दैनंदिन पाण्याचे दोन आयसोमेरिक स्वरूप भिन्न प्रतिक्रिया दर दर्शवतात

संशोधकांनी प्रथमच दोन वेगवेगळ्या रूपांचा शोध घेतला आहे पाणी (ऑर्थो- आणि पॅरा-) रासायनिक अभिक्रिया होत असताना वेगळ्या पद्धतीने वागतात.

पाणी एक रासायनिक घटक आहे, एक रेणू ज्यामध्ये एकल ऑक्सिजन अणू दोन हायड्रोजन अणूंशी (H2O) जोडलेले आहे. पाणी द्रव, घन (बर्फ) आणि वायू (वाष्प) म्हणून अस्तित्वात आहे. हे काही रसायनांपैकी एक आहे ज्यामध्ये नाही कार्बन आणि तरीही खोलीच्या तपमानावर (सुमारे 20 अंश) द्रव असू शकते. पाणी जीवनासाठी सर्वव्यापी आणि महत्त्वाचे आहे. आण्विक स्तरावर हे सर्वज्ञात आहे की दररोज पाणी दोन वेगवेगळ्या स्वरूपात अस्तित्वात आहे परंतु ही माहिती सामान्य ज्ञानाची नाही. ची ही दोन रूपे पाणी त्यांना आयसोमर म्हणतात आणि त्यांना ऑर्थो- किंवा पॅरा- असे संबोधले जाते पाणी. या स्वरूपांमधील मुख्य फरक अत्यंत सूक्ष्म आहे आणि दोन हायड्रोजन अणूंच्या परमाणु स्पिनचे सापेक्ष अभिमुखता आहे जे एकतर एकाच किंवा विरुद्ध दिशेने संरेखित आहेत, म्हणून त्यांची नावे. हायड्रोजन अणूंचे हे स्पिन अणु भौतिकशास्त्रामुळे आहे जरी ही घटना अद्याप पूर्णपणे समजलेली नाही. या दोन रूपांमध्ये एकसारखे भौतिक गुणधर्म आहेत आणि आतापर्यंत असे मानले जात आहे की त्यांच्यामध्ये नंतर समान रासायनिक गुणधर्म असावेत.

मध्ये प्रकाशित नुकत्याच झालेल्या एका अभ्यासात निसर्ग कम्युनिकेशन्स, युनिव्हर्सिटी ऑफ बासेल, हॅम्बुर्ग येथील संशोधकांनी प्रथमच या दोन प्रकारच्या रासायनिक अभिक्रियामधील फरक तपासला आहे. पाणी आणि हे सिद्ध केले आहे की ऑर्थो- आणि पॅराफॉर्म खूप वेगळ्या पद्धतीने प्रतिक्रिया देतात. रासायनिक अभिक्रिया म्हणजे रेणूची रासायनिक अभिक्रिया ज्या मार्गाने किंवा क्षमता असते. या अभ्यासात पृथक्करणाचा समावेश होता पाणी इलेक्ट्रिक फील्डचा समावेश करून इलेक्ट्रोस्टॅटिक डिफ्लेक्टर वापरून त्याच्या दोन आयसोमेरिक रूपांमध्ये (ऑर्थो- आणि पॅरा-) हे दोन्ही आयसोमर व्यावहारिकदृष्ट्या सारखेच असल्याने आणि त्यांचे भौतिक गुणधर्म सारखेच असल्याने, ही पृथक्करण प्रक्रिया जटिल आणि आव्हानात्मक आहे. संशोधकांच्या या गटाने फ्री-इलेक्ट्रॉन लेझर सायन्ससाठी विकसित केलेल्या इलेक्ट्रिक फील्डवर आधारित पद्धत वापरून वेगळे केले गेले. डिफ्लेक्टर अणुयुक्त पाण्याच्या तुळईला विद्युत क्षेत्राचा परिचय देतो. दोन आयसोमर्समध्ये आण्विक स्पिनमध्ये महत्त्वपूर्ण फरक असल्याने, या विद्युत क्षेत्राशी अणूंचा संवाद साधण्याच्या मार्गावर याचा थोडासा परिणाम होतो. म्हणून, पाणी विक्षेपकातून प्रवास करत असताना ते त्याच्या दोन रूपांमध्ये विभक्त होऊ लागते- आणि पॅरा-.

संशोधकांनी दाखवून दिले आहे की पॅरा- पाणी ऑर्थो-वॉटरपेक्षा सुमारे 25 टक्के वेगाने प्रतिक्रिया देते आणि ते a कडे आकर्षित करण्यास सक्षम आहे प्रतिक्रिया अधिक मजबूत भागीदार. पाण्याच्या रेणूंच्या रोटेशनवर परिणाम करणाऱ्या विभक्त स्पिनमधील फरकाने हे निश्चितपणे स्पष्ट केले आहे. तसेच, पॅरा-वॉटरचे विद्युत क्षेत्र आयनांना जलद आकर्षित करण्यास सक्षम आहे. गटाने त्यांच्या निष्कर्षांची पुष्टी करण्यासाठी पाण्याच्या रेणूंचे संगणक अनुकरण केले. सर्व प्रयोग रेणूंसह अगदी कमी तापमान सेटिंग्जमध्ये जवळजवळ -273 अंश सेल्सिअसमध्ये केले गेले. लेखकांनी स्पष्ट केल्याप्रमाणे हा एक महत्त्वाचा घटक आहे की केवळ अशा परिस्थितीत वैयक्तिक क्वांटम अवस्था आणि रेणूंची ऊर्जा सामग्री चांगल्या प्रकारे परिभाषित आणि चांगल्या प्रकारे नियंत्रित केली जाऊ शकते. याचा अर्थ असा की पाण्याचे रेणू त्याच्या दोन रूपांपैकी एक म्हणून स्थिर होतात आणि त्यांच्यातील फरक स्पष्ट आणि स्पष्ट होतात. अशाप्रकारे, रासायनिक अभिक्रियांचे अन्वेषण केल्याने अंतर्निहित यंत्रणा आणि गतिशीलता प्रकट होऊ शकते ज्यामुळे अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेता येते. तथापि, या अभ्यासाचा व्यावहारिक उपयोग यावेळी फारसा जास्त नसावा.

***

{उद्धृत स्रोतांच्या सूचीमध्ये खाली दिलेल्या DOI लिंकवर क्लिक करून तुम्ही मूळ शोधनिबंध वाचू शकता}

स्त्रोत

Kilaj A et al 2018. अडकलेल्या डायजेनिलियम आयनांच्या दिशेने पॅरा आणि ऑर्थो-वॉटरच्या विविध प्रतिक्रियांचे निरीक्षण. निसर्ग कम्युनिकेशन्स. ५(१०). https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3