Burada e- enerji; c- işığın vakuumda sürəti ~ 3· 10

KIMYADA ATOM MOLEKUL TELIMI. KIMYANIN ESAS QANUNLARI

Müasir kimya elmi əsasən XVIII əsrin ortalarında inkişaf etməyə başlamışdır.Bu isə maddə kütləsinin saxlanması qanununu Lomonosov tərəfindən kəşf etdiyi dövrə təsadüf edir.Bu illərdə kimyaçıları maraqlandıran əsas problemlərdən biri odun təbiəti və yanma prosesinin mahiyəti məsələsi idi.Yanma prosesini düzgün izah edən ilk dəfə Lomonosov olmuşdur.O, atom-molekul təsəvvürləri əsasında belə bir nəticəyə gəlir ki „Təbiətdə baş verən bütün dəyişiklərdə hər hansı cisimdən nə qədər maddə ayrılarsa, eyni miqdarda maddə başqa cismə əlavə olunur.Deməli, bir yerdə materiya azalırsa, başqa yerdə əlavə olunur. ”

Lomonosov göstərmişdir ki „heç şübhə yoxdur ki, yandırılan cismin üzərindən arası kəsilmədən keçən hava hissəcikləri həmin cisimlə birləşərək kütləsini artırır.”O, 1756-cı ildə maddə kütləsinin saxlanması qanununun düzgünlüyünü təcrübədə isbat etmişdir.O, ağzı bağlı şüşə qablarda metalları közərtməklə sübut etmişdir ki, qabın içərisinə xaricdən hava daxil olmadıqda yandırılan metalın kütləsi dəyişmir.Beləliklə Lomonosov göstərmişdir ki, metal yandıqda kütləsinin artması onun hava ilə birləşməsindən irəli gəlir.Maddə kütləsinin saxlanması qanunu belə ifadə olunur:Reaksiyaya daxil olan mddələrin kütləsi reaksiya nəticəsində alınan maddələrin kütləsinə bərabərdir.

Maddə kütləsinin saxlanması qanununun düzgünlüyünü sübut edən çoxlu misallar göstərmək olar.Məsələn, 56 qr dəmir tozu ilə 32 qr kükürd yandırdıqda 88 qr yeni maddə - dəmir 2 sulfid əmələ gəlir.

Hazırda maddə kütləsinin saxlanması qanunu daha mühüm formada- materiyanın saxlanması qanunu kimi ifdə olunur: yalnız materiya bütün proseslərdə sabit qalır; onu xarakterize edən kütlə ilə enerji isə biri digərinə çevrilir ki, buda Eynşteyn tənliyi ilə ifadə olunur. E=mc² burada E- enerji ; c- işığın vakuumda sürəti ( ~ 3· 10⁸ m/san) m- isə kütlədir.

Tərkibin sabitlik qanunun

Maddə kütləsinin saxlanması qanunu kəşf edildikdən və Lavuazyenin apardığı tədqiqatlardan sonar maddələrin tərkib hissələri öyrənilməyə başlandı. Bu illərdə fransız kimyaçılar Bertolle və Prust arasında maddələrin tərkibinin arasıkəsilmədən, yoxsa sıçrayışla dəyişilməsi haqqında mübahisə gedirdi.Bertollenin fikrincə maddənin tərkibi qeyri-müəyyəndir,dəyişkəndir və yalnız reaksiyaya daxil olan elementlərin miqdarından asıkıdır.Buradan belə nəticə çıxır ki, hər hansə iki elementdən tərkibi tədricən dəyişən bir sıra birləşmə alınmalıdır.Prust isə qeyd edirdi ki, mürəkkəb maddələrin tərkibi müəyyən və sabit olub, onların əmələ gəldiyi vaxtdan,yerdən,alınma üsulundan asılı deyildirşYeddi il davam edən elmi mübahisədən sonra Prustun fikri kimyaçılar tərəfindən qəbul olundu və bununla da 1801-ci ildə tərkibin sabitlik qanunu müəyyən edildi.Alınma üsulundan asılı olmayaraq təmiz halda kimyəvi birləşmənin tərkibi müəyyən və sabitdir.Məsələn,CO₂-ni aşağıdakı üsullarla almaq olar:

C+O₂ =CO₂ 2CO+O₂ =2CO₂ NaHCO₃ = Na₂CO₃ +CO₂ + H₂O

və s.

Bu üsulların müxtəlifliyinə baxmayaraq CO₂-in təmiz halda tərkibi bütün hallarda eyni olub, karbonla oksigenin sabit çəki nisbətindən (12:32) və ya 27.29_{ } karbonun və 72.71_{ } oksigendən ibarətdir.Tərkibin sabitlik qanununa görə eyni tərkibli kimyəvi birləşmələrinfiziki və kimyəvi xassələri eyni olmalıdır kimi nəticə çıxarmaq düzgün deyil.Çünki külli miqdarda üzvi birləşmələrin tərkib etibarilə eyni olmasına baxmayaraq, onların fiziki və kimyəvi xassələri bir-birindən kəskin fərqlənir.Belə maddələrə izomerlər deyilir.Məsələn,etil spirti və dietil efiri eyni tərkibə (C₂H₆O) malikdir;lakin onlar ayrı-ayrı kimyəvi birləşmələrdir.Kimyanın sonrakı inkişafı nəticəsində dəyişən tərkibli kimyəvi birləşmələrində mövcud olduğu müəyyən edildi.Belə maddələrə misal olaraq müxtəlif ərintiləri ( məsələn,Ag və Au- ərintisi tərkib etibarilə 0-100% arasında dəyişə bilər), bir sıra nitridləri,karbidləri və s. birləşmələri göstərmək olar.Məsələn, sirkoniumun bir neçə müxtəlif tərkibli nitridi məlumdur:Z_nN_0,59 ; Z_nN_0,96 ; Z_nN_0,74; Z_nN_0,89.Kurnakovun təklifi ilə dəyişən tərkibli kimyəvi maddələrə bertollidlər; sabit tərkibli birləşmələrə isə daltonidlər adı verilmişdir.

Ekvivalentler qanunu

Ekvivalent anlayışı elmə alman alimi Rixter tərəfindən daxil edilmişdir.O,hələ 1792-1794-cü illərdə neytrallaşma reaksiyalarını öyrənmək müəyyən etmişdir ki, belə reaksiyalarda turşu və əsasların yalnız müəyyən çəki miqdarı sərf olunur.Məsələn, 40 qr NaOH və ya 56 qr KOH-ın neytrallaşmasına 63 qr HNO₃- sərf edilir.Rixter belə çəki miqdarlarını ekvivalent adlandırmışdır.Tərkibin sabitlik qanununu nəzərdən keçirsək belə bir nəticə cıxarmaq olar ki, elementlər bir-birilə müəyyən çəki nisbətində birləşir.Odur ki, bu qanunun kəşfi elementlərin birləşdiyi çəki nisbətinin öyrənilməsinə imkan yaratdı.Təcrübə göstərir ki,hidrogenin 1 mol atomu ilə suda 8 hissə oksigen,HCl-da 35,5 hissə xlor qalıqsız olaraq birləşir.Göstərilən miqdarlar öz aralarında həmin elementlər üçün bərabər qiymətli,yəni ekvivalentdir.Bu onu göstərir ki, elementin 1 mol atom hidrogenlə birləşdiyi miqdar həmin elementin ekvivalentidir.Deməli, yuxarıda göstərilən misallarda O₂-nin ekvivalenti 8, xlorunku isə 35,5-dir.Elementin ekvivalenti onun elə miqdarına deyilir ki, o, 1 mol atom hidrogenlə (1,008 qr), yaxud _{ } mol atom oksigenlə (8 qr) birləşsin və ya kimyəvi reaksiyalarda gostərilən ekvivalent miqdarlarını əvəz etsin.

1803-cü ildə Rixter ekvivalent anlayışından istifadə edərək ekvivalentlər (paylar) qanununu kəşf etmişdir.Maddələr bir-birilə ekvivalentlərinə mütənasib olaraq qarşılıqlı təsirdə olur.Bu qanunu belə ifadə olunur:_{ } = _{ } burada m₁ və m₂-maddələrin kütləsi,E₁ və E₂- isə onların ekvivalentidir.Ekvivalentlər qanununun riyazi ifadəsini belə də yazmaq olar: _{ }= _{ }

Maddənin kütləsini qramlarla verdikdə, _{ } nisbəti onun mol ekvivalentlərinin sayını göstərir.Deməli maddələrin reaksiyaya daxil olan və reaksiyadan alınan mol-ekvivalentləri bərabər olmalıdır.Reaksiyaya daxil olan qazların həcmlərinin nisbət,onların ekvivalent həcmlərinin nisbəti kimidir._{ }= _{ } burada V₁ və V₂-birinci və ikinci qazın həcmi,V¹_E və V¹¹_E-isə onların ekvivalent həcmləridir.Hesablamalarda ,bir qayda olaraq hidrogenin və oksigenin ekvivalent həcmindən istifadə olunur.Normal şəraitdə hidrogenin mol-ekvivalentinin tutduğu həcm V_E^H₂ =:_{ }

Oksigenin ekvivalenti onun mol atomunun yarısına,yəni 1 molunun _{ } hissəsinə bərabərdir.Buradan oksigenin mol-ekvivalentinin normal şəraitdə tutduğu həcm: V_E^O_{2= }

Reaksiyada iştirak edən maddələrdən biri bərk,ikincisi isə qaz halında olarsa, ekvivalentlər qanunu aşağıdakı tənliklə ifadə edilə bilər:

_{ }= _{ } burada m və E- uyğun olaraq bərk maddənin kütləsi və ekvivalent kütləsi,V və V_E- isə qazın həcmi və ekvivalent həcmidir.Nəzəri olaraq elementin ekvivalenti E= _{ } disturuna əsasən hesablanır.Burada E- elementin ekvivalenti,A-atom kütləsi,B-isə onun valentidir.Disturdan aydın olur ki, valent dəyişkən olduqda, onun ekvivalenti də birləşmədən asılı olaraq müxtəlif olur,Məsələn,karbon oksigenlə iki birləşmə əmələ gətirir:CO və CO₂.Bu birləşmələrdən CO-da karbonun valenti 2,CO₂-də isə karbonun valentliyi 4-dür.Deməli, həmin birləşmələrdə karbonun ekvivalenti uygun olaraq E_C=12:2=6 q/mol və E_C=12:4=3 q/mol olar.

Elementin ekvivalentini mürəkkəb birləşmələrdə də tapmaq olar.Məsələn,kalium-xloratda (KclO₃) xlorun valenti 5, atom kütləsi isə35,5 olduğundan, bu birləşmədə E_Cl=35,5:5=7,1 q/mol.Eyni qayda ilə kalium xromatda (K₂CrO₄) xromun ekvivalentini tapmaq olar.E_Cr=52,6:6=8,7 q/mol.Birləşmələrin kimyəvi ekvivalenti (E) bu düstur ilə hesablanır: E= _{ } burada M-birləşmənin Molekul kutləsi, _{ }-əsaslarda hidroksil qruplarının sayını (yəni metalın valentliyini),turşularda onların əsaslığını , oksidlər və duzlarda isə metal atomları sayının valentliyinə hasilini göstərən kəmiyyətdir.

E_{Ca(OH)2=   } =37 q/mol

E_{H3PO4=    } =32,6 q/mol

E_{FeO=   }= 35,9 q/mol

E_{Al2S3= }=_{ }= 25 q/mol

Birləşmələrin ekvivalenti reaksiyadan asılı olaraq dəyişə bilər.Məsələn, 1.H₃PO₄ + NaOH =NaH₂PO₄ +H₂O

Bu reaksiyada NaOH-ın 1 molu H₃PO₄-ün 1 molu ilə qarşılıqlı təsirdə olduğundan turşunun ekvivalenti onun molekul kütləsinə bərabərdir.

2.H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ +2H₂O Bu reaksiyada turşunun 1 molu əsasın 2 molu ilə birləşdiyindən turşunun ekvivalenti 49 q/mol-dur.

3.H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄+3H₂O Bu halda isə turşunun ekvivalenti E_H3PO4=_{ } = 32,7 q/mol

Sadə Nisbətlər Qanunu

1803-cü ildə ingilis alimi C.Dolton sadə nisbətlər qanunu irəli sürmuüşdür.Əgər 2 element bir-birilə bir neçə birləşmə əmələ gətirirsə, onlardan birinin eyni çəki miqdarına digər elementin elə çəki miqdarı düşür ki, onların bir –birinə nisbəti kiçik tam ədədlərin nisbəti kimi olur.Doltonun sadə nisbətlər qanununu azot oksidlərinin misalında izah edək.Azot oksidlərində azot ilə oksigenin birləşdiyi çəki nisbətləri belədir:

N₂O , NO , N₂O_3, NO_{2 ,} N₂O₅

28:16 14:16 28:48 14:32 28:80

Azotun eyni çəki miqdarına,yəni 14 hissəsinə düşən oksigenin çəki miqdarları isə aşağıdakı kimidir:

14:8 , 14:16 , 14:24 , 14:32 , 14:40

Bu nisbətlərdən aydın olur ki, azotun eyni miqdarına düşən oksigenin miqdarlarının bir-birinə nisbəti sadə tam ədədlərin nisbəti kimidir.

8:16:24:32:40=1,2,3,4,5

Avoqadro Qanunu

1860-cı ildə aşağıdakı kimi fərziyyəni irəli sürmüşdür:

Eyni temperatur və təzyiqdə bütün qazların bərabər həcmlərində bərabər sayda molekul olur.ona görə molekula maddənin müstəqil yaşaya bilən ən kiçik hissəciyi kimi baxılırdı.Başqa sözlə desək Avoqadronun fikrincə bəsit qazlar molekul halında olur,yəni onların molekulları iki atomdan ibarətdir.Buna görə də hidrogen və xlor arasında gedən reaksiyaya H₂ + Cl₂=2HCl tənliyi uyğun gəlir.Tənlikdən göründüyü kimi 1 həcm hidrogen və 1 həcm xlordan 2 həcm hidrogen-xlorid alınır.

Avoqadronun bu fərziyyəsi onun müasirləri tərəfindən uzun müddət qəbul edilmədi.1910-cu ildə fransız alimi Perren atom və molekulların reallığını təcrübədə sübut etdikdən sonra atom-molekul nəzəriyyəsi qəbul edilmiş bir təlim oldu.

Atom- molekul nəzəriyyəsinə görə molekul maddənin sərbəst halda yaşaya bilən və onun komyəvi xassələrini daşıyan ən kiçik hissəciyidir.Atomun kimyəvi xassələri onun quruluş ilə müəyyən edilir.Hazırda Avoqadro fərziyyəsi bir sıra təcrübi faktlar əsasında yoxlanılmış və kimyanın əsas qanunlarından biri kimi qəbul edilmişdir.Qanun riyazi olaraq n=kV düsturu ilə ifadə olunur.Burada n – qaz molekullarının sayı, V- qazın həcmi, k- isə təzyiq və temperaturdan asılı olan mütənasiblik əmsalıdır.Avoqadro qanunundan aşağıdakı nəticələr alınır:

1)Normal şəraitdə (_{ } t-da və 1atm təzyiqdə) istənilən qazın 1 molu 22,4 litr həcm tutur.Məlumdur ki,qazın mol kütləsini həmin qazın 1 litrinin normal şəraitdəki kütləsinə böldükdə onun 1 molunun həcmini tapmaq olar.

V_{H2= }= 22,4 l ; V_O2 = _{ } = 22,4 l ; V_CO = _{ } = 22,4 l

Burada 0,09; 1,43; 1,25 uyğun olaraq H₂ , O₂ və CO-un 1 litrinin kütləsidir

2)Qaz halında olan maddənin molekul kütləsi onun hidrogenə görə sıxlığının (D_H2) iki mislinə bərabərdir.

3)Bəsit qazlar (təsirsiz qazlardan başqa) ikiatomlu molekul şəklində olur (N₂ , F₂ , Cl₂ , O₂ , H₂ və s.)

Qazın 1 molunda olan molekulların sayı ,eləcə də 1 mol atomunda olan atomların sayı 6,023 × 10²³ -ə bərabərdir.Bu ədəd Avoqadro ədədi adlanır və N_A ilə işarə olunur.Qazların molekulları arasındakı məsafə molekulun ölçüsünə nisbətən cox böyük olduğuna görə yalnız qaz halında olan maddələr Avoqadro qanununa tabedir.