Qattiq moddalar atomlar, ionlar va molekulalardan iborat bo'lib, ularda zarrachalaming orasidagi masofa molekula (atomlar) o'lchamlariga nisbatan juda kichik bo'lib, molekulalararo tortishuv kuchlari juda yuqoridir. Zarrachalaming joylashuvi kuchli tartib asosida amalga oshadi. Qattiq moddalar amorf holatda va kristall tuzilishga ega bo'ladi.
Amorf tuzilish
Amorf holatdagi modda aniq biror fazoviy panjaraga ega bo'lmay, zarrachalarining joylashuvi betartib bo'ladi. Ko'pchilik hollarda ular turli kattalikdagi “dona”lar, yaxlit sirtli yoki kukunsimon ko'rinishga ega bo'ladilar. Masalan, kraxmal, ba’zi sintetik polimerlar, tuproq, shisha kabilar amorf holatdagi moddalardir. Amorf moddalaming sirt yuzasi g'ovak bo'lgani uchun katta bo'ladi. Shu sababli amorf holatdagi moddalarga ko'pgina boshqa moddalaming qo'shilib qolishi (adsorbsiyalanishi, yutilishi) tufayli, ularning tozalik darajasi past bo'ladi.
Kristall holat
Moddaning kristall holati zarrachalaming o'ta yuqori tartibda aniq masofalarda va burchaklar ostida joylashuvi natijasida (uch o'lchamli koordinatalarda) yuzaga kelgan tuzilishdir. Har bir kristall tuzilish asosida kristall panjara yotadi. Kristall panjara yoqlari, qirralari, tugunlari, burchaklari, bog'laming uzunligi. bilan tavsiflanadi. Kristall moddalar yuqori tozalikka ega.
Kristallarning hosil bo'Iishi, tuzilishi va xossalarini o‘rganuvchi fan — “kristallograflya” deyiladi. Kristall panjaralar ulardagi zarrachalaming o'zaro joylashuviga ko'ra to'liq (zich) yoki bo'sh qoplanishli bo'ladi. Kristall panjaralar zarrachalaming joylashuvi turli geometrik shakllar hosil qilishiga asoslanib, olti yoqli (geksagonal) zich qoplangan, yoqlari markazlashgan kubsimon panjaralar holida bo'ladi.
Agar kristall panjaraning o'qlari kesishgan nuqtasi tugunlarida atomlar joylashgan bo'lsa (metallar, olmos, grafit, SiO2 kabi moddalarning panjarasi) atomar kristall panjara deyiladi. Odatda bu moddalar o'ta qattiq, yuqori suyuqlanish temperaturasiga ega, suvda kam eriydi. Agar kristall panjara tugunlarida ionlar joylashgan bo'lsa, ionli kristall panjaralar deyiladi. Ular qatoriga ionli bog'lanishga ega bo'lgan NaCl, KF, CaF2, MgF2, CsF, CsCl, RbCl kabi moddalar kiradi. Ular turli ko'rinishga ega bo'lib, yuqori temperaturada suyuqlanuvchan, suvli eritmalari elektr tokini o'tkazadigan qattiq moddalardir.
Kristall moddalar bir jinsli bo‘lsalar-da, ularning tuzilishlari, barqarorligi, issiqlik o'tkazuvchanligi, yorug'likka munosabati turli yo'nalishlarda turlicha bo'ladi. Kristallar xususiyatlarining ularning har bir o'qi (a, b, c) bo'yicha farq qilishi hodisasi kristallarning anizotropiyasi deyiladi. Kristallar xossalarining o'qlari bo'yicha farq qilmasligi (bir xilligi) izotropiya hodisasi deyiladi. Bir moddaning turli kristall tuzilishga ega bo'Iishi polimorfizm hodisasi deyiladi. Masalan: SiO2, S, Fe, NaNO3 kabilar turli tuzilishdagi moddalarni hosil qilgani uchun, bu moddalar polimorf modda deyiladi. Tarkibi turlicha bo'lgan moddalarning bir xil kristall tuzilishga ega bo'lishiga izomorfizm deyiladi.
Masalan: olmos va NaCl yoki KCr(SO4)2 •12H2O, KAl(SO4)2•12H2O lar o'zaro bir xil tuzilishli kristallarni hosil qiladi. Bu moddalar izomorf moddalar deyiladi. Kristall panjarada atomlar, anion va kationlar koordinatsion songa ega bo'ladi. Koordinatsion son — kristall panjarada har bir atom yoki ion atrofida boshqa atom (ion) lardan nechtasi joylashganini kо‘rsatuvchi kattalikdir. Uning qiymati anion va kation radiuslari (ranion va rkation) o'zaro nisbatiga bog'liq bo'ladi.
Masalan: silikatlarda [SiO4]-4 yacheyka bo'lib, Si ning koordinatsion soni 4 ga teng. NaCl da 1 ta Na ioni atrofida 6 ta Cl- ioni va 1 ta Cl ioni atrofida 6 taNa+ joylashadi. Shuning uchun ularning koordinatsion soni 6 ga teng.
Agar kristall panjara tugunlarida molekulalar joylashgan bo'lsa, molekulyar kristall panjara deyiladi. Bunday kristall panjaralar CO2(quruq muz); H2O(muz) va I2 kabi moddalar uchun xosdir. Kristall tuzilishli moddalarda kristall panjarada yacheykalarning o'zaro joylashuviga ko'ra qavatli (qatlam)li tuzilish, zanjirsimon tuzilishli bo'ladi. Grafit qatlamli kristall tuzilishdagi, qattiq holdagi SO3, BeCl2, AlCl3 zanjirli (polimer) kristall tuzilishdagi moddalardir.
Suyuq kristallar
Kristall tuzilishli moddalar aniq suyuqlanish temperaturasiga ega bo'ladi. Lekin shunday kristall tuzilishli moddalar ham borki, ular ma’lum temperature oralig'ida xira suyuqlanma holatiga o'tib, undan so'ng temperaturaning ma’lum qiymatida tiniq suyuqlanmaga aylanadilar. Bularga quyidagi organik moddalar kiradi.
Suyuq kristallar anizotrop xossaga ega moddalar. Suyuq kristallar ikki xil (suyuqlanish'va tiniqlashish) temperaturasiga ega bo'ladi.
Suyuq kristallar uzun zanjirning oxirida qutblangan (—CN, —OR, —NO2, —NH2) gruppalar va qo'shbog'li gruppalar =C =C = ; —N=N—; —N=N—О— saqlagan organik moddalardir. Bunday moddalaming dipol momentlarining yuqoriligi molekulalararo tortishuv kuchlarining kuchli bo'lishiga olib keladi. Ularda molekulalar parallel joylashishi sababli bu moddalar shunday o'ziga xos xususiyatga egadir. Suyuq kristallar smektik, nematik va xolesterik turlarga bo‘linadi.
Smektik (tozalovchi, yuvuvchi) suyuq kristallar ketma-ket joylashgan yassi qatlamlardan iborat bo'lib, ular bir tekislik bo'ylab siljiydilar. Ular o'rtasidagi masofa kristall holatdagidan katta bo'lib, yuqori temperaturaga yetganda tiniq suyuq holatga o'tadi.
Nematik (ipsimon, tolasimon) suyuq kristallar oquvchan bo'lib, o'ziga xosrangga ega, ipsimon tuzilishga ega moddalardir.
Xolesterik suyuq kristallar yorug'lik nuri ta’sir ettirilganda, uni qaytarish xossasiga ega bo'lib, bu xususiyat qavat-qavat joylashgan 500—5000 ta molekulalar qatlamidan kelib chiqadi. Bunday suyuq kristallar tuzilishi uzun zanjirli, molekulalari turli yo'nalishdagi qatlamlarning markaziy o'q atrofida bir tomonga burilib joylashishi tufayli hosil bo'lgan spiraldan iboratdir. Spiraldagi har bir burilish “qadam” deyiladi. Shu tuzilish sababli suyuq kristallar yorag‘lik nurlarini turlicha qaytaradi. Bu kristallar temperaturaga ham sezgir bo‘lib, kichik temperatura o‘zgarishini aniqlashga yordam beradi.
1Chunki ulardagi turli rangning o'zgarishi (energiya o‘zgarishi) temperatura o‘zgarishi bilan bog'liq bo'lib, u 0,1°C dan 40°C gacha bo'lgan oraliqda ro'y beradi. Xolesterik kristallaming temperatura o'zgarishi sohasi 3°C atrofida bo'lgani uchun, bu moddalar yordamida teri sirtini termografik o'rganish mumkin. Qon tomirlarida tiqin (tromblar) hosil bo'lishini aniqlash mumkin. Qon tomirida tromba hosil bo'lsa, qon tomirining shu yerida temperatura yuqori bo'lgani uchun, teriga surtilgan suyuq kristall ko'k rangga kiradi.
Shunday usul bilan ko'krak bezi raklari, metall buyumlardagi juda kichik kamchiliklar, metallarni payvandlashda yo'l qo'yilgan xatoliklar ham aniqlanadi. Termometrlarda xolesterik suyuq kristallar ishlatilganda temperaturaga qarab turli rangdagi raqamlaming paydo bo'Iishi ham shunga asoslangan. Raqamli soatlar va mikrokalkulyatorlaming ekranlarida nematik tuzilishli kristallar ishlatiladi. Nematik kristallar oquvchan, lekin molekulalari yuqori qutblanganligi sababli, ular qayta oriyentatsiyalanishi uchun juda kam elektr maydoni yetarli bo'ladi.
Energiyaning ozgina o'zgarishi molekulalar oriyentatsiyasini o'zgartiradi va bu ular optik xossasining o'zgarishiga olib kelib, ekrandagi informatsiya raqamlar ko'rinishida paydo bo'ladi. Raqamlar o'zgarishi kvars kristallari orqali amalga oshiriladi, chunki ularda oz energiya ta’sirida, 1 sekundda 32768 marta tuzilish o'zgarishi ro'y beradi. Kvarsli soatlarda harakatlantiruvchi mexanizm yo'q, shunisi bilan ular oddiy mexanik soatlardan ustun turadi. Ko'rinib turibdiki, suyuq kristallar hozirgi zamon o'ta sezgir va aniq o'lchov asboblari (tarozi, soatlar, boshqa jihozlar), radiotexnika, elektronika sanoatida juda keng qo'llanilayotgan muhim kimyoviy moddalardir.
