निक्षेपण (रसायन विज्ञान)
निक्षेपण एक प्रणाली है जिसमें एक सामग्री के वितरित कणों को दूसरी सामग्री के निरंतर चरण (पदार्थ) में वितरित होते हैं। दो चरण पदार्थ की समान या भिन्न अवस्थाओं में हो सकते हैं।
निक्षेपण को कई विधियों से वर्गीकृत किया जाता है, जिसमें संयुक्त दशा की कणों के समानुपातिकता के साथ कितने बड़े होते हैं, क्या उत्प्रेषण होता है या नहीं होता है, और एक प्रकार कि गति की उपस्थिति को सम्मलित किया जाता है। सामान्य रूप से, अवसादन के लिए पर्याप्त रूप से बड़े कणों के निक्षेपण को निलंबन (रसायन विज्ञान) कहा जाता है, जबकि छोटे कणों को कोलाइड्स समाधान कहा जाता है।
संरचना और गुण
निक्षेपण कोई संरचना प्रदर्शित नहीं करते हैं; अर्थात, तरंगों (या इमल्शन के स्थितियों में बूंदों) के तत्व जो तरल या ठोस मैट्रिक्स (निक्षेपण माध्यम) में फैलाया जाता है, उन्हें सांख्यिकीय रूप से वितरित माना जाता है। इसलिए, निक्षेपण के लिए, सामान्यतः परकोलेशन सिद्धांत को उनके गुणों का उचित वर्णन करने के लिए माना जाता है।
चूँकि, बिंदुतत्व सिद्धांत का अनुप्रयोग केवल उस प्रणाली पर किया जा सकता है जिसे यह वर्णन करना चाहिए, जो थर्मोडायनामिक संतुलन में या उसके निकट होती है। निक्षेपण (पायस) की संरचना के बारे में बहुत कम अध्ययन हैं, चूँकि ये विविध प्रकार के हैं और असंख्यात उपयोगों में पूरी दुनिया में उपयोग में होते हैं (नीचे देखें)।
निम्नलिखित में, केवल 1 माइक्रोमीटर से कम निक्षेपण वाले चरण वाले ऐसे निक्षेपण पर चर्चा की जाती है। इस प्रकार के निक्षेपण (इमल्शनों सहित) के गठन और गुणों को समझने के लिए यह ध्यान में रखना चाहिए कि निक्षेपण हुए चरण में एक "सतह" होती है, जिसे एक अलग "सतह" (अर्थात कि इंटरफ़ेस (रसायन विज्ञान))द्वारा ढक लिया जाता है। दोनों सतहों को बनाना पड़ता है (जो बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है), और इंटरफेसियल तनाव (सतह तनाव का अंतर) यदि हो भी, तो ऊर्जा प्रवाह को संतुलन नहीं करता है।
प्रयोगात्मक साक्ष्य सुझाव देते हैं कि निक्षेपण की संरचना किसी भी प्रकार की सांख्यिकीय वितरण से बहुत भिन्न होती है (जो थर्मोडायनामिक संतुलन में सिफारिशी गुण होती हैं), लेकिन स्व-संगठन के समान विपरीत प्रदर्शन संरचनाओं में, जिसे गैर-संतुलन ऊष्मप्रवैगिकी द्वारा वर्णित किया जा सकता है।[1] यही कारण है कि कुछ तरल निक्षेपण एक महत्वपूर्ण एकाग्रता (जो कण आकार और इंटरफेसियल तनाव पर निर्भर है) के ऊपर एक निक्षेपण चरण की एकाग्रता पर जैल या यहां तक कि ठोस हो जाते हैं। इसके अतिरिक्त, एक इन्सुलेट मैट्रिक्स में एक छितरी हुई प्रवाहकीय चरण की प्रणाली में चालकता की अचानक उपस्थिति को समझाया गया है।
निक्षेपण विवरण
निक्षेपण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा (तरल में ठोस निक्षेपण के स्थितियों में) एकत्रित कणों को एक दूसरे से अलग किया जाता है, और तरल निक्षेपण माध्यम की आंतरिक सतह और छितरी हुई कणों की सतह के बीच एक नया इंटरफ़ेस उत्पन्न होता है। इस प्रक्रिया को आणविक प्रसार और संवहनशीलता द्वारा संभव बनाई जाती है।[2]
आण्विक प्रसार के संबंध में, निक्षेपण पूरे थोक माध्यम में प्रस्तुत की गई सामग्री की असमान एकाग्रता के परिणामस्वरूप होता है। जब बिखरी हुई सामग्री को पहली बार बल्क माध्यम में प्रस्तुत किया जाता है, तो जिस क्षेत्र में इसे प्रस्तुत किया जाता है, उस सामग्री में थोक में किसी भी अन्य बिंदु की समानता में उच्च एकाग्रता होती है। इस असमान वितरण के परिणामस्वरूप एक सघनता प्रवणता उत्पन्न होती है जो माध्यम में कणों के निक्षेपण को चलाती है ताकि संकेंद्रण पूरे थोक में स्थिर रहे। संवहन के संबंध में, बल्क में प्रवाह पथों के बीच वेग में भिन्नता माध्यम में छितरी हुई सामग्री के वितरण की सुविधा प्रदान करती है।
यद्यपि दोनों परिवहन घटनाएं थोक में सामग्री के निक्षेपण में योगदान देती हैं, निक्षेपण का तंत्र मुख्य रूप से उन स्थितियों में संवहन द्वारा संचालित होता है जहां बल्क में महत्वपूर्ण अशांत प्रवाह होता है।[3] थोक में कम से कम अशांति के स्थितियों में निक्षेपण की प्रक्रिया में प्रसार प्रमुख तंत्र है, जहां आणविक प्रसार लंबे समय तक निक्षेपण को सुविधाजनक बनाने में सक्षम है।[2]ये घटनाएँ आम वास्तविक दुनिया की घटनाओं में परिलक्षित होती हैं। भोजन के रंग की एक बूंद में पानी में मिलाए जाने वाले अणु अंततः पूरे माध्यम में फैल जाएंगे, जहां आणविक प्रसार के प्रभाव अधिक स्पष्ट हैं। चूँकि, मिश्रण को चम्मच से हिलाने से पानी में अशांत प्रवाह उत्पन्न होगा जो संवहन-प्रभुत्व वाले निक्षेपण के माध्यम से निक्षेपण की प्रक्रिया को तेज करता है।
निक्षेपण की डिग्री
शब्द निक्षेपण उस डिग्री की भौतिक संपत्ति को भी संदर्भित करता है जिससे कण एक साथ समूह या समुच्चय में टकराते हैं। आईएसओ नैनोटेक्नोलॉजी की परिभाषाओं के अनुसार, दो शब्दों का अधिकांशतः एक दूसरे के स्थान पर उपयोग किया जाता है, फ्लॉक्यूलेशन कमजोर रूप से बंधे कणों का प्रतिवर्ती संग्रह है, उदाहरण के लिए वैन डेर वाल्स बलों या भौतिक उलझाव द्वारा, जबकि कण एकत्रीकरण अपरिवर्तनीय रूप से बंधे या जुड़े हुए कणों से बना होता है। [4] परिक्षेपण के पूर्ण परिमाणीकरण में प्रत्येक एग्लोमरेट या समुच्चय में कणों का आकार, आकार और संख्या, अंतरकण बलों की शक्ति, उनकी समग्र संरचना और सिस्टम के भीतर उनका वितरण सम्मलित होता है। चूँकि, जटिलता सामान्यतः प्राथमिक कणों के मापा आकार वितरण की समानता एग्लोमेरेट्स या समुच्चय से की जाती है।[5] तरल मीडिया में ठोस कणों के निलंबन_(रसायन विज्ञान) पर चर्चा करते समय, जीटा क्षमता का उपयोग अधिकांशतः निक्षेपण की डिग्री को मापने के लिए किया जाता है, जिसमें जीटा क्षमता के उच्च पूर्ण मूल्य वाले निलंबन को अच्छी प्रकार से फैला हुआ माना जाता है।
निक्षेपण के प्रकार
समाधान (रसायन विज्ञान) एक सजातीय मिश्रण का वर्णन करता है जहां लंबे समय तक घोल को बिना हिलाए छोड़े जाने पर छितरे हुए कण व्यवस्थित नहीं होंगे।
एक कोलॉइड एक असमान मिश्रण होता है जहां बिखराव के कणों की कम से कम एक दिशा में आयाम लगभग 1 नैनोमीटर और 1 माइक्रोमीटर के बीच होता है या एक प्रणाली में उस स्तर के दूरी में अंतरों को पाया जाता है।[6]
निलंबन (रसायन विज्ञान) माध्यम में बड़े कणों का विषम निक्षेपण है। विलयनों और कोलाइड्स के विपरीत, यदि लंबे समय तक बिना छेड़े छोड़ दिया जाए, तो निलंबित कण मिश्रण से बाहर निकल जाएंगे।
चूँकि निलंबन समाधान और कोलाइड से अलग करने के लिए अपेक्षाकृत सरल हैं, लेकिन कोलाइड से समाधान को अलग करना मुश्किल हो सकता है क्योंकि माध्यम में फैले हुए कण मानव आंखों से अलग होने के लिए बहुत छोटे हो सकते हैं। इसके अतिरिक्त, टिंडल प्रभाव का उपयोग समाधान और कोलाइड्स को अलग करने के लिए किया जाता है। साहित्य में प्रदान किए गए समाधान, कोलाइड्स और निलंबन की विभिन्न रिपोर्ट की गई परिभाषाओं के कारण, प्रत्येक वर्गीकरण को एक विशिष्ट कण आकार सीमा के साथ लेबल करना मुश्किल है। शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ कोलाइड्स के लिए एक मानक नामकरण प्रदान करने का प्रयास करती है, जो एक आकार सीमा में कणों के रूप में होता है, जिसका आयाम लगभग 1 एनएम और 1 माइक्रोन के बीच होता है।[7]
कण आकार द्वारा वर्गीकरण के अतिरिक्त, निक्षेपण को निक्षेपण चरण और मध्यम चरण के संयोजन द्वारा भी लेबल किया जा सकता है जिसमें कण निलंबित होते हैं। एयरोसोल एक गैस में फैले हुए तरल पदार्थ होते हैं, सॉल तरल पदार्थ में ठोस होते हैं, पायसन निक्षेपण हुए तरल पदार्थ होते हैं। तरल पदार्थों में (विशेष रूप से दो अमिश्रणीय तरल पदार्थों का निक्षेपण), और जैल ठोस पदार्थों में निक्षेपण हुए तरल पदार्थ होते हैं।
| घटक चरण | सजातीय मिश्रण | विजातीय मिश्रण | ||
|---|---|---|---|---|
| डिस्पेर्सेड सामग्री |
निरंतर
मध्यम |
समाधान: दृश्य प्रकाश पर रेले स्कैटरिंग प्रभाव |
कोलाइड (छोटे कण):
सतह के निकट दृश्य प्रकाश पर: |
निलंबन (बड़े कण):
दृश्य प्रकाश पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं |
| गैस | गैस | गैस मिश्रण: वायु (ऑक्सीजन और अन्य नाइट्रोजनगैसों) | संभव नहीं | |
| तरल | एरोसोल: कोहरा, धुंध, वाष्प, हेयर स्प्रे, नम हवा | एरोसोल: बारिश (पानी की बूंदों पर अपवर्तन द्वारा इंद्रधनुष भी बनाता है) | ||
| ठोस | ठोस एरोसोल: धुआँ, बादल, हवा के कण | ठोस एरोसोल: धूल, रेत का तूफान, बर्फ का कोहरा, पायरोक्लास्टिक प्रवाह | ||
| गैस | तरल | पानी में ऑक्सीजन | फोम: व्हीप्ड क्रीम, शेविंग क्रीम | बुदबुदाती झाग, उबलता पानी, सोडा और स्पार्कलिंग पेय पदार्थ |
| तरल | मादक पेय (कॉकटेल), सिरप | इमल्शन: मिनीइमल्शन, माइक्रोएल्शन, दूध, मेयोनेज़, हैंड क्रीम, हाइड्रेटेड साबुन | साबुन के बुलबुले का अस्थिर पायस (परिवेश के तापमान पर, पानी के वाष्पीकरण के कारण प्रकाश पर इंद्रधनुषी प्रभाव के साथ; तरल पदार्थों का निलंबन अभी भी बुलबुले के अंदर और बाहर गैस के साथ सतही तनाव द्वारा बनाए रखा जाता है और वाष्पीकरण के साथ कम होने वाले सर्फेक्टेंट प्रभाव; अंत में बुलबुला पॉप होगा जब कोई और इमल्शन नहीं होगा और मिसेल्स का कर्तन प्रभाव उनमें से पानी के वाष्पीकरण से खो जाने वाले सतह तनाव को कम कर देगा) | |
| ठोस | पानी में चीनी | Sol: रंजित स्याही, रक्त | मिट्टी (साइल , क्ले or सिल्ट के कण पानी, लहर, क्विकसैंड ), गीला प्लास्टर/सीमेंट/कंक्रीट,पानी में निलंबित चाक पाउडर, लावा प्रवाहf (पिघला और ठोस चट्टान का मिश्रण), पिघलने वाली आइसक्रीम | |
| गैस | ठोस | धातुओं में हाइड्रोजन | ठोस फोम: एरोजेल, स्टायरोफोम, झांवा | |
| तरल | अमलगम (सोने में मरकरी), पैराफिन मोम में हेक्सेन | जेल: अगर, जिलेटिन, सिलिकागेल, ओपल; जमी हुई आइसक्रीम | ||
| ठोस | प्लास्टिक मेंमिश्र धातु,प्लास्टिसाइज़र | ठोस समाधान: क्रैनबेरी ग्लास | प्राकृतिक चट्टानें, सूखा प्लास्टर/सीमेंट/कंक्रीट, जमा हुआ साबुन का बुलबुला | |
निक्षेपण के उदाहरण
दूध एक पायस का एक सामान्य रूप से उद्धृत उदाहरण है, एक तरल का दूसरे तरल में एक विशिष्ट प्रकार का निक्षेपण जहां दो तरल पदार्थ अमिश्रणीय होते हैं। दूध में निलंबित वसा अणु माँ से नवजात शिशु को महत्वपूर्ण वसा में घुलनशील विटामिन और पोषक तत्वों के वितरण का एक तरीका प्रदान करते हैं।[8] दूध का यांत्रिक, थर्मल या एंजाइमेटिक उपचार इन वसा ग्लोब्यूल्स की अखंडता में हेरफेर करता है और इसके परिणामस्वरूप डेयरी उत्पादों की एक विस्तृत विविधता होती है।[9]
ऑक्साइड निक्षेपण-मजबूत मिश्र धातु (ओडीएस) धातु के माध्यम में ऑक्साइड कण निक्षेपण का एक उदाहरण है, जो सामग्री के उच्च तापमान सहनशीलता में सुधार करता है। इसलिए इन मिश्र धातुओं के परमाणु ऊर्जा उद्योग में कई अनुप्रयोग हैं, जहां संचालन को बनाए रखने के लिए सामग्रियों को अत्यधिक उच्च तापमान का सामना करना पड़ता है।[10]
तटीय जलभृतों का क्षरण जलभृत के अत्यधिक उपयोग के बाद जलभृत में समुद्री जल के घुसपैठ और जलभृत में निक्षेपण का प्रत्यक्ष परिणाम है। जब एक जलभृत मानव उपयोग के लिए समाप्त हो जाता है, तो यह अन्य क्षेत्रों से आने वाले भूजल द्वारा स्वाभाविक रूप से भर दिया जाता है। तटीय जलभृतों के स्थितियों में, पानी की आपूर्ति एक तरफ भूमि सीमा और दूसरी तरफ समुद्री सीमा दोनों से भर दी जाती है। अत्यधिक निर्वहन के बाद, समुद्र की सीमा से खारा पानी जलभृत में प्रवेश करेगा और मीठे पानी के माध्यम में फैल जाएगा, जिससे मानव उपयोग के लिए जलभृत की व्यवहार्यता को खतरा होगा।[11] तटीय जलभृतों में समुद्री जल घुसपैठ के कई अलग-अलग समाधान प्रस्तावित किए गए हैं, जिनमें कृत्रिम पुनर्भरण के इंजीनियरिंग विधि और समुद्री सीमा पर भौतिक बाधाओं को लागू करना सम्मलित है।[12]
रिसाव के प्रभाव को कम करने और तेल कणों के क्षरण को बढ़ावा देने के लिए तेल रिसाव में रासायनिक निक्षेपण का उपयोग किया जाता है। डिस्पर्सेंट पानी की सतह पर उपस्थित तेल के पूल को पानी में फैलने वाली छोटी बूंदों में प्रभावी रूप से अलग करते हैं, जो समुद्री जीव विज्ञान और तटीय वन्यजीवों पर किसी और संदूषण या प्रभाव को रोकने के लिए पानी में तेल की समग्र एकाग्रता को कम करता है।[13]
संदर्भ
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