Reja: Elektroliz uchun Faradey qonunlari Elektrolitlardagi tok zichligi uchun Om qonuni Gazlarning elektr o‘tkazuvchanligi Suyukliklarda gazlarda va plazmada elektr toki Nometall o‘tkazuvchi suyuqliklar ion o‘tkazuvchanligiga ega

Gazlarning elektr o‘tkazuvchanligi
Gazlar, metallar va elektrlitlardan farqli ravishda elektr neytral atom va molekulalardan tashkil topgan, ya’ni elektr maydon ta’sirida tartibli harakatga kela oladigan tok tashuvchi - zaryadlangan zarrachalarga ega emas. Demak, oddiy sharoitda gazlar elektr tokini o‘tkazmaydi. Agar uning molekulalarining bir qismi ionlashtirilsa, ya’ni elektron va musbat ionlarga parchalansa, gaz o‘tkazgich bo‘lib qoladi. ‘osil bo‘lgan elektronlarning bir qismi neytral molekulalarga birlashishi tufayli gazda manfiy ionlar ham xosil bo‘lishi mumkin.
Atom va molekulalar - zaryadlangan zarrachalarning barqaror sistemasidir. Shuning uchun gaz atomini (molekulasini) ionlashtirish uchun A_i ionlashtirish ishini bajarish kerak. Ionlashtirish ishi gazning kimyoviy tabiatiga va ajratib olinayotgan elektronning ionlashayotgan atom yoki molekuladagi energetik holatiga bog‘liq. Atomda valent elektronlar eng kuchsiz bog‘langan. Shuning uchun, atomdan valent elektronni ajratib olish uchun, atomning har qanday boshqa elektronini uzib olishga nisbatan eng kam ish sarflanadi. Atomdan valent elektron chetlatilgandan so‘ng va shu tarzda musbat ion xosil bo‘lganda, qolgan elektronlarning bog‘lanish mustaxkamligi ortadi. Demak, bir marta ionlashgan atomdan (bir valentli iondan) yana bitta elektronni chetlatish uchun, birinchi elektronni uzish ishiga nisbatan ancha ko‘p ish bajarish kerak bo‘ladi, ya’ni, masalan, azot (N) atomining ionlashtirish ishi 14,5 eV ga teng, uning bir valentli ionining (N⁺) esa 29,6 eV, ikki valentli ionniki (N⁺⁺) -47,4 eV va x.k.
Ionlashtirish ishini ionlashtirish potensiali orqali xarakterlash mumkin. Ionlashish potensiali deb, tezlatuvchi elektr maydonida elektron o‘z energiyasini ionlashish ishiga teng miqdorga ortirishi uchun o‘tishi kerak bo‘lgan potensiallar ayirmasiga aytiladi.
_n = A_u/e (20.17)
kelib chiqadi.
Ayirim atom va molekulalarning ionlashish potensiallari-ning qiymati 20.1-jadvalda keltirilgan.
Gazning ionlashishi turlicha tashqi ta’sirlar - kuchli qizdirish, rentgen nurlari, gamma nurlari, tez harakatlanayotgan elektronlar, ionlar, neytronlar va boshqa zarrachalar bilan gaz molekulalarini bombardimon qilish natijasida sodir bo‘lishi mumkin. Ionlashish jarayonining miqdoriy xarakateristikasi bo‘lib, gazning birlik hajmida birlik vaqt ichida hosil bo‘ladigan qarama-qarshi ishorali zaryadlangan zarrachalar juftining soniga teng bo‘lgan ionlashish intensivligi xizmat qiladi.
20.1- jadval.

Atomlar	N	Ne	O	N	Ne	Cl	Na	Hg	K	Ar
n, V	13,6	24,6	13,6	14,5	21,6	13,0	5,14	10,4	4,34	15,8
Molekulalar	N2	O2	N2O	N2	NJ2	Cl2	CO2	SO	HCl	NO
n, V	15,4	12,2	12,6	15,6	12,3	11,3	13,8	14,0	12,6	9,2

Tabiiy sharoitlarda gaz kosmik va radioaktiv nurlanishlar ta’siriga uchraydi. Shuning uchun, aniq gapirsak, hech qachon gazning o‘tkazuvchanligi nolga teng emas: agar barcha tashqi tabiiy ionizatorlardan gazni maxsus ximoyalash choralari ko‘rilmagan bo‘lsa, unda har doim zaryadlangan erkin zarrachalar bo‘ladi. Ammo, kosmik nurlar va yer qarida taqsimlangan radioaktiv elementlarning yemirilishi ta’sirida gazlarning ionlashish intensivligi juda kichik. Shu sababli tabiy sharoitda gazlarning o‘tkazuvchanligi nolga teng bo‘lmasada, juda kichik.

Yetarlicha kuchli elektr maydonlarida gazlarda sezilarli o‘tkazuvchanlikning paydo bo‘lishiga, ularda juda oz miqdorda bo‘lgan erkin elektron va ionlarning muhim rolp o‘ynashi quyida ko‘rsatilgan.
Tez harakatlanayotgan elektronlar, ionlar va boshqa zarrachalar ta’sirida, zarbali ionlashish deb nom olgan, gazlarning ionlanish jarayonini mufasalroq ko‘rib chiqamiz. Soddalik uchun gazni bir atomli deb hisoblaymiz. Gazning neytral atomi bilan to‘qnashganda zarrracha unga o‘z energiyasining bir qismini beradi. Tajribalarning ko‘rsatishicha, agar zarrachaning kinetik energiyasi nisbatan kichik bo‘lsa, uning atom bilan to‘qnashuvi elastik bo‘ladi. Bunda atomga berilgan energiya uni ionlash uchun yetarli emas. Bunday zarrachalar bilan gaz atomlarini bombardimon qilish faqat gazni isitadi. Yetarlicha katta kinetik energiyali zarrachalarning gaz atomlari bilan to‘qnashuvi mutlaqo boshqacha sodir bo‘ladi. Tajribalarning ko‘rsatishicha, bu holda urilish noelastik bo‘lib qoladi va gaz atomlarini qo‘zg‘atadi, ya’ni atom normal energetik holatdan yuqori energetik holatga o‘tadi yoki, hatto atom ionlashadi. Gaz atomini zarbali ionlashishi uchun zarracha ega bo‘lishi kerak bo‘lgan minimal kinetik energiyaning miqdorini baholaymiz. Molekulalarning issiqlik harakat tezligi ionlashtiruvchi zarrachaning tezligidan bir necha marta kichik. Shuning uchun, to‘qnashishgacha atomni qo‘zg‘almas deb hisoblash mumkin. Ionlashtiruvchi zarrachaning v tezligi yorug‘likning vakuumdagi tezligidan ko‘p marta kichik, zarrachaning massasi m ga teng deb, va zarrachaning atom bilan noelastik to‘qnashishiga (5.2) impulps saqlanish qonuni tatbiq etib quyidagini olamiz:
mv = (m + M) u (20.18)
bu yerda M - atom massasi; u - atom va zarrachaning to‘qnashishlaridan keyingi tezligi. Bunda atomdan urib chiqarilgan elektronning tezligi ham taxminan u ga teng deb hisoblandi. Zarrachaning boshlang‘ich kinetik energiyasi A_u ionlashtirish ishiga va to‘qnashishdan keyingi u tezliklarga mos atom hamda zarrachaga kinetik energiya berishga sarflanadi:
(20.19)
(20.19) ga (20.18) dan u ni qo‘yyamiz:
(20.20)
Shunday qilib, gaz atomining zarbali ionlashni sodir etish uchun kerak bo‘lgan zarrachaning minimal kinetik energiyasi A_u ionlash ishidan kam bo‘lishi mumkin emas va atom massasiga nisbatan zarrachaning massasi qancha kichik bo‘lsa u shunchalar A_u ga yaqin bo‘ladi. ‘ar qanday ionga qaraganda elektron uchun bu energiya kam bo‘ladi. Bir xil tezlatuvchi elektr maydonida elektron va bir valentli ion bir xil kinetik energiyaga ega bo‘ladi W_k=e. Shuning uchun zarbali ionlashtirishni sodir etish uchun ionlar elektronlarga nisbatan katta potensiallar ayirmasini bosib o‘tishlari kerak. Atomni qo‘zg‘atish uchun kerak bo‘lgan energiya ionlashtirish ishidan kichik. Bundan kelib chiqadiki, zarrachalarning energiyasi (20.20) formuladan olinadigan qiymatdan kam bo‘lgan holda ham, zarrachalar atomlar bilan noelastik to‘qnashishlari mumkin. Ikki yoki ko‘p atomli molekulalar bilan zarrachalarning to‘qnashish jarayonining qiyofasi, ko‘rib chiqilgan bir atomli gaznikiga o‘xshash. Ammo ikki atomli va ancha murakkab molekulalarning qo‘zg‘alishi, nafaqat elektronlarning, balki molekulaning aylanma va tebranma harakat energiyalarining ortishidan ham iborat bo‘lishi mumkin.
Gaz hajmida ionlanish bilan bir vaqtning o‘zida, teskari jarayon - elektron va ionlarning neytron zarrachalarga - atom va molekulalarga rekombinatsiyalanishi ham ro‘y beradi.
Rekombinatsiya jarayonini namoyish etuvchi tajribani ko‘rib chiqamiz (20.3-rasm).

20.3-расм.


Tajriba. Bir xil elektroskoplarga ulangan ostki qismi kengayib boruvchi A shisha idishga, V, S va D elektrodlar kavsharlangan. Elektrskoplar, yaproqchalari bir xil burchakka ochiladigan qilib, zaryadlangan (20.3,a-rasm). Keyin A silindr ostiga gaz gorelkasi qo‘yiladi, uning alangansida havo ionlashadi. A silindrda ionlashgan issiq havo oqimi yuqoriga ko‘tariladi. Bunda elektroskopning b yaproqchalari tezda tushadi, elektroskopning s yaproqchalari ancha sekin tushadi, elektroskonning d yaproqchalarini og‘ishi umuman o‘zgarmaydi (20.3,b-rasm). Tajriba, ionlarning S va D elektrodlar satxiga ko‘tarilishiga kerak bo‘lgan vaqt ichida, rekombinatsiya jarayoni tufayli, issitilgan havoning elektr o‘tkazuvchanligi asta-sekin kamayishini ko‘rsatadi.


Adabiyotlar:
1. I.V.Savelev «Umumiy fizika kursi», t. I, II, II, T.Ukituvchi, 1970-80 yillar.
2. R.I.Grabovskiy «Fizika kursi», T.Ukituvchi, 1973.
3. O.Axmadjonov «Fizika kursi. Mexanika va molekulyar fizika», T.Ukituvchi, 1981.
4. O.Axmadjonov «Fizika kursi. Elektr va magnetizm», T.Ukituvchi, 1981.
5. O.Axmadjonov «Fizika kursi. Optika, atom va yadro fizikasi», T.Ukituvchi, 1983.
6. S.P.Korolev «Fizika kursi.», T.Ukituvchi, 1985.