Fizik-kimyoviy tadqiqot usullarining umumiy xususiyatlari va klassifikatsiyasi

Fizik-kimyoviy tadqiqot usullarining umumiy xususiyatlari va klassifikatsiyasi
Fizikaviy usullardan foydalanish kimyoviy tuzilish nazariyasining asosiy masalalarini tadqiq qilish imkoniyatini beradi. Bularga quyidagilar kiradi: kimyoviy bog’larning ketma-ketligi va karraliligi, optik va konformasion izomeriya, atomlarni koordinasiya soni, molekulalardagi atomlar va atom gruppalarining o’zaro ta’siri, molekuladagi ichki aylanishlar va katta amplituda bilan bo’ladigan harakatning boshqa turlari, molekulalarning energetik, elektrik va boshqa xarakteristikalari, reaksiya natijasida hosil bo’ladigan oraliq mahsulotlar va reaksiyalarning mexanizmlari va hokoza. Bu usullar yordamida olingan ma’lumotlar ba’zi hollarda ximiklar oldiga yangi masalalar qo’yadi. Bularni yechish esa o’z navbatida kimyoviy tuzilish nazariyasini rivojlanishiga olib keladi. Masalan, tebranish spektroskopiyasi va mass-spektroskopiya natijalariga ko’ra H2 molekulasida kimyoviy bog’ni uzish uchun kerak bo’lgan energiya H2 ionida shu ishni bajarish uchun sarflanadigan energiyadan ko’pdir. Bu esa spinlari antiparallel bo’lgan ikkita elektron hosil qilgan kimyoviy bog’ni mustahkam bo’lishi haqidagi tasavvurlarga mos keladi. Umuman olganda, zamonaviy kvant va nazariy kimyolar uchun asos bo’ladigan miqdoriy ma’lumotlar asosan fizikaviy tadqiqot usullari yordamida olinadi. Fizikaviy tadqiqot usullarini ichida kimyoviy masalalarni yechishda eng ko’p ishlatiladiganlariga quyidagilar kiradi: yadro magnit rezonansi (YaMR)
spektroskopiyasi, infraqizil nurlarni yutilish (IQ) spektroskopiyasi, massspektrometriya va elektron yutilish spektroskopiyasi.
Kimyoning muhim muammolaridan biri modda molekula!arming tuziiishini aniqlash va iclentifikatsiyalashdan iborat. Olgan asrlar davornida faqat kimyoviy usullardan foydalamshgan, bugungi kunda bu ishni takomillashtirish uchun fizikaviy usullar keng qollanilmoqda. Odatda kimyogar awal dement analiz natijasiga ko'ra modda tarkibini, keyin esa uning tuziiishini aniqlaydi. Bularga qo4shimcha ravishda moddaning tuzilishi va tarkibidau tashqari, uning fizikaviy va kimyoviy xossalarmi tasnitlash ham dolzarb vazifalardan biridir. Oliinlar molekulalar maydonlarining oczaro ta’siri, olganiladigan modda motekuialarining nurlanishi yoki bu oqim ta’sirida zarrachalaming xususiyatlarmi aniqlash bilan alohida qiziqishadi. Ana shu nuqtainazardan qollanadigan usullaming sezgirligi, aniqligi, amaliy bajarilishi uning imkoniyatlarini belgilaydi. Bu. fizikaviy xususiyatlar usulning to‘g‘ridan to‘g‘n vazifasi hisoblanadi. Fizikaviy usullami qoilab, olingan eksperiment natijaiari asosida modda molekulasining parametrlari va fizikaviy xususiyatlarim aniqlash fizikaviy tadqiqotning ikkinchi tomoni, va'ni teskari vazifasi hisoblanadi. Teskari vazifalar hamisha kutilgan xulosa uchun asos bo‘lmasligi ham mumkin. Bugungi kunda. teskari. vazifa asosida olingan natijalar samaradorligini oshirish uchun usullar va algoritmlar ishlab chiqildi hamda bu ish zamonaviy kompyuterlar zimmasiga yuklandi. Algoritmlardan foydalanib, olingan eksperiment natijalarini qayta ishlab chiqishda avtomatik tizimlar yaratish o‘ta muhim va dolzarb vazifaga aylandi. Spektroskopik. usullar yordamida, ya’ni yangi moddaning nur ta’sirida yutilish yoki sochilish intensivligining chastota yoki toiqin uzunligiga mutanosibligi kuzatiladi. Bu usullar atom va molckulalaming energetik holatlarini o'rganishga imkoniyat yaratadi. Yutilgan nur intensivligini olchash bilan modda molekulasining ma’lum chastotali nur ta’sirida simmetriyasi, geometrik tuzilishi, elektron xossalari va boshqa xususiyattari aniqlanadi.
Fizikaviy tadqiqot usullarining nazariy kimyo uchun ahamiyati Fizikaviy usullaming qo‘llanishi kimyoviy tuzilish nazariyasi, ldmyoviy bogiaming karraligi, tuzilish, optik va konformatsion izomeriya, atomlaming koordinatsion soni, molekuladagi ichki aylanishlar va katta amplitudali harakatlar, molekulaning energetik, elektrik va boshqa xarakteristikalari, oraliq mahsulotlar va reaksiya mexanizmlari kabi asosiy muammolaraing tadqiqotiga imkon yaratadi. Fizikaviy tadqiqotlar natijasida olingan ma’lumotlar odatda molekula tuzilishi bilan bogianadi. Ammo molekulaning geometrik tuziiishini aniqlash hali atomlar orasida kimyoviy bog‘lar va ulaming fazoviy taqsimlanishi haqida ma’lumot bermaydi. Buning to‘liq yechimini topish uchun o^ganiladigan molekuladagi bogk uzunliklari, yadrolar orasidagi masofa, kimyoviy tuzilish kabi kattaliklami bilvosita solishtirish talab etiladi. Ayrim hollarda fizikaviy usullar yordamida olingan ma’lumotlar kimyogarlar oldiga yangi vazifalar qo‘yadi, uning yechimi esa solzsiz, kimyoviy tuzilish nazariyasining rivojlanishi uchun muhim omil bollib xizmat qiladi. Slumday qilib, bugungi kunda zamonaviy kvant va nazariy kimyoning rivojlanishi uchun olinadigan salmoqli miqdoriy tayanch ma’lumotlar fizikaviy usullar yordamida olinmoqda. Fizikaviy tadqiqot usullarining keng qollanishi ulaming rivojlanishiga omil boiadi, tadqiqot qilib topiladigan parametrlaming aniqligi va texnik darajasini oshiradi. Bu usullar rivojlanishining muhim an’anasi ulardan kompleks usulda foydalanishdir. Olimlar bu maqsadda eng ko‘p IQ-, LJB-, YaMR-, EPR spektroskopiyasi va mass-spektrometriya usullaridan foydalanishadi. Turli usullaming integratsiyasi o'rganiladigan namuna fizik parametrlarini aniqlash imkoniyatini keskin oshiradi. Ayrim usullar bilan olingan bebaho natijalar o'zining nodirligi bilan ajralib turadi. Masalan, molekulalar oqimining bir jinsli bolmagan elektr maydonida fokuslanishi CS2SO4 modda uchun elektr dipol momenti bolmasligini isbotladi va uning quyidagicha ifodalangan klassik tuzilish formulasi noto‘g'ri ekanligini ko'rsatdi: