ஏதாவது தண்ணீரை உறிஞ்சுகிறதா அல்லது தடைசெய்கிறதா என்பது நுண்ணிய சக்திகள் மற்றும் பொருளின் தன்மையைப் பொறுத்தது. மாபெரும்-உறிஞ்சும் பாலிமர் (super-absorbent polymer (SAP)) மூலக்கூறுகள் அமைப்பு ஒரு கண்ணி போன்றது. இந்த அமைப்பு டயப்பர்கள் அதிக அளவு தண்ணீரை உறிஞ்சுவதற்கு உதவுகிறது. பாலிமரில் சோடியம் இருப்பதும் உறிஞ்சுவதற்கு உதவுகிறது.
பெற்றோராக மாறிய உங்கள் நண்பர்களுக்கு என்ன பரிசளிக்க வேண்டும் என்று இன்னும் யோசிக்கிறீர்களா? இனி யோசிக்க வேண்டாம் மற்றும் ஒரு பாக்கெட் டயப்பர்களை வாங்கவும். இது உறக்கத்தைக் கொடுக்கும், நேரத்தைத் தணிக்கும் மற்றும் அமைதியைத் தரும். தங்கள் அபிமானக் குழந்தைகள் செய்யும் அனைத்து அலறல்களுக்கும், உணவுகளை வீணாக வீசுவதற்கும் இடையே இளம் பெற்றோர்கள் அடிக்கடி காணக்கூடிய ஒரே ஆறுதலை இது அளித்து வருகிறது. இந்த மென்மையான, தூள் பொட்டலங்கள் குழந்தைகளை நீண்ட நேரம் தூங்க அனுமதிப்பதன் மூலம் பெற்றோருக்கு நிவாரணம் அளிக்கின்றன. பெற்றோர்கள் தங்கள் குழந்தைகளுக்குத் தேவையான நிலையான கவனிப்பிலிருந்து விடுபடுகிறார்கள்.
டயப்பர்கள் (diaper) இவ்வளவு திரவத்தை எவ்வாறு உறுஞ்ச முடியும் என்று எப்போதாவது யோசித்தீர்களா? பருத்தி ஆடைகள் போன்ற சிலவைகள் தண்ணீரை உறிஞ்சக்கூடும், மற்றவையான, ரப்பர் காலணிகள் (rubber shoes) போன்றவை முடியாது. டயப்பர்கள் அவற்றின் தனித்துவமான கலவை காரணமாக அதிகமாக தண்ணீரை உறிஞ்ச முடியும்.
இது நம்மைச் சுற்றி நாம் காணும் இயற்பியலின் மிக அழகான சில பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது. ஆனால், அதைச் செய்வதற்கு முன், சில விஷயங்கள் ஏன் தண்ணீரை ஊறவைக்கின்றன. சில விஷயங்கள் ஏன் இல்லை என்பதைக் கண்டுபிடிப்போம்.
பருத்தியின் முக்கியத்துவம்
நீரின் உறிஞ்சும் அல்லது தடைசெய்யும் திறன் நுண்ணிய சக்திகள் மற்றும் பொருளின் தன்மையைப் பொறுத்தது. நீர் ஒரு முக்கிய திரவமாகும். இது, சிறிய மூலக்கூறுகளால் ஆனது. ஒவ்வொன்றும் இரண்டு ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஒரு ஆக்ஸிஜன் அணுவைக் கொண்டுள்ளது.
இங்குள்ள ஒவ்வொரு அணுவும் சமமான எண்ணிக்கையிலான நேர்மின்சுமை அளவுகொண்ட புரோட்டான்கள் மற்றும் எதிர்மின்சுமை அளவுகொண்ட எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது. இரண்டு எலக்ட்ரான்கள், ஒவ்வொரு ஹைட்ரஜன் அணுவிலிருந்தும் ஒன்று, பெரிய ஆக்சிஜன் அணுவைக் கவர்ந்து இழுப்பதால் அருகில் நகர்கிறது. இதன் விளைவாக, ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் மிகவும் எதிர்மறையாகவும், ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் நேர்மறையாகவும் மாறும்.
இவ்வாறு ஒவ்வொரு மூலக்கூறையும் இரண்டு கைகள் கொண்ட பெரிய தலை கொண்ட குரங்காக நாம் நினைக்கலாம்.
ஒரு டயப்பரின் மூலக்கூறுகள்
சிந்திய நீரில் உங்கள் பருத்தி கைக்குட்டையை வைக்கும்போது, நீர் மூலக்கூறுகள் பருத்தி இழைகளுடன் கலக்கின்றன. இந்த இழைகள் நேர் மற்றும் எதிர் மின்னூட்டம் பெற்ற அயனிகளைக் கொண்ட பாலிமர்கள் எனப்படும் மூலக்கூறுகளின் வலைப்பின்னல்களாகும். பருத்தியை நீரில் வைக்கும்போது, நீர் மூலக்கூறுகள் இந்த அயனிகளால் ஈர்க்கப்படுகின்றன. இதனால், அவை பருத்தி மூலக்கூறுகளின் மீது கலந்து, தண்ணீரை உறிஞ்சி கைக்குட்டையை ஈரமாக்குகின்றன.
அதாவது, ஒரு பொருள் தண்ணீரை உறிஞ்சுகிறதா இல்லையா என்பது அதில் உள்ள அயனிகளின் வகையைப் பொறுத்து அமைகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, செயற்கை ரப்பரில் நீர் மூலக்கூறுகளை தடைசெய்யும் அயனிகள் உள்ளன. எனவே, நீர் உறிஞ்சப்படுவதில்லை. பருத்தி மறுபுறம், தண்ணீரை நன்றாக உறிஞ்சுகிறது. அதனால்தான், இது மருத்துவ கருவிகளில் பருத்தி பந்துகள் போன்ற தயாரிப்புகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
இருப்பினும், அதிக அளவு திரவத்தை உறிஞ்சுவதற்கு, ஒரு மாபெரும்-உறிஞ்சும் பாலிமர் (super-absorbent polymer (SAP)) தேவைப்படுகிறது. இந்த பாலிமர்கள் பெரிய அளவிலான திரவத்தை உறிஞ்சும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இது, குழந்தைகளுக்கான டயப்பர்கள் போன்ற தயாரிப்புகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.
நீங்கள் இந்த பொருளைப் பார்க்க விரும்பினால், ஒரு ஜோடி கத்தரிக்கோலை எடுத்து ஒரு புதிய டயபர் அல்லது சானிட்டரி பேடைத் திறக்கவும். உள்ளே, பருத்தி மற்றும் வாசனை திரவியங்கள் கீழே, நீங்கள் ஒரு மாபெரும்-உறிஞ்சும் பாலிமர் (SAP) எனப்படும் ஒரு வெள்ளை தூளினைக் காணலாம்.
மாபெரும்-உறிஞ்சும் பாலிமரின் (SAP) மூலக்கூறு அமைப்பு ஒரு மரத்தைப் போன்ற ஒரு சிக்கலான கண்ணி போல் தெரிகிறது. அது தண்ணீரைத் தொடும்போது, நீர் மூலக்கூறுகள் பாய்ந்து உள்ளே தங்கிக் கொள்கின்றன. ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் குறிப்பாக கண்ணிக்கு ஈர்க்கப்படுகின்றன. ஏனெனில் மாபெரும்-உறிஞ்சும் பாலிமரில் (SAP) சோடியம் எனப்படும் ஒரு முக்கியமான அயனி உள்ளது. உப்பில் காணப்படும் அதே சோடியம், வெப்பமான காலநிலையில் நீங்கள் போதுமான அளவு தண்ணீர் குடிக்காவிட்டால் அதிகரிக்கும்.
சோடியம்-நீர் பிணைப்பு
சோடியமும் தண்ணீரும் ஒன்றுக்கொன்று பிணைப்பைக் கொண்டுள்ளன. எனவே, அவை தேவைப்படும்போது ஒன்றாக ஒட்டிக்கொள்கின்றன. இதனால்தான் சோடியம் மற்றும் குளோரின் கலந்த உப்பு தண்ணீரில் கரைகிறது. இந்த செயல்பாட்டில், சோடியம் அயனிகள் குளோரின் அயனிகளை விட்டு நீர் மூலக்கூறுகளுக்கு வெளியேறுகின்றன, இதனால் உப்பு கரைகிறது.
நீர் மூலக்கூறுகள் மாபெரும்-உறிஞ்சும் பாலிமரை (SAP) எதிர்கொள்ளும் போது, அவை மாபெரும்-உறிஞ்சும் பாலிமர் (SAP) மரங்களில் உள்ள சோடியம் அயனிகளுடன் இணைகின்றன. இது இருந்தபோதிலும், அவற்றின் குரங்கு கைகள் சுதந்திரமானவை. அவை ஒன்றையொன்று இறுக்கமாகப் பிடிக்கத் தொடங்குகின்றன. மேலும், நகர முடியாத ஒரு வலுவான வலையமைப்பை உருவாக்குகிறார்கள். அது கடினமாகிறது. முழு வலையமைப்பும் விரிவடைந்து, நீர் மூலக்கூறுகளை உள்ளே அடைத்து, ஜெல் எனப்படும் ஒன்றை உருவாக்குகிறது.
எனவே, மாபெரும்-உறிஞ்சும் பாலிமர் (SAP) என்பது ஒரு சிறப்பு கலவை ஆகும். இது நிறைய தண்ணீரை உறிஞ்சும், சில நேரங்களில் அதன் உண்மையான எடையை விட அதிகமாகும்.
செயலில் குவாண்டம் இயற்பியல்
சோடியம் அயனிகள் ஏன் தண்ணீரில் மிகவும் ஈர்க்கப்படுகின்றன என்று நீங்கள் ஆச்சரியப்படலாம். வெவ்வேறு அயனிகள் இந்த செயல்பாட்டை மாற்ற முடியுமா? தண்ணீருக்குப் பதிலாக மற்றொரு திரவத்தை உறிஞ்ச வேண்டியிருந்தால் என்ன செய்வது?
சோடியம் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் அணுக்கள் ஒரு எலக்ட்ரானைப் பகிர்ந்து கொள்ள விரும்புவதால் ஒருவருக்கொருவர் ஈர்க்கப்படுகின்றன.
குழந்தைகளாகிய நாம், எலக்ட்ரான் என்பது கூடைப்பந்தாட்டத்தைப் போன்றே மிகப் பெரிய கருவைச் சுற்றி நகரும் ஒரு சிறிய பந்தைப் போன்றது என்பதை அறிந்து கொள்வோம். எல்லாவற்றையும் போலவே, இது முழுமையானவை அல்ல.
எலக்ட்ரான்கள் உண்மையில் அலைகள் மற்றும் குவாண்டம் இயற்பியல் காரணமாக ஒரே நேரத்தில் இரண்டு அணுக்களால் பகிர்ந்து கொள்ள முடியும். ஆக்ஸிஜன் மற்றும் சோடியத்தின் பகிரப்பட்ட உலகில் எலக்ட்ரான்கள் இருக்கும் இந்த பகிர்வு ஏற்பாட்டை இயற்கை விரும்புகிறது. இதுதான் நீர் மூலக்கூறுகள் ஒரு டயப்பரில் சோடியம் அயனிகளை நோக்கி நகர காரணமாகிறது.
ஆழமான புரிதலுக்கு, IIT கான்பூரில் வழங்கப்படுவதைப் போன்ற இயற்பியல் ஆய்வை எடுத்துக் கொள்ளுங்கள். அடுத்த முறை உங்கள் குழந்தைக்கு டயப்பர் போடும்போது, இயற்கையின் செயல்முறைகளுக்கு உதவிய சிறிய எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் குவாண்டம் இயற்பியலுக்கு நன்றி சொல்ல மறவாதீர்கள்.
ஆதிப் அகர்வாலா கான்பூர் ஐஐடியில் இயற்பியல் உதவி பேராசிரியராக உள்ளார்.
Original link : https://www.thehindu.com/todays-paper/2024-06-18/th_chennai/articleGACCUKIOS-7106126.ece