3-маъруза. Қаттиқ жисмлар хоссалари

Qattiq jismlarning kristall tuzilishi

Ion bog‘lanish energiyasi: Atomlarning elektron berishi va olishi natijasida musbat va manfiy zaryadlanishi orqali ion bog‘lanishning vujudga kelishi haqida yuqorida qisman tanishgan edik. Ushbu sxema kristallar uchun ham, molekulalar uchun ham o‘rinli. Ion bog‘lanish bir-biridan r masofada joylashgan ionning elektrostatik tortilish energiyasi

(1)

bilan xarakterlanadi. Bunda Β va n — doimiylar, chunonchi n >1. Ionlarning o‘zaro muvozanat holati potensial energiya minimumi orqali aniqlanadi:

(2)

U holda potensial energiya uchun

(3)

ifodaga kelamiz. Bunda r₀— molekulada ionlar orasidagi muvozanat masofa. (3) formula ion bog‘lanishli molekulaning potensial energiyasini ifodalaydi.

Molekulaning muvozanat holat potensial energiyasi

(4)

ifodasidan N ta molekuladan tashkil topgan kristall panjaraning potensial energiyasini aniqlash mumkin:

(5)

Bunda A — Madelung doimiysi deb ataladi. Madelung doimiysining (5) formuladagi ta’rifiga binoan, u kristallda muayyan molekulani qo‘shni molekula bilan o‘zaro ta’sir energiyasini hisobga oladi. n ni ion kristallarining siqiluvchanligini kuzatish yo‘li bilan aniqlash mumkin.

(3) yoki (5) potensial energiyaning itarilish energiyasi qismi (musbat had) ionlar orasidagi masofaning p- darajasiga teskari proporsional bo‘lib, Pauli prinsipi ta’siri sababli vujudga keladi. Haqiqatan ham, molekula yoki kristall panjarada qarama-qarshi ishorali ionlarning bir-biriga juda yaqin kelishiga Pauli prinsipigina yo‘l qo‘ymaydi. Chunki atomlarning bir-biriga juda yaqin kelishida ularning to‘lgan qobiqlaridagi elektronlar soni oshib ketishi yuz bermasligi uchun ortiqcha elektronlar yadrolardan uzoqroq yuqori holatlarga o‘tadi. Natijada yadrolarning effektiv zaryadi ortib itarilish vujudga keladi.

Ion bog‘lanishli kristallar. Ion bog‘lanishli kristallar anorganik birikmalarning ko‘pchiligini tashkil etadi. Jumladan, osh tuzi NaCl va KJ ion kristallariga tipik misol bo‘la oladi. Bu kabi kristallarda va ularning molekulalarida ionlarning elektron qobiqlari inert gaz atomlarining elektron qobiqlariga o‘xshash. Biz yuqorida aytganimizdek, kristallardan ayrim molekulalarni ajratib olish mumkin emas. Kristallni musbat va manfiy ionlarning almashinib qaytariluvchi (takrorlanuvchi), zich joylashishi tarzida qarash kerak. Ionli kristallarning bu xil tuzilishi qo‘shni qarama-qarshi ishorali ionlar o‘rtasida mumkin bo‘lgan maksimal elektrostatik tortilishning vujudga kelishi bilan amalga oshiriladi.

5-rasmda NaCl ning kristali tasvirlangan. Natriy ionlari o‘zlari hosil qilgan kublarning uchlarida va yon tomonlarining o‘rtasida joylashgan. Xlor ionlari ham xuddi shunday yoqlari markazlashgan kub panjara hosil qiladi. Shunday qilib, NaCl panjarasi bir-biriga kiritilgan ikkita yoqlari markazlashgan kub panjaralardan tuzilgan. Ushbu tuzilishda har bir Na⁺ ioni o‘ziga yaqin joylashgan oltita S^1- ionlari bilan o‘ralgan va ularga kuchli elektrostatik tortiladi. Na⁺ ga eng yaqin Na⁺ (5.62A) ionlari o‘n ikkita bo‘lib xlor ionlaridan uzoqroq joylashgan. Ular o‘rtasida itarilish mavjud. Lekin, bu o‘n ikkita Na⁺ ionlarining har biri o‘z navbatida eng yaqin S^1- ionlariga tortiladi. Har bir atomga to‘g‘ri keladigan NaCl molekulasining bog‘lanish energiyasi NaCl kristalli uchun xuddi shunday atomlar bog‘lanish energiyasidan 1,5 marta kichikdir. Bu natijani (2) dan oson keltirib chiqarish mumkin.