परासरण
yes
परासरण (Osmosis) (IPA: /ɒzˈmoʊsɪs/, IPA: /usalsoɒs/)[1] विलायक (solvent) के अणुओं का एक अर्धपारगम्य झिल्ली (selectively permeable membrane) के माध्यम से उच्च जल विभव (water potential) वाले क्षेत्र (कम विलेय (solute) सांद्रता वाला क्षेत्र) से निम्न जल विभव वाले क्षेत्र (उच्च विलेय सांद्रता वाला क्षेत्र) की ओर स्वतः शुद्ध गति है, जो दोनों तरफ विलेय की सांद्रता (Concentration) को बराबर करने की दिशा में होती है। इसका उपयोग उस भौतिक प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए भी किया जा सकता है जिसमें कोई भी विलायक एक अर्धपारगम्य झिल्ली (जो विलायक के लिए पारगम्य हो, लेकिन विलेय के लिए नहीं) के आर-पार गति करता है, जो दो अलग-अलग सांद्रता वाले घोलों को अलग करती है। परासरण से कार्य (work) लिया जा सकता है। परासरणी दाब (Osmotic pressure) को झिल्ली के आर-पार विलायक की शुद्ध गति को रोकने के लिए आवश्यक बाहरी दाब (pressure) के रूप में परिभाषित किया गया है। परासरणी दाब एक अनुषंगी गुण (colligative property) है, जिसका अर्थ है कि परासरणी दाब विलेय की मोलर सांद्रता (molar concentration) पर निर्भर करता है, न कि उसकी पहचान पर। परासरणी परिवहन एक दाब प्रवणता के तहत विलायक के श्यान प्रवाह (viscous flow) के माध्यम से होता है।
परासरण जैविक प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, क्योंकि जैविक झिल्ली (biological membranes) अर्धपारगम्य होती हैं। सामान्य तौर पर, ये झिल्लियाँ बड़े और ध्रुवीय (polar) अणुओं, जैसे आयन, प्रोटीन और पॉलीसेकेराइड के लिए अपारगम्य होती हैं, जबकि ये लिपिड जैसे अध्रुवीय या जलविरागी (hydrophobic) अणुओं के साथ-साथ ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन और नाइट्रिक ऑक्साइड जैसे छोटे अणुओं के लिए पारगम्य होती हैं। पारगम्यता घुलनशीलता, आवेश, या रसायन विज्ञान, और साथ ही विलेय के आकार पर निर्भर करती है। जल के अणु प्लाज्मा झिल्ली, टोनोप्लास्ट झिल्ली (रिक्तिका) या ऑर्गेनेल झिल्ली के माध्यम से फॉस्फोलिपिड बाइलेयर के आर-पार एक्वापोरिन (aquaporins) के माध्यम से एक चयनात्मक छिद्र प्रवाह तंत्र द्वारा यात्रा करते हैं।[2] परासरण वह प्राथमिक साधन प्रदान करता है जिसके द्वारा जल को कोशिकाओं के अंदर और बाहर ले जाया जाता है। कोशिका का स्फीति दाब (turgor pressure) काफी हद तक कोशिका के आंतरिक भाग और उसके अपेक्षाकृत अल्पपरासारी (hypotonic) वातावरण के बीच कोशिका झिल्ली के आर-पार परासरण द्वारा बनाए रखा जाता है।
इतिहास
प्राचीन काल से ही कुछ प्रकार के परासरणी प्रवाह देखे गए हैं, उदाहरण के लिए, मिस्र के पिरामिडों के निर्माण के समय।[3] जीन-एंटोनी नोलेट (Jean-Antoine Nollet) ने 1748 में पहली बार परासरण का दस्तावेजी अवलोकन किया।[note 1] "परासरण" (osmosis) शब्द "एंडोस्मोस" (endosmose) और "एक्सोस्मोस" (exosmose) शब्दों से आया है, जिन्हें फ्रांसीसी चिकित्सक रेने जोआचिम हेनरी डुटरोचेट (1776–1847) ने ग्रीक शब्दों ἔνδον (éndon "भीतर"), ἔξω (éxō "बाहरी"), और ὠσμός (ōsmós "धक्का, आवेग") से गढ़ा था। 1867 में, मोरिट्ज़ ट्रॉब (Moritz Traube) ने अत्यधिक चयनात्मक अवक्षेपण झिल्लियों का आविष्कार किया, जिससे परासरणी प्रवाह के मापन की कला और तकनीक को आगे बढ़ाया गया।
विवरण
परासरण एक अर्धपारगम्य झिल्ली के आर-पार विलेय की उच्च सांद्रता की ओर विलायक की गति है। जैविक प्रणालियों में, विलायक आमतौर पर पानी होता है, लेकिन परासरण अन्य तरल पदार्थों, सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थों और यहां तक कि गैसों में भी हो सकता है।[4]
जब किसी कोशिका को पानी में डुबोया जाता है, तो पानी के अणु कोशिका झिल्ली के माध्यम से कम विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र में जाते हैं। उदाहरण के लिए, यदि कोशिका को खारे पानी (saltwater) में डुबोया जाता है, तो पानी के अणु कोशिका से बाहर निकल जाते हैं। यदि किसी कोशिका को मीठे पानी (freshwater) में डुबोया जाता है, तो पानी के अणु कोशिका के अंदर चले जाते हैं।
जब झिल्ली के दोनों ओर शुद्ध पानी की मात्रा होती है, तो पानी के अणु प्रत्येक दिशा में बिल्कुल समान दर से अंदर और बाहर जाते हैं। झिल्ली के माध्यम से पानी का कोई शुद्ध प्रवाह नहीं होता है।
परासरण को तब प्रदर्शित किया जा सकता है जब आलू के टुकड़ों को उच्च नमक के घोल में डाला जाता है। आलू के अंदर से पानी घोल में चला जाता है, जिससे आलू सिकुड़ जाता है और अपना 'स्फीति दाब' खो देता है। नमक का घोल जितना अधिक सांद्र होगा, आलू के टुकड़े के आकार और वजन में उतनी ही अधिक कमी आएगी।
केमिकल गार्डन अकार्बनिक रसायन विज्ञान में परासरण के प्रभाव को प्रदर्शित करते हैं।
तंत्र
परासरण को संचालित करने वाले तंत्र को या तो विलेय द्वारा पानी के तनुकरण (जिसके परिणामस्वरूप झिल्ली के उच्च विलेय सांद्रता वाले पक्ष पर पानी की सांद्रता कम हो जाती है और इसलिए सांद्रता प्रवणता के साथ पानी का विसरण (diffusion) होता है) या पानी के प्रति विलेय के आकर्षण (जिसके परिणामस्वरूप झिल्ली के उच्च विलेय सांद्रता वाले पक्ष पर कम मुक्त पानी होता है और इसलिए विलेय की ओर पानी की शुद्ध गति होती है) के रूप में गलत समझा जा सकता है। इन दोनों धारणाओं का निर्णायक रूप से खंडन किया गया है।
परासरण का विसरण मॉडल इस तथ्य से गलत साबित होता है कि परासरण पानी को एक झिल्ली के आर-पार पानी की उच्च सांद्रता की ओर ले जा सकता है।[5] "बद्ध जल" (bound water) मॉडल इस तथ्य से गलत साबित होता है कि परासरण विलेय अणुओं के आकार—एक अनुषंगी गुण—या वे कितने जलरागी (hydrophilic) हैं, से स्वतंत्र है।
यांत्रिक या ऊष्मागतिक (thermodynamic) व्याख्या के बिना परासरण का वर्णन करना कठिन है, लेकिन अनिवार्य रूप से विलेय और पानी के बीच एक परस्पर क्रिया होती है जो उस दबाव का प्रतिकार करती है जो अन्यथा मुक्त विलेय अणु डालते। ध्यान देने योग्य एक तथ्य यह है कि परिवेश से गर्मी को यांत्रिक ऊर्जा (पानी का ऊपर उठना) में परिवर्तित किया जा सकता है। इसलिए, परासरणी विलायक परिवहन यादृच्छिक आणविक विसरण के बजाय एक दबाव-संचालित प्रक्रिया है।
कई ऊष्मागतिक व्याख्याएं रासायनिक विभव (chemical potential) की अवधारणा में जाती हैं और यह बताती हैं कि समाधान पक्ष पर पानी का कार्य शुद्ध पानी से कैसे भिन्न होता है, उच्च दबाव और विलेय की उपस्थिति के कारण जो इस तरह से प्रतिकार करता है कि रासायनिक विभव अपरिवर्तित रहता है। विरियल प्रमेय (virial theorem) प्रदर्शित करता है कि अणुओं (पानी और विलेय) के बीच आकर्षण दबाव को कम करता है, और इस प्रकार समाधान में पानी के अणुओं द्वारा एक-दूसरे पर डाला गया दबाव शुद्ध पानी की तुलना में कम होता है, जिससे शुद्ध पानी समाधान को तब तक "मजबूर" कर सकता है जब तक कि दबाव साम्यावस्था (equilibrium) तक न पहुंच जाए।[6]
जीवित प्राणियों में भूमिका
परासरणी दबाव (Osmotic pressure) कई पौधों में समर्थन का मुख्य कारक है। पानी का परासरणी प्रवेश कोशिका भित्ति (cell wall) के विरुद्ध लगाए गए स्फीति दबाव (turgor pressure) को तब तक बढ़ाता है, जब तक कि यह परासरणी दबाव के बराबर न हो जाए, जिससे एक स्थिर अवस्था (steady state) उत्पन्न होती है।[7]
जब किसी पादप कोशिका को कोशिका द्रव्य (cytoplasm) के सापेक्ष अतिपरासारी (hypertonic) विलयन में रखा जाता है, तो पानी कोशिका से बाहर निकल जाता है और कोशिका सिकुड़ जाती है। ऐसा होने पर, कोशिका 'शिथिल' (flaccid) हो जाती है। चरम स्थितियों में, कोशिका जीवद्रव्यकुंचित (plasmolyzed) हो जाती है – इस पर पानी के दबाव की कमी के कारण कोशिका झिल्ली (cell membrane) कोशिका भित्ति से अलग हो जाती है।[8]
जब किसी पादप कोशिका को कोशिका द्रव्य के सापेक्ष अल्पपरासारी (hypotonic) विलयन में रखा जाता है, तो पानी कोशिका के अंदर चला जाता है और कोशिका फूलकर 'स्फीत' (turgid) हो जाती है।[7]
परासरण मानव कोशिकाओं में भी कोशिका झिल्लियों के पार पानी की आवाजाही को सुगम बनाकर एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह प्रक्रिया उचित कोशिका जलयोजन (hydration) बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि कोशिकाएं निर्जलीकरण या अत्यधिक जलयोजन के प्रति संवेदनशील हो सकती हैं। मानव कोशिकाओं में, परासरण पानी और विलेय (solutes) का संतुलन बनाए रखने के लिए आवश्यक है, जो इष्टतम कोशिकीय कार्य सुनिश्चित करता है। परासरणी दबाव में असंतुलन कोशिकीय शिथिलता का कारण बन सकता है, जो मानव कोशिकाओं के स्वास्थ्य और अखंडता को बनाए रखने में परासरण के महत्व को उजागर करता है।
कुछ वातावरणों में, परासरण जीवों के लिए हानिकारक हो सकता है। उदाहरण के लिए, स्वच्छ जल और खारे पानी के एक्वेरियम की मछलियाँ, यदि उन्हें कुसमायोजित लवणता वाले पानी में रखा जाए तो वे जल्दी मर जाएंगी। जोंक और स्लग को मारने के लिए टेबल सॉल्ट का परासरणी प्रभाव एक और उदाहरण है कि कैसे परासरण जीवों को नुकसान पहुँचा सकता है।[8]
मान लीजिए कि एक पशु या पादप कोशिका को पानी में चीनी या नमक के घोल में रखा जाता है।
- यदि माध्यम कोशिका कोशिका द्रव्य के सापेक्ष अल्पपरासारी (hypotonic) है, तो कोशिका परासरण के माध्यम से पानी प्राप्त करेगी।
- यदि माध्यम समपरासारी (isotonic) है, तो कोशिका झिल्ली के पार पानी की कोई शुद्ध आवाजाही नहीं होगी।
- यदि माध्यम कोशिका कोशिका द्रव्य के सापेक्ष अतिपरासारी (hypertonic) है, तो कोशिका परासरण द्वारा पानी खो देगी।
इसका मतलब यह है कि यदि किसी कोशिका को ऐसे घोल में रखा जाता है जिसमें विलेय सांद्रता उसकी अपनी सांद्रता से अधिक है, तो वह सिकुड़ जाएगी, और यदि इसे अपनी सांद्रता से कम विलेय सांद्रता वाले घोल में रखा जाता है, तो कोशिका फूल जाएगी और फट भी सकती है।
कारक
March 2024
परासरणी दबाव
মূল নিবন্ধ: Osmotic pressure
उच्च विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र में दबाव बढ़ाकर परासरण का विरोध किया जा सकता है, जो कम विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र के दबाव के सापेक्ष होता है। एक चयनात्मक पारगम्य झिल्ली (selectively permeable membrane) के माध्यम से और अधिक सांद्रता वाले घोल में पानी (या किसी अन्य उच्च-तरलता वाले घोल) के मार्ग को रोकने के लिए आवश्यक प्रति इकाई क्षेत्र बल, या दबाव, विलयन के परासरणी दबाव, या स्फीति (turgor) के बराबर होता है। परासरणी दबाव एक अनुषंगी गुण (colligative property) है, जिसका अर्थ है कि यह गुण विलेय की सांद्रता पर निर्भर करता है, न कि उसकी मात्रा या रासायनिक पहचान पर।
परासरणी प्रवणता
परासरणी प्रवणता (osmotic gradient) एक अर्धपारगम्य झिल्ली (semipermeable membrane) के दोनों ओर दो विलयनों के बीच सांद्रता का अंतर है, और इसका उपयोग किसी विलयन में घुले हुए विशिष्ट कण की सांद्रता के प्रतिशत में अंतर बताने के लिए किया जाता है।
आमतौर पर परासरणी प्रवणता का उपयोग उन विलयनों की तुलना करते समय किया जाता है जिनके बीच एक अर्धपारगम्य झिल्ली होती है, जो पानी को दो विलयनों के बीच अतिपरासारी विलयन (उच्च सांद्रता वाला विलयन) की ओर विसरित होने की अनुमति देती है। अंततः, अर्धपारगम्य झिल्ली के अतिपरासारी पक्ष पर पानी के स्तंभ का बल अल्पपरासारी (कम सांद्रता वाला पक्ष) पक्ष पर विसरण के बल के बराबर हो जाएगा, जिससे संतुलन (equilibrium) बन जाएगा। जब संतुलन पहुँच जाता है, तो पानी बहना जारी रहता है, लेकिन यह दोनों दिशाओं में समान मात्रा और बल के साथ बहता है, इसलिए विलयन स्थिर हो जाता है।
विविधता
प्रतिलोम परासरण
মূল নিবন্ধ: Reverse osmosis
प्रतिलोम परासरण एक पृथक्करण प्रक्रिया है जो एक विलायक को एक अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से मजबूर करने के लिए दबाव का उपयोग करती है, जो विलेय को एक तरफ रोकती है और शुद्ध विलायक को दूसरी तरफ जाने देती है। यह परासरणी दबाव से अधिक दबाव लागू करके विलेय की उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से झिल्ली के माध्यम से विलेय की कम सांद्रता वाले क्षेत्र में जाने के लिए मजबूर करती है। यह प्रक्रिया मुख्य रूप से समुद्री पानी को पीने के पानी में बदलने में अपनी भूमिका के लिए जानी जाती है, जब नमक और अन्य अवांछित पदार्थों को पानी के अणुओं से अलग किया जाता है।[9]
अग्र परासरण
মূল নিবন্ধ: Forward osmosis अवांछित विलेय वाले घोल से पानी को अलग करने के लिए परासरण का सीधे उपयोग किया जा सकता है। फीड विलयन की तुलना में उच्च परासरणी दबाव वाले एक "ड्रा" (draw) विलयन का उपयोग अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से पानी के शुद्ध प्रवाह को प्रेरित करने के लिए किया जाता है, ताकि फीड विलयन सांद्र हो जाए और ड्रा विलयन तनु हो जाए। तनु ड्रा विलयन का उपयोग सीधे (जैसे ग्लूकोज जैसे अंतर्ग्रहण योग्य विलेय के साथ) किया जा सकता है, या ड्रा विलेय को हटाने के लिए एक माध्यमिक पृथक्करण प्रक्रिया में भेजा जा सकता है। यह माध्यमिक पृथक्करण अकेले प्रतिलोम परासरण प्रक्रिया की तुलना में अधिक कुशल हो सकता है, जो उपयोग किए गए ड्रा विलेय और उपचारित फीडवाटर पर निर्भर करता है। अग्र परासरण (Forward osmosis) चल रहे शोध का एक क्षेत्र है, जो अलवणीकरण (desalination), जल शोधन, जल उपचार, खाद्य प्रसंस्करण, और अध्ययन के अन्य क्षेत्रों में अनुप्रयोगों पर केंद्रित है।
परासरण में भविष्य के विकास
परासरण और परासरण अनुसंधान में भविष्य के विकास अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला के लिए वादा करते हैं। शोधकर्ता अधिक कुशल परासरणी प्रक्रियाओं के लिए उन्नत सामग्रियों की खोज कर रहे हैं, जिससे बेहतर जल अलवणीकरण और शुद्धिकरण प्रौद्योगिकियां विकसित हो रही हैं। इसके अतिरिक्त, परासरणी ऊर्जा उत्पादन का एकीकरण, जहाँ खारे पानी और स्वच्छ जल के बीच परासरणी दबाव के अंतर का उपयोग ऊर्जा के लिए किया जाता है, महत्वपूर्ण क्षमता के साथ एक स्थायी और नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत प्रस्तुत करता है। इसके अलावा, चिकित्सा अनुसंधान का क्षेत्र नवीन दवा वितरण प्रणालियों को देख रहा है जो परासरणी सिद्धांतों का उपयोग करती हैं, जो शरीर के भीतर दवाओं का सटीक और नियंत्रित प्रशासन प्रदान करती हैं। जैसे-जैसे इस क्षेत्र में तकनीक और समझ विकसित होती जा रही है, परासरण के अनुप्रयोगों के विस्तार की उम्मीद है, जो जल स्थिरता, ऊर्जा उत्पादन और स्वास्थ्य सेवा में विभिन्न वैश्विक चुनौतियों का समाधान करेंगे।[10]
नोट्स
- ↑ Histoire de l'Académie Royale des Sciences Année 1748, 1752 में प्रकाशित, में पृष्ठ 10-19 पर नोलेट के लेख का संक्षिप्त संस्करण शामिल है।
मूल पाठ:
Avant que de finir ce Mémoire, je crois devoir rendre compte d'un fait que je dois au hasard, & qui me parut d'abord … singulier … j'en avois rempli une fiole cylindrique, longue de cinq pouces, & d'un pouce de diamètre ou environ; & l'ayant couverte d'un morceau de vessie mouillée & ficelée au col du vaisseau, je l'avois plongée dans un grand vase plein d'eau, afin d'être sûr qu'il ne rentrât aucun air dans l'esprit de vin. Au bout de cinq ou six heures, je fus tout surpris de voir que la fiole étoit plus pleine qu'au moment de son immersion, quoiqu'elle le fût alors autant que ses bords pouvoient le permettre; la vessie qui lui servoit de bouchon, étoit devenue convexe & si tendue, qu'en la piquant avec une épingle, il en sortit un jet de liqueur qui s'éleva à plus d'un pied de hauteur.अनुवाद:
इस संस्मरण को समाप्त करने से पहले, मुझे लगता है कि मुझे एक ऐसी घटना की रिपोर्ट करनी चाहिए जो संयोग से हुई और जो मुझे पहले... अजीब लगी... मैंने एक बेलनाकार शीशी को [अल्कोहल से] भरा, जो पाँच इंच लंबी और लगभग एक इंच व्यास की थी; और इसे गीले मूत्राशय के एक टुकड़े से ढकने के बाद [जो शीशी की गर्दन से बंधा था], मैंने इसे पानी से भरे एक बड़े कटोरे में डुबो दिया, ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि अल्कोहल में कोई हवा वापस न जाए। 5 या 6 घंटे के अंत में, मुझे यह देखकर बहुत आश्चर्य हुआ कि शीशी अपने विसर्जन के क्षण की तुलना में अधिक भरी हुई थी, हालांकि यह [उतना भरा गया था] जितना इसके किनारे अनुमति दे सकते थे; मूत्राशय जो इसके ढक्कन के रूप में कार्य करता था, फूल गया और इतना खिंच गया कि उसे एक पिन से चुभाने पर, उससे अल्कोहल की एक फुहार निकली जो एक फुट से अधिक ऊंचाई तक उठ गई।
- ↑ 18
- ↑ Huang, L. B.. (2024). "Water-Pore Flow Permeation through Multivalent H-Bonding Pyridine-2,6-dicarboxamide-histamine/Histidine Water Channels". Journal of the American Chemical Society. 147 (1) 678–686. doi:10.1021/jacs.4c13072.
- ↑ Hammel, H.T.; Scholander, P.F. (1976). Perspectives on the Mechanism of Osmosis and Imbibition In: Osmosis and tensile solvent. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York. link.
- ↑ Kramer, Eric. (2013). "Osmosis is not driven by water dilution". Trends in Plant Science. 18 (4) 195–197. doi:10.1016/j.tplants.2012.12.001.
- ↑ Kosinski, R. J.. (2008). "Challenging misconceptions about osmosis.". Association for Biology Laboratory Education. 30 63–87.
- ↑ Cite error: Invalid
<ref>tag; no text was provided for refs namedauto - ↑ 7.0 7.1 (2016-09-19). 2.1: Osmosis. Biology LibreTexts.
- ↑ 8.0 8.1 Sucher, Nikolaus. 7 Exchange Between Cells and Their Environment | Laboratory Manual For SCI103 Biology I at Roxbury Community College.
- ↑ Panagopoulos, Argyris; Haralambous, Katherine-Joanne; Loizidou, Maria (25 November 2019). "Desalination brine disposal methods and treatment technologies – A review". Science of the Total Environment. 693: 133545. Bibcode:2019ScTEn.693m3545P. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.07.351. ISSN 0048-9697. PMID 31374511. S2CID 199387639.
- ↑ (February 2012). Recent developments and future challenges of forward osmosis for desalination: a review. Desalination and Water Treatment. 39 (1–3) 123–136. doi:10.1080/19443994.2012.669167.
संदर्भ
स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Osmosis” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Osmosis यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।
