Kimyoviy element!


Download 1.2 Mb.

bet9/14
Sana15.05.2019
Hajmi1.2 Mb.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14

ishqoriy  xossalariga, yopishqoqlik, shuningdek,  shakl  va  rang o‘zgarishi  xossala-
74

riga  e ’tibor  berilmaganligini  ko'rsatdi.  Bulaming  hammasi  elektrlanishdek  mavhum 
jarayonda  yo'qolib  ketadi.  Shunga  ko'ra  fiziklar  musbat  va  manfiy  zaryadlar  uchun 
bunday  xossalardan  voz  kechib  ketishlari  kerak  edi.  Haqiqatan  ham  elektrokimyoviy 
nazariya  bir xil  qutblanmagan  atomlardan  tuzilgan  mustahkam  molekulalar,  masalan. 
H„  Cl,,  O,  hosil  boiishini  tushuntira  olmaydi.  Bundan  tashqari.  Berselius  nazariya- 
sidan  har  xi!  zaryadlangan  elementlar  birikmadagi  har  qanday  elementning  o‘mini 
bemalol  almashtira  olishi  mumkin,  degan xulosa  kelib  chiqar edi.  Bu  hoi  moddalarni 
turli  sharoitlarda  hosil  bo'lishiga  zid  bo'lgan  bo'lar  edi.
O'tgan asming 40-yillarida  fransuz kimyogarlari  Dyuma va Jerar tiplar nazariva- 
sini  yaratdilar.  Bu  nazariyaga  muvofiq  kimyoviy  moddalarning  xossaiari  mole- 
kula  tarkibiga  kiruvchi  elementlarning bir-biriga  o'xshashliklari.  tipikliklari aso- 
sida  shakllanib,  atom  tabiatiga  bog‘liq  emas  deb  qaraldi.  Bu  kimyoning  nazarivasini 
yaratishda  modda  tarkibini  hisobga  olishdan  iborat  edi.  Ko'pgina  organik  birikmalar 
anorganik  moddalarning  hosilasi  deb  qaraldi.  Masalan,  etil  spirti -  C,H5OH  va  dietil- 
e f ir -   C,H5—O —C,H5  suv  — H ,0  tipiga  kiritilib,  ikki  C,HS gruppasini  vodorod  atom- 
lari  bilan  almashishi  mahsuloti  deb,  shunga  o‘xshash  CH3BH,  va CH,,NH  birikmala- 
rini  NH.  tipiga  kiritib,  bitta  yoki  ikkita  vodorod  atomlari  o ‘rnini  CH,  gruppa  bilan 
almashinish  mahsuloti  deb  tushuntirildi.  Bu  tushuntirishlar  ko'pgina  hollarda  yuzaki 
bo'lib  qoldi,  ayniqsa,  yangi  moddalar  sintez  qilish,  moddaning  haqiqiy  nomini  atash, 
formulasi  va  xossalarini  belgilashda  juda  katta  yanglishishlarga  olib  keldi.  Bundan 
tashqari,  turli  xil  usullar  bilan  olingan  birgina  modda  turli  xil  nomga,  formulaga  va 
xossalarga  ega  bo'lib  qolar  edi.  Keyinchalik  molekulalaming  tuzilishini  chuqurroq 
tushuntirib  bo'lmaydi,  degan  xulosa  chiqardilar.  Ular  kimyoviy  jarayonlar  natijasi- 
da  hosil  bo'lgan  moddaning  faqatgina  reaksiyadan  oldingi  va  hosil  bo'lishi  mumkin 
bo'lgan  holatlarini  o'rganish  bilan  kifoyalanib,  haqiqiy  moddaning  o'ziga  e'tibor 
berish  shart  emas,  degan  fikrga  keldilar.  Molekulalar  ma'lum  tuzilishga  ega  ekanligi 
to'g'risidagi  fikrlar paydo bo'la boshladi.  1852-yili angliyalik olim Franklind ko'pgina 
metallorganik  birikmalaming hosil  bo'lishini  o'rganib,  valentlik tushunchasini  kiritdi. 
Bunda  vodorod  atomining  valentligini  birga  teng  deb  qabul  qilib,  qolgan  element­
larning  valentligini  esa,  ulami  nechta  atom  vodorod  biriktirib  olishi  mumkinligiga 
qarab  aniqlash  taklif  qilingan.  Valentlik  soni  kuzatilayotgan  elementning  qanday 
holalda  ekanligiga,  reaksiyaga  kirishayotgan  element  tabiati  va  bir-biriga  ta'sir  etish 
sharoitiga  bog'liq.  Shuning  uchun  hamma  elementlami  ikkita  asosiy  oilaga  boiish 
mumkin.  Birinchi  oilaga  valentliklari  o'zgannaydigan.  ikkinchi  oilaga  valentliklari 
o'zgaradigan  elementlar  kiritildi.
4.3.  KIMYOVIY  TUZILISH  NAZARIYASI
A.M.  Butlerov  1861-yilda  o'zining  quyidagi  kimyoviy  bog'lanish  nazariyasini 
yaratdi;
a)  atomlar  molekulada  bir-biri  bilan  ma'lum  tartibda  birikadi;
b)  atomlaming  birikishi  ulaming  valentliklariga  mos  holda  sodir  bo'ladi;
75

d)  kimyoviy  moddalaming  xossalari  atomlarining  soni  va  tabiatigagina  bogMiu 
boMmasdan, ulaming joylanishiga, ya’ni molekulaning kimyoviy tuzilishiga bogMiqdir 
Bu nazariya, ayniqsa, organik moddalaming tuzilishini  har tomonlama tushuntirib. 
yuqorida ko’rib o‘tilgan nazariyalarga zarba berdi.  Kimyoviy o‘zgarishlami A.M.  But­
lerov  nazariyasi  asosida  o’rganish  orqali,  molekula  tuzilishini  aniqlash  mumkin.  Bu 
nazariya  moddalar tuzilishini  aniqlaydigan  usullami  yuzaga  chiqardi.
Masalan,  etil  spirti  molekulasi  C2HbO  formulaga  ega.  Bu  modda  tarkibiga  kiruv- 
chi  elementlaming  valentliklarini  hisobga olgan  holda  ikki  xil  tuzilishni  hosil  qilishi- 
miz  mumkin:
H  H 
H  H


I I
H - C - C - O - H  
va 
H - C - O - C - H
I I  
I I
H  H 
H  H
Etil  spirtining  kimyoviy reaksiyalarini 
o'rganish  natijasida  birinchi  tuzilish
to'g'riligi  isbotlandi.  Chunonchi.  etil  spirtga  natriy  metali  ta’sir  ettirilganda  natriy 
metalli  faqat  bitta  vodorod  atomi  bilan  almashinadi:
2C2H60 + 2 N a = 2 C 2H ,0N a+ H 2
Chunki  bitta  vodorod  atomi  boshqa  vodorod  atomlaridan  farq  qilib,  uglerod  bilan 
emas,  kislorod  bilan  bogMangan.  Xuddi  shu  kislorod  bilan  bogMangan  yagona  vodo­
rod  metali  bilan  o ‘rin  almashadi.  Kimyoviy  tuzilish  nazariyasi  yaratilgandan  keyingi 
yuz  yildan  ortiq  vaqt  ichida  olimlar  tomonidan  ko‘p  minglab  organik  va  element- 
organik  moddalaming  kimyoviy  fonnulalari  topildi.  Ba’zi  moddalaming  formulala- 
rini  aniqlash  juda  ko’p  yillami  talab  qildi.  Masalan,  xininning  molekular  tuzilishini 
aniqlash  uchun  olimlar  60  yil  davomida  izlanishlar olib  bordilar.
Bu  usullar bilan ntolekuladagi  atomlaming joylashishini  aniqlashga doir tadqiqot- 
lar  Butlerov  nazariyasini  tasdiqladi.  Binobarin,  A.M.  Butlerov  nazariyasi  molekula 
tuzilishini  zamonaviy  talqin  qilishda  asosiy  nazariya  bo‘lib  qoldi.  Kimyoviy  tuzi­
lish  nazariyasi  fanga  molekuladagi  atomlaming  o ‘zaro  ta’siri  haqidagi  tushunchani 
kiritdi.  Shunga  asosan  molekulada  faqatgina  bir-biri  bilan  bogMangan  atomlargina rol 
o’ynamasdan,  balki  hamma  atomlar bir-biriga  o‘zaro  ta’sir qiladi.  0 ‘zaro  bogMangan 
atomlaming  bir-biriga  ta’sir effekti  nisbatan  kichik  miqdorga  ega  boMadi.  Bu  induk- 
sion  effekt deb yuritiladi.  Induksion effektni  quyidagi  misolda kuzatish mumkin:  agar 
uchlamchi  butil  spirtda  bitta  metil  gruppadagi  hamma  vodorod  atomlarini  ftor  atomi 
bilan  almashtirsak,  spirt  kislota  xossasini  namoyon  qiladi:
CH3
H3c 
-  C -  О  -  H
76

Bunga  sabab,  ftorning  elektronga  moyillik  xossasi  kuchli  boigani  uchun  u  elek- 
tronlami  o’ziga  tortadi.  Bu  esa  molekuladagi  elektronlarni  zanjir bo'ylab  siljitadi:
CH.
I
C -  C  <— ...  О  <— ...
I
CH,
Bu  siljish  induksion  effekt  hosil  qiluvchi  atomlaming chiqib  ketishi  bilan yo’qola 
boradi.  Shunday  qilib,  A.M.  Butlerov  nazariyasi  1823-yilda  Libix  va  Vyolerlar  to- 
monidan  kashf etilgan  va  kimyoviy  tuzilishni  tavsiflashda  izomeriya  hodisasini  ham 
tushuntirishda  katta  ahamiyatga  ega  bo‘ldi.
Tarkibi  va  molekular  massalari  bir  xil,  tuzilishi  yoki  atomlaming  fazoda  har  xil 
joylanishi  natijasida  xossalari  bilan  farqlanuvchi  moddalaming  mavjud  bo’iish  hodi- 
sasi  izomeriya  deyiladi.  Bunday  xususiyatga  ega  boTgan  moddalar.  o'z  navbatida. 
izomeriar nomi  bilan  ma’lum.
Hozirgi  vaqtda  ikki  xil  izomeriya  ma’lum:
1.  Tuzilish  izomeriyasi.
2.  Fazoviy  izomeriya.
Tuzilish  izomeriyasi  -   molekuladagi  atomlaming  bir-biri  bilan  qaysi  tarzdagi 
ketma-ketlikda  bogManishlarini  tavsiflaydi.  Tuzilish  izomeriyasining  bir  necha  xillari 
ma’lum.
A^ar molekulalar stmkturasi  uni  tashkil  qiluvchi  atomlaming joylanishi  bilan  farq 
qilsa,  bunday  izomeriyaga  skeletizometriya  deb  ataladi.  Masalan:
СНз
1
H3C -C H 2- C H 2- C H 2- C H 3  va  H3C -  CH - C H 2- C H 3
i
pentan 
2-metilbutan
Bunday  tuzilishdagi  izomeriya  r  soni  molekulada  uglerod  atomlari  ortishi  bilan 
ortib  boradi,  ya’ni  C6H|4  da  5  ta  bo’lsa,  C,0H4, da  esa  366319  taga  yetadi.  vaholanki, 
hozirgi  vaqtda  C |ll(,H,0, tarkibli  birikmalaming  mavjudligi  ma’lum.  C,H  4  ning  izo- 
merlaridan  2  tasini  quyida  ko’rsatishimiz  mumkin.
CH,----CH,
/   ■ 
V
H,C 
CH,
\  
/  

CH, —  CH,
va 
H.C
CH.---- CH,
/  
'
H.C
\
CH ,---- Cl
siklogeksan
metilsiklopentan
77

Bir  xil  tuzilishga  ega  bo'lgan,  lekin  funksional  gruppalarning  fazoda  joylanishi 
bilan  bir-biridan  farq  qiladigan  molekulalardagi  izomeriya  holat izomeriyasi deb ata- 
ladi.  Funksional  gruppaga  -O H ,  — N 0 2,  —COOH,  -S O ,H   va  boshqalar  misol  bo'la 
oladi:
H3C D H C 2 D C H 3OH  va
OH
I
CH3 n C H D C H 3
propil  spirt
izopropil  spirt
Cl
Cl
va
Cl
Cl
ortodixlorenzol
metadixlorbenzol
4.4.  KIMYOVIY  BOG'LANISH
Molekulada  atomlarni  o'zaro  tutib  turadigan  kuchlar  yig'indisigu  kimyoviy 
bog'lanish  deb  ataladi.  Hozirgi  davrda  kimyoviy  bog'lanishning  besh  turi  ma’lum: 
1)  ion  bog'lanish;  2)  kovalent 
bog'lanish;  3)  metall  bog'lanish;  4)  vodorod 
bog'lanish;  5)  Van-der-Vaals  kuchlari  asosidagi  bog'lanish.
Kimyoviy  bog'lanishlaming  dastlabki  uch  turi  (1,  2,  3)  eng  kuchli  bog'lanishlar 
hisoblanadi.  So'nggi  ikki  turi  esa  (4.5)  kuchsiz  bog'lanishdir.
Kimyoviy  bog'lanish  (1—2)  yoki  valent  bog'lanish  nazariyasida  quyidagi  holal- 
larni  oydinlashtirish  talab  etiladi.
1.  Nima  sababdan  ba’zi  atomlar  bir-biriga  turli  sharoitda  ta’sirlashganda,  chu- 
nonchi;
H + H = H,;  H +  H +  -*  H+,+ ;  0  + 0 = 0 ,
kabi  birikmalar hosil  qiladi-yu.  ba'zi  atomlar,  ntasalan.  He bilan  He,  Be bilan  Be,  He, 
va  Be,  kabi  birikmalar  hosil  qilmaydi?
2.  Bog'lanish  energiyasining  mohiyati  nimadan  iborat?
3.  Nima  uchun  atomlar m a’lum nisbatlarda  birikadi?
4.  Bog'lanish  tabiati  -   bog'lanish  uzunligi  va  ular  orasidagi  burchaklar  qanday 
bo'ladi?
Kimyoviy  bog'ning  vujudga  kelishi  sababi  shundaki,  atom  yoki  ionlar  bir-biri 
bilan  bog'langanda  ulaming  umumiy  energiya  zaxiralari  ayrim-ayrim  holda 
bo'lganlaridagiga  qaraganda  kamroq  qiymatga  ega  bo'ladi.  buning  natijasida  sistema 
barqaror  holatga  o'tadi.
78

Biroq  sistema  bir  holatdan  ikkinchi  holatga  o'tganda  uning  energiya  zaxirasi  ka- 
maysa,  bu  hodisa  sistemaning  energetik afzaltik xossasi deb  ataladi.  Binobarin,  siste- 
mada energetik afzaliikning sodir boiishi atomlardan molekulalaming hosil boiishiga 
olib  keladi.  Kimyoviy  bog1  -   bog‘  energiyasi  va  bog'  uzuntigi  deb  ataladigan  ikki 
kattalik  bilan  tavsiflanadi.  Bu  kattaliklar  molekulalaming  kimyoviy  xossalari,  shakli 
(strukturasi)  va  atomlaming  qanday  ionlanishini  belgilavdi.  Masalan:  ikkita  vodorod 
atomining  o‘zaro  ta’sirlanishi  natijasida  H,  molekulasi  hosil  boiadi.  Agar  atomlar 
o'zaro  yaqin  masofada  ta’sir  etsa.  ular  orasida  elektrostatik  kuchlar  vujudga  keladi, 
ya’ni  ikkita atomning o ‘zaro ta’siri  natijasida  ular orasida  ikki  xil  kuch paydo boiadi:
E.
4.1-rasm.  Ikki atomli  molekula potensial  energiyasining o‘zgarishi.
E  yadro energiyasi,  R0 -  molekulaning hosil  boiishidagi  yadrolararo masofa.
a)  birinchi  atom  yadrosi  (Нл)  bilan  ikkinchi  atom  elektronlaril  Su orasidagi  tor- 
tishish  kuchi  va  ikkinchi  atom  yadrosi  (HB)  bilan  birinchi  atom  elektronlaril  S. ora­
sidagi  tortishish  kuchi  (sistema  energiyasining  kamayishi)  sodir  boiadi:
b)  yadrolar -   Нл bilan  HH va  elektronlar  1SA bilan  1SB orasidagi  itarilish  kuchlari 
(sistema  energiyasining  oshishi)  sodir  boiadi.
Elektronlaming  umumiy  energiyasi  bilan  yadrolaming  itarilish  energiyasi  orasi­
dagi  munosabatni  grafik  usulda  tasvirlash  mumkin  (4.1-  rasm).
Agar  yadrolararo  masofa  (r) juda  kichik  bo‘lsa,  ular  orasidagi  energiya.  asosan, 
itarilish  energiyasini  ifodaiaydi  va  uning  miqdori  cheksizlikka  intiladi.  Yadrolararo 
masofaning  kattalashishi  tortishish  kuchining  hosil  boiishiga  olib  keladi.  Natijada 
energiya  minimum  qiymatga  ega  boiadi.  bu  barqaror  vodorod  H,  molekulasidagi 
yadrolararo  masofa  (/•) ni  ifodaiaydi  va  sistemadagi  energetik  afzallikni  ko‘rsatadi. 
Yadrolararo  masofani  aniq  rQ ga  teng  deb  aytish  u  qadar  to'g'ri  emas,  chunki  bun- 
day  holat  noaniqlik  prinsipiga  zid  keladi.  Demak.  r  -   molekulada  b o ia   olish  ehti- 
molini  ifodalaydigan  o'rtacha  miqdordir.  D 
elektron  energiyalarining dissotsilanishi, 
Du -  energiyaning  muayyan  holatdagi  dissotsilanish  energiyasidir.  Bu  energiya  tajriba
79

yoMi  bilan  aniqlanadi.  Tajriba  natijalari  ikki  tipdagi  kimyoviy  bogManishni  -   ion  va 
kovalent  bogManishning  borligini  tasdiqlaydi.  Ion  bogManishli  molekulalar  qutbli 
eritmalarda  eritilganda  ionlarga  dissotsilanadi.  Kovalent  bogManishli  molekulalarda 
bunday  ionlarga  dissotsilanish  kuzatilmaydi.
Kimyoviy bogManish  xususiyati  o‘zaro birikuvchi  atomlarning nisbiy elektroman- 
fiyliklari  ayirmasiga  bogMiq.  Agar  ikki  elementning  nisbiy  elektromanfiyliklari  ora- 
sidagi ayirmaning miqdori  1,5 —3,3  eV boMsa, bu atomlar orasida  ion  bogManish  hosil 
boMadi.  Agar  bu  ayirma  1,5  eV  dan  kichik  boMsa,  u  holda  atomlar  orasida  kovalent 
bogManish  vujudga  keladi.
Kimyoviy  bogManishda,  asosan,  valent  elektronlar  ishtirok  etadi.  S  va  p  element- 
larda  valent elektronlar vazifasini  eng  sirtqi  qavatdagi  elektronlar,  d-elementlarda  esa 
sirtqi  qavatning  s-elektronlari  va  sirtqidan  oldingi  qavatning  qisman  d-elektronlari 
bajaradi.
Lyuis va Kossel nazariyasiga ko‘ra. ion bogManish atomlarning o‘zaro ta'sirlashishi 
natijasida  yuzaga  keladigan  elektrostatik,  ya'ni  kulon  kuchlari  ta’sirida  hosil  boMadi. 
Ikkita  atom  orasida  bir  yoki  bir  necha  umumiy  elektron juftlar  hosil  boMishidan  esa 
kovalent  bogManish  vujudga  keladi.
4.5.  KIMYOVIY  BOG‘LANISHNING  ASOSIY  XUSUSIYATLARI
Molekulani  tasvirlaydigan  asosiy ko‘rsatkichlar -   atomlar orasidagi  bog‘  uzunligi 
(yadrolararo  masofa),  ular  orasidagi  burchak,  molekula  hosil  boMishidagi  yadrolar 
chiziq va bog‘  energiyalari  molekulaning mustahkamligini  belgilaydi.  Bog*  energiyasi 
kimyoviy  bog‘ni  uzish  uchun  sarf qilgan  energiyani  bildiradi.  Molekulani  toMiq  tav- 
siflash  uchun  ulardagi  elektronlaming  zichligini  va  energetik  pog‘onachalar  bo‘yicha 
taqsimlanishini  bilish  kerak.
Bog‘  uzunligi.  Bog‘  uzunligi d ni  tavsiflaydigan atom  va  ion radiuslari yoki  mole­
kula oMchamini Avogadro soni  orqali  baholash  mumkin.  Masalan,  bir molekula suvga 
to‘g ‘ri  keladigan  hajmni  quyidagicha  aniqlash  mumkin:
Haqiqiy  bogManish  uzunligi  0,1  nm  atrofida  boMadi.  BogManish uzunligini  taxmi- 
nan  quyidagi  formula  bilan  aniqlash  mumkin:
( A .
 
+ d B. B )
bu  yerda:
80

Bu  yerda har qaysi  atomning atomlararo  masofa  hosil  bo’lishidagi  hissasi  hisobga 
:nadi.  Shu  usul  asosida  ba’zi  molekulalaming  bog'  uzunligi  aniqlangan.  Masalan, 
t/:_ = 0,074  nm,  <3^=0,109  nm,  d02=0,121  nm.
Elementlar  davriy  sistemasida  elementlaming  atom  (ion)  radiuslarining  ma’lum 
qonuniyat  orqali  o‘zgarishi  yadrolararo  masofalaming  o'zgarishi  bilan  bog’liqdir.
Masalan:  HX  tipidagi  molekulalar  uchun  yadrolararo  masofalar  quyidagicha 
o'zgaradi:
H -F ...  0,092  nm 
H -C I...  0,128  nm 
H — Br...  0,142  nm 
И—J...  0,162  nm
Agar  bu  qatordagi  vodorodni  boshqa  element  bilan  (masalan.  uglerod  bilan  )  al- 
mashtirsak,  u  holda    ning  tabiati  «X»  ga  nisbatan  saqlanib  qoladi.  Shuning  uchun 
ikki  atomli  molekulalarda  d  ning  qiymatini  miqdoriy  ifodalash  uchun  solishtirib  hi- 
soblash  usulidan  foydalanish  mumkin.  Tajriba  natijalari  valentliklari  o'zgarmagan 
holatda  yadrolararo  masofa,  ma’lum  turdagi  bog’lanishlarda  hosil  bo'lgan  mrli  xil 
birikmalarda  amalda  o’zgarmasligini  ko‘rsatdi.  Masalan,  hamma  alifatik  birikmalar- 
da  d>
  =0,154—0,158  nm,  aromatik  birikmalarda  dcc= 0,139  nm  -   0,142  nm  ga  teng 
bo’ladi.  Birlamchi  bog’lanish  -   karrali  bog’lanishga  o’tilganda,  bogianishning  mus- 
tahkamligi  ortishi  sababli  yadrolararo  masofaning  qisqarishi  kuzatiladi.  Agar  da  = 
=  0.154  nm  bo‘lsa,  d 
= 0 ,1 3 4   nm,  d   =0,120  nm  va  hokazo  bo’ladi.
Valent  burchaklar.  Valent  burchaklarning  qiymati  atomlar  va  bog'lanish  tabia- 
tiga  bog'liq.  Agar barcha  ikki  atomli A, yoki AB  tipidagi  molekulalami  quyidagicha 
tasvirlasak:

В


 —
 
О
u  holda  uch  atomli,  to'rt  atomli  va  boshqa  murakkab  molekulalar  turli  konfigu- 
ratsiyaga ega bo'lishi mumkin.  Masalan. uch atomli  molekulalar to'g'ri chiziqli shakl- 
ga  ega  bo’lishi  mumkin:
B
A
B
£  < 5 /1 5 <  180° 
< 5 .4 5 = 1 8 0 °
Birinchi  tipdagi  molekulalarga  tarkibida davriy sistemaning  II  gruppasida joylash- 
gan  ba’zi  elementlar  bo’lgan  birikmalar  (masalan.  BeCl2.  ZnBr,,  CdX,),  bir  qator 
CO,,  CS, ga  o’xshash  molekulalar  va  yadrolar  aromasofalari  bir  xil  bo’lmagan,  le- 
6 -  Umumiy va anorganik kimyo 
81

kin  elektron  konfiguratsiyalari  o'xshash  boigan  (masalan,  HCN)  molekulalar  misol 
bo‘la  oladi.
\kkmchi  tipdagi  molekulalarga  VI  gruppaning  p-elementlari  hosil  qilgan  birik- 
malar  (SO,,  H ,0   va  hokazo)  misol  bo'ladi.  Gruppa  bo'yvcha  bir-biriga  olxshash 
molekulalarda  BAB  ma’lum  qonuniyat  bilan  o‘zgaradi.  Bunga  misol  qilib  quyidagi 
qatomi  olish  mumkin:
H ,0   (104°  281) —H,S  (92°)—H,Se  (91c) - H J e  (89°  30’)
To'rt  atomli  AB,  tipidagi  molekulalar  bir  tekis  yoki  piramida  shaklida  boiishi 
mumkin:
I.  <  BAB=120° 
II.   120°  III.  <  BAB< 120°
AB,  tipidagi  molekulalarning  tuzilishi  turlari.  Birinchi  tip  molekulalarga  III  grup- 
pa  elementlarining  birikmalari  (BC13,  AlBr3);  ikkinchi  tip  molekulalarga  C1F3  kabi 
birikmalar:  uchinchi  tip  molekulalarga  ba’zi  (N 0 3,  C 0 32  kabi)  ionlar  misol  boiadi. 
Ko‘pgina  hollarda atomlar molekulalarda  bir tekis joylashmaganligini  kuzatish  mum­
kin.  Piramida  shakliga  ega  bo'lgan  NH3,  PCI,  va  boshqa  birikmalami  V  gruppaning 
p-elementlari  hosil  qiladi.  Bunday  hollarda  ham  atomlar orasidagi  burchaklaming qa- 
tor  bo‘yicha  ma’lum  qonuniyat  bilan  o'zgarib  borishi  kuzatiladi,  masalan:
n h
,(107°  2 0 ') -
p h
3  ( g s ^ o ^ - A s H . i g p s o o - s b H ^ i ^ o 1);
PC l3(101o)-A s C l3(97°)-SbC l3(96o)-B iC l3(94°)
PF3( 104°) -  PC 1,(101 °)-  PJ,(98°)
To‘rt  atomli  molekulalarda  valent  burchaklari  turli  qiymatlarga  ega  boMadi.  Buni 
atsetilin  va  vodorod  peroksid  misolida  ko‘rish  mumkin:
a)  atsetilin
b)  vodorod  peroksid
82

Besh  atomli  AB4  tipidagi  molekulalar  shakli  quyidagicha  bo'ladi:
в
Л
Q- —
 —
 
В
_____
ii 
у л > > < С ^   ■
V
<  BAB = 90°
<  BAB =109.5°
Rasmdagi  AB4  tipidagi  molekulalar  juda  kam  uchraydi.  bunga  (PdCl4~2)  ionini 
misol  qilib  ko’rsatish  mumkin.  Ikkinchi  tipdagi,  ya'ni  atomlaming  tetraedrik joylash- 
gan  molekulalari  juda  ko‘p  tarqalgan.  Bunday  birikmalarga  uglerod  va  IV  gruppada 
joylashgan  uning  analoglari  hosil  qilgan  birikmalar  kiradi.  SO:  ioni  ham  shunday 
tetraedr tuzilishga ega.  Bunda lokallangan elektron juftlarining itarilish modeliari  asos 
qilib  olinadi.
Bog’lanishda  ishtirok  etayotgan  har  qaysi  atomning  atrofini  o ’rab  olgan  elektron 
juftlar  (Lyuis  formulasida  bular  ikki  nuqta  bilan  belgilanadi)  elektron  bnlutlar  deb 
ataladi.  Bu elektron bulutlarning  itarilishi  natijasida elektronlar mumkin  qadar bir-bir- 
lariga  nisbatan  uzoqroq  joylashishga  intiladi.  u  holda  elektron  bulutlari  bir-birlariga 
bir  xil  ta'sir etadi  deb  hisoblab,  ulami  quyidagicha  taqsimlash  mumkin.
E lektron  b u lu tla rn in g   soni  va  joylashishi
2
Chiziqli  HCN.  CO,
3
Uchburchak  H ,0 .  O,, NO:
4
Tetraedrik  CH4,  SO j",  NSF,
5
Trigonal  piramida  N H ,,  SOj"
6
Oktaedrik  SF“ .  P C I",  JO(OH),
7
Yetti  qirrali -   ya’ni  qo'shim cha  tomonli  oktaedrik  tuzilishga  ega
«Tetraedrik»  va  hokazo  so‘zlar  niolekulaning  markazga  joylashgan  atomga  nis­
batan  qirralar  bo’ylab  yo'nalgan  elektron  bulutlarining  qoplanishini  anglatadi.  Agar 
molekulada  bog‘lanishda  ishtirok  etmaydigan  taqsimlanmagan  elektron  juftlar  mav- 
jud  bo’lsa,  atomlar joylanishi  boshqacha  konfiguratsiyaga  ega  boiadi.  Masalan,  am- 
miak  molekulasida  tetraedrik joylashgan  to‘rtta  elektron  juftning  mavjud  bo’lishiga 
qaramay,  molekula  piramida  tuzilishiga  ega  boMadi.
Chunki  molekulada  tetraedrik  elektron  juftlaming  hammasi  atomlar  bilan  band 
boMmasdan,  bitta  elektron juft  bo‘sh  qolgan  birikmalar 4.2-rasmda  ko’rsatilgan.
1.  lkkilamchi  bog‘lanishdagi  elektron  bulut  birlamchi  bogTanishga  qaraganda 
katta  hajmni  egallaydi.
2.  Atom  bilan  bog‘langan  elektron juftning  bulutlari  bogftanmagan  elektron  bu- 
lutlarga  qaraganda  kam  hajmni  egallaydi,  chunki  birinchi  holatda  atomlaming  o’zaro 
la  siri  vujudga  keladi.
83

3. 
Agar markaziy atom bilan birikkan atom qanchalik elektromanfiy bo‘lsa, marka- 
ziy  atom  elektron juft  uchun  shunchalik  kam  hajm  talab  qiladi.  Bunday  ma’lumotla: 
oddiy modellardan chetga chiqish  hollarini  yaxshi  izohlaydi. Yuqorida  keltirilgan  use! 
turli  molekulalar  tuzilishini  tasvirlashda  katta  ahamiyatga  ega.  Har  xil  molekulalar- 
ning  bu  usul  bilan  aniqlangan  tuzilishi  quyidagi  shakllarda  ko‘rsatilgan  (4.2-rasm 
Shakllarda  keltirilgan  konfiguratsiyalaming  oddiy  modellarini  taqqoslab,  ularga  aniq- 
lik  kiritish  taklif qilinadi.
Alifatik  organik  birikmalarda  С —C  bogianish  uzunligi  0,154  nm  ga,  C -C  
bog‘lanish  orasidagi  valent  burchagi  esa  109°28’  (metan  qatoridagi  uglevodorodlar 
siniq  chiziqli  zanjir hosil qiladi) ga teng bo‘ladi.  Quyida  misol  tariqasida  normal pen- 
tan  molekulasining  tuzilishi  tasvirlangan  (4.3-rasm).
To‘yingan  sikl  uglevodorodlarda  C - C   va  С —H  bogianish  uzunligi  yuqorid: 
ko‘rsatilgan  qiymatga  ega,  biroq  ularda  valent  burchaklar  o ‘zgargan.  Bu  o'zgaris- 
siklda  kuchlanishning  hosil  boiishiga  olib  keladi.  Shuning  uchun  siklopentan  mole- 
kulasi  tetraedrik  burchakka ega bo'lib,  undagi  to'rtta uglerod  atomlari  bitta tekislikka. 
beshinchi  atom  esa  taxminan  0,05  nm  yuqorida joylashgan  (4.4-rasm).
84
4.2-rasm.
  Elektron juftlarining  ta’sirlanish  modeli  asosida  turli  molekulalarning 
hosil  boMishini  tushuntirish  sxemasi.

4.3-rasm.
  H -   pentan 
molekulasining  tuzilishi.
4.4-rasm.
  Siklopentan 
molekulasining  tuzilishi.
Siklogeksan  molekulasi  bir tekis joylashgan  tetraedrik  valent  burchakli  tuziiishga 
ega.  Bu  yerda  u  ikki  ko'rinishda  boiishi  mumkin  (4.5-rasm).  Birinchi  tuzilish  ehti- 
molga  yaqin  hisoblanadi.  Yuqorida  keltirilgan  uglerod  birikmalari  misolida  birgina 
uglerod  elementi  uchun  valent  burchaklar  har  xil  birikmalarda  turli  qiymatga  ega 
ekanligiga  ishonch  hosil  qilish  mumkin.  Valent  burchakni  aniqlash  uchun  elektrono- 
grafik,  rentgenografik, spektral  usullardan  tashqari  dipol  momentini  o'lchash  usulidan 
ham  foydalanilmoqda.
Bog'lanish  mustahkamligi.  Kimyoviy  bog'  mustahkamligi  uni  uzib  yuborish 
uchun  zarur  bo'lgan  energiya  miqdori  bilan.  yoki  bir  nechta  atomlar  birikib  mole- 
kula  hosil  qilishida  ajralib  chiqqan  barcha  energiyalar  yig'indisi  bilan  belgilanadi. 
Kimyoviy bog'ni uzib yuborish energiyasi (dissotsilanish energiyasi) har doim musbat 
qiymatga.  bog'  hosil  bo'lish  energiyasi  esa  miqdor jihatidan  bog'ni  uzish  energiya- 
siga  teng  bo'lib,  manfiy  qiymatga  ega  bo'Iadi.  Ikki  atomli  molekuialarda  bog'lanish 
energiyasi  miqdor jihatidan  dissotsilanish  energiyasiga  teng  bo'Iadi.  Ko'p  atomli,  bir 
xil  bog'lanish  tipiga  ega  bo'lgan  molekuialarda  (masalan.  AB  tipidagi  molekulalar 
uchun)  o'rtacha  bog'lanish  energiyasi  n  ta  atom  birikib  ajratib  chiqargan  umumiy 
energiyaning  1/n  qismiga  teng  bo'Iadi.
a
6
4.5-rasm.
  Siklogeksan  molekulasining  tuzilish  formulalari.
Masalan;
CH4—*  C+4H  ni  Ko'rib  chiqaylik.
85

Bu  jarayonda  yutilgan  energiya  miqdori  1645,8  kJ  mol  ga  teng.  Lekin  metan 
molekulasida  hamma  to‘rtta  C-H  bog'lanish  bir-biriga  teng.  Shuning  uchun  o'rtacha 
bog‘lanish  energiyasi  quyidagicha  bo'ladi:
EC  H=  1645,8  :  4  =  411,4  kJ/mol
Bu  hisoblash  E  ning  ma'lum  masshtabdagi  qiymatini  aniqlab  berdi.  Vodorod 
uchun  434,7  kj/mo)  .  Наг  qaysi  E  ning  qiymatini  bir  molekula  uchun  tatbiq  qilsak. 
taxminan  4,18—10—19  kJ  miqdorga  ega  bo'lamiz.
Agar  atomlar  ABn  molekuladan  birin-ketin  uzilib  chiqadi  deb  faraz  qilsak,  u 
holda  molekulalaming  dissotsilanish  sistmadagi  yadro  va  elektron  konfiguratsiyala- 
rining  o‘zgarishiga  sabab  boiadi.  Natijada  molekula  tarkibiga  kiruvchi  atomlar- 
ning  ta’sirlanish  energiyalari  o'zgaradi.  Masalan:  metanda  C-H  orasidagi  burchaklar 
109°28  ga  teng  bo'lgani  holda  CH,  orasidagi  burchak  120°  atrofida  bo'ladi,  u  holda 
metandagi  tetraedik gruppa  tekis tuzishga ega bo'lgan  metil  radikaliga aylanib  ketadi. 
Shuning uchun  В  atomlaming ABn  molekuladan  birin-ketin  ajralib  chiqish energiyasi 
bir  xil  bo‘lmaydi.  Bunday  hollarda  mrli  manzara  kuzatilishi  mumkin.  Bunga  H ,0 
molekulasini  misol  qilib  olish  mumkin.  Bitta  vodorod  atomi  uzib  olish  uchun  426,36 
kJ/mol energiya (OH -  radikalining mustahkamligi) sarf qilinadi.  Ba’zi  molekulalarda 
bir atom  uzilishi  bilan  energiya  ortib  boradi.  Masalan, A1C1  molekulasidan  xlor atom- 
larining uzilishi  uchun  380,38:407,1:497,42  kJ/mol energiya sarflanadi.  Bundan  ham 
murakkab  hollar  bo'lishi  mumkin.
Lekin metandan vodorod atomlarining uzilib borishi uchun 426,36: 367.84, 517,52; 
334,4 kJ/mol  energiya  sarf qilingani  bilan,  har qanday moddaning o'rtacha bog'lanish 
energiyasi  alohida olingan  atomlaming  bog'lanish  energiyalarining o'rtacha  arifmetik 
qiymatlariga  taxminan  teng  bo'ladi.  Ya'ni,  metan  CH4  uchun  bu  miqdor  quyidagiga 
teng  bo'ladi:
EC-H
426,36+ 367.84+ 517,52+ 334.4
----------------------------------- = 41  l,4 k J/m o l.
4
Ko'pgina  atomlaming  uzilish  energiyalari  noma’lum  bo'lgani  uchun,  bunday  hi- 
soblami  farqi  ayrim  hollardagina  bajarish  mumkin.
Agar  molekula  ikki  va  undan  ortiq  turdagi  atomlardan  tarkib  topgan  bo'Isa,  u 
holda  bog'lanish  energiyasining o'rtacha arifmetik qiymati  dissotsilanish energiyasiga 
to'g'ri  kelmaydi.  Bundan  tashqari,  molekula  turli  xil  bog'lanishlardan  iborat  bo'lsa, 
har  qaysi  alohida  olingan  bog'lanish  uchun  E  ning  qiymati  ham  turlicha  bo'ladi.  Bu 
miqdor  atomlardan  molekulalar  hosil  bo'lishi  energiyasini  hisoblashga  imkon  beradi. 
Masalan,  uglerod  va  vodorod  atomlarining  birikishidan  olingan  pentan  molekulasi- 
ning  hosil  bo'lish  energiyasini  quyidagi  tenglama  bilan  aniqlash  mumkin  (bu  hisob­
lash  taxminiy  bo'lib,  tajriba  natijalari  asosida  aniqlik  kiritiladi):
Er 
= 4E r  +12  E„
C4-H|2 
C-C 
C-H
Endi  E  qiymatini  bir  qatorga  joylashgan  moddalarning  boshqa  xossalari  bilan 
taqqoslab  ko'ramiz.  Yuqorida  aytib  o'tilganidek,  bog'lanish  energiyasi  bog'lanish
86

uzunligi  ortishi  bilan  kamayib  boradi.  Birinchi  tasavvurda  bir-biriga  o'xshash  ele- 
mentlarda  energiya  kamayishi  to‘g‘ri  chiziqli  ekanligi  ko'rinadi,  masalan:  C - E  
(E—F,  Cl,  Br,  J)  bog‘lanish  qatorini  taqqoslash  (4.6-  va  4.7-rasmlar)da  keltirilgan. 
Bunday  taqqoslashlarga  uglerod  bilan  uglerod  orasidagi  yadrolararo  masofa  va 
bog‘lanishning  karraliligi  bilan  energiya  o ‘zgarishlarini  ham  misol  qilib  olsa  boMadi.
E t-e.kJ
4.6-rasm.
  Kremniy  va  uglerod  birikmala- 
rining  bog'lanish  energiyalari  grafigi.
Esi- e.kJ
4.7-raSm.
  Kremniy  bilan  galogenlar birik- 
malari  bog'lanish  energiyasi  va  bog'lanish 
uzunligi  orasidagi  munosabai.
Bogianish  energiyasi  E  ning  qiymatini  organik  birikmalarda  anorganik  birik- 
malardagiga  qaraganda  yaqqol  ifodalash  mumkin.  Chunki,  organik  birikmalar- 
ning  molekulalari  ko‘pgina  bir  xil  bog'lanishga  ega,  anorganik  birikmalarda  esa 
bog‘lanishlaming  har  xil  tipi  mavjud.  BogManish  energiyasini  o‘lchaydigan  usullar- 
dan foydalanmasdan  turib  turli jarayonlaming  energetik  effektini  spektral  analiz qilib 
yoki  barcha  alohida  olingan  elementlararo  bog'lanishlar  energiyasini  bilgan  holda 
ham  hisoblash  mumkin.  Masalan,  vodorodning yonish  reaksiyasida 475,2  kJ  energiya 
ajralib  chiqadi:
2H2 + 0 , —>  2 H ,0 —ДН
Bu jarayon  quyidagicha sodir bo'ladi.  Birinchi  navbatda  H-H  va 0 - 0  bog'lanish- 
lar  uziladi,  hosil  boigan  atomlar  bir-biri  bilan  birikib,  H ,0  molekulasini  hosil  qiladi.
U  holda  energiyaning  saqlanish  qonuniga  asosan  quvidagiga  ega  boiamiz:
2E  +E 
—4En  =475.5  kJ
h h
 
0 - 0  
O.H 

87

Bu  yerda  ikki  bogianish  energiyasini  bilgan  holda  uchinchi  bog‘lanish  uchun 
E  ni  topishimiz mumkin:
(2£H ,H+ E0 .0 +475,2) 
e o
-
h
-----------4-----------
Bu  tenglamaga  £ Q_H=431,8  va  Em= 493,2  kJ/mol  miqdorlarini  qo‘yib. 
E()||=458,0  kJ/mol  ekanligini  topamiz.
Atomlardan  birikmalar  hosil  boMishidagi  energiya  miqdori  barcha  bog‘lanishlar 
energiyalarining yig'indisiga  teng  bo‘lib,  ish  oralari  qarama-qarshidir.  U  holda  mole- 
kulaning  o‘zi  ham,  dissotsilanish  mahsulotlari  ham  mutlaq  nol  temperaturada  ideal 
gazlaming  xossalariga  ega  bo‘ladi  deb  faraz  qilishimiz  mumkin.  Amalda  kimyogar- 
lar  ko‘pgina  yuqori  temperaturada,  bosimda  va  qo'zg'algan  atomlar  ishtirokida  sodir 
boiadigan  kimyoviy  jarayonlarga  duch  keladilar.  Bog‘lanish  energiyasiga  tempera- 
tura va bosimning ta’siri  kam bo‘lsa-da. atomlami  qo‘zgwalgan  holatga o‘tkazish  katta 
energetik  efTektni  talab  qiladi.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14


Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2017
ma'muriyatiga murojaat qiling