2-mavzu. Moddalarning agregat va fazaviy holatlari

2-mavzu.Moddalarning agregat va fazaviy holatlari

Аtom soʼzi qadimgi grek olimlari va faylasuflari tomonidan materiyaning eng kichik boʼlinmas qismini anglatuvchi maʼnoda qoʼllanilgan boʼlsada, 19 asrga kelib bu soʼzning tom maʼnosi endi tarixiy ahamiyatga ega boʼlib qolajakligi ravshan boʼldi.

Radioaktivlik, fotoeffekt, elektroliz, katod nurlarining kashf qilinishi moddani tashkil qiluvchi bir xil yoki har xil turdagi atomlar boʼlinmas zarrachalar emas, aksincha ular negizida a, b, g-nurlari (radioaktivlik), elektron oqimlar paydo boʼlishini (katod nurlari va fotoeffekt) va musbat zaryadlangan metall ionlari oʼzlariga bir yoki bir necha elektronlarni biriktirib, avvallari boʼlinmas deb xisoblangan atomlarni emas murakkab tashqiliy qismlardan iborat boʼlgan oddiy modda, masalan, xoxlagan metallni hosil qilishini koʼrsatdi. Darxaqiqat, tashqi magnit maydoni bilan taʼsirlasha oluvchi Kruks naychasidagi toza misdan yasalgan katodni elektr toki yordamida qizdirsak katod va anod oʼrtasida elektr toki hosil boʼlishining sababchisi boʼlgan zaryadlangan zarrachaldar oqimi paydo boʼlishini kuzatamiz. Аngliya olimi J. Tomson birinchilardan boʼlib bu zarrachalar manfiy elektr zaryadiga ega ekanligini aniqladi va 1890 yilda Stoni tomonidan taklif qilingan elektron degan terminni ularga nisbatan qoʼllab ularni elektronlar deb atadi. Bu zarrachalarning toʼxtovsiz ravishda chiqarilib turilishi atomlarning murakkab tarkib va tuzilishga ega ekanligidan va ularda xususan elektronlar mavjud ekanligidan dalolat beradi. Tomson 1903 yilda sistemaning, barqarorligi uning energiyasini minimalligi printsipidan kelib chiqqan xolda musbat va manfiy zaryadlangan zarrachalar atomda oʼzaro tekis aralashgan xolda joylashgan boʼladilar degan gipotezani taklif qildi. a- nurlarining tabiatini izchil oʼrganib ular musbat zaryadli, anchagina katta massaga ega boʼlgan zarrachalar ekanligini koʼrsatdi Ernest Rezerford Tomson gipotezasi ustida ish olib borib juda yupqa oltin plastinkasiga vakuumda a-nurlarini tik holda yoʼnaltirdi. Аgar atomlarning ichki tuzilishi Tomson oʼylagandek boʼlsa musbat zaryadlangan a-nurlar atomlarda tekis taqsimlangan musbat zarrachalardan elektrostatik ravishda itarilib atrofga sochilishi yoki elektronlar tomonidan tortilib kinetik energiyasi katta boʼlganligi uchun plastinkadan xech qanday qiyinchiliksiz oʼtib ketishi koʼzatilgan boʼlar edi. Аmalda na u na bu hol kuzatilmadi. a-nurlarining deyarli 99.9 % plastinkadan xech qanday toʼsqinlikka uchramagan holda oʼtib ketadilar. Lekin uning 0.01% xuddi beton devorga urilgan koptokdek oʼz yoʼnalishlarini 180^o yoki undan kichikroq burchakka oʼzgartirib orqaga qaytdilar. Bunday kutilmagan natija Rezerfordni jiddiy oʼylantirib qoʼydi. Tajriba bir necha marta qaytarilib uning natijasiga ishonch hosil qilingach, Rezerford Tomson gipotezasi tasdiqlanmayotganligini tushunib yetish bilan birga oʼzining atom tuzilishi toʼgʼrisidagi planetar modelini taklif qildi. Oltin plastinkadan qaytgan zarrachalar sonining qaytarilish burchaklari boʼyicha taqsimlanishini oʼrganish natijasida atomdagi musbat zaryadlar joylashgan sfera radiusining oʼlchami 10-13sm ekanligini, atom radiusi esa 10-8sm chamasida boʼlib bunday atom α-nurlari uchun yuqori darajada toʼsqinsiz oʼtkazuvchan tiniq muxit ekanligini koʼrsatdi. Musbat zaryadlardan tashqil topgan sfera atomning yadrosi deb ataldi. Аloxida - aloxida mavjud boʼlgan va musbat va manfiy zaryadlangan zarrachalardan tashqil topgan atomning barqarorligini tushuntirish uchun Rezerford oʼsha vaqtda qoʼllanilib kelayotgan klassik mexaniqa va elektrodinamika qonunlariga binoan atomning bir tomondan elektronning yadro atrofida aylanishi natijasida paydo boʼladigan markazdan qochirma ikkinchi tamondan musbat va manfiy zaryadlangan zarrachalar oʼrtasidagi tortishish kuchi bilan qiymat tomondan teng yoʼnalishlari boʼyicha oʼzaro qarama-qarshi boʼlganliklari uchun Nyutonning 3-qonuniga binoan atom barqaror holatda boʼladi dedi.

N. Bor 1913 yilgacha barcha maʼlum elementlar uchun chuqur oʼrganib boʼlingan va diskret-chiziqli tuzilishli atom optik spektrlarini tushuntirish uchun oʼzining statsionar orbitalar postulotni kiritdi N.Borning fikricha elektron yadro atrofida birinchidan, maʼlum statsionar orbitalar boʼyicha aylanma harakat qiladi, ikkinchidan, bunday holda elektronning energiyasi oʼzgarmas qiymatga ega boʼladi. N.Bor yadro atrofida aylanayotgan elektronning harakat miqdori momenti faqat maʼlum diskret qiymatlarnigina qabul qilib oʼzgara oladi dedi.Bu fikrni u matematik ravishda quyidagicha ifodaladi.

=

Bu yerda m_e-elektronning massasi

V-uning yadro atrofida aylanish tezligi

r-elektron va yadro markazlari orasidaga masofa

n-1, 2, 3... lar kabi butun sonlar

= -Plankning keltirilgan doimiyligi.

Bitta element atomi masalan vodorod atomi uchun yozilgan Rezerford tenglamasi va Bor shartining matematik ifodasini birgalikda tenglamalar sistemasi deb qabul qilib uni yechish natijasida vodorod atomdagi elektronning aylanish tezligi V=2110 m/s, va radiusi r=0,0529 nm ekanligi topildi.

Moddalar turli xil fizikaviy va agregat xolatlarda boʼladi. Har bir agregat holat atomlar, ionlar yoki molekulalarning katta toʼplami sifatida namoyon boʼladi. Zarrachalar orasidagi masofa va taʼsir kuchlarning qiymatiga qarab moddalar qattiq, suyuq va gazsimon holatda boʼladilar va bu holatlarda moddaning berilgan vaqtda boʼlish va boʼlmasligi temperaturaga va tashqi bosimga bogʼliq.

1. Qattiq holat. Juda past temperaturada aksariyat moddalar qattiq holatda boʼladilar. Bu agregat holatda zarrachalar orasidagi masofani zarrachalar oʼlchamlari bilan taqqoslasa boʼladi. Zarrachalar oʼrtasidagi tortishish kuchi ularni muvozanat masofasi yaqinida ushlab turadi. Potentsial chuqurlik sayoz, uncha chuqur emas . Qattiq holatdagi moddaning shaklini mexanik shakl vositasida oʼzgartirish juda mahol masala. Fazoviy holatlari boʼyicha qattiq moddalar amorf holatda (shishi, koʼpchilik polimerlar) va kristall holatda boʼlishi mumkin. Qattiq amorf moddaning tuzilishi suyuqliklarning ustki tuzilishiga oʼxshash boʼladi.

2. Suyuq holat. Bu oraliq holatdir. Past temperaturalarda yaʼni suyuqlanish temperaturasiga yaqin hollarda suyuqliklarning xossalari qattiq xolat xossalariga yaqin boʼladi (tartiblilik, zichlik, elektr oʼtkazuvchanlik, siqiluvchanlik). Qaynash temperaturasi yaqinida suyuqliklar bugʼlarga oʼxshaydi.

Suyuqliklar uchun kritik temperatura xos. kritik temperatura deb shunday temperaturaga aytiladiki, T≥TK boʼlgan moddani xech qanday bosim ostida suyuq xolatga oʼtkazib boʼlmaydi. T≥TK boʼlganda moddaning suyuq holati bilan bugʼ (gaz) oʼrtasidagi chegara yoʼqolib, u bir fazali sistemaga aylanadi.

3. Gaz holati. Gaz holati eng oddiy holat boʼlib, Mendeleev –Klayperon tenglamasi uning holat tenglamasidir. Real sistemalar uchun pv=nRT oʼrniga (p+a/v2)(v-b)=nRT degan ifoda Van-der-Vaalьs tenglamasidan foydalanmiz. a/v2 –ichki bosim deyiladi, v – esa molekulalarning xususiy hajmi vo bilan v=4NaVo ifodasi orqali bogʼlangan.

4. Plazma holati. Plazma holat moddaning juda yuqori temperatura uchun xos boʼlgan holatidir. Termoyadro reaktsiyalari modda plazma holatda turgandagina roʼy beradi.