Solid State MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Solid State - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

संकल्पना:

एकक कोष्ठिका ज्यामिति और गुण

• SC (सरल घनीय)
  • परमाणु त्रिज्या = a / 2
  • Z (प्रति एकक कोष्ठिका परमाणु) = 1
  • उपसहसंयोजन संख्या = 6
  • संकुलन दक्षता = 52%
• BCC (अंतःकेन्द्रित घनीय)
  • परमाणु त्रिज्या = (√3 / 4) x a
  • Z = 2
  • उपसहसंयोजन संख्या = 8
  • संकुलन दक्षता = 68%
• FCC (फलक-केंद्रित घनीय)
  • परमाणु त्रिज्या = (√2 / 4) x a = a / (2√2)
  • Z = 4
  • उपसहसंयोजन संख्या = 12
  • संकुलन दक्षता = 74%

व्याख्या:

• स्तम्भ I से स्तम्भ II मिलान:
  • A. SC → परमाणु त्रिज्या = a / 2, Z = 1 → मिलान: 1
  • B. BCC → उपसहसंयोजन संख्या = 8, संकुलन दक्षता = 68% → मिलान: 2
  • C. FCC → परमाणु त्रिज्या = a / (2√2), Z = 4 → मिलान: 4

सही मिलान: A-1, B-2, C-4

संकल्पना:

फ्रेंकेल दोष

• फ्रेंकेल दोष तब होते हैं जब क्रिस्टल जालक में एक आयन अपने सामान्य स्थान से एक अंतराकाशी स्थान पर विस्थापित हो जाता है, जिससे इसके मूल स्थान पर एक रिक्ति रह जाती है।
• ये दोष आयनिक क्रिस्टल में सामान्य होते हैं जहाँ धनायनों और ऋणायनों के बीच आकार में महत्वपूर्ण अंतर होता है।
• फ्रेंकेल दोष क्रिस्टल के समग्र घनत्व को नहीं बदलते हैं।

व्याख्या:

प्रश्न कई यौगिक प्रदान करता है। हमें यह देखने के लिए प्रत्येक का विश्लेषण करने की आवश्यकता है कि क्या वे फ्रेंकेल दोष प्रदर्शित कर सकते हैं:

• - AgCl (सिल्वर क्लोराइड) - इस यौगिक में Ag⁺ और Cl⁻ आयनों के बीच आकार में महत्वपूर्ण अंतर है, जो इसे फ्रेंकेल दोष के लिए एक उम्मीदवार बनाता है।
• - NaCl (सोडियम क्लोराइड) - Na⁺ और Cl⁻ आयन समान आकार के होते हैं, इसलिए यह फ्रेंकेल दोष प्रदर्शित नहीं करता है।
• - ग्रेफाइट - ग्रेफाइट एक सहसंयोजक नेटवर्क ठोस है और इसमें धनायन और ऋणायन नहीं होते हैं; इसलिए, यह फ्रेंकेल दोष प्रदर्शित नहीं कर सकता है।
• - AgBr (सिल्वर ब्रोमाइड) - AgCl के समान, AgBr में Ag⁺ और Br⁻ आयनों के बीच आकार में महत्वपूर्ण अंतर है, जो इसे फ्रेंकेल दोष के लिए एक और उम्मीदवार बनाता है।
• इसलिए, सही उत्तर विकल्प 2) सिल्वर ब्रोमाइड है।

इसलिए, सिल्वर ब्रोमाइड (AgBr) फ्रेंकेल दोष प्रदर्शित करता है।

संकल्पना:

हीरा और ग्रेफाइट

• हीरा और ग्रेफाइट दोनों कार्बन के अपरूप हैं, जिसका अर्थ है कि वे एक ही तत्व, कार्बन के विभिन्न संरचनात्मक रूप हैं।
• हीरे और ग्रेफाइट दोनों में कार्बन परमाणु होते हैं, लेकिन इनकी व्यवस्था और बंधन संरचनाएँ भिन्न होती हैं।
• हीरे में एक चतुष्फलकीय संरचना होती है जहाँ प्रत्येक कार्बन परमाणु त्रि-आयामी जालक में चार अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है।
• ग्रेफाइट में एक समतलीय षट्कोणीय संरचना होती है जहाँ प्रत्येक कार्बन परमाणु तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से जुड़ा होता है, जिससे परतें बनती हैं जो एक-दूसरे पर सरक सकती हैं।

व्याख्या:

• हीरे और ग्रेफाइट के बीच समानता:
  • हीरा और ग्रेफाइट दोनों सहसंयोजक या जालक ठोस हैं।
  • इसका अर्थ है कि वे सामग्री में फैले सहसंयोजक बंधों के एक सतत नेटवर्क से बने होते हैं।
• जबकि उनके भौतिक गुण काफी भिन्न हैं (हीरा कठोर और कुचालक है, जबकि ग्रेफाइट मुलायम और चालक है), मूल समानता उनके बंधन और सहसंयोजक जालक ठोस के रूप में संरचना में निहित है।

इसलिए, सही विकल्प 4) दोनों सहसंयोजक या जालक ठोस हैं।

संकल्पना:

शॉट्की दोष:

• शॉट्की दोष ठोसों में एक प्रकार का बिंदु दोष या अपूर्णता है जो एक रिक्त स्थिति के कारण उत्पन्न होता है जो क्रिस्टल जालक में परमाणुओं या आयनों के क्रिस्टल की सतह पर आंतरिक से बाहर जाने के कारण उत्पन्न होता है।
• क्रिस्टल में शॉट्की दोष तब देखा जाता है जब जालक से समान संख्या में धनायन और ऋणायन लुप्त होते हैं।
• यह महत्वपूर्ण है कि समान संख्या में धनायन और ऋणायन लुप्त हों, अन्यथा, क्रिस्टल की विद्युत उदासीनता प्रभावित होगी।

Additional Information

इसलिए, शॉट्की दोष में, समान संख्या में धनायन और ऋणायन अपने जालक स्थितियों से लुप्त होते हैं।

संकल्पना:

अंतःकेन्द्रित घनीय (BCC) संरचना

• एक अंतःकेन्द्रित घनीय (BCC) एकक कोष्ठिका में इसके आठों कोनों पर परमाणु और घन के केंद्र में एक परमाणु होता है।
• प्रत्येक कोने का परमाणु आठ आसन्न एकक कोष्ठिकाओं में साझा किया जाता है, और केंद्र का परमाणु पूरी तरह से एकक कोष्ठिका से संबंधित होता है।

व्याख्या:

• एक BCC एकक कोष्ठिका में:
  • 8 कोने के परमाणु हैं, जिनमें से प्रत्येक 8 एकक कोष्ठिकाओं द्वारा साझा किया जाता है। इसलिए, प्रति एकक कोष्ठिका कोने के परमाणुओं का योगदान ¹⁄₈ x 8 = 1 परमाणु है।
  • एकक कोष्ठिका के केंद्र में 1 परमाणु है, जो किसी अन्य एकक कोष्ठिका के साथ साझा नहीं किया जाता है। इसलिए, प्रति एकक कोष्ठिका केंद्र परमाणु का योगदान 1 परमाणु है।
• इन योगदानों को एक साथ जोड़ने पर:
  • प्रति एकक कोष्ठिका परमाणुओं की कुल संख्या = 1 (कोनों से) + 1 (केंद्र से) = 2 परमाणु।

इसलिए, BCC संरचना की प्रति एकक कोष्ठिका में परमाणुओं की संख्या 2 है।

वर्णन:

यदि ठोस में परमाणुओं या परमाणु के समूहों को बिंदुओं द्वारा दर्शाया गया है और बिंदु एक-दूसरे से जुड़े हुए हैं, तो परिणामी जालक में ब्लॉक या एकक कोष्ठिका की व्यवस्थित स्टैकिंग शामिल होगी।

• विषमलंबाक्ष एकक कोष्ठिका को दोहरी सममित के अक्षों नामक तीन रेखाओं द्वारा नामित किया गया है जिसके आस-पास कोष्ठिका को इसकी बनावट को परिवर्तित किये बिना 180° घुमाया जा सकता है।
• इस विशेषता की आवश्यकता यह होती है कि एकक कोष्ठिका के किसी दो किनारों के बीच कोण समकोण होते हैं लेकिन किनारे किसी भी लम्बाई के हो सकते हैं।

Important Points

क्रिस्टल प्रणाली के 7 प्रकार हैं:

संकल्पना:

• निकाय-केंद्रित घनीय एकक कोष्ठिका में घन के आठ कोनों में से प्रत्येक पर परमाणु होते हैं और घन के केंद्र में एक परमाणु होता है।
• कोने के परमाणुओं में से प्रत्येक दूसरे घन का कोना है इसलिए कोने के परमाणु आठ एकक कोष्ठिकाओं के बीच साझा किए जाते हैं।

गणना:

निकाय केंद्रित घनीय bcc संरचना के लिए,

त्रिज्या, (R) = (a×√3)/4    or a×√3 = 4×R       ----(1)

जहां, a = कोर की लम्बाई

प्रश्न के अनुसार, घनीय एकक कोष्ठिका की संरचना को इस प्रकार दिखाया जा सकता है:

∴ a = 2(R + r)

समीकरण (1) और समीकरण (2) से R का मान रखने पर, हम प्राप्त करते हैं:

\(\frac{a}{2}=\frac{\sqrt{3}}{4}a+r\)

\(r=\frac{a}{2}=\frac{\sqrt{3}}{4}a=2a-\frac{\sqrt{3a}}{4}\)

\(r=\frac{a\left( 2-\sqrt{3} \right)}{4}\)

व्याख्या:

संकल्पना:

जाली में दो निकटतम चतुष्फलकीय रिक्तियों के केंद्रों के बीच की दूरी और साथ ही दो चतुष्फलकीय रिक्तियों के बीच की न्यूनतम दूरी \(\frac{a}{2}\) है।

fcc (पृष्ठ-केंद्रित घनीय) में, चतुष्फलकीय रिक्तियां निकाय के विकर्ण पर किनारे से \(\frac{{\sqrt {3a} }}{4}\) की दूरी पर स्थित होती हैं। साथ में वे किनारे की लंबाई \(\frac{a}{2}\)का एक छोटा घन बनाते हैं 

इसलिए, जाली में दो निकटतम चतुष्फलकीय रिक्तियों के केंद्रों के बीच की दूरी भी \(\frac{a}{2}\) है।

पृष्ठ-केंद्रित घनीय (fcc) एक क्रिस्टल संरचना को संदर्भित करता है जिसमें प्रत्येक घनीय कॉर्नर पर एक परमाणु और प्रत्येक घनीय पृष्ठ के केंद्र में एक परमाणु होता है। यह एक बंद-पैक प्लेन है जिसमें घन के प्रत्येक पृष्ठ पर परमाणुओं को पृष्ठ के विकर्णों के साथ स्पर्श करने के लिए माना जाता है।

संकल्पना:

त्रिनताक्ष आद्य इकाई सेल के आयाम a ≠ b ≠ c और α ≠ β ≠ 90° के रूप में हैं।

सात मूलभूत या आद्य क्रिस्टलीय प्रणालियों में त्रिनताक्ष प्रणाली सबसे असममित है। अन्य मामलों में किनारे की लंबाई और अक्षीय कोण निम्नानुसार दिए गए हैं:

षट्कोणीय: a = b ≠ c और α = β = 90°, γ = 120°

एकनताक्ष: a ≠ b ≠ c और α = γ = 90°, β ≠ 90°

चतुष्कोणीय: a ≠ b ≠ c और α = β = γ = 90°

• अन्य सभी क्रिस्टल प्रणाली के प्राचल नीचे दिए गए हैं:

अवधारणा:

रससमीकरणमितीय दोष:

• रससमीकरणमितीय दोष वे हैं जिनमें अपूर्णता ऐसी हैं कि रासायनिक सूत्र द्वारा दर्शाए गए के अनुसार धनायन और ऋणायन के बीच का अनुपात समान रहता है।
• रससमीकरणमितीय दोषों के प्रकार हैं: - शॉटकी दोष और फ्रेन्केल दोष।

अरससमीकरणमितीय दोषक दोष:

• अरससमीकरणमितीय दोष वे हैं जिनमें अपूर्णता इस प्रकार की होती हैं कि जो धनायन और ऋणायन के बीच का अनुपात आदर्श रासायनिक सूत्र से भिन्न होता है।
• यहां, अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों या धनात्मक आवेश होने से ⁺ और ^- आवेशों का संतुलन बना रहता है।
• इसके प्रकारों में शामिल हैं: - धातु की अधिकता (अर्थात्, आयनों की रिक्ति के कारण और ii. अंतरालीय उद्धरणों के कारण) और धातु की कमी।

ठोसों में दोषों का वर्गीकरण नीचे दिया गया है:

स्पष्टीकरण:

ऋणयानी रिक्तियों के कारण धातु की अधिकता का दोष:

• क्षार हलाइड जैसे NaCl और KCl इस प्रकार के दोष को दर्शाती है।
• जब NaCl के क्रिस्टल को सोडियम वाष्प के वातावरण में गर्म किया जाता है, तो सोडियम परमाणु क्रिस्टल की सतह पर जमा हो जाते हैं।
• Cl^– आयन क्रिस्टल की सतह तक फैलते हैं और NaCl को NaCl के साथ मिलाते हैं।
• यह सोडियम परमाणुओं द्वारा Na⁺ आयन बनाने के लिए एक इलेक्ट्रॉन के नुकसान से होता है।
• जारी किए गए इलेक्ट्रॉनों क्रिस्टल में फैल जाते हैं और ऋणायनी क्षेत्रों पर कब्जा कर लेते हैं।

• परिणामस्वरूप, क्रिस्टल में अब सोडियम की अधिकता है।
• अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों द्वारा कब्जा किए गए आयनिक क्षेत्रों को F-सेंटर कहा जाता है।
• वे NaCl के क्रिस्टल को एक पीला रंग प्रदान करते हैं।
• इन इलेक्ट्रॉनों के उत्तेजना से रंग निकलता है जब वे क्रिस्टल पर पड़ने वाले दृश्यमान प्रकाश से ऊर्जा को अवशोषित करते हैं।
• इसी तरह, लिथियम की अधिकता LiCl क्रिस्टल को गुलाबी बनाती है और पोटेशियम की अधिकता KCl क्रिस्टल को वायलेट (या बकाइन) बनाती है।

अतः, F-सेंटर के कारण NaCl क्रिस्टल पीले दिखाई देते हैं।Additional Information

शॉटकी दोष:

• विद्युत उदासीनता को बनाए रखने के लिए, लुप्त धनायन और ऋणायन की संख्या बराबर है।
• यह पदार्थ के घनत्व को कम करता है।
• शॉटकी दोष आयनिक पदार्थों द्वारा दिखाया जाता है जिसमें धनायन और ऋणायन लगभग समान आकार के होते हैं।
• उदाहरण के लिए, NaCl, KCl, CsCl और AgBr

फ्रेन्केल दोष:

• छोटे आयन (आमतौर पर धनायन) को उसके सामान्य क्षेत्र से एक इंटरस्टीशियल साइट से अलग कर दिया जाता है।
• यह अपने मूल स्थान पर एक रिक्ति दोष और उसके नए स्थान पर एक अंतराकाशी दोष बनाता है।
• फ्रेन्केल दोष को प्रभ्रंश दोष भी कहा जाता है।
• यह ठोस के घनत्व को नहीं बदलता है।
• फ्रेन्केल दोष आयनिक पदार्थ द्वारा दिखाया जाता है जिसमें आयनों के आकार में एक बड़ा अंतर होता है।
• उदाहरण के लिए, Zn²⁺ और Ag⁺ आयनों के छोटे आकार के कारण ZnS, AgCl, AgBr और AgI।

अंतराकाशी​ दोष:

• जब कुछ संघटक कण (परमाणु या अणु) एक अंतराकाशी क्षेत्र पर कब्जा कर लेते हैं, तो क्रिस्टल में एक अंतराकाशी दोष कहा जाता है
• यह दोष पदार्थ के घनत्व को बढ़ाता है।
• आयनिक ठोस की हमेशा विद्युत उदासीनता बनी रहनी चाहिए।

अवधारणा :

hcp इकाई जाली में परमाणुओं की कुल प्रभावी संख्या = hcp में अष्टफलकीय रिक्तियों की संख्या = 6

hcp में चतुष्फलकीय रिक्तियों (TV) की संख्या

= 2 × hcp जाली में परमाणुओं की संख्या

= 2 × 6 = 12

जैसे, जाली का सूत्र A2B3 है

मान लीजिए, AB

\(\left( {\frac{1}{3} \times TV} \right)\) (hcp)

\(⇒ {\rm{\;}}\frac{1}{3} \times 12\) (6)

\(⇒ \frac{2}{3}\) 1

2, 3

सही उत्तर ​गर्म करने पर अचानक ठोस से तरल में परिवर्तित हो जाता है। Key Points

• क्रिस्टलीय ठोसों में उच्च क्रमबद्ध और दोहराई जाने वाली परमाणु व्यवस्था होती है, जो उन्हें उनकी विशिष्ट ज्यामितीय आकृतियां प्रदान करती है।
• उनके पास एक सटीक गलनांक होता है, जो वह तापमान होता है जिस पर क्रमबद्ध परमाणु व्यवस्था टूट जाती है और ठोस तरल अवस्था में परिवर्तित हो जाता है।
• क्रिस्टलीय ठोस का त्रि-आयामी अभिन्यास अत्यधिक नियमित एवं सममित होता है, जिसमें परमाणु या अणु एक दोहराए जाने वाले स्वरूप में व्यवस्थित होते हैं।
• गर्म होने पर, एक क्रिस्टलीय ठोस एक मध्यवर्ती तरल क्रिस्टल चरण से गुजरे बिना, ठोस से तरल में अचानक चरण परिवर्तन से गुजरता है।

Additional Information

• क्रिस्टलीय ठोस अपनी उच्च क्रमबद्ध परमाणु व्यवस्था के कारण ज्यामितीय विरूपण के प्रति प्रतिरोधी होते हैं।
• क्रिस्टलीय ठोसों का एक सटीक गलनांक होता है, जो उनकी संरचना की एक विशिष्ट विशेषता है।
• क्रिस्टलीय ठोस का अभिन्यास अत्यधिक नियमित एवं सममित होता है, जिसमें परमाणुओं या अणुओं की व्यवस्था में कोई असमानता नहीं होती है।
• मुख्य शब्द 'क्रिस्टलीय ठोस' एक उच्च क्रम वाली परमाणु संरचना वाले ठोस पदार्थ के प्रकार को संदर्भित करता है, जो इसे अनोखा भौतिक एवं रासायनिक गुण प्रदान करता है।

संकल्पना:

परमाणु A:

अष्टफलकीय शून्य में परमाणुओं की संख्या = 4 परमाणु

अष्टफलकीय रिक्तियों का आधा = \(\frac{4}{2} = 2\) परमाणु

A परमाणुओं की संख्या = 2 परमाणु

परमाणु B:

CCP जाली संरचना में परमाणुओं की संख्या = 4 परमाणु

B परमाणुओं की संख्या = 4 परमाणु

परमाणु ऑक्सीजन:

सभी चतुष्फलकीय रिक्तियों में परमाणुओं की संख्या = 8

ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या = 8 परमाणु

अवधारणा:

समन्वय संख्या:

• एक धातु की माध्यमिक संयोजकताओं प्राथमिक संलग्नी के साथ समन्वय करके संतुष्ट होती है।
• माध्यमिक संयोजकता को संतुष्ट करने वाले संलग्नी की संख्या को धातु की उपसहसंयोजक संख्या कहा जाता है।
• केंद्रीय तत्व से जुड़ाव के कुल अंकों को उपसहसंयोजक संख्या के रूप में जाना जाता है और यह 2 से 16 तक भिन्न हो सकता है।

त्रिज्या अनुपात:

• एक क्रिस्टल प्रणाली में परमाणुओं की व्यवस्था उनके बीच रिक्त स्थान का निर्माण करती है जिसे रिक्तियों के रूप में जाना जाता है।
• रिक्तियां दो प्रकार के होते हैं:
  • चतुष्फलकीय
  • अष्टफलकीय

​

• परतों को वैकल्पिक रूप से रखा गया है, दूसरी परत को पहली परत के गर्त में रखा गया है।
• "T" एक चतुष्फलकीय रिक्तियों को दर्शाता है।
• अणुओं के वास्तविक आकार की तुलना में छेद या रिक्तियों का आकार बहुत छोटा है।
• जब तीसरी परत को पहली परत के रूप में बनाया जाता है, तब बनने वाली अन्य प्रकार की रिक्तियां चतुष्फलकीय रिक्तियां है।
• उन्हें "O" के रूप में इंगित किया जाता है, अष्टभुजाकार रिक्तियां।
• ऋणायन द्वारा बनाई गई रिक्तियां उन में धनायनों को समायोजित कर सकते हैं।
• दो आयनों के अनुपात, धनायनों से ऋणायनों को त्रिज्या अनुपात के रूप में जाना जाता है।
• विभिन्न समन्वय संख्याओं के लिए अनुपात अलग है।
• निम्नलिखित तालिका में विभिन्न समन्वय संख्या के धनायनों से ऋणायनों का अनुपात दिखाया गया है:

दिया गया है:

• X+ की आयनिक त्रिज्या =  88 पिकोमीटर
• Y-  की आयनिक त्रिज्या = 200 पिकोमीटर

अतः, आयिनिक त्रिज्या =

\(\frac{{{r_ + }}}{{{r_ - }}} = \frac{{88}}{{200}}=.44\)

त्रिज्या अनुपात 0.414 - 0.732 की सीमा में आता है जो बताता है कि उपसहसंयोजन संख्या 6 है।

अतः, क्रिस्टल प्रणाली XY में X⁺ की उपसहसंयोजन संख्या 6 है।

Additional Information

• क्रिस्टल प्रणाली XY एक NaCl प्रकार का क्रिस्टल है जिसमें अष्टफलकीय रिक्तियां होती हैं।