कई शारीरिक प्रदर्शन करते समय और रासायनिक प्रतिक्रिएंपदार्थ एकत्रीकरण की ठोस अवस्था में चला जाता है। इस मामले में, अणु और परमाणु स्वयं को ऐसे स्थानिक क्रम में व्यवस्थित करते हैं जिसमें पदार्थ के कणों के बीच परस्पर क्रिया की ताकतें अधिकतम संतुलित होंगी। इस प्रकार ठोस पदार्थ की मजबूती प्राप्त की जाती है। परमाणु, एक बार एक निश्चित स्थान पर आ जाने पर, छोटे हो जाते हैं दोलन संबंधी गतिविधियाँजिनका आयाम तापमान पर निर्भर करता है, लेकिन अंतरिक्ष में उनकी स्थिति निश्चित रहती है। आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियाँ एक निश्चित दूरी पर एक दूसरे को संतुलित करती हैं।

पदार्थ की संरचना के बारे में आधुनिक विचार

आधुनिक विज्ञान कहता है कि परमाणु में एक आवेशित नाभिक होता है, जो धनात्मक आवेश वहन करता है, और इलेक्ट्रॉन, जो ऋणात्मक आवेश वहन करते हैं। प्रति सेकंड कई हजार ट्रिलियन क्रांतियों की गति से, इलेक्ट्रॉन अपनी कक्षाओं में घूमते हैं, जिससे नाभिक के चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन बादल बनता है। नाभिक का धनात्मक आवेश संख्यात्मक रूप से इलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेश के बराबर होता है। इस प्रकार, पदार्थ का परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ रहता है। अन्य परमाणुओं के साथ संभावित अंतःक्रिया तब होती है जब इलेक्ट्रॉन अपने मूल परमाणु से अलग हो जाते हैं, जिससे विद्युत संतुलन गड़बड़ा जाता है। एक मामले में, परमाणु पंक्तिबद्ध हो जाते हैं एक निश्चित क्रम में, जिसे क्रिस्टल जाली कहा जाता है। दूसरे में, नाभिक और इलेक्ट्रॉनों की जटिल परस्पर क्रिया के कारण, वे अणुओं में संयोजित होते हैं विभिन्न प्रकारऔर जटिलता.

क्रिस्टल जाली की परिभाषा

कुल मिलाकर विभिन्न प्रकारपदार्थों के क्रिस्टल जाली विभिन्न स्थानिक अभिविन्यास वाले नेटवर्क होते हैं, जिनके नोड्स पर आयन, अणु या परमाणु स्थित होते हैं। इस स्थिर ज्यामितीय स्थानिक स्थिति को पदार्थ की क्रिस्टल जाली कहा जाता है। एक क्रिस्टल सेल के नोड्स के बीच की दूरी को पहचान अवधि कहा जाता है। वे स्थानिक कोण जिन पर कोशिका नोड स्थित होते हैं, पैरामीटर कहलाते हैं। बंधन बनाने की विधि के अनुसार, क्रिस्टल जाली सरल, आधार-केंद्रित, चेहरा-केंद्रित और शरीर-केंद्रित हो सकती है। यदि पदार्थ के कण केवल समांतर चतुर्भुज के कोनों में स्थित हों, तो ऐसी जाली को सरल कहा जाता है। ऐसी जाली का एक उदाहरण नीचे दिखाया गया है:

यदि, नोड्स के अलावा, पदार्थ के कण स्थानिक विकर्णों के मध्य में स्थित होते हैं, तो पदार्थ में कणों की इस व्यवस्था को शरीर-केंद्रित क्रिस्टल जाली कहा जाता है। यह प्रकार चित्र में स्पष्ट रूप से दिखाया गया है।

यदि, जाली के शीर्षों पर नोड्स के अलावा, उस स्थान पर एक नोड है जहां समानांतर चतुर्भुज के काल्पनिक विकर्ण प्रतिच्छेद करते हैं, तो आपके पास एक चेहरा-केंद्रित प्रकार की जाली है।

क्रिस्टल जाली के प्रकार

किसी पदार्थ को बनाने वाले विभिन्न सूक्ष्म कण विभिन्न प्रकार के क्रिस्टल जाली निर्धारित करते हैं। वे क्रिस्टल के अंदर सूक्ष्म कणों के बीच संबंध बनाने के सिद्धांत को निर्धारित कर सकते हैं। क्रिस्टल जाली के भौतिक प्रकार आयनिक, परमाणु और आणविक हैं। इसमें विभिन्न प्रकार की धातु क्रिस्टल जाली भी शामिल हैं। रसायन विज्ञान तत्वों की आंतरिक संरचना के सिद्धांतों का अध्ययन करता है। क्रिस्टल जाली के प्रकार नीचे अधिक विस्तार से प्रस्तुत किए गए हैं।

आयनिक क्रिस्टल जाली

इस प्रकार के क्रिस्टल जालक आयनिक प्रकार के बंधन वाले यौगिकों में मौजूद होते हैं। इस मामले में, जाली साइटों में विपरीत आयन होते हैं बिजली का आवेश. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए धन्यवाद, अंतर्आयनिक संपर्क की ताकतें काफी मजबूत हैं, और यह पदार्थ के भौतिक गुणों को निर्धारित करता है। सामान्य विशेषताएं हैं अपवर्तकता, घनत्व, कठोरता और विद्युत प्रवाह संचालित करने की क्षमता। आयनिक प्रकारक्रिस्टल लैटिस टेबल नमक, पोटेशियम नाइट्रेट और अन्य जैसे पदार्थों में पाए जाते हैं।

परमाणु क्रिस्टल जाली

पदार्थ की इस प्रकार की संरचना उन तत्वों में अंतर्निहित होती है जिनकी संरचना सहसंयोजक रासायनिक बंधों द्वारा निर्धारित होती है। इस प्रकार के क्रिस्टल जालकों में नोड्स पर अलग-अलग परमाणु होते हैं, जो मजबूत सहसंयोजक बंधों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं। इस प्रकार का बंधन तब होता है जब दो समान परमाणु इलेक्ट्रॉनों को "साझा" करते हैं, जिससे पड़ोसी परमाणुओं के लिए इलेक्ट्रॉनों की एक सामान्य जोड़ी बनती है। इस अंतःक्रिया के लिए धन्यवाद, सहसंयोजक बंधन परमाणुओं को एक निश्चित क्रम में समान रूप से और मजबूती से बांधते हैं। जिन रासायनिक तत्वों में परमाणु प्रकार के क्रिस्टल जाली होते हैं वे कठोर होते हैं, उच्च गलनांक वाले होते हैं, बिजली के खराब संवाहक होते हैं, और रासायनिक रूप से निष्क्रिय होते हैं। समान तत्वों के क्लासिक उदाहरण आंतरिक संरचनाआप हीरा, सिलिकॉन, जर्मेनियम, बोरोन का नाम ले सकते हैं।

आणविक क्रिस्टल जाली

जिन पदार्थों में आणविक प्रकार की क्रिस्टल जाली होती है, वे स्थिर, परस्पर क्रिया करने वाले, बारीकी से पैक किए गए अणुओं की एक प्रणाली होती हैं जो क्रिस्टल जाली के नोड्स पर स्थित होती हैं। ऐसे यौगिकों में अणु गैसीय, तरल और ठोस चरणों में अपनी स्थानिक स्थिति बनाए रखते हैं। क्रिस्टल के नोड्स पर, अणु कमजोर वैन डेर वाल्स बलों द्वारा एक साथ बंधे होते हैं, जो आयनिक इंटरैक्शन बलों की तुलना में दसियों गुना कमजोर होते हैं।

क्रिस्टल बनाने वाले अणु या तो ध्रुवीय या गैर-ध्रुवीय हो सकते हैं। अणुओं में इलेक्ट्रॉनों की सहज गति और नाभिक के कंपन के कारण, विद्युत संतुलन बदल सकता है - इस प्रकार एक तात्कालिक विद्युत द्विध्रुवीय क्षण उत्पन्न होता है। उचित रूप से उन्मुख द्विध्रुव जाली में आकर्षक बल बनाते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड और पैराफिन आणविक क्रिस्टल जाली वाले तत्वों के विशिष्ट उदाहरण हैं।

धातु क्रिस्टल जाली

एक धातु बंधन आयनिक बंधन की तुलना में अधिक लचीला और लचीला होता है, हालांकि ऐसा लग सकता है कि दोनों एक ही सिद्धांत पर आधारित हैं। धातुओं के क्रिस्टल जाली के प्रकार उनके विशिष्ट गुणों की व्याख्या करते हैं - जैसे यांत्रिक शक्ति, तापीय और विद्युत चालकता, और संलयनता।

धातु क्रिस्टल जाली की एक विशिष्ट विशेषता इस जाली के स्थानों पर धनात्मक रूप से आवेशित धातु आयनों (धनायनों) की उपस्थिति है। नोड्स के बीच इलेक्ट्रॉन होते हैं जो सीधे निर्माण में शामिल होते हैं विद्युत क्षेत्रजाली के चारों ओर. इस क्रिस्टल जाली के भीतर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या को इलेक्ट्रॉन गैस कहा जाता है।

विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में, मुक्त इलेक्ट्रॉन अराजक गति करते हैं, बेतरतीब ढंग से जाली आयनों के साथ बातचीत करते हैं। ऐसी प्रत्येक अंतःक्रिया नकारात्मक रूप से आवेशित कण की गति और गति की दिशा को बदल देती है। अपने विद्युत क्षेत्र के साथ, इलेक्ट्रॉन धनायनों को अपनी ओर आकर्षित करते हैं, जिससे उनका पारस्परिक प्रतिकर्षण संतुलित होता है। यद्यपि इलेक्ट्रॉनों को स्वतंत्र माना जाता है, उनकी ऊर्जा क्रिस्टल जाली को छोड़ने के लिए पर्याप्त नहीं है, इसलिए ये आवेशित कण लगातार इसकी सीमाओं के भीतर रहते हैं।

विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति इलेक्ट्रॉन गैस को अतिरिक्त ऊर्जा देती है। धातुओं के क्रिस्टल जाली में आयनों के साथ संबंध मजबूत नहीं होता है, इसलिए इलेक्ट्रॉन आसानी से इसकी सीमाएं छोड़ देते हैं। इलेक्ट्रॉन बल की रेखाओं के साथ चलते हैं, और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों को पीछे छोड़ देते हैं।

निष्कर्ष

रसायन विज्ञान पदार्थ की आंतरिक संरचना के अध्ययन को बहुत महत्व देता है। विभिन्न तत्वों के क्रिस्टल जालकों के प्रकार उनके गुणों की लगभग पूरी श्रृंखला निर्धारित करते हैं। क्रिस्टल को प्रभावित करके और उनकी आंतरिक संरचना को बदलकर, किसी पदार्थ के वांछित गुणों को बढ़ाना और अवांछित गुणों को हटाना और रासायनिक तत्वों को बदलना संभव है। इस प्रकार, पढ़ाई आंतरिक संरचनाआसपास की दुनिया ब्रह्मांड की संरचना के सार और सिद्धांतों को समझने में मदद कर सकती है।

क्रिस्टलीय पदार्थ

ठोस क्रिस्टल- त्रि-आयामी संरचनाएं एक ही संरचनात्मक तत्व की सख्त पुनरावृत्ति द्वारा विशेषता ( यूनिट सेल) चहुँ ओर। यूनिट सेल एक समान्तर चतुर्भुज के रूप में क्रिस्टल का सबसे छोटा आयतन है, जो क्रिस्टल में अनंत बार दोहराया जाता है।

क्रिस्टल का ज्यामितीय रूप से सही आकार, सबसे पहले, उनकी कड़ाई से नियमित आंतरिक संरचना से निर्धारित होता है। यदि, क्रिस्टल में परमाणुओं, आयनों या अणुओं के बजाय, हम बिंदुओं को इन कणों के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के रूप में चित्रित करते हैं, तो हमें ऐसे बिंदुओं का त्रि-आयामी नियमित वितरण मिलता है, जिसे क्रिस्टल जाली कहा जाता है। बिन्दुओं को स्वयं कहा जाता है नोड्सक्रिस्टल लैटिस।

क्रिस्टल जाली के प्रकार

यह इस बात पर निर्भर करता है कि क्रिस्टल जाली किन कणों से बनी है और इसकी प्रकृति क्या है रासायनिक बंधउनके बीच, विभिन्न प्रकार के क्रिस्टल प्रतिष्ठित हैं।

आयनिक क्रिस्टल धनायनों और ऋणायनों (उदाहरण के लिए, अधिकांश धातुओं के लवण और हाइड्रॉक्साइड) द्वारा बनते हैं। इनमें कणों के बीच आयनिक बंधन होता है।

आयनिक क्रिस्टल शामिल हो सकते हैं एकपरमाण्विकआयन। इस प्रकार क्रिस्टल का निर्माण होता है सोडियम क्लोराइड, पोटेशियम आयोडाइड, कैल्शियम फ्लोराइड।
कई लवणों के आयनिक क्रिस्टल के निर्माण में मोनोआटोमिक धातु धनायन और बहुपरमाणुक आयन शामिल होते हैं, उदाहरण के लिए, नाइट्रेट आयन NO 3? , सल्फेट आयन SO 4 2? , कार्बोनेट आयन CO 3 2? .

आयनिक क्रिस्टल में एकल अणुओं को अलग करना असंभव है। प्रत्येक धनायन प्रत्येक आयन की ओर आकर्षित होता है और अन्य धनायनों द्वारा विकर्षित होता है। संपूर्ण क्रिस्टल को एक विशाल अणु माना जा सकता है। ऐसे अणु का आकार सीमित नहीं है, क्योंकि यह नए धनायन और ऋणायन जोड़कर बढ़ सकता है।

अधिकांश आयनिक यौगिक संरचनात्मक प्रकारों में से एक में क्रिस्टलीकृत होते हैं, जो समन्वय संख्या के मूल्य में एक दूसरे से भिन्न होते हैं, अर्थात, किसी दिए गए आयन (4, 6 या 8) के आसपास पड़ोसियों की संख्या। आयनिक यौगिकों के लिए समान संख्याधनायन और आयन, चार मुख्य प्रकार के क्रिस्टल लैटिस ज्ञात हैं: सोडियम क्लोराइड (दोनों आयनों की समन्वय संख्या 6 है), सीज़ियम क्लोराइड (दोनों आयनों की समन्वय संख्या 8 है), स्पैलराइट और वर्टज़ाइट (दोनों संरचनात्मक प्रकारों की विशेषता है) धनायन और ऋणायन की समन्वय संख्या 4 के बराबर)। यदि धनायनों की संख्या दोगुनी कर दी जाए कम संख्याऋणायन, तो धनायनों की समन्वय संख्या ऋणायनों की समन्वय संख्या से दोगुनी होनी चाहिए। इस मामले में, फ्लोराइट (समन्वय संख्या 8 और 4), रूटाइल (समन्वय संख्या 6 और 3), और क्रिस्टोबलाइट (समन्वय संख्या 4 और 2) के संरचनात्मक प्रकार का एहसास होता है।

आमतौर पर, आयनिक क्रिस्टल कठोर लेकिन भंगुर होते हैं। उनकी नाजुकता इस तथ्य के कारण है कि क्रिस्टल के मामूली विरूपण के साथ भी, धनायन और आयन इस तरह से विस्थापित हो जाते हैं कि समान आयनों के बीच प्रतिकारक बल धनायन और आयनों के बीच के आकर्षण बल पर हावी होने लगते हैं और क्रिस्टल नष्ट हो जाता है।

आयनिक क्रिस्टलों का गलनांक उच्च होता है। पिघली हुई अवस्था में, आयनिक क्रिस्टल बनाने वाले पदार्थ विद्युत प्रवाहकीय होते हैं। पानी में घुलने पर, ये पदार्थ धनायनों और आयनों में विघटित हो जाते हैं, और परिणामी घोल विद्युत प्रवाह का संचालन करते हैं।

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के साथ ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में उच्च घुलनशीलता, इस तथ्य के कारण है कि उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक वाले विलायक वातावरण में, आयनों के बीच आकर्षण की ऊर्जा कम हो जाती है। पानी का ढांकता हुआ स्थिरांक निर्वात (सशर्त रूप से एक आयनिक क्रिस्टल में विद्यमान) की तुलना में 82 गुना अधिक है, और जलीय घोल में आयनों के बीच आकर्षण उसी मात्रा से कम हो जाता है। प्रभाव आयनों के घोलन से बढ़ जाता है।

परमाणु क्रिस्टल सहसंयोजक बंधों द्वारा एक साथ बंधे व्यक्तिगत परमाणुओं से बने होते हैं। से सरल पदार्थकेवल बोरॉन और समूह IVA तत्वों में ऐसे क्रिस्टल जाली होते हैं। अक्सर, एक दूसरे के साथ गैर-धातुओं के यौगिक (उदाहरण के लिए, सिलिकॉन डाइऑक्साइड) भी परमाणु क्रिस्टल बनाते हैं।

आयनिक क्रिस्टल की तरह, परमाणु क्रिस्टल को भी विशाल अणु माना जा सकता है। वे बहुत टिकाऊ और कठोर होते हैं, और गर्मी और बिजली का अच्छी तरह से संचालन नहीं करते हैं। जिन पदार्थों में परमाणु क्रिस्टल जाली होती है वे उच्च तापमान पर पिघल जाते हैं। वे किसी भी विलायक में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील हैं। उन्हें कम प्रतिक्रियाशीलता की विशेषता है।

आणविक क्रिस्टल व्यक्तिगत अणुओं से निर्मित होते हैं, जिनके भीतर परमाणु सहसंयोजक बंधों से जुड़े होते हैं। अणुओं के बीच कमजोर अंतरआण्विक बल कार्य करते हैं। वे आसानी से नष्ट हो जाते हैं, इसलिए आणविक क्रिस्टल में कम पिघलने बिंदु, कम कठोरता और उच्च अस्थिरता होती है। आणविक क्रिस्टल जाली बनाने वाले पदार्थों में विद्युत चालकता नहीं होती है, और उनके समाधान और पिघलने भी विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करते हैं।

अंतर-आणविक बल एक अणु के नकारात्मक चार्ज वाले इलेक्ट्रॉनों के पड़ोसी अणुओं के सकारात्मक चार्ज वाले नाभिक के साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के कारण उत्पन्न होते हैं। अंतरआण्विक अंतःक्रिया की शक्ति कई कारकों से प्रभावित होती है। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण है ध्रुवीय बंधों की उपस्थिति, यानी एक परमाणु से दूसरे परमाणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व में बदलाव। इसके अलावा, अणुओं के बीच अंतर-आणविक संपर्क मजबूत होते हैं एक लंबी संख्याइलेक्ट्रॉन.

अधिकांश अधातुएँ सरल पदार्थों के रूप में (उदाहरण के लिए, आयोडीनमैं 2, आर्गन अर, सल्फर एस 8) और एक दूसरे के साथ यौगिक (उदाहरण के लिए, पानी, कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन क्लोराइड), साथ ही लगभग सभी ठोस कार्बनिक पदार्थआणविक क्रिस्टल बनाते हैं।

धातुओं की विशेषता धात्विक क्रिस्टल जाली होती है। इसमें है धातु कनेक्शनपरमाणुओं के बीच. धातु क्रिस्टल में, परमाणुओं के नाभिक इस तरह से व्यवस्थित होते हैं कि उनकी पैकिंग यथासंभव सघन होती है। ऐसे क्रिस्टलों में बंधन स्थानीयकृत होता है और पूरे क्रिस्टल में फैला होता है। धातु क्रिस्टल में उच्च विद्युत और तापीय चालकता, धात्विक चमक और अस्पष्टता और आसान विकृति होती है।

क्रिस्टल लैटिस का वर्गीकरण सीमित मामलों से मेल खाता है। अधिकांश क्रिस्टल अकार्बनिक पदार्थमध्यवर्ती प्रकारों से संबंधित है - सहसंयोजक-आयनिक, आणविक-सहसंयोजक, आदि। उदाहरण के लिए, एक क्रिस्टल में ग्रेफाइटप्रत्येक परत के भीतर, बंधन सहसंयोजक-धात्विक होते हैं, और परतों के बीच वे अंतर-आणविक होते हैं।

समरूपता और बहुरूपता

कई क्रिस्टलीय पदार्थों की संरचना समान होती है। एक ही समय में, एक ही पदार्थ विभिन्न क्रिस्टल संरचनाएं बना सकता है। यह घटना में परिलक्षित होता है समाकृतिकताऔर बहुरूपता.

समाकृतिकताक्रिस्टल संरचनाओं में परमाणुओं, आयनों या अणुओं की एक दूसरे को प्रतिस्थापित करने की क्षमता में निहित है। यह शब्द (ग्रीक से " आईएसओ" - बराबर और " Morphe" - रूप) 1819 में ई. मित्शेरलिच द्वारा प्रस्तावित किया गया था। समरूपता का नियम 1821 में ई. मित्शेरलिच द्वारा इस प्रकार तैयार किया गया था: "समान संख्या में परमाणु, एक ही तरह से जुड़े हुए, समान क्रिस्टलीय रूप देते हैं; इसके अलावा, क्रिस्टलीय रूप परमाणुओं की रासायनिक प्रकृति पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल उनकी संख्या और सापेक्ष स्थिति से निर्धारित होता है।

बर्लिन विश्वविद्यालय की रासायनिक प्रयोगशाला में काम करते हुए, मित्सेरलिच ने सीसा, बेरियम और स्ट्रोंटियम सल्फेट्स के क्रिस्टल की पूर्ण समानता और कई अन्य पदार्थों के क्रिस्टलीय रूपों की समानता पर ध्यान आकर्षित किया। उनकी टिप्पणियों ने प्रसिद्ध स्वीडिश रसायनज्ञ जे.-या का ध्यान आकर्षित किया। बर्ज़ेलियस, जिन्होंने सुझाव दिया कि मित्शेर्लिच फॉस्फोरिक और आर्सेनिक एसिड के यौगिकों के उदाहरण का उपयोग करके देखे गए पैटर्न की पुष्टि करें। अध्ययन के परिणामस्वरूप, यह निष्कर्ष निकाला गया कि "नमक की दो श्रृंखलाएँ केवल इस मायने में भिन्न हैं कि एक में एसिड रेडिकल के रूप में आर्सेनिक होता है, और दूसरे में फॉस्फोरस होता है।" मित्सेरलिच की खोज ने बहुत जल्द ही खनिज विज्ञानियों का ध्यान आकर्षित किया, जिन्होंने खनिजों में तत्वों के आइसोमोर्फिक प्रतिस्थापन की समस्या पर शोध शुरू किया।

समरूपता से ग्रस्त पदार्थों के संयुक्त क्रिस्टलीकरण के दौरान ( समरूपीपदार्थ), मिश्रित क्रिस्टल (आइसोमोर्फिक मिश्रण) बनते हैं। यह तभी संभव है जब एक-दूसरे की जगह लेने वाले कण आकार में थोड़ा भिन्न हों (15% से अधिक नहीं)। इसके अलावा, आइसोमोर्फिक पदार्थों में परमाणुओं या आयनों की समान स्थानिक व्यवस्था होनी चाहिए और इसलिए, समान रूप से बाह्य रूपक्रिस्टल. ऐसे पदार्थों में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, फिटकरी। पोटैशियम फिटकरी के क्रिस्टल में KAl(SO 4) 2. 12H 2 O पोटैशियम धनायनों को आंशिक रूप से या पूरी तरह से रुबिडियम या अमोनियम धनायनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है, और एल्यूमीनियम धनायनों को क्रोमियम (III) या आयरन (III) धनायनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

समरूपता प्रकृति में व्यापक है। अधिकांश खनिज जटिल, परिवर्तनशील संरचना के समरूपी मिश्रण हैं। उदाहरण के लिए, खनिज स्पैलेराइट ZnS में, 20% तक जस्ता परमाणुओं को लोहे के परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है (जबकि ZnS और FeS में अलग-अलग क्रिस्टल संरचनाएं होती हैं)। समरूपता दुर्लभ और सूक्ष्म तत्वों के भू-रासायनिक व्यवहार, उनके वितरण से जुड़ी है चट्टानोंऔर अयस्क, जहां वे समरूपी अशुद्धियों के रूप में निहित हैं।

आइसोमोर्फिक प्रतिस्थापन कई को निर्धारित करता है लाभकारी गुणकृत्रिम सामग्री आधुनिक प्रौद्योगिकी- अर्धचालक, लौहचुम्बक, लेजर सामग्री।

कई पदार्थ क्रिस्टलीय रूप बना सकते हैं जिनकी संरचना और गुण अलग-अलग होते हैं, लेकिन संरचना समान होती है ( बहुरूपीसंशोधन)। बहुरूपता- ठोस और तरल क्रिस्टल की एक ही रासायनिक संरचना के साथ विभिन्न क्रिस्टल संरचनाओं और गुणों के साथ दो या दो से अधिक रूपों में मौजूद रहने की क्षमता। यह शब्द ग्रीक से आया है" बहुरूपिया"- विविध। बहुरूपता की घटना की खोज एम. क्लैप्रोथ ने की थी, जिन्होंने 1798 में पता लगाया था कि दो अलग-अलग खनिजों - कैल्साइट और अर्गोनाइट - की रासायनिक संरचना CaCO 3 समान है।

सरल पदार्थों के बहुरूपता को आमतौर पर एलोट्रॉपी कहा जाता है, जबकि बहुरूपता की अवधारणा गैर-क्रिस्टलीय एलोट्रोपिक रूपों (उदाहरण के लिए, गैसीय ओ 2 और ओ 3) पर लागू नहीं होती है। बहुरूपी रूपों का एक विशिष्ट उदाहरण कार्बन (हीरा, लोन्सडेलाइट, ग्रेफाइट, कार्बाइन और फुलरीन) का संशोधन है, जो गुणों में तेजी से भिन्न होता है। कार्बन के अस्तित्व का सबसे स्थिर रूप ग्रेफाइट है, हालांकि, सामान्य परिस्थितियों में इसके अन्य संशोधन अनिश्चित काल तक जारी रह सकते हैं। उच्च तापमान पर वे ग्रेफाइट में बदल जाते हैं। हीरे के मामले में, यह तब होता है जब ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म किया जाता है। विपरीत संक्रमण को प्राप्त करना अधिक कठिन है। न केवल उच्च तापमान (1200-1600 डिग्री सेल्सियस) की आवश्यकता होती है, बल्कि भारी दबाव की भी आवश्यकता होती है - 100 हजार वायुमंडल तक। पिघली हुई धातुओं (लोहा, कोबाल्ट, क्रोमियम और अन्य) की उपस्थिति में ग्रेफाइट को हीरे में बदलना आसान होता है।

आणविक क्रिस्टल के मामले में, बहुरूपता क्रिस्टल में अणुओं की अलग-अलग पैकिंग में या अणुओं के आकार में परिवर्तन में और आयनिक क्रिस्टल में - अलग-अलग रूप में प्रकट होती है। सापेक्ष स्थितिधनायन और ऋणायन। कुछ सरल और जटिल पदार्थों में दो से अधिक बहुरूप होते हैं। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन डाइऑक्साइड में दस संशोधन हैं, कैल्शियम फ्लोराइड - छह, अमोनियम नाइट्रेट - चार। आमतौर पर बहुरूपी संशोधनों को दर्शाया जाता है यूनानी अक्षरबी, सी, डी, ई, एफ,… उन संशोधनों से शुरू होते हैं जो स्थिर हैं कम तामपान.

जब किसी पदार्थ को भाप, घोल या पिघलाकर क्रिस्टलीकृत किया जाता है जिसमें कई बहुरूपी संशोधन होते हैं, तो पहले एक संशोधन बनता है जो दी गई शर्तों के तहत कम स्थिर होता है, जो फिर अधिक स्थिर में बदल जाता है। उदाहरण के लिए, जब फास्फोरस वाष्प संघनित होता है, तो सफेद फास्फोरस बनता है, जो सामान्य परिस्थितियों में धीरे-धीरे, लेकिन गर्म होने पर तुरंत लाल फास्फोरस में बदल जाता है। जब लेड हाइड्रॉक्साइड निर्जलित होता है, तो सबसे पहले (लगभग 70 डिग्री सेल्सियस) पीला बी-पीबीओ बनता है, जो कम तापमान पर कम स्थिर होता है, लगभग 100 डिग्री सेल्सियस पर यह लाल बी-पीबीओ में बदल जाता है, और 540 डिग्री सेल्सियस पर यह बदल जाता है; बी-पीबीओ में वापस।

एक बहुरूपी से दूसरे बहुरूपी में संक्रमण को बहुरूपी परिवर्तन कहा जाता है। ये परिवर्तन तब होते हैं जब तापमान या दबाव बदलता है और गुणों में अचानक परिवर्तन होता है।

एक संशोधन से दूसरे संशोधन में संक्रमण की प्रक्रिया प्रतिवर्ती या अपरिवर्तनीय हो सकती है। इस प्रकार, जब बीएन (बोरॉन नाइट्राइड) संरचना के एक सफेद नरम ग्रेफाइट जैसे पदार्थ को 1500-1800 डिग्री सेल्सियस और कई दसियों वायुमंडल के दबाव पर गर्म किया जाता है, तो इसका उच्च तापमान संशोधन बनता है - बोरज़ोन, कठोरता में हीरे के करीब। जब तापमान और दबाव सामान्य परिस्थितियों के अनुरूप मूल्यों तक कम हो जाता है, तो बोराज़ोन अपनी संरचना बनाए रखता है। प्रतिवर्ती संक्रमण का एक उदाहरण 95 डिग्री सेल्सियस पर सल्फर (ऑर्थोरहोमिक और मोनोक्लिनिक) के दो संशोधनों का पारस्परिक परिवर्तन है।

संरचना में महत्वपूर्ण परिवर्तन के बिना बहुरूपी परिवर्तन हो सकते हैं। कभी-कभी क्रिस्टल संरचना में बिल्कुल भी कोई बदलाव नहीं होता है, उदाहरण के लिए, 769 डिग्री सेल्सियस पर b-Fe से c-Fe में संक्रमण के दौरान, लोहे की संरचना नहीं बदलती है, लेकिन इसके लौहचुंबकीय गुण गायब हो जाते हैं।

रासायनिक-थर्मल उपचार (सीएचटी) कहा जाता है उष्मा उपचार, जिसमें थर्मल और का संयोजन शामिल है रसायनों के संपर्क में आनास्टील की सतह परत की संरचना, संरचना और गुणों को बदलने के लिए।

रासायनिक-थर्मल उपचार सामग्रियों को परिचालन गुण प्रदान करने के लिए उनके प्रसंस्करण के सबसे सामान्य प्रकारों में से एक है। सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधियां स्टील की सतह परत को कार्बन और नाइट्रोजन से संतृप्त करना है, दोनों अलग-अलग और एक साथ। ये सतह के कार्बराइजेशन (कार्बराइजेशन) की प्रक्रियाएं हैं, नाइट्राइडिंग - नाइट्रोजन के साथ स्टील की सतह की संतृप्ति, नाइट्रोकार्बराइजेशन और साइनाइडेशन - स्टील की सतह परतों में कार्बन और नाइट्रोजन का संयुक्त परिचय। अन्य तत्वों (क्रोम - प्रसार क्रोम चढ़ाना, बोरॉन - बोराइडिंग, सिलिकॉन - सिलिकॉन चढ़ाना और एल्यूमीनियम - एल्युमिनाइजिंग) के साथ स्टील की सतह परतों की संतृप्ति का उपयोग बहुत कम बार किया जाता है। जस्ता के साथ एक भाग की सतह की प्रसार संतृप्ति की प्रक्रिया को गैल्वनाइजिंग कहा जाता है, और टाइटेनियम के साथ - टाइटैनेशन।

रासायनिक-थर्मल उपचार प्रक्रिया एक बहु-चरण प्रक्रिया है जिसमें तीन क्रमिक चरण शामिल हैं:

1. सतह के निकट या सीधे धातु की सतह पर संतृप्त वातावरण में सक्रिय परमाणुओं का निर्माण। प्रसार प्रवाह की शक्ति, अर्थात्। प्रति इकाई समय में बनने वाले सक्रिय परमाणुओं की संख्या संतृप्त माध्यम की संरचना और एकत्रीकरण की स्थिति पर निर्भर करती है, जो ठोस, तरल या गैसीय हो सकता है, एक दूसरे के साथ व्यक्तिगत घटकों की बातचीत, तापमान, दबाव और रासायनिक संरचनाइस्पात।

2. संतृप्ति सतह द्वारा गठित सक्रिय परमाणुओं का अधिशोषण (सोखना)। सोखना एक जटिल प्रक्रिया है जो संतृप्ति सतह पर गैर-स्थिर तरीके से होती है। भौतिक (प्रतिवर्ती) सोखना और रासायनिक सोखना (रसायनशोषण) के बीच अंतर किया जाता है। रासायनिक-थर्मल उपचार के दौरान, इस प्रकार के सोखना एक दूसरे पर ओवरलैप होते हैं। भौतिक सोखना वैन डेर वाल्स आकर्षण बलों की कार्रवाई के कारण संतृप्त तत्व (सोखना) के सोखने वाले परमाणुओं के गठित सतह (सोखने वाले) के आसंजन की ओर जाता है, और यह सोखना प्रक्रिया की आसान उलटने की विशेषता है - विशोषण। रसायनशोषण के दौरान, अधिशोषक और अधिशोषक के परमाणुओं के बीच एक अंतःक्रिया होती है, जो प्रकृति और शक्ति में रसायन के करीब होती है।

3. प्रसार - संसाधित होने वाली धातु की जाली में अधिशोषित परमाणुओं की गति। प्रसार प्रक्रिया तभी संभव है जब संसाधित होने वाली सामग्री में फैलाने वाले तत्व की घुलनशीलता हो और प्रक्रिया को आगे बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करने के लिए पर्याप्त उच्च तापमान हो। प्रसार परत की मोटाई, और इसलिए उत्पाद की सतह की कठोर परत की मोटाई, रासायनिक-थर्मल उपचार की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है। परत की मोटाई कई कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है जैसे संतृप्ति तापमान, संतृप्ति प्रक्रिया की अवधि, स्टील संरचना, यानी। इसमें कुछ मिश्र धातु तत्वों की सामग्री, उत्पाद की सतह के बीच और संतृप्त परत की गहराई में संतृप्त तत्व की एकाग्रता ढाल।

काटने का उपकरण संसाधित होने वाली धातु के साथ लंबे समय तक संपर्क और घर्षण की स्थिति में काम करता है। ऑपरेशन के दौरान, कटिंग एज का कॉन्फ़िगरेशन और गुण अपरिवर्तित रहना चाहिए। काटने के उपकरण के निर्माण के लिए सामग्री में उच्च कठोरता (IKS 60-62) और पहनने का प्रतिरोध होना चाहिए, अर्थात। क्षमता लंबे समय तकघर्षण स्थितियों के तहत किनारे के काटने के गुणों को बनाए रखें।

संसाधित सामग्रियों की कठोरता जितनी अधिक होगी, चिप्स उतने ही मोटे होंगे और काटने की गति जितनी अधिक होगी, काटने की प्रक्रिया पर उतनी अधिक ऊर्जा खर्च होगी। यांत्रिक ऊर्जा तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। उत्पन्न गर्मी कटर, वर्कपीस और चिप्स को गर्म करती है और आंशिक रूप से नष्ट हो जाती है। इसलिए, उपकरण सामग्री के लिए मुख्य आवश्यकता उच्च ताप प्रतिरोध है, अर्थात। ऑपरेशन के दौरान लंबे समय तक हीटिंग के दौरान कठोरता और काटने के गुणों को बनाए रखने की क्षमता। गर्मी प्रतिरोध के आधार पर, काटने के उपकरण के लिए टूल स्टील्स के तीन समूह हैं: गैर-गर्मी प्रतिरोधी, अर्ध-गर्मी प्रतिरोधी और गर्मी प्रतिरोधी।

जब काटने की प्रक्रिया के दौरान गैर-गर्मी प्रतिरोधी स्टील्स को 200-300 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो सख्त होने वाले मार्टेंसाइट से कार्बन निकलता है और सीमेंटाइट-प्रकार के कार्बाइड का जमाव शुरू हो जाता है। इससे काटने के उपकरण की कठोरता और घिसावट के प्रतिरोध में कमी आती है। गैर-गर्मी प्रतिरोधी स्टील्स में कार्बन और कम-मिश्र धातु स्टील्स शामिल हैं। अर्ध-गर्मी प्रतिरोधी स्टील, जिसमें कुछ मध्यम-मिश्र धातु स्टील शामिल हैं, उदाहरण के लिए 9Kh5VF, 300-500 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक कठोरता बनाए रखते हैं। गर्मी प्रतिरोधी स्टील्स 600 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गर्म होने पर अपनी कठोरता बनाए रखते हैं और पहनने के प्रतिरोध को बनाए रखते हैं।

कार्बन और कम-मिश्र धातु स्टील्स में अपेक्षाकृत कम गर्मी प्रतिरोध और कम कठोरता होती है, इसलिए उनका उपयोग कम काटने की गति पर आसान काम करने की स्थिति के लिए किया जाता है। उच्च गति वाले स्टील, जिनमें उच्च ताप प्रतिरोध और कठोरता होती है, का उपयोग अधिक गंभीर कार्य स्थितियों के लिए किया जाता है। कार्बाइड और सिरेमिक सामग्री और भी अधिक काटने की गति की अनुमति देती है। मौजूदा सामग्रियों में से, बोरॉन नाइट्राइड, एल्बोर में सबसे अधिक गर्मी प्रतिरोध है, एल्बोर उच्च गति पर कठोर स्टील जैसी उच्च कठोरता वाली सामग्रियों के प्रसंस्करण की अनुमति देता है।

अधिकांश ठोसों में क्रिस्टलीय संरचना होती है। क्रिस्टल लैटिसप्रत्येक क्रिस्टल के लिए अलग-अलग, समान संरचनात्मक इकाइयों को दोहराने से निर्मित। इस संरचनात्मक इकाई को "इकाई कोशिका" कहा जाता है। दूसरे शब्दों में, क्रिस्टल जाली एक ठोस की स्थानिक संरचना के प्रतिबिंब के रूप में कार्य करती है।

क्रिस्टल जाली को विभिन्न तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है।

मैं। क्रिस्टल की समरूपता के अनुसारजालकों को घन, चतुष्कोणीय, समचतुर्भुज, षट्कोणीय में वर्गीकृत किया गया है।

यह वर्गीकरण क्रिस्टल के ऑप्टिकल गुणों, साथ ही उनकी उत्प्रेरक गतिविधि का आकलन करने के लिए सुविधाजनक है।

द्वितीय. कणों की प्रकृति से, जाली नोड्स पर स्थित है और रासायनिक बंधन के प्रकार सेउनके बीच एक अंतर है परमाणु, आणविक, आयनिक और धातु क्रिस्टल जाली. क्रिस्टल में बंधन का प्रकार कठोरता, पानी में घुलनशीलता, घोल की गर्मी और संलयन की गर्मी और विद्युत चालकता में अंतर निर्धारित करता है।

महत्वपूर्ण विशेषताक्रिस्टल है क्रिस्टल जाली ऊर्जा,केजे/मोल – वह ऊर्जा जो किसी दिए गए क्रिस्टल को नष्ट करने के लिए खर्च की जानी चाहिए।

आणविक जाली

आणविक क्रिस्टलकमजोर अंतर-आणविक बंधों (वैन डेर वाल्स बल) या हाइड्रोजन बंधों द्वारा क्रिस्टल जाली की कुछ स्थितियों में रखे गए अणुओं से मिलकर बनता है। ये जाली सहसंयोजक बंधन वाले पदार्थों की विशेषता हैं।

आणविक जाली वाले बहुत सारे पदार्थ हैं। यह बड़ी संख्या कार्बनिक यौगिक(चीनी, नेफ़थलीन, आदि), क्रिस्टलीय पानी (बर्फ), ठोस कार्बन डाईऑक्साइड("सूखी बर्फ"), ठोस हाइड्रोजन हैलाइड, आयोडीन, ठोस गैसें, जिसमें महान लोग भी शामिल हैं,

गैर-ध्रुवीय और निम्न-ध्रुवीय अणुओं (सीएच 4, सीओ 2, आदि) वाले पदार्थों के लिए क्रिस्टल जाली की ऊर्जा न्यूनतम है।

अधिक ध्रुवीय अणुओं द्वारा निर्मित जालकों में क्रिस्टल जालक ऊर्जा भी अधिक होती है। सबसे बड़ी ऊर्जा उन जालीयों में होती है जिनमें बनने वाले पदार्थ होते हैं हाइड्रोजन बांड(एच 2 ओ, एनएच 3)।

अणुओं के बीच कमजोर अंतःक्रिया के कारण, ये पदार्थ अस्थिर, गलने योग्य, कम कठोरता वाले, विद्युत प्रवाह (डाइलेक्ट्रिक्स) का संचालन नहीं करने वाले और कम तापीय चालकता वाले होते हैं।

परमाणु जाली

नोड्स में परमाणु क्रिस्टल जालीइसमें एक या अलग-अलग तत्वों के परमाणु तीनों अक्षों के साथ सहसंयोजक बंधों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं। ऐसा क्रिस्टलजिन्हें भी कहा जाता है सहसंयोजक, संख्या में अपेक्षाकृत कम हैं।

इस प्रकार के क्रिस्टल के उदाहरणों में हीरा, सिलिकॉन, जर्मेनियम, टिन और क्रिस्टल भी शामिल हैं जटिल पदार्थ, जैसे बोरोन नाइट्राइड, एल्यूमीनियम नाइट्राइड, क्वार्ट्ज, सिलिकॉन कार्बाइड। इन सभी पदार्थों में हीरे जैसी जाली होती है।

ऐसे पदार्थों में क्रिस्टल जाली की ऊर्जा व्यावहारिक रूप से रासायनिक बंधन (200 - 500 kJ/mol) की ऊर्जा से मेल खाती है। यह उनके भौतिक गुणों को निर्धारित करता है: उच्च कठोरता, गलनांक और क्वथनांक।

इन क्रिस्टलों के विद्युत प्रवाहकीय गुण विविध हैं: हीरा, क्वार्ट्ज, बोरान नाइट्राइड ढांकता हुआ हैं; सिलिकॉन, जर्मेनियम - अर्धचालक; धात्विक ग्रे टिन बिजली का अच्छा संचालन करता है।

परमाणु क्रिस्टल जाली वाले क्रिस्टल में, एक अलग संरचनात्मक इकाई को अलग करना असंभव है। संपूर्ण एकल क्रिस्टल है एक विशाल अणु.

आयनिक जाली

नोड्स में आयनिक जालीसकारात्मक और नकारात्मक आयन वैकल्पिक होते हैं, जिनके बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बल कार्य करते हैं। आयनिक क्रिस्टल आयनिक बंधों के साथ यौगिक बनाते हैं, उदाहरण के लिए, सोडियम क्लोराइड NaCl, पोटेशियम फ्लोराइड और KF, आदि। आयनिक यौगिकों में जटिल आयन भी शामिल हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, NO 3 -, SO 4 2 -।

आयनिक क्रिस्टल भी एक विशाल अणु होते हैं जिनमें प्रत्येक आयन अन्य सभी आयनों से महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित होता है।

आयनिक क्रिस्टल जाली की ऊर्जा महत्वपूर्ण मूल्यों तक पहुँच सकती है। तो, E (NaCl) = 770 kJ/mol, और E (BeO) = 4530 kJ/mol।

आयनिक क्रिस्टल में उच्च गलनांक और क्वथनांक और उच्च शक्ति होती है, लेकिन वे भंगुर होते हैं। उनमें से कई खराब तरीके से बिजली का संचालन करते हैं कमरे का तापमान(धातुओं की तुलना में कम परिमाण के लगभग बीस क्रम), लेकिन बढ़ते तापमान के साथ विद्युत चालकता में वृद्धि देखी गई है।

धातु की जाली

धातु क्रिस्टलसरलतम क्रिस्टल संरचनाओं के उदाहरण दीजिए।

धातु क्रिस्टल की जाली में धातु आयनों को लगभग गोले के रूप में माना जा सकता है। में कठोर धातुएँइन गेंदों को अधिकतम घनत्व के साथ पैक किया जाता है, जैसा कि अधिकांश धातुओं के महत्वपूर्ण घनत्व (सोडियम के लिए 0.97 ग्राम/सेमी 3, तांबे के लिए 8.92 ग्राम/सेमी 3 से लेकर टंगस्टन और सोने के लिए 19.30 ग्राम/सेमी 3) से संकेत मिलता है। एक परत में गेंदों की सबसे घनी पैकिंग एक हेक्सागोनल पैकिंग है, जिसमें प्रत्येक गेंद छह अन्य गेंदों (एक ही विमान में) से घिरी होती है। किन्हीं तीन आसन्न गेंदों के केंद्र एक समबाहु त्रिभुज बनाते हैं।

धातुओं के गुण जैसे उच्च लचीलापन और लचीलापन धातु की झंझरी में कठोरता की कमी का संकेत देते हैं: उनके विमान एक दूसरे के सापेक्ष काफी आसानी से चलते हैं।

वैलेंस इलेक्ट्रॉन सभी परमाणुओं के साथ बंधन के निर्माण में भाग लेते हैं और धातु के टुकड़े के पूरे आयतन में स्वतंत्र रूप से घूमते हैं। यह संकेत दिया गया है उच्च मूल्यविद्युत चालकता और तापीय चालकता।

क्रिस्टल जाली ऊर्जा के संदर्भ में, धातुएं आणविक और सहसंयोजक क्रिस्टल के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेती हैं। क्रिस्टल जाली की ऊर्जा है:

इस प्रकार, ठोस पदार्थों के भौतिक गुण महत्वपूर्ण रूप से रासायनिक बंधन और संरचना के प्रकार पर निर्भर करते हैं।

ठोसों की संरचना एवं गुण

विशेषताएँ	क्रिस्टल
धातु	ईओण का	मोलेकुलर	परमाणु
उदाहरण	के, अल, सीआर, फ़े	NaCl, KNO3	मैं 2, नेफ़थलीन	हीरा, क्वार्ट्ज
संरचनात्मक कण	सकारात्मक आयन और मोबाइल इलेक्ट्रॉन	धनायन और ऋणायन	अणुओं	परमाणुओं
रासायनिक बंधन का प्रकार	धातु	ईओण का	अणुओं में - सहसंयोजक; अणुओं के बीच - वैन डेर वाल्स बल और हाइड्रोजन बांड	परमाणुओं के बीच - सहसंयोजक
टी पिघल रहा है	उच्च	उच्च	कम	बहुत ऊँचा
क्वथनांक	उच्च	उच्च	कम	बहुत ऊँचा
यांत्रिक विशेषताएं	कठोर, लचीला, चिपचिपा	कठोर, भंगुर	कोमल	बहुत कठिन
इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी	अच्छे मार्गदर्शक	ठोस रूप में - ढांकता हुआ; पिघले या घोल में - कंडक्टर	पारद्युतिक	डाइलेक्ट्रिक्स (ग्रेफाइट को छोड़कर)
घुलनशीलता
पानी में	अघुलनशील	घुलनशील	अघुलनशील	अघुलनशील
गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में	अघुलनशील	अघुलनशील	घुलनशील	अघुलनशील

(प्रतिक्रियाओं की सभी परिभाषाएँ, सूत्र, ग्राफ़ और समीकरण रिकॉर्ड पर दिए गए हैं।)

बॉयल के परमाणु-आणविक सिद्धांत के अनुसार, सभी पदार्थ अणुओं से बने होते हैं निरंतर गति. लेकिन क्या पदार्थों में कोई विशिष्ट संरचना होती है? या क्या वे बस बेतरतीब ढंग से घूमने वाले अणुओं से बने हैं?

वास्तव में, वायुमंडल में मौजूद सभी पदार्थों की एक स्पष्ट संरचना होती है। ठोस अवस्था. परमाणु और अणु गति करते हैं, लेकिन कणों के बीच आकर्षण और प्रतिकर्षण बल संतुलित होते हैं, इसलिए परमाणु और अणु अंतरिक्ष में एक निश्चित बिंदु पर स्थित होते हैं (लेकिन तापमान के आधार पर छोटे उतार-चढ़ाव करते रहते हैं)। ऐसी संरचनाओं को कहा जाता है क्रिस्टल जाली. वे स्थान जिनमें अणु, आयन या परमाणु स्वयं स्थित होते हैं, कहलाते हैं नोड्स. और नोड्स के बीच की दूरी कहलाती है - पहचान की अवधि. अंतरिक्ष में कणों की स्थिति के आधार पर, वे कई प्रकार के होते हैं:

1. परमाणु;
2. आयनिक;
3. आणविक;
4. धातु।

तरल और गैसीय अवस्था में, पदार्थों में स्पष्ट जाली नहीं होती है; उनके अणु अव्यवस्थित रूप से चलते हैं, यही कारण है कि उनका कोई आकार नहीं होता है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन, जब गैसीय अवस्था में होती है, एक रंगहीन, गंधहीन गैस होती है; तरल अवस्था में (-194 डिग्री पर) यह एक नीला घोल होती है। जब तापमान -219 डिग्री तक गिर जाता है तो ऑक्सीजन ठोस अवस्था में बदल जाती है और लाल हो जाती है। जाली, जबकि यह बर्फ जैसे द्रव्यमान में बदल जाती है नीला.

दिलचस्प बात यह है कि अनाकार पदार्थों की कोई स्पष्ट संरचना नहीं होती है, यही कारण है कि उनके सख्त गलनांक और क्वथनांक नहीं होते हैं। गर्म करने पर, राल और प्लास्टिसिन धीरे-धीरे नरम हो जाते हैं और तरल हो जाते हैं, उनमें स्पष्ट संक्रमण चरण नहीं होता है;

परमाणु क्रिस्टल जाली

जैसा कि नाम से पता चलता है, नोड्स में परमाणु होते हैं। ये पदार्थ बहुत मजबूत और टिकाऊ होते हैं, चूँकि कणों के बीच एक सहसंयोजक बंधन बनता है। पड़ोसी परमाणु एक दूसरे के साथ इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी साझा करते हैं (या बल्कि, उनके इलेक्ट्रॉन बादल एक दूसरे के ऊपर परतदार होते हैं), और इसलिए वे एक दूसरे से बहुत अच्छी तरह से जुड़े हुए हैं। सबसे स्पष्ट उदाहरण हीरा है, जिसकी मोह पैमाने पर कठोरता सबसे अधिक है। दिलचस्प बात यह है कि ग्रेफाइट की तरह हीरे में भी कार्बोहाइड्रेट होते हैं। ग्रेफाइट एक बहुत ही भंगुर पदार्थ है (मोह कठोरता 1), जो है एक स्पष्ट उदाहरणकितना प्रजाति पर निर्भर करता है.

परमाणु क्षेत्र जालीप्रकृति में खराब रूप से वितरित, इसमें शामिल हैं: क्वार्ट्ज, बोरॉन, रेत, सिलिकॉन, सिलिकॉन ऑक्साइड (IV), जर्मेनियम, रॉक क्रिस्टल। इन पदार्थों की विशेषता उच्च गलनांक, शक्ति होती है और ये यौगिक पानी में बहुत कठोर और अघुलनशील होते हैं। परमाणुओं के बीच बहुत मजबूत बंधन के कारण, ये रासायनिक यौगिकवे दूसरों के साथ बमुश्किल बातचीत करते हैं और बहुत खराब व्यवहार करते हैं।

आयनिक क्रिस्टल जाली

इस प्रकार में, आयन प्रत्येक नोड पर स्थित होते हैं। तदनुसार, यह प्रकार आयनिक बंधन वाले पदार्थों की विशेषता है, उदाहरण के लिए: पोटेशियम क्लोराइड, कैल्शियम सल्फेट, कॉपर क्लोराइड, सिल्वर फॉस्फेट, कॉपर हाइड्रॉक्साइड, और इसी तरह। ऐसी कण कनेक्शन योजना वाले पदार्थों में शामिल हैं;

• नमक;
• धातु हाइड्रॉक्साइड;
• धातु आक्साइड.

सोडियम क्लोराइड में प्रत्यावर्ती धनात्मक (Na +) और ऋणात्मक (Cl -) आयन होते हैं। एक नोड में स्थित एक क्लोरीन आयन दो सोडियम आयनों (विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के कारण) को आकर्षित करता है जो पड़ोसी नोड्स में स्थित होते हैं। इस प्रकार, एक घन बनता है जिसमें कण आपस में जुड़े होते हैं।

आयनिक जाली की विशेषता ताकत, अपवर्तकता, स्थिरता, कठोरता और गैर-अस्थिरता है। कुछ पदार्थ विद्युत का संचालन कर सकते हैं।

आणविक क्रिस्टल जाली

इस संरचना के नोड्स में अणु होते हैं जो कसकर एक साथ पैक होते हैं। ऐसे पदार्थों की विशेषता सहसंयोजक ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय बंधन होते हैं। दिलचस्प बात यह है कि इसकी परवाह किए बिना सहसंयोजक बंधन, आप कणों के बीच बहुत कमजोर आकर्षण बनाते हैं (कमजोर वैन डेर वाल्स बलों के कारण)। इसीलिए ऐसे पदार्थ बहुत नाजुक होते हैं, इनका क्वथनांक और गलनांक कम होता है और ये अस्थिर भी होते हैं। इन पदार्थों में शामिल हैं: पानी, कार्बनिक पदार्थ (चीनी, नेफ़थलीन), कार्बन मोनोऑक्साइड (IV), हाइड्रोजन सल्फाइड, उत्कृष्ट गैसें, दो- (हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, क्लोरीन, नाइट्रोजन, आयोडीन), तीन- (ओजोन), चार- (फॉस्फोरस) ), आठ-परमाणु (सल्फर) पदार्थ, इत्यादि।

में से एक विशिष्ट विशेषताएं — इसका मतलब यह है कि संरचनात्मक और स्थानिक मॉडल सभी चरणों (ठोस, तरल और गैसीय दोनों) में संरक्षित है।

धातु क्रिस्टल जाली

नोड्स पर आयनों की उपस्थिति के कारण, धातु जाली एक आयनिक जाली के समान दिखाई दे सकती है। वास्तव में, ये दो पूरी तरह से अलग मॉडल हैं विभिन्न गुण.

धातु आयनिक की तुलना में बहुत अधिक लचीली और नमनीय होती है, इसमें ताकत, उच्च विद्युत और तापीय चालकता होती है, ये पदार्थ अच्छी तरह से पिघलते हैं और विद्युत प्रवाह को अच्छी तरह से संचालित करते हैं। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि नोड्स में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए धातु आयन (धनायन) होते हैं, जो पूरे ढांचे में घूम सकते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह सुनिश्चित होता है। कण अपने नोड के चारों ओर अव्यवस्थित रूप से घूमते हैं (उनके पास आगे जाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है), लेकिन जैसे ही एक विद्युत क्षेत्र प्रकट होता है, इलेक्ट्रॉन एक धारा बनाते हैं और सकारात्मक से नकारात्मक क्षेत्र की ओर भागते हैं।

धातु क्रिस्टल जाली धातुओं की विशेषता है, उदाहरण के लिए: सीसा, सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम, चांदी, लोहा, जस्ता, प्लैटिनम इत्यादि। अन्य बातों के अलावा, इसे कई प्रकार की पैकेजिंग में विभाजित किया गया है: हेक्सागोनल, शरीर-केंद्रित (कम से कम घना) और चेहरा-केंद्रित। पहला पैकेज जिंक, कोबाल्ट, मैग्नीशियम के लिए, दूसरा बेरियम, आयरन, सोडियम के लिए, तीसरा तांबा, एल्यूमीनियम और कैल्शियम के लिए विशिष्ट है।

इस प्रकार, झंझरी के प्रकार पर निर्भर करता हैकई गुण निर्भर करते हैं, साथ ही पदार्थ की संरचना भी। प्रकार को जानकर, आप अनुमान लगा सकते हैं, उदाहरण के लिए, किसी वस्तु की अपवर्तकता या शक्ति क्या होगी।

यह व्यक्तिगत परमाणु या अणु नहीं हैं जो रासायनिक अंतःक्रिया में प्रवेश करते हैं, बल्कि पदार्थ हैं।

हमारा कार्य पदार्थ की संरचना से परिचित होना है।

कम तापमान पर पदार्थ स्थिर ठोस अवस्था में होते हैं।

☼ प्रकृति में सबसे कठोर पदार्थ हीरा है। उन्हें सभी रत्नों का राजा माना जाता है कीमती पत्थर. और इसके नाम का ग्रीक में अर्थ "अविनाशी" है। हीरे को लंबे समय से चमत्कारी पत्थर के रूप में देखा जाता रहा है। ऐसा माना जाता था कि हीरा पहनने वाले व्यक्ति को पेट के रोग नहीं होते, उस पर जहर का असर नहीं होता, बुढ़ापे तक उसकी याददाश्त और खुशमिजाज बनी रहती है और उसे शाही अनुग्रह प्राप्त होता है।

☼ एक हीरा जिसे आभूषण प्रसंस्करण - काटने, चमकाने - के अधीन किया गया है, हीरा कहलाता है।

थर्मल कंपन के परिणामस्वरूप पिघलने पर, कणों का क्रम बाधित हो जाता है, वे गतिशील हो जाते हैं, जबकि रासायनिक बंधन की प्रकृति बाधित नहीं होती है। इस प्रकार, ठोस और तरल अवस्था के बीच कोई बुनियादी अंतर नहीं है।

द्रव तरलता (अर्थात बर्तन का आकार लेने की क्षमता) प्राप्त कर लेता है।

तरल क्रिस्टल

लिक्विड क्रिस्टल की खोज 19वीं सदी के अंत में हुई थी, लेकिन इसका अध्ययन पिछले 20-25 वर्षों में किया गया है। आधुनिक तकनीक के कई डिस्प्ले डिवाइस, उदाहरण के लिए, कुछ इलेक्ट्रॉनिक घड़ियाँ और मिनी-कंप्यूटर, लिक्विड क्रिस्टल पर काम करते हैं।

सामान्य तौर पर, "लिक्विड क्रिस्टल" शब्द "से कम असामान्य नहीं लगते।" गर्म बर्फ". हालाँकि, वास्तव में, बर्फ गर्म भी हो सकती है, क्योंकि... 10,000 से अधिक एटीएम के दबाव पर। पानी की बर्फ 200 0 C से ऊपर के तापमान पर पिघलती है। "तरल क्रिस्टल" संयोजन की असामान्यता यह है कि तरल अवस्था संरचना की गतिशीलता को इंगित करती है, और क्रिस्टल सख्त क्रम को दर्शाता है।

यदि किसी पदार्थ में लम्बी या लैमेलर आकृति के बहुपरमाणुक अणु होते हैं और एक विषम संरचना होती है, तो जब यह पिघलता है, तो ये अणु एक दूसरे के सापेक्ष एक निश्चित तरीके से उन्मुख होते हैं (उनकी लंबी धुरी समानांतर होती है)। इस मामले में, अणु स्वतंत्र रूप से स्वयं के समानांतर घूम सकते हैं, अर्थात। सिस्टम किसी तरल पदार्थ की तरलता विशेषता का गुण प्राप्त कर लेता है। साथ ही, सिस्टम एक क्रमबद्ध संरचना को बरकरार रखता है, जो क्रिस्टल की गुणों की विशेषता को निर्धारित करता है।

ऐसी संरचना की उच्च गतिशीलता इसे बहुत कमजोर प्रभावों (थर्मल, इलेक्ट्रिकल, आदि) के माध्यम से नियंत्रित करना संभव बनाती है, अर्थात। किसी पदार्थ के गुणों को, जिसमें ऑप्टिकल वाले भी शामिल हैं, बहुत कम ऊर्जा खपत के साथ जानबूझकर बदलना, जिसका उपयोग आधुनिक तकनीक में किया जाता है।

क्रिस्टल जाली के प्रकार

कोई भी रासायनिक पदार्थ बड़ी संख्या में समान कणों से मिलकर बनता है जो आपस में जुड़े होते हैं।

कम तापमान पर, जब थर्मल मूवमेंट मुश्किल होता है, कण सख्ती से अंतरिक्ष और रूप में उन्मुख होते हैं क्रिस्टल लैटिस.

क्रिस्टल लैटिस - यह अंतरिक्ष में कणों की ज्यामितीय रूप से सही व्यवस्था वाली एक संरचना।

क्रिस्टल जाली में ही, नोड्स और इंटरनोडल स्पेस को प्रतिष्ठित किया जाता है।

स्थितियों के आधार पर वही पदार्थ (पी, टी,...)विभिन्न क्रिस्टलीय रूपों में मौजूद है (यानी उनके पास अलग-अलग क्रिस्टल लैटिस हैं) - एलोट्रोपिक संशोधन जो गुणों में भिन्न होते हैं।

उदाहरण के लिए, कार्बन के चार संशोधन ज्ञात हैं: ग्रेफाइट, डायमंड, कार्बाइन और लोन्सडेलाइट।

☼ क्रिस्टलीय कार्बन की चौथी किस्म, "लोन्सडेलाइट" बहुत कम ज्ञात है। इसे उल्कापिंडों में खोजा गया और कृत्रिम रूप से प्राप्त किया गया, और इसकी संरचना का अभी भी अध्ययन किया जा रहा है।

☼ कालिख, कोक और चारकोल को कार्बन के अनाकार पॉलिमर के रूप में वर्गीकृत किया गया था। हालाँकि, अब यह ज्ञात हो गया है कि ये भी क्रिस्टलीय पदार्थ हैं।

☼ वैसे, कालिख में चमकदार काले कण पाए जाते थे, जिन्हें "मिरर कार्बन" कहा जाता था। मिरर कार्बन रासायनिक रूप से निष्क्रिय, गर्मी प्रतिरोधी, गैसों और तरल पदार्थों के प्रति अभेद्य है, इसकी सतह चिकनी है और यह जीवित ऊतकों के साथ बिल्कुल अनुकूल है।

☼ ग्रेफाइट नाम इतालवी "ग्रैफिटो" से आया है - मैं लिखता हूं, मैं चित्र बनाता हूं। ग्रेफाइट एक गहरे भूरे रंग का क्रिस्टल है जिसमें कमजोर धात्विक चमक होती है और इसमें एक स्तरित जाली होती है। ग्रेफाइट क्रिस्टल में परमाणुओं की व्यक्तिगत परतें, एक दूसरे से अपेक्षाकृत कमजोर रूप से जुड़ी होती हैं, आसानी से एक दूसरे से अलग हो जाती हैं।

क्रिस्टल जाली के प्रकार

	ईओण का			धातु
क्रिस्टल जाली, संरचनात्मक इकाई के नोड्स में क्या है	आयनों	परमाणुओं	अणुओं	परमाणु और धनायन
नोड के कणों के बीच रासायनिक बंधन का प्रकार	ईओण का		सहसंयोजक: ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय	धातु
क्रिस्टल कणों के बीच परस्पर क्रिया बल	इलेक्ट्रोस्टैटिक तार्किक	सहसंयोजक	अंतरआण्विक- नया	इलेक्ट्रोस्टैटिक तार्किक
भौतिक गुण, क्रिस्टल जाली के कारण होता है	· आयनों के बीच आकर्षण बल प्रबल होते हैं, · टी पी एल. (दुर्दम्य), · पानी में आसानी से घुल जाता है, · पिघला और घोल विद्युत धारा का संचालन करता है,	गैर-वाष्पशील (कोई गंध नहीं) · परमाणुओं के बीच सहसंयोजक बंधन बड़े होते हैं, · टी पी एल. और टी किप बहुत है,	· पानी में न घुलें, · पिघला हुआ विद्युत प्रवाह संचालित नहीं करता है · अणुओं के बीच आकर्षण बल छोटे होते हैं, · टी पी एल. ↓,	कुछ पानी में घुलनशील हैं, · एक अस्थिर गंध है · अंतःक्रिया बल बड़े हैं,
· टी पी एल. ,उच्च ताप और विद्युत चालकता	भौतिक राज्य	भौतिक राज्य	सामान्य परिस्थितियों में पदार्थ मुश्किल मुश्किल,	सामान्य परिस्थितियों में पदार्थ गैसीय तरल
तरल(एन	जी)	उदाहरण अधिकांश लवण, क्षार, विशिष्ट धातुओं के ऑक्साइड सी (हीरा, ग्रेफाइट), सी, जीई, बी, सीओओ 2, सीएसी 2,	SiC (कार्बोरंडम), BN, Fe 3 C, TaC (t pl. =3800 0 C) लाल और काला फास्फोरस. कुछ धातुओं के ऑक्साइड.	सभी गैसें, तरल पदार्थ, अधिकांश अधातुएँ: अक्रिय गैसें, हैलोजन, H 2, N 2, O 2, O 3, P 4 (सफ़ेद), S 8। अधातुओं के हाइड्रोजन यौगिक, अधातुओं के ऑक्साइड: H 2 O,

सीओ 2 "सूखी बर्फ"। अधिकांश कार्बनिक यौगिक.

1. धातुएँ, मिश्रधातुएँ

यदि ठंडा होने पर क्रिस्टल की वृद्धि दर कम हो, तो एक कांच जैसी अवस्था (अनाकार) बनती है।

		आवर्त सारणी में किसी तत्व की स्थिति और उसके सरल पदार्थ के क्रिस्टल जालक के बीच संबंध।
				आवर्त सारणी में किसी तत्व की स्थिति और उसके संगत तत्व के क्रिस्टल जालक के बीच घनिष्ठ संबंध है।				समूह	तृतीय
सातवीं आठवीं एन ई आर और								हे
						डी	एच 2	एन 2
	आवर्त सारणी में किसी तत्व की स्थिति और उसके संगत तत्व के क्रिस्टल जालक के बीच घनिष्ठ संबंध है।					O2	एफ 2	पी 4
								एस 8
								सीएल2
बीआर 2 मैं 2		धातु					प्रकार	क्रिस्टल लैटिस

शेष तत्वों के सरल पदार्थों में धात्विक क्रिस्टल जाली होती है।

फिक्सिंग

व्याख्यान सामग्री का अध्ययन करें और निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर अपनी नोटबुक में लिखित रूप में दें:

1. क्रिस्टल जाली क्या है?
2. किस प्रकार की क्रिस्टल जाली मौजूद हैं?
3. योजना के अनुसार प्रत्येक प्रकार के क्रिस्टल जाली को चिह्नित करें: क्रिस्टल जाली के नोड्स में क्या है, संरचनात्मक इकाई → नोड के कणों के बीच रासायनिक बंधन का प्रकार → क्रिस्टल के कणों के बीच परस्पर क्रिया बल → क्रिस्टल के कारण भौतिक गुण जाली → सामान्य परिस्थितियों में पदार्थ की समग्र अवस्था → उदाहरण

इस विषय पर पूर्ण कार्य:

1. रोजमर्रा की जिंदगी में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले निम्नलिखित पदार्थों में किस प्रकार की क्रिस्टल जाली होती है: पानी, एसिटिक एसिड (सीएच 3 सीओओएच), चीनी (सी 12 एच 22 ओ 11), पोटाश उर्वरक(KCl), नदी की रेत (SiO 2) - गलनांक 1710 0 C, अमोनिया (NH 3), टेबल नमक? एक सामान्य निष्कर्ष निकालें: किसी पदार्थ के किन गुणों से कोई उसके क्रिस्टल जाली के प्रकार का निर्धारण कर सकता है?
2. दिए गए पदार्थों के सूत्रों का उपयोग करना: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - प्रत्येक यौगिक के क्रिस्टल जाली (आयनिक, आणविक) के प्रकार का निर्धारण करें और इसके आधार पर, चार पदार्थों में से प्रत्येक के भौतिक गुणों का वर्णन करें .
   
3. ट्रेनर नंबर 1. "क्रिस्टल जाली"
   
4. ट्रेनर नंबर 2. "परीक्षण कार्य"
   
5. परीक्षण (आत्म-नियंत्रण):

1) वे पदार्थ जिनमें एक नियम के रूप में आणविक क्रिस्टल जाली होती है:

ए)। दुर्दम्य और पानी में अत्यधिक घुलनशील
बी)। गलने योग्य और अस्थिर
वी). ठोस और विद्युत प्रवाहकीय
जी)। तापीय प्रवाहकीय और प्लास्टिक

2) "अणु" की अवधारणा लागू नहींकिसी पदार्थ की संरचनात्मक इकाई के संबंध में:

ए)। पानी

बी)। ऑक्सीजन

वी). डायमंड

जी)। ओजोन

3) परमाणु क्रिस्टल जाली की विशेषता है:

ए)। एल्यूमीनियम और ग्रेफाइट

बी)। सल्फर और आयोडीन

वी). सिलिकॉन ऑक्साइड और सोडियम क्लोराइड

जी)। हीरा और बोरान

4) यदि कोई पदार्थ पानी में अत्यधिक घुलनशील है उच्च तापमानपिघलना, विद्युत प्रवाहकीय, फिर इसकी क्रिस्टल जाली:

ए)। मोलेकुलर

बी)। परमाणु

वी). ईओण का

जी)। धातु