Fizika va kimyo” fakulteti “ilmiy va metadologik kimyo” kafedrasi

Kurs ishining maqsadi: Kristall panjaralar mavzusini zamonaviy ta’lim texnologiyalarini qo’llash asosida o’qitish va o’quvchilarni baholash . Kurs ishining vazifalari: Kristall panjaralarning umumiy xossalarini yoritish; Kristall panjaralar mavzusini zamonaviy ta’lim texnologiyalari asosida yoritish va o’quvchilarni baholash metodakasini haqida ma’lumot berish. Kurs ishning tarkibi va hajmi: Kurs ishi kirish, 3 ta bob, xulosa va foydalanilgan adabiyotlar qismlaridan iborat bolib, umumiy hajm -betni tashkil qiladi.


I.BOB. Kristall panjaralar haqida umumiy tushunchalar.
1.1.Kristall panjaralar.
Kristal panjara qattiq moddaning maxsus tuzilishi bo'lib, unda zarralar fazoda geometrik jihatdan qat'iy tartibda joylashgan. Undagi tugunlarni aniqlash mumkin - elementlar joylashgan joylar: atomlar, ionlar va molekulalar va internodal bo'shliq.
Qattiq moddalar, yuqori va past haroratlar oralig'iga qarab, kristalli yoki amorf bo'ladi - ular ma'lum bir erish nuqtasi yo'qligi bilan tavsiflanadi. Yuqori harorat ta'sirida ular yumshaydi va asta-sekin suyuq shaklga aylanadi. Bunday moddalarga quyidagilar kiradi: qatron, plastilin.
Kristallar (yunoncha krystallo- muz, togʻ billuri)-atomlari, ionlari va molekulalari maʼlum tartibda joylashib, fazoviy kristall panjarani tashqil etgan qattiq jismlar. Kristallar koʻpincha, suyuq fazalar-eritmalardan hosil boʻladi va oʻsadi, baʼzan esa gaz holatini yoki qattiq jism holatini tashqil etadigan fazaviy oʻzgarishlar natijasidagiva hosil boʻladi. Bir turdagi kristall panjaraga ega yirik Kristallar -monokristallar, mayda-mayda kristallchalardan tashqil topgan. Kristallar- polikristallar, umuman kristall panjara tashqil etmagan qattiq jismlar -amorf jismlar deb yuritiladi. Boʻlardan tashqari suyuq kristall maxsus guruhni tashkil etadi.Kristallar tabiatda har xil kattalikda uchraydi. Eng yirik tabiiy kristall (togʻ billuri — kvars xili) bir necha yuz kilogrammni, sunʼiy yetishtirilgan ish-qoriy galloid kristali bir necha oʻn kilogrammni, eng yirik tayoqcha shaklida yetishtirilgan kremniy kristallining diametri 200 mm ni, eng yupqa bir butun monokristall qatlam shaklidagi kristallning qalinligi 10 nm ni tashkil etadi.Kristallar odatda, simmetrik, toʻgʻri shaklli, tomonlari sillik, qirralari toʻgʻri boʻladi. Rentgenostruktura tahlili paydo boʻlgunga qadar kristall burchaklarini oʻlchash yordamida oʻzaro taqqoslanib, ularning kimyoviy tarkibi aniqlangan. Kristallni simmetrik jism sifatida oʻrganish maqsadida ular 32 simmetriya sinfiga boʻlingan. Har bir sinf simmetriya elementlarining maʼlum bir majmui bilan harakterlanadi. 32 sinf ulardagi harakterli simmetriya elementlarining mavjudligiga qarab 7 singoniyaga guruhlanadi: triklin, monoklin, romb, tetragonal, geksagonal, trigonal va kub ayrim tomonlarining oʻsish tezligidagi farqlar ularni kamdan-kam uchraydigan turli-tuman shakllar (plastinkasimon, ignasimon, tolasimon, butoqsimon, dendrit, qorsimon) ga olib kelishi mumkin. Bu xususiyatlardan germaniyning dendrit lentasini, turli yarimoʻtkazgichlarning yupqa plyonka (parda) sini oʻstirish texnikasida foydalaniladi. Agar eritmada bir yoʻla bir necha kristallanish markazlari hosil boʻlsa, u holda oʻsib borayotgan kristall bir-biri bilan uchrashib, notoʻgʻri donachalar shaklini oladi.Kristallning ning tashqi koʻrinishi, u yoki bu sinfga va singoniyaga mansubligi ularning kristall panjarasi bilan belgilanadi. Kimyoviy bogʻlanishga qarab K. ning atom strukturasi 4 ta — ion (geteropolyar), kovalent, molekulyar va metall bogʻlanishli K. guruhiga boʻlinadi. Ion bogʻlanishlida mas, osh tuzi va boshqa da bir zaryadli ionlarning oʻzaro taʼsiri natijasida kristall panja-ralari hosil boʻladi. Kovalent bogʻlanishlida qoʻshni atomlarning valent elektronlari umumlashib ketib ikkiyoqlama, uchyoqlama va boshqa bir necha karrali bogʻlanishlar hosil boʻladi. Bunga olmos, kremniy va karborund jismlar misol boʻladi. Molekulyar bogʻlanishlida molekula atomlari orasida mustahkam kovalent bogʻlanishlar mavjud boʻlib, kristalldagi molekulalar orasidagi bogʻlanish birmuncha kuchsizroq boʻladi. Bunga, asosan, organik birikmalar, N2, N2 va boshqa hamda inert gazlarning kristallik holatlari misol boʻla oladi. Metall bogʻlanishlida erkin elektronlar kristall panjaralarning barcha qismlarida elektron gaz holatida taqsimlanadi va ular musbat zaryadli tugunlardagi ionlarni maʼlum masofalarda tutib turadi. Bunga metall va intermetall birikmalari misol boʻla oladi.Temperatura yoki bosim oʻzgarganda kristall strukturasi oʻzgarishi mumkin. Baʼzi kristallar strukturasi ana shu omillarga nisbatan metastabil boʻladi. K. dagi atomlar orasidagi kimyoviy bogʻlanishning turiularning koʻpgina fizik-kimyoviy xossalarini belgilaydi. Ayrim kristalllarning qattiqligi, issiqlik hamda elektr oʻtkazuvchanligi va boshqa xossalaridagi farqlar ulardagi atomlarning xususiyati bilan chambarchas bogʻliqdir.

Kristallning fizik xossalari (elektr, magnit, optik, akustik, mexaniq va boshqalar) oʻzaro bir-biriga bogʻliq boʻlib, ular kristall strukturasidan, yaʼni atomlarning joylashishi va ular orasidagi bogʻlanish kuchlariga va elektronlarning energetik taqsimoti (elektr, magnit va optik xususiyatlari)ga bogʻliq. Masalan, metallarning oʻta elektr oʻtkazuvchanligi yoki dielektrik va yarimoʻtkazgichlarda elektr oʻtkazuvchanlik xossasining nisbatan pastligi elektronlarning yuqori yoki past konsentratsiyalanishi (toʻplanishi) bilan bogʻliq.Kristallning mustahkamlik, egiluvchanlik, tovlanish, lyuminessent xususiyatlari kristall panjaralardagi nuqsonlar miqdori va turiga qarab aniqlanadi. Undan tashqari, kristallda simmetriya, tomonlari orasidagi burchakning katta-kichikligi, fizik va kimyoviy xossalarining har xil boʻlishi ulardagi anizotropiya va izotropiya hodisasi bilan bogʻliqdir.Kristall tuzilishida har xil nuqsonlar — vakansiya (teshiklar), chekka dislokatsiyalar va boshqa uchraydi. Kristall panjaraning parallel strukturaga ega boʻlmasligi tufayli bu nuqsonlar ferromagnetik va segnetoelektritik kuzatiladi. K.dagi nuqsonlar tufayli ulardan akustik, rentgen va elektromexanik toʻlqinlar sochiladi. K.dagi aralashmalar adsorbsiya hodisasi tufayli uning strukturasi (yoqlari)ni buzadi.Kristall yarimoʻtkazgichlarda diodlar, tranzistorlar, integral sxemalar va boshqa yaratishda, pyezoelektr generatorlar, stabilizatorlar, akustooptik qurilmalar, chastotalarni oʻzgartiruvchi asboblar yaratishda, injeksion lazer kurilmalarida foydalaniladi. Metallarga ishlov berishda, ularni jilo-lashda va parmalashda oʻta qattiq K. (olmos, korund va boshqalar) dan foydalaniladi. Hozirgi vaqtda yupqa, oʻta yupqa kristallik (epitoksial) qatlamlar yangi texnikada keng qoʻllanilmokda, mas, (lazerdar, yorugʻlik oʻtkazgichlar, optoelektronika asboblari, Quyosh energiyasi elementlari, oʻta yuqori chastota (OʻYUCH)li elektronika asboblari, infraqizil (IQ) nurlarni qabul qiluvchilar, monoxromatorlar, tenzodatchiklar va h. k. yaratilmokda. Zargarlik sanoatida sintetik kristall va boshqa qoʻllaniladi. Kristallarning ma'lum shaklga va anizatroplik xossasiga ega bulishi ularning ichki tuzilishidan, tarkibiy kismlarning ma'lum konun asosida joylashuvidan kelib chikadi.

1912 yilda rentgen nuri yordamida kristallarning ichki tuzilishini aniklash mumkin bulganidan sung, bu fikr tula tasdiklandi. Tekshirishlarning ko’rsatishicha, kristall moddani tashkil qilgan zarrachalar fazoda ma'lum tartib bilan joylashib, fazoviy kristall panjara xosil qiladi.Kristall panjarada tarkibiy kismlar joylashgan nuqtalar kristall panjaraning tugunlari deyiladi. Kristall panjara — zarralar (atomlar, ionlar, molekulalar) ning uchchala koordinata oʻlchamlari boʻyicha davriy qaytariluvchi geometrik toʻgʻri joylashishini koʻrsatuvchi shakl. Qattiq jism kristallarning muvozanat holatiga xosdir. Ideal kristall uchun atomlarning elementar yacheykada joylashishini parallel koʻchirish bilan Kristall panjara hosil qilinadi. Kristallar simmetriyasiga qarab, elementar yacheykalar kub, toʻgʻri yoki qiyshiq burchakli parallelepiped va kvadrat yoki olti burchakli prizma shaklida boʻladi. Uning qirralari panjara doimiyligi deb ataladi va u atomlar orasidagi masofani belgilaydi.Elementar yacheykalarda atomlarning joylashishiga qarab, Kristall panjaralar 14 turga boʻlinadi va fransuz kristallografi O. Brave (1811-1863) nomi bilan yuritiladi. Atomlar joylashgan tugunlarning shakllariga qarab tomonlari markazlashgan, hajmi markazlashgan va asosi markazlashgan kub panjaralariga boʻlinadi. Shoʻnday panjaralarning tugunlarini hisobga olib, elementar yacheykalarda bittadan (oddiy kimyoviy elementlar) bir nechta yuzlab (kimyoviy birikmalar) va millionlab (yuqori molekulyar birikmalar — oqsillar, viruslar) atomlar joylashadi. Kristall panjara kristallning fizik xossalari (mexaniq, elektrik, magnit, optik va boshqalar) ni va anizotropligini belgilaydi.