बेंझिन रिंग – त्याच्या शोधानंतर दोन शतके, बेंझिन हा साधा पण क्रांतिकारक रेणू आपल्या जगाला आकार देत आहे. 19व्या शतकात लंडनला प्रकाशित करणाऱ्या वायूपासून ते 21व्या शतकात परवडणाऱ्या अत्याधुनिक साहित्यापर्यंत, बेंझिनचा प्रवास वैज्ञानिक कल्पकता, औद्योगिक सामर्थ्य आणि रासायनिक नवनिर्मितीसह येणाऱ्या गंभीर जबाबदारीची वाढती जाणीव यांचे आकर्षक वर्णन आहे. 1825 मध्ये, इंग्लिश शास्त्रज्ञ मायकेल फॅराडे, जे वीज आणि चुंबकत्वातील त्यांच्या कार्यासाठी प्रसिद्ध होते, त्यांनी लंडनच्या रस्त्यांवर प्रकाश टाकण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या प्रकाशमय वायूच्या तेलकट अवशेषांपासून एक नवीन पदार्थ वेगळा केला.

जेव्हा त्याला आढळले की त्यात दोन भाग कार्बन ते एक भाग हायड्रोजन आहे, तेव्हा त्याने त्याला “हायड्रोजनचे बायकार्ब्युरेट” असे नाव दिले आणि त्याचे असामान्य गुणधर्म लक्षात घेतले. (‘कार्ब्युरेट’ कार्बनचे संयुग दर्शविते.) ते गोड वास असलेले रंगहीन द्रव होते.

विशेष म्हणजे, ते अत्यंत असंतृप्त होते, म्हणजे त्यात कार्बनचे हायड्रोजनचे प्रमाण कमी होते, जे विशेषत: उच्च प्रतिक्रिया दर्शवते—तरीही फॅराडेचा नवीन पदार्थ आश्चर्यकारकपणे स्थिर होता, जो इतर असंतृप्त हायड्रोकार्बन्सच्या वैशिष्ट्यपूर्ण अतिरिक्त प्रतिक्रियांना विरोध करत होता. ते अतिशय काजळीच्या ज्वालाने देखील जळत होते, जे त्यातील उच्च कार्बन सामग्रीचे आणखी एक लक्षण आहे.

पुढे, जेव्हा रसायनशास्त्रज्ञांनी त्याचे प्रायोगिक सूत्र C 6 H 6 ठरवले, तेव्हा त्यांना आणखी एक वैशिष्ठ्य सादर केले गेले. 19व्या शतकाच्या मध्यात, रसायनशास्त्रज्ञांनी सेंद्रिय संयुगे अणूंच्या रेषेसारखी साखळी समजली.

चक्रीय किंवा रिंग-आकाराच्या रेणूंची संकल्पना अद्याप स्थापित झाली नव्हती. अनुभवजन्य सूत्र C 6 H 6 ने एक महत्त्वपूर्ण कोडे मांडले कारण एक साधी साखळी रचना कार्बनच्या संख्येच्या सापेक्ष इतक्या कमी हायड्रोजन अणूंचा समावेश करू शकत नाही ज्याची प्रतिक्रिया बेंझिनने प्रदर्शित केली नाही. या सूत्रासह कोणत्याही प्रस्तावित सरळ-साखळीच्या संरचनेत असंख्य दुहेरी आणि तिहेरी बंध असतील, जे सुचविते की ते अत्यंत प्रतिक्रियाशील असावे, परंतु जे प्रायोगिक निरीक्षणांचा विरोध करते.

अनेक दशकांपर्यंत, या अणूंची खरी मांडणी एक गहन गूढ राहिली, एक कोडे ज्याने त्या काळातील सर्वात मोठ्या रासायनिक मनांना मोहित केले. 1865 मध्ये जेव्हा जर्मन रसायनशास्त्रज्ञ ऑगस्ट केकुले, प्रसिद्ध (पण किस्साही) सापाने स्वतःच्या शेपटीला चावल्याच्या दिवास्वप्नाने प्रेरित होऊन बेंझिनसाठी क्रांतिकारी चक्रीय रचना प्रस्तावित केली तेव्हा यश आले. त्याने पर्यायी सिंगल आणि डबल बॉन्डसह सहा कार्बन अणूंची षटकोनी रिंग सुचवली.

या मोहक समाधानाने सुगंधी रसायनशास्त्राच्या विशाल आणि गुंतागुंतीच्या जगाचे दरवाजे उघडले. पेट्रोकेमिकल्सचा उदय 19 व्या शतकाच्या उत्तरार्धात आणि 20 व्या शतकाच्या सुरुवातीस बेंझिनच्या औद्योगिक प्रवासाची पहाट झाली. सुरुवातीला कोळशाच्या टारमधून काढले गेले, जो स्टील उद्योगासाठी कोक उत्पादनाचा उपउत्पादन आहे, बेंझिनचा वापर लवकरात लवकर सॉल्व्हेंट म्हणून आणि काही आश्चर्यकारक ग्राहकांना तोंड देणाऱ्या अनुप्रयोगांमध्ये आढळला.

त्याच्या आल्हाददायक वासामुळे, ते शेव्हनंतरच्या लोशनमध्ये देखील वापरले जात होते आणि काही काळासाठी, कॉफी डिकॅफीन करण्यासाठी वापरली जात होती. या युगात, आफ्टरशेव्हची प्राथमिक कार्ये दाढी कापण्यापासून संसर्ग टाळण्यासाठी आणि एक आनंददायी सुगंध प्रदान करण्यासाठी अँटीसेप्टिक म्हणून कार्य करते.

20 व्या शतकाच्या मध्यात पेट्रोकेमिकल उद्योगाच्या उदयास बेंझिनची क्षमता विपुल सामग्रीसाठी मूलभूत बांधकाम ब्लॉक म्हणून खऱ्या अर्थाने बाहेर काढण्यासाठी लागली. आज, आधुनिक जीवनाला आधार देणाऱ्या असंख्य उत्पादनांच्या निर्मितीमध्ये बेंझिन एक महत्त्वपूर्ण मध्यवर्ती आहे. बेंझिनवर पेट्रोकेमिकल्सचा प्राथमिक परिणाम म्हणजे त्याचे उत्पादन मर्यादित उपउत्पादनातून सामूहिकपणे तयार केल्या जाणाऱ्या कमोडिटीकडे हलवणे.

बेंझिन हे तोपर्यंत कोक बनवण्यासाठी कोळशाचा वापर करण्याच्या प्रक्रियेचे केवळ उपउत्पादन होते, ज्याचा वापर स्टील तयार करण्यासाठी केला जात असे. याचा अर्थ जगातील बेंझिनचा संपूर्ण पुरवठा थेट स्टीलच्या मागणीशी जोडलेला होता: उद्योगपती अधिक बेंझिन बनवण्याचा निर्णय घेऊ शकत नाहीत, त्यांना प्रथम अधिक स्टील बनवावे लागले, परंतु ही एक संथ आणि भांडवल-केंद्रित प्रक्रिया होती.

परंतु पेट्रोकेमिकल्ससह, प्राथमिक फीडस्टॉक कच्चे तेल आणि नैसर्गिक-वायू द्रव बनले. पुढे, दुसऱ्या महायुद्धानंतर आलेली आर्थिक भरभराट, विशेषत: ऑटोमोबाईल्सच्या वाढत्या वापरामुळे पेट्रोलचे उत्पादन करण्यासाठी तेल शुद्धीकरणात मोठ्या प्रमाणावर विस्तार झाला.

उत्प्रेरक सुधारणा नावाची एक प्रक्रिया रेखीय हायड्रोकार्बन्सचे बेंझिन, टोल्युइन आणि जाइलीन (एकत्रितपणे BTX म्हणून ओळखले जाते) यासह सुगंधित संयुगांमध्ये रूपांतर करून गॅसोलीनचे ऑक्टेन रेटिंग वाढवू शकते. आणखी एक प्रक्रिया, स्टीम क्रॅकिंग, गरम केलेले मोठे हायड्रोकार्बन लहान, अधिक उपयुक्त, प्रामुख्याने इथिलीन आणि प्रोपीलीन (अनेक प्लास्टिकचे बिल्डिंग ब्लॉक्स) मध्ये विभाजित करणे.

या प्रक्रियेचे मुख्य उपउत्पादन म्हणजे पायरोलिसिस गॅसोलीन, जे बेंझिनमध्ये देखील समृद्ध आहे. बेंझिन यापुढे स्टीलशी जोडलेले नव्हते तर जगातील सर्वात मोठ्या आणि वेगाने वाढणाऱ्या उद्योगाचे सह-उत्पादन होते: ऊर्जा. अचानक, त्याचा पुरवठा मुबलक आणि स्केलेबल झाला.

पुढे, पेट्रोकेमिकल्सच्या काळापूर्वी, कोळशाच्या डांबरापासून बेंझिन काढणे आणि शुद्ध करणे कठीण आणि संसाधनाच्या दृष्टीने (तुलनेने) अकार्यक्षम होते. परिणामी बेंझिनमध्ये थायोफेन सारखी अशुद्धता देखील असते, जी रासायनिक अभिक्रियांमध्ये व्यत्यय आणू शकते, ज्यामुळे ते पॉलिमर उत्पादनासारख्या संवेदनशील अनुप्रयोगांसाठी अयोग्य बनते. पेट्रोकेमिकल्सनंतर, तथापि, बेंझिन मोठ्या प्रमाणावर आणि उच्च ऊर्जा कार्यक्षमतेच्या अर्थव्यवस्थांमध्ये प्रवेश करू शकतो.

अगदी सुरुवातीच्या पेट्रोकेमिकल रिफायनरी देखील प्रचंड आणि अत्यंत एकात्मिक सुविधा होत्या. कोळशाच्या डांबरासह शक्य होते त्यापेक्षा शेकडो पटीने मोठ्या प्रमाणात बेंझिनचे उत्पादन केल्याने, प्रति युनिट खर्च कमी झाला. रिफॉर्मिंग आणि क्रॅकिंग दरम्यान उत्पादित BTX मिश्रणापासून शुद्ध बेंझिन वेगळे करण्यासाठी उद्योगाने अत्यंत अत्याधुनिक द्रव-द्रव काढणे आणि ऊर्धपातन तंत्र विकसित केले.

परिणामी उद्योग 99%+ शुद्ध बेंझिनचा सतत, उच्च-वॉल्यूम पुरवठा करू शकतो. ‘रिव्हलिंग प्रिझम’ स्वस्त आणि शुद्ध बेंझिनच्या या विस्तारित उपलब्धतेमुळे रासायनिक उद्योगाला त्याचे नवीन मोठ्या प्रमाणात वापर शोधण्यासाठी एक शक्तिशाली प्रोत्साहन मिळाले. त्यांच्यासाठी, ते एक विशिष्ट सॉल्व्हेंट असण्यापासून मुबलक आणि परवडणाऱ्या कच्च्या मालापर्यंत गेले होते.

यामुळे आजपर्यंत जगातील बहुतांश बेंझिन वापरणाऱ्या तीन प्रमुख रासायनिक मार्गांचा विकास आणि व्यापारीकरण झाले. (i) बेंझिनची इथिलीनसोबत (वाफेच्या क्रॅकिंगमुळे नवीन मुबलक प्रमाणात) प्रतिक्रिया केल्याने इथाइलबेन्झिन तयार होते, जे नंतर स्टायरीनमध्ये रूपांतरित होते. स्टायरीन हे पॉलिस्टीरिनचे मोनोमर आहे, एक बहुमुखी प्लास्टिक डिस्पोजेबल कप आणि पॅकेजिंग फोमपासून ते उपकरणांच्या घरापर्यंत सर्व गोष्टींसाठी वापरले जाते.

(ii) बेंझिनची प्रोपीलीन (दुसरे स्टीम क्रॅकिंग उत्पादन) सह अभिक्रिया केल्याने क्युमिन तयार होते. ही क्युमिन प्रक्रिया फिनॉल आणि एसीटोन तयार करण्याचा प्रमुख औद्योगिक मार्ग आहे, जे पॉली कार्बोनेट आणि इपॉक्सी रेजिन सारख्या टिकाऊ प्लास्टिक बनवण्यासाठी आवश्यक आहे.

आणि (iii): बेंझिनमध्ये हायड्रोजन जोडल्याने सायक्लोहेक्सेन तयार होते. नायलॉन 6 आणि नायलॉन 6,6 बनवण्याचे दोन प्रमुख घटक, ऍडिपिक ऍसिड आणि कॅप्रोलॅक्टमच्या निर्मितीसाठी हे प्राथमिक अग्रदूत आहे, ज्या तंतूंनी वस्त्रोद्योगात क्रांती केली आणि अभियांत्रिकी प्लास्टिकमध्ये देखील वापरली जाते. थोडक्यात, पेट्रोकेमिकल उद्योगाने एक परिपूर्ण, स्वयं-मजबूत करणारी इकोसिस्टम तयार केली आहे.

त्याच्या स्वतःच्या प्रक्रियांमुळे स्वस्त बेंझिनचा मोठ्या प्रमाणावर पुरवठा झाला, जो 20 व्या शतकाच्या मध्यात ग्राहक आणि औद्योगिक भरभराट करणाऱ्या प्लास्टिक आणि सिंथेटिक सामग्रीसाठी आवश्यक फीडस्टॉक बनला. बेंझिनच्या औद्योगिक संततीची यादी विस्तृत आहे, ज्यामध्ये डिटर्जंट, रंग, स्नेहक, कीटकनाशके आणि फार्मास्युटिकल्स यांचा समावेश आहे. खरं तर, एका क्षणी, अमेरिकन केमिकल सोसायटीने सूचीबद्ध केलेल्या सर्व रसायनांपैकी दोन-तृतीयांश रसायनांमध्ये किमान एक बेंझिन रिंग असते असे अंदाजाने सुचवले होते.

बेंझिनचा व्यापक औद्योगिक वापर मात्र लक्षणीय खर्चावर आला. जसजसे कामाच्या ठिकाणी आणि ग्राहक उत्पादनांमध्ये त्याची उपस्थिती वाढली, त्याचप्रमाणे मानवी आरोग्यावर त्याचे हानिकारक परिणाम देखील दिसून आले.

गोड वास असलेला द्रव खरं तर एक शक्तिशाली विष आणि कार्सिनोजेन होता. कंपाऊंडच्या संपर्कात असलेल्या कामगारांमध्ये ऍप्लास्टिक ॲनिमिया आणि इतर रक्त विकारांच्या अहवालांसह बेंझिनच्या विषारीपणाचे प्रारंभिक संकेत होते. 1928 पर्यंत, शास्त्रज्ञांनी बेंझिन एक्सपोजर आणि ल्युकेमिया यांच्यातील संबंध ओळखला होता.

अमेरिकन पेट्रोलियम इन्स्टिट्यूटच्या 1948 च्या अभ्यासात असा निष्कर्ष काढला गेला की बेंझिन एक्सपोजरची एकमेव “सुरक्षित” पातळी अजिबात नाही. इतिहासकार क्रिस्टोफर सेलर्सने 2014 च्या लेखात लिहिल्याप्रमाणे: “1930 च्या दशकात बेंझिन विषबाधाच्या तीव्र परिणामांमुळे कामगारांच्या नुकसानभरपाई कायद्यासाठी शिफारस केलेल्या अनेक औद्योगिक रोगांपैकी एक बनला, 1971 मध्ये त्याच्या तीव्र परिणामांच्या वाढत्या कौतुकामुळे ते WWI नंतरच्या किंवा ला डब्ल्यूआयआय नंतरच्या आंतरराष्ट्रीय संबोधित आंतरराष्ट्रीय पत्त्याचे पहिले औद्योगिक रसायन बनले. अशा प्रकारे बेंझिनचा इतिहास आधुनिक रासायनिक उत्पादनाच्या जागतिक प्रसारामुळे निर्माण झालेल्या पर्यावरणीय आरोग्य समस्यांबद्दल एक प्रकट प्रिझम प्रदान करतो: दोन्ही नुकसान त्याचा परिणाम लोकांवर झाला आणि चेकर, क्रमिक आणि विविध मार्ग ज्याद्वारे या नुकसानाची व्याप्ती ज्ञात आणि नियंत्रित केली गेली.

” (तुम्हाला स्वारस्य असल्यास: विक्रेत्यांच्या लेखात शास्त्रज्ञांनी औद्योगिक नकार आणि आर्थिक प्रतिकाराचा कसा सामना केला आणि बेंझिनची विषारीता आणि कार्सिनोजेनिकता सिद्ध करण्यासाठी अनेक दशके संघर्ष कसा केला याचा मागोवा घेतो.) विषशास्त्रावरील प्रभाव आज असंख्य आंतरराष्ट्रीय आरोग्य संस्था बेंझिनला ज्ञात मानवी कार्सिनोजेनशी जोडलेले आहे. तीव्र मायलोइड ल्युकेमिया, ऍप्लास्टिक ॲनिमिया आणि मायलोडिस्प्लास्टिक सिंड्रोमसह जीवघेणा परिस्थिती.

या वाढत्या समजाचा उद्योग आणि संशोधन या दोन्हींवर खोल परिणाम झाला. 1980 च्या दशकात सामान्य उद्देश सॉल्व्हेंट म्हणून त्याचा वापर झपाट्याने कमी झाला, टोल्युइन सारख्या सुरक्षित पर्यायाने त्याची जागा घेतली. कामाच्या ठिकाणी बेंझिन एक्सपोजरवर आणि पेट्रोलसारख्या ग्राहक उत्पादनांमधील सामग्रीवरील नियामक संस्थांच्या मर्यादांमुळे बंद-प्रणाली उत्पादन प्रक्रियेत नाविन्य आणि कामगारांच्या संपर्कात कमी करण्यासाठी वैयक्तिक संरक्षणात्मक उपकरणांच्या विकासाला चालना मिळाली.

20 व्या शतकाच्या मध्यात बेंझिनसाठी सुरुवातीच्या अनेक व्यावसायिक मर्यादा अनेकदा धोकादायक रीतीने जास्त होत्या, काहीवेळा 100 भाग प्रति दशलक्ष (ppm) पर्यंत. 1987 मध्ये, यूएस सरकारने ‘अनुमत एक्सपोजर मर्यादा’ 10 पीपीएम वरून फक्त 1 पीपीएम (आठ तासांपेक्षा जास्त वजनाची सरासरी) कमी केली. यूएस नॅशनल इन्स्टिट्यूट फॉर ऑक्युपेशनल सेफ्टी अँड हेल्थने फक्त 0 मर्यादेची शिफारस केली आहे.

1 पीपीएम, मूलत: कोणत्याही शोधण्यायोग्य पातळीला धोकादायक मानणे. युरोपियन युनियनमध्ये, अधिक अलीकडील अद्यतनांनी (निर्देश क्र. 2022/431 सह) हळूहळू बंधनकारक व्यावसायिक एक्सपोजर मर्यादा 0 पर्यंत कमी केली आहे.

2 पीपीएम. सामान्य लोकांसाठी पेट्रोल हा बेंझिनच्या प्रदर्शनाचा सर्वात महत्वाचा स्त्रोत आहे. ऐतिहासिकदृष्ट्या, पेट्रोलमध्ये बेंझिनचे प्रमाण 5% किंवा त्यापेक्षा जास्त असू शकते.

प्रतिसादात, यूएस एन्व्हायर्नमेंटल प्रोटेक्शन एजन्सीच्या मोबाईल सोर्स एअर टॉक्सिक्स (MSAT II) नियम, 2011 पर्यंत पूर्णपणे अंमलात आणले, गॅसोलीनमधील वार्षिक सरासरी बेंझिन सामग्री केवळ 0. 62% पर्यंत मर्यादित केली.

त्याचप्रमाणे, युरोपियन युनियन फ्युएल क्वालिटी डायरेक्टिव्ह पेट्रोलमधील बेंझिनचे प्रमाण जास्तीत जास्त 1% पर्यंत मर्यादित करते. या उपायांपूर्वी, जहाजे, रेल्वे गाड्या आणि टँकर ट्रक यांसारख्या वाहतूक वाहिन्यांच्या लोडिंग आणि अनलोडिंग दरम्यान बेंझिन वाष्प अनेकदा वातावरणात बाहेर पडत असे.

उद्योगाने वाफ पुनर्प्राप्ती युनिट्स स्थापित करून प्रतिसाद दिला, ज्याने या विस्थापित वाफांना पकडले आणि एकतर त्यांना पुन्हा वापरण्यासाठी द्रव स्वरूपात घनरूप केले किंवा त्यांना सुरक्षितपणे जाळले, त्यांना कामगार किंवा पर्यावरणापर्यंत पोहोचण्यापासून प्रतिबंधित केले. पारंपारिक पंप यांत्रिक सील वापरतात जे कालांतराने कमी होऊ शकतात, ज्यामुळे बेंझिनचे लहान फरारी उत्सर्जन तयार होते जे अदृश्य परंतु तरीही धोकादायक असतात.

नवीन मानकांची पूर्तता करण्यासाठी, सुविधांनी त्याऐवजी चुंबकीय ड्राइव्ह पंप स्वीकारले, जे हवाबंद असल्याचे सील केलेले आहेत आणि गळतीसाठी फिरणारे सील नाहीत; बेलो-सील केलेल्या वाल्व्हने नंतर हे गळती बिंदू पूर्णपणे काढून टाकले. नियमांमुळे रिफायनरीज आणि रासायनिक वनस्पतींना कठोर गळती शोधणे आणि दुरुस्तीचे कार्यक्रम राबविण्यास भाग पाडले जाते, जे बऱ्याचदा इन्फ्रारेड कॅमेऱ्यासारख्या प्रगत पद्धती वापरतात जे अदृश्य बेंझिन प्लम्स ‘पाहू’ शकतात, ज्यामुळे अभियंत्यांना अगदी लहान गळती देखील त्वरित ओळखता येतात आणि दुरुस्त करता येतात.

जे लोक बेंझिनसोबत काम करतात त्यांना प्रमाणित लेटेक्स किंवा नायट्रिल ग्लोव्हजपेक्षा जास्त गरज असते: कंपाऊंड हे पदार्थ झपाट्याने झिरपते आणि त्वचेतून शोषले जाऊ शकते. त्याऐवजी, संशोधकांनी पॉलीव्हिनाईल अल्कोहोल आणि विटोन सारख्या फ्लुरोइलास्टोमर्स सारख्या हातमोजे आणि सूटसाठी विशेष साहित्य विकसित केले, जे सुगंधी सॉल्व्हेंट्ससाठी अत्यंत प्रतिरोधक आहेत. कारण बेंझिनमध्ये चेतावणीचे खराब गुणधर्म आहेत — त्याचा गोड वास केवळ सुरक्षित पातळीपेक्षा जास्त असलेल्या एकाग्रतेवरच ओळखता येतो — मानक डस्ट मास्क किंवा बेसिक रेस्पिरेटर देखील अपुरे आहेत.

संभाव्य एक्सपोजर क्षेत्रातील कामगारांनी त्याऐवजी विशिष्ट सेंद्रिय वाष्प काडतुसे असलेले फुल-फेस रेस्पिरेटर वापरणे आवश्यक आहे; उच्च-जोखीम परिस्थितींमध्ये त्यांना प्राणघातक बाष्प शून्य इनहेलेशन सुनिश्चित करण्यासाठी स्वयं-निहित श्वासोच्छवासाची उपकरणे किंवा पुरवठा-वायु यंत्रणा दान करणे आवश्यक आहे. अशाप्रकारे, बेंझिनची कथा सार्वजनिक कल्याणाचे संरक्षण करण्यासाठी विषशास्त्र आणि व्यावसायिक आरोग्य संशोधनाच्या महत्त्वपूर्ण भूमिकेवर प्रकाश टाकते.

त्याचे धोके समजून घेण्यासाठी आणि कमी करण्यासाठी दशकभर चाललेल्या प्रयत्नांमुळे रासायनिक संयुगांच्या सुरक्षिततेचे मूल्यांकन करण्याच्या आमच्या क्षमतेत लक्षणीय प्रगती झाली तसेच रासायनिक उद्योगाच्या नैतिक जबाबदाऱ्या अधोरेखित झाल्या. अणूंची अदलाबदली आपण भविष्याकडे पाहत असताना, बेंझिनची कथा विकसित होत राहते.

त्याच्या विषारीपणाची दुहेरी आव्हाने आणि प्राथमिक फीडस्टॉक म्हणून जीवाश्म इंधनावर अवलंबून राहणे ही नवीनतेची नवीन लाट आहे. आज, संशोधक बेंझिन तयार करण्यासाठी अधिक टिकाऊ पद्धतींचा सक्रियपणे शोध घेत आहेत.

एक आश्वासक मार्ग म्हणजे जैव-आधारित मार्गांचा विकास, जे बायोमास आणि लिग्निन सारख्या अक्षय फीडस्टॉक्सचा वापर करून ‘ग्रीन’ बेंझिन तयार करतात (असा पदार्थ ‘हिरवा’ असू शकतो). या प्रक्रियांचा उद्देश बेंझिन उत्पादनातील कार्बन फूटप्रिंट तसेच पेट्रोलियमवरील मानवजातीचे अवलंबित्व कमी करणे आहे. बेंझिन आणि इतर मौल्यवान सुगंधी संयुगे तयार करण्यासाठी प्लास्टिक कचऱ्याचे रासायनिक पुनर्वापर हे अभ्यासाचे आणखी एक क्षेत्र आहे, जे प्लास्टिक प्रदूषणाच्या वाढत्या समस्येवर देखील संभाव्य उपाय देते.

संशोधन आणि विकासाचा भर बेंझिन आणि त्याच्या डेरिव्हेटिव्ह्जसाठी सुरक्षित पर्याय तयार करण्यावर आहे, ज्यामध्ये नवीन रेणू तयार करणे समाविष्ट आहे जे बेंझिन असलेल्या संयुगांच्या उपयुक्त गुणधर्मांची नक्कल करतात आणि त्यांचे हानिकारक विषारी प्रोफाइल टाळतात. उदाहरणार्थ, फार्मास्युटिकल उद्योगात, केमिस्ट त्यांची सुरक्षितता सुधारण्यासाठी औषध उमेदवारांमध्ये बेंझिन बदलण्यासाठी हेटेरोसायक्लिक रिंग्सचा वापर शोधत आहेत. बेंझिनमध्ये, सहा कार्बन अणूंच्या बंद लूपद्वारे रिंग तयार होते.

हेटरोसायक्लिक रिंगमध्ये, त्यापैकी एक किंवा अधिक कार्बन अणू वेगळ्या अणूसाठी बदलले जातात. या वेगळ्या अणूला हेटरोएटम म्हणतात.

नायट्रोजन, ऑक्सिजन आणि सल्फर हे सेंद्रिय रसायनशास्त्रातील सर्वात सामान्य हेटरोएटम्स आहेत. हे छोटे स्विच खूप फरक करतात. उदाहरणार्थ, बेंझिन एक तेल आहे: ते पाण्याचा तिरस्कार करते.

परिणामकारक होण्यासाठी अनेक औषधे रक्तप्रवाहात विरघळणारी (जे बहुतेक पाण्यात असते) असणे आवश्यक असते. नायट्रोजन आणि ऑक्सिजन अणू पाण्यासह हायड्रोजन बंध तयार करू शकतात, ज्यामुळे रेणूची विद्राव्यता नाटकीयरित्या वाढते. त्यामुळे नायट्रोजन हेटरोएटमसाठी कार्बन अणूची अदलाबदल करणे हे निरुपयोगी तेलकट संयुग आणि व्यवहार्य औषध यांच्यातील फरक असू शकतो.

खरंच, जेव्हा बेंझिनमधील सी-एच बंधांपैकी एक नायट्रोजनने बदलला जातो, तेव्हा बेंझिन पायरीडिन बनते, एक अतिशय सामान्य हेटरोसायकल. येथे नायट्रोजन अणूमध्ये इलेक्ट्रॉनची एकमात्र जोडी आहे, ज्यामुळे तो थोडासा ऋण चार्ज होतो आणि त्यामुळे मूलभूत असतो. हे रेणूसाठी ‘हँडल’ म्हणून कार्य करण्यास अनुमती देते.

शरीरातील लक्ष्यित प्रथिने किंवा एंझाइम हे ‘हँडल’ पकडू शकतात आणि विशिष्ट हायड्रोजन बंध किंवा आयनिक बंध तयार करू शकतात. अशा प्रकारे हेटरोएटम एखाद्या औषधाला त्याच्या लक्ष्यामध्ये अधिक अचूकपणे डॉक करण्यास अनुमती देऊ शकते, जसे की लॉकमध्ये किल्ली बसवल्या जातात. पुढे, मानवी शरीर एंझाइम्सचा वापर करून प्रामुख्याने यकृतामध्ये औषधे तोडते.

बेंझिन स्वतःच अत्यंत प्रतिक्रियाशील आणि विषारी यौगिकांमध्ये चयापचय केले जाते जे डीएनएला हानी पोहोचवू शकते आणि कर्करोग होऊ शकते. बेंझिन रिंगच्या जागी पायरीडाइन टाकून, केमिस्ट अनेकदा हे चयापचय मार्ग अवरोधित करू शकतात किंवा बदलू शकतात.

हेटरोएटम रिंगला तुटण्यासाठी अधिक प्रतिरोधक बनवू शकतो किंवा ते निरुपद्रवी उपउत्पादने तयार करण्यासाठी चयापचय प्रक्रियेस मार्गदर्शन करू शकते. सावधगिरीची कथा याशिवाय, बेंझिन आणि त्याचे डेरिव्हेटिव्ह्ज देखील प्रगत साहित्य आणि तंत्रज्ञानामध्ये नवीन अनुप्रयोग शोधत आहेत.

रसायनशास्त्रज्ञ बेंझिन-आधारित पॉलिमरचा उच्च-कार्यक्षमता बॅटरी आणि उच्च उष्णता सहन करू शकणाऱ्या हलक्या वजनाच्या सामग्रीसाठी तपास करत आहेत – सर्व गुणधर्म एरोस्पेस उद्योगात बहुमोल आहेत. बेंझिन रिंगचे अनन्य इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्म देखील पॉलिमर आणि इतर प्रगत इलेक्ट्रॉनिक सामग्रीच्या विकासामध्ये स्वारस्याचा विषय बनवतात. बेंझिन रिंगमधील प्रत्येक कार्बन अणूमध्ये एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन असतो जो पी-ऑर्बिटलमध्ये राहतो, जो रिंगच्या सपाट भागाच्या वर आणि खाली चिकटतो.

तीन वेगळे दुहेरी बंध तयार करण्याऐवजी, हे सहा इलेक्ट्रॉन एकाच, सतत प्रणालीमध्ये विलीन होतात. ते डिलोकलाइज्ड असल्याचे म्हटले जाते, याचा अर्थ ते यापुढे कोणत्याही एका कार्बन अणूशी संबंधित नाहीत परंतु सर्व सहा द्वारे समान रीतीने सामायिक केले जातात.

या घटनेमुळे इलेक्ट्रॉनचे दोन डोनट-आकाराचे ढग तयार होतात, एक अंगठीच्या वर आणि एक खाली. हे इलेक्ट्रॉन जागोजागी स्थिर नसतात परंतु या डोनट्समध्ये कुठेही फिरण्यास मोकळे असतात. मोबाईलच्या या क्लाउडमुळे, सहज प्रवेश करता येण्याजोग्या इलेक्ट्रॉन्समुळे, एकच बेंझिन रिंग एक इन्सुलेटर आहे परंतु मोठ्या सामग्री तयार करण्यासाठी एकत्र जोडलेल्या रिंगमध्ये अधिक वैविध्यपूर्ण इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्म असू शकतात.

उदाहरणार्थ, कंडक्टिंग पॉलिमर तयार करण्यात प्राथमिक आव्हान म्हणजे इलेक्ट्रॉन्सना लांब अंतरापर्यंत प्रवास करण्यासाठी मार्ग तयार करणे. लांब पॉलिमर साखळीसह एकाच बेंझिन रिंगच्या इलेक्ट्रॉन महामार्गाचा विस्तार करणारा ‘रस्ता’ तयार करून शास्त्रज्ञ हे साध्य करतात.

ते बेंझिन रिंग्सना एका साखळीत एकत्र जोडून सुरू करतात: जर ते एका विशिष्ट मार्गाने जोडलेले असतील तर, एकल आणि दुहेरी बंध रिंगांना जोडत असतील, तर प्रत्येक रिंगचे वैयक्तिक इलेक्ट्रॉन ढग ओव्हरलॅप आणि विलीन होऊ शकतात. हे एक सतत, डिलोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉन सिस्टम तयार करते जी पॉलिमर साखळीची संपूर्ण लांबी इलेक्ट्रॉन सुपरहायवेप्रमाणे चालवते.

त्याच्या शुद्ध स्थितीत, हा पॉलिमर एक अर्धसंवाहक असेल, खरा कंडक्टर नाही. ते उच्च प्रवाहकीय बनवण्यासाठी, ते डोप केलेले असणे आवश्यक आहे, म्हणजे एक रासायनिक घटक जोडणे आवश्यक आहे जे एकतर साखळीतून इलेक्ट्रॉन काढून टाकते किंवा त्यात अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन जोडते. एखाद्या ठिकाणाहून इलेक्ट्रॉन काढून टाकल्याने त्या ठिकाणी सकारात्मक चार्ज केलेले छिद्र तयार होते.

साखळीच्या शेजारच्या भागातून एक इलेक्ट्रॉन सहजपणे या छिद्रामध्ये उडी मारू शकतो, त्याच्या मूळ स्थानावर नवीन छिद्र सोडतो. अशाप्रकारे, एक छिद्र प्रभावीपणे साखळीच्या बाजूने हलू शकते आणि सकारात्मक चार्जची ही हालचाल विद्युत प्रवाहाचा एक प्रकार आहे. इलेक्ट्रॉन जोडल्याने मोबाईल निगेटिव्ह चार्ज देखील तयार होऊ शकतो जो साखळीच्या बाजूने प्रवास करू शकतो, विद्युत प्रवाह प्रवृत्त करतो.

अशाप्रकारे आपल्याकडे पॉलिमर पॉलीनिलिन आहे, ज्याची चालकता आम्लता बदलून चालू आणि बंद केली जाऊ शकते, ज्यामुळे ते रासायनिक सेन्सर्स आणि अँटीकॉरोशन कोटिंग्जसाठी उपयुक्त बनते. पॉलिमर पॉली (पी-फेनिलीन विनाइलीन), किंवा PPV, लहान दुहेरी-बंधित भागांनी जोडलेल्या बेंझिन रिंगपासून बनलेले आहे. हे केवळ वीजच चालवत नाही तर त्यातून विद्युत प्रवाह जातो तेव्हा प्रकाश देखील उत्सर्जित करते, ज्यामुळे ते पॉलिमर LEDs च्या विकासाचा पाया बनते.

खरंच, मोबाइल इलेक्ट्रॉन्सचा वापर करण्याचे समान तत्त्व सेंद्रिय इलेक्ट्रॉनिक्सच्या नवीन पिढीसाठी केंद्रस्थानी आहे: उपकरणे जी लवचिक, हलकी आणि स्वस्तात तयार केली जाऊ शकतात. सेंद्रिय प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (OLEDs) हे सर्वात व्यावसायिकरित्या यशस्वी अनुप्रयोग आहेत. बहुतेक हाय-एंड स्मार्टफोन आणि टीव्हीवरील स्क्रीन OLED आहेत.

OLED मध्ये, विशेषत: डिझाइन केलेल्या सेंद्रिय रेणूंच्या पातळ फिल्म, ज्यामध्ये अनेक बेंझिन रिंग असतात, इलेक्ट्रोड्समध्ये सँडविच केले जातात. जेव्हा व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा ते सकारात्मक छिद्रे आणि नकारात्मक इलेक्ट्रॉन्स सेंद्रिय स्तरामध्ये इंजेक्ट करते. जेव्हा ते भेटतात तेव्हा ते प्रकाशाच्या फोटॉनच्या रूपात त्यांची ऊर्जा सोडतात.

रेणूची रासायनिक रचना बदलून प्रकाशाचा विशिष्ट रंग ट्यून केला जाऊ शकतो. ऑरगॅनिक फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (OFETs) हे प्लॅस्टिक इलेक्ट्रॉनिक्सचे बिल्डिंग ब्लॉक्स आहेत, स्विचेस आणि ॲम्प्लीफायर म्हणून काम करतात जे संगणकीय करण्यासाठी मूलभूत आहेत.

पेंटासीन, ज्यामध्ये पाच बेंझिन रिंग एका ओळीत एकत्र जोडल्या जातात, अर्धसंवाहक स्तर म्हणून वापरल्या जातात. सिलिकॉनइतका वेगवान नसला तरीही, OFETs लवचिक प्लास्टिक सब्सट्रेट्सवर मुद्रित केले जाऊ शकतात, स्मार्ट लेबल्स, लवचिक डिस्प्ले आणि वेअरेबल मेडिकल सेन्सर यांसारख्या अनुप्रयोगांसाठी दरवाजा उघडतात.

ऑर्गेनिक फोटोव्होल्टेइक हे मूलत: उलट OLED आहेत. बेंझिन रिंग असलेले सेंद्रिय रेणू उत्कृष्ट प्रकाश शोषक म्हणून डिझाइन केलेले आहेत. जेव्हा सूर्यप्रकाश सामग्रीवर आदळतो तेव्हा ते मोबाईल इलेक्ट्रॉनला उत्तेजित करते, इलेक्ट्रॉन-होल जोडी तयार करते जी विद्युत प्रवाह म्हणून विभक्त आणि गोळा केली जाऊ शकते.

स्वस्त, लवचिक आणि अगदी पारदर्शक सौर सेल तयार करणे हे ध्येय आहे जे खिडक्या किंवा फॅब्रिक्समध्ये एकत्रित केले जाऊ शकतात. त्याच्या शोधाच्या दोनशे वर्षांनंतर, बेंझिन हा गहन महत्त्वाचा आणि जटिलतेचा रेणू राहिला आहे.

स्ट्रीटलाइटिंगच्या जिज्ञासू उप-उत्पादनापासून जागतिक अर्थव्यवस्थेचा एक लिंचपिन बनण्यापर्यंतचा तिचा प्रवास आपल्या जगाला बदलण्यासाठी रासायनिक विज्ञानाच्या सामर्थ्याचा दाखला आहे. तरीही त्याची कथा देखील सावधगिरीची आहे-संभाव्य परिणामांबद्दल सखोल आणि विकसित होणा-या समजासह नवकल्पना संतुलित करण्याच्या गंभीर गरजेची आठवण. मुकुंठ

v@thehindu. सह मध्ये