রসায়নশাস্ত্রে, কিছু জৈব যৌগ জলে অদ্রবণীয় বা সামান্য দ্রবণীয় হওয়ার কারণে ব্যবহারিক প্রয়োগে অনেক অসুবিধা সৃষ্টি করে। তবে, যখন এই জৈব যৌগগুলি সারফ্যাক্ট্যান্টের সাথে সহাবস্থান করে, তখন তাদের দ্রবণীয়তা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, এই ঘটনাটি দ্রাব্যায়ন নামে পরিচিত। এই প্রক্রিয়ায় সারফ্যাক্ট্যান্ট দ্রাব্যকারক হিসেবে কাজ করে, এবং যে জৈব যৌগগুলি দ্রবীভূত হয় সেগুলিকে দ্রাব্যজাত পদার্থ (soubilizates) বলা হয়। এই প্রবন্ধে দ্রাব্যায়নের কার্যপ্রণালী এবং এর প্রভাবকসমূহ নিয়ে বিস্তারিত আলোচনা করা হবে।
দ্রবণীকরণের ঘটনাটি সারফ্যাক্ট্যান্টের বৈশিষ্ট্যের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। পরীক্ষা থেকে দেখা গেছে যে, যখন সারফ্যাক্ট্যান্টের ঘনত্ব ক্রিটিক্যাল মাইসেল কনসেনট্রেশন (CMC)-এর চেয়ে কম থাকে, তখন জৈব পদার্থের দ্রবণীয়তার তেমন কোনো পরিবর্তন হয় না; কিন্তু, যখন ঘনত্ব CMC অতিক্রম করে, তখন দ্রবণীয়তা দ্রুত বৃদ্ধি পায়। এর কারণ হলো, এই ঘনত্বে সারফ্যাক্ট্যান্টগুলো মাইসেল গঠন করতে শুরু করে এবং দ্রবণীকরণ মাইসেল গঠনের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত।
মাইসেলের মধ্যে দ্রবীভূত পদার্থের অবস্থানের উপর নির্ভর করে দ্রবীভূত হওয়ার প্রধানত চারটি উপায় রয়েছে:
① মাইসেলের অভ্যন্তরে দ্রবণীয়করণ: এই পদ্ধতিটি বেনজিন, ইথাইলবেনজিন এবং এন-হেপ্টেনের মতো সরল অধ্রুবীয় হাইড্রোকার্বন পদার্থগুলোর জন্য উপযুক্ত। এগুলো মাইসেলের অভ্যন্তরে সহজেই দ্রবণীয়, কারণ মাইসেলের অভ্যন্তরভাগকে একটি বিশুদ্ধ হাইড্রোকার্বন যৌগ হিসেবে বিবেচনা করা যায়, যার বৈশিষ্ট্য এই পদার্থগুলোর অনুরূপ।
২ মাইসেলের প্যালিসেড স্তরে দ্রবণীয়করণ: দীর্ঘ-শৃঙ্খল অ্যালকোহল এবং অ্যাসিডের মতো পোলার জৈব পদার্থগুলো সারফ্যাক্ট্যান্ট অণুর সাথে পর্যায়ক্রমে এবং সমান্তরালে বিন্যস্ত থাকে। এদের নন-পোলার অংশগুলো ভ্যান ডার ওয়ালস বলের মাধ্যমে সারফ্যাক্ট্যান্টের হাইড্রোফোবিক গ্রুপগুলোর সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, অপরদিকে এদের পোলার অংশগুলো ভ্যান ডার ওয়ালস বল এবং হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে সারফ্যাক্ট্যান্টের হাইড্রোফিলিক গ্রুপগুলোর সাথে সংযুক্ত থাকে।
③ মাইসেলের পৃষ্ঠে দ্রবণীয়করণ: বৃহৎ আণবিক পদার্থ, রঞ্জক পদার্থ ইত্যাদি মাইসেলের পৃষ্ঠে অধিশোষিত হয় এবং আন্তঃআণবিক ভ্যান ডার ওয়ালস বল বা হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে আবদ্ধ থাকে, যার ফলে জলে এদের দ্রবণীয়তা বৃদ্ধি পায়। তবে, এই পদ্ধতিতে দ্রবণীয়করণের পরিমাণ তুলনামূলকভাবে কম।
২. পলিঅক্সিইথিলিন চেইনের মধ্যে দ্রবণ: পলিঅক্সিইথিলিন-জাতীয় সারফ্যাক্ট্যান্টের হাইড্রোফিলিক গ্রুপ অংশের দীর্ঘ আণবিক চেইনের কারণে, এগুলো প্রায়শই কুন্ডলী পাকানো অবস্থায় থাকে। জৈব পদার্থগুলো হাইড্রোফিলিক পলিঅক্সিইথিলিন চেইনের ভেতরে জড়িয়ে গিয়ে পেঁচিয়ে যেতে পারে। এই পদ্ধতিতে দ্রবণের পরিমাণ তুলনামূলকভাবে বেশি হয়।
এই চারটি দ্রবীভূতকরণ পদ্ধতিই ‘সমধর্মী সমধর্মীতে দ্রবীভূত হয়’ নীতি অনুসরণ করে, এবং দ্রবীভূতকরণের পরিমাণের ক্রম বেশি থেকে কম হলে হলো: পলিঅক্সিইথিলিন শৃঙ্খলের মধ্যে দ্রবীভূতকরণ > মাইসেলের প্যালিসেড স্তরে দ্রবীভূতকরণ > মাইসেলের অভ্যন্তরে দ্রবীভূতকরণ > মাইসেলের পৃষ্ঠে দ্রবীভূতকরণ।
এটি লক্ষণীয় যে, দ্রবীভূতকরণের কারণে জলে জৈব পদার্থের দ্রবণীয়তা বাড়লেও দ্রবণের বৈশিষ্ট্যগুলিতে উল্লেখযোগ্য কোনো পরিবর্তন হয় না। এর কারণ হলো, জৈব অণুগুলি বড় কণা গঠন করতে পারে, যার ফলে দ্রবণে কণার সংখ্যায় উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি ঘটে না। এটি পরোক্ষভাবে বহুসংখ্যক জৈব অণুর উপর মাইসেলের বন্ধন ও সংযুক্তি প্রভাবকেও প্রমাণ করে।
২. দ্রবীভূতকরণকে প্রভাবিতকারী উপাদানসমূহ
দ্রবণীকরণ শুধু মাইসেলের উপস্থিতির সাথেই ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত নয়, বরং এটি দ্রবণকারক এবং দ্রবীভূত পদার্থের অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্য দ্বারাও প্রভাবিত হয়। এছাড়াও, যে কোনো উপাদান যা সারফ্যাক্ট্যান্টের CMC-কে প্রভাবিত করতে পারে, তা দ্রবণীকরণকেও প্রভাবিত করবে।
দ্রবণকারক (সারফ্যাক্ট্যান্ট)
ঘনত্ব: সারফ্যাক্ট্যান্টের ঘনত্ব যত বেশি হবে, তত বেশি পরিমাণে মাইসেল গঠিত হবে এবং মাইসেলগুলোর সংযুক্তির মাত্রাও তত বেশি হবে, যা তাদেরকে আরও বেশি দ্রবণীয় পদার্থের সাথে মিথস্ক্রিয়া করতে সক্ষম করে।
আণবিক গঠন: হাইড্রোফোবিক হাইড্রোকার্বন শৃঙ্খল যত দীর্ঘ হয়, দ্রবীভূত করার ক্ষমতা তত বেশি হয়; একই হাইড্রোফিলিক গ্রুপযুক্ত সারফ্যাক্ট্যান্টের ক্ষেত্রে, হাইড্রোফোবিক হাইড্রোকার্বন শৃঙ্খল যত দীর্ঘ হয়, তাদের CMC তত ছোট হয় এবং দ্রবীভূত করার ক্ষমতা তত বেশি হয়। এছাড়াও, সাধারণত আয়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের তুলনায় নন-আয়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের দ্রবীভূত করার ক্ষমতা বেশি শক্তিশালী হয়।
দ্রবীভূত করুন
সাধারণত, দ্রবীভূত পদার্থের পোলারিটি যত বেশি হয়, তার দ্রবীভূত করার ক্ষমতাও তত বেশি হয়। এর কারণ হতে পারে যে, পোলার দ্রবীভূত পদার্থগুলো হাইড্রোজেন বন্ধন এবং ভ্যান ডার ওয়ালস বলের মাধ্যমে মাইসেলের পৃষ্ঠের হাইড্রোফিলিক গ্রুপগুলোর সাথে মিথস্ক্রিয়া করার সম্ভাবনা বেশি রাখে। একই সাথে, তাদের নন-পোলার অংশগুলোও সারফ্যাক্ট্যান্টের হাইড্রোফোবিক গ্রুপগুলোর সাথে মিথস্ক্রিয়া করার প্রবণতা দেখায়।
তাপমাত্রা
আয়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের ক্ষেত্রে, তাপমাত্রা বৃদ্ধি তাদের দ্রবণীয়করণ প্রভাব বাড়িয়ে তোলে। এর কারণ হলো, তাপমাত্রা বাড়লে CMC বৃদ্ধি পায়, ফলে আরও বেশি সারফ্যাক্ট্যান্ট দ্রবণে দ্রবীভূত হতে পারে এবং আরও বেশি মাইসেল গঠিত হয়।
পলিঅক্সিইথিলিন-জাতীয় নন-আয়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের ক্ষেত্রে, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে দ্রবীভূত করার ক্ষমতাও বৃদ্ধি পায়। তবে, যখন তাপমাত্রা ক্লাউড পয়েন্টে পৌঁছায় বা তা অতিক্রম করে, তখন দ্রবীভূত করার প্রভাব দুর্বল হয়ে পড়ে।
ইলেক্ট্রোলাইট
ইলেকট্রোলাইট যোগ করলে হাইড্রোকার্বনের ক্ষেত্রে আয়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের দ্রবণ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়, কিন্তু পোলার পদার্থের ক্ষেত্রে তা হ্রাস পায়। এর কারণ হলো, ইলেকট্রোলাইট হাইড্রোফিলিক গ্রুপগুলোর বৈদ্যুতিক চার্জের একটি অংশকে প্রশমিত করে, ফলে মাইসেলের পৃষ্ঠে হাইড্রোফিলিক গ্রুপগুলোর বিন্যাস আরও সংহত হয়, যা পোলার দ্রবণীয় পদার্থের প্রবেশের জন্য প্রতিকূল।
নন-আয়নিক সারফ্যাক্ট্যান্টের ক্ষেত্রে, ইলেক্ট্রোলাইট যোগ করলে তাদের দ্রবীভূত করার ক্ষমতা বৃদ্ধি পেতে পারে। এর কারণ হলো সল্টিং-আউট প্রভাব, যা সারফ্যাক্ট্যান্ট অণুর উপর পানির বাধা কমিয়ে দেয়, তাদের গতিশীলতা বাড়ায় এবং মাইসেল গঠনকে সহজতর করে তোলে।
দ্রবণীকরণ একটি জটিল প্রক্রিয়া যা বিভিন্ন কারণ দ্বারা প্রভাবিত হয়। এই কারণগুলো এবং তাদের পারস্পরিক ক্রিয়ার কৌশল সম্পর্কে গভীর জ্ঞান অর্জনের মাধ্যমে আমরা রাসায়নিক প্রক্রিয়া ও পণ্যের কার্যকারিতা উন্নত করতে দ্রবণীকরণকে আরও ভালোভাবে কাজে লাগাতে পারি।
পোস্টের সময়: ২৪ মার্চ, ২০২৬