“ಹಿಮದ ಸಿಂಬಿ ಬೀಳುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ತಾಯಿ ಭೂಮಿಯ ಮೇಲೆ ಅದರ ಪುಕ್ಕದಂಥ ಹಿಡಿತವನ್ನು ಬಹಳ ಕಾಲ ಇಡುವುದಿಲ್ಲ ಸೂರ್ಯನು ಅದನ್ನು ಆವಿಯಾಗಿ ಮರಳಿಸುವ ಮೊದಲು ಅದು ಬಂದದ್ದು, ಅಥವಾ ಕಲ್ಲಿನ ಇಳಿಜಾರಿನಿಂದ ಕೆಳಗೆ ಉರುಳುವ ನೀರಾಗಿ.”

ರಾಡ್ ಓ’ ಕಾನರ್

ಪರಿಚಯ

ಹಿಂದಿನ ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿ ನಾವು ಪದಾರ್ಥದ ಒಂದೇ ಕಣಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಕಲಿತಿದ್ದೇವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಪರಮಾಣು ಗಾತ್ರ, ಅಯಾನೀಕರಣ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಆವೇಶ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಆಣ್ವಿಕ ಆಕಾರ ಮತ್ತು ಧ್ರುವೀಯತೆ, ಇತ್ಯಾದಿ. ನಮಗೆ ಪರಿಚಿತವಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಮನಿಸಬಹುದಾದ ಲಕ್ಷಣಗಳು ಪದಾರ್ಥದ ಸಮೂಹ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ, ಅಂದರೆ, ಬಹಳಷ್ಟು ಪರಮಾಣುಗಳು, ಅಯಾನುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳ ಸಂಗ್ರಹಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ದ್ರವದ ಒಂದು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಅಣು ಕುದಿಯುವುದಿಲ್ಲ ಆದರೆ ಸಮೂಹವು ಕುದಿಯುತ್ತದೆ. ನೀರಿನ ಅಣುಗಳ ಸಂಗ್ರಹವು ತೇವಗೊಳಿಸುವ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ; ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಅಣುಗಳು ತೇವಗೊಳಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ನೀರು ಹಿಮವಾಗಿ, ಅದು ಘನವಾಗಿರುತ್ತದೆ; ಅದು ದ್ರವವಾಗಿ ಇರಬಹುದು; ಅಥವಾ ಅದು ನೀರಿನ ಆವಿ ಅಥವಾ ಉಗಿಯಾಗಿ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಇರಬಹುದು. ಹಿಮ, ನೀರು ಮತ್ತು ಉಗಿಯ ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಬಹಳ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ನೀರಿನ ಮೂರು ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲೂ ನೀರಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ ಅಂದರೆ, $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$. ನೀರಿನ ಮೂರು ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಲಕ್ಷಣಗಳು ಅಣುಗಳ ಶಕ್ತಿಗಳು ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಅಣುಗಳು ಹೇಗೆ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುತ್ತವೆ ಎಂಬ ರೀತಿಯ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಇತರ ವಸ್ತುಗಳಿಗೂ ಇದೇ ನಿಜ.

ವಸ್ತುವಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಅದರ ಭೌತಿಕ ಸ್ಥಿತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ; ಆದರೆ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ವೇಗವು ಭೌತಿಕ ಸ್ಥಿತಿಯ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವಾಗ ನಮಗೆ ಪದಾರ್ಥದ ಸ್ಥಿತಿಯ ಜ್ಞಾನದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞನಿಗೆ ವಿವಿಧ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪದಾರ್ಥದ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಭೌತಿಕ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ತಿಳಿದಿರುವುದು ಅಗತ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಘಟಕದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಪದಾರ್ಥದ ಈ ಮೂರು ಭೌತಿಕ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಬಗ್ಗೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ದ್ರವ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ. ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲು, ಅಂತರಾಣುಕ ಬಲಗಳ ಸ್ವರೂಪ, ಆಣ್ವಿಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಕಣಗಳ ಚಲನೆಯ ಮೇಲೆ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಅಗತ್ಯವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇವುಗಳ ನಡುವಿನ ಸಮತೋಲನವು ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ.

5.1 ಅಂತರಾಣುಕ ಬಲಗಳು

ಅಂತರಾಣುಕ ಬಲಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲ ಕಣಗಳ (ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳು) ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ವಿಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲಗಳಾಗಿವೆ. ಈ ಪದವು ಎರಡು ವಿರುದ್ಧ ಆವೇಶದ ಅಯಾನುಗಳ ನಡುವೆ ಇರುವ ಸ್ಥಿರವಿದ್ಯುತ್ ಬಲಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುವಿನ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವ ಬಲಗಳನ್ನು ಅಂದರೆ, ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ.

ಆಕರ್ಷಕ ಅಂತರಾಣುಕ ಬಲಗಳನ್ನು ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಬಲಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಡಚ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಜೊಹಾನ್ನೆಸ್ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ (1837-1923) ಅವರ ಗೌರವಾರ್ಥ, ಅವರು ಈ ಬಲಗಳ ಮೂಲಕ ಆದರ್ಶ ವರ್ತನೆಯಿಂದ ನಿಜವಾದ ಅನಿಲಗಳ ವಿಚಲನೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಿದರು. ನಾವು ಇದರ ಬಗ್ಗೆ ಈ ಘಟಕದಲ್ಲಿ ನಂತರ ಕಲಿಯುತ್ತೇವೆ. ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಬಲಗಳು ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿಚಲನ ಬಲಗಳು ಅಥವಾ ಲಂಡನ್ ಬಲಗಳು, ದ್ವಿಧ್ರುವ-ದ್ವಿಧ್ರುವ ಬಲಗಳು ಮತ್ತು ದ್ವಿಧ್ರುವ-ಪ್ರೇರಿತ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಬಲಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ದ್ವಿಧ್ರುವ-ದ್ವಿಧ್ರುವ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಒಂದು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಬಲವಾದ ಪ್ರಕಾರವೆಂದರೆ ಜಲಜನಕ ಬಂಧನ. ಕೆಲವೇ ಅಂಶಗಳು ಜಲಜನಕ ಬಂಧ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸಬಲ್ಲವು, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ವರ್ಗವಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಾವು ಈ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಘಟಕ 4 ರಲ್ಲಿ ಈಗಾಗಲೇ ಕಲಿತಿದ್ದೇವೆ.

ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಅಯಾನು ಮತ್ತು ದ್ವಿಧ್ರುವದ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಕ ಬಲಗಳನ್ನು ಅಯಾನು-ದ್ವಿಧ್ರುವ ಬಲಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇವು ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಬಲಗಳಲ್ಲ ಎಂದು ಗಮನಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ. ನಾವು ಈಗ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಬಲಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಕಲಿಯುತ್ತೇವೆ.

5.1.1 ವಿಚಲನ ಬಲಗಳು ಅಥವಾ ಲಂಡನ್ ಬಲಗಳು

ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಅಧ್ರುವೀಯ ಅಣುಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ರೀತ್ಯಾ ಸಮ್ಮಿತೀಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಆವೇಶ ಮೇಘವು ಸಮ್ಮಿತೀಯವಾಗಿ ವಿತರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುವುದರಿಂದ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಅಂತಹ ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳಲ್ಲೂ ಕ್ಷಣಿಕವಾಗಿ ದ್ವಿಧ್ರುವವು ಬೆಳೆಯಬಹುದು. ಇದನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ನಮ್ಮ ಬಳಿ ಪರಸ್ಪರ ಸಮೀಪದ ಸನ್ನಿಹಿತದಲ್ಲಿ ‘$A$’ ಮತ್ತು ‘$B$’ ಎಂಬ ಎರಡು ಪರಮಾಣುಗಳಿವೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ (ಚಿತ್ರ 5.1a). ಅದು

ಇದ್ದರೂ, ‘$A$’ ಎಂಬ ಒಂದು ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಕ್ಷಣಿಕವಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಆವೇಶ ವಿತರಣೆಯು ಅಸಮ್ಮಿತವಾಗುತ್ತದೆ ಅಂದರೆ, ಆವೇಶ ಮೇಘವು ಒಂದು ಬದಿಯಲ್ಲಿ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ $5.1 \mathrm{~b}$ ಮತ್ತು c). ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಪರಮಾಣು ‘A’ ಮೇಲೆ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಸಮಯದವರೆಗೆ ತತ್ಕ್ಷಣದ ದ್ವಿಧ್ರುವವು ಬೆಳೆಯುತ್ತದೆ. ಈ ತತ್ಕ್ಷಣದ ಅಥವಾ ಅಲ್ಪಕಾಲಿಕ ದ್ವಿಧ್ರುವವು ಇನ್ನೊಂದು ಪರಮಾಣು ‘$\mathrm{B}$’ ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ವಿರೂಪಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಅದು ಅದರ ಬಳಿ ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಪರಮಾಣು ‘B’ ಯಲ್ಲಿ ದ್ವಿಧ್ರುವವು ಪ್ರೇರಿತವಾಗುತ್ತದೆ.

ಪರಮಾಣು ‘$\mathrm{A}$’ ಮತ್ತು ‘$\mathrm{B}$’ ನ ತಾತ್ಕಾಲಿಕ ದ್ವಿಧ್ರುವಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ. ಅಣುಗಳಲ್ಲೂ ಇದೇ ರೀತಿ ತಾತ್ಕಾಲಿಕ ದ್ವಿಧ್ರುವಗಳು ಪ್ರೇರಿತವಾಗುತ್ತವೆ. ಈ ಆಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲವನ್ನು ಮೊದಲು ಜರ್ಮನ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಫ್ರಿಟ್ಜ್ ಲಂಡನ್ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು, ಮತ್ತು ಈ ಕಾರಣಕ್ಕಾಗಿ ಎರಡು ತಾತ್ಕಾಲಿಕ

ದ್ವಿಧ್ರುವಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲವನ್ನು ಲಂಡನ್ ಬಲ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಬಲದ ಇನ್ನೊಂದು ಹೆಸರು ವಿಚಲನ ಬಲ. ಈ ಬಲಗಳು ಯಾವಾಗಲೂ ಆಕರ್ಷಕವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯಾ ಶಕ್ತಿಯು ಎರಡು ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲ ಕಣಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರದ ಆರನೇ ಘಾತಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ (ಅಂದರೆ, $1 / r^{6}$ ಇಲ್ಲಿ $r$ ಎರಡು ಕಣಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ). ಈ ಬಲಗಳು ಕೇವಲ ಕಿರಿದಾದ ದೂರದಲ್ಲಿ (500 pm) ಮುಖ್ಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಪ್ರಮಾಣವು ಕಣದ ಧ್ರುವೀಕರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

5.1.2 ದ್ವಿಧ್ರುವ - ದ್ವಿಧ್ರುವ ಬಲಗಳು

ದ್ವಿಧ್ರುವ-ದ್ವಿಧ್ರುವ ಬಲಗಳು ಶಾಶ್ವತ ದ್ವಿಧ್ರುವವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಅಣುಗಳ ನಡುವೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ದ್ವಿಧ್ರುವಗಳ ತುದಿಗಳು “ಭಾಗಶಃ ಆವೇಶಗಳನ್ನು” ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಈ ಆವೇಶಗಳನ್ನು ಗ್ರೀಕ್ ಅಕ್ಷರ ಡೆಲ್ಟಾ ($\delta$) ಮೂಲಕ ತೋರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಭಾಗಶಃ ಆವೇಶಗಳು ಯಾವಾಗಲೂ ಏಕಮಾನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಆವೇಶ $\left(1.610^{-19} \mathrm{C}\right)$ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತವೆ. ಧ್ರುವೀಯ ಅಣುಗಳು ನೆರೆಯ ಅಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸುತ್ತವೆ. ಚಿತ್ರ 5.2 (a) ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕ್ಲೋರೈಡ್ನ ದ್ವಿಧ್ರುವದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೇಘ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಚಿತ್ರ 5.2 (b) ಎರಡು $\mathrm{HCl}$ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ದ್ವಿಧ್ರುವ-ದ್ವಿಧ್ರುವ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಲಂಡನ್ ಬಲಗಳಿಗಿಂತ ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಅಯಾನು-ಅಯಾನು ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಿಂತ ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಕೇವಲ ಭಾಗಶಃ ಆವೇಶಗಳು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ದ್ವಿಧ್ರುವಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಆಕರ್ಷಕ ಬಲವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಮೇಲಿನ ಪ್ರಕರಣದಲ್ಲಿರುವಂತೆ ಇಲ್ಲಿಯೂ, ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯಾ ಶಕ್ತಿಯು ಧ್ರುವೀಯ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಿರ ಧ್ರುವೀಯ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ (ಘನಗಳಲ್ಲಿರುವಂತೆ) ದ್ವಿಧ್ರುವ-ದ್ವಿಧ್ರುವ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯಾ ಶಕ್ತಿಯು $1 / r^{3}$ ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತಿರುಗುವ ಧ್ರುವೀಯ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನದು

$1 / r^{6}$ ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲಿ $r$ ಧ್ರುವೀಯ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ. ದ್ವಿಧ್ರುವ-ದ್ವಿಧ್ರುವ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಜೊತೆಗೆ, ಧ್ರುವೀಯ ಅಣುಗಳು ಲಂಡನ್ ಬಲಗಳ ಮೂಲಕವೂ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸಬಹುದು. ಹೀಗಾಗಿ ಸಂಚಿತ ಪರಿಣಾಮವೆಂದರೆ ಧ್ರುವೀಯ ಅಣುಗಳಲ್ಲಿ ಅಂತರಾಣುಕ ಬಲಗಳ ಒಟ್ಟು ಮೊತ್ತವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

5.1.3 ದ್ವಿಧ್ರುವ–ಪ್ರೇರಿತ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಬಲಗಳು

ಈ ರೀತಿಯ ಆಕರ್ಷಕ ಬಲಗಳು ಶಾಶ್ವತ ದ್ವಿಧ್ರುವವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಧ್ರುವೀಯ ಅಣು ಮತ್ತು ಶಾಶ್ವತ ದ್ವಿಧ್ರುವವನ್ನು ಹೊಂದಿರದ ಅಣುಗಳ ನಡುವೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಧ್ರುವೀಯ ಅಣುವಿನ ಶಾಶ್ವತ ದ್ವಿಧ್ರುವವು ವಿದ್ಯುತ್ ರೀತ್ಯಾ ತಟಸ್ಥ ಅಣುವಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಮೇಘವನ್ನು ವಿರೂಪಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅದರ ಮೇಲೆ ದ್ವಿಧ್ರುವವನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 5.3). ಹೀಗಾಗಿ ಇನ್ನೊಂದು ಅಣುವಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರೇರಿತ ದ್ವಿಧ್ರುವವು ಬೆಳೆಯುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕರಣದಲ್ಲೂ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯಾ ಶಕ್ತಿಯು $1 / r^{6}$ ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಇಲ್ಲಿ $r$ ಎರಡು ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ. ಪ್ರೇರಿತ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣವು ಶಾಶ್ವತ ದ್ವಿಧ್ರುವದಲ್ಲಿ ಇರುವ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಭ್ರಮಣ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ರೀತ್ಯಾ ತಟಸ್ಥ ಅಣುವಿನ ಧ್ರುವೀಕರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನಾವು ಈಗಾಗಲೇ ಘಟಕ 4 ರಲ್ಲಿ ಕಲಿತಿದ್ದೇವೆ, ದೊಡ್ಡ ಗಾತ್ರದ ಅಣುಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಧ್ರುವೀಕರಿಸಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚಿನ ಧ್ರುವೀಕರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಆಕರ್ಷಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಬಲವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಈ ಪ್ರಕರಣದಲ್ಲೂ ವಿಚಲನ ಬಲಗಳು ಮತ್ತು ದ್ವಿಧ್ರುವ-ಪ್ರೇರಿತ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಸಂಚಿತ ಪರಿಣಾಮವು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ.

5.1.4 ಜಲಜನಕ ಬಂಧ

ಈಗಾಗಲೇ ವಿಭಾಗ (5.1) ರಲ್ಲಿ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಿದಂತೆ; ಇದು ದ್ವಿಧ್ರುವ-ದ್ವಿಧ್ರುವ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ವಿಶೇಷ ಪ್ರಕರಣವಾಗಿದೆ. ನಾವು ಈಗಾಗಲೇ ಇದರ ಬಗ್ಗೆ ಘಟಕ 4 ರಲ್ಲಿ ಕಲಿತಿದ್ದೇವೆ. ಇದು ಅತ್ಯಂತ ಧ್ರುವೀಯ $\mathrm{N}-\mathrm{H}, \mathrm{O}-\mathrm{H}$ ಅಥವಾ $\mathrm{H}-\mathrm{F}$ ಬಂಧಗಳು ಇರುವ ಅಣುಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ಜಲಜನಕ ಬಂಧನವನ್ನು N, O ಮತ್ತು F ಗೆ ಮಾತ್ರ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದ್ದರೂ; ಆದರೆ Cl ನಂತಹ ಪ್ರಭೇದಗಳು ಜಲಜನಕ ಬಂಧನದಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸಬಹುದು. ಜಲಜನಕ ಬಂಧದ ಶಕ್ತಿಯು 10 ರಿಂದ 100 $\mathrm{kJ} \mathrm{mol}^{-1}$ ನಡುವೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಾಕಷ್ಟು ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ; ಆದ್ದರಿಂದ, ಜಲಜನಕ ಬಂಧಗಳು ಅನೇಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯುತ ಬಲವಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಕ್ ಆಮ್ಲಗಳು. ಜಲಜನಕ ಬಂಧದ ಬಲವನ್ನು ಒಂದು ಅಣುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ಋಣಾತ್ಮಕ ಪರಮಾಣುವಿನ ಒಂಟಿ ಜೋಡಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ಅಣುವಿನ ಜಲಜನಕ ಪರಮಾಣುವಿನ ನಡುವಿನ ಕೂಲಂಬ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಈ ಕೆಳಗಿನ ರೇಖಾಚಿತ್ರವು ಜಲಜನಕ ಬಂಧದ ರಚನೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

$$ \stackrel{\delta+}{\mathrm{H}}-\stackrel{\delta-}{\mathrm{F}} \cdots \stackrel{\delta+}{\mathrm{H}}-\stackrel{\delta-}{\mathrm{F}} $$

ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ಚರ್ಚಿಸಿದ ಅಂತರಾಣುಕ ಬಲಗಳೆಲ್ಲವೂ ಆಕರ್ಷಕವಾಗಿವೆ. ಅಣುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಮೇಲೆ ವಿಕರ್ಷಕ ಬಲಗಳನ್ನೂ ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ. ಎರಡು ಅಣುಗಳನ್ನು ಪರಸ್ಪರ ನಿಕಟ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ತರಲಾದಾಗ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೇಘಗಳ ನಡುವಿನ ವಿಕರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಎರಡು ಅಣುಗಳ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳ ನಡುವಿನ ವಿಕರ್ಷಣೆಯು ಕಾರ್ಯರೂಪಕ್ಕೆ ಬರುತ್ತದೆ. ಅಣುಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸುವ ಅಂತರ ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ ವಿಕರ್ಷಣೆಯ ಪ್ರಮಾಣವು ಬಹಳ ವೇಗವಾಗಿ ಏರುತ್ತದೆ. ದ್ರವಗಳು ಮತ್ತು ಘನಗಳನ್ನು ಸಂಪೀಡಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ ಎಂಬುದಕ್ಕೆ ಇದೇ ಕಾರಣ. ಈ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅಣುಗಳು ಈಗಾಗಲೇ ನಿಕಟ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ; ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸಂಪೀಡನೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತವೆ; ಏಕೆಂದರೆ ಅದು ವಿಕರ್ಷಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

5.2 ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿ

ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯು ದೇಹದ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳ ಚಲನೆಯಿಂದ ಉದ್ಭವಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಇದು ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ನೇರ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಪದಾರ್ಥದ ಕಣಗಳ ಸರಾಸರಿ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯ ಅಳತೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಕಣಗಳ ಚಲನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಕಣಗಳ ಈ ಚಲನೆಯನ್ನು ಉಷ್ಣ ಚಲನೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

5.3 ಅಂತರಾಣುಕ ಬಲಗಳು vs ಉಷ್ಣ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು

ಅಂತರಾಣುಕ ಬಲಗಳು ಅಣುಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಇರಿಸಲು ಒಲವು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ ಆದರೆ ಅಣುಗಳ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯು ಅವುಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಒಲವು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಈಗಾಗಲೇ ಕಲಿತಿದ್ದೇವೆ. ಪದಾರ್ಥದ ಮೂರು ಸ್ಥಿತಿಗಳು ಅಂತರಾಣುಕ ಬಲಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯ ನಡುವಿನ ಸಮತೋಲನದ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿದೆ.

ಆಣ್ವಿಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಬಹಳ ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುವಾಗ, ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡದ ಹೊರತು ಅಣುಗಳು ದ್ರವ ಅಥವಾ ಘನವನ್ನು ಮಾಡಲು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ. ಅಣುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಬಹಳ ಹತ್ತಿರ ಬಂದರೂ ಮತ್ತು ಅಂತರಾಣುಕ ಬಲಗಳು ಗರಿಷ್ಠವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿದರೂ, ಸಂಪೀಡನೆಯಿಂದ ಮಾತ್ರ ಅನಿಲಗಳು ದ್ರವೀಕರಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಅಣುಗಳ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿದಾಗ; ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಬಹಳ ಸುಲಭವಾಗಿ ದ್ರವೀಕರಿಸಬಹುದು. ಮೂರು ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಆಣ್ವಿಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯಾ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಾಬಲ್ಯವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಚಿತ್ರಿಸಲಾಗಿದೆ:

ಪದಾರ್ಥದ ಮೂರು ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಅಸ್ತಿತ್ವದ ಕಾರಣವನ್ನು ನಾವು ಈಗಾಗಲೇ ಕಲಿತಿದ್ದೇವೆ. ಈಗ ನಾವು ಅನಿಲ ಮತ್ತು ದ್ರವ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಮತ್ತು ಈ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪದಾರ್ಥದ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ನಿಯಮಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ. ನಾವು ಘನ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು XII ತರಗತಿಯಲ್ಲಿ ವ್ಯವಹರಿಸುತ್ತೇವೆ.

5.4 ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿ

ಇದು ಪದಾರ್ಥದ ಸರಳವಾದ ಸ್ಥಿತಿಯಾಗಿದೆ. ನಮ್ಮ ಜೀವನದುದ್ದಕ್ಕೂ ನಾವು ಗಾಳಿಯ ಸಾಗರದಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿರುತ್ತೇವೆ, ಅದು ಅನಿಲಗಳ ಮಿಶ್ರಣವಾಗಿದೆ. ನಾವು ನಮ್ಮ ಜೀವನವನ್ನು ವಾತಾವರಣದ ಅತ್ಯಂತ ಕೆಳಗಿನ ಪದರವಾದ ಟ್ರೋಪೋಸ್ಫಿಯರ್ನಲ್ಲಿ ಕಳೆಯುತ್ತೇವೆ, ಅದು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣ ಬಲದಿಂದ ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ವಾತಾವರಣದ ತೆಳುವಾದ ಪದರವು ನಮ್ಮ ಜೀವನಕ್ಕೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾಗಿದೆ. ಇದು ಹಾನಿಕಾರಕ ವಿಕಿರಣಗಳಿಂದ ನಮ್ಮನ್ನು ರಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಡೈಆಕ್ಸಿಜನ್, ಡೈನೈಟ್ರೋಜನ್, ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್, ನೀರಿನ ಆವಿ, ಇತ್ಯಾದಿ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ.

ಈಗ ಸಾಮಾನ್ಯ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುಗಳ ವರ್ತನೆಯತ್ತ ನಮ್ಮ ಗಮನವನ್ನು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸೋಣ. ಆವರ್ತಕ ಕೋಷ್ಟಕವನ್ನು ನೋಡಿದರೆ ಕೇವಲ ಹನ್ನೊಂದು ಅಂಶಗಳು ಮಾತ್ರ

ಸಾಮಾನ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅನಿಲಗಳಾಗಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿವೆ (ಚಿತ್ರ 5.4).

ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ.

• ಅನಿಲಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸಂಪೀಡ್ಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ.
• ಅನಿಲಗಳು ಎಲ್ಲಾ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ಸಮಾನವಾಗಿ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ.
• ಅನಿಲಗಳು ಘನಗಳು ಮತ್ತು ದ್ರವಗಳಿಗಿಂತ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.
• ಅನಿಲಗಳ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಆಕಾರ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಇವು ಧಾರಕದ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಆಕಾರವನ್ನು ತಾಳುತ್ತವೆ.
• ಅನಿಲಗಳು ಯಾವುದೇ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸಹಾಯವಿಲ್ಲದೆ ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಮಾಣಗಳಲ್ಲಿ ಸಮವಾಗಿ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮಿಶ್ರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.

ಅನಿಲಗಳ ಸರಳತೆಯು ಅವುಗಳ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಬಲಗಳು ನಗಣ್ಯವಾಗಿರುವುದರಿಂದಾಗಿದೆ. ಅವುಗಳ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ಅದೇ ಸಾಮಾನ್ಯ ನಿಯಮಗಳಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅಧ್ಯಯನಗಳ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲ್ಪಟ್ಟವು. ಈ ನಿಯಮಗಳು ಅನಿಲಗಳ ಅಳತೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧಗಳಾಗಿವೆ. ಈ ವೇರಿಯೇಬಲ್ಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಒತ್ತಡ, ಗಾತ್ರ, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಂತಹವು ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾಗಿವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಈ ವೇರಿಯೇಬಲ್ಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಅವಲಂಬನೆಯು ಅನಿಲದ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವೇರಿಯೇಬಲ್ಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಅವಲಂಬನೆಯು ಅನಿಲ ನಿಯಮಗಳ ರೂಪುರೇಷೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಮುಂದಿನ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ನಾವು ಅನಿಲ ನಿಯಮಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಕಲಿಯುತ್ತೇವೆ.

5.5 ಅನಿಲ ನಿಯಮಗಳು

ನಾವು ಈಗ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಅನಿಲ ನಿಯಮಗಳು ಅನಿಲಗಳ ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಹಲವು ಶತಮಾನಗಳಿಂದ ನಡೆಸಲಾದ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿವೆ. ಅನಿಲಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲಿನ ಮೊದಲ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಅಳತೆಯನ್ನು ಆಂಗ್ಲೋ-ಐರಿಶ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ ರಾಬರ್ಟ್ ಬಾಯ್ಲ್ 1662 ರಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದರು. ಅವರು ರೂಪಿಸಿದ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಾಯ್ಲ್ನ ನಿಯಮ ಎಂದು ಕ