मूलद्रव्यांच्या रंजक दुनियेत

विवेक मराठी    07-Oct-2020
Total Views |

@सुधीर जोगळेकर

डॉ. विलास एन. शिंदे यांनी एका दैनिकात २०१८च्या अखेरीस विज्ञान विषयावरील लेखमाला सुरू केली आणि ५-६ लेख लिहून झाले असतानाच २०१९ हे वर्ष 'आंतरराष्ट्रीय आवर्त सारणी वर्ष' असल्याचे जाहीर झाले आणि तिथेच नकळत या पुस्तकाचे बीज रोवले गेले. या पुस्तकात प्रा. शिंदे केवळ इतिहास आणि मूलद्रव्यांच्या मांडणीची सारणी दाखवून वा समजावून देऊन थांबत नाहीत. पहिल्या क्रमांकावर असलेल्या हायड्रोजनपासून सुरुवात करून ११८व्या क्रमांकावर असलेल्या ऑग्नेसनपर्यंतच्या प्रत्येक मूलद्रव्याचे मांडणी चित्र, आढळाचे स्वरूप, त्याचा वितलनांक आणि उत्कलनांक ते देतातच, त्याशिवाय कुणा संशोधकाने ते कसे शोधले याची रंगतदार माहितीही ते देतात.

sj_1  H x W: 0

लॉकडाउनच्या काळात हाती आलेले एक अतिशय वेगळे पुस्तक म्हणजे कोल्हापूरचे डॉ. विलास एन. शिंदे यांचे 'आवर्त सारणी व मूलद्रव्यांची दुनिया' हे पुस्तक. शिंदे हे विज्ञान विषयाचे विद्यार्थिप्रिय शिक्षक, संशोधक, विद्यापीठ प्रशासनाचा अनुभव असलेले धडाडीचे अधिकारी म्हणून परिचित आहेतच, तसेच ते एक विज्ञानविषयक ब्लॉगलेखकही आहेत. लोकमतच्या कोल्हापूर आवृत्तीने २०१८च्या अखेरीस त्यांची विज्ञान विषयावरील लेखमाला सुरू केली आणि ५-६ लेख लिहून झाले असतानाच २०१९ हे वर्ष 'आंतरराष्ट्रीय आवर्त सारणी वर्ष' असल्याचे जाहीर झाले आणि तिथेच नकळत या पुस्तकाचे बीज रोवले गेले.


दिमित्री मेंडेलिव्ह या रशियन संशोधकाने मूलद्रव्यांची आवर्त सारणी (Periodic table of elements) प्रथम तयार केली. तिला १ मार्च २०१९ला दीडशे वर्षे पूर्ण होत होती. युनोने हे ध्यानात घेऊन ते वर्ष आंतरराष्ट्रीय आवर्त सारणी वर्ष म्हणून साजरे करत असल्याची घोषणा केली. प्रा. शिंदे यांनी तो संदर्भ घेऊन 'धन्यवाद मेंडेलिव्ह' या शीर्षकाचा लेख लिहिला. ८ फेब्रुवारी २०१९ला हा लेख प्रसिद्ध झाला आणि तो वाचून याच विषयावर विज्ञान दिनाच्या निमित्ताने व्याख्यान द्यावे, अशी मागणी त्यांच्यापुढे आली. शंभरेक विद्यार्थी, काही विज्ञानप्रेमी नागरिक आणि शिक्षक अशा चोखंदळ श्रोत्यांपुढे शिंदे सर बोलले. हे व्याख्यान ऐकायला दहावीची एक विद्यार्थिनी परीक्षा सुरू असतानाही उपस्थित होती. व्याख्यान ऐकून तिनं काही शंका विचारल्या होत्या. पुस्तकाचे दुसरे बीज तिथे रोवले गेले होते.

मूलद्रव्यांचा संदर्भ आहे तो रासायनिक मूलद्रव्यांशी. प्राचीन काळापासून आपल्याकडे पंचमहाभूतांनाच मूलद्रव्ये किंवा चतु:धातू किंवा प्रथम मूलभूत घटक मानले जात होते. पृथ्वी, आप, तेज, वायू आणि आकाश या त्या मूल घटकांना बॅबिलोनियन काळापासून मान्यता होती. भारतीय साहित्यातच नव्हे, तर बौद्ध, चिनी, ग्रीक, इजिप्शियन, तिबेटी साहित्यातही तीच मान्यता होती. पण अणूची विज्ञानाधिष्ठित संकल्पना मांडली जाऊ लागल्यापासून - म्हणजे इ.स.पूर्व ६००च्या सुमारास कणादने विश्वातील पदार्थांचे द्रव्य, गुण, कर्म, सामान्य, विशेष आणि समवाय असे सहा प्रकार मांडल्यापासून आणि पुढे अॅरिस्टॉटलने ज्या साध्या पदार्थापासून हे विश्व तयार झाले त्यातील कोणत्याच पदार्थाला दुसऱ्या पदार्थात रूपांतरित करता येत नाही, असा सिद्धान्त प्रतिपादित केल्यापासून, 'पदार्थ म्हणजे मूलद्रव्य होय' अशी नवी व्याख्या मांडली जाऊ लागली.

मध्ययुगीन कालखंडात अल्केमिस्ट, रॉबर्ट बॉइल, जॉन डाल्टन, जे.जे. थॉम्प्सन, नील्स बोहर, रॉबर्ट बुन्सेन, गुस्ताव किरचॉफ यांच्या संशोधनांमुळे नव्या मूलद्रव्यांचा शोध सोपा होत गेला. कार्बन, गंधक, लोह, कथिल, शिसे, तांबे, पारा, चांदी आणि सोने ही मूलद्रव्ये म्हणून मानवाला फार पूर्वीपासून ज्ञात होतीच. पण हा सगळा काळ ख्रिस्तपूर्व होता. मानवी संशोधनाने मूलद्रव्यात भर पडू लागली ती अर्सेनिक, अँटिमनी, बिस्मथ, जस्त, फॉस्फरस, कोबाल्ट यांच्या संशोधनाने. साधारणपणे मूलद्रव्ये शोधण्याचा वेग वाढला तो १७३५नंतर. अठराव्या शतकात १७, एकोणिसाव्या शतकात ५५, तर विसाव्या शतकात ३३ मूलद्रव्ये शोधून काढण्यात आली. अशा तऱ्हेने निसर्गात आढळणारी सर्व मूलद्रव्ये संशोधकांकडून शोधून झाल्याचे निश्चित झाल्यानंतर जड मूलद्रव्यांचा शोध सुरू झाला. एकविसाव्या शतकात हा शोध ११८व्या मूलद्रव्यापर्यंत येऊन थांबला..


sj_2  H x W: 0
पण अजून हा शोध संपलेला नाही, तो सुरूच आहे. पृथ्वीबाहेर काही ताऱ्यांमध्ये किंवा कृष्णविवरांमध्ये आणखीही काही मूलद्रव्ये असण्याची शक्यता आहे. येत्या १५-२० वर्षांत ही नवी मूलद्रव्ये आढळून येतील, असा संशोधकांना विश्वास वाटतो आहे. क्रमांक ९४नंतरची मूलद्रव्ये जशी प्रयोगशाळेत शोधली गेली, तसेच एकूणच ११८ मूलद्रव्यांचे वर्गीकरण करत आजची आवर्त सारणी विकसित झाली आहे. मूलद्रव्यांचे वर्णन करताना त्यांच्या नावांना संक्षिप्त रूप देण्याची गरज सर्वप्रथम बर्झेलस या स्वीडिश संशोधकाने मांडली. परवाच्या २० ऑगस्टला त्यांच्या जन्माला ३४१ वर्षे पूर्ण झाली. प्रत्येक मूलद्रव्याचे लॅटिन नाव घेऊन त्यांनी ही संक्षिप्त रूपे लिहिली. त्यामुळे रसायनशास्त्र अधिक सुटसुटीतपणे मांडणे शक्य होत गेले.

बर्झेलसच्या वर्गीकरण पद्धतीनंतर विल्यम प्राऊट, जोहान वोल्फगँग डोबरनायर, अलेक्झांडर इमाइल बेग्वायर डी चांकोर्टिस यांनी मूलद्रव्यांच्या गुणधर्मांनुसार त्यांची मांडणी करण्याच्या पद्धती विकसित केल्या. केंद्रकातील (न्यूक्लियसमधील) प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन यांच्या संख्याशास्त्रानुसार १२०, १२४ आणि १२६ इतकी मूलद्रव्ये असू शकतात, असे शास्त्रज्ञांचे मानणे आहे. किंबहुना अनेक अणूंचे केंद्रक वापरून जड मूलद्रव्य मिळवण्याचे प्रयोग संशोधक आजही करत आहेत.

भारतीय शास्त्रीय संगीतात स्वरांचे सप्तक मानले गेले आहे, तर पाश्चात्त्य संगीतात स्वरांचे अष्टक मानण्यात आले आहे. संगीत स्वरातील या आवर्तीपणाची सांगड मूलद्रव्यांच्या आवर्तीपणाशी घालण्याची कल्पना न्यूलँड यांना सुचली. तथापि ही मांडणी परिपूर्ण नव्हती. दिमित्री मेंडेलिव्ह या रशियन संशोधकाने आवर्त सारणी प्रथम तयार केली. ती करताना त्याने आधार घेतला होता तो अणुवस्तुमानाचा. आजच्या घटकेला आवर्त सारणीसाठी आधार घेतला जातो तो अणुक्रमांकाचा. त्या स्वरूपातील आवर्त सारणीलाही परिपूर्ण करण्यात मोठे योगदान दिले ते हेन्री मोस्ले आणि ग्लेन सिबर्ग यांनी. त्यातून तयार झाली ती आधुनिक आवर्त सारणी.

मूलद्रव्यांची आजची संख्या ११८, त्यांची मांडणी करण्यात आली आहे ती सात आवर्त (आडव्या ओळी) आणि अठरा गण यांच्या मिळून बनणाऱ्या ११८ चौकटींमध्ये. प्रत्येक चौकटीत वरच्या बाजूला असतो अणुक्रमांक आणि एक मूलद्रव्य आणि त्या सात आवर्तांच्या खाली असतात दोन ओळी लँथेनाईडच्या आणि अँक्टिनाईडच्या. या दोन ओळींसह बनते ती संपूर्ण मूलद्रव्यांची आवर्त सारणी.
 
प्रा. शिंदे हा इतिहास आणि मूलद्रव्यांच्या मांडणीची सारणी दाखवून वा समजावून देऊन थांबत नाहीत. पहिल्या क्रमांकावर असलेल्या हायड्रोजनपासून सुरुवात करून ११८व्या क्रमांकावर असलेल्या ऑग्नेसनपर्यंतच्या प्रत्येक मूलद्रव्याचे मांडणी चित्र, आढळाचे स्वरूप, त्याचा वितलनांक आणि उत्कलनांक ते देतातच, त्याशिवाय कुणा संशोधकाने ते कसे शोधले याची रंगतदार माहितीही ते देतात. १०५व्या क्रमांकाचे डुब्नियम हे मूलद्रव्य शोधण्यात आले १९७० साली, त्याचे यंदा ५०वे वर्ष. डुब्नियम हे नाव पडले ते रशियात मॉस्कोजवळ डुब्ना या गावी असलेल्या संशोधन संस्थेमुळे. याच मूलद्रव्याचा शोध रशियाप्रमाणे अमेरिकेतही सुरू होता. उभयतांना मिळालेल्या उपलब्धींमधून या मूलद्रव्याला एकूण पाच नावे देण्यात आली. १९२२ आणि १९४४चे दोन नोबेल पुरस्कार विजेते संशोधक यात गुंतलेले होते. त्या पाच नावांमध्ये हानियम होते, नील्सबोहरियम होते, अननिलपेंटियम होते, जोलिओटियम होते आणि शेवटी इंटरनॅशनल युनियन ऑफ प्युअर अँड अ‍ॅप्लाइड केमिस्ट्री या संस्थेने त्याचे नामकरण केले डुब्नियम. गंमत म्हणजे ते निसर्गात आढळत नाही, त्याचा अर्धायुकाल अत्यल्प - म्हणजे एक दिवसापेक्षाही कमी आहे, आणि शास्त्रज्ञांचे म्हणणे असे की त्याचा कोणताच उपयोग नाही.

पॅलेडियम हे असेच एक मूलद्रव्य. त्याचा शोध लागला चोरलेल्या खनिजातून. इ.स. १८००मध्ये त्याचा शोध लागला, पण त्याही आधी जवळपास शंभर वर्षे ब्राझिलमधील लोक त्याचा वापर करत होते. पण त्यांना त्यात नवे मूलद्रव्य आहे हे माहीत नव्हते. ती मंडळी त्याला 'वर्थलेस गोल्ड' म्हणायची. प्लॅटिनम मिळवण्यासाठी कोलंबियामधून काही खनिज चोरून आणले गेले होते, ते ब्रिटिश रसायनशास्त्रज्ञ विल्यम वोलॅस्टन यांना मिळाले. त्यांनी ते आम्लराजमध्ये विरघळवले, त्यातील काही काळा अवक्षेप शिल्लक राहिला, त्यातून वोलॅस्टन यांना ऑस्मियम आणि इरिडियम ही दोन नवी मूलद्रव्ये मिळाली. पुढे त्यातूनच वोलॅस्टन यांनी आणखी एक मूलद्रव्य शोधून काढले, तेच पॅलेडियम म्हटले गेले.
 
पॅलेडियम शुद्ध रूपात स्टीलसारखे दिसते. गरम केल्यावर ते मऊ होते, त्यामुळे त्याचा पत्रा वा तार बनवणे शक्य होते. दातांवरील उपचारांसाठी ते वापरले जाते. एकतर दात भरण्यासाठी किंवा दातावर कॅप बसवण्यासाठी. पॅलेडियमचा वापर करून हरित ऊर्जा मिळवण्याचे शास्त्रज्ञांचे प्रयत्न आजही सुरू आहेत. इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगात सिरॅमिक कपॅसिटर बनवण्यासाठी, लॅपटॉप-कॉम्प्युटर्ससाठी, मोबाइल फोनसाठी, घड्याळे, वैद्यकीय उपकरणे बनवण्यासाठी ते वापरले जाते. मूलद्रव्यांच्या शोधाच्या, उपयोगाच्या अशा रंजक कहाण्या कितीतरी..

कोल्हापूरच्या अक्षर दालनने प्रकाशित केलेले हे पुस्तक महाविद्यालयांच्या तसेच शाळांच्या ग्रंथालयांसाठी व मुलांच्या रसायनशास्त्र विषयाच्या पूरक अभ्यासासाठी उपयुक्त ठरावे. नोव्हेंबर २०१९मध्ये ते प्रसिद्ध झाले, मार्चमध्ये कोविड लागण सुरू झाली, दुकाने बंद झाली, तरीही विक्री होत राहिली आणि पहिली आवृत्ती संपली, हे विशेष.

 
प्रा. शिंदे यांनी भौतिकशास्त्रातील २४ भौतिक राशींपैकी २१ राशींच्या एककांना जी शास्त्रज्ञांची नावे दिली आहेत, त्या २१ संशोधकांचा परिचय करून देणारे 'एककांचे मानकरी' हे पुस्तक याआधी लिहिले आहे, विज्ञान आणि संशोधनात भारताला जागतिक पातळीवर मान्यता मिळवून देणाऱ्या ३१ संशोधकांवर 'असे घडले भारतीय' हे पुस्तक लिहिले आहे आणि अन्नधान्याचे उत्पादन वाढवण्यासाठी आयुष्यभर कष्ट करणाऱ्या पंचवीस कृषी संशोधकांच्या कार्याची गाथा मांडणारे 'हिरव्या बोटांचे किमयागार' हेही पुस्तक लिहिले आहे. प्रा. शिंदे हे शिवाजी विद्यापीठाचे उपकुलसचिव आहेत, भौतिकशास्त्र हा विषय घेऊन शिवाजी विद्यापीठात एमएस्सीला सर्वप्रथम आले आहेत, क्रायोजेनिक्स विषयातील संशोधनासाठी पुरस्कारप्राप्त आहेत, तरीही रसायनशास्त्राशी संबंधित असे हे पुस्तक लिहून त्यांनी विज्ञान लेखनात मोलाची भर घातली आहे. त्यांचे मन:पूर्वक अभिनंदन.


आवर्त सारणी व मूलद्रव्यांची दुनिया
लेखक - डॉ. व्ही.एन. शिंदे
प्रकाशक - अक्षर दालन प्रकाशन, कोल्हापूर
पृष्ठे ४३८, मूल्य ६०० रुपये.