Qattiq jism

Qattiq jism — moddaning şakli turğun agregat holati. Bu holatda modda atomlarining issiqlik harakati ularning muvozanat vaziyatlari atrofida kiçik tebranişlaridan iborat böladi. Kristall va amorf Q j.lar mavjud. Kristallarda atomlarning muvozanat vaziyatlari fazoda davriy joylaşadi. Amorf jismlard a atomlar tartibsiz joylaşgan nuqtalar atrofida tebranadi. Q.j.ning turğun (eng kiçik içki energiyali) holati kristall holatdir. Termodinamik nuqtai nazardan amorf jism metaturğun holatda böladi va vaqt ötişi bilan kristallanişi kerak. Tabiatdagi barça moddalar (suyuq geliydan taşqari) atm. bosimida va T>0 K trada qotadi. Q.j. xossalarini uning atommolekulyar tuzilişini va zarralari harakatini bilgan holda tuşuntiriş mumkin. Qj.ning makroskopik xususiyatlari haqidagi ma'lumotlarni töplaş va tartiblaştiriş 17-asrdan boşlangan. Q.j.ga mexanik kuç, yoruğlik, elektr va magnit maydon va h.k.ning ta'sirini ifodalovçi bir qator empirik qonunlar oçildi: Guk qonuni (1660), Dyulong va Pti qonuni (1918), Om qonuni (1826), Videman — Frans qonuni (1835) va boşqalar Q.j. atomlar, molekulalar va ionlardan tuziladi. Q.j.ning tuzilişi atomlar orasidagi ta'sir kuçiga boğliq. Bir xil atomlarning özi turli strukturalarni hosil qilişi mumkin (kul rang va oq qalay, grafit va olmos va h.k.). Taşqi bosim yordamida atomlararo masofani özgartirib, Q.j.ning kristall tuzilişini va xossalarini tubdan özgartiriş mumkin. Köpgina yarimötkazgiçlar bosim ostida metall holatga ötadi (oltingugurt 8 120000 atm. bosimi ostida metallga aylanadi). Taşqi bosim tufayli 1 atomga töğri keladigan hajm atomning odatdagi hajmidan kiçik bölib qolganda atomlar öz indivialligini yöqotadi va modsa öta siqilgan elektronyadroviy plazmaga aylanadi. Moddaning bunday holatini örganiş, xususan, yulduzlarning strukturasini tuşuniş uçun juda muhim. Q.j.ning tuzilişi va xossalarining özgarişi (fazaviy ötişlar), t-ra özgarganda, magnit maydon ta'sirida va boşqalar taşqi ta'sirlar natijasida ham yuz berişi mumkin.

Boğlanişlarning turi böyiça Q.j. bir-biridan elektronlarning fazoviy taqsimoti bilan farq qiladigan 5 sinfga ajraladi: 1) ionli kristallarda (№C1, KC1 va boşqalar) ionlar orasida asosan elektrostatik tortişiş kuçlari ta'sir etadi; 2) kovalent boğlanişli kristallarda (olmos, Oye, 81) qöşni atomlarning valent elektronlari umumiylaşgan böladi. Kristall ulkan molekulaga öxşaydi; 3) köpçilik metallarda boğlaniş energiyasi harakatlanayotgan elektronlarning ion asos bilan özaro ta'siri tufayli hosil böladi (metall boğlaniş); 4) molekulyar kristallarda molekulalar ularning dinamik qutblanişi tufayli paydo böladigan zaif elektrostatik kuçlar (VanderVaals kuçlari) yordamida boğlanadi; 5) vodorod boğlanişli kristallarda vodorodning har bir atomi tortişiş kuçlari yordamida bir vaqgning özvda 2 ta boşqa atom bilan boğlanadi. Boğlanişlar turi böyiça tasnif şartli bölib, köpgina moddalarda turli boğlanişlarning kombinatsiyasi kuzatiladi.

Q.j.dagi atomlar orasidagi ta'sir kuçlari turlituman bölişiga qaramay, elektrostatik tortişiş va itarişiş ularning manbai bölib xizmat qiladi. Atom va molekulalardan turğun Q.j.ning hosil bölişi tortişiş kuçlari ~108 sm masofalarda itarişiş kuçlari bilan muvozanatlaşişini körsatadi. Ba'zi hollarda atomlarni qattiq şarçalar deb qaraş va ularni atom radiuslari bilan ifodalaş mumkin.

Barça Q.j. yetarliça yuqori trada eriydi yoki buğlanadi. Bundan faqat qattiq geliy mustasno: u (bosim ostida) t-ra pasayganda eriydi. Eriş jarayonida jismga berilgan issiqlik atomlararo boğlanişlarni uzişga sarflanadi. Turli tabiatli Qj.ning eriş tralari T turliça (mas, mol. vodorodniki — e 259,1°, volframniki 3410±20°, grafitniki 4000° dan yuqori).

Q.j.ning mexanik xususiyatlari u tuzilgan zarralar orasidagi boğlaniş kuçlari bilan aniqdanadi. Bu kuçlarning turlituman bölişi mexanik xususiyatlarning ham turliça bölişiga olib keladi: ba'zi bir Q.j. plastik, boşqalari mört. Odatda, metallar dielektriklarga nisbatan plastikroq böladi. t-ra qötarilişi bilan odatda plastiklik ortadi. Unça katta bölmagan kuçlanişlarda barça Q.j.da elastik deformatsiya kuzatiladi. Kristallarning mustahkamligi atomlar orasidagi boğlaniş kuçlariga muvofiq kelmaydi. 1922 yilda A.F. Ioffe real kristallarning mustahkamligi pastligini ularning sirtidagi makroskopik defektlarning ta'siri deb tuşuntirdi (Ioffe effekti). 1933 yilda J. Teylor, E. Orovan (AQŞ) va M. Polyani (Buyuk Britaniya) dislokatsiyaşr tuşunçasini ta'rifladi. Katta mexanik kuçlanişlar ostida kristall özini qanday tutişi dislokatsiya va kristall panjaraning boşqa çiziqli defektlari boryöqligiga boğliq. Q.j.ning plastikligi köp hollarda dislokatsiyalarga, mexanik xususiyatlari unga nuqsonlarni kirituvçi yoki yöqotuvçi işlov berişga boğliq böladi. 1926 yilda Ya.I. Frenkel real kristallda panjaraning nuqtaviy defeqtlari (vakansiyalar, tugunlararo atomlar) bölişiga e'tiborni jalb etdi va ularning Q.j.dagi diffuziya jarayonlaridagi rolini körsatdi.

Q.j.dagi atomlar va ionlar harakatining tebraniş xarakteriga ega bölişi eriş t-rasi T gaça saqlanadi.

3 Hatto T=T da ham atomlarning tebra-

e niş amplitudasi atomlararo masofalardan ança kiçik böladi, eriş esa T>T aa

z suyuqlikning termodinamik potensiali Q.j. nikidan kiçik bölişi tufaylidir.

Kristall panjara dinamikasining nazariyasi 20-asr boşida işlab çiqildi. U kvant nazariyasini hisobga oladi. Kristall panjara atomlari tebranma harakatining kvantlanişi fonon tuşunçasiga olib keldi (I.Ye. Tamm, 1929) va Q.j. issiqlik xossalarini kvazizarralar — fononlar — gazi xossalari sifatida tavsiflaş imkonini berdi.

Elektron kaşf etilişi bilan Q.j.ning elektron nazariyasi rivojlana boşladi. Nemis fizigi P.Drude (1900) quyidagi farazni ilgari surdi: metallardagi valent elektronlar atomlar bilan boğlanmagan bölib, kristall panjarani töldiruvçi erkin elektronlar gazini hosil qiladi va odatdagi siyraklaşgan gazga öxşab, Bolsman taksimotita böysunadi. Bu modelni golland fizigi X.A. Lorents rivojlantirdi. Bu nazariya metallarning bir qança xossalarini tuşuntirib berdi. Biroq uning asosida hisoblab topilgan issiqlik siğimidagi elektronlarning hissasi tajribadan keskin farq qildi. Metallardagi elektron gazni tavsiflaşda kvant mexanika va kvant statistika uslublari (Fermi — Dirak taqsimoti)ni qöllaş (1927—28, nemis fizigi A. Zommerfeld; Ya. I. Frenkel) Q. j.dagi kinetik hodisalar (elektr va issiqlik ötkazuvçanlik, galvanomagnit hodisalar va boşqalar)ning kvant nazariyasini rivojlantiriş uçun asos yaratdi. T=0 da metalldagi elektronlarning ma'lum bir maksimal sath (Fermi energiyasi) gaça bölgan barça energiya sathlari tölgan böladi. t-ra ortganda elektronlarning ozgina qismigina bu sathsan yuqoriroq sathlarga ötadi. Bu hol A. Zommerfeldga (1927) metallar issiqlik siğimiga elektronlarning hissasi kiçik bölişini tuşuntiriş imkonini berdi. Kristall panjara davriy maydonining elektronlar xarakatiga ta'siriga kvant mexanika nuqtai nazaridan qaraş elektronning kristalldagi harakatini tuşuntirişga va Q.j.ning zamonaviy nazariyasi asosi bölgan zonalar nazariyasiga olib keldi.

1931 yilda ingliz fizigi A. Vilson turli elektr xossalarga ega bölgan Q.j.larning mavjud bölişi energetik zonalarning T=0 da elektronlar bilan töliş xarakteriga boğliq bölişini körsatdi. Agar hamma zonalar elektronlar bilan tölgan yoki böş bölsa, bunday jismlar elektr tokini ötkazmaydi, ya'ni dielektrik, elektronlarga qisman tölgan zonalarga ega Q.j. metall böladi. Yarimötkazgiçlar dielektriklardan şu bilan farq qiladiki, ularning oxirgi tölgan (valent) zonasi bilan birinçi böş zonasi (ötkazuvçanlik zonasi) orasidagi taqiqlangan zonaning kengligi kiçik böladi. Kristallarda defekt yoki aralaşmaning bölişi taqiqlangan zonada qöşimça energetik sathlarning paydo bölişiga olib keladi. Valent zonasi va ötkazuvçanlik zonasi juda kam tutaşgan Q.j. yarimmetallar deb ataladi. Tirqişsiz yarimötkazgiçlar ham böladi; ularning ötkazuvçanlik zonasi valent zonaga tegib turadi. Metallarda Fermi sathi taqiqlanmagan zonada, yarimötkazgiçlarda Fermi sathi taqiqlangan zonada joylaşadi. Tirqişsiz yarimötkazgiçlarda

Fermi sathi valent zonasini ötkazuvçanlik zonasidan ajratuvçi çegara bilan mos tuşadi. Elektron ötkazuvçanlik zonasiga ötganda valent zonada böş örin — kovak hosil böladi. Ötkazuvçanlik elektronlari va kovaklar yarimötkazgiçlardagi zaryad taşuvçilardir.

Abduraim Uzoqov.