এক প্রবন্ধে অ্যামফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট বোঝা——অ্যামিনো অ্যাসিড টাইপ এবং বেটেইন টাইপ

অ্যামফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট হল এমন সার্ফ্যাক্ট্যান্ট যা একই অণুতে অ্যানিওনিক হাইড্রোফিলিক গ্রুপ এবং ক্যাটানিক হাইড্রোফিলিক গ্রুপ উভয়ই ধারণ করে। তাদের সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হল তারা প্রোটন দান এবং গ্রহণ করতে পারে। ব্যবহারের সময় তাদের নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য রয়েছে: অ্যামফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টগুলি সাধারণত ধোয়া, বিচ্ছুরণ, ইমালসিফাইং, জীবাণুমুক্তকরণ, তন্তু নরমকরণ এবং অ্যান্টিস্ট্যাটিক উভয় ক্ষেত্রেই ভালো পারফরম্যান্স করে এবং ফ্যাব্রিক ফিনিশিং সহায়ক, রঞ্জন সহায়ক, ক্যালসিয়াম সাবান বিচ্ছুরণকারী, ড্রাই-ক্লিনিং সার্ফ্যাক্ট্যান্ট এবং ধাতব ক্ষয় প্রতিরোধক ইত্যাদি হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। তাদের কাপড়ের জন্য চমৎকার কোমলতা, মসৃণতা এবং অ্যান্টিস্ট্যাটিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে; কিছু ব্যাকটেরিয়াঘটিত এবং ছাঁচ-প্রতিরোধী বৈশিষ্ট্য; এবং ভাল ইমালসিফাইং এবং ডিসপারসিং বৈশিষ্ট্য রয়েছে। তবে, এই ধরণের সার্ফ্যাক্ট্যান্ট তুলনামূলকভাবে ব্যয়বহুল এবং এর প্রকৃত প্রয়োগের পরিসর অন্যান্য ধরণের সার্ফ্যাক্ট্যান্টের তুলনায় ছোট। এটি একটি হালকা সার্ফ্যাক্ট্যান্ট। একক অ্যানিওনিক বা ক্যাটানিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টের বিপরীতে, অ্যামফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট অণুগুলির অণুর এক প্রান্তে অ্যাসিডিক এবং মৌলিক উভয় গ্রুপ থাকে। অ্যাসিডিক গ্রুপগুলি বেশিরভাগই কার্বক্সিল, সালফোনিক অ্যাসিড, বা ফসফেট গ্রুপ, যখন মৌলিক গ্রুপগুলি অ্যামিনো বা কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম গ্রুপ। এগুলি অ্যানিওনিক এবং নন-আয়োনিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টের সাথে মিশ্রিত করা যেতে পারে এবং অ্যাসিড, ক্ষার, লবণ এবং ক্ষারীয় মাটির ধাতব লবণের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী।

বর্তমানে, সাধারণত ব্যবহৃত সিন্থেটিক অ্যাম্ফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টগুলির বেশিরভাগই অ্যানিওনিক অংশ হিসেবে কার্বক্সিলেট গ্রুপ থাকে, কিছুতে সালফোনেট গ্রুপ থাকে; তাদের ক্যাটানিক অংশ বেশিরভাগই অ্যামাইন লবণ বা কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম লবণ। যাদের অ্যামাইন লবণ ক্যাটানিক অংশ হিসেবে থাকে তাদের অ্যামিনো অ্যাসিড টাইপ বলা হয়; যাদের ক্যাটানিক অংশ হিসেবে থাকে তাদের বেটাইন টাইপ বলা হয়।

1. অ্যামিনো অ্যাসিডের ধরণ

অ্যামিনো অ্যাসিড-ধরণের অ্যামফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টের জলীয় দ্রবণ ক্ষারীয়। যখন হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড ধীরে ধীরে নাড়াচাড়া করে যোগ করা হয়, তখন দ্রবণটি নিরপেক্ষ হয়ে গেলে কোনও পরিবর্তন হয় না। দ্রবণটি সামান্য অম্লীয় হয়ে গেলে একটি অবক্ষেপ তৈরি হয়। দ্রবণটিকে তীব্র অম্লীয় করার জন্য যদি আরও হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড যোগ করা হয়, তাহলে অবক্ষেপটি আবার দ্রবীভূত হয়। এটি ইঙ্গিত দেয় যে এটি ক্ষারীয় পরিবেশে অ্যানিওনিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট হিসাবে এবং অ্যাসিডিক পরিবেশে ক্যাটানিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট হিসাবে আচরণ করে। তবে, যখন আইসোইলেকট্রিক বিন্দুতে ক্যাটানিক এবং অ্যানিওনিক বৈশিষ্ট্যগুলি ঠিক ভারসাম্যপূর্ণ হয়, তখন হাইড্রোফিলিসিটি হ্রাস পায়, যার ফলে একটি অবক্ষেপ তৈরি হয়। অণুতে অ্যানিয়ন একটি কার্বক্সিল গ্রুপ এবং ক্যাটান একটি অ্যামোনিয়াম লবণ। এই ধরণের সার্ফ্যাক্ট্যান্ট মাধ্যমের pH পরিবর্তনের সাথে বিভিন্ন পৃষ্ঠের ক্রিয়াকলাপ প্রদর্শন করে। উদাহরণস্বরূপ, ডোডেসিলামিনোপ্রোপিওনিক অ্যাসিড (C12H25N+H2CH2CH2COO-) সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড মাধ্যমে সোডিয়াম ডোডেসিলামিনোপ্রোপিওনেট (C12H25NHCH2CH2COO-Na+) তে রূপান্তরিত হতে পারে, যা জলে দ্রবণীয় অ্যানিওনিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট হিসেবে কাজ করে। হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড মাধ্যমে, এটি ডোডেসিলামিনোপ্রোপিওনিক অ্যাসিড [(C12H25N+H2CH2CH2COOH)Cl-] এর হাইড্রোক্লোরাইড লবণে রূপান্তরিত হতে পারে, যা জলে দ্রবণীয় ক্যাটানিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট হিসেবে কাজ করে। যদি মাধ্যমের pH এমনভাবে সামঞ্জস্য করা হয় যাতে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক চার্জ ঠিক ভারসাম্যপূর্ণ হয়, তাহলে এটি একটি অভ্যন্তরীণ লবণে (C12H25N+H2CH2CH2COO-) রূপান্তরিত হয়, যা পানিতে খুব কম দ্রবণীয় এবং অবক্ষেপিত হয়। এই বিন্দুতে pH কে আইসোইলেকট্রিক পয়েন্ট বলা হয়। অ্যামিনো অ্যাসিড-ধরণের অ্যামফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টের প্রভাব সম্পূর্ণরূপে প্রয়োগ করতে, এগুলিকে জলীয় দ্রবণে ব্যবহার করতে হবে যার pH আইসোইলেকট্রিক পয়েন্ট থেকে বিচ্যুত হয়। অ্যামিনো অ্যাসিড-ধরণের অ্যামফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট তৈরিতে ব্যবহৃত সাধারণ কাঁচামালগুলির মধ্যে রয়েছে উচ্চতর অ্যালিফ্যাটিক প্রাথমিক অ্যামাইন, মিথাইল অ্যাক্রিলেট (অ্যাক্রিলেট এস্টার দেখুন), অ্যাক্রিলোনিট্রাইল এবং ক্লোরোএসেটিক অ্যাসিড।

1. Bইটাইন টাইপ

বেটাইন-ধরণের অ্যাম্ফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টগুলির সবচেয়ে বড় বৈশিষ্ট্য হল তারা জলীয় দ্রবণে দ্রবণীয়, সেগুলি অ্যাসিডিক, নিরপেক্ষ বা ক্ষারীয় যাই হোক না কেন। এগুলি আইসোইলেকট্রিক বিন্দুতেও অবক্ষেপিত হয় না। এছাড়াও, তাদের ব্যাপ্তিযোগ্যতা, ডিটারজেন্সি এবং অ্যান্টিস্ট্যাটিক কর্মক্ষমতার মতো ভাল বৈশিষ্ট্যও রয়েছে। অতএব, এগুলি ভাল ইমালসিফায়ার এবং সফটনার।

কার্বক্সিবেটাইন

অণুতে থাকা অ্যানিয়নটি একটি কার্বক্সিল গ্রুপ এবং ক্যাটান হল একটি কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম গ্রুপ। উদাহরণস্বরূপ, অ্যালকাইল ডাইমিথাইল বিটেইন [RN+(CH3)2CH2COO-], যেখানে অ্যালকাইল গ্রুপ R-তে ১২ থেকে ১৮টি কার্বন পরমাণু থাকে। অ্যামিনো অ্যাসিড ধরণের তুলনায়, বিটেইন ধরণেরগুলি অ্যাসিডিক, নিরপেক্ষ বা ক্ষারীয় মাধ্যমে পানিতে দ্রবীভূত হতে পারে এবং এমনকি আইসোইলেকট্রিক বিন্দুতেও অবক্ষেপণ করে না, তাই এগুলি যেকোনো pH সহ জলীয় দ্রবণে ব্যবহার করা যেতে পারে। অ্যাসিডিক মিডিয়াতে, যখন আইসোইলেকট্রিক বিন্দুর pH কম থাকে, তখন এটি জলে দ্রবণীয় ক্যাটানিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট [[RN+(CH3)2CH2COOH]Cl-] হিসাবে আচরণ করে; নিরপেক্ষ বা ক্ষারীয় মিডিয়াতে, অর্থাৎ, যখন pH আইসোইলেকট্রিক বিন্দুর সমান বা তার চেয়ে বেশি হয়, তখন এটি জলে দ্রবণীয় অ্যাম্ফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট হিসাবে আচরণ করে এবং অ্যানিওনিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট হিসাবে আচরণ করে না। অ্যাম্ফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টগুলি কেবল অ্যাসিডিক মিডিয়াতে অ্যানিওনিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টের সাথে অবক্ষেপণ তৈরি করে। বিভিন্ন pH মান সহ যেকোনো ধরণের সার্ফ্যাক্ট্যান্টের সাথে এগুলি একত্রে ব্যবহার করা যেতে পারে। বেটাইন-টাইপ অ্যামফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট তৈরির জন্য ব্যবহৃত সাধারণ কাঁচামালগুলির মধ্যে রয়েছে অ্যালকাইল ডাইমিথাইল টারশিয়ারি অ্যামাইন এবং সোডিয়াম ক্লোরোঅ্যাসিটেট ইত্যাদি।

সালফোবেটাইন

অণুতে অ্যানিওনিক গ্রুপ হল সালফো গ্রুপ (SO3-), এবং ক্যাটানিক গ্রুপ হল কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম গ্রুপ। সাধারণত ব্যবহৃত অ্যালকাইল ডাইমিথাইল সালফোনেথাইল বেটাইন [RN+(CH3)2CH2CH2SO3-] এবং অ্যালকাইল ডাইমিথাইল সালফোপ্রোপাইল বেটাইন [RN+(CH3)2CH2CH2CH2SO3-]। সূত্রগুলিতে অ্যালকাইল গ্রুপ R-তে কার্বন পরমাণুর সংখ্যা 12 থেকে 18 পর্যন্ত। সালফোবেটাইনের ব্যাপক বৈশিষ্ট্য রয়েছে; এগুলি কেবল সাধারণ বেটাইনের সমস্ত সুবিধাই ধারণ করে না বরং অ্যাসিড, ক্ষার এবং লবণের উচ্চ ঘনত্বের বিরুদ্ধে প্রতিরোধের মতো অনন্য সুবিধাও রাখে। বর্তমানে, সালফোপ্রোপাইল বেটাইন প্রতিস্থাপনের জন্য হাইড্রোক্সি সালফোপ্রোপাইল [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-] ব্যবহার করা হয়, যা উৎপাদনের সময় মানবদেহের জন্য ক্ষতিকারক পদার্থ তৈরি করে। তাদের গঠনে হাইড্রোক্সিল গ্রুপ সহ অ্যানিওনিক এবং ক্যাটানিক উভয় গ্রুপের উপস্থিতির কারণে, তাদের কেবল অ্যামফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টের সমস্ত সুবিধাই নেই বরং অ্যাসিড, ক্ষার এবং লবণের উচ্চ ঘনত্ব, ভাল ইমালসিফাইং, ডিসপারসিং এবং অ্যান্টিস্ট্যাটিক বৈশিষ্ট্য, সেইসাথে ব্যাকটেরিয়াঘটিত, অ্যান্টিফাঙ্গাল এবং ভিসকোইলাস্টিক বৈশিষ্ট্যের প্রতিরোধ ক্ষমতাও রয়েছে। এগুলি চমৎকার সামগ্রিক কর্মক্ষমতা সহ সার্ফ্যাক্ট্যান্ট এবং দৈনন্দিন রাসায়নিক, তেলক্ষেত্র তেল স্থানচ্যুতি, ফ্র্যাকচারিং এবং অ্যাসিডাইজিংয়ের মতো বিভিন্ন ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়েছে।

ফসফোলিপিড বিটেইন

অণুতে অ্যানিওনিক গ্রুপ হল ফসফেট গ্রুপ (HPO4-), এবং ক্যাটানিক গ্রুপ হল কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম গ্রুপ। উদাহরণস্বরূপ, অ্যালকাইল ডাইমিথাইল হাইড্রোক্সিপ্রোপাইল ফসফেট বিটেইন [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2HPO4-], যেখানে অ্যালকাইল গ্রুপ R-তে 12 থেকে 18টি কার্বন পরমাণু থাকে। এই কাঠামোটি নির্ধারণ করে যে এটি কেবল অ্যাম্ফোটেরিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টের চমৎকার বৈশিষ্ট্য যেমন ভেজাতা, ডিটারজেন্সি, দ্রাব্যীকরণ, ইমালসিফাইং এবং ডিসপারসিং বৈশিষ্ট্য, অ্যান্টিস্ট্যাটিক বৈশিষ্ট্য, তাপীয় স্থিতিশীলতা, পাশাপাশি ভাল সামঞ্জস্যতা, কম জ্বালা এবং সাধারণ অ্যানিওনিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট যেমন উন্নত ক্ষার প্রতিরোধ, ইলেক্ট্রোলাইট প্রতিরোধ এবং অ্যান্টিস্ট্যাটিক বৈশিষ্ট্যের তুলনায় সুবিধাগুলি ধারণ করে না, তবে শক্তিশালী ক্যালসিয়াম সাবান বিচ্ছুরণযোগ্যতা, কম পৃষ্ঠ টান এবং চমৎকার ফোমিং কর্মক্ষমতাও রয়েছে।