அலகு 14 — கைத்தொழில் இரசாயனமும் சூழல் மாசாக்கமும்

முழுமையான பார்வை — இவ்வலகு ஏன் முக்கியம்?

கைத்தொழில் இரசாயனம் (industrial chemistry) என்பது இரசாயனத் தாக்கங்களைப் பாரிய அளவில் கட்டுப்பாட்டுடன் நடத்தி, பயனுள்ள பொருட்களை இலாபகரமாக உற்பத்தி செய்வது தொடர்பான கற்கைத் துறையாகும். அலகு 1 முதல் அலகு 13 வரை நாம் கற்ற சமநிலை (equilibrium), வெப்ப இயக்கவியல் (thermodynamics), தாக்க வேகவியல் (kinetics), ஒட்சியேற்றம்–ஒட்சிஇறக்கம் (redox), சேதன இரசாயனம் (organic chemistry) ஆகிய அனைத்துக் கருத்துகளும் இவ்வலகில் உண்மையான தொழிற்சாலைகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எனவே இவ்வலகு கோட்பாட்டு இரசாயனத்துக்கும் கைத்தொழில் உலகுக்கும் இடையேயான பாலமாக அமைகின்றது.

நவீன நாகரிகம் கைத்தொழிற் புரட்சிகளுடன் வேகமாக வளர்ந்தபோது, உற்பத்தியின் அளவும் வேகமும் பெருகின. ஆனால் அதே வேளையில் சூழல் மாசாக்கம் (environmental pollution), சமூகப் பிரச்சினைகள், கைத்தொழில் விபத்துகள் என்பனவும் தோன்றின. எனவே ஒரு இரசாயனக் கைத்தொழிலை வடிவமைக்கும்போது அதன் இரசாயனத் தாக்கத்தை மட்டுமன்றி, அது சூழலுக்கும் சமூகத்துக்கும் ஏற்படுத்தும் பாதிப்பையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். இவ்விரண்டு கண்ணோட்டங்களையும் — உற்பத்தி இரசாயனம் மற்றும் சூழல் இரசாயனம் — இணைத்து இவ்வலகு கற்பிக்கின்றது.

1.1 கைத்தொழில் இரசாயனம் என்றால் என்ன?

ஒரு மூலப்பொருளை (raw material) எடுத்து, அதனை இரசாயன மாற்றத்துக்கு உட்படுத்தி, தேவையான விளைபொருளைப் பாரிய அளவில் உற்பத்தி செய்யும் செயன்முறையே ஒரு இரசாயனக் கைத்தொழிலாகும். ஆய்வுகூடத்தில் ஒரு தாக்கத்தை நிகழ்த்துவதற்கும், அதே தாக்கத்தைத் தொழிற்சாலையில் டொன் கணக்கில் நிகழ்த்துவதற்கும் இடையே பெரிய வேறுபாடு உண்டு. தொழிற்சாலையில் தாக்க வேகம், விளைதிறன் (yield), செலவு, பாதுகாப்பு, கழிவு முகாமை ஆகிய அனைத்தும் ஒன்றாகச் சமநிலைப்படுத்தப்பட வேண்டும். எடுத்துக்காட்டாக, இலெச்சற்றலியேயின் கோட்பாட்டின்படி (Le Chatelier's principle) ஒரு புறவெப்பத் தாக்கத்துக்குத் தாழ்ந்த வெப்பநிலை விளைச்சலை அதிகரிக்கும்; ஆனால் தாழ்ந்த வெப்பநிலையில் தாக்க வேகம் குறைவாக இருக்கும். எனவே தொழிற்சாலை எப்போதும் ஒரு "சமரசமான நிபந்தனையை" (compromise condition) தெரிவு செய்கின்றது.

ஒரு இரசாயனக் கைத்தொழிலைத் தாபிக்கும் இடத்தைத் தீர்மானிக்கும் காரணிகள்

ஒரு இரசாயனக் கைத்தொழிலை எங்கு தாபிப்பது (siting of an industry) என்னும் தீர்மானம் பல காரணிகளைச் சார்ந்தது. பின்வரும் அட்டவணை NIE பாடநூலின் 1.1.2 பிரிவில் கூறப்பட்டுள்ள முக்கிய தேவைப்பாடுகளைத் தொகுத்துக் காட்டுகின்றது.

மூலப்பொருள்களின் வினைத்திறன் மிக்க பயன்பாடு

பல மூலப்பொருள்கள் — கனியங்கள் (minerals), நிலக்கரி (coal), பண்படுத்தாத எண்ணெய் (crude oil) — மீளப்புதுப்பிக்க முடியாத இயற்கை வளங்களாகும். எனவே அவற்றை வீணாக்காமல், வினைத்திறனுடன் பயன்படுத்துவது மிக முக்கியமானது. இதற்காகப் பின்வரும் மூன்று கருத்துகள் கருத்தில் கொள்ளப்படுகின்றன.

• அணுச்சிக்கனம் (atom economy) — ஒரு தாக்கத்தில் பயன்படுத்தப்படும் மூலப்பொருளின் எத்தனை சதவீதம் தேவையான விளைபொருளாக மாறுகின்றது என்பதே அணுச்சிக்கனமாகும். அணுச்சிக்கனம் கூடிய தாக்கங்களில் கழிவு குறைவு.
• இணைவிளைபொருள்களின் பயன்பாடு (by-products) — ஒரு தாக்கத்தில் தேவையான விளைபொருளுடன் தோன்றும் இணைவிளைபொருள்களையும் வீணாக்காமல் மற்றொரு கைத்தொழிலுக்கு மூலப்பொருளாகப் பயன்படுத்தலாம். சல்வே முறையில் தோன்றும் CaCl₂ இதற்கு ஓர் எடுத்துக்காட்டாகும்.
• மீள்சுழற்சி (recycling) — பயன்படுத்திய பொருட்களை மீண்டும் சுழற்சிக்கு உட்படுத்துவதன் மூலம் புதிய மூலப்பொருளின் தேவை குறைகின்றது. தாக்கமுறாத மூலப்பொருள்களை மீண்டும் தாக்கப் பெட்டிக்கு அனுப்புதலும் (உதாரணம்: ஏபர் முறையில் தாக்கமுறாத N₂, H₂) மீள்சுழற்சியின் ஒரு வகையாகும்.

இவ்வலகின் மைய எண்ணக்கரு

இவ்வலகின் மைய எண்ணக்கரு பின்வருமாறு அமைகின்றது. ஒவ்வொரு கைத்தொழிலும் ஒரு குறிப்பிட்ட இரசாயனத் தாக்கத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டுள்ளது; அந்தத் தாக்கத்தின் நிபந்தனைகள் — வெப்பநிலை, அமுக்கம், வினையூக்கி — சமநிலையின் கோட்பாடுகளாலும் தாக்க வேகவியலாலும் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. அதே வேளையில், ஒவ்வொரு கைத்தொழிலும் சூழலுக்கு ஏதோ ஒரு பாதிப்பை ஏற்படுத்துகின்றது — CO₂ வெளியீடு, அமில வாயுக்கள், கழிவுநீர். எனவே ஒரு கைத்தொழிலை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்ள, அதன் இரசாயனத்தையும் அதன் சூழல் தாக்கத்தையும் ஒன்றாகக் கற்க வேண்டும்.

இவ்வலகு உள்ளடக்கும் பகுதிகள்

இவ்வலகு NIE பாடநூலின் 14 ஆம் அலகின் 1.1 முதல் 1.14 வரையான பிரிவுகளை உள்ளடக்குகின்றது. இணையத்தளப் பாடப்பகுதிகள் பின்வருமாறு அமைகின்றன.

• 1.1 கைத்தொழில் இரசாயனம் — இக்கண்ணோட்டப் பக்கத்திலேயே கற்பிக்கப்படுகின்றது: கைத்தொழில் இரசாயனம் என்றால் என்ன, ஒரு கைத்தொழிலைத் தாபிக்கும் இடத்தைத் தீர்மானிக்கும் காரணிகள், மூலப்பொருள்களின் வினைத்திறன் மிக்க பயன்பாடு ஆகியன.
• கைத்தொழில் செயன்முறைகள் — பகுதி அ (1.2–1.6) — மகனீசியம் பிரித்தெடுப்பு (டவ் முறை), எரிசோடா NaOH உற்பத்தி (குளோர்–கார முறை), சவர்க்கார உற்பத்தி, Na₂CO₃ உற்பத்தி (சல்வே முறை), அமோனியா உற்பத்தி (ஏபர் முறை) ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
• கைத்தொழில் செயன்முறைகள் — பகுதி ஆ (1.7–1.10) — நைத்திரிக்கமில உற்பத்தி (ஒசுவால்ட் முறை), சல்பூரிக்கமில உற்பத்தி (தொடுகை முறை), உருத்தைலிலிருந்து (rutile) TiO₂ உற்பத்தி, இரும்பு பிரித்தெடுப்பு (ஊதுலை) ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
• பல்பகுதியங்கள் (1.11) — இயற்கை இறப்பர், இறப்பரை வற்கனைற்றுப்படுத்தல் (vulcanisation), கூட்டற் பல்பகுதியவாக்கம் மற்றும் ஒடுக்கற் பல்பகுதியவாக்கம் (addition vs condensation polymerisation) ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
• சூழல் மாசாக்கம் (1.12–1.14) — தாவர மூலங்கள் சார்ந்த இரசாயன உற்பத்திகள் (bio-based chemicals), வளி மாசடைதலின் இரசாயனவியல் (அமில மழை, பூகோள வெப்பம் உயர்தல், ஓசோன் படை தேய்வடைதல், ஒளியிரசாயனப் புகார்), நீர் மாசடைதலின் இரசாயனவியல் (BOD, COD உட்பட) ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.

பின்னோக்கிய இணைப்புகள்

இவ்வலகு தனித்து நிற்கும் ஓர் அலகு அன்று; இது முந்தைய அலகுகளின் கருத்துகளை ஒன்றிணைத்துப் பயன்படுத்துகின்றது. அலகு 4–5 இன் சமநிலை மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல் கருத்துகள் ஏபர், தொடுகை முறைகளின் நிபந்தனைகளை விளக்குகின்றன. அலகு 6 இன் ஒட்சியேற்றம்–ஒட்சிஇறக்கம் இரும்பு பிரித்தெடுப்பையும் ஒசுவால்ட் முறையையும் விளக்குகின்றது. அலகு 8–9 இன் சேதன இரசாயனம் — அற்கீன்களின் கூட்டல் தாக்கங்கள், எசுத்தராக்கல் — பல்பகுதியவாக்கத்தின் அடிப்படையாக அமைகின்றது. எனவே முந்தைய அலகுகள் தெளிவாக இல்லாவிட்டால் இவ்வலகின் செயன்முறைகளை விளங்கிக்கொள்வது கடினமாகும்.

🌐 விளக்க படம் / Explanatory Diagram