Micelle: গঠন, স্কিম, বর্ণনা এবং রাসায়নিক সূত্র

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-17 05:18

কোলয়েড সিস্টেম যেকোনো ব্যক্তির জীবনে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এটি শুধুমাত্র এই কারণেই নয় যে একটি জীবন্ত জীবের প্রায় সমস্ত জৈবিক তরল কলয়েড গঠন করে। কিন্তু অনেক প্রাকৃতিক ঘটনা (কুয়াশা, ধোঁয়াশা), মাটি, খনিজ পদার্থ, খাদ্য, ওষুধও কোলয়েডাল সিস্টেম।

এই ধরনের গঠনগুলির একক, তাদের গঠন এবং নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রতিফলিত করে, একটি ম্যাক্রোমোলিকিউল বা মাইসেল হিসাবে বিবেচিত হয়। পরেরটির গঠন অনেকগুলি কারণের উপর নির্ভর করে, তবে এটি সর্বদা একটি বহুস্তর কণা। আধুনিক আণবিক গতি তত্ত্ব কলয়েডাল দ্রবণকে সত্যিকারের দ্রবণের একটি বিশেষ কেস হিসাবে বিবেচনা করে, যার মধ্যে দ্রবণের বড় কণা রয়েছে৷

কলয়েডাল সমাধান পাওয়ার পদ্ধতি

একটি মাইসেলের গঠন যখন একটি কোলয়েডাল সিস্টেম উপস্থিত হয়, তখন আংশিকভাবে এই প্রক্রিয়াটির প্রক্রিয়ার উপর নির্ভর করে। কলয়েড প্রাপ্তির পদ্ধতি দুটি মৌলিকভাবে ভিন্ন গ্রুপে বিভক্ত।

বিচ্ছুরণ পদ্ধতিগুলি বরং বড় কণার নাকালের সাথে যুক্ত। এই প্রক্রিয়ার প্রক্রিয়ার উপর নির্ভর করে, নিম্নলিখিত পদ্ধতিগুলি আলাদা করা হয়৷

1. পরিমার্জন। শুকনো বা করা যেতে পারেভেজা পথ প্রথম ক্ষেত্রে, কঠিন প্রথমে চূর্ণ করা হয়, এবং শুধুমাত্র তারপর তরল যোগ করা হয়। দ্বিতীয় ক্ষেত্রে, পদার্থটি একটি তরলের সাথে মিশ্রিত হয় এবং তার পরেই এটি একটি সমজাতীয় মিশ্রণে পরিণত হয়। নাকাল বিশেষ মিলগুলিতে বাহিত হয়।
2. ফুলা। দ্রাবক কণাগুলি বিচ্ছুরিত পর্যায়ে প্রবেশ করার কারণে গ্রাইন্ডিং অর্জন করা হয়, যা এর কণাগুলির বিভাজন পর্যন্ত সম্প্রসারণ করে।
3. আল্ট্রাসাউন্ড দ্বারা বিচ্ছুরণ। মাটি করা উপাদান একটি তরল এবং sonicated স্থাপন করা হয়.
4. বৈদ্যুতিক শক বিচ্ছুরণ। ধাতব সল উৎপাদনে চাহিদা। এটি একটি বিচ্ছুরণযোগ্য ধাতু দিয়ে তৈরি ইলেক্ট্রোডগুলিকে একটি তরলে স্থাপন করে, তারপরে তাদের উচ্চ ভোল্টেজ প্রয়োগ করে পরিচালিত হয়। ফলস্বরূপ, একটি ভোল্টাইক আর্ক তৈরি হয় যেখানে ধাতুটি স্প্রে করা হয় এবং তারপর একটি দ্রবণে ঘনীভূত হয়।

এই পদ্ধতিগুলি লাইওফিলিক এবং লাইফোবিক কলয়েডাল কণা উভয়ের জন্যই উপযুক্ত। কঠিন পদার্থের মূল কাঠামোর ধ্বংসের সাথে মিসেল কাঠামো একই সাথে সঞ্চালিত হয়।

ঘনকরণ পদ্ধতি

কণা বৃদ্ধির উপর ভিত্তি করে পদ্ধতির দ্বিতীয় গ্রুপটিকে ঘনীভবন বলা হয়। এই প্রক্রিয়াটি শারীরিক বা রাসায়নিক ঘটনার উপর ভিত্তি করে হতে পারে। শারীরিক ঘনীভবন পদ্ধতির মধ্যে নিম্নলিখিতগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে৷

1. দ্রাবকের প্রতিস্থাপন। এটি একটি দ্রাবক থেকে একটি পদার্থের স্থানান্তরে নেমে আসে, যেখানে এটি খুব ভালভাবে দ্রবীভূত হয়, অন্যটিতে, যার দ্রবণীয়তা অনেক কম। ফলে ছোট ছোট কণাবৃহত্তর সমষ্টিতে একত্রিত হবে এবং একটি কলয়েডাল সমাধান প্রদর্শিত হবে৷
2. বাষ্প ঘনীভূত। একটি উদাহরণ হল কুয়াশা, যার কণাগুলি ঠান্ডা পৃষ্ঠে বসতি স্থাপন করতে সক্ষম হয় এবং ধীরে ধীরে বড় হয়৷

রাসায়নিক ঘনীভবন পদ্ধতিতে কিছু রাসায়নিক বিক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত থাকে যার সাথে একটি জটিল কাঠামোর বৃষ্টিপাত হয়:

1. আয়ন বিনিময়: NaCl + AgNO₃=AgCl↓ + NaNO₃।
2. রেডক্স প্রক্রিয়া: 2H₂S + O₂=2S↓ + 2H_2ও.
3. হাইড্রোলাইসিস: Al₂S₃ + 6H₂O=2Al(OH) ₃↓ + 3H₂S.

রাসায়নিক ঘনীভবনের শর্ত

এই রাসায়নিক বিক্রিয়ার সময় মাইকেলগুলির গঠন তাদের মধ্যে জড়িত পদার্থের অতিরিক্ত বা ঘাটতির উপর নির্ভর করে। এছাড়াও, কোলয়েডাল দ্রবণগুলির উপস্থিতির জন্য, অল্প দ্রবণীয় যৌগের বৃষ্টিপাত প্রতিরোধ করে এমন কয়েকটি শর্ত পালন করা প্রয়োজন:

• মিশ্র দ্রবণে পদার্থের পরিমাণ কম হওয়া উচিত;
• তাদের মিশ্রণের গতি কম হওয়া উচিত;
• একটি সমাধান অতিরিক্ত গ্রহণ করা উচিত।

Micelle গঠন

মিসেলের প্রধান অংশ হল মূল অংশ। এটি একটি অদ্রবণীয় যৌগের বিপুল সংখ্যক পরমাণু, আয়ন এবং অণু দ্বারা গঠিত হয়। সাধারণত কোর একটি স্ফটিক কাঠামো দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। নিউক্লিয়াসের পৃষ্ঠে মুক্ত শক্তির মজুদ রয়েছে, যা পরিবেশ থেকে বেছে বেছে আয়ন শোষণ করা সম্ভব করে তোলে। এই প্রক্রিয়াপেসকভ নিয়ম মেনে চলে, যা বলে: কঠিনের পৃষ্ঠে, সেই আয়নগুলি প্রধানত শোষিত হয় যা তার নিজস্ব স্ফটিক জালি সম্পূর্ণ করতে সক্ষম। এটি সম্ভব যদি এই আয়নগুলি প্রকৃতি এবং আকৃতিতে (আকার) সম্পর্কিত বা অনুরূপ হয়।

শোষণের সময়, ধনাত্মক বা নেতিবাচক চার্জযুক্ত আয়নগুলির একটি স্তর, যাকে সম্ভাব্য-নির্ধারক আয়ন বলা হয়, মাইসেল কোরে গঠিত হয়। ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বলের কারণে, ফলে অভিযুক্ত সমষ্টি দ্রবণ থেকে কাউন্টারিয়ন (বিপরীত চার্জ সহ আয়ন) আকর্ষণ করে। সুতরাং, একটি কলয়েডাল কণার একটি বহুস্তর কাঠামো রয়েছে। মাইসেল দুটি ধরণের বিপরীত চার্জযুক্ত আয়ন থেকে তৈরি একটি অস্তরক স্তর অর্জন করে।

Hydrosol BaSO4

উদাহরণ হিসেবে, বেরিয়াম ক্লোরাইডের অতিরিক্ত পরিমাণে তৈরি একটি কলয়েডাল দ্রবণে বেরিয়াম সালফেট মাইসেলের গঠন বিবেচনা করা সুবিধাজনক। এই প্রক্রিয়াটি প্রতিক্রিয়া সমীকরণের সাথে মিলে যায়:

BaCl_2(p) + Na₂SO_4(p)=BaSO ₄₍t) _{+ 2NaCl}(p).

জলে সামান্য দ্রবণীয়, বেরিয়াম সালফেট একটি মাইক্রোক্রিস্টালাইন সমষ্টি গঠন করে যা BaSO অণুর m-তম সংখ্যা থেকে নির্মিত হয়₄। এই সমষ্টির পৃষ্ঠটি n-তম পরিমাণ Ba²⁺ আয়ন শোষণ করে। 2(n - x) Cl^- আয়নগুলি সম্ভাব্য-নির্ধারক আয়নগুলির স্তরের সাথে সংযুক্ত। এবং বাকি কাউন্টারিয়নগুলি (2x) ডিফিউজ স্তরে অবস্থিত। অর্থাৎ, এই মাইসেলের কণিকা ধনাত্মক চার্জ হবে।

যদি সোডিয়াম সালফেট অতিরিক্ত গ্রহণ করা হয়, তাহলেসম্ভাব্য-নির্ধারক আয়নগুলো হবে SO₄^2- আয়ন, এবং কাউন্টারগুলো হবে Na⁺. এই ক্ষেত্রে, দানার চার্জ হবে ঋণাত্মক।

এই উদাহরণটি স্পষ্টভাবে প্রমাণ করে যে একটি মাইসেল গ্রানুলের চার্জের চিহ্ন সরাসরি তার প্রস্তুতির শর্তের উপর নির্ভর করে।

রেকর্ডিং মাইকেল

আগের উদাহরণটি দেখিয়েছে যে মাইকেলের রাসায়নিক গঠন এবং যে সূত্রটি এটিকে প্রতিফলিত করে তা অতিরিক্ত গ্রহণ করা পদার্থ দ্বারা নির্ধারিত হয়। কপার সালফাইড হাইড্রোসলের উদাহরণ ব্যবহার করে একটি কলয়েডাল কণার পৃথক অংশের নাম লেখার উপায়গুলি বিবেচনা করা যাক। এটি প্রস্তুত করতে, সোডিয়াম সালফাইড দ্রবণটি ধীরে ধীরে অতিরিক্ত পরিমাণে কপার ক্লোরাইড দ্রবণে ঢেলে দেওয়া হয়:

CuCl₂ + Na₂S=CuS↓ + 2NaCl.

CuCl₂ এর বেশি প্রাপ্ত একটি CuS মাইসেলের গঠন নিম্নরূপ লেখা হয়:

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

একটি কোলয়েডাল কণার কাঠামোগত অংশ

বর্গাকার বন্ধনীতে একটি অল্প দ্রবণীয় যৌগের সূত্র লিখুন, যা সমগ্র কণার ভিত্তি। এটি সাধারণত একটি সমষ্টি বলা হয়। সাধারণত, সমষ্টি তৈরি করে এমন অণুর সংখ্যা ল্যাটিন অক্ষর m.

দিয়ে লেখা হয়

সম্ভাব্য-নির্ধারক আয়ন দ্রবণে অতিরিক্ত পরিমাণে থাকে। তারা সমষ্টির পৃষ্ঠে অবস্থিত, এবং সূত্রে তারা বর্গাকার বন্ধনীর পরে অবিলম্বে লেখা হয়। এই আয়নগুলির সংখ্যা n চিহ্ন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এই আয়নগুলির নাম নির্দেশ করে যে তাদের চার্জ মাইসেল গ্রানুলের চার্জ নির্ধারণ করে।

একটি কণিকা একটি কোর এবং একটি অংশ দ্বারা গঠিত হয়শোষণ স্তর মধ্যে counterions. গ্রানুল চার্জের মান সম্ভাব্য-নির্ধারণ এবং শোষণ করা কাউন্টারগুলির চার্জের সমষ্টির সমান: +(2n – x)। কাউন্টারিয়নগুলির অবশিষ্ট অংশটি ছড়িয়ে পড়া স্তরে থাকে এবং দানাটির চার্জের জন্য ক্ষতিপূরণ দেয়।

যদি Na₂S অতিরিক্ত গ্রহণ করা হয়, তাহলে গঠিত কলয়েডাল মাইসেলের জন্য গঠন স্কিমটি এরকম দেখাবে:

{[m(CuS)]∙nS^2–∙xNa⁺}^{–(2n – x)} ∙(2n – x)Na⁺.

সারফ্যাক্ট্যান্টের মাইকেল

জলে পৃষ্ঠ-সক্রিয় পদার্থের (সারফ্যাক্ট্যান্ট) ঘনত্ব খুব বেশি হলে, তাদের অণুগুলির সমষ্টি (বা আয়ন) তৈরি হতে শুরু করতে পারে। এই বর্ধিত কণাগুলি একটি গোলকের আকৃতি ধারণ করে এবং একে গার্টলি-রিবাইন্ডার মাইকেল বলা হয়। এটি লক্ষ করা উচিত যে সমস্ত সার্ফ্যাক্ট্যান্টের এই ক্ষমতা নেই, তবে শুধুমাত্র সেইগুলি যেখানে হাইড্রোফোবিক এবং হাইড্রোফিলিক অংশগুলির অনুপাত সর্বোত্তম। এই অনুপাতকে হাইড্রোফিলিক-লিপোফিলিক ভারসাম্য বলা হয়। জল থেকে হাইড্রোকার্বন কোর রক্ষা করার জন্য তাদের মেরু গোষ্ঠীর ক্ষমতাও একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে৷

সারফ্যাক্ট্যান্ট অণুগুলির সমষ্টি নির্দিষ্ট আইন অনুসারে গঠিত হয়:

• নিম্ন-আণবিক পদার্থের বিপরীতে, যার সমষ্টিতে বিভিন্ন সংখ্যক অণু m অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে, একটি কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত সংখ্যক অণুর সাথে সার্ফ্যাক্ট্যান্ট মাইকেলের অস্তিত্ব সম্ভব;
• যদি অজৈব পদার্থের জন্য মাইকেলাইজেশনের শুরু দ্রবণীয়তার সীমা দ্বারা নির্ধারিত হয়, তবে জৈব সার্ফ্যাক্ট্যান্টের জন্য এটি মাইসেলাইজেশনের সমালোচনামূলক ঘনত্বের অর্জন দ্বারা নির্ধারিত হয়;
• প্রথমে, দ্রবণে মাইকেলের সংখ্যা বৃদ্ধি পায় এবং তারপরে তাদের আকার বৃদ্ধি পায়।

মাইসেল আকারে ঘনত্বের প্রভাব

সারফ্যাক্ট্যান্ট মাইসেলের গঠন দ্রবণে তাদের ঘনত্ব দ্বারা প্রভাবিত হয়। এর কিছু মান পৌঁছানোর পর, কলয়েডাল কণা একে অপরের সাথে যোগাযোগ করতে শুরু করে। এর ফলে তাদের আকৃতি নিম্নরূপ পরিবর্তন হয়:

• গোলক একটি উপবৃত্তায় পরিণত হয় এবং তারপর একটি সিলিন্ডারে পরিণত হয়;
• সিলিন্ডারের উচ্চ ঘনত্ব একটি ষড়ভুজাকার পর্যায় গঠনের দিকে পরিচালিত করে;
• কিছু ক্ষেত্রে, একটি লেমেলার ফেজ এবং একটি কঠিন স্ফটিক (সাবান কণা) উপস্থিত হয়৷

মাইকেলের প্রকার

আভ্যন্তরীণ কাঠামোর সংগঠনের বিশেষত্ব অনুসারে তিন ধরনের কলয়েডাল সিস্টেমকে আলাদা করা হয়: সাসপেনসয়েড, মাইকেলার কলয়েড, আণবিক কলয়েড।

সাসপেনসয়েডগুলি অপরিবর্তনীয় কলয়েড এবং সেইসাথে লাইফোবিক কলয়েড হতে পারে। এই কাঠামোটি ধাতুগুলির সমাধানের পাশাপাশি তাদের যৌগগুলির (বিভিন্ন অক্সাইড এবং লবণ) জন্য সাধারণ। সাসপেনসয়েড দ্বারা গঠিত বিচ্ছুরিত পর্যায়ের গঠন একটি কম্প্যাক্ট পদার্থের গঠন থেকে আলাদা নয়। এটিতে একটি আণবিক বা আয়নিক স্ফটিক জালি রয়েছে। সাসপেনশন থেকে পার্থক্য একটি উচ্চ বিচ্ছুরণ হয়. অপরিবর্তনীয়তা বাষ্পীভবনের পর তাদের দ্রবণের ক্ষমতায় প্রকাশ পায় একটি শুষ্ক অবক্ষেপ, যা সরল দ্রবীভূত হয়ে সলতে রূপান্তরিত হতে পারে না। বিচ্ছুরিত পর্যায় এবং বিচ্ছুরণ মাধ্যমের মধ্যে দুর্বল মিথস্ক্রিয়ার কারণে তাদের লাইফোবিক বলা হয়।

মাইসেলার কলয়েড হল দ্রবণ যার কলয়েড কণা গঠিত হয়যখন পরমাণুর মেরু গ্রুপ এবং নন-পোলার র্যাডিকেল ধারণকারী ডিফিলিক অণু আটকে থাকে। উদাহরণ সাবান এবং surfactants হয়. এই ধরনের মাইকেলের অণুগুলি বিচ্ছুরণ শক্তি দ্বারা ধারণ করা হয়। এই কলয়েডগুলির আকৃতি শুধুমাত্র গোলাকার নয়, ল্যামেলারও হতে পারে।

আণবিক কলয়েডগুলি স্টেবিলাইজার ছাড়াই বেশ স্থিতিশীল। তাদের কাঠামোগত একক পৃথক ম্যাক্রোমোলিকুলস। একটি কলয়েড কণার আকৃতি অণুর বৈশিষ্ট্য এবং ইন্ট্রামলিকুলার মিথস্ক্রিয়াগুলির উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হতে পারে। তাই একটি রৈখিক অণু একটি রড বা একটি কুণ্ডলী গঠন করতে পারে৷