جوہر

یعنی ایٹم کیمیائی عناصر کے بنیادی ذرات ہیں۔ ایک ایٹم پروٹونز اور عموماً نیوٹرونز کے مرکزے پر مشتمل ہوتا ہے، جس کے ارد گرد الیکٹرانز کا برقی مقناطیسی طور پر جڑا ہوا جھرمٹ ہوتا ہے۔ کیمیائی عناصر کو ان کے ایٹمز میں موجود پروٹونز کی تعداد سے ممتاز کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، کوئی بھی ایٹم جس میں 11 پروٹونز ہوں، سوڈیم ہے، اور کوئی بھی ایٹم جس میں 29 پروٹونز ہوں، تانبا ہے۔ وہ ایٹمز جن میں پروٹونز کی تعداد ایک جیسی ہو لیکن نیوٹرونز کی تعداد مختلف ہو، انہیں اسی عنصر کے آئسوٹوپس کہا جاتا ہے.

ایٹم انتہائی چھوٹے ہوتے ہیں، عام طور پر تقریباً 100 پیکومیٹر کے ہوتے ہیں۔ ایک انسانی بال تقریباً ایک ملین کاربن ایٹمز جتنا چوڑا ہوتا ہے۔ ایٹم نظر آنے والی روشنی کی سب سے چھوٹی طول موج سے بھی چھوٹے ہوتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ انسان انہیں روایتی خوردبینوں سے نہیں دیکھ سکتے۔ وہ اتنے چھوٹے ہوتے ہیں کہ ان کے رویے کو کلاسیکل فزکس کے ذریعے درست طریقے سے پیش گوئی کرنا ممکن نہیں ہوتا کیونکہ ان پر کوانٹم اثرات غالب ہوتے ہیں۔

ایٹم کی 99.94% سے زیادہ ماس مرکزے میں ہوتی ہے۔ پروٹونز کا مثبت برقی چارج ہوتا ہے اور نیوٹرونز کا کوئی چارج نہیں ہوتا، اس لیے مرکزہ مثبت چارج رکھتا ہے۔ الیکٹرانز کا منفی چارج ہوتا ہے، اور یہ مخالف چارج ہی انہیں مرکزے سے جوڑتا ہے۔ اگر پروٹونز اور الیکٹرانز کی تعداد برابر ہو، جیسا کہ عام طور پر ہوتا ہے، تو ایٹم مجموعی طور پر برقی طور پر غیر جانبدار ہوتا ہے۔ اگر کسی ایٹم میں پروٹونز سے زیادہ الیکٹرانز ہوں، تو اس کا مجموعی چارج منفی ہوتا ہے، اور اسے منفی آئن (یا اینیون) کہا جاتا ہے۔ اس کے برعکس، اگر اس میں الیکٹرانز سے زیادہ پروٹونز ہوں، تو اس کا چارج مثبت ہوتا ہے، اور اسے مثبت آئن (یا کیٹائن) کہا جاتا ہے۔

ایٹم کے الیکٹرانز کو ایٹمی مرکزے میں موجود پروٹونز کی طرف برقی مقناطیسی قوت سے کھینچا جاتا ہے۔ مرکزے میں موجود پروٹونز اور نیوٹرونز کو ایک دوسرے کی طرف نیوکلیئر فورس کھینچتی ہے۔ یہ قوت عام طور پر برقی مقناطیسی قوت سے زیادہ مضبوط ہوتی ہے جو مثبت چارج والے پروٹونز کو ایک دوسرے سے دور دھکیلتی ہے۔ بعض حالات میں، برقی مقناطیسی قوت نیوکلیئر فورس سے زیادہ مضبوط ہو جاتی ہے۔ اس صورت میں، مرکزہ تقسیم ہو جاتا ہے اور مختلف عناصر چھوڑ جاتا ہے۔ یہ نیوکلیئر ڈیکے کی ایک شکل ہے۔

ایٹم کیمیائی بانڈز کے ذریعے ایک یا زیادہ دوسرے ایٹمز کے ساتھ جڑ سکتے ہیں تاکہ کیمیائی مرکبات جیسے کہ مالیکیولز یا کرسٹلز بن سکیں۔ ایٹمز کا ایک دوسرے سے جڑنے اور الگ ہونے کی صلاحیت قدرت میں مشاہدہ کیے جانے والے زیادہ تر جسمانی تبدیلیوں کی ذمہ دار ہے۔ کیمسٹری وہ سائنس ہے جو ان تبدیلیوں کا مطالعہ کرتی ہے۔

ایٹم تھیوری کی تاریخ

فلسفہ میں

یہ بنیادی خیال کہ مادہ چھوٹے ناقابل تقسیم ذرات سے بنا ہے، ایک قدیم تصور ہے جو بہت سی قدیم تہذیبوں میں ظاہر ہوا۔ لفظ “ایٹم” قدیم یونانی لفظ “ایٹوموس” سے ماخوذ ہے، جس کا مطلب ہے “ناقابل تقسیم”۔ لیکن یہ قدیم خیال فلسفیانہ دلیل پر مبنی تھا نہ کہ سائنسی دلیل پر۔ جدید ایٹمی نظریہ ان پرانے تصورات پر مبنی نہیں ہے۔ انیسویں صدی کے اوائل میں، سائنسدان جان ڈالٹن نے ثبوت پایا کہ مادہ واقعی الگ الگ اکائیوں پر مشتمل ہے، اور اس طرح ان اکائیوں کو ایٹم کا نام دیا۔

جان ڈالٹن کا قانون متعدد تناسبات

جان ڈالٹن کی کتاب “A New System of Chemical Philosophy” (1808) میں مختلف ایٹمز اور مالیکیولز۔ انیسویں صدی کے اوائل میں، جان ڈالٹن نے اپنے اور دیگر سائنسدانوں کے تجرباتی ڈیٹا کو مرتب کیا اور ایک پیٹرن دریافت کیا جو اب “قانون متعدد تناسبات” کے نام سے جانا جاتا ہے۔ انہوں نے نوٹ کیا کہ کسی بھی گروپ میں کیمیائی مرکبات جو دو مخصوص کیمیائی عناصر پر مشتمل ہوں، ان مرکبات میں عنصر A کی مقدار عنصر B کے پیمانے کے مطابق چھوٹے پورے نمبروں کے تناسب سے مختلف ہوگی۔ اس پیٹرن نے تجویز کیا کہ ہر عنصر بنیادی وزن کی اکائیوں کے ضرب میں دوسرے عناصر کے ساتھ ملتا ہے، ہر عنصر کی ایک منفرد وزن کی اکائی ہوتی ہے۔ ڈالٹن نے ان اکائیوں کو “ایٹم” کا نام دینے کا فیصلہ کیا۔

مثال کے طور پر، ٹن آکسائیڈ کی دو اقسام ہیں: ایک سرمئی پاؤڈر ہے جو 88.1% ٹن اور 11.9% آکسیجن پر مشتمل ہے، اور دوسرا سفید پاؤڈر ہے جو 78.7% ٹن اور 21.3% آکسیجن پر مشتمل ہے۔ ان اعداد و شمار کو ایڈجسٹ کرتے ہوئے، سرمئی پاؤڈر میں ہر 100 گرام ٹن کے لیے تقریباً 13.5 گرام آکسیجن ہوتی ہے، اور سفید پاؤڈر میں ہر 100 گرام ٹن کے لیے تقریباً 27 گرام آکسیجن ہوتی ہے۔ 13.5 اور 27 کا تناسب 1:2 بنتا ہے۔ ڈالٹن نے نتیجہ اخذ کیا کہ سرمئی آکسائیڈ میں ہر ٹن کے ایٹم کے لیے ایک آکسیجن کا ایٹم ہوتا ہے، اور سفید آکسائیڈ میں ہر ٹن کے ایٹم کے لیے دو آکسیجن کے ایٹمز ہوتے ہیں (SnO اور SnO2)۔

ڈالٹن نے لوہے کے آکسائیڈز کا بھی تجزیہ کیا۔ لوہے کے آکسائیڈ کی ایک قسم ہے جو ایک سیاہ پاؤڈر ہے جو 78.1% لوہا اور 21.9% آکسیجن پر مشتمل ہے؛ اور ایک اور لوہے کا آکسائیڈ ہے جو ایک سرخ پاؤڈر ہے جو 70.4% لوہا اور 29.6% آکسیجن پر مشتمل ہے۔ ان اعداد و شمار کو ایڈجسٹ کرتے ہوئے، سیاہ پاؤڈر میں ہر 100 گرام لوہے کے لیے تقریباً 28 گرام آکسیجن ہوتی ہے، اور سرخ پاؤڈر میں ہر 100 گرام لوہے کے لیے تقریباً 42 گرام آکسیجن ہوتی ہے۔ 28 اور 42 کا تناسب 2:3 بنتا ہے۔ ڈالٹن نے نتیجہ اخذ کیا کہ ان آکسائیڈز میں، ہر دو لوہے کے ایٹمز کے لیے، بالترتیب دو یا تین آکسیجن کے ایٹمز ہوتے ہیں (Fe2O2 اور Fe2O3)۔

ایک آخری مثال کے طور پر: نائٹرس آکسائیڈ 63.3% نائٹروجن اور 36.7% آکسیجن پر مشتمل ہے، نائٹرک آکسائیڈ 44.05% نائٹروجن اور 55.95% آکسیجن پر مشتمل ہے، اور نائٹروجن ڈائی آکسائیڈ 29.5% نائٹروجن اور 70.5% آکسیجن پر مشتمل ہے۔ ان اعداد و شمار کو ایڈجسٹ کرتے ہوئے، نائٹرس آکسائیڈ میں ہر 140 گرام نائٹروجن کے لیے 80 گرام آکسیجن ہوتی ہے، نائٹرک آکسائیڈ میں ہر 140 گرام نائٹروجن کے لیے تقریباً 160 گرام آکسیجن ہوتی ہے، اور نائٹروجن ڈائی آکسائیڈ میں ہر 140 گرام نائٹروجن کے لیے 320 گرام آکسیجن ہوتی ہے۔ 80، 160، اور 320 کا تناسب 1:2:4 بنتا ہے۔ ان آکسائیڈز کے متعلقہ فارمولے N2O، NO، اور NO2 ہیں.

ساخت

ہائیدروجن کا جوہر

آئیے اب ہم جوہر کی اندرونی ساخت کا جائزہ لیتے ہیں۔ اس مقصد کے لیے ہم ہائیڈروجن فارغہ کے جوہر پر غور کریں گے جو اپنی بناوٹ میں سب سے زیادہ سادہ ہوتا ہے۔ اس کا ایک ٹھوس مرکزی حصہ ہوتا ہے۔ جسے نیوکلئیس یا مرکزہ کہتے ہیں۔ یہ اس قدر سخت اور ٹھوس ہوتا ہے کہ جوہر کی تمام تر کمیت اسی جگہ مرکوز ہوتی ہے۔ اس کے چاروں طرف کچھ جگہ خالی ہوتی ہے اور پھر ایک حلقہ یا مدار آتا ہے جس پر ایک الیکٹرون یا منفی برقیہ مستقل طور پر گردش میں رہتا ہے۔

برقیہ ( اليکٹرون )

برقیہ منفی بار کا حامل ہوتا ہے اور مرکزے کے چاروں طرف اسی صورت میں گرداں رہتا ہے جیسے سورج کے گرد ہماری زمین گھومتی ہے اور ساتھ ہی ساتھ اپنے مرکز کے گرد گھومتی ہے۔

سورج کے گرد ہماری زمين کي گردش کا استعارہ محض انتہائی سطحی طور پر سمجھنے کے ليے استعمال کيا جاتا ہے۔ موجودہ علم کے مطابق ان بنيادی منفی باربردار ذروں ( الکٹرانز، منفی برقيہ ) کی ان کے مدار ميں موجودگی کسی خاص حرکت کی شکل ميں نہيں ہوتی۔

اولیہ ( پروٹون )

ہر جوہر بنیادی طور پر نہ تو برق مثبت کا حامل ہوتا ہے اور نہ برق منفی کا۔ برقیے کے منفی چارج کا ازالہ کرنے کے لیے ہائیڈروجن جوہر کے مرکزے پر ایک نہایت خفیف مثبت برقی چارج موجود رہتا ہے۔ جسے پروٹون یا مثبت برقیہ کہتے ہیں۔ منفی اور مثبت برقیہ ہر جوہر کا لازمی حصہ ہیں۔ ہر جوہر ميں ان کی تعداد مختلف ہوتی ہے اور یہی وجہ ہے کہ ایک دھات، دوسری دھات سے اور ایک مادے کی شکل اس کی دوسری شکل سے مختلف ہوتی ہے۔

چونکہ مثبت اور منفی بار ایک دوسرے کی ضد ہیں اور ان دونوں کے درمیان ایک طرح کی کشش پائی جاتی ہے۔ اس لیے برقیہ ہمہ وقت مرکزی مثبت برقیہ کی طرف کھینچتا رہتا ہے۔

جیسے جیسے ہم ہائیڈروجن سے گذر کر دوسرے عناصر کی طرف آتے ہیں۔ ان کے جوہر پیچیدہ تر ہوتے چلے جاتے ہیں۔ ان میں مثبت، منفی برقیہ اور ان کے مداروں کی تعداد بڑھتی جاتی ہے اور ساتھ ساتھ مداروں کی ترتیب بھی مختلف اور پيچيدہ تر ہوتی چلی جاتی ہے۔

تعدیلہ ( نیوٹرون )

منفی اور مثبت برقیے کے علاوہ جوہر ميں ايک ذرہ اور بھی ہوتا ہے، جس کی برقی حثیت تو کچھ نہیں ہوتی یعنی یہ منفی يا مثبت بار سے بے نياز ہوتا ہے لیکن اس کی بھی اہمیت بہت زيادہ ہوتی ہے۔ اسے بے بار کا برقيہ يا تعدیلہ کہتے ہیں کیونکہ اس پر نہ مثبت بار موجود ہوتا ہے اور نہ منفی۔