Ma’lumki, ilmiy-texnika taraqqiyotida kimyoning ahamiyati katta
Download 35.68 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Markaziy atomning gibridlanish turi va molekulalar tnzilishi
- 3.4. Qutbli va qutbsiz molekulalar
- 3.6. Vodorod bogManish
- . . . H 6+ H 5* .......... o 8- ........... H ô+ H 8+...... \ / / \ \ / .....o 5
- 3.7. Kristall panjara turiari M a’lumki, moddalar uch xil: gaz, suyuq va qattiq
- Atom kristall paiyara
- Metall kristall panjarada
- 3.8. Struktura fonnulalar
3.5-rasm. Valent orbitallarining sp2 - gibridlanishi. molekulasi markazida В atomi joylashgan yassi teng tomonli uchburchak shaklida bo‘ladi. Gibrid orbitallaming o‘qlari orasidagi burchak 1 2 0 ° ni tashkil etadi, to 'rtta atomning hammasi bitta tekislikda yotadi. Metan molekulasi hosil boMishida uglerod atomi qo'zg'algan holatga o‘tadi. Natijada juftlashgan 2s2- elektronlar bir-biridan ajraladi, ya’ni ikki elektronli bulut bir elektronli bulutga ayla- nadi. n — 2 [ТГ n = 1 ftXI îT î Px Py Pi Ш El P 11 t Px P V Pz 6C lsi2s22p'x2 p \ 6C 1 ¿2sl2pl¿ p l¿ p lt 83 Sxemadan ko'rinib turibdiki, ug atomining asosiy holatida juftlashm ikkita elektroni bo'ladi ( 2 valentli), i g'algan ho latid a esa (yulduzcha I belgilangan) to‘rtta elektroni boiib (4 lentli), vodorodning 4 ta atomini t tirib olishi mumkin: H C + 4H •-* H 3.6-rasm . Metanning tetraedrik molekulasida kimyoviy bog'lar yo‘nalishi. C :H H Metan molekulasi hosil bo'lishida lerod atomida bitta s- va uchta p- e tronlaming orbitallari gibridlanadi va to‘rtta bir xil gibrid orbit hosil bo‘ladi (3.5- rasm). Bunday gibridlanish spi- gibridlanish deyi Gibrid orbitallarining o'qlari orasidagi valent burchak 109° 28 teng. Uglerod atomining to'rtta gibrid spi - orbitallari bilan to vodorod atomi ¿-orbitallarini bir-birini qoplashi natijasida to'rttz xil bog‘lanishli mustahkam metan molekulasi hosil bo'ladi (3.6- ras Gibridlanishda gibridlangan orbitallar orasidagi burchak qiyr atomlar radiusiga ham bog'liq bo'ladi. Masalan, s/^-gibridlanis ega bo'lgan molekulalarda atom radiuslariga mos ravishda bu re qiymati kamayishini kuzatishimiz mumkin: CH 4 N H 3 H20 H2S 109°28‘ 107°0 104,5° 94,0° 3.2- jai Markaziy atomning gibridlanish turi va molekulalar tnzilishi H2Se 91° Gibridlanish turi Molekulaning tuzilishi sp1- C 0 32-; N 0 2; C2H4 B -A < ^ B / * \ B B B sp>- P4O l0 B C H 4; B F -4; P2Ss 1 CC14; BH4; p o 3 * [C1CVI 3 _ B j, B N ÍV PO^ B PCI3; (N H 3); P F 3 P H 3; [C103 | •I- A B 1 B B H 2< H 2Í • • •• X B B 84 3 .2-jadvalning davomi sp*dl B l / B B - A < 1 B PC15, P F 5, F e(C O )s B CO 1 00 — > — 00 A 00 B b -!< ; i ■ B B = - k : i ' B sfP-d1- B | (C r(H 20 ) 6| 3+ lF e (H 20 ) 6l 2+ 1 |F e (H 20 ) 6| l3+ B |C oF6)3", |C o (N H 3)6l3+, |P F 6r , |C u(H 30 ) 6]2+, [AIF6]3- . [A1(H20 ) 6]3+ B b O / b B ^ j ^ B [SbF5I2* BXL B B ^ ^ B Ma’lumki, aksariyat moddalaming ionlari kompleks hosil qi- lish xossasiga ega. Ulaming 4- va 5- elektron qavatlaridagi s-, p, d- orbitallari, sp*d], spid2 kabi murakkab gibrid orbitallarini hosil qiladi. Shunga asosan ulaming tuzilishi spPd1- bo'lsa, asosi kvadrat bo'lgan prizma(k.s = 5 ), uch yoqlamaantiprizma, sp3- d2- gibrid orbitallar asosan oktaedrik tuzilishli molekula yoki ionlami hosil qiladi (3.2-jadval). 3.3. Ion bog‘lanish Elektrmanfíyligi jihatidan bir-biridan keskin farq qiluvchi atomlar o ‘zaro ta’sirlashganda ion bog‘lanish hosil bo'ladi. Ion bog‘lanish elektrostatik nazariya asosida tushuniladi. Bu nazariyaga muvofiq atomning elektron betishi yoki elektron biriktirib olishi natijasida hosil bo‘ladigan qarama-qarshi zaryadli ionlar elektro statik kuchlar vositasida o'zaro tortishib, ulaming tashqi qavatida 8 ta (oktet) yoki 2 (düblet) elektroni bo'lgan barqaror sistema hosil qiladi. Masalan, tipik metallar (litiy Li, natriy Na, kaliy K), tipik metallmaslar, asosan, galogenlar bilan ion bog'lanish hosil qiladi. Lekin shuni ham nazarda tutish kerakki, ishqoriy metallar hatto kislorod va oltingugurt kabi elektrmanfiy element- lar bilan o'zaro ta’sirlashganida ham to'la ion bog'lanish hosil bo'ladi. 85 Ion bogManishli moddalar kristall holatda uchraydi. Shuni dek, suvli eritmalarda ion bog‘lanishli molekulalar o'miga ul; tashkil etuvchi ionlar bo'ladi. Ion bogManishli birikm alar, asosan, qiyin suyuqlanadi qattiq moddalardir. Masalan, N aC l ning suyuqlanish temp( turasi 800'C, KC1 niki 768°C. Ion bogManishli moddalarr suvdagi eritmalari, hatto, moddaning o'zi qizdiríb suyuqlanti gañida ham elektr tokini yaxshi o'tkazadi. lonlararo o ‘zaro ta ’sir natijasida ion bogManish hosil boM; Har qaysi ionni zaryadlangan shar deb qarash mumkin: shur uchun ionning kuch maydoni fazoda hamma yo'nalishlar bo‘yi tekis tarqaladi, ya’ni ion o ‘ziga qarama-qarshi zaryadli bosl ionni har qanday yo'nalishda bir tekisda torta oladi. Demak, bogManish yo‘naluvchanlik xossasini namoyon qilmaydi. Bun< tashqari, manfiy va musbat ion o ‘zaro birikkan boMsa ham mai ion boshqa musbat ionlami tortish xossasini yo‘qotmaydi. Ma lan, + 1 zaryadli musbat ion ham yonida bitta manfiy ion be shiga qaramay, yana boshqa manfiy ionni o ‘ziga torta ven Demak, ion bogManish to'yinuvchanlik xususiyatiga ega emas Ion bogManish yo‘naluvchanlik va to'yinuvchanlik xossalai ega boMmaganidan, har qaysi ion atrofída maksimal miqdo unga teskari zaryadli ionlar boMadi. Ionlaming maksimal miqc kation va anionlar radiusining bir-biriga nisbatan katta-kichiklif bogMiq. Masalan, Na+ atrofída eng ko'pi bilan 6 ta xlor, < atrofída esa 8 ta xlor ioni joylasha oladi. Shu sababli ham bitta musbat va bitta manfiy iondan ib< ion bogManish odatdagi sharoitda yakka-yakka mavjud b< olmaydi, ular birlashib juda ko'p ionlardan tashkil topgan m< kula — kristallni hosil qiladi. Ion bogManish ishqoriy metallaming galogenidlaridan tash< ishqor va tuzlar kabi birikm alarda ham mavjud boMa oh Masalan, natriy gidroksid NaOH va natriy sulfat N ajS 0 4 da bogManishlar faqat natriy va kislorod atomlarí orasidagina ma\ (boshqa bogManishlaming hammasi kovalent qutbli bogMani lardan iborat) bo'ladi. Shuning uchun ham ishqor va tuzlar suvdagi eritmala quyidagicha dissotsilanadi: NaOH -> Na+ + OH" Na 2 S 0 4 -*■ 2Na+ + S 0 42" 86 Kimyoviy bog‘lanish turlari orasida keskin chegara qo'yish qiyin. Ko'pchilik birikmalarda kimyoviy bogManish oraliq vaziyatni egallaydi; masalan, kuchli qutbli kimyoviy bog‘lanish ion bog1- lanishga yaqin bo‘ladi. Ayni kimyoviy bogManish o ‘z xususiyati bilan ion bogManishga yaqinroq boMsa, uni ion bogManish deb, kovalent bogManishga yaqinroq boMsa, kovalent bogManish deb qaraladi. 3.4. Qutbli va qutbsiz molekulalar Elektrmanfiyligi bir xil boMmagan ikki atom orasida kimyoviy bog‘ hosil boMsa, um um iy elektron juft u yoki bu atomga nisbatan simmetrik joylasha olmaydi. Bu molekulalarda qarama- qarshi zaryadlaming „ogMrlik markazi“ bir nuqtaga tushmaydi. Shuning uchun ular qutbli molekulalar deb ataladi; ular ikki qutbli bo‘lganligi uchun ularga dipol degan nom ham berilgan. Qutbli molekulalardan iborat birikmalarga suv, ammiak, vodorod ftorid va boshqa moddalar misol boMa oladi. Suv mole- kulasida elektron juftlar vodorod atom laridan ko‘ra kislorod atomiga, vodorod ftorid molekulasida esa ftor atomiga yaqinroq joylashgan. H20 va HF nosimmetrik molekulalardir. Demak, ikki yadro orasida nosimmetrik joylashgan elektron ju ft tufayli hosil b o ‘lgan ko va len t bog'lanish qutbli bog'lanish deyiladi. Agar elektron juft bir atomdan ikkinchi atomga batamom o'tib ketsa, qutbli bogManish ion bogManishga aylanadi. Agar elektron juft hosil qilgan manfiy markaz bilan molekuladagi ikkala yadro tufayli hosil boMgan musbat zaryad markazlari fazoning bir nuqtasiga to ‘g‘ri kelsa, bunda biz kovalent bogManishga ega boMamiz. Qutbsiz kovalent bogManishli molekulalar qutbsiz yoki gomeo- polar molekulalar deyiladi. Bunday molekulalarda bogMovchi elek tron bulut ikkala atom yadrolari orasida simmetrik taqsimlanadi va yadrolar unga bir xil darajada ta ’sir etadi. Bunga bitta elementning a to m la rid a n tark ib topgan H 2, F 2, C l2, 0 2 va b. oddiy moddalaming molekulalari misol boMa oladi. Bunday molekulalar dipolining elektr momenti nolga teng. Yuqorida ta’kidlab o'tilgani- dek, ko‘pchilik murakkab moddalaming simmetrik tuzilgan mole- kulalarida atom lar orasidagi m olekulalar qutbli boMsa ham, molekulalaming o ‘zi qutbsiz boMadi. Qutbsiz kovalent bogManishli 87 moddalar ko‘p emas.Qutbli molekulalaming dipol momenti nol dan katta, qutbsiz molekulalaming dipol momenti nolga ten bo'ladi. Nisbatan erkin elektronlarning metall ionlari bilan o ‘zar ta’sirlashuvi natijasida hosil bo'ladigan bog'lanish metall bog'la rtish deyiladi (3.7-rasm). Metall bog‘lanish suyuq Hg dan tashqai barcha metallarga xos. Metallarning suyuqlanish va qaynash temperaturasining yuqo riligi, metall sirtidan yorug'lik va tovushning qaytishi, ularda issiqlik va elektr tokining yaxshi o'tishi, zarb ta’sirida yassilanish kabi xossalar metallarning eng muhim fizik xossalaridir. B xossalar faqat metallarga xos bo'lgan metall bog‘lanish mavjudlig bilan tushuntiriladi. Metall atomida valent elektrorüar soni u qadar ko‘p emai lekin metall atomida elektronlar bilan to‘lmagan orbitallar ko'j Valent elektronlar metall atomining yadrosi bilan zaif bog'langar Shuning uchun ular m etallning kristall panjarasidagi métal ionlari orasida erkin harakat qiladi. Metall tuzilishini quyidagich tasavvur qilish kerak: metallning kristall panjara tugunlarid musbat zaryadli metall ionlari (kationlar) zieh joylashgan bo'lit atomlaming valent elektronlari panjara ichida erkin harakat qiladi Bu elektronlarning harakati gaz molekulalarining harakatini eslat ganligi uchun ular „elektron gaz“ deb atalgan. Demak, har bi atom o‘z valent elektronini o'rtaga tashlaydi va ular ko‘p miq dordagi metall ionlarini bir-biri bilan bog‘lab turadi. Shu bilai birga, bu elektronlar erkin harakatlana oladi. Binobarin, metallar da kimyoviy bog'lanishning harakatchan turi (deyarli lokallanmaga elektronlar hosil qilayotgan bog'lanish) borligini ko'ramiz. 3.5. Metall bogianish -J—j metall atomlari metall ionlari • elektronlar 3.7- rasm. Metall panjarasidagi metall bogManish. 88 3.6. Vodorod bogManish Biror molekulaning vodorod atomi bilan boshqa moleku- laning kuchli elektrmanfiy elem ent (O, F, N) atomi orasida yuzaga keladigan bog'lanish vodorod bog'lanish deb ataladi. Nima sababdan faqat vodorod atomi ana shunday alohida kimyoviy bog‘Ianish hosil qiladi, degan savol tug'ilishi mumkin. Buning sababi, vodorod atomining radiusi nihoyatda kichik ekanligida, deb javob bersa bo'ladi. Undan tashqari, vodorod atomi o'zigina elektronni siljitsa yoki batamom yo'qotsa, u nis- batan yuqori musbat zaryadga ega boladi; biror molekulaning vodorod atomi ana shu musbat zaryad hisobiga, qisman manfiy zaryadga ega bo'lgan va boshqa molekula (HF, H 2 0 , N H 3)lar tarkibiga kirgan elektrmanfiy element atomi bilan o'zaro ta’sir- lashadi. Ba'zi bir misollarni ko'zdan kechiramiz. Biz, odatda, suv tarkibini kimyoviy formula H20 bilan tasvirlaymiz. Lekin bunday ifodalashimiz u qadar toMiq emas. Suvning tarkibini (H 2 0)/> formula bilan ko'rsatsak, to'g‘ri ish qilgan bo‘lar edik (bu yerda n = 2,3,4 va hokazo). Buning to‘g‘ri ekanligining sababi shundaki, suvda ay rim molekulalar bir-biri bilan vodorod bog‘lanishlar orqali birikkan bo'ladi. Buni sxematik ravishda quyidagicha tasvirlash mumkin: . . . H 6+ H 5* .......... o 8- ........... H ô+ H 8+...... \ / / \ \ / .....o 5- .......... H8* №* ...........0 s" ...... Vodorod bog'lanishni nuqtalar shaklida tasvirlash qabul qilin- gan. Bu bog‘lanish ioni va kovalent bog'lanishlarga qaraganda anchagina bo'sh, lekin oddiy molekulalararo o'zaro ta'sirga qara ganda ancha mustahkam bog'lanish hisoblanadi. Temperatura pasayganda suv hajmining kattalashishi vodorod bog‘lanish mavjudligi bilan tushuntiriladi. Buning sababi shun daki, tem peratura pasayganda suv molekulalari assotsilanadi. Natijada molekular „uyumlar“ ning zichligi kamayadi. 89 3.7. Kristall panjara turiari M a’lumki, moddalar uch xil: gaz, suyuq va qattiq agr holatda boMishi mumkin. M oddaning gaz va suyuq hola zarrachalar tartibsiz joylashgan boMadi, bu zarrachalar orasi> o'zaro tortishish kuchi zarrachalami bir joyda tutib turish uc yetarli emas, shuning uchun bunday agregat holatdagi modda ning muayyan shakli boMmaydi. Qattiq jismlar, suyuq har gazsimon jismlaming aksicha, ma’lum mustaqil shaklga ega bo‘ bu shaklni qanday vaziyatda turishidan qat'i nazar saqlab qol. Qattiq moddalar ichki tuzilishiga, ya’ni zarrachalarining 1 biriga nisbatan qanday tartibda joylashganligiga qarab kristall am orf moddalarga boMinadi. Bir moddaning o‘zi ham krist ham am orf holatda boMishi mumkin (masalan, kristall hold kvars, am orf holdagi qum tuproq), lekin kristall holat doii amorf holatga qaraganda barqaror bo‘ladi. Tabiatda amorf hol dagi moddalar kristall moddalarga qaraganda kamroq uchray Tabiiy va sun’iy smolalar doimo amorf holatda boMadi. Am jismlaming eng tipik vakili odatdagi silikat shishadir, shu saba amorf holat shishasimon holat deb ham yuritiladi. Amorf moddalar tuzilishi jihatidan suyuqliklarga o'xshaydi ulardan zarrachalarining harakatchanligi juda kamligi bilan fa qiladi. Shu sababli amorf moddalar o ‘ta sovitilgan suyuqliklar o'xshatiladi. Kristall holatning asosiy tashqi belgilari — modd ning aniq muayyan temperaturada suyuq holatga o ‘tishi va tash muayyan geometrik shaklga ega boMishidir. Kristall moddalan zarrachalar ma’lum tartib bilan joylashgan bo‘ladi va fazoviy kri tall panjarani hosil qiladi. Fazoviy kristall panjaraning ko‘p mar takrorlanib, jismning butun hajmini hosil qiladigan qismi eh merttar yacheyka deyiladi. Kristall panjaralar zarrachalaming fazoda joylashish xususiya va zarrachalar orasidagi o'zaro ta ’sir turiga qarab molekulai atomli, ionli va mefall panjaralarga bo'linadi. Bu panjaralarning har biriga kristall holatdagi qattiq jismlar ning ma’lum turi mos keladi. Molekular kristall panjarali moddalarda kristall panjara tugun larida neytral molekulalar boMadi. Shu sababli molekular panjar; ancha bo‘sh va unda molekulalar o‘z xossalarini saqlab qolgai boMadi. Azot, vodorod, kislorod kabi gazlar past temperaturadai qattiq holatga o'tganida molekular kristall panjara hosil qiladi Oson suyuqlanadigan ko'pchilik organik moddalar kristallari han molekular panjarali boMadi. 90 Kristall panjaraning ikkinchi turi ionli kristall panjaradir. Ionli kristall panjara tugunchalarida ionlar joylashgan bo'ladi. Masalan, natriy xlorid (osh tuzi) kristall panjarasini olib ko'raylik (3.8-rasm). Unda har qaysi natriy ioni oltita xlor ioni bilan, har bir xlor ioni esa oltita natriy ioni bilan qurshab olingan. Natriy ioni musbat, xlor 3 . 8 -rism. NaCl ning ioni esa manfiy zaryadli bo'lgani uchun bu kristall panjaiasi. zaryadlangan zarrachalar o'zaro elektrostatik kuchlar bilan tortishib turadi, demak, bunday moddalar mole- kulalarida ionli bog'lanish mavjud bo'ladi. Ion panjarali mod- dalaming suyuqlanish temperaturasi yuqori bo'ladi. Deyarli barcha tuzlar, ba’zi oksidlar va asoslarning kristall panjaralari ionli bo'ladi. Atom kristall paiyara hosil qilgan moddalarda panjara o'zaro puxta kovalent bog'lanish bilan bog'langan elektmeytral atom- lardan tarkib topgan bo'ladi. Masalan, olmosning kristall panjarasi atom panjaradir. Unda har qaysi uglerod atomi boshqa to'rtta uglerod atomi bilan bog'langan. Kovalent bog'lanish ancha puxta bo'lganligi sababli, bunday kristallar juda qattiq, suyuqlanish temperaturasi yuqori bo'ladi. Metall kristall panjarada musbat ionlar tebranma harakat holatida turadi: musbat ionlar orasida erkin elektronlar barcha yo'nalishlarda tartibsiz harakatda bo'ladi. Bu elektronlar panjara ichida bir ion ikkinchisi tomon bemalol siljib yurganligi sababli erkin elektronlar deyiladi. Metallaming elektr, issiqlik o'tkazuv- chanligi, magnit xossalari va metallar uchun xos boshqa xususi- yatlar ana shu erkin elektronlar tufaylidir. Kristall panjaraning puxtaligi va barqarorligi uni hosil qiluvchi ionlar, atomlar yoki molekulalar orasidagi o'zaro ta’sir kuchlari muayyan miqdor energiya bilan xarakterlanadi. Bu energiya kristall panjaraning energiyasi deyiladi. Panjara energiyasi qancha katta bo'lsa, kristall panjara shuncha puxta bo'ladi. 3.8. Struktura fonnulalar Birikmalaming tarkibi kimyoviy formulalar: empirik, elektron va struktura formulalar yordamida tasvirlanadi. Struktura formulalarda kovalent bog'lanish chiziqcha bilan 91 ko'rsatiladi. U larda, har qaysi chiziqcha molekulada atomía bogiovchi bir juft elektronni bildiradi. Misol tariqasida metan, etilen va asetilen molekulalarin formulalarini keltiramiz. a) empirik formulalar: CH 4 metan b) struktura formulalari H I H - C - H I H c) elektron H H :C :H H metan H H I I c = c I I H H formulalar H H C : :C H H etilen C 2 H 4 etilen C 2 H 2 asetin H -C = C -H H : C * : C : H asetilen Empirik formulalar molekulaning faqat sifat va miqdoi tarkibini, struktura formulalari, ya’ni tuzilish formulalari e molekulada atomlaming birikish tartibini, ulaming bir-biri bil; qanday bogManganligini aks ettiradi. Struktura formulalar mol kulada atomlaming fazoviy joylanishini aks ettirmaydi, bu joyl shish odatda ancha murakab bo‘ladi. Elektron form ulalar kimyoviy bog'lanishning tabiatini atomlardan molekula hosil boMish mexanizmini ko'rsatadi, sl sababli organik birikmalaming turli reaksiyalardagi xususiyati tushuntirishda elektron formulalardan ko‘p foydalaniladi. 3-BOBGA DOIR TESTLAR VA ULARNING YECHIMLARI 3.1. Quyidagi moddalarda azotning oksidlanish darajasi aniqlang: a) H N 0 3; b) (N H 4)2; C 0 3; d) N 0 2~. A) + 4, + 2, —2; B) + 6 , + 6 , — 2; C) +5, - 3 , +3; D) +2, +4, +2. 92 Yechish. a) Vodorodning oksidlanish darajasi +1, azotning oksidlanish darajasi x, kislorodniki —2. Molekulalar neytralligini nazarga olib, quyidagi tenglamani tuzamiz: +1+jc+3 • (—2) = 0 x = 6 — 1 , x = 5, bundan jt= + 5 , ya’ni H N 0 3 da azotning oksidlanish darajasi +5 ga teng. b) V odorodning oksidlanish darajasi +1 ga, kislorodniki —2 ga, kaibonatlardagi uglerodniki (karbonat kislotaning H 2 C 0 3 tuzlarida) +4 ga, azotniki x ga teng. Tenglama tuzamiz: 2x + 2 ■ 4(+l) + (+4)+3 • ( - 2 ) = 0, 2 x= — 6 , x = - 3 , bundan x = — 3, ya’ni (N H 4 ) 2 C 0 3 dagi azotning oksidlanish darajasi — 3 ga teng. d) Kislorod va azotning oksidlanish darajalari — 2 va x. N 0 2~ ionining zaryadi — 1 ga teng ekanligini hisobga olib, tenglama tuzamiz: x + 2 (— 2 ) = — 1 , x = + 3, bundan x = + 3 , y a’ni N 0 2_l ionidagi azotning oksidlanish darajasi +3 ga teng. Download 35.68 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling