Elementar zarralar va fizik xarakteristikasi

2.2.Elementar zarrachalarning fizik xarakteristikasi

Zarracha	Belgisi	Zaryadi	Shartli zaryadi	Absolyut massa, kg	Nisbiy Massa a.m.b.
Elektron	e^-	-1,6∙10^-19	-1	9,11∙10^-31	≈
Proton	p	+1,6∙10^-19	+1	1,6726∙10^-27	1,007≈1
Neytron	n	0	0	1,6750∙10^-27	1,009≈1

Kimyoviy elementning tartib raqamlari ularning yadrosidagi protonlar sonini (Z) koʻrsatadi.
• Yadroning xossasi uning tarkibi (protonlar va neytronlar soni) bilan aniqlanadi.
• Yadroning ikkinchi muhim xossasi massa sonidir. Massa soni (A) atom yadrosidagi protonlar (Z) bilan neytronlar (N) sonining umumiy yigʻindisinini koʻrsatadi:
A=Z+N; A- atom massa, Z-protonlar soni, N-neytronlar soni.
•Z – atomning yadro zaryadi = elementning tartib raqami=protonlar soni=elektronlar soni.
Misol uchun natriy atomining tartib raqami 11, yadro zaryadi +11, yadrodagi protonlar soni 11 ta, yadro atrofidagi elektronlari soni 11 ta. Yoki xromning davriy sistemadagi tartib raqami 24, uning yadro zaryadi +24, yadrosidagi protonlar soni 24 ta, yadro atrofidagi elektronlar soni ham 24 va h.z.
Har qanday kimyoviy elementning atom yadrosidagi neytronlar soni
N=A-Z formula bilan topiladi.
Masalan; Al ning tartib raqami 13 (Z=13), A_r=27 ga teng; Aℓ atomi yadrosidagi neytronlar soni: N=27-13=14 ga teng. Yod atomidagi 127-53=74 ta neytronlar boʻladi.
Al yadrosi tarkibini Al (13p;14n); yadrosi tarkibini esa I(53p; 74n) shaklida ifodalash mumkin.
•Kimyoviy elementlar atomlarining oʻlchami (diametri) 10^-10m (10^-8sm), yadroning oʻlchami 10^-15 m (10^-13 sm) ga teng boʻladi.
Turli elementlarning atomlari turlicha massa va oʻlchamga ega boʻladi. Eng kichik atom vodorod atomidir. Uning diametri taxminan 1∙10^-8sm (yoki 1∙10^-10 m).
Xlor atomining diametri esa ≈1,8 ∙ 10^-8sm va h.z. Bunday mayda zarrachalarning kattaligini ifodalash uchun uzunlik birligi angstrem (A⁰) va nanometr (nm) ishlatiladi:
1A⁰=10^-10m; 1nm=10^-9 m .
Kimyoviy element.Kimyoviy elementlar tartib raqami (yadro zaryadi), oksidlanish darajasi,izotop tarkibi kabi kattaliklar bilan xarakterlanadi. Kimyoviviy element-bu tushuncha boʻlib, material zarracha emas, boshqacha qilib aytganda element bu yadro zaryadi bir xil boʻlgan atomlar toʻplamidir.
Yadro zaryadi bir xil boʻlgan va kimyoviy jihatdan birikmagan atomlar turi ya’ni izotoplar majmui (turkumi, toʻplami)-kimyoviy elementdeyiladi. Yadro zaryadi +1 boʻlgan atomlar yigʻindisi vodorod elementini, yadro zaryadi +8 boʻlgan atomlar toʻplami kislorod elementini bildiradi va h.z. Masalan; vodorodning 3 ta izotopi -protiy, (D)-deyteriy va -tritiylar boʻlib, vodorod elementi deganda ana shu izotoplar yigʻindisini tushunamiz. Shuningdek yadro zaryadi +8 ga teng boʻlgan atomlar toʻplami kislorod elementini, yadro zaryadi +17 ga teng boʻlgan atomlar toʻplami xlor elementini, yadro zaryadi +19 ga teng boʻlgan atomlar kaliy elementini hosil qiladi:

Yer qobigʻida massa jihatdan 49,13% kislorod, 26% kremniy, 7,45% alyuminiy, 4,2% temir, 3,25% kalsiy, 2,4% natriy, 2,35% kaliy, 2,35% magniy, 1% vodorod va 1,87% qolgan barcha elementlar bor.
Hozirgi vaqtda 118 ta element ma’lum boʻlib, 89 tasi tabiatda uchraydi. Qolganlari sun’iy yoʻl bilan olinadi.
Elementlarning tabiatda tarqalishi ularning massa soniga, protonlar soniga va izotoplarning barqarorligigabogʻliq.
Ba’zi yengil elementlar masalan, Li, Be, B tabiatda kam tarqalgan.
Yengil elementlar (Li, Be, B) ning kam tarqalganligi ularning proton, neytron va boshqa elementar zarrachalarni qamrashga moyilligi kattaligi bilan tushuntiriladi.
Elementlarning massa soni ortishi bilan ularning tabiatda tarqalishi keskin kamayadi. Ogʻir elementlarning tabiatda kam tarqalishi yadrolarning α-yemirilishi va spontan boʻlinishi bilan tushuntiriladi.
Atom yadrolarida protonlar soni juft boʻlgan elementlarning atomlari tabiatda koʻp tarqalgan. Yer qobigʻida juft tartib raqamiga ega boʻlgan elementlar 86 %, toq tartib raqamiga ega boʻlgan elementlar esa 14 % tarqalgan.
Yer qobigʻida bitta element atomlari orasida juft sondagi neytronlarga ega boʻlgan izotoplari koʻproq tarqalgan boʻladi. Masalan; yer qobigʻida ¹⁶O izotopi (8 ta neytroni bor) 99,759%, ¹⁷O izotopi ( 9 ta neytroni bor) 0,037%, ¹⁸O izotopi (10 ta neytroni bor) 0,204% tarqalgan. Chunki juft sondagi neytronlarga ega boʻlgan yadrolarning elektron qamrashga moyilligi kichik boʻladi.
1.3. Molekula. Ion. Radikal
Moddalar tuzilishiga koʻra 2 ga boʻlinadi:
1) molekulyar tuzilishli; 2) nomolekulyar tuzilishli.
Molekulyar tuzilishli moddalar odatdagi sharoitda gaz, suyuq yoki oson suyuqlanadigan qattiq modda (I₂, S₈, P₄-oq fosfor, fulleren, shakar va shunga oʻxshashlar) holida boʻladi. Barcha gazlar va suyuqliklar (simobdan tashqari) molekulyar tuzilishlidir. Molekulyar tuzilishli moddalarning kristall panjara tugunlarida molekulalar joylashgan boʻlib, bunday tuzilishli moddalarning suyuqlanish va qaynash temperaturalari past boʻladi.
Nomolekulyar tuzilishli moddalarning kristall panjara tugunlarida atom yoki ionlar joylashgan boʻladi. Ular yuqori suyuqlanish temperaturasiga ega boʻlib, odatdagi sharoitda qattiq (P_oq, S₈,C₆₀ va shunga oʻxshahslardan tashqari) agregat holatda boʻladi.
Amalda hamma organik moddalar va ayrim anorganik moddalar, oddiy va murakkab gazlar (H₂, O₂, O₃, N₂, F₂, Cl₂, NH₃, CO, CO₂, SO₂, SO₃, N₂O, NO, NO₂, H₂S, HCl), hamda H₂O, Br₂, I₂, P₄, S₈ kabi moddalar molekulalardan tarkib topgan.
XVII asr boshida fransuz olimi, fizik, matematik va faylasuf P’er Gassendi(1595-1655) moddalar atomlardan tuzilgan, atomlarning oʻzaro birikishidan molekulalar hosil boʻladi degan fikrni ilgari surdi va birinchi boʻlib fanga molekula atamasini kiritdi.
• Molekula - bir-biri bilan butun sonlar nisbatida birikkan, ikki yoki undan ortiq atomdan tarkib topgan hamda berilgan moddaning kimyoviy xossasini oʻzida saqlagan kichik elektroneytral zarrachadir.
Atomlar oʻzaro birikib, molekulalarni hosil qiladi:

Masalan; metan molekulasining hosil boʻlishini koʻrib chiqamiz. Metan (CH₄) molekulasi hosil boʻlishida 1 ta C va 4 ta H atomlari ishtirok etadi:

Molekulalar bir atomli, ikki atomli yoki koʻp atomli boʻladi.Yuqori molekulyar birikmalarda (polimerlarda) har bir molekula yuz minglab atomlardan tashkil topgan boʻladi. H₂, O₂, N₂, Cl₂, F₂, Br₂, I₂ va shunga oʻxshashlar ikki atomli, O₃, H₂O, SO₂, NO₂, N₂O va shunga oʻxshashlar uch atomli, CH₄, HNO₃ vashunga oʻxshashlar besh atomli va h.z boʻladi. Inert gazlar bir atomli molekulalar (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) hosil qiladi.
• Molekulalar muayyan oʻlcham va shaklga ega.
• Molekulaning shakli atomlararo bogʻlanish uzunligi hamda bogʻlar orasidagi burchak orqali, molekulaning kimyoviy xossalari esa ularning tarkibi va tuzilishi bilan aniqlanadi.
• Molekulalar bir-biridan tarkibidagi atomlar soni, atomlar orasidagi masofasi, bogʻlanish energiyasi va boshqalar bilan farq qiladi.
Barcha tuzlar, koʻpchilik gidroksidlar (asoslar va kislotalar) ionlardan tarkib topgan.
Ion- bir yoki bir nechta elektron bergan yoxud biriktirib olgan zaryadlangan atom yoki atomlar (guruhi) birikmasidir. Ionlar 2 xil boʻladi:
Atom yoki molekula elektron bersa musbat (masalan, C⁰–4e^- C⁺⁴), elektronni biriktirib olsa manfiy (masalan, C⁰+4e^- C^-4-)zaryadli ionlar hosil boʻladi:

Elektronlarqoraytirilgannuqtalarbilankoʻrsatilgan.
Shuni unutmaslik kerakki, C⁺⁴ va C^-4 ionlari real (amalda) mavjud emas. Ular faqatgina birikmalardagina mavjud. Quyida ftor atomidan ftor ionining hosil boʻlish sxemasini koʻrib chiqamiz.
Ftoratomidanftoridionininghosilboʻlishi:

Litiyvaftoratomlaridanlitiyftoridninghosilboʻlishsxemasiquyidatasvirlangan:


LiF
Rasmdankoʻrinibturibdiki, litiyatomidagi 3 ta elektrondanbittasi (ya’niengtashqi electron pogʻonadajoylashgani) ftoratomigaoʻtadi. Natijadanatriyatomimusbatzaryadli kationiga, ftoratomiesamanfiyzaryadli anionigaaylanadi. Oqibatdamusbatvamanfiyzaryadliionlaroʻzarobirikib, ion bogʻlanishli (nomolekulyartuzilishli) litiyftorid (LiF) nihosilqiladi.
Musbat zaryadli ionlar kationlar, manfiy zaryadli ionlar esa anionlar deyiladi. Ionlar tarkibiga va tuzilishiga koʻra 3 xil boʻladi:
1) Oddiy ionlar: ( va.h.z)
2) Murakkab ionlar: ( va h.z)
3)Kompleksionlar:( va h.z)
• Radikal-valentliklari toʻyinmagan (erkin valentlikka ega boʻlgan) atom yoki atomlar guruhi. Valentliklari toʻyinmagan (erkin valentlikka ega boʻlgan ) zarrachalar radikallar deyiladi.
• Erkin radikallar yuqori reaksion qobiliyatga ega boʻladi. Erkin radikallar molekulalardan atom yoki atomlar guruhlarining ajralib chiqishi natijasida hosil boʻladi. Radikallarda element atomlari odatdagidan oʻzgacha (ya’ni qoʻzgʻalgan) valentlik holatida boʻladi:

Molekulalardanradikallarhosilqilishuchunenergiyasarflanadi. Shuninguchun radikallar katta energiya zahirasiga ega boʻladivaular uzoq vaqt mavjud boʻla olmaydi, ya’niradikallarbeqarorzarrachalardir.
•Radikallarni toq elektronlari boʻlgan paramagnit xossaga ega boʻlgan (magnitga tortiladigan) molekulalardan farqlay bilish kerak. Masalan; O₂, NO, NO₂ va ClO₂ lar toq elektronlarga ega boʻlgan paramagnit (magnit momentiga ega ya’ni magnitga tortiladigan) molekulalar boʻlib, radikal hisoblanmaydi. (Molekulyar orbitallar metodi mavzusiga qarang).
1.4. Oddiy va murakkab moddalar. Aralashmalar
Kimyoviy moddalar tarkibiga koʻra ikkiga boʻlinadi: toza moddalar va aralashmalar. Toza moddalar ma’lum fizik va kimyoviy xossalarga hamda oʻzgarmas tarkibga ega boʻladi. Ular hosil boʻlishida energiya yutiladi yoki chiqadi, ularni fizik usullar bilan tarkibiy qismlarga ajratib boʻlmaydi. Ular har doim bir jinsli (gomogen) dir. Toza moddalar oʻz navbatida oddiy va murakkab moddalarga boʻlinadi.
Bir xil element atomlaridan tarkib topgan moddalarga oddiy moddalar deyiladi. Masalan; O₂, O₃, S₈, P₄, Fe, Cu. Au, Hg, va h.z.
•Oddiy moddalar muayyan zichlik, eruvchanlik, qaynash va suyuqlanish temperaturalari kabi kattaliklar bilan xarakterlanadi.
Oddiy moddalar ham element tarkibiga koʻra ikkiga boʻlinadi: metallar va metallmaslar. Hozirgacha ma’lum boʻlgan 118 ta elementdan 96 tasi metall va 22 tasi metallmasdir.
•Davriy sistemada B (bor)dan At (astat)ga qarab diagonal oʻtkazsak, metallmaslar ana shu diagonalning (chiziqning) oʻng tomonidagi asosiy guruhcha elementlaridir.
Metallmaslarga quyidagi elementlar kiradi: H, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, F, Cl, Br, I, At, O, S, Se, Te, N, P, As, C, Si, B. Qolgan barcha elementlar metallardir.
Tabiatda oddiy moddalarning 400 dan ortiq turi uchraydi. Oddiy moddalarning elementlar sonidan ortiq boʻlishiga sabab allotropiya hodisasidir.
Allotropiya tushunchasini fangailk bor1841 yilda mаshhur shvеd kimyogаri Yеns Yakоb Bеrsеlius(1779-1848) kiritgan.
•Allotropiya- bir element atomlarining bir nechta oddiy moddalar hosil qilish xususiyatidir. Masalan;
Uglerod 4 xil (olmos, grafit, karbin,fulleren);
Fosfor 3 xil; oq - P; qizil-P; qora-P;
Oltingugurt 3 xil; rombik-S; monoklinik-S; plastik-S;
Kislorod 2 xil: (O₂ va O₃);
Qalay 3 xil: (α-Sn, β-Sn va γ –Sn ) oddiy moddalar hosil qiladi.
Bundan tashqari selen va tellurda 4 ta dan (amorf, qizil, shishasimon va metallik),
Surmaning 4 ta (kulrang, sariq, qora va portlovchan),
Mishyakning 4 ta (metallik, sariq, qora yoki kulrang va qoʻngʻir),
Kremniyning 2 ta; ( amorf, kristall)
Xrom, marganets va temirlar uchun esa toʻrt xil α, β, γ, δ shakllar,va vodorod uchun 2 ta (75% o-H₂ va 25% n-H₂25⁰C da) allotropik shakl koʻrinishlari ma’lum.
• s- metallarning birontasi ham allotropik shakl koʻrinishlarga ega emas.
• Molekuladagi atomlar sonining turlicha boʻlishi (Masalan; O₂ va O₃) va turli xil kristall panjaralar hosil qilishi (masalan; olmos tetraedrik, grafit geksagonal kristall panjara hosil qiladi) allotropiya hodisasiga sabab boʻladi. Demak, allotropiya hodisasi faqat oddiy moddalar uchun xosdir.
Ikki yoki undan ortiq element atomlaridan tarkib topgan moddalar murakkab moddalardeyiladi.
Masalan; H₂O, HCl, NaCl, KMnO₄, H₂SO₄, CH₄, C₆H₆, C₂H₅OH va h.z.
Murakkab moddalar uchun polimorfizm va izomorfizm hodisalari xos.
•Polimorfizm - aynan bitta moddaning sharoitga qarab turli xil kristall strukturalar hosil qilish xususiyati. Bitta moddaning bunday turli xil kristall shakllari polimorf modifikatsiyalar deyiladi.Polimorfizmhodisasi 1798 yilda nemis kimyogari Martin Genrix Klaprot(1743-1817) tomonidan ochilgan.U kalsit va aragonit minerallarining kristall strukturasi turlicha boʻlishiga qaramasgan kimyoviy tarkibi bir xil ya’ni CaCO₃ dan iborat ekanligini aniqladi. Polimorf modifikatsiyalar bir-biridanfizikxossalaribilanfarqqiladi.Polimorfizmhodisasi tabiatda juda keng tarqalgan. Masalan; FeS₂ kristall tuzilishi bilan farq qiladigan ikki xil modifikatsiya: pirit va markazit hosil qiladi. TiO₂ esa anataz va rutil minerallarini hosil qiladi.
Yuqori temperaturada kvarts (SiO₂) ning kristallik strukturasi avvaliga rombik, soʻngra kub shakliga oʻtadi:
Kvarts tridimit kristobalit suyuq
(geksonal) (rombik)(kubik)
• Polimorfizm faqatgina anorganik moddalargagina emas, balki u organik moddalar uchun ham xos xususiyatdir. Masalan; α va β-rezorsinlar (m-gidroksibenzol) polimorf modifikatsiyalar hosil qiladi. Gidrоxinon (n-digidroksibenzol) 3 ta polimorf modifikatsiyaga ega.
• Izomorfizm – turli moddalarning bir xil kristall strukturalar hosil qilish xususiyati. Bunday moddalar izomorflar deyiladi.
Izomorfizmhodisasi 1819 yilda nemis kimyogari Eylxard Micherlix (1794-1863) tomonidan ochilgan.U kimyoviy formulalari oʻxshash moddalarning bir xil kristall strukturalar hosil qilishini КH₂РО₄, КН₂AsO₄, и NH₄H₂PO₄ misolida tushuntirib berdi. 
Izomorf moddalarga koʻplab misollar keltirish mumkin. Masalan; NaNO₃ va CaCO₃(kalsit) bir xil ya’ni romboedrik kristall tuzilishga ega.
SrSO₄, PbSO₄, BaSO₄, KClO₄, RbClO₄, CsClO₄, KMnO₄, RbMnO₄, CsMnO₄ lar ham oʻzaro; CaCO₃, MnCO₃, FeCO₃, MgCO₃ va ZnCO₃ lar ham oʻzaro izomorf moddalardir.
Murakkab moddalar oʻz navbatida 2 ga boʻlinadi: anorganik va organik moddalar.
Anorganik moddalarning 4 ta sinfi bor: 1) binar birikmalar(oksidlar, nitridlar, gidridlar, karbidlar, silitsidlar va hokazo.); 2) kislotalar; 3) asoslar; 4) tuzlar.
Organik moddalar ham turli belgilariga koʻra sinflarga ajratiladi.
Aralashmalar - ikki yoki undan ortiq toza moddalardan tashkil topgan boʻlib, ular ham oʻz navbatida gomogen (bir fazali) va geterogen (koʻp fazali) turlarga boʻlinadi.
• Gomogen aralashmalarga havo, qotishmalar, benzin misol boʻlsa, geterogen aralashmalarga tuproq misol boʻladi. Aralashmalarning tarkibi oʻzgaruvchan boʻladi.
Aralashmalar toza moddalardan farq qilib, ularni fizik usullar yordamida tarkibiy qismlarga ajratish mumkin.
Aralashmalarni tozalash (tarkibiy qismlarga ajratish)ning bir nechta usullari mavjud. Masalan; magnit yordamida ajratish, tindirish, filtrlash, bugʻlatish, kristallarni choʻktirish, xromatografiya va boshqalar:

Temir va oltingugurtni magnit yordamida ajratish

Oltingugurt va temirni tindirish yoʻli bilan ajratish
Nazariy zarralar fizikasi mavjud eksperimentlarni tushunish va kelajakdagi tajribalar uchun bashorat qilish uchun modellarni, nazariy asoslarni va matematik vositalarni ishlab chiqishga urinishlar (shuningdek qarang nazariy fizika). Bugungi kunda nazariy zarralar fizikasida bir-biriga bog'liq bo'lgan bir necha katta harakatlar olib borilmoqda.
Bitta muhim filial buni yaxshiroq tushunishga harakat qiladi Standart model va uning sinovlari. Namunaviyligi kamroq bo'lgan tajribalardan Standart Model parametrlarini ajratib olib, ushbu ish Standart Model chegaralarini aniqlaydi va shuning uchun tabiatning qurilish bloklari to'g'risida ilmiy tushunchalarni kengaytiradi. Ushbu harakatlar miqdorlarni hisoblash qiyinligi bilan qiyinlashadi kvant xromodinamikasi. Ushbu sohada ishlaydigan ba'zi nazariyotchilar o'zlarini quyidagilar deb atashadi fenomenologlar va ular vositalaridan foydalanishlari mumkin kvant maydon nazariyasi va samarali maydon nazariyasi.^{[iqtibos kerak]} Boshqalar foydalanadi panjara maydon nazariyasi va o'zlarini chaqirishadi panjara nazariyotchilari.
Yana bir muhim harakat - bu qaerda namunaviy qurilish model quruvchilar fizika nima yolg'on bo'lishi mumkinligi haqida g'oyalarni ishlab chiqish standart modeldan tashqarida (yuqori energiyalarda yoki kichikroq masofalarda). Ushbu ish ko'pincha ierarxiya muammosi va mavjud eksperimental ma'lumotlar bilan cheklangan.^{[iqtibos kerak]} Bu ishlashni o'z ichiga olishi mumkin super simmetriya, ga alternativalar Xiggs mexanizmi, qo'shimcha fazoviy o'lchamlar (masalan Randall-Sundrum modellari), Preon nazariya, bularning kombinatsiyasi yoki boshqa g'oyalar.
Nazariy zarralar fizikasidagi uchinchi katta harakat bu torlar nazariyasi. String nazariyotchilari ning yagona tavsifini tuzishga urinish kvant mexanikasi va umumiy nisbiylik kichik torlarga asoslangan nazariyani qurish orqali va kepak zarralar o'rniga. Agar nazariya muvaffaqiyatli bo'lsa, uni "" deb hisoblash mumkinHamma narsa nazariyasi"yoki" TOE ".
Dan nazariy nazariy zarralar fizikasida boshqa ish yo'nalishlari mavjud zarrachalar kosmologiyasi ga halqa kvant tortishish kuchi.^{[iqtibos kerak]}
Zarralar fizikasidagi ushbu harakatlarning bo'linishi toifadagi nomlarda aks etadi arXiv, a oldindan chop etish Arxiv:^[22] hep-th (nazariya), hep-ph (fenomenologiya), hep-ex (tajribalar), hep-lat (panjara o'lchash nazariyasi).
Amaliy qo'llanmalar
Aslida, barcha fizika (va ularda ishlab chiqilgan amaliy qo'llanmalar) fundamental zarralarni o'rganishdan olinishi mumkin. Amalda, agar "zarralar fizikasi" faqat "yuqori energiyali atomlarni sindirish" degan ma'noni anglatsa ham, ushbu kashshof tekshiruvlar davomida ko'plab texnologiyalar ishlab chiqilgan bo'lib, keyinchalik ular jamiyatda keng foydalanishni boshladilar. Ishlab chiqarish uchun zarracha tezlatgichlari ishlatiladi tibbiy izotoplar tadqiqot va davolash uchun (masalan, ishlatiladigan izotoplar) BUTR tasvirlash) yoki to'g'ridan-to'g'ri ishlatilgan tashqi nurli radioterapiya. Ning rivojlanishi supero'tkazuvchilar zarralar fizikasida ishlatilishi bilan oldinga surilgan. The Butunjahon tarmog'i va sensorli ekran texnologiya dastlab ishlab chiqilgan CERN. Qo'shimcha ilovalar tibbiyot, milliy xavfsizlik, sanoat, hisoblash, fan va ishchi kuchini rivojlantirishda mavjud bo'lib, zarralar fizikasi hissalari bilan foydali amaliy dasturlarning uzoq va o'sib borayotgan ro'yxatini aks ettiradi. nanozarralarni tavsiflash ning filialidir nanometrologiya bilan shug'ullanadigan tavsiflash, yoki fizikaviy va kimyoviy xususiyatlarini o'lchash nanozarralar. Nanopartikullarning o'lchami 100 dan kam nanometrlar ularning tashqi o'lchamlarining kamida bittasida va ko'pincha o'ziga xos xususiyatlari uchun ishlab chiqilgan. Nanopartikullar odatdagi kimyoviy moddalardan farqli o'laroq, chunki ularning kimyoviy tarkibi va kontsentratsiyasi to'liq tavsiflash uchun etarli ko'rsatkichlar emas, chunki ular boshqa fizik xususiyatlari, masalan, kattaligi, shakli, sirt xususiyatlari, kristalligi va dispersiyasi holati bilan farq qiladi.
Nanopartikullar har xil maqsadlar uchun, shu jumladan nanotoksikologiya tadqiqotlar va ta'sirni baholash ularni baholash uchun ish joylarida sog'liq va xavfsizlik uchun xavfli, shuningdek ishlab chiqarish jarayonni boshqarish. Ushbu xususiyatlarni o'lchash uchun keng ko'lamli asbob-uskunalar mavjud, shu jumladan mikroskopiya va spektroskopiya usullari ham zarrachalar hisoblagichlari. Metrologiya standartlari va ma'lumotnomalar nanotexnologiya uchun, hali ham yangi intizom bo'lsa ham, ko'plab tashkilotlarda mavjud.
Nanotexnologiya yangi xususiyatlar yoki funktsiyalarga ega materiallar, qurilmalar yoki tizimlarni yaratish uchun atom miqyosidagi moddalarni manipulyatsiyasi. Unda bor potentsial dasturlar yilda energiya, Sog'liqni saqlash, sanoat, aloqa, qishloq xo'jaligi, iste'mol tovarlari va boshqa sohalar. Nanopartikullarning o'lchami 100 dan kam nanometrlar ularning tashqi o'lchamlarining kamida bittasida va ko'pincha ularning tarkibiy qismlarining ommaviy versiyalaridan farq qiladigan xususiyatlarga ega bo'lib, bu ularni texnologik jihatdan foydali qiladi.^[1] Ushbu maqolada nanopartikullarning keng ta'rifi ishlatilgan bo'lib, unda barcha bepul narsalar mavjud nanomateriallar shakli va ularning o'lchamlari qancha bo'lishidan qat'iy nazar,^[2] ko'proq cheklovlardan ko'ra ISO / TS 80004 ta'rifi faqat yumaloq nano-ob'ektlarga tegishli.^[3]
Nanopartikullar an'anaviy kimyoviy moddalarga qaraganda har xil analitik talablarga ega, buning uchun kimyoviy tarkibi va diqqat etarli ko'rsatkichlar. Nanozarralar boshqa fizik xususiyatlarga ega bo'lib, ularni to'liq tavsiflash uchun o'lchash kerak, masalan hajmi, shakli, sirt xususiyatlari, kristalllikva dispersiya holati.^[4][5] Nanopartikullarning asosiy xususiyatlari ushbu xususiyatlarning kichik o'zgarishlariga sezgir bo'lib, buning ma'nosi bor jarayonni boshqarish ulardan sanoat maqsadlarida foydalanish.^[6][7] Ushbu xususiyatlar, shuningdek, ushbu kompozitsiyaning nanozarralari ta'sirining sog'liqqa ta'siriga ta'sir qiladi.^[4][5]
Qo'shimcha muammo shundaki, namuna olish va laboratoriya protseduralari nanozarralarning tarqalish holatini buzishi yoki ularning boshqa xususiyatlarini taqsimlanishiga olib kelishi mumkin.^[4][5] Atrof-muhit sharoitida ko'plab usullar hali ham salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan nanozarralarning past konsentratsiyasini aniqlay olmaydi.^[4] Tabiiy va tasodifiy nanopartikullarning yuqori darajasi maqsadli nanopartikulni aniqlashga xalaqit berishi mumkin, chunki ikkalasini farqlash qiyin.^[4][8] Nanopartikullar kattaroq zarralar bilan aralashtirilishi ham mumkin.^[8] Ba'zi dasturlar uchun nanozarralar murakkab xarakterli bo'lishi mumkin matritsalar suv, tuproq, oziq-ovqat, polimerlar, siyoh, kosmetika yoki qon kabi organik suyuqliklarning murakkab aralashmalari.