यांत्रिकरसायन

मैकेनोकेमिस्ट्री (या मैकेनिकल केमिस्ट्री) यांत्रिक घटनाओं द्वारा रासायनिक प्रतिक्रियाओं की शुरुआत है। इस प्रकार मैकेनोकेमिस्ट्री रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्पन्न करने के चौथे तरीके का प्रतिनिधित्व करती है, जो तरल पदार्थ, फोटोकैमिस्ट्री और इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में थर्मल प्रतिक्रियाओं का पूरक है। परंपरागत रूप से मैकेनोकैमिस्ट्री यांत्रिक बल द्वारा सहसंयोजक बंधनों के परिवर्तनों पर केंद्रित है। इस विषय में कई घटनाएं शामिल नहीं हैं: चरण संक्रमण, बायोमोलेक्युलस की गतिशीलता (डॉकिंग, फोल्डिंग), और सोनोकेमिस्ट्री मैकेनोकेमिस्ट्री यंत्रसंश्लेषण के समान नहीं है, जो विशेष रूप से जटिल आणविक उत्पादों के मशीन-नियंत्रित निर्माण को संदर्भित करता है। प्राकृतिक वातावरण में, यांत्रिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं अक्सर भूकंप जैसी भौतिक प्रक्रियाओं से प्रेरित होती हैं, ग्लेशियर आंदोलन या नदियों या लहरों की हाइड्रोलिक क्रिया। सबग्लेशियल झीलों जैसे चरम वातावरण में, कुचली हुई सिलिकेट चट्टानों और पानी से जुड़ी यांत्रिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न हाइड्रोजन मीथेनोजेनिक माइक्रोबियल समुदायों का समर्थन कर सकता है। और मैकेनोकैमिस्ट्री ने प्राचीन पृथ्वी में उच्च तापमान पर खंडित खनिज सतहों पर पानी को विभाजित करके ऑक्सीजन उत्पन्न किया होगा, जो संभावित रूप से जीवन की उत्पत्ति या प्रारंभिक विकास को प्रभावित करेगा।

इतिहास
प्रारंभिक यांत्रिक रासायनिक परियोजना लकड़ी के टुकड़ों को एक-दूसरे के खिलाफ रगड़कर आग पैदा करना, घर्षण पैदा करना और इसलिए गर्मी पैदा करना था, जिससे ऊंचे तापमान पर दहन शुरू हो जाता था। एक अन्य विधि में चकमक पत्थर और स्टील का उपयोग शामिल है, जिसके दौरान एक अंगारा (आतिशबाज़ी धातु का एक छोटा कण) स्वचालित रूप से हवा में जल जाता है, जिससे तुरंत आग लग जाती है।

औद्योगिक यांत्रिक रसायन विज्ञान की शुरुआत दो ठोस अभिकारकों को पीसने से हुई। मर्क्यूरिक सल्फाइड (खनिज सिंगरिफ) और तांबा धातु प्रतिक्रिया करके पारा और तांबा सल्फाइड का उत्पादन करते हैं:
 * HgS + 2Cu → Hg + Cu2S

केमिकल सोसाइटी रिव्यू का एक विशेष अंक मैकेनोकेमिस्ट्री को समर्पित था। वैज्ञानिकों ने माना कि विभिन्न प्रक्रियाओं के कारण वातावरण में यांत्रिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं स्वाभाविक रूप से होती हैं, और प्रतिक्रिया उत्पादों में टेक्टोनिक रूप से सक्रिय क्षेत्रों में माइक्रोबियल समुदायों को प्रभावित करने की क्षमता होती है। इस क्षेत्र ने हाल ही में अधिक ध्यान आकर्षित किया है क्योंकि मैकेनोकैमिस्ट्री में विभिन्न अणुओं को उत्पन्न करने की क्षमता है जो एक्सट्रोफिलिक रोगाणुओं का समर्थन करने में सक्षम हैं, जीवन के प्रारंभिक विकास को प्रभावित करना, जीवन की उत्पत्ति के लिए आवश्यक प्रणालियों का विकास करना, या विदेशी जीवन रूपों का समर्थन करना। इस क्षेत्र ने अब फ्रंटियर्स इन जियोकेमिस्ट्री जर्नल में एक विशेष शोध विषय की शुरुआत के लिए प्रेरित किया है।

प्राकृतिक
भूकंप पृथ्वी की उपसतह और अन्य विवर्तनिक रूप से सक्रिय ग्रहों पर चट्टानों को कुचल देते हैं। नदियाँ अक्सर चट्टानों को भी तोड़ देती हैं, जिससे ताजा खनिज सतहें दिखाई देती हैं और तट पर लहरें चट्टानों को तोड़ देती हैं और तलछट को नष्ट कर देती हैं। नदियों और महासागरों की तरह, ग्लेशियरों की यांत्रिक शक्ति परिदृश्यों पर उनके प्रभाव से प्रमाणित होती है। जैसे-जैसे ग्लेशियर नीचे की ओर बढ़ते हैं, वे चट्टानों को घिसते हैं, जिससे खंडित खनिज सतहें उत्पन्न होती हैं जो यांत्रिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकती हैं।

अप्राकृतिक
प्रयोगशालाओं में, ग्रहीय बॉल मिलों का उपयोग आमतौर पर क्रशिंग को प्रेरित करने के लिए किया जाता है प्राकृतिक प्रक्रियाओं की जांच करना।

यांत्रिक रासायनिक परिवर्तन अक्सर जटिल होते हैं और थर्मल या फोटोकैमिकल तंत्र से भिन्न होते हैं। बॉल मिलिंग एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया है जिसमें रासायनिक परिवर्तनों को प्राप्त करने के लिए यांत्रिक बल का उपयोग किया जाता है। यह कई सॉल्वैंट्स की आवश्यकता को समाप्त करता है, यह संभावना प्रदान करता है कि मैकेनोकेमिस्ट्री कई उद्योगों को पर्यावरण के अनुकूल बनाने में मदद कर सकती है। उदाहरण के लिए, औषधीय रूप से आकर्षक हाइड्राज़ोन को संश्लेषित करने के लिए मैकेनोकेमिकल प्रक्रिया का उपयोग किया गया है।

रासायनिक प्रतिक्रियाएँ
यांत्रिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं में यांत्रिक रूप से खंडित ठोस पदार्थों और पर्यावरण में मौजूद किसी भी अन्य अभिकारकों के बीच प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं। हालाँकि, प्राकृतिक यांत्रिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं में अक्सर कुचली हुई चट्टान के साथ पानी की प्रतिक्रिया शामिल होती है, जिसे जल-चट्टान प्रतिक्रिया कहा जाता है।  मैकेनोकैमिस्ट्री आमतौर पर कई अलग-अलग खनिज प्रकारों के परमाणुओं के बीच के बंधनों के टूटने से शुरू होती है।

सिलिकेट्स
सिलिकेट पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम खनिज हैं, और इस प्रकार प्राकृतिक यांत्रिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं में सबसे अधिक शामिल खनिज प्रकार शामिल हैं। सिलिकेट्स सिलिकॉन और ऑक्सीजन परमाणुओं से बने होते हैं, जो आमतौर पर सिलिकॉन टेट्राहेड्रा में व्यवस्थित होते हैं। यांत्रिक प्रक्रियाएँ सिलिकॉन और ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच के बंधन को तोड़ देती हैं। यदि बंधन होमोलिटिक दरार से टूट जाते हैं, तो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन उत्पन्न होते हैं:

≡Si–O–Si≡ → ​​≡Si–O• + ≡Si•

≡Si–O–O–Si≡ → ​​≡Si–O• + ≡Si–O•

≡Si–O–O–Si≡ → ​​≡Si–O–O• + ≡Si•

हाइड्रोजन उत्पादन
सिलिकॉन रेडिकल्स के साथ पानी की प्रतिक्रिया से हाइड्रोजन रेडिकल्स उत्पन्न हो सकते हैं:

2≡Si• + 2H2O → 2≡Si–O–H + 2H•

2H• → H2 यह तंत्र कुछ अन्य ऊर्जा स्रोतों के साथ वातावरण में मिथेनोजेन का समर्थन करने के लिए H2 उत्पन्न कर सकता है। हालाँकि, उच्च तापमान (~>80°C) पर ), हाइड्रोजन रेडिकल सिलोक्सिल रेडिकल के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, इस तंत्र द्वारा H2 की उत्पत्ति को रोकते हैं:

≡Si–O• + H• → ≡Si–O–H

2H• → H2

ऑक्सीडेंट पीढ़ी
जब ऑक्सीजन कुचली हुई चट्टानों की सतह पर सिलिकॉन या ऑक्सीजन रेडिकल्स के साथ प्रतिक्रिया करती है, तो यह रासायनिक रूप से सतह पर सोख सकती है:

≡Si• + O2 →≡बेल–ओ• ≡Si–O• + NO2 → ≡Si–O–O–O•

ये ऑक्सीजन रेडिकल फिर हाइड्रॉक्सिल रेडिकल और हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे ऑक्सीडेंट उत्पन्न कर सकते हैं: ≡Si–O–O• + H2O → ≡Si–O–O–H + •OH

2•ओएच → एच2O2 इसके अतिरिक्त, उच्च तापमान पर ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ऑक्सीडेंट उत्पन्न हो सकते हैं:

≡Si–O• + H2O → ≡Si–O–H + •OH

2•ओएच → एच2O2 एच2O2 पानी और ऑक्सीजन गैस बनाने के लिए वातावरण में प्राकृतिक रूप से टूट जाता है:

2 एच2O2 → 2 घंटे2ओ+ओ2

उद्योग अनुप्रयोग
नैनो सामग्री से लेकर प्रौद्योगिकी तक के बुनियादी सिद्धांतों और अनुप्रयोगों की समीक्षा की गई है। इस दृष्टिकोण का उपयोग धात्विक नैनोकणों, उत्प्रेरकों, चुम्बकों, ग्राफीन|γ-ग्राफीन, धातु आयोडेट्स, निकल-वैनेडियम कार्बाइड और मोलिब्डेनम-वैनेडियम कार्बाइड नैनोकम्पोजिट पाउडर को संश्लेषित करने के लिए किया गया है। कच्चे तेल से हाइड्रोकार्बन गैसों को अलग करने के लिए बॉल मिलिंग का उपयोग किया गया है। इस प्रक्रिया में पारंपरिक क्रायोजेनिक्स की 1-10% ऊर्जा का उपयोग किया गया। विभेदक अवशोषण मिलिंग की तीव्रता, दबाव और अवधि से प्रभावित होता है। प्रत्येक गैस प्रकार के लिए एक विशिष्ट तापमान पर गैसों को गर्म करके पुनर्प्राप्त किया जाता है। इस प्रक्रिया में बोरोन नाइट्राइड पाउडर का उपयोग करके alkyne,  ओलेफ़िन  और पैराफिन गैसों को सफलतापूर्वक संसाधित किया गया है।

भंडारण
मैकेनोकैमिस्ट्री में हाइड्रोजन, अमोनिया और अन्य ईंधन गैसों के ऊर्जा-कुशल ठोस-अवस्था भंडारण की क्षमता है। परिणामस्वरूप पाउडर संपीड़न और द्रवीकरण के पारंपरिक तरीकों से अधिक सुरक्षित है।

यह भी देखें

 * भ्रूण विभेदन तरंगें
 * मैकेनोलुमिनसेंस
 * टी दिन बीओ लॉग इन करें

अग्रिम पठन

 * Lenhardt, J. M.; Ong, M. T.; Choe, R.; Evenhuis, C. R.; Martinez, T. J.; Craig, S. L., Trapping a Diradical Transition State by Mechanochemical Polymer Extension. Science 2010, 329 (5995), 1057-1060
 * Lenhardt, J. M.; Ong, M. T.; Choe, R.; Evenhuis, C. R.; Martinez, T. J.; Craig, S. L., Trapping a Diradical Transition State by Mechanochemical Polymer Extension. Science 2010, 329 (5995), 1057-1060