Aniq va tabiiy fanlar metodikasi kafedrasi

R E J A :
1. Atom-molekulyar ta'limot
2. Molekulyar ta'limot
3. Kimyoning asosiy konunlari
Kimyo tabiat haqidagi fan bo’lib, u boshqa tabiiyot fanlari (fizika, biologiya, mineralogiya) kabi moddiy jismlar to’g’risida bizga atroflicha ma'lumot beradi, u jonli va jonsiz tabiatni tashkil etgan moddalarni, ularning xossalarini, tuzilishini, bir-biriga aylanishini, shular natijasida ro’y beradigan o’zgarishlarni va bu o’zgarishlar orasidagi bog’lanishlarni tekshiradi. Qisqa qilib aytganda, kimyo-moddalar va ularda bo’ladigan o’zgarishlar haqidagi fandir.
Kimyoviy o’zgarishlarda (reaksiyalarda) dastlabki moddalardan, ya'ni xom-ashyodan boshqa tarkibga va boshqa xossalarga ega bo’lgan mahsulotlar olinadi. Kimyoviy prosesslarni borishi reaksiyada ishtirok etadigan moddalarning tarkibiga, ularni tashkil etuvchi zarrachalarning tuzilishiga bog’lik. Shuning uchun moddalarning tuzilishi bilan ularning reaksiyaga kirisha olish qobilyati orasidagi bog’lanishni o’rganish katta ahamiyatga ega. Biz kimyoviy prosesslarni ma'lum maqsad bilan amalga oshiramiz va ularni o’zimiz uchun kerakli tomonga yo’naltirib, istalgan fizikaviy, kimyoviy, biologik va hokazo xosalarga ega bo’lgan moddalar hosil qilishimiz mumkin.
Insonlar bundan bir necha ming yil avvaldanoq rudalardan metallar ajratib olishda, metallarni qotishmalarini tayyorlash, shisha pishirish va shunga o’xshashlarda kimyoviy xodisalardan keng foydalanib kelganlar. Rus olimi M.V.Lomonosov o’zining 1751 yilda nashr etilgan "Ximiyaning foydasi haqida ikki ogiz suz" asarida "Ximiya uz kullarini inson extiyoji bilan boglik bo’lgan hamma ishlarga cho’zmoqda. Qayerga qaramaylik, qayerga nazar solmaylik, hamma yerda bizning ko’z oldimizda ximiyaning tadbiq etilishidan qo’lga kiritilgan yutuqlar gavdalanadi" degan edi. Ximiya xalq xo’jaligining barcha sohalarida keng qo’llanilmoqda.
M.V.Lomonosov 1741 yilda o’zining "Matematik kimyo elementlari" nomli asarida atom -molekulyar nazariyani quyidagicha ta'rifladi:
1) Barcha moddalar "korpuskula"lardan iborat bo’lib, ular bir-biridan oraliq fazo bilan ajralgandir.(Lomonosovning "korpuskula" termini hozirgi molekula ma'nosiga ega);
2) Korpuskulalar to’xtovsiz xarakatda bo’ladi;
3) Korpuskulalar elementlardan tashkil topgan (Lomonosovning element tushunchasi hozirgi atom ma'nosiga ega.) Elementlar ham to’xtovsiz xarakatlanadi;
4) Elementlar aniq massaga va o’lchamga ega.
5) Oddiy moddalarning korpuskulalari bir xil elementlardan, murakkab moddalarning korpuskulalari turli elementlardan tuzilgan.

M.V.Lomonosovdan keyin yana qariyb yarim asr keyin, ingliz olimi D.Dalton kimyo va fizika sohasida yig’ilgan tekshirish natijalarini atomistik ta'limot asosida talqin qildi; u atomistikaga asoslanib, karrali nisbatlar qonunini yaratdi. U 1808 yilda o’zining "Novaya sistema ximicheskoy filosofii" nomli asarida atomistik ta'limotni quyidagicha tarifladi:

a) Moddalar nihoyatda mayda zarrachalar - atomlardan tuzilgan, atom yanada kichikrok zarrachaga bo’lina olmaydi;
b) Har qaysi kimyoviy element faqat o’ziga xos "oddiy" atomlardan tuzilgan bo’lib, bu atomlar boshqa element atomlaridan farq qiladi, har bir elementning atomi o’ziga xos ogirlik va o’lchamga ega;
v) Kimyoviy reaksiya vaqtida turli elementlarning "oddiy" atomlari o’o`zaro aniq va o’zgarmas butun sonlar nisbatida birikib, murakkab atomlarni hosil qiladi;
g) Faqat boshqa-boshqa xossalarga ega bo’lgan atomlargina o’zaro birika oladi, bir elementning atomlari hech qachon o’zaro kimyoviy reaksiyaga kirisha olmaydi.Ular faqat bir-biridan itariladi.
Dalton ximiyaning asosiy qonunlarini izohlab berdi. U kimyoviy element tushunchasiga aniq ta'rif berdi: "Kimyoviy element bir xil xossalar bilan xarakterlanadigan atomlar turidir". Undan tashqari Dalton "atom ogirlik" (ya'ni atomning nisbiy og’irligi) tushunchasini kiritdi, vodorodning atom og’irligini shartli ravishda 1 ga teng deb qabul qildi.
Dalton ta'limotida kamchiliklar borligi o’sha vaqtdayok ma'lum bo’ldi. Dalton ta'limoti oddiy moddalarning molekulalari bo’lishini inkor qildi. M.V.Lomonosov ta'limoti Dalton ta'limotidan afzal bo’lib chiqdi.
Lomonosov ta'limoti turli xossalari atomlar bilan bir qatorda bir xil xossali atomlarning ham o’zaro birika olishga yo’l qo’yar edi. Molekula bu berilgan moddaning kimyoviy xossalariga ega bo’lgan eng kichik zarrachadir. Molekulaning kimyoviy xossalari uning tarkibi va kimyoviy tuzilishi bilan aniqlanadi.
Atom bu kimyoviy elementlarning oddiy va murakkab moddalar tarkibiga kiradigan eng kichik zarrachadir. Elementning kimyoviy xossalari uning atomining tuzilishi bilan aniqlanadi.
Atom - bu musbat zaryadlangan atom yadrosi bilan manfiy zaryadlangan elektronlardan tashkil topgan elektroneytral zarrachadir. Kimyoviy element - bu yadrosining musbat zaryadi bir xil bo’lgan atomlarning muayyan turidir. Tekshirishlar shuni ko’rsatadiki, tabiatda bitta elementning massasi turli bo’lgan atomlari mavjud bo’lishi mumkin. Masalan, xlorning massasi 35 va 37 bo’lgan atomlari uchraydi. Bu atomlarning yadrolarida protonlar soni bir xil, lekin neytronlar soni har xil bo’ladi. Elementning yadro zaryadlari bir xil lekin massa sonlari turlicha bo’lgan atomlar turlari izotoplar deyiladi.
Elementning atom massasi uning barcha tabiiy izotoplari massalarini shu izotoplarning tarqalganlik darajasi e'tiborga olingan o’rtacha qiymatiga ega. Masalan tabiy Cl ning 75.4% massa soni 35 bo’lgan izotopdan va 24.6% massa soni 37 bo’lgan izotopdan iborat; Cl ning o’rtacha atom massasi 35.453
Oddiy moddalar - bular bitta elementning atomlaridan hosil bo’lgan moddalardir. C, Fe, Na, K, N<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>. Murakkab moddalar - boshqacha aytganda kimyoviy birikmalar bular turli xil elementlarning atomlaridan hosil bo’lgan moddalardir. H<sub>2</sub>O, CO<sub>2</sub>, Na<sub>2</sub>O, NaCl, H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, KOH.
Hozirgi tasavvurlarga ko’ra moddalar gaz va bug’ xolatida molekulalardan tarkib topgan bo’ladi. Molekulyar strukturaga ega bo’lgan moddalargina qattik (kristall) xolatida ham molekulalardan tarkib topadi. Bularga, masalan, organik moddalar, metallmaslar ayrim istisnolardan tashkari SO<sub>2</sub>, N<sub>2</sub>O kiradi.
Qattik (kristall) anorganik moddalarning ko’pchiligida molekulyar struktura bo’lmaydi. Ular molekulalardan emas, balki boshqa zarrachalardan (ionlardan, atomlardan) tarkib topgan va makrojismlar xolida mavjud bo’ladi (NaClkristallari, kvars zarrachalari, temir parchasi va boshqalar).
Agar anorganik makrojismlar bitta kimyoviy elementning bir xil atomlaridan tarkib topgan bo’lsa, u holda kimyoviy birikmalar bo’ladi.
Molekulyar strukturali moddalarda molekulalar orasidagi kimyoviy bog’lanish puxtaligi molekula ichidagi atomlar orasidagi bog’lanishga qaraganda bo’shroq bo’ladi. Shu sababli ularning suyuqlanish va qaynash temperaturasi nisbatan past bo’ladi. Nomolekulyar strukturadagi moddalarda zarrachalar orasidagi kimyoviy bog’lanish juda puxta bo’ladi. Shu sababli ularnig suyuqlanish va qaynash temperaturasi ham yuqori bo’ladi.
Kristallarning ma'lum shaklga va anizatroplik xossasiga ega bo’lishi ularning ichki tuzilishidan, tarkibiy qismlarning ma'lum qonun asosida joylashuvidan kelib chiqadi.
1912 yilda rentgen nuri yordamida kristallarning ichki tuzilishini aniqlash mumkin bo’lganidan so’ng, bu fikr to’la tasdiqlandi. Tekshirishlarning ko’rsatishicha, kristall moddani tashkil qilgan zarrachalar fazoda ma'lum tartib bilan joylashib, fazoviy kristall panjara hosil qiladi.
Kristall panjarada tarkibiy qismlar joylashgan nuqtalar kristall panjaraning tugunlari deyiladi.
Panjara tugunlarida turgan zarrachaning tabiatiga qarab, asosan 4 xil kristall panjara bo’ladi. Bular ionli, atomli, molekulali, metalli panjaralardir.
Ionli panjara tug’unlarida ionlar turadi. Qarama-qarshi ishorali ionlar navbatma navbat joylashadi. Ko’pchilik anorganik moddalar oksidlar, asoslar, tuzlar kristall ionli panjaradan iboratdir. Masalan, natriy xlor tuzi kristall panjarasining tugunlarida Na va Cl ionlari turadi. Na ni har qaysi ioni Cl ning 6 ta ioni bilan qurshalgan. NaCl kristallida koordinasion son 6 ga teng, koordinasion sonning qiymati, asosan zarrachalar radiusining o’zaro nisbatiga bog’lik, ularning bir-biridan ayirmasi kamaygan sari koordinasion son ko’payadi. Ionli panjarada o’zaro tortishish juda kuchli bo’ladi. Shu sababli ionli panjara kristallarining suyuqlanish t<sup>0</sup> si juda yuqoridir. Masalan: NaCl t<sub>s</sub>-800°C, tk-1413°S.
Atomli panjaraning tugunlarida atom turadi. Olmos bilan grafit kristallarining panjara tugunlarida uglerod atomi joylashgan. Olmos kristallida tetraedr burchagida joylashgan to’rtta uglerod atomi bir-biri bilan kovalent kuch orqali tortishib turadi. Grafitda esa uglerod atomlari qatlamlarga joylashgan. Ikki qatlamdagi uglerod atomlari bir-birini kuchsiz tortadi, Ular Vander-Val's kuchi orqali tortishib turadi. Grafitning yumshoqligi ana shundan kelib chiqadi.
Molekulyar panjarali kristallning tugunlarida molekula turadi SO<sub>2</sub>, muz va bir qancha organik moddalarni kristali shu xilda bo’ladi. Molekulalar bir-biri bilan juda kuchsiz bog’langan. Shu sababli molekulyar panjaradan iborat kristallar ionli va atomli kristallarga qaraganda anchagina yumshoq, oson suyuqlanuvchan bo’ladi.
Metalli panjara metallarga xosdir. Panjara tugunlarida metall ioni joylashgan bo’ladi. Yadro bilan kuchsiz bog’langan valent elektronlar (sirtki qavatdagi elektronlar) musbat zaryadlangan metall ionlari orasida harakat qiladi. Ma'lum atomga bog’lanmagan va bir qancha atomlarning qaramogida bo’lgan erkin harakat qiluvchi bunday elektronlar "elektronlar gazi" deyiladi. Shunday qilib ionlar kollektivi elektronlar kollektivi bilan tortishib turadi. Bunday bog`lanish metall bog’lanish deyiladi. Metall bog’lanish anchagini kuchlidir. Shu sababli metallar ancha mustahkam va qiyin suyuqlanuvchan bo’ladi.
Grafik formulalar, boshqacha aytganda tuzilish formulalari – bular har qaysi bog’lovchi elektronlar jufti chiziqcha bilan tasvirlangan formulalardir.

Kimyoning eng birinchi qonuni moddalar massasini saqlanish qonunidir. Bu qonun dastlab Lomonosov va keyinchalik Lavuaz'ye tomonidan ta'riflangan: Kimyoviy reaksiyada dastlabki moddalar massalarining yig’indisi reaksiya maxsulotlari massalarining yig’indisiga tengdir.

Katta miqdorda energiya ajralib chiqishi bilan sodir bo’ladigan prosesslar (masalan, radioaktiv moddalarning yemirilishi, atom hamda vodorod bombalarining portlashi) massaning saqlanish qonuniga emas, balki materiyaning saqlanish qonuniga bo’ysunadi. Agar prosessning issiqlik effekti Q bo’lsa, prosess davomida massaning o’zgarishi m Eynshteyn tenglamasi bilan ifodalanadi: m=Q/'s2 s2 - nihoyatda katta son (9*1020) bo’lganligidan odatdagi reaksiyalarda massa o’zgarishi nihoyatda kichik bo’ladi va uni tarozi yordamida payqash qiyin.

ATOMNING TUZULISHI .

Atom tuzilishi to’g’risida tarixiy ma‘lumotlar.

Fanda uzoq muddat davomida atom bo’linmas zarracha deb tushunib kelingan, ya‘ni atomda boshqa elementar zarrachalar yo’k deyiladi. Undan tashqari atomlar o’zgarmas, ya‘ni bir atom boshqa atomga aylanmaydi deyilar edi.
Ammo XIX asrning oxirlariga kelib atom murakkab tuzilishga egaligi va bir atom boshqa atomga aylanishi mumkinligi isbot qilindi.
Atomning murakkabligini tasdiqlovchi dastlabki tajriba ma‘lumotlari 1879 yilda, siyraklashtirilgan gazlarda elektr zaryadi hosil bo’lishi xodisasini tekshirish natijasida olindi. Agar elektrodlar qovsharlangan shisha nayda havo surib olinsa va unga yuqori kuchlanishli tok ulansa, katoddan nur tarala boshlaydi. Bu nurlar katod nurlari deyiladi. Ular elektr maydoni da to’g’ri chiziqli harakatini o’zgartirib, musbat qutb tomonga og’adi ( II.I - rasm). Tadqiqotlar shuni ko’rsatdiki, bu oqim elektronlar oqimidan iborat.

Atom murakkab sistema bo’lib, mikroolam qonunlariga bo’ysunadigan, xarakatdagi zarrachadir.

Atom-kimyoviy elementning kichik zarrachasi bo’lib, uzida elementning ma'lum xossalarini mujassamlashtirgan bo’ladi. Atom erkin yoki birikma xolatida bo’ladi.