পদার্থ তিনটি অবস্থায় থাকতে পারে — গ্যাস, তরল ও কঠিন। এই অধ্যায়ে আমরা কঠিন পদার্থের আণবিক বিন্যাস, প্রকারভেদ, সংকলন, ঘনত্ব, শূন্যস্থান ইত্যাদি আলোচনা করব। কঠিন পদার্থের সংগঠনের ধরন বুঝলে তার বৈশিষ্ট্য যেমন কঠোরতা, গলনাঙ্ক, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা ইত্যাদি বোঝা যায়।
কঠিন পদার্থের শ্রেণিবিভাগ (Classification of Solids)
| ধরণ | বৈশিষ্ট্য | উদাহরণ |
|---|---|---|
| স্ফটিক কঠিন (Crystalline Solids) | পরমাণু বা আয়ন একটি সুশৃঙ্খল জালে বিন্যস্ত | NaCl, Diamond |
| অস্ফটিক কঠিন (Amorphous Solids) | অনিয়মিত বিন্যাস; দীর্ঘমেয়াদি ক্রম অনুপস্থিত | কাচ (Glass), প্লাস্টিক |
স্ফটিক জাল (Crystal Lattice) ও ইউনিট সেল (Unit Cell):
ইউনিট সেল:
কোনো স্ফটিকের সবচেয়ে ছোট অংশ যা পুরো কাঠামোর প্রতিনিধিত্ব করে।
🧮 প্রকারভেদ (Unit Cell Types):
| ধরণ | বৈশিষ্ট্য |
|---|---|
| Primitive / Simple Cubic | কেবল কোণাগুলিতে পরমাণু |
| Body-Centered Cubic (BCC) | কোণাগুলিতে এবং কেন্দ্রে পরমাণু |
| Face-Centered Cubic (FCC) | কোণাগুলি ও প্রতিটি মুখে পরমাণু |
ঘনত্ব নির্ণয় সূত্র (Density Formula):
Density=Z×Ma3×NA\text{Density} = \frac{Z \times M}{a^3 \times N_A}
যেখানে:
- ZZ = প্রতি ইউনিট সেলে পরমাণুর সংখ্যা
- MM = গড় পারমাণবিক ভর (g/mol)
- aa = প্রান্তের দৈর্ঘ্য (cm)
- NAN_A = অ্যাভোগাড্রো সংখ্যা 6.022×10236.022 \times 10^{23}
শূন্যস্থান (Voids) ও প্যাকিং দক্ষতা (Packing Efficiency)
| সেল টাইপ | প্যাকিং দক্ষতা | শূন্যস্থান (%) |
|---|---|---|
| Simple Cubic | ~52.4% | ~47.6% |
| BCC | ~68% | ~32% |
| FCC | ~74% | ~26% |
কঠিন পদার্থে শূন্যস্থান ও ত্রুটি (Defects in Solids)
স্টয়কিওমেট্রিক ত্রুটি (Stoichiometric Defects):
- ভ্যাকেন্সি ডিফেক্ট: কিছু পরমাণু অনুপস্থিত
- ইন্টারস্টিশিয়াল ডিফেক্ট: অতিরিক্ত পরমাণু স্থান দখল করে
নন-স্টয়কিওমেট্রিক ত্রুটি:
- রসায়নিক অনুপাত পরিবর্তিত হয়
- যেমন FeO তে Fe-এর সংখ্যা কম বা বেশি হতে পারে
ইলেকট্রনিক ডিফেক্ট:
- ইলেকট্রন বা গর্ত সৃষ্টি
শক্তি পরিবাহিতা (Electrical Conductivity):
| পদার্থ | বৈশিষ্ট্য |
|---|---|
| পরিবাহক (Conductors) | সহজেই বৈদ্যুতিক প্রবাহ ঘটায় |
| অর্ধপরিবাহক (Semiconductors) | নির্দিষ্ট শর্তে বিদ্যুৎ পরিবহন করে (e.g. Si, Ge) |
| অপরিবাহক (Insulators) | বিদ্যুৎ পরিবাহিতা নেই (e.g. Rubber, Wood) |
ছোট নোটস (Quick Notes for Revision):
- BCC সেলে Z = 2
- FCC সেলে Z = 4
- Packing efficiency বেশি = শক্তভাবে গাঁথা
- Defects = স্ফটিকের প্রকৃতি ও বৈশিষ্ট্যে পরিবর্তন আনে
- Amorphous solids = Supercooled liquids