శాస్త్ర విజ్ఞానము


శాస్త్ర విజ్ఞానము


ఉత్‍ప్రేరణ (catalysis)


పదార్థం యొక్క వివిధ దశల (phases of matter)    (ఘన, ద్రవ, వాయు దశలు) మధ్య ఉండే సమతాస్థితులకి గిబ్స్ ఉష్ణగతి శాస్త్ర ధర్మాలని వర్తింపజేస్తూ పోయాడు. నీరు, నీటి ఆవిరి కొన్ని ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, పీడనాల (pressures)  వద్ద కలసి ఉండగలవు. ఉష్ణోగ్రత మారితే, సమతాస్థితిని నిలుపుకునేందుకు గాను, తదనుగుణంగా పీడనంలో కూడా మార్పు రావాలి. కాని ద్రవ నీరు, నీటి ఆవిరి, మంచు గడ్డ – ఈ మూడు దశలు కలిసి ఉండడం అనేది ఒక ప్రత్యేక ఉష్ణోగ్రత, పీడనం వద్ద మాత్రమే సాధ్యం అవుతుంది.

ఈ విషయాలని గణితపరంగా వర్ణించడానికి గిబ్స్ phase rule (దశా నియమం) అని ఓ చక్కని సూత్రాన్ని ప్రతిపాదించాడు. ఈ నియమం వ్యవస్థ యొక్క ఉష్ణోగ్రత, పీడనం మాత్రమే కాక వివిధ అంతర అంశాల (components)  యొక్క గాఢతలని మార్చుతుంటే సమతాస్థితి ఎలా మారుతుందో చెప్తుంది.

ఆ విధంగా రసాయన ఉష్ణగతి శాస్త్రం ఎంత క్షుణ్ణంగా, ఎంత నిర్దుష్టంగా రూపొందించబడింది అంటే గిబ్స్ తరువాత ఈ రంగంలో ప్రవేశించిన వారికి చెయ్యడానికి ఇక పెద్దగా ఏమీ మిగలలేదు. గిబ్స్ అంత ప్రతిభావంతమైన, ప్రధానమైన కృషి చేసినా తన రచనలన్నీ అమెరికన్ పత్రికలలో మాత్రమే ప్రచురితం అయ్యాయి కనుక, యూరప్ కి చెందిన శాస్త్రవేత్తలు ఆ పరిశోధనలని పెద్దగా పట్టించుకోలేదు.

(అయితే ఇందుకు ఒక ముఖ్యమైన మినహాయింపు ఉంది. ఈ సందర్భంలో మరో అమెరికన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త గిల్బర్ట్ న్యూటన్ లువిస్ (1875-1946) కృషి గురించి కూడా చెప్పుకోవాలి. 1923  లో అతడు ఉష్ణగతి శాస్త్రం మీద రాసిన ఓ ప్రముఖ కృతిలో 'వృత్తి' (activity) అన్న భావనని పరిచయం చేశాడు. ఒక రసాయనం యొక్క గాఢత, దాని వృత్తి – ఈ రెండూ అభిన్నం కాదు. కాని రెండిటికీ సంబంధం వుంది. గాఢత బదులుగా ఈ వృత్తి అనే రాశిని ప్రక్షేపిస్తే రసాయన ఉష్ణగతి  శాస్త్రపు సమీకరణాలు వాస్తవానికి మరింత కచ్చితంగా సరిపోతాయి).



ఉత్‍ప్రేరణ (catalysis)

పందిమ్మిదవ శతాబ్దపు చివరి దశలో రసాయన చర్యలకి సంబంధించిన భౌతిక పరిణామాల అధ్యయనంలో జర్మనీ దేశం ప్రపంచంలో అగ్రస్థానంలో ఉండేది. భౌతిక రసాయన శాస్త్రంలో విశ్వవిఖ్యాతి పొందిన రష్యన్-జర్మన్ శాస్త్రవేత్త ఒకడు ఉన్నాడు. అతడి పేరు ఫ్రీడ్రిక్ విల్హెల్మ్ ఓస్వాల్డ్ (1853-1932). అతడి ఏకైక కృషి ఫలితంగానే భౌతిక రసాయన శాస్త్రం ఒక  ప్రముఖమైన రంగంగా పేరు తెచ్చుకుంది. 1887  లో అతడు ఆ రంగంలో మొట్టమొదటి పాఠ్య పుస్తకం రాశాడు.  ఈ రంగానికే అనితరంగా కేటాయించబడ్డ ఓ వైజ్ఞానిక పత్రికను కూడా ప్రారంభించాడు.




ఓస్వాల్డ్


గిబ్స్ యొక్క కృషిని గుర్తించి, మెచ్చుకున్న యూరొపియన్లలో మరి ఓస్వాల్డ్ మొట్టమొదటి వాడయ్యాడు. ఉష్ణగతిశాస్త్రం మీద గిబ్స్ రాసిన పరిశోధనా పత్రాలని ఓస్వాల్డ్ 1892  లో జర్మన్ భాషలోకి అనువదించాడు. ఉత్‍ప్రేరణకి సంబంధించి గిబ్స్ సిద్ధాంతాలని ఓస్వాల్డ్ ఇంచుమించు వెనువెంటనే ఆచరణలో పెట్టడం ప్రారంభించాడు.

Catalysis (ఉత్‍ప్రేరణ)   అనే పదాన్ని 1835  లో బెర్జీలియస్ సూచించాడు. ఉత్‍ప్రేరణ అంటే ఒక ప్రత్యేక కోవకి చెందిన రసాయనాలని చాలా చిన్న మోతాదుల్లో వాడి, ఒక రసాయన చర్యని మరింత వేగవంతం చేసే ఒక ప్రక్రియ. ఆ ప్రత్యేక రసాయనాలనే catalysts (ఉత్‍ప్రేరకాలు) అంటారు. అలా వేగవంతం అయిన చర్యలో ఈ ఉత్‍ప్రేరకాలు మాత్రం పాల్గొనకపోవడం విశేషం. ఉదాహరణకి ప్లాటినమ్ లోహపు పొడి ఆక్సిజన్, హైడ్రోజన్ ల మధ్య చర్యని వేగవంతం చేస్తుంది. అలాగే వివిధ కర్బన రసాయనాలతో హైడ్రోజన్ కలయికకి కూడా ఈ లోహం ఉత్‍ప్రేరకంగా పని చేస్తుంది. ఈ నిజాన్ని 1816  లో (సోడియమ్, పొటాషియమ్ మూలకాలని శుధ్ధి చేసిన) డేవీ మొట్టమొదట కనుక్కున్నాడు. అలాగే ఎన్నో కర్బన రసాయనాలు మరింత సరళ అంశాలుగా విచ్ఛిన్నం కావడానికి ఆసిడ్లు ఉత్‍ప్రేరకాలుగా పని చేస్తాయి. 1812  లో జి. ఎస్. కిర్షాఫ్ ఈ విషయాన్ని మొట్టమొదట ప్రదర్శించాడు. అలాంటి చర్య ముగిశాక, దానికి ఉత్‍ప్రేరకంగా పని చేసిన ప్లాటినమ్ గాని, ఆసిడ్ గాని చర్య మొదట్లో ఉన్నంతే మిగులుతుంది.

1894  లో ఓస్వాల్డ్ మరెవరో రాసిన ఓ పరిశోధనా పత్రం యొక్క సంక్షిప్త రూపాన్ని తయారు చేశాడు. దాన్ని తన పత్రికలో ప్రచురించాలని అతడి ఉద్దేశం. ఆహారపదార్థాలు మండేటప్పుడు పుట్టే ఉష్ణం గురించి ఆ పత్రం ప్రస్తావిస్తుంది (అలాంటి చర్యల అధ్యయనం జీర్ణ ప్రక్రియ గురించి అవగాహన పెంచుతుంది).  ఆ పత్రాన్ని రాసిన రచయిత భావాలని పూర్తిగా వ్యతిరేకిస్తూ, ఆ సందర్భంలో ఉత్‍ప్రేరణ గురించి వ్యాఖ్యానిస్తూ తన పత్రికలో రశాడు.

No comments: