B. X. Shaymatov, M. Q. Jo‘raev elektrotexnik materiallar

Tayanch so’z va iboralar: Dielektriklar, o’tkazgichlar, elektron, molekula, paramagnitlar, izolyatsiya, ionli, metalli, elektronli bog’lanish, polietilen.
Atom va molekulalarning birikishiga olib keluvchi bir qancha bog‘lanish turlari mavjud bo‘lib, kovalent, donor-akseptor, ionli, hamda metal bog‘lanish turlari shular jumlasidandir. Kovolent bog‘lanish deb muqaddam alohida atomlar tarkibiga kiruvchi ikki elektronning o‘zaro birikib elektronlar juftini hosil qilishiga aytiladi. Bunday juftlik molekula tarkibiga kiruvchi har ikkala atom uchun ham umumiydir ( 1.3.1-rasm).

1.3.1-rasm. Vodorod molekulasidagi kovolent bog‘lanishning oddiy sxemasi: a-alohida atomlar; b-kovolent bog‘lanishdagi molekula.
Elektronlar molekulaning orbitasi bo‘ylab harakatlanganda odatda yadrolar oralig‘iga joylashib manfiy zaryadni to‘yintiradi, natijada atomlarning yaqinlashuviga sabab bo‘ladi. Agar ikki atomli molekulaning atomlari yagona elementga mansub bo‘lsa ( H2, N2, Cl2), u holda elektronlar jufti bir xil darajada har ikkala atomga ham taalluqlidir. Bunday holatda molekulani va mavjud kovolent bog‘lanishni qutbsiz yoki neytral deyiladi. Qutbsiz molekulalarda musbat va manfiy zaryadlarning markazlari muvofiqlashadi va bir xil masofada joylashadi (1.3.2-rasm).

1.3.2-rasm. Vodorod atomlari orasidagi masofa o‘lchamlari.
Agar ikki atomli molekula har xil element atomlaridan tashkil topsa va elektronlar jufti biror bir atom tomonga siljigan bo‘lsa, bu kovolent bog‘lanish qutbli bog‘lanish deyiladi. Qutbli bog‘lanishda bo‘lgan molekulalarning musbat va manfiy zaryadlar markazlari muvofiqlashsa, u qutbli yoki dipol deyiladi. Dipol molekula dipol momentining elektr kattaligi bilan xarakterlanadi va quyidagi formula yordamida hisoblanadi: 𝜇 = 𝑄 ⋅ 𝐿, (Kl•m) Bu yerda, Q-zaryadning absolyut qiymati (Kl); L-musbat va manfiy zaryadlar orasidagi masofa (m). Neytral va dipol molekulalarning tuzilishi 1.3.3-rasmda tasvirlangan. Ko‘p atomli molekulalardagi zaryadlar simmetrik joylashsa qutbsiz (1.5 a -rasm) yoki zaryadlar asimmetrik joylashsa qutbli bo‘ladi (1.3.3 b-rasm). Molekulalari kovolent bog‘lanishda bo‘lgan moddalar yuqori mustahkamlikka ega bo‘ladi. Ularning qiyin erishi, mo‘rtligi va mustahkamligi kovolent bog‘lanishdan dalolat beradi. Kovolent bog‘lanish olmos, kremniy va bir qancha anorganik birikmalarda mavjuddir (1.3.4 -rasm).

1.3.3-rasm. Qutbsiz (simmetrik) va qutbli (asimetrik) molekulalarning tuzilish sxemasi: a-polietilenning qutbsiz molekulasi (m=0); bpolixlorvinilidning qutbli melekulasi (m > 0). v) dipol molekulaning momenti (L-molekulalar-aro masofa, +q , -q-musbat va manfiy zaryadlar).
Bunday birikmalar amorf jismlarga nisbatan mexanik jihatdan bir qancha ustundir. Har bir atom va molekulaning kamida 4 yoki beshta atom va molekula bilan bog‘liqligi bunday birikmalarning yuqori mustahkamligini ta’minlaydi. Rasmdagi uzuq chiziqlar bilan olmosdagi bitta yacheykaning chegerasi ko‘rsatilgan.

1.3.4-rasm. Olmos kristalini uch o‘lchamli panjara tuzilishi. aolmosning panjarasi; b-olmos yacheykasining bir bo‘lagi.
Donor-akseptor bog‘lanish-element atomlari orasida vujudga keladi. Atomlardan biri elektronlarni beruvchi (donor) va boshqasi esa bu elektronlarni qabul qiluvchi (akseptor) bo‘ladi. Bunga misol qilib D. I. Mendeleyyev davriy sistemasidan joy olgan Galiy (Ga) bilan beshinchi guruhdagi Arseniy (As-margumush) ning birikib GaAs (arsenid galiyni) hosil qilishini keltirishimiz mumkin. Donor akseptor bog‘lanishda atomlar va uning orbitasida joylashgan elektronlar o‘zaro ta’sirlashib turadi. Agar o‘zaro bog‘liklikda bo‘lgan atom orasidagi masofa o‘zgarsa (uzoqlashsa) atomlar tortilishi yoki (yaqinlashsa) itarilishi mumkin. Bunga geliy molekulasining atomlari orasidagi masofani o‘zgartib, atomlarning tortilishi yoki itarilishini kuzatish mumkin.

1.3.5-rasm. Kvars (SiO2-kremniy oksidi) ning kovalent bog‘lanishi.
Ion bog‘lanish musbat va manfiy ionlar orasidagi elektrostatik tortilish kuchi hisobiga ro‘y beradi. Misol tariqasida 1.8-rasmda Seziy xlorid (CsCl) yoki Variy titanati (BaTiO3)ning ion kristal-laridan tashkil topgan ion bog‘lanish keltirilgan. Ion bog‘lanishli moddalarning molekulalari qutbli bo‘lib ularga ko‘pgina tuzlar, ayrim oksidlar (Si2O, ZnO, CdO, Fe2O3, NiO va h.k.) kiradi. Ion bog‘lanishli jismlar mexanik mustahkamlik va kimyoviy turg‘unlik bo‘yicha kovolent bog‘lanishda bo‘lgan jismlarga nisbatan bir muncha sust bo‘ladi, chunki ion bog‘lanish kovolent bog‘lanish bilan solishtirilganda zaif.



1.3.6-rasm. Ion bog‘lanishli kristallar.
Metall bog‘lanish metall atomlari orasida kuzatiladi (1.3.7-rasm). Metallarning atomlari tashqi elektronlarni biriktirib musbat ionlarga aylanishi yoki qayta qabul qilib olib neytral atomlarga aylanish xususiyatiga ega. Shunday qilib metallarga erkin birikkan elektronlar muhitidan joy olgan musbat ionlarning sistemasi sifatida qarash mumkin. Metallar tarkibida erkin elektronlarning va ionlarning mavjudligi ularda yuqori haroratga chidamlilik, egiluvchanlik, mexanik mustahkamlik, yuqori elektr o‘tkazuvchanlik, issiqlik ta’sirida mustahkam birikish kabi bir qancha qo‘shimcha faktorlarning vujudga kelishiga imkoniyat yaratadi. O‘z navbatida metall bog‘lanish, neytral molekulalar orasidagi kovolent bog‘lanishdan hamda ionlar va erkin elektronlar orasidagi elektrostatik tortilish esa, ion bog‘lanish mavjudligidan dalolat berib, metallarning mustahkamligi va yaxlitligini ta’minlaydi.

1.3.7-rasm. Metall o‘tkazgichning sodda sxemasi: 1-ionlar; 2-elektronlar.
Amaliy tajribalarga suyanib baho berilganda tarkibida erkin elektronlarning mavjudligi sababli metallar boshqa qattiq materiallarga nisbatan yuqori elektr va issiqlik o‘tkazish xususiyatiga ega. Bunga cho‘yanni tuzulishini misol keltirish mumkin (1.3.8-rasm).

1.3.8-rasm. Cho‘yan kristallarining tuzulishi
Qattiq jismlarda atom va molekulalar geometrik tartib bilan yoki tartibsiz joylashgan. Shu sababli jismlar tarkibidagi molekula va atomlar geometrik tartib bilan joylashsa kristall yoki molekula va atomlar tartibsiz (xaotik) joylashsa amorf jismlar deyiladi. Kristall jismlar mexanik jihatdan mustahkam bo‘lib tarkibidagi atom va molekulalar kovolent va ion bog‘langandir. Amorf jismlar tarkibida joylashgan molekula va atomlar tartibsiz joylashgan bo‘lib, ularning mexanik va issiqlik mustahkamligi zaif. Bularga parafin va shunga o‘xshash materiallarni misol qilish mumkin.
Jismning molekulyar tuzulishi kristal panjaralarning joylashuviga bog‘liq. Agar kristal panjara tugunlaridagi elementlar o‘zaro teng massa, hajm va oraliq masofada bo‘lsa bunday jism mexanik mustahkam, tashqi ta’sirlarga chidamli sanaladi. Ko‘pchilik bir valentli metallar geksogonal yoki kub shaklidagi kristallik panjaraga ega. Umuman olganda kristal panjaralarni quyidagi turlarga bo‘lish mumkin: a-triklidli; b-monoklidli; v-romb shakllik; g-romb edrik; dtetragonalli; ye-geksogonal; j-kub shaklli (1.3.9-rasm).

1.3.9-rasm. Yetti xil kristal panjara tugunlarida elektronlarning joylashish taribi: a-triklidli; b-monoklidli; v-romb shakllik; grombedrik; d-tetragonalli; ye-geksogonalli; j-kub shakllik. a, b, cqirralarning uzunligi; , , -900 burchak ostida kub yoqlarining joylashuvi.
Qattiq jismlarning zonalar nazariyasi 1, 2 va 3-adabiyotlarda atroflicha yoritilgan bo‘lib jismlarining kristal panjara tugunlari shakliga bog‘liq holda ularning mustahkam yoki zaiflik chegaralariga 16 baho beriladi. Agar kristal panjara tugunlarida joylashgan elementlar bir xil shakl va massaga, aniq o‘lchamga ega bo‘lib, o‘zaro yaqin masofada joylashgan bo‘lsa (olmos) bunday materiallar mustahkam, qattiq materiallar deyiladi va ulardagi buzilish chegarasi kristal panjaralar tugunlaridagi biror-bir elementlarning yetishmaydigan joyidan o‘tadi. Agar kristallik panjara tugunlarida joylashgan elementlar orasidagi masofa har xil bo‘lib elementlarning massasi va o‘lchamlari ham turlicha bo‘lsa buzilish chegarasi, bog‘lanishi zaif bo‘lgan, massasi xilma-xil elementlardan tashkil topgan bo‘limlarda o‘tishi mumkin. Yuqorida qayd etilgan ko‘rsatgichlar materiallarning buzilish zonalari haqida to‘g‘ri va aniq xulosa chiqarish imkonini beradi.

1.3.10-rasm. Materiallarning ikki o‘lchamli sxemasi: a-kristalning, b-shishaning ikki o‘lchamli sxmatik tuzulishi.

1.3.11-rasm. Krisstallik panjaralaridagi nuqsonlar: a-kristal panjarada tugunidagi bo‘shliq va tugunlar orasida shaxsiy ionning joylashuvi; b-panjara tugunidagi begona atomning joylashuvi; v-kristalning bloklar ko‘rinishida joylashuvi (dislokasiya)