Noorganik ionlarva ularning funksiyalari reja ionlar haqida tushuncha noorganik ionlar

NOORGANIK IONLARVA ULARNING FUNKSIYALARI
REJA

1.IONLAR HAQIDA TUSHUNCHA
2.NOORGANIK IONLAR

1834 YILda ingliz olimi M.FARADEY birinchi bolib tatbiq etgan .U ishqorlar ,kislotalar, tuzlarning suvdagi eritmalari elektr otkazuvchanligi IONLAR harakatiga bogliq deb hisoblanadi. Eritmalarning manfiy qutb [katod]ga harakatlanadigan musbat zaryadli ionlar kationlar musbat qutb [anod]ga harakatlanadigan zaryadli IONLAR ANIONLAR deyiladi.

Hujayra tarkibiga jonsiz tabiatda uchraydigan 70 ta kimyoviy element kiradi .Ular kopincha biogen elementlar deb ataladi. Tirik organzmlar tarkibiga kiruvchi kimyoviy elementlar makroelementlar[C,O,H,N,P,S,Na,Ca,Mg,Cl,Fe.]va mikroelementlar[Zn,Cu,J,F,Co,Mo,Cr,Mn,B]dir.
Hujayra massasining 98 foizi vododrod ,kislorod,uglerod,va azot tashkil etadi.ULAR hujayra tarkibida uchraydi;kaliy,natriy,kalsiy,magniy,temir va xlor ham mavjud.
Natriy.Na organizmda xususan hujayralarda otkauvchanlik funksiyasini boshqaradi .Nerv sistemasining faoliyati ham shu element orqali boshqariladi .
Mg. Magniy osimliklar uchun juda muhim ,ularda kechadigan fotosintez jarayonini boshqaradi .Bu jarayonni tezlashishda muhim hisoblanadi .
Fe.Temir qon tarkibini tashkil etadi .Gemoglabin tarkibidagi gem moddasi temir ionlaridan iborat.
Calsiy.Ca suyak tarkibida uchrab unga mustahkamlik beradi .Metall kalsiy ,stronsiy va bariy birinchi marta 1808 yilda Devi tomonidan elektroliz yoli bilan olingan .
Cl .Xlor oshqozon suyuqligi 0,3 -0,4 foiz HCL ning bolishi juda katta fiziologik axamiyatga ega .Inson hayvonlar organizmida NaCl ning borligi organzm hujayralarida suv balansini boshqaradi.
J. Yod odatda brom uchraydigan joylarda boladi .YODNING tabiatda tarqalganligi katta ahamiyatga ega . Yod birikmalari organzmda yod yetishmay qolganda endemik buqoq vujudga keladi .
Na, K, Cl, hujayra membranalari orqali turli xil moddalar otishini taminlaydi .Nerv hujayralarida hosil boladigan qozgalishlarni otishi ham shu elementlar yordamida amalga oshiriladi .Ca va P suyak toqimalarini hosil qilishda ularning mustahkamligini ta’minlashda ishtirok etadi.Bundan tashqari Ca qonning normal ivishini ta’minlovchi omildir.
Ion bu zaryadlangan atom yoki molekula boʻlib, unda elektronlar soni protonlar soniga teng emas va shuning hisobiga ion zaryadlangan zarracha hisoblanadi.
Ionlar (yunoncha: ion — borayotgan, harakatlanayotgan) — zaryadlangan zarralar; atom yoki atomlar guruhi (molekulalar, radikallar va b.) elektron (yoki zaryatlangan zarracha) qabul qilganda yo yoʻqotganda hosil boʻladi. "I." tushunchasi va terminini 1834-yilda ingliz olimi M.Faradey birinchi boʻlib tatbiq etgan. U ishqorlar, kislotalar, tuzlarning suvdagi eritmalari elektr oʻtkazuvchanligi I. harakatiga bogʻliq deb hisobladi. Eritmalarning manfiy qutb (katod)ga harakatlanadigan musbat zaryadli I. kationlar, musbat qutb (anod)ga harakatlanadigan zaryadli I. anionlar deyiladi. I. zaryadining kattaligi elektron zaryadiga karrali nisbatdadir: mas, atom 1, 2, 3, ... elektron yoʻqotganda yoki qabul qilganda shunga mos ravishda 1, 2, 3 va h. k. zaryadli I. hosil boʻladi. Elektrolit eritmasida I. erituvchi bilan oʻzaro taʼsir etishi tufayli barqaror boʻladi. I. mavjudligi sababli eritmalar elektr tokini oʻtkazadi (qarang Elektrolitik dissotsiatsiya). Atomdan elektron ajralib, kation hosil boʻlayotganda maʼlum miqdorda energiya sarflanadi va uni atomning ionlash potensiali deyiladi. I. ning xossalari ularning kattaligi va elektron qobigʻining tuzilishiga, zaryadning ishorasi hamda miqdoriga bogʻliq.
Ionli bogʻlanish kimyoviy bogʻlanishning bir turi boʻlib, u qarama-qarshi zaryadlangan ionlar yoki elektromanfiyligi keskin farq qiluvchi ikki atom oʻrtasidagi elektrostatik tortishishni oʻz ichiga oladi[1] va ionli birikmalarda yuzaga keladigan asosiy oʻzaro taʼsirdir. Kovalent bog'lanish va metall bog'lanish bilan birga bog'lanishning asosiy turlaridan biridir. Ionlar elektrostatik zaryadga ega bo'lgan atomlar (yoki atomlar guruhlari). Elektron olgan atomlar manfiy zaryadlangan ionlarni (anionlar deb ataladi) hosil qiladi. Elektronlarni yo'qotadigan atomlar musbat zaryadlangan ionlarni (kationlar deb ataladi) hosil qiladi. Elektronlarning bunday uzatilishi kovalentlikdan farqli ravishda elektrovalentlik deb nomlanadi. Eng oddiy holatda, kation metall atomi, anion esa metall bo'lmagan atomdir, lekin bu ionlar yanada murakkab tabiatga ega bo'lishi mumkin, masalan, NH+ kabi molekulyar ionlar.NH
NH yoki SO2−
SO. Oddiyroq qilib aytganda, ion bog'lanish har ikkala atom uchun ham to'liq valentlik qobig'ini olish uchun elektronlarning metalldan metall bo'lmaganga o'tishi natijasida yuzaga keladi.
Bir atom yoki molekula to'liq elektronni boshqasiga o'tkazadigan toza ionli bog'lanish mavjud bo'lmasligini tan olish muhimdir: barcha ionli birikmalar ma'lum darajada kovalent bog'lanish yoki elektron almashishga ega. Shunday qilib, "ionli bog'lanish" atamasi ion xarakteri kovalent xarakterdan katta bo'lsa, ya'ni ikki atom o'rtasida katta elektron manfiylik farqi mavjud bo'lgan bog'lanish beriladi, bu esa bog'lanishning qutbli (ionli) bo'lishiga olib keladi. elektronlar teng taqsimlangan kovalent bog'lanish. Qisman ion va qisman kovalent xarakterga ega bo'lgan bog'lanishlar qutbli kovalent bog'lanishlar deyiladi.
Ion birikmalari erigan yoki eritma holatida elektr tokini o'tkazadi , odatda qattiq holatda emas. Ion birikmalari odatda yuqori erish nuqtasiga ega bo'lib, ular tarkibidagi ionlarning zaryadiga qarab. Zaryadlar qanchalik yuqori bo'lsa, birlashtiruvchi kuchlar shunchalik kuchli bo'ladi va erish nuqtasi shunchalik yuqori bo'ladi. Ular suvda ham eriydi ; birlashtiruvchi kuchlar qanchalik kuchli bo'lsa, eruvchanligi shunchalik past bo'ladi.
Deyarli to'liq yoki deyarli bo'sh valent qobig'iga ega bo'lgan atomlar juda reaktiv bo'ladi. Kuchli elektronegativ bo'lgan atomlar (galogenlarda bo'lgani kabi) ko'pincha valentlik qobig'ida faqat bitta yoki ikkita bo'sh orbitalga ega va ko'pincha boshqa molekulalar bilan bog'lanadi yoki anionlarni hosil qilish uchun elektron oladi. Kuchsiz elektromanfiy atomlar (masalan, ishqoriy metallar) nisbatan kam valentlik elektronlariga ega boʻlib, ular kuchli elektronegativ boʻlgan atomlar bilan oson taqsimlanishi mumkin. Natijada, kuchsiz elektron manfiy atomlar elektron bulutini buzadi va kationlarni hosil qiladi. Ionlanish energiyasi past bo'lgan element atomlari (odatda metall) barqaror elektron konfiguratsiyasiga erishish uchun elektronlarning bir qismini berganida, ionli bog'lanish oksidlanish -qaytarilish reaksiyasidan kelib chiqishi mumkin. Bunda kationlar hosil bo'ladi. Elektron yaqinligi yuqori bo'lgan boshqa elementning atomi (odatda metall bo'lmagan) barqaror elektron konfiguratsiyasiga erishish uchun bir yoki bir nechta elektronni qabul qiladi va elektronlarni qabul qilgandan so'ng atom anionga aylanadi. Odatda, barqaror elektron konfiguratsiyasi s-gruppa va p-gruppadagi elementlar uchun olijanob gazlardan biri va d-gruppa va f-gruppa elementlari uchun alohida barqaror elektron konfiguratsiyalardir. Anionlar va kationlar orasidagi elektrostatik tortishish kristallografik panjarali qattiq jismning hosil bo'lishiga olib keladi, unda ionlar o'zgaruvchan tarzda joylashadi. Bunday panjarada odatda diskret molekulyar birliklarni ajratib bo'lmaydi, shuning uchun hosil bo'lgan birikmalar molekulyar xarakterga ega emas. Biroq, ionlarning o'zi murakkab bo'lishi mumkin va atsetat anioni yoki ammoniy kationi kabi molekulyar ionlarni hosil qilishi mumkin.
Litiy ftorid hosil qilish uchun litiy va ftor o'rtasidagi ionli bog'lanishning ifodalanishi. Litiy past ionlanish energiyasiga ega va o'zining yakka valentlik elektronini musbat elektron yaqinlikka ega bo'lgan va lityum atomi tomonidan berilgan elektronni qabul qiladigan ftor atomiga osongina beradi. Natijada, litiy geliy bilan izoelektronik, ftor esa neon bilan izoelektronikdir. Ikki hosil bo'lgan ionlar o'rtasida elektrostatik o'zaro ta'sir sodir bo'ladi, lekin odatda agregatsiya ulardan ikkitasi bilan cheklanmaydi. Buning o'rniga, ionli bog'lanish orqali tutilgan butun panjaraga agregatsiya hosil bo'ladi.
Masalan, oddiy osh tuzi natriy xloriddir. Natriy (Na) va xlor (Cl) birlashganda, natriy atomlarining har biri elektronni yo'qotib, kationlarni (Na +) hosil qiladi va xlor atomlarining har biri anionlarni (Cl -) hosil qilish uchun elektron oladi. Keyin bu ionlar natriy xlorid (NaCl) hosil qilish uchun 1:1 nisbatda bir-biriga tortiladi.
Na + Cl → Na + + Cl - → NaCl
Biroq, zaryadning neytralligini saqlash uchun anionlar va kationlar o'rtasidagi qat'iy nisbatlar kuzatiladi, shuning uchun ionli birikmalar, umuman olganda, molekulyar birikmalar bo'lmasa ham, stoxiometriya qoidalariga bo'ysunadi. Qotishmalarga o'tuvchi va aralash ion va metall bog'lanishga ega bo'lgan birikmalar uchun endi bunday bo'lmasligi mumkin. Ko'pgina sulfidlar, masalan, stoxiometrik bo'lmagan birikmalar hosil qiladi.
Ko'pgina ionli birikmalar tuzlar deb ataladi, chunki ular NaOH kabi Arrenius asosining neytrallanish reaksiyasi natijasida HCl kabi Arrenius kislotasi bilan hosil bo'lishi mumkin
NaOH + HCl → NaCl + H2O
Kation hosil qilish uchun elektronlarni olib tashlash endotermik bo'lib, tizimning umumiy energiyasini oshiradi. Mavjud aloqalarning uzilishi yoki anionlarni hosil qilish uchun bir nechta elektron qo'shilishi bilan bog'liq energiya o'zgarishlari ham bo'lishi mumkin. Biroq, anionning kationning valentlik elektronlarini qabul qilish harakati va ionlarning bir-biriga keyingi tortilishi (panjara) energiyani chiqaradi va shu bilan tizimning umumiy energiyasini pasaytiradi.
Reaksiya uchun umumiy energiya o'zgarishi qulay bo'lgan taqdirdagina ionli bog'lanish sodir bo'ladi. Umuman olganda, reaksiya ekzotermik, lekin, masalan, simob oksidi (HgO) hosil bo'lishi endotermikdir. Hosil bo'lgan ionlarning zaryadi ionli bog'lanish kuchining asosiy omili hisoblanadi, masalan, C + A tuzi Kulon qonuniga ko'ra C 2+ A 2− dan taxminan to'rt baravar kuchsiz elektrostatik kuchlar ta'sirida ushlab turiladi, bunda C va A mos ravishda generik kation va anionni ifodalaydi. Ushbu soddalashtirilgan argumentda ionlarning o'lchamlari va panjaraning o'ziga xos o'rami e'tiborga olinmaydi.
Qattiq holatda ionli birikmalar panjara tuzilmalarini hosil qiladi. Panjara shaklini aniqlashda ikkita asosiy omil - ionlarning nisbiy zaryadlari va ularning nisbiy o'lchamlari. Ba'zi tuzilmalar bir qator birikmalar tomonidan qabul qilinadi; Masalan, tosh tuzi natriy xloridning tuzilishi ko'plab gidroksidi galogenidlar va magniy oksidi kabi ikkilik oksidlar tomonidan ham qabul qilinadi. Pauling qoidalari ion kristallarining kristall tuzilmalarini bashorat qilish va ratsionalizatsiya qilish uchun ko'rsatmalar beradi. Sof ionli birikmalarning kristall panjaralaridagi ionlar sharsimon ; ammo, agar musbat ion kichik va/yoki yuqori zaryadlangan bo'lsa, u manfiy ionning elektron bulutini buzadi, bu ta'sir Fajans qoidalarida umumlashtirilgan. Salbiy ionning bu qutblanishi ikki yadro o'rtasida qo'shimcha zaryad zichligining to'planishiga , ya'ni qisman kovalentlikka olib keladi. Kattaroq manfiy ionlar osonroq qutblanadi, lekin ta'sir odatda zaryadlari 3+ bo'lgan musbat ionlar (masalan, Al 3+) ishtirok etgandagina muhim bo'ladi. Biroq, 2+ ion (Be 2+) yoki hatto 1+ (Li +) ba'zi qutblanish kuchini ko'rsating, chunki ularning o'lchamlari juda kichik (masalan, LiI ionli, ammo kovalent bog'lanish mavjud). E'tibor bering, bu elektr maydonining qo'llanilishi tufayli panjaradagi ionlarning siljishiga ishora qiluvchi ion polarizatsiya effekti emas. Ion bog'lanishda atomlar qarama-qarshi zaryadlangan ionlarning tortilishi bilan bog'lanadi, kovalent bog'lanishda esa atomlar barqaror elektron konfiguratsiyasiga erishish uchun elektronlarni almashish orqali bog'lanadi. Kovalent bog'lanishda har bir atom atrofidagi molekulyar geometriya valentlik qobig'ining elektron juft repulsiyasi VSEPR qoidalari bilan belgilanadi, ionli materiallarda esa geometriya maksimal qadoqlash qoidalariga amal qiladi. Aytish mumkinki, kovalent bog'lanish ko'proq yo'naltirilgan, ya'ni optimal bog'lanish burchaklariga yopishmaslik uchun energiya jazosi katta, ion bog'lanish esa bunday jazoga ega emas. Bir-birini qaytarish uchun umumiy elektron juftlari yo'q, ionlar iloji boricha samarali tarzda to'planishi kerak. Bu ko'pincha ancha yuqori muvofiqlashtirish raqamlariga olib keladi. NaCl da har bir ion 6 ta bog'ga ega va barcha bog'lanish burchaklari 90 ° dir. CsCl da koordinatsion raqam 8 ga teng. Taqqoslash uchun uglerod odatda maksimal to'rtta aloqaga ega.
Sof ionli bog'lanish mavjud bo'lishi mumkin emas, chunki bog'lanishda ishtirok etuvchi ob'ektlarning yaqinligi ular o'rtasida ma'lum darajada elektron zichligini taqsimlash imkonini beradi. Shuning uchun barcha ionli bog'lanishlar qandaydir kovalent xususiyatga ega. Shunday qilib, ion xarakteri kovalent xarakterdan katta bo'lsa, bog'lanish ion hisoblanadi. Bog'lanishda ishtirok etuvchi ikki turdagi atomlar orasidagi elektronegativlikdagi farq qanchalik katta bo'lsa, u shunchalik ionli (qutbli) bo'ladi. Qisman ion va qisman kovalent xarakterga ega bo'lgan bog'lanishlar qutbli kovalent bog'lanishlar deyiladi. Masalan, Na-Cl va Mg-O o'zaro ta'siri bir necha foiz kovalentlikka ega, Si-O aloqalari odatda ~50% ion va ~50% kovalentdir. Pauling 1,7 (Pauling shkalasi bo'yicha) elektromanfiylik farqi 50% ion xarakteriga to'g'ri keladi, deb hisobladi, shuning uchun 1,7 dan katta farq asosan ionli bo'lgan bog'lanishga to'g'ri keladi.[3]
Kovalent bog'lanishlardagi ion xarakterini to'g'ridan-to'g'ri to'rt qutbli yadrolarga ega bo'lgan atomlar uchun o'lchash mumkin (2 H, 14 N, 81,79 Br, 35,37 Cl yoki 127 I). Ushbu yadrolar odatda NQR yadroviy to'rt kutupli rezonans va NMR yadro magnit aks sadolarini o'rganish ob'ektlari hisoblanadi. Yadro quadrupol momentlari Q va elektr maydon gradientlari (EFG) o'rtasidagi o'zaro ta'sir yadro to'rt kutupli ulanish konstantalari orqali tavsiflanadi.
QCC =e2qzzQ/h
buerda eq zz termini EFG tenzorining bosh komponentiga mos keladi va e elementar zaryaddir. O'z navbatida, elektr maydon gradienti QCC qiymatlari NMR yoki NQR usullari bilan aniq aniqlanganda molekulalardagi bog'lanish rejimlarini tavsiflashga yo'l ochadi.
Umuman olganda, ionli bog'lanish qattiq (yoki suyuq) holatda sodir bo'lganda, ikkita alohida atom o'rtasidagi yagona "ionli bog'lanish" haqida gapirish mumkin emas, chunki panjarani bir-biriga bog'lab turuvchi qo'zg'alish kuchlari ko'proq kollektiv xarakterga ega. Bu kovalent bog'lanish holatida juda farq qiladi, bu erda biz ko'pincha ikkita alohida atom o'rtasida joylashgan aniq bog'lanish haqida gapirishimiz mumkin. Biroq, ionli bog'lanish ba'zi bir kovalentlik bilan birlashtirilgan bo'lsa ham, natijada mahalliylashtirilgan xarakterdagi diskret bog'lanishlar bo'lishi shart emas. Bunday hollarda, hosil bo'lgan bog'lanish ko'pincha butun kristallni qamrab olgan ulkan molekulyar orbitallardan tashkil topgan tarmoqli tuzilishi nuqtai nazaridan tavsifni talab qiladi. Shunday qilib, qattiq jismdagi bog'lanish ko'pincha mahalliylashtirilgan emas, balki kollektiv tabiatini saqlab qoladi. Elektromanfiylikdagi farq kamayganida, bog'lanish yarimo'tkazgich, yarim metall yoki oxir-oqibat metall bog'langan metall o'tkazgichga olib kelishi mumkin.
Biz koʻp atomli ionlar haqida ularni bir atomli ionlar bilan solishtirib fikrlashimiz mumkin. Bir atomli ion bu – elektronlarni qabul qilishi yoki yoʻqotishi natijasida ionlashgan atom. Ion zaryadga ega, chunki yadroda elektronlarning umumiy soni protonlarning umumiy soni bilan turgʻunlashmagan. Shunday qilib, neytral atom bilan taqqoslaganda bizda qoʻshimcha elektronlar – manfiy zaryadlangan anionda – yoki elektronlar tanqisligi mavjud – musbat zaryadlangan kationda. Masalan, xlorning neytral atomi 17 atom raqamiga ega, bu u 17 ta proton va 17 ta elektronga ega ekanini anglatadi.
Elektron qabul qilganidan soʻng, xlorid anion 17 ta proton va 18 ta elektronga ega boʻladi. Protonlar soni bilan taqqoslaganda bitta qoʻshimcha elektron mavjudligi tufayli ionning zaryadlar yigʻindisi 1- ga teng.
Xuddi shu tarzda, biz koʻp atomli ionga elektronlar qabul qilishi yoki yoʻqotishi natijasida ionlashgan molekula sifatida qarashimiz mumkin. Koʻp atomli ionda kovalent bogʻli atomlar guruhi zaryadga ega, chunki molekulada elektronlarning umumiy soni molekulada protonlarning umumiy soniga teng emas. Lyuis strukturasini chizishda koʻp atomli ionda umumiy zaryad iondagi har bir atomda zaryadlar taqsimoti yigʻindisiga teng. 
Misol uchun, gidroksid sifatida biladigan koʻp atomli ionimiz, {OH}ionini koʻrib chiqamiz. Chapda gidroksid ionining nuqtali tuzilishini koʻrib turibmiz. U bittadan kislorod va vodorod atomidan iborat. Ular oʻrtasidagi yagona chiziq {H}va {O}oʻrtasidagi ikki elektrondan iborat kovalent bogʻni oʻzida namoyon etadi. {O}atrofidagi nuqtalar elektronlarning taqsimlanmagan juftlarini namoyon qiladi. Gidroksidda kislorod uchta taqsimlanmagan elektronlar juftiga ega, bu jami oltita elektron bogʻ hosil qilishda ishtirok etmaganini bildiradi.
Gidroksid ionining umumiy zaryadi nuqtali tuzilmaning yuqori oʻng burchagida kvadrat qavslar tashqarisiga yoziladi. Gidroksid ioni 1-zaryadga ega ekanini koʻryapmiz, bu ionning vodorod va kislorod atomlarining yadrosidagi protonlar sonidan elektronlari bittaga ortiqligini bildiradi.
Keng tarqalgan koʻp atomli ionlar
Koʻp atomli ionlar barcha joyda uchraydi! Bikarbonat ionlari {HCO}_3^qonimizdagi pH qiymatini doimiy ushlab turishda yordam beradi, fosfatlar esa {PO}_4^{3-}\ turli metabolik jarayonlarda juda muhim rol oʻynaydi. Eng keng tarqalgan koʻp atomli ionlarning nomi, zaryadi va formulasini bilish ion birikmalarini aniqlash va ularning reaksion qobiliyatlarini oldindan aniqlashga yordam beradi. Quyidagi jadvalda keng tarqalgan koʻp atomli ionlarning baʼzilari keltirilgan.