S kurbaniyazov, R. Q. Turniyazov

5.4. Qattiq jismning xossalari
Hozirga vaqtda qattiq jism fizikasi juda keng amaliy qo’llaniladigan soha bo’lib, fanning muhim bo’limlaridan biridir. U materialshunoslik, yarim o’tkazgichlar, pyezoelektriklar, segnetoelektriklar, magnit materiallar, qimmatbaho sun’iy toshlar (olmos, rubin va boshqalar), optik kristallar (shu jumladan, lyuminoflar) va boshqalarni ishlab chiqarish asosini tashkil etadi.
Qattiq jism fizikasi predmetining vazifasi, qattiq jismlarning tarkibini, ularning atom-elektron tuzilishini o’rganish va birinchi navbatda kristall materiallarning turli fizik xossalari orasida bog’lanish o’rnatishdan iboratdir.
Ma’lumki, qattiq jismlarning qo’llanish sohasi ularning original xossalariga ko’ra juda keng. Ulardan biri qattiq jismlarning o’z shakli va o’lchamlarini saqlashidir. Qattiq jismlar o’z fizik xossalari jihatidan bir-biridan juda katta farq qiluvchi ikki guruh: kristall va amorf jismlarga bo’linadi. Qattiq jismlarning katta qismi kristall tuzlishga, ya’ni atom va molekulalarning geometrik jihatdan to’g’ri va tartib bilan joylashishga ega bo’ladi. Bu zarrachalar o’z muvozanat holati atrofida uzluksiz tebranma harakat qiladi. Harorat ko’tarilishi bilan tebranishlar amplitudasi oshadi va tebranishlar garmonik xususiyatini yo’qotadi. Jismning umumiy strukturasida zarrachalarning joylashishini ifodalovchi nuqtalar to’plamiga fazoviy (kristallik) panjara, nuqtalarning o’zlariga esa panjara tugunlari deyiladi. Eng oddiy fazoviy panjaraga misol qilib NaCl osh tuzining kristall panjarasini ko’rsatish mumkin. Uning a qirrali elementar yacheykasi kubning uchlarida joylashgan natriyning musbat ionlari va xlorning manfiy ionlaridan tuzilgan (62 va 63-rasmlar).
Kristall panjarada tugunlarning to’g’ri holda joylashganligini to’g’ri chiziq bo’ylab kuzatish mumkin va unga zarrachalar joylashishida uzoq tartib deb ataladi. Butun kristallni uchala yo’nalish bo’ylab, elementar kristall yacheyka deb ataluvchi bir xil elementar strukturani ko’p marta takrorlash orqali hosil qilish mumkin. Kristall yacheykaning a, b va c qirralarining uzunligini kristallning identivlik davri deyiladi (62-rasm).

Kristall panjara qanday zarrachalardan tashkil topganligiga qarab panjaralar to’rtta asosiy: ion, atom, molekulyar va metall guruhlarga bo’linadi. Ion kristallarning panjarasi tugunlarida har xil ishorali ionlar joylashgan bo’ladi. Har xil ionlar elektrostatik tortishish kuchlari bilan bog’langan
Ion kristallarga misol tariqasida osh tuzini ko’rsatish mumkin. Atom kristallarning panjarasi tugunlarida neytral atomlar joylashgan bo’ladi. Bu atomlar panjara tugunlarida kimyoviy (valent) bog’lanish tufayli ushlab turiladi. Har xil atomlardagi qarama-qarshi spin yo’nalishga ega bo’lgan ikkita elektron bitta orbitada juftlik hosil qiladi va shunday qilib yadrolarni tortishish kuchi bilan bog’lab turadi. Atom kristallarning namoyondasi sifatida olmos va grafit hisoblanadi.
Molekulyar panjara uning tugunlarida elektr kuchlar bilan tutilib turuvchi qutbli molekulalardan tuzilgan. Ko’pchilik organik birikmalar (rezina, parafin, naftalin, yod va boshqalar) molekulyar kristall panjaraga ega. Metall panjara erkin elektronlar bilan qurshab olingan metallning musbat ionlaridan tashkil topgan. Fe, Cu, Ni va boshqalar shunday metallar sirasiga kiradi. Ko’pgina qattiq moddalar polikristall tuzilishga ega. Polikristall - bir-biriga nisbatan tartibsiz joylashgan juda ko’p mayda kristallchalardan tashkil topgan. Bunday jismlar izotrop bo’ladi. Eritma yoki aralashmadan maxsus kristallanish sharoiti yaratib katta yaxlit kristallar-monokristallar olish mumkin.
Monokristall-hamma zarrachalari bitta umumiy fazoviy panjaraga joylashgan jismdir. Bunday jismlar anizatrop xususiyatga ega bo’ladi. Kristall jismlarning xarakterli xossasi ularning anizatrop, ya’ni har xil yo’nalishlar bo’ylab ayrim fizik xossalari-mustahkamligi, issiqlik o’tkazuvchanligi, elektr o’tkazuvchanligi, optik xossalari va boshqalarning har xil bo’lishidir. Bunday holat bo’lishiga sabab shuki, fazoviy panjaradagi atomlar, ionlar va molekulalarning bir xil uzunlikdagi kesmalariga har xil sondagi strukturaviy elementlar to’g’ri kelishidir. Ular ushbu yo’nalishlarga nisbatan har xil fazoviy oriyentatsiyaga ega bo’ladi.
Qattiq jismlarning muhim geometrik xossalaridan biri simmetriyadir. Simmetriya deganda, qattiq jismlar harakatlanganda yoki uning nuqtalari ustida tasavvur qilish mumkin operatsiyalar o’tkazganda o’z-o’zining ustiga tushish qobiliyatiga aytiladi. Qancha ko’p sondagi usullar bilan o’z-o’zining ustiga tushirilsa, qatiq jism shuncha yuqori simmetriyaga ega bo’ladi. Masalan, doiraviy silindr o’z o’qi atrofida har qanday burchakda o’z-o’zining ustiga tushadi. Shar silindrga nisbatan ko’proq simmetriyaga ega.
Har qanday kristall panjara eng muhimi translyatsion simmetriyaga ega, ya’ni identirlik davriga ko’chirilganda (translyatsiya qilinganda) o’z-o’zining ustiga tushadi. Agar kristall panjara biror o’q atrofida burchakka burilganda o’z-o’zining ustiga tushsa, bu o’qqa n-tartibdagi simmetriya o’qi deyiladi.
Qattiq jismlarning bir qismi (shisha, smola, plastmassa va boshqalar) amorf tuzilishga ega, ularda suyuqliklardagi kabi molekulalar joylashishida yaqin tartib saqlanadi. Bunday jismlarning fizik xossalari suyuqlik va gazlarning xossalariga hamma yo’nalishlar bo’ylab o’xshash bo’ladi, ya’ni amorf jismlar izotopdir. Ular go’yo yuqori yopishqoqlikka ega o’ta sovutilgan suyuqlik sifatida qaraladi. Amorf jismlarda kuchsiz yuzaga keluvchi oquvchanlik xossasini kuzatish mumkin.
Agar kristall va amorf jismlarning erish va qotish jarayoni kuzatilsa, kristall jismlarda ikki xil faza-qattiq va suyuq holatlari orasida o’zgarmaydigan harorat, ya’ni erish haroratiga ega bo’ladi. Amorf jismlarda esa qizdirish vaqtida asta-sekin yumshash yuz beradi, ularda qattiq fazadan suyuq fazaga o’tishga mos aniq harorat yo’q.