प्रश्न:

इन पदों के बीच अंतर कैसे करेंगे: (i) हेक्सागोनल क्लोज-पैकिंग और घन क्लोज-पैकिंग? (ii) क्रिस्टल लैटिस और यूनिट सेल? (iii) टेट्राहीड्रल वॉयड और ऑक्टाहेद्रल वॉयड?

उत्तर:

(i) हेक्सागोनल क्लोज-पैकिंग और घन क्लोज-पैकिंग: हेक्सागोनल क्लोज-पैकिंग एक प्रकार की गेंदों की व्यवस्था है जिसमें गेंदों को सरणियों में पैक किया जाता है, प्रत्येक सरणी को नीचे की ओर स्लाइटली ऑफसेट होगा, जिससे हेक्सागोनल पैटर्न बनता है। घन क्लोज-पैकिंग एक प्रकार की गेंदों की व्यवस्था है जिसमें गेंदों को सरणियों में पैक किया जाता है, प्रत्येक सरणी को नीचे की ओर पूरी तरह से मिलाया जाता है, जिससे एक घन पैटर्न बनता है।

(ii) क्रिस्टल लैटिस और यूनिट सेल: क्रिस्टल लैटिस एक त्रिआयामी स्थान में बिंदुओं का एक त्रिआयामी सरणी है जहां प्रत्येक बिंदु एक परमाणु, आयन, या अणु का प्रतिनिधित्व करता है। एक यूनिट सेल क्रिस्टल लैटिस की सबसे छोटी दोहराना इकाई होती है और यह सभी जानकारी को वर्णन करने के लिए पर्याप्त होती है।

(iii) टेट्राहेड्रल वॉयड और ऑक्टाहेद्रल वॉयड: टेट्राहेड्रल वॉयड एक घन व्यवस्था में चार गेंदों के बीच खाली स्थान है, और इसका टेट्राहेड्रल आकार होता है। ऑक्टाहेद्रल वॉयड एक घन व्यवस्था में छह गेंदों के बीच खाली स्थान होता है, जिसका ऑक्टाहेद्रल आकार होता है।

प्रश्न:

उपयुक्त उदाहरणों के साथ निम्न को समझाएं: (i) फेरोमैगनेटिज़्म (ii) पैरामैगनेटिज़्म (iii) फेरीमैगनेटिज़्म (iv) एंटीफेरोमैगनेटिज़्म

उत्तर:

(i) फेरोमैगनेटिज़्म: फेरोमैगनेटिज़्म एक प्रकार का चुंबकत्व है जो कुछ सामग्री में दिखाई देता है, जैसे कि लोहा, निकेल, कोबाल्ट और कुछ दुर्लभ पृथ्वी धातु, जहां परमाणुओं के चुंबकीय क्षणिका (या इलेक्ट्रॉनों के स्पिन) एक ही दिशा में संरेखित होते हैं। यह संरेखन एक नेट चुंबकीय क्षेत्र का परिणाम होता है, जो सामग्री को अन्य चुंबकीय सामग्रियों के प्रति मजबूत आकर्षण का जवाबदार है। फेरोमैगनेटिक सामग्रियों के उदाहरण में लोहा, निकेल, कोबाल्ट और कुछ दुर्लभ पृथ्वी धातु पाए जाते हैं।

(ii) पैरामैगनेटिज़्म: पैरामैगनेटिज़्म एक प्रकार का चुंबकत्व है जो कुछ सामग्री में दिखाई देता है, जैसे कि ऑक्सीजन और एल्युमीनियम, जहां परमाणुओं के चुंबकीय क्षणिका (या इलेक्ट्रॉनों के स्पिन) यादृच्छिक रूप से संरेखित होते हैं। यह यादृच्छिक संरेखन अन्य चुंबकीय सामग्रियों के प्रति एक कमजोर आकर्षण का परिणाम होता है। पैरामैगनेटिक सामग्रियों के उदाहरण में ऑक्सीजन, एल्युमीनियम, और कुछ दुर्लभ पृथ्वी धातु पाए जाते हैं।

(iii) फेरीमैगनेटिज़्म: फेरीमैगनेटिज़्म एक प्रकार का चुंबकत्व है जो कुछ सामग्री में दिखाई देता है, जैसे कि बेरियम फेराइट, जहां परमाणुओं के चुंबकीय क्षणिका (या इलेक्ट्रॉनों के स्पिन) एक दूसरे की विपरीत दिशा में संरेखित होते हैं। यह संरेखन एक नेट चुंबकीय क्षेत्र का परिणाम होता है, जो सामग्री को अन्य चुंबकीय सामग्रियों के प्रति कमजोर आकर्षण का जवाबदार है। फेरीमैगनेटिक सामग्रियों के उदाहरण में बेरियम फेराइट और कुछ दुर्लभ पृथ्वी धातु पाए जाते हैं।

(iv) अपरध्रावकभाव: अपरध्रावकभाव वह एक प्रकार का चुंबकत्व है जो कुछ ऐसे पदार्थों द्वारा प्रदर्शित किया जाता है, जैसे कि क्रोमियम डाइऑक्साइड, जिनमें परमाणुओं के चुंबकीय क्षण (या इलेक्ट्रॉनों के स्पिन) आपस में पार्थक दिशाओं में समरूपी होते हैं। इस परालौह धातु की क्रमबद्ध ओरिएंटेशन के कारण एक सक्रिय चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण होता है, जो सामग्री को अन्य चुंबकीय सामग्रियों के प्रति थोड़ी आकर्षण का कारण होता है। अपरध्रावकभावी सामग्रियों के उदाहरण में क्रोमियम डाइऑक्साइड और कुछ दुर्लभ पृथ्वी पदार्थ शामिल होते हैं।

प्रश्न:

निम्नलिखित क्रिस्टल संरचना के मामले में एक धातु मस्तिष्क की प्रदर्शिता की ज्यामिति निर्धारित करें (निम्नलिखित मानवालों के माध्यम से यह मान लें कि परमाणु एक दूसरे से स्पर्श कर रहे हैं): (i) सरल घन (ii) परमाणु केंद्रित घन (iii) चेहरा-केंद्रित घन

उत्तर:

(i) सरल घन: चरण 1: क्रिस्टल संरचना में कुल परमाणु संख्या की गणना करें। इसे क्यूब के आयतन की गणना करके और फिर इसे एक परमाणु के आयतन से विभाजित करके किया जा सकता है।

चरण 2: क्यूब में रखा जा सकने वाले कुल परमाणु संख्या की गणना करें। इसे क्यूब के कुल इकाई कक्षों की गणना करके और फिर इसे एक इकाई कक्ष में परमाणु की संख्या से गुणा करके किया जा सकता है।

चरण 3: क्यूब में कुल परमाणु संख्या को क्यूब में रखा जा सकने वाले कुल परमाणु संख्या से विभाजित करके पैकिंग की क्षमता की गणना करें।

(ii) परमाणु केंद्रित घन: चरण 1: क्रिस्टल संरचना में कुल परमाणु संख्या की गणना करें। इसे क्यूब के आयतन की गणना करके और फिर इसे एक परमाणु के आयतन से विभाजित करके किया जा सकता है।

चरण 2: क्यूब में रखा जा सकने वाले कुल परमाणु संख्या की गणना करें। इसे क्यूब के कुल इकाई कक्षों की गणना करके और फिर इसे एक इकाई कक्ष में परमाणु की संख्या से गुणा करके किया जा सकता है, साथ ही क्यूब के मध्य में एक अतिरिक्त परमाणु भी शामिल किया जाता है।

चरण 3: क्यूब में कुल परमाणु संख्या को क्यूब में रखा जा सकने वाले कुल परमाणु संख्या से विभाजित करके पैकिंग की क्षमता की गणना करें।

(iii) चेहरा-केंद्रित घन: चरण 1: क्रिस्टल संरचना में कुल परमाणु संख्या की गणना करें। इसे क्यूब के आयतन की गणना करके और फिर इसे एक परमाणु के आयतन से विभाजित करके किया जा सकता है।

चरण 2: क्यूब में रखा जा सकने वाले कुल परमाणु संख्या की गणना करें। इसे क्यूब के कुल इकाई कक्षों की गणना करके और फिर इसे एक इकाई कक्ष में परमाणु की संख्या से गुणा करके किया जा सकता है, साथ ही क्यूब के हर चेहरे में चार अतिरिक्त परमाणु भी शामिल होते हैं।

प्रश्न:

एक घनक कच्चा तत्व में दो तत्व P और Q से बना हुआ है। क्यूब के कोनों पर Q के परमाणु होते हैं और कच्चे तत्व काटबंद में P होता है। यह संयोजन सूत्र क्या है? P और Q के संयोजन संख्याओं की क्या है?

उत्तर:

उत्तर:

इस यौगिक का सूत्र PQ2 है, क्योंकि क्यूब के प्रत्येक कोने पर Q के दो परमाणु होते हैं।

उदाहरण के रूप में, नैचुरल नॉनस्टिक सोडा (NaCl) के लत्तिका में Schottky दोष पाया जा सकता है, जहां नैचुरल नॉनस्टिक सोडा में करीब 50% से कम केशन और अनायन उपस्थित होते हैं।

(ii) Frenkel Defect: A Frenkel defect is a type of point defect in a crystal lattice that involves the displacement of an ion from its regular lattice site to an interstitial site. This defect is named after Yakov Frenkel, who first described it in 1926. An example of a Frenkel defect is in silver halide crystals, where a silver ion occupies an interstitial site while leaving a vacant lattice site.

(iii) Interstitials: Interstitials refer to atoms or ions that occupy the spaces between the regular lattice sites in a crystal structure. These interstitials are sometimes referred to as “extra” or “guest” atoms. Examples of interstitials include carbon atoms in interstitial positions in iron to form steel, or hydrogen atoms occupying interstitial sites in metal hydrides.

(iv) F-centres: F-centres, also known as color centers, are defects in a crystal lattice that result in the absorption and emission of visible light. These defects are typically created by the presence of an electron trapped in an otherwise empty energy level within the crystal lattice. F-centres can give color to certain crystals, such as the yellow color in natural diamonds or the pink color in rose quartz.

(ii) फ्रेंकल दोष: फ्रेंकल दोष एक क्रिस्टल जाल में एक प्रकार के बिंदु दोष है जो एक एटम को अपने जाल-स्थान से हटाने से उत्पन्न होता है। इसका नाम याकोव फ्रेंकल के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1926 में पहली बार इस दोष का वर्णन किया। फ्रेंकल दोष का एक उदाहरण यह है कि जब एक एटम अपने जाल-स्थान से हटाया जाता है और अब यह जाल-स्थानों के बीच के एक स्थान में स्थित होता है। इससे जाल में एक पॉजिटिव चार्ज क्षेत्र बनता है, जो इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित कर सकता है और एक विद्युत असंतुलन का कारण बना सकता है।

(iii) इंटरस्टीशियल्स: इंटरस्टीशियल्स क्रिस्टल जाल में विंडु दोष हैं जो इंटरस्टीशियल स्थान में स्थित एक एटम के कारण उत्पन्न होते हैं, जो जाल-स्थानों के बीच के स्थानों हैं। इंटरस्टीशियल का एक उदाहरण यह है कि जब एक एटम जाल-स्थानों के बीच के स्थान पर स्थित होता है। इससे जाल में एक पॉजिटिव चार्ज क्षेत्र बनता है, जो इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित कर सकता है और एक विद्युत असंतुलन का कारण बना सकता है।

(iv) एफ-सेंटर: एफ-सेंटर क्रिस्टल जाल में विंडु दोष हैं जो एक एटम के साथ एक इलेक्ट्रॉन के रूप में आपूर्ति करने से उत्पन्न होते हैं। यह जर्मन भौतिकीविद, फ्रिड्रिक हुंड के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1927 में पहली बार इस दोष का वर्णन किया। एफ-सेंटर का एक उदाहरण यह है कि जब एक एटम को एक इलेक्ट्रॉन के साथ बदल दिया जाता है। इससे जाल में एक नकारात्मक चार्ज क्षेत्र बनता है, जो इलेक्ट्रॉनों को दुखता सकता है और एक विद्युत असंतुलन का कारण बना सकता है।

सवाल:

यदि ऑक्टाहीड्रल शून्य का अर्धविचार r है और क्लोज-पैकिंग में एटमों के तत्व आदान के तत्व R हैं, तो r और R के बीच सम्बंध निर्माण करें।

उत्तर:

चरण 1: ऑक्टाहीड्रल शून्य एक ऐसा स्थान है जिसे चार संकटों द्वारा घेरा जाता है क्लोज-पैकिंग संरचना में।

चरण 2: क्लोज-पैकिंग संरचना में एटमों के बीच की दूरी एटमों के तत्वों के तत्व-संयोजक के योग के बराबर होती है।

चरण 3: इसलिए, ऑक्टाहीड्रल शून्य का अर्धविचार (r) एक क्लोज-पैकिंग में एटमों के तत्वों के तत्व-संयोजक (R) के बराबर होता है प्लस अर्द्ध दूरी (R/2)।

चरण 4: इस प्रकार, r और R के बीच संबंध इस रूप में व्यक्त किया जा सकता है: r = R + R/2 या r = 1.5R

सवाल:

‘अमॉर्फस’ शब्द को परिभाषित करें। अमॉर्फस के कुछ उदाहरण दें।

उत्तर:

परिभाषा: अमॉर्फस पदार्थ ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें एक क्रिस्टलली संरचना नहीं होती है और लंबी दूरी का कोई आदेश नहीं होता है।

उदाहरण: कांच, प्लास्टिक, रबर, कुछ पॉलिमर, कुछ जेल और कुछ सिलिकेट।

सवाल:

निम्नलिखित बिंदु जालों के हर एक इकाई कक्ष में कितने जाल बिंदु होते हैं? (i) मुख्य-मध्य द्विपदी (ii) मुख्य-मध्य चतुर्थ-पक्षीय (iii) शरीर-मध्य

उत्तर:

(i) मुख्य-मध्य द्विपदी: 8 जाल बिंदुएं

(ii) मुख्य-मध्य चतुर्थ-पक्षीय: 4 जाल बिंदुएं

(iii) शरीर-मध्य: 2 जाल बिंदुएं

सवाल:

विश्लेषण दिखाता है कि निकेल ऑक्साइड का सूत्र Ni0.98​O1.00​ होता है। Ni₂⁺ और Ni₃⁺ आयन के रूप में कितने भाग निकेल मौजूद होते हैं?

उत्तर:

1. Ni की कुल मोलों की गणना करें: 0.98 मोल Ni x 1 मोल Ni/1 मोल Ni0.98O1.00 = 0.98 मोल Ni

2. Ni₂⁺ आयन के भाग की गणना करें: 0.98 मोल Ni x 1 मोल Ni₂⁺/2 मोल Ni = 0.49 मोल Ni₂⁺

अल्युमीनियम एक क्यूबिक क्लोज-पैक्ड संरचना में क्रिस्टलीय होता है। इसकी धातुकीय अकार यह है: 125 पीएम। (i) घनत्व की क्षेत्र की यात्री की लंबाई क्या है? (ii) 1.00 सेमी³ एल्युमीनियम में कितने क्यूबिक इकाइयाँ होती हैं?

जवाब:

(i) क्षेत्र की यात्री की लंबाई की गणना निम्न फ़ॉर्मूला का उपयोग करके की जा सकती है:

क्षेत्र की यात्री की लंबाई = 4 x धातुकीय अकार

इसलिए, क्षेत्र की यात्री की लंबाई है:

क्षेत्र की यात्री की लंबाई = 4 x 125 पीएम = 500 पीएम

(ii) 1.00 सेमी³ एल्युमीनियम में कितने क्यूबिक इकाइयाँ होती हैं, उसकी गणना निम्न फ़ॉर्मूला का उपयोग करके की जा सकती है:

क्यूबिक इकाई की संख्या = एल्युमीनियम का आयतन / क्यूबिक इकाई का आयतन

क्यूबिक इकाई का हाल क्या हो सकती है, लिखित विधि का उपयोग करके गणना की जा सकती है:

क्यूबिक इकाई का हाल = (क्यों पीएम)3 = (500 पीएम)3 = 1.25 x 10^-21 सेमी³

1.00 सेमी³ एल्युमीनियम में कितने क्यूबिक इकाइयाँ होती हैं, निम्न तरीके से गणना की जा सकती है:

क्यूबिक इकाई की संख्या = 1.00 सेमी³ / 1.25 x 10^-21 सेमी³ = 8.00 x 10²² क्यूबिक इकाइयाँ

सवाल:

चांदी एफसीसी जाली में क्रिस्टलीय होती है। यदि यात्री की चारों पकड़ की चारों की चारों की मान दी गई है: 4.07×10^-8 सेमी और घनत्व 10.5 जी सेमी^-3 है, तो चांदी का परमाणु का मास क्या होगा?

जवाब:

1. यूनिट सेल के आयतन का आयतन गणना करें: आयतन = (यात्री लंबाई)3 = (4.07 x 10^-8 सेमी)³ = 6.9 x 10^-23 सेमी³

2. यूनिट सेल की संख्या का मान गणना करें: मास = आयतन x घनत्व = 6.9 x 10^-23 सेमी³ x 10.5 जी सेमी^-3 = 7.2 x 10^-22 ग्राम

3. यूनिट सेल में परमाणु की संख्या का मान गणना करें: परमाणु की संख्या = मास / परमाणु का मास = 7.2 x 10^-22 ग्राम / (चांदी का परमाणु का मास)

4. चांदी के परमाणु का मास का मान निकालें: चांदी के परमाणु का मास = मास / परमाणु की संख्या = 7.2 x 10^-22 ग्राम / 6.9 x 10^-23 सेमी³ = 10.5 जी सेमी^-3

सवाल:

एक उस्त्री से आश्चर्यचकित होने वाली बात: शीशा किसी प्रकार की सचमुच की अस्थिर कत्था है, जैसे कि क्वार्ट्ज़? कौन से स्थितियों में क्वार्ट्ज़ को शीशा में बदला जा सकता है?

जवाब:

1. शीशा किसी प्रकार की सचमुच की अस्थिर कत्था और क्वार्ट्ज़ जैसी सठिक कत्था में अंतर होता है क्योंकि शीशा एक अरूपी सठिक होती है, जिसका मतलब है कि इसका कोई नियमित परमाणु संरचना नहीं होती है।

2. क्वार्ट्ज़ को शीशा में बदला जा सकता है एक प्रक्रिया के माध्यम से जिसे वित्रीकरण कहा जाता है, जिसमें क्वार्ट्ज़ को बहुत ही उच्च तापमानों (1700 डिग्री सेल्सियस से अधिक) में ऑक्सीजन-मुक्त वातावरण में गर्म किया जाता है। यह प्रक्रिया क्वार्ट्ज़ को पिघलाने के लिए कारण बनती है और इसे एक आमदानीशी द्रव में परिणत करती है, जो बाद में ठंडा होता है और शीशा बन जाता है।

यदि NaCl को 10−3 मूल प्रतिशत से SrCl₂​ के साथ डोप किया जाता है, तो कैटियन खाली स्थानों की गहनता क्या होगी?

शब्द ‘समन्वय संख्या’ का क्या अर्थ है? (i) समन्वय संख्या का अर्थ होता है कि प्रत्येक लोहे के कण को उसके आस-पास के कणों के संघ से कितनी बार छूट तथा जुड़ता है। यह खंडनों के पूरे संख्या पर प्रभाव डालता है।

ऐटमों की समन्वय संख्या (a) सामवर्ती निकट-बने हुए संरचना में क्रमांक होती है? (a) एक घन समीकरण में ऐटमों की समन्वय संख्या 12 होती है।

ऐटमों की समन्वय संख्या (b) एक शरीर-केंद्रित समीकरण में संख्या होती है? (b) एक शरीर-केंद्रित समीकरण में ऐटमों की समन्वय संख्या 8 होती है।

प्रश्न: गैर-स्टोईकियोमेट्रिक कपरस ऑक्साइड, Cu₂O, पी-प्रकार का अर्धचालक है क्योंकि कॉपर से ऑक्सीजन का अनुपात थोड़ा कम होता है। क्या आप इस तथ्य के लिए जवाब दे सकते हैं?

उत्तर:

1. गैर-स्टोईकियोमेट्रिक कपरस ऑक्साइड, Cu₂O, पी-प्रकार का अर्धचालक है क्योंकि कॉपर से ऑक्सीजन का अनुपात थोड़ा कम होता है। इसके कारण सतह पर मोबाइल इलेक्ट्रॉन और अगम्य खुराक होती है, जो पी-प्रकार के अर्धचालक की विशेषताएँ हैं।

2. इलेक्ट्रॉनों और खुराकों के अंतरंग होने का कारण अतिरिक्त ऑक्सीजन परमाणुओं की मौजूदगी है, जो इलेक्ट्रॉनों की अभावता पैदा करती है। इलेक्ट्रॉनों की इस अभावता के कारण पी-प्रकार के अर्धचालक हैं।

3. माल में अतिरिक्त ऑक्सीजन परमाणुओं के कारण खुराकों की कमी उत्पन्न होती है, जिससे माल की चालकता में समग्र घटाव होता है। इसलिए गैर-स्टोईकियोमेट्रिक कपरस ऑक्साइड पी-प्रकार का अर्धचालक होता है।

प्रश्न: अर्धचालक क्या है? दो मुख्य प्रकार के अर्धचालकों का वर्णन कीजिए और उनके पाठन मेकैनिज़्म में अंतर की जानकारी दीजिए।

उत्तर: उत्तर:

एक अर्धचालक वस्त्र एक ऐसी पदार्थ है जिसमें एक इंसुलेटर और एक चालक के गुणों के बीच के गुण होते हैं। इसे इलेक्ट्रिकल सिग्नल्स को नियंत्रित और वृद्धि करने के लिए उपयोग किया जा सकता है और यह बहुत से दैनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पाया जाता है।

दो मुख्य प्रकार के अर्धचालक होते हैं: आंतरिक अर्धचालक और बाह्य अर्धचालक।

आंतरिक अर्धचालक एक शुद्ध तत्व (जैसे कि सिलिकॉन या जर्मेनियम) से बने होते हैं। इनमें बहुत कम मात्रा में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं और यह बिजली के चालक रूप में असाधारण रहते हैं। इन्हें एक निश्चित ऊर्जा स्रोत (जैसे प्रकाश या ऊष्मा) के संपर्क में आने पर बिजली चालाने की क्षमता होती है।

बाह्य अर्धचालक एक सिलिकॉन और बोरॉन की एक संयोजन से बने होते हैं। इनमें आंतरिक अर्धचालकों से बहुत अधिक मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं और ये बिजली के चालक रूप में बेहतर होते हैं। इन्हें किसी भी ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता के बिना बिजली चालाई जा सकती है।

दोनों प्रकार के अर्धचालकों के बीच विभिन्नता मुख्यतः उनके पाठन मेकैनिज़्म में होती है। आंतरिक अर्धचालकों को बिजली चालाने के लिए बाहरी ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता होती है, जबकि बाह्य अर्धचालकों को किसी बाहरी ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है।