Kurs ishinig maqsadi: Amorf polimerlarning shishasimon holatini tahlil qilish.
Kurs ishining vazifalari:
Amorf va kolloid holatdagi moddalar o‘rganish.
Polimorfizm va uning turlari haqida ma’lumot yig‘ish.
Amorf polimerlarning shishasimon holati tahlil qilish.
Polimerlarning kimyoviy sinflanishi tahlil qilish.
Karbozanjirli polimerlar gruppalari o‘rganish.
Polietilenning fizika-kimyoviy, mexanik va elektrik xossalarim haqida.
Kurs ishining tarkibiy tuzilishi va hajmi: Ish kirish qismi, 2 bob, 4 bo‘im, xulosa va foydalanilgan adabiyotlar ro‘yxatidan iborat.
I.BOB.AMORF VA KOLLOID HOLATDAGI MODDALAR
1.2.Polimorfizm va uning turlari haqida ma’lumot
1
. «Polimorfizm» - grekchadan olingan bo‘lib, poli - ko‘p, morfologiya –tashqi ko‘rinish degan ma’noni anglatadi.Polimorfizm deganda, bir xil tarkibli birikmalarning har xil strukturalarda kristallanish xususiyati tushuniladi. Polimorf xususiyatga elementlar ham, murakkab birikmalar ham, ega bo‘lishi mumkin. Polimorfizm tabiiy va sintetik minerallar orasida keng tarqalgan. Uglerod polimorfizmining yaqqol misoli bo‘lib, grafit va olmos minerallari hisoblanadi. Ularning xususiyatlari butunlay turlichadir: olmos tabiatdagi eng qattiq mineral (10) bo‘lsa, grafitning qattiqligi 1 ga tengdir; olmosning solishtirma og‘irligi 3,5 bo‘lsa, grafitniki 2,2 ga teng; olmos kubik singoniyada kristallansa, grafit geksagonal singoniyada kristallanadi.
Yuqorida ko‘rsatilgan minerallarning xususiyatlari o‘rtasidagi juda katta
farq, ularning strukturasi bilan bog‘liq bo‘lib, uglerod atomlarining joylanish
tartibi natijasidir. Grafitdagi uglerod atomlarining bir-biri bilan bog‘lanishi,
olmosdagiga o‘xshash mustahkam emas.Grafitning strukturasi qavatlardan tuzilgan bo‘lib, tekis geksagonal panjarani hosil qiladi. Bu panjaralar orasida nisbatan katta masofa, grafitning xususiyatlarini
keltirib chiqaradi (tez qavatlarga ajralish, kichik solishtirma og‘irlik, qattiqlik va
boshqalar).Polimorfizm (poli... va yun. morphe — shakl) — baʼzi moddalarning turli kristall strukturali holatlarda boʻlish xossasi. Shu xususiyatlarning har biri polimorf modifikatsiya deyiladi. Har bir modifikatsiya tuzilishi va fizik xossalari jihatidanbir-biridan farq qiladi. Ular a, r, u va boshqa yunon harflari bilan belgilanadi. Polimorfizm 1798 yilda kashf qilingan.Oddiy moddalar, shuningdek, organik va anorganik birikmalar polimorfizm xususiyatiga ega. Masalan:uglerod (S) tashqi koʻrinishi va fizik xossalariga koʻra bir-biridan keskin farq qiladigan kubik (olmos) va geksagonal (grafit) modifikatsiyalarga ega. Kimyoviy elementning tuzilishi va xossalari turlicha boʻlgan ikki yoki undan ortiq oddiy modda holida mavjud boʻla olishi allotropiya deyiladi.Har bir polimorf modifikatsiya maʼlum temperatura va bosimda turgʻun boʻladi. Modda beqaror, metastabil (tormozlangan, toblangan, oʻta sovitilgan) holatda uzoq vaqt saqlanishi mumkin. Pekin modda to maʼlum omil taʼsir ettirilguncha (muayyan temperatura va bosim soxalari chegarasida) bu holatda boʻla oladi. Ikki modifikatsiyaning turgʻun sohasi umumiy chegaraga ega boʻlsa, beqaror holatdan turgʻun holatga oʻtish qaytar (enantiotrop) almashinish, umumiy chegaraga ega boʻlmasa, qaytmas (monotrop) almashinish boʻladi. Masalan:rombik tizimda kristallanadigan aragonit (SaSO3) qizdirilsa, trigonalsingoniyada kristallangan kalsit (SaSO3) ga aylanadi. Pekin kalsitni qizdirish yoʻli bilan aragonitga aylantirish mumkin emas.Polimorfizm hodisasini oʻrganish yer osti boyliklarini izlab topishga va ularning paydo boʻlish xususiyatlarini toʻgʻri aniklashga imkon beradi.Har xil polimorf modifikatsiyalarning kelib chiqishi, asosan ularning hosil bo‘lish sharoitlari bilan bog‘liqdir.Kristallangan moddaning biror muayyan fizik-kimyoviy sharoitlarda barqaror bo‘lib, har biri o‘ziga xos ma’lum kristall strukturasi bilan xarakterlanuvchi xillari o‘sha moddaning modifikatsiyalari deyiladi. Shunday polimorf modifikatsiyalar qandaydir ma’lum moddalarda ikkita, uchta yoki bir qancha bo‘lishi mumkin. Masalan oltingugurtning oltita modifikatsiyasi, SiO2 ning to‘qqiz modifikatsiyasi ma’lum.Turli polimorf modifikatsiyalarni odatda mineral nomiga qo‘shib yoziladigan α, β, γ va hokazo grek harflari – old qushimchalari bilan belgilanadi. Masalan, α–kvars 573°C dan past temperaturalarda barqaror, β–kvars 573° dan yuqori temperaturalarda barqaror.
Hozirgi paytda, bir kvadrat santimetr yuzaga bir necha yuz kilogrammlab ta’sir etuvchi juda yuqori bosimli asboblarning ixtiro qilinishi natijasida, kristallarning polimorf o‘zgarishlarini tekshirish ustida juda ko‘p amaliy tajribalar olib borilmoqda.Buning natijasida yangi kristallar soni oshib bormoqda va Yerning ichki qismida sodir bo‘lgan termodinamik jarayonlar, mineral assotsiatsiyalarining hosil bo‘lish qonuniyatlari aniqlashib bormoqda.Termodinamik nuqtai nazaridan kristallarning polimorf o‘zgarishini, ma’lum miqdorda temperatura, tashqi bosim va elektromagnit kuchlarning tekshirilayotgan kristallga ta’sir etishi natijasida vujudga keladigan fazoviy o‘zgarish sifatida tushuntirish mumkin.Polimorf o‘zgarishlarning ikki turi ma’lum. Agar kristall moddaning ma’lum modifikatsiyasi, aytaylik α, tashqi sharoitning o‘zgarishi bilan boshqa βmodifikatsiyasiga aylansa va avvalgi sharoitning qaytarilishi bilan, yana asli holi αmodifikatsiyasiga qaytsa u holda bunday polimorf almashinishlarga enantiotrop almashinishlar deyiladi. Masalan, rombik α–oltingugurtning monoklin β–oltingugurtga va aksincha almashinishlari. Agarda aksincha almashinishlar sodir bo‘lmasa, u holda bunday almashinish monotrop almashinish deyiladi. Masalan, markazitning piritga aylanishi monotrop almashinishdir.Polimorf o‘zgarishlar borligi minerallarning har xil temperatura va bosim ta’sirida, rentgenogrammalari, optik xususiyatlari, solishtirma og‘irliklari, elektr va magnit xususiyatlarini taqqoslash yo‘li bilan aniqlanadi.Har bir moddaning polimorf modifikatsiyasi ma’lum bir fizik-kimyoviysharoitlarda, ma’lum bir temperatura va bosim oralig‘ida barqaror bo‘ladi. Bu sharoitning o‘zgarishi shu moddaning polimorf o‘zgarishlariga olib kelishi mumkin.Polimorf almashinish temperaturasiga har xil aralashmalar ham juda katta ta’sir ko‘rsatib, ular jarayonni tezlatishi, sekinlatishi va ba’zan to‘xtatishi ham mumkin.Masalan, past temperaturada oq qalayning, kulrang qalayga o‘tishini 0,001% miqdoridagi Bi to‘xtata olsa, bu jarayonni 0,1% miqdorda qo‘shilgan Al tezlatishi mumkin bo‘lgan holda, 0,75% qo‘shilgan germaniy kulrang qalayni 60°C gacha stabillashtirib qo‘yadi.Yuqorida ko‘rsatilgan polimorf almashinishlar jarayonida moddaning kristall tizimigina emas ,ayrim hollarda tizim birliklari orasidagi kimyoviy bog‘lanishning turi ham o‘zgaradi.Polimorf almashinishlar juda ko‘p va xilma-xil bo‘lib,shunga ko‘ra polimorfizmni quyidagicha 3ta turga bo‘lamiz.Polimorf almashinishlar jarayonida bir turli tizim doirasida bo‘lib,bunday almshinishlar natijasida kristall tuzilsih saqlanib qoladi.Bunga turli ammoniy tuzlarini misol qilish mumkin.Koordinasion soni va kimyoviy bog‘lanish turi saqlangani holda kristallning tizimi boshqacha bo‘lgan polimorf almashinishlar ham amvjud.Buning uchun ZnS misol qilish mumkin,bunda Zn kationi besh xil tizim turning hammasida ham uchlari bir tomonga qaragan tatraedik bo‘shliqlar sonining yarmini tashkil etib,joylashadi.
C)Kristall tizimining turi,koordinasion soni va kimyoviy bog‘lanish turi ham boshqa-boshqa bo‘lgan polimorf ham mavjud.Masalan:temirning polimorfmodifikasiyalarini ko‘rsatish mumkin.Bu modifikasilar hajmi markazlashgan kubik tizimida kristallangan bo‘lib,ular temirning koordinasion soni va atomlarini zich joylashish turi blan bir-biridan farq qiladi.2. Amorf holat – moddaning kondensatlangan holati. Atom va molekulalar tartibsiz joylashganligi tufayli moddaning fizik xossalari izotrop (barcha yoʻnalishlarda bir xil) boʻlishi bilan ifodalanadi. Moddaning kristall holatidan farqli ravishda bunda qattiq amorf holatdan suyuq holatga oʻtish asta-sekin yuz beradi. Bitum, qahrabo, smola – tabiiy amorf holatda, oddiy shisha, eritilgan kvars, bakelit – sun’iy holatda uchraydi. Kristallar aniq temperaturada eriydi. Amorf jismlarda esa qizdirish natijasida ularning yumshoqligi ortadi, qovushoqligi kamaya boradi. Oddiy shishalar uchun bunday holat 500–1000°da davom etadi. Gaz va suyuqlik holatlarini ham amorf holat ga oʻxshatish mumkin.
Rentgen nurlari yordamida zarralari suyuqlikdagidek tartibsiz joylashgan qattiq moddalar mavjudligini aniqlash mumkin bo‘ldi. Bunday moddalar amorf moddalar
yoki shishalar deyiladi, chunki oddiy shisha - amorf jismining eng oddiy misolidir.Amorf holat - kristall va gazsimon holatlar orasidagi oraliq holat bo‘lib, zarralar kristalldagidek tartibli joylashmagan, lekin gazdagidan tartibliroq joylashgan bo‘ladi.Yunonchadan tarjima qilganda "amorf" so‘zi "shaklsiz" degan ma'noni anglatadi. Bu moddalarning bunday nom olishiga sabab, ular kristallardan farqli, tabiatan ko‘pyoqliklar shakliga ega emas.Agar eritma tez sovitilsa, suyuqlik kristallana boshlamasdanoq qotadi. Atomlar panjaraga tartib bilan joylashishga ulgura olmaydi va suyuqlikka xos bo‘lgan tartibsiz joylashishini saqlab qoladi. Biroq bu suyuq modda bo‘lmay, qattiq modda bo‘ladi. Uning yopishqoqligi suyuqliknikidan ancha katta va kristallningyopishqoqligiga yaqin bo‘ladi.Amorf holati hosil qilish uchun zarur bo‘lgan sovitish tezligi moddaning tabiatiga, asosan uning yopishqoqligiga juda kuchli bog‘liq bo‘ladi: yopishqoq eritmalar ko‘pincha shisha ko‘rinishida qotadi. Masalan, eritmani havoda sovitib, odatdagi shishani hosil qilish mumkin. Sof metallarning amorf holatini hosil qilish amaliy jihatdan mumkin emas, ba'zi qotishmalarni esa hosil qilish mumkin. Sekundiga million gradusdan ortiq bo‘ladigan sovitish tezliklarida, "metall shishalar" - amorf metall hosil qilish mumkin bo‘ladi.Amorf metall qotishmalarni yuqori magnit xossalariga ega va deyarli magnit yo‘qotishlariga ega emas, shuning uchun ular transformatorlarning o‘zaklarini, ovoz - va videoyozuvlar uchun magnit kallaklari va hokazolarni tayyorlash uchun zarurdir.
Amorf moddalar yangi turdagi shishalarni va ular asosidagi materiallarni yaratishda, hamda texnikaning ko‘pgina sohalari katta ahamiyatga egadir.Amorf holatning bir jinsliligi va ularda kristallardagidek nuqsonlar bo‘lmaganligi bunday holatdagi moddalar, masalan, shishalar juda muhim qator xossalarga ega bo‘ladi. Chunonchi, ular elektromagnit tebranishlarning turli diapazonlarida shaffof, kimyoviy mustahkam, chidamli, qattiq, elektr izolyatsialovchi va boshqa fizik-ximik xossalarga ega bo‘ladi. Bunday shishalar turmushda, qurilishda,
elektron nur trubka ishlab chiqarishda, optik tola ishlab chiqarishda, yuqori voltli
elektr uzatish liniyalari uchun elektr izolyatorlar, turli shisha tolalari, shisha-moy
ishlab chiqarish va boshqalarda keng qo‘llaniladi.Kolloidlar, kolloid sistemalar (yun. kolla — yelim va eidos — koʻrinish) — faza zarralarining oʻlchami 1 nm.dan 100 nm gacha boʻlgan yuqori (ultramikrogeterogen) dispers sistemalar; dispers faza zarralari nisbatan yirikroq (100 nm dan katta) boʻlgan mikrogeterogen va dagal sistemalardan farqli ravishda ultramikrogeterogen sistemalar uchun dispers faza zarralarining jadal broun harakati tavsifli.Dastlab kolloid kimyo faniga asos solgan ingliz olimi Tomas Grem 1861-yilda erigan moddalarning pergament qogʻoz orqali suvga oʻtish (diffuziyalanish) xossasini tekshirib, kristall moddalar (osh toʻzi, shakar) eritmalari faol diffuziyalanishi, amorf moddalar (gidroksillar, yelim, albumin, jelatina, kraxmal va boshqalar) eritmalari esa juda sekin diffuziyalanishini aniqladi va ularni tegishlicha "kristalloidlar" va "kolloidlar" deb atadi. Uning fikricha, kristalloidlar suvda eriganda chin eritmalar, kolloidlar eritganda esa kolloid eritmalar hosil boʻladi. Lekin keyinchalik 1869-yilda rus olimi I. G. Borshchov kolloid moddalar kristall holda ham boʻlishi mumkinligini koʻrsatdi. Soʻngra P. P. Veymarn, kolloid holatda 200 tadan ortiq modda tayyorlab, moddalar sharoitga qarab kolloid holatda ham, kristalloid holatda ham boʻla olishini isbotladi. Moddaning kolloid holati nafaqat kimyoda, balki biologiya, tibbiyot, texnologiya va qishloq xoʻjaligida ham nihoyatda muhim oʻrin tutadi. Kristalloid - bu biz kristallanishi mumkin bo‘lgan modda. Bu tuzlar, minerallar yoki boshqa suvda eriydigan moddalarning suvli eritmalari . Natriy xloridning suvli eritmasi bo‘lgan sho‘r suv kristalloiddir. Ularda mayda molekulalar bo‘lgani uchun ular barcha hujayra membranalaridan o‘tib, hujayralarga o‘tishi mumkin.
Kolloid eritmalardagi zarrachalar eritmalar va suspenziyalar yoki kristalloidlar
zarrachalari bilan solishtirganda oraliq kattalikdagi (molekulalardan kattaroq)
bo‘ladi. Ammo eritmalardagi zarrachalar singari, biz filtr qog‘ozi yordamida filtrlay olmaymiz.
Biz kolloiddagi zarrachalarni dispersiyali material deb ataymiz va tarqatuvchi muhit eritmadagi erituvchiga o‘xshaydi.Tarqalgan material va muhitga ko‘ra, har xil turdagi kolloidlar mavjud. Masalan, agar gaz suyuq muhitda tarqalsa, hosil bo‘lgan kolloid "ko‘pik" (masalan, qaymoq) bo‘ladi. Agar ikkita suyuqlik birlashsa, kolloid - bu emulsiya (masalan, sut). Qon ham kolloiddir. Kolloid muhitda tarqalgan zarrachalar, agar u harakatsiz bo‘lsa,
c
ho‘kmaydi. Kolloid eritmalar shaffof yoki shaffof emas.
Kristalloidlar va kolloidlar - bu ikkita atama, biz zarrachalarni o‘z ichiga olgan ikki
turdagi moddalarni nomlaymiz. Kristalloidlarning kolloidlardan farqi shundaki, kolloidlar kristalloidlarga qaraganda ancha katta molekulalarni o‘z ichiga oladi.
3. Kristallar - tomonlar, qirralar va uchlarga ega bo‘ladi. Lekin kristallarni ichki
tuzilishi qonuniy joylanishga ega bo‘lsa ham, ko‘p hollarda ular ko‘p qirrali yaxshi
rivojlangan formaga ega bo‘lmaydi. Kristall moddalar tabiatda juda keng tarqalgan. Yer qobig‘ini tashkil qiluvchi har xil tog‘ jinslari kristall moddalardan iborat. Bizda ko‘p uchraydigan metallar va har xil qotishmalarni ichki tuzilishi, kristall tuzilishiga ega.
A)anizotroplik – parallel yo‘nalish bo‘yicha bir xil xususiyatlarga ega bo‘lib,
boshqa yo‘nalishlarda boshqa xususiyatlarga ega bo‘lgan moddalar anizotrop
moddalar deyiladi. Bunda kristallarni fizik xususiyatlaridan issiqlik o‘tkazuvchanlik, qattiqlik, qayishqoqlik , nur o‘tkazish xususiyatlari yo‘nalishni o‘zgarishi bilan o‘zgarib turadi. Izotrop moddalarda esa, anizotrop moddalardan farqli ravishda hamma yo‘nalishda xususiyatlar bir xil bo‘ladi.
B)tekis tomonlar hosil qilish xususiyati - bunday xususiyatga faqat kristall
moddalargina ega. Kristallar erkin o‘sganda o‘z ko‘p qirrali formasiga, qirralariga
va uchlariga ega bo‘ladi.
C) simmetriklik - fazoda ma’lum o‘q atrofida o‘xshash tomonlarini qaytadan
takrorlashi simmetriya deyiladi. Hamma kristallar simmetriklik xususiyatiga ega.
Yuqorida ko‘rsatilgan kristallarni xususityalari, ularni qonuniy ichki tuzilishi asosida kelib chiqadi. Kristallarni tashkil qilgan atom, ion va molekulalar qonuniy ravishda ma’lum tartibda joylashgan bo‘ladi. Ular joylashganda parallel qatorlarni tashkil qilib, zarralar orasidagi masofa doimo bir xil bo‘ladi. Kristall moddalardagi
zarrachalarni joylanishidagi bu qonuniy joylanish geometrik tili bilan aytganda fazoviy panjara deyiladi. Fazoviy panjarani ko‘z oldimizga bo‘shliqlarni to‘ldirib turgan parallelepipedlar orqali keltirishimiz mumkin. Kristallarni qonuniy ichki tuzilishi asosida unga quyidagicha ta’rif berish mumkin. Atom, ion va molekulalari
qonuniy ravishda joylashgan va o‘z ko‘p qirrali formasiga ega bo‘lgan qattiq jismga kristall modda deyiladi. Kristall moddalardan farqli ravishda amorf moddalar qonuniy ichki tuzilishiga ega emas. Amorf moddalarni tashkil qilgan zarrachalar
|
