Anorganik kimyo
m etallni olishga asos bo'ladi deb hisoblangan
Download 5.87 Mb. Pdf ko'rish
|
|
m etallni olishga asos bo'ladi deb hisoblangan. XVI asrdan boshlab y a tro k im y o — d a v o la s h k im y o s i paydo bo'ldi. Y atrokim yo so'zi grekcha iatros — vrach, ya’ni shifikor dem akdir. Y atrok im yo n in g a so sch isi n em is o lim i T .P arasels (1 4 9 3 — 1541) edi. Barcha h ayotiy jarayonlar k im y o nuqtayi nazaridan tushuntirila boshlandi. Tem ir, m is, sim ob , m ishyak, qo'rg'oshin, surma va boshqa elem entlar birikmalari ning dori sifatidagi ta ’siri o'rgan ildi. Parasels birinchi marta kasallarni davolashda noorganik moddalarni qo'llay boshladi. Bu shifokorlarda kim yoga boshqacha qarashga olib keldi. K im yo am aliyotga keng qo'llanila boshladi. XV II asrdan boshlab kim yoda flogiston (flogiston — grekcha yonuvchanlik) nazariyasi hukm surgan. N e m is o lim i G . Shtal y o n ish , ok sid la n ish , qaytarilish — jarayonlarini tushuntirish uchun bu nazariyani yaratdi. Bu nazariyaga ko'ra metall yonsa flogiston ajraladi, shu tufayli og'irlashadi. K o'm irda flogiston ko'p bo'ladi va u zang bilan qizdirilsa uni m etallga aylantiradi. A m m o keyinchalik bu nazariya noto'g'ri bo'lib chiqdi. Shved farmatsevti K .Sheele (1742— 1786 ) lim on, olm a, vino, sut va boshqa kislotalarni ochdi. U ning eng m uhim kashflyotlaridan biri kislorod va azotni ochganligidir. XVIII boshlarida rus olim i M .V .L om onosov m oddalar m assa- sin in g k im yo viy jarayonda o'zgarm asligini isb otlab, flogiston nazariyasi noto'g'riligini ko'rsatdi. N e m is vrachi Y u.M ayer (1 8 1 4 — 1878) va ingliz o lim i J.Joul ish va energiyaning aylanish jarayonlarini tekshirdilar. Yu. M ayer- ning term odinam ikaning I qonunini ochganligi olam shum ul voqea bo'ldi. K eyinchalik fransuz olim i A.Lavuaze m etall qizdirilganda havodagi kislorod bilan ta’sirlanishini isbotladi. U yonish, oksidla nish jarayonlarini to'g'ri ifodaladi. D . D alton o 'z tajribalariga asoslanib atom istik nazariyani yaratdi va birikmalarda kim yoviy elem entlar qanday nisbatda bo'lishini to'g'ri ko'rsatdi. Fransuz biologi Lui Paster (1822— 1895) bijg‘ish jarayonlari- ning samaradorligini oshiradigan usullarni ishlab chiqib, dori m oddalarni va jarrohlik asboblarini zararsizlantirish usullarini k o ‘rsatib berdi. 1 8 6 9-yild a D .I .M e n d e le y e v n in g e le m e n tla r davriy s is te - m asini yaratganligi k im yon in g rivojlanishida katta aham iyatga ega bo'ldi. N em is bakteriologi P.Erlix kim yoviy terapiyaning ilm iy asos- larini ishlab chiqdi. Hozirgi kunda tibbiyotni kim yoning yangi- liklarisiz tassavur qilish m um kin em as. D avolashning samarasi, bem orlam ing tez tuzalishi dori turlariga, dorilar to'g'risidagi fan — farmatsiyaning rivojiga bog'liqdir. Kelajakda yangi va samarali kim yoviy moddalar juda zarur. Bu sohada antim ikrob, kuyganga qarshi, sham ollashning oldini olish uchun qon to'xtatuvchi, xavfli o ‘sm alarga (saraton) qarshi q o 'lla sh m u m k in bo'lgan yangi kim yoviy moddalar olish ustida ilm iy ishlar jadal olib borilm oqda. K eyinchalik O'rta O siyoda kim yoning rivojlanishida o'zbek olimlari akademiklar S.Y u.Yunusov, O .S.Sodiqov, M .N .N ab iy ev, H .U .U s m a n o v , K .S .A h m e d o v , M .A .A sq arov, A .S .S u lto n o v , N .A .Parpiyev, B .M .B eglov, S.T .To'xtayev, A.A.Akbarov, T .A zi- zov, M .F.O bidova, S.Sh.R ashidova, Z.S. Salim ov, S.I. Iskan- darov, Y u.S.T oshpo'latov va boshqalarning xizm ati katta bo'ldi. O'zbekiston fanlar Akademiyasi um um iy va anorganik kimyosi instituti kim yo fani bo'yicha yirik tadqiqotlar olib borilayotgan fan o'choqlaridan biridir. Bu dargohda elektrokim yo, kataliz, silikatlar, siyrak-yer elem en tlari, m ineral sorbentlar va qator yo'nalishlar bo'yicha anorganik kim yo sohasida ilm iy izlanishlar olib boriladi. Toshkent farmatsevtika institutida ham uzoq yillar koordi natsion birikmalar kimyosi bo'yicha ilm iy izlanishlar olib borilgan (professor M .A .A zizov va professor H .H .H akim ov). Tibbiyotga feram id, kupfur, ferrozink kabi dori m oddalari joriy etilgan. Koordinatsion birikmalar kimyosi bo'yicha hozirgi paytda ham ilm iy ishlar keng ko'lamda davom etm oqda (professorlar N.A.Parpiyev, O .A.Shobilalov, A.N .Yunusxo'jayev, O.O.Xojaev va boshqalar). 1 .1 . K im y o n in g a s o s iy q o n u n l a r i K im yoning asosiy qonunlari kim yoviy reaksiya vaqtida sodir bo'ladigan o'zgarishlarni m iqdoriy jihatdan tekshirish natijasida kashf etilgan b o'lib , ular kimyo faiiin ing asosiy negizini tashkil etadi. K im yo m oddalar, ularning tarkibi, xossalari, tuzilishi va ular asosida bo'ladigan o'zgarishlar to'g'risidagi fandir. M oddalar m assasining saqlanish qonuni. Bu qonun dastlab 1748-yilda M .V .L om onosov tom onidan va keyinchalik 1789-yilda A.Lavuaze tom on id an ta’riflangan: «K im yoviy reaksiyaga kirishuvchi m oddalar m assasining yi- g'indisi reaksiya mahsulotlari m assalarining yig'indisiga tengdir» M isol: C a C 0
3 + 2HC1 = C aC l 2 + C 0
2 + H 20 100 73
111 44
18 173
173 C a C 0
3 = C a 0 + C 0 2 100
56 44
1 0 0
1 0 0 Radioaktiv parchalanish, atom va vodorod bom balarining portlashi kabi katta miqdorda eneigiya ajralib chiqishi bilan boradigan jarayonlar massalar saqlanish qonuniga em as, balki m ateriyaning saqlanish qonuniga bo'ysunadi. Agar jarayon davom ida £ energiya ajralib c h iq s a , bu jarayon d a v o m id a m a ssa n in g o 'z g a r ish i Eynshteyn tenglam asi bilan ifodalanadi: E = m- c 2, bunda: с — vakuumdagi yorug'lik tezligi ( c = 3-10 8 m /sek); щ —massa o'zgarishi; E — energiya. Reaksiyalarda massa o'zgarishi nihoyatda kichik bo'ladi va uni odatdagi tarozi yordam i bilan payqash qiyin. Agar k im yoviy jarayonda issiqlik ajralib chiqsa, m ahsulotlar m assasi kam ayishi kerak. K im yoviy reaksiyalarning issiqlik effektiga ko'ra m ahsu- lotlarning m assasini ortishi yoki kam ayishi t o ‘g ‘risida xulosa chiqarish m um kin. Aslida kimyoviy reaksiyalarda massa o'zgarishi juda kichik 10 м— 10'12 kg qiymatga ega bo'ladi. M asalan : H 2+ ^ 0 2 = H 20 + 241,8 kJ/m ol. Reaksiyada massa o'zgarishi 2,7 1 O'9 g ni tashkil etadi. M assaning o'zgarishi kim yoviy reaksiyalarda juda oz bo'lgan- ligidan am alda uni o'zgarmaydi deb olinadi. T a rk ib n in g doim iylik qonuni. 1781-yilda A.Lavuaze karbonat angidridi gazini 10 xil usul bilan hosil qilib, gaz tarkibidagi uglerod va kislorod massalari orasidagi nisbat ( C 0 2) 3:8 ekanligini aniqladi. Bundan har qanday kim yoviy toza m odda qaysi va qanday usulda olinishidan qat’i nazaro'zgarm as sifat va miqdoriy tarkibga ega degan xulosa chiqarildi. 1803-yilda fransuz olim i Bertole qaytar reaksiyalarga oid tek- shirishlar asosida kim yoviy reaksiya vaqtida hosil bo'ladigan birik m alam ing miqdoriy tarkibi reaksiya uchun olingan dastlabki m o d - dalaming massa nisbatlariga bog'liq bo'ladi degan xulosa chiqardi. Fransuz o lim i J.P.Prust B ertolening yuqoridagi xulosasiga qarshi chiqdi. U kim yoviy toza birikm alam ing m iqdoriy tarkibi bir xil b o ' lishini o'zin in g juda ko'p tajribalarida isbotlab berdi va 1809-yilda tarkibning doim iylik qonunini quyidagicha ta’rifladi: «Har qanday kim yoviy toza birikma, olinish usulidan qat’i nazar, o'zgarm as sifat va m iqdoriy tarkibga ega». M asalan, toza suvni bir necha xil usullar bilan olish mumkin: 1) vodorod va kisloroddan sintez qilib: 2H 2 + 0 2 = 2H20 2) neytrallanish reaksiyasi asosida: NaOH + HCI = NaCl + H20 3) m etanni yondirib: C H .+ 2 0 , = CO. + 2 Қ О
4 2
2 4) kristallogidratni parchalash: 5) asoslarni qizdirish: Cu(OH
) 2 = CuO + 5H20 6) kislotalarni parchalash: H 2 S i0 3 = S i0 2+ H ,0 7) oksidlar bilan kislotalar reaksiyasi natijasida: ZnO + H ,S 0 4 = ZnSO, + H ,0 2 4
2 H osil bo'lgan suvlarning tarkibida 11,11% vodorod va 88,89% kislorod bo'lib, xossalari bir xilligi: suv 0°C da muzlaydi.lOCTC da qaynaydi, 4,5°C da zichligi 1 g /s m 3 ga teng, o'zgarm as elektr o'tkazuvchanlikka va qovushqoqlikka ega ekanligi aniqlandi. Bu qonunga m olekular tuzilishli m oddalar — gaz, suyuqlik va o so n suyuqlanadigan qattiq moddalar bo'ysunadi. Barcha noorganik m oddalarning faqat 5% gina m olekular tuzilishga ega. M olekular tuzilishli m oddalar qatoriga inert gazlar (1 atom li), 0 2, N 2, F 2, C l2, H 2 va boshqalar (2 atom li), suv, am m iak, m etan, uglerod oksidlari kiradi (ko'p atom li). Bunday m oddalarning tarkibi d oim iy bo'ladi. Mavjud anorganik m oddalarning 95% m olekular tuzilishga ega emas. Bunday moddalarning kristall tugunlarida alohida atomlar yoki ionlar joylashgan bo'ladi. Z am onaviy tekshirishlar asosida ko'pdan ko'p m oddalar o'zgaruvchan tarkibga ega ekanligi aniq landi. M asalan, titan oksidi Т Ю 18 dan T i 0 12 gacha, m is (I) oksidi tarkibi Cu, 8 О dan C u ,0 gacha, tem ir (II) oksidi Fe0 89O dan F e0 9jO gacha, TiO , 46 dan TiO , j6 gacha o'zgarishi aniqlangan. Bunday m oddalar d-elem entlarning oksidlari, gidridlari, karbid- lari, nitridlari va sulfidlari orasida keng tarqalgan. Ular ko'pincha ravshan rangli, yarim o'tkazgich xossasiga ega, ularning reaksion qobiliyati va katalitik aktivligi ancha yuqori. O'zgaruvchan tarkibli m oddalar xossalarini tekshirgan N .S .K u rn ak ov taklifiga ko'ra o'zgaruvchan tarkibli birikmalar bertolidlar deb, o'zgarm as, ya ’ni m olekular tarkibli birikmalar daltonidlar deb ataladigan bo'ldi. Hozirgi paytda tarkibning doim iylik qonuni quyidagicha yangi ta’rifga ega: olin ish usulidan qat’i nazar m olekular tuzulishga ega bo'lgan m oddalar o'zgarmas sifat va m iqdoriy tarkibga ega. K a rra li n isb a tla r qonuni. 1804-yilda ingliz olim i D .D a lto n modda tuzilishi to'g'risidagi atomistik tasawurlarga asoslanib, karrali nisbatlar qonunini ta’rifladi: «Agar ikki elem ent bir-biri bilan bir necha birikma hosil qilsa, elem entlardan birining shu birikmalardagi ikkinchi elem en tn ing bir xil m assa m iqdoriga to ‘g ‘ri keladigan massa miqdorlari o'zaro kichik va butun sonlar kabi nisbatda bo'ladi». Karrali nisbatlar qonuni juda ko'p m isollar bilan isbotlandi. Masalan: azot bilan kislorod (1-jadval) bir-biri bilan bir necha quyidagi birikmalami hosil qiladi. Bir qism azotga to'g'ri keladigan kislorod massasi kichik butun sonlar kabi bo'ladi. 1-jadval Azot oksidlaridagi azot va kislorodning massa nisbatlari Formula Azot massasi Kislorod massasi 1 qism azotga to‘g‘ri kelgan kislorod 1 qism azotga to‘g‘ri kelgan kislorod massasining nisbatlari N20 28 16 0,57 1 NO 14 16 1.14 2 N,03 28 48 1,71 3 NO, 14 32 2,28 4 NA 28 80 2,85 5 E kvivalent. E k v iv alen tlar q onuni. M oddaning ekvivalenti deb uning 1 m ol vodorod atomlari bilan birikadigan yoki kim yoviy raksiyalarda shun ch a vodorod atom larining o'rn in i oladigan miqdoriga aytiladi. Bir ekvivalent m oddaning massasi ekvivalent m assa, normal sharoitdagi hajmi esa ekvivalent hajm deyiladi. V od orod nin g ekvivalent massasi I g, ekvivalent hajmi 11,2 I. Kislorod uchun bu qiymatlar m os ravishda 8 g va 5,6 1 bo'ladi. Reaksiyaga kirishuvchi moddalar massalari ularning ekvivalent massalariga tog'ri proporsionaldir: =
A m 2 E-± bunda: w, va E t — birinchi moddaning massasi va ekvivalent massasi; m2 va E1 — ikkinchi moddaning massasi va ekvivalent massasi. Elem entning ekvivalent massasini hisoblash uchun uning atom massasini valentligiga b o ‘lish kerak. Tabiiyki, o'zgaruvchan valentli elem entlarning ekvivalenti massalari ham o'zgaruvchandir. Murakkab m oddalarning ekvivalentlarini quyidagi formulalar asosida hisoblasa bo'ladi: p -^oksid
oksid ~ « V a l ’ bunda: M — m olar massa; n — oksid hosil qiluvchi elem ent atom ining soni; Val — valentligi. _ ^ k i s l o t a kislota « k islo ta bunda: Afkislola — kislotaning molar massasi; лЫои — kislotaning asosliligi; г
_ ^ a s o s «asos ’
bunda: — asosning m olar massasi; — asosning kislotaliligi;
_ ^tuz W Z nmcV almc bunda: Miu2 — tuzning molar massasi; лМс — metall atom ining soni va ValMe — m etalining valentligi. Berilgan kim yoviy reaksiyada qatnashayotgan m oddalarning ekvivalentini hisoblash uchun ularning reaksiyada qatnashayotgan ionlari, atom lari yoki atom lar guruhi son in i e ’tiborga olish kerak. M asalan, 49 g sulfat kislota 32,5 g rux b ilan reaksiyaga kirish ganda 1 g vodorod ajralib chiqadi. Sulfat kislota o'rniga 36,5 g xlorid kislota olinsa ham o'shancha vodorod ajralib chiqadi. Ruxning o'rniga alum iniy o lin sa, lg vodorod ajralib ch iqishi uchun 9 g alum iniy kerak bo'ladi. Murakkab moddalarning ekvivalent massalari quyidagi formu lalar bilan hisoblanadi: Quyidagi birinchi reaksiyada H 3P 0 4 faqat bitta vodorod ioni bilan reaksiyada qatnashadi, shuning uchun bu reaksiyada H 3P 0 4 ning ekvivalent massasi 98 g ga teng. Ikkinchi reaksiyada H 3P 0 4 ning har ikkala vodorod ioni alm ashgani uchun uning ekvivalent massasi 49 ga teng. Masalan: N aO H + H 3 P 0
4 = N aH 2 P 0
4 + H
2 0 ;
Е Н зр о 4 = 9 8 /1 = 98 2N aO H + H 3 PO 4 = N a
2 H P 0
4 + 2H
2 0 ; Е Нзр 0 4 = 98 / 2 = 49 3N aO H + H 3 P 0 4 = N a
3 P 0
4 + 3H
2 0 ; Е Нзр 0 4 = 98 / 3 = 32,6 1 .2 . G a z l a r q o n u n la r i H a jm iy n is b a tla r qonuni. Fransuz olim i G ey-L yussak gaz m oddalarning ta’sirlashuvini tekshirib, 0
qonunini kashf etdi. Bu qonun quyidagicha ta’riflanadi: « 0 ‘zgarmas haroratda va bosim da reaksiyaga kirishgan gazlar hajmlarining o ‘zaro nisbati hamda reaksiya natijasida hosil bo'lgan gazlar hajmlariga nisbati butun kichik sonlar kabi b o ‘ladi». M asalan : H 2
2 = 2HC1 N 2
2 = 2 N H 3 IV IV 2V 1:1 2 IV 3V 2V A vogadro qonuni. Harorat 0°C, bosim 101,325 kPa (760 m m sim ob ustuni, yoki 1 atmosfera) bo'lgan sharoit normal sharoit (n.sh.) deyiladi. H ajm iy nisbatlar qonunini tushuntirish uchun italiya olim i Avogadro 1811-yilda quyidagi gipotezani oldinga surdi: «Bir xil sharoitda (bir xil harorat va bir xil bosim da) va teng hajmda olingan gazlarning molekulalari soni o'zaro teng bo'ladi» Bundan ikkita xulosa kelib chiqadi: 1) norm al sharoitda 1 mol har qanday gazning hajmi 22,4 1 ga teng; 2) bir xil sharoitda teng hajmli gazlar massalarining nisbati ular m olekular m assalarining nisbatiga teng bo'lib, bu nisbat birinchi gazning ikkinchi gazga nisbatan zichligi deyiladi: Bu form u lad an foydalan ib gazlarning m olar m assalarini hisoblab topish m um kin. Z ichlik, odatda, havoga yoki vodorodga nisbatan oMchanadi: = 2 9 -Z>havo, ^gaz — 2 -^vodorod ■ Agar gazlarning norm al sharoitdagi hajmi m a ’lum b o ‘lsa, (F 0), uning m iqdori quyidagicha aniqlanadi: n - Л . . 22,4 Boyl—M a rio t qonuni. D o im iy haroratda m a’lum m iqdor gaz ning bosim i uning hajmiga teskari proporsional: T = const; pi Vx = p 2 V2; — = Pi ч G ey -L yu ssak qonuni. 0 ‘zgarmas bosim da gazning hajmi uning mutloq haroratiga t o ‘g ‘ri proporsional: .
.
— = -r-. и T T\ T2 S h a ri qonuni. 0 ‘zgarmas hajmda gazning bosimi uning mutloq haroratiga to ‘g ‘ri proporsional: V = const; — = const; - - = . T Tt T2 Bu uchala qonunni birlashtirilsa, gazlarning holat tenglam asi kelib chiqadi: Pi-V \I = P i-Уг 71
T2 ' bunda: p v 7 1 , — m a’lum m iqdor gazning bosimi, hajmi, harorati; pv V2, T2 — shu gazning boshqa sharoitdagi bosimi, hajmi va harorati. Agar shu gazning normal sharoitdagi bosim i, hajmi, harorati hisobga olinsa |
