सॉलिड स्टेट का परिचय

Overview

यह लेक्चर सॉलिड स्टेट चैप्टर की मुख्य अवधारणाओं, क्रिस्टल संरचना, यूनिट सेल, पैकिंग एफिशिएंसी व इम्परफेक्शन के परिभाषित व महत्वपूर्ण बिंदुओं पर केंद्रित था।

सॉलिड का वर्गीकरण

• सॉलिड्स को मुख्यतः क्रिस्टलाइन (लॉन्ग रेंज ऑर्डर) और अमॉर्फस (शॉर्ट रेंज ऑर्डर) में बाँटा जाता है।
• क्रिस्टलाइन सॉलिड्स का मेल्टिंग पॉइंट शार्प होता है, जबकि अमॉर्फस में रेंज होती है।
• क्रिस्टलाइन सॉलिड्स एनिसोट्रॉपिक (विभिन्न दिशा में भिन्न गुणधर्म), अमॉर्फस आइसोट्रॉपिक होते हैं।

सॉलिड के प्रकार

• आयनिक सॉलिड: जैसे NaCl, पॉज़िटिव व नेगेटिव आयन की ग्रिड।
• मैटेलिक सॉलिड: धातु के परमाणुओं की 3D ग्रिड, फ्री इलेक्ट्रॉन।
• कोवेलेंट/नेटवर्क सॉलिड: डायमंड, ग्रेफाइट, क्वार्ट्ज (बहुत हार्ड, हाई MP)।
• मॉलिक्यूलर सॉलिड: पोलर (H₂O), नॉन-पोलर (CO₂, H₂), हाइड्रोजन-बॉन्डेड।

यूनिट सेल व क्रिस्टल लैटिस

• यूनिट सेल: क्रिस्टल की सबसे छोटी, बार-बार रिपीट होने वाली इकाई।
• 7 क्रिस्टल सिस्टम्स—क्यूबिक, टेट्रागोनल, ऑर्थोरोम्बिक आदि; हर एक के पैरामीटर और एंगल्स अलग।
• क्यूबिक में α = β = γ = 90°, a = b = c।
• फेस सेंटर्ड (FCC), बॉडी सेंटर्ड (BCC), सिंपल क्यूबिक—तीन प्रमुख क्यूबिक टाइप्स।

पैकिंग एफिशिएंसी एवं वॉयड

• पैकिंग एफिशिएंसी = (ऑक्युपाइड स्पेस / टोटल स्पेस) × 100।
• FCC में सबसे ज्यादा (74%), BCC (68%), सिंपल क्यूबिक (52%)।
• एफसीसी में कोऑर्डिनेशन नंबर 12, बीसीसी में 8, सिंपल में 6।
• FCC में टेट्राहेड्रल (8), ऑक्टाहेड्रल (4) वॉयड होते हैं (यदि स=4)।
• रेडियस रेश्यो टेट्राहेड्रल: 0.225, ऑक्टाहेड्रल: 0.414, क्यूबिक: 0.732।

इंपरफेक्शन/डिफेक्ट्स इन सॉलिड्स

• पॉइंट डिफेक्ट: वैकेंसी, इंटरstitial, स्कॉट्की (cation-anion पियर गायब), फ्रेन्कल (cation गायब, इंटरstitial साइट पर)।
• स्टोइकियोमेट्रिक व नॉन-स्टोइकियोमेट्रिक डिफेक्ट—फॉर्मूला/राशि गड़बड़।
• इम्प्योरिटी डिफेक्ट: जैसे NaCl में SrCl₂ मिलाने पर।

डेंसिटी फ़ॉर्मूला

• डेंसिटी = (Z × M) / (a³ × Nₐ)
• Z = इफेक्टिव एटम्स/यूनिट सेल, M = मोलर मास
• a = एज लेंथ, Nₐ = अवोगाद्रो नंबर

Key Terms & Definitions

• क्रिस्टलाइन सॉलिड — लॉन्ग रेंज ऑर्डर वाला ठोस
• अमॉर्फस सॉलिड — अनियमित, शॉर्ट रेंज ऑर्डर
• यूनिट सेल — क्रिस्टल की सबसे छोटी रिपीटेबल यूनिट
• पैकिंग एफिशिएंसी — ठोस में भराव प्रतिशत
• कोऑर्डिनेशन नंबर — निकटतम पड़ोसी परमाणुओं की संख्या
• वॉयड — खाली स्थान (टेट्राहेड्रल, ऑक्टाहेड्रल)
• स्कॉट्की/फ्रेन्कल डिफेक्ट — आयनिक सॉलिड के डिफेक्ट्स

Action Items / Next Steps

• NCERT में दिये गए क्रिस्टल सिस्टम्स का टेबल रिवाइज करें।
• 2023 एडवांस्ड का सॉलिड स्टेट प्रश्न हल करें।
• डेंसिटी, पैकिंग एफिशिएंसी व डिफेक्ट्स पर शॉर्ट नोट्स तैयार करें।