परासरण
ऑस्मोसिस एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से कम विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र तक सॉल्वैंट्स की गति की एक प्रक्रिया है। इसके विपरीत, प्रसार के लिए अर्ध-पारगम्य झिल्ली की आवश्यकता नहीं होती है और अणु उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र की ओर बढ़ते हैं।
ऑस्मोसिस क्या है?
ऑस्मोसिस एक निष्क्रिय प्रक्रिया है और यह बिना किसी ऊर्जा व्यय के होती है। इसमें उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र तक अणुओं की गति शामिल होती है जब तक कि झिल्ली के दोनों ओर सांद्रता बराबर न हो जाए।
कोई भी विलायक गैसों और सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थों सहित परासरण की प्रक्रिया से गुजर सकता है।
ऑस्मोसिस परिभाषा
"ऑस्मोसिस एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा विलायक के अणु कम सांद्रता वाले घोल से उच्च सांद्रता वाले घोल में अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से गुजरते हैं।"
आसमाटिक समाधान
तीन अलग-अलग प्रकार के समाधान हैं:
- आइसोटोनिक समाधान
- हाइपरटोनिक समाधान
- हाइपोटोनिक समाधान
एक आइसोटोनिक समाधान वह होता है जिसमें कोशिका के अंदर और बाहर दोनों जगह विलेय की सांद्रता समान होती है।
हाइपरटोनिक समाधान वह होता है जिसमें कोशिका के अंदर की तुलना में बाहर अधिक विलेय सांद्रता होती है।
हाइपोटोनिक समाधान वह होता है जिसमें कोशिका के अंदर बाहर की तुलना में अधिक विलेय सांद्रता होती है।
ऑस्मोसिस के प्रकार
ऑस्मोसिस दो प्रकार का होता है:
- एंडोस्मोसिस- जब किसी पदार्थ को हाइपोटोनिक घोल में रखा जाता है, तो विलायक के अणु कोशिका के अंदर चले जाते हैं और कोशिका स्फीत हो जाती है या डीप्लास्मोलिसिस से गुजरती है। इसे एन्डोस्मोसिस के नाम से जाना जाता है।
- एक्सोस्मोसिस- जब किसी पदार्थ को हाइपरटोनिक घोल में रखा जाता है, तो विलायक के अणु कोशिका से बाहर चले जाते हैं और कोशिका शिथिल हो जाती है या प्लास्मोलिसिस से गुजरती है। इसे एक्सोस्मोसिस के नाम से जाना जाता है।
एंडोस्मोसिस
यदि किसी कोशिका को हाइपोटोनिक घोल में रखा जाता है, तो पानी कोशिका के अंदर चला जाता है जिससे कोशिका फूल जाती है या प्लास्मोलाइज़ हो जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि विलयन की विलेय सांद्रता कोशिका के अंदर की सांद्रता से कम होती है। इस प्रक्रिया को एन्डोस्मोसिस के नाम से जाना जाता है। किसी कोशिका या वाहिका के भीतर की ओर परासरण को एंडोस्मोसिस के रूप में जाना जाता है। ऐसा तब होता है जब कोशिका के बाहर की जल क्षमता कोशिका के अंदर की जल क्षमता से अधिक होती है। परिणामस्वरूप, आसपास के घोल की घुलनशील सांद्रता साइटोप्लाज्म की तुलना में कम होती है। हाइपोटोनिक समाधान इस प्रकार के समाधान का नाम है। एंडोस्मोसिस में, पानी के अणु कोशिका झिल्ली से होकर कोशिका के अंदर से गुजरते हैं। कोशिकाओं में पानी के प्रवेश के कारण उनमें सूजन आ जाती है।उदाहरण: किशमिश सामान्य पानी में डालने पर फूल जाती है।
एक्सोस्मोसिस
यदि किसी कोशिका को हाइपरटोनिक घोल में रखा जाता है, तो कोशिका के अंदर का पानी बाहर चला जाता है, और इस प्रकार कोशिका प्लास्मोलिसिस (सुस्त हो जाती है) हो जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि घोल में विलेय की सांद्रता साइटोप्लाज्म के अंदर की सांद्रता से अधिक होती है। इस प्रक्रिया को एक्सोस्मोसिस के नाम से जाना जाता है। एक्सोस्मोसिस किसी कोशिका या वाहिका का बाहर की ओर परासरण है। ऐसा तब होता है जब कोशिका के बाहर की जल क्षमता कोशिका के अंदर की जल क्षमता से कम होती है। परिणामस्वरूप, आसपास के घोल की घुलनशील सांद्रता साइटोप्लाज्म की तुलना में अधिक होती है। हाइपरटोनिक समाधान इस प्रकार के समाधानों का नाम है। एक्सोस्मोसिस कोशिका झिल्ली के पार कोशिका से बाहर पानी के अणुओं की गति है। कोशिकाओं से पानी के बाहर जाने से कोशिकाएँ सिकुड़ जाती हैं।
उदाहरण: सांद्र नमक के घोल में रखी किशमिश सिकुड़ जाती है।
विपरीत परासरण
इसे एक पृथक्करण प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो एक अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से एक विलायक को मजबूर करने के लिए दबाव का उपयोग करता है जो विलेय को एक तरफ बनाए रखता है और विलायक को दूसरी तरफ से गुजारता है। यह विलायक को उच्च विलेय सांद्रता क्षेत्र से कम विलेय सांद्रता क्षेत्र में जाने के लिए मजबूर करने के लिए दबाव का उपयोग करता है। इसलिए रिवर्स ऑस्मोसिस को सामान्य ऑस्मोसिस के विपरीत कहा जा सकता है।
अनुप्रयोग:
इसका उपयोग दबाव में अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से पानी को धकेल कर पानी से प्रमुख संदूषकों को हटाने के लिए किया जाता है।
फॉरवर्ड ऑस्मोसिस:
यह एक प्राकृतिक घटना है जो पानी से घुले हुए विलेय को अलग करने के लिए एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली का उपयोग करती है। फॉरवर्ड ऑस्मोसिस तकनीक अपशिष्ट जल प्रबंधन, उत्पाद एकाग्रता और जल पुनर्चक्रण सहित विभिन्न औद्योगिक जल उपचार अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद है, क्योंकि इसकी बहुत प्रभावी निस्पंदन प्रक्रिया है, जो यह सुनिश्चित करती है कि फ़ीड समाधान से केवल शुद्ध पानी ही प्राप्त हो। यह अन्य हाइड्रोलिक दबाव-आधारित जल उपचार प्रणालियों की तुलना में कम ऊर्जा का उपयोग करता है क्योंकि यह आसमाटिक दबाव की प्राकृतिक ऊर्जा पर निर्भर करता है।
अनुप्रयोग: जल का अलवणीकरण, अपशिष्ट-जल उपचार, आसमाटिक विद्युत उत्पादन।
कोशिकाओं पर परासरण का प्रभाव
ऑस्मोसिस कोशिकाओं को अलग तरह से प्रभावित करता है। पौधे की कोशिका की तुलना में जब एक पशु कोशिका को हाइपोटोनिक घोल में रखा जाता है तो वह शिथिल हो जाती है। पादप कोशिका की दीवारें मोटी होती हैं और उन्हें अधिक पानी की आवश्यकता होती है। हाइपोटोनिक घोल में रखने पर कोशिकाएं फटेंगी नहीं। वास्तव में, एक हाइपोटोनिक समाधान पादप कोशिका के लिए आदर्श है।
एक पशु कोशिका केवल आइसोटोनिक घोल में ही जीवित रहती है। एक आइसोटोनिक समाधान में, पौधों की कोशिकाएँ स्फीत नहीं रहती हैं और पौधे की पत्तियाँ झुक जाती हैं।
विलेय के किनारों पर बाहरी दबाव डालकर आसमाटिक प्रवाह को रोका या उलटा किया जा सकता है, जिसे रिवर्स ऑस्मोसिस भी कहा जाता है। विलायक स्थानांतरण को रोकने के लिए आवश्यक न्यूनतम दबाव को आसमाटिक दबाव कहा जाता है।
परासरणी दवाब
आसमाटिक दबाव वह दबाव है जो परासरण द्वारा झिल्ली के माध्यम से पानी को फैलने से रोकने के लिए आवश्यक होता है। यह विलेय की सांद्रता से निर्धारित होता है। पानी कम सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र में फैलता है। जब संपर्क में आने वाले दो क्षेत्रों में पदार्थों की सांद्रता भिन्न होती है, तो पदार्थ तब तक फैलते रहेंगे जब तक कि सांद्रता पूरे क्षेत्र में एक समान न हो जाए।
आसमाटिक दबाव की गणना समीकरण का उपयोग करके की जा सकती है:
Π=एमआरटी
जहां Π आसमाटिक दबाव को दर्शाता है,
एम विलेय की दाढ़ सांद्रता है,
आर गैस स्थिरांक है,
T तापमान है
ऑस्मोसिस का महत्व
- ऑस्मोसिस पोषक तत्वों के परिवहन और चयापचय अपशिष्ट उत्पादों की रिहाई को प्रभावित करता है।
- यह मिट्टी से पानी के अवशोषण और जाइलम के माध्यम से पौधे के ऊपरी हिस्सों तक ले जाने के लिए जिम्मेदार है।
- यह पानी और अंतरकोशिकीय द्रव स्तर के बीच संतुलन बनाए रखकर जीवित जीव के आंतरिक वातावरण को स्थिर करता है।
- यह कोशिकाओं की स्फीति को बनाए रखता है।
- यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधे वाष्पोत्सर्जन के कारण लगातार पानी की कमी के बावजूद अपनी जल सामग्री बनाए रखते हैं।
- यह प्रक्रिया कोशिका से कोशिका तक पानी के प्रसार को नियंत्रित करती है।
- ऑस्मोसिस कोशिका स्फीति को प्रेरित करता है जो पौधों और पौधों के हिस्सों की गति को नियंत्रित करता है।
- ऑस्मोसिस फलों और स्पोरैंगिया के विघटन को भी नियंत्रित करता है।
- उच्च आसमाटिक दबाव पौधों को सूखे की चोट से बचाता है।
ऑस्मोसिस के उदाहरण
ऑस्मोसिस की पौधों, जानवरों और मनुष्यों में भी महत्वपूर्ण भूमिका है। पशु कोशिका में, ऑस्मोसिस आंतों से रक्त तक पानी को अवशोषित करने में मदद करता है।
ऑस्मोसिस के और भी उदाहरण नीचे सूचीबद्ध हैं।
- मिट्टी से पानी का अवशोषण परासरण के कारण होता है। पौधों की जड़ों में मिट्टी की तुलना में अधिक सांद्रता होती है। इसलिए, पानी जड़ों में बहता है।
- परासरण से पौधों की रक्षक कोशिकाएँ भी प्रभावित होती हैं। जब पौधों की कोशिकाएँ पानी से भर जाती हैं, तो रक्षक कोशिकाएँ सूज जाती हैं और रंध्र खुल जाते हैं।
- यदि मीठे पानी या खारे पानी की मछली को अलग-अलग नमक सांद्रता वाले पानी में रखा जाता है, तो मछली की कोशिकाओं में पानी के प्रवेश या निकास के कारण मछली मर जाती है।
- हैजा से पीड़ित मनुष्य भी परासरण से प्रभावित होते हैं। बैक्टीरिया जो आंतों में अधिक मात्रा में रहते हैं, अवशोषण के प्रवाह को उलट देते हैं और आंतों द्वारा पानी को अवशोषित नहीं होने देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप निर्जलीकरण होता है।
- जब उंगलियों को लंबे समय तक पानी में रखा जाता है, तो कोशिकाओं के अंदर पानी के प्रवाह के कारण वे प्रून बन जाते हैं।
अभ्यास प्रश्न:
- आप परासरण को कैसे परिभाषित करते हैं?
- तीन प्रकार की परासरणी स्थितियाँ कौन सी हैं जो जीवित कोशिकाओं को प्रभावित करती हैं?
- परासरण के विभिन्न प्रकार क्या हैं?
- परासरण कोशिकाओं के लिए क्यों महत्वपूर्ण है?
