नैनो कण कितना छोटा है?
नैनोमीटर मीटर का एक अरबवाँ हिस्सा है: 1 nm = 1 × 10⁻⁹ m। एक परमाणु लगभग 0.1 nm चौड़ा है, इसलिए नैनो कण (1–100 nm) में बस कुछ सौ से कुछ हज़ार परमाणु होते हैं।
वैज्ञानिक कणों को व्यास से बाँटते हैं:
- मोटे कण (PM10): 1 × 10⁻⁵ m से 2.5 × 10⁻⁶ m (धूल, पराग)।
- महीन कण (PM2.5): 2.5 × 10⁻⁶ m से 1 × 10⁻⁷ m (धुआँ, गाड़ियों का धुआँ)।
- नैनो कण: 1 × 10⁻⁷ m से 1 × 10⁻⁹ m।
आकार की तुलना के लिए भाग दो: 100 nm का कण 10 nm वाले से 10 गुना चौड़ा है। दस की हर एक घात (एक 'कोटि') का मतलब ×10।
पृष्ठ क्षेत्रफल : आयतन अनुपात
भुजा s वाले घन के लिए: पृष्ठ क्षेत्रफल = 6s², आयतन = s³, इसलिए पृष्ठ क्षेत्रफल : आयतन = 6 ÷ s।
भुजा 10 गुना छोटी हो तो अनुपात 10 गुना बड़ा हो जाता है। 1 cm घन का अनुपात 6 : 1 (प्रति cm) है। 10 nm घन का अनुपात 60 लाख : 1 है। इसलिए नैनो कण में परमाणुओं का बड़ा हिस्सा सतह पर होता है, जहाँ अभिक्रिया होती है।
इसी कारण नैनो कण उसी पदार्थ के बड़े टुकड़े से अलग व्यवहार कर सकते हैं। जैसे बड़ा सोना अक्रियाशील और पीला चमकदार है, पर सोने के नैनो कण लाल दिख सकते हैं और उत्प्रेरक का काम करते हैं। ज़्यादा सतह खुली होने से थोड़े द्रव्यमान का नैनो उत्प्रेरक बहुत सारे बड़े उत्प्रेरक जितना काम करता है।
नैनो कणों के उपयोग
- सनस्क्रीन और सौंदर्य उत्पाद: नैनो ज़िंक ऑक्साइड और टाइटेनियम डाइऑक्साइड UV प्रकाश रोकते हैं पर त्वचा पर पारदर्शी दिखते हैं।
- दवा: दवा को ठीक सही कोशिकाओं तक पहुँचाना, जाँच किट और पट्टियों में।
- कीटाणुनाशक: मोज़ों, घाव की पट्टियों और कुछ पानी के फ़िल्टरों में चाँदी के नैनो कण बैक्टीरिया मारते हैं।
- उत्प्रेरक: बड़ी सतह अभिक्रिया तेज़ करती है, जैसे गाड़ियों के धुआँ-शोधक (कैटेलिटिक कन्वर्टर) में।
- इलेक्ट्रॉनिक्स और पदार्थ: कार्बन नैनोट्यूब और नैनो कण छोटे सर्किट और मज़बूत, हल्के खेल के सामान बनाते हैं।
संभावित खतरे
बहुत छोटे होने के कारण नैनो कण साँस के साथ फेफड़ों में गहराई तक जा सकते हैं, कोशिकाओं में घुस सकते हैं या शरीर में घूम सकते हैं। महीन PM2.5 प्रदूषण पहले से फेफड़ों और दिल की बीमारी से जुड़ा है। कपड़ों से धुलकर निकले चाँदी के नैनो कण नदियों के उपयोगी बैक्टीरिया को नुकसान पहुँचा सकते हैं। लंबे समय के असर पर अभी शोध चल रहा है, इसलिए नए नैनो उत्पादों की सावधान जाँच और साफ़ लेबल ज़रूरी हैं।
करके देखो: चीनी की दौड़
एक जैसे ठंडे पानी के दो गिलास लो। पहले में एक चीनी का क्यूब और दूसरे में उतनी ही पिसी चीनी डालो। दोनों को एक जैसे चलाओ और देखो कौन पहले गायब होता है। पिसी चीनी जीतती है, क्योंकि टुकड़े करने से पानी को छूने वाली सतह बहुत बढ़ गई। फिर 3D में घन काटो और पृष्ठ क्षेत्रफल को बढ़ते देखो।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- 1 nm = 1 × 10⁻⁹ m; नैनो कण 1–100 nm
- घन: पृष्ठ क्षेत्रफल = 6s², आयतन = s³
- पृष्ठ क्षेत्रफल : आयतन = 6 ÷ s (घन के लिए)
- भुजा ÷ 10 → पृष्ठ क्षेत्रफल : आयतन अनुपात × 10
- PM10: 2500–10 000 nm; PM2.5: 100–2500 nm
हल किए गए उदाहरण
1. 2 cm भुजा वाले घन का पृष्ठ क्षेत्रफल : आयतन अनुपात निकालो।
SA = 6 × 2² = 24 cm²। V = 2³ = 8 cm³। अनुपात = 24 ÷ 8 = 3 : 1 (प्रति cm)। जाँच: 6 ÷ s = 6 ÷ 2 = 3।
2. 1 cm भुजा का घन 1 mm भुजा वाले घनों में काटा गया। कुल पृष्ठ क्षेत्रफल कितने गुना बढ़ा?
1 mm = 0.1 cm, यानी भुजा 10 गुना छोटी। आयतन 1 cm³ ही रहा, इसलिए अनुपात (और कुल पृष्ठ क्षेत्रफल) 10 गुना: 6 cm² → 60 cm²।
3. 50 nm को मानक रूप में मीटर में लिखो।
50 nm = 50 × 10⁻⁹ m = 5 × 10⁻⁸ m।
4. एक नैनो कण 20 nm और एक महीन कण 2000 nm चौड़ा है। महीन कण कितने गुना चौड़ा है? कितनी कोटि?
2000 ÷ 20 = 100 गुना = 10², यानी 2 कोटि।
आम गलतियाँ
- यह सोचना कि घन काटने से कुल आयतन बदलता है। सिर्फ़ पृष्ठ क्षेत्रफल बढ़ता है।
- nm और µm में गड़बड़: 1 µm = 1000 nm, और 1 nm = 10⁻⁹ m (10⁻⁶ m नहीं)।
- यह कहना कि नैनो कण कोई नया तत्व है। ये आम पदार्थ के बहुत छोटे टुकड़े हैं।
- अनुपात उल्टा लिखना। पृष्ठ क्षेत्रफल : आयतन यानी SA ÷ V, और कण छोटा होने पर यह बढ़ता है।