logo
  1. Bosh sahifa
  2. Referatlar
  3. Umumiy
  4. Qattiq jismlarning kristall strukturasi

Qattiq jismlarning kristall strukturasi

Yuklangan vaqt:

08.08.2023

Ko'chirishlar soni:

0

Hajmi:

398.0078125 KB
Ko'chirib olish
Qattiq jismlarning kristall strukturasi Reja: 1.Kirish ………………………………………………………………… 2 2. Asosiy qism 2.1 Qattiq jism turlari. Qattiq jismlarning kristal tuzilishi ………………. 5 2.2 Qattiq moddalar strukturalarining asosiy tiplari ……….…….……… 9 2.3 Kristall panjara turlari ………………………………………….…… 13 3. Xulosa …………………………………………………………………… 4. Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati ………………………………..… Kirish Qattiq jismlar ( metallar, yarim o’tkazgichlar va dielektriklar) hozirgi zamon elektronika va asbobsozlik sanoatining asosiy elementlari hisoblanad. Bu elementlar asosida ishlaydigan zamonaviy asboblarning ishlash prinspi va konstruksiyasi eng avvalo qattiq jismlarning fizik xossalari bilan bevosita bog’liq. Qattiq jismlarning tuzilishi, strukturasi ularning fizik xususiyatlari, qo’llanish sohalarini o’rganish, elektronika va asbobsozlik sohasida qattiq jismlar bilan bog’liq bo’lgan fundamental va amaliy masalalarni yechishda muhim ahamiyat kasb etadi. Qattiq jismning makroskopik xususiyatlari haqidagi ma lumotlarni to plash vaʼ ʻ tartiblashtirish 17-asrdan boshlangan. Qattiq jismga mexanik kuch, yorug lik, ʻ elektr va magnit maydon va h.k.ning ta sirini ifodalovchi bir qator empirik ʼ qonunlar ochildi: Guk qonuni (1660), Dyulong va Pti qonuni (1918), Om qonuni (1826), Videman — Frans qonuni (1835) va boshqalar Qattiq jism atomlar, molekulalar va ionlardan tuziladi. Qattiq jismning tuzilishi atomlar orasidagi ta sir ʼ kuchiga bog liq. Bir xil atomlarning o zi turli strukturalarni hosil qilishi mumkin ʻ ʻ (kul rang va oq qalay, grafit va olmos va h.k.). Tashqi bosim yordamida atomlararo masofani o zgartirib, Qattiq jismning kristall tuzilishini va xossalarini tubdan ʻ o zgartirish mumkin. Ko pgina yarimo tkazgichlar bosim ostida metall holatga ʻ ʻ ʻ o tadi (oltingugurt 8 120000 atm. bosimi ostida metallga aylanadi). Tashqi bosim ʻ tufayli 1 atomga to g ri keladigan hajm atomning odatdagi hajmidan kichik bo lib ʻ ʻ ʻ qolganda atomlar o z indivialligini yo qotadi va modsa o ta siqilgan ʻ ʻ ʻ elektronyadroviy plazmaga aylanadi. Moddaning bunday holatini o rganish, ʻ xususan, yulduzlarning strukturasini tushunish uchun juda muhim. Qattiq jismning tuzilishi va xossalarining o zgarishi (fazaviy o tishlar), temperatura o zgarganda, ʻ ʻ ʻ magnit maydon ta sirida va boshqalar tashqi ta sirlar natijasida ham yuz berishi ʼ ʼ mumkin. 2 Kristallarning mustahkamligi atomlar orasidagi bog lanish kuchlariga muvofiq ʻ kelmaydi. 1922-yilda A.F. Ioffe real kristallarning mustahkamligi pastligini ularning sirtidagi makroskopik defektlarning ta siri deb tushuntirdi (Ioffe effekti). ʼ 1933-yilda J. Teylor, E. Orovan (AQSH) va M. Polyani (Buyuk Britaniya) dislokatsiyashr tushunchasini ta rifladi. Katta mexanik kuchlanishlar ostida kristall ʼ o zini qanday tutishi dislokatsiya va kristall panjaraning boshqa chiziqli defektlari ʻ boryo qligiga bog liq. Qattiq jismning plastikligi ko p hollarda dislokatsiyalarga, ʻ ʻ ʻ mexanik xususiyatlari unga nuqsonlarni kirituvchi yoki yo qotuvchi ishlov ʻ berishga bog liq bo ladi. 1926-yilda Ya.I. Frenkel real kristallda panjaraning ʻ ʻ nuqtaviy defeqtlari (vakansiyalar, tugunlararo atomlar) bo lishiga e tiborni jalb etdi ʻ ʼ va ularning Qattiq jismdagi diffuziya jarayonlaridagi rolini ko rsatdi. ʻ Qattiq jismdagi atomlar va ionlar harakatining tebranish xarakteriga ega bo lishi ʻ erish temperaturasi T3gacha saqlanadi. Hatto T=Teda ham atomlarning tebranish amplitudasi atomlararo masofalardan ancha kichik bo ladi, erish esa T>Tzaa ʻ suyuqlikning termodinamik potensiali Qattiq jism nikidan kichik bo lishi ʻ tufaylidir. Kristall panjara dinamikasining nazariyasi 20-asr boshida ishlab chiqildi. U kvant nazariyasini hisobga oladi. Kristall panjara atomlari tebranma harakatining kvantlanishi fonon tushunchasiga olib keldi (I.Ye. Tamm, 1929) va Qattiq jism issiqlik xossalarini kvazizarralar — fononlar — gazi xossalari sifatida tavsiflash imkonini berdi. Elektron kashf etilishi bilan Qattiq jismning elektron nazariyasi rivojlana boshladi. Nemis fizigi P.Drude (1900) quyidagi farazni ilgari surdi: metallardagi valent elektronlar atomlar bilan bog lanmagan bo lib, kristall ʻ ʻ panjarani to ldiruvchi erkin elektronlar gazini hosil qiladi va odatdagi ʻ siyraklashgan gazga o xshab, Boltsman taqsimotiga bo ysunadi. Bu modelni ʻ ʻ golland fizigi X.A. Lorents rivojlantirdi. Bu nazariya metallarning bir qancha xossalarini tushuntirib berdi. Biroq uning asosida hisoblab topilgan issiqlik sig imidagi elektronlarning hissasi tajribadan keskin farq qildi. Metallardagi ʻ elektron gazni tavsiflashda kvant mexanika va kvant statistika uslublari (Fermi — Dirak taqsimoti)ni qo llash ʻ 3 (1927—28, nemis fizigi A. Zommerfeld; Ya. I. Frenkel) Qattiq jismdagi kinetik hodisalar (elektr va issiqlik o tkazuvchanlik, galvanomagnit hodisalar vaʻ boshqalar)ning kvant nazariyasini rivojlantirish uchun asos yaratdi. T=0 da metalldagi elektronlarning ma lum bir maksimal sath (Fermi energiyasi) gacha ʼ bo lgan barcha energiya sathlari to lgan bo ladi. temperatura ortganda ʻ ʻ ʻ elektronlarning ozgina qismigina bu sathsan yuqoriroq sathlarga o tadi. Bu hol A. ʻ Zommerfeldga (1927) metallar issiqlik sig imiga elektronlarning hissasi kichik ʻ bo lishini tushuntirish imkonini berdi. Kristall panjara davriy maydonining ʻ elektronlar xarakatiga ta siriga kvant mexanika nuqtai nazaridan qarash ʼ elektronning kristalldagi harakatini tushuntirishga va Qattiq jismning zamonaviy nazariyasi asosi bo lgan zonalar nazariyasiga olib keldi. ʻ 1931-yilda ingliz fizigi A. Vilson turli elektr xossalarga ega bo lgan Qattiq ʻ jismlarning mavjud bo lishi energetik zonalarning T=0 da elektronlar bilan to lish ʻ ʻ xarakteriga bog liq bo lishini ko rsatdi. Agar hamma zonalar elektronlar bilan ʻ ʻ ʻ to lgan yoki bo sh bo lsa, bunday jismlar elektr tokini o tkazmaydi, ya ni ʻ ʻ ʻ ʻ ʼ dielektrik, elektronlarga qisman to lgan zonalarga ega Qattiq jism metall bo ladi. ʻ ʻ Yarimo tkazgichlar dielektriklardan shu bilan farq qiladiki, ularning oxirgi to lgan ʻ ʻ (valent) zonasi bilan birinchi bo sh zonasi (o tkazuvchanlik zonasi) orasidagi ʻ ʻ taqiqlangan zonaning kengligi kichik bo ladi. Kristallarda defekt yoki ʻ aralashmaning bo lishi taqiqlangan zonada qo shimcha energetik sathlarning ʻ ʻ paydo bo lishiga olib keladi. ʻ Valent zonasi va o tkazuvchanlik zonasi juda kam ʻ tutashgan Qattiq jism yarimmetallar deb ataladi. Tirqishsiz yarimo tkazgichlar ham ʻ bo ladi; ularning o tkazuvchanlik zonasi valent zonaga tegib turadi. Metallarda ʻ ʻ Fermi sathi taqiqlanmagan zonada, yarimo tkazgichlarda Fermi sathi taqiqlangan ʻ zonada joylashadi. Tirqishsiz yarimo tkazgichlardaFermi sathi valent zonasini ʻ o tkazuvchanlik zonasidan ajratuvchi chegara bilan mos tushadi. Elektron ʻ o tkazuvchanlik zonasiga o tganda valent zonada bo sh o rin — kovak hosil ʻ ʻ ʻ ʻ bo ladi. O tkazuvchanlik elektronlari va kovaklar yarimo tkazgichlardagi zaryad ʻ ʻ ʻ tashuvchilardir. 4 2.1 Qattiq jism turlari. Qattiq jismlarning kristal tuzilishi. Qattiq jismlar d е b n о rmal shar о itda o’zining o’lchami va shaklini saqlay о ladigan m о ddalarga aytiladi. Kristall qattiq jismlarda ularni tashkil qiluvchi at о m va m о l е kulalar qat’iy tartib bilan j о ylashadi. Agar bu tartib ikki qo’shni at о m yoki m о l е kula о rasidagi mas о fadan bir qancha marta katta bo’lgan mas о falargacha saqlansa uni uz о q tartib d е b ataladi. Kristallar aniq suyulish t е mp е raturasiga (nuqtasiga ) ega bo’ladi. Qattiq jismlar kristall va am о rf jismlarga bo’linadi. El е ktrik хо ssalariga ko’ra qattiq jismlar o’tkazgich, yarim o’tkazgich va diel е ktriklarga bo’linadi.El е ktr o’tkazuvchanlik t е mp е raturaga b о g’liq bo’ladi. Taqiqlangan z о na k е ngligi o’tkazgichlar, yarim o’tkazgichlar va diel е ktriklarda har х il bo’ladi. Moddalarning qattiq holati na faqat molekulalarining bir-birlari bilan juda kuchli bog’langanligi, balki doimiy hajmi va shaklini (kristallar) saqlashi bilanxarakterlanadi. Umuman olganda qattiq jismlar turli xususiyatlariga asoslanib ikki turga , kristall va amorf jismlarga ajratiladi. Kristall jismlarning asosiy xususiyati ularning izotropik emasligi (anizotropligi), ya’ni ba’zi fizik xossalar yorug`lik, issiqlik, elastiklik moduli va hokazolar tarqalish tezligining yo`nalishga bog’liqligidir. Barcha yo`nalishlarning teng kuchliligiga izotroplik, teng kuchli emasligiga esa anizotroplik deyiladi. 5 Amorf jismlar esa izotropdir. Shuningdek gazlar va ko`plab suyuqliklar ham izotrop moddalarga kiradi. Kristallarning anizotropligiga sabab zarralarining (atomlar,molekulalar, ionlar) fazoviy panjara hosil qilib batartib joylashganligidir. Har uchala yo`nalish bo`yicha ham zarralar joylashuvining davriy ravishda takrorlanishi bilan xarakterlanuvchi tuzilishga kristall panjara deyiladi. Zarralar joylashgan nuqtaga, aniqrog`i atrofida zarralar tebranma harakat qiladigan nuqtaga kristall panjaraning tuguni deyiladi. Panjara tugunida yakka atomlar (1-rasm), atomlar yoki ionlar guruhi (2-rasm) ham joylashgan bo`lishi mumkin. Anizotroplikni tushunish uchun grafit kristalining tuzilishini ko`raylik (3-rasm). Bu kristalda uglerod atomlari bir-biridan ma’lum masofada bo`lgan tekisliklarda joylashgan bo`ladi. Bir tekislikda joylashgan atomlar orasidagi masofa tekisliklar orasidagi masofadan kichik va demak bir tekislikda yotgan atomlar orasidagi tortishish kuchlari, turli tekisliklarda yotgan atomlar orasidagi tortishish kuchlaridan ko`ra katta bo`ladi. Shuning uchun ham grafit kristalini atom tekisliklariga parallel yo`nalishda sindirish oson bo`ladi. Kristall panjara tugunlari o`rni takrorlanishining doimiy xarakterga ega ekanligi, ya’ni uzoq tartibning o`rinliligi kristall jismlarga xos bo`lgan xususiyatdir. Zarralari bir xil kristall panjara hosil qiladigan qattiq jismlarga monokristallar deyiladi. Monokristallarning kristall tuzilishi ularning tashqi shaklida ham namoyon bo`ladi. Katta kristallar tabiatda juda kam uchraydi. Lekin sanoatda, fan va texnikada bunday kristallarga ehtiyoj juda katta. Ular radiotexnikada, optikada , ayniqsa zamonaviy elektron hisoblash vositalarini ishlab chiqarishda muhim ahamiyatga ega. Misol uchun ro`bin kristali lazer nurlarni hosil qilishda, segneta tuzi kristallari ultratovush tebranishlarini hosil qilishda foydalaniladi. Aynan shuning uchun ham kristall suniy ravishda, hatto kosmik kemalarda ham hosil qilinadi. Hozir shu yo`l bilan kvarts, olmos, ro`bin va boshqa noyob kristallar ham hosil qilinmoqda. Lekin bu uchun maxsus shart-sharoitlar zarur. Masalan olmos kristalini hosil qilish uchun 10 4 MPa bosim va 200 0 S harorat zarur. 6 Qattiq jismlarning aksariyati polikristallardir . Ular betartib joylashgan kichik kristallchalar – kristallitlar-kichik monokristallardan tashkil topgan bo`ladi. Har bir monokristalcha anizotrop, lekin kristalchalar betartib joylashgan bo`lganligi uchun polikristall jism izotrop bo`ladi. Bir xil kimyoviy elementning atomlari turli xil kristal tuzilish hosil qilishi ham mumkin . Masalan uglerodning o`zi xususiyatlari bir-biridan keskin farq qiladigan qatlamli grafit tuzilishiga va fazoviy olmos tuzilishga ega bo`lishi mumkin. Suvning o`zi besh xil kristall tuzilishga ega bo`lgan muz hosil qiladi. Tarkibi bir xil moddaning, turli fizik xossalarga ega bo`lgan har xil kristall tuzilishning hosil qilishiga polimorfizm deyiladi. Amorf jismlar. Qattiq jismlarning ikkinchi ko`rinishi amorf jismlardir. Garchi ular qattiq jismlar sifatida qaralsa ham aslida sovutilgan suyuqliklardir. Agar amorf jismning biror atomini markaziy atom sifatida qaralsa, unga yaqin bo`lgan atomlar ma’lum tartib bo`ylab joylashadi. Lekin markaziy atomdan uzoqlashgan sari tartib buzilib, atomlarning joylashuvi turli xil ya’ni tasodifiyga aylanib qoladi. Kristall jismlardan farqli ravishda amorf jismlarda qo`shni atomlarning o`zaro joylashuvida yaqin tartibgina mavjud bo`ladi. Amorf jismlarga shisha , plastmassa va boshqalar misol bo`ladi. Oltingugurt, glitserin, shakar va boshqa moddalar ham kristall ham amorf ko`rinishda mavjud bo`lishi mumkin. Bunga ba’zan shishasimon shakl ham deyiladi. Amorf jismlar tabiatda kristall jismlarga nisbatan kam tarqalgan. Polimerlar. Keyingi paytlarda texnikada polimerlar deyiluvchi moddalar keng qo`llanilmoqda. Ular bir-biriga nisbatan kichik molekulyar massali molekulalarni (monomerlarni) ulab, katta molekulyar massali organiq birikmalarni hosil qilish yo`li bilan olinadi. Polimerlarni hosil qilish jarayoni polimerlashtirish yoki polimerlanish deyiladi. Polimer molekulasi tarkibiga kiruvchi manomerlar soni polemerlanish darajasini ko`rsatadi. Polimerlarning molekulyar massasi juda katta bo`ladi. Monomerlarning xossalariga bog’liq ravishda polimerlanishda ham chiziqli, ham tarmoqli molekulalar zanjirlari hosil bo`lishi mumkin. 7 Polimerlar ikki sinfga ajratiladi : tabiiy va sintetik Polimerlar tabiiy polimerlarga yuqori molekulyar massali birikmalar-oqsil, kauchuk va hokazolar kiradi; sintetik polimerlarga esa turli xil plastmassalar kiradi. Polimerlarning mexanik xossalari ko`p jihatdan alohida molekulalar o`rtasidagi o`zaro ta’sir kuchlariga bog’liq bo`ladi.Jumladan polimerlarda batartib kristall sohalarning mavjudligi uning mustahkamligini ancha oshiradi.SHuningdek molekulalar zanjirining uzunligi, uning tarmoqlanganligi va makromolekulada tarkibiy elementlarning joylashuvi ham muhim ahamiyatga ega. Polimerlarning xossalari va qo`llanilishi. Plastmassalar juda ko`p ajoyib xossalarga ega: korroziyaga uchramaydi, ya’ni zanglamaydi ham chirimaydi ham ; haroratning keskin o`zgarishiga bardosh beradi; juda katta dielektrik kirituvchanlikka ega, mustahkam, zichligi ancha kichik, istalgan shaklni berish mumkin va hokazolar. Aynan shular sababli polimerlardan xalq xo`jaligida juda keng foydalaniladi.Sun’iy ravishda hosil qilingan polimerlar mashinasozlik va asbobsozlikda metallarning o`rnida ishlatiladi.Ular qurilishda yog`och materiallarni almashtirmoqda. Sun’iy tolalardan turli matolar, tabiiy terini almashtiruvchi mahsulotlar hosil qilinmoqda. Tibbiyotda ham qo`llanish imkoniyatlari juda katta. Bugungi kunda polimerlar ishlatilmaydigan sohaning o`zi yo`q. 8 2.2 Qattiq moddalar strukturalarining asosiy tiplari . Kristall panjaraning tugunlarida alohida atomlar tursa atom kristallar deyiladi. Atom tipi bo’yicha hosil bo’lgan qattiq moddalar odatda yuqori suyuqlanish tempraturasiga va yuqori qattiqlikka ega bo’ladilar. Bu ikki xususiyat kovalent bog’ atomlarni bir-birlari bilan juda mustahkam bog’laydi. Qattiq moddalar ichida atom strukturaga ega bo’lgan moddalarga olmos tipik misol bo’ladi, unda har bir uglerod atomi boshqa to’rtta atomlar bilan to’g’ridan to’g’ri bog’langan. Kristallik panjaraning tugunlarida molekulalar (qutbli yoki qutbsiz) tursa molekulyar kristallar deyiladi. Molekulyar strukturalarning o’ziga xosligi, fazoviy panjaralarda bir-birlari bilan faqat molekulalararo kuchlar bilan bog’langan qutbli yoki qutbsiz molekulalarning turishi bilan aniqlanadi. Qutubsiz molekulyar panjara Qutubli molekulyar panjara. Molekulalar aro kuchlar zarrachalarni bir-birlari bilan nisbatan juda kichik kuchlar bilan tortadi (bog’langan). Shu sababli molekulyar kristall panjarlar qattiq moddalar odatda past suyuqlanish tempraturalari va kichik qattiqliklari bilan tavsiflanadi. Molekulyar panjarali moddalar suvda erimaydilar yoki kam eriydilar. Ularning eritmalari amalda elektr tokini o’tkazmaydilar. Molekulyar panjarali anorganik moddalar kam , ammo hamma kristallik organik moddalar molekulyar kristall panjaralar hosil qiladi. Kristallik panjaralari ionlardan tashkil topganlarga ionli panjara deyiladi. 9 1) 2) NaCl – ionli kristallik strukturasi: 1 – Xlorid ion Cl - ; 2 – Natriy kationi Na + . Ion strukturalarda qarama-qarshi ionlar bir-birlariga nisbatan ideal bir xil nisbatlarda zarrachalar bilan o’ralgan bo’ladi. Shunday qilib individual molekulalar qattiq holatga o’tganda ularning individualligi yo’qoladi va ionli birikmalarda hamma kristallga gigant yagona zarracha deb qaraladi. Ion kristallarda alohida molekulalarni ajratish mumkin emas , ular bo’lmaydi. Butun kristallni teng sondagi qarama-qarshi ionlardan tashkil topgan gigant mikromolekula deb qarash mumkin. Masalan, osh tuzida qattiq holatda NaCl-holida emas, balki gigant zarracha Na n Cl m holida mavjud bo’ladi. Faqat ionli birikmalar ishtirok etishi bilan boradigan reaksiyalarning tenglamalarini yozishda soddalashtirish maqsadida yaxlit zarracha NaCl holida yozish qabul qilingan. Ionli strukturalarda mavjud bo’lgan kulon kuchlari hisobiga , molekulalararo kuchlarga nisbatan zarrachalar kuchli tortishgan bo’ladi. Shu bilan bog’liq holda ionli birikmalarning suyuqlanish tempraturalari va qattiqliklari qutbli va qutbsiz molekulalardan hosil bo’lgan moddalarga nisbatan ancha yuqori bo’ladi. Kristallarda ionlararo tortishish kuchlari ko’pincha kristallik panjara energiya kattaligi bilan xarakterlanadi. Bu energiya gaz holidagi ionlardan bir mol modda hosil bo’lishida ajralib chiqadigan energiyaga teng bo’ladi. Na + +Cl - =[NaCl]+186kkal 10 Demak bir mol kristall NaCl dagi bog’larni uzish uchun ham shuncha energiya (186kkal) yutiladi, bunda kristallik panjara buziladi va kristallarning suyuqlanishi sodir bo’ladi. Bu tempraturaga kristallarning suyuqlanish temperaturasi deyiladi. Bog’lanish energiyasi qanchalik katta bo’lsa, kristallarning suyuqlanish temperaturasi ham shunchalik yuqori bo’ladi. Suyuqlangan ionli birikmalar va ularning suvdagi eritmalari (agar ionli birikma suvda erisa) elektr tokini yaxshi o’tkazadilar. Shuning uchun hamma ionli birikmalarga kuchli elektrolitlar deyiladi. Kristallik panjaralarning tugunlarida metall atomlari yoki ionlari tursa, metall kristall panjara deyiladi. Hamma metallar qattiq holatda metall kristall panjaraga ega bo’ladilar. Metallik kristall panjarani tugunlarida metall ionlari joylashgan va umumlashgan valent elektronlari (“elektron gaz” yoki “ elektron bulut”) bilan bog’langan majmua deb qaraladi. “Elektron bulutni” kristallik panjara tugunlari orasida erkin ko’chib yurishi natijasida panjara barqarorligini yuzaga keltiradigan metallik bog’lanish sodir bo’ladi. Metallik panjarani sxematik ravishda qo’yidagi rasmdagidek tasvirlash mumkin: Metallarni sharsimon ko’rinishda joylashgan kristallik strukturalari: a-mis, b- magniy , v- -Fe, g- metall panjara. Hamma metallik strukturalarda erkin elektronlarning borligi metallar uchun umumiy xossalarini mavjudligi asoslanadi: eng avvalo metallarni shaffof emasligi, metallik yaltiroqlik va ko’pchilik metallarda kulrangliligi. Elektronlarni butun 11 kristall panjara bo’ylab erkin harakatlanishi ularning kuchli elektr va issiqlik o’tkazuvchanlikka ega ekanligi tushuntiriladi. Aksariyat metallar oson mexanik deformasiyalanadi, har xil shakllar beriladi , ulardan yupqa plastinka va juda ingichka sim qilib cho’ziladi, ular osonlik bilan bolg’alanadi. Metallar bu xossalari bilan atom yoki ion strukturali qattiq moddalardan farq qiladi. Metallar uchun bu umumiy xossalardan tashqari har bir metall uchun xarakterli bo’lgan ayrim xossalar ham xosdir. Masalan, metallar qattiqliklari va suyuqlanish temperaturalari bilan bir-birlaridan farq qiladilar: natriy 960S da suyuqlansa, osmiy 30000S da suyuqlanadi. Natriyning qattiqligi voskning qattiqligiga yaqin bo’lsa, osmiy temirga nisbatan ancha qattiqdir. Qo’yidagi sxemada turli kristall panjarali moddalarni xossalari orasidagi farqlar keltirilgan. 12 2.3 Kristall panjara turlari Demak 4 xil kristallik panjaralar farqlanadi: Atomli Molekulyar Ionli Metallik Tugunlarda – atomlar bo’ladi va bir-birlari bilan kovalent bog’langan (oddiy moddalar-metalmaslar) hosil qiladilar Tugunlarda – molekulalar bo’ladi, bunday panjaralarni qutubsiz birikmalar (O2, Cl2..) va qutubli (H2O, HCl..) tipidagi birikmalar hosil qiladilar. Tugunlarda – va ionlar takrorlanadi ; bu birikmalar ion bog’lanishda bo’ladi (tuzlar), oksidlar (asosli) va asoslar. Tugunlarda – yo musbat ionlar yo atomlar, a tugunlar orasida erkin elektronlar bo’ladi Yuqori tc, barqaror va qattiq, suyuqliklarda erimaydi Kichik qattiqlik, past tc, suvda erimaydilar, elektr tokini o’tkazmaydilar, uchuvchan Yuqori qattiqlik va yuqori suyuqlanuvchan- lik, uchmaydi Yuqori tc va qattiqlik , metallik yaltiroqlik, elektr o’tkazuvchanlik kristall panjaraning tugunlari deb ataladi. Ko’pchilik qattiq moddalar kristallik strukturaga ega , ya’ni modda egallagan fazoda atomlar , ionlar yoki molekulalar 13kristall panjara ionli atom molekulyar metall to’g’ri davriy joylashishlari bilan tavsiflanadi. Kristall panjaraning tugunlarida ionlar , atomlar yoki molekulalar turishi mumkin. Gazlar va suyuqliklarda zarrachalar u yoki bu darajada erkin harakatlanishiga qarama-qarshi qattiq moddalarda ma’lum nuqtalar atrofida juda kichik tebranma harakatda bo’ladi. Kristallardagi zarrachalarning turi va ular orasidagi bog’lanish xarakteriga bog’liq holda 4 tipdagi kristall panjaralarga bo’linadi. Atomli Molekulyar Ionli metalli Kristal holati zarrachalarning joylashishida uzoq masofali tartib mavjudligi, shuningdek, kristall panjaraning simmetriyasi bilan tavsiflanadi. Qattiq kristallar bir xil strukturaviy element barcha yo'nalishlarda takrorlanadigan uch o'lchamli shakllanishlar deb ataladi. Kristallarning to'g'ri shakli ularning ichki tuzilishiga bog'liq. Agar ulardagi molekulalar, atomlar va ionlarni ushbu zarrachalarning og'irlik markazlari o'rniga nuqtalar bilan almashtirsak, biz uch o'lchovli muntazam taqsimotga ega bo'lamiz - . Uning strukturasining takrorlanuvchi elementlari elementar hujayralar, nuqtalari esa kristall panjaraning tugunlari deb ataladi. Ularni tashkil etuvchi zarrachalarga, shuningdek, ular orasidagi kimyoviy bog'lanish xususiyatiga qarab kristallarning bir necha turlari mavjud. 14 Ion kristall panjaralari -- Ion kristallari anionlar va kationlarni hosil qiladi, ular orasida mavjud. Ushbu turdagi kristallar ko'pchilik metallarning tuzlarini o'z ichiga oladi. Har bir kation anionga tortiladi va boshqa kationlar tomonidan itariladi, shuning uchun ionli kristalldagi yagona molekulalarni ajratib olish mumkin emas. Kristalni bitta ulkan deb hisoblash mumkin va uning o'lchami cheklanmagan, u yangi ionlarni biriktira oladi. Atom kristall panjaralari. Atom kristallarida alohida atomlar kovalent bog'lar orqali birlashadi. Ion kristallari singari, ularni ham ulkan molekulalar sifatida ko'rish mumkin. Shu bilan birga, atom kristallari juda qattiq va bardoshli, ular elektr va issiqlikni yaxshi o'tkazmaydi. Ular amalda erimaydi, ular past reaktivlik bilan ajralib turadi. Atom panjarali moddalar juda yuqori haroratlarda eriydi. Molekulyar kristallar. Molekulyar kristall panjaralar atomlari kovalent bog'lar bilan birlashtirilgan molekulalardan hosil bo'ladi. Shu sababli molekulalar orasida 15 kuchsiz molekulyar kuchlar harakat qiladi. Bunday kristallar past qattiqlik, past erish nuqtasi va yuqori suyuqlik bilan tavsiflanadi. Ular hosil qilgan moddalar, shuningdek, ularning eritmalari va eritmalari elektr tokining yomon o'tkazgichlari hisoblanadi. Metall kristall panjaralar. Metallarning kristall panjaralarida atomlar maksimal zichlikda joylashgan bo'lib, ularning aloqalari delokalizatsiyalangan, ular butun kristall bo'ylab tarqaladi. Bunday kristallar shaffof emas, metall yaltiraydi, oson deformatsiyalanadi, elektr va issiqlikni yaxshi o'tkazadi. Bu tasnif faqat ekstremal holatlarni tavsiflaydi, noorganik moddalarning aksariyat kristallari oraliq turlargategishli - molekulyar-kovalent, kovalent-ion va boshqalar. Misol tariqasida grafit kristalini keltirish mumkin, har bir qatlam ichida u kovalent metall aloqalarga ega va qatlamlar orasida - molekulyar. Xulosa Men ushbu “ qattiq jismlarning kristall strukturasi” mavzusini o’qib o’rganib unda kristallar strukturasi ularning tuzilishi, hayotda qanday paydo bo’lishi kelib chiqish tarixi va eng asosiysi qattiq jismlar yarimo’tkazgichlarga qanday bog’liqligini elektronika sohasiga qanchalik kerakligini tushunib yetdim. Bu kurs ishimni yozar ekanman, bunda qattiq jismlar uchun kristallar strukturasini o’rganish ularni yana ham chuqurroq egallash lozim deb o’ylayman, chunku kristallar, qattiq jismlarning yadrosini tashkil qilar ekan olimlarimiz qattiq jismlar kristallarni qoyib yaxshilib tushuntirib izohlab berishgan asosi kristall yotadi bu uning eng kerakli joyidir. Qattiq jismlar umuman olganda hayotda juda muhim rol uynaydi bunda kristall va amorf jismlarga ajralishi, kimyoviy bog’lanishlarning turlarga ajralishini tushunib yetdim. Bular o’z navbatida sanoatda elektronika va mikroelektronikada juda muhim rol uynaydi. Foydalanilgan adabiyotlar 1. Poling, Linus (1929). "Murakkab ion kristallarining tuzilishini belgilovchi printsiplar". J. Am. Kimyoviy. 2. Petrenko, V. F.; Whitworth, R. W. (1999). Muz fizikasi . Oksford universiteti matbuoti. 3. G'arbiy, Entoni R. (1999). Qattiq jismlarning asosiy kimyosi (2-nashr). Vili. 4. Zaynobiddinov S. Teshaboyev A. Sh. Ermatov “Qattiq jism fizikasi”. 5. A.T. Teshaboyev. S.Z. Zaynobiddinov. E.A. Musayev. “ yarimo’tkazgichlar va yarimo’tkazgichli asboblar texnologiyasi” . Toshkent 2006.

Qattiq jismlarning kristall strukturasi Reja: 1.Kirish ………………………………………………………………… 2 2. Asosiy qism 2.1 Qattiq jism turlari. Qattiq jismlarning kristal tuzilishi ………………. 5 2.2 Qattiq moddalar strukturalarining asosiy tiplari ……….…….……… 9 2.3 Kristall panjara turlari ………………………………………….…… 13 3. Xulosa …………………………………………………………………… 4. Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati ………………………………..…

Kirish Qattiq jismlar ( metallar, yarim o’tkazgichlar va dielektriklar) hozirgi zamon elektronika va asbobsozlik sanoatining asosiy elementlari hisoblanad. Bu elementlar asosida ishlaydigan zamonaviy asboblarning ishlash prinspi va konstruksiyasi eng avvalo qattiq jismlarning fizik xossalari bilan bevosita bog’liq. Qattiq jismlarning tuzilishi, strukturasi ularning fizik xususiyatlari, qo’llanish sohalarini o’rganish, elektronika va asbobsozlik sohasida qattiq jismlar bilan bog’liq bo’lgan fundamental va amaliy masalalarni yechishda muhim ahamiyat kasb etadi. Qattiq jismning makroskopik xususiyatlari haqidagi ma lumotlarni to plash vaʼ ʻ tartiblashtirish 17-asrdan boshlangan. Qattiq jismga mexanik kuch, yorug lik, ʻ elektr va magnit maydon va h.k.ning ta sirini ifodalovchi bir qator empirik ʼ qonunlar ochildi: Guk qonuni (1660), Dyulong va Pti qonuni (1918), Om qonuni (1826), Videman — Frans qonuni (1835) va boshqalar Qattiq jism atomlar, molekulalar va ionlardan tuziladi. Qattiq jismning tuzilishi atomlar orasidagi ta sir ʼ kuchiga bog liq. Bir xil atomlarning o zi turli strukturalarni hosil qilishi mumkin ʻ ʻ (kul rang va oq qalay, grafit va olmos va h.k.). Tashqi bosim yordamida atomlararo masofani o zgartirib, Qattiq jismning kristall tuzilishini va xossalarini tubdan ʻ o zgartirish mumkin. Ko pgina yarimo tkazgichlar bosim ostida metall holatga ʻ ʻ ʻ o tadi (oltingugurt 8 120000 atm. bosimi ostida metallga aylanadi). Tashqi bosim ʻ tufayli 1 atomga to g ri keladigan hajm atomning odatdagi hajmidan kichik bo lib ʻ ʻ ʻ qolganda atomlar o z indivialligini yo qotadi va modsa o ta siqilgan ʻ ʻ ʻ elektronyadroviy plazmaga aylanadi. Moddaning bunday holatini o rganish, ʻ xususan, yulduzlarning strukturasini tushunish uchun juda muhim. Qattiq jismning tuzilishi va xossalarining o zgarishi (fazaviy o tishlar), temperatura o zgarganda, ʻ ʻ ʻ magnit maydon ta sirida va boshqalar tashqi ta sirlar natijasida ham yuz berishi ʼ ʼ mumkin. 2

Kristallarning mustahkamligi atomlar orasidagi bog lanish kuchlariga muvofiq ʻ kelmaydi. 1922-yilda A.F. Ioffe real kristallarning mustahkamligi pastligini ularning sirtidagi makroskopik defektlarning ta siri deb tushuntirdi (Ioffe effekti). ʼ 1933-yilda J. Teylor, E. Orovan (AQSH) va M. Polyani (Buyuk Britaniya) dislokatsiyashr tushunchasini ta rifladi. Katta mexanik kuchlanishlar ostida kristall ʼ o zini qanday tutishi dislokatsiya va kristall panjaraning boshqa chiziqli defektlari ʻ boryo qligiga bog liq. Qattiq jismning plastikligi ko p hollarda dislokatsiyalarga, ʻ ʻ ʻ mexanik xususiyatlari unga nuqsonlarni kirituvchi yoki yo qotuvchi ishlov ʻ berishga bog liq bo ladi. 1926-yilda Ya.I. Frenkel real kristallda panjaraning ʻ ʻ nuqtaviy defeqtlari (vakansiyalar, tugunlararo atomlar) bo lishiga e tiborni jalb etdi ʻ ʼ va ularning Qattiq jismdagi diffuziya jarayonlaridagi rolini ko rsatdi. ʻ Qattiq jismdagi atomlar va ionlar harakatining tebranish xarakteriga ega bo lishi ʻ erish temperaturasi T3gacha saqlanadi. Hatto T=Teda ham atomlarning tebranish amplitudasi atomlararo masofalardan ancha kichik bo ladi, erish esa T>Tzaa ʻ suyuqlikning termodinamik potensiali Qattiq jism nikidan kichik bo lishi ʻ tufaylidir. Kristall panjara dinamikasining nazariyasi 20-asr boshida ishlab chiqildi. U kvant nazariyasini hisobga oladi. Kristall panjara atomlari tebranma harakatining kvantlanishi fonon tushunchasiga olib keldi (I.Ye. Tamm, 1929) va Qattiq jism issiqlik xossalarini kvazizarralar — fononlar — gazi xossalari sifatida tavsiflash imkonini berdi. Elektron kashf etilishi bilan Qattiq jismning elektron nazariyasi rivojlana boshladi. Nemis fizigi P.Drude (1900) quyidagi farazni ilgari surdi: metallardagi valent elektronlar atomlar bilan bog lanmagan bo lib, kristall ʻ ʻ panjarani to ldiruvchi erkin elektronlar gazini hosil qiladi va odatdagi ʻ siyraklashgan gazga o xshab, Boltsman taqsimotiga bo ysunadi. Bu modelni ʻ ʻ golland fizigi X.A. Lorents rivojlantirdi. Bu nazariya metallarning bir qancha xossalarini tushuntirib berdi. Biroq uning asosida hisoblab topilgan issiqlik sig imidagi elektronlarning hissasi tajribadan keskin farq qildi. Metallardagi ʻ elektron gazni tavsiflashda kvant mexanika va kvant statistika uslublari (Fermi — Dirak taqsimoti)ni qo llash ʻ 3

(1927—28, nemis fizigi A. Zommerfeld; Ya. I. Frenkel) Qattiq jismdagi kinetik hodisalar (elektr va issiqlik o tkazuvchanlik, galvanomagnit hodisalar vaʻ boshqalar)ning kvant nazariyasini rivojlantirish uchun asos yaratdi. T=0 da metalldagi elektronlarning ma lum bir maksimal sath (Fermi energiyasi) gacha ʼ bo lgan barcha energiya sathlari to lgan bo ladi. temperatura ortganda ʻ ʻ ʻ elektronlarning ozgina qismigina bu sathsan yuqoriroq sathlarga o tadi. Bu hol A. ʻ Zommerfeldga (1927) metallar issiqlik sig imiga elektronlarning hissasi kichik ʻ bo lishini tushuntirish imkonini berdi. Kristall panjara davriy maydonining ʻ elektronlar xarakatiga ta siriga kvant mexanika nuqtai nazaridan qarash ʼ elektronning kristalldagi harakatini tushuntirishga va Qattiq jismning zamonaviy nazariyasi asosi bo lgan zonalar nazariyasiga olib keldi. ʻ 1931-yilda ingliz fizigi A. Vilson turli elektr xossalarga ega bo lgan Qattiq ʻ jismlarning mavjud bo lishi energetik zonalarning T=0 da elektronlar bilan to lish ʻ ʻ xarakteriga bog liq bo lishini ko rsatdi. Agar hamma zonalar elektronlar bilan ʻ ʻ ʻ to lgan yoki bo sh bo lsa, bunday jismlar elektr tokini o tkazmaydi, ya ni ʻ ʻ ʻ ʻ ʼ dielektrik, elektronlarga qisman to lgan zonalarga ega Qattiq jism metall bo ladi. ʻ ʻ Yarimo tkazgichlar dielektriklardan shu bilan farq qiladiki, ularning oxirgi to lgan ʻ ʻ (valent) zonasi bilan birinchi bo sh zonasi (o tkazuvchanlik zonasi) orasidagi ʻ ʻ taqiqlangan zonaning kengligi kichik bo ladi. Kristallarda defekt yoki ʻ aralashmaning bo lishi taqiqlangan zonada qo shimcha energetik sathlarning ʻ ʻ paydo bo lishiga olib keladi. ʻ Valent zonasi va o tkazuvchanlik zonasi juda kam ʻ tutashgan Qattiq jism yarimmetallar deb ataladi. Tirqishsiz yarimo tkazgichlar ham ʻ bo ladi; ularning o tkazuvchanlik zonasi valent zonaga tegib turadi. Metallarda ʻ ʻ Fermi sathi taqiqlanmagan zonada, yarimo tkazgichlarda Fermi sathi taqiqlangan ʻ zonada joylashadi. Tirqishsiz yarimo tkazgichlardaFermi sathi valent zonasini ʻ o tkazuvchanlik zonasidan ajratuvchi chegara bilan mos tushadi. Elektron ʻ o tkazuvchanlik zonasiga o tganda valent zonada bo sh o rin — kovak hosil ʻ ʻ ʻ ʻ bo ladi. O tkazuvchanlik elektronlari va kovaklar yarimo tkazgichlardagi zaryad ʻ ʻ ʻ tashuvchilardir. 4

2.1 Qattiq jism turlari. Qattiq jismlarning kristal tuzilishi. Qattiq jismlar d е b n о rmal shar о itda o’zining o’lchami va shaklini saqlay о ladigan m о ddalarga aytiladi. Kristall qattiq jismlarda ularni tashkil qiluvchi at о m va m о l е kulalar qat’iy tartib bilan j о ylashadi. Agar bu tartib ikki qo’shni at о m yoki m о l е kula о rasidagi mas о fadan bir qancha marta katta bo’lgan mas о falargacha saqlansa uni uz о q tartib d е b ataladi. Kristallar aniq suyulish t е mp е raturasiga (nuqtasiga ) ega bo’ladi. Qattiq jismlar kristall va am о rf jismlarga bo’linadi. El е ktrik хо ssalariga ko’ra qattiq jismlar o’tkazgich, yarim o’tkazgich va diel е ktriklarga bo’linadi.El е ktr o’tkazuvchanlik t е mp е raturaga b о g’liq bo’ladi. Taqiqlangan z о na k е ngligi o’tkazgichlar, yarim o’tkazgichlar va diel е ktriklarda har х il bo’ladi. Moddalarning qattiq holati na faqat molekulalarining bir-birlari bilan juda kuchli bog’langanligi, balki doimiy hajmi va shaklini (kristallar) saqlashi bilanxarakterlanadi. Umuman olganda qattiq jismlar turli xususiyatlariga asoslanib ikki turga , kristall va amorf jismlarga ajratiladi. Kristall jismlarning asosiy xususiyati ularning izotropik emasligi (anizotropligi), ya’ni ba’zi fizik xossalar yorug`lik, issiqlik, elastiklik moduli va hokazolar tarqalish tezligining yo`nalishga bog’liqligidir. Barcha yo`nalishlarning teng kuchliligiga izotroplik, teng kuchli emasligiga esa anizotroplik deyiladi. 5

O'xshashlar

Qattiq jismlarda diffuziya hodisalari
Quyosh sistemasidagi kichik jismlarning fizik tabiati
DOIMIY MA’LUMOTLAR STRUKTURASI
Qattiq jismning tekis-parallel harakati
ALGORITM VA MA’LUMOTLAR STRUKTURASI