विभाजन गुणांक: वितरण, वितरण, अनुप्रयोग - रसायन विज्ञान - 2025

विभाजन या विभाजन गुणांक संतुलन में एक रासायनिक प्रजातियों या दो मीडिया के बीच घुला हुआ पदार्थ की एकाग्रता के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। यह माध्यम हवा की तरह एक गैस हो सकता है; एक तरल जैसे पानी या तेल; या रक्त या अन्य ऊतकों की तरह एक जटिल मिश्रण।

रक्त / वायु विभाजन गुणांक रक्त और वायुमंडल के बीच फेफड़ों में होने वाले गैस विनिमय को समझाने के लिए महत्वपूर्ण है।

आरेख दो चरणों के बीच तीन विलेय के लिए विभाजन गुणांक की व्याख्या करता है। स्रोत: पर्दुला

ऊपर की छवि एक सरल और शानदार तरीके से दर्शाती है कि अवधारणा ने समझाया। प्रत्येक आंकड़ा एक विश्लेषण का प्रतिनिधित्व करता है, जो दो अपरिपक्व चरणों के बीच वितरित और / या वितरित किए जाते हैं: एक ऊपरी और दूसरा निचला।

हरे रंग के वर्ग मुख्य रूप से ऊपरी चरण में होते हैं; जबकि लाल त्रिकोण निचले चरण में अधिक घुलते हैं, और बैंगनी सर्कल इंटरफ़ेस पर होना चुनते हैं।

यह सराहना की जाती है कि प्रत्येक विश्लेषण के लिए K _D कैसे भिन्न होता है । यदि K _D 1 से अधिक है, तो विश्लेषण ऊपरी चरण की ओर अधिक वितरित करेगा; यदि इसका मान 1 के करीब है, तो यह इंटरफ़ेस पर होगा; या यदि इसके विपरीत K _D 1 से कम है, तो यह मुख्य रूप से निचले चरण में होगा।

विभाजन गुणांक के रूपों में से एक संतुलन में दो अमर तरल पदार्थों के बीच विद्यमान है; जैसा कि n- ऑक्टेन सिस्टम और पानी हैं। इस प्रणाली का उपयोग एक यौगिक की एक महत्वपूर्ण संपत्ति स्थापित करने के लिए किया गया है: इसके हाइड्रोफोबिक या हाइड्रोफिलिक चरित्र।

विभाजन गुणांक (पी), या विभाजन गुणांक (के) का मूल्य, एक दवा के हाइड्रोफोबिसिटी को इंगित करने का कार्य करता है। इस प्रकार इसका उपयोग आंतों के अवशोषण, वितरण, चयापचय और उत्सर्जन प्रक्रिया की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है।

विभाजक गुणांक

परिभाषा

किसी पदार्थ का विभाजन गुणांक (K), जिसे विभाजन गुणांक (P) भी कहा जाता है, किसी पदार्थ की सांद्रता को दो चरणों में विभाजित करने का भागफल है; दो सॉल्वैंट्स के मिश्रण से बना है जो कि अनैतिक हैं क्योंकि उनके पास अलग-अलग घनत्व और छिद्र हैं।

विभाजन गुणांक (के) या विभाजन (पी) का मूल्य मिश्रण के हिस्से वाले अमिट तरल पदार्थों में पदार्थ की घुलनशीलता में अंतर से संबंधित है।

कश्मीर या पी = ₁ / ₂

₁ तरल में पदार्थ की एकाग्रता ₁ है। और ₂ तरल 2 में उसी पदार्थ की एकाग्रता है।

व्याख्या

यदि K या P का मान 3 के बराबर है, तो यह इंगित करता है कि पदार्थ तरल 2 की तुलना में तरल 1 में 3 गुना अधिक केंद्रित है। लेकिन साथ ही, यह भी इंगित करता है कि पदार्थ तरल 1 में अधिक घुलनशील है।

अब, यदि K या P का मान 0.3 है, तो पदार्थ का तरल 2 में उच्च सांद्रता है; और इसलिए इसकी घुलनशीलता तरल 1 की तुलना में तरल 2 में अधिक है।

ऑक्टेनॉल / जल विभाजन गुणांक

अनुसंधान के कुछ क्षेत्रों जैसे कि कार्बनिक रसायन विज्ञान और फार्मास्यूटिकल्स में, तरल पदार्थों का मिश्रण पानी और एक अपोलर तरल जैसे n-octanol या 1-octanol से बना होता है, यही वजह है कि ऑक्टेनॉल विभाजन गुणांक को अक्सर संदर्भित किया जाता है। / पानी का प्रतिनिधित्व पी.वी.

N-octanol का घनत्व 0.824 g / cm ^{3 है}; जबकि पानी, जैसा कि ज्ञात है, का घनत्व लगभग 1 ग्राम / सेमी ^{3 है} । एक बार दो तरल पदार्थ संतुलित हो जाने के बाद, n- ऑक्टेनॉल, इमिसिबल तरल पदार्थों के मिश्रण के ऊपरी हिस्से पर कब्जा कर लेता है, जिसे लिक्विड 1 कहा गया है।

एक हाइड्रोफोबिक पदार्थ में एन-ऑक्टानॉल में उच्च सांद्रता होगी, एक बार जब तरल तरल संतुलित होता है। दूसरी ओर, एक हाइड्रोफिलिक पदार्थ में पानी में उच्च सांद्रता होगी।

प्रतिबंध

विभाजन या वितरण गुणांक गैर-आयनीकृत पदार्थों के लिए लागू होता है। उस मामले में जहां विभाजन गुणांक को एक आयताकार पदार्थ में मापा जा रहा है, पीएच को समायोजित किया जाना चाहिए या जलीय चरण में उपयोग किए जाने वाले बफर को यह सुनिश्चित करने के लिए कि पदार्थ को असमान रूप में प्रस्तुत किया गया है।

विभाजन गुणांक का निर्धारण करने में, सर्फटेक्ट या सर्फैक्टेंट पदार्थों का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए, क्योंकि ये पदार्थ, उनके उभयचरी प्रकृति के कारण, अनैतिक तरल पदार्थों के इंटरफेस में स्थित हैं।

N-octanol / जल विभाजन गुणांक आमतौर पर लघुगणकीय रूप में व्यक्त किया जाता है; पी और के के मूल्यों के आयाम के कारण, लॉग पी या लॉग के के रूप में है।

यदि किसी पदार्थ के लिए पी का लॉग 0 से अधिक है, तो यह संकेत है कि पदार्थ हाइड्रोफोबिक है। इसके विपरीत, यदि P का लॉग 0 (अर्थात, ऋणात्मक) से कम है, तो यह इंगित करता है कि पदार्थ हाइड्रोफिलिक है।

वितरण गुणांक (डी)

वितरण गुणांक (डी) तरल 1 (एन-ऑक्टेनॉल) और तरल 2 (पानी) में समान पदार्थों की एकाग्रता में सभी पदार्थों की एकाग्रता, आयनित और गैर-आयनित के बीच भागफल है।

एक बार वितरण गुणांक (डी) का मान प्राप्त हो जाने पर, इसे डी के मूल्यों के आयाम के कारण डी के एक लघुगणक के रूप में व्यक्त किया जा सकता है।

वितरण गुणांक (डी) प्राप्त करने के लिए, जलीय चरण को बफर करना चाहिए; दूसरे शब्दों में, एक निश्चित pH पर, जिसे प्राप्त किए गए वितरण गुणांक के मूल्य का संदर्भ देते समय संकेत दिया जाना चाहिए।

पीएच 7.4 पर डी के निर्धारण को अंजाम देना सुविधाजनक है। यह पीएच रक्त से मेल खाता है और उन स्थितियों का प्रतिनिधित्व करता है जो ड्रग्स या यौगिक इंट्रासेल्युलर वातावरण में और बाह्य वातावरण में सामना करेंगे।

एक गैर-आयनीकरण यौगिक के लिए, D = log P लॉग करें, भले ही पीएच का उपयोग न किया जाए।

एक विभाजन गुणांक का प्रायोगिक निर्धारण

विभाजन गुणांक (पी) को मापने के लिए कई तरीके हैं। इनमें शेक बॉटल विधि और उच्च-प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी शामिल हैं। दोनों को परीक्षण पदार्थ की घुलनशीलता के पूर्व ज्ञान की आवश्यकता होती है, दोनों n- ऑक्टानॉल और पानी में।

कुप्पी विधि

नमूना को पानी से संतृप्त n-octanol में भंग कर दिया जाता है, जिसे n-octanol के साथ संतृप्त पानी के साथ एक अलग या पतले कीप में विभाजित किया जाएगा। विभाजन प्रक्रिया के दौरान विलायक स्थानांतरण से बचने के लिए विलायक संतृप्ति आवश्यक है।

पृथक फ़नल एक निश्चित समय के लिए यांत्रिक आंदोलन के अधीन है। फिर पूर्ण पृथक्करण सुनिश्चित करने के लिए इसे लंबे समय तक खड़े रहने की अनुमति है। समाप्त करने के लिए, चरणों को विघटन द्वारा अलग किया जाता है।

फिर, प्रत्येक सॉल्वैंट्स में नमूना की एकाग्रता एक स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि का उपयोग करके निर्धारित की जाती है; जैसे यूवी-विज़िबल या अन्य तरीका। अंत में, प्राप्त आंकड़ों के साथ, विभाजन गुणांक और लॉग पी।

इस विधि में सस्ती, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य और अत्यधिक सटीक होने का लाभ है। सारांश में, यह लॉग पी के निर्धारण के लिए सबसे विश्वसनीय तरीका है।

विधि का मुख्य नुकसान यह है कि यह बहुत समय लगता है: विभाजन प्रक्रिया के दौरान तरल संतुलन, सरगर्मी और चरण पृथक्करण करने के लिए 24 घंटे से अधिक। इसके अलावा, यह केवल n-octanol और पानी में घुलनशील पदार्थों पर लागू होता है।

उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी विधि

लॉग पी को ज्ञात पी मान के साथ समान रासायनिक संरचना के संदर्भ यौगिक के अवधारण समय के साथ नमूने के अवधारण समय को सहसंबंधित करके प्राप्त किया जा सकता है।

यह एक विधि है जिसमें लॉग पी मान 20 मिनट से कम समय में प्राप्त किया जाता है। यह 0 और 6 के बीच लॉग पी मान देता है, जो केवल हाइड्रोफोबिक पदार्थों से मेल खाता है।

नुकसान यह है कि पी मूल्य रैखिक प्रतिगमन द्वारा निर्धारित किया जाता है, इसलिए नमूना और ज्ञात लॉग पी मूल्यों के समान रासायनिक संरचना के कई यौगिकों को संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाना चाहिए।

अनुप्रयोग

दवा की कार्रवाई का अनुकूलन

यदि कोई दवा ली जाती है, तो उसे छोटी आंत के लुमेन तक पहुंचना चाहिए, जहां अधिकांश पदार्थ अवशोषित होते हैं। फिर, यह कोशिकाओं के अंदरूनी हिस्से से होकर गुजरता है, जो लिपिड बाईलेयर में भंग होता है जो झिल्ली का हिस्सा होता है। यह प्रक्रिया दवा के हाइड्रोफोबिक प्रकृति द्वारा इष्ट है।

दवा को आंतों की कोशिकाओं से गुजरना होगा, रक्त तक पहुंचने के लिए तहखाने की झिल्ली को पार करना होगा और दवा की कार्रवाई के लिए लक्ष्य रिसेप्टर्स तक पहुंचना होगा। समग्र प्रक्रिया के कुछ चरण ड्रग की हाइड्रोफोबिक प्रकृति के पक्षधर हैं, लेकिन अन्य नहीं हैं।

विभाजन गुणांक का एक मूल्य पाया जाना चाहिए जो दवा की कार्रवाई और शरीर की भलाई के लिए आवश्यक सभी प्रक्रियाओं को संतोषजनक होने की अनुमति देता है।

अत्यधिक हाइड्रोफोबिक दवाओं का उपयोग विषाक्त हो सकता है, क्योंकि उनके चयापचय संभावित हानिकारक चयापचयों का उत्पादन कर सकते हैं। दूसरी ओर, पूरी तरह से हाइड्रोफिलिक दवाओं से आंतों के अवशोषण में कठिनाई होती है।

एग्रोकेमिकल्स

कीटनाशकों और शाकनाशियों की गतिविधि उनके हाइड्रोफोबिक प्रकृति से प्रभावित होती है। हालांकि, हाइड्रोफोबिसिटी लंबे जीवन के साथ जुड़ा हुआ है। इसलिए, पर्यावरण पर प्रदूषण का प्रभाव लंबे समय तक रहता है, और इससे पारिस्थितिक क्षति हो सकती है।

प्रभावी हाइड्रोफोबिक उत्पादों को छोटे आधे जीवन के साथ उत्पादित किया जाना चाहिए।

पर्यावरण की देखभाल

हाइड्रोफोबिक यौगिक आमतौर पर पर्यावरण के लिए प्रदूषक होते हैं, क्योंकि वे जमीन के माध्यम से बह जाते हैं, भूजल और बाद में नदी के पानी तक पहुंचने में सक्षम होते हैं।

एक परिसर के विभाजन गुणांक को जानने के बाद, इसकी रासायनिक संरचना में बदलाव किए जा सकते हैं जो पर्यावरण पर इसकी प्रदूषणकारी कार्रवाई को कम करने के लिए इसकी हाइड्रोफोबिसिटी को संशोधित करते हैं।

हाइड्रोजियोलॉजी ऑक्टेनॉल / जल विभाजन गुणांक (कोव) का उपयोग करता है, जो मिट्टी और भूजल दोनों में हाइड्रोफोबिक यौगिकों के प्रवाह को नियंत्रित करता है।

संदर्भ

1. बन्नन, सीसी, कैलाबेरो, जी।, क्यूयू, डीवाई, और मोब्ले, डीएल (2016)। ऑक्टेनॉल / पानी और साइक्लोहेक्सेन / पानी में छोटे अणु के विभाजन गुणांक की गणना। रासायनिक सिद्धांत और अभिकलन की पत्रिका, 12 (8), 4015–4024। doi: 10.1021 / acs.jctc.6b00449
2. विकिपीडिया। (2019)। विभाजक गुणांक। से पुनर्प्राप्त: es.wikipedia.org
3. कोलम्बिया के राष्ट्रीय विश्वविद्यालय। (एस एफ)। इकाई 8: बार्बिट्यूरेट विभाजन गुणांक का प्रायोगिक निर्धारण। । से पुनर्प्राप्त: red.unal.edu.co
4. सेवियर। (2019)। विभाजक गुणांक। विज्ञान प्रत्यक्ष। से पुनर्प्राप्त: scoubleirect.com
5. सीबो हेमनाथ। (2019)। विभाजन गुणांक: परिभाषा और गणना। अध्ययन। से पुनर्प्राप्त: study.com