मिसेल: संरचना, योजना, विवरण और रासायनिक सूत्र

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

कोलाइड सिस्टम किसी भी व्यक्ति के जीवन में अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं। यह न केवल इस तथ्य के कारण है कि एक जीवित जीव में लगभग सभी जैविक तरल पदार्थ कोलाइड बनाते हैं। लेकिन कई प्राकृतिक घटनाएं (कोहरा, धुंध), मिट्टी, खनिज, भोजन, दवाएं भी कोलाइडल सिस्टम हैं।

ऐसी संरचनाओं की इकाई, जो उनकी संरचना और विशिष्ट गुणों को दर्शाती है, एक मैक्रोमोलेक्यूल या मिसेल माना जाता है। उत्तरार्द्ध की संरचना कई कारकों पर निर्भर करती है, लेकिन यह हमेशा एक बहुपरत कण होता है। आधुनिक आणविक गतिज सिद्धांत कोलाइडल समाधानों को विलेय के बड़े कणों के साथ सच्चे समाधान के एक विशेष मामले के रूप में मानता है।

कोलाइडल विलयन प्राप्त करने के तरीके

कोलाइडल प्रणाली के प्रकट होने पर बनने वाले मिसेल की संरचना आंशिक रूप से इस प्रक्रिया के तंत्र पर निर्भर करती है। कोलाइड प्राप्त करने की विधियों को दो मूलभूत रूप से भिन्न समूहों में विभाजित किया गया है।

विक्षेपण विधियां अपेक्षाकृत बड़े कणों के पीसने से जुड़ी हैं। इस प्रक्रिया के तंत्र के आधार पर, निम्नलिखित विधियों को प्रतिष्ठित किया जाता है।

1. शोधन। सूखा किया जा सकता है यागीला रास्ता। पहले मामले में, ठोस को पहले कुचल दिया जाता है, और उसके बाद ही तरल जोड़ा जाता है। दूसरे मामले में, पदार्थ को एक तरल के साथ मिलाया जाता है, और उसके बाद ही इसे एक सजातीय मिश्रण में बदल दिया जाता है। पीसने का काम विशेष मिलों में किया जाता है।
2. सूजन। पीसने को इस तथ्य के कारण प्राप्त किया जाता है कि विलायक के कण छितरी हुई अवस्था में प्रवेश करते हैं, जो इसके कणों के पृथक्करण तक विस्तार के साथ होता है।
3. अल्ट्रासाउंड द्वारा फैलाव। पिसी हुई सामग्री को एक तरल और ध्वनियुक्त में रखा जाता है।
4. बिजली के झटके का फैलाव। धातु के सॉल के उत्पादन में मांग की। यह एक फैलाने योग्य धातु से बने इलेक्ट्रोड को एक तरल में रखकर किया जाता है, इसके बाद उन पर उच्च वोल्टेज लगाया जाता है। परिणामस्वरूप, एक वोल्टीय चाप बनता है जिसमें धातु का छिड़काव किया जाता है और फिर एक विलयन में संघनित होता है।

ये विधियां लियोफिलिक और लियोफोबिक कोलाइडल कणों दोनों के लिए उपयुक्त हैं। ठोस की मूल संरचना के विनाश के साथ-साथ मिसेल संरचना को एक साथ किया जाता है।

संघनन के तरीके

कण वृद्धि पर आधारित विधियों के दूसरे समूह को संघनन कहते हैं। यह प्रक्रिया भौतिक या रासायनिक घटनाओं पर आधारित हो सकती है। भौतिक संक्षेपण विधियों में निम्नलिखित शामिल हैं।

1. विलायक का प्रतिस्थापन। यह एक विलायक से एक पदार्थ के हस्तांतरण के लिए नीचे आता है, जिसमें यह बहुत अच्छी तरह से घुल जाता है, दूसरे में, जिसमें घुलनशीलता बहुत कम होती है। नतीजतन, छोटे कणबड़े समुच्चय में संयोजित हो जाएगा और एक कोलाइडल विलयन दिखाई देगा।
2. वाष्प संघनन। एक उदाहरण कोहरा है, जिसके कण ठंडी सतहों पर बसने में सक्षम होते हैं और धीरे-धीरे बड़े हो जाते हैं।

रासायनिक संघनन विधियों में एक जटिल संरचना की वर्षा के साथ कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाएं शामिल हैं:

1. आयन एक्सचेंज: NaCl + AgNO₃=AgCl↓ + NaNO₃।
2. रेडॉक्स प्रक्रियाएं: 2H₂S + O₂=2S↓ + 2H_2ओ.
3. हाइड्रोलिसिस: अल₂S₃ + 6H₂O=2Al(OH) ₃↓ + 3एच₂एस.

रासायनिक संघनन के लिए शर्तें

इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान बनने वाले मिसेल की संरचना उनमें शामिल पदार्थों की अधिकता या कमी पर निर्भर करती है। इसके अलावा, कोलाइडल समाधानों की उपस्थिति के लिए, कई शर्तों का पालन करना आवश्यक है जो कम घुलनशील यौगिक की वर्षा को रोकते हैं:

• मिश्रित घोल में पदार्थों की मात्रा कम होनी चाहिए;
• उनके मिश्रण की गति कम होनी चाहिए;
• समाधानों में से एक को अधिक मात्रा में लेना चाहिए।

मिसेल संरचना

मिसेल का मुख्य भाग कोर होता है। यह एक अघुलनशील यौगिक के बड़ी संख्या में परमाणुओं, आयनों और अणुओं द्वारा बनता है। आमतौर पर कोर को एक क्रिस्टलीय संरचना की विशेषता होती है। नाभिक की सतह में मुक्त ऊर्जा का भंडार होता है, जो पर्यावरण से चुनिंदा रूप से आयनों को सोखना संभव बनाता है। यह प्रोसेसपेसकोव नियम का पालन करता है, जो कहता है: एक ठोस की सतह पर, उन आयनों को मुख्य रूप से सोख लिया जाता है जो अपने स्वयं के क्रिस्टल जाली को पूरा करने में सक्षम होते हैं। यह तभी संभव है जब ये आयन प्रकृति और आकार (आकार) में संबंधित या समान हों।

अधिशोषण के दौरान मिसेल कोर पर धनात्मक या ऋणात्मक आवेशित आयनों की एक परत बनती है, जिसे विभव-निर्धारण आयन कहते हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के कारण, परिणामी आवेशित समुच्चय समाधान से काउंटरों (विपरीत आवेश वाले आयन) को आकर्षित करता है। इस प्रकार, एक कोलाइडल कण में एक बहुपरत संरचना होती है। मिसेल दो प्रकार के विपरीत आवेशित आयनों से निर्मित एक ढांकता हुआ परत प्राप्त करता है।

हाइड्रोसोल BaSO4

एक उदाहरण के रूप में, बेरियम क्लोराइड की अधिकता में तैयार कोलाइडल घोल में बेरियम सल्फेट मिसेल की संरचना पर विचार करना सुविधाजनक है। यह प्रक्रिया प्रतिक्रिया समीकरण से मेल खाती है:

BaCl_2(p) + Na₂SO_4(p)=BaSO _4(t) + 2NaCl_(p)।

पानी में थोड़ा घुलनशील, बेरियम सल्फेट एक माइक्रोक्रिस्टलाइन समुच्चय बनाता है जो बाएसओ अणुओं की एम-वें संख्या से निर्मित होता है₄। इस समुच्चय की सतह Ba²⁺ आयनों की n-वीं मात्रा को सोख लेती है। 2(n - x) Cl^- आयन संभावित-निर्धारण करने वाले आयनों की परत से जुड़े होते हैं। और शेष काउंटर (2x) फैलाना परत में स्थित हैं। यानी इस मिसेल के दाने पर धनात्मक आवेश होगा।

सोडियम सल्फेट अधिक मात्रा में लिया जाए तोसंभावित-निर्धारण आयन SO₄^2- आयन होंगे, और काउंटर Na⁺ होंगे. ऐसे में दाना का आवेश ऋणात्मक होगा।

यह उदाहरण स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि मिसेल ग्रेन्युल के आवेश का संकेत सीधे इसकी तैयारी की शर्तों पर निर्भर करता है।

रिकॉर्डिंग मिसेल

पिछले उदाहरण से पता चला है कि मिसेल की रासायनिक संरचना और इसे प्रतिबिंबित करने वाला सूत्र उस पदार्थ से निर्धारित होता है जिसे अधिक मात्रा में लिया जाता है। आइए कॉपर सल्फाइड हाइड्रोसोल के उदाहरण का उपयोग करके कोलाइडल कण के अलग-अलग हिस्सों के नाम लिखने के तरीकों पर विचार करें। इसे तैयार करने के लिए, सोडियम सल्फाइड के घोल को धीरे-धीरे अतिरिक्त मात्रा में कॉपर क्लोराइड घोल में डाला जाता है:

CuCl₂ + Na₂S=CuS↓ + 2NaCl।

CuCl से अधिक प्राप्त CuS मिसेल की संरचना₂ इस प्रकार लिखी गई है:

{[mCuS]·nCu²⁺·xCl^-}^{+(2n-x)·(2एन-एक्स)क्ल}-.

कोलाइडल कण के संरचनात्मक भाग

वर्गाकार कोष्ठकों में विरल रूप से घुलनशील यौगिक का सूत्र लिखिए, जो पूरे कण का आधार है। इसे आमतौर पर एक समुच्चय कहा जाता है। आमतौर पर, समुच्चय बनाने वाले अणुओं की संख्या लैटिन अक्षर m.

के साथ लिखी जाती है।

विभव-निर्धारण करने वाले आयन विलयन में अधिक मात्रा में होते हैं। वे समुच्चय की सतह पर स्थित हैं, और सूत्र में उन्हें वर्ग कोष्ठक के तुरंत बाद लिखा जाता है। इन आयनों की संख्या को प्रतीक n द्वारा निरूपित किया जाता है। इन आयनों के नाम से संकेत मिलता है कि इनका आवेश मिसेल ग्रेन्युल का आवेश निर्धारित करता है।

एक दाना एक कोर और एक भाग से बनता हैसोखना परत में काउंटर। ग्रेन्युल चार्ज का मान संभावित-निर्धारण और सोखने वाले काउंटरों के शुल्कों के योग के बराबर है: +(2n - x)। काउंटरों का शेष भाग विसरित परत में होता है और दाने के आवेश की भरपाई करता है।

यदि Na₂S अधिक मात्रा में लिया जाता है, तो गठित कोलाइडल मिसेल के लिए संरचना योजना इस तरह दिखेगी:

{[m(CuS)]∙nS^2–∙xNa⁺}^{–(2n – x)} (2एन - एक्स)ना⁺.

सर्फ़ेक्टेंट के मिसेल

यदि पानी में सतह-सक्रिय पदार्थों (सर्फैक्टेंट्स) की सांद्रता बहुत अधिक है, तो उनके अणुओं (या आयनों) का समुच्चय बनना शुरू हो सकता है। इन बढ़े हुए कणों में एक गोले का आकार होता है और इन्हें गार्टले-रिबाइंडर मिसेल कहा जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सभी सर्फेक्टेंट में यह क्षमता नहीं होती है, लेकिन केवल वे जिनमें हाइड्रोफोबिक और हाइड्रोफिलिक भागों का अनुपात इष्टतम होता है। इस अनुपात को हाइड्रोफिलिक-लिपोफिलिक संतुलन कहा जाता है। हाइड्रोकार्बन कोर को पानी से बचाने की उनके ध्रुवीय समूहों की क्षमता भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

सर्फेक्टेंट अणुओं के समुच्चय कुछ नियमों के अनुसार बनते हैं:

• कम-आणविक पदार्थों के विपरीत, जिनमें से समुच्चय में अणुओं की एक अलग संख्या शामिल हो सकती है m, अणुओं की एक कड़ाई से परिभाषित संख्या के साथ सर्फेक्टेंट मिसेल का अस्तित्व संभव है;
• यदि अकार्बनिक पदार्थों के लिए सूक्ष्मकरण की शुरुआत घुलनशीलता सीमा द्वारा निर्धारित की जाती है, तो कार्बनिक सर्फेक्टेंट के लिए यह सूक्ष्मकरण की महत्वपूर्ण सांद्रता की उपलब्धि द्वारा निर्धारित किया जाता है;
• पहले घोल में मिसेल की संख्या बढ़ती है, और फिर उनका आकार बढ़ता है।

माइकल आकार पर एकाग्रता का प्रभाव

सर्फेक्टेंट मिसेल की संरचना समाधान में उनकी एकाग्रता से प्रभावित होती है। अपने कुछ मूल्यों तक पहुँचने पर, कोलाइडल कण एक दूसरे के साथ बातचीत करना शुरू कर देते हैं। इससे उनका आकार इस प्रकार बदलता है:

• गोला एक दीर्घवृत्ताकार और फिर एक बेलन में बदल जाता है;
• सिलेंडरों की उच्च सांद्रता एक हेक्सागोनल चरण के निर्माण की ओर ले जाती है;
• कुछ मामलों में, एक लैमेलर चरण और एक ठोस क्रिस्टल (साबुन के कण) दिखाई देते हैं।

मिसेल के प्रकार

आंतरिक संरचना के संगठन की ख़ासियत के अनुसार तीन प्रकार के कोलाइडल सिस्टम प्रतिष्ठित हैं: सस्पेंसोइड्स, माइक्रेलर कोलाइड्स, आणविक कोलाइड्स।

सस्पेंसोइड अपरिवर्तनीय कोलाइड हो सकते हैं, साथ ही लियोफोबिक कोलाइड भी। यह संरचना धातुओं के समाधान के साथ-साथ उनके यौगिकों (विभिन्न ऑक्साइड और लवण) के लिए विशिष्ट है। सस्पेंसोइड्स द्वारा गठित छितरी हुई अवस्था की संरचना एक कॉम्पैक्ट पदार्थ की संरचना से भिन्न नहीं होती है। इसमें एक आणविक या आयनिक क्रिस्टल जाली होती है। निलंबन से अंतर एक उच्च फैलाव है। एक शुष्क अवक्षेप बनाने के लिए वाष्पीकरण के बाद उनके समाधान की क्षमता में अपरिवर्तनीयता प्रकट होती है, जिसे साधारण विघटन द्वारा सोल में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के बीच कमजोर अंतःक्रिया के कारण उन्हें लियोफोबिक कहा जाता है।

माइकलर कोलॉइड ऐसे विलयन होते हैं जिनके कोलॉइडी कण बनते हैंपरमाणुओं और गैर-ध्रुवीय मूलकों के ध्रुवीय समूहों वाले द्वि-स्नेही अणुओं को चिपकाते समय। उदाहरण साबुन और सर्फेक्टेंट हैं। ऐसे मिसेल में अणु फैलाव बलों द्वारा आयोजित किए जाते हैं। इन कोलाइड्स का आकार न केवल गोलाकार हो सकता है, बल्कि लैमेलर भी हो सकता है।

आणविक कोलाइड बिना स्टेबलाइजर्स के काफी स्थिर होते हैं। उनकी संरचनात्मक इकाइयाँ व्यक्तिगत मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं। अणु के गुणों और इंट्रामोल्युलर इंटरैक्शन के आधार पर एक कोलाइड कण का आकार भिन्न हो सकता है। तो एक रैखिक अणु एक छड़ या एक कुंडल बना सकता है।