1
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
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
2
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:
