પદાર્થોના ગલનબિંદુઓ વિવિધ સાથે કેવી રીતે અલગ પડે છે... ઘન: સ્ફટિકીય અને આકારહીન

પદાર્થનું ઘન સ્ફટિકીય અવસ્થામાંથી પ્રવાહીમાં સંક્રમણ કહેવાય છે ગલન. ઘન સ્ફટિકીય શરીરને ઓગળવા માટે, તેને ચોક્કસ તાપમાને ગરમ કરવું આવશ્યક છે, એટલે કે, ગરમી પૂરી પાડવી આવશ્યક છે.જે તાપમાને પદાર્થ પીગળે છે તે તાપમાન કહેવાય છેપદાર્થનો ગલનબિંદુ.

વિપરીત પ્રક્રિયા - પ્રવાહીમાંથી ઘન સ્થિતિમાં સંક્રમણ - જ્યારે તાપમાન ઘટે છે, એટલે કે, ગરમી દૂર થાય છે ત્યારે થાય છે. પ્રવાહીમાંથી ઘન અવસ્થામાં પદાર્થનું સંક્રમણ કહેવાય છેસખત , અથવા સ્ફટિકliization . તાપમાન કે જેના પર પદાર્થ સ્ફટિકીકરણ કરે છે તેને કહેવામાં આવે છેક્રિસ્ટલ તાપમાનtions .

અનુભવ દર્શાવે છે કે કોઈપણ પદાર્થ સમાન તાપમાને સ્ફટિકીકરણ કરે છે અને પીગળે છે.

આકૃતિ સ્ફટિકીય શરીર (બરફ) ના તાપમાનની વિરુદ્ધ ગરમીનો સમય (બિંદુથી) દર્શાવે છે એબિંદુ સુધી ડી)અને ઠંડકનો સમય (બિંદુથી ડીબિંદુ સુધી કે). તે આડી અક્ષ સાથે સમય અને ઊભી અક્ષ સાથે તાપમાન દર્શાવે છે.

આલેખ બતાવે છે કે પ્રક્રિયાનું નિરીક્ષણ તે ક્ષણથી શરૂ થયું હતું જ્યારે બરફનું તાપમાન -40 ° સે હતું, અથવા, જેમ તેઓ કહે છે, સમયની પ્રારંભિક ક્ષણે તાપમાન tશરૂઆત= -40 °C (બિંદુ એગ્રાફ પર). વધુ ગરમી સાથે, બરફનું તાપમાન વધે છે (ગ્રાફ પર આ વિભાગ છે એબી). તાપમાન 0 °C સુધી વધે છે - બરફનું ગલન તાપમાન. 0°C પર, બરફ ઓગળવાનું શરૂ કરે છે અને તેનું તાપમાન વધતું અટકે છે. સમગ્ર પીગળવાના સમય દરમિયાન (એટલે ​​​​કે જ્યાં સુધી બધો બરફ ઓગળવામાં ન આવે ત્યાં સુધી), બરફનું તાપમાન બદલાતું નથી, જો કે બર્નર બળવાનું ચાલુ રાખે છે અને તેથી, ગરમી પૂરી પાડવામાં આવે છે. ગલન પ્રક્રિયા ગ્રાફના આડી વિભાગને અનુરૂપ છે સૂર્ય . બધો બરફ ઓગળીને પાણીમાં ફેરવાઈ જાય પછી જ તાપમાન ફરી વધવાનું શરૂ થાય છે (વિભાગ સીડી). પાણીનું તાપમાન +40 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી પહોંચ્યા પછી, બર્નર ઓલવાઈ જાય છે અને પાણી ઠંડુ થવા લાગે છે, એટલે કે, ગરમી દૂર કરવામાં આવે છે (આ કરવા માટે, તમે બીજામાં પાણી સાથેનું વાસણ મૂકી શકો છો, બરફ સાથેના મોટા વાસણમાં). પાણીનું તાપમાન ઘટવાનું શરૂ થાય છે (વિભાગ ડી.ઇ). જ્યારે તાપમાન 0 °C સુધી પહોંચે છે, ત્યારે પાણીનું તાપમાન ઘટતું અટકે છે, તે હકીકત હોવા છતાં કે ગરમી હજુ પણ દૂર થઈ ગઈ છે. આ પાણીના સ્ફટિકીકરણની પ્રક્રિયા છે - બરફની રચના (આડો વિભાગ ઇએફ). જ્યાં સુધી તમામ પાણી બરફમાં ફેરવાય નહીં ત્યાં સુધી તાપમાન બદલાશે નહીં. આ પછી જ બરફનું તાપમાન ઘટવાનું શરૂ થાય છે (વિભાગ FK).

ગણવામાં આવેલ ગ્રાફનો દેખાવ નીચે પ્રમાણે સમજાવવામાં આવ્યો છે. સાઇટ પર એબીપૂરી પાડવામાં આવતી ગરમીને લીધે, બરફના અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા વધે છે, અને તેનું તાપમાન વધે છે. સાઇટ પર સૂર્યફ્લાસ્કના સમાવિષ્ટો દ્વારા પ્રાપ્ત થતી તમામ ઉર્જા બરફના સ્ફટિક જાળીના વિનાશ પર ખર્ચવામાં આવે છે: તેના પરમાણુઓની ક્રમબદ્ધ અવકાશી ગોઠવણીને અવ્યવસ્થિત દ્વારા બદલવામાં આવે છે, અણુઓ વચ્ચેનું અંતર બદલાય છે, એટલે કે. પરમાણુઓ એવી રીતે ગોઠવાય છે કે પદાર્થ પ્રવાહી બની જાય છે. અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા બદલાતી નથી, તેથી તાપમાન યથાવત રહે છે. પીગળેલા બરફના પાણીના તાપમાનમાં વધુ વધારો (વિસ્તારમાં સીડી) એટલે બર્નર દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવતી ગરમીને કારણે પાણીના અણુઓની ગતિ ઊર્જામાં વધારો.

જ્યારે પાણી ઠંડુ થાય છે (વિભાગ ડી.ઇ) ઉર્જાનો ભાગ તેમાંથી છીનવી લેવામાં આવે છે, પાણીના અણુઓ નીચી ઝડપે આગળ વધે છે, તેમની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા ઘટી જાય છે - તાપમાન ઘટે છે, પાણી ઠંડુ થાય છે. 0°C પર (આડો વિભાગ ઇએફ) પરમાણુઓ ચોક્કસ ક્રમમાં લાઇન થવાનું શરૂ કરે છે, એક સ્ફટિક જાળી બનાવે છે. જ્યાં સુધી આ પ્રક્રિયા પૂર્ણ ન થાય ત્યાં સુધી, ગરમી દૂર કરવામાં આવી હોવા છતાં, પદાર્થનું તાપમાન બદલાશે નહીં, જેનો અર્થ છે કે જ્યારે ઘનતા થાય છે, ત્યારે પ્રવાહી (પાણી) ઊર્જા મુક્ત કરે છે. આ બરાબર ઊર્જા છે જે બરફ શોષી લે છે, પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે (વિભાગ સૂર્ય). પ્રવાહીની આંતરિક ઊર્જા ઘન કરતાં વધારે હોય છે. ગલન (અને સ્ફટિકીકરણ) દરમિયાન, શરીરની આંતરિક ઊર્જા અચાનક બદલાય છે.

1650 ºС થી ઉપરના તાપમાને ઓગળતી ધાતુઓ કહેવાય છે પ્રત્યાવર્તન(ટાઈટેનિયમ, ક્રોમિયમ, મોલીબ્ડેનમ, વગેરે). ટંગસ્ટન તેમની વચ્ચે સૌથી વધુ ગલનબિંદુ ધરાવે છે - લગભગ 3400 ° સે. પ્રત્યાવર્તન ધાતુઓ અને તેમના સંયોજનોનો ઉપયોગ એરક્રાફ્ટ બાંધકામ, રોકેટરી અને અવકાશ તકનીક અને અણુ ઊર્જામાં ગરમી-પ્રતિરોધક સામગ્રી તરીકે થાય છે.

ચાલો ફરી એકવાર ભારપૂર્વક જણાવીએ કે જ્યારે ગલન થાય છે, ત્યારે પદાર્થ ઊર્જાને શોષી લે છે. સ્ફટિકીકરણ દરમિયાન, તેનાથી વિપરીત, તે તેને પર્યાવરણમાં મુક્ત કરે છે. સ્ફટિકીકરણ દરમિયાન પ્રકાશિત ગરમીની ચોક્કસ માત્રા પ્રાપ્ત કરવાથી, માધ્યમ ગરમ થાય છે. આ ઘણા પક્ષીઓ માટે જાણીતું છે. કોઈ આશ્ચર્ય નથી કે તેઓ શિયાળામાં હિમવર્ષાવાળા હવામાનમાં નદીઓ અને તળાવોને આવરી લેતા બરફ પર બેસીને જોઈ શકાય છે. જ્યારે બરફ બને છે ત્યારે ઊર્જાના પ્રકાશનને કારણે, તેની ઉપરની હવા જંગલમાંના વૃક્ષો કરતાં ઘણી ડિગ્રી વધુ ગરમ હોય છે, અને પક્ષીઓ તેનો લાભ લે છે.

આકારહીન પદાર્થોનું ગલન.

ચોક્કસ ઉપલબ્ધતા ગલનબિંદુઓ- આ સ્ફટિકીય પદાર્થોનું એક મહત્વપૂર્ણ લક્ષણ છે. તે આ લક્ષણ દ્વારા છે કે તેઓ આકારહીન પદાર્થોથી સરળતાથી ઓળખી શકાય છે, જે ઘન તરીકે પણ વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. આમાં, ખાસ કરીને, કાચ, ખૂબ ચીકણું રેઝિન અને પ્લાસ્ટિકનો સમાવેશ થાય છે.

આકારહીન પદાર્થો(સ્ફટિકીય રાશિઓથી વિપરીત) પાસે ચોક્કસ ગલનબિંદુ નથી - તે ઓગળતા નથી, પરંતુ નરમ પડે છે. જ્યારે ગરમ થાય છે, કાચનો ટુકડો, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રથમ સખતમાંથી નરમ બને છે, તેને સરળતાથી વળાંક અથવા ખેંચી શકાય છે; ઊંચા તાપમાને, ભાગ તેના પોતાના ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ તેનો આકાર બદલવાનું શરૂ કરે છે. જેમ જેમ તે ગરમ થાય છે તેમ, જાડું ચીકણું સમૂહ તે જહાજનો આકાર લે છે જેમાં તે રહે છે. આ સમૂહ પ્રથમ જાડા હોય છે, મધની જેમ, પછી ખાટા ક્રીમની જેમ, અને અંતે તે પાણી જેટલું જ ઓછું સ્નિગ્ધતા પ્રવાહી બને છે. જો કે, અહીં ઘનનું પ્રવાહીમાં સંક્રમણનું ચોક્કસ તાપમાન સૂચવવું અશક્ય છે, કારણ કે તે અસ્તિત્વમાં નથી.

આના કારણો સ્ફટિકીય પદાર્થોની રચનાથી આકારહીન શરીરની રચનામાં મૂળભૂત તફાવતમાં આવેલા છે. આકારહીન શરીરમાં અણુઓ અવ્યવસ્થિત રીતે ગોઠવાય છે. આકારહીન શરીર તેમની રચનામાં પ્રવાહી જેવું લાગે છે. પહેલેથી જ ઘન કાચમાં, અણુઓ અવ્યવસ્થિત રીતે ગોઠવાયેલા છે. આનો અર્થ એ છે કે કાચના તાપમાનમાં વધારો માત્ર તેના પરમાણુઓની સ્પંદનોની શ્રેણીમાં વધારો કરે છે, જે તેમને ધીમે ધીમે વધુ અને વધુ ચળવળની સ્વતંત્રતા આપે છે. તેથી, કાચ ધીમે ધીમે નરમ થાય છે અને તીવ્ર "ઘન-પ્રવાહી" સંક્રમણનું પ્રદર્શન કરતું નથી, જે અણુઓની ગોઠવણીમાંથી અવ્યવસ્થિતમાં કડક ક્રમમાં સંક્રમણની લાક્ષણિકતા છે.

ફ્યુઝનની ગરમી.

ગલન ની ગરમી- આ તે ઉષ્માની માત્રા છે જે પદાર્થને ઘન સ્ફટિકીય અવસ્થામાંથી પ્રવાહીમાં સંપૂર્ણપણે રૂપાંતરિત કરવા માટે સતત દબાણ અને ગલનબિંદુના સમાન તાપમાને પ્રદાન કરવી આવશ્યક છે. ફ્યુઝનની ગરમી એ પ્રવાહી સ્થિતિમાંથી પદાર્થના સ્ફટિકીકરણ દરમિયાન છોડવામાં આવતી ગરમીની માત્રા જેટલી હોય છે. ગલન દરમિયાન, પદાર્થને પૂરી પાડવામાં આવતી તમામ ગરમી તેના પરમાણુઓની સંભવિત ઊર્જાને વધારવા માટે જાય છે. ગતિ ઊર્જા બદલાતી નથી કારણ કે ગલન સતત તાપમાને થાય છે.

એક જ સમૂહના વિવિધ પદાર્થોના ગલનનો પ્રાયોગિક ધોરણે અભ્યાસ કરીને, તમે નોંધ કરી શકો છો કે તેમને પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે વિવિધ પ્રમાણમાં ગરમીની જરૂર પડે છે. ઉદાહરણ તરીકે, એક કિલોગ્રામ બરફ ઓગળવા માટે, તમારે 332 J ઊર્જા ખર્ચવાની જરૂર છે, અને 1 કિલો સીસું ઓગળવા માટે - 25 kJ.

શરીર દ્વારા છોડવામાં આવતી ગરમીનું પ્રમાણ નકારાત્મક માનવામાં આવે છે. તેથી, જ્યારે સમૂહ સાથે પદાર્થના સ્ફટિકીકરણ દરમિયાન પ્રકાશિત ગરમીની માત્રાની ગણતરી કરવામાં આવે છે m, તમારે સમાન સૂત્રનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ, પરંતુ ઓછા ચિહ્ન સાથે:

દહનની ગરમી.

દહનની ગરમી(અથવા કેલરી મૂલ્ય, કેલરી સામગ્રી) બળતણના સંપૂર્ણ દહન દરમિયાન છોડવામાં આવતી ગરમીનું પ્રમાણ છે.

શરીરને ગરમ કરવા માટે, બળતણના દહન દરમિયાન છોડવામાં આવતી ઊર્જાનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે. પરંપરાગત બળતણ (કોલસો, તેલ, ગેસોલિન) કાર્બન ધરાવે છે. દહન દરમિયાન, કાર્બન અણુઓ હવામાં ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે જોડાઈને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પરમાણુઓ બનાવે છે. આ પરમાણુઓની ગતિ ઉર્જા મૂળ કણો કરતા વધારે હોવાનું બહાર આવ્યું છે. દહન દરમિયાન પરમાણુઓની ગતિ ઊર્જામાં વધારો ઊર્જા પ્રકાશન કહેવાય છે. બળતણના સંપૂર્ણ દહન દરમિયાન મુક્ત થતી ઊર્જા આ બળતણના દહનની ગરમી છે.

બળતણના દહનની ગરમી બળતણના પ્રકાર અને તેના સમૂહ પર આધારિત છે. બળતણનું દળ જેટલું વધારે છે, તેના સંપૂર્ણ કમ્બશન દરમિયાન ગરમીનું પ્રમાણ વધારે છે.

1 કિલો વજનના બળતણના સંપૂર્ણ દહન દરમિયાન કેટલી ગરમી છોડવામાં આવે છે તે દર્શાવતી ભૌતિક માત્રા કહેવાય છે. બળતણના દહનની ચોક્કસ ગરમી.કમ્બશનની ચોક્કસ ગરમી અક્ષર દ્વારા નિયુક્ત કરવામાં આવે છેqઅને કિલોગ્રામ (J/kg) દીઠ જ્યુલ્સમાં માપવામાં આવે છે.

ગરમીનું પ્રમાણ પ્રકમ્બશન દરમિયાન છોડવામાં આવે છે mબળતણનું કિલોગ્રામ સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

મનસ્વી દળના બળતણના સંપૂર્ણ દહન દરમિયાન છોડવામાં આવતી ગરમીની માત્રા શોધવા માટે, આ બળતણના દહનની વિશિષ્ટ ગરમીને તેના સમૂહ દ્વારા ગુણાકાર કરવો આવશ્યક છે.

તે વ્યક્તિગત અણુઓ અથવા પરમાણુઓ નથી જે રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશ કરે છે, પરંતુ પદાર્થો. પદાર્થોને બોન્ડના પ્રકાર અનુસાર વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે મોલેક્યુલર અને નોન-મોલેક્યુલર ઇમારતો

આ પરમાણુઓથી બનેલા પદાર્થો છે. આવા પદાર્થોમાંના પરમાણુઓ વચ્ચેના બોન્ડ્સ ખૂબ જ નબળા હોય છે, પરમાણુની અંદરના અણુઓ વચ્ચેની તુલનામાં ખૂબ નબળા હોય છે, અને પ્રમાણમાં ઓછા તાપમાને પણ તેઓ તૂટી જાય છે - પદાર્થ પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે અને પછી ગેસ (આયોડિનનું ઉત્કૃષ્ટીકરણ) માં ફેરવાય છે. પરમાણુઓ ધરાવતા પદાર્થોના ગલન અને ઉત્કલન બિંદુઓ વધતા પરમાણુ વજન સાથે વધે છે. પરમાણુ પદાર્થોમાં અણુ માળખું (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W) ધરાવતા પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે, તેમાંથી ધાતુઓ અને બિન-ધાતુઓ છે.

પદાર્થોની બિન-પરમાણુ રચના

પદાર્થો માટે બિન-પરમાણુરચનાઓમાં આયનીય સંયોજનોનો સમાવેશ થાય છે. બિન-ધાતુઓ સાથેના ધાતુઓના મોટાભાગના સંયોજનોમાં આ રચના હોય છે: બધા ક્ષાર (NaCl, K 2 S0 4), કેટલાક હાઇડ્રાઇડ્સ (LiH) અને ઓક્સાઇડ્સ (CaO, MgO, FeO), પાયા (NaOH, KOH). આયોનિક (બિન-મોલેક્યુલર) પદાર્થોમાં ઉચ્ચ ગલન અને ઉત્કલન બિંદુઓ હોય છે.

ઘન: સ્ફટિકીય અને આકારહીન

આકારહીન પદાર્થોતેમની પાસે સ્પષ્ટ ગલનબિંદુ નથી - જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે તેઓ ધીમે ધીમે નરમ થાય છે અને પ્રવાહી સ્થિતિમાં ફેરવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્લાસ્ટિસિન અને વિવિધ રેઝિન આકારહીન સ્થિતિમાં છે.

સ્ફટિકીય પદાર્થોકણોની યોગ્ય ગોઠવણી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જેમાં તેઓ સમાવે છે: અણુઓ, પરમાણુઓ અને આયનો - અવકાશમાં સખત રીતે નિર્ધારિત બિંદુઓ પર. જ્યારે આ બિંદુઓ સીધી રેખાઓ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે, ત્યારે અવકાશી ફ્રેમ રચાય છે, જેને કહેવાય છે સ્ફટિક જાળી. જે બિંદુઓ પર ક્રિસ્ટલ કણો સ્થિત છે તેને કહેવામાં આવે છે જાળી ગાંઠો.

ક્રિસ્ટલ જાળીના ગાંઠો પર સ્થિત કણોના પ્રકાર અને તેમની વચ્ચેના જોડાણની પ્રકૃતિના આધારે, ચાર પ્રકારના ક્રિસ્ટલ જાળીને અલગ પાડવામાં આવે છે: આયનીય, અણુ, પરમાણુ અને ધાતુ .

આયોનિક સ્ફટિક જાળી

આયોનિકસ્ફટિક જાળીઓ કહેવામાં આવે છે, જેનાં ગાંઠોમાં આયનો હોય છે. તેઓ આયનીય બોન્ડ સાથેના પદાર્થો દ્વારા રચાય છે, જે બંને સાદા આયનો Na +, Cl -, અને જટિલ S0 4 2-, OH - ને બાંધી શકે છે. પરિણામે, ક્ષાર અને કેટલાક ઓક્સાઇડ અને ધાતુઓના હાઇડ્રોક્સાઇડ્સમાં આયનીય સ્ફટિક જાળી હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ ક્લોરાઇડ ક્રિસ્ટલ વૈકલ્પિક હકારાત્મક Na + અને ઋણ Cl - આયનોથી બનેલ છે, જે ઘન આકારની જાળી બનાવે છે.

ટેબલ સોલ્ટની આયનીય સ્ફટિક જાળી

આવા સ્ફટિકમાં આયનો વચ્ચેના બોન્ડ ખૂબ જ સ્થિર હોય છે. તેથી, આયનીય જાળીવાળા પદાર્થો પ્રમાણમાં ઉચ્ચ કઠિનતા અને શક્તિ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, તે પ્રત્યાવર્તન અને બિન-અસ્થિર છે.

અણુ ક્રિસ્ટલ જાળી

અણુસ્ફટિક જાળીઓ કહેવામાં આવે છે, જેનાં ગાંઠોમાં વ્યક્તિગત અણુઓ હોય છે. આવા જાળીઓમાં, અણુઓ એકબીજા સાથે ખૂબ જ મજબૂત સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. આ પ્રકારના ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા પદાર્થોનું ઉદાહરણ હીરા છે, જે કાર્બનના એલોટ્રોપિક ફેરફારોમાંનું એક છે.

હીરાની અણુ સ્ફટિક જાળી

અણુ ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા મોટાભાગના પદાર્થોમાં ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચા હોય છે (ઉદાહરણ તરીકે, હીરા માટે તે 3500 ° સે કરતા વધુ હોય છે), તે મજબૂત અને સખત અને વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય હોય છે.

મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ જાળી

મોલેક્યુલરજેને ક્રિસ્ટલ જાળી કહેવાય છે, જેમાં પરમાણુઓ સ્થિત છે.

આયોડિનનું મોલેક્યુલર સ્ફટિક જાળી

આ અણુઓમાં રાસાયણિક બોન્ડ ધ્રુવીય (HCl, H 2 O) અને બિન-ધ્રુવીય (N 2, O 2) બંને હોઈ શકે છે. અણુઓની અંદરના અણુઓ ખૂબ જ મજબૂત સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોવા છતાં, નબળા આંતરપરમાણુ આકર્ષણ બળો પરમાણુઓ વચ્ચે કાર્ય કરે છે. તેથી, મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા પદાર્થોમાં ઓછી કઠિનતા, નીચા ગલનબિંદુ હોય છે અને તે અસ્થિર હોય છે. મોટાભાગના નક્કર કાર્બનિક સંયોજનોમાં મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ જાળી (નેપ્થાલિન, ગ્લુકોઝ, ખાંડ) હોય છે.

મેટલ સ્ફટિક જાળી

ધાતુના બોન્ડવાળા પદાર્થો હોય છે ધાતુસ્ફટિક જાળી.

આવા જાળીના સ્થળો પર અણુઓ અને આયનો (અણુ અથવા આયનો, જેમાં ધાતુના અણુઓ સરળતાથી રૂપાંતરિત થાય છે, તેમના બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનને "સામાન્ય ઉપયોગ માટે" છોડી દે છે) હોય છે. ધાતુઓની આ આંતરિક રચના તેમના લાક્ષણિક ભૌતિક ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે: ક્ષતિ, પ્લાસ્ટિસિટી, વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા, લાક્ષણિક ધાતુની ચમક.

પદાર્થની રચના માત્ર રાસાયણિક કણોમાં અણુઓની સંબંધિત ગોઠવણી દ્વારા જ નહીં, પણ અવકાશમાં આ રાસાયણિક કણોના સ્થાન દ્વારા પણ નક્કી કરવામાં આવે છે. અણુઓ, અણુઓ અને આયનોની સૌથી વધુ ક્રમબદ્ધ ગોઠવણી છે સ્ફટિકો(ગ્રીકમાંથી" ક્રિસ્ટલો" - બરફ), જ્યાં રાસાયણિક કણો (અણુઓ, પરમાણુઓ, આયનો) ચોક્કસ ક્રમમાં ગોઠવાયેલા હોય છે, અવકાશમાં સ્ફટિક જાળી બનાવે છે. રચનાની ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, તેઓ નિયમિત સપ્રમાણ પોલિહેડ્રાનો કુદરતી આકાર ધરાવી શકે છે. સ્ફટિકીય સ્થિતિ છે. કણો અને સમપ્રમાણતા સ્ફટિક જાળીની ગોઠવણીમાં લાંબા-અંતરના ઓર્ડરની હાજરી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

આકારહીન સ્થિતિ માત્ર ટૂંકા-શ્રેણીના ઓર્ડરની હાજરી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આકારહીન પદાર્થોની રચના પ્રવાહી જેવી હોય છે, પરંતુ તેમાં ઘણી ઓછી પ્રવાહીતા હોય છે. આકારહીન સ્થિતિ સામાન્ય રીતે અસ્થિર હોય છે. યાંત્રિક લોડ અથવા તાપમાનના ફેરફારોના પ્રભાવ હેઠળ, આકારહીન સંસ્થાઓ સ્ફટિકીકરણ કરી શકે છે. આકારહીન અવસ્થામાં પદાર્થોની પ્રતિક્રિયાશીલતા સ્ફટિકીય અવસ્થા કરતાં ઘણી વધારે હોય છે.

આકારહીન પદાર્થો

મુખ્ય ચિહ્ન આકારહીન(ગ્રીકમાંથી" અમોર્ફોસ" - નિરાકાર) પદાર્થની સ્થિતિ - અણુ અથવા પરમાણુ જાળીની ગેરહાજરી, એટલે કે, સ્ફટિકીય સ્થિતિની લાક્ષણિકતા બંધારણની ત્રિ-પરિમાણીય સામયિકતા.

જ્યારે પ્રવાહી પદાર્થને ઠંડુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે હંમેશા સ્ફટિકીકરણ કરતું નથી. અમુક પરિસ્થિતિઓમાં, બિન-સંતુલન નક્કર આકારહીન (ગ્લાસી) સ્થિતિ બની શકે છે. કાચની સ્થિતિમાં સાદા પદાર્થો (કાર્બન, ફોસ્ફરસ, આર્સેનિક, સલ્ફર, સેલેનિયમ), ઓક્સાઇડ્સ (ઉદાહરણ તરીકે, બોરોન, સિલિકોન, ફોસ્ફરસ), હલાઇડ્સ, ચાલ્કોજેનાઇડ્સ અને ઘણા કાર્બનિક પોલિમર હોઈ શકે છે.

આ સ્થિતિમાં, પદાર્થ લાંબા સમય સુધી સ્થિર રહી શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, કેટલાક જ્વાળામુખી ચશ્માની ઉંમર લાખો વર્ષનો અંદાજ છે. ગ્લાસી આકારહીન સ્થિતિમાં પદાર્થના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો સ્ફટિકીય પદાર્થના ગુણધર્મોથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગ્લાસી જર્મેનિયમ ડાયોક્સાઇડ સ્ફટિકીય કરતાં રાસાયણિક રીતે વધુ સક્રિય છે. પ્રવાહી અને ઘન આકારહીન સ્થિતિના ગુણધર્મોમાં તફાવતો કણોની થર્મલ હિલચાલની પ્રકૃતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: આકારહીન સ્થિતિમાં, કણો માત્ર ઓસીલેટરી અને રોટેશનલ હલનચલન માટે સક્ષમ હોય છે, પરંતુ પદાર્થની જાડાઈ દ્વારા આગળ વધી શકતા નથી.

એવા પદાર્થો છે જે આકારહીન અવસ્થામાં માત્ર ઘન સ્વરૂપમાં જ અસ્તિત્વ ધરાવે છે. આ એકમોના અનિયમિત ક્રમ સાથે પોલિમરનો સંદર્ભ આપે છે.

આકારહીન શરીર આઇસોટ્રોપિક, એટલે કે, તેમના યાંત્રિક, ઓપ્ટિકલ, ઇલેક્ટ્રિકલ અને અન્ય ગુણધર્મો દિશા પર આધારિત નથી. આકારહીન સંસ્થાઓમાં નિશ્ચિત ગલનબિંદુ હોતું નથી: ગલન ચોક્કસ તાપમાન શ્રેણીમાં થાય છે. આકારહીન પદાર્થનું ઘનમાંથી પ્રવાહી સ્થિતિમાં સંક્રમણ ગુણધર્મોમાં અચાનક ફેરફાર સાથે નથી. આકારહીન રાજ્યનું ભૌતિક મોડેલ હજી બનાવવામાં આવ્યું નથી.

સ્ફટિકીય પદાર્થો

ઘન સ્ફટિકો- સમાન માળખાકીય તત્વની સખત પુનરાવર્તિતતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ ત્રિ-પરિમાણીય રચનાઓ ( એકમ કોષ) બધી દિશામાં. એકમ કોષ એ ક્રિસ્ટલનો સૌથી નાનો જથ્થો છે જે સમાંતર પાઈપના રૂપમાં છે, જે સ્ફટિકમાં અનંત સંખ્યામાં પુનરાવર્તિત થાય છે.

સ્ફટિકોનો ભૌમિતિક રીતે સાચો આકાર નક્કી કરવામાં આવે છે, સૌ પ્રથમ, તેમની કડક નિયમિત આંતરિક રચના દ્વારા. જો, સ્ફટિકમાં અણુઓ, આયનો અથવા પરમાણુઓને બદલે, આપણે આ કણોના ગુરુત્વાકર્ષણના કેન્દ્રો તરીકે બિંદુઓને દર્શાવીએ છીએ, તો આપણને આવા બિંદુઓનું ત્રિ-પરિમાણીય નિયમિત વિતરણ મળે છે, જેને સ્ફટિક જાળી કહેવાય છે. પોઈન્ટ પોતાને કહેવામાં આવે છે ગાંઠોસ્ફટિક જાળી.

સ્ફટિક જાળીના પ્રકાર

સ્ફટિક જાળી કયા કણોથી બનેલી છે અને તેમની વચ્ચેના રાસાયણિક બંધનની પ્રકૃતિ શું છે તેના આધારે, વિવિધ પ્રકારના સ્ફટિકોને અલગ પાડવામાં આવે છે.

આયનીય સ્ફટિકો કેશન અને આયન (ઉદાહરણ તરીકે, મોટાભાગની ધાતુઓના ક્ષાર અને હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ) દ્વારા રચાય છે. તેમાં કણો વચ્ચે આયનીય બંધન હોય છે.

આયોનિક સ્ફટિકો સમાવી શકે છે મોનોટોમિકઆયનો આ રીતે સ્ફટિકો બાંધવામાં આવે છે સોડિયમ ક્લોરાઇડ, પોટેશિયમ આયોડાઈડ, કેલ્શિયમ ફ્લોરાઈડ.
મોનોટોમિક મેટલ કેશન્સ અને પોલિઆટોમિક આયન, ઉદાહરણ તરીકે, નાઈટ્રેટ આયન NO 3 −, સલ્ફેટ આયન SO 4 2−, કાર્બોનેટ આયન CO 3 2−, ઘણા ક્ષારના આયનીય સ્ફટિકોની રચનામાં ભાગ લે છે.

આયનીય સ્ફટિકમાં એકલ અણુઓને અલગ પાડવું અશક્ય છે. દરેક કેશન પ્રત્યેક આયન તરફ આકર્ષાય છે અને અન્ય કેશન દ્વારા ભગાડવામાં આવે છે. સમગ્ર સ્ફટિકને એક વિશાળ પરમાણુ ગણી શકાય. આવા પરમાણુનું કદ મર્યાદિત નથી, કારણ કે તે નવા કેશન અને આયનોને ઉમેરીને વૃદ્ધિ કરી શકે છે.

મોટાભાગના આયનીય સંયોજનો એક માળખાકીય પ્રકારમાં સ્ફટિકીકરણ કરે છે, જે સંકલન સંખ્યાના મૂલ્યમાં એકબીજાથી અલગ પડે છે, એટલે કે આપેલ આયન (4, 6 અથવા 8) ની આસપાસ પડોશીઓની સંખ્યા. સમાન સંખ્યામાં કેશન અને આયનોના આયનીય સંયોજનો માટે, સ્ફટિક જાળીના ચાર મુખ્ય પ્રકારો જાણીતા છે: સોડિયમ ક્લોરાઇડ (બંને આયનોની સંકલન સંખ્યા 6 છે), સીઝિયમ ક્લોરાઇડ (બંને આયનોની સંકલન સંખ્યા 8 છે), સ્ફાલેરાઇટ અને વુર્ટઝાઇટ. (બંને માળખાકીય પ્રકારો 4 ની સમાન કેશન અને આયનોની સંકલન સંખ્યા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે). જો કેશનની સંખ્યા આયનોની સંખ્યા કરતાં અડધી હોય, તો કેશનની સંકલન સંખ્યા આયનોની સંકલન સંખ્યા કરતાં બમણી હોવી જોઈએ. આ કિસ્સામાં, ફ્લોરાઇટ (સંકલન નંબર 8 અને 4), રૂટાઇલ (સંકલન નંબર 6 અને 3), અને ક્રિસ્ટોબાલાઇટ (સંકલન નંબર 4 અને 2) ના માળખાકીય પ્રકારો સાકાર થાય છે.

સામાન્ય રીતે, આયનીય સ્ફટિકો સખત પરંતુ બરડ હોય છે. તેમની નાજુકતા એ હકીકતને કારણે છે કે સ્ફટિકના સહેજ વિકૃતિ સાથે પણ, કેશન્સ અને આયનોને એવી રીતે વિસ્થાપિત કરવામાં આવે છે કે આયન અને આયનોની વચ્ચેના આકર્ષક દળો પર પ્રતિકૂળ બળો જીતવા લાગે છે અને ક્રિસ્ટલનો નાશ થાય છે.

આયનીય સ્ફટિકોમાં ઉચ્ચ ગલનબિંદુ હોય છે. પીગળેલી સ્થિતિમાં, પદાર્થો જે આયનીય સ્ફટિકો બનાવે છે તે વિદ્યુત વાહક હોય છે. જ્યારે પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે આ પદાર્થો કેશન અને આયનોમાં વિભાજિત થાય છે, અને પરિણામી ઉકેલો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે.

ધ્રુવીય દ્રાવકોમાં ઉચ્ચ દ્રાવ્યતા, ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજન સાથે, એ હકીકતને કારણે છે કે ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક સતત ε સાથે દ્રાવક વાતાવરણમાં, આયનો વચ્ચે આકર્ષણની ઊર્જા ઘટે છે. પાણીનો ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક શૂન્યાવકાશ કરતા 82 ગણો વધારે છે (આયનીય સ્ફટિકમાં શરતી રીતે અસ્તિત્વમાં છે), અને જલીય દ્રાવણમાં આયનો વચ્ચેનું આકર્ષણ સમાન પ્રમાણમાં ઘટે છે. આયનોના ઉકેલ દ્વારા અસરમાં વધારો થાય છે.

અણુ સ્ફટિકો સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવેલા વ્યક્તિગત અણુઓનો સમાવેશ કરે છે. સરળ પદાર્થોમાંથી, ફક્ત બોરોન અને જૂથ IVA તત્વોમાં આવા સ્ફટિક જાળી હોય છે. ઘણીવાર, બિન-ધાતુઓના સંયોજનો એકબીજા સાથે (ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ) પણ અણુ સ્ફટિકો બનાવે છે.

આયનીય સ્ફટિકોની જેમ, અણુ સ્ફટિકોને વિશાળ પરમાણુ ગણી શકાય. તેઓ ખૂબ જ ટકાઉ અને સખત હોય છે, અને ગરમી અને વીજળી સારી રીતે ચલાવતા નથી. અણુ ક્રિસ્ટલ જાળી ધરાવતા પદાર્થો ઊંચા તાપમાને ઓગળે છે. તેઓ કોઈપણ દ્રાવકમાં વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય હોય છે. તેઓ ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

મોલેક્યુલર સ્ફટિકો વ્યક્તિગત પરમાણુઓમાંથી બનાવવામાં આવે છે, જેની અંદર અણુઓ સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. નબળા આંતરપરમાણુ બળો પરમાણુઓ વચ્ચે કાર્ય કરે છે. તેઓ સરળતાથી નાશ પામે છે, તેથી મોલેક્યુલર સ્ફટિકોમાં ઓછા ગલનબિંદુઓ, ઓછી કઠિનતા અને ઉચ્ચ અસ્થિરતા હોય છે. પરમાણુ સ્ફટિક જાળીઓ બનાવે છે તે પદાર્થોમાં વિદ્યુત વાહકતા હોતી નથી, અને તેમના ઉકેલો અને પીગળે પણ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી.

પડોશી અણુઓના સકારાત્મક ચાર્જ ન્યુક્લી સાથે એક પરમાણુના નકારાત્મક ચાર્જવાળા ઈલેક્ટ્રોનની ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે આંતરપરમાણુ બળો ઉદ્ભવે છે. આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની શક્તિ ઘણા પરિબળોથી પ્રભાવિત છે. તેમાંથી સૌથી મહત્વપૂર્ણ ધ્રુવીય બોન્ડની હાજરી છે, એટલે કે, એક અણુથી બીજા પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતામાં ફેરફાર. વધુમાં, મોટી સંખ્યામાં ઈલેક્ટ્રોન ધરાવતા પરમાણુઓ વચ્ચે આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વધુ મજબૂત હોય છે.

મોટાભાગના બિનધાતુઓ સરળ પદાર્થોના સ્વરૂપમાં (ઉદાહરણ તરીકે, આયોડિન I 2 , આર્ગોન Ar, સલ્ફર S 8) અને એકબીજા સાથે સંયોજનો (ઉદાહરણ તરીકે, પાણી, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ, હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ), તેમજ લગભગ તમામ નક્કર કાર્બનિક પદાર્થો પરમાણુ સ્ફટિકો બનાવે છે.

ધાતુઓ મેટાલિક ક્રિસ્ટલ જાળી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તેમાં અણુઓ વચ્ચે મેટાલિક બોન્ડ હોય છે. ધાતુના સ્ફટિકોમાં, અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્રોને એવી રીતે ગોઠવવામાં આવે છે કે તેમનું પેકિંગ શક્ય તેટલું ગાઢ હોય. આવા સ્ફટિકોમાં બંધન ડિલોકલાઈઝ્ડ હોય છે અને સમગ્ર સ્ફટિકમાં વિસ્તરે છે. ધાતુના સ્ફટિકોમાં ઉચ્ચ વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા, ધાતુની ચમક અને અસ્પષ્ટતા અને સરળ વિકૃતિતા હોય છે.

ક્રિસ્ટલ જાળીનું વર્ગીકરણ મર્યાદિત કેસોને અનુરૂપ છે. અકાર્બનિક પદાર્થોના મોટાભાગના સ્ફટિકો મધ્યવર્તી પ્રકારોથી સંબંધિત છે - સહસંયોજક-આયોનિક, મોલેક્યુલર-સહસંયોજક, વગેરે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્ફટિકમાં ગ્રેફાઇટદરેક સ્તરની અંદર, બોન્ડ સહસંયોજક-ધાતુ હોય છે, અને સ્તરો વચ્ચે તેઓ આંતરપરમાણુ હોય છે.

આઇસોમોર્ફિઝમ અને પોલીમોર્ફિઝમ

ઘણા સ્ફટિકીય પદાર્થોની રચના સમાન હોય છે. તે જ સમયે, સમાન પદાર્થ વિવિધ સ્ફટિક રચનાઓ બનાવી શકે છે. આ ઘટનામાં પ્રતિબિંબિત થાય છે આઇસોમોર્ફિઝમઅને પોલીમોર્ફિઝમ.

આઇસોમોર્ફિઝમઅણુઓ, આયનો અથવા પરમાણુઓની સ્ફટિક રચનાઓમાં એકબીજાને બદલવાની ક્ષમતામાં રહેલી છે. આ શબ્દ (ગ્રીકમાંથી " isos"- સમાન અને" મોર્ફે" - ફોર્મ) 1819 માં ઇ. મિશેરલિચ દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું. આઇસોમોર્ફિઝમનો કાયદો 1821 માં ઇ. મિશેરલિચ દ્વારા આ રીતે ઘડવામાં આવ્યો હતો: "સમાન સંખ્યામાં અણુઓ, સમાન રીતે જોડાયેલા, સમાન સ્ફટિકીય સ્વરૂપો આપે છે; તદુપરાંત, સ્ફટિકીય સ્વરૂપ અણુઓની રાસાયણિક પ્રકૃતિ પર આધારિત નથી, પરંતુ માત્ર તેમની સંખ્યા અને સંબંધિત સ્થિતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે."

બર્લિન યુનિવર્સિટીની રાસાયણિક પ્રયોગશાળામાં કામ કરતા, મિશેર્લિચે સીસા, બેરિયમ અને સ્ટ્રોન્ટિયમ સલ્ફેટ્સના સ્ફટિકોની સંપૂર્ણ સમાનતા અને અન્ય ઘણા પદાર્થોના સ્ફટિકીય સ્વરૂપોની સમાનતા તરફ ધ્યાન દોર્યું. તેમના અવલોકનોએ પ્રખ્યાત સ્વીડિશ રસાયણશાસ્ત્રી જે.-યાનું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું. બર્ઝેલિયસ, જેમણે સૂચવ્યું હતું કે મિત્શેર્લિચ ફોસ્ફોરિક અને આર્સેનિક એસિડના સંયોજનોના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને અવલોકન કરેલ પેટર્નની પુષ્ટિ કરે છે. અભ્યાસના પરિણામ સ્વરૂપે, એવું નિષ્કર્ષ કાઢવામાં આવ્યું હતું કે "ક્ષારની બે શ્રેણી માત્ર તેમાં જ અલગ પડે છે જેમાં એક એસિડ રેડિકલ તરીકે આર્સેનિક ધરાવે છે અને બીજામાં ફોસ્ફરસ હોય છે." મિશેર્લિચની શોધે ખૂબ જ ટૂંક સમયમાં ખનિજશાસ્ત્રીઓનું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું, જેમણે ખનિજોમાં તત્વોના આઇસોમોર્ફિક અવેજીની સમસ્યા પર સંશોધન શરૂ કર્યું.

આઇસોમોર્ફિઝમ માટે સંવેદનશીલ પદાર્થોના સંયુક્ત સ્ફટિકીકરણ દરમિયાન ( આઇસોમોર્ફિકપદાર્થો), મિશ્ર સ્ફટિકો (આઇસોમોર્ફિક મિશ્રણ) રચાય છે. આ ફક્ત ત્યારે જ શક્ય છે જ્યારે એકબીજાને બદલી રહેલા કણો કદમાં થોડો અલગ હોય (15% કરતા વધુ નહીં). વધુમાં, આઇસોમોર્ફિક પદાર્થોમાં અણુઓ અથવા આયનોની સમાન અવકાશી વ્યવસ્થા હોવી જોઈએ અને તેથી, બાહ્ય આકારમાં સમાન સ્ફટિકો. આવા પદાર્થોમાં, ઉદાહરણ તરીકે, ફટકડીનો સમાવેશ થાય છે. પોટેશિયમ ફટકડીના સ્ફટિકોમાં KAl(SO 4) 2 . 12H 2 O પોટેશિયમ કેશન્સ આંશિક રીતે અથવા સંપૂર્ણ રીતે રુબિડિયમ અથવા એમોનિયમ કેશન્સ અને એલ્યુમિનિયમ કેશન્સ ક્રોમિયમ(III) અથવા આયર્ન(III) કેશન્સ દ્વારા બદલી શકાય છે.

આઇસોમોર્ફિઝમ પ્રકૃતિમાં વ્યાપક છે. મોટાભાગના ખનિજો જટિલ, ચલ રચનાના આઇસોમોર્ફિક મિશ્રણો છે. ઉદાહરણ તરીકે, ખનિજ સ્ફાલેરાઇટ ZnS માં, 20% સુધી ઝિંક પરમાણુ લોખંડના અણુઓ દ્વારા બદલી શકાય છે (જ્યારે ZnS અને FeS અલગ-અલગ ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર ધરાવે છે). આઇસોમોર્ફિઝમ દુર્લભ અને ટ્રેસ તત્વોના ભૌગોલિક રાસાયણિક વર્તન સાથે સંકળાયેલું છે, ખડકો અને અયસ્કમાં તેમનું વિતરણ, જ્યાં તેઓ આઇસોમોર્ફિક અશુદ્ધિઓના સ્વરૂપમાં સમાયેલ છે.

આઇસોમોર્ફિક અવેજીકરણ આધુનિક તકનીકની કૃત્રિમ સામગ્રીના ઘણા ઉપયોગી ગુણધર્મો નક્કી કરે છે - સેમિકન્ડક્ટર, ફેરોમેગ્નેટ, લેસર સામગ્રી.

ઘણા પદાર્થો સ્ફટિકીય સ્વરૂપો બનાવી શકે છે જે વિવિધ બંધારણો અને ગુણધર્મો ધરાવે છે, પરંતુ સમાન રચના ( પોલીમોર્ફિકફેરફારો). પોલીમોર્ફિઝમ- સમાન રાસાયણિક રચના સાથે વિવિધ સ્ફટિક બંધારણો અને ગુણધર્મો સાથે બે અથવા વધુ સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વમાં રહેલા ઘન અને પ્રવાહી સ્ફટિકોની ક્ષમતા. આ શબ્દ ગ્રીકમાંથી આવ્યો છે " પોલીમોર્ફોસ"- વૈવિધ્યસભર. એમ. ક્લાપ્રોથ દ્વારા પોલીમોર્ફિઝમની ઘટનાની શોધ કરવામાં આવી હતી, જેમણે 1798 માં શોધી કાઢ્યું હતું કે બે અલગ અલગ ખનિજો - કેલ્સાઇટ અને એરાગોનાઇટ - સમાન રાસાયણિક રચના CaCO 3 ધરાવે છે.

સાદા પદાર્થોના પોલીમોર્ફિઝમને સામાન્ય રીતે એલોટ્રોપી કહેવામાં આવે છે, જ્યારે પોલીમોર્ફિઝમનો ખ્યાલ બિન-સ્ફટિકીય એલોટ્રોપિક સ્વરૂપો પર લાગુ થતો નથી (ઉદાહરણ તરીકે, વાયુયુક્ત O 2 અને O 3). પોલીમોર્ફિક સ્વરૂપોનું એક વિશિષ્ટ ઉદાહરણ કાર્બન (હીરા, લોન્સડેલાઇટ, ગ્રેફાઇટ, કાર્બાઇન્સ અને ફુલરેન્સ) ના ફેરફારો છે, જે ગુણધર્મોમાં તીવ્રપણે અલગ પડે છે. કાર્બનના અસ્તિત્વનું સૌથી સ્થિર સ્વરૂપ ગ્રેફાઇટ છે, જો કે, સામાન્ય સ્થિતિમાં તેના અન્ય ફેરફારો અનિશ્ચિત સમય સુધી ચાલુ રહી શકે છે. ઊંચા તાપમાને તેઓ ગ્રેફાઇટમાં ફેરવાય છે. હીરાના કિસ્સામાં, આ ત્યારે થાય છે જ્યારે ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં 1000 o C થી ઉપર ગરમ થાય છે. વિપરીત સંક્રમણ પ્રાપ્ત કરવું વધુ મુશ્કેલ છે. માત્ર ઉચ્ચ તાપમાન જ જરૂરી નથી (1200-1600 o C), પણ પ્રચંડ દબાણ - 100 હજાર વાતાવરણ સુધી. પીગળેલી ધાતુઓ (આયર્ન, કોબાલ્ટ, ક્રોમિયમ અને અન્ય) ની હાજરીમાં હીરામાં ગ્રેફાઇટનું રૂપાંતર સરળ છે.

પરમાણુ સ્ફટિકોના કિસ્સામાં, પોલીમોર્ફિઝમ સ્ફટિકમાં પરમાણુઓના વિવિધ પેકિંગમાં અથવા પરમાણુઓના આકારમાં ફેરફારમાં અને આયનીય સ્ફટિકોમાં - કેશન અને આયનોની વિવિધ સાપેક્ષ સ્થિતિમાં દેખાય છે. કેટલાક સરળ અને જટિલ પદાર્થોમાં બે કરતાં વધુ પોલીમોર્ફ હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકોન ડાયોક્સાઇડમાં દસ ફેરફારો છે, કેલ્શિયમ ફ્લોરાઈડ - છ, એમોનિયમ નાઈટ્રેટ - ચાર. પોલીમોર્ફિક ફેરફારો સામાન્ય રીતે ગ્રીક અક્ષરો α, β, γ, δ, ε,... દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે જે નીચા તાપમાને સ્થિર હોય તેવા ફેરફારોથી શરૂ થાય છે.

જ્યારે વરાળમાંથી સ્ફટિકીકરણ કરવામાં આવે છે, દ્રાવણ અથવા પદાર્થને પીગળવામાં આવે છે જેમાં અનેક પોલીમોર્ફિક ફેરફારો હોય છે, ત્યારે આપેલ પરિસ્થિતિઓમાં ઓછા સ્થિર હોય તેવા ફેરફારની રચના થાય છે, જે પછી વધુ સ્થિરમાં ફેરવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ફોસ્ફરસ વરાળ ઘટ્ટ થાય છે, ત્યારે સફેદ ફોસ્ફરસ રચાય છે, જે સામાન્ય સ્થિતિમાં ધીમે ધીમે જ્યારે ગરમ થાય છે ત્યારે લાલ ફોસ્ફરસમાં ફેરવાય છે. જ્યારે લીડ હાઇડ્રોક્સાઇડ નિર્જલીકૃત થાય છે, ત્યારે પ્રથમ (આશરે 70 o C) પીળો β-PbO, જે નીચા તાપમાને ઓછો સ્થિર હોય છે, બને છે, લગભગ 100 o C પર તે લાલ α-PbO માં ફેરવાય છે, અને 540 o C પર તે ફેરવાય છે. પાછા β-PbO માં.

એક પોલીમોર્ફથી બીજામાં સંક્રમણને પોલીમોર્ફિક ટ્રાન્સફોર્મેશન કહે છે. આ સંક્રમણો ત્યારે થાય છે જ્યારે તાપમાન અથવા દબાણ બદલાય છે અને તેની સાથે ગુણધર્મોમાં અચાનક ફેરફાર થાય છે.

એક ફેરફારથી બીજામાં સંક્રમણની પ્રક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું અથવા ઉલટાવી શકાય તેવું હોઈ શકે છે. આમ, જ્યારે BN (બોરોન નાઇટ્રાઇડ) રચનાના સફેદ નરમ ગ્રેફાઇટ-જેવા પદાર્થને 1500-1800 o C તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે અને કેટલાક દસ વાતાવરણના દબાણથી, તેનું ઉચ્ચ-તાપમાન ફેરફાર રચાય છે - બોરાઝોન, કઠિનતામાં હીરાની નજીક. જ્યારે તાપમાન અને દબાણ સામાન્ય પરિસ્થિતિઓને અનુરૂપ મૂલ્યો સુધી ઘટાડવામાં આવે છે, ત્યારે બોરાઝોન તેની રચના જાળવી રાખે છે. ઉલટાવી શકાય તેવું સંક્રમણનું ઉદાહરણ 95 o C પર સલ્ફરના બે ફેરફારો (ઓર્થોરોમ્બિક અને મોનોક્લીનિક)નું પરસ્પર પરિવર્તન છે.

પોલીમોર્ફિક પરિવર્તન બંધારણમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો વિના થઈ શકે છે. કેટલીકવાર સ્ફટિકની રચનામાં બિલકુલ ફેરફાર થતો નથી, ઉદાહરણ તરીકે, 769 o C પર α-Fe થી β-Fe ના સંક્રમણ દરમિયાન, આયર્નનું બંધારણ બદલાતું નથી, પરંતુ તેના ફેરોમેગ્નેટિક ગુણધર્મો અદૃશ્ય થઈ જાય છે.

આપણે પહેલાથી જ જાણીએ છીએ તેમ, એકત્રીકરણની ત્રણ અવસ્થાઓમાં પદાર્થ અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે: વાયુયુક્ત, સખતઅને પ્રવાહી. ઓક્સિજન, જે સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં હોય છે, -194 ° સે તાપમાને વાદળી પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને -218.8 ° સે તાપમાને તે વાદળી સ્ફટિકો સાથે બરફ જેવા સમૂહમાં ફેરવાય છે.

ઘન સ્થિતિમાં પદાર્થના અસ્તિત્વ માટે તાપમાનની શ્રેણી ઉકળતા અને ગલનબિંદુઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ઘન છે સ્ફટિકીયઅને આકારહીન.

યુ આકારહીન પદાર્થોત્યાં કોઈ નિશ્ચિત ગલનબિંદુ નથી - જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે તેઓ ધીમે ધીમે નરમ થાય છે અને પ્રવાહી સ્થિતિમાં ફેરવાય છે. આ સ્થિતિમાં, ઉદાહરણ તરીકે, વિવિધ રેઝિન અને પ્લાસ્ટિસિન જોવા મળે છે.

સ્ફટિકીય પદાર્થોતેઓ સમાવિષ્ટ કણોની નિયમિત ગોઠવણી દ્વારા અલગ પડે છે: અણુઓ, પરમાણુઓ અને આયનો, અવકાશમાં સખત રીતે નિર્ધારિત બિંદુઓ પર. જ્યારે આ બિંદુઓ સીધી રેખાઓ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે, ત્યારે અવકાશી માળખું બનાવવામાં આવે છે, તેને સ્ફટિક જાળી કહેવામાં આવે છે. જે બિંદુઓ પર ક્રિસ્ટલ કણો સ્થિત છે તેને કહેવામાં આવે છે જાળી ગાંઠો.

અમે કલ્પના કરીએ છીએ તે જાળીના ગાંઠોમાં આયનો, અણુઓ અને પરમાણુઓ હોઈ શકે છે. આ કણો ઓસીલેટરી હિલચાલ કરે છે. જ્યારે તાપમાન વધે છે, ત્યારે આ ઓસિલેશનની શ્રેણી પણ વધે છે, જે શરીરના થર્મલ વિસ્તરણ તરફ દોરી જાય છે.

ક્રિસ્ટલ જાળીના ગાંઠો પર સ્થિત કણોના પ્રકાર અને તેમની વચ્ચેના જોડાણની પ્રકૃતિના આધારે, ચાર પ્રકારના ક્રિસ્ટલ જાળીને અલગ પાડવામાં આવે છે: આયનીય, અણુ, પરમાણુઅને ધાતુ.

આયોનિકઆને ક્રિસ્ટલ જાળી કહેવામાં આવે છે જેમાં આયનો ગાંઠો પર સ્થિત હોય છે. તેઓ આયનીય બોન્ડ સાથેના પદાર્થો દ્વારા રચાય છે, જે બંને સાદા આયનો Na+, Cl- અને જટિલ SO24-, OH- ને બાંધી શકે છે. આમ, આયનીય સ્ફટિક જાળીમાં ક્ષાર, કેટલાક ઓક્સાઇડ અને ધાતુના હાઇડ્રોક્સિલ્સ હોય છે, એટલે કે. તે પદાર્થો જેમાં આયનીય રાસાયણિક બોન્ડ અસ્તિત્વમાં છે. સોડિયમ ક્લોરાઇડ સ્ફટિકને ધ્યાનમાં લો, તેમાં હકારાત્મક રીતે વૈકલ્પિક Na+ અને નકારાત્મક CL- આયનોનો સમાવેશ થાય છે, તેઓ એક સાથે ઘન આકારની જાળી બનાવે છે. આવા સ્ફટિકમાં આયનો વચ્ચેના બોન્ડ અત્યંત સ્થિર હોય છે. આને કારણે, આયનીય જાળીવાળા પદાર્થો પ્રમાણમાં ઊંચી શક્તિ અને કઠિનતા ધરાવે છે;

અણુક્રિસ્ટલ જાળીઓ તે સ્ફટિક જાળીઓ છે જેના ગાંઠોમાં વ્યક્તિગત પરમાણુ હોય છે. આવા જાળીઓમાં, અણુઓ એકબીજા સાથે ખૂબ જ મજબૂત સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, હીરા એ કાર્બનના એલોટ્રોપિક ફેરફારોમાંનું એક છે.

અણુ સ્ફટિક જાળીવાળા પદાર્થો પ્રકૃતિમાં ખૂબ સામાન્ય નથી. આમાં સ્ફટિકીય બોરોન, સિલિકોન અને જર્મેનિયમ, તેમજ જટિલ પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે સિલિકોન (IV) ઓક્સાઇડ ધરાવતાં - SiO 2: સિલિકા, ક્વાર્ટઝ, રેતી, રોક ક્રિસ્ટલ.

અણુ ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા મોટા ભાગના પદાર્થોમાં ખૂબ ઊંચા ગલનબિંદુ હોય છે (હીરા માટે તે 3500 ° સે કરતાં વધી જાય છે), આવા પદાર્થો મજબૂત અને સખત, વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય હોય છે.

મોલેક્યુલરઆને સ્ફટિક જાળી કહેવામાં આવે છે જેમાં પરમાણુઓ ગાંઠો પર સ્થિત હોય છે. આ અણુઓમાં રાસાયણિક બોન્ડ ધ્રુવીય (HCl, H 2 0) અથવા બિન-ધ્રુવીય (N 2, O 3) પણ હોઈ શકે છે. અને જો કે પરમાણુઓની અંદરના અણુઓ ખૂબ જ મજબૂત સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે, તેમ છતાં આંતરપરમાણુ આકર્ષણના નબળા બળો પરમાણુઓ વચ્ચે કાર્ય કરે છે. તેથી જ મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા પદાર્થો ઓછી કઠિનતા, નીચા ગલનબિંદુ અને અસ્થિરતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

આવા પદાર્થોના ઉદાહરણોમાં નક્કર પાણી - બરફ, ઘન કાર્બન મોનોક્સાઇડ (IV) - "સૂકા બરફ", ઘન હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ અને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ, એક - (ઉમદા વાયુઓ), બે - (H 2, O 2,) દ્વારા બનેલા નક્કર સરળ પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે. CL 2 , N 2 , I 2), ત્રણ - (O 3), ચાર - (P 4), આઠ-પરમાણુ (S 8) અણુઓ. મોટા ભાગના ઘન કાર્બનિક સંયોજનોમાં મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ જાળી (નેપ્થાલિન, ગ્લુકોઝ, ખાંડ) હોય છે.

blog.site, જ્યારે સામગ્રીની સંપૂર્ણ અથવા આંશિક નકલ કરતી વખતે, મૂળ સ્ત્રોતની લિંક આવશ્યક છે.