Бухоро- 2022 Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги бухоро давлат университети

29 – расм. Сув молекуласи кутблилигини курсатувчи тасвирий шакллар
Таҳлил ва тадқиқ ишларини бажарганда, айниқса, янги олинган моддаларни ўрганишда уларнинг «электр дипол моментлари»аниқланилади. Газ ва суюқ ҳолдаги биринчи вазифа сифатида бирикмаларни анализ қилиш мақсадида Дебай томонидан махсус амалий (экспериментал) усуллар ишлаб чиқилган. Улар ҳақида батафсил маълумот кейинроқ берилади. Ҳозир эса, қутбли молекулаларга муайян физик омиллар таъсири билан боғлиқ айрим зарур илмий тушунчаларни баён қиламиз.
Қутбсиз молекулалардан фарқли равишда электр майдони таъсирига учраган қутбли молекулалар, ўзларининг ички айланма ҳаракатлари энергияси билан боғлиқ ҳолатда, маълум даражада энергетик қўзгалган бўлади. Молекула тузилмасида энергия тақсимоти албатта таъсир кўрсатаётган майдон кучланишига муттаносиб боғлиқда бўлишлиги ҳам тажрибада исботланган.
Агар қутбли молекулани ҳосил қиладиган элементар заррачалар (i) зарядини l_i радиусининг r_i билан белгиланса, унинг дипол моменти (μ) ни умумий тарзда μ=Σl_i · r_i куринишда ифодалаш мумкин. Агар Σl_i · r_i =0 бўлса, албатта Σl_i · r_i=0 бўлади ва молекула қутбсиз, яъни унинг дипол моменти йўқ деган хулосага келинади.
Агар муайян кучланишли электр токи майдони таъсирида аслида қутбсиз бўлган мода молекулалари қутбланиб, улар учун маълум қимматда дипол моменти ҳосил бўлса амалда бундай ҳолатлар кузатилади, у ҳолда, буни модданинг «индукцияланган дипол моменти» деб аталади.
Қутбли молекулалардан иборат бўлган модда учун, одатда, Дебайнинг қуйидаги тенгламаси мавжуд:

Бундай тенгламанинг чап томони, яъни мазкур модданинг «моляр қутбланиши» деб юритилади. Тенглама кўрсаткичлари: М – мода молекула массаси, ρ – электр заряди зичлиги, N_А – Авогадро сони, Т – абсолют температура, К – доимийлик, ε – модданинг статик электр ўтказувчанлиги, Р_m – мода моляр қутбланиш даражаси ва μ₀ – молекула дипол моменти. Дебай айнан иш тенгламага асосланган газ ёки буғ ҳолида мода молекулалари дипол моментларини аниқлаш махсус усулини яратган. Юқоридаги Дебай тенгламасининг маълум даражада ўзгартириб қуйидаги кўринишда ёзилади:

Бу тенгламада агар В нинг қиймати аниқ бўлса, у ҳолда, Демак, тажрибалар натижасида албатта, В қийматини аниқлаш зарур бўлади.

Айнан шундай вазифани бажариш учун ҳар хил температурада модданинг моляр қутбланишини баҳолаш керак бўлади. ε (диэлектрик ўтказувчанлик) қиймати, амалда тажриба вақтида фойдаланиладиган, конденсаторнинг ҳажмига қараб ҳисоблаб топилади, яъни Бу ерда V₀ – конденсаторнинг бошланғич (вакуум) ҳолатидаги электр зарядлари ҳажми, V – эса, диэлектрик модда (газ, буғ) билан тўлдирилгандаги зарядлари ҳажми тажрибаларни термостатлашган (ҳар бир тажриба ҳарорати ўзгармас ушлаб турилган) ҳолатда ўтказилиши керак. Тажриба вақтида модда (газ ёки буғ) нинг босими, тахминан, 400-500 Па, ва температура 100-1500 оралиғида бўлиши мақсадга мувофиқ. Модданинг зарядланган заррачалари зичлиги (ρ).



кўринишдаги тенглама ёрдамида топилади.
Модда молекулаларининг қутбланиш кўрсаткичи (Р_m) ни 1/Т билан боғлиқда ёки айнан шу модданинг анча паст температурада қутбланиши натижасига қараб ҳисоблаб топилади. Анча паст температурада эса, таъкидлаш жоизки, «мақсадга мувофиқ йўналтирилган қутбланиш» (ориентрланган поляризация) ҳеч ҳам кузатилмайди.
Дебайнинг 2-усули ҳам мавжуд. Унинг воситасида суюқ модда (ёки эриган модда) молекулаларига хос бўлган электр дипол моменти аниқланади. Шуни ҳам таъкидлаш керакки, газ ёки газсимон (буғ) кўринишдаги кимёвий моддаларнинг қутбланишини аниқлаш анча мураккаб бўлгани сабаб кўпинча, моддаларни қутбсиз эритувчилар билан ҳосил қилган нисбатан суюқ (паст концентрацияли) эритмаларда қутбланишини қрганиш амалда кўп учрайдиган ҳолат деса бўлади.
Энг оддийси 2 компонентли – муайян эритувчида 1 та модда эриган ҳолатни кўриб чиқамиз. Мазкур эритмани эритувчи (1) ва эриган модда (2) билан ўзаро кимёвий таъсирлашмайдиган, ҳамда эритма хоссалари аддитив хусусиятга эга бўлган ҳолат деб қараб, айнан шундай шарт-шароитдагина тажриба ва таҳлил амаллари олиб борилади. Бундай эритманинг аддитив қутблилигини Клаузиус – Мосотти тенгламаси билан ифодаланади, яъни:



Бу эрда: ε – электр утказувчанлик (1,2 – компонентлар учун), α – модда қутбланиши (1,2 – компонентлар учун тегишли α₁, α₂), n – молекула сони (эритмадаги компонентлар учун n₁, n₂) ε₀ – майдоннинг ўзгармас электр қиймати ва ρ – қутблилик. Бир қатор математик ифодалашларни бажариш натижасида эритманинг моляр қутбланиши (р_1,2) учун қуйидагича тенглама ҳосил қилинади:

Бунда, ρ – электр заряди зичлиги (ҳар бир компонент учун ўзига хос, р_1,2 – суммарний ), р_1,2 – эритманинг суммар қутбланиши, М – молекуляр масса; N – ҳар бир компонент учун Авогадро доимийлиги. Шундай қилиб, эритманинг умумий қутблилиги (Республикаси) ва ҳар бир компонентнинг моляр қутблик (ρ_i) кўрсаткичлари аниқлангач, эриган модда дипол моментини топиш унчалик қийин бўлмайди.
Юқорида баён қилинган Дебайнинг икки хил тажриба усулларидан ташқари, қутбли молекула дипол моментини аниқлаш бўйича яна «молекулалар туташ» усули ҳам мавжуд. Мазкур усулнинг техник қурилмаси ва унда кутбли молекулаларнинг нотекис электр майдонида четланиш ҳам кўринишида 30 – расмда кўрсатилган.