' G. P. Xomchenko, I. G. Xomchenko
Download 6.95 Mb. Pdf ko'rish
|
|
n _ ТГ H11 t
P x Р у
P - ls 2 2s2 2p2 2p\2p\ Kislorod atom ida ikkita juftlashm agan elektron bor. F to r ato m ida bitta juftlashm agan elektron bor:
Shunday qilib, elektronlarni kvant yacheykalarga joylashtirib, atom idagi juftlashm agan elektronlar sonini aniqlash m um kin. Ne atom ida ikkinchi p o g'on an ing to'lishi tugallanadi: п=2 п=1 Sakkizta tashqi elektron (s2/?6) to ‘rtta ikki elektron bulutli juda barqaror strukturani hosil qiladi. N eon atom ida barcha elektronlar juftlashgan. N eo n — nodir gaz. 2.8- §. D.I.M endeleyev elementlar davriy sistemasini nazariy asoslash Energetik pog'onalar (elektron qavatlar) va pog'onachalarning (q av atc h a la rn in g ) e le k tro n la r b ilan to 'lis h ta rtib i D .I .M e n deleyevning elem entlar davriy sistemasini nazariy jih atd an asos- lab beradi. 1 - va 2 - davrlardagi elem entlam ing elektron form ula- larini (2.7-§) ko 'zd an kechirib, shunday xulosaga kelish m u m kin: davr atom ining tashqi pog'onasida bitta s- elektron b o ‘ladigan elem ent bilan boshlanadi: 1 - davrda bu vodorod, qolgan davrlarda — ishqoriy metallar. Davr nodir gaz bilan tugallanadi: birinchisi — geliy bilan (Is2), qolgan davrlar — atomlarining tashqi pog'onasining elektron konfiguratsiyasi bo'lgan elementlar bilan tugallanadi. Shunday qilib, 1- davrda ikkita elem ent bor: vodorod (Z = 1) bilan geliy (Z=2). 2- davr litiy (Z = 3) elem enti bilan boshlanadi va neon (Z=10) bilan tugaydi. Ikkinchi davrda sakkizta elem ent bor. 3- davr natriy (Z = l 1) bilan boshlanadi, uning elektron konfi guratsiyasi ls 2 2s2,
2pb3 s'. U chinchi energetik po g'o n an in g to'lishi natriyda boshlangan. Bu jarayon inert gaz — argonda (Z=18) tugal lanadi, uning 3s- va 3 p- pog'onachalari batam om to'lgan. Argonning elektron formulasi: ls 2 2s 2 2^ 6 3s 2 3p6. Natriy — litiyning, aigon — neon- ning analogi. 2- davrdagi kabi 3- davrda ham sakkizta elem ent bor. 4-davr kaliy (Z=19) bilan boshlanadi, uning elektron tuzilishi 1 s 2
2 2^ 6 3s 2 3p 6 4s 1 formula bilan ifodalanadi. Kaliyning 19- elektroni 4s- po g'on ach an i egallagan, uning energiyasi 3 d- po g 'o nach an in g energiyasidan kam bo'ladi (2.3- rasmga q.). Tashqi 4s- elektron elem entga natriyning xossalariga o'xshash xossalar baxsh etadi. U U U U P X
P y P ,
K alsiyda (Z = 20) 4s- p o g 'o n ach a ikkita elektron bilan to ‘lgan: ls22s22pe3s23pb4s2. Skandiy (Z = 2 1 ) e le m e n tid a n b osh lab 3d- pog‘onachaning to'lishi boshlanadi, chunki u 4 p- pog‘onachaga nis batan energiya jihatidan afzalroqdir (2.3-rasmga q.).
pog'ona- chaning beshta orbitalini o ‘nta elektron egallashi mum kin, skan- diydan ruxgacha (Z=30) bo'lgan elementlaming atomlarida ana shun day bo‘ladi. Shu sababli
ning elektron tuzilishi 1s22522/j63523/J6‘ 3d'4s2 fo rm u lag a, ruxniki* — \s 22s22p63s23p63dl04s2 form u lag a muvofiq keladi. Inert gaz kriptongacha (Z=36) bo‘lgan keyingi ele m entlam ing atomlarida 4 p- pog'onacha to ‘lib boradi. 4- davrda 18 ta element bor.
ham 18 ta elem ent bor. 6 - davrdagi seziy (Z = 55) va bariy (Z = 5 6 ) elem entlarining atomlarida 6 s- pog'onacha to'ladi. Lantanda (Z = 57) bitta elektron 5 d- pog'onachaga o'tadi, shundan keyin bu pog'onachaning to'lishi to'xtaydi va 4/- pog'onacha to'la boshlaydi, uning yettita orbitalini 14 elektron egallashi m um kin. Bu hoi Z = 58 — 71 bo'lgan lantanoid elem entlar atomlarida sodir bo'ladi. Bu elem entlarda tashqaridan u chinchi p og'on an in g ichki 4 f- pog'onacha to lg a n lig i sababli ularning kim yoviy xossalari bir-biriga ancha yaqin b o ' ladi. G afniydan (Z = 72) boshlab d- p og'onachaning to'lishi yana boshla nadi va sim obda (Z = 80) tugallanadi, shundan keyin elektronlar 6 p- p og'on ach an i to'ldira boshlaydi. P og'on an in g to'lish jarayoni inert gaz radonda (Z =86) tugallanadi. 6- davrda 32 ta elem ent bor. 7- davrda — tugallanmagan davr elektron pog'onalarining elektronlar bilan to'lishi 6- davrdagiga o'xshash. Fransiy (Z = 87) bilan radiyda (Z =88) Is- pog'onacha to'lgandan keyin aktiniyda elektron 6 d- pog'onachaga o'tadi, shundan keyin 5/- pog'onacha 14 ta elektron bilan to'la boshlaydi. Bu hoi Z = 9 0 — 103 bo'lgan aktinoid elem en tlam in g atom larida sodir bo'ladi. 103- elem entdan keyin kurchatoviy (Z = 1 0 4 ), nilsboriy (Z = 1 0 5 ), Z =106 va Z = 1 0 7 elem entlarda 6 d- p og'on ach a to'lib boradi. Lantanoidlar kabi aktinoidlarning ham ko'pchilik kim yoviy xossalari bir-biriga o'xshashdir. Oxirida qaysi pog 'o n acha elektronlar bilan to'lishiga qarab b ar cha elem entlar to 'rt tip g a (oilaga) bo'linadi*:
1. 5 - e l e m e n t l a r ; tashqi p o g 'o n an in g s- p o g ‘onachasi elektronlar bilan to ‘ladi. Bularga h a r qaysi davrning dastlabki ikki elem enti kiradi. 2.
e l e m e n t l a r ; tashqi p o g 'o n an in g p- po onachasi elektronlar bilan to'ladi. Bular h ar qaysi davrdagi (1 va 7-dav- rdan tashqari) oxirgi 6 elem entdir. 3.
e l e m e n t l a r ; ta sh q a rid a n ik k in c h i p o g 'o n a n in g d-pog'onachasi elektronlar bilan to'ladi, tashqi p og'onada esa b it ta yoki ikkita elektron qoladi (Pd da — nol). Ularga katta davrlarning 5- va
elem entlari orasida joylashgan dekadalaridagi elem entlar kiradi (ular oraliq elem entlar ham deyiladi). 4 . / - e l e m e n t l a r ; ta sh q a rid a n u c h in c h i p o g 'o n a n in g / - pog'onachasi elektronlar bilan to 'lad i, tashqi pog 'o n ad a esa ik kita elektron qoladi. Bular lantanoidlar va aktinoidlardir. Davriy sistem ada s-elem entlar soni 14 ta,
elem entlar 30 ta ,
elem en tlar 35 ta, / - elem en tlar 28 ta. Bir tu rd ag i e le m entlam ing ko'pgina um um iy kimyoviy xossalari bo'ladi. Shunday qilib, D .I.M endeleyevning davriy sistemasi kim yo viy elem entlar atom larining elektron strukturasiga asoslangan tabiiy klassifikatsiyasidir. E lem ent davriy sistem aning tegishli davrida va gruppachasida joylashganligiga qarab atom ning elektron strukturasi, dem ak, elem entning xossalari haqida fikr yuritiladi. D avrlarda ele m entlar sonining turlichaligi elektron p og 'onalam ing to 'lib bo- rish qonuniyati bilan tushuntiriladi. 2 .9 -§ . Atomlarning tuzilishi haqidagi ta’Iimot asosida davriy qonun va davriy sistema A tom larning tuzilishi haqidagi ta ’lim ot davriy qonunning chu- qur fizik m a ’nosini ochib berdi. 2.4-§ da qayd etilganidek, atom ning asosiy xarakteristikasi uning yadrosining m usbat zaryadidir. Bu atom ning va, dem ak, elem entning ancha um um iy va aniq xarakteristikasi hisoblanadi. Y adroning zaryadi atom ning elektron qobig'idagi elektronlar soni ni, atom ning tuzilishini va shu bilan elem entning barcha xossalarini ham da uning davriy sistem ada joylashgan o 'm in i aniqlab beradi. Shu m unosabat bilan qonunning ta ’rifi ham qism an o'zgardi. D .I.M endeleyev davriy qonunining hozirgi zam on ta ’rifi q u yidagicha: kimyoviy elementlam ing xossalari, shuningdek, elementlar birikmalarining shakli va xossalari ular atomlari yadrosining zar- yadiga davriy ravishda bog‘liqdir. Q o n un ning b u n d ay ta ’rifi D .I.M endeleyev bergan t a ’rifga hech zid kelmaydi, u faqat yangi m a’lum otlarga asoslanadi, bu m a’lum otlar qonun va sistem ani ilmiy jihatdan asoslaydi va ularning to ‘g ‘riligini tasdiqlaydi. D .I.M endeleyevning elem entlar davriy sistemasi davriy qo n u n n i va shu bilan elem entlar atom larining tuzilishini ham aks ettiradi. A tom larning tuzilish nazariyasi elem entlar xossalarining dav riy o'zgarishini tushuntirib beradi. A tom yadrolari m usbat zaryad- larining 1 dan 107 gacha ortib borishi tashqi energetik pog‘ona tuzilishining takrorlanishiga sabab bo'ladi. E lem entlam ing xossa lari tashqi pog'onadagi elektronlar soniga bog‘liq bo'lganligi uchun bu ko'rsatkich ham davriy ravishda takrorlanadi. Davriy q o n u n ning f i z i k m a ’ n o s i ana shundan iboratdir. K i c h i k d a v r l a r d a atom lar yadrolarining m usbat zarya di ortib borishi bilan tashqi pog‘onadagi elektronlar soni ham ortib boradi (1-davrda 1 dan 2 gacha, 2- va 3-davrlarda 1 dan 8 ga qadar), shu sababli elementlam ing xossalari o ‘zgaradi: davming boshida (1
davrdan tashqari) ishqoriy metall turadi, so‘ngra metall xossalar asta-sekin susayadi va metallmaslik xossalar kuchayib boradi. K a t t a d a v r l a r d a yadrolam ing zaryadi ortishi bilan pog'o- nalarga elektronlar to ‘lishi murakkabroq kechadi ( 2 .
-§ ga q.), shu sababli elem en tlam in g xossalaridagi o'zgarish ham kichik davrlarning elementlaridagiga qaraganda murakkabroq b o ‘ladi. M a salan, katta davrlarning juft qatorlarida zaryad kattalashishi bilan tashqi pog'onadagi elektronlar soni o'zgarm aydi va 2 yoki I ga teng b o ‘ladi. Shu sababli tashqaridan oldingi p o g 'o n a elektronlar bilan to'layotganda bu qatorlarda elem entlam ing xossalari juda sekin o 'zg arad i. Toq q a to rla rd a y ad ro zaryadi o rtish i b ilan tashqi pog'onadagi elektronlar soni ko'payganida ( 1 dan
8 gacha) ele- m entlarning xossalari tipik elem entlardagi kabi o'zgara boshlaydi. Davriy sistem aning qisqa shakldagi variantida odatda qatorlar ajratib ko'rsatiladi. Lekin hozirgi vaqtda bu tushuncha fizikaviy m a ’nosi yo'qligi sababli kam qo'llaniladi. A tom larning tuzilishi haqidagi ta ’lim ot asosida qaralganda D .I.M endeleyevning b arch a elem entlarni yettita davrga bo'lganligi asosli ekanligi ko'rinadi. D avrning raqami atom larning elektronlar bilan to'ladigan energetik pog'onalari soniga mos keladi. Shu sababli 5 - elem entlar barcha davrlarda, p- elem entlar 2 - va undan ke- yingi davrlarda, d - elem entlar — 4- va undan keyingi davrlarda va / - elem entlar — 6 - ham da 7- davrlarda bor. G ruppalarning gruppachalarga b o ‘linishini ham oson tushun- tirish m um kin, bunday b o ‘linish energetik pog‘onalarning elek tro n lar bilan to ‘lishidagi farqqa asoslangan. Bosh gruppachalar elem entlarida tashqi pog‘onalarning s- pog‘onachalari (bular s- elem entlar) yoki
- pog‘onachalari (bular p- elem entlar) to'ladi. Y onaki g ru p p ach alarn in g e lem e n tlarid a ta sh q arid an ikkinchi po g 'o n anin g d- pog'onachasi to 'ladi (bular noid va aktinoidlarda tegishlicha 4- va 5- p og 'onachalar to'ladi
(b u lar/ - elem entlar). Shunday qilib, h ar qaysi gaippachaga ato m larining tashqi elektron pog'onalarining tuzilishi o'xshash bo'lgan
elem entlar birlashgan. Bunda bosh gruppachalardagi elem entlar atomlarining tashqi pog'onalaridagi elektronlar soni gruppa raqami-
ga teng bo'ladi. Yonaki gruppachalarga esa atomlarining tashqi pog'o- nasida ikkita yoki bittadan elektron bo'ladigan elem entlar kiradi.
Bitta gruppaning turli gruppachalaridagi elem entlar atom lari ning tuzilishidagi farq xossalaridagi tafovutni keltirib chiqaradi.
M asalan, galogenlar gruppachasidagi elem en tlar atom larin in g tashqi pog'onasida yettitadan elektron, m arganes gruppachasi-
dagilarda — ikkitadan elektron bo'ladi. G alogenlar tipik m etall- maslar, marganes gruppachasidagilar m etallardir.
Lekin bu gruppachalar elem entlarining um um iy xossalari ham bor: ularning ham m asi (ftor F dan tashqari) kimyoviy reaksiyaga
kirishganida kimyoviy bog'lanish hosil qilishga 7 tadan elektronini berishi m um kin. Bunda m arganes gruppachasidagi atom lar tashqi
pog'onasidan 2 elektron, tashqaridan oldingi pog'onasidan 5 elek tro n beradi. Shunday qilib,
bosh
ana shundan iborat. Bundan
d e
ana shundadir. Shunday qilib, atom larning tuzilishi ikkita qonuniyatni kel
tirib c h iq a ra d i: 1
) e le m e n tla r x o ssa la rin in g g o r i z o n t a l 1 a b o'zgarishi — davrda chapdan o'ngga borgan sari m etal- lik xossalari kuchayadi; 2 ) elem entlar xossalarining v e r t i k a l b o ‘ y l a b o ‘zgarishi — gruppacha tartib raqami kattalashishi bilan metallik xossalari kuchayadi va metallmaslik xossalar su- sayadi. Bunday holda elem ent (va sistem aning katakchasi) gori- zontal bilan vertikalning kesishgan joyida b o 'lad i va ana shu uning xossalarini belgilaydi. Bu hoi izotoplari su n ’iy yo‘l bilan olinadi- gan elem entlarni topish va xossalarini bayon qilishga yordam be radi. Agar 8 -davr elem entlarining izotoplari olinsa, ularning eng m uhim kimyoviy xossalari davriy sistemada joylashgan o'rniga qarab aniqlanadi. Elem entning sistem ada joylashgan o ‘rni davr va grup paning raqam i bilan aniqlanadi, „elem entlam ing o ‘rn i“ tushun- chasini birinchi b o ‘lib D .I.M endeleyev kiritgan. V odorodning davriy sistem ada joylashgan o ‘rnini atom tuzili shi nuqtayi nazaridan tushuntirish m um kin. V odorod atom ining bitta elektroni bor, uni boshqa elem entlam ing atom lariga berish m um kin. Davrlarni boshlab beradigan barcha elem entlam ing — Li, N a, K, Rb, Cs, Fr atom lari ana shunday xossani nam oyon qilganligi sababli vodorod ham gruppaning 1 bosh gruppachasida turishi kerak. Ikkinchi tom ondan, vodorod atom i galogenlarning atom lari kabi bitta elektronni biriktirib olish xususiyatiga ega bo'lganligi (H + e = H +), ya’ni m etallm aslik xossalarini nam oyon qilganligi sababli u VII gruppaning bosh gruppachasida joylashi- shi kerak. V odorodning kimyoviy xususiyatidagi bunday ikki taraf- lamalik sababli uni ikkita gruppachaga joylashtiradilar. Bunda grup- pachalardan birida elem entning simvoli qavs ichiga olib yoziladi. Davriy sistem aning to ‘rtta joyida elem entlam ing joylashgan o ‘rni atom massalarining ortib borish tartibiga mos kelmaydi: Ar (39,948) - К (39,102); C o (58,933) - N i (58,71); Те (127,60) - J (126,904); Th (232,038) - Pa (231). Bunday chetga chiqishni davriy sistem aning kamchiligi deb hisobladilar. A tom tuzilishi haqidagi ta ’lim ot bu chetga chiqishlar- ni izohlab berdi. Y uqorida biz elem entning xossalari atom massa- siga em as, balki yadroning m usbat zaryadi qiym atiga bog‘liq, de gan xulosaga kelgan edik. Y uqoridagi ko'rsatilgan to 'rtta elem ent lar jufti yadrolarining zaryadini tajribada aniqlash M endeleyev ularni to ‘g ‘ri joylashtirganligini isbotladi: lgA r
|9 K , 2 7 ^ 0 2 8 ^ ’ 5 2 ^ ® 5 3 ^ ’ 9 o " ^ 9 1 ^
Argonning atom massasi kaliyning atom massasidan katta ekan- ligini (boshqa ju ftlarn in g ham ) q and ay tu sh u n tirish m um kin? M a’lum ki, elem entning atom massasi izotoplari massa sonlari- ning o'rtacha qiymati sifatida olinadi. Argonning atom massasi asosan massa soni katta bo'lgan izotopi bilan (u tabiatda ko‘p m iqdorda uchraydi) aniqlansa kerak, kaliyda esa massa soni kichik bo'lgan izotopi ko‘p b o ia d i (2.4-§ ga q.). Shunday qilib, davriy sistem a ning n uq soni y o ‘q va ato m y ad rolari zary ad larin in g qiym ati jihatidan elem entlar to ‘g ‘ri joylashtirilgan. Elem entlar yadrolarining zaryadini tajribada aniqlash vodo rod bilan uran orasidagi elem entlam ing sonini, shuningdek, lan- tanoidlarning sonini aniqlashga im kon berdi. Hozirgi vaqtda davriy sistem adagi joylarning ham m asi to 'lg an va Z = 1 bilan Z =109 oralig'ida yangi elem entlar Yerda ham , koinotda ham kashf etili- shi m um kin emas. H aqiqatan ham , Yerga olib tushilgan Oy tuprog'i kimyoviy analiz qilinganda faqat davriy sistemada bor elem entlargina topildi. Lekin davriy sistem a tugallangan emas. Yangi transuran elem ent lar kashf etilishi m um kin.
Atomlarning o'lcham i, ionlanish energiyasi, elektronga moyil- ligi, elektrmanfiyligi, oksidlanish darajasi kabi xossalari atom ning elektron konfiguratsiyasi bilan bog'liq. Elem entning tartib raqami ortishi bilan bu xossalarning o ‘zgarishida davriylik kuzatiladi. A tom larning q a t’iy muayyan chegarasi b o im ay d i, bunga sabab elektronlarning to ‘lqin tabiatli ekanligidir. H isoblashlarda
yoki
sharlli radiuslar degan tushunchalardan, y a’ni kristall hosil b o ‘lishida bir-biriga yaqinlashgan sharsimon atomlarning radiuslari- dan foydalaniladi. O datda ular rentgenom etrik m a’lum otlardan hisoblab topiladi. A tom ning radiusi — uning m uhim xarakteristikasidir. A tom radiusi qancha katta bo'lsa, tashqi elektronlar atom da shuncha zaif tortib turiladi. A ksincha, atom radiusi kichrayishi bilan elek tronlar yadroga kuchliroq tortiladi. Davrda atom radiusi chapdan o'ngga tom on kichrayib boradi. Bunga sabab yadroning zaryadi ortishi bilan elektronlarning tor- tilish kuchi ortishidir. G ruppachalarda yuqoridan pastga atom ra diusi k attala sh ib b o rad i, c h u n k i q o 's h im c h a e le k tro n q avat qo'shilishi natijasida atom ning hajmi va dem ak, uning radiusi kat- talashadi.
1 I -----------1 I . «■ J I I I 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 z 2.6-rasm. Atom ionlanish energiyasining elementning tartib raqamiga bog'liq holda o'zgarishi.
— elektronni ato m d an uzish u ch u n talab etiladigan energiyadir. U odatda elektronvoltlarda ifodalanadi. Elek tro n atom dan uzilib chiqqanda tegishli kation hosil bo'ladi. Bitta davrdagi elem entlar uchun ionlanish energiyasi yadro zaryadi ortishi bilan chapdan o'ngga tom on ko'payib boradi. G rup- pachada bu energiya elektron yadrodan uzoqlashishi tufayli yuqo- ridan pastga tom on kamayib boradi. Yadro zaryadi ortishi bilan atom lar ionlanish energiyasining o'zgarishi grafik tarzda 2 . 6 -rasm da ko'rsatilgan. Ionlanish energiyasi elem entlam ing kimyoviy xossalari bilan b o g 'lan g a n . M asalan , io n lan ish energiyasi k ichikroq b o 'lg a n ishqoriy m etallar yaqqol ifodalangan metallik xossalarga ega bo'ladi. N odir gazlarning kimyoviy inertligi ularning ionlanish energiya sining qiym ati nihoyatda katta bo'lishi bilan bog'liq. A tom lar faqat elektron beribgina qolm ay, balki biriktirib oli- shi ham m um kin. Bunda tegishli anion hosil bo'ladi. A tom ga bitta elektron biriktirib olinganida ajralib chiqadigan energiya elektronga moyillik deyiladi. Ionlanish energiyasi kabi elektronga moyillik ham odatda elektron-voltlarda ifodalanadi. Elektronga moyillikning qiy m ati ko'pchilik elem entlar uchun n o m a’lum; uni o'lchash ancha qiyin ish. Tashqi pog'onasida 7 tadan elektron bo'ladigan galogen- larda elektronga moyillikning qiym ati eng katta bo'ladi. Bu hoi davr oxiriga yaqinlashgan sari elem en tlam in g m etallm aslik xossalari kuchayishini ko'rsatadi. Elektrmanfiylikka 1932-yilda am erika olimi L.Poling ta ’rif berdi. U elektrm anfiylikning birinchi shkalasini taklif etdi. Polingning ta’rifiga ko ra, elektrmanfiylik atomning birikmada o‘ziga elektron- larni tortish xususiyatidir. Bunda valent elektronlar, ya’ni kimyoviy bog'lanish hosil bo‘lishida ishtirok etadigan elektronlar nazarda tutiladi. Ravshanki, nodir gazlarda elektrmanfiylik bo‘lmaydi, chunki ular atomlarining tashqi pog'onasi tugallangan va barqarordir. Miqdoriy xarakteristika berish uchun elektrmanfiylikning o ‘lchami sifatida atomning ionlanish energiyasi (!) bilan elektronga moyilligining (E) arifmetik yig‘indisiga teng energiyani hisoblash taklif etilgan, ya’ni ХЧ+Е, bunda X —atomning, va demak, elementning elektrmanfiyligi. Misol tariqasida ftor va litiy uchun X ni aniqlaymiz. Ma’lumotnoma jadvallaridan / F=17,42 eV, £ F= 3,62 eV, / L= 5,39 eV, £ L=0,22 eV ekan- ligini topamiz (bilvosita y o ‘l bilan hisoblab topilgan). U holda A'F= 17,42+3,62=21,04 eV, ^ = 5 ,3 9 + 0 ,2 2 = 5 ,6 1 eV. Ftor uchun I+E qiymat eng katta bo'ladi, shu sababli u eng elektr- manfiy element hisoblanadi. Ishqoriy metallarning atomlari uchun elektr manfiylik qiymatlari eng kichik bo‘ladi. Odatda, litiyning elektrmanfiyligi bir deb qabul qilinadi va boshqa elem entlam ing elektrmanfiyligi unga taqqoslanadi. Shunda elem entlar nisbiy elektrmanfiyligining (uni x orqali belgilaym iz) oddiy va taqqoslash uchun qulay qiymatlari olinadi: Hozirgi vaqtda nisbiy elektrmanfiyliklar jadvali keng tarqalgan, uni tuzishda atomlarning elektron tuzilishi va ulaming radiuslari ha qidagi eng yangi m a’lumotlardan foydalanilgan ( 2
2
2. 2- j adval . Elementlaming nisbiy elektrmanfiylik qiymatlari I II III IV V VI VII
VIII 1 (H) 2,1 H 2,1 He 2 Li 1,0 Be 1,5 В 2,0
С 2,5
N 3,0
0 3,5
F 4,1
Ne 3 Na 0,9 Mg 1,2 Al 1,5
Si 1,8
p 2,2
S 2,5
Cl 3,0
Ar 4 К 0,8 Ca 1,0 Sc 1,3
Ti 1,5
V 1,6
Cr 1,6
M n 1,5
Fe 1,8
Co 1,9
Ni 1,9
Cu 1,9
Zn 1,6
Ga 1,6
Ge 1,8
As 2,0
Se 2,4
Br 2,8
Kr 5 Rb 0,8 Sr 1,0 Y 1,2
Z r 1,4
N b 1,6
Mo 1,8
Tc 1,9
Ru 2,2
Rh 2,2
Pd 2,2
Ag 1,9
Cd 1,7
In 1,7
Sn 1,8
Sb 1,9
Те 2,1
I 2,5
Xe 6 Cs 0,7 Ba 0,9 La* 1,0
H f 1,3
Ta 1,5
W 1,7
Re 1,9
Os 2,2
Ir 2,2
Pd 2,2
Au 2,1
Hg 1,9
Те 1,6
Pb 1,9
Bi 1,9
Po 2,0
At 2,2
Rn 7 Fr 0,7 Ra 0,9 Ac** 1,1
Ku (Ns)
*Lantanoidlar 1,00 — 1,10 **Aktinoidlar 1 , 1 1 - 1 , 2 2
2
nisbiy elektrm anfiyligining kattaligi, metallar esa kichikligi bilan xarakterlanadi. E lem en tla r k im y o v iy o ‘zaro t a ’sirlashganda elektronlar nisbiy elektrmanfiyligi kichik atom dan nisbiy elektr- manfiyligi katta atomga tom on siljiydi. Oksidlanish darajasi haqida 3 .9 -§ ga q. 2.11 -§. Davriy qonunning va atomlar tuzilish nazariyasining ahamiyati D. I. M endeleyevning davriy qonuni nihoyatda katta ahamiyatga ega. U hozirgi kimyoga asos soldi, uni bir butun fanga aylantirdi. E lem entlar bir-biri bilan o ‘zaro b o g ‘liqlikda ularning davriy sistemadagi o ‘miga qarab ko‘rib chiqiladigan b o ‘ldi. N . D. Zelinskiy aytib o ‘tganidek, davriy qonun «dunyodagi barcha atomlarning o ‘zaro bog‘liqligining kashf etilishi» bo'ldi. K im yo tavsif bilan cheklangan fandan haqiqiy fanga aylandi. Davriy qonun kashf etilishi bilan kim yoda ilm iy bashorat qilish mumkin b o ‘lib qoldi. Yangi elementlarni va ularning birikmalarini oldindan aytish va tavsiflash imkoniyati yaratildi. Bunga ajoyib misol — D . I. M endeleyevning o ‘sha vaqtda hali kashf etilmagan elem entlar mavjudligini oldindan aytganligidir, ulardan uchta- sining — G a, Sc va G e ning xossalarini M endeleyev aniq bayon qilib berdi. D . I. M endeleyev qonuni asosida sistemaning Z = 1 elem entdan Z = 92 elem entgacha bo'lgan barcha bo'sh kataklari to'ldirildi, shuningdek, transuran elem entlar kashf etildi. Bugungi kunda ham bu qonun yangi kim yoviy elem en tlarni kashf etish yoki sun’iy yo'l bilan olish uchun yo'l ko'rsatkich bo'lib xizmat qil- moqda. Masalan, davriy qonunga asoslanib, agar Z = 1 14 elem ent sintez qilinsa, u qo'rg'oshinning analogi (ekaqo'rg'oshin), agar Z =118 elem ent sintez qilinsa, u nodir gaz (ekaradon) bo'ladi, deyish m um kin. Gazlar davriy sistemada davrlarni tugallaydi va VIII gruppa ning bosh gruppachasini tashkil etadi. «D avriy qonun kashf etilgunga qadar, — deb yozgan edi D . I. M endeleyev, — elementlar tabiatning bir-biriga bog'lanmagan tasodifiy hodisalari edi; biror yangi elem en t kashf etilishini kutish u ch u n asos y o 'q , yangi topilganlari esa batam om kutilmagan yangilik hisoblanardi. Davriy q onu niyat hali k a sh f etilm agan elem en tla rn i birinchi bo'lib uzoqdan ko'rishga im kon berdi. D avriy qonuniyat durbinini taqmagan kishi ularni ko'ra olmas edi»*. Davriy qonun elem entlam ing atom massalarini to'g'rilashda asos bo'lib xizmat qildi. D . I. M endeleyev 20 ta elem entning atom massasini tuzatdi, shundan keyin bu elem entlar davriy sistemada o'z o'rnini egalladi. Davriy qonu nning katta um um ilm iy va falsafiy aham iyati shundan iboratki, u tabiat rivojlanishining eng um um iy qonun- larini (qarama-qarshiliklarning birligi va ularning kurashi, miqdor o'zgarishlarning sifat o'zgarishlariga o'tishi, inkorni inkor qonuni) tasdiqlab berdi. *D. I. Mendeleyev. Периодический закон химических элементов. М. JI., Госхимтехиздат, 1934, 79- bet. Davriy qonun va davriy sistema tabiiyot fanining rivojlanishida juda katta rol o'ynadi va hozir ham ahamiyati katta. D. I. M endeleyevning davriy qonuni va davriy sistemasi asosida atom tuzilishi haqidagi ta’lim ot tez rivojlandi. U davriy qonunning fizik m a’nosini ochib berdi va elem en tlam ing davriy sistemada jo ylash gan o 'm in i tushuntirib berdi. A tom tuzilishi haqidagi ta’lim otning to ‘g ‘riligi d oim o davriy qonun bilan tekshirib kelindi. M ana yana bir m isol. 1921- yilda N . Bor D . I. M endeleyev 1870- yilda m avjudligini old in d an aytgan Z = 7 2 elem en t atom ining tuzilishi sirkoniy atom ining tuzilishiga o ‘xshash b o ‘lishini (Zr — 2.8.18.10.2, H f — 2.8.18. 32.10.2), shu sababli uni sirkoniy m en e- rallari orasidan izlash lozim ligini ko'rsatib berdi. Ana shu maslahatga asoslanib, 1922- yilda vengr kimyogari D . X eveshi bilan golland fizigi D. Koster N orvegiyada topilgan sirkoniy rudasida Z =72 elem entni kashf etdilar va uni gafniy deb atadilar (K opengagen shahrining — elem en t kashf etilgan joyn in g lotincha nom idan olingan). Bu atom tuzilishi nazariyasining katta tantanasi edi: atom tuzilishi asosida elem entning tabiatda joylashgan o ‘rni aytib berildi. A tom tuzilishi haqidagi ta’lim ot atom energiyasining kashf etilishiga va undan odam ehtiyojlari uchun foydalanilishiga olib keldi. Davriy qonun XX asrda kimyo va fizikadagi barcha kashfiyotlaming asosiy manbayi bo'ldi, desak mubolag'a bo'lmaydi. U boshqa kimyoga yaqin fanlaming rivojlanishida ham juda katta rol o ‘ynadi. Davriy qonun va sistem a hozirgi kim yo fani va sanoatining masalalarini hal qilishda asos bo'ladi. D . I. M endeleyevning kim yo viy elem entlar davriy sistem asini e ’tiborga olgan h olda yangi polim er va yarim o'tkazgich materiallar, issiqbardosh qotishm alar, oldindan belgilangan xossali materiallar olishga, yadro energiyasi- dan foydalanishga doir ishlar olib borilm oqda, Yer bag'ri, K oi- not tekshirilm oqda. Davriy sistem aning pedagogik aham iyati ham ulkandir — u o ‘rta va oliy maktabda kim yo o'qishning ilm iy asosi bo'lib xizmat qiladi. 2 .1 2 -§ . Namunaviy masalalar yechish 1-masala. Tartib raqami 42 bo'lgan elem ent D . I. M endeleyev elem entlar davriy sistem asining qaysi gruppasida va qaysi davrda joylashgan? Yechish. Davriy sistemada elem entlar atomlarining tuzilishiga muvofiq quyidagicha joylashgan: birinchi davrda 2
8 ta, uchinchida 8
bo'lgan elem ent bilan tugaydi. To'rtinchi davrda 18 elem ent bor, ya’ni u tartib raqami 36 b o ‘lgan elem ent bilan tugaydi. Beshinchi davrda ham 18 elem ent bor, shu sababli tartib raqami 42 b o‘lgan elem ent beshinchi davrga o'tadi. U oltinchi o'rinni egallaydi, demak oltinchi gruppada bo'ladi. Bu elem ent — m olibden (M o). 2-masala. Natriy va seziy elementlaridan qaysi birida metallik xossalar yaqqolroq ifodalangan? Yechish. Natriy bilan seziy atomlari elektron qobiqlarining tuzilishini quyidagicha tasaw ur etish mumkin: N a ls22s22p63s' yoki qisqartirilgani [N e] З ^ 1
55Cs ls2s22p63s23p(,3dm4s24p64dw5s25p66s' yoki [X e] 6
Ko'rinib turibdiki, atomlarning tashqi energetik pog'onasida bittadan elektron bor. Lekin seziy atomida tashqi elektron yadrodan uzoqroq joylashgan (oltinchi energetik pog'onada, natriyniki — uchinchi pog'onada), binobarin u atomdan oson uziladi. Metallik xossalar elektronlar berish xususiyati bilan belgilangani uchun ular seziynikidan kuchliroq ifodalangan. 3-masala. VI gruppa bosh gruppachasining elementlari vodorod bilan qanday birikmalar hosil qiladi? Ulardan eng barqaror va eng beqaror birikmalarining nom ini ayting. Yechish. VI g ru p p a n in g b o sh g ru p p a ch a sid a gi e le m e n t lar — r- elementlar. Ularning tashqi elektron pog'onasida 6
elektron bo'ladi: ns*np2. D em ak, ular vodorod bilan hosil qilgan b irikm alarida — 2
Birikmalarning formulalari: H ,0 , H 2
2
2
2
4 5 2
Elektron formulasiga ko'ra vanadiy — ^-elem ent, degan xulosa chiqaramiz. Element 4 5
-pog'onachasidan 2 elektronini oson berib, + 2 oksidlanish darajasini nam oyon qilishi mumkin. Bunda u oksid VO va gidroksid V (O H ) 2
hosil qiladi, ular asos xossaga ega. Vanadiy vodorodli gazsim on birikmalar hosil qilm aydi, chunki yonaki gruppachada joylashgan. Vanadiy atom i tashqaridan oldingi d-pog'onachasidan ham elektronlar berishi (3 elektron) m um kin, bunda u yuqori oksidla nish darajasi + 5 ni nam oyon qiladi (son jihatdan elem en t jo y lashgan gruppa raqamiga ten g). Y uqori oksidlanish darajasida m os keladigan oksidi V 2
gidroksid sifatida beqaror metavanadat kislota H V 0 3
(uning tuzlari — vanadatlar — barqaror birikmalar). Izotoplar. Yadro reaksiyalari 1-masala. Tabiiy xlor tarkibida ikkita izotop: 35
37
35
b o ‘lsin, u holda 37
35
37
x) ga teng. Xlorning o'rtacha nisbiy atom massasini bilgan holda quyidagi tenglam ani tuzish mumkin: 3 5 * * 3 7 < 1 0 0 - ^ = 3 100
Bu tenglam ani yechsak, x = 7 7 ,5 va 100—x = 2 2 ,5 olinadi. Dem ak, tabiiy xlor tarkibida 77,5% 35
37
nisbiy massasi 79,9 ga teng b o ‘lsa, brom tarkibiga yana qanday izotop kiradi? Yechish. Bromning har 1000 atom iga 505 atom 79Br va 495 atom boshqa izotop to ‘g ‘ri keladi, n o m a ’lum izotopning massasini x orqali belgilaymiz. Bu atomlarning massasi 505 • 79 ( 79
495 x (boshqa izotop) ga teng. Shunday qilib, 1000 atom ning massasi quyidagiga teng: 505 • 7 9 + 4 9 5 x bitta atom ning massasi esa 205-79 + 495* _ n(. _ 1000
81
4-masala. Astat elem en ti (izotop 2
2
28 з В1 + 2 Ravshanki, x zarrachaning zaryadi 0 (chunki 8 3 + 2 = 8 5 ) va atom massasi 2 0 9 + 4 —211 = 2 bo'lishi kerak. Zaryadi 0 bo'lgan zarracha — bu neytron 'n , dem ak, 2
kerak. Tenglam aning oxirgi ko'rinishi quyidagicha bo'ladi: 283Bi+
j CC—> 2^5At -t- 2 2-^ yoki qisqartirilgan shaklda 209Bi ( a , 2 / i ) 211 At. Atomlar elektron qobiqlarining tuzilishi 1-masala. Atomining 3d- pog'onachasida bitta elektron bo'ladi- gan elem entning elektron formulasini yozing. U qaysi davr, gaippa va gruppachada joylashgan hamda bu elem entning nomi nima? Yechish. Energiya shkalasiga (2 ,7 -§ va 2.3-rasm ga q.) muvofiq, 3d-pog'onacha 4s 2
1 s22s22p(,3s23p64s23dl yoki \s22s22p63s23pb4d'4s2 (69-betdagi ilovaga q.) Elementning davriy sistemadagi tartib raqamini belgilaydigan atomdagi elektronlarning um um iy soni — 21. Bu element — skandiy. Elektron formulasidan ko'rinib turibdiki, bu elem ent 4-davrda, uchinchi gruppada (uchta valent elektroni bor 3 d l4s2), yonaki grup- pachada joylashgan d -oila elem enti). 2-masala. Tartib raqami 20 b o ig a n elem en tn in g elektron formulasini va qisqartirilgan elektron formulasini tuzing. Elektronlarning kvant katakchalar (orbitallar) bo'yicha taqsimlanishini ko'rsating. Yechish.
xulosa chiqaram iz. Bu elem en t — kalsiy. E ng kam energiya prinsipiga m uvofiq (2 .7 -§ ga q.) uning elektron form ulasi quyi dagicha bo'ladi: 1s 2
2
6
2
6
2
« = 4
n = 3 ,„Ca
5 p ti
S U ti ti
ti p s u tl ti
in U n da nodir gazning t o ‘lgan elektron p o g ‘onalariga m uvofiq kela digan qismi elem en tn ing o'rta qavs ichiga olingan sim voli bilan belgilandi va yoniga qolgan elektronlar yoziladi. Kalsiy atom ining elektron formulasiga elektronlarning orbital lar bo'yicha quyidagicha taqsimlanishi muvofiq keladi: 2-BOBGA D O IR TESTLAR VA ULARNING YECHIMLARI 2 .1 . Quyidagi yadro reaksiyasi tenglam asini tugating. Reaksiya natijasida qanday zarrachalar hosil bo'ladi? 2 j$Bi + a - > 2^At + ? A ) 2 ta neytron; B) 2 ta proton; C) proton va neytron; D ) deyteriy yadrosi; E) elektron va neytron. Yechish: Tenglamaning chap tomonidagi zarrachalarning massa yig'indisi 2 0 9+ 4= 213 ga teng, undan tenglamaning o'ng tom onida hosil bo'lgan izlanayotgan zarracha massasi 213—211= 2 bo'lishi kerak (2.4-§ ga qarang). Bunday massaga deyteriy (D javob), 2 ta neytron (A ), 2 ta proton (B) yoki proton va neytron (D ) mos keladi. H osil bo'ladigan zarrachalarning yadro zaryadlarining qiymati 8 2 + 2 —8 5 = 0 ga teng bo'lishi kerak, ya’ni bu zarrachalar 2
Javob: A bo'ladi. 2 .2 . Yadrosidagi protonlar soni 22 ta bo'lgan elem entning asosiy holatida nechta toq va juft elektronlari bo'ladi? 1) 11 ta juft; 2) 10 ta juft; 3) 12 ta juft; 4) 1 ta toq; 5) 2 ta toq; 6
yo'q. A) 4, 3 B) 5, 2 C) 6
D ) 7, 1 E) 5, 3 Yechish. Elem entlam ing yadro zaryadi (yoki protonlar soni) ulardagi elektronlar soniga teng. 2 2
ta elektron tutgan atom (titan elem en ti) uchun elektron konfiguratsiya quyidagicha bo'ladi: ls22s22p63s23p64s23cP (2 .7 -§ ga qarang). Bu elektronlarning 20 tasi 6
ta to'lgan pog'onachalarda joylashib 1 0
ta elektron juftini, qolgan 2 ta elektron toq holda 3tf-pog'onachaning ikkita katakchasida joylashgan bo'ladi. Yuqorida keltirilgan imkoniyatlarning faqat 5 va 2
laridagi elektronlar soni test savolini qanoatlantiradi. Javob: В bo'ladi. 2 .3 . D. I. M endeleyev davriy sistemasidagi asosiy gruppacha elem entlarining quyida aytib o'tilgan xossalari elem en tlam in g jadvalda yuqoridan pastga tushish tartibida qanday o'zgaradi? 1) valent elektronlar soni; 2) atom radiuslari; 3) ionlanish potensiali; 4) elektronga moyillik energiyasi; 5) elektrmanfiylik; 6
A) o ‘zgaradi, kamayadi, kamayadi, ortadi, o ‘zgarmaydi, ortadi; B) o ‘zgarm aydi, kam ayadi, ortadi, kam ayadi, kam ayadi, o ‘zgarmaydi; C) 0
D) o ‘zgarmaydi, ortadi, ortadi, kamayadi, kamayadi, kamayadi; E) o ‘zgarmaydi, ortadi, ortadi, kam ayadi, ortadi, ortadi. Yechish. D av riy sis te m a n in g a s o s iy gru p p a ch a sid a s-v a p-elem entlar joylashgan. Har bir gruppachada yuqoridan pastga tushish tartibida elem ent atomlarida quyidagi o ‘zgarishlar kuzatiladi: — davr tartib raqami ortib borishi bilan elem entlar atom larining radiusi ham ortib boradi ( 2
1 0
2
2
6
8
6
В) 1, 3, 4, 6
C) 2, 4, 6
8
6
E) 2, 4, 5, 6
Yechish. Suv m olek u lasid agi k isloro d a to m in in g taq sim - lanmagan ikkita elektron jufti elektron donorlik vazifasini bajarishi mum kin. Akseptorlik vazifasini bajarishi mumkin b o ‘lishi ikki xil vaziyatdayuz berishi kuzatiladi: a) suvda eritilgan moddalar orasida valent qobig‘ida elektronlar bilan ishg‘ol etilmagan bo'sh orbital bo'lishi; b) m olekulada elektrmanfiyligi kuchli bo'lgan elem ent bilan bog'langan atomning bog'lovchi elektron jufti birinchi atomga siljiganda (qutbli kovalent bog' amalga oshgan holat) ikkinchi atomning elektron orbitali akseptorlik xususiyatga ega bo'ladi (3.1- Download 6.95 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|