Autoxidation
ઓટોક્સિડેશન (કેટલીકવાર ઓટો-ઓક્સિડેશન) એ જ્યોત અથવા વિદ્યુત સ્પાર્કના હસ્તક્ષેપ વિના, સામાન્ય તાપમાને ઓક્સિજન સાથેની પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા લાવવામાં આવેલા ઓક્સિડેશનનો ઉલ્લેખ કરે છે. આ શબ્દનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે આસપાસના તાપમાને હવામાં કાર્બનિક સંયોજનોના ક્રમિક અધઃપતનને વર્ણવવા માટે થાય છે. ઘણી સામાન્ય ઘટનાઓને ઓટોક્સિડેશનને આભારી હોઈ શકે છે, જેમ કે ખોરાક ખરાબ થઈ રહ્યો છે, વાર્નિશ અને રંગોનું 'સૂકવણી' અને રબરનો નાશ. તે ઔદ્યોગિક રસાયણશાસ્ત્ર અને જીવવિજ્ઞાન બંનેમાં પણ એક મહત્વપૂર્ણ ખ્યાલ છે. તેથી ઓટોક્સિડેશન એ એકદમ વ્યાપક શબ્દ છે અને તે ફોટોઓક્સિજનેશન અને ઉત્પ્રેરક ઓક્સિડેશનના ઉદાહરણોને સમાવી શકે છે. સામાન્ય પદ્ધતિ એ મુક્ત રેડિકલ સાંકળ પ્રતિક્રિયા છે, જ્યાં ઓક્સિજનનો ઉમેરો હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ અને તેમના સંકળાયેલ પેરોક્સી રેડિકલ (આરઓઓ) ને જન્મ આપે છે. લાક્ષણિક રીતે, ઇન્ડક્શન સમયગાળો શરૂઆતમાં જોવા મળે છે જ્યાં થોડી પ્રવૃત્તિ હોય છે; આ પછી ધીમે ધીમે ઓક્સિજનનું ઝડપી ગ્રહણ થાય છે, જે ઓટોકેટેલિટિક પ્રતિક્રિયા આપે છે જે ફક્ત એન્ટીઑકિસડન્ટોના ઉપયોગ દ્વારા જ નિયંત્રણમાં રાખી શકાય છે. અસંતૃપ્ત સંયોજનો સૌથી વધુ અસરગ્રસ્ત હોય છે પરંતુ આપેલ સમયમાં ઘણા કાર્બનિક પદાર્થો આ રીતે ઓક્સિડાઇઝ થશે. ઓટોક્સિડેશન સામાન્ય રીતે અનિચ્છનીય હોવા છતાં, તેનો રાસાયણિક સંશ્લેષણમાં ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. આ કિસ્સાઓમાં 'ઓટોક્સિડેશન' શબ્દનો ઉપયોગ ઘણીવાર ઊંચા તાપમાને ઓક્સિજન સાથે સ્વયંસ્ફુરિત પ્રતિક્રિયાઓને સમાવવા માટે વધુ વ્યાપક રીતે થાય છે, જેમ કે ક્યુમેન પ્રક્રિયામાં. મિકેનિઝમ મુક્ત રેડિકલ સાંકળ પ્રતિક્રિયાને કેટલીકવાર બોલાન્ડ-જી મિકેનિઝમ અથવા બેઝિક ઓટોક્સિડેશન સ્કીમ (બીએએસ) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને તે મૂળરૂપે રબરના ઓક્સિડેશન પર આધારિત હતી, પરંતુ ઘણી સામગ્રી માટે સામાન્ય રીતે સચોટ રહે છે. તેને ત્રણ તબક્કામાં વહેંચી શકાય છેઃ દીક્ષા, પ્રસાર અને સમાપ્તિ. દીક્ષા પગલું ઘણીવાર ખોટી રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે અને ઘણા એજન્ટોને ક્રાંતિકારી આરંભકર્તા તરીકે પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યા છે. અસંતૃપ્ત સંયોજનોનું ઓટોક્સિડેશન એકલ ઓક્સિજન અથવા ઓઝોન અને એન. ઓ. 2 જેવા પર્યાવરણીય પ્રદૂષકો સાથેની પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા શરૂ થઈ શકે છે. પોલિઓલિફિન જેવા સંતૃપ્ત પોલિમર ઓટોક્સિડેશનનો પ્રતિકાર કરે તેવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે, જો કે વ્યવહારમાં તેઓ તેમના ઉચ્ચ તાપમાન મોલ્ડિંગ અને કાસ્ટિંગ દરમિયાન થર્મલ ઓક્સિડેશન દ્વારા રચાયેલા હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ ધરાવે છે, જે આરંભકર્તા તરીકે કામ કરી શકે છે. જૈવિક પ્રણાલીઓમાં પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ મહત્વપૂર્ણ છે. ઔદ્યોગિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે બેન્ઝોલ પેરોક્સાઇડ જેવા આમૂલ આરંભકર્તા ઇરાદાપૂર્વક ઉમેરવામાં આવશે. આ તમામ પ્રક્રિયાઓ પોલિમર સાંકળ (R·) પર કાર્બન કેન્દ્રિત રેડિકલના નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે, જે સામાન્ય રીતે લેબિલ C-H બોન્ડ્સમાંથી Hના અમૂર્તકરણ દ્વારા થાય છે. એકવાર કાર્બન-કેન્દ્રિત રેડિકલની રચના થઈ જાય, તે O2 સાથે ઝડપથી પ્રતિક્રિયા કરીને પેરોક્સી રેડિકલ (ROO) આપે છે. આ બદલામાં નબળા C-H બંધમાંથી H અણુને અમૂર્ત બનાવે છે જે હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ (ROOH) અને તાજા કાર્બન-કેન્દ્રિત રેડિકલ આપે છે. ત્યારબાદ હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડ વધુ રેડિકલ પેદા કરવા માટે સંખ્યાબંધ સંભવિત સમરૂપ પ્રતિક્રિયાઓમાંથી પસાર થઈ શકે છે, જે ઝડપી પ્રતિક્રિયા આપે છે. જેમ જેમ રેડિકલની સાંદ્રતામાં વધારો થાય છે તેમ તેમ સાંકળ સમાપ્તિ પ્રતિક્રિયાઓ વધુ મહત્વપૂર્ણ બની જાય છે, આ રેડિકલની સંખ્યાને રેડિકલ અપ્રમાણસરતા અથવા સંયોજન દ્વારા ઘટાડે છે, જે સિગ્મોઇડ પ્રતિક્રિયા પ્લોટ તરફ દોરી જાય છે. સાંકળ આરંભ પોલિમર-> પી. બુલેટ + પી. બુલેટ સાંકળ પ્રસાર પી. બુલેટ + પી. ઓ. 2-> પી. ઓ. ઓ. બુલેટ પી. ઓ. ઓ. બુલેટ + પી. પી. બુલેટ સાંકળ શાખા પી. ઓ. ઓ. એચ.-> પી. ઓ. બુલેટ + ઓ. એચ. બુલેટ + ઓ. એચ. બુલેટ-> પી. બુલેટ + એચ. 2. ઓ. પી. બુલેટ-> સાંકળ વિઘટન પ્રતિક્રિયાઓ સમાપ્તિ પી. ઓ. ઓ. બુલેટ + પી. ઓ. ઓ. બુલેટ-> ક્રોસ લિંકિંગ રિએક્શન\થી બિન-આમૂલ ઉત્પાદન પી. ઓ. ઓ. આ ઘટના પ્રાચીન સમયથી જાણીતી છે અને સૂકવણી તેલનો આધાર બનાવે છે, જેનો પરંપરાગત રીતે ઘણા વાર્નિશ અને રંગ બનાવવા માટે ઉપયોગ થતો હતો. અળસીનું તેલ, જે બહુઅસંતૃપ્ત ચરબીથી સમૃદ્ધ છે, તે એક મુખ્ય ઉદાહરણ છે. તેનાથી વિપરીત, ઓટોક્સિડેશન પણ પ્લાસ્ટિક જેવા પોલિમરને બગડવાનું કારણ બની શકે છે. પોલિમર બેકબોનના આધારે સંવેદનશીલતા બદલાય છે, અસંતૃપ્ત જૂથો ધરાવતી સામાન્ય રચનાઓમાં, એલિલિક અને બેન્ઝિલિક સી-એચ બોન્ડ્સ અને તૃતીય કાર્બન કેન્દ્રો વધુ સંવેદનશીલ હોય છે, તેથી રબર ખાસ કરીને સંવેદનશીલ હોય છે. ઓટોક્સિડેશનને પોલિમર સ્ટેબિલાઇઝર્સની વિશાળ શ્રેણી દ્વારા અટકાવી શકાય છે, અથવા બાયોડિગ્રેડેબલ એડિટિવ્સ દ્વારા વેગ આપી શકાય છે. તેવી જ રીતે, એન્ટીઑકિસડન્ટ ઓઇલ એડિટિવ્સ અને ઇંધણ એડિટિવ્સનો ઉપયોગ ઓટોક્સિડેશનને રોકવા માટે થાય છે. ખોરાકમાં ઓટોક્સિડેશનનું નિવારણ ખોરાક અને પીણા ઉદ્યોગમાં મહત્વપૂર્ણ છે અને તે રાસાયણિક પ્રિઝર્વેટિવ્સ અને કેનિંગ જેવી ખાદ્ય જાળવણી તકનીકોને બાદ કરતાં ઓક્સિજનની શ્રેણી બંને દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. તે સારી રીતે જાણીતું છે કે ચરબીઓ, ખાસ કરીને બહુઅસંતૃપ્ત ચરબીઓ, નીચા તાપમાને રાખવામાં આવે ત્યારે પણ ખરબચડી બની જાય છે, જો કે અન્ય ઘણા ખોરાક ઓટોક્સિડેશન માટે સંવેદનશીલ હોય છે. પોલિફીનોલ, પોલિસેકરાઇડ્સ અને પ્રોટીન સહિત વાઇનમાં જોવા મળતા સંયોજનોનું જટિલ મિશ્રણ વૃદ્ધત્વની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઓટોક્સિડેશનમાંથી પસાર થઈ શકે છે, જે વાઇનની ખામી તરફ દોરી જાય છે. ચામડીના સફરજન જેવા ઘણા ખોરાકના બ્રાઉનને ઓટોક્સિડેશન પ્રક્રિયા ગણી શકાય, જો કે તે સામાન્ય રીતે લિપિડ પેરોક્સિડેશન જેવી એન્ઝાઇમેટિક પ્રક્રિયા છે જે ઉપર બતાવેલ એક અલગ પદ્ધતિ દ્વારા આગળ વધે છે. ઉદ્યોગમાં રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં ઓટોક્સિડેશન દ્વારા ઘણા રસાયણો ઉત્પન્ન થાય છેઃ ક્યુમેન પ્રક્રિયામાં ફેનોલ અને એસીટોન બેન્ઝિન અને પ્રોપીલીનમાંથી બનાવવામાં આવે છે, સાયક્લોહેક્સેનનું ઓટોક્સિડેશન સાયક્લોહેક્સેનોલ અને સાયક્લોહેક્સેનોન ઉત્પન્ન કરે છે. પી-ઝાયલીનને ટેરેફ્થાલિક એસિડમાં ઓક્સિડાઇઝ્ડ કરવામાં આવે છે ઇથાઇલબેન્ઝિનને ઇથાઇલબેન્ઝિન હાઇડ્રોપેરોક્સાઇડમાં ઓક્સિડાઇઝ્ડ કરવામાં આવે છે, જે પ્રોપીલીન ઓક્સાઇડ/સ્ટાયરીન પ્રક્રિયામાં ઇપોક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે.