This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ആർക്ക്‌ പ്രക്രിയ
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ആർക്ക്‌ പ്രക്രിയ
Arc Process
അന്തരീക്ഷത്തിലെ നൈട്രജനും ഓക്‌സിജനും തമ്മിൽ നേരിട്ടു രാസസംയോജനം നടത്തുന്നതിനുള്ള വൈദ്യുതപ്രക്രിയ (electrical process). വ്യാപ്‌തപരമായി നോക്കിയാൽ വായുവിൽ നൈട്രജനും ഓക്‌സിജനും 4:1 എന്ന അനുപാതത്തിലാണ്‌ ഉപസ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്‌. സാധാരണ പരിതഃസ്ഥിതിയിൽ ഈ രണ്ടു വാതകങ്ങള്‍ പരസ്‌പരം അഭിപ്രവർത്തിക്കാത്തതിനാൽ അന്തരീക്ഷത്തിൽ ഇവ നിലകൊള്ളുന്നത്‌ സ്വതന്ത്രങ്ങളായ മൂലകങ്ങള്‍ ആയിട്ടാണ്‌; എന്നാൽ നൈട്രജന്‍-ഓക്‌സിജന്‍ മിശ്രിതം ഉയർന്ന താപനിലയിലേക്ക്‌ എത്തിക്കുന്നതായാൽ അതിന്റെ ചെറിയ ഒരംശം രാസപരമായി പ്രവർത്തിച്ച്‌ നൈട്രിക്‌ ഓക്‌സൈഡ്‌ (nitric oxide) എന്ന വാതകയൗഗികം ലഭ്യമാകുന്നു. യൗഗികം അടങ്ങിയ മിശ്രിതം സാവധാനം തണുപ്പിച്ചാൽ നൈട്രിക്‌ ഓക്‌സൈഡ്‌ മിക്കവാറും വിഘടിച്ച്‌ വീണ്ടും മൂലകരൂപത്തിലുള്ള നൈട്രജനും ഓക്‌സിജനും ആയി മാറും. യഥാർഥത്തിൽ നൈട്രജന്‍-ഓക്‌സിജന്‍ മിശ്രിതം ഏതു താപനിലയിൽ എടുത്താലും അതിൽ ഗതിശീലമുള്ള (dynamic) ഒരു സന്തുലിതാവസ്ഥ ദൃശ്യമാണ്‌. ഈ വസ്‌തുതയെ താഴെ പറയുന്ന സമവാക്യം (equation) വഴി പ്രതിനിധാനം ചെയ്യാം.
N2 + O2 2 NO - 43,200 കാലറി. പരിതഃസ്ഥിതികള്‍ക്കനുസരിച്ച്‌ ഈ രാസപ്രവർത്തനം മുമ്പോട്ടും പിമ്പോട്ടും നടക്കാം എന്നാണ്‌ ഇരുദിശകളിലേക്കും ഇട്ടിരിക്കുന്ന ശരങ്ങള്‍ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌. സൈദ്ധാന്തികമായി ചിന്തിച്ചാൽ എല്ലാ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളും ഇങ്ങനെതന്നെയാണ്‌; എങ്കിലും പ്രവർത്തനം മിക്കവാറും ഒരു ദിശയിൽ നടക്കുന്നതിനുപറ്റിയ സാഹചര്യങ്ങളാണ്‌ അധികവും കാണാറുള്ളത്‌. പ്രസ്‌തുത ദൃഷ്‌ടാന്തത്തിൽ രണ്ടു ദിശകളിലുള്ള രാസപ്രവർത്തനവും പരിഗണനീയങ്ങളാകുന്നു. വാതകമിശ്രിതത്തിൽ മർദത്തിനു വ്യത്യാസം വരുത്തിയതുകൊണ്ട്‌ ഒരു പ്രയോജനവും നേടാനില്ല; നേരേ മറിച്ച്‌, താപനില വ്യത്യാസപ്പെടുത്തിയാൽ സ്ഥിതിഗതികള്‍ക്കു കാര്യമായ വ്യത്യാസമുണ്ടുതാനും. നൈട്രിക്‌ ഓക്‌സൈഡ്‌ ധാരാളമായി ഉണ്ടാകുവാന്‍ അതു കാരണമായിത്തീരുന്നു എന്നു സാരം. ഇതാണ്‌ ആർക്ക്‌പദ്ധതിയുടെ ആധാരതത്ത്വം.
ചരിത്രം. ആർക്ക്‌പദ്ധതിയുടെ ചരിത്രം ആരംഭിക്കുന്നത്‌ ബ്രിട്ടിഷ്‌ ശാസ്‌ത്രജ്ഞനായ ജോസഫ്‌ പ്രീസ്റ്റ്‌ലിയുടെ ചെറിയ ഒരു പരീക്ഷണത്തിൽനിന്നാണ്‌ (1772). ജലത്തിനുമുകളിൽ സംഭരിക്കപ്പെട്ട വായുവിൽ വൈദ്യുതസ്‌ഫുലിംഗങ്ങള്‍ (electric sparks) സെൃഷ്‌ടിക്കപ്പെട്ടപ്പോള്‍ ആ വായുവിന്റെ വ്യാപ്‌തം ചുരുങ്ങുന്നതായി അദ്ദേഹം കണ്ടു; ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്‌ ശരിയായ ഒരു വ്യാഖ്യാനം നല്‌കുവാന്‍ അദ്ദേഹത്തിനു കഴിഞ്ഞില്ല. രണ്ടുകൊല്ലത്തിനുശേഷം ഹെന്‌റി കാവന്‍ഡിഷ്‌ എന്ന മറ്റൊരു ഇംഗ്ലീഷ്‌ ശാസ്‌ത്രജ്ഞന്‍ ഈ പരീക്ഷണം ആവർത്തിക്കുകയും പ്രസ്‌തുത പ്രതിഭാസത്തിന്റെ കാര്യകാരണങ്ങള്‍ മനസ്സിലാക്കുകയും ചെയ്‌തു. ആർക്ക്‌ പദ്ധതിയുടെ വികാസചരിത്രത്തിന്റെ ആദ്യത്തെ ഘട്ടം ഇതായിരുന്നു. വിദ്യുച്ഛക്തി ദുർലഭമായിരുന്നതുമൂലം ആർക്ക്‌പദ്ധതിയെ പ്രായോഗികരൂപത്തിൽ വികസിപ്പിച്ച്‌ എടുക്കുവാന്‍ അന്നു ശാസ്‌ത്രജ്ഞന്മാർക്കു സാധിച്ചില്ല. എന്നാൽ 19-ാം ശ.-ത്തിന്റെ അവസാനത്തിൽ വൈദ്യുത ജനറേറ്ററുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച്‌ കുറഞ്ഞചെലവിൽ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുവാന്‍ കഴിഞ്ഞതോടെ ഈ പദ്ധതി പ്രായോഗികമാക്കാമെന്നു വന്നു. 1904-ൽ ക്രിസ്റ്റ്യന്‍ ബർക്‌ലന്‍ഡ്‌, സാമുവൽ ഐഡ്‌ എന്നിവർ ചേർന്ന്‌ ഈ പദ്ധതി വിജയിപ്പിക്കുന്നതിനു പറ്റിയ ഒരു പ്ലാന്റ്‌ സ്ഥാപിക്കുകയുണ്ടായി. പിന്നീട്‌ വന്‍തോതിൽ പ്രാവർത്തികമാക്കപ്പെട്ട ഈ പദ്ധതിയുടെ മുന്നോടിയായിരുന്നു അവരുടെ ഈ ശ്രമം; ആകയാൽ ഇതിന്‌ ബർക്‌ലന്‍ഡ്‌-ഐഡ്‌ പദ്ധതി എന്നും പേരുണ്ട്‌.
പരിഷ്‌കൃതമായ ആർക്ക്‌പദ്ധതിയിൽ ഒരു വൈദ്യുത ചാപമോ പല ചെറിയ ചാപങ്ങളുടെ ഒരു ശ്രണി(series)യോ ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌. ശക്തമായ കാന്തിക ക്ഷേത്രത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ വൈദ്യുതചാപത്തെ വികസിപ്പിച്ച്‌ തളികാകൃതിയിൽ (disc)ആക്കുന്നു. ഈ തളികയ്‌ക്ക്‌ 5,000മ്പ ഇ ചൂടുണ്ടായിരിക്കും. ഈർപ്പവും കാർബണ്‍ഡൈഓക്‌സൈഡും നീക്കം ചെയ്‌ത വായുവിനെ ഈ തളികകളിലൂടെ പ്രവഹിപ്പിക്കുമ്പോള്‍ ഓക്‌സിജനും നൈട്രജനും ചേർന്ന്‌, മുമ്പുകൊടുത്തിട്ടുള്ള സമവാക്യം അനുസരിച്ച്‌ നൈട്രിക്‌ ഓക്‌സൈഡ്‌ ഉണ്ടാകുന്നു. വാതകമിശ്രിതം തളികയ്‌ക്കു പുറത്തേക്കു കടന്ന ഉടനെ പെട്ടെന്നു തണുപ്പിക്കപ്പെടുമ്പോള്‍ നൈട്രിക്‌ ഓക്‌സൈഡും അന്തരീക്ഷ-ഓക്‌സിജനും ചേർന്ന്‌ ചഛ2 അല്ലെങ്കിൽ ച2ഛ4 ഉണ്ടാകും. ചഛ2 എന്നത്‌ നൈട്രജന്‍ പെർ ഓക്‌സൈഡും ച2ഛ4 എന്നത്‌ അതിന്റെ പോളിമറീകൃത (Polymerised)-രൂപവുമാണ്‌. ഇതിനെ പിന്നീട്‌ ജലത്തിൽ അലിയിച്ച്‌ നൈട്രിക്‌ ആസിഡ്‌ നിർമിക്കുന്നു. ആർക്ക്‌ പദ്ധതിയുടെ ലക്ഷ്യംതന്നെ നൈട്രിക്‌ ആസിഡ്‌ നിർമാണമാണ്‌.
നൈട്രജനും ഓക്‌സിജനും നേരിട്ടുസംയോജിപ്പിക്കുന്ന പ്രസ്‌തുത പദ്ധതിക്ക്‌ ഒന്നാം ലോകയുദ്ധത്തിനുശേഷം പ്രാധാന്യം കുറഞ്ഞു. ചെലവുചുരുങ്ങിയ മറ്റു നൈട്രജന്‍-ബന്ധനമാർഗങ്ങള്‍ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടതാണ്‌ അതിനു കാരണം. അമോണിയാനിർമാണത്തിനുള്ള ഹേബർ പദ്ധതി ആർക്ക്‌ പ്രക്രിയക്കു ഒരു ദൃഷ്‌ടാന്തമത്ര. ഇന്ന്‌ ആർക്ക്‌ പദ്ധതിക്ക്‌ ചരിത്രപരമായ പ്രാധാന്യം മാത്രമേ ഉള്ളൂ എങ്കിലും ജീവജാലങ്ങളുടെ (സസ്യങ്ങളുടെയും മൃഗങ്ങളുടെയും) ജൈവയൗഗികങ്ങളിൽ (Organic compound) നിന്നു മാത്രമേ നൈട്രജന്‍-ബന്ധനം സാധ്യമാകു എന്ന്‌ വിശ്വസിച്ചിരുന്ന ഒരു കാലത്ത്‌ അന്തരിക്ഷനൈട്രജനെ നേരിട്ട്‌ ഓക്‌സിജനുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്‌ ഒരു പുതിയ മാർഗം കാണിച്ചുതന്ന ഈ പദ്ധതി രസതന്ത്രത്തിലെ ഒരു അവിസ്‌മരണീയസംഭവമാണ്‌. നോ: നൈട്രജന്‍ (ജെ.വി. വിളനിലം; സ.പ.)
