Ə. A.ƏLBƏndov
Yüklə 6,87 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Cədvəl 12.7. Halogenlərin atom və bəsit maddələrinin bəzi xassələri
- Birləşmələri
- On üçüncü fəsil ÜZVĐ KĐMYANIN ELEMENTLƏRĐ
- Üzvi birləşmələrin kimyəvi quruluş nəzəriyyəsi
- Şəkil 13.1. Süd turşusunun optiki (güzgü) izomerlərinin tetraedrik modelləri
|
12.7. VΙΙ A QRUP ELEMENTLƏRĐ Halogenlərin xassələri. Halogenlərə ftor F, xlor Cl, brom Br, yod I və astat At aiddir. Astat süni alınmış radioaktiv ele- mentdir. Halogenlər ...ns 2 np 5 elektron quruluşuna malikdir. Sıra nömrələrinin artması ilə atom radiusları böyüyür və ionlaşma enerjilərı azalır və buna müvafiq olaraq onların oksidləşdiricilik qabiliyyətləri zəifləyir (cəd. 12.7). Ftor (solğun sarı) və xlor (sarı-yaşıl) qaz, brom qonur qır- mızı maye, yod isə qara bənövşəyi rəngli kristallik maddədir. Halogenlərdən yer qabığında ən çox yayılanları xlor və ftor- dur. Duzlarının yaxşı həll olması ilə əlaqədar xlor, brom və yod əsasən dünya okeanında yayılmışdır. Yeraltı buruq suları və bəzi yosunların külü yodu almaq üçün xammal hesab edilir. Ftora tə- biətdə əsasən əridici şpat (fülorit) – CaF 2 şəklində rast gəlinir. Ftor KF və HF qarışığının ərimiş, xlor NaCl-in sulu məh- lulunun elektrolizindən, brom və yod isə bromid və yodidlərin xlorla oksidləşdirilməsindən alınır.
503
Cədvəl 12.7.
Xarici elektron təbəqəsində bir elektronun olması, yüksək elektromənfilik (4-dən 2,3-ə qədər) və molekullarında rabitə enerjisinin nisbətən çox olmaması ilə əlaqədar olaraq halogenlər yüksək reaksiyaya girmək qabiliyyəti ilə xarakterizə olunurlar. Bütün halogenlər oksidləşdirici maddələrdir. Onların oksidləşdi- ricilik qabiliyyəti F 2 →Cl 2 →Br
2 →I 2 istiqamətində azalır. Ftor bütün oksidləşdirici maddələr ilə müqayisədə ən yüksək oksid- ləşdiricilik qabiliyyətinə malikdir. Odur ki, heç bir oksidləşdirici F - -ionlarını sərbəst ftora qədər oksidləşdirə bilmir. Bununla əla- qədar ftor almaq üçün elektrolizdən, yəni F - -ionlarının anod ok- sidləşməsindən istifadə olunur. Ftor oksigen ayırmaqla suyu oksidləşdirir:
2F
+ 2H 2 O = 4HF + O 2
Digər halogenlər isə su ilə öz-özünə oksidləşmə-reduksiya reaksiyasına daxil olurlar. Bu zaman HHal
və HHalO tipli turşu- lar əmələ gətirir:
Hal 2 + H 2 O HHal + HHalO Xassələr
9 F 17 Cl 35 Br 53 I Xarici təbəqənin elektron quruluşu 2s 2 2p 5 3s 2 3p 5 4s 2 4p 5 5s 2 5p 5
Atom radiusu, nm 0,072 0,1 0,115
0,138 Birinci ionlaşma enerjisi, kC/mol 1680 1250
1140 1010
Birqat rabitənin enerjisi A-A, kC/mol
158 242
*
193 151 Ərimə temperaturu, o S
-7,2 113,6
Qaynama temperaturu, o S -188,2 -34,1 59,8
184,3 Elektrod potensialı A 2
- (məh.), V
2,87 1,36
1,07
0,54
Xarakterik oksidləşmə dərəcəsi -
1 -1,+1,
+3, +5, +7
-1,+1, +3,+5,
+7 -1, +1,
+3,+5, +7
→ ←
504
Məsələn : Cl 2 + H 2 O HCl + HClO
malikdir. Məsələn, ftor Au, Pt və Ag-dan (bu metallar ftor mühi- tində passivləşirlər) başqa bütün metalları, eyni zamanda azotu və əksər təsirsiz qazlardan başqa bütün qeyri-metalları oksid- ləşdirmək qabiliyyətinə malikdir. Xlor kükürdü, fosforu və s. asanlıqla oksidləşdirir.
sürtkü materiallarının və plastik kütlələrin tərkibinə daxil olan müxtəlif ftoruzvi birləşmələrın sintezində tətbiq edi- lir. Polimer ftorüzvi birləşmələr (ftorplastlar) yüksək kimyəvi və termiki davamlığa malikdir. Ftor həmçinin soyuducularda işlə- dilən mayelərin (freonların) alınmasında tətbiq edilir. Xlor çoxlu sayda qeyri-üzvı və üzvi maddələrin alınmasında istifadə olunur. O, xlorid turşusunun, xlorlu əhəngin, xloritlərin, xloratların istehsalında, içməli suların sterilə edilməsində, çirkab sularının zərərsizləşdirilməsində və s. tətbiq edilir.
fotohəssas materialların, dərman maddələrinin hazır- lanmasında, üzvi sintezdə və s., iod tibbdə, təmiz metalların alınmasında, xörək duzunun yodlaşdırılmasında (0.02% KI) və s. tətbiq olunur.
. Halogenlər hidrogenlə davamlı kovalent bir- ləşmələr əmələ gətirir. HF sulu məhlullarda zəif (hidrogen rabi- təsinin hesabına), HCl, HBr və HI isə qüvvətli turşulardır. Halo- genid turşuları bütün aktiv metallarla təsirdə olur. Məsələn:
Zn + HCl + ZnCl 2 + H
2
Ftorid turşusu borat turşusu və silisium 4-oksidlə kompleks turşu əmələ gətirməklə reaksiyaya girir:
H 3 BO 3 + 4HF = H[BF 4 ] + 3H 2 O
SiO 2 +6HF = H 2 [SiF
6 ] + 3H
2 O
→ ←
505
Ftorid turşusu şüşəni həll etdiyindən onu polimer və ya pa- rafinlənmiş qablarda saxlayırlar. Halogenlər oksigenli turşular əmələ gətirir (cəd. 12.8). Halo- genin oksidləşmə dərəcəsinin artması ilə oksigenli turşunun da- vamlılığı və gücü artır, oksidləşdiricilik qabiliyyəti isə azalır. Bunu xlorun oksigenli turşularına aid etsək göstərə bilərik:
Turşuluq xassəsinin güclənməsi və davamlılığın artması HClO, HClO 2 , HClO
3 , HClO
4
Oksidləşdiricilik qabiliyyətinin güclənməsi
HClO 4 (perxlorat), HClO 3 (xlorat), HBrO 4 (perbromat) HBrO 3
(hipobromit), HIO (hipoyodit), H 5 IO 6 (peryodat) turşuları isə zəif turşulardır. Halogenlərın birləşmələri həlledicilər, ağardıcı maddələr, müalicə preparatları, boyaqlar, dezinfeksiyaedici maddələr, pes- tisidlər, cərəyan mənbələrinin aktiv maddələri kimi geniş tətbiq sahələrinə malikdir. Halogenlərin bir çox birləşmələri, xüsusən dioksan çox zə- hərlidir.
Oksidləşmə dərəcəsi Turşunun formulu Adı Turşular Duzlar +1 HClO, HBrO, HIO Hipohalogeni t Hipohalogenitlər +3 HClO
2 , – – Xlorid Xloridlər +5 HClO
3 , HBrO
3 , HIO
3
Halogenat Halogenatlar +7 HClO 4
4 , H
5 IO 6 Perhalogenat Perhalogenatlar 506
On üçüncü fəsil ÜZVĐ KĐMYANIN ELEMENTLƏRĐ
13.1 ÜZVĐ BĐRLƏŞMƏLƏRĐN XÜSUSĐYYƏTLƏRĐ, KĐMYƏVĐ QURULUŞ NƏZƏRĐYYƏSĐ VƏ TƏSNĐFATI Ü zvi birləşmələrin xüsusiyyətləri. Bir sıra sadə birləşmə- ləri çıxmaq şərti ilə bütun karbon birləşmələri üzvi birləşmələr adlanır. Qeyri-üzvi maddələrlə müqayisədə üzvi maddələrin sayı müqayisə olunmaz dərəcədə çox olub, sayca dörd milyondan ar- tıqdır. Üzvi birləşmələrin çoxluğu və müxtəlifliyi karbon atom- larının bir-biriylə kovalent rabitə əmələ gətirməsiylə bağlıdır. Karbon-karbon rabitələrinin yüksək davamlılığı ilə əlaqədar olaraq karbon atomları bir-birilə əlaqələnərək karbon zənciri əmələ gətirir. Karbon zəncirində karbon atomlarının sayı ikidən tutmuş yüzlərlə, milyonlarla karbon atomlarını əhatə edir. Kar- bon zənciri açıq və qapalı ola bilər. Karbon atomları öz araların- dakı rabitə ilə yanaşı digər atomlarla da kovalent rabitə əmələ gətirir. Üzvi birləşmələrin çox müxtəlifliyə malik olmasını do- ğuran səbəblərdən biri də onlarda izomerliyin geniş yayılması ilə bağlıdır. Üzvi birləşmələrin mühüm xüsusiyyətlərinə həmçinin on- ların homoloji sıra adlanan quruluş və xassəcə oxşar birləşmələr əmələ gətirməsi daxildir. Homoloji sırada sıranın ixtiyari üzvü- nü ondan əvvəlki birləşməyə (molekulaya) sıranın bütün üzvləri üçün eyni olan müəyyən atomlar qrupuna daxil etməklə əldə etmək olar. Məsələn, doymuş karbohidrogenlərdə belə qrup CH 2
şəkildə C n H 2n+2 -ilə ifadə olunur. Əksər üzvi reaksiyalar aşağı sürətlə xarakterizə olunurlar. Bunun səbəbi C-C pabitələrinin davamlılığı və karbonun digər elementlərlə əmələ gətirdiyi kimyəvi rabitə enerjiləri arasındakı fərqin az olması ilə bağlıdır: 507
Rabitə............................................C– H C–C C–Cl C–N C–S Rabitə enerjisi, kC/mol..................415 356
327 293 259 Elektromənfiliklərinin fərqi...........0,4 0,0 0,5 0,5 0,5
Karbon elektromənfilik sırasında tipik oksidləşdirici və re- duksiyaedicilər arasında aralıq mövqe tutur. Odur ki, karbonun elektromənfiliyi ilə bir çox elementlərin elektromənfilikləri ara- sındakı fərq kiçik qiymətlərlə xarakterizə olunur. Bununla əlaqə- dar olaraq üzvi birləşmələrdə kimyəvi rabitələr bir qayda olaraq az polyar olurlar. Odur ki, əksər üzvi maddələr elektrolitik dis- sosiasiya qabiliyyətinə malik deyildir. Üzvi birləşmələr aşağı ərimə temperaturlarına (100-200 0 S) malik olub, yüksək temperaturda havada əsas reaksiya məhsul- ları CO
2 və H
2 O olmaqla yanırlar. Üzvi birləşmələrin kimyəvi quruluş nəzəriyyəsi . Bu nəzə- riyyənin əsas müddəaları aşağıdakılardan ibarətdir: 1.Üzvi birləşmədə atomlar öz aralarında valentliklərinə uy- ğun olaraq müəyyən ardıcıllıqla birləşirlər. Bunun nəticəsi olaraq molekul müəyyən kimyəvi quruluş kəsb edir. 2.Eyni tərkibə malik molekullar müxtəlif kimyəvi quruluşa və bununla əlaqədar müxtəlif xassələrə malik ola bilər. Belə mo- lekullar izomerlər adlanır. Molekulun verilmiş tərkibi əsasında nəzəri olaraq mümkün olan izomerlərin sayını müəyyən etmək olar. 3.Molekulda atomlar bir-birinə qarşılıqlı təsir göstərir. Atomların qarşılıqlı təsiri ilk növbədə özünü bir-biri ilə rabitədə olan atomlarda bürüzə verir. Bu təsirin nəticəsi atomlararası ra- bitənin xarakterindən və atomların təbiətindən asılıdır. Məsələn, metan CH
4 və metil spirtı CH 4 O molekullarının formuluna görə hidrogen atomları eyni xassəyə malik olmalıdır. Lakin bu atom- lardan biri digərlərinə nisbətən daha mütəhərrik olub qələvi me- tal atomu ilə əvəz olunma xasssəsinə malikdir. Bu isə spirt mo- lekulunda hidrogenlərdən birinin karbonla deyil bilavasitə oksi- genlə birləşməsi ilə bağlıdır:
508
H H H ↑
↓ ↓ H→C←H H→C→O←H
Göstərilən formullarda elementlərin elektromənfiliklərini nəzərə almaqla kovalent rabitələri əmələ gətirən elektron cütlə- rinin yerdəyişməsi şərti olaraq oxlarla göstərilmişdir. Metanda karbonla hidrogenin elektromənfilikləri (bax cəd. 1.2) arasındakı fərq (2,5-2,1=0,4) az olduğundan H–C rabitəsində belə yerdə- yişmə zəif olur. Metil spirtində oksigenlə hidrogenin elektro- mənfilikləri arasındakı fərq isə (3,5 - 2,1 = 2,4) kifyət qədər bö- yükdür. Odur ki, O→H rabitəsində elektron cütü oksigen atomu tərəfindən qüvvətli cəzb olunduğundan rabitə kifayət qədər pol- yarlaşmış olur. Bunun nəticəcində hidrogen atomu yüksək hə- rəkilik əldə etdiyindən proton şəklində ayrıla bilir. Üzvi kimyada bir-birilə bilavasitə rabitədə olmayan atom- ların da qarşılılıqlı təsiri böyük əhəmiyyət təşkil edir. Məsələn, metil spirtində oksigenin təsiri nəticəsində nəinki onunla bir ba- şa əlaqələnmiş, eyni zamanda karbonla birləşən hidrogen atom- larının da reaksiyaya girmək qabiliyyəti artmış olur. Bununla əlaqədar metan oksidləşdiricilərin təsirinə davamlı olduğu halda, metil spirti asanlıqla oksidləşir. Bunun səbəbi C→H rabitəsinin elektron cütünün hirooksil qrupunun oksigeni tərəfindən cəzb edilməsi ilə əlaqədardır. Bunun nəticəsində karbon atomu daha çox müsbət effektiv yük kəsb edir. Bu isə öz növbəsində H→C rabitələrinin əlavə polyarlaşmasına səbəb olur. Bununla əlaqədar olaraq bilavasitə hidroksil qrupu ilə birləşən hidrogen atomları karbohid-rogenlərə nisbətən asan ayrılaraq oksigenlə birləşib suya çevrilir və karbon sonrakı oksidləşməyə məruz qalır. Bir-birilə bilavasitə rabitədə olmayan atomların qarşılıqlı təsiri karbon zənciri vasitəsilə daha uzaq atomlara ötürülə bilər. Bunun səbəbi elektromənfi atomların və ya qrupların təsirindən H ↑ 509
CH 3 CH 3 CH 3 2,2-dimetil propan: t ər.
= -20 0 S OH elektron buludu sıxlığının bütün molekula üzrə yerdəyişməci ilə izah olunur. 4. Hər bir üzvi birləşmə ancaq bir kimyəvi formulaya cavab verir. Beləliklə, aydın olur ki, hər bir üzvi maddənin xassələri onun məlum kimyəvi tərkibi, kimyəvi quruluşu və atomların qarşılıqlı təsiri əsasında izah oluna bilər.
Üzvi birləşmələrin izomerliyi quruluş və fəza izomerliyinə bölünür. Quruluş izomerliyi isə öz daxilində skelet və vəziyyət izomerliyinə ayrılır. Skelet izomerliyi karbon rabitə- lərinin karbon atomları arasında paylanma müxtəlifliyi ilə müəy- yən olunur. Məsələn:
CH 3 –CH
2 –CH
2 –CH
2 –CH
3 CH 3 -CH 2 –CH–CH 3 n-pentan: t ər. = - 131,6 0 S
2-metil butan: t ər.
= -150,5 0 S CH 3 –C– CH 3
Vəziyyət izomerliyi karbon zəncirində çoxqat rabitələrin və ya funksional qrupların müxtəlif vəziyyətlərdə yerləşməsi ilə bağıdır. Məsələn:
3 –CH
2 –CH
2 –OH CH 3 –CH–CH
3
CH
2 =CH–
CH 2 –CH 3 CH 2
CH–CH
3
buten-1 buten-2 Fəza izomerliyi karbon atomları rabitələrinin fəzada yerləş- mə müxtəlifliyi ilə əlaqədar meydana çıxır. Bu izomerlik həndə- si, optiki və digər növ izomerliyi özündə birləşdirir. Fəza izo- merliyini steroizomerlik də adlandırırlar. propil spirti: t ər. = -127
0 S izopropil spirti: t ər. = -85,5
0 S
510
t qay.
= 60 0 S t qay.
= 48 0 S OH * Đkiqat rabitədə olan karbon atomlarına müxtəlif atom və ya atomlar qrupu birləşmiş olduqda həndəsi və ya sis-trans-izo- merlik meydana çıxır. Məsələn, 1,2 – dixloretanin sis- və trans- izomerlərini sxematik göstərək:
Cl Cl Cl H C = C C = C H Cl H H sis -dixloretilen trans-dixloretilen
Quruluş sxemlərindən görünür ki, sis-izomerdə xlor atom- ları ikiqat rabitənin bir tərəfində, trans-izomerdə isə müxtəlif tə- rəflərində yerləşir. Optiki izomerləri tərkibində dörd müxtəlif atom və ya atom- lar qrupu ilə rabitələnmiş karbon atomu (asimmetrik karbon) olan üzvi birləşmələr əmələ gətirirlər. Belə birləşmələr polyar- laşma müstəvisini sağa (D-izomer) və ya sola fırladan (L-izo- mer) optiki izomerlər əmələ gətirir.
tetraedrik modelləri
Şəkil 13.1-də süd turşusunun CH 3 ––CH – COOH
iki tetraedirik
modeli göstərilmişdir. Şəkildən görünür ki, süd turşusunun gös- tərilən modellərinə uyğun gələn izomerlər fəzada bir-biriylə ey- niyət təşkil edə bilməz. Əşya güzgüdə öz əksindən necə fərq- 511
C lənirsə, optiki izomerlər də br-birinin güzgüdə əksi ilə fərqlənir- lər. Odur ki, optiki izomerliyi həmçinin güzgü izomerliyi də ad- landırırlar. Üzvi birləşmələrin təsnifatı . Karbon zəncirinin quruluşuna görə üzvi birləşmələri üç qrupa ayırmaq olar: I. Atsiklik (açıq zəncirli )birləşmələr. Bu birləşmələrdə kar- bon zənciri düz və ya şaxələnmış ola bilər:
–C–C–C–C–C– – C–C–C–C–
Atsiklik üzvi birləşmələr həmçinin alifatik və ya yağ sırası birləşmələri də adlanrlar. Zəncirdə karbon atomları arasında ra- bitənin tərtibinə görə açıq zəncirli üzvi birləşmələr doymuş (pa- rafinlər və ya alkanlar) və doymamış (olefinlər və ya alkenlər, alkinlər) birləşmələrə təsnif olunur. Doymüş üzvi birləşmələr karbon zənçirində karbon-karbon rabitələrinin birqat (sadə), doymamış üzvi birləşmələr isə çoxqat (iki və ya üçqat) olması ilə xarakterizə olunur. II.Tsiklik (qapalı zəncirli ) birləşmələr. Bu birləşmələr öz növbəısində iki qrupa ayrılır: 1) karbotsiklik birləşmələr. Bu birləşmələrdə tsikllər ancaq karbon atomlarından təşkildir. Alitsiklik (naftenlər) və aromatik üzvi birlşmələrə təsnif olunurlar. Alitsiklik üzvi birləşmələr tsikldə karbon atomları arasın- dakı rabitələrin tərtibinə görə doymuş (tsikloalkanlar) və doyma- mış (tsikloalkenlər) birləşmələrə ayrılır. Aromatik üzvi birləşmələr molekulunda altı karbon atomun- dan təşkil olmuş a r o m a t i k və ya b e n z o l n ü v ə s i adlanan xüsusi tsiklik qrupun olması ilə xarakterizə olunur. Benzol nüvəsi karbon atomları arasındakı rabitələrin xarakteri (bax 2.3. Delokallaşmış π -rabitə) ilə seçilir və birləşməyə a r o m a t i k x a s s ə l ə r adlanan xüsusi xassələr verir.
512
2) Heterotsiklik birləşmələr. Bu birləşmələrdə tsikldə kar- bon atomları ilə yanaşı digər atomlar – heteroatomlar (N, O, S və s.) olur. Göstərilən sıraların hər biri öz daxilində siniflərə ayrılır. Atsiklik və karbotsiklik birləşmələr sırasında ən sadələri kar- bon və hidrogendən təşkil olunmuş k a r b o h i d r o g e n l ə r adlanan birləşmələrdir. Qalan bütün üzvi birləşmələrə karbohid- rogen molekulundan bir və ya bir neçə hidrogenin digər atom və atomlar qrupu ilə əvəz olunmasından alınan törəmələr kimi baxılır. Molekuldan bir və ya bir neçə hidrogen atomu ayrıldıqda qalan qalıq k a r b o h i d r o g e n r a d i k a l ı adlanır. Bir valentli radikal simvolik olaraq R –, ikivalentli radikal –R–, üçvalentli radikal –R şəklində göstərilir. Karbohidrogenlərdə bir və ya bir neçə hidrogen digər atom və atomlar qrupu (funksional və xarakteristik qruplar) əvəz olunduqda karbohidrogenlərin digər törəmələri – üzvi birləş- mələrin sinifləri əmələ gəlir (çəd.13.1) Yüklə 6,87 Mb. Dostları ilə paylaş:
|