Ion, kovalent, metal va molekulyar kristallarning strukturaviy va fizik xususiyatlari

Ion, kovalent, metal va molekulyar kristallarning strukturaviy va fizik xususiyatlari
bo‘ladilar va vaqtning har qanday davomida hajmda tekis taqsimlangan bo‘ladi. Shuning uchun bu elektronlar erkin elektronlar deb ataladi. Metallarda bunday elektronlar mavjudligini Mandelshtam va Papaleksining oddiy klassik tajribasi tasdiqlaydi. Bu tajribaga ko‘ra, aylanayotgan metall g‘altak keskin to‘xtatilganda
Metall bog‘lanishli kristallar
Kristallarda metall bog‘lanish atomlarning barcha valent elektronlarining umumlashuvi (kollektivlashuvi) natijasida vujudga keladi. Bu holda valent elektronlar ayrim atomlarga emas, balki kristalldagi barcha atomlarga tegishli bo‘ladi. Ular butun kristall hajmi bo‘ylab harakatda bo‘ladilar va vaqtning har qanday davomida hajmda tekis taqsimlangan bo‘ladi. Shuning uchun bu elektronlar erkin elektronlar deb ataladi. Metallarda bunday elektronlar mavjudligini Mandelshtam va Papaleksining oddiy klassik tajribasi tasdiqlaydi. Bu tajribaga ko‘ra, aylanayotgan metall g‘altak keskin to‘xtatilganda
inersiya tufayli undagi erkin elektrolar harakatini davom ettiradi va elektr toki paydo bo‘ladi. Metallarning yuqori darajadagi elektr va issiqlik o‘tkazuvchanligi ularda erkin elektronlar mavjudligining natijasidir. Valent elektronlarning umumlashtirilishi o‘z valent elektronlarini umumlashtirishga bergan atomlarning musbat o‘zaklari (ionlari) siste- masi bilan umumlashgan elektronlar sistemasi – «elektron gaz» ichida bog‘lanish vujudga kelishiga olib keladi. Go‘yo «elektron gaz» musbat ishorali atomlar o‘zaklarini «sementlaydi» (3.4-rasm). Metall kristallar hosil bo‘lish mexanizmini qisqacha ko‘rib chiqaylik. Metall bug‘larini suyuq yoki qattiq holatlariga o‘tishidagi kondensatsiyasida ularning atomlari bir-biriga shunchalik yaqinlashadiki, bunda ularning valent elektronlarining to‘lqin funksiyalari kesishadi. Buning natijasida valent elektronlar bir iondan boshqasiga o‘tish imkoniyatiga ega bo‘lib, metallning butun hajmi bo‘ylab erkin harakatlanadilar. Shu tariqa valent elektronlar muayyan atomga tegishliligi barham topib, ular metall hajmidagi barcha atomlarga tegishli bo‘lib qoladi. Shuning uchun ham ular «umumlashgan» yoki “kollektivlashtirilgan” elektronlar deb ataladi.
3.4-rasm. Metall kristall elektron gazidagi atomlarning musbat o‘zaklari.
Kovalent bog‘lanishli kristallar
Kovalent bog‘lanishli kristallarni valent yoki atom kristallar deb, ulardagi bog‘lanishni gomeopolyar bog‘lanish ham deydilar. Dastlabki tasavvurni vodorod molekulasida ko‘rib chiqamiz. Tabiiyki, ikkita vodorod atomlari bir-biridan yakkalangan holatda ularning bittadan bo‘lgan s-valent elektronlari har biri o‘z to‘lqin funksiyalariga ega, ya’ni aylana shaklidagi o‘zlarining alohida orbitallarida harakatda bo‘ladi (3.5- rasm, a) va ular neytral bo‘lganligi uchun bir-birlari bilan ta’sirlash- maydi. Bu ikki vodorod atomlarining elektron orbitallari kesishadigan darajada yetarlicha yaqinlashtirilsa, agar ular qarama-qarshi spinga ega bo‘lgan singlet holatlarda bo‘lsa, ularning to‘lqin funksiyalari bir-birini kuchaytirib, bu elektronlar har ikkala ionlarga tegishli bo‘lgan yagona orbitalga ega bo‘lib qoladi (3.5-rasm, b). Elektronlarning zichligi ikki proton oralig‘ida eng katta bo‘lib, har ikkala vodorod ionini ham mahkam bog‘lab oladi.
3.5-rasm. H2 molekulasida valent s- elektronlarning kovalent bog‘lanish hosil qilish sxemasi: a –yakkalangan vodorod atomlari; b-kovalent bog‘lanishli vodorod molekulasi.
Yadrolar orasidagi fazoning boshqa qismlarida elektronlar zichligi juda kam bo‘ladi. 3.5- rasmda elektronlar zichligi katta bo‘lgan soha shtrix bilan belgilangan. Ikki protonning yangi umu- miy orbitasini soddalashtirib, yagona sakkiz soniga o‘xshatib tasvirlash mumkin. Yadrolar oralig‘ida hosil bo‘lgan elektron bulutining katta zich- ligi mavjud bo‘lishi sistemaning potensial energiyasining kamayishiga va yadrolar orasida tortishish kuchi paydo bo‘lishiga olib keladi. Yadrolar orasidagi r masofani kichraytirib borsak, s-elektronlarning to‘lqin funksi- yalarining kesishuvi kuchayadi va yadrolar orasidagi tortishish kuchi kattalashadi. Biroq bunda bir xil zaryadli yadrolar orasidagi Kulon itarishish kuchi shiddatliroq kattalashadi. Ma’lum bir r0 masofada tortishish va itarishish kuchlari muvozanatlashadi va sistemaning poten- sial energiyasi minimumiga erishib, turg‘un molekula hosil bo‘ladi. Yadrolar oralig‘idagi elektron bulutining quyuqlashish yoki valent elektronlar to‘lqin funksiyalarining kesishish darajasiga qarab, kovalent bog‘lanish kuchining kattaligi haqida xulosa qilish mumkin. Kovalent bog‘lanish valent elektronlar hisobiga vujudga kelganligi uchun u valent bog‘lanish deb ham ataladi. Kovalent bog‘lanish asosida yadrolarning valent elektronlarining sof kvant almashuv hodisasi yotganligi uchun bunday bog‘lanishni almashuvchi ta’sir yoki almashuvchi effekt ham deyiladi. Bunday ta’sirlashuv kuchlari almashuvchi kuchlar deyiladi. Kovalent bog‘lanish to‘yingan bo‘ladi.
Elektron buluti zichligi molekula o‘qi bo‘yicha to‘plangan bo‘lsa kovalent bog‘lanish -bog‘lanish (3.6-rasm, a va b), agar molekula o‘qiga perpendikulyar yo‘nalishda to‘plangan bo‘lsa (3.6 g-rasm) - bog‘lanish deyiladi. Atomlar ta’sirlashganda birinchi navbatda - bog‘lanish hosil bo‘ladi, so‘ngra qo‘shimcha ravishda valent elektron- larining soniga qarab bitta yoki ikkita - bog‘lanish hosil bo‘ladi. Mos holda bu bog‘lanishlar ikkilangan yoki uchlangan bog‘lanishlar, oddiy
-bog‘lanish esa bittalik bog‘lanish deyiladi. Bittalik bog‘lanish hosil bo‘lishida ikkita valent elektroni, ikkalangan bog‘lanishda to‘rtta va uchlangan bog‘lanishda oltita valent elektronlari qatnashadi. Bir xil atomlardan tashkil topgan H2, F2, O2, N2 kabi molekulalar gomonuklear molekulalar deb ataladi.
|