Molekulyar fizika va termodinamikaning asoslari

Molekulyar fizika va termodinamikaning asoslari Qattiq jismlar ma'lum shaklga va hajmga ega bo'lishlari bilan xarakterlanadi. Qattiq jismlar bir-biridan ichki tuzilishi jihatidan batamom farq qiluvchi kristall va amorf jismlar ko'rinishida uchraydi. Lekin hozirgi zamon fizikasida qattiq jism deganda kristall jismlar nazarda tutiladi, amorf jismlar o'ta qovushqoq suyuqlik sifatida qaraladi. Qattiq jismlar asosan kristall holatda bo'ladi. Kristall jismlarda atom yoki molekulalar bir-biriga nisbatan ma'lum bir tartibli vaziyat egallab joylashadi. Buning oqibatida kristallning tashqi ko'rinishi ma'lum geometrik shaklga ega bo'ladi. Agar kristall tarkib topgan zarralarni bir-biriga to'g'ri chiziq bilan tutashtirsak, fazoviy yoki kristall panjara deb ataladigan panjara hosil bo'ladi. Kristallning ayrim zarralari panjarani hosil qilgan chiziqlarning kesishgan nuqtalarida - panjara tugunlarida joylashgan bo'ladi. Bu zarralar musbat va manfiy ionlar, netral atom va molekulalar bo'lishi mumkin. Masalan, osh tuzi kristall panjaralarining tugunlarida musbat natriy () va manfiy () ionlari (1-rasm), metall kristallar ( va hakozo) ning panjara tugunlarida metall atomlarining musbat ionlari, olmos, germaniy, kremniy kabi kristallarning panjara tugunlarida neytral atomlar joylashgan bo'ladi. 1-rasm. Kristall panjaralarning shakllari turli-tuman bo'lishi mumkin, lekin ixtiyoriy bo'lmaydi. Panjarani hosil qilgan elementar yacheykalar bir-biriga zich, hech qanday oraliqsiz joylashishi kerak, bu panjara potensial energiyasining minimum bo'lishiga to'g'ri keladi. Masalan, kubchalar shaklidagi yoki olti yoqli prizmalar shaklidagi yacheykalarni talab qilingandek joylashtirish mumkin (2- a va b- rasm), biroq besh yoqli prizmalar shaklidagi yacheykalarni bunday joylashtirib bo'lmaydi (2 v -rasm). a) b) v) 2-rasm. 1890 yilda Ye.S.Fyodorov kristall panjaralarning yacheykalari zich joylashtirish mumkin bo'lgan barcha shakllarini nazariy hisoblab chiqdi va tabiatda faqat 230 xil kristall panjaralar bo'lishi mumkin ekanligini aniqladi, bu kristall panjaralar 32 simmetrik sinfni hosil qilar ekan. Kristallarni rentgen nurlari yordamida tekshirishga doir olib borilgan tajribalar kristallar simmetrik joylashib kristall panjaralar hosil qilgan zarralar (atomlar, molekulalar yoki ionlar) dan iborat ekanligini tasdiqladi. Shu bilan birga, ko'p miqdorli tabiiy va sun'iy kristallarni rentgen strukturaviy tahlil qilish natijasida tabiatda kristall panjaralarning faqat 230 turli ko'rinishi bor ekanligi aniqlandi, bu Ye.S.Fyodorovning nazariy hisoblariga to'la muvofiq keladi. Kristallning eng asosiy xossalaridan biri shundan iboratki, uning fizik xossalari unda tanlab olingan yo'nalishga bog'liq, ya'ni kristallning xossalarini xarakterlovchi mexanik mustahkamlik, elektr o'tkazuvchanlik, nur sindirish ko'rsatkichlari kabi kattaliklar kristall ichida olingan turli yo'nalishlarda turlicha qiymatga ega bo'ladi. Moddalarning fizik xossalarining (mexanik, issiqlik, elektrik, optik va h.k.) turli yo'nalishlarda turlicha bo'lishi anizotropiya deb ataladi. Masalan, kristall jismning issiqlikdan kengayish koeffitsiyenti turli yo'nalishlar uchun turlicha bo'ladi; turli yo'nalishlarda kristallarning boshqa xossalari ham turlichadir. Anizotropiya panjara zarralarining turli yo'nalishlarda turlicha zichlikda joylashganligi bilan tushuntiriladi. Kristall jismlarning hammasi anizotrop jismlardir. ...