Mavzu: Kristallotgogidratlarning hosil bo'lish issiqliklarni o'rganish
Reja:
1. Kristallotgogidratlar haqida tushuncha
2. Kristallanish haqida tushuncha
3. Kristallotgogidratlarning hosil bo'lish issiqliklarni
Kirish
Kristallanish — modda va jismlarning termodinamik turgʻunsizlik qolatdan turgʻun holatga oʻtish jarayonida kristallarnsht hosil boʻlishi. Kristallar hosil boʻladigan muhitlar oʻta sovitilgan bugʻ yoki toza modda suyuqligi, muayyan moddaning boshqa moddadagi oʻta toʻyingan eritmasi, boshqa kristall tuzilishli modda va h. k. boʻlishi mumkin.
Suvning sovib, qattiq qolatga oʻtishi ham K. jarayonidir. K.da jism energiyasi kamayadi, chunki bunda issiqlik kurinishida yashirin energiya ajralib chiqadi (K. issiqligi deyiladi) va bu jarayon moddaning erish temperaturasidan past temperaturadagina yuz beradi. Rasmda soviyotgan suyuqlik temperaturasining vaqtga bogʻliqligi keltirilgan. Egri chiziqning 1-qismi suyuqlikdan issiqlik ajralishi bilan uning temperaturasi tekis pasaya borishini koʻrsatadi. Gorizontal 2-qismi issiqlik ajralayotganligiga qaramay, temperaturaning muayyan qiymatida uning vaqt oʻtishi bilan oʻzgarmay krlishini koʻrsatadi. Bir oz vaqtdan keyin temperatura pasaya boshlaydi (3-qism). 2-qismga mos kelgan temperatura K. temperaturasi deyiladi. K. paytida ajraladigan issiqlik moddadan olib ketilayotgan issiqlik bilan kompensatsiyalanadi. Shuning uchun ham temperatura vaqtincha oʻzgarmaydi. K. jarayoni toʻxtagandan soʻng , qotgan jism temperaturasi pasaya boshlaydi. temperaturaning vaqtga nisbatan bunday oʻzgarishi kristall jismlarga xos. Kristallanmaydigan suyuqliklarning sovishida yashirin issiqlik ajralmaydi va sovish grafigi monoton chiziqdan iborat boʻladi. K. roʻy berishi uchun K. markazlari, mas, suyuqlikda muallaq holda yurgan qattiq zarralar va boshqa boʻlishi lozim. Bu K. markazlari atrofida ayrim kristallchalar borgan sari oʻsib borib, oqibatda birbiriga birikib polikristall qattiq jiyemni hosil qiladi. Faqat maxsus sharoitdagiva K. markazidan oʻsib chiqqan bir butun monokristall hosil qilish mumkin.
Koʻpchilik jismlar uchun K. temperaturasi bosim ortishi bilan koʻtariladi. Suyuqlikda oʻsayotgan kristallda kattagina temperatura gradiyenti mavjud boʻladi. Bu hol turli qatlamlarda atomlararo masofalarning birday boʻlmasligiga olib keladi. Nihoyat, kristall oʻsib boʻlganidan soʻng , uning sovishida hosil boʻlgan termoelastik kuchlanishlar kristalldagi dislokatsiyani vujudga keltiradi.
Gaz (bugʻ) ham bevosita kristallga aylanadi (kondensatsiya tufayli). Bu holda ham yashirin issiqlik ajralib chiqadi. Rasm, 3 da oʻzining bugʻi bilan muvozanatda boʻlgan qattiqjism grafigi ifodalangan. Chizikdan chap tomonda qattiq holati, oʻng tomonda gaz holati koʻrsatilgan. K. jarayoni eritmalarda ham sodir boʻladi. Bu jarayonning boshlanishi eritmaning tarkibiga va temperaturasiga bogʻliq. Eritma tarkibida bir necha modda boʻlsa, ularning har biri eritmaning K. temperaturasini pasaytiradi. Bunday tarkibli eritma evtektika, uning K. temperaturasi evteti k nuqta deyiladi. Eritma temperaturasini pasaytirib, eritmani uning tarkibiy qismlariga nisbatan oʻta toʻyingan holatga keltirish mumkin. Bu holda K. markazlarida erigan moddaning ortiqcha qismi eritmada alohida kristallchalar holida ajrala boshlaydi va eritma tuyinmagan holga keladi. Erituvchini bugʻlantirish yoʻli bilan ham eritmani oʻta toʻyingan holga keltirish va kristal-lantirish mumkin. Boʻlardan tashqari, elektrolitik va kimyoviy K. ham mavjud. K. jarayonida kristallda har xil nuqsonlar (mas, kristall ichida yot gaz, suyuqlik va qattiq jism zarralari, vakansiya, dislokatsiya va ichki kuchlanishlar va h. k.) paydo boʻladi.
Texnik va zargarlik maqsadlarida sunʼiy kristallar hosil qilish K. jarayoniga asoslangan, jumladan, sunʼiy kvars olish eng koʻp olinadigan kristallardan hisoblanadi. Sintetik kvars tabiiy kichik kristallardan, unchalik maydalanib ketmagan daryo qumlaridan olinadi. Qum xom ashyosi maxsus idishga solinadi va ustiga soda eritmasi quyiladi. Idish ogʻzi qopqoq bilan yopiladi. Uning ichki tomonidan tabiiy yoki sintetik kristallardan tayyorlangan yupqa qatlamlar osib qoʻyiladi. Idish ichida yuqori temperaturalar va bosim ostida qumning toʻyingan eritmasi (kremnezem) hosil boʻladi. Ana shu eritmadan asta-sekin yangi-yangi kvars kristallari qatlamlari (SiO2) hosil boʻlaveradi. Bunday jarayon Oʻrta Osiyo xalqlari (ayniqsa, oʻzbeklar) orasida novvot tayyorlashda keng foydalanib kelivadi.
Hozirgi kunda juda koʻp turdagi sunʼiy kristallar (korund, karborund, kriolit, fianit, slyudalar) olinadi. Yuqoridagi usul asosida eritmalardan zarur qismlarini ajratib olishda xdm foydalaniladi. Mas, silvinit (KClNaCl) aralashmasidan kaliy xlorid ajratib olinib, aralashma sovitilganda KS1 kristallanadi, NaCl esa eritmada qoladi. Sanoatda kaliyli oʻgʻitlar olish ham shu jarayonda ishlab chiqariladi.
Suvning Kristallanish atmosfera hodisalari va tuprokllunoslikda muhim oʻrin egallaydi. K. tufayli minerallar hosil boʻladi. K.dan yarimoʻtkazgich, optik, pyezoelektr va boshqa materiallarni olishda, shuningdek, metallurgiya, kimyo, tibbiyot, farmatsevtika, oziq-ovqat sanoatida (moddalarni tozalashda, tuz, qand, novvot, turli dorilar ishlab chiqarishda) foydalaniladi.
LL:Mallin Dj. U., Kristallizatsiya [per. s angl.], M., 1965; L od i z R. A., Parker R. L., Rost monokristallov |per. s angl.], M., 1974; Sovremenvaya kristallografiya, t. 3 [Obrazovaniye kristallov], M., 1980.
Nazar Toʻrayev.[1]
Ba‘zi birikmalarning ichki tuzilishida ishtirok etayotgan anionlarini joyida qoldirib, kationlar ionlari almashish (sintez usuli bilan) yo’li bilan izotip birikmalar qatorini hosil qilish mumkin. bu izotip qatorlar oxirigacha yetib bormasdan,ma‘lum bir paytda, bir me‘yorga yetgandan keyin birikmalarning ichki tuzilishi va kristall shakllari birdaniga o’zgaradi. Bunday qonuniy o’zgarishga morfotropik (yunoncha – morfo – qiyofa ko’rinish; tropos – o’zgarish, qiyofasining o’zgarishi). Olimlar fikricha morfotropik o’zgarish birikma hosil qilayotgan elementlarning ionlari radiuslariga bog’liq. Morfotropik o’zgarishni ikki valentli elementlar karbonatlari misolida aniq ko’rish mumkin (3-jadval).
Kation radiusi (Ả)
|
0,78
|
0,83
|
0,80
|
0,91
|
1,04
|
1,27
|
1,32
|
Trigonal sing
|
MgCO3 → magnezit
|
ZnCO3 → → matsonit
|
FeCO3 → → siderit
|
MnCO3 → → rodox-rozit
|
CaCO3 ↓ kaltsit
|
-
|
-
|
Rombik sing
|
-
|
-
|
-
|
-
|
CaCO3 → arogonit
|
SrCO3 → strontsianit
|
PbCO3 tserusit
|
Bundan tashqari morfotropik o’zgarishlarni 2-valentli elementlarning ortisilikatlarida ham kuzatish mumkin. umuman tabiiy birikmalarda (minerallarda) keng tarqalgan jarayon. Lekin ularning hosil bo’lish sharoitlari har xil.
So’nggi yillarda yer qobig’ida mavjud bo’lgan jarayonlar (metamorfik, metasomatik, epigenez va boshqalar) natijasida kristallarning (minerallarning) ichki tuzilishining o’zgarishda (buzulishda) kristallokimyoviy omillarning ta‘siri katta ekanligi qayd qilinmoqda. Shuning uchun real kristallarning (minerallarning) ichki tuzilishi, kristallokimyoviy xususiyatlarini batafsil tekshirish kristallokimyoning dolzarb muammolaridan biri bo’lib qolmoqda. Bu yo’nalishda o’tkazilgan ilmiy tadqiqit ishlar natijasida kristallar kimyoviy tarkibi to’g’risidagi tushunchalarni chuqurlashtiradi, kengaytiradi va ular tarkibidagi elementlarning ionlari va atomlari ularning real ichki tuzulishlaridagi o’rinlarini (nuqtalarini) ko’rsatib beradi. Buning asosida kristallokimyoviy tipomorfizm (ichki tuzilishiga xos xususiyatlari) – yangi tushunchasi yuzaga keldi.
Har xil genetik tipdagi foydali qazilma konlarida uchray digan mineral kristallarini qiyofalarini, tomonlari ko’rinishini, ular orasidagi burchaklar qiymatini oddiy shakllar kombinatsiyalarini va boshqa xususiyatlarini tekshirib, ularni hosil bo’lish muhiti bilan bog’lab xulosa chiqarishga kristallomorfologik analiz deyiladi.
So’nggi yillarda o’tkazilgan ilmiy tadqiqot ishlari natijasida hosil bo’layotgan (o’sayotgan) kristall hakliga bir paytning o’zida, o’zaro muvozanatda bo’lgan ikkita omillar ta‘sir ko’rsatadi: 1) kristallarning (minerallarning) ichki tuzilishi; 2) kristall paydo bo’layotgan muhit.
Kristallning ichki tuzilishi shu kristall uchun xos bo’lgan qiyofadagi kristallar shaklini yuzaga keltiradi. Kristall hosil bo’layotgan fizik-kimyoviy muhit (harorat, bosim, eritma tarkibi, boshqa kimyoviy elementlar aralashmalarining miqdori, magnit va elektrik maydonlar, muhit simmetriyasi va h.k.) uning tomonlari sathining katta-kichikligiga oddiy shakllar kombinatsiyalarining o’zgarishiga tomonlaridagi turli shakldagi skulpturalarning paydo bo’lishiga to’g’ridan-to’g’ri ta‘sir qiladi.
Pirit kristali ustida o’tkazilgan ilmiy ishlari shuni ko’rsatadiki har xil genetik tipdagi foydali qazilma konlarida piritning oddiy kub va pentagon – dodekaedr shakldagi kristallari har xil miqdorda bo’lar ekan.
Bu borada, ayniqsa O’zbekiston Respublikasi Fanlar Akademiyasi qoshidagi Geologiya va geofizika institutining ilmiy xodimi S.K.Smirnova tomonidan Chodoq oltin konida o’tkazilgan kristallomorfologik analiz natijalari e‘tiborga sazovar. Bu kon oltin ma‘dani tarkibidagi pirit kristallining qiyofasi kon chuqurlashishi bilan o’zgarib borishi aniqlangan. Bu konning ustki qismida joylashgan oltin ma‘dani tarkibidagi pirit asosan kub shaklida bo’lsa, chuqurroq oltin miqdori ko’proq bo’lgan qismida, kub bilan oktaedr kombinatsiyasi shaklida eng chuqur qismida esa pentegon-dodekaedr qiyofali kristallari uchratilgan. Demak, oltin ma‘dan hosil bo’layotgan paytda fizik-kimyoviy muhit uch marta o’zgargan. Bu o’zgarishlar pirit kristalining qiyofasiga ta‘sir qilgan. Pirit kristali o’zgargan muhit bilan muvozanatda bo’lishi uchun shaklini o’zgartirgan. Shunga binoan ular Chodoq oltin koni va shu fizik-kimyoviy muhitlar uchun tipomorf shakllar hisoblanadi. Uning yana bir amaliy mohiyati shundan iboratki, pirrotin kub bilan oktaedr kombinatsiyasi shaklidagi kristallari oltinga boy bo’lgan ma‘danlar darakchisi (indikatori) bo’lib xizmat qiladi. Ya‘ni Chodoq koni xududida piritning bu kabi kristallari uchratilsa shu yerda oltinga boy bo’lgan ma‘dan topilishi mumkin.
Oltingugurt (S) ham ko’p miqdorda har xil qiyofadagi kristallar hosil qilishi aniqlangan. Har bir oltingugurt koni uchun shu konning o’ziga xos kristall shakli mavjudligi isbotlangan.
Kimyoviy elementlar ionlari, atomlari va molekulalarining kristall fazoviy panjarasidagi o’z ora o’rin almashish natijasida hosil bo’lgan birikmalarga izomorf aralashmalar yoki qattiq holatdagi suyuqliklar deb ataladi. Aralashmada ishtirok etayotgan elementlar har xil miqdorda qaramasdan bir-biriga singib, bir jinsli birikma hosil qiladi. Shuning uchun ham izomorf birikmalarni ikkita har xil tarkibli suyuqliklar bir-biriga aralashib, ketganiga qiyos qilinib, qattiq holatdagi suyuqliklar deyiladi.
Izomorf hodisasi kristallar va minerallar tarkibidagi elementlar assotsiatsiyalarini ilmiy asosda tushuntirishda, ma‘danlar tarkibida uchraydigan nodir va kamyob elementlar borligini bashorat qilishda muhim ahamiyatga ega. bu hodisa elementlarning qonuniy ravishda o’zaro izomorf aralashma hosil qilishni tushintiribgina qolmasdan, kristallar (minerallar) tarkibida uchrashi mumkin bo’lgan elementlarni oldindan bashorat qilish imkoniyatini tug’diradi.
Bu esa mineral xomashyolaridan chiqindisiz to’liq foydalanish masalasini ijobiy hal qilishga olib keladi.
Izomorfizm tushunchasi fanga birinchi bo’lib 1819 yili frantsuz olimi E.Mitcherlix tomonidan kiritilgan. U eritmalarning kristallanish jarayonini o’rganish bilan shug’ullanayotgan paytida ikki xil birikmadan KH2PO4 va KH2AsO4 shakllari birdek bo’lgan ikkita kristall olishga muvoffaq bo’lgan. Shunga asosan u birikmalar tarkibi har xil bo’lishiga qaramasdan bir xil shakl kristallar hosil qiladi degan xulosa chiqargan. E.Mitcherlix zamonavsida shakllari bir xil bo’lgan kristallarning ichki tuzilishlari ham birdek bo’ladi degan tushuncha xukmronlik qilardi. Shuning uchun hambir ikkita birikma aralashtirilgan suyuqliklar kabi bir-biriga singib, bitta kristall shaklini hosil qilishini PO4 bilan AsO4 ning izomorf aralashma berishini isbotladi. Bu hodisaga u izomorfizm deb nom berdi (yunoncha –izo- birdek, bir xil, morfo – tashqi ko’rinishi, qiyofasi demakdir).
Undan keyingi izomorfizm (hodisasini o’rganish davri rus olimi D.I.Mendeleev (1855-1856 yy) nomi bilan bog’liq. U elementlarning kimyoviy xossalariga qarab –Cl-Br-J, S-Se-Te, Ca9Sr9Ba lar o’zaro cheksiz izomorf aralashma berishini isbotladi. Bunga u izomorf elementlar triadasi (uchliklari) deb nom berdi.
Hozirgi geoximiya fanining asoschisi rus olimi V.I.Vernadskiyning 1910-yil matbuotda e‘lon qilingan, kristallarning (minerallarning) kimyoviy tarkiblariga asoslangan, izomorf qatorlari jadvali izomorf hodisasini o’rganish tarixida yangi bosqich bo’ldi. U 1910-yilgacha ma‘lum bo’lgan izomorf aralashmalar haqidagi ma‘lumotlarni jamlab, umumlashtirib 20 ta guruhga (qatorga) bo’ldi.
Bu qatordagi elementlarning o’zaro izomorf aralashmalar hosil qilishi yer qobig’idagi uch xil fizik-kimyoviy muhitga (mintaqaga) bog’liq ekanligini isbotladi: birinchi – Yerning ustki qismidagi fizik va kimyoviy nurash mintaqasi bo’lib, unda past haroratli va bosimli sharoitda izomorf aralashma hosil qiladigan jumladan Al, Fe, Ba, Ca, Sr va boshqalar keltirilgan; ikkinchi – yer qobig’idagi matemorfik jarayonlari sodir bo’ladigan mintaqada yuqori haroratli va bosimli sharoitda izomorf aralashmalar hosil qiladigan elementlar – Mg, Fe, Mn, Zn va boshqalar keltirilgan; uchinchi – yer qobig’ining chuqur qismlarida yuqori haroratda va bosimda, magmatik tog’ jinslarining ho’lish mintaqasida izomorf aralashmalar beradigan elementlar – Si, Ti, Zr, Sn, Mn, F, Cl, OH va boshqalar qatori keltirilgan.
Ma‘lum shartlar asosida tug’ilgan bu izomorf qatorlar so’nggi vaqtlarda olingan ma‘lumotlarga to’g’ri kelavermaydi. Ba‘zi mintaqalardagi izomorf aralashmalar boshqa mintaqaga to’g’ri kelmasligi mumkin. Shunga qaramasdan V.I.Vernadskiyning izomorf qatorlari shu kungacha o’z qiymatini yo’qotgani yo’q. Eng muhimi shundan iboratki, bu jadvalga qarab noma‘lum bo’lgan hali topilmagan elementlarni minerallarni bashorat qilish uchun nazariy asos bo’la oladi.
Masalan, 9-qatorni olaylik. Bu qatordagi Mg, Mn, G’e, Zn lar izomorf aralashmalar hosil qilishi mumkin. aralashmalar Mg2 (SiO4) minerali (forsterit) tarkibida Mn2(SiO4), Fe2(SiO4), Zn2(SiO4) shaklida qatnashadi. Bulardan bittasi topilsa boshqalarni hamizlash mumkin. bularning umumiy formulasini shunday yozish kerak: (Mg, Mn, G’е, Zn)2 (SiO4).
Izomorf aralashmalarini ashyoviy dalillar asosida tekshirish, kristallarning ichki tuzilishini rentgen nurlari yordamida analiz qilish usuli yo’lga qo’yilgandan keyin boshlandi. Bu davrda izomorf aralashmalarni o’rganishga salmoqli hissa qo’shganlardan В.М.Гольдшмидт, Т.В.Барт, А.Е.Ферсман, А.С.Уклонский, Н.В.Белов, Г.Г.Бокий, А.Ф.Капустинский, В.В.Херба, В.С.Урезов va boshqalarni ko’rsatish mumkin.
Hozirgi zamonaviy izomorfizm aralashmalar to’g’risidagi tushunchalar kristallokimyo fani yutuqlari asosida rivojlanmoqda. Tajriba ishlari o’tkazilmoqda. Bu tajribalar natijalarini hisobga olgan holda izomorf aralashmalarni ikki turga bo’lish mumkin: 1. Izovalentli izomorfizm; 2. Geterovalentli izomorfizm. 11.
Polimorfizm (yunoncha ko’p shaklli demakdir) izomorfizmning tamomila teskarisi. Bu hodisani ham E.Mitcherlix kashf qilgan. Kristallarning (minerallarning) tarkiblari bir xil bo’lib, ichki tuzilishlari, kristall qiyofalari har xml bo’lsa unga polimorf hodisasi deyiladi. Ba‘zi qo’llanmalarda allotropik shakllar deb ham yuritiladi.
Polimorfizm tabiiy birikmalar orasida juda keng tarqalgan xodisadir. Afsuski ular ham batafsiltekshirilgan emas. Bir xil tarkibli kristallarning har xil muayyan fizik-kimyoviy sharoitlarda barqaror bo’lib har biri o’ziga xos ichki tuzilishlarga ega bo’lsa, o’sha kristallning modifikatsiyasi aniqrog’ipolimorf modifikatsiyasi deyiladi. Bunday polimorf modifikatsiyalar kristallarda (minerallarda) ikkita, uchta va bir qancha bo’lishi mumkin. masalan, oltingugurtning oltita modifikatsiyasi ma‘lum bo’lib, shulardan uchtasigina tabiatda topilgan.
Kristallarning polimorf modifikatsiyalari grek alifbosi bilan belgilanib, shu kristall nomiga qo’shilib yoziladi. Masalan α – kvarts va β – kvarts. α – kvarts yer qobig’ida past haroratda va bosimda hosil bo’lib, trigonal singoniyasida kristallanadi. α – kvarts 5700С da uning yuqori harorati modifikatsiyasi bo’lgan geksonal polimorf modifikatsiyasiga o’tadi. α – kvartsning ichki tuzilishi β – kvarts ichki tuzilishidan biroz farq qiladi.
Ba‘zi bir kristallar tashqi muhit harorati va bosimi o’zgarishiga qaramasdan o’z barqarorligini saqlaydi (olmos va grafit). Shuni alohida eslatib o’tish kerakki, polimorfli kristallarning ichki tuzilishi har xml bo’lganligi uchun ularning fizik xususiyatlari har bir-biridan katta farq qiladi. Masalan, tarkiblari birdek ugreroddan iborat bo’lishiga qaramasdan, ularning tashqi ko’rinishi va fizik xususiyatlari tamomila boshqa. Grafit qanchalik yumshoq bo’lsa, olmos shunchalik qattiq, olmos qanchalik yaltiroq bo’lsa, grafit shunchalik xira, olmos solishtirma og’irligi 3,5-3,6 grafitniki 2,2 ga teng. ular xususiyatlarining bir-biridan katta farq qilishining sababi uglerod atomlarining bir biri bilan har xil shaklda bog’lanishidir. Uglerod atomlari uzluksiz tetraedr shaklida birlashib kubik singoniyasidagi kristallarning qiyofasini hosil qiladi. Uglerodlar atomlari olti tomonli – geksagonal prizma shaklida qavat-qavat joylashsa – grafit hosil bo’ladi.
Murakkab birikmalar ham polimorfizm modifikatsiyalar hosil qiladi. Masalan, kaltsit – CaCO3 trigonal singoniyasiga taalluqli kristallar hosil qiladi. Tabiatda shu tarkibli rombik singoniyasida kristallanadigan mineral kaltsitning polimorf turi – aragonit ma‘lum.
Xulosa qilib aytganda bir xil tarkibli kristallarning polimorf modifikatsiya hosil bo’lishi fizik-kimyoviy sharoitning (harorat, bosim va h.k.) o’zgarishiga va atrof muhitga bog’liq. Yer qobig’ida polimorf modifikatsiyalar ma‘lum bir haroratda hosil bqlganligi uchun ularni geologik termometrlar sifatida foydalanish mumkin.
Ularga qarab minerallar sifatida foydalanish mumkin bo’lish sharoitlari aniqlanadi.
Politipizm. Bir xil tarkibli birikmalarning bitta kristallning o’zida har xil ichki tuzilishli qavatlar hosil qilish xususiyatiga politipiya deyiladi. Lekin kristall elementlar shu‘basining o’lchamlari (razmeri) o’zgarmaydi. Masalan, MoS2 – molibdenit mineralini (kristallni) olaylik.
Molibdenit geksagonal sistemasida kristallanadi. Molibden va oltingugurt geksonal fazoviy panjarasida qavat-qavat bo’lib joylashadi. Oltingugurt qavati molibden qavati bilan almashadi. Bu 2N bilan belgilanadi (N – geksagonal singoniyasini bildiradi).
So’nggi vaqtda o’tkazilgan rentgenstruktur analizi natijasida molibdenit ichki tuzilishda geksagonal qatlamlari orasida molibden va oltingugurt ionlari uch qavatli romboedr shaklida joylashishi aniqlanadi. Bu 3R holida yoziladi. Demak bir jinsli molibdenitning ichki tuzilishdagi qavatlar ikki xil 2N va 3R shaklida joylashadi bunga molibdenitning politiplik xususiyati deyiladi. Kristallardagi politiplik xususiyatlarini ko’rsatish uchun N, R, M, Tk belgilari qo’yiladi. Bu harflar singoniya nomlarini bildiradi: N – geksagonal, R – rombik, T – trigonal, M - monoklin, Tk – triklin. Oldidagi raqamlar qavatlar sonini ko’rsatadi.
Yuzaki qaraganda politipiya bilan polimorfizm kristallarning bir xil xususiyatidek tuyiladi. Polimorfli kristall shakllari fizik xususiyatlari hosil bo’lish sharoitlari har xil bir-biriga o’xshamaydi.
Politipizmda esa bir xil sharoitda hosil bo’lgan fizik-kimyoviy xususiyatlari birdek, bitta real (haqiqiy) kristallning ichki tuzilishda turli xil o’tkazish vujudga keladi. Politipizm ayniqsa qavatli (varaqali) silikatlarda, slyudalarda, xloritlarda, serpentinda ko’p tarqalgan.
Har bir kristallning o’ziga bo’lgan real tarkibini, ichki intruzivini belgilarini gipomorfik xususiyatlarini aniqlash, hozirgi kristallokimyo fanining asosiy muammolaridan biridir.
Atomlarning markazlari kristall panjarani tashkil qiladi, u takrorlanadigan qismlardan iborat. Uni bir-biriga nisbatan parallel siljigan butunlay bir xil parallelepipedlarga bo’lish mumkin (1-rasm). Kristallarning bu muhim xossasi translyatsion simmetriya deb ataladi (translyatsiya - fazoda ma’lum masofaga parallel ko’chirish).
Kristallarning bunday tuzilishini birinchi bo’lib fransuz abbati R. J. Ayui 1783 yilda bayon qilgan edi. U island shpatining istalgan kristallini teng romboedrlarga bo’lish mumkinligini sezgan. Qor uchqunlarining shakli ularni tashkil qilgan zarralarning alohida tartibda joylashishi natijasi ekanligi haqidagi taxminni 1611 yildayoq nemis olimi I. Kepler aytgan edi.
Butun kristall panjarani tashkil qilishi mumkin bo’lgan eng kichik parallelepiped elementar yacheyka deb ataladi. Oddiy holda (masalan, 1-rasmdagi kristall faqat och binafsharang atomlardan iborat bo’lsa) quyidagicha taxmin qilish kifoya: mementar yacheykada bitta atom bo’lib, ketma-ket transliniyalar yordamida (ular strelkalar bilan ko’rsatilgan butun kristallik hosil qilish mumkin. Biroq murakkabroq kristallarda har qaysi elementar yacheykada ikki yoki hatto, bir necha atom bo’ladi. Bunday holda, kristall bir-birining ustiga qo’yilgan bir nechta oddiy (elementar yacheykasida bitta atom bo’lgan) panjaradan iborat, deb tasavvur qilish mumkin (1-rasmdagi och binafsha va havo rang atomlar panjarasi).
Barcha atomlarini faqat bitta atomni translyatsiya qilish yo’li bilan olinadigan eng oddiy kristall panjaralar Brave panjaralari deb ataladi. Bunday nom XIX asrda birinchi bo’lib uch o’lchovli panjaralar nazariyasini topgan fransuz dengiz ofitseri O. Brave sharafiga qo’yilgan.
Brave panjarasining oz sonli tiplari mavjud. Ular kristall sistemalarni tashkil qiladi. Eng simmetrik kub sistema oddiy, hajmiy - markazlashgan va yoqlari markazlashgan kub panjaralardan iborat. Bunday panjaralar translatsion simmetriya elementlariga (masalan, atrofida kristallni burib, o’zini o’zi ustiga tushirish mumkin bo’lgan simmetriya o’qlariga) ega bo’ladi.
Biroq Brave panjarasining tiplari real kristallar simmetriya xossalarining turli-tumanligini cheklamaydi. Axir Brave panjaralarini bir-birining ustiga qo’yish ham mumkin-ku! Natijada simmetriya elementlari turli kombinatsiyalarda birlashib, fazoviy gruppalarni hosil qilishi mumkin. Jami 230 ta har xil gruppalar mavjud. Ularning hammasini 1890 yilda rus olimi ye. S. Fedorov topgan.
Kristallning ichki tuzilishi simmetriyasini, uning kristall panjarasi tipini bilish nima uchun zarur? Bu kristallardan amalda foydalanish uchun zarur ekan. Qanday yo’nalishlarda kristall eng mustahkam bo’ladi? U elektr tokini qanaqasiga yaxshi o’tkazadi? Turli yo’nalishlar bo’yicha kristall qanday kengayadi? Simmetriya haqidagi mulohazalar ana shu savollarni hal qilishga yordam beradi.
Masalan, grafit balandik bo’yicha cho’zilgan prizmalardan iborat geksagonal panjaradan iborat (3-rasm) shuning uchun u qatlamlar yo’nalishida osongina yeyiladi.
Simmetriya haqidagi mulohazalar kub panjaraga ega bo’lgan metallarning barcha yo’nalishlar bo’yicha bir xil kengayishiga sabab nima, degan savolga osongina javob berishga imkon tug’diradi. Axir kristall kengayganda kubligicha, uning panjarasi esa o’ziga o’xshashligicha qolishi kerak-ku (shunisi qiziqki, nemis fizigi L. Zeyeber 1824 yilda kristallarning issiqdan kengayishini tushuntirish uchun kristall panjara tushunchasini kiritgan).
Moddalarning magnit xossalari ham kristall panjara tuzilishi bilan uzviy bog’liq. Masalan, ferromagnitlarda (q.Magnetizm) domenlar ba’zi kristallografik yo’nalishlar - oson magnitlanish o’qlari (kub panjarali temirda bu – kub qirrasi) bo’ylab joylashishga intiladi. Agar, hatto, kristall ko’p mayda kristallchalar (polikristallar) dan iborat bo’lsa ham, kristall panjaraning tuzilishi uning ko’p xossalari (masalan, siqiluvchanligi, erish temperaturasi va h.k.)ga ta’sir qiladi.
Kristall panjara hech qachon ideal bo’lmaydi. Unda bo’sh tugunlar (vakansiyalar) kirishma atomlar, dislokatsiyalar bo’ladi. Bundan tashqari, panjarani tashkil qiladigan atomlar (yoki ionlar) issiqlik tebranishlariga uchraydi.
Shunisi qiziqki, kristallardagi atomlarning tebranishlari absolyut nolda ham to’xtamaydi. Kvant mexanika hech qachon earralarning biror joyda to’xtashiga yo’l qo’ymaydi va ular nolinchi tebranishda bo’ladi. Atomlar qanchalik yengil va ular orasidagi o’zaro ta’sir qanchalik kuchsiz bo’lsa, bunday tebranishlarning amplitudasi shunchalik katta bo’ladi. Geliy yengil inert gazi absolyut nolda umuman kristallanmaydi (nolinchi tebranish kristall panjarani buzadi). Geliy - absolyut nol temperaturada muzlamaydigan, qattiq jismga aylanmaydigan yagona modda. To’g’ri, agar bosimi vujudga keltirilsa, qattiq geliy kristali hosil bo’ladi. Biroq u butunlay boshqacha kristall. U haqiqatan ham, g’alati xossalarga ega. Masalan, uning yoqlari ulkan tebranishlar bajarishi mumkin. Agar ampula qismini to’ldiradigan kristall o’stirilsa, asbobni bir oz chayqatish bilanoq, qattiq va suyuq geliy orasidagi chegaraga «jon kirib», unda to’lqinlar u yoqdan bu yoqqa yugura boshlaydi. Bunday kvant kristallar faqat absolyut nolga yakin temperaturalardagina mavjud bo’ladi.
Hozirgi zamon kristallofizikasi real kristallar tuzilishining to’liq geometrik manzarasini beradi (fanning bu bo’limi ko’pincha kristallografiya deb ataladi). Biroq nima uchun u yoki bu kristall aynan shunday o’sganligini ko’pincha tushuntirib bo’lmaydi. Kristall o’sayotganda atomlar uzluksiz issiqlik harakatida bo’ladi, shuning uchun atomlar turli imkoniyatlarni tanlab, har qalay kristallda potentsial energiya minimumiga javob beradigan o’z o’rnini topadi. Bo’ladi panjaralardagi kimyoviy bog’lanish xarakteri bilan bog’langan umumiy qonuniyatlar mavjud.
Eng oddiy bog’lanish - ion bog’lanish hisoblanadi. Kristall panjara tugunlarida zaryadlangan ionlar joylashgan bo’ladi va elektrostatik (Kulon) o’zaro ta’sir zarralarni yagona kristallga bog’lab turadi. Masalan, osh tuzi kristallari shunday kristallardir (4-rasm). Odatda, ion kristallar har qaysi ionni ko’p sonli (katta koordinatsion sonli) yaqin qo’shnilar bo’lishini ta’minlaydigan strukturaga ega bo’ladi. NaS1 panjarasida koordinatsion son 6 (olti) ekanligini hisoblash oson.
Bog’lanishning boshqa tipi - kovalent (gomeoqutbiy) kimyoviy bog’lanish, ya’ni ko’p molekulalardagiga o’xshash bog’lanish. Uning hosil bo’lishida atomlar tashqi qobiqlarining elektronlari ikkala atomga ham tegishli bo’ladi. Bu esa izolyatsiyalangan atomlar energiyasi (bog’lanish energiyasi)ga nisbatan energiyadan yutishga olib keladi. Yaqin qo’shnilar soni atomning valentligi bilan, ularning joylashishi esa kimyoviy bog’lanishlarning qulay oriyentirlanishi bilan aniqlanadi. Masalan, olmos panjarasi shunday tuzilgan
XULOSA
Mineralogiya fanida bu tushuncha oldindan ma‘lum edi. Uni A.Ye.Fersman (1931) shunday ta‘riflagan edi: «U yoki bu sabablar zaminida gelkimyoviy jarayonda qat‘iy bir o’rinni egallgan va tarixiy geologiyadagidek yetakchi qazilma (tog’ jinslari qatlamlarida uchraydigan va ularning nisbiy yoshlarini aniqlovchi toshga aylangan qadimiy hayvonlar qoldig’i) bo’laoladigan minerallarni tipomorf minerallar bu ataymiz». Darvoqi bu tushuncha kristallokimyo faniga ham katta ta‘sir ko’rsatib, kritsllarning ichki tuzilishining dislokatsiyalari, defektlari, tartibli va tartibsiz holatlari, polyarizatsiyasi, politipiyasi, izomorfizmi va boshqa xususiyatlari yer qobig’idan bironta jarayon ta‘siri natijasida yuzaga kelsa, shu jarayon uchun tipomorf kristall hisoblanadi va buni kristallokimyoviy tipomorfizm deb ataladi.
Masalan, G’arbiy O’zbekiston vollastonit konlarida (Kuytosh, Langar, Qarg’oli va boshqalar) vollastonit uch xil fizik-kimyoviy sharoitda hosil bo’ladi: 1 vollastonit – gidrotermal – metamorfik; II – vollastonit – skarn – skarnoidli; III – vollastonit – gidrotermal jarayonda tomirlar hosil qiladi. Bularning har qaysisi o’ziga xos kimyoviy tarkibga ega. ayniqsa izomorf aralashmalarining (MgO, FeO, Fe2O3, MnO, Al2O3) miqdori bilan bir-biridan farq qiladi. Ularning kristallokimyoviy tipomorf xususiyatlari hamaniqlangan. Masalan, III – vollastonit fazoviy panjara shu‘balarining “a” va 2s2 o’qli bo’yicha o’lchami boshqa tipdagi vollastonitlarga nisbatan kichikroq; oktaedrik va tetraedrik bo’shliqlarda joylashgan Fe2, Fe3+, Mn2+ ва Al3+ aralashmalar miqdorining jami bilan teskari proportsional holatda. Birinchi tipdagi pinakoid sathidan sinib qaytgan rentgen nurining miqdorining, uchinchi pinakoiddan qaytgan nur miqdoriga nisbatan J(400) J(002) I va II vollastonitda maksimal miqdorda (1,18-1,70 shartli hisobida), III – vollastonitda esa minimal miqdorda (0,26-0,97). Bu elementlar izomorf aralashmalari va muhit ta‘sirining natijasidir. Bundan tashqari vismutin (Bi2S3) mineralini misol qilib keltirish mumkin. uning skarnli temir konlarida hosil bo’lganlari uchun Te, Au; greyzenlardagilari uchun – Pb, Cu, Ag, Se, Te; gidrotermal margimushva vismutin konlaridagilari uchun Te, Se, Pb, Sb, Au, Pt, Pd, Rh; mis – vismut konlaridagilari uchun – Pb, Cu; oltin konlaridagilari uchun – Sb, Cu, Se; molibden konlaridagilari uchun – Se, Te tipomorf izomorfli aralashmalar hisoblanadi. Bu esa vismutinning tarkibidagi izomorf aralashmalarning tarkibiga qarab uning qanday sharoitda hosil bo’lganligini aniqlash imkoniyatini beradi.
ADABIYOTLAR.
К.С.Зоҳидов. Кристаллография. «Ўзбекистон».2003 й.
Бокий Г.Б.Иммерсионный метод. Изд-во МГУ. М., 1971.
Пинкалья.Р. Кристаллография.Москва.1970 й.
Бетехтин А.Г.Mineralogiya kursi. «O’qituvchi» nashriyoti. Toshkent, 1968.
Бокий Г.Б.Иммерсионный метод. Изд-во МГУ. М., 1948.
Годовиков А.А. Введение в минералогию. Изд-во Наука, СО, Новосибирск, 1973.
Евзикова Н.З Оструктурных плотостях минералов. «Минералогический сборник». Изд-во Львовского Гос.университета, №20, вып.3, 1966.
Исмаилов М.И., Юсупов М.Ю., Балакина А.С. Корреляцимонная связь между химическим систевом и структурной плотностью из скарноворедкометальных месторождений Западного Узбекистана. Запики Узб.отд.ВМО, вып. 34, Ташкент, 1981.
Do'stlaringiz bilan baham: |