सिलिका जेल

सिलिका जेल सिलिकॉन डाइऑक्साइड (सिलिका) का एक अनाकार और सरंध्रता का रूप है, जिसमें नैनोमीटर-स्केल रिक्तियों और छिद्रों के साथ बारी-बारी से सिलिकॉन और ऑक्सीजन परमाणुओं का अनियमित त्रिआयामी ढांचा होता है। रिक्तियों में पानी या कुछ अन्य तरल पदार्थ हो सकते हैं, जो गैस या निर्वात द्वारा भरे जा सकते हैं। अर्थात, पदार्थ को सिलिका ज़ेरोजेल कहा जाता है।

2.4 nm के औसत छिद्र आकार के साथ सिलिका ज़ेरोजेल में पानी के अणुओं के लिए एक मजबूत संबंध है और व्यापक रूप से जलशुष्कक के रूप में उपयोग किया जाता है। यह कठोर और पारभासी है, लेकिन बड़े पैमाने पर सिलिका ग्लास या क्वार्ट्ज की तुलना में काफी नरम है; और पानी से संतृप्त होने पर कठोर रहता है।

सिलिका ज़ेरोगेल का आमतौर पर मोटे दानों या मोतियों के रूप में व्यावसायीकरण किया जाता है, जिसका व्यास कुछ मिलीमीटर होता है। कुछ अनाजों में थोड़ी मात्रा में संकेतक पदार्थ हो सकते हैं जो कुछ पानी सोखने पर रंग बदलते हैं। सिलिका जेरोगेल छर्रों वाले छोटे कागज के लिफाफे, आमतौर पर खाने की चेतावनी के साथ, प्रायः किसी भी नमी को अवशोषित करने के लिए सूखे खाद्य पैकेजों में सम्मिलित होते हैं जो भोजन के अपघटन का कारण हो सकते हैं।

'नम' सिलिका जेल, जैसा कि क्षार सिलिकेट के घोल से ताजा तैयार किया जा सकता है, सरेस या अगर के समान एक नरम पारदर्शी जेल से एक कठोर ठोस, अर्थात् पानी से भरा हुआ ज़ेरोगेल में भिन्न हो सकता है। यह कभी-कभी प्रयोगशाला प्रक्रियाओं में प्रयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए तरल पदार्थों में संवहन को दबाने या निलंबित कणों की वर्षा को रोकने के लिए।

इतिहास
वैज्ञानिक जिज्ञासा के रूप में सिलिका जेल 1640 के दशक की शुरुआत में अस्तित्व में था। श्वासयंत्र कारतूस में वाष्प और गैसों के सोखने के लिए प्रथम विश्व युद्ध में इसका इस्तेमाल किया गया था। 1918 में जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर वाल्टर ए पैट्रिक द्वारा सिलिका जेल के उत्पादन के लिए संश्लिष्ट मार्ग का एकस्व कराया गया था।

द्वितीय विश्व युद्ध में, पेनिसिलिन को सूखा रखने, सैन्य उपकरणों को नमी की क्षति से बचाने के लिए सिलिका जेल युद्ध के प्रयास में अपरिहार्य था, ऑक्टेन रेटिंग पेट्रोल के उत्पादन के लिए द्रव क्रैकिंग (रसायन विज्ञान) उत्प्रेरक के रूप में, कार्बन डाइसल्फ़ाइड बनाने के लिए, और इथेनॉल से ब्यूटाडाइन के निर्माण के लिए उत्प्रेरक समर्थन के रूप में।

प्रकार

 * टाइप A- स्पष्ट छर्रों, अनुमानित व्यास: 2.5 nm, सुखाने और नमीरोधी गुण, उत्प्रेरक वाहक, अधिशोषक, विभाजक और चर-दबाव अधिशोषक के रूप में उपयोग किया जा सकता है।


 * टाइप B- पारभासी सफेद छर्रों, छिद्र व्यास: 4.5⁠-⁠7.0 nm, तरल अवशोषक, सुखाने वाला और इत्र वाहक, उत्प्रेरक वाहक के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।


 * टाइप C- पारभासी, सूक्ष्म छिद्रों वाली संरचना, सिलिका जेल (कैट लिटर की तैयारी के लिए कच्चा माल)। इसके अतिरिक्त सुखाया और छाना जाता है, यह समष्टि-पोरेड सिलिका जेल बनाता है जिसका उपयोग ड्रायर (सुखाने वाला), सोखने वाले और उत्प्रेरक वाहक के रूप में किया जाता है।

सिलिका एल्यूमिना जेल - हल्का पीला, रासायनिक रूप से स्थिर, लौ प्रतिरोधी, क्षार या हाइड्रोफ्लोरिक एसिड को छोड़कर अघुलनशील।

सिलिका जेल को स्थिर करना - गैर-मणिभीय सूक्ष्म झरझरा ठोस पाउडर, गैर-विषैले, लौ-प्रतिरोधी, स्वाद, स्पष्टता, रंग और फोम में सुधार के लिए और गैर-सूक्ष्म जीव अशुद्धियों को हटाने के लिए बीयर के लिए अनाज की शराब बनाने में उपयोग किया जाता है।

गुण
सिलिका जेल का उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र (लगभग 750 –) इसे आसानी से पानी सोखने की अनुमति देता है, जिससे यह एक जलशुष्कक (सुखाने वाला) के रूप में उपयोगी हो जाता है। सिलिका जेल को प्रायः नमी को अवशोषित करने के रूप में वर्णित किया जाता है, जो उपयुक्त हो सकता है जब जेल की सूक्ष्म संरचना को अनदेखा किया जाता है, जैसा कि सिलिका जेल या अन्य उत्पादों में होता है। हालांकि, पदार्थ सिलिका जेल के थोक में अवशोषण (रसायन विज्ञान) के बजाय इसके कई छिद्रों की सतह पर सोखना द्वारा नमी को हटा देता है।

सिलिका जेल उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में नमी में अपने स्वयं के वजन का 37% तक सोखने में सक्षम है। इस नमी को विस्तारित अवधि के लिए 120 डिग्री सेल्सियस पर गर्म करने पर छोड़ा जा सकता है। यह इसे बहुत कम, यदि कोई हो, दक्षता के नुकसान के साथ कई बार पुन: प्रयोज्य बनाता है।

उत्थान
एक बार पानी से संतृप्त होने के बाद, जेल को गर्म 120 °C करके पुन: 1-2 घंटे के लिए उत्पन्न किया जा सकता है। पर्याप्त पानी के संपर्क में आने पर कुछ प्रकार के सिलिका जेल फट जाएंगे। यह पानी के संपर्क में आने पर सिलिका के गोले के टूटने के कारण होता है।

उपक्रम
सोडियम सिलिकेट के जलीय घोल को एक जिलेटिनस अवक्षेप बनाने के लिए अम्लीकृत किया जाता है जिसे धोया जाता है, फिर रंगहीन सिलिका जेल बनाने के लिए निर्जलित किया जाता है। जब सिलिका जेल की नमी पदार्थ के एक दृश्य संकेत की आवश्यकता होती है, तो अमोनियम टेट्राक्लोरोकोबाल्टेट (II) (NH)4)2[CoCl4] या कोबाल्ट (II) क्लोराइड CoCl2 जोड़ दिया गया है। इससे जेल सूखने पर नीला और जलयोजित होने पर गुलाबी हो जाएगा। कैंसर और कोबाल्ट क्लोराइड के बीच संबंध के कारण, यूरोप में इसे सिलिका जेल में उपयोग करने से मना किया गया है। एक वैकल्पिक संकेतक मिथाइल वायलेट है जो सूखने पर नारंगी और जलयोजित होने पर हरा होता है।

जलशुष्कक


कई वस्तुओं में नमी, फफूंदी और खराब होने के विकास को प्रोत्साहित करती है। वाष्पीकरण अन्य वस्तुओं जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स को भी नुकसान पहुंचा सकता है और रसायनों के अपघटन को गति दे सकता है, जैसे कि विटामिन की गोलियां। सिलिका जेल पैकेट में सम्मिलित करने से इन वस्तुओं को लंबे समय तक संरक्षित रखा जा सकता है। यह गलती से नमी के संपर्क में आने वाली वस्तुओं को बहाल करने के प्रयासों के दौरान इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को सुखाने में सहायता कर सकता है।

सिलिका जेल का उपयोग उच्च आवृत्ति रेडियो या उपग्रह संचरण प्रणाली तंरग निर्देश (विद्युत चुंबकत्व) के अंदर सापेक्ष आर्द्रता को यथासंभव कम रखने के लिए भी किया जा सकता है। तंरग निर्देश के भीतर अत्यधिक नमी का निर्माण उत्पन्न हो सकता है, जिससे प्रवर्धक को नुकसान हो सकता है। इसके अलावा, तंरग निर्देश के अंदर बनने वाले और संघनित होने वाले पानी के संकेत को कम करते हुए विशेषता प्रतिबाधा और आवृत्ति को बदलते हैं। सिलिका जेल के एक मर्तबान के ऊपर तंरग निर्देश के अंदर हवा को प्रसारित करने के लिए एक छोटे से संपीड़ित वायु प्रणाली (एक छोटे घरेलू मछलीघर पंप के समान) के लिए नियोजित किया जाना आम है।

सिलिका जेल अपने वजन का लगभग 40 प्रतिशत नमी में सोख सकता है और एक बंद पात्र में सापेक्ष आर्द्रता को लगभग 40 प्रतिशत तक ले जा सकता है। एक बार संतृप्त होने पर, नमी को दूर कर सकते हैं और सिलिका जेल को 300 डिग्री F (150 C) से ऊपर गर्म करके पुन: उपयोग कर सकते हैं।

सिलिका जेल का उपयोग औद्योगिक संपीड़ित वायु प्रणालियों में हवा को सुखाने के लिए भी किया जाता है। सिलिका जेल हवा से नमी को सोख लेता है, संघनन या नमी के कारण संपीड़ित हवा के उपयोग के बिंदु पर क्षति को रोकता है। रेलवे वाष्प पंजिन पर संपीड़ित हवा को सुखाने के लिए एक ही प्रणाली का उपयोग किया जाता है, जहां ब्रेक एयर पाइप में संक्षेपण और बर्फ ब्रेक विफलता का कारण बन सकता है।

AC के व्यापक उपयोग से पहले, नमक को जमने से रोकने के लिए नमक को पर्याप्त सूखा रखने के लिए सिलिका जेल वाले लवण हल्लित्र का विपणन संयुक्त राज्य अमेरिका में किया जाता था, उसी सुखाने को प्रभावित करने के लिए लवण हल्लित्र में चावल के कुछ दानों को सम्मिलित करने की प्रथा को प्रतिस्थापित किया जाता था।.

संग्रहालय और पुस्तकालय प्रदर्शनियों और भंडारण में सापेक्ष आर्द्रता को नियंत्रित करने के लिए सिलिका जेल को कभी-कभी एक संरक्षण (पुस्तकालय और अभिलेखीय विज्ञान) उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है।

अन्य अनुप्रयोगों में नैदानिक परीक्षण उपकरण, साँस लेने के उपकरण, वस्ति, दवा परीक्षण और अस्पताल स्वास्थ्यविद्या सम्मिलित हैं।

रसायन विज्ञान
रसायन विज्ञान में, सिलिका जेल वर्णलेखन में एक स्थिर चरण (रसायन विज्ञान) के रूप में प्रयोग किया जाता है। स्कम्भ वर्णलेखन में, स्थिर चरण प्रायः 40-63 माइक्रोन के सिलिका जेल कणों से बना होता है। विभिन्न प्रकार के स्कम्भ वर्णलेखन के लिए विभिन्न कण आकार का उपयोग किया जाता है क्योंकि कण आकार सतह क्षेत्र से संबंधित होता है। कण आकार में अंतर तय करता है कि क्या सिलिका जेल का उपयोग फ्लैश या ग्रेविटी वर्णलेखन के लिए किया जाना चाहिए। इस अनुप्रयोग में, सिलिका जेल की ध्रुवीयता के कारण, गैर-ध्रुवीय घटक अधिक ध्रुवीय वाले से पहले क्षालित करते हैं, इसलिए इसे सामान्य चरण वर्णलेखन कहा जाता है। हालांकि, जब जल विरोधी समूह (जैसे C18 समूह) सिलिका जेल से जुड़े होते हैं तो ध्रुवीय घटक पहले क्षालित होते हैं और इस विधि को उत्क्रम चरण वर्णलेखन कहा जाता है। पतली परत वर्णलेखन  के लिए सिलिका जेल को अल्युमीनियम, कांच या प्लास्टिक शीट पर भी लगाया जाता है।

सिलिका की सतह पर हाइड्रॉक्सी (OH) समूहों को विशिष्ट सिलिका जैल को वहन करने के लिए क्रियाशील किया जा सकता है जो अद्वितीय स्थिर चरण मापदंडों को प्रदर्शित करते हैं। इन तथाकथित कार्यात्मक सिलिका जैल का उपयोग अघुलनशील अभिकर्मकों और मेहतर (रसायन विज्ञान) के रूप में कार्बनिक संश्लेषण और शुद्धिकरण में भी किया जाता है।

चेलेटिंग समूह भी सहसंयोजक रूप से सिलिका जेल से बंधे हुए हैं। इन पदार्थ में जलीय घोल से धातु आयनों को चुनिंदा रूप से हटाने की क्षमता होती है। चेलेटिंग समूह सहसंयोजक रूप से पॉलीमाइन से बंधे हो सकते हैं जिन्हें अधिक यांत्रिक अखंडता की पदार्थ का उत्पादन करने वाली सिलिका जेल सतह पर पैबन्द किया गया है। सिलिका जेल को क्षार धातुओं के साथ मिलाकर M-SG कम करने वाला प्रतिनिधि भी बनाया जाता है। (देखें SiGNa रसायन शास्त्र)

सिलिका जेल के पानी या मिट्टी में अवक्रमण होने की उम्मीद नहीं है।

खाद्य योज्य
सिलिका जेल, जिसे सिलिकॉन डाइऑक्साइड या संश्लिष्ट अनाकार सिलिका (SAS) के रूप में भी जाना जाता है, को संयुक्त राज्य अमेरिका में FDA द्वारा आम तौर पर सुरक्षित (GRAS) के रूप में सूचीबद्ध किया गया है, जिसका अर्थ है कि इसे अनुमोदन की आवश्यकता के बिना खाद्य उत्पादों में जोड़ा जा सकता है। 21 CAFR 172.480 के तहत अनुमति के अनुसार सिलिका को संयुक्त राज्य अमेरिका में भोजन में 2% तक जोड़ने की अनुमति है। यूरोपीय संघ में, यह 5% सांद्रता तक हो सकता है। 2018 में, खाद्य योज्यों और पोषक तत्वों के स्रोतों पर EFSA पैनल द्वारा खाद्य में जोड़े गए पुनर्मूल्यांकन में जोखिम स्तर के उच्चतम अनुमानों पर भी विषाक्तता का कोई संकेत नहीं मिला।

सूचीबद्ध उपयोगों में सम्मिलित हैं: एंटीकेकिंग घटक, डिफॉमिंग घटक, स्टेबलाइजर, सोखने वाला, वाहक, कंडीशनिंग घटक, चिलप्रूफिंग घटक, फिल्टर सहायता, इमल्सीफाइंग घटक, चिपचिपापन नियंत्रण घटक और एंटी-सेटलिंग घटक। सिलिका आमतौर पर पके हुए सामान, मसालों और जड़ी-बूटियों, डेयरी उत्पादों, कोको उत्पादों और अन्य खाद्य पदार्थों में पाया जा सकता है।

जल निस्पंदन
सिलिका जेल के जल सोखने के गुणों को देखते हुए इसका उपयोग घरेलू जल निस्पंदन में किया जाता है। सिलिका जेल की सतह संरचना पानी में घुले कुछ खनिजों के सोखने की अनुमति देती है, या आयन विनिमय के रूप में इसका विपणन किया जाता है। घरेलू जल निस्पंदन उत्पादों के लिए नियमों की कमी के कारण, कोई अध्ययन निस्पंदन प्रणाली की प्रभावशीलता के बारे में निर्माता के दावों को मान्य नहीं करता है।

आर्द्रता सूचक (रंग बदलने वाली सिलिका जेल)
सिलिका जेल को एक नमी संकेतक के साथ रोग़न किया जा सकता है जो निर्जल (शुष्क) अवस्था से गीले अवस्था में परिवर्तित होने पर धीरे-धीरे अपना रंग बदलता है। सामान्य संकेतक कोबाल्ट (II) क्लोराइड और मिथाइल वायलेट हैं। कोबाल्ट (II) क्लोराइड गीला होने पर गहरा नीला और गीला होने पर गुलाबी होता है, लेकिन यह विषैला और कासीनजन होता है, और जुलाई 2000 में यूरोपीय संघ द्वारा एक विषैले पदार्थ के रूप में पुनर्वर्गीकृत किया गया था। मिथाइल वायलेट को नारंगी से हरे, या नारंगी से बेरंग में बदलने के लिए तैयार किया जा सकता है। यह जहरीला और संभावित कासीनजन भी है, लेकिन औषधीय उपयोग के लिए पर्याप्त सुरक्षित है। एक अधिक पारिस्थितिक रूप से अनुकूल संकेतक समाधान फेरिक अमोनियम सल्फेट है, जिसके परिणामस्वरूप संतृप्त होने पर गहरे नारंगी रंग में परिवर्तन होता है जब संतृप्त होता है।

खतरे
सिलिका जेल गैर-विषाक्त, गैर-ज्वलनशील और गैर-प्रतिक्रियाशील और सामान्य उपयोग के साथ स्थिर है। यह हाइड्रोजिन फ्लोराइड,अधातु तत्त्व, ऑक्सीजन डिफ्लोराइड, क्लोरीन ट्राइफ्लोराइड, मजबूत अम्ल, मजबूत क्षार और ऑक्सीडाइज़र के साथ प्रतिक्रिया करेगा। सिलिका जेल श्वसन मार्ग में और पाचन तंत्र में जलन पैदा कर सकता है। मोतियों से निकलने वाली धूल से त्वचा और आंखों में जलन हो सकती है, इसलिए सावधानी बरतनी चाहिए। मणिभीय सिलिका धूल सिलिकोसिस का कारण बन सकती है, लेकिन संश्लिष्ट अभणिभ सिलिका जेल कठोरीकृत है इसलिए सिलिकोसिस का कारण नहीं बनता है। आर्द्रता संकेतक (रंग बदलने वाला सिलिका जेल) से रोग़न किए जाने पर अतिरिक्त खतरे हो सकते हैं।

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 * सामान्य तौर पर सुरक्षा के तौर पर स्वीकृति
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बाहरी संबंध

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