Radiation chemistry
تابکاری کیمسٹری جوہری کیمسٹری کی ایک ذیلی تقسیم ہے جو مادے پر آئنائزنگ تابکاری کے کیمیائی اثرات کا مطالعہ کرتی ہے۔ یہ ریڈیو کیمسٹری سے بالکل مختلف ہے، کیونکہ تابکاری کے ذریعے کیمیائی طور پر تبدیل ہونے والے مادے میں تابکاری موجود ہونے کی ضرورت نہیں ہے۔ ایک مثال پانی کو ہائیڈروجن گیس اور ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ میں تبدیل کرنا ہے۔ مادے کے ساتھ تابکاری کے تعاملات جیسے جیسے آئنائزنگ تابکاری مادے سے گزرتی ہے اس کی توانائی جذب کرنے والے کے الیکٹرانوں کے ساتھ تعاملات کے ذریعے جمع ہوتی ہے۔ تابکاری اور جذب کرنے والی انواع کے درمیان تعامل کا نتیجہ ایٹم یا مالیکیولر بانڈ سے الیکٹران کو ہٹانا ہے تاکہ ریڈیکلز اور پرجوش انواع تشکیل پائے۔ ریڈیکل انواع پھر ایک دوسرے کے ساتھ یا اپنے آس پاس کے دیگر مالیکیولز کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے کے لیے آگے بڑھتی ہیں۔ یہ ریڈیکل پرجاتیوں کے رد عمل ہیں جو کیمیائی نظام کی تابکاری کے بعد مشاہدہ کی جانے والی تبدیلیوں کے ذمہ دار ہیں۔ چارج شدہ تابکاری پرجاتیوں (α اور β ذرات) جذب کرنے والے میڈیم میں الیکٹرانوں کے چارجز اور چارج شدہ تابکاری کے ذرہ کے درمیان کولومبی قوتوں کے ذریعے تعامل کرتے ہیں۔ یہ تعاملات واقع ذرہ کے راستے پر مسلسل ہوتے رہتے ہیں جب تک کہ ذرہ کی حرکی توانائی کافی حد تک ختم نہ ہو جائے۔ غیر چارج شدہ انواع (γ فوٹون، ایکس رے) فی فوٹون ایک ہی واقعہ سے گزرتی ہیں، جو فوٹون کی توانائی کو مکمل طور پر استعمال کرتی ہیں اور ایک ہی ایٹم سے الیکٹران کے اخراج کا باعث بنتی ہیں۔ کافی توانائی والے الیکٹران جذب کرنے والے میڈیم کے ساتھ β تابکاری کی طرح تعامل کرتے ہیں۔ ایک اہم عنصر جو تابکاری کی مختلف اقسام کو ایک دوسرے سے ممتاز کرتا ہے وہ لکیری انرجی ٹرانسفر (ایل ای ٹی) ہے، جو وہ شرح ہے جس پر تابکاری جذب کنندہ کے ذریعے طے شدہ فاصلے کے ساتھ توانائی کھو دیتی ہے۔ کم ایل ای ٹی انواع عام طور پر کم کمیت والی ہوتی ہیں، یا تو فوٹون یا الیکٹران ماس پرجاتیوں (β ذرات، پوزیٹرون) اور جذب کرنے والے کے ذریعے اپنے راستے میں بہت کم تعامل کرتی ہیں، جس کی وجہ سے رد عمل پر مبنی ریڈیکل پرجاتیوں کے الگ تھلگ علاقے ہوتے ہیں۔ اعلی ایل ای ٹی انواع عام طور پر ایک الیکٹران سے زیادہ کمیت میں ہوتی ہیں، مثال کے طور پر α ذرات، اور تیزی سے توانائی کھو دیتے ہیں جس کے نتیجے میں ایک دوسرے کے قریب قریب آئنائزیشن کے واقعات کا ایک مجموعہ ہوتا ہے۔ نتیجتا، بھاری ذرہ اپنی ابتدا سے نسبتا کم فاصلے پر سفر کرتا ہے۔ تابکاری سے توانائی کے جذب ہونے کے بعد رد عمل پر مبنی انواع کے زیادہ ارتکاز والے علاقوں کو اسپرس کہا جاتا ہے۔ کم ایل ای ٹی تابکاری کے ساتھ تابکاری والے میڈیم میں، اسپرس پورے ٹریک میں بہت کم تقسیم ہوتے ہیں اور تعامل کرنے سے قاصر ہوتے ہیں۔ اعلی ایل ای ٹی تابکاری کے لیے، اسپرس اوورلیپ ہو سکتے ہیں، جو انٹر-سپر رد عمل کی اجازت دیتے ہیں، جس کی وجہ سے مصنوعات کی مختلف پیداوار ہوتی ہے جب کم ایل ای ٹی تابکاری کی ایک ہی توانائی کے ساتھ تابکاری والے ایک ہی میڈیم کے مقابلے میں۔ سالویٹڈ الیکٹرانوں کے ذریعے نامیاتی مادوں میں کمی کام کا ایک حالیہ شعبہ تابکاری کے ذریعے زہریلے نامیاتی مرکبات کی تباہی رہا ہے ؛ تابکاری کے بعد، "ڈائی آکسینس" (پولی کلوروڈی بینزو-پی-ڈائی آکسینس) کو اسی طرح ڈی کلورینیٹ کیا جاتا ہے جس طرح پی سی بیز کو بائیفینائل اور غیر نامیاتی کلورائڈ میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ حل شدہ الیکٹران نامیاتی مرکب کے ساتھ تعامل کر کے ایک ریڈیکل آئن بناتے ہیں، جو کلورائڈ آئن کے نقصان سے گل جاتا ہے۔ اگر آئسوپروپینول یا معدنی تیل میں پی سی بی کے غیر آکسیجنیٹڈ مرکب کو گاما شعاعوں کے ساتھ تابکاری کی جاتی ہے، تو پی سی بی کو غیر نامیاتی کلورائڈ اور بائیفینائل بنانے کے لیے ڈیکلورینیٹ کیا جائے گا۔ اگر پوٹاشیم ہائیڈروکسائڈ (کاسٹک پوٹاش) شامل کیا جائے تو آئسوپروپینول میں ردعمل بہترین کام کرتا ہے۔ بیس ہائیڈروکسی ڈائی میتھائل ریڈیکل کو ایسیٹون اور حل شدہ الیکٹران میں تبدیل کرنے کے لیے ڈیپروٹونیٹ کرتا ہے، جس کے نتیجے میں کلورائڈ کی جی ویلیو (نظام میں جمع ہونے والی تابکاری کی وجہ سے دی گئی توانائی کے لیے پیداوار) میں اضافہ کیا جا سکتا ہے کیونکہ تابکاری اب ایک سلسلہ وار رد عمل شروع کرتی ہے، گاما شعاعوں کے عمل سے بننے والا ہر حل شدہ الیکٹران اب ایک سے زیادہ پی سی بی مالیکیول کو تبدیل کر سکتا ہے۔ اگر مرکب میں آکسیجن، ایسیٹون، نائٹروس آکسائڈ، سلفر ہیکسافلوورائڈ یا نائٹروبینزین موجود ہو تو رد عمل کی شرح کم ہو جاتی ہے۔ یہ کام حال ہی میں امریکہ میں کیا گیا ہے، اکثر تابکاری کے ذریعہ کے طور پر استعمال شدہ جوہری ایندھن کے ساتھ۔ ایرل کلورائڈز کی تباہی پر کام کے علاوہ، یہ بھی دکھایا گیا ہے کہ الیفاٹک کلورین اور برومین مرکبات جیسے پرکلوریویتھیلین، فریون (1,1,2-ٹرائکلورو-1,2,2-ٹرائفلورویتھین) اور ہالون-2402 (1,2-ڈائیبرومو-1,1,2، 2-ٹیٹرافلورویتھین) کو الکلائن آئسوپروپینول حل پر تابکاری کے عمل سے غیر ہیلوجینیٹ کیا جا سکتا ہے۔ ایک بار پھر سلسلہ وار رد عمل کی اطلاع ملی ہے۔ تابکاری کے ذریعے نامیاتی مرکبات کی کمی پر کام کے علاوہ، نامیاتی مرکبات کی تابکاری سے پیدا ہونے والی آکسیکرن پر کچھ کام رپورٹ کیا گیا ہے۔ مثال کے طور پر، کوئلے سے سلفر کو ہٹانے کے لیے ریڈیوجینک ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ (تابکاری سے بننے والا) کے استعمال کی اطلاع دی گئی ہے۔ اس تحقیق میں یہ پایا گیا کہ کوئلے میں مینگنیز ڈائی آکسائیڈ کے اضافے سے سلفر کو ہٹانے کی شرح میں اضافہ ہوا۔ پانی میں کم کرنے اور آکسائڈائزنگ دونوں حالات میں نائٹروبینزین کے انحطاط کی اطلاع دی گئی ہے۔ دھاتی مرکبات میں کمی حل شدہ الیکٹرانوں کے ذریعے نامیاتی مرکبات میں کمی کے علاوہ یہ بھی بتایا گیا ہے کہ تابکاری پر پی ایچ 4.1 پر ایک پرٹیکنیٹیٹ محلول ٹیکنیٹیم ڈائی آکسائیڈ کے کولائڈ میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ پی ایچ 1.8 گھلنشیل ٹی سی (IV) کمپلیکس پر محلول کی تابکاری بنتی ہے۔ پی ایچ 2.7 پر محلول کی تابکاری کولائڈ اور گھلنشیل ٹی سی (IV) مرکبات کا مرکب بناتی ہے۔ سیکین، ایچ نروشیما، ٹی سوزوکی، ٹی تکیاما، ایچ کڈو، ایم لن اور وائی کٹسمورا، کولائڈز اینڈ سرفیسز اے: فزیکو کیمیکل اینڈ انجینئرنگ ایسپیکٹس، 2004، '249 (1-3)، گاما تابکاری کو آئرن آکسائڈ (فی 2 او 3) پر سونے کے نینو پارٹیکلز کی ترکیب میں استعمال کیا گیا ہے۔ یہ دکھایا گیا ہے کہ لیڈ مرکبات کے آبی حلوں کی تابکاری عنصر لیڈ کی تشکیل کا باعث بنتی ہے۔ جب ایک غیر نامیاتی ٹھوس جیسے بینٹونائٹ اور سوڈیم فارمیٹ موجود ہوتے ہیں تو لیڈ کو آبی محلول سے ہٹا دیا جاتا ہے۔ پولیمر ترمیم ایک اور کلیدی شعبہ پولیمر میں ترمیم کرنے کے لیے تابکاری کیمسٹری کا استعمال کرتا ہے۔ تابکاری کا استعمال کرتے ہوئے، مونومرز کو پولیمرز میں تبدیل کرنا، کراس لنک پولیمرز میں، اور پولیمر کو توڑنا ممکن ہے chains.IAEA رپورٹ-بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز کے لیے ہائیڈروگلز کی تابکاری کی تشکیل ؛ تابکاری کی تکنیک کا استعمال-آبی محلول میں پولیمرز کے تابکاری سے چلنے والے کراس لنکنگ کا طریقہ کار انسان کے بنائے ہوئے اور قدرتی پولیمر (جیسے کاربوہائیڈریٹ) دونوں کو اس طرح سے پروسیس کیا جا سکتا ہے۔ آبی کیمسٹری حیاتیاتی نظاموں پر تابکاری کے نقصان دہ اثرات (کینسر کی شمولیت اور شدید تابکاری کے زخم) اور ریڈیو تھراپی کے مفید اثرات دونوں میں پانی کی تابکاری کیمسٹری شامل ہے۔ حیاتیاتی مالیکیولز کی اکثریت آبی میڈیم میں موجود ہوتی ہے۔ جب پانی تابکاری کے سامنے آتا ہے تو پانی توانائی جذب کرتا ہے، اور اس کے نتیجے میں کیمیائی طور پر رد عمل ظاہر کرنے والی انواع بنتی ہیں جو تحلیل شدہ مادوں (سالیوٹس) کے ساتھ تعامل کر سکتی ہیں۔ پانی کو حل شدہ الیکٹران اور H2O + بنانے کے لیے آئنائز کیا جاتا ہے، H2O + کیشن پانی کے ساتھ تعامل کر کے ہائیڈریٹڈ پروٹون (H3O +) اور ہائیڈروکسیل ریڈیکل (HO.) تشکیل دے سکتا ہے۔ مزید برآں، حل شدہ الیکٹران پانی کی ایک پرجوش حالت بنانے کے لیے H2O + کیشن کے ساتھ دوبارہ مل سکتا ہے۔ یہ پرجوش حالت پھر ہائڈروکسیل ریڈیکلز (HO) جیسی انواع میں تحلیل ہو جاتی ہے۔ )، ہائیڈروجن ایٹم (H.) اور آکسیجن ایٹم (O.)۔ آخر میں، حل شدہ الیکٹران بالترتیب ہائیڈروجن ایٹم اور ڈائی آکسیجن ریڈیکل آئن بنانے کے لیے حل شدہ پروٹون یا آکسیجن مالیکیول جیسے سالیوٹس کے ساتھ رد عمل ظاہر کر سکتا ہے۔ یہ حقیقت کہ آکسیجن تابکاری کی کیمسٹری کو تبدیل کرتی ہے ایک وجہ ہو سکتی ہے کہ آکسیجن والے ٹشو ٹیومر کے مرکز میں موجود ڈی آکسیجنیٹڈ ٹشو کے مقابلے تابکاری کے لیے زیادہ حساس ہوتے ہیں۔ آزاد ریڈیکلز، جیسے کہ ہائیڈروکسیل ریڈیکلز، کیمیائی طور پر بائیو مالیکیولز جیسے ڈی این اے میں ترمیم کرتے ہیں، جس سے ڈی این اے اسٹرینڈز میں ٹوٹ پھوٹ جیسے نقصان ہوتے ہیں۔ کچھ مادے پانی کی تابکاری سے پیدا ہونے والی رد عمل پر مبنی انواع کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے تابکاری سے ہونے والے نقصان سے حفاظت کر سکتے ہیں۔ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ تابکاری سے پیدا ہونے والی رد عمل والی انواع مندرجہ ذیل رد عمل میں حصہ لے سکتی ہیں۔ یہ غیر الیکٹرو کیمیکل رد عمل کے خیال سے ملتا جلتا ہے جو الیکٹرو کیمیکل واقعہ کی پیروی کرتے ہیں جو سائیکلک وولٹیمیٹری میں مشاہدہ کیا جاتا ہے جب کوئی ناقابل واپسی واقعہ ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، حل شدہ الیکٹرانوں اور ایس ایف 6 کے رد عمل سے بننے والے ایس ایف 5 ریڈیکل مزید رد عمل سے گزرتے ہیں جو ہائیڈروجن فلورائڈ اور سلفورک ایسڈ کی تشکیل کا باعث بنتے ہیں۔ پانی میں، ہائیڈروکسیل ریڈیکلز کا ڈائمرائزیشن رد عمل ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ تشکیل دے سکتا ہے، جبکہ نمکین نظاموں میں ہائیڈروکسیل ریڈیکلز کا کلورائڈ آئنوں کے ساتھ رد عمل ہائپوکلورائٹ آئنوں کی تشکیل کرتا ہے۔ زیر زمین پانی پر تابکاری کا عمل ہائیڈروجن کی تشکیل کا ذمہ دار ہے جو بیکٹیریا کے ذریعے میتھین میں تبدیل ہوتا ہے۔ آلات تابکاری کیمسٹری کا اطلاق صنعتی پروسیسنگ کے سازوسامان میں ہوتا ہے مواد کو پروسیس کرنے کے لیے، یا تو گاما ماخذ یا الیکٹران بیم استعمال کیا جا سکتا ہے۔ بین الاقوامی قسم IV (ویٹ اسٹوریج) ریڈی ایٹر ایک عام ڈیزائن ہے، جس میں سے جے ایس 6300 اور جے ایس 6500 گاما سٹریلائزر ('نورڈین انٹرنیشنل' کے ذریعہ بنائے گئے، جو 'اٹامک انرجی آف کینیڈا لمیٹڈ' کے طور پر تجارت کرتے تھے) عام مثالیں ہیں۔ ان تابکاری پلانٹس میں، جب استعمال میں نہ ہو تو منبع کو پانی سے بھرے گہرے کنویں میں ذخیرہ کیا جاتا ہے۔ جب ماخذ کی ضرورت ہوتی ہے، تو اسے اسٹیل کے تار کے ذریعے تابکاری کے کمرے میں منتقل کیا جاتا ہے جہاں وہ مصنوعات موجود ہوتی ہیں جن کا علاج کیا جانا ہے۔ ان اشیاء کو خانوں کے اندر رکھا جاتا ہے جنہیں خودکار طریقہ کار کے ذریعے کمرے میں منتقل کیا جاتا ہے۔ خانوں کو ایک مقام سے دوسرے مقام پر منتقل کرنے سے، مواد کو یکساں خوراک دی جاتی ہے۔ علاج کے بعد، مصنوعات کو خودکار طریقہ کار کے ذریعے کمرے سے باہر منتقل کیا جاتا ہے۔ تابکاری کے کمرے میں گاما شعاعوں کو نکلنے سے روکنے کے لیے بہت موٹی کنکریٹ کی دیواریں (تقریبا 3 میٹر موٹی) ہوتی ہیں۔ ماخذ سٹینلیس سٹیل کی دو تہوں کے اندر بند 60 کو سلاخوں پر مشتمل ہے۔ سلاخوں کو غیر فعال ڈمی سلاخوں کے ساتھ ملا کر ایک ریک بنایا جاتا ہے جس کی کل سرگرمی تقریبا 12.6PBq (340kCi) ہوتی ہے۔ اگرچہ تابکار کا استعمال کرتے ہوئے کچھ قسم کی تحقیق کرنا ممکن ہے جیسا کہ گاما نسبندی کے لیے استعمال ہوتا ہے، لیکن سائنس کے کچھ شعبوں میں یہ عام ہے کہ وقت کے حل شدہ تجربے کا استعمال کیا جائے جہاں کسی مواد کو تابکاری کی نبض (عام طور پر ایل آئی این اے سی سے الیکٹران) کا نشانہ بنایا جاتا ہے۔ تابکاری کی نبض کے بعد، مادے کے اندر مختلف مادوں کے ارتکاز کو اخراج سپیکٹروسکوپی یا جذب سپیکٹروسکوپی کے ذریعے ماپا جاتا ہے، اس لیے رد عمل کی شرحوں کا تعین کیا جا سکتا ہے۔ یہ مادوں کی متعلقہ صلاحیتوں کو سالوینٹ (عام طور پر پانی) پر تابکاری کے عمل سے پیدا ہونے والی رد عمل پرجاتیوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ اس تجربے کو پلس ریڈیولیسس کے نام سے جانا جاتا ہے جس کا فلیش فوٹولیسس سے گہرا تعلق ہے۔ مؤخر الذکر تجربے میں سپیکٹروسکوپی کے ذریعے پرجوش حالتوں کے گرنے کی جانچ کرنے کے لیے نمونے کو روشنی کی نبض کے ذریعے پرجوش کیا جاتا ہے ؛ بعض اوقات نئے مرکبات کی تشکیل کی تحقیقات کی جا سکتی ہیں۔ فلیش فوٹولیسس کے تجربات سے اوزون کی پرت پر ہیلوجن پر مشتمل مرکبات کے اثرات کی بہتر تفہیم ہوئی ہے۔ کیموسینسر ایس اے ڈبلیو کیموسینسر غیر آئنک اور غیر مخصوص ہے۔ یہ براہ راست ہر کیمیائی مرکب کی کل کمیت کی پیمائش کرتا ہے کیونکہ یہ گیس کرومیٹوگرافی کالم سے باہر نکلتا ہے اور کرسٹل کی سطح پر گاڑھا ہوتا ہے، اس طرح کرسٹل کی بنیادی صوتی تعدد میں تبدیلی آتی ہے۔ بو کے ارتکاز کو براہ راست اس مربوط قسم کے ڈٹیکٹر سے ماپا جاتا ہے۔ کالم بہاؤ ایک مائکرو پروسیسر سے حاصل کیا جاتا ہے جو مسلسل ایس اے ڈبلیو فریکوئنسی کے مشتق کا حساب لگاتا ہے۔ یہ بھی دیکھیں کہ شعاعی تجزیہ ملٹن برٹن حوالہ جات جوہری کیمسٹری