Xolmatova Iroda Shavkatovnaning

1.3. Davriy qonun va davriy sistemaning taraqqiyoti

Davriy qonun va davriy sistema kimyo fanining taraqqiyotida katta ahamiyatga ega bo‘ldi. U yangi ilmiy kashfiyotlar qilishda muhim o‘rin tutdi. Atom tuzilishi nazariyasi kashf qilingandan keyin quyidagi muhim masalalar hal qilindi:
1) kimyoviy xossalarning davriy o‘zgarishi; 2) davriy sistemaning guruhlarga, asosiy va yonaki guruhchalarga bo‘linishi; 3) Er po‘stlog‘ida kam uchraydigan lantanoidlarning mavjudligi; 4) kimyoviy xossalarning ma’lum qonuniyat bilan o‘zgarishi; 5) argon va kaliy; kobalt va nikel; tellur va yod; toriy va protaktiniyning atom massalarining qiymatlariga e’tibor bermay sistemaga joylashtirishda qonundan oz bo‘lsada chetlanishlik sabablari aniqlashsh.
D. I. Mendeleyevning davriy qonuni va davriy sistemasi haqidagi g‘oyalari ikki yo‘nalishda rivojlandi; bo‘lardan biri — elementlarning davriy xossalarini izlash; ikkinchisi — davriy sistemani yangi variantlarini yaratish.
Elementlarning yangi o‘rganilgan davriy xossalari qatoriga — ularning atom radiuslari, ionlanish potenciallari, elektromanfiylik kabi xossalari qo‘shildi. Undan tashqari, rus olimi E. B. Biron D. I. Mendeleyevning har qaysi guruhchasida asosiy davriylikdan tashqari, yana ikkilamchi (duvarak) davriylik mavjudligini oniqladi. Elementlarning hossalari har qaysi guruhchada bir tekisda o‘zgarmasdan, balki guruhchada ham o‘ziga xos davriylik bordir; masalan, galogenlarning kislorodli birikmalarining barqarorligi ftordan xlorga o‘ggan sari kuchayadi, lekin xlordan bromga o‘ttanda susayadi; bromdan yodga o‘tishi bilan yana kuchayadi. D. I. Mendeleyevning davriy sistemasi uchun taklif etilgan variantlar soni qariyb 200 dan ortib ketdi. Lekin bo‘lardan eng muhimlari S. A. Shchukaryov, A. Verner, Bor - Tomsen. B. V. Nekrasovlar taklif etgai variantlari hisoblanadi. Hozirda qo‘llanilayotgan davriy sistema eski variantlaridan keskin farq qiladi. Bu sistemada 8 ta guruh bo‘lib, nodir gazlar VIII guruhning asosiy guruhchasiga kiritilgan. Atom massalar uglerod birligida ko‘rsatilgan; vodorod faqat VII guruhga joylashtirilgan. Davriy sistemaning bu varianti atom tuzilishi haqidaga barcha ma’lumotlarni o‘z ichiga oladi.

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, tuzilishhini, 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 maxsulotlar olinadi. Kimyoviy jarayonlarni borishi reaksiyada ishtirok etadigan moddalarning tarkibiga, ularni tashkil etuvchi zarrachalarning tuzilishhiga bog’liq. Shuning uchun moddalarning tuzilishi bilan ularning reaksiyaga kirisha olish qobilyati orasidagi bog’lanishni o'rganish katta ahamiyatga ega. Biz kimyoviy jarayonlarni ma'lum maqsad bilan amalga oshiramiz va ularni o’zimiz uchun kerakli tomonga yo'naltirib, istalgan fizikaviy, kimyoviy, biologik va xokazo xosslarga 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 oxshashlarda kimyoviy hodisalardan keng foydalanib kelganlar. Rus olimi M.V.Lomonosov o’zining 1751 yilda nashr etilgan "Kimyoning foydasi haqida ikki ogiz so'z" asarida "Kimyo o'z qo'llarini inson extiyoji bilan bog’liq bo'lgan hamma ishlarga cho'zmoqda. Qayerga qaramaylik, qayerga nazar solmaylik, hamma yerda bizning ko'z oldimizda kimyoning tadbiq etilishidan qo'lga kiritilgan yutuqlar gavdalanadi" degan edi. Kimyo 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 xozirgi molekula ma'nosiga ega);
   
2. 
   Korpuskulalar to'xtovsiz harakatda bo'ladi;
   
3. 
   Korpuskulalar elementlardan tashkil topgan (Lomonosovning element tushunchasi xozirgi atom ma'nosiga ega.) Elementlar ham to'xtovsiz harakatlanadi;
   
4. 
   Elementlar aniq massaga va o'lchamga ega.
   
5. 
   Oddiy moddalarning korpuskulalari bir xil elementlardan, murakkab moddalarning korpuskulalari turli elementlardan tuzilgan.
   

M.V.Lomonosovdan 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 ta'rifladi:

1. 
   Moddalar nihoyatda mayda zarrachalar - atomlardan tuzilgan, atom yanada kichikroq zarrachaga bo'lina olmaydi;
   
2. 
   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 og'irlik va o'lchamga ega;
   

v) Kimyoviy reaksiya vaqtida turli elementlarning "oddiy" atomlari 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 kimyoning 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 og'irlik" (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 vaqtdayoq 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 tabiiy 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, N2, H2. Murakkab moddalar - boshqacha aytganda kimyoviy birikmalar bular turli xil elementlarning atomlaridan hosil bo'lgan moddalardir. H₂O, CO₂, Na₂O, NaCL, H₂SO₄, KOH.

Hozirgi tasavvurlarga ko'ra moddalar gaz va bug' holatida molekulalardan tarkib topgan bo'ladi. Molekulyar strukturaga ega bo'lgan moddalargina qattiq (kristall) holatida ham molekulalardan tarkib topadi. Bularga, masalan, organiq moddalar, metallmaslar ayrim istisnolardan tashqari SO₂, N₂O kiradi.

Qattiq (kristall) anorganik moddalarning ko'pchiligida molekulyar struktura bo'lmaydi. Ular molekulalardan emas, balki boshqa zarrachalardan (ionlardan, atomlardan) tarkib topgan va makrojismlar holida mavjud bo'ladi (NaCL kristallari, 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 tugunlarida 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 koordinatsion son 6 ga teng, koordinatsion sonning qiymati, asosan zarrachalar radiusining o'zaro nisbatiga bog’liq, ularning bir- biridan ayirmasi kamaygan sari koordinatsion son ko'payadi. lonli panjarada o'zaro tortishish juda kuchli bo'ladi. Shu sababli ionli panjara kristallarining suyuqlanish darajasi juda yuqoridir.

Masalan: NaCl t_s-800°C, t_k-1413°C.

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 (sirtqi qavatdagi elektronlar) musbat zaryadlangan metall ionlari orasida harakat qiladi. Ma'lum atomga bog’lanmagan va bir qancha atomlarning qaramog'ida bo'lgan erkin harakat qiluvchi bunday elektronlar "elektronlar gazi" deyiladi. Shunday qilib ionlar kollektivi elektronlar kollektivi bilan tortishib turadi. Bunday bog’lanish met all bog’lanish deyiladi. Metall bog’lanish anchagina 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.

о H

H—0—H, Na—0—Na, К—0—H, H—0 0 jj j

S H—О—C—C—H

II—0 \ H—o'0 I

H—0—P =0 H

H—0 /

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 jarayonlar (masalan, radioaktiv moddalarning yemirilishi, atom hamda vodorod

bombalarining portlashi) massaning saqlanish qonuniga emas, balki materiyaning saqlanish qonuniga bo'ysunadi. Agar jarayonning issiqlik effekti Q bo'lsa, jarayon davomida massaning o'zgarishi Am Eynshteyn tenglamasi bilan ifodalanadi: Am=Q/c2 c² - nihoyatda katta son (9-1016 m-c^-1) bo'lganligidan odatdagi reaksiyalarda massa o'zgarishi nihoyatda kichik bo'ladi va uni tarozi yordamida payqash qiyin.

Tarkibning doimiylik qonuni. A.Lavuaz'ye 1781 yilda SO2 gazini 10 xil usul bilan hosil qildi va gaz tarkibidagi S va O og'irliklari orasidagi nisbat 3:4 ekanligini aniqladi. Shundan keyin har qanday kimyoviy toza birikmani tashkil etuvchi elementlarning og'irliklari o'zgarmas nisbatda bo'ladi, degan xulosa chiqarildi. Bu xulosa tarkibning doimiylik qonunidir. Lekin 1803 yilda fransuz olimi Bertole qaytar reaksiyalarga oid tadqiqotlar asosida, kimyoviy reaksiya vaqtida hosil bo'ladigan birikmalarning miqdoriy tarkibi reaksiyalar uchun olingan dastlabki moddalarning og'irlik nisbatlariga bog’lik bo'ladi, degan xulosa chiqardi.

J.L.Prust (1753-1826) Bertolening yuqoridagi xulosasiga qarshi chiqdi. U kimyoviy toza moddalarni puxta analiz qildi, toza birikmalarning miqdoriy tarkibi bir xil bo'lishini o’zining juda ko'p analizlari bilan isbotladi. Prust bilan Bertole orasidagi munozara yetti yil davom etdi. Bu kurash ikki falsafiy oqim kurashi bo'ldi. Prustning falsafasi uzluklilik prinsipi, Bertolening falsafasi uzluksizlik prinsipi nomi bilan yuritildi. Ko'pchilik olimlar Prustning prinsipini yoqladilar. Natijada Prust g'olib chiqdi va 1809 yilda kimyoning asosiy qonunlaridan biri, tarkibning doimiylik qonunini quyidagicha ta'rifladi: Har qanday kimyoviy toza birikma, olinish usulidan qat'iy nazar, o'zgarmas miqdoriy tarkibga ega.

Bertolening o'zgaruvchan tarkibli birikmalar mavjudligi haqidagi ta'limotini XX asrning boshlarida akademik N.S.Kurnakov rivojlantirdi. U qotishma va eritmalarda xaqiqatdan ham o'zgaruvchan tarkibli birikmalar bo'lishini isbot qildi va ularni bertolidlar deb atadi. O'zgarmas tarkibli birikmalarni esa Daltonidlar deb atadi.