ठोस-अवस्था और संरचनात्मक अकार्बनिक रसायन विज्ञान
ठोस-अवस्था और संरचनात्मक अकार्बनिक रसायन विज्ञान बताता है कि परमाणु और आयन विस्तारित क्रिस्टलीय ठोसों में कैसे पैक होते हैं और कैसे वे व्यवस्थाएँ जालक ऊर्जा, दोषों और इलेक्ट्रॉनिक व्यवहार को निर्धारित करती हैं।
Definition
ठोस-अवस्था और संरचनात्मक अकार्बनिक रसायन विज्ञान आयनिक यौगिकों, धातुओं और नेटवर्क सामग्री जैसे विस्तारित अकार्बनिक ठोसों की क्रिस्टल संरचनाओं, बंधन ऊर्जाओं, दोष रसायन विज्ञान और इलेक्ट्रॉनिक संरचना का अध्ययन है।
Scope
यह क्षेत्र विस्तारित अकार्बनिक ठोसों की संरचनाओं और ऊर्जाओं को शामिल करता है: सघन-पैक और आयनिक जालक और उनके सामान्य संरचना प्रकार, जालक ऊर्जा के बॉर्न-हैबर और बॉर्न-लैंडे उपचार, संरचना की भविष्यवाणी के लिए त्रिज्या-अनुपात और पॉलिंग के नियम, बिंदु और विस्तारित दोष और गैर-स्टोइकियोमेट्री, और बैंड-संरचना दृष्टिकोण जो इन्सुलेटर, अर्धचालक और धातुओं को अलग करता है। यह विशेष रूप से अकार्बनिक क्रिस्टल रसायन विज्ञान का इलाज करता है; व्यापक सामग्री संश्लेषण और उपकरण अनुप्रयोग सामग्री रसायन विज्ञान से संबंधित हैं, और धातुओं का विस्तृत बैंड सिद्धांत संघनित-पदार्थ भौतिकी से संबंधित है।
Sub-topics
Core questions
- आयन और परमाणु सामान्य क्रिस्टल संरचना प्रकार बनाने के लिए कैसे पैक होते हैं?
- एक आयनिक ठोस की जालक ऊर्जा क्या निर्धारित करती है, और इसे कैसे मापा जाता है?
- दोष और गैर-स्टोइकियोमेट्री कैसे उत्पन्न होते हैं, और वे गुणों को कैसे प्रभावित करते हैं?
- कुछ अकार्बनिक ठोस इन्सुलेटर क्यों होते हैं जबकि अन्य चालक होते हैं?
Key concepts
- सघन पैकिंग और अंतरालीय छिद्र
- सामान्य संरचना प्रकार (रॉक सॉल्ट, फ्लोराइट, पेरोव्स्काइट)
- मैडेलुंग स्थिरांक और जालक ऊर्जा
- बॉर्न-हैबर चक्र
- बिंदु दोष और गैर-स्टोइकियोमेट्री
- बैंड, अंतराल और चालकता
Key theories
- आयनिक मॉडल और जालक ऊर्जा
- एक आयनिक क्रिस्टल को बिंदु आवेशों की एक सरणी के रूप में मानते हुए, बॉर्न-लैंडे और बॉर्न-मेयर समीकरण मैडेलुंग इलेक्ट्रोस्टैटिक योग को लघु-श्रेणी प्रतिकर्षण के साथ जोड़ते हैं ताकि जालक ऊर्जाएँ प्राप्त हो सकें जो बॉर्न-हैबर चक्र मानों से सहमत हों।
- सघन पैकिंग और संरचना-प्रकार के नियम
- कई अकार्बनिक ठोस ऑक्टाहेड्रल या टेट्राहेड्रल छिद्रों में धनायनों के साथ सघन-पैक आयन सरणियों से प्राप्त होते हैं; त्रिज्या-अनुपात तर्क और पॉलिंग के नियम समन्वय और पसंदीदा संरचना प्रकार की भविष्यवाणी करते हैं।
- ठोसों का बैंड सिद्धांत
- एक क्रिस्टल में परमाणु ऑर्बिटल्स का ओवरलैप असतत स्तरों को बैंड में विस्तृत करता है; भरे हुए और खाली बैंड के बीच के अंतराल का आकार अकार्बनिक ठोसों के बीच इन्सुलेटर, अर्धचालक और धातुओं को अलग करता है।
Clinical relevance
अकार्बनिक ठोस संरचनाओं को समझना उत्प्रेरक, बैटरी और ईंधन कोशिकाओं के लिए आयनिक कंडक्टर, अर्धचालक, पिगमेंट और सिरेमिक के डिजाइन को आधार बनाता है, जहाँ दोष रसायन विज्ञान और बैंड संरचना प्रदर्शन को नियंत्रित करती है।
History
संरचनात्मक अकार्बनिक रसायन विज्ञान की शुरुआत वॉन लाउ और ब्रैग्स द्वारा 1912 के आसपास एक्स-रे विवर्तन की खोज से हुई, जिसने क्रिस्टल संरचनाओं को सीधे निर्धारित करना संभव बनाया। पॉलिंग के 1929 के नियम और आयनिक त्रिज्या पर गोल्डश्मिट के काम ने संरचना की भविष्यवाणी को व्यवस्थित किया, और बैंड सिद्धांत के बाद के विकास ने अकार्बनिक क्रिस्टल रसायन विज्ञान को इलेक्ट्रॉनिक गुणों से जोड़ा।
Key figures
- Linus Pauling
- Max von Laue
- William Lawrence Bragg
- Victor Goldschmidt
Related topics
Seminal works
- pauling1929
- west2014
- wells2012
Frequently asked questions
- जालक ऊर्जा क्या है और यह क्यों मायने रखती है?
- जालक ऊर्जा वह ऊर्जा है जो गैसीय आयनों के एक आयनिक ठोस बनाने के लिए संयोजित होने पर निकलती है; यह गलनांक, कठोरता और घुलनशीलता को नियंत्रित करती है, और बड़ी जालक ऊर्जाएँ बताती हैं कि उच्च-आवेश, छोटे-आयन वाले लवण विशेष रूप से स्थिर और अघुलनशील क्यों होते हैं।
- एक ठोस गैर-स्टोइकियोमेट्रिक कैसे हो सकता है?
- एक से अधिक सुलभ ऑक्सीकरण अवस्था वाले तत्व वाले यौगिकों में, जैसे कि कई संक्रमण-धातु ऑक्साइड, रिक्तियाँ या अंतरालीय बन सकते हैं जबकि धातु की ऑक्सीकरण अवस्था को बदलकर आवेश संतुलन बनाए रखा जाता है, जिससे ऐसी संरचनाएँ बनती हैं जो सरल पूर्ण-संख्या अनुपातों से विचलित होती हैं।