Radiation chemistry
বিকিরণ রসায়ন হল পারমাণবিক রসায়নের একটি উপবিভাগ যা পদার্থের উপর আয়নাইজিং বিকিরণের রাসায়নিক প্রভাব অধ্যয়ন করে। এটি তেজস্ক্রিয় রসায়নের থেকে একেবারেই আলাদা, কারণ যে উপাদানটি বিকিরণ দ্বারা রাসায়নিকভাবে পরিবর্তিত হচ্ছে তাতে কোনও তেজস্ক্রিয়তা উপস্থিত থাকার প্রয়োজন নেই। একটি উদাহরণ হল জলকে হাইড্রোজেন গ্যাস এবং হাইড্রোজেন পারক্সাইড-এ রূপান্তরিত করা। পদার্থের সাথে বিকিরণের মিথস্ক্রিয়া আয়নাইজিং বিকিরণ পদার্থের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার সাথে সাথে এর শক্তি শোষকের ইলেকট্রনগুলির সাথে মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে জমা হয়। বিকিরণ এবং শোষণকারী প্রজাতির মধ্যে মিথস্ক্রিয়ার ফলাফল হল একটি পরমাণু বা আণবিক বন্ধন থেকে একটি ইলেক্ট্রন অপসারণ করে র্যাডিকেল এবং উত্তেজিত প্রজাতি গঠন করা। র্যাডিকেল প্রজাতিগুলি তখন একে অপরের সাথে বা তাদের আশেপাশের অন্যান্য অণুর সাথে প্রতিক্রিয়া জানাতে এগিয়ে যায়। এটি মৌলবাদী প্রজাতির প্রতিক্রিয়া যা একটি রাসায়নিক ব্যবস্থার বিকিরণের পরে পর্যবেক্ষণ করা পরিবর্তনের জন্য দায়ী। চার্জযুক্ত বিকিরণ প্রজাতি (α এবং β কণা) শোষণকারী মাধ্যমের ইলেকট্রনের চার্জ এবং চার্জযুক্ত বিকিরণ কণার মধ্যে কুলম্বিক শক্তির মাধ্যমে মিথস্ক্রিয়া করে। এই মিথস্ক্রিয়াগুলি আপতিত কণার পথে অবিচ্ছিন্নভাবে ঘটে যতক্ষণ না কণার গতিশক্তি যথেষ্ট পরিমাণে হ্রাস পায়। চার্জবিহীন প্রজাতিগুলি (γ ফোটন, এক্স-রে) প্রতি ফোটনে একটি একক ঘটনার মধ্য দিয়ে যায়, যা ফোটনের শক্তি সম্পূর্ণরূপে গ্রাস করে এবং একটি একক পরমাণু থেকে একটি ইলেক্ট্রনের নির্গমনের দিকে পরিচালিত করে। পর্যাপ্ত শক্তি সহ ইলেকট্রনগুলি শোষণকারী মাধ্যমের সাথে β বিকিরণের মতো একইভাবে মিথস্ক্রিয়া করতে থাকে। একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় যা বিভিন্ন ধরনের বিকিরণকে একে অপরের থেকে আলাদা করে তা হল রৈখিক শক্তি স্থানান্তর (এল. ই. টি), যা হল যে হারে বিকিরণটি শোষণকারীর মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করা দূরত্বের সাথে শক্তি হারায়। নিম্ন এলইটি প্রজাতিগুলি সাধারণত কম ভরযুক্ত হয়, হয় ফোটন বা ইলেক্ট্রন ভর প্রজাতি (β কণা, পজিট্রন) এবং শোষণকারীর মধ্য দিয়ে তাদের পথ বরাবর বিরলভাবে মিথস্ক্রিয়া করে, যা প্রতিক্রিয়াশীল র্যাডিকেল প্রজাতির বিচ্ছিন্ন অঞ্চলের দিকে পরিচালিত করে। উচ্চ এল. ই. টি প্রজাতিগুলি সাধারণত একটি ইলেক্ট্রনের চেয়ে বেশি ভরযুক্ত হয়, উদাহরণস্বরূপ α কণা, এবং দ্রুত শক্তি হারায় যার ফলে একে অপরের কাছাকাছি আয়নীকরণের ঘটনাগুলির একটি গুচ্ছ হয়। ফলস্বরূপ, ভারী কণাটি তার উৎপত্তি থেকে তুলনামূলকভাবে অল্প দূরত্ব অতিক্রম করে। বিকিরণ থেকে শক্তি শোষণের পরে প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতির উচ্চ ঘনত্বযুক্ত অঞ্চলগুলিকে স্পার্স হিসাবে উল্লেখ করা হয়। কম এলইটি বিকিরণ সহ বিকিরণযুক্ত একটি মাধ্যমের মধ্যে, স্পারগুলি ট্র্যাক জুড়ে খুব কম বিতরণ করা হয় এবং মিথস্ক্রিয়া করতে অক্ষম হয়। উচ্চ এল. ই. টি বিকিরণের জন্য, স্পারগুলি ওভারল্যাপ করতে পারে, যা আন্তঃ-স্পার প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য অনুমতি দেয়, যখন কম এল. ই. টি বিকিরণের একই শক্তির সাথে বিকিরণ করা একই মাধ্যমের তুলনায় পণ্যগুলির বিভিন্ন ফলন হতে পারে। দ্রবণীয় ইলেকট্রন দ্বারা জৈব পদার্থের হ্রাস একটি সাম্প্রতিক কাজের ক্ষেত্র হল বিকিরণের মাধ্যমে বিষাক্ত জৈব যৌগগুলির ধ্বংস; বিকিরণের পরে, "ডাইঅক্সিন" (পলিক্লোরোডিবেঞ্জো-পি-ডাইঅক্সিন) একইভাবে ক্লোরিনমুক্ত হয় যেমন পিসিবিগুলিকে বাইফিনাইল এবং অজৈব ক্লোরাইডে রূপান্তরিত করা যায়। এর কারণ হল দ্রবীভূত ইলেকট্রনগুলি জৈব যৌগের সাথে বিক্রিয়া করে একটি র্যাডিকেল অ্যানায়ন তৈরি করে, যা ক্লোরাইড অ্যানায়ন হ্রাসের ফলে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়। যদি আইসোপ্রোপানল বা খনিজ তেলে পিসিবি-র একটি ডিঅক্সিজেনেটেড মিশ্রণ গামা রশ্মির সাথে বিকিরণ করা হয়, তবে পিসিবিগুলি ক্লোরিনমুক্ত হয়ে অজৈব ক্লোরাইড এবং বাইফিনাইল গঠন করবে। আইসোপ্রোপ্যানলে প্রতিক্রিয়াটি সবচেয়ে ভাল কাজ করে যদি পটাসিয়াম হাইড্রক্সাইড (কস্টিক পটাশ) যোগ করা হয়। ক্ষারটি হাইড্রোক্সিডিমিথাইলমিথাইল র্যাডিকেলকে অ্যাসিটোন এবং একটি দ্রবণীয় ইলেক্ট্রনে রূপান্তরিত করার জন্য ডিপ্রোটোনেট করে, ফলস্বরূপ ক্লোরাইডের জি মান (সিস্টেমে জমা হওয়া বিকিরণের কারণে প্রদত্ত শক্তির জন্য ফলন) বৃদ্ধি করা যেতে পারে কারণ বিকিরণ এখন একটি শৃঙ্খল প্রতিক্রিয়া শুরু করে, গামা রশ্মির ক্রিয়া দ্বারা গঠিত প্রতিটি দ্রবণীয় ইলেক্ট্রন এখন একাধিক পিসিবি অণুকে রূপান্তর করতে পারে। এই মিশ্রণে অক্সিজেন, অ্যাসিটোন, নাইট্রাস অক্সাইড, সালফার হেক্সাফ্লোরাইড বা নাইট্রোবেনজিন উপস্থিত থাকলে বিক্রিয়ার হার কমে যায়। এই কাজটি সম্প্রতি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে করা হয়েছে, প্রায়শই বিকিরণের উৎস হিসাবে ব্যবহৃত পারমাণবিক জ্বালানী দিয়ে। অ্যারিল ক্লোরাইড ধ্বংসের কাজ ছাড়াও, এটি দেখানো হয়েছে যে অ্যালফ্যাটিক ক্লোরিন এবং ব্রোমিন যৌগ যেমন পারক্লোরোইথিলিন, ফ্রিয়ন (1,1,2-ট্রাইক্লোরো-1,2,2-ট্রাইফ্লুওরোথেন) এবং হ্যালন-2402 (1,2-ডাইব্রোমো-1,1,2,2-টেট্রাফ্লুওরোথেন) ক্ষারীয় আইসোপ্রোপানল দ্রবণে বিকিরণের ক্রিয়া দ্বারা ডিহ্যালোজেনেট করা যেতে পারে। আবার একটি শৃঙ্খল বিক্রিয়ার খবর পাওয়া গেছে। বিকিরণ দ্বারা জৈব যৌগগুলির হ্রাসের কাজ ছাড়াও, জৈব যৌগগুলির বিকিরণ প্ররোচিত জারণের উপর কিছু কাজ রিপোর্ট করা হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, কয়লা থেকে সালফার অপসারণের জন্য রেডিওজেনিক হাইড্রোজেন পারক্সাইড (বিকিরণ দ্বারা গঠিত) ব্যবহারের খবর পাওয়া গেছে। এই গবেষণায় দেখা গেছে যে, কয়লায় ম্যাঙ্গানিজ ডাই অক্সাইড যোগ করলে সালফার অপসারণের হার বৃদ্ধি পায়। জলে নাইট্রোবেনজিনের অবক্ষয় হ্রাস এবং জারণ উভয় অবস্থার অধীনে রিপোর্ট করা হয়েছে। ধাতব যৌগগুলির হ্রাস দ্রবণীয় ইলেকট্রন দ্বারা জৈব যৌগগুলির হ্রাসের পাশাপাশি জানা গেছে যে বিকিরণের পরে পিএইচ 4.1-এ একটি পারটেকনিটেট দ্রবণ টেকনিটিয়াম ডাই অক্সাইডের কোলয়েডে রূপান্তরিত হয়। পি. এইচ. 1.8-এ দ্রবণীয় টি. সি (IV) জটিলতায় একটি দ্রবণের বিকিরণ তৈরি হয়। পিএইচ 2.7-এ একটি দ্রবণের বিকিরণ কোলয়েড এবং দ্রবণীয় টিসি (IV) যৌগের মিশ্রণ তৈরি করে। সেকিন, এইচ. নারুশিমা, টি. সুজুকি, টি. তাকায়ামা, এইচ. কুডো, এম. লিন এবং ওয়াই. কাটসুমুরা, কলয়েড এবং পৃষ্ঠতল এঃ ফিজিওকেমিক্যাল এবং ইঞ্জিনিয়ারিং দিক, 2004, '249 (1-3), গামা বিকিরণ আয়রন অক্সাইডের (ফে2ও3) উপর সোনার ন্যানো পার্টিকেল সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহার করা হয়েছে। এটি দেখানো হয়েছে যে সীসা যৌগের জলীয় দ্রবণের বিকিরণ মৌলিক সীসা গঠনের দিকে পরিচালিত করে। যখন বেনটোনাইট এবং সোডিয়াম ফরমেটের মতো অজৈব কঠিন পদার্থ উপস্থিত থাকে তখন জলীয় দ্রবণ থেকে সীসা অপসারণ করা হয়। পলিমার পরিবর্তন আরেকটি মূল ক্ষেত্র পলিমারগুলি সংশোধন করতে বিকিরণ রসায়ন ব্যবহার করে। বিকিরণ ব্যবহার করে, মনোমারগুলিকে পলিমারগুলিতে রূপান্তর করা, ক্রসলিঙ্ক পলিমারগুলিতে রূপান্তর করা এবং পলিমারকে ভেঙে ফেলা সম্ভব-বায়োমেডিকাল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য হাইড্রোজেলগুলির বিকিরণ গঠন; বিকিরণ কৌশলের ব্যবহার-জলীয় দ্রবণে পলিমারগুলির বিকিরণ-প্ররোচিত ক্রসলিঙ্কিংয়ের প্রক্রিয়া মানব-নির্মিত এবং প্রাকৃতিক উভয় পলিমার (যেমন কার্বোহাইড্রেট) এইভাবে প্রক্রিয়া করা যেতে পারে। জল রসায়ন জৈবিক ব্যবস্থার উপর বিকিরণের ক্ষতিকারক প্রভাব (ক্যান্সার এবং তীব্র বিকিরণ আঘাতের প্ররোচনা) এবং রেডিওথেরাপির দরকারী প্রভাব উভয়ই জলের বিকিরণ রসায়নের সাথে জড়িত। বেশিরভাগ জৈবিক অণু একটি জলীয় মাধ্যমে উপস্থিত থাকে; যখন জল বিকিরণের সংস্পর্শে আসে, তখন জল শক্তি শোষণ করে এবং ফলস্বরূপ রাসায়নিকভাবে প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতি তৈরি করে যা দ্রবীভূত পদার্থের (দ্রবণ) সাথে মিথস্ক্রিয়া করতে পারে। জল আয়নিত হয়ে একটি দ্রবণীয় ইলেক্ট্রন এবং H2O + গঠন করে, H2O + ক্যাটায়ন জলের সাথে বিক্রিয়া করে একটি হাইড্রেটেড প্রোটন (H3O +) এবং একটি হাইড্রক্সিল র্যাডিকেল (HO.) গঠন করতে পারে। উপরন্তু, দ্রবীভূত ইলেক্ট্রনটি H2O + ক্যাটায়নের সাথে পুনরায় মিলিত হয়ে জলের একটি উত্তেজিত অবস্থা তৈরি করতে পারে। এই উত্তেজিত অবস্থা তখন হাইড্রক্সিল র্যাডিকেল (এইচও)-এর মতো প্রজাতিতে বিভক্ত হয়ে যায়। ), হাইড্রোজেন পরমাণু (এইচ) এবং অক্সিজেন পরমাণু (ও)। পরিশেষে, দ্রবণীয় ইলেক্ট্রনগুলি দ্রবণীয় প্রোটন বা অক্সিজেন অণুগুলির সাথে বিক্রিয়া করে যথাক্রমে হাইড্রোজেন পরমাণু এবং ডাইঅক্সিজেন র্যাডিকেল অ্যানায়ন তৈরি করতে পারে। টিউমারের কেন্দ্রে ডিঅক্সিজেনেটেড টিস্যুর তুলনায় অক্সিজেনযুক্ত টিস্যু বিকিরণের প্রতি বেশি সংবেদনশীল হওয়ার একটি কারণ হতে পারে যে অক্সিজেন বিকিরণ রসায়নকে পরিবর্তন করে। হাইড্রক্সিল র্যাডিকেলের মতো মুক্ত র্যাডিকেলগুলি রাসায়নিকভাবে ডি. এন. এ-র মতো জৈব অণুগুলিকে পরিবর্তন করে, যার ফলে ডি. এন. এ স্ট্র্যান্ডগুলি ভেঙে যাওয়ার মতো ক্ষতি হয়। কিছু পদার্থ জলের বিকিরণ দ্বারা সৃষ্ট প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতির সাথে প্রতিক্রিয়া করে বিকিরণ-প্ররোচিত ক্ষতির বিরুদ্ধে রক্ষা করতে পারে। এটি লক্ষ করা গুরুত্বপূর্ণ যে বিকিরণ দ্বারা উত্পন্ন প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতিগুলি নিম্নলিখিত প্রতিক্রিয়াগুলিতে অংশ নিতে পারে; এটি অ-বৈদ্যুতিন রাসায়নিক প্রতিক্রিয়াগুলির ধারণার অনুরূপ যা বৈদ্যুতিন রাসায়নিক ঘটনা অনুসরণ করে যা একটি অ-বিপরীতমুখী ঘটনা ঘটলে চক্রাকার ভোল্টামেট্রিতে পর্যবেক্ষণ করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, দ্রবীভূত ইলেকট্রন এবং এস. এফ. 6-এর বিক্রিয়া দ্বারা গঠিত এস. এফ. 5 র্যাডিকেল আরও প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায় যা হাইড্রোজেন ফ্লোরাইড এবং সালফিউরিক অ্যাসিড গঠনের দিকে পরিচালিত করে। জলে, হাইড্রক্সিল র্যাডিকেলগুলির ডাইমারাইজেশন প্রতিক্রিয়া হাইড্রোজেন পারক্সাইড তৈরি করতে পারে, অন্যদিকে লবণাক্ত সিস্টেমে ক্লোরাইড অ্যানায়নের সাথে হাইড্রক্সিল র্যাডিকেলগুলির প্রতিক্রিয়া হাইপোক্লোরাইট অ্যানায়ন তৈরি করে। ভূগর্ভস্থ জলের উপর বিকিরণের ক্রিয়া হাইড্রোজেন গঠনের জন্য দায়ী যা ব্যাকটেরিয়া দ্বারা মিথেনে রূপান্তরিত হয়। শিল্প প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জামগুলিতে প্রয়োগ করা যন্ত্রপাতি বিকিরণ রসায়ন উপকরণ প্রক্রিয়াকরণের জন্য, একটি গামা উৎস বা একটি ইলেক্ট্রন রশ্মি ব্যবহার করা যেতে পারে। আন্তর্জাতিক টাইপ IV (ওয়েট স্টোরেজ) ইরেডিয়েটর একটি সাধারণ নকশা, যার মধ্যে JS6300 এবং JS6500 গামা স্টেরিলাইজার ('নর্ডিয়ন ইন্টারন্যাশনাল' দ্বারা তৈরি, যা 'অ্যাটমিক এনার্জি অফ কানাডা লিমিটেড' হিসাবে বাণিজ্য করত) হল সাধারণ উদাহরণ। এই বিকিরণ উদ্ভিদগুলিতে, উৎসটি ব্যবহার না করা অবস্থায় জলে ভরা একটি গভীর কুয়ায় সংরক্ষণ করা হয়। যখন উৎসের প্রয়োজন হয়, এটি একটি ইস্পাত তারের মাধ্যমে বিকিরণ কক্ষে স্থানান্তরিত হয় যেখানে চিকিত্সা করা পণ্যগুলি উপস্থিত থাকে; এই বস্তুগুলি বাক্সের ভিতরে স্থাপন করা হয় যা একটি স্বয়ংক্রিয় প্রক্রিয়া দ্বারা ঘরের মধ্য দিয়ে সরানো হয়। বাক্সগুলি এক বিন্দু থেকে অন্য বিন্দুতে সরিয়ে, সামগ্রীগুলিকে একটি অভিন্ন মাত্রা দেওয়া হয়। চিকিত্সার পরে, পণ্যটি স্বয়ংক্রিয় প্রক্রিয়া দ্বারা ঘর থেকে বাইরে সরানো হয়। বিকিরণ কক্ষে খুব পুরু কংক্রিটের দেয়াল রয়েছে (প্রায় 3 মিটার পুরু) যাতে গামা রশ্মি বেরিয়ে যেতে না পারে। উৎসটি স্টেইনলেস স্টিলের দুটি স্তরের মধ্যে সিল করা 60 কো রড নিয়ে গঠিত। রডগুলি নিষ্ক্রিয় ডামি রডগুলির সাথে মিলিত হয়ে প্রায় 12.6PBq (340kCi) এর মোট ক্রিয়াকলাপ সহ একটি র্যাক তৈরি করে। গবেষণার সরঞ্জাম যদিও গামা জীবাণুমুক্তকরণের মতো একটি ইরেডিয়েটর ব্যবহার করে কিছু ধরনের গবেষণা করা সম্ভব, তবে বিজ্ঞানের কিছু ক্ষেত্রে সময় সমাধান করা "পরীক্ষা" ব্যবহার করা সাধারণ বিষয় যেখানে কোনও উপাদান বিকিরণের স্পন্দনের (সাধারণত একটি লিনাক থেকে ইলেকট্রন) শিকার হয়। বিকিরণের স্পন্দনের পরে, পদার্থের মধ্যে বিভিন্ন পদার্থের ঘনত্ব নির্গমন স্পেকট্রোস্কোপি বা শোষণ স্পেকট্রোস্কোপি দ্বারা পরিমাপ করা হয়, তাই প্রতিক্রিয়ার হার নির্ধারণ করা যেতে পারে। এটি দ্রাবকের (সাধারণত জল) উপর বিকিরণের ক্রিয়া দ্বারা উত্পন্ন প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতির সাথে পদার্থের আপেক্ষিক ক্ষমতাকে পরিমাপ করার অনুমতি দেয়। এই পরীক্ষাটি পালস রেডিওলাইসিস নামে পরিচিত যা ফ্ল্যাশ ফটোলাইসিসের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। পরবর্তী পরীক্ষায় স্পেকট্রোস্কোপি দ্বারা উত্তেজিত অবস্থার ক্ষয় পরীক্ষা করার জন্য নমুনাটি আলোর স্পন্দন দ্বারা উত্তেজিত হয়; কখনও কখনও নতুন যৌগ গঠনের তদন্ত করা যেতে পারে। ফ্ল্যাশ ফটোলাইসিস পরীক্ষাগুলি ওজোন স্তরের উপর হ্যালোজেনযুক্ত যৌগগুলির প্রভাব সম্পর্কে আরও ভাল বোঝার দিকে পরিচালিত করেছে। কেমোসেন্সর এসএডাব্লু কেমোসেন্সর অ-আয়নিক এবং অনির্দিষ্ট। এটি সরাসরি প্রতিটি রাসায়নিক যৌগের মোট ভর পরিমাপ করে যখন এটি গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি কলাম থেকে বেরিয়ে আসে এবং স্ফটিক পৃষ্ঠে ঘনীভূত হয়, যার ফলে স্ফটিকের মৌলিক অ্যাকোস্টিক ফ্রিকোয়েন্সিতে পরিবর্তন ঘটে। গন্ধের ঘনত্ব সরাসরি এই সমন্বিত ধরনের ডিটেক্টর দিয়ে পরিমাপ করা হয়। কলাম ফ্লাক্স একটি মাইক্রোপ্রসেসর থেকে প্রাপ্ত হয় যা ক্রমাগত এসএডাব্লু ফ্রিকোয়েন্সির ডেরিভেটিভ গণনা করে। আরও দেখুন রেডিওলাইসিস মিল্টন বার্টন রেফারেন্স পারমাণবিক রসায়ন