Mavzu: Modda tuzilishi reja: kirish asosiy qism

2. Suyuq holat.
Bu oraliq holatdir. Past temperaturalarda ya’ni suyuqlanish temperaturasiga yaqin hollarda suyuqliklarning xossalari qattiq holat xossalariga yaqin bo’ladi (tartiblilik, zichlik, elektr o’tkazuvchanlik, siqiluvchanlik). Qaynash temperaturasi yaqinida suyuqliklar bug’larga o’xshaydi. Suyuqliklarda metallardagi muvozanat holati yaqinidagi tebranma harakat modda zarrachalarining translyatsion (sakrab bo’sh joyga o’tish) harakat bilan almashadi. Ozod yo’l uzunligi molekula o’lchami (diametri) ga teng. Ozod yo’l uzunligi effektiv gazokinetik ko’tarilishi bilan kattalashib boradi.
Suyuqliklar uchun kritik temperatura xos. Kritik temperatura deb, shunday temperaturaga aytiladiki, ТТk bo’lganda moddani hech qanday bosim ostida suyuq holatga o’tkazib bo’lmaydi. ТТk bo’lganda moddaning suyuq holati bilan bug’ (gaz) holati o’rtasidagi chegara yo’qolib, u bir fazali sistemaga aylanadi.
Т<Тk bo’lgan hollar uchun suyuqliklar siqiluvchanlik xossasiga ega. U adiabatik va izotermik bo’lishi mumkin.

_s-adiabatik , _u-izotermik siqiluvchanlik.
Adiabatik siqilish paytida entropiya o’zgarmaydi, chunki sistemaning konfiguratsiyasi o’zgarmay qoladi. Siqilish faqat masofalar kamayishi hisobiga ro’y beradi. Izotermik siqiluvchanlik _u>_s chunki bu holda zarrachalarning holati o’zgarishi imkoniyati ham mavjud.

3. Gaz holati.
Gaz holat eng oddiy holat bo’lib, Mendeleev-Klapeyron tenglamasi uning holat tenglamasidir. Real sistemalar uchun pvqnRT o’rniga (pQ )(v-v)qnRT (Van-der-Vaals) tenglamasidan foydalanamiz.  -ichki bosim deyiladi, v-esa molekulalarning xususiy hajmi v_o bilan vq4N_AV_o ifodasi orqali bog’langan.
4. Plazma holati.
Plazma holat moddaning juda yuqori temperatura uchun xos bo’lgan holatidir. Тermoyadro reaksiyalari modda plazma holatda turgandagina ro’y beradi.
3.MoDDAlar GEOmetriyasi va StereoKIMYoSI
Molekulalarning hajmlari to’g’risidagi dastlabki ma’lumotlar kinetik nazariya asosida olingan bo’lib, bu nazariyaga binoan molekulalar elastik sharlar deb qabul qilinadi. Kinetik energiyaga binoan molekulalar to’qnashish vaqtida o’zaro yaqinlashib keladigan eng kichik masofa ularning diametrlari deb qabul qilinadi. Effektiv radiusni kinetik nazariyaga binoan topish uchun v(shar)q 4r_o³ formulasidan foydalanamiz. O’zaro to’qnashayotgan ikkita sfera uchun hajm 2V(shar) ga teng bo’ladi.
2Vq2^.  q2V_o Van-der-Vaals tenglamasiga binoan vq4N_AV₀ edi. Bundan
V_oq  Kritik holat uchun V_Kq3v; vq
Demak, 
Demak, r_o ni topish uchun real moddalarning kritik parametrlaridan biri bo’lgan kritik hajmni topish kifoya.
Bundan tashqari gaz holdagi modda molekulalarining ozod yo’l uzunligi

formulasidan ham foydalanish mumkin. Bu yerda N₁-hajm birligidagi molekulalar soni d²-molekulani o’rab turgan va boshqa molekulalar kirolmaydigan sharning kesmasining yuzasi; d-molekulaning diametri.
Gazning yopishqoqligini  ga teng (1)

-gaz molekulalarining o’rtacha tezligi. Birinchi formulaga l-ning qiymatini qo’yib n-ni 2 ta gaz uchun yozsak


₂-ni ₁ ga nisbatini topsak 
Agar birinchi gal sifatida biror etalon gaz (N₂,Ar,Kr) olinsa va mqMG’n_a dan topilishini e’tiborga olib

bo’yicha tekshirilayotgan gaz molekulasining kinetik diametri topiladi. Bu yerda __  lar tajriba asosida topiladi.

Ba’zi moddalar molekulalarining effektiv diametrlari

Modda	deff (d2)1	Å Modda	deff (d2)
Ne	3.20	N2	3.80
Ar	3.66	C7H16	26.7
H2	2.75	C8H18	34.9

Kimyoviy bog’larning uzunligi rentgen nurlari va elektron oqimlarining ularning to’lqinsimon tabiati tufayli diffraksiyalanishiga asoslangan. Bunday tajribalarda Vulf-Breg formulasidan foydalaniladi:
d sin 
Kvant mexanika kimyoviy kuch (valentlik) yo’nalishga ega ekanligini ko’rsatdi. Bu narsa valent elektronlar egallab turgan atom orbitallarning xiliga bog’liq.
AO: s bog’lanishda tanlangan yo’nalishi yo’q.
p bog’lanishlar 90^o burchak ostida yo’nalgan
sp " 180^î " " "
sp² " 120^î " " "
sp³ " 109^î28 " " "
sp²d " 90^î " " "
sp³d² " 90^î " " "
Demak, molekulalar o’z geometrik tuzilishiga qarab sferik (s), to’g’ri burchakli (p), chiziqli (sp), planar (sp²), tetraedrik (sp³), planar kvadratik (sp²d), oktaedrik (sp³d²) bo’lishi mumkin ekan. Boshqacha hollar ham bo’lishi mumkin.
Bog’ hosil qiluvchi elektronlarning qanday AO larni egallab turganligiga qarab molekulalar turli fazoviy tuzilishga ega bo’ladi. Bunday masalalarni stereokimyo o’rganadi. Karrali bog’lar bilan bog’langan uglerod atomlari atsetilen kabi chiziqli yoki etilen kabi planar molekulalarni hosil qiladi. Benzol va naftalin molekulalari ham planardir, chunki ularda sp² xilidagi gibridlanish mavjud:
Bunday fazoviy tuzilish o’z navbatida aromatiklikni ta’minlaydi. bog’larini hosil qiluvchi va 2r orbitallarda joylashgan r-elektronlar o’zaro to’la-to’kis qoplanadi. Bunday qoplanishning butun xalqa bo’yicha ro’y berishi aynan aromatiklikni belgilaydi. Siklooktatetrayenda -bog’lari o’zaro fazoda joylashganligi uchun ular qoplasha olmaydi. Aromatiklik ro’yobga chiqa olmaydi. Sikloalkanlarda "vanna" va "kreslo"-konformatsiyalarining paydo bo’lishi ham
Bu konformatsiyalar osonlik bilan bir-biriga o’tib turadi. Ammo potensial to’siqning qiymati katta bo’lsa, molekulaning kinetik energiya zapasi uni yengib o’tishga yetmaydi va konformatsiyalar o’zaro barqaror bo’ladi.
Stereokimyo-molekulalarning geometrik asoslari haqidagi ta’limot bo’lib, atom va molekulalarning fazoviy holatlarini hamda uni kimyoviy reaksiyalar davomida o’zgarishini o’rganadi. Butlerovning kimyoviy tuzilish haqidagi ta’limoti molekulalarning fazoviy konfiguratsiyalarini tushinishga yo’l ochdi. Bir xil struktura formulasiga ega, lekin funksional gruppalari fazoviy holatlari turlicha bo’lgan birikmalar-stereoizomerlar deb ataladi. Stereoizomeriyaning ikki asosiy tipi mavjud: geometrik (sis-, trans-) va optik.
Organik birikmalarda uglerod atomi sp³-gibridlangan holda bo’lganda S atomi valentliklari tetraedr burchaklariga yo’nalgan bo’ladi. Тurli o’rinbosarlar tasirida molekulaning fazoviy modeli tuzilishida normal tetraedr burchalari hosil bo’ladi. Тurli o’rinbosarlar ta’sirida molekulaning fazoviy modeli tuzilishida normal tetraedr burchagi 10928 dan farq qiluvchi valent burchaklari hosil bo’lishini e’tiborga olish zarur. Organik birikmalardagi bog’ uzunligi ham o’zining xarakterli ahamiyatiga ega. Bir turdagi bog’ turli birikmalarda turli qiymatga ega bo’lishi mumkin. (Masalan: S-S oddiy bog’i 1.52 dan (siklopentan) 1.57 A gacha (atseton) o’zgarishi mumkin).
sr²-gibridlangan S atomi -bog’lar bir tekisda bir-biriga nisbatan 120 burchak ostida joylashadi va olefinlarda geometrik izomeriya uchraydi. Sis-, trans-izomeriya faqat etilen qatori birikmalarda emas, balki bir qator azot tutuvchi birikmalarda ham uchraydi (azometinlar, oksimlar, azobirikmalar)
S atomi sp-gibridlangan holatda tayoqchasimon strukturalar hosil qiladi, 180 burchak ostida ularning fazoviy imkoniyatlari uncha boy emas. Atsetilen bog’ining eng qiziqarli stereokimyoviy muammosi u ishtirok etgan minimal halqaning kattaligini aniqlashdan iboratdir.
Molekulalar faqat asimmetrik markazga ega bo’lgandagina optik faollikka ega bo’la oladi. Lekin, umuman olganda molekulaning umumiy disimmetriyasi holida ham optik izomeriya kuzatiladi. Agar molekula tekislikka ega yoki simmetriya markaziga yoki simmetriyaning alternativ o’qlariga ega bo’lsa u holda optik faollik namoyon qilmaydi. Bu simmetriya oddiy o’qlariga tegishli emas, bunday o’qning bo’lishi disimmetriya bo’lishini inkor etmaydi. Shu bilan birga simmetriya elementlariga ega bo’lmay, oyna antipodlari mavjud bo’lmagan molekulyar strukturalar ham bor.
Molekulyar disimmetriya siklik sistemalarda uchrab, ko’pincha geometrik izomeriya bilan qo’shilib, molekula stereokimyosini muraknkkkablashtirib qo’yadi. Monoalmashgan siklik birikmalar geometrik va optik izomerlarga ega emas buni siklopropan kislotasi misolida ko’rish mumkin.
Oddiy bog’lar atrofida aylanish hech qachon erkin bo’lmaydi, ba’zi hollarda esa atom gruppalarining nisbiy fazoviy holatlarini energetik afzalligi bilan bog’liq energetik to’siqlar borligi hisobiga tormozlanib ham qoladi. Shu asosda organik molekulalar dinamik (harakatdagi) izomerlari-konformerlar, konformatsiya haqida tushuncha paydo bo’lgan. (Bunda bir xil konfiguratsiyadagi atomlarning fazoviy holatlari bir-biridan farq qiladi [konformatsiya termini, 1929 y. Хauors]).
Konformatsiyalarni belgilashda ularni to’rt tipga bo’linadi:
I tip-tormozlangan, transoid, antiplanar
II tip-oralatma, gosh-shakl, sinklinal
III tip-to’silgan, ekliptik, sisoid, sinplanar
IV tip-qisman to’silgan, ekliptik, antiklinal
Fazo tekisligida asimmetrik S atomi bor bo’lgan birikmalar strukturalarini tasvirlashda Fisher formulalaridan foydalaniladi. Bitta asimmetrik atomga ega bo’lgan strukturalarning formulasini tasvirlashda molekula modelini shunday loyxalashtiriladiki, bunda shartli ravishda asimmetrik atom chizma tekisligida, chap va o’ngdagi o’rinbosarlar tekislik oldida, tepa va pastdagi o’rinbosarlarda tekislik orqasida (ularning bog’lari punktir chiziq bilan belgilanadi) joylashtiriladi. Bir necha asimmetrik atomli molekulalarda zanjir tekislikda vertikal joylashtiriladi. Bunda bosh funksional gruppa tepada joylashadi, bir tekisda bo’rtma egri chizig’i bo’rtgan tomoni bilan kuzatuvchi tomoniga qarab tasvirlanadi. Bu proyeksion formulalar standart proyeksion formulalar deb ataladi. Uglevodlar kimyosida keng qo’llanadi. 1891 yil E. Fisher tomonidan taklif qilingan.
Fazo tekisligida to’yingan birikmalar molekulalari uch o’lchamli strukturalarini tasvirlashda Nyumen formulalaridan foydalanadilar. Bunda molekula bitta maxsus tanlangan bog’ yo’nalishida, bog’ni hosil qilgan uglerod atomlari bir-birini to’sib turgan holda, bitta aylana ko’rinishida tasvirlanadi. Uglerodning bu atomlaridagi bog’lar va gruppalar tanlangan bog’da perpendikulyar holda chizma tekisligida tasvirlanadi. Aylana markazidan bir-biriga nisbatan 120 burchak ostida chiqarilgan uchta chiziq kuzatuvchi tomonidagi uglerod atomidan, aylana chegarasida tugaydigan chiziqlar orqadagi uglerod atomidan deb bilinadi. Molekulalar turli konformatsiyalar 60 ga bo’linuvchi, soat strelkasi bo’ylab hisoblanuvchi, ikki katta o’rinbosar o’rtasidagi diedral burchak- aylanish burchagi yordamida xarakterlanadi.
Stereokimyoviy nomenklatura molekulalarning fazoviy izomerlarini tuzilishini belgilash uchun ishlatiladi. Enantiomerlarni belgilashda D, L yoki R, S nomenklaturadan foydalaniladi. O’rinbosar chapda bo’lsa L, o’ngda bo’lsa D bilan belgilanadi yoki L-chapga buruvchi, D-o’ngga buruvchi (qutblangan nurni). R, S-nomenklaturada xiral markazda o’rinbosarlar kattaligiga qarab aniqlanadi. Katta atom nomerli o’rinbosarlar katta hisoblanadi. Kattalikni aniqlashda oldin “birinchi qavat” ko’riladi, agar bir xil o’rinbosarlar bo’lsa, ”ikkinchi qavat” da “birinchi qavat” ga bog’langan atomlardek atomlar topiladi va sh. k., qo’shbog’ bilan bog’langan atom nomerlari kattalikni aniqlaganda ikki marta ortadi. Kichik o’rinbosar chizma tekisligi ortida joylashtiriladi. Qolgan uch o’rinbosarlar kichrayib borishi soat strelkasi bo’ylab R, teskarisiga S bilan boshlanadi.
Sis-izomer, o’rinbosarlar qo’shbog’ yoki halqaning bir tomonida, trans-izomer turli tomonlarida joylashadi. Z, E-yuqoridagi kabi katta gruppalar qo’shbog’i yoki halqaning bir yoki turli tomonlarida joylashadi. Eritro- va treo-diastereomerlarda o’xshash yoki bir xil o’rinbosarlar proyeksion formulaning mos ravishda bir yoki qarama-qarshi tomonida joylashadi.

Xulosa
Xulosa o’rnida shuni aytish kerakki, kimyo fanining o`rganish metodlarining kimyoviy xususiyatlarini o`rganish demakdir. Kimyoviy jarayon xossalari ma’lum bo`lgan moddalardan xossalari aksariyat hollarda noma’lum bo`lgan yangi moddalarni olish demakdir. Ikkala holda ham boshlang`ich va yangidan hosil bo`lgan moddalarni to`liq harakterlash (identifikatsiya) qilish uchun ularni kimyoviy va ayniqsa hozirgi zamon fizik –kimyoviy usullar yordamida tekshrish kerak bo`ladi. Ma’lumki kimyoda “tartib – tuzilish va xossa” uchburchagining aniq bo`lishi hal qiluvchi rol o`ynaydi.
Shuning uchun “Modda tuzilishi” kursi uzoq vaqtlar davomida fizikaviy kimyo kursining boshlang`ich va eng asosiy qismlaridan biri bo`lib xisoblanib keldi. Ammo keyingi paytlarda atomlar, molekulalar, kristall va polimer moddalarga tegishli ma’lumotlarning ko`payganligi va va modda tuzilishini o`rganoishning turli –tuman usullari yaratilganligi tufayli va bu ma’lumotlar kimyoning hamma sohalarida bab –barobar ishlatilayotganligi uchun “Modda tuzilishi” alohida o`qitila boshlanadi.
Modda tuzilishi to`g`risidagi ta’g’risidagi ta’limot hozirgi zamon tariiy fanlaridan eng murakkabi deyilsa mubolag`a bo`lmasa kerak. Bu ta’limot amalda fizika fanining barcha yutuqlaridan va ulkan matematik apparatidan foydalaniladi. Har bir usul modda tuzilishini o`rganishda albatta “qurol” sifatida qo`llaniladi.
Bu usullarni sanab o`tamiz: rentgenografiya, elektronografiya, massnektrometriya, optik spektroskoniya, neytronografiya, dielkometriya, refraktrometriya, electron paramagnet remonens, yadro paramagnet rezonans va boshqalar.
Modda tuzilishi to`g`risidagi ta’limot kimyo fani bilan bir vaqtda maydonga keldi. Olimlar moddalarni faqatgina ,bir biridan farq qilish yoki tabiiy materiallar tarkibidan ajratib olish bilangina cheklanib qolmasdan ularning tarkibi, tuzilishi va xossalarini aniqlash va o`rganishga doimo katta e’tibor berib kelganlar. Olingan ma’lumotlarni umumlashtirish, o`zaro taqqoslash, moddalarning tarkibi va tuzilishiga qarab tug`dirdi. Ularning qo`llash sohalarini aniqlashda, ekologik muammolarni hal qilishda zararsizlashtirish usullarini ilmiy asosda tanlash imkoniyatini berdi.