ആമയുടെ വേഗം മാത്രമുള്ള ചില രാസപ്രവർത്തനങ്ങളെ മിന്നൽ വേഗത്തിലാക്കാൻ വഴി തുറന്ന പരീക്ഷണം

1823ൽ പരീക്ഷണശാലയിൽ ഹൈഡ്രജനും പ്ലാറ്റിനവും ഉപയോഗിച്ചുള്ള പരീക്ഷണങ്ങളിൽ മുഴുകിയിരിക്കുക യായിരുന്നു ഡൊബറൈനർ എന്ന ജർമൻ രസതന്ത്രജ്ഞൻ. ഹൈഡ്രജന്റെയും അന്തരീക്ഷ വായുവിന്റെയും മിശ്രിതം പ്ലാറ്റിനം സ്പോഞ്ചിലേക്ക് കടത്തിവിട്ടപ്പോഴതാ ഹൈഡ്രജൻ പെട്ടെന്നു ജ്വലിക്കുന്നു. ഹൈഡ്രജനും ഓക്സിജനും തമ്മിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ നൂറ്റാണ്ടുകൾ വേണ്ടിവരുമെന്ന ധാരണയാണ് അതോടെ തിരുത്തിക്കുറിക്കപ്പെട്ടത്. ഈ വിദ്യയുപയോഗിച്ച് അദ്ദേഹം വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ഡൊബറൈനേർസ് ലാംപ് (ഹൈഡ്രോപ്ലാറ്റിനിക് ലൈറ്റർ) അക്കാലത്ത് ഏറെ പ്രചാരം നേടുകയും ചെയ്തു. ആമയുടെ വേഗം മാത്രമുള്ള ചില രാസപ്രവർത്തനങ്ങളെ മിന്നൽ വേഗത്തിലാക്കാനുള്ള വഴി തുറന്ന പരീക്ഷണം കൂടിയായിരുന്നു ഇത്. ഡൊബറൈനറുടെ പരീക്ഷണത്തിൽ പ്ലാറ്റിനമാണ് രാസത്വരകമായി പ്രവർത്തിച്ചത്. രാസവ്യവസായത്തിന്റെയും രാസഗവേഷണങ്ങളുടെയും മുഖച്ഛായ തന്നെ മാറ്റിയ ഉൽപ്രേരകങ്ങളുടെ അദ്ഭുത വാതിലുകൾ അവിടെ തുറക്കുകയായിരുന്നു.

ചരിത്രം

സ്കോട്‌ലൻഡിൽ ജീവിച്ചിരുന്ന എലിസബത്ത് ഫുൾഹേം എന്ന രസതന്ത്രജ്ഞ 1794ൽ ഓക്സീകരണ- നിരോക്സീ കരണ പരീക്ഷണങ്ങളെ ആസ്പദമാക്കി രചിച്ച പുസ്തകത്തിൽ ഉൽപ്രേരകങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ആശയങ്ങൾ പ്രതിപാദിച്ചിരുന്നു. 1835ൽ സ്വീഡിഷ് രസതന്ത്രജ്ഞനായ ബെർസീലിയസ് ആണ് ഉൽപ്രേരണം (കറ്റാലിസിസ്) എന്ന വാക്ക് അവതരിപ്പിച്ചത്. സ്റ്റാർച്ചിനെ ഗ്ലൂക്കോസ് ആക്കി മാറ്റുന്ന പ്രവർത്തനത്തിൽ ആസിഡ്  ഉൽപ്രേരകം ആയി  ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് 1811ൽ കിർചോഫ് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞൻ കണ്ടെത്തി. ഉൽപ്രേരണത്തെക്കുറിച്ചും രാസസന്തുലനത്തെക്കുറിച്ചുമൊക്കെ വിശദമായ പഠനങ്ങൾ നടത്തിയ വിൽഹെം ഓസ്റ്റ്‌വാൾഡിനായിരുന്നു 1909ലെ രസതന്ത്ര നൊബേൽ. 

മാറില്ല, പക്ഷേ വേഗം മാറ്റും

സ്വയം രാസമാറ്റത്തിനു വിധേയമാവാതെ രാസപ്രവർത്തന വേഗം വ്യത്യാസപ്പെടുത്തുന്ന പദാർഥങ്ങളാണ് ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ. ഇക്കൂട്ടത്തിൽ രാസപ്രവർത്തന വേഗം വർധിപ്പിക്കുന്നവയാണ് പോസിറ്റീവ് ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ. ഒരു രാസപ്രവർത്തനം സന്തുലനാവസ്ഥയിൽ (equilibrium) എത്തുന്നതിനു മുൻപുള്ള ആക്റ്റിവേറ്റഡ് കോംപ്ലക്സ് രൂപീകരണത്തിന് തന്മാത്രകൾക്ക് ഒരു നിശ്ചിത ഊർജനിലയിൽ (Energy level) എത്തേണ്ടതുണ്ട്. ഇവിടെയാണ് ഉൽപ്രേരകത്തിന്റെ മാജിക്. ആക്റ്റിവേറ്റഡ് കോംപ്ലക്സുകൾ ഉണ്ടാകുന്നതിനാവശ്യമായ ഊർജനില താഴ്ത്തിക്കൊണ്ടുവന്ന് അവ എളുപ്പത്തിൽ രൂപംകൊള്ളാൻ സഹായിക്കുന്ന ഒരു പാത ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ ഒരുക്കിക്കൊടുക്കും. സൾഫ്യൂരിക് ആസിഡ് നിർമാണത്തിനുള്ള സമ്പർക്കപ്രക്രിയയിൽ (contact process)  ഉപയോഗിക്കുന്ന വനേഡിയം പെന്റോക്സൈഡും അമോണിയ നിർമാണത്തിനുള്ള ഹേബർ പ്രക്രിയയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇരുമ്പുമൊക്കെ പോസിറ്റീവ് ഉൽപ്രേരകങ്ങൾക്ക് ഉദാഹരണങ്ങളാണ്. ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ അല്ലെങ്കിലും  ഉൽപ്രേരകങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനം ത്വരിതപ്പെടുത്താൻ സഹായിക്കുന്ന രാസവസ്തുക്കളുമുണ്ട് കേട്ടോ. അവ പ്രമോട്ടറുകൾ എന്നാണാറിയപ്പെടുന്നത്. 

ഉൽപ്രേരകത്തിന്റെ കാറ്റലിറ്റിക് ആക്ടിവിറ്റി അളക്കുന്ന യൂണിറ്റാണ് കാറ്റൽ (katal).

നമ്മുടെ ശരീരത്തിലുമുണ്ട് എൻസൈമുകൾ എന്ന ജൈവ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ. ഉദാഹരണത്തിന് ഉമിനീരിൽ കാണപ്പെടുന്ന അമിലേസ് എന്ന എൻസൈം ആണ് അന്നജത്തെ മാൾട്ടോസ് ആക്കി മാറ്റുന്നത്.

പലതരം പ്രവർത്തനം

അഭികാരകങ്ങളും (reactants) ഉൽപ്രേരകവും ഒരേ അവസ്ഥയിൽ ആണെങ്കിൽ അത് ഹോമോജീനിയസ് കറ്റാലിസിസ് എന്നും അഭികാരകങ്ങളും ഉൽപ്രേരകവും വ്യത്യസ്ത അവസ്ഥയിൽ ആണെങ്കിൽ അത് ഹെറ്ററോജീനിയസ് കറ്റാലിസിസ് എന്നുമാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്. ഓട്ടോ കറ്റാലിസിസിൽ ആണെങ്കിൽ ഒരു ഉൽപന്നം തന്നെയാണ് രാസപ്രവർത്തന വേഗത ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നത്. 

ഹരിതവുമാണ്  സൂപ്പറുമാണ് 

രസതന്ത്രത്തിലെ ഒരു മാജിക് ടൂൾ തന്നെയാണ് ഓർഗാനോ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ. അസിമെട്രിക് ഓർഗനോ കറ്റാലിസിസ് പ്രക്രിയ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ബെഞ്ചമിൻ ലിസ്റ്റ്,  ഡേവിഡ് ഡബ്ല്യു.സി.മക്മില്ലൻ എന്നിവർക്കായിരുന്നല്ലോ ഈ വർഷത്തെ രസതന്ത്ര നൊബേൽ. രസതന്ത്രത്തെ കൂടുതൽ ഹരിതമാക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന  നൂതന തന്മാത്രകളുടെ സൃഷ്ടിക്കു വഴിയൊരുക്കുന്ന, ഔഷധ ഗവേഷണരംഗത്തും രാസവ്യവസായ രംഗത്തും വിസ്മയ മാറ്റങ്ങൾക്ക് നാന്ദി കുറിച്ച കണ്ടെത്തലാണിത്. 

പ്രോലിൻ എന്ന അമിനോ ആസിഡ്, ആൽഡോൾ റിയാക്‌ഷനിൽ  രാസത്വരകമായി ഉപയോഗിക്കാം എന്ന ബെഞ്ചമിൻ ലിസ്റ്റിന്റെ കണ്ടെത്തലും  ഇമിനിയം അയോൺ അടങ്ങിയ ഓർഗാനിക് തന്മാത്രകളെ ഉൽപ്രേരകമായി ഡീൽസ് ആൽഡർ റിയാക്‌ഷനിൽ പരീക്ഷിച്ച ഡേവിഡ് മക്മില്ലന്റെ ഗവേഷണവും രസതന്ത്രത്തിൽ വിസ്മയപ്പെരുമഴയ്ക്കാണ് തുടക്കം കുറിച്ചത്. 

പലപ്പോഴും തന്മാത്രാ നിർമാണത്തിൽ ദർപ്പണപ്രതിബിംബങ്ങളായ, എനൻഷ്യോമെറുകൾ എന്നു വിളിക്കുന്ന സ്റ്റീരിയോ ഐസോമെറുകൾ രൂപം കൊള്ളാറുണ്ട്. ഇങ്ങനെ ദർപ്പണപ്രതിബിംബ സാധ്യതയുള്ള രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ നമുക്ക് ആവശ്യമായതു മാത്രം നിർമിക്കാൻ കഴിയുക എന്ന ഏറെക്കാലത്തെ സ്വപ്നമാണ് ഓർഗനോ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ സാധ്യമാക്കിയത്.

ഉദാഹരണത്തിന് അസിമെട്രിക് ഓർഗനോകറ്റാലിസിസ് പ്രയോജനപ്പെടുത്തി സ്ട്രൈക്ക്നിൻ എന്ന രാസവസ്തുവിന്റെ സിന്തസിസ് 29 സ്റ്റെപ്പുകളിൽ നിന്നും 12 സ്റ്റെപ്പുകളിലേക്ക് കുറച്ചുകൊണ്ടുവരാനും നിർമാണപ്രക്രിയയുടെ കാര്യക്ഷമത വിസ്മയകരമാം വിധം വർധിപ്പിക്കാനും കഴിഞ്ഞു. ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ രംഗത്ത് താലിഡോമൈഡുകളുടെ നിർമാണത്തിൽ അതിന്റെ ദർപ്പണപ്രതിബിംബമായ ഐസോമെർ കൂടിയുണ്ടാവുന്നത് വലിയൊരു തലവേദനയായിരുന്നു.  ഇതിലൊന്ന്  ഭ്രൂണത്തിനു കാര്യമായ തകരാറുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നതാണ് എന്നതു തന്നെ പ്രശ്നം. എന്നാൽ ഇത്തരം പൊല്ലാപ്പുകൾക്കൊക്കെ ഒരു പരിഹാരമാണ് ഓർഗാനോ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ.

നെഗറ്റീവും ഉണ്ടേ

രാസപ്രവർത്തന വേഗത കുറയ്ക്കേണ്ട അവസരങ്ങളും ഉണ്ടാകാറുണ്ട്. നെഗറ്റീവ് ഉൽപ്രേരകങ്ങളാണ് അപ്പോൾ ആശ്രയം. ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡിന്റെ വിഘടന വേഗത കുറയ്ക്കാൻ  ഫോസ്ഫോറിക് ആസിഡ് ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്. ഉൽപ്രേരകങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനം മന്ദഗതിയിലാക്കുന്ന രാസവസ്തുക്കളുമുണ്ട്. ഇൻഹിബിറ്റർ, കാറ്റലിറ്റിക് പോയിസൺ എന്നൊക്കെയാണ് അവയെ വിളിക്കുന്നത്. 

Content Summary : Story Behind Döbereiner's lamp