§2.  ЗАТТАРДЫҢ  ПЛАЗМАЛЫҚ  КҮЙІ

8 3 .  ЗАТТАРДЫҢ  СҮЙЫҚ  КҮЙІ
Сүйық 
күйдегі 
заттардың 
бөлшектері 
бір-біріне 
жақын  болады  және  бір-біріне  тартылу  күші  жоғары  бо- 
лады.  Сүйық  заттардың  табиғатына  байланысты  олардың 
бөлшектерінің  арасындағы  байланыстар  да  әр  түрлі  бола- 
ды.  Егер  сүйық  зат  металл  болса,  оның  бос  электронда- 
ры  еркін  қозғалып  атомдарын  және  иондарын  байланыс- 
тырып  түрады.  Сүйық  күйдегі  металл  еместердің  атомда- 
ры  өзара  ковалентті  байланыс  арқылы,  ал  зат  иондардан 
түрса,  олар  электростатикалық  күш  арқылы  қосылады. 
Сүйық  заттың  қүрылысы  молекулалық  болса  онда  оның 
бөлшектері  молекулааралық  байланыс  арқылы  қосылады.
Сүйық  көлемінде  бос  кеңістік  аз  болатындықтан, 
оның  сығылғыштығы  төмен  болады.  Сүйықтың  бөлшек- 
тері  еркін  қозғалатындықтан,  оның  ағу  қасиеті  болады. 
Сүйықтың  аққыштық  қасиетін  металлургия,  химия,  ме- 
дицина  өнеркәсіптерінде  кеңінен  қолданады.  Сүйықтың 
аққыштығын 
оған 
кері 
мәнімен, 
яғни 
түтқырлығы 
арқылы  көрсетеді. 
Сан  жағынан  түтқырлық  үйкелу 
күшімен  анықталады,  ал  ол  мына  теңдеумен  беріледі:
Ғ   =   V
  '  5  •  І ү   *  Па  •  с,
мүңдағы 
Ғ
 — үйкелу  күші,  ол  сүйықтың  бір  қабатын 
екінші  қабатынан  ығыстыруға  жүмсалады, 
г\
 — іппгі  үй-
келіс  немесе  түтқырлық, 
I
 — екі  қабаттың  ара  қашық- 
тығы  (м), 
V
 — қабаттардың  ығысу  жылдамдығы  (м  •  с.), 
5 — қабаттардың  жанасу  беті  (м2).
Сүйықтардың  түтқырлықтарының  айырмашылықтары 
үлкен  болады,  мысалы  судыкі  -1 ,0 5   •  10“4  Па  •  с,  гли- 
цериндікі —  1,5  Па  •  с.  Сүйықтың  түтқырлығы  темпера- 
тураның 
жоғарылауына 
байланысты 
азаяды, 
өйткені 
олардың 
бөлшектерінің 
арасындағы 
әрекеттесу 
күші 
төмендейді.  Сүйық  бөлшектерінің  жылулық  қозғалысқа 
бейімділігі  және  түтқырлыгының  аздығы  бөлшектерінің
ретсіз  орналасуын  қамтамасыз  етеді.  Осыған  байланысты 
сүйықтың 
кез 
келген 
бөлімінде 
немесе 
бағытында 
қасиеттері  бірдей  болады. 
Сонымен  қатар  бір-біріне 
жақын  бөлшектер  өзара  белгілі  бір  тәртіппен  орналасады 
да,  тербелмелі  қозғалыста  болады.
Соңдай-ақ  сүйықтарға  тән  тағы  бір  қасиет,  оның 
бөлшектерінің  кинетикалық  және  потенциалдық  энергия- 
ларының  мәндері  жақын  бсшады.
142

Бөлшектеріне  тән  жылу  қозғалысының  нәтижесінде 
сүйық  заттар  диффузияға  бейім  келеді.  Диффузия  ке- 
зінде  сүйық  бөлшектері  екінші  сүйықтың  бөлшектерінің 
арасына  біркелкі  таралады,  ал  бүл  қүбылыстың  табиғат 
пен  тіршілікте  және  өнеркәсіпте,  ғылымда  маңызы  зор.
Заттың  сүйық  күйі  оның  газ  күйі  мен  қатты  (кри- 
сталды)  күйінің  арасынан  орын  алады.  Осы  қысымда  зат- 
тың  сүйық  күйі  белгйгі  бір  температура  аралығында 
түрақты  болады.  Заттың  сүйық  күйінің  температурасын 
қайнау  температурасына  дейін  жоғарылатқанда  ол  газ 
түрақты  күйіне  (немесе  буға)  айналады,  ал  температура- 
сын  қату  температурасына  дейін  төмендеткенде  сүйық 
кристалды  түрақты  күйге  айналады.  Сүйық  затты  қыз- 
дырганда  оның  бөлшектерінің  жылу  қозғалысының  энер- 
гиясы  олардың  әрекеттесу  энергиясынан  көп.  Белгілі  бір 
температурада  сүйықтың  беттік  керілуі  нөлге  тең,  ал 
бүдан  жоғары  температурада  сүйық  өзінің  газ  күйімен 
тепе-теңдікте  әрі  физикалық  қасиеттері  жөнінен  бірдей 
болады  және  сүйық  пен  газдың  шекарасы  жойылады. 
Бүл  жағдайда  қысымның  озгеруіне  (артуына)  қарамастан 
газ  сүйыққа  айналмайды.  Сонымен  қысымды  арттыру 
арқылы  затты  газ  күйінен  сүйық  күйге  айналдыруға  бо- 
латын  температураны 
шекті  температура
  дейді,  ал  осы 
температурада  газды  сүйыққа  айналдыруға  болатын  ең 
үлкен  қысымды 
шекті  қысым
  дейді.
§ 4 .  ЗАТТЫҢ  ҚАТТЫ  КҮЙІ
Заттың
непзп
қатты  күйде  ігішіні  түрақты  болатыны  оның 
ерекшелігіне  жатады  және  оның  бөлшектерінің 
орташа  арақашықтығы  сол  бөлшектердің  озінің  мөлше- 
ріне  тең,  ал  олардың  әрекеттесу  энергиясы,  яғни  бір- 
біріне  тартылу  күші  кинетикалық  энергияларынан  коп. 
Сол  себепті  қатты  заттар  ездерінің  пішіндерін  сақтап
өте  жоғапы.  сығылғыштыгы  аз
түрады,  түтқырлығы 
және  беріктігі  жоғары.
лысына  қарай  к р и с т а л д ы
баледі.
жоғары,
Заттардың  қатты  күйдегі  қүры-
және  а м о р ф т ы  деп
Аморфты  күй.  Аморфгы  күишдегі  затты  қүрайтын 
бөлшектер  кристалдағыдай  белгілі  бір  тәртіппен  орналас- 
пайды.  Ішкі  қүрылысы  женінен  ол  түтқырлығы  ете 
жоғары  сүйық  сиякты  болады.  Аморфты  заттардың  бар- 
лык  бағытта  қасиеттері  бірдей  болады.  Олардың  белгілі
температурасы  болмайды  да,  қыздырғанда 
мен  жүмсарады,  одан  соң  қоймалжың  күйге  кешеді  де
•
балқу
алды
143
і

балқиды.  Аморфты  заттар  күш  түскенде  түтқырлығы 
азайып,  өздерінің  пішіндерін  өзгертеді.  Аморфты  заттар- 
дың  белгілі  бір  балқу 
температурасының 
болмауы, 
түтқырлығының  аздығы,  олардың  бөлшектерінің  арасында 
“жақындағы  реттілік”  деп  аталатын  байланыстардың  бо- 
луымен  түсіндіріледі.  Бір-біріне  жақын  жатқан  бөлшек- 
тер  (молекулалар)  өзара  байланысып,  ретті  орналасқан 
топтар  тізеді,  ал  бүл  топтар  кеңістікте  ретсіз  орналаса- 
ды.  Нағыз  аморфты  заттарға  шыны,  смолалар,  янтарь, 
табиги  битумдар,  балқымасын  тез  суытудан  алынған 
шыны  тэрізді  металдар  жатады.
Кристалдық  күй.  Қатты  күйде  кездесетін  көптеген 
заттардың  кристалдық  қүрылысы  болады.  Кристалдық 
денелерде  оны  қүрайтын  бөлшектер  (молекулалар,  атом- 
дар,  иондар)  озара  қатаң  ретпен  орналасады. 
Кристалл 
деп  өзінің  ішкі  қасиеттеріне  байланысты  жалпақ  беттер- 
мен — бүйірлермен  шектелген  қатты  денені  айтады.  Кри- 
сталдың  ішкі  қасиеттеріне  оны  қүрайтын  бөлшектердің 
симметриялы  түрде  орналасуы  және  олардың  әр  түрлі 
бағытта  арақашықтығының 
әр  түрлі  болуы, 
осыған 
сәйкес  оның  анизотропиялық  қасиеттерінің  болуы,  ягни
кристалдың  әр  түрлі  бағыттарында  беріктігі,  электр 
өткізгіштігі,  жылу  өткізгіштігі,  оптикалық  қасиеттерінің 
әр  түрлі  болуы  жатады.  Мысалы  ас  түзының  (натрий 
хлоридінің)  куб  тәрізді  кристалының  бүйірінен  перпенди- 
куляр  түрде  кесіп  алынған  кесіндісіне  қарағанда  бір 
бүйіріне  параллель  алынған  диагональ  кесіндісінің  берік- 
тігі  екі  есе  жоғары  болады.  Кристалды  заттар  белгілі 
температурада  балқиды,  өйткені  кристалды  түзіп  түрган 
“ қашықтағы  реттілік”  деп  аталатын  біртекті  байланыстар 
бүзылады. 
/
Зат  өздерін  қүрайтын  бөлшектердің  мөлшерлеріне 
және  олардың  арасындағы  химиялық  байланыстардың 
типтеріне  сәйкес  кристапдың  әр  түрлі  пішіндерін  түзеді. 
Симметриясына  сай  түзілетін  көп  түрлі  кристалдар  гео- 
метриялық  пішіндеріне  байланысты  апты  кристалдық 
жүйеге  бөлінеді,  ал  әрбір  жүйе  кластарға  бөлінеді,  ал 
бүлар  бір-бірінен  координата  өстерінің  орналасу  сипаты 
және  олардың  үзындығы  арқылы  ажыратылады.
Геометриялық  пішіні  бойынша  жіктелетін  кристалдық 
жүйелерге  (38-сурет)  кубтық,  гексогональдық,  тетраго- 
нальдық,  ромбалық,  моноклинды,  трикленды  кристалдар
атады.
Г~Қубтық  жүйеде  үш  өстің  де  үзындықтары  бірдей  бо- 
лады  және  бір-бірімен  90°  бүрыш  жасай  қиылысады.
144

38-сурет.
Әр  түрлі  кристалдық  жүйелердің  пішіндері
Кубтық  жүйеге  куб  пен  октаэдр 
пітпінді 
кристалдар  жа- 
тады  (38,  а-сурет).  Бүл  жүйе  бойынша  кристалданатын 
заттар  көп  емес,  олар  белгілі  кристалдардың  сегіз  про- 
центін  қамтиды.  Бүл  жүйеге  көптеген  металдардыц  кри- 
сталдарын  (мысалы  темір,  мыс,  магний,  мырыш  т.  б.), 
натрий  хлорцды  мен  калий  хлориды,  алмаз  жатады.
Гексагональдық  жүйе  де  (38, 
б
 — сурет)  екі  өсінің 
үзындыгы  бірдей  болады  да  бір-біріне  60°  бүрыш  жасай 
орналасып  бір  жазықта  жатады,  ал  үшінші  өсінің  үзын- 
дыгы  бүларга  тең  болмайды  және  90°  бүрьпп  жасай 
қиылысады.  Бүл  жүйеге  гексогональдық  призма  мен  би- 
пирамида  жатады.  Осы  жүйе  бойынша  белгілі  кристал- 
дардың  7%  кристалданады.  Химиялық  элементтердің 
көбісі,  мүз,  кварц,  натрий  селитрасы  т.  б.  осының  мы- 
салы.
Т етрагональдық  жүйеде  үш  өс  бір-біріне  90°  бүрыш
жасай  қиылысады,  оның  екеуі  өзара  тең  болады,  ал 
үшіншісі  алдыңғы  екеуіне  тең  болмайды  (38,  в-сурет).
Тетрагональдық  жүйеге  негізінен  квадраттық  призмамен 
табаны  квадрат  болатын  бипирамида  жатады.  Бүл  жүйе 
бойынша  заттардыц  5  процентіне  жуығы  кристалданады 
мысалы,  оларга  қалайы,  қалайы  (IV)  оксиді  жатады.
Ромбалық  жүйеде  үш  өстің  үзындыгы  әр  түрлі  бола- 
ды  және  бір-бірімен  90°  бүрыш  жасай  қиылысады.  Ром- 
балық  жүйеге  призма  мен  бипирамида  жатады  (38, 
г-сурет).  Бүл  жүйе  бойынша  зерттелген  кристалдардың 
30  процентке  жуыгы  жатады.  Мысалы  ретінде  күкіртті, 
калий  сульфатын  т.  б.  келтіруге  болады.
145

Моноклиндық  жүйеге  үш  өстерінің  үзындықтары  әр 
түрлі,  ал  оның  біреуі  қалған  екеуіне  90°  бүрыш  жасай 
қиылысады.  Моноклшщық  жүйеге  призма  мен  бипирами-
да  жатады  (38,  д-сурет).  Бүл  жүйе  бойынша  кристал- 
дардың  40  проценттен  астамы  кристалданады, 
олар 
күкірт,  глаубер,  түзы,  калий  хлораты  т.  б.
Триклинді  жүйеде  үш  өстің  үзындықтары  да,  қиы- 
лысатын  бүрыпггары  да  әр  түрлі.  Бүған  жататын  призма 
мен  бипирамида  (38,  е-сурет).  Кристалдардың  10  про- 
центке  жуығы  осы  жүйе  бойынша  кристалданады,  мыса- 
лы,  бүларға  тотияйын,  калий  дихроматы,  т.  б.  жатады.
Бір  заттың  өзі  алыну  жагдайына  қарай  әр  түрлі 
пішінде  кристалдануы  мүмкін.  Бүл  қүбылысты 
полимор- 
физм
  ("көп  пішінділік")  дейді.  Барлық  заттарда  алыну 
жагдайына  қарай  полиморфизм  қүбылысына  үшырауы 
мүмкін.  Жай  заттардан  полиморфизмнің  мысалы  ретінде 
қалайының  екі  түрін — ск-қалайы  мен  /3-қалайыны  кел- 
тіруге  болады.  сс-қалайының  кристалы  кубтік  жүйеге,  ал 
/3-қалайының 
піпгіні 
теграгональдық  жүйеге  жатады. 
Крисаталдық  пішініне  сәйкес  а-қалайы  13,2°С-тан  төмен 
температурада  түрақты  болады,  ал  уЗ-қалайы  тек  кәдімгі
температурадан  балқу  температурасына  дейін  ғана  тү- 
рақты  болады.
Сондай-ақ  күрделі  заттардың  да  полиморфгық  түр- 
лері  болады:  кәдімгі  температурада  кристалданатын  ам- 
моний  хлоридының  пішіні  цезий  хлориды  сияқты,  ал 
жоғары  температурада  натрий  хлориды  сияқты  кристал- 
данады.
Полиморфизм  қүбылысы,  яғни  бір  заттың  әр  түрлі 
пішінде  кристалдануы  олардың  физикалық  қасиеттеріне,
кейде  химиялық  қасиеттерінің  әр  түрлі  болуына  жағдай 
туғызады.  Мысалы,  тетраэдр  пішіндес  кристалдағы  атом- 
дар  ковалентті  байланыс  арқылы  қосылған  алмаз  сәулені 
күшті  сындыратын,  өте  қатты,  мөлдір,  ток  өткізбейтін 
зат,  ал  қабат-қабат  болып  келетін  қүрьілысы  бар  графит 
қоңырқай,  жүмсақ,  электр  тогын  жақсы  өткізетін  зат. 
Күрделі  заттардан  а-қалайы  қышқылының  амфотерлік 
қасиеттері  болады,  ал  /3-қалайы  қышқылы  тек  қышқыл- 
дық  қасиет  көрсетеді.
Әр  түрлі  заттардың  бірдей  пішінді  кристалдар  түзу 
қүбылысын 
изоморфизм
  ("бірдей  пішінділік")  деп  атай- 
ды,  ал  жеке-жеке  заттарды 
изоморфтар
  дейді.  Изомор- 
фты  кристалдардың  мысалдары  ретінде  кальцит  СаСОз 
пен  лодохрозит  МпСОз  минералдарының  кристалдарын 
келтіруге  болады.  Екі  минералдардың  да  кристалдары
146

О ________
С
3) 
40-сурет.
^   іү  
_ 
Атомдық  кристалдық
ч
Г
I
 
(У — і \ - —вС ' 
! 
тордын  сызба-нұсқасы
\   А г  
§ 
і  \  
/ Т
___XI  ✓ 
39-сурет.
вҒ*------- “\Р  
Иондық  кристалдық
® С з 
О сГ  
тордын  сызба-нұсқасы
гексагональды  жүйеге  жатады.  Изоморфизм  қүбылысы 
аралас  кристалдар  түзілгенде  байқалады.  Аралас  кри- 
сталдардың  формулалары  өте  үқсас,  оны  қүрайтын  бөл- 
шектердің  мөлшерлері  бірдей  немесе  айырмасы  өте  аз 
заттар  түзеді.  Изоморфты  заттардың  мысалы  ретінде  А§
— Аи,  КСІ — КВг,  А120з — СгОз  кристалдарын  келтіруге 
болады.
Кристалдық 
торлардың 
түйіндерінде 
орналасқан 
бөлшектердің  түрлеріне  байланысты  олар:  иондық,  атом- 
дық,  молекулалық,  металдық  торлар  деп  бөлінеді.
Кристалдық  тордың  түйшдерінде  оң  иондар  мен  теріс 
иондар  кезектесіп  орналасса,  оларды 
иондық  торлар 
дейді.  Мүндай  кристалдардағы  химиялық  байланыстар 
иоңдық  баланыстарга  жатады  (39-сурет).  Бүларга  көпте- 
ген  түздар,  оксидтер,  негіздер  жатады.  Мысалы,  натрий 
хлоридының  иондық  кристалында  әрбір  натрийдың  ионы- 
мен  алты  хлорид — ион,  ал  әрбір  хлорид — ион  алты 
натрийдың  ионымен  байланысады.  Мүндай  иондық  кри- 
сталдардың  балқу,  қайнау  температуралары  жоғары  бо- 
лады.
Атомдық  кристалдардың  торлары  түйіндеріне  атомдар 
орналасып, 
бір-бірімен 
ковалентті 
байланыс 
арқылы 
қосылады  (40-сурет).  Бүларға  кремний  карбиді  мен  ал- 
маздың  кристалдық  торларын  мысалға  келтіруге  болады.
§ 5 .  КРИСТАЛДАРДАҒЫ  ХИМИЯЛЫҚ 
БАЙЛАНЫСТАРДЫҢ  ТИПТЕРІ
147

41-сурет.
Молекулалық  кристалдық  тордың  сызба-нүсқасы
Алмаздың  кристалдық  торында  әрбір  көміртегі  атомы 
басқа  төрт  көміртегі  атомдарымен  ковалентті  байланыс 
арқылы  қосылады.  Бүл  заттар  өте  қатты,  берік,  қиын 
бапқиды,  бардық  еріткіштерде  ерімейді.
Молекулалық  кристалдардың  торлары  полюсті  немесе 
полюссіз 
молекулалардан  түрады. 
Мсшекулалар 
бір- 
бірімен  молекулааралық  байланыс  арқылы  қосылады,  сон- 
дықтан  молекулалық  кристалдардың  қаттылығын  төмен, 
оңай  балқиды.  Бүлраға  көміртегі  оксиді  (41-сурет)  ам- 
миак,  көптеген  органикалық  қосылыстардың  кристалдары 
жатады.
Металдық  кристалдық  торлардың  түйіндерінде  метал- 
дардың  иондары  орналасады  да,  олардың  арасында  ва- 
ленттік  электрондар  қозғалып  жүреді  (42-сурет).  Бүл 
электрондар  барлық  иондарға  ортақ  болады.  Осындай
5
42-сурет.
Металдық  кристалдық  тордың  сызба-нүсқасы
148

көптеген  электрондармен  көптеген  иондардың  арасындағы 
байланыс  деп  аталады.  Осыған  сәйкес  металдар  мықты, 
жылтыр  болады,  қиын  балқиды  және  қайнайды.
і
§ 6 .  КРИСТАЛДЫ  ЗАТТАРДЫҢ  ӨТКІЗГШГПК,  ЖАРТЫЛАЙ
Ө Т К ІЗП Ш П К ,  ДИЭЛЕКТРЛІК  КАСИЕТТЕРІ.
АЙМАҚТЫҚ  ТЕОРИЯ
Барлық 
кристалдар 
электр 
өткізгіштігі 
жөнінен 
жақсы  өткізетін,  жартылай  өткізетін,  диэлектрлік  (өткіз- 
бейтін)  болып  үш  топқа  бөлінеді.  Металдардың  кристал- 
дары  токты  жақсы  өткізеді,  иондық  кристалдар,  үздіксіз 
ковалентті  байланысты  алмаз,  кварц  ток  өткізбейді,  яғни 
олар  диэлектриктерге  жатады.  Периодтық  жүйенің  орта 
түсыңца  орналасқан  элементтердің  жай  заттардың  кри- 
сталдарының  жартылай  өткізгіштік  қасиеттері  болады. 
Мысалы,  жартылай  өткізгіштерге  кремний,  германий,
галлит,  интерметалдық  қосылыстар  жатады.  Метаді 
иондық,  коваленттік  кристалдардың  әр  түрлі  өткізгі 
қасиеттерін  аймақтық  (зонная  теория)  теория  түсіндіреді. 
Бүл  теорияны  аса  көп  бөлшектерден  түратын  кристалдық 
қосылыстарға  қолданылған  молекулалық  орбитальдар  тео- 
риясы  деп  қарастыру  керек.  СЕнді  аймақтық  теорияны 
пайдаланып  металдық  кристалдардың  электр  өткізгі 
тігін  сілтілік  және  сілтілік-жер  металдарының  мысалдары 
негізінде  түсіндірейік.  таолекулалық  орбитальдар  теория- 
сы  бойынша 
N
  атомдар  әрекетттесіп 
N
  молекулалық  ор-
битальдар  түзеді,  оның  жартысы 
(N/2)
  энергиясы  төмен
байланыстырушы  орбитальдар
  деп,  ал  екінші  жартысы
босатушы  орбитальдар
  деп  аталады.  Әрекеттесуші  атом-
дардың  валенттілік  электрондары  энергиясы  төмен  бай 
ланыстырушы  орбитальдарға  орналасады.  Паули  прин 
ципі  бойынша  бір  байлыныстырушы  орбитальға  екі  элек 
трон  ғана  орналаса  алады.  Мысалы,  сілтілік  металл  на
триидың  кристалында  сыртқы  валенттілік 
(Ы)
  атомдық 
орбитальдарынан 
(Ы)
  молекулалық  орбитальдар  түзіледі. 
Осы  молекулалық  орбитальдардың  жиынтығын 
аймақ 
деп  атайды.
Аймақтың 
валенттілік 
электрондар 
орналасқан 
төменгі  шегін,  яғни  байланыстырушы  орбитальдар  орна- 
ласқан  бөлімін 
валенттілік  аймак,
  дейді,  ал  қарасты- 
рылып  отырған  мысалда  валенттілік  аймақта  орбиталь- 
дардың  жартысы  орналасады.  Аймақтың  қалған  жоғаргы 
бөлімі  босатушы  о рбитал ьда рдан  түрады,  ал  онда  элект- 
рондар  болмауға  тиісті,  өйткені  Паули  принципі  бойын-
149

і
а  натрии  атомдарының  жалғыз  электрондары  энергиясы 
төмен  байланыстырушы  орбиталдарға  орналасуы  керек. 
Электрондары  жок  немесе  аз  босатушы  орбитальдардан 
түратын  деңгейді 
өткізгіштік  аймақ
  деп  атайды.  Бірақ 
натрий  кристалы  үшін  мүндай  жағдай  тек  температура 
абсолюттік  нөлге  тен  болғанда  байқалады,  ал  басқа  тем- 
пературада  төменгі  валенттілік  аймақтагы  электрондар- 
дың  біразы  жоғары  өткізгіштік  аймақтың  бос  5р-орби- 
тальдарына  дара  электрондар  түрінде  орналасады  да 
түтас  өткізгіштік  аймагын  түзеді.  Бүл  жагдайда  төменгі
аймақтағы  электрондардың  жоғары  аймақтағы  бос  орби- 
тальдарға  көшуі  өте  аз  энергия  жүмсаудың  немесе  по- 
тенциалдар  айырмасының  нәтижесінде  іске  асады  да, 
металл  кристалының  бойында  электрондар  ағыны  пайда 
болады,  басқаша  айтқанда,  металл  бойында  ток  өтеді.
Сілтілік-жер  металдарының 
N
  сыртқы  х-орбитальда- 
рынан 
N
  молекулалық  орбитальдар  түзіледі.  Екінші
•  
9
непзп  топша  элементтерінщ  сыртында  екі  валентплік  5- 
электрондары  болатындықтан,  төменгі  валенттілік  аймақ- 
тың  да,  жоғарғы  өткізгіштік  аймақтың  да  орбиталь- 
дарына  электрондар  екі-екіден  орналасады.  Бірақ  металл 
атомдары  әрекеттескенде  тек  сыртқы 
5
-орбитальдар  ғана 
қаптасып  қоймайды,  сонымен  қатар  сыртқы  р-орбиталь- 
дар  да  қаптасады.  Осының  нәтижесінде  электрондар  ор- 
наласпаған  р-орбитальда ры  бар  үздіксіз  энергетикалық 
аймақ  түзіледі.  Бүл  жағдайда  5-,  р-орбитальдардың  ти- 
імді  қаптасуының  нәтижесінде  бос  орбитальдары  бар 
өткізгіштік  аймақ  валенттілік  аймакпен  тікелей  жанасып 
жататындықтан,  металл  кристалы  токты  жақсы  өткізеді. 
Сонымен  металдардың  кристалдарында  валенттілік  аймақ 
пен  өткізгіштік  аймақ  қаптасып  жатады  және  ва- 
ленттілік  аймақтан  электроңдар  өткізгіштік  аймаққа 
оңай  өтетіндіктен,  барлық  металдар  электр  тогын  бір- 
маша  жақсы  өткізеді, 
ал  мүның  халық  шаруаіпы- 
лығындағы  маңызы  өте  зор.
Атомдардың  қүрылысына  және  кристалдардың  та- 
биғатына  қарай  валенттілік  аймақ  пен  өткізгіштік  аймақ 
өзара  қаптаспауы  мүмкін.  Бүл  жағдайда  валенттілік 
аймақ  пен  өткізгіштік  аймақтың  арасында  энергетикалық 
саңылау  пайда  болады,  ал  бүл  саңылауды  “тиым  са-
О  •
лынған  аимақ  деиді. 
ШЯШШШЩШШШЯШЩЩЯШШШЩЩЯШЯЩ 
Жартылай  өткізгіштерде  электрондар  толық  орна- 
ласқан  валенттілік  аймақ  пен  электронсыз  өткізгіштік 
аймақтың  арасында  біраз  энергетикалық  саңылау  немесе
150

ені  жіңішке  “тиым  салынган  аймақ”  жатады.  Беягілі  бір 
энергия  жүмсау  арқылы  мүндай  кристалдың  валенттілік 
аймақтагы  электрондарының  біразын  өткізгіштік  аймаққа 
өткізу  арқылы  тоқ  өткізетін  етуге  болады.  Мүндай  зат- 
тарды 
меншікті  жартылай  өткізгіштер
  дейді,  бүларга 
қоспадан  тазартылған  жай  заттар  жатады.  Мысалы  тем- 
пература  ОК  болганда  меншікті  жартылай  өткізгіш  гер- 
манийдың  “тиым  салынган  аймагының  көлденеңі  73 
кДж/моль,  ал  кремнийдікі —  137  кДж/моль.  Жартылай 
өткізгіштерде 
электрондарды 
валенттілік 
аймақтан 
өткізгіштік  аймаққа  өткізу  үшін  жарық  түсіру  немесе 
аздап  қыздыру  керек..  Осы  кезде  валенттілік  аймақтан 
өткізгіштік  аймаққа  өткен  электрон  өз  деңгейшесінде 
кертік  қалдырады.
Ол  осы  деңгейшедегі  электрон 
орын.  Сыртқы  электр  өрісінің  әсерінен  оүл  ' кертікте 
басқа  көрші  электрон  орналасады  да,  өзінің  бүрынгы  ор- 
нында  “кертік”  қалдырады.  Осының  нәтижесінде  кертік 
оң  зарядтың  қасиетін  көрсетіп  анодтан  (оңнан)  катодқа 
(теріске)  қарай  іжылжиды.  Сонымен  жартылай  өткізгіш- 
терде  электр  тогының  жүруі  валенттілік  аймақтан  өт- 
кізгіштік  аймаққа  ауысқан  электрондар  арқылы  да  және
жылжып  ауысуы 
арқылы  да  іске  асады.  Жартылай  өткізгіпггерге  жай  зат- 
тардан:  бор, 
көміргек 
(графит), 
германий,
болуга  тиісті 
бүл  “
бос
валенттілік  аймақтагы  “кертіктердің”
қалаиы,
қорғасын,  фосфор,  мышьяк,  сурьма,  күкірг,  селен,  теллур, 
иод  жатады,  кейбір  металдардың  оксидтері  мен  сульфид- 
тері,  біраз  қорытпалар  (мысалы  Ві — Сё)  жатады.
Өзіне  қосылган  элементтердің  әсерінен  жартылай 
өткізгіштік  қасиеті  бар  заттарды 
қоспалы  жартылай 
өткізгіштер
  дейді. 
Мүндай 
жартылай  өткізгіштерде
тогын 
өткізү 
кызметін 
негізгі 
жай
электр
қосылган
затқа
мен
седі.
өткізу 
қызметш 
қоспа 
элементтердің 
электрондары 
“керіктері”  атқарады.  Мысалы,  4  валенттілік  электроны 
бар  кремний  кристалына  5  валенттілік  электроны  бар 
фосфор  қосса,  соңғының  артық  бір  электроны  өткіз- 
гіпггік  аймаққа  өтіп,  электр  тогының  жүруіне  жердемде-
Егер  кремнийге  бор  элементін  қосса,  бір  элек- 
тронның  жетімсіздігінен  валенттілік  аймағыңдағы  бір 
электрон  өткізгіштік  аймағына  өтеді  де  оның  орнында 
“кертік”  қалады,  ол  тесікке  басқа  электрон  келіп  басқа
түзіледі.  Сөйтіп,  соңғы  жағдайда  жартылай 
өткізгіш  кристалда  “кертіктік”  өткізгіштік  пайда  болады.
Диэлектриктерде  энергетикалық  саңылаудың  немесе 
тиым  салынған  аймақтың  ені  өте  үлкен,  сондықтан  ва-
44 
-  —
  •  И
кертік

'  ••  •-  •'  “I,* 
- 
ш и « я н в ю а я д ы м я и
Шщ '
ленттілік  аймақтағы  электрондарды  өткізгіштік  аймаққа 
өткізуге  өте  көп  энергия  жүмсау  керек.  Мысалы  алмаз- 
дың  электрондарын  өткізу  үшін  680  кДж/моль  энергия 
жүмсау  керек,  ал  бүл  кристалдағы  байланыс  энергиясы- 
нан  көп  болғандықтан,  мүмкін  болмайды.
6-ТАРАУ.
ХИМИЯЛЫҚ  РЕАКЦИЯЛАРДЫҢ 
ЖҮРУ  ЗАНДЫЛЫҚТАРЫ

жүктеу/скачать 28,51 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: