पायस

पायस : एकमेकांत न मिसळणाऱ्या. द्रवांपासून बनलेले दृढ मिश्रण. पायसे अव्युत्क्रमी कलिलांच्या वर्गात मोडतात. [→कलिल]. पायसात एक द्रव सलग (अपस्करण माध्यम) असून दुसरे (अपस्कारित प्रावस्था) त्यात विलग सूक्ष्म बिंदूंच्या रूपात विखुरलेले असते. या बिंदुंचा व्यास सु. ०.१ ते १ मायक्रॉन (१ मायक्रॉन = १०-३ मिमी.) यांच्या दरम्यान असतो. बहुसंख्य पायसांमध्ये पाणी हा एक द्रव व तेल अथवा तत्सम पदार्थ हा दुसरा द्रव असतो. पायसांच्या संदर्भात तेलासारख्या पदार्थांनाही तेल ही संज्ञा लावली जाते. पायसांचे दोन वर्ग पडतात : (१) ज्यात पाणी हे अपस्करण माध्यम व तेल ही अपस्कारित प्रावस्था आहे अशी व (२) तेल हे अपस्करण माध्यम व पाणी ही अपस्कारित अवस्था असलेली. पहिल्या प्रकारच्या पायसांचा उल्लेख तेल-पाणी (तेल पाण्यात विखुरलेले), संक्षिप्त रूप O/W आणि दुसर्यालचा पाणी – तेल (पाणी तेलात विखुरलेले), संक्षेपाने W/O असा केला जातो.

  उपस्थिती : निसर्गातील कित्येक पदार्थ पायसांच्या रूपात असतात. उदा., दूध, रबराच्या झाडाचा चीक, अंड्यातील बलक, अशुद्ध खनिज तेल, लोणी. तेलांचे पचन होताना प्रथम त्यांची पायसे बनतात व त्यांवर पाचक रसांची विक्रिया घडते.

पायस बनविण्याची प्रक्रिया : केवळ घटक द्रव एकत्र करून घुसळले किंवा हलविले तरी स्थिर पायस बनत नाही. काही काळ गेल्यावर घटकांचे थर वेगळे होतात. स्थिर राहणारे पायस बनविण्यासाठी आणखी एक घटक मिश्रणात वापरावा लागतो, त्याला पायसीकारक म्हणतात. त्यांचे अनेक प्रकार आहेत [→पृष्ठक्रियाकारके] उदा., साबण, प्रक्षालके (डिटर्जंट्स), प्रथिने तशीच काही घन चूर्णे (उदा., काजळी). हे पदार्थ पाणी-तेल प्रकारचे पायस बनविण्यासाठी आणि सिलिका ही तेल-पाणी वर्गाचे पायस बनविण्यास उपयोगी पडतात. दूध व रबराचा चीक यांमध्ये त्यांतील प्रथिने पायसीकारकाचे कार्य करतात. खाद्यपदार्थांत वापरतात ती मेयोनेझ व सॅलड ड्रेसिंग (सॅलड रुचकर होण्यासाठी त्यात मिसळण्यात येणारा पदार्थ) ही तेल पाणी पायसे असून ती खाद्य तेले, शिर्का (व्हिनेगर) व अंड्यातील पिवळा बलक यांपासून बनवितात. येथे बलकातील प्रथिने ही पायसीकारके असतात. जिलेटीन व बाभळीचा डिंक हे पदार्थही पायसीकारके म्हणून उपयोगी पडतात.

नेहमीचा साबण (मुख्यतः सोडियम स्टिअरेट) हा तेल-पाणी प्रकारचे पायस बनविण्यासाठी आणि जस्त, अँल्युमिनियम व लोह यांचे साबण (म्हणजे या धातूंची स्टिअरेटे) पाणी-तेल प्रकारची पायसे बनविण्यासाठी उपयोगी पडतात. नेहमीच्या साबणाच्या रेणूमध्ये कार्बन अणूंची एक लांब साखळी असून तिच्या एका टोकाला –COONa गट असतो. साबण वापरून बनविलेल्या तेल-पाणी पायसातील तेलाच्या बिंदूसभोवार साबणाच्या रेणूमधील कार्बन साखळीची टोके त्यामधील –COONa गट पाण्याकडे होईल अशा तऱ्हेने रचली जातात व त्यामुळे अनेक बिंदू स्वतंत्रपणे राहतात. हे बिंदू एकत्र होऊन पायसामधून फुटून अलग निघू शकत नाहीत व त्यामुळे पायस स्थिर बनते.

पायस बनण्याची सुकरता ही घटक द्रवांचा आंतरपृष्ठताण (दोन द्रवांच्या सीमापृष्ठावर असणारा ताण), द्रवांचे बिंदू सूक्ष्म बनावेत म्हणून केलेली योजना व पायसीकारक मिसळण्याची पद्धत या सर्वांवर अवलंबून असते. आंतरपृष्ठताण जितका कमी तितके पायस बनणे सोपे असते. द्रवांचे सूक्ष्म बिंदू तयार व्हावेत यासाठी द्रव कमीजास्त जोराने घुसळण्याच्या तसेच सूक्ष्म छिद्रांतून किंवा अरुंद फटीतून द्रवांना जोराने पलीकडे घालविण्याच्या यांत्रिक योजना (क्लॉइड मिल व होमोजनायझर उपकरणे) उपलब्ध आहेत. दोन्ही द्रव एकत्र करून ढवळणे किंवा एका द्रवाचे थेंब ढवळत ठेवलेल्या दुसऱ्या द्रवात सोडणे अशा दोन्ही पद्धती सोयीप्रमाणे वापरल्या जातात. तेल-पाणी पायस बनविताना पायसीकारक तेलात मिसळून वापरणे श्रेयस्कर असते.   

गुणधर्म : पायसे अपारदर्शक व दुधासारखी दिसतात. याचे कारण त्यांवर पडणाऱ्यास प्रकाश किरणांपैकी काहींचे पायसामधील घटक द्रवांच्या सीमापृष्ठावरून परावर्तन होते हे होय.

पायसांचा टिकाऊपणा अनेक गोष्टींवर अवलंबून असतो. पायसीकारक, pH [→पीएच मूल्य], श्यानता (कमीअधिक दाटपणा), बिंदूंचे आकारमान, तापमानात होणारा बदल हे त्यांपैकी काही होत. तथापि सर्व पायसांना लागू पडतील असे यासंबंधीचे सामान्य नियम सांगता येत नाहीत.

काही पायसे संथ राहू दिली म्हणजे त्यांचे दोन वेगवेगळे थर बनतात. वरचा थर अपारदर्शक व खालचा कमीजास्त पारदर्शक असतो उदा., दूध. हे दोन्ही थर त्या पायसाचेच असतात, पण वरच्या थरात पायसीभूत बिंदूंची प्रती लिटर संख्या जास्त असते, खालच्या थरात ती कमी असते. या गुणधर्माला मंडीभवन (क्रीमिंग मंड म्हणजे मलई) म्हणतात. मंडीभवन झालेले पायस सुकरतेने पूर्ववत बनविता येते.

काही पायसे तापमान वाढविल्यास भंग पावतात. याचे कारण त्यांची श्यानता कमी होते व कलिलावस्थेत कार्यशील असलेले पायसीकारक हे कार्यहीन रेणवीय विद्रावाच्या रूपात जाते किंवा एखादा बाष्पनशील (बाष्पात रूपांतर होऊ शकणारा) घटक उडून जातो. तथापि तापमानात वाढ झाल्याने पायसे भंग पावतातच असे नाही. काही पायसे उकळली तरीही स्थिर राहतात (उदा., दूध). तापमान पाण्याच्या गोठणबिंदूच्या खाली नेले, तर पाणी प्रसरण पावते आणि तीक्ष्ण कडा असलेले बर्फस्फटिक बनतात. त्यांचा परिणाम होऊन पायसातील बिंदूंवर असलेल्या पायसीकारकाच्या संरक्षक थराचा भेद होतो व पायस भंग पावते. तथापि वरीलप्रमाणेच तापमान गोठणबिंदूखाली नेल्याने पायसे भंगतात असे नाही. अशा कमी तापमानात टिकणारी पायसेही आहेत.

तेल-पाणी व पाणी-तेल ही पायसे पुढील गुणधर्मांवरून ओळखता येतात : (१) तेल-पाणी पायसांची विद्युत् संवाहकता (विद्युत् प्रवाह वाहू देण्याचा गुण) पाणी-तेल पायसांपेक्षा जास्त असते. (२) तेल-पाणी पायस जलविद्राव्य (पाण्यात विरघळणार्यात) रंजकाने (उदा., मिथिल ऑरेंज) रंगीत होते, परंतु पाणी-तेल पायस रंगीत होत नाही. याच्या उलट तेल-विद्राव्य रंजकाने (उदा., फुक्सीन) पाणी-तेल पायसालाच फक्त रंग येतो. (३) पायसे आपापल्या अपस्करण माध्यमात मिसळतात, तेल-पाणी पायस पाण्यात व पाणी-तेल पायस तेलात मिसळते. काही रासायनिक व भौतिक क्रियांनी पायसाचे घटक वेगवेगळे होतात, याला पायसभेदन म्हणतात.

पायसभेदन : कित्येक औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये स्थिर पायसांशी संबंध येतो व ती अनिष्ट असल्यामुळे त्यांचे भेदन करावे लागते. उदा., खनिज तेलाच्या शुद्धीकरणात पाणी व खनिज तेल यांचे तयार झालेले पायस लोकर स्वच्छ करण्याच्या कृतीत लोकरीवरील मेदापासून (स्निग्ध पदार्थापासून) बनलेले पायस इत्यादी.

पायसातील बिंदूंवर ज्या प्रकारचे विद्युत् वर्चस् (विद्युत् पातळी) असेल त्याच्या विरुद्ध विद्युत् वर्चस् असलेले बहुसंयुजी आयन (इतर अणूंशी वा अणुगटांशी संयोग पावण्याची निरनिराळी क्षमता असलेले विद्युत् भारित अणू वा अणुगट) मिसळून किंवा रासायनिक विक्रियेने पायसीकारकाचे अपघटन करून (उदा., साबण पायसीकारक असल्यास अम्ल मिसळल्याने त्याचे अपघटन होऊन मेदाम्ल व लवण बनते) पायसभेदन करता येते. त्याचप्रमाणे कित्येकदा पायस गोठविले, तापविले, दीर्घकाल राहू दिले तरीही कार्यभाग साधतो. केंद्रोत्सारण (फिरत्या पात्रामधील मिश्रणातील घटक केंद्रापासून दूर ढकलणाऱ्या प्रेरणेच्या उपयोगाने अलग करण्याची क्रिया), उच्च शक्तीचा प्रत्यावर्ती (उलटसुलट दिशेने वाहणारा) विद्युत् प्रवाह व कमी तीव्रतेचे श्राव्यातीत तरंग [→श्राव्यातीत ध्वनिकी] यांचाही या कामी उपयोग होतो.

उपयोग : कातडीला लावण्याची तसेच पोटात घेण्याची कित्येक औषधे पायसरूपात असतात. त्यामुळे त्यांचे लवकर अभिशोषण होते व त्यांचा परिणामही दीर्घकाल टिकतो सौंदर्यप्रसाधनातील मुखलेप (फेस क्रीम) व द्रवरूप केशप्रक्षालके (शांपू) ही पायसेच असतात. भिंतीला लावण्याचे काही रंग पायसरूपात मिळतात. खाद्यपदार्थ, कापड, रबर, संश्लेषित (कृत्रिम रीत्या तयार केलेली) रेझिने, पॉलिशे, चर्मोद्योग इ. अनेक उद्योगांत पायसे प्रत्यक्षपणे वा अप्रत्यक्षपणे वापरली जातात.

कित्येक औद्योगिक प्रक्रिया पायसरूपात घडविणे आवश्यक असते. उदा., कृत्रिम रबराच्या उत्पातनात प्रारंभिक पदार्थ म्हणून जे एकवारिक (ज्याच्या पुनरावृत्तीने बहुवारिक बनते तो अणुसमुच्चय) वापरतात, त्याचे पाण्यात पायस बनवून मगच⇨बहुवारिकीकरण घडवितात.

पहा : कलिल.

संदर्भ : 1. Becher, P. Emulsions : Theory and Practice, New York, 1965. 2. Clayton, W. The Theory of Emulsions and their Technical Applications, Philadelphia, 1943. 3. Glasstone, S, Textbook of Physical Chemistry, London, 1964. 4. Jirgensens, B. Straumanis, M.E. A Short Textbook of Colloid Chemistry, London, 1962. 5. Sherman, P. Emulsion Science, New York, 1968.

मिठारी, भू. चि.

“