అవక్షేపణ

Chemical_precipitation_diagram

అవక్షేపణ (precipitation) అనగా ఒక ద్రవములో కరగని పదార్థము ఉన్నప్పుడు దాని మీద గల అనేక శక్తుల ప్రభావం వల్ల చివరికి ఆ పదార్థపు రేణువులు ఆ ద్రవము నుంచి వేరు కావడము. ఆ శక్తులు వివిధ రకాలుగా ఉండవచ్చు. ఉదా: గురుత్వాకర్షణ శక్తి, అపకేంద్రబలం, విద్యుదయస్కాంత శక్తి.

ఈ ప్రక్రియని విభిన్న సందర్భాలలో ఉపయోగించుకోవచ్చు. ఉదా: నదిలో కొట్టుకువచ్చే పెద్ద పెద్ద రాళ్ళు కావచ్చు, నీటిలో పుప్పొడి కావచ్చు, రక్తములో కణాలు కావచ్చు, ప్రోటిన్ అణువులు (molecules) కావచ్చు. ఒక్క పరమాణువు (atom) కూడా అవక్షేపణ సరిపడినంత శక్తి ఇవ్వగలదు. దీనిని భూగోళ శాస్త్రములో ఒక రకమైన రాయి తయారీకి ఉదాహరణగా చెబుతారు. ఇంకా రసాయన శాస్త్రము లో, పర్యావరణ శాస్త్రంలో చిన్న చిన్న రేణువుల కదలికను తెలుపడానికి దీనిని వాడతారు. జీవసాంకేతిక విభాగములో కూడా రక్త కణాలను వేరు చేయడానికి దీని ఉపయొగిస్తారు.

అవక్షేపణని రసాయన సమీకరణం ద్వారా చూపడం

కొన్ని సందర్భాలలో అవక్షేపణ జరిగిందంటే అక్కడ ఏదో రసాయన ప్రక్రియ జరిగి ఉంటుంది. ఉదాహరణకి, సజల (aqueous) సిల్వర్ నైట్రేట్ (silver nitrate, AgNO₃) ని పొటాసియం క్లోరైడ్ (potassium chloride, KCl) ఉన్న ద్రావణంలో కలిపినప్పుడు సిల్వర్ క్లోరైడ్ (silver chloride, AgCl) అనే ఘన పదార్థం మడ్డిలా కిందకి దిగుతుంది (Zumdahl, 2005). ఈ ప్రక్రియలో మడ్డిలా కిందకి దిగిన పదార్థాన్నే అవక్షేపం (precipitate) అంటారు.

${\ce {AgNO3 + KCl -> AgCl (v) + KNO3}}$

స్టోక్స్ సూత్రం

జిగటగా ఉన్న ఒక ద్రవపదార్థంలో ఒక చిన్న గోళాన్ని వేసినప్పుడు ఆ గోళం మీద ప్రభావం చూపే స్నిగ్ధ బలం $F_{d}$ ఈ దిగువ చూపిన సమీకరణంలా రాయవచ్చు:

$F_{d}=k\,v\,$

ఇక్కడ

• F_d రాపిడి బలం లేదా స్టోక్స్ ప్రతిబంధకం లేదా Stokes' drag – acting on the interface between the fluid and the particle
• k, అనేక భౌతిక పరిస్థితుల మీద ఆధారపడే కారణాంశం
• v పదార్థంలో గోళం యొక్క వేగం

Stokes' law is important for understanding the swimming of microorganisms and sperm; also, the sedimentation of small particles and organisms in water, under the force of gravity.

The importance of Stokes' law is illustrated by the fact that it played a critical role in the research leading to at least three Nobel Prizes.

ప్రయోగాలు

త్రిపొత్సిస్ అనే అవక్షేపణ ప్రయోగములో మనము ఇచ్చిన శక్తి వల్ల అవి ఒక వేగాన్ని చేరుకుంటాయి. అక్కడ మనము ఇచ్చిన శక్తి దాని మీద చుట్టూ ఉన్న రాపిడి వల్ల కొట్టివేయబడుతుంది. చిన్న పదార్థాలకు ఈ రాపిడి శక్తి వేగానికి దామాశాగా ఉంటుంది (స్టోక్స్ నియమము). i.e., $F_{drag}=fv_{term}$ ఇక్కడ “f” విలువ పదార్థము, చుట్టూ ఉన్న ద్రవము మీద ఆధారపడుతుంది. $F_{\mathrm {app} }=qE_{\mathrm {app} }$ అలాగే మనము ఇచ్చే శక్తి కూడా పదార్థం మీద ఆధారపడుతుంది. ఇక్కడ అది “q”ని నిర్ణయిస్తుంది. అవక్షేపణ విలువ s=q/f . ఇది కేవలము పదార్థము , చుట్టూ ఉన్న ద్రవము మీద ఆధారపడుతుంది. చాలా సందర్భాలలో ఆ పదార్థము ఒక గట్టి ఆధారాన్ని చేరుకొని విశ్రాంతికి వస్తుంది. అలా ఏర్పడిన పదార్థాన్ని “అవక్షేప పదార్థము” అంటారు. ఒకే పదము కేవలము గురుత్వ శక్తితో అవక్షేపణ చెందేటప్పుడు దాన్ని మేసన్ – వీర్ సూత్రముతో చెప్పొచ్చు. $m_{b}/f$ ఇక్కడ అవక్షేపణ విలువ. ఇక్కడ $m_{b}$ అనగా దాని తేలే బరువు. అపకేంద్ర శక్తి ఉన్నప్పుడు దాని గతిని తెలిపేది లామ్ సూత్రము. ఇది కూడా పైదాని లాగే ఉంటుంది. $m_{b}/f$ ఇది పైదానితో ఎక్కడ తేడాగా ఉంటుంది అంటే అపకేంద్ర శక్తి వ్యాసార్థముతో మారుతుంది. ఇంకా ఇక్కడ కొన్ని అదనపు విలువలు కూడా వస్తాయి. పైగా మేసన్ – వీర్ సూత్రము కేవలము 1-D పదార్థాలకు వాడొచ్చు.

మొదటిది

ఇందులో కణాలు ఒక స్థిరమైన వేగముతో కిందకి పడిపోతాయి. కణాలు వేటికవే పడిపోతాయి. పడిపోయిన తర్వాత కలవవు. ఉదా: ఇసుక, దుమ్ము కణాలు.

రెoడవది

ఇందులో పడిపోతున్నప్పుడు కణాలు అన్ని కలిసిపోతాయి. దీని వలన అవి పడే పరిణామము, వేగము మారుతూ ఉంటుంది. ఉదా: పటిక, ఇనుము.

మూడవది

దీనిని “ మoడల అవక్షేపణ “ అని కూడా అంటారు. ఇందులో ఒక ముద్ద లాగే పడిపోతాయి. కాబట్టి ఒక మండలాన్ని ఇంకోదాన్ని వేరుగా చూడవచ్చు. ఉదా: సున్నము, బురద.

భూగోళ శాస్త్రము

ఇక్కడ అవక్షేపణ అనగా ఒక ప్రవాహము వల్ల పదార్థాలు కొట్టుకురావడం. దీనిని గణితములో ఎక్ష్నర్ సూత్రం ద్వారా చెప్పవచ్చు. దీని వల్ల ఒక రకమైన నేలలు, రాళ్ళు ఏర్పడుతాయి. అవసరమైన దాని కంటే ఎక్కువగా ఒక వేళ పదార్థాలు ఉన్నా, కొట్టుకువచ్చినా దానిని మృత్తికా నిక్షేపాలు అంటారు. చాలా ప్రాంతాల్లో నీటి కాలుష్యానికి ఇది ప్రధాన కారణము. వాతావరణ మార్పులు కూడా దీనికి దోహదపరుస్తాయి.

రసాయన శాస్త్రము

దీనిని పెద్ద పెద్ద అణువుల (molecules) పరిణామము తెలుసుకోవడానికి ఉపయొగిస్తారు. ఒక అపకేంద్రణ యంత్రము ద్వారా గురుత్వ శక్తి, అపకేంద్రణ శక్తిని సమన్యయపరుస్తూ పరిణామము తెలుసుకోవచ్చు.