ઝિગ્લર-નાટ્ટા ઉદ્દીપક (catalyst) : સંક્રમક ધાતુઓના કાર્બ-ધાત્વીય સંકીર્ણોનો ઉદ્દીપક તરીકે વપરાતો એક વિશિષ્ટ વર્ગ. શોધકોના નામ ઉપરથી આવાં ઉદ્દીપકો ઝિગ્લર-નાટ્ટા ઉદ્દીપકો તરીકે જાણીતાં છે પૉલિઇથિલીન જેવા બહુલકોના વિવિધ પ્રકારો બનાવવા વપરાય છે. તેઓ Z-N ઉદ્દીપકોને વિશિષ્ટ ત્રિવિમ ત્રિપરિમાણી ઉદ્દીપકો (stereospecific catalyst) કહી શકાય. આ વિધિમાં કોઈ મુક્ત મૂલકો બનતા નથી કે કોઈ પૃષ્ઠબંધન થતું નથી; તેના પરિણામે સરળ શૃંખલા બનવા દરમિયાન કોઈ ઉપશૃંખલા બનવાનો અવકાશ રહેતો નથી. આ રીતે મળતા પૉલિઇથિલીનનું વિ. ઘટત્વ(specific gravity) ઊંચું અને ગલનબિંદુ ઊંચું તથા બહુલક વધુ પ્રબળ હોય છે. ઝિગ્લર-નાટ્ટા ઉદ્દીપકો દ્વારા આઇસોપ્રિનનું બહુલીકરણ કરીને કુદરતી રબરના જેવું જ રબર મેળવી શકાય છે.
ઉપર દર્શાવ્યા મુજબ પ્રોપિલીનના શીર્ષ-પુચ્છ બહુલીકરણ દ્વારા મળતા બહુલકમાં પ્રત્યેક અનુક્રમી (એકાંતરે આવતા) કાર્બન ત્રિવિમ (અવકાશ) બિંદુ(stereocentre) છે. આ રીતે બનતા પૉલિપ્રોપિલીનના મોટાભાગના ભૌતિક ગુણધર્મો તેના ત્રિવિમ બિંદુ(અવકાશ-બિંદુ)ની અવકાશી રચના ઉપર આધાર રાખે છે. આ પ્રકારના બહુલકોમાં મિથાઇલ સમૂહ તથા H પરમાણુઓની સામાન્ય રીતે 3 પ્રકારની શૃંખલાયુક્ત રચના જોવા મળે છે; જેને એટૅક્ટિક, સિનડાયોટૅક્ટિક તથા આઇસોટૅક્ટિક રચના કહે છે. જો ત્રિવિમ-બિંદુ ઉપરની અવકાશી રચના અનિયમિત (random) હોય તો આવા બહુલકને એટૅક્ટિક (a = without; taktikos = order) એટૅક્ટિક પૉલિપ્રોપિલીનમાં લાંબી કાર્બન શૃંખલામાં CH3 સમૂહ અનિયમિતપણે જોડાયેલા જણાયા છે. મુક્ત મૂલક પ્રક્રમ દ્વારા ઊંચા દ્બાણે બનેલું પૉલિપ્રોપિલીન એટૅક્ટિક રચનાવાળું હોય છે. આ બહુલક એટૅક્ટિક હોઈ તે અસ્ફટિકમય, નીચા મૃદુલાંક તથા નિર્બળ યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે.
પૉલિપ્રોપિલીનમાં કાર્બનશૃંખલાના સમૂહોની બીજી શક્ય રચના સિનડાયૉટૅક્ટિક (syndyo = two together) છે જેમાં મિથાઇલ સમૂહો એકાંતરે (alternate) શૃંખલાની એક બાજુએ આવેલા હોય છે. આવી ત્રીજી રચના આઇસોટૅક્ટિક છે, જેમાં ખેંચાયેલી શૃંખલામાં મિથાઇલ સમૂહો શૃંખલાની એક જ બાજુએ રહેલા હોય છે.
બહુલકની 3 પ્રકારની રચના
1953 અગાઉ આઇસોટૅક્ટિક અને સિનડાયૉટૅક્ટિક યોગશીલ બહુલકો જાણીતા ન હતા. 1953માં જર્મન રસાયણશાસ્ત્રી કાર્લ ઝિગ્લર (મૅક્સ પ્લૅન્ક ઇન્સ્ટિટ્યૂટ) તથા ઇટાલિયન રસાયણશાસ્ત્રી ગુલિયો નાટ્ટા (પૉલિટૅકનિક ઇન્સ્ટિટ્યૂટ, મિલાન)એ એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે એવાં ઉદ્દીપકોની શોધ પ્રસિદ્ધ કરી અને તે દ્વારા બહુલીકરણ-પ્રક્રિયાનું અવકાશ રસાયણીય નિયંત્રણ શક્ય બન્યું. આ પ્રકારને સમન્વયી (coordination) બહુલીકરણ કહે છે. આ શોધ માટે ઝિગ્લર તથા નાટ્ટાને 1963નો નોબેલ પુરસ્કાર મળેલો.
Z–N ઉદ્દીપકો બે ઘટકોનાં બનેલાં હોય છે : (i) સંક્રમણ ધાતુ-સંયોજન, જે આવર્ત કોષ્ટકના સમૂહ IV Bથી VIII Bમાંનું હોય છે. (ii) કાર્બ-ધાત્વીય સંયોજન, જે સામાન્ય રીતે સમૂહ I Aથી III Aમાંની ધાતુ દ્વારા બનેલું હોય છે. તે સંક્રમક ધાતુ ઘટક સામાન્યત: Ti, V, Cr, Mo, Zr ના ઑક્સિહેલાઇડ કે હેલાઇડ હોય છે તથા બીજો ઘટક અપચયનકારક Al, Li, Mg કે Zn ધાતુના આલ્કીલ, એરાઇલ કે એન્હાઇડ્રાઇડનો બનેલો હોય છે. સૌથી વધુ વ્યાપક પ્રણાલી TiCl4 અથવા TiCl3 તથા દ્રાવ્ય-આલ્કીલ ઍલ્યુમિનિયમ(R3Al)ની પ્રક્રિયાથી મેળવાય છે. ઉદ્દીપકપ્રણાલી વિષમાંગી (heterogenous) કે દ્રાવ્ય હોય છે. બહુલીકરણ-વિધિનું અવકાશીય નિયંત્રણ ઍમાઇન જેવા લુઇસ બેઝ ઉમેરવાથી ફેરવી શકાય છે. બહુલીકરણ મુખ્યત્વે ઉદ્દીપકની બાહ્ય સપાટી ઉપરના કણોમાંના ધાતુ પરમાણુઓ સાથે થાય છે. તેનો પ્રક્રમ મુખ્યત્વે આયનિક હોય છે પરંતુ તે વિગતે સમજાયો નથી. પ્રક્રિયા ધાતુ તથા વધતી જતી બહુલક શૃંખલાની વચમાં આલ્કીન એકલકનું નિવેશન (insertion) થતું હોય તેવી સાબિતીઓ મળી છે.
Z–N ઉદ્દીપકો વાપરીને સિનડાયૉટૅક્ટિક તથા આઇસોટૅક્ટિક પ્રકારનું પૉલિપ્રોપિલીન મેળવી શકાયું છે. આ બહુલીકરણ-પ્રક્રિયા એટૅક્ટિક પ્રક્રિયાની સરખામણીમાં (ખૂબ) નીચા દબાણે થાય છે તથા એ રીતે મળતા બહુલકનું ગલનબિંદુ (ખૂબ) ઊંચું હોય છે; દા.ત., આઇસોટૅક્ટિક પૉલિપ્રોપિલીનનું ગ.બિં. 175° સે. હોય છે. એટૅક્ટિક પોલિન્સને મુકાબલે આઇસો તથા સિનડાયૉટૅક્ટિક બહુલકો વધુ સ્ફટિકમય હોય છે. સમૂહો શૃંખલામાં વ્યવસ્થિત રચના રૂપે હોવાને કારણે તે એકબીજામાં વધુ ગાઢ રીતે બંધાતા હોઈ સ્ફટિકરચના વધુ સારી બને છે. આ જ રીતે પૉલિમિથાઇલ મિથાક્રિલેટના એટૅક્ટિક, સિનડાયૉટૅક્ટિક તથા આઇસોટૅક્ટિક પ્રકારો પણ જાણીતા છે. એટૅક્ટિક સ્વરૂપ કાચ જેવું હોય છે. સ્ફટિકી સિનડાયૉટૅક્ટિક સ્વરૂપ 160o સે. તથા આઇસોટૅક્ટિક સ્વરૂપ 200o સે. ઉષ્ણતામાને પીગળે છે. ઇથિલીનનું બહુલીકરણ Z–N ઉદ્દીપક વડે C6–C20 સુધી થઈ શકે છે.
જગદીશ જ. ત્રિવેદી