نانونیک سیلولوز ایتھر کی سطح کی خصوصیات پر متبادل اور سالماتی وزن کے اثرات

واشبرن کے امپریگنیشن تھیوری (پینیٹریشن تھیوری) اور وین اوس-گڈ-چوہدری کے کمبینیشن تھیوری (کمبائننگ تھیوری) اور کالم وِک ٹیکنالوجی (کالم وِکنگ ٹیکنیک) کے اطلاق کے مطابق، کئی غیر آئنک سیلولوز ایتھرز، جیسے میتھائل سیلولوز کی سطح کی خصوصیات۔ سیلولوز، hydroxypropyl cellulose اور hydroxypropyl methylcellulose کا تجربہ کیا گیا۔ ان سیلولوز ایتھرز کے مختلف مادوں، متبادل کی ڈگریوں اور مالیکیولر وزن کی وجہ سے، ان کی سطح کی توانائیاں اور ان کے اجزاء نمایاں طور پر مختلف ہیں۔ اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ غیر آئنک سیلولوز ایتھر کا لیوس بیس لیوس ایسڈ سے بڑا ہے، اور سطح کی آزاد توانائی کا بنیادی جزو Lifshitz-van der Waals فورس ہے۔ hydroxypropyl کی سطحی توانائی اور اس کی ساخت ہائیڈروکسی میتھائل سے زیادہ ہے۔ اسی متبادل اور متبادل کی ڈگری کی بنیاد کے تحت، ہائیڈروکسائپروپل سیلولوز کی سطح سے پاک توانائی مالیکیولر وزن کے متناسب ہے۔ جبکہ hydroxypropyl methylcellulose کی سطح سے پاک توانائی متبادل کی ڈگری کے متناسب اور سالماتی وزن کے الٹا متناسب ہے۔ تجربے سے یہ بھی معلوم ہوا کہ غیر آئنک سیلولوز ایتھر میں متبادل ہائیڈرو آکسی پروپیل اور ہائیڈروکسی پروپیل میتھائل کی سطحی توانائی سیلولوز کی سطحی توانائی سے زیادہ معلوم ہوتی ہے، اور تجربے سے ثابت ہوتا ہے کہ ٹیسٹ شدہ سیلولوز کی سطحی توانائی اور اس کی ساخت کا ڈیٹا ہے۔ ادب سے مطابقت رکھتا ہے۔

کلیدی الفاظ: nonionic سیلولوز ایتھرس؛ متبادل اور متبادل کی ڈگریاں؛ سالماتی وزن؛ سطح کی خصوصیات؛ wick ٹیکنالوجی

سیلولوز ایتھر سیلولوز مشتقات کا ایک بڑا زمرہ ہے، جسے ان کے ایتھر کے متبادل کی کیمیائی ساخت کے مطابق anionic، cationic اور nonionic ethers میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ سیلولوز ایتھر پولیمر کیمسٹری میں تحقیق اور تیار کی جانے والی ابتدائی مصنوعات میں سے ایک ہے۔ اب تک، سیلولوز ایتھر بڑے پیمانے پر ادویات، حفظان صحت، کاسمیٹکس اور کھانے کی صنعت میں استعمال ہوتا رہا ہے۔

اگرچہ سیلولوز ایتھرز، جیسے ہائیڈروکسی میتھیل سیلولوز، ہائیڈروکسی پروپیل سیلولوز اور ہائیڈروکسی پروپیلمیتھیل سیلولوز، صنعتی طور پر تیار کیے گئے ہیں اور ان کی بہت سی خصوصیات کا مطالعہ کیا گیا ہے، ان کی سطحی توانائی، تیزاب الکالی-ری ایکٹیو خصوصیات کی ابھی تک اطلاع نہیں ملی ہے۔ چونکہ ان میں سے زیادہ تر مصنوعات مائع ماحول میں استعمال ہوتی ہیں، اور سطح کی خصوصیات، خاص طور پر ایسڈ بیس ری ایکشن کی خصوصیات، ان کے استعمال پر اثر انداز ہوتی ہیں، اس لیے اس تجارتی سیلولوز ایتھر کی سطح کی کیمیائی خصوصیات کا مطالعہ اور سمجھنا بہت ضروری ہے۔

اس بات کو مدنظر رکھتے ہوئے کہ سیلولوز مشتق کے نمونے تیاری کے حالات کی تبدیلی کے ساتھ تبدیل کرنا بہت آسان ہیں، یہ کاغذ تجارتی مصنوعات کو بطور نمونہ استعمال کرتا ہے تاکہ ان کی سطحی توانائی کو نمایاں کیا جا سکے، اور اس کی بنیاد پر، سطح پر اس طرح کی مصنوعات کے متبادل اور مالیکیولر وزن کا اثر خصوصیات کا مطالعہ کیا جاتا ہے۔

1. تجرباتی حصہ

1.1 خام مال

تجربے میں استعمال ہونے والے غیر آئنک سیلولوز ایتھر کی پیداوار ہے۔کیما کیمیکل کمپنی، لمیٹڈ, نمونوں کو جانچ سے پہلے کسی علاج کا نشانہ نہیں بنایا گیا۔

اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ سیلولوز کے مشتق سیلولوز سے بنے ہیں، دونوں ڈھانچے قریب ہیں، اور سیلولوز کی سطحی خصوصیات کو ادب میں رپورٹ کیا گیا ہے، لہذا یہ کاغذ سیلولوز کو معیاری نمونے کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ استعمال شدہ سیلولوز نمونہ کوڈ نام C8002 تھا اور اس سے خریدا گیا تھا۔KIMA, CN. ٹیسٹ کے دوران نمونے پر کوئی علاج نہیں کیا گیا۔

تجربے میں استعمال ہونے والے ریجنٹس ہیں: ایتھین، ڈائیوڈومیتھین، ڈیونائزڈ واٹر، فارمامائیڈ، ٹولیون، کلوروفارم۔ تمام مائع تجزیاتی طور پر خالص مصنوعات تھے سوائے پانی کے جو تجارتی طور پر دستیاب تھا۔

1.2 تجرباتی طریقہ

اس تجربے میں، کالم وِکنگ تکنیک کو اپنایا گیا، اور 3 ملی میٹر کے اندرونی قطر والے معیاری پائپیٹ کے ایک حصے (تقریباً 10 سینٹی میٹر) کو کالم ٹیوب کے طور پر کاٹا گیا۔ ہر بار کالم ٹیوب میں 200 ملی گرام پاؤڈر کا نمونہ ڈالیں، پھر اسے یکساں بنانے کے لیے ہلائیں اور اسے شیشے کے کنٹینر کے نیچے تقریباً 3 سینٹی میٹر کے اندرونی قطر کے ساتھ عمودی طور پر رکھیں، تاکہ مائع بے ساختہ جذب ہو سکے۔ جانچنے کے لیے 1 ملی لیٹر مائع کا وزن کریں اور اسے شیشے کے برتن میں ڈالیں، اور ایک ہی وقت میں وسرجن ٹائم ٹی اور وسرجن فاصلہ X ریکارڈ کریں۔ تمام تجربات کمرے کے درجہ حرارت پر کیے گئے تھے (25±1°سی)۔ ہر ڈیٹا تین نقلی تجربات کی اوسط ہے۔

1.3 تجرباتی ڈیٹا کا حساب کتاب

پاؤڈر مواد کی سطحی توانائی کو جانچنے کے لیے کالم وِکنگ تکنیک کے استعمال کی نظریاتی بنیاد واش برن امپریگنیشن ایکوئیشن (واش برن پینیٹریشن ایکوئیشن) ہے۔

1.3.1 ناپے ہوئے نمونے کے کیپلیری موثر رداس ریف کا تعین

واش برن وسرجن فارمولے کو لاگو کرتے وقت، مکمل گیلا کرنے کی شرط ہے cos=1۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ جب مکمل طور پر گیلی حالت کو حاصل کرنے کے لیے کسی مائع کو ٹھوس میں ڈوبنے کے لیے منتخب کیا جاتا ہے، تو ہم واشبرن وسرجن فارمولے کے ایک خاص کیس کے مطابق وسرجن فاصلے اور وقت کی جانچ کر کے ناپے ہوئے نمونے کے کیپلیری موثر رداس ریف کا حساب لگا سکتے ہیں۔

1.3.2 ناپے گئے نمونے کے لیے Lifshitz-van der Waals فورس کا حساب کتاب

وین اوس-چودھری-گڈ کے امتزاج کے قواعد کے مطابق، مائع اور ٹھوس کے درمیان رد عمل کے درمیان تعلق۔

1.3.3 ماپے گئے نمونوں کی لیوس ایسڈ بیس فورس کا حساب

عام طور پر، ٹھوس اشیاء کی تیزابیت کی خصوصیات کا تخمینہ پانی اور فارمامائیڈ سے رنگے ہوئے ڈیٹا سے لگایا جاتا ہے۔ لیکن اس مضمون میں، ہم نے پایا کہ سیلولوز کی پیمائش کے لیے قطبی مائعات کے اس جوڑے کو استعمال کرنے میں کوئی حرج نہیں ہے، لیکن سیلولوز ایتھر کے ٹیسٹ میں، کیونکہ سیلولوز ایتھر میں پانی/فارمامائڈ کے قطبی محلول کے نظام کی ڈوبی اونچائی بہت کم ہے۔ وقت کی ریکارڈنگ کو بہت مشکل بنانا۔ لہذا، Chibowsk کی طرف سے متعارف کرایا گیا toluene/chloroform محلول کا نظام منتخب کیا گیا۔ چیبوسکی کے مطابق، ٹولیون/کلوروفارم پولر سلوشن سسٹم بھی ایک آپشن ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ان دو مائعات میں بہت خاص تیزابیت اور الکلائنٹی ہوتی ہے، مثال کے طور پر، ٹولیون میں کوئی لیوس تیزابیت نہیں ہے، اور کلوروفارم میں کوئی لیوس الکلائنٹی نہیں ہے۔ ٹولیون/کلوروفارم سلوشن سسٹم کے ذریعے حاصل کردہ ڈیٹا کو پانی/فارمامائڈ کے تجویز کردہ پولر سلوشن سسٹم کے قریب حاصل کرنے کے لیے، ہم ان دو قطبی مائع نظاموں کو ایک ہی وقت میں سیلولوز کی جانچ کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں، اور پھر متعلقہ توسیع یا سنکچن گتانک حاصل کرتے ہیں۔ اپلائی کرنے سے پہلے سیلولوز ایتھر کو ٹولیون/کلوروفارم کے ساتھ امپریگنیٹ کرنے سے حاصل کردہ ڈیٹا پانی/فارمامائیڈ سسٹم کے لیے حاصل کیے گئے نتائج کے قریب ہے۔ چونکہ سیلولوز ایتھرز سیلولوز سے اخذ کیے گئے ہیں اور دونوں کے درمیان ایک بہت ہی مماثل ساخت ہے، اس لیے اندازہ لگانے کا یہ طریقہ درست ہو سکتا ہے۔

1.3.4 کل سطح سے پاک توانائی کا حساب

2. نتائج اور بحث

2.1 سیلولوز کا معیار

چونکہ سیلولوز کے معیاری نمونوں پر ہمارے ٹیسٹ کے نتائج سے معلوم ہوا ہے کہ یہ اعداد و شمار ادب میں رپورٹ کردہ اعداد و شمار کے ساتھ اچھے موافق ہیں، اس لیے یہ ماننا مناسب ہے کہ سیلولوز ایتھرز پر ٹیسٹ کے نتائج پر بھی غور کیا جانا چاہیے۔

2.2 ٹیسٹ کے نتائج اور سیلولوز ایتھر کی بحث

سیلولوز ایتھر کے ٹیسٹ کے دوران، پانی اور فارمامائڈ کی بہت کم ڈوبی اونچائی کی وجہ سے ڈوبنے کے فاصلے اور وقت کو ریکارڈ کرنا بہت مشکل ہے۔ لہٰذا، یہ مقالہ ٹولیون/کلوروفارم سلوشن سسٹم کو متبادل حل کے طور پر منتخب کرتا ہے، اور سیلولوز ایتھر کی لیوس تیزابیت کا تخمینہ سیلولوز پر پانی/فارمامائیڈ اور ٹولیون/کلوروفارم کے ٹیسٹ کے نتائج اور دو حل کے نظاموں کے درمیان متناسب تعلق کی بنیاد پر لگاتا ہے۔ اور الکلین طاقت.

سیلولوز کو معیاری نمونے کے طور پر لیتے ہوئے، سیلولوز ایتھرز کی تیزابی بنیاد کی خصوصیات کی ایک سیریز دی گئی ہے۔ چونکہ سیلولوز ایتھر کو ٹولوین/کلوروفارم کے ساتھ امپریگنیٹ کرنے کے نتیجے کا براہ راست تجربہ کیا جاتا ہے، اس لیے یہ قابل اطمینان ہے۔

اس کا مطلب یہ ہے کہ متبادل کی قسم اور مالیکیولر وزن سیلولوز ایتھر کی تیزابی بنیاد کی خصوصیات پر اثر انداز ہوتا ہے، اور دو متبادلات، ہائیڈرو آکسی پروپیل اور ہائیڈروکسی پروپیل میتھائل کے درمیان تعلق، سیلولوز ایتھر کی تیزابی بنیاد کی خصوصیات پر اور مالیکیولر وزن مکمل طور پر مخالف ہے۔ لیکن اس کا تعلق اس حقیقت سے بھی ہو سکتا ہے کہ ایم پیز مخلوط متبادل ہیں۔

چونکہ MO43 اور K8913 کے متبادل مختلف ہیں اور ان کا مالیکیولر وزن ایک جیسا ہے، مثال کے طور پر، پہلے کا متبادل ہائیڈروکسی میتھائل ہے اور بعد کا متبادل ہائیڈروکسی پروپیل ہے، لیکن دونوں کا مالیکیولر وزن 100,000 ہے، اس لیے اس کا مطلب یہ بھی ہے کہ ایک ہی مالیکیولر وزن کی بنیاد حالات میں، ہائیڈروکسی میتھائل گروپ کا S+ اور S- ہائیڈروکسی پروپیل گروپ سے چھوٹا ہو سکتا ہے۔ لیکن متبادل کی ڈگری بھی ممکن ہے، کیونکہ K8913 کے متبادل کی ڈگری تقریباً 3.00 ہے، جبکہ MO43 کی ڈگری صرف 1.90 ہے۔

چونکہ K8913 اور K9113 کے متبادل اور متبادل کی ڈگری ایک جیسی ہے لیکن صرف مالیکیولر وزن مختلف ہے، ان دونوں کے درمیان موازنہ ظاہر کرتا ہے کہ سالماتی وزن میں اضافے کے ساتھ ہائیڈروکسی پروپیل سیلولوز کا S+ کم ہوتا ہے، لیکن S- اس کے برعکس بڑھتا ہے۔ .

تمام سیلولوز ایتھرز اور ان کے اجزاء کی سطحی توانائی کے ٹیسٹ کے نتائج کے خلاصے سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ آیا یہ سیلولوز ہے یا سیلولوز ایتھر، ان کی سطحی توانائی کا بنیادی جزو Lifshitz-van der Waals فورس ہے، جس کا حساب کتاب ہے۔ تقریباً 98% ~ 99%۔ مزید برآں، ان نانونک سیلولوز ایتھرز (MO43 کے علاوہ) کی Lifshitz-van der Waals قوتیں بھی زیادہ تر سیلولوز سے زیادہ ہیں، جو اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ سیلولوز کی ایتھریفیکیشن کا عمل بھی Lifshitz-van der Waals کی قوتوں میں اضافے کا عمل ہے۔ اور یہ اضافہ سیلولوز ایتھر کی سطحی توانائی سیلولوز سے زیادہ ہونے کا باعث بنتا ہے۔ یہ واقعہ بہت دلچسپ ہے کیونکہ یہ سیلولوز ایتھر عام طور پر سرفیکٹینٹس کی تیاری میں استعمال ہوتے ہیں۔ لیکن اعداد و شمار قابل ذکر ہے، نہ صرف اس لیے کہ اس تجربے میں جانچے گئے حوالہ معیاری نمونے کے بارے میں ڈیٹا ادب میں رپورٹ کردہ قدر کے ساتھ انتہائی مطابقت رکھتا ہے، بلکہ حوالہ معیار کے نمونے کے بارے میں ڈیٹا ادب میں درج کی گئی قدر کے ساتھ انتہائی مطابقت رکھتا ہے۔ مثال: یہ تمام سیلولوز ایتھرز کا SAB سیلولوز سے نمایاں طور پر چھوٹا ہے، اور یہ ان کے بہت بڑے لیوس بیسز کی وجہ سے ہے۔ اسی متبادل اور متبادل کی ڈگری کی بنیاد کے تحت، ہائیڈروکسائپروپل سیلولوز کی سطح سے پاک توانائی مالیکیولر وزن کے متناسب ہے۔ جبکہ hydroxypropyl methylcellulose کی سطح سے پاک توانائی متبادل کی ڈگری کے متناسب اور سالماتی وزن کے الٹا متناسب ہے۔

اس کے علاوہ، چونکہ سیلولوز ایتھرز میں سیلولوز سے زیادہ SLW ہوتی ہے، لیکن ہم پہلے ہی جانتے ہیں کہ ان کی بازی سیلولوز سے بہتر ہے، اس لیے ابتدائی طور پر اس بات پر غور کیا جا سکتا ہے کہ SLW کا بنیادی جزو جو nonionic سیلولوز ایتھرز کو تشکیل دیتا ہے، لندن فورس ہونا چاہیے۔

3. نتیجہ

مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ متبادل کی قسم، متبادل کی ڈگری اور سالماتی وزن کا سطحی توانائی اور غیر آئنک سیلولوز ایتھر کی ساخت پر بہت زیادہ اثر پڑتا ہے۔ اور یہ اثر مندرجہ ذیل باقاعدگی سے ہوتا ہے:

(1) غیر آئنک سیلولوز ایتھر کا S+ S- سے چھوٹا ہے۔

(2) nonionic سیلولوز ایتھر کی سطحی توانائی پر Lifshitz-van der Waals فورس کا غلبہ ہے۔

(3) سالماتی وزن اور متبادل کا اثر غیر آئنک سیلولوز ایتھرز کی سطحی توانائی پر ہوتا ہے، لیکن یہ بنیادی طور پر متبادل کی قسم پر منحصر ہوتا ہے۔

(4) ایک ہی متبادل اور متبادل کی ڈگری کی بنیاد کے تحت، ہائیڈرو آکسی پروپیل سیلولوز کی سطح سے پاک توانائی مالیکیولر وزن کے متناسب ہے۔ جبکہ hydroxypropyl methylcellulose کی سطح سے پاک توانائی متبادل کی ڈگری کے متناسب اور سالماتی وزن کے الٹا متناسب ہے۔

(5) سیلولوز کا ایتھریفیکیشن عمل ایک ایسا عمل ہے جس میں Lifshitz-van der Waals کی قوت بڑھتی ہے، اور یہ ایک ایسا عمل بھی ہے جس میں Lewis acidity کم ہوتی ہے اور Lewis alkalinity بڑھ جاتی ہے۔