ನಮ್ಮ ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಂದ, ದ್ರವಗಳು ಮತ್ತು ಅನಿಲಗಳು ಹರಿಯುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ದ್ರವಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ. ಈ ಎರಡೂ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿನ ದ್ರವತ್ವವು ಅಣುಗಳು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಘನಗಳಲ್ಲಿನ ರಚನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳು ಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಾನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸರಾಸರಿ ಸ್ಥಾನಗಳ ಸುತ್ತ ಮಾತ್ರ ಆಂದೋಲನ ಮಾಡಬಲ್ಲವು. ಇದು ಘನಗಳಲ್ಲಿನ ದೃಢತೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ರಚನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳ ಸ್ವಭಾವ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ನಡುವೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಬಂಧಕ ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತವೆ. ರಚನೆ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೊಸ ಘನ ವಸ್ತುಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರದಲ್ಲಿ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕಾರ್ಬನ್ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗಳು ಹೊಸ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿವೆ, ಅವುಗಳು ಉಕ್ಕಿಗಿಂತ ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿರುವ, ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂಗಿಂತ ಹಗುರವಾಗಿರುವ ಮತ್ತು ತಾಮ್ರಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ವಾಹಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುವನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಅಂತಹ ವಸ್ತುಗಳು ಭವಿಷ್ಯದ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಸಮಾಜದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಲ್ಲಿ ವಿಸ್ತರಿಸುವ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸಬಹುದು. ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸಲು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾದ ಕೆಲವು ಇತರ ವಸ್ತುಗಳೆಂದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಸೂಪರ್ಕಂಡಕ್ಟರ್ಗಳು, ಕಾಂತೀಯ ವಸ್ತುಗಳು, ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ಗಾಗಿ ಜೈವಿಕವಾಗಿ ವಿಘಟನೆಯಾಗುವ ಪಾಲಿಮರ್ಗಳು, ಶಸ್ತ್ರಚಿಕಿತ್ಸೆಯ ಇಂಪ್ಲಾಂಟ್ಗಳಿಗಾಗಿ ಜೈವಿಕವಾಗಿ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಘನಗಳು, ಇತ್ಯಾದಿ. ಹೀಗಾಗಿ, ಈ ಸ್ಥಿತಿಯ ಅಧ್ಯಯನವು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸನ್ನಿವೇಶದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಮುಖ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.

ಈ ಘಟಕದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಕಣಗಳ ವಿವಿಧ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತೇವೆ, ಇದು ಹಲವಾರು ರೀತಿಯ ರಚನೆಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರಚನಾತ್ಮಕ ಘಟಕಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಘನಗಳಿಗೆ ವಿಭಿನ್ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನೀಡುವುದು ಏಕೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುತ್ತೇವೆ. ರಚನಾತ್ಮಕ ಅಪೂರ್ಣತೆಗಳು ಅಥವಾ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಅಶುದ್ಧತೆಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಾಗಿ ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಹೇಗೆ ಮಾರ್ಪಡಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸಹ ನಾವು ಕಲಿಯುತ್ತೇವೆ.

1.1 ಘನ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಾಮಾನ್ಯ ಲಕ್ಷಣಗಳು

ಕ್ಲಾಸ್ XI ನಲ್ಲಿ ನೀವು ವಸ್ತುವು ಘನ, ದ್ರವ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಎಂಬ ಮೂರು ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರಬಹುದು ಎಂದು ಕಲಿತಿದ್ದೀರಿ. ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಈ ಯಾವುದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಸ್ತುವಿನ ಅತ್ಯಂತ ಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಿತಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಎರಡು ವಿರೋಧಿ ಅಂಶಗಳ ನಿವ್ವಳ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಇವುಗಳೆಂದರೆ ಅಂತರ-ಅಣು ಶಕ್ತಿಗಳು, ಇವು ಅಣುಗಳನ್ನು (ಅಥವಾ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಯಾನುಗಳು) ಹತ್ತಿರವಾಗಿ ಇರಿಸುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿ, ಇದು ಅವುಗಳನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಅವುಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಿ ಇರಿಸುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಸಾಕಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತರ-ಅಣು ಶಕ್ತಿಗಳು ಅವುಗಳನ್ನು ತುಂಬಾ ಹತ್ತಿರಕ್ಕೆ ತರುತ್ತವೆ, ಅವು ಪರಸ್ಪರ ಅಂಟಿಕೊಂಡು ಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಾನಗಳನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಇವು ಇನ್ನೂ ತಮ್ಮ ಸರಾಸರಿ ಸ್ಥಾನಗಳ ಸುತ್ತ ಆಂದೋಲನ ಮಾಡಬಲ್ಲವು ಮತ್ತು ವಸ್ತುವು ಘನ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.

ಘನ ಸ್ಥಿತಿಯ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿವೆ:

• (i) ಅವುಗಳು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ, ಪರಿಮಾಣ ಮತ್ತು ಆಕಾರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.
• (ii) ಅಂತರ-ಅಣು ದೂರಗಳು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತವೆ.
• (iii) ಅಂತರ-ಅಣು ಶಕ್ತಿಗಳು ಬಲವಾಗಿರುತ್ತವೆ.
• (iv) ಅವುಗಳ ರಚನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳು (ಪರಮಾಣುಗಳು, ಅಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಯಾನುಗಳು) ಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಾನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸರಾಸರಿ ಸ್ಥಾನಗಳ ಸುತ್ತ ಮಾತ್ರ ಆಂದೋಲನ ಮಾಡಬಲ್ಲವು.
• (v) ಅವು ಸಂಕೋಚನೀಯವಲ್ಲದ ಮತ್ತು ದೃಢವಾಗಿರುತ್ತವೆ.

1.2 ಅಸ್ಫಟಿಕ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳು

ಘನಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ರಚನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಇರುವ ಕ್ರಮದ ಸ್ವಭಾವದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಅಥವಾ ಅಸ್ಫಟಿಕ ಎಂದು ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು. ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹಲವಾರು ಸಣ್ಣ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಿಶಿಷ್ಟ ಜ್ಯಾಮಿತೀಯ ಆಕಾರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿ ರಚನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳ (ಪರಮಾಣುಗಳು, ಅಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಯಾನುಗಳು) ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಮೂರು ಆಯಾಮಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ರಮಬದ್ಧವಾಗಿ ಮತ್ತು ಪುನರಾವರ್ತಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನಾವು ಸ್ಫಟಿಕದ ಒಂದು ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಗಮನಿಸಿದರೆ, ಅವು ಗಮನದ ಸ್ಥಳದಿಂದ ಎಷ್ಟೇ ದೂರದಲ್ಲಿದ್ದರೂ ಸ್ಫಟಿಕದ ಯಾವುದೇ ಇತರ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಕಣಗಳ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಊಹಿಸಬಹುದು. ಹೀಗಾಗಿ, ಸ್ಫಟಿಕವು ದೀರ್ಘ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಕ್ರಮವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಕಣಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಒಂದು ನಿಯಮಿತ ಮಾದರಿಯು ಸಂಪೂರ್ಣ ಸ್ಫಟಿಕದ ಮೇಲೆ ಆವರ್ತಕವಾಗಿ ಪುನರಾವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಸೋಡಿಯಂ ಕ್ಲೋರೈಡ್ ಮತ್ತು ಕ್ವಾರ್ಟ್ಜ್ ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಉದಾಹರಣೆಗಳಾಗಿವೆ. ಗಾಜು, ರಬ್ಬರ್ ಮತ್ತು ಅನೇಕ ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ಗಳು ತಮ್ಮ ದ್ರವಗಳು ತಣ್ಣಗಾಗುವಾಗ ಘನೀಕರಿಸಿದಾಗ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಇವುಗಳನ್ನು ಅಸ್ಫಟಿಕ ಘನಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಸ್ಫಟಿಕ ಎಂಬ ಪದವು ಗ್ರೀಕ್ ಪದವಾದ ಅಮಾರ್ಫೋಸ್ನಿಂದ ಬಂದಿದೆ, ಅರ್ಥ ರೂಪವಿಲ್ಲ. ಅಂತಹ ಘನದಲ್ಲಿ ರಚನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳ (ಪರಮಾಣುಗಳು, ಅಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಯಾನುಗಳು) ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಕೇವಲ ಅಲ್ಪ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಕ್ರಮವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ಒಂದು ನಿಯಮಿತ ಮತ್ತು ಆವರ್ತಕವಾಗಿ ಪುನರಾವರ್ತಿಸುವ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಕೇವಲ ಚಿಕ್ಕ ದೂರಗಳಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಗಮನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಿಯಮಿತ ಮಾದರಿಗಳು ಚದುರಿಹೋಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ನಡುವಿನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾರ್ಟ್ಜ್ (ಸ್ಫಟಿಕೀಯ) ಮತ್ತು ಕ್ವಾರ್ಟ್ಜ್ ಗಾಜು (ಅಸ್ಫಟಿಕ) ರಚನೆಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಚಿತ್ರ 1.1 (a) ಮತ್ತು (b) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಎರಡು ರಚನೆಗಳು ಬಹುತೇಕ ಒಂದೇ ಆಗಿರುವಾಗ, ಅಸ್ಫಟಿಕ ಕ್ವಾರ್ಟ್ಜ್ ಗಾಜಿನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ದೀರ್ಘ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಕ್ರಮವಿಲ್ಲ. ಅಸ್ಫಟಿಕ ಘನಗಳ ರಚನೆಯು ದ್ರವಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ. ರಚನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಎರಡು ರೀತಿಯ ಘನಗಳು ಅವುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ.

ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳು ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ ದ್ರವೀಕರಣ ಬಿಂದುವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಅವು ಹಠಾತ್ತನೆ ಕರಗಿ ದ್ರವವಾಗುತ್ತವೆ. ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಅಸ್ಫಟಿಕ ಘನಗಳು ಮೃದುವಾಗುತ್ತವೆ, ಕರಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನದ ಒಂದು ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಹರಿಯಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಅಚ್ಚು ಹಾಕಿ ವಿವಿಧ ಆಕಾರಗಳಲ್ಲಿ ಊದಬಹುದು. ಅಸ್ಫಟಿಕ ಘನಗಳು ದ್ರವಗಳಂತೆಯೇ ರಚನಾತ್ಮಕ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಸ್ನಿಗ್ಧ ದ್ರವಗಳೆಂದು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅವು ಕೆಲವು ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸ್ಫಟಿಕೀಯವಾಗಬಹುದು. ಪ್ರಾಚೀನ ನಾಗರಿಕತೆಗಳ ಕೆಲವು ಗಾಜಿನ ವಸ್ತುಗಳು ಕೆಲವು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣದ ಕಾರಣದಿಂದ ಹಾಲಿನಂತೆ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ದ್ರವಗಳಂತೆ, ಅಸ್ಫಟಿಕ ಘನಗಳು ಹರಿಯುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೂ ತುಂಬಾ ನಿಧಾನವಾಗಿ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಇವುಗಳನ್ನು ಸೂಡೋ ಘನಗಳು ಅಥವಾ ಅತಿ ತಣ್ಣಗಾದ ದ್ರವಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಅಸ್ಫಟಿಕ ಘನಗಳು ಸ್ವಭಾವದಲ್ಲಿ ಸಮದೈಶಿಕವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಬಲ, ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಸೂಚ್ಯಂಕ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ, ಇತ್ಯಾದಿ, ಎಲ್ಲಾ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತವೆ. ಇದು ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ದೀರ್ಘ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಕ್ರಮವಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಕಣಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಎಲ್ಲಾ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಒಟ್ಟಾರೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಎಲ್ಲಾ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಯಾವುದೇ ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣದ ಮೌಲ್ಯವು ಯಾವುದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳು ಸ್ವಭಾವದಲ್ಲಿ ಅನಿಸೊಟ್ರೋಪಿಕ್ ಆಗಿರುತ್ತವೆ, ಅಂದರೆ, ಅವುಗಳ ಕೆಲವು ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರತಿರೋಧ ಅಥವಾ ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಸೂಚ್ಯಂಕ, ಅದೇ ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲ್ಪಟ್ಟಾಗ ವಿಭಿನ್ನ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಇದು ವಿಭಿನ್ನ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ಕಣಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಚಿತ್ರ 1.2 ರಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಚಿತ್ರವು ಎರಡು ರೀತಿಯ ಪರಮಾಣುಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸರಳ ಎರಡು-ಆಯಾಮದ ಮಾದರಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಸೂಚಿಸಲಾದ ಎರಡು ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ಕತ್ತರಿಸುವ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಪ್ರತಿರೋಧದಂತಹ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣವು ಸಾಕಷ್ಟು ಭಿನ್ನವಾಗಿರಬಹುದು. CD ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿನ ವಿರೂಪತೆಯು ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ರೀತಿಯ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಾಲನ್ನು ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ AB ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಒಂದು ರೀತಿಯ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಸಾಲುಗಳು ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳು ಮತ್ತು ಅಸ್ಫಟಿಕ ಘನಗಳ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 1.1 ರಲ್ಲಿ ಸಂಕ್ಷೇಪಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಮತ್ತು ಅಸ್ಫಟಿಕ ಘನಗಳ ಜೊತೆಗೆ, ಕೆಲವು ಘನಗಳು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಅಸ್ಫಟಿಕವಾಗಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಆದರೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮಸ್ಫಟಿಕೀಯ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಬಹುಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಲೋಹಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಹುಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಯಾದೃಚ್ಛಿಕವಾಗಿ ನಿರ್ದೇಶಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಒಂದು ಲೋಹದ ಮಾದರಿಯು ಸಮದೈಶಿಕವಾಗಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಆದರೂ ಒಂದೇ ಸ್ಫಟಿಕವು ಅನಿಸೊಟ್ರೋಪಿಕ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

1.3 ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳ ವರ್ಗೀಕರಣ

ವಿಭಾಗ 1.2 ರಲ್ಲಿ, ನಾವು ಅಸ್ಫಟಿಕ ವಸ್ತುಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಕಲಿತಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳು ಕೇವಲ ಅಲ್ಪ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಕ್ರಮವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಘನ ವಸ್ತುಗಳು ಸ್ವಭಾವದಲ್ಲಿ ಸ್ಫಟಿಕೀಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಎಲ್ಲಾ ಲೋಹೀಯ ಅಂಶಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಕಬ್ಬಿಣ, ತಾಮ್ರ ಮತ್ತು ಬೆಳ್ಳಿ; ಅಲೋಹೀಯ ಅಂಶಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸಲ್ಫರ್, ಫಾಸ್ಫರಸ್ ಮತ್ತು ಅಯೋಡಿನ್ ಮತ್ತು ಸಂಯುಕ್ತಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸೋಡಿಯಂ ಕ್ಲೋರೈಡ್, ಜಿಂಕ್ ಸಲ್ಫೈಡ್ ಮತ್ತು ನ್ಯಾಫ್ತಲೀನ್ ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ.

ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು. ವಿಧಾನವು ಕೈಯಲ್ಲಿರುವ ಉದ್ದೇಶವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ, ನಾವು ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳನ್ನು ರಚನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟಿರುವ ಅಂತರ-ಅಣು ಶಕ್ತಿಗಳು ಅಥವಾ ಬಂಧಗಳ ಸ್ವಭಾವದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ವರ್ಗೀಕರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇವುಗಳೆಂದರೆ — (i) ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಶಕ್ತಿಗಳು; (ii) ಅಯಾನಿಕ್ ಬಂಧಗಳು; (iii) ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಬಂಧಗಳು; ಮತ್ತು (iv) ಲೋಹೀಯ ಬಂಧಗಳು. ಈ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳನ್ನು ನಾಲ್ಕು ವರ್ಗಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ, ಆಣ್ವಿಕ, ಅಯಾನಿಕ್, ಲೋಹೀಯ ಮತ್ತು ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಘನಗಳು. ಈಗ ಈ ವರ್ಗಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಕಲಿಯೋಣ.

1.3.1 ಆಣ್ವಿಕ ಘನಗಳು

ಅಣುಗಳು ಆಣ್ವಿಕ ಘನಗಳ ರಚನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳಾಗಿವೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಈ ಕೆಳಗಿನ ವರ್ಗಗಳಾಗಿ ಉಪವಿಭಾಗಿಸಲಾಗಿದೆ:

(i) ಅಧ್ರುವ ಆಣ್ವಿಕ ಘನಗಳು: ಅವುಗಳು ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಆರ್ಗಾನ್ ಮತ್ತು ಹೀಲಿಯಂ ಅಥವಾ ಅಧ್ರುವ ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಬಂಧಗಳಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ ಅಣುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, H2, Cl2 ಮತ್ತು I2. ಈ ಘನಗಳಲ್ಲಿ, ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳು ದುರ್ಬಲ ಪ್ರಸರಣ ಶಕ್ತಿಗಳು ಅಥವಾ ಲಂಡನ್ ಶಕ್ತಿಗಳಿಂದ ಹಿಡಿದಿಡಲ್ಪಡುತ್ತವೆ, ಇದರ ಬಗ್ಗೆ ನೀವು ಕ್ಲಾಸ್ XI ನಲ್ಲಿ ಕಲಿತಿದ್ದೀರಿ. ಈ ಘನಗಳು ಮೃದುವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕಗಳಲ್ಲ. ಅವುಗಳು ಕಡಿಮೆ ದ್ರವೀಕರಣ ಬಿಂದುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕೋಣೆಯ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ದ್ರವ ಅಥವಾ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ.

(ii) ಧ್ರುವ ಆಣ್ವಿಕ ಘನಗಳು: HCl, SO2, ಇತ್ಯಾದಿ ವಸ್ತುಗಳ ಅಣುಗಳು ಧ್ರುವ ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಬಂಧಗಳಿಂದ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಅಂತಹ ಘನಗಳಲ್ಲಿನ ಅಣುಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಬಲವಾದ ದ್ವಿಧ್ರುವ-ದ್ವಿಧ್ರುವ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ ಒಟ್ಟಾಗಿ ಹಿಡಿದಿಡಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಈ ಘನಗಳು ಮೃದುವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕಗಳಲ್ಲ. ಅವುಗಳ ದ್ರವೀಕರಣ ಬಿಂದುಗಳು ಅಧ್ರುವ ಆಣ್ವಿಕ ಘನಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೂ ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನವು ಕೋಣೆಯ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಅನಿಲಗಳು ಅಥವಾ ದ್ರವಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಘನ SO2 ಮತ್ತು ಘನ NH3 ಅಂತಹ ಘನಗಳ ಕೆಲವು ಉದಾಹರಣೆಗಳಾಗಿವೆ.

(iii) ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಿತ ಆಣ್ವಿಕ ಘನಗಳು: ಅಂತಹ ಘನಗಳ ಅಣುಗಳು H ಮತ್ತು F, O ಅಥವಾ N ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವೆ ಧ್ರುವ ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಬಲವಾದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧವು H2O (ಬರ್ಫ) ನಂತಹ ಘನಗಳ ಅಣುಗಳನ್ನು ಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ. ಅವು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕಗಳಲ್ಲ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅವು ಕೋಣೆಯ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಬಾಷ್ಪಶೀಲ ದ್ರವಗಳು ಅಥವಾ ಮೃದು ಘನಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ.

1.3.2 ಅಯಾನಿಕ್ ಘನಗಳು

ಅಯಾನುಗಳು ಅಯಾನಿಕ್ ಘನಗಳ ರಚನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳಾಗಿವೆ. ಅಂತಹ ಘನಗಳು ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಅಯಾನುಗಳ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಂದ ಬಲವಾದ ಕೂಲಂಬಿಕ್ (ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ) ಶಕ್ತಿಗಳಿಂದ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಘನಗಳು ಸ್ವಭಾವದಲ್ಲಿ ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸುಲಭವಾಗಿ ಒಡೆಯುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ದ್ರವೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಅಯಾನುಗಳು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲದ ಕಾರಣ, ಅವು ಘನ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿರೋಧಕಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕರಗಿದ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗಿದಾಗ, ಅಯಾನುಗಳು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವು ವಿದ್ಯುತ್ ವಹನ ಮಾಡುತ್ತವೆ.

1.3.3 ಲೋಹೀಯ ಘನಗಳು

ಲೋಹಗಳು ಧನಾತ್ಮಕ ಅಯಾನುಗಳ ಕ್ರಮಬದ್ಧ ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿದ್ದು, ಅವುಗಳನ್ನು ಸುತ್ತುವರಿದು ಮತ್ತು ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಸಮುದ್ರದಿಂದ ಒಟ್ಟಾಗಿ ಹಿಡಿದಿಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಚಲನಶೀಲವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕದಾದ್ಯಂತ ಸಮವಾಗಿ ಹರಡಿರುತ್ತವೆ. ಪ್ರತಿ ಲೋಹದ ಪರಮಾಣುವು ಈ ಚಲನಶೀಲ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಸಮುದ್ರಕ್ಕೆ ಒಂದು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಕೊಡುಗೆಯಾಗಿ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಈ ಮುಕ್ತ ಮತ್ತು ಚಲನಶೀಲ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಲೋಹಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಧನಾತ್ಮಕ ಅಯಾನುಗಳ ಜಾಲದ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುತ್ತವೆ. ಅಂತೆಯೇ, ಒಂದು ಲೋಹದ ಒಂದು ಭಾಗಕ್ಕೆ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಪೂರೈಸಿದಾಗ, ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯು ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಮೂಲಕ ಸಮವಾಗಿ ಹರಡುತ್ತದೆ. ಲೋಹಗಳ ಇನ್ನೊಂದು ಪ್ರಮುಖ ಲಕ್ಷಣವೆಂದರೆ ಅವುಗಳ ಕಾಂತಿ ಮತ್ತು ಕೆಲವು ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಬಣ್ಣ. ಇದು ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಲೂ ಸಹ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಲೋಹಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಮೆಲೆಬಲ್ ಮತ್ತು ಸಾಗುವಳಿ ಮಾಡಬಲ್ಲವಾಗಿರುತ್ತವೆ.

1.3.4 ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಅಥವಾ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ ಘನಗಳು

ಅಲೋಹಗಳ ವ್ಯಾಪಕ ವೈವಿಧ್ಯದ ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಘನಗಳು ಸ್ಫಟಿಕದಾದ್ಯಂತ ಪಕ್ಕದ ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವೆ ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಬಂಧಗಳ ರಚನೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳನ್ನು ದೈತ್ಯ ಅಣುಗಳು ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಬಂಧಗಳು ಬಲವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸ್ವಭಾವದಲ್ಲಿ ದಿಕ್ಸೂಚಕವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಪರಮಾಣುಗಳು ತಮ್ಮ ಸ್ಥಾನಗಳಲ್ಲಿ ಬಲವಾಗಿ ಹಿಡಿದಿಡಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಅಂತಹ ಘನಗಳು ತುಂಬಾ ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸುಲಭವಾಗಿ ಒಡೆಯುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ದ್ರವೀಕರಣ ಬಿಂದುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕರಗುವ ಮೊದಲೇ ವಿಘಟನೆಗೊಳ್ಳಬಹುದು. ಅವು ನಿರೋಧಕಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಹನ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ. ವಜ್ರ (ಚಿತ್ರ 1.3) ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅಂತಹ ಘನಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಉದಾಹರಣೆಗಳಾಗಿವೆ. ಗ್ರಾಫೈಟ್ (ಚಿತ್ರ 1.4) ಸಹ ಈ ವರ್ಗದ ಸ್ಫಟಿಕಗಳಿಗೆ ಸೇರಿದೆ, ಆದರೆ ಅದು ಮೃದುವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅದರ ಅಸಾಧಾರಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಅದರ ವಿಶಿಷ್ಟ ರಚನೆಯಿಂದಾಗಿ ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಪದರಗಳಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಪರಮಾಣುವು ಅದೇ ಪದರದಲ್ಲಿ ಅದರ ಮೂರು ನೆರೆಯ ಪರಮಾಣುಗಳಿಗೆ ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಬಂಧದಿಂದ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿ ಪರಮಾಣುವಿನ ನಾಲ್ಕನೇ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಿಭಿನ್ನ ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಚಲಿಸ