Kristal sahə nəzəriyyəsi

Kristal Sahə Teorisi: Bu nəzəriyyəyə görə, bir keçid metalı ilə ligandlar arasındakı qarşılıqlı təsir, ligandın bağlanmayan elektronlarındakı mənfi yüklə müsbət yüklü metal kationu arasındakı cazibədən qaynaqlanır. Başqa sözlə, metal ilə ligandların qarşılıqlı təsiri sırf elektrostatikdir.

Fizikanın müxtəlif sahələri

Fizika, kimya və ya biologiya ilə əlaqəli olmayan cansız maddənin və enerjinin təbiəti və xüsusiyyətləri və maddi kainatın əsas qanunları ilə əlaqəli bir elm sahəsidir. Bu qədər böyük və müxtəlif bir araşdırma sahəsidir.

Bunu başa düşmək üçün elm adamları diqqəti intizamın bir və ya iki kiçik sahəsinə yönəltmişlər. Bu, onlara təbii sahə ilə bağlı mövcud olan biliklərin çoxluğuna qapılmadan bu dar sahədə mütəxəssis olmağa imkan verir.

Fizika sahələri

Fizika bəzən elmin tarixinə əsaslanaraq iki geniş kateqoriyaya bölünür: İntibah dövründən XX əsrin əvvəllərinə qədər yaranan tədqiqatları özündə birləşdirən Klassik Fizika; və o dövrdən başlayan tədqiqatları özündə cəmləşdirən Müasir Fizika. Bölünmənin bir hissəsi miqyaslı hesab edilə bilər: müasir fizika tinier hissəciklərinə, daha dəqiq ölçmələrə və dünyanın işləməyini necə öyrənməyimizə və anlamağımıza təsir edən daha geniş qanunlara diqqət yetirir.

Fizikanı bölməyin başqa bir yolu, nəzəri fizikaya (kainatın necə işlədiyinə dair üst-üstə qanunların qurulması) tətbiq olunan və ya eksperimental fizikadır (əsasən materialların praktik istifadəsi).

Fizikanın müxtəlif formalarını oxuduğunuz zaman bir-birinin üst-üstə düşdüyü aydın olmalıdır. Məsələn, astronomiya, astrofizika və kosmologiya arasındakı fərq bəzən demək olar ki, mənasız ola bilər. Hər kəsə, yəni fərqliliyi çox ciddi qəbul edə bilən astronomlar, astrofiziklər və kosmoloqlar istisna olmaqla.

Klassik Fizika

XIX əsrin əvvəllərindən əvvəl fizika mexanika, işıq, səs və dalğa hərəkəti, istilik və termodinamika və elektromaqnetizmin öyrənilməsinə cəmləşmişdi. 1900-cü ildən əvvəl öyrənilmiş klassik fizika sahələri (və inkişaf etdirməyə davam edir və bu gün də öyrədilir) daxildir:

• Akustika: Səs və səs dalğalarının tədqiqi. Bu sahədə qazlar, mayelər və bərk maddələrdə mexaniki dalğaları öyrənirsiniz. Akustika seysmik dalğalar, şok və titrəmə, səs-küy, musiqi, rabitə, eşitmə, sualtı səs və atmosfer səsi üçün tətbiqləri əhatə edir. Bu şəkildə yer elmlərini, həyat elmlərini, mühəndislik və sənət sahələrini əhatə edir.
• Astronomiya: Planetlər, ulduzlar, qalaktikalar, dərin kosmos və kainat da daxil olmaqla kosmosun tədqiqi. Astronomiya riyaziyyat, fizika və kimya istifadə edərək Yer atmosferindən kənarda hər şeyi başa düşmək üçün ən qədim elmlərdən biridir.
• Kimyəvi fizika: Kimyəvi sistemlərdə fizikanın tədqiqi. Kimyəvi fizika, molekuldan bioloji sistemə qədər müxtəlif miqyaslarda mürəkkəb hadisələri anlamaq üçün fizikadan istifadə etməyə yönəlmişdir. Mövzular nano-strukturların və ya kimyəvi reaksiya dinamikasının öyrənilməsini əhatə edir.
• Hesablama fizikası: Artıq kəmiyyət nəzəriyyəsi mövcud olan fiziki problemləri həll etmək üçün ədədi metodların tətbiqi.
• Elektromaqnetizm: Eyni fenomenin iki tərəfi olan elektrik və maqnit sahələrinin tədqiqi.
• Elektronika: Elektron axınının, ümumiyyətlə bir dövrə içərisində öyrənilməsi.
• Maye Dynamics / Maye Mexanika: Bu vəziyyətdə maye və qazlar olduğu xüsusi olaraq təyin olunan “mayelərin” fiziki xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi.
• Geofizika: Yerin fiziki xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi.
• Riyazi Fizika: Fizika daxilində problemlərin həllində riyazi cəhətdən ciddi metodların tətbiqi.
• Mexanika: İstiqamət çərçivəsində cisimlərin hərəkətinin öyrənilməsi.
• Meteorologiya / Hava Fiziki: Hava fizikası.
• Optika / İşıq Fiziki: İşığın fiziki xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi.
• Statistik Mexanika: Kiçik sistemlərin biliklərini statistik olaraq genişləndirərək böyük sistemlərin tədqiqi.
• Termodinamika: İstilik fizikası.

Müasir Fizika

Müasir fizika, atomu və onun tərkib hissələrini, nisbiliyi və yüksək sürətlərin qarşılıqlı təsirini, kosmologiya və kosmik tədqiqatı və nanometrlər və mikrometrlər arasında ölçüsü düşən kainatın parçaları olan mezoskopik fizikanı əhatə edir. Müasir fizikanın bəzi sahələri:

• Astrofizika: Kosmosdakı cisimlərin fiziki xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi. Bu gün astrofizika çox vaxt astronomiya ilə bir-birini əvəz edir və bir çox astronomun fizika dərəcələri var.
• Atom fizikası: Atomların, xüsusən atomun elektron xüsusiyyətlərinin, nüvəni tək sayan nüvə fizikasından fərqli olaraq öyrənilməsi. Təcrübədə tədqiqat qrupları ümumiyyətlə atom, molekulyar və optik fizikanı öyrənirlər.
• Biofizika: Fərdi hüceyrələrdən və mikroblardan heyvanlara, bitkilərə və bütövlükdə ekosistemlərə qədər bütün səviyyələrdə canlı sistemlərdə fizikanın öyrənilməsi. Biofizika biokimya, nanotexnologiya və bio-mühəndislik ilə üst-üstə düşür, məsələn, DNT-nin quruluşunu rentgen kristalloqrafiyasından əldə etmək. Mövzulara bio-elektronika, nano-tibb, kvant biologiyası, struktur biologiya, ferment kinetika, neyronlarda elektrik keçiriciliyi, radiologiya və mikroskopiya aid edilə bilər.
• Xaos: İlkin şərtlərə güclü həssaslığı olan sistemlərin tədqiqi, buna görə başlanğıcda cüzi bir dəyişiklik tez sistemdəki böyük dəyişikliklərə çevrilir. Xaos nəzəriyyəsi kvant fizikasının bir elementidir və göy mexanikasında faydalıdır.
• Kosmologiya: Kainatın bütövlükdə, mənşəyi və təkamülü, o cümlədən Big Bang və kainatın necə dəyişməyə davam edəcəyi araşdırılması
• Cryophysics / Cryogenics / Aşağı Temperatur Fiziki: Suyun donma nöqtəsindən xeyli aşağı temperaturlu vəziyyətlərdə fiziki xüsusiyyətlərin öyrənilməsi.
• Kristaloqrafiya: Kristalların və kristal quruluşların tədqiqi.
• Yüksək Enerji Fiziki: Fizikanın son dərəcə yüksək enerji sistemlərində, ümumiyyətlə hissəciklər fizikasında öyrənilməsi.
• Yüksək təzyiq fizikası: Ümumiyyətlə maye dinamikası ilə əlaqəli son dərəcə yüksək təzyiq sistemlərində fizikanın öyrənilməsi.
• Lazer fizikası: Lazerlərin fiziki xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi.
• Molekulyar fizika: Molekulların fiziki xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi.
• Nanotexnologiya: tək molekullardan və atomlardan dövrə və maşınlar qurma elmi.
• Nüvə Fiziki: Atom nüvəsinin fiziki xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi.
• Hissə Fiziki: Əsas hissəciklərin və onların qarşılıqlı təsir qüvvələrinin öyrənilməsi.
• Plazma Fizika: Plazma mərhələsində maddələrin öyrənilməsi.
• Kvant Elektrodinamikası: Elektronların və fotonların kvant mexaniki səviyyədə qarşılıqlı təsirinin öyrənilməsi.
• Kvant mexanikası / Kvant fizikası: Maddənin və enerjinin ən kiçik diskret dəyərlərinin, ya da kvantının əlaqəli olduğu elmin tədqiqi.
• Kvant Optika: Kvant fizikasının işığa tətbiqi.
• Kvant sahə nəzəriyyəsi: Kainatın fundamental qüvvələri də daxil olmaqla sahələrə kvant fizikasının tətbiqi.
• Kvant çəkisi: Kvant fizikasının cazibə qüvvəsinə tətbiqi və cazibə qüvvəsinin digər əsas hissəciklərlə qarşılıqlı əlaqəsi.
• Nisbi: Eynşteynin nisbi nəzəriyyə xüsusiyyətlərini göstərən sistemlərin tədqiqi, ümumiyyətlə işıq sürətinə çox yaxın sürətlə hərəkət etməyi özündə cəmləşdirir.
• String nəzəriyyəsi / Superstring nəzəriyyəsi: Bütün fundamental hissəciklərin daha yüksək ölçülü bir kainatda bir ölçülü enerji tellərinin titrəməsi olduğu nəzəriyyəsinin tədqiqi.

Mənbələr və əlavə oxu

• Simonyi, Karoly. “Fizikanın mədəni tarixi.” Trans. Kramer, David. Boca Raton: CRC Press, 2012.
• Phillips, Li. “Klassik fizikanın əsla bitməyən konqresləri.” Ars Technica, 4 Avqust 2014.
• Teixeira, Yaşlı Satış, Ileana Maria Greca və Olival Freire. “Fizika tədrisində Elm tarixi və fəlsəfəsi: Didaktik müdaxilələrin tədqiqat sintezi.” Elm və təhsil 21.6 (2012): 771–96. Çap et.

Kristal sahə nəzəriyyəsi

Bərk maddələr kristal və amorf halda ola bilir. Kristal halda maddələri təşkil edən hissəciklər (atom, molekul və ya ionlar) kristal şəbəkədə müəyyən ciddi qayda üzrə yerləşdiyi halda, amorf halda maddələrin hissəcikləri nizamsız paylanır. Amorf madələrin ən tipik nümayəndəsi şüşə olduğundan, maddənin amorf halına bəzən şüşəvari hal da deyilir.

Kristal maddələrdə bütün hissəcikləri nöqtələr şəklində qeyd edib, onarı kəsişən düz xətlərlə birləşdirsək, kristal qəfəs və ya kristal şəbəkə əmələ gələr. Şərti olaraq, maddə hissəciyini göstərən hər bir nöqtə kristal qəfəsin düyünü və ya kristal şəbəkənin təpə nöqtəsi adlanır.

Kristal qəfəsin düyünlərində yerləşən hissəciklərin növündən və onların arasındakı kimyəvi əlaqənin təbiətindən asılı olaraq kristallar dörd növə ayrılır: ion, atom, molekul və metal kristallar.

İon kristal qəfəsin düyünlərində ion rabitələrlə əlaqələnmiş, müəyyən qayda ilə düzülmüş müsbət və mənfi yüklü ionlar yerləşir.

İon kristal qəfəsli maddələrin tipik nümayəndələri duzlardır. İon birləşmələrdə ionlar arasındakı cazibə qüvvələri yüksək olduğundan, bu maddələr nisbətən çətinəriyən, az uçucu, bərk elektrolitlərdir.

Atom kristallar şəbəkəsində təpə nöqtələrinin hamısını atomlar tutur. Atom kristal qəfəsli maddələrə B, C (almaz, qrafit), Si, SiO₂ (kvars), SiC, qara və qırmızı fosforu misal göstərmək olar. Bu cür kristal qəfəsdə olan atomlar arasında kovalet rabitə olur. Bu maddələrin əksəriyyəti çətinəriyən çox bərk maddələrdir.

Molekul kristal şəbəkəsinini təpə nöqtələrində bütöv molekullar yerləşir. Belə molekulları təşkil edən atomlar arasında kovalent rabitə olur. Qeyri-polyar kovalent rabitəli maddələrin (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, P₄, S₈ və s.) molekul kristal qəfəslərində molekullararası rabitəni yalnız zəif maolekullararası qüvvələr yaradır. Buna görə də onların ərimə temperaturu aşağı olur. Polyar kovalent rabitəli maddələrin (HF, HCl, HBr, SO₂, CO₂, H₂S, CH₄, NH₃, H₂SO₄ və s.) kristal qəfəslərində molekullararası qüvvələrlə yanaşı, elektrostatik cazibə qüvvələri də təsir göstərir. Ona görə də bu maddələrin ərimə temperaturu nisbətən yüksək olur.

Metal kristal qəfəsinin düyünlərində müsbət yüklü metal ionları yerləşir. Onlar bir-birləri ilə ümumiləşmiş elektronlar vasitəsilə metal əlaqəsi ilə təsirdə olurlar. Na, Ca, Fe, Al, Cu və s. metal kristal qəfəsli maddələrdir.

Bərk halda kristal qəfəsinin düyünlərində molekullar yerləşən maddələr molekulyar quruluşlu maddələr adlanır. Üzvi maddələrin əksəriyyəti, qeyri-metalların əksəriyyəti, CO₂, H₂O və s. molekulyar quruluşlu maddələrdir. Molekulyar quruluşlu maddələr sabit tərkibə malikdirlərki, bu cür birləşmələr də, daltonidlər adlanır.

Bərk halda kristal qəfəsinin düyünlərində atom və ionlar yerləşən maddələr qeyri-molekulyar quruluşlu maddələrdir. Duzlar, qələvilər, metal oksidləri, almaz, silisium, metallar və s. qeyri molekulyar quruluşlu maddələrdir. Qeyri molekulyar quruluşlu maddələr dəyişkən tərkibə malikdirlər və belə maddələr bertollidlər adlanır.

Kristal sahə nəzəriyyəsi ilə Ligand sahə nəzəriyyəsi arasındakı fərq

Açar Fərq – Kristal Sahə nəzəriyyəsi ilə Ligand Sahə nəzəriyyəsi

Kristal sahə nəzəriyyəsi və ligand sahə nəzəriyyəsi, keçid metal komplekslərindəki bağlama nümunələrini təsvir etmək üçün istifadə olunan qeyri -üzvi kimyada iki nəzəriyyədir. Kristal sahə nəzəriyyəsi (CFT), d-orbitalları olan bir elektronun pozulmasının təsirini və onların metal kationla qarşılıqlı təsirini və CFT-də metal-ligand qarşılıqlı təsirini yalnız elektrostatik hesab edir. Ligand Field Theory (LFT), metal-ligand qarşılıqlı təsirini kovalent bir bağlama qarşılıqlılığı olaraq görür və metallar və ligand üzərindəki d-orbitallar arasındakı istiqamətdən və üst-üstə düşmədən asılıdır. Kristal sahə nəzəriyyəsi ilə Ligand sahə nəzəriyyəsi arasındakı əsas fərq budur.

Kristal Sahə Nəzəriyyəsi nədir?

Kristal Sahə Teorisi (CFT) 1929 -cu ildə fizik Hans Bethe tərəfindən irəli sürüldü, sonra isə 1935 -ci ildə JH Van Vleck tərəfindən bəzi dəyişikliklər edildi. Bu nəzəriyyə keçid metal komplekslərinin maqnit , udma spektrləri , oksidləşmə vəziyyətləri və koordinasiya. CFT əsasən mərkəzi atomun d-orbitallarının ligandlarla qarşılıqlı təsirini nəzərə alır və bu ligandlar nöqtə yükləri hesab olunur. Bundan əlavə , keçid metal kompleksində mərkəzi metal ilə ligandlar arasındakı cazibə tamamilə elektrostatik hesab olunur.

Səkkizbucaqlı kristal sahənin sabitləşmə enerjisi

Ligand Sahə nəzəriyyəsi nədir?

Ligand sahə nəzəriyyəsi koordinasiya birləşmələrində bağlanmanın daha ətraflı təsvirini verir. Bu, metal və ligand arasındakı əlaqəni koordinasiya kimyasındakı anlayışlara görə nəzərdən keçirir. Bu bağ, əlaqədəki hər iki elektronun liganddan gəldiyini göstərmək üçün əlaqələndirilmiş bir kovalent bağ və ya bir əlaqəli kovalent bağ olaraq qəbul edilir. Kristal sahə nəzəriyyəsinin əsas prinsipləri molekulyar orbital nəzəriyyəsindəki prinsiplərə çox bənzəyir.

Səkkizbucaqlı kompleksdə σ-bağı ümumiləşdirən Ligand-Field sxemi [Ti (H2O) 6] 3+.

Kristal Sahə nəzəriyyəsi ilə Ligand Sahə nəzəriyyəsi arasındakı fərq nədir?

Əsas anlayışlar:

Kristal Sahə Teorisi: Bu nəzəriyyəyə görə, bir keçid metalı ilə ligandlar arasındakı qarşılıqlı təsir, ligandın bağlanmayan elektronlarındakı mənfi yüklə müsbət yüklü metal kationu arasındakı cazibədən qaynaqlanır. Başqa sözlə, metal ilə ligandların qarşılıqlı təsiri sırf elektrostatikdir.

Ligand sahə nəzəriyyəsi:

• Liganddakı bir və ya daha çox orbital metal üzərində bir və ya daha çox atom orbitalları ilə üst -üstə düşür.
• Metal və ligandın orbitalları oxşar enerjilərə və uyğun simmetriyalara malikdirsə, şəbəkə qarşılıqlı təsiri mövcuddur.
• Xalis qarşılıqlı təsir yeni bir orbital dəsti ilə nəticələnir, biri bağlayıcı, digəri isə bağlayıcı olmayan. (An * bir orbitalın bağlanma əleyhinə olduğunu göstərir.)
• Net qarşılıqlı əlaqə olmadıqda; orijinal atom və molekulyar orbitallar təsirlənmir və metal-ligand qarşılıqlı təsiri baxımından heç bir əlaqəsi yoxdur.
• Bağlayıcı və bağlayıcı olmayan orbitallar metalın və ligandın oriyentasiyasından asılı olaraq sigma (σ) və ya pi (π) xarakterinə malikdir .

Məhdudiyyətlər:

Kristal Sahə Teorisi: Kristal sahə nəzəriyyəsinin bir neçə məhdudiyyəti var. Yalnız mərkəzi atomun d-orbitallarını nəzərə alır; s və p orbitalları nəzərə alınmır. Bundan əlavə, bu nəzəriyyə bəzi ligandların böyük və kiçik parçalanma səbəblərini izah edə bilmir.

Ligand Sahə Teorisi: Ligand sahə nəzəriyyəsinin kristal sahə nəzəriyyəsindəki kimi məhdudiyyətləri yoxdur. Kristal sahə nəzəriyyəsinin genişləndirilmiş versiyası hesab edilə bilər.

Tətbiqlər:

Kristal Sahə Teorisi: Kristal Sahə nəzəriyyəsi, kristal qəfəslərdə keçid metallarının elektron quruluşu haqqında dəyərli fikirlər verir,

Kristal sahə nəzəriyyəsi, ligandların olması səbəbindən keçid metal komplekslərində orbital dejenerasiyanın pozulmasını izah edir. Metal-ligand bağlarının gücünü də izah edir. Sistemin enerjisi, metal-ligand bağlarının gücünə əsaslanaraq dəyişdirilir ki, bu da maqnit xüsusiyyətlərinin və rənginin dəyişməsinə səbəb ola bilər.

Ligand Alan Teorisi: Bu nəzəriyyə, bu birləşmələrin maqnit, optik və kimyəvi xüsusiyyətlərini aydınlaşdırmaq üçün metal -ligand qarşılıqlı təsirlərinin mənşəyi və nəticələri ilə əlaqədardır.

İstinadlar: “Ligand və Kristal Sahə nəzəriyyəsinə giriş” – EveryScience Təhsili Universallaşdıran “Kristal Sahə Nəzəriyyəsi” Virtual Amrita Laboratoriyaları. “Ligand sahə nəzəriyyəsi” – Vikipediya “Ligand sahə nəzəriyyəsi” – Britannica ensiklopediyası ” Spektrokimyəvi Seriya” – Qərbi Hindistanlar Universiteti – Kimya Bölümü “Ligand sahə nəzəriyyəsi” – Brian. N. Figgis – Milli Laboratoriya, Upton, NY, ABŞ Şəkil Nəzakəti: “Crystal Field Splitting 4” YanA tərəfindən İngilis dilli Vikipediyada (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedia vasitəsi ilə İngilis Vikipediyasında Smokefoot tərəfindən “LFTi (III)” – Commons Wikimedia vasitəsi ilə en.wikipedia -dan Sentausa (İctimai Sahə) tərəfindən Commons -a köçürüldü.