AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material Chapter 1 ఘనస్థితి

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material 1st Lesson ఘనస్థితి Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material 1st Lesson ఘనస్థితి

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
అస్ఫాటిక పదాన్ని నిర్వచించండి.
జవాబు:
ఏ సమ్మేళనాలలో అయితే కణాలు ఒక క్రమమైన పద్ధతిలో అమరి ఉండవో, ఆ ఘనపదార్థాలను అస్ఫాటిక ఘనపదార్థాలు అంటారు. ఉదా : గాజు, రబ్బరు, ప్లాస్టిక్ లు మొదలగునవి.

ప్రశ్న 2.
ఏ విధంగా గాజు క్వార్ట్జ్ నుంచి విభిన్నంగా ఉంటుంది?
జవాబు:
గాజు ఒక అస్ఫాటిక ఘన పదార్థం. ఇందులో కణాల అమరిక లఘు విస్తృతి క్రమంలో ఉంటుంది.
క్వార్ట్జ్ ఒక స్ఫటిక ఘన పదార్థం. ఇందులో కణాల అమరిక దీర్ఘ విస్తృతి క్రమంలో ఉంటుంది.

ప్రశ్న 3.
క్రింది ఘన పదార్థాలను అయానిక, లోహ, అణు, సమయోజనీయ జాలకం, అస్ఫాటికాలుగా వర్గీకరించండి.
ఎ) Si బి) I₂ సి) P₄ డి) Rb ఇ) SiC ఎఫ్) LiBr జి) అమోనియమ్ ఫాస్ఫేట్ (NH₄)₃PO₄ హెచ్) ప్లాస్టిక్ ఐ) గ్రాఫైట్ జె) టెట్రా ఫాస్ఫరస్ డెకాక్సైడ్ కె) ఇత్తడి
జవాబు:
ఎ) Si – సంయోజనీయ జాలక ఘన పదార్థం
బి) I₂ – సంయోజనీయ బంధాలలో ఏర్పడిన అణు ఘన పదార్థం
సి) P₄ – సంయోజనీయ బంధాలలో ఏర్పడిన అణు ఘన పదార్థం.
డి) Rb – లోహ ఘన పదార్థం
ఇ) SiC – సంయోజనీయ బంధాలతో ఏర్పడిన బృహదణువు జాలక ఘన పదార్థం
ఎఫ్) LiBr – అయానిక ఘన పదార్థం
జి) అమోనియమ్ ఫాస్ఫేట్ (NH₄)₃PO₄ – అయానిక ఘన పదార్ధం
హెచ్) ప్లాస్టిక్ – అస్ఫాటిక ఘన పదార్థం
ఐ) గ్రాఫైట్ – సంయోజనీయ బంధాలతో ఏర్పడిన షట్కోణాకార జాలక ఘన పదార్థం
జె) టెట్రా ఫాస్ఫరస్ డెకాక్సైడ్ – సంయోజనీయ బంధాలతో ఏర్పడిన అణు నిర్మాణము
కె) ఇత్తడి – లోహ ఘన పదార్థం

ప్రశ్న 4.
సమన్వయ సంఖ్య అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
“ఒక ఘన పదార్థంలో ఒక పరమాణువు లేదా అయానికి అత్యంత సమీపంలో ఉన్న పరమాణువులు (లేదా) అయాన్ల సంఖ్యను దాని సమన్వయ సంఖ్య అంటారు”.

ప్రశ్న 5.
ఘన సన్నిహిత కూర్పు నిర్మాణంలో పరమాణువు సమన్వయ సంఖ్య ఎంత?
జవాబు:
ఘన సన్నిహిత కూర్పు నిర్మాణంలో పరమాణువుల సమన్వయ సంఖ్య ‘12′.

ప్రశ్న 6.
అంతఃకేంద్రిత ఘన నిర్మాణంలో పరమాణువుల సమన్వయ సంఖ్య ఎంత?
జవాబు:
అంతఃకేంద్రిత ఘన నిర్మాణంలో పరమాణువుల సమన్వయ సంఖ్య ‘8’.

ప్రశ్న 7.
ద్రవీభవన స్థానం విలువ స్ఫటిక స్థిరత్వాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది. వివరించండి.
జవాబు:
ద్రవీభవన స్థానం విలువ స్ఫటిక స్థిరత్వాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది.

వివరణ :
→ ఘనపదార్థంలోని సన్నిహిత కణాల మధ్య అంతర అణుబలాలు పెరిగినపుడు ఆ పదార్థ స్థిరత్వం పెరుగును.
→ పదార్థ స్థిరత్వం పెరుగుట వలన ద్రవీభవన స్థానం పెరుగును.

ప్రశ్న 8.
అణువుల మధ్య అంతర అణు బలాలు ద్రవీభవన స్థానాన్ని ఏ విధంగా ప్రభావితం చేస్తాయి?
జవాబు:
అణువుల మధ్య ఉన్న అంతర అణుబలాలు ద్రవీభవన స్థానాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి.

వివరణ :
→ ఘనపదార్థంలోని సన్నిహిత కణాల మధ్య అంతర. అణుబలాలు పెరిగినపుడు ఆ పదార్థ స్థిరత్వం పెరుగును.
→ పదార్థ స్థిరత్వం పెరుగుట వలన ద్రవీభవన స్థానం పెరుగును.

ప్రశ్న 9.
షట్కోణీయ సన్నిహిత – కూర్పు, ఘన సన్నిహిత – కూర్పుల నిర్మాణాల మధ్య భేదాన్ని ఏ విధంగా గుర్తిస్తారు?
జవాబు:
షట్కోణీయ సన్నిహిత – కూర్పు :
ఒక ఘన పదార్థంలో రెండవ పొర మీద మూడవ పొర పెట్టడం వలన రెండవ పొరలోని టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలను మూడవ పొరలోని గోళాలు మూసివేసాయి. ఈ స్థితిలో మూడవ పొరలోని గోళాలు ఖచ్చితంగా మొదటి పొరలోని గోళాలతో ఒకే వరుసలో ఉంటాయి. ఆ విధంగా గోళాల నమూనా ఒకదాని తరువాత మరొకటి పునరావృతమయితే (AB AB ….) ఆ నిర్మాణాన్ని షట్కోణీయ సన్నిహిత కూర్పు (hcp) అంటారు.

ఘన సన్నిహిత – కూర్పు :
ఒక ఘన పదార్థంలో రెండవ పొర మీద మూడవ పొర పెట్టటం వలన రెండవ పొర పైన మూడవ పొరను ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాలను గోళాలు మూసేటట్లు అమర్చాలి. ఈ విధంగా అమర్చడం వలన మూడవ పొరలోని · గోళాలు మొదటి పొర లేదా రెండవ పొరలోని గోళాలతో ఒకే వరుసలోకి రావు. ఇలాంటి పొరల నిర్మాణ నమూనా తరచుగా ABC ABC ….. గా రాస్తారు. దీనినే ఘన సన్నిహిత కూర్పు (ccp) అంటారు.

ప్రశ్న 10.
స్ఫటిక జాలకం, యూనిట్సెల్ మధ్య భేదాన్ని ఏ విధంగా గుర్తిస్తారు?
జవాబు:
స్ఫటిక జాలకం :
పునరావృతమయ్యే మూలాన్ని ఒక బిందువుగా సూచిస్తే బిందు సమూహాన్ని స్ఫటిక జాలకం (లేదా) ప్రాదేశిక జాలకం అంటారు.

యూనిటె సెల్ :
త్రిమితీయ మౌలిక నిర్మాణాన్ని “యూనిట్సెల్” అంటారు. యూనిట్ సెల్ల అమరికలో స్ఫటిక నిర్మాణం వస్తుంది.

ప్రశ్న 11.
ఫలక కేంద్రిత ఘనజాలకం ఒక యూనిట్సెల్ ఎన్ని జాలక బిందువులు ఉన్నాయి?
జవాబు:
గోళాల ఫలక కేంద్రిత ఘన రచనలో
i) ఎనిమిది మూలల వద్ద కణాల భాగస్వామ్యం = 8 × \(\frac{1}{8}\) = 1 కణము

ii) ఫలక కేంద్రిత బిందువు పై భాగస్వామ్యం అంటే ఘనంలో ఆ ఫలకాల నుంచి ప్రదానం అయ్యేది = 6 × \(\frac{1}{2}\) = 3
కణాలు.
∴ fcc అమరికలో యూనిట్ సెల్కి కణాల భాగస్వామ్యం

ప్రశ్న 12.
ఫలక కేంద్రిత చతుష్కోణీయ జాలకం ఒక యూనిట్సల్ ఎన్ని జాలక బిందువులు ఉన్నాయి?
జవాబు:
ఫలక కేంద్రిత చతుష్కోణీయ జాలకంలో యూనిట్సల్కు ఫలక కేంద్రిత పరమాణువుల సంఖ్య = 6 × \(\frac{1}{2}\) = 3 పరమాణువులు
మొత్తం జాలక బిందువుల సంఖ్య 1 + 3 = 4

ప్రశ్న 13.
అంతఃకేంద్రిత జాలకం ఒక యూనిట్సెల్లో ఎన్ని జాలక బిందువులు ఉన్నాయి?
జవాబు:
అంతఃకేంద్రిత జాలకం నందు యూనిట్సల్కు మూల పరమాణువుల సంఖ్య 8 × \(\frac{1}{8}\) = 1 పరమాణువు
అంతఃకేంద్రితంలో పరమాణువుల సంఖ్య = 1 × 1 = 1 పరమాణువు
మొత్తం జాలక బిందువుల సంఖ్య 1 + 1 = 2

ప్రశ్న 14.
అర్థ వాహకమంటే ఏమిటి?
జవాబు:
అర్థ వాహకము :
వాహకాలకు మరియు బంధకాలకు మధ్యస్థమైన విద్యుద్వాహకతను కలిగిన ఘన పదార్థాలను అర్థ వాహకాలు అంటారు.
→ వీటి వాహకత 10^-6 నుండి 10⁴ ohm^-1 m^-1 మధ్య ఉంటుంది.
→ మాదీకరణం ద్వారా వీటి వాహకతను పెంచవచ్చు. ఉదా : Si, Ce స్ఫటికాలు.

ప్రశ్న 15.
షాట్కీ లోపం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
షాట్కీ లోపం :

1. “శుద్ధ జాలకంలో ఖాళీ ఉంటే దాన్ని షాట్కీ లోపం అంటారు. జాలకం సాధారణ స్థానం నుంచి ఒక పరమాణువు లేదా అయాన్ ను తీసివేస్తే వచ్చేది బిందులోపం.”
2. అయానిక స్ఫటికాలలో విద్యుత్ ఆవేశాల తటస్థ స్థితిని నిలబెట్టాలి. అందుకోసం ఒక కాటయాన్ అయాన్ వల్ల ఖాళీ ఏర్పడితే దానితోపాటు ఆ అయాన్కు విరుద్ధ ఆవేశంగల ఆనయాన్ అయాన్ కూడా తన స్థానం నుంచి పోతుంది.
3. ప్రధానంగా ఎక్కువ అయానిక స్వభావం ఉండి, కాటయాన్, ఆనయాన్ సైజులు ఒకేలాగా ఉండే సమ్మేళనాల్లో ఉంటుంది. అట్లాంటి సమ్మేళనాల్లో కో ఆర్డినేషన్ సంఖ్య అధికంగా ఉంటుంది. ఉదా : NaCl, CsCl
4. పటముతో వివరణ :
   
5. ఈ లోపం వలన స్ఫటికము యొక్క సాంద్రత తగ్గుతుంది.

ప్రశ్న 16.
ఫ్రెంకెల్ లోపం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఫ్రెంకెల్ లోపం :

1. ఫ్రెంకెల్ లోపం ఒక రకమైన బిందు లోపం. దీనిలో సాధారణ జాలక స్థానంలో ఉండే పరమాణువుగాని లేదా అయాన్గాని ఇతర స్థానాల వద్దకు మారతాయి. ఆ పరమాణువు లేదా అయాన్ జాలక అల్పాంతరాళ స్థానాలను ఆక్రమిస్తాయి.
2. సాధారణంగా ధనావేశ అయాన్లు అల్పాంతరాళ స్థానాలను ఆక్రమించినవి ఎక్కువ కనిపిస్తాయి. కాటయాన్,. ఆనయాన్ సైజుల్లో చాలా తేడా ఉంటే ఈ విధమయిన లోపం ఏర్పడుతుంది. ఈ సమ్మేళనాలలో కోఆర్డినేషన్ సంఖ్య తక్కువగా ఉంటుంది. ఉదా : Ag – హాలైడ్లు; ZnS మొ||.
3. పటముతో వివరణ:
   
4. షాట్కీలోపం మాదిరి కాకుండా ఫ్రెంకెల్ లోపాలు ఘనపదార్థాల సాంద్రతలలో చెప్పుకోదగ్గ మార్పును తీసుకురావు.

ప్రశ్న 17.
అల్పాంతరాళ లోపం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:

అల్పాంతరాళ లోపాలు :
ఎప్పుడైనా కొన్ని ఘటక కణాలు అల్పాంతరాళ స్థానాలను ఆక్రమిస్తే ఆ స్ఫటికానికి అల్పాంతరాళ లోపం ఉంటుంది.

→ ఈ లోపం పదార్థం సాంద్రతను పెంచుతుంది.
→ అల్పాంతరాళ లోపాలు అయానికం కాని ఘన పదార్థాలు చూపిస్తాయి. అయానిక పదార్థాలు ఎప్పుడూ కూడా విద్యుత్పరంగా తటస్థంగా ఉండాలి.

ప్రశ్న 18.
F- కేంద్రాలు అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
F- కేంద్రాలు :
జంటలేని ఎలక్ట్రాన్లు ఆక్రమించుకొన్న ఆనయానిక్ స్థానాలను F- కేంద్రాలు అంటారు.

ఇవి స్ఫటికాలకు రంగును ఇస్తాయి. స్ఫటికం మీద పడిన దృగ్గోచర కాంతిలోని శక్తిని ఈ ఎలక్ట్రాన్లు శోషించుకొని ఉత్తేజక స్థితిని చేరడం ఫలితంగా రంగు వస్తుంది.

F – కేంద్రాలు ఆలైల్ హాలైడ్లు, క్షార లోహాలతో వేడిచేయుట ద్వారా ఏర్పడును.
ఉదా : NaCl స్ఫటికంను Na – బాష్పంతో వేడిచేసినపుడు F- కేంద్రాలు ఏర్పడుట వలన పసుపురంగు వర్ణం ఏర్పడును.

ప్రశ్న 19.
సరైన ఉదాహరణతో ఫెర్రో అయస్కాంతత్వాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు వర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని తీసివేసినప్పటికీ శాశ్వత అయస్కాంత ధర్మాలను చూపుతాయి. అంటే పదార్థాలను ఒకసారి అయస్కాంతీకరణం చేస్తే వాటి అయస్కాంత ధర్మాన్ని నిలుపుకొంటాయి.
ఉదా : Fe, Co, Ni ల మూలకాలు మూడు మాత్రమే గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఫెర్రో అయస్కాంత ధర్మాన్ని చూపిస్తాయి.

ప్రశ్న 20.
పారా అయస్కాంతత్వాన్ని సరైన ఉదాహరణతో వివరించండి.
జవాబు:
పారా అయస్కాంత పదార్థాలు అయస్కాంత క్షేత్రంలోకి ఆకర్షితమవుతాయి. అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని తీసివేస్తే వాటి అయస్కాంత ధర్మం పోతుంది.
ఉదా : O₂, NO, Na పరమాణువులు.

ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్లున్న పరమాణువులు, అయాన్లు, అణువులు ఈ ధర్మాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి.

ప్రశ్న 21.
సరైన ఉదాహరణతో ఫెర్రీ అయస్కాంతత్వాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
పదార్థంలోని డొమైన్ల అయస్కాంత భ్రామకాలు సమాంతరంగా, వ్యతి సమాంతరంగా అసమాన సంఖ్యలో ఉన్నట్లయితే ఫెర్రీ అయస్కాంతత్వం పరిశీలించవచ్చు. ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాల కంటే ఇవి విద్యుత్ క్షేత్రం చేత బలహీనంగా ఆకర్షించబడతాయి. Fe₃O₄ (మాగ్నటైట్), MgFe₂O₄, NiFe₂O₄ లాంటి ఫెర్రెట్లు అలాంటి పదార్థాలకు ఉదాహరణలు. ఈ పదార్థాలు కూడా వేడిచేయడం వల్ల ఫెర్రీ అయస్కాంతత్వాన్ని పోగొట్టుకొని పరాయస్కాంతాలు అవుతాయి.

ప్రశ్న 22.
సరైన ఉదాహరణతో యాంటి ఫెర్రో అయస్కాంతత్వాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
MNO లాంటి పదార్థాలు యాంటి ఫెర్రో అయస్కాంతత్వాన్ని చూపిస్తాయి. యాంటి ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలలాగానే దీనిలో కూడా డొమైన్ నిర్మాణం ఉంటుంది. కానీ డొమైన్ల న్నీ ఒకదానికొకటి వ్యతిరేకంగా తిరిగి ఉండి వాటి అయస్కాంత భ్రామకాలు రద్దయిపోతాయి.

ప్రశ్న 23.
స్ఫటిక నిర్మాణాన్ని శోధించటానికి X – కిరణాలు ఎందుకు అవసరమయినాయి?
జవాబు:
కాంతి మూలసూత్రాల ప్రకారం వస్తువును పరిశీలించడానికి ఉపయోగించే కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం వస్తువు పొడవుకు రెండు రెట్ల కంటే ఎక్కువ ఉండకూడదు.. పరమాణువులను దృగ్గోచర కాంతితో సునిశితమైన కాంతీయ సూక్ష్మదర్శినితో కూడా చూడటం కష్టం. పరమాణువులను చూడాలంటే సుమారు 1.0 × 10^-10m తరంగదైర్ఘ్యం గల కాంతి అవసరం. ఆ కాంతి విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటంలో X – కిరణాల అవధి ఉంటుంది. కావున స్ఫటిక నిర్మాణాన్ని శోధించటానికి X కిరణాలు అవసరమయినాయి.

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
లోహ, అయానిక స్ఫటికాల మధ్య సారూప్యాలను, వ్యత్యాసాలను వివరించండి.
జవాబు:
లోహ మరియు అయానిక స్ఫటికాల మధ్య సారూప్యాలు :
→ లోహ, అయానిక స్ఫటికాలు రెండింటి మధ్య విద్యుదాకర్షణ బలాలు ఉంటాయి.
→ రెండు స్ఫటికాలలో ఉన్న బంధము దిశారహితమైనది.

వ్యత్యాసాలు :

లోహ స్ఫటికాలు	అయానిక స్ఫటికాలు
1. వీటిలో విద్యుదాకర్షణ బలాలు వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య ఉంటాయి.	1. వీటిలో విద్యుదాకర్షణ బలాలు రెండు వ్యతిరేక ఆవేశాల మధ్య ఉంటాయి.
2. ఘనస్థితిలో మంచి విద్యుద్వాహకాలు.	2. గలనస్థితిలో మంచి విద్యుద్వాహకాలు.
3. లోహ స్ఫటికాలలో అయానిక బంధం బలహీన (లేదా) బలమైనది.	3. అయానిక స్ఫటికాలలో అయానిక బంధం బలమైనది.

ప్రశ్న 2.
అయానిక ఘన పదార్థాలు గట్టిగాను, పెళుసుగాను ఎందుకుంటాయో వివరించండి.
జవాబు:
అయానిక ఘన పదార్థాలలో అయాన్లు ఘటక కణాలు, కాటయాన్లు, ఆనయాన్లు బలమైన కూలుంబిక్ బలాలతో త్రిమితీయ అమరికలో బంధితమై ఘన పదార్థాలు ఏర్పడతాయి. కావున ఇది గట్టి, పెళుసైన ఘన పదార్థాలు.

ప్రశ్న 3.
లోహం సాధారణ ఘన స్ఫటికంలో కూర్పు సామర్థ్యాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:

లోహం సాధారణ ఘన స్ఫటికంలో కూర్పు సామర్థ్యం :
అంచు పొడవు a = 2r (r = వ్యాసార్థం)
ఘన యూనిట్సెల్ ఘనపరిమాణం = (2r)³ = 8r³
ప్రదేశం ఆక్రమించిన ఘనపరిమాణం = \(\frac{4}{3}\)πr³

ప్రశ్న 4.
లోహం అంతఃకేంద్రిత ఘన స్ఫటికంలో కూర్పు సామర్థ్యాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:

లోహం అంతఃకేంద్రిత ఘన స్ఫటికంలో కూర్పు సామర్థ్యం :
BCC స్ఫటికంలో

ప్రశ్న 5.
ఫలక కేంద్రిత ఘన స్ఫటికంలోని కూర్పు సామర్థ్యాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:
ఫలక కేంద్రిత ఘన స్ఫటికంలోని కూర్పు సామర్థ్యం :
యూనిట్సెల్ FCCలో అంచు పొడవు 2 = 2√2r
ప్రతి యూనిట్సెల్ నాలుగు గోళాలుగా ప్రభావితం కాగా

ప్రశ్న 6.
P, Qరెండు మూలకాలతో ఒక ఘన పదార్థం తయారయింది. Q పరమాణువులు ఘనం మూలలలో, P అంతఃకేంద్రంలో ఉన్నాయి. సమ్మేళనం ఫార్ములా ఏమిటి? P, Q ల సమన్వయ సంఖ్యలు ఎంత?
జవాబు:
ఘనంలోని 8 మూలల ‘Q’ పరమాణువుల ద్వారా చేకూరినవి = \(\frac{1}{8}\) × 8 = 1
అంతఃకేంద్రితంలో ‘P’ పరమాణువుల ద్వారా చేకూరినవి = 1
P మరియు Q ల నిష్పత్తి = 1 : 1, సమ్మేళన ఫార్ములా PQ
P మరియు Q ల సమన్వయ సంఖ్యలు = 8

ప్రశ్న 7.
ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రం వ్యాసార్థం ‘r’, సన్నిహిత కూర్పు పరమాణువుల వ్యాసార్థం ‘R’ అయినట్లయితే r కి R కి మధ్య సంబంధాన్ని ఉత్పాదించండి.
జవాబు:

r మరియు Rల మధ్య సంబంధం ఉత్పాదన :
ప్రక్క చిత్రపటంలో ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రం నిండు వృత్తంలో చూపబడినది.
AABC లంబకోణ త్రిభుజం
పైథాగరస్ సిద్ధాంతం అనువర్తించగా
AC² = AB² + BC²
(2R)² = (R + r)² + (R + r)²
= 2 (R + r)²

ప్రశ్న 8.
రెండు రకాల అర్ధ వాహకాలను వర్ణించి వాటి వాహకత సంవిధాన వ్యత్యాసాన్ని రాయండి.
జవాబు:
అర్ధ వాహకాలు :
అర్థ వాహకాల విద్యుత్ ధర్మాలు, వాహకాల, విసంవాహకాల విద్యుత్ ధర్మాలకు మధ్యస్థంగా ఉంటాయి. అర్థ వాహకాలను రెండు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు.
i) అంతర్గత అర్థ వాహకాలు
ii) బాహ్య అర్థ వాహకాలు

i) అంతర్గత అర్థవాహకాలు సాధారణ ఉష్ణోగ్రతలో దుర్బల వాహకాలుగా ఉంటాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరిగిన కొద్ది వీటి వాహకత హెచ్చుతుంది. సంపూర్ణంగా నిండిన రెండు శక్తి పట్టీలు ఒక సన్నని నిషిద్ధ ప్రాంతం ద్వారా వేరు చేయబడినప్పుడు ఆ ఘన పదార్థము అంతర్గత అర్థవాహకంగా ప్రవర్తిస్తుంది.
ఉష్ణోగ్రతను పెంచినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి పెరిగి, ఆ సన్నని నిషిద్ధ ప్రాంతాన్ని దాటగలవు. అందువలన విద్యుద్వాహకత పెరుగుతుంది. ఉదా : Si, Ge, Se లోహాలు అర్ధవాహకాలు.

ii) కొన్ని విసంవాహకాలకు ఏదైనా అన్య పదార్థాన్ని మలినంగా చేర్చితే అవి అర్థ సంవాహకాలుగా మారతాయి. వీటిని బాహ్య అర్థ వాహకాలు అంటారు.
ఈ బాహ్య అర్థ వాహకాలను తిరిగి “n రకము”, “p – రకము” అర్ధవాహకాలుగా వర్గీకరిస్తారు.
n – రకము :
అర్థ వాహకాలలో, ప్రధాన విసంవాహక పదార్థ వేలెన్సీ కంటే, మలిన పదార్థాల వేలెన్సీ (P లేదా AS) ఎక్కువగా ఉంటుంది.

p – రకము :
అర్థ వాహకాలలో, ప్రధాన విసంవాహక పదార్థ వెలన్సీ కంటే మలిన పదార్థ వెలన్సీ (B లేదా Ga) తక్కువగా ఉంటుంది.

స్ఫటిక ఘనపదార్థాలలో విద్యుత్ వాహకతల మీద డోపింగ్ ప్రభావం :
సరియగు మూలకంతో డోపింగ్ చేస్తే సాధారణ ఉష్ణోగ్రతల దగ్గరే స్ఫటిక ఘన పదార్థాలలో విద్యుద్వాహకత పెరుగుతుంది.

ప్రశ్న 9.
ఈ క్రింది ప్రతి దానిని p-రకం లేదా n-రకం అర్ధవాహకంగా వర్గీకరించండి.
ఎ) In తో డోప్ చేసిన Ge
బి) Bతో డోప్ చేసిన Si
జవాబు:
ఎ) మరియు బి) లు రెండూ p- రకం అర్ధ వాహకాలు.

కారణము :
రెండు సందర్భాలలోను డోపెంట్లు (ఇండియమ్ మరియు బోరాన్)

III (13వ గ్రూపు) గ్రూపుకు చెందినవి. III గ్రూపు మూలకాలతో Si (లేక) Ge లను డోపింగ్ చేస్తే P – రకం అర్ధ వాహకాలు ఏర్పడతాయి.

వివరణ :
సిలికాన్ ను B, Al, Ga లేదా Im ల వంటి III గ్రూపు (లేదా) 13వ గ్రూపు మూలకాలతో డోపింగ్ చేస్తే, వాటి పరమాణువులు కొన్ని సిలికాన్ పరమాణువులను ప్రతిక్షేపిస్తాయి. అయితే డోపింగ్ జరిపిన మూలకంలో మూడు వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే ఉంటాయి. నాలుగోబంధ మేర్పడటానికి కావలసిన ఎలక్ట్రాన్ లోపిస్తుంది. అది పరమాణువు మీద ఖాళీ స్థలంగా ఉండిపోతుంది. ఈ ఖాళీని ఎలక్ట్రాన్ ఖాళీ (లేదా) రంధ్రం అంటారు. ఎలక్ట్రాన్ ఖాళీ ఒక నిర్మాణంలో ఒక పరమాణువు మీది నుంచి వేరొక పరమాణువు మీదికి స్థలాంతర గమనం చేస్తుంది. అందువల్ల విద్యుద్వాహకతకు తోడ్పడుతుంది. రంధ్రాన్ని సృష్టించే పదార్థాలతో డోపింగ్ చేసిన సిలికానన్ను p – రకం అర్థ వాహకం అంటారు.

ప్రశ్న 10.
నికెల్ ఆక్సైడ్ విశ్లేషణలో ఫార్ములా Ni_o.98 O_1.00 గా చూపిస్తుంది. నికెల్ ఎన్ని భాగాలలో Ni²⁺, Ni³⁺ అయాన్లుగా ఉంటుంది?
జవాబు:
శుద్ధ నికెల్ ఆక్సైడ్ (NiO) లో ‘Ni’ మరియు ‘O’ పరమాణువుల నిష్పత్తి 1 : 1
ఆక్సైడనందు Ni (III) పరమాణువులలో స్థానభ్రంశం చెందిన Ni (II) పరమాణువులు X అనుకొనుము.
Ni (II) పరమాణువుల సంఖ్య = 0.98 – X
Ni పరమాణువులపై ఆవేశం మొత్తం = ఆక్సిజన్ పరమాణువుపై ఆవేశం
2 (0.98 – x) + 3x = 2
1.96 – 2x + 3x = 2
x = 0.04

ప్రశ్న 11.
గోల్డ్ (పరమాణు వ్యాసార్థం = 0.144 nm) ఫలక కేంద్రిత యూనిట్సెల్గా స్ఫటికీకరణం చెందుతుంది. యూనిట్ సెల్ భుజం పొడవు ఎంత?
జవాబు:
fcc యూనిట్సెల్ నందు
అంచు పొడవు a = 2√2r
r = 0.144 nm ఇవ్వబడినది.
∴ a = 2 × √2 × 0.144 = 2 × 1.414 × 0.144 = 0.407 nm

ప్రశ్న 12.
వాహకానికి, బంధకానికి పట్టీ సిద్ధాంతం ప్రకారం తేడా ఏమిటి?
జవాబు:

→ లోహాల (వాహకాలు) పరమాణు ఆర్బిటాళ్ళు అణు ఆర్బిటాళ్ళను ఏర్పరుస్తాయి. వీటి శక్తి ఒకదానికొకటి చాలా దగ్గరగా ఉండి ఒక పట్టీలాగా ఏర్పడిన దానిని సంయోజకత పట్టీ అంటారు. ఈ పట్టీ పాక్షికంగా నిండినా లేదా అధిక శక్తి గల ఖాళీ పట్టీతో అతిపాతం జరిగినా, విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని అనువర్తింప చేసినపుడు ఎలక్ట్రాన్లు ప్రవహిస్తాయి. దీనిని వాహకపట్టీ అంటారు. ఆ స్థితిలో లోహం వాహకతను చూపుతుంది.

→ బంధకాలలో నిండిన సంయోజక పట్టీకి దానికి పైన ఉన్న ఖాళీ పట్టీకి మధ్య అంతరం ఎక్కువగా ఉండి ఎలక్ట్రాన్లు దాని లోనికి దూకవు. అందువలన బంధకాలకు వాహకత తక్కువగా ఉండును.

ప్రశ్న 13.
వాహకానికి, అర్థ వాహకానికి పట్టీ సిద్ధాంతం ప్రకారం తేడా ఏమిటి?
జవాబు:

→ లోహాల (వాహకాలు) పరమాణు ఆర్బిటాళ్ళు అణు ఆర్బిటాళ్ళను ఏర్పరుస్తాయి. వీటి శక్తి ఒకదానికొకటి చాలా దగ్గరగా ఉండి ఒక పట్టీలాగా ఏర్పడిన దానిని సంయోజకత పట్టీ అంటారు. ఈ పట్టీ పాక్షికంగా నిండినా లేదా అధిక శక్తి గల ఖాళీ పట్టీతో అతిపాతం జరిగినా, విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని అనువర్తింపచేసినపుడు ఎలక్ట్రాన్లు ప్రవహిస్తాయి. దీనిని వాహకపట్టీ అంటారు. ఆ స్థితిలో లోహం వాహకతను చూపుతుంది.

→ అర్థ వాహకాలలో సంయోజకత పట్టీకి వాహక పట్టీకి అంతరం తక్కువ ఉంటుంది. అందువల్ల కొన్ని ఎలక్ట్రాన్లు వాహకపట్టీలోకి దూకటం వల్ల కొంత వాహకత చూపిస్తాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరగటంతో ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు వాహక పట్టీలోకి దూకటం వల్ల అర్థ వాహకాల విద్యుద్వాహకత పెరుగును.

ప్రశ్న 14.
NaCl, 1 × 10^-3 mol శాతం SrCl₂ తో డోప్ చేయబడితే కాటయాన్ ఖాళీల గాఢత ఎంత?
జవాబు:
SrCl₂ను NaClకు కలిపినపుడు ప్రతి Sr⁺² అయాన్ రెండు Na⁺ అయాన్లను మార్పిడి చేసి ఒక జాలక బిందువును
Na⁺ స్థానంలో ఆక్రమిస్తుంది. దీనివలన ఒకచోట కాటయాన్ ఖాళీ ఏర్పడును.
100 మోల్ల NaCl లో కాటయాన్ ఖాళీల మోల్సంఖ్య = 1 × 10^-3
1 మోల్ నందు = \(\frac{1\times10^{-3}}{100}\) = 10^-5 మోల్లు
మొత్తం కాటయాన్ ఖాళీల సంఖ్య = 10^-5 × 6.023 × 10²³ = 6.023 × 10^18/sup>

ప్రశ్న 15.
బ్రాగ్ సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించండి. [AP & TS. Mar.’17; AP & TS. Mar.’16; AP & TS. Mar.’15]
జవాబు:
బ్రాగ్ సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించడం:
X – వికిరణాలు స్ఫటిక ఉపరితలం లేదా తలంపై పతనమయితే అవి జాలక బిందువుల వద్ద నుంచి వివర్తనం చెందుతాయని తెలుసుకున్నాం. (జాలక బిందువులు పరమాణువులు, అయాన్లు, అణువులు కావచ్చు). స్ఫటికాలలో పరమాణువులు, అయాన్లు లేదా ఘటక కణాలు క్రమపద్ధతిలో అమరి ఉంటాయి. ఈ పరమాణువులు అయాన్ల వద్ద నుంచి తరంగాల వివర్తనం జరిగితే అది నిర్మాణాత్మకం కావచ్చు లేదా విధ్వంసకం కావచ్చు. క్రింద ఇచ్చిన పటం(a)లో 1వ, తరంగాలు స్ఫటిక ఉపరితలాన్ని చేరతాయి.

అవి నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం చెందుతాయి. అప్పుడు పటం నుంచి 1వ, 2వ కిరణాలు సమాంతర తరంగాలు. కాబట్టి అవి తరంగాగ్రం ADని చేరే వరకు సమాన దూరంలో ప్రయాణం చేస్తాయి. 2వ కిరణం మొదటి కిరణంతో నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం జరపడానికి గ్రేటింగ్ను దాటిన తరువాత (DB + BC) మేరకు అధిక దూరం ప్రయాణం చేయాలి. అప్పుడే అవి ఒకదానితో ఒకటి సమాన ప్రావస్థలో ఉండగలవు (పటం (b) లో BC). రెండు తరంగాలు ఒకే ప్రావస్థలో ఉండాలంటే, ఆ రెండు మార్గాల మధ్య పథాంతరం తరంగదైర్ఘ్యం, λ కు లేదా దాని పూర్ణాంక గుణకానికి అంటే, n λ కి సమానంగా ఉండాలి. ఇందులో n = 1, 2, 3, ……… ఏదైనా పూర్ణాంకం {పటంలో (DB + BC)}
అంటే nλ = (DB + BC) ఇందులో ‘n’ ని వివర్తన క్రమాంకం అంటారు.
అయితే AB = d (అంటే అంతర తలాల దూరం)
DB = BC = d sin θ
(DB + BC) = 2d sin θ
అంటే nλ = 2d sin θ కావాలి.

ఈ సంబంధాన్ని బ్రాగ్ సమీకరణం అంటారు. ఈ సమీకరణాన్ని ఉపయోగించుకుని వివర్తనంలో అత్యధిక తీవ్రత (అంటే నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం జరగడానికి) రావడానికి కావలసిన పరిస్థితులను లెక్కకట్టవచ్చు. ఒక నిర్దిష్ట తరంగ దైర్ఘ్యానికి (λకి), విశిష్టమైన ‘d’ విలువకి, ప్రత్యేక ‘θ’ విలువల వద్ద మాత్రమే అత్యధిక నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం వీలవుతుంది. అప్పుడు ‘θ’, ‘λ’ విలువలు తెలిస్తే ‘d’ ని లెక్కకట్టవచ్చు. ఇక్కడ గమనించవలసిన విషయం ఏమిటంటే ‘n’ విలువలు పెరిగితే ‘θ’ విలువలు కూడా పెరుగుతాయి.

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
సాంద్రత, యూనిట్సల్ కొలతలు తెలిసినట్లయితే తెలియని లోహం పరమాణు ద్రవ్యరాశిని ఏ విధంగా నిర్ధారిస్తావు? వివరించండి.
జవాబు:
స్ఫటిక పదార్థం పరమాణు భారం = M
అవగాడ్రో ‘సంఖ్య = N_o
ఒక యూనిట్సెల్లో ఉన్న పరమాణువుల సంఖ్య = Z
పదార్థ సాంద్రత = ρ
యూనిట్ సెల్ పొడవు = a
యూనిట్సెల్ ఘనపరిమాణం = a³ (= V)

ప్రశ్న 2.
సిల్వర్ fcc జాలకంగా స్ఫటికీకరణం చెందుతుంది. దాని సెల్ భుజం 4.07 × 10^-8 cm, సాంద్రత 10.5 gcm^-3 అయితే సిల్వర్ పరమాణు ద్రవ్యరాశిని గణించండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 3.
నియోబియమ్ అంతఃకేంద్రిత ఘననిర్మాణంలో స్ఫటికీకరణం జరుగుతుంది. దాని సాంద్రత 8.55g cm³ అయినట్లయితే దాని పరమాణు ద్రవ్యరాశి 93U ని ఉపయోగించి నియోబియమ్ పరమాణు వ్యాసార్థం గణించండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 4.
కాపర్ fcc జాలకంగా అంచు పొడవు 3.61 × 10^-8 cm లతో స్ఫటికీకరణం చెందుతుంది. గణించిన సాంద్రత, కొలిచిన విలువ 8.92g/cm^-3 కు అంగీకారమని చూపించండి.
జవాబు:

లెక్కింపబడిన సాంద్రత విలువ కొలవబడిన సాంద్రత విలువ (8.92 g/cm³) కు సుమారుగా సమానం అగును.

ప్రశ్న 5.
ఫెర్రిక్ ఆక్సైడ్ షట్కోణీయ సన్నిహిత – కూర్పులో, ఆక్సైడ్ అయాన్ల అమరికలో ప్రతి మూడు ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాలలో రెండు ఫెర్రిక్ అయాన్లు ఆక్రమించుకొంటాయి. ఫెర్రిక్ ఆక్సైడ్ ఫార్ములాను ఉత్పాదించండి.
జవాబు:
షట్కోణ సన్నిహిత అమరికలో ప్రతి పరమాణువుకు ఒక ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రం గలదు.
ప్రతి యూనిట్సలు ఒక ఆక్సైడ్ అయాన్ ఉన్నప్పుడు Fe⁺³ అయాన్ల సంఖ్య = \(\frac{2}{3}\) × ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాలు
= \(\frac{2}{3}\) × 1 = \(\frac{2}{3}\)
సమ్మేళనం యొక్క ఫార్ములా Fe_2/3 O (లేదా) Fe₂O₃

ప్రశ్న 6.
అల్యూమినియం ఘన సన్నిహిత కూర్పు నిర్మాణంలో స్ఫటికీకరణం చెందుతుంది. దానిలో వ్యాసార్థం 125 pm.
ఎ) యూనిట్సల్ భుజం పొడవు ఎంత?
బి) 1.00 cm³ అల్యూమినియమ్లో ఉన్న యూనిటసెల్లు ఎన్ని?
జవాబు:
ఎ) వ్యాసార్థం (r) = 125 pm

ప్రశ్న 7.
స్ఫటిక పదార్థం వివర్తన నమూనా ఏ విధంగా పొందుతారు?
జవాబు:
ఏదైనా వస్తువు మీద గీతలు ప్రాదేశికంగా క్రమంగా ఉన్నట్లయితే (వివర్తన గ్రేటింగ్లో ఉన్నట్లు) లేదా బిందువులు క్రమంగా ఉన్నట్లయితే కాంతిపుంజం ఆ వస్తువు నుంచి పరిక్షిప్తమయినపుడు విద్యుదయస్కాంత వికిరణాలు వివర్తనకు గురి అవుతాయి. గీతల మధ్య లేదా బిందువుల మధ్య దూరం వికిరణాల తరంగదైర్ఘ్యానికి సమానంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే పరిక్షిప్తం జరుగుతుంది.

→ నిర్మాణాత్మక, విధ్వంసక తరంగ వ్యతికరణాలు ఈ క్రింద చూపబడినాయి.

బ్రాగ్ సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించడం :
X – వికిరణాలు స్ఫటిక ఉపరితలం లేదా తలంపై పతనమయితే అవి జాలక బిందువుల వద్ద నుంచి వివర్తనం చెందుతాయని తెలుసుకున్నాం. (జాలక బిందువులు పరమాణువులు, అయాన్లు, అణువులు కావచ్చు). స్ఫటికాలలో పరమాణువులు, అయాన్లు లేదా ఘటక కణాలు క్రమపద్ధతిలో అమరి ఉంటాయి. ఈ పరమాణువులు అయాన్ల వద్ద నుంచి తరంగాల వివర్తనం జరిగితే అది నిర్మాణాత్మకం కావచ్చు లేదా విధ్వంసకం కావచ్చు. క్రింద ఇచ్చిన పటం (a)లో 1వ, తరంగాలు స్ఫటిక ఉపరితలాన్ని చేరతాయి. అవి నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం చెందుతాయి.

అప్పుడు పటం నుంచి 1వ, 2వ కిరణాలు సమాంతర తరంగాలు. కాబట్టి అవి తరంగాగ్రం ADని చేరే వరకు సమాన దూరంలో ప్రయాణం చేస్తాయి. 2వ కిరణం మొదటి కిరణంతో నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం జరపడానికి గ్రేటింగ్ను దాటిన తరువాత (DB + BC) మేరకు అధిక దూరం ప్రయాణం చేయాలి. అప్పుడే అవి ఒకదానితో ఒకటి సమాన ప్రావస్థలో ఉండగలవు (పటం (b) లో BC). రెండు తరంగాలు ఒకే ప్రావస్థలో ఉండాలంటే, ఆ రెండు మార్గాల మధ్య పథాంతరం తరంగదైర్ఘ్యం, λ కు లేదా దాని పూర్ణాంక గుణకానికి అంటే, n λ కి సమానంగా ఉండాలి. ఇందులో n = 1, 2, 3, ………. ఏదైనా పూర్ణాంకం {పటంలో (DB + BC)}
అంటే nλ = (DB + BC) ఇందులో ‘n’ ని వివర్తన క్రమాంకం అంటారు.
అయితే AB అంటే అంత తలాల దూరం)
DB = BC = d sin θ
(DB + BC) = 2d sin θ
అంటే nλ = 2d sin θ కావాలి.

ఈ సంబంధాన్ని బ్రాగ్ సమీకరణం అంటారు. ఈ సమీకరణాన్ని ఉపయోగించుకుని వివర్తనంలో అత్యధిక తీవ్రత (అంటే నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం జరగడానికి) రావడానికి కావలసిన పరిస్థితులను లెక్కకట్టవచ్చు. ఒక నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యానికి (λ కి), విశిష్టమైన ‘d’ విలువకి, ప్రత్యేక ‘θ’ విలువల వద్ద మాత్రమే అత్యధిక నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం వీలవుతుంది. అప్పుడు ‘θ’, ‘λ’ విలువలు తెలిస్తే ‘d’ ని లెక్కకట్టవచ్చు. ఇక్కడ గమనించవలసిన విషయం ఏమిటంటే ‘n’ విలువలు పెరిగితే ‘θ’ విలువలు కూడా పెరుగుతాయి.

సాధించిన సమస్యలు Textual Examples

ప్రశ్న 1.
X, Y రెండు మూలకాలతో ఒక సమ్మేళనం ఏర్పడింది. Y మూలక పరమాణువులు (ఆనయాన్లు) ccp ని ఏర్పరుస్తాయి. X మూలకం పరమాణువులు (కాటయాన్లు) ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాలన్నింటిని ఆక్రమించుకొంటాయి. ఆ సమ్మేళనం ఫార్ములా ఏమిటి?
సాధన:
Y మూలకంతో ccp జాలకం ఏర్పడుతుంది. ఏర్పడిన ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాల సంఖ్య దానిలో ఉన్న Y పరమాణువుల సంఖ్యకు సమానం. ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాలన్నీ X పరమాణువులు ఆక్రమించుకొన్నాయి. కాబట్టి వాటి సంఖ్య కూడా మూలకం Y పరమాణువుల సంఖ్యకు సమానం. ఆ విధంగా X, Y మూలకాల పరమాణువుల సంఖ్య సమానంగా ఉంటుంది లేదా 1 : 1 నిష్పత్తిలో ఉంటుంది. అందువల్ల సమ్మేళన ఫార్ములా XY గా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 2.
B మూలక పరమాణువులు hcp జాలకాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. A మూలకపు పరమాణువులు 2/3 భాగం టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలను ఆక్రమించుకొంటాయి. A, B మూలకాలతో ఏర్పడే సమ్మేళనం ఫార్ములా ఏమిటి?
సాధన:
టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాల సంఖ్య B మూలక పరమాణువులకు రెట్టింపు ఉంటుంది. 2/3వ వంతు రంధ్రాలు మాత్రమే ‘A’ మూలక పరమాణువులు ఆక్రమించుకొంటాయి. A, B మూలక పరమాణువుల సంఖ్య నిష్పత్తి 2 × (2/3) : 1 లేదా 4 : 3 సమ్మేళనం ఫార్ములా A₄B₃ గా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 3.
ఒక మూలకం అంతఃకేంద్రిత (bec) నిర్మాణంలో యూనిట్సెల్ భుజం 288 pm ఉంటుంది. మూలకం సాంద్రత 7.2 g/cm³ ఉంటుంది. 208 g ల మూలకంలో ఎన్ని పరమాణువులు ఉంటాయి?
సాధన. యూనిట్ సెల్ ఘనపరిమాణం = (288 pm)³
= (288 × 10-12 m)³ = (288 × 10-10 cm)³ = 2.39 × 10^-23 cm³,

ప్రతి bcc ఘనయూనిట్ సెల్లో 2 పరమాణువులు ఉంటాయి. కాబట్టి 208 g లలో ఉన్న పరమాణువుల సంఖ్య
= 2 (పరమాణువులు / యూనిట్సెల్) × 12.08 × 10²³ యూనిట్ సెల్లు
= 2 × 12.08 × 10²³ పరమాణువులు
= 24.16 × 10²³ పరమాణువులు

ప్రశ్న 4.
X-కిరణాల వివర్తన అధ్యయనం కాపర్ fce యూనిట్ సెల్గా స్ఫటికీకరణం చెందినట్లు దాని యూనిట్సెల్ అంచు 3,608 × 10^-8 cm గా చూపిస్తుంది. వేరే ప్రయోగం ద్వారా కాపర్ సాంద్రత 8.92 g/cm³ గా నిర్ణయిస్తే కాపర్ పరమాణు భారాన్ని గణించండి.
సాధన:
fcc జాలకంలో ఒక యూనిట్సెల్లోని పరమాణువుల సంఖ్య 2 = 4 పరమాణువులు

ప్రశ్న 5.
సిల్వర్ ccp జాలకాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. X-కిరణాల అధ్యయనం దాని యూనిట్సెల్ భుజం పొడవు 408.6 pm అని చూపుతుంది. సిల్వర్ సాంద్రత లెక్కించండి. (పరమాణు ద్రవ్యరాశి = 107.9 u).
ccp జాలకం కాబట్టి ఒక యూనిట్సిల్లోని సిల్వర్ పరమాణువుల సంఖ్య = z = 4
సాధన:
సిల్వర్ మోలార్ ద్రవ్యరాశి = 107.9 g mol^-1 = 107.9 × 10^-3 kg mol^-1.
యూనిట్సెల్ భుజం పొడవు = a = 408.6 pm
= 408.6 × 10^-12 m

పాఠ్యాంశ ప్రశ్నలు Intext Questions

ప్రశ్న 1.
ఘన పదార్థాలు ఎందుకు గట్టిగా ఉంటాయి?
జవాబు:
ఘన స్థితిలో కణాలు స్వేచ్ఛగా కదలలేవు. ఈ కణాల మధ్య బలమైన ఆకర్షణ బలాలు ఉంటాయి. కావున ఘన పదార్థాలు గట్టిగా ఉంటాయి.

ప్రశ్న 2.
ఘన పదార్థాలకు స్థిరమైన ఘనపరిమాణం ఎందుకు ఉంటుంది?
జవాబు:
ఘనస్థితిలో కణాలు బలమైన ఆకర్షణ బలాలతో బంధింపబడి ఉంటాయి. అంతర కణాల మధ్య దూరం, పీడనం పెరుగుదల లేదా తగ్గుదలలో మారదు. కావున ఘన పదార్థాలకు స్థిరమైన ఘనపరిమాణం ఉంటుంది.

ప్రశ్న 3.
ఈ క్రింది వాటిని అస్ఫాటికాలు, స్పటికాలుగా వర్గీకరించండి.
పాలియురిథేన్, నాఫ్తలీన్, బెంజోయిక్ ఆమ్లం, టెఫ్లాన్, పొటాషియం నైట్రేట్, సెల్లోఫేన్, పాలివినైల్ క్లోరైడ్, ఫైబర్గాజు, రాగి.
జవాబు:
→ అస్ఫాటికాలు – పాలియురిథేన్, నాఫ్తలీన్, టెఫ్లాన్, సెల్లోఫేన్, పాలివినైల్ క్లోరైడ్, ఫైబర్ గాజు.
→ స్ఫటికాలు – బెంజోయిక్ ఆమ్లం, పొటాషియం నైట్రేట్, కాపర్

ప్రశ్న 4.
గాజును అతిశీతలీకృత ద్రవమని ఎందుకు భావిస్తారు?
జవాబు:
ద్రవాలకు అభిలాక్షణిక ధర్మమైన పారుదల గుణం గాజు కూడా కలిగి ఉంటుంది. గాజు క్రిందికి నెమ్మదిగా పోయి అడుగుభాగం మందంగా ఉండునట్లు ఉంటుంది. పై భాగం కంటే) అందువలన గాజును అతిశీతలీకృత ద్రవం అంటారు. గాజు అస్ఫాటికం మరియు ద్రవాలకంటే నెమ్మదిగా ప్రవహిస్తుంది.

ప్రశ్న 5.
ఒక ఘన పదార్థం వక్రీభవన గుణకం అన్ని దిశల్లో ఒకే విలువ ఉన్నట్లు పరిశీలించారు. ఆ ఘనపదార్థ స్వభావంపై వ్యాఖ్యానించండి. దానికి పగిలే ధర్మం ఉంటుందా?
జవాబు:
ఒక ఘన పదార్థాం వక్రీభవన గుణకం అన్ని దిశలలో ఒకే విలువ ఉన్నట్లు పరిశీలిస్తే అది ఐసోట్రోపిక్ మరియు అస్ఫాటికం. కత్తితో కోసినపుడు సరిగా భాగాలుగా విడిపోదు. అది క్రమరాహిత్యమైన ముక్కలుగా విడిపోతుంది.

ప్రశ్న 6.
అణువుల మధ్య పనిచేసే అంతర్ అణుబలాల స్వభావం ఆధారంగా కింది ఘనపదార్థాలను భిన్న రకాలుగా వర్గీకరించండి.
పొటాషియమ్ సల్ఫేట్, టిన్, బెంజీన్, యూరియా, అమోనియా, నీరు, జింక్ సల్ఫైడ్, గ్రాఫైట్, రుబీడియమ్, ఆర్గాన్, సిలికాన్ కార్బైడ్.
జవాబు:
అయానిక పదార్థాలు : K₂SO₄, ZnS
సంయోజనీయ పదార్థాలు : గ్రాఫైట్, SiC
అణు ఘన పదార్థాలు : బెంజీన్, యూరియా, NH₃, H₂O, Ar
లోహ ఘన పదార్థాలు : రుబీడియం, టిన్

ప్రశ్న 7.
A అనే ఘన పదార్థం ఘన, గలన స్థితులలో చాలా కఠినమైన విద్యుత్ బంధకం. చాలా అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కరుగుతుంది. ఇది ఏ రకమైన ఘన పదార్థం?
జవాబు:
‘A’ పదార్థం సంయోజనీయ ఘన పదార్థం.

ప్రశ్న 8.
అయానిక ఘన పదార్థాలు గలన స్థితిలోనే విద్యుత్ వాహకాలు. ఘనస్థితిలో కాదు. వివరించండి.
జవాబు:
అయానిక ఘనపదార్థాలలో ఘనస్థితిలో అయాన్ల కదలికలు ఉండవు. ఇవి బలమైన ఆకర్షణ బలాలతో బంధింపబడతాయి. కావున ఘనస్థితిలో ఇవి బంధనాలు.

ప్రశ్న 9.
ఏ రకమైన ఘన పదార్థాలు విద్యుత్ వాహకాలు, సాగుతాయి, వంగుతాయి?
జవాబు:
లోహ ఘన పదార్థాలు.

ప్రశ్న 10.
జాలక బిందువు ప్రాముఖ్యతను రాయండి.
జవాబు:
జాలక బిందువు స్ఫటిక జాలకంలో కణాలు (అయాన్, పరమాణువు అణువు) యొక్క స్థానాన్ని సూచిస్తుంది. జాలక బిందువుల అమరిక స్ఫటిక ఘనపదార్థ ఆకృతికి మూలకారణం.

ప్రశ్న 11.
యూనిట్సెల్ లక్షణాలను సూచించే పరామితుల పేర్లు తెలపండి.
జవాబు:
యూనిట్సెల్ లక్షణాలను ఆరు పరామితులచే చెబుతారు. అవి a, b, c, a, P మరియు y.

ప్రశ్న 12.
రెంటింటి మధ్య భేదాన్ని గుర్తించండి.
జవాబు:
i) షట్కోణీయ, ఏకనతాక్ష యూనిట్ సెల్లు
ii) ఫలక కేంద్రిత, అంత్యకేంద్రిత యూనిట్ల్సెల్లు
జవాబు:
i)

షట్కోణీయ	ఏకనతాక్ష
→ a + b ≠ C	→ a ≠ b ≠ c
→ α = β = 90°; γ = 120°	→ α = γ = 90°, β = 120°
→ ఉదా : గ్రాఫైట్, ZnO	→ ఉదా : Na2SO4, 10 H2O మోనోక్లినిక్ సల్ఫర్

ii)

	ఫలకేంద్రిత	అంత్య కేంద్రిత
1. జాలక బిందువుల స్థానం. 2. యూనిట్ సెల్లో పరమాణువుల సంఖ్య సంఖ్య	మూలలు, ప్రతి ఫలక మధ్య భాగం 4	మూలలు, రెండు ఫలక మధ్య భాగాలలో 2

ప్రశ్న 13.
ఒక ఘన యూనిట్సెల్ i) మూలలోను ii) అంతఃకేంద్రంలో ఉన్న పరమాణువులలో ఎంతభాగం సమీప యూనిట్సల్కు చెందుతాయి?
జవాబు:

1. యూనిట్సెల్ మూలఉన్న బిందువు ఎనిమిది యూనిట్సెల్లో పంచబడుతుంది. కావున యూనిట్సల్కు 1/8వ వంతు బిందువు చెందుతుంది.
2. అంతఃకేంద్రంలో ఉన్న పరమాణువు సమీప యూనిట్సల్కు మొత్తం చెందుతుంది.

ప్రశ్న 14.
చతురస్ర సన్నిహిత కూర్పు పొరలోని అణువు ద్విమితీయ సమన్వయ సంఖ్య ఎంత?
జవాబు:
4

ప్రశ్న 15.
ఒక సమ్మేళనం షట్కోణీయ సన్నిహిత కూర్పు నిర్మాణంలో ఏర్పడుతుంది. దాని 0.5 mol లోని మొత్తం రంధ్రాల సంఖ్య ఎంత? వాటిలో టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలు ఎన్ని?
జవాబు:
N = 0.5 × 6,022 × 10²³ = 3.011 × 10²³
ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాల సంఖ్య = N = 3.011 × 10²³
టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాల సంఖ్య = 2N 6.022 × 10²³
మొత్తం రంధ్రాల సంఖ్య = N + 2N = 3N 9.033 × 10²³.

ప్రశ్న 16.
M, N అనే రెండు మూలకాలతో సమ్మేళనం ఏర్పడింది. మూలకం N ccp ని ఏర్పరుస్తుంది. \(\frac{1}{3}\)వ వంతు టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలను M పరమాణువులు ఆక్రమించుకొంటాయి. సమ్మేళనం ఫార్ములా ఏమిటి?
జవాబు:
ccp లో N మూలక పరమాణువులు = x
టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలు = 2x
M – మూలకంలోని పరమాణువులు \(\frac{1}{3}\) వంతు టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలచే ఆక్రమించబడ్డాయి.
M మూలకంలో పరమాణువులు = \(\frac{1}{3}\) × 2x = \(\frac{2x}{3}\)
M : N = \(\frac{2x}{3}\) : x = 2 : 3
సమ్మేళన ఫార్ములా= M₂N₃.

ప్రశ్న 17.
ఈ జాలకాలలో దేనికి అత్యధిక కూర్పు సామర్థ్యం ఉంటుంది?
i) సాధారణ ఘనం
ii) అంతఃకేంద్రిత ఘనం
iii) షట్కోణీయ సన్నిహిత కూర్పు జాలకం
జవాబు:
→ సాధారణ ఘనం కూర్పు సామర్థ్యం = 52.4%
→ అంతఃకేంద్రిత ఘనం = 68%
→ షట్కోణీయ సన్నిహిత జాలకం = 74%
షట్కోణీయ సన్నిహిత కూర్పు జాలకంలో కూర్పు సామర్థ్యం (74%) ఎక్కువ.

ప్రశ్న 18.
2.7 × 10^-2 kg mol^-1 మోలార్ ద్రవ్యరాశి గల ఒక మూలకం భుజం పొడవు 405 pm తో ఒక ఘన యూనిట్సల్ను ఏర్పరుస్తుంది. దాని సాంద్రత 2.7 × 10³ kg m^-3 అయినట్లయితే ఘన యూనిట్సెల్ స్వభావం ఎలాంటిది?
జవాబు:

యూనిటె సెల్కు నాలుగు పరమాణువులు గలవు. కావున యూనిట్సెల్ ఫలక కేంద్రితము.

ప్రశ్న 19.
ఘన పదార్థాన్ని వేడిచేయడం వల్ల ఏ రకమైన లోపాలు ఏర్పడతాయి? ఏ భౌతిక ధర్మం మీద అది ఏ విధంగా ప్రభావం చూపుతుంది?
జవాబు:
ఘన పదార్థాన్ని వేడిచేసినపుడు స్ఫటికంలో ఖాళీ ఏర్పడుతుంది. వేడి చేసినపుడు జాలక స్థానాలలో ఖాళీ ఏర్పడు సాంద్రత తగ్గును.

ప్రశ్న 20.
కింది పదార్థాలు ఏ రకమైన స్థాయికియోమెట్రిక్ లోపాలను చూపిస్తాయి?
i) ZnS
ii) AgBr
జవాబు:
i) ZnS – ఫ్రెంకెల్ లోపం చూపిస్తుంది.
ii) AgBr – ఫ్రెంకెల్, షాట్కీ లోపాలను చూపిస్తుంది.

ప్రశ్న 21.
ఎక్కువ వేలన్సీగల కాటయాన్ ను మలినంగా కలిపినప్పుడు అయానిక ఘనపదార్థంలో ఖాళీలు ఏ విధంగా ప్రవేశపెట్టబడతాయో విపులీకరించండి.
జవాబు:
అధిక వేలన్సీ గల కాటయాన్కు ఒక అయానిక పదార్థంనకు మలినం కలిపినపుడు ఖాళీలు ఏర్పడతాయి.
ఉదా : SrCl₂ మలినంగా NaCl ఘన పదార్థాన్ని కలిపినపుడు ఒక Na⁺ తొలగింపు ద్వారా రెండు ఖాళీలు ఏర్పడతాయి. ఒక ఖాళీ Sr²⁺ అయాన్లో మార్పిడి జరుగును. మిగిలిన ఖాళీ ఖాళీగానే ఉంటుంది. దీనికి కారణం స్ఫటికంలో విద్యుత్ తటస్థీకరణం ఏర్పడుట కొరకు అలా ఖాళీగానే ఉంటుంది.

ప్రశ్న 22.
అధిక లోహ లోపం వల్ల ఆనయానిక ఖాళీలు ఏర్పడిన అయానిక ఘనపదార్థంలో రంగు ఏర్పడుతుంది. సరైన ఉదాహరణ సహాయంతో వివరించండి.
జవాబు:
అధిక లోహ లోపంను మనము స్ఫటికం ఉదాహరణంగా తీసుకొని వివరించవచ్చు.
→ NaCl స్ఫటికాలను బాష్ప వాతావరణంలో వేడిచేయగా Na పరమాణువులు స్ఫటిక ఉపరితలంపై Cl^– అయాన్లు స్ఫటిక ఉపరితలంపై చొచ్చుకుపోతాయి. ఇవి సంయోగం చెంది NaCl ఏర్పడును. Na పరమాణువులు ఎలక్ట్రాన్లు కోల్పోయి Na⁺ అయాన్లుగా మారుతాయి. ఈ ఎలక్ట్రాన్లు దృగ్గోచర కాంతిని శోషించుకొని పసుపురంగు వర్ణానికి సంబంధించిన వికిరణాలను విడుదల చేస్తాయి. ఈ ఎలక్ట్రాన్లను F- కేంద్రకాలు అంటారు.

ప్రశ్న 23.
14వ గ్రూపు మూలకాన్ని n-రకం అర్ధవాహకంగా మార్చడానికి సరైన మలినంతో డోప్ చేయాలి. ఈ మలినం ఏ గ్రూపుకు చెందినదై ఉండాలి?
జవాబు:
14వ గ్రూపు మూలకాన్ని n-రకం అర్థ వాహకంగా మార్చుటకు 15వ గ్రూపు మూలకంతో డోప్ చేయాలి.
ఉదా : As, ‘P’

ప్రశ్న 24.
ఫెర్రో అయస్కాంత లేదా ఫెర్రీ అయస్కాంత పదార్థాలలో ఏ రకమైన పదార్థాలను మంచి శాశ్వతమైన అయస్కాంతాలుగా చేయవచ్చు? మీ జవాబును సమర్థించండి.
జవాబు:
ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలను ఫెర్రీ అయస్కాంత పదార్థాలు కన్నా మంచి శాశ్వత అయస్కాంతాలుగా చేయవచ్చు. ఎందువలన అనగా బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రం తొలగించినా కూడా ఇవి అయస్కాంత స్వభావం కలిగి ఉంటాయి. ఈ ధర్మం ఫెర్రి అయస్కాంత పదార్థాలలో ఉండదు.