ठोस पदार्थों में बंधन
ठोसों को उनके परमाणु या आणविक घटकों के बीच रासायनिक बंधन की प्रकृति के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। पारंपरिक वर्गीकरण चार प्रकार के बंधनों को अलग करता है।[1]
- सहसंयोजक बंधन, जो नेटवर्क सहसंयोजक ठोस बनाता है।(कभी-कभी सहसंयोजक ठोस कहा जाता है)
- आयनिक बंधन, जो आयनिक ठोस बनाता है।
- धात्विक बंधन, जिससे धात्विक ठोस बनता है।
- अंतर-आण्विक बल, जो आण्विक ठोस बनाता है।(कभी-कभी विषम रूप से सहसंयोजक ठोस कहा जाता है)
इन वर्गों के विशिष्ट सदस्यों में विशिष्ट इलेक्ट्रॉन वितरण होते है।[2] थर्मोडायनामिक, इलेक्ट्रॉनिक और यांत्रिक गुण विशेष रूप से, इन अंतःक्रियाओं की बाध्यकारी ऊर्जा व्यापक रूप से भिन्न होती है। ठोस पदार्थों में बंधन मिश्रित या मध्यवर्ती प्रकार के हो सकते है। चूंकि, सभी ठोस पदार्थों में किसी विशेष वर्ग के विशिष्ट गुण नहीं होते हैं, और कुछ को मध्यवर्ती प्रकार के ठोस के रूप में वर्णित किया जा सकता है।
ठोस पदार्थों के मूल वर्ग
नेटवर्क सहसंयोजक ठोस
नेटवर्क सहसंयोजक ठोस में सहसंयोजक बंधों के नेटवर्क (समान वैद्युतीयऋणात्मकता के परमाणुओं के बीच सीमा किए गए इलेक्ट्रॉनों के जोड़े) द्वारा एक साथ रखे गए परमाणु होते हैं, और इसलिए इसे एकल, बड़े अणु के रूप में माना जा सकता है। उत्कृष्ट उदाहरण हीरा है। अन्य उदाहरणों में सिलिकॉन क्वार्ट्ज और ग्रेफाइट सम्मिलित हैं।[3]
गुण
- पदार्थ की उच्च शक्ति (ग्रेफाइट के अपवाद के साथ)
- उच्च लोचदार मापांक
- उच्च गलनांक
- भंगुर
उनकी शक्ति, कठोरता और उच्च गलनांक सहसंयोजक बंधनों की शक्ति और कठोरता के परिणाम हैं | जो उन्हें एक साथ रखते हैं। वे चारित्रिक रूप से भंगुर भी होते हैं क्योंकि सहसंयोजक बंधों की दिशात्मक प्रकृति प्लास्टिक प्रवाह से जुड़े अपरुपण गतियों का दृढ़ता से विरोध करती है, और अपरुपण होने पर वास्तव में टूट जाती है। फ्रैक्चर यांत्रिकी के क्षेत्र में अध्ययन किए गए कारणों से यह संपत्ति भंगुरता का परिणाम है। पदार्थ के बैंड अंतराल के आधार पर नेटवर्क सहसंयोजक ठोस उनके व्यवहार में इन्सुलेट से अर्धचालक तक भिन्न होते हैं।
आयनिक ठोस
मानक आयनिक यौगिक में आयनिक बंधों द्वारा एक साथ रखे गए परमाणु होते हैं | जो कि विपरीत आवेशों के इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण (कम इलेक्ट्रोनगेटिविटी वाले परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को उच्च इलेक्ट्रोनगेटिविटी वाले परमाणुओं में स्थानांतरित करने का परिणाम) द्वारा होता है। आयनिक ठोस पदार्थों में हैलोजन के साथ संयोजन में क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं द्वारा निर्मित यौगिक होते हैं | उत्कृष्ट उदाहरण टेबल नमक, सोडियम क्लोराइड है।
आयनिक ठोस सामान्यतः मध्यवर्ती शक्ति और अत्यंत भंगुर होते हैं। गलनांक सामान्यतः मध्यम रूप से उच्च होते हैं | किंतु आणविक कटियन और आयनों के कुछ संयोजन कमरे के तापमान के नीचे हिमांक बिंदु के साथ आयनिक तरल उत्पन्न करते हैं। सभी स्थितियों में वाष्प का दबाव अत्यधिक कम होता है। यह आयनिक माध्यम से मुक्त स्थान में आवेश (या आवेश युग्म) को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक बड़ी ऊर्जा का परिणाम है।
धात्विक ठोस
धातुओं को सीमा, डेलोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉनों के उच्च घनत्व द्वारा एक साथ रखा जाता है। जिसके परिणामस्वरूप धातु बंधन होता है। क्लासिक उदाहरण तांबे और एल्यूमीनियम जैसे धातु हैं | किंतु कुछ पदार्थ इलेक्ट्रॉनिक अर्थ में धातु हैं किंतु यांत्रिक या थर्मोडायनामिक अर्थ में नगण्य धातु संबंध हैं (मध्यवर्ती प्रकार के ठोस देखें)। धात्विक ठोस, परिभाषा के अनुसार, फर्मी स्तर पर कोई बैंड अंतराल नहीं है और इसलिए संचालन कर रहे हैं।
विशुद्ध रूप से धात्विक बंधन वाले ठोस विशिष्ट रूप से नमनीय होते हैं और उनके शुद्ध रूपों में कम शक्ति होती है। गलनांक कर सकते हैं | बहुत कम हो (उदाहरण के लिए, पारा (तत्व) 234 के (-39 डिग्री सेल्सियस) पर पिघलता है। ये गुण धातु बंधन की गैर-दिशात्मक और गैर-ध्रुवीय प्रकृति के परिणाम हैं | जो परमाणुओं (और परमाणुओं के विमानों को एक में अनुमति देता है) क्रिस्टल जालक) उनके बंधन संबंधों को बाधित किए बिना एक दूसरे से आगे बढ़ने के लिए धातुओं को क्रिस्टल दोषों (उदाहरण के लिए, मिश्रधातु द्वारा) को प्रस्तुत करके शक्तिशाली किया जा सकता है। जो विस्थापन की गति में हस्तक्षेप करता है। जो प्लास्टिक विरूपण को मध्यस्थ करता है। इसके अतिरिक्त, कुछ संक्रमण धातुएं दिशात्मक बंधन प्रदर्शित करती हैं | धात्विक बंधन के अतिरिक्त; यह अपरूपण शक्ति को बढ़ाता है और लचीलापन कम करता है। सहसंयोजक ठोस ( धातु से नेटवर्क सहसंयोजक) की कुछ विशेषताओं को प्रदान करता है।
मध्यवर्ती प्रकार के ठोस
ठोस पदार्थों के चार वर्ग छह जोड़ीदार मध्यवर्ती रूपों की अनुमति देते हैं:
आयनिक से नेटवर्क सहसंयोजक
सहसंयोजक और आयनिक बंधन निरंतरता बनाते हैं | जिसमें भाग लेने वाले परमाणुओं की इलेक्ट्रोनगेटिविटी में बढ़ते अंतर के साथ आयनिक विशेषता बढ़ता है। सहसंयोजक बंधन अनिवार्य रूप से समान इलेक्ट्रोनगेटिविटी के दो परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी को सीमा करने से मेल खाता है (उदाहरण के लिए, एलिफैटिक हाइड्रोकार्बन में सी-सी और सी-एच बांड)। जैसे-जैसे बंधन अधिक ध्रुवीय होते जाते हैं, वे विशेषता में तेजी से आयनिक होते जाते हैं। धातु ऑक्साइड आयन-सहसंयोजक स्पेक्ट्रम के साथ भिन्न होते हैं।[4] सिलिकॉन-ऑक्सीजन बंधन क्वार्ट्ज में सी-ओ बांड, उदाहरण के लिए, ध्रुवीय अभी तक बड़े मापदंड पर सहसंयोजक हैं, और मिश्रित विशेषता के माने जाते हैं।[5]
धातु से नेटवर्क सहसंयोजक
अधिकांश स्थितियों में विशुद्ध रूप से सहसंयोजक संरचना इलेक्ट्रॉनों के धात्विक निरूपण का समर्थन कर सकती है। धात्विक कार्बन नैनोट्यूब उदाहरण हैं। संक्रमण धातुओं पर आधारित संक्रमण धातु और इंटरमेटेलिक यौगिक मिश्रित धात्विक और सहसंयोजक बंधन प्रदर्शित कर सकते है।[6] जिसके परिणामस्वरूप उच्च अपरुपण शक्ति, कम लचीलापन और ऊंचा गलनांक होता है। उत्कृष्ट उदाहरण टंगस्टन है।
नेटवर्क सहसंयोजक के लिए आणविक
पदार्थ आणविक और नेटवर्क सहसंयोजक ठोस के बीच मध्यवर्ती हो सकती है या तो उनके सहसंयोजक बंधों के मध्यवर्ती संगठन के कारण, या क्योंकि बांड स्वयं मध्यवर्ती प्रकार के होते हैं।
सहसंयोजक बंधों का मध्यवर्ती संगठन:
सहसंयोजक बंधों के संगठन के बारे में, याद रखें कि क्लासिक आणविक ठोस, जैसा कि ऊपर कहा गया है। छोटे, गैर-ध्रुवीय सहसंयोजक अणुओं से मिलकर बनता है। दिया गया उदाहरण, पैराफिन मोम, विभिन्न श्रृंखला लंबाई के हाइड्रोकार्बन अणुओं के वर्ग का सदस्य है। श्रृंखला के लंबे-श्रृंखला अंत में उच्च घनत्व वाले पॉलीथीन के साथ उच्च-घनत्व पॉलीथीन शक्तिशाली पदार्थ हो सकती है। जब हाइड्रोकार्बन श्रृंखला अच्छी तरह से संरेखित होती है, तो अल्ट्रा उच्च आणविक भार पॉलीथीन फाइबर अनुप्रयोग स्टील की शक्ति को टक्कर देते हैं। इस पदार्थ में सहसंयोजक बंधन विस्तारित संरचनाएं बनाते हैं, किंतु सतत नेटवर्क नहीं बनाते हैं। क्रॉस-लिंकिंग के साथ, चूंकि, बहुलक नेटवर्क निरंतर बन सकते हैं, और पदार्थ की श्रृंखला क्रॉस-लिंक्ड पॉलीथीन से लेकर कठोर थर्मोसेटिंग रेजिन तक, हाइड्रोजन-समृद्ध अनाकार ठोस, कांच के कार्बन, हीरे की तरह कार्बन और अंततः तक फैली हुई है। जैसा कि इस उदाहरण से पता चलता है | आणविक और नेटवर्क सहसंयोजक ठोस के बीच कोई स्पष्ट सीमा नहीं हो सकती है।
मध्यवर्ती प्रकार के संबंध:
व्यापक हाइड्रोजन बॉन्डिंग के साथ ठोस को आणविक ठोस माना जाएगा, फिर भी हाइड्रोजन बॉन्ड बॉन्डिंग में सहसंयोजक विशेषता का महत्वपूर्ण अंश हो सकता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है। सहसंयोजक और आयनिक बंधन सीमा और स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों के बीच निरंतरता बनाते हैं | सहसंयोजक और अशक्त बंधन सीमा और गैर-सीमा इलेक्ट्रॉनों के बीच निरंतरता बनाते हैं। इसके अतिरिक्त, अणु ध्रुवीय हो सकते हैं, या ध्रुवीय समूह हो सकते हैं, और सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज के परिणामी क्षेत्र आयनिक ठोसों के समान इलेक्ट्रोस्टैटिक बंधन बनाने के लिए कर सकते हैं।
आयनिक के लिए आणविक
आयनित समूह वाला बड़ा अणु विधि पूर्वक एक आयन है, किंतु इसका व्यवहार सामान्यतः गैर-आयनिक अंतःक्रियाओं का परिणाम हो सकता है। उदाहरण के लिए, सोडियम स्टीयरेट (पारंपरिक साबुन का मुख्य घटक) में पूरी तरह से आयन होते हैं | फिर भी यह विशिष्ट आयनिक ठोस के विपरीत नरम पदार्थ है। आयनिक ठोस और आणविक ठोस के बीच उनके संबंध में थोड़ा आयनिक विशेषता के साथ निरंतरता है।
धातु से आणविक
धात्विक ठोस, डेलोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉनों के उच्च घनत्व से बंधे होते हैं। चूंकि अशक्त रूप से बंधे आणविक घटक शक्तिशाली धात्विक बंधन के साथ असंगत हैं | सीमा की कम घनत्व, डेलोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉन अलग-अलग, विशेष रूप से कम-आयामी प्रणालियों में असतत, सहसंयोजक बंधुआ आणविक इकाइयों पर आच्छादित धातु बंधन और चालकता की अलग-अलग डिग्री प्रदान कर सकते हैं। उदाहरणों में चार्ज ट्रांसफर कॉम्प्लेक्स सम्मिलित हैं।
धातु से आयनिक
आवेशित घटक जो आयनिक ठोस बनाते हैं, शक्तिशाली धात्विक बंधन के विशिष्ट इलेक्ट्रॉनों के उच्च घनत्व वाले समुद्र में उपस्थित नहीं हो सकते हैं। चूंकि, कुछ आणविक लवण, अणुओं के बीच आयनिक बंधन और पर्याप्त चार्ज ट्रांसफर कॉम्प्लेक्स विद्युत चालकता -आयामी चालकता दोनों की विशेषता रखते हैं | जो चालकता की धुरी के साथ संरचनात्मक घटकों के बीच धात्विक बंधन की डिग्री का संकेत देते हैं। उदाहरणों में टेट्राथियाफुलवेलेन लवण सम्मिलित हैं।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Maksic, Zvonimir (1990). "The Concept of the Chemical Bond in Solids". Theoretical Models of Chemical Bonding. New York: Springer-Verlag. pp. 417–452. ISBN 0-387-51553-4.
- ↑ Mori-Sánchez, Paula; A. Martín Pendás; Víctor Luaña (2002). "A Classification of Covalent, Ionic, and Metallic Solids Based on the Electron Density". Journal of the American Chemical Society. American Chemical Society. 124 (49): 14721–14723. doi:10.1021/ja027708t. PMID 12465984.
- ↑ Properties of Period 3 Elements. youtube
- ↑ Lenglet, M. (2004). "Iono-Covalent Character of the Metal–Oxygen Bonds in Oxides: A Comparison of Experimental and Theoretical Data". Active and Passive Electronic Components. 27: 1–60. doi:10.1080/0882751031000116142.
- ↑ Belashchenko, D.K; Ostrovski, O.I (2001). "Molecular dynamics simulation of oxides with ionic–covalent bonds". Thermochimica Acta. 372 (1–2): 143–152. doi:10.1016/S0040-6031(01)00452-X.
- ↑ Nguyenmanh, D; Vitek, V; Horsfield, A (2007). "Environmental dependence of bonding: A challenge for modelling of intermetallics and fusion materials". Progress in Materials Science. 52 (2–3): 255. doi:10.1016/j.pmatsci.2006.10.010.
बाहरी संबंध
- Bonding in Solids Retrieved December 10, 2009.
- Materials Science Retrieved December 10, 2009.
