ഒരു ലേഖനത്തിൽ ആംഫോട്ടെറിക് സർഫക്റ്റന്റുകളെക്കുറിച്ചുള്ള മനസ്സിലാക്കൽ——അമിനോ ആസിഡ് തരവും ബീറ്റൈൻ തരവും

ആംഫോട്ടെറിക് സർഫക്ടാന്റുകൾ ഒരേ തന്മാത്രയിൽ അയോണിക് ഹൈഡ്രോഫിലിക് ഗ്രൂപ്പുകളും കാറ്റയോണിക് ഹൈഡ്രോഫിലിക് ഗ്രൂപ്പുകളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന സർഫക്ടാന്റുകളാണ്. അവയുടെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട സ്വഭാവം അവയ്ക്ക് പ്രോട്ടോണുകൾ ദാനം ചെയ്യാനും സ്വീകരിക്കാനും കഴിയും എന്നതാണ്. ഉപയോഗ സമയത്ത് അവയ്ക്ക് ഇനിപ്പറയുന്ന സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്: ആംഫോട്ടെറിക് സർഫക്ടാന്റുകൾ സാധാരണയായി കഴുകൽ, ചിതറിക്കൽ, എമൽസിഫൈ ചെയ്യൽ, അണുവിമുക്തമാക്കൽ, മൃദുവാക്കൽ നാരുകൾ, ആന്റിസ്റ്റാറ്റിക് എന്നിവയിൽ മികച്ച പ്രകടനമാണ് കാണിക്കുന്നത്, കൂടാതെ ഫാബ്രിക് ഫിനിഷിംഗ് ഓക്സിലറികൾ, ഡൈയിംഗ് ഓക്സിലറികൾ, കാൽസ്യം സോപ്പ് ഡിസ്പേഴ്സന്റുകൾ, ഡ്രൈ-ക്ലീനിംഗ് സർഫക്ടാന്റുകൾ, മെറ്റൽ കോറഷൻ ഇൻഹിബിറ്ററുകൾ മുതലായവയായി ഉപയോഗിക്കാം. അവയ്ക്ക് തുണിത്തരങ്ങൾക്ക് മികച്ച മൃദുത്വം, മിനുസമാർന്നത്, ആന്റിസ്റ്റാറ്റിക് ഗുണങ്ങളുണ്ട്; ചില ബാക്ടീരിയ നശിപ്പിക്കുന്ന, പൂപ്പൽ-തടയുന്ന ഗുണങ്ങൾ; നല്ല എമൽസിഫൈ ചെയ്യൽ, ഡിസ്പേഴ്സിംഗ് ഗുണങ്ങൾ. എന്നിരുന്നാലും, ഈ തരത്തിലുള്ള സർഫക്ടാന്റുകൾ താരതമ്യേന ചെലവേറിയതാണ്, കൂടാതെ അതിന്റെ യഥാർത്ഥ പ്രയോഗ ശ്രേണി മറ്റ് തരത്തിലുള്ള സർഫക്ടാന്റുകളേക്കാൾ ചെറുതാണ്. ഇത് ഒരു നേരിയ സർഫക്ടാന്റാണ്. സിംഗിൾ അയോണിക് അല്ലെങ്കിൽ കാറ്റയോണിക് സർഫക്ടാന്റുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ആംഫോട്ടെറിക് സർഫക്ടാന്റുകൾ തന്മാത്രകളുടെ ഒരു അറ്റത്ത് അമ്ലവും അടിസ്ഥാന ഗ്രൂപ്പുകളും ഉണ്ട്. അമ്ലഗ്രൂപ്പുകൾ കൂടുതലും കാർബോക്‌സിൽ, സൾഫോണിക് ആസിഡ് അല്ലെങ്കിൽ ഫോസ്ഫേറ്റ് ഗ്രൂപ്പുകളാണ്, അതേസമയം അടിസ്ഥാന ഗ്രൂപ്പുകൾ അമിനോ അല്ലെങ്കിൽ ക്വാട്ടേണറി അമോണിയം ഗ്രൂപ്പുകളാണ്. ഇവയെ അയോണിക്, നോൺ-അയോണിക് സർഫാക്റ്റന്റുകളുമായി കലർത്താം, കൂടാതെ ആസിഡുകൾ, ക്ഷാരങ്ങൾ, ലവണങ്ങൾ, ആൽക്കലൈൻ എർത്ത് മെറ്റൽ ലവണങ്ങൾ എന്നിവയെ പ്രതിരോധിക്കും.

നിലവിൽ, സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന സിന്തറ്റിക് ആംഫോട്ടെറിക് സർഫാക്റ്റന്റുകളിൽ ഭൂരിഭാഗവും അയോണിക ഭാഗങ്ങളായി കാർബോക്‌സിലേറ്റ് ഗ്രൂപ്പുകളാണുള്ളത്, ചിലതിൽ സൾഫോണേറ്റ് ഗ്രൂപ്പുകളുണ്ട്; അവയുടെ കാറ്റയോണിക് ഭാഗങ്ങളാണ് കൂടുതലും അമിൻ ലവണങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ ക്വാട്ടേണറി അമോണിയം ലവണങ്ങൾ. കാറ്റയോണിക് ഭാഗമായി അമിൻ ലവണങ്ങൾ ഉള്ളവയെ അമിനോ ആസിഡ് തരം എന്നും കാറ്റയോണിക് ഭാഗമായി ക്വാട്ടേണറി അമോണിയം ലവണങ്ങൾ ഉള്ളവയെ ബീറ്റൈൻ തരം എന്നും വിളിക്കുന്നു.

1. അമിനോ ആസിഡ് തരം

അമിനോ ആസിഡ് തരത്തിലുള്ള ആംഫോട്ടെറിക് സർഫാക്റ്റന്റുകളുടെ ജലീയ ലായനി ക്ഷാര സ്വഭാവമുള്ളതാണ്. ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ് പതുക്കെ ഇളക്കി ചേർക്കുമ്പോൾ, ലായനി നിഷ്പക്ഷമാകുമ്പോൾ മാറ്റമൊന്നും ഉണ്ടാകില്ല. ലായനി ചെറുതായി അമ്ലമാകുമ്പോൾ ഒരു അവക്ഷിപ്തം രൂപം കൊള്ളുന്നു. ലായനി ശക്തമായി അമ്ലമാകാൻ കൂടുതൽ ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ് ചേർത്താൽ, അവക്ഷിപ്തം വീണ്ടും ലയിക്കുന്നു. ഇത് ക്ഷാര പരിതസ്ഥിതിയിൽ ഒരു അയോണിക് സർഫാക്റ്റന്റായും ഒരു അമ്ല പരിതസ്ഥിതിയിൽ ഒരു കാറ്റോണിക് സർഫാക്റ്റന്റായും പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഐസോഇലക്ട്രിക് പോയിന്റിൽ കാറ്റോണിക്, അയോണിക് ഗുണങ്ങൾ കൃത്യമായി സന്തുലിതമാകുമ്പോൾ, ഹൈഡ്രോഫിലിസിറ്റി കുറയുന്നു, അതിന്റെ ഫലമായി ഒരു അവക്ഷിപ്തം രൂപപ്പെടുന്നു. തന്മാത്രയിലെ അയോൺ ഒരു കാർബോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പാണ്, കാറ്റേഷൻ ഒരു അമോണിയം ലവണമാണ്. ഈ തരത്തിലുള്ള സർഫാക്റ്റന്റ് മാധ്യമത്തിന്റെ pH-ൽ വരുന്ന മാറ്റങ്ങളോടെ വ്യത്യസ്ത ഉപരിതല പ്രവർത്തനങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് മാധ്യമത്തിൽ, ഡോഡെസൈലാമിനോപ്രോപിയോണിക് ആസിഡ് (C12H25N+H2CH2CH2COO-) സോഡിയം ഡോഡെസൈലാമിനോപ്രോപിയോണിക് ആസിഡായി (C12H25NHCH2CH2COO-Na+) പരിവർത്തനം ചെയ്യാൻ കഴിയും, ഇത് വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്ന ഒരു അയോണിക് സർഫാക്റ്റന്റായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഒരു ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ് മാധ്യമത്തിൽ, ഇത് വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്ന കാറ്റോണിക് സർഫാക്റ്റന്റായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഡോഡെസൈലാമിനോപ്രോപിയോണിക് ആസിഡിന്റെ [(C12H25N+H2CH2CH2COOH)Cl-] ഹൈഡ്രോക്ലോറൈഡ് ലവണമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യാൻ കഴിയും. പോസിറ്റീവ്, നെഗറ്റീവ് ചാർജുകൾ കൃത്യമായി സന്തുലിതമാകുന്ന തരത്തിൽ മീഡിയത്തിന്റെ pH ക്രമീകരിച്ചാൽ, അത് ഒരു ആന്തരിക ലവണമായി (C12H25N+H2CH2CH2COO-) പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് വെള്ളത്തിൽ മോശമായി ലയിക്കുകയും അവക്ഷിപ്തമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ഘട്ടത്തിലുള്ള pH നെ ഐസോഇലക്ട്രിക് പോയിന്റ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു. അമിനോ ആസിഡ്-തരം ആംഫോട്ടെറിക് സർഫാക്റ്റന്റുകളുടെ പ്രഭാവം പൂർണ്ണമായി പ്രയോഗിക്കുന്നതിന്, ഐസോഇലക്ട്രിക് പോയിന്റിൽ നിന്ന് വ്യതിചലിക്കുന്ന pH ഉള്ള ജലീയ ലായനികളിൽ അവ ഉപയോഗിക്കണം. അമിനോ ആസിഡ്-തരം ആംഫോട്ടെറിക് സർഫാക്റ്റന്റുകൾ തയ്യാറാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന സാധാരണ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളിൽ ഉയർന്ന അലിഫാറ്റിക് പ്രൈമറി അമിനുകൾ, മീഥൈൽ അക്രിലേറ്റ് (അക്രിലേറ്റ് എസ്റ്ററുകൾ കാണുക), അക്രിലോണിട്രൈൽ, ക്ലോറോഅസെറ്റിക് ആസിഡ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

1. Bഎറ്റൈൻ തരം

ബീറ്റൈൻ-തരം ആംഫോട്ടെറിക് സർഫാക്റ്റന്റുകൾ അമ്ലമോ നിഷ്പക്ഷമോ ക്ഷാരമോ ആകട്ടെ, ജലീയ ലായനികളിൽ ലയിക്കുന്നതാണ് ഏറ്റവും വലിയ സ്വഭാവം. ഐസോഇലക്ട്രിക് പോയിന്റിൽ പോലും അവ അവക്ഷിപ്തമാകില്ല. കൂടാതെ, പെർമിയബിലിറ്റി, ഡിറ്റർജൻസി, ആന്റിസ്റ്റാറ്റിക് പ്രകടനം തുടങ്ങിയ നല്ല ഗുണങ്ങളും അവയ്ക്ക് ഉണ്ട്. അതിനാൽ, അവ നല്ല എമൽസിഫയറുകളും സോഫ്റ്റ്നറുകളുമാണ്.

കാർബോക്സിബെറ്റൈൻ

തന്മാത്രയിലെ ആനയോണ്‍ ഒരു കാര്‍ബോക്‌സില്‍ ഗ്രൂപ്പാണ്, കാറ്റേഷന്‍ ഒരു ക്വാട്ടേണറി അമോണിയം ഗ്രൂപ്പാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ആല്‍ക്കൈല്‍ ഡൈമെഥൈല്‍ ബീറ്റൈന്‍ [RN+(CH3)2CH2COO-], ഇവിടെ ആല്‍ക്കൈല്‍ ഗ്രൂപ്പ് R ന് 12 മുതല്‍ 18 വരെ കാര്‍ബണ്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. അമിനോ ആസിഡ് തരങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോള്‍, ബീറ്റൈന്‍ തരങ്ങള്‍ക്ക് അസിഡിക്, ന്യൂട്രല്‍, അല്ലെങ്കില്‍ ആല്‍ക്കലൈന്‍ മീഡിയകളില്‍ വെള്ളത്തില്‍ ലയിക്കാന്‍ കഴിയും, കൂടാതെ ഐസോഇലക്ട്രിക് പോയിന്റില്‍ പോലും അവക്ഷിപ്തമാകില്ല, അതിനാല്‍ അവ ഏതെങ്കിലും pH ഉള്ള ജലീയ ലായനികളില്‍ ഉപയോഗിക്കാം. അസിഡിക് മീഡിയയില്‍, ഐസോഇലക്ട്രിക് പോയിന്റിന്റെ pH കുറവായിരിക്കുമ്പോള്‍, അത് വെള്ളത്തില്‍ ലയിക്കുന്ന കാറ്റയോണിക് സര്‍ഫാക്ടന്റായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു [[RN+(CH3)2CH2COOH]Cl-]; ന്യൂട്രല്‍ അല്ലെങ്കില്‍ ആല്‍ക്കലൈന്‍ മീഡിയയില്‍, അതായത്, pH ഐസോഇലക്ട്രിക് പോയിന്റിന് തുല്യമോ അതില്‍ കൂടുതലോ ആയിരിക്കുമ്പോള്‍, അത് വെള്ളത്തില്‍ ലയിക്കുന്ന ആംഫോട്ടെറിക് സര്‍ഫാക്ടന്റായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുകയും ഒരു അയോണിക് സര്‍ഫാക്ടന്റായി പ്രവര്‍ത്തിക്കാതിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ആംഫോട്ടെറിക് സര്‍ഫാക്ടന്റുകള്‍ അമ്ല മാധ്യമങ്ങളില്‍ മാത്രമേ അയോണിക് സര്‍ഫാക്ടന്റുകളുമായി അവക്ഷിപ്തമാകാന്‍ സാധ്യതയുള്ളൂ. വ്യത്യസ്ത pH മൂല്യങ്ങളുള്ള മാധ്യമങ്ങളിലെ ഏത് തരത്തിലുള്ള സർഫാക്റ്റന്റുകളുമായും ഇവ സംയോജിച്ച് ഉപയോഗിക്കാം. ബീറ്റൈൻ-തരം ആംഫോട്ടെറിക് സർഫാക്റ്റന്റുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന സാധാരണ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളിൽ ആൽക്കൈൽ ഡൈമെഥൈൽ ടെർഷ്യറി അമിനുകൾ, സോഡിയം ക്ലോറോഅസെറ്റേറ്റ് മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

സൾഫോബെറ്റൈൻ

തന്മാത്രയിലെ അനിയോണിക് ഗ്രൂപ്പ് സൾഫോ ഗ്രൂപ്പ് (SO3-) ആണ്, കാറ്റയോണിക് ഗ്രൂപ്പ് ക്വാട്ടേണറി അമോണിയം ഗ്രൂപ്പാണ്. സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നവ ആൽക്കൈൽ ഡൈമെഥൈൽ സൾഫോണെഥൈൽ ബീറ്റൈൻസ് [RN+(CH3)2CH2CH2SO3-], ആൽക്കൈൽ ഡൈമെഥൈൽ സൾഫോപ്രോപൈൽ ബീറ്റൈൻസ് [RN+(CH3)2CH2CH2CH2SO3-] എന്നിവയാണ്. ഫോർമുലകളിലെ ആൽക്കൈൽ ഗ്രൂപ്പ് R ലെ കാർബൺ ആറ്റങ്ങളുടെ എണ്ണം 12 മുതൽ 18 വരെയാണ്. സൾഫോബെറ്റൈനുകൾക്ക് സമഗ്രമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്; അവയ്ക്ക് സാധാരണ ബീറ്റൈനുകളുടെ എല്ലാ ഗുണങ്ങളുമുണ്ട്, മാത്രമല്ല ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയിലുള്ള ആസിഡുകൾ, ക്ഷാരങ്ങൾ, ലവണങ്ങൾ എന്നിവയോടുള്ള പ്രതിരോധം പോലുള്ള അതുല്യമായ ഗുണങ്ങളുമുണ്ട്. നിലവിൽ, ഹൈഡ്രോക്സി സൾഫോപ്രൊപൈൽ [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-] സൾഫോപ്രൊപൈൽ ബീറ്റൈനുകൾക്ക് പകരമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ഉൽ‌പാദന സമയത്ത് മനുഷ്യശരീരത്തിന് ഹാനികരമായ പദാർത്ഥങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ ഗ്രൂപ്പുകളുള്ള അയോണിക്, കാറ്റാനിക് ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഘടനയുടെ സാന്നിധ്യം കാരണം, അവയ്ക്ക് ആംഫോട്ടെറിക് സർഫാക്റ്റന്റുകളുടെ എല്ലാ ഗുണങ്ങളും മാത്രമല്ല, ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയിലുള്ള ആസിഡുകൾ, ക്ഷാരങ്ങൾ, ലവണങ്ങൾ എന്നിവയ്‌ക്കെതിരായ പ്രതിരോധം, നല്ല എമൽസിഫൈയിംഗ്, ഡിസ്‌പെഴ്‌സിംഗ്, ആന്റിസ്റ്റാറ്റിക് ഗുണങ്ങൾ, ബാക്ടീരിയ നശിപ്പിക്കൽ, ആന്റിഫംഗൽ, വിസ്കോലാസ്റ്റിക് ഗുണങ്ങൾ എന്നിവയും പ്രകടമാക്കുന്നു. മികച്ച മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രകടനമുള്ള സർഫാക്റ്റന്റുകളാണ് അവ, ദൈനംദിന രാസവസ്തുക്കൾ, ഓയിൽഫീൽഡ് ഓയിൽ ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ്, ഫ്രാക്ചറിംഗ്, അസിഡൈസിംഗ് തുടങ്ങിയ വിവിധ മേഖലകളിൽ വ്യാപകമായി പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്നു.

ഫോസ്ഫോളിപിഡ് ബീറ്റൈൻ

തന്മാത്രയിലെ അയോണിക് ഗ്രൂപ്പ് ഫോസ്ഫേറ്റ് ഗ്രൂപ്പ് (HPO4-) ആണ്, കാറ്റയോണിക് ഗ്രൂപ്പ് ക്വാട്ടേണറി അമോണിയം ഗ്രൂപ്പാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ആൽക്കൈൽ ഡൈമെഥൈൽ ഹൈഡ്രോക്സിപ്രൊപൈൽ ഫോസ്ഫേറ്റ് ബീറ്റൈൻ [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2HPO4-], ഇവിടെ ആൽക്കൈൽ ഗ്രൂപ്പ് R-ൽ 12 മുതൽ 18 വരെ കാർബൺ ആറ്റങ്ങളുണ്ട്. ഈ ഘടന നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ഇതിന് ആംഫോട്ടെറിക് സർഫക്ടാന്റുകളുടെ മികച്ച ഗുണങ്ങളായ വെറ്റബിലിറ്റി, ഡിറ്റർജൻസി, സോളുബിലൈസേഷൻ, എമൽസിഫൈയിംഗ്, ഡിസ്പേഴ്സിംഗ് പ്രോപ്പർട്ടികൾ, ആന്റിസ്റ്റാറ്റിക് പ്രോപ്പർട്ടി, താപ സ്ഥിരത, അതുപോലെ നല്ല അനുയോജ്യത, കുറഞ്ഞ പ്രകോപനം, മികച്ച ആൽക്കലി പ്രതിരോധം, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് പ്രതിരോധം, ആന്റിസ്റ്റാറ്റിക് പ്രോപ്പർട്ടി തുടങ്ങിയ പൊതു അയോണിക് സർഫക്ടാന്റുകളേക്കാൾ ഗുണങ്ങൾ എന്നിവ മാത്രമല്ല, ശക്തമായ കാൽസ്യം സോപ്പ് ഡിസ്പേഴ്സബിലിറ്റി, കുറഞ്ഞ ഉപരിതല പിരിമുറുക്കം, മികച്ച നുരയുന്ന പ്രകടനം എന്നിവയും ഉണ്ട്.