1. Spektral usullar qaysi fizikaviy hodisaga asoslangan va unga qaysilar kiradi. Spektroskopik tadqiqot usullari yordamida qaysi fizikaviy kattaliklar orasidagi bog’lanish o’rganiladi

1. Spektral usullar qaysi fizikaviy hodisaga asoslangan va unga qaysilar kiradi. Spektroskopik tadqiqot usullari yordamida qaysi fizikaviy kattaliklar orasidagi bog’lanish o’rganiladi (energetik sath, o’tish, chiqarish, yutish, elektron, tebranish, aylanish, YaMR, EPR, rentgen, elektromagnit nur, chastota, to’lqin uzunlik, intensivlik, o’zaro ta’sir). Spektroskopik tadqiqot usullari yordamida modda tomonidan chiqarilgan yoki yutilgan elektromagnit nurlar intensivligini ularning chastotasiga yoki to’lqin uzunligiga bog’liqligi o’rganiladi. Spektroskopik usullar atom va molekulalarning elektron, tebranish, aylanish va magnit energetik sathlari orasidagi farqni topish, spektr polosasining intensivligi orqali energetik sathlar orasidagi o’tish ehtimoliyatini katta yoki kichikligini baholash imkoniyatini beradi. Bularni o’rganish esa o’z navbatida molekulaning simmetriyasini, geometriyasini, qaysi atomlardan tashkil topganligini, elektrik xossalarini va boshqa kattaliklarini topish imkoniyatini beradi. Energetik sathlar orasidagi farqning katta kichikligiga qarab spektral usullar quyidagilarga bo’linadi (1.1 - jadval).
1 - jadval. Spektroskopik usullar ishlatadigan elektromagnit nurlarning chastotasi va to’lqin uzunligi

Spektrning turi	Chastotalar oralig’i, Gs	To’lqin uzunligi
Yadro gamma rezonansi spektri (Myossbauer spektroskopiyasi)	10^18 - 10^21	3 pikometr (pm)
Rentgen spektri	10^17 -.10^18	3 nanometr - 3 pm
Fotoelektron spektr	10^14 - 10^16	3 - 700 nm
Elektron spektr	10^14 - 10^16	3 - 700 nm
Tebranish spektri	10^12 - 10^14	3 mkm - 3 mm
Aylanish spektri	10^10 - 10^12	3 sm 0.03 mm
Elektron paramagnit rezonansi (EPR) spektri	10^9 - 10^12	3 sm
Yadro magnit rezonansi (YaMR) spektri	10^7 - 10^8	5 m
Yadro kvadrupol rezonansi (YaKR) spektri	10^6 - 10^9	30 - 300 m

Tajribada olish shartlariga ko’ra bu spektrlar quyidagilarga bo’linadi: chiqarish, yutilish va sochilish spektrlari
2. Spektroskopik usulning to’g’ridan-to’g’ri masalasi va teskari qo’yilgan masalasi. YaMR spektroskopiyaning to’g’ridan-to’g’ri va teskari qo’yilgan masalalari nimalalardan iborat (modda, molekula, fizikaviy xossa, maydon, zarracha, elektron, neytron, o’zaro ta’sir, kimyoviy siljish, spin-spin ta’sir, hisoblash, tajriba, spektr, o’lchash). Moddaga kelib tushayotgan nurning, zarrachalar dastasining va unga ta’sir qilayotgan turli xil fizik maydonlarning modda bilan o’zaro ta’siridan keyingi o’zgarishini aniqlash fizikaviy usulning to’g’ridan-to’g’ri vazifasi deyiladi. Modda bilan har xil chastotali elektromagnit nurlarning, zarralarning va fizikaviy maydonlarning o’zaro ta’sirini o’rganish orqali ya’ni, tajribaning natijalariga ko’ra moddaning fizik xossalarini aniqlash hamda molekulaning fizik kattaliklarini topish qo’yilgan masalani teskari tomondan yechishga kiradi va fizikaviy usulning teskari vazifasi deb ataladi. Masalan, ajratib ko’rsatishi yuqori bo’lgan yadro magnit rezonansi (YaMR) spektrlarini tahlil qilishda bu usulning to’g’ri va teskari vazifalarini farq qilish qiyin emas. To’g’ri vazifasi. Tegishli moddani kimyoviy siljishlari va spin-spin ta’sir doimiyliklarini qiymatlari berilgan, uni YaMR spektrini hisoblash talab qilinadi. Teskari vazifasi. Moddani tajribada olingan YaMR spektri berilgan undan tegishli yadroning kimyoviy siljishlarini va spin-spin ta’sir doimiyliklarini aniqlash talab qilinadi. Odatda teskari vazifani yechish amaliy ahamiyatga egadir.
3. Difraksion usullar qaysi fizikaviy hodisaga asoslangan. Difraksion usullarga qaysilar kiradi. Difraksion usullar yordamida moddaning tuzilishini o’rganishda qaysi kattaliklar orasidagi bog’lanish o’rganiladi. (elektromagnit nur, zarracha, elastik sochilish, energiya, difraksion tasvir, rentgen, elektron, neytron, sochilish burchagi, intensivlik, taqsimlanish). Difraksion usullar ba’zi bir nurlarning yoki zarrachalar dastasining modda bilan to’qnashgandan keyingi elastik sochilishini o’rganishga asoslangan. Elastik sochilganda zarralarning energiyasi o’zgarmaydi. Elastik sochilish natijasida hosil bo’lgan difraksion tasvir tushayotgan nurning va zarrachalarning to’lqin xossasiga ega ekanligi uchun hosil bo’ladi. Difraksiya hodisasi bo’lishi uchun moddaga tushayotgan zarrachalarning to’lqin uzunligi  moddani tashkil etgan atomlar orasidagi masofadan kichik yoki unga teng bo’lishi kerak. Kimyoda uchta difraksion usul eng ko’p ishlatiladi: rentgenografiya, elektronografiya va neytronografiya. Rentgenografiyada to’lqin uzunligi nm bo’lgan rentgen nurlari, elektronografiyada to’lqin uzunligi nm li yuqori kuchlanishga ega bo’lgan maydonda katta tezlanish olgan elektronlar va neytronografiyada yadro reaktoridan chiqayotgan tezligi kamaytirilgan, to’lqin uzunligi nm bo’lgan neytronlar ishlatiladi. Moddani tuzilishini o’rganishda sochilgan zarralar intensivligini sochilish burchagiga bog’liqligidan foydalaniladi. Zarrachalar dastasini modda bilan ta’siridan keyin sochilishi natijasida hosil bo’lgan spektrida intensivlikni taqsimlanishi modda tuzilishini xarakterlovchi kattaliklarga bog’liq. Rentgen nurlari atom va molekulalarni elektronlaridan, elektronlar dastasi yadrolar va elektronlar hosil qilgan elektr maydonlaridan va nihoyat neytronlar dastasi yadro kuchlari tomonidan sochiladi. Elektronlar dastasi qalinligi 10^-6 – 10^-5 sm bo’lgan qattiq jismlarni yupqa plyonkalarini va gaz holatidagi modda molekulasini tuzilishini o’rganishda ishlatiladi. Rentgen nurlari va neytronlar dastasi mos ravishda qalinligi bir millimetrdan kam va bir necha millimetr bo’lgan qattiq jismlarni tadqiq qilishda ishlatiladi. Bu usullarni ichida rentgenografiya va elektronografiyadan foydalanish imkoniyati ko’proq.
4. Spektroskopik va difraksion usullarning xarakteristik vaqti tushunchasi, ular qanday baholanadi va nimalarga bog’liq (elektromagnit nur, o’zaro ta’sir, noaniqliklar munosabati, energiya, chastota, Plank, zarrachalar dastasi, massa, impuls, zarrachaning tezligi). Elektromagnit nurlar yoki zarrachalar dastasining modda bilan o’zaro ta’siri ma’lum vaqt ichida sodir bo’ladi. Agar o’rganilayotgan molekula shu vaqt orasida o’z holatini bir necha marta o’zgartirsa, o’zaro ta’sirning natijasi molekula holatlarining o’rtachasidan iborat bo’ladi Usulning xarakteristik vaqtini Geyzenbergning noaniqliklar munosabatidan foydalanib baholash mumkin. Agar, va mos ravishda energiyaning (ikki energetik sath orasidagi farq) va vaqtining oralig’i bo’lsa Geyzenbergga ko’ra deb yozish mumkin, bu yerda = h/2, h = 6,62*10^-34 Js, Plank doimiysi. Agar, ekanligini hisobga olsak yuqoridagi tengsizlikdan (1) kelib chiqadi. Bu yerda  - moddaga ta’sir etayotgan elektromagnit nurlar yoki ikki energetik sath orasidagi o’tish chastotasi. Shunday qilib, fizikaviy usulning xarakteristik vaqti t_xarakter ni molekulani (atomni) energetik sathlari orasidagi kvant o’tishlar chastotasiga teskari bo’lgan kattalik sifatida baholash mumkin. Zarrachalar dastasi uchun de Broylning formulasini ishlatib quyidagini olamiz.
bundan Noaniqliklar munosabatidan
(2) yoki
bu yerda,  - zarrachani de Broyl to’lqin uzunligi, v – uning tezligi, m – massasi, P – impulsi. Demak, difraksion usullarning xarakteristik vaqti zarrachaning tezligiga teskari proporsional. Spektroskopik usullarning xarakteristik vaqtini (1.1) va (1.2) formulalar orqali topish mumkin.
5. Mass-spektrometriya orqali molekulaning qaysi fizikaviy kattaligi o’lchanadi. Nima uchun va qanday qilib molekulalar va atomlarni ionlarga aylantirish kerak (ion, molekulyar massa, spektr, magnit va elektr maydonlar, elektroneytral, trayektoriya, zarrachalar dastasi, musbat ion, elektron, foton, gaz). Mass-spektrometriya (MS) usuli ionlar massasining spektrini olish, ya’ni zaryadlangan zarrachalar massasini o’lchash imkoniyatini beradi. Bu usullar modda molekulalarining ionlarga aylanish hodisasidan foydalanadi, chunki hozirgi vaqtda zaryadlangan zarrachalar dastasini magnit va elektr maydonlari orqali juda oson boshqarish mumkin. Tadqiqotlarning katta qismi musbat zaryadlangan zarrachalar dastasi bilan olib boriladi. Musbat ionlar asosan gaz holatidagi molekula, atom yoki radikalning elektron, foton, ion yoki tez harakatlanayotgan molekula bilan shuningdek yuqori gradiyentli (elektr maydon kuchlanganligini yo’nalish bo’yicha turli qiymatlarga ega bo’lishi) elektr maydoniga ega bo’lgan jismlar bilan o’zaro ta’siri natijasida hosil bo’ladi.
6. Elektron zarb usuli va uning mohiyati, afzalligi va kamchiliklari (elektron, energiya, ion toki, ionlashtirish kamerasi, elektron pushka, elektr maydon, monoenergetik, bog’lanish energiyasi). Mass-spektrometriyada ionlashtirishning electron zarb usuli zaryadlangan ionlar hosil qilishning eng keng tarqalgan usuli bo’lib, bunga sabab elektron manbalarining oddiyligi, qulayligi va arzonligi hamda ularni ionlashtirishda yuqori natija berishidir. Ionlaydigan elektronlarning energiyasi molekulani ionga aylantirish uchun kerak bo’lgan ( 10 eV) energiyadan katta bo’lishi kerak. Odatda energiyasi 50…100 eV bo’lgan elektronlar ishlatiladi. Elektron zarb ta’sirida vaqt birligida hosil bo’lgan ionlar soni ion tokining qiymatini aniqlaydi.
(1)
Bu yerda, – j tipdagi ionlar hosil qilgan tok kuchi, – elektronlar hosil qilgan tok, – hajm birligidagi j tipdagi ionlangan atomlar yoki molekulalar soni, – ionlashtirilayotgan gazdagi elektronlar yo’lining uzunligi, – molekula ionlanishining kesimi, bu kattalik ionlovchi elektronlar dastasini energiyasiga bog’liq.
Molekulani bir elektron bilan masofa uzunligida ionga aylantirish ehtimoliyati
(2)
ga teng. Bu munosabatdan ning birligi (o’lchami) yuzaniki kabi ekanligi kelib chiqadi. Shunga ko’ra atom va molekulalarning o’lchamlari qancha katta bo’lsa ham shuncha katta bo’ladi deb hisoblash mumkin.
Ionlanishning kesimi molekulalarning ionlarga aylanish jarayonini ehtimoliyatini xarakterlovchi kattalik bo’lib u, molekulalarning xiliga, ionlashtirish uchun ishlatilayotgan elektronlarning energiyasiga bog’liqdir. Ionlanishning kesimi bilan elektronlarni energiyasi orasidagi bog’lanishni ifodalovchi egrining (ionlashtirish samaradorligining egriligi) shakli har xil molekulalar uchun o’xshash ko’rinishga ega.
Ionlar manbaining sxemasi 1 – rasmda ko’rsatilgan. Gaz holatidagi va yengil uchuvchi moddalar ionlar manbaiga to’ldirish, quyish (masalan, gaz ballonidan) qurilmasidan keladi. Qiyin uchuvchi moddalar to’g’ridan-to’g’ri manbaning o’zida bug’lantiriladi va molekulalar dastasi holida ionlashtirish kamerasiga yuboriladi. Ionlashtirish kamerasida hosil bo’lgan musbat ionlar kuchlanganligi 1000 - 3000 V bo’lgan elektrodlar hosil qilgan elektr maydoni tomonidan tortib olinadi va tezlashtiriladi. Kameradagi bosim  10^-3 Pa atrofida bo’lishi kerak.

1 - rasm. Ion manbai asosiy qismlarining chizmasi. 1 - kameraga modda (gaz) yuborish kanali; 2 - ionga aylantirish kamerasi; 3 - ionlaydigan elektronlar (pushkasi) manbai; 4 - tortuvchi «linza»; 5 - fokuslovchi «linza»; 6 - mass-spektrometrga borayotgan ionlar dastasi. Usulning asosiy kamchiligi shundan iboratki, ionlovchi elektronlarni energiyasi yuqori darajada bir qiymatli (monoenergetik) emas, bu esa o’z navbatida ion paydo bo’lish potensialini siljishiga va egrining chiziqli qismini og’ishiga olib keladi. Elektron zarb usuli manfiy ionlarni hosil qilish imkoniyatiga ham ega. Buning uchun ionlashtirish manbaidagi tezlatuvchi, tortuvchi va fokuslovchi «linza»lar potensiallari qutbini o’zgartirishi mumkin.