पॉलीइलेक्ट्रोलाइट: Difference between revisions
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[[File:polyelectrolyte examples.png|thumb|200px | [[File:polyelectrolyte examples.png|thumb|200px| पॉली (सोडियम स्टाइलिन सल्फोनेट) (PSS) है, और दाईं ओर [[पॉलीऐक्रेलिक एसिड]] (PAA) है। अलग होने पर दोनों नकारात्मक रूप से चार्ज पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं। पीएसएस 'मजबूत' पॉलीइलेक्ट्रोलाइट (पूरी तरह से समाधान में चार्ज) है, जबकि पीएए 'कमजोर' (आंशिक रूप से चार्ज) है।]]पॉली[[इलेक्ट्रोलाइट]]्स [[पॉलिमर]] हैं जिनकी दोहराई जाने वाली इकाइयां एक इलेक्ट्रोलाइट समूह रखती हैं। आयन # ऋणायन और धनायन पोलीइलेक्ट्रोलाइट्स हैं। ये समूह [[जलीय]] घोल (पानी) में पृथक्करण (रसायन विज्ञान) करते हैं, जिससे पॉलिमर [[चार्ज (भौतिकी)]] बनते हैं। पॉलीइलेक्ट्रोलाइट गुण इस प्रकार इलेक्ट्रोलाइट्स ([[लवण]]) और पॉलिमर (उच्च आणविक भार यौगिक) दोनों के समान होते हैं और कभी-कभी इन्हें पॉलीसाल्ट्स कहा जाता है। लवण की तरह, उनके समाधान विद्युत प्रवाहकीय होते हैं। पॉलिमर की तरह, उनके समाधान अक्सर चिपचिपाहट वाले होते हैं। चार्ज आणविक श्रृंखला, आमतौर पर नरम पदार्थ प्रणालियों में मौजूद होती है, संरचना, स्थिरता और विभिन्न आणविक विधानसभाओं की बातचीत को निर्धारित करने में एक मौलिक भूमिका निभाती है। सैद्धांतिक दृष्टिकोण<ref name="Gennes1979">{{cite book|first=Pierre-Gilles |last=de Gennes|title=पॉलिमर भौतिकी में स्केलिंग अवधारणाएँ|url={{google books |plainurl=y |id=ApzfJ2LYwGUC}}|year=1979|publisher=Cornell University Press|isbn=0-8014-1203-X}}</ref> उनके सांख्यिकीय गुणों का वर्णन करने के लिए उनके विद्युत तटस्थ समकक्षों से गहराई से भिन्न होते हैं, जबकि तकनीकी और औद्योगिक क्षेत्र उनके अद्वितीय गुणों का शोषण करते हैं। कई जैविक अणु पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स हैं। उदाहरण के लिए, [[पॉलीपेप्टाइड्स]], ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स और [[डीएनए]] पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स हैं। विभिन्न प्रकार के उद्योगों में प्राकृतिक और सिंथेटिक पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स दोनों का उपयोग किया जाता है। | ||
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[[ अम्ल ]] को या तो कमजोर एसिड या मजबूत एसिड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है (और बेस (रसायन विज्ञान) इसी तरह या तो [[कमजोर आधार]] या [[मजबूत आधार]] हो सकता है)। इसी तरह, पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स को कमजोर और मजबूत प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। | [[ अम्ल ]] को या तो कमजोर एसिड या मजबूत एसिड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है (और बेस (रसायन विज्ञान) इसी तरह या तो [[कमजोर आधार]] या [[मजबूत आधार]] हो सकता है)। इसी तरह, पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स को कमजोर और मजबूत प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। मजबूत पॉलीइलेक्ट्रोलाइट वह है जो सबसे उचित [[पीएच]] मानों के समाधान में पूरी तरह से अलग हो जाता है। कमजोर पॉलीइलेक्ट्रोलाइट, इसके विपरीत, ~ 2 से ~ 10 की सीमा में पृथक्करण स्थिरांक (पीकेए या पीकेबी) है, जिसका अर्थ है कि यह मध्यवर्ती पीएच में आंशिक रूप से अलग हो जाएगा। इस प्रकार, कमजोर पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स समाधान में पूरी तरह से चार्ज नहीं होते हैं, और इसके अलावा उनके आंशिक चार्ज को समाधान पीएच, काउंटर-आयन एकाग्रता, या आयनिक शक्ति को बदलकर संशोधित किया जा सकता है। | ||
पॉलीइलेक्ट्रोलाइट समाधानों के भौतिक गुण आमतौर पर चार्जिंग की इस डिग्री से दृढ़ता से प्रभावित होते हैं। चूंकि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट पृथक्करण काउंटर-आयन जारी करता है, यह आवश्यक रूप से समाधान की आयनिक शक्ति को प्रभावित करता है, और इसलिए डेबी की लंबाई। यह बदले में अन्य गुणों को प्रभावित करता है, जैसे [[चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक)]]। | पॉलीइलेक्ट्रोलाइट समाधानों के भौतिक गुण आमतौर पर चार्जिंग की इस डिग्री से दृढ़ता से प्रभावित होते हैं। चूंकि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट पृथक्करण काउंटर-आयन जारी करता है, यह आवश्यक रूप से समाधान की आयनिक शक्ति को प्रभावित करता है, और इसलिए डेबी की लंबाई। यह बदले में अन्य गुणों को प्रभावित करता है, जैसे [[चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक)]]। | ||
जब दो विपरीत रूप से चार्ज किए गए पॉलिमर (यानी, पॉलीकेशन का | जब दो विपरीत रूप से चार्ज किए गए पॉलिमर (यानी, पॉलीकेशन का समाधान और पॉलीअनियन का समाधान) मिलाया जाता है, तो आमतौर पर बल्क कॉम्प्लेक्स (अवक्षेपण) बनता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि विपरीत चार्ज वाले पॉलिमर दूसरे को आकर्षित करते हैं और साथ बांधते हैं। | ||
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किसी भी बहुलक की संरचना कई कारकों से प्रभावित होती है: विशेष रूप से बहुलक वास्तुकला और [[विलायक]] संबंध। पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स के मामले में, चार्ज का भी प्रभाव पड़ता है। जबकि | किसी भी बहुलक की संरचना कई कारकों से प्रभावित होती है: विशेष रूप से बहुलक वास्तुकला और [[विलायक]] संबंध। पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स के मामले में, चार्ज का भी प्रभाव पड़ता है। जबकि अपरिवर्तित रैखिक बहुलक श्रृंखला आमतौर पर समाधान में यादृच्छिक रचना में पाई जाती है ( स्व-परहेज त्रि-आयामी यादृच्छिक चलने का बारीकी से अनुमान लगाती है), रैखिक पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखला पर आरोप दूसरे को [[दोहरी परत बल]]ों के माध्यम से पीछे हटा देंगे, जिससे श्रृंखला का कारण बनता है अधिक विस्तारित, कठोर-छड़ जैसी रचना को अपनाएं। यदि समाधान में अतिरिक्त नमक का बड़ा सौदा होता है, तो आरोपों की जांच की जाएगी और इसके परिणामस्वरूप पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखला अधिक परंपरागत संरचना (अनिवार्य रूप से अच्छे विलायक में तटस्थ श्रृंखला के समान) के लिए गिर जाएगी। | ||
पॉलिमर [[रासायनिक संरचना]] निश्चित रूप से कई थोक गुणों (जैसे चिपचिपाहट, मैलापन, आदि) को प्रभावित करती है। यद्यपि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स की सांख्यिकीय रचना को पारंपरिक बहुलक सिद्धांत के वेरिएंट का उपयोग करके कैप्चर किया जा सकता है, लेकिन इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन की लंबी दूरी की प्रकृति के कारण, यह सामान्य रूप से पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखलाओं को ठीक से मॉडल करने के लिए काफी कम्प्यूटेशनल रूप से गहन है। | पॉलिमर [[रासायनिक संरचना]] निश्चित रूप से कई थोक गुणों (जैसे चिपचिपाहट, मैलापन, आदि) को प्रभावित करती है। यद्यपि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स की सांख्यिकीय रचना को पारंपरिक बहुलक सिद्धांत के वेरिएंट का उपयोग करके कैप्चर किया जा सकता है, लेकिन इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन की लंबी दूरी की प्रकृति के कारण, यह सामान्य रूप से पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखलाओं को ठीक से मॉडल करने के लिए काफी कम्प्यूटेशनल रूप से गहन है। | ||
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पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स जो दोनों cationic और anionic रिपीट ग्रुप को सहन करते हैं, उन्हें पॉलीएम्फोलाइट्स कहा जाता है। इन समूहों के एसिड-बेस संतुलन के बीच प्रतिस्पर्धा उनके शारीरिक व्यवहार में अतिरिक्त जटिलताएं पैदा करती है। ये पॉलिमर आमतौर पर केवल तभी घुलते हैं जब पर्याप्त मात्रा में नमक मिलाया जाता है, जो विपरीत चार्ज वाले सेगमेंट के बीच की बातचीत को स्क्रीन करता है। एम्फ़ोटेरिक मैक्रोपोरस हाइड्रोजेल के मामले में केंद्रित नमक समाधान की कार्रवाई से मैक्रोमोलेक्युलस के सहसंयोजक क्रॉस-लिंकिंग के कारण पॉलीएम्फोलाइट सामग्री का विघटन नहीं होता है। सिंथेटिक 3-डी मैक्रोपोरस हाइड्रोजेल बेहद पतला जलीय घोल से पीएच की | पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स जो दोनों cationic और anionic रिपीट ग्रुप को सहन करते हैं, उन्हें पॉलीएम्फोलाइट्स कहा जाता है। इन समूहों के एसिड-बेस संतुलन के बीच प्रतिस्पर्धा उनके शारीरिक व्यवहार में अतिरिक्त जटिलताएं पैदा करती है। ये पॉलिमर आमतौर पर केवल तभी घुलते हैं जब पर्याप्त मात्रा में नमक मिलाया जाता है, जो विपरीत चार्ज वाले सेगमेंट के बीच की बातचीत को स्क्रीन करता है। एम्फ़ोटेरिक मैक्रोपोरस हाइड्रोजेल के मामले में केंद्रित नमक समाधान की कार्रवाई से मैक्रोमोलेक्युलस के सहसंयोजक क्रॉस-लिंकिंग के कारण पॉलीएम्फोलाइट सामग्री का विघटन नहीं होता है। सिंथेटिक 3-डी मैक्रोपोरस हाइड्रोजेल बेहद पतला जलीय घोल से पीएच की विस्तृत श्रृंखला में भारी-धातु आयनों को सोखने की उत्कृष्ट क्षमता दिखाता है, जिसे बाद में नमकीन पानी के शुद्धिकरण के लिए सोखने वाले के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।<ref>{{Cite journal | doi = 10.3144/expresspolymlett.2012.38| title = Novel macroporous amphoteric gels: Preparation and characterization| journal = Express Polymer Letters| volume = 6| issue = 5| pages = 346–353| year = 2012| last1 = Kudaibergenov | first1 = S.| doi-access = free}}</ref><ref>{{Cite journal | doi = 10.1002/masy.201100065| title = एलिलामाइन और मेथैक्रेलिक एसिड पर आधारित एम्फोटेरिक क्रायोगल्स के धातु परिसर| journal = Macromolecular Symposia| volume = 317–318| pages = 18–27| year = 2012| last1 = Tatykhanova | first1 = G. S. | last2 = Sadakbayeva | first2 = Z. K. | last3 = Berillo | first3 = D. | last4 = Galaev | first4 = I. | last5 = Abdullin | first5 = K. A. | last6 = Adilov | first6 = Z. | last7 = Kudaibergenov | first7 = S. E. }}</ref> सभी [[प्रोटीन]] पॉलीएम्फोलाइट्स होते हैं, क्योंकि कुछ [[ एमिनो एसिड ]] अम्लीय होते हैं, जबकि अन्य बुनियादी होते हैं। | ||
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== बहुपरत == | == बहुपरत == | ||
पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग नए प्रकार की सामग्रियों के निर्माण में किया गया है जिन्हें पॉलीइलेक्ट्रोलाइट मल्टीलेयर्स (पीईएम) के रूप में जाना जाता है। इन पतली फिल्मों का निर्माण परत-दर-परत (LbL) निक्षेपण तकनीक का उपयोग करके किया जाता है। एलबीएल जमाव के दौरान, सकारात्मक और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए पॉलीइलेक्ट्रोलाइट समाधानों के पतला स्नान के बीच | पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग नए प्रकार की सामग्रियों के निर्माण में किया गया है जिन्हें पॉलीइलेक्ट्रोलाइट मल्टीलेयर्स (पीईएम) के रूप में जाना जाता है। इन पतली फिल्मों का निर्माण परत-दर-परत (LbL) निक्षेपण तकनीक का उपयोग करके किया जाता है। एलबीएल जमाव के दौरान, सकारात्मक और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए पॉलीइलेक्ट्रोलाइट समाधानों के पतला स्नान के बीच उपयुक्त विकास सब्सट्रेट (आमतौर पर चार्ज किया जाता है) को आगे और पीछे डुबोया जाता है। प्रत्येक डिप के दौरान पॉलीइलेक्ट्रोलाइट की छोटी मात्रा को सोख लिया जाता है और सतह के चार्ज को उलट दिया जाता है, जिससे पॉलीकेशन-पॉलियनियन परतों के इलेक्ट्रोस्टैटिकली [[ पार लिंक ]]्ड फिल्मों के क्रमिक और नियंत्रित निर्माण की अनुमति मिलती है। वैज्ञानिकों ने एकल-नैनोमीटर पैमाने पर ऐसी फिल्मों के मोटाई नियंत्रण का प्रदर्शन किया है। [[ nanoparticle ]]्स या जिओलाइट्स जैसी आवेशित प्रजातियों को प्रतिस्थापित करके एलबीएल फिल्मों का निर्माण भी किया जा सकता है<ref>{{cite journal|title=आयोनिक इंकर्स के रूप में पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स के साथ ग्लास पर जिओलाइट क्रिस्टल की परत-दर-परत असेंबली|doi=10.1021/ja010517q|year=2001|last1=Lee|first1=Goo Soo|last2=Lee|first2=Yun-Jo|last3=Yoon|first3=Kyung Byung|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=123|issue=40|pages=9769–79|pmid=11583538}}</ref> पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स में से के स्थान पर या इसके अतिरिक्त। [[इलेक्ट्रोस्टैटिक]]्स के बजाय [[हाइड्रोजन बंध]]न का उपयोग करके एलबीएल बयान भी पूरा किया गया है। बहुपरत निर्माण के बारे में अधिक जानकारी के लिए कृपया [[पॉलीइलेक्ट्रोलाइट सोखना]] देखें। | ||
[[File:Polyelectrolyte multilayer formation.jpg|thumbnail|right|पीएसएस-पीएएच पॉलीइलेक्ट्रोलाइट मल्टीलेयर की 20 परतों का निर्माण बहु-पैरामीट्रिक सतह प्लास्मोन अनुनाद द्वारा मापा जाता है]] | [[File:Polyelectrolyte multilayer formation.jpg|thumbnail|right|पीएसएस-पीएएच पॉलीइलेक्ट्रोलाइट मल्टीलेयर की 20 परतों का निर्माण बहु-पैरामीट्रिक सतह प्लास्मोन अनुनाद द्वारा मापा जाता है]]सोने के सब्सट्रेट पर पीईएम (पीएसएस-पीएएच (पॉली (एलिलमाइन) हाइड्रोक्लोराइड)) का एलबीएल गठन चित्र में देखा जा सकता है। सोखना कैनेटीक्स, परत की मोटाई और ऑप्टिकल घनत्व निर्धारित करने के लिए गठन को [[मल्टी-पैरामीट्रिक सरफेस प्लास्मोन रेजोनेंस]] का उपयोग करके मापा जाता है।<ref>{{cite journal|title=सरफेस प्लास्मोन रेजोनेंस थ्री-वेवलेंथ और वेवगाइड मोड एनालिसिस द्वारा अल्ट्राथिन और थिक ऑर्गेनिक लेयर्स की विशेषता|doi=10.1021/la401084w|year=2013|last1=Granqvist|first1=Niko|last2=Liang|first2=Huamin|last3=Laurila|first3=Terhi|last4=Sadowski|first4=Janusz|last5=Yliperttula|first5=Marjo|last6=Viitala|first6=Tapani|journal=Langmuir|volume=29|issue=27|pages=8561–71|pmid=23758623}}</ref> | ||
पीईएम कोटिंग्स के मुख्य लाभ वस्तुओं को अनुरूप रूप से कोट करने की क्षमता है (अर्थात, तकनीक फ्लैट वस्तुओं को कोटिंग करने तक सीमित नहीं है), जल-आधारित प्रक्रियाओं का उपयोग करने के पर्यावरणीय लाभ, उचित लागत और विशेष रासायनिक गुणों का उपयोग। आगे के संशोधन के लिए फिल्म, जैसे कि [[धातु]] या [[अर्धचालक]] नैनोकणों का संश्लेषण, या विरोधी-चिंतनशील कोटिंग्स, ऑप्टिकल [[शटर (फोटोग्राफी)]], और [[सुपरहाइड्रोफोबिक]] कोटिंग्स बनाने के लिए [[सरंध्रता]] चरण संक्रमण। | पीईएम कोटिंग्स के मुख्य लाभ वस्तुओं को अनुरूप रूप से कोट करने की क्षमता है (अर्थात, तकनीक फ्लैट वस्तुओं को कोटिंग करने तक सीमित नहीं है), जल-आधारित प्रक्रियाओं का उपयोग करने के पर्यावरणीय लाभ, उचित लागत और विशेष रासायनिक गुणों का उपयोग। आगे के संशोधन के लिए फिल्म, जैसे कि [[धातु]] या [[अर्धचालक]] नैनोकणों का संश्लेषण, या विरोधी-चिंतनशील कोटिंग्स, ऑप्टिकल [[शटर (फोटोग्राफी)]], और [[सुपरहाइड्रोफोबिक]] कोटिंग्स बनाने के लिए [[सरंध्रता]] चरण संक्रमण। | ||
== ब्रिजिंग == | == ब्रिजिंग == | ||
यदि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखलाओं को आवेशित स्थूल आयनों (यानी डीएनए अणुओं की | यदि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखलाओं को आवेशित स्थूल आयनों (यानी डीएनए अणुओं की सरणी) की प्रणाली में जोड़ा जाता है, तो पॉलीइलेक्ट्रोलाइट ब्रिजिंग नामक दिलचस्प घटना हो सकती है।<ref>{{cite journal|title=चार्ज किए गए मैक्रोमोलेक्यूल्स के बीच पॉलीइलेक्ट्रोलाइट ब्रिजिंग इंटरैक्शन|doi=10.1016/j.cocis.2006.08.001|year=2006|last1=Podgornik|first1=R.|last2=Ličer|first2=M.|journal=Current Opinion in Colloid & Interface Science|volume=11|issue=5|pages=273}}</ref> ब्रिजिंग इंटरैक्शन शब्द आमतौर पर उस स्थिति पर लागू होता है जहां एकल पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखला दो (या अधिक) विपरीत रूप से आवेशित स्थूल आयनों (जैसे डीएनए अणु) को सोख सकती है, इस प्रकार आणविक पुलों की स्थापना करती है और, इसकी कनेक्टिविटी के माध्यम से, उनके बीच आकर्षक अंतःक्रियाओं की मध्यस्थता करती है। | ||
छोटे स्थूल अलगाव पर, स्थूल आयनों के बीच श्रृंखला को निचोड़ा जाता है और सिस्टम में इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रभाव पूरी तरह से [[स्टेरिक प्रभाव]] से हावी हो जाते हैं - सिस्टम प्रभावी रूप से छुट्टी दे दी जाती है। जैसे-जैसे हम स्थूल पृथक्करण को बढ़ाते हैं, हम साथ-साथ उनके द्वारा अधिशोषित पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखला को भी खींचते हैं। श्रृंखला का खिंचाव श्रृंखला की [[रबर लोच]] के कारण उपर्युक्त आकर्षक अंतःक्रियाओं को जन्म देता है। | छोटे स्थूल अलगाव पर, स्थूल आयनों के बीच श्रृंखला को निचोड़ा जाता है और सिस्टम में इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रभाव पूरी तरह से [[स्टेरिक प्रभाव]] से हावी हो जाते हैं - सिस्टम प्रभावी रूप से छुट्टी दे दी जाती है। जैसे-जैसे हम स्थूल पृथक्करण को बढ़ाते हैं, हम साथ-साथ उनके द्वारा अधिशोषित पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखला को भी खींचते हैं। श्रृंखला का खिंचाव श्रृंखला की [[रबर लोच]] के कारण उपर्युक्त आकर्षक अंतःक्रियाओं को जन्म देता है। | ||
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== पॉलीएसिड == | == पॉलीएसिड == | ||
बहुलक शब्दावली में, | बहुलक शब्दावली में, पॉलीएसिड [[मोनोमर]] के पर्याप्त अंश पर एसिड समूहों वाले [[ बड़े अणुओं ]] से बना पॉलीइलेक्ट्रोलाइट है। | ||
आमतौर पर, एसिड समूह होते हैं {{nobreak|–COOH}}, {{nobreak|–SO<sub>3</sub>H}}, या {{nobreak|–PO<sub>3</sub>H<sub>2</sub>}}.<ref>{{cite journal|doi=10.1351/pac200678112067 |url=http://old.iupac.org/publications/pac/2006/pdf/7811x2067.pdf|title=Terminology of polymers containing ionizable or ionic groups and of polymers containing ions (IUPAC Recommendations 2006)|year=2006|last1=Hess|first1=M.|last2=Jones|first2=R. G.|last3=Kahovec|first3=J.|last4=Kitayama|first4=T.|last5=Kratochvíl|first5=P.|last6=Kubisa|first6=P.|last7=Mormann|first7=W.|last8=Stepto|first8=R. F. T.|last9=Tabak|first9=D.|last10=Vohlídal|first10=J.|last11=Wilks|first11=E. S.|journal=Pure and Applied Chemistry|volume=78|issue=11|pages=2067|s2cid=98243251|display-authors=8}}</ref> | आमतौर पर, एसिड समूह होते हैं {{nobreak|–COOH}}, {{nobreak|–SO<sub>3</sub>H}}, या {{nobreak|–PO<sub>3</sub>H<sub>2</sub>}}.<ref>{{cite journal|doi=10.1351/pac200678112067 |url=http://old.iupac.org/publications/pac/2006/pdf/7811x2067.pdf|title=Terminology of polymers containing ionizable or ionic groups and of polymers containing ions (IUPAC Recommendations 2006)|year=2006|last1=Hess|first1=M.|last2=Jones|first2=R. G.|last3=Kahovec|first3=J.|last4=Kitayama|first4=T.|last5=Kratochvíl|first5=P.|last6=Kubisa|first6=P.|last7=Mormann|first7=W.|last8=Stepto|first8=R. F. T.|last9=Tabak|first9=D.|last10=Vohlídal|first10=J.|last11=Wilks|first11=E. S.|journal=Pure and Applied Chemistry|volume=78|issue=11|pages=2067|s2cid=98243251|display-authors=8}}</ref> | ||
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Revision as of 19:04, 29 March 2023
पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स पॉलिमर हैं जिनकी दोहराई जाने वाली इकाइयां एक इलेक्ट्रोलाइट समूह रखती हैं। आयन # ऋणायन और धनायन पोलीइलेक्ट्रोलाइट्स हैं। ये समूह जलीय घोल (पानी) में पृथक्करण (रसायन विज्ञान) करते हैं, जिससे पॉलिमर चार्ज (भौतिकी) बनते हैं। पॉलीइलेक्ट्रोलाइट गुण इस प्रकार इलेक्ट्रोलाइट्स (लवण) और पॉलिमर (उच्च आणविक भार यौगिक) दोनों के समान होते हैं और कभी-कभी इन्हें पॉलीसाल्ट्स कहा जाता है। लवण की तरह, उनके समाधान विद्युत प्रवाहकीय होते हैं। पॉलिमर की तरह, उनके समाधान अक्सर चिपचिपाहट वाले होते हैं। चार्ज आणविक श्रृंखला, आमतौर पर नरम पदार्थ प्रणालियों में मौजूद होती है, संरचना, स्थिरता और विभिन्न आणविक विधानसभाओं की बातचीत को निर्धारित करने में एक मौलिक भूमिका निभाती है। सैद्धांतिक दृष्टिकोण[1] उनके सांख्यिकीय गुणों का वर्णन करने के लिए उनके विद्युत तटस्थ समकक्षों से गहराई से भिन्न होते हैं, जबकि तकनीकी और औद्योगिक क्षेत्र उनके अद्वितीय गुणों का शोषण करते हैं। कई जैविक अणु पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स हैं। उदाहरण के लिए, पॉलीपेप्टाइड्स, ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स और डीएनए पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स हैं। विभिन्न प्रकार के उद्योगों में प्राकृतिक और सिंथेटिक पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स दोनों का उपयोग किया जाता है।
Polyelectrolyte: Polymer composed of macromolecules in which a substantial portion of the constitutional units contains ionic or ionizable groups, or both.[2] Notes:
- The terms polyelectrolyte, polymer electrolyte, and polymeric electrolyte should not be confused with the term solid polymer electrolyte.
- Polyelectrolytes can be either synthetic or natural. Nucleic acids, proteins, teichoic acids, some polypeptides, and some polysaccharides are examples of natural polyelectrolytes.
चार्ज
अम्ल को या तो कमजोर एसिड या मजबूत एसिड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है (और बेस (रसायन विज्ञान) इसी तरह या तो कमजोर आधार या मजबूत आधार हो सकता है)। इसी तरह, पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स को कमजोर और मजबूत प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। मजबूत पॉलीइलेक्ट्रोलाइट वह है जो सबसे उचित पीएच मानों के समाधान में पूरी तरह से अलग हो जाता है। कमजोर पॉलीइलेक्ट्रोलाइट, इसके विपरीत, ~ 2 से ~ 10 की सीमा में पृथक्करण स्थिरांक (पीकेए या पीकेबी) है, जिसका अर्थ है कि यह मध्यवर्ती पीएच में आंशिक रूप से अलग हो जाएगा। इस प्रकार, कमजोर पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स समाधान में पूरी तरह से चार्ज नहीं होते हैं, और इसके अलावा उनके आंशिक चार्ज को समाधान पीएच, काउंटर-आयन एकाग्रता, या आयनिक शक्ति को बदलकर संशोधित किया जा सकता है।
पॉलीइलेक्ट्रोलाइट समाधानों के भौतिक गुण आमतौर पर चार्जिंग की इस डिग्री से दृढ़ता से प्रभावित होते हैं। चूंकि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट पृथक्करण काउंटर-आयन जारी करता है, यह आवश्यक रूप से समाधान की आयनिक शक्ति को प्रभावित करता है, और इसलिए डेबी की लंबाई। यह बदले में अन्य गुणों को प्रभावित करता है, जैसे चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक)।
जब दो विपरीत रूप से चार्ज किए गए पॉलिमर (यानी, पॉलीकेशन का समाधान और पॉलीअनियन का समाधान) मिलाया जाता है, तो आमतौर पर बल्क कॉम्प्लेक्स (अवक्षेपण) बनता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि विपरीत चार्ज वाले पॉलिमर दूसरे को आकर्षित करते हैं और साथ बांधते हैं।
रचना
किसी भी बहुलक की संरचना कई कारकों से प्रभावित होती है: विशेष रूप से बहुलक वास्तुकला और विलायक संबंध। पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स के मामले में, चार्ज का भी प्रभाव पड़ता है। जबकि अपरिवर्तित रैखिक बहुलक श्रृंखला आमतौर पर समाधान में यादृच्छिक रचना में पाई जाती है ( स्व-परहेज त्रि-आयामी यादृच्छिक चलने का बारीकी से अनुमान लगाती है), रैखिक पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखला पर आरोप दूसरे को दोहरी परत बलों के माध्यम से पीछे हटा देंगे, जिससे श्रृंखला का कारण बनता है अधिक विस्तारित, कठोर-छड़ जैसी रचना को अपनाएं। यदि समाधान में अतिरिक्त नमक का बड़ा सौदा होता है, तो आरोपों की जांच की जाएगी और इसके परिणामस्वरूप पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखला अधिक परंपरागत संरचना (अनिवार्य रूप से अच्छे विलायक में तटस्थ श्रृंखला के समान) के लिए गिर जाएगी।
पॉलिमर रासायनिक संरचना निश्चित रूप से कई थोक गुणों (जैसे चिपचिपाहट, मैलापन, आदि) को प्रभावित करती है। यद्यपि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स की सांख्यिकीय रचना को पारंपरिक बहुलक सिद्धांत के वेरिएंट का उपयोग करके कैप्चर किया जा सकता है, लेकिन इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन की लंबी दूरी की प्रकृति के कारण, यह सामान्य रूप से पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखलाओं को ठीक से मॉडल करने के लिए काफी कम्प्यूटेशनल रूप से गहन है। स्थैतिक प्रकाश प्रकीर्णन जैसी तकनीकों का उपयोग पॉलीइलेक्ट्रोलाइट रचना और गठनात्मक परिवर्तनों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है।
पॉलीएम्फोलाइट्स
पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स जो दोनों cationic और anionic रिपीट ग्रुप को सहन करते हैं, उन्हें पॉलीएम्फोलाइट्स कहा जाता है। इन समूहों के एसिड-बेस संतुलन के बीच प्रतिस्पर्धा उनके शारीरिक व्यवहार में अतिरिक्त जटिलताएं पैदा करती है। ये पॉलिमर आमतौर पर केवल तभी घुलते हैं जब पर्याप्त मात्रा में नमक मिलाया जाता है, जो विपरीत चार्ज वाले सेगमेंट के बीच की बातचीत को स्क्रीन करता है। एम्फ़ोटेरिक मैक्रोपोरस हाइड्रोजेल के मामले में केंद्रित नमक समाधान की कार्रवाई से मैक्रोमोलेक्युलस के सहसंयोजक क्रॉस-लिंकिंग के कारण पॉलीएम्फोलाइट सामग्री का विघटन नहीं होता है। सिंथेटिक 3-डी मैक्रोपोरस हाइड्रोजेल बेहद पतला जलीय घोल से पीएच की विस्तृत श्रृंखला में भारी-धातु आयनों को सोखने की उत्कृष्ट क्षमता दिखाता है, जिसे बाद में नमकीन पानी के शुद्धिकरण के लिए सोखने वाले के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।[3][4] सभी प्रोटीन पॉलीएम्फोलाइट्स होते हैं, क्योंकि कुछ एमिनो एसिड अम्लीय होते हैं, जबकि अन्य बुनियादी होते हैं।
Ampholytic polymer: Polyelectrolyte composed of macromolecules containing both cationic and anionic groups, or corresponding ionizable group. Note:
- An ampholytic polymer in which ionic groups of opposite sign are incorporated into the same pendant groups is called, depending on the structure of the pendant groups, a zwitterionic polymer, polymeric inner salt, or polybetaine.
अनुप्रयोग
पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स के कई अनुप्रयोग हैं, जो ज्यादातर जलीय घोलों और जैल के प्रवाह और स्थिरता गुणों को संशोधित करने से संबंधित हैं। उदाहरण के लिए, उनका उपयोग कोलाइडल निलंबन को अस्थिर करने और flocculation (वर्षा) आरंभ करने के लिए किया जा सकता है। उनका उपयोग तटस्थ कणों को सतह आवेश प्रदान करने के लिए भी किया जा सकता है, जिससे उन्हें जलीय घोल में फैलाने में मदद मिलती है। इस प्रकार वे अक्सर थिकनेस, पायसीकारकों, कंडीशनर (रसायन विज्ञान), स्पष्ट करने वाले एजेंट और यहां तक कि ड्रैग (भौतिकी) रिड्यूसर के रूप में उपयोग किए जाते हैं। उनका उपयोग जल उपचार और पेट्रोलियम निष्कर्षण के लिए किया जाता है। कई साबुन, शैंपू और सौंदर्य प्रसाधन में पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स शामिल होते हैं। इसके अलावा, उन्हें कई खाद्य पदार्थों और ठोस मिश्रण (superplasticizer) में जोड़ा जाता है। खाद्य लेबल पर दिखाई देने वाले कुछ पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स कंघी के समान आकार , carrageenan, alginate और कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज हैं। अंतिम को छोड़कर सभी प्राकृतिक मूल के हैं। अंत में, उनका उपयोग सीमेंट सहित विभिन्न प्रकार की सामग्रियों में किया जाता है।
क्योंकि उनमें से कुछ पानी में घुलनशील हैं, उन्हें जैव रासायनिक और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए भी जांचा जाता है। प्रत्यारोपण (दवा) कोटिंग्स के लिए बायोकम्पैटिबल पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करने, नियंत्रित ड्रग रिलीज और अन्य अनुप्रयोगों के लिए वर्तमान में बहुत शोध है। इस प्रकार, हाल ही में, पॉलीइलेक्ट्रोलाइट कॉम्प्लेक्स से बना biocompatible और बायोडिग्रेडेबल मैक्रोपोरस सामग्री का वर्णन किया गया था, जहां सामग्री ने स्तनधारी कोशिकाओं के उत्कृष्ट प्रसार का प्रदर्शन किया था। [5] और मसल जैसे सॉफ्ट एक्चुएटर.
बहुपरत
पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग नए प्रकार की सामग्रियों के निर्माण में किया गया है जिन्हें पॉलीइलेक्ट्रोलाइट मल्टीलेयर्स (पीईएम) के रूप में जाना जाता है। इन पतली फिल्मों का निर्माण परत-दर-परत (LbL) निक्षेपण तकनीक का उपयोग करके किया जाता है। एलबीएल जमाव के दौरान, सकारात्मक और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए पॉलीइलेक्ट्रोलाइट समाधानों के पतला स्नान के बीच उपयुक्त विकास सब्सट्रेट (आमतौर पर चार्ज किया जाता है) को आगे और पीछे डुबोया जाता है। प्रत्येक डिप के दौरान पॉलीइलेक्ट्रोलाइट की छोटी मात्रा को सोख लिया जाता है और सतह के चार्ज को उलट दिया जाता है, जिससे पॉलीकेशन-पॉलियनियन परतों के इलेक्ट्रोस्टैटिकली पार लिंक ्ड फिल्मों के क्रमिक और नियंत्रित निर्माण की अनुमति मिलती है। वैज्ञानिकों ने एकल-नैनोमीटर पैमाने पर ऐसी फिल्मों के मोटाई नियंत्रण का प्रदर्शन किया है। nanoparticle ्स या जिओलाइट्स जैसी आवेशित प्रजातियों को प्रतिस्थापित करके एलबीएल फिल्मों का निर्माण भी किया जा सकता है[6] पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स में से के स्थान पर या इसके अतिरिक्त। इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के बजाय हाइड्रोजन बंधन का उपयोग करके एलबीएल बयान भी पूरा किया गया है। बहुपरत निर्माण के बारे में अधिक जानकारी के लिए कृपया पॉलीइलेक्ट्रोलाइट सोखना देखें।
सोने के सब्सट्रेट पर पीईएम (पीएसएस-पीएएच (पॉली (एलिलमाइन) हाइड्रोक्लोराइड)) का एलबीएल गठन चित्र में देखा जा सकता है। सोखना कैनेटीक्स, परत की मोटाई और ऑप्टिकल घनत्व निर्धारित करने के लिए गठन को मल्टी-पैरामीट्रिक सरफेस प्लास्मोन रेजोनेंस का उपयोग करके मापा जाता है।[7]
पीईएम कोटिंग्स के मुख्य लाभ वस्तुओं को अनुरूप रूप से कोट करने की क्षमता है (अर्थात, तकनीक फ्लैट वस्तुओं को कोटिंग करने तक सीमित नहीं है), जल-आधारित प्रक्रियाओं का उपयोग करने के पर्यावरणीय लाभ, उचित लागत और विशेष रासायनिक गुणों का उपयोग। आगे के संशोधन के लिए फिल्म, जैसे कि धातु या अर्धचालक नैनोकणों का संश्लेषण, या विरोधी-चिंतनशील कोटिंग्स, ऑप्टिकल शटर (फोटोग्राफी), और सुपरहाइड्रोफोबिक कोटिंग्स बनाने के लिए सरंध्रता चरण संक्रमण।
ब्रिजिंग
यदि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखलाओं को आवेशित स्थूल आयनों (यानी डीएनए अणुओं की सरणी) की प्रणाली में जोड़ा जाता है, तो पॉलीइलेक्ट्रोलाइट ब्रिजिंग नामक दिलचस्प घटना हो सकती है।[8] ब्रिजिंग इंटरैक्शन शब्द आमतौर पर उस स्थिति पर लागू होता है जहां एकल पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखला दो (या अधिक) विपरीत रूप से आवेशित स्थूल आयनों (जैसे डीएनए अणु) को सोख सकती है, इस प्रकार आणविक पुलों की स्थापना करती है और, इसकी कनेक्टिविटी के माध्यम से, उनके बीच आकर्षक अंतःक्रियाओं की मध्यस्थता करती है।
छोटे स्थूल अलगाव पर, स्थूल आयनों के बीच श्रृंखला को निचोड़ा जाता है और सिस्टम में इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रभाव पूरी तरह से स्टेरिक प्रभाव से हावी हो जाते हैं - सिस्टम प्रभावी रूप से छुट्टी दे दी जाती है। जैसे-जैसे हम स्थूल पृथक्करण को बढ़ाते हैं, हम साथ-साथ उनके द्वारा अधिशोषित पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखला को भी खींचते हैं। श्रृंखला का खिंचाव श्रृंखला की रबर लोच के कारण उपर्युक्त आकर्षक अंतःक्रियाओं को जन्म देता है।
इसकी कनेक्टिविटी के कारण पॉलीइलेक्ट्रोलाइट श्रृंखला का व्यवहार सीमित असंबद्ध आयनों के मामले में लगभग कोई समानता नहीं रखता है।
पॉलीएसिड
बहुलक शब्दावली में, पॉलीएसिड मोनोमर के पर्याप्त अंश पर एसिड समूहों वाले बड़े अणुओं से बना पॉलीइलेक्ट्रोलाइट है। आमतौर पर, एसिड समूह होते हैं –COOH, –SO3H, या –PO3H2.[9]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ de Gennes, Pierre-Gilles (1979). पॉलिमर भौतिकी में स्केलिंग अवधारणाएँ. Cornell University Press. ISBN 0-8014-1203-X.
- ↑ Hess, M.; Jones, R. G.; Kahovec, J.; Kitayama, T.; Kratochvíl, P.; Kubisa, P.; Mormann, W.; Stepto, R. F. T.; Tabak, D.; Vohlídal, J.; Wilks, E. S. (1 January 2006). "Terminology of polymers containing ionizable or ionic groups and of polymers containing ions (IUPAC Recommendations 2006)". Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2067–2074. doi:10.1351/pac200678112067. S2CID 98243251.
- ↑ Kudaibergenov, S. (2012). "Novel macroporous amphoteric gels: Preparation and characterization". Express Polymer Letters. 6 (5): 346–353. doi:10.3144/expresspolymlett.2012.38.
- ↑ Tatykhanova, G. S.; Sadakbayeva, Z. K.; Berillo, D.; Galaev, I.; Abdullin, K. A.; Adilov, Z.; Kudaibergenov, S. E. (2012). "एलिलामाइन और मेथैक्रेलिक एसिड पर आधारित एम्फोटेरिक क्रायोगल्स के धातु परिसर". Macromolecular Symposia. 317–318: 18–27. doi:10.1002/masy.201100065.
- ↑ Berillo, D.; Elowsson, L.; Kirsebom, H. (2012). "चिटोसन क्रायोगेल स्कैफोल्ड्स के लिए क्रॉसलिंकर के रूप में ऑक्सीकृत डेक्सट्रान और चिटोसन और जिलेटिन के बीच पॉलीइलेक्ट्रोलाइट कॉम्प्लेक्स का निर्माण". Macromolecular Bioscience. 12 (8): 1090–9. doi:10.1002/mabi.201200023. PMID 22674878.
- ↑ Lee, Goo Soo; Lee, Yun-Jo; Yoon, Kyung Byung (2001). "आयोनिक इंकर्स के रूप में पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स के साथ ग्लास पर जिओलाइट क्रिस्टल की परत-दर-परत असेंबली". Journal of the American Chemical Society. 123 (40): 9769–79. doi:10.1021/ja010517q. PMID 11583538.
- ↑ Granqvist, Niko; Liang, Huamin; Laurila, Terhi; Sadowski, Janusz; Yliperttula, Marjo; Viitala, Tapani (2013). "सरफेस प्लास्मोन रेजोनेंस थ्री-वेवलेंथ और वेवगाइड मोड एनालिसिस द्वारा अल्ट्राथिन और थिक ऑर्गेनिक लेयर्स की विशेषता". Langmuir. 29 (27): 8561–71. doi:10.1021/la401084w. PMID 23758623.
- ↑ Podgornik, R.; Ličer, M. (2006). "चार्ज किए गए मैक्रोमोलेक्यूल्स के बीच पॉलीइलेक्ट्रोलाइट ब्रिजिंग इंटरैक्शन". Current Opinion in Colloid & Interface Science. 11 (5): 273. doi:10.1016/j.cocis.2006.08.001.
- ↑ Hess, M.; Jones, R. G.; Kahovec, J.; Kitayama, T.; Kratochvíl, P.; Kubisa, P.; Mormann, W.; Stepto, R. F. T.; et al. (2006). "Terminology of polymers containing ionizable or ionic groups and of polymers containing ions (IUPAC Recommendations 2006)" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2067. doi:10.1351/pac200678112067. S2CID 98243251.
