പരൽ (രസതന്ത്രം)

അണുക്കളോ തന്മാത്രകളോ അയോണുകളോ ക്രമരൂപത്തിൽ ആവർത്തിച്ച് ത്രിമാനമായി വിന്യസിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ഖരവസ്തുക്കളുടെ ശാസ്ത്രനാമമാണ് പരലുകൾ (Crystals).

വെള്ളാരങ്കൽപ്പരൽ. ഈ ചിത്രത്തിലെ പലതരിപ്പരലിലെ തരികൾ പ്രത്യേകം കാണാൻ സാധിക്കും

പരൽ എന്ന പദത്തിന്, ശാസ്ത്രഭാഷയിൽ സൂക്ഷ്മമായ അർത്ഥമുണ്ട്. എന്നാൽ, സാധാരണ ഗ്രാമ്യഭാഷയിൽ, വ്യക്തമായ ഘടനാരൂപമുള്ളതും സുന്ദരങ്ങളുമായ എല്ലാ വസ്തുക്കളേയും പരലുകൾ എന്നു വിളിക്കാറുണ്ട്. ഉപ്പ്, പഞ്ചസാര, മഞ്ഞുകട്ട, വെള്ളാരങ്കല്ലുകൾ (Quartz), പെൻ‍സിൽക്കാമ്പിലുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റ് തുടങ്ങിയവയാണ് പരലുകൾക്ക് ഉദാഹരണങ്ങൾ.

പരൽരൂപവത്കരണം

ക്വാട്സ് പരൽ

ചോർപ്പാകൃതിയിലുള്ള കൃത്രിമ ബിസ്മത് പരൽ

ഒരു ദ്രാവകത്തിൽ നിന്നോ, വസ്തുക്കൾ അലിഞ്ഞു ചേർന്ന ലായനിയിൽ നിന്നോ ആണ് പരലുകൾ രൂപമെടുക്കുന്നത്. ആ പ്രക്രിയ പരൽരൂപവത്കരണം (Crystallisation) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. തണുക്കുന്തോറും വെള്ളം ഉറഞ്ഞ് ആദ്യം ചെറിയ മഞ്ഞുപരലുകൾ ഉണ്ടാവുന്നു. ഇത്തരം ചെറുതരികൾ ക്രമത്തിൽ വളർന്ന്, പല തരികൾ‍ കൂടിയുറഞ്ഞാണ് മഞ്ഞുകട്ടയാവുന്നത്. പരലുകളുടെ ഭൗതിക സ്വഭാവം, പരലുകളുടെ വലിപ്പം, വിന്യാസം തുടങ്ങിയവ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉരുകിയലോഹം ഉറഞ്ഞുണ്ടാവുന്ന ലോഹക്കട്ടകൾക്കും ഇക്കാര്യം സത്യമാണ്. ഏതുതരം പരലാണ് രൂപപ്പെടുക എന്നത്, ദ്രാവകത്തിന്റെ രാസഗുണം, ഉറയുന്ന സാഹചര്യം, അന്തരീക്ഷമർദ്ദം, തുടങ്ങിയകാരങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്.

ചില സവിശേഷ സന്ദർഭങ്ങളിൽ, ലായനികൾ തണുപ്പിച്ചാൽ പരലുകൾ രൂപപ്പെടാതെയും വരാം. ലായനിയിലെ അണുക്കൾക്ക് പരൽക്കൂടിലെ (Lattice) അവയുടെ യഥാസ്ഥാനത്ത് എത്താൻ കഴിയുന്നതിനു മുമ്പ് അതിവേഗം തണുത്ത് അവയുടെ ചലനശേഷി നഷ്ടപ്പെടുന്നതാണ് മിക്കപ്പോഴും ഇങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നതിനു കാരണം. പരൽരൂപമില്ലാത്ത ഇത്തരം വസ്തുക്കളെ അനിയതരൂപങ്ങൾ (Amorphous) എന്നോ സ്ഫടികങ്ങൾ (Glassy) എന്നോ വിട്രിയസ് വസ്തുക്കൾ (Vitreous) എന്നോ വിളിക്കുന്നു. എന്നാൽ, അരൂപഖരങ്ങളും സ്ഫടികങ്ങളും തമ്മിൽ പ്രകടമായ വ്യത്യാസങ്ങൾ ഉണ്ട്; സ്ഫടികങ്ങൾ ഉറയുമ്പോൾ ലീനതാപം (Latent Heat of Fusion) ഉത്സർജ്ജിക്കുന്നില്ല. അതുകൊണ്ട് ചില ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർ സ്ഫടികങ്ങളെ ഖരവസ്തുക്കളായല്ല, അതിശ്യാനദ്രാവകങ്ങളായിട്ടാണ് (viscous liquids) പരിഗണിക്കുന്നത്; അത് ഒരു തർക്കവിഷയവുമാണ്.

എല്ലാവിധ രാസബന്ധങ്ങളുള്ള വസ്തുക്കളിലും പരൽഘടന കാണുന്നുണ്ട്. നിത്യജീവിതത്തിൽ കാണുന്ന പല പരൽവസ്തുകളും ഒന്നിലധികം പരൽത്തരികൾ അടങ്ങിയ പലതരിപ്പരലുകൾ (Polycrystals) ആണ്. ഏകദേശം എല്ലാ ലോഹങ്ങളും, പൊതുവെ പലതരിപ്പരൽ രൂപത്തിലാണ് സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്. ഒറ്റപ്പരൽ (Monocrystal) ‍ലോഹങ്ങളും, അനിയതരൂപ (Amorphus) ലോഹങ്ങളും ക്ലേശിച്ച് കൃതിമമായി ഉണ്ടാക്കിയെടുക്കുന്നവയാണ്. ലവണങ്ങളുടെ ഉരുകിയ ദ്രവത്തിൽനിന്നോ അവയുടെ ലായനിയിൽ നിന്നോ ഉറഞ്ഞുണ്ടാവുന്ന ലവണപ്പരലുകൾ അയണികബന്ധമുള്ള (Ionic Bond) പരലുകളാണ്. സഹസംയോജക (Covalent) ബന്ധങ്ങളുള്ള പരലുകളും സാധാരണമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന് ഗ്രാഫൈറ്റ്, വജ്രം, സിലിക്ക തുടങ്ങിയവ. പോളിമർ വസ്തുക്കളിലും പരലുകള്ള ഭാഗങ്ങൾ കാണാറുണ്ട്. പോളിമർ തന്മാത്രകളുടെ അസാമാന്യമായ നീളം കൊണ്ട് അവ പൂർണ്ണമായ പരലുകളായിത്തീരുന്നില്ല.

പരൽരൂപവത്കരണത്തേയും ഘടനയേയും സ്വാധീനിക്കുന്ന ഒരു സവിശേഷബലമാണ് വാൻ ഡർ വാൾ ബലങ്ങൾ . ഷഡ്ക്കോണ (Hexagonal) ഗ്രാഫൈറ്റ് പാളികൾ ദുർബ്ബലമായി ഒന്നിച്ചിരിക്കുന്നത് ഈ ബലം കൊണ്ടാണ്.

പരൽഘടനകളും രൂപങ്ങളും

ഇൻസുലിൻ പരലുകൾ

ഹലൈറ്റിന്റെ (സോഡിയം ക്ലോറൈഡ്) ഒരു വൻപരൽ

ഒന്നിൽക്കൂടുതൽ രൂപത്തിൽ സ്ഥിതിചെയ്യാനുള്ള ചില ഖരവസ്തുക്കളുടെ കഴിവിനെ ബഹുരൂപത (Polymorphism) എന്നുപറയുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് മഞ്ഞുകട്ട (Ice) സാധാരണ ഷഡ്ക്കോണരൂപത്തിലാണു കാണുന്നതെങ്കിലും, അതിന്, ഘനചതുരരൂപത്തിലും (Cubic) ഘനലംബകരൂപത്തിലും (Rhombohedral Ice) മറ്റു രൂപങ്ങളിലും സ്ഥിതിചെയ്യാൻ കഴിയും. അരൂപമായും ചില തന്മാത്രകൾ കാണാം; അരൂപമഞ്ഞുകട്ട (Amorphous Ice) ഒരുദാഹരണം. ഇത് ബഹുലാരൂപത (Polyamorphism) എന്നറിയപ്പെടുന്നു.

ശുദ്ധരാസമൂലകങ്ങളിലെ ബഹുരൂപതയെ രൂപാന്തരങ്ങൾ (Allotropy) എന്നാണ് വിളിക്കുന്നത്. ഗ്രാഫൈറ്റ്, വജ്രം, ഫുള്ളറീൻ തുടങ്ങിയവ അംഗാരത്തിന്റെ (Carbon) രൂപാന്തരങ്ങളാണ്.

മറ്റുകാര്യങ്ങൾ

അനായാസം വലിയ ഒറ്റപ്പരലാവുന്ന ഗാലിയം എന്ന ലോഹം

1982ൽ ഡാൻ ഷെക്റ്റ്മാൻ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞൻ, പരലുപോലിരിക്കുന്നതും എന്നാൽ സൂക്ഷ്മതലത്തിൽ ക്രമാവർത്തനമില്ലാത്തതുമായ അണുകകളുടെ അടുക്കുകൾ കണ്ടെത്തി. പരലുകളുടെ അതുവരെയുണ്ടായിരുന്ന ‍പരമ്പരാഗത നിർവചനം ഈ കണ്ടെത്തൽ കാരണം മറ്റേണ്ടതായി വന്നു. പാതിപ്പരലുകൾ (Quasicrystals) എന്നൊരു ആശയവും സ്വീകരിക്കപ്പെട്ടു. ഇന്റർനാഷണൽ യൂണിയൻ ഓഫ് ക്രിസ്റ്റലോഗ്രഫി സ്ഥാനസമഷ്ടി ആധാരമായ പരമ്പരാഗത നിർവചനം മാറ്റി, ഫൂറിയർ സമഷ്ടി ആധാരമാക്കി അനന്യമായ വിഭംഗനചിത്രം (Diffraction Diagram) നൽകുന്ന ഏതൊരു ഖരവസ്തുവും പരലാണെന്ന് പുനർനിർവചിച്ചു. അപ്രകാരം, പരലുകളുടെ കൂട്ടത്തിൽ ക്രമാവർത്തിതഘടനയുള്ള സാധാരണ പരലുകളൂം, ആവർത്തനസ്വഭാവമില്ലാത്ത പരലുകളെയും വെവ്വേറേ ഉൾപ്പെടുത്തി. സൂക്ഷ്മതലത്തിലുള്ള തനിയാവർത്തനം, ഒരു വസ്തു പരലായി പരിഗണിക്കാനുള്ള പര്യാപ്തനിബന്ധനയാണെങ്കിലും (Sufficient Condition), 1996 ലെ ഈ പുതിയ നിർവചനമനുസരിച്ച് ഒരു അവശ്യനിബ്ബന്ധനയല്ല (Necessary Condition).

ചില പരൽവസ്തുക്കൾ അയോവൈദ്യുതപ്രഭാവം (Ferroelectric effect), പീസ്സോവൈദ്യുതപ്രഭാവം (Piezoelectric effect) തുടങ്ങിയ ചില സവിശേഷഗുണങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു. പരലുകളിൽക്കൂടി പ്രകാശം കടന്നുപൊകുമ്പോൾ അതിന് അപവർത്തനം (വിവിധ ദിശകളിൽ പ്രകാശം വളയുന്നത്) സംഭവിച്ച് വിവിധ വർണ്ണരാജികൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. പരൽപ്രകാശികം (Crystal Optics) എന്ന ശാസ്ത്രശാഖ ഇത്തരം പ്രഭാവങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനമാണ്; പരലുകളെക്കുറിച്ചും അവയുടെ രൂപപ്പെടലിനെക്കുറിച്ചും പഠിക്കുന്ന ശാഖയാണു ക്രിസ്റ്റലോഗ്രഫി, അഥവാ പരൽശാസ്ത്രം.

പരൽപ്പാറകൾ

കാൽസൈറ്റ്പരലുകളുള്ള ഒരു ഫോസിൽ

സ്വതന്ത്രങ്ങളായ അകാർബണികദ്രവ്യങ്ങൾക്ൿ അതിന്റെ ഏറ്റവും സ്ഥിരഭൗതികാവസ്ഥയായ പരൽ രൂപമെടുക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രവണതയുണ്ട്. പരൽരൂപമുള്ള പാറക്കെട്ടുകൾ മാഗ്മയോ ജലലായനികളോ ഘനീഭവിച്ചുണ്ടായവയാണ്. സിംഹഭാഗം ആഗ്നേയശിലകളൂം (Igneous Rocks) ഈവിഭാഗത്തിലുള്ളവയാണ്. അവ ഘനീഭവിച്ച സാഹചര്യമനുസരിച്ചാണ് പാറയുടെ പരലീകരണം സംഭവിക്കുന്നത്. ഗ്രനൈറ്റ് പാറകൾ അതിസമ്മർദ്ദത്തിൽ വളരെ സാവധാനം തണുത്ത് പൂർണ്ണമായും പരൽ രൂപമായവയാണ്. എന്നാൽ പലപ്പോഴായി ഉരുകിവീണ ലാവ പെട്ടെന്നു തണുത്തുണ്ടായ പാറകളിൽ അരൂപങ്ങളായതോ സ്ഫടികരൂപമുള്ളതോ ആയ വസ്തുക്കൾ വളരെ സാധാരണമായി കാണുന്നുണ്ട്. വരണ്ട കാലവസ്ഥയിൽ ലായനികൾ ബാഷ്പീകരിച്ചുണ്ടായ അവസാദശിലകളാണ് (Sedimentary Rocks) ഉപ്പുപാറകൾ (Rock Salt) , ജിപ്സും, ചുണ്ണാമ്പുകല്ലുൾ (Limestone) മുതലായ മറ്റു പരൽപ്പാറകൾ. വെണ്ണക്കല്ലുകൾ, അഭ്ര-ഷിസ്റ്റ്പാറകൾ, ക്വാർട്സൈറ്റുകൾ തുടങ്ങിയ കായന്തരശിലകൾ (Metamorphic) എന്നറിയപ്പെടുന്ന മറ്റൊരുതരം പാറകൾ അതിതാപവും അതിമർദ്ദവും കൊണ്ട് പിന്നീടു പരലുകളായിത്തീർന്ന ശിലകളാണ്. ആദ്യം ഇത്തരം പാറകൾ ദ്രവങ്ങളോ ലായനികളോ അയിരുന്നിട്ടില്ലാത്ത ചുണ്ണാമ്പുകല്ലോ മണൽക്കല്ലോ (Sans Stone) സദൃശങ്ങളോ ആയ പാറകളായിരുന്നു. കായാന്തരണം അവയുടെ ആദ്യഘടന തിരുത്തി പരലുകളാക്കിത്തീർക്കുകയായിരുന്നു.

ചില പരലുകളും അവയുടെ ഗുണവിശേഷങ്ങളും

പരൽ	തരികൾ	ആകർഷണബലം	ക്വഥനാങ്കം	മറ്റു ഗുണങ്ങൾ
അയണിൿപ്പരലുകൾ	ധനവും, ഋണവുമായ അയണുകൾ	സ്ഥിരവൈദ്യുതാകർഷണം	ഉയർന്നത്	കഠിനം, ഭംഗുരം, ഉരുകിയനിലയിൽ നല്ല വിദ്യുച്ചാലകം
തന്മാത്രികം	ധ്രൂവതന്മാത്രകൾ	ലൻഡൻ ബലം‍, ദ്വയധ്രുവ-ദ്വയധ്രുവ ആകർഷണം	കുറവ്	മൃദു, അചാലകം ദ്രവരൂപത്തിലും വളരെക്കുറഞ്ഞ ചാലകത
തന്മാത്രികം	ധ്രുവരഹിതതൻമാത്രകൾ	ലൻഡൻ ബലം	കുറവ്	മൃദു, അചാലകം ദ്രവരൂപത്തിലും വളരെക്കുറഞ്ഞ ചാലകത
തന്തുജാലം (Network)	അണുക്കൾ	സഹസ്സംയോജകബന്ധങ്ങൾ	വളരെ ഉയർന്നത്	അതികഠിനം, വൈദ്യുതക്കുചാലകം
ലോഹം	ധന അയണുകളും ചലഇലക്ട്രോണുകളും	ലോഹബന്ധങ്ങൾ	സാമാന്യം ഉയർന്നത്	കഠിനമോ മൃദുവോ, അടിച്ചുപരത്താവുന്നതും തിളങ്ങുന്നതും, നല്ല വൈദ്യുതചാലകം