निक्षेपण (रसायन विज्ञान)

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फैलाव 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 अवस्था में हो सकते हैं।

फैलाव को कई तरीकों 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 फैलाव को निलंबन (रसायन विज्ञान) कहा जाता है, जबकि छोटे कणों को कोलाइड्स और समाधान कहा जाता है।

संरचना और गुण
फैलाव कोई संरचना प्रदर्शित नहीं करते हैं; अर्थात, तरंगों (या इमल्शन के मामले में बूंदों) के तत्व जो तरल या ठोस मैट्रिक्स (फैलाव माध्यम) में फैले होते हैं, का मान लिया जाता है कि वे सांख्यिकीय रूप से वितरित होते हैं। इसलिए, फैलाव के लिए सामान्यतः बिंदुतत्व सिद्धांत को उनकी गुणवत्ता का वर्णन करने के लिए उपयुक्त माना जाता है।

हालांकि, बिंदुतत्व सिद्धांत का अनुप्रयोग केवल उस प्रणाली पर किया जा सकता है जिसे यह वर्णन करना चाहिए, जो थर्मोडायनामिक संतुलन में या उसके करीब हो। फैलाव (पायस) की संरचना के बारे में बहुत कम अध्ययन हैं, हालांकि ये विविध प्रकार के हैं और असंख्यात उपयोगों में पूरी दुनिया में उपयोग होते हैं (नीचे देखें)।

निम्नलिखित में, केवल 1 माइक्रोमीटर से कम बिखरे हुए चरण वाले ऐसे बिखरावों पर चर्चा की जाएगी। इस प्रकार के बिखरावों (इमल्शनों सहित) के गठन और गुणों को समझने के लिए यह ध्यान में रखना चाहिए कि बिखरे 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 अन्तरफेसियल तनाव (सतह तनाव का अंतर) यदि हो भी, तो ऊर्जा प्रवाह को संतुलन नहीं करता है।

प्रयोगात्मक साक्ष्य सुझाव देते हैं कि बिखरावों की संरचना किसी भी प्रकार की सांख्यिकीय वितरण से बहुत अलग होती है (जो थर्मोडायनामिक संतुलन में सिफारिशी गुण होती हैं), बल्कि खुद को संयोजन से समान संरचनाओं को प्रदर्शित करती हैं, जिसे गैर-संतुलन ऊष्मप्रवैगिकी द्वारा वर्णित किया जा सकता है। इसीलिए कुछ तरल फैलाव एक संरचना को धारण करने के लिए जेल या यहां तक कि एक निर्णायक आंतरफेसियल तनाव और कण के आकार और आंतरफेसियल तनाव पर निर्भर करने वाली वितरित चरण की एक संघननात्मक गति दिखाते हैं। साथ ही, एक बिखरी हुई चालक चरण की एक प्रणाली में तार आने का अचानक प्रकट होना एक इंसुलेटिंग मैट्रिक्स में स्पष्ट किया जा सकता है।

फैलाव विवरण
फैलाव एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा (तरल में ठोस फैलाव के मामले में) एकत्रित कणों को एक दूसरे से अलग किया जाता है, और तरल फैलाव 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।

आण्विक प्रसार के संबंध में, फैलाव पूरे थोक माध्यम में पेश की गई सामग्री की असमान एकाग्रता के परिणामस्वरूप होता है। जब बिखरी हुई सामग्री को पहली बार बल्क माध्यम में पेश किया जाता है, तो जिस क्षेत्र में इसे पेश किया जाता है, उस सामग्री में थोक में किसी भी अन्य बिंदु की तुलना में उच्च एकाग्रता होती है। इस असमान वितरण के परिणामस्वरूप एक सघनता प्रवणता उत्पन्न होती है जो माध्यम में कणों के फैलाव 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 फैलाव में योगदान देती हैं, फैलाव का तंत्र मुख्य रूप से उन मामलों में संवहन द्वारा संचालित होता है जहां बल्क में महत्वपूर्ण अशांत प्रवाह होता है। थोक में कम से कम अशांति के मामलों में फैलाव की प्रक्रिया में प्रसार प्रमुख तंत्र है, जहां आणविक प्रसार लंबे समय तक फैलाव को सुविधाजनक बनाने में सक्षम है। 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। हालांकि, मिश्रण को चम्मच से हिलाने से पानी में अशांत प्रवाह पैदा होगा जो संवहन-प्रभुत्व वाले फैलाव के माध्यम से फैलाव की प्रक्रिया को तेज करता है।

फैलाव की डिग्री
शब्द फैलाव 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, जबकि दो शब्दों का अधिकांशतः एक दूसरे के स्थान पर उपयोग किया जाता है, फ्लॉक्यूलेशन कमजोर रूप से बंधे कणों का एक प्रतिवर्ती संग्रह है, उदाहरण के लिए वैन डेर वाल्स बलों या भौतिक उलझाव द्वारा, जबकि एक कण एकत्रीकरण अपरिवर्तनीय रूप से बंधे या जुड़े हुए कणों से बना होता है। उदाहरण के लिए सहसंयोजक बंधों के माध्यम से। 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 होगा। हालांकि, जटिलता सामान्यतः प्राथमिक कणों के मापा आकार वितरण की तुलना एग्लोमेरेट्स या समुच्चय से की जाती है। तरल मीडिया में ठोस कणों के निलंबन_(रसायन विज्ञान) पर चर्चा करते समय, जीटा क्षमता का उपयोग अधिकांशतः फैलाव 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।

फैलाव 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।

निलंबन (रसायन विज्ञान) माध्यम में बड़े कणों का विषम फैलाव है। विलयनों और कोलाइड्स के विपरीत, यदि लंबे समय तक बिना छेड़े छोड़ दिया जाए, तो निलंबित कण मिश्रण से बाहर निकल जाएंगे।

हालांकि 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।

कण आकार द्वारा वर्गीकरण के अतिरिक्त, फैलाव को फैलाव 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 बिखरे हुए तरल पदार्थ होते हैं। तरल पदार्थों में (विशेष रूप से दो अमिश्रणीय तरल पदार्थों का फैलाव), और जैल ठोस पदार्थों में बिखरे हुए तरल पदार्थ होते हैं।

फैलाव के उदाहरण
दूध एक पायस का एक सामान्य रूप से उद्धृत उदाहरण है, एक तरल का दूसरे तरल में एक विशिष्ट प्रकार का फैलाव 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। 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।

ऑक्साइड फैलाव-मजबूत मिश्र धातु (ओडीएस) धातु के माध्यम में ऑक्साइड कण फैलाव 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।

तटीय जलभृतों का क्षरण जलभृत के अत्यधिक उपयोग के बाद जलभृत में समुद्री जल के घुसपैठ और जलभृत में फैलाव 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 मामले 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। तटीय जलभृतों में समुद्री जल घुसपैठ के कई अलग-अलग समाधान प्रस्तावित किए गए हैं, जिनमें कृत्रिम पुनर्भरण के इंजीनियरिंग तरीके और समुद्री सीमा पर भौतिक बाधाओं को लागू करना सम्मलित है।

रिसाव के प्रभाव को कम करने और तेल कणों के क्षरण को बढ़ावा देने के लिए तेल रिसाव में रासायनिक फैलाव 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।