સિલિકા જેલ (Silica gel)

January, 2008

સિલિકા જેલ (Silica gel) : સિલિકા(SiO2)નું અસ્ફટિકીય (amorphous) સ્વરૂપ અને જાણીતો શુષ્ક્ધાકારક. સોડિયમ સિલિકેટ(Na2SiO3)ના દ્રાવણમાં ઍસિડ ઉમેરવાથી મેટાસિલિસિક ઍસિડ (H2SiO3) ઉત્પન્ન થાય છે જે સરેશના દ્રાવણ જેવા કલિલીય (colloidal) સ્વરૂપમાં હોય છે.

Na2SiO3 + 2HCl  H2SiO3 + 2NaCl

તેને પારશ્લેષણ (dialysis) દ્વારા શુદ્ધ કરવામાં આવે છે. આલ્કૉક્સાઇડ[દા.ત., Si(OEt)4]ના જળવિભાજનથી પણ તે મેળવી શકાય છે. આ કલિલ જલવિરાગી (hydrophobic) હોઈ પાણી સાથે સંયોજાઈ સ્થાયી નથી રહેતો. સમય જતાં તે વધુ સ્નિગ્ધ (viscous) બને છે. કલિલને ભૂંજન (roasting) અથવા શીકર-શુષ્કન (ફુંહાર-શુષ્કન, spray drying) દ્વારા નિર્જલીકૃત કરવામાં આવતાં તે કઠણ પદાર્થ રૂપે મળે છે.

સિલિસિક ઍસિડમાંથી પાણી દૂર કર્યા બાદ તેને બારીક કણોમાં ફેરવી, જરૂર પડ્યે યોગ્ય રસાયણો સાથે પ્રક્રિયા કરી, ઘણા છિદ્રાળુ અને અસ્ફટિકમય સ્વરૂપમાં ફેરવવામાં આવે છે. આને સિલિકા જેલ કહે છે. આ સૂક્ષ્મ-છિદ્રાળુ (microporous) પદાર્થના ગુણધર્મો તેને બનાવવાના સંજોગો ઉપર આધાર રાખે છે. નમૂનારૂપ જેલનાં છિદ્રોનો વ્યાસ (pore diameter) 2200થી 2600 પિ.મી., અને પૃષ્ઠ-ક્ષેત્રફળ (surface area) 750થી 800 મી2/ગ્રામ હોય છે. તેની સાચી ઘનતા 2.2 ગ્રા./ સેમી.3 હોય છે પણ તેનું છિદ્રાળુપણું તેની ઘનતા ઘણી ઓછી કરતું હોઈ દૃષ્ટ (આભાસી, apparent) સ્થૂળ ઘનતા (bulk density) 0.67થી 0.75 ગ્રા/સેમી.3 હોય છે. તે Si(OSi≡)4, Si(OSi≡)3OH2, અને Si(OSi≡)2(OH)2 સમૂહો ધરાવતો હોવાનું માલૂમ પડેલ છે. NMR (ન્યુક્લિયર મૅગ્નેટિક રેઝોનન્સ) અભ્યાસ દર્શાવે છે કે છોડવાં, કશાધારીઓ (flagellates) અને અન્ય જૈવિક પ્રણાલીઓમાં જોવા મળતી સિલિકા એ સિલિકા જેલ જેવી સંરચના ધરાવે છે.

સિલિકા જેલ પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે પણ તે ભેજ તેમજ કેટલાક વાયુઓને શોષી લેવાનો ગુણ ધરાવે છે. આમ તો આ પદાર્થ 1640થી જાણીતો હતો, પરંતુ તેનો ઉપયોગ પ્રથમ વિશ્વયુદ્ધ દરમિયાન ગૅસ-માસ્કમાં થયેલો. તેની ભેજશોષક તરીકેની ઊંચી સક્રિયતા માટે તેમાં પાણીનું થોડું પ્રમાણ રાખવામાં આવે છે. તે પોતાના વજનના 40 % જેટલું પાણી શોષી લેતો પદાર્થ હોઈ જલશુષ્કક (desiccant) તરીકે કૅમેરા, ઇલેક્ટ્રૉનિક સાધનો, પ્રયોગશાળામાં જલશોષિત (desiccator) વગેરેમાં વપરાય છે. જલશોષક તરીકે ઉપયોગમાં લેતી વખતે તેમાં કોબાલ્ટ નાઇટ્રેટ [Co(NO3)2] કે (NH4)2CoCl4 જેવા ભૂરા કોબાલ્ટ ક્ષાર વડે અભિરંજિત કરવામાં આવે છે, જેથી તે સ્વયં-સૂચક (self-indicating) બને છે. (નિર્જળ હોય ત્યારે ભૂરો; સજળ, ગુલાબી.) દવાની ટીકડીઓ કે સંપુટો(capsuls)ની શીશીઓમાં તે બારીક જાળીવાળી નાયલૉન જેવા કાપડની નાની કોથળીમાં મૂકવામાં આવે છે, જેથી ભેજને કારણે ઔષધિ ખરાબ ન થાય. પાણી ભરવાની વૉટરબૅગમાં પણ તે આ રીતે વપરાય છે, જેથી તેમાંની વાસ દૂર થાય છે. આ ઉપરાંત તે વરણાત્મક (selective), અવશોષક (absorbent), વર્ણલેખિકી(chromatography)માં આધાર-સ્તંભ (supporting column), ઉદ્દીપક કાર્યદ્રવ (catalyst substrates) તરીકે તેમજ ઉષ્મા અને ધ્વનિના વિસંવાહક (insulator) તરીકે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે.

સિલિકા જેલ રાસાયણિક દૃષ્ટિએ નિષ્ક્રિય, અવિષાળુ (non-toxic) અને પરિમાણીય રીતે (dimensionally) સ્થાયી (stable) હોવાથી કોકો (cocoa), ફળ-રસ પાઉડર (fruit-juice powder), સોડા બાઇકાર્બ (NaHCO3) અને દળેલી ખાંડ તથા મસાલા (spices) જેવા પદાર્થોના પ્રતિગંઠક કારક (anticaking) તરીકે ખાદ્ય-ઉદ્યોગમાં તેનો વપરાશ વધતો જાય છે. પ્રલાક્ષ (lacquess), વાર્નિશ અને પેઇન્ટ તથા વિનાઇલ પ્લાસ્ટિક અને સાંશ્લેષિત કાપડ ઉપર નિષ્પ્રભ (matte) ઓપ આપવા માટે સમતલકારક (flatting agent) તરીકે પણ વપરાય છે.

સિલિકા-બાગ (silica garden) પણ સિલિકા જેલનું એક સ્વરૂપ છે. આ માટે કાચના એક પ્યાલા કે અન્ય પાત્રમાં લીધેલા હાઇડ્રૉક્લોરિક ઍસિડના દ્રાવણમાં યોગ્ય પ્રમાણમાં સોડિયમ સિલિકેટ ઉમેરી કલિલીય સિલિસિક ઍસિડ બનાવાય છે. તે જ્યારે સ્નિગ્ધ પ્રવાહી જેવા સ્વરૂપમાં હોય ત્યારે તેમાં જાળવીને નિકલ સલ્ફેટ, કૉપર સલ્ફેટ, કોબાલ્ટ ક્લોરાઇડ, પોટૅશિયમ પરમૅંગેનેટ વગેરેના રંગીન, બારીક કણો ઉમેરવામાં આવે છે અને વચ્ચે સીસા(lead)ની પટ્ટીને કાપીને વૃક્ષ આકારની બનાવીને મૂકવામાં આવે છે. એકાદ દિવસ આને હલાવ્યા વિના રાખી મૂકવાથી ઝાડ ઉપર જાણે રંગીન ફૂલો બેઠાં હોય તેવી રચના ઉત્પન્ન થાય છે, જેને સિલિકા-બાગ કહે છે. સમય જતાં તે કઠણ બની જતો હોવાથી બીકરમાંથી કાઢી શકાતો નથી.

ઇન્દ્રવદન મ. ભટ્ટ