اٹامک تھیوری اور کائنےٹک تھیوری کے بارے میں مضمون
جوہری نظریہ
ہزاروں سالوں سے قدیم یونانیوں کا خیال تھا کہ ہر خالص مادہ (جیسے سونا، لوہا وغیرہ) ایٹموں پر مشتمل ہوتا ہے۔ ان کے مطابق اگر کسی خالص چیز کو چھوٹے چھوٹے ٹکڑوں میں کاٹا جائے تو چھوٹے چھوٹے حصوں کو دوبارہ کاٹ دیا جائے، پھر دوبارہ کاٹ دیا جائے… وغیرہ وغیرہ، تو پھر چھوٹے چھوٹے ٹکڑے ہوں گے جو دوبارہ نہیں کاٹے جا سکتے۔ سب سے چھوٹے ٹکڑے جو دوبارہ نہیں کاٹے جاسکتے ہیں وہ ایٹم کہلاتے ہیں۔ ایٹم کا مطلب ہے "تقسیم نہیں کیا جا سکتا" (یونانی زبان)
اس وقت، ایٹم کو مزید تقسیم نہیں سمجھا جاتا ہے۔ لیکن بعد میں کچھ سائنس دانوں نے الیکٹران اور ایٹم نیوکلیائی (پروٹون اور نیوٹران) کو دریافت کیا تاکہ یہ قیاس غلط تھا کہ ایٹموں کو ذیلی تقسیم نہیں کیا جا سکتا۔ لہذا، ایٹم الیکٹران (منفی چارج شدہ) اور جوہری نیوکلی پر مشتمل ہوتے ہیں۔ الیکٹران نیوکلئس کے گرد چکر لگاتے ہیں۔ نیوکلئس کے اندر، پروٹون (مثبت چارج شدہ) اور نیوٹران (غیر جانبدار یا چارج نہیں) ہوتے ہیں۔
ایک اور نظریہ ہے؛ نام مسلسل نظریہ ہے۔ یہ نظریہ کہتا ہے کہ خالص مادوں کو لامحدودیت میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ اس نظریہ کے مطابق سب سے چھوٹا ٹکڑا جیسی کوئی چیز نہیں ہے۔ چھوٹے ٹکڑوں کو اب بھی چھوٹے ٹکڑوں میں کاٹا جا سکتا ہے۔ تو، یہ لامحدود ہو جاتا ہے. ان دونوں میں سے کون سی تھیوری درست ہے؟ درست ایٹمی نظریہ یا مسلسل نظریہ؟
طبیعیات میں ہر نظریہ کو سائنسی طور پر تسلیم کیا جائے گا اگر اس نظریہ کو تجربات میں ثابت کیا جا سکے۔ 18ویں، 19ویں اور 20ویں صدیوں میں سائنسدانوں کے تجربات کے ذریعے جوہری نظریہ درست ثابت ہوا۔
سب سے پہلے، درج ذیل جائزوں کو سمجھیں۔ عناصر خالص مادے ہیں جنہیں کیمیاوی طور پر دوسرے مادوں میں تقسیم نہیں کیا جاسکتا، مثلاً سونا (Au)، آئرن (Fe)، تانبا (Cu)، زنک (Zn)، سوڈیم (Na)، کیلشیم (Ca)، کلورین (Cl)، نائٹروجن (N)، آکسیجن (O)، ہائیڈروجن (H) وغیرہ۔ عناصر کے علاوہ مرکبات بھی ہیں۔ مرکبات عناصر پر مشتمل ہوتے ہیں۔ چونکہ یہ عناصر پر مشتمل ہے، مرکب کو اب بھی عناصر میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ مرکبات کی مثالیں پانی ہیں۔
ایک عنصر کا سب سے چھوٹا حصہ ایک ایٹم ہے، جبکہ ایک مرکب کا سب سے چھوٹا حصہ ایک انو ہے. مالیکیول ایک ساتھ چپکے ہوئے ایٹموں پر مشتمل ہوتے ہیں۔ خالص سونا ایک عنصر کی مثال ہے۔ خالص سونا سونے (Au) ایٹموں پر مشتمل ہوتا ہے۔ لوہے کے ٹکڑے بھی عناصر کی ایک مثال ہیں۔ آئرن لوہے (Fe) ایٹموں پر مشتمل ہے۔ لہذا، عنصر ایک خالص مادہ ہے جو ایک جیسے ایٹموں پر مشتمل ہے۔
جو پانی آپ اکثر دیکھتے، پکڑتے اور پیتے ہیں وہ پانی کے مالیکیولز پر مشتمل ہوتا ہے (کیمیائی فارمولا H 2 O ہے)۔ پانی کے مالیکیول دو ہائیڈروجن ایٹم (H) اور ایک آکسیجن ایٹم (O) پر مشتمل ہوتے ہیں۔
ایٹم تھیوری کے کچھ ثبوت یہ ہیں:
سب سے پہلے، مستقل موازنہ کا قانون۔
موازنہ کا قانون کہتا ہے کہ اگر عناصر مل کر مرکبات بن جاتے ہیں، تو بننے والے مرکبات کا بڑے پیمانے پر تناسب ایک ہی ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، نمک. جو نمک ہم دیکھتے ہیں وہ ایک مرکب ہے جو نمک کے مالیکیولز (NaCl) پر مشتمل ہے۔ قدرتی طور پر، نمک کے مالیکیول ہمیشہ سوڈیم (Na) کے 23 حصوں اور کلورین (Cl) کے 35 حصوں سے بنتے ہیں۔
مسلسل نظریہ اس کی وضاحت نہیں کرسکتا، لیکن جوہری نظریہ اس کی وضاحت کرسکتا ہے۔ جوہری نظریہ کے مطابق، ایٹم ایک عنصر کے سب سے چھوٹے حصے ہوتے ہیں تاکہ ایٹموں میں بڑے پیمانے پر ہوں۔ کسی مرکب کے عناصر کا بڑے پیمانے پر تناسب عنصر کو تخلیق کرنے والے ایٹموں کے رشتہ دار کمیت سے متعلق ہونا چاہئے۔ مرکبات تخلیق کرنے والے ہر عنصر کی تعداد کی بنیاد پر، سائنس دان ایٹموں کے نسبتاً بڑے پیمانے کا تعین کرتے ہیں۔ اسے رشتہ دار کہا جاتا ہے کیونکہ کسی عنصر کے رشتہ دار کمیت کا موازنہ دوسرے عنصری ایٹموں کے رشتہ دار کمیت سے کیا جاتا ہے۔
ہائیڈروجن سب سے ہلکا ایٹم ہے، اس لیے اسے ایک بینچ مارک کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ہائیڈروجن ایٹم (H) کے رشتہ دار کمیت کو 1 کی قدر دی جاتی ہے۔ ایک معیار کے طور پر ہائیڈروجن ایٹم کے رشتہ دار بڑے پیمانے پر استعمال کرتے ہوئے، کاربن ایٹم (C) کے رشتہ دار کمیت کو 12 کی قدر دی جاتی ہے،
آکسیجن ایٹم (O) کے رشتہ دار ماس کو 16 اور اسی طرح کی قدر تفویض کی گئی ہے (عناصر کی متواتر جدول دیکھیں)۔ کاربن ایٹم کا رشتہ دار کمیت = 12 کا مطلب ہے کہ ایک کاربن ایٹم کا وزن ایک ہائیڈروجن ایٹم (H) کے کمیت سے 12 گنا زیادہ ہے۔ آکسیجن ایٹم کا رشتہ دار کمیت = 16 کا مطلب ہے کہ آکسیجن ایٹم کا کمیت ایک ہائیڈروجن ایٹم (H) کے کمیت سے 16 گنا زیادہ ہے۔
بین الاقوامی نظام (SI) میں ہمارے پاس ایک بڑے پیمانے پر معیار ہے، یعنی iridium پلاٹینم، جسے فرانس میں بین الاقوامی وزن اور سائز کے اداروں میں ذخیرہ کیا جاتا ہے۔ بین الاقوامی معاہدے کے تحت، اریڈیم پلاٹینم ماس 1 کلو گرام ہے، یہ ایک معیاری کلوگرام ہے۔ جوہری پیمانے پر، ہمارے پاس دوسرا بڑے پیمانے پر معیار بھی ہے، یعنی 12 C کاربن ایٹم۔ بین الاقوامی معاہدوں کی بنیاد پر، 1 کاربن ایٹم 12C کا ماس 120000 متحد ایٹمک ماس یونٹس (مختصرا u) ہے۔
1 یو = 1.66 x 10 -27 کلوگرام۔
1 کاربن ایٹم کی کمیت (C) = 12.0000 u، 1 ہائیڈروجن ایٹم (H) = 1,0078 u، 1 آکسیجن ایٹم (O) = 15.9994 u، 1 سوڈیم ایٹم کی کمیت = 22.9897 u وغیرہ۔ جوہری ماس کے حوالے سے، اسے عناصر کی متواتر جدول پر مکمل طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔
جوہری ماس کے علاوہ، ایک سالماتی ماس بھی ہوتا ہے۔ مالیکیولر ماس ایک مالیکیول کے ایٹموں کا کل ماس ہے۔ مثال کے طور پر، نمک کے مالیکیول (NaCl) کا ماس = سوڈیم (Na) کے ایک ایٹم کی کمیت + کلورین کے ایک ایٹم کی کمیت (Cl)۔ پانی کے مالیکیولز کی کمیت (H 2 O) = 2 ہائیڈروجن ایٹم (H) + ایک آکسیجن ایٹم (O) کی کمیت۔
دوسرا، بھوری تحریک
قدیم زمانے میں، رابرٹ براؤن نام کا ایک انگریز ماہر حیاتیات رہتا تھا۔ وہ پانی میں ڈالے گئے پولن پر تحقیق کر رہے تھے (1827)۔ پانی اور جرگ خوردبین کا استعمال کرتے ہوئے نظر آتے ہیں۔ رابرٹ براؤن کو خود ہی پولن کی حرکت دیکھنے کے بعد یہ عجیب لگا۔ یہ عجیب ہے کیونکہ جرگ حرکت کرتا ہے۔ جرگ کی حرکت کی سمت من مانی ہے، لیکن مسلسل ہے۔ اسے شبہ ہے کہ تحریک ایک زندگی ہے، جہاں جرگ رہتا ہے تاکہ وہ حرکت کر سکے۔ لیکن اس کا اندازہ غلط ہے کیونکہ پانی میں ڈالنے پر پولن جیسے چھوٹے نامیاتی ذرات بھی حرکت کرتے ہیں۔ اس حرکت کو براؤنین موشن کہتے ہیں۔
اس دریافت کی وضاحت اس وقت تک نہیں کی جا سکتی جب تک کہ حرکی نظریہ کی ترقی نہ ہو۔
کائنےٹک تھیوری
حرکی کا مطلب ہے حرکت کرنا (یونانی)۔ حرکی نظریہ کہتا ہے کہ ہر مادہ ایٹموں یا مالیکیولز پر مشتمل ہوتا ہے اور یہ کہ ایٹم یا مالیکیول مسلسل بے ترتیب حرکت کرتے ہیں۔
حرکت کرتے وقت، ایٹموں یا مالیکیولز کو رفتار کرنی پڑتی ہے۔ ایٹموں یا مالیکیولز میں بھی ماس ہوتا ہے۔ کیونکہ اس میں کمیت (m) اور رفتار (v) ہے، پھر ایٹم یا مالیکیول میں حرکی توانائی (EK) اور رفتار (p) ہے۔ حرکی توانائی: EK = 1/2 mv 2 ۔ جبکہ رفتار: p = m v. رفتار کے علاوہ بھی قوتیں ہیں۔ حرکت کرتے وقت تصادم کا امکان ہوتا ہے۔ لہذا، جب تصادم ہوتا ہے تو قوتیں رفتار میں تبدیلی کی وجہ سے پیدا ہوتی ہیں۔
ہم کہہ سکتے ہیں کہ حرکی نظریہ حرکی توانائی، رفتار اور قوت پر مبنی ہے۔ ان تینوں چیزوں کا مطالعہ موشن ڈائنامکس (نیوٹن کے قوانین، تسلسل اور رفتار) کے موضوع میں کیا جاتا ہے۔ فرق یہ ہے کہ کائنےٹک تھیوری میں ہم ایٹموں یا مالیکیولز کی سطح پر حرکیات کا اطلاق کرتے ہیں۔ حرکی نظریہ بوائل (1627-1691)، ڈینیئل برنولی (1700-1782)، جول (1818-1889)، کرونگ (1822-1879)، روڈولف کلازیئس (1822-1888) اور کلرک میکسویل (1831-1879) نے تیار کیا تھا۔
اس حرکی نظریہ کا وجود براؤن کی دریافت کی وضاحت کر سکتا ہے۔ حرکی نظریہ کے مطابق، پولن حرکت کرتا ہے کیونکہ تیزی سے چلنے والے پانی کے مالیکیول اسے چلاتے ہیں۔ پانی کے مالیکیولز کی تعداد بہت زیادہ ہے، اس لیے پولن کو مختلف سمتوں سے دھکیل دیا جاتا ہے۔
مستقل تقابل کے قانون اور براؤن موشن کی دریافت کی بنیاد پر، جوہری نظریہ پر سائنسدانوں کی طرف سے تیزی سے یقین کیا جا رہا ہے۔ ایٹم کسی بھی مادّے کے سب سے چھوٹے ٹکڑے ہوتے ہیں۔ اس طرح، ایٹم ایک سائز ہے. ایک ایٹم کا سائز کیا ہے؟
1905 میں، آئن سٹائن نے نظریاتی طور پر ایٹموں کے سائز کی تحقیق کی۔ ایٹم تھیوری، کائنےٹک تھیوری اور تجربات کے ذریعے حاصل کردہ ڈیٹا کی بنیاد پر، اس نے پایا کہ جوہری قطر تقریباً 10-10 میٹر ہے۔ لہذا، ایٹم کا قطر حساب کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے. ایٹموں کی جسامت دریافت ہو چکی ہے، اس لیے ایٹم تھیوری کو تسلیم کیا جاتا ہے، ساتھ ہی کائینیٹک تھیوری بھی۔
