Kirish. Atom molekulyar ta'limot reja

KIRISH. ATOM MOLEKULYAR TA'LIMOT
R E J A :
1. Kirish
2. Atom-molekulyar ta'limot
3. Molekulyar ta'limot
4. Kimyoning asosiy qonunlari
Kimyo tabiat xaqidagi fan bo'lib, u boshqa tabiiyot fanlari (fizika, biologiya, mineralogiya) kabi moddiy jismlar tugrisida bizga atroflicha ma'lumot beradi, u jonli va jonsiz tabiatni tashkil etgan moddalarni, ularning xossalarini, tuzilishini, bir-biriga aylanishini, shular natijasida ruy beradigan uzgarishlarni va bu uzgarishlar orasidagi bog'lanishlarni tekshiradi. Qisqa qilib aytganda, kimyo-moddalar va ularda bo'ladigan uzgarishlar xaqidagi fandir.
Kimyoviy uzgarishlarda (reaksiyalarda) dastlabki moddalardan, ya'ni xom-ashyodan boshqa tarkibga va boshqa xossalarga ega bo'lgan maxsulotlar olinadi. Kimyoviy prosesslarni borishi reaksiyada ishtirok etadigan moddalarning tarkibiga, ularni tashkil etuvchi zarrachalarning tuzilishiga bog'liq. Shuning uchun moddalarning tuzilishi bilan ularning reaksiyaga kirisha olish qobilyati orasidagi bog'lanishni urganish katta axamiyatga ega. Biz kimyoviy prosesslarni ma'lum maqsad bilan amalga oshiramiz va ularni uzimiz uchun kerakli tomonga yo'naltirib, istalgan fizikaviy, kimyoviy, biologik va xokazo xosalarga ega bo'lgan moddalar xosil qilishimiz mumkin.
Insonlar bundan bir necha ming yil avvaldanok rudalardan metallar ajratib olishda, metallarni kotishmalarini 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 xaqida ikki ogiz suz" asarida "Ximiya uz kullarini inson extiyoji bilan bog'liq bo'lgan xamma ishlarga chuzmokda. Kayerga karamaylik, kayerga nazar solmaylik, xamma yerda bizning kuz oldimizda ximiyaning tadbik etilishidan kulga kiritilgan yutuklar gavdalanadi" degan edi. Ximiya xalk xujaligining barcha soxalarida keng kullanilmokda.
M.V.Lomonosov 1741 yilda o'zining "Matematik kimyo elementlari" nomli asarida atom -molekulyar nazariyani kuyidagicha ta'rifladi:
1) Barcha moddalar "korpuskula"lardan iborat bo'lib, ular bir-biridan oralik fazo bilan ajralgandir.(Lomonosovning "korpuskula" termini xozirgi molekula ma'nosiga ega);
2) Korpuskulalar tuxtovsiz xarakatda bo'ladi;
3) Korpuskulalar elementlardan tashkil topgan (Lomonosovning element tushunchasi xozirgi atom ma'nosiga ega.) Elementlar xam tuxtovsiz xarakatlanadi;
4) Elementlar aniq massaga va ulchamga ega.
5) Oddiy moddalarning korpuskulalari bir xil elementlardan, murakkab moddalarning korpuskulalari turli elementlardan tuzilgan.
M.V.Lomonosovdan keyin yana kariyb yarim asr keyin, ingliz olimi D.Dalton kimyo va fizika soxasida yigilgan 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 kuyidagicha tarifladi:
a) Moddalar nixoyatda mayda zarrachalar - atomlardan tuzilgan, atom yanada kichikroq zarrachaga bulina olmaydi;
b) Xar qaysi kimyoviy element faqat o'ziga xos "oddiy" atomlardan tuzilgan bo'lib, bu atomlar boshqa element atomlaridan farq qiladi, xar bir elementning atomi o'ziga xos og'irlik va ulchamga ega;
v) Kimyoviy reaksiya vaqtida turli elementlarning "oddiy" atomlari o'zaro aniq va uzgarmas butun sonlar nisbatida birikib, murakkab atomlarni xosil qiladi;
g) Faqat boshqa-boshqa xossalarga ega bo'lgan atomlargina o'zaro birika oladi, bir elementning atomlari xech qachon o'zaro kimyoviy reaksiyaga kirisha olmaydi.Ular faqat bir-biridan itariladi.
Dalton ximiyaning asosiy qonunlarini izoxlab berdi. U kimyoviy element tushunchasiga aniq ta'rif berdi: "Kimyoviy element bir xil xossalar bilan xarakterlanadigan atomlar turidir". Undan tashqari Dalton "atom og'irlik" (ya'ni atomning nisbiy og'irligi) tushunchasini kiritdi, vodorodning atom og'irligini shartli ravishda 1 ga teng deb kabul qildi.
Dalton ta'limotida kamchiliklar borligi usha 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 chikdi.
Lomonosov ta'limoti turli xossalari atomlar bilan bir qatorda bir xil xossali atomlarning xam o'zaro birika olishga yo'l ko'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 kursatadiki, 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 xar 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 tarkalganlik darajasi e'tiborga olingan o'rtacha kiymatiga 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 xosil bo'lgan moddalardir. C, Fe, Na, K, N₂, H₂. Murakkab moddalar - boshqacha aytganda kimyoviy birikmalar bular turli xil elementlarning atomlaridan xosil bo'lgan moddalardir. H₂O, CO₂, Na₂O, NaCL, H₂SO₄, KOH.
Xozirgi tasavvurlarga kura moddalar gaz va bug xolatida molekulalardan tarkib topgan bo'ladi. Molekulyar strukturaga ega bo'lgan moddalargina qattiq (kristall) xolatida xam molekulalardan tarkib topadi. Bularga, masalan, organiq moddalar, metallmaslar ayrim istisnolardan tashqari SO₂, N₂O kiradi.
Kattik (kristall) anorganik moddalarning kupchiligida molekulyar struktura bo'lmaydi. Ular molekulalardan emas, balki boshqa zarrachalardan (ionlardan, atomlardan) tarkib topgan va makrojismlar xolida mavjud bo'ladi (NaCL kristallari, kvars zarrachalari, temir parchasi va boshqalar).
Agar anorganik makrojismlar bitta kimyoviy elementning bir xil atomlaridan tarkib topgan bulsa, u xolda kimyoviy birikmalar bo'ladi.
Molekulyar strukturali moddalarda molekulalar orasidagi kimyoviy bog'lanish puxtaligi molekula ichidagi atomlar orasidagi bog'lanishga qaraganda bushrok 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 ularning suyuqlanish va qaynash temperaturasi xam 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 tasdiklandi. Tekshirishlarning kursatishicha, kristall moddani tashkil kilgan zarrachalar fazoda ma'lum tartib bilan joylashib, fazoviy kristall panjara xosil qiladi.
Kristall panjarada tarkibiy qismlar joylashgan nuktalar 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 tugunlarida ionlar turadi. Karama-karshi ishorali ionlar navbatma navbat joylashadi. Kupchilik anorganik moddalar oksidlar, asoslar, tuzlar kristall ionli panjaradan iboratdir. Masalan, natriy xlor tuzi kristall panjarasining tugunlarida Na va CL ionlari turadi. Na ni xar qaysi ioni CLning 6 ta ioni bilan kurshalgan. NaCL kristallida koordinasion son 6 ga teng, koordinasion sonning kiymati, asosan zarrachalar radiusining o'zaro nisbatiga bog'liq, 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 si juda yuqoridir. Masalan: NaCL ts-800°S, 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 SO₂, muz va bir qancha organiq 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 xarakat qiladi. Ma'lum atomga bog'lanmagan va bir qancha atomlarning karamogida bo'lgan erkin xarakat kiluvchi 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 mustaxkam va kiyin suyuqlanuvchan bo'ladi.
Grafik formo'lalar, boshqacha aytganda tuzilish formo'lalari – bular xar qaysi bog'lovchi elektronlar jufti chizikcha bilan tasvirlangan formo'lalardir.

Kimyoning eng birinchi qonuni moddalar massasini saklanish qonunidir. Bu qonun dastlab Lomonosov va keyinchalik Lavuaz'ye tomonidan ta'riflangan: Kimyoviy reaksiyada dastlabki moddalar massalarining yigindisi reaksiya maxsulotlari massalarining yigindisiga tengdir.
Katta mikdorda energiya ajralib chiqishi bilan sodir bo'ladigan prosesslar (masalan, radioaktiv moddalarning yemirilishi, atom xamda vodorod bombalarining portlashi) massaning saklanish qonuniga emas, balki materiyaning saklanish qonuniga buysunadi. Agar prosessning issiqlik effekti Q bulsa, prosess davomida massaning uzgarishi m Eynshteyn tenglamasi bilan ifodalanadi: m=Q/s2 s2 - nixoyatda katta son (9*10²⁰) bo'lganligidan odatdagi reaksiyalarda massa uzgarishi nixoyatda kichik bo'ladi va uni tarozi yordamida paykash kiyin.
Tarkibning doimiylik qonuni. A.Lavuaz'ye 1781 yilda SO₂ gazini 10 xil usul bilan xosil qildi va gaz tarkibidagi S va O og'irliklari orasidagi nisbat 3:4 ekanligini aniqladi. Shundan keyin xar kanday kimeviy toza birikmani tashkil etuvchi elementlarning og'irliklari uzgarmas nisbatda bo'ladi, degan xulosa chikarildi. Bu xulosa tarkibning doimiylik qonunidir. Lekin 1803 yilda fransuz olimi Bertole kaytar reaksiyalarga oid tadkikotlar asosida, kimeviy reaksiya vaqtida xosil bo'ladigan birikmalarning mikdoriy tarkibi reaksiyalar uchun olingan dastlabki moddalarning og'irlik nisbatlariga bog'liq bo'ladi, degan xulosa chikardi.
J.L.Prust (1753-1826) Bertolening yuqoridagi xulosasiga karshi chikdi. U kimyoviy toza moddalarni puxta analiz qildi, toza birikmalarning mikdoriy tarkibi bir xil bo'lishini o'zining juda kup analizlari bilan isbotladi. Prust bilan Bertole orasidagi munozara yetti yil davom etdi. Bu kurash ikki falsafiy okim kurashi bo'ldi. Prustning falsafasi uzluklilik prinsipi, Bertolening falsafasi uzluksizlik prinsipi nomi bilan yuritildi. Kupchilik olimlar Prustning prinsipini yekladilar. Natijada Prust golib chikdi va 1809 yilda kimening asosiy qonunlaridan biri, tarkibning doimiylik qonunini kuyidagicha ta'rifladi: Xar kanday kimeviy toza birikma, olinish usulidan kat'i nazar, uzgarmas mikdoriy tarkibga ega.
Bertolening uzgaruvchan tarkibli birikmalar mavjudligi xaqidagi ta'limotini XX asrning boshlarida akademik N.S.Kurnakov rivojlantirdi. U kotishma va eritmalarda xakikatdan xam uzgaruvchan tarkibli birikmalar bo'lishini isbot qildi va ularni bertolidlar deb atadi. Uzgarmas tarkibli birikmalarni esa Daltonidlar deb atadi.