किन पिंडों को क्रिस्टलीय एवं अनाकार कहा जाता है। अनाकार और क्रिस्टलीय पिंड, उनके गुण

विवरण श्रेणी: आणविक-गतिज सिद्धांत प्रकाशित 11/14/2014 17:19 दृश्य: 16390

ठोस पदार्थों में, कण (अणु, परमाणु और आयन) एक-दूसरे के इतने करीब स्थित होते हैं कि उनके बीच परस्पर क्रिया बल उन्हें अलग नहीं होने देते। ये कण केवल संतुलन स्थिति के आसपास ही दोलन गति कर सकते हैं। इसलिए, ठोस अपना आकार और आयतन बनाए रखते हैं।

उनकी आणविक संरचना के आधार पर ठोसों को विभाजित किया जाता है क्रिस्टलीय और बेढब .

क्रिस्टलीय पिंडों की संरचना

क्रिस्टल कोशिका

क्रिस्टलीय वे ठोस, अणु, परमाणु या आयन हैं जिनमें वे कड़ाई से परिभाषित ज्यामितीय क्रम में व्यवस्थित होते हैं, जिससे अंतरिक्ष में एक संरचना बनती है जिसे कहा जाता है क्रिस्टल लैटिस . यह क्रम समय-समय पर त्रि-आयामी अंतरिक्ष में सभी दिशाओं में दोहराया जाता है। यह लंबी दूरी तक बना रहता है और अंतरिक्ष में सीमित नहीं है। उसे बुलाया गया है एक लंबे रास्ते में .

क्रिस्टल जाली के प्रकार

क्रिस्टल जाली एक गणितीय मॉडल है जिसका उपयोग यह कल्पना करने के लिए किया जा सकता है कि क्रिस्टल में कण कैसे व्यवस्थित होते हैं। अंतरिक्ष में उन बिंदुओं को मानसिक रूप से जोड़ने पर जहां ये कण स्थित हैं, सीधी रेखाओं से, हमें एक क्रिस्टल जाली मिलती है।

इस जाली के स्थानों पर स्थित परमाणुओं के बीच की दूरी कहलाती है जालीदार मापदंड .

इस पर निर्भर करते हुए कि कौन से कण नोड्स पर स्थित हैं, क्रिस्टल जाली हैं आणविक, परमाणु, आयनिक और धात्विक .

क्रिस्टलीय पिंडों के गुण जैसे गलनांक, लोच और शक्ति क्रिस्टल जाली के प्रकार पर निर्भर करते हैं।

जब तापमान उस मान तक बढ़ जाता है जिस पर ठोस का पिघलना शुरू हो जाता है, तो क्रिस्टल जाली नष्ट हो जाती है। अणुओं को अधिक स्वतंत्रता मिलती है, और ठोस क्रिस्टलीय पदार्थ तरल अवस्था में चला जाता है। अणुओं के बीच बंधन जितना मजबूत होगा, गलनांक उतना ही अधिक होगा।

आणविक जाली

आणविक जालकों में, अणुओं के बीच के बंधन मजबूत नहीं होते हैं। इसलिए, सामान्य परिस्थितियों में, ऐसे पदार्थ तरल या गैसीय अवस्था में होते हैं। इनके लिए ठोस अवस्था कम तापमान पर ही संभव है। इनका गलनांक (ठोस से तरल में संक्रमण) भी कम होता है। और सामान्य परिस्थितियों में ये गैसीय अवस्था में होते हैं। उदाहरण आयोडीन (I 2), "सूखी बर्फ" (कार्बन डाइऑक्साइड CO 2) हैं।

परमाणु जाली

जिन पदार्थों में परमाणु क्रिस्टल जाली होती है, उनमें परमाणुओं के बीच के बंधन मजबूत होते हैं। इसलिए, पदार्थ स्वयं बहुत कठोर होते हैं। वे उच्च तापमान पर पिघल जाते हैं। सिलिकॉन, जर्मेनियम, बोरान, क्वार्ट्ज, कुछ धातुओं के ऑक्साइड और प्रकृति में सबसे कठोर पदार्थ, हीरा, में एक क्रिस्टलीय परमाणु जाली होती है।

आयनिक जाली

आयनिक क्रिस्टल जाली वाले पदार्थों में क्षार, अधिकांश लवण और विशिष्ट धातुओं के ऑक्साइड शामिल हैं। चूँकि आयनों का आकर्षण बल बहुत प्रबल होता है, इसलिए ये पदार्थ केवल बहुत उच्च तापमान पर ही पिघल सकते हैं। उन्हें दुर्दम्य कहा जाता है। उनमें उच्च शक्ति और कठोरता होती है।

धातु की ग्रिल

धातु जाली के नोड्स पर, जो सभी धातुओं और उनके मिश्र धातुओं में होती है, परमाणु और आयन दोनों स्थित होते हैं। इस संरचना के कारण, धातुओं में अच्छी लचीलापन और लचीलापन, उच्च तापीय और विद्युत चालकता होती है।

अक्सर, क्रिस्टल का आकार एक नियमित बहुफलक होता है। ऐसे पॉलीहेड्रा के चेहरे और किनारे किसी विशेष पदार्थ के लिए हमेशा स्थिर रहते हैं।

एकल क्रिस्टल कहा जाता है एकल क्रिस्टल . इसमें एक नियमित ज्यामितीय आकार, एक सतत क्रिस्टल जाली है।

प्राकृतिक एकल क्रिस्टल के उदाहरण हीरा, रूबी, रॉक क्रिस्टल, सेंधा नमक, आइसलैंड स्पर, क्वार्ट्ज हैं। कृत्रिम परिस्थितियों में, क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया के माध्यम से एकल क्रिस्टल प्राप्त किए जाते हैं, जब घोल को ठंडा करके या एक निश्चित तापमान पर पिघलाकर, क्रिस्टल के रूप में एक ठोस पदार्थ उनसे अलग किया जाता है। धीमी क्रिस्टलीकरण दर के साथ, ऐसे क्रिस्टल के कट का प्राकृतिक आकार होता है। इस प्रकार, विशेष औद्योगिक परिस्थितियों में, अर्धचालक या डाइलेक्ट्रिक्स के एकल क्रिस्टल प्राप्त होते हैं।

अनियमित रूप से आपस में जुड़े हुए छोटे क्रिस्टल कहलाते हैं पॉलीक्रिस्टल . पॉलीक्रिस्टल का सबसे स्पष्ट उदाहरण ग्रेनाइट पत्थर है। सभी धातुएँ भी पॉलीक्रिस्टलाइन होती हैं।

क्रिस्टलीय पिंडों की अनिसोट्रॉपी

क्रिस्टल में कण अलग-अलग घनत्व के साथ अलग-अलग दिशाओं में स्थित होते हैं। यदि हम क्रिस्टल जाली की किसी एक दिशा में परमाणुओं को एक सीधी रेखा से जोड़ते हैं, तो इस पूरी दिशा में उनके बीच की दूरी समान होगी। किसी अन्य दिशा में, परमाणुओं के बीच की दूरी भी स्थिर होती है, लेकिन इसका मान पहले से ही पिछले मामले की दूरी से भिन्न हो सकता है। इसका मतलब यह है कि अलग-अलग परिमाण की परस्पर क्रिया शक्तियाँ परमाणुओं के बीच अलग-अलग दिशाओं में कार्य करती हैं। इसलिए, इन दिशाओं में पदार्थ के भौतिक गुण भी भिन्न होंगे। इस घटना को कहा जाता है अनिसोट्रॉपी - दिशा पर पदार्थ के गुणों की निर्भरता।

विद्युत चालकता, तापीय चालकता, लोच, अपवर्तक सूचकांक और क्रिस्टलीय पदार्थ के अन्य गुण क्रिस्टल में दिशा के आधार पर भिन्न होते हैं। विद्युत धारा अलग-अलग दिशाओं में अलग-अलग ढंग से संचालित होती है, पदार्थ अलग-अलग तरह से गर्म होता है और प्रकाश किरणें अलग-अलग तरह से अपवर्तित होती हैं।

पॉलीक्रिस्टल में अनिसोट्रॉपी की घटना नहीं देखी जाती है। पदार्थ के गुण सभी दिशाओं में समान रहते हैं।

एकत्रीकरण की कई अवस्थाएँ होती हैं जिनमें सभी निकाय और पदार्थ स्थित होते हैं। यह:

तरल;
प्लाज्मा;
ठोस।

यदि हम ग्रह और अंतरिक्ष की समग्रता पर विचार करें तो अधिकांश पदार्थ और पिंड अभी भी गैस और प्लाज्मा की अवस्था में हैं। हालाँकि, पृथ्वी पर ठोस कणों की मात्रा भी महत्वपूर्ण है। तो हम उनके बारे में बात करेंगे, यह पता लगाएंगे कि क्रिस्टलीय और अनाकार ठोस क्या हैं।

क्रिस्टलीय और अनाकार पिंड: सामान्य अवधारणा

सभी ठोस पदार्थ, पिंड, वस्तुएँ पारंपरिक रूप से विभाजित हैं:

क्रिस्टलीय;
अनाकार

उनके बीच का अंतर बहुत बड़ा है, क्योंकि विभाजन संरचना और प्रकट गुणों के संकेतों पर आधारित है। संक्षेप में, ठोस क्रिस्टलीय पदार्थ वे पदार्थ और पिंड होते हैं जिनमें एक निश्चित प्रकार की स्थानिक क्रिस्टल जाली होती है, अर्थात उनमें एक निश्चित दिशा में बदलने की क्षमता होती है, लेकिन सभी में नहीं (एनिसोट्रॉपी)।

यदि हम अनाकार यौगिकों का वर्णन करें तो उनकी पहली विशेषता भौतिक विशेषताओं को एक साथ सभी दिशाओं में बदलने की क्षमता है। इसे आइसोट्रॉपी कहा जाता है।

क्रिस्टलीय और अनाकार पिंडों की संरचना और गुण बिल्कुल अलग होते हैं। यदि पूर्व में स्पष्ट रूप से सीमित संरचना है, जिसमें अंतरिक्ष में व्यवस्थित रूप से स्थित कण शामिल हैं, तो बाद में किसी भी क्रम का अभाव है।

ठोसों के गुण

हालाँकि, क्रिस्टलीय और अनाकार पिंड ठोस पदार्थों के एक ही समूह से संबंधित हैं, जिसका अर्थ है कि उनमें एकत्रीकरण की दी गई अवस्था की सभी विशेषताएं हैं। अर्थात्, उनके लिए सामान्य गुण निम्नलिखित होंगे:

यांत्रिक - लोच, कठोरता, विकृत करने की क्षमता।
थर्मल - क्वथनांक और पिघलने बिंदु, थर्मल विस्तार का गुणांक।
विद्युत और चुंबकीय - तापीय और विद्युत चालकता।

इस प्रकार, जिन राज्यों पर हम विचार कर रहे हैं उनमें ये सभी विशेषताएं हैं। केवल वे स्वयं को क्रिस्टलीय पिंडों की तुलना में कुछ अलग ढंग से अनाकार पिंडों में प्रकट करेंगे।

औद्योगिक उद्देश्यों के लिए महत्वपूर्ण गुण यांत्रिक और विद्युत हैं। विकृति से उबरने या, इसके विपरीत, उखड़ने और पीसने की क्षमता एक महत्वपूर्ण विशेषता है। यह तथ्य भी महत्वपूर्ण है कि क्या कोई पदार्थ विद्युत धारा का संचालन कर सकता है या इसमें सक्षम नहीं है।

क्रिस्टल की संरचना

यदि हम क्रिस्टलीय और अनाकार पिंडों की संरचना का वर्णन करते हैं, तो सबसे पहले हमें उन कणों के प्रकार को इंगित करना चाहिए जो उन्हें बनाते हैं। क्रिस्टल के मामले में, ये आयन, परमाणु, परमाणु-आयन (धातुओं में), अणु (शायद ही कभी) हो सकते हैं।

सामान्य तौर पर, इन संरचनाओं को एक कड़ाई से आदेशित स्थानिक जाली की उपस्थिति की विशेषता होती है, जो पदार्थ बनाने वाले कणों की व्यवस्था के परिणामस्वरूप बनती है। यदि आप आलंकारिक रूप से क्रिस्टल की संरचना की कल्पना करते हैं, तो आपको कुछ इस तरह मिलेगा: परमाणु (या अन्य कण) एक दूसरे से कुछ दूरी पर स्थित होते हैं ताकि परिणाम भविष्य के क्रिस्टल जाली का एक आदर्श प्राथमिक सेल हो। फिर इस कोशिका को कई बार दोहराया जाता है और इस तरह समग्र संरचना विकसित होती है।

मुख्य विशेषता यह है कि ऐसी संरचनाओं में भौतिक गुण समानांतर में भिन्न होते हैं, लेकिन सभी दिशाओं में नहीं। इस घटना को अनिसोट्रॉपी कहा जाता है। यानी, यदि आप क्रिस्टल के एक हिस्से को प्रभावित करते हैं, तो दूसरा पक्ष उस पर प्रतिक्रिया नहीं कर सकता है। तो, आप टेबल नमक का आधा टुकड़ा काट सकते हैं, लेकिन दूसरा बरकरार रहेगा।

क्रिस्टल के प्रकार

यह दो प्रकार के क्रिस्टल को नामित करने की प्रथा है। पहली मोनोक्रिस्टलाइन संरचनाएं हैं, यानी, जब जाली स्वयं 1 होती है। इस मामले में क्रिस्टलीय और अनाकार शरीर गुणों में पूरी तरह से भिन्न होते हैं। आख़िरकार, एक एकल क्रिस्टल को शुद्ध अनिसोट्रॉपी की विशेषता होती है। यह सबसे छोटी संरचना, प्राथमिक का प्रतिनिधित्व करता है।

यदि एकल क्रिस्टल को कई बार दोहराया जाता है और एक पूरे में संयोजित किया जाता है, तो हम एक पॉलीक्रिस्टल के बारे में बात कर रहे हैं। फिर हम अनिसोट्रॉपी के बारे में बात नहीं कर रहे हैं, क्योंकि इकाई कोशिकाओं का अभिविन्यास समग्र आदेशित संरचना का उल्लंघन करता है। इस संबंध में, पॉलीक्रिस्टल और अनाकार शरीर अपने भौतिक गुणों में एक दूसरे के करीब हैं।

धातुएँ और उनकी मिश्र धातुएँ

क्रिस्टलीय और अनाकार पिंड एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं। उदाहरण के तौर पर धातुओं और उनकी मिश्रधातुओं को लेकर इसे सत्यापित करना आसान है। सामान्य परिस्थितियों में ये स्वयं ठोस पदार्थ होते हैं। हालाँकि, एक निश्चित तापमान पर वे पिघलना शुरू कर देते हैं और, जब तक पूर्ण क्रिस्टलीकरण नहीं हो जाता, तब तक वे लचीले, मोटे, चिपचिपे द्रव्यमान की स्थिति में रहेंगे। और यह पहले से ही शरीर की एक अनाकार अवस्था है।

इसलिए, कड़ाई से बोलते हुए, लगभग हर क्रिस्टलीय पदार्थ, कुछ शर्तों के तहत, अनाकार बन सकता है। उत्तरार्द्ध की तरह, क्रिस्टलीकरण पर यह एक व्यवस्थित स्थानिक संरचना के साथ एक ठोस बन जाता है।

धातुओं में विभिन्न प्रकार की स्थानिक संरचनाएँ हो सकती हैं, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध और अध्ययन निम्नलिखित हैं:

साधारण घन.
चेहरा केन्द्रित.
आयतन-केन्द्रित.

क्रिस्टल संरचना एक प्रिज्म या पिरामिड पर आधारित हो सकती है, और इसका मुख्य भाग निम्न द्वारा दर्शाया गया है:

त्रिकोण;
समांतर चतुर्भुज;
वर्ग;
षट्भुज

एक साधारण नियमित घनीय जाली वाले पदार्थ में आदर्श आइसोट्रोपिक गुण होते हैं।

अनाकारवाद की अवधारणा

क्रिस्टलीय और अनाकार पिंडों को बाह्य रूप से अलग करना काफी आसान है। आख़िरकार, उत्तरार्द्ध को अक्सर चिपचिपे तरल पदार्थों के साथ भ्रमित किया जा सकता है। अनाकार पदार्थ की संरचना भी आयनों, परमाणुओं और अणुओं पर आधारित होती है। हालाँकि, वे एक व्यवस्थित, सख्त संरचना नहीं बनाते हैं, और इसलिए उनके गुण सभी दिशाओं में बदलते हैं। अर्थात् ये आइसोट्रोपिक हैं।

कण अव्यवस्थित ढंग से, बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित होते हैं। केवल कभी-कभी वे छोटे लोकी बना सकते हैं, जो फिर भी प्रदर्शित समग्र गुणों को प्रभावित नहीं करता है।

समान निकायों के गुण

वे क्रिस्टल के समान होते हैं। अंतर केवल प्रत्येक विशिष्ट निकाय के संकेतकों में हैं। उदाहरण के लिए, हम अनाकार निकायों के निम्नलिखित विशिष्ट मापदंडों को अलग कर सकते हैं:

लोच;
घनत्व;
श्यानता;
लचीलापन;
चालकता और अर्धचालकता.

आप अक्सर कनेक्शन की सीमा स्थितियाँ पा सकते हैं। क्रिस्टलीय और अनाकार पिंड अर्ध-अनाकार बन सकते हैं।

विचाराधीन स्थिति की वह विशेषता भी दिलचस्प है, जो तीव्र बाहरी प्रभाव के तहत ही प्रकट होती है। इस प्रकार, यदि एक अनाकार शरीर पर तेज प्रभाव या विरूपण किया जाता है, तो यह पॉलीक्रिस्टल की तरह व्यवहार कर सकता है और छोटे टुकड़ों में टूट सकता है। हालाँकि, यदि आप इन भागों को समय देते हैं, तो वे जल्द ही फिर से एक साथ जुड़ जाएंगे और एक चिपचिपी तरल अवस्था में बदल जाएंगे।

यौगिकों की दी गई अवस्था में कोई विशिष्ट तापमान नहीं होता है जिस पर चरण संक्रमण होता है। यह प्रक्रिया बहुत लंबी हो जाती है, कभी-कभी दशकों तक भी (उदाहरण के लिए, कम घनत्व वाली पॉलीथीन का अपघटन)।

अनाकार पदार्थों के उदाहरण

ऐसे पदार्थों के अनेक उदाहरण हैं। आइए कुछ सबसे स्पष्ट और अक्सर सामने आने वाले लोगों की रूपरेखा तैयार करें।

चॉकलेट एक विशिष्ट अनाकार पदार्थ है।
फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड सहित रेजिन, सभी प्लास्टिक।
अंबर.
किसी भी रचना का गिलास.
कोलतार।
टार।
वैक्स और अन्य।

बहुत धीमी गति से क्रिस्टलीकरण के परिणामस्वरूप एक अनाकार पिंड का निर्माण होता है, अर्थात तापमान में कमी के साथ समाधान की चिपचिपाहट में वृद्धि होती है। ऐसे पदार्थों को ठोस कहना अक्सर मुश्किल होता है; उन्हें चिपचिपे, गाढ़े तरल पदार्थ के रूप में वर्गीकृत किए जाने की अधिक संभावना होती है।

वे यौगिक जो जमने के दौरान बिल्कुल भी क्रिस्टलीकृत नहीं होते, उनकी एक विशेष अवस्था होती है। उन्हें ग्लास कहा जाता है, और राज्य ग्लासी है।

कांचयुक्त पदार्थ

जैसा कि हमने पाया है, क्रिस्टलीय और अनाकार पिंडों के गुण समान उत्पत्ति और एकल आंतरिक प्रकृति के कारण समान होते हैं। परन्तु कभी-कभी पदार्थों की एक विशेष अवस्था जिसे ग्लासी कहा जाता है, उनसे अलग मानी जाती है। यह एक सजातीय खनिज घोल है जो स्थानिक जाली बनाए बिना क्रिस्टलीकृत और कठोर हो जाता है। अर्थात् गुणों में परिवर्तन की दृष्टि से यह सदैव समदैशिक रहता है।

उदाहरण के लिए, साधारण खिड़की के शीशे का सटीक गलनांक नहीं होता है। बात बस इतनी है कि जब यह संकेतक बढ़ता है, तो यह धीरे-धीरे पिघलता है, नरम होता है और तरल अवस्था में बदल जाता है। यदि प्रभाव रोक दिया जाता है, तो प्रक्रिया उलट जाएगी और जमना शुरू हो जाएगा, लेकिन क्रिस्टलीकरण के बिना।

ऐसे पदार्थों को अत्यधिक महत्व दिया जाता है; ग्लास आज दुनिया भर में सबसे आम और मांग वाली निर्माण सामग्री में से एक है।

तरल की तरह, लेकिन रूप भी. वे मुख्यतः क्रिस्टलीय अवस्था में होते हैं।
क्रिस्टल- ये ठोस पिंड हैं, जिनके परमाणु या अणु अंतरिक्ष में निश्चित, क्रमबद्ध स्थिति रखते हैं। इसलिए, क्रिस्टल के किनारे सपाट होते हैं। उदाहरण के लिए, साधारण टेबल नमक के एक दाने में चपटे किनारे होते हैं जो एक दूसरे के साथ समकोण बनाते हैं ( चित्र.12.1).

इसे आवर्धक कांच से नमक की जांच करके देखा जा सकता है। और बर्फ के टुकड़े का आकार ज्यामितीय रूप से कितना सही है! यह एक क्रिस्टलीय ठोस - बर्फ की आंतरिक संरचना की ज्यामितीय शुद्धता को भी दर्शाता है ( चित्र.12.2).

क्रिस्टल की अनिसोट्रॉपी. हालाँकि, सही बाहरी आकार क्रिस्टल की व्यवस्थित संरचना का एकमात्र या सबसे महत्वपूर्ण परिणाम नहीं है। मुख्य बात यह है क्रिस्टल में चुनी गई दिशा पर क्रिस्टल के भौतिक गुणों की निर्भरता।
सबसे पहले, विभिन्न दिशाओं में क्रिस्टल की विभिन्न यांत्रिक शक्ति हड़ताली है। उदाहरण के लिए, अभ्रक का एक टुकड़ा आसानी से एक दिशा में पतली प्लेटों में छूट जाता है ( चित्र.12.3), लेकिन प्लेटों के लंबवत दिशा में इसे तोड़ना अधिक कठिन है।

ग्रेफाइट क्रिस्टल भी एक दिशा में आसानी से छूट जाता है। जब आप पेंसिल से लिखते हैं तो यह प्रदूषण लगातार होता रहता है और कागज पर ग्रेफाइट की पतली परतें बनी रहती हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि ग्रेफाइट क्रिस्टल जाली में एक स्तरित संरचना होती है। परतें कार्बन परमाणुओं से युक्त समानांतर नेटवर्क की एक श्रृंखला द्वारा बनाई जाती हैं ( चित्र.12.4). परमाणु नियमित षट्भुज के शीर्षों पर स्थित होते हैं। परतों के बीच की दूरी अपेक्षाकृत बड़ी है - षट्भुज के किनारे की लंबाई से लगभग 2 गुना, इसलिए परतों के बीच के बंधन उनके भीतर के बंधनों की तुलना में कम मजबूत होते हैं।

कई क्रिस्टल अलग-अलग दिशाओं में अलग-अलग तरह से गर्मी और बिजली का संचालन करते हैं। क्रिस्टल के ऑप्टिकल गुण दिशा पर भी निर्भर करते हैं। इस प्रकार, एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल उस पर आपतित किरणों की दिशा के आधार पर प्रकाश को अलग-अलग तरीके से अपवर्तित करता है।
क्रिस्टल के अंदर की दिशा पर भौतिक गुणों की निर्भरता कहलाती है असमदिग्वर्ती होने की दशा. सभी क्रिस्टलीय पिंड अनिसोट्रोपिक हैं।
एकल क्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टल।धातुओं में क्रिस्टलीय संरचना होती है। यह धातुएँ हैं जिनका उपयोग आज मुख्य रूप से उपकरणों, विभिन्न मशीनों और तंत्रों के निर्माण के लिए किया जाता है।
यदि आप धातु का एक अपेक्षाकृत बड़ा टुकड़ा लेते हैं, तो पहली नज़र में इसकी क्रिस्टलीय संरचना किसी भी तरह से इस टुकड़े की उपस्थिति या इसके भौतिक गुणों में प्रकट नहीं होती है। धातुएँ अपनी सामान्य अवस्था में अनिसोट्रॉपी प्रदर्शित नहीं करती हैं।
यहां मुद्दा यह है कि धातु में आमतौर पर बड़ी संख्या में छोटे क्रिस्टल एक साथ जुड़े होते हैं। माइक्रोस्कोप के नीचे या यहां तक कि आवर्धक कांच के साथ भी उन्हें देखना आसान है, खासकर ताजा धातु के फ्रैक्चर पर ( चित्र.12.5). प्रत्येक क्रिस्टल के गुण दिशा पर निर्भर करते हैं, लेकिन क्रिस्टल एक दूसरे के सापेक्ष यादृच्छिक रूप से उन्मुख होते हैं। परिणामस्वरूप, व्यक्तिगत क्रिस्टल के आयतन से काफी बड़े आयतन में, धातुओं के भीतर सभी दिशाएँ समान होती हैं और धातुओं के गुण सभी दिशाओं में समान होते हैं।

बड़ी संख्या में छोटे क्रिस्टल से बने ठोस को कहा जाता है polycrystalline. एकल क्रिस्टल कहलाते हैं एकल क्रिस्टल.
अत्यधिक सावधानी बरतने से, एक बड़ा धातु क्रिस्टल - एक एकल क्रिस्टल - विकसित करना संभव है।
सामान्य परिस्थितियों में, एक पॉलीक्रिस्टलाइन बॉडी का निर्माण इस तथ्य के परिणामस्वरूप होता है कि कई क्रिस्टल की वृद्धि तब तक जारी रहती है जब तक वे एक-दूसरे के संपर्क में नहीं आते हैं, जिससे एक एकल बॉडी बन जाती है।
पॉलीक्रिस्टल में न केवल धातुएँ शामिल हैं। उदाहरण के लिए, चीनी के एक टुकड़े में भी पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना होती है।
अधिकांश क्रिस्टलीय ठोस पॉलीक्रिस्टल होते हैं, क्योंकि उनमें कई अंतर्वर्धित क्रिस्टल होते हैं। एकल क्रिस्टल - एकल क्रिस्टल का एक नियमित ज्यामितीय आकार होता है, और उनके गुण अलग-अलग दिशाओं (अनिसोट्रॉपी) में भिन्न होते हैं।

???
1. क्या सभी क्रिस्टलीय पिंड अनिसोट्रोपिक हैं?
2. लकड़ी अनिसोट्रोपिक है। क्या यह एक क्रिस्टलीय पिंड है?
3. पाठ में उल्लिखित मोनोक्रिस्टलाइन और पॉलीक्रिस्टलाइन ठोस पदार्थों के उदाहरण दें।

जी.या.मायाकिशेव, बी.बी.बुखोवत्सेव, एन.एन.सोत्स्की, भौतिकी 10वीं कक्षा

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तरल, गैस और प्लाज्मा के अलावा ठोस पदार्थ की चार मूलभूत अवस्थाओं में से एक है। यह संरचनात्मक कठोरता और आकार या आयतन में परिवर्तन के प्रतिरोध की विशेषता है। तरल पदार्थ के विपरीत, कोई ठोस वस्तु बहती नहीं है या उस कंटेनर का आकार नहीं लेती है जिसमें उसे रखा गया है। एक ठोस गैस की तरह पूरे उपलब्ध आयतन को भरने के लिए विस्तारित नहीं होता है।
ठोस में परमाणु एक-दूसरे से निकटता से जुड़े होते हैं, क्रिस्टल जाली के नोड्स पर एक क्रमबद्ध स्थिति में होते हैं (ये धातु, साधारण बर्फ, चीनी, नमक, हीरा हैं), या अनियमित रूप से व्यवस्थित होते हैं, इनमें सख्त दोहराव नहीं होता है क्रिस्टल जाली की संरचना (ये अनाकार पिंड हैं, जैसे खिड़की का कांच, रोसिन, अभ्रक या प्लास्टिक)।

क्रिस्टल पिंड

क्रिस्टलीय ठोस या क्रिस्टल में एक विशिष्ट आंतरिक विशेषता होती है - क्रिस्टल जाली के रूप में एक संरचना, जिसमें किसी पदार्थ के परमाणु, अणु या आयन एक निश्चित स्थान पर रहते हैं।
क्रिस्टल जाली क्रिस्टल में विशेष सपाट सतहों के अस्तित्व की ओर ले जाती है, जो एक पदार्थ को दूसरे से अलग करती है। एक्स-रे के संपर्क में आने पर, प्रत्येक क्रिस्टल जाली एक विशिष्ट पैटर्न उत्सर्जित करती है जिसका उपयोग पदार्थ की पहचान करने के लिए किया जा सकता है। क्रिस्टल के किनारे कुछ कोणों पर प्रतिच्छेद करते हैं जो एक पदार्थ को दूसरे से अलग करते हैं। यदि क्रिस्टल विभाजित हो जाता है, तो नए फलक मूल के समान कोण पर प्रतिच्छेद करेंगे।

उनके दो विशिष्ट गुण हैं: आइसोट्रॉपी और एक विशिष्ट पिघलने बिंदु की अनुपस्थिति।
अनाकार पिंडों की आइसोट्रॉपी को सभी दिशाओं में किसी पदार्थ के समान भौतिक गुणों के रूप में समझा जाता है।
एक अनाकार ठोस में, क्रिस्टल जाली के पड़ोसी नोड्स की दूरी और पड़ोसी नोड्स की संख्या पूरी सामग्री में भिन्न होती है। इसलिए, अंतर-आणविक अंतःक्रिया को तोड़ने के लिए विभिन्न मात्रा में तापीय ऊर्जा की आवश्यकता होती है। नतीजतन, अनाकार पदार्थ तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में धीरे-धीरे नरम हो जाते हैं और उनका स्पष्ट गलनांक नहीं होता है।
अनाकार ठोसों की एक विशेषता यह है कि कम तापमान पर उनमें ठोस के गुण होते हैं, और तापमान बढ़ने पर उनमें तरल के गुण होते हैं।

क्रिस्टलीय और अनाकार शरीर

पाठ का उद्देश्य:

क्रिस्टलीय और अनाकार पिंडों के मूल गुणों को प्रकट करें।

छात्रों को क्रिस्टल के सही आकार और अनिसोट्रॉपी की संपत्ति से परिचित कराना, जो क्रिस्टल के गुणों का अध्ययन करने के लिए एक मॉडलिंग विधि है।

उपकरण:

क्रिस्टलीय पिंडों का सेट; लघु फोकल लंबाई लेंस.

शराब का दीपक, कांच की छड़।

मल्टीमीडिया प्रोजेक्टर वाला कंप्यूटर; पाठ योजना, पाठ के लिए मल्टीमीडिया एप्लिकेशन, माइक्रोसॉफ्ट प्वाइंट में बनाया गया।

कक्षाओं के दौरान

परिचय:हमारे आस-पास के अधिकांश ठोस पदार्थ क्रिस्टलीय अवस्था में हैं। इनमें भवन और संरचनात्मक सामग्री शामिल हैं: स्टील के विभिन्न ग्रेड, सभी प्रकार के धातु मिश्र धातु, खनिज, आदि। भौतिकी का एक विशेष क्षेत्र ठोस अवस्था भौतिकी है - जो ठोस पदार्थों की संरचना और गुणों के अध्ययन से संबंधित है। भौतिकी का यह क्षेत्र सभी भौतिक अनुसंधानों में अग्रणी है। यह आधुनिक प्रौद्योगिकी की नींव बनाता है।

प्रौद्योगिकी की कोई भी शाखा ठोस के गुणों का उपयोग करती है: यांत्रिक, तापीय, विद्युत, ऑप्टिकल, आदि। प्रौद्योगिकी में क्रिस्टल का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। आप शायद क्वांटम जनरेटर के निर्माण में सोवियत वैज्ञानिकों - शिक्षाविदों, लेनिन और नोबेल पुरस्कार विजेता ए.एम. प्रोखोरोव और एन.जी. बसोव की खूबियों के बारे में जानते हैं। आधुनिक ऑप्टिकल क्वांटम जनरेटर - लेजर - की क्रिया एकल क्रिस्टल (रूबी, आदि) के गुणों के उपयोग पर आधारित है। क्रिस्टल की संरचना कैसे होती है? कई क्रिस्टलों में अद्भुत गुण क्यों होते हैं? क्रिस्टल की संरचनात्मक विशेषताएं क्या हैं जो उन्हें अनाकार पिंडों से अलग करती हैं? आप पाठ के अंत में इन और इसी तरह के प्रश्नों का उत्तर दे सकते हैं। आइए "क्रिस्टलीय और अनाकार शरीर" विषय लिखें।

नई सामग्री की प्रस्तुति:

आइए कवर की गई सामग्री की ओर मुड़ें। ठोस पदार्थों में क्या गुण होते हैं?

विद्यार्थी:

1) वे अपना आकार और आयतन बरकरार रखते हैं।

2) उनकी संरचना में एक क्रिस्टल जाली होती है।

शिक्षक: सभी ठोस पदार्थों को क्रिस्टलीय और अनाकार में विभाजित किया गया है। हम देखेंगे कि उनमें क्या समानताएँ और भिन्नताएँ हैं।

क्रिस्टल क्या हैं?

क्रिस्टल - ये ठोस पिंड हैं, जिनके परमाणु या अणु अंतरिक्ष में निश्चित, क्रमबद्ध स्थिति रखते हैं। एक ही पदार्थ के क्रिस्टलों का आकार अलग-अलग होता है। प्रत्येक क्रिस्टल फलक के बीच के कोण समान होते हैं। कुछ क्रिस्टल आकार सममित होते हैं। क्रिस्टल का रंग स्पष्ट रूप से अशुद्धियों पर निर्भर करता है।

किसी क्रिस्टल की आंतरिक संरचना को दृश्य रूप से दर्शाने के लिए, क्रिस्टल जाली का उपयोग करके उसकी छवि का उपयोग किया जाता है। क्रिस्टल कई प्रकार के होते हैं:

1) आयनिक

2)परमाणु

3) धातु

4) आणविक.

आदर्श क्रिस्टल आकार एक बहुफलक है। ऐसा क्रिस्टल सपाट सतहों, सीधे किनारों द्वारा सीमित होता है और इसमें समरूपता होती है। क्रिस्टल में विभिन्न समरूपता तत्व पाए जा सकते हैं। क्रिस्टलीय पिंडों को एकल क्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टल में विभाजित किया गया है।

मोनोक्रिस्टल - एकल क्रिस्टल (क्वार्ट्ज, अभ्रक...) आदर्श क्रिस्टल आकार एक बहुफलक है। ऐसा क्रिस्टल सपाट सतहों, सीधे किनारों द्वारा सीमित होता है और इसमें समरूपता होती है। क्रिस्टल में विभिन्न समरूपता तत्व पाए जा सकते हैं। समरूपता का तल, समरूपता का अक्ष, समरूपता का केंद्र। पहली नज़र में ऐसा लगता है कि समरूपता के प्रकारों की संख्या असीम रूप से बड़ी हो सकती है। 1867 में, रूसी इंजीनियर ए.वी. गैडोलिन ने पहली बार साबित किया कि क्रिस्टल में केवल 32 प्रकार की समरूपता हो सकती है। आइए सुनिश्चित करें कि बर्फ के क्रिस्टल - बर्फ के टुकड़े की समरूपता हो

क्रिस्टल की समरूपता और उनके अन्य गुणों, जिस पर हम बाद में चर्चा करेंगे, ने क्रिस्टल को बनाने वाले कणों की व्यवस्था में पैटर्न के बारे में एक महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान की। क्या आप में से कोई इसे तैयार करने का प्रयास कर सकता है?

विद्यार्थी। क्रिस्टल में कणों को इस तरह व्यवस्थित किया जाता है कि वे एक निश्चित नियमित आकार, एक जाली बनाते हैं।

अध्यापक। क्रिस्टल में कण एक नियमित स्थानिक जाली बनाते हैं। विभिन्न क्रिस्टलों की स्थानिक जाली अलग-अलग होती हैं। यहां टेबल नमक की स्थानिक जाली का एक मॉडल है। (मॉडल प्रदर्शित करता है।) एक रंग की गेंदें सोडियम आयनों की नकल करती हैं, एक अलग रंग की गेंदें क्लोरीन आयनों की नकल करती हैं। यदि आप इन नोड्स को सीधी रेखाओं से जोड़ते हैं, तो प्रस्तुत मॉडल के समान एक स्थानिक जाली बनती है। प्रत्येक स्थानिक जाली में, इसकी संरचना के कुछ दोहराए जाने वाले तत्वों की पहचान करना संभव है, दूसरे शब्दों में, एक प्राथमिक कोशिका।

स्थानिक जाली की अवधारणा ने क्रिस्टल के गुणों की व्याख्या करना संभव बना दिया।

आइए उनकी संपत्तियों पर विचार करें।

1) बाहरी नियमित ज्यामितीय आकार (मॉडल)

2) लगातार पिघलने का तापमान।

3) अनिसोट्रॉपी - क्रिस्टल में चुनी गई दिशा से भौतिक गुणों में अंतर (क्वार्ट्ज क्रिस्टल के साथ अभ्रक के साथ एक उदाहरण दिखाता है)

लेकिन एकल क्रिस्टल प्रकृति में दुर्लभ हैं। लेकिन ऐसे क्रिस्टल को कृत्रिम परिस्थितियों में उगाया जा सकता है।

आइए अब पॉलीक्रिस्टल से परिचित हों।

पॉलीक्रिस्टल - ये ठोस होते हैं जिनमें बड़ी संख्या में क्रिस्टल एक दूसरे के सापेक्ष बेतरतीब ढंग से उन्मुख होते हैं (स्टील, कच्चा लोहा...)

पॉलीक्रिस्टल का भी एक नियमित आकार और चिकने किनारे होते हैं; प्रत्येक पदार्थ के लिए उनका गलनांक एक स्थिर मान होता है। लेकिन एकल क्रिस्टल के विपरीत, पॉलीक्रिस्टल आइसोट्रोपिक होते हैं, यानी। भौतिक गुण सभी दिशाओं में समान हैं। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि अंदर के क्रिस्टल बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित होते हैं, और प्रत्येक में व्यक्तिगत रूप से अनिसोट्रॉपी होती है, लेकिन संपूर्ण क्रिस्टल आइसोट्रोपिक होता है।

क्रिस्टलीय पिंडों के अलावा, अनाकार पिंड भी होते हैं।

अनाकार शरीर - ये ऐसे ठोस पदार्थ हैं जिनमें परमाणुओं की व्यवस्था में केवल अल्प-सीमा क्रम ही संरक्षित रहता है। (सिलिका, राल, कांच, राल, मिश्री)।

उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज या तो क्रिस्टलीय अवस्था में या अनाकार अवस्था - सिलिका में हो सकता है। (पाठ्यपुस्तक में चित्र देखें)। उनका गलनांक स्थिर नहीं होता और उनमें तरलता होती है (अल्कोहल लैंप के ऊपर कांच की छड़ को मोड़कर दिखाया गया है)। अनाकार पिंड आइसोट्रोपिक होते हैं; कम तापमान पर वे क्रिस्टलीय पिंड की तरह व्यवहार करते हैं, और उच्च तापमान पर वे तरल पदार्थ की तरह व्यवहार करते हैं।

क्रिस्टलीय एवं अनाकार पिंडों का अवलोकन

(एक नोटबुक में नोट्स बनाएं)

एक आवर्धक कांच का उपयोग करके, हम टेबल नमक के क्रिस्टल की जांच करते हैं। - उनका आकार कैसा है? (घन का आकार).

आइए कॉपर सल्फेट के क्रिस्टलों को देखें। – इन क्रिस्टलों की ख़ासियत क्या है? (कुछ के किनारे सपाट हैं)।

आइए जस्ता के एक फ्रैक्चर को देखें और उस पर छोटे क्रिस्टल के किनारों को ढूंढें।

आइए अनाकार पिंडों पर विचार करें: कांच, रसिन या मोम। आइए टूटे हुए शीशे पर ध्यान दें। धातु फ्रैक्चर से क्या अंतर है? (तेज किनारों वाली चिकनी सतह)।

स्वतंत्र कार्य के लिए कार्य.

1. ठंड के मौसम में पैरों के नीचे बर्फ क्यों चीख़ती है?

उत्तर : सैकड़ों-हजारों बर्फ के टुकड़े - क्रिस्टल - टूटते हैं।

2. गैल्वेनाइज्ड लोहे की सतह पर पैटर्न की उत्पत्ति क्या है?

उत्तर : पैटर्न जस्ता के क्रिस्टलीकरण के कारण दिखाई देते हैं।

3. अंतिम परीक्षण.

अध्यापक:अपनी डायरी खोलें और होमवर्क असाइनमेंट लिखें: § 75.76(1); § 24, 26,27. रुचि रखने वालों के लिए असाइनमेंट: कॉपर सल्फेट या फिटकरी के घोल से क्रिस्टल उगाना।

साहित्य:

1. मायकिशेव जी.वाई.ए., बुखोवत्सेव बी.बी., सोत्स्की एन.एन. भौतिक विज्ञान 10वीं कक्षा। - एम.: शिक्षा 1992.

2. पिंस्की ए.ए. भौतिक विज्ञान 10वीं कक्षा। - एम. "ज्ञानोदय" 1993

3. तारासोव एल.वी. यह आश्चर्यजनक रूप से सममित दुनिया। - एम.: शिक्षा, 1982।

4. आधुनिक भौतिकी के बारे में स्कूली बच्चे: जटिल प्रणालियों की भौतिकी। - एम.: शिक्षा, 1978।

5. एक युवा भौतिक विज्ञानी का विश्वकोश शब्दकोश।

6. वी.जी. रज़ूमोव्स्की, एल.एस. खिज़्न्याकोव। हाई स्कूल में आधुनिक भौतिकी का पाठ। - एम.: शिक्षा, 1983।

7. माध्यमिक विद्यालय की कक्षा 8-10 में भौतिकी पढ़ाने की विधियाँ। भाग 2 / एड. वी.पी. ओरेखोवा, ए.वी. उसोवा और अन्य - एम.: शिक्षा 1980।

8. वी.ए.वोल्कोव। भौतिकी में पाठ विकास. एम. "वाको" 2006

अंतिम परीक्षण

1. वाक्य पूरा करें.

1) एकल क्रिस्टल;

2) पॉलीक्रिस्टल।

ए) एकल क्रिस्टल;

1) नमक का एक दाना;

3) चीनी का एक दाना;

4) परिष्कृत चीनी का एक टुकड़ा

ग) अनाकार अवस्था।

1) क्रिस्टलीय पिंड;

2) अनाकार शरीर।

अंतिम परीक्षण

1. वाक्य पूरा करें.

"क्रिस्टल के अंदर की दिशा पर भौतिक गुणों की निर्भरता को कहा जाता है..."

2. लुप्त शब्द भरें।

"ठोस निकायों को ... और ... में विभाजित किया गया है"

3. ठोस और क्रिस्टल के बीच पत्राचार का पता लगाएं।