Microemulsion
માઇક્રોઇમ્યુલેશન તેલ, પાણી અને સર્ફેક્ટન્ટનું સ્પષ્ટ, થર્મોડાયનેમિકલી સ્થિર આઇસોટ્રોપિક પ્રવાહી મિશ્રણ છે, જે વારંવાર કોસર્ફેક્ટન્ટ સાથે સંયોજનમાં હોય છે. જલીય તબક્કામાં મીઠું (ઓ) અને/અથવા અન્ય ઘટકો હોઈ શકે છે, અને "તેલ" વાસ્તવમાં વિવિધ હાઇડ્રોકાર્બનનું જટિલ મિશ્રણ હોઈ શકે છે. સામાન્ય પ્રવાહી મિશ્રણથી વિપરીત, ઘટકોના સરળ મિશ્રણ પર સૂક્ષ્મ મિશ્રણ રચાય છે અને સામાન્ય પ્રવાહી મિશ્રણની રચનામાં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી ઉચ્ચ શીયર શરતોની જરૂર નથી. માઇક્રોઇમ્યુલેશનના ત્રણ મૂળભૂત પ્રકારો સીધા (પાણીમાં વિખેરાયેલું તેલ, ઓ/ડબલ્યુ), વિપરીત (તેલમાં વિખેરાયેલું પાણી, ડબલ્યુ/ડબલ્યુ) અને દ્વિકોણીય છે. માઇક્રોઇમ્યુલેશન જેવી ત્રિકોણીય પ્રણાલીઓમાં, જ્યાં બે અમિશ્રણીય તબક્કાઓ (પાણી અને 'તેલ') સર્ફેક્ટન્ટ સાથે હાજર હોય છે, સર્ફેક્ટન્ટ પરમાણુઓ તેલ અને પાણી વચ્ચેના આંતરછેદ પર મોનોલેયર બનાવી શકે છે, જેમાં તેલના તબક્કામાં ઓગળેલા સર્ફેક્ટન્ટ અણુઓની હાઇડ્રોફોબિક પૂંછડીઓ અને જલીય તબક્કામાં હાઇડ્રોફિલિક હેડ જૂથો હોય છે. માઇક્રો ઇમ્યુલેશનના ઘણા વ્યાવસાયિક રીતે મહત્વપૂર્ણ ઉપયોગો છેઃ કેટલીક ડ્રાય ક્લિનિંગ પ્રક્રિયાઓ માટે વોટર-ઇન-ઓઇલ માઇક્રો ઇમ્યુલેશન ફ્લોર પોલિશર અને ક્લીનર પર્સનલ કેર પ્રોડક્ટ્સ જંતુનાશક ફોર્મ્યુલેશન કટિંગ ઓઇલ ડ્રગ્સ આ સિસ્ટમો પર કરવામાં આવેલ મોટાભાગનું કામ તેમના સંભવિત ઉપયોગ દ્વારા છિદ્રાળુ રેતીના પથ્થરમાં ફસાયેલા પેટ્રોલિયમને એકત્ર કરવા માટે પ્રેરિત કરવામાં આવ્યું છે. આ પ્રણાલીઓના ઉપયોગનું મૂળભૂત કારણ એ છે કે માઇક્રો ઇમલ્શન તબક્કામાં કેટલીકવાર અલગ તેલ અથવા જલીય તબક્કા સાથે અલ્ટ્રાલો ઇન્ટરફેસિયલ તણાવ હોય છે, જે ધીમા પ્રવાહ અથવા નીચા દબાણના ઢાળની સ્થિતિમાં પણ તેમને નક્કર તબક્કાઓમાંથી મુક્ત અથવા ગતિશીલ કરી શકે છે. માઇક્રોઇમ્યુલેશનમાં ઔદ્યોગિક ઉપયોગો પણ હોય છે, જેમાંથી એક પોલિમરનું સંશ્લેષણ છે. માઇક્રોઇમલશન પોલિમરાઇઝેશન એ એક જટિલ વિજાતીય પ્રક્રિયા છે જ્યાં જલીય અને કાર્બનિક તબક્કાઓ વચ્ચે મોનોમર્સ, ફ્રી રેડિકલ્સ અને અન્ય પ્રજાતિઓ (જેમ કે ચેઇન ટ્રાન્સફર એજન્ટ, કો-સર્ફેક્ટન્ટ અને ઇન્હિબિટર્સ) નું પરિવહન થાય છે. અન્ય વિજાતીય પોલિમરાઇઝેશન પ્રક્રિયાઓ (સસ્પેન્શન અથવા ઇમલ્શન) ની સરખામણીમાં માઇક્રોઈમલશન પોલિમરાઇઝેશન વધુ જટિલ પ્રણાલી છે. પોલિમરાઇઝેશન દર તબક્કાઓ, કણ ન્યુક્લિએશન અને રેડિકલના શોષણ અને શોષણ વચ્ચે મોનોમર પાર્ટીશનિંગ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. કણોની સ્થિરતા સર્ફેક્ટન્ટની માત્રા અને પ્રકાર અને વિખેરાઈ રહેલા માધ્યમના પીએચ દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. તેનો ઉપયોગ નેનોપાર્ટિકલ્સ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં પણ થાય છે. માઇક્રોઇમલ્શન પોલિમરાઇઝેશનની ગતિશાસ્ત્ર પ્રવાહી મિશ્રણ પોલિમરાઇઝેશન ગતિશાસ્ત્ર સાથે ઘણું સામાન્ય છે, જેનું સૌથી લાક્ષણિક લક્ષણ કમ્પાર્ટમેન્ટલાઇઝેશન છે, જ્યાં કણોની અંદર વધતા રેડિકલ એકબીજાથી અલગ પડે છે, આમ ઉચ્ચ હદ સુધી સમાપ્તિને દબાવી દે છે અને પરિણામે, પોલિમરાઇઝેશનના ઊંચા દર પ્રદાન કરે છે. માઇક્રો ઇમલ્શનની રચના, સ્થિરતા અને તબક્કાના વર્તનને લગતા વિવિધ સિદ્ધાંતો વર્ષોથી પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે, તેમની થર્મોડાયનેમિક સ્થિરતા માટે એક સમજૂતી એ છે કે તેલ/પાણીના પ્રસરણને હાજર સર્ફેક્ટન્ટ દ્વારા સ્થિર કરવામાં આવે છે અને તેમની રચનામાં તેલ/પાણીના આંતરછેદ પર સર્ફેક્ટન્ટ ફિલ્મના સ્થિતિસ્થાપક ગુણધર્મોનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં પરિમાણો, વક્રતા અને કઠોરતા તરીકે સમાવેશ થાય છે. આ પરિમાણોમાં ધારેલા અથવા માપેલા દબાણ અને/અથવા તાપમાનની અવલંબન (અને/અથવા જલીય તબક્કાની ખારાશ) હોઈ શકે છે, જેનો ઉપયોગ માઇક્રોઇમલ્શનની સ્થિરતાના ક્ષેત્રનું અનુમાન કરવા માટે અથવા જ્યાં ત્રણ સહઅસ્તિત્વ તબક્કાઓ થાય છે તે પ્રદેશને વર્ણવવા માટે થઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે. સહઅસ્તિત્વ ધરાવતા તેલ અથવા જલીય તબક્કા સાથે માઇક્રોઇમલ્શનના આંતરમુખ તણાવની ગણતરીઓ પણ ઘણીવાર વિશેષ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે અને કેટલીકવાર તેમની રચનાને માર્ગદર્શન આપવા માટે તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. માઇક્રોઈમલશન શબ્દનો ઉપયોગ સૌપ્રથમ 1943માં કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટીમાં રસાયણશાસ્ત્રના પ્રોફેસરો ટી. પી. હોર અને જે. એચ. શુલમેન દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. આ પ્રણાલીઓ માટે વૈકલ્પિક નામોનો ઘણીવાર ઉપયોગ થાય છે, જેમ કે પારદર્શક પ્રવાહી મિશ્રણ, સોજો માયસેલ, માયસેલ્લર સોલ્યુશન અને દ્રાવ્ય તેલ. વધુ ગૂંચવણભરી રીતે હજુ પણ, માઇક્રોઇમલ્શન શબ્દ સિંગલ આઇસોટ્રોપિક તબક્કાનો ઉલ્લેખ કરી શકે છે જે તેલ, પાણી અને સર્ફેક્ટન્ટનું મિશ્રણ છે, અથવા જે મુખ્યત્વે તેલ અને/અથવા જલીય તબક્કાઓ સાથે સહઅસ્તિત્વમાં છે, અથવા તો અન્ય બિન-આઇસોટ્રોપિક તબક્કાઓ માટે પણ. દ્વિસંગી પ્રણાલીઓ (પાણી/સર્ફેક્ટન્ટ અથવા તેલ/સર્ફેક્ટન્ટ) ની જેમ, વિવિધ પ્રકારની સ્વ-એસેમ્બલ રચનાઓ રચાઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, (ઊંધી) ગોળાકાર અને નળાકાર માઈસેલ્સથી લઈને લેમેલર તબક્કાઓ અને દ્વિસંગી માઇક્રો ઇમ્યુલેશન સુધી, જે મુખ્યત્વે તેલ અથવા જલીય તબક્કાઓ સાથે સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે. તબક્કા આકૃતિઓ માઇક્રોઇમલશન ડોમેન્સ સામાન્ય રીતે ત્રિમાસિક-તબક્કાની આકૃતિઓ બનાવીને દર્શાવવામાં આવે છે. માઇક્રોઇમલ્શન રચવા માટે ત્રણ ઘટકો મૂળભૂત જરૂરિયાત છેઃ બે અમિશ્રણીય પ્રવાહી અને એક સર્ફેક્ટન્ટ. મોટાભાગના માઇક્રોઇમ્યુલેશન તેલ અને પાણીનો મિશ્રણ ન કરી શકાય તેવી પ્રવાહી જોડી તરીકે ઉપયોગ કરે છે. જો કોસર્ફેક્ટન્ટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે, તો તેને કેટલીકવાર એક ઘટક તરીકે સર્ફેક્ટન્ટ સાથે નિશ્ચિત ગુણોત્તરમાં રજૂ કરી શકાય છે, અને તેને એક જ "સ્યુડો-ઘટક" તરીકે ગણવામાં આવે છે. આ ત્રણ ઘટકોની સંબંધિત માત્રાને ત્રિમાસિક તબક્કાની આકૃતિમાં રજૂ કરી શકાય છે. ગિબ્સ તબક્કાના આકૃતિઓનો ઉપયોગ પ્રણાલીના તબક્કાના વર્તન પર વિવિધ તબક્કાઓના કદના અપૂર્ણાંકોમાં ફેરફારોની અસર દર્શાવવા માટે થઈ શકે છે. પ્રણાલીની રચના કરતા ત્રણ ઘટકો દરેક ત્રિકોણની ટોચ પર જોવા મળે છે, જ્યાં તેમનો અનુરૂપ વોલ્યુમ અપૂર્ણાંક 100% છે. તે ખૂણેથી દૂર જવાથી તે ચોક્કસ ઘટકના કદના અપૂર્ણાંકમાં ઘટાડો થાય છે અને અન્ય બે ઘટકોમાંથી એક અથવા બંનેના કદના અપૂર્ણાંકમાં વધારો થાય છે. ત્રિકોણની અંદરનો દરેક બિંદુ ત્રણ ઘટકો અથવા સ્યુડો-ઘટકોના મિશ્રણની સંભવિત રચનાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જેમાં એક, બે અથવા ત્રણ તબક્કાઓનો સમાવેશ થઈ શકે છે (આદર્શ રીતે, ગિબ્સના તબક્કાના નિયમ અનુસાર). આ બિંદુઓ તેમની વચ્ચેની સીમાઓ સાથે પ્રદેશો રચવા માટે ભેગા થાય છે, જે સતત તાપમાન અને દબાણ પર પ્રણાલીના "તબક્કાના વર્તન" નું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. ગિબ્સ તબક્કો આકૃતિ, જોકે, સિસ્ટમની સ્થિતિનું પ્રયોગમૂલક દ્રશ્ય નિરીક્ષણ છે અને આપેલ રચનાની અંદર તબક્કાઓની સાચી સંખ્યાને વ્યક્ત કરી શકે છે અથવા ન પણ કરી શકે છે. દેખીતી રીતે સ્પષ્ટ સિંગલ ફેઝ ફોર્મ્યુલેશનમાં હજુ પણ બહુવિધ આઇસો-ટ્રોપિક તબક્કાઓ હોઈ શકે છે (દા. ત. દેખીતી રીતે સ્પષ્ટ હેપ્ટેન/એઓટી/વોટર માઇક્રોઇમ્યુલેશનમાં બહુવિધ તબક્કાઓ હોય છે). આ પ્રણાલીઓ અન્ય તબક્કાઓ સાથે સંતુલનમાં હોઈ શકે છે, તેથી ઘણી પ્રણાલીઓ, ખાસ કરીને બે અવિભાજ્ય તબક્કાઓના ઉચ્ચ કદના અપૂર્ણાંકો ધરાવતી પ્રણાલીઓ, આ સંતુલનમાં ફેરફાર કરતી કોઈપણ વસ્તુ દ્વારા સરળતાથી અસ્થિર થઈ શકે છે. ઉચ્ચ અથવા નીચું તાપમાન અથવા સપાટીના તણાવમાં ફેરફાર કરનારા એજન્ટોનો ઉમેરો. જો કે, પ્રમાણમાં સ્થિર માઇક્રોઇમ્યુલેશનના ઉદાહરણો મળી શકે છે. એવું માનવામાં આવે છે કે કારના એન્જિનના તેલમાં એસિડના નિર્માણને દૂર કરવાની પદ્ધતિમાં પાણીના ઓછા તબક્કાના જથ્થા, તેલમાં પાણી (ડબલ્યુ/ઓ) માઇક્રો ઇમ્યુલેશનનો સમાવેશ થાય છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, એન્જિનના તેલ દ્વારા જલીય એસિડના ટીપાંનું તેલમાં સૂક્ષ્મ વિખેરાયેલા કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ કણોમાં પરિવહન ત્યારે સૌથી વધુ કાર્યક્ષમ હોવું જોઈએ જ્યારે જલીય ટીપાં એક જ હાઇડ્રોજન આયનનું પરિવહન કરવા માટે પૂરતા નાના હોય (ટીપાં જેટલા નાના હોય, એસિડના પાણીના ટીપાંની સંખ્યા જેટલી વધારે હોય, તેટલી ઝડપથી તટસ્થતા). એલિવેટેડ તાપમાનની વ્યાજબી વિશાળ શ્રેણીમાં આવા માઇક્રોઇમ્યુલેશન કદાચ ખૂબ જ સ્થિર હોય છે. સંદર્ભ ગ્રંથસૂચિ પ્રિન્સ, લિયોન એમ., માઇક્રોઇમ્યુલશન્સ ઇન થિયરી એન્ડ પ્રેક્ટિસ એકેડેમિક પ્રેસ (1977). રોઝાનો, હેનરી એલ અને ક્લોઝ, માર્ક, આવૃત્તિઓ., માઇક્રોઇમલશન સિસ્ટમ્સ (સર્ફેક્ટન્ટ સાયન્સ સિરીઝ) માર્સેલ ડેકર, ઇન્ક. (1987) કોલોઇડલ રસાયણશાસ્ત્ર સોફ્ટ મેટર