એક સૌથી સામાન્ય સામગ્રી કે જેની સાથે લોકો હંમેશા કામ કરવાનું પસંદ કરે છે તે મેટલ છે. દરેક યુગમાં, આ અદ્ભુત પદાર્થોના વિવિધ પ્રકારોને પ્રાધાન્ય આપવામાં આવ્યું હતું. આમ, IV-III સહસ્ત્રાબ્દી બીસીને ચાલકોલિથિક અથવા કોપર યુગ ગણવામાં આવે છે. પાછળથી તે કાંસ્ય દ્વારા બદલવામાં આવે છે, અને તે પછી જે આજે પણ સુસંગત છે તે અમલમાં આવે છે - આયર્ન.

આજે કલ્પના કરવી સામાન્ય રીતે મુશ્કેલ છે કે ધાતુના ઉત્પાદનો વિના કરવું શક્ય હતું, કારણ કે લગભગ દરેક વસ્તુ, ઘરેલું વસ્તુઓ, તબીબી સાધનોથી લઈને ભારે અને હળવા ઉપકરણો સુધી, આ સામગ્રીનો સમાવેશ કરે છે અથવા તેમાંથી વ્યક્તિગત ભાગોનો સમાવેશ કરે છે. શા માટે ધાતુઓ આવી લોકપ્રિયતા મેળવવાનું સંચાલન કરે છે? ચાલો એ જાણવાનો પ્રયાસ કરીએ કે લક્ષણો શું છે અને આ તેમની રચનામાં કેવી રીતે સહજ છે.

ધાતુઓની સામાન્ય ખ્યાલ

"રસાયણશાસ્ત્ર. 9મું ધોરણ" એ શાળાના બાળકો દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી પાઠયપુસ્તક છે. તે અહીં છે કે ધાતુઓનો વિગતવાર અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. એક મોટો પ્રકરણ તેમના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લેવા માટે સમર્પિત છે, કારણ કે તેમની વિવિધતા અત્યંત મહાન છે.

આ ઉંમરથી જ બાળકોને આ પરમાણુઓ અને તેમના ગુણધર્મોનો ખ્યાલ આપવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે, કારણ કે કિશોરો પહેલાથી જ આવા જ્ઞાનના મહત્વની સંપૂર્ણ પ્રશંસા કરી શકે છે. તેઓ સારી રીતે જુએ છે કે તેમની આસપાસની વિવિધ વસ્તુઓ, મશીનો અને અન્ય વસ્તુઓ ધાતુના સ્વભાવ પર આધારિત છે.

મેટલ શું છે? રસાયણશાસ્ત્રના દૃષ્ટિકોણથી, આ અણુઓને સામાન્ય રીતે તે તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે જેમાં છે:

• બાહ્ય સ્તર પર નાનું;
• મજબૂત પુનઃસ્થાપન ગુણધર્મો દર્શાવે છે;
• મોટી અણુ ત્રિજ્યા છે;
• સરળ પદાર્થો તરીકે, તેમની પાસે સંખ્યાબંધ વિશિષ્ટ ભૌતિક ગુણધર્મો છે.

ધાતુઓની અણુ-સ્ફટિકીય રચનાને ધ્યાનમાં લઈને આ પદાર્થો વિશેના જ્ઞાનનો આધાર મેળવી શકાય છે. આ તે છે જે આ સંયોજનોની તમામ સુવિધાઓ અને ગુણધર્મોને સમજાવે છે.

સામયિક કોષ્ટકમાં, સમગ્ર કોષ્ટકનો મોટાભાગનો ભાગ ધાતુઓને ફાળવવામાં આવે છે, કારણ કે તે તમામ ગૌણ પેટાજૂથો બનાવે છે અને પ્રથમથી ત્રીજા જૂથમાં મુખ્ય બનાવે છે. તેથી, તેમની સંખ્યાત્મક શ્રેષ્ઠતા સ્પષ્ટ છે. સૌથી સામાન્ય છે:

• કેલ્શિયમ;
• સોડિયમ
• ટાઇટેનિયમ
• લોખંડ;
• મેગ્નેશિયમ
• એલ્યુમિનિયમ;
• પોટેશિયમ

બધી ધાતુઓમાં સંખ્યાબંધ ગુણધર્મો હોય છે જે તેમને પદાર્થોના એક મોટા જૂથમાં જોડવાની મંજૂરી આપે છે. બદલામાં, આ ગુણધર્મો ધાતુઓની સ્ફટિકીય રચના દ્વારા ચોક્કસપણે સમજાવવામાં આવે છે.

ધાતુઓના ગુણધર્મો

પ્રશ્નમાં રહેલા પદાર્થોના વિશિષ્ટ ગુણધર્મોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે.

1. ધાતુની ચમક. સરળ પદાર્થોના તમામ પ્રતિનિધિઓ પાસે તે છે, અને મોટા ભાગના સમાન છે માત્ર થોડા (સોનું, તાંબુ, એલોય) અલગ છે.
2. નમ્રતા અને પ્લાસ્ટિસિટી - વિકૃત કરવાની અને તદ્દન સરળતાથી પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની ક્ષમતા. તે વિવિધ પ્રતિનિધિઓમાં વિવિધ ડિગ્રીમાં વ્યક્ત થાય છે.
3. વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા એ મુખ્ય ગુણધર્મોમાંની એક છે જે મેટલ અને તેના એલોયના ઉપયોગના ક્ષેત્રોને નિર્ધારિત કરે છે.

ધાતુઓ અને એલોયનું સ્ફટિકીય માળખું દરેક સૂચિત ગુણધર્મોનું કારણ સમજાવે છે અને દરેક વિશિષ્ટ પ્રતિનિધિમાં તેમની તીવ્રતા વિશે બોલે છે. જો તમે આવી રચનાની વિશેષતાઓ જાણો છો, તો પછી તમે નમૂનાના ગુણધર્મોને પ્રભાવિત કરી શકો છો અને તેને ઇચ્છિત પરિમાણોમાં સમાયોજિત કરી શકો છો, જે લોકો ઘણા દાયકાઓથી કરી રહ્યા છે.

ધાતુઓની અણુ સ્ફટિક રચના

આ માળખું શું છે, તે શું લાક્ષણિકતા ધરાવે છે? નામ પોતે સૂચવે છે કે બધી ધાતુઓ ઘન સ્થિતિમાં સ્ફટિકો છે, એટલે કે, સામાન્ય સ્થિતિમાં (પારા સિવાય, જે પ્રવાહી છે). સ્ફટિક શું છે?

આ એક પરંપરાગત ગ્રાફિક ઇમેજ છે જે શરીરને લાઇન કરતા અણુઓ દ્વારા કાલ્પનિક રેખાઓને છેદે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, દરેક ધાતુ અણુઓથી બનેલી છે. તેઓ તેમાં સ્થિત છે અસ્તવ્યસ્ત રીતે નહીં, પરંતુ ખૂબ જ યોગ્ય રીતે અને સતત. તેથી, જો તમે માનસિક રીતે આ બધા કણોને એક રચનામાં જોડો છો, તો તમને અમુક આકારના નિયમિત ભૌમિતિક શરીરના રૂપમાં એક સુંદર છબી મળશે.

આને સામાન્ય રીતે ધાતુની સ્ફટિક જાળી કહેવામાં આવે છે. તે ખૂબ જ જટિલ અને અવકાશી રૂપે વિશાળ છે, તેથી, સરળતા માટે, તે બધું જ દર્શાવવામાં આવ્યું નથી, પરંતુ માત્ર એક ભાગ, એક પ્રાથમિક કોષ છે. આવા કોષોનો સમૂહ, એકસાથે એકત્રિત થાય છે અને તેમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે અને સ્ફટિક જાળી બનાવે છે. રસાયણશાસ્ત્ર, ભૌતિકશાસ્ત્ર અને ધાતુશાસ્ત્ર એ એવા વિજ્ઞાન છે જે આવા માળખાના માળખાકીય લક્ષણોનો અભ્યાસ કરે છે.

પોતે એ અણુઓનો સમૂહ છે જે એકબીજાથી ચોક્કસ અંતરે સ્થિત છે અને પોતાની આસપાસના અન્ય કણોની કડક નિશ્ચિત સંખ્યાનું સંકલન કરે છે. તે પેકિંગ ઘનતા, ઘટક રચનાઓ વચ્ચેનું અંતર અને સંકલન સંખ્યા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. સામાન્ય રીતે, આ તમામ પરિમાણો સમગ્ર સ્ફટિકની લાક્ષણિકતાઓ છે, અને તેથી મેટલ દ્વારા પ્રદર્શિત ગુણધર્મોને પ્રતિબિંબિત કરે છે.

ત્યાં ઘણી જાતો છે. તે બધામાં એક સમાન લક્ષણ છે - ગાંઠોમાં અણુઓ હોય છે, અને અંદર ઇલેક્ટ્રોન ગેસનો વાદળ હોય છે, જે ક્રિસ્ટલની અંદર ઇલેક્ટ્રોનની મુક્ત હિલચાલ દ્વારા રચાય છે.

સ્ફટિક જાળીના પ્રકાર

ચૌદ જાળી માળખાના વિકલ્પોને સામાન્ય રીતે ત્રણ મુખ્ય પ્રકારોમાં જોડવામાં આવે છે. તેઓ નીચે મુજબ છે.

1. શરીર-કેન્દ્રિત ઘન.
2. ષટ્કોણ બંધ-પેક્ડ.
3. ચહેરો કેન્દ્રિત ઘન.

ધાતુઓની સ્ફટિકીય રચનાનો અભ્યાસ ત્યારે જ કરવામાં આવ્યો જ્યારે ઉચ્ચ વિસ્તરણની છબીઓ મેળવવાનું શક્ય બન્યું. અને જાળીના પ્રકારોનું વર્ગીકરણ સૌપ્રથમ ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક બ્રાવાઈસ દ્વારા આપવામાં આવ્યું હતું, જેના નામથી તેઓને ક્યારેક કહેવામાં આવે છે.

શરીર-કેન્દ્રિત જાળી

આ પ્રકારની ધાતુઓની સ્ફટિક જાળીની રચના નીચેની રચના છે. આ એક ક્યુબ છે જેની ગાંઠો પર આઠ અણુઓ છે. બીજું એક કોષની મુક્ત આંતરિક જગ્યાની મધ્યમાં સ્થિત છે, જે "શરીર-કેન્દ્રિત" નામને સમજાવે છે.

આ એકમ કોષની સરળ રચના માટેના વિકલ્પોમાંથી એક છે, અને તેથી સમગ્ર જાળી. નીચેની ધાતુઓમાં આ પ્રકાર છે:

• molybdenum;
• વેનેડિયમ;
• ક્રોમિયમ;
• મેંગેનીઝ;
• આલ્ફા આયર્ન;
• બીટા આયર્ન અને અન્ય.

આવા પ્રતિનિધિઓના મુખ્ય ગુણધર્મો ઉચ્ચ સ્તરની નમ્રતા અને નમ્રતા, કઠિનતા અને શક્તિ છે.

ચહેરો કેન્દ્રિત જાળી

ચહેરા-કેન્દ્રિત ઘન જાળી ધરાવતી ધાતુઓની સ્ફટિક રચના નીચેની રચના છે. આ એક ક્યુબ છે જેમાં ચૌદ અણુઓનો સમાવેશ થાય છે. તેમાંથી આઠ જાળી ગાંઠો બનાવે છે, અને અન્ય છ સ્થિત છે, દરેક ચહેરા પર એક.

તેમની પાસે સમાન માળખું છે:

• એલ્યુમિનિયમ;
• નિકલ;
• લીડ
• ગામા આયર્ન;
• તાંબુ

મુખ્ય વિશિષ્ટ ગુણધર્મો વિવિધ રંગોની ચમક, હળવાશ, શક્તિ, ક્ષુદ્રતા, કાટ સામે વધેલી પ્રતિકાર છે.

ષટ્કોણ જાળી

જાળી સાથેની ધાતુઓની સ્ફટિક રચના નીચે મુજબ છે. એકમ કોષ હેક્સાગોનલ પ્રિઝમ પર આધારિત છે. તેના ગાંઠો પર 12 અણુઓ છે, બે વધુ પાયા પર, અને ત્રણ અણુઓ બંધારણની મધ્યમાં જગ્યાની અંદર મુક્તપણે આવેલા છે. કુલ સત્તર અણુઓ છે.

ધાતુઓ જેમ કે:

• આલ્ફા ટાઇટેનિયમ;
• મેગ્નેશિયમ
• આલ્ફા કોબાલ્ટ;
• ઝીંક

મુખ્ય ગુણધર્મો ઉચ્ચ ડિગ્રી શક્તિ, મજબૂત ચાંદીની ચમક છે.

ધાતુઓની સ્ફટિક રચનામાં ખામી

જો કે, ગણવામાં આવતા તમામ પ્રકારના કોષોમાં કુદરતી ખામીઓ અથવા કહેવાતી ખામીઓ પણ હોઈ શકે છે. આ વિવિધ કારણોસર હોઈ શકે છે: વિદેશી અણુઓ અને ધાતુઓમાં અશુદ્ધિઓ, બાહ્ય પ્રભાવો અને તેથી વધુ.

તેથી, ત્યાં એક વર્ગીકરણ છે જે ક્રિસ્ટલ જાળીમાં હોઈ શકે તેવી ખામીઓને પ્રતિબિંબિત કરે છે. રસાયણશાસ્ત્ર એક વિજ્ઞાન તરીકે તેમાંથી દરેકનો અભ્યાસ કરે છે જેથી તેમાંથી દરેકને દૂર કરવાના કારણ અને પદ્ધતિને ઓળખવામાં આવે જેથી સામગ્રીના ગુણધર્મોમાં ફેરફાર ન થાય. તેથી, ખામીઓ નીચે મુજબ છે.

1. સ્પોટ. તેઓ ત્રણ મુખ્ય પ્રકારોમાં આવે છે: ખાલી જગ્યાઓ, અશુદ્ધિઓ અથવા અવ્યવસ્થિત અણુઓ. તેઓ ધાતુના ચુંબકીય ગુણધર્મો, તેની વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતાના બગાડ તરફ દોરી જાય છે.
2. રેખીય અથવા અવ્યવસ્થા. ત્યાં ધાર અને સ્ક્રૂ છે. તેઓ સામગ્રીની શક્તિ અને ગુણવત્તાને બગાડે છે.
3. સપાટીની ખામીઓ. ધાતુઓના દેખાવ અને બંધારણને અસર કરે છે.

હાલમાં, ખામીઓને દૂર કરવા અને શુદ્ધ સ્ફટિકો મેળવવા માટે પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે. જો કે, તેમને સંપૂર્ણપણે નાબૂદ કરવું શક્ય નથી; એક આદર્શ સ્ફટિક જાળી અસ્તિત્વમાં નથી.

ધાતુઓની સ્ફટિકીય રચના વિશે જ્ઞાનનું મહત્વ

ઉપરોક્ત સામગ્રીમાંથી, તે સ્પષ્ટ છે કે સૂક્ષ્મ રચના અને બંધારણ વિશેના જ્ઞાનથી સામગ્રીના ગુણધર્મોની આગાહી કરવી અને તેના પર પ્રભાવ પાડવાનું શક્ય બને છે. અને રસાયણશાસ્ત્રનું વિજ્ઞાન તમને આ કરવાની મંજૂરી આપે છે. સામાન્ય શિક્ષણ શાળાનો 9મો ધોરણ વિદ્યાર્થીઓમાં મૂળભૂત તાર્કિક સાંકળના મહત્વની સ્પષ્ટ સમજ વિકસાવવા પર શીખવાની પ્રક્રિયામાં ભાર મૂકે છે: રચના - માળખું - ગુણધર્મો - એપ્લિકેશન.

ધાતુઓની સ્ફટિકીય રચના વિશેની માહિતી ખૂબ જ સ્પષ્ટ રીતે દર્શાવવામાં આવી છે અને શિક્ષકને સ્પષ્ટપણે સમજાવવા અને બાળકોને બતાવવાની મંજૂરી આપે છે કે તમામ ગુણધર્મોનો યોગ્ય અને સક્ષમ ઉપયોગ કરવા માટે સૂક્ષ્મ બંધારણ જાણવું કેટલું મહત્વપૂર્ણ છે.

સૂચનાઓ

જેમ તમે નામ પરથી જ સરળતાથી અનુમાન લગાવી શકો છો, ધાતુઓમાં ધાતુની જાળીનો પ્રકાર જોવા મળે છે. આ પદાર્થો સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ ગલનબિંદુ, ધાતુની ચમક, કઠિનતા દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે અને તે વિદ્યુત પ્રવાહના સારા વાહક છે. યાદ રાખો કે આ પ્રકારની જાળી સાઇટ્સમાં કાં તો તટસ્થ અણુઓ અથવા હકારાત્મક ચાર્જ આયનો હોય છે. ગાંઠો વચ્ચેની જગ્યાઓમાં ઇલેક્ટ્રોન છે, જેનું સ્થળાંતર આવા પદાર્થોની ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતાને સુનિશ્ચિત કરે છે.

સ્ફટિક જાળીનો આયનીય પ્રકાર. તે યાદ રાખવું જોઈએ કે તે ક્ષારમાં પણ સહજ છે. લાક્ષણિકતા - જાણીતા ટેબલ મીઠું, સોડિયમ ક્લોરાઇડના સ્ફટિકો. આવા જાળીના સ્થળો પર એકાંતરે હકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનો. આવા પદાર્થો સામાન્ય રીતે પ્રત્યાવર્તનશીલ હોય છે અને તેમાં ઓછી અસ્થિરતા હોય છે. જેમ તમે અનુમાન કરી શકો છો, તેઓ આયનીય પ્રકારનાં છે.

સ્ફટિક જાળીનો અણુ પ્રકાર સરળ પદાર્થોમાં સહજ છે - નોનમેટલ્સ, જે સામાન્ય સ્થિતિમાં ઘન પદાર્થો છે. ઉદાહરણ તરીકે, સલ્ફર, ફોસ્ફરસ,... આવા જાળીના સ્થળો પર સહસંયોજક રાસાયણિક બોન્ડ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા તટસ્થ અણુઓ હોય છે. આવા પદાર્થો પાણીમાં પ્રત્યાવર્તન અને અદ્રાવ્યતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. કેટલાક (ઉદાહરણ તરીકે, સ્વરૂપમાં કાર્બન) અપવાદરૂપે ઉચ્ચ કઠિનતા ધરાવે છે.

છેલ્લે, જાળીનો છેલ્લો પ્રકાર મોલેક્યુલર છે. તે એવા પદાર્થોમાં જોવા મળે છે જે સામાન્ય સ્થિતિમાં પ્રવાહી અથવા વાયુ સ્વરૂપમાં હોય છે. જેમ કે ફરીથી સરળતાથી સમજી શકાય છે, આવી જાળીઓના ગાંઠો પર પરમાણુઓ છે. તેઓ કાં તો બિન-ધ્રુવીય (સાદા વાયુઓ જેમ કે Cl2, O2 માટે) અથવા ધ્રુવીય (સૌથી પ્રખ્યાત ઉદાહરણ પાણી H2O છે) હોઈ શકે છે. આ પ્રકારની જાળીવાળા પદાર્થો વર્તમાનનું સંચાલન કરતા નથી, અસ્થિર હોય છે અને ગલનબિંદુઓ ઓછા હોય છે.

સ્ત્રોતો:

• જાળીનો પ્રકાર

તાપમાન પીગળવુંઘનનું માપન તેની શુદ્ધતા નક્કી કરવા માટે થાય છે. શુદ્ધ પદાર્થમાં રહેલી અશુદ્ધિઓ સામાન્ય રીતે તાપમાન ઘટાડે છે પીગળવુંઅથવા અંતરાલ વધારો કે જેના પર સંયોજન પીગળે છે. કેશિલરી પદ્ધતિ એ અશુદ્ધિઓને નિયંત્રિત કરવા માટેની ઉત્તમ પદ્ધતિ છે.

તમને જરૂર પડશે

• - પરીક્ષણ પદાર્થ;
• - કાચની રુધિરકેશિકા, એક છેડે સીલબંધ (વ્યાસ 1 મીમી);
• - 6-8 મીમીના વ્યાસ અને ઓછામાં ઓછા 50 સેમીની લંબાઈ સાથે કાચની નળી;
• - ગરમ બ્લોક.

સૂચનાઓ

કાચની ટ્યુબને સખત સપાટી પર ઊભી રીતે મૂકો અને તેના દ્વારા રુધિરકેશિકાને ઘણી વખત છોડો, સીલબંધ અંત નીચે કરો. આ પદાર્થને કોમ્પેક્ટ કરવામાં મદદ કરે છે. તાપમાન નક્કી કરવા માટે, રુધિરકેશિકામાં પદાર્થનો સ્તંભ લગભગ 2-5 મીમી હોવો જોઈએ.

કેશિલરી થર્મોમીટરને ગરમ બ્લોકમાં મૂકો અને તાપમાનમાં વધારો થતાં પરીક્ષણ પદાર્થમાં થતા ફેરફારોનું અવલોકન કરો. હીટિંગ પહેલાં અને દરમિયાન, થર્મોમીટરને બ્લોકની દિવાલો અથવા અન્ય ખૂબ ગરમ સપાટીઓને સ્પર્શ ન કરવી જોઈએ, અન્યથા તે ફાટી શકે છે.

રુધિરકેશિકામાં કયા તાપમાને પ્રથમ ટીપાં દેખાય છે તેની નોંધ કરો (શરૂઆતથી પીગળવું), અને તાપમાન કે જેના પર છેલ્લા પદાર્થો અદૃશ્ય થઈ જાય છે (અંત પીગળવું). આ અંતરાલમાં, જ્યાં સુધી તે સંપૂર્ણપણે પ્રવાહી સ્થિતિમાં રૂપાંતરિત ન થાય ત્યાં સુધી પદાર્થ ઘટવા લાગે છે. વિશ્લેષણ કરતી વખતે, પદાર્થના ફેરફારો અથવા વિઘટન માટે પણ જુઓ.

માપને 1-2 વધુ વખત પુનરાવર્તિત કરો. દરેક માપના પરિણામોને અનુરૂપ તાપમાનના અંતરાલના સ્વરૂપમાં પ્રસ્તુત કરો જે દરમિયાન પદાર્થ ઘનમાંથી પ્રવાહીમાં પસાર થાય છે. વિશ્લેષણના અંતે, પરીક્ષણ પદાર્થની શુદ્ધતા વિશે નિષ્કર્ષ કાઢો.

વિષય પર વિડિઓ

સ્ફટિકોમાં, રાસાયણિક કણો (પરમાણુઓ, અણુઓ અને આયનો) ચોક્કસ ક્રમમાં ગોઠવાયેલા હોય છે; અમુક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ તેઓ નિયમિત સપ્રમાણ પોલિહેડ્રા બનાવે છે. સ્ફટિક જાળીના ચાર પ્રકાર છે - આયનીય, અણુ, પરમાણુ અને ધાતુ.

સ્ફટિકો

સ્ફટિકીય સ્થિતિ કણોની ગોઠવણીમાં લાંબા-અંતરના ક્રમની હાજરી, તેમજ સ્ફટિક જાળીની સમપ્રમાણતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. ઘન સ્ફટિકો ત્રિ-પરિમાણીય રચનાઓ છે જેમાં સમાન માળખાકીય તત્વ બધી દિશામાં પુનરાવર્તિત થાય છે.

સ્ફટિકોનો યોગ્ય આકાર તેમની આંતરિક રચના દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. જો તમે આ કણોના ગુરુત્વાકર્ષણના કેન્દ્રોને બદલે પોઈન્ટ્સ સાથે તેમાંના અણુઓ, અણુઓ અને આયનોને બદલો છો, તો તમને ત્રિ-પરિમાણીય નિયમિત વિતરણ મળશે - . તેની રચનાના પુનરાવર્તિત ઘટકોને પ્રાથમિક કોષો કહેવામાં આવે છે, અને બિંદુઓને ક્રિસ્ટલ જાળીના ગાંઠો કહેવામાં આવે છે. કણો કે જે તેમને બનાવે છે તેના આધારે તેમજ તેમની વચ્ચેના રાસાયણિક બોન્ડની પ્રકૃતિના આધારે સ્ફટિકોના ઘણા પ્રકારો છે.

આયનીય સ્ફટિક જાળી

આયનીય સ્ફટિકો આયન અને કેશન બનાવે છે, જે વચ્ચે હોય છે. આ પ્રકારના ક્રિસ્ટલમાં મોટાભાગની ધાતુઓના ક્ષારનો સમાવેશ થાય છે. દરેક કેશન આયન તરફ આકર્ષાય છે અને અન્ય કેશન દ્વારા ભગાડવામાં આવે છે, તેથી આયનીય સ્ફટિકમાં એકલ અણુઓને અલગ પાડવું અશક્ય છે. સ્ફટિકને એક વિશાળ ગણી શકાય, અને તેનું કદ મર્યાદિત નથી; તે નવા આયનોને જોડવામાં સક્ષમ છે.

અણુ ક્રિસ્ટલ જાળી

અણુ સ્ફટિકોમાં, વ્યક્તિગત પરમાણુ સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા એક થાય છે. આયનીય સ્ફટિકોની જેમ, તેઓ પણ વિશાળ અણુઓ તરીકે વિચારી શકાય છે. તે જ સમયે, અણુ સ્ફટિકો ખૂબ જ સખત અને ટકાઉ હોય છે, અને વીજળી અને ગરમીનું સંચાલન કરતા નથી. તેઓ વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય છે અને ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. અણુ જાળીવાળા પદાર્થો ખૂબ ઊંચા તાપમાને ઓગળે છે.

મોલેક્યુલર સ્ફટિકો

મોલેક્યુલર સ્ફટિક જાળીઓ એવા પરમાણુઓમાંથી બને છે જેના પરમાણુ સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા એક થાય છે. આને કારણે, નબળા પરમાણુ બળો પરમાણુઓ વચ્ચે કાર્ય કરે છે. આવા સ્ફટિકો ઓછી કઠિનતા, નીચા ગલનબિંદુ અને ઉચ્ચ પ્રવાહીતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. પદાર્થો કે જે તેઓ બનાવે છે, તેમજ તેમના પીગળે છે અને ઉકેલો, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સારી રીતે ચલાવતા નથી.

મેટલ સ્ફટિક જાળી

ધાતુના સ્ફટિક જાળીઓમાં, પરમાણુ મહત્તમ ઘનતા સાથે ગોઠવાયેલા હોય છે, તેમના બોન્ડને ડિલોકલાઈઝ કરવામાં આવે છે અને તે સમગ્ર સ્ફટિકમાં વિસ્તરે છે. આવા સ્ફટિકો અપારદર્શક હોય છે, તેમાં ધાતુની ચમક હોય છે, સરળતાથી વિકૃત હોય છે અને વીજળી અને ગરમીના સારા વાહક હોય છે.

આ વર્ગીકરણ માત્ર મર્યાદિત કિસ્સાઓનું વર્ણન કરે છે; અકાર્બનિક પદાર્થોના મોટાભાગના સ્ફટિકો મધ્યવર્તી પ્રકારોના હોય છે - મોલેક્યુલર-સહસંયોજક, સહસંયોજક, વગેરે. ઉદાહરણ એ ગ્રેફાઇટ સ્ફટિક છે, દરેક સ્તરની અંદર તે સહસંયોજક-ધાતુ બંધન ધરાવે છે, અને સ્તરો વચ્ચે પરમાણુઓ હોય છે. .

સ્ત્રોતો:

• alhimik.ru, સોલિડ્સ

હીરા એ એક ખનિજ છે જે કાર્બનના એલોટ્રોપિક ફેરફારોમાંથી એક છે. તેની વિશિષ્ટ વિશેષતા તેની ઉચ્ચ કઠિનતા છે, જે તેને યોગ્ય રીતે સખત પદાર્થનું બિરુદ આપે છે. હીરા એકદમ દુર્લભ ખનિજ છે, પરંતુ તે જ સમયે તે સૌથી વધુ વ્યાપક છે. તેની અસાધારણ કઠિનતા મિકેનિકલ એન્જિનિયરિંગ અને ઉદ્યોગમાં તેનો ઉપયોગ શોધે છે.

સૂચનાઓ

હીરામાં અણુ ક્રિસ્ટલ જાળી હોય છે. કાર્બન પરમાણુ જે પરમાણુનો આધાર બનાવે છે તે ટેટ્રાહેડ્રોનના રૂપમાં ગોઠવાયેલા હોય છે, તેથી જ હીરામાં આટલી ઊંચી શક્તિ હોય છે. બધા અણુઓ મજબૂત સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા છે, જે પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોનિક માળખાના આધારે રચાય છે.

કાર્બન અણુમાં sp3 હાઇબ્રિડાઇઝ્ડ ઓર્બિટલ્સ હોય છે જે 109 ડિગ્રી અને 28 મિનિટના ખૂણા પર હોય છે. વર્ણસંકર ઓર્બિટલ્સનો ઓવરલેપ આડી સમતલમાં સીધી રેખામાં થાય છે.

આમ, જ્યારે ભ્રમણકક્ષાઓ આવા ખૂણા પર ઓવરલેપ થાય છે, ત્યારે એક કેન્દ્રિત એક રચાય છે, જે ક્યુબિક સિસ્ટમથી સંબંધિત છે, તેથી આપણે કહી શકીએ કે હીરામાં ઘન માળખું છે. આ માળખું પ્રકૃતિમાં સૌથી મજબૂત માનવામાં આવે છે. બધા ટેટ્રાહેડ્રા અણુઓના છ-મેમ્બર્ડ રિંગ્સના સ્તરોનું ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક બનાવે છે. સહસંયોજક બોન્ડનું આવું સ્થિર નેટવર્ક અને તેમનું ત્રિ-પરિમાણીય વિતરણ સ્ફટિક જાળીની વધારાની મજબૂતાઈ તરફ દોરી જાય છે.

નક્કર સ્ફટિકોને ત્રિ-પરિમાણીય માળખા તરીકે વિચારી શકાય છે જેમાં સમાન માળખું બધી દિશામાં સ્પષ્ટપણે પુનરાવર્તિત થાય છે. સ્ફટિકોનો ભૌમિતિક રીતે સાચો આકાર તેમની કડક નિયમિત આંતરિક રચનાને કારણે છે. જો સ્ફટિકમાં આયનો અથવા અણુઓના આકર્ષણના કેન્દ્રોને બિંદુઓ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, તો પછી આપણે આવા બિંદુઓનું ત્રિ-પરિમાણીય નિયમિત વિતરણ મેળવીએ છીએ, જેને સ્ફટિક જાળી કહેવામાં આવે છે, અને બિંદુઓ પોતે જ સ્ફટિક જાળીના ગાંઠો છે. સ્ફટિકોનો ચોક્કસ બાહ્ય આકાર તેમની આંતરિક રચનાનું પરિણામ છે, જે ખાસ કરીને સ્ફટિક જાળી સાથે સંકળાયેલ છે.

સ્ફટિક જાળી એ સ્ફટિકોની રચનાનું વિશ્લેષણ કરવા માટે એક કાલ્પનિક ભૌમિતિક છબી છે, જે ગાંઠોમાં એક વોલ્યુમેટ્રિક-અવકાશી નેટવર્ક માળખું છે જેના પરમાણુ, આયનો અથવા પદાર્થના પરમાણુઓ સ્થિત છે.

સ્ફટિક જાળીને લાક્ષણિકતા આપવા માટે, નીચેના પરિમાણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:

1. સ્ફટિક જાળી E cr [KJ/mol] એ માઇક્રોપાર્ટિકલ્સ (અણુઓ, પરમાણુઓ, આયનો) માંથી સ્ફટિકના 1 મોલની રચના દરમિયાન છોડવામાં આવતી ઊર્જા છે જે વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં હોય છે અને એકબીજાથી એટલા અંતરે અલગ પડે છે કે તેમની શક્યતા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બાકાત છે.
2. જાળી સતત d દ્વારા જોડાયેલ સ્ફટિક જાળીના અડીને આવેલા સ્થળો પર બે કણોના કેન્દ્રો વચ્ચેનું સૌથી નાનું અંતર છે.
3. સંકલન નંબર- અવકાશમાં કેન્દ્રિય કણની આસપાસના નજીકના કણોની સંખ્યા અને તેની સાથે રાસાયણિક બંધન દ્વારા સંયોજન.

સ્ફટિક જાળીનો આધાર એકમ કોષ છે, જે સ્ફટિકમાં અનંત સંખ્યામાં પુનરાવર્તિત થાય છે.

એકમ કોષ એ સ્ફટિક જાળીનું સૌથી નાનું માળખાકીય એકમ છે, જે તેની સમપ્રમાણતાના તમામ ગુણધર્મો દર્શાવે છે.

સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, એકમ કોષને સ્ફટિક જાળીના નાના ભાગ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે, જે હજુ પણ તેના સ્ફટિકોની લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે. એકમ કોષની લાક્ષણિકતાઓ ત્રણ બ્રેવેટ નિયમોનો ઉપયોગ કરીને વર્ણવવામાં આવી છે:

• યુનિટ સેલની સપ્રમાણતા ક્રિસ્ટલ જાળીની સપ્રમાણતાને અનુરૂપ હોવી જોઈએ;
• એકમ કોષમાં સમાન ધારની મહત્તમ સંખ્યા હોવી આવશ્યક છે એ,b, સાથેઅને તેમની વચ્ચે સમાન ખૂણા a, b, g. ;
• પૂરી પાડવામાં આવેલ છે કે પ્રથમ બે નિયમો પૂર્ણ થાય છે, એકમ કોષ લઘુત્તમ વોલ્યુમ ધરાવે છે.

સ્ફટિકોના આકારનું વર્ણન કરવા માટે, ત્રણ ક્રિસ્ટલોગ્રાફિક અક્ષોની સિસ્ટમનો ઉપયોગ થાય છે a, b, c,જે સામાન્ય સંકલન અક્ષોથી અલગ પડે છે કારણ કે તે ચોક્કસ લંબાઈના સેગમેન્ટ્સ છે, જે ખૂણાઓ વચ્ચે a, b, g બંને સીધા અથવા પરોક્ષ હોઈ શકે છે.

ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર મૉડલ: a) હાઇલાઇટ કરેલ યુનિટ સેલ સાથે સ્ફટિક જાળી; b) પાસાના ખૂણાઓના હોદ્દા સાથેનો એકમ કોષ

ભૌમિતિક ક્રિસ્ટલોગ્રાફીના વિજ્ઞાન દ્વારા સ્ફટિકના આકારનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, જેમાંથી એક મુખ્ય જોગવાઈઓ પાસાઓના ખૂણાઓની સ્થિરતાનો નિયમ છે: આપેલ પદાર્થના તમામ સ્ફટિકો માટે, અનુરૂપ ચહેરાઓ વચ્ચેના ખૂણા હંમેશા સમાન રહે છે.

જો તમે મોટી સંખ્યામાં પ્રાથમિક કોષો લો અને ચહેરા અને ધારની સમાંતરતાને જાળવી રાખીને, તેમની સાથે ચોક્કસ વોલ્યુમ એકબીજા સાથે ચુસ્તપણે ભરો, તો આદર્શ રચના સાથે એક જ સ્ફટિક રચાય છે. પરંતુ વ્યવહારમાં, મોટેભાગે ત્યાં પોલીક્રિસ્ટલ્સ હોય છે જેમાં ચોક્કસ મર્યાદાઓની અંદર નિયમિત રચનાઓ અસ્તિત્વમાં હોય છે, જેની સાથે નિયમિતતાની દિશા તીવ્રપણે બદલાય છે.

કિનારીઓ a, b, c અને એકમ કોષના ચહેરાઓ વચ્ચેના ખૂણા a, b, g ની લંબાઈના ગુણોત્તરના આધારે, સાત સિસ્ટમોને અલગ પાડવામાં આવે છે - કહેવાતા ક્રિસ્ટલ સિન્ગોનીઝ. જો કે, પ્રાથમિક કોષને એવી રીતે પણ બાંધી શકાય છે કે તેમાં વધારાના ગાંઠો હોય છે જે તેના જથ્થાની અંદર અથવા તેના તમામ ચહેરા પર સ્થિત હોય છે - આવા જાળીઓને અનુક્રમે શરીર-કેન્દ્રિત અને ચહેરો-કેન્દ્રિત કહેવામાં આવે છે. જો વધારાના ગાંઠો ફક્ત બે વિરોધી ચહેરાઓ (ટોચ અને નીચે) પર હોય, તો તે આધાર-કેન્દ્રિત જાળી છે. વધારાના નોડ્સની શક્યતાને ધ્યાનમાં લેતા, કુલ 14 પ્રકારના ક્રિસ્ટલ જાળીઓ છે.

સ્ફટિકોની આંતરિક રચનાના બાહ્ય આકાર અને લક્ષણો ગાઢ "પેકિંગ" ના સિદ્ધાંત દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: સૌથી વધુ સ્થિર, અને તેથી સૌથી સંભવિત માળખું તે હશે જે ક્રિસ્ટલ અને અંદરના કણોની સૌથી ગાઢ ગોઠવણીને અનુરૂપ હશે. જે સૌથી નાની ખાલી જગ્યા રહે છે.

સ્ફટિક જાળીના પ્રકાર

સ્ફટિક જાળીના ગાંઠોમાં સમાવિષ્ટ કણોની પ્રકૃતિ તેમજ તેમની વચ્ચેના રાસાયણિક બંધનની પ્રકૃતિના આધારે, સ્ફટિક જાળીના ચાર મુખ્ય પ્રકારો છે.

આયનીય જાળી

આયનીય જાળીઓ જાળીના સ્થળો પર સ્થિત આયનોથી વિપરીત બનાવવામાં આવે છે અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક આકર્ષણના દળો દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. તેથી, આયનીય ક્રિસ્ટલ જાળીની રચનાએ તેની વિદ્યુત તટસ્થતાને સુનિશ્ચિત કરવી જોઈએ. આયનો સરળ (Na +, Cl -) અથવા જટિલ (NH 4 +, NO 3 -) હોઈ શકે છે. આયનીય બોન્ડની અસંતૃપ્તિ અને બિન-દિશાને કારણે, આયનીય સ્ફટિકો મોટી સંકલન સંખ્યાઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આમ, NaCl સ્ફટિકોમાં, Na + અને Cl - આયનોની સંકલન સંખ્યા 6 છે, અને CsCl સ્ફટિકમાં Cs + અને Cl - આયનો 8 છે, કારણ કે એક Cs + આયન આઠ Cl - આયનોથી ઘેરાયેલો છે, અને દરેક Cl - આયન અનુક્રમે + + . આયનીય સ્ફટિક જાળીઓ મોટી સંખ્યામાં ક્ષાર, ઓક્સાઇડ અને પાયા દ્વારા રચાય છે.

આયનીય સ્ફટિક જાળીના ઉદાહરણો: a) NaCl; b) CsCl

આયનીય ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા પદાર્થો પ્રમાણમાં ઊંચી કઠિનતા ધરાવે છે, તે તદ્દન પ્રત્યાવર્તન અને બિન-અસ્થિર હોય છે. તેનાથી વિપરિત, આયનીય સંયોજનો ખૂબ જ નાજુક હોય છે, તેથી સ્ફટિક જાળીમાં એક નાનકડી પાળી પણ સમાન-ચાર્જ આયનોને એકબીજાની નજીક લાવે છે, જે વચ્ચેનું વિક્ષેપ આયનીય બોન્ડના તૂટવા તરફ દોરી જાય છે અને પરિણામે, તિરાડોના દેખાવ તરફ દોરી જાય છે. સ્ફટિકમાં અથવા તેના વિનાશ માટે. નક્કર સ્થિતિમાં, આયનીય ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા પદાર્થો ડાઇલેક્ટ્રિક હોય છે અને તે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી. જો કે, જ્યારે ધ્રુવીય દ્રાવકોમાં ઓગળવામાં આવે છે અથવા ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે એકબીજાની સાપેક્ષ આયનોની ભૌમિતિક રીતે સાચી દિશા વિક્ષેપિત થાય છે, રાસાયણિક બંધન પહેલા નબળા પડે છે અને પછી નાશ પામે છે, અને તેથી ગુણધર્મો પણ બદલાય છે. પરિણામે, બંને આયનીય સ્ફટિકો પીગળે છે અને તેમના ઉકેલો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરવાનું શરૂ કરે છે.

અણુ જાળી

આ જાળીઓ એકબીજા સાથે જોડાયેલા અણુઓમાંથી બનાવવામાં આવી છે. તેઓ, બદલામાં, ત્રણ પ્રકારોમાં વહેંચાયેલા છે: ફ્રેમ, સ્તરવાળી અને સાંકળ રચનાઓ.

ફ્રેમ માળખું છે, ઉદાહરણ તરીકે, હીરા - સૌથી સખત પદાર્થોમાંથી એક. કાર્બન અણુના sp 3 વર્ણસંકરીકરણ માટે આભાર, ત્રિ-પરિમાણીય જાળી બાંધવામાં આવી છે, જેમાં ફક્ત સહસંયોજક બિનધ્રુવીય બોન્ડ્સ દ્વારા જોડાયેલા કાર્બન અણુઓનો સમાવેશ થાય છે, જેની અક્ષો સમાન બોન્ડ કોણ (109.5 o) પર સ્થિત છે.

હીરાના અણુ ક્રિસ્ટલ જાળીનું ફ્રેમવર્ક માળખું

સ્તરવાળી રચનાઓ વિશાળ દ્વિ-પરિમાણીય અણુઓ તરીકે ગણી શકાય. સ્તરવાળી રચનાઓ પ્રત્યેક સ્તરની અંદર સહસંયોજક બંધનો અને નજીકના સ્તરો વચ્ચે નબળા વાન ડેર વાલ્સ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

અણુ ક્રિસ્ટલ જાળીની સ્તરવાળી રચનાઓ: a) CuCl 2 ; b) PbO. પ્રારંભિક કોષોને સમાંતર પાઈપેડની રૂપરેખાનો ઉપયોગ કરીને મોડેલો પર પ્રકાશિત કરવામાં આવે છે

સ્તરવાળી રચના સાથેના પદાર્થનું ઉત્તમ ઉદાહરણ ગ્રેફાઇટ છે, જેમાં દરેક કાર્બન અણુ sp 2 સંકરીકરણની સ્થિતિમાં હોય છે અને એક સમતલમાં ત્રણ અન્ય C અણુઓ સાથે ત્રણ સહસંયોજક s-બોન્ડ બનાવે છે. દરેક કાર્બન અણુના ચોથા સંયોજક ઇલેક્ટ્રોન બિનહાઇબ્રિડાઇઝ્ડ છે, જેના કારણે સ્તરો વચ્ચે ખૂબ જ નબળા વાન ડેર વાલ્સ બોન્ડ્સ છે. તેથી, જ્યારે એક નાનું બળ પણ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે વ્યક્તિગત સ્તરો સરળતાથી એકબીજા સાથે સરકવાનું શરૂ કરે છે. આ સમજાવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ગ્રેફાઇટની લખવાની ક્ષમતા. હીરાથી વિપરીત, ગ્રેફાઇટ વીજળીનું સારી રીતે સંચાલન કરે છે: ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, બિન-સ્થાનિક ઇલેક્ટ્રોન સ્તરોના પ્લેન સાથે આગળ વધી શકે છે, અને તેનાથી વિપરીત, ગ્રેફાઇટ લગભગ લંબ દિશામાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતું નથી.

ગ્રેફાઇટના અણુ સ્ફટિક જાળીનું સ્તરીય માળખું

સાંકળ રચનાઓ લાક્ષણિકતા, ઉદાહરણ તરીકે, સલ્ફર ઓક્સાઇડ (SO 3) n, સિનાબાર HgS, બેરિલિયમ ક્લોરાઇડ BeCl 2, તેમજ ઘણા આકારહીન પોલિમર અને કેટલીક સિલિકેટ સામગ્રી જેમ કે એસ્બેસ્ટોસ.

HgS ના અણુ ક્રિસ્ટલ જાળીની સાંકળનું માળખું: a) બાજુ પ્રક્ષેપણ b) આગળનો પ્રક્ષેપણ

ક્રિસ્ટલ જાળીની અણુ રચના સાથે પ્રમાણમાં ઓછા પદાર્થો છે. આ, એક નિયમ તરીકે, IIIA અને IVA પેટાજૂથો (Si, Ge, B, C) ના તત્વો દ્વારા રચાયેલા સરળ પદાર્થો છે. ઘણીવાર, બે અલગ અલગ નોનમેટલ્સના સંયોજનોમાં અણુ જાળી હોય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ક્વાર્ટઝના કેટલાક પોલીમોર્ફ્સ (સિલિકોન ઓક્સાઇડ SiO 2) અને કાર્બોરન્ડમ (સિલિકોન કાર્બાઇડ SiC).

બધા અણુ સ્ફટિકો લગભગ કોઈપણ દ્રાવકમાં ઉચ્ચ શક્તિ, કઠિનતા, પ્રત્યાવર્તન અને અદ્રાવ્યતા દ્વારા અલગ પડે છે. આ ગુણધર્મો સહસંયોજક બોન્ડની મજબૂતાઈને કારણે છે. અણુ ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા પદાર્થોમાં ઇન્સ્યુલેટર અને સેમિકન્ડક્ટરથી લઈને ઈલેક્ટ્રોનિક કંડક્ટર સુધી વિદ્યુત વાહકતાની વિશાળ શ્રેણી હોય છે.

કાર્બોરન્ડમના કેટલાક પોલીમોર્ફિક ફેરફારોની અણુ ક્રિસ્ટલ જાળી - સિલિકોન કાર્બાઇડ SiC

મેટલ gratings

આ સ્ફટિક જાળીઓ તેમના ગાંઠો પર ધાતુના અણુઓ અને આયનો ધરાવે છે, જેની વચ્ચે તે બધા માટે સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોન (ઇલેક્ટ્રોન ગેસ) મુક્તપણે ફરે છે અને મેટાલિક બોન્ડ બનાવે છે. મેટલ ક્રિસ્ટલ જાળીની એક ખાસિયત એ તેમની મોટી સંકલન સંખ્યા (8-12) છે, જે મેટલ અણુઓની નોંધપાત્ર પેકિંગ ઘનતા દર્શાવે છે. આ એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે અણુઓના "કોર", બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનથી વંચિત, સમાન ત્રિજ્યાના દડાઓની જેમ અવકાશમાં સ્થિત છે. ધાતુઓ માટે, ત્રણ પ્રકારના ક્રિસ્ટલ જાળીઓ મોટાભાગે જોવા મળે છે: 12 ની સંકલન સંખ્યા સાથે ચહેરો-કેન્દ્રિત ઘન, 8 ના સંકલન નંબર સાથે શરીર-કેન્દ્રિત ઘન અને 12 ની સંકલન સંખ્યા સાથે ષટ્કોણ, બંધ-પેક્ડ.

ધાતુના બોન્ડ્સ અને મેટલ જાળીની વિશેષ લાક્ષણિકતાઓ ઉચ્ચ ગલનબિંદુઓ, વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા, ક્ષીણતા, નરમતા અને કઠિનતા જેવા ધાતુના મહત્વના ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે.

મેટલ ક્રિસ્ટલ જાળીઓ: a) શરીર-કેન્દ્રિત ઘન (Fe, V, Nb, Cr) b) ચહેરો-કેન્દ્રિત ઘન (Al, Ni, Ag, Cu, Au) c) ષટ્કોણ (Ti, Zn, Mg, Cd)

મોલેક્યુલર જાળી

મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ જાળીમાં તેમના ગાંઠો પર પરમાણુઓ હોય છે જે નબળા આંતરપરમાણુ બળો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે - વાન ડેર વાલ્સ અથવા હાઇડ્રોજન બોન્ડ. ઉદાહરણ તરીકે, બરફમાં હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા સ્ફટિક જાળીમાં રાખવામાં આવેલા પાણીના અણુઓનો સમાવેશ થાય છે. સમાન પ્રકારમાં ઘન સ્થિતિમાં સ્થાનાંતરિત ઘણા પદાર્થોના સ્ફટિક જાળીનો સમાવેશ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે: સરળ પદાર્થો H 2, O 2, N 2, O 3, P 4, S 8, હેલોજન (F 2, Cl 2, Br 2, I) 2 ), "ડ્રાય આઈસ" CO 2, બધા ઉમદા વાયુઓ અને મોટાભાગના કાર્બનિક સંયોજનો.

મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ જાળી: a) આયોડિન I2; b) બરફ H2O

આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો સહસંયોજક અથવા ધાતુના બંધનો કરતા નબળા હોવાથી, મોલેક્યુલર સ્ફટિકોમાં થોડી કઠિનતા હોય છે; તેઓ ફ્યુઝિબલ અને અસ્થિર છે, તેમાં અદ્રાવ્ય છે અને વિદ્યુત વાહકતા પ્રદર્શિત કરતા નથી.

દ્રવ્ય, જેમ તમે જાણો છો, એકત્રીકરણની ત્રણ અવસ્થામાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે: વાયુયુક્ત, પ્રવાહી અને ઘન (ફિગ. 70). ઉદાહરણ તરીકે, ઓક્સિજન, જે સામાન્ય સ્થિતિમાં ગેસ છે, -194 ° સે તાપમાને વાદળી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે, અને -218.8 ° સે તાપમાને તે વાદળી સ્ફટિકો ધરાવતા બરફ જેવા સમૂહમાં ઘન બને છે.

ચોખા. 70.
પાણીની ભૌતિક સ્થિતિઓ

ઘન પદાર્થો સ્ફટિકીય અને આકારહીન વિભાજિત થાય છે.

આકારહીન પદાર્થોમાં સ્પષ્ટ ગલનબિંદુ હોતું નથી - જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે તેઓ ધીમે ધીમે નરમ થાય છે અને પ્રવાહી સ્થિતિમાં ફેરવાય છે. આકારહીન પદાર્થોમાં મોટાભાગના પ્લાસ્ટિક (ઉદાહરણ તરીકે, પોલિઇથિલિન), મીણ, ચોકલેટ, પ્લાસ્ટિસિન, વિવિધ રેઝિન અને ચ્યુઇંગ ગમ (ફિગ. 71) નો સમાવેશ થાય છે.

ચોખા. 71.
આકારહીન પદાર્થો અને સામગ્રી

સ્ફટિકીય પદાર્થો અવકાશમાં સખત રીતે નિર્ધારિત બિંદુઓ પર તેમના ઘટક કણોની યોગ્ય ગોઠવણી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. જ્યારે આ બિંદુઓ સીધી રેખાઓ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે, ત્યારે એક અવકાશી માળખું રચાય છે, જેને ક્રિસ્ટલ જાળી કહેવાય છે. જે બિંદુઓ પર ક્રિસ્ટલ કણો સ્થિત છે તેને જાળી ગાંઠો કહેવામાં આવે છે.

કાલ્પનિક સ્ફટિક જાળીના ગાંઠોમાં મોનોટોમિક આયનો, અણુઓ અને પરમાણુઓ હોઈ શકે છે. આ કણો ઓસીલેટરી હલનચલન કરે છે. વધતા તાપમાન સાથે, આ ઓસિલેશનની શ્રેણી વધે છે, જે, એક નિયમ તરીકે, શરીરના થર્મલ વિસ્તરણ તરફ દોરી જાય છે.

ક્રિસ્ટલ જાળીના ગાંઠો પર સ્થિત કણોના પ્રકાર અને તેમની વચ્ચેના જોડાણની પ્રકૃતિના આધારે, ચાર પ્રકારના સ્ફટિક જાળીઓને અલગ પાડવામાં આવે છે: આયનીય, અણુ, પરમાણુ અને ધાતુ (કોષ્ટક 6).

કોષ્ટક 6
ડી.આઈ. મેન્ડેલીવના સામયિક કોષ્ટકમાં તત્વોની સ્થિતિ અને તેમના સરળ પદાર્થોના સ્ફટિક જાળીના પ્રકાર

કોષ્ટકમાં ન બતાવેલ તત્વો દ્વારા રચાયેલા સરળ પદાર્થોમાં ધાતુની જાળી હોય છે.

આયનીય જાળીઓને ક્રિસ્ટલ જાળી કહેવામાં આવે છે જેની ગાંઠોમાં આયનો હોય છે. તેઓ આયનીય બોન્ડ સાથેના પદાર્થો દ્વારા રચાય છે, જે બંને સાદા આયનો Na +, Cl - અને જટિલ આયનો, OH - ને બાંધી શકે છે. પરિણામે, આયનીય સ્ફટિક જાળીમાં ક્ષાર, પાયા (આલ્કલીસ) અને કેટલાક ઓક્સાઇડ હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ ક્લોરાઇડ ક્રિસ્ટલ વૈકલ્પિક હકારાત્મક Na + અને ઋણ Cl - આયનોથી બનેલ છે, જે ઘન આકારની જાળી બનાવે છે (ફિગ. 72). આવા સ્ફટિકમાં આયનો વચ્ચેના બોન્ડ ખૂબ જ મજબૂત હોય છે. તેથી, આયનીય જાળીવાળા પદાર્થો પ્રમાણમાં ઊંચી કઠિનતા અને શક્તિ ધરાવે છે, તે પ્રત્યાવર્તન અને બિનઅસ્થિર છે.

ચોખા. 72.
આયોનિક ક્રિસ્ટલ જાળી (સોડિયમ ક્લોરાઇડ)

અણુ જાળીઓને ક્રિસ્ટલ જાળી કહેવામાં આવે છે, જેનાં ગાંઠોમાં વ્યક્તિગત અણુઓ હોય છે. આવા જાળીઓમાં, અણુઓ એકબીજા સાથે ખૂબ જ મજબૂત સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.

ચોખા. 73.
અણુ ક્રિસ્ટલ જાળી (હીરા)

હીરામાં આ પ્રકારની સ્ફટિક જાળી હોય છે (ફિગ. 73) - કાર્બનના એલોટ્રોપિક ફેરફારોમાંથી એક. હીરા કે જેને કાપીને પોલિશ કરવામાં આવ્યા હોય તેને બ્રિલિયન્ટ કહેવામાં આવે છે. તેઓ દાગીનામાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે (ફિગ. 74).

ચોખા. 74.
હીરા સાથે બે શાહી તાજ:
a - બ્રિટિશ સામ્રાજ્યનો તાજ; b - રશિયન સામ્રાજ્યનો મહાન શાહી તાજ

અણુ સ્ફટિક જાળીવાળા પદાર્થોમાં સ્ફટિકીય બોરોન, સિલિકોન અને જર્મેનિયમ, તેમજ જટિલ પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકા, ક્વાર્ટઝ, રેતી, રોક ક્રિસ્ટલ, જેમાં સિલિકોન (IV) ઓક્સાઇડ SiO 2 (ફિગ. 75) નો સમાવેશ થાય છે.

ચોખા. 75.
અણુ ક્રિસ્ટલ જાળી (સિલિકોન (IV) ઓક્સાઇડ)

અણુ ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા મોટાભાગના પદાર્થોમાં ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચા હોય છે (ઉદાહરણ તરીકે, હીરા માટે તે 3500 °C કરતાં વધુ હોય છે, સિલિકોન માટે - 1415 °C, સિલિકા માટે - 1728 °C), તે મજબૂત અને સખત, વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય હોય છે.

મોલેક્યુલર એ સ્ફટિક જાળી છે જેમાં પરમાણુઓ ગાંઠો પર સ્થિત છે. આ અણુઓમાં રાસાયણિક બંધનો સહસંયોજક ધ્રુવીય (હાઈડ્રોજન ક્લોરાઈડ HCl, પાણી H20) અને સહસંયોજક બિનધ્રુવીય (નાઈટ્રોજન N2, ઓઝોન 03) બંને હોઈ શકે છે. અણુઓની અંદરના અણુઓ ખૂબ જ મજબૂત સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોવા છતાં, નબળા આંતરપરમાણુ આકર્ષણ બળો પરમાણુઓ વચ્ચે કાર્ય કરે છે. તેથી, મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા પદાર્થોમાં ઓછી કઠિનતા, નીચા ગલનબિંદુ હોય છે અને તે અસ્થિર હોય છે.

પરમાણુ સ્ફટિક જાળીવાળા પદાર્થોના ઉદાહરણો છે ઘન પાણી - બરફ, ઘન કાર્બન મોનોક્સાઇડ (IV) C) 2 - “સૂકા બરફ” (ફિગ. 76), નક્કર હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ HCl અને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ H 2 S, મોનો દ્વારા રચાયેલા નક્કર સરળ પદાર્થો - (ઉમદા વાયુઓ: હિલીયમ, નિયોન, આર્ગોન, ક્રિપ્ટોન), બે- (હાઈડ્રોજન H 2, ઓક્સિજન O 2, ક્લોરીન Cl 2, નાઈટ્રોજન N 2, આયોડિન 1 2), ત્રણ- (ઓઝોન O 3), ચાર- (સફેદ ફોસ્ફરસ P 4 ), આઠ-પરમાણુ (સલ્ફર S 7) અણુઓ. મોટાભાગના નક્કર કાર્બનિક સંયોજનોમાં મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ જાળી (નેપ્થાલિન, ગ્લુકોઝ, ખાંડ) હોય છે.

ચોખા. 76.
મોલેક્યુલર ક્રિસ્ટલ જાળી (કાર્બન ડાયોક્સાઇડ)

મેટાલિક બોન્ડ ધરાવતા પદાર્થોમાં મેટાલિક ક્રિસ્ટલ જાળી હોય છે (ફિગ. 77). આવા જાળીઓના સ્થળો પર અણુઓ અને આયનો (અણુ અથવા આયનો, જેમાં ધાતુના અણુ સરળતાથી ફેરવાય છે, સામાન્ય ઉપયોગ માટે તેમના બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનને છોડી દે છે) હોય છે. ધાતુઓની આ આંતરિક રચના તેમના લાક્ષણિક ભૌતિક ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે: નરમતા, નરમતા, વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા, ધાતુની ચમક.

ચોખા. 77.
મેટલ ક્રિસ્ટલ જાળી (આયર્ન)

પ્રયોગશાળા પ્રયોગ નંબર 13
સ્ફટિક જાળીના વિવિધ પ્રકારો સાથે પદાર્થોના સંગ્રહ સાથે પરિચિતતા. સ્ફટિક જાળીના મોડલ બનાવવું

તમને આપવામાં આવેલા પદાર્થના નમૂનાઓના સંગ્રહની સમીક્ષા કરો. તેમના સૂત્રો લખો, ભૌતિક ગુણધર્મોને લાક્ષણિકતા આપો અને તેના આધારે, સ્ફટિક જાળીનો પ્રકાર નક્કી કરો.

સ્ફટિક જાળીમાંથી એકનું મોડેલ બનાવો.

મોલેક્યુલર માળખું ધરાવતા પદાર્થો માટે, ફ્રેન્ચ રસાયણશાસ્ત્રી જે.એલ. પ્રોસ્ટ (1799-1803) દ્વારા શોધાયેલ રચનાની સ્થિરતાનો નિયમ માન્ય છે. હાલમાં આ કાયદો નીચે મુજબ ઘડવામાં આવ્યો છે.

પ્રોસ્ટનો કાયદો રસાયણશાસ્ત્રના મૂળભૂત નિયમોમાંનો એક છે. જો કે, બિન-પરમાણુ બંધારણ ધરાવતા પદાર્થો માટે, જેમ કે આયનીય પદાર્થો માટે, આ કાયદો હંમેશા સાચો નથી.

મુખ્ય શબ્દો અને શબ્દસમૂહો

1. પદાર્થની ઘન, પ્રવાહી અને વાયુયુક્ત અવસ્થાઓ.
2. ઘન: આકારહીન અને સ્ફટિકીય.
3. ક્રિસ્ટલ જાળી: આયનીય, અણુ, પરમાણુ અને ધાતુ.
4. વિવિધ પ્રકારના ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા પદાર્થોના ભૌતિક ગુણધર્મો.
5. રચનાની સ્થિરતાનો કાયદો.

કમ્પ્યુટર સાથે કામ કરો

1. ઇલેક્ટ્રોનિક એપ્લિકેશનનો સંદર્ભ લો. પાઠ સામગ્રીનો અભ્યાસ કરો અને સોંપેલ કાર્યો પૂર્ણ કરો.
2. ઈન્ટરનેટ પર એવા ઈમેલ એડ્રેસ શોધો જે વધારાના સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપી શકે જે ફકરામાં કીવર્ડ્સ અને શબ્દસમૂહોની સામગ્રી દર્શાવે છે. નવો પાઠ તૈયાર કરવામાં શિક્ષકને તમારી મદદ આપો - આગલા ફકરાના મુખ્ય શબ્દો અને શબ્દસમૂહો પર અહેવાલ બનાવો.

પ્રશ્નો અને કાર્યો

1. -205 °C પર ઓક્સિજન એકત્રીકરણની કઈ સ્થિતિમાં હશે?
2. A. Belyaev "The Air Seller" નું કામ યાદ રાખો અને પુસ્તકમાં આપેલા તેના વર્ણનનો ઉપયોગ કરીને ઘન ઓક્સિજનના ગુણધર્મો દર્શાવો.
3. પ્લાસ્ટિક કયા પ્રકારના પદાર્થો (સ્ફટિકીય અથવા આકારહીન) છે? પ્લાસ્ટિકના કયા ગુણધર્મો તેમના ઔદ્યોગિક ઉપયોગને નીચે આપે છે?
4. તે કયા પ્રકારની હીરાની સ્ફટિક જાળી છે? હીરાની લાક્ષણિકતા ભૌતિક ગુણધર્મોની યાદી બનાવો.
5. તે કયા પ્રકારનું આયોડિન સ્ફટિક જાળી છે? આયોડિનના ભૌતિક ગુણધર્મોની સૂચિ બનાવો.
6. શા માટે ધાતુઓના ગલનબિંદુ ખૂબ વિશાળ શ્રેણીમાં બદલાય છે? આ પ્રશ્નનો જવાબ તૈયાર કરવા માટે, વધારાના સાહિત્યનો ઉપયોગ કરો.
7. શા માટે સિલિકોન ઉત્પાદન અસર પર ટુકડાઓમાં તૂટી જાય છે, જ્યારે લીડ ઉત્પાદન માત્ર સપાટ થાય છે? આમાંથી કયા કિસ્સામાં રાસાયણિક બંધન તૂટી જાય છે અને કયામાં તે નથી થતું? શા માટે?

સ્ફટિકીય પદાર્થો

ઘન સ્ફટિકો- સમાન માળખાકીય તત્વની કડક પુનરાવર્તિતતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ ત્રિ-પરિમાણીય રચનાઓ ( એકમ કોષ) બધી દિશામાં. એકમ કોષ એ ક્રિસ્ટલનું સૌથી નાનું વોલ્યુમ છે જે સમાંતર પાઈપના સ્વરૂપમાં છે, જે સ્ફટિકમાં અનંત સંખ્યામાં પુનરાવર્તિત થાય છે.

સ્ફટિકોનો ભૌમિતિક રીતે સાચો આકાર નક્કી કરવામાં આવે છે, સૌ પ્રથમ, તેમની કડક નિયમિત આંતરિક રચના દ્વારા. જો, સ્ફટિકમાં અણુઓ, આયનો અથવા પરમાણુઓને બદલે, આપણે આ કણોના ગુરુત્વાકર્ષણના કેન્દ્રો તરીકે બિંદુઓને દર્શાવીએ છીએ, તો આપણને આવા બિંદુઓનું ત્રિ-પરિમાણીય નિયમિત વિતરણ મળે છે, જેને સ્ફટિક જાળી કહેવાય છે. પોઈન્ટ પોતાને કહેવામાં આવે છે ગાંઠોસ્ફટિક જાળી.

સ્ફટિક જાળીના પ્રકાર

સ્ફટિક જાળી કયા કણોથી બનેલી છે અને તેમની વચ્ચેના રાસાયણિક બંધનની પ્રકૃતિ શું છે તેના આધારે, વિવિધ પ્રકારના સ્ફટિકોને અલગ પાડવામાં આવે છે.

આયનીય સ્ફટિકો કેશન અને આયન (ઉદાહરણ તરીકે, મોટાભાગની ધાતુઓના ક્ષાર અને હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ) દ્વારા રચાય છે. તેમાં કણો વચ્ચે આયનીય બંધન હોય છે.

આયોનિક સ્ફટિકો સમાવી શકે છે મોનોટોમિકઆયનો આ રીતે સ્ફટિકો બાંધવામાં આવે છે સોડિયમ ક્લોરાઇડ, પોટેશિયમ આયોડાઈડ, કેલ્શિયમ ફ્લોરાઈડ.
ઘણા ક્ષારના આયનીય સ્ફટિકોની રચનામાં મોનોએટોમિક મેટલ કેશન્સ અને પોલિએટોમિક આયનોનો સમાવેશ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, નાઈટ્રેટ આયન NO 3? , સલ્ફેટ આયન SO 4 2? , કાર્બોનેટ આયન CO 3 2? .

આયનીય સ્ફટિકમાં એકલ અણુઓને અલગ પાડવું અશક્ય છે. દરેક કેશન પ્રત્યેક આયન તરફ આકર્ષાય છે અને અન્ય કેશન દ્વારા ભગાડવામાં આવે છે. સમગ્ર સ્ફટિકને એક વિશાળ પરમાણુ ગણી શકાય. આવા પરમાણુનું કદ મર્યાદિત નથી, કારણ કે તે નવા કેશન અને આયનોને ઉમેરીને વૃદ્ધિ કરી શકે છે.

મોટાભાગના આયનીય સંયોજનો એક માળખાકીય પ્રકારમાં સ્ફટિકીકરણ કરે છે, જે સંકલન સંખ્યાના મૂલ્યમાં એકબીજાથી અલગ પડે છે, એટલે કે આપેલ આયન (4, 6 અથવા 8) ની આસપાસ પડોશીઓની સંખ્યા. સમાન સંખ્યામાં કેશન અને આયનોના આયનીય સંયોજનો માટે, સ્ફટિક જાળીના ચાર મુખ્ય પ્રકારો જાણીતા છે: સોડિયમ ક્લોરાઇડ (બંને આયનોની સંકલન સંખ્યા 6 છે), સીઝિયમ ક્લોરાઇડ (બંને આયનોની સંકલન સંખ્યા 8 છે), સ્ફાલેરાઇટ અને વુર્ટઝાઇટ. (બંને માળખાકીય પ્રકારો 4 ની સમાન કેશન અને આયનોની સંકલન સંખ્યા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે). જો કેશનની સંખ્યા આયનોની સંખ્યા કરતાં અડધી હોય, તો કેશનની સંકલન સંખ્યા આયનોની સંકલન સંખ્યા કરતાં બમણી હોવી જોઈએ. આ કિસ્સામાં, ફ્લોરાઇટ (સંકલન નંબર 8 અને 4), રૂટાઇલ (સંકલન નંબર 6 અને 3), અને ક્રિસ્ટોબાલાઇટ (સંકલન નંબર 4 અને 2) ના માળખાકીય પ્રકારો સાકાર થાય છે.

સામાન્ય રીતે, આયનીય સ્ફટિકો સખત પરંતુ બરડ હોય છે. તેમની નાજુકતા એ હકીકતને કારણે છે કે સ્ફટિકના સહેજ વિકૃતિ સાથે પણ, કેશન્સ અને આયનોને એવી રીતે વિસ્થાપિત કરવામાં આવે છે કે આયન અને આયનોની વચ્ચેના આકર્ષક દળો પર પ્રતિકૂળ બળો જીતવા લાગે છે અને ક્રિસ્ટલનો નાશ થાય છે.

આયનીય સ્ફટિકોમાં ઉચ્ચ ગલનબિંદુ હોય છે. પીગળેલી સ્થિતિમાં, પદાર્થો જે આયનીય સ્ફટિકો બનાવે છે તે વિદ્યુત વાહક હોય છે. જ્યારે પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે આ પદાર્થો કેશન અને આયનોમાં વિભાજિત થાય છે, અને પરિણામી ઉકેલો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે.

ધ્રુવીય દ્રાવકોમાં ઉચ્ચ દ્રાવ્યતા, ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજન સાથે, એ હકીકતને કારણે છે કે ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક સાથે દ્રાવક વાતાવરણમાં, આયનો વચ્ચે આકર્ષણની ઊર્જા ઘટે છે. પાણીનો ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક શૂન્યાવકાશ કરતા 82 ગણો વધારે છે (આયનીય સ્ફટિકમાં શરતી રીતે અસ્તિત્વમાં છે), અને જલીય દ્રાવણમાં આયનો વચ્ચેનું આકર્ષણ સમાન પ્રમાણમાં ઘટે છે. આયનોના ઉકેલ દ્વારા અસરમાં વધારો થાય છે.

અણુ સ્ફટિકો સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવેલા વ્યક્તિગત અણુઓનો સમાવેશ કરે છે. સરળ પદાર્થોમાંથી, ફક્ત બોરોન અને જૂથ IVA તત્વોમાં આવા સ્ફટિક જાળી હોય છે. ઘણીવાર, બિન-ધાતુઓના સંયોજનો એકબીજા સાથે (ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ) પણ અણુ સ્ફટિકો બનાવે છે.

આયનીય સ્ફટિકોની જેમ, અણુ સ્ફટિકોને વિશાળ પરમાણુ ગણી શકાય. તેઓ ખૂબ જ ટકાઉ અને સખત હોય છે, અને ગરમી અને વીજળી સારી રીતે ચલાવતા નથી. અણુ ક્રિસ્ટલ જાળી ધરાવતા પદાર્થો ઊંચા તાપમાને ઓગળે છે. તેઓ કોઈપણ દ્રાવકમાં વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય હોય છે. તેઓ ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

મોલેક્યુલર સ્ફટિકો વ્યક્તિગત પરમાણુઓમાંથી બનાવવામાં આવે છે, જેની અંદર અણુઓ સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. નબળા આંતરપરમાણુ બળો પરમાણુઓ વચ્ચે કાર્ય કરે છે. તેઓ સરળતાથી નાશ પામે છે, તેથી મોલેક્યુલર સ્ફટિકોમાં ઓછા ગલનબિંદુઓ, ઓછી કઠિનતા અને ઉચ્ચ અસ્થિરતા હોય છે. પરમાણુ સ્ફટિક જાળીઓ બનાવે છે તે પદાર્થોમાં વિદ્યુત વાહકતા હોતી નથી, અને તેમના ઉકેલો અને પીગળે પણ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી.

પડોશી અણુઓના સકારાત્મક ચાર્જ ન્યુક્લી સાથે એક પરમાણુના નકારાત્મક ચાર્જવાળા ઈલેક્ટ્રોનની ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે આંતરપરમાણુ બળો ઉદ્ભવે છે. આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની શક્તિ ઘણા પરિબળોથી પ્રભાવિત છે. તેમાંથી સૌથી મહત્વપૂર્ણ ધ્રુવીય બોન્ડની હાજરી છે, એટલે કે, એક અણુથી બીજા પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતામાં ફેરફાર. વધુમાં, મોટી સંખ્યામાં ઈલેક્ટ્રોન ધરાવતા પરમાણુઓ વચ્ચે આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ વધુ મજબૂત હોય છે.

મોટાભાગના બિનધાતુઓ સરળ પદાર્થોના સ્વરૂપમાં (ઉદાહરણ તરીકે, આયોડિન I 2 , આર્ગોન Ar, સલ્ફર S 8) અને એકબીજા સાથે સંયોજનો (ઉદાહરણ તરીકે, પાણી, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ, હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ), તેમજ લગભગ તમામ નક્કર કાર્બનિક પદાર્થો પરમાણુ સ્ફટિકો બનાવે છે.

ધાતુઓ મેટાલિક ક્રિસ્ટલ જાળી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તેમાં અણુઓ વચ્ચે મેટાલિક બોન્ડ હોય છે. ધાતુના સ્ફટિકોમાં, અણુઓના મધ્યવર્તી કેન્દ્ર એવી રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે કે તેમનું પેકિંગ શક્ય તેટલું ગાઢ હોય. આવા સ્ફટિકોમાં બંધન ડિલોકલાઈઝ્ડ હોય છે અને સમગ્ર સ્ફટિકમાં વિસ્તરે છે. ધાતુના સ્ફટિકોમાં ઉચ્ચ વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા, ધાતુની ચમક અને અસ્પષ્ટતા અને સરળ વિકૃતિતા હોય છે.

ક્રિસ્ટલ જાળીનું વર્ગીકરણ મર્યાદિત કેસોને અનુરૂપ છે. અકાર્બનિક પદાર્થોના મોટાભાગના સ્ફટિકો મધ્યવર્તી પ્રકારોથી સંબંધિત છે - સહસંયોજક-આયોનિક, મોલેક્યુલર-સહસંયોજક, વગેરે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્ફટિકમાં ગ્રેફાઇટદરેક સ્તરની અંદર, બોન્ડ સહસંયોજક-ધાતુ હોય છે, અને સ્તરો વચ્ચે તેઓ આંતરપરમાણુ હોય છે.

આઇસોમોર્ફિઝમ અને પોલીમોર્ફિઝમ

ઘણા સ્ફટિકીય પદાર્થોની રચના સમાન હોય છે. તે જ સમયે, સમાન પદાર્થ વિવિધ સ્ફટિક રચનાઓ બનાવી શકે છે. આ ઘટનામાં પ્રતિબિંબિત થાય છે આઇસોમોર્ફિઝમઅને પોલીમોર્ફિઝમ.

આઇસોમોર્ફિઝમઅણુઓ, આયનો અથવા પરમાણુઓની સ્ફટિક રચનાઓમાં એકબીજાને બદલવાની ક્ષમતામાં રહેલી છે. આ શબ્દ (ગ્રીકમાંથી " isos"- સમાન અને" મોર્ફે" - ફોર્મ) 1819 માં ઇ. મિશેરલિચ દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું. આઇસોમોર્ફિઝમનો કાયદો 1821 માં ઇ. મિશેરલિચ દ્વારા આ રીતે ઘડવામાં આવ્યો હતો: "સમાન સંખ્યામાં અણુઓ, સમાન રીતે જોડાયેલા, સમાન સ્ફટિકીય સ્વરૂપો આપે છે; તદુપરાંત, સ્ફટિકીય સ્વરૂપ અણુઓની રાસાયણિક પ્રકૃતિ પર આધારિત નથી, પરંતુ માત્ર તેમની સંખ્યા અને સંબંધિત સ્થિતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

બર્લિન યુનિવર્સિટીની રાસાયણિક પ્રયોગશાળામાં કામ કરતા, મિશેર્લિચે સીસા, બેરિયમ અને સ્ટ્રોન્ટિયમ સલ્ફેટ્સના સ્ફટિકોની સંપૂર્ણ સમાનતા અને અન્ય ઘણા પદાર્થોના સ્ફટિકીય સ્વરૂપોની સમાનતા તરફ ધ્યાન દોર્યું. તેમના અવલોકનોએ પ્રખ્યાત સ્વીડિશ રસાયણશાસ્ત્રી જે.-યાનું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું. બર્ઝેલિયસ, જેમણે સૂચવ્યું હતું કે મિત્શેર્લિચ ફોસ્ફોરિક અને આર્સેનિક એસિડના સંયોજનોના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને અવલોકન કરેલ પેટર્નની પુષ્ટિ કરે છે. અભ્યાસના પરિણામ સ્વરૂપે, એવું નિષ્કર્ષ કાઢવામાં આવ્યું હતું કે "ક્ષારની બે શ્રેણી માત્ર તેમાં જ અલગ પડે છે જેમાં એક એસિડ રેડિકલ તરીકે આર્સેનિક ધરાવે છે અને બીજામાં ફોસ્ફરસ હોય છે." મિશેર્લિચની શોધે ખૂબ જ ટૂંક સમયમાં ખનિજશાસ્ત્રીઓનું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું, જેમણે ખનિજોમાં તત્વોના આઇસોમોર્ફિક અવેજીની સમસ્યા પર સંશોધન શરૂ કર્યું.

આઇસોમોર્ફિઝમ માટે સંવેદનશીલ પદાર્થોના સંયુક્ત સ્ફટિકીકરણ દરમિયાન ( આઇસોમોર્ફિકપદાર્થો), મિશ્ર સ્ફટિકો (આઇસોમોર્ફિક મિશ્રણ) રચાય છે. આ ફક્ત ત્યારે જ શક્ય છે જ્યારે એકબીજાને બદલી રહેલા કણો કદમાં થોડો અલગ હોય (15% કરતા વધુ નહીં). વધુમાં, આઇસોમોર્ફિક પદાર્થોમાં અણુઓ અથવા આયનોની સમાન અવકાશી વ્યવસ્થા હોવી જોઈએ અને તેથી, બાહ્ય આકારમાં સમાન સ્ફટિકો. આવા પદાર્થોમાં, ઉદાહરણ તરીકે, ફટકડીનો સમાવેશ થાય છે. પોટેશિયમ એલમ KAl(SO 4) 2 ના સ્ફટિકોમાં. 12H 2 O પોટેશિયમ કેશન્સ આંશિક રીતે અથવા સંપૂર્ણ રીતે રૂબીડિયમ અથવા એમોનિયમ કેશન્સ દ્વારા અને એલ્યુમિનિયમ કેશન્સ ક્રોમિયમ (III) અથવા આયર્ન (III) કેશન્સ દ્વારા બદલી શકાય છે.

આઇસોમોર્ફિઝમ પ્રકૃતિમાં વ્યાપક છે. મોટાભાગના ખનિજો જટિલ, ચલ રચનાના આઇસોમોર્ફિક મિશ્રણો છે. ઉદાહરણ તરીકે, ખનિજ સ્ફાલેરાઇટ ZnS માં, 20% સુધી ઝિંક પરમાણુ લોખંડના અણુઓ દ્વારા બદલી શકાય છે (જ્યારે ZnS અને FeS અલગ-અલગ ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર ધરાવે છે). આઇસોમોર્ફિઝમ દુર્લભ અને ટ્રેસ તત્વોના ભૌગોલિક રાસાયણિક વર્તન સાથે સંકળાયેલું છે, ખડકો અને અયસ્કમાં તેમનું વિતરણ, જ્યાં તેઓ આઇસોમોર્ફિક અશુદ્ધિઓના સ્વરૂપમાં સમાયેલ છે.

આઇસોમોર્ફિક અવેજીકરણ આધુનિક તકનીકની કૃત્રિમ સામગ્રીના ઘણા ઉપયોગી ગુણધર્મો નક્કી કરે છે - સેમિકન્ડક્ટર, ફેરોમેગ્નેટ, લેસર સામગ્રી.

ઘણા પદાર્થો સ્ફટિકીય સ્વરૂપો બનાવી શકે છે જે વિવિધ બંધારણો અને ગુણધર્મો ધરાવે છે, પરંતુ સમાન રચના ( પોલીમોર્ફિકફેરફારો). પોલીમોર્ફિઝમ- સમાન રાસાયણિક રચના સાથે વિવિધ સ્ફટિક બંધારણો અને ગુણધર્મો સાથે બે અથવા વધુ સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વમાં રહેલા ઘન અને પ્રવાહી સ્ફટિકોની ક્ષમતા. આ શબ્દ ગ્રીકમાંથી આવ્યો છે " પોલીમોર્ફોસ"- વિવિધ. પોલીમોર્ફિઝમની ઘટના એમ. ક્લાપ્રોથ દ્વારા શોધી કાઢવામાં આવી હતી, જેમણે 1798 માં શોધી કાઢ્યું હતું કે બે અલગ-અલગ ખનિજો - કેલ્સાઇટ અને એરાગોનાઇટ - સમાન રાસાયણિક રચના CaCO 3 ધરાવે છે.

સાદા પદાર્થોના પોલીમોર્ફિઝમને સામાન્ય રીતે એલોટ્રોપી કહેવામાં આવે છે, જ્યારે પોલીમોર્ફિઝમનો ખ્યાલ બિન-સ્ફટિકીય એલોટ્રોપિક સ્વરૂપો પર લાગુ થતો નથી (ઉદાહરણ તરીકે, વાયુયુક્ત O 2 અને O 3). પોલીમોર્ફિક સ્વરૂપોનું એક વિશિષ્ટ ઉદાહરણ કાર્બન (હીરા, લોન્સડેલાઇટ, ગ્રેફાઇટ, કાર્બાઇન્સ અને ફુલરેન્સ) ના ફેરફારો છે, જે ગુણધર્મોમાં તીવ્રપણે અલગ પડે છે. કાર્બનના અસ્તિત્વનું સૌથી સ્થિર સ્વરૂપ ગ્રેફાઇટ છે, જો કે, સામાન્ય સ્થિતિમાં તેના અન્ય ફેરફારો અનિશ્ચિત સમય સુધી ચાલુ રહી શકે છે. ઊંચા તાપમાને તેઓ ગ્રેફાઇટમાં ફેરવાય છે. હીરાના કિસ્સામાં, જ્યારે ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં 1000 o C થી ઉપર ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે આ થાય છે. વિપરીત સંક્રમણ પ્રાપ્ત કરવું વધુ મુશ્કેલ છે. માત્ર ઉચ્ચ તાપમાન જ જરૂરી નથી (1200-1600 o C), પણ પ્રચંડ દબાણ - 100 હજાર વાતાવરણ સુધી. પીગળેલી ધાતુઓ (આયર્ન, કોબાલ્ટ, ક્રોમિયમ અને અન્ય) ની હાજરીમાં હીરામાં ગ્રેફાઇટનું રૂપાંતર સરળ છે.

પરમાણુ સ્ફટિકોના કિસ્સામાં, પોલીમોર્ફિઝમ સ્ફટિકમાં પરમાણુઓના વિવિધ પેકિંગમાં અથવા પરમાણુઓના આકારમાં ફેરફારમાં અને આયનીય સ્ફટિકોમાં - કેશન અને આયનોની વિવિધ સાપેક્ષ સ્થિતિમાં દેખાય છે. કેટલાક સરળ અને જટિલ પદાર્થોમાં બે કરતાં વધુ પોલીમોર્ફ હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકોન ડાયોક્સાઇડમાં દસ ફેરફારો છે, કેલ્શિયમ ફ્લોરાઈડ - છ, એમોનિયમ નાઈટ્રેટ - ચાર. પોલીમોર્ફિક ફેરફારો સામાન્ય રીતે ગ્રીક અક્ષરો b, c, d, d, f, ... દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે જે ફેરફારોથી શરૂ થાય છે જે નીચા તાપમાને સ્થિર હોય છે.

જ્યારે વરાળમાંથી સ્ફટિકીકરણ કરવામાં આવે છે, દ્રાવણ અથવા પદાર્થને પીગળવામાં આવે છે જેમાં અનેક પોલીમોર્ફિક ફેરફારો હોય છે, ત્યારે આપેલ પરિસ્થિતિઓમાં ઓછા સ્થિર હોય તેવા ફેરફારની રચના થાય છે, જે પછી વધુ સ્થિરમાં ફેરવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ફોસ્ફરસ વરાળ ઘટ્ટ થાય છે, ત્યારે સફેદ ફોસ્ફરસ બને છે, જે સામાન્ય સ્થિતિમાં ધીમે ધીમે, પરંતુ જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે ઝડપથી લાલ ફોસ્ફરસમાં ફેરવાય છે. જ્યારે લીડ હાઇડ્રોક્સાઇડ નિર્જલીકૃત થાય છે, ત્યારે પ્રથમ (લગભગ 70 o C) પીળો b-PbO, જે નીચા તાપમાને ઓછો સ્થિર હોય છે, બને છે; લગભગ 100 o C પર તે લાલ b-PbO માં ફેરવાય છે, અને 540 o C પર તે ફેરવાય છે. પાછા b-PbO માં.

એક પોલીમોર્ફથી બીજામાં સંક્રમણને પોલીમોર્ફિક ટ્રાન્સફોર્મેશન કહે છે. આ સંક્રમણો ત્યારે થાય છે જ્યારે તાપમાન અથવા દબાણ બદલાય છે અને તેની સાથે ગુણધર્મોમાં અચાનક ફેરફાર થાય છે.

એક ફેરફારથી બીજામાં સંક્રમણની પ્રક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું અથવા ઉલટાવી શકાય તેવું હોઈ શકે છે. આમ, જ્યારે BN (બોરોન નાઇટ્રાઇડ) રચનાના સફેદ નરમ ગ્રેફાઇટ-જેવા પદાર્થને 1500-1800 o C તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે અને કેટલાક દસ વાતાવરણના દબાણથી, તેનું ઉચ્ચ-તાપમાન ફેરફાર રચાય છે - બોરાઝોન, કઠિનતામાં હીરાની નજીક. જ્યારે તાપમાન અને દબાણ સામાન્ય પરિસ્થિતિઓને અનુરૂપ મૂલ્યો સુધી ઘટાડવામાં આવે છે, ત્યારે બોરાઝોન તેની રચના જાળવી રાખે છે. ઉલટાવી શકાય તેવું સંક્રમણનું ઉદાહરણ 95 o C પર સલ્ફરના બે ફેરફારો (ઓર્થોરોમ્બિક અને મોનોક્લીનિક)નું પરસ્પર પરિવર્તન છે.

પોલીમોર્ફિક પરિવર્તન બંધારણમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો વિના થઈ શકે છે. કેટલીકવાર સ્ફટિકના બંધારણમાં બિલકુલ ફેરફાર થતો નથી, ઉદાહરણ તરીકે, b-Fe થી c-Fe 769 o C પર સંક્રમણ દરમિયાન, આયર્નનું બંધારણ બદલાતું નથી, પરંતુ તેના લોહચુંબકીય ગુણધર્મો અદૃશ્ય થઈ જાય છે.

કેમિકલ-થર્મલ ટ્રીટમેન્ટ (CHT) એ સ્ટીલની સપાટીના સ્તરની રચના, માળખું અને ગુણધર્મોને બદલવા માટે થર્મલ અને રાસાયણિક અસરોના મિશ્રણનો સમાવેશ કરતી હીટ ટ્રીટમેન્ટ છે.

રાસાયણિક-થર્મલ ટ્રીટમેન્ટ એ સામગ્રીની પ્રક્રિયાના સૌથી સામાન્ય પ્રકારોમાંનું એક છે જેથી તેઓને ઓપરેશનલ ગુણધર્મો પ્રદાન કરવામાં આવે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓ કાર્બન અને નાઇટ્રોજન સાથે સ્ટીલના સપાટીના સ્તરનું સંતૃપ્તિ છે, બંને અલગથી અને એકસાથે. આ સપાટીના કાર્બ્યુરાઇઝેશન (કાર્બરાઇઝેશન) ની પ્રક્રિયાઓ છે, નાઇટ્રાઇડિંગ - નાઇટ્રોજન સાથે સ્ટીલની સપાટીની સંતૃપ્તિ, નાઇટ્રોકાર્બ્યુરાઇઝેશન અને સાયનીડેશન - સ્ટીલની સપાટીના સ્તરોમાં કાર્બન અને નાઇટ્રોજનનો સંયુક્ત પરિચય. અન્ય તત્વો (ક્રોમ - ડિફ્યુઝન ક્રોમ પ્લેટિંગ, બોરોન - બોરીડિંગ, સિલિકોન - સિલિકોન પ્લેટિંગ અને એલ્યુમિનિયમ - એલ્યુમિનાઇઝિંગ) સાથે સ્ટીલના સપાટીના સ્તરોની સંતૃપ્તિ ઘણી ઓછી વાર વપરાય છે. ઝીંક સાથેના ભાગની સપાટીના પ્રસરણ સંતૃપ્તિની પ્રક્રિયાને ગેલ્વેનાઇઝિંગ કહેવામાં આવે છે, અને ટાઇટેનિયમ સાથે - ટાઇટનેશન.

રાસાયણિક-થર્મલ સારવાર પ્રક્રિયા એ બહુ-તબક્કાની પ્રક્રિયા છે જેમાં ત્રણ ક્રમિક તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે:

1. સપાટીની નજીક અથવા સીધી ધાતુની સપાટી પર સંતૃપ્ત વાતાવરણમાં સક્રિય અણુઓની રચના. પ્રસરણ પ્રવાહની શક્તિ, એટલે કે. એકમ સમય દીઠ રચાયેલા સક્રિય અણુઓની સંખ્યા સંતૃપ્ત માધ્યમની રચના અને એકત્રીકરણની સ્થિતિ પર આધારિત છે, જે ઘન, પ્રવાહી અથવા વાયુયુક્ત હોઈ શકે છે, એકબીજા સાથે વ્યક્તિગત ઘટકોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, તાપમાન, દબાણ અને સ્ટીલની રાસાયણિક રચના.

2. સંતૃપ્તિ સપાટી દ્વારા રચાયેલા સક્રિય અણુઓનું શોષણ (સોર્પ્શન). શોષણ એ એક જટિલ પ્રક્રિયા છે જે સંતૃપ્તિ સપાટી પર બિન-સ્થિર રીતે થાય છે. ભૌતિક (ઉલટાવી શકાય તેવું) શોષણ અને રાસાયણિક શોષણ (કેમિસોર્પ્શન) વચ્ચે તફાવત કરવામાં આવે છે. રાસાયણિક-થર્મલ સારવાર દરમિયાન, આ પ્રકારના શોષણ એકબીજાને ઓવરલેપ કરે છે. શારીરિક શોષણ, વેન ડેર વાલ્સ આકર્ષણ દળોની ક્રિયાને કારણે સંતૃપ્ત તત્વ (એશોર્બેટ) ના શોષિત અણુઓના સંલગ્નતા તરફ દોરી જાય છે (શોષક). કેમિસોર્પ્શન દરમિયાન, શોષક અને શોષકના અણુઓ વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે, જે પ્રકૃતિ અને શક્તિમાં રાસાયણિકની નજીક છે.

3. પ્રસરણ - પ્રક્રિયા કરવામાં આવતી ધાતુની જાળીમાં શોષિત અણુઓની હિલચાલ. પ્રસરણ પ્રક્રિયા ત્યારે જ શક્ય બને છે જો પ્રક્રિયા કરવામાં આવી રહેલી સામગ્રીમાં વિસર્જિત તત્વની દ્રાવ્યતા હોય અને પ્રક્રિયાને આગળ વધવા માટે જરૂરી ઊર્જા પૂરી પાડવા માટે પૂરતું ઊંચું તાપમાન હોય. પ્રસરણ સ્તરની જાડાઈ, અને તેથી ઉત્પાદનની સપાટીના સખત સ્તરની જાડાઈ, રાસાયણિક-થર્મલ સારવારની સૌથી મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા છે. સ્તરની જાડાઈ સંખ્યાબંધ પરિબળો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જેમ કે સંતૃપ્તિ તાપમાન, સંતૃપ્તિ પ્રક્રિયાની અવધિ, સ્ટીલની રચના, એટલે કે. તેમાં અમુક મિશ્રિત તત્વોની સામગ્રી, ઉત્પાદનની સપાટી વચ્ચે અને સંતૃપ્ત સ્તરની ઊંડાઈમાં સંતૃપ્ત તત્વની સાંદ્રતા ઢાળ.

કટીંગ ટૂલ લાંબા સમય સુધી સંપર્ક અને પ્રક્રિયા થતી ધાતુ સાથે ઘર્ષણની સ્થિતિમાં કામ કરે છે. ઓપરેશન દરમિયાન, કટીંગ ધારની ગોઠવણી અને ગુણધર્મો યથાવત રહેવા જોઈએ. કટીંગ ટૂલ્સના ઉત્પાદન માટેની સામગ્રીમાં ઉચ્ચ કઠિનતા (IKS 60-62) હોવી જોઈએ અને પ્રતિકાર પહેરવો જોઈએ, એટલે કે. ઘર્ષણની સ્થિતિમાં લાંબા સમય સુધી ધારની કટીંગ ગુણધર્મો જાળવવાની ક્ષમતા.

પ્રોસેસ્ડ મટિરિયલની કઠિનતા જેટલી વધારે, ચિપ્સ જેટલી જાડી અને કટીંગ સ્પીડ જેટલી વધારે, કટીંગ પ્રક્રિયા પર ખર્ચવામાં આવતી ઉર્જા જેટલી વધારે. યાંત્રિક ઊર્જા થર્મલ ઊર્જામાં ફેરવાય છે. પેદા થયેલી ગરમી કટર, વર્કપીસ અને ચિપ્સને ગરમ કરે છે અને આંશિક રીતે વિખેરાઈ જાય છે. તેથી, સાધન સામગ્રી માટેની મુખ્ય જરૂરિયાત ઉચ્ચ ગરમી પ્રતિકાર છે, એટલે કે. ઓપરેશન દરમિયાન લાંબા સમય સુધી ગરમી દરમિયાન કઠિનતા અને કટીંગ ગુણધર્મો જાળવવાની ક્ષમતા. ગરમીના પ્રતિકારના આધારે, ટૂલ્સ કાપવા માટે ટૂલ સ્ટીલ્સના ત્રણ જૂથો છે: બિન-ગરમી-પ્રતિરોધક, અર્ધ-ગરમી-પ્રતિરોધક અને ગરમી-પ્રતિરોધક.

જ્યારે કટીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન બિન-ગરમી-પ્રતિરોધક સ્ટીલ્સને 200-300 °C પર ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સખત માર્ટેન્સાઇટમાંથી કાર્બન મુક્ત થાય છે અને સિમેન્ટાઇટ પ્રકારના કાર્બાઇડનું કોગ્યુલેશન શરૂ થાય છે. આનાથી કટિંગ ટૂલની કઠિનતા અને વસ્ત્રોના પ્રતિકારની ખોટ થાય છે. બિન-ગરમી-પ્રતિરોધક સ્ટીલ્સમાં કાર્બન અને લો-એલોય સ્ટીલ્સનો સમાવેશ થાય છે. અર્ધ-ઉષ્મા-પ્રતિરોધક સ્ટીલ્સ, જેમાં કેટલાક મધ્યમ-એલોય સ્ટીલ્સનો સમાવેશ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે 9Kh5VF, 300-500°C ના તાપમાન સુધી સખતતા જાળવી રાખે છે. ગરમી-પ્રતિરોધક સ્ટીલ્સ તેમની કઠિનતા જાળવી રાખે છે અને જ્યારે 600 ° સે તાપમાને ગરમ થાય છે ત્યારે પ્રતિકાર પહેરે છે.

કાર્બન અને લો-એલોય સ્ટીલ્સમાં પ્રમાણમાં ઓછી ગરમી પ્રતિકાર અને ઓછી કઠિનતા હોય છે, તેથી તેનો ઉપયોગ ઓછી કટીંગ ઝડપે કામ કરવાની સરળ પરિસ્થિતિઓ માટે થાય છે. હાઇ-સ્પીડ સ્ટીલ્સ, જેમાં ઉચ્ચ ગરમી પ્રતિકાર અને સખતતા હોય છે, તેનો ઉપયોગ વધુ ગંભીર કામ કરવાની પરિસ્થિતિઓ માટે થાય છે. કાર્બાઇડ અને સિરામિક સામગ્રી વધુ કટીંગ ઝડપને મંજૂરી આપે છે. હાલની સામગ્રીમાંથી, બોરોન નાઈટ્રાઈડ, એલ્બોર, સૌથી વધુ ગરમી પ્રતિકાર ધરાવે છે. એલ્બર ઉચ્ચ કઠિનતા સામગ્રી, જેમ કે સખત સ્ટીલને ઊંચી ઝડપે પ્રક્રિયા કરવાની મંજૂરી આપે છે.