Anorganik kimyo

27.

  Elektron formulaga asosan element joylashgan davrni qanday 

topsa  bo'ladi?  Elektron  formulasi  Is

2

  2s

2

  2p

6

  3s

2

  3p

6

  4s

2

  3d

5

  bo'lgan 

elementning davriy jadvaldagi o'rnini ko'rsating.

28.

 Atomlarning elektron tuzilishi va kvant sonlar asosida davrlarda 

nazariy jihatdan  hamda  haqiqatda  qanchadan  elementlar  bo'lishini 

ko'rsating.

11.1.  Kimyoviy  bog‘Ianishning  tabiati

Kimyoviy bog'Ianish haqidagi ta’limot hozirgi zamon kimyosi- 

ning  asosidir.  Bu ta’limotsiz kimyoviy birikmalaming xossalarini va 

ularning reaksiyaga kirishish qobiliyatlarini tushunish mumkin emas.

Kimyoviy bog'lanishning uchta  asosiy  turi  ma’lum:kovalent, 

ion va  metall bog'Ianish.

Kovalent  bog‘lanish. 

O'zaro  ta’sir  etuvchi  atomlar  elektron 

bulutlarining umumlashuvi hisobiga vujudga keladigan bog'Ianish 

kovalent bog'Ianish  deyiladi.  Kovalent bog'lanishni tushuntiradigan 

ikkita usuli  bor.  Ularga: valent bog'Ianish usuli  (VBU),  molekular 

orbitallar  usuli  (MOU)  kiradi.

Bu bog'Ianish VBUida quyidagicha tushuntiriladi:

1

)  kimyoviy  birikma  ikkita  atomdagi  qarama-qarshi  spinli 

elektronlaming o'zaro juftlashuvi hisobiga vujudga keladi:

H is

1

  S + Q O H ls

1

  - > H  H O

2

)  kimyoviy  birikmada  elektron  bulutlar bir-birini  qanchalik 

ko'p  qoplasa,  bog'  shunchalik  mustahkam  bo'ladi.

Kovalent bog'lanishning ikki xil turi  ma’lum: qutbli va qutbsiz 

kovalent  bog'Ianish.

Qutbsiz  kovalent  bog'Ianish  bir  xil  atomlar  orasida  vujudga 

keladi. 

H2,  0 2, 

Cl2,  N 2,  F2,  Br2, 

I2 

va hokazolar kabi  birikmalarda 

qutbsiz kovalent bog'Ianish bo'ladi.  Bunday holatda bog'lanuvchi 

atomlarning  elektromanfiyligi  bir xildir:

2,21  2,21 

2,8  2,8 

3,07  3,07 

H  H 

Cl  Cl 

N N

Bunda  umumlashgan  elektron  jufti  hech  qaysi  atom  tomon 

siljimagan  bo'ladi,  chunki  har  ikkala  atomning  o'ziga  elektronni 

tortish  qobiliyati,  ya’ni  elektromanfiyligi  bir  xil.

Qutbli  kovalent  bog‘lanish. 

Qutbli  kovalent  bog'lanishda 

elektron jufti  (elektron buluti)  elektromanfiyligi  kattaroq element 

atom  tomon  siljigan bo'ladi.  Bog'lovchi  elektron juftining siljishi

polarizatsiya (qutblanish) deyiladi.  HCI  molekulasida birtaraflama 

qutblanish  bo'lgani  uchun  xlor yadrosi  yaqinidagi  elektron  bulut 

zichligi  katta.  Molekuladagi  musbat  (+ )  va  manfiy  (—)  elektrik 

markazlari  bitta  nuqtaga  tushmaydi.  Ular  bir-biridan  qandaydir 

ma’lum masofaga siljigan bo'ladi.  Molekula kichik elektrik dipolga 

aylanadi.  Natijada  molekulaning  bir  qismi  (+)  musbat,  ikkinchi 

qismi (—) manfiy zaryadlangan bo'lib qoladi.  Molekulaning ionlilik 

darajasi  18%  ga  teng.  Demak,  bu  molekulada  82%  bog'Ianish 

kovalent tabiatlidir:

2,1

 

2,8 

5+ 

5-

H 

:C1:

Molekuladagi  bunday  bog'lanishlar  polar  yoki  geteropolar 

bog'lanishlar  deyiladi.

H

2

0 ,  H

2

S,  HCI,  N H 3,  HF  va  boshqalarda  qutbli  kovalent 

bog'Ianish  kuzatiladi.  Suv  molekulasida  elektron juftlar  kislorod 

atomiga,  vodorod  ftorid  molekulasida  ftor  atomiga  yaqinroq 

joylashgan. Ular nosimmetrik molekulalardir.

Molekulaning  qutbliligi  dipolning  elektr  momenti  (e-1)  yoki 

dipol  momenti  bilan  o'lchanadi:  f.i =  q-l;  q-atomlardagi  effektiv 

zaryad (kulonlarda o'lchanadi); 

1

 -  qutblararo  masofa (m).

Dipol  momenti  debaylarda  (D)  o'lchanadi  (golland  fizigi 

Debay  sharafiga).  ID  =  10

" 18

  elektrostatik  zaryad  birligiga  yoki 

ID =   3,335  10

~ 30

 kulon-metrga teng.  SI  birligida dipol moment 

kulon-metr  (Kl-m)  ifodalanadi.

Molekula tarkibidagi  bog'larning dipol  momenti vektor yo'na- 

lishiga  qarab  molekulada  qutblilik  ozgarishi  mumkin.  Ikkita  turli 

atomlardan tuzilgan molekulalar  turlicha nisbiy elektomanfiylikka 

ega bo'lsa,  ular qutbli  molekula hosil qiladi.  Masalan,  HCI,  HBr, 

HI  molekulalarining  dipol  momenti  1,04;  0,79 va  0,87  D  tashkil 

etib,  atomlarning elektromanfiyliklari  zaiflanishi bilan kamayadi.

BeCl2,  C 0 2,  BeH 2,  BF3,  S 0

3

  kabi  molekulalar  simmetrik 

tuzilishga ega, shuning uchun ularning dipol momenti nolga teng. 

Bu molekulalarda bog'larning vektorlari yig'indisi ham  nolga  teng. 

N H

3

  (ц =   1,46  D),  H 20   (ц =   1,84  D),  brombenzol  (jj. =1,64  D),

asetonitril  (|.i=  3,90  D)  qutbli  molekulalardir.  C 0

2

  va  S 0

2

  mo- 

lekulalarida  E -0   bog‘i  qutbli,  manfiy  qutb  kislorodga  yaqin 

joylashgan.  Lekin  C 0

2

  ning  qutbsiz  bo'lishi  uning  molekulasini 

chiziqli  tabiatidan  kelib  chiqadi.  Chiziqli  molekulada  vektorlar 

yig'indisi  nolga teng bo‘lib qoladi.  S 0

2

 molekulasi  burchakli tuzi­

lishga ega bo'lgani uchun vektorlar yig'indisi  nolga teng bo'lmaydi.

CH4,  CC1

4

  molekulalari  qutbsiz  bo'lgan  holda  CHC1

3 

(ц  = 1,15  D ),  C H

2

C1

2

  (ц= 1,58  D)va  C H

3

C1  (ц =  1,97  D) 

molekulalari qutbli tabiatga egadir.

L.Poling hisoblariga ko'ra elektromanfiyliklar farqidan atom­

ning ionlilik darajasini aniqlash mumkin.  Bunda elektromanfiyliklar 

farqi  bilan  ion  bog'  hosil  qilish  darajasi  bog'lanadi.  C-l  bog'idan 

C-Fbog'iga o'tgan sari bog'ning ionlilik darajasi ortib boradi (22-jadval).

22-jadval

Turli  bog'lardagi  ion bog'Ianish  hissasi

Bog'

C -I

C -H

C -C l

C -F

Ion  bog' 

hissasi,  %

0

4

6

40

Bog*

H -C l

H -F

B e -F

L i-F

Ion  bog' 

hissasi  %

18

45

80

89

Biigina metallmasning bog'lanishida ionlilik darajasi ortishi uchun 

birikadigan elementning metallik xossalari yuqori  bo'lishi  kerak.

Dipol  momentini tajribalar asosida o'lchash  mumkin.  Buning 

uchun ayni  moddaning dielektrik doimiyligi tajribalarda o'lchanadi. 

Masalan, suvning dielektrik doimiyligi  81  ga teng.

11.2.  Kovalent  bog‘lanish  hosil  qilish  usullari

Atomning  tinch  holatdagi  toq  elektronlari  hisobiga  yuzaga 

keladigan  bog‘lanish. 

Kovalent  bog'Ianish  atomning  tinch 

holatidagi juftlashmagan elektronlari hisobiga hosil bo'ladi.  Masalan, 

azot atomida uchta toq elektron bor:

t i

t

t

t

Demak,  atomdagi  juftlashmagan  elektronlar  hisobiga  3  ta 

kovalent  bog‘  hosil  bo‘ladi.  N

2

  va  NH

3

  molekulalarida  azotning 

kovalentligi  3 ga teng:

H

■N:  +  3H  -»  H  N 

H

Qo‘zg‘almagan holatda uglerod atomida ikkita juftlashmagan 

elektron  bo‘lganligi  uchun  ikki  valentli  bo‘ladi:

2

s

2

2

p

2

T  1

t

t

C 0 2va CH

4

 larda uglerod atomi qo‘zg‘algan holatga o'tganligi 

uchun  4  ta  kovalent  bog‘  hosil  qiladi.  Bunda  bog‘  hosil  bo‘lish 

jarayoni  ko‘p  energiya  ajralib  chiqishi bilan  boradi:

2

p

2

 

2

s

1

 

2

p

3

-►C*

2

s

2

t  

t  

t  

t

T 

T 

t  

T

Kislorod  va ftor atomlari  bo'sh  orbitallarga ega  emas.  Bunda 

juftlashmagan  elektronlar  sonini  oshirish  uchun  elektronlar  3s 

orbitalga  o ‘tish  kerak,  lekin  bunda juda  ko‘p  energiya  sarflanishi 

kerak, u yangi  bog‘  hosil bo'lishini  qoplamaydi  va  shuning uchun 

yangi  bog‘  hosil  bo'lmaydi.  Kislorod  atomida  faqat  ikkita,  ftor 

atomida  bitta juftlashmagan  elektron  bor.  Bu  elementlar  uchun 

doimiy valentlik xarakterli  bo'lib,  u  kislorod uchun doimiy ikkiga 

va ftor uchun  birga tengdir.

Atomlarning  juft  elektronlarini  qo'zg'algan  holatga  o4ishi 

hisobiga yuzaga keladigan bog'Ianish. Ill 

va boshqa davr elementlari 

d

 pog'onachadagi elektronlarni  qo'zg'algan holatda keyingi pog'o­

naning 

s-, p-

  va 

d-

  pog'onachalariga o'tkazilishi  mumkin.  Bunda 

juftlashmagan  elektronlar soni ortadi.  Masalan,  xlorning qo'zg'al- 

magan  holatda  bitta juftlashmagan elektroni bor:

нею

3s

2

3p

5

3d°

t i

t i

Ш

t i

t i

t

HC!03

3s

2

3p

3

3d

2

Cl -> CI*(Y)

t

t

t

t

t

HC104

3s‘3p

3

3d

3

Cl -> CI*(YII)

t

t

t

t

t

t

Shuning  uchun  ftor  atomidan  farq  qilib,  xlor  1,  3,  5,  7 

valentli bo'lishi  mumkin.  Oltingugurt atomida 3d pog‘onacha ham 

bor va u 4, 

6

 valentliklarni  ham  namoyon  qiladi  —S 0 2,  SC14,  SF6.

Donor akseptor bog‘lanish hisobiga yuzaga keladigan bog‘la- 

nish. 

Ko‘pchilik  holatlarda  kovalent  bog'lanishlar juftlashmagan 

elektronlaming  juftlashishlari  tufayli  sodir  bo'ladi.  Masalan, 

ammoniy ionning  hosil  bo'lishi  qaralsa:

H

H:N:

H

H

H:N: +  a H ^  

H

H

H:N  ШН 

H

Bu yerda azot atomi  bog‘  hosil qilishda beshta elektroni  bilan, 

uchta  vodorod  atomi  bo‘lsa  bittadan  elektroni  bilan  bog'  hosil 

qilishda  ishtirok  etgan. 

8

  ta  elektrondan 

6

  tasi  3  ta  kovalent bog‘ 

hosil qilishda ishtirok etadi.  Lekin ikkita elektron faqat azotga tegishli 

va bo‘linmagan elektronlar juftini hosil qiladi.  Bu elektronlar jufti 

bo'sh  orbitali bor bo'lgan boshqa  atom  bilan  kovalent bog'Ianish 

hosil  qiladi.  Bo'sh  Is orbital vodorod ionida bor:  H+

Shuning  uchun  ham  ammiakning  vodorod  ioni  bilan  ta’sir- 

lashuvi natijasida kovalent bog‘ hosil bo'ladi. Azotning bo'linmagan 

elektron jufti  ikkala  atom  uchun  umumiy  bo‘lib  qoladi  va  N H 4+ 

ioni hosil bo'ladi.

Bunda  kovalent  bog'Ianish  oldin  azot  (donor)ga  tegishli 

elektronlar hisobiga vodorod atomi  (akseptor)dan orbital  berilishi 

hisobiga hosil bo'ladi.

Bir  atomning  bo'linmagan  elektron jufti,  ikkinchi  atomning 

esa  bo'sh  orbitali  hisobiga  hosil  bo'lgan  kovalent  bog'ni  donor 

akseptor  bog'Ianish  deyiladi.

Tajribalar  natijasida  to'rttala  N -H   bog'lari  ham  bir  xilligi 

topilgan.  Bundan  donor-akseptor bog'Ianish tufayli  hosil  bo'lgan 

bog'lar juftlashgan  elektronlar  hisobiga  hosil  bo'lgan  bog'lardan 

farq qilmaydi degan xulosa kelib chiqadi.

Suv molekulasidagi kislorod ikki juft bo'linmagan elektronlarga 

ega.  Agar suvga  H +  ioni  ta’sir ettirilsa,  unda  kisloroddagi  bo'lin­

magan elektronlar jufti hisobiga yangi donor akseptor bog'  yuzaga 

keladi:

H

H :0:  +  H +->

H :0:H

H

Ana  shunday  bog'Ianish  hisobiga  gidroksoniy  ioni  hosil 

bo'ladi.  Gidroksoniy ionidagi musbat zaryad butun ionga tegishli. 

Protonning o'zi juda  kichik o'lchamga ega u erkin  holda  mavjud 

emas.  U suv molekulasiga birikkanligi  tufayli  endi  barqaror bo'lib 

qoladi.

Agar  CO  molekulasining  hosil  bo'lishida  uglerod  atomlariga 

tegishli  elektronlar  va  kislorod  atomlarining  elektronlari  turlicha 

belgilansa,  ularda bog'ning hosil bo'lihi quyidagicha:

-c- +  :

0

: ^ c : ; b - > c

= 0

Suv molekulasi  ham  metall ionlari atrofiga  tortilib koordinat­

sion  bog'  hosil  qilishi  mumkin.  Metall  ionlarining  gitratlanishi 

hisobiga akva komplekslar hosil bo'ladi:

Hosil  bo'lgan  kompleks  birikmada  to'rtta  donor-akseptor 

bog‘i  yuzaga  kelgan.  Bunda 

Z n 2+

  ioni  elektronlar  akseptori,  suv 

molekulalari  bo‘lsa  elektronlar  donoridir.  Ana  shunday  donor 

akseptor bog'lar barcha kompleks kation va anionlarda yuzaga kelib, 

kompleks ionlarni hosil qiladi.

Donor-akseptor bog'lar nitrat  kislota va uning tuzlarida,  am- 

moniyli tuzlarda,  barcha kompleks birikmalarda  uchraydi.

Kovalent bog'lar:

1

)  qo'zg'almagan  atomdagi  juftlashmagan  elektronlar;

2

)  qo'zgalgan  atomdagi  elektronlar juftining  yakkalanishi;

3)  donor-akseptor  usulida  hosil  bo'lishi  mumkin.

Kovalent  bog‘ning  to‘yinganligi. 

Ayni  atomning  kovalent

bog'lari  soni  chegaralangan.  U  valent  orbitallar  soni  bilan 

aniqlanadi,  bu  orbitallar soni  kovalent  bog'  hosil  qilishdagi  ener­

getik jihatdan qulay holatlar sonidir.  Kvant-mexanik hisoblashlar 

bunday  orbitallarga  tashqi  s-,  p-  va  tashqaridan  ikkinchi  d-  or­

bitallar  kirishini  ko'rsatadi.

I davr elementlarining maksimal kovalentligi birga teng. Chunki 

bu davr elementlarida birgina orbital va unda eng ko‘p ikkita elektron 

bor.

II  davr  elementlarida  maksimal  kovalentlik  4  ga  boradi.  Bu 

davr elementlarida  eng  ko'p  orbitallar soni  4  taga  yetadi  (2s2p).

III va  keyingi  davr elementlarida  kovalent bog'  hosil  qilishda 

s -, p-  hamda d- orbitallar ishtirok etadi.  d- elementlarning shunday 

birikmalari  borki,  bunda kovalent  bog'  hosil  qilishda s,  p  (4ta) va 

d  (5ta)  orbitallar  ishtirok  etadi  va  maksimal  valentligi  9  ga  teng 

bo'ladi.

Atomning  ma’lum  bir  kovalent  bog'lar hosil  qilish  qobiliyati 

kovalent bog'ning to'yinganligi  deyiladi.

Kovalent bog‘ning yo'nalganligi. 

Elektron bulutlarning shakli 

har  xil  bo'lgani  uchun  ularning  bir-birini  qoplashi  ham  har  xil 

usullarda bo'ladi.  Elektron bulutlarning qoplanishi va simmetriyasiga 

qarab  bog'lar  -  (  s-s),  (p  -p)  va  (  d  -d)  bog'larga  bo'linadi.

s-s  bog'Ianish o'zaro birikuvchi  atomlar orasida birgina valent 

chiziq bilan  tasvirlanadigan  yakka  bog'Ianish  hosil  bo'lganda 

200

s  elektron  bulutlarning  o‘zaro  qoplanish 

fazosi  atom  markazlarini  tutashtiruvchi 

chiziqda yotsa hosil bo'ladi.  Masalan,  H

2 

molekulasi  (13-rasm)  hosil  bo’lishida 

ikkita s-elektronlarning o'zaro qoplanishi 

amalga oshadi.

s  -orbitallaming  elektronlari  bog‘- 

lanishda ishtirok etadi:

H

2

^ H - H

p-p  bog'lanishda elektron bulutlar­

ning qoplanish fazosi  atom  markazlarini 

tutashtiruvchi  chiziqning  ikki  tarafida 

yotadi  (14-  rasm).

d-d bog'lanishda  elektron bulutlar­

ning  to'rtta joyda  qoplanishidan  hosil 

bo'ladi.

a-bog'lanishda  p-elektronlar  ham 

ishtirok  etadi.  HF  molekulasida  vodo-

13-rasm.

  Vodorod molekulasi 

hosil  bo'lishida  atomlar 

elektron  bulutlarming 

qoplanishi.

14 -rasm.

  л-bog' hosil 

bo'lishida elektron  bulutlar­

ning  qoplanishi.

rodning  bitta  s  elektroni va  ftorning  p-elektroni  bitta  sigma  bog' 

hosil  qiladi.  F

2

  molekulasida  ikkita  p-elektron  a  bog'  hosil  qilib 

ikkita atomni  bog'laydi.

d-elektronlar ham  cr, 

n-

 va Д-  bog'lar hosil  qilishda qatnashadi 

(15-rasm).

15-rasm.

  a - , 

n-

  va  Д-  bog'larning  hosil  bo'lishida  elektron 

bulutlarning  qoplanish  sxemasi.

16-rasm.

 Azot molekulasidagi 2p-elektron bulutlarning qoplanishi.

Har  bir  azot  atomi  uchtadan  p-elektronlarga  ega.  Elektron 

bulutlar o'zaro  perpendikular uch  xil  yo'nalishda  bir-birini  qop- 

lagan.  Bu bog'lar bir xil  emas:  bittasi cr (a)  ikkitasi esa л (b,  d)  bog' 

Demak, azot molekulasining hosil bo'lishida uch bog' ishtirok etadi.

Atomlar orasidagi  bog'Ianish,  odatda,  har xil  energetik holat­

larda bo'lgan elektronlar orasida yuzaga keladi. Atom orbitallaming 

o'rniga hosil  bo'lgan gibrid orbitallar molekula  hosil  qilishda bir- 

birini yaxshi  qoplashi  kimyoviy bog'ning mustahkam bo'lishiga va 

molekulaning energetik barqaror bo'lishiga sabab bo'ladi.

Valent orbitallaming gibridlanish nazariyasi  1934-yilda J.Sleter 

va  L.  Poling  tomonidan  ishlab  chiqilgan.  Bu  nazariyaga  ko'ra 

kimyoviy bog'  aralash yoki gibrid orbitallar hisobiga amalga oshadi. 

Gibridlanish jarayonida orbitallaming energiyasi  va shakli  o'zga­

radi.  Gibrid  orbitallaming  qoplanishidagi  yuza  alohida  olingan 

orbitallardan  ko'ra ko'proq bo'ladi.  Gibridlanish jarayonida dast­

labki  atom  orbitallaming soni  o'zgarmay qoladi.

sp- gibridlanish. 

Masalan,  BeF

2

 molekulasini  olsak (17-rasm). 

Har  bir  ftor  atomi  bittadan juftlashmagan  elektronlarga  ega.  Bu 

elektron  kovalent bog'  hosil  qilishda ishtirok etadi.  Berilliy atomi 

qo'zg'almagan holatda juftlashmagan elektronlarga ega emas.  Berilliy

a)

11.3.  Gibridlanish  nazariyasi