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एक यूटेक्टिक प्रणाली दो या दो से अधिक घटकों का एक सजातीय मिश्रण है, जो ठोस अवस्था में, एक एकल सुपर जाली का निर्माण करती है, जिसकी मुख्य विशेषता यह है कि इसमें अलग-अलग घटकों की तुलना में कम गलनांक होता है। अधिकांश ईयूटेक्टिक सिस्टम बाइनरी सिस्टम हैं (केवल दो चरणों या घटकों द्वारा गठित), हालांकि टर्नरी ईयूटेक्टिक सिस्टम बनाने वाले कुछ मिश्र धातुओं के उदाहरण हैं।
यूटेक्टिक शब्द प्राचीन ग्रीक शब्द यूटेकटोस से आया है , जो शब्द ईयू का एक संयोजन है , जिसका अर्थ है “अच्छी तरह से,” और टेको , जिसका अर्थ है पिघलना। इसलिए, यूटेक्टिक का शाब्दिक अर्थ है “अच्छी तरह से पिघलना”, इस तथ्य का जिक्र करते हुए कि यूटेक्टिक्स उनके कम पिघलने बिंदु के कारण उनके व्यक्तिगत घटकों की तुलना में पिघलना आसान है।
यूटेक्टिक सिस्टम कैसे बनते हैं?
एक यूटेक्टिक प्रणाली तब बनती है जब मिश्रण बनाने वाले घटक या ठोस चरण एक विशिष्ट अनुपात में होते हैं जिसे यूटेक्टिक संरचना कहा जाता है। यह रचना प्रत्येक यूटेक्टिक प्रणाली की विशेषता है। इसके अलावा, यूटेक्टिक्स आम तौर पर उन यौगिकों के बीच बनते हैं जो समान या रासायनिक रूप से एक दूसरे से संबंधित होते हैं। ऐसा दो या दो से अधिक धातुओं द्वारा निर्मित कुछ गलनक्रांतिक मिश्रधातुओं का मामला है ।
इन दो चरणों के एक विषम मिश्रण को उचित अनुपात में गर्म करने और पिघलाने से, एक सजातीय तरल मिश्रण बनता है, जो ठंडा होने पर फिर से क्रिस्टलीकृत हो जाता है, जिससे एक नई क्रिस्टलीय संरचना बनती है जिसमें दोनों पदार्थ एक ही कोशिका या जाली का हिस्सा होते हैं। यह तथाकथित सुपर जाली या सुपर सेल है, जो पूरी तरह से सजातीय क्रिस्टल बनाने के लिए सभी दिशाओं में दोहराया जाता है जिसमें दो मूल चरणों में से कोई भी अलग नहीं किया जा सकता है। दूसरे शब्दों में, सिस्टम के चरण एक नया ठोस बनाने के लिए सह-क्रिस्टलीकृत होते हैं।
यूटेक्टिक्स के प्रकार
यूटेक्टिक सिस्टम को विभिन्न तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है। दो सामान्य रूप इसकी संरचना के अनुसार और ठोस की क्रिस्टलीयता के अनुसार होते हैं।
रचना के आधार पर, यूटेक्टिक्स को इस प्रकार वर्गीकृत किया जा सकता है:
- अकार्बनिक ईयूटेक्टिक्स: ये धातु और लवण जैसे अकार्बनिक यौगिकों द्वारा गठित होते हैं। बाद के मामले में, वे आम तौर पर हाइड्रेटेड लवण होते हैं। ये सबसे आम यूटेक्टिक सिस्टम हैं।
- ऑर्गेनिक यूटेक्टिक्स: कई ऑर्गेनिक कंपाउंड एक दूसरे के साथ यूटेक्टिक्स बनाते हैं। इस मामले में उन्हें ऑर्गेनिक यूटेक्टिक्स कहा जाता है।
- कार्बनिक / अकार्बनिक ईयूटेक्टिक्स: वे हैं जो एक कार्बनिक और एक अकार्बनिक चरण द्वारा बनते हैं, जैसे कि पानी और इथेनॉल का मिश्रण।
इस वर्गीकरण के अलावा, हम ठोस के क्रिस्टलीयता के आधार पर, यानी इसकी सूक्ष्म संरचना के आधार पर, यूटेक्टिक्स के तीन वर्गों को अलग कर सकते हैं। सामान्य शब्दों में, यह सूक्ष्म संरचना दो प्रकार की हो सकती है: मुखर और गैर-मुखर। उन्हें अक्सर क्रमशः ग्लासी या अनाकार माइक्रोस्ट्रक्चर भी कहा जाता है। बाइनरी सिस्टम में, इस प्रकार के माइक्रोस्ट्रक्चर के तीन अलग-अलग संयोजन हो सकते हैं, जिससे यूटेक्टिक्स के तीन अलग-अलग वर्गों को जन्म दिया जा सकता है:
- गैर-पहलू ईयूटेक्टिक्स – गैर-पहलू (एनएन): ये सबसे आम हैं और एक गैर-मुखर या अनाकार चरण में एक अन्य अनाकार चरण में एम्बेडेड होते हैं। ये यूटेक्टिक्स एक बहुत ही नियमित माइक्रोस्ट्रक्चर दिखाते हैं।
- पहलू – गैर-मुखर (NF) यूटेक्टिक्स: इन यूटेक्टिक्स में, चरणों में से एक अनाकार या गैर-मुखर होता है जबकि दूसरा पहलू होता है। इन यूटेक्टिक्स की सूक्ष्म संरचना आमतौर पर नियमित और जटिल के बीच होती है, या यह प्रत्येक चरण की विशेष विशेषताओं के आधार पर पूरी तरह से अनियमित भी हो सकती है।
- फैकेटेड यूटेक्टिक्स – फेसेटेड (एफएफ): एफएफ यूटेक्टिक्स दुर्लभ होते हैं और आमतौर पर दो इंटरमेटेलिक यौगिकों के बीच बनते हैं। इन यूटेक्टिक्स में अक्सर अद्वितीय यांत्रिक गुण होते हैं जैसे मजबूत धातु बांड के साथ लंबी दूरी की क्रिस्टल संरचनाएं बनाकर उच्च कठोरता।
यूटेक्टिक सिस्टम के उदाहरण
एल्यूमीनियम-सिलिकॉन मिश्र धातु
एल्युमिनियम और सिलिकॉन FN (पहलू – गैर-मुखर) प्रकार का एक अकार्बनिक ईयूटेक्टिक मिश्र धातु बनाते हैं, जब मिश्रण में द्रव्यमान द्वारा 13% सिलिकॉन होता है। इस प्रणाली में, एल्यूमीनियम अनाकार चरण (अल्फा चरण कहा जाता है) बनाता है, जबकि सिलिकॉन प्रणाली के क्रिस्टलीय या मुखरित चरण बनाता है। कास्ट एल्यूमीनियम भागों के निर्माण के लिए इस मिश्र धातु का बहुत महत्व है।
लोहा-कार्बन मिश्र धातु (कार्बन स्टील)
कार्बन स्टील एक यूटेक्टिक प्रणाली है जिसे सैकड़ों वर्षों से जाना जाता है। इसमें संरचना में एम्बेडेड कार्बन परमाणुओं के साथ लौह मैट्रिक्स होता है। ये तत्व 4.30% कार्बन और बाकी लोहे की संरचना के साथ एक गलनक्रांतिक प्रणाली बनाते हैं। सिस्टम का गलनांक (यूटेक्टिक तापमान) 1,147 ° C है और इसमें आयरन कार्बाइड या सीमेंटाइट के साथ γ-ऑस्टेनाइट का मिश्रण होता है। सीमेंटाइट एक अनाकार ऑस्टेनाइट मैट्रिक्स में एम्बेडेड क्रिस्टलीय रूप में मौजूद है, जो इस ईयूटेक्टिक प्रणाली को एफएन सिस्टम का एक और उदाहरण बनाता है।
सीसा-टिन मिश्र धातु
लेड और टिन के बीच बनने वाली ईयूटेक्टिक प्रणाली एक ऐसी प्रणाली है जिसमें द्रव्यमान के अनुसार 62% टिन होता है। यह मिश्रण सिर्फ 183 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है, जो टिन के पिघलने बिंदु से 50 डिग्री सेल्सियस नीचे है, जो कि 232 डिग्री सेल्सियस है, और शुद्ध सीसे के पिघलने बिंदु से लगभग 205 डिग्री सेल्सियस नीचे है, जो कि 327.5 डिग्री सेल्सियस है।
कपूर-नेफ़थलीन मिश्र धातु
नेफ़थलीन और कपूर दोनों सुगंधित कार्बनिक यौगिक हैं जो एक ईयूटेक्टिक प्रणाली बनाते हैं। इसलिए, यह एक कार्बनिक ईयूटेक्टिक प्रणाली का एक उदाहरण है। नेफ़थलीन और बेंजीन के बीच इसी तरह की एक प्रणाली बनती है।
गलिस्तान
यह एक त्रिगुट गलनक्रांतिक प्रणाली का एक उदाहरण है। इसमें 68.5% गैलियम, 21.5% इंडियम और 10% टिन युक्त मिश्र धातु होती है। इस प्रणाली का गलनांक सिर्फ -19 डिग्री सेल्सियस है, इसलिए मिश्रण कमरे के तापमान पर तरल है। यह तथ्य गैलिंस्तान को पारा के लिए एक गैर विषैले विकल्प बनाता है।
निकल-सिलिकॉन मिश्र धातु
निकेल-सिलिकॉन ईयूटेक्टिक प्रणाली एक एफएफ यूटेक्टिक का एक उदाहरण है, अर्थात, एक जिसमें दोनों चरण एक क्रिस्टलीय अवस्था में होते हैं, एक दूसरे के भीतर एम्बेडेड ठोस पदार्थ बनाते हैं। यूटेक्टिक रचना 84% निकल और 16% सिलिकॉन है। इस प्रणाली को अत्यधिक कठोर, थकान के लिए प्रतिरोधी और आसंजन के कारण पहनने की विशेषता है।
संदर्भ
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