परासरणी दवाब: Difference between revisions

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[[File:Osmosis diagram.svg|thumb|250px|alt=Progression: (1) एक यू-ट्यूब पानी से भरी होती है और बीच में एक झिल्ली होती है (2) बायें हिस्से में चीनी डाली जाती है (3) पानी झिल्ली को पार करके बायें हिस्से को दायें से ज्यादा भरता है। यू के आकार का ट्यूब]]परासरणीय दाब वह न्यूनतम दाब है जिसे एक अर्धपारगम्य झिल्ली में इसके शुद्ध विलायक के आवक प्रवाह को रोकने के लिए किसी विलयन पर लागू करने की आवश्यकता होती है।<ref name=voet>{{Cite book| edition = Rev.| publisher = Wiley| isbn = 978-0-471-41759-0| vauthors = Voet D, Aadil J, Pratt CW | title = जैव रसायन की बुनियादी बातों| location = New York| year = 2001| page= 30}}</ref>
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इसे परासरण द्वारा अपने शुद्ध विलायक को ग्रहण करने की विलयन की प्रवृत्ति के माप के रूप में भी परिभाषित किया गया है। संभावित परासरणीय दाब अधिकतम परासरणीय दाब है जो किसी विलयन में विकसित हो सकता है यदि इसे अर्धपारगम्य झिल्ली द्वारा इसके शुद्ध विलायक से अलग किया जाए।
[[File:Osmosis diagram.svg|thumb|250px|alt=Progression: (1) एक यू-ट्यूब पानी से भरी होती है और बीच में एक झिल्ली होती है (2) बायें हिस्से में चीनी डाली जाती है (3) पानी झिल्ली को पार करके बायें हिस्से को दायें से ज्यादा भरता है। यू के आकार का ट्यूब]]परासरण दाब वह न्यूनतम दाब होता है जिसे किसी विलयन (रसायन विज्ञान) पर लागू करने की आवश्यकता होती है ताकि उसके शुद्ध [[विलायक]] का एक [[अर्धपारगम्य झिल्ली]] में आवक प्रवाह को रोका जा सके।<ref name=voet>{{Cite book| edition = Rev.| publisher = Wiley| isbn = 978-0-471-41759-0| vauthors = Voet D, Aadil J, Pratt CW | title = जैव रसायन की बुनियादी बातों| location = New York| year = 2001| page= 30}}</ref>
इसे [[असमस]] द्वारा अपने शुद्ध विलायक में समाधान की प्रवृत्ति के माप के रूप में भी परिभाषित किया गया है। संभावित आसमाटिक दबाव अधिकतम आसमाटिक दबाव है जो एक विलयन में विकसित हो सकता है यदि इसे एक अर्धपारगम्य झिल्ली द्वारा अपने शुद्ध विलायक से अलग किया गया हो।


परासरण तब होता है जब विलेय की विभिन्न सांद्रता वाले दो विलयनों को एक चुनिंदा पारगम्य झिल्ली द्वारा अलग किया जाता है। सॉल्वेंट अणु झिल्ली के माध्यम से कम-सांद्रता समाधान से उच्च विलेय एकाग्रता के समाधान के लिए अधिमानतः गुजरते हैं। साम्यावस्था प्राप्त होने तक विलायक अणुओं का स्थानांतरण जारी रहेगा।<ref name=voet /><ref>{{cite book | vauthors = Atkins PW, de Paula J  |title=भौतिक रसायन|edition=9th |year=2010 |publisher=[[Oxford University Press]] |isbn=978-0-19-954337-3|chapter= Section 5.5 (e) }}</ref>
परासरण तब होता है जब विलेय की विभिन्न सांद्रता वाले दो विलयनों को एक चयनात्मक पारगम्य झिल्ली द्वारा अलग किया जाता है। विलायक अणु कम सांद्रता वाले विलयन  से उच्च विलेय सांद्रता वाले विलयन  में झिल्ली के माध्यम से अधिमानतः गुजरते हैं। विलायक अणुओं का स्थानांतरण तब तक जारी रहेगा जब तक संतुलन प्राप्त नहीं हो जाता।<ref name=voet /><ref>{{cite book | vauthors = Atkins PW, de Paula J  |title=भौतिक रसायन|edition=9th |year=2010 |publisher=[[Oxford University Press]] |isbn=978-0-19-954337-3|chapter= Section 5.5 (e) }}</ref> जब कोई पदार्थ सांद्रता का संतुलन बनाए रखने के लिए किसी अर्ध पारगम्य झिल्ली  से आर पार होता है, तब उसे परासरण कहते हैं।
<!-- (Hidden until reworked/removed) In order to visualize this effect, imagine a U-shaped tube with equal amounts of water on both sides of a membrane which is permeable to water and which is impermeable to sugar molecules. [[Dialysis tubing]] is an example of a material which can act as a semi-permeable membrane. When sugar is added to the water in one arm, the height of the liquid column on that side will then rise and that on the other side will drop. This process will continue until the osmotic pressures of the water and sugar solution are equal. Osmotic pressure can then be obtained from a measurement of the difference in height between the liquids in the two arms. -->


कोशिकाओं में यह तब होता है जब कोई विलायक जैसे पानी, नमक की सांद्रता को संतुलित रखने हेतु कोशिका के अंदर या बाहर जाता है। ये प्रक्रिया स्वाभाविक है और इसमें कोशिका की कोई ऊर्जा खर्च नहीं होती। परासरण डिफ्फ्यूज़न का प्रकार है, जो मुख्य रूप से कोशिकाओं से संबंधित है। डिफ्फ्यूज़न वह प्रक्रिया है जिसमे अणु, परमाणु या कोई भी वस्तु उच्च सांद्रता से कम सांद्रता की ओर जाती है। यह एक स्वाभाविक प्रक्रिया है।


== सिद्धांत और माप ==
=== सिद्धांत और माप ===
[[File:Pfeffer Osmotische Untersuchungen-1-3.jpg|thumb|right|आसमाटिक दबाव के शुरुआती माप के लिए 200 पीएक्स का उपयोग किया जाता है]]जेकोबस हेनरिकस वैन 'टी हॉफ|जैकबस वैन टी हॉफ ने आसमाटिक दबाव और विलेय एकाग्रता के बीच एक मात्रात्मक संबंध पाया, जिसे निम्नलिखित समीकरण में व्यक्त किया गया है:
[[File:Pfeffer Osmotische Untersuchungen-1-3.jpg|thumb|right|आसमाटिक दबाव के शुरुआती माप के लिए 200 पीएक्स का उपयोग किया जाता है]]जेकोबस वैन टी हॉफ ने परासरणीय दाब और विलेय सांद्रता के बीच एक मात्रात्मक संबंध पाया, जिसे निम्नलिखित समीकरण में व्यक्त किया गया है:
:<math>\Pi = icRT</math>
:<math>\Pi = icRT</math>
कहाँ <math>\Pi</math> आसमाटिक दबाव है, i आयाम रहित वैन 'टी हॉफ कारक है | वैन 'टी हॉफ इंडेक्स, सी विलेय की मोलर सांद्रता है, आर [[आदर्श गैस स्थिरांक]] है, और टी परम तापमान है (आमतौर पर [[केल्विन]] में)। यह सूत्र तब लागू होता है जब विलेय की सघनता इतनी कम हो कि विलयन को एक आदर्श विलयन माना जा सके। सान्द्रता के समानुपातिकता का अर्थ है कि आसमाटिक दाब एक सहसंयोजक गुण है। प्रपत्र में [[आदर्श गैस कानून]] के लिए इस सूत्र की समानता पर ध्यान दें <math display="inline">P = \frac{n}{V} RT = c_\text{gas} RT</math> कहाँ {{mvar|n}} आयतन V में गैस अणुओं के मोल्स की कुल संख्या है, और n/V गैस अणुओं की मोलर सांद्रता है। [[हारमोन नॉर्थ्रॉप मोर्स]] और फ्रेज़र ने दिखाया कि समीकरण अधिक केंद्रित समाधानों पर लागू होता है यदि एकाग्रता की इकाई [[दाढ़ (इकाई)]] के बजाय [[मोलल]] थी;<ref name=":0">{{Cite journal|  vauthors = Lewis GN | date=1908-05-01| title=केंद्रित समाधानों का आसमाटिक दबाव और सही समाधान के नियम।| journal=Journal of the American Chemical Society| volume=30| issue=5| pages=668–683| doi=10.1021/ja01947a002| issn=0002-7863| url=https://zenodo.org/record/1428858| access-date=2019-07-04| archive-date=2022-06-18| archive-url=https://web.archive.org/web/20220618111258/https://zenodo.org/record/1428858| url-status=live}}</ref> इसलिए जब मोलिटी का उपयोग किया जाता है तो इस समीकरण को मोर्स समीकरण कहा जाता है।
जहाँ Π\Pi परासरणीय दाब है, i आयामहीन वैन 'टी हॉफ सूचकांक है, c विलेय की मोलर सांद्रता है, R आदर्श गैस स्थिरांक है, और T परमतापमान है (प्रायः केल्विन में)। यह सूत्र तब लागू होता है जब विलेय की सांद्रता इतनी कम हो कि विलयन को एक आदर्श विलयन माना जा सके। सांद्रता की आनुपातिकता का अर्थ है कि परासरणीय दाब एक सहसंयोजक गुण है।। प्रपत्र में इस सूत्र की समानता आदर्श गैस नियम से करने पर <math display="inline">P = \frac{n}{V} RT = c_\text{gas} RT</math> कहाँ {{mvar|n}} आयतन V में गैस अणुओं के मोल्स की कुल संख्या है, और n/V गैस अणुओं की मोलर सांद्रता है। गैस अणुओं की सांद्रता. हार्मन नॉर्थ्रॉप मोर्स और फ्रेज़र ने दिखाया कि समीकरण अधिक संकेंद्रित विलयनों पर लागू होता है यदि सांद्रता की इकाई मोल के बजाय मोलल होती है<ref name=":0">{{Cite journal|  vauthors = Lewis GN | date=1908-05-01| title=केंद्रित समाधानों का आसमाटिक दबाव और सही समाधान के नियम।| journal=Journal of the American Chemical Society| volume=30| issue=5| pages=668–683| doi=10.1021/ja01947a002| issn=0002-7863| url=https://zenodo.org/record/1428858| access-date=2019-07-04| archive-date=2022-06-18| archive-url=https://web.archive.org/web/20220618111258/https://zenodo.org/record/1428858| url-status=live}}</ref> इसलिए जब मोललता का उपयोग किया जाता है तो इस समीकरण को मोर्स समीकरण कहा जाता है


अधिक केंद्रित समाधानों के लिए वान्ट हॉफ समीकरण को विलेय सांद्रता, ''c'' में शक्ति श्रृंखला के रूप में विस्तारित किया जा सकता है। पहले सन्निकटन के लिए,
अधिक सांद्रता वाले विलयनों के लिए वैन टी हॉफ समीकरण को विलेय सांद्रताc में घातीय श्रृंखला के रूप में बढ़ाया जा सकता है। पहले सन्निकटन के लिए,


:<math> \Pi = \Pi_0 + A c^2 </math>
:<math> \Pi = \Pi_0 + A c^2 </math>
कहाँ <math>\Pi_0 </math> आदर्श दबाव है और एक अनुभवजन्य पैरामीटर है। [[पिट्जर पैरामीटर]] की गणना करने के लिए पैरामीटर ए (और उच्च-क्रम सन्निकटन से पैरामीटर) का मान उपयोग किया जा सकता है। अनुभवजन्य मापदंडों का उपयोग आयनिक और गैर-आयनिक विलेय के समाधान के व्यवहार को मापने के लिए किया जाता है जो थर्मोडायनामिक अर्थों में आदर्श समाधान नहीं हैं।
जहाँ <math>\Pi_0 </math> आदर्श दबाव है और A एक अनुभवजन्य पैमाना है। पैमाना A का मान (और उच्च-क्रम सन्निकटन से पैमाना) का उपयोग पित्जर मापदंडों की गणना के लिए किया जा सकता है। अनुभवजन्य मापदंडों का उपयोग आयनिक और गैर-आयनिक विलेय के विलयनों के व्यवहार को मापने के लिए किया जाता है जो ऊष्मागतिक अर्थ में आदर्श विलयन नहीं हैं।


आसमाटिक दबाव के मापन के लिए [[विल्हेम फ़ेफ़र]] का विकास किया गया था।
फ़ेफ़र सेल का विकास परासरणीय दाब के मापन के लिए किया गया था।


== अनुप्रयोग ==
=== अनुप्रयोग ===
[[Image:Osmotic pressure on blood cells diagram.svg|thumb|upright=1.15|लाल रक्त कोशिकाओं पर आसमाटिक दबाव]]आणविक भार के निर्धारण के लिए आसमाटिक दबाव माप का उपयोग किया जा सकता है।
[[Image:Osmotic pressure on blood cells diagram.svg|thumb|upright=1.15|लाल रक्त कोशिकाओं पर आसमाटिक दबाव]]आणविक भार के निर्धारण के लिए परासरणीय माप का उपयोग किया जा सकता है।


आसमाटिक दबाव जैविक कोशिकाओं को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है।<ref>{{cite journal | vauthors = Esteki MH, Malandrino A, Alemrajabi AA, Sheridan GK, Charras G, Moeendarbary E | title = जीवित कोशिका आयतन का पोरोइलास्टिक ऑस्मोरग्यूलेशन| language = English | journal = iScience | volume = 24 | issue = 12 | pages = 103482 | date = December 2021 | pmid = 34927026 | pmc = 8649806 | doi = 10.1016/j.isci.2021.103482 | bibcode = 2021iSci...24j3482E }}</ref> आसमाटिक दबाव में संतुलन तक पहुंचने के लिए [[ऑस्मोरग्यूलेशन]] एक जीव का [[समस्थिति]] तंत्र है।
परासरणीय दाब जैविक कोशिकाओं को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है।<ref>{{cite journal | vauthors = Esteki MH, Malandrino A, Alemrajabi AA, Sheridan GK, Charras G, Moeendarbary E | title = जीवित कोशिका आयतन का पोरोइलास्टिक ऑस्मोरग्यूलेशन| language = English | journal = iScience | volume = 24 | issue = 12 | pages = 103482 | date = December 2021 | pmid = 34927026 | pmc = 8649806 | doi = 10.1016/j.isci.2021.103482 | bibcode = 2021iSci...24j3482E }}</ref> ऑस्मोरेग्यूलेशन,परासरणीय दाब में संतुलन तक पहुंचने के लिए एक जीव का होमियोस्टैसिस तंत्र है।
*अतितनावता एक ऐसे विलयन  की उपस्थिति है जिसके कारण कोशिकाएं सिकुड़ जाती हैं।
*  अतितनावता एक विलयन की उपस्थिति है जो कोशिकाओं में सूजन का कारण बनती है।
* समतानता एक ऐसे विलयन की उपस्थिति है जो कोशिका आयतन में कोई परिवर्तन नहीं उत्पन्न करती है।


*टॉनिकिटी#हाइपरटोनिक समाधान एक समाधान की उपस्थिति है जो कोशिकाओं को सिकुड़ने का कारण बनता है।
जब एक जैविक कोशिका अल्पपरासारी वातावरण में होती है, तो कोशिका के अंदरूनी हिस्से में जल एकत्र हो जाता है, जल कोशिका झिल्ली से होकर कोशिका में प्रवाहित होता है, जिससे कोशिका का विस्तार होता है। पादप कोशिकाओं में, कोशिका भित्ति विस्तार को रोकती है, जिसके परिणामस्वरूप कोशिका भित्ति पर भीतर से दबाव पड़ता है जिसे स्फीति दाब कहा जाता है स्फीति दाब  जड़ी-बूटियों के पौधों को सीधा खड़ा होने की अनुमति देता है। यह इस बात का भी निर्धारण कारक है कि पौधे अपने रंध्र के छिद्र को कैसे नियंत्रित करते हैं। पशु कोशिकाओं में यह अत्यधिक परसरणीय दाब के  परिणामस्वरूप [[साइटोलिसिस]] हो सकता है।
*टॉनिकिटी # हाइपोटोनिसिटी एक समाधान की उपस्थिति है जो कोशिकाओं को सूजने का कारण बनती है।
* टॉनिकिटी # आइसोटोनिकिटी एक समाधान की उपस्थिति है जो सेल वॉल्यूम में कोई बदलाव नहीं करती है।


जब एक [[जैविक ऊतक]] कोशिका (जीव विज्ञान) एक हाइपोटोनिक वातावरण में होती है, तो कोशिका के आंतरिक भाग में पानी जमा हो जाता है, [[कोशिका झिल्ली]] के माध्यम से कोशिका में पानी प्रवाहित होता है, जिससे इसका विस्तार होता है। पादप कोशिकाओं में, [[कोशिका भित्ति]] विस्तार को प्रतिबंधित करती है, जिसके परिणामस्वरूप कोशिका भित्ति पर भीतर से दबाव बनता है जिसे टर्गोर दबाव कहा जाता है। स्फीति दाब शाकीय पौधों को सीधा खड़ा होने देता है। यह इस बात का निर्धारण कारक भी है कि पौधे अपने [[रंध्र]]ों के छिद्र को कैसे नियंत्रित करते हैं। पशु कोशिकाओं में अत्यधिक आसमाटिक दबाव के परिणामस्वरूप [[साइटोलिसिस]] हो सकता है।
परासरणीय दाब निस्यंदन ("विपरीत परासरण") का आधार है, जो प्रायः  जल शोधन में उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया है। शुद्ध किए जाने वाले जल को एक कक्ष में रखा जाता है और जल और उसमें घुले विलेय द्वारा लगाए गए परसरणीय दाब से अधिक दाब में इसे रखा जाता है। कक्ष का एक भाग एक भिन्न पारगम्य झिल्ली की ओर खुलता है जो जल  के अणुओं को तो अंदर जाने देता है, लेकिन विलेय कणों को नहीं। समुद्र के जल का परसरणीय दाब लगभग 27 atm है। विपरीत परासरण [[अलवणीकरण]] [[समुद्री जल]] से ताजा [[समुद्री जल|जल]] निकालने के काम आता है।


आसमाटिक दबाव फ़िल्टरिंग ([[विपरीत परासरण]]) का आधार है, जो आमतौर पर [[जल शोधन]] में उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया है। शुद्ध किए जाने वाले पानी को एक कक्ष में रखा जाता है और पानी द्वारा लगाए गए आसमाटिक दबाव और उसमें घुलने वाले विलेय से अधिक दबाव में रखा जाता है। कक्ष का एक हिस्सा एक अलग पारगम्य झिल्ली के लिए खुलता है जो पानी के अणुओं को पार करता है, लेकिन विलेय कणों को नहीं। समुद्र के पानी का आसमाटिक दबाव लगभग 27 वायुमंडल (यूनिट) है। रिवर्स ऑस्मोसिस [[अलवणीकरण]] [[समुद्री जल]] से ताजा पानी।
=== वांट हॉफ सूत्र की व्युत्पत्ति ===
 
निकाय पर उस बिंदु पर विचार करें जब यह संतुलन पर पहुंच गया हो। इसके लिए शर्त यह है कि झिल्ली के दोनों किनारों पर विलायक की रासायनिक क्षमता (केवल यह संतुलन की ओर बहने के लिए स्वतंत्र है) बराबर है। शुद्ध विलायक वाले डिब्बे में रासायनिक क्षमता <math>\mu^0(p)</math>होती है जहाँ  <math>p</math> दाब है। दूसरी ओर, विलेय वाले डिब्बे में, विलायक की रासायनिक क्षमता विलायक के मोल अंश पर निर्भर करती है, <math>0 < x_v < 1</math>.इसके अतिरिक्त, यह विभाग एक अलग दाब  <math>p'</math>ग्रहण कर सकता है . इसलिए हम विलायक की रासायनिक क्षमता <math>\mu_v(x_v, p')</math>को इस प्रकार लिख सकते हैं. यदि हम लिखते हैं <math>p' = p + \Pi</math>रासायनिक क्षमता का संतुलन इसलिए है:
== वांट हॉफ सूत्र की व्युत्पत्ति ==
उस बिंदु पर सिस्टम पर विचार करें जब यह संतुलन पर पहुंच गया हो। इसके लिए शर्त यह है कि झिल्ली के दोनों किनारों पर विलायक की [[रासायनिक क्षमता]] (चूंकि वह केवल संतुलन की ओर बहने के लिए स्वतंत्र है) बराबर है। शुद्ध विलायक वाले डिब्बे में रासायनिक क्षमता होती है <math>\mu^0(p)</math>, कहाँ <math>p</math> दबाव है। दूसरी ओर, विलेय वाले डिब्बे में, विलायक की रासायनिक क्षमता विलायक के मोल अंश पर निर्भर करती है, <math>0 < x_v < 1</math>. इसके अलावा, यह कम्पार्टमेंट एक अलग दबाव ग्रहण कर सकता है, <math>p'</math>. इसलिए हम विलायक की रासायनिक क्षमता को इस प्रकार लिख सकते हैं <math>\mu_v(x_v, p')</math>. अगर हम लिखते हैं <math>p' = p + \Pi</math>रासायनिक क्षमता का संतुलन इसलिए है:


:<math>\mu_v^0(p)=\mu_v(x_v,p+\Pi).</math>
:<math>\mu_v^0(p)=\mu_v(x_v,p+\Pi).</math>
यहाँ, दो डिब्बों के दबाव में अंतर <math>\Pi \equiv p' - p</math> विलेय द्वारा लगाए गए आसमाटिक दबाव के रूप में परिभाषित किया गया है। दबाव बनाए रखने से, विलेय के योग से रासायनिक क्षमता (एक [[एन्ट्रापी]]) कम हो जाती है। इस प्रकार, रासायनिक क्षमता के नुकसान की भरपाई के प्रयास में समाधान के दबाव को बढ़ाना पड़ता है।
यहाँ, दो डिब्बों के दाब में अंतर <math>\Pi \equiv p' - p</math> विलेय द्वारा लगाए गए परासरणीय दाब के रूप में परिभाषित किया गया है। दाब बनाए रखने से, विलेय के योग से रासायनिक क्षमता (एक [[एन्ट्रापी]]) कम हो जाती है। इस प्रकार, रासायनिक क्षमता के नुकसान की भरपाई के प्रयास में विलयन के दाब को बढ़ाना पड़ता है।


खोजने के क्रम में <math>\Pi</math>आसमाटिक दबाव, हम विलेय और शुद्ध पानी वाले समाधान के बीच संतुलन पर विचार करते हैं।
हम <math>\Pi</math>,परासरणीय दाब के लिए विलेय और शुद्ध जल वाले विलयन के बीच संतुलन पर विचार करते हैं।
:<math>\mu_v(x_v,p+\Pi) = \mu_v^0(p).</math>
:<math>\mu_v(x_v,p+\Pi) = \mu_v^0(p).</math>
हम बाएं हाथ की ओर लिख सकते हैं:
हम इसे बाएं हाथ की ओर लिख सकते हैं:
:<math>\mu_v(x_v,p+\Pi)=\mu_v^0(p+\Pi)+RT\ln(\gamma_v x_v)</math>,
:<math>\mu_v(x_v,p+\Pi)=\mu_v^0(p+\Pi)+RT\ln(\gamma_v x_v)</math>,
कहाँ <math>\gamma_v</math> विलायक का [[गतिविधि गुणांक]] है। उत्पाद <math>\gamma_v x_v</math> विलायक की गतिविधि के रूप में भी जाना जाता है, जो पानी के लिए पानी की गतिविधि है <math>a_w</math>. विस्तार की ऊर्जा के लिए अभिव्यक्ति के माध्यम से दबाव में वृद्धि व्यक्त की जाती है:
यहां <math>\gamma_v</math> विलायक का [[गतिविधि गुणांक]] है। उत्पाद <math>\gamma_v x_v</math> विलायक की गतिविधि के रूप में भी जाना जाता है, <math>a_w</math> जल के लिए जल की गतिविधि है. विस्तार की ऊर्जा के लिए अभिव्यक्ति के माध्यम से दाब में वृद्धि व्यक्त की जाती है:
:<math>\mu_v^o(p+\Pi)=\mu_v^0(p)+\int_p^{p+\Pi}\! V_m(p') \, dp',</math>
:<math>\mu_v^o(p+\Pi)=\mu_v^0(p)+\int_p^{p+\Pi}\! V_m(p') \, dp',</math>
कहाँ <math>V_m</math> मोलर आयतन (m³/mol) है। पूरे सिस्टम के लिए रासायनिक संभावित समीकरण में ऊपर प्रस्तुत अभिव्यक्ति को सम्मिलित करना और पुनर्व्यवस्थित करना इस पर पहुंचेगा:
कहाँ <math>V_m</math> मोलर आयतन (m³/mol) है। पूरे निकाय के लिए रासायनिक संभावित समीकरण में ऊपर प्रस्तुत अभिव्यक्ति को सम्मिलित करना और पुनर्व्यवस्थित करना इस पर व्यवस्थित किया जा सकता है :
:<math>-RT\ln(\gamma_v x_v)=\int_p^{p+\Pi}\! V_m(p') \, dp'.</math>
:<math>-RT\ln(\gamma_v x_v)=\int_p^{p+\Pi}\! V_m(p') \, dp'.</math>
यदि तरल असम्पीडित है तो दाढ़ की मात्रा स्थिर है, <math>V_m(p') \equiv V_m</math>, और अभिन्न बन जाता है <math>\Pi V_m</math>. इस प्रकार, हम प्राप्त करते हैं
यदि तरल असम्पीडित है तो मोल की मात्रा स्थिर है, <math>V_m(p') \equiv V_m</math>, और इस प्रकार यह <math>\Pi V_m</math> अभिन्न बन जाता है. इस प्रकार, हम प्राप्त करते हैं
:<math>\Pi = -(RT/V_m) \ln(\gamma_v x_v) .</math>
:<math>\Pi = -(RT/V_m) \ln(\gamma_v x_v) .</math>
गतिविधि गुणांक एकाग्रता और तापमान का एक कार्य है, लेकिन तनु मिश्रण के मामले में, यह अक्सर 1.0 के बहुत करीब होता है, इसलिए
गतिविधि गुणांक सांद्रता और तापमान का एक ही कार्य है, लेकिन तनु मिश्रण में, यह 1.0 के बहुत करीब होता है, इसलिए
:<math>\Pi = -(RT/V_m) \ln(x_v) .</math>
:<math>\Pi = -(RT/V_m) \ln(x_v) .</math>
विलेय का मोल अंश, <math>x_s</math>, है <math>1-x_v</math>, इसलिए <math>\ln(x_v)</math> से बदला जा सकता है <math>\ln(1 - x_s)</math>, जो, कब <math>x_s</math> छोटा है, अनुमान लगाया जा सकता है <math>-x_s</math>.
विलेय का मोल अंश, <math>x_s</math>, है <math>1-x_v</math>, <math>\ln(x_v)</math> से बदला जा सकता है <math>\ln(1 - x_s)</math>, जो, जब <math>x_s</math> छोटा है, तब <math>-x_s</math>पर अनुमान लगाया जा सकता है.


:<math>\Pi=(RT/V_m)x_s.</math>
:<math>\Pi=(RT/V_m)x_s.</math>
तिल अंश <math>x_s</math>है <math>n_s/(n_s+n_v)</math>. कब <math>x_s</math>छोटा है, इसका अनुमान लगाया जा सकता है <math>x_s = n_s/n_v</math>. इसके अलावा, दाढ़ की मात्रा <math>V_m</math> मात्रा प्रति तिल के रूप में लिखा जा सकता है, <math>V_m = V/n_v</math>. इन्हें मिलाने से निम्नलिखित प्राप्त होता है।
मोल अंश <math>x_s</math> <math>n_s/(n_s+n_v)</math>जहाँ <math>x_s</math>छोटा है, इसका अनुमान इस प्रकार लगाया जा सकता है <math>x_s = n_s/n_v</math>.  
 
इसके अतिरिक्त मोल की मात्रा <math>V_m</math> को मात्रा प्रति मोल के रूप में लिखा जा सकता है, <math>V_m = V/n_v</math>.  
 
इन्हें मिलाने से निम्नलिखित प्राप्त होता है।


:<math>\Pi = cRT.</math>
:<math>\Pi = cRT.</math>
नमक के जलीय घोल के लिए, आयनीकरण को ध्यान में रखा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, NaCl का 1 मोल 2 मोल आयनों में आयनित होता है।
नमक के जलीय विलयन  के लिए, आयनीकरण को ध्यान में रखा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, NaCl का 1 मोल 2 मोल आयनों में आयनित होता है।


== यह भी देखें ==
=== यह भी देखें ===
* गिब्स-डोनन प्रभाव
* गिब्स-डोनन प्रभाव


== संदर्भ ==
=== संदर्भ ===
{{Reflist}}
{{Reflist}}




== बाहरी संबंध ==
=== बाहरी संबंध ===
* [https://arxiv.org/ftp/physics/papers/0305/0305011.pdf What is Osmosis? Explanation and Understanding of a Physical Phenomenon]
* [https://arxiv.org/ftp/physics/papers/0305/0305011.pdf What is Osmosis? Explanation and Understanding of a Physical Phenomenon]


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{{DEFAULTSORT:Osmotic Pressure}}
 
{{DEFAULTSORT:Osmotic Pressure}}[[Category: पदार्थ की मात्रा]] [[Category: कोशिका विज्ञान]] [[Category: झिल्ली जीव विज्ञान]] [[Category: समाधान]] [[Category: जैकबस हेनरिकस वैन टी हॉफ]]
 
 


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Latest revision as of 21:00, 5 July 2023

Progression: (1) एक यू-ट्यूब पानी से भरी होती है और बीच में एक झिल्ली होती है (2) बायें हिस्से में चीनी डाली जाती है (3) पानी झिल्ली को पार करके बायें हिस्से को दायें से ज्यादा भरता है। यू के आकार का ट्यूब

परासरणीय दाब वह न्यूनतम दाब है जिसे एक अर्धपारगम्य झिल्ली में इसके शुद्ध विलायक के आवक प्रवाह को रोकने के लिए किसी विलयन पर लागू करने की आवश्यकता होती है।[1]

इसे परासरण द्वारा अपने शुद्ध विलायक को ग्रहण करने की विलयन की प्रवृत्ति के माप के रूप में भी परिभाषित किया गया है। संभावित परासरणीय दाब अधिकतम परासरणीय दाब है जो किसी विलयन में विकसित हो सकता है यदि इसे अर्धपारगम्य झिल्ली द्वारा इसके शुद्ध विलायक से अलग किया जाए।

परासरण तब होता है जब विलेय की विभिन्न सांद्रता वाले दो विलयनों को एक चयनात्मक पारगम्य झिल्ली द्वारा अलग किया जाता है। विलायक अणु कम सांद्रता वाले विलयन से उच्च विलेय सांद्रता वाले विलयन में झिल्ली के माध्यम से अधिमानतः गुजरते हैं। विलायक अणुओं का स्थानांतरण तब तक जारी रहेगा जब तक संतुलन प्राप्त नहीं हो जाता।[1][2] जब कोई पदार्थ सांद्रता का संतुलन बनाए रखने के लिए किसी अर्ध पारगम्य झिल्ली  से आर पार होता है, तब उसे परासरण कहते हैं।

कोशिकाओं में यह तब होता है जब कोई विलायक जैसे पानी, नमक की सांद्रता को संतुलित रखने हेतु कोशिका के अंदर या बाहर जाता है। ये प्रक्रिया स्वाभाविक है और इसमें कोशिका की कोई ऊर्जा खर्च नहीं होती। परासरण डिफ्फ्यूज़न का प्रकार है, जो मुख्य रूप से कोशिकाओं से संबंधित है। डिफ्फ्यूज़न वह प्रक्रिया है जिसमे अणु, परमाणु या कोई भी वस्तु उच्च सांद्रता से कम सांद्रता की ओर जाती है। यह एक स्वाभाविक प्रक्रिया है।

सिद्धांत और माप

File:Pfeffer Osmotische Untersuchungen-1-3.jpg
आसमाटिक दबाव के शुरुआती माप के लिए 200 पीएक्स का उपयोग किया जाता है

जेकोबस वैन टी हॉफ ने परासरणीय दाब और विलेय सांद्रता के बीच एक मात्रात्मक संबंध पाया, जिसे निम्नलिखित समीकरण में व्यक्त किया गया है:

जहाँ Π\Pi परासरणीय दाब है, i आयामहीन वैन 'टी हॉफ सूचकांक है, c विलेय की मोलर सांद्रता है, R आदर्श गैस स्थिरांक है, और T परमतापमान है (प्रायः केल्विन में)। यह सूत्र तब लागू होता है जब विलेय की सांद्रता इतनी कम हो कि विलयन को एक आदर्श विलयन माना जा सके। सांद्रता की आनुपातिकता का अर्थ है कि परासरणीय दाब एक सहसंयोजक गुण है।। प्रपत्र में इस सूत्र की समानता आदर्श गैस नियम से करने पर कहाँ n आयतन V में गैस अणुओं के मोल्स की कुल संख्या है, और n/V गैस अणुओं की मोलर सांद्रता है। गैस अणुओं की सांद्रता. हार्मन नॉर्थ्रॉप मोर्स और फ्रेज़र ने दिखाया कि समीकरण अधिक संकेंद्रित विलयनों पर लागू होता है यदि सांद्रता की इकाई मोल के बजाय मोलल होती है[3] इसलिए जब मोललता का उपयोग किया जाता है तो इस समीकरण को मोर्स समीकरण कहा जाता है

अधिक सांद्रता वाले विलयनों के लिए वैन टी हॉफ समीकरण को विलेय सांद्रताc में घातीय श्रृंखला के रूप में बढ़ाया जा सकता है। पहले सन्निकटन के लिए,

जहाँ आदर्श दबाव है और A एक अनुभवजन्य पैमाना है। पैमाना A का मान (और उच्च-क्रम सन्निकटन से पैमाना) का उपयोग पित्जर मापदंडों की गणना के लिए किया जा सकता है। अनुभवजन्य मापदंडों का उपयोग आयनिक और गैर-आयनिक विलेय के विलयनों के व्यवहार को मापने के लिए किया जाता है जो ऊष्मागतिक अर्थ में आदर्श विलयन नहीं हैं।

फ़ेफ़र सेल का विकास परासरणीय दाब के मापन के लिए किया गया था।

अनुप्रयोग

File:Osmotic pressure on blood cells diagram.svg
लाल रक्त कोशिकाओं पर आसमाटिक दबाव

आणविक भार के निर्धारण के लिए परासरणीय माप का उपयोग किया जा सकता है।

परासरणीय दाब जैविक कोशिकाओं को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है।[4] ऑस्मोरेग्यूलेशन,परासरणीय दाब में संतुलन तक पहुंचने के लिए एक जीव का होमियोस्टैसिस तंत्र है।

  • अतितनावता एक ऐसे विलयन की उपस्थिति है जिसके कारण कोशिकाएं सिकुड़ जाती हैं।
  •   अतितनावता एक विलयन की उपस्थिति है जो कोशिकाओं में सूजन का कारण बनती है।
  • समतानता एक ऐसे विलयन की उपस्थिति है जो कोशिका आयतन में कोई परिवर्तन नहीं उत्पन्न करती है।

जब एक जैविक कोशिका अल्पपरासारी वातावरण में होती है, तो कोशिका के अंदरूनी हिस्से में जल एकत्र हो जाता है, जल कोशिका झिल्ली से होकर कोशिका में प्रवाहित होता है, जिससे कोशिका का विस्तार होता है। पादप कोशिकाओं में, कोशिका भित्ति विस्तार को रोकती है, जिसके परिणामस्वरूप कोशिका भित्ति पर भीतर से दबाव पड़ता है जिसे स्फीति दाब कहा जाता है स्फीति दाब  जड़ी-बूटियों के पौधों को सीधा खड़ा होने की अनुमति देता है। यह इस बात का भी निर्धारण कारक है कि पौधे अपने रंध्र के छिद्र को कैसे नियंत्रित करते हैं। पशु कोशिकाओं में यह अत्यधिक परसरणीय दाब के परिणामस्वरूप साइटोलिसिस हो सकता है।

परासरणीय दाब निस्यंदन ("विपरीत परासरण") का आधार है, जो प्रायः  जल शोधन में उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया है। शुद्ध किए जाने वाले जल को एक कक्ष में रखा जाता है और जल और उसमें घुले विलेय द्वारा लगाए गए परसरणीय दाब से अधिक दाब में इसे रखा जाता है। कक्ष का एक भाग एक भिन्न पारगम्य झिल्ली की ओर खुलता है जो जल  के अणुओं को तो अंदर जाने देता है, लेकिन विलेय कणों को नहीं। समुद्र के जल का परसरणीय दाब लगभग 27 atm है। विपरीत परासरण अलवणीकरण समुद्री जल से ताजा जल निकालने के काम आता है।

वांट हॉफ सूत्र की व्युत्पत्ति

निकाय पर उस बिंदु पर विचार करें जब यह संतुलन पर पहुंच गया हो। इसके लिए शर्त यह है कि झिल्ली के दोनों किनारों पर विलायक की रासायनिक क्षमता (केवल यह संतुलन की ओर बहने के लिए स्वतंत्र है) बराबर है। शुद्ध विलायक वाले डिब्बे में रासायनिक क्षमता होती है जहाँ दाब है। दूसरी ओर, विलेय वाले डिब्बे में, विलायक की रासायनिक क्षमता विलायक के मोल अंश पर निर्भर करती है, .इसके अतिरिक्त, यह विभाग एक अलग दाब ग्रहण कर सकता है . इसलिए हम विलायक की रासायनिक क्षमता को इस प्रकार लिख सकते हैं. यदि हम लिखते हैं रासायनिक क्षमता का संतुलन इसलिए है:

यहाँ, दो डिब्बों के दाब में अंतर विलेय द्वारा लगाए गए परासरणीय दाब के रूप में परिभाषित किया गया है। दाब बनाए रखने से, विलेय के योग से रासायनिक क्षमता (एक एन्ट्रापी) कम हो जाती है। इस प्रकार, रासायनिक क्षमता के नुकसान की भरपाई के प्रयास में विलयन के दाब को बढ़ाना पड़ता है।

हम ,परासरणीय दाब के लिए विलेय और शुद्ध जल वाले विलयन के बीच संतुलन पर विचार करते हैं।

हम इसे बाएं हाथ की ओर लिख सकते हैं:

,

यहां विलायक का गतिविधि गुणांक है। उत्पाद विलायक की गतिविधि के रूप में भी जाना जाता है, जल के लिए जल की गतिविधि है. विस्तार की ऊर्जा के लिए अभिव्यक्ति के माध्यम से दाब में वृद्धि व्यक्त की जाती है:

कहाँ मोलर आयतन (m³/mol) है। पूरे निकाय के लिए रासायनिक संभावित समीकरण में ऊपर प्रस्तुत अभिव्यक्ति को सम्मिलित करना और पुनर्व्यवस्थित करना इस पर व्यवस्थित किया जा सकता है :

यदि तरल असम्पीडित है तो मोल की मात्रा स्थिर है, , और इस प्रकार यह अभिन्न बन जाता है. इस प्रकार, हम प्राप्त करते हैं

गतिविधि गुणांक सांद्रता और तापमान का एक ही कार्य है, लेकिन तनु मिश्रण में, यह 1.0 के बहुत करीब होता है, इसलिए

विलेय का मोल अंश, , है , से बदला जा सकता है , जो, जब छोटा है, तब पर अनुमान लगाया जा सकता है.

मोल अंश जहाँ छोटा है, इसका अनुमान इस प्रकार लगाया जा सकता है .

इसके अतिरिक्त मोल की मात्रा को मात्रा प्रति मोल के रूप में लिखा जा सकता है, .

इन्हें मिलाने से निम्नलिखित प्राप्त होता है।

नमक के जलीय विलयन के लिए, आयनीकरण को ध्यान में रखा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, NaCl का 1 मोल 2 मोल आयनों में आयनित होता है।

यह भी देखें

  • गिब्स-डोनन प्रभाव

संदर्भ

  1. 1.0 1.1 Voet D, Aadil J, Pratt CW (2001). जैव रसायन की बुनियादी बातों (Rev. ed.). New York: Wiley. p. 30. ISBN 978-0-471-41759-0.
  2. Atkins PW, de Paula J (2010). "Section 5.5 (e)". भौतिक रसायन (9th ed.). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-954337-3.
  3. Lewis GN (1908-05-01). "केंद्रित समाधानों का आसमाटिक दबाव और सही समाधान के नियम।". Journal of the American Chemical Society. 30 (5): 668–683. doi:10.1021/ja01947a002. ISSN 0002-7863. Archived from the original on 2022-06-18. Retrieved 2019-07-04.
  4. Esteki MH, Malandrino A, Alemrajabi AA, Sheridan GK, Charras G, Moeendarbary E (December 2021). "जीवित कोशिका आयतन का पोरोइलास्टिक ऑस्मोरग्यूलेशन". iScience (in English). 24 (12): 103482. Bibcode:2021iSci...24j3482E. doi:10.1016/j.isci.2021.103482. PMC 8649806. PMID 34927026.


बाहरी संबंध