Qattiq jism
Qattiq jism — moddaning shakli turgʻun agregat holati. Bu holatda modda atomlarining issiqlik
harakati ularning blaq bu yerda unaqa savolga javob yoq muvozanat vaziyatlari atrofida kichik
tebranishlaridan iborat boʻladi. Kristall va amorf Q j.lar mavjud. Kristallarda atomlarning
muvozanat vaziyatlari fazoda davriy joylashadi. Amorf jismlard a atomlar tartibsiz joylashgan
nuqtalar atrofida tebranadi. Qattiq jismning turgʻun (eng kichik ichki energiyali) holati kristall
holatdir. Termodinamik nuqtai nazardan amorf jism metaturgʻun holatda boʻladi va vaqt oʻtishi
bilan kristallanishi kerak. Tabiatdagi barcha moddalar (suyuq geliydan tashqari) atm. bosimida
va T>0 K trada qotadi. Qattiq jism xossalarini uning atommolekulyar tuzilishini va zarralari
harakatini bilgan holda tushuntirish mumkin. Qj.ning makroskopik xususiyatlari haqidagi
maʼlumotlarni toʻplash va tartiblashtirish 17-asrdan boshlangan. Qattiq jismga mexanik kuch,
yorugʻlik, elektr va magnit maydon va h.k.ning taʼsirini ifodalovchi bir qator empirik qonunlar
ochildi: Guk qonuni (1660), Dyulong va Pti qonuni (1918), Om qonuni (1826), Videman — Frans
qonuni (1835) va boshqalar Qattiq jism atomlar, molekulalar va ionlardan tuziladi. Qattiq
jismning tuzilishi atomlar orasidagi taʼsir kuchiga bogʻliq. Bir xil atomlarning oʻzi turli
strukturalarni hosil qilishi mumkin (kul rang va oq qalay, grafit va olmos va h.k.). Tashqi bosim
yordamida atomlararo masofani oʻzgartirib, Qattiq jismning kristall tuzilishini va xossalarini
tubdan oʻzgartirish mumkin. Koʻpgina yarimoʻtkazgichlar bosim ostida metall holatga oʻtadi
(oltingugurt 8 120000 atm. bosimi ostida metallga aylanadi). Tashqi bosim tufayli 1 atomga
toʻgʻri keladigan hajm atomning odatdagi hajmidan kichik boʻlib qolganda atomlar oʻz
indivialligini yoʻqotadi va modsa oʻta siqilgan elektronyadroviy plazmaga aylanadi. Moddaning
bunday holatini oʻrganish, xususan, yulduzlarning strukturasini tushunish uchun juda muhim.
Qattiq jismning tuzilishi va xossalarining oʻzgarishi (fazaviy oʻtishlar), temperatura oʻzgarganda,
magnit maydon taʼsirida va boshqalar tashqi taʼsirlar natijasida ham yuz berishi mumkin.
Bogʻlanishlarning turi boʻyicha Qattiq jism bir-biridan elektronlarning fazoviy taqsimoti bilan farq
qiladigan 5 sinfga ajraladi: 1) ionli kristallarda (№S1, KS1 va boshqalar) ionlar orasida asosan
elektrostatik tortishish kuchlari taʼsir etadi; 2) kovalent bogʻlanishli kristallarda (olmos, Oye, 81)
qoʻshni atomlarning valent elektronlari umumiylashgan boʻladi. Kristall ulkan molekulaga
oʻxshaydi; 3) koʻpchilik metallarda bogʻlanish energiyasi harakatlanayotgan elektronlarning ion
asos bilan oʻzaro taʼsiri tufayli hosil boʻladi (metall bogʻlanish); 4) molekulyar kristallarda
molekulalar ularning dinamik qutblanishi tufayli paydo boʻladigan zaif elektrostatik kuchlar
(VanderVaals kuchlari) yordamida bogʻlanadi; 5) vodorod bogʻlanishli kristallarda vodorodning
har bir atomi tortishish kuchlari yordamida bir vaqgning oʻzvda 2 ta boshqa atom bilan
bogʻlanadi. Bogʻlanishlar turi boʻyicha tasnif shartli boʻlib, koʻpgina moddalarda turli
bogʻlanishlarning kombinatsiyasi kuzatiladi.
Qattiq jismdagi atomlar orasidagi taʼsir kuchlari turlituman boʻlishiga qaramay, elektrostatik
tortishish va itarishish ularning manbai boʻlib xizmat qiladi. Atom va molekulalardan turgʻun
Qattiq jismning hosil boʻlishi tortishish kuchlari ~108sm masofalarda itarishish kuchlari bilan
muvozanatlashishini koʻrsatadi. Baʼzi hollarda atomlarni qattiq sharchalar deb qarash va ularni
atom radiuslari bilan ifodalash mumkin.
Barcha Qattiq jism yetarlicha yuqori trada eriydi yoki bugʻlanadi. Bundan faqat qattiq geliy
mustasno: u (bosim ostida) temperatura pasayganda eriydi. Erish jarayonida jismga berilgan
issiqlik atomlararo bogʻlanishlarni uzishga sarflanadi. Turli tabiatli Qj.ning erish tralari Teturlicha
(mas, mol. vodorodniki — 259,1°, volframniki 3410±20°, grafitniki 4000° dan yuqori). Qattiq
jismning mexanik xususiyatlari u tuzilgan zarralar orasidagi bogʻlanish kuchlari bilan aniqdanadi.
Bu kuchlarning turlituman boʻlishi mexanik xususiyatlarning ham turlicha boʻlishiga olib keladi:
baʼzi bir Qattiq jism plastik, boshqalari moʻrt. Odatda, metallar dielektriklarga nisbatan
plastikroq boʻladi. temperatura qoʻtarilishi bilan odatda plastiklik ortadi. Uncha katta boʻlmagan
kuchlanishlarda barcha Qattiq jismda elastik deformatsiya kuzatiladi. Kristallarning
mustahkamligi atomlar orasidagi bogʻlanish kuchlariga muvofiq kelmaydi. 1922-yilda A.F. Ioffe
real kristallarning mustahkamligi pastligini ularning sirtidagi makroskopik defektlarning taʼsiri
deb tushuntirdi (Ioffe effekti). 1933-yilda J. Teylor, E. Orovan (AQSH) va M. Polyani (Buyuk
Britaniya) dislokatsiyashr tushunchasini taʼrifladi. Katta mexanik kuchlanishlar ostida kristall
oʻzini qanday tutishi dislokatsiya va kristall panjaraning boshqa chiziqli defektlari boryoʻqligiga
bogʻliq. Qattiq jismning plastikligi koʻp hollarda dislokatsiyalarga, mexanik xususiyatlari unga
nuqsonlarni kirituvchi yoki yoʻqotuvchi ishlov berishga bogʻliq boʻladi. 1926-yilda Ya.I. Frenkel
real kristallda panjaraning nuqtaviy defeqtlari (vakansiyalar, tugunlararo atomlar) boʻlishiga
eʼtiborni jalb etdi va ularning Qattiq jismdagi diffuziya jarayonlaridagi rolini koʻrsatdi.
Qattiq jismdagi atomlar va ionlar harakatining tebranish xarakteriga ega boʻlishi erish
temperaturasi T3gacha saqlanadi. Hatto T=Teda ham atomlarning tebranish amplitudasi
atomlararo masofalardan ancha kichik boʻladi, erish esa T>Tzaa suyuqlikning termodinamik
potensiali Qattiq jism nikidan kichik boʻlishi tufaylidir.
Kristall panjara dinamikasining nazariyasi 20-asr boshida ishlab chiqildi. U kvant nazariyasini
hisobga oladi. Kristall panjara atomlari tebranma harakatining kvantlanishi fonon tushunchasiga
olib keldi (I.Ye. Tamm, 1929) va Qattiq jism issiqlik xossalarini kvazizarralar — fononlar — gazi
xossalari sifatida tavsiflash imkonini berdi.
Elektron kashf etilishi bilan Qattiq jismning elektron nazariyasi rivojlana boshladi. Nemis fizigi
P.Drude (1900) quyidagi farazni ilgari surdi: metallardagi valent elektronlar atomlar bilan
bogʻlanmagan boʻlib, kristall panjarani toʻldiruvchi erkin elektronlar gazini hosil qiladi va odatdagi
siyraklashgan gazga oʻxshab, Boltsman taksimotita boʻysunadi. Bu modelni golland fizigi X.A.
Lorents rivojlantirdi. Bu nazariya metallarning bir qancha xossalarini tushuntirib berdi. Biroq uning
asosida hisoblab topilgan issiqlik sigʻimidagi elektronlarning hissasi tajribadan keskin farq qildi.
Metallardagi elektron gazni tavsiflashda kvant mexanika va kvant statistika uslublari (Fermi —
Dirak taqsimoti)ni qoʻllash (1927—28, nemis fizigi A. Zommerfeld; Ya. I. Frenkel) Qattiq jismdagi
kinetik hodisalar (elektr va issiqlik oʻtkazuvchanlik, galvanomagnit hodisalar va boshqalar)ning
kvant nazariyasini rivojlantirish uchun asos yaratdi. T=0 da metalldagi elektronlarning maʼlum bir
maksimal sath (Fermi energiyasi) gacha boʻlgan barcha energiya sathlari toʻlgan boʻladi.
temperatura ortganda elektronlarning ozgina qismigina bu sathsan yuqoriroq sathlarga oʻtadi.
Bu hol A. Zommerfeldga (1927) metallar issiqlik sigʻimiga elektronlarning hissasi kichik boʻlishini
tushuntirish imkonini berdi. Kristall panjara davriy maydonining elektronlar xarakatiga taʼsiriga
kvant mexanika nuqtai nazaridan qarash elektronning kristalldagi harakatini tushuntirishga va
Qattiq jismning zamonaviy nazariyasi asosi boʻlgan zonalar nazariyasiga olib keldi.
1931-yilda ingliz fizigi A. Vilson turli elektr xossalarga ega boʻlgan Qattiq jismlarning mavjud
boʻlishi energetik zonalarning T=0 da elektronlar bilan toʻlish xarakteriga bogʻliq boʻlishini
koʻrsatdi. Agar hamma zonalar elektronlar bilan toʻlgan yoki boʻsh boʻlsa, bunday jismlar elektr
tokini oʻtkazmaydi, yaʼni dielektrik, elektronlarga qisman toʻlgan zonalarga ega Qattiq jism
metall boʻladi. Yarimoʻtkazgichlar dielektriklardan shu bilan farq qiladiki, ularning oxirgi toʻlgan
(valent) zonasi bilan birinchi boʻsh zonasi (oʻtkazuvchanlik zonasi) orasidagi taqiqlangan
zonaning kengligi kichik boʻladi. Kristallarda defekt yoki aralashmaning boʻlishi taqiqlangan
zonada qoʻshimcha energetik sathlarning paydo boʻlishiga olib keladi. Valent zonasi va
oʻtkazuvchanlik zonasi juda kam tutashgan Qattiq jism yarimmetallar deb ataladi. Tirqishsiz
yarimoʻtkazgichlar ham boʻladi; ularning oʻtkazuvchanlik zonasi valent zonaga tegib turadi.
Metallarda Fermi sathi taqiqlanmagan zonada, yarimoʻtkazgichlarda Fermi sathi taqiqlangan
zonada joylashadi. Tirqishsiz yarimoʻtkazgichlardaFermi sathi valent zonasini oʻtkazuvchanlik
zonasidan ajratuvchi chegara bilan mos tushadi. Elektron oʻtkazuvchanlik zonasiga oʻtganda
Soʻnggi tahrir 18 kun avval 82.215.106.206
tomonidan amalga oshirildi
valent zonada boʻsh oʻrin — kovak hosil boʻladi. Oʻtkazuvchanlik elektronlari va kovaklar
yarimoʻtkazgichlardagi zaryad tashuvchilardir.
Abduraim Uzoqov.
Ko‘proq o‘rganish
Ushbu maqolada
Oʻzbekiston milliy ensiklopediyasi
(2000-2005)
maʼlumotlaridan foydalanilgan.
Ushbu maqola
chaladir
. Siz uni
boyitib, (https://uz.wikipedia.org/w/index.php?title=Qattiq
_jism&action=edit) Vikipediyaga
yordam berishingiz mumkin.
Bu andozani
aniqrogʻiga
almashtirish kerak.
"
https://uz.wikipedia.org/w/index
.php?
title=Qattiq_jism&oldid=3150986
"
dan olindi
|
