प्लाज्मा और सुपरक्रिटिकल द्रव

सामान्य रसायन विज्ञान में, हम अक्सर पदार्थ के विभिन्न अवस्थाओं, जैसे ठोस, द्रव और गैस की चर्चा करते हैं। हालाँकि, पदार्थ की दो अन्य अवस्थाएँ काफी आकर्षक होती हैं: प्लाज्मा और सुपरक्रिटिकल द्रव। ये अवस्थाएँ परिचयात्मक पाठ्यक्रमों में शायद ही वर्णित की जाती हैं, लेकिन वे उच्चतर रसायन विज्ञान और भौतिकी की समझ में महत्वपूर्ण हैं। यह पाठ प्लाज्मा और सुपरक्रिटिकल द्रवों का गहन अध्ययन करेगा ताकि उनके गुण, अनुप्रयोग और निर्माण की स्थितियों की पूरी समझ प्रदान की जा सके।

प्लाज्मा: पदार्थ की चौथी अवस्था

प्लाज्मा को अक्सर पदार्थ की चौथी अवस्था कहा जाता है, जो ठोस, द्रव और गैस से अलग होती है। यह एक गर्म अवस्था होती है जहाँ गैस में परमाणु आयनीकृत होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे इलेक्ट्रॉनों को खो देते हैं और आवेशित कण बन जाते हैं। यह पदार्थ की अवस्था ब्रह्मांड में प्रचुर मात्रा में पाई जाती है। वास्तव में, तारे, जिसमें सूर्य भी सम्मिलित है, मुख्य रूप से प्लाज्मा से बने होते हैं।

        पदार्थ की अवस्था: प्लाज्मा
    

चलिए इस परिवर्तन को दृष्टिकेय करते हैं:

ठोस से प्लाज्मा में परिवर्तन

जब किसी गैस को बहुत उच्च तापमान पर गरम किया जाता है, तो दो महत्वपूर्ण परिवर्तन होते हैं:

• बढ़ी हुई ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करती है, जो परमाणुओं या अणुओं से मुक्त हो जाते हैं, आयन बनाते हैं।
• मुक्त इलेक्ट्रॉनों और आयनों की उपस्थिति का अर्थ है कि प्लाज्मा बिजली का संचालन कर सकता है, जो अन्य अवस्थाओं में संभव नहीं है।

प्लाज्मा का एक दैनिक उदाहरण एक नियॉन संकेत होता है, जो कम दबाव वाली गैस में एक विद्युत धारा प्रवाहित करके संचालित होता है जब तक कि वह प्लाज्मा में परिवर्तित नहीं हो जाती।

प्लाज्मा के गुण

प्लाज्मा के कुछ अनोखे गुण होते हैं:

• संचालकता: आवेशित कणों की उपस्थिति के कारण, प्लाज्मा विद्युत धाराओं का संचलन कर सकता है।
• चुंबकीय क्षेत्र: आवेशित कणों की गति के कारण प्लाज्मा चुंबकीय क्षेत्रों का निर्माण कर सकता है और उनसे प्रभावित हो सकता है।
• उच्च ऊर्जा: चूंकि प्लाज्मा उच्च तापमान पर निर्मित होता है, इसमें महत्वपूर्ण मात्रा में थर्मल ऊर्जा होती है।

ये गुण प्लाज्मा को अन्य अवस्थाओं से विशेष बनाते हैं क्योंकि यह भिन्न भौतिक परिस्थितियों में भिन्न प्रकार से व्यवहार करता है।

प्लाज्मा के अनुप्रयोग

प्लाज्मा के कई विविध अनुप्रयोग होते हैं:

• प्रकाश: फ्लोरोसेंट और नियॉन लाइट प्लाज्मा का उपयोग करके प्रकाश उत्पन्न करती हैं।
• औद्योगिक: प्लाज्मा टॉर्च सामग्री को काटने और वेल्ड करने के लिए प्रचालन करती हैं।
• एयरोस्पेस: अंतरिक्ष यान प्रणोदन के लिए प्लाज्मा थ्रस्टर्स पर अनुसंधान जारी है।
• फ्यूजन ऊर्जा: प्लाज्मा नियंत्रित फ्यूजन अनुसंधान का केंद्र है, जो सितारों की ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया की नकल करने का उद्देश्य रखता है।

सुपरक्रिटिकल द्रव: गैसों और द्रवों से आगे

सुपरक्रिटिकल द्रव सामान्य जीवन में सामान्य नहीं होते हैं, लेकिन औद्योगिक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण होते हैं। एक सुपरक्रिटिकल द्रव वह अवस्था होती है जो किसी पदार्थ के उसके सुपरक्रिटिकल तापमान और दबाव से अधिक होने पर उत्पन्न होती है, जहाँ द्रव और गैस चरणों के बीच का अंतर समाप्त हो जाता है।

        पदार्थ की अवस्था: सुपरक्रिटिकल द्रव
    

आइए एक ग्राफ का उपयोग करके देखें कब एक द्रव सुपरक्रिटिकल बनता है:

फेज डाइग्राम जो सुपरक्रिटिकल द्रव दिखा रहा है

उपरोक्त डाइग्राम एक फेज डाइग्राम है, और यह संक्षेप में दर्शाता है कि विभिन्न परिस्थितियों में पदार्थ कैसे भिन्न व्यवहार करते हैं। जब किसी पदार्थ का तापमान और दबाव सुपरक्रिटिकल बिंदु से अधिक होता है, तो वह सुपरक्रिटिकल अवस्था में प्रवेश करता है। इस अवस्था में कोई सतह तनाव नहीं होता है, जिससे यह गैस की तरह पदार्थों में प्रवेश कर सकता है और द्रव की तरह पदार्थों को घुला सकता है।

सुपरक्रिटिकल द्रव के गुण

सुपरक्रिटिकल द्रव द्रव और गैस के गुणों का सम्मिश्रण करते हैं:

• घनत्व: एक द्रव के बराबर, जिससे पदार्थ घुल सकते हैं।
• श्यानता: गैस के समान, जिससे यह आसानी से बह सकता है और छिद्रयुक्त पदार्थों में प्रवेश कर सकता है।
• विसरणशीलता: एक मध्य स्तर जो द्रवों से तेज विसरण की अनुमति देता है।

इन गुणों के कारण, सुपरक्रिटिकल द्रव का व्यापक रूप से विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।

सुपरक्रिटिकल द्रव के अनुप्रयोग

सुपरक्रिटिकल द्रव विभिन्न नवाचारी अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं:

• निकर्षण: सुपरक्रिटिकल _CO2 का उपयोग कॉफी से कैफीन को निकालने और पौधों से आवश्यक तेलों के निकर्षण में किया जाता है।
• पोलिमर प्रसंस्करण: प्लास्टिक उनके अद्वितीय विलयन गुणों के कारण फोमिंग और इम्प्रेगनेशन प्रक्रियाओं में सहायक होते हैं।
• रासायनिक प्रतिक्रियाएँ: समरूपी उत्प्रेरण के लिए एक माध्यम प्रदान करना, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में दक्षता और चयनात्मकता को बढ़ाना।

ये अनुप्रयोग सुपरक्रिटिकल द्रवों की वाणिज्यिक योग्यता और औद्योगिक और रासायनिक प्रक्रियाओं में महत्व को उजागर करते हैं।

निष्कर्ष

प्लाज्मा और सुपरक्रिटिकल द्रव दोनों पदार्थ की महत्वपूर्ण अवस्थाएँ हैं जिनका विज्ञान और उद्योग में व्यापक अनुप्रयोग है। जबकि प्लाज्मा उच्च-ऊर्जा वातावरण से जुड़ा होता है, सुपरक्रिटिकल द्रव अपनी द्रव और गैस गुणों के मिश्रण क्षमता के लिए जाने जाते हैं। इन अवस्थाओं की समझ पदार्थ कैसे चरम परिस्थितियों में व्यवहार करता है, इस पर एक व्यापक दृष्टिकोण प्रदान करती है, जो पदार्थों की उनकी सामान्य अवस्थाओं से परे versatility और अनुकूलनशीलता को प्रदर्शित करती है।

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