Ўзбекистон почта ва телекамуникациялар агентлиги

 

Тошкент электротехника алоКа институти

 

                                                               ЭКА кафедраси

 

Косимов А.Х

Ахмедова Г.Ж.

 

Табиатшунослик

фанидан маърузалар матни

          5340100 Иктисодиёт, 5340200 Менежмент ва 5340300 Маркетинг сохалари буйича бакалаврлари учун

 

 

Тошкент 2002

 

«Табиатшунослик» фанидан маърузалар матни

          5340100 Иктисодиёт, 5340200 Менежмент ва 5340300 Маркетинг сохалари буйича бакалаврлари учун

 

Табиатшунослик катор табиат фанлари-астраномия, физика, кимё, биология, батаника ва экологияни уз ичида олади. У коинотдаги материя харакатининг барча асосий ва умумий шаклларини ва фанлар орасидаги турли хил богланишларни урганиб, инсон учун мухим булган амалий  ва назарий хулосаларни умумлаштириш асосида келажак учун зарур булган конуниятларни хосил килиш имконини яратишга ёрдам беради.

          Мазкур кулланмада табиатшунослик буйича олинган назарий ва амалий хулосалардан телекоммуникация, электроника, энергетика каби йуналишлар  талабалари учун амалий ахамиятга эга булган мисолларнинг тадбикий сохаларига маълум даражада ургу беришга харакат килинди.

 

 

 

1-мавзу

 

 ТАБИАТШУНОСЛИК

 

     Табиатшунослик катор фанларга: физика, кимё, астрономия, геология, биология, ботаника ва хакозоларга ажралиб кетган. Бу фанни биринчи булиб тизимли равишда баён этган олим кадимги юнон мутафаккири Аристотелдир. Булардан «физика» (юнонча   табиат) сузи табиатшунослик деган маънони англатади.

          Кадимги файласуфларнинг буюк намоёндалари (Левкин, Демократ, Лукрацийлар) табиатни тушунтириб, материя атомлардан тузилган, деган фикрга келдилар.

Табиатшунослик тугрисида атрофлича изланишлар олиб борган буюк алломалар тугрисида кенгрок тухталиб утишни лозим топдик.

          Ўрта асрнинг буюк комусий олими Абу Райхон Беруний (973-1048) замонасининг катор фанлари: астрономия, физика, математика, геодезия, геология, минерология, тарих кабиларни чукур урганди. У Хоразмнинг кадимги пойтахти Кот шахрида тугилди ва ёшлигиданок илм-фанга кизикиши орта борди. Беруний кейинчалик машхур олим Абу Наср Мансур ибн Ирок кулида таълим олди.

         Ўз илмий асарларидан бирида ёзишича, у Хоразмда яшаган даврида, Кот шахрида мухим астрономик кузатишлар утказган. 1000 йилда томомланган «Осор ал-Бокиё» Берунийга жуда катта шухрат келтирди. Бундан ташкари Беруний Журжонда астрономия, метрология тарихига оид 10 дан ортик асар яратди. Беруний Хоразмнинг янги хукмдори Абу Аббос Маъмун II ибн Маъмун томонидан мамлакатнинг янги пойтахти Урганчга чакиртирилди. Беруний Урганчда Маъмуннинг бевосита рахнамолигада вужудга келган илмий марказда фаолият курсатади.

          Беруний шох Маъмун II нинг энг якин маслахатчиси сифатида мамлакатниг сиёсий ишларида хам фаол катнашади. Хоразмнинг Махмуд Газнавий томонидан босиб олиниши Беруний хаётида 1017-48 йй. энг махсулдор давр булди. Берунийнинг «Хоразмнинг машхур кишилари» асари хам шу даврда яратилган. Унинг мухим астрономик-географик асари  «Турар жойлар орасидаги масофани текшириш учун жойларнинг охирги чегараларини аниклаш»-«Беодезиё» 1015 й. ёзиб тугатилган. Берунийнинг «Мунажимлик санъатидан бошлангич тушунчалар» асари 1019 йилда ёзилган.  Берунийнинг «Хиндистон» номли машхур йирик асари «Хиндларнинг аклга сигадиган ва сигмайдиган таълимотларини аниклаш китоби» 1030 йилда ёзилган. Бу шох асар гарб ва шарк олимлари, шу жумладан, хозирги хинд олимлари томонидан юксак бахоланган. Академик В.Р. Розен «Шарк ва Гарбнинг кадимги ва урта асрдаги бутун илмий адабиёти орасида бунга тенг келадиган асар йук» деган.

          Берунийнинг «Минерология» рисоласи уз замонаси учун Марказий Осиё ва Якин Шарк, Европада минерологияда энг яхши, тенги йук асар хисобланади. Беруний араб, сугдий, форсий, сурёний, юнон, хинд ва кадимги яхудий  тилларини эгаллади.

Беруний 994 – 995 йй. Кот шахридаги астрономик кузатишлар учун узи астрономик асбоблар ихтиро этган. Беруний булок ва кудук сувларининг юкорига кутарилиши ва  фонтан булиб отилишининг физикавий ходиса эканлигини мисоллар  билан исботлаб берди. Беруний Куёш йили узунлигини аник хисоблар билан курсатади, Куёш туриши ва кеча-кундузи баробарлиги хакида маълумотлар беради,кейин Куёш авжи (апогей) масаласига тухтайди ва буни тартиб билан изохлайди, вакт бирлиги сония (секунд) ни киритди.Урганчда кейинчалик «Маъмун академияси» номли илмий марказда рахбарлик килди.

         Берунийнинг Ибн Сино билан ёзишмалари,  савол-жавобларидан ва Берунийнинг Ибн Синога ёзган  эътирозларидан бизгача факат 18 таси етиб келган.  Бу савол жавобларда икки машхур олим буш фазо, иссикликнинг таркалиши, жисмларнинг иссикликдан кенгайишини, нурнинг кайтиши ва синиши каби масалаларда илмий мунозара олиб борган. Шунингдек, у харакат траекторияси ва осмон ёриткичлари шаклининг эллипсоид эканлиги хакида биринчи булиб фикр юритган олимлардандир. Ер айланаси узунлигини улчаш бобида хам Беруний ажойиб натижаларга эришган.

         Берунийнинг жисмлар хажмини аник улчайдиган асбоби хозирги кунда хам диккатга сазовордир. Бу усулда  Беруний  биринчи булиб 50 та модда (9 та металл, 18 та суюклик, 15 га якин минералларни ва турли жисмлар) нинг  солиштирма огирликларини аниклади.  

         Мухаммад ибн Мусо ал-Хоразмий (783-850) машхур узбек олими ва доно мутафаккири, асли Хива шахридан, гоятда уткир зехн эгаси ва ноёб кобилият сохиби булган Ал-Хоразмий ёшлик чогидан бошлаб аник ва табиий фанларни урганишга кизикди,араб, форс, хинд ва юнон тилларини эгаллади. Маъмун халифалик тахтига утиргач (8130), Мухаммад Мусо Хоразмийни узи билан бирга Богдодга олиб кетди ва у ерда ташкил этилган «Байт-ул-хикма» («Донишмандлар уйи») га бошлик этиб тайинланади. Бу ерда ал-Хоразмий катта иксодий-илмий иш билан шугулланаи, куплаб кимматбахо асарлар ёзди.

         Хоразмий математика, геометрия, астрономия, география, физика, тарих ва бошка фанлар сохасида баракали ижод килди. Унинг «Ал-жабр Ваал мукобала», «Хисоб ал-хинд», «Китоб ал-амал бил устурлабат» («Устурлоб билан ишлаш хакида китоб») каби асарлари илм-фанда олимга  жохоншумул шухрат келтирди. У «Тенгламалар ва каршилантириш»китобида бу хакда шундай деган эди: «Мен арифметиканинг содда ва мураккаб масалаларини уз ичига олувчи ал-жабр ва ал-мукобала хисоби хакида кискача китоб ёздим». Хоразмий «Ал-жабр Ваал-мукобала» асари билан математика тарихида биринчи булиб алгебра фанига асос солди. Хоразмийнинг бу асари бутун дунёга, шу жумладан Европода хам кенг таркалган. Мазкур  китобни лотин тилига таржима килинганда Гарбий Европада “ал-жабр”сузи “алгебра” тарзида кабул килинган. Ана шу тарика Ал-Хоразмий номидан дастлаб лотинча ёзувда “Algorizmi» сузи, сунгра «алгаритм» атамаси пайдо булган. «Хисоб ал-хинд» китобида Хоразмий хозирги пайтда ижтимоий хаётда ишлатиладиган бирдан туккизгача булган ракамлар ва ноль ёрдамида исталган сонни ёзиш, улар билан арифметик турт амални бажариш, уша ракамлар билан  ифодаланган сонлардан квадрат илдизлар чикариш коидаларини изохлаб беради.

          Хоразмийнинг «Зиж» («Астрономик жадвал»), «Куёш соати хакида рисола» асарлари фалакиётшунослик фанининг ривожланиш тараккиётига катта хисса кушди.        

           Маълумки, Амир Темурнинг Жахонгир, Умаршайх, Мироншох, Шохрух номли угиллари булган. Мирзо Улугбек (1394-1449) Шохрухнинг катта углидир.

         Улугбек 1409 йилдан бошлаб Мовароуннахр хокими булган. Улугбек Ахмад Фаргоний, Форобий, Мусо Хоразмий, Беруний, Ибн Сино, Умар Хайём асарларини урганади ва бу мутаффакирлар оркали юнон олимлари Афлотун, Арасту, Гиппарх, Птоломей билан танишади.

         Улугбек 1414 й. Бухоро шахрида, 1414-20 йиллари Самаркандда, 1432 йили эса ˜иждувонда мадраса курдирган. Бухородаги мадраса дарвозаси пештокига пайгамбар алайхиссаломнинг: «Мусулмонларнинг барча эркак ва аёли илм олмоги фарздир»деган хадислари ёзиб куйилган.

             Гиёсиддин Жамшиднинг астрономияга оид «Зичи хоконий», «Осмон карвони», математикага доир «Хисоб калити», «Доира хакида рисола», «Астрономиянинг мохиятига доир изохлари», «Шакллар асосига шарх», «Синус хакида рисола»лари диккатга сазовордир.

         Олимларнинг таъкидлашларича, Искандар Зулкарнайн давридан то шу давргача Улугбекдек олим ва подшох салтанат тахтида утирмаган. У Самарканд ва Мовароуннахрни кирк йил мустакил идора этди.

        Улугбек бобомизнинг килган ишлари дунёга машхур. У хакда купгина шоирлар, масалан: Навоий бобомиз Улугбекка багишлаб улмас мисралар ёзган:

Темурхон наслидан Султон Улугбек ,

Ки олам курмади султон анингдек...

Билиб бу навъ илми осмоний,

     Ки андин ёзди «Зичи Курагоний»

Киёматга декинчи ахли айём,

Ёзувлар онинг ахкомиддин ахком,

         XY-XYII асрларда  савдо ва саноатнинг ривожланиши муносабати билан механика хамда астрономияга кизикиш кучайди ва техниканинг асоси булган физика хамда кимё фанлари шакллана бошлади.

      Табиат хакидаги фан барча фанлар орасида алохида урин эгаллайди, чунки у материя харакатининг барча асосий, энг умумий, энг содда шаклларини урганади. Дунёни урганишда-билишда энг оддий куроллар бизнинг сезги органларимиздир. Асбоблар физикаси одамнинг кулоги ва кузи учун кушимча курол булиб хизмат килади.

      Кундалик турмушда биз "ёруглик", "ранг", "товуш", "иситилганлик даражаси" ва шу каби сузларни бир маънода ишлатамиз. Биз уларга физиологик мазмун - узимизнинг хиссиётларимиз мазмунини берамиз. Физикада  эса биз худди шу сузлардан хиссиётларимизни тугдирадиган объектив утувчи жараёнларни ифодалаймиз.

      Бизнинг хиссиётларимиз хар хил ва уларни тугдирувчи ходисалар эса жуда хам турли-тумандир. Шу сабабли табиат ходисаларини тушуниш учун уларни умумийлаштириш керак. Энг кенг умумлаштириш барча мавжуд нарсалар материядан иборат эканлигини курсатади.

      ¥аракатнинг энг содда шакли жисм ва заррачаларнинг фазода кучиши, яъни механик харакатдир. Механиканинг конунлари эса харакатнинг куйи шаклларини тушуниш учун мухим булади, бирок харакатнинг олий шаклларини тушунтиришга ожизлик килади. Хатто молекулаларнинг харакатларида шундай ходисалар намоён буладики, уларни биргина Ньютон конунлари асосида тушунтириш мумкин эмас.

      Барча фанлар, шу жумладан, физика куйидагиларни тасдиклайди,

1)                 хар кандай ходиса атрофдаги ходисалар билан узвий, ажралмас боглик холда содир булади;

2)                 барча борлик, нарсалар табиатига хос конуният ва битмас-туганмас узгаришда, ривожланишда;

3)                 узлуксиз ривожланиш жараёнида микдорий узгаришлар туплана бориб узлукли, сакраш йули билан содир булувчи сифат узгаришларини юзага чикаради;

4)                 бутун борликнинг ривожланиши, карама-карши тамойилларнинг абадий кураши, эскилик билан янгилик, улаётганлар билан тугилаётганлар орасидаги кураш жараёнида содир булади.

Маълумки, хар кандай илмий текшириш назарий ва амалиётнинг биргаликдаги ечимидан иборат булса,  натижа хакикатга энг якин булади. Бунда тажриба (кузатиш, эксперимент, амалиёт) бизнинг хамма билимларимиз манбаидир.

Назарий тафаккур фаолияти фактларни булакларга ажратиш (анализ-тахлил) ва буюмнинг иккинчи даражали хоссаларини ёки ходисанинг кам ахамиятли кисмларини назарга олмаган холда, узаро фарк киладиган фактларни боглаш, умумлаштиришга - синтезга йуналтирилган. Умумлаштиришда эса бизнинг онгимиз тасаввурлар ва тушунчаларни яратади.

      Физиканинг тараккиёти учун назарияларнинг мукаррар равишда узгариб бориши билан бир каторда физикавий тушунчалар маъносининг аста-секин, баъзан эса сакрашлар билан тубдан узгариб бориш жараёни жуда катта ахамиятга эга.

      Асосий фикр тушунчалардан бири - модда атоми хакидаги тушунчанинг ривожланиши бунга мисол була олади.

       ¥озирги вактда биз исталган атомнинг ядроси мураккаб булиб, протонлар ва нейтронлардан ташкил топганлигини биламиз, ундан ташкари атомнинг тузилиши геометрик оптика манзарасидан кура, тулкин манзарасида очиб бериладиган энергетик манзара воситасида туларок тасвирланиши осон булади.

      Тушунчалар маъносининг тубдан узгаришига яна бир мисол килиб масса хакидаги тасаввурларнинг ривожланишини келтирсак булади. Масса жисмдаги модда микдори ва бир вактнинг узида инертлик- вазминлик улчовидан иборат.

      Жисмнинг массаси ва энергияси материянинг харакат давомидаги икки улчови эканлиги ва бу икки улчов; бири материя микдорини белгиловчи - масса ва иккинчиси харакат ва узаро таъсирни белгиловчи - энергияларнинг бир-бирига катъий мутаносиблиги топилди. Ана шу масса билан энергиянинг мутаносиблик конуни хозирги вактда атомлар ва ядроларда содир буладиган жараёнларни текширишда бош омил булиб хизмат килади.

 

2-мавзу

 

КОИНОТ ТУЗИЛИШИ.  КУЁШ ТИЗИМИ ВА УНИНГ ЭЛЕМЕНТЛАРИ

 

          Коинот деганда, биз чексиз дунёни, унинг жуда куп турли-туман жисмлари ва майдонларини тушунамиз. Коинот тузилишини урганувчи фан космология булса, коинотдаги осмон жисмлари ва жисмлар тизимининг хосил булиши ва ривожланишини урганадиган фанга космогония дейилади. Коинот фазо ва вактда чексиз. Кузатиш ва урганиш кулай булган коинотнинг кисми метагалактика дейилади. Метагалактика таркибига галактика деб  аталадиган жуда куп юлдузлар, юлдузлар тизими  ва бошка турли хил осмон жисмлари киради.

Метагалактикага бизнинг галактика хам киради. Унинг таркибида эса Куёш ва унинг атрофида айланиб юрувчи планеталар ва бошка жисмлар (астериодлар, метеоритлар) Куёш тизимини ташкил этади.

Галактикалар ва  юлдузлар орасидаги  масофалар жуда катта булганидан астрономияда улчов бирлиги килиб ёруглик йили кабул килинган. Бир ёруглик йили ёруглик нури бир йилда босиб утадиган масофани курсатади. Бундан кичик бирлик астрономик бирлик булиб, у Ердан Куёшгача булган 150 млн км масофага тенг. Бу масофани эса ёруглик 8 минутда босиб утади.

                                                                                           

                                                                                                             1-жадвал.

Сайёралар хакидаги асоосий маълумотлар

Сайёралар	Куёш билан сайёра орасидаги масофа, км.	Куёш атрофида айланиш вакти	Сайёранининг массаси (Ер массасига нисбатан)	Сайёранининг хажми (Ер массасига нисбатан)	Сайёралар радиуслари	Сайёра моддасининг уртача зичлиги	Сайёра сиртидаги огирликнинг тезланиши (Ердагига нисбатан таккослаганда)
Меркурий	57873000	0.24	0.055	0.05	2421	5.6	0,38
Венера	108141000	0,61	0,817	0,88	6695	5.16	0.89
Ер	195504000	1	1	1	6378	5.53	1
Марс	227798000	1,88	0,107	0,15	3392	3.95	0.38
Юпитер	777841000	11,86	318	1312	71373	1.34	2.54
Сатурн	1426097000	29,46	95,0	762	60399	0.71	,.06
Уран	2865132000	84,02	14,6	59	24847	1.36	0,96
Нептун	4495692000	164,79	17,3	46	26499	2.22	1.00
Плутон	5899051000	247,7	0,94	1	6400	5.2	0.94
Ернинг массаси Куёш массасидан 333432 марта кичик. Ернинг Ой билан биргаликдаги массаси Куёш массасидан 329390 марта кичик

 

 

Меркурий       Винера              Ер          Марс                                       Плутон

1-расм. Куёш ва сайёраларнинг нисбий  улчамлари.

 

          Куёш тизимига кирувчи сайёралар параметрлари сайёралар харакатининг осмон механикасида баён этилувчи назариясига кура берилган сайёра массасининг унинг иккинчи бир бошка сайёра харакатига курсатган таъсирини кузатиш оркали аникланади.

Масалан Куёш массаси (М) ни Ернинг Куёшга тортилишида Ерни орбитада ушлаб турувчи марказга интилма куч сифатида номоён булиши шартидан фойдаланиб топиш мумкин:

                                

Бу ерда М – Ер массаси, r-Куёш билан Ер орасидаги уртача масофа. Сонияларда (сек.) ифодаланган йилни Т билан белгиласак, куйидагини топамиз;

                                      

Бундан                       

Бу формулага М, Т ва r ларнинг кийматларини куйиб (r@149500000 км=149,5*10¹¹ см) Куёш массасини топамиз.

                     

Худди шу формула йулдошга эга булган хар кандай сайёранинг массасини аниклаш имконини беради. Шу йул билан Куёш тизимидаги  сайёраларнинг куплаб параметрлари  аникланади (Меркурий, Венера, Ер, Марс, Юпитер, Сатурн ва Уран саёралари маълум эди). Уран харакатида кузатилган «четланишлар» ундан кейин жойлашган, лекин хали кузатилмаган бошка сайёраларнинг Уран харакатига курсатган таъсири натижаси экани сезилган эди. 1845 й. Француз олими Леверье ва бошкалар номаълум сайёранинг массаси ва фазодаги урнини хисоблаб топдилар. Факат шундан кейингина, уша сайёра осмоннинг хисоблашлар  курсатган жойидан топилди – у Нептундир. 1914 йилда астроном Левель  худди ушандай йул билан Нептундан  узокрокда жойлашган  сайёранинг борлигини исботлайди. Факат у 1930 йилда топилди, у Плутондир. Куйидаги 1-жадвалда 9 сайёранинг асосий параметрлари келтирилган.

Кайд килиб утилган катта сайёралардан ташкари, 1300 га якин жуда майда сайёралар бор булиб, улар астероидлар (ёки планетоидлар) деб аталади. Уларнинг орбиталари асосан Марс билан Юпитер орбиталари орасида  жойлашган.

 

3-мавзу

 

  МАТЕРИЯ, ¥АРАКАТ, ФАЗО ВА ВА£Т. УЛАРНИНГ ХОССАЛАРИ ВА £ОНУНЛАРИ

 

     Табиатшуносликнинг умумий ва абстракт тушунчалари хамда концепциялари табиатнинг умумий хоссалари асосида унинг конуниятларини ифодалаб унга асосан материя, харакат, фазо ва вакт каби тушунчалар ва уларнинг хар тарафлама тавсифлари киради.  Бу тушунчалар факат табиатшуносликда кулланилмай, балки физика, санъатшунослик, иктисоди±т ва фалсафа каби фанларда хам  кенг мик±сда ишлатилади.

      Табиат ходисаларини текшириш ±ки техника масалаларини хал килиш  учун механика конунларини тадбик  килганда доимо ґрганила±тган жара±нлар фикран соддалаштириб урганилади. Бундан ташкари, табиатдаги барча ходисалар  тенг,  бир-бири билан узвий богланганлигини хисобга олиб механика конунларига буйсинувчи соф механик жараёнларни ажратмасдан бир оз  булса хам чекиниб, урганамиз.  Бу холда албатта табиатдаги бирор ходисани тушуниш учун у хамма вакт атрофдаги ходисалар билан узвий боглаб, текширилади. Бу билан ходисаларнинг асосий хусусиятларини топиш ва улар орасидаги асосий микдорий муносабатларни очишни абстрактлаш ёрдамида олиб бериш фойдали. Жараёнлар мураккаб булганлиги туфайли купинча ходисанинг иккинчи даражалилига эътибор берилмай, урганилаётган кисми мустакил деб каралади. Ана шунда биз ходисани унинг соддалашган схемаси билан алмаштирган буламиз.

        Маълумки, механик харакат жисм ёки заррачаларнинг фазода бирор тезлик билан кучишидан иборат. Бу кучишни аниклаш учун жисмнинг вазияти бошка жисмлар ёки кузгалмас деб каралган бирор жисмнинг вазиятига нисбатан каралади.

          Харакатдаги жисмнинг кучишини текшириш учун шартли равишда кузгалмас деб кабул килинган жисмлар-санок тизими, координаталар тизими киритилади.

          Кинематика нуктаи назаридан моддий нуктанинг харакати куйидаги параметрлар билан аникланади: траекториясининг шакли, траектория буйлаб улчанган йулнинг узунлиги l, тезлик хамда тезланиш векторлари. Кинематика нуктаи назаридан харакатнинг барча параметрлари ва тавсифлари нисбий ва бирорта хам санок тизими бошкаларига нисбатан оз булса-да афзаллик-ка эга эмас. Бундай караш нисбийлик назариясида каттик изчиллик билан ривожлантирилган.

          Нисбийлик назарияси шуни курсатадики, харакатни текширишга юкоридагидек кинематика нуктаи назаридан ёндошиш ихтиёрий тезлик содир булувчи харакатларни (v<c учун) тула аник  тавсифлашга имкон беради.

          Кинематикада хар кандай харакат нисбий деб каралади, абсолют харакат йук.

          Электродинамика ва оптиканинг ривожланиши фазо ва вакт (макон ва замон) тугрисидаги тасаввурларни кайта караб чикишга олиб келди.

          Фазо  хамда вакт тугрисидаги асрлар давомида  узгармай келган классик тасаввурларга мувофик харакат вактнинг утишига хеч таъсир  этмайди (вакт абсолют), хар кандай жисмнинг чизикли улчамлари эса унинг тинч турганлиги ёки харакатланаётганлигига боглик эмас (узунлик абсолют). Олиб борилган тажрибалар, имтиёзли санок тизими мавжуд, деган фикрнинг тугри эмаслигини тасдиклади. Бу эса «ёруглик элтувчи эфир» мавжуд эмаслигини курсатди. Бу тугрида Эйнштейн: «инерциал тизимлар уртасида фарк йук» - деб, узининг нисбийлик принципини (тамойлини) олга сурди.  Табиатдаги барча жараёнлар хар кандай инерциал санок тизимида бир хилда юз беради ёки «ёругликнинг вакуумдаги тезлиги» барча инерциал санок тизимлари учун бир хилдир. У манбанинг тезлигига хам, ёруглик сигналини кабул килгичнинг тезлиги хам боглик эмас.

          Эйнштейннинг бу принципини фазо ва вакт ораликларига татбик этсак улар куйидагича булади: Фазо жихатидан бир-биридан ажралган вокеаларнинг бир вактда юз бериши нисбийдир.

          Вокеалар (К) тизимга нисбатан (2-расм) «харакатланади» яъни улар хар хил нукталарда содир булади; вокеалар орасидаги вактнинг К₁ тизим  соати билан улчанган t оралиги нисбийлик назариясига кура, t₀ дан катта булади:

                                                     

К  санок тизимига нисбатан харакатланаётган стерженнинг шу тизимдаги узунлиги нисбийлик назариясига кура

     2-расм.                                     .

     Харакатнинг катта  тезликларида масса тезликка боглик равишда куйидагича узгаради,                               

                  .     энергия эса;                 

 

 

4-мавзу

 

 КЛАССИК МЕХАНИКАНИНГ АСОСИЙ КОНУНЛАРИ

 

     Механика ХVII асрга келиб математик жихатдан изчил фан булиб шаклланди. Бу давр саноат ва савдо эхтиёжлари табиёт илми усулларининг тараккий этишига туртки берган давр эди.

     ХVII асрнинг бошларида  Иоганн Кепларнинг планеталар харакатининг иккита конунини асослаб берган "Янги астрономия" номли (1609 й.) ва планеталар харакатининг учинчи конунини таърифлаб берган "Олам уйгунлиги" номли (1619 й.) асарлари нашр килинди. Шу асрнинг биринчи ун йиллари ичида Галелео Галилейнинг катор асарлари чоп этилди.

     Галилей узи кашф этган маятник ёрдамида вактни аник улчаш усулини куллади: куриш трубасини ясаб, астрономияга телескоп ёрдами билан кузатиш усулини киритди:  у Венеранинг фазаларини, Юпитернинг йулдошларини ва £уёшдаги догларни кашф этди: £уёш догларини кузатиб £уёшнинг уз уки атрофида айланишини очди: Галилей харакатнинг нисбийлик принципини таърифлади, тезликларни кушиш конунини асослади ва бушликда хамма жисмлар уларнинг улчам ва зичлиги кандай булишидан каъти назар бир хил тезланиш билан тушишини очди. Галилей отилган жисмнинг харакатини батафсил текширди ва амалий механиканинг катор масалаларини ечди.

      1644 йили Декарт узининг "Фалсафа асослари" асарида оламнинг тузилишини ва жисмларнинг хоссаларини материянинг бирор умумий харакати манзарасига асосланиб тушунтиришга интилди.

Декарт физикасидаги энг асосий фикр материянинг тузилиши хакидаги у ривожлантирган харакатнинг умумийлиги ва абадийлиги, хамда оламнинг уз-узидан ривожланиши хакидаги тушунчалар эди. Декарт жисмларнинг барча узаро таъсирлари механик таъсири мухитнинг уз ичидаги жисмга хуружи туфайли юзага келади деди.

       1687 йили Ньютон узининг "Натурал фалсафанинг математик асослари" асарида аник таърифлаб киритилган масса тушунчасини, яъни масса материя микдори эканлигини уктирди, масса жисмнинг инерция – вазминлик (муаллиф) улчови ва шу билан бирга тортишиш манбаи, хамда объекти эканлигини исботлаб берди.

          Ньютоннинг I (инерция) конуни. Инерция конуни хакидаги фикрни Галилей  айтди ва у «идеал харакат» - хавода ишкаланишсиз ва бошка таъсирлардан озод харакат тушунчасини киритди. Галилей жисм тортилишининг таъсиридан озод булган холда у узгармас тезлик билан абадий харакат килади деди. Бу фикрларни умумлаштириб Ньютон I конунини куйидагича таърифлади. Агар ташкаридан куч таъсир этиб жисмни тинч холатини ёки тугри чизикли текис харакат холатини узгартиришга мажбур этмаса, жисм уз холатини саклашни давом эттирди.

          Ньютон механиканинг асосий конунларини ифодалашдан аввал куйидаги таърифларни баён этади: абсолют фазо уз мохияти билан, кандай ташки нарсага нисбатан олинишига карамасдан, хар доим бирдек ва харакатсиз колади. Нисбий фазо абсолют фазонинг кундалик хаётда харакатсиз фазо деб кабул килинадиган, чегараланган харакатчан кисми. Масалан, Ер харакатланади, десак, у вактда Ерга нисбатан доим бирдек коладиган хаво-атмосферасининг фазоси абсолют фазонинг бир кисмини ташкил этади.

          Абсолют - хакикий вакт, давомийлик уз-узидан ва уз мохияти билан хар кандай ташки нарсаларга алокасиз холда утиб боради.

1.                 Фазо ва вакт объектив реалликдир.

2.                 Инерциал  тизим – инерция конуни тула бажариладиган моддий тизим.

Масалан, вагонда харакатланаётган одамни олайлик.  Агар вагон узи тинч турган булса, одам харакати вагон деворларига нисбатан булади. Агар вагон хам одам хам харакатланаётган булса, ерда турган киши учун, Ердаги жисмларга нисбатан иккита харакат мавжуд булади, яъни Ерга ва вагон деворларига нисбатан. Бунда икки санок тизими ишлайди. Булардан куйидаги тугри хулосага келамиз: агар бирор тизим бошка бирор инерциал тизимга нисбатан тугри чизикли текис харакатланаётган булса, у холда харакатдаги  тизим хам инерциал булади.

Инерциал тизимларда табиат конунлари бир хил ифодаланади, бу Эйнштейннинг нисбийлик тамойилидир.

Ньютоннинг иккинчи конуни: харакат микдорининг узгариши харакатлантирувчи кучга тугри мутаносиб булиб, шу куч таъсир килаётган тугри чизик буйлаб йуналган;

Ньютоннинг учинчи конуни: икки жисмнинг бир-бирига таъсири хар доим тенг ва карама-карши йуналгандир:

Бутун олам тортишиш конуни ва осмон механикасининг элементлари. Кеплер конунлари. Олам тузилиши хакидаги кадим юнон фанининг намоёндаси Птоломей Ер олам марказида жойлашган деб хисоблади. Птоломейнинг бу геоцентрик дунё тизими католик черковни куллагани учун 150 йил хукмрон булди.

XIY асрнинг бошларида поляк олими Коперник «Осмон сайёраларининг айланиши» хакидаги асарида Ернинг бошка сайёралар каби Куёш атрофида хамда уз уки атрофида бир кунлик айланиши билан  тушунтириб, гелоцентрик тизимга асос солди.

XVII  аср бошларида Кеплер деярлик 20 йил давом этган хисоблашларидан сунг сайёраларнинг хакикий харакат конунларини топди. Бу конунларнинг биринчи иккитасини 1609 йил, учинчисини 1619 йил таърифлади.

Кеплернинг 1-конуни: сайёралар Куёш атрофида фокусларидан бирида Куёш жойлашган эллипслардан иборат ясси эгри чизиклар буйича айланади.

Кеплернинг 2-конуни: берилган сайёранинг радиус вектори тенг вактлар ичида тенг юзалар чизади.

Кеплернинг 3 конуни: сайёраларнинг Куёш атрофида айланиш вактларининг квадратлари уларнинг орбиталари катта ярим укларининг кубларига мутаносиб.

Ньютоннинг бутун олам тортишиш конуни буйича: хар кандай икки жисм ёки заррача орасида шу иккала заррачалар массаларига тугри мутаносиб ва зарралар орасидаги масофанинг квадратига тескари мутоносибли тортишиш кучлари таъсир этади. Агар m₁ ва m₂  массали жисмлар бир-биридан r масофада  турса, уларнинг узаро тортишиш

                                 кучи             ;  

                                 g-гравитация доимийси.

     Кеплер конунлари Куёшнинг маркази  кузгалмас деб хисобланадиган санок

          3-расм                 тизими учун тааллукли. Аслида Куёшнинг маркази Куёш  тизими масса маркази атрофида эллипс буйлаб масса марказини кузгалмас, десак, унда сайёралар хам фокусида Куёш тизимининг масса маркази жойлашган эллипс буйлаб айланиши керак. Демак, сайёралар орбитасининг эллиптиклиги хакидаги Кеплер конуни, сайёраларнинг Куёш маркази атрофида айланиши учун хам тугридир.

 

 

5 –мавзу

 

МАКРО ТИЗИМ ХОССАЛАРИНИНГ ТАВСИФИ

 

          Макро тизимларга икки ёки ундан ортик (унлаб, юзлаб ва хаттоки миллионлаб), улчамлари камида бир ва куплаб миллметр-километрларга тенг булган зарралар ва  жисмлар мажмуидан ташкил топган ва узаро богланган жисмлар тупламини мисол килиб келтириш мумкин. Бундай тизимларга мисол килиб исталган модда билан тулдирилган пиёла, чойнак, бочка, радио кабул-килгич, телевизор ва бошка турли-туман асбоб-ускуналар хамда хона, бир неча хонадан ташкил топган уй, кишлок, шахар, республика ва хокозоларни айтиш мумкин. Бундай тизимларда руй берувчи иссиклик, механик ва бошка жараёнларнинг узгаришини хисобга олиш асосан улардаги харорат, босим, намлик, структуравий тузилишлар ва бошка узгаришларни термодинамик ёки статистик йуллар билан текшириш асосида маълум хулосаларга келишимиз мумкин. Бундай тизимларда руй берадиган физикавий ходисалар билан чекланадиган булсак, одатда уларни маълум даражада соддалаштириб, улар учун тааллукли босим, харорат ва хажм узгаришлар билан чеклансак, Бейо-Мариотт, Гай Люссак ва Шарль конунларини тахлил килиб маълум тавсифларга эга буламиз.

Бу параметрлар газ холатидаги жисмларга тааллукли булса, каттик ва суюк тизимларда  руй берувчи агрегат холатларга боглик булган параметрлар (эриш ёки котиш хароратлари суюклик  ва бугга айланиш хамда музлаш хароратлари)ни урганиб, маълум хулосаларга келишимиз мумкин.

          Жисмларнинг хоссалари узгарса, уларни тавсифловчи, юкорида келтирилган катталиклар хам узгаради. Жисмларнинг холатлари орасидаги фаркларни  учинчи жисм ёрдамида улчаш мумкин. Масалан, хароратни улчашга мулжаланган асбоб-термометр, зичликнинг узгаришини - ариометр, одам кон томирларидаги босимининг узгаришини улчайдиган асбоб -тенометр ва бошкалар. Хусусан тенометр ёрдамида кон томирлардаги босимни улчаб одамнинг бош огриги, юрак уриши хамда унинг ошганлиги ёки камайганлигига караб одам кайфияти тугрисида кенг маълумотга эга булиш мумкин.

Харорат учун мулжаланган асбоб-термометр булиб, уни ясашда термометрик модда симоб, суюклик ва юкори хамда ута юкори хароратларни улчашда эса термопара деб аталувчи икки хил моддадан иборат симларнинг киздириладиган учлари кавшарланган ва иккинчи учлари гальвонометр оркали бир-бирига уланган. Бунда харорат ортиши билан гальвонометрдан утувчи ток ортади ва хоказо. Бу термометрларда эриш хароратини улчовчи модданинг эриш хароратидан юкори булган моддалардан фойдаланилади.    

Паст хароратни улчашда ишлатиладиган асбоблар Цельсий ва Келвин шкалаларига асосланган. Келвин  шкаласининг Цельсий шкаласидан фарки шундаки, бу шкала термодинамиканинг иккинчи конунига асосланган Цельсий шкаласи буйича ноль градус-±273⁰ С га тенг. Келвин шкаласида эса харорат Т оркали белгиланади. Цельсий шкаласидаги t Келвин шкаласидаги харорат билан куйидагича богланган:  T=t+273

Маълумки, статистик физика молекуляр физиканинг бир кисми булиб, модданинг тузилиши ва физикавий хоссаларини молукуляр кинетик назарияга асосланиб урганади. Бу назарияга асосан хар кандай модданинг молекулалари тартибсиз харакатда булади. Бу харакат тезлигининг катта-кичиклиги модданинг хароратига тугри мутаносиб.

Статистик назария айрим молекулаларнинг харакати билан эмас, балки зарраларнинг жуда катта туплами билан боглик булган харакатини тавсифлайдиган уртача микдорлар билангина иш куриб статистик усулдан (куп марталаб улчаш, жараённи кузатиш ва бошкалар) фойдаланилади. Бунда жисмнинг харорати уни ташкил килувчи молекулалар мажмуининг харорати билан белгиланади. Аммо вактнинг хар бир пайтида турли хил тезликка эга буладилар. Шу сабабли бу ерда тезликнинг уртача киймати олинади. Шундай килиб, жисмларнинг макроскопик тавсифи факат жуда куп сонли молекулалар учунгина физикавий маънога эга.

Бундан ташкари, жуда куплаб зарралардан ташкил топган кристаллдаги(10²² см^-3-электрон, протон, атом бор)  электронларнинг энергиялар буйича таксимотини урганиш эскича назарияга кура утказувчанликда катнашувчи электронлар исталган энергия кийматига эга булиши мумкин. Аммо квант механикаси назариясига кура электронлар энергияси исталганча булмасдан квантланган булади. Демак, бунга мувофик кристаллдаги электронлар энергияси факат  дискрет-алохида  энергиявий сатхларда жойлашади. Кристалларда бу мумкин булган сатхлар-сохани-катламни хосил килади.

Агар модда бир-биридан ажралган атомлардан ташкил топган булса, улар кристаллга бирлашганда уларнинг узаро таъсирлашуви натижасида атомлардаги бир хил энергияли электрон бир-биридан фаркли - ёнмаён жойлашган сатхларга бирлашиб, сохани хосил килади. Бунда Паули принципига мувофик кристаллнинг хар бир энергетик сатхи (2l+1)=N та бир бирига якин жойлашган  2(2l+1)N электронни сигдира  оладиган энергетик сатхлар хосил булади. Энергетик сатхларнинг тулдирилганлик даражаси эса кристаллнинг энергетик хусусиятларини курсатади. Электронларнинг хар бир атом доирасида булиши эхтимоллигининг камайиши энергетик сатхларнинг кенгайишига ва сохага айланишига олиб келади.

 

 

6-мавзу

 

ТЕРМОДИНАМИКА КОНУНЛАРИ. ЭНТРОПИЯ ВА УНИНГ МОХИЯТИ.

 

Маълумки турли хароратли ва турли хил моддаларнинг мажмуаси-аралашмасининг умумий холати жараённинг вактига, аралашма элементларининг харорати ва бошкаларга боглик булган тизимдан иборат. Бу жараёнда албатта энергия алмашуви кузатилади ва демак, кандайдир иш бажарилади.

Термодинамиканинг биринчи конунига мувофик энергиянинг бир-бирига эквивалент ва бирдан-бир мумкин булган          узатилиш шакллари-иш  ва иссикликдан иборат.

Адиабат

2

Изотерма

Адиабат

4-расм

1

3

P

V

Термодинамиканинг иккинчи конуни иссиклик ишга эквивалент булсада, лекин у билан тенг кийматли эмасдир.

Изотерма

Масалан иссиклик двигатели ёрдамида иссикликни (тош кумирнинг ёниш иссиклигини) ишга айлантирар эканмиз доим биз бу жараённи иссиклик чикарувчи жисмни

иситиш йули билан конпенсациялаб туришга мажбурмиз.

Текширишлар курсатадики, иссиклик машинасининг фойдали иш   коэффициенти (ФИК), хатто у идеал (ишкалашсиз) тузилган булсада хеч качон бирга тенг булмайди, балки бирдан кичик булади. Карно циклида (4-расм) ишчи модда аввал изотермик, сунг адиабатик кенгаяди, кейин эса у шундай кетма-кетликда аввал изотермик сунгра адиабатик кисилади. Карно циклининг ФИК

 Т-ишчи модданинг изотермик кенгайишидаги оний харорат  (козондан цилиндрга бериладиган буг харорати) ва Т₀-ишчи модданинг изотермик сикилишидаги абсолют харорат (бугнинг сувга конденсациялашувидаги харорат).

Кейинчалик Клаузиус иссиклик машиналарининг ФИК хакидаги Карно фикрини ривожлантириб, абсолют харорат (Т) иссиклик беришнинг интенсивлик фактори деб кабул килиш мумкин эканлигини ва тизим учун келтирилган иссикликлар йигиндиси  жараённинг йулига боглик эмаслигини аниклади (бунда  бирлик хароратга келтирилган иссиклик).

Клаузиус жисмга бериладиган-келтирилган иссикликлар йигиндисини Энтропия-энтропия орттирмаси деб атади. Энтропия (S) худди энергия каби айирма катталикдир. Жисмнинг С₁ холатга нисбатан С₂ холатдаги энтропияси деганда биз  жисм С₁ холатдан С₂ холатга утиши  натижасида унинг энтропиясида юзага келган орттирма деб айтишимиз мумкин:

                               

Шуни таъкидлаш лозимки жисмнинг харорати ва солиштирма хажми канча катта булса унинг энтропияси шунча катта булади.

Кайтар ва кайтмас жараёнлар ва энтропиянинг усиши. «Кайтар» ва «Кайтмас» жараёнлар деган терминлар-атамалар факат тулик изоляцияланган тизимда содир буладиган жараёнларгагина тегишли. Изоляцияланган тизим деганда биз шундай жисмлар тупламини тушунамизки, бу тупламга хеч кандай ташки энергетик таъсир курсатилмайди. Жараёнларни тахлил килиш шуни курсатадики жисмнинг изоляцияланган тизимдаги кайтмас жараён учун энтропияси ортади. Бу хол коинотнинг «иссиклик улими» деган уйдирмага олиб келади.

Маълумки, изоляцияланган тизим энтропиясининг усиши бирор максимумга интилади. Бу максимумга эришгандан сунг энтропия уса олмай колади, барча жараёнлар тухтайди ва коинот «иссиклик улими» холатига утади. «Иссиклик улими» холати деганда коинотнинг шундай холати кузда тутиладики, бунда коинотнинг хамма кисмларида темапература тенглашади ва интенсивликнинг бошка омиллари шундай таксимланадики, бирорта хам жараённи вужудга келтира оладиган сабаб колмайди.

Шуни таъкидлаш лозимки, оламнинг «Иссиклик улими» хакидаги масаланинг куйилишидаги методологик хатонинг мохияти энтропиянинг усиши тугрисидаги теоремада ишлатиладиган: изоляцияланган тизим, энтропия, мувозанат холат каби асосий тушунчаларда (термодинамикани бутун оламга тадбик этган вактдаги) сифат узгаришларини хисобга олмасликдан иборат.

Хозирги замон фани оламнинг «иссиклик улими» хакидаги уйдирмани катъиян рад килади. Инсоният кулга киритган хамма билимлар курсатадики, олам чексиз, унинг тараккиёти умрбод давом этиб келган ва бундан кейин хам умрбод давом этади.     

 

7-мавзу

 

МЕТАЛЛАРНИНГ ТУЗИЛИШИ, ОЛИНИШИ ВА

ФИЗИКА-КИМ¨ВИЙ ХОССАЛАРИ

1. Даврий системадан 109 та кимёвий элементнинг (1974й.) 86 таси металл, 22 таси металлмасдир. Барча металларни орали= металлар, ноорали=  металлар, лантаноид, актиноидлар ташкил =илади. Металлар даврий жадвалнинг   I-II-III гуруùларидаги, барча   ёнаки гуруùчаларда жойлашган. Купчилик металлар амфотер хоссаларга эга, баъзан металлмаслар хоссаларини ùам намоён =иладилар. Металлар атомлари тузилишининг узига хос хусусиятлари таш=и электрон =аватида электронларнинг купмаслигидадир.

Атом радиуслари энг катта булган металлар иш=орий металлардир. Улар кимёвий жиùатдан энг фаол, уларнинг атомлари уз электронларини осон беради ва яхши =айтарувчилар ùисобланади. Металлар бирикмаларида доимо мусбат оксидланиш даражасини (+1 дан +4 гача) намоён =илади, улар металлмаслар билан ион хусусиятли ковалент богланишли бирикмаларни ùосил =илади. Металларнинг атомлари оддий модда ùолида узаро металл богланиш билан богланган булади. Металл богланиш богланишнинг алоùида тури булиб, фа=ат металларга хосдир. Бунга сабаб металлар атомларидан энг ю=ори  =атламда-утказувчанлик =аватида жойлашган электронлар узилиб туради ва улар металл парчасининг барча массаси буйлаб «эркин» ùаракат =илаоладилар. Металлнинг панжара тугунларида жойлашган мусбат ионлар «эркин» электронларни доимо узига тортиб туради. Металл парчасининг ичидаги электрон гази айланиб турганидан, улар металлнинг барча атомларини бир-бири билан боглайди. Эркин электронлар металлнинг барча атомларига тегишли булади. Металлар атомлари орасида буладиган бундай тур богланишлар металларнинг физика ва кимёвий ùоссаларини белгилайди. Металлда валент электронлар =анча куп булса, кристалл панжара шунча мустащкам ва =атти=, унинг  сую=ланиш ва =айнаш хароратлари шунча ю=ори булади.

2. Металларнинг деярли ùаммаси =уйидаги кристалл панжаралар: 1) ё=лари марказлашган панжара (Pb, Pd, Pt, Al, Ag, Aи, Сu, Ca кабилар) шаклда, 2) хажмий марказлашган куб (Ва, Cr, Fe, Cs, К, Мо, Та кабилар) шаклда, гексогональ каттик (Be,Cd, Co, Hg, Mg, Ru кабилар) шаклида кристалланади. Кристалл панжаранинг шакли металл хоссаларига таъсир =илади. Таш=и шароит узгарганда (харорат ва бош=алар) баъзи металларнинг кристалл панжаралари бир шаклдан бош=а шаклга утади, ùатто уларнинг аллотропик шакл узгаришлари ùам содир булади. Металларнинг ùаммаси оз ёки куп даражада ялтиро=ликка эга булади. Улар рангига кура шартли равишда =ора ва рангли металларга булинади. Кора металларга темир ва унинг =отишмалари, рангли металларга эса =олган барча металлар  киради.

Симобдан бош=а барча металлар кристалл структураси =атти= жисмлар булгани учун ю=ори сую=ланиш хароратига эга. Симобники (-39°С) да, Сs металли:. (28,5°С)да, калий (-63,5°С)да, Мо (-2625°С)да, W(-3376°С)да суюкланади. Металлардан калий ва натрий мумдек юмшо=, хром эса ниùоятда =атти=. Зичлиги жищатидан улар огир ва енгил металларга булинади. Зичлиги r³3г/cм³ булган металларга огир металлар дейилади. Масалан, Си - 19,3, Рt — 21,45, U—187 г/см га тенг. Зичлиги r³3г/cм³ дан кичик булган металлар эса (Li=0,53; К=0,87; Nа=0,97 г/см³) енгил металларhррор  гурухига киради.

Металлар оз ёки кып даражада пластик булади. Олтиндан =алинлиги 0,0001 мм (одам сочидан 50 марта юп=а) зар =огоз тайёрлаш мумкин. Металл парчасининг шакли узгарганда ùам унинг бутунлиги са=ланиб =олади, бу хоссадан уларни прокатка =илишда фойдаланилади.

Металлик ялтироги, кулранг тус ва шаффоф эмаслик барча металлар учун хос хусусиятдир, бу эркин электронларнинг борлиги билан, металлар электр утказувчанлигининг яхшилиги эса уларда эркин электронларнинг куплиги 10²²-10²³см^-3 билан тушунтирилади; бу электронлар озгина потенциаллар айирмаси таъсирида щам манфий =утбдан мусбат =утбга томон щаракат =иладилар. Харорат кытарилиши билан ионларнинг тебраниши кучаяди, бу эса электронларнинг бир йыналишда щаракатланишини =ийинлаштиради ва бу билан электр ытказувчанликнинг камайишига олиб келади. Паст хароратда эса аксинча. Ытказувчанлиги бор метталлмасларда харорат кытарилиши билан ытказувчанлик ортади, бунга сабаб ковалент бо\ланишларнинг узулиши щисобига эркин электронлар сонининг кыпайишидир. Паст хароратларда эса металлмаслар эркин электронлари йы=лиги сабабли ток ытказмайди. Кыпчилик щолларда одатдаги шароитда металларнинг исси=лик ытказувчанлиги электр ытказувчанлиги тартибида ызгаради.  Металларнинг зичлиги турлича былади. Металл элементнинг атом массаси =анча кичик ва атом радиуси =анча катта былса, унинг зичлиги шунча кам былади. Металларнинг сую=ланиш ва =айнаш харорати турлича былади. 1000^°С дан ю=ори хароратларда сую=ланадиган металлар =ийин сую=ланадиган, бундан паст хароратда сую=ланадиганлари осон сую=ланадиган металлар дейилади.

        Металлар =атти=лиги жищатидан бир-биридан фар= =илади. Металлар кристалл тузулишли былади.

        Металларнинг атомлари валент электронларини анча осон беради ва мусбат зарядланган ионларга айланади. Шунинг учун металлар =айтарувчилар щисобланади. Металлар =айтарувчилар сифатида турли хил оксидловчилар билан, жумладан оддий моддалар, кислоталар, активлиги камро= былган металларнинг тузлари ва баъзи бош=а бирикмалар билан реакцияларга киришади.

        Металларнинг кислоталар билан ызаро таъсири оксидланиш-=айтарилииш жараёнидир. Гидроксидлари амфотер былган металлар, одатда, кислоталарнинг эритмалари билан щам, иш=орларнинг эритмалари билан щам реакцияга киришади. Металларнинг металлмаслар, кислоталар, активлиги камро= металлар тузларининг эритмалари, сув ва иш=орлар билан ызаро таъсири уларнинг асосий кимёвий хоссаси - =айтарувчилик хусусиятини тасди=лайди..

Иш=орий ва ишкорий Ер металлардан таш=арилари сувда эримайди, лекин бир-бирининг сую=ланмаларида эрийди. Бир металлнинг бош=а металлдаги =атти= эритмаси =отишма дейилади.

Барча =отишмаларни =уйидаги гурущларга былиш мумкин: а) металлар ызаро =атти= щолатда эримайди, сую= щолатда эрийди; б) металлар ызаро кимёвий бирикмалар щосил =илади; в) металлар бир-бирида сую= щолатда щам, =атти= щолатда щам эрийди; г) бир металл иккинчисида маълум чегарага =адар эрийди.

+отишмаларнинг хоссалари уларни ташкил этувчи металлар хоссаларидан фар= =илади. +отишма таркибий =исмининг ызгариши билан =отишманинг зичлиги, сую=ланиш харорати, электр ытказувчанлиги, =атти=лиги, механик мустащкамлиги, оксидланишга чидамлилиги ва бош=а хоссалари ызгаради. Металлар соф щолатда =отишмаларга =араганда анча кам ишлатилади.

Металлар ызидан электрон бериш хусусиятига эга былган элементлардир, шунинг учун улар кимёвий бирикмаларида мусбат валентликка эга быладилар. Унинг ион радиуси =анча катта ва заряди =анча кичик былса, металл кучли асос, ион радиуси =анча кичик ва ион заряди =анча катта былса, металл кучли кислота хоссасини намоён =илади. Щар  =андай асл былмаган металл ызидан аслро= металлни ыша металл тузи таркибидан си=иб чи=аради.

Fе+СиSO₄= Си+FеSO₄,

Zn+Рb(NO₃)₂=Рb+Zn(NОз)₂

Mеталларнинг =айтариш фаоллигининг даражасини электрокимёвий кучланиш =атори акс эттиради:

К, Nа, Са, Мg, Аl, Zn, Fе, Сd, Ni, Sn, Рb, Н₂, Си, Аg, Нg, Рt, Аи. Кучланишлар =аторида олдинги уринда турган металлар узидан кейинги металларни тузлардан си=иб чи=аради. Водороддан кейинги металлар уни сувли кислоталардан си=иб чи=армайди, балки кислоталар билан водородни си=иб чи=армай туриб, оксидланиш —=айтарилиш реакцияларига киришади.

Бу =аторда жойлашган металлар иштирокида гальваник элементни тузиш мумкин, бунда пассив металл анодни, актив металл катодни ташкил =илади. Масалан, Якoби гальваник элементида =уйидаги кимёвий реакция былади.

CuS0₄+Zn=ZnS0₄+Cu

бу ерда, активро= металл оксидланади ва пассив металл =айтарилади, натижада оксидланиш =айтарилиш реакциясининг кимёвий энергияси ты\ридан-ты\ри электр энергиясига айланади.

Металларнинг оксидланиши кыпинча уларнинг емирилишига олиб келади. Металларнинг атроф-мущит таъсирида емирилишига коррозияланиш деб аталади. Бунда кислород, намлик, карбонад ангидрид, азот оксидлари ва бош=алар таъсирида кимёвий ва газли коррозияланиш содир былади. Кимёвий ишлаб чи=арилишларда металлга баъзан кислород, хлор ва бош=алар таъсир этиб туз ёки оксидларни щосил =илади:

2Cu+0₂=2CuO; Fe+Cl₂=FeCl₂

Кимёвий коррозиядан таш=ари электрокимёвий коррозия щам бор. Электрокимёвий коррозияланиш металлнинг гальваник жуфтлар щосил былиши билан борадиган оксидланишдир.

Металлар коррозияси хал= хыжалигига катта зарар етказади. Бунга =арши темир, мис, бош=а коррозияланувчи моддаларни турли буё=лар, лаклар, эмаллаш, рущлаш, никеллаш ва бош=алардан кенг ми=ёсда фойдаланилади. Кыпинча темирни эмаллаш ва рущлаш =ылланилади. Никель-коррозияга кам учрайдиган металлдан, кенг фойдаланилади.

Коррозияни секинлаштирувчи, баъзан батамом тыхтатиб =ыювчи моддалар ингибаторлар дейилади. Улар металл сиртида щимоя парда щосил =илади ёки мущитнинг тажовузкорлигини камайтиради.

Металларнинг кыпчилиги табиатда бирикмалар щолида учрайди. Олтин, платина, баъзан =алай ва симоб эркин щолда учрайди.

Рудалар таркибида оксидлар, сульфидлар, карбонадлар щамда хлоридлар, силикатлар былган кисмларига бекорчи жисмлар дейилади. Рудаларни бойитишнинг флотация, щыллаш ва магнит ёрдамида ажратиш усуллари бор.

Рудалардан металларни ажратиб олиш усуллари =айтарилиш, термик парчаланиш ва алмашиниш жараёнларига асосланган. Бу жараёнлар металлургиянинг    турли    былимлари    былган пирометаллургия, гидрометаллургия   ва   электрометаллургияда   амалга   оширилади. Гидрометаллургияда рудалар таркибидаги металл бирикмалари сув, кислота, иш=ор ёки бирор бирикма ёрдамида рудадан ажратиб олинади. Масалан, олтин заррачаларини бекорчи жинслардан ажратиб олиш учун бирикмага натрий ёки калий цианиднинг эритмаси =ыйилади. Бу щолда олтин комплекс анион сифатида бирикма таркибига ытади:

4Au+8(CN)^-+O₂+2H₂O=4|Au(CN)₂|^-+4OH^-

Комплекс бирикма сувда яхши эригани учун бекорчи жинслардан эритиб ажратилади ва унга рущ таъсир этилиб олтин олинади.

2|Au(CN)₂|^-+Zn=|Zn(CN)₄|^2-+2Au

Электрометаллургия бир неча турга былинади, улардан мущими электролиздир. Электролитнинг (асос, кислота, туз) сувдаги эритмасидан электр токи ытказилганда электролитнинг парчаланишига электролиз дейилади. Металлар иш=орий ва иш=орий ер металларнинг сую=лантирилган тузлари ва иш=орлари электролиз =илиш йыли билан олинади. Бу хлор, фтор каби актив металлмасларни олишнинг ягона усули. Алюминий суюлтирилган оксид (Al₂O₃) дан олинади. Мис, никель, кумуш каби металларни тозалашда электролиздан фойдаланилади. Электролиздан фойдаланишда металларнинг сирти бош=а металлар билан =опланади, унга гальваностегия дейилади.

Даврий тизимда =ышимча гурущчага жойлашган металлар орали= металлар ёки d-элементлар номи билан юритилади. Асосий гурущчалардаги металлар ноорали= металлар деб аталади.  Улар S ва Р элементлар жумласига киради. Металл ызига =араганда аслро= металлни ыша металл тузи эритмасидан щайдаб чи=аради. Бу щоссаларга асосланиб металлар =уйидагича  (Бекетов =атори) жойлашади. Li, K, Cu, Mg, Na, Al, Mn, Zn, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Rb, H₂, Cu, Ag, Hg, Au

 

 

8-мавзу

 

¨РУ˜ЛИКНИНГ ТАБИАТИ, КОНУНЛАРИ ВА

КОРПУСКУЛЯР- ТЎЛКИН ХОССАЛАРИ

 

Одамнинг ривожланиш тарихида физика конунларидан одам учун энг ахамиятли ва аввал  маълум булган конунлардан бири ёругликнинг асосий конунлари деб караш мумкин. Чунки тирик жониворлар учун кеча ва кундуз, соя ва салкиннинг булишидан, кейинрок эса денгиз ва катта сахро ва текисликлар буйича  харакатда сайёралардан фойдаланилган ва хоказо.

Ёругликнинг туртта асосий конуни кадим замонлардан маълум: 1) ёругликнинг тугри чизикли таркалиш конуни; 2) ёруглик нурларининг мустакиллик конуни; 3) ёругликнинг кайтиш конуни;

5-расм        4) ёругликнинг синиш конуни.

1)             бир жинсли мухитда ёруглик тугри чизик буйлаб

 С=10¹⁰см/сек тезликда таркалади.

2)             ёруглик нурларининг мустакиллиги улар узаро

кесишганда бир-бирига хеч кандай таъсир килмаслигидан иборат.

3)              ёруглик икки мухит чегарасини кесиб утганда тушувчи         нур иккита нурга-кайтган ва синган нурларга ажралади.                                 

Ёруглик хакидаги тасаввурларга тарихий ёндошадиган булсак, бунда икки хил караш куп йиллар давомида хукм суриб келди. Булар ёруглик зарралари (корпускулалар)нинг тугри чизикли траекториялар буйича такалади, деган тушунча деярлик 100 йил хукмрон булди. Аммо Френель (XIX аср боши) уша вактда маълум булган хамма оптикавий ходисаларни тулкиний тасаввурлари асосида тушунтиришга муваффик булади. Натижада ёругликнинг тулкин назарияси эътироф этди, корпускуляр назария эса, карийб 100 йил унутилди.

1864 йилда Максвелл ёругликнинг  электромагнит назариясини яратди. Бунга кура ёруглик тулкин узунлиги 0,40 дан 0,75 мк гача булган электромагнит тулкинлардан иборатдир.

XIX аср охири ва XX аср бошида бир катор амалий тажрибалар эса махсус ёруглик зарралари-фотонлар тушунчасига олиб келди. Яъни ёругликнинг нисбийлик табиати икки ёклама экани, унда хам тулкин хоссалар ва хам зарраларга хос хусусиятлар мужассамлашган эканлиги аникланди.

Баъзи ходисаларда-интерференция, дифракция ва кутбланиш кабиларда ёругликни тулкин деб караш яхши натижалар берса, бошка ходисаларда (фотоэффект, Боте тажрибаси, Комптон эффекти) эса ёруглик заррачалар (фотонлар) окими куринишида намоён булади.

Кейинчалик маълум булишича, икки ёклама корпускуляр-тулкиний табиат факат ёругликкагина эмас, балки модданинг энг кичик заррачалари-электрон, протон, нейтрон ва бошкаларга хам хос экан.

Бу жараёнга заррачаларнинг тулкин узунликлари оркали ёндашадиган булсак кичик тулкин узунлигига эга булган элементар заррачалар (g, е, р, n) ни заррачадан иборат деб караш максадга мувофик булса, катта тулкин узунлигига эга булган тулкинли жараёнларда эса тулкинсимон хусусият жараёнларни яхширок тушунтиришга имкон беради, чунки киска тулкинли тулкинлар заррачаларнинг узаро таъсир доираси кичик булганидандир.

Ёругликнинг тулкин табиатини, умуман микрозаррачаларнинг табиатини туларок тушуниш максадида ташки ва ички фотоэффектларга тухталиб утишни лозим топдик. Фотоэффектни урганиш чизмаси 5-расмда келтирилган. Ёруглик кварц дарча оркали текширилаётган материалдан ясалган К катодни ёритади. Фотоэффект натижасида учиб чиккан электронлар А анодга келиб, сунг Г-гальвонометр оркали фототокнинг микдори улчанади. Милликин бу асбобда улчашлар утказиб, катодни монохроматик ёруглик билан (l=const) ёритилганда тухтатувчи кучланиш Ит ёруглик частотаси w буйича чизикли конун билан узгаришини аниклади:

                               

бу ерда а ва j константалар   ни хисобга олиб тулкин узунлиги учун куйидагини хосил килиш мумкин:

                               

w частота ёки l₀ тулкин узунлиги-фотоэффектнинг кизил чизик чегараси. Тухтатувчи кучланиш нолга айланган холдаги частотани  аниклаб, l₀ ни топиш мумкин.

Эйнштейн (1905) агар Планк буйича  ёруглик  w порция (квант) тарзида чикарилгани каби худди ушандай порциялар билан ютилади, дейилса, фотоэффектнинг хамма конунларини жуда осон тушунтириш мумкин деди. Эйнштейн фикри буйича, электроннинг олган энергияси унга w порция (квант) тарзида чикарилгани каби худди ушандай порциялар билан ютилади. Эйнштейн фикри буйича, электроннинг олган энергияси унга квант шаклида берилиб ва у энергияни тула узлаштиради. Бу энергия фотоэлектрон учун еj чикиш ишига ва ташкарига чиккандаги кинетик энергиялар йигиндисига тенг булиши зарурлигидан:

                        ;

бунда  -Планк доимийси.

Биз куриб утган ташки фотоэффектдан ташкари диэлектрик ва ярим утказгичларда кузатиладиган ички фотоэффект хам шу назария асосида осон тушунтирилади. Бунга мувофик, ёруглик таъсирида электронлар энергиявий сатхлар буйича кайта таксимланади. Агар олинган энергия кванти таъкикланган соха кенглигидан катта булса, квантни ютган электрон валент катламдан утказувчанлик катламига утади. Натижада кушимча бир жуфт ток ташувчи электрон ва ковак пайдо буладики, у модданинг электр утказувчанлигининг ортишида намоён булади.

Агар моддада аралашмалар–киришмалар мавжуд булса, электронлар ёруглик таъсирида валент сохадан аралашма  хосил килган сатхга ёки киришма сатхидан утказувчанлик сохасига утиши мумкин. Биринчи холда ковак, иккинчи холда эса электрон фотоутказувчанлиги юзага келади.

Бу, юкорида келтирилганлардан маълум булишича, электрон – электрон  ёки фотон-электрон каби заррачалар тукнашиши натижасида ички ва ташки фотоэффектлар кузатилади, яъни бу холда фотоннинг  заррачасимон табиати тулалигича намоён булади ва х.к.

 

 

9-мавзу

 

АТОМ ТУЗИЛИШИ

          Атомнинг   =андай   тузилганлигини   исботловчи   асосий тажрибалардан бири атом нурланишидаги спектрларни ырганишдан иборат. Одатда сийраклаштирилган газ ёки металл бу\лари кыринишидаги атомлар алощида спектрал чизи=лардан иборат спектр чи=аради. Улар чизи=ли спектр деб аталади. У щар бир элементнинг атоми учун ызига хос спектр чизи=ларидан иборат былади. Масалан, водород атоми   спектрининг кыриниши 6-расмда кырсатилган.

Швейцария физиги Бальмер (1885 й.) бу сериядаги водород атоми чизи=ларининг тыл=ин узунликлари

                                   

               формула билан ани= тасвирланишини ани=лади, бунда п-3,4,5... каби бутун сонлар.

(I) нинг тыл=ин сонини w=2pc/l билан солиштириб

                    

Бунда R= =4l_o- Ридберг доимийси дейилади.

Кейинги текширишлар водород спектрида яна бир неча сериялар борлигини кырсатди. Кырсатиш мумкинки, бу сериялар (водород атоми учун) =ыйидаги умумлашган Бальмер формуласига олиб келади

                       

Бу ерда берилган m учун п сони m+1 ор=али ани=ланади. Бу каби тажрибалар атомнинг мураккаб тузилишга эгалигини кырсатди.

Бундан таш=ари, атом тузилиши ты\рисида щам назарий ва щам амалий изланишлар мавжуд былиб,   уларнинг энг асосийлари Дз. Дж Томсон ва Резерфордлар томонидан олинган хулосалар атом тыгрисидаги дунё=арашга етарлича асос былди. Булардан щар томонлама атом ты\рисида тыли= маълумот берувчи натижа

78

Резерфорднинг щам амалий ва щам назарий ишлари щисобланади. Резерфорд томонидан олиб борилган ишнинг ма=сади юп=а нодир элементлар =атламини альфа зарралар билан бомбардимон =илишдан иборат.

7-расмда р-a  зарралар манбаи, юп=а  металл фольга З-зарлар (мис, кумуш, олтин) дан иборат былиб, уларни бомбардимон =илган a(H_e^kt) зарраларнинг Q бурчак быйича о\ишида сочилган зарраларнинг   та=симот =онуни атрофлича ырганилди. Сочилган a зарралар (Н_е⁺⁺,v_a=10⁹ cм/сек) =онуниятини ырганиш вакуумда (~10^-6 ммHg) олиб борилгани учун турли =ышимча омилларнинг олди олинган эди. Резерфорд =уйидаги хулосага келди:зарралар маълум ми=дорининг катта бурчакларга (~180⁰)  фа=ат атомнинг ичида жуда кичик щажмда тыпланган катта масса билан бо\ланган заряднинг щосил =илган жуда кучли электр майдони былгандагина юзага келиши мумкин. У бу хулосага асосланиб (1911 й.), атомнинг, оламшумул ащамиятга эга былган, ядро моделини таклиф =илди. Резерфорд тасаввури быйича атом марказида Ze мусбат зарядли, ылчами 10^{-12 см га я=ин о\ир ядро жойлашган, ядро атрофида атом эгаллаган бутун щажм быйича та=симланган} Z дона электрон былган зарядлар тизимидан иборат. Атомнинг деярли щамма массаси ядрода мужассамланган.

Резерфорд бу тасаввурларга асосланиб,  зарраларнинг сочилиш назариясини ишлаб чи=ди ва сочилган зарраларнинг Q бурчак =ийматлари быйича та=симланиш формуласини келтириб чи=арди: Q дан Q+dQ гача былган бурчакларга тегишли йыналишларни ыз ичига олган dW  фазовий бурчак быйича сочилган a зарраларнинг сони

              (4)

га тенг былар экан. Бу ерда N зарга тушаётган зарраларнинг умумий сони, n-сочувчи модда атомларининг бирлик щажмдаги сони, d-фольганинг  =алинлиги, Ze- нишон атомларининг заряди, е-электрон заряди, m_a -a зарралар массаси.

1913 йилда Резерфорднинг ходимлари бу формулани щар хил ва=т орали\ида турли q бурчак остида сочилган зарралар сонларини щисоблаш йыли билан текшириш ытказдилар. Тажриба шароитида       (7-расм) биринчи фазовий бурчак орали\идаги  зарралар

8

щисобланди ва турли бурчак остида сочилган зарралар сонининг (4) формуладаги es/sin⁴(q/2) га мутаносиблиги тажрибада тасди=ланди. Сочилишнинг зар =алинлигига ва альфа-зарранинг тезлигига бо\ликлиги, уч нодир металлар учун щам (4) формула билан мос келди.

Шундай =илиб, Резерфорд ыз тажрибалари натижасида таклиф этган атомнинг ядро модели исботланди. Щаракатсиз турган зарядлар тизими  тур\ун щолатда былмагани учун Резерфорд атомнинг статик моделидан воз кечиб электронлар ядро атрофида берк траектория щосил =илиб щаракат =иладилар, деди.

Резерфорднинг ядро моделини классик механика ва электродинамика тушунтира олмади. Бу =ийинчиликдан =утулиш йылини Нильс Бор ызининг икки пастулотида асослади:

а) классик механика ну=таи назаридан мумкин былган кып орбиталардан фа=ат баъзи маълум квант шартларини =аноатлантирувчи дискрет орбиталаргина мавжуд была олади. Бу орбиталардан бирида турган электрон, тезланиш билан щаракат =илишига =арамай, ёру\лик чи=армайди ва ютмайди.

б) электрон бир стационар (тур\ун)   щолатдан-орбитадан иккинчи стационар орбитага ытганда нурланиш w ёру\лик энергия кванти шаклида ютилади ёки чи=арилади; яъни ёру\лик квантининг ми=дори электроннинг квант ытиши юз берган стационар щолатларига тегишли энергияларнинг айирмасига тенг былади:

              w=E_n-E_m                           (5)

Нурланаётган чизик частотаси эса

                                             w =Е_п/ -Е_п/                                   (5^*)

га тенг былади.

Атомнинг дискрет энергиявий сатщларининг мавжудлиги Франк ва Герц   тажрибалари   ор=али   тасди=ланди (8-расм).    Тажрибада   щавоси сийраклаштирилган   трубканинг ичи паст  (-1ммHg) босимда симоб бу\лари билан тылдирилган. Бу щолдаги  диоднинг  вольт-ампер тавсифи   ырганилганда   унинг кыриниши   потенциал   ортиши билан    узлуксиз    ортмасдан максимум    ва    минимумлар кузатилган. Бу максимумлар 4,9; 9,8 ва 14,7эВ ва     щоказо     =ийматларда

такрорланади. Эгри чизи=нинг бундай кыриниши энергиявий сатщларнинг дискретлиги натижасидагина атомлар (электронлар билан ты=нашганда) фа=ат маълум порциялар тарзида энергия =абул =илиши          мумкинлигини кырсатади. Бунга сабаб электронлар ызининг анодга томон щаракатида унинг энергияси 4,9эВ дан кичик былганда симоб атоми билан эластик (энергия йы=отмасдан) ты=нашади, электронларнинг энергияси 4,9, 9,8 ва щ.з. ларда эса ты=нашув ноэластик былиб, сынг электронлар сони бирдан камаяди ва щ.з. Симоб бу\лари билан ты=нашиб DЕ энергия олган атомлар уй\онган щолатга ытади ва жуда =ис=а ва=т ичида (~10^-8сек)  = DE/ частотали ёру\лик кванти (фотон) чи=ариб асосий щолатга =айтади. Бу каби тажрибалар даврий тизимнинг жуда кып элементлари учун ытказилганда бундай =онуният борлиги ани=ланади. Бу эса Фрак ва Герц тажрибалари Резерфорд тажрибалари ва Бор назариясининг ты\рилигини ва демак, атомнинг  планетар  модели  ты\ри  эканлигини  исботловчи  буюк тажрибалардир.

Атом планетар моделининг квант  механикавий асослари. Атомлардаги электронлар щаракатини марказий майдондаги щаракатдан иборат деб =араш мумкин. Бу каби щаракатлардаги асосий =оидалардан бири-Борнинг водород атоми электронлари учун ол\а сурган =уйидаги пастулотини эслаш ма=садга мувофи=. Бор  (1913 й.) электронларнинг мумкин былган щамма орбиталаридан фа=ат импульс моменти Планк доимийси  ни 2p га былинганига каррали былганларигина мавжуд былади, яъни:

              m_еvr=nh (n=l,2,3,...)                                            (6)

бу ерда п бош квант сони деб аталади. константа Планк доимийсининг (E=w) 2p га нисбатига тенг:

           h=1,054×10^-34Жс=1,054×10^-27эр/сек                              (7)

Атом ядроси майдонида щаракатланаётган Ie зарядли электронни =араб чи=амиз. Z =1 да бу тизим водород атомига тегишли былиб, Z>1 да эса водородсимон ионга тегишли былади. 

Ньютоннинг 2- =онунига асосан m_e электрон массасининг v²/r

 

 марказга интилма тезланишига былган кыпайтмаси Кулон кучига тенглигидан (6) ва(7) лардан атомдаги электрон орбиталарининг радиуси фа=ат =атор дискрет =ийматларни =абул =ила олишига эришамиз: Водород атомининг (Z=l.,n=1) орбитаси учун (8) ни щосил =иламиз.

Атомнинг ички энергияси электроннинг кинетик энергияси (ядро щаракатсиз) ва электроннинг ядро билан ызаро таъсир (потенциал) энергияларининг йигандисига тенглигидан:

	(8)

 

(10)

(9)

              

 

(7)и щисобга олиб (10) ни куйидагича ёзиш мумкин:

 

 

 

(10) билан ани=ланадиган энергиявий сатщлар чизмаси 9-расмда келтирилган.

Водород атоми (Z=1) n щолатдан m щолатга ытганда ажралувчи нур энергияси:

 

 

         (11)      

 

 

ва демак ёру\лик частотаси

 

Бу эса Бальмернинг умумлашган формуласидан иборат. Ридберг доимийсининг =иймати учун =уйидагини  щосил =иламиз:

                                                 

 

 

Назарий келтириб чи=арилган бу   =ийматнинг ми=дори тажрибада ылчанган =иймати билан бир хилдир.  Демак,  анча аввал ани=ланган  (1885)  водород атоми спектрларининг =онуниятлари атомнинг планетар моделининг ты\рилигини исботловчи дастлабки тажрибадир.

2. Ёру\ликнинг табиати ща=идаги билимларнинг чу=урлашуви оптикавий щодисаларда ызига хос дуализм борлигини кырсатади. Ёру\ликнинг тыл=ин табиатини кырсатувчи хусусиятлари (интерференция, дифракция) билан бир =аторда унинг корпускуляр (заррачасимон) табиатини бевосита кырсатувчи щодисалар (фотоэффект, Комптон щодисаси) ани=ланди.

Микрозарраларнинг (электрон, протон, нейтрон каби оддий зарралар ва улардан таркиб топган мураккаб зарралар: молекулалар, атомлар, атом ядроларининг) тыл=ин хусусиятини классик механика (Ньютон механикаси) ты\ри ифодалаб бера олмади. Микрозарраларнинг тыл=ин хусусиятларини щам щисобга олувчи    микрозарралар механикасини Шредингер, Гейзенберг, Дираклар юзага келтирдилар. У квант механикаси номини олди. Шриденгер (1926й.) яратган тенглама квант механикасининг асосий тенгламаси былиб щисобланади.Унда микрозарраларининг щолати тыл=ин функцияси деб аталувчи функция билан ифодаланиб у y щарфи билан белгиланади. У координаталар ва ва=т функцияси былиб, =уйидаги кыринишга эга.

                              (14)

Бу тенгламалардаги катталиклар =уйидаги =ийматларга эга:

-Планк доимийси (h)нинг 2  га былинганига тенг;

m-зарранинг массаси, i-мавщум бирлик

-Лаплас оператори

U-зарранинг потенциал энергияси.

Стационар (ва=т иштирок этмаган) щолат учун Шредингер тенгламаси =уйидагига тенг

(15)

бу ерда Е-микрозарранинг тыла энергияси. Шредингер тенгламасининг ащамиятли томонлари унинг ёрдами билан фазонинг турли ну=таларида зарранинг былиш эщтимоллигини топиш мумкинлиги билангина чегараланмайди. Бу тенгламадан ва тулкин функцияси j(x,y,z) га куйиладиган шартлардан бевосита энергияни квантлаш коидаси келиб чикади.

квант сонлари

п -бош квант сони {п=1,2,3...¥}

l -азимутал (орбитал) квант сони (l=0,1,2...п-1)

m -магнит кванти сони (m=-l, - l+1...-1,0,+1,... l-1, + l) яъни щаммаси былиб 2 l +1 та =ийматларни =абул =илади. l квант сони п та =ийматининг щар бирига m квант сонининг 2 l+1 таси ты\ри келганидан, п квант сонига мос келувчи турли щолат сони  =ыйидагига тенг былади.

                                                           (16)

 

 

Квант механикасида l орбитал квант         сони электроннинг импульс моментини         кырсатади.                                                                                                 

10

m - магнит квант сони эса шу моментнинг фазодаги    маълум    йыналишга    туширилган проекциясини      кырсатади (10-расм).

10-расм

Электрон импульс моментининг турли =ийматларига ты\ри келган щолатлариспектроскопияда =уйидагича ифодаланади:

 щолатидаги -S электрон

 щолатидаги -р электрон

 щолатидаги -d электрон

щолатидаги -f электрон, кейингилари g, h ва щ.к.

Демак, п=3 ва l=1 холатдаги электрон Зр   билан белгиланади. l квант сони п дан кичик былгани сабабли электроннинг =уйидаги щолатлари былиши мумкин.

IS

2S, 2р

3S, Зр, 3d

4S, 4р, 4d, 4f ва х.к.

Атомдаги электронларнинг магнит (m) ва ыз (S) моментининг борлигини исботловчи энг асосий тажриба Зееман тажрибасидан иборатдир. Зееман (1896й.) магнит майдонига киритилган натрий бу\ланишининг   шуълаланишини кузатаётганда E_m энергетик сатщ бир-биридан бир хил масофада жойлашган 2l+1 соща сатщларига былинишини ани=лади (10-расм).

11-расмдан    кыриниб турибдики, магнит майдони былмаганда частота w₀ чизи= билан  белгиланган  битта чизи=   кыринса,    магнит майдон таъсирида w₀га нисбатан        симметрик жойлашган w₀+Dw₀  ваw₀-Dw₀ частотали икки чизи= пайдо былади. Агар таш=и магнит майдонининг кучи кескин орттирилса, кичик Н ларда пайдо быладиган 3 чизи= ырнига 6 та чизи=, яъни уларнинг щар бири яна иккитадан чизи=ларга ажралади. Бу щолдаги ажралиш анамоль Зееман эффекти номини олди, ва у электрон спини (S) (электроннинг ыз моменти) борлигини исботлади. Электроннинг момента 2 та =иймат =абул =илганидан S=±1/2 га тенг. Демак атомдаги электронларнинг умумий сони                  га тенг булади.

10-мавзу

 

МИКРОЗАРРАЛАРНИНГ КОРПУСКУЛЯР- Т¡ЛКИН ХОССАЛАРИ, НОАНИКЛИК ВА ЭХТИМОЛЛИК

 

Электроннинг аник координаталари ва тезлик билан аникланувчи кичик механик заррача деб карашнинг узига хос муаммолари мавжуд эди.

Маълумки, ёругликнинг табиати хакидаги билимларимизнинг чукурларшиши – ёругликда мавжуд булган дуализмнинг-тулкин ва корпускуляр табиатларнинг  намоён булиши физика тарихида анча мураккаб ходиса эди.

Бирок 1924 йилда Луи де-Бройл дуализм факат оптикавий ходисаларга хос хусусият булмай, балки у универсал ахамиятга эга, деган ажойиб гипотезани илгари сурди.

Де-Бройл модданинг заррачалари корпускуляр хусусият билан бирга тулкин хусусиятига хам эга деб, модда заррачалари-элементар заррачаларга ёруглик учун уринли булган бир манзарадан иккинчисига утиш коидаларини куллади. Маълумки, фотон Е=w энергияга ва  импульсга эга.

Де Бройл гояларига асосан, электроннинг ёки бошка заррачанинг харакати тулкин жараёни билан боглик булиб, унинг тулкин узунлиги . Частота эса  оркали аникланади.

                             Де Бройл гипотезаси тез орада амалда тасдикланди. Хусусан Девиссон ва Жермерлар кристалл пластинкадан сочилаётган электронлар дастаси дифракциявий манзарага эга эканлигини курсатди. Томсон ва Тартаковскийлар хам электрон дастаси металлардан утганда дифракция манзараси хосил булганини курсатади 12-расм.

Электрон фотопластинкага тушганда, унга фотон каби таъсир этиб максимум ва минимум ёритилган халкаларни хосил килган. Шу усул билан хосил килинган электронограмманинг хам манзараси юкоридагиларга ухшаш булган. Кейинчалик Штерен ва унинг ходимлари дифракциявий ходисалар атом ва молекулалар дасталарида хам кузатилишини курсатдилар.

Юкоридаги тажрибалардан келиб чикадиган натижа шуки, маълум тезликка ва йуналишга эга булган микрозарралар дастаси ясси тулкин берадиган дифракциявий манзарага ухшаш манзарани хосил килади.

Микрозаррачалар учун Шредингер тенгламасидаги y(x,y,z, t) тулкин функция ва бу функция билан ифодаланган зарра орасидаги муносабат ёруглик тулкини ва фотон орасидаги муносабатга ухшаш.

Маълумки, ёруглик тулкини амплитудасининг квадрати фотоннинг фазонинг маълум нуктасига тушиш эхтимоллигини аниклайди. Худди шунингдек, фазонинг бирор нуктаси учун тулкин функция модулининг квадратини шу нуктани уз ичига олган dv хажм элементига булган купайтмаси заррачанинг dv хажм элементида булиш эхтимоли dp ни курсатади, яъни:

            

Шундай килиб, y функциянинг физикавий мазмуни шундан иборатки, функция модулининг квадрати заррача фазонинг тегишли жойида булиши эхтимоллик зичлигини беради.

Стационар холатлар учун тулкин функция

                          дан

             

бу холда эхтимоллик зичлиги jj^* га тенг ва демак вактга боглик эмас.

Айтилганлардан квант механикаси статистик хусусиятга эга эканлиги келиб чикади. Квант механикаси буйича заррачанинг фазодаги урнини ёки  заррачанинг харакатланаётган траекториясини аниклаш мумкин эмас. Факат заррачанинг фазонинг турли нукталарида кандай эхтимолликда булишлигини тулкин функцияси ёрдамида олдиндан айтиб бериш мумкин. Демак, квант механикаси микрозарранинг хакикий табиатини очиб беради.

Заррачанинг фазода аник урин олиш тушунчаси унга куллаш мумкинлигининг аниклик даражаси Гейзенберг курсатган ноаниклик муносабати оркали берилади. Бунга мувофик заррача бир вактнинг узида аник кийматларга эга була олмайди. Масалан заррачанинг х координатаси ва шу координатага мос келувчи импульснинг Р_х ташкил этувчиси бир вактда бир хил аникликда булмайди. Бу катталикларнинг кийматлари орасидаги ноаникликлар  шартни каноатлантиради. Энергия учун бу шарт DЕDt ³

Бу катталиклардан бири Dх ёки DР_х канчалик аник топилган булса, иккинчининг ноаниклиги шунчалик катта булади. Ноаникликлар муносабатини тушунтириш учун мисол. Эркин учиб бораётган микрозаррачанинг урнини аниклаш учун унинг йулига Dх тиркишни тик килиб жойлаштирамиз. Заррача тиркишдан утганига кадар унинг импульсининг Р_х ташкил этувчиси нолга тенг (DР_х=0), аммо заррачанинг х координатаси бутунлай ноаник. Заррачанинг тиркишдан утиши пайтида вазият узгаради. Х координатанинг ноаниклиги урнига Dх ноаниклик пайдо булади. Лекин бунга эришиш Р_х кийматидаги аникликни йуколиши хисобига булади (13-расм). Хакикатдан хам, дифракция натижасида заррачанинг 2j бурчак оралигида харакатланишининг бирор эхтимоллиги мавжуддир, бу ерда j-биринчи дифракциали минимумга тугри келган бурчак.

Шундай килиб,                  DР_х=р sinj

ноаниклик пайдо булади. 13-расмда Dх кенгликдаги тиркишдан хосил булган марказий дифракция максимумининг охирига j бурчак мос келади:

                      , демак   

бу ерда  ни хисобга олсак,     

Dх*DР_х=рl=2p  муносабат хосил булади.

          Ноаникликлар муносабати микрозаррачаларнинг иккилама корпускуляр-тулкин табиатини акс эттиради. Бу муносабат бир катор мухим натижаларни  олиш учун етарли булади. Хусусан, у электроннинг атом ядросига тушмаслигини тушунтиришга, шунингдек, оддий атом улчамини ва бундай атомдаги  электроннинг минимал энергиясини бахолашга имкон беради.

 

 

11-мавзу

 

КИМ¨ ФАНИДАГИ АСОСИЙ ТУШУНЧАЛАР, КОНУНЛАР ВА ЖАРА¨НЛАР

 

Кимё фани моддаларнинг тузилиши, улардаги турли-туман узгаришлар натижасида янги моддаларнинг пайдо булишида юз берувчи физик-кимёвий жараёнларни ургатади. Кимёвий элементлар ва уларнинг бирикмалари кимёнинг асосий предмети хисобланади.

Анорганик кимёда айрим элементлар ва уларнинг бирикмалари текширилади. Булар техникада ва турмушда катта ащамиятга эга былган кыплаб оксидлар, асослар, кислоталар, тузлар ва бош=а металларнинг бирикмаларидан иборат.  Булар билан бир =аторда углерод элементи, унинг кислородли бирикмалари щамда карбонат кислотанинг тузлари — карбонатлар щам ырганилади.

Д. Менделеев олиб борган изланишлари асосида =уйидаги хулосага келди: щар бир оддий модда ызининг маълум физикавий ва кимёвий хоссаларига эга былади. Оддий модда кимёвий реакцияга киришганда ва янги модда щосил =илганда ызининг кып хоссаларини йы=отади. Масалан, темир олтингутурт билан бирикканда ызининг металлик ялтиро=лигини, бо\ланиш, магнитланиш каби хоссалари йы=олади. Бунда оддий олтингугурт мыртлигини, сари= рангини, ёнувчанлик хусусиятини йы=отади.

Кимёвий элемент деб, бир хил мусбат зарядли ядролар билан ани=ланувчи маълум атомлар турига айтилади.

Кимёвий элементнинг бир неча оддий моддалар щолида учраш щодисасига аллотропия деб аталади; бир хил элементдан щосил былган щар хил оддий моддаларга эса шу элементнинг аллотропик шакл ызгаришлари дейилади. Масалан, фосфор о= ва жуда защарли модда. У =орон\и щавода шыълаланади ва щатто ёниши щам мумкин. Агар фосфор щавосиз жойда =издирилса, унинг хоссалари ызгаради: у =изил бинафша тусга киради ва щавода ёнмайдиган былиб колади.

Маълумки, кимёвий элементларнинг хозирги замондаги символлари-белгиланишларини Берцелиус (1813 й.) киритган. У элементларнинг белгилари сифатида лотинча номларининг бош щарфларини олди. Кимёвий бирикмаларнинг таркиби щам щарфли белгилар сифатида ифодаланади. Моддалар формуласи эса уни ташкил этган элементларнинг белгиларидан тузилади. Моддаларнинг формулалари фа=ат модда таркибини кырсатибгина =олмай, унинг ми=дорини ва массасини щам кырсатади. Щар  бир формула модда молекуласини ёки модданинг бир молини, ёхуд унинг моль массасига мутаносиб былган ми=дорини кырсатади. Масалан, Н₂О бир молекула сувни ёки 1 моль сувни ёхуд 18 г сувни билдиради.

Оддий моддалар айни модданинг молекуласи нечта атомдан тузилганини кырсатувчи формулалар билан ифодаланади, масалан, водород молекуласининг формуласи H₂, кислородники О₂ ва щ.з.

Моддалар формуласи унинг таркибини кимёвий тащлил =илиш натижалари асосида ани=ланади. Масалан, тащлил маълумотларига биноан глюкоза таркибида 40,00% углерод, 6,72% водород ва 53,28% кислород бор. Щисоблашлар шуни кырсатадики, глюкоза молекуласида 1 та углерод атомига 2 та водород атоми, 1 та кислород атоми ты\ри келади ва унинг формуласи С₆Н₁₂О₆.

Моддаларнинг таркиби, молекула о\ирликлари бир хил была туриб физикавий ва кимёвий хоссалари щамда тузилишининг турлича былиш щодисаси изомерия, моддаларнинг ызлари эса изомерлар деб аталади.

Анорганик бирикмаларда изомерия щодисаси кам учрайди, аммо органик бирикмаларда изомерия щодисаси нищоятда кып.  

Органик бирикмалар таркибида даврий тизимнинг =арийб щамма элементлари учраши мумкин. Шунинг учун органик бирикмаларнинг сони нищоятда кып. Масалан, СН₄, СНзСl, CH₂Cl₂, СНзОН ва хоказо. Органик моддаларнинг куплигига яна бир сабаб изомерия щодисасидир. Уларнинг молекулаларида атомлар фазода турлича (панжара доимийлари а, б ва с ларга эга) жойлашган.

Модданинг молекуляр о\ирлиги ва мураккаблигига =араб изомерлар сони нищоятда ортиб боради. Масалан, 75 та модданинг формуласи C₁₀H₂₂ дир. Уларнинг формулалари бир хил былса-да, хоссалари турлича, демак, молекулаларидаги атом ва радикаллар турлича жойлашган. С₄Н₁₀ нинг  2 та, C₅H₁₂ нинг З та изомери бор. C₁₂H₂₈-802, C₂₀₄H₄₂-36631.

Атом молекуляр назария. Молекула ва атомлар ща=идаги тасаввурларнинг шаклланиши машщур инглиз кимёгари Р. Бойл (1660й), рус олими Ломоносов (1765й) инглиз кимёгарлари Д. Дальтон (1840й) ва Ж. Прейтли (1800й), италян олими А. Авогадро (1850й) номлари билан бо\ли=. Улар кимё тарихида биринчи бор молекула ва атомларнинг моддий заррачалар сифатида мавжудлигини ва хилма-хиллик сабабларини исботлаб бердилар.

Атом молекуляр тасаввурларига асосан =атти=, сую= ва газ щолатдаги щар =андай жисм жуда майда алощида заррачалар-молекулалардан иборат. Щар  =андай модданинг молекулалари ани= бир йыналишга эга былмаган тартибсиз щаракат щолатида былади.

Атом молекуляр назариясининг асосий щолатлари =ыйидагилардан иборат.

1.             Молекулалар   кимёвий таркиби, ылчамлари, физикавий ва кимёвий хусусиятлари билан фар=ланадилар.

2.             Молекулалар узлуксиз щаракатда быладилар; улар орасида ызаро тортишиш ва итарилиш кучлари мавжуд. Молекулаларнинг щаракат тезлиги моддаларнинг агрегат щолатига бо\ли=.

3. Кимёвий щодисалар молекулалар сифат ва ми=дорий жищатидан ызгарадилар ва бир хил молекулалардан бош=алари щосил былади.

Атомлар ызаро таъсирлашиб молекулаларни щосил =иладилар. Молекула бир яхлит былиб, у ызининг янги хусусиятлар мажмуи билан тавсифланади Молекула кимёвий бо\ланишлар асосида бир хил ёки турли хил атомларнинг бирикишидан щосил былган модданинг бир бутун =исмидан иборатдир. Агар модда бир хил атомлардан ташкил топган былса унга оддий, агарда турли хиллардан ташкил топган былса, мураккаб деб аталади.

Атомнинг зарурий хусусиятларидан бири унинг массасидир. Элемент атомининг ха=и=ий массасига абсолют атом массаси (m_а) дейилади. Атом массаларини граммлар ёки килограммлар билан ифодалаш анча =ийин былганидан, атом массаларини у масса сони 12 былган углерод атоми изотопи массасининг 1/12 =исми атом массаси бирлиги этиб =абул =илинган. Атом массасининг бу бирлиги углерод бирлиги (у,б) ёки атомнинг масса бирлиги (а.м.б): 1 а.м.б=1,667-10 ²⁷ кг. Атом массаси бирликларидаги атом массаси А_н га нисбий атом масса деб аталади.

Абсолют молекуляр масса (m_т)  молекуланинг ща=и=ий массаси деб аталади. Атом масса бирликларида ылчанган молекуланинг массаси М_r. нисбий молекуляр масса деб аталади.

Кимёда модда ми=дорининг бирлиги килиб 6,02-10²³ та атомлар молекулаларига эга былган модда ми=дори =абул =илинган. 6,02-10²³ га тенг былган ми=дорга Авогадро доимийси дейилади. Щар =андай модданинг бир молида щам худди шунча молекула былади.

Олиб  борилган текширишлар асосида:

Таркибнинг доимийлик (эквивалентлик) конунига мувофи= щар =андай кимёвий модданинг таркиби доимийдир.

XIX аср бошида кимёвий бирикмаларнинг таркиби ва бириккан элементларнинг ми=дорий нисбатларини текшириш шуни кырсатдики, бунда "элементлар муайян ми=дорлардагина ызаро бирика олади" (Дальтон 1840й.). Аммо кейинчалик "бирикувчи ми=дорлар" ырнига эквивалент (тенг =ийматли) ми=дор тушунчаси киритилди.

Бу ва бош=а изланишлар асосида "Элементлар ыз эквивалентларига мутаносиб ми=дорда ызаро бирикади ва алмашинади" деган хулосага келинди.

Эквивалентлар конуни. Элементнинг эквивалентини унинг водород ёки кислород билан щосил =илган бирикмаси таркиби ор=али ёки водородга алмашиши ор=али щисоблаб олинади.

Эквивалент тушунчаси мураккаб моддаларга щам татби= =илинади. Мураккаб модданинг водород бир эквиваленти билан  реакцияга киришадиган ми=дори шу мураккаб модданинг эквиваленти деб аталади. Элементнинг эквиваленти унинг атом массасини валентлигига былиш билан щисобланади. Масалан, асос эквивалентини топиш учун унинг молекуляр массасини шу асос таркибидаги металлнинг валентлигига былиш керак:

      

Туз эквивалентини топиш учун унинг молекуляр массасини туз таркибидаги металлнинг умумий валентлигига былиш керак:

       

 Массанинг сакланиш конуни. Ломоносов реакция учун олинган модда ва реакция натижасида щосил былган мащсулотларининг о\ирлигини ылчаб, кимёвий реакцияларнинг боришини ырганди. Натижада у массанинг са=ланиш =онунини кашф этди: "Реакцияга киришаётган моддаларнинг массаси (о\ирлиги) реакция натижасида щосил быладиган моддаларнинг о\ирлигига тенг" (1748-1756 й.). Кейинчалик француз кимёгари Лавуазье кимёвий реакцияларда моддаларнинг умумий массаларидан таш=ари ызаро таъсир =илувчи моддалар таркибига кирувчи элементларнинг массалари щам са=ланиб =олишини кырсатди. 1905 йилда Энштейн жисм массаси (М) билан унинг энергияси (Е) орасида Е=Мс² бо\ланиш борлигини кырсатди.

Бу тенглама макро жисмлар учун щам ва микро зарралар (электрон, протон, нейтрон, g зарра) учун щам тааллу=лидир.

Авогадро конуни. Атом ва молекула. Италян физиги Авогадро (1811 й.) =уйидаги =онунни кашф этди. "Бир хил харорат ва бир хил босимда олинган тенг щажмдаги щар =андай газларнинг молекулалар сони тенг былади.

Молекула муста=ил мавжуд была оладиган модданинг кимёвий хоссаларига эга былган энг кичик заррачасидир.

Атом элементнинг кимёвий хоссаларини ызида са=ловчи энг кичик заррачасидир. Бир элементнинг атомлари ызаро бирикканда оддий модда щосил   былади (H₂, O₂, N₂, Cl₂).   Турли элемент атомларининг бирикишидан мураккаб модда щосил былади. (Н₂О, шакар С₁₂Н₂₂О₁₁-углерод, водород кислороддан).

Кимёвий реакциялар боришининг асосий конуниятлари. Кимёвий реакциялар щар хил тезликда боради. Улар сония, да=и=а ва щаттоки бир неча йилларга боради. Реакциянинг бориши щар хил омиллар ва хароратнинг ызгаришига бо\лик равишда ызгаради.

Тизимнинг бош=а =исмларидан чегара сиртлари билан ажралиб турувчи =исмига фаза дейилади. Бир хил фазадан ташкил топтан тизим гомоген, щар хил фазадан ташкил топган тизим эса гетероген тизим деб аталади.

Гомоген тизимда борадиган (гомоген) реакциялар ва гетореген тизимда борадиган (гетероген) реакциялар бир-биридан фар= =илади. Кимёда модда ва моддалар йи\индисига тизим дейилади.

Гомоген тизимга хощлаган газлар аралашмаси-азот билан кислород аралашмаси, бир неча моддаларнинг бир эритувчидаги эритмасини (натрий хлорид-NaСl, магний сульфат Mg₂SO₄, азот ва кислородларнинг), сувдаги эритмасини олиш мумкин.

Гетероген тизимга музли сув, чыкмаси былган тыйинган эритма ва щ.з. лар мисол былади.

Гомоген тизимда реакция тизимнинг бутун щажми быйича кетади. Масалан, сульфат кислота (H₂SО₄) натрий тиосульфат эритмаси (Na₂S₄O₃) билан аралаштирилса, бутун щажми быйича олтингугурт щосил былиб, эритманинг лой=аланиши кузатилади.

H₂S0₄+Na₂S₂0₃=Na₂S0₄+H₂0+S0₂­+S¯

Агар реакция гетероген тизимда борса, тизимни ташкил этувчи фазалари сиртидагина реакция амалга ошади. Масалан, металлнинг кислородда эриши:

Fe+H₂S0₄=FeS0₄+H₂­

Бу реакция фа=ат металл сиртида боради.

Гомоген реакциянинг тезлиги ва=т бирлиги ичида реакцияга киришган (щосил былган) модданинг щажм бирлигидаги ми=дори билан ылчанади:

 

Гетероген реакциянинг тезлиги ва=т бирлиги ичида фаза сиртининг юза бирлигида реакцияда щосил былган модда ми=дори билан ылчанади:

Бу ерда п-реакцияда щосил былувчи модданинг моль сони, V-тизим щажми, t-ва=т, S-реакция борадиган юза (Dn=n₂-n₁,      Dt=t₂-t₁)

Модда ми=дорининг (п) щажм(V) га нисбати шу модданинг моляр концентрацияси (С) га тенг.

n/V=C; Dn/V=DC былганидан гомоген реакция тезлигини =уйидагича ёзиш мумкин:

Гомоген реакция натижасидаги     реакция      тезлиги щосил былувчи моддалар концентрацияларининг ва=т  бирлиги      ичида ызгариши билан ылчанади.

Кимёвий реакциянинг тезлиги реакцияга киришаётган моддаларнинг табиатига, концентрацияларига, хароратга, катализатор ва бош=а омилларга бо\лик.

Кимёнинг реакциялар тезлигини урганувчи булими кимёвий кинетика деб аталади.

Кимёвий реакциялардан амалда фойдаланилганда реакцияларнинг турли шароитларда =андай тезликда бориши, реакциянинг исталган тезлигига, эришиш учун шароитни =андай ызгартириш кераклигини билиш мущимдир. Реакциянинг тезлигини ошириш ва халал берувчи реакциялар тезлигини камайтириш ишлаб чи=ариш унумдорлигини оширишга, хом ашёдан тыларо= фойдаланиш ва кам ва=т ичида кып мащсулот ишлаб чи=аришга имкон беради.

Кимёвий жараёнларни бош=арувчи энг мущим омиллар (моддалар табиатидан ва эритувчиларидан таш=ари) тырттадир:     1)харорат, 2) босим, 3) реакцияга кирувчи моддалар концентрацияси, 4) катализатор.

а) реакция тезлиги концентрацияга бо\ли= былиб у =анча катта былса, реакция шунча тез боради. Бу щолда уларнинг бир-бири билан ты=нашуви катта былади. Бундаги зарур шарт атомларнинг бири иккинчи атомнинг электр майдони таъсирида былиши керак.  Шундагина электронларнинг ытиши ва атомларнинг =айта гурущланиши юз беради ва натижада янги моддаларнинг молекулалари-реакция мащсулотлари щосил былади.  Бунда реакция тезлиги  реакцияга  киришувчи  моддалар молекулаларининг ты=нашиш сонига мутаносибдир. Ты=нашишлар сони эса дастлабки  моддалар концентрациясига  бо\ли= былиб, у катта былса, ты=нашишлар сони шунча кып былади-кимёвий реакция шунча тез боради.

Доимий хароратда кимёвий реакция тезлиги реакцияга киришаётган моддалар концентрациялари кыпайтмасига мутаносибдир.

А+В=С реакциянинг тезлиги бу конунга мувофик

v=R  êA ê×  êB ê

v-реакция тезлиги, |А| ва |В| -реакцияга киришаётган моддаларнинг молидаги концентрацияси, R тезлик const, R нинг =иймати реакцияга киришаётган моддалар табиатига, хароратга ва катализаторларга бо\ли= былиб, реакцияга киришувчи моддалар концентрациясига бо\лик эмас.

б) реакция тезлигига хароратнинг таъсири асосан атом ва молекулаларни урганиишда намоён былади. Бундан таш=ари, босимни кыпайтириш, реакцияга киришаётган моддаларга рентген, ультрабинафша ва гамма нурлар билан таъсир этиш щам катта таъсир кырсатади. Буларнинг щаммаси фаол молекулаларнинг щосил былишига сабаб былади.

Хусусан харорат кытарилганда актив молекуллалар сони геометрик прогрессия быйича кыпаяди, натижада реакция тезлиги ортади. Рекцияга киришувчи модда молекулаларини актив  молекулаларга айлантириш учун берилиши лозим былган энергия активланиш энергияси дейилади. Унинг катталиги   тажрибада ани=ланади ва Е_а щарфи билан белгиланади. У одатда кЖмоль да ифодаланади.

 

12-мавзу

 

ЎТКАЗГИЧ  МАТЕРИАЛЛАРНИНГ  ЭЛЕКТР ХОССАЛАРИ ВА ИШЛАТИЛИШИ

 Ўтказгич материаллар-ашёлар электр токининг ытказгичлари сифатида =атти= жисмлар, сую=ликлар ва маълум шароитларда эса газлардан щам фойдаланиш мумкин.

Электротехника ва теллекоммуникацияда =ылланиладиган асосий =атти=   ытказувчи материаллар таркибига металл ва унинг =отишмалари киради.

Яхши электр ытказувчанликка эга былган ытказгичларга нормал харорат шароитида (нормал босим-780ммHg, t»20°C) солиштирма =аршилиги р£0,05мкОм.м былган металлар киради. Нормал шароитда р»0,03мкОм.м былган =отишмалар ю=ори =аршиликли =отишмалар деб аталади. Ю=ори ытказувчанликка эга былган металл симлар ток ытказувчи кабелларда, электр машина ва трансформаторларнинг чыл\амларида ва бош=а асбоб-ускуналарда ишлатилади. Ю=ори =аршиликли металл ва =отишмалар резисторлар, электр иситгич асбоблари, чы\ланма лампаларнинг толаларини тайёрлашда ишлатилади.

Ыта паст (криоген) хароратларда солиштирма =аршилиги жуда кичик былган материаллар-ыта ытказгичлар алощида ащамиятга эга. Сую= ытказгичларга эриган металлар (симоб) щамда турли электролитлар киради.

Электр майдонида турли щолатдаги металларда электр токини "эркин" электронлар ташийди. Шунинг    учун металларга электронли (биринчи даражали) электр ытказгичлар дейилади. Иккинчи даражали ытказгичлар (электролитлар) га кислота, иш=ор ва тузли эритмалар киради. Мазкур моддалардан ток манфий электронлар ва ионлар щамда мусбат ионлар ёрдамида ытади.

Ытказгич материалларининг хоссаларини =уйидаги асосий кырсаткичлар белгилайди.

1) солиштирма =аршилик (r) ёки солиштирма ытказувчанлик (s=1/r),

2) солиштирма =аршиликнинг харорат коэффициенти (ТКr) ёки a,

3) исси=лик ытказувчанлик коэффициенти (g_т),

4) контакт потенциаллар фар=и (КПФ) ва термоэлектр юритувчи куч (ТЭЮК),

5) электронларнинг металлдан чи=иш иши (еj). Ток   зичлиги   (j)   электр   майдон   кучланганлигига   ты\ри мутаносиблигидан:

j=g×E

бу ерда j=A/м²; g-см/м, Е-В/м лардан иборат.

Металларнинг солиштирма =аршилиги ытказгичнинг =аршилиги (R) ва ытказгич кесим юзи (S)   га ты\ри ва узунлиги l га тескари мутаносиблигидан

Харорат кутарилиши натижасида металл утказгичдаги заряд ташувчи эркин электронлар сони деярлик узгармайди, чунки О⁰ К даги эркин электронларнинг металлдаги энергияси ~ 5 эВ булганидан унинг келвинлардаги харорат  ~25000 К га якин булади. Лекин харорат ортиши билан кристалл панжара тугунлари тебранишининг кучайиши туфайли электр майдони эркин электронларнинг панжара атомлари (ионлари) билан таъсирлашуви (тортишиши) ортади ва демак s камаяди, солиштирма каршилиги эса ортади. Металл солиштирма каршилигининг харорат коэффициенти

Агар харорат кичик ораликда узгарса, r кийматининг хароратга богликлиги куйидагича булади:

r₂=r₁ [l+a_r(T₂-T_l )]

бу ерда r₁ ва r₂ лар Т₁, Т₂ хароратлардаги ытказгичнинг солиштирма =аршиликлари =ийматларидир (T₂>T₁), a_r- солиштирма =аршиликнинг ыртача харорат коэффициенти.

Икки турли хил металл утказгичлар бир-бирига текизилганда, улар (14-расм) орасида контакт потенциаллар фарки хосил булади. Бунга сабаб турли хил металлар учун электронларнинг чикиш иши ва улардаги электроннинг концентрациялари кийматларининг хар хиллигидандир. А ва В металлар учун контакт потенциаллар фарки:

 

бу ерда u_a ва u_b - туташган металлар потенциаллари, n₀A ва п₀В - А ва В металлардаги электронлар концентрацияси; k - Больцман доимийси, е -электрон заряди. Турли икки хил металл ёки котишма симларидан ташкил топган ва бир- бирига пайвандланган симлар термопара дейилади ва у мухит ва турли юкори даражада киздирилган жисмлар хароратларини улчашда ишлатилади (14-расм). Саноатда ва техникада электр утказувчанлиги юкори булган металлар ишлатилади. Кийин эрувчан металл ва котишмаларга вольфрам, молибден, тантал, ниобий, титан, цирконий ва ренийлар киради. Уларнинг эриш харорат 1670° С (титан учун) дан 3410° С (вольфрам учун) гача булиб, бу металлар электрон техниканинг ва электровакуум саноатининг асосий материалларидир. Кийин эрувчан металлар хона хароратда юкори  кимёвий чидамлиликка эга. Уларнинг купчилиги электровакуум асбобларнинг юкори хароратларгача киздирилувчи кисмлари: тугридан-тугри киздирилувчи катодлар, анодлар, турлар, турли хил резонаторларнинг секинлатувчи тизимлари ва бошкаларда ишлатиладилар.

Электротехникада кулланиладиган асосий утказгич материалларига мис, жез, бронза, алюминий, темир, унинг котишмалари ва бошкалар киради. Улардан мис табиатда кенг таркалган булиб, механик мустахкамликка ва яхши утказувчанликка эгадир. Электротехникада электролиз усули билан тозаланган мисдан фойдаланилади. Ўтказгич материалларнинг  механик   хоссаларини  яхшилаш  максадида  мис котишмалари (жез ва бронза) дан фойдаланилади.

 

13-мавзу

 

АТОМДАГИ ЭЛЕКТРОНЛАРНИНГ ЭНЕРГЕТИК САТХЛАР Б¡ЙИЧА ТАКСИМЛАНИШИ ВА ЭЛЕМЕНТЛАРНИНГ ДАВРИЙ СИСТЕМАСИ

Кристаллардаги энергиявий =атламлар металлар мута==обил назариясида ытказувчанликда =атнашувчи электронлар исталган энергия =ийматига эга былиши мумкин, деб =аралади. Аммо квант назариясига мувофи= эса щар =андай кристалл жисмдаги (металлар) электронлар энергияси исталганча булмасдан квантланган буладилар. Бу шундан далолат берадики, кристаллдаги электронлар энергияси фа=ат дискрет (маълум чекли =ийматлар билан ани=ланган) энергиявий сатщлар деб аталувчи =ийматни =абул =илиши мумкин. Кристаллда бу рухсат этилган сатщлар =атламларни-сощани щосил =илади. +атламларнинг пайдо былишини тушуниш учун атомларнинг кристалларга бирлашишини =араб чи=амиз. Бирор модда бир-биридан ажралган N   та атомдан иборат былса, ундаги щар бир атомнинг электрони рухсат этилган энергетик сатщлардан бирига эга былиши мумкин. Бу атомлардаги электронларнинг йи\инди энергияси, физикада мавжуд былган минимум принципига (=оидасига) асосан энг кичик энергияга эга былади. Бу эса, ыз навбатида, барча электронларнинг =уйи сатщда былишларини та=озо этади. Биро= атомдаги электронлар Фольфган Паули (1925) нинг таъ=и=ловчи принципига быйсунади (исталган квант тизимда атом, молекула, кристалл ва щ.з.); щар бир энергетик сатщда иккитадан бир хил энергияга эга былган электронларнинг былиши мумкин эмас ёки тыртта бир хил квант сонлари (n,l,m ва s) билан ани=ланувчи икки электроннинг былиши мумкин эмас. Бу  эса, атомнинг энг =уйи сатщида фа=ат иккита электроннинг жойлашиши мумкинлигини кырсатади, =олганлари эса жуфт-жуфт былиб ю=ори сатхларни эгаллайдилар (14-расм). 14-расмда бешинчи тартиб сони (Z) га эга былган атомдаги электронларнинг сатщлар быйича жойлашиши келтирилган. Чизи=ларнинг йыналиши электроннинг ыз моменти    (s)-спиннинг йыналишини кырсатади.

Атомлар бир-бирига я=инлашган сари улар орасида ызаро таъсир кучлари ортиб боради. Бу эса сатщлар щолатининг ызгаришига олиб келади. Натижада N та атом учун бир хил былган сатщ ырнига, N та бир-бирига я=ин былган ва устма-уст тушмайдиган N та сатщдан иборат былган сощани щосил =илади, (15-расм). 15-расмда Ве (Z=4) атомлари учун энергетик сатщлар кенглигиининг атомлар орасидаги масофага (а-панжара доимийси) бо\ли=лиги келтирилган.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Атомларнинг кристалл панжарага йи\илиши натижасида, Паули принципига мувофи=, кристаллнинг щар бир энергетик сатщи   (2l+1) N та, бир-бирига жуда я=ин жойлашган 2(2l+1) N электронни си\дира оладиган энергетик сатщлар щосил былади. Энергетик сатщларнинг тылдирилганлик даражаси эса кристаллнинг энергетик хусусиятларини кырсатади (вужудга келтиради). Шундай =илиб, кристаллда валент электронларнинг мумкин былган энергиялари рухсат этилган =ийматли энергия былмаган орали=лар (таъ=и=ланган сощалар) билан ажралиб турувчи сохаларга бирлашади. Рухсат этилган ва таъ=и=ланган сощаларнинг кенглиги кристалл ылчамларига бо\ли= былмаганидан, кристаллдаги атомлар =анчалик кып былса, сощалардаги сатщлар зичлиги шунча кып былади.

Абсолют нолда кристалл энергияси минимал быладиган валент элекртонлар жуфт-жуфт холда рухсат этилган сощанинг (валент соща) пастки сатщини тылдиради. Бундан ю=ориро= турган рухсат этилган сощаларда электронлар былмайди. Валент сощаларнинг электронлар билан тылиш даражасига щамда таъ=и=ланган сощанинг кенглигига =араб =атти= жисмлар уч турга былинади: металлар (17-а расм), ярим ытказгичлар (17-б расм) ва диэлектрик (изолятор) лар      (17-в расм).

17-расмда келтирилган уч гурущ моддаларнинг асосий фар=лари, биринчидан, улардаги ытказувчанлик =атламнинг щар хил даражада электронлар билан тылдирилганлигида былса, иккинчидан, ытказувчанлик =атлам (ЎК) билан валент =атлам (ВК) орасидаги турли =алинликдаги таъ=и=ланган (ТК) =атламнинг мавжудлигидандир. Унинг кенглиги - DЕ металларда нолга я=ин былса, диэлектрикларда эса (3¸26) эВ ни ташкил =илади. Ярим ытказгичларда эса DЕ нинг кенглиги

	Ў. К     В. К		Ў. К		Ў. К

 

                                                  енгждол

                                                                  

                                                           Е=0.6÷3 эв     Т.К                Е=3÷26 эв       Т.К

В. К

В. К

                                       

                                         

                                                                                                                                                                                                                          

 

         Металл                                     Ярим утказгич                            Диэлектрик

            а)                                б)                            в)

17-расм

уларнинг софлигига =араб ызгариб туради (DЕ=0,6¸3 эВ). Масалан, соф германий учун DЕ=0,72 эВ ва заряд ташувчилар концентрацияси (зичлиги) хона хароратида n=p~10¹⁹ м^-3 булган кремний учун  DЕ=1,21 эВ ва n=p~10¹⁶ м^-3.

 Маълумки, марказий майдонда щаракатланувчи электроннинг щолати n, 1 ва m  щамда спин s квант сонлари билан ани=ланади. Щолат  энергияси эса асосан n ва 1 сонларига бо\ли=, бунда 1 нинг ортишидан кыра п сонининг ортишига кучлиро= бо\ли=. Шунинг учун п сони катта булган холат 1 нинг =ийматидан =атъи назар, катта энергияга эга булади. Атом нормал (уйгонмаган) холатда барча электронлар энг пастки сатхларда жойланиши керак эди. Аммо реал атомлардаги электронларнинг жойлашиши квант механикаси конунларидан бири былган Паулининг таъкиклаш принципига кура айни бир атомда (ёки бирор квант тизимда) п, 1, m ва s  сонларининг туртталаси бир хил булган икки электроннинг булиши мумкин эмаслигидан хар бир п нинг тайинли холатларида атомдаги электронларнинг максимал киймати 2п² гача булади:

п=1 да 2 та электрон            п=2 да 8 та электрон

п=3 да 18 та электрон      п=4 да 32 та электронлар булиши мумкин

 п ва 1 квант сонлари бир хил былган электронлар тыплами =оби=ни ташкил =илади. п лари бир хил былган =оби=лар тыплами гурущ ёки =атламни  ташкил   =илади, п нинг   =ийматига  =араб   рентген спектроскопиясида =атлам =уйидагича белгиланди:

п             1  2  3   4  5   6 7...       =атлам К L М N О Р Q...

Атомдаги электронларнинг мумкин былган щолатларининг =оби=лар ва =атламларга былиниши 2-жадвалда кырсатилган, унда S=±1/2 ырнига ¯­ белги =ыйилган. Батамом тылган =оби=да натижавий орбиталь спин моментлари нолга тенг. Бунга 3d =оби= мисолида ишонч щосил килиш мумкин.

Атомлар хоссаларининг даврий такрорланувчанлигини Паули принципи изохлаб берди. Бу тамойил асосида электронлар даврий тизимининг тузилишини =араб чи=амиз. Гапни Z=1 атомли элемент водороддан бошласак, ундан кейинги хар бир атомни олиш учун атом ядросини бир бирликка орттириб, унга бир электрон =ышиб бориш зарур. Бу электрон Паули принципига мувофи=, мумкин былган энг кам энергия щолатига жойлаштрилади. Водород атомининг асосий щолатида спини ихтиёрий йыналишга эга былган бир Is электрон бор. Унинг квант сонлари n=l, 1=0, т=0; s=±1/2. Шунга мос щолда водороднинг асосий терми ²S_l/2 кыринишда былади.

Агар водород атоми ядросининг зарядини бир бирликка орттириб, унга бир электрон =ышсак, гелий атомини оламиз. Бу атомдаги иккала электрон К =атламда былиб, спинлари антипараллель. Атомнинг электрон тузилиши Is² былади.

Гелий атомида К =атлам тылиб былади. Атомнинг учинчи электрони 2s сатщнигина банд =илиши мумкин(18-расм).

Атомнинг учинчи электрони =олган икки электронга =араганда ю=ориро= =аватда жойлашади, шунинг учун ядро билан кучсиз бо\ланган. Бу 3-электрон атомнинг оптикавий ва кимёвий хоссаларини белгилайди.

2-жадвал

Тыртинчи элемент берилийда 2s =оби= тылади. Кейинги олти элементда (B.C.N.O.Fe ва Ne) 2p =оби= электронлар билан тыла боради, натижада Na батамом тылган К =оби= икки электронга  ва L =оби= (8 электронли)га эга былиб, булар гелий тизими каби тур\ун тизим щосил =илади; инерт газларнинг ызига хос хусусиятлари мана шу тур\ун тизимга бо\ли=.

2-

Ын  биринчи элемент натрийда тылдирилган К ва L =атламлардан таш=ари 3s =оби=да битта электрон бор. Электрон жойлашуви ls²2s²2p⁶3s. 3s электрон ядрога кучсизро= бо\лангани учун оптикавий электрон щисобланади. Демак, Na нинг кимёвий оптикавий хоссалари литийникига ыхшайди. Na атомидаги оптикавий электроннинг асосий холати п=3 дан иборат. Шулар =аторида цезий атоми =уйидаги кыринишга эга былади:

1s2s²2p⁶3s²2p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶6s

Ю=орида биз кырган атомнинг тузилиш назарияси даврийликнинг ва даврий жадвалга оид бош=а масалаларнинг, Н ва Не орасида бош=а элементнинг йы=лиги, Ва билан Та орасида 16 та элемент борлиги лантаноидларнинг сони 14 талиги, гафний элементининг кашф этилиши ва бош=а хоссаларнинг асл сабабини кырсатиб берди.

Бу назария кимёвий жищатдан бир-бирига ыхшаш элементлар атомларининг сирт=и энергетик =атламлари ва сирт=идан олдинги =атламлари бир хил тузилишга эгалигини, элементлар хоссаларининг даврий суратда ызгариш сабаби атомдаги электронларнинг кетма-кет жойлашуви ва щар =айси =атламда маълум сондаги электронларнинг былишидан иборатлиги исботланди.

Шундай килиб, квант механикасининг асосий талаблари ва принципларини хисобга олиб даврий системанинг хар томонлама асосланган назарияси асосида 1950 йилларгача мавжуд булган элементларнинг физик ва кимёвий хусусиятлари тула тушунтириб берилди. Бу назариянинг энг катта ахамияти шундаки, унда нафакат уша давргача мавжуд булган ва етарлича асосланмаган элементларнинг хусусиятларини атрофлича тушунтириш билан бир каторда, хозиргача номаълум булган элементлар (Z=106 то 146 гача) нинг хам барча параметрлари ва хусусиятларининг етарлича асосланган тавсифи яратилган. Шуни таъкидлаш лозимки, бу хали очилмаган элементларнинг аникланиши уларнинг яшаш даври ва бошка параметрларини аник улчай оладиган замонавий ута сезгир асбобларнинг яратилишига боглик.

 

14-мавзу

 

ЭРИТМАЛАР ВА УЛАРНИНГ УМУМИЙ ХОССАЛАРИ

          Эритмалар кенг таркалган булиб, улар атрофимизни ураб турган тирик жонзотларга хаёт багишловчи хаво, биологик суюкликлар булган кон, лимфа, купчилик безларнинг суюкликлари, NaCl, KCl, KNО₃,NaS0₄, латун ва бошкалардан иборат. Нисбий микдори кенг куламда узгарадиган икки ва ундан ортик таркибий кисмлардан ташкил топган каттик ёки суюк гомоген фазага эритма дейилади.

Эритмаларда кимёвий реакциялар тез боради. Улар когоз, тери, лок-буёк   саноатида   катта   роль   уйнайди.   Ўгитлар,   усимликларни зараркунандалардан химоя килувчи препаратлар, портловчи моддалар, жуда купчилик дори-дармонлар ишлаб чикариш   маълум даражада эритмалар билан бо\ли=. Ов=ат-таом хазм =илиш ва одам организмида ози= моддаларнинг ызлаштирилиши уларнинг эритмага ытишлари билан бо\ли=. Улар ысимликларнинг ривожланишида щам мущим ащамиятга эга.

Барча эритмалар эриган моддалар ва эритувчилардан ташкил топади, бундай мущитда моддалар молекула ёки ионлар сифатида бир текис тар=алади. Эриган модда билан мувозанатда былган эритма тыйинган былади. Амалиётда тыйинмаган эритмалар,  яъни таркибида эриган модда концентрацияси кам былган эритмалар кып ишлатилади. Эритма ёки эритувчининг маълум щажмида эриган модданинг микдори эритманинг концентрацияси дейилади. Эритмада эриган модда концентрацияси ю=ори былганда концентрацияланган кам былганда  суюлтирилган эритма деб аталади.

Икки ва ундан орти= моддалардан таркиб топган щолда улардан бири иккинчиси щажмида бир меъёрда та=симланган тизим дисперс тизим дейилади.  Табиатда  тар=алган  дисперс  тизимларда  (мас.  щаво) дисперсиявий мущит сую=лик былса, дисперс фаза =атти= модда былади.

Дисперс тизимлар бир неча турларга былинади:

1. Да\ал дисперс тизимларга: суспензия ва эмульциялар киради. Суспензияга лой=а сувни мисол =илиб кырсатиш мумкин. Эмульция бири иккинчисида та=симланган икки сую=ликдан иборат — бунга сигир сути мисол была олади.

2. Коллоид дисперс тизимлар (коллоид грекча kolla - елим, aides — ыхшаш) былиб елимсимон маъносини билдиради.

3. Чин эритмалар- молекуляр дисперс ва ион дисперс тизимларга былинади. Молекуляр дисперс тизимларда (шакар, спирт, ацетон) модда эриш жараёнида айрим молекулаларга ажралади.

Ион дисперс тизимларда (NaCI, KC1, Na₂S0₄   ларнинг  сувдаги эритмалари) эриган модда айрим гидратланган ионлар щолида былади (масалан, К⁺NO₃^- ,Na⁺  SO₄^-).

Эрувчан модданинг у ёки бу эритувчида эриш хусусиятига эриганлик дейилади. Мазкур шароитда модданинг эрувчанлик ылчови унинг тыйинган эритмаси концентрацияси билан белгиланади. Кыпинча, эрувчанликни 100 гр эритувчи масса бирлигини шу шароитда тыйинтирувчи сувсиз модданинг масса бирлиги сони билан белгиланади ва у эрувчанлик коэффициенти дейилади.

100 гр сувда 1гр дан орти= модда эриса яхши эрийдиган, 100 гр сувда 1гр дан 0,001гача модда эриса, кам эрийдиган, 0,001гр дан оз эрийдиган моддаларга эримайдиган моддалар дейилади.

+атти= жисмларнинг эриши исси=лик ютилиши билан боради. Бунда энергиянинг кып =исми кристалл панжарани парчалашга сарфланади.

Газларнинг сувда эриши экзотермик жараёндир. Шу сабабли газларнинг эрувчанлиги харорат кытарилиши билан пасаяди. Органик эритувчиларда газлар эриганда исси=лик ютилиши кузатиладиган щолларда харорат ортиши билан газлар эрувчанлиги ортади.

Газ сую=ликларда эриганда мувозанат юзага келади ва бунда тизимнинг щажми бирмунча камаяди.  Демак, босимнинг кытарилиши газ эрувчанлигини оширади. Ызгармас  хароратда сую=ликнинг мазкур щажмида эриётган газ массаси газнинг парциал босимига ты\ри мутаносибдир. Бу щолат Генри =онуни быйича тыйинган эритмадаги газнинг концентрацияси С парциал босим Р билан =уйидагича бо\ланган:     С=КР

К — пропорционаллик коэффициента (Генри коэффициенти) деб аталади.

Эритмаларда буладиган иссиклик ходисалар. Кристалл модда сувда эриётганда кристалл панжара бузилиши учун энергия талаб этилади. Натижада харорат пасаяди. Молекуляр заррачагача майдаланган модда сув молекулалари билан бирикиб гидратланишдан исси=лик ажралади. Эриш исси=лиги ютилган ва ажралган исси=лик йи\индисига тенг былади. Масалан, KNO₃ нинг кристалл панжарасининг бузилишига кып энергия талаб этилиб, гидратланишидан кам исси=лик ажралгани учун эришда харорат пасаяди.

Ощак сувда эриётганида парчаланиш учун кам энергия сарф былиб, гидратланишдан кып энергия чи==ани учун эритма =изийди. Гидратланган молекула =атти= щолатда ажратилса, кристаллогидрат дейилади. Агар модда сувсиз мавжуд былган былса, =ылланилган сув кристалланиш суви дейилади.

Каллоид эритмалар. Эритмаларда эриган заррача ылчамига =араб уч хил былади.

1. Агар эриган модда заррачаси 1 нм дан кичкина былса, чин эритма дейилиб, бундай эритмада эриган модда кызга кыринмайди.

2. Эриган модда заррачалари 1 нм дан 100 нм гача былса, каллоид эритма дейилиб, бундай эритма нурни синдиради. Яъни бир оз хираро= кыринади.

3. Эритма заррачаси 100нм дан катта былса (ылчами), да\ал дисперс тизим дейилади, у суспензия ва эмульсияга былинади.

Суспензия-=атти= модда заррачалари сую=лик билан аралашишидан щосил былади (лой=а сув).

Сую= модда  заррачалари сую=ликда аралашган былса, унга эмульсия дейилади.

Сув билан яхши аралашадиган моддаларга гидрофиллар, сувдан =очадиган моддаларга эса гидрофоблар дейилади.

Каллоид эритмалардаги заррачалар =исман зарядланган былиб, муалла= щолатда туради. агар унга бирор электролит =ышилса заррачалар йириклашиб, коогуляция жараёни натижасида чыкмага тушади, бу чыкмага золлар дейилади.    

Электрокимёвий жараёнлар. Кимё технологиясида электр токи билан бо\ли= былган кыпгина жараёнлар  учрайди. Бунга  электрокимё  заводлари, электрокимё комбинатлари ва кыплаб ишлаб чи=ариш бирлашмаларида амалга ошириладиган жараёнлар мисол була олади. Реакция натижасида электр токи щосил былувчи жараёнлар щам бу сощага киради. Электр токи билан бо\ли= былган кимёвий реакциялар орасидаги бо\ланишларни электрокимё ырганади.

Электрокимёвий жараён саноатда, техника ва турмушда кенг тар=алган. Электр батареяси, аккумуляторлар тайёрлаш,   металларни электр токи билан ажратиб олиш, металл =опламалар олиш учун металларни чыктириш, металлар коррозияси каби бир =атор электрокимёвий жараёнлар шулар жумласидандир.

Электрон йы=отиш билан амалга ошадиган реакцияларга оксидланиш, электрон =абул =илиш билан ытадиган реакцияларга эса =айтарилиш  реакциялари дейилади.  Оксидланишни     оксидланиш даражасининг ортиши, =айтарилишни эса оксидланиш даражасининг камайиши билан содир быладиган жараён деб аташ мумкин. Бу реакция тажрибаларида иштирок этаётган элементларнинг валентликлари ызгаради.

Оксидланиш даражасини ани=лашда куйидаги =оидаларга риоя =илиш керак.

а) модданинг оксидланиш даражаси нолга тенг. Na, Cl₂, N₂, P, уларда бо\ щосил булишида иштирок этаётган электронлар атомлар орасида баравар тар=алади.

б) электр мусбат элементларнинг оксидланиш даражаси мусбат былади, электроманфийларники эса манфий, оксидланиш даражасининг абсолют катталиги элемент валентлигига я=ин былиб, атомларни щосил =илувчи бо\лари орасида жойлашган электрон жуфтлари сонига тенг.

Диссоцияланиш даражаси –бу  ионларга ажралган молекулалар сони n нинг эриган молекулаларнинг умумий сони N га нисбатидан иборат;      a= n/N.

Электролитнинг диссоцияланиш даражаси тажриба йыли билан ани=ланади ва бирнинг улушлари ёки процентларда ифодаланади. Агар a = 0  былса, у щолда диссоцияланиш содир былмайди, агар a < 1   ёки 100% былса, у щолда электролит ионларга тыли= ажралади.

Тажриба диссоциланиш даражаси электролитнинг концентациясига ва хароратга бо\ли= эканлигини кырсатади.

Кучли электролитлар сувда эриганда ионларга деярли тыли= диссоцияланади. Улар жумласига: 1) деярли барча тузлар; 2) кыпчилик анорганик кислоталар (Н₂SO₄, HNO₃, HCl, HBr, HJ, HMnO₄, HClO₃, HClO₄) 3) иш=орий ва иш=орий-ер металларнинг асослари киради.

Кучсиз электролитлар сувда эриганида ионларга =исман диссоцияланади, холос. Улар жумласига: 1) деярли барча органик кислоталар; 2) баъзи минерал кислоталар (H₂CO₃, H₂S, HNO₂, HCL, H₂SiO₃); 3) кыпчилик металларнинг асослари шунингдек, NH₄OH киради. Сув щам кучсиз электролитлар =аторига киради. Кучсиз электролитлар эритмасида ионларнинг концентрацияси катта былмайди.

Электролитик диссоциланиш назариясига мувофи= электролитларнинг сувдаги эритмаларида реакциялар ионлар иштирокида боради. Ионлар орасидаги реакциялар ионли реакциялар, бундай реакцияларнинг тенгламалари эса ионли тенгламалар дейилади. Улар молекуляр шаклдаги тенгламалардан соддаро= ва анча умумий кыринишда былади.

Тузлар ионларининг сув билан ызаро таъсирлашиб, кучсиз электролит щосил =илиши тузнинг гидролизи дейилади.

Щар =андай тузни кислота билан асоснинг ызаро таъсир мащсулоти сифатида =араш мумкин.Масалан, натрий карбонат Na₂CO₃ кучсиз кислота H₂CO₃ билан кучли асос NaOH дан, алюминий хлорид AlCl₃-кучсиз асос Al(OH)₃ ва кучли кислота HCl дан, алюминий сульфид Al₂S₃-кучсиз кислота H₂S билан кучсиз асос Al(OH)₃ дан, натрий хлорид NaCl- кучли асос NaOH билан кучли кислота HCl дан щосил былади.

Кучсиз кислота билан кучли асосдан щосил былган барча тузлар  гидролизга учрайди ва эритмани иш=орий мущитга киритади.

Кучли кислота билан кучсиз асосдан щосил былган тузлар щам гидролизга учрайди.

Кучсиз кислота ва кучсиз асосдан щосил былган тузлар гидролизга учрамайди.

Кыпчилик тузлар учун гидролизланиш - =айтар жараёндир.

Оксидланишда элементнинг оксидланиш даражаси ортади.

б) атом, молекула ёки ионнинг электронлар бириктириб олиш жараёни =айтарилиш дейилади.

S+2 e^-=S^2-;      Cl₂+2 e^-=2Cl^-;      Fe³⁺+ e^-=Fe²⁺;

+айтарилишда элементнинг оксидланиш даражаси камаяди.

в) электронлар берадиган атом, молекула ёки ионлар =айтарувчилар дейилади. Реакция ва=тида улар оксидланади. Электронлар бириктириб оладиган атом, молекула ёки ионлар оксидловчилар дейилади.

 

15 –мавзу

 

ГАЛВАНИК ЭЛЕМЕНТЛАР. КОТИШМАЛАР ВА УЛАРНИНГ ИШЛАТИЛИШИ

 

Ыз-ызидан борадиган щар =андай оксидланиш-=айтарилиш реакциясида ажраладиган энергияни ажратиш ва ундан фойдаланиш гальваник элементларда амалга оширилади. Электронлар кучиши реагентлар орасида бормай, таш=и занжир ор=али ытувчи мослама шундай элемент ролини бажара олади.

е) металлар сув ва туз эритмасига туширилганда   улариинг   сиртидаги ионларга сув молекулалари ызининг манфий =утблари билан таъсирланиб металл ионларини ажратиб олади. Бу щолда   сувда   металл   ионларнинг гидратлари щосил былади (19-расм).

Металл пластинканинг юзи манфий зарядланиб =олади. Натижада сувга ытган ионлар металл атрофини ыраб олиб =арама-=арши зарядлар вужудга келтиради, яъни металл сув чегарасида турли кучдаги потенциаллар фар=и былади, унга электрод потенциаллари деб аталади. Металл пластинкалари ыз тузлари эристмасига тушганда щам потенциаллар фар=и пайдо =илади. Бу щолда эритмага ионлар ажралиб чи=ади. Водороддан кейин жойлашган металлар ыз тузлари эритмасида  мусбат зарядланади. Бу потенциаллар фар=и галваник элементнинг ЭЮК дан иборат былиб, у эВ ларда ылчанади.

Оксидланиш-=айтарилиш жараёнларида потенциал (Гиббс энергияси) нинг ызгариши гальваник элементлардаги ЭЮК манбаи былиб хизмат =илади.

Гальваник элементлардан автомобиллар, самолёт, тепловоз ва бош=а транспорт воситаларида фодаланилади.

Таркибида =айтарилувчи элемент былган моддалар, оксидловчилар, оксидланувчи элемент са=ловчи моддалар =айтарувчилар былади.

Мущим оксидловчилар F₂, Cl₂, Br₂ кимёвий реакциялар пайтида электронларни бириктириб олиб манфий зарядланган зарраларни щосил =илади.

F^-, Cl^-, Br^-, J^-, O^2-, S^2-

Металларнинг ю=ори оксидланиш даражасига эга былган ионлари.

Fe³⁺, Au³⁺, Cu²⁺, Sn⁴⁺,…

Мущим =айтарувчилар:

1.                 Иш=орий металлар (Li,Na,K ва бош=алар) ва иш=орий ер металлари (Ca,Sr,Ba)

2.                 Водород, углерод (кокс) углерод оксид СО.

3.                 Кислородсиз кислоталар ва уларнинг тузлари: гидратлар таркибидаги водород сони Н (NaH, KH, CaH₂ ва бош=алар).

Баъзи моддалар шароитга =араб щам оксидловчи, щам =айтарувчи вазифасини бажариши мумкин (HNO₂, H₂SO₃).

Электролиз саноатнинг турли тармо=ларида кенг =ылланилади. Кимё саноатида электролиздан кыпгина моддаларни олишда, масалан, водород, кислород, фтор, перхлорид кислота, калий пермонганат ва кыпгина бош=а анорганик ва органик бирикмаларни олишда фойдаланилади.

 Металлургияда электролиздан металларни олиш ва уларни тозалашда фойдаланилади. Масалан тузларнинг сувдаги эритмаларини электролиз =илиб рущ, кадмий, марганец, никел ва калий олинади. Техник металларни электролитик тозалаб ю=ори тозалликга эга былган металлар олишда электролиз =ылланилади. Техник металларни электролиз =илишда элетрорафинация (эрувчан анод ишлатиш) усули =ылланилади. Бу усул ёрдамида тоза электролитик металлар: мис, никел, кобалт, =ыр\ошин, кумуш,  олтин =ышимчасидан тозаланилади.

Электролиз ёрдамида буюмлар юзаси хром, никель, рущ, кадмий, мис каби металлар билан =опланади. Бу =опламалар буюмларни коррозиядан щимоялайди ва уларга декоротив кыриниш беради.

Оксидланиш-=айтарилиш реакциялари биологик жараёнларда жуда катта ащамиятга эга. Фотосинтез, нафас олиш, ов=ат хазм =илиш жараёнлари оксидланиш- =айтарилиш реакцияларидан иборат.

Ток утказадиган ва ток утаётганида парчаланадиган моддалар иккинчи жинс утказгичлар ёки электролитлар деб, уларнинг электр токи таъсирида парчаланиши эса электролиз деб аталади. Электролитларга кристаллар, ишкорлар ва тузларнинг сувдаги ва бошка эритувчилардаги эритмалари киради. Электролитик утказувчанликда ток ташувчилар манфий (анионлар) ва мусбат (катионлар) ионлардир. Ионларнинг харакат тезлиги-харакатчанлиги уларнинг табиатига, атрофдаги мухитнинг ковушкоклигига ва токнинг кучланишига боглик.

Ионлар электродларга бориб етгач, нейтроллашади, анионлар анодга узларининг ортикча электронларини берса, катионлар етишмаётган электронларини олади.

Иккиламчи реакциялар туфайли одатда электролизнинг охирги махсулотлари дастлаб хосил булувчи махсулотлардан фарк килади. Иккинчи даражали реакциялар билан юз берадиган электролиздан фойдаланиш учун жуда мухим булган холларини караб чикамиз:

1. Катодда сувни парчалайдиган металл ажралиб чикади. Агар ош тузининг (NaCl) сувдаги эритмасини электролиз килсак, катодда ажралиб чикувчи натрий, металл холида сакланиб колмасдан, сувга таъсир килиб, ундан водород ажратиб чикаради ва уювчи натрий хосил килади. Анодда ажралиб чикувчи хлор билан бирга биз электролизнинг учта махсулотига эга буламиз, булар ичида уювчи натрий энг катта саноат ахамиятига эга. Ўювчи натрий ва водород олиш учун ош тузи эритмасининг электролизи кенг микёсда олиб борилади. Ўювчи натрий билан хлор катор кимёвий ишлаб чикаришлар учун асос булиб хизмат килади, водород эса  автогенда пайвандлаш учун, аммиак синтез килиш ва бошкалар учун ишлатилади.

2. Анодда ажралиб чикувчи кислород аноднинг материалини оксидлайди. Агар бирорта кучсиз кислород кислотали алюминийли анод билан электролиз =илинса, у холда анодда ажралиб чи=увчи кислород алюминийни оксидлаб унинг сиртида механик ва диэлектрик мустахкамлиги юкори булган Al₂O₃ нинг юпка шишасимон пардасини хосил килади. Электролизнинг анод жараёни деб юритиладиган бу тури алюминий ва унинг котишмаларидан ясалган кисмларнинг сиртига уларни коррозиядан саклаш учун ишлов беришнинг энг яхши усули сифатида кенг таркалган. Бундай =исмлар автомобиль ва самолётларда ишлатилади.

Ундан ташкари алюминийни электролит йули билан оксидлаш кичик хажмли, бирок катта сигимли конденсаторлар ясаш имконини беради.

Гальваник йул билан коплашнинг барча усулларига (гальваностегияга) шу хилдаги электролиз асос килиб олинган. Бирор металл билан копланадиган деталь уша металл тузининг эритмасига катод килиб туширилади. Коплашда ишлатиладиган  металл пластинка анод килиб туширилади.

Гальвоник коплаш усулини биринчи булиб рус академиги Якоби 1838 йил ишлаб чикди. Гальванопластика-буюмларининг нусхасини электролитик усулда кучириш усулини хам Якоби яратган. Фазовий тасвир ёки буюмлар нусхасини олиш учун аввал мум, гипсдан  негатив тайёрланади. Негативнинг сиртига юпка графит катлами ёткизилиб, электр утказадиган килинади, сунгра унга электролитик усул билан метал катлами ялатилади.

Гальванотехник усулда металл ялатиш жараёнларига ухшайдиган электролит жараёнлардан металларни уларнинг эритмаларидан электролитик йул билан олиш ва металларнинг электролитик тозалаш (рафинация) учун фойдаланилади.

Металлар уз =отишмаларига нисбатан жуда кам ишлатилади, чунки =отишмалар тоза металларга =араганда пухтаро= ва мустаùкамро=дир. Бундан таш=ари, =отишмаларнинг хоссаларини уларни олиш жараёнида бош=ариш мумкин. Хозирги ва=тда исталган хоссага эга булган =отишма олиш мумкин.

Купчилик металлар суюклантирилган холатда узаро ажралиб гомоген тизимни хосил килади. Бундай тизим совутилганда котишма хосил булади.

Бунинг учун суюк котишмага куйилаётган моддани бир текис кристаллантирувчи модда-модификатор кушилади. Чунки котишманинг микроструктураси канча текис булса, унинг механик хоссалари юкори булади. Барча котишмалар тузилиши жихатдан куйидагиларга булинади:

1.    Металлар сую=лантирилганда бир-бирида ùар хил нисбатда аралаштирилса ùам, совутилган ùолда ажралмайди ва уларга эвтетик =отишма дейилади. Бундай =отишмалар табиати жиùатдан я=ин, лекин кристалл панжарасининг тузилиши турлича булган металлар ùосил =илади. Бундай металларнинг кристаллари яхши аралашиб, =отишмаларда ёнма-ён жойлашади ва улар узаро Вандер-Ваальс кучлари ор=али богланган булади. Куйидаги металларнинг =отишмалари бунга мисол була олади: Sn-Pb, Bi-Cd, Ag-Ph, Sn-Al, Zn-Al.

2.    Суюлантирилган металларнинг купчилиги худди спирт билан сув аралашгани каби ùар =андай нисбатда аралаша олади. Бу металлар сую=лантирилиб аралаштирилганда, уни =атти= эритма ёки кристалл аралашган =отишма дейилади.

    Катти= эритмалар тоза металларга нисбатан ю=ори пухталиги, эрувчанлиги ва электротехникавий хоссалари билан тавсифланади.

    Антикорозин =отишмалар, масалан, зангламайдиган пулат =атти= эритма тузилишига эга булгани учун кимёвий моддалар таъсирига чидамлидир.

3.    Котишмаларда металлар баъзан кимёвий бирикмалар ùосил =илади ва улар интерметаллар, =отишмаларга бертолидлар дейилади. Шунинг учун ùам уларнинг бирикмаси валентлик =оидасига риоя =илмайди. Бундай =отишмада металлардан бирининг ми=дори орти= булса, ùосил булган кимёвий бирикма унда эриши мумкин. Интер металл =отишмалар мурт, исси=лик ва электр токини ёмон утказади, лекин кимёвий моддалар таъсирига чидамли. Бундай =отишмаларни =уйидаги металлар жуфти Cu-Zn, Cu-Mg, Cu-Sn, Zn-Hg, Ag-Zn, Na-Cd  хосил килади.

Телекоммуникация ва электротехникада кенг куламда ишлатилувчи материаллар-резисторлардир. Каршилиги юкори, аник улчамга эга резисторлар учун котишмалардан тайёрланадиган симлар ишлатилади. Нисбатан катта каршиликли ихчам резистор тайёрлашда ингичка (d-30 мкм) сим кулланилади. Резисторлар сими учун асосий материал сифатида манганин, константан, нихром ва бошкалар ишлатилади.

 

16-мавзу

 

ТУРЛИ ХИЛ МАТЕРИАЛЛАРНИНГ ОЛИНИШИ, ТУРЛАРИ, ХОССАЛАРИ ВА ТАДБИКИЙ СОХАЛАРИ

Металлар (юнон metalleuo-=азийман, ердан =азиб оламан)- оддий шароитда  ю=ори  электр  ва  исси=ликлар  ытказувчанлик,  электр ытказувчанлик, харорат коэффициентининг манфийлиги, электрмагнит тыл=инларни яхши =айтариши, пластиклиги каби ызига хос хусусиятларга эга былган оддий моддалар.

Металлар =атти= щолатда кристалл тузилишда былади. Бу щолатида эса бир атомлидир, унинг оксидлари  сув билан бирикканида кыпинча асослар щосил былади.

Металлар тоза щолда камдан-кам ишлатилади. Кыпинча =отишма щолида =ылланилади. Масалан: чыян, пылат, жез, бронза, константан, мельхиор, нихром ва бош=алар. Металлар турмушда, ишлаб чи=аришда, =урилишда, космонавтика, кемасозлик, машинасозлик, самолётсозликда, электроникада, радиотехникада ва бошка кып сощаларда ишлатилади.

Металларнинг зичлиги,  сую=ланувчанлиги,  исси=лик си\ими, иссиклик ытказувчанлиги, электр =аршилиги, магнит ва оптик ва бош=а физикавий хоссаларининг ызига хослиги, уларнинг техника ва саноатдаги, хусусан электротехника, телекоммуникациядаги ырнининг бе=иёслигидан далолат беради.

Ярим утказгич материаллар иситгич асбобларда, радиоактив  нур индикаторларида, турли хил тугрилагичлар, кучайтиргичлар, кайдкилгичлар, узгарувчан резисторлар (майдоний транзисторлар) сифатида ишлатилади. Оддий ярим утказгичларнинг

                                                                   3-жадвал

техникада кенг =ылланиладиганларига кремний, германий,  селен ва бош=алар киради (3–жадвал). Мураккаб ярим ытказгичлар  даврий тизимига турли гурух элементлари бирикмасидан А⁴В⁴ (SiC), (CdS, ZnSe) элементлар А³В⁵ (GaAs,GaP,InSb), A²B⁶ бирикмасидан иборат.

 Ярим  ытказгич материаллар асбоб ускуналар xизмат муддатининг ю=орилиги, щажми ва о\ирлигининг нисбатан кичиклиги, ишончли ишлаши, и=тисодий самарадорлиги ва бош=а сифатлари билан   ажралиб туради.

Ярим  утказгич материалларнинг элекр утказувчанлиги. Соф ярим ытказгич материалларнинг эркин электронлари сони нисбатан кам (10⁵¸10¹⁵см^-3) былгани учун уларнинг кып =исми валент =атламда жойлашиб, оз =исми эса ытказувчанлик =исмида жойлашади. Шунинг учун уларда таш=и майдон таъсирида электр ытказувчанликнинг ми=дори кичик былади. Щарорат ортиши билан валент =атламлардаги ю=ори сатщларда жойлашган электронлар таъ=и=ланган =атламнинг кенглигига =араб (DE=(0,6¸3)эВ) ытказувчанлик =атламига ытиб электр токида =атнаша бошлайди. Бунда  электр ытказувчанлик электронлар щисобига вужудга келгани учун ток ташувчилар факат электронлардан иборат былади ва бу холда хусусий ытказувчанлик содир былади.

 

Реал ярим ытказгичларда турли туман =ышимча киришмалар (бегона элементлар) дан ташкил топганлиги учун бу киришмалар ызларининг табиатига =араб, осон электрон берувчи-донор (п-тур) лари ытказувчанлик =атламининг остида ёки осон электрон =абул =илувчилари – акцептор  (р-тур) лари электромусбат эса  валент =атлам устидаги маълум сатщларни эгаллайди.

Электр майдони таъсирида донорлар щисобига электронлар ытказувчанлик =атламига осон ытиб ток ташувчиларга =ышилади; акцепторлар эса валент =атламининг ю=ори сатщларидаги электронларни =абул =илиб, валент =атламда электронидан айрилган атомлар- кавакларни щосил =илади. Улар таш=и майдон таъсирида валент =атлам остига томон харакатланса, донор электронлар эса ытказувчан =атламнинг устига томон щаракатланади. Шундай =илиб аралашмали ярим ытказгич материалларда икки хил ток ташувчилар: донорлар щисобига электронлар (-) ва акцепторлар (+) щисобига каваклардан иборат былади.

Электр ытказувчанлик тажрибада осонгина ани=ланиб, бунда турли ярим ытказгичнинг бир томони =издирилса, у ерда эркин электронлар сони кескин кыпайиб, бу =исм манфий зарядга эга былади. Агар (р турли) ытказгичнинг хам бир томони =издирилса у ерда коваклар кескин кыпайиб, кристаллнинг бу =исми мусбат зарядга эга былиб =олади.

Ярим ытказувчан элементлардан германий (Ge) ва кремний (Si) га бироз тыхталиб ытиш ярим ытказгич материаллар ты\рисида маълум даражада таъсурот олиш имконини беради.

Кремний    даврий тизимнинг IV-гурухидаги олмоссимон панжарали, ковалент богланишга эга булган кристалл булиб, табиатда кенг таркалган элемент хисобланади. Ундан ярим утказгичли диод, транзистор, фотоэлемент, оптрон узгартиргичлар, узгарувчан каршиликлар тайёрлашда ва микроэлектроника схемаларида кенг куламда ишлатилади.

Кремний карбиди (SiC) даврий тизимнинг туртинчи гурух элементларининг бирикмаси булиб, кулини углерод билан кайта тиклаш усули оркали олинади. Хосил килинган кристалл майдаланиб, доналар улчами  40-200 мкм ли кукунга айлантирилади.

Кукун куринишидаги SiC  электр утказувчанлиги   кукун доналари улчамига, зарраларнинг сикилиш   даражасига, майдон кучланганлигига ва хароратга боглик. Кремний карбиди кукунидан ток зичлигининг электр майдон кучланганлиги орасидаги богланиш ночизикли булиб, унинг асосида  тайёрланган варистор (ночизикли ресизтор) дан кенг фойдаланилади. Кремний карбидидан электротехника ва электрон техникасида кенг микёсда фойдаланилади.

Германий кам учрайдиган элемент булганидан  у германий тетрахлоридини кайта ишлаб олинади.

Германий турли кувватли утказувчан ток тугрилагичлари, хар хил транзисторлар, Холл узгартиргичлари, оптик фильтрлар ва нур модуляторларини тайёрлашда ишлатилади.

Улар атомларининг панжарада жойлашиш конунияти олмоссимон панжара стуктурасига хос булган холатда бириккан элементлардан ташкил топгандир; бу уларнинг энергетик хусусиятлари, хусусан уларнинг электронга мойиллигидандир.

4-жадвал

B Al Ga In Te

          IV гурух элементлари: С (олмос), Si, Ge ва Sn ларнинг узлари ярим утказгичлар булиб олмос панжарали тузилиш буйича кристалланадилар. Бошка гурух элементлари ярим утказгич булмаса хам IV гурух элементларидан бир хил микдорда фарк килувчи бирикмалар A^ЗB⁵ ва A²B⁶ (А ва В элементлар, сонлар эса гурухлар раками) IV гурух ярим утказгичларига ухшаш тузилиш буйича кристалланадилар (4-жадвал).

Олмоссимон   ярим ытказгич материаллардаги заряд ташувчилар щаракатчанлиги m нинг ю=орилиги, етарли даражада эриш харорат Тэр баландлиги механик ва кимёвий мустахкамлик телекоммуникация ва радиоэлектроникада катта ащамиятга эга.

а) VI гурух элементлари. Ярим ытказгичлар техникасининг ривожланишида селен (Se) катта ырин эгаллади. Селенли ты\рилагичлар кып йиллар асосан ярим ытказгичли асбоблар былиб хизмат =илди. 20-асрнинг 70-йиллари бошида ярим ытказгич материаллар кремний (Si) ва германий (Ge) лар кенг =ыллана бошланди. Одатда, улар турли бегона элементлар киритилган монокристаллар щолида тайёрланади.

Булардан таш=ари олмос щам катта ащамиятга эга былиб, II б тур олмоснинг электр =аршилиги 50¸1200 Ом-см, I ва II а турлариники эса 10¹⁴¸10¹⁶ Ом-см гача боради. II б олмосларда вольфрам билан щосил =илинган контактларда р тур ытказувчанликли тугрилаш кузатилади. Олмос 100-600° С хароратларда эса одатдаги р тур ярим ытказгичдан иборат. Унинг таъ=и=ланган =атлам кенглиги DE=5,4¸5,6 эВ, электронларнинг щаракатчанлиги m_n=1800 cм²/B^.ceк, кавакларники эса m_p=1500 cм²/B^.ceк. Олмос кристалларида фотоутказувчанлик ва фото ЭЮК лар кузатилади. Олмос DE сининг катталиги  ва  унинг  кимёвий  ва  термик мустащкамлигининг борлиги учун олмосдан ю=ори хароратларда (t>500° С) ишлайдиган ярим ытказгичли асбоблар тайёрланади. Олмосдан ярим ытказгичли транзисторлар ва кристаллсимон счетчиклар щамда унинг ю=ори исси=лик ытказувчанлиги ва кичик си\имга эга эканлиги мустащкам ва ишончли термисторлар яратишга имкон берди.

б) А²В⁶ ярим утказгичлар сувда кам эрийди, нам щавода кам оксидланади. А²В⁶ нинг мувозанатдаги учувчи ташкил этувчиси былиб В⁶ щисобланади. А²В⁶ ларнинг синтези етарли даражада тозаланган А² ва В⁶ ларнинг кварц ампулаларда маълум режимда =издирилиш асосида амалга оширилади.

Телекоммуникацияга оид бирор-бир асбоб, ускуна ва тузилмаларни изоляция материалларисиз тасаввур =илиб былмайди. Энг оддий былган электр занжирини щам электр ытказгич ва изоляция материалларсиз йи\иб былмайди. Электр изоляцияси токнинг керакли йыли быйича ытишини таъминлайди.

Электр изоляция материаллари газ, сую= ва =атти=, турларга былинади. Улар орасида =атти= щолатдаги материаллар энг кып ишлатилади. Кимёвий тузилишига кыра изоляция материаллар органик ва анарганик моддалардан ясалади.

Одатда диэлектрик материаллар электр токини жуда оз ми=дорда ытказади, чунки уларнинг солиштирма =аршилиги 10³Ом.м дан ю=ори былиб, яхши диэлектрикларда бу =иймат 10¹⁸Ом.м гача етади.

Электр изоляция материаллари сим ва кабеллар изоляциясида электр машина ва аппаратларида, шунингдек бош=а асбоб ускуналар ишлаб чи=аришда кенг кыламда =ылланилади.

Щозирги кунда диэлектриклардан замонавий курилмалар (хотира тузилмаси, датчиклар, частота кыпайтиргачлари ва бош=алар) да кенг ми=ёсда =ылланилмокда.

 Газ холатдаги диэлектрикларнинг нормал атмосфера босимидаги электр мустахкамлиги сую= ва =атти= диэлектрикларникига =араганда анча кичик. Бир хил шароитда былган азот ва щавонинг мустащкамлиги ЗэВ/м былса, бу =иймат =атти= диэлектрикларда 20-500эВ/м якин булади.

Газларнинг асосий хусусиятларидан бири разряддан сунг уз электрик мустахкамлигини тиклай олишидир. Аксарият электр аппаратлари ва ускуналарида, электр узаткичлари ва куп станцияларда асосий изоляция вазифасини хаво бажаради.

Газнинг  асосий  хусусияти  унинг  жуда  енгиллиги,   юкори кучланишларда   булганда   хам   эскирмаслиги   ва   хоссаларининг узгармаслигидир. Электротехникада кулланадиган газларнинг аксарияти кутбсиз булади.

Табиатда энг кып тар=алган газ щолатидаги диэлектрикларга щаво киради. Ю=ори молекулали газлар ва таркибида гологенлар (фтор, хлор) былган газларнинг мустащкамлиги щавоникидан анча ю=оридир.

 

17-мавзу

 

КИМЁВИЙ ТЕХНОЛОГИЯНИНГ АСОСЛАРИ ВА УНИНГ ИЛМИЙ-АМАЛИЙ АХАМИЯТИ

 

Турли хил кимёвий реакциялар натижасида хосил булувчи ва турли максадларда ишлатилувчи моддаларнинг ёки уларнинг бирикмаларни ажратиб олиш усуллари кимёвий технологиянинг асосини ташкил этади. Техниканинг турли сохаларида ишлатиладиган материалларнинг купчилиги электрокимёвий жараёнларда хосил килинади.

Масалан, электролиз вактида ток манбаининг  энергияси бир томондан ионларни электролитда кучириш учун сарфланса, иккинчи томондан ионларни электролитларда разрядлаш учун сарфланади. Ионларни кучириш учун сарфланган иш иссикликка айланади, ионларни разрядлаш учун сарфланган энергия эса электролиз вактида олинган махсулотларнинг кимёвий энергиясига айланади.

Тажриба курсатадики, хар бир тузнинг  электролизи  узига хос булган маълум кучланишдан бошланади,  агар кучланиш пастрок булса, узгармас ток умуман  эритмалар оркали утмайди.  Борди-ю, кучланиш мазкур тузнинг парчаланиш потенциалидан чексиз кичик микдорида ортик булса, у холда токнинг энергияси максимал фойдали иш коэффициенти билан ишлатилади.  Электролитнинг етарли даражада тез утиши учун токнинг кучланиш-парчаланиш потенциалидан анча ортик булиши зарур.

Хар бир электролитнинг узига хос парчаланиш потенциали булишидан фойдаланиб, кучланишни аста-секин кутариш йули билан тузлар аралашмасидан маълум тартибда тузлар таркибидаги металларни ажратиб олиш мумкин. Электрокимёвий анализга ана шу усул асос килиб олинган.

Электролизнинг тадбики учун электродларнинг сиртларида юз берувчи ходисалар мухим рол уйнайди. Электронлар эритмага ута олмагани каби ионлар хам металлга кира олмайди.  Иккаласининг харакати хам электроднинг сиртида тухтайди ва шу ерда улар узаро неитраллашади. Электролизнинг бирламчи махсулотлари купинча электролит билан кимёвий реакцияга киришади ва электролитларда иккиламчи, иккинчи даражали реакцияларнинг махсулотлари ажралиб чикади. Электролитдан саноатда фойдаланганда электролит иккиламчи кимёвий реакциялар буладиган килиб тайёрланади.

Иккиламчи реакциялар туфайли одатда электролизнинг охирги махсулотлари дастлаб хосил булувчи махсулотлардан фарк килади. Иккинчи даражали реакциялар билан юз берадиган электролиздан фойдаланиш учун жуда мухим булган холларини санаб утамиз.

1.              Катодда  сувни парчалайдиган металл ажралиб чикади.

2.              Анодда кислород кислотанинг колдиги разрядланади.

3.              Анодда ажралиб чикувчи кислород аноднинг металларини оксидлайди.

4.              Металл оксиди кислота билан реакцияга киришади. Галваник йул билан коплашнинг барча усулларига (гальваностасияга) шу хилдаги электролиз асос килиб олинган.

5.              Сиртларни электролитик силликлаш усули.

6.              Моддаларни коррозиядан саклашда, хусусан темирни рух, калай ва хром билан коплаш хам кенг кулланилади. Рух ва хром билан темир хатто коплама катламда чукур тирналган жойлар булганда хам ажралмайди.

Бунинг сабаби шундаки, бундай холда (темир электр манфийрок металл билан копланганда) тирналган жойда юзага келган гальваник микроэлементда темир анод вазифасини утайди ва шунинг учун эритмадан аксинча рух ёки хром пардаси билан копланади. Шу муносабат билан металлни электр манфийрок металл билан коплаш усули анодли коплаш деб аталади.

7.              Консентрацияли элементлар деб аталадиган асбоблар жуда катта ахамиятга эга. Бундай  элементларда иш бажариш учун эритмалар концентрациялари орасидаги фаркдан фойдаланилади.

Бу максадга эришиш учун эритманинг концентрацияси катта ва кичик булган икки кисмига тузи эритмада иштирок этаётган металлардан фойдаланилади (20-расм). Хар бир электрод катталиги шу металл ионларининг эритмадаги концентрациясини ёки уларнинг осматик босимига боглик булган аник бир мувозонатли потенциалга эришади. Бунда, равшанки, заифрок эритмага ботирилган электрод кучлирок эритмага ботирилган электроддан кучлирок зарядланади. Агар бу  икки электродни бир-бирига сим билан туташтирсак, у холда биринчи электрод эритмага ионлар чикаради ва электронларни симга утказади, иккинчи электрод эса, аксинча электронларни кабул килади ва ионларни эритмадан туплаб узида металл катлами хосил килади. Иккала электрод турган эритмаларнинг концентрацияси тенглашгунча бу жараён давом этади. Шундай килиб, концентрациялар тенглашади, бу жараён кайтувчан булади.

Турли концентрацияли эритмаларнинг амалдаги энг мухим ахамияти-тадбики уларнинг эритмалардаги ионлар концентрациясини улчаш учун ишлатилишидир. Маълумки, купгина ишлаб чикариш жараёнларида, айникса кимёвий жараёнларда жараённинг нормал бориши учун, масалан, харорат канчалик мухим ахамиятга эга булса, маълум турдаги ионларнинг, айникса водород ионларининг ёки гидроксоний ионларнинг (актив кислотали мухит) концентрацияси хам ушандай роль уйнар экан, шунинг учун бу параметр хам узлуксиз назорат килиб турилиши керак. Бу параметр концентрацияси элементнинг ЭЮКнинг улчаш оркали назорат килиб турилади.

Электр утказувчанликнинг биологиядаги ахамияти одам  организми тукималаридан электр утказувчанлик ходисаларидан булиб,  физиотеропияда кенг кулланилади.

Танага доимий узгармас токнинг икки электроди куйилса, манфий зарядланган ионлар ва катод заррачалари анодга томон харакат килади, катодга эса гидратланган мусбат зарядли ионлар келади.

Турли тукима ва биологик суюкликларнинг электр утказувчанлиги турлича. Орка мия суюклиги, лимфа, ут (сафро), коннинг электр утказувчанлиги жуда юкори; мускул, тери ости клетчаткаси, бош миянинг кул ранг моддаси хам электр токини яхши утказади. ¡пка, юрак, жигар электр токини бир мунча кам утказади. Тери электр токини жуда кам утказади, хужайралар уртасидаги бушликларда буладиган суюкликлар хужайра суюкликларига караганда токни яхширок утказади. Кобиклар олдида бир ионли  ионлар йигилиб, уларнинг кутбланиши юз беради.

Паст частотали узгармас ва узгарувчан ток факат хужайраларо ораликлар буйлаб утади. Юкори частотали токлар учун хужайралар кобиги кам каршилик курсатади.

¡згармас ток  электродлари купинча тукималардаги харакатчан бир валентли H⁺,Na⁺ ва К⁺ ионлари катод остида тупланиб концентрацияси ошади. Шунинг натижасида икки валентли катионлар анод устида купаяди, Na⁺ ва К⁺ ионлари катод атрофидаги хужайра кобикларини бушаштириб уларнинг утказувчанлигини кучайтиради. Натижада хужайра ва тукималарга одатдаги шароитларда ута олмайдиган моддалар утадиган булиб колади. Хужайрага кирадиган барча моддалар дастлаб уларнинг кузгалувчанлигини оширади ва согайишига таъсир курсатади. ¡згармас ток кутбланиш-алмаштириш ионларнинг кайта таксимланишига ва хужайралар нормал холатининг тикланишига олиб келади.

Физиотерапияда тукималардаги функцияларни, жумладан, шикастланиш ва хакозолар натижасида париабиотик холатда буладиган нерв функциясини тиклаш учун катод куйиш кулланилади.

 

18-мавзу

 

ХУЖАЙРА ВА ТИРИК ОРГАНИЗИМЛАРНИНГ КИМ¨ВИЙ ТАРКИБИ. ОКСИЛЛАР ВА ФЕРМЕНТЛАР

 

          Биология фанлари тирик организмлар тузилиши ва функциясининг хилма-хилигини, уларнинг ривожланиши ва яшаш мухити билан узаро муносабатини урганади. Биология фани урганадиган объект ва жараёнлар хилма-хил булса хам уларга хос булган битта умумий хусусият хаёт бирлаштиради. Бу фан хаётий ходисаларнинг барча организмлар учун асосий ва умумий булган конуниятларини урганади.

          Органик олам узгармай колмайди. Ерда хаёт пайдо булган вактидан бери табиий моддий сабаблар туфайли органик олам доимо ривожланиб келади.

¡симлик, хайвонот ва микроорганизмлар оламнинг накадар хилма-хил булишига карамай уларнинг тузилишида бирлик бор. Бу бирлик-деярли барча организмларнинг тузилиши ва ривожланишида асосий биологик тузилиш бирлиги-хужайра бор; хужайранинг тузилиши ва функциясини урганиш умумий биологиянинг вазифасидир.

Ер планетасининг организмлар яшайдиган кисми биосфера деб номланади. Ер юзининг шаклланишида, тог жинслари, атмосфера ва гидросферанинг пайдо булишида биосфера катта роль уйнайди.

Биологик конунларни билиш тирик табиатни идора этиш, уни инсон бахт-саодати учун узгартиришнинг кенг ва улугвор истикболларини очиб беради. Масалан, Ернинг хаво катламида эркин кислороднинг мавжудлиги тамомила яшил усимликларнинг хаётидаги фотосинтез жараёнига богликлигини курсатиш кифоя.

Биология фанининг сунгги ютуклари туфайли хаёт хар хил даражада тузилганлиги маълум булади. Хозирги фан хаёти молекула, хужайра, организм, тур биогеоценоз, биосфера даражасида тадбик килади. Хар кандай биологик тизим тузилиши жихатидан канчалик мураккаб булмасин, макромолекулалар-нуклеин кислоталар, оксиллар, липидлар,  полисахаридлар ва бошка бир катор органик моддалардан иборат. Хужайра барча организмларнинг тузилиши, функционал ва ривожланиш бирлиги хисобланади. Хаёт тузилишининг хужайра даражасида ирсий ахборот бериш, моддалар ва энергия алмашинуви руй беради ва тирикликнинг бир бутунлиги таъминланади.

Кузатиш методи организмлар ва уларнинг атрофидаги мухитда руй берадиган ходисаларни тасвирлаш ва тахлил килиш имконини беради.

          Турли систематик гурухлар тирик организм жамоалари, организмлар уларнинг таркибий кисмларидаги ухшашлик ва фарклар таккослаш усули ёрдамида аникланади, бу каби гурухларнинг тарихий жараёнида пайдо булиш конуниятларини тарихий метод ёрдамида аникланади.

Инсон ва хайвон организми учун зарур булган озиклар-оксил, аминокислоталар, витаминларни синтез килиш фаол моддалар-антибиотиклар, гармонларни саноат микёсида ишлаб чикариш, ген инженерияси биотехнологиянинг ривожланиши билан узвий богликдир.

          Хаётда хужайрасиз ва хужайравий шакллари мавжуд булиб, хужайрасиз шаклларга вируслар киради. Улар жуда майда булиб, тирик организмларга хос булган хусусиятларини факат хужайра ичига киргандагина номаён килади. Улар хужайра ичи паразитлари булиб, хужайрадан ташкарида купая олмайди.

  Оддий вируслар нуклеопротеидлар-нуклин кислоталар ва оксил молекулаларидан ташкил топади. Оксил молекуласи нуклеин кислота атрофида кобик хосил килади. Энг оддий вируслардан бири-тамаки мозаикаси вируси факат бир оксил билан уралган.

21-расм тамаки мозаикаси вируснинг электрон микроскопда куриниши. Хужайра: 1) тирикликнинг тузилиши, функцияси ва ривожланишининг энг кичик бирлиги; 2) улар факат булиниш йули билан купаяди; 3) куп хужайрали организмнинг функционал бирлиги хисобланади; 4) куп хужайраларда хар хил хужайралар бирлашиб тукималарни хосил килади. Улар нерв ва гуморал тизимлар оркали идора этилади.

Тирик мавжудотларнинг асосий массасини хужайралар ташкил этади. Хужайра хаётнинг хамма асосий хусусиятларини узида намоён килувчи энг кичик элементар тузилмадир.

Хужайралар уз тузилишига кура 2 гурухга булинади:

1.     Прокариот хужайралар;   2. эукариот хужайралар.

Прокариот хужайралар энг оддий тузилган кадимий организмлардир. Ерда хаёт ривожланишининг энг дастлабки боскичларида пайдо булиб, хозирги давргача сакланиб колган. Прокариотларга бактериялар ва кук яшил сув утлари цианобактериялар киради.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22-расм. Бир хужайрали ва куп хужайрали организмларнинг хар хил шаклдаги хужайралари;1-бактериялар; кокклар, ичак таёкчаси, спираллар, 2-бака тухум хужайраси; 3-мумак хужайраси; 4-эпитемий хужайраси;  5-амёба, 6-эвлена: 7-туфелька; 8-одам лейкоцитлари: 9-одам эритоцитлари; 10-нерв хужайраси.

 

Эукариотлар бир хужайрали сув утлари ва содда хайвонлардан тортиб, юкори тузилган гулли усимликлар, мураккаб хайвонлар ва одамларгача булган хамма мавжудотлардан ташкил топган. Эукориот хужайралар прокариот хужайраларга караганда мураккаб ва хилма-хил тузилган. Уларда хакикий ядро ва органоидалар мавжуд. Эукариот-юнонча эу-хакикий, яхши, карион-ядро сузларидан олинган. Хужайралар бир-бири билан узаро боглик булган учта таркибий кисмдан ташкил топган: 1) хужайра кобиги 2) цитоплазма 3) ядро (22-расм).

Эукариот хужайраларнинг катталиги ва кичиклиги асосан улар бажарадиган функцияларга боглик булади.

Хужайранинг тузилиши ва функцияси хужайра-хужайра кобиги, эндоплазматик тур ва рибосомалардан ташкил топган.

Хужайра кобиги унинг ташки мухит билан ва бошка хужайралар билан узаро муносабатларини таъминлайди ва шунга кура уч хил асосий вазифани бажаради: 1) химоя-тусик; 2) моддаларни утказиш; 3) рецептор. Хужайра кобигининг асосий кисмини плазматик мембрана-плазмолемма ташкил этади. Хайвон хужайраларининг кобиги жуда юпка ва эластик булади. Хайвон хужайраларининг кобиги жуда юпка булганлиги учун усимлик хужайраларники каби таянч вазифасини бажара олмайди.

¡симлик хужайраларнинг кобиги таркибида целюлоза моддаси куп, шунинг учун усимлик кобигининг асосий функцияларидан бири таянч функцияси хисобланади.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23-расм. Плазматик мимбрананинг тузилиши.

1-гликокаликс; 2-икки кават липид молекулалари; 3-оксил молекулалари; 4-цитоплазма.

Эндоплазматик тур-плазматик мембрана хамма хужайралар учун универсаль булган элементар биологик мембранадир, унинг калинлиги 7-10 нм ташкил этади. Мембрананинг асосини икки катор жойлашган липид молекулари ташкил этади (23-расм). Липид катламининг асосий вазифаси мембрананинг механик тургунлигини ва сувда эрувчанлигини таъминлайди. Оксил молекулалари мембранада хар хил таркибда жойлашади.

Плазматик мембрана мухим вазифани бажаради: а) мембрана хужайра ички мухитини унинг ташки мухитидан ажратиб турадиган тусик, б) мембрана ички мухит билан ташки мухит уртасида моддалар алмашувини таъминлайди.

Хужайра мембранаси айрим молекулалар ва ионларни ичкарига ва ташкарига утказиб туради.

Цитоплазма хужайранинг асосий массаси, унинг ички мухити хисобланади. Цитоплазма хужайранинг хамма таркибий кисмларини бир-бири билан боглаб, улар орасидаги алокаларнинг амалга ошишида мухим роль уйнайди, цитоплазма ташкаридан плазматик мембрана, ичкаридан эса ядро кобиги билан чегараланади.

Рибосома (рибонуклеин кислота, сома-донача) хужайрада оксил синтезини амалга оширувчи органоид булиб мембранасиз органоидлар каторига киради. рибосомалар-рибонуклеин кислота ва оксил молекулаларидан ташкил топган. Рибосомада икки фаол кисм: Р-пентид ва А-аминокислота кисмлари мавжуд. Рибосомалар ядродаги ядрочада синтезланиб, сунг цитоплазмага чикарилади.

Органоидлар хужайранинг маълум тузилишига ва хар кайсиси узига хос функцияни бажаришга мослашган доимий таркибий кисмидир. Мураккаб тузилган организмларнинг хар хил аъзолари-органлари булгани каби хужайралар хам уз аъзоларига-органоидларига эга.

     Оксиллар ва уларнинг хоссалари. Ферментлар. Оксиллар хужайра таркибидаги органик бирикмаларнинг асосий кисмини ва умуман хужайра курук моддасининг ярмидан купини ташкил этади. Оксил номи тухум оки сузидан келиб чиккан атама номини-энг мухим деган маънони англатувчи протеин термини билан атама кабул килинган.

Оксиллар хужайрадаги бошка молекулалардан узларининг юкори молекуляр массага эга булишлари ва таркибида азот атомларини тутиши билан фарк килади. Уларнинг элементар таркиби углерод 50-54 % кислород 21-23 %, азот 15-17 %, водород 65-75%, олтингугурт –0,5 %.

Хужайрада оксил молекулаларидан ташкари, яна бир катор полимерлар: нуклеин кислоталар полесахаритлар мавжуд. Оксил малекуласига 20 хил амино кислоталар киради.

Оксил молекуласининг таркибида бир ёки бир нечта водород атомининг амино гурухи – NH₂ нинг алмашинишидан аминокислота хосил булади. Барча аминокислоталар таркибига умумий

         R  

         I

H – C – NH₂     гурухи киради. R-радикал (R-NH₂  ёки COOH)

         I                                                       

     COOH

Оксил  молекуласининг  физик – кимёвий хоссалари унинг юкори молекуляр гетерополяр  булишидан келиб чикади. Оксил молекуласи факат аминокислотадан тузилган булса хам бу мономерлар бир хил эмас. Оксил молекуласи таркибига бир-биридан фарк киладиган 20 хил аминокислота турли микдорда ва нисбатда киради. Турли организмларда оксилларнинг тури  жуда куп булиб, ичак таёкчаси деб аталувчи бактерия хужайрасида 3000 га якин айрим оксил молекулалари мавжуд.

Оксил молекулалари жуда мураккаб, номувофик шаротда кислота, ишкор, тузлар, ёруглик, механик таъсирлардан бузилади.

Хужайрада оксиллар хаёт учун энг зарур, хилма-хил функцияларни бажаради. Оксиллар хужайрасининг куриниши структура материалидир. Хужайранинг барча компонентлари, ядроси харорат ва бошка аъзолари, суюк кисми-цитоплазма, оксилдан иборат. Оксилларнинг бажарадиган вазифалари ичида энг мухими уларнинг хужайрада утадиган реакциясини тезлаштириши хисобланади. Бу оксилларнинг ферментатив функциясидир.

Оксиллар хужайра томонидан ташкари мухит таъсирларини  кабул килиб олиш ва уларни бошка бир шаклга узгартириб, хужайранинг ички иш бажарадиган структураларига етказилишини таъмин этади. Бу структуралар рецепторлар – кабул килувчилар деб аталади. 

Рецепторлар каторига кузнинг нур пардасида жойлашган ёруглик энергиясини кабул килиб оладиган куриш сегменти-радопин, хужайра манбаси инсулин, етроид гармонлар ва бошка биологик фаол бирикмалар билан муносабатга кирадиган оксил структуралари киради.

Ферментлар кимёвий реакцияларни тезлатувчи омиллардир. Уларни яна энзимлар ва биологик катализаторлар деб таърифлайдилар. Организмда хаёт жараёнларининг юмшок сурати ва йуналиши идора килинадиган шароитда утиши, реакцияни тезлаштирадиган кудратли курол катализаторлар, ферментлар иштирокисиз булмайди. Хужайрада кечадиган моддалар алмашиши – метаболис ферментлар таъминлайди. Уларга биокатализаторлар хам дейилади.

 

19-мавзу

 

ОДАМЛАР ВА ¡СИМЛИК ОРГАНИЗМИДА МОДДАЛАР АЛМАШИНУВИ.  ФОТОСИНТЕЗ

 

Тирик организмнинг хаёти ташки мухитдан узлуксиз равишда мураккаб ва содда  моддаларни озик тарикасида кабул килиш, уларни узлаштириш, кайта фойдаланилмайдиган чикинди моддаларни ташкарига ажратиб туришдан иборат. Бу жараён модда алмашуви дейилади. Моддалар алмашуви метаболизм, тирик организмларда кечадиган хаёт учун фундаментал, кимёвий, шунингдек физикавий реакцияларнинг йигиндисидир. У асосан икки йуналишда  утадиган реакциялар окимидан ташкил топади. Бири аноболик реакциялар – аноболизм булиб, синтетик жараёнларни уз ичига олади. Жараёнда ташки мухитдан олинган озик моддалар организм компонентларининг синтезида курилиш материали булиб хизмат килади, узлаштирилади (ассималиция). Иккинчи йуналиш катоболизм, катобалик жараёндан иборат булиб,  парчаланиш, ачиш ва энергия ажратадиган оксидланиш реакцияларини уз ичига олади (диссимиляция).

Моддалар алмашиниши жараёнида аноболик ва катоболик реакциялар маълум жойда ва маълум суратда уз-узини идора килиш асосида бехато утиб туради. Ташки мухитдан кабул килинадиган бирикмалар кимёвий табиатига кура хужайра таркибига кирадиган моддаларга ухшаш, улар хам оксиллар, ёглар, углеводлар, нуклеин кислоталар, кичик молекулали моддалар, минерал тузлар, аксари хайвон ва усимлик махсулотларидан иборат. Моддалар алмашинишининг маъноси озик сифатида ташкаридан кабул килинадиган бирикмалардан узининг махсус молекулаларини, уз танасининг компонентларини тузиши демакдир.

Модда алмашувининг бу томони пластик алмашинув деб аталади.

Хужайра мембранаси, ядроси ва бошкаларнинг тузилиши учун зарур оксил нуклеин кислоталарнинг синтези хам доимо энергия сарф килиш билан кечади. Хужайранинг энергияга булган эхтиёжи овкат билан кабул килинган моддаларнинг парчаланишига, тула оксидланиб CO₂, H₂O га айланишига ва сийдикчил, СО₂ каби чикиндилар шаклида ташки мухитга чикарилиб туришига боглик. Хужайрада энергия алмашинуви давомида овкат модда молекулаларидаги богланган кимёвий энергия хужайрада истемол килишига мослашган АТФ (актив транспорт энергияси) нинг энергиявий фосфат богларига айланади.

Тирик организмлар овкатланиш турига кура икки катта гурухга булинади: аутотрофлар ва гетеротрофлар.

Аутотрофлар (юнон. ауто-узи ва трофо-озик) сифатида содда анорганик бирикмалар углерод IV оксид, аммоний нитрат ва сульфидлардан фойдаланадиган организмлар (яшил усимликлар-баъзи бактериялар-СО₂ ни узлаштирувчи).

Буларнинг аксини эса гетеротрофлар (юн.гетеро-бошка ва трофо-озик) гурухи-углерод ва тайёр органик бирикмалардан фойдаланадиган жониворлар ташкил этади. Бу гурухга одамлар, барча хайвонлар ва аксари микроорганизмлар киради. Демак, хужайрада моддалар алмашинуви (метоболизм) парчаланиш ва синтез, оксидланиш ва ачиш реакцияларининг куплаб турини, минглаб алохида кимёвий реакцияларини ва уларни катализлайдиган ферментларни уз ичига олади. Хужайрада хар кандай жараённинг катъий уз урни бор, унинг иштирокчилари, субстратлари ва ферментлари маълум, уларнинг хаммаси бир козонда кайнаса хам чалкашиб кетмайди.

Лекин усимлик баргида хлорофил деб аталувчи яшил пигмент мавжуд; мана шу пигмент туфайли усимликлар куёш энергиясини ютиш ва уни фойдали кимёвий энергияга айлантиришдек ажойиб хусусиятга эга, бу энергия хисобига усимлик оддий анорганик бирикмалардан мураккаб органик бирикмаларни синтезлайди. Мана шу олий даражада мухим, узига хос хусусият туфайли усимликлар узинигина эмас, балки барча организмларни углеродли бирикмалар билан таъминлаб туради, чунки Ер юзидаги хаётнинг бирдан-бир энергетик манбаи Куёшдир. Органик бирикмаларнинг Куёш энергияси хисобига синтезланиб бориши фотосинтез деб аталади.

Фотосинтезнинг пиринципал чизмасини куйидагича умумлаштириш кабул килинган.

6СО₂+6Н₂О+ Куёш энергияси ®® фотосинтез С₆Н₁₂О₆+6О₂.

Фотосинтез куп боскичли мураккаб жараён. Бу жараёнда анорганик углероднинг паст энергияли оксидланган шакли (СО₂) дан энергияга кайтарилган углерод-углерод-глюкоза синтезланади. Реакция натижасида молекуляр кислород хам хосил булади. Бу бизнинг сайёрамизда кислороднинг бирдан-бир манбаидир. Фотосинтез жараёнида хосил булган махсулотларни фотосинтезламайдиган барча организмлар истеъмол киладилар.

Фотосинтез факат фотосинтезловчи хужайрлардагина мавжуд булган ихтисослашган узига хос органлар-хлоропластларда утади. Бу кимёвий жараённинг икки фазаси бор, улар ёруглик реакциялари ва коронгулик реакциялари деб аталади (24-расм).

 

                              Кофактор

                                                                          Кофактор                      Кофактор

                                                                       (оксидланган)                кайтарилган

 

 

                                                 ё                     Н⁺

                                        Хлорофилл                            

                                                                                 Н₂ О

 

                                       Ёруглик      АТФ             ОН^-              ОН                О₂

 

                        24-расм. Фотосинтезнинг умумий схемаси.

 

 

¨руглик реакциялари нурланиш энергияси таъсирида утади. Тула жараёнда жуда куп бирикмалар иштирок этади, улар орасида энг мухими яшил рангли мураккаб органик бирикма-хлорофиллдир. Хлорофилл турт киррали халкали макроциклик бирикма булиб, унинг тузилиши кизил кон таначаларидаги гемоглобин ва нафас ферментларининг цитохром деб аталувчи простетик гурухлари гемга ухшаш, лекин гем таркибида темир булса, хлорофиллда магний иони булади.

Хлорофилл молекуласининг биологик ахамиятга эга булган асосий физик-кимёвий хусусияти унинг ёруглик энергисини ютиш кобилиятига боглик. Жараён хлорофилл молекулалари жойлашган хлоропластнинг Куёш энергияси куринадиган нурлари билан ёритилишидан бошланади. Фотон хлорофилл молекуласига тушганда у уйгонган холатга утади унинг электронлари юкори орбиталарга сакраб утади. Бу утган электрон энди молекуласидан осонлик билан узилади. Электроннинг йукотган хлорофилл молекуласига сув молекуласидан электрон олиб, уз орбитасини электрон билан тулатади. Электронларини йукотган сув молекулалари протонлар ва кислород атомларига парчаланади. Кислород атомларидан молекуляр кислород хосил булади ва мембранадан диффузланиб атмосферага ажралади. Бу жараёнлар 25-расмда курсатилган.

Фотосинтезнинг ёруглик фазасида хосил булган НАДФН ва АТФни коронгида утадиган реакцияларида Со ни кайтарилиб глюкоза синтези учун сарфланиши.

Фотосинтезнинг Ердаги хаёт учун ахамияти дунёда хар йили фотосинтез жараёнида миллиард тонналаб углеродли бирикмалар синтезланади.      

Сайёрамизда хаёт нимага асосланганлигини тушуниш учун доимо        фотосинтез      жараёнига

мурожаат     килишга       тугри

           25-расм                      келади.

¡симликлар бу оламшумул ахамиятга эга фотосинтез давомида углеводлар ва уларнинг унумлиларини синтезлашдан ташкари миллиардлаб тонна азот, фосфор, олтингугурт, кальций, магний ва бошка элементларни хам синтетик жараёнларга жалб килади. ¡симлик организмларида фотосинтездан ташкари бошка барча организмлардаги каби хаётий жараёнларни ташкил этадиган биокимёвий реакциялар: оксидланиш, - кайтарилиш реакциялари содир булади.

Якка усимлик хужайраларнинг бу узига хос функцияси барча тирик организмлар учун умумий моддалар алмашинуви реакциялари асосидагина амалга ошади. Кундузги соатларда усимлик хужайралари нафас олиш билан бир вактда Куёш энергияси хисобига СО₂ ни фиксация килади, органик молекулаларини синтезлайди.  

 

 

20-мавзу

 

ЕРДА ХАЕТНИНГ ПАЙДО Б¡ЛИШИ ВА РИВОЖЛАНИШИ

 

Одам атрофидаги табиатни кузатар экан,  жуда кадимдан уни тирик мавжудотлар ва улик жисмлар оламига ажратиб келади.  Тирик мавжудотлар оламига одамлар, хайвонлар, усимликлар киради, улик жисмлар оламига тошлар, кум, сув, тупрок, шунингдек хайвонлар билан усимликларнинг жасади киради.

Тирик жисмлар куйидаги уч белги билан ажралиб туради:

1)      тирик жисмнинг харакатлана олиш хусусияти.

2)      тирик организмларнинг иккинчи белгиси нафас олиш хоссалари;

3)      купайиши-кимёвий таркибининг узига хослиги.

Тирик жисмнинг хаммаси очик тизимдан иборат. «Очик тизим» ташкаридан энергия ва материя узлуксиз кириб тургандагина  баркарор буладиган динамик тизимлардан иборат. Уларнинг хаммаси ёнилги ёки электр энергияси ташкаридан узлуксиз келиб тургандагина ишлайди. Энг оддий жисмдан тортиб энг мураккаб жисмгача булган хамма тирик жисмлар очик тизимдан иборатдир.

Ер мавжуд булган дастлабки даврда унда хаёт булмаган, чунки муайян шароит булмаса, хаётнинг булиши мумкин эмас (организмларнинг купчилиги –20 дан +50 С гача актив яшай олади).

Ерда хаёт пайдо булиши муаммосининг мураккаблиги ва катта диккатга сазоворлиги энг оддий организмдан тортиб энг мураккаб тузилган организмгача тирик мавжудот уз ота-онасидан тугилади. Бундан тахминан 5 миллиард йил олдин Космос марказида дайдиб юрган гигант газ-чанг булутида янги юлдуз-бизнинг Куёш пайдо булган. Куёш таркибига газ-чанг материянинг 0,99 массаси кирган. Колган кисми Куёшда гравитация кучлари ёрдамида улчами колган. У куёш атрофида айланиб юриб зичлашган ва диск шаклига кирган. Куёш атрофидаги планеталар (Меркурий, Венера, Ер ва Марс) учмайдиган моддалардан: металлар, металл оксидлари, сулфидлар, карбитлардан шаклланган.

Ер юзасининг харорати 100⁰С дан камайганда ёмгир ёгиши кузатилган ва жуда куп минг йиллар мобайнида ёккан. Ер юзидаги  чукмаларга сув тушиб денгиз ва океанлар хосил булган. Иссик денгиз сувида атмосферадан тушган NH₃, CO₂, CH₄, HON ва Ернинг юзасидан ювилиб тушган тузлар ва бошка моддалар эриган.

Анорганик молекулалардан органик молекулаларнинг нобиологик синтезланиши Ерда хаёт пайдо булиши йулидаги биринчи боскичдир.

Кадимда (бир неча йил - миллиард йил олдин) Ер сиртида мавжуд була олиши мумкин булган кимёвий реакцияларни урганиш учун америкалик кимёгар Миллер тажриба утказди. Бу тажриба натижасида у кадимги замонда Ер сиртида анорганик бирикмалардан органик бирикмалар хосил  булишини исботлади. Хозирги вактда тирик жисмлар факат биологик йул билан,  яъни узига ухшаш мавжудодлардан тугилиши йули билан вужудга келади.

Табиатшунос олимларнинг эътироф этишича, Куёш тизимининг бошка сайёралари каби Ер бундан тахминан 4,5-7 миллиард йил олдин хосил булган. Дастлаб Ернинг харорати жуда баланд булган. Аста-секин совиш жараёнида огир элементлар сайёрамизнинг марказига, енгиллари эса чет кисмларига жойлаша бошлаган.

Ерда биринчи тирик организмлар тахминан 3,5 миллиард йил аввал пайдо булган деб, тахмин килинади.

Хаёт пайдо булишининг биринчи боскичи кимёвий эволюциядир. Ернинг бирламчи атмосфераси таркибидаги водород, азот, углерод кислород мавжуд эркин энергия таъсирида реакцияга киришиб, аввал аммияк, метан, углерод оксидлари, водород сульфид, сув буглари каби оддий органик бирикмалар хосил булган. Натижада эркин кислород бирикмалар таркибига кириб тамом булган.

Ернинг совуши натижасида жуда катта сув хавзалари хосил булган. Ерга ультробанафша нурлар бемалол етиб келган. Сув молекулаларидаги кислород хисобига органик моддалар оксидланиб спиртлар, альдегедлар, аминокислоталарнинг мономерлари хосил булган. Хар хил кимёвий реакциялар натижасида бирламчи океан суви хар хил мураккаб органик бирикмалари билан туйиниб борган.

Миллион йиллар давом этган узгаришлар туфайли кимёвий моддалар аста-секин мураккаблашиб борган. Оксиллар, нуклеин кислоталар, куюк эритмалар хосил килиб коацерватларга айланган.

Коацерватлар усиб, маълум хажмга етгандан сунг ташки мухит моддалар алмашиниши хусусиятига эга булган коацерватларга бирламчи хужайралар деб аталади.

Металлар ва органик моддалар комплексларининг хосил булиши бу хужайраларнинг каталитик функцияларни кучайтирган. Натижада коферментлар ва специфик ферментлар пайдо булган. Бирламчи хужайралардан хозирги замон хужайраларнинг келиб чикишида кимёвий реакцияларнинг катализаторлари  хисобланган оксиллар ва ахборотни сакловчи ва авлоддан авлодга утказувчи нуклеин кислоталар функцияларининг узаро мослашиши ва кушилиши катта ахамиятга эга булган.   

Шундай килиб, хаёт пайдо булишининг асосий боскичлари куидагилар хисобланади:

1.     Кимёвий реакциялар натижасида оддий органик

бирикмаларнинг хосил булиши;

2. Мономерлардан полипентидлар ва нуклиен кислоталар туридаги мономерларнинг хосил булиши;

3. Юкори молекулали органик бирикмаларнинг коацерватларни хосил килиши;

4. Коацерватларни ураб турувчи оддий мембраналарнинг хосил булиши;

5. Моддалар алмашинишнинг хосил булиши;

6. Матрица принципи асосида уз-узини хосил килиш механизм-ларининг пайдо булиши.

Хаётнинг кейинги ривожланишида кимёвий танлаш биологик танлаш билан алмашиниб, унинг ривожланиши биологик эволюция конунларига биноан давом этади.

Ерда дастлаб яшаган организмлар кислородсиз яшашга мослашган прокариотлар булган. Эукариотлар эса атмосферада кислороднинг купайиши натижасида пайдо булган. Биринчи фотосинтезловчи организмлар бундан тахминан 3 миллиард йил аввал пайдо булган.

Фотосинтез натижасида атмосферанинг юкори катламида азот экрани пайдо булиши хаёт шаклларининг ультробинафша нурларининг халокати таъсиридан химоя килинишига олиб келади. Шундай килиб, Ерда хаёт абиоген усулда анорганик моддалардан, физикавий омилларнинг предбиологик танланиши таъсири остида пайдо булган.

Одам шакллана бошлаши жараёнида унинг кули дастлаб яхши ривожланмаган булиб факат оддий харакатларни бажарган, халос.

Мутацион узгарувчанлик, яшаш учун кураш, табиий танланиш туфайли мехнат операциялари учун фойдали булган кисмлари узгарган индивидлар саклана борган.

Одамнинг ривожланишида жамоа булиб яшаш хам мухим ахамият касб этган, чунки хар кандай куролга эга булган одам хам йирткич хайвонлар хужумига бардош бера олмас эди. Шу йусинда улар йирткич хайвонлардан химояланганлар, ов килганлар, ёш болаларни тарбиялаганлар.

Мехнат жараёнининг ривожланиши билан узаро кумаклашиш фойдали эканлиги тобора ойдинлаша борган. Табиатни билиш буйича тупланган тажриба авлоддан-авлодга берилиб, такомиллашиб борган. Жамоа булиб яшаш одамларни бир-бири билан товуш, имо-ишора ва мимика оркали муносабатда булиш имконини берган.

Оловдан фойдаланиш аждодларимизга совукдан ва йирткич хайвонлардан химояланишига ва совук улкаларга таркалишига имкон яратган. Натижада аждодларимиз табиатда усган озик буладиган усимликларни йигиш, ов килиш, балик овлаш билан чегаралинибгина колмай, балки ибтидоий дехкончилик ва чорвачилик билан хам шугуллана бошлаган. Бош миянинг, тафаккурнинг ривожланиши мухит ва нуткнинг такомиллашиувига олиб келган.

 

21-Мавзу

 

ОДАМНИНГ ПАЙДО Б¡ЛИШИ. ОДАМ ЭВОЛЮЦИЯСИНИНГ АСОСИЙ Й¡НАЛИШЛАРИ

 

Одам ва хайвон гавда тузилишидаги ухшашлик ва фарклар. Одам йирик шахар,  осмонупар бинолар, реактив самолетлар,   улкан музёрар кемалар ва бошка ажойиботлар ижодкори юкори онг, акл идрок эгаси булишига карамай, унинг гавда тузилишида бир канча ухшашликлар бор. Одам склети сут эмизувчилар скелетига жуда ухшаш. Уларнинг хар иккисида калла суяги, умуртка погонаси, кул-оёк скелети бор. Кукрак кисмида упка, юрак,  корин бушлигида эса меъда, ичаклар, жигар, буйрак ва бошка ички органлар жойлашган.

Одам ва сут эмизувчи хайвонлар уч хил (жаг, козик, курак) тишлар, кулок супраси борлиги урта кулокда узанги, болгача, сандон деб аталувчи суякчалар борлиги, тананинг юнг билан копланганлигига кура ухшашдир.

1.                  Одамдаги рудименит органлар ва кулок супраси. Одамларда бир канча рудемент органлар учрайди. Улардан бири куричак, у одамда 2-3 см. Уни фойдаси йук. Барча хайвонларда куричак кушимча хазм усимтасидир.

      Умурткали хайвонларнинг купчилигида дум булади. Одамларда эса у тулик ривожланмаган умурткадан иборат, одам хаётида у хеч кандай вазифа бажармайди.

          Сут эмизувчиларда кулок супраси тез харакат килади. Одамда бу мускуллар ва кулок супраси рудимент холатидадир.

2.                  Одам ва хайвон эмбриони ривожланишидаги ухшашликлар. Одам ва бошка куп хужайрали хайвонлар уз шахсий ривожланишини битта уругланган тухум хужайра-зиготадан бошлайди.

          Одамсимон маймунлар билан одам склети ва ички органлар тузилишида ухшашликлар куп. Уларнинг хар иккисида 12-13 жуфт ковургалар, думгаза 5-6 см умурткаси бор. Козик, жаг тишларининг сони хам бир хил. Одамсимон маймунлар ва одамда дум булмайди. Одам учун хос туртта кон гурухи горилла, шимпанзе, орангутанларда хам учрайди.

          Купгина паразитлар (бош бити) ва касалликлар (грипп, чечак, корин тифи, вабо ва бошкалар) булиши умумий.

          Одам бош миясининг хажми 1400-1650 см³ га якин. Одамсимон маймунларники-600 см³ дир ва бошкалар.

Одам эволюциясининг асосий йуналишлари. Одамнинг тархий ривожланишига оид палеонтологик материаллар унинг эволюциясида турт боскич-одамнинг бошлангич аждодлари, энг кадимги одамлар, кадимги одамлар, хозирги киёфадаги одамлар булганлигини курсатади.

1.                  Одамнинг бошлангич аждодлари. Бундан тахминан 25 млн йил мукаддам юксак даражада ривожланган тор бурунли маймунлар дриопитеклар яшаш учун кураш, табий танланиш туфайли икки тармокка-хозирги одамсимон маймунларга ва одамларнинг дастлабки аждотларига ажралганлар. Бир тармок  вакиллари дриопитеклар купрок дарахтларда хаёт кечиришга мослашган-улардан шимпанза, орунгутанлар келиб чиккан. Кейинчалик иккинчи тармокдан рамапитеклар пайдо булиб, уларнинг жаглари, тишлари Хиндистоннинг шимолида топилган. Улар тахминан 12-14 млн йил илгари яшаган. Рамапитекларнинг ташки киёфаси хозирги одамсимон маймунларга нисбатан одамга якин булган.

Одамсимон маймунларнинг одамга айланиш жараёнининг бошланишини исботловчи далил австралопитеклардир. Австролопитекларнинг   таркалиши 9-5 млн йил илгари руй берган. Бош мия унчалик ривожланмаган булсада, уларда икки оёклаб юриш, тайёр таёклар, тошлар, йирик хайвон суякларидан курол сифатида фойдаланиш имконини берган.

Улар урмон-дашт, очик ерларда яшаган. Буйи 120-140 см булиб танасининг массаси 35-55 кг, калла суягининг хажми 500-600 см³, тос суягини тузилиши икки оёклаб юришдан далолат беради.

Австролопитекларнинг суяк колдиклари Кенеянинг Рудельф кули атрофида 5,5 млн ёшда булган ер катламларидан топилган.

 Австролопитекларнинг бир тури ривожланиб дастлабки одам (хомо хабилис)ни хосил килган.

1960-70 й. Шаркий Африканинг 3-2 млн ёшдаги ер катламларида хомо хабилис склетлари, калла, жаг суяклари билан тошдан ясалган куроллар топилган. Шу сабабли улар «укувли одам» деб аталган.

2.                  Энг кадимги одамлар. Архантроплар-кадимги одамсимон маймунларнинг одамга айланиши бир канча оралик мавжудотлар-маймун ва одамнинг белгиларини узида мужассамлаштирилган маймун одамлар оркали амалга ошган. 1891 йил Ява оролидан маймун одам питекантропнинг суяк колдиклари топилган. Питекаптроплар тошдан, суякдан куроллар ясаган оловдан фойдаланишни билган ва ибтидоий жамоа булиб келган.

Питекантропдан анча кейин яшаган синантроп-хитой одамининг суяк колдиклари 1927-37 йй. Пекин атрофидаги гордан топилган. Улар олов ёкишни ва уни саклашни билганлар.

1907 йил Германиянинг Гейзельберг шахри якинида ияги йук катта пастки жаг топилган.

 Питекантроп, синаптроп гейзельберг одами куп жихатдан умумий белгиларига эга. Пешонаси ривожланмаган,  пастки жаги йирик,  олдига буртиб чиккан. Уларнинг бош мияси хар кандай одамсимон маймунларникидан ривожланган.

Энг кадимги одамлар усимлик озиклардан фойдаланишган, овчилик килишган. Улар турли хайвонлар кийик, айиклар, ёввойи отлардан фойдаланишган.

 Яшаш учун кураш, табиий танланиш, энг кадимий одамлар орасидаги яхши фикрлай оладиган, гапира оладиган, куроллар ясайдиганларини саклаб борган.

3. Кадимги одамлар. Биринчи  марта 1856 йилда Германиянинг Неандер дарёси якинида, кейинчалик Европа, Африка, Жанубий- Шаркий Осиёнинг 100 дан ортик жойларида, Сурхондарё вилоятидаги Тешиктош горидан кадимги одамларнинг склети-калла, жаг, оёк суяклари топилган. Кадимги одам-неандерталнинг буйи 156-165 см, мускуллари нихоятда ривожланган. Уларда мия билан бирга нутк хам ривожланган. Неандертал одамнинг фикрлаш доираси энг кадимги одамларга нисбатан анчагина  ривожланганлигини улар ясаган куроллардан билиш мумкин. Куроллари тош ва суякдан ясалган. Бу куроллар ёрдамида ёввойи хайвонларни овлаган, териларини шилиб, гуштларини булакларга булган. Олимлар неандерталларнинг калла ва юз суякларининг тузилишига караб, улар узаро имо-ишоралар, аник маъно бермайдиган товушлар, кейинчалик эса маъноли нутк оркали алокада булганлар, деб фараз киладилар.

4. Хозирги замон киёфасидаги одамлар-неоантроплар кромаьонларнинг скелетлари, калла суяклари, куроллари Франциянинг жанубидаги Кроманьон деган жойдан, кейинчалик унинг колдиклари Европа,  Осиё, Африка,  Австралиядан хам топилган. Улар тахминан 50 минг йил олдин пайдо булган. Кроманьон одамларнинг буйи 180 см, калла кутисининг хажми 1600 см³, пешонаси кенг булган. Улар горларда яшаб, унинг деворларига турли буёклар билан ов эпизодлари, ракслар, хайвонлар ва одамлар тасвирини ишлаганлар.

Кроманьонлар тош тарашлашни, тешишни, пичок, найза, ук-ёй ясашни билганлар. Улар узлари учун жой курганлар, кулолчилик билан шугулланганлар, ёввойи хайвонларни кулга ургатганлар.

Модомики, одам тарихий тараккиётда одамсимон маймунлардан келиб чиккан экан, у холда хозирги замон одамсимон маймунлар вакт утиши билан одамларга айланадими?  Жавоб 1) хозирги одамсимон маймунлар хеч качон бизнинг аждодларимиз булмаганлигини таъкидлаш лозим. 2) Дарвиннинг эволюция назариясига биноан турлар кейинчалик кенг худудда таркалган булса, уларнинг тарихий узгариши шунчалик жадал суръатлар билан утадими? 3) Янги турларнинг хосил булиши учун турлар ва уларга кирувчи индивидлар сони куп булиши керак.  Юкоридаги уч сабабга кура хозирги одамсимон маймунларнинг одамга айланиши эхтимолдан йирок.

 

 

22-мавзу

 

БИОСФЕРА ВА УНДАГИ ЖАРА¨НЛАР. БИОСФЕРА ЭВОЛЮЦИЯСИ

 

Биосфера (юнонча-хаёт, сфера-шар сузларидан) тушунчаси фанга биринчи марта австриялик олим Зюес томонидан тирик организмлар яшайдиган Ер кобигини белгилаш максадида киритилган. Биосфера тирик организмлар яшайдиган ва уларнинг таъсирида тинмай узгарадиган Ер шари кобигининг бир кисмидир. Ердаги хамма беогеоценозларнинг йигиндиси биосферани хосил килади.

Биосфера тирик ва улик таркибий кисмлардан иборат. Сайёрамизда яшайдиган хамма тирик организмларнинг йигиндиси биосферанинг тирик моддасини ташкил этади. Тирик организмлар асосан Ернинг газсимон (атмосфера), суюк (гидросфера), каттик (литосфера) геологик кобикларида жойлашган (25-расм). Биосферанинг юкори чегараси денгиз сатхидан ~22 км  баландликлар, атмосферанинг куйи катлами тропосферада жойлашган. Бу чегарада Куёш нурлари энергияси кислород озонга айланади ва  озон экрани хосил булади. Озон экранига таъсир курсатувчи космик ва ультрабинафша нурларнинг асосий кисмини Ерга утказмайди. Гидросферани океанлар, денгизлар, куллар ва дарёларнинг сувлари хосил килади. У Ер шарининг 70 фоизга якин кисмини эгалайди.

          Хаёт гидросферанинг хамма кисмида, хатто 11 км гача булган чукурликда хам учрайди. Хаёт Ернинг каттик кобиги литосферанинг юкори катламларидаги 3-4 км чукурликкача таркалган. Биосферанинг улик таркибига атмосферанинг, гидросферанинг ва литосферанинг моддалар ва энергия алмашуви жараёнида катнашувчи кисмлари киради.

Сайёрада хаёт чегаралари биосферанинг чегараларини аниклайди. Биосфера энергияни ташкаридан-куёшдан олгани учун

очик тизим хисобланади.

Тирик организмлар моддалар даврий айланишини идора килиб, сайёранинг юзасини узгартирувчи кучи геологик омил хисобланади.

       Тирик модданинг функциялари куйидаги биокимёвий жараёнлардан       26-расм. Ер гидросфералари иборат: 1) газ алмашиниши, 2) оксидланиш-кайтарилиш, 3) концентрация-жамгариш, 4) биокимёвий.

Газ алмашиниш функцияси фотосинтез ва нафас олиш жараёнларига боглик. Организмларнинг органик моддаларни синтезлаш жараёнида атмосфера таркибидаги карбонат ангидрид куплаб сарфланади. Яшил усимликларнинг купайиши хисобига карбонат ангидрид камайиб, кислород орта боради. Нафас олиш жараёнида кислород сарфланиб, карбонат ангидрид ортади.

Концентрациялаш функцияси тирик организмлар томонидан атроф мухитда таркалган кимёвий элементларнинг тупланишидир. Масалан, усимликлар фотосинтез жараёнида кимёвий элементларни тупрокдан, калий, фосфор, азот, водород ва бошк. хаводан углерод олиб хужайранинг органик моддаси таркибига киритади ва х.з.

Оксидланиш-кайтарилиш функциялари-узгарувчан валентликка эга кимёвий элементлар темир, олтингугурт, азот ва бошкаларнинг айланишини таъминлайди.

Биокимёвий функциялар тирик организмларнинг хаёт фаолияти давомида ва уларнинг улишидан кейин биокимёвий жараёнларни таъминлайди. Биокимёвий функция организмларнинг озикланиши, нафас олиши, купайиши, улган организмларнинг парчаланишидаги чикиши билан боглик.

Куруклик биомассаси. Куруклик юзасининг турли кисмларида биомассанинг микдори бир хил эмас. Кутблардан экваторгача биомасса микдори ва организмлардаги турларининг сони тобора ортиб боради. Айникса, тропик урмонларда усимлик турлари жуда куп, кенг ва бир неча ярусда усади. Хайвонлар хам шунга ухшаш таркалади. Организмлар уртасида яшаш жойи, озик-овкат, ёруглик, кислород учун кучли ракобат кузатилади. Кутбларда бунинг аксини курамиз. Одамнинг таъсирида биомасса хосил буладиган майдонлар кескин узгаради ва х.з

Океан биомассаси. Сув  биосферанинг мухим таркибий кисмларидан булиб, тирик организмларнинг яшаши учун энг зарур омиллардан биридир. Сувнинг асосий кисми океан, денгизларда. Океан ва денгиз суви таркибига 60 га якин кимёвий элементлардан иборат минерал тузлар киради. Океан сувларининг 100 м катламида (юкори) бир хужайрали сув утлари усади. Океаннинг тубида эса куп бактериялар мавжуд булиб, улар органик моддаларни анорганик моддаларга айлантиради.

Биосфера эволюцияси. Биосферанинг эфолюциясини 3 боскичга ажратиш мумкин.

1.                  Биогенез боскичи айланишга эга булган бирламчи биосферанинг хосил булиши. Бу боскич 3 млн. йиллар олдин бошланиб, колеозой эрасининг комбрий даврига тугри келади.

2.                  Боскичда куп хужайрали организмлар пайдо булиб ривожланади ва биосферанинг эволюцияси яна давом этади. Бу давр 0.5 млр. йиллар олдин кембрий давридан бошланиб, хозирги замон одамлари пайдо булиши билан тугалланади.

3.                  Боскичда биосфера хозирги замон одамлари таъсирида ривожланади, бундан 40-50 минг йиллар олдин бошланиб хозиргача давом этмокда.

Биогенез боскичи. Ерда биосфера биринчи тирик организмлар билан бир вактда пайдо булган. Шу  вактдан бошлаб биосфера хам узгара бошлаган. Табиий танлаш натижасида анорганик моддалардан органик моддаларни синтезлай оладиган автотроф организмлар келиб чикади. Биринчи хэмо синтезловчи бактериялар, фотосинтезловчи ва кук яшил сув утлари пайдо булган. Натижада атмосферада карбонат ангидрид микдори камайиб, кислород микдори купая борган. Атмосферанинг юкори катламида кислород азон экранини хосил килиш. Озон экрани эса Ер юзидаги тирик организмларни Куёшнинг ултрабинафша нурлари ва космик нурларининг халокатли таъсиридан химоя килган.

Полезойнинг урталарида кислороднинг хосил булиши ва сарфланиши уртасида мувозанат пайдо булди, атмосферада кислород микдори 20 % гача  етди ва бу мувозанат хозиргача сакланиб келмокда.

Ноогеноз боскичи. Инсоният жамиятнинг пайдо булиши билан биосферанинг ноогеноз даври бошланади. Одамнинг пайдо булиши биосферанинг кучли узгаришларига сабаб булади. Ўзи учун керак булган нарсаларнинг хаммасини инсон бисферадан олади, биосферага эса факат саноат синтезларини ажратиб чикаради. Кейинги йилларда мухит саноат, турмуш чикиндилари, захарли кимёвий моддалар томонидан ифлосланмокда ва захарланмокда.

Инсоннинг гидросферага ва атмосферага таъсирининг тобора кучайиб бориши биосфера доирасида иклимнинг узгаришига олиб келмокда. Органик ёкилгилардан фойдаланиш кислороднинг ёниб камайишига, карбонат ангидриднинг эса купайишига сабаб булмокда. Атмосферанинг ифлосланиши саноат корхоналарининг чикиндилари, транспорт воситалари ажратиб чикарадиган бирикмалар, айникса H₂S, углерод ва огир металлардан кургошин, мис, калай, никел ва бошка металл заррачалари хисобига ортиб бормокда.

Шахар атрофида курилган турли заводлар хусусан алюминий заводи меваларнинг майдалашиб кетишига, хайвонлар ва одамлар орасида камчиликларнинг купайишига олиб келмокда.

 

23-мавзу

 

АХБОРОТ  УЗАТИШ ТЕХНОЛОГИЯСИ, БОСКИЧЛАРИ ВА КЕЛАЖАГИ

 

Ахборотли мулокот ёки алоканинг ривожланиши яшашнинг бирдан-бир хал килувчи шартидан иборатдир.

Ахборот факат тайёрланган, сакланган ва истемолчига узатилгандагина ахборотли алока булади. Шу билан бирга инсонга ахборот узатиш эшитиладиган ва тугридан тугри куринадиган масофадан амалга оширилиши мумкин. Ахборотни катта масофаларга узатиш, яъни телекоммуникация ёки алокалар учун инсоният берилган вакт оралигида ривожланган техник воситалардан фойдаланади. Бу каби воситалар утган асрнинг охиригачи думбиралар, кунгироклар, ишора тутунлари ва нихоят кучли ёруглик манбаларидан иборат эди. Бу сохадаги кескин бурилиш электр ва электромагнит тулкинларнинг яратилганидан сунггина вужудга келди.

Телекоммуникациялар база элементларининг асоси булиб, радиоэлектроника элементлари хисобланади, улар эса, уз навбатида фан ва техниканинг икки булими-электроника ва радиотехникаларнинг кушилиши хисобига юзага келади.

Замонавий радиоэлектроника биринчи навбатда ахборотни узатиш, кабул килиш ва кайта ишлаш муаммоларини юкори частотали электромагнит тулкинлари ёрдамида бажармокда. Радиоэлектрониканинг иккинчи таркибий кисми булиб, у элементлар базасини таъминловчи электроника хизмат килади.

Электрониканинг жадал суръатлар билан ривожланиши 1948 йилда транзисторнинг ихтиро этилиши билан боглик. Натижада ярим утказгичли техника яратилди, у эса уз навбатида радиоэлектроника барча курилмаларининг базавий элементларини юксак даражада кичрайтириш-микроминиатюрлаш буйича гоят катта имкониятлар яратди.

Маълумки, радиоэлектроникада электромагнит тулкинларнинг барча спектридан фойдаланилади.  Авваллари симсиз телеграф-радиотелеграфда ута узун (100-10км) ва узун (10-1км) тулкинлар оралигидан кенг фойдаланилар эди. Бу тулкин ораликларининг асосий камчилиги алока канали кенглиги (полосаси)нинг кичиклиги булиб, бу эса мураккаб радиосигналлардан фойдаланишни кийинлаштиради ва Ер-ионосфера тулкин узатиш буйича радио тулкиннинг таркалишида тулкин энергиясининг куплаб сарфланишига олиб келади.

1960 йилда биринчи оптик квант генератори-лазернинг яратилиши оптик алока тизимларининг ривожланишини аникловчи омил булди. Натижада  сигналларни очик таркатувчи алока  тизимлари пайдо булди. Сигналларни очик таркатиш алокаси атмосфера, сув ости ёки коинотда амалга оширилади. Оптик нури коинотда бузилмасдан таркалади, аммо космик линиянинг узунлиги лазер нурининг бурчакли кенгайиши хисобига чекланган булади. Сигналнинг атмосферада таркалишида суниши, кучли ёмгир, кор, чанг ва булут зарраларидан сочилиши хисобига юз беради, бу эса алоканинг узоклигини ва сифатини кучли даражада чеклайди. Бундан, алоканинг оптикавий тизимлари иложи борича сигналнинг ёпик холатда таркалиши кераклигининг зарурати келиб чикади. Бундай тизимларда ёруглик окими йуналтирувчи тизим ёки тулкин узатгич буйлаб таркалади. ¨пик оптик алока каналлари ташки электромагнит халакитларидан ихоталанган.

 Оптик ораликдаги йуналтирувчи тизимга толали ёруглик узатгич деб аталади. Хозирги замон кварц шишадан булган ёруглик юритгичларида йукотишлар 1,55 мкм узунликдаги тулкин учун 0,2 дБ/км дан ошмайди. Биринчи алоканинг толали-оптик тизими 1970 йилда яратилди. Хозирги кунда алоканинг толали-оптик тизимини яратиш буйича ишлар икки йуналишда олиб борилмокда:

-регенераторли ва уларсиз шахарлараро ва сув ости алока линияларининг курилиши;

-АТС тармокларининг абонентларига хизмат курсатиш турларини кенгайтириш буйича курилишлар (масалан, икки томонлама куринувчи алока, турли-туман ахборатоларни олиш, кинофильмларни томоша килиш ва бошкалар).

Оптик кабеллардан фойдаланиш  толали-оптик тизимларнинг ишончлилигини ва утказиш кобилиятини оширади, хамда кимматбахо камёб рангли металлар (мис, калай)ни тежаш имконини яратади. Кабелларнинг ташки диаметри одатда 10 мм дан ошмайди, бу эса мавжуд АТС канализация тармокларига уларни жойлаштиришда ута мухимдир. Нихоят, оптик кабелларнинг ташки электромагнит халакитларни кабул килмаслиги-утказмаслиги уни кувватли радиоузатгичлар, энергетик курилмалар ва бошка алока  линияларига якин жойлардан хам утказиш имконини беради.

 Хозирги замон алокасининг толали-оптик тармоги нимадан иборат?

¡рта ораликдаги тулкинлар (1000 м-100 м) бир неча юз километр масофалардаги махаллий радиоэшиттиришларда фойдаланилади. Узатувчи курилмаларнинг кувватларини ошириб, уларнинг таъсир радиусини анчага кенгайтириш мумкин.

Киска тулкинли (100 м-10 м) узатгичнинг кичик кувватлари хам ахборотни катта масофаларга узатиш имконини беради. Бунга сабаб антенна курилмаларининг етарли даражада йуналтириш хусусиятидир. Киска тулкинлар Ер ва ионосферадан куп марталаб кайтиб, Ер шарини 0,13 сонияда айланиб чикади. Киска тулкинли оралик радиоалока, радиоэшиттириш ва радионавигацияларда кенг куламда ишлатилади. Модуллаштиришнинг асосий тури-амплитудалидир, чунки бошка турдаги модуллаштириш радиоканалларнинг кенг поласали булишини талаб этади.

Метрли, дециметрли ва сантиметрли тулкинлар оралиги (диапазони) катта частотавий сигимга эга булади, бу эса частотали, импульсли ва бошка куринишдаги алока каналларини хосил килиш имконини беради. Бу алока линияларининг юкори даражада халакитга бардошлигини таъминлайди, улар оркали кенг полосали сигналлар узатилади. Масалан: телевидение эшитиришлари; бу ораликдаги тулкинларнинг камчилиги шундан иборатки, улар узатувчи ва кабул килувчи антенналар орасидаги тугри куринувчи соха буйлаб таркаладилар. Алока узоклигини ошириш учун антенна конструкциялари юкори минораларга урнатилади ёки бир-биридан маълум (50 км) масофада жойлашган кабул килгич-узатгич курилмаларининг занжиридан фойдаланилади. Булар куп каналли радиорелейли алока линияларидир. Сунгги 20 йиллар ичида радиофизика ва радиоэлектроникаларнинг жуда катта ютуклари хисобига тулкинларнинг миллиметрли, субмиллиметрли ва оптикавий ораликлари узлаштирилди. Тулкинларнинг узунлигини кискартириш авваламбор ахборот узатиш тезлигини (алока канали сигимини) ошириш зарурати билан боглик. Масала шундаки, кабул килинувчи, кайта ишланувчи ва узатилувчи ахборотнинг хажми 6-7 йилда деярли икки мартагача ортади.

Оптик тулкинларда ишловчи алока тизимлари оптик ташувчиларнинг ута юкори частоталилиги (~10¹⁴Гц) хисобига гоят катта ахборот сигимига эга буладилар. Бундан ташкари, оптик ораликка уткир йуналишли нурланишни (кабул килгични) осон хосил килиш мумкин.

Етарли даражада мураккаб курилмадан иборат булган алока тармогининг вазифаси маълумотни узатувчи курилма жойлашган кабул килувчи  курилмага узатишдан иборат.

Алоканинг маълум талабларини бажариш учун (узокли, халакитга бардошлилик, ишончлилик, ёпиклик ва бошкалар) маълумотни кейинги кодлашга утказиш учун улар аввал электр сигналларга айлантирилади.

Умуман сигналда алока канали хабарни материал ташувчиси буйича юкори частотали тебранишларни хосил килиш (генерациялаш) дан бошланади. Юкори частотили тебранишлар бошкарувчи сигналнинг паст частотали тебранишлари билан аралашади. Сигналларнинг бундай аралашуви натижасида (модуляцияланиб), радио сигнал хосил булади, ундаги юкори частотали тебраниш параметрларидан бири (амплитуда, фаза, частота ва бошка ёки кандайдир аралашмаси) узатилаётган хабарнинг хусусиятига мос холда узгаради.

Оптик алокада хабарнинг бошкарувчи сигналга узгартиришини оптоэлектрон модуль (ЎОМ) амалга оширади. ЎОМда электр сигналлари оптикавий сигналларга айлантирилади, сунг улар тола ичига киритилади. Фойдаланиладиган толаларда узатилувчи сигнал кувватининг энг кам сарфи 850, 1300 ва 1550  герцли тулкинларда эришилади. Булар «толанинг утказа олиш тиркишлари» деб номланади. Шунинг учун юкори частотали тулкинлар генератори бу тулкинлардан биронтасини нурлантириши зарур.

Хозирги вактда икки тур нурланиш манбаидан фойдаланилади-ёруглик диодлари (¨Д) ва яримутказгичли лазер диодлари (ЛД). Оптик нурланиш манбаини танлаш узатишнинг толали-оптик тизимининг узига хос хусусиятлари билан аникланади.

¨руглик диодлари лазер диодларидан бир неча устунликларга эга. Улар содда, арзон ва купга чидамли, ишдан чикиш вакти (купга чидамлилиги) 100 йил (10⁶ соат) ни ташкил этади. Бошкарув чизмасининг етарли даражада соддалиги ва паст харакатларидаги сезгирлиги буйича бу манбалар ишончли ва баркарордирлар. Аммо ёруглик диодларининг тез ишлаш кобилиятининг чекланиши туфайли модуляция частотасининг максимал киймати 200 мГц га якинлашади, лазер диодларида эса бу киймат бир неча гигогерини ташкил этади.

Одатда, ёруглик диодларининг тула куввати бир неча милливаттни ташкил этади, аммо ёруглик дастасининг кенгайиши хисобига толаларга бу кувватнинг 10 фоизинигина киритиш мумкин. Шунинг учун ёруглик диодлари киска кенгликдаги линияларнинг кичик ва уртача узунликларида ишлатилади.

Толали-оптик алока линияларининг утказиш оралиги оптикавий узатгич нурланиш спектрининг кенглигига тескари мутаносиб. Шунинг учун магистрал ТОАЛ (толали-оптик алока линия) ларида, айникса 100 км гача булган ретрансляторсиз ута узун кисмларда нурланиш спектри иложи борича кам булиши зарур. Нурланиш диодларининг нурланиш спектри 30-50 нанометрни ташкил этса, бир модали лазерларининг нурланиш спектри бор йуги 0.1-0.4 нанометрни ташкил этади. Бунда эса, 100 км узунликда 1260 мГцли утиш оралигини олиш имконига эга буламиз.

¡з-узидан маълумки, ута узун оптикавий алока линияларида факат лазер линияларидан фойдаланиш мумкин. Энг куп тадбик Фабри-Перо резонаторли, тескари алокали таксимланган бреггча кайтишли таксимланишга эга булган ташки резонаторли яримутказгичли лазерларда амалга ошади.

Келажакда толали-оптик алока тизимларида каттик жисмли масалан, актив неодим ионлари билан легирланган алюминитрили гранатли лазерлардан фойдаланиш асосида боради. Бу каби лазерлар яна хам кичик сочилишга эга булган нур дастаси ва кичик хусусий шовкинга эгадир. Аммо бу каби лазерлар яримутказгичли лазерларга караганда катта улчамларга, масалан, паст ФИК хамда кам яшаш даврига эга булганлари учун, амалда тадбик этилгани йук.

Толадан чикувчи оптик сигнал кабул килувчи оптоэлектрон модул (ККОМ) да кайта ишланади.

ККОМнинг асосий функционал элементлари куйидагилардир:

-           Оптик сигнални электр шаклини узгартирувчи фото кабул килгич;

-           Сигнални кучайтирувчи ва уни кайта ишлаш учун мумкин булган шаклга узгартирувчи электр кучайтиргичларнинг каскади.

-           Сигналнинг асл шаклини тикловчи демодулятор.

ТОАЛ да кулланиладиган фото  кабул килгичлардан p-i-n фотодиодлари, кучкисимон диодлар, фототранзисторлар кенг таркалган.

Фотокабулкилгичлар турли хил ярим утказгичли элементлар ва композицияли материаллардан тайёрланади. Улар тулкин узунлигининг ишчи оралигида, иложи борича, юкори сезгирликка (квант самарадорлигига), юксак харакатчанликка ва паст сатхли шовкинга эга булишлари зарур. Бу каби барча талабларга жавоб  берувчилар p-i-n фотодиодлар ва кучкисимон фототранзисторлар (КФТ) булиб, улар купчилик холларда толали оптик алока тизимларида  фотокайтаргичлар сифатида ишлатилади.

Хар доим магистрал линияларида ретрансляторлар орасидаги масофани оширишга интилинади, бу оптик кабул килгичларнинг максимал сезгирлигини талаб этади. Бунда  токка сезгирлиги хар бир ваттда 60 ампергача булган КФТ лардан фойдаланилади. Аммо КФТ ларнинг тезкорлиги p-i-n фотодиодлари тезкорлигидан 5-10 марта кам.

Маълумки, оптик сигналнинг таркалиши билан унинг кучсизланиши юзага келади. Бу ва бошка баъзи бир сабабларга кура ретрансляциясиз булган ораликларнинг максимал узунлиги 100 км дан ошмайди. Алоканинг узоклигини купайтириш учун алока линиясининг оралик нукталарига ретрансляторлар куйилади. Агар ретранслятор оптикавий сигнални кучайтириш билан бирга импульсларнинг шаклини кайта тикласа ва шунингдек шовкинлар сатхини пасайтирса, у холда бундай ретрансляторга регенератор дейилади. Регенераторлардан ракамли узатишларда фойдаланилади.

Оптикавий сигнални кучайтириш усулига караб икки турга ажратилади.

-Кайтаргичлар ва оптик кучайтиргичлар;

-Кайтаргичлар-асосан толали-оптик тизимларнинг локал тармокларида, оптикавий кучайтиргичлар эса оптикавий магистралларда ишлатилади.

Оптик кучайтргичлар содда конструкцияга (тузилишга) эга ва оптикавий сигнални уша захоти кучайтиради.

Оптик тармокларда киришмали толадан иборат кучайтиргичлар кенг таркалган. Улар бир вактда куп микдордаги каналларни кенг тулкин узунлиги сохасида кучайтира оладилар.

 

24-мавзу

 

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА АСОСЛАРИ ВА ТАДБИКИЙ СОХАЛАРИ

 

Тарихий жихатдан микроэлектроника пайдо булиши ва унинг ривожланиши илмий техник риволюциянинг саноат кибернетикаси, хисоблаш техникаси,  радиоэлектроникаларнинг кескин ривожланиши берган турткилари электрон техниканинг барча элементларини миниатюрлашни такозо эта бошлади. 1948 йили кремнийли утказгичли транзисторнинг яратилиши ва 1950-51 йил биринчи электрон техниканинг юпка пассив элементларининг яратилиши микроэлектрониканинг пойдевори булди. Амалда микроэлектрониканинг яратилиши 1957 йилга тугри келиб, у фотолографияга асосланган локал диффузия ва бошка жараёнлар технологиясининг пайдо булиши билан боглик. Шундай килиб, хозирги замон микроэлектроникаси каттик жисмда хосил килинган катламлар технологияси (ярим утказгичли интеграл схемаларнинг актив элементлари) ва парда технологияси (пассив элементлар ва гибридли интеграл схемалар)дан иборат .

Микроэлектроникада фойдаланиладиган асосий жараёнлар-пардаларни ва эпитокциал катламларни утказиш-устириш; каттик фаза сиртларидан кераксиз моддаларни учириб, уларни тозалаш, легирлаш ва диффузиявий кайта таксимлаш ва хакозолар-физик кимёвий жараёндан иборат. Мураккаб ва куплаб технологик жараёнлар (50 дан 200 ва ундан ортик операциялар) тахминан, 1 мм³ монокристалл хажмда тайёрланган ва жуда мураккаб шароитларда чекланмаган вакт давомида ишлашга мажбур булган кристаллсимон моддадир.

Хозирги замон интеграл схема улчамлари узлуксиз кичрайиб бормокда ва хозирги даврда эса субмикрон сохасига утиш мулжалланган.

Микроэлектрониканинг асосий технологик йуналиши монолит юпка ва калин пардали ИС ва функционал микроминюатюр дискрет асбобларни ишлаб чикаришдан иборат.

Микроэлектрон технологиясининг асосий вазифалари: каттик жисм ёки унинг сиртидаги  минимал хажмда, катъий аник, берилган геометрияли, таркибли, структурали ва демак маълум хусусиятларга эга булган сохаларни яратишдан иборат. Бу сохалар электрон схемаларнинг элементлари ёки эквивалентлари вазифасини кайта ишланувчи, маълумотларни юкори холатда  баркарор ушлаб тура оладиган булишлари шарт. Бунда материаллар микдорини камайтириб, самарадорликни ошириб, технологик жараённинг осонлиги ва компактлигига, сифатли махсулотларнинг энг куп чикишига катта эътибор  берилмокда. Бу жараёнларда максимал автоматлаштиришни амалга ошириш микроэлектрониканинг янада ривожланишига олиб келади.

Хозирги вактда микроэлектрониканинг технологик кисми узининг барча ривожланиш даврларини босиб утди. ИСни кенг куламда ишлаб чикариш ва технологик жараёнлар савиясининг микдори сунгги 10-14 йилда млр.дан ошиб кетди. Бу холда микроэлектрониканинг ривожланиши шу даражага етдики, агар 5-6 йил аввал ИС хажми йилига (10-16)*10⁴ бит булса, хозир эса мегобит хажмдаги хотирага эга булган (УЮИС)ларни ишлаб чикариш мулжалланган. Бундан ташкари ИС ларнинг жойлашиш зичлигини оширишга ва каттик жисмли ва ИС ларнинг даврий баркарорлигини кескин оширишга каратилган. Бу эса янги материаллар ва уларнинг бирикмаларидан хамда технологик жараёнлардан фойдаланишни такозо этади.

 

 

		Макроэлектроника технологиясининг физика-кимёвий асослари

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микроэлектроника технологик жараёнларининг умумий масштаби анча кенглигидан уларни осонгина санаб утиш жуда мураккаб, уларнинг таснифини келтириш максадга мувофикдир (27-расм).

ИС ларнинг муракаб расмларини ва жуда катта ИС (ЖКИС) ва нихоятда мураккаб ва катта схемаларни хосил килиш материалларни  жуда кичик-локал кайта ишлаш ва бошкариш усулларини ривожлантириш ва сифатини оширишни талаб этади.

Одатда микроэлектроника технологиясининг физикавий ва кимёвий жараёнлари термик йул билан активлаштирилади. Аммо улар бошка тур энергиялар билан  таъсир этиб хам активлаштирилади (турли нурланишлар, ИК нурланишгача) ва майдонлар (электр, магнит). Барча нотермик йул билан активлаштиришда энг куп кулланиладигани–киска тулкинли нурларнинг (ультрабинафша, рентген, электрон) локал фотокимёвий таъсиридан иборат. Микросхемалар расмларини хосил килишда эса фото, электрон ва рентген литографикавий кайта ишлашлардан фойдаланилади.

Сунгги ун йилликнинг ютукларидан бири инжексиявий гетеролазерлар булиб, унинг ёрдамида биринчи марта электр энергиясини когерент  ёруглик нурланишига айлантириш имкони булади. Бунга сабаб ФИК юкорилиги, бир неча мегогерцгача модуллаштиришнинг осонлиги, узок муддатга чидамлилиги ва сарф килинувчи кувватнинг камлиги.

Нурли гетеродиодлар ва тез таъсир килувчи ёруглик кабул килгичлари оптроника, хисоблаш техникаси ва автоматик бошкариш хамда созлашдаги асосий актив элементини ташкил этади.

Инфракизил нурларни куринувчи нурларига айлантирувчи асбоблардан куплаб фан, техника ва мудофаанинг турли сохаларда кенг микиёсда фойдаланилмокда.

 

25-мавзу

 

МАТЕРИЯНИНГ ¡ТА ¡ТКАЗУВЧАН ХОЛАТЛАРИ

 

Ўта утказувчан материаллар. Металлар ва котишмаларнинг купчилик гурухлари бир неча келвин хароратгача совитилганда, уларнинг каршилиги сакраб нолга интилади. Бу ходисани - ута утказувчанликни биринчи булиб голландиялик олим Каммерлинг-Оннес (1911й.) симобда пай=ади (28-расм). Кейинчалик бу щодиса кыр\ошин, =алай, рущ, алюминий ва бош=а металлар щамда =отишмаларда пай=алди. Щар  бир ыта ытказувчан модда ызининг критик харорати Т_к га эга былиб, бунда у ута ытказувчанлик щолатига ытади. Бундай моддага магнит майдони таъсир этганда унинг бу хусусияти бузилади. Ыта  ытказувчанликни бузувчи критик майдон Н_к учун Т=Т_к былганда, нолга тенг былади ва харорат пасайиши билан ошади. Айрим ытказгичларнинг ыта ытказувчанлик щолатига ытиш харорати анча паст былиб, улар, масалан рущ, учун 0,82 К, алюминий учун 1,2 К, тантал учун 4,4 К, ниобий учун 9,17 К ва х.з.

Щозирги  пайтда 40 я=ин ыта ытказувчан металл ва 2000 дан орти= ыта ытказувчи =отишма ва кимёвий бирикмалар маълум, аммо баъзи нодир металлар (кумуш, мис, олтин, платина )нинг r =иймати нормал харорат (_~20° С) да жуда паст былгани билан, улар ыта ытказувчанлик щолатига ытмайди. Ыта ытказувчанлик хароратидан паст =ийматда унинг занжирига киритилган электр токи узо= муддат ыз кучини йу=отмай, занжирдан ток ытиб туради. Ыта ытказувчанлик щолатининг бузилиши фа=ат харорат (Т_к) кытарилишидагина эмас, балки ыта ытказгич сиртида магнит индукцияси щосил былганда щам кузатилади. Ыта ытказувчи

 

 

материаллар нормал щолатдан ыта ытказувчи щолатга ытишда идеал диамагнетикка айланади, яъни уларнинг нисбий магнит киритувчанлиги нолга я=инлашади. Шу сабабли таш=и магнит майдони ыта ытказувчан жисм ичига кира олмайди.

Ыта ытказувчан хоссага эга былган соф металлар I даражали ыта ытказгичлар деб, шу хоссага эга былган =отишма ва кимёвий бирикмалар эса II даражали ыта ытказгичлар деб аталади. Бу тур ыта ытказгичлар нормал щолатдан ыта ытказувчанлик щолатига кескин сакраб ытмасдан аста-секинлик билан ытади. Тажриба кырсатадики, =олди= =аршилик (r_к)нинг =иймати текширилаётган ытказгичнинг софлигига ва структура тузилишидаги ну=сонларнинг сонига бо\ли=. Ытказгичлар =анча соф ва тузилишида ну=сонлар кам былса, =олди= =аршилик   шунча   кам   былади.   Ыта  ытказгичлардан ёпи= занжир щосил =илиб, сынг уни манбадан ажратиб =ыйса= щам ундаги ток   жуда узо= муддат о=иши мумкин, чунки бундай ытказгичда исси=лик ажралмайди (r®О). Бу щодиса 1911 йилда кашф =илинган былса щам, унинг назарияси 1957 йилда Бардин, Купер ва Шриффер (БКШ)лар томонидан атрофлича   тушунтириб   берилди.   Бу  назарияга  асосан   ыта  ытказувчанлик хароратидаги моддаларнинг Ферми сатщларида Е=2D га тенг былган энергетик тир=иш щосил былиб, бу тир=иш ор=али электронлар щеч =андай =аршиликсиз о=ар экан.

Щозирги кунда ыта ытказувчан материаллардан кыплаб сощаларда кенг ми=ёсда фойдаланилмо=да:

1) жуда катта ани=лик билан ылчайдиган =аршилик термометрлари (паст ва ю=ори хароратлар учун)да;

2) криоэнергетикада r®0 га я=ин =аршиликли сощаларда катта магнит майдонини щосил =илиш асосида, магнитоплазмали генераторларда ва бош=арилувчи термоядро синтезларини ытказувчи =урилмаларда кучли магнит майдон манбаи сифатида;

3) криоэлектроникада - бунда ытказувчан \алтакда квантланган магнит майдонини щосил =илиш ва Джозефсон ытиш =урилмаларида, тез ызгарувчан щисоблаш техникаси элементларида;

4) кучсиз электромагнит нурланишларни =айд =илишда щам магнит ва электр майдонларининг жуда кичик ызгаришини сезувчи асбоблар ва бош=алар сифатида.

Шейнберг утказган тажрибалар ута утказгичнинг интенсив магнитланиши унинг ута утказувчанлигини бузишга кодир эканлигини курсатди.  Бу  хол   ута   утказгичда   йул    куйилиши   мумкин   булган  ток

 

зичлигига чегара куяди: хаддан ташкари катта токнинг магнит майдони ута утказувчанликни йук килади. Аммо токнинг катталиги камайтирилганда  ёки янада каттик совутилганда ута утказувчанлик холат яна тикланади.

Катор тадкикотлар мутлако тоза металлда ута утказувчанлик холатида бутун ток металл сирти буйлаб утишини, металлнинг узи эса газнинг ва электр майдонлари кира олмайдиган булиб колишини курсатади.

Шальников утказган нозик тажрибалар магнит майдонининг ута утказгич ичига кириш чукурлиги миллиметрнинг ун мингидан бир улушларигача булишини курсатади.

Каттик совутилганда ута утказгичга айланадиган металлар уй хароратида у кадар яхши утказгич булган мис, кумуш ва олтин абсолют нолга якин хароратгача совутилганда хам уларда ута утказувчанлик кузатилмаган.

Паст хароратда ута утказгич булган металл котишмаларигина эмас, балки тоза холда ута утказувчанлик хоссасини сезилмаган металлдан купрок кушилган баъзи котишмалар хам ута утказувчан котишма булиб колиши ажойибдир. Хатто ута утказгичлар гурухига кирмаган элементлардан ташкил топган ута утказувчи котишмалар ва бирикмалар хам бор.  Висмут ва олтин котишмаси – Au₂Bi,  молибден ва вольфрам карбидлари-MoC, Mo₂W шулардандир. CuS ярим утказгич 1,6⁰К ута утказувчан булиб колади.

¡та утказувчанлик  холатига утиш нукталари энг юкори булган моддалар: ниобий Nb  (9,2 К), ниобий карбиди NbC (10,1⁰К), калий билан ниобий котишмаси (18⁰К). Жуда юкори нукта ниобий нитриди (23⁰К)-NbN.

Маълум булишича, ута утказувчанлик куп жихатдан  суюкликларнинг ута окувчанлик ходисасига ухшаш экан. Ўта окувчанлик тугрисида Боголоюбов куйидаги фикрда. ¡та окувчан суюклик харакатининг куйидаги манзараси аникланди: айрим заррачалари тартибсиз харакатда буладиган одатдаги суюклик харакатига карама-карши уларок, ута окувчан суюклик харакати юкори даражада тартибли булади. Бундай булишига сабаб, ута окувчан суюклик заррачаларининг бир-бирига кучли таъсир курсатишидир. Тезликлари карама-карши йуналган заррачаларнинг бу узаро таъсири айникса кучли булиши аникланди.

¡та утказувчанлик холатида электронлар хоссаларининг умумий манзарасини куйидагича тасаввур килиш мумкин. Бу холатда металлнинг эркин электронлари,  ута окувчанлик назариясида конденсат деб аталадиган коллектив уз хоссалари буйича ухшайдиган богланган коллектив хосил килади. Бундай коллективнинг харакати баркарор булади.  Магнит майдони таъсирида кушимча баркарорлаштирилганда бу харакат (металлдаги электр токи) каршиликка дуч келмайди.

 

 

26-мавзу

 

ЭНЕРГИЯ МАНБАЛАРИ. КЕЛАЖАК ЭНЕРГЕТИКАСИ

 

Бизнинг Галантика ва Куёш тизимида асосий энергия манбаи бу Куёш энергиясидан иборат.

Ерда биз фойдаланиладиган энергия манбалари кайсилардан иборат? Бу энергия манбаларининг туридан катъи назар бу барча манбалар узларининг энергиясини Куёш нурларини ютиши хисобига туплайдилар.

Ер юзидаги барча дарахтлар Куёшнинг жон берувчи нурлари хисобига усади. Ёгочларни биз ёкиб  уларнинг куёш нурлари оркали тупланган энергиясини ажратиб оламиз. Тош кумир ёки нефтни ёкиб 200-300 миллионлаб илгари яшаган усимликлар томонидан ютиб олинган Куёш нурларининг энергиясини ажратиб оламиз.

Куёш нурлари таъсирида дарё, денгиз ва океанлар суви бугланиб, конденсациялашгандан сунг улар булутларни хосил килади, булутлар эса ёмгирга айланиб дарёларга тупланади. Дарёларни тугонлар ёрдамида тусиб ва улар ёнида гидроэлектр станциялари куриб, биз яна уша Куёш нурларининг энергиясини  ажратиб оламиз.

Шамол энергияси хам Куёш хисобига юзага келади. Ер юзи ва остидан канчалаб энергия манбаини кидирмайлик, улар охир окибат Куёш энергиясига келиб такалади. Куёш-Ер юзидаги барча харакатнинг ва хаётнинг манбаидир.

Саволларнинг тугилиши табиий, Куёш ва барча юлдузлар  нури кандай ва каердан пайдо булади? ва хаказо.

Бу юлдузлар орасида Куёш жуда кичикдир. Унинг диаметри 1391000 км. Юлдузлар туплами Геркулеснинг «Альфа» номли энг катта юлдузининг диаметри Куёшникидан 800 марта катта булиб, 1,1 миллиард  км.дир. VV Цефея юлдузининг диаметри эса Куёшникидан 1200 марта катта ва х.з.

Бундан ташкари шундай юлдузлар борки, уларнинг ёритувчанлик даражаси 10000 марталаб Куёшнинг ёритувчанлик даражасидан катта. Энг ёркин юлдузлардан бири-юлдузлар турига кирувчи Олтин Баликнинг ёркинлиги даражаси Куёшникидан 500000 марта катта.

Куёш бир сонияда-секундда 4 тоннага якин ёруглик нурларини таркатади. Бу эса 4*10¹² гр га тенг. Хар бир гр = 25*10⁶ кв соатга тенг булса, Куёшнинг куввати сонияда 4*10¹² х 25*16⁶ = 10²⁰ кв соатга тенг булади. Бу сонларнинг кудратини курсатиш учун Куйбышев ГЭС, Куёшнинг хар сонияда берадиган энергиясини, 10 млрд. йилда ишлаб чикаришини айтиб утиш кифоядир.

Юлдузлар ва Куёшнинг кимёвий таркибини урганиш шуни курсатадики, уларнинг хаммасидаги асосий элементи водород булиб, Куёшнинг 40% ни водород ташкил килар экан. Демак, Куёшни энергия билан таъминловчи «ёкилги» водороддир. Куёш сиртидаги уртача харорат 6000⁰С ни ташкил этади. Унинг марказида эса бу харорат деярли 20000000⁰С ташкил этади. Бу каби хароратларда атомлар тугрисида гапирмаса хам булади. Огир  ядроларнингина бир кисм электронларини «узларида саклаб» кола олади.

20 млн градусларда протонларнинг уртача тезлиги 700 км/сония га якин ва хаттоки ундан ортик булиши мумкин. Бундай тезликларда харакатланувчи протонлар бази бир ядролар орасига кириб ядро реакцияларини хосил килади.

Тез харакатланувчи протон углерод ядроси (С⁶₁₂) да ютилиб азот хосил булади:

                  .

Бу каби реакцияларнинг охирида:

        хосил булади.

нинг  тезда емирилишига сабаб атом масса бирликлари орасидаги фаркдан иборат.

N(15,00487 а.м.б)+Н(1,00813а.м.б)=16,01300 а.м.б

¡з навбатида, кислороднинг микдори 16,00000 а.м.б. Бу ерда хосил булган ортикча массалар фарки жуда катта энергия микдорини ташкил этади:  0,01300 а.м.б=12,1 миллион эВ тенг.

Кискача айтганда 4 ® айланиш жараёнида масса 4=4*1,00813=4,03252 а.м.б: Масса =4,00386 а.м.б. Булар орасидаги фарк 0,02866 а.м.б-бу эса ядро узгаришларида хосил булувчи нурланиш манбаидир.

Водороднинг гелийга айланишидаги гелийга бериладиган масса микдори  ёки 0,711 %.

1000 гр Н®992,89 гр Не+7,11 гр нурланиш энергиясига тенг. 1 кг водороднинг айланишида хосил булувчи нурланиш 7 гр ни ташкил этади; демак, Куёш хар сонияда 4 тонна нурланишни таркатади. Бу нурланишни хосил килиш учун Куёш хар сонияда 563 миллион тонна водородни сарфлаши зарур. Куёш хар сонияда бундай микдорда водородни йукотиб турса, унинг умри канчага етади-боради?

Куёш массаси  1,991*10³³гр=1,991*10²⁷тонна. Куёшдаги водороднинг микдори (~40%)=7*10²⁶ тонна. Хар сонияда 563*10⁶т водород сарфланса, водороднинг микдори 1,25*10¹⁸ сонияга етади. Бу эса 4*10¹⁰ йилга тенг!!!

Куёшнинг бу энергиясидан максимал фойдаланиш келажаги порлок масалалардан бири. Бунга сабаб Ер куррасида мавжуд  булган энергия манбалари (газ, тошкумир, торф, нефт ва нефт махсулотлари ва бошкалар)дан инсониятнинг узлуксиз фойдаланиши-бу энергия манбасининг жуда катта микдорда ёкилиши, унинг микдорининг Ер куррасида кескин камайиб кетишига олиб келмокда.

Бу энергия манбаини тежаб ишлатишнинг бирдан-бир йули улардан, иложи борича камрок фойдаланишдан иборат. Бунинг учун, иложи борича, янги энергия манбаларидан фойдаланиш максадга мувофикдир. Улар урнига атом энергиясидан-демак, атом электростанцияларидан деярлик купчилик мамлакатлар фойдаланмокдалар. Бу тур энергия манбаининг яхши томони кам микдордаги U²³⁵ дан куп микдордаги энергияни электр энергиясига айлантириб фойдаланишдир. Аммо бу тур энергия манбаининг узига хос кийинчиликлари булиб, улар:

 1) ута кимматлиги, чунки бу тур энергия манбаидан фойдаланишда катта микдордаги  хавфсизлик ишларининг борлиги ва куплаб микдордаги кимматбахо ихота материаллари ва ускуналаридан фойдаланиш зарур. Бу тур энергиянинг ФИК жуда юкори эмаслигини курсатади. Агарда биз бу каби электростанциялардан фойдаланар эканмиз, у холда улардан бошка тур энергия манбалари булмаганда ёки уларни бу жойларга олиб бориш жуда кимматга тушадиган (масалан музёрар кемалар ва бошкалар) булса, 2) иккинчи тур энергия манбаи-тог ва баландликлардан тушувчи сув манбаларининг энергияси. Гидростанциялар энергиясидан асосан тогли жойларда яхши фойдаланса булади. Бундан ташкари, бу нур энергиядан баландликларда куриладиган сув омборларидаги сувнинг энергиясидан уни электр энергиясига айлантиришдир. Хозирда у Сурхондарё вилоятининг шимолида курилаётган катта сув омборидир. Аммо бу каби сув хавзаларини сони чекланган.

Учинчидан ноанънавий энергия манбалари а) ички фотоэффектга асосланган фотоэлектр курилмалари; сунъий йулдошларда ишлатиладиган ва ички фотоэффектга асосланган фотобатариялар булиб, улар бу йулдошларнинг “канотидан” иборат. б) Куёш энергиясини катта сиртларга эга булган ойналар (ясси ва кабарик) ёрдамида туплаб, улардан кийин эрийдиган материалларни эритиш ва бошка ишларда фойдаланиш (Заркентдаги Куёш илмий ишлаб чикариш бирлашмаси). в) шамол энергиясидан фойдаланиб ишлайдиган шамол тегирмонлари ёки сув чикариш чархпалаклари.

Атом электростанцияларини яратгунга кадар саноатда фойдаланиладиган энергиянинг куп кисми нефт ва газ махсулотларига тугри келар эди ва хар 15-20 йилда уларни истемол килиш икки марта ортиб борса, у холда якин 30-40 йил ичида дастлабки захираларнинг 90 % тугайди.

 Юкорида айтилганлардан энергетиканинг ривожланиш тенденцияси асосан Куёш энергиясининг турли куринишларида  амалга ошади. Маълумотларга кура, АКШда 2001 йилда бу усишнинг 100% дан ортик булиши кутилмокда. “Амикус” журналининг маълумотига кура  2001 йилда ядровий ёкилги улуши 23% гача, шамол энергияси 6%, гидроэнергия 4,5% ни ташкил этади, биомасса энергияси (кумир, торф ва бошкалар) 18% ташкил этади.

Германия олимларининг башоратига кура, Куёш энергиясининг улуши турли куринишларда ортиб боради ва 2002 йилга келиб у асосий булиб колади.

Куёш энергиясини электр энергиясига айлантириш 70-йиллардан бошланган, у вактда унинг ФИК 2% якин булса, хозирги вактга келиб, физика ва технология сохасидаги куп йиллик тадкикотлар натижасида бу курсаткич 20-25% гача кутарилди.

Куёш энергиясини (нурнинг) электр энергиясига айлантириш бошка усуллардан унинг кенг куламли имконият ва истикболилиги билан аникланади. Куёш нурланишини электр энергиясига айлантириш жараёнини, биз кремний ярим утказгичларида руй берувчи ички фотоэффект асосида караб чикамиз (29-Расм).

 

 

 

 

 

Куёш элементи ёрдамида ишлаб чикариладиган энергия микдори Куёш нурини электр энергиясига айлантирувчи юзага мутаносиблигидан юза канча катта булса, айлантирилган электр энергияси шунча куп булади. Бундай элементнинг калинлиги эса бир неча макронларда булса етарлидир. Бу калинлик купинча унинг нархини аниклайди. Элементни таёрлаш учун сарфланадиган харакатлар  унинг  сиртига  тушаётган  Куёш  нурининг ютиш  кобилиятига  боглик.  Ютиш  кобилияти  эса  таъкикланган катлам кенглиги D Е   ва   кристаллнинг   ютиш   коэффициентлари  билан  аникланади. Валент катламининг юкори сатхи ютилувчи нурнинг бусагавий энергиясини курсатади. Бу энергиядан бошлаб ёруглик ютила бошлайди.

Кейинги вактларда кристалли элементлар урнига “юпка пардали” (калинлиги 1 мкм) элементларнинг ишлатилиши уларни таёрлаш нархини анча камайтириш имконини яратди, чунки 50 мкм кристалларнинг 1 мкм ли аморф юпка пардали элементларига тенг булган ютилиш коэффициентига деярли тенг экан.

Бир-бири билан богланган элементларнинг мустахкам туплами “модуль” дейилади. Бир неча модуль эса батареядан иборат.

Илмий ва амалий текширишлар шуни курсатадики, аморф кремнийдан ясалган юпка пардали элементларнинг келажаги порлокдир. Бунда Куёш элементларини ташкил этувчи кремний монокристали ва арсенид  галелийдан ясалган булса, улар асосида тайёрланган Куёш электростанциялари анча арзон ва кулай булганидан куплаб давлатлар (АКШ, Япония, Италия, Саудия Арабистони) да курилмокда.

 

 

27-мавзу

 

ЭКОЛОГИЯ МУАММОЛЛАРИ ВА АТРОФ МУХИТНИ МУХОФАЗАЛАШ

 

Экология (юнонча “эйкос”-яшаш жойи, “логос”-фан) тирик организмларнинг узаро яшаш мухити билан муносабатлари тугрисидаги фан. Экология айрим индивидларнинг ривожланиши, купайиши, яшаш популяциялари ва жамоаларнинг таркиби хамда узгаришларини яшаш мухитига боглик холда урганади. Мазкур атамани 1866 йили биологик олим Э.Геккел фанга киритган.

Экология баркамол фан сифатида XX асрнинг бошларида ривожлана бошлади. Хозирги вактда экология бир-бири билан узвий богланган 3 кисмдан: факторал, популяцион экология ва биогеноценология кисмларидан иборат. Экология генетикаси, эволюция талимоти, физиология, этология каби биологик фанлар билан чамбарчас богланган.

Экология фанининг вазифалари: 1) хар хил организмлар гурухларининг атроф мухит омиллари билан муносабат конунларини урганиш; 2) организмларнинг яшаш мухитига таъсирини аниклаш; 3) биологик захиралардан окилона фойдаланиш, табиатда кечаётган жараёнларни бошкариш; 4) зараркунандаларга карши курашиш усулларини яратиш; 5) саноат корхоналарида чикиндисиз технологияни яратиш ва жорий этиш.

Мухитнинг экологик омиллари. Тирик организмларга таъсир курсатувчи мухитнинг таркибий кисмларига экологик омиллар дейилади ва улар:

1.     абиотик омиллар-анорганик табиат-харорат, ёруглик, намлик, тупроклар киради;

2.     биотик омиллар, бунга тирик табиий омиллар киради;

3.     антротоген омиллар-инсон фанига боглик омиллар.

          Экологик тизимлар.  Бир умумий жамоада яшовчи хар хил турларнинг популяциялари, экологик жамоа. Бир-бири билан, атроф мухит билан узаро муносабатда булган организмларнинг популяциялари экологик тизимлар –биогеоценозлар дейилади. Экологик тизимда хамма  организмлар озикланиши ва энергия кабул килишига караб икки гурухга булинади, автотрофлар ва гетротрофлар. Автотрофлар асосан усимликлардан ташкил топган булиб, улар фотосинтез туфайли Куёш энергиясини узлаштириб ва оддий анорганик бирикмалардан мураккаб органик бирикмаларни синтезлайди. Гитеротрофларга хайвонлар, одамлар, замбуруглар, бактериялар киради. Улар тайёр органик моддалар билан озикланади ва озик-овкат уз хаёт фаолиятида оддий бирикмаларга парчалайди.

          Биогеценозлар алмашиниши купинча инсон фаолиятига боглик булади. Боткокликларнинг куритилиши натижасида боткоклик биогенози утлок биогеценоз ёки агроценозлар билан алмашинади.

Ёруглик нури иклим факторининг асосий элементларидан бири хисобланади. Тирикликнинг аксарияти ёруглик билан узвий богланган, чунки ёруглик табиат учун зарур энергия манбаларидан биридир. Эдафик факторларга тупрокнинг барча физик ва кимёвий хусусиятлари киради. Эдафик факторлар тупрокда доимо ёки бирмунча яшовчи организмларнинг фаолиятини аниклайди. Табиатда учраб турадиган табиий вокеаларни тахлил килиб, хар хил турларнинг микдор жихатидан купайишига ёки камайишига ташки мухитнинг таъсирларини хисобга олиб, уларни бошкариш мумкин.

          Инсон экологияси. Инсон экологияси фани антропологик тизимининг келиб чикиши, яшаши ва ривожланиш конуниятларини ургатади. Антропологик тизимлар мухит билан динамик  мувозанатда булган ва шу йул билан уз эхтиёжларини кондирадиган одамлар жамоасидан иборат.

          Антропоэкологик тизимларда инсонлар ва табиий мухитнинг узаро таъсири икки холда амалга ошади; 1) айрим индивидларнинг ва бутун жамоанинг  биологиявий ва иштимоий курсаткичлари узгаради; 2) мухитнинг узи хам одамларнинг эхтиёжини кондириш  жараёнида узгара боради.

          Инсон экологиясини урганишда мухит биогеографик хусусиятининг одамлар популяциясида биологик узгарувчанлигига таъсири, антропоэкологик тизимларда инсоннинг саломатлиги масаласи катта ахамиятга эга.

          Инсон уз атрофида сунъий мухит ярата олади  хамда уни бошка экологик омиллардан ажратиб туради. Инсон бирор максадни олдиндан кузлаб, табиатга уз таъсирини курсатади. Аммо инсоннинг бу борада олиб борадиган ишлари табиат, жумладан биосферанинг шарт-шароитларига тугри келавермайди, окибатда биосферада жуда куп узгаришлар пайдо булади, яъни биосферадаги, табиатдаги узаро мувозанат бузилиб, инсоннинг узига ёмон таъсир этадиган  жараёнлар авж олиб кетади. Бу эса ижтимоий ва табиий муносабатларнинг янги шаклларини келтириб чикаради.

          Табиий ва сунъий мухит омиллари инсонга таъсир курсатади. Сайёранинг турли жойларида хар хил табиий омилларнинг таъсири остида инсоният ривожланиши тарихи давомида Ер шари ахолисининг экологик ихтисослашиши натижасида одамларнинг адаптив (мослашган) турлари келиб чиккан.

Инсон уз кули билан жуда куп турдаги хайвонлар, кушлар, усимликларнинг йуколиб кетишига сабабчи буляпти. Илмий манбаларда келтиришича, тахминан 200 турдаги куш, хайвон ва бебахо усимлик турлари йук булиб кетяпти.

Куриниб турибдики, инсоният шарофати билан планетамизнинг ташки киёфаси тез суъратлар билан узгариб бормокда. Фан техника тараккиёти Ер куррасига шунчалик таъсир курсатадики, табиатдаги энг кучли табиий жараёнларнинг хам уз изидан чикишига тугри келяпти. Натижада биосферада жиддий узгаришлар содир булиш хавфи тугилмокда. Инсон ва жониворлар яшайдиган мухит узгаряпти, экологик мувозанат бузиляпти.

Бундай жиддий узгаришларга сабаб шуки, улкан саноат корхоналарининг миллион тонналаб чикиндилари ташки мухитга чикариб ташланяпти, натижада табиий уз-узини тозалаш жараёнлари бузилмокда. Шуни таъкиидлаш лозимки ракеталарнинг учирилиши окибатида беосфера тешикларининг пайдо булиши хисобига экологиянинг бузилиши юз беради.

Яна шуни таъкидлаш лозимки сув хавзаларининг ифлосланиши, арикларга чикиндиларни ташланиши хам инсон хаети учун хавфли. Чунки, сув обихаетдир. Ахир боболаримиз ариклардан сув ичишган. Сув инсон, жониворлар, усимликлар дунёси, хуллас бутун борлик учун зарур булган куркам табиатимизнинг серхосият омилларидан биридир.

          Антропоген, уларнинг инсон саломатлигига таъсири. Хозирги замон энг мухим антропологик экотизимларига шахарлар, кишлоклар, транспорт комуникациялари киради.

           Шахарларда табиий мухитнинг узгариши яккол намоён булади. Саноат ва турмуш чикиндилари тупрокда, сувда, усимликларда микроэлементларнинг купайиб кетишига сабаб булади. Шахар, ахолисининг зичлиги юкумли касалликларнинг кенг таркалиши учун шароит яратади ва хакозолар.

          Кейинги пайтларда сув, хаво, тупрок ифлосланиб кетди, улар усимликлар, хайвонлар, одам хаётига хавф тугдирмокда. Шунга кура табиат мухофазаси билан хар бир инсон шугулланиши зарур. Бу масалани биология, хусусан экология фанисиз йук килиш кийин.

           Хаммамизга маълумки бутун дунёни вахимага солаётган масала-бу Орол масаласидир. Оролнинг куриши бутун дунё табиатини узгаришига олиб келади. Шунинг учун унинг ахволини яхшилаш чоралари курилмокда.

          Биологик захарланиш. Кимёвий ифлослантирувчилардан ташкари табиий мухитда турли касалликлар келтириб чикарувчи билогик ифлослантирувчилар хам учрайди. Бу касаллик яратувчи микроорганизмлар, вируслар, гельминтлар, бир хужайрали хайвонлардир. Юкумли касалликларни кузговчилар энг хавфлидир. Купинча тупрок юкумли касаллик манбаи хисобланади. Унда столбняк, ботулизм,  газли гангрена, баъзи замбруг хасталикларини кузговчилар яшайди. Инсон организмига улар шикастланган тери тукималари, ювилмаган озик-овкат махсулотлари оркали ёки гигиена коидалари бузилиши туфайли тушади. Купгина холлар сув манбаларининг ифлосланиши холера, ич терилама, ичбург касалликларининг тиркалишга сабаб булади. Киши хаво оркали хам узига касаллик юктириши мумкин. Чунки хавода хам касалликни юзага келтирувчи микроорганизмлар булади. Инфекция нафас олиш йули оркали утади. Нафас йули оркали юкадиган касалликларга грипп, кук йутал, тепки, бугма, кизамик ва бошкалар мисол булаолади.

          Инсон табиатга зулм курсатиб, касалик таркатувчи организмлар шароитини узгартириб юборади ва окибатда унинг узи касаллик курбони булади.

          Табиатни мухофаза этиш масалалари. Табиат мухофазаси илмий    муаммо ва амалий масала сифатида XIX асрнинг охири ва XX асрнинг бошларида юзага келди. Табиат мухофазаси дейилганда инсониятнинг хозирги вактда яшаётган вакиллари ва келгуси авлодларининг моддий ва маданий эхтёжларини кондириш, инсон жамиятининг мавжуд булиши учун кулай шарт-шароит яратиш максадида табиат бойлкларидан окилона фойдаланиш, уларни тиклаш ва саклаш, атроф-мухитни бузилиш ва ифлосланишидан мухофаза этиш борасида  давлат томонидан белгиланган ишлар хамда ижтимоий тадбирларни режали тизими тушунилади.

          Республикамизда “атроф-мухитни мухофаза килиш ва табиат ресурсларидан окилона фойдаланиш буйича 2005 йилгача мулжалланган Давлат дастури” ишлаб чикилган. Мамлакатимиз призеденти И.А. Каримовнинг “Ўзбекистон буюк келажак сари” асарида экологик хавфсизликни кучайтиришнинг хозирги асосий йуналишлари курсатиб утилган. Унда, хусусан куйидагилар такидланади;

1.          Тегишли технологияларни ишлаб чикиш ва жорий этиш. Кишлок, урмон ва бошка хужалик тармокларидаги табиий жараёнларнинг кескин бузилишига олиб келадиган барча захарли кимёвий моддаларни куллаш устидан каттик назорат урнатиш. Хаво ва сув мухитини инсоннинг хаётий фаолияти учун зарарли ёки салбий таъсир этадиган моддалар билан ифлослантиришни тухтатиш.

2.          Кайта тикланмайдиган захираларни катъий мезон асосида истеъмол килган холда табиий захираларнинг хамма турларидан окилона фойдаланиш.

3.          Катта-катта худудларда табиий шароитларни табиий захиралардан самарали фойдаланишни таъминлайдиган даражада аник максадга каратилган, илмий асосланган тарзда узгартириш лозим.

4.          Жонли табиатнинг бутун табиий генофондини маданий экинлар ва хайвонларнинг янги турларини купайтириш хисобига бошлангич база сифатида саклаб колиш керак.

5.          Шахарсозлик ва туманларни режалаштиришнинг илмий асосланган, хозирги замон урбанизациясининг барча салбий окибатларини бартараф этиш тизимини жорий этиш йули билан шахарларда ва бошка ахоли пунктларида яшаш учун кулай шароитлар яратиш зарур.

6.          Экологик кулфатлар чегара билмаслигини назарда тутган холда жахон жамоатчилиги эътиборини минтаканинг экологик муаммоларига каратиш лозимдир.

 

 

 

 

 

 

 

 

МУНДАРИЖА

 

1-мавзу: Табиатшунослик............................................................................................................3

2-мавзу: Коинот тузилиши. Куёш  тизими ва унинг элементлари.................................7

3-мавзу: Материя, харакат, фазо ва вакт. Уларнинг хоссалари ва конунлари............1 0

4-мавзу: Классик механиканинг асосий конунлари...........................................................1 2

5-мавзу: Макротизм хоссаларининг тавсифи.......................................................................1 5

6-мавзу: Термодинамика конунлари. Энтропия ва унинг мохияти...............................1 7

7-мавзу: Металларнинг тузилиши, олиниши ва физика-кимёвий хоссалари ............1 9

8-мавзу: Еругликнинг табиати, конунлари ва корпускуляр-тулкин хоссалари .........2 3

9-мавзу: Атом тузилиши...............................................................................................................2 6

10-мавзу: Микрозарраларнинг корпускуляр-тулкин хоссалари. Ноаниклик ва

эхтимоллик.......................................................................................................................................3 3

11-мавзу: Кимё фанидаги асосий тушунчалар, конунлар ва жараёнлар.......................3 5

12-мавзу: Ўтказгич материалларнинг электр хоссалари ва ишлатилиши.....................4 2

13-мавзу: Атомдаги электронларнинг энергетик сатхлар буйича таксимланиши ва элементларнинг даврий системаси...........................................................................................4 4

14-мавзу: Эритмалар ва уларнинг умумий хоссалари.........................................................4 9

15-мавзу: Галваник элементлар. Котишмалар ва уларнинг ишлатилиши....................5 3

16-мавзу: Турли хил материалларнинг олиниши, турлари, хоссалари ва тадбикий сохалари.............................................................................................................................................5 7

17-мавзу: Кимёвий технологиянинг асослари ва унинг илмий-амалий ахамияти...6 2

18-мавзу: Хужайра ва тирик организмларнинг кимёвий таркиби. Оксиллар ва ферментлар.......................................................................................................................................6 5

19-мавзу: Одамлар ва усимлик организмида моддалар алмашинуви. Фотосинтез.....7 0

20-мавзу: Ерда хаётнинг пайдо булиши ва ривожланиши.................................................7 4

21-мавзу: Одамнинг пайдо булиши. Одам эволюциясининг асосий йуналишлари...7 7

22-мавзу: Биосфера ва ундаги жараёнлар. Биосфера эволюцияси.................................8 0

23-мавзу: Ахборот узатиш технологияси, боскичлари ва келажаги...............................8 3

24-мавзу: Микроэлектроника асослари ва тадбикий сохалари.......................................8 8

25-мавзу: Материянинг ута утказувчанлик холатлари.......................................................9 1

26-мавзу: Энергия манбалари. Келажак энергетикаси......................................................9 4

27-мавзу: Экология муаммолари ва атроф мухитни мухофазалаш................................9 8

 

Фойдаланилган адабиётлар

 

1.     К.Путилов. Физика курси. I, II, III кисм. Т.: Ўкитувчи, 1971.

2.     К.Ахмеров, А.Жалилов, А.Исмоилов. Умумий ва анорганик кимё. Т.: Ўкитувчи, 1988.

3.     А.Косимов. Электрониканинг физикавий асослари. Т.:ТЭАИ. 1997.

4.     А. Косимов. Кимё фанидан маърузалар конспекти. Т.:ТЭАИ. 2000.

5.     А. Косимов, Х. Журакулов, А. Сафаров. Физика курси. I кисм. Т.: Ўзбекистон, 1994.

6.     Е. Туракулов, Д.Мусаев, Ж. Хамидов. Умумий биология. Т.: Шарк, 1995.

7.     Ш. Комолхужаев. Табиатшунослик асослари. Ўкув кулланма.

    I, II кисм, Т.:ТДТУ, 2001.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Косимов Абдувохид Хусанович

Ахмедова Гулзина Жумабоевна

 

«Табиатшунослик» фанидан маърузалар матни 5340100 Иктисодиёт, 5340200 Менежмент ва 5340300 Маркетинг сохалари буйича бакалаврлари учун

 

ЭКА кафедраси мажлисида  (2002.4.03.02) мухокама килиниб, нашрга тавсия этилди ( 1-баённома)

 

                               Масъул мухаррир  Х.К. Орипов

 

Мухаррир            К. Парпиева

 

                                Мусаххих:

 

Компьютерда терувчилар:

                  Гафурова Д.Ш.

                  Мамаджанов М.Т.

 

                               Такризчилар:

                                                         доц. А.С. Рисбоев

                  доц. А.М. Абдуллаев