Vizual materiallar - Amaliy mashgulotlat 1-mavzu (Neytral aralashmalarda zaryad tashuvchilarni rezonans sochilishi)...

|
Amaliy mashgulotlat 1-mavzu (Neytral aralashmalarda zaryad tashuvchilarni rezonans sochilishi) seminar mashg‘ulotning texnologik kartasi
|
bet | 10/50 | Sana | 19.02.2024 | Hajmi | 1,68 Mb. | | #158962 |
Bog'liq 11066 амалийVizual materiallar
1-ilova
Mavzu: To‘g‘ri chiziqli harakat. Tezlik va tezlanish.
Reja:
Kristallarda uchraydigan bog‘lanish turlari.
Kristallarni o‘stirish usullari.
Polimorfizm hodisasi.
Darsning maqsadi: Talabalarga kristallarda uchraydigan bog‘lanish turlari, kristallarni o‘stirish usullari, polimorfizm hodisasi to‘g‘risida bilim berishdan iborat.Ularni kris- tallarni strukturasini mahsus tekshirish usullari bilan tanishtirish.
O‘quv faoliyatining natijalari:
- kristallarda rentgen nurlari diffraksiyasi bilan tanishish.
- Brillyuen zonasi fizik ma’nosi tushunish.
- teskari panjarani fizik mohiyatini tushunish.
2-ilova
1. Qimyo kursidan sizlar qanday bog‘lanishlar ma’lum?
2. Sizning fikrizcha nima uchun kristall sturukturasini bilish kerak?
3. YOrug‘lik nurlari diffraksiyasi qanday hodisaga aytiladi?
4. Difraksiyani kuzatish uchun qanday shart bajarilishi kerak?
3-ilova (asosiy qism)
Tabiyatda uchraydigan barcha sodda va murakkab moddalar – qimyoviy elementlarning bi- rikmalaridir. Birikmalarda atomlar ma’lum bir qonunga muvofiq bog‘langan bo‘ladilar. Nor-mal sharoitda faqat inert gazlar׃ He, Ne, Ar, Kr, Xe sof holda uchraydilar. Boshqa elementlar-ning atomlari sof (asl) holda uzoq turmaydilar׃ ular boshqa yoki o‘z tipidagi atomlar bilan birlashishga harakat qilishadi. Masalan, vodorod gazi H2, kislorod O2, azot N2, sodda modda- lardir, chunki ular bir tipdagi (bir hil) atomlardan tarkib topgan. Murakkab moddalarning molekulalari har hil tipdagi atomlardan tarkib topgan, masalan S6N6 benzol, S6N5ON fenol, v.q. lar murakkab moddalardir. Atomlarning birlashishi ularning yadrosiga hech qanday o‘zga-rishsiz amalga oshadi. Elektronlarning ikki (yoki undan ortiq) yadrolar orasida taqsimlani-shi qimyoviy bog‘lanishning tabiyatiga bog‘liqdir׃ kovalent, ion, metall. Bundan tashqari yana molekulalar orasida uchraydigan molekulyar va vodorod bog‘lanishlarni ham aytish kerak.
Kovalent bog‘lanishni ko‘rib chiqaylik. Biz qimyo kursidan ma’lum faktlarga to‘htamas-dan kvant mexanikadan foydalanamiz. Uzoq vaqt mobaynida mazkur bog‘lanish tabiyati ma’lum emas edi. Haqiqatdan ham qanday qilib ikki neytral atomlar, masalan vodorod atomlari N, N2 vodorod molekulasini hosil qiladi? Bundan ham chunarsizroq, nega aynan ikkita atom birla- shadi, uchta emas, N3? Kovalent bog‘lanishning to‘yinishi qaerdan kelib chiqadi? Ma’lum bo‘l-diki kovalent bog‘lanish almashinish uzaro ta’sir asosida paydo bo‘lar ekan. Demak kovalent bog‘lanish kvant xarakterga ega ekan. Bu bog‘lanishni klassik fizika pozitsiyasidan kelib chi-qib mutlaqo tushuntirib bo‘lmaydi. Bu bog‘lanishni klassik analogi yo‘q va u oddiy kulon ta’-siriga keltirilmaydi. Kovalent bog‘lanishni mohiyatini ochilishi kvant mexanikaning ajo-yib g‘alabasidir. SHu bois vodorod molekulasini qarab chiqaylik. Uning ikki atomlari A va V nuqtalarda joylashgan bo‘lsin. 7 (a , b) chizmada ular asosiy holatda (1s) bo‘lganda funksi- yaning grafigi tasvirlangan.
masofa katta bo‘lganda elektronlarning to‘lqin funksiyalari o‘zaro tutashmaydi, sistema-ning to‘liq energiyasi atomlarning ichki energiyasining yig‘indisiga teng. Atomlar yaqinlash-ganda elektronlarning to‘lqin funksiyalari tushashi boshlanadi. Tajribadan ma’lumki stabil holatdagi vodorod molekulalari mavjud. Demak bizning maqsadimiz – qachon (qanday masofa-da) ta’sir boshlanishini bilib olish. Kvant mexanika kursida bu masala batafsil ko‘rib chiqi- lgan, biz faqat natijani keltiramiz. Sistemaning (ya’ni molekulani) energiyasi
bunda , − elektron bulutlarning ta’sir energiyasi, va almashuv integrallari, ular to‘lqin funksiyalarni simmetiya shartlari hisobiga paydo bo‘lgan.
had aynan almashinuvga sabab, agar bo‘lsa sistemaning energiyasi kamayadi yoki kova-lent bog‘lanish hosil bo‘ladi, agar molekula hosil bo‘lmaydi. hadni klassik fizi-ka asosida keltirib chiqarib bo‘lmaydi (8 rasm). Ion bog‘lanish. Bazi hollarda shunday bo‘ladi-ki biror elementning elektrmanfiyligi kattaraq bo‘ladi, masalan ftorda ( F ) elektrmanfiy-lik darajasi 4 ga teng, bu elementlar ichida eng yuqori elektrmanfiylik. Umuman galogenlar-ning barchasi׃ F, Cl, J, Br yuqori aktiv elementlardir. Ftor va xlor juda zaxarliy moddalar-dir, yod meditsinada qo‘llaniladi, brom preparatlari nerv-asab sistemasi kasallarida ishla-tiladi. Bundan tashqari xlor natriy (ishqoriy metall) bilan osh tuzi NaCl hosil qiladi. Na-iyning elektron konfiguratsiyasi (asosiy holatda) (Z=11) 1s22s22p63s1, xlorniki esa (Z=17) 1s22s22p63s23p5 .Xlor aktiv demak elektronni natriy atomidan tortib (aniqrog‘i yulib) oladi. SHunday qilib׃ Na ׃ 1s22s22p63s1 + Cl ׃ 1s22s22p63s23p5 → Na+ + Cl- yoki → NaCl. Ionlar orasi-dagi hosil bo‘ladigan bog‘lanishga ion bog‘lanish deyiladi. Ionlar kulon qonuniga muvofiq elektrostatik kuchlar bilan ta’sirlashadi. Birinchi yaqinlashishda usha biz bilgan elektrosta-tik kuch׃ olinadi. Modelung boshqa ionlarni hisobga olib ular orasidagi paydo bo‘luvchi elektrostatik kuchning formulasini nazariy yo‘l bilan keltirib chiqardi,
mazkur formula kulon fomulasidan ozgina
farqlanadi. Lekin asosiy fizik jarayonlar-ni parametrlarini baholashda oddiy kulon kuchi bo‘layveradi. Keyinchalik biz kristallar ning mexanik hossalarini o‘rganganimizda ion bog‘lanishga kaytamiz va kulon formula-sini ishlatamiz. Endi osh tuzining kristall strukturasini keltiramiz (9 − chizma). Keyinchalik biz natriy xloridning panjara doimi-
sini hisoblaymiz. Metall bog‘lanish. Mazkur bog‘lanishni hosil bo‘lishini tushunish uchun
yana kvant mexanikaga murojat etamiz va qattiq litiy Li misolida metall bog‘lanishni
h osil bo‘lish mexanizimini o‘rga-namiz. Ma’lumki, ishqoriy metallar da׃ Li, Na, K, Rb, Cs oxirgi qobik to‘-lmagan. SHu qobiqda joylashgan elek-tronlarning to‘lqin funksiyalari fazoda kuchliroq (ichki qobiqdagi elektronlarga qaraganda) yoyilgan. 10 – chi chizmada Li elektronlarining 1s va 2s holatlardagi grafik- lari keltirilgan.
2s elektronlar 1s elektronlarga ko‘ra yadroda tahminan 5 marta uzoqroqda turadi. Atomlar zich yaqinlashganda 2s elektronlarning «begona» yadrolargacha bo‘lgan o‘rtacha masofasi «o‘zini» yadro-sinikidan kichiqroq bo‘ladi. Tashqi (valent) elektronlarning musbat zaryadlangan atom yadrosi-ga yaqinlashishi, «o‘ziniki» yoki «begonanikigami» sistemani energiyasini kamayishiga olib ke-ladi. Haqiqatdan ham sistemaning energiyasi , r2 < r1 bo‘lsa E1 > E2 bo‘ladi va sistemani energiyasi kamayadi, biroq Geyzenberg noaniqlik prinsipiga ko‘ra kinetik energiya ortadi va uning ortishi potensial energiyaning kamayish suvratidan kattaroq bo‘ladi va elektron «o‘z» yadrosiga qulamaydi. «Begona» yadroga yaqinlashganda ham potensial energiya kamayadi, biroq ki-netik energiya endi ortmaydi, sababi bu holda elektronning tarqalish sohasi toraymaydi (chu-nki «begona» yadro atrofidi). SHuning uchun sistemaning to‘liq energiyasi (atomlar yaqinlash-ganda) kamayadi. Energiyaning kamayishi atomlar orasida tortishish kuchlarini paydo bo‘lishi demakdir. Bunday yaqinlashishda potensial o‘ralar yuqoridan tutashib ketishadi (11 rasm).
Agar tutashish sohalarida elektron sathlar bo‘lsa, ulardagi elektronlar umumlashadi. SHu tarzda metall bog‘lanish hosil bo‘ladi. Molekulalar aro bog‘lanish. Bu bog‘lanish ham kvant mexa-nika asosida tushuntiriladi. Noaniqlik munosabatiga ko‘ra «asosiy» holatdagi zarra qisqa vaqt ichida «uyg‘ongan» holatga «adashib» kirib qoladi. Biroq bu «o‘tishlar» virtualdir. Bunday «o‘tishlar» amalga oshmasada, lekin «dastlabki» holatlar sifatida namoyon bo‘ladilar. Ikki yaqinlashayotgan molekulalarni «uyg‘ongan» holatlari ichida shundaylari topi-ladiki, ular molekulalarni elektrik dipol tortishish va itarilish sabab bo‘ladi. Natijada kuchsiz Van-der-Vaals tortishish kuchlari paydo bo‘ladi. Aynan shu kuchlar molekulyar kristal-larni hosil bo‘lishiga olib keladilar. Molekulyar kristallarga barcha organik kristalla rva boshqa ko‘p birikmalar kiradi. Qattiq fazadagi bo‘lgan inert gazlar ham molekulyar kristallik holatda bo‘ladilar. Barcha molekulyar kristallar past bo‘lgan erish temperaturasi bilan xarak-terlidir. Vodorod bog‘lanishga biz to‘xtalib o‘tirmaymiz.
Moddaning kristall bo‘lmagan holatidan (suyuqlik, gaz, amorf) kristall holatiga (faza-siga o‘tish jarayoni kristallanish deyiladi. Kristallanish boshlanishi uchun o‘tish holatida turgan moddada (to‘yingan eritma, sovutilgan qotishma va h.k.) termodinamik muvozanat buzi-lishi zarur. Kristallanish jarayonida ajrab chiqqan issiqlik miqdori kristallanishning ya-shirin issiqligi deb nomlanadi. Modda kristallanishi uchun suyulish temperaturasidan past temperaturagacha sovutilish kerak. Harorat ma’lum bir kritik qiymatiga etganda moddada kristallik bo‘lakchalar paydo bo‘la boshlaydi. Bu kritik temperatura moddaning tarkibiga, un-dagi begona zaralarning zichligiga, modda solingan idishning devori holatiga va boshqa bir qator omillarga bog‘liq. Ayrim toza metallarni suyulish temperaturasidan ikki marta past temperaturagacha sovutilsa ham kristallanmay qolaveradi.
Katta monokristallarni to‘yingan eitmalardan o‘stiriladi. Ularga odatda kichkina «qarmoq» kristallchasi tushiriladi va asta sekinlik bilan yuqoriga ko‘tariladi. Bu usul kris-tallni taglikka qo‘yib o‘stirishdan ko‘ra yaxshi natijalar beradi. Hozirgi paytda kristallni o‘stirishning tigelsiz, CHoxralskiy, epitaksial usullari qo‘llaniladi.
Polimorfizm. Qattiq jismlar turli temperatura va bosimlarda turlicha kristall tu-zilishga ega bo‘lishi mumkin. Bu hodisani polimorfiz deb atashadi. Masalan, uglerod (karbon) atomlari olmos ko‘rinishida ham, grafit ko‘rinishida ham bo‘lishi mumkin. Bu ikki kristall tuzilishi bir-biridan fizik hossalari jihatidan keskin farq qiladi. Kubik tuzilishga ega bo‘lgan olmos juda qattiq, shaffof kristall, geksagonal tuzilishli, grafit esa mo‘rt va yorug‘-lik o‘tkazmaydi. Ushbu moddalar bir kristall tuzilishidan ikkinchisiga o‘tish uchun ma’lum bir sharoit (temperatura va bosim) bo‘lishi zarur. Undan tashqari, o‘tish jarayonida atomlar energetik to‘siqni engio‘tishlari zarur. Agar energetik to‘siq etarlicha katta bo‘lsa, bunday o‘-tish tashqi ta’sirsiz sodir bo‘lmaydi. Masalan, olmos T > 1500 0 K va r = 108 Pa bo‘lgan sharoitda barqaror fazada bo‘ladi, lekin, agar biz olmosni atmosfera bosimi va xona tempe-raturasiga o‘tkazib qo‘ysak ham, uzoq vaqt saqlanishi mumkin. Polimorf o‘zagarishlar natija-sida kristall qimyoviy bog‘lanish turi o‘zgarishi mumkin. Oddiy sharoitda kovalent bog‘li Si va Ge yarim o‘tkazgichlar yuqori bosimlarda metall bog‘li kristall tuzilishga o‘tishi mumkin.
|
|
Bosh sahifa
Aloqalar
Bosh sahifa
Amaliy mashgulotlat 1-mavzu (Neytral aralashmalarda zaryad tashuvchilarni rezonans sochilishi) seminar mashg‘ulotning texnologik kartasi
|