1-mavzu. Kristallar, kristall moddalar va kristallografiya to’g’risida tushuncha. (2 soat) Reja

Kristall nima? Ma’lumki, tabiiy yoki sun’iy yo’l bilan olingan kimyoviy birikma va kimyoviy elementlarning hammasi kristallangan kristall - qadimiy grek tilida muz demakdir /yoki amorf/ amorf - shakl demakdir/ moddalar bo’ladi.
Er sharining ustki qismi - tog’ jinslarini tashkil etuvchi minerallarning deyarli hammasi, jumladan shu tog’ jinslar orasida qidirib - topib, kavlab chiqariladigan rudalar /ko’mir va neftdan boshqa/ oltin, kumush, olmos va boshqa qimmatbaho toshlar, har xil tuzlar: ba’zi bir zavod, fabrikalar ishlayotgan xom ashyo, ular ishlab chiqarayotgan mahsulotlar - metall qotishmalari va ulardan tayyorlangan asbob uskunalarning hammasi, hattoki oziq-ovqat mahsulotlari - osh tuzi, qand - shakar bilan juda ko’p tibbiyotda ishlatiladigan dori - darmonlar ham, va qishloq xejaligida qo’llaniladigan mineral o’g’it va kimyoviy moddalar ham kristallardir. Lekin, tashqi qiyofasiga qarab kristall deb atash mumkin bo’lgan, aniq geometrik shakli tekis, silliq, yonlari ko’rinib turadigan kristallar tabiatda ham, sanoatimiz ishlab chiqarayotgan mahsulotlar orasida ham kam topiladi. Shularni hammasini kristall deb aytish uchun ularning geometrik shaklidan tashqari, yana qandaydir boshqa belgilari - asos bo’lishi kerak.
Kristallar quyidagi belgilari bilan amorf moddalardan farq qiladi:
1. Kristall o’z holicha, kishilarning ishtirokisiz, to’g’ri qirralar hosil qiluvchi tekis - silliq., yonlari bilan cheklangan qattiq, jism - kimyoviy birikma yoki elementdir.
Kristall parchasi, shu kristall tarkibidagi modda eritmasida ezining ma’lum qonunniyatlarga asoslangan, shu modda uchun xos kristall shaklini olishga intiladi va u zarur fizik - kimyoviy muhit mavjud bo’lganda esha kristall qiyofasiga kiradi.
2. Kimyoviy tarkibi va solishtirma og’irligi kabi xususiyatlar kristallning hamma qismida ham bir xil bo’ladi, ya’ni bir jinslidir.
3. Kristallning sindirish kersatkichi, qatgiqligi kabi qator fizik xususiyatlari muayyan yo’nalishlar bo’yicha bir xil qimmatga ega bo’ladi, ya’ni kristall anizotrop fizik jismdir.
4. Kristallangan moddalar muayyan haroratiga ega. Masalan, muz 0° da eriydi va h.k.
Amorf moddalar ichki qonuniy tuzilishga ega bo’lmaydi va yuqorida sanab o’tilgan xususiyatlar ularda mutlako ko’rinmaydi. Masalan,
shisha amorf moddadir
Kristallarning vujudga kelishi va o’sishi. Kristallarning vujudga
kelishi va o’sishi masalalari juda katta ilmiy - nazariy, shuningdek
amaliy ahamiyatiga ega. Shu sohada olib borilgan ilmiy tadqiqot ishlari keyingi paytlarda fan va texnikaning keskin taraqqiyoti bilan bog’liq, ravishda xalq, xejaligi - sanoat talabiga muvofiq, keng miqyosda rivojlanmoqda. Bu talab, birinchi navbatda, belgilab qeyilgan muayyan xossalarga ega bo’lgan kristallarni, jumladan, turli qattiq qotishmalarni, yarim etkazgichlarni va optik xususiyatlarga ega bo’lgan kristallarni suniy yel bilan tayyorlashdan iborat. Bundan tashqari, juda kep metallar va metall qotishmalarning sifati ularning kristallanish muxiti - sharoiti, qotishmada ishtirok etuvchi atomlarning fazoviy panjarada tutgan erni bilan bog’liq. SHuning uchun ham bu masala metallurglar bilan metallshunoslar e’tiborini eziga tortadi. SHuningdek, kristallogenezis sohasi bo’yicha ish olib borayotgan geolog-lar bilan mineraloglar xam kristallarni vujudga kelishi va o’sishini o’rganadilar, ham shu sohada ilmiy – tadqiqot ishlari olib boradilar. Natijada, paydo bo’layotganini hech kim kermagan va ko’rishi mumkin belmagan tog’ jinslari bilan minerallarni hosil qilib, ularning vujudga kelishi uchun qanday muhit - sharoit va qaysi moddalar ishtirok etish zarurligini aniqlab oladilar.
Kristallar tabiatda sodir bo’ladigan yoki laboratoriyalarda hosil qilinadigan faza almashinishlari natijasida yuzaga keladi. Kristallar eritmadan chekish yeli bilan masalan, har xil tuzlar, erigan moddaning qotishi/masalan, metall va qotishmalari, va bug’ holatidagi moddalarni to’g’ridan - to’g’ri qotish yeli bilan masalai, yod, qor va boshqalar hosil bo’ladi. Bundan tashqari ba’zi amorf qattiq moddalar ham vaqt etishi yoki ba’zan harorat va bosim ta’sirida ham kristallangan moddaga aylanishi mumkin.
Kristallarni eritmadan chekishi uchun shu muxitda, muayyan harorat va bosimda esha eritma eta to’yingan bo’lishi kerak. Ma’lumki, 100 hajm birligidagi suyuqlikni erituvchini to’yintirish uchun eritilishi kerak bo’lgan modda miqdori esha moddaning eruvchanligi, deb aytiladi va bu mikdor, asosan harorat bosim deyarli ta’sir kersatmaydi bog’liq ravishda o’zgaradi, kepincha harorat ketarilishi bilan ortib boradi, ba’zan kamayib boradi. Ba’zi moddalarning eruvchanligida 1 - jadvaldan ko’rish mumkin.
O’ta to’yingan eritmalarni, to’yingan eritmani sovutish, ya’ni harorat pasaytirish, to’yingan eritmani bug’lantirish va kimyoviy reaksiyalar yo’li bilan hosil kilish mumkin. To’yingan eritmani birmuncha yuqori haroratda tayyorlab keyin sovitilar ekan, u holda eritma o’ta to’yingan bo’lib qoladi.

1– jadval
Tuzlarning eruvchanligi (100sm³ suvda, gramm hisobida berilgan)

Harorat S Tuzlarning nomi	0^0	10^0	20^°	30^0	40^0
Alyuminiy-kaliyli achchiq toshlar	3,90	9,52	15,13	22,01	30,92
Mis kuporosi(to’tiyo)	31,61	36,95	42,31	48,81	56,90
Magniy sulfat	76,9	96,5	119,5	146,3	179,5
Natriyli selitra	73,0	80,6	88,5	96,6	104,9

Masalan, achchiq. tosh 40° gacha isitilgan 100sm³ suvda 30,92 g miqdorda eriydi, eritmaning harorat 20° gacha sovitilar ekan, o’ta to’yingan eritmaga aylanadi. CHunki bu haroratda achchiq toshning 15,13 g miqdorida erishi mumkin edi. Demak, harorati pasaytirilgan eritmada 15,79 g, ortiqcha erigan modda bor. Bu ortiqcha erigan modda ma’lum paytgacha eritmadan cho’kmagan holda saqlanishi, keyinchalik vaqt o’tishi bilan kristall «kurtakchalar» hosil qilib, birmuncha yiriklashgandan so’ng cho’kishi mumkin.

Tayyorlangan to’yingan eritma esha haroratda vaqt o’tishi bilan erituvchining bug’lanishi natijasida o’ta to’yingan eritmaga aylanadi. Bunda erituvchining ezi bug’lanib kamayadi, erigan modda esa bug’lanmaydi va deyarli kamaymaydi.
To’yingan eritmadagi yaxshi eruvchan moddalar orasida borayotgan kimyoviy reaksiyalar natijasida qiyin eruvchi modda hosil bo’lar ekan, bu eritma shu qiyin eruvchi modda uchun o’ta to’yingan eritma bo’lib qoladi. Masalan K₂S0₄ bilan VaSl₂ kabi yaxshi eruvchan tuzlar eritmasi bir-biriga qo’shilar ekan, 2KS1 bilan VaSO₄ hosil bo’ladi. VaSO₄ qiyin eruvchan tuz bo’lganligi uchun u eritmadan kristallar holida cho’kadi.
To’yinmagan eritmalardan kristall hosil bo’lmaydi, aksincha shunday eritmaga tushirilgan kristallning o’zi erib ketadi. To’yingan eritmada kristall hosil bo’lib cho’kmaydi ham erimaydi ham. Tabiatda va sanoatda o’ta to’yingan eritmalardan juda ko’p kristallangan moddalar hosil bo’ladi. Masalan, osh tuzi qatlamlari, kaliy tuzi, glauber tuzi va boshqalar tabiiy sho’r suvli ko’llarda chekadi. Qoldiq. magma bilan bog’liq; gidrotermal jarayonda yuqori bosim va yuqori haroratda tog’ xrustali, flyuorit island shpati kristallari paydo bo’ladi.
Shuningdek, zavod - fabrikalarda eritmadan chektirib olingan kristall moddalar ham juda ko’p. Qizib erib turgan moddalar ham haroratning pasayishi bilan bog’liq, ularning sovishi natijasida kristallangan moddalarga aylanadi. Biroq bunday yo’l bilan yuzaga qolgan kristallarni, ularni qanchalik tabiatda kep tarqalgan bo’lmasin, tashqi ko’rinishiga qarab kristallarga xos belgilarini ko’rib bo’lmaydi. Bular juda mayda, hattoki oddiy ko’z bilan ko’rib bo’lmaydigan noto’g’ri shaklli kristall donalaridan iborat jism hosil qiladi. Kundalik hayotimizda texnikada keng qo’llanilayotgan metallar bilan metall qotishmalari va magmaning o’zidan paydo bo’lgan magmatik jinslar shunday qizib - erib turgan moddalarning sovishi natijasida yuzaga kelgan kristall jismlar qatoriga kiradi. Juda ko’p metall va metall qotishmalarning fizik xususiyatlari, jumladan pishiqligi ham, bir tomondan strukturasida ishtirok etayotgan atomlar xossalari bilan, ikkinchi tomondan erib turgan modda haroratning qanday tartib bilan pasayishiga bog’liq.
Gaz — bug’ holatidagi moddalarning suyuqlikka aylanmasdan to’g’ridan- to’g’ri qattiq holatga o’tishi jarayonida yuzaga keladigan kristall moddalar tabiatda unchalik ko’p emas. Vulkan moddalari bilan birga chiqadigan gaz va bug’lardan /NN₄Cl/, osh tuzi /NaCI/, yod /J/, oltingugurt /S/ va temir xloridi / FeCl₂ / kabi modda kristalchalari hosil bo’ladi. Qop xam xuddi shunday tabiiy yel bilan suv bug’laridan hosil bo’lgan kristall skiletidir. Ba’zi bir zavod mahsulotlari ham gaz - bug’lardan bunyod etilgan kristallardir. Masalan, kristall holatidagi magniy, korborund va h. k.
Bulardan tashqari qattiq, holatdagi amorf moddalarning ham kristall tuzilishiga ega bo’lgan holatga etishi mumkin. CHekindi ohak tosh qatlamlari ma’lum sharoitlarda vaqt o’tishi bilan marmartoshga, kremnezom / kremniy oksidi – SiO₂ esa kvarsga aylanadi va h. k.
SHuningdek, juda mayda kristallardan iborat bo’lgan jismlarni tashkil etuvchi esha kristall zarrachalari harorat, bosim va boshqa faktorlar ta’sirida yiriklanishi mumkin. Bunday kristallarning kattalanishi kichiklarini yoyilib ketishi, hajm birligiga to’g’ri keladigan kristallchalar sonining kamayishi bog’liq, ravishda yuz beradi. Ba’zan buyumlarning va ba’zi qismlarini kep ishlatilgan natijasida pishiqligining yeqolishi yoki kamayib qolishi, ya’ni "qarib qolishi" shu bilan tushuntiriladi. Bunday hodisa tabiatda ham uchrab turadi. Mayda donodor ohaktosh - yirik donador marmartoshga aylanadi.