Biz kimyoviy hodisalar haqidagi tushunchalarni shakllantirish masalasini shu qadar batafsil ko'rib chiqdik, chunki bu, yuqorida aytib o'tganimizdek, moddalar va kimyoviy elementlar haqidagi tushunchalarning muvaffaqiyatli shakllanishining kalitidir. Kimyoviy tushunchalar qatorida - kimyoviy reaksiya, modda, kimyoviy element - har bir oldingisi keyingisining shakllanishi uchun asos bo'ladi. Demak, moddalar va kimyoviy elementlar haqidagi tushunchalarni shakllantirishda kimyoviy reaksiyalar haqidagi tushunchalarni shakllantirish muvaffaqiyatini belgilovchi barcha shartlar o`z kuchini saqlab qoladi. Shu bilan birga, bu tushunchalarning shakllanishida bir qator yangi holatlar katta ahamiyat kasb etadi. Birinchidan, bu holatlarni moddalar, keyin esa kimyoviy elementlar haqida tushunchalarning shakllanishi bilan bog'liq holda ko'rib chiqamiz.

Moddalar haqidagi tushunchalarni shakllantirish muvaffaqiyatini belgilovchi shartlar orasida ularni o'rganishga to'g'ri yondashish hal qiluvchi omillardan biridir. Bu yondashuv o‘zgarishsiz qolmaydi: u nazariy bilimlar va umumlashtirishlar o‘zlashtirilgani sari tobora kengayib, chuqurlashib boradi.

VII va VIII sinflarda ko‘pchilik moddalar quyidagi reja bo‘yicha o‘rganiladi: kimyoviy tarkibi, fizik xossalari (to‘planish holati, rangi, hidi, ta’mi, solishtirma og‘irligi va boshqalar), moddaning suvga nisbati, kimyoviy xossalari ( oddiy moddalar, oksidlar, asoslar, kislotalar va tuzlarga, issiqlikka, elektr tokiga munosabati), fiziologik ta'sir (ayrim hollarda), xossalarining boshqa moddalar bilan o'xshashligi va ulardan farqlari, moddalarning sanoatda, qishloq xo'jaligida, kundalik hayot, tabiatda bo'lish va qabul qilish usullari.

Olingan moddalar haqidagi tushunchalarning o'ziga xosligi, asosan, qanday kimyoviy xususiyatlar (moddalarning kimyoviy reaktsiyalari) o'rganilayotganiga bog'liq. Metalllarning kimyoviy xossalarini o'rganish ularning kislorod va kislotalar bilan bog'liqligini hisobga olish bilan cheklanadi; metall bo'lmaganlarni o'rganish - ularning kislorod bilan aloqasi (uglerod, oltingugurt va fosfor uchun). Metall oksidlar vodorod, uglerod oksidi, kislotalar va ishqorlarga nisbatan ko'rib chiqiladi; asoslar - kislotalar, kislota oksidlari va tuzlarga nisbatan; kislotalar - metallar, metall oksidlari, asoslar va tuzlarga nisbatan. Metallar va metall bo'lmaganlar, oksidlar, asoslar, kislotalar va tuzlarning kimyoviy xossalarini tavsiflash uchun faqat ushbu kimyoviy reaktsiyalarni tanlash, bu tushunarli va hayotiy reaktsiyalar ekanligi bilan belgilanadi. Kimyoviy reaksiyalarning mohiyatini talqin qilish atom-molekulyar nazariya nuqtai nazaridan amalga oshiriladi. Bu ularning o'rganish chuqurligini belgilaydi.

Moddalarning kimyoviy tabiatini tavsiflovchi muhim nuqta ularni ishlab chiqarishdir. Lekin VII-VIII sinflarda bir nechta moddalar: kislorod, vodorod, karbonat angidrid, uglerod oksidi - kislotalar, ishqorlar va tuzlar olishning umumiy usullari o'rganiladi. Bu sakkiz yillik maktabda kimyoga ajratilgan vaqt va o'quv materialining belgilangan hajmi bilan ko'plab moddalarni (masalan, sulfat va nitrat kislotalar va boshqalarni) ishlab chiqarish juda qiyin va erishib bo'lmaydiganligi sababli amalga oshirildi. Moddalarni ishlab chiqarish bilan tanishtirish IX-XI sinflar uchun vazifadir. Sakkiz yillik maktabning kimyo kursida asosiy e’tibor o‘quvchilarni moddalarning kimyoviy tarkibi, fizik-kimyoviy xossalari va qo‘llanilishi bilan tanishtirishga qaratilgan.

VII-VIII sinflarda o’zlashtirilgan bilim doirasi qanchalik tor bo’lmasin, u moddalarning xossalarini bashorat qilish uchun asos yaratadi. Shunday qilib, VII-VIII sinflarda olgan bilimlari asosida o'quvchilar taxmin qilishlari mumkin:

a) metall oksidlari, asoslari va tuzlari (xlorid, sulfat, nitrat kislotalar) kimyoviy tarkibi, bu birikmalarning og'irlik tarkibi, ma'lum miqdordagi moddadagi ma'lum elementning og'irlik tarkibi;

b) oksidlar, kislotalar, asoslar va tuzlarning kimyoviy reaksiyalari va bu moddalar reaksiyaga kirishadigan og'irlik nisbatlari;

v) kislotalar, tuzlar va asoslarning bir-biri bilan o'zaro ta'siriga asoslangan holda, shuningdek kislotalarning metallar va asosiy oksidlar bilan o'zaro ta'sirida tuzlar hosil qilish va oksidlarni to'g'ridan-to'g'ri va bilvosita ishlab chiqarish.

Albatta, bu taxminlar eksperimental ravishda olingan yoki o'qituvchi tomonidan xabar qilingan empirik ma'lumotlar bilan tasdiqlanishi kerak. Moddalarni o‘rganishga ijodiy yondashishni rivojlantirish kimyo o‘qitishning muhim vazifalaridan biridir. Shuning uchun moddalarning kimyoviy tarkibi va kimyoviy xossalarini bashorat qilish yangi moddalarni o'rganishda ham, turli miqdoriy masalalarni hal qilishda ham o'z o'rnini topishi kerak, masalan: "Kaltsiy nitrat qanday sifat va miqdoriy tarkibga ega bo'lishi kerak", "Uchtasi nima?" mis sulfat olish yo’llari”, “Fosfor kislotasi qanday kimyoviy xossalarga ega? Reaksiya tenglamalarini yozing. Moddalar o'zaro ta'sir qiladigan va olingan vazn nisbatlarini hisoblang."

O'rganilayotgan moddalarning xossalari majburiy ravishda bir-biri bilan taqqoslanadi. Moddalarning xossalaridagi o'xshashlik va farqlarni topish davriy qonunni keyingi o'zlashtirishga tayyorgarlik sifatida katta ahamiyatga ega.

IX-X sinflarda moddalarni o‘rganish asosidagi bilim doirasi kengayishi munosabati bilan ularni o‘rganishning yondashuvi va metodi sezilarli darajada kengayib, chuqurlashadi. Bu erda quyidagi holatlar katta rol o'ynaydi: a) o'quvchilarni gram-atom va gramm-molekula, gramm-molekulyar hajm tushunchalari bilan tanishtirish va shu asosda stexiometrik hisoblarni kengaytirish; b) moddalarni olishning ishlab chiqarish usullarini o'rganish; v) o'quvchilarni kimyoviy elementlarning tabiiy guruhlari, oddiy moddalar xossalarining o'zgarishi qonuniyatlari, shuningdek, bu elementlardan hosil bo'lgan birikmalarning shakllari va xossalari bilan tanishtirish.

Kimyoviy elementlarning davriy sistemasini o‘rganishdan oldin o‘quvchilar oksidlar, kislotalar, asoslar va tuzlarning umumiy kimyoviy xossalari va umumiy usullar haqidagi bilimlari asosida IX sinfda o‘rganilgan ko‘pgina moddalarning kimyoviy tarkibi, olinishi usullari va kimyoviy xossalarini bashorat qilishlari mumkin. ularning tayyorgarligi. Bu moddalarni o'rganishga ijodiy yondashishdir. Ushbu yondashuvni kuchaytirishga kimyoviy ishlab chiqarishning ilmiy tamoyillarini o'rganish, shuningdek miqdoriy va sifat masalalarini, ayniqsa har xil turdagi va turdagi eksperimental muammolarni hal qilish yordam beradi: moddalarni olish va tanib olish, aralashmalarni ajratish, kimyoviy reaktsiyalarni tushuntirish, kimyoviy reaktsiyalarni bashorat qilish. moddalarning xarakterli xossalari va boshqalar.

D.I.Mendeleyevning davriy sistemasini, so‘ngra atom tuzilishi nazariyasi va ion nazariyasini o‘rgangach, moddalarni o‘rganishga ijodiy yondashish keskin chuqurlashadi.Hozir moddalar kimyoviy elementlarning umumiy bog‘liqligi nuqtai nazaridan o‘rganiladi. davriy qonunda ifodalangan va ularning kimyoviy xossalari - elektron-ion nuqtalari bilan. Talabalar oddiy moddalarning xossalarini, shuningdek, ularning birikmalarining shakllari va xossalarini bashorat qila oladilar, birikmalardagi elementlarning kimyoviy bog'lanish tabiatini, shuningdek, moddalarning kimyoviy xossalari va olinishini chuqurroq tushunadilar.

Bu darslarda talabalarga atomlarning qarama-qarshi tabiati (ular musbat zaryadli yadro va manfiy elektr zaryadli elektronlardan iborat), shuningdek, ularning tuzilishidagi davriy o'zgarishlar, moddalar xossalarining o'ziga xos xususiyatlarini aniqlab berishini ko'rsatish kerak. ularning transformatsiyalari

Shuningdek, molekulalarda atomlarni qo'shish yoki ayirish orqali yangi sifatdagi moddalarning keskin hosil bo'lishini, shuningdek, kimyoviy reaktsiyalar va moddalarda qarama-qarshi tendentsiyalarning mavjudligini ko'rsatish mumkin ko'rinadi. Kislorod va ozon, oltingugurt dioksidi va sulfat angidrid, oltingugurt va sulfat kislotalar, azot oksidi, azot oksidi va dioksid va boshqa moddalar misolida o'qituvchi molekulalarda atomlarning to'planishi, albatta, sifatli yangi moddalarning paydo bo'lishiga olib kelishini tushuntiradi.

Kislotalar va asoslar, oksidlovchi va qaytaruvchi moddalar, asosiy, kislotali va amfoter oksidlar va boshqa moddalar moddalarda qarama-qarshi tendentsiyalarning mavjudligini ko'rsatadigan yaxshi misollardir.

Talabalar tomonidan molekulalardagi atomlar sonining o'zgarishi bilan bog'liq holda moddalar sifatining o'zgarishini tizimli kuzatish, moddalar va ularning kimyoviy xossalarida qarama-qarshi tendentsiyalarni doimiy ravishda ko'rsatish dialektik-materialistik dunyoqarashni shakllantirish uchun zarur bo'lgan faktlarning to'planishiga yordam beradi. .

11-sinfda organik kimyoni o'rganishda moddalarni o'rganishga yondashuv tobora kengayib boradi va chuqurlashadi. Strukturaviy nazariya bilan tanishish moddaning tuzilishini, organik birikmalar bilan tanishish - nafaqat o'rganilayotgan moddalarning noorganik, balki organik birikmalar bilan aloqasini o'rganish imkoniyatini ochadi. Kimyoviy xossalari asosida moddalarning tuzilishini aniqlash, moddalarning tuzilishiga qarab kimyoviy xossalarini bashorat qilish, kimyoviy xossalari va tuzilishi haqidagi bilimlar asosida ularning irsiy aloqalarini kuzatish mumkin bo‘ladi.

Shunday qilib, asta-sekin ko'proq yangi bilimlar kimyo fanini o'zlashtirishning ijodiy usulining bir qismiga aylanadi.

Moddalarni o'rganishga yondashuvni bosqichma-bosqich kengaytirish va chuqurlashtirish haqida yuqorida aytilganlarni jadval shaklida taqdim etish mumkin (11-jadval).

Bu erda kimyoviy atamalar va mulohazalar bilan materiyani o'rganishga dialektik-materialistik yondashuv maksimal darajada ifodalangan va qo'llanilishini aniqlash qiyin emas: moddani o'ziga xos tekshirish, uning tarkibiy qismlari va aloqalari bilan tanishish. ushbu qismlarning bir-biri bilan asosiy muhim va tabiiy aloqalarini va ushbu moddaning boshqa moddalar va fizik omillar (kimyoviy xossalari) bilan aloqalarini o'rganish, kimyoviy reaktsiyalar jarayonida moddaning sifat jihatidan yangi moddalarga o'tish jarayoni bilan tanishish, ko'rib chiqish. moddani olish va undan amaliy foydalanish usullari, kimyoviy bilimlarning tarixiy mohiyatini, uning bosqichma-bosqich kengayishi va chuqurlashishini ko'rsatadigan, amaliyotning bilimning aniqlovchisi va haqiqat mezoni sifatidagi rolini tushuntiradi.

11-jadval

Moddalarni o'rganishga yondashuvni bosqichma-bosqich o'zgartirish

1. Fizik xususiyatlari (fizik holati, rangi, hidi, ta'mi, solishtirma og'irligi, molekulyar og'irligi va boshqalar).		Xuddi shu va qo'shimcha ravishda gramm-atom, gramm-molekula, gramm-molekulyar hajmning og'irligi.	Xuddi shu va qo'shimcha ravishda, normal sharoitda 1 litr gazning og'irligi
2. Kimyoviy tarkibi. Kimyoviy tarkibni eksperimental ravishda isbotlashga birinchi urinishlar; ayrim moddalarning (masalan, metall oksidlari, tuzlari, asoslari) tarkibini bashorat qilish; elementlar va qoldiqlarning valentligiga asoslangan (suvli va kislotali)	Xuddi shu va qo'shimcha ravishda elementlar va qoldiqlarning (suvli va kislotali) valentligiga asoslangan oksidlar, asoslar va tuzlarning tarkibini bashorat qilish. Ularning individual xarakterli reaktsiyalariga tayangan holda moddalar tarkibining eksperimental dalillarini kengaytirish	Xuddi shu va qo'shimcha ravishda, elementning davriy jadvaldagi pozitsiyasiga asoslangan holda birikmalar shakllarini bashorat qilish. Atomlarning tuzilishi va elementlarning xossalari asosida birikmadagi elementlarning kimyoviy bog'lanish tabiatini tushuntirish.	Xuddi shu va qo'shimcha ravishda, moddalarning tuzilishini o'rganish va elementlarning valentligi va moddalarning kimyoviy xossalari asosida uni bashorat qilish.
3. Kimyoviy xossalari: suv, kislorod, vodorod, ko'mir, metallar, metall oksidlari, asoslar, kislotalar, issiqlik va elektr tokiga munosabat; bu xossalarni atom-molekulyar nazariya nuqtai nazaridan tushuntirish; metallar, kislotalar va boshqa moddalarning kimyoviy xossalarini bashorat qilishga birinchi urinishlar	Xuddi shu va qo'shimcha ravishda tuzlar va kislota oksidlariga bo'lgan munosabat - asoslar, kislotalar va tuzlarning umumiy kimyoviy xossalari haqidagi bilimlarga asoslangan moddalarning kimyoviy xossalarini bashorat qilishning kengayishi; noorganik moddalarning genetik aloqalarini kuzatish	Xuddi shu va qo'shimcha ravishda, oddiy moddalar va elementlarning kimyoviy birikmalarining davriy sistemadagi o'rni asosida xossalarini bashorat qilish, moddalarning kimyoviy xossalarini elektron-ion nuqtai nazaridan tushuntirish; molekulalarda atomlarni qo'shish va ayirish natijasida moddalar xossalarining o'zgarishi; moddalarni tashkil etuvchi elementlar tuzilishining qarama-qarshiligidan kelib chiqqan holda, moddalar xossalarining qarama-qarshiligi; muhit ta'sirida moddalar xossalarining o'zgarishi	Bir xil va qo'shimcha ravishda moddalarning organik birikmalar bilan bog'liqligi, moddalarning kimyoviy xossalarini struktura nazariyasi nuqtai nazaridan tushuntirish va ularning tuzilishiga asoslanib moddalarning xossalarini bashorat qilish; organik moddalarning genetik aloqalarini kuzatish
4. Fiziologik harakat
5. O'xshashliklar ma'lum bir moddaning boshqa moddalar bilan va bu moddalardan qanday farq qilishi. D Ma'lum talabalar sinflariga moddalarni belgilash			Xuddi shu va qo'shimcha ravishda izomeriya va homologiya
6. Moddalarni topish tabiatda va moddalarning kimyoviy xossalariga asoslangan holda paydo bo'lish shakllarini mumkin bo'lgan tushuntirish
7. Moddalardan foydalanish sanoatda, qishloq xo'jaligida va kundalik hayotda. Ularning milliy iqtisodiy ahamiyati.
8. Moddalarni tayyorlash, moddalarni olish reaksiyalarini atom-molekulyar nazariya nuqtai nazaridan tushuntirish; ba'zi moddalarni (masalan, oksidlar va tuzlar) olish usullarini oldindan ko'rish	Xuddi shu va qo'shimcha ravishda, ularni olishning umumiy usullarini bilish asosida alohida oksidlar, kislotalar, asoslar va tuzlarni olish usullarini oldindan ko'rish; noorganik moddalarning genetik aloqalarini kuzatish	Xuddi shu va qo'shimcha ravishda ishlab chiqarishda ma'lum moddalarni ishlab chiqarish; davriy sistemaning ma'lum bir tabiiy guruhining elementlaridan birining oddiy va murakkab moddalarini olish usullarini, shuningdek, ushbu elementning kimyoviy xossalarini bilish asosida analoglar va ularning birikmalarini olish usullarini oldindan ko'rish; moddalarni hosil qilish reaksiyalarini elektron-ion nuqtai nazaridan tushuntirish	Xuddi shu va qo'shimcha ravishda, ularning umumiy xususiyatlari va genetik aloqalari asosida organik moddalarni olish usullarini oldindan ko'rish; organik moddalarning genetik aloqalarini kuzatish
9. Moddalarning ochilishi va tadqiqi tarixi; bu masalada ishlab chiqarish amaliyotining roli; moddalarni ochish va tadqiq qilishda rus olimlarining ustuvorligi

7-sinfda allaqachon kislorodni o'rganishda o'quvchilarni moddalarni o'rganishga kimyo yondashuvi bilan tanishtirish kerak, bu yondashuv ham o'quv rejasi ekanligini ko'rsatadi. Uni daftarga yozib, ofisingizda stol shaklida osib qo'yish foydalidir.

82 83 84

4-qism.

Moddalar va materiallarning tuzilishi va boshqa xossalarini sud-tibbiy tadqiq qilish usullari va texnik vositalari

Bir vaqtning o'zida moddalarning fazaviy tahlilini o'tkazish va ularning tuzilishini o'rganish usullarini ko'rib chiqish maqsadga muvofiq ko'rinadi, chunki faza tarkibi va tuzilishi o'zaro bog'liq va ularni o'rganishning ba'zi usullari mos keladi. KIWMIda struktura va faza tarkibi asosan metallografiya va rentgenografiyada o‘rganiladi.

Guruch. 29. Moddalar va materiallarning fazaviy tarkibini o'rganish usullari tizimi

4.1.

MADDALAR VA MATERIALLARNING FAZALIK TARKIBINI O'RGANISH USULLARI. KRIMINOLOGIYA FANIDAN

Moddalar va materiallarning fazaviy tarkibini o'rganish usullari bir xil va turli xil kimyoviy tarkibga ega bo'lgan fazalarning sifat va miqdoriy tarkibini aniqlash uchun mo'ljallangan (29-rasm).

Metallografik tahlil

Metall va qotishmalarning kimyoviy tarkibi va qayta ishlash sharoitlarining oʻzgarishi natijasida ularning makro va mikro tuzilishidagi oʻzgarishlarni oʻrganadigan materialshunoslik sohasi metallografiya deyiladi. Metalografik tahlilning tavsifi yuqorida keltirilgan (3.1-bo'limda. "Maddalar va materiallarni sud-morfoanaliz qilish usullari va texnik vositalari").

Metalografik kesmalarni o'rganish metallning tuzilishini aniqlashga va mikroskopning ko'rish sohasida turli xil fazalarni kuzatishga imkon beradi, ularni turli ranglarga bo'yash mumkin. Bu sizga mahsulotni qayta ishlash texnologiyasining xususiyatlari (zarb qilish, issiqlik bilan ishlov berish va boshqalar), namunani isitish harorati va hodisa momenti, masalan, yong'in va boshqalar kabi muhim holatlarni aniqlashga imkon beradi. Masalan, metallografik tahlil orqali qisqa tutashuv vaqtida simlarning erishi qanday atmosferada kislorodga kam yoki kislorodga boy bo'lganligini aniqlash mumkin. O'z navbatida, ushbu holatni aniqlash qisqa tutashuv yong'inga sabab bo'lganmi yoki uning natijasida paydo bo'lganligini aniqlash uchun muhimdir.

Metallografik tahlil nozik qismdagi qo'shimchalarning miqdoriy tarkibini baholashga imkon beradi va juda aniq. Biroq, bu tadqiqot usuli halokatli va rentgen fazalarini tahlil qilishning aniqligidan past.

Rentgen nurlarining diffraktsiya fazalarini tahlil qilish

Rentgen fazali tahlil - qattiq kristall va ba'zi amorf moddalarning fazaviy tarkibini aniqlash usuli. Har bir kristalli modda kristall panjaraning qat'iy individual geometriyasiga ega bo'lib, u tekisliklar orasidagi masofalar to'plami bilan tavsiflanadi. X-nurlari kristall orqali o'tganda, diffraktsiya effekti paydo bo'ladi. Diffraktsiya sxemasi rentgen plyonkasidagi maxsus kameralarda yoki elektron qayd qilish tizimlaridan foydalangan holda rentgen difraktometrlari yordamida fotografik tarzda amalga oshiriladi.

Namunadagi faza haqidagi savolni hal qilish uchun uning kristall tuzilishini aniqlash shart emas. Diffraktsiya naqshini (rentgen naqshini) hisoblash va natijada olingan tekisliklararo masofalar va nisbiy chiziq intensivligini rentgen ma'lumotlari fayllarida berilganlar bilan solishtirish kifoya, ularning eng to'liqligi doimiy yangilanib turadigan Amerika fazasi determinantidir - Chang diffraktsiya standartlari bo'yicha qo'shma qo'mita (JCPDS) fayli.

X-nurlarining diffraktsiya naqshida ma'lum chiziqlar mavjudligi namunaning sifatli fazaviy tarkibini tavsiflaydi. Bir nechta alohida kimyoviy birikmalarning aralashmasi rentgen nurlarining diffraktsiya naqshini hosil qiladi, bu alohida fazalarni tavsiflovchi diffraktsiya effektlarining superpozitsiyasidir. Namunalar va standartlarning tekisliklararo masofalarini taqqoslashda ko'pincha juda katta axborot massivlarini tahlil qilish kerak bo'ladi, shuning uchun ma'lumotlarni qayta ishlash avtomatlashtirilgan tizimlar va ma'lumotlar bazalari yordamida shaxsiy kompyuterda amalga oshiriladi.

X-nurli fazali tahlil KIWMI ob'ektlarini metallar va qotishmalar, dori-darmonlar, tuproq kelib chiqishi moddalari, qog'oz, parfyumeriya va kosmetika, bo'yoq va qoplamalar va boshqalarni o'rganish uchun ishlatiladi.

Kalorimetrik tahlil

Kalorimetriya - bu turli xil fizik, kimyoviy va biologik jarayonlar bilan kechadigan issiqlik effektlarini (issiqlik miqdori) o'lchash usullari guruhidir. Kalorimetriya issiqlik sig'imini, fazali o'tish issiqligini, magnitlanishning issiqlik effektlarini, elektrifikatsiyani, erishni va kimyoviy reaktsiyalarni (masalan, yonish) o'lchashni o'z ichiga oladi. Kalometriyada ishlatiladigan asboblar kalorimetrlar deyiladi.

Termografiya usullari, masalan, polimerlarni o'rganishda qo'llaniladi. Ular polimerlarning turlarini, ularning aralashmalari va sopolimerlarining tarkibini, ba'zi polimerlarning markalarini, maxsus qo'shimchalar, pigmentlar va plomba moddalarining mavjudligi va tarkibini, polimerlarni sintez qilish va mahsulotga qayta ishlash texnologiyasi bilan belgilanadigan xususiyatlarni aniqlashga imkon beradi; shuningdek, ikkinchisining ishlash shartlari. Biroq, tahlilning termografik va gaz xromatografik usullarini birlashtirish samaraliroq.

Termal tahlil usullari

Termal tahlil usullari - bu haroratni dasturlash shartlari bilan birga issiqlik effektlarini qayd etishga asoslangan fizik, kimyoviy va kimyoviy jarayonlarni o'rganish usullari. Termal tahlil usullarini sozlash odatda pechni, namuna ushlagichlarini, pechdagi haroratni o'lchaydigan termojuftlarni va namunalarni o'z ichiga oladi. Namuna qizdirilganda yoki sovutilganda, vaqt o'tishi bilan ob'ekt haroratining o'zgarishi qayd etiladi. Fazali o'zgarishlar holatlarida isitish (sovutish) egri chizig'ida plato yoki burilish paydo bo'ladi.

Termogravimetrik tahlil (TGA) atrof-muhit haroratining dasturlashtirilgan o'zgarishi sharoitida haroratga qarab namuna massasidagi o'zgarishlarni qayd etishga asoslangan.

Differensial termik tahlilda (DTA) o'rganilayotgan namuna va ma'lum harorat oralig'ida hech qanday o'zgarishlarga uchramaydigan taqqoslash namunasi o'rtasidagi harorat farqining vaqt o'tishi bilan o'zgarishi qayd etiladi. DTA tomonidan qayd etilgan effektlar erish, sublimatsiya, bug'lanish, qaynash, kristall panjaraning o'zgarishi va kimyoviy transformatsiyalar natijasida yuzaga kelishi mumkin.

4.2. MADDALAR VA MATERIALLARNING TUZILISHINI O'RGANISH USULLARI. KRIMINOLOGIYA FANIDAN

Kelib chiqishi, ishlab chiqarish texnologiyasi yoki ish sharoitlariga qarab, bir xil moddalar yoki materiallar turli xil tuzilishga ega bo'lishi mumkin. Masalan, po’latning qattiqlashishi yoki chiniqishi uning tarkibini o’zgartirmaydi, balki tuzilishini o’zgartiradi, buning natijasida uning mexanik xususiyatlari (qattiqligi, elastikligi va boshqalar) o’zgaradi.

Yuqorida aytib o'tilganidek, moddalar va materiallarning kristal tuzilishini o'rganish uchun ko'pincha metallografik va rentgen-spektral tahlillar qo'llaniladi. Metalografik analizning tavsifi yuqorida keltirilgan, shuning uchun biz rentgen nurlari difraksion tahliliga to'xtalamiz.

Usulning fizik asosi rentgen nurlanishining tartibli tuzilishga ega bo'lgan moddalar bilan o'zaro ta'sirining o'ziga xos xususiyatidir. Materiallar va ulardan tayyorlangan mahsulotlarga (ayniqsa, metallar va qotishmalardan) issiqlik va mexanik ta'sirlar qoldiq makrostreslarning paydo bo'lishiga olib keladi, bu esa o'z navbatida kristall panjaraning deformatsiyasiga olib keladi. Bu deformatsiya rentgen nurlari diffraktsiyasini tadqiq qilishda diffraktsiya va rentgen nurlari diffraktsiya naqshlarida chiziq siljishi shaklida qayd etiladi. Metall va qotishmalarni yumshatishda qoldiq kuchlanishlar ajralib chiqadi, qayta kristallanish va donning o'sishi kuzatiladi, bu rentgen chiziqlarining joylashishi, shakli va kengligining o'zgarishiga olib keladi. Bundan tashqari, metallni isitish mahsulot yuzasida shkala hosil bo'lishiga olib keladi, uning mavjudligi qo'shimcha chiziqlar paydo bo'lishi shaklida rentgen nurlanishining diffraktsiya naqshida qayd etiladi.

Tana va alohida organlarda metabolizmni o'rganishning turli usullari mavjud. Eng qadimgi usullardan biri muvozanat tajribalari , bu kiruvchi organik moddalar miqdori va hosil bo'lgan yakuniy mahsulot miqdorini o'rganishdan iborat.

Ayrim organlarda metabolizmni o'rganish uchun usul qo'llaniladi izolyatsiya qilingan organlar . Bir muddat o'z hayotiy faoliyatini saqlab turishga qodir bo'lgan va o'z faoliyati uchun qon orqali o'tadigan ozuqa moddalaridan foydalanishi mumkin bo'lgan organlar.

Ayrim organlarda metabolizmni o'rganish - angeostomiya usuli. London tomonidan ishlab chiqilgan. Qon tomirlariga maxsus naychalar qo'yiladi, ular qonning har qanday organga oqishini ta'minlaydi. Metabolik jarayon qonning kimyoviy tarkibidagi o'zgarishlar bilan baholanadi.

Hozirgi vaqtda keng qo'llaniladi teglangan atom usuli - molekulalari og'ir va bioelementlarning radioaktiv izotoplari atomlarini o'z ichiga olgan birikmalardan foydalanishga asoslangan. Bunday izotoplar bilan belgilangan birikmalar organizmga kiritilganda, radiometrik tahlil usullari tanadagi elementlar yoki birikmalarning taqdirini va uning metabolik jarayonlardagi ishtirokini kuzatish uchun ishlatiladi.

59-savol Oqsil almashinuvi. Ularning tasnifi (ikki tur) va xususiyatlari. Tana uchun ahamiyati. Proteinlarning biologik qiymati. Azot balansi. Jigarning oqsil almashinuvidagi roli. Kavsh qaytaruvchi hayvonlarda oqsil almashinuvining xususiyatlari. Protein almashinuvini tartibga solish

Protein almashinuvi PROTEINLARNING FUNKSIYALARI

Plastik funktsiyasi oqsillar biosintez jarayonlari orqali tananing o'sishi va rivojlanishini ta'minlashdir.

Ferment faolligi oqsillar biokimyoviy reaksiyalar tezligini tartibga soladi.

Proteinlarning himoya funktsiyasi immun oqsillari - antikorlarning shakllanishidan iborat. Proteinlar toksinlar va zaharlarni bog'lashga qodir, shuningdek, qon ivishini (gemostaz) ta'minlaydi.

Transport funktsiyasi qizil qon hujayralari oqsili tomonidan kislorod va karbonat angidrid o'tkazilishini o'z ichiga oladi gemoglobin, shuningdek, ba'zi ionlarni (temir, mis, vodorod), dorilar va toksinlarni bog'lash va uzatishda.

Energiya roli oqsillar oksidlanish jarayonida energiya chiqarish qobiliyatiga bog'liq.

Protein almashinuvi to'rtta asosiy bosqichdan o'tadi:

Oshqozon-ichak traktida oqsillarning parchalanishi va aminokislotalar shaklida so'rilishi;

Metabolizmning markaziy bo'g'ini - aminokislotalardan organizmning o'z oqsillarini sintez qilish va hujayralardagi oqsillarni parchalash;

Hujayralardagi aminokislotalarning oraliq transformatsiyalari;

Protein almashinuvining yakuniy mahsulotlarini hosil bo'lishi va chiqarilishi.

Azot balansi

Protein almashinuvi faolligining bilvosita ko'rsatkichi deyiladi azot balansi- oziq-ovqatdan olingan azot miqdori va organizmdan yakuniy metabolitlar shaklida chiqarilgan azot miqdori o'rtasidagi farq.

Azot balansi- berilgan azot miqdori teng chiqarilgan miqdor (odatdagi oziqlanish va yashash sharoitida kattalar sog'lom hayvonda qayd etilgan)

Ijobiy azot balansi oshadi ta'kidlangan.

Salbiy azot balansi- ta'minlangan azot miqdori bo'lgan holat Ozroq ajratilgan.

Azot balansini hisoblashda oqsil tarkibida taxminan 16% azot borligiga asoslanadi, ya'ni har 16 g azot 100 g oqsilga to'g'ri keladi (100:16 = 6,25).

Minimal protein

Azot muvozanatini saqlashga yordam beradigan oziq-ovqat bilan kiritilgan eng kichik protein miqdori.

Kichik qoramollar, cho'chqalar - 1 g / kg tirik vazn

Otlar - 0,7-0,8 (1,2-1,42)

Sigirlar - 0,6-0,7 (1)

Inson - 1,5-1,7 (oqsil optimal).

Turlarning o'ziga xosligidan qat'i nazar, barcha xilma-xil protein tuzilmalari faqat o'z ichiga oladi 20 ta aminokislotalar . Oddiy metabolizm uchun nafaqat olingan protein miqdori, balki uning sifatli tarkibi, ya'ni nisbati ham muhimdir. almashtirilishi mumkin Va muhim aminokislotalar.

Monogastrik hayvonlar, qushlar va odamlar uchun 10 ta muhim aminokislotalar mavjud: disin, triptofan, histidin, fenilalanin, leysin, izolösin, metionin, valin, treonin, arginin.

Proteinlarning biologik qiymati

Kavsh qaytaruvchi hayvonlar va ba'zi boshqa hayvonlar turlari oqsil almashinuvida o'ziga xos xususiyatlarga ega: proventrikulus mikroflorasi barcha muhim aminokislotalarni sintez qilishga qodir va shuning uchun muhim aminokislotalarsiz oziq-ovqat bilan yashashi mumkin.

Hech bo'lmaganda bitta muhim aminokislota bo'lmagan yoki ular etarli bo'lmagan miqdorda bo'lgan oqsillar deyiladi. nuqsonli (o'simlik oqsillari).

Aminokislotalar almashinuvi

Aminokislotalar almashinuvining asosiy joyi jigar hisoblanadi:

deaminatsiya - yog 'kislotalari, gidroksi kislotalar, keto kislotalar hosil bo'lishi bilan aminokislotalarni (ammiak shaklida) yo'q qilish;

transaminatsiya – ammiakning oraliq hosil bo‘lmasdan boshqa aminokislota va keto kislota hosil bo‘lishi bilan aminokislotalardan aminokislotalarga aminokislotalarning ketokislotalarga o‘tishi;

dekarboksillanish - biogen aminlar hosil bo'lishi bilan karbonat angidrid shaklida karboksil guruhini yo'q qilish.

Protein almashinuvini tartibga solish

Glyukokortikoidlar- oqsillar va aminokislotalarning parchalanishini tezlashtiradi, buning natijasida organizmdan azot ko'payadi.

Harakat mexanizmi STG hujayralar tomonidan aminokislotalardan foydalanishni tezlashtirishdan iborat. Shunga ko'ra, akromegaliya va gipofiz bezining gigantizmi bilan ijobiy azot balansi, gipofizektomiya va gipofiz mittiligi bilan esa salbiy muvozanat kuzatiladi.

Tiroksin: qalqonsimon bezning giperfunktsiyasi bilan oqsil almashinuvi kuchayadi

Gipofunktsiya metabolizmning sekinlashishi bilan birga keladi, tananing o'sishi va rivojlanishi to'xtaydi.

Jigarda nafaqat oqsil sintezi sodir bo'ladi, balki ularning chirish mahsulotlari ham dezinfektsiyalanadi. Buyraklarda azot almashinuvi mahsulotlarining dezaminlanishi sodir bo'ladi.

Moddalarni o'rganish juda murakkab va qiziqarli masala. Axir, ular tabiatda deyarli hech qachon sof shaklda topilmaydi. Ko'pincha, bu murakkab kompozitsiyaning aralashmalari bo'lib, unda tarkibiy qismlarni ajratish muayyan harakatlar, ko'nikmalar va jihozlarni talab qiladi.

Ajratilgandan so'ng, moddaning ma'lum bir sinfga tegishli ekanligini to'g'ri aniqlash, ya'ni uni aniqlash bir xil darajada muhimdir. Qaynash va erish nuqtalarini aniqlang, molekulyar og'irlikni hisoblang, radioaktivlikni sinab ko'ring va hokazo, umuman olganda, tadqiqot. Buning uchun turli usullar, jumladan, fizik-kimyoviy tahlil usullari qo'llaniladi. Ular juda xilma-xildir va odatda maxsus jihozlardan foydalanishni talab qiladi. Ular batafsilroq muhokama qilinadi.

Tahlilning fizik-kimyoviy usullari: umumiy tushuncha

Ushbu birikmalarni aniqlashning qanday usullari mavjud? Bu moddaning barcha fizik xususiyatlarining uning strukturaviy kimyoviy tarkibiga bevosita bog'liqligiga asoslangan usullardir. Ushbu ko'rsatkichlar har bir birikma uchun qat'iy individual bo'lganligi sababli, fizik-kimyoviy tadqiqot usullari juda samarali bo'lib, tarkibi va boshqa ko'rsatkichlarni aniqlashda 100% natija beradi.

Shunday qilib, moddaning quyidagi xususiyatlarini asos qilib olish mumkin:

• yorug'likni singdirish qobiliyati;
• issiqlik o'tkazuvchanligi;
• elektr o'tkazuvchanligi;
• qaynash harorati;
• erish va boshqa parametrlar.

Fizik-kimyoviy tadqiqot usullari moddalarni aniqlashning sof kimyoviy usullaridan sezilarli farq qiladi. Ularning ishi natijasida reaktsiya sodir bo'lmaydi, ya'ni moddaning qaytarilmas yoki qaytarilmas o'zgarishi. Qoidaga ko'ra, aralashmalar massasi ham, tarkibida ham saqlanib qoladi.

Ushbu tadqiqot usullarining xususiyatlari

Moddalarni aniqlashning bunday usullariga xos bo'lgan bir qancha asosiy xususiyatlar mavjud.

1. Tadqiqot namunasini protseduradan oldin iflosliklardan tozalash kerak emas, chunki uskuna buni talab qilmaydi.
2. Tahlilning fizik-kimyoviy usullari yuqori darajadagi sezgirlikka ega, shuningdek, selektivlikni oshiradi. Shuning uchun tahlil qilish uchun test namunasining juda oz miqdori talab qilinadi, bu esa ushbu usullarni juda qulay va samarali qiladi. Umumiy nam massa tarkibidagi elementni ahamiyatsiz miqdorda aniqlash zarur bo'lsa ham, bu ko'rsatilgan usullar uchun to'siq emas.
3. Tahlil faqat bir necha daqiqa davom etadi, shuning uchun yana bir xususiyat - uning qisqa muddatliligi yoki ifodaliligi.
4. Ko'rib chiqilayotgan tadqiqot usullari qimmat ko'rsatkichlardan foydalanishni talab qilmaydi.

Shubhasiz, afzalliklar va xususiyatlar fizik-kimyoviy tadqiqot usullarini universal va faoliyat sohasidan qat'i nazar, deyarli barcha tadqiqotlarda talab qilish uchun etarli.

Tasniflash

Ko'rib chiqilayotgan usullarni tasniflash asosida bir nechta xususiyatlarni aniqlash mumkin. Biroq, biz to'g'ridan-to'g'ri fizik-kimyoviy bilan bog'liq bo'lgan barcha asosiy tadqiqot usullarini birlashtiradigan va qamrab oladigan eng umumiy tizimni taqdim etamiz.

1. Elektrokimyoviy tadqiqot usullari. O'lchangan parametrga ko'ra ular quyidagilarga bo'linadi:

• potentsiometriya;
• voltametriya;
• polarografiya;
• osilometriya;
• konduktometriya;
• elektrogravimetriya;
• kulometriya;
• amperometriya;
• dielkometriya;
• yuqori chastotali kondüktometriya.

2. Spektral. O'z ichiga oladi:

• optik;
• rentgen fotoelektron spektroskopiyasi;
• elektromagnit va yadro magnit rezonansi.

3. Termal. Bo'lingan:

• issiqlik;
• termogravimetriya;
• kalorimetriya;
• entalpimetriya;
• delatometriya.

4. Xromatografik usullar, ular:

• gaz;
• cho'kindi;
• penetratsion jel;
• almashish;
• suyuqlik.

Bundan tashqari, fizik-kimyoviy tahlil usullarini ikkita katta guruhga bo'lish mumkin. Birinchisi, nobud bo'lishiga olib keladigan, ya'ni modda yoki elementning to'liq yoki qisman yo'q qilinishi. Ikkinchisi buzilmaydi, sinov namunasining yaxlitligini saqlaydi.

Bunday usullarni amaliy qo'llash

Ko'rib chiqilayotgan ish usullarini qo'llash sohalari juda xilma-xildir, lekin ularning barchasi, albatta, u yoki bu tarzda fan yoki texnologiya bilan bog'liq. Umuman olganda, biz bir nechta asosiy misollarni keltirishimiz mumkin, ulardan aynan nima uchun bunday usullar kerakligi aniq bo'ladi.

1. Ishlab chiqarishda murakkab texnologik jarayonlarning borishini nazorat qilish. Bunday hollarda ish zanjiridagi barcha strukturaviy bo'g'inlarni kontaktsiz boshqarish va kuzatish uchun uskunalar zarur. Xuddi shu asboblar muammolar va nosozliklarni qayd etadi va tuzatish va oldini olish choralari bo'yicha aniq miqdoriy va sifatli hisobot beradi.
2. Reaksiya mahsuloti unumini sifat va miqdor jihatdan aniqlash maqsadida kimyoviy amaliy ishlarni bajarish.
3. Moddaning aniq elementar tarkibini aniqlash uchun namunani tekshirish.
4. Namuna umumiy massasida aralashmalarning miqdori va sifatini aniqlash.
5. Reaksiyaning oraliq, asosiy va ikkilamchi ishtirokchilarini aniq tahlil qilish.
6. Moddaning tuzilishi va u ko'rsatadigan xususiyatlari haqida batafsil hisobot.
7. Yangi elementlarni kashf qilish va ularning xususiyatlarini tavsiflovchi ma'lumotlarni olish.
8. Empirik tarzda olingan nazariy ma'lumotlarni amaliy tasdiqlash.
9. Texnologiyaning turli sohalarida qo'llaniladigan yuqori toza moddalar bilan analitik ish.
10. Qurilmaning ishlashi tufayli aniqroq natija beradigan va butunlay oddiy nazoratga ega bo'lgan indikatorlardan foydalanmasdan eritmalarni titrlash. Ya'ni, inson omilining ta'siri nolga kamayadi.
11. Asosiy fizik-kimyoviy tahlil usullari tarkibini o'rganishga imkon beradi:

• minerallar;
• mineral;
• silikatlar;
• meteoritlar va begona jismlar;
• metallar va metall bo'lmaganlar;
• qotishmalar;
• organik va noorganik moddalar;
• yagona kristallar;
• noyob va iz elementlari.

Usullardan foydalanish sohalari

• atom energiyasi;
• fizika;
• kimyo;
• radioelektronika;
• lazer texnologiyasi;
• kosmik tadqiqotlar va boshqalar.

Tahlilning fizik-kimyoviy usullarini tasniflash ularning tadqiqotda foydalanish uchun qanchalik keng qamrovli, aniq va universal ekanligini tasdiqlaydi.

Elektrokimyoviy usullar

Bu usullarning asosini elektr toki ta'sirida suvli eritmalar va elektrodlardagi reaksiyalar, ya'ni oddiy qilib aytganda elektroliz tashkil etadi. Shunga ko'ra, ushbu tahlil usullarida ishlatiladigan energiya turi elektronlar oqimidir.

Bu usullar fizik-kimyoviy tahlil usullarining o'ziga xos tasnifiga ega. Bu guruhga quyidagi turlar kiradi.

1. Elektr gravimetrik tahlil. Elektroliz natijalariga ko'ra, elektrodlardan moddalar massasi chiqariladi, keyin ular tortiladi va tahlil qilinadi. Aralashmalarning massasi haqidagi ma'lumotlar shu tarzda olinadi. Bunday ishlarning navlaridan biri ichki elektroliz usuli hisoblanadi.
2. Polarografiya. U oqim kuchini o'lchashga asoslangan. Aynan shu ko'rsatkich eritmadagi kerakli ionlarning kontsentratsiyasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'ladi. Eritmalarni amperometrik titrlash ko'rib chiqilgan polarografik usulning o'zgarishidir.
3. Kulometriya Faraday qonuniga asoslanadi. Jarayonga sarflangan elektr energiyasi miqdori o'lchanadi, shundan so'ng ular eritmadagi ionlarni hisoblashga kirishadilar.
4. Potensiometriya - jarayon ishtirokchilarining elektrod potentsiallarini o'lchashga asoslangan.

Ko'rib chiqilgan barcha jarayonlar moddalarni miqdoriy tahlil qilish uchun fizik va kimyoviy usullardir. Elektrokimyoviy tadqiqot usullari yordamida aralashmalar ularning tarkibiy qismlariga ajratiladi va mis, qo'rg'oshin, nikel va boshqa metallarning miqdori aniqlanadi.

Spektral

U elektromagnit nurlanish jarayonlariga asoslangan. Qo'llaniladigan usullarning tasnifi ham mavjud.

1. Olovli fotometriya. Buning uchun sinov moddasi ochiq olovga püskürtülür. Ko'pgina metall kationlari ma'lum bir rang beradi, shuning uchun ularni shu tarzda aniqlash mumkin. Bular, asosan, gidroksidi va ishqoriy tuproq metallari, mis, galiy, talliy, indiy, marganets, qo'rg'oshin va hatto fosfor kabi moddalardir.
2. Absorbsion spektroskopiya. Ikki turni o'z ichiga oladi: spektrofotometriya va kolorimetriya. Buning asosi modda tomonidan so'rilgan spektrni aniqlashdir. U nurlanishning ko'rinadigan va issiq (infraqizil) qismlarida harakat qiladi.
3. Turbidimetriya.
4. Nefelometriya.
5. Luminescent tahlil.
6. Refraktometriya va polarometriya.

Shubhasiz, ushbu guruhda ko'rib chiqilgan barcha usullar moddani sifatli tahlil qilish usullaridir.

Emissiya tahlili

Bu elektromagnit to'lqinlarning emissiyasi yoki yutilishiga olib keladi. Ushbu ko'rsatkichga asoslanib, moddaning sifat tarkibini, ya'ni tadqiqot namunasi tarkibiga qaysi o'ziga xos elementlar kiritilganligini aniqlash mumkin.

Xromatografik

Fizik-kimyoviy tadqiqotlar ko'pincha turli muhitlarda amalga oshiriladi. Bunday holda, xromatografik usullar juda qulay va samarali bo'ladi. Ular quyidagi turlarga bo'linadi.

1. Adsorbsion suyuqlik. Bu komponentlarning turli adsorbsion qobiliyatlariga asoslanadi.
2. Gaz xromatografiyasi. Bundan tashqari, adsorbsiya qobiliyatiga asoslangan, faqat bug 'holatidagi gazlar va moddalar uchun. U o'xshash agregat holatlardagi birikmalarni ommaviy ishlab chiqarishda, mahsulot ajratilishi kerak bo'lgan aralashmada chiqqanda qo'llaniladi.
3. Bo'linish xromatografiyasi.
4. Redoks.
5. Ion almashinuvi.
6. Qog'oz.
7. Yupqa qatlam.
8. Cho'kindi.
9. Adsorbsion-kompleksatsiya.

Issiqlik

Fizik-kimyoviy tadqiqotlar moddalarning hosil bo'lish yoki parchalanish issiqligiga asoslangan usullardan foydalanishni ham o'z ichiga oladi. Bunday usullar ham o'z tasnifiga ega.

1. Termal tahlil.
2. Termogravimetriya.
3. Kalorimetriya.
4. Entalpometriya.
5. Dilatometriya.

Bu usullarning barchasi moddalarning issiqlik miqdori, mexanik xossalari va entalpiyasini aniqlash imkonini beradi. Ushbu ko'rsatkichlar asosida birikmalarning tarkibi miqdoriy jihatdan aniqlanadi.

Analitik kimyoning usullari

Kimyoning ushbu bo'limi o'ziga xos xususiyatlarga ega, chunki tahlilchilar oldida turgan asosiy vazifa - moddaning tarkibini sifat jihatidan aniqlash, ularni aniqlash va miqdoriy hisobga olish. Shu munosabat bilan tahlil qilishning analitik usullari quyidagilarga bo'linadi:

• kimyoviy;
• biologik;
• fizik-kimyoviy.

Bizni ikkinchisi qiziqtirganligi sababli, ularning qaysi biri moddalarni aniqlash uchun ishlatilishini ko'rib chiqamiz.

Analitik kimyoda fizik-kimyoviy usullarning asosiy turlari

1. Spektroskopik - barchasi yuqorida muhokama qilinganlar bilan bir xil.
2. Mass spektri - elektr va magnit maydonlarining erkin radikallar, zarralar yoki ionlarga ta'siriga asoslangan. Fizik-kimyoviy tahlil laboratoriya yordamchilari belgilangan kuch maydonlarining kombinatsiyalangan ta'sirini ta'minlaydi va zarralar zaryad va massa nisbati asosida alohida ion oqimlariga bo'linadi.
3. Radioaktiv usullar.
4. Elektrokimyoviy.
5. Biokimyoviy.
6. Issiqlik.

Bunday qayta ishlash usullaridan moddalar va molekulalar haqida nimani o'rganishimiz mumkin? Birinchidan, izotop tarkibi. Va shuningdek: reaktsiya mahsulotlari, ayniqsa sof moddalardagi ba'zi zarrachalarning tarkibi, izlangan birikmalarning massalari va olimlar uchun foydali bo'lgan boshqa narsalar.

Shunday qilib, analitik kimyo usullari ionlar, zarralar, birikmalar, moddalar va ularni tahlil qilish haqida ma'lumot olishning muhim usullari hisoblanadi.

Kristallarning tuzilishini o'rganishning eksperimental usullari Moddalar va materiallarning tuzilishini aniqlash, ya'ni ularni tashkil etuvchi struktura birliklarining (molekulalar, ionlar, atomlar) fazoda joylashishini aniqlash turli usullar yordamida amalga oshiriladi. Birikmalarning kristall holatdagi tuzilishi haqida miqdoriy ma'lumotlar difraksion usullar bilan beriladi: - rentgen strukturaviy tahlil, - elektron difraksiyasi, - neytron difraksiyasi. Ular o'rganilayotgan modda - rentgen nurlari, elektronlar yoki neytronlar oqimi tomonidan tarqalgan nurlanish intensivligining burchak taqsimotini o'rganishga asoslangan. . 1

Diffraktsiya usullari qattiq jismlarning kristall panjarasiga rentgen nurlari, elektronlar va neytronlarning diffraktsiyasi (kogerent sochilishi) hodisasiga asoslanadi. Tushgan nurlanish energiyasini yutish va bir xil uzunlikdagi to'lqinni chiqarishda bu energiyani chiqarish jarayoni kogerent sochilish deyiladi. Kristalli moddadan o'tadigan to'lqinlar diffraktsiyani boshdan kechiradi, chunki o'rtacha atomlararo masofalari 10-10 m bo'lgan kristall panjara ular uchun diffraktsiya panjarasi hisoblanadi. Tushgan nurlanishning to'lqin uzunligi ushbu atomlararo masofalar bilan taqqoslanishi kerak. 2

Hozirgi vaqtda tizimli strukturaviy tadqiqotlar natijasida turli xil moddalarning tuzilishini aniqlash bo'yicha juda ko'p materiallar to'plangan. Ushbu ma'lumotlar quyidagilar o'rtasida bir qator aloqalarni o'rnatish imkonini beradi: - qattiq jismning kimyoviy tarkibi, - undagi atomlararo o'zaro ta'sir kuchlarining tabiati, - bu atomlarning fazoda joylashishi, - fizik xususiyatlar. Strukturaviy tahlil yordamida o'rnatilgan kristallar tuzilishidagi qonuniyatlar ko'pincha shunchalik umumiy bo'lib chiqadiki, ular hali o'rganilmagan moddalarni tahlil qilishda foydalanish mumkin. Ko'pgina hollarda, bu strukturaning modellarini qurishga imkon beradi, bu strukturaviy tadqiqot vazifasini osonlashtiradi va uni ma'lum bir modelning to'g'riligini tekshirishga kamaytiradi. 3

Barcha diffraktsiya usullarida monoxromatik nur o'rganilayotgan ob'ektga yo'naltiriladi va tarqalish sxemasi tahlil qilinadi. Tarqalgan nurlanish fotografik yoki hisoblagichlar yordamida qayd etiladi. Difraksion naqsh asosida, asosan, moddaning atom tuzilishini qayta qurish mumkin. Agar plyonkadagi diffraktsiya naqshlari nuqtalar to'plami bo'lsa, u holda qattiq jism monokristal holatidadir. Agar bu konsentrik halqalar to'plami bo'lsa (tekis plyonkada) - polikristal. Agar loyqa (diffuz) halqalar (halos) bo'lsa, u holda tana amorf holatda bo'ladi. Diffraktsiya maksimallarining tarqalishi va intensivligidan atomlarning o'rnini hisoblash, ya'ni strukturani aniqlash mumkin. 4

Elastik sochilish naqshi va tarqalish markazlarining fazoviy joylashuvi o'rtasidagi munosabatni tavsiflovchi nazariya barcha rentgen nurlanishi, elektron yoki neytron oqimi uchun bir xil. Biroq, har xil turdagi nurlanishning modda bilan o'zaro ta'siri turli xil fizik tabiatga ega bo'lganligi sababli, diffraktsiya naqshining o'ziga xos turi va xususiyatlari atomlarning turli xususiyatlari bilan belgilanadi. Shuning uchun turli xil diffraktsiya usullari bir-birini to'ldiradigan ma'lumotlarni beradi. 5

Difraksiya nazariyasi asoslari. To'lqin uzunligi l va to'lqin vektori k 0 bo'lgan tekis monoxromatik to'lqin, bu erda | k 0| = 2p/ l, impulsi p bo'lgan zarrachalar nuri sifatida qaralishi mumkin, bu erda |p| = h/l; h - Plank doimiysi. To‘lqinning amplitudasi F (to‘lqin vektori k bo‘lgan), n ta atomlar to‘plami tomonidan sochilgan, quyidagi tenglama bilan aniqlanadi: bu yerda vektor s = (k - k 0)/ 2p, s = 2 sinth/l, 2th - tarqalish burchagi, fj(s) - atom omili yoki atomik sochilish omili, ya'ni ajratilgan j-atom (yoki ion)ning tarqalish amplitudasini aniqlovchi funksiya; r j - uning radius vektori. 6

V hajmli jismni uzluksiz tarqalish zichligi r(r) deb faraz qilsak, xuddi shunday ifodani yozish mumkin: atom koeffitsienti f(s) ham xuddi shu formula yordamida hisoblanadi; bu holda r(r) atom ichidagi tarqalish zichligi taqsimotini tavsiflaydi. Atom omil qiymatlari nurlanishning har bir turi uchun xosdir. Katod nurlari (anoddan katodga o'tadigan elektronlar oqimi) anod moddasi bilan o'zaro ta'sirlashganda rentgen nurlanishi sodir bo'ladi. 7

Rentgen nurlari atomlarning elektron qobiqlari tomonidan tarqaladi. th = 0 da fr atom omili son jihatdan atomdagi Z elektronlar soniga teng bo'ladi, agar fr elektron deb ataladigan birliklarda, ya'ni bitta erkin elektron tomonidan rentgen nurlarining tarqalishi amplitudasining nisbiy birliklarida ifodalangan bo'lsa. Tarqalish burchagi ortishi bilan atom omili fr kamayadi. Elektronlarning tarqalishi atomning elektrostatik potensiali ph(r) bilan aniqlanadi (r - atom markazidan masofa). Elektronlar uchun atom omili fr munosabati bilan bog'liq: bu erda e - elektronning zaryadi, m - uning massasi. 8

Fe ning mutlaq qiymatlari (~10 -8 sm) fr (~10 -11 sm) dan sezilarli darajada katta, ya'ni atom elektronlarni rentgen nurlariga qaraganda kuchliroq tarqatadi; sinth/l ortishi bilan fe kamayadi, fr ga qaraganda keskinroq, lekin fe ning Z ga bog'liqligi zaifroq. Elektron diffraktsiyasining intensivligi rentgen nurlariga qaraganda taxminan 106 marta katta. Neytronlar atom yadrolari (fn faktor), shuningdek, neytronlarning magnit momentlarining atomlarning nolga teng bo'lmagan magnit momentlari bilan o'zaro ta'siri tufayli (fnm omil) tarqaladi. Yadro kuchlarining ta'sir radiusi juda kichik (~10 -6 nm), shuning uchun fn qiymatlari th dan deyarli mustaqildir. Bundan tashqari, fn omillari Z atom raqamiga monoton bog'liq emas va fr va fe dan farqli o'laroq, salbiy qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Mutlaq qiymatda fn ~10 -12 sm 9

Neytron diffraktsiyasining intensivligi rentgen nurlanishiga qaraganda taxminan 100 baravar kam. Usulning afzalligi shundaki, u yaqin atom raqamlariga ega bo'lgan atomlar orasidagi farqni ochib beradi, buni rentgen nurlari va elektron diffraktsiya usullari yordamida amalga oshirish qiyin. Kristalning sochilishining intensivligi I(lar) amplituda modulining kvadratiga proportsionaldir: I(s)~|F(s)|2. Faqat |F(s)| modullarini eksperimental aniqlash mumkin va r(r) tarqalish zichligi funksiyasini qurish uchun har bir s uchun ph(lar) fazalarini ham bilish kerak. Shunga qaramay, diffraktsiya usullari nazariyasi o'lchangan I(lar)dan r(r) funksiyani olish, ya'ni moddalarning tuzilishini aniqlash imkonini beradi. Bunday holda, eng yaxshi natijalar kristallarni 10 o'rganishda olinadi

Yagona kristallar va kukunlarning rentgen strukturaviy tahlili Rentgen strukturaviy tahlil (XRD) bir kristall orqali o'tadigan va taxminan 0,1 to'lqin uzunligi bo'lgan rentgen nurlanishining namunasi bilan o'zaro ta'sirlashganda paydo bo'ladigan rentgen nurlarining diffraktsiyasiga asoslangan. nm. Odatda, xarakterli rentgen nurlanishidan foydalaniladi, uning manbai odatda rentgen trubkasi hisoblanadi. Strukturaviy tahlil odatda eksperimental ma'lumotlarni olish va ularni matematik qayta ishlashni o'z ichiga oladi. Rentgen nurlari diffraktsiyasi uchun asbob difraktometr bo'lib, u nurlanish manbai, goniometr, detektor va o'lchash va nazorat qilish moslamasini o'z ichiga oladi. o'n bir

Goniometr o'rganilayotgan namunani va detektorni diffraktsiya naqshini olish uchun zarur bo'lgan holatda o'rnatish uchun (taxminan 13 yoy sekundining aniqligi bilan) ishlatiladi. Detektorlar sintillyatsion, proportsional yoki yarimo'tkazgichli hisoblagichlardir. O'lchov moslamasi rentgen nurlarining diffraktsiya goniometrining intensivligini (doimiy yoki nuqtama-nuqta) qayd qiladi. diffraktsiya burchagiga qarab maksimal (aks ettirish, aks ettirish) - tushayotgan va difraksiyalangan nurlar orasidagi burchak 12

XRD yordamida metallar, qotishmalar, minerallar, suyuq kristallar, polimerlar, biopolimerlar, turli xil past molekulyar organik va noorganik birikmalarning polikristal namunalari va monokristallari o‘rganiladi. Rentgen nurlari yo'naltirilgan haqiqiy tanada juda ko'p atomlar mavjud va ularning har biri tarqalgan to'lqinlar manbaiga aylanadi. Radiatsiya energiyasi turli yo'nalishlarda turli intensivlikda tarqaladi. Tarqalish naqshining turi atomlarning turiga, ular orasidagi masofalarga, tushayotgan nurlanish chastotasiga va boshqa bir qator omillarga bog'liq bo'ladi. Rus olimi Vulf va ingliz otasi va o'g'li Bregga kristallardagi rentgen nurlarining aralashuvini oddiy talqin qilib, atom tarmoqlaridan aks etish bilan izohladilar. 13

Uch o'lchovli kristall panjarani tekisliklararo masofa d bo'lgan parallel atom tekisliklarining cheksiz to'plami sifatida ko'rish mumkin. To‘lqin uzunligi l bo‘lgan monoxromatik nurlarning parallel dastasi kristall ustiga q o‘tlash burchagida tushsin. . Nurlar bir xil q burchak ostida tekisliklar orasidagi masofa d bo'lgan sirtga parallel tekisliklar turkumidan aks ettiriladi. Parallel aks ettirilgan I va II nurlar xalaqit beradi, ya'ni ular bir-birini mustahkamlaydi va zaiflashtiradi. 14

Agar ularning parallel aks ettirilgan I va II nurlari orasidagi yo‘l farqi D=(AB+BC)-AD to‘lqin uzunligi l bo‘lgan butun n songa teng bo‘lsa, interferensiya maksimali kuzatiladi. Bunday maksimalning yuzaga kelish shartini 2 dhklsinth= n l deb yozish mumkin. Bu munosabat Vulf-Bragg qonuni deb ataladi. Bu bog'liqlik fazoviy panjara davriyligining natijasidir va atomlarning hujayradagi yoki panjara joylarida joylashishi bilan bog'liq emas. 15

Laue shartlari Bu kristall panjara joylarida nurlanish tarqalganda interferentsiya maksimallari paydo bo'ladigan shartlardir. Kristalning x o'qi yo'nalishi bo'yicha tugunlar qatorini a tugunlari orasidagi masofa bilan tanlaymiz. Agar to'lqin uzunligi l bo'lgan parallel monoxromatik nurlar dastasi bunday qatorga ixtiyoriy ph 0 burchak ostida yo'naltirilsa, u holda interferentsiya maksimali faqat tugunlardan barcha ko'zgular bir-birini mustahkamlaydigan yo'nalishlarda kuzatiladi. Bu, agar D=AC-BD seriyasidagi istalgan tugun tomonidan sochilgan nur va tushayotgan nur o'rtasidagi yo'l farqi to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'lsa, shunday bo'ladi: 16.

Uchta tekis bo'lmagan yo'nalish uchun Laue shartlari ko'rinishga ega bo'ladi, bunda ps0 va ch0 mos ravishda yo'nalishlar bo'ylab joylashgan tugun qatorlariga rentgen nurlarining tushish burchaklari va k va l - mos keladigan interferentsiya indekslari. Laue interferension tenglamasi va Vulf-Bragg qonuni 17 bir-biriga ekvivalentdir.

Shunday qilib, har bir kristallda to'g'ri tartibda joylashtirilgan kristall panjaraning atomlari tomonidan hosil bo'lgan davriy joylashgan tekisliklar to'plamini ajratish mumkin. X-nurlari kristall ichiga kirib, ushbu yig'ilishning har bir tekisligidan aks etadi. Natijada, rentgen nurlarining ko'plab kogerent nurlari paydo bo'ladi, ular orasida yo'l farqi mavjud. Nurlar an'anaviy difraksion panjaradagi yorug'lik to'lqinlari tirqishlardan o'tayotganda qanday aralashsa, xuddi shunday tarzda bir-biriga to'sqinlik qiladi. Laue va Vulf-Bragg shartlari bajarilganda, vaqti-vaqti bilan joylashgan tekisliklarning har bir to'plami o'ziga xos nuqtalar tizimini - maksimallarni beradi. Fotografik plyonkadagi dog'larning joylashishi to'liq tekisliklar orasidagi masofa bilan aniqlanadi d. 18

To'lqin uzunligi l bo'lgan rentgen nurlari ixtiyoriy q burchak ostida monokristalga odatda aks ettirilmaydi. Laue shartlarini yoki Vulf-Bragg qonunini qondirish uchun to'lqin uzunliklarini yoki tushish burchagini tanlash kerak. Ushbu tanlov asosida diffraksion naqsh olishning uchta asosiy usuli ishlab chiqilgan: - Laue usuli, - monokristalni aylantirish usuli, - kukun usuli (Debye - Sherrer). 19

Laue usuli Rentgen nurlarining monoxromatik bo'lmagan nurlari (elektronlar yoki neytronlar) qo'zg'almas monokristalga yo'naltiriladi. Kristal Vulff-Bragg sharti qondiriladigan to'lqin uzunliklarini "tanlaydi". Tarqalgan nurlar plyonkada nuqta aksini hosil qiladi, ularning har biri polixromatik spektrdan o'z to'lqin uzunligiga ega. Lauegramdagi har bir nuqta ma'lum bir panjara tekisligiga mos keladi. 20 nuqta tartibidagi simmetriya kristallning simmetriyasini aks ettiradi.

21

Yagona kristall aylanish usuli Kristal rentgen nurlari yoki neytronlarning monoxromatik nurlari yo'nalishiga perpendikulyar bo'lgan o'q atrofida aylanadi. Uning atrofida silindrsimon kassetada plyonka o'rnatilgan. Kristal aylantirilganda, turli atom tekisliklari ulardan aks ettirilgan nurlar aralashadigan pozitsiyalarni egallaydi. 22

Aylanish o'qiga parallel bo'lgan tekisliklar plyonka markazidan o'tadigan va birinchi turdagi nol qatlam chizig'i deb ataladigan to'g'ri chiziq bo'ylab joylashgan nuqtalar ko'rinishida diffraktsiya naqshini beradi. Aylanish o'qiga nisbatan qiya yo'naltirilgan tekisliklar nol chiziqdan yuqorida va pastda joylashgan qatlam chiziqlarini hosil qiluvchi ko'zgularni beradi. Birinchi turdagi qatlam chiziqlari orasidagi masofadan biz kristallning aylanish o'qiga parallel ravishda kristallografik yo'nalish bo'ylab joylashgan atomlar orasidagi eng qisqa masofani hisoblashimiz mumkin. Kristallarning simmetriya elementlarini aniqlashga xizmat qiluvchi Laue usulidan farqli o‘laroq, aylanish usuli kristallning tuzilishini aniqlashga, ya’ni birlik hujayraning shakli va davrlarini aniqlashga, ba’zi hollarda esa topishga imkon beradi. barcha asosiy atomlarning koordinatalari. 23

Chang usuli (Debye - Scherrer) Monoxromatik nurlanishda kukunli (polikristalli) materiallarni o'rganish. To'liq o'zboshimchalik bilan yo'naltirilgan donalar (kristallitlar) soni juda katta. Ularning barcha mumkin bo'lgan yo'nalishlari borligini va barcha yo'nalishlarning bir xil ehtimoli borligini taxmin qilishimiz mumkin. Olingan nurlar o'sha kristalitlardan aks etadi, ular tushayotgan nurning yo'nalishiga nisbatan Vulf sharti qondiriladigan tarzda yo'naltiriladi. Bragg. Difraksion naqshni qayd etishning ikki yo'li mavjud: fotografik plyonkada (foto usuli) va hisoblagich yordamida (diffraktometrik usul). 24

Fotosurat usulida plyonkadagi diffraktsiya naqshlari bir qator konsentrik doiralarga o'xshaydi. Difraktometr naqshni fon egri chizig'i va interferentsiya maksimallarining almashinishi ko'rinishida qayd etadi. Ikkinchisi hisoblagich 2 q pozitsiyasining ma'lum burchaklarida sodir bo'ladi. O'lchangan tarqalish burchagi q dan, har qanday diffraktsiya maksimal uchun tekisliklararo masofalarni hisoblash mumkin. 25 Fe 3 O 4 a - rentgen nurlari; b - neytronlar.

Polikristal namunalari maydalangan kristall moddadan kukunga sinterlash natijasida olinadi. Shu tarzda ishlab chiqarilgan namuna kameraning o'qiga joylashtiriladi, uning yon devorlariga fotografik plyonka joylashtiriladi. Polikristal namuna monoxromatik rentgen nurlanishi bilan nurlantirilganda, uning turli komponentlarining kristal tekisliklarining tasodifiy yo'nalishi tufayli yo'nalishli konuslar paydo bo'ladi. Difraksion naqsh (Debyegram) halqalar yoki chiziqlar ko'rinishiga ega. Uning tahlili kristall strukturasining asosiy elementlarini aniqlash imkonini beradi. 26

Dhkl to'plami kristall pasport deb ataladi. Turli kristallarning tekisliklararo masofalari haqidagi ma'lumotlar ma'lumotlar bazalari shaklida taqdim etilgan: JCPD, MINCRYST. Berilgan namuna uchun eksperimentdan tekisliklararo masofalar qiymatlarini va Irelning nisbiy aks ettirish intensivligi qiymatlarini bilib, ko'p hollarda moddaning turini yoki uning fazasini aniqlash mumkin. Diffraktsiya naqshini olgandan so'ng, kristall strukturaning turi haqida taxmin qilinadi, olingan ko'zgularning indekslari aniqlanadi, birlik hujayraning o'lchamlari aniqlanadi, agar materialning kimyoviy tarkibi va zichligi ma'lum bo'lsa, soni. birlik hujayradagi atomlar hisoblanadi. Diffraktsiya chiziqlarining integral intensivligiga asoslanib, birlik hujayradagi atomlarning joylashishini aniqlash mumkin. 27

Polikristal namunalar bo'lsa, struktura sinov va xatolik yo'li bilan o'rnatiladi: ilgari noma'lum tafsilotlar atom tuzilishining oldindan ma'lum yoki taxmin qilingan ramkasiga qo'shiladi (masalan, faqat "og'ir" atomlarni o'z ichiga oladi) va maksimal intensivliklari hisoblab chiqiladi, keyinchalik ular eksperimental ravishda olingan qiymatlar bilan taqqoslanadi. XRD yordamida metallar, qotishmalar, minerallar, suyuq kristallar, polimerlar, biopolimerlar, turli xil past molekulyar organik va noorganik birikmalarning polikristal namunalari va monokristallari o‘rganiladi. 28

Yagona kristallni o'rganishda (ko'pincha diametri 0,1 -0,3 mm bo'lgan shar shaklida) strukturani aniqlashning birinchi bosqichi indekslash, ya'ni diffraktsiya naqshida kuzatilgan barcha ko'zgularning indekslarini (h k l) o'rnatishdir. berilgan kristaldan. Indekslash jarayoni dhkl tekisliklararo masofalarning qiymatlari birlik hujayraning davrlari (a, b, c) va burchaklari (a, b, g) qiymatlari bilan yaxshi bog'langanligiga asoslanadi. -aniqlangan munosabatlar (kvadrat shakllar). Indekslashdan so'ng, birlik hujayraning davrlari aniqlanadi. Ba'zi ko'zgularning muntazam yo'qligiga asoslanib, kristall simmetriyaning fazoviy guruhi baholanadi. . 29

Diffraktsiya naqshini ko'rsatish va kristall panjaraning davrlarini aniqlash kristallarning atom tuzilishini o'rnatishning boshlang'ich bosqichlari, ya'ni birlik hujayradagi atomlarning nisbiy joylashishini topishdir.Atom tuzilishini aniqlash intensivliklarni tahlil qilish asosida amalga oshiriladi. diffraktsiya maksimallari. Ko'zgu intensivligi I(h k l) strukturaviy amplituda F(h k l) kvadrat moduliga proporsional bo'lib, uning qiymati kristall hujayradagi atomlarning koordinatalari bilan aniqlanadi. F(h k l) strukturaviy amplitudalarning mutlaq qiymatlari aks ettirish intensivligidan hisoblanadi. Strukturaviy amplitudalarni tahlil qilish bizga 30 turdagi Bravais panjarasini aniqlash imkonini beradi.

I(h k l) diffraktsiya nurlarining intensivliklari birlik katakdagi xj, yj, zj atomlarining koordinatalari bilan quyidagi munosabatlarga bog‘liq: bu yerda F(h k l) Furye koeffitsientlari bo‘lib, rentgen analizida strukturaviy deb ataladi. amplitudalar, K - proporsionallik koeffitsienti, ph(h k l) - diffraktsiya nurining boshlang'ich fazasi, fj - j-atomning atomik tarqalish omili; h, k, l - yuzlarning joylashishini va kristalldagi tegishli atom tekisliklarini tavsiflovchi butun sonlar (diffraktsiya nurlari indekslari); N - hujayra birligidagi atomlarning umumiy soni; i=√-1. 31

Qiymati |F(h k l)| to'g'ridan-to'g'ri I(h k l) dan hisoblash mumkin, lekin ph(h k l) qiymati noma'lumligicha qolmoqda (boshlang'ich fazalar masalasi). Strukturaviy amplitudalarning fazalarini (ya'ni, aks ettirilgan to'lqinning tushayotgan to'lqinga nisbatan faza siljishi) umumiy holatda to'g'ridan-to'g'ri tajribadan aniqlab bo'lmaydi. Boshlang'ich fazalar masalasini hal qilish usullari mavjud: - Patterson usuli, tarkibida yorug'lik (H, C, N, O) bilan bir qatorda og'ir metallar atomlari bo'lgan birikmalarning tuzilishini ochishda qo'llaniladi, ularning koordinatalari birinchi navbatda aniqlanadi. . Birlik hujayradagi yorug'lik atomlarining koordinatalari elektron zichligi taqsimoti r(x, y, z) ni hisoblash yo'li bilan aniqlanadi. 32

Elektron zichlik funksiyasi Furye qatori r(x, y, z) sifatida ifodalanadi: bu yerda h, k, l - aks ettiruvchi tekislikning indekslari, Fhkl = |Fhkl|exp - sochilgan nurlanishning mos struktura amplitudasi, phhkl. uning bosqichidir. Elektron zichligi - atom, molekula, kristalldagi elektronlarning tarqalish ehtimoli zichligi. r(x, y, z) funksiyani qurish uchun eksperimental aniqlangan |Fhkl| kattaliklaridan foydalaniladi. Eksperimental ma'lumotlarni qayta ishlash strukturani tarqalish zichligini taqsimlash xaritalari ko'rinishida qayta qurish imkonini beradi. r(x, y, z) funksiyaning maksimal nuqtalarining pozitsiyalari atomlarning joylashuvi bilan aniqlanadi va maksimallarning shakli atomlarning 33 termal tebranishlarini hukm qilish uchun ishlatiladi.

Kristal strukturaning umumiy tabiatini aniqlagandan so'ng, u nazariy jihatdan hisoblangan strukturaviy amplitudalarning qiymatlarini eksperimental ravishda aniqlanganlarga ketma-ket yaqinlashish yo'li bilan tozalanadi. Shu tarzda, xususan, atomlarning koordinatalari (xj, yj, zj) va ularning issiqlik tebranishlarining doimiylari aniqlanadi. Strukturani to'g'ri aniqlash mezoni divergensiya omili R. R = 0,05: 0,04 struktura yaxshi aniqlik bilan aniqlanadi, R ≤ 0,02 - aniqlik. 34

Atom tuzilishi atom koordinatalari va ularning termal tebranishlarining parametrlari to'plami sifatida ifodalanadi. Ushbu ma'lumotlardan atomlararo masofalar va valentlik burchaklarini mos ravishda 10 -3 - 10 -4 nm va 0,2 -2 ° xatolik bilan hisoblash mumkin. Bu kristallning kimyoviy tarkibini, mumkin bo'lgan izomorf almashtirishlar turini (bu holda ishonchlilik va aniqlik elementning atom raqamiga bog'liq), atomlarning termal tebranishlarining tabiatini va boshqalarni aniqroq aniqlash imkonini beradi. 35

Eksperimental ma'lumotlarni aniq qayta ishlash tufayli atomlar orasidagi elektron zichligi taqsimotini o'rganish mumkin. Buning uchun atomlar o'rtasida kimyoviy bog'lanish hosil bo'lganda elektronlarning qayta taqsimlanishini tavsiflovchi deformatsiya elektron zichligi funksiyasini tuzing. Elektron zichligi deformatsiya funktsiyasini tahlil qilish zaryadning o'tish darajasini, bog'lanish kovalentligini, yolg'iz elektron juftlarining fazoda joylashishini va hokazolarni aniqlashga imkon beradi. 36

X-nurli difraksion tahlil usuli (XRD) quyidagilarga imkon beradi: - har xil sinfdagi kimyoviy birikmalar tuzilishining stereokimyoviy va kristallokimyoviy qonuniyatlarini, - moddaning strukturaviy xarakteristikalari va uning fizik-kimyoviy xossalari o'rtasidagi bog'liqliklarni, - dastlabki ma'lumotlarni olish. kimyoviy bog'lanish nazariyasini chuqur ishlab chiqish va kimyoviy reaksiyalarni o'rganish, - kristallardagi atomlarning issiqlik tebranishlarini tahlil qilish, - kristallarda elektron zichligi taqsimotini o'rganish. 37

Elektronografiya Kristallarning atom tuzilishini o'rganish elektron diffraktsiyaga asoslangan usullar yordamida ham amalga oshirilishi mumkin. Elektron difraksiyasi kristallar tuzilishini oʻrganish usuli sifatida quyidagi xususiyatlarga ega: 1) moddaning elektronlar bilan oʻzaro taʼsiri rentgen nurlariga qaraganda ancha kuchli boʻladi, shuning uchun diffraktsiya qalinligi 1-100 nm boʻlgan yupqa qatlamlarda sodir boʻladi; 2) fe fr dan kichik atom raqamiga bog'liq, bu og'ir atomlar ishtirokida engil atomlarning o'rnini aniqlashni osonlashtiradi; 3) 50 -300 kOe energiyaga ega tez-tez ishlatiladigan tez elektronlarning to'lqin uzunligi tufayli. B taxminan 5,10 -3 nm, elektron diffraktsiya naqshlarining geometrik talqini ancha sodda. 38

Strukturaviy elektron difraksiyasi nozik dispers ob'ektlarni o'rganish, shuningdek, har xil turdagi teksturalarni (gil minerallari, yarim o'tkazgich plyonkalari va boshqalar) o'rganish uchun keng qo'llaniladi. Kam energiyali elektron diffraktsiyasi (10 -300 e.V, l 0,10,4 nm) kristall sirtlarni o'rganishning samarali usuli hisoblanadi: atomlarning joylashishi, ularning issiqlik tebranishlarining tabiati va boshqalar. Asosiy usul - uzatish usuli bo'lib, unda elektron diffraktsiyasi yuqori energiyalar (50 -300 ke. V, bu taxminan 5 -10 -3 nm to'lqin uzunligiga to'g'ri keladi). 39

Elektron difraksiyasi 105 -10 -6 Pa vakuum saqlanadigan, ta'sir qilish vaqti taxminan 1 s bo'lgan maxsus elektron diffraktsiya qurilmalarida yoki transmissiya elektron mikroskoplarida amalga oshiriladi. Tadqiqot uchun namunalar 10-50 nm qalinlikdagi yupqa plyonkalar shaklida, eritmalar yoki suspenziyalardan kristalli moddani yotqizish yoki vakuumli purkash orqali plyonkalarni olish yo'li bilan tayyorlanadi. Namunalar mozaik monokristal, tekstura yoki polikristaldir. Difraksion naqsh - elektron difraksion naqsh - elektronlarning dastlabki monoxromatik nurlarining namuna orqali o'tishi natijasida paydo bo'ladi va o'rganilayotgan ob'ektdagi atomlarning joylashishi bilan belgilanadigan tartiblangan diffraktsiya nuqtalari - ko'zgular to'plamidir. . 40

Ko'zgular kristalldagi tekisliklararo masofalar d hkl va I hkl intensivligi bilan tavsiflanadi, bu erda h, k va l Miller indekslari. Kristalning birlik hujayrasi ko'zgularning kattaligi va joylashuvi bilan belgilanadi. Ko'zgularning intensivligi haqidagi ma'lumotlardan foydalanib, kristalning atom tuzilishini aniqlash mumkin. Atom tuzilishini hisoblash usullari rentgen strukturaviy tahlilda qo'llaniladigan usullarga yaqin. Odatda kompyuterda amalga oshiriladigan hisob-kitoblar atomlarning koordinatalarini, ular orasidagi masofani va hokazolarni aniqlash imkonini beradi. Elektronografiya quyidagilarga imkon beradi: - moddaning fazaviy tahlilini o'tkazish, - namunalardagi fazaviy o'tishlarni o'rganish va geometrik munosabatlarni o'rnatish. paydo bo'lgan fazalar orasida, 41 - polimorfizmni o'rganish.

Elektron diffraktsiyadan ion kristallari, kristalgidratlar, metallarning oksidlari, karbidlari va nitridlari, yarim o'tkazgich birikmalari, organik moddalar, polimerlar, oqsillar, turli minerallar (xususan, qatlamli silikatlar) va boshqalarning tuzilishini o'rganish uchun foydalanilgan. Massiv namunalarni o'rganishda , aks ettirish orqali elektron diffraktsiyasi, nur 5-50 nm chuqurlikka kirib, namuna yuzasiga sirg'alib ketganday tuyulganda qo'llaniladi. Bu holda diffraktsiya naqshlari sirtning tuzilishini aks ettiradi. Shu tarzda siz adsorbsiya hodisalari, epitaksiya, oksidlanish jarayonlari va hokazolarni o'rganishingiz mumkin 42.

Agar kristal idealga yaqin atom tuzilishiga ega bo'lsa va o'tkazish yoki aks ettirish orqali diffraktsiya ~ 50 nm yoki undan ko'p chuqurlikda sodir bo'lsa, u holda strukturaning mukammalligi haqida xulosa chiqarish mumkin bo'lgan difraksion naqsh olinadi. Kam energiyali elektronlardan foydalanilganda (10300 e.V) penetratsiya faqat 1-2 atom qatlamining chuqurligiga boradi. Yoritilgan nurlarning intensivligiga qarab, kristallarning sirt atom panjarasining tuzilishini aniqlash mumkin. Bu usul Ge, Si va Ga kristallarining sirt tuzilishidagi farqni aniqladi. As, Mo, Au va boshqalar ichki tuzilish bo'yicha, ya'ni sirt ustki tuzilishi mavjudligi. Shunday qilib, masalan, Si uchun (111) yuzida 7 x 7 deb belgilangan struktura hosil bo'ladi, ya'ni bu holda sirt panjarasining davri ichki atom tuzilishi davridan 7 marta oshadi. 43

Elektron mikroskopiya Elektron diffraktsiyasi ko'pincha kristallning atom panjarasini bevosita tasvirlash imkonini beruvchi yuqori aniqlikdagi elektron mikroskopiya bilan birlashtiriladi. Ob'ektning tasviri diffraktsiya naqshidan qayta tiklanadi va 0,2 -0,5 nm o'lchamdagi kristallarning tuzilishini o'rganish imkonini beradi. Elektron mikroskopiya - qattiq jismlarning mikro tuzilishini, ularning mahalliy tarkibini va mikromaydonlarini (elektr, magnit va boshqalar) o'rganish uchun elektron zond usullari to'plami. Buning uchun elektron mikroskoplar - kattalashtirilgan tasvirlarni olish uchun elektron nurdan foydalanadigan asboblar qo'llaniladi. 44

Elektron mikroskopiyaning ikkita asosiy yo'nalishi mavjud: transmissiya (uzatish) va rastr (skanerlash). Ular o'rganilayotgan ob'ekt haqida sifat jihatidan har xil ma'lumot beradi va ko'pincha birgalikda qo'llaniladi. Elektron mikroskoplarda elektron nurlar tezlashtirilgan elektronlarning yo'naltirilgan nurlari bo'lib, namunalarni yoritish yoki ulardagi ikkilamchi nurlanishni qo'zg'atish uchun ishlatiladi (masalan, rentgen nurlari). Elektron qurolning elektrodlari o'rtasida tezlashtiruvchi kuchlanish hosil bo'ladi, bu elektron nurning kinetik energiyasini aniqlaydi. Tasvirda alohida ko'rinadigan ikkita mikro tuzilma elementi orasidagi eng kichik masofa o'lcham deb ataladi. Bu elektron mikroskoplarning xususiyatlariga, ish rejimiga va namunalarning xususiyatlariga bog'liq. 45

Transmissiya mikroskopiyasi uzatuvchi (uzatuvchi) elektron mikroskoplar yordamida amalga oshiriladi, bunda yupqa plyonkali ob'ekt 50-200 kOe energiyaga ega tezlashtirilgan elektronlar nurlari bilan yoritiladi. B. Jismning atomlari tomonidan kichik burchak ostida burilib, u orqali kichik energiya yoʻqotishlari bilan oʻtuvchi elektronlar magnit linzalar tizimiga kiradi, ular lyuminestsent ekranda (va fotografik plyonkada) ichki strukturaning yorqin maydon tasvirini hosil qiladi. ). 46

Yorqin maydon tasviri - energiya yo'qotishlari kam bo'lgan ob'ektdan elektronlar o'tishi natijasida hosil bo'lgan mikro tuzilmaning kattalashtirilgan tasviridir. Struktura katod nurlari trubkasi ekranida engil fonda qorong'u chiziqlar va dog'lar sifatida tasvirlangan. Bunday holda, 0,1 nm (1,5 x 106 martagacha o'sish) tartibli ruxsatga erishish mumkin. Transmissiya mikroskopiyasi, shuningdek, ob'ektlarning kristall tuzilishini hukm qilish va kristall panjaralarning parametrlarini aniq o'lchash imkonini beradigan diffraktsiya naqshlarini (elektronogrammalarni) taqdim etadi. Yuqori aniqlikdagi uzatuvchi elektron mikroskoplarda kristall panjaralarni bevosita kuzatish bilan birgalikda bu usul qattiq jismlarning o‘ta nozik tuzilishini o‘rganishning asosiy vositalaridan biri hisoblanadi.

Elektron mikroskop diffraktsiyasida konvergent nur usuli va ingichka nurli nanodifraktsiya kabi boshqa maxsus usullar qo'llaniladi. Birinchi holda, o'rganilayotgan kristallning simmetriyasini (fazo guruhini) aniqlash mumkin bo'lgan diffraktsiya naqshlari olinadi. Ikkinchi usul eng kichik kristallarni (bir necha nm) o'rganish imkonini beradi. Skanerli elektron mikroskop 48