माणिक और पन्ना के रंग इतने हड़ताली हैं कि वे लाल और हरे – रूबी लाल और पन्ना हरे रंग के रंगों को परिभाषित करते हैं। लेकिन क्या आपने कभी सोचा है कि उन्हें वे रंग कैसे मिलते हैं?
मैं एक अकार्बनिक रसायनज्ञ हूं। मेरे क्षेत्र में शोधकर्ता सभी तत्वों के रसायन विज्ञान को समझने के लिए काम करते हैं जो आवर्त सारणी बनाते हैं। कई अकार्बनिक रसायनज्ञ संक्रमण धातुओं पर ध्यान केंद्रित करते हैं – आवर्त सारणी के बीच में तत्व। संक्रमण धातुओं में अधिकांश धातुएं शामिल हैं जिनसे आप परिचित हैं, जैसे कि आयरन (FE) और गोल्ड (AU)।
संक्रमण धातुओं के साथ बनाए गए यौगिकों की एक विशेषता उनका तीव्र रंग है। प्रकृति में कई उदाहरण हैं, जिनमें रत्न और पेंट पिगमेंट शामिल हैं। यहां तक कि रक्त का रंग प्रोटीन हीमोग्लोबिन से आता है, जिसमें लोहा होता है।
संक्रमण धातुओं वाले यौगिकों के रंगों की जांच करने से आपको कुछ वास्तव में अद्भुत विज्ञान में ले जाता है – यह इस क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए मुझे आकर्षित करने का हिस्सा है।
माणिक और पन्ना इस बात के महान उदाहरण हैं कि कैसे एक संक्रमण धातु की एक छोटी मात्रा-इस मामले में, क्रोमियम-एक सुंदर रंग बना सकता है जो अन्यथा एक काफी उबाऊ दिखने वाला खनिज होगा।
खनिज और क्रिस्टल
माणिक लाल दिखाई देते हैं क्योंकि वे नीले और हरे रंग की रोशनी को अवशोषित करते हैं।
माणिक और पन्ना दोनों खनिज हैं, जो एक प्रकार की चट्टान है जिसमें एक सुसंगत रासायनिक संरचना और परमाणु स्तर पर एक उच्च क्रमबद्ध संरचना होती है।
जब यह अत्यधिक क्रमबद्ध संरचना तीनों आयामों में फैली हुई है, तो खनिज एक क्रिस्टल बन जाता है।
1920 के दशक में क्रिस्टल फील्ड थ्योरी नामक भौतिकविदों द्वारा विकसित एक सिद्धांत के साथ, वैज्ञानिक बता सकते हैं कि माणिक और पन्ना के रंग क्यों होते हैं जो वे करते हैं। क्रिस्टल फील्ड थ्योरी इस बारे में भविष्यवाणियां करता है कि कैसे एक संक्रमण धातु आयन की संरचना इसके आसपास के अन्य परमाणुओं से प्रभावित होती है।
माणिक मुख्य रूप से खनिज कोरंडम से बने होते हैं, जो एक नियमित, दोहराए जाने वाले सरणी में एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन से बना होता है। प्रत्येक एल्यूमीनियम आयन छह ऑक्सीजन आयनों से घिरा हुआ है।
पन्ना मुख्य रूप से खनिज बेरिल से बने होते हैं, जो कि बेरिलियम, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन और ऑक्सीजन के तत्वों से बने होते हैं। बेरिल की क्रिस्टल संरचना सूत्र में अतिरिक्त तत्वों के कारण कोरंडम की तुलना में अधिक जटिल है, लेकिन प्रत्येक एल्यूमीनियम आयन फिर से छह ऑक्सीजन आयनों से घिरा हुआ है।
शुद्ध कोरंडम और बेरिल रंगहीन हैं। माणिक और पन्ना के शानदार रंग बहुत कम मात्रा में क्रोमियम की उपस्थिति से आते हैं। क्रोमियम कोरंडम या बेरिल क्रिस्टल में एल्यूमीनियम के लगभग 1% की जगह लेता है जब एक रूबी या पन्ना एक उच्च तापमान और दबाव में भूमिगत हो जाता है।
लेकिन एक तत्व कैसे – क्रोमियम – एक पन्ना के रूबी और हरे रंग का लाल रंग बना सकता है?
रंग विज्ञान
माणिक और पन्ना होते हैं, वे रंग होते हैं, क्योंकि कई पदार्थों की तरह, वे प्रकाश के कुछ रंगों को अवशोषित करते हैं। अधिकांश दृश्यमान प्रकाश, जैसे सूरज की रोशनी, इंद्रधनुष के सभी रंगों से बना होता है: लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, इंडिगो और वायलेट। ये रंग दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम बनाते हैं, जो रॉय जी बिव के रूप में याद रखना आसान है।
वस्तुओं में एक रंग क्यों होता है, इसका एक मुख्य कारण यह है कि वे प्रकाश के इन दृश्यमान रंगों में से एक या अधिक को अवशोषित करते हैं। यदि कोई पदार्थ अवशोषित हो जाता है, उदाहरण के लिए, लाल बत्ती, इसका मतलब है कि लाल प्रकाश पदार्थ में फंस जाता है और अन्य रंग आपकी आंखों को वापस दर्शाते हैं। आपके द्वारा देखा गया रंग शेष प्रकाश का योग है, जो हरे-से-ब्लू रेंज में होगा। यदि कोई पदार्थ नीले रंग को अवशोषित करता है, तो यह आपको लाल या नारंगी लगेगा।
रंगहीन एल्यूमीनियम आयन के विपरीत, क्रोमियम आयन ऑक्सीजन आयनों से घिरे होने पर नीले और हरे रंग की रोशनी को अवशोषित करता है। लाल बत्ती वापस परिलक्षित होती है, इसलिए आप माणिक में देखते हैं।
एक पन्ना में, भले ही क्रोमियम छह ऑक्सीजन आयनों से घिरा हो, लेकिन क्रोमियम और आसपास के ऑक्सीजन आयनों के बीच एक कमजोर बातचीत होती है। यह बेरिल क्रिस्टल में सिलिकॉन और बेरिलियम की उपस्थिति के कारण है। वे एमराल्ड को नीले और लाल बत्ती को अवशोषित करने का कारण बनते हैं, जिससे आप देखने के लिए हरे रंग को छोड़ देते हैं।
क्रोमियम जैसे संक्रमण धातुओं के गुणों को बदलने की क्षमता बदलकर जो कुछ भी है, वह अकार्बनिक रसायन विज्ञान के मेरे क्षेत्र में एक मुख्य रणनीति है। ऐसा करने से वैज्ञानिकों को धातु युक्त यौगिकों के बुनियादी विज्ञान और विशिष्ट उद्देश्यों के लिए रासायनिक यौगिकों के डिजाइन को समझने में मदद मिल सकती है।
आप रत्न के अद्भुत रंगों में प्रसन्न हो सकते हैं, लेकिन रसायन विज्ञान के माध्यम से, आप यह भी देख सकते हैं कि प्रकृति आवर्त सारणी में तत्वों के साथ बनाई गई जटिल संरचनाओं की एक अंतहीन विविधता का उपयोग करके उन रंगों को कैसे बनाती है।
डैनियल फ्रीडमैन कॉलेज ऑफ साइंस, टेक्नोलॉजी, इंजीनियरिंग, मैथमेटिक्स एंड मैनेजमेंट, यूनिवर्सिटी ऑफ विस्कॉन्सिन-स्टाउट के डीन हैं।इस लेख को पुनर्प्रकाशित किया गया है बातचीत।
प्रकाशित – 05 फरवरी, 2025 02:36 PM IST
