Oxygen evolution
ಆಮ್ಲಜನಕದ ವಿಕಸನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನೀರಿನಿಂದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಆಣ್ವಿಕ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು (O2) ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಆಮ್ಲಜನಕದ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ, ನೀರಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದನ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಉಷ್ಣ ವಿಭಜನೆಯಿಂದ ನೀರಿನಿಂದ ಆಮ್ಲಜನಕದ ವಿಕಸನವು ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಜೈವಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಏರೋಬಿಕ್ ಜೀವನವನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ. ಕೈಗಾರಿಕಾವಾಗಿ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಶುದ್ಧ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅಗತ್ಯವಿದ್ದಾಗ, ದ್ರವೀಕೃತ ಗಾಳಿಯನ್ನು ಬಟ್ಟಿ ಇಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅದನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರಕೃತಿಯಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕದ ವಿಕಸನವು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಆಮ್ಲಜನಕದ ವಿಕಸನವು ಭೂಮಿಯ ಜೀವಗೋಳದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಮೂಲಭೂತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಸಯನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಮತ್ತು ಹಸಿರು ಪಾಚಿ ಮತ್ತು ಸಸ್ಯಗಳ ಕ್ಲೋರೋಪ್ಲಾಸ್ಟ್ಗಳಲ್ಲಿನ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಬೆಳಕಿನ-ಅವಲಂಬಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಭಾಗವಾಗಿದೆ. ಇದು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ನೀರಿನ ಅಣುವನ್ನು ಅದರ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಾಗಿ ವಿಭಜಿಸಲು ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಉಪ-ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಮುಕ್ತ ಆಮ್ಲಜನಕವು ವಾತಾವರಣಕ್ಕೆ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಆಮ್ಲಜನಕ-ವಿಕಸನ ಸಂಕೀರ್ಣ (ಒಇಸಿ) ಅಥವಾ ನೀರು-ವಿಭಜನೆ ಸಂಕೀರ್ಣ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ದ್ಯುತಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್-ಹೊಂದಿರುವ ಕೋಫ್ಯಾಕ್ಟರ್ನಿಂದ ನೀರಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವು ವೇಗವರ್ಧಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಕೋಫ್ಯಾಕ್ಟರ್ ಆಗಿದ್ದು, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಸಂಭವಿಸಲು ಕ್ಯಾಲ್ಸಿಯಂ ಮತ್ತು ಕ್ಲೋರೈಡ್ ಸಹ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಸ್ಟೋಯಿಕಿಯೋಮೆಟ್ರಿಯು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿರುತ್ತದೆಃ 2H2O 4e − + 4H + + O2 ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಥೈಲಾಕೋಯ್ಡ್ ಲುಮೆನ್ಗೆ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತವೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಥೈಲಾಕೋಯ್ಡ್ ಪೊರೆಯಾದ್ಯಂತ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ನ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತವೆ. ಈ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಫೋಟೊಫಾಸ್ಫೊರಿಲೇಷನ್ ಮೂಲಕ ಅಡೆನೊಸಿನ್ ಟ್ರೈಫಾಸ್ಫೇಟ್ (ಎಟಿಪಿ) ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಪ್ರೇರಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಸೃಷ್ಟಿಗಾಗಿ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ. 18 ನೇ ಶತಮಾನದ ಅಂತ್ಯದವರೆಗೂ ಜೋಸೆಫ್ ಪ್ರೀಸ್ಟ್ಲಿ ಆಕಸ್ಮಿಕವಾಗಿ ಮೇಣದಬತ್ತಿಯ ಸುಡುವಿಕೆಯಿಂದ "ಗಾಯಗೊಂಡ" ಗಾಳಿಯನ್ನು "ಪುನಃಸ್ಥಾಪಿಸುವ" ಸಸ್ಯಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದನು. ಸಸ್ಯವರ್ಗದಿಂದ "ಪುನಃಸ್ಥಾಪಿಸಲಾದ" ಗಾಳಿಯು "ಇಲಿಗೆ ಅಷ್ಟೇನೂ ಅನನುಕೂಲಕರವಲ್ಲ" ಎಂದು ತೋರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅವರು ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಿದರು. "ಯಾವುದೇ ತರಕಾರಿ ವ್ಯರ್ಥವಾಗಿ ಬೆಳೆಯುವುದಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ನಮ್ಮ ವಾತಾವರಣವನ್ನು ಶುದ್ಧೀಕರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧೀಕರಿಸುತ್ತದೆ" ಎಂಬ ಅವರ ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳಿಗಾಗಿ ಅವರಿಗೆ ನಂತರ ಪದಕವನ್ನು ನೀಡಲಾಯಿತು. ಪ್ರೀಸ್ಟ್ಲಿಯ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಡಚ್ ವೈದ್ಯ ಜಾನ್ ಇಂಗೆನ್ಹೌಸ್ ಅವರು ಮತ್ತಷ್ಟು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಿದರು, ನಂತರ ಅವರು ಗಾಳಿಯ "ಪುನಃಸ್ಥಾಪನೆ" ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ಹಸಿರು ಸಸ್ಯದ ಭಾಗಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದರು. ನೀರಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ (H2) ನೊಂದಿಗೆ, ನೀರಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದನದಿಂದ ಆಮ್ಲಜನಕವು ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ನೀರಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಉದ್ದೇಶವೆಂದರೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನಿಲದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದು, ಇದು ಶುದ್ಧ-ಸುಡುವ ಇಂಧನವಾಗಿದೆ. ಈ ನಾಲ್ಕು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ನಿಧಾನಗತಿಯ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದಿಂದಾಗಿ ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿಕಸನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು (ಒಇಆರ್) [ನೀರಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಗೆ] ಪ್ರಮುಖ ಅಡಚಣೆಯಾಗಿದೆ. ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ವೈವಿಧ್ಯಮಯವಾಗಿವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು (e−) ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನಿಲವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ನಿಂದ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಮ್ಲದೊಂದಿಗೆ ಸಮತೋಲಿತವಾಗಿರುವ ಅರ್ಧ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಹೀಗಿರುತ್ತದೆಃ 2 H + + 2e − → H2 ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಆನೋಡ್ನಲ್ಲಿ, ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಆಮ್ಲಜನಕ ಅನಿಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಲು ಆನೋಡ್ಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆಃ 2 H2O → O2 + 4 H + + 4e-ಎರಡೂ ಅರ್ಧ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಜೋಡಿಯನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವುದರಿಂದ ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆಗಿ ನೀರಿನ ಒಟ್ಟಾರೆ ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆಃ ಒಟ್ಟಾರೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಃ 2 H2O → 2 H2 + O2 ರಾಸಾಯನಿಕ ಆಮ್ಲಜನಕ ಉತ್ಪಾದನೆ ಕೆಲವು ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಬಿಸಿಯಾದಾಗ O2 ಅನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆಯಾದರೂ, ಈ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳಿಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಸೌಮ್ಯ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ O2 ಅನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ರಾಸಾಯನಿಕ ಆಮ್ಲಜನಕ ಉತ್ಪಾದಕಗಳು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ, ಅವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಶಾಖದಿಂದ ಪ್ರಚೋದಿಸಿದಾಗ O2 ಅನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ತುರ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಅವುಗಳನ್ನು ಜಲಾಂತರ್ಗಾಮಿಗಳು ಮತ್ತು ವಾಣಿಜ್ಯ ವಿಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸೋಡಿಯಂ ಕ್ಲೋರೇಟ್ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ವಿಭಜನೆಯಿಂದ ಆಮ್ಲಜನಕವು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆಃ 2 NaClO3 → 2 NaCl + 3 O2 ಪೊಟ್ಯಾಸಿಯಮ್ ಪರ್ಮಾಂಗನೇಟ್ ಕೂಡ ಬಿಸಿಯಾದಾಗ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಇಳುವರಿಯು ಸಾಧಾರಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ. 2 KMnO4 → MnO2 + K2MnO4 + O2 ಸಹ ನೋಡಿ ಮಂಗಳ ಗ್ರಹದ ಗ್ರೇಟ್ ಆಕ್ಸಿಜನೇಷನ್ ಈವೆಂಟ್ ವಸಾಹತುಶಾಹಿ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಬಾಹ್ಯ ಕೊಂಡಿಗಳು ಪ್ಲಾಂಟ್ ಫಿಸಿಯಾಲಜಿ ಆನ್ಲೈನ್, 4 ನೇ ಆವೃತ್ತಿಃ ವಿಷಯ 7.7-ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿಕಸನ ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿಕಸನ-ಆಂಟನಿ ಕ್ರಾಫ್ಟ್ಸ್ ಅವರ ಉಪನ್ಯಾಸ ಟಿಪ್ಪಣಿಗಳು, ಯುಐಯುಸಿ ವಾತಾವರಣದ ವಿಕಸನ-ಉಪನ್ಯಾಸ ಟಿಪ್ಪಣಿಗಳು, ಮಿಚಿಗನ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ರಾಜಪ್ರತಿನಿಧಿಗಳು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನೀರಿನಿಂದ ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಹೇಗೆ ತಯಾರಿಸುವುದು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಉಸಿರಾಟದ ಅನಿಲಗಳು ಆಮ್ಲಜನಕ ಜೈವಿಕ ವಿಕಸನ