O„zbekiston respublikasi oliy va o„rta maxsus ta`lim
Download 4.15 Mb. Pdf ko'rish
|
Физик ва коллид химия. Дарслик
Fanning vazifalari. Fizik va kolloid kimyoning qonunlari va tushunchalariga
asoslanib, jarayon va o„zgarishlarni o„rganishda kompleks fizik–kimyoviy yondoshish; kimyo va fizika fanlaridan olgan bilimlarni umumlashtirish, keyingi kurslarda o„z mutaxassisligi bo„yicha o„rganidan fanlarni o„zlashtirish uchun nazariy asoslarni shakllantirish; texnika fanlari bakalavrlari sanoatda boradigan kimyoviy jarayonlarning moxiyatini tushungan xolda, ongli ravishda va optimal sharoitda olib borishga qo„llanma bera oladigan nazariy ilm berish; fizik kimyoviy tadqiqot o„tkazish va olingan natijalarni mohiyatini tushuna olish imkoniyatlari bilan tanishtirish. 1.2. Hozirgi zamon fizik va kolloid kimyosining ahamiyati. “Fizik va kolloid kimyo” fanini o„zlashtirish jarayonida kimyoviy termodinamikaning tushunchalari va qonunlari, kimyoviy potensial va sistema muvozanatining umumiy shartlari, fazalar muvozanati va eritmalarning xossalari, elektrokimyoviy jarayonlar, kimyoviy kinetika hamda kataliz, sirt hodisalari va dispers sistemalar haqida bilimlarga ega bo„linadi. Modda va molekula tuzilishining hozirgi zamon nazariyasini, termodinamik funksiyalar va ularning ahamiyatini, kimyoviy va fazalar muvozanatini, eritmalarning xossalarini, kimyoviy kinetika nazariyasini, dispers sitemalarning klassifikasiyasini, molekulyar-kinetik va optik xossalarini, sirt hodisalari termodinamikasini, qo„sh elektr qavat hosil bo„lish mexanizmi va tuzilishini, elektrokinetik hodisalarni, dispers sistema barqarorligining termodinamik va kinetik omillarini, suyuq hamda gaz dispersimon muhitli sistemalarni o„rganiladi. Shuningdek modda tuzilishini 26 aniqlash usullarini, eritmalarning termodinamik xossalarini, noelektrolit va elektrolit eritmalarining xossalarini, dispers sistemalarning olinishi va tozalashni, gaz va eritmalarning qattiq modda sirtidagi va eritma yuzasidagi adsorbsiyasini, yuqori molekulyar birikmalarning eritmalarini tadqiq etish bo„yicha ham bilimlar beriladi. Fizik va kolloid kimyoni o„zlashtirish va tushuntirish uchun talabalar fizika va matematika hamda kimyoning hamma bo„limlaridan – noorganik, organik, analitik kimyolardan dastur bo„yicha bilimlarni o„zlashtirgan bo„lishlari lozim. Ushbu fanning qonuniyatlari umumiy kimyoviy texnologiya asoslari, polimerlar fizikasi va kimyosi, charm-mo„ynaga ishlov berish texnologiyasi va mutaxassislik fanlarini o„rganish uchun zamin bo„lib hizmat qiladi. “Fizik va kolloid kimyo” fani bo„lg„usi mutaxassislarni ishlab chiqarishda mustaqil ishlash, texnologik jarayonlarning borish imkoniyatlari, sharoitlari va bu sharoitlarni qanday o„zgartirilganda jarayon kerakli tomonga borishini aniqlashga yordam beradi. Texnologik jarayonlarni boshqarish va maxsulotlar sifatini nazorat qilishda fizik va kolloid kimyoning uslublaridan foydalanish kerak bo„ladi. Hozirgi sharoitda korxonalarni fizik–kimyo laboratoriyalarisiz tasavvur qilib bo„lmaydi, chunki bu laboratoriyalarda jarayonlarni nazorat qilish, ularni borish– bormasligini bilish, jarayon qanday yo„nalishda boradi, reaksiya unumi qanday bo„ladi kabi savollarga fizik va kolloid kimyo fanidan javob topish mumkin. 1.3. Fizik va kolloid kimyoning bo„limlari. Fizik va kolloid kimyoning mazmun va mohiyatidan kelib chiqqan xolda bir necha bo„limlarga bo„lib o„rganiladi. Fizik kimyoni beshta bo„limga ajratish qabul qilingan: molekula va moddalar tuzilishi; kimyoviy termodinamika; eritmalar haqida ta`limot; elektrokimyoviy jarayonlar; kimyoviy kinetika va kataliz. Kolloid kimyoning bo„limlari: dispers sistemalar va sirt hodisalarning asosiy tushunchalari, sinflanishi va olinishi; dispers sistemalarning molekulyar-kinetik va optik xossalari; sirt hodisalar va adsorbtsiya; dispers sistemalarning elektrokinetik xossalari va barqarorligi; 27 dispers sistemalarning ayrim vakillari, yuqori molekulyar birikmalarning eritmalari. Bo„limlar bir necha mavzularni o„z ichiga olishi bilan birga o„z uslub va usullariga ega. Har bir bo„lim bo„yicha fizki va kolloid kimyoning asoslarini, qonuniyatlarini o„rganishga bag„ishlangan nazariy mashg„ulotlar va bu qonuniyatlarni amalda qo„llash va ulardan foydalanish ko„nikmalarin shakllantirishga qaratilgan laboratoriya ishlari rejalashtirilgan. Nazorat savollari . 1. Fizik va kolloid kimyoning ob`ekti nima? 2. Fizik va kolloid kimyoning predmeti nima? 3. Fizik va kolloid kimyoning boshqa fanlar bilan bog„liqligi. 4. Fizik va kolloid kimyo fanining qanday bo„limlari mavjud? 5. Fanning qanday tadqiqot uslublari mavjud? 6. Fizik va kolloid kimyo uslublarini ilmiy tadqiqot ishlaridagi o„rni. 7. Fanning ishlab chiqarish texnologiyasidagi ahamiyati nimadan iborat? 2. Modda tuzilishi 2.1. Atom tuzilishining kvant-mexanik taxlili. 2.2. Molekula tuzilishi va kimyoviy bog„larning kvant-mexanik taxlili. 2.3. Kimyoviy bog„ning xossalari. 2.4. Modda tuzilishini aniqlash usullari: refraksiya va paraxor. 2.5. Spektroskopiya usullari. 2.1. Atom tuzilishining kvant-mexanik taxlili. Molekulalarni va moddalarni tashkil etuvchi atomlarning tarkibi, o„lchamlari, xossalari turlicha. Lekin barcha atomlarning o„xshash jihatlari ham bor. Atomlar kimyoviy hodisalarda bo„linmasdan qoladigan eng kichik zarracha, atomdan kattaroq zarrachalar kimyoviy jarayonlarda saqlanmaydi, atomlargacha bo„linadi. Atomlar to„plami moddani hosil qiladi. Atom va molekula tuzilishining zamonaviy nazariyasi elektron va boshqa mikrozarrachalarning harakatini ifodalovchi kvant mexanikasi qonunlariga asoslangan. Ular oddiy ko„z yoki mikroskop bilan ko„rinadigan zarrachalarning harakatini belgilovchi klassik mexanika qonunlaridan keskin farq qiladi. 28 Kvant mexanikada barcha mikroob`ektlar ikki xil tabiatga ega deb hisoblanadi – ular zarracha sifatida va to„lqin sifatida bir vaqtda ham korpulyar, ham to„lqin xossalarni namoyon qiladi. Birinchi marotaba ikki yoqlama xossa yorug„lik nurlari uchun aniqlangan, keyinchalik barcha moddiy mikrozarrachalar shunday xossaga ega ekanligi ma‟lum bo„lgan. Kvant mexanik nazariya borliqni anglash, modellashtirishning mutlaqo yangicha yondoshividir. Bu nazariya moddiy olamni atom va molekula darajasida tushunish, tasvirlash, uning o„zgarishlarini bilish uchun eng yaxshi asos bo„ladi. Bu nazariya ko„plab tajribalar natijasida ta‟riflangan postulatlar shaklida ifodalanadi. Asosiy postulatlar quyidagichadir 1 : to„lqin xossalariga ega bo„lgan elektronlarning harakati to„lqin funksiyasi deb nomlanuvchi matematik ifoda orqali talqin etilishi mumkin; to„lqin funksiyasi sistema haqidagi ma‟lumotni o„zida saqlaydi; to„lqin funksiyasi ihtiyoriy matematik funksiya emas, ma‟lum bir sodda shartlarni qanoatlantiradi. Masalan ular uzluksiz bo„lishi kerak; to„lqin funksiyasining eng muhim sharti Shredingerning nostatsionar tenglamasini qanoatlantirishidir. Vaqtni to„lqin funksiyasidan ajratib, Shredinger tenglamasi vaqtga bog„liq emas deb qabul qilinadi; real sistemalarga shunday shartlarning qabul qilinishi to„lqin funksiyasi sistema to„g„risida tajriba bilan mos keluvchi ma‟lumotlarni olish imkonini beradi. Kvant mexanikasida moddiy zarrachaning harakati to„lqin xossa sifatida to„lqin uzunligi, amplitudasi, chastotasi va uning massasi, harakatlanish tezligi bilan bog„liqligi ifodalanadi (2.1-rasm). 2.1-rasm. Mikrozarracha to„lqini: – to„lqin uzunligi (nm), l – to„lqin amplitudasi (nm), – tebranishlar chastotasi (sm -1 , 1 sm dagi to„lqinlar soni). 1 David W. Ball. Physical Chemistry. Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, 2011. P. 273. 29 To„lqin jarayoni uchun quyidagi ifoda amal qiladi: bu yerda – to„lqin uzunligi; – mikrozarrachaning massasi va harakatlanish tezligi; h – Plank doimiysi; = 6,63· 10 -34 J·s. To„dqin uzunligi λ tebranishlar chastotasi ν bilan quyidagi munosabat orqali bog„langan: bu yerda c – yorug„lik tezligi; c = 3· 10 8 m/s. (2.2) tenglikka asosan, to„lqin uzunligi qancha kichik bo„lsa, tebranishlar chastotasi shuncha katta bo„ladi. Atomlar qandaydir energiyaga ega va harakatlanishi natijasida energetik o„zgarishlar sodir bo„ladi deb hisoblanadi. 1900 yilda Μ.Plank atomlar tomonidan energiya uzluksiz emas, balki juda kichik ko„rinmas ulushlar (porsiyalar) – kvantlar tarzida tarqaladi degan fikrni aytdi. Kvant kattaligi nurlanayotgan yorug„likning tebranishlar chastotasiga bog„liq: bu yerda E – kvant energiyasi. Shunday qilib, mikrozarrachaning energiyasi hν kattalikka karrali tarzda o„zgaradi. Kvant mexanikasida mikrozarrachalarning harakatlanish qonuniyatlari Shredinger tenglamasi orqali ifodalanadi. U esa xususiy ko„paytuvchilarning differensial tenglamasidir. Shredinger tenglamasining yechimi murakkab matematik masala bo„lib, to„lqin funksiyasi Ψ va energiya qiymati E ni topishga qaratilgan. Shredinger tenglamasi kvant mexanikasining eng muhim g„oyalaridan biridir, chunki u sistemaning eng muhim xossasi bo„lmish energiyaga bag„ishlangan. Atom yoki molekulyar sistemadagi energiya o„zgarishini aniqlash orqali kvant mexanikasi makroolam energiyasining o„zgarishini baholay olishi kerak. Shredinger tenglamasi sistema to„liq energiyasi ko„rsatuvchi Gamilton tenglamasiga asoslangan 2 : bu yerda: – kinetik energiya, – potensial energiya. Klasssik mexanikada kinetik energiya, harakatlanish energiyasi chiziqli impuls orqali ifodalanadi: 2 David W. Ball. Physical Chemistry. Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, 2011. P. 285, 286. 30 Biroq, Shredinger to„lqin funksiyasiga ta‟sir etuvchi kattaliklar orqali gamilton funksiyasiga o„zgartirish kiritdi. Potensial energiya sistema holatining funksiyasi (x) ekanligini hisobga olib impuls operatorini quyidagicha yozdi: ̂ Shredinger to„liq energiya ifodasiga Gamilton operatori ̂ deb nomlangan qo„yidagi kattalikni kiritdi: ̂ ̂ (2.5) tenglamadagi ̂ to„lqin funksiyasi Ψ ga ta‟sir etadi, sistema to„liq energiyasi E ning qiymati quyidagicha aniqlanadi: * ̂ + (2.6) tenglama kvant mexanikasidagi juda muhim tenglama bo„lib, Shredinger tenglamasi deb nomlanadi. To„lqin funksiyasi uchun ma‟lum bir cheklovchi shartlar qabul qilingan bo„lsa ham, uni aniq kattaliklarga bog„liqligini ifodalaydigan tenglama hosil qilindi. Ridberg, Balmer va Bor tomonidan eng sodda vodorod atomi uchun Shridenger tenglamasining echimi topilgan. Undan boshqa atomlar uchun Shredinger tenglamasini yechimi murakkab matematik hisoblashlarni talab etadi. Atom musbat zarayadlangan yadro va manfiy zaryadlangan elektronlardan iborat elektroneytral zarracha (2.2-rasm). Yadro atrofida Download 4.15 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling