Ma’lumki, ilmiy-texnika taraqqiyotida kimyoning ahamiyati katta
Download 35.68 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 0n -*■ |P + _|P
- 2.5. Atomdagi elektron holatining hozirgi zamon mode
- 2.6. Elektron qobiqlarning tuzilishi. Elektron formulalar
- Bosh kvant soni, orbitallarning turi va so ai hamda pog‘onacha va pogonalardagi elektroolarniog maksimal soni
- Klechkovskly qoidasiga
- Good qoidasi
0n + +lP |P 3. Pozitron ajralish jarayoni (protonning neytronga aylanish jarayoni) da atom massa o'zgarmay yadro zaryadining bir birlikka kamayishi kuzatiladi: i n i n , op lP -> on + +|P 4. Elektron ajralish (neytronning protonga aylanishi) jara- yonida atom massa o ‘zgarmaydi, lekin zaryadi bir birlikka ortadi: 1 r» v I n i Oft 0n -*■ |P + _|P Yuqorida aytilgan ayni element izotoplari kimyoviy jihatdan bir-biridan farq qilmaydi, degan tushuncha vodorod izotoplari uchun amal qilm aydi, chunki vodorod elem entining izotopi protiy (massa soni 1 ga teng) bilan og‘ir izotop — deyteriy (massa soni 2 ga teng) bir-biridan farq qiladi. Reaksiya tezligi unda qatnashuvchi zarrachalar harakat tezligi bilan bog‘liq boMishi sababli ,,og‘ir suv“ (D 2 0 ) oddiy suvga nisbatan kimyoviy reaksi- yalarda sustroq qatnashadi. Biologik jarayonlar bunday suv ishtirok etganda sustlashadi, fermentlar faoliyati keskin pasayadi. Massa soni 3ga teng boMgan vodorod elem entining izotopi — tritiy (T20 — o‘ta og‘ir suv) kislorodli birikmasining bunday xossalari yanada katta farq qiladi. Vodorod va kislorod izotoplari ishtirokida hosil boMishi mum- kin bo'lgan suv molekulalarini aniqlaymiz: 16 17 18 16 17 18 H--O - H h - o - h H - O - H H--O -D H- Û è 1 H -O -D 16 17 18 16 17 18 D-- O - D D - O - D D - O - D H--O -T H--O -T H -O -T 16 17 18 16 17 18 T - O - T T - O - T T - O - T D -O -T D -O -T D -O -T 45 Shunday qilib, turli xil kimyoviy elementlar atomlari yad rolarining tarkibi bir xil emas, shu sababli elementlar atom mas salari jihatidan bir-biridan farq qiladi. Yadro tarkibida protonic mavjudligi tufayii yadro musbat zaryadlangan. Yadroning zaryat son jihatdan elementning tartib raqamiga tengligi sababli u atom ning elektron qobig'idagi elektronlar sonini belgilaydi va bu bila kimyoviy elementning xossalarini ham belgilab beradi. Yuqorida keltirilgan mulohazalar kimyoviy elementga yang ta ’rif berishga va davriy qonun ta’rifmi aniqlashga imkoniyat yara tadi: Kimyoviy element — yadro zaryadlari bir xil bo'lgan atomic yig'indisidan iboral. Elementlaming xossalari, shuningdek, elementlar birikmala lining xossa va shakllari ulaming yadro zaryadiga davriy ravishd bogMiqdir. Yadro reaksiyalari — bu atom yadrolarining elementar zarra chalar bilan va bir-biri bilan o‘zaro ta’sirlashishi natijasidagi o ‘z garishidir. Yadro reaksiyalari tabiatda va sun’iy usulda ro‘y beradi. Tabii; yadro reaksiyalari radioaktiv elementlaming parchalanishi tufayl sodir bo'ladi. Radioaktiv elem entlar o ‘zidan a -, ß-, y- nurla chiqarib, boshqa element yadrolarini hosil qiladi. a - nurüutish (a-zarracha) musbat zaryadli zarrachalar bo'lib geliy yadrosiga to'g'ri keladi. Kuchli ionlash xossasiga ega bo'lib 0 , 0 1 mm qalinlikdagi to'siqlardan o‘ta oladi. ß - narlanish (ß-zarracha) manfíy zaryadli ( - 1 ) bo'lib, elek tronlar oqimidan i bo rat, 0 , 0 1 mm qalinlikdagi to ‘siqdan o‘t; oladi. Y -nniaaisli rentgen nurlariga o ‘xshash bo'lib, kuchli o‘tisl (singish) xossasiga ega; 0 , 1 mm qalinlikdagi to'siqdan o‘ta oladi Yadro reaksiyalari ß- parchalanish, a- parchalanish kabi aso siy turlarga bo'linadi. a - parchalanishda elementning tartib raqam 2 birlikka kamayadi. ß- parchalanishda elementning tartib raqami bir birlikka ortib yadroning massa soni o'zgarmay qoladi. Ayrim yadro reaksiyalarida pozitron ( +*je) yoki (+ß) zarrach; hosil bo'lib, yadroning massa soni o'zgarmasdan, tartib raqam bir birlikka kamayadi. Ba’zi yadro reaksiyalarida yadro ß-zarrachani biriktirib oladi Bunda tartib raqami bir birlikka kamayadi, yadro massasi o'zgar maydi. 46 Yadro reaksiyalari yordamida radioaktiv xususiyati bor izo- toplar (radioaktiv izotoplar) olinadi. Ulaming hammasi beqaror va radioaktiv parchalanish natijasida boshqa elementlaming izo- toplariga aylanadi. Barcha kimyoviy elementlaming radioaktiv izotoplari olingan. Ulaming taxminan 1500 turi ma’lum. Faqat radioaktiv izotop- lardan tarkib topgan elementlar radioaktiv elementlar deyiiadi. Bular Z=43, 61 va 84—105 elementlardir. Bunday reaksiyalaming tenglamalarini yozish massa va zaryad- ning saqlanish qonunlariga asoslangan. Bu degan so'z, tenglama- ning chap qismida massalar yig'indisi bilan zaryadlar yig‘indisi tenglamaning o ‘ng qismidagi massalar yig‘indisi bilan zaryadlar yig‘indisiga teng bo'lishi kerak. Masalan: J^A1 + ^He = JJSi+ ¡H Bu tenglama aluminiy atomi a - zarracha bilan o‘zaro ta’sir- lashganda kremniy atomi bilan proton hosil bo'lishini ko‘rsatadi. Radiyning radioaktiv parchalanib, radon bilan geliy hosil qili- shini quyidagicha yozish mumkin: 1919- yilda Rezerford azot atomlarining yadrolarini a-zarra- chalar bilan bombardimon qilib, birinchi marta sun’iy ravishda yadro reaksiyasini amalga oshirdi: l y N + j N e = ' ¡ 0 + ¡ H B arqaror (radioaktiv em as) izotoplardan 300 ga yaqini ma’lum. D.I. Mendeleyev elementlar davriy sistemasidagi ko‘p- chilik kimyoviy elementlar ana shunday izotoplardan tarkib top gan. Ba’zi elementlarda barqaror izotoplar bilan birga uzoq vaqt yashaydigan radioaktiv izotoplari ham bo'ladi. Bular: 87 nv. 115«_ 19 * 37 ’ 49 Kimyoviy xossalari jihatidan radioaktiv izotoplar barqaror izotoplardan deyarli farq qilmaydi. Shuning uchun ular „nishon- langan atomlar“ sifatida ishlatiladi, bunday atomlar radioaktiv- ligining o'zgarishiga qarab berilgan element barcha atomlarining xususiyatini va ulaming siljishini kuzatishga imkon beradi. Radio aktiv izotoplar ilmiy tekshirish ishlarida, sanoatda, qishloq xo'jaligida. tibbiyotda, biologiya va kimyoda keng koMamda ish- 47 latiladi. J. Chedvik yadro reaksiyasi yordamida neytronni ochi muvaffaq bo'lgan: 4 Be + jN e = ^ C + J n D.l.M endeleyev davriy sistemasida urandan keyin tui (transuran) elementlari radioaktiv hisoblanadi. Ular turg'un toplarga ega emas. Yadro parchalanishi hodisasi hisobiga bur elementlar atomlari nisbatan turg'un atomlarga aylanadi. Atom yadrolarining bo'linishi ularga elementar zarrachi ko‘proq neytronlar ta’sirida boMadi. Uran-235 yadrosining b< nishini quyidagicha yozsa boMadi: 235 i t , l n _ 93 1 , 140 p 0 , 7 1„ 92 0 36 56 0 Har bir uran yadrosi parchalanishi juda katta miqdort energiya ajralishi biian boradi. Zamonaviy yadro energetikasir asosi uran parchalanishi reaksiyasiga asoslangan. 2.5. Atomdagi elektron holatining hozirgi zamon mode E. Rezerford tomonidan taklif qilingan atom tuzilishi mo lida elektronlami yadro atroflda tekislik bo‘ylab harakat qilayotj zarracha deb qaraladi. Keyinchalik bunday manzaraning haqiqa muvofiq kelmasligi isbot qilindi. Elektronlar harakatining i asosiy xususiyati shundaki, ular atom ichida ikkilanish xususi tini namoyon qiladi: ular bir vaqtning o'zida ham zarracha, h to'lqin xossalarini namoyon qiladi, masalan, elektronlar oq difraksiya xususiyatiga ega. Elektron odatdagi moddalardan fa oMaroq, bir vaqtning o ‘zida, uning atomda turgan joyini tezligini katta aniqlikda bilib boMmaydi (Geyzenbergning noani< prinsipi, 1925-yil). Elektron atomning yadro yaqinidagi fazon har qanday joyida boMishi mum kin; lekin elektronning fazoning turli qismlarida bo‘lib turish ehtimolligi turlichadir. Harakatlanayotgan elektron yadroni o'rab turgan fazon istalgan qismida boMishi mumkin va uning turli holatlari mat zaryadning muayyan zichligiga ega bo'lgan elektron bulut sifat qaraladi. Buni quyidagicha tasawur etish mumkin. Juda oz vaqt oraliqlarida elektronning atomdagi holatini ras ga tushirilgan, deb faraz qilaylik (rasmda elektron nuqta sifat tasvirlanadi), bunday rasmlardan bir nechtasi ustma-ust qo‘; ganda elektron buluti manzarasi hosil bo'ldi. Nuqtalar soni qay da ko‘p bo'lsa, shu yerda bulut eng zieh boMadi. 2.2-rasn 48 vodorod atomining ko'ndalang kesimi kvant mexanikasi nuqtayi nazaridan tasvirlangan. Rasmdan ko'rinib turib- diki, yadroga yaqin joyda elektron zichlik deyarli nolga teng, ya’ni bu yerda elektron deyarli bo‘lmaydi. Yad- rodan uzoqlashgan sari elektron zichlik ortib boradi va yadrodan 0,053 nm masofada maksimal qiymatga yetadi, so'ngra esa asta-sekin kamayadi. Yadro atroftdagi fazoning elektron mavjud boMish ehtimolligi eng yuqori bo'lgan qismi orbital deyiladi. Unga elektron zichlik — 95% to‘g‘ri keladi. Atom orbitallarining shakllari turlicha boMadi. 2.6. Elektron qobiqlarning tuzilishi. Elektron formulalar Mashhur fizik N.Bor kvant mexanikasi elementlarini qoMlab, atomning elektron tuzilishi to‘g‘risidagi model o'm iga planetar modelni taklif etdi, bu nazariyaga ko'ra, atomda elektron yad rodan ma’lum bir o'zgarmas masofada, ya’ni „statsionar orbital“ bo‘ylab harakatlanadi. Bunda energiya yutilmaydi ham, chiqmaydi ham (atom nurlanmaydi). Bu flkrga ko‘ra, elektron yadro atroflda orbitallar — elektron qavatlarda joylashgan bo'lib, har bir qavat o'ziga xos energiyaga ega. Statsionar orbitallar yadrodan uzoqlashib borgan sari uning va undagi elektronning energiyasi E ortib boradi: E,< E2< E3 « < ... < En Eng kam energiyali orbital n = 1 da, ya’ni yadroga eng yaqin turgan orbital boMadi. Bu vodorod atomi uchun ( « = 1 ) mos kelib, vodorod atomining normal (asosiy) holati hisoblanadi. Agar elektron n = 2, 3, 4, 5 ... orbitallarga o ‘tsa, vodorod atomining ,,qo‘zg‘algart holatF deyiladi va ko‘p elektronli atomlar uchun mos keladi. Atomda elektron bir statsionar orbitaldan ikkinchi orbitalga o'tganda energiya yutiladi yoki chiqadi. Bunda ikki holat boMadi: a) elektron yadroga yaqin orbitaldan uzoq orbitalga o ‘tsa: energiya kvanti (AE) ni yutadi va aksincha, elektron yadrodan uzoqdagi orbitaldan yaqin orbitallarga o‘tsa, atom energiya kvanti (AE) ni chiqaradi, ya’ni atom (modda) nur chiqaradi. 4 — S. Masharipov 49 Har bir elektron qavatda elektron(lar)ning qanday joy ganligi va elektron qavatlam ing tuzilishini aniq bilish u< elektronlarning kvant sonlari, Klechkovskiy qoidasi, Gund dasi, Pauli qoidasi (prinsipi) bilan tanishib chiqamiz. Bosh kvant son n — elektronning energiyasini, uning rodan uzoqlik darajasini, ya’ni elektron harakat qilib turgan vatni xarakterlaydi. Bosh kvant son birdan boshlab barcha b sonlarga (/» = 1 ,2 ,3 ...) ega boiishi mumkin ( 2 . 2 - jadval). Elektronlar joylashgan orbitallarning bosh kvant son qiyi ortib borgan sari, orbitaldagi elektron bilan yadro orasidagi sofa (atomning orbital radiusi) ortib boradi va shu bilan bi Kulon qoidasiga binoan, yadro bilan elektronning tortisl energiyasi kamayadi. Bosh kvant son qiymati qancha kichik bo ayni pog'onachalarda elektronlarning yadro bilan bogianish ei giyasi shuncha katta bo'ladi, n qiymati ortgan sari elektrom xususiy energiyasi tobora orta boradi. Yadroga yaqin pog'on joylashgan elektronni tashqaridan qo'shimcha energiya (tempi tu ra, elektr razryad va boshqalar) sarflab bosh kvant s kattaroq bo'lgan pog'onalarga (atomning qo'zg'algan holati o'tkazish mumkin. Elektron qo‘shimcha energiya qabul qilil qiymati kattaroq bo'lgan pog‘onaga ko'chadi, bunda elektronr xususiy energiyasi ortadi, lekin uning yadro bilan bog‘lar energiyasi kamayadi. Energiya miqdori katta bo‘lsa, elekt; atomdan chiqib ketadi va ionlangan holatga o‘tadi. Yuqori er getik holatga o ‘tgan elektron bo‘sh qolgan kichik raqamli pog naga qaytib o'tganda atom oldin yutilgan energiyani yorug‘lik r ko'rinishida (atom spektrini hosil qilib) atrofga sochadi va shui elektron asosiy holatga qaytib keladi (qo'zg'algan holatn davom etish davri — 1 0 ~ 8 s). Orbital kvant son / — atom orbitalining shaklini ko'rsau U 0 dan to n— 1 ga qadar bo'lgan barcha butun sonlar [1 = 1 , 2 ... («— 1 ) 1 ga ega bo‘la oladi. 1 = 0 bo‘lsa, atom orbital s shakliga ega bo'ladi (s- orbital); agar I = 1 bo'Isa, atom orb gantel shaklini oladi (p- orbital). / ning qiymati yuqoriroq (2, 3 va 4) bo'Isa, ancha murakl orbital larga ega bo'lamiz (ular d, f , g — orbitallar, deb yur ladi). Magnit kvant son m — atom orbitalining tashqi magnit y elektr maydonlarga nisbatan holatini belgilaydi. Magnit kv son orbital kvant songa bog'liq holda o'zgaradi; uning qiymat! + / dan —/ gacha bo'lib, 0 ga ham teng bo'ladi. 50 Binobarin, I ning har bir qiymatiga son jihatidan ( 2 / + |)g a teng magnit kvant son to ‘g‘ri keladi. Masalan: / = 1 boMganda m uchta qiymatga, ya’ni — 1 , 0 , + lg a ega boMadi. 1 = 2 bo'lganda m 5 ta qiymatni +2, +1, 0, —1, —2, 1 = 3 boMganda m 7 ta qiymatni, +3, +2, +1, 0, —1, —2, —3 namoyon qiladi. Spin kvant son s faqat + -j va - ÿ ga teng ikkita qiymatni qabul qila oladi. Bu qiymatlar elektronning shaxsiy magnit mo- m entining bir-biriga qaram a-qarshi ikki yo‘nalishiga muvofiq keladi. s- orbital har qaysi energetik pog'onaning yadroga eng yaqin birinchi pog'onachasi; u bitta s- orbitaldan tarkib topgan, p- ik- kinchi pog'onachada paydo boMib, u uchta p- orbitaldan tarkib topgan, d- uchinchi pog'onachada paydo boMadi va u beshta d- orbitaldan tarkib topadi; / - to'rtinchi pog'onacha tarkibida paydo boMib, u yettita / - orbitaldan iborat boMadi. Shunday qilib, n ning har qaysi qiymati uchun n2 miqdorda orbitallar boMadi ( 2 . 2 - jadval). 2.2- jadval Bosh kvant soni, orbitallarning turi va so ai hamda pog‘onacha va pog'onalardagi elektroolarniog maksimal soni E ner getik P o g 'o - n ach alar O rb ita lla r O rb itallar soni E lektronlam ing m aksim al soni po g 'o n a, n soni ( n g a teng) p o g 'o - n ach a- da p o g 'o - nada n2 ga teng pog‘o- nachada pog'o- nada n2 ga teng K ( n = l) 1 ls- 1 1 2 2 (n = 2 ) 2 2s- 2p- 1 3 4 2 6 8 M (n = 3 ) 3 3s- 3p- 3d- 1 3 5 9 2 6 10 18 M (n = 4 ) 4 4s- 4 p - 4s- 4f- 1 3 5 7 16 2 6 10 14 32 51 s-orbital — shar shakliga ega p- orbital — gantel shakliga d- orbital — ikkita bir-bi perpendikular gantellar g'indisi ko'rinishida bo‘l 2.3-rasm. Orbitallar shakllari. Bir-biridan energiyasi va tuzilishi bilan farq qiladigan 4 elektron orbitallari mavjud. Ular lotin alifbosida s, p, d va / h a lari bilan belgilanadi. Atomda elektronlar holatini belgilovchi eng muhim qo Pauli prinsipidan iborat. Atomda to‘rtala kvant sonlari bir xil qiymatga ega bo‘lg elektronlar mavjud bo‘la olmaydi. Bu prinsip bosh kvant son n ning turli qiymatlariga muvo keladigan energetik pog‘onalardagi elektronlaming maksimal sc N ni hisoblashga imkon beradi: N = 2 rt2 n juda ko‘p butun son qiymatlarini qabul qila olishi sabab n ning son qiymatlari cheksiz katta bo‘lishi mumkin. Lekin I holatlar o'zaro teng qiymatli emas; ular energiyaning minim migaintilish prinsipiga rioya qilgan holda elektronlar bilan to ‘ 1 boradi. 52 Klechkovskly qoidasiga muvofiq, atomda energetik holatlaming elektronlar bilan toMib borish tartibi atomning bosh va orbital kvant sonlari yig'indisining minimal qiymatli boMishi uchun inti- lishiga bog'liq; boshqacha aytganda, ikki holatning qaysi biri uchun (n + /) yig‘indisi kichik bo‘lsa, o‘sha holat, birinchi nav- batda, elektronlar bilan to‘la boshlaydi; agar ikkala holat uchun ( / i + l ) qiymati bir-biriga teng boMsa, birinchi navbatda, bosh kvant soni n kichik boMgan holat elektronlar bilan toMib boradi. Yuqoridagilarga asosan elektron orbitallarining energiyalari qiymatiga ko'ra joylashtirsak, quyidagi qator yuzaga keladi: Is < 2s < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6 s < 4f < < 5d < 6 p < 7s < 5f < 6 d... Ko'p elektronli atomlarda elektronlar soni ortib borishi bilan ular joylashishi mumkin boMgan orbital (yacheyka)lar ham ortib boradi. Bu yacheykalarda elektronlar Gund qoidasiga amal qilgan holda joylashadi. (/i + /) yig'indisining minimal qiymati birga teng boMganligi uchun vodorod atom ining yagona elektroni shunday holatda boMadiki, unda « = 1 , 1= 0 va m = 0 dir. Vodorod atomining tuig'un holati 1 5 1 simvoli bilan belgilanadi, bu simvolda birinchi o‘rinda turgan arab raqami „ 1 “ bosh kvant son qiymatini ko'r- satadi, s harfi orbital kvant soni va orbitalning shaklini xarak- terlaydi, s harfining tepasidagi daraja esa elektronlar sonini ko'r- satadi. Ba’zan elektronlar holatini ifodalash uchun quyidagi uslubdan foydalaniladi. Orbital katak (kvant yacheyka) shaklida, elektron strelka bilan belgilanadi (strelkaning yo'nalishi elektron spinning oriyentatsiyasini ko'rsatadi). Bu usulda vodorod atomidagi elektron holat Is [T] shakl bilan ifodalanadi, « + 1= 1 bo'lgan- ligi sababli, geliy atomi uchun bu holatda ikkita elektron bo'lishi mumkin ( N = 2 n 2 = 2)\ geliy atomining ikkala elektroni uchun m va / ning qiymatlari bir-biriga teng. Bu elektronlar faqat spin- laming yo'nalishi bilan farq qiladi. Bunday holat kvant yacheyka usulida i t shaklda yoki Is 2 ko'rinishidagi elektron formula bilan ifodalanadi. Litiydan ikkinchi davr boshlanadi; litiy atomida n = 2 boM gan elektron orbitallar elektronlar bilan toMa boshlaydi, n = 2 uchun orbital kvant son ikki qiymat ( / = 0 va / = 1 ) ga ega boMishi mumkin; birinchi navbatda, / = 0 ga teng imkoniyat amalga oshadi, chunki / = 0 boMganda n + 1 yigMndisi minimal 53 qiymatga ega bo'ladi. Litiyning turg‘un holati Is 2 2sl formula t l I 1 1 kvant yacheyka bilan ifodalanadi. Litiy atomida bitta juftlashmagan elektron mavjud; shu sa litiy atomi bitta kovalent bogManish hosil qila oladi. Berilliyda (г = 4 ) 2s- orbitalning elektronlar bilan to* nihoyasiga yetadi. Berilliy atomi juftlashmagan elektronlarga emas. Lekin uning atomi energiya qabul qilganida oson qo‘zg‘algan holatga o'tadi; bu vaqtda uning bir elektroni 1 energiyaga muvofiq keladigan yuqori holatga ko‘chadi: Be 2s 2 Is 2 t l t l s z 2 P Be* 2s1 Is2 t l 2 P* Bor elem entida ( z = 5 ) n + l= 3 bo ‘lgan holatlar (n / = 1) elektronlar bilan to ‘lib boradi. Shu sababdan bon elektron konfiguratsiyasini quyidagicha ifodalash mumkin: В ls 2 2s 2 2p l yoki 2 s 2 Is 2 Л ip Turg'un holatdagi Bor atomi bitta juftlashmagan elektro ega. Uglerod va undan keyin keladigan elementlar atomlarida e tronlaming holatlarini aniqlash uchun Good qoidasi nomli qo niyatni nazarda tutish kerak. Energiyalari bir xil bo‘lgan orbitallarda elektronlar shun tartibda joylashadiki, natijada spinlar yig'indisi maksimal qiym; ega bo‘ladi. Buning sababi shundaki, manfiy zaryadli elektro bir-biridan qochadi, imkoni bo‘Isa, turli yacheykalarni b qilishga intiladi. Gund qoidasi nazarga olinganida uglerod (1), azot (2), ki rod (3) atomlarining elektron konfiguratsiyalari quyidagicha virlanadi: 1) С ls 2 2 s 2 2 p Í 2 pJ yoki 2 s 2 W u Î t 1 ▼ t l 2 P 2) N \s22s22 p \2 p \2 p \ yoki 2 s 2 W t l t t t 1 ▼ t ; 2 P1 54 |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling