Type of solid and Their properties Questions in Gujarati

(N/A) $Quartz$ નો ઉપયોગ પીઝોઈલેક્ટ્રિક પદાર્થ તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે. તેના કારણે અત્યંત સચોટ ઘડિયાળો,આધુનિક રેડિયો અને ટેલિવિઝન પ્રસારણ તથા મોબાઈલ રેડિયો કોમ્યુનિકેશન વિકસાવવાનું શક્ય બન્યું છે.

(B) જ્યારે કાચને ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે નરમ થઈને પ્રવાહી અવસ્થામાં પીગળે છે. પૃષ્ઠતાણ (surface tension) ને કારણે,પ્રવાહી કાચ તેની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ઘટાડવાનો પ્રયત્ન કરે છે,જેનાથી તીણી ધાર ગોળાકાર બની જાય છે. કાચને ગરમ કરીને તેની તીણી ધારને ગોળાકાર બનાવવાની આ પ્રક્રિયાને કાચનું $Fire \ Polishing$ કહેવામાં આવે છે.

(N/A) જો આપણે જૂના મકાનોની કાચની બારીઓની જાડાઈ માપીએ,તો તે ઉપરના ભાગ કરતા નીચેના ભાગે થોડી વધારે જાડી જોવા મળે છે.
આ અવલોકન સાબિત કરે છે કે કાચ એક અતિશય સ્નિગ્ધ પ્રવાહી છે,જે લાંબા સમયગાળા દરમિયાન ઉપરથી નીચે તરફ ખૂબ જ ધીમેથી વહન પામે છે.

(A) પદાર્થોને તેમની વિદ્યુત વાહકતાના મૂલ્યના આધારે વાહકો,અવાહકો અને અર્ધવાહકોમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
$1$. વાહકો: આ પદાર્થો ખૂબ જ ઊંચી વાહકતા ધરાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે ધાતુઓ અને તેમની મિશ્રધાતુઓ (જેમ કે $Na, Cu, Ag, Au, Fe$),કાર્બન બ્લેક અને ગ્રેફાઇટ જેવા કેટલાક અધાતુઓ,અને કેટલાક ઇલેક્ટ્રોનિક રીતે વાહક કાર્બનિક પોલિમર.
$2$. અવાહકો: આ પદાર્થો ખૂબ જ ઓછી વાહકતા ધરાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે કાચ,સિરામિક્સ અને ટેફલોન જેવા પોલિમર.
$3$. અર્ધવાહકો: આ પદાર્થોની વાહકતા વાહકો અને અવાહકોની વચ્ચે હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે સિલિકોન,ડોપ્ડ સિલિકોન,ગેલિયમ આર્સેનાઇડ અને $CuO$ જેવા કેટલાક ઓક્સાઇડ. આ મહત્વપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રોનિક પદાર્થો છે.
$4$. અતિવાહકો (Superconductors): આ એવા પદાર્થો છે જે શૂન્ય અવરોધ અથવા અનંત વાહકતા દર્શાવે છે. અગાઉ માત્ર ખૂબ જ નીચા તાપમાને ($0 \ K$ થી $15 \ K$) ધાતુઓ અને મિશ્રધાતુઓ જ અતિવાહક તરીકે જાણીતી હતી,પરંતુ હવે ઘણા સિરામિક પદાર્થો અને મિશ્ર ઓક્સાઇડ $150 \ K$ જેટલા ઊંચા તાપમાને પણ અતિવાહકતા દર્શાવે છે.

(N/A) વર્ગીકરણ નીચે મુજબ છે:
$1$. વાહકો: $Cu$,$Al$,$Au$,$Pt$,ગ્રેફાઇટ,કાર્બન બ્લેક.
$2$. અર્ધવાહકો: $Si$,$Ge$.
$3$. અવાહકો: કાચ,ટેફલોન.
$4$. સુપરકન્ડક્ટર: $CuO$ (નીચા તાપમાને),નીચા તાપમાને મિશ્રધાતુઓ.

(C) હીરો એ એક વિશાળ અણુ છે જેમાં ઘટક પરમાણુઓ સહસંયોજક બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. તેથી,તે એક નેટવર્ક ઘન છે.
$SO_{2}$ (ઘન),$H_{2}O$ (બરફ) અને $I_{2}$ એ આણ્વિય ઘન (molecular solid) ના ઉદાહરણો છે.

(D) $MnO$ એન્ટિફેરોમેગ્નેટિક છે કારણ કે ડોમેન્સની ચુંબકીય મોમેન્ટ્સ એકબીજાની અસર નાબૂદ કરે તેવી રીતે ગોઠવાયેલી હોય છે,જેના પરિણામે ચોખ્ખી ચુંબકીય મોમેન્ટ શૂન્ય થાય છે. આ નીચે દર્શાવેલ વૈકલ્પિક સ્પિન દિશાઓ દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે:
(આકૃતિમાં એન્ટિફેરોમેગ્નેટિક તરીકે લેબલ થયેલ ઉપર અને નીચે નિર્દેશ કરતા તીરોની ગ્રીડ દર્શાવેલ છે).

(D) સહસંયોજક અથવા નેટવર્ક ઘન પદાર્થો ખૂબ જ ઊંચું ગલનબિંદુ ધરાવે છે અને તેઓ તેમની ઘન તેમજ પીગળેલા સ્વરૂપમાં અવાહક હોય છે.

(C) પદાર્થોના ચુંબકીય ગુણધર્મો નીચે મુજબ વર્ગીકૃત થયેલ છે:
$a$. પ્રતિચુંબકત્વ: જે પદાર્થો ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા નિર્બળ રીતે અપાકર્ષાય છે,દા.ત.,$NaCl$ (બધા ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત હોય છે).
$b$. ફેરીમેગ્નેટિઝમ: જે પદાર્થોમાં ચુંબકીય મોમેન્ટ સમાંતર અને પ્રતિ-સમાંતર દિશામાં અસમાન સંખ્યામાં ગોઠવાયેલા હોય છે,દા.ત.,$Fe_{3}O_{4}$.
$c$. અનુચુંબકત્વ: જે પદાર્થો અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની હાજરીને કારણે ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા નિર્બળ રીતે આકર્ષાય છે,દા.ત.,$O_{2}$.
$d$. એન્ટિફેરોમેગ્નેટિઝમ: જે પદાર્થોમાં ચુંબકીય મોમેન્ટ એવી રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે કે જેથી ચોખ્ખી ચુંબકીય મોમેન્ટ શૂન્ય થાય,દા.ત.,$MnO$.
તેથી,સાચી જોડી છે: $a-iii, b-iv, c-ii, d-i$.

(D) કાચ એ અસ્ફટિકમય ઘન પદાર્થ છે. ગરમ કરવા પર તે નરમ બને છે અને વહે છે,જેના કારણે પૃષ્ઠતાણ (surface tension) ને લીધે તીક્ષ્ણ ધાર લીસી થઈ જાય છે.
વિધાન $A$ સાચું છે કારણ કે કાચને તેના ગલનબિંદુ સુધી ગરમ કરવાથી તે વહી શકે છે અને ધાર ગોળાકાર બની જાય છે.
કારણ $R$ સાચું છે કારણ કે તાપમાન વધવાની સાથે કાચની સ્નિગ્ધતા ઘટે છે,જેનાથી તે સરળતાથી વહી શકે છે.
જોકે,ધારનું લીસું થવું એ મુખ્યત્વે પૃષ્ઠતાણની અસરને કારણે છે,માત્ર સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડાને કારણે નહીં. તેથી,$R$ એ $A$ ની સાચી સમજૂતી નથી.

(B) સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થો ઘટક કણોની ચોક્કસ ગોઠવણી ધરાવે છે અને લાંબા ગાળાનો ક્રમ ધરાવે છે.
$(B)$ સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થો વિષમદિગ્ધર્મી (anisotropic) હોય છે.
$(C)$ અસ્ફટિકમય ઘન પદાર્થોને આભાસી ઘન કહેવામાં આવે છે.
$(D)$ અસ્ફટિકમય ઘન પદાર્થો તાપમાનના ગાળામાં ધીમે ધીમે નરમ પડે છે.
$(E)$ અસ્ફટિકમય ઘન પદાર્થો માટે ગલન ઉષ્મા ચોક્કસ હોતી નથી.
તેથી,વિધાનો $(A)$,$(C)$ અને $(D)$ સાચા છે.

(N/A) જ્યારે કોઈ પદાર્થ અલગ-અલગ દિશાઓમાં વિદ્યુત વાહકતા,વક્રીભવનાંક,ઉષ્મીય પ્રસરણ વગેરે જેવા ભૌતિક ગુણધર્મોના અલગ-અલગ મૂલ્યો ધરાવે છે,ત્યારે તેને એનિસોટ્રોપિક (વિષમદૈશિક) કહેવામાં આવે છે અને આ ગુણધર્મને એનિસોટ્રોપી (વિષમદૈશિકતા) કહેવામાં આવે છે.
સ્ફટિકોમાં એનિસોટ્રોપીનું કારણ અલગ-અલગ દિશાઓમાં કણોની અલગ-અલગ ગોઠવણી છે. આકૃતિ બે પ્રકારના પરમાણુઓની ગોઠવણીની એક સરળ દ્વિ-પરિમાણીય ભાત દર્શાવે છે. શીયરિંગ સ્ટ્રેસ (કાપક બળ) સામેનો પ્રતિકાર જેવો યાંત્રિક ગુણધર્મ $AB$ અને $CD$ એમ બે દિશાઓમાં ઘણો અલગ હોઈ શકે છે. $CD$ દિશામાં વિરૂપણ (Deformation) એવી હારને સ્થાનાંતરિત કરે છે જેમાં બે અલગ પ્રકારના પરમાણુઓ હોય છે,જ્યારે $AB$ દિશામાં એક જ પ્રકારના પરમાણુઓથી બનેલી હાર સ્થાનાંતરિત થાય છે.

(N/A) સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થોને તેમના બંધારણીય કણોને જકડી રાખતા આંતરઆણ્વીય બળો અથવા બંધોના સ્વભાવના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
તેમને ચાર મુખ્ય શ્રેણીઓમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:
$(i)$ આયનીય ઘન: આયનો વચ્ચેના પ્રબળ સ્થિર વિદ્યુતીય આકર્ષણ બળો દ્વારા જોડાયેલા હોય છે (દા.ત.,$NaCl$,$ZnS$).
$(ii)$ સહસંયોજક (નેટવર્ક) ઘન: સહસંયોજક બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે જે સતત નેટવર્ક બનાવે છે (દા.ત.,$SiO_2$,હીરો,ગ્રેફાઇટ).
$(iii)$ ધાત્વિક ઘન: મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનના સમુદ્ર દ્વારા ધાત્વિક બંધથી જોડાયેલા હોય છે (દા.ત.,$Fe$,$Cu$,$Ag$).
$(iv)$ આણ્વીય ઘન: વાન્ડર વાલ્સ બળો અથવા હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે (દા.ત.,$I_2$,$P_4$,$H_2O$).
ગ્રેફાઇટમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી તેને વિદ્યુતનો સુવાહક બનાવે છે.

(N/A) ઘન પદાર્થો $10^{-20}$ થી $10^{7} \ \Omega^{-1} \ m^{-1}$ સુધીની વિદ્યુત વાહકતા દર્શાવે છે. તેમને ત્રણ શ્રેણીઓમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:
$(i)$ વાહકો (Conductors): જે ઘન પદાર્થોની વાહકતા $10^{4}$ થી $10^{7} \ \Omega^{-1} \ m^{-1}$ ની વચ્ચે હોય છે. ધાતુઓની વાહકતા $10^{7} \ \Omega^{-1} \ m^{-1}$ ના ક્રમની હોય છે અને તેથી તેઓ સારા વાહકો છે.
$(ii)$ અવાહકો (Insulators): આ એવા ઘન પદાર્થો છે જેની વાહકતા ખૂબ જ ઓછી,$10^{-20}$ થી $10^{-10} \ \Omega^{-1} \ m^{-1}$ ની વચ્ચે હોય છે. ઉદાહરણ: લાકડું,પ્લાસ્ટિક વગેરે.
$(iii)$ અર્ધવાહકો (Semiconductors): આ એવા ઘન પદાર્થો છે જેની વાહકતા $10^{-6}$ થી $10^{4} \ \Omega^{-1} \ m^{-1}$ ની મધ્યવર્તી શ્રેણીમાં હોય છે. અર્ધવાહકની વાહકતા મુખ્યત્વે તેમાં રહેલી ક્ષતિઓ અથવા અશુદ્ધિઓને કારણે હોય છે. ધાતુઓ અને અર્ધવાહકોમાં વિદ્યુતનું વહન 'બેન્ડ થીયરી' (Band Theory) દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે.
કેટલાક સંક્રાંતિ ધાતુના ઓક્સાઇડ વિદ્યુત ગુણધર્મોમાં તફાવત દર્શાવે છે:

વિદ્યુત ગુણધર્મ	સંક્રાંતિ ધાતુના ઓક્સાઇડ
ધાતુ જેવા ઓક્સાઇડ	$TiO, CrO_{2}, ReO_{3}, VO$
ચોક્કસ તાપમાને ધાતુથી અવાહક વર્તણૂક	$Ti_{2}O_{3}, VO_{2}, V_{2}O_{3}$
અવાહક જેવા ઓક્સાઇડ	$MnO, CuO, FeO$

$ReO_{3}$ નો દેખાવ અને વાહકતા તાંબા (copper) જેવી હોય છે.

(N/A) આંતરિક અર્ધવાહકોની વાહકતા વધારવા માટે તેમાં યોગ્ય અશુદ્ધિઓ ઉમેરવાની પ્રક્રિયાને $doping$ કહેવામાં આવે છે. ઉમેરવામાં આવતી અશુદ્ધિઓને $dopants$ કહેવાય છે.
$Si$ અથવા $Ge$ જેવા અર્ધવાહકોના ઇલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મો બદલવા માટે ડોપિંગ કરવામાં આવે છે. અશુદ્ધિના સ્વભાવના આધારે,બે પ્રકારના બાહ્ય અર્ધવાહકો બને છે:
$(i)$ $n$-પ્રકારના અર્ધવાહકો: ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ અશુદ્ધિઓ (સમૂહ $14$ ના તત્વોમાં સમૂહ $15$ ના તત્વો જેવા કે $P$ અથવા $As$ ઉમેરીને) દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.
$(ii)$ $p$-પ્રકારના અર્ધવાહકો: ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપ ધરાવતી અશુદ્ધિઓ (સમૂહ $14$ ના તત્વોમાં સમૂહ $13$ ના તત્વો જેવા કે $B$ અથવા $Al$ ઉમેરીને) દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.

(N/A) $(i)$ $n$-પ્રકારના અર્ધવાહકો: આ પ્રકારના અર્ધવાહકો સિલિકોન અથવા જર્મેનિયમમાં ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ અશુદ્ધિઓ ઉમેરીને મેળવવામાં આવે છે. સિલિકોન અને જર્મેનિયમ સમૂહ-$14$ ના તત્વો છે અને દરેકની બાહ્યતમ કક્ષામાં ચાર ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. તેમના સ્ફટિકમાં દરેક પરમાણુ તેના પડોશીઓ સાથે ચાર સહસંયોજક બંધ બનાવે છે. જ્યારે તેમને સમૂહ-$15$ ના તત્વો જેવા કે $P$ અથવા $As$ સાથે ડોપ કરવામાં આવે છે,જેમાં પાંચ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,ત્યારે તેઓ સિલિકોન અને જર્મેનિયમ સ્ફટિકમાં લેટીસની કેટલીક જગ્યાઓ રોકે છે. પાંચમાંથી ચાર ઇલેક્ટ્રોન ચાર પડોશી સિલિકોન પરમાણુઓ સાથે ચાર સહસંયોજક બંધ બનાવવામાં વપરાય છે. પાંચમો ઇલેક્ટ્રોન વધારાનો હોય છે અને તે સ્થાનાંતરિત (delocalized) થાય છે. આ સ્થાનાંતરિત ઇલેક્ટ્રોન ડોપ કરેલા સિલિકોન અથવા જર્મેનિયમની વાહકતામાં વધારો કરે છે અને વાહકતામાં આ વધારો ઋણ વીજભારિત ઇલેક્ટ્રોનને કારણે હોય છે. તેથી,ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ અશુદ્ધિ સાથે ડોપ કરેલા સિલિકોનને $n$-પ્રકારનો અર્ધવાહક કહેવામાં આવે છે.
$(ii)$ $p$-પ્રકારના અર્ધવાહકો: આ પ્રકારના અર્ધવાહકો સિલિકોન અને જર્મેનિયમમાં ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપવાળી અશુદ્ધિઓ ઉમેરીને મેળવવામાં આવે છે. જ્યારે સિલિકોન અથવા જર્મેનિયમને સમૂહ-$13$ ના તત્વ જેવા કે $B$,$Al$ અથવા $Ga$ સાથે ડોપ કરવામાં આવે છે,જેમાં માત્ર ત્રણ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન હોલ (છિદ્ર) રચાય છે જ્યાં ચોથો ઇલેક્ટ્રોન ખૂટે છે. આને ઇલેક્ટ્રોન વેકેન્સી અથવા હોલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. લાગુ કરેલા વિદ્યુતક્ષેત્ર હેઠળ,પડોશી પરમાણુઓના ઇલેક્ટ્રોન હોલને ભરવા માટે ખસી શકે છે,જે હોલને વિરુદ્ધ દિશામાં ખસેડે છે. હોલ ધન વીજભાર તરીકે વર્તે છે,તેથી આને $p$-પ્રકારનો અર્ધવાહક કહેવામાં આવે છે.

(N/A) પદાર્થમાં ચુંબકીય ગુણધર્મોનું મૂળ ઇલેક્ટ્રોનની બે પ્રકારની ગતિને કારણે છે:
$(i)$ ન્યુક્લિયસની આસપાસ કક્ષીય ગતિ.
$(ii)$ પોતાની ધરી પર ભ્રમણ ગતિ (સ્પિન ગતિ).
પરમાણુમાં રહેલો ઇલેક્ટ્રોન નાના ચુંબક જેવું વર્તે છે. ઇલેક્ટ્રોન વીજભારિત કણ હોવાથી અને આ ગતિઓ કરતો હોવાથી,તેને વિદ્યુતપ્રવાહના નાના લૂપ તરીકે ગણી શકાય છે જે ચુંબકીય મોમેન્ટ ધરાવે છે.
આમ,દરેક ઇલેક્ટ્રોન સાથે કાયમી સ્પિન અને કક્ષીય ચુંબકીય મોમેન્ટ જોડાયેલી હોય છે. ચુંબકીય મોમેન્ટનું મૂલ્ય ખૂબ જ નાનું હોય છે અને તેને બોહર મેગ્નેટોન,$\mu_{B}$ એકમમાં માપવામાં આવે છે,જે $9.27 \times 10^{-24} \text{ A m}^{2}$ જેટલું છે.
તેમના ચુંબકીય ગુણધર્મોના આધારે,પદાર્થોનું વર્ગીકરણ નીચે મુજબ કરવામાં આવે છે:
$(i)$ પેરામેગ્નેટિક (અનુચુંબકીય)
$(ii)$ ડાયામેગ્નેટિક (પ્રતિચુંબકીય)
$(iii)$ ફેરોમેગ્નેટિક (લોહચુંબકીય)
$(iv)$ એન્ટિફેરોમેગ્નેટિક (પ્રતિલોહચુંબકીય)
$(v)$ ફેરીમેગ્નેટિક

(N/A) જ્યારે પદાર્થમાં રહેલા ડોમેન્સની ચુંબકીય મોમેન્ટ્સ સમાંતર અને પ્રતિ-સમાંતર દિશાઓમાં અસમાન સંખ્યામાં ગોઠવાયેલી હોય ત્યારે ફેરીમેગ્નેટિઝમ જોવા મળે છે.
આ પદાર્થો ફેરોમેગ્નેટિક પદાર્થોની તુલનામાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા નિર્બળ રીતે આકર્ષાય છે.
ગરમ કરવા પર,આ પદાર્થો તેમનું ફેરીમેગ્નેટિઝમ ગુમાવે છે અને પેરામેગ્નેટિક બને છે.
ઉદાહરણ તરીકે $MgFe_{2}O_{4}$,$Fe_{3}O_{4}$ અને $ZnFe_{2}O_{4}$ નો સમાવેશ થાય છે.

(A) $O_2, Cu^{2+}$ અને $Fe^{3+}$ માં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,તેથી તેઓ અનુચુંબકીય (paramagnetic) છે.
અનુચુંબકીય પદાર્થો બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા નિર્બળ રીતે આકર્ષાય છે અને ક્ષેત્રની દિશામાં ચુંબકીય બને છે.
$NaCl$ અને $H_2O$ માં બધા ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત હોય છે,તેથી તેઓ પ્રતિચુંબકીય (diamagnetic) છે.
પ્રતિચુંબકીય પદાર્થો બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા નિર્બળ રીતે અપાકર્ષાય છે અને લાગુ પાડેલા ચુંબકીય ક્ષેત્રની વિરુદ્ધ દિશામાં નિર્બળ રીતે ચુંબકીય બને છે.
તેથી,વિધાન $I$ અને વિધાન $II$ બંને સાચા છે.

(B) આપેલા લક્ષણો $ionic$ $solid$ (આયનીય ઘન) ના છે.
$1$. આયનીય ઘન પદાર્થો પ્રબળ સ્થિર વિદ્યુતીય આકર્ષણ બળોને કારણે સખત અને બરડ હોય છે.
$2$. તેઓ ઘન અવસ્થામાં અવાહક હોય છે કારણ કે આયનો તેમના લેટીસ સ્થાનો પર નિશ્ચિત હોય છે.
$3$. તેઓ પીગળેલી અવસ્થામાં અથવા જલીય દ્રાવણમાં વિદ્યુતનું વહન કરે છે કારણ કે આયનો મુક્ત રીતે ગતિ કરી શકે છે.

(B) અર્ધવાહકો એવા પદાર્થો છે જેની વિદ્યુત વાહકતા વાહકો અને અવાહકોની વચ્ચે હોય છે. $Germanium$,$Silicon$ અને $Copper \ oxide$ $(Cu_2O)$ જાણીતા અર્ધવાહકો છે. $Graphite$ એ કાર્બનનું અપરરૂપ છે જેમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,જે તેને વિદ્યુતનો સુવાહક બનાવે છે. તેથી,$Graphite$ અર્ધવાહક નથી.

(C) $Statement-1$ સાચું છે કારણ કે જર્મેનિયમ એ $0.7 \ eV$ જેટલી નાની બેન્ડ ગેપ ધરાવતું અર્ધવાહક છે.
$Statement-2$ ખોટું છે. ઘન પદાર્થમાં,અસંખ્ય પરમાણુઓની આંતરક્રિયાને કારણે પરમાણુ ઉર્જા સ્તરો એકબીજા પર વ્યાપીને ઉર્જા બેન્ડ બનાવે છે,જે નોંધપાત્ર ઉર્જા ફેલાવો દર્શાવે છે,અત્યંત સૂક્ષ્મ નહીં.

(C) $SiO_2$ (સિલિકા) નું ગલનબિંદુ સૌથી વધુ છે કારણ કે તે ત્રિ-પરિમાણીય સહસંયોજક નેટવર્ક બંધારણ ધરાવે છે.
તેનાથી વિપરીત,$CO_2$ અને $He_{(s)}$ એ નિર્બળ વાન ડર વાલ્સ બળો દ્વારા જોડાયેલા આણ્વિય ઘન છે,અને $H_2O$ (બરફ) એ હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલો આણ્વિય ઘન છે,જે બધાના ગલનબિંદુ $SiO_2$ ના વિશાળ સહસંયોજક નેટવર્ક કરતા ઘણા ઓછા હોય છે.

(C) બરફ એ પાણી $(H_2O)$ નું ઘન સ્વરૂપ છે.
બરફમાં,પાણીના અણુઓ હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે,જે આંતરઆણ્વિય બળનો એક પ્રકાર છે.
તેથી,બરફને આણ્વિય ઘન તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(D) અધ્રુવીય ઘન એ છે જે કાયમી દ્વિધ્રુવીય ચાકમાત્રા (dipole moment) ધરાવતું નથી.
$CO_2$ (કાર્બન ડાયોક્સાઇડ) રેખીય ભૂમિતિ ધરાવે છે જેમાં બે $C=O$ બંધ $180^{\circ}$ ના ખૂણે ગોઠવાયેલા હોય છે.
બંધની દ્વિધ્રુવીય ચાકમાત્રા એકબીજાને નાબૂદ કરે છે,જેના પરિણામે ચોખ્ખી દ્વિધ્રુવીય ચાકમાત્રા શૂન્ય થાય છે,જે તેને અધ્રુવીય અણુ બનાવે છે.

(C) આઈસોમોર્ફિઝમ એ એવી ઘટના છે જેમાં વિવિધ પદાર્થો સમાન સ્ફટિકીય સ્વરૂપમાં સ્ફટિકીકરણ પામે છે અને સમાન રાસાયણિક સૂત્રો ધરાવે છે.
સોડિયમ નાઈટ્રેટ $(NaNO_3)$ અને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ $(CaCO_3)$ એ આઈસોમોર્ફિઝમના ઉત્તમ ઉદાહરણો છે.
બંને રોમ્બોહેડ્રલ સિસ્ટમમાં સ્ફટિકીકરણ પામે છે અને તેમના ઘટક આયનોની સમાન માળખાકીય ગોઠવણી ધરાવે છે.
કેલ્સાઈટ અને એરેગોનાઈટ એ $CaCO_3$ ના પોલીમોર્ફ છે,આઈસોમોર્ફ નથી.
$ \alpha $-ક્વાર્ટઝ અને ક્રિસ્ટોબલાઈટ એ $SiO_2$ ના પોલીમોર્ફ છે.
હીરો અને ફુલરીન એ કાર્બનના અપરરૂપો છે.

(A) ધ્રુવીય આણ્વીય ઘન એવા અણુઓ ધરાવે છે જે ડાયપોલ-ડાયપોલ આકર્ષણ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.
$CH_{4}$ ની ભૂમિતિ સમમિતિય ટેટ્રાહેડ્રલ (સમચતુષ્ફલકીય) છે,જેના પરિણામે તેનો ચોખ્ખો ડાયપોલ મોમેન્ટ $0$ થાય છે.
તેથી,$CH_{4}$ એ અધ્રુવીય આણ્વીય ઘન છે.
$SO_{2}$,$HCl$,અને $H_{2}S$ એ તેમના બંધિત પરમાણુઓ વચ્ચેની વિદ્યુતઋણતાના તફાવત અને તેમના અસમમિતિય આકારને કારણે ધ્રુવીય અણુઓ છે.

(D) પોલીમોર્ફિઝમ એ ઘન પદાર્થની એક કરતાં વધુ સ્વરૂપ અથવા સ્ફટિક બંધારણમાં અસ્તિત્વ ધરાવવાની ક્ષમતા છે.
આ સ્વરૂપોના સ્ફટિક બંધારણો અલગ હોવાથી,તેમના ભૌતિક ગુણધર્મો જેવા કે સ્ફટિક આકાર,ઘનતા અને ગલનબિંદુ અલગ હોય છે.
તેથી,એ વિધાન કે બહુરૂપી પદાર્થોનો સ્ફટિક આકાર સમાન હોય છે,તે ખોટું છે.

(A) એમોર્ફસ (અસ્ફટિકમય) ઘન પદાર્થો સ્વભાવે આઈસોટ્રોપિક હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તેમના ભૌતિક ગુણધર્મો (જેમ કે વક્રીભવનાંક,વિદ્યુત વાહકતા,વગેરે) બધી દિશાઓમાં સમાન હોય છે.
કાચ એ એક એમોર્ફસ ઘન છે,જ્યારે સિરામિક્સ,ગ્રેફાઇટ અને બરફ એ સ્ફટિકમય ઘન છે,જે એનઆઈસોટ્રોપિક (વિષમદિગ્ધર્મી) હોય છે.

(D) એમોર્ફસ (અસ્ફટિકમય) ઘન પદાર્થો સ્વભાવે આઈસોટ્રોપિક હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ દરેક દિશામાં વક્રીભવનાંક,વિદ્યુત વાહકતા વગેરે જેવા ભૌતિક ગુણધર્મો માટે સમાન મૂલ્ય દર્શાવે છે.
મેટાલિક ગ્લાસ એ એક એમોર્ફસ ઘન છે.
તેથી,તે સ્વભાવે આઈસોટ્રોપિક છે.

(B) સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થો સ્વભાવે વિષમદિગ્ધર્મી (anisotropic) હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તેમના ભૌતિક ગુણધર્મો જેવા કે વક્રીભવનાંક,ઉષ્મીય વાહકતા અને વિદ્યુત વાહકતા અલગ-અલગ દિશામાં માપતા બદલાય છે. તેથી,સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થ સમદિગ્ધર્મી છે તે વિધાન ખોટું છે.

(D) સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થો સ્વભાવે વિષમદિગ્ધર્મી (anisotropic) હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ અલગ-અલગ દિશામાં માપવામાં આવે ત્યારે અલગ-અલગ ભૌતિક ગુણધર્મો (જેમ કે વક્રીભવનાંક) દર્શાવે છે. તેથી,તેઓ સમદિગ્ધર્મી છે તે વિધાન ખોટું છે.

(D) હીરો એ સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થ છે કારણ કે તેના ઘટક કણો સમગ્ર બંધારણમાં નિયમિત અને પુનરાવર્તિત ભાતમાં ગોઠવાયેલા હોય છે.
તેની સામે,કાચ,પ્લાસ્ટિક અને રબર એ અસ્ફટિકમય ઘન પદાર્થો છે કારણ કે તેમાં કણોની લાંબા ગાળાની વ્યવસ્થિત ગોઠવણીનો અભાવ હોય છે.

(A) પોલીમોર્ફિઝમ એટલે ઘન પદાર્થનું એક કરતા વધુ સ્વરૂપ કે સ્ફટિક રચનામાં અસ્તિત્વ ધરાવવાની ક્ષમતા.
$NaF$ અને $MgO$ બંને રોક સોલ્ટ બંધારણ ($NaCl$ પ્રકાર) ધરાવે છે અને તે પોલીમોર્ફિઝમ દર્શાવતા નથી.
તેથી,$NaF$ અને $MgO$ પોલીમોર્ફસ સંયોજનો છે તે વિધાન ખોટું છે.

(D) સહસંયોજક નેટવર્ક ઘન પદાર્થો,જેને વિશાળ અણુઓ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે સ્ફટિકમાં સહસંયોજક બંધોના સતત નેટવર્ક દ્વારા રચાય છે. આ મજબૂત,દિશાત્મક બંધનને કારણે,તેઓ અત્યંત સખત હોય છે અને તેમના ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચા હોય છે. તેથી,તેઓ સ્વભાવે નરમ હોય છે તે વિધાન ખોટું છે.

(D) અસ્ફટિકમય ઘન એવા પદાર્થો છે જેમાં ઘટક કણોની ગોઠવણીમાં લાંબા ગાળાનો ક્રમ હોતો નથી.
$\text{કાચ}$,$\text{રબર}$ અને $\text{પ્લાસ્ટિક}$ એ અસ્ફટિકમય ઘન પદાર્થોના સામાન્ય ઉદાહરણો છે.
$\text{કપૂર}$ એ આણ્વિય સ્ફટિકમય ઘન છે.
$\text{મેગ્નેશિયમ}$ એ ધાત્વિય સ્ફટિકમય ઘન છે.
$\text{હીરો}$ એ સહસંયોજક (નેટવર્ક) સ્ફટિકમય ઘન છે.
તેથી,$\text{કાચ}$ એ અસ્ફટિકમય ઘનનું સાચું ઉદાહરણ છે.

(D) અસ્ફટિકમય ઘન એવા પદાર્થો છે જેમાં ઘટક કણો લાંબા ગાળાની વ્યવસ્થિત ગોઠવણી ધરાવતા નથી. તેના ઉદાહરણોમાં રબર,કાચ,પ્લાસ્ટિક અને ડામરનો સમાવેશ થાય છે.
સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થોમાં ઘટક કણોની લાંબા ગાળાની વ્યવસ્થિત ગોઠવણી હોય છે. કપૂર એ આણ્વીય સ્ફટિકમય ઘન છે.
તેથી,કપૂર એ અસ્ફટિકમય ઘન નથી.

(B) સિલિકા $(SiO_2)$ એ સહસંયોજક ઘન (નેટવર્ક ઘન તરીકે પણ ઓળખાય છે) છે.
આ બંધારણમાં,સિલિકોન અને ઓક્સિજનના પરમાણુઓ સતત ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્કમાં મજબૂત સહસંયોજક બંધો દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.
આ વિસ્તૃત બંધારણને કારણે સિલિકાની કઠિનતા અને ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું હોય છે.

(A) પોલોનિયમ $(Po)$ એકમાત્ર જાણીતી ધાતુ છે જે સાદા ઘન બંધારણમાં સ્ફટિકીકરણ પામે છે.

(A) પોલોનિયમ $(Po)$ એકમાત્ર જાણીતી ધાતુ છે જે ઓરડાના તાપમાને સાદા ઘન બંધારણમાં સ્ફટિકીકરણ પામે છે.

(A) $CaF_2$ એ આયનીય ઘન છે.
$Ice$ એ આણ્વીય ઘન છે.
$SiO_2$ એ સહસંયોજક (પરમાણ્વીય) ઘન છે.
$Na$ એ ધાત્વિક ઘન છે.

(D) આયનીય ઘન પદાર્થો વિદ્યુતના મંદ વાહક હોય છે. ઘન અવસ્થામાં આયનો તેમના લેટીસ સ્થાનો પર જકડાયેલા હોવાથી મુક્ત રીતે ગતિ કરી શકતા નથી. તેથી,તેઓ ઘન અવસ્થામાં વિદ્યુતનું વહન કરતા નથી. આમ,વિધાન $D$ ખોટું છે.

(A) $n-$પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટર બનાવવા માટે,જર્મેનિયમ $(Ge)$ જેવા ટેટ્રાવેલેન્ટ સેમિકન્ડક્ટરમાં પેન્ટાવેલેન્ટ અશુદ્ધિ (સમૂહ $15$ નું તત્વ) ઉમેરવામાં આવે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$As$ (આર્સેનિક) એ સમૂહ $15$ નું તત્વ છે,જ્યારે $B$ (બોરોન),$In$ (ઇન્ડિયમ) અને $Ga$ (ગેલિયમ) એ સમૂહ $13$ ના તત્વો છે.
સમૂહ $15$ નું તત્વ ઉમેરવાથી એક વધારાનો ઇલેક્ટ્રોન મળે છે,જે $n-$પ્રકારની વાહકતા માટે જવાબદાર છે.
તેથી,$As$ એ સાચો ડોપન્ટ છે.

(A) $p-$પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટર બનાવવા માટે,જર્મેનિયમ જેવા સમૂહ $14$ ના તત્વમાં સમૂહ $13$ નું તત્વ (ત્રિસંયોજક અશુદ્ધિ) ઉમેરવામાં આવે છે.
$B$ (બોરોન) સમૂહ $13$ માં આવે છે,જ્યારે $P$ (ફોસ્ફરસ),$As$ (આર્સેનિક) અને $Sb$ (એન્ટિમની) સમૂહ $15$ (પંચસંયોજક અશુદ્ધિઓ) માં આવે છે.
સમૂહ $13$ નું તત્વ ઉમેરવાથી ઇલેક્ટ્રોન હોલ (છિદ્ર) સર્જાય છે,જે $p-$પ્રકારની વાહકતા માટે જવાબદાર છે.
તેથી,$B$ એ સાચો ડોપન્ટ છે.

(A) $p$-type $\text{સેમિકન્ડક્ટર બનાવવા માટે}, \text{સિલિકોન }(\text{સમૂહ }14 \text{ નું તત્વ}) \text{માં સમૂહ }13 \text{ ના તત્વનું ડોપિંગ કરવામાં આવે છે}.
\text{સમૂહ }13 \text{ ના તત્વોમાં }3 \text{ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે}, \text{જે સ્ફટિક લેટીસમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ અથવા }'\text{હોલ}' \text{બનાવે છે}.
\text{આપેલા વિકલ્પોમાંથી}, $Ga$ (\text{ગેલિયમ}) \text{સમૂહ }13 \text{ માં આવે છે}, \text{જ્યારે } $Sb$ (\text{એન્ટિમની}), $As$ (\text{આર્સેનિક}) \text{અને } $P$ (\text{ફોસ્ફરસ}) \text{સમૂહ }15 \text{ માં આવે છે}.
\text{સમૂહ }15 \text{ ના તત્વોનો ઉપયોગ } $n$-type $\text{સેમિકન્ડક્ટર બનાવવા માટે થાય છે}.
\text{તેથી}, $Ga$ \text{એ સાચો ડોપન્ટ છે.}

(A) $n$-type \text{સેમિકન્ડક્ટર મેળવવા માટે, ગ્રુપ$-15$ ના તત્વ (પેન્ટાવેલેન્ટ) ને સિલિકોન } (Si) \text{ જેવા ગ્રુપ$-14$ ના તત્વમાં ડોપન્ટ તરીકે ઉમેરવામાં આવે છે.}
આપેલા વિકલ્પોમાંથી $As$ (આર્સેનિક) ગ્રુપ$-15$ માં આવે છે, જ્યારે $B$ (બોરોન), $Ga$ (ગેલિયમ) અને $In$ (ઇન્ડિયમ) ગ્રુપ$-13$ માં આવે છે.
તેથી, $Si$ માં $As$ ઉમેરવાથી વધારાના ઇલેક્ટ્રોનની હાજરીને કારણે $n$-type સેમિકન્ડક્ટર બને છે.

(C) આપેલા પદાર્થોના ચુંબકીય ગુણધર્મો નીચે મુજબ છે:
$1$. $NaCl$: ડાયામેગ્નેટિક
$2$. $C_6H_6$: ડાયામેગ્નેટિક
$3$. $CrO_2$: ફેરોમેગ્નેટિક
$4$. $H_2O$: ડાયામેગ્નેટિક
તેથી,$CrO_2$ એ ફેરોમેગ્નેટિક પદાર્થ છે.

(A) $n$-પ્રકારનો અર્ધવાહક ત્યારે બને છે જ્યારે સમૂહ $14$ ના તત્વ (જેમ કે સિલિકોન અથવા જર્મેનિયમ) ને સમૂહ $15$ ના તત્વ (જેમ કે ફોસ્ફરસ અથવા આર્સેનિક) સાથે ડોપ કરવામાં આવે છે,જેમાં વધુ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
$(1)$ સિલિકોનમાં $4$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. ફોસ્ફરસમાં $5$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
$(2)$ જ્યારે સિલિકોનને ફોસ્ફરસ સાથે ડોપ કરવામાં આવે છે,ત્યારે ફોસ્ફરસના $4$ ઇલેક્ટ્રોન સિલિકોન સાથે સહસંયોજક બંધ બનાવે છે,જ્યારે $5$મો ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત રહે છે.
$(3)$ આ વધારાનો મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન વિદ્યુત વાહકતા વધારે છે,જેના પરિણામે $n$-પ્રકારનો અર્ધવાહક બને છે.

(D) ફેરોમેગ્નેટિક પદાર્થો એવા છે જે ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા પ્રબળ રીતે આકર્ષાય છે અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર દૂર કર્યા પછી પણ કાયમી ચુંબકત્વ દર્શાવે છે.
ઉદાહરણોમાં $Fe$,$Co$,$Ni$,$CrO_2$ અને $Fe_3O_4$ નો સમાવેશ થાય છે.
આપેલા વિકલ્પોનું વિશ્લેષણ કરતા:
- $NaCl$ ડાયામેગ્નેટિક છે.
- $H_2O$ ડાયામેગ્નેટિક છે.
- $O_2$ પેરામેગ્નેટિક છે.
- $CrO_2$ ફેરોમેગ્નેટિક છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) $Fe$,$Co$,અને $Ni$ ફેરોમેગ્નેટિક પદાર્થો છે.
$Zn$ એ ડાયામેગ્નેટિક (પ્રતિચુંબકીય) સ્વભાવ ધરાવે છે.