अस्थिरता (रसायन विज्ञान)

ब्रोमीन द्रव कमरे के तापमान पर वाष्प में आसानी से संक्रमण करता है, जो उच्च अस्थिरता का संकेत देता है।

रसायन विज्ञान में, अस्थिरता एक भौतिक गुण है जो वर्णन करता है कि किसी पदार्थ का वाष्पीकरण कितनी आसानी से होता है। किसी दिए गए तापमान और दाब पर, उच्च अस्थिरता वाले पदार्थ के वाष्प के रूप में सम्मिलित होने की अधिक संभावना होती है, जबकि कम अस्थिरता वाले पदार्थ के द्रव या ठोस होने की संभावना अधिक होती है। वाष्पशीलता वाष्प की द्रव या ठोस में संघनित होने की प्रवृत्ति का भी वर्णन कर सकती है; कम वाष्पशील पदार्थ अत्यधिक वाष्पशील पदार्थों की तुलना में वाष्प से अधिक आसानी से संघनित होंगे। वातावरण के संपर्क में आने पर एक समूह में उपस्थित पदार्थ कितनी तेजी से वाष्पित होते हैं (या ठोस के परिस्थिति में परिशुद्ध करना) उनकी आपस में तुलना करके अस्थिरता में अंतर देखा जा सकता है। अत्यधिक वाष्पशील पदार्थ जैसे रबिंग एल्कोहल (आइसोप्रोपाइल एल्कोहल) जल्दी से वाष्पित हो जाएगा, जबकि कम अस्थिरता वाला पदार्थ जैसे वनस्पति तेल संघनित रहेगा। सामान्यतः, द्रव पदार्थ की तुलना में ठोस बहुत कम वाष्पशील होते हैं, लेकिन कुछ अपवाद भी हैं। ठोस जो ऊर्ध्वपातित होते हैं (ठोस से वाष्प में सीधे परिवर्तित होते हैं) जैसे कि सूखी बर्फ/ड्राई आइस (ठोस कार्बन डाइआक्साइड) या आयोडीन मानक परिस्थितियों में कुछ द्रव पदार्थों के समान दर से वाष्पीकृत हो सकते हैं।

विवरण

अस्थिरता का कोई परिभाषित संख्यात्मक मान नहीं होता है, लेकिन इसे प्रायः वाष्प दाब या क्वथनांक (द्रव पदार्थ के लिए) का उपयोग करके वर्णित किया जाता है। उच्च वाष्प दाब उच्च अस्थिरता का संकेत देते हैं, जबकि उच्च क्वथनांक कम अस्थिरता का संकेत देते हैं। वाष्प दाब और क्वथनांक प्रायः तालिकाओं और चार्ट में प्रस्तुत किए जाते हैं जिनका उपयोग अपनी रुचि के रसायनी पदार्थ की तुलना करने के लिए किया जा सकता है। अस्थिरता का विवरण सामान्यतः ताप और दाब की एक सीमा पर परीक्षण के माध्यम से पाया जाता है।

वाष्प दाब

विभिन्न द्रव पदार्थों के लिए लॉग-लिन वाष्प दाब चार्ट

वाष्प दाब से ये जानकारी मिलती है कि किसी दिए गए तापमान पर संघनित अवस्था कितनी आसानी से वाष्प बनाता है। एक सीलबंद बर्तन में निर्वात(अंदर कोई हवा नहीं) में संलग्न पदार्थ जल्दी से किसी भी खाली जगह को वाष्प से भर देगा। सिस्टम जब एक बार साम्य तक पहुंच जाता है और कोई वाष्प नहीं बनती है, तो वाष्प दाब को मापा जा सकता है। जैसे जैसे ताप बढ़ता है वैसे वैसे बनने वाली वाष्प की मात्रा भी बढ़ती जाती है और इस प्रकार वाष्प दाब बढ़ जाता है। एक मिश्रण में, प्रत्येक पदार्थ मिश्रण के समग्र वाष्प दाब में योगदान देता है, जिसमें अधिक वाष्पशील यौगिक एक बड़ा योगदान देते हैं।

क्वथनांक

क्वथनांक वह तापमान है जिस पर किसी द्रव का वाष्प दाब आसपास के दाब के बराबर होता है, जिससे द्रव तेजी से वाष्पित हो जाता है, या उबल जाता है। यह वाष्प दाब से संबंधित है, लेकिन यह दाब पर निर्भर करता है। सामान्य क्वथनांक वायुमंडलीय दाब का क्वथनांक होता है, लेकिन इसे उच्च और निम्न दाब पर भी ज्ञात किया जा सकता है। .

योगदान देने वाले कारक

अंतर-आणविक बल

रेखीय एल्केन्स बनाम कार्बन परमाणुओं की संख्या का सामान्य क्वथनांक (लाल) और गलनांक (नीला)।

किसी पदार्थ की अस्थिरता को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक उसके अणुओं के बीच लगने वाला प्रबल आकर्षण बल है। अणुओं के बीच लगने वाला आकर्षण बल पदार्थ को एक साथ रखता है, और प्रबल अंतर-आणविक बल वाले पदार्थ, जैसे कि अधिकांश ठोस, सामान्यतः बहुत अस्थिर नहीं होते हैं। एथेनॉल और डाइमिथाइल ईथर, का एक ही सूत्र (C₂H₆O) है लेकिन द्रव अवस्था में उनके अणुओं के बीच होने वाली विभिन्न अंतःक्रियाओं के कारण अलग-अलग अस्थिरता होती है: एथेनॉल अणु हाइड्रोजन बंध बनाने में सक्षम होते हैं जबकि डाइमिथाइल ईथर अणु में हाइड्रोजन बंध नहीं बनता है। एथेनॉल अणुओं के बीच एक समग्र प्रबल आकर्षण बल का परिणाम है, कि एथेनॉल कम वाष्पशील पदार्थ है।

आणविक भार

सामान्यतः, आणविक द्रव्यमान बढ़ने के साथ अस्थिरता कम हो जाती है क्योंकि बड़े अणु अधिक अंतर-आणविक बंध में भाग ले सकते हैं, हालांकि संरचना और ध्रुवता जैसे अन्य कारक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। आणविक द्रव्यमान के प्रभाव को समान संरचना वाले रसायनों (जैसे एस्टर, एल्केन, आदि) की तुलना करके आंशिक रूप से पृथक किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, रेखीय एल्केन श्रृंखला में कार्बन की संख्या बढ़ने पर घटती अस्थिरता को प्रदर्शित करता है।

अनुप्रयोग

आसवन

एक कच्चा तेल आसवन स्तंभ।

मिश्रण से घटकों को अलग करने में अस्थिरता का ज्ञान प्रायः उपयोगी होता है। जब संघनित पदार्थों के मिश्रण में विभिन्न स्तरों की अस्थिरता वाले कई पदार्थ होते हैं, तो इसके तापमान और दाब में हेरफेर किया जा सकता है ताकि अधिक वाष्पशील घटक वाष्प में बदल जाएं जबकि कम वाष्पशील पदार्थ द्रव या ठोस अवस्था में रहें। नयी बनी वाष्प को एक अलग कंटेनर में संघनित किया जा सकता है या व्यर्थ जाने दिया जा सकता है। जब वाष्पों को एकत्र किया जाता है, तो इस प्रक्रिया को आसवन कहा जाता है।

पेट्रोलियम शोधन प्रक्रिया प्रभाजी आसवन विधि द्वारा की जाती है, जो एक ही अवस्था के अलग-अलग अस्थिरता के कई रसायनों को अलग करने की अनुमति देती है। परिशोधनशाला में प्रवेश करने वाला कच्चा तेल कई उपयोगी रसायनों से बना होता है जिन्हें अलग करने की आवश्यकता होती है। कच्चा तेल एक आसवन स्तंभ में बहता है और गर्म किया जाता है, जो ब्यूटेन और मिट्टी के तेल जैसे अधिक वाष्पशील घटकों को वाष्पीकृत करने की अनुमति देता है। ये वाष्प स्तंभ की ओर बढ़ते हैं और अंततः ठंडी सतहों के संपर्क में आते हैं, जिससे वे संघनित हो जाते हैं और एकत्र हो जाते हैं। सबसे वाष्पशील रासायनिक स्तंभ के शीर्ष पर संघनित होता है जबकि सबसे कम वाष्पशील रसायन स्तंभ के सबसे निचले भाग में संघनन को वाष्पीकृत करता है। दाईं ओर एक आसवन स्तंभ के डिजाइन को दर्शाती तस्वीर है।

पीने वाली शराब के शोधन में पानी और एथेनॉल के बीच अस्थिरता के अंतर का पारंपरिक रूप से उपयोग किया जाता रहा है। उत्पाद में एथेनॉल की सांद्रता बढ़ाने के लिए, एल्कोहल निर्माता प्रारंभिक एल्कोहल मिश्रण को उस तापमान पर गर्म करेंगे जहां अधिकांश एथेनॉल वाष्पीकृत हो जाता है जबकि अधिकांश पानी द्रव रहता है। फिर एथेनॉल वाष्प को एक अलग कंटेनर में एकत्र और संघनित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत अधिक सांद्रता का उत्पाद प्राप्त होता है।

इत्र

इत्र बनाते समय अस्थिरता एक महत्वपूर्ण विषय है। जब सुगंधित वाष्प नाक में ग्राही के संपर्क में आता है तो मनुष्य को गंध का पता लगता है। पदार्थ जो लागू होने के बाद जल्दी से वाष्पीकृत हो जाती है, तेल के वाष्पित होने से पहले थोड़े समय के लिए सुगंधित वाष्प उत्पन्न करेगी। धीरे-धीरे वाष्पित होने वाले तत्व त्वचा पर हफ्तों या महीनों तक रह सकते हैं, लेकिन एक प्रबल सुगंध पैदा करने के लिए पर्याप्त वाष्प पैदा नहीं कर सकते हैं। इन समस्याओं को रोकने के लिए, इत्र डिजाइनर अपने इत्र में आवश्यक तेलों और अन्य अवयवों की अस्थिरता पर ध्यान से विचार करते हैं। उपयोग किए जाने वाले अत्यधिक वाष्पशील और गैर-वाष्पशील अवयवों की मात्रा को संशोधित करके उपयुक्त वाष्पीकरण दर प्राप्त की जाती है।

यह भी देखें

• क्लॉसियस-क्लैपेरॉन संबंध
• आसवन
• आंशिक आसवन
• आंशिक दाब
• राउल्ट का नियम*
• सापेक्ष अस्थिरता
• वाष्प-द्रवसंतुलन
• वाष्पशील कार्बनिक यौगिक

बाहरी संबंध

• Volatility from ilpi.com
• Definition of volatile from Wiktionary