Tayanch so‘z va iboralar
39
SHisha, shishakristall, suyuqlik, saqlash, faza, tibbiyot, texnika, optika,
mexanik, keramik bo‘shliq, darz ketish, o‘lcham, qatlam, xalq xo‘jaligi, ichki
aylana, aylana o‘lchami, havo.
«SHisha xaqida tushuncha” mazusiga klaster.
8- Mavzu: Shishani qayta ishlash va qoliplash usullari. Shisha shixta tarkibi.
Texnologik uskunalar. Shisha eritishning nazariy asoslari.
Shisha xolati.
1. Kristall modda.
2. Shisha hosil bo’lish sharoitlari.
3. Shisha hosil qiluvchilar va modifikatorlar.
4. Juda tez sovitish haqida tushuncha.
1. Shisha holati.
Shisha qattiqligi, mustahkamligi, amorfligi bilan xarakterlanadigan shaffof
jism sanaladi. Shaffofligidan tashqari shishaning yuqorida aytilgan hossalari
40
hamma qattiq jismlar uchun xosdir. Lekin shisha bir qator hossalarga ham egaki,
bu suyuq holat uchun ham tipik hisoblanadi.
Shishaga jahon olimlari turlicha aniqlik kiritishdi. 1939 yil Rossiya Fanlar
Akademiyasi olimlari tomonidan shishaga quyidagicha izoh berildi:
“Shisha deb qotish, suyuqlanish temperaturasi va kimyoviy tarkibidan qattiy
nazar qizdirib suyuqlantirilgan moddani sovitishdan xosil bo’lgan va qattiq jism
xossalarini o’zida namoyon etuvchi hamma amorf jismlariga aytiladi, unda suyuq
holatdan shisha xolatga o’tish jarayoni qaytar bo’lishi shart”.
AQSh olimlari tashkiloti shisha tushunchasiga quyidagi aniqlikni kiritishdi:
«Shisha kristallizastiyasiz qattiq xolatgacha sovitilgan noorganik mahsulotdir».
Shisha rangsiz va rangli, shaffof va noshaffof bo’lishi mumkin. Ularni qattiq
xolatgacha kristallizastiyasiz sovitish mumkin va ular bu ko’rinishda ko’pgina
spestifik xossalarga ega bo’ladilar. Shisha strukturasi to’g’risida yanada aniqroq
tassavurga ega bo’lish uchun qattiq va suyuq faza orasidagi bog’lanishni ko’rib
chiqish kerak.
Suyuqliklarning rentgenostrukturali analizi shuni ko’rsatadiki, suyuqliklarda
yaqin masofa tartibliligi mavjud bo’lib, uzoq masofa tartibliligi mavjud emas.
Qattiq jismlarda uzoq va yaqin masofa tartibliligi mavjud bo’lib, strukturasi esa
butun hajm bo’yicha tartibliligi ta’minlanadi.
Toza kristall modda eritmasi sovitilsa, ularda aniq muzlash nuqtasi borligi
ko’rinadi, bu nuqtada kristallar hosil bo’lishi hisobiga qotish sodir bo’ladi. Lekin
ba’zida suyuqlikni muzlash temperaturasidan past temperaturasigacha kristallar
hosil qilmasdan sovitish mumkin. Bu holda suyuqlik juda sovitilgan holda bo’ladi.
Juda sovitish holati tez uchrab turadigan holatdir. Suyuqlikka chang tushishishnig
oldini olinsa, juda tez sovitish jarayoni mukammal sodir bo’ladi. Suyuqlikda
begona bo’laklar paydo bo’lsa (yot qo’shimcha, chang, soch tolasi va boshqalar)
kristallizastiya markazlari hosil bo’lish imkoniyati paydo bo’ladi. Juda sovitilgan
suyuqlik metastabil holatda bo’ladi, negaki, uning ozod energiyasi unga mos
kristallning ozod energiyasidan katta bo’ladi. Lekin juda sovitilgan suyuqlik
strukturasida har qanday unga yaqin strukturaga qaraganda ozod energiyasi
bo’ladi. Shisha holati bilan normal qattiq yoki suyuq holat orasidagi bog’lanishni
suyuqlik sovishida ro’y beradigan jarayonlar bilan tushintirish mumkin.
41
2. Kristall modda.
Kristallanayotgan modda uchun shunday aniq temperatura mavjudki, bu
temperaturada hajmning tez qisqarishi bilan qotish sodir bo’ladi. Shu bilan birga
qotish jarayonida issiqlik ajraladi. Kristall moddaning sovish diagrammasini (1-
rasm) temperatura-vaqt koordinatasida ko’rib chiqish mumkin.
T,
o
S
T
a v s
Vaqt,
1-rasm. Kristall moddaning sovish diagrammasi.
Modda temperaturasining strelka bilan ko’rsatilgan tomonga qarab sovishida a
va v uchastka suyuq faza oblastida bo’ladi. V nuqtasida v moddaning boshlangich
kristallari paydo bo’ladi. S nuqtasida esa, modda butunlay kristallanib bo’ladi. B
nuqtasida temperaturaning tushishi kuzatiladi. Bu kristallizastiya nuqtasi yoki
suyuqlanish nuqtasi deb ataluvchi t
S
temperaturasiga mos kelgan vs uchastkasida
ajraladigan kristallizastiya issiqligi xisobiga sodir bo’ladi. Bu xol rejim qanday
borayotganiga boglikdir. Berilgan sistema uchun xarakterli yuqori temperaturadan
kelib chiqilsa, temperatura pasayishi tomonga qarab v modda kristallanadi, agar
qarama-qarshi tomonga borsa s nuqtada suyuqlanish sodir bo’ladi. Bu nuqtada
suyuq fazadan qattiq fazaga (kristallizastiyaga) sakrash bilan o’tish kuzatiladi. T
S
nuqtasi dinamik fazaning muvozanat xolatini xarakterlaydi.
3. Shisha hosil bo’lish sharoitlari.
Suyuqlikni sovitilganda oksidlar kristallanadi ba’zi bir oksidlar esa osongina
shishasimon holatda qoladi. 1926 yilda Goldshmit birinchi bo’lib shisha hosil
qiluvchi oksidlarning umumiy xarakteristikasini ochishga xarakat qildi. Uning
42
taxminiga ko’ra oksidning shisha hosil qilish layoqatini kislorod ionlarining kation
atrofida qanday joylashishi va qanday qilib kristall panjarasining elementar
yacheykasini hosil qilishi aniqlaydi.
Mustaxkam kristall strukturada kationlar atrofini o’rab turuvchi anionlar soni,
shuningdek, koordinastion son anion va kationning nisbiy kattaligi bo’yicha
aniqlanadi. Agar radiuslar orasidagi masofa 0,225 – 0,414 orasida bo’lsa M
X
O
U
oksidi uchun koordinastion son 4 ga teng bo’ladi. Bu holda kislorod atomlari
kation markazi atrofida joylashgan 4 qirrali tetraedr uchini egallaydi.
Goldshmitning fikricha SiO
2
, R
2
O
5
, SeO
2
oksidlari shisha hosil qilishga layoqatli
kriteriy deb hisoblansa, bu oksidlashish va kristall holatlarida 4 qirrali tetraedr
hosil qilishini aniqlaydi.
1932 yilda Zaxariasen oksidlarning 4 qirrali konfigurastiya hosil qilish
layoqatini shisha hosil qilish kriteriysi deb hisoblash mumkin emasligini isbotladi,
shuningdek, berilliy oksidi uchun radiuslar munosabati, masalan, kislorod ionlari
berilliy ionlari atrofida 4 qirrali tetraedrlar hosil qilishi mumkin, lekin, shunday
bo’lsa-da, berilliy oksidini shishasimon holatda olish mumkin emas. Bu narsa
shisha strukturasi nazariyasini tartibsiz tur sifatida chuqurroq o’rganishga da’vat
etdi.
Zaxariasen shunday xulosaga keldi: shishalarda xuddi kristallardek, atomlar
3 o’lchamli turlar bilan bog’langan bo’lishi kerak. Shishaning kristalldan farqi,
aniq difrakstion rentgenografik spektrlar bermaydi, shuning uchun shisha turlari
uzluksiz bo’la olmaydi. Moddaga xos energiya shishasimon holatda unga mos
kristall turi energiyasidan sezilarli farq qilmasligi kerak. Bundan shuni bilish
mumkinki, shisha hosil qiluvchi oksidlar uchun shishadagi kationlarning
koordinastion soni kristall qanday bo’lsa shunday bo’lishi lozim. Bu shisha va
kristall struktura elementlari bir xil bo’lishi kerakligini ko’rsatadi. Kristallda bu
struktura elementlari to’g’ri kristall strukturasini yuzaga keltirsa, shishada
burchakli bog’lanishlar kuchli buzilib, struktura elementlari uzluksiz joylashmaydi
va xaotik to’r hosil qiladi.
43
2-rasm. a) kvartsning kristall panjarasi; b) tartibsiz strukturaga ega bo’lgan
kvarts shishasi.
Shunday qilib, shishalarda yaqin masofa tartibligi mavjud, negaki, to’g’ri
ko’p qirralilar uchlarida joylashadi, lekin uzoq masofa tartibligi mavjud emas.
Zaxariasen shisha hosil bo’lishida bir necha tasavvurlarga izoh berdi.
Zaxariasen ta’limotiga ko’ra, M
X
O
U
oksidlari bilan shisha hosil bo’lishida quyidagi
sharoitlarga amal qilish kerak:
I. Kislorod atomi 2 tadan ko’p bo’lmagan M atomi bilan bog’lanib
qolmasligi kerak.
2. M ni o’rab turgan kislorod atomlari soni kam bo’lishi kerak.
3. Kislorod atomlari yordamida yuzaga keladigan ko’p qirralilarda umumiy
uchlari bo’lishi mumkin, lekin rebro va granlari emas.
4. Har qanday kislorodli ko’p qirralilarda 3 ta umumiy uchi bo’lishi shart.
Lekin shunday bo’lsada, shunday shishalar mavjudki, ularda bu sharoitlarga
amal qilinmaydi. M
X
O
U
va MO oksidlari Zaxariasen shartlarini qanoatlantirmaydi.
V
2
O
3
– strukturasi alohida uchburchaklardan tashkil topgan shishalar uchun
yaxshi namuna hisoblanadi.
Shishasimon kvarts - SiO
2
, fosfor (5) oksidi - R
2
O
5
, mishyak oksidi As
2
O
5
–
strukturasi alohida to’rt qirralilardan tashkil topgan shishalar uchun yaxshi namuna
hisoblanadi.
4. Shisha hosil qiluvchilar va modifikatorlar.
Oksidlar shisha hosil qilishda quyidagi turlarga bo’linadi:
Shisha hosil qiluvchi oksidlar – V
2
O
3
, SiO
2
, R
2
O
5
va boshqalar;
Modifikastiyali oksidlar – MgO, Li
2
O, SaO va boshqalar.
44
Modifikastiyali oksidlar yassi turlarni to’ldirish xususiyatiga ega emas, lekin
ularning ta’siri Na
2
O shishasining turini kuchsizlantiradi.
Oraliq oksidlar – shunday oksidlarki, ular shisha hosil qilishga qodir emas,
lekin boshqa oksidlar bilan birga shisha turlari hosil bo’lishida ishtirok etadi. Al
2
O
3
– oraliq oksidlar uchun misol bo’la oladi.
Na
2
O modifikastiyali oksidni ko’rib chiqamiz. Uni kvartsli shishaga
kiritilganda natriy – silikatli shisha hosil bo’ladi.
- Si - kremniy ioni
- bog’lanmagan kislorod ioni.
- bog’langan kislorod ioni.
3-rasm. Silikatli shisha xosil bo’lish strukturasi.
Ikkita SiO
2
tetraedrlarini biriktiruvchi kislorod ionlari ko’pligi o’rniga endi
ikkita bog’lanmagan kislorod atomi mavjud. Bu kislorod atomlaridan biri natriy
oksidiga tegishlidir. Natriy ionlari «teshik» larda yoki tugunlar orasda joylashadi.
45
-natriy ioni;
-bog’langan kislorod ioni;
-bog’lanmagan kislorod ioni
- kremniy ioni
Ishqoriy-er oksidlaridan magniy, kalstiy va bariy oksidlari modifikastiyali
oksidlar ta’sirida metall kationlar tugunlari orasiga joylashadi. Kislorod ionlari esa
shisha tarkibiga kirib to’r hosil qiluvchi ionlar bilan bog’lanishlar hosil qiladi. Ikki
valentli kationlarida (Mg
+2
, Ca
+2
, Ba
+2
) bir kationga ikkita bog’lanmagan kislorod
ionlari to’g’ri keladi. Bu xolda bir valentli kationlar (Li
+1
, Na
+1
, K
+1
) holatida har
ikkita bog’lanmagan kislorod ionlariga ikkita kation to’g’ri keladi.
Alyuminiy oksidi –Al
2
O
3
oraliq oksid hisoblanadi. Kristallarda alyuminiy
ioni silikat panjarasida rasmda ko’rsatilganidek joylashib, kislorod bilan 4 marttali
yoki 6 marttali koordinastiya, SiO
4
– tetraedrlarini himoya qilishga qodir tetraedrik
gruppalar hosil qiladi. Alyuminiy ioni kremniy ionidagidek 4 ta zaryadga ega
emas, u 3 ta zaryadga ega. Bu talabga ko’ra AlO
4
tetraedriga bitta ishqoriy metall
bo’lishi kerak bo’ladi, chunki ishqoriy metall ionlari tetraedr orasida (tugunlararo)
gruppalar hosil qilishi mumkin.
Bunday strukturaga kristall bog’langan SiO
4
, AlO
4
gruppalaridan ko’pincha
alyumosilikatlar (dala shpatilari) ega bo’ladilar. Har qanday AlO
4
tetraedrlariga
shunga o’hshash strukturalarda bitta ishqoriy ion yoki «yarimta» ishqoriy-er ioni
ishtirok etadi.
46
4-rasm. Silikat setkasidagi alyuminiy ( soddalashgan formasidagi
struktura).
VeO – xuddi shunday oraliq oksidi hisoblanadi. VeO-VeO
4
tetraedrik
gruppalari ko’rinishidagi tartibsiz to’r tarkibiga kiradi. Bu holda elektr zaryadining
kompensastiyasi uchun xar qanday tetraedrga ikkitadan ishqoriy metall ionlari
to’g’ri keladi. Titan (IV) va stirkoniy (IV) oksidlari ham shisha turi tarkibiga
kiruvchi oraliq oksid bo’lishi mumkin.
5. Juda tez sovitish haqida tushuncha.
Agar suyuqlikni suyuqlanish temperaturasigacha sovutilsa, kristallanish
sodir bo’ladi. Lekin juda tez sovutishda kristallanish har doim ham boshlanishga
ulgurmaydi va suyuqlik suyuqlanish temperaturasidan past temperaturada xam
suyuq xolatni saqlab qoladi. Bu juda tez sovutish deyiladi. Kristallanish
temperaturasidan past temperaturada suyuq holatda mavjud bo’lgan suyuqlik juda
tez sovutilgan suyuqlik deyiladi. Juda tez sovutish egrisini ko’rsak, suyuqlanish
(kristallanish) temperaturasidan past temperaturada suyuqlik suyuq holda qoladi.
(rasm 1).
47
1-rasm. Suyuqlikning juda tez sovutish temperatura egrisi.
Tayanch so’z va iboralar
Shaffof, noshaffof, noorganik, struktura, anion, kation, shisha, koordinastion
son, elementar yacheyka, element, energiya, oksid, uzluksiz bog’lanish, xaotik,
sovish, tez sovish, sovitish egrisi, kristallanish.
Mavzu bo’yicha nazorat savollari
1.. Shisha xolat tarifi
2. Oraliq oksidlarga qaysi oksidlar kiradi
3. Modifikatorlar
4 Shisha hosil qiluchi oksidlar
5 Kristall modda.
6. Shisha hosil bo’lish sharoitlari.
7 Shisha hosil qiluvchilar va modifikatorlar.
8. Juda tez sovitish haqida tushuncha.
9. Amorf va kristall holatlarni farqi.
10. shisha qaday holatga ega.
| 