রসায়ন - শোষণ (Adsorption)

শোষণ (Adsorption) কী?#

শোষণ (Adsorption) হল একটি গ্যাস, তরল বা দ্রবীভূত কঠিন পদার্থের পরমাণু, আয়ন বা অণুগুলির কোনো পৃষ্ঠতলে আটকে যাওয়ার প্রক্রিয়া। এই প্রক্রিয়াটি শোষকের (adsorbent) পৃষ্ঠে শোষ্য পদার্থের (adsorbate) একটি পাতলা স্তর সৃষ্টি করে। শোষণ একটি পৃষ্ঠতলীয় ঘটনা, যেখানে অন্তর্শোষণ (absorption) একটি আয়তনিক ঘটনা।

শোষণকে প্রভাবিতকারী উপাদানসমূহ

নিম্নলিখিত উপাদানগুলি শোষণকে প্রভাবিত করে:

• শোষকের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল: শোষকের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল যত বেশি হবে, তত বেশি শোষ্য পদার্থ শোষিত হতে পারে।
• তাপমাত্রা: তাপমাত্রা যত বেশি হবে, শোষণের পরিমাণ তত কমে যায়। এর কারণ হল, শোষ্য অণুগুলির তাপীয় শক্তি বৃদ্ধি পাওয়ায় সেগুলি শোষকের পৃষ্ঠে আটকে থাকার সম্ভাবনা কমে যায়।
• চাপ: চাপ যত বেশি হবে, শোষণের পরিমাণ তত বেশি হয়। এর কারণ হল, বর্ধিত চাপ শোষ্য অণুগুলিকে শোষকের পৃষ্ঠের আরও কাছাকাছি নিয়ে আসে, ফলে সেগুলি আটকে যাওয়ার সম্ভাবনা বেড়ে যায়।
• ঘনত্ব: শোষ্য পদার্থের ঘনত্ব যত বেশি হবে, শোষণের পরিমাণ তত বেশি হয়। এর কারণ হল, শোষকের পৃষ্ঠে আটকে যাওয়ার জন্য আরও বেশি শোষ্য অণু উপলব্ধ থাকে।

শোষণের প্রয়োগ

শোষণের বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে:

• গ্যাস পৃথকীকরণ: গ্যাসগুলিকে একে অপর থেকে পৃথক করতে শোষণ ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, সক্রিয় কার্বন বাতাস থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড অপসারণে ব্যবহৃত হয়।
• জল শোধন: জল থেকে অশুদ্ধি দূর করতে শোষণ ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, সক্রিয় কার্বন জল থেকে জৈব দূষক পদার্থ অপসারণে ব্যবহৃত হয়।
• প্রভাবকতা (Catalysis): রাসায়নিক বিক্রিয়ার গতি বাড়াতে শোষণ ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, গাড়ির ক্যাটালিটিক কনভার্টারে প্লাটিনাম একটি প্রভাবক হিসেবে ব্যবহৃত হয়।
• ক্রোমাটোগ্রাফি: পদার্থের মিশ্রণ পৃথক করতে শোষণ ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, রঞ্জক পদার্থ পৃথক করতে কাগজ ক্রোমাটোগ্রাফি ব্যবহৃত হয়।

শোষণ (Adsorption) এবং অন্তর্শোষণ (Absorption)-এর মধ্যে পার্থক্য কী#

শোষণ (Adsorption)

• শোষণ হল এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে কোনো পদার্থের (শোষ্য) অণু বা পরমাণুগুলি অন্য একটি পদার্থের (শোষক) পৃষ্ঠতলে আটকে যায়।
• শোষ্য পদার্থটি শোষকের পৃষ্ঠে একটি পাতলা স্তর গঠন করে।
• এই প্রক্রিয়াটি ভ্যান ডার ওয়ালস বল, হাইড্রোজেন বন্ধন এবং স্থিরবিদ্যুৎ বলের মতো ভৌত শক্তির দ্বারা চালিত হয়।
• শোষণ একটি পৃষ্ঠতলীয় ঘটনা এবং এতে শোষ্য পদার্থের শোষকের ভিতরে প্রবেশ জড়িত থাকে না।

অন্তর্শোষণ (Absorption)

• অন্তর্শোষণ হল এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে কোনো পদার্থের (শোষ্য) অণু বা পরমাণুগুলি অন্য একটি পদার্থের (শোষক) আয়তনের মধ্যে প্রবেশ করে এবং সেখানে সমানভাবে বণ্টিত হয়।
• শোষ্য পদার্থটি শোষকের ভিতরে প্রবেশ করে এবং এর মধ্যে সমরূপে বিতরণ হয়ে যায়।
• এই প্রক্রিয়াটি সমযোজী বন্ধন, আয়নিক বন্ধন এবং হাইড্রোজেন বন্ধনের মতো রাসায়নিক শক্তির দ্বারা চালিত হয়।
• অন্তর্শোষণ একটি আয়তনিক ঘটনা এবং এতে শোষ্য পদার্থের শোষকের ভিতরে প্রবেশ জড়িত থাকে।

তুলনামূলক সারণী

বৈশিষ্ট্য	শোষণ (Adsorption)	অন্তর্শোষণ (Absorption)
প্রক্রিয়া	শোষ্য পদার্থ শোষকের পৃষ্ঠতলে আটকে যায়	শোষ্য পদার্থ শোষকের ভিতরে প্রবেশ করে
চালিকা শক্তি	ভৌত শক্তি	রাসায়নিক শক্তি
অবস্থান	পৃষ্ঠতলীয় ঘটনা	আয়তনিক ঘটনা
উদাহরণ	সক্রিয় কার্বন দ্বারা গ্যাস শোষণ, সিলিকা জেল দ্বারা জল শোষণ	স্পঞ্জ দ্বারা জল শোষণ, হিমোগ্লোবিন দ্বারা অক্সিজেন শোষণ

শোষণ এবং অন্তর্শোষণ হল দুটি গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়া যা বিভিন্ন প্রাকৃতিক ও শিল্প প্রয়োগে ঘটে থাকে। এই দুটি প্রক্রিয়ার মধ্যে প্রধান পার্থক্য হল শোষকের সাপেক্ষে শোষ্য পদার্থের অবস্থান। শোষণে, শোষ্য পদার্থ শোষকের পৃষ্ঠে একটি পাতলা স্তর গঠন করে, যেখানে অন্তর্শোষণে শোষ্য পদার্থ শোষকের ভিতরে প্রবেশ করে এবং এর মধ্যে সমরূপে বিতরণ হয়ে যায়।

অপশোষণ (Desorption)#

অপশোষণ (Desorption) হল এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে কোনো পদার্থ একটি পৃষ্ঠতল থেকে মুক্ত হয়। এটি শোষণের বিপরীত প্রক্রিয়া, যেখানে কোনো পদার্থ একটি পৃষ্ঠতলের দিকে আকৃষ্ট হয়ে সেখানে আটকে থাকে। অপশোষণ স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটতে পারে অথবা তাপ, আলো বা রাসায়নিক বিক্রিয়ার মতো বিভিন্ন উপাদান দ্বারা প্ররোচিত হতে পারে।

অপশোষণের প্রকারভেদ#

অপশোষণ প্রধানত দুই প্রকার:

• ভৌত অপশোষণ (Physical desorption) ঘটে যখন কোনো পদার্থ তাপমাত্রা বা চাপের মতো ভৌত অবস্থার পরিবর্তনের কারণে একটি পৃষ্ঠতল থেকে মুক্ত হয়। উদাহরণস্বরূপ, যখন কোনো পৃষ্ঠতল থেকে জল বাষ্পীভূত হয়, তখন এটি ভৌত অপশোষণের মধ্য দিয়ে যায়।
• রাসায়নিক অপশোষণ (Chemical desorption) ঘটে যখন কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়ার কারণে কোনো পদার্থ একটি পৃষ্ঠতল থেকে মুক্ত হয়। উদাহরণস্বরূপ, যখন লোহার উপর মরিচা পড়ে, তখন লৌহ অক্সাইড একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে লোহার পৃষ্ঠতল থেকে মুক্ত হয়।

অপশোষণকে প্রভাবিতকারী উপাদানসমূহ#

অপশোষণের হার নিম্নলিখিত বেশ কয়েকটি উপাদান দ্বারা প্রভাবিত হয়:

• তাপমাত্রা: তাপমাত্রা যত বেশি হবে, অপশোষণের হার তত দ্রুত হবে। এর কারণ হল, উচ্চতর তাপমাত্রা অণুগুলির গতিশক্তি বাড়ায়, যা তাদের একটি পৃষ্ঠতল থেকে পালিয়ে যাওয়ার সম্ভাবনা বাড়িয়ে তোলে।
• চাপ: চাপ যত বেশি হবে, অপশোষণের হার তত ধীর হবে। এর কারণ হল, উচ্চতর চাপ অণুগুলির জন্য একটি পৃষ্ঠতল থেকে পালিয়ে যাওয়া কঠিন করে তোলে।
• পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল: পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল যত বড় হবে, অপশোষণের হার তত দ্রুত হবে। এর কারণ হল, একটি বৃহত্তর পৃষ্ঠতল থেকে পালিয়ে যাওয়ার জন্য আরও বেশি অণু উপলব্ধ থাকে।
• রাসায়নিক গঠন: পৃষ্ঠতল এবং অপশোষিত হওয়া পদার্থের রাসায়নিক গঠনও অপশোষণের হারকে প্রভাবিত করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, কিছু পদার্থ নির্দিষ্ট কিছু পৃষ্ঠতলের প্রতি অন্যদের তুলনায় বেশি আকৃষ্ট হয়।

অপশোষণের প্রয়োগ#

অপশোষণের বেশ কয়েকটি প্রয়োগ রয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে:

• শুষ্ককরণ: পদার্থ থেকে জল অপসারণ করে সেগুলিকে শুষ্ক করতে অপশোষণ ব্যবহৃত হয়। এটি পদার্থটিকে উত্তপ্ত করে, শূন্যতা (ভ্যাকুয়াম) এর সংস্পর্শে এনে বা একটি শোষক পদার্থ (desiccant) ব্যবহার করে করা যেতে পারে।
• দুর্গন্ধ দূরীকরণ: দুর্গন্ধ সৃষ্টিকারী অণুগুলি অপসারণ করে পৃষ্ঠতল থেকে দুর্গন্ধ দূর করতে অপশোষণ ব্যবহৃত হয়। এটি পৃষ্ঠতলটিকে উত্তপ্ত করে, শূন্যতার সংস্পর্শে এনে বা একটি গন্ধনাশক এজেন্ট ব্যবহার করে করা যেতে পারে।
• পরিষ্কারকরণ: ময়লা ও মলিনতা অপসারণ করে পৃষ্ঠতল পরিষ্কার করতে অপশোষণ ব্যবহৃত হয়। এটি পৃষ্ঠতলটিকে উত্তপ্ত করে, শূন্যতার সংস্পর্শে এনে বা একটি পরিষ্কারক এজেন্ট ব্যবহার করে করা যেতে পারে।
• পুনর্ব্যবহার: দূষক পদার্থ অপসারণ করে পদার্থগুলিকে পুনর্ব্যবহারযোগ্য করতে অপশোষণ ব্যবহৃত হয়। এটি পদার্থটিকে উত্তপ্ত করে, শূন্যতার সংস্পর্শে এনে বা একটি রাসায়নিক এজেন্ট ব্যবহার করে করা যেতে পারে।

অপশোষণ একটি মৌলিক প্রক্রিয়া যা বিভিন্ন প্রাকৃতিক ও শিল্প প্রক্রিয়ায় ঘটে থাকে। এই প্রক্রিয়াগুলি নিয়ন্ত্রণ ও অপ্টিমাইজ করার জন্য অপশোষণকে প্রভাবিতকারী উপাদানগুলি বোঝা গুরুত্বপূর্ণ।

শোষণের প্রক্রিয়া (Mechanism of Adsorption)#

শোষণ একটি পৃষ্ঠতলীয় ঘটনা যা ঘটে যখন একটি গ্যাস বা তরল দ্রব কোনো কঠিন বা তরল শোষকের পৃষ্ঠতলে জমা হয়। শোষ্য অণুগুলি নিম্নলিখিত বিভিন্ন শক্তি দ্বারা শোষকের পৃষ্ঠতলে ধরে রাখা হয়:

• ভৌত শোষণ (ফিজিসর্পশন): এই ধরনের শোষণ শোষ্য অণু এবং শোষকের পৃষ্ঠতলের মধ্যে দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বলের কারণে ঘটে। ফিজিসর্পশন সাধারণত একটি বিপরীতমুখী প্রক্রিয়া, এবং শোষিত শোষ্যের পরিমাণ তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে বাড়ে।
• রাসায়নিক শোষণ (কেমিসর্পশন): এই ধরনের শোষণ শোষ্য অণু এবং শোষকের পৃষ্ঠতলের মধ্যে শক্তিশালী রাসায়নিক বন্ধনের কারণে ঘটে। কেমিসর্পশন সাধারণত একটি অপরিবর্তনীয় প্রক্রিয়া, এবং শোষিত শোষ্যের পরিমাণ তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে কমে।

শোষণকে প্রভাবিতকারী উপাদানসমূহ#

ঘটমান শোষণের পরিমাণ নিম্নলিখিত বেশ কয়েকটি উপাদানের উপর নির্ভর করে:

• শোষকের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল: শোষকের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল যত বেশি হবে, তত বেশি শোষ্য অণু শোষিত হতে পারে।
• তাপমাত্রা: শোষণের উপর তাপমাত্রার প্রভাব শোষণের প্রকারের উপর নির্ভর করে। ফিজিসর্পশন তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে বাড়ে, যেখানে কেমিসর্পশন তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে কমে।
• শোষ্যের ঘনত্ব: শোষ্যের ঘনত্ব যত বেশি হবে, তত বেশি শোষ্য অণু শোষিত হবে।
• শোষ্যের চাপ: শোষ্যের চাপ যত বেশি হবে, তত বেশি শোষ্য অণু শোষিত হবে।

শোষণ একটি পৃষ্ঠতলীয় ঘটনা যার বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে। শোষণের প্রক্রিয়াগুলি বোঝার মাধ্যমে, আমরা নির্দিষ্ট প্রয়োগের জন্য শোষকগুলিকে ডিজাইন ও অপ্টিমাইজ করতে পারি।

শোষণের পরিমাণ ও হারকে প্রভাবিতকারী উপাদানসমূহ#

শোষণ একটি পৃষ্ঠতলীয় ঘটনা যা ঘটে যখন একটি গ্যাস বা তরল থেকে অণু বা আয়নগুলি কোনো কঠিন বা তরল পদার্থের পৃষ্ঠতলে জমা হয়। শোষণের পরিমাণ ও হার নিম্নলিখিত বেশ কয়েকটি উপাদানের উপর নির্ভর করে:

১. শোষকের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল#

• শোষকের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল যত বেশি হবে, শোষণের জন্য উপলব্ধ স্থান তত বেশি হবে এবং শোষণের পরিমাণ তত বেশি হবে।
• উদাহরণস্বরূপ, সক্রিয় কার্বনের একটি অত্যন্ত উচ্চ পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল রয়েছে এবং এটি বিভিন্ন প্রয়োগে সাধারণত একটি শোষক হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

২. তাপমাত্রা#

• সাধারণভাবে, শোষণের পরিমাণ তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে হ্রাস পায়।
• এর কারণ হল, উচ্চতর তাপমাত্রা শোষ্য অণুগুলির গতিশক্তি বাড়ায়, যা তাদের পৃষ্ঠতলে শোষিত হওয়ার সম্ভাবনা কমিয়ে দেয়।

৩. শোষ্যের ঘনত্ব#

• গ্যাস বা তরল পর্যায়ে শোষ্যের ঘনত্ব যত বেশি হবে, শোষণের পরিমাণ তত বেশি হবে।
• এর কারণ হল, পৃষ্ঠতলে শোষিত হওয়ার জন্য আরও বেশি শোষ্য অণু উপলব্ধ থাকে।

৪. শোষক ও শোষ্যের প্রকৃতি#

• শোষণের পরিমাণ ও হার শোষক ও শোষ্যের রাসায়নিক প্রকৃতির উপরও নির্ভর করে।
• উদাহরণস্বরূপ, পোলার শোষকগুলি পোলার শোষ্য পদার্থ শোষণ করার প্রবণতা রাখে, যেখানে নন-পোলার শোষকগুলি নন-পোলার শোষ্য পদার্থ শোষণ করার প্রবণতা রাখে।

৫. দ্রবণের pH মান#

• তরল পর্যায় থেকে শোষণের ক্ষেত্রে, দ্রবণের pH মান শোষণের পরিমাণ ও হারকে প্রভাবিত করতে পারে।
• উদাহরণস্বরূপ, সক্রিয় কার্বনের উপর ধাতব আয়নগুলির শোষণ দ্রবণের pH মান দ্বারা প্রভাবিত হয়।

৬. অন্যান্য পদার্থের উপস্থিতি#

• গ্যাস বা তরল পর্যায়ে অন্যান্য পদার্থের উপস্থিতি শোষণের স্থানগুলির জন্য শোষ্যের সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে, ফলে শোষণের পরিমাণ হ্রাস পায়।
• উদাহরণস্বরূপ, জলে জৈব পদার্থের উপস্থিতি সক্রিয় কার্বনের উপর ধাতব আয়নগুলির শোষণ হ্রাস করতে পারে।

৭. ভর স্থানান্তর সীমাবদ্ধতা#

• ভর স্থানান্তর সীমাবদ্ধতাও শোষণের হারকে প্রভাবিত করতে পারে।
• যদি গ্যাস বা তরল পর্যায় থেকে শোষকের পৃষ্ঠতলে শোষ্যের ভর স্থানান্তরের হার ধীর হয়, তবে শোষণের হার সীমিত হয়ে যাবে।

৮. শোষকের ছিদ্র কাঠামো#

• শোষকের ছিদ্র কাঠামোও শোষণের পরিমাণ ও হারকে প্রভাবিত করতে পারে।
• উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ ছিদ্রযুক্ততা এবং বড় ছিদ্রের আকারযুক্ত শোষকগুলি আরও বেশি শোষ্য অণু ধারণ করতে পারে এবং দ্রুত ভর স্থানান্তরের অনুমতি দেয়, যার ফলে উচ্চ শোষণের হার পাওয়া যায়।

৯. সক্রিয়করণ শক্তি (Activation Energy)#

• শোষণের জন্য সক্রিয়করণ শক্তি হল শোষ্যের মুক্ত অবস্থা এবং এর শোষিত অবস্থার মধ্যকার শক্তি বাধা অতিক্রম করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি।
• উচ্চতর সক্রিয়করণ শক্তির অর্থ হল শোষণ প্রক্রিয়াটি ধীর গতির।

১০. শোষকের কণার আকার#

• ছোট কণাগুলির বড় কণার তুলনায় প্রতি একক ভরে একটি বৃহত্তর পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল থাকে।
• অতএব, ছোট কণাগুলি সাধারণত উচ্চতর শোষণ ক্ষমতা এবং দ্রুত শোষণের হার প্রদর্শন করে।

এই উপাদানগুলি বোঝার ও নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে, নির্দিষ্ট প্রয়োগের জন্য শোষণ প্রক্রিয়াটিকে অপ্টিমাইজ করা সম্ভব।

ভৌত শোষণ (Physisorption) এবং রাসায়নিক শোষণ (Chemisorption)-এর মধ্যে পার্থক্য#

ভূমিকা ভৌত শোষণ (ফিজিসর্পশন) এবং রাসায়নিক শোষণ (কেমিসর্পশন) হল শোষণের দুই প্রকার যা ঘটে যখন একটি গ্যাস বা তরল কোনো কঠিন পৃষ্ঠতলের সংস্পর্শে আসে। উভয় প্রক্রিয়াতেই শোষ্য (গ্যাস বা তরল) এবং শোষক (কঠিন পৃষ্ঠতল) এর মধ্যে বন্ধন গঠন জড়িত থাকে। তবে, ভৌত শোষণ এবং রাসায়নিক শোষণে এই বন্ধনগুলির প্রকৃতি ভিন্ন।

ভৌত শোষণ (Physisorption) ভৌত শোষণ হল শোষ্য এবং শোষকের মধ্যে একটি দুর্বল, ভৌত মিথস্ক্রিয়া। এটি ভ্যান ডার ওয়ালস বল দ্বারা সৃষ্ট হয়, যা সমস্ত অণুর মধ্যে ঘটে এমন দুর্বল আকর্ষণ বল। ভৌত শোষণ একটি বিপরীতমুখী প্রক্রিয়া, যার অর্থ হল তাপমাত্রা বাড়িয়ে বা চাপ কমিয়ে শোষ্যকে শোষক থেকে সহজেই অপশোষিত করা যায়।

রাসায়নিক শোষণ (Chemisorption) রাসায়নিক শোষণ হল শোষ্য এবং শোষকের মধ্যে একটি শক্তিশালী, রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়া। এটি শোষ্য এবং শোষকের মধ্যে সমযোজী বন্ধন বা আয়নিক বন্ধন গঠনের কারণে সৃষ্ট হয়। রাসায়নিক শোষণ একটি অপরিবর্তনীয় প্রক্রিয়া, যার অর্থ হল রাসায়নিক বন্ধন ভাঙা ছাড়া শোষ্যকে শোষক থেকে সহজে অপশোষিত করা যায় না।

ভৌত শোষণ এবং রাসায়নিক শোষণের তুলনা

বৈশিষ্ট্য	ভৌত শোষণ (Physisorption)	রাসায়নিক শোষণ (Chemisorption)
মিথস্ক্রিয়ার প্রকৃতি	দুর্বল, ভৌত	শক্তিশালী, রাসায়নিক
বন্ধনের প্রকার	ভ্যান ডার ওয়ালস বল	সমযোজী বন্ধন বা আয়নিক বন্ধন
বিপরীতমুখিতা	বিপরীতমুখী	অপরিবর্তনীয়
শোষণের তাপ	কম	বেশি
সক্রিয়করণ শক্তি	কম	বেশি
নির্বাচনীতা	কম	বেশি

ভৌত শোষণ এবং রাসায়নিক শোষণের প্রয়োগ

ভৌত শোষণ এবং রাসায়নিক শোষণ উভয়ই বিভিন্ন শিল্প ও পরিবেশগত প্রয়োগে ব্যবহৃত হয়। কিছু উদাহরণ হল:

• ভৌত শোষণ:
  • জল ও বাতাস থেকে অশুদ্ধি দূর করতে সক্রিয় কার্বন ব্যবহৃত হয়।
  • গ্যাস ও তরল শুষ্ক করতে সিলিকা জেল ব্যবহৃত হয়।
  • গ্যাস ও তরল পৃথক করতে জিওলাইট ব্যবহৃত হয়।
• রাসায়নিক শোষণ:
  • ক্ষতিকারক দূষক পদার্থগুলিকে কম ক্ষতিকারক পদার্থে রূপান্তর করতে ক্যাটালিটিক কনভার্টারগুলি রাসায়নিক শোষণ ব্যবহার করে।
  • হাইড্রোজেন ও অক্সিজেন থেকে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করতে ফুয়েল সেলগুলি রাসায়নিক শোষণ ব্যবহার করে।
  • নির্দিষ্ট গ্যাস বা তরলের উপস্থিতি শনাক্ত করতে সেন্সরগুলি রাসায়নিক শোষণ ব্যবহার করে।

ভৌত শোষণ এবং রাসায়নিক শোষণ হল দুটি গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়া যা ঘটে যখন একটি গ্যাস বা তরল কোনো কঠিন পৃষ্ঠতলের সংস্পর্শে আসে। এই প্রক্রিয়াগুলির প্রকৃতি ভিন্ন, এবং শিল্প ও পরিবেশে এদের বিভিন্ন প্রয়োগ রয়েছে।

শোষণ সমোষ্ণ রেখা (Adsorption Isotherm)#

শোষণ সমোষ্ণ রেখা হল একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় শোষকের পৃষ্ঠতলে শোষিত শোষ্যের পরিমাণ এবং পারিপার্শ্বিক পরিবেশে শোষ্যের ঘনত্বের মধ্যে সম্পর্কের একটি গ্রাফিকাল উপস্থাপনা। এটি শোষণ প্রক্রিয়া সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে এবং শোষ্য ও শোষকের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া বোঝাতে সাহায্য করে।

শোষণ সমোষ্ণ রেখার প্রকারভেদ#

বিভিন্ন ধরনের শোষণ সমোষ্ণ রেখা রয়েছে, যার প্রতিটি বিভিন্ন শোষণ আচরণকে উপস্থাপন করে। কিছু সর্বাধিক সাধারণ সমোষ্ণ রেখার মধ্যে রয়েছে:

ল্যাংমুইর সমোষ্ণ রেখা (Langmuir isotherm): এই সমোষ্ণ রেখাটি একস্তরী শোষণ ধরে নেয়, যেখানে পৃষ্ঠতলের প্রতিটি শোষণ স্থানে শুধুমাত্র একটি শোষ্য অণু থাকতে পারে। এটি নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা উপস্থাপিত হয়:

$$ q = Qm * K * C / (1 + K * C) $$

যেখানে:

• q হল শোষকের প্রতি একক ভরে শোষিত শোষ্যের পরিমাণ (mg/g)
• Qm হল সর্বোচ্চ শোষণ ক্ষমতা (mg/g)
• K হল ল্যাংমুইর ধ্রুবক (L/mg)
• C হল দ্রবণে শোষ্যের ঘনত্ব (mg/L)

ফ্রেন্ডলিচ সমোষ্ণ রেখা (Freundlich isotherm): এই সমোষ্ণ রেখাটি বহুস্তরী শোষণ ধরে নেয়, যেখানে পৃষ্ঠতলে শোষ্য অণুর একাধিক স্তর গঠিত হতে পারে। এটি নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা উপস্থাপিত হয়:

$$ q = Kf * Cn $$

যেখানে:

• q হল শোষকের প্রতি একক ভরে শোষিত শোষ্যের পরিমাণ (mg/g)
• Kf হল ফ্রেন্ডলিচ ধ্রুবক (mg/g)(L/mg)^n
• n হল ফ্রেন্ডলিচ সূচক

BET সমোষ্ণ রেখা (BET isotherm): এই সমোষ্ণ রেখাটি শোষিত অণুগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া সহ বহুস্তরী শোষণ ধরে নেয়। এটি নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা উপস্থাপিত হয়:

$$ q = Qm * C * K / (C(1 - K) + K * C) $$

যেখানে:

• q হল শোষকের প্রতি একক ভরে শোষিত শোষ্যের পরিমাণ (mg/g)
• Qm হল সর্বোচ্চ শোষণ ক্ষমতা (mg/g)
• K হল BET ধ্রুবক
• C হল দ্রবণে শোষ্যের ঘনত্ব (mg/L)

শোষণ সম্পর্কে প্রায়শ জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী (FAQs)#

শোষণ (Adsorption) কী?#

শোষণ হল এমন একটি প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে একটি গ্যাস, তরল বা দ্রবীভূত পদার্থের (শোষ্য) অণু বা পরমাণুগুলি একটি কঠিন বা তরল পদার্থের (শোষক) পৃষ্ঠতলে জমা হয়। এই প্রক্রিয়াটি শোষকের পৃষ্ঠে শোষ্যের একটি পাতলা স্তর সৃষ্টি করে।

শোষণের বিভিন্ন প্রকার কী কী?#

শোষণ প্রধানত দুই প্রকার:

• ভৌত শোষণ (Physical adsorption), যাকে ফিজিসর্পশনও বলা হয়, এটি এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে অণু বা পরমাণুগুলি দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বল দ্বারা শোষকের পৃষ্ঠতলে ধরে রাখা হয়। এই ধরনের শোষণ সাধারণত বিপরীতমুখী এবং কম তাপমাত্রায় ঘটে।
• রাসায়নিক শোষণ (Chemical adsorption), যাকে কেমিসর্পশনও বলা হয়, এটি এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে অণু বা পরমাণুগুলি শক্তিশালী রাসায়নিক বন্ধন দ্বারা শোষকের পৃষ্ঠতলে ধরে রাখা হয়। এই ধরনের শোষণ সাধারণত অপরিবর্তনীয় এবং উচ্চ তাপমাত্রায় ঘটে।

শোষণকে কোন কোন উপাদান প্রভাবিত করে?#

নিম্নলিখিত উপাদানগুলি শোষণকে প্রভাবিত করে:

• শোষকের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল: শোষকের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল যত বেশি হবে, তত বেশি অণু বা পরমাণু শোষিত হতে পারে।
• তাপমাত্রা: তাপমাত্রা যত বেশি হবে, শোষণ তত কম ঘটবে। এর কারণ হল, অণু বা পরমাণুগুলির তাপীয় শক্তি বৃদ্ধি পাওয়ায় শোষ্য ও শোষকের মধ্যে আকর্ষণ বল অতিক্রম করে।
• চাপ: চাপ যত বেশি হবে, শোষণ তত বেশি ঘটবে। এর কারণ হল, বর্ধিত চাপ অণু বা পরমাণুগুলিকে শোষকের পৃষ্ঠতলের আরও কাছাকাছি নিয়ে আসে।
• শোষ্যের ঘনত্ব: শোষ্যের ঘনত্ব যত বেশি হবে, শোষণ তত বেশি ঘটবে। এর কারণ হল, শোষিত হওয়ার জন্য আরও বেশি অণু বা পরমাণু উপলব্ধ থাকে।

শোষণের প্রয়োগ কী কী?#

শোষণের বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে:

• গ্যাস পৃথকীকরণ: অক্সিজেন ও নাইট্রোজেন উৎপাদনের মতো গ্যাসগুলিকে একে অপর থেকে পৃথক করতে শোষণ ব্যবহৃত হয়।
• জল শোধন: ভারী ধাতু ও জৈব যৌগের মতো অশুদ্ধি জল থেকে দূর করতে শোষণ ব্যবহৃত হয়।
• প্রভাবকতা (Catalysis): বিক্রিয়কগুলিকে শোষিত হওয়ার জন্য একটি পৃষ্ঠতল প্রদান করে রাসায়নিক বিক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করতে শোষণ ব্যবহৃত হয়।
• ক্রোমাটোগ্রাফি: একটি শোষকের প্রতি তাদের বিভিন্ন আকর্ষণের ভিত্তিতে যৌগের মিশ্রণ পৃথক করতে শোষণ ব্যবহৃত হয়।
• শুষ্ককরণ (Desiccation): গ্যাস ও তরল থেকে আর্দ্রতা দূর করতে শোষণ ব্যবহৃত হয়।

উপসংহার#

শোষণ একটি বহুমুখী প্রক্রিয়া যার বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে। শোষণকে প্রভাবিতকারী উপাদানগুলি বোঝার মাধ্যমে, নির্দিষ্ট প্রয়োগের জন্য শোষণ ব্যবস্থাগুলি ডিজাইন ও অপ্টিমাইজ করা সম্ভব।