I bo`lim. Umumiy kimyo. Kirish

I Bo`lim. Umumiy kimyo.

Kirish.

Kimyo tabiiy fanlar qatoriqa kirib u moddalarning tarkibi, tuzilishi, xossalari va o`zgarishlarini, shuningdek, bu o`zgarishlarda sodir bo`ladigan hodisalarni o`rganadi.

Kimyoga fan sifatida birinchi bo`lib rus olimi M. V. Lomonosov ta`rif berdi: «Kimyo fani jismlarning xossalari va o`zgarishlarini, …jismlarning tarkibini o`rganadi … kimyoviy o`zgarishlarda moddalarda sodir bo`ladigan hodisalarning sababini tushuntirib beradi».

D. I. Mendeleyev 1871 yilda kimyo fanini o`rganishni boshlovchilar uchun mo`ljallangan «Kimyo asoslari» kitobida kimyoga o`ziga xos va aniq ta`rif berdi. Uning fikriga ko`ra, kimyo–bu elementlar va ularning birikmalari haqidagi ta`limotdir.

Kimyo fani fizika, geologiya, biologiya, tibbiyot kabi tabiiy fanlar bilan uzviy bog`langan. Buning natijasida fizik kimyo, geokimyo, biokimyo, bioanorganik va bioorganik kimyo fanlari, kosmokimyo, fiziologik faol moddalar kimyosi kabi fanlar vujudga kelgan.

Hozirgi vaqtda 4 mln. dan ortiq organik va 100 mingdan ortiq anorganik moddalar ma`lum. Ularni kimyoviy o`rganish uchun bu moddalar turli belgilariga ko`ra klassifikatsiyalanadi. Ma`lum bo`lgan barcha moddalarni uchta asosiy sinfga ajratish mumkin: oddiy moddalar, murakkab moddalar va aralashmalar.

Kimyoning eng muhim varifasi-oldindan belgilangan hossali moddalar olish va sanoat ishlab chiqarishini jadallashtirish, chiqindisiz texnologiya yaratishdan iborat. Uning ikkinchi muhim vazifasi–kimyoviy o`zgarishlar energiyasidan foydalanishdir.

O`rta umumiy ta`lim maktablari va o`rta maxsus, kasb-hunar ta`limi o`quv yurtlarida o`rganiladigan kimyoni 3 ta katta qismga: umumiy, anorganik va organik kimyoga ajratish mumkin. Umumiy kimyoda barcha kimyoviy o`zgarishlarga taalluqli qonuniyatlar, anorganik kimyoda anorganik (mineral) moddalarning xossalari va o`zgarishlarini, organik kimyoda esa organik moddalarning xossalari va o`zgarishlarini ko`rib chiqiladi va o`rganiladi.

Kimyo tabiatda bo`lmaydigan materiallarni sintez qilish, ulardan turli-tuman mashina va asboblar yaratish, turar-joy binolari qurish va xalq iste`mol mollari ishlab chiqarish uchun foydalanishga yordam beradi. Kimyo sanoati sintetik kauchuk, plastmassalar, sun`iy tolalar, sun`iy yoqilg`i, bo`yoqlar, dori-darmonlar va boshqa ko`plab moddalar ishlab chiqaradi.

Kimyo sanoatining asosiy mahsulotlari-kislotalar, ishqorlar va tuzlar hisoblanadi hamda ular ko`plab miqdorlarda ishlab chigariladi.

Qishloq xo`jaligi uchun zarur bo`lgan mineral o`gitlar, o`simliklarni himoya qilishning kimyoviy vositalari, ularning o`sishini tartibga soluvchi moddalar, hayvonlar ozig`iga qo`shiladigan kimyoviy moddalar va oziq konservantlari, ko`pchilik polimer materiallar ishlab chiqariladi.

Mustaqil O`zbekistonimizni industrlashtirishning asosi bo`lgan metallar kimyoviy usullardan foydalanib olinadi, shuningdek, korroziyalanishdan himoya qilinadi.

Keyingi vaqtlarda atrof-muhitni muhofaza qilish insoniyat oldida turgan eng muhim masalalardan biri bo`lib qoldi. Oqar suvlarni tozalash, suv tozaligini nazorat qilib turish, chiqindisiz texnologiya yazatish va hokazo masalalarni hal qilishda kimyo fani va sanoatining ahamiyati katta.

Chor Rossiyasi davrida O`zbekistonda kimyo sanoati kuchsiz va qoloq edi. Cheklangan xillarda kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarilar, kimyoviy mahsulotlarning ko`pchiligi chet eldan keltirilar edi. Maxsus kimyo oliy o`quv yurtlari va ilmiy-tadqiqot institutlari yo`q edi.

Qizil imperiya davrida O`zbekistonda kimyo sanoati asta-sekin rivojlana boshladi. Metallurgiya kombinatlari, kimyo zavodlari, elektr stansiyalar qurildi, o`quv yurtlari va ilmiy-tadqiqot institutlari tashkil qilindi.

Mustaqillik davrida Vatanimiz kimyo sanoati yuksak sur`atlar bilan rivojlanib bormoqda. Chet el kompaniyalari bilan qo`shma korhonalar tashkil qilindi, chiqarilgan mahsulotlar jahon talablariga javob bermoqda. “Zarafshon–Nyumont” qo`shma korhonasi, Buxoro neftni qayta ishlash zavodi, Qong`irot soda zavodi, Quvasoy kvars zavodi, Xorazm shakar zavodi va boshqa yirik korhonalar barpo etildi.

Xalq xo`jaligini kimyolashtirish ilmiy-texnika taraqqiyotining muhim yo`nalishi bo`lib, ijtimoiy ishlab chiqarish samaradorligini oshirish, shuningdek, aholiga tibbiyot, madaniy va maishiy xizmat ko`rsatishni yaxshilash maqsadida kimyoning yutuqlari va usullaridan, kimyoviy materiallar va ulardan olingan buyumlardan planli ravishda va keng foydalanishdan iborat.

Qishloq xo`jaligini kimyolashtirishga alohida e`tibor beriladi, bu mineral o`g`itlar, o`simliklarni himoya qilash vositalari, chorvachilikdagi kimyoviy mahsulotlardan keng foydalanish va melioratsiyada turli xil polimer va boshqa materiallarni ishlatishni o`z ichiga oladi.

1-Ma`ruza.

Mavzu: Kimyo fanining asosiy tushunchalari

va gonuniyatlari.

Reja:

1. Kimyoda atom–molekulyar ta`limot.

2. Kimyoning asosiy tushunchalari.

3. Kimyoning asosiy gonunlari.

4. Kimyoviy reaksiyalar va tenglamalar.

5. Oksidlar, asoslar, kislotalar, tuzlar .

Yangi darsning bayoni:

1. Atom-molekulyar ta`limot.

Atom–molekular ta`limot birinchi bo`lib 1741 yilda rus olimi M. V. Lomonosov tomonidan tatbiq etildi va rivojlantirildi. Uning ta`limotining mohiyatini quyidagi qoidalar bilan bayon qilish mumkin:

a) Barcha moddalar «korpuskula» (molekula) lardan tarkib topgan.

b) Molekulalar «elementlar» (atomlar) dan tarkib torqan.

c) Zarrachalar–molekula va atomlar doimo to`xtovsiz harakatda bo`ladi. Jismlarning issiqlik holati ular zarrachalarining harakatlanishi natijasidir.

d) Oddiy moddalarning molekulalari bir hil atomlardan, murakkab moddalarning molekulalari esa turli xil atomlardan tuzilgan.

1808 yilda kimyoga atomistik ta`limotni ingliz olimi J. Dalton tatbiq etdi. Uning ta`limotining mazmuni Lomonosov ta`limotini takrorlaydi, shu bilan birga bu ta`limotni rivojlantiradi, chunki Dalton birinchi bo`lib o`sha vaqtda ma`lum bo`lgan elementlarning atom massalarini aniqlashga harakat qildi. Lekin u oddiy moddalarning molekulalari mavjudligini inkor qildi. Uning fikricha, oddiy moddalar oddiy atomlardan, murakkab moddalar esa «murakkab atomlardan» (molekulalardan) tarkib topadi.

Kimyoda atom–molekular ta`limot faqat XIX asrning o`rtalarida tarkib topdi. 1860 yilda Karlsrue shahrida kimyogarlarning xalqaro s`ezdida molekula va atom tushunchalarining ta`rifi qabul qilindi.

2. Kimyoning asosiy tushunchalari.

Molekula–bu berilgan moddaning kimyoviy xossalariga ega bo`lgan ehg kichik zarrachasidir. Molekulaning kimyoviy xossalari uning tarkibi va kimyoviy tuzilishi bilan aniqlanadi.

Atom–bu musbat zaryadlangan atom yadrosi bilan manfiy zaryadlangan elektronlardan tarkib topgan elektroneytral zarrachadir.

Kimyoviy element–bu yadrosining musbat zaryadi bir xil bo`lgan atomlarning muayyan turidir. Hozirda 118 ta element bo`lib, 109 tasi muayyan belgilar bilan belgilangan va nomlangan. Barcha elementlar metallar va metallmaslarga bo`linadi.

Oddiy moddalar–bular bitta elementning atomlaridan hosil bo`lgan moddalardir.

Murakkab moddalar yoki kimyoviy birikmalar–bular turli xil elementlarning atomlaridan hosil bo`lgan moddalardir.

Elementning tabiiy izotoplar tarkibidagi atomi o`rtacha massasining uglerod atomi ¹²C massasining 112 qismiga nisbatiga teng kattalik kimyoviy elementning nisbiy atom massasi Ar deyiladi.

Ar (H) = 1,67410^-27 kg  1121,99310^-26 = 1,0079

Ar (O) = 2,66710^-26 kg  1121,99310^-26 = 15,9994

Moddaning tabiiy izotoplar tarkibidagi molekulasi o`rtacha massasining uglerod atomi ¹²C massasining 112 qismiga nisbatiga teng kattalik moddaning nisbiy molekulyar massasi Mr deyiladi.

Mr (H₂O) = 21,0097 + 115,9994 = 2,01594 + 15,9994 = 18,01534.

Mol bu berilgan moddaning 0,012 kg uglerod izotopi ¹²C da nechta atom bo`lsa, tarkibida shuncha struktura birliklar (molekula, atom, ion, elektron) bo`ladigan miqdoridir.

N_A = 0,012 kgmol  1,99310^-26kg = 6,0210²³ 1mol

Bu son Avagadro soni deyiladi va istalgan moddaning bir molidagi struktura birliklari sonini ko`rsatadi.

Molyar massa–modda massasining moddaning moqdoriga nisbatiga teng kattalik. U M harfi bilan belgilanadi, uning o`lchovi kgmol yoki gmol.

m = nM (1. 1) , n = mM (1. 2) , M = mn (1. 3) formulalardan modda muayyan miqdorining massasini hisoblab topish, yoki moddaning ma`lum massasidagi mollar sonini aniqlash, yoki moddaning molyar massasini oson topish mumkin.

Elementlarni kimyoviy belgilar (simvollar) bilan ifodalanadi. Element belgisi uning lotincha nomining bosh harfidan yoki bosh harfi bilan ikkinchi harfidan yoki bosh harfi bilan biror boshqa harfidan iborat bo`ladi.

Oddiy va murakkab moddalarning tarkibi kimyoviy formulalar bilan ifodalanadi. Masalan, H₂, O₂, N₂, Cl₂, F₂, H₂O, HCl, NaCl, H₂SO₄, H₃PO₄.

Kimyoviy tenglamalar kimyoviy formulalar va belgilar yordamida yoziladi. Masalan, 2H₂ + O₂ = 2H₂O FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ + 3NaCl

Kimyoviy tenglamalarda formulalar oldiga qo`yilgan koeffitsientlar stexiometrik koeffitsientlar deyiladi.

Bir xil moddalar tarkibi va xossalari jihatidan farq qiladigan boshqa moddalarga aylanadigan va bunda atomlar yadrolarining tarkibi o`zgaradigan hodisalar kimyoviy hodisalar deyiladi. Masalan, yog`ning dog`lanishi, temirning zanglashi.

Fizikaviy hodisalarda moddalarning shakli yoki fizikaviy holati o`zgaradi yoki atom yadrolarining tarkibi o`zgarishi hisobiga yangi moddalar hosil bo`ladi. Masalan, suvning bug`lanishi, muzning erishi, suvning muzlashi.

3. Kimyoning asosiy gonunlari.

Moddalar massasining saqlanish qonunini 1748 yilda M. V. Lomonosov ta`riflab bergan hamda 1756 yilda u bu qonunni tajribada isbotlagan.

«Kimyoviy reaksiyaga kirishayotgan moddalarning massalari reaksiya natijasida hosil bo`ladigan moddalarning massalariga teng bo`ladi». Lomonosovdan mustaqil ravishda 1789 yilda fransuz kimyogari Lavuaze ham bu qonunni ta`riflab berdi. U ham metallarning oksidlanishiga doir ko`p reaksiyalarni o`rganib qonunni tajribada isbotladi.

H₂ + Сl₂ = 2HСL Сa + 2H₂O = Сa(OH) ₂ + H₂↑

Tarkibning doimiylik qonuni dastlab fransuz olimi J. Prust tomonidan 1808 yilda ta`riflab berildi.

«Har qanday toza modda olinish usulidan qat`iy nazar o`zgarmas sifat va miqdoriy tarkibga ega bo`ladi».

Molekulyar strukturali, ya`ni molekulalardan tuzilgan birikmalarning tarkibi olinish usulidan qat`iy nazar o`zgarmas bo`ladi. Nomolekulyar strukturali (atomli, ionli va metall panjarali) birikmalarning tarkibi esa o`zgarmas bo`lmaydi va olinish sharoitlariga bog`lig bo`ladi.

Fransuz olimi J. M. Gey–Lyussak hajmiy nisbatlar qonunini aniqladi:

«Reaksiyaga kirishayotgan gazlarning hajmlari bir hil sharoitda (temperatura va bosimda) bir-biriga oddiy butun sonlar nisbatida bo`ladi».

Italyan olimi A. Avagadro o`z gipotezasini, ya`ni qonunini aniqladi:

«Bir xil sharoitda (temperatura ba bosimda) turli gazlarning teng hajmlarida molekulalar soni bir hil bo`ladi».

Normal sharoitda turli gazlarning bir moli 22,4 L ga teng hajmni egallaydi. Bu hajm gazning molyar hajmi deyiladi.

Gazning molyar hajmi–bu modda hajmining shu moddaning miqdoriga nisbatidir: V_m = (1. 4) m₁ : m₂ = M₁ : M₂

Bir gaz muayyan hajmi massasining xuddi shunday hajmdagi ikkinchi gaz (o`sha sharoitlarda olingan) massasiga nisbati birinchi gazning ikkinchi gazga nisbatan zichligi deyiladi (D harfi bilan belgilanadi):

M₁M₂ = D M₁ = M₂  D (1. 5)

Moddaning gaz holatidagi molekulyar massasi uning vodorod bo`yicha zichligininng 2 ga ko`paytirilganiga teng:

M = 2D_H (1. 6)

Moddaning gaz holatidagi molekulyar massasi uning havoga nisbatan zichligining 29 ga ko`paytirilganiga teng:

M = 29D_HAVO (1. 7)

Boyl–Mariott qonuni: berilgan miqdordagi gazning o`zgarmas temperaturadagi hajmi shu gazning bosimiga teskari proporsionaldir:

PV = const (1. 8)

Bu yerda, P – bosim, V – gazning hajmi.

Gey–Lyussak qonuni: o`zgarmas bosimda gaz hajmining o`zgarishi temperaturaga to`g`ri proporsional, ya`ni

VT = const (1. 9)

Bu yerda T – temperatura, K (Kelvin) hisobida,

Boyl-Mariott bilan Gey-Lyussakning birlashgan gaz qonuni:

PV/T = const (1. 10) = (1. 11)

bu yerda P_o, V_o, T_o – gazning normal sharoitdagi bosimi, hajmi va temperaturasi,

(P_o= 101325 Pa, T_o= 273 K).

Aqar gazning massasi yoki miqdori ma`lum bo`lib, uning hajmini hisoblab topish zarur bo`lsa, u holda Mendeleyev–Klapeyron tenglamasidan foydalaniladi:

PV = nRT (1. 12) eV = mM  RT (1. 13)

Bu yerda n - gazning mollar soni, m – massasi (g), M – gazning molyar massasi (g/mol), R – universal gaz doimiysi, R = 8,31 J (mol K).

4. Kimyoviy reaksiyalar va tenglamalar.

Kimyoviy hodisalar, boshqacha aytganda kimyoviy o`zgarishlar, kimyoviy reaksiyalar yoki kimyoviy o`zaro ta`sirlar deyiladi. Kimyoviy reaksiyalar turli alomatlariga ko`ra klassifikatsiyalanadi.

1. Issiqlik chiqishi yoki yutilishi alomatlariga ko`ra 2 ga bo`linadi: a) issiqlik chiqishi bilan boradigan reaksiyalar ekzotermik reaksiyalar deyiladi; masalan,

H₂ + Cl₂ = 2HCl – 184,6 kj ∆H = + 184,6 kj

b) issiqlik yutilishi bilan boradigan reaksiyalar endotermik reaksiyalar deyiladi; masalan,

N₂ + O₂ = 2NO - 180,8 kj ∆H = + 180,8 kj

∆H = H_OXIRGI – H_BOSHLANG`ICH

2. Boshlang`ich va oxirgi moddalar sonining o`zgarishiga qarab reaksiyalar quyidagi turlarga bo`linadi: birikish, ajralish, o`rin olish va almashinish.

a) Reaksiya natijasida ikkita yoki bir nechta moddalardan bitta yangi modda hosil bo`ladigan reaksiyalar birikish reaksiyalari deyiladi:

2H₂ + O₂ = 2H₂O HCl + NH₃ = NH₄Cl

b) Reaksia natijasida bitta moddadan bir nechta moddalar hosil bo`lsa, bunday reaksiyalar ajralish reaksiyalari deyiladi:

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MgO₂ + O₂↑ 2KClO₃ = 2KCL + 3O₂↑

v) Oddiy va murakkab moddalar o`zaro ta`sirlashib, natijada oddiy modda atomlari murakkab modda tarkibidagi elementlardan birining o`rnini olsa, bunday reaksiyalar o`rin olish reaksiyalari deyiladi:

Pb(NO₃) + Zn = Zn(NO₃) ₂ + Pb CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

g) Ikkita modda o`zining tarkibiy qismlari bilan almashinib ikkita yangi modda hosil qiladigan reaksiyalar almashinish reaksiyalari deyiladi:

Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂(SO₄) ₃+3H₂O CaSl₂+2AgNO₃=Ca(NO₃)₂ +2AgSl

3. Qaytarlik va qaytmaslik alomatlariga ko`ra reaksiyalar qaytar va qaytmas reaksiyalarga bo`linadi.

4. Reaksiyaga kirishayotgan moddalar tarkibiga kiruvchi atomlarning oksidlanish darajalarining o`zgarishiga qarab atomlarining oksidlanish darajasi o`zgarmaydigan va atomlarining oksidlanish darajalari o`zgaradigan (oksidlanish– qaytarilish reaksiyalari) reaksiyalarga bo`linadi.

5. Oksidlar, asoslar, kislotalar, tuzlar .