Tuesday, September 15, 2009

ఇంటింటి రసాయనం, వంటింటి రసాయనం - 8

III చక్రాల్లో సౌష్టవం

ఆధునిక విజ్ఞాన శాస్త్రం అనే మహా సౌధానికి గణిత, భౌతిక రసాయన, జీవ శాస్త్రాలు మూలస్తంభాలు. ఈ నాలుగింటిలో గణిత, భౌతిక శాస్త్రాల జంటకీ, రసాయన, జీవ శాస్త్రాల జంటకీ మధ్య పొందుపొత్తికలు ఎక్కువ. ఏ శాస్త్రాన్ని అధ్యయనం చేసేటప్పుడయినా పాఠ్యవస్తువులలో పోలికని బట్టి పాఠ్యాంశాన్ని విడగొట్టి పరిశీలించటం తరతరాలుగా వస్తూన్న ఆచారం. మహాభారత కాలంలో కృష్ణద్వైపాయనుడు అప్పటివరకు తెలిసిన జ్ఞాన సంపదని కాచి, వడబోసి నాలుగు వేదాలుగా విడగొట్టి వేదవ్యాసుడనే బిరుదు సంపాదించుకున్నాడు కదా. ఈ విడగొట్టటం అంత సులభంగా జరిగే పని కాదు. ఒక వేదంలో ఉన్న అంశాలు మరొక వేదంలో కనిపిస్తూనే ఉంటాయి. ఒక వేదంలో ఉన్న విషయానికీ మరొక వేదంలో ఉన్న అదే విషయానికి మధ్య పొంతన కుదరకపోవచ్చు. అలాగే ఆధునిక విజ్ఞానం కూడ అంత సులభంగా విభజనకి లొంగదు. ఉదాహరణకి రసాయనశాస్త్రాన్నే తీసుకుందాం. దీన్ని భౌతిక రసాయనం (physical chemistry), కర్బన రసాయనం (organic chemistry), అంటూ రకరకాలుగా విభజించవచ్చు. ఇందులో కర్బన రసాయనాన్ని తీసుకుని ఉదకర్బన రసాయనం (hydrocarbon chemistry), కర్బనలోహ రసాయనం (organo-metallic chemistry) అనీ అనుకుంటూ మరొక స్థాయిలో విభజించవచ్చు. అప్పుడప్పుడు బణువుల నిర్మాణక్రమపు ఆకారాన్ని బట్టి "తిన్నగా ఉన్న బణువుల రసాయనం", "చక్రాల్లా ఉన్న బణువుల రసాయనం" అనుకుంటూ కూడ విభజించి అధ్యయనం చెయ్యవచ్చు.


బణువుల నిర్మాణక్రమం అప్పుడప్పుడే అర్ధం అవుతూన్న కొత్త రోజులలో పరిష్కారం దొరకని గడ్డు సమస్య ఒకటి ప్రజ్ఞానిధులయిన శాస్త్రవేత్తలని ఎందరినో ఎంతగానో ఇబ్బంది పెట్టింది. అంతవరకు ఉదకర్బనాల నిర్మాణక్రమాన్ని కూలంకషంగా అర్ధం చేసుకున్న నిష్ణాతులెందరో ఈ గడ్డు సమశ్యని పూరించటానికి పూనుకున్నారు. అందరినీ ఇంతలా ఇబ్బందిపెట్టిన సమశ్య ఏమిటో ఇప్పుడు వివరంగా చెబుతాను. బెంజీను (benzene) అనే పదార్ధం ఒకటి ఉంది. ఈ బెంజీను సాంఖ్య క్రమం కనుక్కోగా ఇందులో ఆరు కర్బనపు అణువులు, ఆరు ఉదజని అణువులు ఉన్నాయని నిర్ద్వందంగా తెలిసింది. కాని ఇవి బెంజీను బణువులో ఎలా అమర్చబడి ఉన్నాయో ఒకంతట అర్ధం కాలేదు. అంటే బెంజీను నిర్మాణక్రమం గభీమని అర్ధం కాలేదు. ఎందుకు అర్ధం కాలేదంటారా? మీరు కూడా ప్రయత్నించి చూడండి. ఆరు కర్బనపు అణువులని బారుగా దండలా గుచ్చితే 14 ఖాళీ చేతులు మిగులుతాయి. వీటికి 14 ఉదజని అణువులని తగిలించితే వచ్చేది C6H14 అవుతుంది కాని C6H6 అవదు. చేతులు ఖాళీగా ఉండకూడదు. ఆరు కర్బనపు అణువులు ఆరు ఉదజని అణువులే ఉండాలి. ఎలా?


ఇక్కడొక పిట్టకథ. తెలుగులో గొగ్గి అనిన్నీ భైరవాసం అనిన్నీ పిలవబడే పదార్ధం ఒకటుంది. దీని ఇంగ్లీషు పేరు బెంజోయిన్ రెజిన్ (Benzoin resin). ఆ మాటకొస్తే బెంజీను (Benzine), బెంజోయిన్ (Benzoin), బెంజోయిన్ రెజిన్ (Benzoin resin) అనేవి పేరులో పోలికలు ఉన్నా వేర్వేరు పదార్ధాలు. తెలుగులో సాంబ్రాణి అనే పదార్ధం, ఈ బెంజోయిన్ రెజిన్ ఒకటేనని కొందరు అనగా విన్నాను. ఈ బెంజోయిన్ రెజిన్ ని ఆల్కహాలులో కరిగించగా వచ్చినదానిని టింక్చర్ అఫ్ బెంజోయిన్ (tincture of Benzoin) అంటారుట. దెబ్బ తగిలి రక్తం కారుతూ ఉంటే నా చిన్నతనంలో టింక్చర్ అఫ్ బెంజోయిన్ కాని టింక్చర్ అఫ్ అయొడీన్ కాని దెబ్బ మీద పులిమేవారు. (ఆల్కహాలులో కరిగించగా వచ్చిన పదార్ధాలని టింక్చర్ అంటారు.) ఇక్కడితో పిట్టకథ సమాప్తం.


ఆ రోజుల్లో కెకూలె అనే జెర్మనీ దేశపు రసాయనశాస్త్రవేత్త కూడా ఈ విషయమే ఎప్పుడూ ఆలోచిస్తూ పగటికలలు కంటూ ఉండేవాడు. ఒక రోజున ఆయన బస్సులో ప్రయాణం చేస్తూ ఉండగా, బస్సు కుదుపుకి చిన్న కోడికునుకు తీసేడుట. ఆ కునుకులో ఒక కల కన్నాడుట. ఆ కలలో కర్బనపు గొలుసులు కళ్ళ ముందు నాట్యం చెయ్యటం మొదలుపెట్టేయిట. ఆ నాట్యంలో ఆ గొలుసులు పాము ఆకారంలోకి మారి ఒకచో జరజరా పాకడం, వేరొకచో తోక మీద నిలబడి నాట్యం చెయ్యటం, మరొక సారి తోకని నోటితో పట్టుకుని చుట్ట చుట్టుకుపోవటం.... ఇలా జరుగుతూ ఉంటే బస్సుని నడిపే చోదకుడు కెకూలే గారు దిగవలసిన స్థలం వచ్చిందని కేకేసేడుట. కెకూలే ఆదరా బాదరా కాగితం తీసుకుని కలలో వచ్చిన ఆకారాలని కాగితాల మీద గీసి అర దస్తా కాగితాలు ఖరాబు చేసేసరికి గుండ్రటి ఆకారంలో ఉన్న నిర్మాణక్రమం ఎదట కనబడిందిట. ఆ ఆకారాన్ని ఈ దిగువ చూపిస్తున్నాను.








బొమ్మ. షడ్భుజి ఆకారంలో ఉన్న బెంజీను బణువు


ఈ బొమ్మ షడ్భుజి ఆకారంలో ఉండటమే కాకుండా, ఏకాంతర స్థానాలలో (alternate sites) ఉన్న మూడు భుజాలు ఏక బంధం తోటీ, మిగిలిన ఏకాంతర స్థానాలలో ఉన్న మూడు భుజాలు జంట బంధాల తోటీ భాసిల్లేయి. ఈ రకం బొమ్మకి ప్రతి మూలని ఒక -CH గుంపుని తగిలిస్తే C6H6 రావటమే కాకుండా కర్బనపు అణువులకి ఖాళీ చేతులు ఎక్కడా మిగలవు. ఇలా చక్రాల ఆకారంలో కూడ అణువులని అమర్చవచ్చని అవగాహనలోకి రావటం రసాయన శాస్త్రంలో ఒక మైలు రాయి.

మత్తు మందులు

గుండ్రంగా దండలా గుచ్చాలంటే కనీసం మూడు కర్బనపు అణువులైనా ఉండాలి. అప్పుడు ఈ మూడింటిని త్రిభుజాకారంలో అమర్చి ఈ దిగువ బొమ్మలో చూపినట్లు “దండ” గుచ్చవచ్చు.










బొమ్మ. సైక్లోప్రోపేను (చక్రీయత్రయేను) నిర్మాణక్రమం.


ఈ బొమ్మలో ఉన్నవన్నీ ఏకబంధాలే. కర్బనము, ఉదజని తప్ప మరొక మూలకం లేదు. దీని ప్రత్యేకత ఏమిటంటే ఇందులో ఉన్న కర్బనపు అణువులు కవాతుచేసే సిపాయిల్లా బారుగా కాకుండా గుండ్రంగా అమర్చబడి ఉన్నాయి. మూడు కర్బనపు అణువులు ఉన్నాయి కనుక ఇది ప్రోపేను జాతిది. ఈ మూడూ గుండ్రంగా అమర్చబడి ఉన్నాయి కనుక దీని ఇంటిపేరు “సైక్లో” వారు. కనుక దీని పూర్తి పేరు సైక్లోప్రోపేను (cycloprapane). ఇంగ్లీషులో “సైక్లో” అన్న ప్రత్యయాన్ని “చక్రీయ” అని అనువదించటం వాడుకలో ఉంది. ప్రోపేనుని గతంలో ఒకసారి త్రయేను అని తెలిగించేం. కనుక దీనిని చక్రీయత్రయేను అని తెలుగులో అనొచ్చు. అసలు ఇలాంటి చక్రాకారం నిర్మాణక్రమంలో కనిపించినప్పుడల్లా ఆ పదార్ధాన్ని “చక్రీయ పదార్ధం" (cyclic substance) అంటారు. ఇలాంటి చక్రీయత లేనివన్నీ “అచక్రీయ” పదార్ధాలు (acyclic substances). “అ” అనే పూర్వప్రత్యయం గ్రీకు భాషలోనూ, సంస్కృతంలోనూ కూడా "కాదు” అనే అర్ధాన్నే స్పురింపజేస్తుంది.


చక్రీయత్రయేనుని మత్తు మందుగా వాడవచ్చు. మత్తెక్కించే మందులని ఇంగ్లీషులో “ఎనీస్తటిక్”లు అంటారు. గ్రీకు భాషలో “ఈస్తిసిస్” అంటే సంవేదన లేదా స్పృశించటం వల్ల లేదా తాకటం కలిగే అనుభూతి. దీంట్లోంచే “ఈస్తటిక్” అన్న ఇంగ్లీషు మాట పుట్టింది. ఈ రకం అనుభూతిని పోగొట్టేది “అ + ఈస్తటిక్ = ఎనీస్తటిక్" అయినట్లే “అ + స్పృశ్యకి = అస్పృశ్యకి” అవుతుంది. కాని మనకి తెలుగులో “అస్పృశ్యత” అనే మాట “అంటరానితనం” అనే అర్ధంలో ఉంది. కనుక “అ” కి బదులు “ని” వాడి “నిస్పృశ్యకి” అనే మాటని తయారు చేసుకుని ఈ కొత్త మాటని anesthetic అనే ఇంగ్లీషు మాట స్థానంలో వాడదాం. “మత్తుమందు” లాంటి మంచి మాట ఉండగా ఈ వికారపు చేష్టలు ఏమిటని మీరు కొంచెం కోపగించుకోవచ్చు. “మత్తు” అనేది మెదడుకి ఎక్కేది. కనుక “మత్తుమందు” మెదడు మీద పని చేసి శరీరం అంతటికీ స్పర్శ జ్ఞానం లేకుండా చేస్తుంది. అప్పుడు ఒంటి మీద స్మారకం లేకుండా పోతుంది. కాని శరీరంలో ఏ భాగానికైనా సరే స్పర్శ జ్ఞానం లేకుండా చేసినప్పుడు “నిస్పృశ్యకి” అన్న మాట బాగా నప్పుతుంది. “చేతికి మత్తెక్కింది” అనం కదా! ఇలా విశ్లేషించి చూస్తే “మత్తుమందు” అర్ధం “నిశ్పృశ్యకి” అర్ధం వేరువేరు. ఇంతటితో తెలుగు పాఠం సమాప్తం.


చక్రీయత్రయేను మెదడుకి మత్తెక్కించి శరీరం మీద స్పృహ లేకుండా చెయ్యగలిగే వాయు పదార్ధం. పైపెచ్చు ఇది విష వాయువు కూడా. ఈ వాయువుని చిన్న మోతాదులో, వైద్యుడి పర్యవేక్షణలో పీల్చితే శరీరం మీద స్పృహ లేకుండా పోతుంది. ఇది ఎలా జరుగుతుందో చూద్దాం. మనకి స్పర్శ జ్ఞానాన్ని (sense of touch) ఇవ్వటంలో నాడీ మండలం ముఖ్యమైన పాత్ర ధరిస్తుంది. నాడీ మండలం లోని నరాల (nerves) చుట్టూ, కవచంలా, మయలిన్ (myelin) అనే పదార్ధంతో చేసిన పొర ఒకటి ఉంటుంది. విద్యుత్తుని మోసుకెళ్ళే రాగి తీగల చుట్టూ రబ్బరు తొడుగు ఏ పని చేస్తుందో ఈ మయలిన్ పొర కూడ అదే పని చేస్తుంది. అంటే, ఈ మయలిన్ ఒక ఇన్సులేషన్ (insulation) లా పని చేస్తుంది. ఈ మయలిన్‌ని రసాయనికంగా విశ్లేషించి చూస్తే దాంట్లో 30 శాతం ప్రాణ్యం (protein), 70 శాతం కొవ్వు (fat) ఉన్నట్లు తెలుస్తుంది. ఈ కొవ్వు పొడుగాటి ఉదకర్బనాల గొలుసు మాదిరి ఉంటుంది. కొవ్వు అన్నా నూనె అన్నా దరిదాపుగా ఒకటే కదా. నూనె మరకలని పోగొట్టటానికి "డ్రై క్లీనింగు" కి తీసుకెళితే ఆ కొవ్వు మరకలని తియ్యటానికి మరొక రకం కొవ్వు పదార్ధం వాడతారని ఇదివరలో అనుకున్నాం కదా. అంటే కొవ్వు కొవ్వులోనే కరుగుతుంది. ఈ ప్రక్రియ ఎలా జరుగుతుందో మరికొంచెం నిశితంగా పరిశీలిద్దాం.


ఒక వ్యక్తి వైద్యుడి పర్యవేక్షణలో ఈ చక్రీయత్రయేనుని పీల్చేడనుకుందాం. ఈ పదార్ధం ఊపిరితిత్తుల గుండా రక్తప్రవాహంలో చేరి శరీరం నాలుగు మూలలా వ్యాపిస్తుంది. ప్రపంచంలో తెలుగు వాళ్ళంతా ఒక చోటికి, తమిళ సోదరులంతా మరొక మూలకి ఎలా చేరతారో అలాగే ఈ చక్రీయత్రయేను బణువులు తమని పోలిన బణువులు ఎక్కడుంటే అక్కడకి ఆకర్షించబడతాయి. నరాల చుట్టూ కవచంలా ఉన్న మయలిన్ బణువులకీ ఈ చక్రీయత్రయేను బణువులకి పోలిక ఉంది కనుక ఇవి నరాల దగ్గరకి చేరతాయి. ఈ చక్రీయత్రయేను సమక్షంలో మయలిన్ నెమ్మదిగా కరిగిపోవటం మొదలుపెడుతుంది. అప్పుడు నరాల గుండా ప్రవహించే విద్యుత్ వాకేతాల (electrical signals) ప్రసారం దెబ్బతింటుంది. మెదడుకి వార్తలు చేరవు. ఈ పరిస్థితిలో కాలి మీద కత్తితో గాటు వేసినా అది పోటు పెట్టదు.


ఈ రకం మత్తుమందులని అప్రమత్తతతో వాడాలి. కొంచెం ఆలోచించి చూడండి. బతకటానికి ప్రాణవాయువు కావాలి కదా. బతికుంటేనే కదా నొప్పి పెడుతోందా లేదా అనే ప్రశ్న ఉదయించేది? కనుక మత్తుమందుని వాడాలంటే చక్రీయత్రయేను వంటి పదార్ధాన్ని పీల్చితే సరిపోదు. ఊపిరితిత్తులలోకి ఒక్క చక్రీయత్రయేను మాత్రమే వెళితే, ప్రాణవాయువు అందక ఆ శాల్తీ “ఠా” మనిపోతుంది. కనుక చక్రీయత్రయేనుతో ఆమ్లజని సరఫరా కూడ ఉండాలి. ఆమ్లజని ప్రాణం నిలబెట్టటానికీ, చక్రీయత్రయేను మత్తెక్కించటానికీ. “కర్ర విరగాకూడదు, పాము చావాకూడదు” అన్న పరిస్థితి. మత్తుకి మత్తూ ఎక్కాలి, ప్రాణానికి ప్రాణమూ పోకూడదు. అంటే మత్తుమందు మీద పర్యవేక్షణ చేసే వైద్యుడు పని అసిధారా వ్రతం లాంటిది. ఇక్కడ వైద్యుడు చేసే పని ఏమిటంటే మత్తుమందునీ, ప్రాణవాయువునీ కలిపి శస్త్రచికిత్సకి లోబడే వ్యక్తి చేత పీల్పించటం. అతి జాగరూకతతో రోగి బాగోగులు అనుక్షణం చూసుకోకపోతే “ఆపరేషను విజయవంతం అయింది కాని రోగి మరణించేడు” అన్న నానుడి అక్షరాలా నిజం అవుతుంది. శస్త్రచికిత్స అయిపోగానే మత్తు మందు మహిమ మెల్లగా తగ్గుతుంది. అప్పుడు నరాల చుట్టూ ఉన్న మయెలిన్ కవచం నెమ్మదిగా యధాస్థితికి వస్తుంది. అప్పటికి ఇంకా పచ్చిగా ఉన్న గాయం నొప్పికి రోగి కుయ్యో, మొర్రో అనకుండా నొప్పి తగ్గటానికి మరో మందు ఏదో ఇస్తారు.


చక్రీయత్రయేను వంటి నిశ్పృశ్య పదార్ధాల వాడుకలో మరొక చిక్కు ఉంది. ఆమ్లజని సమక్షంలో ఈ రకం ఉదకర్బనాలకి ఏ చిన్న విస్పులింగం (spark) తగిలినా అది “ధనేల్” మని పేలుతుంది. కనుక శస్త్రచికిత్స చేసే పరిసరప్రాంతాలలో ఎక్కడా చుట్ట, బీడి, సిగరెట్టు, వగైరాలు ముట్టించటం ప్రమాదకరం. ఆ మాటకొస్తే చుట్ట, బీడి, సిగరెట్టు వంటి పుగాకు సరకుల వాడకం ఒంటికి ఎప్పుడూ మంచిది కాదు.


మూడు కర్బనపు అణువులని త్రిభుజాకారంగా అమర్చినప్పుడు చక్రీయత్రయేను వచ్చినట్లే నాలుగు కర్బనపు అణువులని చతుర్భుజాకారంలో అమర్చి, రిక్త హస్తాలకి ఉదజని అణువులని తగిలించగా వచ్చే పదార్ధం పేరు – చక్రీయచతుర్ధేను (cyclobutane). అయిదింటితో వచ్చేది చక్రీయపంచేను. ఆరింటితో వచ్చేది చక్రీయషడ్జేను (cyclohexane). చక్రీయపంచేను, చక్రీయషడ్జేను రసాయనశాస్త్రంలో తరచు తారసపడుతూ ఉంటాయి. ఉదాహరణకి టెర్పీనులలోనూ, కేరటీనులలోనూ ఈ రకం చక్రాలు ఉంటాయి. ఆరేసి కర్బనపు అణువులతో ఉన్న చక్రాలలో ముఖ్యాతిముఖ్యమైనది బెంజీను చక్రం (benzene ring). బెంజీను చక్రానికీ, చక్రీయషడ్జేనుకీ మధ్య ఉన్న తేడా ఆ రెండింటి నిర్మాణక్రమాలని నిశితంగా పరిశీలిస్తే అర్ధం అవుతుంది.


బెంజీను చక్రంలో మూడు జంట బంధాలు ఉన్నాయి. ఇవి కూడా మామూలు జంట బంధాలు కావు; ఇవి సంయోగ జంట బంధాలు (conjugate double bonds). సర్వసాధారణంగా జంట బంధాలు ఉన్న పదార్ధం, దానికి సారూప్యమయిన ఏకబంధాలు ఉన్న పదార్ధం కంటె ఎక్కువ చురుకుదనం కలిగి ఉంటుంది. కాని ఈ జంట బంధాలు ఏకాంతర స్థానాలలో ఉంటే ఆ చురుకుదనం ఉండవలసినంత ఉండదు. అందుకనే చక్రీయషడ్జేనుతో పోల్చి చూస్తే బెంజీనుకి చురుకుదనం తక్కువ. అంతే కాకుండా బెంజీను చక్రం ఆకారంలో అణువులని అమర్చటానికి అంత శ్రమ పడి శక్తిని వెచ్చించవలసిన పని లేదు. “నీరు పల్లమెరుగు” అన్నట్లు, ప్రకృతిలో స్వతస్సిద్ధంగా ఎన్నో పదార్ధాలలో ఈ బెంజీను చక్రం కనిపిస్తూ ఉంటుంది. ఈ పదార్ధాలన్నిటిని కలిపి సుగంధ యోగికాలు (aromatic compounds) అంటారు. నిజానికి బెంజీను చక్రం నిర్మాణక్రమంలో కనిపించినంత మాత్రాన్న ఆ పదార్ధానికి సువాసన ఉండాలన్న నియమం ఏమీలేదు. మొదట్లో సుగంధ ద్రవ్యాల్లో ఈ బెంజీను చక్రం కనిపించింది. ఏదో తప్పో, ఒప్పో అప్పట్లో ఆ పేరు పెట్టేరు; అది అలా అతుక్కుపోయింది. అంతే.

కృతజ్ఞత: ఈ వ్యాసంలో బొమ్మలు వేసినది ప్రసాదం,
బ్లాగే స్థలం: http://prasadm.wordpress.com/
నేను బ్లాగే మరో స్థలం: http://latebloomer-usa.blogspot.com

5 comments:

  1. Very well explained ... నాకు నా 10th క్లాసు / intermediate గుర్తుకు వచ్చింది ...

    ReplyDelete
  2. మీ రసాయన శాస్త్ర పాఠం నా మీద "నిస్పృశ్యకి" లా పని చేసింది మాస్టారు గారు! కేకులే బెన్జీను అణువుల కూర్పు కనుక్కున్న విధానం గురించి పదవ తరగతి లో రసాయన శాస్త్రం మాస్టారు చెప్పారు. మళ్ళీ 20 యేళ్ళకు పునశ్చరణ భాగ్యం లభించింది.

    సాంబ్రాణిని ఆల్కహాలులో కరిగిస్తే, టింక్చరు వస్తుందా? భలే ఉందండి!

    ReplyDelete
  3. Just install Add-Telugu widget button on your blog. Then u can easily submit your pages to all top Telugu Social bookmarking and networking sites.

    Telugu bookmarking and social networking sites gives more visitors and great traffic to your blog.

    Click here for Install Add-Telugu widget

    ReplyDelete
  4. చాలా బాగా వివరించారండీ! ముఖ్యంగా నిస్పృశ్యకిల పనితీరు గురించి ఇప్పటిదాకా నాకు తెలియని విషయాలు తెలిసాయి. ధన్యవాదాలు.

    ReplyDelete