एका लेखात अँफोटेरिक सर्फॅक्टंट्स समजून घेणे——अमिनो अॅसिड प्रकार आणि बेटेन प्रकार

अ‍ॅम्फोटेरिक सर्फॅक्टंट्स असे सर्फॅक्टंट्स असतात ज्यात एकाच रेणूमध्ये अ‍ॅनिओनिक हायड्रोफिलिक गट आणि कॅशनिक हायड्रोफिलिक गट दोन्ही असतात. त्यांचे सर्वात महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे ते प्रोटॉन दान करू शकतात आणि स्वीकारू शकतात. वापरादरम्यान त्यांच्याकडे खालील वैशिष्ट्ये आहेत: अ‍ॅम्फोटेरिक सर्फॅक्टंट्स सामान्यतः धुणे, पसरवणे, इमल्सिफायिंग, निर्जंतुकीकरण, तंतू मऊ करणे आणि अँटीस्टॅटिकमध्ये चांगली कामगिरी करतात आणि फॅब्रिक फिनिशिंग सहाय्यक, रंगवणारे सहाय्यक, कॅल्शियम साबण डिस्पर्संट, ड्राय-क्लीनिंग सर्फॅक्टंट्स आणि मेटल कॉरजन इनहिबिटर इत्यादी म्हणून वापरले जाऊ शकतात. त्यांच्याकडे फॅब्रिकसाठी उत्कृष्ट मऊपणा, गुळगुळीतपणा आणि अँटीस्टॅटिक गुणधर्म आहेत; काही जीवाणूनाशक आणि बुरशी-प्रतिरोधक गुणधर्म; आणि चांगले इमल्सिफायिंग आणि डिस्पर्सिंग गुणधर्म. तथापि, या प्रकारचे सर्फॅक्टंट्स तुलनेने महाग असतात आणि त्यांची प्रत्यक्ष वापराची श्रेणी इतर प्रकारच्या सर्फॅक्टंट्सपेक्षा लहान असते. हे एक सौम्य सर्फॅक्टंट्स आहे. सिंगल अ‍ॅनिओनिक किंवा कॅशनिक सर्फॅक्टंट्सच्या विपरीत, अ‍ॅम्फोटेरिक सर्फॅक्टंट्स रेणूंमध्ये रेणूच्या एका टोकाला आम्लीय आणि मूलभूत दोन्ही गट असतात. आम्लीय गट बहुतेक कार्बोक्सिल, सल्फोनिक आम्ल किंवा फॉस्फेट गट असतात, तर मूलभूत गट अमिनो किंवा क्वाटरनरी अमोनियम गट असतात. ते अ‍ॅनिओनिक आणि नॉनिओनिक सर्फॅक्टंट्ससह मिसळले जाऊ शकतात आणि ते आम्ल, अल्कली, क्षार आणि अल्कधर्मी पृथ्वी धातू क्षारांना प्रतिरोधक असतात.

सध्या, सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या कृत्रिम अँफोटेरिक सर्फॅक्टंट्समध्ये बहुतेकदा कार्बोक्झिलेट गट त्यांच्या अ‍ॅनिओनिक भागांमध्ये असतात, तर काहींमध्ये सल्फोनेट गट असतात; त्यांचे कॅशनिक भाग बहुतेक अमाईन क्षार किंवा क्वाटरनरी अमोनियम क्षार असतात. ज्यांमध्ये कॅशनिक भाग म्हणून अमाईन क्षार असतात त्यांना अमिनो आम्ल प्रकार म्हणतात; ज्यांमध्ये कॅशनिक भाग म्हणून क्वाटरनरी अमोनियम क्षार असतात त्यांना बेटेन प्रकार म्हणतात.

1. अमिनो आम्ल प्रकार

अमिनो आम्ल-प्रकारच्या अँफोटेरिक सर्फॅक्टंट्सचे जलीय द्रावण अल्कधर्मी असते. जेव्हा हायड्रोक्लोरिक आम्ल हळूहळू ढवळत जोडले जाते, तेव्हा द्रावण तटस्थ झाल्यावर कोणताही बदल होत नाही. द्रावण किंचित आम्लयुक्त झाल्यावर एक अवक्षेपण तयार होते. द्रावणाला जोरदार आम्लयुक्त बनवण्यासाठी जर अधिक हायड्रोक्लोरिक आम्ल जोडले गेले तर अवक्षेपण पुन्हा विरघळते. हे सूचित करते की ते अल्कधर्मी वातावरणात अ‍ॅनिओनिक सर्फॅक्टंट म्हणून आणि अ‍ॅनिओनिक वातावरणात कॅशनिक सर्फॅक्टंट म्हणून वागते. तथापि, जेव्हा आयसोइलेक्ट्रिक बिंदूवर कॅशनिक आणि अ‍ॅनिओनिक गुणधर्म अगदी संतुलित असतात, तेव्हा हायड्रोफिलिसिटी कमी होते, परिणामी अवक्षेपण तयार होते. रेणूमधील अ‍ॅनियन हा कार्बोक्सिल गट असतो आणि कॅशन हा अमोनियम मीठ असतो. या प्रकारचा सर्फॅक्टंट माध्यमाच्या pH मध्ये बदलांसह वेगवेगळ्या पृष्ठभागाच्या क्रियाकलाप प्रदर्शित करतो. उदाहरणार्थ, डोडेसिलॅमिनोप्रोपियोनिक आम्ल (C12H25N+H2CH2CH2COO-) सोडियम हायड्रॉक्साइड माध्यमात सोडियम डोडेसिलॅमिनोप्रोपियोनेट (C12H25NHCH2CH2COO-Na+) मध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते, जे पाण्यात विरघळणारे अ‍ॅनिओनिक सर्फॅक्टंट म्हणून कार्य करते. हायड्रोक्लोरिक आम्ल माध्यमात, ते डोडेसिलॅमिनोप्रोपियोनिक आम्ल [(C12H25N+H2CH2CH2COOH)Cl-] च्या हायड्रोक्लोराइड क्षारात रूपांतरित केले जाऊ शकते, जे पाण्यात विरघळणारे कॅशनिक सर्फॅक्टंट म्हणून कार्य करते. जर माध्यमाचा pH अशा प्रकारे समायोजित केला गेला की सकारात्मक आणि नकारात्मक शुल्क पूर्णपणे संतुलित असतील, तर ते आतील क्षारात (C12H25N+H2CH2CH2COO-) रूपांतरित होते, जे पाण्यात कमी विरघळते आणि बाहेर पडते. या बिंदूवरील pH ला समविद्युत बिंदू म्हणतात. अमीनो आम्ल-प्रकारच्या अँफोटेरिक सर्फॅक्टंट्सचा प्रभाव पूर्णपणे वापरण्यासाठी, ते समविद्युत बिंदूपासून विचलित होणाऱ्या pH असलेल्या जलीय द्रावणात वापरावे लागतात. अमिनो आम्ल-प्रकारचे अँफोटेरिक सर्फॅक्टंट्स तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या सामान्य कच्च्या मालामध्ये उच्च अ‍ॅलिफॅटिक प्राथमिक अमाइन, मिथाइल अ‍ॅक्रिलेट (अ‍ॅक्रिलेट एस्टर पहा), अ‍ॅक्रिलोनिट्राइल आणि क्लोरोएसेटिक आम्ल यांचा समावेश होतो.

1. Bइटाइन प्रकार

बेटेन-प्रकारचे अँफोटेरिक सर्फॅक्टंट्स हे आम्लयुक्त, तटस्थ किंवा अल्कधर्मी असले तरी जलीय द्रावणांमध्ये विरघळणारे सर्वात मोठे वैशिष्ट्य आहे. ते समविद्युत बिंदूवर देखील अवक्षेपित होत नाहीत. याव्यतिरिक्त, त्यांच्याकडे पारगम्यता, डिटर्जन्सी आणि अँटीस्टॅटिक कामगिरी असे चांगले गुणधर्म देखील आहेत. म्हणून, ते चांगले इमल्सीफायर आणि सॉफ्टनर आहेत.

कार्बोक्सीबेटेन

रेणूमधील आयन हा कार्बोक्सिल गट आहे आणि कॅशन हा क्वाटरनरी अमोनियम गट आहे. उदाहरणार्थ, अल्काइल डायमिथाइल बेटेन [RN+(CH3)2CH2COO-], जिथे अल्काइल गट R मध्ये १२ ते १८ कार्बन अणू असतात. अमिनो आम्ल प्रकारांच्या तुलनेत, बीटेन प्रकार आम्लीय, तटस्थ किंवा क्षारीय माध्यमात पाण्यात विरघळू शकतात आणि समविद्युत बिंदूवर देखील अवक्षेपित होत नाहीत, म्हणून ते कोणत्याही pH असलेल्या जलीय द्रावणात वापरले जाऊ शकतात. अम्लीय माध्यमात, जेव्हा समविद्युत बिंदूचा pH कमी असतो, तेव्हा ते पाण्यात विरघळणारे कॅशनिक सर्फॅक्टंट [[RN+(CH3)2CH2COOH]Cl-] म्हणून वागते; तटस्थ किंवा क्षारीय माध्यमात, म्हणजे, जेव्हा pH समविद्युत बिंदूच्या समान किंवा त्यापेक्षा जास्त असतो, तेव्हा ते पाण्यात विरघळणारे अँफोटेरिक सर्फॅक्टंट म्हणून वागते आणि अ‍ॅनिओनिक सर्फॅक्टंट म्हणून वागत नाही. अ‍ॅम्फोटेरिक सर्फॅक्टंट फक्त आम्लीय माध्यमात अ‍ॅनिओनिक सर्फॅक्टंटसह अवक्षेपित होतात. विविध pH मूल्यांसह माध्यमातील कोणत्याही प्रकारच्या सर्फॅक्टंटसह ते एकत्रितपणे वापरले जाऊ शकतात. बेटेन-प्रकारचे अँफोटेरिक सर्फॅक्टंट तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या सामान्य कच्च्या मालामध्ये अल्काइल डायमिथाइल टर्शरी अमाइन आणि सोडियम क्लोरोएसीटेट इत्यादींचा समावेश आहे.

सल्फोबेटेन

रेणूमधील अ‍ॅनिओनिक गट हा सल्फो ग्रुप (SO3-) आहे आणि कॅशनिक गट हा क्वाटरनरी अमोनियम ग्रुप आहे. सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या गटांमध्ये अल्काइल डायमिथाइल सल्फोनेथिल बेटेन [RN+(CH3)2CH2CH2SO3-] आणि अल्काइल डायमिथाइल सल्फोप्रोपाइल बेटेन [RN+(CH3)2CH2CH2CH2SO3-] आहेत. सूत्रांमध्ये अल्काइल ग्रुप R मध्ये कार्बन अणूंची संख्या १२ ते १८ पर्यंत असते. सल्फोबेटेनमध्ये व्यापक गुणधर्म असतात; त्यांच्याकडे सामान्य बेटेनचे सर्व फायदेच नाहीत तर आम्ल, अल्कली आणि क्षारांच्या उच्च सांद्रतेला प्रतिकार करणे असे अद्वितीय फायदे देखील आहेत. सध्या, हायड्रॉक्सी सल्फोप्रोपाइल [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-] सल्फोप्रोपाइल बेटेनऐवजी वापरले जाते, जे उत्पादनादरम्यान मानवी शरीरासाठी हानिकारक पदार्थ तयार करतात. त्यांच्या संरचनेत हायड्रॉक्सिल गटांसह अ‍ॅनिओनिक आणि कॅशनिक गट दोन्हीच्या उपस्थितीमुळे, त्यांच्याकडे केवळ अ‍ॅम्फोटेरिक सर्फॅक्टंट्सचे सर्व फायदे नाहीत तर ते आम्ल, अल्कली आणि क्षारांच्या उच्च सांद्रतेला प्रतिकार, चांगले इमल्सिफायिंग, डिस्पर्सिंग आणि अँटीस्टॅटिक गुणधर्म तसेच जीवाणूनाशक, अँटीफंगल आणि व्हिस्कोइलास्टिक गुणधर्म देखील प्रदर्शित करतात. ते उत्कृष्ट एकूण कामगिरीसह सर्फॅक्टंट्स आहेत आणि दैनंदिन रसायने, तेलक्षेत्र तेल विस्थापन, फ्रॅक्चरिंग आणि आम्लीकरण यासारख्या विविध क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहेत.

फॉस्फोलिपिड बेटेन

रेणूमधील अ‍ॅनिओनिक गट हा फॉस्फेट गट (HPO4-) आहे आणि कॅशनिक गट हा क्वाटरनरी अमोनियम गट आहे. उदाहरणार्थ, अल्काइल डायमिथाइल हायड्रॉक्सीप्रोपिल फॉस्फेट बेटेन [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2HPO4-], जिथे अल्काइल गट R मध्ये १२ ते १८ कार्बन अणू असतात. ही रचना ठरवते की त्यात केवळ ओलेपणा, डिटर्जन्सी, विद्राव्यीकरण, इमल्सिफायिंग आणि डिस्पर्सिंग गुणधर्म, अँटीस्टॅटिक गुणधर्म, थर्मल स्थिरता, तसेच चांगली सुसंगतता, कमी चिडचिड आणि सामान्य अ‍ॅनिओनिक सर्फॅक्टंट्स जसे की चांगले अल्कली प्रतिरोध, इलेक्ट्रोलाइट प्रतिरोध आणि अँटीस्टॅटिक गुणधर्म यांच्यापेक्षा फायदे आहेत, परंतु त्यात मजबूत कॅल्शियम साबण डिस्पर्सिबिलिटी, कमी पृष्ठभाग ताण आणि उत्कृष्ट फोमिंग कार्यक्षमता देखील आहे.