सबसे आम सामग्रियों में से एक जिसके साथ लोग हमेशा काम करना पसंद करते हैं वह है धातु। प्रत्येक युग में विभिन्न प्रकार के इन अद्भुत पदार्थों को वरीयता दी जाती थी। तो, IV-III सहस्राब्दी ईसा पूर्व को चालकोलिथ, या तांबे का युग माना जाता है। बाद में इसे कांस्य से बदल दिया गया, और फिर जो आज भी प्रासंगिक है - लोहा लागू होता है।
आज आम तौर पर यह कल्पना करना मुश्किल है कि धातु उत्पादों के बिना करना संभव था, क्योंकि घरेलू सामान, चिकित्सा उपकरणों से लेकर भारी और हल्के उपकरणों के साथ समाप्त होने वाली लगभग हर चीज में यह सामग्री होती है या इसमें अलग-अलग हिस्से शामिल होते हैं। उसके। धातुओं ने इतनी लोकप्रियता हासिल करने का प्रबंधन क्यों किया? विशेषताएं क्या हैं और यह उनकी संरचना में कैसे निहित है, आइए इसे और जानने का प्रयास करें।
धातुओं की सामान्य अवधारणा
"रसायन विज्ञान। ग्रेड 9" एक पाठ्यपुस्तक है जोस्कूली बच्चे सीख रहे हैं। इसमें धातुओं का विस्तार से अध्ययन किया जाता है। उनके भौतिक और रासायनिक गुणों पर विचार एक बड़े अध्याय के लिए समर्पित है, क्योंकि उनकी विविधता बहुत बड़ी है।
यह इस उम्र से है कि बच्चों को इन परमाणुओं और उनके गुणों के बारे में एक विचार देने की सिफारिश की जाती है, क्योंकि किशोर पहले से ही इस तरह के ज्ञान के मूल्य की पूरी तरह से सराहना कर सकते हैं। वे पूरी तरह से देखते हैं कि उनके आस-पास की वस्तुओं, मशीनों और अन्य चीजों की विविधता धातु प्रकृति पर आधारित है।
धातु क्या है? रसायन विज्ञान की दृष्टि से, इन परमाणुओं को उन परमाणुओं के रूप में संदर्भित करने की प्रथा है जिनके पास है:
- बाहरी स्तर में इलेक्ट्रॉनों की एक छोटी संख्या;
- मजबूत पुनर्स्थापनात्मक गुण दिखाएं;
- एक बड़ा परमाणु त्रिज्या है;
- सरल पदार्थों में कितने विशिष्ट भौतिक गुण होते हैं।
धातुओं की परमाणु-क्रिस्टल संरचना पर विचार करके इन पदार्थों के बारे में ज्ञान का आधार प्राप्त किया जा सकता है। यह इन यौगिकों की सभी विशेषताओं और गुणों की व्याख्या करता है।
धातुओं के लिए आवर्त प्रणाली में, अधिकांश संपूर्ण तालिका आवंटित की जाती है, क्योंकि वे सभी माध्यमिक उपसमूह बनाते हैं और मुख्य पहले से तीसरे समूह तक। अतः उनकी संख्यात्मक श्रेष्ठता स्पष्ट है। सबसे आम हैं:
- कैल्शियम;
- सोडियम;
- टाइटेनियम;
- लोहा;
- मैग्नीशियम;
- एल्यूमीनियम;
- पोटेशियम।
सभी धातुओं में कई गुण होते हैं जो उन्हें पदार्थों के एक बड़े समूह में संयोजित करने की अनुमति देते हैं। बदले में, यह धातुओं की क्रिस्टल संरचना है जो इन गुणों की व्याख्या करती है।
धातुओं के गुण
विचाराधीन पदार्थों के विशिष्ट गुणों में निम्नलिखित शामिल हैं।
- धातु चमक। साधारण पदार्थों के सभी प्रतिनिधियों के पास यह होता है, और उनमें से अधिकांश का एक ही चांदी-सफेद रंग होता है। केवल कुछ (सोना, तांबा, मिश्र धातु) अलग हैं।
- लचीलापन और प्लास्टिसिटी - आसानी से विकृत और ठीक होने की क्षमता। अलग-अलग प्रतिनिधियों के लिए इसे अलग-अलग हद तक व्यक्त किया जाता है।
- विद्युत और तापीय चालकता मुख्य गुणों में से एक है जो धातु और उसके मिश्र धातुओं के दायरे को निर्धारित करता है।
धातुओं और मिश्र धातुओं की क्रिस्टल संरचना संकेतित गुणों में से प्रत्येक का कारण बताती है और प्रत्येक विशेष प्रतिनिधि में उनकी गंभीरता की बात करती है। यदि आप ऐसी संरचना की विशेषताओं को जानते हैं, तो आप नमूने के गुणों को प्रभावित कर सकते हैं और इसे वांछित मापदंडों में समायोजित कर सकते हैं, जो लोग कई दशकों से करते आ रहे हैं।
धातुओं की परमाणु क्रिस्टल संरचना
ऐसी संरचना क्या है, इसकी विशेषता क्या है? नाम से ही पता चलता है कि सभी धातुएँ ठोस अवस्था में क्रिस्टल होती हैं, यानी सामान्य परिस्थितियों में (पारा को छोड़कर, जो एक तरल है)। क्रिस्टल क्या है?
यह एक सशर्त ग्राफिक छवि है जो शरीर को लाइन करने वाले परमाणुओं के माध्यम से काल्पनिक रेखाओं को पार करके बनाई गई है। दूसरे शब्दों में, प्रत्येक धातु परमाणुओं से बनी होती है। वे इसमें बेतरतीब ढंग से नहीं, बल्कि बहुत नियमित और लगातार स्थित हैं। तो, अगर मानसिक रूप सेइन सभी कणों को एक संरचना में मिलाने पर, आपको किसी भी आकार के नियमित ज्यामितीय निकाय के रूप में एक सुंदर छवि मिलती है।
इसे ही धातु का क्रिस्टल जालक कहते हैं। यह बहुत जटिल और स्थानिक रूप से बड़ा है, इसलिए, सादगी के लिए, यह सब नहीं दिखाया गया है, बल्कि केवल एक हिस्सा, एक प्राथमिक सेल है। ऐसी कोशिकाओं का समूह, एक साथ लाया जाता है और त्रि-आयामी अंतरिक्ष में परिलक्षित होता है, क्रिस्टल जाली बनाता है। रसायन विज्ञान, भौतिकी और धातु विज्ञान ऐसे विज्ञान हैं जो ऐसी संरचनाओं की संरचनात्मक विशेषताओं का अध्ययन करते हैं।
प्राथमिक कोशिका स्वयं परमाणुओं का एक समूह है जो एक दूसरे से एक निश्चित दूरी पर स्थित होते हैं और अपने चारों ओर अन्य कणों की एक निश्चित संख्या का समन्वय करते हैं। यह पैकिंग घनत्व, घटक संरचनाओं के बीच की दूरी और समन्वय संख्या की विशेषता है। सामान्य तौर पर, ये सभी पैरामीटर पूरे क्रिस्टल की विशेषता हैं, और इसलिए धातु द्वारा प्रदर्शित गुणों को दर्शाते हैं।
क्रिस्टल जाली की कई किस्में होती हैं। ये सभी एक विशेषता से जुड़े हुए हैं - नोड्स में परमाणु होते हैं, और अंदर इलेक्ट्रॉन गैस का एक बादल होता है, जो क्रिस्टल के अंदर इलेक्ट्रॉनों की मुक्त गति से बनता है।
क्रिस्टल जाली के प्रकार
जाली की संरचना के लिए चौदह विकल्प आमतौर पर तीन मुख्य प्रकारों में संयुक्त होते हैं। वे इस प्रकार हैं:
- शरीर केंद्रित घन।
- हेक्सागोनल क्लोज-पैक।
- चेहरा केंद्रित घन।
धातुओं की क्रिस्टल संरचना का अध्ययन केवल इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के माध्यम से किया गया था, जब छवियों के बड़े आवर्धन प्राप्त करना संभव हो गया था। और जाली के प्रकारों का वर्गीकरण सबसे पहले फ्रांसीसी वैज्ञानिक ब्रावाइस द्वारा किया गया था, जिनके नाम से उन्हें कभी-कभी कहा जाता है।
शरीर-केंद्रित जाली
इस प्रकार की धातुओं के क्रिस्टल जालक की संरचना निम्नलिखित संरचना है। यह एक घन है, जिसके नोड्स पर आठ परमाणु होते हैं। एक अन्य कोशिका के मुक्त आंतरिक स्थान के केंद्र में स्थित है, जो "शरीर-केंद्रित" नाम की व्याख्या करता है।
यह प्राथमिक सेल की सबसे सरल संरचना के प्रकारों में से एक है, और इसलिए संपूर्ण जाली है। निम्नलिखित धातुओं में यह प्रकार होता है:
- मोलिब्डेनम;
- वैनेडियम;
- क्रोम;
- मैंगनीज;
- अल्फा आयरन;
- बेट्टा-आयरन और अन्य।
ऐसे प्रतिनिधियों के मुख्य गुण उच्च स्तर की लचीलापन और लचीलापन, कठोरता और ताकत हैं।
चेहरा केंद्रित जाली
फलक-केंद्रित घन जालक वाली धातुओं की क्रिस्टल संरचना निम्न संरचना है। यह एक घन है, जिसमें चौदह परमाणु होते हैं। उनमें से आठ जाली नोड्स बनाते हैं, और छह और प्रत्येक चेहरे पर एक स्थित होते हैं।
उनकी संरचना एक जैसी है:
- एल्यूमीनियम;
- निकल;
- लीड;
- गामा लोहा;
- तांबा।
मुख्य विशिष्ट गुण - चमकविभिन्न रंग, हल्कापन, ताकत, लचीलापन, जंग के प्रतिरोध में वृद्धि।
हेक्सागोनल जाली
इस प्रकार की जाली वाली धातुओं की क्रिस्टल संरचना इस प्रकार है। प्राथमिक कोशिका एक षट्कोणीय प्रिज्म पर आधारित होती है। इसके नोड्स में 12 परमाणु होते हैं, दो और आधार पर और तीन परमाणु स्वतंत्र रूप से संरचना के केंद्र में अंतरिक्ष के अंदर स्थित होते हैं। कुल सत्रह परमाणु।
धातु जैसे:
एक समान जटिल विन्यास है
- अल्फा टाइटन;
- मैग्नीशियम;
- अल्फा कोबाल्ट;
- जस्ता.
मुख्य गुण - उच्च शक्ति, मजबूत चांदी की चमक।
धातुओं की क्रिस्टल संरचना में दोष
हालांकि, सभी प्रकार की कोशिकाओं में प्राकृतिक दोष या तथाकथित दोष हो सकते हैं। यह विभिन्न कारणों से हो सकता है: विदेशी परमाणु और धातुओं में अशुद्धियाँ, बाहरी प्रभाव, और अन्य।
इसलिए, एक वर्गीकरण है जो उन दोषों को दर्शाता है जो क्रिस्टल जाली में हो सकते हैं। एक विज्ञान के रूप में रसायन विज्ञान उनमें से प्रत्येक का अध्ययन कारण और उपाय की पहचान करने के लिए करता है ताकि सामग्री के गुणों में बदलाव न हो। तो दोष इस प्रकार हैं।
- बिंदु। वे तीन मुख्य प्रकारों में आते हैं: रिक्तियां, अशुद्धियाँ, या अव्यवस्थित परमाणु। वे धातु के चुंबकीय गुणों, इसकी विद्युत और तापीय चालकता में गिरावट का कारण बनते हैं।
- रैखिक, या अव्यवस्था। सीमांत और पेंच आवंटित करें। सामग्री की ताकत और गुणवत्ता को कम करें।
- सतहदोष के। धातुओं की उपस्थिति और संरचना को प्रभावित करते हैं।
वर्तमान में दोषों को दूर करने और शुद्ध क्रिस्टल प्राप्त करने के तरीके विकसित किए गए हैं। हालांकि, उन्हें पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है, आदर्श क्रिस्टल जाली मौजूद नहीं है।
धातुओं की क्रिस्टल संरचना के बारे में ज्ञान का मूल्य
उपरोक्त सामग्री से यह स्पष्ट है कि सूक्ष्म संरचना और संरचना का ज्ञान सामग्री के गुणों की भविष्यवाणी करना और उन्हें प्रभावित करना संभव बनाता है। और यह आपको रसायन विज्ञान का विज्ञान करने की अनुमति देता है। एक सामान्य शिक्षा स्कूल का ग्रेड 9 छात्रों को मौलिक तार्किक श्रृंखला के महत्व की स्पष्ट समझ सिखाने पर केंद्रित है: संरचना - संरचना - गुण - अनुप्रयोग।
धातुओं की क्रिस्टल संरचना के बारे में जानकारी इस संबंध को बहुत स्पष्ट रूप से दर्शाती है और शिक्षक को बच्चों को स्पष्ट रूप से समझाने और दिखाने की अनुमति देती है कि सभी गुणों का सही और सक्षम रूप से उपयोग करने के लिए ठीक संरचना को जानना कितना महत्वपूर्ण है।
