शोधकर्ताओं ने पहली बार जांच की है कि रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान पानी के दो अलग-अलग रूप (ऑर्थो- और पैरा-) अलग-अलग कैसे व्यवहार करते हैं.
पानी एक रासायनिक इकाई है, एक अणु जिसमें एक एकल ऑक्सीजन परमाणु दो से जुड़ा है हाइड्रोजनीकरण परमाणु (H2O)। पानी तरल, ठोस (बर्फ) और गैस (वाष्प) के रूप में मौजूद है। यह उन कुछ रसायनों में से है जिनमें शामिल नहीं है कार्बन और अभी भी कमरे के तापमान (लगभग 20 डिग्री) पर तरल हो सकता है। जल सर्वव्यापी और जीवन के लिए महत्वपूर्ण है। आण्विक स्तर पर यह सर्वविदित है कि प्रतिदिन जल दो भिन्न रूपों में विद्यमान रहता है लेकिन यह जानकारी सामान्य ज्ञान की नहीं है। पानी के इन दो रूपों को आइसोमर कहा जाता है और इन्हें ऑर्थो- या पैरा-वाटर कहा जाता है। इन रूपों के बीच मुख्य अंतर बहुत सूक्ष्म है और केवल दो हाइड्रोजन परमाणुओं के परमाणु स्पिनों का सापेक्ष अभिविन्यास है जो एक ही या विपरीत दिशा में संरेखित होते हैं, इसलिए उनके नाम। हाइड्रोजन परमाणुओं का यह चक्कर परमाणु भौतिकी के कारण है, हालांकि यह घटना अभी तक पूरी तरह से समझ में नहीं आई है। इन दो रूपों में समान भौतिक गुण होते हैं और अब तक यह माना जाता रहा है कि उनके पास भी समान रासायनिक गुण होने चाहिए।
में प्रकाशित एक हालिया अध्ययन में प्रकृति संचार, बेसल विश्वविद्यालय, हैम्बर्ग के शोधकर्ताओं ने पहली बार पानी के इन दो रूपों की रासायनिक प्रतिक्रिया में अंतर की जांच की है और साबित किया है कि ऑर्थो- और पैरा-फॉर्म बहुत अलग तरह से प्रतिक्रिया करते हैं। रासायनिक अभिक्रियाशीलता का अर्थ है वह तरीका या क्षमता जिसके द्वारा एक अणु रासायनिक प्रतिक्रिया से गुजरता है। अध्ययन में पानी को उसके दो भागों में अलग करना शामिल था समाजिक विद्युत क्षेत्रों को शामिल करके इलेक्ट्रोस्टैटिक डिफ्लेक्टर का उपयोग करके फॉर्म (ऑर्थो- और पैरा-)। चूँकि ये दोनों समावयवी व्यावहारिक रूप से समान हैं और इनमें समान भौतिक गुण हैं, इसलिए यह पृथक्करण प्रक्रिया जटिल और चुनौतीपूर्ण है। शोधकर्ताओं के इस समूह द्वारा फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर साइंस के लिए उनके द्वारा विकसित विद्युत क्षेत्रों के आधार पर एक विधि का उपयोग करके अलगाव हासिल किया गया था। डिफ्लेक्टर एक विद्युत क्षेत्र को परमाणु पानी के एक बीम से परिचित कराता है। चूंकि दो आइसोमर्स में परमाणु स्पिन में महत्वपूर्ण अंतर है, यह उस तरीके को थोड़ा प्रभावित करता है जिसके द्वारा परमाणु इस विद्युत क्षेत्र के साथ बातचीत करते हैं। इसलिए, जैसे ही पानी विक्षेपक के माध्यम से यात्रा करता है, वह अपने दो रूपों ऑर्थो- और पैरा- में अलग होने लगता है।
शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि पैरा-वाटर ऑर्थो-वाटर की तुलना में लगभग 25 प्रतिशत तेजी से प्रतिक्रिया करता है और यह एक को आकर्षित करने में सक्षम है प्रतिक्रिया साथी अधिक मजबूती से। यह निश्चित रूप से परमाणु स्पिन में अंतर से समझाया गया है जो पानी के अणुओं के घूर्णन को प्रभावित करता है। साथ ही, पैरा-वाटर का विद्युत क्षेत्र आयनों को तेजी से आकर्षित करने में सक्षम होता है। समूह ने आगे अपने निष्कर्षों की पुष्टि करने के लिए पानी के अणुओं के कंप्यूटर सिमुलेशन का प्रदर्शन किया। सभी प्रयोग अणुओं के साथ बहुत कम तापमान सेटिंग्स में लगभग -273 डिग्री सेल्सियस पर किए गए थे। यह एक महत्वपूर्ण कारक है जैसा कि लेखकों द्वारा समझाया गया है कि केवल ऐसी स्थितियों में व्यक्तिगत क्वांटम राज्यों और अणुओं की ऊर्जा सामग्री को अच्छी तरह से परिभाषित और बेहतर नियंत्रित किया जा सकता है। जिसका अर्थ है कि पानी का अणु अपने दो रूपों में से किसी एक के रूप में स्थिर हो जाता है और उनके अंतर स्पष्ट और स्पष्ट हो जाते हैं। इस प्रकार, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की जांच से अंतर्निहित तंत्र और गतिशीलता का पता चल सकता है जिससे बेहतर समझ हो सके। हालाँकि, इस समय इस अध्ययन का व्यावहारिक उपयोग बहुत अधिक नहीं हो सकता है।
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स्रोत (रों)
किलाज ए और अन्य 2018। फंसे हुए डायजेनिलियम आयनों की ओर पैरा और ऑर्थो-वाटर की विभिन्न अभिक्रियाओं का अवलोकन। संचार प्रकृति। 9 (1)। https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3
