logo
  1. Главная страница
  2. Дипломные работы
  3. Общий
  4. Tarkibida temir elementi bo‘lgan (gematit – Fe2O3 va markazit – FeS2) tog’ jinslari minerallarining magnit xossasi va termik tahlilini yuqori temperaturada o‘rganish

Tarkibida temir elementi bo‘lgan (gematit – Fe2O3 va markazit – FeS2) tog’ jinslari minerallarining magnit xossasi va termik tahlilini yuqori temperaturada o‘rganish

Загружено в:

12.08.2023

Скачано:

0

Размер:

3866.7392578125 KB
Скачать
Tarkibida temir elementi bo‘lgan (gematit – Fe 2 O 3 va markazit – FeS 2 ) tog’ jinslari minerallarining magnit xossasi va termik tahlilini yuqori temperaturada o‘rganish MUNDARIJA: KIRISH…………………………………………………...…………….…3 I BOB ADABIYOTLAR SHARHI………………………………………….......6 § 1.1. Temir guruhi metallarining elektron tuzilishi.................. .................. ..........6 § 1.2. Temir oksidlarining kristall strukturasi................................... .................. .15 § 1.3. Toza temirning va temir asosidagi minerallarning magnit xossalari….....18 § 1.4. Tog’ jinslari tarkibidagi minerallar – pirit, xalkopirit va arsenopiritning kristall tuzilishi…………………………………………………………...23 § 1.5. Paramagnetizmning Van-Flek nazariyasi............................ ............. .........25 § 1.6. Oddiy (temperaturaviy va differensial) qizdirish egri chizig‘ini olish usuli ............................................................................................................28 § 1.7. Tadqiqot muammosining qo’yilishi...........................................................32 I bobga doir xulosalar.................................................................................33 II BOB TADQIQOT USULI VA QURILMASINING TAVSIFI............... . .....34 § 2.1. Magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchash usullari.................... .................. ....34 § 2.2. Yuqori temperaturalarda magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchash qurilmasining tuzilishi va ish prinspi.........................................................36 § 2.3. Magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchash xatoliklari......................................43 III BOB TADQIQOT NATIJALARI VA ULARNING TAHLILI....................45 § 3.1. Pirit, arsenopirit va xalkopirit minerallarining magnit qabul qiluvchanligi yuqori temperaturalarda o’lchash natijalari……………………………...45 § 3.2. Gematit va markazit minerallarining yuqori temperaturalardagi magnit qabul qiluvchanligi....................................................................................48 § 3.3. Minerallar gematit va markazitlarining asosiy magnit xarakteristikalarini aniqlash.... .................................................................................................51 § 3.4. Minerallar gematit va markazitlarning differensial termik tahlili............54 III bobga doir xulosalar..............................................................................55 XULOSALAR...........................................................................................56 FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR.................................................57 1 Kirish. Mavzuning dolzarbligi. Ma’lumki, tog’ jinslari turli xil mineriallardan tashkil topgan. Shu minerallarning magnit xossalari haqida keng tajribaviy malumotlarga ega bo’lish tog’ jinslari magnetizmi muammolaridan biridir. Bunday malumotlar temir sul’fidli rudalarni razvedka qilish jarayoni uchun ham zarurdir. Ikkinchi tomondan, m inerallarning fizik xossalarini, shu jumladan magnit xossalarini o’rganishga bo’lgan qiziqish ularning elektron tuzilishining o’ziga xosligi va amalda mineral xom oshyo sifatida keng qo’llanilishi bilan ham bevosita bog’liqdir. Bu minerallar tarkibida 3d- qobiq elektronlari kechikib to’ladigan temir guruhi metallari (TGM) ning mavjud bo’lishi, ularning kinetik, optik, magnit va boshqa fizikaviy va ximiyaviy xossalarining o’ziga xosligiga sabab bo’ladi. Tog’ jinslari tarkibidagi minerallarning magnit xossalarini o’rganish ilmiy jihatdan ham ahamiyatlidir. Chunki , bu minerallarda amal qiluvchi almashinuv o’zaro ta ’ sir tabiati h ali to’la o’rganilmagan . Ularning magnit xossalarini 3d-energetik sathlar bilan bog’lab tushuntiradigan yangi nazariy modellar yaratilishi zarur. Ilmiy va amaliy ahamiyatga ega bo’lgan bu masalani hal etish uchun ularning elektron kristall va magnit tuzilishi haqida to’la malumotga ega bo’lish kerak bo’ladi. Hozirgi kunda mavjud bo’lgan bunday malumotlar yetarli emas. Kechikib to’ladigan 3d-elektron qobiqli minerallarning magnit xossalari (qabul qiluvchanligi) shu qobiqlarning elektronlar bilan to’lish darajasini va bu elektronlarning kristall panjara tugunlarida o’troqlashish darajasini bevosita o’zida aks ettiradi. Bundan tashqari bu minerallar magnit qabul qiluvchanligining temperaturaga bog’lanishi ularning kristall panjarasida yuz beradigan strukturaviy allotropik va magnit fazaviy o’tishlarni ham sezadigan fizik xossalaridan biri hisoblanadi. Bunday fazaviy o’tishlar, odatda, ekzotermik (issiqlik ajraladigan) va endotermik (issiqlik yutiladigan) deb ataladigan issiqlik effektlari bilan bog’liq holda yuz beradi. Bunday fazaviy o’tishlar temperaturalarini (issiqlik effektlarini) 2 differensial termik tahlil (DTT) qilish usuli yordamida mineriallarni tadqiq qilish bilan tajribada aniqlash mumkin. Bugungi kunda minerallarning yuqori temperaturalardagi magnit xossalari va ularning DTTi haqidagi tajribaviy malumotlar yetarli emas. Shulardan kelib chiqib ushbu magistrlik dissertatsiya ishida quyidagi asosiy maqsad qo’yildi. Tadqiqotning maqsadi: Tog‘ jinslari tarkibiga kiradigan minerallar: gematit va markazitning magnit xossasi va termik tahlilini yuqori temperaturada o‘lchash va o`lchash natijalaridan foydalanib, ularning asosiy magnit xarakteristikalarini aniqlash. Tadqiqot vazifalari : 1. Minerallar: gematit va markazit magnit qabul qiluvchanligini yuqori temperaturada o‘lchash va o‘lchash natijalarini tahlil qilish; 2. O‘rganilgan minerallarning tajribaviy χ -1 (T) bog‘lanish grafigidan foydalanib, ularning asosiy magnit xarakteristikalari: paramagnit Kyuri temperaturasi (θp ), Kyuri-Veyss doimiysi (C), ximiyaviy formula birligiga to‘g‘ri keluvchi magnit momenti ( μform ) va namunada bitta magnitfaol (Fe) ioniga to‘g‘ri keluvchi effektiv magnit momenti ( μeff ) ni aniqlash; 3. O‘rganilgan minerallarning termik tahlilini qilish va shu termik tahlil ning tajribaviy natijalaridan foydalanib, ularda yuz beradigan fazaviy o‘tishlarning temperaturalarini aniqlash; 4. Olingan natijalarini chuqur tahlil qilib , tegishli xulosalar chiqarish. Tadqiqot ob ’ yekti: Tog‘ jinslari tarkibidagi minerallar : gematit va markazit . Tadqiqot predmeti: Tog‘ jinslari tarkibidagi minerallar: gematit va markazitning χ(Т) bog‘lanishi, bu bog‘lanishdan aniqlanadigan asosiy magnit xarakteristikalar va temperatura o‘zgarishi bilan yuz beradigan fazaviy o‘tishlar. Tadqiqo t usuli: Magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchashning Faradey usuli, termik tahlil. 3 Ilmiy yangilik: 1. Tog‘ jinslari tarkibidagi minerallar : gematit va markazit ning χ(T) bog‘lanishlari ularning paramagnit holatida, ya’ni yuqori temperaturalar (20- 1000 0 C) oralig‘ida o‘lchandi va termik tahlili qilindi. 2. M inerallar : gematit va markazitning tajribaviy χ−1(Т) bog‘lanish grafiklaridan foydalanib, ularning asosiy magnit xarakteristikalari aniqlandi. Tadqiqot natijalarining i lmiy va amaliy ahamiyati : Ushbu magistrlik dissertatsiyasi ishida olingan natijalar tog‘ jinslari tarkibida uchraydigan minerallarning paramagnit holati, ularda amal qiladigan almashinuv o‘zaro ta’sir nazariyalarini yuqori temperaturalar sohasida takomillashtirish va minerallarning termik tahlili natijalari haqidagi ma’lumotlarni boyitishda va yangi magnit materallar yaratishda qo‘llaniladi. Himoya qilinadi: 1. Tog‘ jinslari tarkibidagi minerallar : gematit va markazit ning χ(Т) bog‘lanishlar i ni yuqori temperaturalarda o‘lchash va ularni termik tahlil qilish natijalari; 2. Namunalarning tajribaviy χ−1(Т) bog‘lanishlaridan foydalanib, ularning asosiy magnit xarakteristikalarini ( θp ,C, μ form , μeff ) aniqlash natijalari. Magistrlik dissertatsiyasi ishining tuzilishi va hajmi. Magistrlik dissertatsiya ishi kirish, uchta bob, xulosalar va 39 ta nomdagi foydalanilgan adabiyotlar ro‘yxatidan tashkil topgan bo‘lib, 60 bet lotin alifbosida bosma shaklda bayon qilingan. Uning mazmuni 30 ta rasm va 6 ta jadval yordamida ko‘rgazmali bayon qilingan. 4 I BOB. ADABIYOTLAR SHARHI § 1.1. Temir guruhi metallarining elektron tuzilishi. Mendeleyev davriy sistemasidagi Temir guruhi metallari (TGM) o‘tuvchi metallar sinfiga mansub bo‘lib, skandiydan (Z=21) misgacha (Z=29) bo‘lgan metallar kiradi. Ularning elektron atomlarida 3d-elektron qobiq kechikib t o‘ ladi [8]. Temir guruhi metallarida Fe, Co, Ni va Mn kuchli magnit xossaga (magnit tartiblangan holatda) ega bo‘lgan metallar hisoblanadi. TGM atomlaridan 3d- qobiqgacha ega bo‘lgan ichki qobiqlar elektronlar bilan to‘lgan argon (Z=18) atomning elektron konfiguratsiyasiga egadir [1]. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . Bu atomlarning tashqi qobiqlari 3 n 4s 2 qonuniyati bo‘yicha bo‘ladi, bunda n=1 dan (Sc, Z=21) n=10 gacha (Cu, Z=29) o‘ zgaradi. Temir guruhi metallarida qobiqlaridagi barcha elektronlar va 3d-qobiq elektronlaridan bir qismi kristall panjara tugunlari orasidagi umumlashgan (erkin) elektronlarga aylanadi. Bu metallarning qattiq holatida 3d-qobiqning radiusi (r 3d ) kristall panjara davrining yarmiga yaqindir. (r 3d ¿а 2 ) shu sababga ko‘ra, 3d- qobiq elektronlari kristall panjara muhitida “yalang‘och”, ya’ni tashqi ta’sirlardan ekranlashmagan (himoyalanmagan) holatida bo‘ladilar. Temir guruhi metallari atomlari va ionlarining elektron tuzilishi haqidagi asosiy ma’lumotlar 1.1 jadvalda keltirilgan. Temir guruhi metallari elektron bulutlarining tuzilishi. Elektronlarning qobiqlarda joylashishi to‘rtta kvant soni bilan xarakterlanadi: 1) n-bosh kvant soni 1 dan ∞ gacha butun son qiymatlarga ega. 2) Orbital kvant soni l esa, o dan n-1 gacha (hammasi bo‘lib n ta) butun sonlarga teng qiymat oladi. 3) Magnit kvant soni ( ml ) esa –l dan +l gacha butun son qiymatlarni hammasi bo‘lib (2 l +1) ta qiymatni oladi. 5 4) Spin kavant soni (m s ) esa +1/2 va -1/2 qiymatlarinigina oladi. Berilgan bosh kvant soni n ga to‘g‘ri keladigan elektronlarning maksimal soni ya’ni berilgan qobiqda 2n 2 dan ko‘p bo‘lmagan elektron joylasha oladi, atomda elektronlar buluti lotin harflari bilan belgilanadi. n=0 1 2 3 4 K L M N O Orbital kvant soni l esa 0 dan n-1 gacha bo‘lgan n ta butun songa teng qiymatlar qabul qiladi va uni qobiq deb ataymiz. Qobiqlarni belgilash uchun quyidagi simvolik belgilash qabul qilingan: l=0 1 2 3 4 5 s p d f g h Pauli prinsipini hisobga olib, u yoki bu qobiqqa qancha elektron bo‘lishini ko‘rib chiqamiz, berilgan n va l qiymatli elektronlar soni 2(2l+1) ta, chunki l ning berilgan qiymatida m l da m s ikki qiymat qabul qiladi, n ning berilgan qiymatida l kattalik 0 dan n-1 gacha bo‘lgan n ta qiymat qabul qiladi. Qobiqlarda elektronlar joylashishi s-2 ta, p-6 ta, d-10 tadan ziyod joylasha olmaydi va hokazo. Atomda elektronlar konfiguratsiyasi quyidagi belgilashlar orqali yoziladi, dastlab qobiqlar sonini bildiradigan son (n), ikkinchi harf l qobiqni bildiradi va darajadagi (g) ushbu qobiqdagi elektronlar sonini biladiradi. Berilgan elektronlar konfiguratsiyasi energetik jihatdan, orbital moment ⃗ L va to‘la spin moment ⃗S larning natijaviy qiymati ⃗J = ⃗ L ± ⃗ S munosabat orqali ifodalanadi va ularning o‘zaro joylashishi ya’ni J o‘zgarishi term deb ataladi. Atomlar va ionlar termi ham xuddi elektronlardagi singari lotin alifbosining bosh harflai kabi belgilanadi. L=0 1 2 3 4 5 S P D F G H. Simvolik bosh harflarning chap tomonining yuqori qismida 2S+1 (termning multipletligi) joylashadi. O‘ng tomonining pastki qismida esa J ning qiymati joylashgan. Masalan 2 P 1 / 2 –termning belgilanishi: L=1, S=1/2, J=1/2. 1 jadvalda 6 elektronlar qobig‘ining ketma-ket joylashib borishi ko‘rsatilgan. Bu qobiqlarning elektronlar bilan to‘lish ketma-katligi Xund qoidasining emperik usuli yordamida aniqlanadi. Agar elktron qobiqlar yarmigacha elektronlar bilan yo‘lgan bo‘lsa, u holda berilgan termning energiyasi oshadi, J esa minimal qiymatga ega bo‘lishi kerak: J=|L-S| ya’ni L va S ↑↓. Agar qobiq elektronlar bilan yarmidan ziyod to‘lgan bo‘lsa u holda J maksimal qiymatga erishadi J=|L+S| (L va S o‘zaro parallel bo‘ladi). Xundning birinchi qoidasi Gudinaf quyidagi qiziq fikrni berdi, elektronlar o‘rtasida yuz beradigan elektrostatik itarishishning mavjudligi sababli, bitta orbitada ikkita elektron bo‘lishi mumkin, demak, bunday holda elektronlarning bir-biridan itarishish ehtimoliyati katta bo‘ladi. Agar elektronlar spini ↑↑ bo‘lsa, Pauli prinsipiga binoan bu elektronlar bitta orbitada joylashishi mumkin emas, shuning uchun ham bir xil spinga ega bo‘lgan elektronlarning bitta orbitada joylashish ehtimoliyati mavjud emas, demak, elektrostatik itarishish energiyasi kamayadi. 1.1-jadval. Elektronlarning qobiqlar bo‘yicha joylashish sxemasi . s p D F G H 1 1s 2 2 2 2s 2 2p 6 8 3 3s 2 3p 6 3d 10 18 4 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 32 5 5s 2 5p 6 5d 10 5f 14 5g 18 50 6 6s 2 6p 6 6d 10 6f 14 6g 18 6h 22 72 Xundning ikkinchi qoidasi spin orbital o‘zaro ta’sirning asosiy qiymatini belgilaydi. L ≥ S da komponentlarning nozik strukturalari soni 2S+1 ga teng va S ≥ L da 2L+1. Misol sifatida Xund qoidasidan foydalanib ba’zi ionlarning asosiy holat termlarini quyidagicha aniqlashimiz mumkin. Fe 2+ ioni 3d-qobig‘i to‘lishiga 6 ta elektron yetishmaydi: 7 SFe2+¿¿= 1 2 + 1 2 + 1 2 + 1 2 = 4 2 = 2. LFe2+¿=2+1+0−1−2+2=2¿ . J Fe 2 + ¿ = 2 + 2 = 4 ¿ . Demak asosiy holat termi 5 D4 bo‘ladi. 2-jadvalda qobiqlar konfiguratsiyasining elektronlar bilan to‘lib borish ketma-ketligi keltirilgan, kaliy atomida (K, Z=19) va undan keyingi element kalsiy (Ca, Z=20) da 3d qobiq elektronlar bilan to‘lmasdan (xuddi Ar, Z=18) aksincha 3p-holat, keyingisida esa 4s-holat to‘lib bora boshlaydi. Faqat skandiyda (Sc, Z=21) 3d-qobiq kechikib to‘lib bora boshlaydi. 3d-qobiqning (temir guruhi metallarida) elektron konfiguratsiyasining elektronlar bilan to‘lib borish ketma-ketligida buzilish kuzatiladi. Masalan, xrom atomida (Cr, Z=24) to‘g‘ri 3d 4 4s 2 konfiguratsiya o‘rniga 3d 5 4s konfiguratsiya ishlatiladi, Cu atomida 3d 9 4s 2 konfiguratsiya o‘rniga 3d 10 4s konfiguratsiya kuzatiladi. Go‘yoki xarakter jihatdan bu yerda 4s- va 3d-holatlar o‘rtasida xuddi musobaqa bo‘layotgandek, bunday qonuniyatdan chetlanishni ionlarning termida ham kuzatish mumkin [2]. Faqatgina d qobiq elektronlar bilan to‘lmagan (s- yoki p-qobiq emas). Ular faqat Fe ++ va Fe +++ ionlari 3d 6 va 3d 5 konfiguratsiyasida uchraydi. 1.1-rasm. S-orbital sferik simmetrik taqsimotga ega, p- va d- orbitalarning fazoda taqsimoti. 8 3d- va 4f-holatlarning elektronlar bilan to‘lib borishidagi normal qonuniyatdan chetlanishini quyidagicha tushuntirish mumkin: shunday qilib, elektronlar faqat yadro tomon siljimasdan, aksincha boshqa elektronlar tomon ham siljiydi va E nl energiya hosil bo‘ladi, ya’ni faqat n dan bog‘liq bo‘lmasdan balki, l dan ham bog‘liqdir. Berilgan n da energiya l ning oshishi bilan oshib boradi. Bitta qobiqqa tegishli elektronlarning energiyasi taxminan bir xil bo‘ladi va elektronlar yadrodan o‘rtacha bir xil masofada aylanadi, n qancha katta bo‘lsa, qobiq yadrodan shuncha uzoq va elektronlarining atom bilan bog‘lanish energiyasi shuncha kichik bo‘ladi, 1 jadvalda l =0, 1, 2 uchun sferik va Dekart koordinatalari uchun sferik garmonika berilgan. Bunday atom orbitalarining namoyish qilinishi molekulyar orbitalarni namoyish qilish uchun foydali bo‘lib, va bilvosita almashinuv nazariyasini qarab chiqishda qo‘l keladi, hozircha p-holatning bo‘linshda qatnashmaslik sababini fizik jihatdan chegaralab turishimiz mumkin va kubik simmetriya maydonda d-holat belgilangan tartibda bo‘linishga ega. Magnitoaktiv ion kubning markazida joylashgan bo‘lsin, (ularni ligandlar deyiladi), shunday qilib, ligandlarning magnitoaktiv ionlarni bunday qurshab olishi oktaedrik simmetriyani hosil qiladi. U holda 1.1-rasmdan ko‘rinadiki, p-sath bir xil energiyag ega bo‘lishi kerak, d-sathda esa zaryadlarning elektrostatik o‘zaro itarishish ta’siri natijasida nisbatan past triplet sath G 25 (t 2g ), nisbatan yuqoriroq dublet G 12 (l g ) energiyaga ega bo‘ladi. Kubning qirralariga to‘rtta ligand ionlarini joylashtirsak, tetraedr hosil bo‘ladi va paramagnit ionlar tetraedr qurshovida qoladi, d-sathga nisbatan situatsiya qarama-qarshi o‘zgaradi, ya’ni e g -sath asosiy holatda bo‘ladi, t 2g -sath esa uyg‘ongan holatga o‘tadi. Kubik maydonda e g va t 2g -sathlar bo‘linishini ham baholash mumkin. Oktaedrik e g qurshovdagi bitta d-elektron uchun t 2g sathning kamayishini x orqali, mos ravishda sathning oshishini deb belgilasak va alohida shuni takidlash kerakki, d-qobiq o‘nta elektron bilan to‘lganda orbitaning bo‘linishi sferik simmetriya yig‘indisidan oshib ketmasligi kerak. x − y = 10 Dq 9 10Dq-kubik maydonda d-sathning sathlarga bo‘linish kattaligi, bundan x=6Dq, y=-4Dq shunday qilib, sathning energetik markazi o‘zgarmasdan saqlanib qoladi. Shunga qaramasdan masalaning muhim tomoni shundan iboratki, kristall maydon ta’sirida barcha beshta d-sathning bo‘linishi saqlanadi, umuman olganda sistemaning energiyasi kamayadi, shuning uchun ham ko‘pchilik d-elektronlar pastki sathga joylashishi mumkin. Atomlar konfigurasiyasining bunday geometrik buzilishiga Yan-Teller effekti deyiladi. Kristallarda orbital magnit momentining kristall maydon tomonidan “muzlatilishi” haqidagi muhim masalani qarab chiqamiz. holat uchun (1.1) Shunday qilib, L orbital momentning o‘rtacha qiymati aynimagan holat uchun nolga teng, biz bu holatni * paramagnit ionlarning orbital magnit momenti va harakat miqdor momenti kristall maydon ta’sirida “muzlatilgan” deyishimiz mumkin, 3d-ionlarning panjaraviy magnit momentlarining qiymati 3d-qobiqdagi faqat spin magnit momentlarini hisobiga olgan nazariy qiymatlari bilan yaxshi mos keladi. Kristallda paramagnit ionlar elektronlari uchun gamiltonnianni quyidagi ko‘rinishda yozishimiz mumkin (1.2) Bu ifodaning to‘rta a’zosi erkin ionlar gamiltonianiga mos keladi, bu yerda kinetik energiya a’zosi, elektron yadro bilan o‘zaro tasiri, elektronlarning bir-birlari bilan o‘zaro ta’sirlashuvi, spin-orbital o‘zaro ta’sir. Odadta kristall maydon intensivligini uchta holga bo‘lish mumkin. 1. kamyob yer metallarining kuchsiz maydon holi. 2. H LS <V<V ij ionlari o‘rtasidagi maydon holi. 3. kuchli maydon bo‘lgandagi hol. 10 Bu uch holda muhim farq bo‘lmasdan-ular bosqichma-bosqich bir-biriga o‘tadi. Kuchsiz kristall maydonida J “yaxshi” kvant sonida qoladi. Ma’lum bo‘lishicha, masalankuchli maydonda oktaedrik simmetriyada t 2g orbital elektronlar bilan to‘ladi, keyin esa e g -sath to‘la boradi [3]. Haqiqatan ham kuchli maydon ta’sirida va orbitalar bilan ligandlar o‘rtasidagi o‘zaro ta’sir kuchli bo‘ladi. 1.2-rasm. d-ionlarning oraliq holda va kuchli oktaedrik kristall maydonidagi elektronlar konfigurasiyasi: a) va v)-oraliq, b) va g)-kuchli maydon: a), b), v)- orbital triplit, v)-orbital singlet. Dastlab ikkita d-elektron uchun 3d 2 konfigurasiyani, ya’ni ikkita va triplet hol uchun qarab chiqamiz. Kuchsiz maydon ta’sirida holat komponentalarga bo‘linadi, u vaqtda bo‘linmasdan, aksincha ga o‘tadi (1.3-rasm). 1.3-rasm. Ikkita d-elektron uchun 3d 2 konfigurasiya ( ikkita va triplet hol ) 11 va sathlarning kesishishi oraliq maydonlarda yuz beradi. Konfigurasiya kuchli maydon ta’sirida yuqori spinli holat dan past spinli holat ga o‘tadi, bunday o‘tishlar va konfigurasiyalar uchun o‘rinliligi tajribadan kuzatilgan, ularni yuqori spinli va past spinli sathlarning kesishishi nuqtasida kuzatish qiziqarlidir, bu sohada qiziq fazaviy o‘tishni kuzatish mumkin va bu esa d-qobiq radiusining o‘zgarishi bilan bog‘liqdir, bu teorema Kramers tomonidan isbot qilingan. 1.4-rasm. Kubdan tetragonalgacha kristall maydon simmetriyasining pasayishi d-elektronlarning sathlarga bo‘linishiga ta’siri. Qaralyotgan effektlar d 2 - va d 5 -konfigurasiyalarning bo‘linish diagrammalari oktaedrik maydon uchun Tanabe va Suganolar tomonidan hisoblangan. Bu diagrammadan ko‘rinadiki, hususiy holda d 2 konfigurasiyaning spin holati kristall maydon ta’sirida o‘zgarmaydi, d 5 konfiguratsiya uchun esa da o‘zgarish yuz beradi. 3d-o‘tkinchi metallarning zonalar strukturasi Matteys ishlarida hisoblangan. Birikmalar uchun umumiy qonuniyat chiqarish murakkab, sababi ular turli xil kristall srukturaga ega. (Kristall strukturasi har bir rasm tagida ko‘rsatilgan: G.ZQ-geksogonal zich qatlam; YMK-yoqlari markazlashgan kub; HMK-hajmlari markazlashgan kub). va elementlarini qarab chiqishda bunday muammo paydo bo‘lmaydi sababi bu elementlar bir xil kristall strukturaga ega. Ikkala holda ham holatiga mos keluvchi beshta zona mavjuddir. 12 1.5-rasm. Bryullen zonasining simmetriya yo’nalishiga mos ravishda bir qator o’tkinchi metallar (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu) ning electron zonalar energiyasining to’lqin vektoridan bog’liqligi ( yoqlari markazlashgan va hajmi markazlashgan kubik kristall [100] yo’nalishi simmetriya yo’nalishi deb hisoblanadi ) 1.2–jadval TGM atomlari va ionlarining elektron tuzilishi. ZElem ent Atomlar uchun Ionlar uchun Elektron konfigurat siya Term Ion Elektro n konfigu ratsiya S L J Term 21 Sc 3d 1 4S 2 3 D 3/2 Sc 3+ 3d 0 0 0 0 1 S 0 22 Ti 3d 2 4S 2 3 F 2 Ti 3+ 3d 1 ½ 2 3/2 3 S 3/2 23 V 3d 3 4S 2 3 F 3/2 V 3+ 3d 2 1 3 2 3 F 2 24 Cr 3d 5 4S 1 7 F 9 Cr 3+ 3d 3 3/2 3 3/2 3 F 3/2 25 Mn 3d 5 4S 2 3d 5 4S 2 6 S 5/2 6 S 5/2 Mn 3+ Mn 2+ 3d 4 3d 5 2 5/2 2 0 0 5/2 5 D 0 6 S 5/2 26 Fe 3d 6 4S 2 3d 6 4S 2 5 D 4 5 D 4 Fe 3+ Fe 2+ 3d 5 3d 6 5/2 2 0 2 5/2 4 6 S 5/2 5 D 4 27 Co 3d 7 4S 2 4 F 9/2 Co 2+ 3d 7 3/2 3 9/2 4 F 9/2 28 Ni 3d 8 4S 2 3 F 4 Ni 2+ 3d 8 1 3 4 3 F 4 13 29 Cu 3d 10 4S 1 3d 10 4S 1 5 S 1/2 Cu 1+ 3d 9 3d 10 ½ 0 2 0 5/2 0 2 D 5/2 1 S 0 § 1.2. Temir oksidlarining kristall strukturasi. Kristall struktura. Magnetit va xromit minerallari shpinellar deb ataladigan minerallar guruhiga kiradi. Shpinellar ROR 2 O 3 –umumiy kimyoviy formulaga ega [4]. Bu formuladagi R o’rnida metallarning ikki valentli kationlari(Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ ), R 2 o’rnida esa metallarning uch valentli kationlari(Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3+ , Mn 3+ ) joylashishlari mumkin. Sanalgan elementlarning shpinellarning umumiy kimyoviy formulasida ishtirok etishiga bog’liq holda izonorf kristall tuzilishga ega bo’lgan ko’plab tabiiy minerallar uchraydi. Shu jumladan shpinell MgAl 2 O 4 (yoki MgOAl 2 O 3 ) (magniy alyuminat), magnetit FeOFe 2 O 3 , xromit esa FeOCr 2 O 3 kabi kimyoviy formulalarga ega bo’ladi. Shpinell, magnetit va xromit, mos ravishda quyidagi tarkiblarga ega: 28.2% MgO 71.8% Al 2 O 3 , 31.03% FeO, 68.97% Fe 2 O 3 (72.4% Fe) va 32.09% FeO, 67.91% Cr 2 O 3 . Shpinellar guruhiga kiruvchi minerallar murakkab krisrall strukturaga (panjaraga) ega. Ularning kristall strukturasi kubik singoniyaga ega bo’lib 1.8- rasmda keltirilgan [5]. Kislorod anionlari (O2−¿¿ ) yoqlariga markazlashgan kubik panjarani hosil qilib uning bo’shliqlarida metall kationlari joylashadi. Kristall panjaraning yacheykasi 64 ta teroedrik bo’shliqlar (A-tugunlar) va 32 ta oktaedrik bo’shliqlar (B-tugunlar)dan tashkil topgan. Shu A-tugunlardan 8 tasini va B- tugunlardan 16 tasini metall kationlar egallaydilar. Bunda katyonlar shunday joylashadilarki, ular bilan to’lgan va qirralari bilan o’zaro bog’langan oktaedrlar qatori band bo’lgan tetroedrlar bilan o’zaro bog’lanib kubning bitta dioganali bo’ylab cho’zilgan holda zanjir hosil qiladi. Natijada bitta oktaedrlar qatlami hosil bo’ladi (1.6 e-rasm). Tetroedrlar bu qatlamni qo’shni oktaedrlar bilan bog’laydilar. 14 a) b) v) g) d) e) 1.6-rasm. MgAl 2 O 4 shpinelning (yoki magnetit-FeFe 2 O 4 va xromit- FeCr 2 O 4 ning) kristall strukturasi: a-kristall panjaraning xy-tekislikdagi proeksiyasi (Mg-tetroedrlari ajratib ko’rsatilgan); b-kristall strukturaning umumiy ko’rinishi; v-Fd3m – fazoviy guruh chizmasi (Mg, Al va O atomlari ko’rsatilgan); g-shpinellning oktaedrik qatlami; d-strukturaning {111} tekislikga proeksiyasi (shpinel va antishpinel qatlamlarining birlashgan ko’rinishi); e- shpinel turdagi strukturada Al oktaedrlaridan xosil qilingan ideal tuzilma. 15 Bu oktaedrlar kubning boshqa dioganali bo’ylab joylashadi. Shunday to’rtta qatlam elementar yacheykani hosil qiladi. Kislorodning har bir atomi ikkita oktaedr va bitta tetroedr uchun umumiy xisoblanadi. Yuqorida aytilganidek, shpinellar tarkibidagi metall kationlari ikki xil bo’ladi: A 2+ va B 3+ . Shpinellar ham ikki xil bo’ladi: normal va antishpinellar. Normal shpinellarda A 2+ kationlar A- tugunlarda (tetroedr bo’shliqlarida), B 3+ kationlar esa B-tugunlarda (oktaedr bo’shliqlarida) joylashadilar. Antishpinellarda 8 ta B 3+ ion A-tugunlarda (tetroedr bo’shliqlarda), 8 ta A 2+ va 8 ta B 3+ ionlar B-tugunlarda (oktaedr bo’shliqlarda) tartibsiz joylashadilar. Magnetit (FeOFe 2 O 3 yoki Fe 2+ O Fe 23 + ¿ ¿ O 3 ) antishpinel hisoblanadi. Shpinel, magnetit va xromitning panjara davrlari 1.3-jadvalda keltirilgan. 1.3-jadval Shpinel, magnetit va xromitning kristall tuzilishi haqida ma’lumot: Fd3m, Z=8. Mineral Kimyoviy formulasi Panjara davri a, Å Shpinel MgAl 2 O 4 8.09 Magnetit FeFe 2 O 4 8.39 Xromit FeCr 2 O 4 8.37 Magnit struktura. Mineral magnetit – FeOFe 2 O 3 tabiiy ferrimagnetik hisoblanadi [6]. Uning kimyoviy formulasi birligiga bitta Fe 2+ kation va ikkita Fe 3+ kation to’gri keladi. Temirning Fe 2+ ionlari boshqa metallarning (M=Mg, Ni, Co, Mn va boshqalar) ikki valentli ionlari bilan o’rin almashishlari mumkin. Shunday ferritlar sinfi M 2+ OFe 2 O 3 umumiy formulaga ega bo’ladi. Yuqorida aytilganidek, nunday ferritlarning kristall panjarasi ichma-ich joylashtirilgan ikkita panjaradan tashkil topadi: tetroedrik-A oktaedrik-B. Magnetitning B panjarasi tugunlarida temirning Fe 2+ ionlari (8 ta) bir xil jolashadi. Fe 3+ ionlari A va B panjara tugunlarida teng sonda joylashadi (8 tadan). Eng muhimi, A va B panjara tugunlaridagi (tetroedrik va oktaedrik bo’shliqlardagi) Fe 3+ ionlarining magnit momentlari o’zaro qarama- qarshi (antiparallel) yo’nalgan bo’ladi. Natijada B panjara tugunlaridagi Fe 2+ 16 ionlarining magnit momentlari o’zaro parallel joylashgan bo’ladi va magnetitning kuchli magnit xossasini hosil qiladi. Magnetit to’yinishgacha manitlanganda Fe 3+ (3d 5 ) ionning to’la magnit momenti 5µ B ga, Fe 2+ (3d 6 ) ionning to’la magnit momenti esa 4µ B ga teng bo’ladi. A va B panjaralardagi Fe 3+ ionlarining to’la magnit momentlari o’zaro kompensatsiyalanadi. Natijada A va B panjaralarning to’la magnit momenti ya’ni Fe 3+ § 1.3. Toza temirning va temir asosidagi minerallarning magnit xossalari. Toza temir magnit qabul qiluvchanligining temperaturaga bog‘lanishi [χ(T)], uning paramagnit holatida, yetarli darajada o‘rganilgan [1,7]. Uning χ -1 (T) bog‘lanishi 1.9-rasmda keltirilgan. Bu rasmdagi bog‘lanishning murakkab tabiatga 1.7-rasm. Toza temirning χ -1 (T) bog‘lanishi. ega ekanligi ko‘rinib turibdi: temir temperaturasining oshishi bilan, mos ravishda, 910ºC va 1395ºC temperaturalarda yuz beradigan α (HMK)→δ (YoMK), δ (YoMK)→ γ (HMK) polimorf fazaviy o‘tishlarda va 1539ºC temperaturada yuz beradigan erish jarayonida χ -1 (T)-bog‘lanish sakrab o‘zgaradi. 910ºC temperaturadagi fazaviy o‘tishda χ -1 sakrab oshadi, 1395ºC temperaturadagi erish 17 jarayonida esa sakrab kamayadi. χ -1 (T)-bog‘lanish fazaviy o‘tish temperaturalari orasida chiziqli tabiatga ega. Bu tajribaviy dalil temirning χ(T)-bog‘lanishi Kyuri- Veyss qonuniga bo‘ysinishidan dalolat beradi. Temirning χ -1 (T)-bog‘lanishidan foydalanib, topilgan asosiy magnit xarakteristikalari haqidagi ma’lumot 1.4- jadvalda keltirilgan [8]. 1.4-jadval Toza temirning asosiy magnit xarakteristikalari. Temirning fazalari Qattiq holat Suyuq holatθP ,K С *10 2 , sm 3, K , g -1 µ eff ,µ B θP , K С *10 2 , sm 3, K , g -1 µ eff ,µ B  - Fe (ОЦК) 1053 2,81 3,54 1550-1620 0 С  -Fe (ГЦК) 1100 2,5 3,34 420 5,6 5,0  -Fe (ОЦК) -2027 9,3 6,47 1650-1750 0 С -240 9,0 6,0 Kimyoviy tarkibiga ko‘ra, ko‘pgina minerallar tabiatda asosan kislorod va oltingugurt bilan birikma holda ko‘p uchraydigan birikmalardir. Minerallarning ko‘pgina magnit xossalari oksidlar va gidrooksidlarning miqdori va magnetizmi bilan aniqlanadi. Minerallardagi asosiy magnitofaol elementlar: Fe , Mn , Ni va Co ionlaridir. Tabiatda tarqalishi bo‘yicha temir qolgan elementlarni ancha orqada qoldirib ketadi va shuning uchun temir oksidlari va gidrooksidlarining magnit xossalari alohida e’tiborga molik. Temirning tabiatda kislorod va ikki valentli metallar bilan hosil qiladigan birikmalarida asosan ikki yoki uch valentli (Fe 3+ , Fe 2+ ) ionlari uchraydi. Bunday birikmalar ichida eng soddasi Fe 3+ ioni hisoblanadi, uning elektron kongfiguratsiyasi 3d 5 bo‘lib, bunda 3d-qobiq yarmigacha to‘lgan bo‘lib, elektronlar zichligining sferik taqsimotiga ega. Fe 2+ ionining yuqori spinli holati 3d 6 elektron 18 konfiguratsiyasi bilan xarakterlanadi va bu Xund qoidasiga ko‘ra S=2 spinga mos keladi. 3d-qobiqdagi oltinchi elektronning bo‘lishi orbital momenti L=2 ga, erkin ionning to‘liq momenti esa J=L+S=4 ga olib keladi [ 7 ]. Kristall maydoni Fe 2+ ionning orbital momentini “muzlatadi”, u holda kristall panjaradagi ionning magnit momenti yana faqat spin bilan aniqlanadi. Ikki valentli temir ioni uchun spin-spin o‘zaro ta’sir bilan birgalikda elektron zichligining nosimmetrikligi sababli spin panjarali o‘zaro ta’sir ancha sezilarli bo‘lib qoladi. Temir ionlarining kislorod yoki gidrooksidlar bilan hosil qiladigan ko‘pchilik birikmalari antiferromagnit xossalarni namoyon qiladi. Bunday antiferromagnit xossaga ega bo‘lgan magnetiklar kristall va magnit strukturasiga nisbatan ikki yoki ko‘p panjarali magnetiklar hisoblanadi. Biz odatda ularni A va B panjarali antiferromagnetiklar deb ataymiz. Antiferromagnetiklar panjaralarida joylashgan ionlar va panjaralararo yuz beradigan temir ionlarining almashinuv o‘zaro ta’siri murakkab xarakterga ega bo‘lib odatda, O 2- yoki OH - ionlarini o‘rab turgan elektronlar vositasida amalga oshadi va bunday ta’sirga bilvosita almashinuv o‘zaro ta’sir deyiladi. Bunday bilvosita almashinuv o‘zaro ta’sir xarakterli bog‘lanishga ega bo‘lib, kation-anion- kation bog‘lanish burchagiga (Fe-O-Fe) va ionlar o‘rtasidagi masofaga bog‘liq bo‘ladi [9]. Magnit o‘lchashlar yordamida kristall panjarasidagi Fe 2+ va Fe 3+ ionlarining turli xil konsentratsiyalarda mavjud bo‘lishi mumkin bo‘lgan minerallar masalan biotitlar o‘rganilgan. 1.5- jadval Ba’zi bir moddalar va minerallarning magnit xossalari. Moddaning nomiχ,10 −6sm 3/g Magnit tartiblanish temperaturasi Js,Gs ⋅sm 3/g Hc,Э Ferromagnetiklar va antiferromagnetiklar Ferrigidrit Gyotit Akaganeit Lepidokrokit 150 ¿ 200 120 ¿ 430 - 163 ¿ 245 TN=−265 0C TN=120 0C TN=17 0C 0.4/1.2 ’ 0.20/0.25 ’ - 0.25/0.32 ’ - - - - 19 Ferroksigit Vyustit Magnetit Maggemit Gematit 2440¿ 27500 - 300000 ¿ 200000 0 300000 ¿ 200000 0 80 ¿ 260 TN=−196 0C TN=177 0C TN=−75 0C TC=578 0C TC=675 0C TN=675 0C TM=−20 0C 7/9 ’ - 97/92 ’ 88/83 ’ 0.36 - - 20 15/20 360/7600 Hisoblashlar shuni ko‘rsatadiki, Fe 2+ -Fe 2+ almashinuv o‘zaro ta’siri ferromagnetik hisoblanadi va yetarlicha anizatrop. O‘lchash natijalariga ko‘ra, Fe 3+ -Fe 3+ ionlari o‘rtasida amal qiladigan almashinuv o‘zaro ta’sir antiferromagnitli hisoblanadi. 1.8-rasm. Muskovit (a) va biotit (b) minerallarining χ−1(T) bog‘lanish grafigi. 20 1. 9 -rasm. Klinopiroksenlarda (a) va ortopiroksenlar (b) larda χ ning FeO+MnO larining konsentratsiyasidan bog‘liqligi. Minerallar uchun ancha qiziqarlisi montmorillonit guruhi minerallari hisoblanadi [ 10 ]. Montmorillonitning tuzilish formulasi–Al 2 [Si 4 O 10 ](OH) 2 nH 2 O haqiqatdan ham, tabiiy montmorillonitlar o‘zlarining tuzilishida ko‘plab izomorfli almashinishlarga ega. Tetraedr qismidagi kremniy Al 3+ va Fe 3+ ga almashishi mumkin, oktaedrlardagi alyuminiy esa Fe 3+ , Fe 2+ yoki Mg 2+ ga (1.9-rasm). 1. 1 0 -rasm. Montmorillonitning 3 qatlamli paketi tuzilmasi. 21 Tabiiy montmorillonitlar izomorfli almashinuvi sababli magnit xossalariga ko‘ra, paramagnetiklar hisoblanadi, tadqiqot o‘tkazilishidan montmorillonitning solishtirma magnit qabul qiluvchanligi xona temperaturasida χ=2.5⋅10 −6sm 3/g ni tashkil qilar ekan [1,7,8]. T=300K bo‘lganida Z=4 bo‘lgan nontronitlar uchun χ=20 ⋅10 −6sm 3/g , Z=0.4 bo‘lgan montmorillonitlar uchun χ=7.6⋅10 −6sm 3/g . Shuni ta’kidlab o‘tish lozimki, silikatlarning magnit xossalari almashinuvchi kation turiga sezilarli darajada bog‘liq bo‘lar ekan [,10]. Masalan, temirning umumiy miqdori 4.6% (Fe 2 O 3 bo‘yicha) bo‘lgan montmorillonit uchun T=300 K. da solishtirma magnit singdiruvchanlik: H 2 uchun χ=3.5⋅10 −6sm 3/g , Na–shaklda χ=1.6⋅10 −6sm 3/g , Ca – shaklida χ=2.2⋅10 −6sm 3/g .ni tashkil etadi. Bunday farqlanish, balki, temirning almashinuvchi ionlarini boshqa ionlar tomonidan qisib qo‘yishi bilan bog‘liqdir. Brusitli qatlamning oktaedrlarida Mg 2+ ionlari Al 3+ (Fe 3+ ) ionlariga almashadi, bu esa bu qatlamda ortiqcha musbat zaryad to‘planishiga olib keladi. Xloritlarda Fe 3+ (Fe 2 O 3 bo‘yicha ) miqdori 1 dan 3% gacha, Fe 2+ niki esa 5% dan 40% gacha tebranadi. Magnit xossalari bo‘yicha xloridlar paramagnetiklar hisoblanadi (28% FeO bo‘lganida χ=80 ⋅10 −6sm 3/g ga teng) [ 11 ]. 1.4.Tog’ jinslari tarkibidagi mineriallar - pirit, xal’kopirit va arsenopiritning kristall tuzilishi Pirit. Piritning kimyoviy formulasi-FeS 2 . (nazariy tarkibi-Fe 46.55%, S 53.45%) Uning kristall tuzilishi NaCl- tipidagi (kubik) kristallning tuzilishiga yaqin (1.11-rasm) [6, 12]. Fe atomlari yohlariga markazlashgan kub panjarani xosil qiladi (NaCl strukturasidagi Na atomlari kabi). Ikkilangan S atomlari Cl atomlari o’rnida joylashib, a 0 /2ga siljigan holda yohlariga markazlashgan kub panjarani xosil qiladi. Ikkilangan S atomlarining o’qi fazaviy kub panjara dioganallari bo’ylab (ularni kesmagan holda) yo’nalgan bo’ladi. Fazoviy guruhi- Pa3; panjara davri- a 0 =5.4176Å. 22 1.11-rasm. Piritning kristall tuzilishi. Arsenopirit. Arsenoperitning kimyoviy formulasi-FeAsS (nazariy tarkibi-Fe 34.3%, As46.0%, S19.7%). Kristall panjarada har bir Fe atomi, oktaedr uchlarida joylashgan uchta S va uchta As atomi bilan o’ralgan. Har bir As atomi, tetroedr uchlarida joylashgan uchta Ау atomi va bitta S atomi bilan o’ralgan. O’z navbatida 1.12-rasm. Aresenopiritning kiristall tuzilishi. S atomi uchta Fe atomi va bitta As atomi qurshovida joylashgan (1.12- rasm) [13]. Kristallning singoniyasi-monoklin, fazoviy guruhi-P2 1 /d(C 5 2h ); panjara davrlari- a 0 =9.53, b 0 =5.66, c 0 =6.43Å. 23 Xal’kopirit. Xal’kopiritning kimyoviy formulasi-CuFeS 2 (nazariy tarkibi- Cu 34.64%, Fe 30.42%, S 34.94%). Kristall strukturani sfaleritning (ZnS) elementar yacheykasini c o’q bo’ylab ikkilantirib, Zn atomlarini o’rnini navbat bilan Cu va Fe atomlari bilan almashtirgan holda xosil qilish mumkin (1.13-rasm) [13, 14, 15]. Kristalli singoniyasi-tetragonal; fazoviy guruhi-14 2d (D 12 2d ); panjara davrlari- a 0 =5.24, c 0 =10.32Å. 1.13-rasm. Xal’kopiritning kristall tuzilishi. § 1.5. Paramagnetizmning Van-Flek nazariyasi. Tekshiriladigan namunalarning magnit xossalari ularning paramagnit holatida o‘rganilganligi uchun paramagnit holat nazariyasini qisqacha ko‘rish o‘rinlidir. Ionlardagi kechikib to‘ladigan elektron qobiqdagi elektronlarning energetik sathlari energiyasi E-ni bilgan holda Van-Flek tomonidan ishlab chiqilgan [8,16,17]. Paramagnetizmning kvant mexanik nazariyasi natijalaridan foydalanib, shunday ionlar sistemasi paramagnit qabul qiluvchanlikning temperaturaga bog‘liqligini hisoblash mumkin. Sistema og‘ir ionlardan tashkil topgan deb faraz qilaylik. Sistemadagi har bir ionning asosiy va birinchi uyg‘ongan holat energiyalar farqi issiqlik energiyasidan katta bo‘lganda (  Е >>k Б T) Van-Flek nazariyasi shu sistemaning solishtirma 24 magnit qabul qiluvchanligi uchun quyidagi ifodani beradi: (1. 1 ) Bu yerda: -Avogadro soni; M-berilgan KEMning atomlar massasi; k B - Bolsman doimiysi; T-absolyut temperatura; -Bor magnitoni; -Lande faktori. Lande faktori quyidagicha aniqlanadi: (1.2) (1.1) dagi ikkinchi qo‘shiluvchi temperaturaga bog‘liq bo‘lmaganligi uchun Van-Flek paramagnetizm deyiladi. Undagi - quyidagicha aniqlanadi: (1.3) (1.1) ifodadagi birinchi qo‘shiluvchi magnit qabul qiluvchanlikning temperaturaga bog‘liq qismini, aniqroq qilib aytganda KEM ning kristall panjarasi tugunlarida o‘rtoqlashgan 4f-qobiq elektronlarining magnit qabul qiluvchanligi, ikkinchi qo‘shiluvchiχo -tempraturaga bog‘liq bo‘lmagan qismini ifodalaydi. Demak (1.1) ifodadan ko‘rinadiki, (  Е >>k Б T) shart bajarilganda, yuqori temperatura va kuchsiz magnit maydonida KEM erkin elektronlar sistemasining magnit qabul qiluvchanligi, ionlar asosiy energetik holatining to‘la mexanik moment kvant soni J va temperaturasi T orqali aniqlanar ekan. bo‘lganda (1. 1 ) ifoda klassik Hund formulasiga aylanadi: (1. 4 ) (1. 5 ) 25 Belgilash kiritilsa , (1. 4 ) ifoda Kyurining emperik qonunining analitik ifodasiga aylanadi: (1. 5 ) (1. 4 ) ifoda bo‘yicha kattalik: (1. 6 ) KEM erkin ioni effektiv magnit momentining nazariy qismini aniqlaydi. Bu kattalikni tajribaviy qiymatini aniqlash uchun (1. 5 ) dan topiladigan quyidagi ifodani olish mumkin [ 16 ]: (1. 7 ) KEM ning kondensatsiyalangan (qattiq va suyuq) holatida KEM ionlarining kuchsiz o‘zaro ta'siri, ionlarning magnit o‘zaro ta'siri energiyasiga proporsional bo‘lgan, Kyurining paramagnit temperaturasi deb ataladigan 0P kattalikni (1.1) ifodaning hadi maxrajida T→ (T- θp) almashtirish olish mumkin. Buni hisobga olganda (1. 7 ) ifoda Kyuri-Veyss qonunining analitik ifodasiga aylanadi: (1.8) Temir guruhi elementlari uchun (  Е «k Б T), Van-Flek nazariyasidan bu elementlarning magnit qabul qiluvchanligini hisoblash uchun quyidagi ifodani olish mumkin[16]: (1. 9 ) Agar bu ifodada : (1.1 0 ) Belgilash kiritilsa, (1. 9 ) ifodadan yana (1.8)-Kyuri-Veyss qonuni ifodalarini olish mumkm. (l. 7 ) ifoda quyidagicha belgilash kiritib (1.1 1 ) olingan: (1.1 1 ) 26 Bu ifoda yordamida TGM erkin ionlardagi 3d-qobiq magnit momentining qiymatini nazariy hisoblash mumkin. (1.1 1 ) belgilashdan olinadigan (1. 7 ) bilan aynan bir xil bo‘lgan ifoda yordamida esa TGM ionlari magnit momentini tajribada aniqlash mumkin [17, 18] . Shuni alohida qayt qilish kerakki, (1.11) ifoda bilan aniqlangan ning qiymati tajriba natijasidan ancha katta bo‘lib chiqdi. Buning sababi, TGM ning kristall holatida tugunlar 3d-elektronlar, shuningdek, ularning magnit momenti (orbita), qo‘shni tugunlardagi ionlarning kuchli magnit maydoni ta'siridan yaxshi himoya qilinmagan. Natijada ion magnit momentining orbital tashkil etuvchisi aniq bir yo‘nalish olib muzlab qoladi. Orbital momentning kristall bilan bog‘lanish energiyasi ion ichidagi spin-orbital bog‘lanish energiyasidan ancha katta bo‘ladi. Shu tufayli magnit momentning (1.11) dagi orbital tashkil etuvchisi, ionlar metal ichida bo‘lganda (ya’ni ular erkin bo‘lmaganda) hisobga olmaslik darajada kichik deb hisoblash mumkin [19]. Bu holda (1.11) qo‘yidagi ko‘rinishga keladi: (1.12) Agar multipletlik 2S+1 yoki 3d-qobiqdagi juftlashmagan ionlar soni N va S- aniq S-bo‘lsa misolning qiymatini quyidagi ifodadan ham topish mumkin.(S=N/2): (1.1 3 ) § 1. 6 . Oddiy (temperaturaviy) va differensial qizdirish egri chizig‘ini olish usuli. Oddiy qizdirish egri chizig‘ini olish uchun quyidagi tajriba o‘tkaziladi. O‘rganilayotgan modda (mineral) maxsus tiglga joylashtiriladi, elektr isitgich pechga qo‘yilib bir xil va tekis qizdiriladi (1.14–rasm). Qizitish jarayonida ma’lum temperatura oralig‘ida (25 0 C dan 1000 0 C gacha) doimiy vaqt oralig‘ida o‘rganilayotgan namunaning temperaturasi o‘lchanadi [20-24]. 27 1.14–rasm. Oddiy termoparali termik asbobning sxemasi. 1–termopara; 2–tekshirilayotgan modda solingan tigl; 3–elektrli qizdirish pechi; 4–temperaturali galvanometr. Namunadagi temperaturani Le–Shatele tomonidan ilk bor tavsiya etilgan oddiy termopara yordamida tez va aniq o‘lchash mumkin [25]. Termopara bir xil qalinlikdagi turli metallardan iborat simlardir, qorishmalardan (termoelektrodlar) iborat bo‘lib ikki kanalli farfor trubkaga joylashtirilgan va ularning oxiri birlashtirilgan. Termopara elektrodlarining ulangan joyi qizitiladigan moddaga qo‘shilgan joyi “issiq ulanma” kiyiladi, simlarning qarama–qarshi tomoni o‘lchagich galvanometrlarga ulangan, bu o‘zgarmas temperaturada (0 yoki +25 0 C) joylashgan bo‘lib “sovuq ulanma” deyiladi. Sanoatda qo‘llaniladigan ko‘pchilik termoparalardan (xromel–alyumel, nikel– nixrom, xromel–kopel) termik tahlil amalyotida ko‘proq platinarodiy – platinali termopara ishlatiladi, uning bitta elektrodi platina va 10% rodiy qorishmasidan iborat, ikkinchisi faqat platinadan iborat. Bu termoparaning yutug‘i katta idell EYUK ga ega [26]. O‘rganilayotgan modda temperaturasi o‘lchovlari natijasi grafikka tushirilib abssissa o‘qi bo‘yicha qizdirilish vaqti va ordinata o‘qi bo‘yicha esa modda temperaturasi joylashtiriladi. Shu tartibda olingan T=f(t) bog‘lanish egri chizig‘i olinadi. Umumiy hollarida u to‘g‘ri chiziq (1.15–rasm) holatiga ega bo‘lib, ma’lum burchak ostida abssissaga qarab boradi. Namunaning temperaturasi ko‘tarilishini uzluksiz ifodalab turadi. 28 1.15–rasm. Kaolinning oddiy (temperaturaviy) qizitish egri chizig‘i. Faqat alohida hollardagina oddiy qizdirish egri chizig‘ining o‘sishi to‘g‘ri chiziqli bog‘lanishdan chetlashish hollari kuzatiladi. Bu hollar temperaturaning oshishi yoki kamayishidan dalolat beradi. Bu paytda moddada endotermik yoki ekzotermik o‘zgarishlar va reaksiyalar sodir bo‘ladi. Bitta mineralga bir necha o‘zgarish va reaksiyalar xarakterli bo‘lib bu issiqlik ajralish va yutilish bilan bog‘liq bo‘lib oddiy qizdirish egri chizig‘ining shakliga tasir qiladi. Termik jarayonlar tabiiy moddalarda ko‘p hollarda issiqlik o‘zgarishining kamligi natijasida qizdirish egri chizig‘idagi o‘zgarishlar yetarlicha ifodalanmaydi. O‘rganilayotgan obyektga aniq ifodani aks ettirish uchun DTT usuli qo‘llaniladi. Bu holatda ekspriment quyidagicha o‘tkaziladi. Pechda bir vaqtda turli simmetrik joylashgan tigllardagi o‘rganilanilayotgan modda va etalon qizdiriladi. Ikkala sinovning ham temperatura o‘zgarishi differensial termoparalar yordamida o‘lchab boriladi va ularning farqi vaqt funksiyasi ko‘rinishida ( ∆ T = f ( t ) ¿ ifodalanadi. R. Austen (1899) va A.A. Baykovlar (1910) tomonidan taklif etilgan termoparalar galvanometr orqali bir–biriga to‘g‘ri ulangan ikkita oddiy termoparadan iborat [27]. Bitta oddiy termoparaning issiq kovshari umumiy holatda differensialining bir qismi o‘rganilayotgan moddaga, ikkinchi kovshari esa – etalon joylashgan muhitga joylashtiriladi. Etalon sifatida turli kimyoviy birikmala ishlatiladi. Etalon termoinertli modda bo‘lishi kerak. (1.16–rasm) 29 1.16-rasm. Differensial termoparali termik asbobning sxemasi. 1 o‘rganilayotgan modda; 2–etalon (termik jihatdan inert bo‘lgan modda); 3–differensial termopara ; 4-galvonometr. Agar qizitish jarayonida o‘rganilayotgan namuna va etalon sifatida ishlatilayotgan modda bir xil temperaturaga ega bo‘lsa differensial termoparaning ikkala tomonidan ham hosil bo‘layotgan termotoklar (EYUK) bir–birini kompensatsiyalaydi va galvanometr hech qanday o‘zgarish ko‘rsatmaydi. Galvanometr termopara zanjirida elektrotok borligini namunadagi issiq kovshar temperaturasi etalondagi issiq kovshar temperaturasidan farq qilganda ko‘rsatadi. Elektrotok kattaligi namuna va etalon o‘rtasidagi temperatura farqi kattaligiga bog‘liq. Odatda differensial egri chiziq ya’ni temperaturaning vaqtga bog‘lanishi potensiometr yordamida qayd qilib boriladi va 1.17-rasmda keltirilgan. 1.17 - rasm. Qizdirilgan kaolinning differensial egri chizig‘i (DTT). 30 Differensial qizdirish egri chizig‘i termik effektlar borishi bilan xarakterlidir, bu esa shartli nol holatdan boshlab temperaturaning oshishi bilan yuqoriga yoki pastga egri chiziqdan chetlanishiga bog‘liq. Issiqlik yutishi bilan bog‘liq bo‘lgan termik effektlar egri chiziqdan pastga chetlanish bilan issiqlik ajralib chiqishi bilan boradigan chetlanishlar esa yuqoriga chetlanish bilan bog‘liq [22-24]. Differensial egri qizdirish egri chizig‘i ko‘pincha mineral termogrammasi yoki DTT–deb nomlashadi. Shuni aytish kerakki, oddiy DTT egri chizig‘i vaqt koordinatasi abssissda ifodalanadi, ularning tahlilini temperatura bilan bog‘liq holda o‘tkazish qulay. Vaqt koordinatasidan temperatura koordinatiga o‘tish oson bajariladi ichki temperatura vaqt funksiyasi hisoblanadi. Ko‘p hollarda termik qurilmalarda qizitish temperaturasini har 100 0 C zarur holatda 50 0 C yoki 20 0 C oralig‘ida o‘lchash imkoniyati mavjud. Bu qo‘shimcha strelkali pirometrli millivoltmetr yordamida amalga oshiriladi. Temperatura o‘lchashning u yoki bu usuli tadqiqotning aniq masalalari bilan belgilanadi. Agar termik effektlarda boshlang‘ich va oxirgi temperaturalarni aniq olish kerak bo‘lsa temperatura o‘lchami namunalarda o‘tkaziladi. Etalondagi qizitish temperaturasini aniqlashdagi o‘zgarishlar temperaturasi ahamiyati aniqligini aniq aniqlab bo‘lmaydi. Bu holatda faqat termik effektlar o‘tish temperaturasi aniqlanadi. Differensial egri qizitish faqat namuna va etalon o‘rtasidagi reaksiya tezligi yuqori darajaga erishgan vaqtdagi temperatura farqini ko‘rsatadi (1.17–rasm). § 1.7. Tadqiqot muammosining qo‘yilishi. Yuqorida keltirilgan adabiyotlar sharhidan shu narsa kelib chiqadiki, tog‘ jinslari minerallar: markazit va gematitlarning tarkibida asosiy magnitoaktiv element temir hisoblanadi. Bugungi kungacha toza TGMning magnit xossalari ularning qattiq holati erish jarayoni va suyuq holatini qamraydigan yuqori temperaturalarda yetarli darajada o‘rganilgan. Amm o ularning boshqa nomagnit metallar bilan hosil qilgan murakkab birikmalarining magnit xossalari yuqori temperaturalarda ya’ni ularning paramagnit holatida o‘rganilmagan. Bu minerallarning yuqori temperaturalarda (20-850°C) olingan magnit xossalari 31 haqidagi tajribaviy ma’lumotlar, ulardagi 3d-qobiq elektronlarining magnit o‘zaro ta’sir tabiatini ularning elektron tuzilishi va paramagnit xossalari haqidagi nazariy tasavvurlarni yuqori temperaturalarda yanada takomillashtirish uchun zarurdir. Yuqoridagi fikrlarni inobatga olgan holda quyidagi vazifalarni bajarish ushbu magistrlik dissertatsiyasi ishining asosiy maqsadi hisoblanadi: I-bobga doir xulosalar Magistrlik dissertatsiyasi ishida tadqiq qilinadigan obyektlarga doir bo‘lgan, ularning quyidagi xossalarini ilmiy adabiyotlarda o‘rganilganlik darajasiga sharh berilgan: 1. Temir guruhi metallarining magnit xossasi, elektron tuzilishi va kristall strukturasi; 2. Paramagnetizmning Van-Flek nazariyasi; 3. Temir guruhi metallarining paramagnit xossalari. 32 II BOB. TADQIQOT USULI VA QURILMASI. § 2.1. Magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchash usullari. Ko‘rilayotgan masalaning xarakteriga qarab magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchashning bir necha xil usullari qo‘llaniladi. Moddalarning magnit xarakteristikalarini tekshirishda ularga magnit maydonning ta’siriga bog‘liq ravishda bir necha xil tekshirish usullari mavjud [8, 28-30]. Kuchsiz magnit xossasiga ega bo‘lgan moddalarning paramagnit qabul qiluvchanligini tekshirishda usullar ikki guruhga bo‘linadi. Birinchi guruhga o‘zaro yoki o‘zinduksiya koeffitsiyentining o‘zgarishini aniqlaydigan usullar kiradi. Bu usullar o‘zining eksperimental jihatidan qiyinligi sababli keng qo‘llanilmaydi. Ikkkinchi guruhga kirgan usullar bir jinsli bo‘lmagan magnit maydoniga kiritilgan namunaga ta’sir qiluvchi mexanik kuchni o‘lchashga asoslangan. Umumiy fizika kursidan ma’lumki [31], magnit maydoni bir jinslimasligi faqat x o‘qi bo‘ylab yo‘nalgan bo‘lsa, unga shu yo‘nalish bo‘yicha namunaga quyidagi kuch ta’sir qiladi: Fx=V⃗M y( ∂⃗H y ∂x ) , (2.1) Bu yerda V – namuna hajmi, ⃗M y - y o‘qi bo‘yicha namunaning magnitlanish vektori, ( ∂⃗H y ∂x ) - magnit maydon kuchlanganligi gradiyentining x yo‘nalishidagi tashkil etuvchisi. Bunda Fx -kuch elektromagnit magnit o‘qiga perpendikulyar deb hisoblanadi. Ma’lumki, ⃗M -magnitlanishning maydon kuchlanganliga nisbati hajmiy magnit qabul qiluvchanlik deyiladi: χV= M H , 33 Ko‘pincha magnetiklarni xarakterlash uchun hajmiy magnit qabul qiluvchanlik o‘rniga solishtirma magnit qabul qiluvchanlik χ ishlatiladi: χ=χV¿ ρ¿ ¿ ¿ , (2.2) ρ - modda zichligi. x o‘qi bo‘yicha ta’sir qiluvchi kuch (2.1) ni solishtirma magnit qabul qiluvchanlik orqali quyidagicha ifodalaymiz: F=m χV ρ H y( ∂H y ∂x )= mχH y( ∂H y ∂x ) , (2.3) (2.3) ifoda ikkinchi guruh usullari yordamida magnit qabul qiluvchanlikni aniqlashda asosiy formula hisoblanadi. Bu guruhda keng tarqalgan usullar ikkita: 1. Guining integral usuli, 2. Faradeyning differensial usuli. Gui usulini qo‘llashda katta o‘lchamli namunalar ishlatiladi. Bu holda silindr shaklidagi namuna elektromagnit qutblar orasiga shunday joylashadiki, bunda uning bir uchi eng kichik kuchlanishli maydonda (H 1 =0), ikkinchi uchi maksimal kuchlanishli maydonda (H 2 =0) turadi. Bu holda namunaga tas’ir qiluvchi kuch quyidagi ifoda bilan aniqlanadi: Fx= 1 2 χS (H 2 2− H 1 2) Bunda: S – silindrning ko‘ndalang kesim yuzi. Demak, Gui usulida agar H 2 ning qiymati ma’lum bo‘lsa, x ni topish, F x ni topish bilan hal bo‘ladi. Biroq Gui usuli quyidagi kamchiliklarga ega: 1. Bu usul katta o‘lchamli namunalarda foydalaniladi. Bu iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq emas. Masalan, qimmatbaho va radioaktiv metallarning ko‘p miqdorini namuna tayyorlashga to‘g‘ri keladi. 2. Konteynerlarda tekshirilayotgan namuna va etalon bir jinsli joylashtirilishi zarur. 34 Faraday usuli esa bu kamchiliklardan holi, bu usulda kichik o‘lchamdagi namunalardan foydalanish mumkin va (2.3) da H y( ∂H y ∂x ) nisbat o‘zgarmas deb hisoblash mumkin. (2.3) bilan magnit qabul qiluvchanlikni hisoblash uchun maydon gradiyenti qiymatini bilish kerak. Buni to‘g‘ridan–to‘g‘ri aniqlash mumkin emas. Shuning uchun Faradey usulidan odatda nisbiy usul sifatida foydalaniladi. Tajriba vaqtida magnit maydonning aynan bir sohasiga (H y( ∂H y ∂x )=const ) bo‘lgan namuna va qabul qiluvchanligi oldindan ma’lum bo‘lgan modda etalon navbatma–navbat joylashtiriladi. Bu shartlarni hisobga olgan holda (2.3) dan quyidagi ifodani hosil qilamiz: χ= met m χet Fχ Fet , (2.4) Tajriba shart–sharoitlari qulay bajarilgan holda bu usul yuqori aniqlik bilan solishtirma magnit qabul qiluvchanlikni ( χ ) o‘lchashga imkon beradi. Bundan shunday xulosa kelib chiqadiki, yuqori temperaturalarda solishtirma magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchash uchun Faradey usuli qulaydir. Ushbu ishda shu sababli Faradey usulidan foydalaniladi. §2.2. Yuqori temperaturalarda magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchash qurilmasining tuzilishi va ish prinspi. Tekshirilayotgan masalaning qo‘yilishiga qarab xilma–xil qurilmalar yasalgan. Bu qurilmalar bir qatorda ishlarda [8, 29-32] yoritilgan. Ushbu qurilmaning asosiy qismi 2.1–rasmda keltirilgan bo‘lib, u vertikal mayatnikli tarozi, elektromagnit qizdirgich va vakuum kamerasidan iborat. Uning asosiy qismi vertikal mayatniksimon magnit tarozidir. 2.2–rasmda keltirilgan mayatniksimon tarozi 5–agat chuqurchalariga uchlari kirib turadigan 4–korund ignalarga tayanib uning 11–osmasi vertikal holda turadi. Bu mayatniksimon tarozi faqat x o‘qi bo‘ylab o‘tadigan gorizontal atrofida erkin tebrana oladi. Tarozining sezuvchanligi 3–yuk yordamida uzaytirilishi mumkin. 35 Tarozining asosiy elementi diametri 2mm bo‘lgan molibden simdan yasalgan 11– osma bo‘lib 9–sanga yordamida 8–diskka mahkamlangan. Osmaning pastki uchida tekshiriladigan namuna solingan tigel joylashadigan molibdendan yasalgan 12– konteyner o‘rnatilgan. 8–diskka 17–20 dyural sterjendan iborat krestovena o‘rnatilgan bo‘lib, u tarozi yelkasi rolini bajaradi. Krestovenaning uchlariga, 7– salenoidlar maydoni bilan o‘zaro ta’sirlashadigan 6–doimiy magnitlar mahkamlangan. Vakuuum kamerasining yuqori asosiga o‘rnatilgan vertikal ustundagi agat chuqurlariga kirib turgan korund nina uchlariga tayanib erkin aylana oladigan 13–sterjenga 2-ko‘zgu mahkamlangan. Ko‘zgu orasidagi 10– ayri plastinkaga, mayatnikning yuqori qismiga gorizontal sterjenga molibden mahkamlangan sim kirib turadi. Simning uzunligi 15–yoritgich, 2–ko‘zgu va 16– shkala orasidagi masofa shunday tanlanganki, shkala bo‘ylab siljiydigan shu’ladagi ipning siljishidagi, 11–osma uchidagi tekshirilayotgan modda namunaga kontrynerning magnit maydoni ta’siridagi siljishi 120 marta kuchaygan holda aks etadi. Tarozining muvozanatdan chetlanishini qayd etish prinspi quyidagicha (2.2 – rasmga qarang). Yoritgichdan ko‘zguga yorug‘lik tushib va undan qaytib qismlari nomagnit materiallardan yasalgan. Tarozi sistemasi tebranishlarni tez so‘ndirish uchun u moyli demfer 23 bilan ta’minlangan kuzatish shkalasiga tushadi. Magnit maydoni 24 ulanganda maydon tomonidan namunaga ta’sir qiluvchi kuch osmani chetlashtiradi va shu’la shkala bo‘yicha o‘rta nol holatdan siljiydi. 17–20 solenoidlardagi tok kuchining o‘zgarishi bilan (R33–qarshiliklar magazini yordamida) osmani dastlabki nol o‘rniga qaytaruvchi moment hosil qilinadi va shu’la dastlabki nol nolatga qaytadi. Solenoidlar zanjirdagi etalon qarshiligidagi kuchlanish tushuvi salenoidlardagi tokka proporsional bo‘lib, raqam ko‘rsatgichli elektron voltmetr (VK–2-20) yordamida o‘lchanadi. Solenoiddagi tokning manbai sifatida U 199 rusumli o‘zgarmas tok stablizatori ishlatiladi. F x ~U bo‘lganligi uchun (2.4) dan quyidagini topamiz: 36 χ= met m χet( U t− U tigt U − U tig ) , (2.5) bu yerda, U t va U tigt –t temperaturada tekshiriladigan namunali va namunasiz tigellar uchun solenoid zanjirlaridagi etalon qarshiliklarda kuchlanishlar tushuvi, U va U tig temperaturada etalonsiz tigellar uchun kuchlanishlar tushuvi. 2.1–rasm. Metallar va qotishmalarning qattiq va suyuq holatlarida magnit qabul qiluvchanligini o‘lchash qurilmasi (ishlash prinspi matnda tushuntirilgan). 37 2.2–rasm. Yuqori temperaturalarda magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchovchi mayatniksimon magnit tarozi. 38 Etalon sifatida Mor tuzi ( FeSO 4 (NH 4 )SO 4 6H 2 O ) ishlatiladi. Uning T uy temperaturasidagi solishturma magnit qabul qiluvchanligining temperaturaga bog‘liqligini quyidagicha:χet= 9500 ⋅10 −6(T+1) sm 3 g -1 , ( 2.6 ) Qizdirgich. Namuna solishtirma magnit qabul qiluvchanligining temperaturaga bog‘liqligini o‘rganish uchun 2.2–rasmdagi kamera ichida kesimi ko‘rsatilgan 17– trubkasimon qizdirgichdan foydalaniladi. U bifilyar holda grafitdan yasalgan bo‘lgani uchun undan o‘tgan tokning maydoni konteynerga ta’sir qilmaydi. Namuna joylashtiriladigan o‘zgarmas izotermik temperatura sohasini olish uchun isitgich beriliy oksididan tayyorlangan silindr ekran (15) bilan o‘rnatilgan. Shunday holda isitgich ichida uzunligi 25mm bo‘lgan bir jinsli temperatura sohasi hosil bo‘ladi. Isitgich suv bilan sovutiladigan mis (20)ga mahkamlangan va qisqichlarga quvvati 40 kVt bo‘lgan Tammon transformatorning ikkinchi o‘rami o‘ralgan. Qizdirgich ichidagi temperatura shu transformatorning birinchi o‘ramiga ulangan TNN–40 o‘zgaruvchan kuchlanish 1700 0 C da 8 kVt ni tashkil etadi. Temperaturani o‘lchashda volfram–reniy VR-5 va VR–20 tarkibli simlardan differensial tipda tayyorlangan 13–termoparadan foydalaniladi. Termoparaning sovuq kavshari “Nu1–V“ rusumli termostat ichidagi 0 0 C sharoitda issiq kavshari esa konteyneri ostiga undan 2 mm pastda joylashtiriladi. Termo EYUK ni qayd etish bir vaqtda VK–2-20 rusumli elektron voltmeter va PP –63 potensiometri vositasida amalga oshiriladi. Tajriba sharoiti uchun termoparani darajalash temirning erish temperaturasi (1540 0 C) va polimorf o‘tishlar temperaturalari [ α− γ(910 0C ),γ− β(1320 0C) ]. Bi erish temperaturasi (270 0 C), ba’zi qattiq eritmalarning Kyuri temperaturalari [Cu25.5 - Ni74.5% (95 0 C) va Co21 – Ni79 at %(595 0 C)], hamda Co, Fe, Ni larning Kyuri nuqtalari (Co–1130 0 C, Fe – 768 0 C, Ni – 358.2 0 C ) bo‘yicha amalga oshirladi. Namuna temperaturasining termopara temo EYUK bilan shu tartibda aniqlangan bog‘lanish (darajalash egri chizig‘i) 2.3–rasmda ko‘rsatilgan. 39 Elektromagnit. Magnit maydoni hosil qilish uchun FL–1 laboratoriya elektromagnit ST–2000 o‘zgaruvchan kuchlanish stablizatori, to‘g‘rilagich va filtr bloklarini o‘z ichiga olgan tok manbaiga ulandi. Magnit maydon qiymatini nazorat qilish elektromagnit zanjiriga ketma–ket ulangan etalon qarshilikdagi kuchlanish tushishini VK–220 rusumli elektron voltmetr yordamida o‘lchash yo‘li bilan amalga oshiriladi. 2.4–rasm. Elektromagnit qutblari. 402.3 – rasm. Volfram–reniy termoparaning darajalash chizig’i 2.5-rasm. Bo‘ sh tigel uchun (kompensatsiya toki) uning tigelning maydondagi holatiga bog‘lab o‘rganish grafigi. Bir jinsli bo‘lmagan magnit maydoni hosil qilish uchun elektromagnit o‘zagiga 2.4–rasmda vertikal kesimi ko‘rsatilgan maxsus shkaladagi qutblar mahkamlangan. Bunday shkaladagi qutblar orasiga x o‘qi bo‘ylab 12 mm sohada H y( ∂H y ∂x ) ifodaning qiymati o‘zgarmas qoladi. O‘lchashlarda xuddi mana shu sohaga etalon va namuna (konteyner) joylashtiriladi. Buni bo‘sh tigel uchun F x ga proporsional bo‘lgan J k –qiymatini tigel holatini elktromagnit qutblari orasida aniqlovchi x koordinataga bog‘lanishini 2.5–rasmda keltirilgan. Vakuum kamerasi. Magnit tarozi va isitgich suv bilan sovitiladigan vakuum kamerasi ichida joylashtirilgan kamera quyidagi qismlardan iborat (2.1–rasm ). 1– archali qalpoq, darchasi 3–organik shisha (ko‘zguga tushgan va qaytgan nur o‘tadigan ) bilan yopilgan bo‘lib , u 8–taglikka mahkamlanadi. Ichidan suv oquvi sovutgich–emeyevik taglik ostiga o‘ralgan. Kameraning 10–nay orqali kameradan havo so‘rib olinadi. Yoki unga geliy gazi kiritiladi. 14–suv kuylagi, 18–flanes, 19– taglik, 17–qizdirgich va 20–tok ulagichlar suv yordamida sovutiladi. 41 Kameradagi vakuum forvakuum nasosi VN–2 MG va vakuum agregat ( VA–01–1) yordamida hosil qilinadi. Kamerada vakuum (10 -4 mm simob ustuni) hosil qilingandan so‘ng tekshirilayotgan namunaning bug‘lanishini oldini olish uchun 0,1–0,2 atm. Ortiqcha bosimidagi spektral jihatdagi sof geliy solinadi. § 2.3. Magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchash xatoliklari. Tajriba asosida magnit qabul qiluvchanlikni (2.5) ifoda yordamida hisoblanadi. Bu ifoda asosida yo‘l qo‘yiladigan xatolikni topish uchun uni logarifmlash va differensiallashdan so‘ng nisbiy xatoni topish uchun quyidagi ifodani topamiz: Δχ χ = | Δm et m et |+| Δm m |+| Δχ et χet |+| ΔU t U t |+| ΔU U |+ 2| ΔU tig U tig | (2.7) Bundagi har bir xatolikni baholaymiz . | Δm et met | , |Δm m | lar analitik tarozining tortish aniqligi bilan aniqlanadi va xatolik 0.02 – 0.03 % dan oshmaydi. | Δχ et χet | etalonning xona temperaturasidagi magnit qabul qiluvchanligini aniqlanishi darajasiga bog‘liq bo‘lib , 0,2 % dan oshmaydi. Etalon qarshilikda kuchlanish tushishini o‘lchashdan xatolik VK–220 voltmetrning aniqlik sinfi va kompensatsiya vaqtida shkaladagi shu’la chizig‘ini ko‘z bilan kuzatishdagi noaniqlik ( ±0,2 mm) bilan bog‘liq. | ΔU t Ut | , | ΔU tig Utig | , |ΔU U | larning maksimal qiymati mos ravishda 0,3 %, 0,4 % va 0,6 % dan oshmaydi. Shunday qilib, (2.7) bo‘yicha nisbiy xatolik |Δχ χ | 2% dan oshmaydi. Ikkinchi tomondan quyidagi sabablar ham o‘lchash xatoligini oshiradi. 42 1. Konteynerning har safar elektromagnit qutblari orasida aynanH y( ∂H y ∂x )=const bo‘lgan sohasiga aniq tushmasligi ( ± 0,2 mm ). 2. Elektromagnit orqali bir xil tok berishdagi xatolik. 3. Namunalarning yuqori temperaturadagi bug‘lanishi. 4. Namuna temperaturasini o‘lchashdagi xatolik ( ± 0,5 0 C) . Shu sabablar bo‘yicha xatoliklarni baholash shuni ko‘rsatadiki, ularga mos ravishda 0,1 % , 0,05 % , 0,3 % va 0,01 % . Shunday qilib, umumiy nisbiy xatolik 2,5–3 % dan oshmaydi. 43 III BOB. Tadqiqot natijalari va ularning tahlili. 3.1.Pirit, arsenopirit va xal’kopirit minerallarining magnit qabul qiluvchanligini yuqori temperaturalarda o’lchash natijalari. Pirit va arsenopiritning χ(T)-bog’lanishi 20-850ºC temperaturalar oralig’ida, xal’kopiritniki esa 500-900ºC temperaturalar oralig’ida o’lchandi. O’lchash natijalari χ(T) va χ -1 (T)-bog’lanishlar ko’rinishida mos ravishda 3.1 va 3.2- rasmlarda keltirilgan. 3.1-rasmni tahlil qilish shuni ko’rsatadiki, barcha o’rganilgan namunalarning magnit qabul qilivchanligi temperature oshishi bilan kamayadi. 3 .1-rasm. Pirit (1), arsenopirit (2) va xal’kopirit (3) uchun χ(T)- bog’lanishlar. 44 3.2-rasm. Pirit (1), arsenopirit (2) va xal’kopirit (3) χ -1 (T) –bog’lanishlar (2-namuna uchun χ-ning qiymati 4·10 -5 gr/cm -3 ni ayirish bilan topiladi). Pirit-FeS 2 . Piritning χ -1 (T)-bog’lanishi (3.2-rasm, 1-grafik) murakkab tabiatga ega: temperatura oshishi bilan, χ -1 –ning qiymati 20-450ºC temperaturalar oralig’ida chiziqli ravishda oshadi; 450ºC temperaturada sakrab kamayadi; 450- 510ºC temperaturalar oralig’ida nochiziqli ravishda oshadi va 510ºC temperaturada sakrab oshadi; 510-570ºC temperaturalar oralig’ida chiziqli ravishda oshadi va 570º С temperaturada sakrab oshadi; 570-670ºC temperaturalar oralig’ida chiziqli ravishda oshadi; 670ºC temperaturada sakrab kamayadi, keyin esa chiziqli ravishda oshadi [33, 34]. 3.2-rasmda (1-grafik) ko’rinib turibdiki, piritning tajribaviy χ -1 (T)- bog’lanishi 450-510ºC, 510-570ºC, 570-670ºC va 670-850ºC temperaturalar oralig’ida chiziqli tabiatga ega. Bu tajribaviy dalil shu temperaturalar oralig’ida 45 piritning χ -1 (T)-bog’lanishi (1.12) ko’rinishdagi Kyuri-Veyss qonuniga bo’ysinishidan dalolat beradi. Arsenopirit-FeAsS. Arsenopiritning χ -1 (T)-bog’lanishi (3.2-rasm, 2-grafik) ham murakkab tabiatga ega: temperatura oshishi bilan, χ -1 (T)- qiymati 20-480º С temperaturalar oralig’ida chiziqli ravishda oshadi; 490-550º С temperaturalar oralig’ida nochiziqli ravishda oshadi; 560-680º С va 680-850º С temperaturalar oralig’ida chiziqli ravishda oshadi; 480º С 550º С temperaturalarda sakrab ortadi; 680º С temperaturada esa sakrab kamayadi. 3.2-rasmdan(2-grafik) ko’rinib turibdiki, arsenopirit uchun χ -1 (T) tajribaviy bog’lanishi 480-550ºC, 560-670ºC va 680-850ºC temperaturalar oralig’ida chiziqli tabiatga ega. Bu tajribaviy dalil arsenopirit uchun χ(T)-bog’lanishning Kyuri- Veyss qonuniga bo’ysinishidan dalolat beradi. Xal’kopirit-CuFeS 2 . Xal’kopirit uchun χ -1 (T)-bog’lanishni (3.2-rasm, 3- grafik) tahlil qilish shuni ko’rsatadiki, u pirit va arsenopiritning χ -1 (T)- bog’lanishiga nisbatan oddiy tabiatga ega: temperatura oshishi bilan, χ -1 (T)- qiymati 600-800º С va 800-900ºC temperaturalar oralig’ida chiziqli ravishda oshadi; 800º С temperaturada sakrab kamayadi. Xal’kopiritning χ -1 (T)-tajribaviy bog’lanishi 600-800ºC va 800-900ºC temperaturalar oralig’ida chiziqli tabiatga ega. Tekshirilgan namunalarning χ -1 (T)-bog’lanishlarida yuz beradigan, yuqorida bayon qilingan murakkab o’zgarishlarni, §1.4 da bayon qilingan, toza temirning χ -1 (T) bog’lanishiga tayanib quyidagicha tushuntirish mumkin: o’rganilgan namunalarning magnit xossasini, ularning tarkibiga kiruvchi, magnitfaol komponenta-temir xosil qiladi. Chunki, namunalarning tarkibiga kiruvchi boshqa komponentalar (S,As,Cu) nomagnit (kuchsiz magnit xossali) elementlar hisoblanadi. Demak, o’rganilgan namunalarning χ -1 (T)- bog’lanishida ma’lum temperaturalarda yuz beradigan anomal’ o’zgarishlar, ulaning tarkibiga kiruvchi toza temirda yuz beradigan magnit va polimorf (strukturaviy) fazaviy o’tishlar bilan bog’lab quyidagicha tushuntirish mumkin: piritda 500ºC temperaturada ferromagnit-paramagnit magnit fazaviy o’tish, 570ºC va 670ºC temperaturalarda 46 esa, mos ravishda, HMK→YoMK va YoMK→HMK strukturaviy fazaviy o’tishlar yuz beradi [36,37]. Bu fazaviy o’tishlar piritning χ -1 (T)-bog’lanishida, shu temperaturalarda sakrab o’zgarish ko’rinishida aks etadi. Arsenopiritda 480ºC temperaturada ferromagnit-paramagnit magnit fazaviy o’tish, 550ºC va 650ºC temperaturalarda esa, mos ravishda, HMK→YoMK va YoMK→HMK strukturaviy fazaviy o’tishlar yuz beradi. Xal’kopiritda 800ºC temperaturada kristall panjarada YoMK→HMK strukturaviy o’tish yuz beradi. Bu fazaviy o’tishlar arsenopirit va xal’kopiritning χ -1 (T)-bog’lanishlarida (3.2-rasm, 2 va 3- grafiklar), shu fazaviy o’tish temperaturalarida, sakrab o’zgarishlar ko’rinishida aks etadi. §3.2. Gematit va markazit minerallarining yu q ori temperaturadagi magnit qabul qiluvchanligi. Gematit va markazit minerallarining χ(T)-bog’lanishi 70-1000ºC temperaturalar oralig’ida o’lchandi. O’lchash natijalari χ(T) va χ -1 (T)-bog’lanishlar ko’rinishida mos ravishda 3.3 va 3.4-rasmlarda keltirilgan. 3.4-rasmni tahlil qilish shuni ko’rsatadiki, barcha o’rganilgan namunalarning magnit qabul qilivchanligi temperature oshishi bilan kamayadi. Gematitda 70-1000 0 C temperaturalar oralig’ida temperatura oshishi bilan chiziqli ortadi, 670 0 C da esa χ−1(Т) ning tikligi oshadi. Bu tajribaviy dalil gematitda χ−1(Т) bog’lanish 670-1000 0 C temperaturalar oraliqlarida chiziqli Kyuri-Veyss qonuniga bo’ysinishidan dalolat beradi [33,38,39]. Markazit mineralida χ−1(Т) 650-810 0 C temperaturalar oralig’ida temperatura oshishi bilan chiziqli ortadi (3.6-rasm), 810 0 C da esa χ−1(Т) ning tikligi oshadi bu esa o’z navbatida χ ning kamayishidan dalolat beradi va nihoyat 900-1000 0 C temperaturalar oralig’ida yana chiziqli ravishda ortadi. Bu tajribaviy dalil markazitda χ−1(Т) bog’lanish 650-810 0 C va 900-1000 0 C temperaturalar oraliqlarida chiziqli Kyuri-Veyss qonuniga bo’ysinishidan dalolat beradi. 47 3.3-rasm. Gematit -Fe 2 O 3 ning χ(T) bog’lanish grafigi. 48 3.4 -rasm. Gematit -Fe 2 O 3 ning χ−1(T) bog’lanish grafigi. 3.5-rasm. Markazit -FeS 2 ning χ(T) bog’lanish grafigi 3.6-rasm. Markazit -FeS 2 ning χ−1(T) bog’lanish grafigi. Gematitning 670 0 C da va markazitning esa 810 0 C dagi χ−1(Т) bog’lanishlarida yuz beradigan sinish shu temperaturada ularda yuz beradigan Yoqlari markazlashgan kubdan (YoMK) hajmi markazlashgan kubga (HMK) o’tishiga to’g’ri keluvchi polimorf fazoviy o’tish bilan tushuntirish mumkin. Namunalar χ−1(Т) tajribaviy bog’lanishidan ularning paramagnit xarakteristikalari C, θp , va birikma ximiyaviy formula birligiga to’g’ri keluvchi 49 (μform ) magnit momenti hisoblab topildi. Hisoblash natijalari 3.1-jadvalda keltirilgan. § 3.3. Minerallar gematit va markazitlarning asosiy magnit xarakteristikalarini aniqlash. Tog’ jinslari rodonit, gematit va markazitlarning asosiy magnit xarakteristikalari ularning §3.1 da bayon qilingan tajribaviy χ−1(T) bog’lanishlaridan foydalanib aniqlandi. Bu quyidagicha amalga oshirildi. Kyuri- Veyss qonunining ifodasiga eng kichik kvadratlar usuli (EKKU) qo’llaniladi. Shu maqsadda [28-30] ishlarda bayon qilingan tavsiyalardan foydalanib ifoda quyidagi ko’rinishda yoziladi: χ−1= T−θp C = T C − θp C (3.1) Bu bog’lanishda y= χ−1, x=T, A= 1 C , B= θp C (3.2) Belgilashlar kiritib quyidagi chiziqli tenglamani olamiz. y= AX +B (3.3) Bu tenglamaning A va B koeffisiyentlarini EKKU ning normal tenglamalarini yechishdan kelib chiqadigan quyidagi ifodalar yordamida hisoblanadi. A= n∑i=1 n xiyi−∑i=1 n xi∑i=1 n yi n∑i=1 n xi2−(∑i=1 n xi) 2 (3.4) B= n∑i=1 n xiyi−∑i=1 n xi∑i=1 n yi n∑i=1 n xi2−(∑i=1 n xi) 2 (3.5) 50 Bu ifodadagi n,y kattalakni x ga bog’liq ravishda o’lchashlar soni A va B koeffisiyentlarini (3.4) va (3.5) ifodalar bo’yicha EHM da hisoblash dasturini tuzish uchun quyidagi algoritm tuziladi. 1. O’lchashlar soni va tajribada o’lchangan xi va yi kattaliklarni mashina xotirasiga kiritish. 2. ∑i=1 n xi , ∑i=1 n yi , n∑i=1 n xi2 , ∑i=1 n xiyi yig’indilarni hisoblash. 3. A va B koeffisiyentlarni (3.4) va (3.5) ifodalar bo’yicha hisoblash. 4. C va θp kattalikni C= 1 A , θp=−BC ifodalar bo’yicha hisoblash. 5. Hisoblangan kattaliklarni chiqarish. Shu algoritm asosida hisoblash dasturini tujishdan oldin (3.4) va (3.5) ifodalarda quyidagicha belgilashlar (operasiyalar) kiritamiz. xx =∑i=1 n xi2, yy =∑i=1 n xi2, xy =∑i=1 n xiyi, x2=∑i=1 n xi2, (3.4) va (3.5) ifodalarni shu operatorlar bo’yicha yozamiz: A= nxy − xxyy nx 2−(xx )2 (3.6) B= x2yy − xxyy nx 2−(xx )2 (3.7) Hisoblab topilgan Kyuri-Veyss doimiysining qiymatidan foydalanib tog’ jinslari minerallarning ximiyaviy formula birligiga to’g’ri keluvchi μфор magnit momenti hisoblandi. Toza temir uchun (μЭФФ ) (1.7) bo’yicha hisoblanadi, ya’ni: μЭФФ =2,83 √СМ (3.8) bunda μ - temirning atomar massasi. Birikmalar ximiyaviy formula birligiga to’g’ri keladigan magnit momenti quyidagi formula bo’yicha hisoblanadi. μЭФФ =2,83 √С(nM 1+mM 2) (3.9) 51 Bunda M1 va M2 mos ravishda temir va nomagnit elementlarning atomlar massalari. Agar birikma kompanentalaridan biri nomagnit element bo’lsa y a’ni magnit momentiga ega bo’lmasa birikmadagi bitta magnit faol metall atomiga to’g’ri keladigan effektiv magnit momentini hisoblash maqsadga muvofiqdir. O’rganilgan tog’ jinslari minerallarining asosiy magnit xarakteristikalarini hisoblash natijalari mos ravishda 3.1 jadvalda keltirilgan. gematit va markazit mineral lar i ning magnit xarakteristikalari: Jadval- 3.1 Minerallar Temperatura oralig‘i t, o C θ P , K C,10 4см 3г-1⋅K μ for , μ B Gematit- Fe 2 O 3 7 0-1000 670 276,6 5,95 Markazit- FeS 2 6 5 0- 81 0 8 5 3 250 7,48 82 0-1 0 00 91 3 55,56 3. 5 Jadvalning tahlili shuni ko ’ rsatadiki , o ’ rganilgan namunada magnit xarakteristikalar ( θΡ , μfor ) qiymati toza temirnikiga nisbatan taqqoslaganda qiymati kichik . Buni o’rganilgan namuna gematit va markazitlarning kristall panjara tugunlarida joylashgan temir ionlari orasidagi masofaning kattalashishi bilan tushuntirish mumkin. θΡ almashinuv magnit o’zaro ta’sirning energetik o’lchovi bo’lganligi sababli, masofaning kattalashishi namunalarda magnit tartib hosil bo’lishiga sababchi bo’lgan temir ionlari 3d- qobig’idagi elektronlarning bevosita almashinuv o’zaro ta’sirini kamaytiradi. 52 §3.4. Minerallar gematit va markazitlarning differensial termik tahlili Yuqoridagi namunalarning termoanalitik tadqiqoti Netzsch Simultaneous Analyzer STA 409 PG (Germaniya) asbobida o’tkazildi. Barcha o’lchovlar azot oqimining tezligi 50 ml/min bo'lgan inertli azot atmosferasida o'tkazildi. O’lchashlar 20-600 о С temperatura diapazonida olib borildi [24-26]. Kuzatish tezligi 10K/min ga teng. Namunalarnng o’lchov miqdori 30 mg ni tashkil etadi. 3.7-rasm. Gematit mineralining DSK va TG egri chizig‘ining temperaturadan bog‘lanishi. 53 3.8 - rasm. Markazit mineralining DSK va TG egri chizig‘ining temperaturadan bog‘lanishi. Tog’ jinslari minerallar- gematit va markazitlarning DTT egri chiziqlari, mos ravishda, 3.7 va 3.8 - rasmlarda keltirilgan. Bu rasmlardagi DTT egri chiziqlarini tahlil qilish shuni ko’rsatadiki, minerallda temperatura oshishi bilan endotermik (issiqlik yutilishi) effekt yuz beradi. Bu effekt gematitda va markazitda mos ravishda, 678ºC va 560ºC temperaturalarda sodir bo’ladi. Bu effektlarni strukturaviy fazaviy o’tishlar bilan bog’lash mumkin. Minerallardagi fazaviy o’tishlarda atomlari zich joylashgan kristall strukturadan, atomlari siyrak joylashgan kristall strukturaga o’tish yuz beradi. Bu o’tishlar yuqorida qayd qilingan temperaturalarda yuz beradi. Gematit minerali uchun ham olingan DSK va TG egri chizig‘i mos ravishda 3.7-rasmda berilgan. Rasmdan ko‘rinadiki, gematit minerali uchun DSK va TG egri chizig‘ining temperaturadan bog‘lanish grafigi temperatura oshishi bilan 600 o C gacha o‘zgarishsiz boradi. Gematit mineralidagi temirning kristall panjarasida yuz beradigan strukturaviy (polimorf) o‘tishlar asosan 700 0 C dan yuqori temperaturalarda yuz berganligi uchun ushbu bog‘lanish grafigida sezilmadi. (Qurilmaning o‘lchash chegarasi 600 0 C gacha). III bobga doir xulosalar. 1. Gematit mineralining χ(T) bog‘lanishi mos ravishda 20-900 ºC va 7 0- 10 00 0 C temperaturalar oralig‘ida o‘lchandi. Bu bog‘lanishlar ma’lum 54 temperaturalarda sakrab o‘zgaradigan murakkab tabiatga egaligi aniqlandi. χ (T)- bog‘lanishlarning chiziqli sohalari Kyuri-Veyss qonuniga bo‘ysinishi ko‘rsatildi. 2. Tadqiq qilingan minerallarning χ−1(T) bog‘lanishlari eng kichik kvadratlar usuli bilan ishlov berilib, ularning paramangnit xarakteristikalari: paramagnit Kyuri temperaturasi- θp , Kyuri-Veyss doimiysi–C, namunaning ximiyaviy formula birligiga to‘g‘ri keluvchi magnit momenti μfor va effektiv magnit momenti μeff hisoblandi. 3. O‘rganilgan minerallarning differensial termik tahlili (DSK) va termograviometrik (TG) egri chiziqlari (20-600 0 C) temperatura oralig‘ida o‘lchandi va tahlil qilindi. XULOSALAR Ushbu magistrlik dissertatsiya ishida qo’yilgan maqsad va vazifalar bo’yicha bajarilgan ishlarni umumlashtirib quyidagi xulosalarga kelish mumkin: 1. Tog’ jinslari minerallar- gematit (20-900 0 C) va markazit (600-1000 0 C) minerallarining χ−1(T) bog’lanishi yuqori temperaturalar oralig’ida o’lchandi. Bu bog’lanishlar ma’lum temperaturalarda chiziqli xarakterga ega bo’lib Kyuri-Veyss qonuniga bo’ysinishi aniqlandi. 2. O’rganilgan minerallarning χ−1(T) bog’lanishlaridagi o’zgarishlarni, ularning kristall pajarasida ma’lum temperaturalarda yuz beradigan magnit va polimorf (strukturaviy) fazaviy o’tishlar bilan bog’lab tushintirildi: gematitda 670ºC temperaturada; markazitda esa 810 0 C temperaturada YoMK→HMK polimorf fazaviy o’tish yuz beradi. 3. Minerallarning tajribaviy χ−1(T) bog’lanishlaridan ularning asosiy magnit xarateristkalari: Kyuri-Veyss doimiysi (C), paramagnit Kyuri temperaturasi (θ p ), minerllarning kimyoviy formula birligiga to’g’ri keladigan magnit moment (µ f ) hisoblandi. 4. Hisoblash natijalariga ko’ra minerallar kristall panjarasida temir ionlari orasidagi masofaning nomagnit atomlarning (S, O) panjarada mavjud bo’lishi 55 tufayli kamayishi, o’z navbatida 3d-qobiq elektronlari orasidagi almashinuv o’zaro ta’sirning kamayishiga olib kelishi bilan tushuntirildi. FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR. 1. Вонсовский С.В. Магнетизм, -М., «Наука». 1971. 2. Ю.В. Ракитин, В.Т. Калинников Современная магнитохимия / Ин-т химии и технологии редких элементов и минер. Сырья. – СПб.: Наука, 1994. 3. Ибрахим Петер Набиль Гайед. Влияние катионного и анионного замещения на структуру и физические свойства слоистых халькогенидов переходных металлов типа М 7 Х 8 . Канд. Диссерт. Екатеринбург-2015 г. 4. Кудрявцев Г.П., Гаранин В.К., Жиляева В.А., Трухин В.И. Магнетизм и минералогия природных ферримагнетиков// М.: Изд. Московск. Унив-та, 1982. 294с. 5. Старчиков С.С. Магнитные, структурные и электронные свойства наночастиц сульфидов и оксидов железа с различной кристаллической структурой. Канд. Диссертации, 2015. 6. Гуденаф Д. Магнетизм и химическая связь. Изд-во «Металлургия». Москва, 1966. 7. O . K . Кувандиков. Магнитные и кин етические свойства конденсированных сплавов и соединений на основе переходных и редкоземельных металлов. Монография. Изд-во “Фан”. АН РУз. Ташкент . 2009 г. 292 с. 56 8. Шакаров Х.О. Магнитная восприимчивость интерметаллических соединений лантаноидов с индем при высоких температурах. Канд. дисс. Самарканд, 1983. 9. O . K . Кувандиков. Магнетизм и магнитные материалы . Часть 1. Магнет изм. Изд-во “Фан”. АН РУз. Ташкент . 2010 г. 222 с. 10. Трухин В.И. Введение в магнетизм горных пород. М., 1973. 11. Нагата Т. Магнетизм горных пород. - М.: Мир, 1965. 12. Шуй Р.Т. Полупроводниковые рудные минералы. Л., Недра, 1979. 13. Магнетизм и условия образования изверженных горных пород / Д.М.Печерский, В.И.Багин, С.Ю.Бродская, З.В.Шаронова. М., Наука, 1975. 14. Пара- и ферромагнетизм магматических пород / Н. Б. Дортман, Э. Я. Дубинчик, И.В. Розентал, А.С. Никифорова, Киев, Наукова Думка, 1974, вып. 60. с. 86-91. 15. Шолпо Л.Е. Использование магнетизма горных пород для решения геологических задач. Л., Недра, 1977. 16. Van-Vleck J.N. The theory of electronic and magnetic susceptibilities- Oxford; Oxford Univ. press 1932, 384 (226-261). 17. Kuvandikov O.K., Shakarov X.O., Saifullaeva D. Magnetic properties of magnetic semiconductors FeS-Cr 2 S 3 // The 8 th joint MMM – intermag conference San Antonio, Texas, 2001. –P.399. 18. Гельд П.В., Сидеренко Ф. А. Силициды переходных металлов четвертого периода, М., «Металлургия», 1971 -580с. 19. Калинников В.Т., Ракитин Ю.В. Введение в магнитохимия. Метод статической магнитной восприимчивости в химии – М, «Наука», 1980 -302с. 20. Топор Н.Д. Дифференциально-термический и термовесовой анализ минералов. -М.: Недра, 1964. - 160 с. 21. Термический анализ минералов и горных пород/ В.П. Иванова, Б.К. Касатов, Т.Н. Красавина, Е.Л. Розинова - Л.: Недра, 1974. - 399 с. 22. Лапин В.В. Термический анализ минералов. – М.: Наука, 1978, – 142 с. 57 23. Топор Н.Д., Огородова Л.П., Мельчакова Л.В. Термический анализ минералов и неорганических соединений. -М.: Изд-во МГУ,1987. -190 с. 24. Иванова В.П., Касатов Б.К.,Красавина Т.Н., Розинова Е.Л. Термический анализ минералов и горных пород. – Л., «Недра», 1974. – 399 с. 25. Калориметрия. Теория и практика: Пер. с англ./ В. Хеммингер, Г. Хёне. - М.: Химия," 1990. -. Пер. изд.: ФРГ, 1984. - с. 176. 26. Чепуштанова Т.А., Мамырбаева К.К., Луганов В.А. Изучение термического разложения халькопирита //Комплексное использование минерального сырья. – 2011. - №2(275). – С. 91-97. 27. Берштейн В.А., Егоров В.М. Дифференциальная сканирующая каллориметрия в физико-химии полимеров. Л.: Химия, 1990. 28. Кувондиков О.К., Шакаров Х.О. Методы измерение некоторых физических величин в общем курсе физики.// Руководство для НИРС и УИРС. – Самарканд. Изд. СамГУ, 1984. – 45с 29. Кувондиков О.К., Шакаров Х.О., Иргашев К.М. Высокотемпературная установка для измерение магнитная восприимчивость 3 d и 4 f – металлов в твердом и жидком состояниях.//В.Сб.:Оптико-акустические, электрические, магнитные исследование конденсированных сред. – Самарканд, Изд. СамГУ, 1982. – с.122-130. 30. Кувандиков О.К. Магнитные и кинетические свойства структурно- неупорядоченных сплавов и соединений на основе переходных и редкоземельных металлов: дисс. д-ра физ-мат. наук. – Москва, 1992. - 442 с. 31. Чечерников В.И. Магнитные измерения.–М.:Изд-во МГУ.– 1969.-388с. 32. Вертман А.А. Смарин А.Н. «Измерение магнитной восприимчивости жидких металлов». // Завдск. лаб. 1958, с. 309-310. 33. O. K. Kuvandikov, Kh. O. Shakarov, Z. M. Shodiev, and G. R. Rabbimova. Analysis of the Paramagnetic Properties of Pyrite, Arsenopyrite, and Chalcopyrite at High Temperatures. ISSN 1064-2269, Journal of Communications Technology and Electronics, 2007, Vol. 52, No. 9, pp. 1062–1064. 58 34. Kuvandikov O.K., Shakarov H.O., Shodiev Z.M., Muzaffarov A., Amonov B.U., Nurimov U.E., Karimov O.I. Study of the magnetic properties of rocks (pyrite, arsenopyrite, chalcopyrite and magnetite) at high temperatures. Book of Abstracts. Moscow International Symposium on Magnetism. Moscow. 29 June –3 July 2014. p.597. 35. Шодиев З.М. Магнитные свойства интерметаллических соединений редкоземельных металлов на основе манганитов и переходных металлов при высоких температурах. Канд. диссерт. -Самарканд. 2008. 36. Кувандиков О. К., Шакаров Х. О., Шодиев З. М., Убайдуллаева С. Ш.. Изучение парамагнитных свойств пирита, арсенопирита и халькопирита при высоких температурах//Горный вестник Узбекистана, 2005.-№3 (22) - C . 92- 94. 37. Х.О. Шакаров, З.М. Шодиев, Б.У.Амонов, У.Э.Нуримов, М.К.Салохиддинова. Темир асосидаги минералларнинг магнит хоссаларини юқори температураларда ўрганиш. “Физика ва экология”. В «Сборнике материалов Республиканской научно-практичиское конференции с участием зарубежных учёных». Посвященной 60-летию профессора кафедры общей физики Ажимурата Жумамуратова. с. 218-219. Нукус, 2013, 11-12 декабрь. 38. О.К.Кувандиков, Х.О.Шакаров, З.М.Шодиев, Х.Б.Хасанов «Магнитные свойства минералов при высоких температурах» Тошкент, 5-6 ноябр, 2014. 39. О.К.Кувандиков, Х.О.Шакаров, З.М.Шодиев. Линейные и нелинейные изменение магнитное восприимчивост и минералов FeCr 2 O 4 и TiFe 2 O 4 от температуры в парамагнитном состояние. Узлуксиз таълим тизимида физикани ўқитишни такомиллаштиришнинг долзарб муаммолари. Республика илмий амалий анжумани. Гулистон. 2017 йил. 29 апрель. 93 б. https://ru.wikipedia.org https:// www.catalogmineralov.ru/mineral/titanomagnetite.html https://www.kristallov.net/siderite.html https://www.redreferat.ru/mineral-gematit-art 2096. html https://www.geolib.net/mineralogy/gematit.html 59 https://www.bronnitsy.com/encyclopedia/gematit/ https://kamnevedy.ru/kamni/gematit/svoystva/ https://sunlight.net https://www.geokniga.org/labels/141 https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/076/656.htm https://catalogmineralov.ru/cont/mineralogiya.html 60

Tarkibida temir elementi bo‘lgan (gematit – Fe 2 O 3 va markazit – FeS 2 ) tog’ jinslari minerallarining magnit xossasi va termik tahlilini yuqori temperaturada o‘rganish MUNDARIJA: KIRISH…………………………………………………...…………….…3 I BOB ADABIYOTLAR SHARHI………………………………………….......6 § 1.1. Temir guruhi metallarining elektron tuzilishi.................. .................. ..........6 § 1.2. Temir oksidlarining kristall strukturasi................................... .................. .15 § 1.3. Toza temirning va temir asosidagi minerallarning magnit xossalari….....18 § 1.4. Tog’ jinslari tarkibidagi minerallar – pirit, xalkopirit va arsenopiritning kristall tuzilishi…………………………………………………………...23 § 1.5. Paramagnetizmning Van-Flek nazariyasi............................ ............. .........25 § 1.6. Oddiy (temperaturaviy va differensial) qizdirish egri chizig‘ini olish usuli ............................................................................................................28 § 1.7. Tadqiqot muammosining qo’yilishi...........................................................32 I bobga doir xulosalar.................................................................................33 II BOB TADQIQOT USULI VA QURILMASINING TAVSIFI............... . .....34 § 2.1. Magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchash usullari.................... .................. ....34 § 2.2. Yuqori temperaturalarda magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchash qurilmasining tuzilishi va ish prinspi.........................................................36 § 2.3. Magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchash xatoliklari......................................43 III BOB TADQIQOT NATIJALARI VA ULARNING TAHLILI....................45 § 3.1. Pirit, arsenopirit va xalkopirit minerallarining magnit qabul qiluvchanligi yuqori temperaturalarda o’lchash natijalari……………………………...45 § 3.2. Gematit va markazit minerallarining yuqori temperaturalardagi magnit qabul qiluvchanligi....................................................................................48 § 3.3. Minerallar gematit va markazitlarining asosiy magnit xarakteristikalarini aniqlash.... .................................................................................................51 § 3.4. Minerallar gematit va markazitlarning differensial termik tahlili............54 III bobga doir xulosalar..............................................................................55 XULOSALAR...........................................................................................56 FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR.................................................57 1

Kirish. Mavzuning dolzarbligi. Ma’lumki, tog’ jinslari turli xil mineriallardan tashkil topgan. Shu minerallarning magnit xossalari haqida keng tajribaviy malumotlarga ega bo’lish tog’ jinslari magnetizmi muammolaridan biridir. Bunday malumotlar temir sul’fidli rudalarni razvedka qilish jarayoni uchun ham zarurdir. Ikkinchi tomondan, m inerallarning fizik xossalarini, shu jumladan magnit xossalarini o’rganishga bo’lgan qiziqish ularning elektron tuzilishining o’ziga xosligi va amalda mineral xom oshyo sifatida keng qo’llanilishi bilan ham bevosita bog’liqdir. Bu minerallar tarkibida 3d- qobiq elektronlari kechikib to’ladigan temir guruhi metallari (TGM) ning mavjud bo’lishi, ularning kinetik, optik, magnit va boshqa fizikaviy va ximiyaviy xossalarining o’ziga xosligiga sabab bo’ladi. Tog’ jinslari tarkibidagi minerallarning magnit xossalarini o’rganish ilmiy jihatdan ham ahamiyatlidir. Chunki , bu minerallarda amal qiluvchi almashinuv o’zaro ta ’ sir tabiati h ali to’la o’rganilmagan . Ularning magnit xossalarini 3d-energetik sathlar bilan bog’lab tushuntiradigan yangi nazariy modellar yaratilishi zarur. Ilmiy va amaliy ahamiyatga ega bo’lgan bu masalani hal etish uchun ularning elektron kristall va magnit tuzilishi haqida to’la malumotga ega bo’lish kerak bo’ladi. Hozirgi kunda mavjud bo’lgan bunday malumotlar yetarli emas. Kechikib to’ladigan 3d-elektron qobiqli minerallarning magnit xossalari (qabul qiluvchanligi) shu qobiqlarning elektronlar bilan to’lish darajasini va bu elektronlarning kristall panjara tugunlarida o’troqlashish darajasini bevosita o’zida aks ettiradi. Bundan tashqari bu minerallar magnit qabul qiluvchanligining temperaturaga bog’lanishi ularning kristall panjarasida yuz beradigan strukturaviy allotropik va magnit fazaviy o’tishlarni ham sezadigan fizik xossalaridan biri hisoblanadi. Bunday fazaviy o’tishlar, odatda, ekzotermik (issiqlik ajraladigan) va endotermik (issiqlik yutiladigan) deb ataladigan issiqlik effektlari bilan bog’liq holda yuz beradi. Bunday fazaviy o’tishlar temperaturalarini (issiqlik effektlarini) 2

differensial termik tahlil (DTT) qilish usuli yordamida mineriallarni tadqiq qilish bilan tajribada aniqlash mumkin. Bugungi kunda minerallarning yuqori temperaturalardagi magnit xossalari va ularning DTTi haqidagi tajribaviy malumotlar yetarli emas. Shulardan kelib chiqib ushbu magistrlik dissertatsiya ishida quyidagi asosiy maqsad qo’yildi. Tadqiqotning maqsadi: Tog‘ jinslari tarkibiga kiradigan minerallar: gematit va markazitning magnit xossasi va termik tahlilini yuqori temperaturada o‘lchash va o`lchash natijalaridan foydalanib, ularning asosiy magnit xarakteristikalarini aniqlash. Tadqiqot vazifalari : 1. Minerallar: gematit va markazit magnit qabul qiluvchanligini yuqori temperaturada o‘lchash va o‘lchash natijalarini tahlil qilish; 2. O‘rganilgan minerallarning tajribaviy χ -1 (T) bog‘lanish grafigidan foydalanib, ularning asosiy magnit xarakteristikalari: paramagnit Kyuri temperaturasi (θp ), Kyuri-Veyss doimiysi (C), ximiyaviy formula birligiga to‘g‘ri keluvchi magnit momenti ( μform ) va namunada bitta magnitfaol (Fe) ioniga to‘g‘ri keluvchi effektiv magnit momenti ( μeff ) ni aniqlash; 3. O‘rganilgan minerallarning termik tahlilini qilish va shu termik tahlil ning tajribaviy natijalaridan foydalanib, ularda yuz beradigan fazaviy o‘tishlarning temperaturalarini aniqlash; 4. Olingan natijalarini chuqur tahlil qilib , tegishli xulosalar chiqarish. Tadqiqot ob ’ yekti: Tog‘ jinslari tarkibidagi minerallar : gematit va markazit . Tadqiqot predmeti: Tog‘ jinslari tarkibidagi minerallar: gematit va markazitning χ(Т) bog‘lanishi, bu bog‘lanishdan aniqlanadigan asosiy magnit xarakteristikalar va temperatura o‘zgarishi bilan yuz beradigan fazaviy o‘tishlar. Tadqiqo t usuli: Magnit qabul qiluvchanlikni o‘lchashning Faradey usuli, termik tahlil. 3

Ilmiy yangilik: 1. Tog‘ jinslari tarkibidagi minerallar : gematit va markazit ning χ(T) bog‘lanishlari ularning paramagnit holatida, ya’ni yuqori temperaturalar (20- 1000 0 C) oralig‘ida o‘lchandi va termik tahlili qilindi. 2. M inerallar : gematit va markazitning tajribaviy χ−1(Т) bog‘lanish grafiklaridan foydalanib, ularning asosiy magnit xarakteristikalari aniqlandi. Tadqiqot natijalarining i lmiy va amaliy ahamiyati : Ushbu magistrlik dissertatsiyasi ishida olingan natijalar tog‘ jinslari tarkibida uchraydigan minerallarning paramagnit holati, ularda amal qiladigan almashinuv o‘zaro ta’sir nazariyalarini yuqori temperaturalar sohasida takomillashtirish va minerallarning termik tahlili natijalari haqidagi ma’lumotlarni boyitishda va yangi magnit materallar yaratishda qo‘llaniladi. Himoya qilinadi: 1. Tog‘ jinslari tarkibidagi minerallar : gematit va markazit ning χ(Т) bog‘lanishlar i ni yuqori temperaturalarda o‘lchash va ularni termik tahlil qilish natijalari; 2. Namunalarning tajribaviy χ−1(Т) bog‘lanishlaridan foydalanib, ularning asosiy magnit xarakteristikalarini ( θp ,C, μ form , μeff ) aniqlash natijalari. Magistrlik dissertatsiyasi ishining tuzilishi va hajmi. Magistrlik dissertatsiya ishi kirish, uchta bob, xulosalar va 39 ta nomdagi foydalanilgan adabiyotlar ro‘yxatidan tashkil topgan bo‘lib, 60 bet lotin alifbosida bosma shaklda bayon qilingan. Uning mazmuni 30 ta rasm va 6 ta jadval yordamida ko‘rgazmali bayon qilingan. 4

I BOB. ADABIYOTLAR SHARHI § 1.1. Temir guruhi metallarining elektron tuzilishi. Mendeleyev davriy sistemasidagi Temir guruhi metallari (TGM) o‘tuvchi metallar sinfiga mansub bo‘lib, skandiydan (Z=21) misgacha (Z=29) bo‘lgan metallar kiradi. Ularning elektron atomlarida 3d-elektron qobiq kechikib t o‘ ladi [8]. Temir guruhi metallarida Fe, Co, Ni va Mn kuchli magnit xossaga (magnit tartiblangan holatda) ega bo‘lgan metallar hisoblanadi. TGM atomlaridan 3d- qobiqgacha ega bo‘lgan ichki qobiqlar elektronlar bilan to‘lgan argon (Z=18) atomning elektron konfiguratsiyasiga egadir [1]. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . Bu atomlarning tashqi qobiqlari 3 n 4s 2 qonuniyati bo‘yicha bo‘ladi, bunda n=1 dan (Sc, Z=21) n=10 gacha (Cu, Z=29) o‘ zgaradi. Temir guruhi metallarida qobiqlaridagi barcha elektronlar va 3d-qobiq elektronlaridan bir qismi kristall panjara tugunlari orasidagi umumlashgan (erkin) elektronlarga aylanadi. Bu metallarning qattiq holatida 3d-qobiqning radiusi (r 3d ) kristall panjara davrining yarmiga yaqindir. (r 3d ¿а 2 ) shu sababga ko‘ra, 3d- qobiq elektronlari kristall panjara muhitida “yalang‘och”, ya’ni tashqi ta’sirlardan ekranlashmagan (himoyalanmagan) holatida bo‘ladilar. Temir guruhi metallari atomlari va ionlarining elektron tuzilishi haqidagi asosiy ma’lumotlar 1.1 jadvalda keltirilgan. Temir guruhi metallari elektron bulutlarining tuzilishi. Elektronlarning qobiqlarda joylashishi to‘rtta kvant soni bilan xarakterlanadi: 1) n-bosh kvant soni 1 dan ∞ gacha butun son qiymatlarga ega. 2) Orbital kvant soni l esa, o dan n-1 gacha (hammasi bo‘lib n ta) butun sonlarga teng qiymat oladi. 3) Magnit kvant soni ( ml ) esa –l dan +l gacha butun son qiymatlarni hammasi bo‘lib (2 l +1) ta qiymatni oladi. 5

Похожие

Metamorfik tog’ jinslari va ularning turlari
TUPROQNING KELIB CHIQISHI, TUZILISHI, TARKIBI, XOSSALARI VA UNUMDORLIGI, TUPROQ VA O’SIMLIK O’RTASIDAGI UZVIY BOG’LIQLIGI, TUPROQLARNING GEOGRAFIK TARQALISH QONUNIYATLARI
ZOL-GEL USULIDA OLINGAN KVARS SHISHALARDA NURLANISH TA’SIRIDA HOSIL BO’LADIGAN RADIATSION MARKAZLARNI O’RGANISH
O’ZBEKISTONDA METALLURGIYA SANOATI
Kremniyda nikelning kislorodli va oltingugurtli komplekslari konsentratsiyasini hisoblash