શા માટે સિલિકોન આટલું સખત પરંતુ આટલું બરડ છે?

સિલિકોનએક અણુ સ્ફટિક છે, જેના પરમાણુ સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે, જે અવકાશી નેટવર્ક માળખું બનાવે છે. આ રચનામાં, અણુઓ વચ્ચેના સહસંયોજક બંધનો ખૂબ જ દિશાસૂચક હોય છે અને તેમાં ઉચ્ચ બોન્ડ ઊર્જા હોય છે, જે તેના આકારને બદલવા માટે બાહ્ય દળોનો પ્રતિકાર કરતી વખતે સિલિકોનને ઉચ્ચ કઠિનતા દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, અણુઓ વચ્ચેના મજબૂત સહસંયોજક બોન્ડ કનેક્શનને નષ્ટ કરવા માટે મોટા બાહ્ય બળની જરૂર પડે છે.

જો કે, તેના પરમાણુ સ્ફટિકની નિયમિત અને પ્રમાણમાં સખત માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓને કારણે તે ચોક્કસપણે છે કે જ્યારે તે મોટા પ્રભાવ બળ અથવા અસમાન બાહ્ય બળને આધિન હોય છે, ત્યારે અંદરની જાળીસિલિકોનસ્થાનિક વિકૃતિ દ્વારા બાહ્ય બળને બફર કરવું અને વિખેરવું મુશ્કેલ છે, પરંતુ કેટલાક નબળા ક્રિસ્ટલ પ્લેન અથવા ક્રિસ્ટલ દિશાઓ સાથે સહસંયોજક બોન્ડ તૂટી જશે, જેના કારણે સમગ્ર સ્ફટિક માળખું તૂટી જશે અને બરડ લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવશે. ધાતુના સ્ફટિકો જેવી રચનાઓથી વિપરીત, ધાતુના અણુઓ વચ્ચે આયનીય બોન્ડ હોય છે જે પ્રમાણમાં સ્લાઇડ કરી શકે છે, અને તેઓ બાહ્ય દળોને અનુકૂલન કરવા માટે અણુ સ્તરો વચ્ચેના સ્લાઇડિંગ પર આધાર રાખે છે, સારી નમ્રતા દર્શાવે છે અને બરડ તોડવામાં સરળ નથી.

સિલિકોનઅણુઓ સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા છે. સહસંયોજક બોન્ડ્સનો સાર એ અણુઓ વચ્ચે વહેંચાયેલ ઇલેક્ટ્રોન જોડી દ્વારા રચાયેલી મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે. જો કે આ બોન્ડ સ્થિરતા અને કઠિનતાને સુનિશ્ચિત કરી શકે છેસિલિકોન ક્રિસ્ટલમાળખું, સહસંયોજક બોન્ડ એકવાર તૂટી જાય પછી તેને પુનઃપ્રાપ્ત કરવું મુશ્કેલ છે. જ્યારે બાહ્ય વિશ્વ દ્વારા લાગુ કરાયેલ બળ સહસંયોજક બોન્ડ ટકી શકે તેવી મર્યાદાને વટાવે છે, ત્યારે બોન્ડ તૂટી જશે, અને કારણ કે ત્યાં કોઈ પરિબળો નથી જેમ કે મુક્તપણે ફરતા ઇલેક્ટ્રોન જેમ કે ધાતુઓમાં વિરામને સુધારવામાં, જોડાણને પુનઃસ્થાપિત કરવામાં મદદ કરવા અથવા સ્ટ્રેસને વિખેરવા માટે ઈલેક્ટ્રોનના ડિલોકલાઈઝેશન પર આધાર રાખે છે, તે ક્રેક કરવું સરળ છે અને તેના પોતાના આંતરિક ગોઠવણો દ્વારા એકંદર અખંડિતતાને જાળવી શકતું નથી, જેના કારણે સિલિકોન ખૂબ બરડ

પ્રેક્ટિકલ એપ્લીકેશનમાં, સિલિકોન સામગ્રી એકદમ શુદ્ધ હોવું ઘણી વાર મુશ્કેલ હોય છે, અને તેમાં ચોક્કસ અશુદ્ધિઓ અને જાળીની ખામી હોય છે. અશુદ્ધ અણુઓનો સમાવેશ મૂળ રૂપે નિયમિત સિલિકોન જાળીના માળખાને વિક્ષેપિત કરી શકે છે, જેના કારણે સ્થાનિક રાસાયણિક બોન્ડની મજબૂતાઈ અને અણુઓ વચ્ચેના બોન્ડિંગ મોડમાં ફેરફાર થાય છે, પરિણામે બંધારણમાં નબળા વિસ્તારો થાય છે. જાળીની ખામીઓ (જેમ કે ખાલી જગ્યાઓ અને અવ્યવસ્થા) પણ એવા સ્થાનો બની જશે જ્યાં તણાવ કેન્દ્રિત છે.

જ્યારે બાહ્ય દળો કાર્ય કરે છે, ત્યારે આ નબળા સ્થળો અને તાણની સાંદ્રતા બિંદુઓ સહસંયોજક બંધનો તૂટવાનું કારણ બને છે, જેના કારણે સિલિકોન સામગ્રી આ સ્થાનોથી તૂટવાનું શરૂ કરે છે, તેની બરડતાને વધારે છે. જો તે મૂળરૂપે ઉચ્ચ કઠિનતા સાથે માળખું બનાવવા માટે અણુઓ વચ્ચેના સહસંયોજક બંધનો પર આધાર રાખે છે, તો પણ બાહ્ય દળોની અસર હેઠળ બરડ અસ્થિભંગને ટાળવું મુશ્કેલ છે.