This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഐസോടോപ്പുകള്‍
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→Isotopes) |
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→Isotopes) |
||
| വരി 7: | വരി 7: | ||
ഒരേ മൂലകത്തിന്റെ വ്യത്യസ്‌ത അണുഭാരമുള്ള വിവിധരൂപങ്ങള്‍. ഇവയെ ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയില്‍ ഒരേ സ്ഥാനം കരസ്ഥമാക്കുന്നവ എന്നര്‍ഥം വരുന്ന സമസ്ഥാനീയങ്ങള്‍ എന്നു പറയാം. | ഒരേ മൂലകത്തിന്റെ വ്യത്യസ്‌ത അണുഭാരമുള്ള വിവിധരൂപങ്ങള്‍. ഇവയെ ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയില്‍ ഒരേ സ്ഥാനം കരസ്ഥമാക്കുന്നവ എന്നര്‍ഥം വരുന്ന സമസ്ഥാനീയങ്ങള്‍ എന്നു പറയാം. | ||
| - | ഒരു മൂലകത്തിന്റെ എല്ലാ അണുക്കള്‍ക്കും ധനചാര്‍ജുള്ള ഒരു അണുകേന്ദ്രവും അണുകേന്ദ്രത്തിനുചുറ്റും നിശ്ചിത ഭ്രമണ പഥങ്ങളില്‍ കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഋണവൈദ്യുത ചാര്‍ജുള്ള ഇലക്‌ട്രാണുകളും ഉണ്ട്‌. അണുകേന്ദ്രം ധനചാര്‍ജുളള പ്രാട്ടോണുകളും മിക്കവാറും തുല്യദ്രവ്യമാനമുള്ളതും എന്നാല്‍ വൈദ്യുത ചാര്‍ജില്ലാത്തതുമായ ന്യൂട്രാണുകളും കൊണ്ടു നിര്‍മിതമായിരിക്കുന്നു. അണുവിന്റെ മുഴുവന്‍ ഭാരവും അണുകേന്ദ്രത്തിലാണ്‌ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. ഒരു മൂലകത്തിന്റെ എല്ലാ അണുക്കള്‍ക്കും തുല്യ അണുകേന്ദ്രീയ ചാര്‍ജാണ്‌ ഉള്ളതെങ്കിലും അവയുടെ ദ്രവ്യമാനങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഗണ്യമായ വ്യത്യാസം ഉണ്ടാകാം. ഉദാ. മിക്കവാറും എല്ലാ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുക്കളുടെയും ദ്രവ്യമാനം ഏകദേശം 1 a.m.u. ആണ്‌. എന്നാല്‍ ദ്രവ്യമാനം 2, 3 a.m.u. ഉള്ള കുറച്ച്‌ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുക്കളുമുണ്ട്‌. ഇതുപോലെ വെളുത്തീയം ( | + | ഒരു മൂലകത്തിന്റെ എല്ലാ അണുക്കള്‍ക്കും ധനചാര്‍ജുള്ള ഒരു അണുകേന്ദ്രവും അണുകേന്ദ്രത്തിനുചുറ്റും നിശ്ചിത ഭ്രമണ പഥങ്ങളില്‍ കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഋണവൈദ്യുത ചാര്‍ജുള്ള ഇലക്‌ട്രാണുകളും ഉണ്ട്‌. അണുകേന്ദ്രം ധനചാര്‍ജുളള പ്രാട്ടോണുകളും മിക്കവാറും തുല്യദ്രവ്യമാനമുള്ളതും എന്നാല്‍ വൈദ്യുത ചാര്‍ജില്ലാത്തതുമായ ന്യൂട്രാണുകളും കൊണ്ടു നിര്‍മിതമായിരിക്കുന്നു. അണുവിന്റെ മുഴുവന്‍ ഭാരവും അണുകേന്ദ്രത്തിലാണ്‌ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. ഒരു മൂലകത്തിന്റെ എല്ലാ അണുക്കള്‍ക്കും തുല്യ അണുകേന്ദ്രീയ ചാര്‍ജാണ്‌ ഉള്ളതെങ്കിലും അവയുടെ ദ്രവ്യമാനങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഗണ്യമായ വ്യത്യാസം ഉണ്ടാകാം. ഉദാ. മിക്കവാറും എല്ലാ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുക്കളുടെയും ദ്രവ്യമാനം ഏകദേശം 1 a.m.u. ആണ്‌. എന്നാല്‍ ദ്രവ്യമാനം 2, 3 a.m.u. ഉള്ള കുറച്ച്‌ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുക്കളുമുണ്ട്‌. ഇതുപോലെ വെളുത്തീയം (Tin)എന്ന മൂലകത്തിന്‌ 112 മുതല്‍ 124 വരെ അണുഭാരമുള്ള പത്ത്‌ വ്യത്യസ്‌ത അണുക്കള്‍ കാണുവാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്‌. ഇവിടെ ദ്രവ്യമാനത്തില്‍ വ്യത്യാസം വരുന്നത്‌ ന്യൂട്രാണുകളുടെ എണ്ണത്തിലുള്ള വ്യത്യാസംകൊണ്ടാണ്‌. മിക്കവാറും എല്ലാ മൂലകങ്ങള്‍ക്കും ഒന്നിലധികം ഐസോടോപ്പുകള്‍ ഉണ്ട്‌. ഒരു മൂലകത്തിന്റെ വ്യത്യസ്‌ത-ഐസോടോപ്പുകളുടെ ദ്രവ്യമാനവും അണുകേന്ദ്രീയസ്വഭാവങ്ങളും വ്യത്യാസപ്പെടാമെങ്കിലും അവയുടെ രാസസ്വഭാവങ്ങള്‍ ഒന്നുതന്നെയായിരിക്കും. ഹൈഡ്രജന്റെ മൂന്ന്‌ ഐസോടോപ്പുകള്‍ക്കുമാത്രം രാസസ്വഭാവങ്ങള്‍ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. |
| + | |||
റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണങ്ങളുടെ പരിണതഫലങ്ങളിലൊന്നാണ്‌ സമസ്ഥാനീയങ്ങളുടെ കണ്ടുപിടിത്തം. 20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആരംഭംവരെ ഒരു മൂലകത്തിന്റെ എല്ലാ അണുക്കളും സമരൂപങ്ങളും തുല്യദ്രവ്യമാനമുള്ളവയും ആണെന്നായിരുന്നു പരക്കെയുള്ള അറിവ്‌. ഇപ്രകാരം അണുവിന്റെ ഒരു മൗലികാഭിലഷണം(fundamental charasteristic)ആയി അണുഭാരത്തെ കാണുകയും അതനുസരിച്ച്‌ മൂലകങ്ങളുടെ ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടിക മെന്‍ഡലീഫ്‌ തയ്യാറാക്കുകയും ചെയ്‌തു. എന്നാല്‍ ഭാരംകൂടിയ മൂലകങ്ങളിലെ റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളില്‍നിന്ന്‌ രാസഗുണങ്ങള്‍ തുല്യമായ രണ്ടു മൂലകങ്ങള്‍ സമരൂപങ്ങളാകണമെന്നില്ലെന്നു തെളിഞ്ഞു. അയോണിയത്തിന്റെയും (യുറേനിയത്തിന്റെ വിഘടനോത്‌പന്നം) റേഡിയോ തോറിയത്തിന്റെയും (തോറിയത്തിന്റെ വിഘടനോത്‌പന്നം) ഒരു മിശ്രിതത്തെ അതീവ സൂക്ഷ്‌മമാര്‍ഗങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചുപോലും രാസികമായി വേര്‍തിരിക്കുവാന്‍ സാധ്യമല്ലെന്ന്‌ 1907-ല്‍ എച്ച്‌.എന്‍. മെക്‌കോയും ഡബ്ല്യൂ.എച്ച്‌.റോസും ചേര്‍ന്നു ചൂണ്ടിക്കാണിച്ചു. മാത്രമല്ല, അയോണിയത്തിന്റെ റേഡിയോ-ആക്‌റ്റീവ്‌ ഗുണധര്‍മങ്ങളും അണുഭാരവും തോറിയത്തിന്റേതില്‍നിന്ന്‌ വളരെ വ്യത്യാസപ്പെട്ടുമിരുന്നു. ഈ സ്ഥിതിവിശേഷങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഒരു വിശദീകരണം നല്‌കുവാന്‍ 1913-ല്‍ സോഡി അത്തരം അണുക്കള്‍ക്ക്‌ ഐസോടോപ്പുകള്‍ എന്ന പേര്‍ നിര്‍ദേശിച്ചു. | റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണങ്ങളുടെ പരിണതഫലങ്ങളിലൊന്നാണ്‌ സമസ്ഥാനീയങ്ങളുടെ കണ്ടുപിടിത്തം. 20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആരംഭംവരെ ഒരു മൂലകത്തിന്റെ എല്ലാ അണുക്കളും സമരൂപങ്ങളും തുല്യദ്രവ്യമാനമുള്ളവയും ആണെന്നായിരുന്നു പരക്കെയുള്ള അറിവ്‌. ഇപ്രകാരം അണുവിന്റെ ഒരു മൗലികാഭിലഷണം(fundamental charasteristic)ആയി അണുഭാരത്തെ കാണുകയും അതനുസരിച്ച്‌ മൂലകങ്ങളുടെ ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടിക മെന്‍ഡലീഫ്‌ തയ്യാറാക്കുകയും ചെയ്‌തു. എന്നാല്‍ ഭാരംകൂടിയ മൂലകങ്ങളിലെ റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളില്‍നിന്ന്‌ രാസഗുണങ്ങള്‍ തുല്യമായ രണ്ടു മൂലകങ്ങള്‍ സമരൂപങ്ങളാകണമെന്നില്ലെന്നു തെളിഞ്ഞു. അയോണിയത്തിന്റെയും (യുറേനിയത്തിന്റെ വിഘടനോത്‌പന്നം) റേഡിയോ തോറിയത്തിന്റെയും (തോറിയത്തിന്റെ വിഘടനോത്‌പന്നം) ഒരു മിശ്രിതത്തെ അതീവ സൂക്ഷ്‌മമാര്‍ഗങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചുപോലും രാസികമായി വേര്‍തിരിക്കുവാന്‍ സാധ്യമല്ലെന്ന്‌ 1907-ല്‍ എച്ച്‌.എന്‍. മെക്‌കോയും ഡബ്ല്യൂ.എച്ച്‌.റോസും ചേര്‍ന്നു ചൂണ്ടിക്കാണിച്ചു. മാത്രമല്ല, അയോണിയത്തിന്റെ റേഡിയോ-ആക്‌റ്റീവ്‌ ഗുണധര്‍മങ്ങളും അണുഭാരവും തോറിയത്തിന്റേതില്‍നിന്ന്‌ വളരെ വ്യത്യാസപ്പെട്ടുമിരുന്നു. ഈ സ്ഥിതിവിശേഷങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഒരു വിശദീകരണം നല്‌കുവാന്‍ 1913-ല്‍ സോഡി അത്തരം അണുക്കള്‍ക്ക്‌ ഐസോടോപ്പുകള്‍ എന്ന പേര്‍ നിര്‍ദേശിച്ചു. | ||
അണുഭാരം കൂടിയ റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ മൂലകങ്ങളില്‍ ഐസോടോപ്പുകളുടെ അസ്‌തിത്വം വ്യക്തമായതിനുശേഷം ഭാരം കുറഞ്ഞ മൂലകങ്ങളും ഐസോടോപ്പുകളുടെ മിശ്രിതങ്ങളാണോ എന്ന്‌ പരിശോധിക്കുവാന്‍ തുടങ്ങി. തത്‌ഫലമായി ഭാരംകുറഞ്ഞ സാധാരണ മൂലകങ്ങള്‍ക്കും ഐസോടോപ്പുകളുണ്ടെന്ന വസ്‌തുത ധനകിരണ(positive ray)ങ്ങളുടെ വ്യതിചലന പരീക്ഷണങ്ങള്‍ വഴി 1913-ല്‍ ജെ.ജെ. തോംസണ്‍ കണ്ടെത്തി. വൈദ്യുതവും കാന്തികവും ആയ മണ്ഡലങ്ങളില്‍ ധനചാര്‍ജിത കണങ്ങളുടെ പെരുമാറ്റരീതിയെക്കുറിച്ചു പഠിക്കുകയായിരുന്നു അദ്ദേഹം. വിദ്യുത്‌കാന്തികമണ്ഡലത്തി(electromagnetic field)ലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ധനചാര്‍ജിത കണങ്ങള്‍ അവയുടെ പ്രാരംഭദിശയ്‌ക്കു ലംബമായി സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ഫോട്ടോഗ്രാഫിക്‌ പ്ലേറ്റില്‍ ആ കണങ്ങളെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന പദാര്‍ഥത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനം അനുസരിച്ച്‌ വ്യത്യസ്‌ത പരാബോള(parabola)കളെ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതായി കണ്ടു. അതായത്‌ പരാബോളയുടെ സ്ഥാനം നിര്‍ണയിച്ച്‌ അവയെ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന പദാര്‍ഥത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനം നിര്‍ണയിക്കാം. ഉപകരണത്തില്‍ നിയോണ്‍വാതകം ഉപയോഗിച്ച്‌ തോംസണ്‍ പരീക്ഷണം ആവര്‍ത്തിച്ചു. അപ്പോള്‍ ലഭിച്ച പരാബോളകളെ ഇദ്ദേഹം വിശ്ലേഷിപ്പിക്കുകയും അതില്‍ അണുഭാരം 20-ന്‌ അനുയോജ്യമായ സ്ഥാനത്ത്‌ തീവ്രമായ ഒരു പരാബോളയും അണുഭാരം 22-ന്‌ അനുയോജ്യമായ സ്ഥാനത്ത്‌ തീവ്രത കുറഞ്ഞ മറ്റൊരു പരാബോളയും കാണപ്പെട്ടു. വാതകമര്‍ദത്തിന്റെയും ഡിസ്‌ചാര്‍ജിന്റെയും സ്ഥിതികളില്‍ മാറ്റം വരുത്തിയപ്പോഴും പരാബോളകളുടെ തീവ്രതാനുപാതത്തില്‍ മാറ്റം വന്നില്ല; അത്‌ 9:1 തന്നെയായി നിലനിന്നു. രാസികമായി വേര്‍തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയാത്തതും, എന്നാല്‍ 20, 22 എന്നീ വ്യത്യസ്‌ത-അണുഭാരങ്ങളുള്ളതുമായ രണ്ട്‌ രൂപങ്ങളില്‍ നിയോണിന്‌ വര്‍ത്തിക്കുവാന്‍ സാധിക്കുമെന്ന നിഗമനത്തില്‍ എത്തിച്ചേരാന്‍ ഈ പരീക്ഷണം സഹായിച്ചു. അണുഭാരം 20 ഉള്ള അണുക്കള്‍ അണുഭാരം 22 ഉള്ളവയുടെ ഒന്‍പത്‌ ഇരട്ടിയാണെങ്കില്‍ നിയോണിന്റെ ശരാശരി രാസിക അണുഭാരം (9 x 20 + 1 x 22)/ 10 = 20.2 ലഭിക്കുന്നു. ഇതില്‍നിന്നും 20.2 അണുഭാരമുള്ള സാധാരണ നിയോണ്‍ 9:1 എന്ന അനുപാതത്തില്‍ യഥാക്രമം 20, 22 അണുഭാരമുള്ള അണുക്കളുടെ മിശ്രിതമാണെന്നു മനസ്സിലാക്കാം. ഇത്‌ സ്ഥായി(stable) ഐസോടോപ്പുകളുടെ അസ്‌തിത്വത്തിനുള്ള ആദ്യത്തെ തെളിവായി. പില്‌ക്കാലത്ത്‌ ആസ്റ്റണും ജി.പി. തോംസണും ചേര്‍ന്ന്‌ ഉപകരണത്തില്‍ ലിഥിയം ഉപയോഗിച്ച്‌ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ആവര്‍ത്തിച്ചു. 6, 7 എന്നീ അണുഭാരത്തിന്‌ അനുരൂപമായ രണ്ട്‌ പരാബോളകള്‍ പ്ലേറ്റില്‍ ലഭ്യമായി. 1919-ല്‍ മാസ്‌ സ്‌പെക്‌ട്രാഗ്രാഫെന്ന പുതിയൊരുതരം ഉപകരണത്തെ ആസ്റ്റണ്‍ ആവിഷ്‌കരിക്കുകയും അത്‌ ഉപയോഗിച്ച്‌ നിയോണില്‍ രണ്ടുതരം അണുക്കളുടെ അസ്‌തിത്വത്തെക്കുറിച്ചുള്ള തോംസണിന്റെ നിഗമനങ്ങളെ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും ചെയ്‌തു. | അണുഭാരം കൂടിയ റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ മൂലകങ്ങളില്‍ ഐസോടോപ്പുകളുടെ അസ്‌തിത്വം വ്യക്തമായതിനുശേഷം ഭാരം കുറഞ്ഞ മൂലകങ്ങളും ഐസോടോപ്പുകളുടെ മിശ്രിതങ്ങളാണോ എന്ന്‌ പരിശോധിക്കുവാന്‍ തുടങ്ങി. തത്‌ഫലമായി ഭാരംകുറഞ്ഞ സാധാരണ മൂലകങ്ങള്‍ക്കും ഐസോടോപ്പുകളുണ്ടെന്ന വസ്‌തുത ധനകിരണ(positive ray)ങ്ങളുടെ വ്യതിചലന പരീക്ഷണങ്ങള്‍ വഴി 1913-ല്‍ ജെ.ജെ. തോംസണ്‍ കണ്ടെത്തി. വൈദ്യുതവും കാന്തികവും ആയ മണ്ഡലങ്ങളില്‍ ധനചാര്‍ജിത കണങ്ങളുടെ പെരുമാറ്റരീതിയെക്കുറിച്ചു പഠിക്കുകയായിരുന്നു അദ്ദേഹം. വിദ്യുത്‌കാന്തികമണ്ഡലത്തി(electromagnetic field)ലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ധനചാര്‍ജിത കണങ്ങള്‍ അവയുടെ പ്രാരംഭദിശയ്‌ക്കു ലംബമായി സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ഫോട്ടോഗ്രാഫിക്‌ പ്ലേറ്റില്‍ ആ കണങ്ങളെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന പദാര്‍ഥത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനം അനുസരിച്ച്‌ വ്യത്യസ്‌ത പരാബോള(parabola)കളെ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതായി കണ്ടു. അതായത്‌ പരാബോളയുടെ സ്ഥാനം നിര്‍ണയിച്ച്‌ അവയെ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന പദാര്‍ഥത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനം നിര്‍ണയിക്കാം. ഉപകരണത്തില്‍ നിയോണ്‍വാതകം ഉപയോഗിച്ച്‌ തോംസണ്‍ പരീക്ഷണം ആവര്‍ത്തിച്ചു. അപ്പോള്‍ ലഭിച്ച പരാബോളകളെ ഇദ്ദേഹം വിശ്ലേഷിപ്പിക്കുകയും അതില്‍ അണുഭാരം 20-ന്‌ അനുയോജ്യമായ സ്ഥാനത്ത്‌ തീവ്രമായ ഒരു പരാബോളയും അണുഭാരം 22-ന്‌ അനുയോജ്യമായ സ്ഥാനത്ത്‌ തീവ്രത കുറഞ്ഞ മറ്റൊരു പരാബോളയും കാണപ്പെട്ടു. വാതകമര്‍ദത്തിന്റെയും ഡിസ്‌ചാര്‍ജിന്റെയും സ്ഥിതികളില്‍ മാറ്റം വരുത്തിയപ്പോഴും പരാബോളകളുടെ തീവ്രതാനുപാതത്തില്‍ മാറ്റം വന്നില്ല; അത്‌ 9:1 തന്നെയായി നിലനിന്നു. രാസികമായി വേര്‍തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയാത്തതും, എന്നാല്‍ 20, 22 എന്നീ വ്യത്യസ്‌ത-അണുഭാരങ്ങളുള്ളതുമായ രണ്ട്‌ രൂപങ്ങളില്‍ നിയോണിന്‌ വര്‍ത്തിക്കുവാന്‍ സാധിക്കുമെന്ന നിഗമനത്തില്‍ എത്തിച്ചേരാന്‍ ഈ പരീക്ഷണം സഹായിച്ചു. അണുഭാരം 20 ഉള്ള അണുക്കള്‍ അണുഭാരം 22 ഉള്ളവയുടെ ഒന്‍പത്‌ ഇരട്ടിയാണെങ്കില്‍ നിയോണിന്റെ ശരാശരി രാസിക അണുഭാരം (9 x 20 + 1 x 22)/ 10 = 20.2 ലഭിക്കുന്നു. ഇതില്‍നിന്നും 20.2 അണുഭാരമുള്ള സാധാരണ നിയോണ്‍ 9:1 എന്ന അനുപാതത്തില്‍ യഥാക്രമം 20, 22 അണുഭാരമുള്ള അണുക്കളുടെ മിശ്രിതമാണെന്നു മനസ്സിലാക്കാം. ഇത്‌ സ്ഥായി(stable) ഐസോടോപ്പുകളുടെ അസ്‌തിത്വത്തിനുള്ള ആദ്യത്തെ തെളിവായി. പില്‌ക്കാലത്ത്‌ ആസ്റ്റണും ജി.പി. തോംസണും ചേര്‍ന്ന്‌ ഉപകരണത്തില്‍ ലിഥിയം ഉപയോഗിച്ച്‌ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ആവര്‍ത്തിച്ചു. 6, 7 എന്നീ അണുഭാരത്തിന്‌ അനുരൂപമായ രണ്ട്‌ പരാബോളകള്‍ പ്ലേറ്റില്‍ ലഭ്യമായി. 1919-ല്‍ മാസ്‌ സ്‌പെക്‌ട്രാഗ്രാഫെന്ന പുതിയൊരുതരം ഉപകരണത്തെ ആസ്റ്റണ്‍ ആവിഷ്‌കരിക്കുകയും അത്‌ ഉപയോഗിച്ച്‌ നിയോണില്‍ രണ്ടുതരം അണുക്കളുടെ അസ്‌തിത്വത്തെക്കുറിച്ചുള്ള തോംസണിന്റെ നിഗമനങ്ങളെ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും ചെയ്‌തു. | ||
| + | |||
ഐസോടോപ്പുകളുടെ കണ്ടുപിടിത്തത്തോടെ ഏതെങ്കിലും ഒരു മൂലകത്തിന്റെ അണുഭാരം ഭിന്നസംഖ്യ(fractional number)യാണെങ്കില്‍ ആ മൂലകത്തില്‍ പൂര്‍ണസംഖ്യമാത്രം ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന അണുഭാരമുള്ള രണ്ടോ അതിലധികമോ ഐസോടോപ്പുകള്‍ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന നിഗമനത്തില്‍ എത്താമെന്നു തീര്‍ച്ചയായി. | ഐസോടോപ്പുകളുടെ കണ്ടുപിടിത്തത്തോടെ ഏതെങ്കിലും ഒരു മൂലകത്തിന്റെ അണുഭാരം ഭിന്നസംഖ്യ(fractional number)യാണെങ്കില്‍ ആ മൂലകത്തില്‍ പൂര്‍ണസംഖ്യമാത്രം ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന അണുഭാരമുള്ള രണ്ടോ അതിലധികമോ ഐസോടോപ്പുകള്‍ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന നിഗമനത്തില്‍ എത്താമെന്നു തീര്‍ച്ചയായി. | ||
ഈ നിഗമനങ്ങള്‍ ശരിയാണെന്നും അണുഭാരം പൂര്‍ണസംഖ്യയില്‍ നിന്ന് 0.1 a.m.u. യില്‍ കൂടുതല്‍ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ഐസോടോപ്പുകള്‍ നിലവിലില്ലെന്നും തെളിയിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്‌. പ്രകൃതിയില്‍ കണ്ടുവരുന്ന ക്ലോറിന്‍തന്നെ 35 (34.98)-ഉം 37 (36.97)ഉം അണുഭാരമുള്ള രണ്ടു സമസ്ഥാനീയങ്ങളുടെ മിശ്രിതമാണ്‌. മാസ്സ്‌ സ്‌പെക്‌ട്രത്തിന്റെ അപഗ്രഥനം വഴി ഇന്ന്‌ മിക്ക മൂലകങ്ങളുടെയും സമസ്ഥാനീയ ഘടന മനസ്സിലാക്കാന്‍ സാധിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. | ഈ നിഗമനങ്ങള്‍ ശരിയാണെന്നും അണുഭാരം പൂര്‍ണസംഖ്യയില്‍ നിന്ന് 0.1 a.m.u. യില്‍ കൂടുതല്‍ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ഐസോടോപ്പുകള്‍ നിലവിലില്ലെന്നും തെളിയിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്‌. പ്രകൃതിയില്‍ കണ്ടുവരുന്ന ക്ലോറിന്‍തന്നെ 35 (34.98)-ഉം 37 (36.97)ഉം അണുഭാരമുള്ള രണ്ടു സമസ്ഥാനീയങ്ങളുടെ മിശ്രിതമാണ്‌. മാസ്സ്‌ സ്‌പെക്‌ട്രത്തിന്റെ അപഗ്രഥനം വഴി ഇന്ന്‌ മിക്ക മൂലകങ്ങളുടെയും സമസ്ഥാനീയ ഘടന മനസ്സിലാക്കാന്‍ സാധിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. | ||
| - | ആധുനിക സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ ഒരു ന്യൂക്ലിയസ്സില്‍ (Z) പ്രാട്ടോണുകളും (N) ന്യൂട്രാണുകളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. രണ്ടു കണങ്ങളുടെയും ദ്രവ്യമാനം 1 a.m.u.-ന്‌ അടുത്തായതിനാല്‍ അണുകേന്ദ്രത്തിലെ പ്രാട്ടോണുകളുടെയും ന്യൂട്രാണുകളുടെയും ആകെ എണ്ണം അണുവിന്റെ ദ്രവ്യമാനസംഖ്യയായ A-ക്കു തുല്യമായിരിക്കും. അഥവാ A = Z + N.സാധാരണ ഒരു മൂലകത്തെ | + | ആധുനിക സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ ഒരു ന്യൂക്ലിയസ്സില്‍ (Z) പ്രാട്ടോണുകളും (N) ന്യൂട്രാണുകളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. രണ്ടു കണങ്ങളുടെയും ദ്രവ്യമാനം 1 a.m.u.-ന്‌ അടുത്തായതിനാല്‍ അണുകേന്ദ്രത്തിലെ പ്രാട്ടോണുകളുടെയും ന്യൂട്രാണുകളുടെയും ആകെ എണ്ണം അണുവിന്റെ ദ്രവ്യമാനസംഖ്യയായ A-ക്കു തുല്യമായിരിക്കും. അഥവാ A = Z + N.സാധാരണ ഒരു മൂലകത്തെ ZxAഎന്ന പദം (term)കൊണ്ടാണ്‌ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌; X എന്നത്‌ രാസിക സംജ്ഞയാണ്‌. ഉദാഹരണത്തിന്‌ 8O16, 8O17, 8O18 എന്നിവ ഓക്‌സിജന്റെ മൂന്ന്‌ ഐസോടോപ്പുകളാണ്‌. ഇതില്‍ പ്രാട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം 8-ഉം ന്യൂട്രാണുകളുടേത്‌ യഥാക്രമം 8, 9, 10-ഉം ആയിരിക്കും. ഇപ്രകാരം പ്രാട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം തുല്യമായ അണുക്കളെ ഐസോടോപ്പുകളെന്നും ന്യൂട്രാണുകളുടെ എണ്ണം തുല്യമായവയെ ഐസോടോണുകളെന്നും ദ്രവ്യമാനസംഖ്യ (mass number) തുല്യമായവയെ ഐസോബാറു(isobar)കളെന്നും പറയുന്നു. |
| + | |||
| + | ദ്രവ്യമാനത്തിലുള്ള വ്യത്യാസം, അണുകേന്ദ്രീയഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ എന്നിവയെ ആധാരമാക്കിയുള്ള ശാസ്‌ത്രത്തിന്റെ വിവിധശാഖകളിലെ പഠനങ്ങള്‍ക്ക്‌ വിലയേറിയ ഉപാധികളാണ്‌ ഐസോടോപ്പുകള്‍. ചില പ്രധാനപ്പെട്ട ഉപയോഗങ്ങള്‍ താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു: | ||
| + | |||
| + | (1) ഒരു പദാര്‍ഥത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ ന്യൂക്ലൈഡുകളില്‍നിന്നുള്ള വികിരണം പ്രകീര്‍ണതമാകുന്നു; പ്രകീര്‍ണത വികിരണത്തിന്റെ തീവ്രത പദാര്‍ഥത്തിന്റെ തരത്തെയും കനത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. ബീറ്റാ വികിരണത്തിന്റെ കാര്യത്തില്‍ പ്രകീര്‍ണത വികിരണത്തിന്റെ തീവ്രത പദാര്‍ഥത്തിന്റെ അണുസംഖ്യയെ ആശ്രയിക്കുന്നു. ഈ തത്ത്വം ഉപയോഗിച്ച്‌ പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ കനം, അടുക്കുകളുടെ കനം എന്നിവ അളക്കുവാനും സഫല-അണുസംഖ്യ നിര്‍ണയിക്കുവാനും സാധിക്കുന്നു. | ||
| + | |||
| + | (2) എക്‌സ്‌റേപോലെ തന്നെ ഉന്നതോര്‍ജ ഗാമാ വികിരണങ്ങള്‍ക്കും കനമുള്ള പദാര്‍ഥങ്ങളെ തുളച്ചുകയറാന്‍ സാധിക്കുന്നതിനാല്‍ പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ക്കു കേടുസംഭവിക്കാതെ അതിലെ കേടുപാടുകളെ (ഉദാ. വിള്ളലുകള്‍) പരിശോധിക്കാന്‍ സാധിക്കും. | ||
| + | |||
| + | (3) യന്ത്രഭാഗങ്ങളുടെ ഈട്‌ വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നതിനും ഭാഗങ്ങളുടെ മെച്ചപ്പെട്ട ഡിസൈന്‍ ആവിഷ്‌കരിക്കുന്നതിനും തേയ്‌മാനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള കൃത്യമായ അളവുകള്‍ ആവശ്യമാണ്‌. റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവ്‌ ന്യൂക്ലൈഡുകളുപയോഗിച്ച്‌ നേരിയ തേയ്‌മാനംപോലും കണ്ടുപിടിക്കാമെന്നായിട്ടുണ്ട്‌. പ്രവര്‍ത്തിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുമ്പോള്ത്തന്നെ അളവെടുക്കാമെന്നതാണ്‌ ഇതിന്റെ മറ്റൊരു സവിശേഷത. | ||
| + | |||
| + | (4) ജീവികളില്‍ പെട്ടെന്നും ആകസ്‌മികമായും ഉടലെടുക്കുന്ന വ്യതിയാനങ്ങളെയാണ്‌ മ്യൂട്ടേഷന്‍ എന്നുപറയുന്നത്‌. 1927-ല്‍ എച്ച്‌.ജെ. മുള്ളര്‍ എക്‌സ്‌-റേ ഉപയോഗിച്ച്‌ ഡ്രാസോ ഫില (Drosophila)യില്‍ മ്യൂട്ടേഷന്‍ വരുത്തിയതോടെ ജീവികളില്‍ കൃത്രിമമായി മ്യൂട്ടേഷന്‍ ഉളവാക്കാമെന്നു തെളിഞ്ഞു. ഫോസ്‌ഫറസ്‌ (P-32), സള്‍ഫര്‍ (S-35) എന്നിവയുടെ റേഡിയോ ഐസോടോപ്പുകളെ മ്യൂട്ടോജനക ഏജന്റുകളായി ഉപയോഗിക്കാം. ക്രാമസോമുകളുടെ മുഖ്യഘടകങ്ങളാണിവ. മാത്രമല്ല ചെടികള്‍ക്ക്‌ ഇവയെ പെട്ടെന്ന്‌ അവശോഷണം ചെയ്യാനും സാധിക്കും. റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ വികിരണം ഏല്‌പിക്കപ്പെടുന്ന ചെടിയുടെ പ്രജനനങ്ങളില്‍ അനേകം മ്യൂട്ടേഷനുകള്‍ നടക്കുന്നു. P-32-ന്റെ മ്യൂട്ടോജനക പ്രവര്‍ത്തനം എക്‌സ്‌-റേയെക്കാള്‍ വമ്പിച്ചതാണ്‌. പക്ഷേ റേഡിയോ ഐസോടോപ്പുകളുടെ ഉപയോഗത്തിലും ശേഖരണത്തിലും വളരെയധികം ശ്രദ്ധ ചെലുത്തേണ്ടതിനാല്‍ ഇവയ്‌ക്ക്‌ സസ്യപ്രജനനരംഗത്ത്‌ എക്‌സ്‌-റേയോളം പ്രചാരമില്ല. | ||
| + | |||
| + | (5) ഭക്ഷണപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ചീയാന്‍ ഇടവരുത്തുന്ന എന്‍സൈമുകളും സൂക്ഷ്‌മ ജൈവവസ്‌തുക്കളും റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ ന്യൂക്ലൈഡുകള്‍ ഉത്സര്‍ജിക്കുന്ന വികിരണങ്ങള്‍ നിഷ്‌ക്രിയമാക്കുകയോ നശിപ്പിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നതുകൊണ്ട്‌ റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ വികിരണങ്ങളെ ഭക്ഷണസാധനങ്ങള്‍ പരിരക്ഷിക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കാം. | ||
| + | |||
| + | (6) ഉപയോഗപ്രദമായ, സൂക്ഷ്‌മജീവികളുടെ ഉപാപചയം വികിരണങ്ങളുപയോഗിച്ച്‌ നീക്കുവാന്‍ സാധിക്കും. ഉദാ. വികിരണം ചെയ്യപ്പെട്ട യീസ്റ്റ്‌ ചെയ്യാത്തവയെ അപേക്ഷിച്ച്‌ കൂടുതല്‍ എര്‍ഗോസ്റ്റെറോള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നു. വിറ്റാമിന്‍ D-യുടെ നിര്‍മാണത്തിനാവശ്യമായ അസംസ്‌കൃതപദാര്‍ഥമാണ്‌ എര്‍ഗോസ്റ്റെറോള്‍. | ||
| + | |||
| + | (7) രോഗനിര്‍ണയത്തിനും ചികിത്സയ്‌ക്കും ഉള്ള പ്രധാന ഉപാധികളായി തീര്‍ന്നിരിക്കുകയാണ്‌ റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ ന്യൂക്ലൈഡുകള്‍. കോബാള്‍ട്ട്‌-60 ഉപയോഗിച്ച്‌ കാന്‍സര്‍ രോഗത്തെ ഫലപ്രദമായി നിയന്ത്രിക്കാം. Co-60 യിലെ വികിരണങ്ങള്‍ കാന്‍സര്‍ കോശങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ പ്രവേശിച്ച്‌ അവയുടെ വളര്‍ച്ചയെയും ക്ഷയിച്ച കോശങ്ങളെയും നശിപ്പിക്കുന്നു. | ||
| - | + | (8) കൂടാതെ റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ അയോഡിന്‍ I-131 ചികിത്സാരംഗത്ത്‌ വളരെയധികം ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. രോഗി കുടിക്കുന്ന I-131 ഔഷധയോഗം സാധാരണ നിഷ്‌ക്രിയ-അയഡിനോടൊപ്പം മുഖ്യമായും തൈറോയ്‌ഡ്‌ ഗ്രന്ഥിയില്‍ ശേഖരിക്കപ്പെടുന്നു. സഞ്ചയനവേഗം, സംഭരിച്ച അയഡിന്റെ അളവ്‌ എന്നിവയില്‍ നിന്ന് തൈറോയ്‌ഡ്‌ ഗ്രന്ഥിയുടെ പ്രവര്‍ത്തനക്ഷമത മനസ്സിലാക്കാം. നോ. അണു; അണുകേന്ദ്രവിജ്ഞാനം; അണുറിയാക്‌റ്റര്‍ | |
Current revision as of 05:25, 16 ഓഗസ്റ്റ്‌ 2014
ഐസോടോപ്പുകള്‍
Isotopes
ഒരേ മൂലകത്തിന്റെ വ്യത്യസ്‌ത അണുഭാരമുള്ള വിവിധരൂപങ്ങള്‍. ഇവയെ ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയില്‍ ഒരേ സ്ഥാനം കരസ്ഥമാക്കുന്നവ എന്നര്‍ഥം വരുന്ന സമസ്ഥാനീയങ്ങള്‍ എന്നു പറയാം.
ഒരു മൂലകത്തിന്റെ എല്ലാ അണുക്കള്‍ക്കും ധനചാര്‍ജുള്ള ഒരു അണുകേന്ദ്രവും അണുകേന്ദ്രത്തിനുചുറ്റും നിശ്ചിത ഭ്രമണ പഥങ്ങളില്‍ കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഋണവൈദ്യുത ചാര്‍ജുള്ള ഇലക്‌ട്രാണുകളും ഉണ്ട്‌. അണുകേന്ദ്രം ധനചാര്‍ജുളള പ്രാട്ടോണുകളും മിക്കവാറും തുല്യദ്രവ്യമാനമുള്ളതും എന്നാല്‍ വൈദ്യുത ചാര്‍ജില്ലാത്തതുമായ ന്യൂട്രാണുകളും കൊണ്ടു നിര്‍മിതമായിരിക്കുന്നു. അണുവിന്റെ മുഴുവന്‍ ഭാരവും അണുകേന്ദ്രത്തിലാണ്‌ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. ഒരു മൂലകത്തിന്റെ എല്ലാ അണുക്കള്‍ക്കും തുല്യ അണുകേന്ദ്രീയ ചാര്‍ജാണ്‌ ഉള്ളതെങ്കിലും അവയുടെ ദ്രവ്യമാനങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഗണ്യമായ വ്യത്യാസം ഉണ്ടാകാം. ഉദാ. മിക്കവാറും എല്ലാ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുക്കളുടെയും ദ്രവ്യമാനം ഏകദേശം 1 a.m.u. ആണ്‌. എന്നാല്‍ ദ്രവ്യമാനം 2, 3 a.m.u. ഉള്ള കുറച്ച്‌ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുക്കളുമുണ്ട്‌. ഇതുപോലെ വെളുത്തീയം (Tin)എന്ന മൂലകത്തിന്‌ 112 മുതല്‍ 124 വരെ അണുഭാരമുള്ള പത്ത്‌ വ്യത്യസ്‌ത അണുക്കള്‍ കാണുവാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്‌. ഇവിടെ ദ്രവ്യമാനത്തില്‍ വ്യത്യാസം വരുന്നത്‌ ന്യൂട്രാണുകളുടെ എണ്ണത്തിലുള്ള വ്യത്യാസംകൊണ്ടാണ്‌. മിക്കവാറും എല്ലാ മൂലകങ്ങള്‍ക്കും ഒന്നിലധികം ഐസോടോപ്പുകള്‍ ഉണ്ട്‌. ഒരു മൂലകത്തിന്റെ വ്യത്യസ്‌ത-ഐസോടോപ്പുകളുടെ ദ്രവ്യമാനവും അണുകേന്ദ്രീയസ്വഭാവങ്ങളും വ്യത്യാസപ്പെടാമെങ്കിലും അവയുടെ രാസസ്വഭാവങ്ങള്‍ ഒന്നുതന്നെയായിരിക്കും. ഹൈഡ്രജന്റെ മൂന്ന്‌ ഐസോടോപ്പുകള്‍ക്കുമാത്രം രാസസ്വഭാവങ്ങള്‍ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണങ്ങളുടെ പരിണതഫലങ്ങളിലൊന്നാണ്‌ സമസ്ഥാനീയങ്ങളുടെ കണ്ടുപിടിത്തം. 20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആരംഭംവരെ ഒരു മൂലകത്തിന്റെ എല്ലാ അണുക്കളും സമരൂപങ്ങളും തുല്യദ്രവ്യമാനമുള്ളവയും ആണെന്നായിരുന്നു പരക്കെയുള്ള അറിവ്‌. ഇപ്രകാരം അണുവിന്റെ ഒരു മൗലികാഭിലഷണം(fundamental charasteristic)ആയി അണുഭാരത്തെ കാണുകയും അതനുസരിച്ച്‌ മൂലകങ്ങളുടെ ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടിക മെന്‍ഡലീഫ്‌ തയ്യാറാക്കുകയും ചെയ്‌തു. എന്നാല്‍ ഭാരംകൂടിയ മൂലകങ്ങളിലെ റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവിറ്റിയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളില്‍നിന്ന്‌ രാസഗുണങ്ങള്‍ തുല്യമായ രണ്ടു മൂലകങ്ങള്‍ സമരൂപങ്ങളാകണമെന്നില്ലെന്നു തെളിഞ്ഞു. അയോണിയത്തിന്റെയും (യുറേനിയത്തിന്റെ വിഘടനോത്‌പന്നം) റേഡിയോ തോറിയത്തിന്റെയും (തോറിയത്തിന്റെ വിഘടനോത്‌പന്നം) ഒരു മിശ്രിതത്തെ അതീവ സൂക്ഷ്‌മമാര്‍ഗങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചുപോലും രാസികമായി വേര്‍തിരിക്കുവാന്‍ സാധ്യമല്ലെന്ന്‌ 1907-ല്‍ എച്ച്‌.എന്‍. മെക്‌കോയും ഡബ്ല്യൂ.എച്ച്‌.റോസും ചേര്‍ന്നു ചൂണ്ടിക്കാണിച്ചു. മാത്രമല്ല, അയോണിയത്തിന്റെ റേഡിയോ-ആക്‌റ്റീവ്‌ ഗുണധര്‍മങ്ങളും അണുഭാരവും തോറിയത്തിന്റേതില്‍നിന്ന്‌ വളരെ വ്യത്യാസപ്പെട്ടുമിരുന്നു. ഈ സ്ഥിതിവിശേഷങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഒരു വിശദീകരണം നല്‌കുവാന്‍ 1913-ല്‍ സോഡി അത്തരം അണുക്കള്‍ക്ക്‌ ഐസോടോപ്പുകള്‍ എന്ന പേര്‍ നിര്‍ദേശിച്ചു.
അണുഭാരം കൂടിയ റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ മൂലകങ്ങളില്‍ ഐസോടോപ്പുകളുടെ അസ്‌തിത്വം വ്യക്തമായതിനുശേഷം ഭാരം കുറഞ്ഞ മൂലകങ്ങളും ഐസോടോപ്പുകളുടെ മിശ്രിതങ്ങളാണോ എന്ന്‌ പരിശോധിക്കുവാന്‍ തുടങ്ങി. തത്‌ഫലമായി ഭാരംകുറഞ്ഞ സാധാരണ മൂലകങ്ങള്‍ക്കും ഐസോടോപ്പുകളുണ്ടെന്ന വസ്‌തുത ധനകിരണ(positive ray)ങ്ങളുടെ വ്യതിചലന പരീക്ഷണങ്ങള്‍ വഴി 1913-ല്‍ ജെ.ജെ. തോംസണ്‍ കണ്ടെത്തി. വൈദ്യുതവും കാന്തികവും ആയ മണ്ഡലങ്ങളില്‍ ധനചാര്‍ജിത കണങ്ങളുടെ പെരുമാറ്റരീതിയെക്കുറിച്ചു പഠിക്കുകയായിരുന്നു അദ്ദേഹം. വിദ്യുത്‌കാന്തികമണ്ഡലത്തി(electromagnetic field)ലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ധനചാര്‍ജിത കണങ്ങള്‍ അവയുടെ പ്രാരംഭദിശയ്‌ക്കു ലംബമായി സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ഫോട്ടോഗ്രാഫിക്‌ പ്ലേറ്റില്‍ ആ കണങ്ങളെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന പദാര്‍ഥത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനം അനുസരിച്ച്‌ വ്യത്യസ്‌ത പരാബോള(parabola)കളെ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതായി കണ്ടു. അതായത്‌ പരാബോളയുടെ സ്ഥാനം നിര്‍ണയിച്ച്‌ അവയെ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന പദാര്‍ഥത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനം നിര്‍ണയിക്കാം. ഉപകരണത്തില്‍ നിയോണ്‍വാതകം ഉപയോഗിച്ച്‌ തോംസണ്‍ പരീക്ഷണം ആവര്‍ത്തിച്ചു. അപ്പോള്‍ ലഭിച്ച പരാബോളകളെ ഇദ്ദേഹം വിശ്ലേഷിപ്പിക്കുകയും അതില്‍ അണുഭാരം 20-ന്‌ അനുയോജ്യമായ സ്ഥാനത്ത്‌ തീവ്രമായ ഒരു പരാബോളയും അണുഭാരം 22-ന്‌ അനുയോജ്യമായ സ്ഥാനത്ത്‌ തീവ്രത കുറഞ്ഞ മറ്റൊരു പരാബോളയും കാണപ്പെട്ടു. വാതകമര്‍ദത്തിന്റെയും ഡിസ്‌ചാര്‍ജിന്റെയും സ്ഥിതികളില്‍ മാറ്റം വരുത്തിയപ്പോഴും പരാബോളകളുടെ തീവ്രതാനുപാതത്തില്‍ മാറ്റം വന്നില്ല; അത്‌ 9:1 തന്നെയായി നിലനിന്നു. രാസികമായി വേര്‍തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയാത്തതും, എന്നാല്‍ 20, 22 എന്നീ വ്യത്യസ്‌ത-അണുഭാരങ്ങളുള്ളതുമായ രണ്ട്‌ രൂപങ്ങളില്‍ നിയോണിന്‌ വര്‍ത്തിക്കുവാന്‍ സാധിക്കുമെന്ന നിഗമനത്തില്‍ എത്തിച്ചേരാന്‍ ഈ പരീക്ഷണം സഹായിച്ചു. അണുഭാരം 20 ഉള്ള അണുക്കള്‍ അണുഭാരം 22 ഉള്ളവയുടെ ഒന്‍പത്‌ ഇരട്ടിയാണെങ്കില്‍ നിയോണിന്റെ ശരാശരി രാസിക അണുഭാരം (9 x 20 + 1 x 22)/ 10 = 20.2 ലഭിക്കുന്നു. ഇതില്‍നിന്നും 20.2 അണുഭാരമുള്ള സാധാരണ നിയോണ്‍ 9:1 എന്ന അനുപാതത്തില്‍ യഥാക്രമം 20, 22 അണുഭാരമുള്ള അണുക്കളുടെ മിശ്രിതമാണെന്നു മനസ്സിലാക്കാം. ഇത്‌ സ്ഥായി(stable) ഐസോടോപ്പുകളുടെ അസ്‌തിത്വത്തിനുള്ള ആദ്യത്തെ തെളിവായി. പില്‌ക്കാലത്ത്‌ ആസ്റ്റണും ജി.പി. തോംസണും ചേര്‍ന്ന്‌ ഉപകരണത്തില്‍ ലിഥിയം ഉപയോഗിച്ച്‌ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ആവര്‍ത്തിച്ചു. 6, 7 എന്നീ അണുഭാരത്തിന്‌ അനുരൂപമായ രണ്ട്‌ പരാബോളകള്‍ പ്ലേറ്റില്‍ ലഭ്യമായി. 1919-ല്‍ മാസ്‌ സ്‌പെക്‌ട്രാഗ്രാഫെന്ന പുതിയൊരുതരം ഉപകരണത്തെ ആസ്റ്റണ്‍ ആവിഷ്‌കരിക്കുകയും അത്‌ ഉപയോഗിച്ച്‌ നിയോണില്‍ രണ്ടുതരം അണുക്കളുടെ അസ്‌തിത്വത്തെക്കുറിച്ചുള്ള തോംസണിന്റെ നിഗമനങ്ങളെ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും ചെയ്‌തു.
ഐസോടോപ്പുകളുടെ കണ്ടുപിടിത്തത്തോടെ ഏതെങ്കിലും ഒരു മൂലകത്തിന്റെ അണുഭാരം ഭിന്നസംഖ്യ(fractional number)യാണെങ്കില്‍ ആ മൂലകത്തില്‍ പൂര്‍ണസംഖ്യമാത്രം ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന അണുഭാരമുള്ള രണ്ടോ അതിലധികമോ ഐസോടോപ്പുകള്‍ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന നിഗമനത്തില്‍ എത്താമെന്നു തീര്‍ച്ചയായി. ഈ നിഗമനങ്ങള്‍ ശരിയാണെന്നും അണുഭാരം പൂര്‍ണസംഖ്യയില്‍ നിന്ന് 0.1 a.m.u. യില്‍ കൂടുതല്‍ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ഐസോടോപ്പുകള്‍ നിലവിലില്ലെന്നും തെളിയിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്‌. പ്രകൃതിയില്‍ കണ്ടുവരുന്ന ക്ലോറിന്‍തന്നെ 35 (34.98)-ഉം 37 (36.97)ഉം അണുഭാരമുള്ള രണ്ടു സമസ്ഥാനീയങ്ങളുടെ മിശ്രിതമാണ്‌. മാസ്സ്‌ സ്‌പെക്‌ട്രത്തിന്റെ അപഗ്രഥനം വഴി ഇന്ന്‌ മിക്ക മൂലകങ്ങളുടെയും സമസ്ഥാനീയ ഘടന മനസ്സിലാക്കാന്‍ സാധിച്ചിട്ടുണ്ട്‌.
ആധുനിക സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ ഒരു ന്യൂക്ലിയസ്സില്‍ (Z) പ്രാട്ടോണുകളും (N) ന്യൂട്രാണുകളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. രണ്ടു കണങ്ങളുടെയും ദ്രവ്യമാനം 1 a.m.u.-ന്‌ അടുത്തായതിനാല്‍ അണുകേന്ദ്രത്തിലെ പ്രാട്ടോണുകളുടെയും ന്യൂട്രാണുകളുടെയും ആകെ എണ്ണം അണുവിന്റെ ദ്രവ്യമാനസംഖ്യയായ A-ക്കു തുല്യമായിരിക്കും. അഥവാ A = Z + N.സാധാരണ ഒരു മൂലകത്തെ ZxAഎന്ന പദം (term)കൊണ്ടാണ്‌ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌; X എന്നത്‌ രാസിക സംജ്ഞയാണ്‌. ഉദാഹരണത്തിന്‌ 8O16, 8O17, 8O18 എന്നിവ ഓക്‌സിജന്റെ മൂന്ന്‌ ഐസോടോപ്പുകളാണ്‌. ഇതില്‍ പ്രാട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം 8-ഉം ന്യൂട്രാണുകളുടേത്‌ യഥാക്രമം 8, 9, 10-ഉം ആയിരിക്കും. ഇപ്രകാരം പ്രാട്ടോണുകളുടെ എണ്ണം തുല്യമായ അണുക്കളെ ഐസോടോപ്പുകളെന്നും ന്യൂട്രാണുകളുടെ എണ്ണം തുല്യമായവയെ ഐസോടോണുകളെന്നും ദ്രവ്യമാനസംഖ്യ (mass number) തുല്യമായവയെ ഐസോബാറു(isobar)കളെന്നും പറയുന്നു.
ദ്രവ്യമാനത്തിലുള്ള വ്യത്യാസം, അണുകേന്ദ്രീയഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ എന്നിവയെ ആധാരമാക്കിയുള്ള ശാസ്‌ത്രത്തിന്റെ വിവിധശാഖകളിലെ പഠനങ്ങള്‍ക്ക്‌ വിലയേറിയ ഉപാധികളാണ്‌ ഐസോടോപ്പുകള്‍. ചില പ്രധാനപ്പെട്ട ഉപയോഗങ്ങള്‍ താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു:
(1) ഒരു പദാര്‍ഥത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ ന്യൂക്ലൈഡുകളില്‍നിന്നുള്ള വികിരണം പ്രകീര്‍ണതമാകുന്നു; പ്രകീര്‍ണത വികിരണത്തിന്റെ തീവ്രത പദാര്‍ഥത്തിന്റെ തരത്തെയും കനത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. ബീറ്റാ വികിരണത്തിന്റെ കാര്യത്തില്‍ പ്രകീര്‍ണത വികിരണത്തിന്റെ തീവ്രത പദാര്‍ഥത്തിന്റെ അണുസംഖ്യയെ ആശ്രയിക്കുന്നു. ഈ തത്ത്വം ഉപയോഗിച്ച്‌ പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ കനം, അടുക്കുകളുടെ കനം എന്നിവ അളക്കുവാനും സഫല-അണുസംഖ്യ നിര്‍ണയിക്കുവാനും സാധിക്കുന്നു.
(2) എക്‌സ്‌റേപോലെ തന്നെ ഉന്നതോര്‍ജ ഗാമാ വികിരണങ്ങള്‍ക്കും കനമുള്ള പദാര്‍ഥങ്ങളെ തുളച്ചുകയറാന്‍ സാധിക്കുന്നതിനാല്‍ പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ക്കു കേടുസംഭവിക്കാതെ അതിലെ കേടുപാടുകളെ (ഉദാ. വിള്ളലുകള്‍) പരിശോധിക്കാന്‍ സാധിക്കും.
(3) യന്ത്രഭാഗങ്ങളുടെ ഈട്‌ വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നതിനും ഭാഗങ്ങളുടെ മെച്ചപ്പെട്ട ഡിസൈന്‍ ആവിഷ്‌കരിക്കുന്നതിനും തേയ്‌മാനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള കൃത്യമായ അളവുകള്‍ ആവശ്യമാണ്‌. റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവ്‌ ന്യൂക്ലൈഡുകളുപയോഗിച്ച്‌ നേരിയ തേയ്‌മാനംപോലും കണ്ടുപിടിക്കാമെന്നായിട്ടുണ്ട്‌. പ്രവര്‍ത്തിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുമ്പോള്ത്തന്നെ അളവെടുക്കാമെന്നതാണ്‌ ഇതിന്റെ മറ്റൊരു സവിശേഷത.
(4) ജീവികളില്‍ പെട്ടെന്നും ആകസ്‌മികമായും ഉടലെടുക്കുന്ന വ്യതിയാനങ്ങളെയാണ്‌ മ്യൂട്ടേഷന്‍ എന്നുപറയുന്നത്‌. 1927-ല്‍ എച്ച്‌.ജെ. മുള്ളര്‍ എക്‌സ്‌-റേ ഉപയോഗിച്ച്‌ ഡ്രാസോ ഫില (Drosophila)യില്‍ മ്യൂട്ടേഷന്‍ വരുത്തിയതോടെ ജീവികളില്‍ കൃത്രിമമായി മ്യൂട്ടേഷന്‍ ഉളവാക്കാമെന്നു തെളിഞ്ഞു. ഫോസ്‌ഫറസ്‌ (P-32), സള്‍ഫര്‍ (S-35) എന്നിവയുടെ റേഡിയോ ഐസോടോപ്പുകളെ മ്യൂട്ടോജനക ഏജന്റുകളായി ഉപയോഗിക്കാം. ക്രാമസോമുകളുടെ മുഖ്യഘടകങ്ങളാണിവ. മാത്രമല്ല ചെടികള്‍ക്ക്‌ ഇവയെ പെട്ടെന്ന്‌ അവശോഷണം ചെയ്യാനും സാധിക്കും. റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ വികിരണം ഏല്‌പിക്കപ്പെടുന്ന ചെടിയുടെ പ്രജനനങ്ങളില്‍ അനേകം മ്യൂട്ടേഷനുകള്‍ നടക്കുന്നു. P-32-ന്റെ മ്യൂട്ടോജനക പ്രവര്‍ത്തനം എക്‌സ്‌-റേയെക്കാള്‍ വമ്പിച്ചതാണ്‌. പക്ഷേ റേഡിയോ ഐസോടോപ്പുകളുടെ ഉപയോഗത്തിലും ശേഖരണത്തിലും വളരെയധികം ശ്രദ്ധ ചെലുത്തേണ്ടതിനാല്‍ ഇവയ്‌ക്ക്‌ സസ്യപ്രജനനരംഗത്ത്‌ എക്‌സ്‌-റേയോളം പ്രചാരമില്ല.
(5) ഭക്ഷണപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ചീയാന്‍ ഇടവരുത്തുന്ന എന്‍സൈമുകളും സൂക്ഷ്‌മ ജൈവവസ്‌തുക്കളും റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ ന്യൂക്ലൈഡുകള്‍ ഉത്സര്‍ജിക്കുന്ന വികിരണങ്ങള്‍ നിഷ്‌ക്രിയമാക്കുകയോ നശിപ്പിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നതുകൊണ്ട്‌ റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ വികിരണങ്ങളെ ഭക്ഷണസാധനങ്ങള്‍ പരിരക്ഷിക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കാം.
(6) ഉപയോഗപ്രദമായ, സൂക്ഷ്‌മജീവികളുടെ ഉപാപചയം വികിരണങ്ങളുപയോഗിച്ച്‌ നീക്കുവാന്‍ സാധിക്കും. ഉദാ. വികിരണം ചെയ്യപ്പെട്ട യീസ്റ്റ്‌ ചെയ്യാത്തവയെ അപേക്ഷിച്ച്‌ കൂടുതല്‍ എര്‍ഗോസ്റ്റെറോള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നു. വിറ്റാമിന്‍ D-യുടെ നിര്‍മാണത്തിനാവശ്യമായ അസംസ്‌കൃതപദാര്‍ഥമാണ്‌ എര്‍ഗോസ്റ്റെറോള്‍.
(7) രോഗനിര്‍ണയത്തിനും ചികിത്സയ്‌ക്കും ഉള്ള പ്രധാന ഉപാധികളായി തീര്‍ന്നിരിക്കുകയാണ്‌ റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ ന്യൂക്ലൈഡുകള്‍. കോബാള്‍ട്ട്‌-60 ഉപയോഗിച്ച്‌ കാന്‍സര്‍ രോഗത്തെ ഫലപ്രദമായി നിയന്ത്രിക്കാം. Co-60 യിലെ വികിരണങ്ങള്‍ കാന്‍സര്‍ കോശങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ പ്രവേശിച്ച്‌ അവയുടെ വളര്‍ച്ചയെയും ക്ഷയിച്ച കോശങ്ങളെയും നശിപ്പിക്കുന്നു.
(8) കൂടാതെ റേഡിയോ ആക്‌റ്റീവ്‌ അയോഡിന്‍ I-131 ചികിത്സാരംഗത്ത്‌ വളരെയധികം ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. രോഗി കുടിക്കുന്ന I-131 ഔഷധയോഗം സാധാരണ നിഷ്‌ക്രിയ-അയഡിനോടൊപ്പം മുഖ്യമായും തൈറോയ്‌ഡ്‌ ഗ്രന്ഥിയില്‍ ശേഖരിക്കപ്പെടുന്നു. സഞ്ചയനവേഗം, സംഭരിച്ച അയഡിന്റെ അളവ്‌ എന്നിവയില്‍ നിന്ന് തൈറോയ്‌ഡ്‌ ഗ്രന്ഥിയുടെ പ്രവര്‍ത്തനക്ഷമത മനസ്സിലാക്കാം. നോ. അണു; അണുകേന്ദ്രവിജ്ഞാനം; അണുറിയാക്‌റ്റര്‍
