මවුලය

මවුලය යනු ද්‍රව්‍යයක ප්‍රමාණය මැනීම සඳහා භාවිතා කරන මූලික අන්තර්ජාතික ඒකකය වේ. එක් මවුලයක් තුළ වස්තූන් එනම් පරමාණු අණු හෝ වෙනත් මූලික අංශු ඇවගාඩ්රෝ අංකයක් (දළ වශයෙන් ) අඩංගු වේ. එනම් ඔක්සිජන් අණු මවුලයක ස්කන්ධය දළ වශයෙන් ග්‍රෑම් 32ක් වන අතර එක් ඔක්සිජන් අණුවක් පරමාණුක ස්කන්ධ ඒකකයකින් එකකට සමාන වේ. මවුලයක් යනු එක් නිශ්චිත සංඛ්‍යාත්මක අගයක් වන අතර ඕනෑම මුලික වස්තු ප්‍රමාණයක් (පරමාණුවලින් නිර්මිත) නිර්ණය කිරීමට භාවිතා කළ හැක. එසේ වුවද මවුලය භාවිතය උප පරමාණුක , පරමාණුක සහ අණුක ආකෘතීන් මැනීම සඳහා පමණක් සීමා වේ. මීට හේතුව නම් අනෙකුත් සුලභ ඒකකයන් සමග සැසදූ විට මවුලය විශාලත්වයෙන් වැඩි බැවින් අනෙකුත් පදාර්ථ මැනීමට මෙය යොදාගැනීම ප්‍රායෝගික නොවීමය.

ප්‍රායෝගිකව පදාර්ථ ප්‍රමාණයක් බොහෝ විට මනිනු ලබනුයේ මවුලවලිනි. යම් ද්‍රව්‍යයක සූත්‍ර භාරයට සමාන  ස්කන්ධයක් , මවුලයක් වේ. මෙලෙස කාබන් 12 (C12) මවුලයක ස්කන්ධය ග්‍රෑම් 12ක් වන අතර ජලය  මවුලයක ස්කන්ධය ග්‍රෑම් 18.016 ක් වේ. මෙහිදී බොහෝ විට ගණනය කිරීම සදහා සලකණු ලබන වස්තුව පරමාණු (C හි) හෝ අණු (H2O හි) වේ.

 අර්ථ දැක්වීම 
මවුලයක් යනු කාබන් 12 සමස්ථානිකයේ කිලෝග්‍රෑම් 0.012 ප්‍රමාණයක ඇති භූමි අවස්ථාවේ පවතින නිර්බන්ධිත , නිදහස් කාබන් 12 පරම‍ාණු සංඛ්‍යාවට සමාන මූලික අංශු සංඛ්‍යාවක් අඩංගු පදාර්ථ ප්‍රමාණයකි. මෙසේ කාබන් -12 සමස්ථානිකයේ කිලෝග්‍රෑම් 0.012 ක් පවතින කාබන් -12 පරමාණු සංඛ්‍යාව ඇවගාඩ් රෝ නියතය ලෙසට හඳුන්වයි. ඇවගාඩ් රෝ නියතය ලෙසට දැනට පිළිගෙන ඇති අගය 6.02214179(30) x 1023 mol-1 ට වේ. 

අන්තර්ජාතික ඒකක පද්ධතියට මවුලය මාන රහිත ඒකකයක් නොවන නමුත් ස්කන්ධය සහ දීප්ත තීව්‍රතාව වැනි අනෙකුත් මාන සමග සසඳන විට මවුලයට “පදාර්ථ ප්‍රමාණය” ලෙසින් හදුන්වන ඊටම ආවේනික වූ මාන පවතී. (මාන රහිත ඒකක අන්තර්ජාතික නීතීන්ට අනුව රේඩියන් සහ ස්ටෙරේඩියන් ලෙසට විශේෂයෙන්ම නම් කර ඇත.) ඇවගාඩ් රෝ නියතය යනු මාන රහිත රාශියක් සහ පදාර්ථ මවුලයක් අතර ඇති අනුපාතයක් බැවින් අන්තර්ජාතික නීතීන් විසින් එය මවුලයක පරස්පරය ලෙසට අර්ථ දක්වා ඇත.

පරමාණුක ස්කන්ධ ඒකකයක් සහ ඇවගාඩ්රෝ අංකය අතර ඇති සම්බන්ධතාව අනුව සූත්‍ර භාරයට සමාන ග්‍රෑම් ස්කන්ධයක් මවුලයක් ලෙසින් හඳුන්වයි. නිදසුන - යකඩවල සාපේක්ෂ පරමාණුක ස්කන්ධය ඒකක 55.845 කි. එබැවින් යකඩ මවුලයක ස්කන්ධය ග්‍රැම් 55.845කි. රසායන විද්‍යාඥයින් සහ භෞතික විද්‍යාඥයින් ‍ෙ‍බාහෝ විට තම ගණනයන් සදහා මෙම නිර්වචනය භාවිතා කරයි.

යම් පදාර්ථ ප්‍රමාණයක් එහි අණුක ස්කන්ධයට ‍සමාන ග්‍රෑම් , කිලෝග්‍රෑම් රාත්තල්  හෝ අවුන්ස ප්‍රමාණයකට සමාන නොවන විට එම පදාර්ථ ප්‍රමාණ මැනීම සඳහා රසායන විද්‍යාඥයින් විසින් ග්‍රෑම් මවුල , කිලෝග්‍රෑම් -මවුල , රත්තල් - මවුල හෝ අවුන්ස - මවුල යන ඒකක භාවිතා කරනු ලැබේ.

මවුලය යන්න වෙනත් ආකාරයකට විස්තර කළහොත් , මාෂ්මෙලෝ මවුලයක් ගෙන මුළු ලෝකයම වැසෙන පරිදි ඇතිරිව හොත් එය හැතැප්ම 12ක් ඝනකම් වන මාෂ්මෙලෝ තට්ටුවක් වනු ඇත. තවද රුධිර සෛල මවුලයක් සැලකුවහොත් එම ප්‍රමාණය මුළු මිහිතලය පුරා වාසය කරන සියලුම මිනිසුන් තුළ ඇති රුධිර සෛල ප්‍රමාණවල එකතුවටත් වඩා වැඩිවේ.

 මූලික අංශූන් 
යම් පදාර්ථ ප්‍රමාණයක් නිර්ණය කිරීමට මවුලය භාවිතා කිරීමේදී එම ද්‍රව්‍යයේ අඩංගු මූලික අංශු වර්ගය හඳුනාගත යුතු වේ. මෙම අංශූන් පරමාණු , අණු, අයන , සූත්‍ර ඒකක, ඉලෙක්ට්‍රෝන , ෆෝටෝන හෝ වෙනත් ඕනෑම අංශු වර්ගයක් විය හැක. උදාහරණයක් ලෙස ගත් විට ජලය මවුලයක් යනු ජලය ග්‍රෑම් 18.016කි. මෙම ජල මවුලයක් තුළ H2O අණු මවුල එකක් පමණක් තිබුණ ද පරමාණු වශයෙන් සැලකූ විට H පරමාණු මවුල 2ක් හා O පරමාණු මවුල 1 ක් ලෙසින් පරමාණු මවුල 3ක් පවතී. ඒවාගේම ඉලෙක්ට්‍රෝන මවුලයක් යනු ෆැරඩේගේ නියතය වේ. එනම් 96,500 Cmol-1 වේ. ෆෝටෝන මවුලයක් අයින්ස්ටයින් එකක් ලෙසින් හඳුන්වයි. වායු නියතය R අනුව තාප ශක්තිය හෙවත් RT මනිනු ලබනුයේ මවුලයට ජූල් නම් ඒකකයෙනි.

සලකනු ලබන පදාර්ථය වායුවක් නම් බොහෝ විට අංශු වර්ගය ලෙසට සලකනුයේ වායු අණුය. කෙසේ වුවද නිෂ්ක්‍රීය වායූන් (He , Ar , Ne , Kr , Xe , Rn) සියල්ලම ඒක පරමාණුක වන බැවින් මූලික අංශූන් ලෙසට සලකනුයේ තනි පරමාණුය. මෙම අංශූන් අතර පවතින්නේ වැන්ඩවාල් බල පමණි. සම්මත උෂ්ණත්ව හා පීඩනයේ දී පරිපූර්ණ වායු මවුලයක පරිමාව ලීටර් 22.4 කි.

පරමාණු මවුලයක් “ග්‍රෑම් පරමාණුවක්” ලෙස ද අණු මවුලයක් “ග්‍රෑම් අණුවක්” ලෙස ද හඳුන්වනු ලැබේ.

 ඉතිහාසය 
ජොනතන් වෑන් ගෝර්වියට් විසින් 1893 හඳුන්වා දුන් ජර්මන් name (මෝල්) අනුව මවුලය යන නම තැනී ඇත. මෙය ප්‍රථම වරට ඉංග්‍රීසියෙන් ඉදිරිපත් කරන ලද්දේ 1897 දී පළමු තවත් ජර්මානු වදනක පරිවර්තනයක් ලෙසය. එය molecule යන වචනයෙන් කෙටි කිරීමකි. molecule යන වචනය තැනී ඇත්තේ “ස්කන්ධය” යන අරුත් දෙන moles නම් ලතින් වචනයෙනි. ඔහු පදාර්ථයක ග්‍රෑම් අණුක ස්කන්ධය විදහා දැක්වීම වචනයෙනි. ඔහු පදාර්ථයක ග්‍රෑම් අණුක ස්කන්ධය විදහා දැක්වීම සඳහා එම වචනය භාවිතා කරන ලදී. උදාහරණයක් ලෙස හයිඩ්‍රොක්ලෝරික් අම්ල (HCl) මවුල 1ක් ස්කන්ධ ග්‍රෑම් 36.5ක් වේ.

වර්ෂ 1959 ට පෙර IUPAP හා IUPAC යන සංගමයන් දෙක විසින්ම මවුලය නිර්වචනය සඳහා ඔක්සිජන් භාවිතා කෙරීය. රසායන විද්‍යාඥයන් ඔක්සිජන් 16g ප්‍රමාණයක අඩංගු පරමාණු සංඛ්‍යාවක් මවුලයක් ලෙස සැලකූ අතර භෞතික විද්‍යාඥයින් ඔක්සිජන් - 16 යන සමස්ථානිකය පමණක් භාවිතා කොට පෙර සදහන් නිර්වචනයට සමාන නිර්වචනයක් භාවිතා කරන ලදී. නමුත් 1959 / 1960 වසර සිට මවුලය පහත ආකාරයට නිර්වචනය කිරීම සඳහා මෙම සංගමයන් දෙක විසින්ම සම්මත කරගන්නා ලදී.

එනම් ,
“කාබන් - 12 සමස්ථානිකයේ 0.012 Kg ප්‍රමාණයක පවතින පරමාණු සංඛ්‍යාවට සමාන සංඛ්‍යාවක් ඕනෑම අංශු වර්ගයක් පවතින පදාර්ථ ප්‍රමාණයක් මවුලයක් වේ.”

මෙම නිර්වචනය ICPM මගින් 1967 දී ද 1971 දී පැවැත්වුණු 14 වැනි කිරුම් , මිනුම් පිළිබඳ සම්මන්ත්‍රණයේ දී පිළිගන්නා ලදී.

1980 දී කිරුම් මිනුම් පිළිබඳ ජාත්‍යන්තර කමිටුව විසින් කාබන් -12 පරමාණු භූමි අවස්ථාවේ පවතින නිර්බන්ධිත පරමාණු බව තහවුරු කරමින් ඉහත නිර්වචනය සනාථ කරන ලදී.

අන්තර්ජාතික ඒකක පද්ධතියේ අනෙකුත් මූලික ඒකකයන්ට මෙන් කිලෝග්‍රෑම ද යම් භෞතික නියතයන් ඇසුරෙන් නිශ්චිත අගයක් ලෙසට නැවත දක්වන ලෙසට යෝජනා වී ඇත. එසේ යෝජනා වී ඇති අර්ථ දැක්වීම්වලින් එකක් පහත පරිදි වේ.

“කිලෝග්‍රෑමයක් යනු හරියටම කාබන් 12 සමස්ථානිකයේ භූමි අවස්ථාවේ පවතින නිර්බන්ධිත පරමාණු 6.0221415 x 1023 / 0.012 ප්‍රමාණයක ස්කන්ධයකි.”

මෙමඟින් ඇවගාඩ්රෝ අංකය ඉතා නිවැරදිව අර්ථ දැක්වීමට හැකියාව ලැබී ඇති අතර එය මවුලයකට 6.0221415 x 1023 අගයක් වේ. මෙමඟින් මවුලයක් දළ වශයෙන් ගණන් කිරීම සඳහා භාවිතා වන ඒකකයක් වන අතර එය සාමාන්‍ය ව්‍යවහාරයේ භාවිතා වන “දුසිමකට” සමාන වේ.

NA  සඳහා යෝජිත නිර්වචනය වන්නේ,

NA = 602,214,141,070,409,084,099,072 = 84,446,8883 
මෙමඟින් සම්පූර්ණ ඝණයක් බවට පහසුවෙන් පත්වීම සඳහා ගුණාංග අන්තර්ගත වී ඇත.

 මවුලයේ ප්‍රයෝජන 
රසායන විද්‍යාවේදී එකිනෙකට වෙනස් ද්‍රව්‍යයන් දෙකක් සංසන්දනාත්මකව මැනීම සඳහා මවුල ඉතා වැදගත් වේ. ද්‍රව්‍යයන් දෙකක සමාන මවුල ප්‍රමාණ ගත් විට ඒවායේ අඩංගු අණු හෝ පරමාණු සංඛ්‍යාව සමාන වේ. මවුලය හේතුවෙන් රසායනික සමීකරණ තේරුම් ගැනීම පහසු කරවයි. 

මෙලෙස 2H2 + O2  		2H2O  යන සමීකරණය
“හයිඩ්‍රජන් මවුල දෙකක් සහ ඔක්සිජන් මවුලයක් එක් වී ජලය මවුලයක් සාදයි” යන ආකාරයට විස්තර කළ හැක.

රසායනික ගණනයන්වලදී මවුලය ඉතා වැදගත් වේ. මන්ද වෙනස් ස්කන්ධයන් තුළ පවතින අංශූන් සඳහා ප්‍රතිඵල සහ අනෙකුත් ගණනය කිරීම් මවුලය මගින් සිදු කරයි.

රසායන විද්‍යාවේදී ස්කන්ධය සහ බරට වඩා අංශූන් සංඛ්‍යාව වඩා වැදගත් වේ. වෙනස් ස්කන්ධයන් සහිත පරමාණු අතර ප්‍රතික්‍රියා සිදුවී‍ම ඊට හේතුවේ. (උදාහරණයක් ලෙස හයිඩ්‍රජන් පරමාණු දෙකක් හා එක් ඔක්සිජන් පරමාණුවකින් එක් ජල අණුවක් සෑදේ) ඒවාට එකිනෙකට වෙනස් ස්කන්ධ පවතී. (එක් ඔක්සිජන් අණුවක් හයිඩ්‍රජන් අණුවක් මෙන් දහසය ගුණයක් බරින් යුක්ත වේ.) කෙසේ නමුත් ප්‍රතික්‍රියාවක දී භාවිතා වන පරමාණු ගණන පිළිබඳව ප්‍රකාශයක් කිරීම අපහසු වේ. එසේ වන්නේ ඒවා ඉතා විශාල අගයන්වන හෙයිනි. උදාහරණයක් ලෙස ජලය මිලිලීටර් එකක මවුල 3.34 x 1022 ප්‍රමාණයට වඩා අධික ප්‍රමාණයක් පවතී.