ग्राहम का उत्सर्जन नियम एक सिद्धांत है जो गैसों के व्यवहार का वर्णन करता है जब वे एक छोटे से छेद से बाहर निकलती हैं, जिसे उत्सर्जन कहा जाता है। यह नियम स्कॉटिश रसायनज्ञ थॉमस ग्राहम द्वारा 1848 में तैयार किया गया था। ग्राहम का नियम बताता है कि किसी गैस के उत्सर्जन की दर उसके मोलर द्रव्यमान के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इसका मतलब है कि हल्की गैसें भारी गैसों की तुलना में तेज़ी से उत्सर्जन करेंगी।
इफ्यूशन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें गैस के अणु एक कंटेनर से एक छोटे से छेद के माध्यम से निर्वात में निकल जाते हैं। इफ्यूशन को प्रसार के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए, जो कि एक स्थान में गैस के अणुओं का फैलना है जब तक कि वे समान रूप से वितरित न हो जाएं। इफ्यूशन एक अवरोध के माध्यम से गैस की गति पर केंद्रित है, जबकि प्रसार एक खुले क्षेत्र में गैस के प्रसार से संबंधित है।
ग्राहम के नियम को गणितीय रूप से इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
\( \frac{Rate_1}{Rate_2} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}} \)कहाँ:
इस समीकरण का तात्पर्य यह है कि जिस दर से गैस निकलती है वह उसके मोलर द्रव्यमान के वर्गमूल के व्युत्क्रम के सीधे आनुपातिक होती है। इसलिए, कम मोलर द्रव्यमान वाली गैस अधिक मोलर द्रव्यमान वाली गैस की तुलना में अधिक तेज़ी से निकलेगी।
उदाहरण 1: हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की तुलना।
हाइड्रोजन (H 2 ) और ऑक्सीजन (O 2 ) गैसों पर विचार करें। हाइड्रोजन का मोलर द्रव्यमान लगभग 2 ग्राम/मोल है, और ऑक्सीजन का मोलर द्रव्यमान लगभग 32 ग्राम/मोल है। ग्राहम के नियम को लागू करना:
\( \frac{Rate_{H_2}}{Rate_{O_2}} = \sqrt{\frac{32}{2}} = \sqrt{16} = 4 \)इसका अर्थ यह है कि हाइड्रोजन गैस ऑक्सीजन गैस की तुलना में चार गुना तेजी से निकलती है।
उदाहरण 2: इत्र की गंध फैलना।
जब आप परफ्यूम छिड़कते हैं, तो उसकी गंध पूरे कमरे में तेज़ी से फैलती है। ऐसा परफ्यूम के अणुओं के छोटे मोलर द्रव्यमान के कारण होता है, जो ग्राहम के नियम के अनुसार उन्हें तेज़ी से हवा में फैलने देता है।
ग्राहम के नियम के वैज्ञानिक और औद्योगिक प्रक्रियाओं में कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं:
यद्यपि ग्राहम का नियम गैसों के व्यवहार के बारे में बहुमूल्य जानकारी प्रदान करता है, फिर भी इसकी कुछ सीमाएँ हैं:
हालाँकि इस पाठ में प्रयोग करना शामिल नहीं है, लेकिन ग्राहम के नियम को कैसे प्रदर्शित किया जा सकता है, यह समझना लाभदायक है। एक सरल प्रयोग में दो गुब्बारों का उपयोग करना शामिल है, जो अलग-अलग गैसों से भरे हुए हैं, जैसे कि एक के लिए हीलियम और दूसरे के लिए कार्बन डाइऑक्साइड। इन गुब्बारों को गैस उत्सर्जन तंत्र से जोड़कर, कोई यह देख सकता है कि प्रत्येक गैस गुब्बारे से किस दर से निकलती है। प्रत्येक गुब्बारे को खाली होने में लगने वाले समय को मापना ग्राहम के नियम को क्रियान्वित करने का व्यावहारिक प्रदर्शन प्रदान कर सकता है।
ग्राहम का उत्सर्जन नियम गैसों के अध्ययन में एक मौलिक सिद्धांत है। यह इस बात की स्पष्ट समझ प्रदान करता है कि विभिन्न गैसें छोटे छिद्रों से कैसे निकलती हैं और विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में इसके महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। अपनी सीमाओं के बावजूद, ग्राहम का नियम गैसों और गैस मिश्रणों के साथ काम करने वाले वैज्ञानिकों और इंजीनियरों के लिए एक आवश्यक उपकरण बना हुआ है।
