Кимё кафедрасининг ўҚитувчиси ғ.Қ. Шириновнинг “МЎжизакор кимё” ТЎгаракида “кимё ютуқлари” мавзусида ўтган маърузаси

Бундай бирикмаларнинг аҳамиятли хоссаси қуйидагидан иборат: халқасининг катталиги билан фарқ қиладиган краун-эфир муайян ўлчамдаги катионга жуда аниқ йўналади ва тегишли металл ионини танлаб сольватлайди.

Краун-эфирларнинг пайдо бўлиши экспериментал кимёнинг ривожланишига олиб келди. Ноорганик бирикмаларни органик муҳитга ўтказиш ва улар билан турли реакцияларни ўтказиш имкониятларини берди. Масалан, краун-эфир иштирокида калий перманганатни органик эритувчида эритиб, ва кейинчалик гомоген муҳитда турли оксидланиш реакциялари ўтказилди.

Янги материалларни яратишда краун-эфирларнинг аҳамияти жуда каттадир. Маълумки, ишқорий металлар суюқ аммиакда (t_қайн = –36 °С) осон эрийди. Кўпчилик ноорганик бирикмаларнинг эриши каби, бунда ҳам ионларнинг сольватланиши содир бўлади. Эритмада ҳосил бўладиган катион ҳаммага маълум – бу Na⁺. Анион эса антиқа – аммиак томонидан сольватланган електрондир e^–:

Na⁰ + (n + m)NH_3(c) → Na⁺(NH₃)_n + e^–(NH₃)_m.

Бундай эритма узоқ ушлаб турилганда натрий аммиак билан реакцияга киришиб, натрий амид NaNH₂ ҳосил қилади. Агар бу эритмадан ҳамма аммиак тезда йўқотилса (у хона ҳароратида осон учиб кетади), унда электрон натрий ионига қайтади ва бошланғич натрий металли олинади.

Энди аммиакни айнан натрий катионини сольватлайдиган краун-эфир билан алмаштирамиз. Натрийнинг аммиакдаги эритмасига натрий ионларининг миқдорига аниқ мос келадиган миқдорда тегишли краун-эфир қўшамиз, аммиакни эса хона ҳароратида йўқотамиз. Энди электрон натрийга қайта олмайди, чунки Na⁺ катиони краун-эфир билан мустаҳкам ўралган бўлади. Натижада кристалл панжарасида краун-эфир билан ҳимояланган натрий ионлари, кристаллараро бўшлиқда эса сольватланмаган эркин электронлар жойлашган моддага эга бўламиз (краун-эфир фақат мусбат зарядли заррачаларни сольватлайди):

Бир қарашда бу ион бирикманинг тузилишидир, кристалл панжаранинг тугунларида (NaCl кристалли сингари) катион ва анионлар жойлашади. Лекин бундай бирикмада электронлар ўзининг жуда кичик ўлчамлари эвазига кристаллараро бўшлиқда эркин ҳаракатланади. Мана шу сабабга кўра, бундай структурадаги моддалар металлар каби юқори электр ўтказувчанликка эга бўлади. Буларнинг ҳаммаси жуда антиқадир: металл сингари электр ўтказувчанликка эга бўлган ион тузилишли бирикма! Бундай бирикмалар кейинчалик “электридлар” деб номланди.

Электридлар олинишининг бошқа усулини кўриб чиқамиз. Суюқ аммиакдаги натрий эритмасига краун-эфирни эквивалент миқдорда эмас, балки икки баробар кам, яъни натрий ва краун-эфир нисбати 2:1 бўлган миқдорда қўшамиз. Натрий атомларининг бир қисми Na⁺ ионлари кўринишида краун-эфир билан боғланади, иккинчи қисми эса ажралиб чиққан электронни бириктириб, ноодатий Na^– анионини ҳосил қилади. Натижада натрий катионлари ва анионларини сақлаган ион тузилишли кристалл структурага эга бўламиз:

Натрий металлида электронни бериш ва катионга айланиш мойиллиги кучли ривожланган, анионнинг ҳосил бўлиши эса – бу мажбурий жараёндир. Равшанки, бу анионда электрон кучсиз боғланган бўлади, шу сабабли бундай моддалар ҳам электр ўтказувчанликка эга бўлади.

Таъкидлаш жоизки, электридларни эслатувчи бирикмалар табиатда ҳам учрайди. Масалан, кўк рангли ош тузининг ноёб конлари мавжуд. Яқинида жойлашган радиоактив жинсларнинг кўп йиллик таъсири остида ош тузи кристаллининг панжарасида эркин электронлар пайдо бўлади. Шу билан бирга электр ўтказувчанликка эга бўлган бошқа ноорганик бирикмалар ҳам учрайди. Масалан, икки валентли лантан ва церий йодидларида металлнинг бир қисм атомлари уч валентли ҳолатга ўтиб, электронни ажратади:

La²⁺ → La³⁺ + e^–.

Айнан мана шу электронлар ўтказувчанликни келтириб чиқаради.

Ноорганик кимёнинг энг ёрқин ютуқларидан бири сифатида 1995 йилда А. Мюллер ва Э. Кригмайерлар томонидан тавсифланган йирик халқасимон молекулалар синтезини таъкидлаш мумкин. Бундай улкан молекуланинг, формуласи ҳам катта таасурот уйғотади: [Mo₁₅₄(NO)₁₄O₄₂₀(OH)₂₈(H₂O)₇₀]^(25±5)–, ташқи сферани натрий катионлари ташкил қилади. Молекула ичи бўш кулча шаклига эга:

У навбатлашиб келадиган молибден ва кислород атомларидан йиғилган. Анионнинг молекуляр массаси 24000 ни ташкил қилади ва баъзи органик полимерларнинг молекуляр массаси билан тенглаша олади.