प्र1.
क्या होता यदि … हम परमाणुओं को प्रत्यक्ष रूप से देख पाते? यह वैज्ञानिकों के लिए किस प्रकार सहायक होता और किस प्रकार की चुनौतियाँ उत्पन्न करता?
उत्तर
तब रसायन विज्ञान अनुमान से हटकर प्रत्यक्ष अवलोकन बन जाता — परंतु परमाणु को ‘देखना’ कंचे को देखने जैसा नहीं है, और कठिनाई यहीं से आरंभ होती है।
इससे क्या सहायता मिलती
- संरचनाएँ अनुमान से नहीं, सीधे पढ़ी जातीं। संयोजकता और आबंधों की गिनती से यह सिद्ध करने के स्थान पर कि जल का अणु मुड़ा हुआ है और CO₂ सीधा, आप बस देख लेते।
- अभिक्रियाओं को होते हुए देखा जा सकता। आबंध टूटते हुए, सोडियम से क्लोरीन तक इलेक्ट्रॉन जाते हुए, अथवा उत्प्रेरक को दो अणुओं को थामे हुए देखा जा सकता जबकि वे जुड़ रहे हों।
- पदार्थ और औषधियाँ परमाणु-दर-परमाणु अभिकल्पित की जा सकतीं — किसी विशेष स्थल में ठीक बैठने वाला औषधि अणु, अथवा ऐसा बैटरी इलेक्ट्रोड जो आयनों को ठीक वहीं रोके जहाँ आप चाहें।
- दोष तुरंत पकड़ में आ जाते — अर्धचालक चिप में एक भी परमाणु का अपने स्थान से हट जाना उसे बेकार कर देता है।
यह कठिन क्यों है
- परमाणु प्रकाश की तरंगदैर्घ्य से कहीं छोटा है। परमाणु का व्यास लगभग 10⁻¹⁰ m है, जबकि दृश्य प्रकाश की तरंगदैर्घ्य लगभग 5 × 10⁻⁷ m — अर्थात लगभग पाँच सौ गुना बड़ी। कोई भी प्रकाशिक सूक्ष्मदर्शी, चाहे उसके लेंस कितने ही अच्छे हों, उस तरंग से इतनी छोटी वस्तु को विभेदित नहीं कर सकता।
- देखने की क्रिया ही वस्तु को विचलित कर देती है। परमाणु को ‘देखने’ के लिए उस पर कुछ टकराना पड़ेगा, और जो कण इतना छोटा होगा कि यह काम कर सके उसकी ऊर्जा परमाणु को अपने स्थान से हटा देने के लिए पर्याप्त होगी।
- देखने के लिए कोई स्पष्ट पृष्ठ है ही नहीं। इलेक्ट्रॉन पथों पर घूमती छोटी गेंदें नहीं हैं; वे प्रायिकता के एक धुँधले बादल में रहते हैं। कोई भी चित्र एक धब्बा ही दिखाएगा, और उसे अक्षरशः मान लेने वाला विद्यार्थी गलत बात सीखेगा।
- आँकड़े और व्यय। द्रव्य के एक कण के भी प्रत्येक परमाणु का मानचित्र बनाने पर इतने आँकड़े बनेंगे कि उन्हें संचित करना कठिन है; और ये उपकरण निर्वात में, अत्यंत निम्न ताप पर चलते हैं तथा अत्यधिक महँगे होते हैं।
ऐसा क्यों होता है: इससे मिलता-जुलता कार्य हम पहले से करते हैं। प्रगामी सुरंगन सूक्ष्मदर्शी (STM) एक परमाणु जितनी नुकीली सुई को पृष्ठ पर घुमाकर यह अंकित करता है कि इलेक्ट्रॉन कितनी सरलता से अंतराल पार करते हैं, और इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी प्रकाश के स्थान पर इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करता है क्योंकि उनकी तरंगदैर्घ्य हज़ारों गुना छोटी होती है। दोनों ही एकल परमाणुओं के वास्तविक प्रतिबिंब देते हैं — परंतु वे इलेक्ट्रॉन घनत्व के मानचित्र हैं, छायाचित्र नहीं; यह प्रश्न ठीक इसी सूक्ष्म भेद की ओर संकेत कर रहा है।