شیمی تابش

 

اطلاعات اولیه

فوتونی پرانرژی که به یک سیستم جذب کننده وارد می‌شود، در یک تک مرحله به مولکولهای زیستی مهم ، آسیب ناشی از یونش وارد نمی‌آورد. در هر حالت ، فوتون ، دستخوش رویدادهای پراکندگی قرار می‌گیرد که به تولید الکترونهای پرانرژی می‌انجامد که سرانجام در گونه‌های مولکولی انرژی را رسوب می‌دهد. انرژی جنبشی این الکترونها عموما در گستره کیلو و مگا الکترون ولت است و برای اینکه آسیب ناشی از یونش در مولکولهای زیستی مهم موثر باشد، این الکترونها باید از رویدادهای انتقال انرژی ، حدود دهها الکترون ولت متاثر شوند.

برهمکنش تابش با مولکولها در محیط جذب کننده از طریق فوتون اولیه صورت نمی‌گیرد، بلکه بیشتر از طریق انتقال از ذرات باردار با انرژی جنبشی زیاد است که بر اثر فرآیندهای پراکندگی بوجود آمده‌اند. انرژی جذب شده در مولکول محیط ، می‌تواند به پرتاب یک یا چند الکترون از مولکول بیانجامد که به ایجاد یک زوج یون یا یونش مولکول هدف منجر شود. انرژی جذب شده ممکن است به بالا بردن الکترونها از حالت پایه به حالت برانگیخته بیانجامد، فرآیندی که برانگیزش نام دارد. مولکولها در حالت برانگیخته بسیار ناپایدارند.

فرآورده‌های اولیه رادیولیز آب

آب ، بخش بزرگی از محیط موجودات زنده را تشکیل می‌دهد و عجیب نیست که برای موجودات زنده ، مقدار چشمگیری از انتقال انرژی با این مولکول انجام می‌شود. اثر مستقیم برانگیزشها و یونشهای ناشی از الکترون ثانویه ، واکنش غالب در موجودات زنده برای تابش با LET (انتقال خطی انرژی) پایین به شمار می‌آید. نتیجه نهایی این شیمی تابش اولیه برانگیزش و یونش در یک آبدار که در یک مقیاس زمانی^12-10 _ ^16-10 ثانیه روی می‌دهد، عبارتند از: فرآورده‌های شامل H₂O و فرآورده‌های ناشی از تجزیه آن⁰₂O و ⁰OH و الکترون.

واکنش رادیکالهای آب با گیرنده آن

واکنش رادیکالهای آب یا آب ، به خودی خود ، فرآیند جالبی است، اما برای بدست آوردن یک نتیجه زیست شناختی ناشی از رویداد تابش ، باید یک برهمکنش شیمیایی از گونه واکنشی یا مولکولهای زیستی موجود باشد تا سرانجام به تداخلی در عملکرد یاخته‌ای طبیعی منجر شود. شیمیدانهای تابش ، عبارت رباینده را برای انواع مواد شیمیایی بکار می‌برند که با رادیکالها و سایر صورتهای فعال موجود در آب پرتو گرفته ، بر همکنش برقرار کنند.

رباینده که می‌تواند هر نوع مولکول قادر به بر همکنش باشد، با رادیکالها واکنش انجام می‌دهد تا شیمی آب را به سرانجامی برساند. نکته جالب این است که برای غلظتهای پایین هر مولکول رباینده ، کسری از رادیکالها که با رباینده برهمکنش انجام می‌دهد. تقریبا در گستره وسیعی از غلظت رباینده‌ها ، ثابت است.

کنش مستقیم و غیر مستقیم

آب با آثار ممکن بر سیستمهای زیستی ، رابطه دارد. علاوه بر واکنش پذیری فرآورده‌های رادیولیز آب که سبب می‌شود با مولکولهای زیستی مهم موجود در یاخته برهمکنش انجام دهند، این امکان هم وجود دارد که انرژی ذخیره شده توسط الکترون با انرژی جنبشی بالا مستقیما در مولکول زیستی مورد نظر ، ذخیره شود. در آن مورد واکنشهای فیزیکی - شیمیایی بیشتر در مولکولهای اجزای تشکیل دهنده مهم مانند DNA صورت می‌گیرد تا در آب ، نتیجه یونش و یا برانگیزش در اتمهای این مولکولها و تشکیل رادیکال از این مولکول زیستی حائز اهمیت است.

کنش مستقیم

برای این فرآیند ، انرژی مستقیما در مولکول هدف که دارای اهمیت زیستی است، بدون دخالت انواع رادیکالی حاصل از رادیولیز آب انباشته می‌شود. رابطه دوز - پاخ عموما لگاریتمی - خطی است، بطوری که در قالب رابطه زیر بیان می‌شود. که در آن تعداد آغازگر مولکولهای دست نخورده بوده ، تعداد باقیمانده پس از دوز مقداری ثابت است.

این رابطه بر این فرض استوار است که یک تک رویداد یونش یا برانگیزش در مولکولهای زیستی به تغییری خواهد انجامید که منجر به اتلاف فعالیت زیستی در مولکول می‌انجامد.

کنش غیر مستقیم

کنش غیر مستقیم ، عبارت است از حاصل کنش فرآورده‌های رادیولیتی آب بر هدف که از اهمیت زیستی ناشی می‌شود. مشخصه مهم کنش مستقیم از این قرار است که آسیب وارده از جانب این سازوکار ، عبارت است از آسیبی که تنها وقتی می‌تواند حادث شود که انواع رادیکال تولید شده از طریق رادیولیز آب به مولکولهای مهم زیستی ، برسند و با آنها برهمکنش برقرار نمایند.

بنابراین فرآیند ، معمولا از لحاظ پخش یا انتشار محدود می‌شود و غالبا رابطه دوز - پاسخ پیچیده خواهد بود. اثر غیر مستقیم به صراحت به صورت برهمکنش مولکولهای جسم حل شده و انواع واکنش پذیر مولکولهای حلال تعریف می‌شود که از طریق کنش مستقیم تابش بر حلال تشکیل خواهد شد. چون آب ، حلال عمده سیستمهای حیاتی است، اکثر کنشهای غیر مستقیم نتیجه انواع واکنش پذیر تشکیل شده از مولکولهای آب خواهد بود.

 

باهمه شوخی با هیدروژن هم شوخی!

هیدروژن با اینکه وجوه مشترکی با بعضی از گروهها داشت نتوانست در هیچ یک از گروههای جدول تناوبی اجازه ی اقامت کسب کند.

ابتدا به سراغ قلیایی‌ها رفت و با آن‌ها اظهار قومیّت كرد. قلیایی‌ها چون او را مانند خود پوشیده در اوربیتال  دیدند و به خصوص شنیده بودند گاه او را با عنوان كاتیون نام می‌برند وی را در گروه خود پذیرفتند. حتی لیتیم اتاق فوقانی را به او اختصاص داد. امّا بعد حركاتی از هیدروژن سر زد كه باعث گفتگوها و ایجاد شك و تردیدها گردید.

لیتیم به سدیم گفت او گاه برای برقراری پیوندها با ما اظهار تمایل می‌كند. كِی این رسم بین ما بود؟

سدیم: شنیده‌ام H كاملاً عریان است و هیچ پوششی از الكترون ندارد. واقعاً بی‌شرمی نیست؟

لیتیم: اگر الكترون هم پیدا كند. گاز می‌شود, فرار می‌كند. او بندبشو نیست. ما عنصر گازی نداشتیم؟

سدیم: اگر H در فعالیت‌های الكترولیتی مانند ما به كاتد می‌رود یك نیرنگ است. شنیده‌ایم گاه در چهره‌ی هیدرید H و به طور مذاب به آند می‌رود.

لیتیم: پیوند ما با عناصر دیگر از جمله هالوژن‌ها یونی است. كووالانسی نیست. امّا او پیوند كووالانسی برقرار می‌كند.

سدیم: بلی ما در خانواده‌ی خود عنصری این گونه دورو نداریم. او گاه كاتیون و گاه آنیون می‌شود.

لیتیم: فعالیت ما در حالت فلزی زبانزد خاص و عام است. برّاق و رسانای الكتریسیته هم هستیم او چه شباهتی به ما دارد؟

سدیم: درست است او از تبار ما نیست. ما كِی آنیون شده‌ایم؟ باید عذرش را خواست.

هیدروژن سراغ خانواده‌ی هالوژن‌ها می‌رود و خود را منسوب به آن‌ها معرفی می‌كند و می‌گوید: من مانند فلوئوروكلر گازی شكل هستم. حتی با همة كوچكی و سبكی حجمی برابر آن‌ها اشتغال می‌كنم (4/22 لیتر), شما بیشترین تمایل وصلت را با قلیایی‌ها دارید. من هم بی‌میل نیستم. من به صورت ملكولی مانند شما دو اتمی هستم.

آن‌ها او را پذیرفتند, امّا زمانی بعد احساس می‌كنند این یك وجبی آن‌ها را فریب داده است, چرا كه او كاهنده است و آن‌ها اكسنده. او چه ربطی به آن‌ها دارد. عذرش را می‌خواهند.

هیدروژن سراغ خانواده‌ی كربن می‌رود و اظهار هم‌بستگی می‌كند و می‌افزاید لایه‌ی ظرفیت من مانند لایه‌ی ظرفیت شما نیمه‌پر است. ما الكترونگاتیویته مشابه داریم و به جای پیوند یونی پیوند كووالانسی برقرار می‌كنیم. اما الماس و سیلیسیم با آن وقار و داشتن شبكه وسیع كووالانسی از ابتدا نسبتی بین خود و آن جزء ناچیز ندیدند و بی‌اعتنا طردش كردند. بلی هیدروژن از آن به بعد گوشه‌ی تنهایی برگزید و دانست كسی كه چند چهره دارد تنها می‌ماند.

منبع: گاهنامه اكسیر

شیمی درسی برای زندگی

این جمله را آن وقتی دریافتم که شباهت گردش زمین و سیارات به دور خورشید با گردش الکترون ها به دور هسته را درک کردم                                                                                                                                 

وقتی که آموختم برای انجام یک واکنش باید تعداد واکنش دهنده ها با تعداد فرآورده ها موازنه باشد به یاد مفهموم جمله ای از خداوند افتادم که : تعداد اعمالتان با تعداد پاداش و جزایتان موازنه است                                                 

وقتی که دیدم قویترین پیوند بین اتم ها پیوند یونی است، دریافتم که قوی ترین پیوند بین انسان ها نیز می بایست اتحاد باشد                                                                                                      

 

وقتی که آموختم باز را باید با اسید خنثی کرد، این ضرب المثل که ،بدی را با خوبی جواب می دهند،    بیشتر برایم مفهوم پیدا کرد                                                                                                                                                      

وقتی که برای هر واکنش پیچیده تری انرژی فعال سازی بیشتری لازم است ، پس برای هر کار سخت تری نیز یک اراده قویتری لازم است                                                                                                              

وقتی که پایندگی جرم به این معنی که جرم از بین نمی رود را آموختم، مفهموم جمله ی قرآن که : با مرگ پایان نمی یابید بلکه در آن دنیا زندگی جاودانه دارید، را بهتر درک کردم                                                          

وقتی که دیدم الکترون به آن کوچکی برای رفتن به مراتب بالاتر و برانگیخته شدن نیاز به انرژی نورانی آتش دارد، به این نتیجه رسیدم که ، انسان که اشرف مخلوقات است برای بالا رفتن و ملکوتی شدن نیاز به انرژی نورانی خداوندگار دارد                                                                                                                                       

وقتی که جدا کردن الکترون هایی که به هسته نزدیک تر هستند دشوارتر است، پس جدا کردن انسانهای آسمانی از خداوند نیز دشوارتر است                                                                                                       

                                                                                                        
و در آخر ، شیمی درس شیرین زندگی ، آنجا برایم بیشتر زیبا و معنادار شد که

 

اتم ها برای جفت شدن نیاز به یک جفت الکترون پیوندی دارند پس انسان ها نیز برای جفت شدن نیاز به یک جفت دل پرمهر دارند