विभाजन गुणांक: Difference between revisions

Latest revision as of 12:01, 24 April 2023

वितरण स्थिरांक के साथ भ्रमित न हों।

भौतिक विज्ञान में, विभाजन गुणांक (P) या वितरण गुणांक (D) संतुलन पर अमिश्रणीय विलायक के मिश्रण में एक रासायनिक यौगिक की सांद्रता का अनुपात है। इसलिए यह अनुपात इन दो तरल पदार्थों में विलेय की घुलनशीलता की तुलना है। विभाजन गुणांक सामान्य रूप से आयनीकरण के सांद्रता अनुपात को संदर्भित करता है। यौगिक की गैर-आयनित प्रजातियां, जबकि वितरण गुणांक यौगिक की सभी प्रजातियों (आयनित धनात्मक ग़ैर-आयनित) के सांद्रता अनुपात को संदर्भित करता है।^[1]

रासायनिक और औषधि विज्ञान में, दोनों प्रावस्था सामान्य रूप से विलायक होती हैं।^[2] सामान्य रूप से, विलायक में से एक पानी है, जबकि दूसरा हाइड्रोफोबिक (जलविरागी) है, जैसे 1-ऑक्टेनॉल होते है।^[3] इसलिए विभाजन गुणांक मापता है कि हाइड्रोफिलिक ("जल-स्नेही") या हाइड्रोफोबिक ("जलभीत") एक रासायनिक पदार्थ है। विभाजन गुणांक मानव शरीर के अंदर दवाओं के वितरण ( औषध विज्ञान) का अनुमान लगाने में उपयोगी होते हैं। उच्च ऑक्टेनॉल-जल विभाजन गुणांक वाली हाइड्रोफोबिक दवाएं मुख्य रूप से हाइड्रोफोबिक क्षेत्रों जैसे कि कोशिकाओं के वसा द्विपरत में वितरित की जाती हैं। इसके विपरीत, हाइड्रोफिलिक दवाएं (कम ऑक्टेनॉल / जल विभाजन गुणांक) मुख्य रूप से रक्त प्लाज़्मा जैसे जलीय क्षेत्रों में पाई जाती हैं।^[4]

यदि विलायक में से एक गैस है और दूसरा तरल है, तो गैस/तरल विभाजन गुणांक निर्धारित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सामान्य संवेदनाहारी का रक्त/गैस विभाजन गुणांक मापता है सामान्य संवेदनाहारी गैस से रक्त में कितनी आसानी से गुजरता है।^[5] विभाजन गुणांक को तब भी परिभाषित किया जा सकता है जब एक प्रावस्था ठोस होती है, उदाहरण के लिए, जब एक प्रावस्था गलित धातु होती है और दूसरा एक ठोस धातु होती है,^[6] या जब दोनों प्रावस्था ठोस होती हैं।^[7] किसी पदार्थ के ठोस में विभाजन से ठोस विलयन बनता है।

विभाजन गुणांक को विभिन्न तरीकों से ( स्पन्दन-फ्लास्क, उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी श्रेणी, आदि द्वारा) प्रयोगात्मक रूप से मापा जा सकता है या विभिन्न तरीकों (विखंडन-आधारित परमाणु-आधारित, आदि) के आधार पर गणना द्वारा अनुमानित किया जा सकता है।

यदि कोई पदार्थ सम्बन्ध (रसायन विज्ञान) या पृथक्करण (रसायन) के कारण विभाजन प्रणाली में कोई पदार्थ कई रासायनिक प्रजातियों के रूप में सम्मिलित है, तो प्रत्येक प्रजाति को अपना स्वयं का K_ow मान दिया जाता है। एक संबंधित मान, D, विभिन्न प्रजातियों के बीच अंतर नहीं करता है, केवल दो प्रावस्थाओ के बीच पदार्थ के सांद्रता अनुपात को इंगित करता है।^{[citation needed]}

नामपद्धति

इसके विपरीत औपचारिक सिफारिश के बाद भी, शब्द विभाजन गुणांक वैज्ञानिक साहित्य में मुख्य रूप से प्रयुक्त शब्द है।^[8]^{[additional citation(s) needed]}

इसके विपरीत, आईयूपीएसी सिफारिश करता है कि शीर्षक शब्द का अब उपयोग नहीं किया जाए, बल्कि इसे अधिक विशिष्ट शब्दों से बदल दिया जाए।^[9] उदाहरण के लिए, विभाजन स्थिरांक, के रूप में परिभाषित

(KD)A = .mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .sfrac.tion,.mw-parser-output .sfrac .tion{display:inline-block;vertical-align:-0.5em;font-size:85%;text-align:center}.mw-parser-output .sfrac .num,.mw-parser-output .sfrac .den{display:block;line-height:1em;margin:0 0.1em}.mw-parser-output .sfrac .den{border-top:1px solid}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}[A]org/ [A]aq

,

(1)

जहां K_D प्रक्रिया संतुलन स्थिरांक है, [A] परीक्षण किए जा रहे विलेय A की सांद्रता का प्रतिनिधित्व करता है, और org और aq क्रमशः कार्बनिक और जलीय प्रावस्थाओ को संदर्भित करता है। आईयूपीएसी उन स्थितियों के लिए विभाजन अनुपात की सिफारिश करता है जहां रासायनिक गतिविधि निर्धारित की जा सकती है, और रासायनिक रूप के बाद भी, प्रावस्थाओ के बीच विलेय की कुल विश्लेषणात्मक सांद्रता के अनुपात के लिए वितरण अनुपात होता है।^[9]

विभाजन गुणांक और log P

हाइड्रोफोबिक प्रावस्था और एक हाइड्रोफिलिक प्रावस्था के बीच वितरित विघटित पदार्थ का एक संतुलन विशेष कांच के बने पदार्थ में स्थापित होता है जैसे कि यह अलग-अलग नली जो विक्षोभ और नमूना लेने की स्वीकृति देती है, जिससे log P निर्धारित होता है। यहाँ, ऊपरी परत की तुलना में निचली परत में हरे पदार्थ की घुलनशीलता अधिक होती है।

विभाजन गुणांक, संक्षिप्त 'P', को दो विलायक (तरल प्रावस्थाओ का एक द्विचरण) के बीच एक विलेय की सांद्रता के एक विशेष अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, विशेष रूप से ग़ैर-विघटन (रसायन विज्ञान) विलेय के लिए, और लघुगणक का लघुगणक अनुपात इस प्रकार log P है।^[10]^: 275ff जब विलायक में से एक पानी है और दूसरा एक गैर-ध्रुवीय विलायक है, तो log P मान लाइपोफ़िलिसिटी या हाइड्रोफोबिसिटी की एक माप है।^[10]^: 275ff^[11]^: 6 परिभाषित उदाहरण वसारागी और हाइड्रोफिलिक ( जलरागी) प्रावस्था प्रकारों के लिए क्रमशः अंश और भाजक में होना चाहिए; उदाहरण के लिए, n-ऑक्टेनॉल (इसके बाद सिर्फ "ऑक्टेनॉल") और पानी की एक द्विध्रुवीय प्रणाली में:

\log P_{\text{oct/wat}}=\log _{10}\left({\frac {{\big [}{\text{solute}}{\big ]}_{\text{octanol}}^{\text{un-ionized}}}{{\big [}{\text{solute}}{\big ]}_{\text{water}}^{\text{un-ionized}}}}\right).

पहले सन्निकटन के लिए, ऐसे प्रयोगों में गैर-ध्रुवीय प्रावस्था सामान्य रूप से विलेय के गैर-आयनित रूप से प्रभावित होता है, जो विद्युत रूप से उदासीन होता है, हालांकि यह जलीय प्रावस्था के लिए सही नहीं हो सकता है। आयनीकरण योग्य विलेय के विभाजन गुणांक को मापने के लिए, जलीय प्रावस्था के पीएच को इस तरह समायोजित किया जाता है कि विलयन में यौगिक का प्रमुख रूप ग़ैर-आयनीकृत है, या उत्तेजना के किसी अन्य पीएच पर इसके माप के लिए सभी प्रजातियों पर विचार करने की आवश्यकता है, ग़ैर-आयनीकृत और आयनित (निम्नलिखित देखें)।

आयनीकरण योग्य यौगिकों के लिए एक संबंधित 'विभाजन गुणांक', संक्षिप्त 'log P ^I', उन स्थितियों के लिए लिया गया है जहां अणु के प्रमुख विघटन (रसायन विज्ञान) रूप हैं, जैसे कि किसी को दो प्रावस्थाओ (साथ ही साथ दो साम्यावस्था, विभाजन और आयनीकरण की परस्पर क्रिया) के बीच सभी रूपों, आयनित और गैर-आयनित के विभाजन पर विचार करना चाहिए।^[11]^{: 57ff, 69f}^[12] M का उपयोग आयनित रूपों की संख्या को इंगित करने के लिए किया जाता है; $I$ -वे रूप के लिए ( $I = 1, 2, ... , M$ ) संबंधित विभाजन गुणांक का लघुगणक $\log P_{\text{oct/wat}}^{I}$ ,को उसी तरह से परिभाषित किया गया है जैसे अन-आयनीकृत स्वरूप के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक ओक्टेनॉल-जल विभाजन के लिए, यह है

\log \ P_{\text{oct/wat}}^{\mathrm {I} }=\log _{10}\left({\frac {{\big [}{\text{solute}}{\big ]}_{\text{octanol}}^{I}}{{\big [}{\text{solute}}{\big ]}_{\text{water}}^{I}}}\right).

इसे अधिक मानक, ग़ैर-आयनीकृत, विभाजन गुणांक के बीच अंतर करने के लिए, ग़ैर-आयनीकृत को प्रायः प्रतीक log P⁰ निर्दिष्ट किया जाता है, जैसे कि अनुक्रमित $\log P_{\text{oct/wat}}^{I}$ आयनित विलेय के लिए अभिव्यक्ति $I > 0$ मानों की श्रेणी में इसका विस्तार बन जाती है^{[citation needed]}

वितरण गुणांक और log D

'वितरण गुणांक' ' log D', दो प्रावस्थाओ में से प्रत्येक में यौगिक (आयनित धनात्मक ग़ैर-आयनित) के सभी रूपों की सांद्रता के योग का अनुपात है, अनिवार्य रूप से सदैव जलीय; जैसे, यह जलीय प्रावस्था के पीएच पर निर्भर करता है, और किसी भी पीएच पर गैर-आयनीकरणीय यौगिकों log D = log P के लिए होता है।^[13]^[14] वितरण गुणांकों के मापन के लिए, जलीय प्रावस्था का पीएच एक विशिष्ट मान के लिए उभय प्रतिरोधित विलयन होता है जैसे कि यौगिक के प्रारंभ से पीएच महत्वपूर्ण रूप से क्षुब्ध नहीं होता है। प्रत्येक log D' का मान तब एक अनुपात के लघुगणक के रूप में निर्धारित किया जाता है - एक विलायक में विलेय के विभिन्न रूपों की प्रयोगात्मक रूप से मापी गई सांद्रता के योग के लिए, दूसरे विलायक में इसके रूपों की ऐसी सांद्रता के योग के लिए ; इसे व्यक्त किया जा सकता है^[10]^: 275–8

\log D_{\text{oct/wat}}=\log _{10}\left({\frac {{\big [}{\text{solute}}{\big ]}_{\text{octanol}}^{\text{ionized}}+{\big [}{\text{solute}}{\big ]}_{\text{octanol}}^{\text{un-ionized}}}{{\big [}{\text{solute}}{\big ]}_{\text{water}}^{\text{ionized}}+{\big [}{\text{solute}}{\big ]}_{\text{water}}^{\text{un-ionized}}}}\right).

उपरोक्त सूत्र में, आयनित पादांक प्रत्येक अपने संबंधित प्रावस्थाओ में सभी आयनित प्रजातियों की सांद्रता का योग दर्शाता है। इसके अतिरिक्त, चूंकि log D पीएच-निर्भर है, जिस पीएच पर log D को मापा गया था, उसे निर्दिष्ट किया जाना चाहिए। मानव शरीर जैसे जैविक प्रणालियों में विभाजन की घटनाओं से जुड़े दवा खोज क्षेत्रों जैसे क्षेत्रों में - शरीर-क्रियात्‍मक पीएच मान = 7.4 पर log D विशेष संबंध है।^{[citation needed]}

log D को P^I के संदर्भ में व्यक्त करना प्रायः सुविधाजनक होता है, ऊपर परिभाषित (जिसमें P⁰ अवस्था के रूप में $I = 0$ ), इस प्रकार ग़ैर-आयनित और आयनित दोनों प्रजातियों को विलोपित करता है।^[12] उदाहरण के लिए, ओक्टेनॉल-पानी में:

\log D_{\text{oct/wat}}=\log _{10}\left(\sum _{I=0}^{M}f^{I}P_{\text{oct/wat}}^{I}\right),

जो अलग-अलग विभाजन गुणांक (उनके लघुगणक नहीं) का योग करता है, और जहाँ $f^{I}$ जलीय चरण में I-वें रूप (विलेय का) के पीएच-आधारित मोल-अंश को इंगित करता है, और अन्य चर पहले के रूप में परिभाषित किए गए हैं।^[12]^{[verification needed]}

उदाहरण विभाजन गुणांक आंकड़ा

निम्न तालिका में ऑक्टेनॉल-जल प्रणाली के मान डॉर्टमुंड डाटा बैंक से हैं।^[15]^{[better source needed]} वे विभाजन गुणांक द्वारा क्रमबद्ध होते हैं, सबसे छोटे से सबसे बड़े (एसिटामाइड हाइड्रोफिलिक होते हैं, और 2,2', 4,4', 5-पेंटाक्लोरोबिफेनिल वसारागी) और उस तापमान के साथ प्रस्तुत किए जाते हैं जिस पर उन्हें (जो मानो को प्रभावित करता है) मापा गया था।^{[citation needed]}

घटक	log P_OW	T (°C)
एसिटामाइड^[16]	−1.16	25
मेथनॉल^[17]	−0.81	19
फार्मिक अम्ल^[18]	−0.41	25
डायइथाइल इथर^[17]	0.83	20
पी-डाइक्लोरोबेंजीन^[19]	3.37	25
हेक्सामिथाइलबेंजीन^[19]	4.61	25
2,2', 4,4', 5-पेंटाक्लोरोबिफेनी^[20]	6.41	व्यापक

अन्य यौगिकों के मान विभिन्न प्रकार की उपलब्ध समीक्षाओं और विनिबंध में पाए जा सकते हैं।^[2]^: 551ff^[21]^[

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