સંશોધકોએ પ્રથમ વખત તપાસ કરી છે કે કેવી રીતે બે અલગ અલગ સ્વરૂપ છે પાણી (ઓર્થો- અને પેરા-) રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય ત્યારે અલગ રીતે વર્તે છે.
પાણી રાસાયણિક એન્ટિટી છે, એક પરમાણુ જેમાં એક પ્રાણવાયુ અણુ બે હાઇડ્રોજન અણુ (H2O) સાથે જોડાયેલ છે. પાણી પ્રવાહી, ઘન (બરફ) અને ગેસ (વરાળ) તરીકે અસ્તિત્વમાં છે. તે એવા કેટલાક રસાયણોમાંથી એક છે જેમાં સમાવિષ્ટ નથી કાર્બન અને હજુ પણ ઓરડાના તાપમાને (લગભગ 20 ડિગ્રી) પ્રવાહી હોઈ શકે છે. પાણી જીવન માટે સર્વવ્યાપી અને મહત્વપૂર્ણ છે. મોલેક્યુલર સ્તરે તે જાણીતું છે કે રોજિંદા પાણી બે અલગ અલગ સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે પરંતુ આ માહિતી સામાન્ય જ્ઞાનની નથી. ના આ બે સ્વરૂપો પાણી તેને આઇસોમર્સ કહેવામાં આવે છે અને તેને ઓર્થો- અથવા પેરા- તરીકે ઓળખવામાં આવે છે પાણી. આ સ્વરૂપો વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત ખૂબ જ સૂક્ષ્મ છે અને તે બે હાઇડ્રોજન અણુઓના ન્યુક્લિયર સ્પિનની સંબંધિત દિશા છે જે સમાન અથવા વિરુદ્ધ દિશામાં ગોઠવાયેલ છે, તેથી તેમના નામ. હાઇડ્રોજન પરમાણુનું આ સ્પિન અણુ ભૌતિકશાસ્ત્રને કારણે છે, જોકે આ ઘટના હજુ સુધી સંપૂર્ણ રીતે સમજી શકાયું નથી. આ બે સ્વરૂપો સમાન ભૌતિક ગુણધર્મો ધરાવે છે અને અત્યાર સુધી એવું માનવામાં આવતું હતું કે તેઓમાં સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો પણ હોવા જોઈએ.
માં પ્રકાશિત થયેલા તાજેતરના અભ્યાસમાં કુદરત કોમ્યુનિકેશન્સ, યુનિવર્સિટી ઓફ બેસલ, હેમ્બર્ગના સંશોધકોએ પ્રથમ વખત આ બે સ્વરૂપોની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં તફાવતની તપાસ કરી છે. પાણી અને સાબિત કર્યું છે કે ઓર્થો- અને પેરાફોર્મ્સ ખૂબ જ અલગ રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો અર્થ એ છે કે જે રીતે અથવા ક્ષમતા કે જેના દ્વારા પરમાણુ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. અભ્યાસમાં અલગતા સામેલ છે પાણી ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડનો સમાવેશ કરીને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ડિફ્લેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને તેના બે આઇસોમેરિક સ્વરૂપો (ઓર્થો- અને પેરા-) માં. કારણ કે આ બંને આઇસોમર્સ વ્યવહારીક રીતે સમાન છે અને સમાન ભૌતિક ગુણધર્મો ધરાવે છે, આ વિભાજન પ્રક્રિયા જટિલ અને પડકારજનક છે. સંશોધકોના આ જૂથ દ્વારા ફ્રી-ઇલેક્ટ્રોન લેસર સાયન્સ માટે તેમના દ્વારા વિકસિત ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ પર આધારિત પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને અલગતા પ્રાપ્ત કરવામાં આવી હતી. ડિફ્લેક્ટર એટોમાઇઝ્ડ પાણીના બીમમાં ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડનો પરિચય આપે છે. બે આઇસોમર્સમાં પરમાણુ સ્પિનમાં નિર્ણાયક તફાવત હોવાથી, આ વિદ્યુત ક્ષેત્ર સાથે અણુઓ કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તેના પર થોડી અસર કરે છે. તેથી, જેમ જેમ પાણી ડિફ્લેક્ટરમાંથી પસાર થાય છે તેમ તે તેના બે સ્વરૂપો ઓર્થો- અને પેરા-માં અલગ થવાનું શરૂ કરે છે.
સંશોધકોએ દર્શાવ્યું છે કે પેરા- પાણી ઓર્થો-વોટર કરતાં લગભગ 25 ટકા ઝડપી પ્રતિક્રિયા આપે છે અને તે a તરફ આકર્ષિત કરવામાં સક્ષમ છે પ્રતિક્રિયા વધુ મજબૂત ભાગીદાર. આ ચોક્કસપણે પરમાણુ સ્પિનમાં તફાવત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે જે પાણીના અણુઓના પરિભ્રમણને પ્રભાવિત કરે છે. ઉપરાંત, પેરા-વોટરનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર આયનોને ઝડપથી આકર્ષવામાં સક્ષમ છે. જૂથે તેમના તારણોને સમર્થન આપવા માટે પાણીના અણુઓના કમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશન્સ કર્યા. બધા પ્રયોગો લગભગ -273 ડિગ્રી સેલ્સિયસ ખૂબ જ નીચા તાપમાન સેટિંગ્સમાં પરમાણુઓ સાથે કરવામાં આવ્યા હતા. આ એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે જે લેખકો દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે માત્ર આવી પરિસ્થિતિઓમાં જ વ્યક્તિગત ક્વોન્ટમ સ્ટેટ્સ અને પરમાણુઓની ઊર્જા સામગ્રી સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત અને વધુ સારી રીતે નિયંત્રિત થઈ શકે છે. જેનો અર્થ છે કે પાણીના પરમાણુ તેના બે સ્વરૂપોમાંથી એક તરીકે સ્થિર થાય છે અને તેમના તફાવતો સ્પષ્ટ અને સ્પષ્ટ બને છે. આમ, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની તપાસ કરવાથી અન્ડરલાઇંગ મિકેનિઝમ્સ અને ડાયનેમિક્સ વધુ સારી સમજણ તરફ દોરી જાય છે. જો કે, આ અભ્યાસનો વ્યવહારિક ઉપયોગ આ સમયે બહુ વધારે ન હોઈ શકે.
***
{તમે ટાંકેલા સ્ત્રોત(ઓ)ની સૂચિમાં નીચે આપેલ DOI લિંક પર ક્લિક કરીને મૂળ સંશોધન પેપર વાંચી શકો છો}
સ્રોત (ઓ)
કિલાજ એટ અલ 2018. ફસાયેલા ડાયઝેનીલિયમ આયન તરફ પેરા અને ઓર્થો-પાણીની વિવિધ પ્રતિક્રિયાઓનું અવલોકન. કુદરત કોમ્યુનિકેશન્સ. 9 (1). https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3
