Elementlərin süni sintezi.
Nüvə reaksiyalarının kəşfi elm
və texnika üçün böyük əhəmiyyət kəsb etməklə yanaşı yeni ele-
mentlərin sintezinin mümkünlüyü imkanını meydana
608
98
99
2
çıxartmışdır. Đlk dəfə olaraq 1937-ci ildə əvvəllər məlum
olmayan texnesium elementi sintez olunmuşdur:
42
Mo +
1
H →
43
Tc + n
Sonralar sıra nömrələri 93-114 olan transuran elementləri
sintez olunmuşdur.
Nüvə reaksiyaları zamanı öz-özünə parçalanma qabiliyyəti-
nə malik nüvələr alınır. Süni radioaktiv nüvələrin öz-özünə par-
çalanma reaksiyaları süni radioaktivlik adlanır.
Radioaktiv izotopların tətbiqi.
Radioaktiv izotoplar elm və
texnikanın müxtəlif sahələrində geniş tətbiq edilir. Radioaktiv
izotoplar metallarda və ərintilərdə defektlərin (qüsurların) aşkar-
lanmasında, qapalı sistemlərdə mayelərin səviyyəsinin müəyyən
edilməsində, mühərriklərin yeyilməyə qarşı davamlılığının təyi-
nində tətbiq olunan cihazlarda istifadə edilir.
Đzotoplar nişanlanmış atomlar kimi elmi-tədqiqad işlərində,
xəstəliklərin diaqnostikası və müalicəsində, tərkibinə karbon da-
xil olan materialların, dağ süxurlarının və kosmik cismlərin ya-
şının müəyyən edilməsində tətbiq edilir.
Məsələn, tərkibinə karbon daxil olan materialların yaşı
atmosferin yuxarı təbəqələrində əmələ gələn karbon-14
radioizotopuna görə təyin edilir:
7
N
14
+ n →
6
C
14
+
1
H
1
Radioaktiv karbon bitkilər və sonra heyvanlar tərəfindən
mənimsənilir. Karbon-14 izotopu β - parçalanmaya məruz qalır:
6
C
14
→
7
N
14
+ e
Məhv olmuş orqanizmlərin və ya bitkilərin tərkibindəki
radioaktiv karbonun miqdarına görə onların yaşını müəyyən
edirlər.
609
Mineralların yaşını uran -238 (bax şəkil.17.3) izotopunun
radioaktiv parçalanmasından əmələ gələn qurğuşun - 206-nın
uran-2-238 izotopuna olan nisbəti ilə müəyyən etmək olar.
Radioaktiv izotoplardan həmçinin analitik kimyada müəy-
yən maddələrin təyin olunmasında istifadə olunur.
17.3. RADĐOAKTĐV ŞÜALANMANIN NƏTĐCƏLƏRĐ
Radioaktiv şüalanmanın müəyyən edilməsi.
Radioaktiv-
liyin müəyyən edilməsində ən çox Heyger və sintillasiya
sayğaclarından istifadə olunur. Heyger sayğacının təsiri əsasında
bu və ya digər şüalanmanın maddəni ionlaşdırmasına əsaslanır.
Heyger sayğacı mərkəzi naqil vasitəsilə xarici cərəyan mənbəyi-
nin anodu ilə birləşdirilmiş borudan ibarətdir. Dövrənin katodu
rolunu borunun silindiri daşıyır. Sayğacın borusuna keçən
radioaktiv şüalanmanın (α, β və ya γ-şüaların) təsirindən
molekulların ionlaşması baş verir. Bunun nəticəsi olaraq
gücləndirilərək xüsusi qurğularda qeydə alınan cərəyan meydana
çıxır.
Sintillasiya sayqacının təsir prinsipi isə radioaktiv şüalanma-
nın sink sulfidə təsirindən meydana çıxan flyoresensiyanin qey-
də alınmasına əsaslanır.
Radioaktiv şüalanmanın təsiri. Radioaktiv şüalanmanın
təsirindən kimyəvi rabitələrin qırılması və molekulların parça-
lanması baş verir. Bu zaman əmələ gələn radikallar müxtəlif
kimyəvi reaksiylara daxil olaraq hüceyrələrin normal funksiyala-
rını pozmuş olur. Radioaktiv şüalanmanın orqanizmə daxil olma
dərəcəsi onun tipindən asılıdır. Belə ki, α-şüalar dəridən prak-
tiki olaraq keçmir. β-şüalar 10-20 mm dərinlikdə toxumaya daxil
olur. γ və rentgen şüaları isə orqanizmdən praktiki maneəsiz ke-
çirlər. Radioaktiv maddələrin təsiri onların təbiətindən asılıdır.
Məsələn, sümüklərdə kalsiumu əvəz etmək qabiliyyətinə malık
Sr-90 xərçəng xəstəliyi əmələ gətirir. Kr-80 dəriyə və ağ ciyər-
lərə təsir göstərir.
610
Radioaktiv şüalanma orqanizmin bütün həyatı boyu özünü
büruzə verən somatik effektlərin yaranmasına, o cümlədən ley-
kositlərin sayının azalmasına, limfatik vəzlərin xəstəliklərinə,
qan xərçənginə (leykomiya) səbəb olur.
17.4. RADĐOAKTĐV ELEMENTLƏRĐN XASSƏLƏRĐ
Dövri sistemdə bismutdan sonra gələn bütün elementlər
radioaktiv elementlərə daxildir. Ancaq bunlar içərisində ən çox
əhəmiyyət kəsb edən nüvə reaktorlarında tətbiq olunan aktinoid-
lər də daxil olmaqla uran, torium və plutoniumdur.
Torium. Bu elementin sıra nömrəsi 90, atom kütləsi isə
232,038-dir. Yer qabığında kütlə payı ilə miqdarı 8
.
10
-4
%-dir.
Əsasən Th
232
(τ
1/2
= 1,39
.
10
10
il) izotopu şəklində olur. …6d
2
7s
2
elektron quruluşuna malik olub +2, +3, +4 oksidləşmə dərəcəsi
göstərir. +4 oksidləşmə dərəcəsi daha xarakterikdir. Standart
elektrod potensialının -1,90V olmasına baxmayaraq səthi passiv
örtüklə təcrid olunduğundan havanın təsirinə qarşı davamlıdır.
Torium oksidləşdiricilərin, məsələn, qatı HNO
3
turşusunun
təsirindən passivləşir. Duru HF, HNO
3
, H
2
SO
4
və qatı HCl,
H
3
PO
4
məhlullarında tədricən həll olur. Qızdırıldıqda H
2
, Cl
2
, S,
P, N
2
, H
2
S-lə təsirdə olur. Torium torium filizinin işlənməsindən
alınan ThO
2
-in kalsiumla reduksiyasından və ya ThF
4
-ün
və
ThCl
4
-ün ərimiş məhlulunun elektrolizindən alınır.
Torium U-233 nüvə yanacağının alınmasında ən qiymətli
material hesab olunur.
U
Pa
Th
n
Th
233
92
233
91
233
90
232
90
β
β
γ
−
−
→
→
→
+
+
Uran.
Sıra nömrəsi 92, atom kütləsi 238,029-dur. Yer
qabığında kütlə payı ilə miqdarı 2,5
.
10
-4
%-dir. U
238
(99,8%),
U
235
(0,7%) və U
234
(0,005%) izotoplarından ibatərdir. Elektron
quruluşu …5f
3
6d
1
7s
2
kimidir. Bu quruluşa uyğun olaraq +2-dən
611
+6-ya qədər dəyişən oksidləşmə dərəcəsi göstərir. +4 oksid-
ləşmə dərəcəsi daha xarakterikdir. Havada səthi nazik pərdə ilə
örtülür ki, bu da onu sonrakı korroziyadan qoruyur. Xlorid və
nitrat turşularında aktiv, ftorid və sulfat turşularında isə zəif həll
olur, qələvilərlə təsirdə olmur. Havada qaldıqda oksidləşir.
Oksidləşmə zamanı UO, UO
2
, U
4
O
9
, U
3
O
7
, U
3
O
8
, UO
3
tərkibli
oksidlər əmələ gətirir. Bu oksidlərdən ən davamlıları UO
2
və
UO
3
-dür. UO
2
əsasi, UO
3
isə amfoter xassəli oksiddir. Uran
filizlərini işləməklə uranın UF
4
və UF
6
tərkibli birləşmələrini
alırlar. UF
6
-nı isə UO
2
və ya UF
4
-ə çevirirlər.
UF
6
+ 3H
2
+ O
2
= UO
2
+ 6HF
UF
6
+ H
2
= UF
4
+ 2HF
Yüksək təmizlikli UO
2
atom reaktorlarında istifadə olunur.
UF
4
-dən isə kalsium və ya maqneziumla reduksiya etməklə uran
alırlar.
Pulutonium.
Süni radioaktiv elementdir.
232
Pu-dən
246
Pu-yə
dədər 15 izotopdan ibarətdir. Bunlardan ən çox praktiki
əhəmiyyət kəsb edəni
239
Pu- dur (τ
1/2
= 10
2,4
10
4
). Elektron
quruluşu …5f
6
6d
0
7s
2
kimidir. Elektron quruluşuna uyğun
olaraq +2-dən +8-ə kimi müxtəlif oksidləşmə dərəcələri
göstərir. +8 oksidləşmə dərəcəsi daha xarakterikdir. Havada
tədricən oksidləşir, su ilə zəif təsirdə olur, HCl, HClO
4
və
H
3
PO
4
turşularında həll olur. Qızdırdıqda halogenlərlə, hidro-
genlə, azotla və kükürdlə təsirdə olur.
Pulutonium nüvə reaktorlarında alınır. Onu PuF
4
və PuCl
4
şəklində ayırıb kalsiumla reduksiya etməklə alırlar. Pu-239-dan
nüvə reaktorlarında yanacaq kimi və həmçinin atom silahının
hazırlanmasında istifadə olunur. Pu-238 elektrik cərəyanının
atom nüvə mənbələrində tətbiq edilir.
612
17.5. NÜVƏ ENERGETĐKASI
Nüvənin bölünməsi
. 30-cu illərin sonunda Đtaliya alimi
E.Fermi və alman alimi O.Qan neytronlarla şüalandırdıqda uran
nüvəsinin parçalanmasını, rus alimləri Petrjak və Q.Flerov isə
uran nüvəsinin öz-özünə bölünməsini kəşf etmişlər. Uran nü-
vəsinin öz-özünə bölünməsi külli miqdarda enerjinin ayrılma-
sıyla baş verir. Məsələn, 1 kq uranın aşağıdakı reaksiya tənliyi
üzrə bölünməsi zamanı ayrılan enerji 2 mln kq kömürün yan-
ması zamanı ayrılan enerjiyə ekvivalentdir:
92
U + n →
36
Kr +
56
Ba + 3n
Tənlikdən görünür ki, uranın bölünməsi prosesində neytron-
ların sayı artır, bu da nüvələrin yeni bölünmələrini meydana çı-
xararaq zəncirvari reaksiyanın (nüvə partlayışı) əmələ gəlməsinə
səbəb ola bilər. Şaxələnmiş zəncirvari nüvə reaksiyası atom
bombasında həyata keçirilir.
Atom reaktorları.
Nüvə reaksiyasını davam etdirmə qabi-
liyyətinə malik neytronların sayını reaksiya mühitinə neytronları
ləngidən və udan materiallar daxil etməklə nizamlamaq olar. Bu
zaman nüvə reaksiyası idarə olunan hala keçir. Bu halda ondan
atom elektrik stansiyalarında (AES) elektrik enerjisinin və nəq-
liyyat obyektlərində (məsələn, atom buzqıran gəmiləri) isə istilik
enerjisinin alınmasında istifadə olunur.
Nizamlanan nüvə reaksiyalarının həyata keçirilməsi üçün
tətbiq olunan qurğular atom reaktorları adlanır. Atom reaktorla-
rında əsas yanacaq kimi müəyyən sürətə malik neytronlarla şü-
alandırdıqda nüvə bölünməsinə məruz qalan uran-235
izotopundan istifadə olunur. Adətən atom reaktorlarında uran
UO
2
şəklində istifadə edilir.
Bundan əlavə nüvə yanacağı
kimi Pu-239 və U-233 izotoplarından da istifadə etmək olar.
Nüvə yanacağı istilik ayırıcı elementlərdə (ĐAE), yəni
sirkoniumdan, paslanmayan poladdan və digər ərintilərdən
hazırlanmış borularda yerləşdirilir (şək.17.2). Neytronların nüvə
613
yanacağı tərəfindən tutulmasını təmin etmək üçün aktiv zona
neytronları ləngidən materialla təmin edilir.
Đstiliyin ayrılma sürətinə nəzarət tərkibində neytronları udan
maddələr (bor, kadmium) olan çubuqlarla həyata keçirilir. Đstilik
ayırıcı elementlərdən istilik istilik daşıyıcılar vasitəsilə ötürülür.
Nüvə yanacağının bölünmə
məhsulları artdıqca
reaktorunda işi
pisləşir. Odur ki, dövri olaraq istilik
ayırıcı elementləri dəyişirlər. Đşlənil-
miş ĐAE-lərin radioaktivini azalt-
maq üçün onlar reaktorun yanında
uzun müddətə hesablanmış hövzədə
saxlanılır. Bundan sonra parçalanma
məhsulları uran və pulutoniumu
ayırdıqdan sonra xüsusi ayrılmış
yerdə basdırırlar.
Hal-hazırada iki tip atom
reaktorlarından
istifadə
edilir.
Birinci tip reaktorlarda neytronların
ləngidicisi kimı qaz və ya su ilə
soyudulan qrafitdən, habelə ağır
sudan, ikinci tip reaktorlarda isə su
ilə soyudulan qrafitdən və ya adi
sudan istifadə edilir.
Atom energetikasının ən ciddi
problemlərindən biri uran filizlərinin saflaşdırılması, uran
oksidlərinin və ftoridlərinin istehsalı, atom elektrik
stansiyalarının (AES) işləməsi zamanı və s. əmələ gələn
radioaktiv tullantıların basdırılaraq zərərsizləşdirilməsidir. Atom
elektrik stansiyalarının radioaktv tullantılarını torpaqda
basdırmaqla zərərsizləşdirmək olar. Lakin uzun müddət torpaq
altında qalan radioaktiv tullantıların yeraltı sulara daxil olmasına
tam zəmanət vermək olmaz.
Şəkil17.2. Atom
reaktorunun aktiv zo-
nasının sxemi
1-ĐAE-lər; 2-tənzimlə-
yicı çubuqlar; 3 - istilik
daşıyicılar; 4-öturücü
çuburlar
614
Çernobıl AES-in dördüncü blokunda baş verən qəzanın ağır
nəticələri atom reaktoplarının etibarlılığı məsələsini ön plana
çəkməyin zəruriliyinı irəli sürmüşdür. Qeyd etmək lazımdır ki,
hazırda Fransa, Yaponiya və bir sıra digər ölkələr ətraf mühitin
təmizliyini təmin edən kifayət qədər etibarlılığa malik atom
reaktorlarına malikdir.
Termonüvə sintezi
. Enerjini nəinki ağır nüvələrin bölünmə-
si hesabına, həmçinin yüngül nüvələrin birləşməsi yolu ilə əldə
etmək olar. Yüngül nüvələrin birləşmə reaksiyaları nüvə sintezi
adlanır. Aşağıda bir neçə nüvə sintezi reaksiyalarının tənlikləri
verilmışdir:
1
H
3
+
1
H
2
=
2
He
4
+ n ∆H = - 1,6.10
12
kC/mol (1)
1
H
2
+
1
H
2
=
2
He
4
∆H = - 3,1.10
11
kC/mol (2)
1
H
2
+
2
Li
6
=
3
Li
7
+
1
H
1
∆H = - 4,8.10
11
kC/mol (3)
1
H
2
+
3
Li
6
= 2
2
He
4
∆H = -10,3.10
12
kC/mol (4)
Göründüyü kimi, nüvə sintezi zamanı küllü miqdarda enerji
ayrılır ki, bu da üzvi yanacağın yanmasından ayrılan enerjidən
milyardlarla dəfə çoxdur. Qeyd etmək lazımdır ki, bu reaksi-
yaları həyata keçirmək üçün milyonlarla ölçülən dərəcədə
olduqca çox yüksək temperatur tələb olunur. Odur ki, bu
reaksiyaları termonüvə reaksiyaları adlandırırlar. Məsələn, (4)
reaksiyasını həyata keçirmək üçün 40 milyon dərəcə temperatur
tələb olunur. Belə yüksək temperaturları əldə etmək üçün xüsusi
enerji qurğularının (güclü lazerlərin) yaradılması və meydana çı-
xan termonüvə reaksiyasının fəzada məhdudlaşdırılması kimi
olduqca çətin məsələlərin həll olunması lazım gəlir. Bu çətin-
likləri aradan qaldırmaq mümkün olarsa, gələcəkdə bəşəriyyət
praktiki tükənməyən enerji mənbəyi ilə təmin olunmuş olar.
615
Ə D Ə B Đ Y Y A T
Ə. Б. Ə л и y e в, Y. H. H ə с ə н о в, S. И. S a д ы г з а д ə. Üмумi və
гeyри-
üзви kiмya. Б., 1987.
Ш.
Ə. М у с а y е в, S. И. С a д ы г з а д ə, S. Ə. Н o в р у з о в. Üмумi
kiмya. Б., 1989. I, II hiss
ə.
Ə. A. Əл б ə н д o в. Aтoмун гурулушу вə kимyəви рaбитə. K., 1987.
Ə. A. Əл б ə н д o в. Кимyəви тeрмoдинaмиkaнын вə kинeтиkaнын əсaслaры.
K., 1988.
Ə. A. Ə l b ə n d o v və başq. Ümumi və qeyri-üzvi kimya praktikumu.
K., 2006.
Ə. A. Ə l b ə n d o v. Analitik kimya. B., 2007.
H. Л. Г л и н k a. Oбщая xимия. M.,1984.
H. C. A x м е т о в.Oбщая и неорганическая xимия. М., 2002.
Я. А. У г а й. Oбщая xимия. М., 1984.
Я. А. У г а й. Oбщая и неорганическая xимия. М., 2002.
Н. В. К о р о в и н, Г. Н. М а с л е н н и к о в а, Э.И. М и н г у л и н а.
Курс общей xимии. М., 1990.
О. С. З а й ц е в. Oбщая xимия. М., 1990.
Н. Т. Б р а у н, Г. Ю. Л е м а й. Химия в центре наук. M., 1993, т. I, II.
A. B. C y в o р o в, A. Б. Н и к o л ъ c к и й. Oбщая xимия. M., 1995.
Oбщая xимия (под ред. E. M. С о к о л о в о й ). M., 1995.
A. П о л и н г, П. П о л и н г. Oбщая xимия. М., 1978, т. I, II.
У. С л е й б о, Т. П е р с о н с. Oбщая xимия. М., 1979.
Д ж. К е м п е л. Современная oбщая xимия. М., 1975 т.
Б. В. Н е к р а с о в. Основы общей xимии. M., 1973, т. I, II.
616
Mündəricat
Giris…………………………………………………………….………..5
1. Kimyanın predmeti……………………………...................................5
Materiya və onun hərəkəti (5), Kimyanın predmeti (6), Maddə
miqdari (7)
2. Kimyanın əhəmiyyəti…………….………………………………….. 8
3. Kimyanın əsas mıqdari (stexiometrik) qanunları…...……..………. 10
Tərkibin sabitlik qanunu (10), Ekvivalent. Ekvivalentlər qanunu (10),
Həndəsi nisbətlər qanunu (12)
BÖLMƏ 1. MADDƏ QURULUŞU
Birinci fəsil.
Atomun quruluşu və elementlərin dövrı sistemi
…………………. 13
1.1. Atom qruluşunun ilk modelləri…………...……………………….13
Atomun mürəkkəbliyi (13), Atom quruluşunun planetar (nüvə)
modeli (14), Atom spektrləri (15), Hidrogen atomunun Bor mo-
deli (17)
1.2. Kvant (dalğa) mexanikası. Şredingerin dalğa tənliyi ..………...…21
“Hissəcik-dalğa” dualizmi.Elektronun dalğa xassəsi (21),
Qeyri-muəyyənlik prinsipi (22), Şredinger dalğa tənliyi (23),
Orbital (24)
1.3. Kvant ədədləri. Atom orbitalları………………………………......25
Baş kvant ədədi (25), Orbital kvant ədədi (26), Maqnit kvant
ədədi (27), Spin kvant ədədi (29)
1.4. Çoxelektronlu atomların quruluşu……………………….………..30
Minimum enerji prinsipi (32), Pauli prinsipi (32), Hund qaydası
(33), Atomların elektron quruluşu (35)
1.5. Dövri qanun və elementlərin dövri sistemi……………….…..…...35
Dövri qanun (35), Dövri sistem və atomların elektron quruluşu
(36), Dövri sistemin quruluşu (39)
1.6. Elementin xassələrinin dövriliyi……………………….….............41
Đonlaşma enerjisi (41), Elektrona qohumluq (43), Elektromənfilik (44),
Atom və ion radiusları (45)
Đkinci fəsil.
Kimyəvi rabitə…………………..……………………….48
2.1. Kimyəvi rabitənin xarakterizəsi…………………………………...48
Rabitənin əsas növləri və parametrləri.(49), Oktet qaydası (53)
617
2.2. Kovalent rabitə. Valent rabitələr metodu (VRM)…….…………...54
Kovalent rabitənin donor-akseptor mexanizmi (59), VR metoduna
görə valentlik (60)
2.3. Kovolent rabitənin istiqamətliliyi və doymuşluğu………………..64
−
δ
π
σ
,
,
rabitə (65), Hibridləşmə (68), Molekulların və kom-
plekslərin fəza quruluşu (70), Sərbəst elektron cütlərinin mole-
kulların (komplekslərin) quruluşuna təsiri (72), Çoxqat rabitələr
(75),Rezonans quruluş. Delokallaşmış π–abitə (76), Üçmərkəzli
ikielektronlu rabitə (80), Rabitənin polyarlığı və polyarlaşma
qabiliyyəti (82). Polyar və qeyri-polyar molekullar (83)
2.4. Molekulyar orbitallar metodu (MOM)……………………………85
Molekulyar orbitalların enerji diaqramları (92), 1-ci dövr elment-
lərin ikiatomlu homonüvəli molekulları (92), 2-ci dövr elment-
lərinin ikiatomlu homonüvəli molekulları (94), Đkiatomlu hetero-
nüvəli molekullar (99)
2.5. Kovalent radiuslar………………………………………………. 101
2.6. Valent rabitələr metodu ilə molekulyar orbitallar metodunun
müqayisəsi ..………………………………………………………….103
2.7. Đon rabitəsi…………………………………………………….... 104
Đon rabitəsinin istiqamətsizliyi və doymamışlığı (104),
Đon birləşmələrin quruluşu (105), Đon radiusları (107)
2.8. Metal rabitəsi……………………………..……………………...109
Üçüncü fəsil. Molekulların qarşılıqlı təsir növləri. Kompleks
Dostları ilə paylaş: |