Amaliy mashg’ulot №1 Mavzu: Kimyoviy birikmalarning asosiy sinflari

Atomning tuzilish modeli. Atomning birinchi tuzilish modeli XX asr boshlarida taklif etilgan. 1901 yilda Jan Perren atomning yadro-planetar modelini taklif qilgan. Bu modelning batafsil tuzilishini 1904 yilda yapon fiziki Xantaro Nagaoki aniqlagan. Nogaoki modelida atom Saturn sayyorasiga o‘xshatilgan; planeta rolini musbat zaryadlangan shar bajaradi va atom xajmining asosiy qismini tashqil qiladi, elektronlar esa Saturn atrofida yo‘ldoshlarga o‘xshab, atrofida halqa xosil qilib joylagan deyiladi. Ancha kengroq tuzilishlardan biri atomning keks modelida olingan. Uilyam Tomson (lord Kelvin) atom bu quyuq musbat zaryadlangan materiyadan ya’ni tartib bilan taksimlangan elektronlardan iborat degan tushunchani ilgari surdi. U. Tomson fikricha oddiy atom ya’ni vodorod atomi - markazida elektron joylashgan musbat zaryadlangan shardir. Bu modelni
J. J. Tomson mukammal o‘rganib, musbat zaryadlangan shar markazida joylashgan elektron bir yo‘nalishli konsenrik xalqani hosil qiladi deb hisobladi va rentgen nurlarining sochilishini aynan elektronlar sochilish markazi degan asosda atomdagi elektronlar sonini hisoblovchi usulni taklif qildi. O‘tkazilgan tajribalar elementlar atomidagi elektronlar soni taqriban atom massa kattaligining yarimiga tengligini ko‘rsatdi. J.J. Tomson birinchi bo‘lib elementlar xususiyatini davriyligi bilan atomlar tuzilishini bog‘lashga urinib ko‘rdi, uning taxminicha atomdagi elektronlar soni elementdan elementga o‘tyotganda to‘xtovsiz ortib boradi. 1906-1909 yillarda Gans Geyger, Ernst Marsden va Ernest Rezerford Tomson modelini tajribada aniqlashga urinib ko‘rishdi, bunda ular o‘zlarining mashhur bo‘lgan oltin folgada α-zarra sochilish tajribasini qo‘llashdi. Ular elektron o‘rniga α-zarralardan foydalanishdi, bunda α-zarralarning massasi katta bo‘lganligi uchun (elektronlar massasidan 7350 marta kata) elektronlar bilan to‘qnashganda sezilarli darajada qaytmaydi va faqat atomning musbat qismidagi to‘qnashuvlarni registratsiya qiladi. Bunda ular α-zarralar manbai sifatida radiyni olishib, yupka oltin folgadagi zarrachalar sochilishni esa qorong‘u xonada joylashtirilgan sulfid sinkli ekrandagi ssintilyasion chaqnash orqali registratsiya qilishdi. O‘tkazilgan tajribalar kutilgan natijalarning teskarisini berdi. Ya’ni α-zarralarning ko‘p qismi oltin folgadan taqriban to‘g‘ri traektoriyalarda o‘tdi, ammo shu bilan bir qatorda ba’zi bir α-zarralar katta burchak ostida qaytganligi ham kuzatildi, bu holat atomda juda zich joylashgan musbat zaryadlar borligidan dalolat berardi. 1911 yilda Rezerford bu o‘tkazilgan tajriba natijalariga asoslanib, o‘zing atomning yadro modelini taklif qildi bunga ko‘ra atomning markazida musbat zaryadlangan ya’ni hajmi atom o‘lchamlari bilan taqqoslanganda juda kichkina yadro, uning atrofida esa elektronlar aylanadi, ularning soni elementning atom massasining taqribin yarmiga teng. Rezerford atom modeli ham qarshiliklardan iborat edi, chunki klassik elektrodinamika qonunlari asosida yadro atrofida aylanadigan elektronlar elektromagnit nurlanishni to‘xtovsiz chiqarishi natijasida o‘z energiyasini yo‘kotadi. Buning natijasida elektronlar orbitasi radiusi tezlik bilan kamayishi lozim edi va bu taxminlar atomning yashash vaqti juda qisqaligi ko‘rsatardi. SHu bilan bir qatorda, Rezerford modeli 1913 yilda Daniya fiziki Nils Xenrik David Borning prinsipial yangi nazariyasini yaratishning asosi bo‘lib xizmat qildi.
Kvant gipotezasiga bo‘yso‘nadigan Bor modeli 1900 yilda nemis fiziki Maks Karl Ernst Lyudvig Plankni e’tiborini tortdi. Plank jism o‘zidan nurlanishni porsiyalar ko‘rinishida chastotaga proporsional ravishda chiqaradi degan postulotni ilgari surdi. Kvant gepotizasini fotoeffekt hodisasini tushuntirishda qo‘lladi,natijada Albert Eynshteyn 1950 yilda yoruglikning foton nazariyasini taklif qildi. YAna bir takliflardan biri atomning Bor modeli uchun 1885 yilda shveysariyalik olim Iogann YAkob Balmer, 1906 yilda amerikalik fizik Teodor Layman va 1909 yilda nemes fizigi Fridrix Pashenning vodorod atomining spektral chiziqlar seriyasi bo‘lib chiqdi. Bu seriyalar (ko‘rinadigan, ultrabinafsha, infraqizil sohasidagi spektrlar) chastotasi butun sonlar kvadratining qiymatiga teskari proporsional bo‘lgan oddiy qonuniyatga bo‘yso‘nadi.

bu erda R=1.097∙10⁷ m^-1 Ridberg doimiysi. Bor planetar modelning barqarorligini va shu bilan bir qatorda kvant nazariyasining holatlari asosidagi spektral natijalar, bir qancha postulatlarni to‘g‘rilab, atom modelida kvant chegaralarni tushuntirdi. Bor postulatlari ko‘ra yadro atrofida elektron energiya yo‘qotmasdan aynan ruxsat etilgan (“statsionar”) orbita bo‘ylab aylana oladi. Yadroga yaqin orbita «turg‘un» (deyarli barkaror) atomning holatiga to‘g‘ri keladi. Atomga kvant energiya yuborilganda elektron deyarli yo‘qotilgan orbitaga o‘tadi. Teskari ya’ni «uyg‘otilgan» holatdan «turg‘un» holatga o‘tish kvant nurlanishini chiqarish bilan bog‘liqdir.
Spektr asosidagi berilgan hisoblashlar elektronlar orbitasining radiusi 1² : 2² : 3² : … : n² ga bog‘liq. Ya’ni elektronlarning aylanish harakatidagi momentlar miqdori to‘liq sanaluvchi asosiy kvant sonlariga (orbitalar soniga) proporsionaldir. Elektronlar sonining maksimal imkoniyati har bir satxda asosiy kvant sonining ikkilanganiga teng; bu son davriy jadvaldagi o‘tish elementlarini mikdoriga teng. SHunday kilib Bor modeli, atomdagi elektronlar qobig‘i tuzilishi elementni davriy xususiyati bilan bevosita bog‘liqdir. Vodorod atomi uchun spektral hisoblashlar Bor modeli asosida tajriba bilan taqqoslanganda yaxshi natija berdi, ammo boshqa elementlar uchun tajriba natijalaridan sezilarli darajada farq kuzatildi. 1916 yilda nemis fiziki Arnold Iogann Vilgelm Zommerfeld Bor modelini to‘ldirib, elektron aylana harakatidan farqli ellips orbitalar holatida ham harakatlanadi deb taxmin qildi. Shu asosida taxminan bir xil satxdagi energiyalar Bosh kvant soniga teng bo‘lgan orbitalar sonining holatiga mos keladi. Zommerfeld orbital kvant soni (ellipslar shaklini aniklovchi) va tezlikning elektronlar massasiga bog‘liqlik modelini qo‘shdi.
Bu seriyalar (yorug‘lik, ultrabinafsha va infraqizil soxalarda) juda oddiy qonuniyatga bo‘ysunardilar: chastotalar butun sonlar kvadratlariga teskari proporsional edi:

Bu erda R=1.097·10⁷ m^-1, Ridberg doimiysi.
Bor atomning tplanetar modelining barqarorligini va bu spektral natijalarni, atom modeliga kvant chegaralanishlar bir qancha postulatlarni oldinga surib, kvant nazariyasi yordamida tushuntirib berdi. Bor postulatlariga ko‘ra, elektron yadro atrofida faqatgina ma’lum ruxsat berilgan (statsionar) orbitalar bo‘ylab aylanadi va ularda elektron nur taratmaydi. YAdroga eng yaqin orbita atomning normal, ya’ni eng barqaror xolatiga to‘g‘ri keladi. Atomga energiya kvanti berilganda, elektron keyingi, uzoqroq orbitaga o‘tadi. «G‘alayonlangan» xolatdan «normal»ga qaytib o‘tish nur kvanti chiqarish bilan boradi.