एम्फीपैथिक अणु: संरचना, विशेषताओं, उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

Amphipathic या amphiphilic अणुओं उन है कि किसी दिए गए विलायक के लिए एक ही समय के लिए आकर्षण या प्रतिकर्षण महसूस कर सकते हैं कर रहे हैं। सॉल्वैंट्स को रासायनिक रूप से ध्रुवीय या एपोलर के रूप में वर्गीकृत किया जाता है; हाइड्रोफिलिक या हाइड्रोफोबिक। इस प्रकार, इस प्रकार के अणु पानी को "प्यार" कर सकते हैं, क्योंकि वे इसे "घृणा" भी कर सकते हैं।

पिछली परिभाषा के अनुसार, इसके लिए केवल एक ही तरीका संभव है: इन अणुओं में उनकी संरचनाओं के भीतर ध्रुवीय और एपोलर क्षेत्र होने चाहिए; चाहे वे अधिक या कम सजातीय रूप से वितरित हों (उदाहरण के लिए प्रोटीन के मामले में), या वे विषम स्थानीयकृत हैं (सर्फेक्टेंट के मामले में)

बुलबुले, एक भौतिक घटना जो एक सर्फेक्टेंट की कार्रवाई के कारण एयर-लिक्विड इंटरफेस की सतह तनाव में कमी के कारण होती है, जो एक एम्फ़िफ़िलिक यौगिक है। स्रोत: Pexels

सर्फटेक्टेंट्स, जिन्हें डिटर्जेंट भी कहा जाता है, संभवतः प्राचीन काल से सभी के सबसे प्रसिद्ध एम्फीपैथिक अणु हैं। जब से मैन को एक बुलबुले के अजीब फिजियोग्निओमी द्वारा कैद किया गया था, साबुन और सफाई उत्पादों की तैयारी के बारे में, वह बार-बार सतह के तनाव की घटना के साथ आया है।

एक बुलबुले का निरीक्षण करना एक "ट्रैप" की तरह ही होता है जिसकी दीवारें, एम्फीपैथिक अणुओं के संरेखण द्वारा बनाई गई होती हैं, जो हवा की गैसीय सामग्री को बनाए रखती हैं। उनके गोलाकार आकार सबसे गणितीय और ज्यामितीय रूप से स्थिर हैं, क्योंकि वे हवा-पानी के इंटरफेस की सतह तनाव को कम करते हैं।

उस ने कहा, एम्फीपैथिक अणुओं की दो अन्य विशेषताओं पर चर्चा की गई है: वे संबद्ध या आत्म-इकट्ठा होते हैं, और तरल पदार्थ में कुछ निचली सतह के तनाव (जो ऐसा कर सकते हैं, उन्हें सर्फैक्टेंट कहा जाता है)।

संबद्ध करने की उच्च प्रवृत्ति के परिणामस्वरूप, ये अणु अपने नैनोग्रुपेट्स और उन्हें बनाने वाले सुपरमॉलेक्यूल के रूपात्मक (और यहां तक ​​कि वास्तुशिल्प) अध्ययन का एक क्षेत्र खोलते हैं; उन यौगिकों को डिजाइन करने के उद्देश्य से जिन्हें क्रियाशील किया जा सकता है और कोशिकाओं और उनके जैव रासायनिक मैट्रीस के साथ असीम तरीके से बातचीत कर सकते हैं।

संरचना

एक एम्फीपैथिक अणु की सामान्य संरचना। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

एम्फीफिलिक या एम्फ़िपैथिक अणुओं को एक ध्रुवीय क्षेत्र और एक अपोलर क्षेत्र कहा जाता था। एपोलर क्षेत्र में आमतौर पर संतृप्त या असंतृप्त कार्बन श्रृंखला (डबल या ट्रिपल बॉन्ड के साथ) होती है, जिसे "एपोलर टेल" के रूप में दर्शाया जाता है; एक "ध्रुवीय सिर" के साथ, जिसमें सबसे अधिक विद्युत प्रवाहित होने वाले परमाणु रहते हैं।

ऊपरी सामान्य संरचना पिछले पैराग्राफ में टिप्पणियों को दर्शाती है। ध्रुवीय सिर (बैंगनी क्षेत्र) कार्यात्मक समूह या सुगंधित छल्ले हो सकते हैं जिनमें स्थायी द्विध्रुवीय क्षण होते हैं, और हाइड्रोजन बांड बनाने में भी सक्षम होते हैं। इसलिए, उच्चतम ऑक्सीजन और नाइट्रोजन सामग्री वहां स्थित होनी चाहिए।

इस ध्रुवीय सिर में आयनिक, ऋणात्मक या धनात्मक आवेश (या दोनों एक ही समय में) भी हो सकते हैं। यह क्षेत्र वह है जो पानी और अन्य ध्रुवीय सॉल्वैंट्स के लिए एक उच्च संबंध दिखाता है।

दूसरी ओर, अपोलर टेल, अपने प्रमुख सीएच बॉन्ड्स, लंदन बिखरने वाली ताकतों के माध्यम से बातचीत करती है। यह क्षेत्र इस तथ्य के लिए जिम्मेदार है कि एम्फीपैथिक अणु हवा में वसा और एपोलर अणुओं के लिए आत्मीयता भी दिखाते हैं (एन ₂, सीओ ₂, आर, आदि)।

कुछ रसायन शास्त्र ग्रंथों में ऊपरी संरचना के मॉडल की तुलना लॉलीपॉप के आकार से की जाती है।

इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन

जब एक एम्फ़िपैथिक अणु एक ध्रुवीय विलायक के संपर्क में आता है, तो पानी कहते हैं, इसके क्षेत्र विलायक के अणुओं पर अलग-अलग प्रभाव डालते हैं।

शुरू करने के लिए, पानी के अणु ध्रुवीय सिर को खोदने या हाइड्रेट करने की कोशिश करते हैं, जो एपोलर टेल से दूर रहते हैं। इस प्रक्रिया में आणविक विकार पैदा होता है।

इस बीच, एपोलर टेल के आसपास पानी के अणु खुद को व्यवस्थित करने के लिए करते हैं जैसे कि वे छोटे क्रिस्टल थे, इस प्रकार उन्हें प्रतिकर्षण को कम करने की अनुमति मिलती है। इस प्रक्रिया में एक आणविक क्रम बनाया जाता है।

विकारों और आदेशों के बीच, एक बिंदु आएगा जहां एम्फीपैथिक अणु एक दूसरे के साथ बातचीत करना चाहते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बहुत अधिक स्थिर प्रक्रिया होगी।

Miscellas

दोनों को अपने एपोलर टेल्स या ध्रुवीय सिर के माध्यम से संपर्क किया जाएगा, इस तरह से संबंधित क्षेत्र पहले बातचीत करते हैं। यह ऊपरी छवि के दृष्टिकोण में दो "बैंगनी लॉलीपॉप" की कल्पना करने के समान है, जो उनकी काली पूंछों को जोड़ते हैं, या उनके दो बैंगनी सिर को जोड़ते हैं।

और इसलिए एक दिलचस्प एसोसिएशन घटना शुरू होती है, जिसमें इनमें से कई अणु लगातार जुड़ते हैं। वे मनमाने ढंग से जुड़े नहीं हैं, लेकिन संरचनात्मक मापदंडों की एक श्रृंखला के अनुसार, जो एक ध्रुवीय खोल के रूप में ध्रुवीय प्रमुखों को उजागर करते हुए एक प्रकार का "एपोलर नाभिक" में एपोलर पूंछ को अलग करते हैं।

तब कहा जाता है कि एक गोलाकार मिसकैला का जन्म हुआ है। हालांकि, मिसकैला के गठन के दौरान एक प्रारंभिक चरण होता है जिसमें लिपिड बिलेयर के रूप में जाना जाता है। ये और अन्य कई मैक्रोस्ट्रक्चर में से कुछ हैं जो एम्फीफिलिक अणुओं को अपना सकते हैं।

एम्फीपैथिक अणुओं के लक्षण

संगति

गोलाकार मिस्केलनी एम्फीपैथिक अणुओं द्वारा बनाई गई है। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

यदि एपोलर की पूंछ को काली इकाइयों के रूप में लिया जाता है, और ध्रुवीय प्रमुखों को बैंगनी इकाइयों के रूप में लिया जाता है, तो यह समझा जाएगा कि ऊपरी छवि में मिसेला की छाल बैंगनी क्यों है और इसका नाभिक काला है। नाभिक एपोलर है, और पानी या विलायक के अणुओं के साथ इसकी बातचीत शून्य है।

यदि, दूसरी ओर, विलायक या माध्यम एपोलर है, तो यह ध्रुवीय सिर है जो प्रतिकर्षण को भुगतना होगा, और परिणामस्वरूप वे मिसकैला के केंद्र में स्थित होंगे; वह है, यह उलटा है (ए, निचली छवि)।

विभिन्न प्रकार के मिसिसलर संरचनाएं या आकारिकी। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

उल्टे गर्भपात के लिए एक काले रंग का एपोलर खोल और एक बैंगनी ध्रुवीय नाभिक होता है। लेकिन, मिस्केलों के बनने से पहले, एम्फीफिलिक अणुओं को व्यक्तिगत रूप से विलायक के अणुओं के क्रम में फेरबदल करते हुए पाया जाता है। बढ़ी हुई एकाग्रता के साथ, वे एक या दो परत संरचना (बी) में जुड़ना शुरू करते हैं।

B से लामिना वक्र, D, पुटिका बनाने के लिए वक्र होना शुरू करता है। एक अन्य संभावना, इसके ध्रुवीय सिर के संबंध में एपोलर पूंछ के आकार के आधार पर, यह है कि वे एक बेलनाकार मिसिसेला (सी) को जन्म देने के लिए सहयोगी हैं।

नैनोग्रुपेट्स और सुपरमॉलेक्यूलस

इसलिए, पांच मुख्य संरचनाएं हैं, जो इन अणुओं की एक मौलिक विशेषता को उजागर करती हैं: उनकी उच्च प्रवृत्ति सहयोगी और स्व-इकट्ठा करने के लिए सुपरमॉलेक्युलस में इकट्ठा होती है, जो नैनोग्रैगेट्स का निर्माण करती है।

इस प्रकार, एम्फीफिलिक अणु अकेले नहीं पाए जाते हैं, लेकिन एसोसिएशन में।

शारीरिक

एम्फीपैथिक अणु तटस्थ या आयनिक रूप से चार्ज हो सकते हैं। जिनके नकारात्मक चार्ज हैं, उनके ध्रुवीय सिर में एक नकारात्मक औपचारिक चार्ज के साथ एक ऑक्सीजन परमाणु है। इनमें से कुछ ऑक्सीजन परमाणु कार्यात्मक समूहों जैसे -COO ^-,.SO ₄ ^-,.SO ₃ ^- या -PO ₄ ^{- से आते हैं} ।

सकारात्मक चार्ज के संबंध में, वे आम तौर पर एमाइन, आरएनएच ₃ ⁺ से आते हैं ।

इन आरोपों की उपस्थिति या अनुपस्थिति इस तथ्य को नहीं बदलती है कि ये अणु आमतौर पर क्रिस्टलीय ठोस बनाते हैं; या, यदि वे अपेक्षाकृत हल्के होते हैं, तो वे तेल के रूप में पाए जाते हैं।

उदाहरण

एम्फैपैथिक या एम्फीफिलिक अणुओं के कुछ उदाहरण नीचे दिए गए हैं:

-फॉफोलिपिड्स: फॉस्फेटाइडेथेनोलैमाइन, स्फिंगोमीलिन, फॉस्फेटिडिलसेरिन, फॉस्फेटिडिलचोलिन।

-Cholesterol।

-Glucolipids।

-सोडियम लॉरिल सल्फ़ेट।

-प्रोटीन (वे एम्फीफिलिक हैं, लेकिन सर्फैक्टेंट नहीं)।

-फेनोलिक वसा: कार्डानोल, कार्डोल और एनाकार्डियल एसिड।

-सेटिलट्राइमिथाइलअमोनियम ब्रोमाइड।

-फेट्टी एसिड: पामिटिक, लिनोलिक, ओलिक, लॉरिक, स्टीयरिक।

-लॉन्ग चेन अल्कोहल: 1-डोडेकैनोल और अन्य।

-एम्फीफिलिक पॉलिमर: जैसे एथोक्सिलेटेड फेनोलिक रेजिन।

अनुप्रयोग

कोशिका की झिल्लियाँ

इन अणुओं की संबद्धता की क्षमता के सबसे महत्वपूर्ण परिणामों में से एक यह है कि वे एक प्रकार की दीवार का निर्माण करते हैं: लिपिड बिलीयर (बी)।

यह बाइलर कोशिकाओं में यौगिकों के प्रवेश और निकास की रक्षा और विनियमन करने के लिए फैली हुई है। यह डायनेमिक है, क्योंकि इसके एपोलर टेल्स एम्फीपैथिक अणुओं को स्थानांतरित करने में मदद करते हैं।

इसी तरह, जब यह झिल्ली दो छोरों से जुड़ी होती है, तो इसे लंबवत रूप से रखने के लिए, इसकी पारगम्यता को मापने के लिए इसका उपयोग किया जाता है; और इसके साथ, विभिन्न संरचनात्मक मापदंडों के साथ नए एम्फीपैथिक अणुओं के संश्लेषण से जैविक सामग्री और सिंथेटिक झिल्ली के डिजाइन के लिए मूल्यवान डेटा प्राप्त किया जाता है।

dispersants

तेल उद्योग में, इन अणुओं, और उनसे संश्लेषित पॉलिमर, का उपयोग अस्फाल्ट्स को फैलाने के लिए किया जाता है। इस एप्लिकेशन का ध्यान इस परिकल्पना पर टिका हुआ है कि एस्पैलेन्ट्स एक कोलाइडल ठोस से मिलकर बनता है, जिसमें भूरे-काले ठोस के रूप में प्रवाह और तलछट की उच्च प्रवृत्ति होती है जो गंभीर आर्थिक समस्याओं का कारण बनती है।

एम्फीपैथिक अणु तेल में भौतिक-रासायनिक परिवर्तनों के चेहरे पर लंबे समय तक फैलाए गए एस्पाहल्टेन को रखने में मदद करते हैं।

पायसीकारी

ये अणु दो तरल पदार्थों के मिश्रण की मदद करते हैं जो सामान्य परिस्थितियों में गलत नहीं होगा। उदाहरण के लिए, बर्फ की क्रीम में, वे वसा के साथ मिलकर पानी और वायु के समान ठोस भाग का निर्माण करते हैं। इस उद्देश्य के लिए सबसे अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले पायसीकारी में से वे खाद्य वसायुक्त अम्ल हैं।

डिटर्जेंट

इन अणुओं की उभयचर प्रकृति का उपयोग वसा या एपोलर अशुद्धियों को फंसाने के लिए किया जाता है, फिर एक ध्रुवीय विलायक, जैसे कि पानी से उसी समय धोया जाता है।

बुलबुले के उदाहरण की तरह, जहां हवा फंसी हुई थी, डिटर्जेंट जाल के भीतर उनके वसा में फंस जाते हैं, जो एक ध्रुवीय खोल होते हैं, कुशलता से गंदगी को हटाने के लिए पानी के साथ बातचीत करते हैं।

एंटीऑक्सीडेंट

ध्रुवीय सिर महत्वपूर्ण महत्व के होते हैं क्योंकि वे उन कई उपयोगों को परिभाषित करते हैं जो ये अणु शरीर के भीतर हो सकते हैं।

यदि उनके पास, उदाहरण के लिए, सुगंधित छल्ले का एक सेट (एक फेनोलिक अंगूठी के डेरिवेटिव सहित) और ध्रुवीय छल्ले हैं जो मुक्त कणों को बेअसर करने में सक्षम हैं, तो एम्फीफिलिक एंटीऑक्सिडेंट होंगे; और यदि उनके पास विषैले प्रभावों की कमी है, तो बाजार में नए एंटीऑक्सिडेंट उपलब्ध होंगे।

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