सेंद्रिय रसायनशास्त्राचा जनक

एकोणिसाव्या शतकाच्या पूर्वार्धापर्यंत कार्बनचा समावेश असलेले रासायनिक पदार्थ प्रत्यक्ष किंवा अप्रत्यक्षपणे वनस्पती आणि प्राण्यांपासून मिळवले जात असत. त्यामुळे अशा रासायनिक पदार्थाना ‘सेंद्रिय पदार्थ’ असं संबोधलं गेलं; तर खनिजांपासून मिळणाऱ्या रासायनिक पदार्थाना ‘असेंद्रिय पदार्थ’ म्हटलं गेलं. त्या काळी अशी एक ठाम समजूत होती की, सजीवांच्या शरीरात घडत असलेल्या रासायनिक अभिक्रियांमधून जे पदार्थ तयार होतात, ते कृत्रिमरीत्या एखाद्या प्रयोगशाळेत तयार करणे अशक्य आहे. अर्थात, असा समज असण्यामागे आणखी एक चुकीचा समज त्या वेळी दृढ होता आणि तो म्हणजे, सजीवांमध्ये जी ‘जैविक प्रेरणा’ (लाइफ फोर्स) असते, त्यामुळेच हे रासायनिक पदार्थ तयार होऊ शकतात. थोडक्यात, त्या वेळी असं समजलं जायचं की, कार्बनी पदार्थ हे केवळ सजीवांच्याच शरीरात तयार होऊ शकतात. साहजिकच अमिनो आम्ल, ग्लुकोज, इन्शुलिन, वेगवेगळी इतर विकरे असे सजीवांच्या शरीरात तयार होणारे रासायनिक पदार्थ प्रयोगशाळेत तयार करण्याचा कुणी प्रयत्नसुद्धा केला नाही.
    १८२८ साली जर्मन रसायनशास्त्रज्ञ फ्रेडरिक वोहलर यांची अमोनिअम सायनेट तयार करण्याची खटपट सुरू होती. त्यासाठी सिल्व्हर सायनेट आणि अमोनिअम क्लोराईड हे दोन रासायनिक पदार्थ एकत्र करून या मिश्रणाला ते उष्णता देत होते. या रासायनिक अभिक्रियेत तयार झालेला पदार्थ हा वोहलर यांच्या अपेक्षेपेक्षा वेगळा होता. या अभिक्रियेत पांढऱ्या रंगाचे आणि सुईच्या आकाराचे स्फटिक तयार झाले होते. आश्चर्य म्हणजे तयार झालेले स्फटिक हे वोहलर यांनी मारबुर्ग विद्यापीठात वैद्यकशास्त्राचा अभ्यास करत असताना मानवी मूत्राच्या विश्लेषणादरम्यान पाहिलेल्या युरियाच्या स्फटिकांसारखे होते. वोहलर यांचं विचारचक्र सुरूझालं. कोणत्याही सजीव प्राण्याच्या शरीराबाहेर युरिया कसा तयार झाला? शतकानुशतके रूढ असलेल्या जैविक प्रेरणेच्या संकल्पनेला छेद देणारी घटना अपघाताने का होईना, पण घडली होती. रसायनशास्त्रात प्रचंड आवड असल्याने वोहलर यांनी वैद्यकशास्त्र सोडून देऊन रसायनशास्त्रात संशोधन करण्याचा निर्णय घेतला होता. वैद्यकशास्त्रात घेतलेल्या पदवीचा उपयोग त्यांना रसायनशास्त्रात अशा तऱ्हेने झाला होता.
    तयार झालेल्या स्फटिकांवर वेगवेगळे प्रयोग करून पाहिल्यावर हे स्फटिक युरियाचेच असल्याची वोहलर यांची खात्री पटली आणि त्यांना अत्यानंद झाला. ताबडतोब त्यांनी आपले रसायनशास्त्रातले गुरू बíझलीअस यांना पत्र लिहिलं. पत्रात त्यांनी लिहिलं होतं, ‘आता युरिया मिळवण्यासाठी मला मानवाच्या किंवा कुत्र्याच्या मूत्रिपडाची गरज नाही. अमोनिअम सायनेट म्हणजेच युरिया!’
    युरियाचा शोध १७२७ साली लागला आणि त्यानंतर तब्बल शंभर वर्षांनी युरिया प्रयोगशाळेत तयार करण्यात यश आलं.
    अमोनिअम सायनेट आणि युरिया यांच्यात नेमका काय फरक आहे, यावर बíझलीअस यांनी संशोधन केलं. त्यांच्या असं लक्षात आलं की, या दोन्हीही रासायनिक पदार्थामध्ये कार्बन, ऑक्सिजन, हायड्रोजन आणि नायट्रोजन या मूलद्रव्यांच्या अणूंचा समावेश आहे. एवढंच नव्हे तर दोन्ही पदार्थामध्ये असलेल्या या मूलद्रव्यांच्या अणूंची संख्यासुद्धा सारखी आहे. फक्त फरक इतकाच आहे की, या अणूंची रचना अमोनिअम सायनेट आणि युरियामध्ये वेगवेगळी आहे. दोन पदार्थामधले अणू जरी सारखे असले तरी त्यांच्या रेणूंमधील या अणूंची रचना वेगळी असल्याने या दोन्ही पदार्थाचे गुणधर्म वेगळे आहेत. अमोनिअम सायनेट विशिष्ट तापमानाला तापवल्यास त्यातल्या अणूंची पुनर्रचना होते आणि युरिया तयार होतं.         
    वोहलर यांचं हे संशोधन क्रांतिकारी ठरलं. कारण युरियाच्या प्रयोगशाळेतील निमिर्तीनंतर जे रासायनिक पदार्थ फक्त सजीवांच्या शरीरातच बनतात, असा समज होता, असे असंख्य सेंद्रिय रासायनिक पदार्थ प्रयोगशाळेत तयार करण्यात शास्त्रज्ञांनी यश मिळवलं.
    वोहलर यांनी १८४५ साली शुद्ध स्वरूपात अ‍ॅल्युमिनिअम तयार करण्यात यश मिळवलं. सातत्याने एक दशकापेक्षा जास्त काळ या धातूवर त्यांनी केलेलं संशोधन मोलाचं ठरलं. वोहलर यांनी इतर शास्त्रज्ञांच्या मदतीने इट्रिअम, बेरीलिअम, सिलिकॉन व टायटॅनिअम ही मूलद्रव्यं शुद्ध स्वरूपात मिळवली आणि सिलिकॉन नायट्राइड, कॅल्शिअम कार्बाइड ही संयुगे शोधून काढली.
    आणखी एक महत्त्वाची गोष्ट म्हणजे, वोहलर यांना अवकाशातून पडणारे उल्कापाषण जमविण्याचा छंद होता. त्यांच्या संग्रहात असलेल्या अनेक उल्कापाषाणांचे त्यांनी रासायनिक विश्लेषणसुद्धा केलं होतं. अर्थात, या सगळ्या संशोधानापकी वोहलर यांचं युरियासंदर्भातलं संशोधन क्रांतिकारी ठरलं; कारण तेव्हापासून मानवी जीवनात आणि रसायनशास्त्रात एक नवीन पर्व सुरू झालं. सजीवांपासून मिळणारे किंवा फक्त सजीवच निर्माण करू शकणारे सेंद्रिय पदार्थ प्रयोगशाळेत असेंद्रिय पदार्थापासून कृत्रिमरीत्या बनवता येतात, ही गोष्ट सिद्ध झाली. युरियाच्या निमिर्तीने मानवाला एक नवी दृष्टी दिली;  नवा विचार दिला आणि रसायनशास्त्रात ‘सेंद्रिय रसायनशास्त्र’ या शाखेचा जन्म झाला.                                   
*प्राण्यांच्या शरीरात युरिया कसा तयार होतो आणि युरिया तयार होण्यामागचं कारण काय, हे जाणून घ्या.
*युरिया शरीराबाहेर टाकण्याची आवश्यकता का आहे? जर युरियाचं उत्सर्जन झालं नाही तर त्याचे काय परिणाम होतात?
*आपल्या शरीरातून उत्सर्जति होणाऱ्या युरियाचं प्रमाण कायम असतं, का बदलतं असतं? ते कोणत्या घटकावर अवलंबून असतं?
*मानवासारख्या भूचर प्राण्यांच्या शरीरातून प्रामुख्याने युरिया उत्सर्जति केला जातो; तर जलचरांच्या शरीरातून अमोनिआचं उत्सर्जन होतं. पक्ष्यांच्या शरीरातून युरिक आम्लाचे स्फटिक बाहेर टाकले जातात. असा भेद असण्यामागचं कारण काय?      
*वोहलर यांनी जी पद्धत वापरून युरिया तयार केला ती पद्धत युरियाचं मोठय़ा प्रमाणात उत्पादन घेण्यासाठी योग्य नाही, असं लक्षात येतं. युरियाचं उत्पादन मोठय़ा प्रमाणावर करण्यासाठी कोणती पद्धत वापरली जाते, याची माहिती मिळवा.
*युरियाचा उपयोग खत म्हणून का केला जातो? खत म्हणून वापरण्याखेरीज युरियाचा उपयोग कशासाठी केला जातो?
*युरिया आणि अमोनिअम सायनेट यांच्या रेणूंची रचना समजावून घ्या.
*युरियाप्रमाणेच असे कोणते पदार्थ आता कृत्रिमरीत्या करता येतात, जे सजीवांच्या शरीरात तयार होतात? हे पदार्थ तयार करण्याच्या प्रक्रिया कोणी शोधल्या,
 या प्रक्रिया कशा केल्या गेल्या, विज्ञानातल्या प्रगतीमुळे या प्रक्रियांमध्ये कशा सुधारणा होत गेल्या इत्यादी माहितीच्या आधारे प्रकल्प तयार करा.
*कार्बनचा समावेश असलेल्या कोणकोणत्या रासायनिक पदार्थाचा सेंद्रिय रसायनशास्त्रामध्ये समावेश केला जात नाही? यामागचं कारण काय?
 hemantlagvankar@gmail.com