परिचय: गैसों का विसरण क्या है?
विसरण (Diffusion) वह प्रक्रिया है जिसमें गैस के अणु उच्च सांद्रता (high concentration) वाले क्षेत्र से निम्न सांद्रता (low concentration) वाले क्षेत्र की ओर गति करते हैं, जब तक कि वे समान रूप से वितरित न हो जाएं। यह गैसों का एक स्वाभाविक गुण है जो उनके अणुओं की निरंतर और यादृच्छिक गति के कारण होता है।
ग्राहम का विसरण का नियम (Graham’s Law of Diffusion)
थॉमस ग्राहम ने 1848 में गैसों के विसरण के संबंध में एक महत्वपूर्ण नियम दिया। ग्राहम के नियम के अनुसार, स्थिर ताप और दाब पर, किसी गैस की विसरण की दर (rate of diffusion) उसके घनत्व (density) या आणविक द्रव्यमान (molar mass) के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती (inversely proportional) होती है।
गणितीय रूप:
r₁ / r₂ = √(M₂ / M₁)
जहाँ:
- r₁ और r₂ क्रमशः गैस 1 और गैस 2 की विसरण दर हैं।
- M₁ और M₂ क्रमशः गैस 1 और गैस 2 के मोलर द्रव्यमान हैं।
इसका सीधा सा मतलब है: हल्की गैसें (कम आणविक द्रव्यमान) भारी गैसों (अधिक आणविक द्रव्यमान) की तुलना में तेजी से विसरित होती हैं।
उदाहरण (Example)
आइए हाइड्रोजन (H₂) और ऑक्सीजन (O₂) की विसरण दरों की तुलना करें।
- हाइड्रोजन का मोलर द्रव्यमान (M₁) ≈ 2 g/mol
- ऑक्सीजन का मोलर द्रव्यमान (M₂) = 32 g/mol
ग्राहम के नियम का उपयोग करने पर:
r(H₂) / r(O₂) = √(M(O₂) / M(H₂))
= √(32 / 2) = √16 = 4
अतः, हाइड्रोजन गैस ऑक्सीजन गैस की तुलना में 4 गुना तेजी से विसरित होती है।
विसरण को प्रभावित करने वाले कारक
- तापमान (Temperature): तापमान बढ़ाने पर गैस के अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है, जिससे विसरण की दर भी बढ़ जाती है।
- आणविक द्रव्यमान/घनत्व (Molar Mass/Density): जैसा कि ग्राहम के नियम में बताया गया है, अधिक आणविक द्रव्यमान वाली गैसें धीमी गति से विसरित होती हैं।
- दाब (Pressure): दाब प्रवणता (pressure gradient) जितनी अधिक होगी, विसरण उतना ही तेज होगा। गैसें उच्च दाब से निम्न दाब की ओर जाती हैं।
दैनिक जीवन में विसरण के उदाहरण
- इत्र की सुगंध का फैलना: जब आप इत्र स्प्रे करते हैं, तो उसकी सुगंध के अणु हवा में फैलकर पूरे कमरे में पहुंच जाते हैं।
- रसोई में भोजन की महक: रसोई में पक रहे भोजन की सुगंध विसरण के कारण ही घर के अन्य हिस्सों तक पहुंचती है।
- अगरबत्ती का धुआं: जलती हुई अगरबत्ती का धुआं धीरे-धीरे पूरे कमरे में फैल जाता है।
- श्वसन: फेफड़ों में ऑक्सीजन का रक्त में और कार्बन डाइऑक्साइड का रक्त से बाहर विसरण होता है।
निष्कर्ष
गैसों का विसरण एक मौलिक भौतिक प्रक्रिया है जो हमारे चारों ओर लगातार हो रही है। ग्राहम का नियम हमें यह समझने में मदद करता है कि विभिन्न गैसें अलग-अलग दरों पर क्यों फैलती हैं। यह अवधारणा न केवल रसायन विज्ञान और भौतिकी में बल्कि जीव विज्ञान और दैनिक जीवन की कई घटनाओं को समझने के लिए भी महत्वपूर्ण है।