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सिलिकॉन और जर्मेनियम यौगिकों की रसायनशास्त्र
सिलिकॉन और जर्मेनियम आवर्त सारणी के समूह 14 (IVA) के अंतर्गत आते हैं, जिसमें कार्बन, सिलिकॉन, जर्मेनियम, टिन, और सीसा शामिल हैं। ये तत्व अपनी अद्भुत रसायनशास्त्र और विविध तकनीकी अनुप्रयोगों में महत्व के लिए प्रसिद्ध हैं। इस लेख में, हम सिलिकॉन और जर्मेनियम यौगिकों की रसायनशास्त्र का पता लगाएंगे, उनके स्ट्रक्चर, अभिक्रियाशीलता, और उपयोगों पर ध्यान केंद्रित करते हुए।
समूह 14 तत्वों का परिचय
समूह 14 में तत्वों की विविध गुणधर्म होते हैं, परंतु वे अपनी बाहरी शेल में समान इलेक्ट्रॉन कॉन्फ़िगरेशन साझा करते हैं, ns 2 np 2 सिलिकॉन (Si) और जर्मेनियम (Ge) की अद्वितीय विशेषताएँ आवर्त सारणी में उनकी स्थिति से पैदा होती हैं। जबकि सिलिकॉन पृथ्वी की पपड़ी में दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है, जर्मेनियम दुर्लभ है और आमतौर पर जिंक अयस्कों से निकाला जाता है।
सिलिकॉन यौगिक
सिलिकॉन ऑक्साइड (SiO2)
सिलिकॉन डाइऑक्साइड, जिसे सामान्यतः सिलिका के रूप में जाना जाता है, संभवतः सबसे व्यापक और महत्वपूर्ण सिलिकॉन यौगिक है। सिलिका क्रिस्टलीय रूपों में मुख्य रूप से क्वार्ट्ज के रूप में और अमोर्फस रूपों में जैसे कांच के रूप में मौजूद होती है। सिलिका की मूलभूत संरचनात्मक इकाई SiO 4 टीथ्रा हेड्रॉन है।
अरे
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C O
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SiO2 में, प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु चार ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन में होता है, जो एक चतुष्फलक नेटवर्क का निर्माण करता है। यह संरचना सिलिका को उसकी कठोरता और सापेक्ष निष्क्रियता देती है।
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)
सिलिकॉन कार्बाइड एक प्रसिद्ध सिरेमिक सामग्री है जिसमें अपवादस्वरूप कठोरता, थर्मल संचालनशीलता, और रासायनिक स्थिरता होती है। इसका उपयोग अब्रासिव्स, कटिंग उपकरणों, और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में होता है। सिलिकॉन कार्बाइड की संरचना सिलिका के समान एक चतुष्फलकी बंधन पैटर्न है, जिसमें सिलिकॉन और कार्बन के परमाणु वैकल्पिक रूप से होते हैं।
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सिलिकॉन
सिलिकोन एक प्रकार के संश्लेषित पॉलिमर होते हैं जिनमें सिलिकॉन होता है। सिलिकोन अपनी अद्वितीय विशेषताओं के कारण बहुमुखी होते हैं, जैसे कि लचीलेपन, जल-प्रतिरोधिता, और अत्यधिक तापमान पर स्थिरता। सिलिकोन की मूलभूत संरचनात्मक इकाई बारम्बार Si-O-Si इकाई है।
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CCC
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CH 3 CH 3
सिलिकोन का उपयोग सीलेंट्स, चिपकने वाले, स्नेहक, इन्सुलेटिंग सामग्री, और चिकित्सा उपकरणों में होता है।
सिलिकेट
सिलिकेट वे खनिज होते हैं जिनमें सिलिकॉन और ऑक्सीजन के साथ-साथ सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम, एल्युमिनियम, और लौह जैसे धातु होते हैं। ये खनिज पृथ्वी की पपड़ी के अधिकांश भाग का निर्माण करते हैं। संरचना सामान्यतः SiO4 चतुष्फलकी के रूप में जुड़ी होती है।
उदाहरण के लिए, ओलिवाइन समूह में फॉर्स्टेराइट (Mg 2 SiO 4) और फायलाइट (Fe 2 SiO 4) जैसे खनिज शामिल होते हैं।
जर्मेनियम यौगिक
जर्मेनियम ऑक्साइड (GeO2)
जर्मेनियम डाइऑक्साइड एक महत्वपूर्ण जर्मेनियम यौगिक है, जो दो रूपों में मिलता है: षट्कोणीय (क्वार्ट्ज-समान) और चतुर्भुजाकार। सिलिका के विपरीत, GeO 2 अधिक घुलनशील होता है और एसिडिकता दर्शाता है। GeO 4 चतुष्फलकी इस यौगिक की संरचनात्मक इकाई है।
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Ge O
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जर्मेनियम क्लोराइड (GeCl4)
जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड एक वाष्पशील, रंगहीन तरल होता है जो ऑप्टिकल फाइबर के उत्पादन में और अन्य जर्मेनियम यौगिकों के अग्रदूत के रूप में प्रयोग में आता है। इस अणु की ज्यामिति चतुर्भुजाकार होती है।
क्लोरीन
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GE - CL
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क्लोरीन
ऑर्गेनोजर्मेनियम यौगिक
ऑर्गेनो-सिलिकॉन यौगिकों की तरह, ऑर्गेनोजर्मेनियम यौगिकों में Ge के साथ कार्बन संलग्न होता है। इनका उपयोग विविध अनुप्रयोगों में होता है, जिनमें अर्धचालक और कार्बनिक संश्लेषण शामिल हैं।
अभिक्रियाशीलता और उपयोग
सिलिकॉन की अभिक्रियाशीलता
कमरे के तापमान पर सिलिकॉन अपनी प्रबल Si-O बंधन के कारण अपेक्षाकृत स्थिर होता है। हालांकि, यह उच्च तापमान पर क्लोरीन और फ्लोरीन जैसे हैलोजनों के साथ अभिक्रिया करता है। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण में पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड (KOH) जैसे विलयन के साथ सिलिकॉन की अशुद्धता की प्रक्रिया का व्यापक उपयोग होता है।
जर्मेनियम की अभिक्रियाशीलता
जर्मेनियम की अभिक्रियाशीलता सिलिकॉन और टिन के मध्य होती है। यह हैलोजनों और अम्लों के साथ अभिक्रिया करता है, लेकिन पानी में स्थिर होता है। जर्मेनियम अम्फोटेरिक व्यवहार प्रदर्शित करता है, जो अम्लों और क्षारों दोनों के साथ प्रतिक्रिया करता है।
अनुप्रयोग
सिलिकॉन अर्धचालक उपकरणों, सौर कोशिकाओं, और इलेक्ट्रॉनिक सर्किटों के विकास में महत्वपूर्ण है। जर्मेनियम, जो कभी ट्रांजिस्टरों में उपयोग में आया था, अब फाइबर ऑप्टिक्स, इंफ्रारेड ऑप्टिक्स, और फोटovoltaic कोशिकाओं में उपयोग होता है।
निष्कर्ष
सिलिकॉन और जर्मेनियम की रसायनशास्त्र समृद्ध और विविधतापूर्ण है, जो औद्योगिक और तकनीकी क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग प्रदान करती है। इन यौगिकों को समझने से उन सामग्रियों का निगरानी मिलती है जो आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स और सामग्री विज्ञान को आकार देती हैं।
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