Posted on: 28 Sep 2011
ഡോ. ടി.ഡി. രാധാകൃഷ്ണന്നായര്
ആഗോള വ്യാപകമായി ഈ വര്ഷം (2011) അന്താരാഷ്ട്ര രസതന്ത്രവര്ഷമായി ആഘോഷപൂര്വം ആചരിക്കുകയാണ്. മാനവരാശിയുടെ നന്മയ്ക്കായി രസതന്ത്രത്തിലൂടെ ലഭ്യമായ സംഭാവനകളെ അനുസ്മരിക്കുന്ന ഈ വര്ഷാചരണവേളയില് ലോകക്ഷേമത്തിനായി രസതന്ത്രത്തിലൂടെ ഇനിയും എന്തെല്ലാം ചെയ്യാന് പറ്റുംഎന്ന് ചര്ച്ചചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ വര്ഷാചരണത്തിന്റെ ഔദ്യോഗിക മുദ്രാവാക്യം തന്നെ 'രസതന്ത്രം-നമ്മുടെ ജീവിതം, നമ്മുടെ ഭാവി' (Chemistry-our life, our future) എന്നാണ്.
ചരാചരങ്ങളിലെ വസ്തു (Matter) ക്കളില് സംഭവിക്കുന്ന മാറ്റങ്ങളെ അവയുടെ തന്മാത്രകളുടെ ഘടനാ സവിശേഷതകളുമായി ബന്ധപ്പെടുത്തിയാണ് രസതന്ത്ര ശാസ്ത്രപഠനവും ഗവേഷണവും നടക്കുന്നത്. ആ രീതിയില് ഇക്കാണുന്ന പ്രപഞ്ചത്തെയും അന്തരീക്ഷത്തെയും മനസ്സിലാക്കാന് രസതന്ത്രം ഏറെ പ്രയോജനപ്പെടുന്നു. തന്മാത്രാ പരിണാമങ്ങളിലൂടെ വസ്തുക്കളുടെ മാറ്റംവഴി ഭക്ഷണസാധനങ്ങള്, ഔഷധങ്ങള്, കീടനാശിനികള്, ബഹുതന്മാത്രകള്, ലോഹവസ്തുക്കള്, നിര്മാണ സാമഗ്രികള്, രാസത്വരകങ്ങള്, നാനോ മെറ്റീരിയലുകള് തുടങ്ങി നാനാവിധ പദാര്ഥങ്ങളുടെ സൃഷ്ടി രസതന്ത്രത്തിന്റെ പരിധിയില് വരുന്നു. അതുപോലെത്തന്നെ പരിസ്ഥിതി സംരക്ഷണം, മാലിന്യ നിര്മാര്ജനം, ജലശുദ്ധീകരണം, ടെക്നോളജി വികസനം എന്നുവേണ്ട രസതന്ത്രസ്പര്ശനമേല്ക്കാത്തതായി ഈ പ്രപഞ്ചത്തില് ഒന്നുംതന്നെ അവശേഷിക്കുന്നില്ല. സുന്ദര വര്ണവസ്തുക്കളും സുരഭില സുഗന്ധദ്രവ്യങ്ങളും ഇതില്പ്പെടുന്നു.
ശാസ്ത്രവിഷയങ്ങളില് രസതന്ത്രത്തിനുള്ള സ്ഥാനം അദ്വിതീയമാണ്. സൃഷ്ടി, സ്ഥിതി, സംഹാരങ്ങളുടെ നിര്വഹണ നിയന്ത്രണം രസതന്ത്രനിയമങ്ങളനുസരിച്ച് സംഭവിക്കുന്നു. 'രസ'വും, 'രാസ'വും 'പ്രപഞ്ച'വുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതിനാല് 'പ്രപഞ്ചലീല' തന്നെയാണ്രസതന്ത്ര പ്രക്രിയകളിലൂടെ ആവിഷ്കരിക്കപ്പെടുന്നത്. വസ്തുക്കളുടെ നിര്മാണവും നശീകരണവും രാസപ്രക്രിയകളിലൂടെ നടക്കുന്നു എന്നോര്ക്കുക. അതെങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നു എന്ന് കൂടുതല് ആരാഞ്ഞാല് മറുപടി ലളിതമാണ്. സൃഷ്ടിനടക്കുമ്പോള് പരമാണു 'ബന്ധന'ങ്ങള് (bonds) വഴി വസ്തുക്കളുടെ തന്മാത്രകള് രൂപപ്പെടുന്നു. സംഹാര പ്രക്രിയയില് വസ്തുവിലുള്ള തന്മാത്രകളിലെ 'ബന്ധന'ങ്ങള് ഭാഗികമായോ മുഴുവനായോ വിച്ഛേദിക്കപ്പെടുകയോ ജ്യാമിതീയ മാറ്റത്തിന് വിധേയമാക്കപ്പെടുകയോ ചെയ്യുന്നു അത്രമാത്രം. വസ്തുത ഇത്ര ലളിതമാണെങ്കിലും തന്മാത്രാ രൂപവത്കരണവും അവയുടെ വിശ്ലേഷണവും മിക്കവാറും സന്ദര്ഭങ്ങളില് സങ്കീര്ണങ്ങളായ പല പല പടികള് കടന്നായിരിക്കും നടക്കുന്നത്. വളരെ ചുരുക്കം ചില രാസപ്രവര്ത്തനങ്ങളിലേ ലഘുവായ രീതിയില് പരമാണു ബന്ധനങ്ങളും ബന്ധനമോചനവും നടക്കുന്നുള്ളൂ. തന്മാത്രയിലെ ഈപരമാണു ബന്ധനങ്ങള് പരമാണുക്കളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സാന്നിധ്യത്തിലോ ഭാഗികമായ അഭാവത്തിലോ ആണ് നടക്കുന്നത്.
ഒരേ വസ്തുവിന്റെ പരമാണുക്കള് വിവിധങ്ങളായ ബന്ധനങ്ങളാല് തന്മാത്രാ രൂപവത്കരണമോ വസ്തുനിര്മാണമോ നടത്തിയാല് ലഭിക്കുന്ന വസ്തുക്കള് വിവിധ സ്വഭാവ ഗുണങ്ങളോടുകൂടിയവ ആയിരിക്കും. അതുകൊണ്ടുതന്നെ അവയുടെ ഉപയോഗക്ഷമതയും വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും. കരിക്കട്ടയും വജ്രവും ഗ്രാഫൈറ്റും കാര്ബണ് നാനോ ട്യൂബും എല്ലാം കരിയുടെ (Carbon) പരമാണുക്കളാല് മാത്രം നിര്മിതമാണ്. എന്നാല്, അവയുടെ രൂപം, ഗുണം, നിറം, ഉപയോഗക്ഷമത എല്ലാം വിഭിന്നങ്ങളാണ്. വജ്രത്തിന്റെ വെട്ടിത്തിളക്കവും കാഠിന്യവും കരിക്കട്ടയ്ക്കില്ല. വ്യാവസായിക ഇലക്ട്രോഡായും ഘര്ഷണ ലഘൂകരണത്തിനും ഗ്രാഫൈറ്റ് ഉപയോഗിക്കുമ്പോള് അത്യന്താധുനിക ടെക്നോളജിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മൈക്രോ ഇലക്ട്രോണിക്സിലും ചാലക ബഹുതന്മാത്രാനിര്മാണത്തിനും നാനോ കാര്ബണ് ഉപയോഗപ്പെടുന്നു. വസ്തു (Matter) മെറ്റീരിയല് (Material) ആകുമ്പോള് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന ഘടനാസവിശേഷതകളാണ് അവയെ ടെക്നോളജി രംഗത്ത് ഉപയോഗക്ഷമമാക്കുന്നത്. അതുപോലെത്തന്നെ 'തന്മാത്രായന്ത്ര'ങ്ങളും പൂര്വസ്ഥിതി 'ഓര്മ'യുള്ള ലോഹവസ്തുക്കളും മര്ദനമേറ്റാല് വൈദ്യുതി പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന വസ്തുക്കളും വൈദ്യുതി കടത്തിവിടുന്ന കാര്ബണിക ബഹുതന്മാത്രകളും എല്ലാം ഈ വിഭാഗത്തില്പ്പെടുന്നവയാണ്. 'മെറ്റീരിയല്' കെമിസ്ട്രി കൂടുതല് വികസിതമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു.
രാസപ്രവര്ത്തനങ്ങളില് ഉത്പന്നങ്ങള് ലഭിക്കുന്നതുപോലെ പലപ്പോഴും 'താപോര്ജം' ഒരു ഉപഉത്പന്നമായി ലഭിക്കാറുണ്ട്. അടുക്കളയില് പാചക വാതകവും മണ്ണെണ്ണയും മറ്റും കത്തിക്കുമ്പോള് 'കാര്ബണ് ഡയോകൈ്സഡ്', 'കാര്ബണ് മോണോകൈ്സഡ്', ജലം തുടങ്ങിയവയ്ക്കു പുറമെ ഊര്ജവും താപരൂപത്തില് ലഭിക്കുന്നു. എന്നാല്, സൂര്യനില് നിന്നും ലഭിക്കുന്ന താപം ഇത്തരം ജ്വലനത്തില് കൂടിയല്ല ഉണ്ടാകുന്നത്. അവിടെ ഹൈഡ്രജന് തന്മാത്രകള് ഉരു(എൗശെീി)കിച്ചേരുമ്പോള് ഉണ്ടാകുന്ന പിണ്ഡനഷ്ടത്തിലൂടെ അതിഭീമമായി ഊര്ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുകയാണ്. പരമാണു കേന്ദ്രവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഈ ഊര്ജ ഉത്പാദനത്തെപ്പറ്റി ന്യൂക്ലിയര് രസതന്ത്രത്തില് പ്രതിപാദിക്കുന്നു. ഊര്ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന രാസപ്രവര്ത്തനമാണെങ്കിലും അല്ലെങ്കിലും പ്രതിപ്രവര്ത്തനം പൂര്ണമാകാന് അഭികാരക(ൃലമരമേി)േതന്മാത്രകള്ക്ക് പ്രതിപ്രവര്ത്തനത്തിന്റെ പാതയില് ഒരു ഊര്ജപ്രതിരോധത്തെ മറികടക്കേണ്ടതുണ്ട്. അതിനുവേണ്ടി ഊര്ജാഗിരണം നടത്താനുള്ള സാഹചര്യം ഉണ്ടായിരിക്കണം. ഈ ഊര്ജപ്രതിരോധത്തെ (ലിലൃഴ്യ യമൃൃശലൃ)അതിലംഘിക്കാനുള്ള ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ 'ഉത്തേജക ഊര്ജം (activation energy) വിവിധതരം രാസപ്രവര്ത്തനങ്ങള്ക്ക് വിവിധങ്ങളാണ്. അതിന്റെ അളവ് കുറവാണെങ്കില് പ്രതിപ്രവര്ത്തനം താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിലും വേഗത്തില് നടക്കും. അളവ് കൂടുന്നതനുസരിച്ച് പ്രതിപ്രവര്ത്തനത്തിന്റെ വേഗവും കുറയും. അപ്പോള് കൂടുതല് ഉയര്ന്ന താപനിലയിലേ പ്രതിപ്രവര്ത്തനം ആവശ്യമുള്ള വേഗത്തില് നടക്കുകയുള്ളൂ. രാസത്വരകങ്ങള് (catalysts) ഉപയോഗിച്ച് ഈ ഉത്തേജക ഊര്ജത്തെ ലഘൂകരിക്കാന് പറ്റും. 'രാസപരിണാമ പുരോഗതി'യില് (reaction co-ordinate) ആര്ജിക്കേണ്ട ഉത്തേജകഊര്ജം പൂജ്യമായിരുന്നെങ്കിലത്തെ അവസ്ഥ വിചിത്രമായിരുന്നേനെ. ഈ പ്രപഞ്ചവും മനോഹരമായ ഈ ഭൂവിഭാഗവും ഇന്നിവിടെ കാണുന്നതുപോലെ ആകുമായിരുന്നില്ല. സൃഷ്ടിയും സംഹാരവുമായി രാസപ്രവര്ത്തനങ്ങള് തലങ്ങും വിലങ്ങും നടന്നുകൊണ്ടേ ഇരുന്നേനെ. സന്തുലിതാവസ്ഥ എന്നൊന്ന് ഉണ്ടാകുമായിരുന്നില്ല. പ്രകൃതി ശക്തിയുടെ സങ്കല്പസവിശേഷത അപാരം എന്നേ പറയേണ്ടൂ!
രാസപ്രവര്ത്തനങ്ങളില് താപോര്ജം ലഭിച്ചത് തന്മാത്രാ ബന്ധനങ്ങളുടെ വിച്ഛേദനങ്ങളിലൂടെയാണ്. തന്മാത്രകളിലെ പരമാണു ബന്ധനങ്ങളില് സംഭരിച്ചിരുന്ന ഊര്ജം ബന്ധനമറ്റപ്പോള് താപോര്ജമായി പുറത്തേക്കുവന്നു. പെട്രോള് ഗ്യാസിലെയും മണ്ണെണ്ണയിലെയും കാര്ബണ്-കാര്ബണ് പരമാണു ബന്ധനങ്ങളും കാര്ബണ്-ഹൈട്രജന് പരമാണു ബന്ധനങ്ങളും കത്തല് മൂലം വിച്ഛേദിക്കപ്പെടുകയും അവയില് സംഭരിക്കപ്പെട്ടിരുന്ന ഊര്ജം താപമായി പുറേത്തക്കുവരികയുമാണ് ചെയ്യുന്നത്. വസ്തുവിന്റെ (matter) രാസമാറ്റത്തില് ഊര്ജ(energy)ത്തിന്റെ ശക്തമായ ഇടപെടലാണ് നാം ഈ സന്ദര്ഭങ്ങളില് കാണുന്നത്.
രാസ പ്രവര്ത്തനങ്ങള് ചലനാത്മകങ്ങളാണ്. അവ ഊര്ജവുമായി (enrgy) അഭേദ്യമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതുപോലെ കാലഗതിയുമായും സുദൃഢബന്ധം പുലര്ത്തുന്നു. ചലനമില്ലെങ്കില് കാലത്തിനെന്തുപ്രസക്തി? ചലനാത്മകമായ രാസപ്രവര്ത്തനങ്ങളുടെ കാലം അഥവാ സമയം അതിസൂക്ഷ്മം നിരീക്ഷിക്കുന്നുണ്ട്. സമയത്തില് നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്ന രാസപ്രവര്ത്തനത്തിന്റെ വേഗനിര്ണയവും പ്രവേഗ നിര്ണയവും പടിപടിയായി പുരോഗമിക്കുന്ന അതിന്റെ രൂപരേഖ (mechanism) വരച്ചു കാട്ടാന് വളരെ ആവശ്യമാണ്.
രാസപ്രവര്ത്തനം നടക്കുമ്പോള് ഉത്പന്നങ്ങള് ഉണ്ടാകുന്നതിനുതൊട്ടുമുമ്പ് അഭികാരക തന്മാത്രകളിലെ ഊര്ജം അവയുടെ സ്വതന്ത്ര ചലന വ്യവസ്ഥകളില് (degree of freedom of movement)പുനര് വിതരണത്തിനു വിധേയമാക്കപ്പെടുന്നു. അപ്പോള് ഊഹിക്കാന് പോലും പറ്റാത്തത്ര ഞെട്ടിപ്പിക്കുന്ന വേഗത്തില് പരമാണുക്കളും ബന്ധപ്പെട്ട ഇലക്ട്രോണുകളും സ്ഥാനചലനങ്ങള്ക്ക് വിധേയമാകുകയും പഴയ ബന്ധനങ്ങള് വിച്ഛേദിക്കപ്പെടാനും പുതിയവ രൂപപ്പെടാനും തുടങ്ങുന്നു. ഈ സാഹചര്യം സത്യാന്വേഷിക്ക് പിടികൊടുക്കാത്ത മായയായി (elusive)നിലകൊള്ളുന്ന ഒരു 'സംക്രമണ വ്യവസ്ഥ'(transition state)യെ സംജാതമാക്കുന്നു. അഭികാരകങ്ങളുമായി സദാസമയവും ചലനാത്മക സന്തുലിതാവസ്ഥ പാലിക്കുന്ന ഈ സംക്രമണ വ്യവസ്ഥയില് നിന്ന് ഉത്പന്നങ്ങള് നിശ്ചിത വേഗത്തില് രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു നിശ്ചിത സമയത്ത് സംക്രമണാവസ്ഥയിലുള്ള തന്മാത്രകളുടെ അളവും അതി സൂക്ഷ്മമമാണ്. അതുകൊണ്ട് സംക്രമണ വ്യവസ്ഥയെ വേര്തിരിച്ചെടുക്കുന്നതിനോ വിശ്ലേഷണ വിശകലനത്തിനു വിധേയമാക്കുന്നതിനോ സാധ്യമല്ല. സൈദ്ധാന്തികമായി സാംഖിക ബലതന്ത്രത്തിന്റെയും ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രത്തിന്റെയും അടിസ്ഥാനത്തില് സംക്രമണ വ്യവസ്ഥയുടെ അളവിനെ ഒരു ഗണിതസമവാക്യത്തിലൂടെയാണ് പ്രകടമാക്കുന്നത്. സിദ്ധാന്തപരമായി പ്രവേഗ നിര്ണയത്തിന് ഇതുപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. മായയ്ക്കു സമാനമായ ഈ അവസ്ഥാവിശേഷം പെട്ടെന്ന് മനസ്സിലേക്കെത്തിക്കുന്നത്''നിന്നുടെ സന്നിധി മാത്രേണ മായയില്..... നിന്നു ജനിക്കുന്നു നാനാ പ്രജകളും'' എന്ന രാമായണത്തിലെ ഈരടികളാണ്.
രാസപ്രവര്ത്തനത്തില് സംക്രമണ വ്യവസ്ഥ രൂപപ്പെടുവാനെടുക്കുന്ന സമയം ഏതാണ്ട് നൂറോ നൂറ്റമ്പതോ 'ഫെംറ്റോ' സെക്കന്ഡുകള് മാത്രമാണ്. ഒരു സെക്കന്ഡിന്റെ ഒരുലക്ഷം കോടിയില് ഒരംശമാണ് നൂറു 'ഫെംറ്റോ' സെക്കന്ഡുകള്. ഇത്രയും സൂക്ഷ്മമായ കാലയളവില് രൂപപ്പെടുന്ന സംക്രമണ വ്യവസ്ഥയെ ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ അവസാനത്തില് കുടുക്കിയത്രേ! അതിവേഗ ലേസര് സ്പെക്ട്രോ സ്കോപ്പി പരീക്ഷണത്തിലാണ് സംക്രമണ വ്യവസ്ഥയെ 'മരവിപ്പിക്കാന്' സാധിച്ചത്. സമയത്തെ വെല്ലാനുള്ള ഓട്ടത്തിന്റെ അവസാനമാണിതെന്ന് രസതന്ത്ര ശാസ്ത്രജന്മാര് കരുതുന്നു. വിജയകരമായ ഈ ശാസ്ത്ര പര്യവേക്ഷണത്തിന് അതിന്റെ പിന്നിലെ ബൗദ്ധിക സ്രോതസ്സായി നിലകൊണ്ട കാള്ടെക് പ്രൊഫസര് ഡോ. അഹമ്മദ് സിവെയ്ല് നൊബേല് പുരസ്കാരത്തിന് (1999) അര്ഹനാവുകയും ചെയ്തു. ഈ 'ഫെംറ്റോ' സെക്കന്ഡ് സ്പെക്ട്രോ സ്കോപ്പിയുടെ വിജയത്തിനുശേഷം ഫെംറ്റോ കെമിസ്ട്രി എന്ന ശാസ്ത്രശാഖയും ആവിര്ഭവിച്ചു.
കാലത്തിന്റെ തോളിലേറി തന്മാത്രകള് അനുകൂല സാഹചര്യത്തില് സഞ്ചരിക്കുമ്പോള് നൊടിയിടയില് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന സംക്രമണ വ്യവസ്ഥയിലൂടെ അഭികാരകങ്ങള് ഉത്പന്നങ്ങളുടെ മനോഹര താഴ്വരയിലെത്തിച്ചേരുന്നു. വിശ്വവശ്യമായ ഈ പ്രക്രിയയെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന രസതന്ത്രശാസ്ത്രം സാര്വലൗകികവും സര്വാദരണീയവുമാണ്. അതുകൊണ്ടാണ് രസതന്ത്രവുമായി ഒരു ബന്ധവുമില്ലാത്ത സാഹചര്യങ്ങളെപ്പോലും രസതന്ത്രത്തിന്റെ പേരില് വിലയിരുത്തുന്നത്. സംഗീതത്തിന്റെ കെമിസ്ട്രി, സിനിമയുടെ കെമിസ്ട്രി, നൃത്തത്തിന്റെ കെമിസ്ട്രി എന്നൊക്കെയുള്ള പ്രയോഗങ്ങളുടെ പ്രചോദനം രസതന്ത്രത്തിന്റെ സൗന്ദര്യം തന്നെയാണ്.
ഭാരതീയരും രസതന്ത്രത്തിന് ശക്തമായ സംഭാവനകള് നല്കിയിട്ടുണ്ട്. പ്രാചീന ഭാരതത്തില് രസതന്ത്രവിജ്ഞാനം ഉയര്ന്നസ്ഥാനം നിലനിര്ത്തിയിരുന്നു. 2009- ലെ രസതന്ത്രത്തിനുള്ള നൊബേല് സമ്മാനം ലഭിച്ചത് ഭാരതീയ വംശജനായ പ്രൊഫസര് വെങ്കിട്ടരാമന് രാമകൃഷ്ണനാണ്. 'മോളിക്കുലാര് മെഷീനുകള്' ജീവശാസ്ത്ര രസതന്ത്രം, ഇലക്ട്രോണ് പരികലനം, നാനോ ടെക്നോളജി, തുടങ്ങിയ അത്യന്താധുനിക വിഷയങ്ങള് ഈ വര്ഷത്തെ രസതന്ത്ര നൊബേല് പുരസ്കാരത്തിനായി കാത്തിരിക്കുന്നു. ശാസ്ത്രവിജ്ഞാന സീമകളെ അതിലംഘിച്ചുകൊണ്ട് രസതന്ത്ര ഗവേഷണപഠനങ്ങള് കൂടുതല് ശക്തിയോടെ മാനവരാശിയുടെ നന്മയ്ക്കായി മുന്നേറും. സാധ്യതകള് അനന്തമാണ്.
No comments:
Post a Comment