क्रिस्टल एक नियमित ज्यामितीय आकृति वाले ठोस पिंड होते हैं। जिस संरचना के भीतर आदेशित कण स्थित होते हैं उसे क्रिस्टल जाली कहा जाता है। कणों के स्थान के बिंदु जिसमें वे दोलन करते हैं, क्रिस्टल जालक के नोड कहलाते हैं। इन सभी निकायों को मोनोक्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टल में विभाजित किया गया है।
एकल क्रिस्टल क्या होते हैं
एकल क्रिस्टल एकल क्रिस्टल होते हैं जिनमें क्रिस्टल जाली का एक स्पष्ट क्रम होता है। अक्सर एक एकल क्रिस्टल का एक नियमित आकार होता है, लेकिन क्रिस्टल के प्रकार का निर्धारण करते समय यह विशेषता अनिवार्य नहीं होती है। अधिकांश खनिज एकल क्रिस्टल होते हैं।
बाहरी रूप पदार्थ की वृद्धि दर पर निर्भर करता है। धीमी वृद्धि और सामग्री की एकरूपता के साथ, क्रिस्टल का सही कट होता है। मध्यम गति पर, कट का उच्चारण नहीं किया जाता है। उच्च क्रिस्टलीकरण दर पर, कई एकल क्रिस्टल वाले पॉलीक्रिस्टल बढ़ते हैं।
एकल क्रिस्टल के उत्कृष्ट उदाहरण हीरा, क्वार्ट्ज,पुखराज इलेक्ट्रॉनिक्स में, एकल क्रिस्टल, जिनमें अर्धचालक और डाइलेक्ट्रिक्स के गुण होते हैं, का विशेष महत्व है। एकल क्रिस्टल के मिश्र धातुओं को कठोरता में वृद्धि की विशेषता है। अल्ट्राप्योर सिंगल क्रिस्टल में उत्पत्ति की परवाह किए बिना समान गुण होते हैं। खनिजों की रासायनिक संरचना विकास दर पर निर्भर करती है। क्रिस्टल जितना धीमा बढ़ता है, उसकी रचना उतनी ही उत्तम होती है।
पॉलीक्रिस्टल
एकल क्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टल उच्च आणविक संपर्क की विशेषता है। एक पॉलीक्रिस्टल में कई एकल क्रिस्टल होते हैं और इसका आकार अनियमित होता है। उन्हें कभी-कभी क्रिस्टलीय कहा जाता है। वे प्राकृतिक विकास के परिणामस्वरूप दिखाई देते हैं या कृत्रिम रूप से उगाए जाते हैं। पॉलीक्रिस्टल मिश्र धातु, धातु, सिरेमिक हो सकते हैं। मुख्य विशेषताएं एकल क्रिस्टल के गुणों से बनी होती हैं, लेकिन अनाज के आकार, उनके बीच की दूरी और अनाज की सीमाएं बहुत महत्व रखती हैं। सीमाओं की उपस्थिति में, पॉलीक्रिस्टल की भौतिक विशेषताओं में काफी बदलाव होता है, ताकत कम हो जाती है।
क्रिस्टलीकरण, क्रिस्टलीय पाउडर में परिवर्तन के परिणामस्वरूप पॉलीक्रिस्टल उत्पन्न होते हैं। ये खनिज एकल क्रिस्टल की तुलना में कम स्थिर होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप व्यक्तिगत अनाज की असमान वृद्धि होती है।
बहुरूपता
एकल क्रिस्टल ऐसे पदार्थ हैं जो एक साथ दो अवस्थाओं में मौजूद हो सकते हैं, जो उनके भौतिक गुणों में भिन्न होंगे। इस विशेषता को बहुरूपता कहते हैं।
साथ ही, एक पदार्थ एक अवस्था में दूसरे की तुलना में अधिक स्थिर हो सकता है। जब पर्यावरण की स्थिति बदलती है, तो स्थिति हो सकती हैपरिवर्तन।
बहुरूपता निम्न प्रकार की होती है:
- पुनर्निर्माण - परमाणुओं और अणुओं का क्षय होता है।
- विरूपण - संरचना को संशोधित किया गया है। संपीड़न या खिंचाव होता है।
- शिफ्ट - संरचना के कुछ तत्व अपना स्थान बदलते हैं।
रचना में अचानक बदलाव से क्रिस्टल के गुण बदल सकते हैं। बहुरूपता का उत्कृष्ट उदाहरण कार्बन संशोधन है। एक अवस्था में यह हीरा होता है, दूसरे में यह ग्रेफाइट होता है, विभिन्न गुणों वाले पदार्थ।
कार्बोहाइड्रेट के कुछ रूप गर्म करने पर ग्रेफाइट में बदल जाते हैं। क्रिस्टल जाली के विरूपण के बिना गुणों में परिवर्तन हो सकता है। लोहे के मामले में, कुछ घटकों के प्रतिस्थापन से चुंबकीय गुण गायब हो जाते हैं।
क्रिस्टल स्ट्रेंथ
आधुनिक तकनीक में इस्तेमाल होने वाली किसी भी सामग्री की अंतिम ताकत होती है। निकल, क्रोमियम और लोहे के मिश्र धातु में सबसे बड़ी ताकत होती है। धातुओं की ताकत बढ़ने से सैन्य और नागरिक उपकरणों में सुधार होगा। पहनने के प्रतिरोध में वृद्धि के परिणामस्वरूप लंबे समय तक सेवा जीवन होगा। इस कारण से, वैज्ञानिक लंबे समय से एकल क्रिस्टल की ताकत का अध्ययन कर रहे हैं।
शुद्ध एकल क्रिस्टल एक आदर्श क्रिस्टल जाली वाले क्रिस्टल होते हैं, जिनमें कम संख्या में दोष होते हैं। दोषों की संख्या में कमी के साथ, धातुओं की ताकत कई गुना बढ़ जाती है। वहीं, धातु का घनत्व लगभग समान रहता है।
एक आदर्श जाली वाले एकल क्रिस्टल गलनांक तक यांत्रिक तनाव के प्रतिरोधी होते हैं। के साथ मत बदलोसमय। अक्सर, ऐसे एकल क्रिस्टल में शून्य विस्थापन होता है। लेकिन यह एक वैकल्पिक शर्त है। ताकत को इस तथ्य से समझाया जाता है कि माइक्रोक्रैक उन जगहों पर बनते हैं जहां सबसे बड़ी संख्या में अव्यवस्थाएं होती हैं। और उनकी अनुपस्थिति में, दरारें प्रकट होने के लिए कहीं नहीं है। इसका मतलब है कि एकल क्रिस्टल तब तक चलेगा जब तक उसकी ताकत की दहलीज पार नहीं हो जाती।
कृत्रिम एकल क्रिस्टल
विज्ञान के मौजूदा स्तर पर सिंगल क्रिस्टल उगाना संभव है। धातु को संसाधित करते समय, इसकी संरचना को बदले बिना, आप एक एकल क्रिस्टल बना सकते हैं जिसमें सुरक्षा का उच्च मार्जिन होता है।
एकल क्रिस्टल के उत्पादन के लिए 2 ज्ञात विधियाँ हैं:
- सुपर हाई प्रेशर और मेटल कास्टिंग;
- क्रायोजेनिक दबाव।
पहली विधि हल्की धातुओं के प्रसंस्करण के लिए लोकप्रिय है। धातु की शुद्धता और बढ़ते दबाव को देखते हुए, एक नई धातु धीरे-धीरे दिखाई देगी जिसमें समान गुण होंगे, लेकिन बढ़ी हुई ताकत के साथ। कुछ शर्तों के तहत, एक आदर्श जाली के साथ एकल क्रिस्टल प्राप्त करना संभव है। अशुद्धियों की उपस्थिति में, संभावना है कि क्रिस्टल जाली आदर्श नहीं होगी।
भारी धातुओं में बढ़ते दबाव के साथ संरचना बदलने की प्रक्रिया होती है। एकल क्रिस्टल अभी तक नहीं निकला है, लेकिन पदार्थ ने गुण बदल दिए हैं।
क्रायोजेनिक कास्टिंग क्रायोजेनिक तरल पदार्थ के उत्पादन पर आधारित है। चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में क्रिस्टलीकरण नहीं होता है। अर्ध-क्रिस्टलीय रूप विद्युत आवेशित होने के बाद क्रिस्टल बन जाता है।
हीराऔर क्वार्ट्ज
हीरे के गुण इस बात पर आधारित हैं कि यह एक परमाणु क्रिस्टल जाली वाला पदार्थ है। परमाणुओं के बीच का बंधन हीरे की ताकत को निर्धारित करता है। निरंतर परिस्थितियों में हीरा नहीं बदलता है। निर्वात के संपर्क में आने पर यह धीरे-धीरे ग्रेफाइट में बदल जाता है।
क्रिस्टल का आकार काफी भिन्न होता है। कृत्रिम रूप से उगाए गए हीरे में घन चेहरे होते हैं और अपने समकक्षों से अलग दिखते हैं। हीरा के गुणों का उपयोग कांच को काटने के लिए किया जाता है।
क्वार्ट्ज क्रिस्टल हर जगह पाए जाते हैं। खनिज सबसे आम में से एक है। क्वार्ट्ज आमतौर पर रंगहीन होता है। यदि पत्थर के अंदर कई दरारें हैं, तो वह सफेद है। जब अन्य अशुद्धियाँ मिलाई जाती हैं, तो यह रंग बदल जाती है।
क्वार्ट्ज क्रिस्टल का उपयोग कांच के निर्माण में, अल्ट्रासाउंड बनाने के लिए, विद्युत, रेडियो और टेलीविजन उपकरणों में किया जाता है। गहनों में कुछ किस्मों का उपयोग किया जाता है।
एकल क्रिस्टल की संरचना
ठोस अवस्था में धातुओं की क्रिस्टलीय संरचना होती है। एकल क्रिस्टल की संरचना बारी-बारी से परमाणुओं की एक अंतहीन श्रृंखला है। वास्तव में, थर्मल प्रभाव, यांत्रिक या कई अन्य कारणों से परमाणुओं के क्रम में गड़बड़ी हो सकती है।
क्रिस्टल जाली 3 प्रकार में पाई जाती है:
- टंगस्टन प्रकार;
- तांबे का प्रकार;
- मैग्नीशियम प्रकार।
आवेदन
कृत्रिम एकल क्रिस्टल नए गुणों वाली सामग्री प्राप्त करने का एक अवसर है। एकल क्रिस्टल का अनुप्रयोग क्षेत्र बहुत बड़ा है। क्वार्ट्ज और स्पर प्रकृति द्वारा बनाए गए थे, जबकि सोडियम फ्लोराइड कृत्रिम रूप से उगाया गया था।
मोनोक्रिस्टल हैंप्रकाशिकी और इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रयुक्त सामग्री। प्रकाशिकी में क्वार्ट्ज और अभ्रक का उपयोग किया जाता है लेकिन ये महंगे होते हैं। कृत्रिम परिस्थितियों में, आप एक एकल क्रिस्टल विकसित कर सकते हैं, जो शुद्धता और ताकत से अलग होगा।
हीरे का प्रयोग वहाँ किया जाता है जहाँ उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है। लेकिन कृत्रिम परिस्थितियों में इसे सफलतापूर्वक संश्लेषित किया जाता है। त्रि-आयामी एकल क्रिस्टल मेल्ट से उगाए जाते हैं।
