Structure of liquids and glasses
তরল, চশমা এবং অন্যান্য অ-স্ফটিক কঠিন পদার্থের কাঠামো দীর্ঘ-পরিসীমা ক্রমের অনুপস্থিতি দ্বারা চিহ্নিত করা হয় যা স্ফটিক পদার্থকে সংজ্ঞায়িত করে। তরল এবং নিরাকার কঠিন পদার্থগুলি অবশ্য স্বল্প থেকে মাঝারি পরিসরের ক্রমের একটি সমৃদ্ধ এবং বৈচিত্র্যময় বিন্যাস ধারণ করে, যা রাসায়নিক বন্ধন এবং সম্পর্কিত মিথস্ক্রিয়া থেকে উদ্ভূত হয়। উদাহরণস্বরূপ, ধাতব চশমাগুলি সাধারণত শক্ত গোলকগুলির ঘন এলোমেলো প্যাকিং দ্বারা ভালভাবে বর্ণনা করা হয়, যেখানে সিলিকেট চশমাগুলির মতো সমযোজী ব্যবস্থাগুলিতে খুব কম প্যাক করা, দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ, টেট্রাহেড্রাল নেটওয়ার্ক কাঠামো থাকে। এই খুব ভিন্ন কাঠামোগুলির ফলে খুব ভিন্ন ভৌত বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগ সহ উপকরণ তৈরি হয়। তরল এবং কাঁচের কাঠামো অধ্যয়নের লক্ষ্য হল তাদের আচরণ এবং শারীরিক বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি অর্জন করা, যাতে সেগুলি বোঝা যায়, ভবিষ্যদ্বাণী করা যায় এবং নির্দিষ্ট প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত করা যায়। যেহেতু তরল এবং চশমার গঠন এবং ফলস্বরূপ আচরণ একটি জটিল অনেক শরীরের সমস্যা, ঐতিহাসিকভাবে এটি সরাসরি কোয়ান্টাম মেকানিক্স ব্যবহার করে সমাধান করা গণনামূলকভাবে নিবিড়। পরিবর্তে, বিভিন্ন বিচ্ছুরণ, এন. এম. আর, আণবিক গতিবিদ্যা এবং মন্টে কার্লো সিমুলেশন কৌশল সর্বাধিক ব্যবহৃত হয়। জোড়া বন্টন ফাংশন এবং কাঠামোর কারণ একটি উপাদানের জোড়া বন্টন ফাংশন (বা জোড়া পারস্পরিক সম্পর্ক ফাংশন) অন্য পরমাণু থেকে একটি পৃথকীকরণে একটি পরমাণু খুঁজে পাওয়ার সম্ভাবনা বর্ণনা করে। একটি তরল বা কাচের g বনাম r-এর একটি সাধারণ প্লট বেশ কয়েকটি মূল বৈশিষ্ট্য দেখায়ঃ সংক্ষিপ্ত পৃথকীকরণে (ছোট r), g (r) = 0। এটি পরমাণুর কার্যকর প্রস্থ নির্দেশ করে, যা তাদের প্রবেশাধিকারের দূরত্বকে সীমাবদ্ধ করে। বেশ কয়েকটি সুস্পষ্ট শৃঙ্গ এবং খাদ রয়েছে। এই শিখরগুলি নির্দেশ করে যে পরমাণুগুলি নিকটতম প্রতিবেশীদের 'শেল'-এ একে অপরের চারপাশে আবদ্ধ থাকে। সাধারণত জি (আর)-এর প্রথম শিখরটি সবচেয়ে শক্তিশালী বৈশিষ্ট্য। এটি 1ম শেলের প্রতিবেশী পরমাণুগুলির মধ্যে অনুভূত তুলনামূলকভাবে শক্তিশালী রাসায়নিক বন্ধন এবং বিকর্ষণ প্রভাবের কারণে হয়। কেন্দ্র থেকে ক্রমবর্ধমান রেডিয়াল দূরত্বে শিখরগুলির ক্ষয় কেন্দ্র কণা থেকে ক্রমের হ্রাসের মাত্রা নির্দেশ করে। এটি তরল এবং চশমার মধ্যে "দীর্ঘ-পরিসীমা ক্রম"-এর অনুপস্থিতিকে স্পষ্টভাবে চিত্রিত করে। দীর্ঘ পরিসরে, জি (আর) 1 এর একটি সীমিত মানের কাছে পৌঁছায়, যা উপাদানটির ম্যাক্রোস্কোপিক ঘনত্বের সাথে মিলে যায়। স্থির কাঠামো ফ্যাক্টর, S (q), যা বিচ্ছুরণ কৌশল দিয়ে পরিমাপ করা যেতে পারে, ফুরিয়ার রূপান্তর দ্বারা তার সংশ্লিষ্ট g (r) এর সাথে সম্পর্কিত যেখানে q হল ভরবেগ স্থানান্তর ভেক্টরের মাত্রা, এবং ρ হল উপাদানটির সংখ্যার ঘনত্ব। জি (আর)-এর মতো, তরল এবং চশমার এস (কিউ) নিদর্শনগুলির বেশ কয়েকটি মূল বৈশিষ্ট্য রয়েছেঃ মনো-পারমাণবিক ব্যবস্থার জন্য এস (কিউ = 0) সীমা আইসোথার্মাল সংকোচনের সাথে সম্পর্কিত। এছাড়াও নিম্ন-কিউ সীমার বৃদ্ধি উপাদানটিতে বড় আকারের কাঠামো বা শূন্যতার কারণে ছোট কোণ বিচ্ছুরণের উপস্থিতিকে নির্দেশ করে। এস (কিউ)-এর তীক্ষ্ণতম শৃঙ্গগুলি (বা খাদ) সাধারণত কিউ = 1-3 অ্যাংস্ট্রম পরিসরে ঘটে। এগুলি সাধারণত জি (আর)-এ 2য় এবং উচ্চতর সমন্বয় শেলের কাঠামোর সাথে সম্পর্কিত কিছু মাঝারি পরিসরের ক্রমের উপস্থিতি নির্দেশ করে। উচ্চ-q-এ কাঠামোটি সাধারণত একটি ক্ষয়িষ্ণু সাইনোসয়েডাল দোলন, যার তরঙ্গদৈর্ঘ্য 2π/r1 যেখানে r1 হল g (r)-এ 1ম শেল শিখর অবস্থান। খুব উচ্চ-q-এ S (q) তার সংজ্ঞার সাথে সামঞ্জস্য রেখে 1-এ প্রবণতা দেখায়। বিচ্ছুরণ তরল এবং চশমার মধ্যে দীর্ঘ-পরিসীমা ক্রমের অনুপস্থিতি এক্স-রে এবং নিউট্রন বিচ্ছুরণে ব্র্যাগ শিখরের অনুপস্থিতি দ্বারা প্রমাণিত হয়। এই আইসোট্রপিক পদার্থগুলির জন্য, বিচ্ছুরণ প্যাটার্নের বৃত্তাকার প্রতিসাম্য রয়েছে এবং রেডিয়াল দিকে, বিচ্ছুরণের তীব্রতার একটি মসৃণ দোলক আকৃতি রয়েছে। এই বিচ্ছুরিত তীব্রতা সাধারণত স্থির কাঠামো ফ্যাক্টর, S (q) দেওয়ার জন্য বিশ্লেষণ করা হয়, যেখানে q কে q = 4π sin (θ)/λ দ্বারা দেওয়া হয়, যেখানে 2θ হল বিচ্ছুরণ কোণ (ঘটনা এবং বিক্ষিপ্ত কোয়ান্টার মধ্যে কোণ), এবং λ হল প্রোবের আপতিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য (ফোটন বা নিউট্রন)। সাধারণত বিচ্ছুরণ পরিমাপ একটি একক (একবর্ণ) λ এ সঞ্চালিত হয়, এবং বিচ্ছুরণ তীব্রতা 2θ কোণের একটি পরিসরে পরিমাপ করা হয়, যা q এর একটি বিস্তৃত পরিসীমা দেয়। বিকল্পভাবে λ এর একটি পরিসীমা ব্যবহার করা যেতে পারে, যার ফলে তীব্রতা পরিমাপ 2θ এর একটি নির্দিষ্ট বা সংকীর্ণ পরিসরে নেওয়া যেতে পারে। এক্স-রে বিচ্ছুরণে, এই ধরনের পরিমাপকে সাধারণত "শক্তি বিচ্ছুরণ" বলা হয়, যেখানে নিউট্রন বিচ্ছুরণে এটিকে সাধারণত "টাইম-অফ-ফ্লাইট" বলা হয় যা ব্যবহৃত বিভিন্ন সনাক্তকরণ পদ্ধতি প্রতিফলিত করে। একবার প্রাপ্ত হলে, একটি এস (কিউ) প্যাটার্নকে ফুরিয়ার রূপান্তরিত করে একটি সংশ্লিষ্ট রেডিয়াল ডিস্ট্রিবিউশন ফাংশন (বা জোড়া পারস্পরিক সম্পর্ক ফাংশন) প্রদান করা যেতে পারে, যা এই নিবন্ধে জি (আর) হিসাবে চিহ্নিত করা হয়েছে। একটি আইসোট্রপিক উপাদানের জন্য, S (q) এবং তার সংশ্লিষ্ট g (r)-এর মধ্যে সম্পর্ক হল g (r), যা অন্য পরমাণু থেকে r পৃথকীকরণে একটি পরমাণু খুঁজে পাওয়ার সম্ভাবনা বর্ণনা করে, পারমাণবিক কাঠামোর আরও স্বজ্ঞাত বিবরণ প্রদান করে। একটি বিচ্ছুরণ পরিমাপ থেকে প্রাপ্ত জি (আর) প্যাটার্নটি উপাদানের সমস্ত জোড়া পারস্পরিক সম্পর্কের একটি স্থানিক এবং তাপীয় গড়কে উপস্থাপন করে, যা আপতিত রশ্মির সাথে তাদের সুসঙ্গত ক্রস-সেকশন দ্বারা ওজন করা হয়। সংজ্ঞা অনুসারে, g (r) কেন্দ্র থেকে r দূরত্বে অবস্থিত শেলের একটি প্রদত্ত আয়তনের মধ্যে পাওয়া কণাগুলির গড় সংখ্যার সাথে সম্পর্কিত। অন্য পরমাণু থেকে প্রদত্ত রেডিয়াল দূরত্বে পরমাণুর গড় ঘনত্ব এই সূত্রটি দ্বারা দেওয়া হয়ঃ যেখানে n (r) হল r দূরত্বে Δr প্রস্থের একটি শেলের পরমাণুর গড় সংখ্যা। একটি সিমুলেশন বাক্সের g (r) নিম্নলিখিত সমীকরণটি ব্যবহার করে কণার পৃথকীকরণগুলি হিস্টোগ্রাম করে সহজেই গণনা করা যেতে পারে যেখানে Na হল একটি কণার সংখ্যা, |rij। হল i, j কণার জুটির পৃথকীকরণের মাত্রা। সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি, গিবস মুক্ত শক্তি, এনট্রপি এবং এনথালপির মতো ম্যাক্রোস্কোপিক তাপগতিবিদ্যার পরামিতিগুলি গণনা করার জন্য আন্তঃআণবিক জোড়া সম্ভাব্য ফাংশনের সাথে একত্রে পারমাণবিক সিমুলেশনগুলিও ব্যবহার করা যেতে পারে। কাচ গঠনের তত্ত্ব এবং মানদণ্ড কাচ গঠনের কাঠামোগত তত্ত্ব, জ্যাকারিয়াসেন কাচ অধ্যয়ন করার সময়, জ্যাকারিয়াসেন চশমার পুনরাবৃত্ত বৈশিষ্ট্য লক্ষ্য করতে শুরু করেন। তিনি নিয়ম এবং নিদর্শনগুলি অনুমান করেছিলেন যে, যখন পরমাণুগুলি এই নিয়মগুলি অনুসরণ করে, তখন তারা সম্ভবত চশমা তৈরি করে। নিম্নলিখিত নিয়মগুলি জ্যাকারিয়াসেনের তত্ত্ব তৈরি করে, যা শুধুমাত্র অক্সাইড চশমার ক্ষেত্রে প্রযোজ্য। একটি কাচের প্রতিটি অক্সিজেন পরমাণু দুটি কাচ-গঠনকারী ক্যাটায়নের সাথে আবদ্ধ হতে পারে। কাচের গঠনকারী ক্যাটায়নের সমন্বয় সংখ্যা 3 বা 4। অক্সিজেন সমন্বয় পলিহেড্রা শুধুমাত্র কোণ ভাগ করে নেয়, প্রান্ত বা মুখ নয়। প্রতিটি পলিহেড্রার কমপক্ষে 3 টি কোণ ভাগ করে নিতে হবে, একটি অবিচ্ছিন্ন এলোমেলো নেটওয়ার্ক তৈরি করে। এই সমস্ত নিয়মগুলি স্ফটিক নয়, বরং কাচ গঠনের জন্য সঠিক পরিমাণে নমনীয়তা প্রদান করে। যদিও এই নিয়মগুলি শুধুমাত্র অক্সাইড চশমার ক্ষেত্রে প্রযোজ্য, কাচের কাঠামোর জন্য একটি অবিচ্ছিন্ন র্যান্ডম নেটওয়ার্কের ধারণা প্রতিষ্ঠার জন্য এগুলি প্রথম নিয়ম ছিল। তিনিই প্রথম বিভিন্ন অক্সাইডের জন্য কাঠামোগত ভূমিকাকে শ্রেণীবদ্ধ করেন, যার মধ্যে কয়েকটি হল প্রধান কাচ গঠনকারী (সিওও2, জিও2, পি2ও5) এবং কয়েকটি হল কাচ পরিবর্তনকারী (না2ও, সিএও)। কে. এইচ-এর শক্তির মানদণ্ড সূর্য এই মানদণ্ডটি রাসায়নিক বন্ধন শক্তি এবং এর কাচ গঠনের প্রবণতার মধ্যে একটি সংযোগ স্থাপন করে। যখন কোনও উপাদানকে নিভিয়ে কাচ তৈরি করা হয়, তখন বন্ধন যত শক্তিশালী হয়, কাচ গঠন তত সহজ হয়। যদি একটি বন্ধনের শক্তি প্রতি বন্ধনে 80 কিলোক্যালরির (উচ্চ বন্ধন শক্তি) বেশি হয়, তবে এটি কাঁচের নেটওয়ার্ক গঠন করবে, যার অর্থ এটি একটি কাচ গঠন করতে পারে। যদি একটি বন্ডের শক্তি প্রতি বন্ডে 60 কিলোক্যালরির কম হয় (বন্ডের শক্তি কম), তবে এটি গ্লাস নেটওয়ার্কের পরিবর্তন হবে, কারণ এটি কেবল দুর্বল বন্ড তৈরি করবে, এটি গ্লাস গঠনের নেটওয়ার্কগুলিকে ব্যাহত করবে। যদি একটি বন্ধনের শক্তি প্রতি বন্ধনে 60 থেকে 80 কিলোক্যালোরির মধ্যে হয় (মধ্যবর্তী বন্ধনের শক্তি, এটি একটি মধ্যবর্তী হবে। এর অর্থ এটি নিজে থেকে একটি কাচ গঠন করবে না, তবে এটি আংশিকভাবে অন্যান্য নেটওয়ার্ক গঠনকারী পরমাণুর সাথে মিলিত হতে পারে। ডায়েটজেলের ক্ষেত্রের শক্তির মানদণ্ড ডায়েটজেল পরমাণুর মধ্যে সরাসরি কুলম্বিক মিথস্ক্রিয়ার দিকে নজর দিয়েছিলেন। তিনি ক্ষেত্রের শক্তি ব্যবহার করে ক্যাটায়নগুলিকে শ্রেণীবদ্ধ করেন যেখানে FS = zc/(rc + r) 2, যেখানে zc হল ক্যাটায়নের চার্জ, এবং rc এবং r হল যথাক্রমে ক্যাটায়ন এবং অ্যানায়নের ব্যাসার্ধ। উচ্চ ক্ষেত্র শক্তি ক্যাটায়নগুলির একটি উচ্চ ক্যাটায়ন-অক্সিজেন বন্ধন শক্তি থাকবে। যদি এফ. এস. 1.3-এর বেশি হয় (উচ্চ চার্জ সহ ছোট ক্যাটায়ন), তবে এটি একটি কাচের নেটওয়ার্ক হবে পূর্ববর্তী যদি এফ. এস. 0.4-এর কম হয় (ছোট চার্জ সহ বড় ক্যাটায়ন), তবে এটি একটি কাচের নেটওয়ার্ক সংশোধনকারী হবে যদি এফ. এস. 0.4 এবং 1.3-এর মধ্যে হয় (মাঝারি চার্জ সহ মাঝারি আকারের ক্যাটায়ন) তবে এটি একটি মধ্যবর্তী হবে এই তিনটি মানদণ্ড নির্দিষ্ট অক্সাইড অণুগুলি চশমা তৈরি করবে কিনা এবং এর সাদৃশ্য নির্ধারণের জন্য 3 টি ভিন্ন উপায় স্থাপন করতে সহায়তা করে। অন্যান্য কৌশল চশমার কাঠামো অধ্যয়নের জন্য প্রায়শই ব্যবহৃত অন্যান্য পরীক্ষামূলক কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে পারমাণবিক চৌম্বকীয় অনুরণন, এক্স-রে শোষণ সূক্ষ্ম কাঠামো এবং রমন স্পেকট্রোস্কোপি সহ অন্যান্য স্পেকট্রোস্কোপি পদ্ধতি। পারমাণবিক কাঠামোর আরও সম্পূর্ণ এবং বিস্তারিত বিবরণ পেতে পরীক্ষামূলক পরিমাপগুলি কম্পিউটার সিমুলেশন পদ্ধতির সাথে একত্রিত করা যেতে পারে, যেমন বিপরীত মন্টে কার্লো বা আণবিক গতিবিদ্যা সিমুলেশন। কাচের কাঠামো সম্পর্কিত প্রাথমিক তত্ত্বগুলির মধ্যে স্ফটিক তত্ত্ব অন্তর্ভুক্ত ছিল যার মাধ্যমে কাচ স্ফটিকের সমষ্টি (অত্যন্ত ছোট স্ফটিক)। যাইহোক, 1930-এর দশকে ওয়ারেন এবং সহকর্মীদের দ্বারা এক্স-রে বিচ্ছুরণ ব্যবহার করে করা কাঁচের সিওও2 এবং জিইও2-এর কাঠামোগত নির্ধারণগুলি কাচের কাঠামোকে একটি নিরাকার কঠিনের মতো দেখায় 1932 সালে জাকারিয়াসেন কাচের র্যান্ডম নেটওয়ার্ক তত্ত্ব প্রবর্তন করেন যেখানে কাচের মধ্যে বন্ধনের প্রকৃতি স্ফটিকের মতো একই তবে যেখানে একটি কাচের মৌলিক কাঠামোগত ইউনিটগুলি একটি স্ফটিক উপাদানের পর্যায়ক্রমিক বিন্যাসের বিপরীতে এলোমেলোভাবে সংযুক্ত থাকে। দীর্ঘ পরিসরের ক্রমের অভাব সত্ত্বেও, স্থানীয় পারমাণবিক পলিহেড্রায় রাসায়নিক বন্ধন সীমাবদ্ধতার কারণে কাচের কাঠামো স্বল্প দৈর্ঘ্যের স্কেলে উচ্চ মাত্রার ক্রম প্রদর্শন করে। উদাহরণস্বরূপ, সিলিকা গ্লাসে মৌলিক কাঠামোগত একক গঠনকারী সিও 4 টেট্রাহেড্রা একটি উচ্চ মাত্রার ক্রমের প্রতিনিধিত্ব করে, অর্থাৎ। প্রতিটি সিলিকন পরমাণু 4টি অক্সিজেন পরমাণু দ্বারা সমন্বিত হয় এবং নিকটতম প্রতিবেশী সিও-ও বন্ধনের দৈর্ঘ্য কাঠামো জুড়ে কেবল একটি সংকীর্ণ বন্টন প্রদর্শন করে। সিলিকার টেট্রাহেড্রাও বলয় কাঠামোর একটি নেটওয়ার্ক গঠন করে যা প্রায় 10 অ্যাংস্ট্রম পর্যন্ত আরও মধ্যবর্তী দৈর্ঘ্যের স্কেলে ক্রমবদ্ধ করে। চশমার কাঠামো গ্লাস ট্রানজিশন তাপমাত্রা টিজির ঠিক উপরে তরলের কাঠামোর থেকে আলাদা যা এক্সআরডি বিশ্লেষণ এবং তৃতীয় এবং পঞ্চম-ক্রমের অ-রৈখিক অস্তরক সংবেদনশীলতার উচ্চ-নির্ভুলতা পরিমাপ দ্বারা প্রকাশিত হয়। চশমাগুলি সাধারণত তরলের তুলনায় উচ্চ মাত্রার সংযোগ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। তরল এবং চশমার কাঠামোর বিকল্প দৃষ্টিভঙ্গির মধ্যে রয়েছে অন্তর্বর্তী মডেল এবং স্ট্রিংয়ের মতো পরস্পর সম্পর্কিত গতির মডেল। আণবিক গতিবিদ্যা কম্পিউটার সিমুলেশনগুলি নির্দেশ করে যে এই দুটি মডেল ঘনিষ্ঠভাবে সংযুক্ত অক্সাইড কাচের উপাদানগুলিকে নেটওয়ার্ক গঠনকারী, মধ্যস্থতাকারী বা নেটওয়ার্ক সংশোধনকারী হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। ঐতিহ্যবাহী নেটওয়ার্ক গঠনকারী (যেমনঃ সিলিকন, বোরন, জার্মেনিয়াম) রাসায়নিক বন্ধনের একটি অত্যন্ত আন্তঃসংযুক্ত নেটওয়ার্ক গঠন করে। মধ্যস্থতাকারী (যেমন। টাইটানিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম, জিরকোনিয়াম, বেরিলিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম, দস্তা) কাচের গঠনের উপর নির্ভর করে একটি নেটওয়ার্ক প্রাক্তন বা একটি নেটওয়ার্ক সংশোধনকারী হিসাবে উভয়ই আচরণ করতে পারে। পরিবর্তনকারীগুলি (ক্যালসিয়াম, সীসা, লিথিয়াম, সোডিয়াম, পটাসিয়াম) নেটওয়ার্ক কাঠামোকে পরিবর্তন করে; এগুলি সাধারণত আয়ন হিসাবে উপস্থিত থাকে, নিকটবর্তী নন-ব্রিজিং অক্সিজেন পরমাণু দ্বারা ক্ষতিপূরণ দেওয়া হয়, কাচের নেটওয়ার্কের সাথে একটি সমযোজী বন্ধন দ্বারা আবদ্ধ থাকে এবং কাছাকাছি ধনাত্মক আয়নটির জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য একটি ঋণাত্মক চার্জ ধরে রাখে। কিছু উপাদান একাধিক ভূমিকা পালন করতে পারে; যেমন। সীসা একটি নেটওয়ার্ক প্রাক্তন (পি. বি. 4 + প্রতিস্থাপন সি. 4 +), বা একটি পরিবর্তনকারী হিসাবে উভয়ই কাজ করতে পারে। নন-ব্রিজিং অক্সিজেনগুলির উপস্থিতি উপাদানটিতে শক্তিশালী বন্ধনের আপেক্ষিক সংখ্যাকে হ্রাস করে এবং নেটওয়ার্ককে ব্যাহত করে, গলনের সান্দ্রতা হ্রাস করে এবং গলনের তাপমাত্রা হ্রাস করে। ক্ষারীয় ধাতব আয়নগুলি ছোট এবং গতিশীল; একটি গ্লাসে তাদের উপস্থিতি কিছুটা বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা দেয়। তাদের গতিশীলতা কাচের রাসায়নিক প্রতিরোধকে হ্রাস করে, যা জল দ্বারা লিচিংয়ের অনুমতি দেয় এবং জারা সহজতর করে। ক্ষারীয় মৃত্তিকা আয়নগুলি, তাদের দুটি ধনাত্মক আধান এবং তাদের আধানের ক্ষতিপূরণের জন্য দুটি নন-ব্রিজিং অক্সিজেন আয়নগুলির প্রয়োজনীয়তা সহ, অনেক কম সচল এবং অন্যান্য আয়নগুলির, বিশেষত ক্ষারগুলির বিস্তারকে বাধা দেয়। সবচেয়ে সাধারণ বাণিজ্যিক কাচের প্রকারগুলিতে ক্ষার এবং ক্ষারীয় মৃত্তিকা আয়ন (সাধারণত সোডিয়াম এবং ক্যালসিয়াম) উভয়ই থাকে, যা সহজে প্রক্রিয়াকরণ এবং সন্তোষজনক জারা প্রতিরোধের জন্য। সালফার বা ফ্লোরিন যৌগের সাথে বিক্রিয়া করে কাচের পৃষ্ঠ থেকে ক্ষার আয়নগুলি অপসারণ করে কাচের ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ানো যেতে পারে। ক্ষারীয় ধাতব আয়নগুলির উপস্থিতি কাচের ক্ষয়কারী স্পর্শক এবং তার বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের জন্যও ক্ষতিকারক প্রভাব ফেলে; ইলেকট্রনিক্সের জন্য তৈরি কাচের (সিলিং, ভ্যাকুয়াম টিউব, ল্যাম্প) বিষয়টি বিবেচনায় নিতে হবে। স্ফটিকাকার সিওও2 সিলিকার (রাসায়নিক যৌগ সিও2) বেশ কয়েকটি স্বতন্ত্র স্ফটিকাকার রূপ রয়েছেঃ কোয়ার্টজ, ট্রাইডিমাইট, ক্রিস্টোবালাইট এবং অন্যান্য (উচ্চ চাপের পলিমরফ স্টিশোভাইট এবং কোয়েসাইট সহ)। এগুলির প্রায় সবকটিতেই টেট্রাহেড্রাল সিওও 4 ইউনিট রয়েছে যা বিভিন্ন বিন্যাসে ভাগ করা শীর্ষগুলি দ্বারা একত্রে সংযুক্ত। বিভিন্ন স্ফটিকের মধ্যে সি-ও বন্ধনের দৈর্ঘ্য পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, α-কোয়ার্টজে বন্ধনের দৈর্ঘ্য 161 পিএম, যেখানে α-ট্রাইডিমাইটে এটি 154-171 পিএম থেকে শুরু হয়। সি-ও-সি বন্ধন কোণটি α-ট্রাইডিমাইটে 140° থেকে α-কোয়ার্টজে 144° থেকে β-ট্রাইডিমাইটে 180° পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। গ্ল্যাসি সিওও2 নিরাকার সিলিকা (ফিউজড কোয়ার্টজ)-তে, সিওও4 টেট্রাহেড্রা একটি নেটওয়ার্ক গঠন করে যা কোনও দীর্ঘ-পরিসীমা ক্রম প্রদর্শন করে না। যাইহোক, টেট্রাহেড্রা নিজেরাই স্থানীয় ক্রমের একটি উচ্চ মাত্রার প্রতিনিধিত্ব করে, অর্থাৎ। প্রতিটি সিলিকন পরমাণু 4টি অক্সিজেন পরমাণু দ্বারা সমন্বিত হয় এবং নিকটতম প্রতিবেশী সিও-ও বন্ধনের দৈর্ঘ্য কাঠামো জুড়ে কেবল একটি সংকীর্ণ বন্টন প্রদর্শন করে। যদি কেউ সিলিকার পারমাণবিক নেটওয়ার্ককে একটি যান্ত্রিক ট্রাস হিসাবে বিবেচনা করে, তবে এই কাঠামোটি আইসোস্ট্যাটিক, এই অর্থে যে পরমাণুর মধ্যে কাজ করা সীমাবদ্ধতার সংখ্যা পরেরটির স্বাধীনতার মাত্রার সংখ্যার সমান। অনমনীয়তা তত্ত্ব অনুসারে, এটি এই উপাদানটিকে একটি দুর্দান্ত গঠনের ক্ষমতা দেখানোর অনুমতি দেয়। বর্ধিত দৈর্ঘ্যের স্কেলে অর্ডারের অভাব সত্ত্বেও, টেট্রাহেড্রা রিং-এর মতো কাঠামোর একটি নেটওয়ার্ক তৈরি করে যা মধ্যবর্তী দৈর্ঘ্যের স্কেলে অর্ডারের দিকে পরিচালিত করে (প্রায় 10 অ্যাংস্ট্রম বা তার বেশি)। উচ্চ চাপ প্রয়োগের অধীনে (প্রায় 40 জিপিএ) সিলিকা গ্লাস একটি অক্টেহেড্রাল আকারে একটি অবিচ্ছিন্ন পলিঅ্যামর্ফিক পর্যায়ের রূপান্তরের মধ্য দিয়ে যায়, অর্থাৎ। সি পরমাণুগুলি পরিবেষ্টিত চাপ টেট্রাহেড্রাল গ্লাসে চারটির পরিবর্তে 6টি অক্সিজেন পরমাণু দ্বারা বেষ্টিত। আরও দেখুন কাচ তরল পলিমারফিজম নিরাকার কঠিন রাসায়নিক কাঠামো এক্স-রে বিচ্ছুরণ নিউট্রন বিচ্ছুরণ পৃষ্ঠতল স্তরকরণ কাঠামো ফ্যাক্টর জোড়া বিতরণ ফাংশন আরও পড়ুন রেফারেন্স ঘনীভূত পদার্থবিজ্ঞান কাচ পদার্থবিজ্ঞান তরল