పదార్థం యొక్క నిర్మాణం రసాయన కణాలలో అణువుల సాపేక్ష అమరిక ద్వారా మాత్రమే కాకుండా, అంతరిక్షంలో ఈ రసాయన కణాల స్థానం ద్వారా కూడా నిర్ణయించబడుతుంది. పరమాణువులు, అణువులు మరియు అయాన్ల యొక్క అత్యంత ఆర్డర్ అమరిక ఉంది స్ఫటికాలు(గ్రీకు నుండి" స్ఫటికాలు"- మంచు), ఇక్కడ రసాయన కణాలు (అణువులు, అణువులు, అయాన్లు) ఒక నిర్దిష్ట క్రమంలో అమర్చబడి, అంతరిక్షంలో ఒక క్రిస్టల్ లాటిస్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఏర్పడే కొన్ని పరిస్థితులలో, అవి సాధారణ సుష్ట పాలిహెడ్రా యొక్క సహజ ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటాయి. స్ఫటికాకార స్థితి కణాలు మరియు సమరూపత క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క అమరికలో దీర్ఘ-శ్రేణి క్రమంలో ఉనికిని కలిగి ఉంటుంది.
నిరాకార స్థితి స్వల్ప-శ్రేణి క్రమం మాత్రమే ఉండటం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. నిరాకార పదార్ధాల నిర్మాణాలు ద్రవాలను పోలి ఉంటాయి, కానీ చాలా తక్కువ ద్రవత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి. నిరాకార స్థితి సాధారణంగా అస్థిరంగా ఉంటుంది. యాంత్రిక లోడ్లు లేదా ఉష్ణోగ్రత మార్పుల ప్రభావంతో, నిరాకార శరీరాలు స్ఫటికీకరిస్తాయి. స్ఫటికాకార స్థితిలో కంటే నిరాకార స్థితిలో పదార్ధాల క్రియాశీలత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.
నిరాకార పదార్థాలు
ప్రధాన సంకేతం నిరాకారమైన(గ్రీకు నుండి" అమోర్ఫాస్"- నిరాకారమైన) పదార్థం యొక్క స్థితి - పరమాణు లేదా పరమాణు జాలక లేకపోవడం, అంటే స్ఫటికాకార స్థితి యొక్క నిర్మాణం యొక్క త్రిమితీయ ఆవర్తన లక్షణం.
ద్రవ పదార్ధం చల్లబడినప్పుడు, అది ఎల్లప్పుడూ స్ఫటికీకరించబడదు. కొన్ని పరిస్థితులలో, ఒక సమతౌల్యత లేని ఘన నిరాకార (గాజు) స్థితి ఏర్పడుతుంది. గ్లాస్ స్టేట్‌లో సాధారణ పదార్థాలు (కార్బన్, ఫాస్పరస్, ఆర్సెనిక్, సల్ఫర్, సెలీనియం), ఆక్సైడ్లు (ఉదాహరణకు, బోరాన్, సిలికాన్, ఫాస్పరస్), హాలైడ్‌లు, చాల్‌కోజెనైడ్‌లు మరియు అనేక ఆర్గానిక్ పాలిమర్‌లు ఉంటాయి.
ఈ స్థితిలో, పదార్ధం చాలా కాలం పాటు స్థిరంగా ఉంటుంది, ఉదాహరణకు, కొన్ని అగ్నిపర్వత గ్లాసుల వయస్సు మిలియన్ల సంవత్సరాలుగా అంచనా వేయబడింది. గ్లాస్ నిరాకార స్థితిలో ఉన్న పదార్ధం యొక్క భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలు స్ఫటికాకార పదార్ధం యొక్క లక్షణాల నుండి గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, గాజు జెర్మేనియం డయాక్సైడ్ స్ఫటికాకార కంటే రసాయనికంగా మరింత చురుకుగా ఉంటుంది. ద్రవ మరియు ఘన నిరాకార స్థితి యొక్క లక్షణాలలో తేడాలు కణాల యొక్క ఉష్ణ కదలిక యొక్క స్వభావం ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి: నిరాకార స్థితిలో, కణాలు ఆసిలేటరీ మరియు భ్రమణ కదలికలను మాత్రమే కలిగి ఉంటాయి, కానీ పదార్ధం యొక్క మందం ద్వారా కదలలేవు.
నిరాకార స్థితిలో ఘన రూపంలో మాత్రమే ఉండే పదార్థాలు ఉన్నాయి. ఇది యూనిట్ల క్రమరహిత శ్రేణితో పాలిమర్‌లను సూచిస్తుంది.
నిరాకార శరీరాలు ఐసోట్రోపిక్, అంటే, వారి మెకానికల్, ఆప్టికల్, ఎలక్ట్రికల్ మరియు ఇతర లక్షణాలు దిశపై ఆధారపడి ఉండవు. నిరాకార శరీరాలకు స్థిర ద్రవీభవన స్థానం లేదు: ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో ద్రవీభవన జరుగుతుంది. నిరాకార పదార్ధం ఘనపదార్థం నుండి ద్రవ స్థితికి మారడం వల్ల లక్షణాలలో ఆకస్మిక మార్పు ఉండదు. నిరాకార స్థితి యొక్క భౌతిక నమూనా ఇంకా సృష్టించబడలేదు.
స్ఫటికాకార పదార్థాలు
ఘనమైనది స్ఫటికాలు- అదే నిర్మాణ మూలకం యొక్క ఖచ్చితమైన పునరావృతతతో వర్ణించబడిన త్రిమితీయ నిర్మాణాలు ( యూనిట్ సెల్) అన్ని దిశలలో. యూనిట్ సెల్ అనేది స్ఫటికం యొక్క అతి చిన్న వాల్యూమ్, ఇది సమాంతర పైప్డ్ రూపంలో ఉంటుంది, ఇది క్రిస్టల్‌లో అనంతమైన సార్లు పునరావృతమవుతుంది.
స్ఫటికాల యొక్క జ్యామితీయంగా సరైన ఆకారం మొదటగా, వాటి ఖచ్చితమైన క్రమమైన అంతర్గత నిర్మాణం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఒక క్రిస్టల్‌లోని అణువులు, అయాన్లు లేదా అణువులకు బదులుగా, ఈ కణాల గురుత్వాకర్షణ కేంద్రాలుగా మేము పాయింట్లను వర్ణిస్తే, అటువంటి పాయింట్ల యొక్క త్రిమితీయ క్రమబద్ధమైన పంపిణీని మనం పొందుతాము, దీనిని క్రిస్టల్ లాటిస్ అని పిలుస్తారు. పాయింట్లు తమని తాము అంటారు నోడ్స్క్రిస్టల్ లాటిస్.
క్రిస్టల్ లాటిస్ రకాలు
క్రిస్టల్ లాటిస్ ఏ కణాలతో తయారు చేయబడింది మరియు వాటి మధ్య రసాయన బంధం యొక్క స్వభావంపై ఆధారపడి, వివిధ రకాల స్ఫటికాలు వేరు చేయబడతాయి.
అయానిక్ స్ఫటికాలు కాటయాన్స్ మరియు అయాన్ల ద్వారా ఏర్పడతాయి (ఉదాహరణకు, చాలా లోహాల లవణాలు మరియు హైడ్రాక్సైడ్లు). వాటిలో కణాల మధ్య అయానిక్ బంధం ఉంటుంది.
అయానిక్ స్ఫటికాలు కలిగి ఉండవచ్చు మోనాటమిక్అయాన్లు. ఈ విధంగా స్ఫటికాలు నిర్మించబడ్డాయి సోడియం క్లోరైడ్, పొటాషియం అయోడైడ్, కాల్షియం ఫ్లోరైడ్.
మోనాటమిక్ మెటల్ కాటయాన్స్ మరియు పాలిటామిక్ అయాన్లు, ఉదాహరణకు, నైట్రేట్ అయాన్ NO 3 -, సల్ఫేట్ అయాన్ SO 4 2-, కార్బోనేట్ అయాన్ CO 3 2-, అనేక లవణాల అయానిక్ స్ఫటికాల ఏర్పాటులో పాల్గొంటాయి.
అయానిక్ క్రిస్టల్‌లో ఒకే అణువులను వేరుచేయడం అసాధ్యం. ఒక్కో కేషన్ ఒక్కో అయాన్‌కు ఆకర్షితులై ఇతర కాటయాన్‌లచే తిప్పికొట్టబడుతుంది. మొత్తం క్రిస్టల్‌ను భారీ అణువుగా పరిగణించవచ్చు. అటువంటి అణువు యొక్క పరిమాణం పరిమితం కాదు, ఎందుకంటే ఇది కొత్త కాటయాన్లు మరియు అయాన్‌లను జోడించడం ద్వారా పెరుగుతుంది.
చాలా అయానిక్ సమ్మేళనాలు నిర్మాణ రకాల్లో ఒకదానిలో స్ఫటికీకరిస్తాయి, ఇవి సమన్వయ సంఖ్య యొక్క విలువలో ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటాయి, అంటే, ఇచ్చిన అయాన్ చుట్టూ ఉన్న పొరుగువారి సంఖ్య (4, 6 లేదా 8). సమాన సంఖ్యలో కాటయాన్లు మరియు అయాన్లు కలిగిన అయానిక్ సమ్మేళనాల కోసం, నాలుగు ప్రధాన రకాల క్రిస్టల్ లాటిస్‌లు అంటారు: సోడియం క్లోరైడ్ (రెండు అయాన్ల సమన్వయ సంఖ్య 6), సీసియం క్లోరైడ్ (రెండు అయాన్ల సమన్వయ సంఖ్య 8), స్ఫాలరైట్ మరియు వర్ట్‌జైట్. (రెండు నిర్మాణ రకాలు 4కి సమానమైన కేషన్ మరియు అయాన్ యొక్క సమన్వయ సంఖ్య ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి). కాటయాన్‌ల సంఖ్య అయాన్ల సంఖ్యలో సగం అయితే, కాటయాన్‌ల సమన్వయ సంఖ్య తప్పనిసరిగా అయాన్ల సమన్వయ సంఖ్యకు రెండింతలు ఉండాలి. ఈ సందర్భంలో, ఫ్లోరైట్ (సమన్వయ సంఖ్యలు 8 మరియు 4), రూటిల్ (సమన్వయ సంఖ్యలు 6 మరియు 3), మరియు క్రిస్టోబలైట్ (సమన్వయ సంఖ్యలు 4 మరియు 2) యొక్క నిర్మాణ రకాలు గ్రహించబడతాయి.
సాధారణంగా, అయానిక్ స్ఫటికాలు కఠినంగా ఉంటాయి కానీ పెళుసుగా ఉంటాయి. స్ఫటికం యొక్క స్వల్ప వైకల్యంతో కూడా, కాటయాన్లు మరియు అయాన్లు స్థానభ్రంశం చెందడం వల్ల వాటి దుర్బలత్వం ఏర్పడుతుంది, తద్వారా అయాన్ల మధ్య వికర్షక శక్తులు కాటయాన్లు మరియు అయాన్ల మధ్య ఆకర్షణీయమైన శక్తులపై ప్రబలంగా ప్రారంభమవుతాయి మరియు క్రిస్టల్ నాశనం అవుతుంది.
అయానిక్ స్ఫటికాలు అధిక ద్రవీభవన బిందువులను కలిగి ఉంటాయి. కరిగిన స్థితిలో, అయానిక్ స్ఫటికాలను ఏర్పరిచే పదార్థాలు విద్యుత్ వాహకంగా ఉంటాయి. నీటిలో కరిగినప్పుడు, ఈ పదార్ధాలు కాటయాన్స్ మరియు అయాన్లుగా విడిపోతాయి మరియు ఫలితంగా పరిష్కారాలు విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహిస్తాయి.
ధ్రువ ద్రావకాలలో అధిక ద్రావణీయత, విద్యుద్విశ్లేషణ డిస్సోసియేషన్‌తో పాటు, అధిక విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ε ఉన్న ద్రావణి వాతావరణంలో, అయాన్ల మధ్య ఆకర్షణ శక్తి తగ్గుతుంది. నీటి విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం వాక్యూమ్ కంటే 82 రెట్లు ఎక్కువ (అయానిక్ క్రిస్టల్‌లో షరతులతో ఉంటుంది), మరియు సజల ద్రావణంలో అయాన్ల మధ్య ఆకర్షణ అదే మొత్తంలో తగ్గుతుంది. అయాన్ల పరిష్కారం ద్వారా ప్రభావం మెరుగుపరచబడుతుంది.
పరమాణు స్ఫటికాలు సమయోజనీయ బంధాల ద్వారా కలిసి ఉండే వ్యక్తిగత పరమాణువులను కలిగి ఉంటాయి. సాధారణ పదార్ధాలలో, బోరాన్ మరియు సమూహం IVA మూలకాలు మాత్రమే అటువంటి క్రిస్టల్ లాటిస్‌లను కలిగి ఉంటాయి. తరచుగా, ఒకదానితో ఒకటి కాని లోహాల సమ్మేళనాలు (ఉదాహరణకు, సిలికాన్ డయాక్సైడ్) కూడా పరమాణు స్ఫటికాలను ఏర్పరుస్తాయి.
అయానిక్ స్ఫటికాల వలె, పరమాణు స్ఫటికాలను పెద్ద అణువులుగా పరిగణించవచ్చు. అవి చాలా మన్నికైనవి మరియు గట్టిగా ఉంటాయి మరియు వేడి మరియు విద్యుత్తును బాగా నిర్వహించవు. అటామిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌లను కలిగి ఉన్న పదార్థాలు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కరుగుతాయి. అవి ఏదైనా ద్రావకాలలో ఆచరణాత్మకంగా కరగవు. అవి తక్కువ రియాక్టివిటీ ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి.
పరమాణు స్ఫటికాలు వ్యక్తిగత అణువుల నుండి నిర్మించబడ్డాయి, వీటిలో పరమాణువులు సమయోజనీయ బంధాల ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. బలహీనమైన ఇంటర్మోలిక్యులర్ శక్తులు అణువుల మధ్య పనిచేస్తాయి. అవి సులభంగా నాశనం అవుతాయి, కాబట్టి పరమాణు స్ఫటికాలు తక్కువ ద్రవీభవన బిందువులు, తక్కువ కాఠిన్యం మరియు అధిక అస్థిరతను కలిగి ఉంటాయి. మాలిక్యులర్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌లను ఏర్పరిచే పదార్థాలు విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉండవు మరియు వాటి పరిష్కారాలు మరియు కరుగులు కూడా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించవు.
పొరుగు అణువుల ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన కేంద్రకాలతో ఒక అణువు యొక్క ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ పరస్పర చర్య కారణంగా ఇంటర్మోలిక్యులర్ శక్తులు ఉత్పన్నమవుతాయి. ఇంటర్మోలిక్యులర్ ఇంటరాక్షన్‌ల బలం అనేక కారకాలచే ప్రభావితమవుతుంది. వాటిలో ముఖ్యమైనది ధ్రువ బంధాల ఉనికి, అంటే ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రతలో ఒక అణువు నుండి మరొకదానికి మారడం. అదనంగా, పెద్ద సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉన్న అణువుల మధ్య ఇంటర్మోలిక్యులర్ ఇంటరాక్షన్‌లు బలంగా ఉంటాయి.
సాధారణ పదార్ధాల రూపంలో చాలా నాన్మెటల్స్ (ఉదాహరణకు, అయోడిన్ I 2, ఆర్గాన్ ఆర్, సల్ఫర్ S 8) మరియు ఒకదానికొకటి సమ్మేళనాలు (ఉదాహరణకు, నీరు, కార్బన్ డయాక్సైడ్, హైడ్రోజన్ క్లోరైడ్), అలాగే దాదాపు అన్ని ఘన కర్బన పదార్థాలు పరమాణు స్ఫటికాలను ఏర్పరుస్తాయి.
లోహాలు మెటాలిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్ ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. ఇది అణువుల మధ్య లోహ బంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది. మెటల్ స్ఫటికాలలో, పరమాణువుల కేంద్రకాలు వాటి ప్యాకింగ్ వీలైనంత దట్టంగా ఉండే విధంగా అమర్చబడి ఉంటాయి. అటువంటి స్ఫటికాలలో బంధం డీలోకలైజ్ చేయబడింది మరియు మొత్తం క్రిస్టల్ అంతటా విస్తరించి ఉంటుంది. మెటల్ స్ఫటికాలు అధిక విద్యుత్ మరియు ఉష్ణ వాహకత, లోహ మెరుపు మరియు అస్పష్టత మరియు సులభంగా వైకల్యం కలిగి ఉంటాయి.
క్రిస్టల్ లాటిస్‌ల వర్గీకరణ పరిమిత కేసులకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. అకర్బన పదార్థాల యొక్క చాలా స్ఫటికాలు ఇంటర్మీడియట్ రకాలకు చెందినవి - సమయోజనీయ-అయానిక్, మాలిక్యులర్-కోవాలెంట్ మొదలైనవి. ఉదాహరణకు, ఒక క్రిస్టల్ లో గ్రాఫైట్ప్రతి పొర లోపల, బంధాలు సమయోజనీయ-లోహంగా ఉంటాయి మరియు పొరల మధ్య అవి ఇంటర్మోలిక్యులర్గా ఉంటాయి.
ఐసోమోర్ఫిజం మరియు పాలిమార్ఫిజం
అనేక స్ఫటికాకార పదార్థాలు ఒకే విధమైన నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి. అదే సమయంలో, ఒకే పదార్ధం వివిధ క్రిస్టల్ నిర్మాణాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది దృగ్విషయాలలో ప్రతిబింబిస్తుంది ఐసోమోర్ఫిజంమరియు బహురూపత.
ఐసోమోర్ఫిజంస్ఫటిక నిర్మాణాలలో ఒకదానికొకటి భర్తీ చేసే అణువులు, అయాన్లు లేదా అణువుల సామర్థ్యంలో ఉంటుంది. ఈ పదం (గ్రీకు నుండి" isos"- సమానం మరియు" రూపాంతరము"- రూపం) 1819లో E. మిట్చెర్లిచ్ చే ప్రతిపాదించబడింది. 1821లో E. మిట్చెర్లిచ్ ఈ విధంగా ఐసోమోర్ఫిజం నియమాన్ని రూపొందించారు: "అదే విధంగా అనుసంధానించబడిన అదే సంఖ్యలో అణువులు, అదే స్ఫటికాకార రూపాలను ఇస్తాయి; అంతేకాకుండా, స్ఫటికాకార రూపం అణువుల రసాయన స్వభావంపై ఆధారపడి ఉండదు, కానీ వాటి సంఖ్య మరియు సాపేక్ష స్థానం ద్వారా మాత్రమే నిర్ణయించబడుతుంది."
బెర్లిన్ విశ్వవిద్యాలయం యొక్క రసాయన ప్రయోగశాలలో పని చేస్తూ, మిట్చెర్లిచ్ సీసం, బేరియం మరియు స్ట్రోంటియం సల్ఫేట్‌ల స్ఫటికాల యొక్క పూర్తి సారూప్యత మరియు అనేక ఇతర పదార్ధాల స్ఫటికాకార రూపాల సారూప్యతపై దృష్టిని ఆకర్షించాడు. అతని పరిశీలనలు ప్రసిద్ధ స్వీడిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త J.-Ya దృష్టిని ఆకర్షించాయి. బెర్జెలియస్, ఫాస్పోరిక్ మరియు ఆర్సెనిక్ ఆమ్లాల సమ్మేళనాల ఉదాహరణను ఉపయోగించి మిట్చెర్లిచ్ గమనించిన నమూనాలను నిర్ధారించాలని సూచించాడు. అధ్యయనం ఫలితంగా, "రెండు లవణాల శ్రేణులు ఒకదానిలో ఒక యాసిడ్ రాడికల్‌గా ఆర్సెనిక్‌ని కలిగి ఉంటాయి మరియు మరొకటి భాస్వరం కలిగి ఉంటాయి" అని నిర్ధారించబడింది. మిట్చెర్లిచ్ యొక్క ఆవిష్కరణ అతి త్వరలో ఖనిజ శాస్త్రవేత్తల దృష్టిని ఆకర్షించింది, వారు ఖనిజాలలో మూలకాల యొక్క ఐసోమోర్ఫిక్ ప్రత్యామ్నాయం సమస్యపై పరిశోధన ప్రారంభించారు.
ఐసోమోర్ఫిజంకు గురయ్యే పదార్థాల ఉమ్మడి స్ఫటికీకరణ సమయంలో ( ఐసోమోర్ఫిక్పదార్థాలు), మిశ్రమ స్ఫటికాలు (ఐసోమోర్ఫిక్ మిశ్రమాలు) ఏర్పడతాయి. ఒకదానికొకటి భర్తీ చేసే కణాలు పరిమాణంలో కొద్దిగా తేడా ఉంటే మాత్రమే ఇది సాధ్యమవుతుంది (15% కంటే ఎక్కువ కాదు). అదనంగా, ఐసోమోర్ఫిక్ పదార్థాలు తప్పనిసరిగా పరమాణువులు లేదా అయాన్ల యొక్క సారూప్య ప్రాదేశిక అమరికను కలిగి ఉండాలి మరియు అందువల్ల బాహ్య ఆకృతిలో సారూప్య స్ఫటికాలు ఉండాలి. ఇటువంటి పదార్ధాలలో, ఉదాహరణకు, పటిక ఉన్నాయి. పొటాషియం అల్యూమ్ స్ఫటికాలలో KAl(SO 4) 2 . 12H 2 O పొటాషియం కాటయాన్‌లను పాక్షికంగా లేదా పూర్తిగా రుబిడియం లేదా అమ్మోనియం కాటయాన్లు మరియు అల్యూమినియం కాటయాన్‌లను క్రోమియం(III) లేదా ఐరన్(III) కాటయాన్‌ల ద్వారా భర్తీ చేయవచ్చు.
ఐసోమోర్ఫిజం ప్రకృతిలో విస్తృతంగా వ్యాపించింది. చాలా ఖనిజాలు సంక్లిష్టమైన, వేరియబుల్ కూర్పు యొక్క ఐసోమార్ఫిక్ మిశ్రమాలు. ఉదాహరణకు, ఖనిజ స్ఫాలరైట్ ZnSలో, 20% వరకు జింక్ అణువులను ఇనుప అణువుల ద్వారా భర్తీ చేయవచ్చు (ZnS మరియు FeS వేర్వేరు క్రిస్టల్ నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి). ఐసోమోర్ఫిజం అరుదైన మరియు ట్రేస్ ఎలిమెంట్స్ యొక్క జియోకెమికల్ ప్రవర్తనతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, రాళ్ళు మరియు ఖనిజాలలో వాటి పంపిణీ, ఇక్కడ అవి ఐసోమోర్ఫిక్ మలినాల రూపంలో ఉంటాయి.
ఐసోమోర్ఫిక్ ప్రత్యామ్నాయం ఆధునిక సాంకేతిక పరిజ్ఞానం యొక్క కృత్రిమ పదార్థాల యొక్క అనేక ఉపయోగకరమైన లక్షణాలను నిర్ణయిస్తుంది - సెమీకండక్టర్స్, ఫెర్రో అయస్కాంతాలు, లేజర్ పదార్థాలు.
అనేక పదార్థాలు వివిధ నిర్మాణాలు మరియు లక్షణాలను కలిగి ఉండే స్ఫటికాకార రూపాలను ఏర్పరుస్తాయి, కానీ ఒకే కూర్పు ( బహురూపసవరణలు). బహురూపత- ఘనపదార్థాలు మరియు ద్రవ స్ఫటికాలు ఒకే రసాయన కూర్పుతో విభిన్న క్రిస్టల్ నిర్మాణాలు మరియు లక్షణాలతో రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ రూపాల్లో ఉండే సామర్థ్యం. ఈ పదం గ్రీకు నుండి వచ్చింది " బహురూప"- విభిన్నమైన. పాలిమార్ఫిజం యొక్క దృగ్విషయం M. క్లాప్రోత్ చేత కనుగొనబడింది, అతను 1798 లో రెండు వేర్వేరు ఖనిజాలు - కాల్సైట్ మరియు అరగోనైట్ - ఒకే రసాయన కూర్పు CaCO 3 కలిగి ఉన్నాయని కనుగొన్నాడు.
సాధారణ పదార్ధాల పాలిమార్ఫిజమ్‌ను సాధారణంగా అలోట్రోపి అని పిలుస్తారు, అయితే పాలిమార్ఫిజం భావన స్ఫటికాకార అలోట్రోపిక్ రూపాలకు వర్తించదు (ఉదాహరణకు, వాయు O 2 మరియు O 3). పాలిమార్ఫిక్ రూపాలకు ఒక విలక్షణ ఉదాహరణ కార్బన్ (డైమండ్, లోన్స్‌డేలైట్, గ్రాఫైట్, కార్బైన్‌లు మరియు ఫుల్లెరెన్స్) యొక్క మార్పులు, ఇవి లక్షణాలలో తీవ్రంగా విభేదిస్తాయి. కార్బన్ ఉనికి యొక్క అత్యంత స్థిరమైన రూపం గ్రాఫైట్, అయినప్పటికీ, సాధారణ పరిస్థితుల్లో దాని ఇతర మార్పులు నిరవధికంగా కొనసాగుతాయి. అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అవి గ్రాఫైట్‌గా మారుతాయి. డైమండ్ విషయంలో, ఆక్సిజన్ లేనప్పుడు 1000 o C కంటే ఎక్కువ వేడి చేసినప్పుడు ఇది జరుగుతుంది. రివర్స్ ట్రాన్సిషన్ సాధించడం చాలా కష్టం. అధిక ఉష్ణోగ్రత మాత్రమే అవసరం (1200-1600 o C), కానీ అపారమైన ఒత్తిడి - 100 వేల వరకు వాతావరణం. కరిగిన లోహాలు (ఇనుము, కోబాల్ట్, క్రోమియం మరియు ఇతరులు) సమక్షంలో గ్రాఫైట్‌ను వజ్రంగా మార్చడం సులభం.
పరమాణు స్ఫటికాల విషయంలో, పాలిమార్ఫిజం అనేది స్ఫటికంలోని అణువుల యొక్క విభిన్న ప్యాకింగ్‌లో లేదా అణువుల ఆకృతిలో మార్పులలో మరియు అయానిక్ స్ఫటికాలలో - కాటయాన్లు మరియు అయాన్ల యొక్క విభిన్న సాపేక్ష స్థానాల్లో వ్యక్తమవుతుంది. కొన్ని సాధారణ మరియు సంక్లిష్ట పదార్థాలు రెండు కంటే ఎక్కువ పాలిమార్ఫ్‌లను కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, సిలికాన్ డయాక్సైడ్ పది మార్పులను కలిగి ఉంది, కాల్షియం ఫ్లోరైడ్ - ఆరు, అమ్మోనియం నైట్రేట్ - నాలుగు. పాలిమార్ఫిక్ సవరణలు సాధారణంగా గ్రీకు అక్షరాలైన α, β, γ, δ, ε,... తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద స్థిరంగా ఉండే మార్పులతో ప్రారంభమవుతాయి.
ఆవిరి, ద్రావణం నుండి స్ఫటికీకరణ లేదా అనేక పాలిమార్ఫిక్ మార్పులను కలిగి ఉన్న పదార్థాన్ని కరిగించేటప్పుడు, ఇచ్చిన పరిస్థితులలో తక్కువ స్థిరంగా ఉండే మార్పు మొదట ఏర్పడుతుంది, అది మరింత స్థిరంగా మారుతుంది. ఉదాహరణకు, భాస్వరం ఆవిరి ఘనీభవించినప్పుడు, తెల్ల భాస్వరం ఏర్పడుతుంది, ఇది సాధారణ పరిస్థితుల్లో నెమ్మదిగా, కానీ వేడిచేసినప్పుడు, త్వరగా ఎరుపు భాస్వరంగా మారుతుంది. సీసం హైడ్రాక్సైడ్ నిర్జలీకరణం అయినప్పుడు, మొదట (సుమారు 70 o C) పసుపు β-PbO ఏర్పడుతుంది, ఇది తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద తక్కువ స్థిరంగా ఉంటుంది; సుమారు 100 o C వద్ద ఇది ఎరుపు α-PbO గా మారుతుంది మరియు 540 o C వద్ద అది మారుతుంది. తిరిగి β-PbOలోకి.
ఒక పాలిమార్ఫ్ నుండి మరొకదానికి మారడాన్ని పాలిమార్ఫిక్ పరివర్తన అంటారు. ఉష్ణోగ్రత లేదా పీడనం మారినప్పుడు మరియు లక్షణాలలో ఆకస్మిక మార్పుతో పాటుగా ఈ పరివర్తనాలు సంభవిస్తాయి.
ఒక మార్పు నుండి మరొకదానికి పరివర్తన ప్రక్రియ రివర్సిబుల్ లేదా కోలుకోలేనిది కావచ్చు. ఈ విధంగా, BN (బోరాన్ నైట్రైడ్) కూర్పు యొక్క తెల్లటి మృదువైన గ్రాఫైట్-వంటి పదార్ధం 1500-1800 o C మరియు అనేక పదుల వాతావరణాల పీడనం వద్ద వేడి చేయబడినప్పుడు, దాని అధిక-ఉష్ణోగ్రత మార్పు ఏర్పడుతుంది - బోరాజోన్, కాఠిన్యంలో వజ్రానికి దగ్గరగా ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం సాధారణ పరిస్థితులకు అనుగుణంగా విలువలకు తగ్గించబడినప్పుడు, బోరాజోన్ దాని నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. 95 o C వద్ద సల్ఫర్ (ఆర్థోహోంబిక్ మరియు మోనోక్లినిక్) యొక్క రెండు మార్పుల పరస్పర రూపాంతరాలు రివర్సిబుల్ పరివర్తనకు ఉదాహరణ.
నిర్మాణంలో గణనీయమైన మార్పులు లేకుండా పాలిమార్ఫిక్ పరివర్తనాలు సంభవించవచ్చు. కొన్నిసార్లు క్రిస్టల్ నిర్మాణంలో ఎటువంటి మార్పు ఉండదు, ఉదాహరణకు, 769 o C వద్ద α-Fe నుండి β-Feకి మారినప్పుడు, ఇనుము యొక్క నిర్మాణం మారదు, కానీ దాని ఫెర్రో అయస్కాంత లక్షణాలు అదృశ్యమవుతాయి.
ఇది రసాయన పరస్పర చర్యలలోకి ప్రవేశించే వ్యక్తిగత అణువులు లేదా అణువులు కాదు, కానీ పదార్థాలు. బంధం రకాన్ని బట్టి పదార్థాలు వర్గీకరించబడతాయి పరమాణు మరియు పరమాణుయేతర భవనాలు.
ఇవి అణువులతో తయారైన పదార్థాలు. అటువంటి పదార్ధాలలో అణువుల మధ్య బంధాలు చాలా బలహీనంగా ఉంటాయి, అణువులోని అణువుల మధ్య కంటే చాలా బలహీనంగా ఉంటాయి మరియు సాపేక్షంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా అవి విచ్ఛిన్నమవుతాయి - పదార్ధం ద్రవంగా మరియు తరువాత వాయువుగా మారుతుంది (అయోడిన్ యొక్క సబ్లిమేషన్). పెరుగుతున్న పరమాణు బరువుతో అణువులతో కూడిన పదార్ధాల ద్రవీభవన మరియు మరిగే బిందువులు పెరుగుతాయి. పరమాణు పదార్ధాలలో పరమాణు నిర్మాణం (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W) ఉన్న పదార్థాలు ఉన్నాయి, వాటిలో లోహాలు మరియు లోహాలు ఉన్నాయి.
పదార్థాల పరమాణు రహిత నిర్మాణం
పదార్థాలకు పరమాణు రహితనిర్మాణాలు అయానిక్ సమ్మేళనాలను కలిగి ఉంటాయి. లోహాలు లేని లోహాల యొక్క చాలా సమ్మేళనాలు ఈ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి: అన్ని లవణాలు (NaCl, K 2 S0 4), కొన్ని హైడ్రైడ్లు (LiH) మరియు ఆక్సైడ్లు (CaO, MgO, FeO), స్థావరాలు (NaOH, KOH). అయానిక్ (నాన్-మాలిక్యులర్) పదార్థాలు అధిక ద్రవీభవన మరియు మరిగే పాయింట్లను కలిగి ఉంటాయి.
ఘనపదార్థాలు: స్ఫటికాకార మరియు నిరాకార
నిరాకార పదార్థాలువాటికి స్పష్టమైన ద్రవీభవన స్థానం లేదు - వేడి చేసినప్పుడు, అవి క్రమంగా మృదువుగా మరియు ద్రవ స్థితికి మారుతాయి. ఉదాహరణకు, ప్లాస్టిసిన్ మరియు వివిధ రెసిన్లు నిరాకార స్థితిలో ఉన్నాయి.
స్ఫటికాకార పదార్థాలుఅవి కలిగి ఉన్న కణాల సరైన అమరిక ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి: అణువులు, అణువులు మరియు అయాన్లు - అంతరిక్షంలో ఖచ్చితంగా నిర్వచించబడిన పాయింట్ల వద్ద. ఈ పాయింట్లు సరళ రేఖల ద్వారా అనుసంధానించబడినప్పుడు, ఒక ప్రాదేశిక ఫ్రేమ్ ఏర్పడుతుంది, దీనిని పిలుస్తారు క్రిస్టల్ లాటిస్. క్రిస్టల్ కణాలు ఉన్న పాయింట్లను అంటారు జాలక నోడ్స్.
క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క నోడ్‌ల వద్ద ఉన్న కణాల రకాన్ని బట్టి మరియు వాటి మధ్య కనెక్షన్ యొక్క స్వభావాన్ని బట్టి, నాలుగు రకాల క్రిస్టల్ లాటిస్‌లు వేరు చేయబడతాయి: అయానిక్, పరమాణు, పరమాణు మరియు లోహ .
అయానిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌లు
అయానిక్క్రిస్టల్ లాటిస్ అని పిలుస్తారు, వీటిలో నోడ్లలో అయాన్లు ఉంటాయి. అవి అయానిక్ బంధాలతో కూడిన పదార్ధాల ద్వారా ఏర్పడతాయి, ఇవి సాధారణ అయాన్లు Na +, Cl -, మరియు కాంప్లెక్స్ S0 4 2-, OH - రెండింటినీ బంధించగలవు. పర్యవసానంగా, లవణాలు మరియు కొన్ని ఆక్సైడ్లు మరియు లోహాల హైడ్రాక్సైడ్లు అయానిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌లను కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, సోడియం క్లోరైడ్ క్రిస్టల్ ధనాత్మక Na + మరియు నెగటివ్ Cl - అయాన్ల ప్రత్యామ్నాయం నుండి నిర్మించబడింది, ఇది క్యూబ్-ఆకారపు జాలకను ఏర్పరుస్తుంది.
టేబుల్ ఉప్పు యొక్క అయానిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్
అటువంటి క్రిస్టల్‌లోని అయాన్ల మధ్య బంధాలు చాలా స్థిరంగా ఉంటాయి. అందువల్ల, అయానిక్ లాటిస్ ఉన్న పదార్థాలు సాపేక్షంగా అధిక కాఠిన్యం మరియు బలంతో వర్గీకరించబడతాయి, అవి వక్రీభవన మరియు అస్థిరత లేనివి.
అటామిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌లు
పరమాణువుక్రిస్టల్ లాటిస్ అని పిలుస్తారు, వీటిలో నోడ్లలో వ్యక్తిగత అణువులు ఉన్నాయి. అటువంటి లాటిస్‌లలో, పరమాణువులు చాలా బలమైన సమయోజనీయ బంధాల ద్వారా ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. ఈ రకమైన క్రిస్టల్ లాటిస్‌లతో కూడిన పదార్ధాల ఉదాహరణ వజ్రం, కార్బన్ యొక్క అలోట్రోపిక్ మార్పులలో ఒకటి.
డైమండ్ యొక్క అటామిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్
అటామిక్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌తో కూడిన చాలా పదార్థాలు చాలా ఎక్కువ ద్రవీభవన బిందువులను కలిగి ఉంటాయి (ఉదాహరణకు, వజ్రం కోసం ఇది 3500 ° C కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది), అవి బలంగా మరియు గట్టిగా ఉంటాయి మరియు ఆచరణాత్మకంగా కరగవు.
మాలిక్యులర్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌లు
పరమాణువుక్రిస్టల్ లాటిస్ అని పిలుస్తారు, వీటిలో అణువులు ఉన్నాయి.
అయోడిన్ యొక్క మాలిక్యులర్ క్రిస్టల్ లాటిస్
ఈ అణువులలోని రసాయన బంధాలు ధ్రువ (HCl, H 2 O) మరియు నాన్-పోలార్ (N 2, O 2) రెండూ కావచ్చు. అణువుల లోపల అణువులు చాలా బలమైన సమయోజనీయ బంధాల ద్వారా అనుసంధానించబడినప్పటికీ, బలహీనమైన ఇంటర్మోలిక్యులర్ శక్తులు అణువుల మధ్య పనిచేస్తాయి. అందువల్ల, మాలిక్యులర్ క్రిస్టల్ లాటిస్‌లతో కూడిన పదార్థాలు తక్కువ కాఠిన్యం, తక్కువ ద్రవీభవన బిందువులు మరియు అస్థిరతను కలిగి ఉంటాయి. చాలా ఘన కర్బన సమ్మేళనాలు పరమాణు క్రిస్టల్ లాటిస్‌లను కలిగి ఉంటాయి (నాఫ్తలీన్, గ్లూకోజ్, చక్కెర).
మెటల్ క్రిస్టల్ లాటిస్
లోహ బంధాలు కలిగిన పదార్థాలు కలిగి ఉంటాయి మెటల్క్రిస్టల్ లాటిస్.
అటువంటి లాటిస్‌ల సైట్‌లలో అణువులు మరియు అయాన్లు ఉన్నాయి (అణువులు లేదా అయాన్లు, వీటిలో లోహ అణువులు సులభంగా రూపాంతరం చెందుతాయి, వాటి బాహ్య ఎలక్ట్రాన్‌లను “సాధారణ ఉపయోగం కోసం” వదిలివేస్తాయి). లోహాల యొక్క ఈ అంతర్గత నిర్మాణం వాటి లక్షణ భౌతిక లక్షణాలను నిర్ణయిస్తుంది: సున్నితత్వం, డక్టిలిటీ, విద్యుత్ మరియు ఉష్ణ వాహకత, లక్షణం లోహ మెరుపు.
ఒక పదార్ధం ఘన స్ఫటికాకార స్థితి నుండి ద్రవంగా మారడాన్ని అంటారు కరగడం. ఘన స్ఫటికాకార శరీరాన్ని కరిగించడానికి, దానిని నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రతకు వేడి చేయాలి, అంటే వేడిని సరఫరా చేయాలి.ఒక పదార్ధం కరిగే ఉష్ణోగ్రతని అంటారుపదార్ధం యొక్క ద్రవీభవన స్థానం.
రివర్స్ ప్రక్రియ-ఒక ద్రవం నుండి ఘన స్థితికి పరివర్తనం-ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు సంభవిస్తుంది, అనగా, వేడి తొలగించబడుతుంది. ఒక పదార్ధం ద్రవం నుండి ఘన స్థితికి మారడాన్ని అంటారుగట్టిపడటం , లేదా క్రిస్టల్లైసేషన్ . ఒక పదార్ధం స్ఫటికీకరించే ఉష్ణోగ్రతను అంటారుక్రిస్టల్ ఉష్ణోగ్రతtionలు .
ఏదైనా పదార్ధం అదే ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్ఫటికీకరణ మరియు కరుగుతుందని అనుభవం చూపిస్తుంది.
ఫిగర్ స్ఫటికాకార శరీరం (మంచు) మరియు వేడి చేసే సమయం (బిందువు నుండి) యొక్క ఉష్ణోగ్రత యొక్క గ్రాఫ్‌ను చూపుతుంది ఎవిషయానికి డి)మరియు శీతలీకరణ సమయం (పాయింట్ నుండి డివిషయానికి కె). ఇది క్షితిజ సమాంతర అక్షం వెంట సమయాన్ని మరియు నిలువు అక్షం వెంట ఉష్ణోగ్రతను చూపుతుంది.
మంచు ఉష్ణోగ్రత -40 ° C ఉన్న క్షణం నుండి ప్రక్రియ యొక్క పరిశీలన ప్రారంభమైందని గ్రాఫ్ చూపిస్తుంది, లేదా, వారు చెప్పినట్లు, సమయం ప్రారంభ క్షణంలో ఉష్ణోగ్రత tప్రారంభం = -40 °C(చుక్క ఎగ్రాఫ్‌లో). మరింత వేడి చేయడంతో, మంచు ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది (గ్రాఫ్‌లో ఇది విభాగం AB) ఉష్ణోగ్రత 0 °C వరకు పెరుగుతుంది - మంచు ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రత. 0 ° C వద్ద, మంచు కరగడం ప్రారంభమవుతుంది మరియు దాని ఉష్ణోగ్రత పెరగడం ఆగిపోతుంది. మొత్తం ద్రవీభవన సమయంలో (అనగా, మంచు మొత్తం కరిగిపోయే వరకు), మంచు ఉష్ణోగ్రత మారదు, అయినప్పటికీ బర్నర్ మండుతూనే ఉంటుంది మరియు వేడి సరఫరా చేయబడుతుంది. ద్రవీభవన ప్రక్రియ గ్రాఫ్ యొక్క క్షితిజ సమాంతర విభాగానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది సూర్యుడు . మంచు అంతా కరిగిపోయి మారిన తర్వాత మాత్రమే నీటి, ఉష్ణోగ్రత మళ్లీ పెరగడం ప్రారంభమవుతుంది (విభాగం CD) నీటి ఉష్ణోగ్రత +40 ° Cకి చేరుకున్న తర్వాత, బర్నర్ ఆరిపోతుంది మరియు నీరు చల్లబరచడం ప్రారంభమవుతుంది, అనగా, వేడి తొలగించబడుతుంది (దీనిని చేయడానికి, మీరు మంచుతో కూడిన మరొక, పెద్ద పాత్రలో నీటితో ఒక పాత్రను ఉంచవచ్చు). నీటి ఉష్ణోగ్రత తగ్గడం ప్రారంభమవుతుంది (విభాగం DE) ఉష్ణోగ్రత 0 °Cకి చేరుకున్నప్పుడు, వేడి ఇప్పటికీ తొలగించబడినప్పటికీ, నీటి ఉష్ణోగ్రత తగ్గడం ఆగిపోతుంది. ఇది నీటి స్ఫటికీకరణ ప్రక్రియ - మంచు ఏర్పడటం (క్షితిజ సమాంతర విభాగం ఇ.ఎఫ్.). నీరంతా మంచుగా మారే వరకు ఉష్ణోగ్రత మారదు. దీని తర్వాత మాత్రమే మంచు ఉష్ణోగ్రత తగ్గడం ప్రారంభమవుతుంది (విభాగం FK).
పరిగణించబడిన గ్రాఫ్ యొక్క రూపాన్ని క్రింది విధంగా వివరించబడింది. స్థానం ఆన్‌లో ఉంది ABవేడి ఇన్పుట్ కారణంగా, సగటు గతి శక్తిమంచు అణువుల సంఖ్య పెరుగుతుంది మరియు దాని ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది. స్థానం ఆన్‌లో ఉంది సూర్యుడుఫ్లాస్క్ యొక్క కంటెంట్ ద్వారా పొందిన శక్తి అంతా విధ్వంసం కోసం ఖర్చు చేయబడుతుంది క్రిస్టల్ లాటిస్మంచు: దాని అణువుల యొక్క క్రమబద్ధమైన ప్రాదేశిక అమరిక ఒక అస్తవ్యస్తమైన దానితో భర్తీ చేయబడుతుంది, అణువుల మధ్య దూరం మారుతుంది, అనగా. పదార్ధం ద్రవంగా మారే విధంగా అణువులు పునర్వ్యవస్థీకరించబడతాయి. అణువుల యొక్క సగటు గతి శక్తి మారదు, కాబట్టి ఉష్ణోగ్రత మారదు. కరిగిన మంచు-నీటి ఉష్ణోగ్రతలో మరింత పెరుగుదల (ప్రాంతంలో CD) అంటే బర్నర్ ద్వారా సరఫరా చేయబడిన వేడి కారణంగా నీటి అణువుల గతిశక్తిలో పెరుగుదల.
నీటిని చల్లబరుస్తున్నప్పుడు (విభాగం DE) భాగం శక్తిదాని నుండి తీసివేయబడుతుంది, నీటి అణువులు తక్కువ వేగంతో కదులుతాయి, వాటి సగటు గతి శక్తి పడిపోతుంది - ఉష్ణోగ్రత తగ్గుతుంది, నీరు చల్లబడుతుంది. 0°C వద్ద (క్షితిజ సమాంతర విభాగం ఇ.ఎఫ్.) అణువులు ఒక నిర్దిష్ట క్రమంలో వరుసలో ఉంటాయి, క్రిస్టల్ లాటిస్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ ప్రక్రియ పూర్తయ్యే వరకు, వేడిని తొలగించినప్పటికీ, పదార్ధం యొక్క ఉష్ణోగ్రత మారదు, అంటే ఘనీభవించినప్పుడు, ద్రవ (నీరు) శక్తిని విడుదల చేస్తుంది. ఇది ఖచ్చితంగా మంచు గ్రహించిన శక్తి, ద్రవంగా మారుతుంది (విభాగం సూర్యుడు) ద్రవం యొక్క అంతర్గత శక్తి ఘన శక్తి కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ద్రవీభవన (మరియు స్ఫటికీకరణ) సమయంలో, శరీరం యొక్క అంతర్గత శక్తి ఆకస్మికంగా మారుతుంది.
1650ºС కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కరిగిపోయే లోహాలను అంటారు వక్రీభవన(టైటానియం, క్రోమియం, మాలిబ్డినం, మొదలైనవి). టంగ్స్టన్ వాటిలో అత్యధిక ద్రవీభవన స్థానం కలిగి ఉంది - సుమారు 3400 °C. వక్రీభవన లోహాలు మరియు వాటి సమ్మేళనాలు విమానాల నిర్మాణం, రాకెట్ మరియు అంతరిక్ష సాంకేతికత మరియు అణుశక్తిలో వేడి-నిరోధక పదార్థాలుగా ఉపయోగించబడతాయి.
కరిగేటప్పుడు, ఒక పదార్ధం శక్తిని గ్రహిస్తుంది అని మరోసారి నొక్కిచెప్పుకుందాం. స్ఫటికీకరణ సమయంలో, దీనికి విరుద్ధంగా, అది పర్యావరణంలోకి విడుదల చేస్తుంది. స్ఫటికీకరణ సమయంలో విడుదలైన కొంత మొత్తంలో వేడిని స్వీకరించడం, మీడియం వేడెక్కుతుంది. ఇది చాలా పక్షులకు బాగా తెలుసు. నదులు మరియు సరస్సులను కప్పి ఉంచే మంచు మీద కూర్చొని మంచుతో కూడిన వాతావరణంలో శీతాకాలంలో వాటిని చూడడంలో ఆశ్చర్యం లేదు. మంచు ఏర్పడినప్పుడు శక్తిని విడుదల చేయడం వల్ల, దాని పైన ఉన్న గాలి అడవిలోని చెట్ల కంటే చాలా డిగ్రీల వెచ్చగా ఉంటుంది మరియు పక్షులు దీనిని సద్వినియోగం చేసుకుంటాయి.
నిరాకార పదార్థాల కరగడం.
నిర్దిష్ట లభ్యత ద్రవీభవన బిందువులు- ఇది స్ఫటికాకార పదార్థాల యొక్క ముఖ్యమైన లక్షణం. ఈ లక్షణం ద్వారా అవి నిరాకార శరీరాల నుండి సులభంగా వేరు చేయబడతాయి, వీటిని ఘనపదార్థాలుగా కూడా వర్గీకరించవచ్చు. వీటిలో ముఖ్యంగా, గాజు, చాలా జిగట రెసిన్లు మరియు ప్లాస్టిక్‌లు ఉన్నాయి.
నిరాకార పదార్థాలు(స్ఫటికాకార వాటిలా కాకుండా) నిర్దిష్ట ద్రవీభవన స్థానం లేదు - అవి కరగవు, కానీ మృదువుగా ఉంటాయి. వేడి చేసినప్పుడు, గాజు ముక్క, ఉదాహరణకు, మొదటి హార్డ్ నుండి మృదువైన అవుతుంది, అది సులభంగా వంగి లేదా సాగదీయవచ్చు; అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ముక్క దాని స్వంత గురుత్వాకర్షణ ప్రభావంతో దాని ఆకారాన్ని మార్చడం ప్రారంభిస్తుంది. అది వేడెక్కినప్పుడు, మందపాటి జిగట ద్రవ్యరాశి అది ఉన్న పాత్ర యొక్క ఆకారాన్ని తీసుకుంటుంది. ఈ ద్రవ్యరాశి మొదట మందంగా ఉంటుంది, తేనె లాగా, తరువాత సోర్ క్రీం లాగా ఉంటుంది మరియు చివరకు నీటి వలె దాదాపు అదే తక్కువ-స్నిగ్ధత ద్రవంగా మారుతుంది. ఏది ఏమైనప్పటికీ, ఇక్కడ ఒక ఘనపదార్థం ద్రవంగా మారే నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రతను సూచించడం అసాధ్యం, ఎందుకంటే అది ఉనికిలో లేదు.
దీనికి కారణాలు స్ఫటికాకార వాటి నిర్మాణం నుండి నిరాకార శరీరాల నిర్మాణంలో ప్రాథమిక వ్యత్యాసంలో ఉన్నాయి. పరమాణువులునిరాకార శరీరాలలో అవి యాదృచ్ఛికంగా అమర్చబడి ఉంటాయి. నిరాకార శరీరాలు వాటి నిర్మాణంలో ద్రవాలను పోలి ఉంటాయి. ఇప్పటికే ఘన గాజులో, అణువులు యాదృచ్ఛికంగా అమర్చబడి ఉంటాయి. దీనర్థం గాజు యొక్క ఉష్ణోగ్రతను పెంచడం వలన దాని అణువుల కంపనాల పరిధిని మాత్రమే పెంచుతుంది, వాటికి క్రమంగా ఎక్కువ మరియు ఎక్కువ కదలిక స్వేచ్ఛను ఇస్తుంది. అందువల్ల, గాజు క్రమంగా మృదువుగా ఉంటుంది మరియు పదునైన "ఘన-ద్రవ" పరివర్తనను ప్రదర్శించదు, ఖచ్చితమైన క్రమంలో అణువుల అమరిక నుండి క్రమరహితంగా మారడం యొక్క లక్షణం.
ఫ్యూజన్ యొక్క వేడి.
హీట్ ఆఫ్ మెల్టింగ్- ఇది ఒక పదార్థాన్ని ఘన స్ఫటికాకార స్థితి నుండి పూర్తిగా ద్రవంగా మార్చడానికి ద్రవీభవన బిందువుకు సమానమైన స్థిరమైన పీడనం మరియు స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద అందించాల్సిన వేడి మొత్తం. ఫ్యూజన్ యొక్క వేడి సమానంగా ఉంటుంది వేడి మొత్తం, ఇది ద్రవ స్థితి నుండి ఒక పదార్ధం యొక్క స్ఫటికీకరణ సమయంలో విడుదల అవుతుంది. కరిగేటప్పుడు, పదార్ధానికి సరఫరా చేయబడిన అన్ని వేడి పెరుగుతుంది సంభావ్య శక్తిదాని అణువులు. స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద కరగడం వలన గతి శక్తి మారదు.
ఒకే ద్రవ్యరాశి కలిగిన వివిధ పదార్ధాల ద్రవీభవనాన్ని ప్రయోగాత్మకంగా అధ్యయనం చేయడం ద్వారా, వాటిని ద్రవంగా మార్చడానికి వివిధ పరిమాణాలలో వేడి అవసరమని గమనించవచ్చు. ఉదాహరణకు, ఒక కిలోగ్రాము మంచు కరగడానికి, మీరు 332 ఖర్చు చేయాలి జెశక్తి, కానీ కరగడానికి 1 కిలొగ్రామ్సీసం - 25 kJ.
శరీరం విడుదల చేసే వేడి మొత్తం ప్రతికూలంగా పరిగణించబడుతుంది. అందువల్ల, ద్రవ్యరాశితో ఒక పదార్ధం యొక్క స్ఫటికీకరణ సమయంలో విడుదలయ్యే వేడి మొత్తాన్ని లెక్కించేటప్పుడు m, మీరు అదే సూత్రాన్ని ఉపయోగించాలి, కానీ మైనస్ గుర్తుతో:
దహన వేడి.
దహన వేడి(లేదా కెలోరిఫిక్ విలువ, క్యాలరీ కంటెంట్) అనేది ఇంధనం యొక్క పూర్తి దహన సమయంలో విడుదలయ్యే వేడి మొత్తం.
శరీరాలను వేడి చేయడానికి, ఇంధన దహన సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తి తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది. సంప్రదాయ ఇంధనం (బొగ్గు, చమురు, గ్యాసోలిన్) కలిగి ఉంటుంది కార్బన్. మండుతున్నప్పుడు, కార్బన్ పరమాణువులు అణువులతో కలిసిపోతాయి ఆక్సిజన్గాలిలో ఉంటుంది, ఫలితంగా అణువులు ఏర్పడతాయి బొగ్గుపులుసు వాయువు. ఈ అణువుల గతిశక్తి అసలు కణాల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. దహన సమయంలో అణువుల గతిశక్తి పెరుగుదలను శక్తి విడుదల అంటారు. ఇంధనం యొక్క పూర్తి దహన సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తి ఈ ఇంధనం యొక్క దహన వేడి.
ఇంధనం యొక్క దహన వేడి ఇంధన రకం మరియు దాని ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇంధనం యొక్క ద్రవ్యరాశి ఎక్కువ, దాని పూర్తి దహన సమయంలో విడుదలైన వేడి మొత్తం ఎక్కువ.
భౌతిక పరిమాణం, 1 కిలోల బరువున్న ఇంధనం యొక్క పూర్తి దహన సమయంలో ఎంత వేడి విడుదల చేయబడుతుందో చూపిస్తుంది, అంటారు ఇంధన దహన నిర్దిష్ట వేడి.దహన యొక్క నిర్దిష్ట వేడి అక్షరం ద్వారా సూచించబడుతుందిqమరియు కిలోగ్రాముకు జూల్స్‌లో (J/kg) కొలుస్తారు.
వేడి పరిమాణం ప్రదహన సమయంలో విడుదలైంది mకిలోల ఇంధనం సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:
ఏకపక్ష ద్రవ్యరాశి యొక్క ఇంధనం యొక్క పూర్తి దహన సమయంలో విడుదలయ్యే వేడి మొత్తాన్ని కనుగొనడానికి, ఈ ఇంధనం యొక్క నిర్దిష్ట దహన వేడిని దాని ద్రవ్యరాశితో గుణించాలి.