख्यत्वे तीन भाग आहेत. ते म्हणजे घन, द्रव्य आणि वायू. या सर्व पदार्थांना मानवी जीवनात फार महत्त्वाचे स्थान आहे. पदार्थांच्या वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्मामुळे आधुनिक तंत्रज्ञानामध्ये त्यांचा सिंहाचा वाटा आहे. लहान मुलांच्या खेळण्यापासून ते अंतराळातील क्षेपणास्त्र, उपग्रहांपर्यंत यांचा वाटा आहे. या सर्व पदार्थांबद्दल मानवाला कुतूहल निर्माण होणार नाही. असे शक्य तरी आहे का? अनेक रसायन शास्त्रज्ञ व पदार्थ विज्ञानातील शास्त्रज्ञांनी या पदार्थांचे गुणधर्म व त्यातील मूलद्रव्यांचा सविस्तर अभ्यास कित्येक शतकांपासून केलेला आहे. पदार्थ कुठल्या मूलद्रव्यांपासून बनवण्यात आला आहे, यावर त्याचे रासायनिक व भौतिक गुणधर्म समजतात. इ.स.पू. ३३० अरीस्टोटलने चार प्रकारांमध्ये पदार्थांची विभागणी केली. पृथ्वी, वायू, अग्नी आणि पाणी. पुढे इ.स. १७०० पर्यंत यात सुधारणा झाली नाही. इ.स. १७८७ ला फ्रेंच शास्त्रज्ञ अंटोनियो लाव्हॉयसर याने प्रथम ३३ मूलद्रव्यांची यादी तयार केली. या मूलद्रव्यांची दोन भागांत विभागणी करण्यात आली, धातू व अधातू हे मिश्र किंवा सहयोगी मूलद्रव्यांचे मिळून बनलेले होते. नंतरच्या काळात मध्य-१८०० पर्यंत रसायनशास्त्रज्ञांनी यात भर टाकून एकूण ६३ मूलद्रव्यांची यादी तयार केली. यात त्यांचे गुणधर्म आणि संरचना यांची मांडणी होती.

जर्मन केमिस्ट जोहन दोबरेनर यांनी अणूचे वस्तुमान (आण्विक वजन) व त्यांचे गुणधर्म यांचा संबंध शोधण्यात यश मिळवले होते. उदा. स्ट्रॉन्टीयमचे आण्विक वजन हे कॅल्शियम व बेरियम यांच्या मध्यभागी आहे आणि या तिन्ही मूलद्रव्यांचे गुणधर्म सारखे असल्याचे निदर्शनास आणून दिले. यातूनच ‘त्रिकुटचा नियम’ अस्तित्वात आला. या नियमानुसार तीन मूलद्रव्यांपैकी ज्याचे वजन, इतर दोन मूलद्रव्यांच्या मध्यभागी असेल, तो इतर दोन मूलद्रव्यांच्या सरासरीइतके गुणधर्म दर्शवितो.
इतर शास्त्रज्ञांनी या नियमाचा अभ्यास केल्यावर लक्षात आले की त्रिकुटचा नियम हे फक्त तीन मूलद्रव्यांपुरते मर्यादित नसून तो मोठ्या समूहाचा भाग आहे. फ्रेंच भूशास्त्रज्ञ चानर्कोटॉसने १८६२ मध्ये आण्विक वजनाच्या वाढत्या क्रमाने मूलद्रव्यांची मांडणी केली. त्यानंतर त्यांचे लक्षात आले की प्रत्येक नवव्या क्रमांकाच्या मूलद्रव्यांच्या गुणधर्मात साधर्म्य आहे. एक वर्षानंतर सन १८६४, जॉन न्यूलँड्स यांनी (अष्टकांचा नियम) ही संकल्पना मांडली. यात चानकोर्टीसप्रमाणे न्यूलॅन्ड्सलासुद्धा आण्विक वजनाच्या वाढत्या क्रमाने लावलेल्या मूलद्रव्यांमध्ये प्रत्येक आठ मूलद्रव्यानंतर नवव्या मूलद्रव्यात साधर्म्य अढळले. या मांडणीत अजून काही मूलद्रव्यांचा शोध लागणे बाकी आहे असे समजून काही जागा रिक्त ठेवल्या होत्या.

विसाव्या शतकाच्या मध्यावर ग्लेन सिबोर्ग यांनी आवर्तसारणीत शेवटचे मोठे बदल केले. १९४० च्या महत्त्वपूर्ण प्ल्युटोनियमच्या शोधानंतर त्यांनी सर्व युरेनियमपार मूलद्रव्यांचा शोध लावला. त्यांचा अनुक्रमांक ९४ ते १०२ आहे. त्यांनी एक्टीनाइड साखळीनंतर लॅन्थेनाइड साखळीची मांडणी केली. १९५१ मध्ये सिबोर्ग यांना रसायन शास्त्राचे नोबेल पारितोषिक मिळाले. त्यानंतर १०६ व्या मूलद्रव्याला सिबोर्गियम नाव देऊन त्यांना गौरविण्यात आले. आजपर्यंत एकूण ११८ मूलद्रव्यांची मांडणी करण्यात आली. त्यापैकी ९२ मूलद्रव्ये ही निसर्गात आढळतात. ८२ व त्यापेक्षा जास्त अणुक्रमांक असलेली मूलद्रव्ये अस्थिर असून त्याचा किरणोत्सर्गाने ºहास होतो. अनेक मूलद्रव्यांना देशाच्या, प्रांतांच्या, शहरांच्या तसेच शास्त्रज्ञांच्या व रंगांच्या नावांवरून नावे देण्यात आली आहेत. सिनसिनॅटी विद्यापीठाचे विल्लियमस जेनसेन यांनी पिरॅमिड आकाराच्या आवर्तसारणीची मांडणी केली. सलग दोनशे वर्षांपासून अनेकांनी केलेल्या श्रमामुळे ही आवर्तसारणी रसायनशास्त्राच्या केंद्रस्थानी आहे. डार्विनच्या उत्क्रांतीच्या सिद्धांताशी तुलना करता ही आवर्तसारणी आधुनिक विज्ञानातील सर्वोच्च संकल्पना म्हणता येईल.

- प्रवीण वाळके। साहाय्यक प्राध्यापक, मुंबई विद्यापीठ