अगर हम गौर से देखें, तो जलने से निकलने वाला धुआँ पहले तो दिखाई देता है। थोड़ी देर बाद धुआँ गायब हो जाता है। क्या आपने कभी परफ्यूम लगाया है? अगर आप अपने कमरे में परफ्यूम स्प्रे करें, तब भी घर के बाहर के लोग उसकी खुशबू महसूस कर सकते हैं। इसी तरह, अगर आपकी माँ रसोई में स्वादिष्ट खाना बनाएँ, तो उसकी खुशबू पड़ोसियों के घरों तक पहुँच सकती है। ऐसा क्यों होता है?
प्रसार को समझना
इसके कई अन्य उदाहरण भी हैं। यदि आप साफ पानी से भरे गिलास में स्याही या खाद्य रंग की कुछ बूंदें डालें, तो स्याही या खाद्य रंग पानी में समान रूप से फैल जाएगा। यह प्रक्रिया स्वतःस्फूर्त होती है। उपरोक्त उदाहरण विसरण की घटनाएं हैं जो अक्सर हमारे दैनिक जीवन में देखने को मिलती हैं। विसरण वह प्रक्रिया है जिसमें किसी पदार्थ के अणु उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से निम्न सांद्रता वाले क्षेत्र की ओर गति करते हैं। सांद्रता से तात्पर्य प्रति आयतन में किसी पदार्थ के अणुओं/मोलों की संख्या से है। उच्च सांद्रता वाला स्थान वह होता है जहाँ प्रति आयतन में किसी पदार्थ के अणु अधिक होते हैं। इसके विपरीत, निम्न सांद्रता वाला स्थान वह होता है जहाँ प्रति आयतन में अणु कम होते हैं।
जब आप कचरा जलाते हैं, तो भस्मक के आसपास धुएं की सांद्रता आमतौर पर काफी अधिक होती है। सांद्रता में अंतर के कारण, धुएं के अणु स्वतः ही उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से कम सांद्रता वाले क्षेत्रों की ओर फैल जाते हैं। धुएं के अणु, जो शुरू में एक साथ गुच्छे के रूप में होते हैं, अंततः सभी दिशाओं में बिखर जाते हैं।
जब आप अपने शरीर पर परफ्यूम स्प्रे करते हैं, तो जिस जगह पर परफ्यूम स्प्रे किया जाता है, वहां उसकी सांद्रता अधिक होती है। सांद्रता में इस अंतर के कारण, परफ्यूम के अणु अधिक सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र की ओर बढ़ते हैं। जब आप साफ पानी के गिलास में स्याही या खाद्य रंग की कुछ बूंदें डालते हैं, तो आमतौर पर जिस जगह पर स्याही या खाद्य रंग पहले डाला गया होता है, वहां उसकी सांद्रता अधिक होती है। सांद्रता में इस अंतर के कारण, स्याही या खाद्य रंग के अणु कम सांद्रता वाले क्षेत्र में फैल जाते हैं। यह फैलाव प्रक्रिया तब रुक जाती है जब पानी के सभी क्षेत्रों में स्याही के अणुओं की सांद्रता बराबर हो जाती है।
प्रसार और गतिज सिद्धांत
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि विसरण प्रक्रिया को गतिज सिद्धांत का उपयोग करके समझाया जा सकता है। गतिज सिद्धांत कहता है कि प्रत्येक पदार्थ अणुओं से बना होता है, और ये अणु निरंतर, अनियमित गति में होते हैं। इसे समझने के लिए, नीचे दिए गए चित्र को देखें। पूरा पात्र पानी से भरा है। चूंकि इसमें स्याही की बूंदें डाली गई हैं, इसलिए पात्र की सतह पर पानी की सांद्रता नीचे के पानी की तुलना में अधिक है।
C1 सिलेंडर का वह भाग या पानी का वह भाग जिसमें उच्च सांद्रता होती है, जबकि C2 यह सिलेंडर का वह भाग है या पानी का वह भाग है जिसमें सांद्रता कम होती है। विश्लेषण को सरल बनाने के लिए, हम केवल सिलेंडर के केंद्र में स्याही के अणुओं की गति का अध्ययन करेंगे।
C1 पर स्याही के अणुओं की संख्या C2 की तुलना में अधिक है (उच्च सांद्रता बनाम निम्न सांद्रता)। चूंकि स्याही के अणु लगातार अनियमित रूप से गतिमान रहते हैं, इसलिए C1 पर स्थित स्याही के अणुओं के सिलेंडर के केंद्र की ओर बढ़ने की संभावना अधिक होती है ( Δx )। इसके विपरीत, C2 पर स्याही के अणुओं की संख्या बहुत कम है , इसलिए उनके सिलेंडर के केंद्र की ओर बढ़ने की संभावना बहुत कम होती है ( Δx )।
प्रसार दर
इस प्रकार, स्याही के अणुओं का कुल प्रवाह C1 से C2 की ओर होगा । एडॉल्फ फिक (1829-1901) नामक एक शरीरक्रियाविज्ञानी द्वारा किए गए शोध के अनुसार , यह पाया गया कि विसरण की दर सांद्रता के अंतर (C2 - C1 ) के सीधे समानुपाती होती है । सांद्रता में जितना अधिक अंतर होगा, पदार्थ के अणुओं के प्रवाह की दर उतनी ही अधिक होगी। इसके विपरीत, सांद्रता में जितना कम अंतर होगा, पदार्थ के अणुओं के प्रवाह की दर उतनी ही कम होगी। यह हमारी इस धारणा के अनुरूप हो सकता है कि सांद्रता में अंतर भी अणुओं के प्रवाह की दर को प्रभावित करता है। विसरण द्वारा एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाने के अलावा, पदार्थों (विशेषकर गैसों) के अणु हवा की सहायता से भी एक स्थान से दूसरे स्थान पर जा सकते हैं।
रोजमर्रा की जिंदगी में विसरण का अनुप्रयोग
प्रसार के बिना, आपका प्रिय साथी आपके इत्र की खुशबू का आनंद नहीं ले पाएगा। प्रसार के बिना, रसोई में आपकी माँ के स्वादिष्ट और मनमोहक खाने की खुशबू आपकी तल्लीनता को भंग नहीं कर पाएगी और आपको भोजन की मेज पर रखे पौष्टिक भोजन को जल्दी से खत्म करने के लिए प्रेरित नहीं कर पाएगी। 😉 प्रसार मनुष्यों, जानवरों, पौधों आदि के अस्तित्व में भी बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
पौधों को आमतौर पर प्रकाश संश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड (CO2 ) की आवश्यकता होती है। पत्ती के अंदर और बाहर की हवा में CO2 की सांद्रता में अंतर होने के कारण , CO2 के अणु स्टोमेटा के माध्यम से पत्ती में प्रवेश करते हैं। इसके विपरीत, जल वाष्प और ऑक्सीजन बाहर की ओर फैलते हैं। पौधों के अलावा, बिल्लियाँ, चूहे आदि भी विसरण न होने पर दम घुटने से मर सकते हैं। पौधों को प्रकाश संश्लेषण के लिए CO2 की आवश्यकता होती है , जबकि बिल्लियों, चूहों आदि को ऊर्जा उत्पादन की प्रत्येक प्रक्रिया के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। कोशिकाओं तक पहुँचने के लिए ऑक्सीजन के अणु विसरण द्वारा गति करते हैं।
