NDA (I) 2024 सामान्य योग्यता परीक्षा · प्रश्न 133 / 96

सही — B, मुक्त इलेक्ट्रॉन। धातुएँ धात्विक बंधन से जुड़ी रहती हैं, जिसमें प्रत्येक परमाणु अपने ढीले बँधे संयोजी इलेक्ट्रॉनों को धनात्मक आयनों के जालक के चारों ओर विस्थानीकृत इलेक्ट्रॉनों के साझा 'सागर' में छोड़ देता है। ये मुक्त इलेक्ट्रॉन किसी एक परमाणु से बँधे नहीं होते, इसलिए विभवांतर लगाने पर वे धातु में से होकर अपवाहित होते हैं, और वही अपवाह विद्युत धारा है। यही कारण है कि धातुएँ ठोस अवस्था में भी अच्छी चालक होती हैं।

• (a)परिबद्ध इलेक्ट्रॉन — परिबद्ध इलेक्ट्रॉन भीतरी कोशों में या नियत बंधों में कसकर बँधे रहते हैं और जालक में से होकर गति नहीं कर सकते, अतः वे धारा नहीं ढोते; धातु में चालन विस्थानीकृत मुक्त इलेक्ट्रॉनों से होता है।
• (c)परिबद्ध और मुक्त दोनों इलेक्ट्रॉन — केवल मुक्त (विस्थानीकृत) इलेक्ट्रॉन ही अपवाहित होकर चालन करते हैं। परिबद्ध इलेक्ट्रॉन अपने परमाणुओं पर स्थानीकृत रहते हैं और धारा ढोने में कोई भाग नहीं लेते।
• (d)आयन — धनात्मक धातु आयन नियत जालक बनाते हैं और ठोस धातु में केवल अपने स्थलों के आसपास कंपन करते हैं; वे धारा ढोने के लिए स्थानांतरित नहीं होते। आयन विद्युत-अपघट्यों और पिघले लवणों में धारा ढोते हैं, ठोस धातु में नहीं।

किसी धातु की कल्पना धनात्मक आयनों के नियमित जालक के रूप में की जा सकती है, जो विस्थानीकृत संयोजी इलेक्ट्रॉनों के 'सागर' में डूबा है। चूँकि ये इलेक्ट्रॉन अलग-अलग परमाणुओं के बजाय समग्र धातु के होते हैं, वे किसी आरोपित विद्युत क्षेत्र पर सामूहिक रूप से अपवाहित होकर प्रतिक्रिया करते हैं और विद्युत धारा उत्पन्न करते हैं। यही इलेक्ट्रॉन-सागर प्रतिरूप बताता है कि धातुएँ विद्युत और ऊष्मा की अच्छी चालक क्यों होती हैं।

फँसाव यह सोचना है कि चालन या तो परमाणुओं के भीतरी (परिबद्ध) इलेक्ट्रॉन करते हैं या धातु आयन। ठोस धातु में आयन अपने स्थान पर जड़े रहते हैं और केवल कंपन करते हैं, जबकि परिबद्ध इलेक्ट्रॉन अपने परमाणुओं पर बने रहते हैं; आवेश गतिशील मुक्त इलेक्ट्रॉन ढोते हैं। आयन धारावाहक केवल किसी भिन्न स्थिति में बनते हैं, जैसे पिघले लवण या विद्युत-अपघट्य विलयन में।

• धात्विक बंधन विस्थानीकृत (मुक्त) संयोजी इलेक्ट्रॉनों के सागर में धनात्मक आयनों का जालक देता है।
• आरोपित वोल्टता इन मुक्त इलेक्ट्रॉनों को अपवाहित कर देती है, और वही अपवाह विद्युत धारा बनाता है।
• किसी शुद्ध धातु की विद्युत चालकता तापमान बढ़ने पर घटती है, क्योंकि प्रबल जालक कंपन अपवाहित होते इलेक्ट्रॉनों का प्रकीर्णन करते हैं।
• विद्युत-अपघट्यों और पिघले आयनिक यौगिकों में धारा आयन ढोते हैं, मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं।

• यह सोचना कि ठोस धातु में धारा आयन ढोते हैं — ठोस धातु में आयन नियत रहते हैं और केवल मुक्त इलेक्ट्रॉन गति करते हैं।
• किसी विद्युतरोधी के परिबद्ध संयोजी इलेक्ट्रॉनों को धातु के विस्थानीकृत मुक्त इलेक्ट्रॉनों से गड्डमड्ड कर देना।

धातुओं में विद्युत चालन पर सीधा संकल्पनात्मक प्रश्न — धारावाहक विस्थानीकृत मुक्त इलेक्ट्रॉन हैं।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  कॉपर सल्फेट विलयन जैसे विद्युत-अपघट्य में विद्युत धारा मुख्यतः किसके द्वारा ढोई जाती है?

  • (a)मुक्त इलेक्ट्रॉन
  • (b)आयन
  • (c)प्रोटॉन
  • (d)न्यूट्रॉन

  Answer(b) आयन — विद्युत-अपघट्यों और पिघले लवणों में धारा गतिशील आयन ढोते हैं, मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  किसी शुद्ध धात्विक चालक का तापमान बढ़ाने पर उसका विद्युत प्रतिरोध सामान्यतः

  • (a)बढ़ता है
  • (b)घटता है
  • (c)अचर रहता है
  • (d)घटकर शून्य हो जाता है

  Answer(a) बढ़ता है — प्रबल जालक कंपन अपवाहित होते मुक्त इलेक्ट्रॉनों का प्रकीर्णन करते हैं, जिससे प्रतिरोध बढ़ जाता है।