2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25
अमेरिकी रसायनज्ञों ने पाया है कि संघनन के दौरान पानी की सूक्ष्म बूंदों में हाइड्रोजन पेरोक्साइड बनता है। ऐसा करने के लिए, उन्होंने नम वातावरण में सिलिकॉन, टेफ्लॉन, कांच और तांबे के सब्सट्रेट को ठंडा किया: सतह के प्रकार की परवाह किए बिना, हाइड्रोजन पेरोक्साइड हमेशा 68 माइक्रोमोल प्रति लीटर की अधिकतम एकाग्रता के साथ घनीभूत होता है। संभवतः, ओएच रेडिकल्स को हर चीज के लिए दोषी ठहराया जाता है, लेकिन प्रतिक्रिया तंत्र अभी तक पूरी तरह से समझ में नहीं आया है, वैज्ञानिक जर्नल प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज में लिखते हैं।
लंबे समय से यह माना जाता था कि पानी के अंदर होने वाली रासायनिक प्रक्रियाएं कमरे के तापमान पर हाइड्रोनियम आयनों H3O + और हाइड्रॉक्सिल OH- में इसके पृथक्करण से सीमित होती हैं। हालांकि, पिछले साल, रिचर्ड ज़ारे के नेतृत्व में स्टैनफोर्ड केमिस्टों ने पाया कि पानी ऑक्सीकरण के लिए इतना प्रतिरोधी नहीं है: जब पानी की सूक्ष्म बूंदों का छिड़काव किया जाता है, तो हाइड्रोजन पेरोक्साइड बनता है - रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के लिए एक सामान्य एजेंट। फिर उन्होंने इस घटना की व्याख्या करने के लिए कई परिकल्पनाओं को सामने रखा: हवा के साथ सीमा पर सतह विद्युत क्षमता के कारण ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव, असममित चार्ज पृथक्करण, संपर्क विद्युतीकरण और पानी का ऑक्सीकरण।
नए काम में, वैज्ञानिकों ने ठंडा सब्सट्रेट पर बूंदों के संघनन की जांच की। ऐसा करने के लिए, उन्होंने नियंत्रित आर्द्रता और सब्सट्रेट के तापमान के साथ एक कक्ष को इकट्ठा किया, जिसे एक पेल्टियर तत्व का उपयोग करके ठंडा किया गया था: शोधकर्ताओं ने एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के माध्यम से संक्षेपण प्रक्रिया को देखा।
लेखकों ने प्राथमिक सब्सट्रेट के रूप में एक सिलिकॉन वेफर को चुना - इसमें कम विद्युत चालकता (जो प्रयोग की शुद्धता के लिए महत्वपूर्ण है) और उच्च तापीय चालकता है। प्लेट को ५५ प्रतिशत की सापेक्ष आर्द्रता के साथ ३.५ डिग्री सेल्सियस के तापमान पर रखा गया था: एक मिनट में, इसकी सतह पर तरल की सूक्ष्म बूंदों का निर्माण हुआ।
ऐसी बूंदों में पेरोक्साइड की उपस्थिति की जांच करने के लिए, वैज्ञानिकों ने उन्हें 4-कार्बोक्सीफेनिलबोरोनिक एसिड के समाधान में जोड़ा: मास स्पेक्ट्रोमेट्री ने बोरिक और 4-हाइड्रॉक्सीबेन्जोइक एसिड के गठन के साथ प्रतिक्रिया का संकेत दिया। इसके अलावा, बूंदों में हाइड्रोजन पेरोक्साइड की एकाग्रता का अनुमान लगाने के लिए, वैज्ञानिकों ने फोटोमेट्रिक रूप से पोटेशियम टाइटेनाइल ऑक्सालेट का शीर्षक दिया: पेरोक्साइड की एकाग्रता 68 माइक्रोमोल प्रति लीटर (यानी, केवल 2.3 भाग प्रति मिलियन पानी के कण) थी। वैज्ञानिकों ने जितनी देर तक प्लेट रखी, उतना ही अधिक पानी उस पर संघनित हुआ - और बड़ी बूंदों में, पता चला पेरोक्साइड एकाग्रता मान मायावी हैं।
सिलिकॉन सब्सट्रेट पर संक्षेपण के 30 सेकंड, स्केल - 50 माइक्रोमीटर
संक्षेपण के 2 मिनट
संक्षेपण के 5 मिनट
यह जांचने के लिए कि क्या पेरोक्साइड केवल एक सिलिकॉन सब्सट्रेट पर दिखाई देता है, वैज्ञानिकों ने अन्य सामग्री - टेफ्लॉन, एक कांच की प्लेट और एक पॉलिश तांबे की शीट ली। उन्होंने हर सतह पर पेरोक्साइड पाया, लेकिन इसका अधिकांश हिस्सा सिलिकॉन सब्सट्रेट पर छोड़ा गया था। पेरोक्साइड की उपस्थिति पर सब्सट्रेट सतह के प्रभाव की अधिक सटीक जांच करने के लिए, रसायनज्ञों ने सिलिकॉन सतह को तीन तरीकों से संशोधित किया: उन्होंने सतह पर एक हाइड्रोफोबिक पदार्थ (1, 7-डाइक्लोरो-ऑक्टामेथिलटेट्रासिलोक्सेन) लगाया, इसे ऑक्सीजन प्लाज्मा के साथ इलाज किया, और इसे लेजर से उकेरा।
एक हाइड्रोफोबिक सतह पर, पानी अधिक धीरे-धीरे जमा होता है, और इसलिए अनुपचारित सिलिकॉन सतह की तुलना में पानी के संक्षेपण के दो मिनट के दौरान कम पेरोक्साइड जारी किया गया था। ऑक्सीजन प्लाज्मा से उपचारित सतह हाइड्रोफिलिक है: इसने हवा से पानी को तुरंत अवशोषित कर लिया, जिससे हाइड्रोजन पेरोक्साइड की कम सांद्रता को पकड़ना असंभव हो गया। नक़्क़ाशीदार सिलिकॉन सतह ने अपने प्रारंभिक गुणों को बढ़ाया, जो मुख्य रूप से हाइड्रोफिलिक थे: ऐसी सतह पर पानी का संघनन तेज हो गया, अधिकतम पेरोक्साइड उत्पादन 30 सेकंड के एक्सपोजर (मूल प्रयोग में दो मिनट बनाम) के बाद देखा गया।
विभिन्न सतहों पर पानी की ऑप्टिकल तस्वीरें: बाईं ओर - हाइड्रोफोबिक, बीच में - हाइड्रोफिलिक, दाईं ओर - एक लेजर के साथ नक़्क़ाशीदार
वैज्ञानिकों ने हवा की नमी, कैमरा रोशनी और सब्सट्रेट तापमान के प्रभाव का भी परीक्षण किया। ४० प्रतिशत सापेक्षिक आर्द्रता पर, परॉक्साइड सांद्रता ५५ और ७० प्रतिशत से चार गुना कम थी। प्रकाश उत्सर्जन ने हाइड्रोजन पेरोक्साइड के गठन को प्रभावित नहीं किया, और सभी H2O2 का अधिकांश प्रारंभिक रूप से चयनित तापमान 3.5 डिग्री सेल्सियस पर बनाया गया था।
इस प्रकार, पानी की बूंदों में पेरोक्साइड का निर्माण न केवल प्रयोगशाला स्थितियों में होता है, बल्कि काफी सामान्य परिस्थितियों में भी होता है। वैज्ञानिक इस घटना के लिए एक प्रशंसनीय कारण स्थापित करने में असमर्थ थे, लेकिन उन्होंने सुझाव दिया कि मामला सब्सट्रेट की सतह पर न्यूक्लियेशन और बूंदों की वृद्धि की प्रक्रिया में हो सकता है। इस मामले में, जिन बूंदों में हाइड्रोजन पेरोक्साइड बनता है, वे दस माइक्रोमीटर से अधिक नहीं थे।
लेखक यह भी मानते हैं कि ओएच रेडिकल, जो पानी और हवा के बीच दोहरी विद्युत परत के कारण बनते हैं, हर चीज के लिए जिम्मेदार हो सकते हैं (बहुत पहले नहीं, चीनी वैज्ञानिकों ने 107 वोल्ट प्रति सेंटीमीटर की ताकत के साथ एक विद्युत क्षेत्र की खोज की थी। पानी और तेल के बीच की सीमा)… शोधकर्ताओं का मानना है कि उनकी खोज से सीटू में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के संश्लेषण में मदद मिलेगी, जो कम सांद्रता पर भी सतह को साफ और कीटाणुरहित कर सकता है।
तथ्य यह है कि पानी में हाइड्रोजन पेरोक्साइड होता है, थोड़ा डरावना हो सकता है: फिर भी, पेरोक्साइड की उच्च और मध्यम सांद्रता मानव शरीर को नुकसान पहुंचा सकती है। जैसा कि सिंगापुर और अमेरिकी वैज्ञानिकों ने पांच साल पहले पाया था, स्ट्रेप्टोकोकस न्यूमोनिया न्यूमोकोकस के कुछ उपभेद फेफड़ों के उपकला की कोशिकाओं में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का स्राव करते हैं, जिससे डीएनए टूट जाता है। हालांकि, यह विचार करने योग्य है कि पीने के पानी में हाइड्रोजन पेरोक्साइड की सांद्रता बहुत कम है - और यह किसी व्यक्ति को नुकसान नहीं पहुंचा सकती है।
