ઉદ્દીપક અને ઉદ્દીપન

(catalyst and catalysis)

ઉષ્માગતિકીય (thermodynamically) રીતે શક્ય રાસાયણિક પ્રક્રિયાના વેગમાં ફેરફાર (વધારો-ઘટાડો) કરે, પણ પ્રક્રિયાને અંતે રાસાયણિક ર્દષ્ટિએ તેનામાં કોઈ ફેરફાર થયો ન હોય એવો પદાર્થ તે ઉદ્દીપક અને આવી પ્રક્રિયા તે ઉદ્દીપન. સામાન્ય વપરાશમાં પ્રક્રિયાના વેગને વધારનાર પદાર્થને ઉદ્દીપક કહે છે અને પ્રક્રિયાના વેગને ઘટાડનાર પદાર્થને સંદમક (inhibitor) કહે છે. સોડિયમ સલ્ફાઇટનું ઉપચયન (oxidation) Cu²⁺ આયન જેવા ઉદ્દીપકની હાજરીમાં ઝડપી થાય છે. એમ કહેવાય છે કે સલ્ફાઇટના દ્રાવણમાં કૉપર આયનની સાંદ્રતા એક હજાર અબજમા (10^–12) ભાગ જેટલી હોય તોપણ સલ્ફાઇટના ઉપચયનર્દઢમાં સારો એવો વધારો થાય છે. પણ પ્રક્રિયામિશ્રણમાં આલ્કોહૉલ કે ફિનોલ ઉમેરતાં પ્રક્રિયાની ઝડપ ઘટે છે. આ ઉદાહરણમાં આલ્કોહૉલ અને ફિનોલ સંદમક તરીકે વર્તે છે. ઉદ્દીપનપ્રક્રિયામાં મળતી નીપજોમાં ઉદ્દીપકની હાજરી હોતી નથી. ઉદ્દીપક રાસાયણિક પ્રક્રિયાના સંતુલન(equilibrium)માં ફેરફાર કરતું નથી, કારણ કે તે અનુગામી (forward) અને પ્રતિગામી (backward) પ્રક્રિયાના વેગમાં એકસરખો વધારો કરે છે. એટલે કે તે સંતુલનસ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવાનો સમય ઘટાડી આપે છે. પ્રક્રિયકો અને નીપજોના જથ્થાની સરખામણીમાં ઉદ્દીપકનું પ્રમાણ ઘણું ઓછું હોય છે. ઉદ્દીપકને તેના કાર્યમાં મદદ કરે તેવા પદાર્થોને પ્રવર્ધક કે ઉત્તેજક (promoter) કહે છે. દા.ત., એમોનિયાના સંશ્લેષણમાં આયર્ન ઉદ્દીપકમાં ઍલ્યુમિનિયમ અને પોટૅશિયમ ઑક્સાઇડ પ્રવર્ધક તરીકે ઉમેરાય છે. પ્રક્રિયામાં ઉત્પન્ન થતો પદાર્થ પોતે અથવા તેમાંથી બનતો પદાર્થ ઉદ્દીપનકાર્ય કરે ત્યારે તે પ્રક્રિયાને સ્વયં-ઉદ્દીપન (auto-catalysis) કહે છે. કૉપર સાથેની નાઇટ્રિક ઍસિડની પ્રક્રિયામાં ઉત્પન્ન થતો નાઇટ્રસ ઍસિડ સ્વયં ઉદ્દીપક (auto-catalyst) તરીકે કાર્ય કરે છે. રાસાયણિક પ્રક્રિયાની પાયાની વર્તણૂક (nature) અંગેની માહિતીની જાણકારી મેળવવા માટે તેમજ ઘણી ઔદ્યોગિક પ્રવિધિઓ (processes) ઉદ્દીપકના ઉપયોગ ઉપર આધાર રાખતી હોઈ ઉદ્દીપનનો ઘનિષ્ઠ અભ્યાસ ઘણો અગત્યનો છે. આ વિષય ઉપરના સંશોધનના પ્રકાશન માટે આગવાં સામયિકો તથા વર્ષ દરમિયાન થતાં સંશોધનોનો સાર આપતી ગ્રંથશ્રેણી બહાર પડે છે.

ઐતિહાસિક ભૂમિકા : સ્ટાર્ચનું ઍસિડની હાજરીમાં શર્કરામાં ઝડપી જલવિઘટન (કિરછોફ), વિવિધ વાયુઓનું પ્લેટિનમની હાજરીમાં ઝડપી દહન (હમ્ફ્રી ડેવી), મૅન્ગેનીઝ, સિલ્વર, પ્લૅટિનમ અને ગોલ્ડ જેવી ધાતુઓની હાજરીમાં આલ્કલીયુક્ત હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડનું ઝડપી વિઘટન અને આલ્કોહૉલનું પ્લેટિનમ રજની હાજરીમાં એસીટિક ઍસિડમાં ઝડપી ઉપચયન જેવાં અઢારમી સદીના અંત અને ઓગણીસમી સદીની શરૂઆતના ગાળામાં કરવામાં આવેલાં અવલોકનો સમજાવવા માટે 1835માં સ્વીડિશ રસાયણજ્ઞ બર્ઝેલિયસે ઉદ્દીપકનો સિદ્ધાંત રજૂ કર્યો. (ગ્રીક – kata = down નીચે, lycin = loosen = ઢીલું કરવું). જોકે ડેવીએ નિદર્શન કરેલ કાર્બન મોનૉક્સાઇડ અને ઇથિલીનના પ્લૅટિનમની હાજરીમાં થતા જ્યોતવિહીન દહનને તે ઉદ્દીપન તરીકે સમજાવી શકેલ નહિ. ફિલિપ્સે (1831) પ્લૅટિનમ ઉદ્દીપક વડે સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડનું સલ્ફર ટ્રાયૉક્સાઇડમાં ઉપચયન કરી સલ્ફ્યુરિક ઍસિડના ઔદ્યોગિક નિર્માણની આધુનિક પદ્ધતિનો પાયો નાંખ્યો. કુહલમાને (1838) આ જ ઉદ્દીપકનો એમોનિયાના ઉપચયનથી નાઇટ્રિક ઍસિડ મેળવવામાં ઉપયોગ કર્યો. 1850માં ખાંડનું ઍસિડ વડે વ્યુત્ક્રમણ (inversion) સમજાવવા રાસાયણિક પ્રક્રિયાના વેગનો સિદ્ધાંત રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો. વિલ્હેલ્મ ઓસ્ટ્વાલ્ડે (1890) ઉદ્દીપકની વ્યાખ્યા આ પ્રમાણે આપી : ‘ઉદ્દીપક એવો પદાર્થ છે જે રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટેના ઊર્જા સમીકરણને બદલ્યા વગર, તેના વેગમાં, પોતે નીપજોમાં ભળ્યા વગર, વધારો કરે છે.’ સેબેટિયર અને સેન્ડેરેન્સે (1897) નિકલ ઉદ્દીપક વડે ઇથિલીનનું હાઇડ્રોજનીકરણ કર્યું અને 1902માં નિકલ તથા કોબલ્ટ ઉદ્દીપકોના ઉપયોગ દ્વારા કાર્બન મોનૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી મિથેન બનાવ્યો. 1906માં ઇપેટિએવે પ્રવાહી સ્થિતિમાં ઊંચા દબાણે હાઇડ્રોજનીકરણ શક્ય છે તેમ દર્શાવ્યું. 1909માં ફ્રિટઝ હાબરે ઊંચા દબાણે નાઇટ્રોજન અને હાઇડ્રોજન વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી ઑઝ્મિયમ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં એમોનિયાનું સંશ્લેષણ શક્ય બનાવ્યું. જર્મનીમાં બેડિશે એનિલિન-ઉંડ સોડાફેબ્રિક (BASF) કંપનીએ હાબરની શોધનો વિકાસ કરીને વ્યાપારી ધોરણે એમોનિયાનું નિર્માણ શક્ય બનાવ્યું. આ શોધને કારણે સમગ્ર જગતમાં ખેતઉત્પાદનમાં આશ્ચર્યકારક ગણાય તેવો વધારો શક્ય બન્યો. 1913માં આ કંપનીએ કાર્બન મોનૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વચ્ચેની ઉદ્દીપકીય પ્રક્રિયાથી ઑક્સિજનયુક્ત કાર્બનિક સંયોજનોનું નિર્માણ શક્ય બનાવ્યું, જેના ફળસ્વરૂપે Zn – Cr ઑક્સાઇડ ઉદ્દીપકની મદદથી મીથેનૉલ મોટા પ્રમાણમાં મેળવવાનું શક્ય બન્યું. બર્ગિયસે (1931) આયર્ન ઑક્સાઇડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં કોલસાનું ઊંચા દબાણે હાઇડ્રોજનીકરણ કરી પ્રવાહી ઇંધનો મેળવ્યાં. વાઇસ અને ડાઉન્સે (1920) વેનેડિયમ પૅન્ટૉક્સાઇડનું ઉદ્દીપક વડે બેન્ઝીન અને નેપ્થેલિનનું ઉપચયન કરીને અનુક્રમે મલેઇક અને થૅલિક એનહાઇડ્રાઇડનું નિર્માણ શક્ય બનાવ્યું. 1926ના અરસામાં ફિશર અને ટ્રૉપ્સે સંશોધિત (improved) આયર્ન-કોબલ્ટ અથવા નિકલ ઉદ્દીપકની મદદ વડે કાર્બન મોનૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજનના મિશ્રણમાંથી મોટરગાડીઓ માટેનું ઇંધન બનાવ્યું. હાઉડ્રીએ (1928) ઍસિડ સક્રિયિત (activated) માટીનો ઉદ્દીપક તરીકે ઉપયોગ કરીને ઊંચા ઉત્કલનબિંદુવાળા પેટ્રોલિયમ પદાર્થોના વિભંજન (cracking) વડે ગૅસોલીન મેળવ્યું. લેફોર્ટે (1930) સિલ્વર ઉદ્દીપકનો ઉપયોગ કરી ઇથિલીનમાંથી ઇથિલીન ઑક્સાઇડના નિર્માણની પ્રવિધિ વિકસાવી. ઇપેટિએવ્ અને પાઇન્સે (1932) ઍલ્યુમિનિયમ ક્લૉરાઇડનો ઉદ્દીપક તરીકે ઉપયોગ કરીને પેટ્રોલિયમ ઉદ્યોગમાં અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બનની આલ્કાઇલેશન પ્રક્રિયા શોધી કાઢીને ઊંચા ઓક્ટેન આંકવાળા ગૅસોલીનનું નિર્માણ શક્ય બનાવ્યું. પેટ્રોલિયમ ઉદ્યોગમાં આ પ્રક્રિયા સલ્ફ્યુરિક ઍસિડની હાજરીમાં વ્યાપક રીતે કરવામાં આવે છે. કોબલ્ટ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં ઇથિલીન, હાઇડ્રોજન અને કાર્બન મોનૉક્સાઇડ વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી પ્રોપેનાલનું નિર્માણ રોલેને (1938) શક્ય બનાવ્યું. આ જ અરસામાં ઍસિડિક-ઍલ્યુમિના-આધારિત પ્લેટિનમ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં તરલ ઉદ્દીપકીય વિભંજનપ્રવિધિ (fluid catalytic cracking process) સ્ટાન્ડર્ડ ઑઇલ કંપનીએ વિકસાવી, જેમાં વિહાઇડ્રોજનીકરણ, સમઘટકીકરણ અને એરોમેટીકરણ જેવી પ્રક્રિયાઓ ક્રમાનુસાર કરીને ઊંચો ઑક્ટેન આંક ધરાવતું ગૅસોલીન મોટા પ્રમાણમાં મેળવવાનું શક્ય બન્યું. 1955ના અરસામાં ઝિગ્લર અને નાટ્ટાએ ટાઈટેનિયમ હેલાઇડ અને ઍલ્યુમિનિયમ આલ્કાઇલ વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી મળતા ઉદ્દીપકની મદદથી ઇથિલીનનું નીચા દબાણે બહુલીકરણ તથા પ્રોપીનનું ત્રિવિમવિશિષ્ટ (stereospecific) બહુલીકરણ શક્ય બનાવ્યું. 1959માં હેફ્નરે સમાંગ ઉદ્દીપકીય ઉપચયન પ્રવિધિ શોધી કાઢી જેમાં પૅલેડિયમ અને કૉપરના ક્લોરાઇડના જલીય દ્રાવણમાં ઇથિલીનનું એસેટાલ્ડિહાઇડમાં રૂપાંતર શક્ય બને છે. આઈડોલે આ જ વર્ષે પ્રોપીન અને એમોનિયા વચ્ચેની ઉપચાયક રૂપાંતરપ્રક્રિયાથી (બિઝ્મથ ફૉસ્ફોમોલિબ્ડેટ્ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં) એક્રિલોનાઇટ્રાઇલ મેળવ્યું. અતિક્રિયાશીલ એમાઈન અને કાર્બ-ટીન ઉદ્દીપકની શોધથી પોલીયુરિથેન ઉદ્યોગનો બહોળો વિકાસ શક્ય બન્યો છે.

પેટ્રોલિયમ વિભંજનપ્રક્રિયામાં અમુક પ્રકારના આયન વિનિમય ઝીઓલાઇટની ઉચ્ચક્રિયાશીલતા અને વરણાત્મકતા પ્લેન્ક અને રોઝિન્સ્કીએ શોધી કાઢી (1964). આના ઉપયોગથી સારી ગુણવત્તાવાળી પેદાશો મળી અને ઉદ્યોગને કરોડો રૂપિયાનો ફાયદો થયો. કાર્બનિક ફૉસ્ફીન અને રોડિયમ/રૂથિનિયમ સંયોજનો વચ્ચેનાં સંકીર્ણો હાઇડ્રોજનીકરણ, સમઘટકીકરણ અને હાઇડ્રોફોર્માઇલેશન માટેના અગત્યના સમાંગી ઉદ્દીપકો તરીકે ઉપયોગી છે તેવું જી. વિલ્કિન્સને (1965-67) શોધી કાઢ્યું. આનાથી પ્રોપીનનું નીચા દબાણે હાઇડ્રોફોર્માઇલેશન, અસમમિત (asymmetric) હાઇડ્રોજનીકરણ અને મિથેનોલ-કાર્બન મોનૉક્સાઇડ વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી એસીટિક ઍસિડનું નિર્માણ શક્ય બન્યું છે. 1975માં વિશિષ્ટ પ્રકારના ઝીઓલાઇટના ઉપયોગથી મીથેનૉલમાંથી વધુ ઍરોમેટિક સંયોજનોવાળું હાઇડ્રોકાર્બન મિશ્રણ બનાવવું શક્ય થયું છે.

ઉદ્દીપનના સિદ્ધાંતો : રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં પહેલાં પ્રક્રિયક અણુના પરમાણુઓ વચ્ચેનું બંધન શિથિલ થઈને તૂટીને નવાં બંધનો રચાતાં નીપજોનું નિર્માણ થાય છે. આ માટે ઊર્જા જરૂરી છે. અણુઓ વચ્ચેના સંઘાતથી અથવા વિકિરણમાંથી આ ઊર્જા મેળવી શકાય છે. આ જરૂરી ઊર્જાને સક્રિયન ઊર્જા (energy of activation) કહે છે. જ્યાં સુધી આટલી ઊર્જા ન મળે ત્યાં સુધી પ્રક્રિયા શક્ય બનતી નથી. આ સક્રિયન ઊર્જાનું મૂલ્ય ઊંચું હોય તો સામાન્ય તાપમાને અણુ-સંઘાતથી અણુઓની ફક્ત અલ્પ સંખ્યા જ આટલી સક્રિયન ઊર્જા મેળવી શકે છે. તેથી પ્રક્રિયાનો વેગ અતિશય ધીમો હોય છે. રાસાયણિક પ્રક્રિયાના વેગ અચળાંક અને સક્રિયન ઊર્જા વચ્ચેનો સંબંધ આરહેનિયસ સમીકરણ વડે દર્શાવી શકાય છે :

k = Ae^–E/RT

A = પ્રક્રિયાની લાક્ષણિકતા દર્શાવતો અચળ, e = પ્રાકૃતિક લઘુગુણકનો પાયો, E = સક્રિયન ઊર્જા, R = વાયુ અચળાંક, T = નિરપેક્ષ તાપમાન

ઉદ્દીપક, સક્રિયન ઊર્જામાં ઘટાડો કરીને મૂળ તાપમાને જ પ્રક્રિયાના વેગમાં વધારો કરે છે. ઘણી વાર ઊંચી સક્રિયન-ઊર્જાની જરૂરતવાળા માર્ગને બદલે ઓછી સક્રિયન-ઊર્જાની જરૂરતવાળો વૈકલ્પિક માર્ગ ઉદ્દીપક શક્ય બનાવીને વેગમાં વધારો કરે છે. જો Eમાં 10 કિ. કૅલરી/મોલ જેટલો ઘટાડો શક્ય બને તો પ્રક્રિયા 20,000 ગણી ઝડપી બને છે ! હાઇડ્રોજન પૅરૉક્સાઇડના દ્રાવણમાં વિઘટન માટેની સક્રિયણ ઊર્જા 76 કિ. જૂ./મોલ છે, અને આ પ્રક્રિયા સામાન્ય તાપમાને ધીમી હોય છે. આમાં થોડું આયોડિન ઉમેરતાં આ ઊર્જાનું મૂલ્ય ઘટીને 57 કિ. જૂ./મોલ થાય છે અને વેગ બે હજારગણો વધી જાય છે. શેરડીની ખાંડના ઍસિડમય જલવિઘટન માટેની સક્રિયન ઊર્જા 107 કિ.જૂ./મોલ છે. સૅકેરેઝ ઉત્સેચકની હાજરીમાં આ મૂલ્ય 36 કિ.જૂ./મોલ થાય છે. તેથી પ્રક્રિયાનો વેગ 310 K તાપમાને 10¹² ગણો થઈ જાય છે.

ઉદ્દીપકની કાર્યવિધિ (mechanism) સમજાવવા માટે મુખ્ય બે સિદ્ધાંતો રજૂ કરવામાં આવ્યા છે : (1) મધ્યવર્તી (intermediate) સંયોજન સિદ્ધાંત (2) અધિશોષણ (adsorption) સિદ્ધાંત,

(1) મધ્યવર્તી સિદ્ધાંત : આ સિદ્ધાંત અનુસાર પ્રક્રિયક ઉદ્દીપક સાથે સંયોજાઈ મધ્યવર્તી સંયોજન બનાવે છે, જે બીજા પ્રક્રિયક સાથે પ્રક્રિયા કરીને નીપજ આપે છે.

X અને Y પ્રક્રિયકો છે. અને C ઉદ્દીપક છે. XC મધ્યવર્તી છે. K₁, K₂, K₃ પ્રક્રિયાઓનો વેગ દર્શાવે છે. મધ્યવર્તી સંયોજન, સક્રિય સંકીર્ણ (active complex) અવસ્થામાં હોઈ પ્રક્રિયા નીપજ (XY)માં પરિણમે છે અને ઉદ્દીપક ફરીને વપરાશમાં આવે છે. જો K₃, K₂ કરતાં ઘણો વધારે હોય તો XC બને તેવો જ વપરાઈ જશે અને નીપજોના નિર્માણનો આધાર K₁ ઉપર રહેશે. જો K₂, K₃થી ઘણો વધારે હોય તો નીપજોના નિર્માણનો આધાર K₃ ઉપર રહેશે. આલ્કોહૉલ અને સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી ઈથરનું નિર્માણ તથા નાઇટ્રોજન ઑક્સાઇડની હાજરીમાં સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડ, ઑક્સિજન અને પાણી વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી સલ્ફયુરિક ઍસિડનું નિર્માણ આ પ્રકારની કાર્યવિધિને અનુસરે છે. સલ્ફયુરિક ઍસિડના નિર્માણમાં ઉત્પન્ન થતો મધ્યવર્તી નાઇટ્રોસિલ સલ્ફયુરિક ઍસિડ અલગ પાડી શકાયો છે.

(2) અધિશોષણ સિદ્ધાંત : આ સિદ્ધાંત અનુસાર પ્રક્રિયકો ઉદ્દીપકની સપાટી ઉપર અધિશોષિત થાય છે. અધિશોષણ મારફત ઉદ્દીપ્ત થતી પ્રક્રિયાને નીચેનાં સોપાનોમાં વહેંચી શકાય :

(i) પ્રક્રિયકોનું ઉદ્દીપકની સપાટી તરફ પ્રસરણ. (ii) સપાટી ઉપર પ્રક્રિયક/પ્રક્રિયકોનું અધિશોષણ (iii) સપાટી ઉપર પ્રક્રિયકો વચ્ચે રસાયણિક પ્રક્રિયા (iv) નીપજોનું સપાટી ઉપરથી વિશોષણ (desorption) (v) નીપજોનું સપાટીથી દૂર પ્રસરણ. (નીપજો સપાટીથી અલગ ન થઈ જાય તો પ્રાપ્ય સપાટીના ક્ષેત્રફળમાં ઘટાડો થતાં પ્રક્રિયા ધીમી પડી જાય.)

આ અધિશોષણ બે પ્રકારનું હોઈ શકે છે : એક, ભૌતિક અધિશોષણ જેમાં અધિશોષ્ય અને સપાટી વચ્ચેનું આકર્ષણ-બંધન વાન ડર વાલ્સ પ્રકારનું હોય છે. આ બંધન નિર્બળ હોય છે અને તેની એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય 20 કિ.જૂ./મોલ ક્રમ(order)નું હોય છે. તે રાસાયણિક બંધન તોડવા માટે પૂરતું હોતું નથી. બીજા પ્રકારનું અધિશોષણ રાસાયણિક અધિશોષણ શોષણ-રસોષણ (chemisorption) પ્રકારનું હોય છે. ઉદ્દીપકની સપાટી એકસરખી હોતી નથી. સપાટી ઉપર ખૂણાઓ, ધારો, અસાતત્યની રેખાઓ, સ્થાનભ્રંશો (dislocations), સ્ફટિકોની અપૂર્ણતાઓ (defects) વગેરે પ્રકારની અસમતાઓ હોય છે. આ અસમાનતાઓ રસોષણનાં સ્થાનો છે. રસોષણ સામાન્ય રીતે સહસંયોજક (covalent) પ્રકારનું હોય છે. રસોષણની એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય 200 કિ. જૂ./મોલના ક્રમનું હોય છે. સપાટી ઉપરના પરમાણુની સંયોજકતા પૂર્ણ રીતે સંતોષાય તે માટેના પ્રયત્નોમાં અણુના ટુકડા થઈ જાય છે. આમ રસોષણને કારણે ઉદ્દીપકની સપાટી ઉપર અણુના ટુકડાઓ પથરાયેલા હોય છે, જે સપાટીઓની ઉદ્દીપનક્રિયાશીલતાનું એક કારણ છે.

એક મત અનુસાર બંને પ્રક્રિયકોનું સપાટી ઉપર રસોષણ થાય છે. તેમની વચ્ચે રાસાયણિક પ્રક્રિયા થતાં નીપજો બને છે, જે સપાટી ઉપરથી અલગ પડી જાય છે. રસોષણને કારણે અણુના બંધોનું સારું એવું વિરૂપણ (distortion) થાય છે, જેને લીધે અણુઓ રાસાયણિક ફેરફાર માટે વધુ સંવેદનશીલ બને છે. અણુઓ વચ્ચેની પ્રક્રિયા માટેની સક્રિયન ઊર્જામાં ઘટાડો થાય છે અને પ્રક્રિયા ઝડપી બને છે. આમ, ઉદ્દીપક ઊર્જાની ર્દષ્ટિએ પ્રક્રિયા માટે વધુ સરળ (ઊર્જાની ઓછી જરૂરિયાતવાળો) માર્ગ શક્ય બનાવીને પ્રક્રિયાનો વેગ ઝડપી બનાવે છે.

એક બીજા મત અનુસાર એક પ્રક્રિયકનું રસોષણ થાય છે અને બીજા પ્રક્રિયકનો અણુ તેની સાથે અથડાય છે તેથી બંને વચ્ચે પ્રક્રિયા થાય છે.

કેટલીક પ્રક્રિયાઓમાં સપાટી ઉપર રસોષણ પામેલ અણુના પરમાણુ કે મૂલકોરૂપે ટુકડાઓ અલગ પડે છે. આ ટુકડાઓ અતિક્રિયાશીલ હોય છે અને સપાટીથી દૂર પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે. અથવા તો તેઓ વાયુમિશ્રણમાં પ્રક્રિયાશૃંખલા ચાલુ કરે છે. આને પરિણામે પ્રક્રિયાનો વેગ અત્યંત ઝડપી બને છે. આ ક્રિયાવિધિને પ્રાયોગિક સમર્થન પણ મળેલ છે.

ઉદ્દીપકની સપાટી ઉપર અધિશોષિત જાતિ(species)નું અભિજ્ઞાન (identification) ઇન્ફ્રારેડ વર્ણપટ મારફત શક્ય બન્યું છે. અધિશોષિત પ્રક્રિયકોને મધ્યવર્તી સંયોજન પણ ગણી શકાય. ઉદ્દીપકની ક્રિયાશીલતાનો આધાર સપાટીની ભૌમિતિક રચના અને તેના ઇલેક્ટ્રૉનીય ગુણધર્મો ઉપર રહેલો છે. આની સવિસ્તર ચર્ચા વિષમાંગ ઉદ્દીપનમાં લેવામાં આવી છે. સમસ્થાનિકયુક્ત પ્રક્રિયકોનો ઉપયોગ કરીને સપાટી ઉપર થતી પ્રક્રિયાની ક્રિયાવિધિ અંગે વિગતવાર માહિતી મેળવી શકાય છે. હાબર પ્રવિધિ અનુસાર એમોનિયા સંશ્લેષણમાં H − H, N − H અને N − N એમ ત્રણ પ્રકારનાં રાસાયણિક બંધનો ભાગ ભજવે છે. હાઇડ્રોજન અને ડ્યૂટેરિયમ (D₂) વચ્ચેની પ્રક્રિયા H₂ + D₂ → 2HD આયર્ન ઉદ્દીપક ઉપર પ્રવાહી હવાના તાપમાને પણ ઝડપી હોય છે. NH₃ + ND₃ → NH₂D + NHD₂ પ્રક્રિયા સામાન્ય તાપમાને પણ શક્ય બને છે. N − N બંધની માહિતી માટે ¹⁴N₂ + ¹⁵N₂ → 2¹⁴N − ¹⁵N પ્રક્રિયાનો અભ્યાસ કરતાં માલૂમ પડ્યું કે આ પ્રક્રિયા આશરે 400^o સે. તાપમાને જ શક્ય બને છે. આ સાબિત કરે છે કે N₂ અણુનું સક્રિયન ધીમી પ્રક્રિયા હોઈ એમોનિયા સંશ્લેષણની ઝડપ તે નક્કી કરે છે.

હાઇડ્રોજનીકરણની ઉદ્દીપનપ્રક્રિયા બે સોપાનમાં થાય છે. તે અંગે પ્રાયોગિક સાબિતી મેળવી શકાઈ છે. આલ્કીન(i)નું સૌપ્રથમ સપાટી ઉપર અધિશોષણ થાય છે જ્યાં અધિશોષિત H પરમાણુઓ પણ રહેલાં હોય છે. (ii)થી (iii) કે (iv)માં દર્શાવ્યા અનુસાર એક પછી એક H પરમાણુ જોડાય છે અને સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન (iii)a અલગ થાય છે. સાથે સાથે (i)નો સમઘટક (vi) પણ મળે છે. આમ થવાનું કારણ એક H ઉમેરાયા પછી ઉત્પન્ન થતા મધ્યવર્તીનું (iv)થી (v) પ્રમાણે ફરી રસોષણ થાય અને જો તેનું વિશોષણ થાય તો (vi) મળી શકે. ખરેખર (vi) મળતું હોઈ હાઇડ્રોજનીકરણ બે સોપાન મારફત થાય છે તે અનુમાનને સમર્થન મળે છે.

ઉદ્દીપનપ્રક્રિયાઓને બે વર્ગમાં વહેંચી શકાય : (1) સમાંગ (homogeneous) ઉદ્દીપન અને (2) વિષમાંગ (heterogeneous) ઉદ્દીપન.

સમાંગ ઉદ્દીપન : આ પ્રકારમાં પ્રક્રિયામિશ્રણમાં ઉદ્દીપક સંપૂર્ણપણે એકરૂપ – સમાંગ હોય છે. એટલે કે પ્રણાલી એક જ કલા(phase)માં હોય છે. આમાં ઉદ્દીપન વાયુકલામાં કે પ્રવાહી-કલામાં થતું હોય છે. સામાન્ય રીતે સમાંગ ઉદ્દીપનમાં પ્રક્રિયાના વેગનો આધાર ઉદ્દીપકની સંકેન્દ્રિતતા ઉપર હોય છે. આ પ્રણાલીમાં કાર્ય કરતા ઉદ્દીપકને સમાંગ ઉદ્દીપક કહે છે.

વાયુકલામાં ઉદ્દીપન : (i) લેડ-ચેમ્બર નામે ઓળખાતી સલ્ફ્યુરિક ઍસિડની નિર્માણની પ્રવિધિમાં નાઇટ્રોજનના ઑક્સાઇડ (N₂O₃) ઉદ્દીપકની હાજરીમાં સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડ, ઑક્સિજન અને પાણી વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી સલ્ફયુરિક ઍસિડ ઉત્પન્ન થાય છે. નાઇટ્રોસિલ સલ્ફયુરિક ઍસિડ મધ્યવર્તી સંયોજન બને છે જેને અલગરૂપે મેળવી શકાયું છે.

 (ii) કાર્બન મોનૉક્સાઇડ અને ઑક્સિજન વચ્ચેની શુષ્ક પરિસ્થિતિમાં પ્રક્રિયા અતિશય ધીમી હોય છે. સૂક્ષ્મ પ્રમાણ-(trace)માં પાણીની હાજરીમાં આ પ્રક્રિયા અતિશય ઝડપી બને છે.

2CO + O₂ → 2CO₂

આ માર્ગે પ્રક્રિયા કરવા માટે ઑક્સિજન અણુનું બે પરમાણુઓમાં વિયોજન (dissociation) જરૂરી છે. ઊર્જાની ર્દષ્ટિએ વધુ સરળ માર્ગ પાણીની બાષ્પ શક્ય બનાવે છે. પાણી H પરમાણુ અને OH મૂલકો પૂરાં પાડીને પ્રક્રિયાશૃંખલા ચાલુ કરે છે. ઊર્જાની ર્દષ્ટિએ ઑક્સિજન અણુના વિયોજન કરતા પાણીમાંથી H અને OH અલગ કરવામાં ઓછી ઊર્જા જરૂરી બને છે.

H₂O → H + OH

CO + OH → CO₂ + H

(iii) ઈથરનું આયોડિનની હાજરીમાં થતું વિઘટન પણ સમાંગ ઉદ્દીપનનો દાખલો છે.

I₂ → 2I

આ પ્રક્રિયાની સક્રિયન ઊર્જા 17 કિ. કૅલરી/મોલ છે. મીથાઇલ ઈથાઈલ ઈથરનું વિઘટન નીચે પ્રમાણે થાય છે :

CH₃COCH₂CH₃ → CH₄ + CO + C₂H₄

આ પ્રક્રિયાની સક્રિયન ઊર્જા 54.5 કિ. કૅલરી/મોલ છે. આયોડિનની હાજરીમાં આ પ્રક્રિયા 100^o સે. જેટલા ઓછા તાપમાને શક્ય બને છે. આ માર્ગે મુક્તમૂલક બને છે જેના વિઘટન માટેની સક્રિયન ઊર્જા 38 કિ. કૅલરી/મોલ છે.

CH₃COCH₂CH₃ + I → CH₃ − CO − CH − CH₃ + HI

                                 મુક્તમૂલક

(iv) પેટ્રોરસાયણ ઉદ્યોગમાં સમાંગ ઉદ્દીપનનાં અગત્યનાં ઉદાહરણો જોવાં મળે છે. ઑક્સો પ્રક્રિયામાં કોબાલ્ટ કાર્બોનિલ [(CO₂(CO)₈] ઉદ્દીપક હાઇડ્રોકાર્બનમાં દ્રાવ્ય છે. હાઇડ્રોજનને, HCO(CO)₄ના નિર્માણ મારફત તે સક્રિય કરે છે, જે પછીથી ઓલિફિન સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. કૉપર, સિલ્વર અને મર્ક્યુરી ધનાયનો તથા પરમેંગેનેટ ઋણાયનો પણ સમાંગ ઉદ્દીપનમાં હાઇડ્રોજનને સક્રિય કરે છે. ફૉસ્ફૉરિક, સલ્ફયુરિક, સલ્ફૉનિક અને હાઇડ્રોબ્રોમિક ઍસિડો સમઘટકીકરણ, બહુલીકરણ (polymerisation), જલીકરણ (hydration), નિર્જલીકરણ (dehydration) તથા એસ્ટરીકરણમાં સમાંગ ઉદ્દીપકો તરીકે કાર્ય કરે છે. પેરૉક્સાઇડ અને કાર્બ-ધાત્વિક સંયોજનોના વિઘટનથી પેદા થતા મુક્તમૂલકો (free radicals) પણ સમાંગ ઉદ્દીપન-પ્રક્રિયાઓનો પ્રારંભ કરે છે.

પ્રવાહી કલા : પ્રવાહી કલામાં થતી ઉદ્દીપન-પ્રક્રિયાનાં ઘણાં અગત્યનાં ઉદાહરણો ઍસિડ-બેઝ પ્રકારનાં છે. ઍસિડ-ઉદ્દીપનમાં હાઇડ્રોજન આયનનું પ્રક્રિયાર્થીમાં સ્થાનાન્તર થાય છે.

X + HA → HX⁺ + A^– (HA = ઍસિડ, X = પ્રક્રિયાર્થી) HX⁺ આગળ પ્રક્રિયા કરે છે.

એસ્ટરના દ્રાવક વિઘટન (solvolysis), કીટો-ઈનોલ સમાવયવતા (tautomerism) અને શેરડીના ખાંડના વ્યુત્ક્રમણમાં આ પાયાની પ્રક્રિયા છે.

બેઝ ઉદ્દીપનમાં પ્રક્રિયાર્થીમાંથી પ્રક્રિયકમાં પ્રોટોનનું સ્થાનાન્તર થાય છે.

XH + B → X^– + BH⁺ (B = બેઝ) (XH = પ્રક્રિયાર્થી)

X^–ની આગળ પ્રક્રિયા થાય છે.

કાર્બનિક સંયોજનોના સમઘટકીકરણ અને હેલોજનીકરણમાં તથા ક્લેઇઝન અને આલ્ડોલ પ્રક્રિયાઓમાં આ પાયાની પ્રક્રિયા છે. ઉદ્દીપ્ત પ્રક્રિયાના વેગ અને ઍસિડ/બેઝની લુઈસે આપેલ વ્યાપક વ્યાખ્યા દાતા પદાર્થમાંથી ઇલેક્ટ્રૉન જોડકું સ્વીકારે તે ઍસિડ, અને ઇલેક્ટ્રૉન જોડકું આપે તે બેઝ’ના સંદર્ભમાં ફ્રીડેલ-ક્રાફ્ટ્સ પ્રક્રિયામાં ઉદ્દીપક તરીકે વપરાતું  ઍલ્યુમિનિયમ ક્લૉરાઇડ કે પેટ્રૉલિયમના વિભંજનમાં વપરાતું સિલિકા-ઍલ્યુમિના ઉદ્દીપક પણ ઍસિડ ઉદ્દીપકનું ઉદાહરણ છે.

હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડનું વિઘટન : હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડમાં  બ્રોમિન ઉમેરતાં પેદા થતાં Br^– આયન વડે થતું ઉદ્દીપકીય વિઘટન નીચે પ્રમાણે રજૂ કરી શકાય :

Br₂ + H₂O → HOBr + H⁺ + Br^–

H⁺ + HOOH  HOOH⁺₂ + H₂O

HOOH₂⁺ + Br^– → HOBr + H₂O

HOBr + HOOH → H⁺ + Br^– + H₂O + O₂

હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું વિઘટન કેટલાંક આયનો (Fe²⁺, Cu²⁺) વડે પણ શક્ય છે. આ આયનોની હાજરીમાં પ્રક્રિયાસાંકળ શરૂ થાય છે અને દરેક સાંકળમાં હજારો અણુઓનું વિઘટન થાય છે. પ્રકાશ પણ આવી પ્રક્રિયાસાંકળ શરૂ કરીને વિઘટનમાં મદદ કરે છે. આથી Fe²⁺, Cu²⁺ જેવાં ધનાયનોની ગેરહાજરીમાં, એમ્બર રંગના કાચની બાટલીના ઉપયોગથી પ્રકાશ રોકીને અને એસેટેનિલાઇડ જેવા સાંકળપ્રક્રિયાને અટકાવનાર પદાર્થો ઉમેરીને હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડનું વિઘટન રોકી શકાય છે.

વિષમાંગ ઉદ્દીપન : ઘણી ઉદ્દીપન-પ્રક્રિયાઓમાં ઉદ્દીપક અને પ્રક્રિયકો એક જ કલામાં હોતા નથી. આવી પ્રક્રિયાઓ વિષમાંગ ઉદ્દીપન-પ્રક્રિયાઓ તરીકે ઓળખાય છે. આ પ્રકારમાં ઘન ઉદ્દીપકની સપાટી ઉપર વાયુઓ/પ્રવાહીઓ અથવા આ બન્ને વચ્ચેની પ્રક્રિયાઓ થતી હોય છે. આવી પ્રણાલીમાં વપરાતાં ઉદ્દીપકો વિષમાંગ ઉદ્દીપકો, સંપર્ક (contact) ઉદ્દીપકો અથવા પૃષ્ઠીય (surface) ઉદ્દીપકો કહેવાય છે. ઉદ્દીપકો તરીકે ધાતુઓ અથવા તેમના ઑક્સાઇડ, સલ્ફાઇડ તથા હેલાઇડ પણ વપરાય છે. હમ્ફ્રી ડેવીએ 1810માં શોધેલ હાઇડ્રોકાર્બનના પ્લૅટિનમ ઉપરના દહનને વિષમાંગ ઉદ્દીપનનું પ્રથમ ઉદાહરણ ગણી શકાય. વિષમાંગ ઉદ્દીપનની ક્રિયાવિધિ સમજાવતા અધિશોષણ સિદ્ધાંતની ચર્ચા અગાઉ આવી ગઈ છે. સંપર્ક ઉદ્દીપકોની સક્રિયતાનો આધાર સપાટીના કુલ ક્ષેત્રફળ, સપાટીની વિશિષ્ટતા, ઉદ્દીપકની રાસાયણિક પ્રકૃતિ, પ્રવર્ધક કે વિષ તરીકે વર્તે તેવાં વિજાતીય દ્રવ્યોની હાજરી વગેરે કારકો ઉપર રહેલો છે.

(i) ક્ષેત્રફળ : ઉદ્દીપકના એકમ વજને વધુમાં વધુ સપાટી ખુલ્લી થાય તે રીતે તેનું નિર્માણ કરાય છે. આ માટે સૂક્ષ્મ રજરૂપ ધાતુઓ, ધાતુની જાળી, જાળીરૂપ આધારમાં સમાવિષ્ટ કરાયેલ ધાતુ અથવા પાતળા અસ્તરરૂપ (film) ધાતુનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ધાતુના ક્ષારોને દ્રાવણરૂપમાં અતિશય છિદ્રાળુ અને નિષ્ક્રિય (inert) પદાર્થમાં શોષીને ત્યારબાદ અપચયન (reduction) દ્વારા ઉદ્દીપકને ધાતુરૂપે (અથવા ઑક્સાઇડરૂપે) અવક્ષિપ્ત કરવાથી કણોનું ક્ષેત્રફળ અનેકગણું વધી જાય છે. 1 ઘ. સેમી. સિલિકા જેલનું ક્ષેત્રફળ 5 × 10⁶ ચો.સેમી. જેટલું હોય છે. 0.5 % પ્લૅટિનમ/પેલેડિયમ ધાતુયુક્ત પદાર્થમાં સપાટી ઉપરના પરમાણુ અને કુલ પરમાણુઓ વચ્ચેનો ગુણોત્તર લગભગ 1 જેટલો હોય છે. જ્યારે પ્લૅટિનમના પાતળા પતરામાં આ ગુણોત્તર 4 x 10^–3 જેટલો હોય છે. હાઇડ્રોજનીકરણમાં વપરાતી નિકલ-રજનું ક્ષેત્રફળ 25-40 મીટર²/ગ્રા. છે જ્યારે તેને આધાર ઉપર અવક્ષિપ્ત કરતાં આ ક્ષેત્રફળ 100-1000 મીટર²/ગ્રા. જેટલું થાય છે. વાયુના અધિશોષણથી ઉદ્દીપકની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ માપી શકાય છે. સક્રિયિત કોલસો, ઍસ્બેસ્ટૉસ, બેન્ટોનાઇટ, મુલતાની માટી (fullers-earth), સિલિકા જેલ, ઝિઓલાઇટ્સ અને સિલિકા-ઍલ્યુમિના જેવા પદાર્થો ઉદ્દીપકના આધાર (support) તરીકે વપરાય છે.

(ii) સપાટીની વિશિષ્ટતા : ઉદ્દીપકની સપાટી એકસમાન હોતી નથી. સપાટી ઉપર ખૂણાઓ, ધારો, અસાતત્ય(discontinuity)ની રેખાઓ, સ્થાનભ્રંશો (dislocations), સ્ફટિકોની અપૂર્ણતાઓ અને ઉદ્દીપક તથા આધાર વચ્ચેની કણસીમાઓરૂપ અસમાનતાઓ હોય છે. વળી સ્ફટિકોનાં વિવિધ ફલકો (faces) ખુલ્લાં થયેલાં હોય છે. અને આ ફલકોનું સ્ફટિક-સંકુલન (crystal packing) ભિન્ન ભિન્ન પ્રકારનું હોઈ તેમની રાસાયણિક અને ઉદ્દીપકીય સક્રિયતામાં પણ ભિન્નતા હોય છે. એકાકી-સ્ફટિકના ફલકો, ઇલેક્ટ્રૉન માઇક્રોસ્કોપ વગેરે આધુનિક તકનિકનો ઉપયોગ કરીને સ્ફટિક સપાટીનો કયો ભાગ સક્રિય છે તે અંગે માહિતી મેળવી શકાય છે. Niના એકાકી સ્ફટિકની હાજરીમાં કાર્બન મોનૉક્સાઇડના કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ અને કાર્બનમાં થતા વિઘટન (2CO → CO₂ + C)માં (111) ફલક ઉચ્ચ ક્રિયાશીલતા દર્શાવે છે અને ઇથિલીનના હાઇડ્રોજનીકરણમાં (111) ફલક, (110) ફલકના સંદર્ભમાં બમણી ક્રિયાશીલતા દર્શાવે છે. જ્યારે (100) ફલક નિષ્ક્રિય હોય છે. Cuના એકાકી સ્ફટિકની હાજરીમાં ઍમોનિયાના વિઘટનમાં (111) ફલક, (110) ફલકના સંદર્ભમાં વધુ ક્રિયાશીલ છે. બેન્ઝીનના હાઇડ્રોજનીકરણમાં આવો કોઈ તફાવત માલૂમ પડ્યો ન હતો. પેટ્રોરસાયણ ઉદ્યોગમાં વિભંજન-સમઘટકીકરણ માટે વપરાતા ઉદ્દીપકોની વરણાત્મકતાનો આધાર આવાં ફલકોના નિર્માણ ઉપર રહેલો છે.

ધાતુઓ, મિશ્રધાતુઓ તથા અર્ધવાહકોની ઉદ્દીપકીય ક્રિયાશીલતા તેમના ઇલેક્ટ્રોનીય ગુણધર્મો ઉપર આધાર રાખે છે. અધિશોષિત અણુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રૉનનું સ્થાનાન્તર જરૂર હોય તેવી ઉદ્દીપકીય પ્રક્રિયા p-પ્રકારના અર્ધવાહકો ઉપર સરળતાથી થાય છે. (દા.ત. N₂Oનું વિઘટન.) જ્યારે ઉદ્દીપકમાંથી અધિશોષિત અણુમાં ઇલેક્ટ્રૉનનું સ્થાનાન્તરણ કરવું જરૂરી હોય તેવી પ્રક્રિયાઓ માટે   n-પ્રકારના અર્ધવાહકો જરૂરી બને છે. કારણકે, તેમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે. [ZnO ઉપર H₂ અણુમાંથી ક્રિયાશીલ હાઇડ્રાઇડ (H^–) બને છે.] ઉદ્દીપકીય રીતે ક્રિયાશીલ સંક્રાંતિ ધાતુઓના d-પટ્ટા (band) ખાલી હોય છે. ઉદ્દીપકીય ક્રિયાશીલતાને આ d-પટ્ટાના ઇલેક્ટ્રૉનની લાક્ષણિકતા સાથે સાંકળી શકાય છે. એક ધાતુમાં બીજી ધાતુ ઉમેરવાથી આમાં ફેરફાર કરી શકાય છે.

ઉદ્દીપકની સમગ્ર સપાટીનો અમુક ભાગ જ ક્રિયાશીલ હોય છે. એમોનિયાના સંશ્લેષણમાં ઉદ્દીપક તરીકે વપરાતા આયર્નની ફક્ત 0.2 % સપાટી જ ક્રિયાશીલ હોય છે.

(iii) રાસાયણિક ગુણો : ઉદ્દીપકના રાસાયણિક ગુણો પણ અગત્યના છે. નિકલ 300^o સે. તાપમાને ઇથેનોલનું વિહાઇડ્રોજનીકરણ કરીને એસેટાલ્ડિહાઇડ અને હાઇડ્રોજન આપે છે, જ્યારે આ તાપમાને ઍલ્યુમિના ઇથિલીન અને પાણી આપે છે. સારા વિહાઇડ્રોજનીકરણ કરનાર ઉદ્દીપકો હાઇડ્રોજનનું પ્રબળ અધિશોષણ કરે છે, તે બાબત નોંધપાત્ર છે. આવા ઉદ્દીપકોમાં ઝિંક ઑક્સાઇડ, કૉપર, નિકલ, કોબાલ્ટ અને પ્લેટિનમ સમૂહની ધાતુઓ ગણાવી શકાય. નિર્જલીકરણ કરતા ઉદ્દીપકો પાણીનું અધિશોષણ કરે છે. દા.ત., ઍલ્યુમિના, થૉરિયા જેવા ધાતુ ઑક્સાઇડ.

અધિશોષણની પ્રબળતાનો ક્રમ O₂ > C₂H₂ > C₂H₄ > CO > H₂ > CO₂ > N₂ છે. સંક્રાંતિ તત્વો સામાન્ય રીતે આ વાયુઓનું અધિશોષણ કરે છે. Mn અને Cu, N₂ અને CO₂નું અધિશોષણ કરતાં નથી જ્યારે H₂નું અધિશોષણ ઘણું નિર્બળ થતું હોય છે. સામાન્ય રીતે Fe, Ni, Pt, Ag વિહાઇડ્રોજનીકરણ અને હાઇડ્રોજનીકરણમાં, NiO, ZnO, MgO, Bi₂O₃/MoO₃ જેવા અર્ધવાહક ઑક્સાઇડ (સલ્ફાઇડ) અને ઉપચયન અને વિ-સલ્ફ્યુરાઇઝેશનમાં, Al₂O₃, SiO₂, MgO જેવા અવાહક ઑક્સાઇડ નિર્જલીકરણમાં અને H₃PO₄, H₂SO₄, SiO₂/Al₂O₃ જેવા ઍસિડ, બહુલીકરણ, સમઘટકીકરણ, વિભંજન તથા આલ્કાઇલેશનમાં ઉપયોગી છે.

(iv) ઉદ્દીપકીય વિષો (catalytic poisons) : ઉદ્દીપકની સપાટીનો એક નાનો અંશ જ ક્રિયાશીલ હોઈ આ ક્રિયાશીલ કેન્દ્રો ઉપર અશુદ્ધિ ચીટકી જતાં ઉદ્દીપકની ક્રિયાશીલતામાં મોટો ઘટાડો થાય છે. આને ઉદ્દીપકનું વિષાક્તન કહે છે. આર્સેનિકની અશુદ્ધિથી પ્લૅટિનમની વિષાક્તતાને કારણે સલ્ફયુરિક ઍસિડની સંપર્કવિધિ ઔદ્યોગિક વપરાશમાં મોડી આવી. તેલના હાઇડ્રોજનીકરણ ઉદ્યોગમાં શરૂઆતનાં વર્ષોમાં વપરાતા હાઇડ્રોજનમાંની કાર્બન મોનૉક્સાઇડની અશુદ્ધિ નિકલ ઉદ્દીપક માટે વિષરૂપ સાબિત થઈ હતી. એમોનિયા સંશ્લેષણમાં નાઇટ્રોજન-હાઇડ્રોજન મિશ્રણમાં દસ લાખ ભાગે 1 ભાગ જેટલા ઑક્સિજનના અશુદ્ધિસંશ્લેષણના દરમાં ઘટાડો કરે છ. આ ઑક્સિજન દૂર કરતાં ક્રિયાશીલતા પુન: પ્રાપ્ત થાય છે. આવા પ્રકારનું વિષ બિનકાયમી વિષ તરીકે ઓળખાય છે, જ્યારે કાયમી વિષમાં વિષાક્તતા ઉત્ક્રમણીય હોતી નથી. આવા સંજોગોમાં ઔદ્યોગિક પ્રવિધિ અશક્ય બની જાય છે. વિષાક્તતાનો ઉપયોગ કરીને ઉદ્દીપકને વધુ વરણાત્મક બનાવી શકાય છે. થાયોફીનની અશુદ્ધિ નિકલની હાજરીમાં બેન્ઝીનનું સાઇક્લોહેક્ઝેનમાં હાઇડ્રોજનીકરણ અટકાવે છે. આમ છતાં આ જ નિકલની હાજરીમાં ઇથિલીન અને હાઇડ્રોજન વચ્ચેની પ્રક્રિયા શક્ય છે. ઇથાઇલ સલ્ફાઇડથી આ પ્રક્રિયા અટકાવી શકાય છે. આમ, બે વખત વિષાક્તતા પામેલ નિકલ, નાઇટ્રોબેન્ઝીનના ઍનિલીનમાં કરાતા અપચયનને ઉદ્દીપ્ત કરે છે.

(v) વર્ધકો, ઉત્તેજકો (promoters) : કેટલાક પદાર્થો ઉદ્દીપકની કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકે છે. આવા પદાર્થોને વર્ધકો કહે છે. વર્ધકો ઉદ્દીપકની સપાટીના અસરકારક ક્ષેત્રફળમાં વધારો કરે છે તેથી આ શક્ય બને છે, તેવો એક મત છે. ઉદ્યોગોમાં વપરાતા મોટાભાગના ઉદ્દીપકો વર્ધકયુક્ત – મિશ્ર ઉદ્દીપકો હોય છે. દા.ત., ઍમોનિયા સંશ્લેષણમાં વપરાતા આયર્નમાં ઍલ્યુમિનિયમ અને પોટૅશિયમ ઑક્સાઇડ વર્ધકો તરીકે ઉમેરાય છે.

(vi) બહુક્રિયાત્મક ઉદ્દીપન (multifunctional catalyst) : આ પ્રકારના ઉદ્દીપનમાં સપાટી ઉપરના એકથી વધુ ઘટકો ઉદ્દીપનમાં ભાગ લેતા હોય છે. દા.ત., દ્વિક્રિયાત્મક (dual function) ઉદ્દીપકમાં પ્લૅટિનમ કે નિકલને ઍલ્યુમિના ઉપર નિક્ષિપ્ત કરેલ હોય છે. ઍલ્યુમિના ઍસિડ તરીકે વર્તીને હાઇડ્રોકાર્બનમાંથી કાર્બોનિયમ આયન સરળતાથી ઉત્પન્ન કરે છે, જ્યારે પ્લૅટિનમ જેવી ધાતુ વિ-હાઇડ્રોજનીકરણ અને હાઇડ્રોજનીકરણની પ્રક્રિયાઓમાં મદદરૂપ થાય છે. પેટ્રોલિયમ ઉદ્યોગમાં ઉદ્દીપકીય વિભંજનને બદલે દ્વિક્રિયાત્મક ઉદ્દીપકનો ઉપયોગ કરતી ઉદ્દીપકીય પુનર્જનન (calalytic reforming) પ્રવિધિ વધુ વપરાય છે. આ પ્રક્રિયા ઉપર નિયમન કરીને જરૂરી પદાર્થો બને તેટલા વધુ પ્રમાણમાં મેળવવા માટે તેનાં વિવિધ સોપાનો અંગેની વિસ્તૃત સમજ જરૂરી છે. સૌપ્રથમ આલ્કેનનું પ્લૅટિનમ ઉપર રસોષણ થાય છે. એક પછી એક એમ બે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ દૂર થતાં તેનું ઍલકાઇનમાં રૂપાંતર થાય છે. ઍલકાઇનનું સ્થળાંતર ઍલ્યુમિના ઉપર થાય છે, જ્યાં તે પ્રોટૉન સ્વીકારીને કાર્બોનિયમ આયન તરીકે ચીટકી રહે છે. અહીં કાબૉર્નિયમ આયનના બે ટુકડા થાય, વધુ ઉપશાખા ધરાવતા સમઘટકમાં રૂપાંતર થાય અથવા તો વિવિધ પ્રકારનું વલયીકરણ (cyclisation) થાય છે. અહીં તે પ્રોટૉન ગુમાવી ઍલકાઇન તરીકે ઉદ્દીપકની ધાતુ (દા.ત. પ્લૅટિનમ) તરફ સ્થાનાન્તર કરે છે, જ્યાં તેનું હાઇડ્રોજનીકરણ થાય છે. આમ નાના, વધુ ઉપશાખાઓ ધરાવતા હાઇડ્રોકાર્બન અણુઓનું મિશ્રણ મળે છે, જેમાંથી વિભાગીય નિસ્યંદનથી ઉપયોગી વિભાગો મેળવવામાં આવે છે.

(vii) ત્રિવિમ–નિયમિત (stereoregular) બહુલીકરણ : ઝિગ્લર અને નાટ્ટાએ શોધેલ આ ક્રાંતિકારી પ્રવિધિમાં ટાઇટેનિયમ ટ્રાયક્લોરાઇડ – આલ્કાઇલ ઍલ્યુમિનિયમ ઉદ્દીપક વપરાય છે. આવા ઉદ્દીપકના ઉપયોગથી ઇથિલીન વ્યુત્પન્નોનું બહુલીકરણ કરતાં ત્રિવિમ બંધારણ નિશ્ચિત હોય તેવા બહુલકો મેળવવાનું શક્ય બન્યું. ઉદ્દીપકનાં સક્રિય કેન્દ્રો ઉપર ત્રિવિમ-નિયમિત અધિશોષણ થવાથી આ શક્ય બને છે. પ્રોપિલીનના બહુલીકરણમાં સક્રિય કેન્દ્રો α – TiCl₃ સપાટીઓ છે તેમ માલૂમ પડ્યું છે. વિવિધ ત્રિવિમ-બંધારણ ધરાવતા બહુલકોના ગુણધર્મોમાં ભિન્નતા હોઈ આ પદ્ધતિના ઉપયોગથી નિશ્ચિત ત્રિવિમ બંધારણ ધરાવતા બહુલકો મેળવી શકાય છે. દા.ત., સમવ્યવસ્થ (isotactic) પોલિપ્રોપિલીનની ઘનતા 0.92 ગ્રા./ઘ.સેમી. અને ગ.બિં. 165^o સે. છે, જ્યારે અવ્યવસ્થ (atactic) પૉલિપ્રોપિલીનની ઘનતા 0.85 ગ્રા./ઘ.સેમી. અને ગ.બિં. – 35^o સે. છે.

આઇસોપ્રીનના ત્રિવિમ-નિયમિત બહુલીકરણથી સમપક્ષ (cis) – પૉલિઆઇસોપ્રીન મેળવી શકાયું છે, જે કુદરતી રબરને ઘણું મળતું આવે છે.

(viii) કલાસ્થાનાન્તર (phase transfer) ઉદ્દીપક : ઘન-પ્રવાહી અથવા પ્રવાહી-પ્રવાહી જેવી વિષમ પ્રણાલીમાં આ પ્રકારનાં ઉદ્દીપકો પ્રક્રિયકને એક કલામાંથી અંતરાપૃષ્ઠ(interface)માં થઈને બીજી કલામાં જ્યાં પ્રક્રિયા ચાલતી હોય ત્યાં સ્થાનાન્તરિત કરે છે. દા.ત., R₄N⁺ અથવા R₄P⁺ મારફત સામાન્ય રીતે અદ્રાવ્ય ઋણાયનોને જલીયમાંથી અધ્રુવીય માધ્યમમાં સ્થાનાન્તરિત કરી શકાય છે. ક્રાઉન ઈથર મારફત KOHને ટોલ્યુઇન જેવા અધ્રુવીય માધ્યમમાં સ્થાનાન્તરિત કરી શકાય છે. આવા ઉદ્દીપકો ઉદ્યોગમાં ઘણા ઉપયોગી છે.

ઉત્સેચકો (enzymes) : જીવંત પ્રાણીઓનાં દ્રવ્યનું રૂપાંતરણ (transformation) પ્રક્રિયાઓની એક જટિલ શ્રેણી દ્વારા થાય છે. જેમાંના મોટાભાગના ઉત્સેચકો તરીકે ઓળખાતા જૈવઉદ્દીપકો (biocatalysts) વડે ઉદ્દીપિત થાય છે. આ ઉત્સેચકો એ કુદરતી રીતે મળી આવતાં કાર્બનિક ઉદ્દીપકો છે. તે પ્રોટીન સ્વરૂપે હોઈ કલીલી (calloidal) પરિમાણો ધરાવે છે. માનવી, પ્રાણી કે વનસ્પતિમાં ચયાપચય (metabolism) માટે જરૂરી એવી પ્રક્રિયાઓને તેઓ ઉદ્દીપિત કરે છે. તેમની લાક્ષણિકતા એ છે કે તેઓ આશ્ચર્યજનક વિશિષ્ટતા દર્શાવે છે. દા.ત., હાઇડ્રોક્લોરિક જેવો ખનિજ-ઍસિડ સ્ટાર્ચનું ગ્લુકોઝમાં જળવિભાજન કરે છે જ્યારે ડાયાસ્ટેઝ (diastase) નામનો ઉત્સેચક સ્ટાર્ચનું માલ્ટોઝમાં જ્યારે માલ્ટેઝ નામનો ઉત્સેચક માલ્ટ શર્કરાને ગ્લુકોઝમાં ફેરવે છે. તે જ પ્રમાણે ખનિજ-ઍસિડ પ્રોટીનને એમીનો ઍસિડમાં ફેરવે છે. જ્યારે પેપ્ટેઝ પ્રોટીનને ફક્ત પેપ્ટોનમાં જ ફેરવે છે. પેપ્ટોનનું એમીનો ઍસિડમાં રૂપાંતર ઇરીપ્ટેઝ કરે છે. ઉત્સેચકોની સક્રિયતા 35^oથી 55^o સે. વચ્ચે વધુ જોવા મળે છે. 60^o સે.એ તેઓને હાનિ પહોંચે છે; 80^o સે.એ. તેઓ નિષ્ક્રિય બને છે જ્યારે 100^o સે.એ નાશ પામે છે.

ઉદ્દીપકોનું ઔદ્યોગિક નિર્માણ : રસાયણ, પેટ્રોલિયમ ઉદ્યોગ, બહુલક ઉદ્યોગ તથા પ્રદૂષણ-નિયંત્રણમાં ઉદ્દીપકો બહોળા પ્રમાણમાં વપરાય છે. આ બધા ઉદ્યોગોની માંગને પૂરી પાડવા માટે ઉદ્દીપક ટેક્નૉલોજી નામની આગવી શાખા વિકસી છે. આ શાખા વિવિધ પ્રકારના ઉદ્દીપકો મોટા પ્રમાણમાં બનાવે છે. આ ઉદ્દીપકોની સક્રિયતા, વરણાત્મકતા તથા સ્થાયિતા ચકાસવા માટે અદ્યતન ઉપકરણો વાપરતી પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે. ઉદ્દીપકોનો ઊંચા તાપમાને ઉપયોગ કરતાં તેમની સપાટીમાં ફેરફાર થાય છે જેથી તેમની સક્રિયતામાં ઘટાડો થાય છે. વળી પ્રક્રિયકોમાંના કાર્બનિક પદાર્થોમાંનો કાર્બન ઉદ્દીપકની સપાટી ઉપર જામી જાય છે. તે માટે તેને પુનર્જીવિત (regenerate) કરવા માટેની પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે. ઉદ્દીપકોમાં પ્લૅટિનમ, પેલેડિયમ અને ર્હોડિયમ જેવી કીમતી ધાતુઓ વપરાતી હોઈ ઉદ્દીપકો તેમની સક્રિયતા ગુમાવે ત્યારે તેમાંથી ધાતુઓને પાછી મેળવીને ફરીથી ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઉદ્દીપકો અંગેનાં સંશોધન અને વિકાસ ખર્ચાળ હોઈ તે અંગેની માહિતી ગુપ્ત રખાય છે અને તે પેટન્ટના કાયદાથી રક્ષિત હોય છે.

ગુચ્છ-ઉદ્દીપન (cluster catalysis) નામની આધુનિક પદ્ધતિમાં એક ધાતુ કાર્બન મોનૉક્સાઇડ સાથે આબંધિત થઈ ધાત્વિક ગુચ્છ-ઋણાયન બનાવે છે. આવા સમુચ્ચયો (aggregates) અથવા સ્ફટિકાણુઓ(crystallites)નો વ્યાસ લગભગ 12 Å (1 Å = 10^–8 સેમી.) જેટલો હોય છે. ધાતુ-ગુચ્છો અંગેનું સંશોધન એ કારણે થયું છે. ભવિષ્યમાં રસાયણશાસ્ત્ર માટેનો પાયારૂપ કાચો માલ તેલને બદલે કોલસા અથવા જીવભાર(biomass)માંથી મેળવવામાં આવશે અને આથી C₁ − સંયોજનો માટે વરણાત્મક ઉદ્દીપકો વિકસાવવાની જરૂર પડશે. અન્ય સંશોધન અનુપમ આકૃતિવાળા (uniquely shaped) કણો ઉત્પન્ન કરવાનું છે કે જે પૃષ્ઠ-થી-કદ(surface to volume)નો ગુણોત્તર વધવાને કારણે વધુ ક્ષમતા ધરાવશે. આવા કણો ફૂલદાની (amphora) ઉદ્દીપકો તરીકે ઓળખાય છે. કારણ કે તે ફૂલદાની જેવો આકાર ધરાવે છે. ક્રાંતિક (critical) શ્યાનતા (viscosity) ધરાવતા રગડા(slurry)ને દબાવીને ગોળાઓ અથવા ટીપાંઓ(droplets)માં ફેરવી સરકતા પટ્ટા પર તેમનું એકદિશીય (unidirectional) તાપન કરવામાં આવે છે. આ વિધિ દ્વારા 1.5થી 6 મિમી. વ્યાસના કણો મળે છે. આનું વિશિષ્ટ પાસું એ છે કે તેના એક બિંદુએ છેદ (orifice) ધરાવતી બખોલ (cavity) ઉત્પન્ન થાય છે. આ બખોલ અથવા ગુહાનો આકાર ફૂલદાની જેવો હોવાથી તેમને આવું નામ આપવામાં આવ્યું છે. ઘન કણો તેમજ અન્ય કણોની સરખામણીમાં આવો આકાર ઉચ્ચતર પૃષ્ઠ-થી-કદનો ગુણોત્તર પૂરો પાડતો હોવાથી તેની ક્ષમતા વધુ હોય છે. આ માટે ઍલ્યુમિના, ઝિયોલાઇટ, ધાત્વિક ઑક્સાઇડો વગેરે ઉપયોગમાં આવે છે. આ પ્રકારના ઉદ્દીપકો રાસાયણિક પ્રક્રમણમાં ઉપયોગની ર્દષ્ટિએ એક વિસ્તૃત પરાસ(wide range)માં અસરકારક હોય છે.

ઉદ્દીપકોનો ઉપયોગ કરતી કેટલીક અગત્યની પ્રવિધિઓ : સલ્ફયુરિક ઍસિડની સંપર્કવિધિ, ગળીનું ઉદ્દીપકીય સંશ્લેષણ અને તૈલી પદાર્થોનું હાઇડ્રોજનીકરણ (વેજીટેબલ ઘીની બનાવટ) એ ત્રણ ઉદ્દીપકીય પ્રવિધિઓને કારણે ઓગણીસમી સદીના અંતભાગ અને વીસમી સદીના શરૂઆતના દસકાઓ દરમિયાન રસાયણઉદ્યોગે આશ્ચર્યકારક પ્રગતિ સાધી હતી. પેટ્રોલિયમ ઉદ્યોગો અને બહુલક ઉદ્યોગોની હાલની ઝડપી પ્રગતિ પણ ઉદ્દીપકીય પ્રવિધિઓને કારણે જ શક્ય બની છે.

સલ્ફયુરિક ઍસિડ, નાઇટ્રિક ઍસિડ, એમોનિયા, મીથેનૉલ, હાઇડ્રોજનીકરણ, ઑક્સોપ્રવિધિ, હવાના ઑક્સિજન મારફત બેન્ઝીન, ટોલ્યુઇન અને ઝાયલીનનું ઉપચયન, પેટ્રોલિયમ ઉદ્યોગ અને બહુલક ઉદ્યોગ વગેરેમાં મોટા પાયે ઉદ્દીપન-પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ થાય છે.

પ્રવીણસાગર સત્યપંથી