' G. P. Xomchenko, I. G. Xomchenko
elektron bulut ikkala atom yadrolari orasida simmetrik taqsimlanadi
Download 6.95 Mb. Pdf ko'rish
|
|
elektron bulut ikkala atom yadrolari orasida simmetrik taqsimlanadi va yadrolar unga bir xil darajada ta’sir etadi. Bunga bitta elementning atomlaridan tarkib topgan H 2, F2, C l2, 0 2
molekulalari m isol bo'la oladi. Bunday m olekulalar dipolining elektr momenti nolga teng. Yuqorida ta’kidlab o ‘tilganidek, ko‘pchilik murakkab m oddalam ing simmetrik tuzilgan molekulalarida atomlar orasidagi m olekulalar qutbli bo'lsa ham, m olekulalarning o ‘zi qutbsiz bo'ladi. Qutbsiz kovalent bog'lanishli moddalar ko‘p emas. M olekulalarning (va alohida b og‘lanishlam ing) tashqi elektr maydon ta’sirida qutblanish xususiyati qutblanuvchanlik deyiladi. Bu hodisa yaqinlashib kelgan qutbli m olekula hosil qilgan maydon ta’sirida ham sodir b o ‘lishi mumkin. Shu sababli qutblanuvchanlik kimyoviy reaksiyalarda katta ahamiyatga ega. Molekulaning qutbliligini va uning dipolining elektr momentini e ’tiboiga olish doimo muhimdir. Moddalaming reaksiyaga kirishish xususiyati dipolning elektr m om entiga bog'liq. Odatda molekula dipolning elektr m om enti qancha katta bo'lsa, m oddaning reak siyaga kirishish xususiyati shuncha yuqori bo'ladi. M oddalam ing eruvchanligi ham dipolning elektr m om entiga bog'liq. Suyuqliklarning qutbli molekulalari ularda erigan elektrolit- larning elektrolitik dissotsilanishiga yordam beradi. 3 .5 -§ . Metall bog‘lanish Ko'pchilik metallar atomlarining tashqi energetik pog'onasida elektronlar soni ko'p bo'lm aydi. M asalan, tashqi pog'onada bitta dan elektron 16 elem entda, ikkitadan — 58 tada, uchtadan — 4 elem entda bor va faqat Pd ning tashqi p o g 'o n a sid a bitta ham elek tro n y o 'q . G e , S n, va Pb ele mentlari atomlarining tashqi pog'onasida 4 tadan elektron, Sb bilan Bi da — 5 tadan va Po da — 6
lekin bu elem entlarni haqiqiy m etal lar deb bo'lm aydi. M etall elem entlar oddiy m odda lar — metallarni hosil qiladi. Odatdagi sharoitda bular kristall m oddalardir (sim o b d a n tash q ari), 3 .1 4 -r a sm d a natriy kristall panjarasining sxem asi 3.14-rasm. Natriy kristall ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, natriy- panjarasining tuzilishi. ning har qaysi atomi sakkizta qo shni atom bilan qurshab olingan. Natriy m isolida metallardagi kimyoviy bog'lanish tabiatini ko‘rib chiqam iz. Boshqa metallarda b o ‘lgani kabi natriy atomlarida ham valent orbitallar ortiqcha va elektronlar yetishm aydigan b o ‘ladi. Masalan, valent elektron (3 s1) to ‘qqizta b o ‘sh orbitaldan — 3s (bitta), 3 p (uchta) va 3 d (beshta)dan bittasini egallashi m um kin. Atom lar bir-biriga yaqinlashganida kristall panjara hosil b o ‘lishi natijasida q o'sh n i atom larning valent orbitallari bir-birini qoplaydi, shu tufayli elektronlar bir orbitaldan boshqasiga bemalol o ‘tib, metall kristalidagi b a r c h a atom lar orasida bog'lan ish h o sil qiladi. K im yoviy bog'lanishning bunday turi metall bog'lanish deyiladi. Atom larning tashqi pog'onasida valent elektronlar soni bir- biriga yaqin tashqi energetik orbitallarning um um iy soniga nisbatan kam, valent elektronlari esa ionlanish energiyasi kichik b oig a n lig i sababli atomda bo'sh tutilib turadigan elem entlar metall bog'lanish hosil qiladi. M etall kristallarda kim yoviy bog'lanish juda delokal- lash g an , y a ’ni b o g 'la n ish n i am alga o sh ira d igan elek tro n la r um um lashgan («elektron gaz») va um um an, elektroneytral bo'lgan butun metall parchasi bo'ylab ko'chib yuradigan bo'ladi. M etall bog'lanish qattiq va suyuq holdagi m etallar uchun xosdir. Bu bir-biriga bevosita yaqin joylashgan atomlar agregat- larining xossalaridir. Lekin barcha m oddalam ing atomlari kabi metallarning atomlari ham bug' holatida bir-biri bilan kovalent bog'lanish orqali bog'langan bo'ladi. M etallarning bug'lari alohida molekulalardan (bir atomli va ikki atom li) tarkib topgan bo'ladi. Kristallda bog'lanish puxtaligi m etall molekulasidagidan kuchli, shu sababli metall kristali hosil bo'lish jarayoni energiya ajralib chiqishi bilan boradi. M etall bog'lanish kovalent bog'lanishga m a’lum darajada o'xshaydi, chunki u ham valent elektronlarning um um lashishiga asoslangan. Lekin kovalent b o g 'la n ish n i vujudga keltiradigan elektronlar birikkan atomlarga yaqin va ular bilan puxta bog'langan bo'ladi. M etall bog'lanishni hosil qiladigan elektronlar esa barcha kristall bo'ylab erkin harakatlanadi va uning barcha atomlariga tegishli bo'ladi.X uddi shuning uchun ham kovalent bog'lanishli kristallar m o'rt, metall b ogianish lilari — plastik, ya’ni ular zarba ta’sirida o 'z shaklini o'zgartiradi, yupqa listlar bo'lib yoyiladi va sim bo'lib cho'ziladi. M etallarning fizik xossalari m etall bog'lanish bilan tushun tiriladi ( 1 2
. 2
3.6- §. Vodorod bog‘lanish Vodorod bog‘lanish — bu kim yoviy bog'lanishning o ‘ziga xos turidir. U molekulalararo va ichki molekular bo'lishi mumkin. Molekulalararo vodorod b og‘lanish tarkibiga vodorod hamda juda elektrm anfiy elem en t — ftor, kislorod, azot, ba’zan xlor, oltingugurt tutadigan m olekulalar orasida vujudga keladi. Bunday molekulada um um iy elektron jufti vodoroddan elektrmanfiy e le m ent tom onga ko'proq siljigan, vodorodning musbat zaryadi esa kichik hajmda to ‘plangan ekanligi sababli proton boshqa atom yoki ionning bo'linm agan elektron jufti bilan o ‘zaro ta’sirlashib, bu juftni um um lashtirib oladi. N atijada ikkinchi ancha kuchsiz bog'lanish vujudga keladi, u vodorod bog'lanish deyiladi. Ugari vodorod bog'lanish proton bilan boshqa qutbli guruh orasidagi elektrostatik tortishishdan iborat, deb tasaw ur qilinar edi. Lekin bunday bog'lanish vujudga kelishidan donor akseptorli o'zaro ta’sirning ham hissasi bor, deyish to'g'riroq bo'ladi. Fazoda yo'nalganlik va to'yinuvchanlik bu bog'lanish uchun xos xusu- siyatdir. Odatda vodorod bog'lanish nuqtalar bilan belgilanadi va bu uning kovalent bog'lanishdan ancha kuchsizroqligi (taxminan 15— 20 m arta) k o 'r sa tila d i. S h u n g a q aram ay m o le k u la la r n in g assotsilanishi ana shu bog'lanish tufayli bo'ladi. M asalan, suv hamda sirka kislota dimerlarining (ular suyuq holatda eng barqaror bo'ladi) hosil bo'lishini ushbu sxemalar bilan ko'rsatish mumkin. Bu misollardan ko'rinib turibdiki, vodorod bog'lanish vositasida ikki molekula suv birlashgan, sirka kislotada esa ikki m olekulada kislota birlashib, siklik struktura hosil qilgan. V odorod bog'lanish ko'pchilik m oddalam ing xossalariga ta’sir etadi. M asalan, vodorod ftorid odatdagi sharoitda vodorod bog'lanish tufayli suyuq holatda (19,5° dan pastda) mavjud bo'ladi va tarkibida H 2F dan H 6
6
2
H H
(H 20 ) 2
(C H 3CO O H )2 F + H - F - > F . . . H - F ^ H F , bu ion tuzlar — gidroftoridlar tarkibiga kiradi (K H F 2 —kaliy gidrodiftorit, N H 4
Kislorod gruppachasidagi e lem en tla m in g vodorodli birik- m ala rig a ( H 2
2 S e , H ,T e ) q a ra g a n d a su v n in g q ayn a sh temperaturasi ancha yuqoriligi (100°C) suv molekulalari orasida vodorod bog'lanish borligi bilan tushuntiriladi. Suvning qaynashi u ch u n vodorod b o g ‘lanishlarni u zish g a q o ‘sh im ch a energiya sarflash lozim bo'ladi. Vodorod bog'lanishlar oqsillar, nuklein kislotalar va boshqa biologik muhim birikmalar molekulalarida ayniqsa ko'p tarqalgan, shu sababli bu b o g 'la n ish la r h ayo t fa o liy a ti jarayon larin in g kimyosida m uhim rol o'ynadi. 3.7- §. Kristall panjaralarning turlari Qattiq m oddalar, od atda, kristall tu zilish li b o'lad i. U lar zarrachalarning fazoda qat’iy muayyan nuqtalarda to'g'ri joylashuvi bilan tavsiflanadi. Bu nuqtalar bir-birini kesib o'tuvchi to'g'ri chiziqlar bilan fikran birlashtirilsa, kristall panjara deyiladigan fazoviy karkas hosil b o'lad i. Zarrachalar joylashgan nuqtalar kristall panjaraning tugunlari deyiladi. Faraz qilingan panjaraning tugunlarida ionlar, atom lar yoki m olekulalar bo'lishi mumkin. U lar tebranm a harakatda b o'lad i. H arorat k o'tarilish i bilan teb ran ish lar am p litu d a si o rta d i, bu jism la r n in g issiq lik d a n kengayishida nam oyon bo'ladi. Zarrachalarning turiga va ular orasidagi bog'lanish xarakteriga qarab, kristall panjaraning to'rtta turi bo'ladi: ion li, atom li, molekular va metall panjaralar. lonlardan tuzilgan kristall panjaralar ionli panjara deyiladi. Ularni ionli bog'lanishli moddalar hosil qiladi. Bunga natriy xlorid kristali m isol bo'lishi m um kin; ilgari aytib o'tilganidek, natriy xlorid kristalida har qaysi natriy ioni oltita xlorid-ion bilan, har qaysi xlorid-ion esa oltita natriy ionlari bilan qurshab olingan. Agar ion la r kristalida jo y la sh g a n sharlar sifa tid a tasavvur qilinsa, yuqoridagi kabi joylashish eng zich joylashishga muvofiq keladi (3.15- rasm). K pincha kristall panjaralar 3.16- rasmda ko'rsatil- ganidek tasvirlanadi, unda zarrachalarning o'lcham lari em as, balki faqat o'zaro joylashuvi ko'rsatiladi. Kristalida yoki alohida molekulada ayni zarrachaga zich yaqin- lashib kelgan qo‘shni zarrachalar soni koordinatsion son deyiladi. 3.15-rasm . NaCl ning ionli *Na °C1
panjarasida ionlarning fazoviy 3 16-rasm. NaCl ning kristall joylashuvi (mayda sharlar natriy ionlari) panjarasi.
6
m olekulalarini ajratib olib bo'lm aydi. Ular y o ‘q. K ristallning ham m asini bir xil sondagi N a + va СГ ionlaridan tarkib topgan ulkan makromolekula sifatida qarash kerak, N a (( Cl/;, bundan n — katta son (3.15- rasmga q.) Bunday kristalida ionlar orasidagi bog'lanish juda puxta bo'ladi. Shu sababli ionli panjarali moddalar nisbatan juda qattiq bo'lad i. U lar qiyin suyuqlanadigan kam uchuvchandir. Ionli kristallarning suyuqlanishi ionlarning bir-biriga nisbatan geom etrik to'g'ri joylashuvining buzilishiga va ular orasidagi bog'lanish puxtaligining kamayishiga olib keladi. Shuning uchun ularning suyuqlanmalari elektr tokini o'tkazadi. Ionli birikmalar, odatda, qutbli molekulalardan tarkib topgan suyuqliklarda, m a salan, suvda oson eriydi. Tugunlarida alohida atom lar bo'ladigan kristall panjaralar atomli panjaralar deyiladi. Bunday panjaralardan atomlar o'zaro puxta kovalent bog'lanishlar bilan birikkan bo'ladi. Bunga olm os — uglerodning modifikatsiyalaridan biri misol bo'la oladi. O lm os uglerod atomlaridan tarkib topgan bo'lib, ularning har biri qo'shni to'rtta atom bilan bog'langan. O lm osda uglerodning koordinatsion soni 4. O lm osning strukturasi 11.1-rasm da ko'rsatilgan. Natriy x lo r id n in g p an jarasid agi kabi o lm o s n in g p an jarasid a ham m olekulalar bo'lm aydi. Kristallning ham m asini yirik m olekula sifatida qarash kerak. Anorganik kimyoda atomli kristall panjarali ko'p m oddalar m a’lum. U larning suyuqlanish temperaturalari yuqori (o lm o sn ik i 350°C dan y u q o ri), m u sta h k a m , qattiq, suyuqliklarda amalda erimaydi. A tom li kristall panjara qattiq bor, • •
• •
• •
- ® м ± ь - 0 3.17-rasm . Yodning kristall panjarasi. 3.18-rasm. Metall panjarani sxema tarzida tasvirlash.
Empirik formulalar: H 2
H20 N H ,
C H 4 H Elektron formulalar: H : H H . O : H H : N : H H : C : H H H
Struktura formulalar: H - H H - O - H H - N - H H - C - H I I
H Empirik yoki molekular form ulalar m olekulalarning faqat miqdoriy va sifat tarkibini, ya ’ni birikmalardagi atomlarning turi va sonini ko‘rsatadi. Elektron formulalar e le m e n tla m in g sim vollarid an tarkib topgan bo'lib, ulam ing atrofida tashqi pog'onadagi elektronlar, atomlar orasiga esa — bog'lovchi elektron juftlar nuqtalar sifatida qo'yiladi. Bu formulalar molekulada atomlarning birikish tartibini, shuningdek, kim yoviy bog'lanish tabiatini va m olekulalarning atom lardan hosil bo'lish m exan izm ini ko'rsatadi, shu sababli birikm alarning turli reaksiya- lardagi o'zgarishlarini tushun tirish uchun ko'p qo'llaniladi. Elektron formulalarda atomlar orasidagi ikki nuqta elektron bulutlarning bir-birini qoplash joyini, demak, bog'lovchi elek tron bulutning eng zich joyini ham ko'rsatadi. Strukturaviy elektron fo r mulalar, boshqacha aytganda tuzilish formulalari — bular har qaysi b o g 'lo v c h i e lek tro n la r jufti chiziqcha (shtrix)bilan tas- virlangan form ulalardir. Ular ham elektron form ulalar kabi molekulada atomlarning birikish tartibini, ularning bir-biri bilan o'zaro bog'liqligini ko'rsatadi. S o d d a la s h t ir is h m a q s a d id a stmktura formulalarni qisqar tirilg a n , faqat zanjirni h osil H20 NH, 3.19-rasm. Molekulalarning modellari:
—shar-sterjenli; b— masshtabli. qiluvchi atom lar orasidagi bog'lanish ko‘rsatilgan holda tasvirlash qabul qilingan. M asalan, etan C H 3
2
3
2
2
formulasi molekulalardagi atom larning fazoviy joylashuvini aks ettirmaydi, bu joylashuv, odatda, ancha murakkab bo'ladi. Uni shar-steijenli va masshtabli m odellar (3 .1 9 - rasm) yordam ida ko'r- satish m umkin. Shar-sterjenli m odellarda atomlar bir-biri bilan valent bog'lanishlami ko'rsatuvchi sterjenlar yordamida biriktiriladi, m assh ta b li m od ellard a p la stilin sh arch alar b ir-b irig a bosib jo y la sh tir ila d i, bu b ilan m o le k u la b o 's h lig 'in in g to 'lg a n lig i ko'rsatiladi. Ikkala m odel ham m olekulaning shaklini yaqqol ko'rsatadi. Uglerod to'rtga bir xil vodorod atomlari bilan birikkan m etan m olek u lasin in g m o d e lin i tetraedr (to'g'ri to'rtyoqlik) ko'rinishida tasaw ur etish m um kin: uning markazida uglerod atomi, uchlarida esa vodorod atomlari turadi (3.11- rasm). Shunday qilib, uglerodning to'rtta valentligi fazoda tetraedming to'rtta uchiga qarab yo'nalgan. Bu yo'nalishlar uglerod zanjirlari hosil bo'Iishida ham saqlanib qoladi. Etanning m olekulasini uchlari bilan birikkan ikkita tetraedrdan iborat shakl sifatida tasaw ur etish m um kin (3.20- rasm) va h.k. K im yoda, odatda atomlar fazoviy joylashganligini eslatilgani holda struktura formulalardan foydalaniladi. Bu formulalar faqat kovalent b og 'la n ish li, m olek u lar kristall panjarali birikm alar uchungina qo'llaniladi. Organik birikmalarning juda ko'pchiligi, ko'pgina kislota va ba’zi metallmaslaming oksidlari molekular kristall panjarali bo'ladi. 3.9- §. Oksidlanish darajasi Oksidlanish darajasi kim yoning asosiy tushunchalari qatoriga kiradi. U atom ning birikmadagi holatini tavsiflash uchun kiritilgan. Bu tushunchani ta’riflashda birikmada bog'lovchi (valent) elektronlar elektrmanfiyroq atomlarga o'tadi, shu sababli birikma faqat musbat va manfiy zaryadlangan ionlardan tarkib topadi, deb shartli ravishda taxmin qilingan. Haqiqatda esa ko'pchilik hollarda elektronlar batamom berilmaydi, balki elektronlar jufti yoki aniqrog'i, bog'lovchi elektron bulut bir atomdan ikkinchi atomga tomon siljiydi, xolos. Oksidlanish darajasi — bu birikmadagi atomning birikma faqat ionlardan tarkib topgan, degan taxmin asosida hisoblab topilgan shartli zaryadidir. Bu tushunchani boshqacha ta ’riflash ham mumkin: oksid lanish darajasi — bu atomning birikmadagi boshqa atomlar bilan bog‘lanishida ishtirok etgan elektronlar jufti elektrmanfiyroq atomlarga о ‘tgandagi, bu xil atomlarga tegishli elektron juftlar esa ular orasida bo ‘linganda atomda paydo bo ‘ladigan elektr zaryadidir. Keltirilgan ta ’riflardan oksidlanish darajasi elektr zaryadining qiymatini (elektron zaryadi birliklarida) ifodalaydi va molekula yoki iondagi har qaysi bog'lanish elektronlarining elektrmanfiyroq atomlarga taalluqli ekanligi haqidagi taxminga asoslanadi, degan xulosa kelib chiqadi. Oksidlanish darajasi manfiy, musbat va nol qiymatga ega bo'lishi m u m k in , u odatda + yok i — ishorali arab raqam lari bilan ifodalanadi va elem ent sim volining tepasiga qo'yiladi. Masalan, N a+1, 0 ~ 2, C\°2. Boshqa atomlardan elektronlar olgan, ya’ni bog'lovchi elek tron bulut o'zi tom onga siljigan atomlar oksidlanish darajasining qiymati manfiy bo'ladi. Ftor atom i barcha birikmalarida manfiy oksidlanish darajasiga ( - 1
atomlarga beradigan, ya’ni bog'lovchi elektron bulut o'zidan nariga siljigan atomlar oksidlanish darajasining qiymati musbat bo'ladi. Bundaylarga birikmalardagi metallar kiradi. Ishqoriy metallarning oksidlanish darajasi + 1
2
Oksidlanish darajasi kasr son bo'lishi ham mumkin. Masalan, m agnitli tem irtosh F e 3
4
2
birikmalarda - 2 bo'ladi, lekin masalan, ftor bilan birikmasi F 20 da + 2
1
3
4
1
bilan kislorodning oksidlanish darajasi (— 2
madagi atomlari soniga ko'paytirib, tenglam a tuzamiz: ( + l) - 3 + x + ( —2)-4= 0, bunda x = + 5 Xrom ning Cr 20
qilinadi, deb faraz qilaylik. Iondagi barcha atomlar oksidlanish darajalarining yig'indisi ionning zaryadiga teng bo'lishi kerak. U holda 2 x + (—2 )x 7 = —2, bundan 2 x = + \2 , x = + 6
K o'pchilik atom larning (va dem ak, elem en tlam in g ham) oksidlanish darajalarining qiymati bir necha bo'ladi. M isol tariqa- sida davriy sistem aning VII gruppasidagi elem entlarni — xlor bilan marganesni keltirish mumkin. Xlorid kislotada xlorning oksidlanish darajasi — 1
ga teng, erkin holda C l 2
gipoxlorit HCIO, xlorit H C 1 02, xlorat H C 1 0 3
4
3
2
4
* Fe30 4 qo'shaloq oksid ekanligi tufayli Ғ е 0 Ғе20 3 larda tem ir birida +2, ikkinchisida +3 ekanligi to'g'riroq. oksidlanish darajasi tegishlicha + 2 , + 3 , + 4 , + 8 /3 , + 6
va + 7 ga teng. VII gruppa elem entlarining atomlarida eng yuqori musbat oksidlanish darajasi + 7 ga teng. VI gruppa elem entlari, m asalan, oltingugurt atom larining birikmalaridagi o ‘ziga xos bo'lgan oksidlanish darajalari —2, + 4 , + 6
+ 6
2
3
2
+ 1
+<1
va N -3
Si 3
4
+ 6
ga teng, quyisi —2, oraliq oksidlanish darajasi + 4. E lem en tlar oksidlan ish darajalarining davriy sistem an in g gruppalari bo'yicha o'zgarishi tartib raqami ortishi bilan elem entlar kim yoviy xossalarining davriy o'zgarishini aks ettiradi. Shu o'rinda 1—4 davr elem entlari birikmalarida kuzatiladigan oksidlanish darajalarining barcha qiymatlarini aks ettiradigan rasmni keltirish lozim . Oksidlanish darajasini turli moddalarni klassifikatsiyalashda, ularning xossalarini bayon qilishda va oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini ko'rib
chiqishda tatbiq etish, ayniqsa qulaydir. Buni bir necha misollarda ko‘rsatib o'tam iz, H P 0 3(+ 5 ),H 3P 0 4(+5), H4P20 2(+5), H 3P 0 3(+3) kislotalarda fosforning oksidlanish darajasini aniqlab, dastlabki uchta kislota bir-biriga o ‘xshash birikmalar, degan xulosaga kelish m um kin, chunki ularda fosforning oksidlanish darajasi bir xil va +5 ga teng hamda xossalari jihatdan fosfit kislota H 3P 0 3 dan farq qiladi, bu kislotada fosforning oksidlanish darajasi +3 ga teng. Ikkinchi misol — S 0 2 ning S 0 3ga va H S 0 3- ning H S 0 4" ga qadar oksidlanishi. Ikkala holda ham oltingugurtning oksidlanish darajasi +4 dan +6 ga qadar o ‘zgaradi, ya’ni o ‘sha oksidlanish jarayonining o ‘zi sodir bo'ladi. Elementning birikmadagi oksidlanish darajasini bilgan holda bu birikma oksidlanish yoki qaytarilish xossalarini namoyon qilishini oldindan aytish mumkin. Masalan, sulfat kislota H2S 0 4 da oltingugurt eng yuqori oksidlanish darajasida (+6) bo'ladi va demak, boshqa elektronlar bera olmaydi, shu sababli sulfat kislota faqat oksidlovchi bo'lishi mumkin. Vodorod suifid H2S da oltingugurt, aksincha, quyi oksidlanish darajasiga (—2) ega va boshqa elektronlar qabul qila (oktet hosil qila) olmaydi, shu sababli vodorod suifid faqat qaytaruvchi bo'lishi mumkin. Lekin sulfit kislota H 2S 0 3 (unda oltingugurt oraliq oksidlanish darajasi +4 ga ega va elektronlar berishi ham, biriktirib olishi ham mumkin) sharoitga qarab oksidlash xossalarini ham, qaytarish xossalarini ham namoyon qilishi mumkin. Oltingugurtning analoglari — selen vatellurning bir tipdagi birikmalari haqidaham shun day xulosa chiqarish mumkin. Selen va tellur atomlari yuqori oksidlanish darajalarida oksidlanish darajasi +4 va ayniqsa —2 bo'lgan atomlardan keskin farqlanadi. Bu gap davriy sistemaning boshqa gruppachalaridan element - larga ham taalluqlidir. Oksidlanish darajasi tushunchasi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini o'rganishda (7- bobga q.) ayniqsa keng qo'llaniladi.
3
4
5
6
7
4
yordam berdi. Elem entlam ing atomlari elektronlar berish, biriktirib olish yoki um um iy elektron juftlar hosil qilish xususiyatiga ega. A tom lar orasida kim yoviy bog'lanish hosil bo'Iishida ishtirok etadigan elektronlar valent elektronlar deyiladi. Bular eng b o ‘sh bog'langan elektronlardir. K im yoviy elem en tla rd a atom d agi va len t elek tron larn in g um um iy soni, odatda, D .I. M endeleyev elem entlar davriy siste masining gruppa nomeriga teng bo'ladi. Masalan, oltingugurt atomida (VI gruppa elem enti) hammasi bo'lib 16 elektron bor, ulardan 6
tasigina valent elektronlardir. Valent elektronlarga, a w a lo tashqi tugallanmagan pog'ona- lardagi elektronlar kiradi. Lekin tashqaridagi ikkinchi pog'onaning (masalan, d- elem entlar elektronlari), shuningdek, tashqaridan uchinchi pog'onaning (m asalan, / - elem entlarida) elem entlari ham valent elektronlar bo'lishi mumkin. K im yoviy b o g 'la n ish haqidagi ta ’lim o t rivojlanishi bilan valentlik haqidagi tushunchalarning o'zi ham o'zgaradi. Hozirgi vaqtda valentlik berilgan atom boshqa atomlar bilan birikkan kimyoviy bog'lanishlar soni sifatida aniqlanadi. Atom hosil qila oladigan bog'lanishlar soni uning juftlashmagan elektronlari soniga teng. Eng oddiy hollarda elem ent atom ining valentligi ham unda um um iy elektronlar jufti hosil qilishga ketadigan juftlashmagan elektronlar soni bilan aniqlanadi. Bunda hosil bo'lgan bog'lanishlarning qutbliligi e ’tiborga olin m a yd i, shu sababli v a l e n t l i k n i n g i s h o r a s i b o ' l m a y d i . Shuni ta ’kidlab o'tish kerakki, bog'lanishlar soni sifatida aniqlanadigan valentlik, m anfiy bo'lishi ham , nolga teng bo'lishi ham m umkin em as. Bu holatni azot N 2, gidrazin N 2
ioni N H 4+ va nitrat kislota H N 0 3
atomida elektronlarning kvant katakchalar bo'yicha taqsimlash sxemasi 2.7- § da berilgan. U ndan osongina shunday xulosa chiqa- rish mumkinki, azotning uchta juftlashmagan elektroni bo'lgani sababli u uchta kimyoviy bog'lanish hosil qilishi mumkin va uning valentligi uchga teng. K ovalent bog'lanishning har qaysi elektron juftini chiziqcha bilan belgilab, struktura formulalarni olamiz: Bu birikmalarning hammasida azot uch valentli. Lekin azotning oksidlanish darajasi turlicha va m os ravishda 0
2
о о (sim vollar ustidagi raqamlar). A m m oniy ioni N H 4+ da azot to ‘rt valentli (to'rtta bog'lanishi bor, 3.1- § ga q.), lekin oksidlanish darajasi —3 ga teng. N H 3
azotning valentligi 3 dan 4 ga qadar ortadi, lekin oksidlanish darajasi o'zgarmay qoladi. Nitrat kislota molekulasida ham azotning valentligi to'rtga teng. H ozirgi vaqtda nitrat kislotaning struktura formulasi quyidagicha tasvirlanadi: + H - O - N C (1) yoki H - O - N ^ (2) yoki H - O - N \ (3)
\ 0
^ 0 x 0
Bunda kislorodning faqat azot bilan bog'langan ikkala atomi teng qimmatli ekanligi nazarda tutiladi; ular azot atom idan bir xil masofada turadi va har qaysisining zaryadi elektronning yarimta zaryadiga teng, ya’ni azotning to'rtinchi bog'lanishi kislorodning ikkita atomi orasida teng taqsimlangan. Bunda molekuladagi atomlar tashqi pog'onalarining elektron konfiguratsiyasi barqaror bo'ladi: kislorod bilan azotda sakkiz elektronli, vodorodda esa ikki elektronli pog'onaga aylanadi. N itrat kislotaning elektron strukturasini birin-ketin shunday keltirib chiqarish mumkin. 1. Vodorod atomi kislorod atomi bilan kovalent bog'lanish orqali bog'lanadi: H : O-
2. Kislorod atomi juftlashmagan elektroni hisobiga azot atomi bilan kovalent bog'lanish hosil qiladi: H : 0 : N - 3. Azot atomining ikkita juftlashmagan elektroni kislorodning ikkin chi atomi bilan kovalent bog'lanish hosil qiladi: H : О : N :: О 4. Kislorodning uchinchi atomi qo'zg'algan holatga kelib, juftlashmagan elektronlarining juftlashishi yo'li bilan (qo'zg'algan holatda shunday juftlashuv bo'lishi m um kin) erkin 2^-orbital hosil qiladi. Azotning bo'linm agan jufti uchinchi kislorod atom ining erkin orbitali bilan o'zaro ta ’sirlashib, nitrat kislota molekulasini hosil qiladi: / 0
HO : N :: О yoki H - O - N ^ yoki H - 0 - N < f ^ O 4 О
Nitrat kislotada azot atomi 2-s pog'onachadan bitta elektronini kislorod atomlaridan biriga berishi mumkin va bunda uning to'rtta juftlashmagan elektroni bo'ladi, ya’ni N + holida (birinchi formula) to 'rt valentli bo'lib qoladi.
Azot besh valentli bo'la olmaydi. Valentlikning atom ning tashqi pog'onasida mumkin bo'lgan orbitallari (kvant katakchalari) soniga teng qiymati uning eng yuqori chegarasi hisoblanadi. Azot joylashgan 2-davr elementlari atomlarining tashqi pog'onasida to'rtta orbital bor: bitta 5- va uchta p- orbital. Demak, kovalent bog'lanishlarning (shu jum ladan, do nor-akseptorli mexanizm bo'yicha hosil bo'lganlarining ham) maksimal soni 4. Davr tartib raqami ortishi bilan hosil qilinadigan bog'lanishlar soni ko'payadi, ya’ni elementlaming valentligi kattalashadi. Lekin azotning nitrat kislotadagi oksidlanish darajasi +5 ga teng.
c О t t t i
X X —>
С i O :-------- >C < . - Q
I I t l l i Bu sxem adan ko'rinib turibdiki, uglerod va kislorod atom larining ikkita juftlashmagan elektronlari hisoblangan ikkita kovalent bog'lanish vujudga keladi. U chinchi bog'lanish kislorod atom ining (donorning) bo'linm agan elektron jufti bilan uglerod atom ining (akseptorning) erkin orbitali (sxem ada uglerodning elektronlari k r e stc h a la r b ila n ta sv ir la n g a n ) h is o b ig a d o n o r -a k s e p to r li m exanizm bo'yicha paydo bo'ladi. Shunday qilib, uglerod (II) oksidda uglerod bilan kislorodning valentligi 3 ga teng, oksidlanish darajalari esa uglerodniki + 2
2
1
biriktirib olingan va berilgan elektronlar soni e ’tiborga olinadi). Bundan tashqari, m o d d a la m in g k o ‘p ch ilig i ionlardan tarkib topmagan (oksidlanish darajasining ta’rifiga q.). K o'pchilik hollarda elem ent atom ining oksidlanish darajasi u hosil qiladigan bog'lanishlar soniga m os kelm aydi, y a ’ni shu e le m e n tn in g v a le n tlig ig a ten g em a s. B u , a y n iq sa , organik birikmalarda uglerodning valentligi 4 ga teng (to'rtta bog'lanish hosil qiladi), lekin uglerodning oksidlanish darajasi m etan C H 4
kislota H C O O H da + 2 , C 0 2
m um kin. Valentlik kovalent kimyoviy bog'lanishlar, shu jumladan do nor-akseptorli m exanizm bo'yicha vujudga kelgan bog'lanishlar soni bilan o'lchanadi. Kovalent bog'lanish bo'lmaydigan birikmalarda atom larn in g v alen tligi haqida gap yuritib b o 'lm a y d i, bunda oksidlanish darajasi haqida gapirish kerak. Anorganik kimyoda ko'pchilik hollarda atomning valentligi muayyanligini yo'qotadi: uning son qiymati birikmaning kimyoviy tuzilishini bilishga bog'liq bo'ladi. Ko'pchilik anorganik birikmalarning formulalariga qarab elementlaming valentligi haqida emas, balki ularning oksidlanish darajasi haqidagina fikr yuritish mumkin. Shu sababli anorganik kimyoda oksidlanish darajasi tushunchasini, organik kimyoda esa — valentlik tushunchasini qo'llagan m a’qul (valentlik — A .M . But- ler o v n in g organik birikm alar tu z ilish n a za riy a sin in g a so siy tushunchasidir). Bunga sabab shuki, ko'pchilik anorganik birikmalar nom olek u lar tuzilgan, organik birikm alarning k o'p ch iligi esa m olekular tuzilgan. Bu ikki tushunchani hatto ular son jihatdan bir-biriga m os kelganda ham aynan bir tushuncha deb bo'lm aydi. 3.11- §. Namunaviy masalalar yechish. Valentlik va oksidlanish darajasi 1- m asala. N im a uchun uglerod ko'pchilik birikmalarida to'rt valentli bo'ladi? Yechish. U glerodning qo'zg'alm agan atomida tashqi p o g'o - nasidagi elektronlar orbitallar bo'yicha quyidagicha taqsimlanadi: P s t t ti 2PX 2Py Bu sxemaga ko'ra uglerod 2 valentli, chunki eng oddiy holda valentlik juftlashmagan elektronlar soni bilan aniqlanadi. Lekin uglerod atom ida bitta bo'sh 2
sarflan gan d a b itta 2
2
2
4
2
Yechish. a) A zotning oksidlanish darajasi x, kislorodniki — 2. M olekulaning neytralligiga asoslanib tenglam a tuzamiz: 2 x + 4 (—2 )= 0 , bundan x = + 4 . ya’ni N 2
4
2
3
1
2
4
2
3
- 3 ga teng. d) Kislorod bilan azotning oksidlanish darajalari tegishlicha —2 va x ga teng. N 0 2
tenglama tuzamiz: x + 2 ( —2 ) = —1. Bundan x = + 3 , y a ’ni N 0 2
ga teng. 3 - m asala. H C N , C H 3
valentligini va oksidlanish darajasini aniqlang. Yechish. Bu birikmalarning struktura formulalaridan \ q larda uglerod to ‘rt valent li, degan xulosaga kelamiz, uning oksidlanish darajasi esa quyidagiga teng b o ‘ladi: 1-masala. Q uyid agi birikm alar q a to rid a birik m alarn in g barqarorligi qanday o ‘zgarishini aniqlang: H F, HC1, HBr, HJ. Y e c h i s h . Bu ikki atom li molekulalarda bog'lanish puxtaligi bog'lanishning uzunligiga bog'liq. Ftordan yodga o'tilganda atom radiusi k a tta lash g an ligi sababli bu y o 'n a lis h d a H —g a lo g en bog'lanish uzunligi ham ortadi, ya’ni birikmalarning barqarorligi ftordan yodga o'tganda kamayadi. 2- masala. Oltingugurt kaliy, vodorod, brom va uglerod bilan kimyoviy bog'lanish hosil qiladi. Bu bog'lanishlardan qaysi birining qutbliligi eng ko'p va qaysi biriniki eng kam? B og'lanishning elektron buluti qaysi atom tom onga siljishini ko'rsating. Yechish. A tom larning nisbiy elektrmanfiyliklari qiymatidan ( 2
2
2
5
2
Axs_Br= 2 ,8 —2 ,5 = 0 ,3 oltingugurt atom idan Br tom oniga siljiydi; A xs _ c = 2,5—2 ,5 = 0 ikkala elem entning nisbiy elektrmanfiyligi bir xil, siljish kuzatilmaydi. Дх ning absolut qiymati qancha katta bo'lsa, bog'lanish shuncha qutbli bo'ladi. 3-BOBGA D O IR TESTLAR VA ULARNING YECHIM LARI 3.1. Molekulasida qaysi turdagi kimyoviy bog'lanish bo'lgan moddalaming suyuqlanish temperaturasi nisbatan past bo'lib, ular elektr tokini o'tkazmaydi va suvda yomon erish xususiyatiga ega bo'ladi? H C N da : l + x + ( - 3 ) = 0 , x = +2; C H 3OH da : x + 3 ( + l ) + ( - 2 ) + l = 0, x = - 2 ; H C O H da : l + x + ( - 2 ) + l = 0 , x = 0 Kimyoviy bog‘lanish A) ionli В) kovalent С) qutbli kovalent D )donor-akseptor E) m etallik Yechish. Test shartida sanab o ‘tilgan xususiyatga ega bo'lgan moddalar tarkibidagi molekulalar qutbsiz, ulardagi molekulalararo ta’sirlashuv juda zaif, ion holiga o'tm aydigan m olekulalardan tashkil topgan bo'lishi kerak. Bunday moddalardan tashkil topgan kristall panjaralar tugunlarida molekulalar joylashgan bo'ladi (3.7- Download 6.95 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|