सॉलिड स्टेट (Solid State) – एक परिचय
भूमिका:
भौतिकी और रसायन विज्ञान की दुनिया में सॉलिड स्टेट (Solid State) एक महत्वपूर्ण विषय है, जो ठोस अवस्था (solid phase) में पदार्थों के गुणों और उनके आंतरिक संरचना का अध्ययन करता है। इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स, मैटेरियल साइंस, कंप्यूटर हार्डवेयर और नैनो टेक्नोलॉजी जैसी अनेक तकनीकों में होता है।
सॉलिड स्टेट क्या है?
सॉलिड स्टेट उस अवस्था को कहते हैं जिसमें किसी पदार्थ के कण (परमाणु, आयन या अणु) एक नियमित संरचना में निकटता से जुड़े रहते हैं। इस अवस्था में पदार्थ की एक निश्चित आकृति और आयतन (volume) होता है।
सॉलिड स्टेट की विशेषताएं:
- नियत आकार और आयतन – ठोस पदार्थों की एक स्थिर आकृति और आयतन होता है।
- कणों का निकट सन्निवेश – कण बहुत पास-पास होते हैं और केवल कंपन कर सकते हैं।
- अत्यधिक घनत्व और कठोरता – ठोस पदार्थ आमतौर पर द्रवों और गैसों की तुलना में घने और कठोर होते हैं।
- न्यून द्रवणशीलता – अधिकांश ठोस पदार्थ आसानी से द्रव में नहीं घुलते।
सॉलिड के प्रकार:
-
क्रिस्टलीय ठोस (Crystalline Solids):
जिनमें कण एक निश्चित ज्यामितीय संरचना में होते हैं। जैसे – नमक (NaCl), हीरा (Diamond)।
इन्हें आगे चार वर्गों में बाँटा जाता है:- आयनिक ठोस
- अणुगत ठोस
- धात्विक ठोस
- जालक ठोस (Network solids)
-
अक्रिस्टलीय ठोस (Amorphous Solids):
जिनमें कणों की कोई निश्चित संरचना नहीं होती। जैसे – कांच (Glass), प्लास्टिक।
सॉलिड स्टेट का महत्त्व:
सॉलिड स्टेट का अध्ययन अति आधुनिक तकनीकी विकास की नींव है। सॉलिड स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे सेमीकंडक्टर्स, ट्रांजिस्टर, डाइओड, और कंप्यूटर चिप्स, इसी सिद्धांत पर आधारित हैं। आज के स्मार्टफोन से लेकर कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) तक, हर तकनीक में सॉलिड स्टेट का योगदान है।
निष्कर्ष:
सॉलिड स्टेट केवल एक भौतिक अवस्था नहीं है, बल्कि यह आधुनिक विज्ञान और तकनीक का आधार भी है। इसका गहराई से अध्ययन न केवल भौतिकी और रसायन विज्ञान को समझने में मदद करता है, बल्कि नई तकनीकों के विकास की दिशा भी तय करता है।
Solid State चैप्टर पर आधारित 50 महत्वपूर्ण MCQs (Multiple Choice Questions) – ये प्रश्न मुख्यतः कक्षा 12वीं के CBSE, NEET, और JEE स्तर के हैं:
Solid State – 50 MCQs with Options
1. किस प्रकार के ठोस में दीर्घ दूरी क्रम होता है?
A. क्रिस्टलीय ठोस
B. अक्रिस्टलीय ठोस
C. गैस
D. द्रव
2. NaCl क्रिस्टल में, प्रत्येक Na⁺ आयन चारों ओर कितने Cl⁻ आयनों से घिरा होता है?
A. 4
B. 6
C. 8
D. 2
3. किस प्रकार के ठोस विद्युत का संचालन नहीं करते हैं?
A. धात्विक
B. आयनिक (ठोस अवस्था में)
C. सेमीकंडक्टर
D. सुपरकंडक्टर
4. आयनिक ठोसों में कणों को एक साथ कौन सी शक्ति बाँधती है?
A. वान डर वाल्स बल
B. विद्युतस्थैतिक बल
C. धात्विक बंध
D. हाइड्रोजन बंध
5. ग्रेफाइट एक ठोस का उदाहरण है:
A. आयनिक
B. धात्विक
C. अणुगत
D. जालक ठोस (Network solid)
6. FCC इकाई कोश में, एक इकाई कोश में कुल कितने परमाणु होते हैं?
A. 2
B. 4
C. 6
D. 8
7. हीरा (Diamond) की कठोरता किस कारण होती है?
A. आयनिक बंध
B. जालक संरचना
C. धात्विक बंध
D. वान डर वाल्स बल
8. अमॉर्फस ठोस की विशेषता क्या है?
A. निश्चित गलनांक
B. अनियमित संरचना
C. दीर्घ दूरी क्रम
D. क्रिस्टल संरचना
9. किस ठोस का प्रयोग अर्धचालक के रूप में होता है?
A. NaCl
B. Si
C. CCl₄
D. MgO
10. शुद्ध सिलिकॉन को अर्धचालक में बदलने के लिए किसे डोप किया जाता है?
A. Na
B. B
C. Cl
D. O₂
11. घनात्मक दोष का उदाहरण है:
A. धातु में इलेक्ट्रॉन की अधिकता
B. कैशन रिक्ति
C. एनीऑन रिक्ति
D. घनात्मक आयन की अधिकता
12. क्रिस्टल की सबसे सामान्य इकाई क्या होती है?
A. यूनिट सेल
B. परमाणु
C. आयन
D. अणु
13. क्लोराइड आयन की कमी किस प्रकार के दोष को दर्शाता है?
A. शॉटकी
B. फ्रेंकेल
C. धात्विक
D. इलेक्ट्रॉनिक
14. किस प्रकार के ठोस नरम होते हैं और कम गलनांक वाले होते हैं?
A. आयनिक
B. अणुगत
C. धात्विक
D. जालक
15. BCC संरचना में एक यूनिट सेल में कुल कितने परमाणु होते हैं?
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
(आगे के 35 प्रश्न नीचे दिए जा रहे हैं।)
16. सेमीकंडक्टर में चालकता किससे बढ़ाई जाती है?
17. धात्विक ठोसों में कौन सा बंध पाया जाता है?
18. 'n-type' अर्धचालक में कौन सा डोपेंट होता है?
19. NaCl क्रिस्टल किस प्रकार का होता है?
20. आयनिक ठोस किस अवस्था में विद्युत का संचालन करते हैं?
21. किस इकाई कोश की घनता सबसे अधिक होती है?
22. ZnS में किस प्रकार का दोष पाया जाता है?
23. क्रिस्टल में रिक्तियों को क्या कहते हैं?
24. FCC में कितने फेस होते हैं?
25. BCC में बॉडी सेंटर पर कितने परमाणु होते हैं?
26. SiO₂ की संरचना किस प्रकार की है?
27. बर्फ (Ice) किस प्रकार का ठोस है?
28. अणुगत ठोस किससे मिलकर बनते हैं?
29. Amorphous solids के उदाहरण कौन से हैं?
30. तापमान बढ़ाने पर सेमीकंडक्टर की चालकता पर क्या प्रभाव पड़ता है?
31. किस क्रिस्टल में आयन न होने पर भी विद्युत चालकता होती है?
32. धात्विक ठोसों की विशेषता क्या है?
33. ZnO किस रंग का होता है जब उसे गरम किया जाता है?
34. क्लोज पैक्ड स्ट्रक्चर में सबसे अधिक पैकिंग दक्षता होती है:
35. क्रिस्टल की ज्यामितीय आकृति को कहते हैं:
36. नॉन-कंडक्टिंग सॉलिड कौन सा है?
37. टेट्राहेड्रल वॉयड कितने प्रतिशत स्थान घेरता है?
38. किस दोष में आयन अपने स्थान से हट कर इंटरस्टिशियल स्थान पर चला जाता है?
39. इलेक्ट्रॉनिक दोष किससे संबंधित होता है?
40. MgO क्रिस्टल का प्रकार क्या है?
41. FCC संरचना में परमाणुओं की पैकिंग दक्षता होती है:
42. किस ठोस में मॉलिक्यूल्स पर केवल वान डर वाल्स बल होता है?
43. शॉटकी दोष का उदाहरण है:
44. अर्धचालकों का उपयोग किसमें होता है?
45. ठोस अवस्था में क्रिस्टल के दोषों को क्या कहते हैं?
46. कौन सा ठोस भंगुर होता है?
47. किस ठोस की संरचना हेक्सागोनल होती है?
48. CaF₂ का क्रिस्टल संरचना किस प्रकार का है?
49. सिलिकॉन डाइऑक्साइड एक:
50. टेट्रागोनल यूनिट सेल की कितनी भुजाएँ समान होती हैं
Solid State के 50 MCQs के उत्तर क्रम अनुसार:
उत्तर सूची (Answers of 50 MCQs):
- A. क्रिस्टलीय ठोस
- B. 6
- B. आयनिक (ठोस अवस्था में)
- B. विद्युतस्थैतिक बल
- D. जालक ठोस (Network solid)
- B. 4
- B. जालक संरचना
- B. अनियमित संरचना
- B. Si
- B. B
- B. कैशन रिक्ति
- A. यूनिट सेल
- D. इलेक्ट्रॉनिक
- B. अणुगत
- B. 2
- डोपिंग से (डोपेंट मिलाने से)
- धात्विक बंध
- पंचम समूह के तत्व (जैसे P, As)
- आयनिक क्रिस्टल
- विलयन या पिघली अवस्था में
- FCC
- फ्रेंकेल दोष
- रिक्ति (Vacancy)
- 6
- 1
- जालक ठोस
- अणुगत ठोस
- अणुओं से
- कांच, प्लास्टिक
- चालकता बढ़ जाती है
- धातु
- उच्च चालकता, तन्यता
- पीला
- FCC या HCP
- क्रिस्टल लैटिस
- अणुगत ठोस
- लगभग 0.225 (22.5%)
- फ्रेंकेल दोष
- इलेक्ट्रॉनों की अधिकता/कमी
- आयनिक ठोस
- 74%
- अणुगत ठोस
- NaCl
- ट्रांजिस्टर, डायोड
- बिंदु दोष (Point defects)
- आयनिक ठोस
- Zn
- फ्लुओराइट संरचना
- जालक ठोस
- दो