
Qattiq jism
Qattiq jism -moddaning shakli turgkun agregat holati. Bu holatda modda atomlarining issiqlik harakati ularning muvozanat vaziyatlari atrofida kichik tebranishlaridan iborat bo'ladi. Kristall va amorf Q j.lar mavjud. Kristallarda atomlarning muvozanat vaziyatlari fazoda davriy joylashadi. Amorf jismlard a atomlar tartibsiz joylashgan nuqtalar atrofida tebranadi. Q.j.ning turgkun (eng kichik ichki energiyali) holati kristall holatdir. Termodinamik nuqtai nazardan amorf jism metaturgkun holatda bo'ladi va vaqt o'tishi bilan kristallanishi kerak. Tabiatdagi barcha moddalar (suyuq geliydan tashqari) atm. bosimida va T>0 K trada qotadi. Q.j. xossalarini uning atommolekulyar tuzilishini va zarralari harakatini bilgan holda tushuntirish mumkin. Qj.ning makroskopik xususiyatlari haqidagi mallumotlarni to'plash va tartiblashtirish 17-asrdan boshlangan. Q.j.ga mexanik kuch, yorugklik, elektr va magnit maydon va h.k.ning talsirini ifodalovchi bir qator empirik qonunlar ochildi: Guk qonuni (1660), Dyulong va Pti qonuni (1918), Om qonuni (1826), Videman - Frans qonuni (1835) va boshqalar Q.j. atomlar, molekulalar va ionlardan tuziladi. Q.j.ning tuzilishi atomlar orasidagi talsir kuchiga bogkliq. Bir xil atomlarning o'zi turli strukturalarni hosil qilishi mumkin (kul rang va oq qalay, grafit va olmos va h.k.). Tashqi bosim yordamida atomlararo masofani o'zgartirib, Q.j.ning kristall tuzilishini va xossalarini tubdan o'zgartirish mumkin. Ko'pgina yarimo'tkazgichlar bosim ostida metall holatga o'tadi (oltingugurt 8 120000atm. bosimi ostida metallga aylanadi). Tashqi bosim tufayli 1 atomga to'gkri keladigan hajm atomning odatdagi hajmidan kichik bo'lib qolganda atomlar o'z indivialligini yo'qotadi va modsa o'ta siqilgan elektronyadroviy plazmaga aylanadi. Moddaning bunday holatini o'rganish, xususan, yulduzlarning strukturasini tushunish uchun juda muhim. Q.j.ning tuzilishi va xossalarining o'zgarishi (fazaviy o'tishlar), t-ra o'zgarganda, magnit maydon talsirida va boshqalar tashqi talsirlar natijasida ham yuz berishi mumkin.
Bogklanishlarning turi bo'yicha Q.j. bir-biridan elektronlarning fazoviy taqsimoti bilan farq qiladigan 5 sinfga ajraladi: 1) ionli kristallarda (S1, KS1 va boshqalar) ionlar orasida asosan elektrostatik tortishish kuchlari talsir etadi; 2) kovalent bogklanishli kristallarda (olmos, Oye, 81) qo'shni atomlarning valent elektronlari umumiylashgan bo'ladi. Kristall ulkan molekulaga o'xshaydi; 3) ko'pchilik metallarda bogklanish energiyasi harakatlanayotgan elektronlarning ion asos bilan o'zaro talsiri tufayli hosil bo'ladi (metall bogklanish); 4) molekulyar kristallarda molekulalar ularning dinamik qutblanishi tufayli paydo bo'ladigan zaif elektrostatik kuchlar (VanderVaals kuchlari) yordamida bogklanadi; 5) vodorod bogklanishli kristallarda vodorodning har bir atomi tortishish kuchlari yordamida bir vaqgning o'zvda 2 ta boshqa atom bilan bogklanadi. Bogklanishlar turi bo'yicha tasnif shartli bo'lib, ko'pgina moddalarda turli bogklanishlarning kombinatsiyasi kuzatiladi.
Q.j.dagi atomlar orasidagi talsir kuchlari turlituman bo'lishiga qaramay, elektrostatik tortishish va itarishish ularning manbai bo'lib xizmat qiladi. Atom va molekulalardan turgkun Q.j.ning hosil bo'lishi tortishish kuchlari ~108sm masofalarda itarishish kuchlari bilan muvozanatlashishini ko'rsatadi. Balzi hollarda atomlarni qattiq sharchalar deb qarash va ularni atom radiuslari bilan ifodalash mumkin.
Barcha Q.j. yetarlicha yuqori trada eriydi yo'i bugklanadi. Bundan faqat qattiq geliy mustasno: u (bosim ostida) t-ra pasayganda eriydi. Erish jarayonida jismga berilgan issiqlik atomlararo bogklanishlarni uzishga sarflanadi. Turli tabiatli Qj.ning erish tralari Teturlicha (mas, mol. vodorodniki - 259,1, volframniki 341020, grafitniki 4000 dan yuqori). Q.j.ning mexanik xususiyatlari u tuzilgan zarralar orasidagi bogklanish kuchlari bilan aniqdanadi. Bu kuchlarning turlituman bo'lishi mexanik xususiyatlarning ham turlicha bo'lishiga olib keladi: balzi bir Q.j. plastik, boshqalari mo'rt. Odatda, metallar dielektriklarga nisbatan plastikroq bo'ladi. t-ra qo'tarilishi bilan odatda plastiklik ortadi. Uncha katta bo'lmagan kuchlanishlarda barcha Q.j.da elastik deformatsiya kuzatiladi. Kristallarning mustahkamligi atomlar orasidagi bogklanish kuchlariga muvofiq kelmaydi. 1922 yilda A.F. Ioffe real kristallarning mustahkamligi pastligini ularning sirtidagi makroskopik defektlarning talsiri deb tushuntirdi (Ioffe effekti). 1933 yilda J. Teylor, E. Orovan (AQSH) va M. Polyani (Buyuk Britaniya) dislo'atsiyashr tushunchasini talrifladi. Katta mexanik kuchlanishlar ostida kristall o'zini qanday tutishi dislo'atsiya va kristall panjaraning boshqa chiziqli defektlari boryo'qligiga bogkliq. Q.j.ning plastikligi ko'p hollarda dislo'atsiyalarga, mexanik xususiyatlari unga nuqsonlarni kirituvchi yo'i yo'qotuvchi ishlov berishga bogkliq bo'ladi. 1926 yilda Ya.I. Frenkel real kristallda panjaraning nuqtaviy defeqtlari (vakansiyalar, tugunlararo atomlar) bo'lishiga eltiborni jalb etdi va ularning Q.j.dagi diffuziya jarayonlaridagi rolini ko'rsatdi.
Q.j.dagi atomlar va ionlar harakatining tebranish xarakteriga ega bo'lishi erish t-rasi T3gacha saqlanadi. Hatto T=Teda ham atomlarning tebranish amplitudasi atomlararo masofalardan ancha kichik bo'ladi, erish esa T>Tzaa suyuqlikning termodinamik potensiali Q.j. nikidan kichik bo'lishi 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 Q.j. issiqlik xossalarini kvazizarralar -fononlar - gazi xossalari sifatida tavsiflash imkonini berdi.
Elektron kashf etilishi bilan Q.j.ning elektron nazariyasi rivojlana boshladi. Nemis fizigi P.Drude (1900) quyidagi farazni ilgari surdi: metallardagi valent elektronlar atomlar bilan bogklanmagan bo'lib, kristall panjarani to'ldiruvchi erkin elektronlar gazini hosil qiladi va odatdagi siyraklashgan gazga o'xshab, Boltsman taksimotita bo'ysunadi. Bu modelni golland fizigi X.A. Lorents rivojlantirdi. Bu nazariya metallarning bir qancha xossalarini tushuntirib berdi. Biroq uning asosida hisoblab topilgan issiqlik sigkimidagi elektronlarning hissasi tajribadan keskin farq qildi. Metallardagi elektron gazni tavsiflashda kvant mexanika va kvant statistika uslublari (Fermi - Dirak taqsimoti)ni qo'llash (1927-28, nemis fizigi A. Zommerfeld; Ya. I. Frenkel) Q. j.dagi kinetik hodisalar (elektr va issiqlik o'tkazuvchanlik, galvanomagnit hodisalar va boshqalar)ning kvant nazariyasini rivojlantirish uchun asos yaratdi. T=0 da metalldagi elektronlarning mallum bir maksimal sath (Fermi energiyasi) gacha bo'lgan barcha energiya sathlari to'lgan bo'ladi. t-ra ortganda elektronlarning ozgina qismigina bu sathsan yuqoriroq sathlarga o'tadi. Bu hol A. Zommerfeldga (1927) metallar issiqlik sigkimiga elektronlarning hissasi kichik bo'lishini tushuntirish imkonini berdi. Kristall panjara davriy maydonining elektronlar xarakatiga talsiriga kvant mexanika nuqtai nazaridan qarash elektronning kristalldagi harakatini tushuntirishga va Q.j.ning zamonaviy nazariyasi asosi bo'lgan zonalar nazariyasiga olib keldi.
1931 yilda ingliz fizigi A. Vilson turli elektr xossalarga ega bo'lgan Q.j.larning mavjud bo'lishi energetik zonalarning T=0 da elektronlar bilan to'lish xarakteriga bogkliq bo'lishini ko'rsatdi. Agar hamma zonalar elektronlar bilan to'lgan yo'i bo'sh bo'lsa, bunday jismlar elektr to'ini o'tkazmaydi, yalni dielektrik, elektronlarga qisman to'lgan zonalarga ega Q.j. metall bo'ladi. Yarimo'tkazgichlar dielektriklardan shu bilan farq qiladiki, ularning oxirgi to'lgan (valent) zonasi bilan birinchi bo'sh zonasi (o'tkazuvchanlik zonasi) orasidagi taqiqlangan zonaning kengligi kichik bo'ladi. Kristallarda defekt yo'i aralashmaning bo'lishi taqiqlangan zonada qo'shimcha energetik sathlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Valent zonasi va o'tkazuvchanlik zonasi juda kam tutashgan Q.j. yarimmetallar deb ataladi. Tirqishsiz yarimo'tkazgichlar ham bo'ladi; ularning o'tkazuvchanlik zonasi valent zonaga tegib turadi. Metallarda Fermi sathi taqiqlanmagan zonada, yarimo'tkazgichlarda Fermi sathi taqiqlangan zonada joylashadi. Tirqishsiz yarimo'tkazgichlardaFermi sathi valent zonasini o'tkazuvchanlik zonasidan ajratuvchi chegara bilan mos tushadi. Elektron o'tkazuvchanlik zonasiga o'tganda valent zonada bo'sh o'rin - kovak hosil bo'ladi. o'tkazuvchanlik elektronlari va kovaklar yarimo'tkazgichlardagi zaryad tashuvchilardir.
Abduraim Uzoqov.
Ushbu maqolani yozishda o'zbekiston milliy ensiklopediyasi (2000-2005) mallumotlaridan foydalanilgan.
