O`zbkiston rеspublikasi oliy va o`rta maxsus

Laboratoriya ishi №9
MOLEKULALARNING QUTBLANISHI

MOLEKULALARNING QUTBLANISH QONUNIYATLARI
Molekula (atom, ion) neytral, musbat va manfiy zaryadlangan zarrachalardan (neytronlar + protonlar= nuklonlar va elektronlar) tashkil topgan. Ikki xil molekulalar farqlanadi-zaryadlar simmetrik (H_2,CH_4, C₆H₆ va boshqalar) va nosimmetrik (HX, CN₃X, C₆H₅X; X- galogen va boshqalar) taqsimlangan. Bular – qutbsiz va qutbli molekulalar. Qutbli molekulani dipolli yoki dipol deb ham ataladi.

Ikki atomli dipo`l atomlarining birida ortiqcha manfiy, ikkinchisida xuddi shunday musbat zaryadlar bo’ladi. Natijaviy zaryad albatta nolga tengdir. Ko’p atomli molekulalarda ortiqcha musbat va manfiy zaryadli sohalar mavjud bo’ladi. Ammo bu erda ham zaryadlarning ikkita markazini ko’z o’ngimizga keltirishimiz mumkin.

Zaryad + ning zaryadlar orasidagi masofa ga ko’paytmasi dipol momenti deyiladi:

=q * (1)

Dipol momentiga manfiy zaryaddan musbat zaryadga yo’nalgan vektor sifatida qarash kerak (kimyoda odatda teskari yo’nalish qabul qilinadi). Agar molekula ko’p atomlardan tashkil topgan bo’lsa, uning dipol momenti vektor summa sifatida aniqlanadi.

Qutbsiz molekulani elektr maydoniga joylashtirilganda zaryadlarning bir –biriga nisbatan sodir bo’ladi, bu esa induktiv dipol’ momentini yaratadi. O’zining hususiy dipol momentining mavjudligi sababli, qutbli molekula maydon yo’nalishida orientatsiyalanishga intiladi, buning ustiga unda, xuddi qutbsiz molekuladagi kabi, induktiv moment ham paydo bo’ladi. Molekula qutblanishining ma’nosi mana shundadir. Molekulaning qutblanish xossasini qutblanishning miqdoriy tavsifini qutblanuvchanlik deyiladi.

Elektr maydonining ta’siri shu maydon kuchlanganligiga professional bo’lgan qutblanishni keltirib chiqaradi.

Qutblanish molekulaning tabiatiga bo/liq bo’lgan proportsionallik koeffitsientidir. Ammo moddaning ichidagi kuchlanganlik maydon kuchlanganligi dan farq qiladi, chunki moddalarning ichida _ichki kuchlanganlikka teng bo’lgan qarama –qarshi yo’nalishli maydon paydo bo’ladi, shuning uchun ^. ko’paytma energiyaning o’lchov birligiga ega ( - skalyar kattalik). Bu kattalik molekulaning qutblanishiga sarflangan energiyasini tavsiflaydi.

Umumiy holda bir mol molekulaning 1 sm³ moddadagi to’liq qutblanishi elektronlarning atom yadrolarning E qutblanishidan va orientatsiyalanish qutblanishidan iborat bo’ladi.

(2)

bu erda: -orientatsion qutblanuvchanlik koeffitsienti; qolgan qutblanuvchanlik koeffitsientlari ochiq holda yozilmagan: α_el va α_at; N_A- Avogadro soni; V- molyar hajm; k – Boltsman doimiysi (N_A/R). Qutblanuvchanlik sm³ da ifodalanadi, shuning uchun (2) tenglamaning o’ng tarafiga 1 sm dagi hamma dipol momentlarining summasi sifatida qarash mumkin ( bundan keyin vektor belgisini tushirib qoldiramiz).

R ni hisoblash murakkab bo’lib, quyidagicha topilgan:

(3)

Bu erda nisbiy dielektrik singdiruvchanlik; M – molekulyar massa, g; ρ- moddaning zichligi, g/sm³; V=M/p- molyar hajm.

Nisbiy dielektrik singdiruvchanligi bo’lgan muhitda q₁ va q₂ zaryadlar orasidagi o’zaro kulon ta’sirining energiyasi A q - ga teng ( bo’shliqning dielektrik singdiruvchanligi; bo’shliqda ) Zaryadlarning dielektrikdagi tortilish energiyasi bo’shliqqa nisbatan necha marta kamayishini ning qiymati ko’rsatadi. Bu energiyaning kamayishi dielektrikning qutblanuvchanlik darajasini oshiradi (Dielektriklar metallar va yarim o’tkazgichlar kabi erkin harakatlanuvchi zaryadlar tutmaydi, ularda maydon ta’sirida faqatgina zaryadlarning siljishi sodir bo’lishi mumkin xolos).

(3) tenglama zaryadsizlangan gazlarga aniq va kam qutbli yoki qutbsiz suyuqliklarga taxminiy qo’llaniladi. Dielektrik singdiruvchanligi yuqori bo’lgan suyuqliklarga bu tenglamani qo’llab bo’lmaydi, chunki u yaqin turgan molekulalarning o’zaro ta’sir energiyalarini hisobga olmaydi.

(3) tenglamaga binoan harorat ortishi bilan orientatsion qutblanish kamayadi: molekulalarning issiqlik harakati kuchayishi sababli, ularning maydondagi orientatsiyasi buziladi. Elektron qutblanish haroratga bo/liq bo’lmaydi, chunki elektronlarning siljishi shunchalik tez sodir bo’ladiki, bunda molekulaning maydon yo’nalishiga nisbatan qanday joylashishidan qat’i nazar, qayta qutblanish sodir bo’lib ulguradi. Molekulaning tuzilishini buzish katta energiya talab qilganligi sababli, atom qutblanuvchanlik haroratga deyarli bog`liq bo’lmaydi. Yuqoridagi fikrlardan deyish mumkin.

Qutblanish tashqi maydonning chastotasiga ham bog`liq. Agar ~ 10 Gts (to’lqin uzunligi ~1 sm) bo’lsa, qutbli molekulalar orientatsiyalanishga ulgurmaydi va R_or yo’qoladi, chastota 10¹³ Gts ga ( ~10^-4 sm) etganda va undan yuqori bo’lganda R_at yo’qoladi va faqat R_el qoladi.

Qutblanish uchun quydagi tenglamalarni olamiz:

O’zgarmas elektr maydoni uchun Debay tenglamasi-

(4)

Klauzius – Mosotti tenglamasi (qutbsiz molekulalar uchun to’g’ri)-

(5)

yuqori chastotaga ega bo’lgan o’zgaruvchan maydon uchun Lorents- Lorentts tenglamasi-

(6)

bu tenglamani Maksvellning munosabatini hisobga olgan holda chiqarilgan ( - cheksiz uzunlikdagi to’lqinlarning sindirish ko’rsatkichi).

kattalikni molyar refraktsiya deb ataladi.

funktsiyasi bo’lgan birga yaqinlashadi. Bu bo’lgan suyuqliklar uchun molyar hajm to’liq qutblanishga yaqinligini bildiradi. F (n²) q (n² - 1) / (n² Q 2) funktsiya odatda 0,25 – 0,50 oraliqda bo’ladi: demak molyar refraktsiya (0,25 – 0,50) V ni tashkil qiladi.