ઑક્સિડેશન [એકમ પ્રક્રમ (unit process) તરીકે]
રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં રસાયણોના સંશ્લેષણમાં વપરાતો અતિ ઉપયોગી પ્રક્રમ. આ પ્રક્રમોની સંખ્યા મોટી છે અને તેમના પ્રકાર તથા તેમની ચોખ્ખી અસરોમાં ઘણું વૈવિધ્ય છે. આ પ્રક્રમના અગત્યના પ્રકારો ઉદાહરણો સહિત નીચે પ્રમાણે છે :
(1) વિહાઇડ્રોજનીકરણ (dehydration) પ્રાથમિક આલ્કોહૉલમાંથી આલ્ડિહાઇડ અને દ્વિતીયક આલ્કોહૉલમાંથી કિટોન મળે છે :
(2) પ્રક્રિયાર્થી(substrate)માં ઑક્સિજનનો એક પરમાણુ ઉમેરાય છે; દા. ત., એસેટાલ્ડિહાઇડમાંથી એસેટિક ઍસિડ મળે છે.
(3) વિહાઇડ્રોજનીકરણ અને સાથે સાથે ઑક્સિજનનું ઉમેરાવું; દા. ત., મિથેનમાંથી ફૉર્માલ્ડિહાઇડ અને બેન્ઝાઇલ આલ્કોહૉલમાંથી બેન્ઝૉઇક ઍસિડનું નિર્માણ; દા. ત.,
(4) વિહાઇડ્રોજનીકરણની સાથે સાથે અણુસંઘનન; દા. ત., બેન્ઝિનમાંથી ડાયફિનાઇલ અને ટોલ્યુઇનમાંથી સ્ટિલ્બીનનું નિર્માણ :
(5) વિહાઇડ્રૉજનીકરણ, ઑક્સિજનનું ઉમેરાવું અને કાર્બન બંધનું વિચ્છેદન; દા. ત., નેપ્થેલીનમાંથી થેલિક એન્હાઇડ્રાઇડનું નિર્માણ :
(6) મધ્યવર્તી પ્રક્રિયા મારફત આડકતરું ઑક્સિડેશન; દા. ત., ટોલ્યુઇનમાંથી બેન્ઝૉટ્રાયક્લોરાઇડ મારફત બેન્ઝૉઇક ઍસિડનું તથા બેન્ઝિનમાંથી બેન્ઝિનસલ્ફૉનિક ઍસિડ મારફત ફિનોલનું નિર્માણ :
(7) ઑલેફિન્સનું મૃદુ પરિસ્થિતિમાં ઑક્સિડેશન કરતાં હાઇડ્રૉક્સિ વ્યુત્પન્નો અને ઉગ્ર પરિસ્થિતિમાં ઓછી કાર્બનસંખ્યા ધરાવતા આલ્ડિહાઇડ, ઍૅસિડ વગેરે મેળવી શકાય છે; દા. ત., ઑલિક ઍસિડમાંથી નીચે પ્રમાણે પદાર્થો મળે છે :
(8) પેરૉક્સિડેશન; દા. ત., પ્રકાશની હાજરીમાં હવામાંના ઑક્સિજન વડે ક્યુમીનમાંથી પેરૉક્સાઇડ મેળવી શકાય છે. ફિનોલના નિર્માણમાં આ અગત્યનો મધ્યસ્થી છે.
અકાર્બનિક પેરૉક્સાઇડ સાથેની પ્રક્રિયાથી કાર્બનિક પેરૉક્સાઇડ સરળતાથી મેળવી શકાય છે.
(9) ઍરોમૅટિક ઍમિનો સંયોજનોનું ઑક્સિડેશન કરવાથી એઝોબેન્ઝિન – ઍમિનોફિનોલ અને ક્વિનોન (N-યુક્ત સમૂહ દૂર થતાં) મળે છે :
(10) સલ્ફરયુક્ત સંયોજનોનું ઑક્સિડેશન કરતાં વિવિધ પ્રકારનાં સંયોજનો મળે છે :
તાપમાન, દબાણ, પ્રક્રિયા-સમય (સંપર્ક-સમય, contact time), ઉદ્દીપકની લાક્ષણિકતા, ઑક્સિડેશનકર્તા પદાર્થની પ્રકૃતિ તથા પ્રમાણ, જેનું ઑક્સિડેશન કરવાનું હોય તેની અવસ્થા (પ્રવાહી કે વાયુરૂપ) વગેરે પરિબળો અગત્યનાં છે અને ધ્યાનમાં લેવાં જરૂરી છે. આ પરિબળોની યોગ્ય પસંદગીથી ઇષ્ટ પ્રક્રિયાનું પ્રેરણ અને તેની માત્રા (extent) ઉપરનું સંતોષકારક નિયમન શક્ય બને છે. સારા નીપજ મેળવવા માટેનો પરિબળોનો ગાળો (range) અત્યંત મર્યાદિત હોય છે અને જેનું ઑક્સિડેશન કરવાનું હોય તેવા પ્રત્યેક પદાર્થ તથા ઇચ્છિત પેદાશ માટે આ ગાળો અનન્ય હોય છે. વળી પ્રક્રિયા દરમિયાન વિસ્ફોટન અને સ્વયં પ્રજ્વલન ન થાય તથા અસ્થાયી વિસ્ફોટક પેરૉક્સાઇડનો સંચય ન થાય તે અંગે તકેદારી રાખવી જરૂરી છે.
સામાન્ય રીતે ઑક્સિડેશન પ્રક્રિયા ઉષ્માક્ષેપક હોય છે અને સંતુલન (equilibrium) સાનુકૂળ હોય છે. ઘણા કિસ્સામાં પ્રક્રિયાને સંપૂર્ણ કરવાને બદલે સતત ઑક્સિડેશનને કારણે નીપજનો સંપૂર્ણ નાશ થતો અટકાવવા પ્રક્રિયાને રોકવી જરૂરી બને છે.
સામાન્ય રીતે પ્રવાહી અવસ્થાની પ્રક્રિયા ઊંચા અણુભારવાળા સંકીર્ણ અને તાપ-અસ્થાયી (thermally unstable) પદાર્થો માટે વધુ અનુકૂળ ગણાય છે. આમાં વપરાતા ઑક્સિડેશનકર્તા પણ ઓછા બાષ્પશીલ હોય છે. પ્રક્રિયાનું નિયમન સમય ઓછો કરીને, તાપમાન ઉપર નિયંત્રણ રાખીને અને ઑક્સિડેશનકર્તાનું પ્રમાણ મર્યાદિત રાખીને કરી શકાય છે.
વાયુ અવસ્થાની પ્રક્રિયા તાપ-સ્થાયી બાષ્પીય પદાર્થો માટે જ અનુકૂળ છે. વળી નીપજ પણ વધુ ઑક્સિડેશન પ્રત્યે સ્થાયી હોય તે જરૂરી છે.
પ્રક્રિયામાં ગરમી ઉત્પન્ન થતી હોય તેને ઉષ્માવિનિમયકથી દૂર કરવામાં આવે છે જેથી ઇષ્ટતમ તાપમાન જળવાઈ રહે.
કાર્બનિક સંયોજનોનું ઑક્સિડેશન સામાન્ય રીતે મુક્તમૂલક (free radicals) મારફત થતી શૃંખલા-પ્રક્રિયા (chain reaction) અનુસાર થતું હોય છે. પેરૉક્સાઇડનું નિર્માણ અગત્યનો ભાગ ભજવે છે. ઑક્સિજનયુક્ત સંયોજનના ઑક્સિડેશનમાં ઑક્સિજન સાથે જોડાયેલ કાર્બન ઉપર પ્રથમ પ્રક્રિયા થાય છે. લાંબી શૃંખલાવાળા હાઇડ્રૉકાર્બનના ઑક્સિડેશનમાં એમ માલૂમ પડ્યું છે કે પ્રક્રિયા અણુના મધ્યમાંથી શરૂ થાય છે, નહિ કે છેડેથી.
ઘન ઉદ્દીપકો વાયુ અવસ્થામાં ઑક્સિડેશન માટે વપરાય છે. પ્રવાહી અવસ્થામાં ઑક્સિડેશન માટે દ્રાવ્ય ક્ષારો ઉદ્દીપકો તરીકે વપરાય છે. વાયુરૂપ પદાર્થો હવામાં ઉમેરીને ઉદ્દીપકીય અસર ઉત્પન્ન કરાય છે. વિકિરણ (દા.ત., અલ્ટ્રાવાયોલેટ વિકિરણ) ઉદ્દીપકીય અસર માટે વપરાય છે.
વિવિધ પ્રકારની ઑક્સિડેશન પ્રક્રિયા માટે ઉદ્યોગમાં વપરાતા પ્રક્રિયકો નીચે પ્રમાણે છે :
પરમૅંગેનેટ્સ : પરમૅંગેનિક ઍસિડ(HMnO4)ના ઘન ક્ષારો પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા છે. આમાં પોટૅશિયમ પરમૅંગેનેટ KMnO4 ઘણું અગત્યનું છે. સોડિયમ પરમૅંગેનેટ પ્રસ્વેદી (ભેજ-આકર્ષક, deliquescent) હોઈ વાપરવું અનુકૂળ નથી. વિશિષ્ટ પરિસ્થિતિમાં કૅલ્શિયમ અને બેરિયમ પરમૅંગેનેટ વપરાય છે.
પરમૅંગેનેટ્સ આલ્કલીય, તટસ્થ અને ઍસિડમય દ્રાવણોમાં વાપરી શકાય છે. આલ્કલીય અને તટસ્થ દ્રાવણોમાં બે મોલ પરમૅંગેનેટ ત્રણ પરમાણુ ઑક્સિજન આપે છે, જ્યારે ઍસિડમય દ્રાવણમાં પાંચ પરમાણુ ઑક્સિજન આપે છે.
2KMnO4 + H2O → 2MnO2 + 2KOH + 3[O]
ઉપર દર્શાવેલ આલ્કલીય પ્રક્રિયામાં કાર્બનડાયૉક્સાઇડ પસાર કરવાથી કે મૅગ્નેશિયમ સલ્ફેટ ઉમેરવાથી KOHનું તટસ્થીકરણ થતાં તટસ્થ પરિસ્થિતિ સર્જાય છે.
સલ્ફ્યુરિક ઍસિડની હાજરીમાં થતી પ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય :
2KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O + 5[O]
આ પરિસ્થિતિ ખાસ કરીને વધુ સ્થાયી સંયોજનો માટે જ અનુકૂળ છે.
ડાયક્રોમેટ્સ : સોડિયમ કે પોટૅશિયમ ડાયક્રોમેટ અને સલ્ફ્યુરિક ઍસિડનું મિશ્રણ સામાન્ય રીતે વપરાય છે.
K2Cr2O7 + 4H2SO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4H2O + 3[O]
આમ પોટૅશિયમ ડાયક્રોમેટનો એક મોલ ત્રણ પરમાણુ ઑક્સિજન આપે છે. સોડિયમ ડાયક્રોમેટ સોંઘું છે અને પાણીમાં વધુ દ્રાવ્ય છે તેથી વધુ વપરાય છે.
ક્રોમિક ઍસિડ : ક્રોમિક એન્હાઇડ્રાઇડ(CrO3)નું ગ્લેશિયલ ઍસિડમાં બનાવેલા દ્રાવણ ઑક્સિડેશન માટે વપરાય છે. ક્રોમિક એન્હાઇડ્રાઇડ બે મોલ ત્રણ પરમાણુ ઑક્સિજન આપે છે. 2CrO3 → Cr2O3 + 3[O]. એસેટિક એન્હાઇડ્રાઇડ વાપરવાથી બેન્ઝિનના સમાનધર્મી (homologous) હાઇડ્રોકાર્બનનું ઑક્સિડેશન આલ્ડિહાઇડ અવસ્થાએ અટકાવી શકાય છે. આલ્ડિહાઇડ, એન્હાઇડ્રાઇડ સાથે એસેટાઇલ વ્યુત્પન્ન બનાવે છે, જેનું આગળ ઑક્સિડેશન શક્ય હોતું નથી. ક્રોમિક ઍસિડના ઉપયોગથી 2-મિથાઇલ નેપ્થેલીનમાંથી મિનાડાયોન (વિટામિન Kનો વિકલ્પ) મેળવી શકાય છે.
હાઇપોક્લૉરસ ઍસિડ અને તેના ક્ષારો : હાઇપોક્લૉરસ ઍસિડ અસ્થાયી છે. વિરંજન ચૂર્ણ (bleaching powder) કૅલ્શિયમ હાઇપોક્લોરાઇટ છે. તે સુતરાઉ કાપડ તથા કાગળના માવાના વિરંજન માટે વપરાય છે. ગૅસોલીનની દુર્ગંધ દૂર કરવા તેમાં રહેલ મર્કેપ્ટનનું ઑક્સિડેશન કરવા માટે હાઇપોક્લોરાઇટ ઉપયોગી છે. આ પ્રવિધિને પેટ્રોલિયમ ટેક્નૉલૉજીમાં સ્વીટનિંગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
સોડિયમ ક્લોરાઇટ (NaClO2) અને ક્લોરિનડાયૉક્સાઇડ : સોડિયમ ક્લોરાઇટ સ્થાયી છે. ક્લોરિન સાથે પ્રક્રિયા થતાં ક્લોરિન ડાયૉક્સાઇડ ClO2 ઉત્પન્ન થાય છે, જે પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા અને વિરંજક છે.
ક્લોરેટ્સ : ક્લોરિક ઍસિડ HClO3નું 40 %નું દ્રાવણ સ્થાયી છે. પોટૅશિયમ ક્લોરેટ દારૂખાનું, વિસ્ફોટકો, દીવાસળી વગેરેની બનાવટમાં ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે વપરાય છે. સોડિયમ ક્લોરેટની દ્રાવ્યતા પોટૅશિયમ ક્લોરેટના મુકાબલે ઘણી વધારે છે. નકામી વનસ્પતિનાશક (herbicide) તરીકે પણ તે ઉપયોગી છે.
પેરૉક્સાઇડ : લેડ પેરૉક્સાઇડ (PbO2), મૅંગેનીઝ ડાયૉક્સાઇડ (MnO2), હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ અને સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ અગત્યના છે. 100 – કદ હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ (33.3 ગ્રા. H2O2 પ્રતિ 100 મિલી. દ્રાવણ) મોટા પ્રમાણમાં મળવાનું શક્ય બન્યું છે. રૉકેટો માટે 90 %થી વધુ સાંદ્રતાવાળો હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે મોટા પ્રમાણમાં વપરાય છે. હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડનું અડધું ઉત્પાદન કાપડના વિરંજન માટે અને લગભગ 15 % કાગળના માવાના વિરંજન માટે વપરાય છે. ઑક્સિડેશન, ઇપૉક્સિડેશન, હાઇડ્રૉક્સિલેશન, વલય-વિખંડન (ring cleavage), ક્વિનોનનું નિર્માણ અને કાર્બનિક પેરૉક્સાઇડની બનાવટમાં હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ અગત્યનો પ્રક્રિયક છે. MnO2 મિથાઇલ સમૂહનું આલ્ડિહાઇડમાં રૂપાંતર કરવામાં ઉપયોગી છે. સોડિયમ પેરૉક્સાઇડનો ઉપયોગ મર્યાદિત છે કારણ તેના સંગ્રહ તથા ઉપયોગમાં જોખમ રહેલું છે.
નાઇટ્રિક ઍસિડ અને નાઇટ્રોજન ટેટ્રૉક્સાઇડ (N2O4) : નાઇટ્રિક ઍસિડના ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકેના ઉપયોગમાં એક ગેરલાભ એ છે કે તે નાઇટ્રેશનકર્તા તરીકે પણ વર્તી શકે છે. ઝાયલીનમાંથી ટોલ્વિક ઍસિડ, 3-મિથાઇલ પિરિડીનમાંથી નિકોટિનિક ઍસિડ અને 4-પિકોલીનમાંથી આઇસોનિકોટિનિક ઍસિડ નાઇટ્રિક ઍસિડ વડે CH3 સમૂહનું ઑક્સિડેશન કરીને મોટા પ્રમાણમાં મેળવાય છે. સાઇક્લો-હેક્ઝેનોલમાંથી આ જ રીતે એડિપિક ઍસિડ અને ઇથિલીન ક્લોરહાઇડ્રીનમાંથી મૉનોક્લોરોએસેટિક ઍસિડ મેળવી શકાય છે. નાઇટ્રોજન ટેટ્રૉક્સાઇડ સસ્તો હોઈ તેના ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકેના ઉપયોગો વિકસવાની શક્યતા ઘણી છે.
કૉપર ક્ષારો : ક્યુપ્રિક ક્ષારો અને ક્યુપ્રસ ક્ષારો વચ્ચે રૂપાંતરણ સરળ અને ત્વરિત થતું હોઈ ગ્લુકોઝના અનુમાપનમાં આ પ્રક્રિયા ઉપયોગી છે. પેટ્રોલિયમમાંના મર્કેપ્ટનના ઑક્સિડેશનમાં ક્યુપ્રિક ક્લોરાઇડ અને ઑક્સિજન વપરાય છે.
આલ્કલી સંગલન (fusion) : બીજી પદ્ધતિથી અશક્ય ઑક્સિડેશન હવાની હાજરીમાં આલ્કલી સાથે પદાર્થનું સંગલન કરવાથી શક્ય બને છે. એન્થ્રાક્વિનોન- β – સલ્ફૉનિક ઍસિડનું આલ્કલી સંગલન કરવાથી એલિઝરીન રંગક મેળવી શકાય છે.
ધૂમાયમાન સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ (ઓલિયમ) : ઓલિયમ (H2SO4 + SO3) મર્ક્યુરી ક્ષારોની હાજરીમાં નેપ્થેલીનનું ઑક્સિડેશન કરીને થેલિક એન્હાઇડ્રાઇડ આપે છે. મર્ક્યુરી ક્ષારોનો આ ઉદ્દીપકીય ગુણ આકસ્મિક રીતે શોધાયો હતો. થરમૉમિટરને સ્ટરર તરીકે વાપરતાં તે ફૂટી જતાં તેમાંનો મર્ક્યુરી પ્રક્રિયામિશ્રણમાં પડતાં આ શોધ થઈ હતી. આ શોધથી સોંઘી ગળી બનાવવાનું શક્ય બન્યું હતું. એન્થ્રાક્વિનોન વ્યુત્પન્નોમાં હાઇડ્રૉક્સિલ સમૂહ દાખલ કરવા માટે ઓલિયમ અગત્યનો પ્રક્રિયક છે.
ઓઝોન : ઑક્સિજન – ઓઝોન મિશ્રણ મેળવવા માટેનાં સંયંત્રો પ્રાપ્ય હોઈ ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે ઓઝોનની વપરાશ વધવાની શક્યતા છે. ઓલિક ઍસિડમાંથી ઓઝોનના ઉપયોગથી એઝેલેઇક અને પેલાર્ગોનિક ઍસિડ સરળતાથી મેળવી શકાય છે. આઇસોયૂજેનોલનું ઓઝોન વડે ઑક્સિડેશન કરીને વેનિલીન મેળવી શકાય છે.
કેટલાક અગત્યના ઑક્સિડેશન પ્રક્રમો નીચે વર્ણવ્યા છે :
(1) પ્રવાહી અવસ્થામાં ઑક્સિડેશનકર્તા પદાર્થો વડે ઑક્સિડેશન.
(ક) દ્વિબંધનું આલ્કલીયુક્ત પોટૅશિયમ પરમૅંગેનેટ વડે ઑક્સિડેશન કરતાં ડાયહાઇડ્રૉક્સિ સંયોજન મળે છે, જેનું આગળ ઑક્સિડેશન થતાં બંધનું વિખંડન થાય છે. ઓલિક ઍસિડમાંથી ડાયહાઇડ્રૉક્સિ સ્ટીયરીક ઍસિડ મળે છે.
(ખ) લવિંગના તેલમાં રહેલ યુજેનોલ ઉપર આલ્કલીનો ઉપચાર કરતાં આઇસોયુજેનોલ મળે છે, જેનું નાઇટ્રોબેન્ઝિન વડે ઑક્સિડેશન કરતાં વેનિલીન મળે છે.
(ગ) ટર્પેન્ટાઇનમાંના પાઇનીનમાંથી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ મારફત આઇસોબૉર્નિયૉલ મેળવાય છે, જેનું નાઇટ્રિક ઍસિડ વડે ઑક્સિડેશન કરતાં કપૂર મળે છે.
(ઘ) એનિલીનનું પોટૅશિયમ ડાયક્રોમેટ વડે ઑક્સિડેશન કરતાં ક્વિનોન મળે છે.
(ચ) ટોલ્યુઇનનું મૅંગેનીઝ ડાયૉક્સાઇડ અને સલ્ફ્યુરિક ઍસિડના મિશ્રણ વડે 400 સે. ઑક્સિડેશન કરતાં બેન્ઝાલ્ડિહાઇડ મળે છે, જે ક્લોરીનમુક્ત હોઈ અત્તરોની બનાવટમાં વધુ અનુકૂળ છે.
(છ) સાઇક્લોહેક્ઝેનોલ – સાઇક્લોહેક્ઝેનોનના મિશ્રણનું નાઇટ્રિક ઍસિડ વડે ઑક્સિડેશન કરતાં એડિપિક ઍસિડ મળે છે, જે નાયલૉન – 66ની બનાવટમાં પાયાનો પદાર્થ છે.
(જ) પૉલિઅસંતૃપ્ત તેલો(દા. ત. અળશીનું તેલ)નું કોબાલ્ટ ક્ષારોની હાજરીમાં ઑક્સિડેશન કરતાં ઑક્સિડેશન-બહુલીકરણ થાય છે અને ઉદ્યોગમાં વપરાતું જલદી સુકાતું તેલ મળે છે.
(ઝ) ઘરગથ્થું કચરો થતા ઔદ્યોગિક કચરાનું સૂક્ષ્મ જીવાણુઓ મારફત ઑક્સિડેશન કરીને પ્રાણીજ ખોરાક (animal food) અને સોડિયમ ગ્લુટોમેટ બનાવવાનું વધુ અગત્યનું બની રહ્યું છે.
(2) પ્રવાહી અવસ્થામાં ઑક્સિજન (હવા) વડે ઑક્સિડેશન : હવામાંનો ઑક્સિજન સૌથી સસ્તો ઑક્સિડેશનકર્તા છે પણ તેની પ્રક્રિયાનું નિયમન સૌથી વધુ મુશ્કેલ છે. ઉદ્દીપક પ્રવાહીમાં દ્રાવ્ય હોય અથવા અવલંબન (suspension) રૂપે હોય તે જરૂરી છે.
(ક) એસેટાલ્ડિહાઇડનું મૅંગેનીઝ એસેટેટની હાજરીમાં હવા વડે ઑક્સિડેશન કરતાં એસેટિક ઍસિડ મેળવાય છે. કોબાલ્ટ અને કૉપર એસેટેટની હાજરીમાં એસેટિક એન્હાઇડ્રાઇડ મળે છે. ઇથાઇલ આલ્કોહૉલનું કોબાલ્ટ એસેટેટની હાજરીમાં એસેટિક ઍસિડમાં ઑક્સિડેશન કરી શકાય છે.
(ખ) હલકા એલિફૅટિક હાઇડ્રોકાર્બનના ઑક્સિડેશનથી એસેટિક ઍસિડ, મીથનોલ, ફૉર્મૅલ્ડિહાઇડ, એસેટાલ્ડિહાઇડ વગેરે મેળવવાનું શક્ય બન્યું છે. આ પ્રક્રિયાઓ પ્રવાહી તેમજ વાયુ અવસ્થામાં શક્ય છે.
(ગ) પ્રવાહી પેટ્રોલિયમ હાઇડ્રોકાર્બન અને મીણના ઑક્સિડેશનથી ફૅટી ઍસિડ મેળવવાના ઘણા પ્રયત્નો થયા છે, પણ તેમાં જોઈએ તેવી સફળતા મળી નથી કારણ ઍસિડનું અલગન સરળ નથી અને આર્થિક ર્દષ્ટિએ તે પાલવે તેમ નથી.
(ઘ) ઍલ્યુમિનિયમ આલ્કાઇલ્સનું ઑક્સિડેશન કરીને મળતા ઍલ્યુમિનિયમ આલ્કોહૉલેટસનું જલવિઘટન કરવાથી ફૅટી આલ્કોહૉલ મેળવાય છે.
(ચ) હાઇડ્રૉકાર્બનના ઑક્સિડેશનથી પેરૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રૉપેરૉક્સાઇડ વ્યાપારી ધોરણે મેળવવાનું શક્ય બન્યું છે; દા. ત., આઇસોપ્રોપાઇલ બેન્ઝિન પેરૉક્સાઇડ ક્યુમીનમાંથી મળે છે. આ પેરૉક્સાઇડ બહુલીકરણમાં ઉદ્દીપક તરીકે ઉપયોગી છે.
(છ) સાઇક્લોહેક્ઝેનનું ઑક્સિડેશન કરતાં સાઇક્લોહેક્ઝેનોલ તથા સાઇક્લોહેક્ઝેનોનનું મિશ્રણ મળે છે. સાઇક્લોહેક્ઝેનોલને બોરેટ એસ્ટર મારફત વધુ પ્રમાણમાં અને વધુ શુદ્ધ રૂપમાં મેળવી શકાય છે.
પેરેફિનમાંથી દ્વિતીય આલ્કોહૉલ આ રીતે મેળવી શકાય છે તે પ્રક્ષાલકો(detergents)ની બનાવટમાં મધ્યસ્થીઓ છે.
(જ) ક્યુમીનના ઑક્સિડેશન અને જલવિઘટનથી મોટા પ્રમાણમાં ફિનોલ અને એસેટોન મેળવાય છે.
(ઝ) ઝાયલીનના ઑક્સિડેશનથી ડાયબેઝિક ઍસિડ મેળવી શકાય છે.
p-ઝાયલીનનું મૅંગેનીઝ અને કોબાલ્ટ બ્રોમાઇડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં હવા વડે ઑક્સિડેશન કરતાં ટેરેપ્થેલિક ઍસિડ મળે છે. આમાં એસેટિક ઍસિડ દ્રાવક તરીકે વપરાય છે :
p-ઝાયલીન અને એસેટાલ્ડિહાઇડના મિશ્રણનું કોબાલ્ટ એસેટેટની હાજરીમાં ઑક્સિડેશન કરતાં એસેટિક ઍસિડ અને ટેરેપ્થેલિક ઍસિડ મળે છે. એસેટાલ્ડિહાઇડ, પેરૉક્સાઇડ બનાવે છે જે ખરેખર ઑક્સિડેશન કરનાર છે.
p-ઝાયલીનમાંથી p-ટોલ્યુઇક ઍસિડ બનાવીને તેના મિથાઇલ એસ્ટરનું કોબાલ્ટના ક્ષારની હાજરીમાં ઑક્સિડેશન કરવું વધુ સરળ છે.
m-ઝાયલીન આ જ રીતે આઇસોપ્થેલિક ઍસિડ આપે છે.
(3) વાયુ સ્વરૂપમાં ઑક્સિજન વડે ઑક્સિડેશન : ઉદ્યોગમાં આ પદ્ધતિ વધુ અનુકૂળ છે અને ખાસ કરીને સતત ક્રિયા માટે વપરાય છે.
(ક) હાઇડ્રોકાર્બનના આંશિક ઑક્સિડેશનથી સંશ્લેષણ (synthesis) વાયુ મળે છે. ઑક્સો પ્રવિધિમાં તથા હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદનના પાયામાં સંશ્લેષણ વાયુ છે.
(ખ) કુદરતી વાયુ અથવા નેપ્થામાંથી આંશિક ઑક્સિડેશન પદ્ધતિથી એસેટિલીન મેળવાય છે. ઑક્સિડેશનનો ઉદ્દેશ 1,6500 સે. જેટલું ઊંચું તાપમાન મેળવવાનો છે.
(ગ) 50 % મીથનોલવાળા હવા સાથેના મિશ્રણને 6350 સે. તાપમાને Ag ઉદ્દીપક ઉપરથી એક જ વખત (perpass) પસાર કરતાં 65 % મીથનોલનું ફૉર્માલ્ડિહાઇડમાં રૂપાંતર થાય છે. ઇથેનોલમાંથી આ રીતે એસેટાલ્ડિહાઇડનું નિર્માણ કરતાં સંયંત્રો ગુજરાતમાં વપરાશમાં છે. એસેટાલ્ડિહાઇડનું આગળ ઑક્સિડેશન કરતાં એસેટિક ઍસિડ મળે છે.
(ઘ) વિહાઇડ્રોજનીકરણ (dehydrogenation) મારફત ઑક્સિડેશન કરીને ઉપયોગી સંયોજનો મેળવાય છે.
આઇસોપ્રોપેનોલમાંથી એસેટોન, દ્વિતીયક બ્યુટેનોલમાંથી મિથાઇલ ઇથાઇલકિટોન અને ઇથાઇલ બેન્ઝિનમાંથી સ્ટાયરીન આનાં અગત્યનાં ઉદાહરણો છે.
આ પ્રક્રિયા ઉષ્માશોષક છે.
(ડ) કુદરતી વાયુ તથા નીચા અણુભારવાળા એલિફૅટિક હાઇડ્રોકાર્બનનું ઑક્સિડેશન કરવાથી ફૉર્મૅલ્ડિહાઇડ, એસેટાલ્ડિ-હાઇડ, મીથનોલ અને એસેટિક ઍસિડનું મિશ્રણ મેળવી શકાય છે.
(ચ) ઇથિલીનમાંથી સિલ્વર ઉદ્દીપકની હાજરીમાં ઇથિલીનઑક્સાઇડ મળે છે. ઇથિલીનઑક્સાઇડ, ઇથિલીન-ગ્લાયકોલ, ઇથેનોલએમાઇન્સ, β-ફિનાઇલ ઇથાઇલ-આલ્કોહૉલ, પ્લાસ્ટિક રેઝિન, પ્રક્ષાલકો વગેરે માટેનો કાચો માલ છે.
ઇથિલીનમાંથી ઑક્સિડેશનથી એસેટાલ્ડિહાઇડ અને વાઇનાઇલ એસેટેટ મેળવી શકાય છે.
પ્રોપિલીનમાંથી પ્રોપિલીન ઑક્સાઇડ (હાઇડ્રૉપેરૉક્સાઇડ વડે) અને એક્રોલીન (Cu2O ઉદ્દીપક) મેળવી શકાય છે. એક્રોલીન એલાઇલ આલ્કોહૉલ અને ગ્લિસરોલના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગી છે.
(છ) બેન્ઝિન કે ટોલ્યુઇનનું ઑક્સિડેશન (V2O5 ઉદ્દીપકની હાજરીમાં અને 430-4800 સે. તાપમાને) કરવાથી મલેઇક એન્હાઇડ્રાઇડ મેળવી શકાય છે.
5, 6, 7, 8 કાર્બન પરમાણુવાળા ઑલેફિન પણ મલીક એન્હાઇડ્રાઇડ આપે છે. ટોલ્યુઇનનું ઑક્સિડેશન કરીને બેન્ઝાલ્ડિહાઇડ અને બેન્ઝૉઇક ઍસિડ મેળવી શકાય છે.
નેપ્થેલીન અને O-ઝાયલીનનું ઑક્સિડેશન કરીને પ્થેલિક એન્હાઇડ્રાઇડ મેળવી શકાય છે. વેનેડિયમ પેન્ટૉક્સાઇડ ઉદ્દીપક તરીકે વપરાય છે.
(જ) કેટલીક પ્રક્રિયામાં CH3 સમૂહનું એમોનિયાની હાજરીમાં હવા વડે ઑક્સિડેશન કરતાં સાયનાઇડ -CN સમૂહ મળે છે; દા. ત., 2-મિથાઇલ પાયરેઝીન, એમોનિયા અને હવાના મિશ્રણને V2O5 અને MoO3 ઉદ્દીપક ઉપરથી પસાર કરતાં સાયનો પાયરેઝીન મળે છે; એમાંથી પાયરેઝીન એમાઇડ બનાવાય છે, જે ક્ષય ઉપરનું અગત્યનું ઔષધ છે.
પ્રોપિલીન અને એમોનિયાના મિશ્રણનું હવા વડે ઑક્સિડેશન કરીને એક્રિલોનાઇટ્રાઇલ મેળવાય છે.
(ઝ) હાઇડ્રૉક્લોરિક ઍસિડ અને ઇથિલીનનું મૅંગેનીઝ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં ઑક્સિડેશન કરતાં વાઇનાઇલ ક્લોરાઇડ મળે છે.
(ઞ) પ્થેલિક ઍસિડના વિકાર્બૉક્સિલીકરણથી બેન્ઝૉઇક ઍસિડ મેળવવામાં આવે છે. બેન્ઝૉઇક ઍસિડનું ક્યુપ્રિક ક્ષારો વડે ઑક્સિડેશન કરીને ફિનોલ મેળવાય છે અને હવા વડે આ ક્ષારોનું પુનરુત્પાદન કરાય છે :
પ્રક્રિયા માટેનાં ઉપકરણો : પ્રવાહી અવસ્થાની ઑક્સિડેશન પ્રક્રિયામાં બંધ કરી શકાય તેવી કેટલ (kettle) વપરાય છે. ઠંડક કે ગરમી માટે અંદર ગૂંચળાં રાખેલા હોય છે જેમાંથી યોગ્ય વાયુ કે પ્રવાહી પસાર કરાય છે.
આવી પ્રક્રિયા ઑક્સિજન (હવા) મારફત કરવાની હોય ત્યારે અમિશ્રણીય કલા – પ્રવાહી અને ઑક્સિજન – વચ્ચે સારો સંપર્ક થાય તે માટેની વ્યવસ્થા જરૂરી છે.
વાયુ અવસ્થાની પ્રક્રિયામાં ઉદ્દીપક ક્ષેત્રના વિસ્તારમાં જ ઉષ્માનું સાંદ્રણ થતું હોઈ ઊંચા તાપમાને ઉષ્મા ઊર્જાને બહાર લઈ જવાની વ્યવસ્થા અત્યંત જરૂરી ગણાય. ઉપકરણ, ઉદ્દીપક અને કાચા માલને થતું નુકસાન અટકાવવા તથા ઇષ્ટતમ તાપમાનની જાળવણી માટે આ ગરમી દૂર કરવી જરૂરી છે. સ્થિર સંસ્તર(fixed bed)વાળા વાયુ અવસ્થા રિએક્ટર, નળી આકારના (tubular) ઉષ્માવિનિમયક (heat exchanger) પ્રકારના હોય છે. જરૂરી તાપમાન મેળવવા યોગ્ય પ્રવાહી (અકાર્બનિક પિગાળેલ ક્ષાર કે ક્ષારોનું મિશ્રણ, તાપસ્થાપી કાર્બનિક સંયોજન) વપરાય છે. ઑક્સિડેશન માટે વપરાતી હવા બહાર આવતાં તેને ઠારવામાં આવે છે, જેથી તેની સાથે નીકળી જતા પદાર્થો પાછા મેળવી લેવાય છે; દા. ત., પ્થેલિક એન્હાઇડ્રાઇડના નિર્માણમાં નેપ્થેલીનના ઑક્સિડેશનમાં 3,330 કૅલરી પ્રતિ કિ.ગ્રામ ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે. સાથે સાથે થોડા નેપ્થેલીનનું સંપૂર્ણ દહન પણ થાય છે, જેથી આશરે 5,550 કેલરી પ્રતિ કિ.ગ્રામ ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે.
અકાર્બનિક પ્રક્રમો : સલ્ફરડાયૉક્સાઇડનું સલ્ફરટ્રાયૉક્સાઇડમાં, એમોનિયાનું નાઇટ્રિક ઍસિડમાં, ફૉસ્ફરસ બાષ્પનું ફૉસ્ફૉરિક ઍસિડમાં, હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડનું ક્લોરિનમાં, જસતની બાષ્પનું ઝિંક ઑક્સાઇડમાં ઑક્સિડેશન વાયુરૂપના અગત્યના પ્રક્રમો છે. પિગાળેલા લોખંડમાં હવા કે ઑક્સિજન ફૂંકવાનું અને આ રીતે અશુદ્ધિઓનું ઑક્સિડેશન અગત્યનો પ્રવાહી પ્રક્રમ છે. પોટૅશિયમ પરમૅંગેનેટ અને પોટૅશિયમ ડાયક્રોમૅટનું નિર્માણ ઘનરૂપ પદાર્થો સાથે ઑક્સિજનની પ્રક્રિયાનાં અગત્યનાં ઉદાહરણો છે.
પ્રવીણસાગર સત્યપંથી