You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Д . И . М Е Н Д Е Л Е Е В Ж А С А Ғ А Н Э Л Е М Е Н Т Т Е Р Д І Н П Е Р И О Д Т Ы К С И С Т Е М А С Ы<br />
Элементтердін топ тары<br />
Периодтар т ир,і сі р<br />
1 II III IV V VI VII VIII<br />
1 1<br />
2 2<br />
3 3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
7 10<br />
58<br />
Се j<br />
Церий 2*<br />
18 8<br />
140,12 2<br />
1 н<br />
Сутек<br />
1 1,00794<br />
з II 4 Be 5 В 6 с 7 1<br />
( Литий 2 Бериллий з Бор 4 Кѳміртек 5 Азот<br />
6,941 2 9,0122 2 10,811 г 12,01115 2 14,0067<br />
и Na 12 Mg 13 AI 14 SI<br />
’ Натрий 1 Магний j Алюминий * Кремний jj Фосфор<br />
2 22,9898 2 24,305. 2 26,9815 2 28,086 2 30,9738<br />
19 К<br />
8. Калий<br />
8<br />
2 39,102<br />
CU 29<br />
Мыс ]8<br />
8<br />
2 20 ca<br />
Кальций<br />
8<br />
2 40,08<br />
Zn 30 2<br />
Мырыш18 8<br />
63,546 2 65*39 2<br />
, 37 Rb 2 Sr<br />
І8 Рубидий ®g Стронций<br />
8 8<br />
2 85,47 2 87,62<br />
AS 47 ,<br />
Күміс is<br />
8<br />
107,868 2<br />
55 CS<br />
SC 21 2<br />
Скандий 9<br />
8<br />
44,956 2<br />
зі са<br />
is Галлий<br />
8<br />
2 69,72<br />
Y 39 2<br />
Иттрий J<br />
8<br />
88,905 2<br />
Cd 48<br />
2<br />
з 49 In<br />
Кадмий is 18 ИНДИЙ<br />
18 18 8 8<br />
112,41 2 2 114,82<br />
56 ва La* 57<br />
Ті 22 2<br />
Титан ,о<br />
8<br />
47, S8 2<br />
32 се<br />
Германий<br />
8<br />
2 72,59<br />
Zr 40 2<br />
Цирконий 10<br />
8<br />
91,22 2<br />
50 Sn<br />
4<br />
is Калайы<br />
18<br />
8<br />
2 118,71<br />
Hf 72 2<br />
Гафний “<br />
18 8<br />
15 р<br />
V 23<br />
Ванадий и 8<br />
50,942 2<br />
5 33 As<br />
18 Мышьяк<br />
8<br />
2 74,9216<br />
Nb 4' ,<br />
Ниобий 12 188<br />
92,906 2<br />
8 0<br />
Оттек<br />
2 15,9994<br />
16 J<br />
6 Күкірт<br />
2 32,066<br />
СГ 24<br />
Хром із<br />
8<br />
51,996 2<br />
в Селен<br />
8<br />
6 34 Se<br />
МатибденЦ<br />
9 ғ<br />
7 Фтор<br />
2 18,9984<br />
17 СІ<br />
1 Хлор•<br />
2 35,453<br />
МП 25 2<br />
Марганеціз 8<br />
54,9380 2<br />
7 35 ВГ<br />
18 Бром<br />
8<br />
ТС 43 2<br />
Технеций }g<br />
8<br />
(И) 2 не<br />
Гелий<br />
Fe 26<br />
Темір и 8<br />
2 78,96 2 79,904<br />
N10 42 ,<br />
RU 44 j<br />
8<br />
95,94 2 [98] 2<br />
5 51 Sb<br />
is Сурьма<br />
18<br />
8<br />
2 121,75<br />
та 73 2<br />
Тантал і,<br />
18 8<br />
6 52 те<br />
j Теллур<br />
8<br />
2 127,60<br />
W 74<br />
7 53 1<br />
}} йод<br />
8<br />
2 126,9045<br />
Re 75<br />
2<br />
C0 27 2<br />
Кобальт is<br />
8<br />
55,847 2 58,9332 2<br />
8<br />
101,07 2<br />
1<br />
2<br />
2<br />
2<br />
*8 Цезий Барий Лантан 9<br />
18<br />
Вольфрам32 Рений 32<br />
18<br />
18<br />
18<br />
188<br />
188<br />
8<br />
8<br />
8<br />
2 132,905 2 137,34 138,91 2 178,49 2 180,948 2 183,85 2 186,207 2 190,2 2<br />
AU 79 , Hg 80 81 ТІ 82 pt) S3 11<br />
3 4 5 6 84 Po 7 85 At<br />
Алтын Сынап is is Таллий is Корғасын >! Висмут<br />
32 32 Полоний 32 Астат<br />
18 18 18<br />
18<br />
18<br />
18<br />
18<br />
8<br />
8 8 8<br />
8 8<br />
8<br />
196,967 - 2 200,59 2 2 204,38 2 207,19 2 208,‘М 2 [209] 2 [210]<br />
1 87 Fr 2 88 Ra At** 89 KU 104 2(Ns) 105 106 107<br />
8 а u<br />
is франций 18 Радий Актиний 18 (Курчатовий)з2<br />
,32<br />
32 32188<br />
(Нильсборий з;<br />
18<br />
18<br />
18<br />
8 8<br />
2 [223] 2 [226 [227] 2 f261]<br />
[262] <br />
[263]<br />
[262]<br />
* Л а н т а Vэ и д т а р 58-71<br />
59<br />
РГ Празеодим ^18 8<br />
140,9077 2<br />
тһ 1,1 90 10 2 Ра 91 1<br />
Торий 32 Протактиний^®<br />
18 18<br />
«<br />
8<br />
232,038 2 [231] 2<br />
6 0<br />
6 1<br />
Pm 2<br />
Nd<br />
Неодим 8 Прометий 28<br />
22 188<br />
18 8<br />
144,24 2 [145] 2<br />
6 2<br />
Sm 2<br />
Самарий<br />
18 8<br />
150,35 2<br />
pu 94 2<br />
и 92 Np 93 1<br />
Уран |і Нептуний \\ Плутоний **<br />
18 18<br />
18 8<br />
8<br />
8<br />
238,03 2 [237] 2 [244] 2<br />
6 3<br />
EU 2<br />
Европий 2*<br />
18 8<br />
151,96 2<br />
Ат 95 1<br />
Америций j!<br />
18 8<br />
64<br />
Cd<br />
Гадсшиний 2:<br />
іі<br />
157,25<br />
[243] 2 [247]<br />
65<br />
ТЬ 2<br />
Тербий 26<br />
18<br />
8<br />
158,925 2<br />
6 6<br />
° ѵ г<br />
Диспрозий 28<br />
18 8<br />
162,50 2<br />
6 7<br />
Ni 28 2<br />
Никель i* 8<br />
58,69 2<br />
Rh 45 j Pd 46 o<br />
Рутений Jg Родий Jj Палладий}|<br />
8<br />
8<br />
102,905 2 106,4 2<br />
OS 76 2<br />
W<br />
Осмий 32 188<br />
н°<br />
Гольмий 29<br />
188<br />
164,930 2<br />
6 8<br />
Ег<br />
Эрбий 3§<br />
18<br />
8<br />
167,26 2<br />
ІГ 77<br />
2<br />
Иридий 32<br />
188<br />
192,22 2<br />
69<br />
Тт 2<br />
Тулий з®<br />
18<br />
8<br />
168,934 2<br />
Pt 78 i<br />
Платина 32<br />
18<br />
8<br />
195,09 2<br />
-<br />
7 0<br />
Иттербий 32<br />
18<br />
8<br />
173,04 2<br />
2 4,0026<br />
•о Ne<br />
Неон<br />
8<br />
2 20,179<br />
»8 АГ<br />
8 Аргон<br />
2 39,948<br />
36' Kr<br />
18 Криптон<br />
8<br />
2 83,80<br />
8 54 хе<br />
Ксенон<br />
8<br />
2 131,30<br />
8 86 «"<br />
32 Радон<br />
18<br />
8<br />
2 [222]<br />
'Уі " х<br />
LU 2<br />
Лютеций 32<br />
18<br />
8<br />
174,97 2<br />
** /\ К Т И 1 з и д т а р 90-юз . / ^<br />
Cm<br />
96<br />
Кюрий j<br />
1<br />
97 2<br />
Bk 2<br />
г- 26<br />
Ьерклии 32<br />
18<br />
■ , 8<br />
2471 2<br />
9Н<br />
Cf 4,1 28<br />
E s і<br />
Калифорний 32 Эйнштейний 32 Фермий<br />
18<br />
18<br />
г<br />
[251]<br />
, 8<br />
8<br />
2 [25 4] 2<br />
9 9<br />
100<br />
ҒШ _ }<br />
[257] 2<br />
101<br />
/ , 102<br />
ЮЗ<br />
Md 1 (N0) 1 (іг) \<br />
з^ Менлелеевий<br />
31<br />
(Нобелий) 32 (Лоуренсий) 32<br />
18 18<br />
18<br />
8 Г Т 8<br />
.258] 2 [25SJ 28<br />
[256] * М
Б. А. БІРІМ Ж АНОВ, H. Н. НҰРАХМЕТОВ<br />
ЖАЛПЫ<br />
ХИМИЯ<br />
Казак, ССР Х а лы ққа білім беру министрлігі педагогикалы қ<br />
жэне химия пэні оқылатын институттардың студенттеріне<br />
арналған оқулык, ретінде бекіткен<br />
Өңделіп, толықтырылғанушінші басылымы<br />
АЛМ АТЫ AHA ТІЛІ 1992
Б Б К 21<br />
Б 94<br />
Қ о л д а н ы л ға н қы с қ а р т у л а р д ы ң м әні<br />
/ ,°С<br />
6 /,°С<br />
к<br />
t<br />
.° с<br />
қат.<br />
к ион.<br />
к. б.<br />
(к), (с), (г)<br />
моль/л<br />
моль/мин<br />
кД ж/моль<br />
балку температурасы<br />
қайнау температурасы<br />
қату<br />
иондану<br />
температурасы<br />
константасы<br />
кѳміртектік бірлік<br />
катты, сұйык, газ күйі<br />
моль/литр<br />
моль/минут<br />
килоджоуль/моль<br />
дн°<br />
s°<br />
ÄG°<br />
Е<br />
Р<br />
стандартты энтальпия<br />
стандартты түзілу энтропиясы<br />
стандартты изобараизотерма<br />
потенциалы<br />
(Гиббс энергиясы)<br />
элементтер арасындағы<br />
байланыс ұзындығы<br />
байланыс энергиясы<br />
тығыздығы<br />
Бірімжанов Б. А., Нурахметов Н. К.<br />
Б 94 Жалпы химия — Алматы: Ана тілі — 1991, 640 бет.<br />
ISBN-5-63Q -00027-6<br />
Кітапта жалпы химия курсына кіретін негізгі. ұғымдар мен зандар:<br />
атомдардың, молекулалард^ін, кристалдардын құрылысы, химияДык^байланыстың<br />
табиғаты _ мен түрлері, .химиялык реакциялардын жүруіиіц<br />
кинетикалық және термодинамикалық зандылыктары, ерітінділердін<br />
түзілуі мен электролиттік диссоциация т. б. қазіргі ғылыми тұрғыдан<br />
баяндалады. Элементтер химиясы периодтық заңға сай теориялык мәселелерге<br />
сүйене отырьш карастырылады.<br />
Кітаптың 3-басылымы (біріншісі 1962 ж, екіншісі 1970 ж.) жана<br />
бағдарламаға сәйкес толыктырылып, қайха өндеуден өткізілді.<br />
Окулык педагогикалық жэне химия пәңі окылатын институттардыц<br />
студенттеріне арналған, сонымен катар ол' орта мектеп мұғалімдеріне<br />
де, инженер-техникалық қызметкерлеріне де кажет.<br />
1703000000—017 лол<br />
024-91 ББК 24.1<br />
415(05)—92<br />
ISB N -5-630-00027-6 © Бірімжапов Б., Нүрахметов Н.
АЛҒЫ СӨЗ<br />
Оқулықтағы материалдардың баяндалу реті жалпы және<br />
анорганикалық* химия курсыныц жаңа бағдарламасына сай<br />
жазылды. Химия ғылымының теориялық негіздері казіргі тұрғыдан<br />
баяндалып, элементтер және олардың қосылыстарының<br />
қасиеттерін түсіндіру Д. И. Менделеевтіц периодтық системасы<br />
мен периодтық заңығіа, олардың дамуының соңғы кездегі жетістіктеріне,<br />
әсіресе, атомдар мен молекулалардың қүрылыс теориясына,<br />
термодинамикалық сипаттамаларына неғізделген. Оқулықта<br />
Бірліктердің Халықаралық жуйесі (БХЖ ) пайдаланылған.<br />
Осы айтылған талаптарға сай кітаптың үшінші басылымына<br />
көптеген өзгерістер енгізіліп, сонғы деректер қосылды. Бұл еңбекті<br />
жазғанда орыс тілінде ж ары қ көрген шетел тілдерінен аударылған,<br />
оқулыктар мен оқу құралдары, сондай-ақ ғылыми журналдардың<br />
материалдары және авторлардың Қ азақ мемлекеттік<br />
университетінде, басқа да жоғары оку орындарында, химия<br />
пәнінен сабақ бергендегі көп жылдык тәжірибелері пайдаланылды.<br />
Окулыктын, қазіргі үшінші басылымын негізгі авторы профессор<br />
Б. А. Бірімжанов кайтыс болғаннан кейін оның шәкірті<br />
профессор H. Н. . Нұрахметов дайындады. Кітапка енгізілген<br />
өзгерістердің біразы екі автордың кейінгі жылдәрдз бірігіп Ldbirapған<br />
жүмыстарынан алынды: «Химия әлемінде», «Мектеп», 1973,<br />
«Атом жэне элеметтердін периодтык системасы», 1975, «Жалпы<br />
және анорганикалық химияның теориялык кіріспесі» (үшінші<br />
автор доцент М. Б. М ұ р а т б е к о в ) «Мектеп», 1977, «Металл<br />
еместердің химиясы», ҚазМУ, 1977, «Қышкылдык-негіздік әрекеттесу<br />
теориялары», ҚазМУ, 1985. Бұған коса профессор<br />
Б. А. Бірімжановтың, доцент М. Б. Мұратбековпен бірігіп<br />
жазған «Комплексті косылыстар» атты еңбегі де пайдаланылды.<br />
Бұл кітапқа байланысты пікір-кецес, тілек не ескерту айтатын<br />
окырмандардың мына адреске хабарласуын өтінеміз: 480012,<br />
Алматы каласы 12, Виноградов көшесі, 95 А үй, К азак мемлекеттік<br />
университетінің анорганикалық химия кафедрасы.<br />
*Кейінгі кезде бейорганикалык деп те алынып жүр.<br />
3
Бірініиі бөлім<br />
ТЕОРИЯЛЫК МӘСЕЛЕЛЕР<br />
I тарау<br />
КІРІСПЕ<br />
§ 1. химия ғылымы<br />
Химия — жаратылысты зерттейтін ғылымдардың бірі.<br />
Ж аратылыс дейтініміз — бізді айнала қоршаған материялык<br />
дүние. Бұл материялык дүние адам баласының сана-сезімінен<br />
тыс, оған тәуелсіз, өз бетімен ж асап түрған объективтік болмыс,<br />
«...материя дейтініміз, ол біздін. сезім мүшелерімізге эсер ету<br />
аркылы түйсік туғызушы; материя дейтініміз бізге түйсік аркылы<br />
берілетін объективтік болмыс».<br />
М атерия, материялык дүние, жаратылыс жайында түсінік<br />
толык, дұрыс болу үшін, онда өнебойы өзгеріс, өсу, өшу, даму<br />
процестері, үздіксіз козғалыс болатындығын естен шығармау<br />
керек. Материя әрдайым козғалыста болады. «Қозғалыс — материяның<br />
бар екендігінін, формасы. Еш ж ерде, еш уақытта козғалыссыз<br />
материя болған емес, болуы мүмкін де емес...» (Ф . Э н <br />
гельс).<br />
Демек, қозғалыс — материяның бөліп алуға болмайтын<br />
өзімен бірге ж аралған касиеті. Материя мен оның қозғалысы<br />
жойылмайды да, ж аңадан жаралмайды да, ол — мәңгілік.<br />
М атерия қозғалысының түрлері әр қилы: заттың бір орыннан<br />
екінші орынға козғалуынан бастап, оның кызуы және салқындауы,<br />
жарык шығаруы, химиялык әрекеттесуі, тіршілік процестері,<br />
ең акыры ойлау — осының барлығы материяның козғалысының<br />
түрлері.<br />
Адам жаратылыс зерттеуде болсын, не күнделікті тұрмысында<br />
болсын ж аңа айтылып өткен кең түсініктегі материямен емес,<br />
онын, накты көрінісімен, материянық жеке түрімен кездеседі.<br />
Материяның түракты физикалык касиеттері бар әрбір түрі<br />
з а т деп аталады, мысалы, шыны, темір, уран, бор, гелий т. б.<br />
жеке заттар.<br />
Күнделікті бакылауымызда бұл заттар ѳнебойы ѳзгеріске<br />
ұшырайтындығын байкаймыз, мысалы, тау жыныстары күйрейді,<br />
су буға айналып ұшады, темір тоттанады. Осы ѳЗгерістердін<br />
барлығы — материя қозғалысының жеке түрлері.<br />
М атерияның накты көрінісі (заттар) өте көп, материя чк.озғалысының<br />
түрлері де қилы-килы, осыған сәйкес жаратылысты<br />
зерттейтін ғылымдар да түрлі салаға бөлінеді.<br />
Химия материя козғалысының химиялык түрін зерттейді,<br />
яғни зат негізінен өзгеріп, бір заттан екінші ж аңа зат түзілуіне<br />
байланысты туатын материя қозғалысының түрін зерттейді.<br />
4
Материя қозғалысынық химиялык түрін — химиялык өзгеру<br />
процесін — кѳбінесе химиялык реакция деп атайды. Реакцияласушы<br />
ж эне реакция нәтижесінде түзілетін заттардыц санына<br />
ж эне сапасына карай химиялык реакциялардыц тѳрт түрі<br />
болады.<br />
Химия — заттардыц бірі-біріне айналып ѳ з -<br />
геруін зерттейтін ғылым. Химия — заттардыц<br />
құрамын, кұрылысын, касиеттерін, химиялык<br />
ѳзгерістерін.ѳзгеріс жағдайын, әрі ѳзгерістермен<br />
кабат болатын кұбылыстарды зерттейтін<br />
ғ ы л ы м .<br />
Химиялык зерттеу әдістерініц бірі — бакылау, бірак ол заттарды<br />
ж әне түрлі күбылыстарды үстіртін бакылау және сипаттап<br />
ж азумен канағаттанбайды, сол күбылысты терец түсіндіруді<br />
максат етеді. Құбылысты түсіндіру үшін оныц мазмұнына терец<br />
бойлап, ол кұбылысты туғызатын себептерді тауып, оныц болу<br />
жағдайын аныктайды.<br />
Міне, осы үшін жаратылыстыц түрлі кұбылыстарын, процестерін<br />
(реакциялары н), қолдан ж асалған ж ағдайда зерттейді, оны<br />
тәжірибе не эксперимент деп атайды.<br />
Химик бір кұбылысты не процесті зерттеп отырғанда, келген<br />
ойыныц, жорамалыныц дұрыс екенін білу үшін тәж ірибе койып<br />
шешеді. Ондай жорамалды гипотеза дейді.<br />
Егер тәж ірибе ж үзінде гипотезаныц дұрыстығы аныкталса, •<br />
ол тек бір бұл кұбылыс емес, ж аца кұбылыстарды түсін дір уге.<br />
жол ашатын болса, онан шығатын корытындылар акикат шындыкка<br />
дәл келіп ж атса, онда гипотеза теорияға айналады.<br />
Сонымен, химия ғылымы алдына койған міндеттерді шешуде<br />
бакылау, гипотеза, тәжірибені негізгі зерттеу әдістері ретінде<br />
пайдаланып, олардыц нәтижесінде аныкталған мәліметтерді<br />
түсіндіру үшін теорияларды басшылыкка алады.<br />
§2. ХИМИЯДАМУЫНЫҢНЕГІЗГІ КЕЗЕҢДЕРІ<br />
ч/f<br />
Химиялык алғашкы мәліметтер, жеке химиялык процестерді<br />
қолдан ж асай білу ерте заманнан бері белгілі. Химия да, баска<br />
ғылымдар сиякты адам коғамыныц материалдык мұктажын<br />
ѳтеуден өсті: М үнда да, баска ғылымдардағыдай, практикалык<br />
білім теориядан бұрын туды. Іс ж үзінде керекті ж еке бір химиялык<br />
процестерді (айталык жану, кеннен металл корыту) ашып,<br />
керегіне пайдалану алғашкы кауым кезінде-ак болған, мысалы,<br />
біздіц жыл санауымыздан 3000 жыл бұрын М есопатамияда<br />
кеннен темір, мыс, күміс, корғасын алған, ал 1200 жыл бүрын<br />
Қытайда түрлі химиялык заттарды алып отырған Үнді мен<br />
Египетте де сол кездерде химиялык жеке ѳндірістер болған.<br />
Эрине, осы химиялык білімдер химия ғылым болуынан бірнеше<br />
мыц жылдар бұрын шыккан. Беріректегі кұл иеленуші мемлекеттерде<br />
де, тұрмыска керекті химиялык білім ѳсе берген. Әсіресе<br />
ертедегі Египетте кѳп химиялык білімдер жинақталған.
XVIII ғасырдыц ортасына дейін химия ғылым деп есептелмеген,<br />
оған дейін химия кәсіп, шеберлік ретінде ғана болған.<br />
Мысалы, біздің жыл санауымыздан үш ғасыр бұрын ерте замандағы<br />
мәдениетті ел — Египеттің Александрия деген каласында<br />
Ғылым академиясы болған, онда «күдай өнері»— химияға арнаулы<br />
Серапис сарайы беріліпті-міс, бірак сонда да, химияны<br />
нағыз ғылым деп есептемеген. Бергі зам анда да кеннен металл<br />
алуды, шыны жасауды , кейбір қышқылдарды, тұздарды баска<br />
да химиялык заттарды ала білген, бірак мұнда кандай процестер<br />
жүретінін, оларды меңгеруді білмеген, өйткені ол кезде бұл<br />
химиялык процестердің ғылыми негіздері белгісіз еді.<br />
Алхимия дәуірі. Химияның өзінде калыптаскан теория<br />
болмағандыктан, ол жалпы ғылымдағы үстем теорияның ыкпалында<br />
болған. Ерте кезде Аристотель (біздің жыл сан а<br />
уымыздан бұрынғы 384— 322 жылдар) ілімі үстем болған. Аристотель<br />
ілімі мәні затта емес, онын касиеттерінде, заттың касиетін<br />
өзгертсе, зат өзі өзгереді дейтін. Заттарды өзгертуші «квинтэссенция»<br />
деген бар деді. Аристотельдіц ілімін шіркеу қолдап, оны<br />
мүлтіксіз, күдай сөзіндей деп танытты.<br />
Ертедегі Египетте, Қытайда, Үндіде ж әне М есопотамияда<br />
кұнды заттардыц бағасын шағатын өлшеуіш — алтын болды.<br />
Қолында алтыны бар адам баска зат ұстаушыға да, зат істеушіге<br />
де үстем болды.<br />
Сол зам анда Александрияда, Аристотель ілімінің эсерінен,<br />
жай маталдарды алтынға айналдыруға болады деген ағым<br />
туды. Ол үшін квинтэссенцияның бір түрі — «философия тасын»<br />
табу керек болды. «Философия тасы» алтын ж асағаннан баска<br />
кэріні жасартады , ауруды суыктырады т. т. деп ойлады.<br />
Ол кездегі химияны кәсіп етуш ілердіц барлығыныц арманы<br />
«философия тасын» табу болды.<br />
Египетті ж эне баска шығыс елдерін арабтар жеңіп алған<br />
соц (641 ж .) олардағы химиялык білімніц біразы арабтарға<br />
көшті. Арабтар ол кездегі химиялык бідімді біраз байытты —<br />
азот кышкылын, бірнеше тұздарды , баска ж аца заттарды ашты,<br />
Гебер Джафар Йбн Хайан (721— 815 ж .), Әбубәкір<br />
Мухаммед әл-Рази (866— 925 ж .), Әбуәлі Рібн<br />
Си на (980— 1037 ж .) • сиякты атакты ғалымдары болды.<br />
Арабтар химия деген сөзге ж ұрнак косып алхимия деп<br />
өзгертті. Арабтар Испанияны басып алғаннан (711 ж .) кейін<br />
алхимиялык білімдер, әсіресе философия тасын іздеу идеясы,<br />
Европа елдеріне тарады.<br />
Орта ғасырларда Европа елдерініц химиктері осы алхимияныц<br />
шырмауында болды. Химия тарихында алхимия дәуірі ұзак<br />
уакытка (1500 жылға) созылады. Қорытып айтсак, алхимия<br />
дәуірінен калған пайдалы істер де бар:<br />
1. Алхимиктер, көп тәжірибелер ж асау нәтижесінде, химиялык<br />
жұмыс істеудің толып ж аткан тәсілдерін тапты (химиялык<br />
реакциялардың үш түрі, коспаларды (сұйык) ажырату т. б .).<br />
2. Ж аца заттар ашылды: қышкылдар (H Cl, H 2SO 4, H N 0 3,<br />
6
«патша сұйығы»), сілтілер (N aO H , Са (О Н ) 2), түрлі тұздар және<br />
мышьяк, сурьма, висмут ж эне фосфор сияқты элементтер.<br />
Мұнымен катар алхимия дәуірі ғылымнын дамуына кедергі<br />
жасады:<br />
1. Теориялык негізі Аристотельдің жалған ілімі болғандыктан,<br />
алхимия ғылымға айнала алмады. Әсіресе Европадағы алхимия<br />
ғылымға карсы ағым болып, діни көзкарасты колдады.<br />
2. Философия тасына өзі ие болып, баюдан келіп туған кұпиялык,<br />
зиянды әсерін тигізді. Әрбір алхимик ж аңа бірдеңе тапса,<br />
оны халыкка баска ғалымдарға ж арияламауға тырысатын. Құпияларын<br />
әкесі баласына ғана айтып кететін болған.<br />
Россияда алхимия пікірлері тарамаған. Россиядағы жеке<br />
химиялык білімдер, практикалык химия, Батыс Европаныц әсерісіз,<br />
өздігінш е дамып жатты. Қайта Таяу Шығыс (Византия, Армения<br />
т. б.) елдерімен химиялык білім жайында катынас, айырбас<br />
болып тұрды.<br />
Алхимиядан — химияға. Алхимия дэуірінде, эр түрлі уакытта,<br />
елде практикаға химиямен айналысушылар болған. Европада<br />
ғылым мен өнердің кайта өрлеу дәуірінің әсерінен, химияда<br />
XVI— XVII ғ. практикаға бет бұрушылык күшейді. Химияның<br />
міндеті — дәрі даярлап, адам емдеу деп Парацельс (Ш вейцария),<br />
Либавий (Германия), Ван-Гельмонт (Голландия)<br />
ятрохимия (грекше — ятрос — емдеуш і) деген бағыт<br />
туғызды; Агрикола (Германия) химиялык білімді металлургияға,<br />
Бирингуччио (И талия)— пиротехникаға, Палисси (Ф ранц<br />
и я )— керамикаға, Глаубер (Г ерм ания)— химиялык өнеркәсіпте<br />
колдануға талаптанды.<br />
Бірак химиялык практика біраз ілгері басканымен, алхимиядан<br />
баска теория болмады. Осы кезде, 1661 ж. РобертБойль<br />
(1627— 1691, Англия) ескіріп, кедергіге айналған алхимия, кағидаларына<br />
к ар сы ,шығып, оларды мыктап сынайды. Бойль ж аца<br />
теория үсынбағынымен, химияны ғылыми ж олға коюға тырысады.<br />
«Химиялык элемент деген не» деп сұрак койып, оған берген<br />
ж ауабы химиялык элементтіц осы уакыттағьц- аныктамасына<br />
жуық келеді (III тарау, § 1).<br />
Флогистон дәуірі. XVI гасырда Батыс Европада<br />
феодализм жойылып, оныц орнына сауда, әсіресе өнеркәсіптік<br />
бурж уазия келген кезде, енеркэсіп, оныц ішінде металлургия<br />
күшейді. Металл ѳндіру технологиясы, ж ану, тотығу, тотықсыздану<br />
сияқты химиялык процестер ашылды. Осыларды іс ж үзінде<br />
орындау колдан келгенмен, оны ж аксарту, тездету т. б. үшін<br />
теориялык негізін білу керек болды. Химияда ескірген, эрі жалғандығына<br />
жұрттыц көзі жеткен алхимия ілімінен баска еш<br />
теория әлі ж ок еді.<br />
Неміс химигі Шталь тәжірибелік мәліметтерді корытып<br />
флогистон теориясын ұсынды (1700 ж .). Бұл теория<br />
бойынша барлык ж ана, тотыға алатын заттарды ц іхұрамында<br />
флогистон (грекше phlogistos — жанушы) болады. Зат ж анғанда,<br />
не тотыкканда, ондағы флогистон бөлініп шығады, мысалы,<br />
.7
Георг Эрнст Шталь<br />
(1659—1734)<br />
темірді (металдарды) кыздырғанда, флогистон бѳлініп шыгып,<br />
қақ түзіледі:<br />
темір-игемір кагы -|-флогистон<br />
Демек, флогистон теориясы ж ану не тотыгу процесін айрылу<br />
реакциясы деп қарайды: металл — күрделі зат, ал как — жай<br />
зат. Қакты кайтадан металга айналдыру үшін оган флогистон<br />
косу керек. Кѳмір таза флогистоннан тұрады деп есептейтін,<br />
сонда:<br />
темір кағы + флогистон (кѳмір) -ѵ темір<br />
Флогистон теориясыньщ кате екендігі кѳрініп-ак тур, бірак<br />
химиянын, тарихи даму дәуірінде бұл теорияның біркатар маңызы<br />
болды: біріншіден, тәж ірибеден жиналған фактілерді бір жүйеге<br />
келтірді, екіншіден химияның алхимия түсініктерінен кұтылуына<br />
себеп болды. Энгельстің айтуынша «...химия флогистон теориясының<br />
көмегі аркылы алхимиядан арылды...»<br />
Кейін флогистон теориясына кайшы келетін фактілер көбейді,<br />
мысалы, темір какка айналғанда, оның салмағы флогистон<br />
бөлініп шыккандыктан кемудін орнына, өсіп шығады екен.<br />
Флогистон теориясы 100 жылдай өмір сүрді, кайшы фактілер<br />
көбейгендіктен химияның ендігі дамуына тұсау бола бастады.<br />
Флогистон теориясына ғылыми соккы берген М. В. Л ом оносов<br />
болды. Бұл теорияның терістігін кейін Л авуазье толык дәлелдеді.<br />
8
Химияның ендігі ж аңа кезеңі атом-молекулалык теориядан<br />
басталды (II тар ау).<br />
Химияның ғылыми негізін калаған орыстыц ұлы ғалымы<br />
М. В. Ломоносов болды. Химия ғылымында ж үздеген зац,<br />
теория, кағидалар бар, бірак бұларды ң барлығы кейін ашылған,<br />
ал Ломоносовтың өзі химияның тұңғыш заңы, кай жағынан<br />
карағанда да, ѳте маңызды заңы — м ат ерияны ң сақт алу за ң ы н<br />
ашкан.<br />
Бұл материя сақталу заңы — жаратылыстың негізгі зандарының<br />
бірі, мұның бір бѳлімі заттар массасының (салмағы) сақт алу<br />
за ң ы түрінде орта мектеп химиясында окылып ѳтті, екінші бөлімі<br />
энергия сақт алу за ң ы ілгеріде (II тарау) өтіледі.<br />
Мұнымен қатар, Л омоносов атом-молекула теориясын (II т а <br />
рау, § 1, 5 ), жылудың кинетикалык теориясын (II тарау, § 10)<br />
ашты, химиялык реакцияларда салмақтык бакылау ж асау үшін<br />
таразыны ғылыми күрал етіп пайдалануды, химия мен физика<br />
ж эне математиканы үластырып физикалык химияны; тағы баска<br />
осы сияқты химияға ғылыми негіз болатын мәселелерді үсынған.<br />
Сѳйтіп, XVIII ғасырдың ортасында, данышпан ғалым М. В. Ломоносовтың<br />
еңбектерінің аркасында химия дәл ғылымдар қатарына<br />
қосыла бастады.<br />
§ 3. ХИМИЯНЫҢ ТАБЫСТАРЫ<br />
Біз — химия ғасырының тұрғын адамдарымыз. Химия біздің<br />
тұрмысымыздың, әміріміздің барлык салаларына сіңіп кеткен.<br />
Автомобиль мен кемелер, самолет пен ракеталар химиксіз ж асалмайды,<br />
химиясыз орнынан козғалмайды.<br />
Ешбір құрылыс кірпіш, цемент, шынысыз мүмкін емес, ешбір<br />
адам тамак, киімсіз, күнделікті тұрмыстык, мәдени керекті<br />
заттарсыз тұра алмайды. Ал, осы заттардыц ешқайсысы химиясыз<br />
ѳндірілмейді.<br />
Химияныц ж эне химия ѳнеркэсібініц ѳркендеуі жалпы шаруашылыктыц<br />
техникалык прогресіне ерекше -эсер етеді. Осы<br />
күнгі халык шаруашылығының алуан салаларыныц кайсысын<br />
алсак та, химияны, химияныц жетістіктерініц нәтижесін .пайдаланбайтыны<br />
жок- Химия ж эне оныц жетістіктері, еліміздіц<br />
экономикасы мен мэдениетініц ѳсуінде, халыктыц хал-ахуалы<br />
кѳтерілуінде, социализмніц материалдык-техникалык базасын<br />
ж асауда ѳте үлкен орын алады.<br />
Жалпы химия ғылымыныц дамуында біздіц еліміздіц химиктерінің<br />
ецбегі ерекше» бүлар бұрын да, қазір де, алдыцғы катардан<br />
орын алады.<br />
Ендігі ж ерде казіргі заман химиясыныц негізгі табыстарын<br />
атап кетейік.<br />
Адам керегіне ұсталатын элементтер санын<br />
және шикізаттар корын есіру. Бүл жөнінде жер<br />
кыртысында көп мѳлшерде бар элементтерді колдануды күшейтумен<br />
катар, сирек ж әне бытырацкы кездесетін элементтерді<br />
9
іске асыру күшейді, айталық<br />
XIX ғасырдың аяғында белгілі<br />
82 элементтен тек 26 элемент<br />
қана қолданылатын болса, қазіргі<br />
кезде белгілі 105 элементтің<br />
басым көпшілігінің ғылыми<br />
немесе техникальіқ маңызы бар.<br />
Қазіргі кезде мәлім болған.<br />
1000-нан аса изотоптар бар<br />
олардың да, біразы іс ж үзінде<br />
қолданылады, оның іш інде<br />
атомдык энергия алуға колданылатындары<br />
бар.<br />
Химиялык ж эне оган байланысты<br />
өнеркәсіптерде шикізат<br />
ретінде жаратылыстық катты<br />
заттармен катар, табиги мол<br />
газдар ж әне сұйық шикізат<br />
колданылатын болды. Ол жанғыш<br />
казбалар, ағаш , силикат,<br />
тұздар, түрлі кендер. Сонымен<br />
қабат ауа, табиғи және өнеркәсіптік<br />
газдар, теңіздер мен<br />
кәлдерден ж әне жерден шығарылатын<br />
ащы сулар.<br />
Соңғы кезде шешілуге таяу тұрған ірі мәселенің бірі — шикізатты<br />
толық пайдалану. Бұрын, шикізаттагы басты элемент<br />
пайдаланылып аралас жүрген элементтерге назар салмай, олар<br />
қалдык болып кететін. Мысалы, күкірт қышқылы өндірісінің<br />
қалдыктарында — қақ және тозаң түрінде — мыс, мышьяк, алтын,<br />
селен, теллур, таллий т. б. элементтер бар, ал күкірт кышкылымен<br />
салыстырганда селен 300, теллур 800, таллий 5000 есе кымбат.<br />
Ш икізат ж ѳнінде химия шешкен күрделі мәселенің бірі —<br />
азық-түлікке жарамды заттардың орнына азық-түлікке<br />
жарамсыз арзан шикізаттарды пайдалану. Мысалы,<br />
этил спиртін бұрын астықтан не картоптан жасайтын, ал казір<br />
ағаш қиқымьінан, газдан, мұнайдан, кағаз өндірісінің қалдықтарынан<br />
жасайтын болды. 1 т каучук ж асауға 2,2 т спирт,<br />
ол үшін 8 — 9 т қара бидай немесе 22 т картоп керек болатын,<br />
ал ағаш қиқымының 1 тоннасы 1 т картоп, не 300 кг дән орнына<br />
жүретіндігі бұл әдістің ѳте тиімді екендігін көрсетеді.<br />
Жаңа заттар синтездеу. Химия ғылымының соңғы<br />
кездердегі өте ірі табысының бірі — ж аңа заттар синтездеу.<br />
Әсіресе органикалық қосылыстардың бұрын бірін-біріне айналдыруға<br />
келмейді деп жүрген кластарын айналдырудың жолдары<br />
табылып, олар ендірістік масш табта игерілді. Соның нәтижесінде<br />
үлкен молекулалы қосылыстардың синтезі кең ѳріс алып, одан<br />
алынған синтетикалык материалдардың табиғи материалдарға<br />
қарағанда артық, әдемі, төзімді екендігі дәлелденіп жатыр.<br />
ю
Ж аңа заттар синтездеуде анорганикалык химияның да, көп<br />
табыстары бар. Қазір белгілі химиялык косылыстардың саны<br />
3 миллионға жуык, оньщ 300 мыңы анорганикалык косылыстар.<br />
Осы косылыстардың көпшілігі табиғатта кездеспейтін, адам колымен<br />
ж асалғаң синтетикалык косылыстар. Осы сонғы 10 жылдың<br />
ішінде 500 мың косылыс синтезделді, яғни жылына 50 мың<br />
косылыс алынған десек, соның 8 мыцы анорганикалык косылыстар<br />
екен. Солардың мацыздылары: түрлі керекті касиетті (оңай<br />
не киың балқитын, өте катты не жұмсак; отка, суға, кышкыл мен<br />
сілтіге берік т. б.) кұймалар, мысалы карбид, нитрид, борид, ф осфид<br />
ж эне силицид сияқты аса катты кұймалар — осы анорганикалык<br />
химияныц табыстары.<br />
Силикат ж эне керамика заттарыныц ж аца ѳндірісі — отка<br />
берік, химиялык тұракты шыны керамикалар. Аса катты, оптикалык<br />
шынылар, баска кұрылыстык материалдар, минералдык<br />
кышкылдар, сілтілер, тұздар, кұнарландырғыштар, шала өткізгіштер,<br />
диэлектриктер, квант генераторларыныц материалдары,<br />
аса өткізгіштік ж әне магниттік қасиетті материалдар — осы<br />
анорганикалык синтездіц табыстары.<br />
Комплексті косылыстар синтезі өте үлкен өріс алуда. Әсіресе<br />
ерекше маңыздысы — сирек кездестін ж эне радиоактивті эл е<br />
менттер технологиясы жөнінде зор табыстар. М үндағы негізгі<br />
міндет — комплекстердіц кұрылысын ж әне олардағы химиялык<br />
• байланыстың табиғатын зерттеу.<br />
Анорганикалык химияныц ж аца материалдар синтездеудегі<br />
ец соңғы табыстарыныц бастысы-аскын ѳткізгіштігі бар керамикалардыц<br />
алынуы. 1986— 87 жылдары бірнеше елдіц ғалымдары<br />
ерекше касиеті бар оксидтік материалдарды синтездеп, олардыц<br />
металдарға үксап кәдімгі бөлме температурасында төменгі кедергі,<br />
ал 9;-100° Қ дейін суытканда шексіз өткізгіштікке ие болатынын<br />
дәлелдеді. Бұл материалдардыц ж әне ашылған кұбылыстың<br />
болашағы, берер пайдасы өте үлкен. Тек куатты электр энергияларын<br />
тасымалдайтын казіргі сымдарды асқын өткізгіштігі бар<br />
керамикалар"мен алмастырса (әрине ол үшін алдымен аса төменгі<br />
суықты іске асыратын тәсіл белгілі болу керек). 10-15% электр<br />
энергиясын бірден үнемдеуге болар еді, себебі казіргі сымдармен<br />
электр тогын тасы малдағанда кызудыц әсерінен осындай энергия<br />
шығынданады.<br />
Анорганикалык заттар синтезінде алда тұрған міндет — анорганикалык<br />
полимерлердіц ж аца түрлерін алу.<br />
Бүл ж аца заттарды синтездеуде химияныц алдына күн сайын<br />
ж аца талаптар, ж аца міндеттер койылуда, мысалы, реактивтік<br />
двигательдер мен снарядтарга лезде жанатын өте калориялы<br />
сұйык отын синтездеу ж эне т. т. керек болды.<br />
• Химиялык синтездіц алга койып отырган максаты-кажетті<br />
касиеті бар заттардыц қандайын болса да колдан ж асап алу.<br />
Технология процестерін жаксарту. Химиялык<br />
процестерді ж аксарту, ж ацарту жөніндегі ғылыми-зерттеу<br />
жүмыстарыныц біркатар табыстары соцгы кезде өнеркәсіпке<br />
II
енгізілді. Бұл табыстардың ең бкстылары: химиялық реакцияларға<br />
зор эсер ететін катализаторлар (реакцияны тек тездету<br />
ғана емес, оны қажетті бағытта ж үр гізу), күшті қысымдар —<br />
10-1000 атмосфера жиі колданылады. Қөп реакцияларда катализатор<br />
мен қысым кабат қолданылады.<br />
Біркатар процестерге — металдың өзін, оның карбидін, азот<br />
қосылыстарын алғанда — жоғары 1000— 3000° температуралар<br />
қолданылады. Сонғы кезде жоғары температураны 3000°-тан<br />
асыратын болды. Кей процестерде тѳмен температура, абсолюттік<br />
нольге жуық температура колданылады.<br />
Біркатар химиялык процестерде оған эсер етуші баска факторларды<br />
— реакцияласушы заттардыц концентрациясын өсіру,<br />
жанасатын бетін ұлғайту, ультракүлгін сәулелерін түсіру, электр<br />
разрядтарымен эсер ету, циклон, плазма т. б. колданады.<br />
Электр энергиясы арзандаған сайын электрохимиялык, электротермиялык<br />
ѳндірістер кѳбейді.<br />
Химиялык, механикалык, термиялык эрекеттерге тѳзімді<br />
материалдардыц алыну, мысалы, арнайы құймалар, резиналар,<br />
пластмассалар, химиялык тұракты желім, зам азка т. б. бұрын<br />
колданьглмаған химиялык процестерді ѳткізуге мүмкіншілік<br />
туғызды.<br />
Процестіц әнімділігін арттыру үшін ауа орнына оттек қолданылатын<br />
болды.<br />
Өндірісті үздіксіз ету, оны автоматтандыру, механикаландыру<br />
химиялык технологияда да кец колданылуда.<br />
§4. Х И М И Я Ѳ Н Е Р К Э С І Б І<br />
Россияда осыдан 1000 жыл бүрын химиялык ѳндірістіц кейбір<br />
түрлері болған, ол түз кайнату, минерал бояуларын ж асау.<br />
XIV ғасырда Россияда мылтык дәрісі шығарылған. Кейінде ашылған<br />
жацалыктардыц мацыздыларын атап кетейік:<br />
I Петр уакытында' химия, металлургия ѳндірістері біраз ѳркендейді<br />
бояулар, азот кышкылы, күкірт, ашудастар ѳндіріледі. Петрдін. өзі кендердің<br />
химиялыканализінжасаған.<br />
1724 ж. Россия ғылымакадемиясыашылды.<br />
1748 ж. М. В. Ломоносов химияныңнегізгі заңы—материясақталу заңын<br />
ашты. 1748 ж. М. В. Ломоносов бірінші химиялык. лаборатория ұйымдастырып,<br />
зерттеу, әрі оқыту жұмыстарынбастады.<br />
1755 ж. Москвада бірінші университет ашылды.<br />
1764 ж. Россия академигі Лаксмансода алудыжолға қойды.<br />
1801ж. В. В. Петров электрдоғасынашты.<br />
1805 ж. камералыәдіспен күкірт кышқылыналу заводыістейбастайды.<br />
1807 ж. Двигубскийдіңтұңғышхимияокулыгышыкты.<br />
1811ж. хромтұздарыныңбірінші заводыашылды.<br />
1837 ж. Россия академигі Б. С. Якобигальванопластиканыашты.<br />
1840 ж. Россия академигі Г. И. Гесс жылу эффектілері тұрактылығызакын<br />
ашты. 1842 ж. Н. Н. Зинин нитробензолдытотыксыздандыру аркылыанилин,<br />
алудын жолын табады. ХѴШғасырдың аяғы, XIXғасырдың бірінші жартысында<br />
Россияда химиялыкѳндіріс үйымдастырылдыдепсаналады.<br />
1858 ж. A. M. Бутлеров органикалық қосылыстар күрылысыныңтеориясынұсынды.<br />
12
1865 ж. Москвада жарыкгазызаводыіске косылды.<br />
1869 ж. Д. И. Менделеев периодтыкзаңдыашты.<br />
1881ж. М. Г. Кучеров сірке альдегидінсинтездеді.<br />
1884 ж. Петербургта Тентелев заводында күкірт кышкылын контакт<br />
эдісіменала бастады.<br />
1885 ж. А. А. Летний жэне В. Г. Шухов эдістері бойынша мұнай крекингіленді.<br />
1888 ж. Д. И. Менделеев кѳмірді жерастында газға айналдырудыүсынды.<br />
1889 ж. Д. И. Менделеев пен В. В. Марковников мұнайдыхимиялык<br />
жолменбаска заттарға айналдыру жолдарынзерттеу үшінБакуге барды.<br />
1891 ж. Д. И. Менделеев түтінсіз мылтыкдэрісі—пироколлодийді ашты.<br />
1906 ж. Е. И. Орлов кѳмірсутектерді контакт жолымен тотыктыруды<br />
ұсынды.<br />
1915 ж. Н. Д. Зелинскийгазтұткышжасады.<br />
1916 ж. И. И. Андреев ұсынысыбойынша аммиактытотыктыру аркылы<br />
азот кышкылыалынды.<br />
Россияда бір жағынан бүкіл дүние ж үзіне әйгілі, жалпы химияныц<br />
дамуына ірі үлес болып косылатын ғылыми табыстар<br />
болса, екінші жағынан мешеу өнеркәсіп болған. Бірінші дүние<br />
жүзілік соғыс алдында, 1913 жылы Россияда ірісі бар, орташасы<br />
бар небары 70 химиялык өндіріс орны болған, сол кезде (XX<br />
ғасырдын, басы) Россияныц жан басына, немесе егіс көлемінің<br />
гектарына келетін химиялык өнімдері баска елдердегіден көп<br />
төмен болатын. Россияда жоғары білімі бар бір мындай ғана<br />
химиктер болған. Россияның химия өнеркәсібінің нашарлығы<br />
сол соғыста катты білінді.<br />
Ұлы Октябрь революциясы химия өнеркәсібінің өркендеуіне<br />
ж аңа ж олдар ашты. Өнеркәсіп алдына койылған міндет те,<br />
ұйымдастыру формасы да, техникалык киын мәселелерді шешу<br />
әдісі де өзгертілді.<br />
Капиталистік елдерде химия өнеркәсібі соғыска даярлык ретінде,<br />
содан пайда табу максатын көздесе, совет химия өнеркэсібі<br />
алдына еліміздің барлык шаруашылығы мен мәдениетін көтеру<br />
ж әне халыктың мүктажын өтеп, еңбекшілердің халахуалын жаксарту<br />
міндеті койылды.<br />
Бірак химия өнеркәсібінің алғашкы қадам^і үлкен киыншылыкка<br />
кездесті. Патшалык Россиядан калған 70 химия кәсіпорындарының<br />
30 проценті бірінші дүние жүзілік ж әне азамат<br />
соғысы кезінде бүліншілікке үшыраған. Бұларды калпына келтіру<br />
жұмысы 1924— 25 жылдары аякталды.<br />
Бүдан кейін химия кәсіпорындарын кайта кұру ж әне ж аңа<br />
күрылыстар басталды, ол жүмыс бес жылдык жоспарларда<br />
үлкен орын алды. Үкімет химиялык өндірістік орындарында кәсіптік<br />
ж эне техникалык кауіпсіздік шаралары жөнінде зан шығарды,<br />
жұмыс күні кыскартылды.<br />
Алдымен химия өнеркәсібіне керекті шикізат коры үйымдастырылды.<br />
Сонан кейін техникалык жағынаң күрделі заводтар<br />
салынды. Азот байланыстыру, алюминий, магний, фосфор,<br />
кальций карбиді, калий, мышьяк, темір түздары, синтетикалык<br />
каучук, пластмасса, жасанды торкалар, органикалык синтез, ф армацевтика<br />
препараттары, химиялык таза реактивтер, мұнайды<br />
13
баска заттарға айналдыру, орман химиясы, гидролиз, түрлі<br />
тыңайткыштар ѳндірістері, осыныц барлыгы ж аңадан үйымдастырылды.<br />
Сол кезде химия гылымында да бірқатар жаңалықтар ашылды.<br />
1926 ж. Н. Д . Зелинский ж эне баска совет ғалымдары, мүнай<br />
құрамындағы көмірсутектерін ароматтандырып одан изомерлеу<br />
жолдарын тапты.<br />
1929 ж. В. Г. Ш ухов пен М. А. Керелюшникова мұнайды<br />
крекингілеудін ж ана әдісін үсынды.<br />
1923 ж. С. В. Л ебедев каучукты синтездеудің әдісін тапты.<br />
1932 ж. М. Д . Иваненко атомдык ядроның протон-нейтрон<br />
теориясын үсынды.<br />
Міне, осындай ғылыми ж әне өнеркәсіптік табыстар нәтижесінде<br />
бірінші бесжылдықтың аяғы нда-ақ (1933 ж .) Совет Одағының<br />
қазіргі заманға сәйкес ірі химия өнеркәсібі кұрылды.<br />
1930 ж. болған XVI съезде халық шаруашылығынын барлык<br />
салаларын химияландыруды ұсынды. Тыңайткыштар, калий<br />
тұздары, байланыскан азот, жасанды торка, орман химиясы, сланец<br />
ж әне шымтезекті бағалы заттарға айналдыру, бояу, құрылыс<br />
материалдары т. б. өндірістерін күшті қарқынмен өркендетуді<br />
міндеттейді. 1934 ж. болған XVII съезд химия өнеркәсібіне ерекше<br />
көціл бөліп, оныц ішінде тыцайткыштар өндірісін екінші бесжылдыкта<br />
10 есе арттыру туралы каулы алады.<br />
Осы алғашқы екі бесжылдықтағы химияныц өркендеуі елімізді<br />
индустриаландыруда үлкен мацызы болды, әсіресе металлургия,<br />
энергетика, машина ж асау т. б. ѳнеркэсіптерге кѳп ж әрдемі<br />
тиді. Бұл жылдары ж аца 70 химия кәсіпорындары іске<br />
қосылды.<br />
Бұл кезде Совет Одағының түрлі ғылыми мекемелері, жеке ғалымдары<br />
өте бағалығылымижаналықтар енгізді.<br />
1935 ж. акрихинсинтезделді.<br />
1937 ж. кемірді жер астында газға айналдырудыңтұңғышзаводыіске<br />
косылды.<br />
1940 ж. Флеров пенПетржакуранядросыныңѳзінен-ѳзі бѳлінетінінашты.<br />
1940 ж. К. А. Андрианов кремний-органикалыкүлкенмолекулалыкосылыстарды<br />
синтездеді.<br />
1943 ж. ѳте берікорганикалыкшынызаводыістейбастады.<br />
1944—48 жылдарыИ. П. Бардин жэне басқалардың ұсынысыбойынша<br />
шойын, күкіртті ангидрид т. б. заттар ѳндірісінде ауа орнына оттекқолданылды.<br />
1939 ж. болған XVIII съ езд химияга ѳте ерекше кѳціл бѳліп,<br />
«Химия ѳнеркэсібі жалпы ѳнеркаеіптіц жетекші саласыныц<br />
біреуіне айналдырылсын... Үшінші бесжылдык — химия бесжылдығы»<br />
деген болатын. 1941 жылғы фашистік Германияныц басқыншылык<br />
соғысы үшінші бес жылдықтыц жоспарын орындауға<br />
мүмкіншілік бермеді.' Дегенмен 1941 жылы Совет Одағыныц<br />
химиялык ѳнімдері Октябрь революциясыныц алдындағыдан<br />
20 есе артык болды.<br />
14
Отан соғысынан кейін бүлінген (жартысынан көбі) өндіріс<br />
орындарын калпына келтірумен қабат ж аңадан ірі өндірістер<br />
салынды. Тѳртінші бесжылдыкта химия енеркәсібіне ж ұмсалған<br />
каржы әткен үш бесжылдықтағыға тең болды.<br />
Тѳртінші бесжылдыкта белгіленген жоспарды химия ѳнеркәсібі<br />
артығымен орындады, оның өнімі 1950 жылы соғыстың<br />
алдындағыдан 1,8 есе артық болды.<br />
Бесінші бесжылдыкта (1951— 55 жылдар) минералдық тыңайтқыштардың<br />
мөлшері 75% , сода — 73% -ке дейін әсті, ал лакбояу<br />
әнеркәсібінің өндіретін бұйымдарының кѳлемі бойынша<br />
ССРО Европада бірінші орынға шықты.<br />
Бұл соғыстан кейінгі жылдарда азот, калий, пластмасса, синтетикалык<br />
каучук, органикалық синтез, хлор ж эне онын туындыларының<br />
ѳндірістері күшті ѳсті, мысалы, 1957 жылғы химия<br />
өнімдері 1940 жылмен салыстырғанда 5 есе, 1913 жылмен салыстырғанда<br />
112 есе артты.<br />
Дегенмен халыкка ж эне халык шаруашылығына керекті ѳнімдер<br />
толығымен қамтамасыз етіле алмады, мысалы, синтетикалык<br />
каучук, пластмасса, жасанды ж эне синтетикалык торкалар<br />
ѳндірісінен, кейбір капиталистік елдерден әлі кейін калып отырмыз.<br />
Сондыктан 1958 жылы май айында болған Пленумда және<br />
1959 ж. болған XXI съ езд каулыларында химия ѳнеркэсібін<br />
дамытуды, әсіресе халыкка халык шаруашылығына кажетті<br />
синтетикалык материалдарды өндіруді тездету шұғыл міндет<br />
ретінде алға койылды.<br />
1961 ж. болған XXII съезде ж аңа Программа бекітілді, онда<br />
еліміздің материалдык-техникалык базасын нығайтуда химия<br />
ғылымы мен өнеркәсібіне зор мағына берілді.<br />
Он жылдағьт (1961-70 жылдар) химия ѳнеркэсібіне жұмсалған<br />
қаржының мѳлшері одан бұрынғы 30 жылдағымен салыстырғанда<br />
3 есе асып түсті. Сондыктан 7-8 бесжылдыктар кезінде 600 ж аңа<br />
химия ѳнеркэсіп орындары мен цехтар іске қосылды. Химия<br />
ѳнеркэсібінін шикізат кѳздерінін саны молайып, сапасы өзгерді.<br />
Кѳмір мен ауыл шаруашылығының дакылдарының орнына табиги<br />
газ, мүнай өңдеуден бѳлінетін газдар ж ұмсала бастады. Осының<br />
арқасында он жыл ішінде бір тонна синтетикалык каучук пен<br />
кіралғыш заттарды шығару үшін жұмсалатын 24 млн. т. астык,<br />
1,4 млн. т. сірне, 1,1 млн. т. тағамдык майлар үнемделді.<br />
9-10 бесжылдыктарда (1971 — 1980) химия өнеркәсібінің, мұнай<br />
ж эне газ ѳнеркэсібінін, ѳркендеп ѳскен жылдары болды. 70-жылдардын<br />
ішінде ССРО тьщайткыш ѳндіруден дүние ж үзінде<br />
бірінші орынға шықты (24,8 млн. т. 100% қоректік затка шаққанд<br />
а ). Қүкірт кышқылының, синтетикалык шайырлар мен пластмас-<br />
салардың, химиялык талшыктардын мөлшері 1,9 еседей артты.<br />
XXVI съезде халык шаруашылығын химияландыру саласында<br />
ж аңа күрделі міндеттер койды. Бүкіл ѳнеркэсіппен коса<br />
химия ғылымының дамуына орай ж ана талаптар туды. 11<br />
бесжылдыктың ішінде (1981— 85 жылдар) химия ж әне мұнай<br />
15
химиясы өнеркәсібінің өнімдері 1 /3 еседей өсті. 1976 жылы химиялык<br />
талшықтардын, өндірілген мөлшері 1 млн. тоннаға жетті.<br />
1985 жылы біздің еліміз «ССРО халык шаруашылығын химияландырудың<br />
2000 жылға дейінгі аралыктағы комплексті программасын»<br />
қабылдады. Оның іске асуы химия енеркәсібінің<br />
ж едел қарқынмен дамуына тікелей тәуелді. Сондыкт'йн осы комплексті<br />
программаға сай 12-бесжылдыктың (1986— 90 жылдар)<br />
соңында, 1985 жылмен салыстырғанда химия ѳнімдерінін мөлшері<br />
130— 131 % молаюы тиіс, ал оның соңғы 10 жылдың ішінде 2 еседей<br />
артатын болады. Сонда бүкіл ѳнеркэсіп өндірісін алғанда химия<br />
өнімдерінің үлесі 8% -ке ж етуге тиіс.<br />
§ 5. К .А З А Қ С Т А Н Н Ы Н , Х И М И Я Ѳ Н Е Р К Э С І Б І<br />
Қ азакстанда Октябрь революциясына дейін айтарлықтай<br />
химия енеркәсібі болған ж ок. Шымкентте кішкене сантонин<br />
заводы ғана болған. Химия ғылымы, химия өнеркәсібі болмағанмен,<br />
халық кейбір химиялық процестерді тауып, біліп керегіне<br />
жараткан.<br />
Ел ішінде ертеден өріс алған кейбір химиялык процестердің<br />
мысалдарын келтіруге болады. Ол ѳздігінен, немесе от пен күннің<br />
кызуынан жүретін процестер: еріту, суалту процестері — тұз<br />
кайтану, сақар ж асау; айдау процестері — қи майын, сүйек<br />
майын айдап алу; ашыту, ұйыту, іріту процестері — мал сүтінен<br />
айран, кымыз, шүбат, ірімшік, құрт т. б. ж асау; тері илеу; сабын<br />
қайнату; экстракциялау, шаймалау (выщелачивание) процестері<br />
— есімдік бойындағы бояуларды (томар бояу, кына т. б.)<br />
шығарып алып, шүберек, ж үн, тері, сүйек, ағаш бояу; минералдық<br />
бояулар ж асау — ж оса, кѳктас т. т. баска бояуларға,<br />
сырға айналдырып ағаш, кыш, тас (зират) заттарын сырлау,<br />
осылардан кіреуке де (глазурь) ж асаған; металл өңдеу — зергер<br />
үсталар кей металдардан (Fe, Au, Ag, Sn, Pb, Cu) түрлі бұйымдар<br />
ж асаған, оларды өңдей білген.<br />
Бірінші бесжылдык кезінде ж аңадан химия өнеркәсіп орындарын<br />
сала бастағанда, Қ азақстанда да 30-жы лдардан бастап, әуелі<br />
Ақтөбеде, сонан сон басқа жерлерде, химия ѳндіріс орындары<br />
салынып, қазіргі кезде ж аңадан құрылған қуатты химия өнеркәсібі<br />
бар.<br />
Бүгінде Қ азакстанда қалыптаскан химия өнеркәсібі бүкіл<br />
Советтер Одағы бойынша жетекші орындардыц біріне ие болып<br />
отыр. Мысалы, біздіц республикамызда бүкіл елімізде өндірілетін<br />
сары фосфордың 90% -тен астамы, кальций карбидінің 70% , хром<br />
косылыстарыныц 45% , фосфор тыцайтқыштарыныц 14%-тейі<br />
шығарылады. Мұнымен коса кір алғыш заттар (техникалык<br />
фосфор тұздары ), жемдік фосфоттар, күрделі азотты тыцайткыштар,<br />
күкірт кышкылы, ацетилен, ацетальдегид, каучуктер, химиялык<br />
талшықтар (поливинилхлорид, полиакрилонитрил, фенилон),<br />
пластмассалар (полиэтилен, полистирол, полипропилен т. б .),<br />
хлор, сода, бор тұздары, ас тұзы, натрий сульфаты мен сульфиді,<br />
16
жанармайлар мен ж ағармайлар, сульфокѳмір, натрий тиосульфаты,<br />
этил спирті, ѳсімдік корғайтын химиялык бұйымдар, дәрідәрмектер,<br />
т. б. барлығы 100-ден астам атаумен химиялык өнімдер<br />
шығарылады. Қазакстанның химия ж әне мұнай-химия өнеркәсібі<br />
жоғары қаркынмен дамып келеді. Осы екі саланың беретін<br />
өнімдерінің жалпы көлемі соңғы 20 жыл ішінде (1965— 1985 жылдар)<br />
11,3 есе артты.<br />
Республикада мынадай химия ж әне мұнай-химиясы өнеркәсіптерінің<br />
орындары бар: Актѳбе химия комбинаты, Актѳбе хром<br />
қосылыстары заводы, Шымкент «Ф осфор» ѳндіріс бірлестігі,<br />
Ж аңа Ж амбыл фосфор заводы, Ж амбыл суперфосфат заводы,<br />
Ж амбыл «Химпром» ѳндіріс бірлестігі, Қарағанды синтетикалык<br />
каучук заводы, Қостанай химиялык талшыктар заводы, Гурьев<br />
химия заводы, Шевченко пластмассалар заводы, Шымкент<br />
гидролиз заводы, Шымкент химия-формацевтика заводы, Аралсульфат<br />
комбинаты, Индер борат кеніші, Актѳбе «Бор» ѳндірістік<br />
бірлестігі, П авлодар мен Гурьев мұнай ѳндеу заводтары, К араганды<br />
«резина-техника» ѳндіріс бірлестігі, «Шымкентшина» ѳндіріс<br />
бірлестігі, т. б. Мұнымен коса Қ азакстанда куатты түсті<br />
металлургия ѳнеркэсіп орындарында (Балкаш , Ѳскемен, Ж езк азған,<br />
Шымкент, Ащысай, Кентау) косалкы газдардан кѳптеген<br />
мѳлшерде күкірт кышкылы алынады.<br />
Қ азақстанда шикізат корының молдығы осы кездегі жүмыс<br />
істейтін заводтарды кеңейтуге, ұлғайтуға, сонымен кабат ж аңа<br />
өндіріс орындарын үйымдастыруға мүмкіншілік береді.<br />
Алдағы жылдарда республикада тыңайткыштардың сапалы<br />
түрлерін шығару, жергілікті фосфорит кѳздерін сарка пайдалану<br />
ж аңа фосфор, азот тыңайткыштарын ѳндіретін заводтар салу,<br />
пластмассалар мен талшыктардың ж аңа озык түрлерін өндіруді<br />
игеру, мұнай өңдеу өнімдерін молайту т. б. міндеттері тұр.<br />
Қазакстанның химия өнеркәсібіне сай ғылымы мен білімі<br />
де дамып келеді. Қ азак ССР Ғылым Академиясының 5 ғылыми<br />
зерттеу институттары: Алматыдағы Химия ғылымдары институты,<br />
Органикалык катализ ж эне электрохимия институты, Қарағандыдағы<br />
Химия-маталлургия институты, Орга|шкалык ж эне көмір<br />
химия институты, Гурьевтегі М ұнай химия ж әне табиғи түздар<br />
институты осы заманғы теориялык ж эне практикалык мәселелермен<br />
айналысып отырса, Қ азак ССР Халыкка білім беру министрлігінің<br />
3 жоғары оку орны: К азак мемлекеттік университеті мен<br />
Қарағанды мемлекеттік университеті, Қ азак Химия-технология<br />
институты маман-кадрлар дайындау ісімен шұғылдануда. Бүкіл<br />
патшалык Россияда 1913 жылы бір мыңдай ғана химиктер болса,<br />
бір ғана Қ азак мемлекеттік университетінің химия факультетін<br />
бітіріп шыккандар саны 5 мыцға жуыктады. Оның үстіне Алматыдағы<br />
Қ азак ж эне кыздар педагогтык институттары, Ѳскемен,<br />
Кѳкшетау, Орал, Шымкент, Актѳбе, Петропавл педагогтык<br />
институттарында мындаған химия пәні мұғалімдерін даярлап<br />
шығасгуда.<br />
17
I I тарау<br />
АТОМ-МОЛЕКУЛА ТЕОРИЯСЫ<br />
§1. АТОМЖЭНЕМОЛЕКУЛАЖАЙЫНДАҒЫ<br />
ТҮСІНІКТІҢБАСТАЛУЫ<br />
Бұдан 2500 жылдай уақыт бұрын өмір сүрген ертедегі Грецияның<br />
Левкипп, Демокрит, Лукреций сиякты философтары күллі<br />
зат өте ұсак, бөлінбейтін бөлшектер — атомдардан тұрады деген.<br />
Олардыц айтуынша, бір заттыц екінші заттан айырмашылығы<br />
оларды түзетін атомдардыц санына, түріне ж әне орналасуына<br />
байланысты. Д үниеде болатын өзгерісгіц барлығын осы атомдардыц<br />
косылуы және айрылуы деп түсінді. М ұндай материал<br />
и с т оку дін жолыңа қайшы келгендіктен шіркеудіц .куғынына<br />
ұшырагі, акырында ұмыт болды.<br />
XVI ғасырдыц басында француз священнигі П. Гассенди<br />
атомды кұдай ж араткан деп, атом ілімі мен шіркеу арасын<br />
жакындастыруға тырысты. 1626 жылы П ариж парламенті атомдык<br />
ілімді тараткан адам ж азаға тартылып, басы кесілетіндігі<br />
туралы зац қабылдады.<br />
Бірак ғылымныц дамуы, шіркеудіц де, шіркеуді колдаушы<br />
үкіметтердіц де катац тыйым салуына қарамай, ерте заман атомистикасын,<br />
атом-молекула теориясына айналдырды. Бұл жөнінде<br />
орыстыц ұлы ғалымы М. В. Л омоносов ецбектерініц ерекше<br />
мацызы болды.<br />
М. В. Л омоносов 1741 жылы шыккан алғашкы жұмысыныц<br />
бірі «Математикалык химияныц элементтері» деген ецбегінде<br />
атом, молекула жайындағы пікірін ғылыми ж үйе түрінде<br />
ұсынды. Ломоносовтыц негізгі идеясы — барлық зат ұсақ бөлшектерден<br />
түрады, олардыц өзара ілінісетіндік кабілеттігі бар,<br />
заттыц касиеті негізінде осы ұсак бөлшектердіц қасиетіне байланысты.<br />
Л омоносов бѳлшектердіц кішісі — атомды — «э л е м е н т»<br />
деп, ірісі — молекул аны —«к орпускула» деп атады.<br />
М. В. Л омоносов «Элемент — заттыц өзінен айырмашылығы<br />
және үсағырақ түрі жоқ бөлшегі...<br />
Корпускула — бір кішкене масса түзген элементтердіц<br />
жинағы» деген. М олекулалардыц («корпускулалардыц»)<br />
касиеті оныц кұрамына кіретін атомдардыц («элементтердіц»)<br />
қасиеттеріне, орналасу тәртібіне тәуелді. Әрбір<br />
заттыц құрамы оны түзуш і , корпускуланыц құрамына сәйкес.<br />
Әр түрлі заттардыц корпускулаларыныц кұрамы әр түрлі. Корпускулалар<br />
үнемі қозғалыста болады, ол козғалыс механиканыц<br />
зацдары на бағынады. Заттыц жылынуы, сууы корпускулалар<br />
козғалысына байланысты деді.<br />
Ломоносовтыц айткандары өз заманында озык пікір болды,<br />
оны экспериментпен дәлелдеуге ол кездегі ғылымныц даму<br />
сатысы мүмкіндік бермеді. Осыдан 60 жыл кейін тәж ірибеден<br />
жиналған материал көбейіп, зерттеудіц ж аца әдістері табылу<br />
18
нәтижесінде, Ломоносовтыц пікіріне ұксас пікірлер қайта туды,<br />
оларға эксперименттік дәлелдер де табылды.<br />
§ 2. ХИМИЯ НЫҢ АЛҒАШҚЫ ЗАҢДАРЫ<br />
М. В. Ломоносовтын жалпы ғылымға, онын ішінде химияға<br />
сіңірген еңбегі өте зор. Ол химияда, әсіресе химиялык тәжірибелерде,<br />
әрдайым «салмак пен мөлшерді» колдану каж ет екендігін<br />
баса көрсетті. Бұл уақытка дейінгі тәж ірибелерде таразыны<br />
сирек колданатын. XVIII ғасырдың екінші жартысынан бастап<br />
(әсіресе флогистон іздеуш ілер) химиялық тәж ірибеге алынған<br />
ж эне реакциядан шыккан заттарды ѳлшеп, тәж ірибелерде салмактық<br />
бакылау жасалатын болды. Бұл әдістін нәтижесі көп<br />
күттірген жок, бірнеше ж аңа заттар, бірнеше ж аңа заңдар ашылды.<br />
Мысалы: Джозеф Блек кѳміртек диоксидін (1752 ж .)<br />
Генри Кавендиш сутекті (1766 ж .) , Даниэль Резерфорд<br />
(1772 ж .) пен Карл Шееле (1773 ж .) азотты,<br />
Карл Шееле — оттекті (1772 ж .), Д ж о з е ф Пристли —<br />
оттекті екінші рет (1774 ж .), Карл Ш ееле — хлорды (1774 ж .)<br />
ашты.<br />
Заттар массасының сақталу заңы. М. В. ЛомоносовТ7Т5жыльГматерия<br />
сакталуыныц жалпы принциптерін былай<br />
тұжырымдады. «...Табиғатта болатын күллі өзгерістердің мәнісі<br />
мынада: бір денеден қанша кемісе, екіншісіне соншама косылады;<br />
бір жерден бірнеше материя азайса, баска ж ерде артады...<br />
/М . В. Ломоносов материя ретінде затты кабылдап, онын мѳлшеріне<br />
массасын (салмагын) алды. Қазіргі кѳзкарас бойынша, жалпы<br />
материяның сакталу занын химиялык процестерге арнасак, ол<br />
заттар массасының сакталу заны болып шығар еді.<br />
Реакцияға каты скан барлык заттарды ң, яғни<br />
реагенттердін м а с с а с ы реакция нэтижесінде<br />
шығатын-заттардыц, яғни ѳнімдердіц массалары<br />
на тец.<br />
Ломоносов ашкан бұл зац былай да окылады: хим иялы к,<br />
р е а к ц и я л а р ға қат ы насуш ы заттардыц м ассасы ѳвгерм ейді.<br />
1756 жылы Ломоносов аузы бітелген ыдыста металдарды<br />
кыздыру тэжірибесін жасады . Ыдысты тәж ірибеге дейін ж эне<br />
одан соц ѳлшеп, «металдыц салмагы ѳзгермейді» деген корытындыға<br />
келеді, сѳйтіп масса сакталу зацын эскперимент ж үзінде<br />
дэлелдеді.<br />
1774 жылы Л авуазье металдардың тотығуын зерттеп, массалар<br />
сакталу зацын тәж ірибе ж үзінде нығайта түсті. Мысалы мырыштыц<br />
оттекпен әрекеттесуін алсак:<br />
6,54 с. б .+ 1,6 с. б. = 8,14 с. б.<br />
мырыш оттек мырышоксиді<br />
реагенттер мен ѳнімніц массалары бірдей болатынын көреміз.<br />
XIX ғасырда М. В. Л омоносов ашкан заттар массаларыныц<br />
сакталу зацы тәж ірибе ж үзінде әлденеш е рет дәлелденіп, оныц<br />
ешбір кінәсі байкалмады.<br />
\ 19
Клод ЛуиБертолле<br />
ЖозефЛуиПруст<br />
(1748—1822) (1755—1826)<br />
Құрам тұрақтылық заңы. М. В. Ломоносовтың<br />
корпускула”"мен олардан түзілгеіГ зіттьщ құрамы сэйкес болады<br />
деген пікірінен корпускуланың құрамы тұрақты болатын болса,<br />
олардан түзілген заттың да, құрамы түрақты болуы керек деген<br />
қорытынды туады. Міне, осыны тәж ірибе ж үзінде тексеруге<br />
XVIII ғасырдың аягында гана мүмкіншілік туды. Түрлі заттардың<br />
салмақ күрамы жайында жиналган тәжірибелік материалды<br />
француз галымы П р у с т зерттеп мынадай қорытындыға келген:<br />
«Химиялык қосылыс дейтініміз... жаратылыс өзі тұракты кұрам<br />
берген зат... П еруден ашылған болсын, не Сібірде табылған болсын<br />
хлорлы күмістіц кұрамдары бірдей, күллі дүние ж үзінде бір<br />
_ғ£}.на түрлі хлорлы натрий, бір ғана түрлі селитра болады».<br />
'1801 ж. Пруст ашкан заттыц қүрам тұрактылык заңының аныктгімасын<br />
былай айтуға болады: Қандай жол мен алынған<br />
болса да, таза химиялык косылыстар құрамы<br />
әрдайым түрақты болады.<br />
Мысалы, кѳміртек диоксидін мынадай үш жолмен алуға<br />
болады:<br />
С + 0 2 = С 0 2, 2СО + 0 2 = 2 С 0 2<br />
СаСОз = СаО -+- С 0 2<br />
> Эрбір таза кѳміртек диоксидініц кұрамында 27,29 масса көміртек<br />
пен 72,71 масса оттек бар.<br />
Прустыц Щ л пікіріне Францияныц екінші бір химигі Б е р-<br />
20
т о л л е қарсы шығып, екеуі 8 жыл айтысып, акырында, ол кезде,<br />
Пруст жеңді.<br />
Бертолленін. пікірінше, химиялык косылыстын кұрамы, онын<br />
түзілу жағдайына карай, әсіресе оның күрамына кіретін заттардың<br />
алғаш алынған өзара салмак катынастарына карай ауыспалы<br />
болуы мүмкің^<br />
Біздің еліміздің атакты ғалымы Н. С. Курнаковтың зерттеулері<br />
(1912— 1913 ж .) бойынша, екі окымыстының да пікірлері дұрыс.<br />
Прустың заңына да бағынатын химиялык косылыстар бар,<br />
бірақ олармен катар, Бертолле айткандай, лүзілу жағдайына<br />
карай кұрамы ауыспалы косылыстар да бар.(Н . С. Қурнаков кұрамы<br />
тұракты (формуласы валенттікке сәйкес, мысалы H 2Ö,<br />
СН4, РСІз, H 2S) косылыстарды Дальтонның кұрметіне — дальтонидтер<br />
деп, кұрамы ауыспалы (формуласы валенттікке үйлеспейтін)<br />
косылыстарды — бертоллидтер деп атаған, мысалы,<br />
сынап оксиді — дальтонид, темір сульфиді — бертоллид. Металдардың<br />
өзара косылыстары интерметалдык косылыс<br />
деп аталады (XIV тар ау). Н. С. Курнаков бертоллидтері осы;<br />
косылыстардан көп тапкан (мысалы: CuZn, C uZ ne).<br />
Ол кезде Прустың жеңуі атом-молекула теориясының өркендеуіне<br />
үлкен эсер ет т і/<br />
-Э-К в ивалент заны. Химиялык тәж ірибелерде таразыны<br />
кең колдану, химиялык косылыстардың кұрамын білу, химиктердің<br />
алдына бірнеше ж аңа мәселелер койды. Соның бірі<br />
химиялык элементтер бірімен-бірі косылысканда кандай салмак<br />
мөлшерлерінде косылысады деген мәселе болды. Ағылшын<br />
•ғалымы Джон Дальтон 1803 жылдан бастап бірнеше жыл<br />
осы мәселемен шұғылданып, акырында химияға эквивалент<br />
(әуелгі аты «косылғыштык салмак») деген түсінік енгізді.<br />
Эквивалент дейтініміз — химиялык элементтер бірімен-бірі<br />
кандай салмак мөлшерлерінде косылысатындығын көрсететін<br />
сан.<br />
Әдетте сутек пен оттекті өлшеуіш ретінде пайдаланады, сутектің,<br />
1,008 салмақ бөлігіне, оттектің 8 салмак бөлігі сәйкес<br />
•келетіні белгілі, сондыктан:<br />
Элементтің хим иялы к, эквивалент і дейт інім із р н ы ң 8 салмак,<br />
б ө л ік оттекпен не 1,008 салмак, б ө л ік сутекпен к,осы лы са алатын<br />
немесе қосы лы ст арда со л а р д ы ң о р н ы н баса алатын салмак, м ө л -<br />
ш ері.<br />
Кѳміртек диоксидін С 0 2 анализдегенде кәміртектің 12 салмак<br />
бѳлігіне оттектің 32 салмақ бөлігі косылатыны аныкталған. М ұнда<br />
оттектің 8 салмак бѳлігіне кеміртектің 3 салмак бѳлігі сәйкес,<br />
олай болса көміртектің эквиваленті 3-ке тең. Бір элементтің<br />
әрекеттесуге катысатын, шығатын өнімнің ретіне байланысты<br />
бірнеше эквиваленті бола алады. Мысалы, көміртектің екінші<br />
оттекті косылысы СО алсак, онда оттектің 8 салмак бѳлігіне<br />
кеміртектің 6 салмак бѳлігі косылып тұрғанын кѳреміз. Демек,<br />
бұл көміртек оксидіндегі көміртектің эквиваленті б-ға тең.<br />
21
Бұл эквиваленттерді косылыстардың анализі арқылы табылған<br />
проценттік құрамы бойынша, немесе реакцияға қатынасқан<br />
және реакциядан шыққан заттардың салмағы белгілі болса,<br />
есептеп шығару киын емес.<br />
1-мысал. H 2S күкіртсутекте S = 94,12% , Н = 5,88% , 3 S= Есеп бойынша,<br />
к ү к ір т т іқ 94,12 с. б. суте ктік 5,88 с. б. косылып тұр, ал кү к ір т тің эквиваленті<br />
дейтініміз сутектің 1,008 с. б. қосыла алатын салм ақ мөлшері-ғой, олай болса.<br />
94,12-1,008<br />
5,88<br />
=Ы6<br />
2-мысал. 3,06 г металды қы ш кы л ға салғанда 2,8 л сутек бөлініп ш ы ққа н<br />
(қалы пты ж а ғд а й д а ), металдың эквивалентін табу керек (1 л сутек = 0,09 г).<br />
Алдымен бөлініп ш ы кқа н сутектің салмағын табамыз:<br />
Бұдан металдын эквиваленті:<br />
Э „ = -<br />
2 ,8 -0 ,09_ = 0 252 г<br />
1<br />
3,06-1,008<br />
0,252<br />
Химияға эквиваленттен кейін эквивалент заңы енді.<br />
Элементтер бірімен-бірі эквиваленттеріне пропорционал масса<br />
мөлшерлерінде реакцияласады.<br />
Қазіргі уақытта эквивалент жайындағы түсінік күрделі заттарға<br />
да колданылды.<br />
Күрделі заттың эквиваленті дегеніміз —<br />
баска заттың эквивалентімен қалдықсыз<br />
реакцияласатын салмак мөлшері.<br />
Мысал. К ү кір т қы ш қы лы ны ң 98,08 грамы мырыштың 65,38 грамымен реакцияласатынын<br />
таптык, дейік. М ы ры ш ты ң эквиваленті 32,69, Э Н250) = <br />
98,08:65,38 = 3 H2S0) : 32,69<br />
98,08-31,69<br />
J H2so, — 65,8<br />
Күрделі заттардыц эквивалентін есептеп шығарудың әдістері<br />
бар. Анорганикалык химиядағы күрделі заттар — оксидтер,<br />
кышқылдар, негіздер және тұздар. Қышқылдың эквивалентін<br />
табу үшін оныц молекулалык массасын негізділігіне, яғни<br />
кышкылдыц молекуласындағы металға ауыса алатын сутек атомдарыныц<br />
санына бөледі.<br />
Негіздіц эквиваленті оныц молекулалык массасын күрамындағы<br />
гидроксид тобының санына бөлгенге тең.<br />
Тұздың эквивалентін табу үшін молекулалык массасын кұрамындағы<br />
металл атомдарының валенттік бірлігінің жалпы санына<br />
бѳледі.<br />
Мысалдар:<br />
Н С 1 (мол. мае. 36,5) эквиваленті 36,5:1=36,5<br />
Н 3Р О 4 (мол. мае. 98) • » 98 :3 = 32,6<br />
Ва (ОН)2 (» » 171,4) » 171,4:2 = 85,7<br />
A12(S 0 4)3 (» » 342) . » 342 :(2 -3 )= 5 7<br />
22
Күрделі заттардың да эквиваленттік мәндері бірнешеу бола<br />
алады. Айталык, күкірт қышқылы әрекеттескенде 1 ғана атомын<br />
пайдаланса: КОН + Нг504 = K H S O 4 + Н20<br />
оның эквиваленті теория жүзінде есептегеннен 2 есе көп 98 болып<br />
шығады. Сондыктан әрбір заттың эквивалентін табу үшін, оның<br />
қай затпен қандай мөлшерде әрекеттескендігін білу кажет.<br />
Жалпы алғанда эквиваленттер заңын былайша тұжырымдауға<br />
болады:<br />
Ж а й немесе күрделі заттар каты саты н барлык<br />
X и м и я л,ы к реакцияларда заттарды ң ѳзара<br />
эквивалентті мөлшерлері әрекеттеседі.<br />
Еселі қатынастар заңы. Кейбір элементтер косылысканда<br />
бір ғана емес, бірнеше косылыс түзеді, демек бұл<br />
косылыстарда ол элементтердің салмак мѳлшерлері де әр түрлі<br />
катынаста болады. Мысалы, сутек пен оттек екі косылыс — су<br />
жэне сутектің пероксидін (Н2О2) түзеді. Мыс оттекпен екі косылыс—<br />
кара түсті мыс (III) оксиді жэне кызыл түсті мыстың<br />
(I) оксидін түзеді. Осы сиякты баска кѳп мысалдар келтіруге<br />
болар еді. Осы косылыстардағы элементтердің салмак мелшерлері<br />
кандай катынаста болатынын 1-кестеден кѳруге болады.<br />
1-кесте<br />
Қосылыстар<br />
%кұрамы<br />
Салмак бѳлімдік күрамы<br />
с утек оттек мыс сутек оттек мыс<br />
Сѵ 11,2 88,8 _ 1 8<br />
С утектің пероксиді 5,85 94,15 — 1 16 —<br />
М ыстың ( I) оксиді — 11,2 88,8 — 16 32<br />
М ыс ( II) оксиді — 20,1 79,9 — 16 64<br />
Сутек пен оттектің қосылыстарында сутектің"бір салмак бөлігіне<br />
оттектің косылып тұрған салмак бѳліктерініц біреуі екіншісінен,<br />
(пероксидте судағыдан) екі есе артык 8:16= 1:2. Осы сиякты<br />
мыс пен оттектің де екі түрлі косылысында оттектің бірдей салмак<br />
бѳлігіне (16 с. б.) сай келетін мыстың салмак бѳліктері еселі катынаста<br />
болады: 32:64=1:2<br />
Бұл жағдайды зерттеген Дальтон (1803 ж.) мынадай корытындыға<br />
келген:<br />
Екі элемент бірімен-бірі бірнеше қосылыс түзетін болса, ол<br />
к,осылыстарда, сол элементтердің біреуінің бірдей етіп алынған<br />
салмак, бөлігіне екініиісінің сай келетін салмак, бөліктерінің өзара<br />
қатынасы, кішкене бүтін сандар қатынасындай болады.<br />
Бұл еселі қатынас заңы деп аталады.<br />
Дальтон осындай еселі қатынасты кѳміртек пен сутектің косылыстары<br />
— метан мен этиленге, кѳміртек пен оттектің косылыстары<br />
— кѳміртек диоксиді мен көміртек оксидіне тапкан.<br />
23
Химия саласынан ашылған бұл заң диалектика заңдарына<br />
тура келеді. Екі элементтің өзара түзген бірнеше косылыстарының<br />
кайсысы болса да бірінен-бірініц салмақтық кұрамы жағынан<br />
айырмашылығы үлкен болады. Демек, екі элементтің өзара<br />
түзген косылыстарын салыстырып қарасак, олардың қүрамы<br />
с е к і р м е л і түрде өзгереді екен.<br />
Қосылушы элементтердіц өзара салмақ қатынасы өзгергенде,<br />
жаңа басқа қосылыс түзіледі, оныц баска касиеттері болады,<br />
демек, жаца сапа туады. Бұл, диалектиканыц жалпы заңының<br />
бірі — санның (мөлшердің) өзгергенінен сапаның (касиеттің)<br />
өзгеруі заңына химиядан келтірілетін мысалдың бірі.<br />
§ 3. АТОМИСТИКАНЫН, ҚАЙТА ТУУЫ<br />
Жоғарыда айтылған үш заң элементтердің косылысуьіның<br />
ретін көрсетеді. Осы зандарда ашылып отырған кағидалардың<br />
дұрыстығын түсіндіру үшін Дальтон (1808 ж.) атом жөніндегі<br />
түсінікке кайта оралып, өзінің пікірін былайша тұжырымдады:<br />
1. Барлык зат өте кішкене бөлшектерден — атомдардан тұрады.<br />
2. Жай заттар (элементтер) одан әрі бѳлінбейтін, біріне-бірі<br />
ұксас, баскалардан айырмашылығы бар, жай атомдардан, ал<br />
күрделі заттар (косылыстар) «күрделі атомдардан» тұрады. Курдел!<br />
атомдар реакция кезінде жай заттардыц атомдарына<br />
ажырайды.<br />
3. Күрделі заттыц «күрделі атомдары» эр түрлі жай атомдардыц<br />
азғана санынан кұралады. Мысалы, екі жай заттыц<br />
(А жэне В) атомдары косылып күрделі зат бере алады, ол «курдел!<br />
атомдардыц» кұрамы: AB, Ä2B, АВ2 т. т. болуы мумкін,<br />
демек, екі элемент арасында бірнеше косылыс түзіледі.<br />
4. «Күрделі атомныц» салмағы оны кұраушы жай атомдардыц<br />
массаларыныц косындысына тец. Атомдардыц массасы оларды<br />
сипаттаушы касиеттіц бірі, атомдардыц салыстырмалы массасын<br />
білу ѳте кажет.<br />
Дальтонныц атомистикасы негізінде Ломоносовтыц пікіріне<br />
ұксас, бірак ѳзгешелігі де бар. Дальтонныц «күрделі атомдар»<br />
(молекула) дейтіндерінде, бірдей жай атомдардан түратын осы<br />
кездегі түсінікке карағанда жай заттыц молекулалары жок- Ломоносов<br />
қағидасында ондай корпускулалар бар еді. Дальтон<br />
пікірінше жай заттыц молекулаларыныц болмауы атом молекула<br />
теориясыныц кабылдануына кѳп уакыт (Авогадро зацы кіргенше)<br />
бѳгет болды. Дальтонныц атомистикасыныц екінші ерекшелігі —<br />
мүнда сапалык сипаттан баска, сан — салмактык сипат та бар<br />
(еселі катынас зацы). Ал, Дальтонныц атомдык массаны аныктауы<br />
тамаша табыс еді.<br />
Джон Дальтон. Дальтоннын. экесі деревняда мата то ку колѳнерін кэсіп<br />
еткен кедей шаруа болған. М ектепте окы п кѳп білім ала алмаған, ѳйткені 12<br />
жасынан бастап ж ұм ы с істей бастады — әуелі ѳзінін м ұғалім ін ін орнын басты.<br />
Содан бастап математика, физика, натурфилософия (жараты лы стану) оның<br />
24
мамандығы болды. Бос уақы ты н өз<br />
бетінше білім толы кты руға, метеорологиялы<br />
к бақы лауларға жұмсады.<br />
Дальтон 1793 жылы Манчестерге,<br />
колледжға м ұғалім д ік кызметке ш акы -<br />
рылды. Осы калада ол философиялык<br />
коғамнын, әуелі хатшысы, сонынан<br />
президенті болып сайланды. Осы кезде<br />
сұйы қты қты ң булану серпім ділігінің,<br />
газдардын е р ігіш тігін ің заңын табады.<br />
21 жасынан бастап үзбей метеорологиямен<br />
айналысады, 78 ж асында<br />
метеорологиялы к 200 000 . бакы л ау<br />
жұмысын аяктағаннан кейін, көп узамай<br />
кайты с болады. Дальтон дүние><br />
ж үзіне атағы ж айы лған ғалым болғанымен,<br />
өм ірінің аяғына дейін ж о к- ^<br />
ш ылық көрген.<br />
§ 4. АТОМДЫҚ МАССАНЫ ІЗДЕУ<br />
Заттар массасының сақталу<br />
заңына сәйкес химиялық реакцияларда<br />
заттың массасы өзгермейді,<br />
ал заттың ең кіші<br />
бөлігі атом болғандықтан, •<br />
атомның массасы өзгермейтін<br />
Д ж о н Дальтон<br />
болу керек. Екінші жағынан, (1766— 1844)<br />
химиялык косылыстар түзгендегі<br />
элементтердің салмак катынастары жайындағы заңдарды<br />
тусіндіру үшін, әсіресе атомдык гипотезаны дәлелдеу үшін,<br />
атомдардың массасын білу керек болды. Мұны Дальтон өзінің<br />
негізгі міндеті деп есептеді. оірак атомдардыц абсолюттік массасын<br />
тікелей өлшеп табудың мүмкіншілігі болмағандыктан, олардың<br />
салыстырмалы массасын (келісім бойынша атомдык масса<br />
деп атайды) іздеді. Салыстыру үшін атомдардың ен женілі сутектің<br />
атомдык массасы бірге тең болады/<br />
Атомдык массаны табу үшін бір элементтің сутекті косылысының<br />
химиялык анализінін нәтижесін пайдаланады. Бұл косылыстын<br />
күрамындағы элементтердің масса катынасы «күрделі<br />
атомның» кұрамындағы сутек пен екінші элементтің атомдарының^<br />
массаларының катынасын көрсетеді, яғни «күрделі атом» кұрамындағы<br />
екінші элементтің атомдары сутек атомдарынан неше есе<br />
ауыр екенін көрсетеді. Мысалы, ол кезде анализі белгілі косылыс<br />
су болатын, ондағы сутек пен оттектің масса катынасы 1:8,<br />
демек, судың «күрделі атомындағы» сутек пен оттектін атомдарының<br />
массалары да, сондай катынаста болады.<br />
Ендігі киыншылык, оттектін атомдык массасын табу үшін<br />
оттектің бір атомы сутектің бір атомынан неше есе ауыр екенін<br />
табу керек, ал ол үшін судын «күрделі атомында» сутек пен<br />
оттектен неше атомнан бар екенін білу керек. Шынында да,<br />
судын «күрделі атомында» сутек пен оттек атомдарының катынасы:<br />
25
н о<br />
1:1 болса, оттектің атомдык, массасы 8 болады,<br />
1:2 » » » » 4 »<br />
2:1 » » » » 16 »<br />
Дальтон судын «күрделі атомында» сутектің 1 атомы мен<br />
оттектің 1 атомы косылысқан деп ойлады, сондыктан оттектің<br />
атомдык массасы 8 деп алынып, бұл кате атомдык масса кепке<br />
дейін колданылды. Бұл кате жорамал тағы баска киыншылыктар<br />
туғызды. Н. Л. Глинка өзінің «Жалпы химия» деген окулыгында<br />
мынадай мысал келтіреді. Анализ бойынша:<br />
аммиакта 1 с. б. сутекте 4 2/3 с. б. азот келеді,<br />
ал азот оксидінде 8 с. оттекте 7 » » »<br />
Енді аммиактың кұрамына карап азоттын атомдык массасы<br />
4 2/з десек, онда азот (III) оксидінің «күрделі атомында» бір<br />
атом оттекпен (8 с. б.) 1,5 атом азот (4 2/3 -)- 2 l/ з = 7 с. б.)<br />
косылыскан деуімізге тура келеді, яғни азоттыц атомы екіге<br />
бѳлініп жарты атомдап реакцияласатын болтаны.<br />
XIX ғасырдыц бірінші жартысының беделді химигі Берцелиус<br />
(Швеция) ѳзін Дальтонныц атомистикасын колдаушымын,<br />
элементтердіц дэл атомдык массаларын аныктау ѳмірімніц<br />
ец мацызды міндеті деп жариялаған болатын. Берцелиус 1813 жылы<br />
элементтердіц осы кезде колданып жүрген белгілерін (символдарын)<br />
ұсынды, 1818 жылы 49 элементтіц ѳзінше тапкан атомдык<br />
массаларын жариялады - ( 1-сурет) Бірак атомдык масса<br />
табудағы жацағы айтылғаН)<br />
киыншылыктардан Берцелиус<br />
*’2 Белгілері<br />
та аттап ,кете алмады.<br />
бериелиусша Дальтонила Алхимиктерш<br />
Дальтон атомдык масса- Алтын 190 Au © О<br />
ларды табу керек деген мэселені Цорғасын 90 Pb © Ъ<br />
дұрыс кѳтерген, бірак оны то:<br />
Көміртек 5.1 с • ~Члык<br />
шешуге мүмкіншілігі<br />
К,алайы Sn
молекуласы жайында, түсінік керек болды. Ол ушін реакцияласушы<br />
заттардыц масса катынастарын зерттеу аз, олардыц кѳлем<br />
катынастарын зерттеу керек екен.<br />
§ 5. МОЛЕКУЛА ЖАЙЫ НДАҒЫ ТҮСІНІКТІҢ ҚАЙТА ТУЫП ѲРКЕНДЕУІ<br />
Ерте кезде ғылымныц дамуына кездейсоқ уакиғалардыц да<br />
эсері болды. Реакцияласушы газдардыц кѳлем катынасын зерттеген<br />
француз ғалымы Г е й-Люссак еді. Жұмыстың басталуы<br />
мынадай жағдайдан келіп туды. Немістіц атакты жаратылыс<br />
зерттеушісі Гумбольдт жер шарын айналып шығу сапарына эзірленді,<br />
сонда істейтін ғылыми жұмыстарының бірі әр түрлі жағдайдағы<br />
ауаныц құрамын зерттеу. Міне, осыған керекті аспапты<br />
жасау, ол кезде әлі жас физик Гей-Люссаққа тапсырылды. Гей-<br />
Люссак осы уакытка дейін колданылып келе жатқан эвдиометр<br />
деген аспапты жасайды.<br />
Гей-Люссак сол эвдиометр жэрдемімен (1805 жылдан бастап)<br />
реакцияласушы жэне реакциядан шығатын газдардыц кѳлемін,<br />
кѳлем қатынасын зерттеп, мынадай жағдайды анықтайды:<br />
1 кѳлем сутек пен 1 көлем хлордан 2 көлем хлорсутек<br />
шығады.<br />
2 » » 1 » оттектен 2 » су буы шығады.<br />
3 » » 1 » азоттан 2 » аммиак »<br />
Ешбір реакцияда жарты я ширек кѳлем жок, сондыктан<br />
Гей-Люссак газдардыц көлем қатынас заңы деген заң<br />
ұсынады (1808 ж.).<br />
Реакцияласушы жэне реакциядан шығатын газдардыц кѳлемдерініц<br />
ѳзара щатынасы кішкене бүтін сандар қатынасындай<br />
болады.<br />
Бұл зац көп химиктердің назарын аударды, қиындықка ұшырап<br />
отырған мәселе — атомдык масса анықтаудыц кілтін осы<br />
арқылы қолға түсірдік пе деп үміт етті. Ол үшін алдымен бұл<br />
зацда табылып отырған фактініц себебін түсіндіру керек болды.<br />
Оны түсіндірем деген Берцелиус, атомдык теорияға сүйеніп,<br />
әр түрлі газдардыц бірдей көлемдерінде атомдар саны да, бірдей<br />
болады деген жорамал жасады.<br />
Бұл жорамал дүрыс болмады, өйткені газдардыц бірдей келем<br />
ішіндегі атомдар саны бірдей болатын болса, онда 1 келем сутек<br />
пен 1 келем хлордан түзілетін хлорсутектіц де кәлемі бірден<br />
артык бола алмайды ғой, өйткені оныц күрделі атомыныц құрамы<br />
ец кемі сутектіц 1 атомы мен хлордыц 1 атомынан тұру керек.<br />
Ал Гей-Люссактыц тәжірибелеріне карасак, 2 келем хлорсутек<br />
түзілген. Осындай үйлеспеушілік баска реакцияларда да табылады,<br />
акырында, жорамалы тәжірибемен кайшы-келген соц, Берцелиус<br />
өз пікірінен бас тартты.<br />
Міне, осындай дағдарыс үстінде өзініц жацаша ұсыныстарымен<br />
Италия физигі Авогадро шыкты. Авогадро элементтіц<br />
ец ұсақ бөлігі атом екеніне ешкімніц таласы жоқ, бірак сол эле-<br />
27
Гей-Л ю ссак<br />
Авогадро<br />
(1778— 1850) (1776— 1856)<br />
менттер, айталык біздіц мысалымыздағы сутек пен хлор, газ<br />
күйінде жай зат болып кездескенде, олардыц ен кіші бѳлігі сол<br />
атом болады деген ұғымды ешкім дэлелдеген емес деді. Авогадроның<br />
пікірінше, ол газ күйіндегі жай заттардыц кіші бѳлігі атом<br />
емес, екі атомнан түзілген молекула. Сөйтіп, Ломоносовтың<br />
молекула туралы идеясына Авогадро кайта оралып, Берцелиус<br />
ж орам ал ы на карсы ө з ги потезасы н (1811 ж.)<br />
ұсынды:<br />
Бірдей жағдайда алынған әр түрлі газдардыц бірдей көлемдеріндегі<br />
молекулалардың саны да бірдей болады.<br />
Сутек, оттек, азот, фтор, хлор сиякты жай заттардыц газ<br />
күйінде молекулалары екі атомнан тұрады.<br />
Молекула жайындағы түсінік кайта туғанымен бірден таралып<br />
кете алмады, оған Дальтон мен Берцелиустыц беделдері бѳгет<br />
болды. Олар эсіресе біркелкі атомдардан түзілген жай заттыц<br />
молекулалары болады деген түсінікке карсы болды.<br />
Берцелиустыц бұған кѳне алмауы, ол сол кезде екі элементтіц<br />
атомдары бірімен-бірі косылуы үшін біреуі оц, екіншісі теріс<br />
зарядты болу керек деген теория ұсынған болатын. Берцелиустыц<br />
катесі оныц барлык элементтіц атомдары тек ѳзі ұсынған теория<br />
бойынша ғана косылысады, олар баска жолмен косыла алуы<br />
мүмкін емес деген пікірінен туды.<br />
Бұдан біраз уакыт ѳткен соц, XIX ғасырдыц 40-жылдарында,<br />
француз физигі Жерардыц ецбектері аркылы Авогадроныц<br />
идеясы химиядан орын ала бастайды, ал 60-жылдарда ғылымға<br />
толык енді.<br />
28 I
Авогадро гипотезасын одан әрі қуаттаған — Италия галымы<br />
Канниццаро, 1858 жылы «Химия философиясыныц конспектісі»<br />
деген кітапша жазып, оны Европа елдерінің галымдарына<br />
жіберген. Канниццаро осы ецбегінде молекула жайындағы ұғымды<br />
колдай отырып, сол тұрғыдан химиялык негізгі түсініктерді,<br />
атомдык жэне молекулалык масса аныктаудыц тэсілдерін келтірді.<br />
Осыдан екі жыл ѳткен соц, 1860 жылы, Германияныц Карлсруэ<br />
каласында барлык елдердіц химиктері алғаш жиналған съезд<br />
болды. Жиналғандар екіге бөлініп айтысты. Идеалист ғалымдар<br />
атомдар мен молекулалардыц бар екендігіне сенбей, молекулалардыц<br />
күрамын аныктау мүмкін емес, сондықтан олардыц<br />
формулаларын да табу мүмкін емес, кез келген формуламен<br />
келісім бойынша кескіндей берейік деген.<br />
Профессор Канниццаро бастаған материалист галымдар<br />
Авогадроныц пікірін куаттаған. Бұл айтыстыц нәтижесінде<br />
шындык женді, осы съезден бергі жерде молекула мен атомга<br />
жеке мынадай аныктама берілетін болды:<br />
Молекула — заттыц химиялык, қасиеттерін бойында сақтайтын<br />
ең кіші бѳлшегі. Кѳпшілік заттардың молекулалары дербес<br />
күйде бола алады.<br />
Атом — жай жэне күрделі заттардыц молекулаларыныц к,урамына<br />
кіретін химиялык, элементтіц ец кіилі бѳлиіегі.<br />
Авогадроныц жай газдардыц молекулалары екі атомнан тұрады<br />
дегені де дұрыс болды. Мысалга сутек пен хлордыц арасындағы<br />
хлорсутек түзілу реакциясын алайык. Молекулалар<br />
1, 2, 3 атомнан тұрады деп карайык, онда бұл газдар арасындағы<br />
реакция тецдігі былай жазылады:<br />
1) Н + С1 = Н С 1 2 ) Н 2 + С І 2= 2 Н С 1 3 ) Н з + С1з = З Н С 1<br />
Бұл тецдіктердіц ішінен Гей-Люссактыц тэжірибесіне тура<br />
келетін тецдік екінші тецдік екенін көреміз.<br />
Атом жэне молекула жайындағы түсінік осылайша дамып<br />
атом-молекула теориясы на айналдь£. Бүл теория<br />
өзіне дейінгі белгілі химиялык фактілер мен зацдардыц басын<br />
косып бір түрғыдан түсіндіретін теориялык негіз болды, әрі химияныц<br />
ілгері дамуына жол ашты. Сондыктан Энгельс: «Химияда<br />
жаца дәуір атомистикадан басталады»— деген болатын.<br />
§ 6. ГАЗ КҮЙІНДЕГІ ЗАТТАРДЫҢ МОЛЕКУЛАЛЫК,<br />
МАССАЛАРЫН ТАБУ<br />
Бұл арада айтылатынныц көпшілігі бұрыннан таныс болғандыктан,<br />
оган еске түсіріп, корытып кету ретінде гана токтаймыз.<br />
Атомдык массаларды, одан молекулалык массаларды есептегенде<br />
әуелі өлшем ретінде, элементтердіц жецілі болгандыктан, сутек<br />
атомыныц массасын алган, сутек пен оттектіц атомдык массаларыныц<br />
катынасы 1 : 16 деп алынатын. Кейін дәл өлшеп үйренген<br />
кезде бұл катынас 1 : 15, 87 немесе 1,008 : 16 екендігі аныкталды.<br />
Бельгия химигі Стастыц (1860 ж.) ұсынысы бойынша,<br />
29
оттектің атомдык массасы 16 деп алынды, онда сутектің атомдык<br />
массасы 1,008 болады.<br />
Сѳйтіп, атомдык жэне молекулалык массалардьщ ѳлшем<br />
бірлігі болып оттек атомы массасынын 1/16 бѳлігі алынды (оттектік<br />
бірлік). Қейіннен оттек элементінін массаларында айырмашылығы<br />
бар үш изотопы ашылды: О16. (99,759%..), Q17 (0,037%)<br />
жэне О18 (0,204%). Осымен байланысты атомдык жэне молекулалык<br />
массаларды оттектік бірлік бойынша табу колайсыз<br />
болды.<br />
1961 жылы Монреалда болған химиктердің халықараЛық съезінде<br />
атомдык массалардың көміртектік шкаласы кабылданды. Бұл<br />
шкала көміртектік бірлікке негізделіп жасалған. Көміртектік<br />
бірлік көміртек атомы (массасы С 12 изотопы) массасынын 1/12<br />
бөлігіне тең болады.<br />
Элементтін атомдык массасын (немесе заттың молекулалык<br />
массасын) табу үшін, онын атомының (не молекуласынын) кѳміртек<br />
атомы массасынын 1/12 бѳлігінен неше есе ауыр екендігін<br />
кѳрсететін санды табу керек.<br />
Элементтің атомдык, маСсасы дейтініміз кѳміртектік бірлікпен<br />
кѳрсетілген оның атомының массасы.<br />
Заттың молекулалык, массасы дейтініміз көміртектік бірлікпен<br />
көрсетілген оның молекуласының массасы\<br />
Қазіргі өлшемдердің халыкаралык жүйесінде заттың мөлшерінің<br />
өлшемі ретінде моль кабылданған.<br />
Моль — кѳміртектін С12 изотопының 0,012 кгдағы<br />
атомдар санына тең кұрылым бірліктері<br />
(молекул а л ар, атомдар, иондар, электрондар,<br />
т. б.) болатын заттың мөлшері.<br />
Кеміртектің бір атомының массасын (1,993• 10 26 кг) біле<br />
отырып онын 0,012 кг болатын атомдарының санын ІЧу^септеп<br />
шығаруға болады:<br />
Na =<br />
= 6 ,0 2 .1023 1/моль<br />
Бүл сан Авогадро т ұ р а к т ы с ы деп аталады, ол кезкелген<br />
заттың 1 моліндегі күрылым бірліктерініц (атомдардыц,<br />
молекулалардың, иондардың, эквиваленттердіц т. т.) санын көрсетеді.<br />
Химияда заттардыц мѳлшерініц бір ғана ѳлшемі колданылады,<br />
ол моль, яғни атомдардыц молі, молекулалардыц молі, иондардыц<br />
молі, эквиваленттіц молі т. т. Мольдік масса — зат<br />
массасынын оныц мѳлшеріне (моліне) катынасымен<br />
аныкталады. Сондыктан мольдіц ѳлшемдері<br />
кг/моль, г/моль, болып, үлкен М әріпімен белгіленеді.<br />
Егер бір молекуланыц шамасы белгілі болса, оныц мольдік<br />
массасынын салмагын Авогадро санына кѳбейтіп табуга болады.<br />
Мэселен: су молекуласынын массасы Мл (Н20 ) = 2 ,9 9 -10~26 кг<br />
6,02-1023 1/моль = 0,018 кг/моль, немесе 18 г/моль. Жалпы алганда<br />
заттардыц мольдік массасы сол заттыц салыстырмалы<br />
30
атомдык массасы немесе молекуланын массасы деп алып, г/моль<br />
ѳлшемімен береді. Мысалы: С, Fe, 0 2, Н20 атомдык жэне молекулалык<br />
массалары 12, 56, 32, 18 демек олардын мольдік массалары<br />
12 г/моль, 56 г/моль, 32 г/моль, 18 г/моль болады.<br />
Мысалы, судьщ 1 молінін салмағы— 18,016 г, озоннын (Оз)<br />
1 молі — 48 г.<br />
Турлі заттын бір моліндегі молекулалар саны тен, онын да<br />
дәлелдеуін қыскаша кайталауға болады.<br />
m грамм — сутектің 1 молекуласынын массасы дейік,<br />
ал N — бір моль, яғни 2,016 г сутектегі молекулалар саны<br />
болсын,<br />
сонда:<br />
m-N = 2,016 г N ,— (1)<br />
Енді т\ грамм — оттектің 1 молекуласынын массасы дейік,<br />
ал N 1 — бір моль, яғни 32 г оттектегі молекулалар саны болсын,<br />
сонда:<br />
m,N, = 32 г N ' = - f - .................................(2)<br />
Отектін молекуласы сутектің молекуласынан 15,87 есе ауыр<br />
екенін білеміз, демек mi = 15,87 т.<br />
Ѳткен (2) тендеуге т і мәнің койсак:<br />
N 1= ,-сШ,— = 2’0'6-, ягни Ni = N болып шыгады.<br />
15,87 т т '<br />
Демек, 1 моль сутек пен 1 моль оттектегі молекулалар саны<br />
тен болады.<br />
Авогадро заңы бойынша, газ күйіндегі заттардьщ молекулаларынын<br />
тең саны, бірдей жагдайда, бірдей кѳлем алады. Демек,<br />
г а з күйіндегі кандай заттын болса да.бір мольі<br />
бірдей жагдайда, бірдей кѳлем алады.<br />
Енді газдыц кез келген, бірак кесімді көлемінің массасы<br />
белгілі болса, оның 1 молінің көлемін есептеп шығару киын емес.<br />
Мысалы, 1 л сутек калыпты жағдайда 0,09 г тартады, оның<br />
1 молінің (2,016 г) көлемін мынадай пропорциядан шығарамыз:<br />
0,09:1 =2,016:л: х== - |^ |- = 22,4 л<br />
Сонымен, сутектің бір молі, демек, басқа да кез келген газдың<br />
бір молі, қалыпты жағдайда 22,4 л колем алады. Мұны газдардың<br />
м о л ь д і к көлемі деп атайды.<br />
Енді газ күйіндегі заттын молекулалык массасын табудың<br />
әдістерімен танысалык. Авогадро заңына сүйене отырып, газды<br />
баска газбен салыстырғандағы тығыздығынан молекулалык<br />
массасын есептеп шыгаруга болады.<br />
Бірдей жағдайда, газдардын бірдей кѳлемдеріндегі молекулалар<br />
саны тең болатынын білеміз, олай болса, кѳлемдерін бірдей<br />
31
етіп алған екі газдың массаларының катынасы, олардың молекулалык<br />
массаларының катынасындай болады:<br />
т М<br />
m i M i<br />
мұнда т — бір газдың, т\ — екінші газдың массалары, М мен<br />
Мі — солардын. молекулалык массалары.<br />
Қөлемдерін бірдей етіп алған екі газды бірдей жағдайда өлшегендегі<br />
массаларының катынасы сол газдың біреуінің екіншісімен<br />
с а л ы с т ы р ғ а н t ы ғ ы з д ы ғ ы деп аталады.<br />
Тығыздыкты D мен белгілесек, жаңағы жазылған тендеу мынадай<br />
түрге көшеді:<br />
одан<br />
M = D-Mi<br />
яғни, газдын молекулалык массасы, баска газбен салыстрғандағы<br />
тыгыздыгымен, сол баска газдын молекулалык массасынын<br />
көбейтіндісіне тең.<br />
Іс жүзінде газдардың тыгыздыгын не сутекпен немесе ауамен<br />
салыстырып табады, ал сутектің ыкшамдап алынган молекулалык<br />
массасы 2, ауаныкі 29, сонда молекулалык массаны есептеп<br />
шығарудың формулалары мынадай болады:<br />
M = 2-D (сутек аркылы) (3)<br />
M = 29-D (ауа аркылы)<br />
1-мысал. Аммиактын, сутек аркылы табы лған ты ғызды ғы 8,5 молекулалык<br />
массасын табу керек.<br />
М = 2 - D = 2 • 8,5 = 17<br />
2-мысал. Бір газдын ауа аркылы табылған ты ғызды ғы 1,17 молекулалык<br />
массасын табу керек.<br />
М = 2 9 - 1,17 = 34<br />
Б ір а к біз газдын молекулалык массасын табу үш ін белгілі бір кѳлемін<br />
алып ѳлшегенде калыпты жағдайдан баска ж ағдайда өлшейміз, ондайда газдын<br />
көлемі, әрине, калыпты ж ағдайдағы дан (0°С және 101,325 кП а ) баскаш а, оның<br />
калыпты ж ағдайдағы көлемін білу үш ін Бойль-М ариот пен Гей-Л ю ссакты ң<br />
заңдарын біріктірген К л а п е й р о н (1834 ж .) тендеуін пайдаланады.<br />
р ү = _ Р ^ ° - . Т (4)<br />
Р мен V тәжірибе жағдайы ндағы , Po мен Vo — калыпты ж ағдайдағы газдын<br />
кысымы мен көлемі, Т — абсолют температура. М үнан калыпты ж ағдайдағы<br />
көлем есептеліп шығарылады:<br />
P -V -2 7 3<br />
V° - р0т (5)<br />
Егер бұл тендеуді (4) бір мольге ш ағаты н болсак, ол ка й газды ң болмасын<br />
бір молі 0 ° С пен 760 мм бірдей көлем алатын болғандыктан, мұндағы<br />
32
деген шама ол жагдайда тұракты болады, оны R мен белгілеп универсал<br />
Z ( о<br />
газ тұракты сы деп атайды (онын санды к мэні 8,3144 Д ж /к -м о л ь ). Менделеев<br />
(1876 ж .) тендеуге (4) R енгізіп, оны мынадай түрге аударды:<br />
РѴ = RT (6)<br />
Бұл тендеуде (6) бір мольге (М ) шагындалды дедік, icj ж үзінде біз m грамм<br />
алуымыз мүм кін, сондыктан оны<br />
P V = - ^ - - R T (7)<br />
0<br />
етіп ж азы п, Клапейрон — Менделеев теңдеуі деп атайды. Бұл<br />
тендеуді пайдаланып, молекулалык массасын тікелей есептеп ш ы ғаруга болады.<br />
М - ^ (8)<br />
Газ күйіндегі заттын, молекулалык салмағын табудың тағы<br />
бір әдісі, ол да Авогадро заңына, мольдік көлем деген түсінікке<br />
сүйенеді. Ол үшін берілген газдын, мольдік көлемінің, яғни 22,4 л<br />
массасын табу керек.<br />
1-мысал. 400 мл ацетиленнің калыпты ж а ғд а й д а ғы массасы, 0,462 г. Молекулалы<br />
к массасын табу үш ін пропорция кұрам ы з:<br />
400:0,462 = 22 400:М ; М = 26<br />
2-мысал. Бензолдын 300 м л кѳлем алатын буынын. 87° жэне 83,2* 103Па<br />
кысымдағы салмағы 0,65 г. М олекулалы к массасын табу үш ін Клапейрон —<br />
Менделеевтін тецдеуін (8) колданамыз:<br />
М = m' RT = 0,65-10 ~ 3 • 8,31 -360 = 7 8<br />
р ѵ 83,2-103-3 -1 0 “ 4<br />
§ 7. АТОМДЫК МАССАНЫ ТАБУ<br />
Сутек, оттек, азот, фтор, хлор сиякты жай газдардьщ молекулалары<br />
екі атомнан тұратындығы белгілі, сондыктан олардын<br />
атомдык массасын табу үшін молекулалык массасын екіге белу<br />
керек.<br />
Канниццаро (1850 ж.) атомдык массаларды табудыц жалпы<br />
әдісін ұсынды. Атомдык массасы ізделген элементтіц (айталык<br />
кѳміртек) үшкыш косылыстарынан мұмкіншілігінше кѳбірек алып,<br />
олардын молекулалык массаларын табады (2-кесте 2-багана),<br />
одан химиялык анализ аркылы косылыстыц кұрамындағы сол<br />
элементтіц проценттік мэнін табады (2-кесте З-багана). Осы екі<br />
санға сүйеніп, әрбір косылыстыц молекулалык массасын ізделіп<br />
отырган элементке тиесілі бѳлімін есептеп шыгарады (2-кесте<br />
4-багана).<br />
Бұл кестеден молекулалык массаныц кѳміртекке тиесілі<br />
бѳлімін кѳрсететін сандардыц ец кішісі 12 екенін кѳреміз, бұл<br />
кѳміртектіц атомдык массасы болады. Калган сандарды карасак<br />
олар сол 12 ден 2, 3, 4, 6, 10 есе артык, демек, ол молекулалардыц<br />
күрамында кѳміртектен сонша атом бар.<br />
2—2065 33
Қосылыстар<br />
Молекул.<br />
масса<br />
Көміртектін,<br />
проценттік<br />
мәні<br />
2-кесте<br />
Мол. массаның<br />
көміртекке<br />
тиесілі бөл.<br />
К өм іртек (I) оксиді 28 42,86 12<br />
Бензол 78 92,31 72<br />
К өм іртек диоксиді 44 27,27 12<br />
Нафталин 128 93,75 120<br />
Этил спирті 46 52,2 24<br />
Ацетон 68 62,07 36<br />
Этил эфирі 74 64,9 48<br />
Ұшқыш косылыс түзбейтін элементтердің, мысалы металдардың,<br />
атомдык массасын табу үшін Дюлонг пен П т и д і н<br />
(1819 ж.) заңын пайдаланады.<br />
/ Заттың қатты күйдегі меншікті жылу сыйымдылығының<br />
атомдык, салмаққа көбейтіндісі 6,3-ке жуык, турак,ты шама.<br />
Атомдык массаға көбейтіндісі атом жылу сыйымдылығы деп<br />
аталатын 22-29 Дж/(моль-К) аралығында болады (орташа<br />
26 Д ж / (моль °К )).<br />
А-С « 2 6<br />
б ¥ д а н л 26<br />
А ~ — . (9)<br />
(А — атомдык масса, С — меншікті жылу сыйымдылық.)<br />
Мысал. Металдьщ меншікті жылу сыйымдылығы 0,5 тең.<br />
Сол металдьщ атомдык массасы<br />
А — 26 ^ со<br />
а — а 5<br />
Бұл екі әдіспен де табылған атомдык массалар, эрине, дэл<br />
бола алмайды.<br />
Осы әдістердің қайсысымен болса да табылған атомдык<br />
массаны сол элементтін эквивалентімен салыстырып жѳндеуге<br />
болады, ал элементтің эквивалентін оньщ түрліше қосылыстарыньщ<br />
анализдерінен есептеп шығаруға болады. Элементтің<br />
атомдык массасы, оның эквиваленті жэне валенттігі арасында<br />
мынадай байланыс бар:<br />
А = Э • в (10)<br />
(А — атомдык масса, Э — эквивалент, в — валенттік.)<br />
Дэл емес атомдык массаны жѳндеу үшін оны эквивалентке<br />
бѳледі, шыккан сан валенттікті кѳрсетеді, валенттік эр уакыт<br />
бүтін сан, сондыктан шыккан санды бүтін санға жеткізіп<br />
ыкшамдайды. Эквивалентті кайтадан валенттікке кѳбейтіп, дэл<br />
атомдык массаны табады.<br />
Элементтердің периодты системасы атомдык массаны табудьщ<br />
жаңа эдісін тудырды, ол әдісті тұңғыш рет Менделеевтін<br />
ѳзі қолданып, біркатар элементтіқ атомдык массасын түзеді.<br />
34
Мысалы, Менделеев индий элементінін атомдык массасын<br />
түзеген. Индийдің эквиваленті 38,3, демек, онын атомдык массасы<br />
38,3; 76,6; 114,9; 153,2 т. т. болуы мүмкін.<br />
Атомдык массасы 38,3 десек, ол хлордан кейін, яғни калийдін<br />
орнында 1 топта тұруға тиіс (ол кезде сегізінші топ ашылмаған<br />
болатын), бірак индийдін ол топтағы элементтерге еш<br />
ұксастығы жок, сондыктан бұл жорамал дұрыс болмады. Енді<br />
атомдык массаны 76,6 деп алсак (Менделеевтен бұрын индийдін<br />
атомдык массасы 76,6 деп саналатын), онда ол селеннің<br />
орнына VI топка орналасуы тиіс, бірақ индий бұл топтын да элементтеріне<br />
касиет жағынан жакындығы жок. Енді атомдык<br />
массалардын келесісі 114,9 алсак, индий ѳзіне үксас элементтердің<br />
арасына, III топка, реттік нөмірі 49-орынға орналасады. Демек,<br />
индийдің атомдык массасы 114,9 деп аныкталды.<br />
Атомдык массаны табудың соңғы кезде шыккан бірнеше<br />
дэл эдістері бар. Атом-молекула теориясы дамып, атом мен молекуланың<br />
табнғатта анык бар бөлшектер екендігін дәлелдеуге<br />
осы әдістер де канағаттанарлык материал берді. Элементтердің<br />
дәл табылған атомдық массалары осы кітаптағы периодтық<br />
кестеде келтірілген.<br />
Атомдардың абсолют массасы мен мөлшері.<br />
Авогадро саны химияда колданылатын универсал түракты сандардын<br />
маңыздысыньщ бірі: No = 6,024.-1023. Б үл к ай элем<br />
е н т е н , болса да бір моліндегі атомдар санын<br />
кѳрсетеді. Сол сиякты, эрбір дара заттын да бір м о -<br />
ліндегі молекула санын кѳрсетеді. Қазіргі кезде<br />
бұл санды табудың біріне-бірі тәуелсіз әдісі бар. Бұл сан өте<br />
үлкен сан, оның үлкен екендігі мынадай мысалдан көрінеді.<br />
Авогадро санына тен етіп бұршак жиналған дейік. Әр бүршактьщ<br />
көлемі 0,3 см3 болсын. Сонда біз жинаған бүршақтардын жалпы<br />
көлемі 0,3-6,024-1023= 1,8-1023 сл3 = 1,8-10 км3. Қөлемі осыған<br />
тең куб тәрізді ыдыс болса, оның кабырғасыныц ұзындығы 565 км<br />
болар еді.<br />
Авогадро санын пайдаланып, кез келген элемент атомыньщ<br />
абсолют массасын (грамм аркылы кѳрсетілген атом массасын)<br />
жэне ол атомның мөлшерін есептеп шығаруға болады.<br />
Атомный,' абсолют массасын табу үшін, онын атомдык массасын<br />
(А) Авогадро санына бѳледі:<br />
Мысалы, аргон атомыньщ абсолют массасы = =<br />
6.024- ю 23<br />
= 6,63- 10~23г, калий атомыньщ абсолют массасы .__зэіШ2_г__=<br />
6 .0 2 4 -1023<br />
= 6,49-10-23 г.<br />
Бір атомның кѳлемін табу үшін, ол заттың катты күйдегі бір<br />
молінің көлемін Авогадро санына бөлу керек. Бір молінің көлемін<br />
табу үшін, онын, молінін массасын тығыздығына бөлеміз, мысалы,<br />
мысты алсак (тығыздығы 8,93 г/см 3), 63,46:8,93 = 7,10 см3 болады.<br />
35
Енді 7,10:6,024-1023= 1,178-10 23 см3, бұл мыстың бір атомынын,<br />
көлемі. Әрбір атомды кубтың ішіне енгізілген шар деп карауға<br />
болады. Онда атомдык диаметрін табу үшін, онын, көлемінен<br />
куб түбірін есептеп шығарады:<br />
d смт \ j 1,178-10-23 = 2 ,2 8 -10_8 см. Радиусын табу үшін екіге<br />
бөлеміз, демек, мыс атомынын, радиусы 1,14-10~8 см яғни 0,114 нм<br />
Радиустың дәлірек мәнін рентгенометрия әдісімен аныктайды,<br />
бірак оның жаңағы жуықтап тапқан радиустан үлкен айырмашылығы<br />
жоқ.<br />
Атомдардың радиусы ѳте кішкене болады, мысалы, осы мыстың<br />
он миллион атомын катар тізсе, тізбектің ұзындьіғы 2,6 мм<br />
ғана болады екен.<br />
§ 8. АТОМДАР МЕН МОЛЕКУЛАЛАРДЫҢ ТАБИҒАТТА АНЫҚ БАРЛЫҒЫ<br />
Атом-молекула теориясынық арқасында XIX ғасырдың екінші<br />
жартысында химия ғылымы тез дамып, зор табыска жетті. Бірак<br />
сол XIX ғасырдың аяк шенінде Германияда өріс алған идеалист<br />
а философияның ықпалымен В. Оствальд бастаған бірнеше<br />
жаратылыс зерттеуші ғалымдар атом мен молекуланын, барлығына<br />
күмән келтіріп, олардын, табиғатта барлығына карсы<br />
шыкты.<br />
Олардын, пікірінше, атом-молекула теориясы объективтік<br />
болмыска сәйкеспейді, атом жэне молекула дегендерді ғалымдар<br />
химиялык процесті түсінуді жецілдету үшін өздері ойлап<br />
шығарған. Оставльд және оныц пікірін колдаушылардың түсінігінің<br />
негізі — абстракты энергия, оларша энергияның материямен<br />
еш байланысы жоқ, химиялык элементтерді материяньщ<br />
белгілі түрлері деп қарамай, химиялык энергияның әр түрлі<br />
формасы деп караған.<br />
Бұларға карсы материалист ғалымдар: зат ұсак бәлшектерден<br />
тұрады, ол ұсак бѳлшектер — атом мен молекулалар —<br />
табиғатта анык бар заттар деп санады. Энергия материяньщ<br />
қозғалысынан туады, соныц кѳрінісі деп санады.<br />
В. И. Ленин «Материализм жэне эмпириокритицизм» деген<br />
ецбегінде, бұл идеалистердіц пікірініц ғылымға жат екенін,<br />
атом мен молекулалардыц бар екендігіне ғылымда аціылған жацалыктардыц<br />
күмән калдырмайтындығын көрсетті.<br />
XX ғасырдың басында ашылған тамаша<br />
ғылыми табыстар атомдар мен молекулалардыц<br />
барлығына толык сенім туғызды; акырында<br />
бұған Оствальдтыц да көзі жетті.<br />
С М<br />
2-сурет. Перрен<br />
тәжірибесі<br />
Идеалистерге соккы берген тамаша эксперименталдык<br />
зерттеулердіц бірін француз ға -<br />
лымы Перрен (1910 ж.) жүргізді.<br />
Қинетикалық теория бойынша белгілі бір<br />
температурадағы газдыц туғызатын кысымы<br />
газдыц молекулаларыныц концентрациясына<br />
ғана тәуелді. Жер бетінен биіктеген сайын
ауаныц қысымы кемиді, өйткені ауадағы молекулалар концентрациясы<br />
азаяды.<br />
Жер бетінен биіктеген сайын әр түрлі массалардың молекулаларының<br />
концентрациясы қалай өзгеретіндігін есептеп шығаруға<br />
кинетикалық теория мүмкіншілік береді. Молекулалар өте кішкене<br />
болғандықтан, олардың әр түрлі биіктікте қалай тарап орналасатындығын<br />
білуге, сөйтіп кинетикалық теорияныц есептерін<br />
экспериментпен дәлелдеуге ол кезде мүмкіншілік болмады.<br />
, Перрен атмосфераның моделін жасады, онда дара молекулалардың<br />
ролін гуммигут деген заттан жасаған мөлшері бірдей<br />
кішкене түйіршіктер атқарды. Ондай жасанды «молекулаларды»<br />
микроскоп арқылы кѳруге болады (2-сурет). Түйіршіктерді бір<br />
ерімейтін сұйықтыкпен шайкап араластырып қойса, олар біраз<br />
уакыт өткен соц ыдыс бойына белгілі бір заңдылықпен орналасады.<br />
Ыдыстың әр түрлі биіктігіндегі түйіршіктерді санап, олардын,<br />
концентрациясы ыдыстың бойымен биіктесен сайын азаятындығы<br />
кинетикалык теорияныц айтуына сай екендігі анықталды.<br />
Демек, Перренніц моделіндегі түйіршіктердіц козғалысы,<br />
кинетикалык теорияға сәйкес молекулалар козғалысын елестетіп,<br />
ол теорияныц молекулалар жайында айтқаныныц дүрыс екендігін<br />
дәлелдейді.<br />
Перренніц бұл тәжірибесі молекулалардыц анык бар екендігін<br />
жақсы дәлелдейді. Перрен тәжірибесінен кейін Оствальд атоммолекула<br />
теориясын ғылыми дәлелденген теория деп таныды.<br />
Перрен молекулалардыц бар екендігін дәлелдеумен тынбады,<br />
1 мольдегі молекулалар санын да есептеп шыгарды: оныц есебінше<br />
1 мольде 6,5-1023 молекула бар екен. Бүл сан одан кейін баска<br />
эр түрлі әдістермен есегітеліп 6,024-1023 екендігі дэл анықталды.<br />
Бұл санды Авогадроныц күрметіне Авогадро саны<br />
дейді. Бұл санды пайдаланып, толып жаткан, мысалы, дара молекуланыц,<br />
атомныц граммен есептелген массасын табуға болады.<br />
Қазіргі кезде молекулалардыц да, атомдардыц да шамаларын<br />
— диаметрі, радиусы т. б. ѳлшеп, есептеп шығарудыц мүмкіншіліктері<br />
туды.<br />
§ 9. ХИМИЯ ТІЛІ<br />
Химиялык элементтерді бір белгімен кескіндеу алхимиктерден<br />
басталады. Темір, мыс, корғасын, күміс, алтын, сынап сиякты<br />
элементтерге алхимиктердіц берген белгісі жоғарыда (1-сурет)<br />
келтірілген. Элементтіц атомдарын белгілеуге Дальтонныц<br />
пайдаланған белгілері де сол суретте кѳрсетілген. Осы күнгі<br />
біз колданып жүрген белгілер — элементтердіц латынша аттарының<br />
(1813 жылы Берцелиус ұсынған) бас әріптері.<br />
Қазіргі түсінік бойынша әрбір белгі (символ) кай элемент екенін<br />
кѳрсеткеннен баска, сол элементтен қанша алынғанын<br />
кѳрсетеді. Мысалы, О деген белгі, баска элемент емес, алынған<br />
оттек екенін, сонымен қабат ол оттектіц бір атомы, яки 16 с. б. еке-<br />
37
Демек, хлордың % = 4— ^’^ 100 = 92,2;<br />
Көміртектің % = 12і'54°0 =7,8.<br />
нін көрсетеді; Na деген белгі,<br />
алынған натрий екенін, оныц<br />
бір атом, 23 с. б. екенін көрсетеді.<br />
Сонымен химиялык белгі<br />
элементтің атомын сипаттайды.<br />
Химиялық формулалар.<br />
Х и м иялык формула<br />
молекуланың сапалык<br />
және салмактык к ү р а -<br />
мын көрсетеді. Молекулалар<br />
жай және күрделі болып<br />
келеді, мысалы, 0 2 не 0 3 оттек<br />
элементінің белгісі емес, 0 2 —<br />
жай зат күйіндегі (мысалы<br />
ауадағы) оттектің молекуласынын,<br />
формуласы, ал О з озон<br />
деген жай заттың молекуласынын<br />
формуласы. Бұл форму-<br />
„ „ _ лалар біріншісінде екі атом<br />
И . Я. Берцелиус г о о ^ . . .<br />
(1779—1848) оттек, яғни 32 с. б., екіншісінде<br />
үш атом оттек, яғни 48 с. б.<br />
бар екенін кѳрсетеді. Күрделі зат Na2S 0 4 формуласы натрий<br />
сульфаты деген косылыстыц бір молекуласын кѳрсетеді, оның<br />
кұрамында натрийден екі атом, күкірттен бір атом, оттектен тѳрт<br />
атом бар екенін жэне онын молекулалык массасы 142 к. б.<br />
екенін кѳреміз.<br />
Енді химиялык формулалардың мазмұнымен танысалык:<br />
1) химиялык формула бойынша химиялык косылыстыц кұра-<br />
мындағы элементтердің процент мѳлшерін есептеп шығаруға<br />
болады.<br />
Мысалы, кѳміртек тетрахлоридініц СС14 проценттік кұрамын<br />
есептеп шығарайык.<br />
СС14 молекулалык массасы 12 + 4-35,5=154<br />
2) Осыған керісінше, химиялык косылыстың кұрамындағы<br />
элементтердің проценттік мәні белгілі болса, формуласын шығаруға<br />
болады.<br />
Мысалы, хромның оттекті косылысының біреуінде . хром<br />
68,4%, оттек 31,6% екен, формуласын шығарайык.<br />
Ол үшін алдымен косылыстың кұрамындағы элемёнттердің<br />
берілген масса қатынасын моль катынасына айналдырамыз:<br />
38<br />
68,4 г хром, 6^4 =1,32 моль болады,
31,6 г оттек, - ^ - = 1,98 моль болады.<br />
Қандай элементтің болмасын моліндегі атом саны<br />
бірдей болады, сондыктан бұл қосылыстың молекуласындағы<br />
хром мен оттектің атомдар санының катынасы 1,32:1,98 болады.<br />
Молекуладағы атомдар саны бүтін сан ғана болуы тиіс,<br />
сондыктан біз бұл арадағы кіші шаманы — 1,32— бірге балап<br />
алсак, олардың катынасы 1:1,5 болады, эрине молекулада<br />
1,5 атом оттек болуы мумкін емес, сондыктан екіге кѳбейтіп,<br />
косылысымыздың молекуласында хром мен оттек атомдарынын<br />
катынасы 2:3 дейміз. Атомдардыц мұндай катынасына бірнеше<br />
формулалар тура келеді: Сг20з, Сг40 6, Сг60 9 т. т.<br />
Шынын айтканда, қосылыстағы элементтердің проценттік құрамын<br />
білгенмен, молекуладағы атомдардыц дәл санын біле<br />
алмаймыз, сондыктан келтірілген формулалардың ең карапайымына<br />
(Сг20 3) токтаймыз. Қарапайым формула, яки эм пи<br />
р и к а л ы к формула — молекуладағы атомдар саныныц<br />
катынасын ец кіші бутін сандармен кѳрсетеді, бірак атомдардыц<br />
шын санын кѳрсете алмайды.<br />
3) Молекула кұрамында әрбір элементтен неше атом бар<br />
екенін кѳрсететін формуланы накты формула не молекулалык<br />
формула дейді.<br />
Химиялык косылыстыц накты формуласын табу ушін, оныц<br />
масса күрамын білумен кабат, тэжірибе аркылы аныкталған<br />
оныц молекулалык массасын да білу кажет.<br />
Мысалы, сірке кышкылын анализдегенде, онда 4,2 с. б. кѳміртек,<br />
0,70 с. б. сутек, 5,6 с. б. оттек бар екені табылды. Сутек<br />
аркылы аныкталған тығыздығы D = 30. Сірке кышқылыныц накты<br />
формуласын табу үшін бұл масса бөліктерін мольге айналдырамыз:<br />
л с\<br />
көміртек ^ү-=0,35 моль<br />
сутек<br />
оттек<br />
= 0,70 моль<br />
=0,35 моль<br />
Содан кейін сірке кышкылыныц молекуласындағы көміртек,<br />
сутек жэне оттектіц атомдарыныц катынасын табамыз:<br />
0,35:0,70:0,35 =1:2:1<br />
Демек, сірке кышкылының карапайым формуласы СН20,<br />
бұлай болса оныц молекулалык массасы 30. Бірак біздіц шартымызда<br />
онын тығыздығы D = 30 еді, демек M = 2-D = 2-30 = 60,<br />
онда сірке кышкылыныц накты формуласы СНзСООН болады.<br />
4) Химиялык формуланы валентік бойынша кұрастыру да<br />
оцай. Валенттік түсінігі дара атомдардан баска реакция кѳзінде<br />
химиялык косылыстардьщ кұрамында бүтін тұтас жүретін атом-<br />
39
дар тобына да жатады. Ондай атомдар тобын радикал деп<br />
атайды, олардын, маңыздылары:<br />
су қалдығы не гидроксид ОН- — бұл: судын, молекуласынан<br />
(НОН) бір атом сутекті тартып алганда калатын,<br />
теріс бір валенттік қалдық;<br />
кышқылдык қалдықтар — кышқылдың молекуласындағы<br />
металға ауыса алатын сутектерін тартып алғаннан<br />
қалатыны, олардың валенттігі, айрылған сутек атомдарының<br />
санымен анықталады, әр уакыт теріс мәнді болады. Мысалы,<br />
ортофосфор кышқылының Н3РО4 үш түрлі қалдығы бар:<br />
Н2РО4 — бір валентті, НРО4 — екі валентті, РОГ — үш валентті;<br />
негіздік калдық — негіздің молекуласындағы бір не<br />
бірнеше гидроксидті тартып алғаннан калатыны, олардың валенттігі<br />
айрылған гидроксид санымен анықталады. Әр уақыт<br />
ол оң мәнді болады. Мысалы, Ғе(ОН)3 молекуласынан гидроксилдерді<br />
біртіндеп тартып алатын болсақ, мынадай негіздік қалдыктар<br />
қалады: Ғе(О Н )'2 — он бір валентті, ҒеОН"— оң екі<br />
валентті, Ғе‘"— он үш валентті.<br />
Ішінде гидроксид тобы бар негіздік қалдыктар негіздік<br />
тұздар деп аталатын тұздардың құрамына кіреді. Мысалы:<br />
F e0H S04,<br />
Cu2 (ОН) 2СО3.<br />
Дара элементтердің және радикалдардың валенттіктерін білсек,<br />
химиялық косылыстардыц көпшілігінің формулаларын тез<br />
күрастыруға болады, демек, формулаларды жаттаудың керегі<br />
болмайды.<br />
5) Құрылым формулаларыйда әрбір валентік сызыкшамен<br />
көрсетіледі. Мысалы:<br />
Су<br />
кальций<br />
гидроксиді<br />
кышкылы<br />
/ ч / \ / \<br />
к у к і р т О О 0 0 0 0<br />
Химиялық теңдік дейтініміз — х и м и я л ы к белгілер<br />
жэне формулалардың жэрдемімен к ы с к а т ү р -<br />
де жазылған реакция. Тецдікті дұрыс жазып әдеттенген<br />
дұрыс, ол үшін:<br />
а) реакцияға катынасушы заттардыц формулалары жазылып,<br />
арасына косу белгісі, соцына стрелка койылады, оныц оц<br />
жағына реакциядан шығуға тиісті заттардың формулалары<br />
жазылады, мысалы:<br />
40<br />
Fe20 3 + H2S 0 4->-FeS04 + Н20<br />
б) жазылған формулалар, оларды кураушы элементтердіц<br />
А1<br />
А1<br />
алюминий сульфаты
және радикалдардың валенттіктері бойынша тексеріліп, дұрыс<br />
формулаларға айналдырылады:<br />
Ғе2Оз + H2S 0 4 = Ғе2 (S 0 4) з + Н20.<br />
в) енді теңдікті зат сакталу зақына сәйкестендіреді, ол үшін<br />
реакцияға алынған жэне реакциядан шыккан заттардыц, теңдіктің<br />
екі бөлігіндегі атомдар жэне радикалдардың саны тецестіріліп,<br />
формулардыц алдына коэффициент койылып, стрелканыц орнына<br />
тецдік белгісі койылады:<br />
Ғе20 3 + 3H*S04 = Fe2(S 0 4) 3 + ЗН20.<br />
Әрине, бір тецдікті үш рет көщіріп ж а зу д ы ң к аж еттігі ж оқ,<br />
бірак киын тецдіктерді жазғанда кателеспес үшін осы айтылған<br />
тәртіпке әдеттену керек.<br />
Химиялык тецдік бойынша, реакцияласушы заттардыц масса<br />
катынастарын есептеуге болады, ондай есептердіц оку жұмысында,<br />
эсіресе ѳндірістік мацызы зор. Ондай есеп шығарғанда<br />
есте болатын нэрсе, эрбір молекуланыц формуласы, мысалы, S 0 2<br />
күкірт диоксидіныц бір молекуласы екендігінен баска, оның 64 с. б.<br />
(көміртектік бірлік, грамм, килограмм, тонна т. б.) екенін, оныц<br />
1 моль екенін, оныц кѳлемі 22,4 л (калыпты жагдайда) екенін<br />
кѳрсетеді.<br />
Мысалы, 10 л оттек алу үшін неше грамм бертолле тұзы керек<br />
болады<br />
Ец алдымен есепте айтылып отырған реакцияныц тецдігін<br />
жазамыз, сонан соц есепте аталған заттардыц формулаларыныц<br />
астына масса не көлем есебімен алынған тиісті сандарын қоямыз:<br />
2КС10з = 2КС1 + 3 0 2<br />
2-122,5 г 3-22,4 л<br />
Енді есепке керекті пропорцияны жазып, жауабын аламыз:<br />
67,2:10 = 245:х; х = 36,6 г.<br />
§ 10. ЗАТТАРДЫҢ ТАЗАЛЫҒЫ ЖАЙЫНДА ТҮСІНІК<br />
Қандай болмасын заттыц касиеттерін сипаттағанда, оған<br />
аралас баска зат жок деп, жеке ѳзін — таза затты сипаттайды.<br />
Сондыктан химиялык жүмыстарда заттыц таза болуы ѳте мацызды<br />
мәселе. Айталык, анализдеп кұрамын аныктаған зат таза<br />
болмаса, оныц формуласы кате шығады, таза емес заттар реакцияласса,<br />
реакцияныц барысы, реакцияласушы заттардыц<br />
касиеттері жайында дұрыс мәлімет алынбайды.<br />
Сондыктан химиялык жұмыстарда тұтынылатын заттар жеткілікті<br />
түрде таза болуы қажет. Табиғи зат болсын, колдан<br />
жасалған жасанды зат болсын, оны химияда қолдану үшін<br />
алдымен аралас заттардан ажыратып тазалау керек.<br />
Зат тазалаудыц негізгі эдістері — кристалдандыру, айдау ж э<br />
не ерітіндіден адсОрбциялау (хромотография). Бұлардан баска<br />
41
сирегірек қолданатын әдістер — седиментация, центрифугалау,<br />
магниттік ажьфату, электрофорез т. б.<br />
Кристалдандыру аркылы тазалау кристалдардың басқа затты<br />
ішіне араластырмайтындығына сүйенеді, мысалы теңіз (Балкаш,<br />
Алакөл сиякты ащы көлдердің) суыныц бетіндегі мұзы таза<br />
судың мұзындай тұщы болады.<br />
Айдау аркылы тазалау әрбір зат өзіне тән температурада ғана<br />
кайнап, буға айналып араласкан заттарымен ажырасатындығына<br />
негізделген.<br />
Енді заттың тазалығын санағанда ол мәселеге екі жактан<br />
келуге болады: бір жағынан оныц химиялык құрамын тексереді,<br />
екінш і ж а ғ ы н а н он ы н қ аси еттер ш к ар ай д ы .<br />
Заттың құрамы арқылы тазалығын аныктаудың тиімді әдісі,<br />
оныц құрамыныц мөлшерлік анализі — затты кұраушы жеке<br />
элементтердің проценттік мѳлшері, молекулалык формула бойынша<br />
есептегенмен үйлесіп келсе, ол заттыц тазалығын көрсетеді.<br />
Заттыц касиеті арқылы тазалығын бакылаудыц әдісі қасиет<br />
тұрақтылық заңына (Пруст 1806 ж.) негізделген.<br />
Таза затты ң қасиеттері оның тегіне және<br />
бұрынғы өңделуіне тәуелді емес.<br />
Заттардыц кѳп қасиеттерініц ішінде, оныц тазалығын аныктау<br />
үшін колайлысы түрлі әдіспен әлшеніп, нәтижесін санмен<br />
кѳрсетуге болатын касиеттер.<br />
Таза заттардыц осындай касиеттері ѳлшеніп, оны сипаттаушы<br />
сандар константа түрінде түрлі анықтамаларда (справочниктерде)<br />
жарияланған. Заттын тазалығын аныктау үшін эксперимент<br />
аркылы сол касиеттерін ѳлшеп, одан табылған сандарды<br />
аныктамадағы константамен салыстырады. Зерттеп отырған зат<br />
таза болса, касиет тұрактылық зацы бойынша оныц кайдан экелгендігіне,<br />
не қалайша ѳцделгендігіне карамастан, салыстыруда<br />
константаларда айырмашылык болмауы тиіс.<br />
Заттыц тазалығын анықтау үшін, көбінесе, мына касиеттер<br />
тексеріледі: балку температурасы, кайнау температурасы, тығыздығы,<br />
сыну кѳрсеткіші жарык сіціру спектрлері.<br />
Заттыц тазалығын санағанда одан баска заттыц косымшасы<br />
табылса, осы .тараудыц басында айтылған зат тазалау эдістерініц<br />
бірін немесе бірнешеуін колданып тазалайды, кейде тазалауды<br />
бірнеше рет кайталайды. Әйтеуір тазалығын сынап отырған<br />
заттыц, анықтап отырған касиетініц кѳрсеткіші өзгермейтін халге<br />
келгенше тазарта береді.<br />
Заттыц тазалығы жайындағы әцгімеде есте болатын бір жай<br />
бар. Табиғатта болсын, ѳндірісте болсын мүлде таза зат болмайды.<br />
Араласкан заттардыц мѳлшері эр турлі болуы мүмкін.<br />
Химиялык ѳнеркэсіп шығаратын ѳнімдердіц тазалық дәрежесін<br />
кѳрсететін арнаулы атаулар бар. Аралас заттары едәуір өнімдер<br />
«техникалык» деп аталады. Тазалық дәрежесі ѳскен сайын<br />
біртіндеп «таза», «анализ үшін таза», «химиялык таза», «ерекше<br />
таза», «спектрлік таза» деген атаулар беріледі.<br />
Осы сорттардыц барлығына тағайындалған мемлекеттік<br />
42
стандарт — ГОСТ (Одактык мемлекеттік стандарт) бар, онда<br />
әрбір затта болуға мүмкін аралас заттардын, мѳлшерініц шегі<br />
көрсетілген. Мысалға күкірт кышқылын алайык:<br />
Араласуымүмкін заттар<br />
таза<br />
сорттар<br />
анализ үшін<br />
таза<br />
химиялык<br />
таза<br />
1. Ұш пайты н калды к<br />
2. Селен<br />
3. Ауыр металдар т. б.<br />
4. Аммоний туздары<br />
5. Тұз кы ш кы лы<br />
6. Азот оксидтері (N 20 3) ш а кка н д а)<br />
7. Темір<br />
8. М ы ш ьяк<br />
0,01<br />
0,001<br />
0,0005<br />
0,001<br />
0,0005<br />
0,0005<br />
0,0003<br />
0,00001<br />
0,002<br />
0,0005<br />
0,0005<br />
0,0003<br />
0,0002<br />
0,0002<br />
0,0001<br />
0.000003<br />
0,001<br />
0,0002<br />
0,0002<br />
0,0001<br />
0,0001<br />
0,0001<br />
0,00005<br />
0,000003<br />
Сонымен «таза зат» деген түсініктіц абсолют мәні жок түсінік.<br />
Қей жерлерде «техникалык» деп аталатын заттыц да тазалығы<br />
жарамды болуы мүмкін, кей жагдайда «химиялық таза»—<br />
делінетін затты тағы арнаулы әдістермен жіті тазалау кажет<br />
болады. Бүрын көпшілік заттардыц тазалығы «үш тоғыз»<br />
(99,9%) болса, жеткілікті болатын, казірде жаца техникада (шала<br />
өткізгіштер, атомдык энергетика т. б.) «он тоғыз»-ға (яғни<br />
99,99999999%) дейін таза болуын қажет етеді.<br />
ІП тарау<br />
ХИМИЯЛЫҚ ЭЛЕМЕНТТЕРДІҢ ПЕРИОДТЫҚ СИСТЕМАСЫ<br />
ЖӘНЕ АТОМДАРДЫҢ ЭЛЕКТРОНДЫҚ ҚҰРЫЛЫМЫ<br />
Атом-молекулалык теориядан кейінгі химия тарихындағы<br />
ерекше мацызды ірі табыс Д. И. Менделеев ашқан периодтык<br />
зац болды. Осы зац негізінде элементтердіц периодтык системасы<br />
жасалды. Периодтық зац — жаратңлыстыц не,£Ізгі заңдарыныц<br />
бірі, оныц ашылуы химияда жаца дәуір туғызды. Периодтык<br />
зац химиялык элементтерді, олардыц қосылыстарын зерттеуге,<br />
заттыц, кұрылысыныц калай екенін іздеуге теориялык негіз болды.<br />
Осымен бірге атомның кұрылысыныц күрделілігін теория және<br />
эксперимент аркылы зерттеу процесіндегі ашылған жацалыктар<br />
периодтылыктыц мазмұнын терец түсінуге мүмкіншілік туғызды.<br />
§ 1. ХИМИЯЛЫҚ ЭЛЕМЕНТТЕР<br />
Химиялык элемент дегеніміз — ядроларыныц заряды бірдей<br />
атомдар жинағы. Барлық жай және күрделі заттар осы элементтерден<br />
түзіледі.<br />
Адамды айнала қоршаған түрлі заттар неден тұрады, кандай<br />
бастапкы элементтерден кұралады деген ой ѳте ерте заманнанактуган.<br />
Біздіц жыл санауымыздан 15 ғасыр бұрын үнді философ-<br />
43
Д м итрий Иванович Менделеев<br />
Роберт Бойль<br />
(1834— 1907) " " (1627— 1691)<br />
тары элементті материя деп карамай, бастауыш рухани тектен<br />
туады деп санаған. Олардын, «вед», берірек заманда «упанишад»<br />
деп аталатын шығармаларында от, жер, су сиякты материялык<br />
заттар «тад экам», «браман», «атман» деп аталатын рухани<br />
тектерден, солар түрліше кұдайлардың бейнесіне айналып барып,<br />
ѳзінен-ѳзі кызып ѳзгеруінен туады деген.<br />
Грек философиясы натурфилософияльік. тұрғыда болған,<br />
адамға тікелей эсер ететін дүниені түсіндіруге тырыскан.<br />
Илиада мен Одиссеяда күллі дүние мұхиттан, судан жаралған<br />
деген пікірге кездесеміз. Грек философиясының негізгі элементтер<br />
— су, ауа, от жэне жер деуі, дүниенің негізі материялык<br />
екендігін мойындаудан шыккан. Бірак Аристотель бұл төрт элементке,<br />
материялык емес, бесінші элемент — квинтэссенция —<br />
эфирді коскан жэне оны ец бастысы деп санаған.<br />
Орта ғасырларда, эсіресе Европада, Аристотельдіц элемент<br />
жайындағы ілімі кец тарады, ол 2000 жылға жакын уакыт үстемдік<br />
етіп, алхимиктердіц металдарды трансмутациялау (жай металлы<br />
алтынға айналдыру) жұмыстарына теориялык негіз болды.<br />
Алхимия дәуірінде Аристотельдің элементтеріне тағы үш<br />
элемент косылды: сынап — металдык касиеттің, күкірт — жанғыштык<br />
пен бейметалдык касиеттің, тұз — ерігіштік касиеттіц<br />
иелері. Кейбір алхимиктер — спирт, май, флегма сияктыларды<br />
да элементтер санына қосуды ұсынды.<br />
XVII ғасырдыц орта шенінде химиялык өзгерістер жайында<br />
мәлімет көбейген сайын, элемент деген түсінікке ойша емес, экспе-<br />
44
римент корытындысына сүйеніп ғылыми анықтама беру керек<br />
деген пікірлер туды. Химияга «элемент» деген сөзді енгізіп, оган<br />
жаңа түсінік берген Р. Бойль (1661 жылы «Химик скептик»<br />
деген кітабында). Бойльдің пікірінше, элемент дейтініміз карапайым,<br />
өзінен баска еш затпен косылмаган, баска барлық заттарды<br />
түзетін, күрделі заттар айырылганда актыгында шыгатын<br />
зат. Бұл аныктама дұрыс болғанымен, ол кездегі эксперимент<br />
жасаудың дәрежесі төмен болғандыктан, кай заттарды элементтер<br />
катарына жаткызу керек екендігі аныкталмады. Айталык<br />
ол кезде бір тәжірибеде болып жаткан химиялык процестің<br />
айрылу не косылу реакциясы екенін айта алмайтын кез еді, мысалы,<br />
Бойль алтын, мыс, сынап, күкірт сиякты заттардын элемент<br />
не элемент емес екеніне кѳз жеткізе алмаған, ал суды элемент деп<br />
санаган. XVIII ғасырда, химиялык тәжірибеде таразы тиісті<br />
орын алып, анализ
X V III ғасырда ашылған элементтер: Zn (Генкель, 1721), Со<br />
(Г . Брандт, 1735), Pt (Ватсон, 1750), N i (Кронш тедт, 1751), Н. Кавендиш,<br />
1766), N (Д . Резерфорд, 1772), О (Пристли, 1774), СІ (Шееле, 1774), М п (Ш ееле,<br />
1774), М о (Ш ееле мен Гьельм, 1781), W (д ’Эльгуаир, 1783), U (Клапрот,<br />
1789), Ті (Грегор, 1791), С г (Вокелен, 1797), Те (Клапрот, 1798).<br />
X IX ғасырда. Д. И. Менделеевке дейін ашылған периодтык<br />
системаны кұрушы элементтер: Та (Экеберг, 1802), Pb, Rh (Волластон,<br />
1803),)) Os, 1г (Теннант, 1804), К , Na (Дэви, 1807), Ca, Sr, Ва, M g (Деви,<br />
1808), В (Гей-Л ю ссак, 1808), 1 (Куртуа, 1811), Si (Гей-Л ю ссак, Тенар, 1811),<br />
Cd (Ш тромейер, 1817), Se (Берцелиус, 1818), L i (Д эви, 1818), Z r (Берцелиус,<br />
1824), Се (Мосандер мен Велер, 1825), "В г (Балар, 1826), А1 (Эрстед, 1825;<br />
Велер, 1828), Y, Be (Велер, 1828), ТҺ (Берцелиус, 1829), V (Сефстрем, 1830),<br />
La (Мозандер, 1839), E r, Tb (М озандер, 1843), Nb (Розе, 1844), Ru (Клаус,<br />
1845), Cs (Бунзен, 1860), Rb (Бунзен, 1861), Т1 (К р укс, 1861), In (Рейх, Рихтер,<br />
1863).<br />
Периодтык заннан кейін ашылган периодтык системаны<br />
толыктырушы элементтер: Не (Ж ансен мен Локьер 1868 күннен, Рамзай<br />
1895 жерде), Ga (Л е ко к дё Буабодран, 1875), Sc (Нильсон, 1879), Ge (Винклер,<br />
1886), F (М уассан, (1886), H f (Хевеши, Костер 1923), Re (Н оддак 1925),<br />
С ирек м е та л да р — Yb (М ариноьяк, 1878)', Sm (Л е ко к де Буабодран,<br />
1879), Sc (Нильсон, 1879); Tu, Но (Клеве, 1879), Gd (М ариньяк, 1880), Рг<br />
(Ауэр, 1885), Nd (1885), D y (Л е ко к де Буабодран, 1886), Ей (Демерсе, 1901),<br />
Lu (Урбен жэне Ауэр, (1907). И н е р т т і га з д а р — A r, Не (Релей, Рамзай<br />
1895), Ne, К г, Хе (Рамзай, Траверс. 1898). Радиоактивті элементтер —<br />
Ra (М ария мен Пьер Кю ри, 1898), Po (М . Кю ри, 1898), Rn (Резерфорд 1900),<br />
Ас (Дебьерн, 1900), Ра (Ган жэне М ентнер, 1917). Синтезделген элементт<br />
е р — Тс (Сегре, Перье, 1937), F r (Пере, 1939), A t (Сегре, Корсон, М ан-<br />
Кензи, 1940), Np (М акм илан, Абельсон, 1940), Pu (Сиборг, т. б., 1941), Am , Cm,<br />
(Сиборг, т. б. 1944), Р т (М аринский, Гленденин, 1947), B k, Cl (Сиборг, т. б.<br />
1950), Fm (Гиорсо, Сиборг, Гиорсо, 1953), Fm (Гиорсо, Сиборг, т. б., 1954),<br />
M d (Сиборг, т. б. 1955), No (1957), L r (Гиорсо, т. б., 1961), К и (Флеров, т. б.<br />
1964), Ns (Флеров, т. б., 1977).<br />
Әлемнің жұлдыздар түзілуге жағдайы бар орындарында химиялык<br />
элементтер түзілу процесі осы кезде де жүреді, сонымен<br />
катар кейбір жұлдыздарда бір элементтер екінші баска элементке<br />
айналып жатады. Мысалы, күннің жэне жұлдыздардың шашатын<br />
энергиясы ондағы сутектің гелийге жэне мүмкін баска<br />
жеңіл элементтерге айналуынан<br />
шыгатын болуы керек. Аспан<br />
денелерінін, олардын, біреулерінен<br />
үзіліп түскен метеориттердің<br />
жэне жер шарының орта кұрамы<br />
ѳте жакын. Демек, бұлардағы<br />
химиялык элементтердің түзілуінің<br />
ядролык реакциялары бір<br />
бағыттас болтаны. Химиялык<br />
элементтердін түзілуін түсіндіруге<br />
ұсынған бірнеше теория бар,<br />
бірак толык дәлелденгені әзір<br />
жок.<br />
Химиялык элементтердің та-<br />
3-сурет. Ж ер шары кұрылымының<br />
схемасы.<br />
рауы жөніндегі мәліметтер атмосфера,<br />
гидросфера жэне литосфера<br />
(терендігі 20 км дейін)<br />
үшеуін түзуші элементтердің (атомдык процентпен алғанда) 99,4<br />
46
Владимир Иванович Вернадский<br />
(1863— 1945)<br />
А. Е. Ферсман<br />
(1883— 1954)<br />
үшеуін түзуші элементтердің (атомдык процентпен алғанда) 99,4<br />
проценті 15 элемент үлесіне келетіндігін көрсетеді:<br />
1. 0 —52,32 4. A l—5,53 7. Ca — 1,48<br />
2. Н —16,95 5. N a — 1,95 8. M g — 1,39<br />
3. S i— 16,67 6. F e — 1,5 9. К — 1,08<br />
10. T i—0,22 13. Mn — 0,03<br />
11. С —0,14 14. N —0,03<br />
12. P —0,04 15. S —0,03<br />
Қалған 73 элементке 0,6% келеді. (Синтезделген 16 элемент<br />
бұл есепке алынбайды).<br />
Жер шарының 20 километрден терең қабатының кұрамын<br />
тікелей зерттеу қиын болғанымен, ғылымның баска салаларынан<br />
алынған мәліметтерді салыстырып, шамамен айтуға болады. Акад.<br />
В. И. Вернадский жэне А. Е. Ферсманның жорамалына<br />
сәйкес жердін кұрылымы 3-суретте кѳрсетілді. І-кабат атмосфера,<br />
ІІ-кабат калыңдығы 100 км силикат жыныстары, меншікті салмағы<br />
2,8; ІІІ-Кабат калыңдығы 1200 км түрлі силикаттар, меншікті<br />
салмағы 3—4; ІѴ-кабат —2900 км дейін, темір жэне баска<br />
ауыр металдардың оксидтері, мен сульфидтерінің коспасы, меншікті<br />
салмағы 5—6, Ѵ-кабат 6370 км дейін, ауыр металдардан,<br />
негізінен темірден түрады, аздап, никель араласкан, меншікті салмағы<br />
9— 11.<br />
47
§ 2. ЭЛЕМЕНТТЕРДІҢ МЕНДЕЛЕЕВКЕ ДЕЙ1НГІ КЛАССИФИКАЦИЯМ»!<br />
Химиялык элементтердің саны көбейген сайын, олар жайындағы<br />
білім кѳбейіп, оларды бір тәртіпке келтіріп жинактау керек<br />
бола берді. Элементтердің касиеттерін салыстырып ерте уақыттанақ<br />
металл жэне бейметалл деп екіге бөлетін. Бұл ірі бәлу химиктері<br />
канағаттандыра алмады, сондыктан элементтердін бір касиетіне<br />
сүйеніп, элементтерді үсағырак топка бѳлу кажет болды.<br />
1817 жылы неміс химигі Добериейн.ер езіне белгілі элементтердің<br />
касиеті ұксастарын үш-үштен тіркестіріп, триада<br />
деп ат беріп, оларды байланыстыратын математикалык зацдылык<br />
тапкан:<br />
Li Са Р S С1<br />
Na Sr As Se Br<br />
К Ва Sb Те I<br />
әрбір триаданьщ ортаңғы элементініц атомдык массасы шеткілерінің<br />
атомдык массаларының арифметикалык орта санына<br />
тен, болады:<br />
7_(Ч)+39(К1. ==23(№ )і<br />
Ä t C i k t m i L . =80(Вг)<br />
Ол уакыттағы белгілі элементтердің барлығы мүндай триада<br />
түзе алмады.<br />
1863 жылы француз ғалымы Бегье де Шанкуртуа<br />
50 элементтіц тізімін, атомдык массаларына сэйкес, белгілі<br />
масштаб бойынша цилиндрдіц сыртына винт' (буранда) сызығыныц<br />
бойымен орналастырған. Сонда ұқсас элементтердіц<br />
кѳбі бірініц астына бірі келген.<br />
1864 жылы ағылшын ғалымы Ньюлендс, элементтерді<br />
атомдык массаларыныц ѳсу ретімен орналастырған, сонда<br />
эрбір сегізінші элемент бірінші элементтіц касиетін кайталайтындығын<br />
байқаған. Бүл музыкада сегізінші нотаныц кайталайть)ндығына<br />
ұксас болған соц Ньюлендс оны «октава зацы» деп<br />
атаған. Бірнеше «октаваларды» келтірейік:<br />
н Li ‘ Be В С N О<br />
ғ Na Mg Al Si P s<br />
С1 К Ca Ti Cr Mn Fe<br />
Co(Ni) Cu V Zn ln As Se<br />
Ньюлендстіц кестесінде кателіктер, кайшылыктар бар,<br />
кей орында екі элементтен (Со, Ni) тұр, Ti, Cr, V, Mn тағы<br />
баскалар ѳз орындарында емес, жоқ элементтерге орын калдырылмаған<br />
т. б. Бірак атомдык масса ѳскен сайын химиялык<br />
қасиет периодты түрде ѳзгеретіндігін кѳрсетуі дұрыс пікір.<br />
Сол 1864 жылы неміс ғалымы Лотар Мейер 28 элементтен<br />
тұратын кестені жариялады. Мейердіц не негізге алғаны<br />
элементтердіц атомдык массалары мен валенттігі (3-кесте).<br />
48
3-кесте<br />
4 вал. 3 вал. 2 вал. 1вал. 1вал. 2 вал.<br />
с N 0 F Na M g<br />
Si P s Cl К Ca<br />
— As Se B r Rb Sr<br />
Sn Sb Те I Cs Ba<br />
Pb Bi — — TI —<br />
Li<br />
Be<br />
Мейер бұл элементтердің атомдық массаларының айырымында<br />
есептеген атомдык көлемдердің атомдык массаға периодты<br />
түрде байланысты екенін де көрген, бірақ одан ешбір керекті<br />
қорытынды шығаруға батылы бармаған. Мейер де периодтык<br />
заңды қолына ұстап отырып, уысынан шығарып алған.<br />
Менделеевке дейінгі химиялық элементтерді классификациялаушылардың<br />
барлығы бір топтағы элементтердің арасындағы<br />
кейбір ұксастыкты ғана көрген, ал топтардың да арасында байланыс<br />
барлығын, олар барлығы бүтін жүйе екендігін көре<br />
алмаған.<br />
Ең алғаш 1869 жылы, одан кейін 1870 және 1871 жылдары<br />
Д. И. Менделеев периодтык система мен периодтык заңды ашкандығын<br />
орыс жэне шет ел тілдерінде жариялайды. Бірак бұған<br />
ол кезде шетел ғалымдары көңіл бөлмеген.<br />
Осыдан біраз жылдар ѳткеннен кейін Д. И. Менделеев ашылуы<br />
керек деп болжап айткан элементтерінен Ga, Sc, Ge жэне<br />
инертті газдар ашылып, периодтык заң үлкен ғылыми табыс екендігін<br />
жер жүзі ғалымдары танумен кабат, кейбір шетелдіктер<br />
бұл заңның ашылу приоритетіне кол сұға бастайды.<br />
Периодтық заңды ашу приоритетін француздар — Бегье де<br />
Шанкуртуаға, ағылшындар — Ньюлендске, немістер — JI. Мейерге<br />
бермек болды. Бірак жер жүзілік химиялык әдебиетте бүл<br />
заңды ашкан Д. И. Менделеев деп танылды.<br />
§ 3. П Е Р И О Д Т Ы Қ З А Ң Ж Ә Н Е П Е Р И О Д Т Ы Қ С И С ТЕ М А<br />
Элемент жайындағы түсінік жаратылысты зерттеуді жеңілдетті,<br />
шынында да жаратылыстағы ұшы-киыры жо.к толып жатқан<br />
жай және күрделі заттардын, барлығын зерттеудің орнына,<br />
оларды түзетін бірнеше ғана химиялық элементтерді, олардың<br />
қасиеттерін, қосылу зандарын зерттеуге мүмкіндік туды. XIX<br />
ғасырдың бірінші жартысындағы элементтер саны сол ғасырдың<br />
басындағыдан 2 еседен артты. Енді бұлардың шегі бар ма,<br />
жок па Жаратылыста канша элемент бар Элементтің санына<br />
жетеміз деу, алхимиктердің «философия тасын» іздеуі сиякты<br />
болмасын деген күмән ойлар тарай бастады. XIX ғасырдың<br />
екінші жартысында химиядан сабак беру тәжірибесінде, әсіресе<br />
49
«Химия негіздері» деген окулығын баспаға даярлауда осындай<br />
мәселеге Д. И. Менделеев те кездесті.<br />
Міне, химияны осындай қиын дағдарыстан шыгару үшін химиялык<br />
элементтерді тәртіпке келтіретін система, элементтердін<br />
қасиеттері багынатын заң керек еді.<br />
Д. И. Менделеев элементтер системасын жасауда сол уақытқа<br />
дейінгі химияның 3 табысына сүйенді; олар химиялық<br />
элементтер жайындагы түсінік, элементтердін оның сол уақыттагы<br />
белгілі 63 түрі; 1852 жылы гана химияга енген жаңа<br />
түсінік — элементтердің валенттігі; 1860 жылы Қарлсруэдегі<br />
химиктер съезінің корытындысының бірі — элементтердін атомы<br />
жэне атомдык масса жайындагы түсінік.<br />
Менделеев элементтерді жүйелеуге негіз етіп, элементтің<br />
шешуші қасиеті масса деп түсініп, массаның көрсеткіші атомдык<br />
массаны алады. Масса — материяга тэн касиет. Менделеевтің<br />
массаны негіз етіп алуы онын гылыми ойлау жүйесі материалиста<br />
екенін кѳрсетеді.<br />
Менделеев сол кездегі ѳзіне белгілі 63 элементті, жеке-жеке<br />
кагазга (карточкага) олардын таңбасын, атомдық массасын,<br />
валенттігін жэне баска да басты касиеттерін кѳрсете отырып<br />
жазып шыгады; бүларды элементтердің атомдык массасы ѳсу<br />
ретімен вертикаль бойына орналастырганда, белгілі, бірак бірдей<br />
.емес интервалдарда, элементтердің касиеттерінің<br />
анық кайталайтындыгын байкаган.<br />
Менделеев бұдан кейін — вертикаль бір катардагы карточкаларды<br />
интервалдарымен үзіп, 6 катар етіп параллель орна-<br />
Опыт системы элементов<br />
Основанной на их атомном весе и химическом сходстве<br />
4 - к е с т е<br />
H = 1<br />
Li = 7<br />
B e = 9 ,4 M g = 2 4<br />
B = ll A l= 2 7 ,4<br />
C = 12 S i = 28<br />
N = 1 4 P = 3 1<br />
0 = 1 6 S = 3 2<br />
F = 19 C l= 3 5 ,5<br />
N a = 2 3 K = 3 9<br />
C a = 4 0<br />
= 4 5<br />
E r= 5 6<br />
Y t= 6 0<br />
M n = 7 5 ,6<br />
Ті = 50 Z r = 90 = 180<br />
Ѵ = 51 Nb = 94 Та = 182<br />
C r = 52 M o = 96 W = 186<br />
M n = 55 Rh = 104,4 P t = 197,4<br />
Fe = 56 R u = 104,4 I r = 198<br />
N i = C o = 5 9 PI = 1 0 6 ,6 O s = 199<br />
Cu = 63,4 A g = 108 H g = 200<br />
Zn = 65,2 Cd = 112<br />
= 68 U r = 1 1 6 Au = 197<br />
= 70 S n = 118<br />
As = 75 Sb = 122 B l = 210<br />
Se = 79,4 T e = 128<br />
B r = 80 . 1 = 127<br />
Rb = 85,4 Cs = 1 3 3 TI = 204<br />
Sr = 87,6 Ba = 137 P b = 2 0 7<br />
Ce = 92<br />
La = 94<br />
Di = 95<br />
Th = 118<br />
Д . Менделеев<br />
Д . И . Менделеев ұсы нған элементтердің системасының б ірінш і вариантының<br />
фотокөшірмесі
ластырады, бірак, қасиеттері кайталайтын ұқсас элементтер бір<br />
горизонталь бойымен орналастырылады.<br />
Бұл оңай жұмыс болмады: кейбір элементтердің атомдық<br />
массалары күмән туғызды (Тһ) кейбіреулерін атомдык масса<br />
өсуімен емес, қасиетінің ұқсастығына қарап орналастыруға<br />
тура келді (Те мен I), кейбір элементтердің болуы керек екендігі<br />
анықталып, оларға орын тастап кетілді (осы кездегі галлий,<br />
германий, гафний, скандий жэне т. б.).<br />
Менделеев 1869 жылы ақпанда системасының бірінші<br />
вариантын (4-кесте) ірі ғалымдарға таратып, жариялайды<br />
жэне сол жылы периодтык заңның негізгі тезистерін жазады:<br />
1) элементтерді атомдық массасы өсу ретімен орналастырса,<br />
қасиеттері периодты түрде кайталайтындығы байкалады,<br />
2) атомдык масса элементті сипаттайды, 3) бүрын белгісіз<br />
жаңа элементтердің ашылуын күту керек, 4) элементтің атомдык<br />
массасын оның ұксас элементтері белгілі болса, түзетіп<br />
дәлірегін табуға болады.<br />
1870 жылы Менделеев «Химия негіздерінің» бірінші басылуында<br />
элементтер системасының жаңа вариантын береді (5-кесте).<br />
Мұнда бірінші варианттағы кестені 90° бұрған, сонда ондағы<br />
вертикаль катарлар мұнда период болып, параллель горизонтальдағы<br />
элементтер валенттігі бойынша, топ түзеді. Біздің<br />
осы уақытта колданатын кестелеріміз осы екінші варианттың<br />
негізінде жасалған.<br />
Бүл вариантка сүйеніп Менделеев: 1) 12 элемент тағы ашылу<br />
керек деп болжап, оларға бос орын калдырды, олар осы күні<br />
табылған — скандий, галлий, германий, технеций, рений, гафний,<br />
полоний, астат, франций, радий, актиний, протактиний; бүлардан<br />
баска лантаноидтар мен ураннан кейінгі элементтер табылуы<br />
мүмкін деген пікір айтты; 2) 10 элементтіц атомдык<br />
массаларын 1,5—2 есе түзеп ѳзгертеді, олар — бериллий, индий,<br />
ванадий, торий, уран, лантан, церий жэне баска лантаноидтар;<br />
осылардыц валенттіктерін де ѳзгертті; 3) ГО элементтіц атомдык<br />
массаларын түзетеді; 4) 8 элементті, ол уақытта-^ксас деп жүрген<br />
элеме.нттерден басқа элементтермен ұксастығын тауып<br />
солармен бір топка орналастырады.<br />
Осындай жұмыстардыц актығында 1871 жылы Менделеев<br />
периодтык заңның анықтамасын береді:<br />
Элементтердің, олардың жай және күрделі қосылыстарының,<br />
қасиеттері атомдык, массаға периодтык, тәуелділікте болады.<br />
Менделеевтіц осы периодтык зацы химиялык элементтерді<br />
классификациялауға негіз болды; осы зацныц график түрін периодтык<br />
система деп атаймыз.<br />
§ 4. Периодтық заң және атомның күрделілігі<br />
Периодтык зацда анық көрінген химиялык элементтердіц<br />
атомдарыньщ арасындағы байланыс, тәуелділік осы атомдардыц<br />
бәріне ортақ бір негіз бар шығар, осы атомдарда бір тектестік<br />
51
5-кесте<br />
3<br />
CJ<br />
00<br />
О<br />
II<br />
ҺО<br />
<<br />
197<br />
II<br />
Au<br />
— ~ О<br />
> ^<br />
a s<br />
2 с о X 5<br />
С ОІ<br />
к<br />
>>CL.Q<br />
се<br />
О- U cs<br />
^ Sc*<br />
><br />
О.<br />
ох<br />
сх os'<br />
- Е<br />
°и 1<br />
юю 05LOю<br />
11СО II<br />
II 1!<br />
LU и £<br />
%0 ОсЛи<br />
os os<br />
0 , £<br />
К *<br />
чХ<br />
S K<br />
° б<br />
os os<br />
о<br />
с<br />
«=;<br />
* 0<br />
с£<br />
СО<br />
^ ~ ~ г2 -гаіЛ7<br />
z a > ^<br />
II II §<br />
0
болуы мүмкін деген ой тугызады. Олай болса атом ѳзі немене, веден,<br />
калай құралған деген сұраулар туады.<br />
Элементтердін атомдарының қасиеттері период сайын қайталайтындыгы,<br />
ол атомдарының құрылымында да бір ұқсастықтардың<br />
қайталайтындыгын көрсетеді.<br />
Бірак бұл периодтық система нұсқап көрсетіп отырган атом<br />
кұрылымындагы ортақтықты, тектестікті, ұқсастықты іздеу, баскаша<br />
айтқанда, атомның құрылысын зерттеу бірден басталмады,<br />
өйткені XIX гасырдын аягына дейін химияда да, физикада да<br />
атом материяның бөлініп болган ең кіші бөлігі, одан әрі бөлінбейді<br />
деген метафизикалық жалган пікір үстем болды.<br />
Бұл пікірдің бір жақты, кате пікір екенін кейбір дана ғалымдар<br />
ерте-ак түсінді. Мысалы, Москва университетінің профессоры<br />
М. Г. Павлов (1819 ж.) барлық зат материядан тұрады,<br />
материяда электр зарядтары болады, ең кіші бөлшек атом —<br />
оң және теріс зарядтан түзілген, элементтердің атомдары планетарлық<br />
қүрылысты болады деген. Бұл — атомның күрделі жүйе<br />
екендігі жөнінде айтылган ен алгашқы пікір еді. Осы жайында<br />
А. М. Бутлеров (1886 ж.) былай деген:<br />
«Атомдар... жаратылысы бойынша бѳлінбейді емес, казіргі<br />
біздің колымызда бар тәсілдермен гана бѳлінбейді... кейін ашылатын<br />
жаңа процестерде бѳлінуі мүмкін...»<br />
Осы жылдарда Н. А. Морозов атомның күрделі екендігін<br />
айтумен қатар онын, орталық бөлімі және жеңіл электр бөлшектері<br />
болады деген. Морозовтың есебінше, атомның қүрылымында<br />
массасы бірге, екіге және төртке тен бөлшектер, олардың оң әрі<br />
теріс зарядтары болады. Олар осы кездегі — а бѳлшектер, дейтрон,<br />
протон, нейтрон, электрон, позитрондар сиякты. Морозов<br />
бул пікірлерін периодтык системага сүйене отырып айтты.<br />
Орыстың кѳрнекті химигі Б. Н. Чигерин (1888 ж.) математикалык<br />
есептеулер аркылы атомның қүрылымын күн . жүйесі<br />
сиякты деген корытындыга келген.<br />
Д. И. Менделеевтің ѳзі де былай жазган болатын:<br />
«...Периодтылык заны өте түсінікті болганыме»-, оның себебін<br />
анықтап түсіндіруді біз әзір болжауымыз да киын...<br />
Жорамалдауымызга өте колайлы, әттең әзір дәлелдеуге<br />
мүмкіншілігіміз жок... бірак ж а й заттарды ң атомдары<br />
— күрделі заттар, олар өзінен де кішірек бөлшектердің<br />
косылуынан түзілген; біз атом<br />
бөлінбейді дегенде кәдімгі<br />
химиялык жолмен бөлінбейтіндігін<br />
гана айтамыз...»<br />
Агылшын галымы Д ж . К<br />
Томсон (1904 ж.) атомның<br />
ішіндегі он заряд бір жерінде<br />
емес бар жерінде бірдей орналаскан,<br />
ал оларды нейтралдай-<br />
ТЫН электрондар ОСЫ ОҢ заряд- 4-сурет. М агн и т өрісінде катод<br />
тардың арасында, концентрлі сәулелерінің қиыстауы<br />
53
54<br />
шеңберлер сиякты болып орналаскан;<br />
периодтык системада<br />
ұксас элементтердін, шеңберлеріндегі<br />
электрондардың<br />
орналасуы да ұксас деп, периодтылықты<br />
түсіндіруге ты-<br />
/Г\ рыскан.<br />
I XIX—XX ғасырлардың ара-<br />
] лығында физика мен химия<br />
саласында атомның ыдырайтындығын,<br />
атомнан да ұсак<br />
бөлшектер барлығы дәлелдейтін<br />
жаңалыктар ашылды. Бірақ<br />
ілгеріде айтылып кеткен,<br />
сол уақытта үстемдік алған<br />
атом жайындағы метафизикалык<br />
кате пікір, бұл жаңалықтарды<br />
дұрыс түсінуге, пайдалануға<br />
жол бермеді.<br />
Бұл айтылып отырған<br />
жаңалыктар:<br />
а)<br />
Крукс<br />
(1832— 1919)<br />
ашылуы. 1879 жылы ағылшын<br />
ғалымы К р у к с мынадай<br />
тәжірибе жасаған: екі шетіне электрод енгізілген шыны түтіктің<br />
(4-сурет) ішіндегі ауасының көбін сорып шығарып, кернеуі жоғары<br />
ток жібергенде, катодтан сәуле шығатынын' байкаған, ол<br />
сәулелер түскен жерін жылытып, жолындағы ұсак, жеңіл<br />
заттарды екпінімен ілестіріп, жылжытып, әрі оларды теріс<br />
зарядтап, өзі оң полюске тартылып киыстайтындығы байкалды;<br />
бұл сәулелер к а т-ө~л_ с ә у л е с і деп аталды. Катод<br />
сәулелерін зерттеген Дж. Томсон, ол сәулелер теріс зарядты<br />
электр «атомдарының» ағыны екенін дәлелдеген, Стонэйдің<br />
үсынысы бойынша оларды электрон деп атап е (не ß) таңбасымен<br />
белгілейтін болды. 1917 жылы американ ғалымы М и л л и-<br />
к ен тэжірибе аркылы электронный, заряды 1,602-10-19 Қл<br />
тен екенін тапкан. Бергі кезде онын массасы сутек атомнын,<br />
массасынын<br />
ІОО/,0<br />
бѳлігі, не 9,10-10~ЗІ кг екендігі<br />
_<br />
аныкталды.<br />
Накты мөлшері болмағанмен «радиусы» ~ 1,4*10 нм .<br />
Әзір электроннан кіші бөлшек табылған жок, бірақ электрон<br />
да мәңгі емес, айталык соңғы кезде электронный жарык материясына<br />
айналатындығы жэне онан түзілетіндігі тәжірибе жүзінде<br />
байкалған.<br />
ә) Элементтердің сызықты спектрлері. Өте<br />
кыздырған газ не бу (гейслер трубкасында) шығарған жарыкты<br />
призмадан өткізіп айырса, экранға түсті сызықтар түседі, бұнм<br />
— ұзы ндықты өлшеуші, 10-9 см тең
инфрақызыл қызыл көк кулгін улыпракүлгін<br />
Н a "ß Hr Hs<br />
Л(НИ)700 6 5 0 6 0 0 5 5 0 5 0 0 4 5 0 4 0 0 3 5 0 3 0 0<br />
5-сурет. С утектің сызықты спектрі<br />
лардың толқынының ұзындығы (X) әр түрлі, демек тербеліс жиілігі<br />
(ѵ) әр түрлі сәулелерге сәйкес келетін сызықтар. Бұл сызықтардың<br />
саны, түсі және орналасу жиілігі заттың жаратылысына<br />
тәуелді, мысалы, калийдің буы 3 сызық, темірдің буы 5000 сызық<br />
береді екен. Біз мысалға жақсырақ зерттелген сутектің спектрін<br />
алайық. Оның спектрінің көрінетін бөлімінде 5 сызық, ал ультракүлгін<br />
және инфра-қызыл шеттерін алсақ, барлығы 29 сызық<br />
бар екен (5-сурет). Оның көрінетін бөліміндегі 5 айқын сызықтың<br />
толкындарының ұзындығы табылды (6-кесте, 2).<br />
6 - к е с т е<br />
Спектр<br />
сызықтары<br />
Табылған<br />
толкын<br />
ұзындыгы<br />
(НМ)<br />
Бальмер есептеп шығарған<br />
толқын ұзындығы<br />
Бальмер<br />
формуласы<br />
Н а қызыл 6 5 6 ,3 3 6 4 ,6 13-<br />
З 2<br />
= 6 5 6 ,3<br />
Hß жасыл 486,1 3 6 4 ,6 13-<br />
Н ү көк 434,1 3 6 4 ,6 13-<br />
3 z - 2 " м см<br />
Сутектің сызыкты спектрінің ультра-күлгін және инфра-кызыл<br />
шеттеріндегі сызыктардың да толкындарының тербеліс жиілігі<br />
осыған ұксас формулаларға бағынады.<br />
У льтра-күлгін шеті Л айм ан формуласы. v = 1,0974 • 10 7 ( —---------—!— );<br />
l2 m2<br />
m = 2, 3, 4.<br />
Кѳрінетін спектр Бальмер формуласы v = 1,0974- 10 7 ( —^------------) ;<br />
2 m<br />
т = 3, 4, 5.<br />
Инфра кызыл шеті Паш ен формуласы ѵ = 1,0974- 1 0 7 ( ) ;<br />
т — 4, 5, 6<br />
Брэкет формуласы ѵ = 1,0974-107 ( — ) .<br />
42 т 2<br />
, т = 5, 6, 7<br />
1,0974 * 107 м~' саны барлык формулаларға бірдей, оны<br />
Ридберг константасы деп атап, R аркылы белгілейді,<br />
сонда:<br />
V = R ( 1<br />
т'2<br />
) (2)<br />
(т жэне п бүтін сандар, т > п ).<br />
Ендігі жерде бұл спектрлердің тууын, толкындарыньщ тербелісіндегі<br />
заңдылықты түсіндіру керек болды.<br />
б) Рентген сэулесі. 1895 жылы неміс ғалымы Рентген<br />
катод сэулелерін зерттей отырып, ол сәулелер түтіктің шынысына,<br />
сол араға орнатқан металға (антикатодка) түссе, ол шыныдан<br />
кѳрінбейтін ерекше нүр шығатындығын байкаган. Олар рентген<br />
сэулесі деп аталды. Бұл рентген сәулесі фотопластинкаға із<br />
калдырады, қағаз, картон, жеңіл металдардың қаңылтырына, дене<br />
тканіне токтамай өтіп кетеді, электр жэне магнит өрістерінде<br />
бағытын өзгертпей тіке өтеді, газдарды иондандырады т. б. қасиеттері<br />
бар. Рентген сәулесі электро-магниттік сәуле екендігі анықталды<br />
(6-сурет), бірак бұлардын толқыны кысқарақ, мысалы,<br />
жарық сәулесінікі » 4 0 0 нм болса,<br />
рентген сәулесінікі 0,01=2,0 нм.<br />
в) Радиоактивтік. 1896<br />
жылы француз физигі Анри<br />
Беккерель рентген сәулелерін<br />
зерттегенде уран деген металдыц<br />
тұздары да рентген сәулесіне<br />
ұқсас бір сәуле шығаратындығын<br />
байқаған. Бүл күбылысты М а -<br />
рия Складовская-Кюри<br />
күйеуі Пьер Қюримен бірге<br />
зерттеп, радиоактивтік (сәуле шы-<br />
56
Рентген<br />
(1845— 1923)<br />
М ария С кладовская-Кю ри<br />
(1867— 1934)<br />
гаргыштык) деп атаған. Қазіргі кезде радиоактивтік ауыр<br />
атомдардың ядроларының өздігінен ыдырауы екендігі мәлім, біз<br />
бұл құбылысқа ілгеріде (XXIII тарау) тоқтаймыз.<br />
г) Сәуле шығарудың квант теориясы. 1900 —<br />
1905 жылдарда неміс ғалымдары Макс Планк жэне Альберт<br />
Эйнштейн жарық сәулесіндегі энергияның шығуы<br />
(жәнесінуі) үздіксіз ағын түрінде емес, кесімді порция (бөлшек)— , /<br />
квант түрінде болады деп, заттыц күрылысындағы атом (белшек)<br />
жайындағы түсінікті энергияға қолданған. Жарыктыц<br />
осындай порция-порция энергиясы бар бѳлшегі фотон деп<br />
аталган. „<br />
Түрлі сәуле шығаруда кванттыц Е мѳлшері эр түрлі, әрі ол<br />
жарыктыц сэулесініц тербеліс жиілігіне (ѵ) пропорционал ягни:<br />
Е = /іѵ дж (3)<br />
мүнда һ — пропорционалдык коэффициенті (Планк тұрактысы)<br />
оныц сандык мэні 6,626-10-34 Д ж -с<br />
Міне, бұлардан да баска — анод сэулелерініц (1886 ж.)<br />
жэне фотоэлектр эффектініц (1887 ж.) ашылуы сиякты ғылыми<br />
жацалыктардыц барлығы атомныц бөлінетіндігін дәлелдей түсті,<br />
демек, атом неден, калай кұрылған деген ой XX гасырдыц бастапкы<br />
жылдарында галымдарды ойландыра түсті.<br />
Біз шолып ѳткен физиканын жацалыктары гылымныц дамуына<br />
үлкен эсер етті, бұл жацалыктарды жаратылыс танудагы<br />
революция деп санайды. Шынында бұл жацалыктарды жинак-<br />
57
Пьер Кюри<br />
(1859— 1906)<br />
Эрнест Резерфорд<br />
(1871— 1937)<br />
тап қараса, бұлар бұрын заттың бөлініп болған шегі, енді бөлінбейтін<br />
ең кіші бөлшегі деп жүрген атомда электрондар бар<br />
екенін жэне онда ядролык процестердің (радиоактивтік) болатынын<br />
көрсетеді.<br />
Сырт карағанда бұл айтылғандар таза физикалық процесс<br />
сияқты болғанымен, ғылымның келешек дамуы, осы айтылғандардың<br />
барлығы, яғни атомның электрон кауыздарының және ядросының<br />
кұрылысы периодтык системаға тікелей байланысты екенін<br />
көрсетті. Сондыктан XX ғасырдын 20 жылдарының аяғына<br />
дейін атомнын электрон кауызы зерттелді, одан кейін 1932 жылдардан<br />
бастап атомның ядросы зерттелді. Сөйтіп атомның бұл<br />
екі сферасы екі баска зерттелді. Осыған байланысты периодтык<br />
заң өзінің дамуында әуелі электрон кауыздарынын заңы болып<br />
(оны біз осы тарауда өтеміз), сонынан атом ядросының заңы<br />
болып (XXIII тарау) дамыды.<br />
Атомның ядролык моделі. Атомның эксперимент<br />
корытындысынан шығарылған ең алғаш моделін 1911 жылы<br />
ағылшын ғалымы Эрнест Резерфорд ұсынды.<br />
Бұл уакытка дейінгі эксперименттер нәтижесінде зат ішінен,<br />
демек, атомнан, электрондар бөлініп шығатындығы анык болды,<br />
олай болса, атомнын, ішінде оларды нейтралдайтын он зарядтар<br />
да болуы керек.<br />
Міне, осы он зарядтарды, олардын орналаскан жерін, Резерфорд<br />
а-бѳлшектерімен тэжірибе жасау аркылы тапкан.<br />
Резерфорд ѳз тэжірибелерінде бір шок а-бѳлшектерін жұка<br />
металға бағыттап жібергенде, олардың басым көпшілігі жұка<br />
58
металдан өтіп, түзу бағытта жүретінін<br />
экраннан (э) көрген. Сонымен<br />
каттар a -бѳлшектерінін біразы әуелдегі<br />
бағытынан ауыткып, әр түрлі<br />
бүрыш түзіп бұрылғанын байкаған.<br />
Кейбір әте сирек жағдайда жеке а-<br />
бөлшектерінің кейін кайтқаны да<br />
байкалды (7-сурет). Сонғы айтылған<br />
а-бөлшектерініц бүлайша кейін<br />
тебілуі, сірә атомның ішінде, оның<br />
жолында бір жерге жиналған өте<br />
кѳп онымен аттас, яки он зарядтардын<br />
болуына байланысты.<br />
Осы тәжірибелеріне сүйеніп /Резерфорд<br />
атомнын ядролык моделін 'Су^ нан ^ ѳ т у Т е Г а с ы Ц<br />
ұсынған. Модель бойынша оң зарядтардың<br />
барлығы атомның орталығында ядроға жиналған, оны<br />
айналып электрондар жүреді. Ядроның оң заряды мен электрон<br />
саны тең, сондыктан атом нейтрал бѳлшек. Аткыланған 8— 10 мың<br />
а-бәлшегінің біреуі ғана кейін кайтуы, ол ядронын өте кішкене<br />
екенін кѳрсетеді. Шынында да заттың жалпы көлемінің 10“ 11 бөлігін<br />
ғана ядро алады екен мысалы, сутек атомыньщ диаметрі 10-18 см,<br />
яғни 0,1 нм, ядросының диаметрі 3 - 10~6 нм. Атомды үлкейтіп диаметрін<br />
1 км жеткізсе, ядросы түйе жаңғактай ғана болады екен.<br />
Бұдан бүрын Павлов жэне Чигериннін болжаған модельдерін<br />
Резерфорд экспериментке сүйеніп дәлелдеген. Ядролы модель<br />
дүрыс екендігі талай эксперименттермен аныкталды.<br />
Эрнест Резерфорд атом кұрылысы және радиоактивтік мәселелері<br />
ж ѳнінде ең ірі ғалымнын бірі. 1871 ж . 30 тамызда Ж аңа Зеландияда жай<br />
фермердің семьясында туған, әуелі Канадада Монреаль университетінде, 1907<br />
жылдан Манчестерде, 1919 жылдан Кем бридж, одан кейін Лондон университеттерінде<br />
физика профессоры болған.<br />
Резерфорд 1900 жылдан радиоактивтікті зерттеген радиоактивті заттардан<br />
ш ығатын, а, ß, у сәулелерін аш кан (Соддимен б ірге), радиоактивтік ыдыраудың<br />
теориясын ұсы нған, 1911 жылы атом ядросын аш кан, ядролы к модельді ұсы нған,<br />
1919 жылы бір элементтін, екінш і элементке айнала алатындьі^ын алғаш аш қан.<br />
§ 5. АТОМНЫҢ ЭЛЕКТРОНДЫҚ ҚҰРЫЛЫМЫНЫҢ КҮРДЕЛІЛІП<br />
Резерфордтың ядролык моделі, әрине, ғалымның үлкен табысы<br />
болды. Бірак бұл шынына келгенде принциптік кана схема.<br />
Шынында да, элементтердін атомдарынын арасындағы периодтык<br />
зац ашып кѳрсеткен ұлы байланысты — периодтылыкты шешуге<br />
бүл модель жауап бере алмайды.<br />
Ендігі максат осы ядролы модельді жаксарту, жетілдіру еді.<br />
Бұл үшін күрделі екі мәселені шешу керек болды:<br />
1. Элементтердің атомдарындағы электрондардын саны канша<br />
(яғни ядросыныц неше он заряды бар)<br />
2. Элементтердіц атом ядросыныц сыртындағы электрондар<br />
кауыздарда калай орналаскан<br />
59
0,12 0,14 0,16 0,18 0,200,22 0,24 0,26 0,28 HM<br />
8-сурет. Катар орналаскан<br />
элементтердің рентген сәулелері<br />
толқы ндары ны қ өзгеру реті<br />
Атомдык, нөмірлер<br />
9-сурет. М озли заңы<br />
Электрондардың санын табу. 1912— 13 жылдарда<br />
ағылшынның жас ғалымы М о з л и рентген сәулесі толқынының<br />
ұзындығын зерттейді, бірак рентген түтігіндегі антикатодты,<br />
периодтык кестеде катар орналаскан әр түрлі металдардан<br />
(мысалы Ті бастап Zn дейін) жасап ауыстырып отырған. Периодтык<br />
кестеде катар орналаскан металдардан жасалған антикатодтардың<br />
беретін рентген сәулелерінің толқындары үзындығының<br />
өзгеруінде, элементтердің рет нөміріне тәуелді заңдылық бар<br />
екен (8-сурет). Мозли эксперимент корытындыларына сүйене<br />
отырып мынадай заң тапкан (М о з л и з а ң ы):<br />
Толк,ын үзындығының кері мәндерінің квадрат түбірі, элементтердің<br />
периодтык, системадағы рет нөміріне сызықтык, тәуелділікте<br />
болады.<br />
Егер графикте (9-сурет) абсциссаға атомдык (рет) нөмірлерін<br />
көрсетіп, ординатаға рентген сәулесінің толкын ұзындығының<br />
кері мәндерінің квадрат түбірін жазсак Мозли заны графикте<br />
түзу сызык болып шығады.<br />
Элементтен элементке көшкенде рентген сәулелерінін әр<br />
түрлі болуы элементтердің кұрылымы өзгеруден болады, ал ол<br />
өзгеру олардың рет нөміріне тәуелді болатындыктан, рет нөмірі<br />
дейтініміз элементтің период системасындағы орнын көрсетіп<br />
кана қоймайды, оның бір физикалык мәні бар болғаны, яғни<br />
рет нөмірі атомның бір қасиетін көрсететін болғаны.<br />
В а н — д е р — Брек (1912 ж.) математикалык есептерге<br />
сүйеніп элементтің рет нөмірі атомның ядросының зарядын<br />
көрсетеді деген пікір айтты.<br />
Резерфорд а-бөлшектермен тәжірибе жасаған кезінде ядронын<br />
заряды элементтің атомдык массасынын жартысына жуык<br />
екенін тапкан. Ал, периодтык кестеге қарасак, элементтің бәрі<br />
болмағанмен жеңіл элементтердің рет нөмірлері атомдык массасынын<br />
жартысына жуык.<br />
Осының бәрін сайып келгенде, элементтің рет нөмірі оның ядросынын<br />
заряд санын көрсетеді деген корытындыға келеміз.<br />
60
Атом — бейтарап бөлшек, яғни ядроның оң зарядтарымен<br />
электрондардын. теріс зарядтары тең болады, олай болса элементен,<br />
р е т н ө м і р і атомдардағы электрон санын да корсет<br />
е д і .<br />
1920 жылы ағылшын физигі Чэдвик мыс, күміс, платинаның<br />
ядроларының зарядын эксперимент аркылы өлшеп, жаңағы<br />
айтылғанның дұрыс екенін дәлелдеді.<br />
Мозлидің жұмысының нәтижелері периодтык система кағидаларына<br />
сәйкес келеді. Менделеев Со пен Ni, Те мен I атомдык<br />
массаларынын ѳсу ретімен емес, қасиеттеріне карап орналастырғаны<br />
ѳткенде айтылды. Мозли арнаулы тэжірибелер жасап,<br />
бұл элементтердің ядроларынын зарядын тауып, Менделеевтің<br />
орналастыруының дұрыс екендігін дәлелдеген. Мұнан баска<br />
Менделеев көп элементке орын тастап, рет нөмірін койып кеткен<br />
еді, Мозлидің жұмысынан кейін мұның да даналык іс екендігі<br />
ашылып, Менделеев системасының беделі асты.<br />
Мозлидің заңы, электрондар санының табылуы периодтык<br />
системаны нығайта түсті.<br />
1914 жылға карсы сутектен уранға дейінгі 86 элемент белгілі<br />
болды. Табылмаған, бірак орын қалдырылған 6 элемент —<br />
43,61, 72, 75, 85, 87-элементтер еді. Енді әр периодтағы элементтердің<br />
саны да аныкталды I периодта — 2, II жэне III период-,<br />
тарда — 8-ден, IV жэне V периодтарда — 18-ден, VI периодта •—<br />
32 болып шыкты.<br />
Менделеев системасының периодтарының мұндай кұрылымы<br />
(2, 8, 18, 32) ядроның айналасындағы электрондардын орналасу<br />
ретін (кұрылымын) ашушы кілт болды.<br />
§ 6. Н И Л Ь С БОР ТЕО Р И Я С Ы<br />
Өткенде айтылған сызыкты спектрлер неден, калай туатындығын<br />
зерттеу нәтижесі, ол спектрлер атомныц ішіндегі электрондардын<br />
тербелісіне байланысты екенін көрсетті. Резерфорд моделінде,<br />
ілектрондар ядроны айналып жүреді, электронный центрден тепкіш<br />
күшін ядроның тартуы теңестіреді. Электронның айналуы<br />
оның өте жиі тербелгеніне пара-пар, олай болса, электрон айналауынан<br />
электромагниттік толқындар тууы керек. Сондыктан<br />
айналып жаткан электрон толкынының кесімді ұзындығы бар<br />
сәуле шығаруы мүмкін, ол толкынның ұзындығы электронның<br />
орбитада айналуының жиілігіне тәуелді деп келісті/<br />
Бірак мүнан туатын кайшылықтар бар; электрон сәуле шығаратын<br />
болса, оның бойындағы энергия коры кемиді, демек,<br />
электрон мен ядроның арасындағы әуелдегі тепе-теңдік бұзылмак;<br />
тепе-тендікті калпына келтіру үшін электрон біртіндеп ядроға<br />
таман жакынданкырап, жаңа орбитаның бойымен айналуы<br />
керек; ендігі орбитасы кішірек болғандыктан электронның айналу<br />
жиілігі өзгермек, олай болса, шығаратын сәуле толкынының<br />
ұзындығы да біртіндеп өзгере беруге тиісті. Ең актығында<br />
электрон энергиясының бәрін шығарып болып, сәуле шығару<br />
токталып, өзі ядроға «күлауы» керек.<br />
61
Электронный, қозғалысы осылайша біртіндеп ѳзгеретін болса,<br />
оның спектрі біртіндеп үздіксіз өзгеретін болар еді, ал біздің<br />
экспериментте көріп отырған спектріміз үздікті, сызықты<br />
спектр (§ 4, ә). Сонымен қатар, электрон ядроға кұлайтын болса,<br />
ол — атомның күйреуі, демек, заттың күйреуі. Жаратылыста<br />
ондай уақиға байкалған емес.<br />
Сонымен, Резерфордтың теориясы электрон козғалысынан<br />
туатын сызықты спектрдегі заңдылықты (Бальмер және басқалардың<br />
формулаларын) түсіндіріп бермек түгіл, сызыкты спектрдің<br />
өзінің неден, калай туатындығын шеше алмады.<br />
Дания ғалымы Нильс Бор (1885 ж. туған) 1913 жылы<br />
ядролык модельге квант теориясын колданып, атом кұрылысының<br />
жаңа теориясын үсынды. Бұл теория спектр кұбылыстарын<br />
түсіндірумен кабат, жалпы электрон кауыздары жайындағы<br />
білімді біраз ілгері дамытты.<br />
Бор теориясының негізгі, оның өте батыл айткан 3 жорамалы<br />
немесе постулаты:<br />
1. Электрон ядроны айналғанда, кез келген емес, квант, теориясынан<br />
іиығатын кесімді шарттарға сай орбиталар бойымен<br />
ғана жүреді. Ол орбиталар орнықты яки квантталған орбита деп<br />
аталады.<br />
2. Электрон өзіне мүмкін квантталған орбитамен айналғанда<br />
энергия шығармайды.<br />
3. Электрон бір орбитадан басқа орбитаға көшкенде ғана<br />
энергия бөлініп шығады (не сіңіріледі). Бұл энергия бүтін квант<br />
түрінде болады:<br />
Е = Е| — Е2<br />
(мүндағы Еі мен Е2 әр түрлі орбитадағы энергия.)<br />
Нильс Бордыц осы теорияға сүйеніп карапайым сутек атомына<br />
шығарған есептері, Резерфорд теориясының шеше алмаған кайшылыктарына<br />
жауап берді.<br />
Айталык е дөңгелек орбитамен жүрсін, онда оның центрден<br />
2<br />
тепкіш күші К = — (мұнда пг — электрон массасы, ѵ — жылдамдығы,<br />
г — орбита радиусы).<br />
Электрон ядродан қашыктап кетпейді, демек, онын центрден<br />
кашыктау күшін ядроға тартатын күш тецестіреді. Ядроға тартатын<br />
күш дейтініміз ядро заряды (ei) мен электрон заряды (е2)<br />
арасындагы Кулон зацыныц ыкпалы: К і= е'- ~ —,<br />
г<br />
m u 2 еі‘ е 2<br />
Бордыц бірінші постулатына сэйкес квант теориясыныц орбитаға<br />
коятын кесімді шарты дейтініміз: электронның козғалыс<br />
мѳлшерініц моменгі mvr, Планктыц тұрактысыныц 2л бөлініп,<br />
бүтін сан п көбейтіндісіне тец болуы:<br />
62
осы шартка сай орбитаны квантталған орбита дейді.<br />
Осы формулаларға сүйеніп керекті есептер шығаруға болады,<br />
мысалы, сутек атомының радиусы (г) электронный квантталған<br />
(п) орбитасында айналуының жылдамдығын (и) есептен<br />
шығаруға болады.<br />
Радиусты есептеу үшін (5) формулада ѵ мәнін тауып,<br />
оны (4) формулаға коямыз:<br />
ѵ =<br />
ГС'А-<br />
2л тг<br />
е2г .т г 2( ) 2; e2- r ^ n 'h-<br />
4л 2іп<br />
4л те1<br />
(6)<br />
Осындағы белгілердің барлығының сандық мәні белгілі:<br />
/г == 6,6262• 10-34 Дж-с, л = 3,1415, т = 9,1095• 10-31 кг<br />
е = 1,6022-10 _І9 Кл., соларды орнына койсақ:<br />
г = ---------- (6,626-10 3_4)2------------------ ■л2 = 5,29-10_п м•п2 =<br />
4(3,1415)2- (9,1 0 9 5 -1 0 '31) • (1,6022-10 - 19) 2<br />
= 0,053 нм -п2<br />
Бұл арадағы п квантталған орбитаның, яғни электрондар<br />
орналаскан квант кабатының нөмірі.<br />
1— орбитада п = 1, г і = 0,053 - 22<br />
2— орбитада п — 2, Гг = 0,053-32<br />
3— орбитада п = 3, л3 = 0,053 • 12<br />
Мұнан гі:гг:гз...<br />
rn= 12:22:32:... п2<br />
Демек, орбиталардың радиустарының катынасы, жай бүтін<br />
сандардың квадраттарының катынасындай.<br />
Сутек атомыньщ ен кіші радиусы 0,053 нм тен.<br />
Эр санды п квантталған орбитадағы электронный айналуының<br />
жылдамдығын (ü) есептеу үшін 4 және 5 формулалардағы<br />
г мәнін тауып формуладан шығарамыз, онда:
2 л ■е\ • е 2 1<br />
Ѵп = -г • —<br />
Һ<br />
п<br />
Осыған сандык мәнін койсак, ѵ„ — 2,187-106 м/сек •<br />
онда п = 1, і/, = 2,187-106 • -j- л/се/с<br />
п = 2, ü2 = 2,187-106 • -і- »<br />
п = 3, ^з = 2,187• 106 • -I »<br />
мұнан ui : v2 : u3 : . . . v „ = -j- : -j- ■-j-<br />
(7)<br />
Демек, электрондар қозғалысының жылдамдығы натурал катардағы<br />
сандарға кері пропорционал.<br />
Енді Бордың үшінші постулатына келейік. Атом тек ядромен<br />
бір электроннан (сутек) тұратын болса, ондай атомның ішкі<br />
энергиясының корын механиканың заңдарымен есептеп шығаруға<br />
болады екен, сонда электрон ядродан неғұрлым алые болса,<br />
онын энергия коры кѳп 'болады екен. Қалыпты жагдайда, эрбір<br />
атомньщ электроны ядроға ең жакын орбитада орналасады,<br />
атомный энергия коры ен аз мѳлшерде болады. Енді атомға<br />
сырттан энергия қоссак (мысалы затты кыздырса), электрон<br />
алған энергиясының мѳлшеріне карай алысырактагы орбитаның<br />
біреуіне көшеді. Мұндайда екінші сөзбен айтканда электрон<br />
жоғарырак энергетикалык сатыға көшті дейді. Сырттан<br />
косылған энергия көп мөлшерде болса, электрон атомнан үзіліп<br />
шығып, атом ионға айналады.<br />
Электрон алыстағы орбитаға барғанымен онда көп болмайды,<br />
барлығы 10“ 8 сек. уакыт кана болып, ядроға жакын өзіне<br />
мүмкін орныкты орбитасына кейін кайтады, бұл кайтуда бойындағы<br />
жаңагы коскан артык энергияны бөліп шығарады. Ол<br />
энергия сәуле энергиясының бүтін кванты түрінде шығады, оның<br />
тербелісінін жиілігі бірінен біріне электрон көшіп жаткан орбиталардың<br />
радиусынын, мөлшерімен аныкталады. Атомның ядроға<br />
алыс орбитадағы энергиясын Еа деп белгілеп, ядроға жакын<br />
орбитадағысын Е ж деп белгілесек:<br />
Еа—Е ж = Е = /гѵ<br />
Еа Е ж / Q\<br />
одан v = й— (8)<br />
неғұрлым орбиталардың арасы кашык болса, шығатын сәуленің<br />
тербеліс жиілігі үлкен болады.<br />
Мұны есептеп шығаруда киын емес, ол үшін Еа мен Е ж есептеп<br />
шығарамыз. Еа — электронный алыс орбитадағы кинетикалык<br />
энергиясы ( — ) мен потенциялык энергиясының ( е''гв2 )<br />
косындысы,<br />
64<br />
Е 0= ү ти2 (9)
Енді бұл формуладағы потенциал энергиядағы г орнына оныц<br />
(6) формуладағы мәнін койсак — е2/ г = —тѵ2 болады, сонда<br />
(9) формула ѳзгеріп мынадай болады:<br />
Е„ = ±-т ѵ2 — тѵ2 = — \ т ѵ 2 (Ю)<br />
енді осы (10) формуладағы ѵ орнына, оныц (7) формуладағы<br />
мәнін койсак:<br />
с 2я2me4 1 , , n<br />
Ä* ~n*7 (11)<br />
Бұл шығарғанымыз алыс орбитаныц энергиясы, осылайша<br />
етіп жакын орбитаныц да энергиясын есептесек, оныц мэні<br />
р _ 2л те<br />
L- Ж--<br />
Һ2 П2 ж<br />
болады.<br />
Енді Еа пен Е ж мэнін (8) формулага койсак:<br />
(12)<br />
V : 2л2те* ( _1 1_ ) гц<br />
Һ3 П2Ж П2а (13)<br />
Сандык мэндерін койсак:<br />
ѵ = 1,0974* 107 ( — — ) гц<br />
П2ж П2а<br />
Бұл формула атомныц электроны бір алыс орбитадан жакын<br />
орбитаға көшкенде шығаратын сәулесі толкыныныц тербеліс<br />
жиілігін есептеуге мүмкіншілік береді.<br />
Бұл формула (13) бізге бұрыннан таныс Бальмердіц формуласы<br />
(2), демек, Бор теориясы сызыкты спектрлердіц мәнін түсіндіреді.<br />
Сонымен кабат Ридберг константасының да физикалык мазмұны<br />
ашылды:<br />
R =<br />
2л2■т-еі<br />
Сутек жэне рентген спектрлерінің түзілу механизмдері. Бор<br />
тецдеуі сутек атомыньщ сызыкты спектрлерініц түзілу механизмін<br />
т.үсіндіріп, оныц тербеліс жиіліктерін күні бүрын есептеп шығаруға<br />
мүмкіндік береді.<br />
Сутек спектрін алыс ультракүлгін және инфракызыл облыстарда<br />
толығырак зерттегенде Бальмер сериясымен коса тағы<br />
да жаца терт сериялар байкалатындығы айқындалып, олар<br />
тапкан авторлардыц атымен (Лайман, Пашен, Брэкет, Пфунд,<br />
Хампфри) аталды (10-сурет). Олардыц бәрі де сутек атомындағы<br />
бір электронный орбиталардан орбиталарға көшіп, орын ауыстыруымен<br />
түсіндіріледі. Ол кез келген алыс орбитадан (па әр түрлі)<br />
бір ғана жакын (гаж түракты) орбитаға келіп отырса спектрдіц<br />
бір сериясы шығады. Демек, алыстағы электрон 1- орбитаға<br />
3 —2065 65<br />
Һ3
- " П — о о -13,5<br />
эВ<br />
г п=8<br />
I о<br />
-13,Ь<br />
zn=7 -13,3<br />
=с-Л=6 - 13,2<br />
=
Бор формуласы кѳмегімен есептелген жэне эксперимент<br />
жүзінде табылған сутек спектрінің толкын ұзындықтарының өте<br />
дэл келуі (7-кесте) Бор постулаттарының негізінің дүрыс екендігін<br />
көрсетті, оған жұрттың ықыласын аударды.<br />
Рентген сәулелерінің түзілу механизмінін жоғарыда қаралып<br />
өткен оптикалық спектрдің түзілу механизмінен әжептәуір айырмашылығы<br />
бар (11-сурет). Рентген сәулелері әдетте 11-элемент<br />
натрийдан басталады. Оның ішкері жатқан кванттык орбиталарының<br />
бірінен сырттан түскен катод сәулелерінің немесе термоэлектрондардың<br />
әсерінен электрон үшып шығады, осыдан барып<br />
натрий атомы ионға айналады. Сыртқа ұшып шыккан электронный<br />
орнына жоғарырақта жатқан орбиталардың бірінен электрон<br />
ауысады. Осы екі электронный, ядромен байланысынын, айырмасына<br />
сай, белгілі бір толкын ұзындығымен сипатталатын рентген<br />
сәулелерінің кванттары шығады.<br />
Егер атомнан ұшып шығатын электрон 1-орбитадан кеткен<br />
болса, оның орнына электрондар 2-, 3-, 4-т. с. с. орбиталардан<br />
орын ауыстырып келетін болса, рентген спектрінін, К сериясынын,<br />
сызықтары шығады. Ал электрон 2-ррбитадан ұшып шығып, онын,<br />
орнына электрондар 3-, 4-, 5-т. с. с. орбиталардан келетін болса,<br />
рентген спектрінін, L сериясынын, сызыктары түзіледі. Әрі карай<br />
да осылай болып кете береді.<br />
Рентген спектрінің оптикалык спектрден тек түзілу механизмі<br />
ғана ѳзгеше болып коймайды. Рентген спектрі өзінің күрылымы<br />
жагынан алғанда карапайымдау болады жэне әрі сол элемент<br />
химиялык косылыстын. кұрамына кірсе де онша көп өзгере коймайды.<br />
Сондыктан рентген спектрін атом және күрделі<br />
заттын, ішкі кұрылымын аныктау үшін кең түрде қолданады.<br />
67
Рентгенография қазіргі уақытта заттың құрылысын дәл анықтайтын<br />
аса қуатты әдістің біріне айналып отыр.<br />
Бас квант саны мен энергетикалык, деңгейлер. Атомды негізінен<br />
сипаттайтын шамалардың бірі Бор теңдеуіндегі п шамасы.<br />
Ол бүтін сандармен не соған сай әріптермен белгіленеді:<br />
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7...<br />
К, L, М, N, О, Р, Q...<br />
Б а с квант саны деп аталған бүл шамалардың негізінде<br />
атомның орбиталарының жалпы санын, олардын, радиустарын<br />
және электрондардың жылдамдығын есептеп шығаруға болатынын<br />
жоғарыда айттык. Бас квант санын білу арқылы, сол орбитадағы<br />
электронный бойындағы жалпы энергиясын, яғни кинетикалық<br />
және потенциялық энергиялардың қосындысын анықтай<br />
аламыз. Осыған орай орбиталарды квант қ‘абаттары немесе<br />
энергетикалық деңгейлер деп те атайды.<br />
Бірінші орбитада электрон ең аз энергияға ие болатындықтан<br />
ең тұрақты күйде болады. Бас квант санының мәні артқан<br />
сайын электронный толық энергиясының мөлшері арта береді.<br />
Анығырақ айтсак, ядродан алыстаған сайын электронный, жылдамдығы<br />
кемитіндіктен, кинетикалык энергиясы төмендейді де<br />
потенциялық энергиясы керісінше артады, бірақ потенциялық<br />
энергияның абсолют мәні алғашқысынан екі есе үлкен, сондыктан<br />
жалпы энергия коры көбейеді.<br />
Сутек атомынын, нормаль күйі (тұрақты күйі) электронный,<br />
ядромен ен берік байланыскан 1-орбитадағы күйін сипаттайды.<br />
Бұл күй электронный, козбаған күйі, яғңи козу энергиясы<br />
0-ге тең (10-суретті кара). Ал электронды атомнан жұлып алу<br />
үшін, яғни оны бірінші орбитадан мүмкін болатын ең соңғы орбитаға<br />
(п = оо) көшіру үшін максималь энергия жұмсау қажет. Бұл<br />
кезде электронный, ядромен байланыс энергиясы 0-ге теңеледі.<br />
Атом электронын жоғалтып ионға айналады:<br />
Н — 1е = Н+.<br />
Қалыпты жағдайдағы (п = 1) сутек атомынын, иондану энергиясы<br />
13,6 эВ. Екінші, үшінші т. с. с. энергетикалык деңгейдегі электронды<br />
жұлып алу үшін бірінші деңгейдегіден гөрі әлдекайда аз<br />
энергия жұмсалады, өйткені бұл энергияның шамасы бас квант<br />
санының квадратына кері пропорционал:<br />
Ебайл = ---------------------------------------------- (14)<br />
п<br />
Формуладағы «минус» таңбасы электронды ядроға жақын<br />
орбитадан алыс орбитаға ауыстыру үшін энергия жүмсалатынын<br />
көрсетеді.<br />
Бор теориясының әрі қарай дамуы, оның жетімсіздігі. Бор<br />
теориясы 1916— 1925 жылдарда әрі карай дамыды. Зоммерфельд<br />
(Германия) жэне баска ғалымдар көп электронды<br />
68
атомдарға қолданылатын косымша теңдеулер ұсынды. Олар көп<br />
электронды атомдарда тек дөңгелек орбита ғана болып коймай,<br />
эллипс тектес орбиталар да болады жэне олар кеңістікте<br />
эр түрлі орналасуы мүмкін деді. Осы орбиталардың мөлшері,<br />
кеңістіктегі орналасуы кванттау ережесіне сай қарастырылды.<br />
Бұл теорияның аркасында спектрлерге тән көптеген заңдылықтар<br />
ашылды. Алайда, бұл Бор-Зоммерфельд ұсынған теорияның<br />
ғылымнын, әрі қарай дамуына ілесе алмауы айқын болды, себебі<br />
бұл теорияға тән кайшылықтар ескі көзқарас негізінде шешілмейтіндей<br />
еді.<br />
Бор теориясының басты жетімсіздіктері мыналар:<br />
1. Теорияның негізіне механика мен электродинамика заңдарынан<br />
тумайтын кванттау ережесі пайдаланылады.<br />
2. Бор теориясы бойынша спектрлердің кейбір сипаттамаларын<br />
дәлірек айтсақ, олардын, сызыктарының интенсивтілігін және<br />
мультиплеттігін есептегенде тәжірибе жүзінде шығатын нәтижелермен<br />
сай келмейді.<br />
3. Осы теория негізінде есептелген көп электронды атомдардың<br />
электрондарының энергиясы да тәжірибе нәтижелерімен сай<br />
келмейді.<br />
4. Бор теориясын пайдаланып химиялық байланыстардын,<br />
сандық мәнін есептеп шығаруға болмайтындығы анықталды. Мысалы,<br />
өте қарапайым жүйе-ионданған сутек молекуласынын<br />
Н2 + ыдырау энергиясын есептегенде теріс шама шығады, яғни<br />
теория мұндай ион болмайды деп санайды. Іс жүзінде ондай<br />
ион бар, ондағы байланысты үзу үшін 267,7 кДж/моль энергия<br />
жүмсау қажет.<br />
§ 7. М А Т Е Р И А Л Д Ы Д Ү Н И Е Н ІН , Е К І Ж А Қ Т Ы Т А Б И Ғ А Т Ы<br />
Бор теориясы атом кұрылысы жайлы ғылым саласының дамуына<br />
үлкен эсер етті. Бірақ ол сутек атомынан баска атомдардың<br />
кұрылысын дәл анықтап бере алмады. Бор атомдағы электрондардың<br />
қозғалысын жай механикалық козғалыс ретінде карады.<br />
Ал шындығына келгенде ол әлдеқайда күрделі заңдарға бағынатын,<br />
толып жатқан ерекшеліктері бар дүние болатын. Сол сиякты<br />
Бор теориясындағы квантталған орбита дегеннін, табиғаты мен<br />
мағынасы шешілмеген жүмбақ күйінде қалды.<br />
Атом кұрылысының қазіргі теориясы микробөлшектердің екі<br />
жакты табиғатын, яғни бөлшектік (корпускулалық) және<br />
толкындык табиғатын коса алып түсіндіреді.<br />
Материалды дүниенің екі жакты табиғаты ең алғаш сәуле<br />
үшін тағайындалған еді. Өткен ғасырдың алғашқы жартысында<br />
жарыктың интерференциясы мен дифракциясын зерттей келе,<br />
эксперимент жүзінде олардын, электромагниттік толкындар екендігі<br />
анықталды. Ал XX ғасырдың басында жарыкгын, фотон деп<br />
аталған материалды бөлшектердің ағыны екендігін дәлелдейтін<br />
толып жаткан құбылыстар ашылды. Солардың бірі фотоэффект<br />
кұбылысы болатын.
Е<br />
/<br />
/<br />
е>Е<br />
( э н е р г и я с ы £ )<br />
\<br />
\<br />
\ \ \<br />
А. Г. Столетов ашқан<br />
фотоэффект кұбылысының сырын<br />
жарыктын. бір ғана толқындық<br />
теориясы негізінде түсіндіру<br />
мүмкін болмады. Теориялык<br />
есептеулер электронный,<br />
шамасы тым кіші болғандыктан<br />
оған түскен электромагниттік<br />
толкындардың беретін энергия-<br />
12-сурет. Фотоэффект қ ұ бы лы сы н ы ң сы ТЫМ аз болып, фотоэффект!<br />
схемасы<br />
тудыра алмаитынын кѳрсетті.<br />
Сондыктан кәдімгі күн сәулесінің<br />
әсерімен металдьщ бетіндегі электронын үшырып шығару<br />
үшін оған бірнеше сағат бойы жарык түсіріп түру кажет болар еді.<br />
Ал іс жүзінде металдың бетіне жарык түсісімен, оның жиілігіне<br />
тәуелді бірден электрондар үшып шыға бастайды.<br />
А. Эйнштейн жарык сәулесін фотон деп карағанда ғана<br />
фотоэффект кұбылысының сырын түсінуге болатынын айтты<br />
(12-сурет). Фотон металл бетіне тигенде, кәдімгі бильярдтың<br />
бір шары екіншісіне дәл тигенде ұшыратыны тәрізді, онын, электронын<br />
ұрып шығарады. Ол үшін электронмен соктығысканда<br />
фотондар оған өз энергиясын береді, оның мөлшері Планк тен,-<br />
деуі бойынша hv-ге тең. Фотонның энергиясы е электронды ұшырып<br />
шығаруға жүмсалатын энергияға Е, әрі оған жылдамдык<br />
беретін кинетикалык энергияға (е — Е) айналады. Егер квант<br />
мөлшері электронды жүлыгі алуға кажет энергия мөлшерінен<br />
аз болса, фототок тумайды. Бұдан үзын толкынды, яғни кіші<br />
жиілікті сәуленің энергиясының металдағы электронды ұшырып<br />
шығаруға жеткіліксіз болатынын түсіну қиын емес. «Жүмсак»<br />
сәулелер фототок тудырмайды.<br />
Масса мен энергияның өзара байланыс заңы. 1903 жылы<br />
Эйнштейн ашкан салыстырмалы лык теориясының<br />
негізінде қозғаластағы дененің массасы m оның тыныіи күйдегі<br />
массасынан то ауырырак, болатынын кѳрсетті, әрі ол мынадай<br />
катынаспен ѳрнектелетінін тапты:<br />
(15)<br />
мұндағы V — козғалыстағы дененің жылдамдыгы, ал с — жарыктың<br />
вакуумдегі жылдамдығы. Демек, дененің жылдамдығының<br />
артуьі оның массасынын ѳзгеруіне әкеп соғады.<br />
Масса мен энергияның ѳзара байланысын. беретін Эйнштейн<br />
заңының әйгілі теңдеуі мынадай:<br />
Е = me2 (16)<br />
Бұрын-соңды бүған дейін масса мен энергияның арасында ешбір<br />
байланыс болады деп саналмайтынды. Ал жоғарыдағы теңдеу кез<br />
70
келген процестегі масса мен энергияныц ѳзгерулерінін арасындагы<br />
байланысты сипаттайды, сондыктан оны былай деп жазуга<br />
болады:<br />
- А £ = Л тс2. (17)<br />
Эйнштейн тендеуі дененін массасы мен онын к о з г а л ы с ы-<br />
н ы н, арасындагы үнемі болатын тэуелділікті сипаттайды.<br />
Планк пен Эйнштейн теңдеулерін (3 жэне 16) бірге карасак,<br />
жарыктын, толкын ұзындығы мен фотонный, массасынын арасындагы<br />
катынасты табамыз. Фотонның тыныштык күйде массасы<br />
болмайды, ѳйткені козгалыссыз фотон болмайды, ол үнемі жарық<br />
жылдамдыгына тең жылдамдыкпен козгалып отырады. Сондыктан<br />
фотонның динамикалык массасын онын, энергиясыныц<br />
нэтижесінде (16) тецдеу бойынша есептеуге болады. Екінші<br />
жагынан жарык энергиясынын эрбір фотонына тэн квант энергиясы<br />
Аѵ, олай болса.<br />
тербеліс жиілігінің мәнін j- койсак:<br />
hv = mc2, • (18)<br />
/г 4 - — тс2, к — ——<br />
А,<br />
/ і ОХ<br />
’ тс (19)<br />
шыгады. Бүл формула фотонный, козгалыс мөлшерінің тс жарыктын,<br />
толкын үзындығымен арақатьінасын өрнектейді.<br />
Де Бройль толқындары. 1924 жылы француз ғальімы Л у и<br />
д е Бройль корпускулалык-толкындык табиғат фотондарга<br />
гана тэн емес, кез келген материалдык бөлшектердің бойында<br />
да болады деп айтты. Соған сай кез келген бөлшектің .козгалысын<br />
толкындык процесс ретінде карауға болады. Сонда<br />
жоғарыдағы (19) формулаға үксас мынадай тецдеу шығады:<br />
X = ^тѵ (20)<br />
мұндағы in жэне v — бөлшектіц массасы мен жылдамдығы.<br />
Бүл формуламен сипатталатын толкындарды'д е Б 'ройль толкын<br />
д а р ы деп атайды. -<br />
Де Бройль тецдеуі бойынша қозғалған дененің массасы<br />
'неғұрлым үлкен болған сайын, оған сай «толқын ұзындығы»<br />
солғұрлым кіші болатындығын көреміз. Бірак макробөлшектердің<br />
массасын кіші, жылдамдығын біршама үлкен етіп алсакта оныц<br />
«толкынының үзындьіғын» байкау мүмкін болмайды. Мәселен,<br />
массасы m =10"'3 г зат 10 м /с жылдамдыкпен козгалады десек,<br />
оныц де Бройль толкыныныц үзындығы:<br />
Я.= 6-626-10~34. = 6,625- 10 ~ 29 м = 6,625- Ю“ 20 нм<br />
10“М0<br />
Мүндай толкынды ешбір күралмен байкау мүмкін емес. Өйткені<br />
ец кіші дифракциялык тордыц ѳзі атом мѳлшеріне ғана парапар<br />
0,1 нм тец.<br />
71
13-сурет. Д иф ракция с х е м а с ы ( а ) ж э н е<br />
диф ракциялы к сакиналар (б)<br />
Микробөлшектердіц (электрондардың, нейтрондардыц, атомдардыц<br />
т. с. с.) массалары кіші болатындыктан, оларға сай<br />
де Бройльдык толқындарының ұзындығын құралмен өлшеуге<br />
болады. Мысалы, 10® м /с жылдамдыкпен козғалатын электронға<br />
сай келетін толкынныц ұзындығы:<br />
А ,= -------6,626- 1_0Г31----- =0,72-10 ~ 9 м = 0,72 нм<br />
. 9 ,109-10~31 • 10 м /с<br />
Ұзындығы бірнеше нм мұндай толкын, әдетте, рентген сәулелеріне<br />
сәйкес келеді.<br />
Де Бройльдін, гипотезасын тексеру үшін жасалған тәжірибелер<br />
электрондардың дифракцияланатынын дәлелдеді. Бұл тәжірибені<br />
1927 жылы Девиссон мен Д жер мер (АҚШ) жасады.<br />
Сол жылы П. С. Тарта ковский (ССРО) мен Томсон<br />
да (Англия) электрондардың дифракцияланатынын байкаған.<br />
Олар дифракциялык тор ретінде металдардыц кристалдарын пайдаланды.<br />
Металл кристалдары дұрыс орналаскан атомдардан<br />
тұратын табиғи тор ролін аткарады.<br />
Электрондар шогыныц дифракциясыныц бейнесі — электронограмма,<br />
рентгенограммаға өте ұксас болып шықты (13-сурет).<br />
Кейін баска да а, Не атомы, Нг, нейтрон сиякты микробѳлшектердіц<br />
дифракцияланатындығы тәжірибе жүзінде аныкталып<br />
олардыц екі жакты табиғаты болатындығы дәлелденілді.<br />
Кйант механикасы. Шредингер теңдеуі, функция. Де Бройль<br />
зерттеулері микробөлшектердіц козғалысын сипаттайтын жаца<br />
механиканыц негізін салуға көмектесті. 1925— 1926 жылдары неміс<br />
ғалымы В. Гейзенберг пен австриялык Э. Шредингер<br />
өз беттерінше жаца механиканыц екі вариантын ұсынды. Бүл<br />
екі варианттыц нәтижесі бірдей, бірак, есептеуге колайлы болғандыктан<br />
Шредингер тецдеуі жиірек колданылады. Атом мен<br />
молекула кұрылыстарыныц казіргі теориялары да осы әдіске<br />
сүйенеді. Бұл теориялар микробөлшектердіц козғалысын және<br />
күйін сипаттайтын болғандыктан квант механикасы деп<br />
атала бастады. Ал Ньютон зацдарына негізделген макроденелерге<br />
арналган механика — к л а с с и к а л ы к механика<br />
делінеді.<br />
Бор-Зоммерфельд теориясы классикалык жэне кванттык кѳз-<br />
72
карастын басын жасанды түрде біріктірсе, квант механикасы<br />
ешбір кайшылықтары жок ұғымдарға негізделген бүтіндей теория.<br />
Бұл теория бойынша есептеліп алынатын нэтижелер эксперимент<br />
жүзінде толығымен дәлелденіп отыр.<br />
Квант механикасында микробөлшектердін козғалу зандарын<br />
Шредингер теңдеуі сипаттайды. Шредингер тендеуі оптикадағы<br />
толқындарға арналған тендеу мен (сондыктан толкындык тецдеу<br />
деп те аталады) де Бройльдің теңдеуін бірге пайдаланып<br />
'шығарылған. Сондыктан бүл тендеу микрожүйенің күйін ондагы<br />
микробөлшектердің екі жақты табиғатын ескере отырып сипаттайды.<br />
Де Бройльдің теңдеуі дәлелдеуді керек етпейтін постулат,<br />
олай болса, Шредингер теңдеуі де постулат. Бірак онын нэтижелер!<br />
кѳптеген эксперименттермен дэлелденгендіктен квант механикасы<br />
табигат зацы деп есептеледі. Ол материалды дүниеніц<br />
заңдылыктарын механика түрғысынан объективті бейнелейді.<br />
Сондыктан Ньютон заңдары классикалык механикада кандай<br />
роль аткарса, Шредингер тендеуі де квант механикасында<br />
сондай багаланады.<br />
Шредингер теңдеуі дербес туындылары бар дифференциалды<br />
тендеу түрінде ѳрнектеледі. Мысалы, электр заряды тудыратын<br />
орталык ѳрісте болатын стационар күйдегі микробөлшек үшін<br />
Шредингер тендеуініц түрін келтірейік. Бұл жағдай сутек атомы<br />
жүйесіне де дэл келеді, өйткені онда да протон тудыратын<br />
орталык ѳрісте электрон үнемі болады. Сондыктан Шредингер<br />
тецдеуін сутек атомыньщ эдектронына сай етіп жазсак:<br />
Л1_ + ^ + .£$_) =<br />
8я2т дУ дг } (21)<br />
Мұнда координаттардың декарт жүйесініц басын атом ядросымен<br />
сай келтіріп алып, сол ядро ѳрісінде электрон бола алатын<br />
кез келген М нүктесінің координаттарын х, у, z деп алган (14-сурет).<br />
Жогарыдағы тецдеудегі бізге белгісіз шамалар: U — берілген<br />
нүктедегі электронный потенциялык энергиясы. Оныц мѳлшері<br />
сол нүктеніц ядродан кашыктығына, эрі зарядыныц шамасына<br />
тэуелді. Е — электронный толык энергиясы.<br />
Шредингер тецдеуіне кіретін айнымалы<br />
шама ijj (пси)—толкындык функция<br />
деп аталады. Оныц квадратыныц (гр)2<br />
физикалык мағынасы бар: ол микробелшектіц<br />
кецістіктіц белгілі бір жеріндегі болу<br />
ыктималдығын сипаттайды. Егер оны<br />
атомдагы электронныц жагдайына сай карасак,<br />
онда (aj))2, электронныц атомыньщ кез<br />
келген нүктесіндегі болу ыктималдығыныц<br />
тығыздығын кѳрсетеді. Тығыздықты<br />
сол микробѳлшектіц берілген нүктедегі<br />
«өмір сүру» уакытыныц мөлшеріне<br />
карай бағалауға болады. Мысалы, атомныц<br />
бүкіл «өмірі» 1000 сек десек, соныц М нүк-<br />
14-сурет. Д екарт<br />
(М Х!,г) және полюсті<br />
(M zöf) координаттар<br />
системасындағы М —<br />
нүктесі<br />
73
тесінде электрон 1 сек болатын болса, электронный осы нүктедегі<br />
болу ыктималдылығының тығыздығы 0,001 -ге тен.<br />
Өзінің физикалык мәніне сай толкындық функция шекті,<br />
үздіксіз әрі бір мәнді болып, ал электрон жоқ жерде оныц мәні<br />
нөлге айналуға тиіс. Мәселен, ондай жағдай электрон ядродан<br />
шексіз алыстағанда, яғни олар өзара байланысын түгелдей үзгенде<br />
болады. Қазіргі атомдар теориясында Шредингер тецдеуініц<br />
шешуі дегеніміздіц өзі жоғарыда келтіргендей касиеті бар, тецдеуді<br />
канағаттандыра алатын г|з функциялардыц және оған сай<br />
энергия Е мәндерін табу болып табылады. Көптеген жагдайда<br />
Шредингер тецдеуініц математикалык шешуі өте күрделі болады.<br />
Матема.тикалық анализ негізінде ядроның мацындағы кез келген<br />
нүктедегі электрон ықтималдылығыныц тығыздығын есептеп,д<br />
оларды өзара салыстыруға болады.<br />
УліК<br />
§ 8. КВАНТ С А Н Д А Р Ы<br />
Квант сандары тек сутек атомындағы электронды сипаттап<br />
коймайды, кез келген баска атомдардағы электрондарды да<br />
қамтиды. Олар атомныц қасиеті жэне химиялык байланыстыц<br />
табиғатын түсіну үшін аса мацызды роль аткарады.<br />
Шредингердіц толкындык тендеуінде электронныц күйі үш<br />
өлшемді кецістікте сипатталады, олай болса, атомдағы электронныц<br />
күйін толык көрсету үшін үш бірдей бүтін сан кажет екендігі<br />
даусыз. Олардыц бәрі квант сандары деп аталып п, I, т деп<br />
белгіленеді. Бұл квант сандары электрон қозғалысын физикалык<br />
түрғыдан сипаттайды, әрі электрон бұлтыныц геометриялык<br />
ерекшеліктерін бейнелеп береді.<br />
Бас квант саны я жайында бүдан бүрында айтылған. Ол<br />
Бор теориясынан шығатын санмен бір мәндес. Квант-механикалык<br />
көзқарас бойынша бас квант саны орбитальдағы электронныц<br />
энергиясын жэне орбитальдыц көлемін кѳрсетеді. Онымен<br />
коса: орбиталдыц туйіндік беттерініц санын аныктайды. Түйіндік<br />
беттер деп г|) = 0 болып келген нүктеніц геометриялык орнын<br />
айтады. Егер гр = 0 болса, онда яр2 = 0, сондыктан түйіндік беттегі<br />
электрон бүлтыныц тығыздығы нөлге тец дейміз. Түйіндік беттерге<br />
ядродан шексіз алыста жаткан бет те кіреді, себебі ондағы толкындык<br />
функция мәні де нөлге тец.<br />
Түйіндік беттер атом центрінен (ядросынан) өтпейтіндер және<br />
ѳтетіндер болып екі түрге белінеді. Біріншілері центрі ядроға<br />
сай келетін сфера болып келсе, екіншілері — жазык не конус беттер<br />
түзеді.<br />
Квант-механикалык есептеулер электрон бұлтыныц мөлшері де,<br />
әрі пішіні де әр түрлі болып келетінін кѳрсетті. Электрон бүлттарыныц<br />
пішінін орбиталь квант саны — / сипаттайды.<br />
Геометриялык тұрғыдан карағанда орбиталь квант саны ядродан<br />
ѳтетін түйіндік беттерініц санын кѳрсетеді. Жоғарыда түйіндік<br />
беттердіц біреуі кашанда ядродан шексіз кашыктыкта болатынын<br />
айттык, олай болса, орбиталь квант саны 0-ден я - —1-ге дейінгі<br />
74
аралықтағы бүтін сандардың мәніне ие бола алады: / = 0, 1, 2 ,3 ,...<br />
п -— 1. Оларды s, p,d, f... әріптерімен де белгілейді. Енді бас<br />
квант санымен оған сай келетін орбиталь квант сандарының<br />
кестесін келтірейік:<br />
8-кесте<br />
Бас квант саны Орбиталь квант саны Орбитальдарды<br />
эріппен белгілеу<br />
п 1<br />
1 0 Is<br />
2 0 1 2^ 2р<br />
3 0 1 2 3s 3р 3d<br />
4 0 1 2 3 4s 4р 4d 4/<br />
Демек, бас квант саны п = \ болса, оған сай 1 ғана орбиталь<br />
түрі бар екен, ол Is. Ал п — 2 болғанда орбитальдар 2s, 2р болып<br />
келсе, п = 3 болғанда 3s, 3р, 3d болып шығады. Тѳртінші квант<br />
қабатына 4 түрлі орбиталь мэндері сай келеді, олар 4s, 4р, Ad, 4f.<br />
Теориялық мәліметтер s орбитальдың кеңістіктегі геометриялык<br />
пішіні шар тәрізді сфера, р орбитальдікі гантель тектес, ал<br />
d, f орбитальдарының кескіндері одан да күрделі болатынын<br />
көрсетті (18-сурет). s деген символдың өзі сфералы (spherical),<br />
ал р перпендикуляр (perpendicular) дегенді білдіреді.<br />
Магнит квант саны >m орбиталь квант санына<br />
тәуелді, өйткені ол орбитальдардың кеңістікте орналасуын сипаттайды,<br />
аныгырак айтсак, бір пішіндес орбитальдардың жалпы<br />
санын жэне олардың кеңістіктегі орналасу ретін көрсетеді. Квантмеханика<br />
принциптері бсйынша магнит квант саны—/ ... О ... -f-/<br />
аралыгындагы бүтін сандардың мэніне ие болады. Осыган орай<br />
эрбір орбиталь квант санына (2/+1) магнит саны сай болатындығын<br />
есептеп шыгару оп-оңай.<br />
9-кесте<br />
/ m in<br />
жалпысаны<br />
0(s) 0 1<br />
1(P) —10+1 3<br />
2(d) - 2 - 1 0 + 1+ 2 5<br />
3 (f) — 3 —2 — 1 0+ 1+2 + 2 7<br />
Магнит квант саны — бір пішіндес орбитальдардың жалпы санын<br />
белгілеп беретіндіктен квант қабатында пішіні үксас Is, 3р, 5d<br />
жэне 7f — орбитальдардың болатынын көреміз. Шынында да s —<br />
орбиталь сфера тэрізді болса, р — орбитальдан эр осьтің бойымен<br />
бір-біріне перпендикуляр болып келетін үш —рх, ру, Рг орбитальдардын<br />
түзілетіні 15-суреттен айкын көрініп түр. d — орбитальдарынын,<br />
саны бесеу, олардын үшеуі dxy, dyz, dxz өзара ұксас,
z<br />
15-сурет. s, p, d электрон орбитальдарының ке ңістікте гі піш індері<br />
тек олар ху, yz не xz жазықтыктарының бірінде орналасады.<br />
d i_ t2 пен dxy өте ұксас, тек айырмасы z осінің бойымен 45°-қа<br />
бұрылған, сондықтан d *_t гантельдері * жэне у осьтерінің бойымен<br />
қарағанда симметриялы.<br />
Есте ұстайтын бір жай: бұл орбитальдардың пішініне сай<br />
көлемдегі электрон тығыздығы 90%-ке жуықтайды. Демек,<br />
электронный, олардан тысқары шығып кететін кездері де болады.<br />
Сутек атомы мен сілтілік металдардың спектріндегі әрбір<br />
сызык өте күшті магнит өрісінде екіге жіктелетіні анықталды.<br />
Мұндай жайтты Шредингер теңдеуінен шығарып түсіндіру мүмкін<br />
болмады. Сондыктан электрон бұлттарының мөлшерін, лішінін<br />
әрі кеңістікте орналасуын белгілейтін үш квант санымен коса<br />
электрон сапасын сипаттайтын жаңа төртінші ұғым — спин<br />
квант са н ы s енгізілді.<br />
76
Электронный, бұл касиеті біз көріп жүрген макроденелер<br />
дүниесіне тән емес, әрі оған салыстырып ұксатып айтуға да<br />
келмейді, көрнекі етіп сипаттау да киын. Соған қарамастан,<br />
әдетте, оны қарапайымдап, өз осінен айналып иіріліп тұрған<br />
«ұршыкка» балайды. Электрон да өз осінен карама-карсы екі<br />
бағытта «ұршыкша» зырлай алады деп есептеліп, олардың<br />
мәндерін — ү , + ү деп белгілейді.<br />
Атомдағы екі электронның үш бірдей сипаттамасы өзара<br />
ұқсас болып келгенімен спиндерінің айырмашылығы болса,<br />
олардын, энергияларында да болымсыз өзгешелік ( ~ 0,005 эВ)<br />
байқалады. Сондыктан олар төменгі орбитальдардың біріне<br />
ауысқанда өзара шамалас, бірақ дәлме-дәл тен, емес, энергия<br />
бөліп, күшті магнит өрісінде спектрдің бір сызығының орнына<br />
екі тым жақын түйісіп тұрған сызықтар шығады. Бүның себебі<br />
электронный, өз осінен қарама-карсы екі бағытта айналуы<br />
болады.<br />
Ендігі жерде атомдағы электронды толығымен сипаттау үшін<br />
төрт бірдей квант санын пайдаланамыз. Электронды қарапайым<br />
бөлшек деп карап, оның кеңістіктегі қозғалысын 3 координат пен<br />
га,7, т белгілесек, өз осінен айналуын төртінші координат s анықтайды.<br />
Ал электронды толқын деп қарасак, онда оның козғалысын<br />
үш параметрмен (үш квант санымен): толкын ұзындығы,<br />
бағыты жэне амплитудасы арқылы сипаттаймыз.<br />
Электрон қабаттары мен қатпарлары. Біз атомдағы электронды<br />
сипаттайтын 4 квант санымен танысып өттік. Оларды тағы да<br />
бір жинактап каралық. Бас квант саны Бор теориясындағыдай<br />
электронный энергиясын кѳрсетеді дейміз, ал геометриялык түрғыдан<br />
электрон бұлтының, яғни орбитальдың жалпы көлемін<br />
анықтайды. Орбитальдардың кеңістіктегі пішінін орбиталь квант,<br />
саны сипаттайды, ал олардың^калпы саны магнит квант санымен<br />
белгіленеді.<br />
Атомдағы орбитальдар ең әуелі бас квант санынын, мэніне<br />
карай кабаттарга топтастырылады. Бірінші (га= 1) К квант<br />
кабатында бір ғана орбиталь бар, ол Is, екіншГ (га = 2) L квант<br />
кабатында 4 орбиталь болады: олардын, бірі s (2s) орбиталь<br />
да, үшеуі р орбитальдар: (2рх, 2ру, 2рг) үшінші (га = 3) М квант<br />
кабатында 9 орбиталь бар, олар: 3s, 3рх, 3ру, 3рг жэне бес d<br />
орбитальдары 3dxy, 3dyz, 3dx2 3dz 3dx —y2. Төртінші (ra = 4) квант<br />
кабатында 16 орбиталь бар, олар бір s, үш р, бес d мен жеті /<br />
орбитальдары.<br />
Осы айтылғандардан әрбір келесі квант кабатында онын,<br />
алдындағы кабаттын орбитальдары тектес орбитальдардың болатындығын,<br />
тек олардын бас квант санына сай үлкендеу болып<br />
келетінін кѳреміз. Сондыктан, ең кіші s орбиталі ядроға ең жакын<br />
орналасады да калғандары оны сыртынан орап тұрады, р орбитальдарының<br />
орналасуы да осыган ұксайды.<br />
Химиялык әдебиетте орбитальдарды электрон кабаттарының<br />
қатпарлары деп те атай береді. Сол сиякты электрон<br />
77
кабаттары мен қатпарларын энергетикалык жағынан алғанда<br />
энергетикалық деңгей және деңгейше деуге де<br />
болады.<br />
Көп электронды атомдардың спектрін зерттегенде олардың<br />
энергиялары тек бас квант санымен ғана анықталмай, орбиталь<br />
жэне магнит квант сандарына сай ѳзара жуык энергетикалык<br />
сипаттамаларға да ие болатынын кѳрсетті. Бір энергетикалык<br />
деңгейде бірнеше энергетикалык деңгейшелер болатынын білеміз,<br />
ал олардын өзара мәні /-ге тэуелді. Бір квант кабатындағы<br />
деңгейшелердегі энергияньщ мәндері былайша артады: ns-+<br />
np-^nd.<br />
Химиялык әдебиетте әрбір орбитальды квант ұяшыктар<br />
ы м е н □ белгілеу кең таралған. Ұяшык бос орбитальды<br />
көрсетеді. Оган электронды стрелка түрінде орналастырса, әр<br />
стрелканың бағыты оның спиндік бағытының барлығын байкатады.<br />
Егер квант ұяшығында карама-карсы (антипараллель)<br />
спинді екі электрон болса, оны былайша белгілейді: ш<br />
Кѳп электронды атомдар. Қөп электронды атомдар үшін<br />
де сутек атомындагы сиякты эрбір электронный жагдайын сипаттайтын<br />
4 квант саны болады дедік. Бірак кѳп электронды атомда<br />
электрон бір ғана ядро ѳрісінде болып коймайды, сонымен кабат<br />
баска да электрондар ѳрісінде жүреді. Осы соңғы фактордың<br />
эсерінен электронный бір энергетикалык деңгейде жүргеніне<br />
карамастан орбитальдарына сай (/-дің әр түрлі мәніне сай) өзіндік<br />
әр түрлі энергия шамалары болады. Әрі неғұрлым атомда<br />
электрон кѳп болтан сайын<br />
энергияның мѳлшеріне п<br />
санымен катар Z-дің әсері<br />
арта бастайды (16-сурет).<br />
Кѳп электронды атомдардагы<br />
децгейшелердің энергетикалык<br />
сипаттамасы мынадай<br />
заңдылыкка багынады:<br />
ns; (п — I) d; (п—2)f деңгейшелері<br />
ѳзара шамалас,<br />
эрі олардын энергиясы пр-<br />
__2Р мен салыстырғанда әрка-<br />
----------------2S<br />
шанда аздау болып келеді.<br />
ч><br />
Ч<br />
Бойындағы энергиясынын<br />
артуы бойынша орналастыр-<br />
"5<br />
1S<br />
1S сак энергетикалык деңгей-<br />
20 90<br />
шелердің катары мынадай<br />
Атомдык, нѳмір<br />
болып шығады: l s < 2 s <<br />
< 2 р < 3 s < 3 p < : 4 s äs 3d < .<br />
16-сурет. Кѳп электронды атомдардағы<br />
< 4 p < :5 s « Ad
Бұл зандылыкты совет ғалымы В. М. Қлечковский<br />
былайша тұжырымдап, жогарыдағы қатардың ретін табудын.<br />
карапайым жолын ұсынады: [электронныц берілген екі жағдайының<br />
қайсысында бас жэне орбиталь квант сандарының қосындысы<br />
(п-\-1) үлкен болса, соның энергиясы үлкен болады. Мысалы,<br />
3d және 4s орбитальдарындағы электрон үшін 4s (4 + 0 = 4) жэне<br />
3d (3 + 2 = 5) біле отырып, алғашкысының энергиясы соңғысынан<br />
кішірек екенін айтамыз. Егер п мен I косындысы бірдей мәнге<br />
ие болса, энергия бас квант санының мәніне тәуелді болады:<br />
қай орбитальдың п мәні үлкендеу болса, соның энергиясы молырак.<br />
Мысалы, 3d мен 4р үшін косынды (3 + 2 = 5, 4+1=5) бірдей<br />
5-ке тең. Бірак 3d орбиталының энергиясы 4р мен салыстырғанда<br />
аздау, өйткені біріншісінде п = 3 те, екіншісінде п = 4.<br />
К л е ч к о в с к и й<br />
к а т а р ы<br />
10-кесте<br />
Is 2s 2р 3s з р 4s 3 d 4 р 5s 4d 5 P 6s 4/ 5d 6 p 7s 5 f 6 d<br />
п 1 2 2 3 3 4 3 4 5 4 5 6. 4 5 6 7 5 6<br />
1 0 0 1 0 1 0 2 1 0 2 1 0 3 2 1 0 3 2<br />
п-\-1 1 2 3 3 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 7 8 8<br />
Бұл кестеден Is — 3р орбитальдарында энергия шамасы п-ге<br />
тәуелді түрде біртіндеп артып отыратыны көрініп тұр. Әрі карай<br />
4s орбиталыньщ 3
тронның басқалардан гөрі ең кеміндебір квант<br />
саны өзгеше болу керек. Бұл прициптен бір орбитальда<br />
болатын 2 электронның спиндері қарама-карсы болуы тиіс деген<br />
тұжырым шығару қиын емес.<br />
Паули принципін пайдаланып алғашқы екі квант кабатында<br />
бола алатын электрондардьщ санын табайық:<br />
п — 1, I — 0 десек, ондағы электрондардьщ тек спиндері ғана<br />
эр түрлі болады:<br />
п I т<br />
1-электрон; 1 0 0 + ү<br />
2-электрон: 1 0 0 — ү<br />
s<br />
Мұнда үшінші электрон болуы мүмкін емес, егер болған жағдайда<br />
онда Паули принципін бұзып, үшінші электрон алғашқы екеуінің<br />
біреуіне үқсап кетер еді.<br />
п = 2 болғанда біріне бірі ұксамайтын 8 электрон бола алады:<br />
п I т s п I т s<br />
2 0 0 + j - 1 1 0 +<br />
2 0 0 - -i-<br />
1<br />
2 1 0 - j<br />
п I т s п I т s<br />
■21-1+} 2 1 + 1 . + }<br />
2 1 — 1 — ү 2 1 + 1 - }<br />
Дэл осылай етіп п = 3 болғандағы максималь электрондар<br />
саны 18, ал п — 4-те 32 болатынын есептеп шығу қиын емес.<br />
Жалпы алғанда бір квант кабатында бола алатын электрондардьщ<br />
максималь саны бас квант санының мәніне тәуелді, яғни<br />
2п2 тең болады. Мұны 11-кестеден де анык кѳруге болады. ■<br />
Бұл кестеден эрбір катпарда бола алатын электрондардьщ ең<br />
жоғары санын да білеміз. s — катпарында 2 электрон (s2), гантель<br />
тәрізді үш р орбитальдардан түратын р — катпарында<br />
6 электрон (р6), сол сиякты d катпарында 10 электрон (d10), f катпарында<br />
14 электрон (f14), бола алады.<br />
Сонымен эр квант кабатындағы электрондар саны 2, 8, 18, 32<br />
болып шығады. Мұндай сандар Д. И. Менделеев системасы<br />
периодтарындагы элементтердін, санына үксайды. Атомдар кұрылысыньщ<br />
бейнесі периодтык системамен тікелей байланысты<br />
екендігі осыдан-ак айкын. Шынында да атом күрылысын зерттеуде<br />
периодтык система ѳне бойы жетекші болып отырғаны аян.<br />
Д. И. Менделеев ѳзі ашкан периодтык заңымен периодтык<br />
80
Электронный эр түрлі жағдайларына сай квант сандары<br />
I1-кест е<br />
п I 2 3<br />
1 0 0 1 0 1 2<br />
in 0 0 0 ±1 0 0 ±1 0 ± 1 ±2<br />
І<br />
ж алпы саны 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2<br />
t<br />
>’<br />
Орбиталь<br />
символд<br />
Ір ы<br />
Is 2s 2 pz 2 р, 2 ру 3s 3 рг 3 Р х 3 Р у<br />
43 СО<br />
3 d Xz<br />
со<br />
3 dxyt 3diJ/<br />
бу^<br />
с rj<br />
]<br />
1-ге сай<br />
максимал<br />
ь<br />
саны<br />
п -ге сай<br />
е максималь<br />
саны<br />
2 2 6 2 6 10<br />
2 8 18<br />
■<br />
скстемасын заттың ішкі құрылымына (структурасына) сай келе-<br />
”ін терең зандылыктардың көрінісі болуға тиіс деп пайымдаған<br />
олатын. Ол «Химия негіздері» атты еңбегінде «...периодтык заң><br />
элементтердің өзара катынасын ғана камтып коймай, сол элементтер<br />
түзетін косылыстардың формалары жайлы ілімді біршама<br />
аяктап, жай және күрделі денелердің физикалык және<br />
химиялык қасиеттерінің өзгерулеріндегі дұрыстыкты керсете<br />
алады. Мұндай катынастар әлі де тәжірибеде зерттелмеген жай<br />
және күрделі денелердің касиеттерін күні бүрын*айтуға мүмкіндік<br />
береді, осыған сай атомдык жэне молекулалык механикасын<br />
(кұрылымын) кұрастыруға негіз дайындайды»— деп жазды.<br />
Атом күрылысын зерттеудін, нәтижесінде периодтык системаны<br />
ондағы элементтердің электрондык кабаттарының кұрылысына<br />
сай белгілі бір тәртіпте орналаскан кесте түрінде өрнектеуге<br />
мүмкіндік туды.<br />
§ 9. ПЕРИОДТЫҚ СИСТЕМА ЖӘНЕ АТОМДАРДЫҢ ЭЛЕКТРОНДЬІҚ<br />
КѴРЫЛЫМЫ<br />
Периодтык заңның графиктік кесте түріндегі бейнесі периодтык<br />
система болып табылады (форзацты кара). Міне осы жүйелі<br />
кестедегі атомдардың электрондык күрылымына, яки олардын,<br />
атом кабаттары мен катпарларындағы электрондарының орналасу<br />
ретіне кайта ораламыз. Біз бұдан 4 квант санын жэне Паули<br />
81
принципін колдана отырып, эр квант кабатында орналаса алатьш<br />
электрондардың максималь санын және олардың түр^ерін білген<br />
едік.<br />
Әрбір элемент атомынын, электрондык кұрылымын білу үшін:<br />
1. Периодтык еистемада сутектен бастап нильсборийге дейінгі<br />
105 элементтің атомдарының электрон кауыздарын сыпырып<br />
тастап, жалаң ядроларын ғана калдырдык дейік.<br />
2. Бұл 'ядроларға зарядыныц санына тең етіп электрондар<br />
беріп, оларды тиісті кабаттар мен қатпарларға орналастырайык.<br />
3. Әрбір косылған электрон энергетикалык тұракты минималь<br />
энергиясы бар күйде, ягни энергетикалык колайлы күйде орын<br />
тебетінін үнемі есте ұстайык.<br />
Соңғы ереже табиғаттың жалпы заңдылығымен сай келеді,<br />
өйткені табигаттагы кез келген өз бетімен жүретін процесс энергияның<br />
ең аз болатын багытында жүруге тырысады. Айталык,<br />
таудан домалаган тас ойга беттейді, ойлы-қырлы бетпен дөңгелеген<br />
доп дөңес жерге аялдамай, еціс жерге токталады, яғни<br />
бойындағы потенциялық энергиясы ең аз болатын жерге барып<br />
аялдайды. Сол сиякты атомный, «ішіне» электронды кіргізіп<br />
өзіне үнаған орбиталь «таңдатсак» ол міндетті түрде энергиясы<br />
аз болатын бос катпарға барып орналасар еді.<br />
Атомдардың электрондык конфигурациясы<br />
деп оның электрондарын әр алуан орбитальдарға таратып орналастыруды<br />
айтады. Электрондык конфигурацияларды кұрасты<br />
руда бұрынғы сутек атомына шығарылған заңдылыктарды пайда<br />
ланамыз, анык айтсак, орбитальға орналаскан электронньн<br />
біріне-бірінің әсері жок деп караймыз. Бұлай деп есептеу кана<br />
ғаттандырарлық нәтиже береді.<br />
Элементтердің периодтык системадағы орналасу реті бойын.<br />
алсак, әрбір келесі элементтің алдындағы элементтен айырмаш^<br />
лығы бір ғана артык электроны болады, демек, оның атомынь,<br />
электрондык конфигурациясы алдындағы элементтікін түгелДе’<br />
кайталайды да айырмашылығы ең соцғы электронының орна<br />
ласкан орны болып табылады.<br />
Атомдардыц электрондык конфигурациями 12-кестеден кѳруге<br />
болады. Онда 105 элементтіц эр бірініц электрондык формуласы<br />
— электрондарыныц кабаттардағы орбитальдарға<br />
бөлініп жазылуы келтірілген. Біз солардьі эр период бойынша<br />
карап өтейік.<br />
I периодта екі элемент бар, олар Н жэне Не, Сутек атомыньщ<br />
жалгыз электроны калыпты жағдайда К кабатыньщ s катпарында<br />
болады. Оныц электрон бұлтыныц шар тэрізді екенін еске алып,<br />
эрі квант ұяшығын (92-бетте) пайдаланып схемамен жэне<br />
электрондык формуламен ѳрнектейміз: Гелийдіц екінші электроны<br />
Паули принципі бойынша осы орбитальга келіп, карама-карсы<br />
спинімен жүптасады:
II периодтын, элементтерінің электрондары L кабатын толтыра<br />
баетаііды. Ондағы екі қатиардын 4 орбиталында 2s, 2р,, 2р,һ<br />
2pz, не бары 8 электрон орналаса алады. Периодтын алғашкы<br />
екі элекменті Li мен Be электрондары 2s-op6nTa.nbiiia барады,<br />
калған алтауы р-орбнтальдарын толтырады.<br />
Бір квант кабатындағы бірдей орбитальдарды электрондармен<br />
толтыру үшін Хунд ережесін білу керек. X у н д ережесі<br />
бойынша б е р і л г е н катпардағы электрондардьщ<br />
сннн са н д а р ы ны к к о с ы н д ы с ы максималь болуы<br />
шарт. Демек, бірдей орбитальдардағы электрондар олардын<br />
кеңістіктегі тығыздыгы симметриялы болатындай етіл орналасады<br />
екен. Егер бұл ережені квант ұяшыктарын толтыруға арнап<br />
12-кесте<br />
ҚАЛЬІПТЫ ЖАРДАЙДАҒЫ ЭЛЕМЕНТТЕРДІН, АТОМДАРЫ НЫ Ң ЭЛЕКТРОНДЫК, ҚҰРЫЛЫСЫ<br />
б е л п л е у л е р ;<br />
L — 1А я қ т а л ғ а н э л е к т р о н қ а б а т ы<br />
if-<br />
А у ы с п а л ы э л е м е н т т е р<br />
▼ ЛантаноидгЕр, актиноидтЕ Р §*<br />
1 Н ш<br />
2 He |is2) 4<br />
19 к |к 1 L ] .. „ 45<br />
20 c a 1к. 1 L 4 s 2<br />
3 Li I К I 2S * 2 1 Sc 1к 1 L ] 3d »<br />
4- Be [K J 2s1 * 22 Т| IK 1 L 1 .. 3d2 »<br />
5 в (kJ » гР * 23 V IK 1 L ] „ ,i 3d3 »<br />
6 с (kJ » 2p2 et<br />
♦ 24 er |к 1 L- ] ,, ,i 3d5 45<br />
7 N [К] » 2p3 s: *25 Mnl к 1 L ] 3d5 AS* °<br />
8 0 [к ] » 2p" Q.<br />
*26 Fe |к 1 L ] 3 s 23p6 3d6 4S2 *<br />
9 f (kJ " 2p5 С<br />
* 2 7 со |к 1 1 1 II .1 3d7 ■' а<br />
10 Ne |K |2S22pfe! cs]<br />
* 2 8 мі ГкТ L<br />
1 „ 3d8 ‘1 ш<br />
11 EZ<br />
11 Na|K 1 L !3s<br />
* 2 9 Cu 1К 1 L 13S2 3p6 3d'°| 4S ^<br />
12 М 9ІКІ L |3S<br />
*30 Zn|K 1 L 1 M ___|4s2<br />
13 Al |K 1 L 1 " 3p<br />
31 Ga IK 1 L 1 M ___1 " 4p<br />
И Ы |K 1 L i » Зрг<br />
О 32 Ge IК 1 L 1 M Z J » 4p2<br />
15 P |K 1 L 1 " V CL 33 AS 1К 1 L 1 M 1 » 4p3<br />
16 b |K 1 L 1 » 3p" Ш<br />
34 Se [к Т L 1 M 1 » 4 p1*<br />
І7 С И К 1 L ! " =Sp5 35 Br 1кТ L 1 M v 1 1 4p5<br />
18 Ar j К I L i » 3p6 36 Кг ГІГГ L 1 /М 1 « 4pb<br />
83
І7 Rb £ К 1 L 1 М 1 - " 5S<br />
38 Sr [; к 1 L . 1 м 1 " II SS2<br />
*39 y с к 1 L /И 1 - " 4d и<br />
*40 Zr £ к 1 L лл 1 " и 4d2 "<br />
*41 Nb С к 1 L м 1 " и. ^ 55<br />
* « MO Г к i L АЛ 1 " « 4ds Ss ■. .<br />
*43 те £ К 1 L /И 1" ” 4d6 5S2<br />
’Ük<br />
Ru[; к 1 L ‘S .<br />
/И 1 " 1 4d7 5S<br />
*45 RhQ К 1 L ЛЛ 1 " " 4de 55<br />
*46 P d f К 1 L М ! - j. 4
81 Ti 1К 1 L 1 M N<br />
~] И H Й II 6p<br />
S2 Р Ь І К І L 1 M N<br />
II<br />
1 4 *<br />
ll<br />
6 p2<br />
83 Ві І К І L 1 M N 1 If M II > 6p3<br />
II<br />
II<br />
84 Po 1К 1 L 1 M N 1 1 "<br />
6p*<br />
8 5 A t 1К 1 L . I M N ” 1 II p 11 II 6 ps<br />
3 6 Rn 1К 1 L _ L . M . N I 1! II К 1 6 p6<br />
07 Fr I К 1 L 1 M N _ J 5 S2 5 p6 5 d'° 6s! 6p6 7S<br />
б в Rai K l L 1 M N I (( К II и “ 7Sl<br />
* 8 9 A c I К 1 L 1 M N I H II " и * 6 d “<br />
т 90 Th 1K l L 1 M N □ 1* . H II '1 6 d1 1<br />
T 9( Pa 1К 1 L 1 M N "*] II II • 5f* * « 6d »<br />
▼92 U 1K l L 1 M N 1 f< К « J 1' " 6d 1<br />
» 9 3 N p |K | L 1 M N ”1 II 11 « 5f* ■ » "<br />
у 94 Pu| К 1 L \ M N II 1' и 5 fe , • а<br />
r 95 Л т | К 1 L 1 M N<br />
1 II h „ II u "<br />
■ »96Cm |J И H 5j:«> 1« 1'
8 , 0 iS22S22p‘‘<br />
10. Ne 1ss2ss2p6<br />
Р<br />
П = 2<br />
n -I<br />
l> 2<br />
Г М<br />
Н е о н н ы н . с о ң ғ ы к а б а т ы н д а г ы 8 - э л е к т р о н ы ж о г а р ы с и м м е т р и я -<br />
л ы к ұ р ы л ы м ғ а и е б о л ы п s , р - к а т п а р л а р ы н т о л т ы р ы п , 4 к о с<br />
э л е к т р о н д ы э л е к т р о н б ұ л т т а р ы н т ү з е д і .<br />
И I п е р и о д т ы к э л е м е н т т е р і н і н , э л е к т р о н д а р ы I ж э н е И к а б а т т а р<br />
т о л ы б о л ғ а н д ы қ т а н ү ш і н ш і к в а н т қ а б а т ы н қ ұ р а б а с т а й д ы . О н д а<br />
ү ш т ү р л і о р б и т а л ь д а р б а р : s , р , d. N a м е н M g 3 s о р б и т а л ь ы н<br />
т о л т ы р а д ы , . о н а н к е й і н г і 6 э л е м е н т A I , S i , P , S , C l , A r , З р қ а т п а р ы н<br />
а я к т а й д ы . С о н ғ ы э л е м е н т а р г о н н ы ц е н с ы р т к ы к а б а т ы н е о н г а<br />
ұ қ с а п , 8 э л е к т р о н д ы т ү р а қ т ы м э н г е и е б о л ы п т ұ р .<br />
I l l п е р и о д з л е м е н т т е р і а я к т а л г а н ы м е н ү ш і н ш і к в а н т қ а б а т ы<br />
т о л ы ғ ы м е н э л е к т р о н д а р ғ а т о л ғ а н ж о к . М ұ н д а 2/2" ф о р м у л а с ы<br />
б о й ы н ш а о р н а л а с у ғ а т и і с т і 1 8 э л е к т р о н н ы ц ә л і д е 1 0 э л е к т р о н ы н ы н<br />
о р н ы б о с т ұ р , а т а п а й т к а н д а , о л — 3d к а т п а р ы н д а ғ ы 5 ұ я ш ы к .<br />
Б і з к а р а п ө т к е н<br />
1 8 э л е м е н т т і н б ә р і д е М е н д е л е е в к е с т е с і н д е г і<br />
н е г і з г і т о п ш а л а р ғ а ж а т а . т ы н э л е м е н т т е р , а л б ұ л а р д ы ң э л е к т р о н - ,<br />
д а р ы т е к s , р к а т г і а р л а р ы н а о р н а л а с к а н .<br />
Е н д і I V п е р и о д т ы н э л е м е н т т е р і н е к е л е й і к . О н ы н , а л г а ш к ы<br />
2 э л е м е н т ! К , С а ѳ з д е р і н і н . с о ц ғ ы э л е к т р о н д а р ы н э н е р г е т и к а л ы к<br />
ж а г ы н а н т и і м д і т е р т і н ш і к в а н т к а б а т ы н ы к s қ а т п а р ы н а о р н а -<br />
л а с т ы р а д ы . Б о с т ұ р ғ а н 3d қ а т п а р ы н а б а р м а й ш а р т е к т е с 4 ,ѵ -к е<br />
о р ы н т е .б у і 3 s'2 3 р ь к а т п а р ы н д а о р н а л а с к а н э л е к т р о н д а р д ы ц<br />
я д р о н ы ѳ т е т ы ғ ы з к о р ш а п , ә р і с и м м е т р и я л ы т ү р д е б о л ы п , с ы р т к ы<br />
э л е к т р о н д а р д ы я д р о д а н э к р а н д а у ы м е н ( к ѳ л й г е й л е у і м е н ) т у с і н д і -<br />
р і л е д і . Қ е л е с і 2 1 - э л е м е н т S c - г е к е л е е к , о г а н 4 р к а т п а р г а К а р а г а н д а<br />
3d т н і м д і р е к . С о н д ы к т а н о н ы н с о ц г ы э л е к т р о н ы і ш к е р і ж а т к а н<br />
3d о р б и т а л ь ы н а ж о л т а р т а д ы . Б ұ л л е р и о д т а о л і д е 9 э л е м е н т<br />
« з о р н ы н т а б а д ы , о л а р д ы н с о н г ы с ы Z n . Б і р а к S c м е н Z n a p a -<br />
с ы к д а ғ ы ! ü э л е м е н т т і н . ( д е к а д а н ы ң ) э л е к т р о н д а р ы н ы ц d к а т я а р ы н<br />
т о л т ы р ѵ ь . і б і р ы н г а й т э р т і н и е п ж у р е б е р м е і і д і . Б у л д е к а д а д а г ы<br />
3d м е н 4 ч к а т п а р . м а р ы п ы н ж а г д а й л а р ы э н е р г е т и к а л ы к . ж а г ы н а н<br />
ж у ы к б о л г а н д ы к т а н , б ір э л е к т р о н н ы ц к о с ы л у ы к е и д е о д а н б ұ р ы н -<br />
г ы қ а т п а р л а р д а г ы э л е к т р и н д а р д ы и о р н а л а с у ы п а з д а и « ч г е р т е<br />
а л а д ы . М а с е л е н , С г а т о м ы н ы н . 4
г у р а ц и я с ы н т ү з у г е к ө м е к т е с е д і . Д э л о с ы т ә р і з д і э л е к т р о н д а р д ь щ<br />
« қ ұ л а у ы » б а с к а п е р и о д т а р д а д а б а й қ а л а д ы .<br />
I V п е р и о д т ы ң 1 0 э л е м е н т і і ш к е р і қ а б а т т ы ң 3 d қ а т п а р ы н<br />
т о л т ы р а д ы . А л к е л е с і 6 э л е м е н т G a , G e , A s , S e , B r , К г ө з д е р і н і н ,<br />
с о ң ғ ы э л е к т р о н д а р ы н Ар к а т п а р ы н а о р н а л а с т ы р а д ы . А л ғ а ш к ы<br />
1 0 э л е м е н т қ о с ы м ш а т о п ш а н ы ң ѳ к і л д е р і б о л с а , с о ң ғ ы 6 э л е м е н т<br />
н е г і з г і т о п ш а ғ а к і р е д і . О с ы л а й ш а 8 э л е м е н т т і е к і п е р и о д т а н<br />
с о ң 1 8 э л е м е н т т і ү л к е н п е р и о д б а с т а л а д ы .<br />
V п е р и о д т а д а о с ы қ а р а п ѳ т к е н I V п е р и о д т а ғ ы з а ң д ы л ы қ<br />
с а қ т а л а д ы , о н ы ң д а 1 8 э л е м е н т т е н қ ұ р а л ғ а н ы б е л г і л і . А л ғ а ш қ ы<br />
е к е у і R b , S r , 5 s қ а т п а р ы н а , о д а н к е й і н г і 1 0 э л е м е н т Ү — C d Ad<br />
к а т п а р ы н а ѳ з э л е к т р о н д а р ы н б а ғ ы т т а й д ы . р .— қ а т п а р ы V п е р и о д -<br />
т ы н с о ң ы н д а ғ ы 6 э л е м е н т п е н I n — Х е а я қ т а л а д ы .<br />
V I п е р и о д т а 3 2 э л е м е н т б а р . О л а р ж а ң а 6 - к в а н т к а б а т ы н<br />
б а с т а п C s м е н В а э л е м е н т т е р і н і н , с о ң ғ ы э л е к т р о н д а р ы н 6 s о р б и -<br />
т а л ь ы н а ж і б е р е д і . Э р м е н к а р а й L a 5 d қ а т п а р ы н б а с т а й д ы . Б і р а к<br />
о д а н к е й і н г і 1 4 э л е м е н т С е — L u э н е р г е т и к а л ы к т и і м д і і ш к е р і р е к -<br />
т е г і Af к а т п а р ы н т о л т ы р а д ы , о н ы ң 7 о р б и т а л ь ы н а 1 4 э л е к т р о н<br />
с и я т ы н ы н б і л е м і з . Л ю т е ц и й д е н к е й і н г і 9 э л е м е н т H f — H g к а й т а -<br />
д а н 5 d к а т п а р ы н а о р а л ы п т о л т ы р у д ы а я қ т а й д ы . С о ң ғ ы 6 э л е м е н т<br />
ж о ғ а р ы д а ғ ы п е р и о д т а р д а ғ ы д а й ѳ з э л е к т р о н д а р ы н 6 р к а т п а р ы н а<br />
о р н а л а с т ы р а д ы . О с ы м е н V I п е р и о д т а қ ұ р ы л ы п б і т е д і . Б і р а к<br />
к в а н т қ а б а т т а р ы н д а ә л і д е т о л м а ғ а н б о с о р б и т а л ь д а р к ѳ п .<br />
V I I п е р и о д ә л і а я қ т а л м а ғ а н , о н д а к ѳ п т е г е н э л е м е н т т е р<br />
а ш ы л м а ғ а н . Е г е р б ұ л п е р и о д т а б о л у ғ а т и і с т і 3 2 э л е м е н т т ү г е л і м е н<br />
б о л с а , д э л V I п е р и о д т ы қ э л е м е н т т е р і н д е й о р н а л а с а р е д і . Ә з і р ш е<br />
V I I п е р и о д т а ғ ы 7s қ а т п а р ы ( F r , R a ) ж ә н е 5f қ а т п а р л а р ы<br />
( T h — L r ) ғ а н а т о л ғ а н . А л ■6 d к а т п а р ы н д а н е б а р ы ү ш - а қ<br />
э л е м е н т ( А с , K u , N b ) б а р .<br />
V I п е р и о д к а ж а т а т ы н 1 4 э л е м е н т — л а н т а н о и д т а р , V I I п е р и о д -<br />
т а ғ ы л а р — а к т и н о и д т а р д е п а т а л ы п , п е р и о д т ы к с и с т е м а д а к о с ы м -<br />
ш а е к і к а т а р қ ұ р а й д ы . О л а р д ы е к і н ш і қ о с ы м ш а т о п ш а д е п<br />
а т а й д ы . Л а н т о н о и д т а р м е н а к т и н о и д т а р д е г е н т е р м и н о л а р д ы н ,<br />
л а н т а н м е н а к т и н и й э л е м е н т г е р і н е ұ қ с а с к е л е т і г і д і г і н к ѳ р с е -<br />
т е д і .<br />
Б і з о с ы л а й ш а 1 0 5 э л е м е н т т і н , а т о м д а р ы н ы н , э р к а й с ы с ы н ы н ,<br />
ѳ з і н е т э н э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы м ы б а р е к е н і н к ѳ р д і к . Э р э л е м е н т т і ң<br />
ѳ з і н д і к ф и з и к а л ы к , х и м и я л ы к<br />
ж э н е б а с к а к а с и е т т е р і н і н б о <br />
л у ы д а о с ы д а н . р /<br />
Э л е м е н т т е р д і я д р о з а р я д ы - g _<br />
н ы н ѳ с у р е т і м е н о р н а л а с т ы р ғ а н -<br />
д а б і р т о п ш а д а ғ ы э л е м е н т т е р д і ң<br />
ұ к с а с т ы ғ ы о л а р д ы н , с ы р т к ы<br />
к а б а т т а р ы н ь щ э л е к т р о н д ы к<br />
к о н ф и г у р а ц и я с ы н ы ң<br />
п е р и о д т ы<br />
т ү р д е к а й т а л а н ы я к е л і п о т ы -<br />
р а т ы н д ы ғ ы м е н т ү с і н д і р і л е д і . 17-сурет. Э лектрон қ а т п а р л а р ы н<br />
М ы с а л ы ,<br />
толты р у д ы н реті<br />
87
Li<br />
Na<br />
К<br />
Rb<br />
сілтілік металдар<br />
ls 22s<br />
K2s22p6 3s<br />
K L 3 s23p6 4s<br />
K L M 4 s 24p6 5s<br />
Ti<br />
Zr<br />
Hf<br />
титан топшасы<br />
K L 3s23p6 3d24s2<br />
K L M 4 s 24 ff 4d2bs2<br />
K L M N *5s25p6 5d26s2<br />
Ku K L M N O * 6s26p6 6 d 27 s<br />
Cs K L M N 5 s 25p6 6s<br />
Fr K L M N 0 6 s 26p6 7s * - аяқталмаған кабат.<br />
Элементтердің қасиеттерінің периодты түрде қайталануы олардын<br />
электрондық кұрылымының периодты қайталауымен сай<br />
келетіндігін түсіну қиын емес.<br />
Әдетте, атом катпарларын электронға толтыру ретін есте<br />
сақтау үшін («құлап түсу» тәрізді кейбір ерекшеліктерін ескермей)<br />
арнайы схемалык әдіс қолданылады (17-сурет).<br />
§ 10. Д . И. М Е Н Д Е Л Е Е В Т ІН , П Е Р И О Д Т Ы Қ С И С Т Е М А С Ы Н Ы Ң Қ Ұ Р Ы Л Ы М Ы .<br />
A TO M ҚА Б А ТТА Р Ы М Е Н Қ А Т П А Р Л А Р Ы Н Т О Л Т Ы Р У Д А Ғ Ы<br />
Е Р Е К Ш Е Л 1KTEP<br />
Элементтердің Д. И. Менделеев жасаған периодтык системасы<br />
— периодтык заңның графиктік бейнесі. Онын, кұрылымын<br />
атом құрылысы тұрғысынан ж аңаш а қарап өтейік. Ол үшін<br />
жоғарыда айтылған элементтердің атомдарының электрондық<br />
конфигурациясындағы заңдылықтарды пайдаланамыз.<br />
Период дейтініміз — ядро заряды ның біртіндеп<br />
өсуі және касиеттерінің белгілі тәртіп бойынша<br />
өзгеру ретімен орналасқан элементтердің<br />
ж и ы н т ы ғ ы .<br />
Енді әр периодтың басы жаңа электрон кабаттарынын басталуымен<br />
сай келетінін көрдік. Демек, периодтың нөмірі ондағы<br />
элементтердің атомдарында болатын квант қабатының ең шекті<br />
санын көрсетеді. Айталық, V период элементтерінің атомдарынын.<br />
5 квант кабаты бар.<br />
Период сілтілік металл s элементтен басталып, инертті газбен,<br />
яғни р элементпен аяқталады (I периодты санам ағанда). Периодтын<br />
соңындағы инертті элементтің ақырғы квант қабаты 8 электронды<br />
аса симметриялы болып келеді, оның конфигурациясы<br />
ns2n p 6.<br />
Периодтардағы элементтер саны белгілі заңдылыққа бағынады:<br />
I периодта 2 элемент, II, III периодтарда 8, IV мен Ѵ-де<br />
18, VI жэне ѴІІ-де 32 элементтен болады (соңғы VII период<br />
аяқталмаған).<br />
Период ішіндегі элементтердің қасиеті былайша өзгереді:<br />
әрбір период күшті сілтілік металмен басталып, бірте-бірте<br />
металдық қасиеті кеміп, амфотерлі қасиеті бар элементтер шығып,<br />
одан бейметалдарға ауысып, бейметалдық касиет артып, ақыры,<br />
бейметалдардың ең күштілері галогендерге келіп, аяғы инерт.ті<br />
газбен бітеді.<br />
I периодта екі элемент Н пен Не бар. М ұнда период ішінде<br />
болатын металдан бейметалға көшу сутектің өзінде ғана болады,
сондыктан бұл әрі металдық, әрі бейметалдық қасиеттер көрсететін<br />
элемент. Осыған орай сутекті кейбір кестелерде сілтілік<br />
металдар топшасына кейде галогендер топшасына жатқызады.<br />
1-квант кабатын толтыратын сутек пен гелийдің электрондарының<br />
энергиясы басқа элементтерден оқшау тұрады. Сондыктан<br />
олардың бойындағы көптеген қасиеттері де окшау болып келеді.<br />
Тіпті, олардағы кейбір қасиеттер (Н + ионының және сұйык<br />
гелийдің касиеттері) бірде-бір элементте кездеспейді.<br />
Атомдарына екінші электрон қабаты толысатын II период<br />
элементтерінін, басқа период элементтерінен күшті айырмасы бар.<br />
Бұл жайт екінші қабаттағы электрондардьщ энергиясы келесі<br />
қабаттардағы электрондардьщ энергиясынан әлдеқайда аз болуымен<br />
(17-суретті қара) және бұл периодта 8 электронная артық<br />
электрон болмайтындыктан түгелімен толысып симметриялы<br />
күйге кәшуімен түсіндіріледі. Баска III, IV, V т. с. с. периодтарда<br />
болатын катпарлар түгелімен толтырылмайды.<br />
Периодтык системадағы вертикаль графалар топтарға<br />
сай келеді. Оларды жоғары оң валенттігі бірдей<br />
элементтердің жиынтығы деп карауға болады.<br />
Әрбір топтың езі негізгі және қосымша топтала<br />
р болып екіге бөлінеді. A tom кұрылысы түрғысынан алғанда<br />
негізгі және косымша топшалардағы элементтердің электрон<br />
катпарларын толтыруда белгілі айырмашылык бар. Негізгі топшаның<br />
элементтерінің атомдарының соңғы электрондары ең сырткы<br />
кабаттың ns не болмаса пр катпарына орналасады. Осыған<br />
орай оларды s жэне р — элементтер деп те атайды. Бұл екі — s<br />
жэне р катпарында 8 электрон ғана болатындыктан негізгі<br />
топшаньщ жалпы саны да 8 болады. Бұл элементтер эрекеттескенде<br />
реакцияға олардын, сырткы қабатындағы электрондардьщ<br />
барлығы да катынаса алады.<br />
Негізгі топшалар ұзын болады, ѳйткені оларға барлык дерлік<br />
периодтардың элементтері кіреді. Қосымша топшалар<br />
кыскарак, себебі олардың бірінші элементі IV периодтан басталады.<br />
Электрондык кұрылымы жағынан бірінші және екінші<br />
қосымша топшалардың элементтері де өзара ұксас болып келеді.<br />
Бірінші косымша топшаның элементтерінің атомдары ең соңғы<br />
электрондарын сырттан санағанда ішкері жаткан екінші квант<br />
кабатының (п— 1 )d катпарына бағыттайды. Сондыктан оларды<br />
d — элементтер деп те атайды. d элементтер IV, V, VI периодтарда<br />
s пен р элементтерінін арасына кіретін 3 декададан тұратынын<br />
жоғарыда кѳрдік. Тѳртінші декада жаңа басталған, онда не<br />
бары 2 элемент бар.<br />
Спектр нәтижесінде алынған мәліметтер 32d элементтің тоғызының<br />
сырткы ns катпарында бір электроннан (24Cr, 29Cu,<br />
41 Nb, 42Mo, 44Ru, 45Rh, 47Ag, 78Pt, 79Au), ал оныншы Pd-да<br />
тіпті электрон болмайтынын кѳрсетті. Мүндай «күлап түсу» аркылы<br />
түзілген электрондык конфигурация тұракты болып, бұл<br />
кұбылыстың нәтижесінде энергия бѳлінеді.<br />
Бірінші косымша топшаның элементтері реакцияласканда<br />
89
р е а к ц и я ғ а б ұ л а р д ы ң с ы р т к ы s э л е к т р о н д а р ы ж э н е і ш к і (п — 1 ) d<br />
э л е к т р о н д а р ы н ы ң б і р б ө л і м і қ а т ы н а с а д ы . С о н д ы к т а н б ұ л э л е м е н т -<br />
т е р д і н в а л е н т т і г і ө з г е р м е л і б о л а д ы .<br />
Б і р і н ш і к о с ы м ш а т о п ш а э л е м е н т т е р і I V ү л к е н п е р и о д т а н б а с т а -<br />
л а д ы д е д і к . О л а р а л ғ а ш к ы е к і s э л е м е н т т е н с о ң к е л е т і н б о л ғ а н -<br />
д ы к т а н м е т а л д ы к к а с и е т т і ң т ө м е н д е у б а ғ ы т ы н д а т ұ р . Б і р а к ,<br />
м ұ н д а ж о ғ а р ы д а ғ ы п е р и о д т а р м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а м е т а л д ы к к а -<br />
с и е т ө т е б а я у ә л с і р е й д і , ө й т к е н і о л а р д ы ң і ш к е р і d к а т п а р ы б і р т і н -<br />
д е п э л е к т р о н д а р ғ а т о л а б а с т а й д ы . Б ұ л а р д а н с о ң ғ а н а м е т а л л<br />
е м е с т і к к а с и е т і б а р р э л е м е н т т е р і к е л е д і . С ы р т қ ы э л е к т р о н<br />
қ а б а т ы н т о л т ы р а т ы н н е г і з г і т о п ш а э л е м е н т т е р і м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а<br />
д е к а д а э л е м е н т т е р і н і ң к а с и е т т е р і б і р п е р и о д і ш і н д е ө т е ү л к е н<br />
ө з г е р і с к е ұ ш ы р а м а й д ы .<br />
Е к і н ш і қ о с ы м ш а т о п ш а ғ а к і р е т і н э л е м е н т т е р д і ң а т о м д а р ы<br />
ө з д е р і н і ң е ң с о ң ғ ы э л е к т р о н д а р ы н с ы р т т а н с а н а ғ а н д а і ш к е р і д е г і<br />
ү ш і н ш і қ а б а т к а ж і б е р і п , о н ы ң (п — 2 )f к а т п а р ы н а о р н а л а с а т ы н -<br />
д ы к т а н о л а р д ы / - э л е м е н т т е р д е п а т а й д ы . Қ е с т е н і ң т ө м е н г і ж а ғ ы н а<br />
б ѳ л е к ш е ш ы ғ а р ы л ы п , е к і к а т а р т ү з і п т ұ р ғ а н л а н т а н о и д т а р м е н<br />
а к т и н о и д т а р д ы н , к а с и е т т е р і н д е ү к с а с т ы қ т а , а й ы р м а ш ы л ы к т а<br />
а з е м е с . Ә р и н е о л а р д ы ң м е т а л д ы қ к а с и е т і ө т е б а я у ә л с і р е й д і ,<br />
ѳ й т к е н і о л а р d э л е м е н т т е р і н і ң а р а с ы н а к і р і п ж а т ы р . С ы р т к ы<br />
е к і ns2( n — 1 )d к а б а т ы б о й ы н ш а а л ғ а н д а в а л е н т т і к э л е к т р о н д а р<br />
с а н ы б і р д е й . А л а й д а / э л е м е н т т е р д і ң і ш к е р і д е г і (п — 2)/ к а т п а р ы н -<br />
д а ғ ы э л е к т р о н д а р д а х и м и я л ы к р е а к ц и я л а р ғ а к а т ы н а с а а л а д ы .<br />
Б ұ л э л е м е н т т е р д і ң х и м и я л ы к е р е к ш е л і г і н і ң ѳ з і д е о с ы д а н б а р ы п<br />
ш ы ғ а д ы .<br />
С ѳ й т і п , п е р и о д т ы к с и с т е м а д а ғ ы э л е м е н т т е р д і ң к а с и е т т е р і н і н ,<br />
п е р и о д ж э н е т о п ш а б о й ы н ш а ѳ з г е р у з а ң д ы л ы қ т а р ы о л а р д ы ң<br />
а т о м д а р ы н ы ң э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы м ы н ы ң ө з г е р у і н д е г і з а ң д ы л ы к -<br />
т а р ғ а т і к е л е й т ә у е л д і е к е н і н к ѳ р і п о т ы р м ы з . П е р и о д т ы к с и с т е м а -<br />
н ы ң э л е м е н т т е р і н к а й б а ғ ы т т а к а р а с т ы р с а к т а о л а р д ы н . к а с и е т т е р і<br />
б е л г і л і б і р з а ң д ы л ы қ п е н ә з ғ е р е д і . О н д а й ү ш б а ғ ы т б а р :<br />
• г о р и з о н т а л ь б а ғ ы т , п е р и о д б о й ы м е н с о л д а н о ң ғ а<br />
к а р а й . Б ұ л б а ғ ы т т а а т о м д ы к с а л м а к , я д р о з а р я д ы , э л е к т р о н<br />
с а н ы б і р т і н д е п ѳ с е д і , о с ы ғ а н с а й м е т а л д ы к к а с и е т э л с і р е п , м е т а л л<br />
е м е с т і к к а с и е т к ү ш е й е д і ; м ұ н д а й ө з г е р у а л ғ а ш қ ы п е р и о д т а р д а<br />
а й к ы н ы р а к , к е й і н г і п е р и о д т а р д а б а я у ы р а к ' б о л а д ы . М ы с а л ы ,<br />
С м е н N к а р а ғ а н д а S n м е н S b а й ы р м а ш ы л ы ғ ы а з ;<br />
в е р т и к а л ь б а ғ ы т , н е г і з г і ж э н е к о с ы м ш а т о п ш а л а р<br />
б о й ы м е н ж о ғ а р ы д а н т ө м е н к а р а й . Б ұ л б а ғ ы т т а а т о м д ы к с а л м а к ,<br />
я д р о з а р я д ы , э л е к т р о д с а н ы с е к і р м е л і © з г е р е д і , б і р а к э л е к т р о н д ы к<br />
к ұ р ы л ы м ы н ы ң ү к с а с т ы ғ ы н а б а й л а н ы с т ы ж э н е к в а н т қ а б а т т а р ы<br />
с а н ы н ы ң а р т у ы н а с а й э л е м е н т т е р д і ң к а с и е т і ѳ т е б а я у ѳ з г е р е д і ,<br />
а й ы р м а ш ы л ы к т а н ү к с а с т ы қ к ѳ п .<br />
Г о р и з о н т а л ь ж э н е в е р т и к а л ь б а ғ ы т т а ғ ы ө з г е р у ш і л і к т і ұ л а с т ы -<br />
р а к а р а с а к , к е с т е н і ң с о л ж а қ т ө м е н г і б ұ р ы ш ы н д а н е г і з г і т о п -<br />
ш а л а р д а н а ғ ы з к ү ш т і м е т а л д а р ( R b , C s , F r , В а , R a ) , о н ж а к<br />
б ү р ы ш ы н д а ғ ы н е г і з г і т о п ш а л а р д ы н а ғ ы з б е й м е т а л д а р ( N , Р,- О ,<br />
S , Ғ , С 1 , В г ) о р н а л а с к а н . А т о м к ұ р ы л ы с ы т ұ р ғ ы с ы н а н а л ғ а н д а
к у ш т і м е т а л д а р — s э л е м е н т т е р д е , к ү ш т і б е й м е т а л д а р р —<br />
к а т п а р ы т о л у ғ а ж а қ ы н т ұ р ғ а н р — э л е м е н т т е р . А л г а ш к ы л а -<br />
р ы н ы ң с ы р т к ы к в а н т к а б а т ы н д а 1 ,2 э л е к т р о н б о л с а , с о ң ғ ы л а р д а<br />
о н ы н с а н ы 6 , 7 - г е ж е т е д і . С о л с и я к т ы , з е р с а л а к а р а с а к , э р<br />
п е р и о д т а с о ң ғ ы 6 р — э л е м е н т т е р г е а у ы с у ғ а ж а к ы н д а ғ а н д а<br />
н а ғ ы з е к і ж а к т ы — а м ф о т е р л і к к а с и е т к ө р с е т е т і н э л е м е н т т е р т ұ р<br />
( A l , Z n , G a , G e , A s , C d , S n , S b ) ; д и а г о н а л ь б а ғ ы т , с о л<br />
ж а к ж о ғ а р г ы б ұ р ы ш т а н о ң ж а к т ө м е н г і б ұ р ы ш к а к а р а й . Б ұ л<br />
б а ғ ы т б о й ы н ш а а л ғ а н д а т ү р л і т о п т а , т ү р л і п е р и о д т а т ұ р ғ а н<br />
э л е м е н т т е р б а й л а н ы с а д ы . О с ы э л е м е н т т е р д і ң к а с и е т т е р і н д е д е<br />
ө з а р а ұ к с а с т ы к б а й к а л а д ы . М ы с а л ы , В , С , S i э л е м е н т т е р і<br />
1U 1Y<br />
т ү з е т і н ү ш б ұ р ы ш т ы в -*■ с к а р а й ы к : м ү н д а ғ ы д и а г о н а л ь<br />
Si<br />
б о й ы м е н о р н а л а с к а н В м е н S i б і р ш а м а ұ к с а с . Ұ к с а с т ы к т ы ң<br />
с е б е б і н т ү с і н у ү ш і н д и а г о н а л ь б а ғ ы т т ы е к і г е ж і к т е п , ә у е л і г о р и <br />
з о н т а л ь , с о н а н с о н в е р т и к а л ь б а ғ ы т т ы к а р а л ы к . Г о р и з о н т а л ь<br />
б о й ы м е н В - д а н С - ғ а к ө ш к е н д е б е й м е т а л д ы к к а с и е т а р т а д ы ,<br />
а л в е р т и к а л ь б о й ы м е н С - д а н S i - r e т ө м е н т ү с к е н д е б е й м е т а л д ы к<br />
к а с и е т ә л с і р е й д і , я ғ н и б е й м е т а л д ы к о ң ғ а к ө ш к е н д е к ү ш е й і п ,<br />
т ө м е н т ' у с к е н д е б а я у л а п , б а с т а п к ы к ү й і н е к е л г е н д е й б о л а д ы .<br />
С о н д ы к т а н д и а г о н а л ь б о й ы н д а ғ ы е к і э л е м е н т В ж ә н е S i к а с и е т т е -<br />
р і н д е ұ к с а с т ы к т у а д ы . К е й і н д е б ұ л э л е м е н т т е р д і ң а т о м д а р ы н ы ң<br />
р а д и у с т а р ы д а ж у ы к е к е н д і г і н к ө р е м і з . Д и а г о н а л ь б а ғ ы т т а ғ ы<br />
ұ к с а с т ы к т ы L i — M g , N a — С а , B e — A l т . б . э л е м е н т т е р д е н<br />
д е т а б у ғ а б о л а д ы .<br />
А л ғ а ш р е т о р ы с т ы н , а т а к т ы г е о х и м и г і А . Ф . Ф е р с м а н<br />
ұ с ы н ғ а н « ж ұ л д ы з ш а » д е п а т а л ғ а н к а с и е т т е р д і ң ө з г е р у б а ғ ы т ы<br />
ж о ғ а р ы д а а т а л ғ а н ү ш б а ғ ы т т ы д а қ а м т и д ы . « Ж ұ л д ы з ш а н ы »<br />
т ү с і н у ү ш і н к е с т е д е г і э р э л е м е н т т і о н , ж э н е с о л ы н а н , ж о ғ а р ы<br />
ж ә н е т ө м ё н н е н 4 к ө р ш і б а с т ы э л е м е н т п е н д и а г о н а л ь б а ғ ы т т а р<br />
д а о р н а л а с к а н б ү й і р л е р і н д е г і к о с а л к ы 4 э л е м е н т к о р ш а й т ы н -<br />
д ы ғ ы н а й т у к а ж е т . О р т а д а ғ ы э л е м е н т т і ң к а с и ё т і н т о л ы к ж е т е<br />
б і л у ү ш і н , о н ы к о р ш а п т ұ р ғ а н 4 б а с т ы к ө р ш і л е р і н і ң ә р і 4 к о с а л к ы<br />
к ө р ш і л е р і н і ң қ а с и е т т е р і н і ң а р и ф м е т и к а л ы к о р т а с ы н ш ы ғ а р у<br />
к а ж е т б о л а р е д і . М ұ н д а й ж а ғ д а й д а Д . И . М е н д е л е е в п е р и о д т ы к<br />
с и с т е м а н ы к ү р а с т ы р ғ а н д а ж и і к о л д а н ы п , ә л і д е б е л г і с і з а ш ы л м а -<br />
ғ а н э л е м е н т т е р д і ң к а с и е т т . е р і н а й т у ғ а п а й д а л а н ғ а н ы м ә л і м . А к а <br />
д е м и к А . Е . Ф е р с м а н « М е н д е л е е в с и с т е м а с ы н ы ң ' « ж ұ л д ы з ш а -<br />
л ы г ы » и з о м о р ф и з м ( к р и с т а л д ы к ф о р м а л а р д ы ң б і р т и п т і б о л у ы )<br />
з а ң д а р ы н , г е о х и м и я л ы к т а р а л у , т е х н и к а л ы к п р о ц е с т е р , . а н а л о г -<br />
т а р д ы і з д е у . . . з а ң д а р ы н а н ы к т а у д а б а с т ы - б а ғ ы т б о л ы п с а н а л а д ы »<br />
д е п ж а з д ы .<br />
Қ о р ы т а а й т к а н д а п е р и о д т ы к с и с т е м а х и м и я ғ ы л ы м ы н ы ң<br />
қ ы с к а к о н с п е к т і і с п е т т е с , о н ы т е р е ң т ү с і н с е к б і р д е н - а к к ө п<br />
ж а й л а р д ы н , с ы р ы н а ң ғ а р а м ы з .<br />
91
Д . И . М е н д е л е е в с и с т е м а с ы н ы ң ұ з ы н п е р и о д т ы т ү р і . Қ а з і р г і<br />
х и м и я л ы к ә д е б и е т т е р д і к а р а с а қ Д . И . М е н д е л е е в ж а с а ғ а н п е р и о д <br />
т ы к с и с т е м а с а н к и л ы б о л ы п ѳ з г е р і п , г е о м е т р и я л ы к э р т ү р л і<br />
п і ш і н г е и е б о л г а н ы н к ѳ р е р е д і к . А в т о р л а р п е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң<br />
э р т ү р л і к е с т е л е р і н ұ с ы н д ы . Э р и н е , э л е м е н т т е р д і н , п е р и о д т ы к с и с т е -<br />
м а с ы н г е о м е т р и я л ы к , г р а ф и к т і к , д и а г р а м м а л ы к т . б . т ү р д е к е с -<br />
к і н д е п , о н ы н , с ы р т к ы п і ш і н і н ѳ з г е р т у г е б о л ғ а н м е н э л е м е н т т і ң<br />
п е р и о д т ы к с и с т е м а д а ғ ы « о р н ы » м е н р е т т і к н ө м і р і ө з г е р м е й д і .<br />
С е б е б і э л е м е н т т і ң « о р н ы » о н ы ң б а р л ы к н е г і з г і к а с и е т т е р і н<br />
ж ә н е б а с к з э л е м е н т т е р м е н б а й л а н ы с ы н с и п а т т а й д ы .<br />
Д . И . М е н д е л е е в ұ с ы н ғ а н п е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң е ң а л ғ а ш к ы<br />
т ү р і н ұ з ы н п е р и о д т ы с и с т е м а р е т і н д е к а р а ғ а н ж ө н . О л к е й і н д е<br />
к е с т е н і ң ұ з ы н п е р и о д т ы б і р н е ш е в а р и а н т ы н ұ с ы н ы п , « Х и м и я<br />
н е г і з д е р і » а т т ы е ң б е г і н е к і р г і з г е н і м ә л і м . Б і р а к , с о ң ғ ы к е з д е р д е<br />
п е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң к о л д а н у ғ а б е й і м , ә р і ы қ ш а м д ы к ы с к а п е <br />
р и о д т ы т ү р і к е ң т а р а л ы п к е т т і .<br />
С о ң ғ ы 5 0 ж ы л і ш і н д е а т о м к ұ р ы л ы с ы ж а й л ы і л і м н і ң к а у ы р т<br />
д а м у ы н а о р а й к ө п т е г е н ғ а л ы м д а р п е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң ұ з ы н<br />
т ү р і н і ң б і р н е ш е в а р и а н т ы н ж а с а п ұ с ы н д ы . С о л а р д ы ң і ш і н д е г і<br />
о с ы к ү н г і к ѳ з к а р а с к а с а й к е л е т і н б і р е у і 1 3 - к е с т е д е б е р і л і п о т ы р .<br />
/ VII<br />
А<br />
1<br />
1 ІА 11А IIIAIVA VA VIA H<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
3<br />
L i<br />
и<br />
N a<br />
4<br />
B e<br />
/2<br />
Mg<br />
in<br />
В<br />
IV<br />
в<br />
V<br />
В<br />
VI<br />
В<br />
VII<br />
В<br />
VIII<br />
В<br />
I<br />
В<br />
II<br />
В<br />
5<br />
В<br />
13<br />
Al<br />
19<br />
К<br />
20<br />
Ca<br />
21<br />
S c<br />
22<br />
T i<br />
23<br />
V<br />
24<br />
C r<br />
25<br />
M n<br />
26<br />
F e<br />
27<br />
Co<br />
26<br />
Ni<br />
29<br />
C u<br />
30<br />
Z n<br />
31<br />
G a<br />
32<br />
G e<br />
33<br />
A s<br />
34<br />
S e<br />
35<br />
B r<br />
36<br />
K r<br />
37 36 39 40 41 42 43 44 45 46 47 46 49 50 51 52 53 54<br />
R b S r Y Z r N b M o T c R u R h Pd AS Cd I n S n S b Т е I X e<br />
55 56 57 72 73 74 75 76 7 7 76 79 во 61 62 63 S 4 65 6 6<br />
C s B a L a H f T a W R e Os I r P t A u<br />
t<br />
Hg TI P b B i Po A t R u<br />
67 68 89 /04 105<br />
F r<br />
R a<br />
S<br />
Ac|<br />
t<br />
I<br />
I<br />
K u<br />
Ns<br />
d<br />
с<br />
6<br />
/4<br />
S i<br />
Э<br />
7<br />
N<br />
15<br />
P<br />
a<br />
0<br />
f6<br />
s<br />
F<br />
9<br />
17<br />
C I<br />
VIII<br />
A<br />
2<br />
He<br />
10<br />
N e<br />
fS<br />
A r<br />
13-кесте<br />
5S<br />
Ce<br />
59<br />
P r<br />
60<br />
N d<br />
61<br />
P m<br />
62<br />
S m<br />
63<br />
E u<br />
64<br />
G d<br />
65<br />
Tb<br />
66<br />
D y<br />
67 68<br />
H o E r<br />
69<br />
T u<br />
70<br />
Y b<br />
71<br />
L u<br />
90<br />
T h<br />
9/<br />
Pa<br />
92 93<br />
U Np<br />
94<br />
P u<br />
95 96 97 98 99 too 101 102 /03<br />
Am Cm B K Cf E s F m M d N o L r<br />
f<br />
92
Б ұ л к е с т е д е ә р б і р п е р и о д т ы ң э л е м е н т т е р і б ір қ а т а р д а г о р и <br />
з о н т а л ь б о й ы м е н б і р і н е н с о ң б і р і о р н а л а с қ а н , а л в е р т и к а л ь<br />
к а т а р д а б і р і н е - б і р і ө т е ұ қ с а с « ұ я л а с » э л е м е н т т е р т ұ р . А р а б с а н -<br />
д а р ы м е н б е л г і л е н г е н 7 п е р и о д т а 2 , 8 , 8 , 1 8 , 1 8 , 3 2 , f 1 8 ( а я к т а л -<br />
м а ғ а н ) э л е м е н т т е р о р н а л а с қ а н ы к ө р і н і п т ұ р .<br />
Ә р п е р и о д т а ғ ы э л е м е н т т е р д і ң с а н ы н а ә р і а т о м д а р ы н ы ң э л е к <br />
т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы н а с а й п е р и о д т а р м е н т о п т а р д ы ж а ң а ш а<br />
б е л у г е б о л а д ы . Б і р і н ш і п е р и о д т ы ң э л е м е н т т е р і н е т э н э л е к т р о н д а р<br />
s к а т п а р ы н т о л т ы р а д ы , о л а р н е б а р ы 2 э л е м е н т , с о н д ы к т а н<br />
б і р і н ш і п е р и о д т ы а с а к і ш і п е р и о д д е п с а р а л а у ғ а б о л а д ы . I I ж э н е<br />
I I I п е р и о д т ы н , э л е м е н т т е р і ѳ з э л е к т р о н д а р ы н s ж э н е р к а т п а р л а -<br />
р ы н а б а ғ ы т т а й д ы , э р б і р і 8 э л е м е н т т е н т ұ р а д ы , о л а р д ы к і ш і п е р и о д<br />
д е г е н ж ѳ н . А л I V ж э н е V п е р и о д т а р э л е м е н т т е р і н і ң а т о м д а р ы н ы ң<br />
э л е к т р о н д а р ы s ж э н е р к а т п а р ы м е н к о с а і ш к е р і ж а т к а н d к а т п а <br />
р ы н а т о л т ы р а д ы , о г а н 1 8 э л е м е н т т е н с и я д ы , б ұ л а р д ы ү л к е н<br />
п е р и о д т а р д е п а т а й д ы . С о к ғ ы V I ж э н е V I I п е р и о д т а р д а 3 2 э л е <br />
м е н т т е н б о л у ғ а т и і с т і , ѳ й т к е н і о л а р ғ а к і р е т і н э л е м е н т т е р д і ң а т о м <br />
д а р ы ѳ з э л е к т р о н д а р ы н с ы р т к ы s ж э н е p і ш к е р і д е г і d ж э н е<br />
о д а н д а і ш к е р і д е г і f к а т п а р л а р ы н а ж і б е р е д і , о с ы ғ а н с а й б ұ л<br />
п е р и о д т а р д ы а с а ү л к е н п е р и о д т а р д е п а т а у ѳ т е о р ы н д ы б о л а р<br />
е д і.<br />
Ұ з ы н п е р и о д т ы к е с т е н і ң т о п т а р ы н ы ң с а н ы 3 2 - г е ж е т е д і , е й т к е н і<br />
ж о ғ а р ы д а а й т қ а н д а й а с а ү л к е н п е р и о д т а р д а б і р к а т а р д а 3 2 э л е <br />
м е н т б о л а д ы . Қ ы с к а п е р и о д т ы к е с т е м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а ұ з ы н<br />
п е р и о д т ы с и с т е м а д а т о п т а р ы н д а ғ ы э л е м е н т т е р б і р і м е н - б і р і ө т е<br />
ұ к с а с , с о н д ы к т а н о л а р д ы ұ к с а с т а р т о б ы , я к и а н а л о г т а р<br />
т о б ы д е п а т а й д ы . 3 2 ұ қ с а с т а р т о б ы н ы ң ә р б і р і н і ң ѳ з і н е т э н<br />
э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы б а р е к е н д і г і к ѳ р і н і п т ү р . Д е м е к ,<br />
б ұ д а н б ү р ы н а й т ы л ғ а н д а й э л е м е н т т е р д е г і х и м и я л ы к ұ к с а с т ы к<br />
о л а р д ы ң а т о м д а р ы н ь щ э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы м ы н ы н ү к с а с т ы ғ ы н а<br />
к е л і п т і р е л е д і е к е н . Э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я д а ғ ы ұ к с а с т ы к<br />
б е л г і л і б і р а р а л ы к т а н с о к к е л е с і п е р и о д т а к а й т а л а н а т ы н д ы к т а н<br />
э л е м е н т т е р д і к к а с и е т т е р і д е с о л а р а л ы қ т а н с о к б а р ы п к а й т а л а -<br />
н а д ы . О л а й б о л с а , а т о м к ұ р ы л ы с ы н ы ң н е г і з і н д е п е р и о д т ы к<br />
з а к н ы ң а н ы к т а м а с ы н ж а к а ш а б ы л а й а й т у ғ а б о Л а д ы : э л е м е н т -<br />
т е р д і ң ж ә н е о л а р д ы ң к о с ы л ы с т а р ы н ы ң к а с и е т т е р і н і ң п е р и о д т ы<br />
ѳ з г е р у і с о л а р д ы ң а т о м д а р ы н ы ң э л е к т р о н к а у ы з д а р ы ( к а б а т<br />
п е н к а т п а р л а р ы ) к ү р ы л ы м ы н ь щ п е р и о д т ы ѳ з г е р у і н е т ә у е л д і<br />
б о л а д ы .<br />
Ұ к с а с т а р т о б ы р и м с а н д а р ы м е н ә р і А , В ә р і п т е р і м е н б е л г і л е н -<br />
г е н . І А ж э н е 1 1 A s э л е м е н т т е р і н і ң т о п т а р ы д а , І І І А — V I I I А р<br />
э л е м е н т т е р і н е н к ұ р а л ғ а н . Д е м е к , А т о п т а р ы н ы ң н ө м і р і о л а р ғ а<br />
к і р е т і н э л е м е н т т е р д і к с о ң ғ ы э л е к т р о н к а б а т ы н д а ғ ы э л е к т р о н д а р<br />
с а н ы м е н с а й к е л е д і , ә р і с о л э л е м е н т т е р д і ң а т о м д а р ы н в щ е ң<br />
ү л к е н о к в а л е н т т і г і м е н т е ң ( Ғ , В г , О б а ғ ы н б а й д ы ) . П е р и о д т ы к<br />
с и с т е м а д а 1 4 s ж э н е 3 0 р э л е м е н т б а р е к е н і к е с т е д е н а й к ы н<br />
к ѳ р і н і п т ұ р .<br />
Б і р і н ш і к о с ы м ш а т о п ш а н ы к э л е м е н т т е р і ұ з ы н п е р и о д т ы к е с т е д е<br />
В ә р і п т е р і м е н б е л г і л е н г е н . О л а р д ы ң ж а л п ы с а н ы о н б і р а к , 8 б ө л і п -
г е н : I B — V I I I B . Б ұ л а р д а д а в а л е н т т і к м ә н і к ө б і н е т о п т ы ң н ө м і р і м е н<br />
с а й к е л е д і . К е с т е д е ә з і р ш е 3 2 d - э л е м е н т б а р .<br />
Ұ з ы н п е р и о д т ы қ с и с т е м а д а 2 8 f - э л е м е н т 1 4 ұ қ с а с т а р т о б ы н<br />
қ ұ р а й д ы . Л а н т а н о и д т а р м е н а к т и н о и д т а р д ы ң ә с і р е с е с о ң ғ ы т о ғ ы -<br />
з ы н ы ң ұ қ с а с т ы ғ ы к ү ш т і р е к .<br />
Элементтердің кластары. Ж о ғ а р ы д а а й т ы л ғ а н ұ қ с а с т а р т о б ы -<br />
н а н б а с қ а ш а д а э л е м е н т т е р д і ң з л е к т р о н д ы қ к о н ф и г у р а ц и я с ы н а<br />
с а й м ы н а д а й 4 к л а с к а б ө л і п қ а р а у ғ а б о л а д ы : и н е р т т і э л е м е н т т е р ,<br />
т и п т і к э л е м е н т т е р , а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р ж ә н е қ а т а р і ш і н д е г і<br />
а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р . М ұ н д а й к л а с с и ф и к а ц и я s, р, d , f қ а т п а р -<br />
л а р ы н д а ғ ы о р б и т а л ь д а р д ы н қ а н ш а л ы қ т ы т о л ғ а н - т о л м а ғ а н ы н а<br />
н е г і з д е л г е н .<br />
И н е р т т і э л е м е н т т е р к л а с ы н а ( Н е — г е л и й д і е с е п т е -<br />
м е г е н д е ) с о ң ғ ы к в а н т қ а б а т ы т ү г е л д е й т о л ғ а н э л е м е н т т е р к і р е д і .<br />
О л а р б а р б о л ғ а н ы 6 э л е м е н т . И н е р т т і э л е м е н т т е р д і ң с о ң ғ ы<br />
к а б а т ы н д а т ұ р а қ т ы о к т е т т е р д і ң ns2n p 6 б о л у ы н а с а й х и м и я л ы к<br />
ж а ғ ы н а н а л ғ а н д а ө т е а к т и в с і з б о л ы п к е л е д і .<br />
Т и п т і к э л е м е н т т е р г е е ң с о ң ғ ы қ а б а т т а н б а с қ а қ а б а т -<br />
т а р ы т ү г е л д е й э л е к т р о н ғ а т о л ғ а н э л е м е н т т е р ж а т а д ы , о л а р д ы ң<br />
с ы р т к ы , к а б а т ы н ы ң э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы n s '- д е н ns п р 5-<br />
к е д е й і н г і а р а л ы қ т ы к а м т и д ы . Б ұ л к л а с к а ж о ғ а р ы д а ғ ы б ө л у і м і з<br />
б о й ы н ш а 4 4 э л е м е н т ж а т а р е д і , б і р а к С и п е н Z n т о п ш а л а р ы н ы ң<br />
6 э л е м е н т і к ѳ п т е г е н ф и з и к а л ы қ ж э н е х и м и я л ы к к а с и е т т е р і н і ң<br />
ұ к с а с т ы ғ ы н а б а й л а н ы с т ы а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р г е қ о с ы л а д ы .<br />
Т и п т і к э л е м е н т т е р д і ң х и м и я л ы к қ а с и е т і о л а р д ы ң а т о м д а р ы н ы ң<br />
э л е к т р о н д а р к о с ы п а л ы п н е б е р і п , т ұ р а қ т ы и н е р т т і э л е м е н т т е р д і ң<br />
к о н ф и г у р а ц и я с ы н а и е б о л у ы н а б а й л а н ы с т ы б о л а д ы . С о н д ы к т а н<br />
б ұ л к л а с қ а к ө п т е г е н м е т а л д а р м е н б а р л ы к б е й м е т а л д а р<br />
к і р е д і .<br />
А у ы с п а л ы э л е м е н т т е р к л а с ы н а к і р е т і н э л е м е н т т е р д і ң<br />
а т о м д а р ы н д а ә л і д е а я қ т а л м а ғ а н с о ң ғ ы е к і к в а н т к а б а т ы б о л а д ы ,<br />
о н д а (п — 1 )d к а т п а р д а б а р . П е р и о д т ы к к е с т е д е а у ы с п а л ы<br />
э л е м е н т т е р д і н , 4 к а т а р ы б а р , о л а р 3 d , 4 d , 5 d , 6 d о р б и т а л ь д а р д ы<br />
т о л т ы р а д ы , ү л к е н п е р и о д т ы к е с т е д е ІІІВ т о б ы н а н б а с т а л а д ы .<br />
Б ұ л к л а с т ы ң э л е м е н т т е р і ә с і р е с е ф и з и к а л ы қ к а с и е т т е р і б о й ы н ш а<br />
а л ғ а н д а ә т е ү к с а с к е л е д і . О л а р д ы ң б і р н е ш е т о т ы ғ у д ә р е ж е с і<br />
б а р , к о с ы л ы с т а р ы т ү с т і к е л е д і , к ө п т е г е н к о м п л е к с т е р т ү з е д і .<br />
Қ а т а р і ш і н д е г і а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р а й т ы п<br />
ѳ т к е н а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р д е н б ө л е к , о л а р д ы ң а т о м д а р ы н д а<br />
с ы р т ы н а н с а н а ғ а н д а ү ш б і р д е й і ш к е р і қ а б а т ы н ы ң э л е к т р о н<br />
к а у ы з д а р ы т о л м а ғ а н б о л ы п к е л е д і . О л а р д ы ң і ш і н д е (n — 2)f о р б и <br />
т а л ь д а р д а б а р . Ж а л п ы а л ғ а н д а б ұ л к л а с т ы ң э л е м е н т т е р і н і ң<br />
э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы м ы н а д а й б о л у ғ а т и і с : (п — 2 ) / ' ~ 4<br />
( п — 1) s 2p 6 d ' н е d°n s2. Қ а т а р і ш і н д е г і а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р д і ц<br />
б а с к а к л а с с э л е м е н т т е р і м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а ѳ з а р а ұ к с а с т ы ғ ы<br />
т ы м к ү ш т і .<br />
94
§ 11. Э Л Е М Е Н Т Т Е Р Д ІҢ К.А СИЕТТЕРІН ІҢ П Е Р И О Д Т Ы Л Ы Ғ Ы<br />
П е р и о д т ы қ с и с т е м а д а ғ ы э л е м е н т т е р д і ң қ а с и е т т е р і н і ң к ө б і с і<br />
о л а р д ы н , а т о м д а р ы н ы ц э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы н а с а й п е <br />
р и о д т ы т ү р д е ө з г е р і п о т ы р а д ы . О н д а й к а с и е т т е р д і с а р а л а п а й т к а н<br />
ж ө н .<br />
А т о м д а р д ы ц э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы м ы н а т ә у е л д і п е р и о д т ы т ү р д е<br />
к а й т а л а н ы п к е л е т і н к а с и е т т е р і н і ң е ң б а с т ы л а р ы м ы н а л а р : а т о м<br />
р а д и у с т а р ы м е н к ө л е м д е р і , и о н р а д и у с т а р ы , и о н д а н у п о т е н ц и а л ы ,<br />
э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы к , э л е к т р т е р і с т і к , т о т ы ғ у д ә р е ж е с і о п т и к а л ы қ<br />
ж ә н е м а г н и т т і к қ а с и е т т е р і т . б . А л , е г е р э л е м е н т т е р д і б о с к ү й і н д е г і<br />
ж а й з а т р е т і н д е к а р а с а қ , п е р и о д т ы т ү р д е қ а й т а л а н а т ы н к а с и е т -<br />
т е р д і ң с а н ы т і п т і м о л а я д ы , о л а р ж а й з а т т а р д ы ц с о ғ ы л ғ ы ш т ы ғ ы ,<br />
қ а т т ы л ы ғ ы , ұ л ғ а ю ж э н е с ы н у к о э ф ф и ц и е н т т е р і , т ы ғ ы з д ы ғ ы , с т а н <br />
д а р т т ы т о т ы ғ у - т о т ы к с ы з д а н у п о т е н ц и а д д а р ы , б і р т и п т і к о с ы л ы с -<br />
т а р ы н ы ц т ү з і л у ж ы л у ы , б а л к у , к а й н а у ж э н е б і р д е н б у л а н у ( с у б л и <br />
м а ц и я )<br />
ж ы л у л а р ы , и о н д а р ы н ы ц с о л ь в а т т а н у ж ы л у ы , ж ы л у ж ә н е<br />
э л е к т р ө т к і з г і ш т і г і т . т .<br />
П е р и о д т ы ө з г е р е т і н к а с и е т э л е м е н т т е р д і ц ө з д е р і н е ғ а н а т ә н<br />
б о л ы п к о й м а й , о л а р д ы ң к о с ы л ы с т а р ы н д а д а к е ц т а р а л ғ а н . Б ұ л<br />
р е т т е б і р т о п т ы ц э л е м е н т т е р і н і ц к о с ы л ы с т а р ы н ы ц ө з а р а ұ к с а с т ы -<br />
ғ ы н е р е к ш е а й т у к е р е к .<br />
Э л е м е н т т е р д і ц , ж а й з а т т а р д ы ц ж э н е о л а р д ы ц к о с ы л ы с т а <br />
р ы н ы ц п е р и о д т ы ө з г е р м е й т і н к а с и е т т е р і д е б о л а т ы н ы а й ғ а қ . М ы <br />
с а л ы , а т о м ү ш і н п е р и о д с ы з ө з г е р е т і н к а с и е т т е р р е т і н д е о н ы ц<br />
я д р о з а р я д ы н ы ц ѳ с у і н , р а д и о а к т и в т і г і н , р е н т г е н с п е к т р л е р і н т . б .<br />
а й т у ғ а б о л а р е д і .<br />
А т о м ж э н е и о н р а д и у с т а р ы , и о н д а н у п о т е н ц и а л ы , э л е к т р о н<br />
т а р т к ы ш т ы к , э л е к т р т е р і с т і к , в а л е н т т і к т ә р і з д і к е й б і р п е р и о д т ы<br />
ѳ з г е р е т і н ш а м а л а р э л е м е н т т е р д і ц х и м и я л ы к қ а с и е т т е р і н т ү с і н у г е ,<br />
ә р і к ү н і б ұ р ы н б о л ж а у ғ а м ү м к і н д і к т у д ы р а д ы . О л а р ғ а а р н а й ы<br />
т о к т а л а м ы з .<br />
Атом ж эне ион радиустары. Э л е і у і е н т т і ц х и м и я л ы к ж ә н е<br />
ф и з и к а л ы к к а с и е т т е р і н е т і к е л е й э с е р е т е т і н б а с т ы ^ п а р а м е т р і н і ң<br />
б і р і — о н ы ц а т о м ы н ы ң р а д и у с ы . Э л е к т р о н н ы ц е к і ж а к т ы<br />
т а б и ғ а т ы н а о р а й а т о м і ш і н д е э л е к т р о н б ұ л т ы т ү з і л е т і н д і к т е н<br />
а т о м м ө л ш е р і н і ц к е с і м д і б і р ш е г і ж о к . С о н д ы к т а н а т о м н ы ц а б с о <br />
л ю т м ѳ л ш е р і н а н ы к т а у м ү м к і н е м е с . І с ж ү з і н д е . ж е к е а т о м н а н<br />
г ѳ р і , б і р і м е н - б і р і х и м и я л ы к б а й л а н ы с к а н к ө п а т о м д а р м е н і с т е с<br />
б о л а м ы з . О н д а й а т о м д а р д ы ц р а д и у с т а р ы н э ф ф е к т и в т і р а д и у с<br />
( ә р е к е т т е с у к е з і н д е г і р а д и у с ) д е й д і . Э ф ф е к т и в т і р а д и у с т а р м о л е -<br />
к у л а л а р д ы , к р и с т а л д а р д ы р е н т г е н о г р а ф и я л ы к ә д і с т е р м е н з е р т т е у<br />
н ә т и ж е с і н д е а н ы к т а л а д ы .<br />
А т о м р а д и у с т а р ы н м е т а л л а т о м д а р ы н ы ц р а д и у с т а р ы , б е й м е -<br />
т а л л а т о м д а р д ы ц к о в а л е н т т і р а д и у с т а р ы ж э н е и н е р т т і г а з д а р<br />
а т о м д а р ы н ы ц р а д и у с т а р ы д е п б ѳ л е д і , ѳ й т к е н і о л а р д ы а н ы к т а у<br />
п р и н ц и п т е р і н д е а й ы р м а ш ы л ы к б а р .<br />
Қ а з і р г і к е з д е к ѳ п т е г е н м е т а л д а р д ы ц к р и с т а л д а р ы н ы ц к ұ р ы -<br />
л ы с ы д э л а н ы к т а л г а н . М е т а л д ь щ к а т а р т ұ р ғ а н е к і а т о м ы н ь щ<br />
95
ц е н т р л е р і н і ң а р а к а ш ы қ т ы ғ ы н е к і г е б ө л с е к , б е р і л г е н а т о м н ы ң<br />
р а д и у с ы н т а б а м ы з . М е т а л л а т о м д а р ы н ы н р а д и у с т а р ы 1 4 - к е с т е д е<br />
к е л т і р і л г е н .<br />
Металл атомдарынын, радиустары<br />
14-кесте<br />
Металл гат.нм Металл гат.нм Металл гат им Металл Гат HM<br />
Li 0,155 Cu 0,128 C s 0,268 P r 0,182<br />
Be 0,113 Zn 0,139 Ba 0,221 Ей 0,202<br />
N a 0,189 Rb 0,248 .La 0,187 G d 0,179<br />
M g 0,160 S r 0,215 Hf 0,159 Tb 0,177<br />
Al 0,143 Y 0,181 Ta 0,140 Д у 0,176<br />
К 0,236 Zr 0 ,160 W 0,137 Ho 0,175<br />
C a 0,197 Nb 0,145 Re 0,135 E r 0,174<br />
Sc 0,164 Mo 0,139 O s 0,138 Tm 0,174<br />
Ti 0,146 Tc 0,136 Ir 0,135 Yb 0,193<br />
V 0,134 Ru 0,134 Rt 0,138 Lu 0,174<br />
C r 0,127 Rh 0,134 Au 0,144 Th 0,180<br />
• M n ’ 0,130 P d 0,137 H g 0,160 P a 0,162<br />
Fe 0,126 A g 0,144 TI 0,171 U 0,153<br />
Co 0,125 C d 0,156 Pb 0,175 N p 0,150<br />
Ni 0,124 Jn 0,166 Ce 0,183<br />
А л 1 8 - с у р е т т е н а т о м р а д и у с т а р ы н ы н , э л е м е н т т е р д і н , р е т н ѳ м і -<br />
р і н е п е р и о д т ы т ү р д е т ә у е л д і е к е н д і г і к ө р і н е д і .<br />
Е ң ү л к е н р а д и у с с і л т і л і к м е т а л д а р ғ а т э н . А л п е р и о д б о й ы н ш а<br />
р а д и у с к і ш і р е й е б а с т а й д ы , с о д а н б а р ы п е н , к і ш і р а д и у с<br />
( с у р е т т е г і<br />
м и н и м у м д а р ) б е й м е т а л д а р д а б о л а д ы . Б і р п е р и о д і ш і н д е а т о м -<br />
д а р д ы ң э л е к т р о н қ а б а т ы н ы ң с а н ы б і р д е й б о л ғ а н ы м е н я д р о з а р я д ы<br />
ө с е б е р е д і , с о н д ы к т а н э л е к т р о н д а р о ғ а н к ү ш т і т а р т ы л а д ы д а ,<br />
а т о м н ы ң к ө л е м і ж и ы р ы л ы п , р а д и у с ы к і ш і р е й е д і . Б і р а қ , б ұ л қ а с и е т<br />
к о в а л е н т т і р а д и у с ы б а р п е р и о д т ы ц с о ң ы н д а ғ ы б е й м е т а л л э л е -<br />
м е н т т е р г е к е л г е н д е с а қ т а л м а й д ы . Ү л к е н п е р и о д т а р д а ғ ы d ж ә н е f<br />
э л е м е н т т е р д і ң р е т т і к н ө м і р і ө с к е н с а й ы н р а д и у с т а р ы б і р к е л к і<br />
б а я у к і ш і р е й д і , м ү н ы rf л а н т а н о и д т ы к ж э н е / а к т и н о и д -<br />
т ы к с ы ғ ы л у д е п а т а й д ы . •<br />
Беи метал дар дың ковалентті радиустары<br />
о<br />
15-кесте<br />
Э лем ент H В С N О F Si Р<br />
r, HM 0,037 0,080 0,077 0,055 0,060 0,071 0,118 0,095<br />
Э лем ент ■ s Cl G e A s Se B r Те J<br />
г, нм 0,102 0,099 0,115 0,125 0,116 0,114 0,136 0,133<br />
Т о п т а р і ш і н д е э л е м е н т а т о м д а р ы н ы н , р а д и у с т а р ы ж о ғ а р ы д а н<br />
т ө м е н к а р а й ү л к е й е д і , ѳ й т к е н і о с ы б а ғ ы т т а э л е к т р о н к а б а т -<br />
т а р ы н ы н с а н ы а р т а д ы . Б і р а к н е г і з г і т о п ш а л а р д а ( s ж э н е р-<br />
96
ПеРИ0ДТАР0'26-<br />
6 7<br />
0 , 2 2 -<br />
0 , 1 8 -<br />
5 0 ,Н -<br />
V<br />
£ 0 .1 0 -<br />
0 , 0 2 -<br />
10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
18-сурет. А том р ад и у стар ы н ы н элем ен ттер д іқ рет нѳм іріне периодты<br />
т э у е л д іл іг і.<br />
элементтер) бірінші косымша топшалармен (rf-элементтер) салыстырғанда<br />
радиустыц улкеюі басымырак, мысалы, I негізгі топшадағы<br />
К-ден Cs-re дейін атом радиусы 0,032 нм ұлғайса,<br />
сондағы косымша мыс топшасындағы Cu-нан Au-ға дейін 0,016 нм<br />
ғана үлкейеді екен.<br />
Бірінші косымша топша элементтерінін, атом радиустарынын,<br />
ұлғаюы монотонды, яғни біркалыпты болмайды (III В ұксастар<br />
тобын есептемегенде), әдетте топшадағы бірінші элементтен<br />
екіншісіне көшкенде радиус біршама артады, ал екіншіден үшіншіге<br />
ауысканда радиустың мәні айтарлыктай өзгермейді. Мысалы,<br />
IV В тобындағы металдарды алайык. Ті — 0,146 нм, Zr = 0,160 нм,<br />
Hf = 0,160 нм. Соңғы екі d-элементтің квант кабаттарының<br />
саны бірдей болмағанына қарамастан атом радиустарынын өзара<br />
жуык болуы лантаноидтык сығылумен түсіндіріледі. Шынында<br />
да цирконий мен гафнийдін арасында лантаноидтар орналаскан,<br />
сондыктан гафнийден кейінгі d-элементтердіц радиусы<br />
лантаноидтардан соң бірден үлкейіп кете алмай, жоғарыдағы<br />
/-катпары толмаған d -элементтерден алыс кетпейді. Ал III В<br />
тобындағы элементтерге (Sc, Y, La алғанда) сығылудың әсері<br />
болмаған соң, радиустары бір калыпты артып отырады. Л антаноидтык<br />
сығылуды жеке карасак, ондағы 63 Еи мен 70 Ү-діц<br />
радиустарынын күрт артып кететінін көреміз. Мұндай жағдай<br />
оның /-орбитальдарыныц жартылай (f 7) не толык (f14) толуымен<br />
сол себептен олардың симметриялы болып үлкеюінің негізінде<br />
түсіндіріледі.<br />
Х и м и я л ы к б а й л а н ы с т ү з у д е а т о м р а д и у с т а р ы н ы н ш а м а с ы<br />
а с а м а ц ы з д ы р о л ь а т к а р а д ы , ө й т к е н і р а д и у с ы ү л к е н э л е м е н т т е р<br />
э л е к т р о н д а р ы н б о с а ң ұ с т а й д ы , к е р і с і н ш е р а д и у с ы к і ш і р е й г е н<br />
с а й ы н э л е к т р о н д а р я д р о ғ а к ү ш т і р е к т а р т ы л а д ы .<br />
Сонымен катар ион радиустары жайындағы түсінік те элемент-<br />
4- -2065 97
т е р д і н , х и м и я л ы к к а с и е т т е р і н т е р е қ ұ ғ ы н у ғ а к ө п ж ә р д е м е т т і .<br />
Б ұ л д а а т о м р а д и у с ы т ә р і з д і ш а р т т ы т ү с і н і к . Б е й т а р а п а т о м<br />
ө з э л е к т р о н ы н ж о ғ а л т ы п , с ы р т т а н э л е к т р о н к о с ы п а л ы п и о н ғ а<br />
а й н а л а д ы . О н . з а р я д т ы и о н д а р б а с т а п к ы а т о м н а н к і ш і , т е р і с<br />
з а р я д т ы л а р ү л к е н б о л а д ы . М ұ н ы т ү с і н у к и ы н е м е с . О н з а р я д т ы<br />
и о н н ы ң б е й т а р а п а т о м м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а ө з і н е т а р т а т ы н э л е к -<br />
т р о н д а р ы н ы ң с а н ы к е м і п , я д р о ө р і с і н і ң ж а л п ы ә с е р і а р т ы п ,<br />
к а л ғ а н э л е к т р о н д а р д ы б е р і г і р е к ұ с т а п , ө з і н е ж а к ы н д а т а т ү с с е ,<br />
т е р і с и о н д а р д а а т о м ғ а ж а ң а д а н к о с ы л ғ а н э л е к т р о н д а р д ы к о с а<br />
т а р т у ғ а ж ұ м с а л а т ы н я д р о ә с е р і а з а й ы п э л е к т р о н д а р д ь щ б е р і к т і г і<br />
к е м і п , э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ң а у м а ғ ы ұ л ғ а я д ы . И о н р а д и у с т а р ы<br />
к о с ы п н е ж о ғ а л т ы п а л ғ а н э л е к т р о н д а р с а н ы а р т к а н<br />
с а й ы н ұ л ғ а я н е к і ш і р е й е т ү с е д і .<br />
И о н р а д и у с т а р ы н а н ы к т а у т ә с і л і а т о м р а д и у с ы н а н ы қ т а у д а н<br />
б ө л е к ш е л е у . И о н д ы б а й л а н ы с п е н б а й л а н ы с к а н к р и с т а л д а ғ ы е к і<br />
а т о м н ы ң я д р о с ы н ы ң а р а к а ш ы к т ы ғ ы н о л а р д ы ң и о н д а р ы н ы ң р а <br />
д и у с т а р ы н ы н к о с ы н д ы с ы н а т е н д е п с а н а й д ы . Б і р а к , б ұ л е к і<br />
и о н н ы ң б і р і н і ң р а д и у с ы н т а б у ү ш і н , е к і н ш і с і н і ң р а д и у с ы н к ү н і<br />
б ұ р ы н б і л у к а ж е т б о л а д ы . Т е о р и я л ы к ж э н е э к с п е р и м е н т т і к<br />
ә д і с п е н О 2 - , Ғ ~ и о н д а р ы н ы н , р а д и у с т а р ы 0 , 1 3 2 ж ә н е 0 , 1 3 3 н м<br />
е к е н д і г і т а б ы л д ы . О с ы л а р д ы к о л д а н а о т ы р ы п к а л ғ а н и о н д а р д ы ң<br />
д а р а д и у с т а р ы а н ы к т а л д ы ( 1 6 - к е с т е ) . О л а р д ы н , с а л ы с т ы р м а л ы<br />
м ө л ш е р л е р і 1 9 - с у р е т т е к е л т і р і л г е н .<br />
98<br />
19-сурет. И о н д ар д ы н сал ы сты р м ал ы м өлш ерлері
16 - к е с т е м е н 1 9 - с у р е т т е н и о н р а д и у с т а р ы д а а т о м р а д и у с т а р ы<br />
т э р і з д і п е р и о д ж э н е т о п б о й ы н ш а б е л г і л і б і р з а ң д ы л ы к п е н<br />
ѳ з г е р і п , п е р и о д т ы т ә у е л д і л і к т і б а й қ а т а т ы н ы н к ө р е м і з . О н д а й з а ң -<br />
д ы л ы қ т а р д ы ң т ө р т е у і н е т о к т а л ы п ө т е й і к :<br />
Иондардың радиустары<br />
16-кесте<br />
Ион r , HM Ион r , HM Ион r , HM Ион r , HM<br />
Li + 0,068 M n 7 + 0,046 C d 2+ 0,097 L u 3+ 0,085<br />
В е2+ 0,035 F e2 + 0,074 In 3+ 0,081 Hf 0,078<br />
B3 + 0,023 F e3+ 0,064 S n 2+ 0,093 T a 5+ 0,068<br />
C 4+<br />
0,016 C o 2+ 0,072 S n 4 + 0,071 W 6+ 0,062<br />
N 3+ 0,016 C o 3+ 0,063 S b 3+ 0,076 R e7 + 0,056<br />
N 5+ 0,013 N i2+ 0,069 S b 5 + 0,062 O s6+ 0,069<br />
o 2- 0,132 C u + 0,096 T e2“ 0,211 I r 4+ 0,066<br />
F ~ 0,133 C u 2+ 0,072 T e4+ 0,070 P t 2+ 0,080<br />
N a + 0,097 Z n 2+ 0,083 T e6+ 0,056 p t 4+ 0,065<br />
UІҢ'2<br />
M g 2+ 0,066 G a 3+<br />
I “ 0,220 A u 3+ 0,085<br />
AI + 0,051 G e 2+ 0,073 15 + 0,062 H g 2+ 0,110<br />
S i4+ 0,042 A s3+ 0,058 u + 0,050 T1 + 0,147<br />
р з +<br />
r + 0,044 A s 5+ 0,046 C s + 0,167 T l3+ 0,095<br />
P5<br />
0,035 S e 2~ 0,191 B a 2+ 0,134 P b 2+ 0,120<br />
2- 0,174 S e4 + 0,050 L a 3+ 0,114 P b 4+ 0,084<br />
S 4 +<br />
0,037 S e6 + 0,042 C e3+ 0,107 B i3+ 0,096<br />
S 6 + 0,030 B r~ 0,196 C e4+ 0,094 B i5+ 0,074<br />
c r 0,181 B r5+ 0,047 P r 3+ 0,106 P o 6+ 0,067<br />
C l5+ 0,034 P b + 0,147 N d 3+ 0,104 A t7+ 0,062<br />
C l7+ 0,027 S r 2+ 0,112 P m 3+ 0,106 E r+ 0,180<br />
K + 0,133<br />
үа +<br />
0,106 S m 3+ 0,100 R a 2+ 0,143<br />
C a 2+ 0,099 Z r4+ 0,087 E u 3+ 0,097 A c3+ 0,118<br />
S c 3+ 0,081 N b 5 + 0,069 G d 3+ 0,097 T h 4+ 0,102<br />
T i 4 +<br />
0,068 M oB+ 0,062 T b 3+ 0,093 P a 4+ 0,065<br />
V5 + 0,059 Tc7+ 0,056 Du 0,092 U 6+ 0,080<br />
C r 3+ 0,063 P u 4 + 0,067 H o ‘+ 0,091 N p 4+ 0,095<br />
C r6+ 0,052 P h 3 + 0,068 E r 3+ 0,089 P u 4+ 0,093<br />
M n 2 + 0,080 P d 2+ 0,080 T m 3+ 0,087 A m 3+ 0,107<br />
M n 4 + 0,060 A g + 0,126<br />
1 . Э л е к т р о н д ы к , к о н ф и г у р а ц и я с ы ұ қ с а с ж э н е з а р я д ы б і р д е й<br />
и о н д а р д ы ң э л е к т р о н к а б а т т а р ы н ы н , с а н ы а р т к а н с а й ы н р а д и у с т а <br />
р ы ө с е д і . М ы с а л ы : L i + , N a + , К 2, R b + , C s + , F ~ , C l - , B r “ , I ” .<br />
2 . Б і р д е й э л е к т р о н д ы ( и з о э л е к т р о н д ы ) , и о н д а р д ы ң з а р я д ы<br />
а р т к а н с а й ы н р а д и у с т а р ы к е м и д і . М ы с а л ы , C l - , S ж э н е К + ,<br />
С а 2 + к а т а р ы ү ш і н р а д и у с м э н д е р і 0 , 1 8 1 ; 0 , 1 7 4 ; ж э н е 0 , 1 3 3 ;<br />
0 , 0 9 9 н м . О н , з а р я д т ы и о н д а р д ы ң р а д и у с т а р ы к ѳ б і р е к к е м и д і ,<br />
о н ы н , е к і с е б е б і б а р : б і р і — з а р я д ы а р т к а н с а й ы н э л е к т р о н д а р<br />
и о н н ы ң я д р о с ы н а к у ш т і р е к т а р т ы л а д ы , е к і н ш і с і — к ѳ п з а р я д т ы<br />
и о н қ а р а м а - к а р с ы з а р я д т ы и о н м е н к ү ш т і р е к э р е к е т т е с і п , о л а р д ы н ,<br />
а р а с ы н ж а к ы н д а т а т ү с е д і . Т е р і с з а р я д т ы и о н д а р д а , к е р і с і н ш е ,<br />
э л е к т р о н д а р д ь щ я д р о д а н т е б і л у к ү ш і а р т а т ү с і п р а д и у с т ы ұ л ғ а й -<br />
т а д ы . Б і р а к е к і н ш і ф а к т о р д ы ң к е р і ә с е р і о д а н б а с ы м т ү с і п , т е р і с<br />
и о н д а р д ь щ р а д и у с ы б а я у б о л с а д а к е м и д і .<br />
4* 99
3 . Э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы и н е р т т і э л е м е н т т е р г е с а й<br />
к е л е т і н н е г і з г і т о п ш а л а р д а ғ ы s ж ә н е р - э л е м е н т т е р д е н т ү з і л г е н<br />
и о н д а р д ь щ р а д и у с т а р ы с о л т о п т а ғ ы с ы р т к ы к а б а т ы н д а d-<br />
э л е к т р о н д а р ы б а р и о н д а р д а н қ а ш а н д а ү л к е н к е л е д і . М ә с е л е н ,<br />
К + , R b + и о н д а р ы н ы ң р а д и у с т а р ы 0 , 1 3 3 ж э н е 0 , 1 4 7 н м , а л С и +<br />
и о н ы н ы н р а д и у с ы 0 , 0 9 6 н м . М ү н ы ң с е б е б і п е р и о д т а ғ ы s - э л е м е н т -<br />
т е р д е н d - э л е м е н т т е р г е а у ы с к а н д а я д р о з а р я д ы н ы н а р т у ы н а<br />
б а й л а н ы с т ы Z k = - { - 1 9 , Z c u = - f 2 9 . П е р и о д т а ғ ы d - э л е м е н т т е р д і ц<br />
и о н д а р ы н ы н , з а р я д ы б і р д е й б о л ы п к е л с е я д р о з а р я д ы н ы н , а р т у ы н а<br />
с а й и о н д а р ы н ы н , р а д и у с т а р ы к е м и б а с т а й д ы , а й т а л ы қ г М п + =<br />
= 0 , 0 8 0 н м д е r N i 2 + = 0 , 0 6 9 н м . М ұ н д а й и о н д а р д ы н р а д и у с т а <br />
р ы н ы н , к і ш і р е ю і н е d — с ы ғ ы л у д ы ң э с е р і 8 - т о п э л е м е н т т е р і н д е<br />
а н ы ғ ы р а қ б а й к а л а д ы .<br />
4 . Л а н т а н о и д т а р т ү з е т і н и о н д а р д ы н , р а д и у с т а р ы д а о л а р д ы н ,<br />
р е т т і к н ѳ м і р і а р т к а н с а й ы н к і ш і р е й е т ү с е д і . Л а н т а н о и д т ы қ с ы ғ ы л у<br />
н е м е с е к о н т р а к ц и я д е п а т а л ғ а н б ұ л қ ұ б ы л ы с т ы ң б а й к а л у ы d-<br />
э л е м е н т т е р д і ц р а д и у с т а р ы н ы н к і ш і р е ю і т ә р і з д і , я д р о з а р я д ы<br />
а р т к а н с а й ы н э л е к т р о н д а р д ь щ ц е н т р г е ж а к ы н д а й т ү с у і н е н б о <br />
л а д ы .<br />
И о н д а н у э н е р г и я с ы . Э л е м е н т т і ц х и м и я л ы к т а б и ғ а т ы о н ы ц<br />
а т о м ы н ы н э л е к т р о н ы н ж о г а л т ы п н е к о с ы п а л у к а б і л е т і м е н с и п а т -<br />
т а л а д ы . Б ұ л к а б і л е т т і с а н<br />
ж а ғ ы н а н а т о м н ы ц и о н д а н у э н е р г и я с ы<br />
м е н э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы ғ ы к ѳ р с е т е д і .<br />
И о н д а н у э н е р г и я с ы к а л ы п т ы к ү й д е г і а т о м н ы ц э л е к т р о <br />
н ы н у з і п а л у ү ш і н ж ұ м с а л а т ы н э н е р г и я<br />
Э ° — е = Э +<br />
И о н д а н у э н е р г и я с ы и о н д а н у п о т е н ц и а л ы д е п т е а т а л а д ы . Э д е т т е<br />
о н ы ц ш а м а с ы н 1 м о л ь ғ е ш а ғ ы п б е р е д і , ө й т к е н і 1 а т о м ү ш і н и о н д а н у<br />
э н е р г и я с ы н ы н м э н і т ы м а з б о л а р е д і . И о н д а н у э н е р г и я с ы н / д е п<br />
б е л г і л е п , о н ы ң ш а м а с ы н э л е к т р о н в о л ь т ( э В ) а р к ы л ы е с е п т е й д і .<br />
Э н е р г и я н ы ң б а с к а д а ѳ л ш е м д е р і к о л д а н ы л а д ы . Э р и н е , б і р і н ш і<br />
э л е к т р о н ғ а . К а р а г а н д а е к і н ш і , ү ш і н ш і э л е к т р о н д а р д ы ү з і п а л у<br />
к и ы н д а й б е р е д і , с о н д ы к т а н / | < / г < / з . . . М ы с а л ы , н а т р и й ү ш і н<br />
І\ = 5 , 1 3 8 э В , / г = 4 7 , 2 9 э В , а л M g ү ш і н = 7 , 6 4 4 , І 2 = 1 5 , 0 3 э В ,<br />
С ү ш і н I , = 1 1 , 2 6 4 , І 2 = 2 4 , 3 7 6 , І 3 = 4 7 , 8 6 4 , І 4 = 6 4 , 4 7 6 э В .<br />
А т о м д а к ө п э л е к т р о н д а р д ь щ б о л у ы о н ы ц у з і л у г е т и і с т і э л е к т р о -<br />
н ы н а э р к и л ы э с е р е т е д і . О с ы ғ а н о р а й е ц ә у е л і ө з а р а б а й л а н ы с т ы<br />
е к і ұ ғ ы м м е н — ядро зар яд ы н э кр а н д а у ( к ө л е г е й л е у ) ж ә н е<br />
э л е к т р о н д а р д ь щ я д р о ғ а ө т у і м е н т а н ы с ы п а л а й ы к . Б ұ д а н б ү р ы н<br />
д а а й т ы л ы п к е т к е н д е й э к р а н д а у д е п а т а л а т ы н э с е р — к а р а с -<br />
т ы р ы л ы п о т ы р ғ а н э л е к т р о н м е н я д р о н ь щ ѳ з а р а т а р т ы л у ы н к е м і -<br />
т е т і н э л е к т р о н к а б а т т а р ы н ы ң б о л у ы м е н т ү с і н д і р і л е д і . Н е ғ ұ р л ы м<br />
я д р о м е н ү з і л у г е т и і с т і э л е к т р о н н ы й а р а с ы н д а э л е к т р о н к а б а т т а р ы<br />
к ѳ п б о л с а с о ғ ұ р л ы м э к р а н д а у э ф ф е к т і с і к ү ш т і б о л а д ы .<br />
К в а н т - м е х а н и к а л ы к к ѳ з к а р а с б о й ы н ш а э л е к т р о н д а р а т о м н ы ц<br />
к е з к е л г е н н ү к т е с і н д е б о л у ы ы к т и м а л . С о н д ы к т а н т і п т і с ы р т к ы<br />
к а б а т т а г ы э л е к т р о н д а р і ш к е р і д е г і э л е к т р о н к а б а т ы н а ѳ т і п , б ір<br />
м е з г і л я д р о ғ а ж у ы к м а ц д а д а б о л у ы м ү м к і н . М ұ н ы э л е к т р о н н ы й<br />
100
я д р о ғ а ө т у і д е п а т а й д ы . Б ұ л қ ұ б ы л ы с т ы ң н ә т и ж е с і н д е<br />
э л е к т р о н н ы й , я д р о м е н б а й л а н ы с ы б е р і к т е н е т ү с е д і . Ө т у э ф ф е к т і с і н е<br />
я д р о ғ а ж у ы қ м а н д а ғ ы э л е к т р о н к а т п а р л а р ы н ы н т ы ғ ы з д ы ғ ы<br />
ү л к е н э с е р е т е д і , а т а п а й т к а н д а п б і р д е й д е с е к , / - д і ң м ә н і н е ғ ұ р л ы м<br />
к і ш і р е й г е н с а й ы н с о ғ ұ р л ы м я д р о ғ а ж у ы қ м а ң д а ғ ы э л е к т р о н<br />
б ұ л т ы т ы ғ ы з ы р а к б о л а т ү с е д і . С о н д ы к т а н д а s - э л е к т р о н д а р д ь щ<br />
ө т і м д і л і г і м ы к т ы б о л ы п т а б ы л а д ы , о л а р д ы н , э к р а н д а у к а с и е т і<br />
д е к ү ш т і . О н а н к е й і н г і ө т і м д і р е г і р - э л е к т р о н д а р , о л а р д ы н , э к р а н -<br />
д а у ы о р т а ш а . Ө т і м д і л і г і д е , э к р а н д а у ы д а н а ш а р d — э л е к т р о н -<br />
д а р б о л ы п с а н а л а д ы .<br />
Ө т і м д і л і г і н е с а й э л е к т р о н д а р д ь щ э н е р г е т и к а л ы к д е ң г е й ш е л е р . і<br />
д е s—у p -+ d —►/ б а ғ ы т ы н д а т о л ы с а т ы н ы н б ұ р ы н д а к ө р г е н б і з ,<br />
е г е р п м е н / б і р д е й м ә н г е и е б о л ы п т ұ р с а , я д р о ғ а ж у ы ғ ы , я ғ н и<br />
э н е р г и я с ы а з ы s о д а н к е й і н р к а т п а р л а р , я д р о д а н а л ы с т а у ,<br />
э н е р г и я с ы м о л d ж э н е f к а т п а р л а р ы к е й і н о р н а л а с а т ы н ы н<br />
б і л е м і з .<br />
О с ы а й т ы л ғ а н е к і э ф ф е к т і м е н к а т а р а т о м д а ғ ы э л е к т р о н<br />
б а й л а н ы с ы н ы ң б е р і к т і г і н е б і р к а б а т т а о р н а л а с к а н э л е к т р о н д а р <br />
д ь щ ө з а р а т е б і с у і н і ң ә с е р і д е б а й к а л а д ы . К е й д е б ұ л к ұ б ы л ы с т ы<br />
д а э к р а н д а у д е п а т а й д ы . М ұ н д а й т е б і с у ә с і р е с е б і р о р б и т а л ь д а ғ ы<br />
е к і э л е к т р о н н ы й с п и н д е р і к а р а м а - қ а р с ы б о л ғ а н д а к ү ш е й е д і .<br />
О с ы м ә л і м е т т е р д і е с к е а л а о т ы р ы п и о н і а н у э н е р г и я с ы н ы н ,<br />
ө з г е р у з а ң д ы л ы к т а р ы н қ а р а с т ы р а й ы қ . А т о м д а р д ы ц б а с к а д а к ѳ п -<br />
т е г е н к а с и е т т е р і с и я к т ы и о н д а н у э н е р г и я с ы д а п е р и о д т ы т у р д е<br />
ѳ з г е р і п о т ы р а д ы ( 2 0 - с у р е т ) .<br />
А т о м д ы к , н в м і р - z<br />
20-сурет. И о н дан у энергиясы ны н, ато м д ы қ нѳм ірге тәуелді<br />
ѳзгеруі<br />
101
Б і р і н ш і т о п т а ғ ы с і л т і л і к м е т а л д а р д ы ң и о н д а н у э н е р г и я с ы І\<br />
ш а м а с ы м ы н а д а й : L i 5 , 3 9 , N a 5 , 1 4 К 4 , 3 4 , R b 4 , 1 8 , C s 3 , 8 9 э В .<br />
Б ұ л э л е м е н т т е р д і ң и о н д а н у э н е р г и я с ы ө т е а з б о л у с е б е б і с ы р т к ы<br />
к а б а т т а ғ ы ж а л ғ ы з э л е к т р о н н ы й і ш к е р і ж а т к а н и н е р т т і э л е м е н т -<br />
т е р г е т ә н к а у ы з ы б а р к а б а т т а р д ы н , ә с е р і н е н я д р о д а н к ү ш т і<br />
э к р а н д а у ы б о л ы п с а н а л а д ы . А л L i - д е н C s - г ё к а р а й а т о м м ѳ л ш е р і -<br />
н і ң а р т у ы н а с а й ж а л г ы з э л е к т р о н н ы й , я д р о м е н б а й л а н ы с ы<br />
ә л с і р е п 1 к е м и т ү с е д і .<br />
Е к і н ш і п е р и о д т а г ы э л е м е н т т е р д і н , и о н д а н у э н е р г и я с ы м ы н а д а й :<br />
L i 5 , 3 9 , B e 9 , 3 2 , В 8 , 3 0 , С 1 1 , 2 6 , N 1 4 , 5 3 , 0 1 3 , 6 1 , F 1 7 , 4 2 , N e 2 1 , 5 6<br />
э В . Д е м е к , L i - д е н N e - г а к а р а й а у ы с к а н д а и о н д а н у э н е р г и я с ы<br />
а р т а т ү с е д і . Б ү л ж а ғ д а й э л е к т р о н к а б а т ы н ы н б і р д е й б о л ы п ,<br />
я д р о з а р я д ы н ы ң б і р т і н д е п ѳ с у і м е н т ү с і н д і р і л е д і . Б і р а к I м ә н і н і ң<br />
ѳ с у і б і р к е л к і е м е с . B e м е н N к е й і н г і В м е н О - н і ң м ә н д е р і т і п т і<br />
б і р ш а м а к і ш і р е й е д і . М ұ н д а й з а ң д ы л ы к о л а т о м д а р д ы ң э л е к т р о н <br />
д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы н ы ң е р е к ш е л і к т е р і н е н т у а д ы . Б е р и л и й а т о <br />
м ы н ы н , э л е к т р о н д ы к ф о р м у л а с ы I s 2, 2 s 2, я ғ н и с ы р т к ы s к а т п а р ы<br />
т о л ы , о д а н к е й і н г І б о р д ы ң с о ң ғ ы э л е к т р о н ы р к а т п а р ы н а к о н а д ы .<br />
А л о н ы н , ж ұ п т а с к а н s - э л е к т р о н ғ а к а р а ғ а н д а я д р о м е н б а й л а н ы с ы<br />
н а ш а р . С о н д ы к т а н В е - м е н с а л ы с т ы р г а н д а В - д ы н , и о н д а н у э н е р <br />
г и я с ы а з .<br />
А з о т а т о м ы н ы н , с о ң г ы э л е к т р о н д ы к к а б а т ы н ы н , к ұ р ы л ы м ы<br />
Х у н д е р е ж е с і б о й ы н ш а м ы н а д а й б о л ы п ш ы г а д ы :<br />
N<br />
Н<br />
я г н и э р б і р р о р б и т а л ы н д а б і р - б і р д е н э л е к т р о н б а р , ж о ғ а р ы<br />
с и м м е т р и я л ы . А з о т т а н к е й і н г і о т т е к т і ң с о ң ғ ы э л е к т р о н ы р о р б и <br />
т а л ь д а р д ы н б і р і н ж ұ п т а й д ы .<br />
ft<br />
Б і р о р б и т а л ь д а ғ ы к о с э л е к т р о н н ы й б і р і н - б і р і т е б у і к ү ш т і б о л -<br />
ғ а н д ы к т а н э л е к т р о н д ы ү з і п а л у о н а й ғ а т ү с е д і . О с ы ғ а н б о л а<br />
N - r e к а р а ғ а н д а Ö - н ы ң и о н д а н у э н е р г и я с ы к і ш і л е у . М ү н д а й з а ң -<br />
д ы л ы к б а с к а п е р и о д т ы н э л е м е н т т е р і н д е д е б а й қ а л а д ы . О л а р д а<br />
д а и о н д а н у э н е р г и я с ы н ы н е н к і ш і м ә н і с і л т і л і к м е т а л д а р ғ а , е н<br />
ү л к е н і и н е р т т і э л е м е н т т е р г е с а й к е л е д і .<br />
А р а л ы к д е к а д а л а р д а ғ ы э л е м е н т т е р д і н а т о м д а р ы н ы н и о н д а н у<br />
э н е р г и я с ы о н ш а к ѳ п ѳ з г е р м е й д і , с е б е б і , о л а р д а г ы s - э л е к т р о н д а р<br />
я д р о ғ а к а р а й ѳ т і п к е т е д і д е э к р а н д а л ы п т ұ р а д ы . А л п е р и о д ү л к е й -<br />
г е н с а й ы н э к р а н д а у а р т а т ү с е д і . М ә с е л е н , I V п е р и о д т а ғ ы d —<br />
э л е м е н т т е р д і ң 4 5 - э л е к т р о н д а р ы н 3d к а т п а р ы н ы ң э л е к т р о н д а р ы<br />
э к р а н д а с а , V I п е р и о д т ы н б я - э л е к т р о н д а р ы bd ж ә н е 4 f к а т п а р л а -<br />
р ы н ь щ к о с а р л а н ғ а н э к р а н ы н ы ң а с т ы н д а к а л а д ы . О с ы д а н б а р ы п<br />
102
I V д е н V I п е р и о д к а а у ы с к а н д а с ы р т қ ы э л е к т р о н д а р д ы ң я д р о м е н<br />
б а й л а н ы с ы а р т ы п , d — э л е м е н т т е р д і ң и о н д а н у э н е р г и я с ы к ѳ б е й е д і .<br />
Б ұ ғ а н б ұ р ы н ы р а қ т а қ а р а с т ы р ы п ө т к е н d — э л е м е н т т е р д і ц а т о м<br />
р а д и у с т а р ы н ы н , т о п ш а б о й ы н ш а ѳ з г е р у е р е к ш е л і г і т і к е л е й э с е р<br />
е т е д і . Р а д и у с т ы ң б а я у а р т у ы , т і п т і л а н т а н о и д т ы қ с ы ғ ы л у д ы ң<br />
н ә т и ж е с і н д е ө з а р а ө т е ж у ы қ б о л у ы , В т о п т а р ы н д а ( I I I В ұ қ с а с -<br />
т а р т о б ы н а н б а с қ а с ы ) ж о ғ а р ы д а н т ѳ м е н к а р а й и о н д а н у э н е р <br />
г и я с ы н ы н , а р т у ы н а ә к е л і п с о ғ а д ы . Б ұ ғ а н э к р а н д а у д ы ң ә с е р і<br />
д е с а й к е л і п т ұ р .<br />
Ж о ғ а р ы д а а й т ы л ғ а н ә р қ а т п а р д ы ң э л е к т р о н д а р ы н ы н , э к р а н -<br />
д а у ы н ы ң е р е к ш е л і г і н е м ы н а д а й м ы с а л к е л т і р е к е т у г е б о л а д ы : в<br />
3 s 3 р 6 . 3 ^ 1 0 э л е к т р о н д а р ы н ы ц C u я д р о с ы н с ы р т қ ы 4 s 1 э л е к т р о н н а н<br />
э к р а н д а у ы 3 s 2 3 р 6 э л е к т р о н д а р ы н ы н , К я д р о с ы н с ы р т қ ы д э л<br />
с о н д а й 4 s 1 э л е к т р о н н а н э к р а н д а у ы м е н п а р а - п а р . О с ы д а н ѳ т і м д і -<br />
л і г і а з d — э л е к т р о н д а р д ы ң я д р о н ы э к р а н д а д ы s ж э н е р э к р а н -<br />
р о н д а р м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а ә л д е қ а й д а а з е к е н д і г і к ѳ р і н і п т ұ р .<br />
А т о м д а р д ы ң и о н д а н у э н е р г и я с ы н ы н , м ә н і т е к х и м и я л ы к б а й -<br />
л а н ы с т ы ц б е р і к т і г і н е э с е р е т у м е н ш е к т е л м е й д і , э л е м е н т т е р д і ц<br />
т о т ы қ с ы з д а н д ы р ғ ы ш к а с и е т і д е т і к е л е й о с ы ш а м а м е н а н ы к т а л а д ы .<br />
Н е ғ ұ р л ы м э л е к т р о н а т о м н а н о ң а й ү з і л і п , и о н д а н у э н е р г и я с ы н ы н ,<br />
ш а м а с ы а з б о л с а , с о ғ ұ р л ы м б е р і л г е н э л е м е н т к ү ш т і т о т ы к с ы р -<br />
д а н д ы р ғ ы ш б о л ы п т а б ы л а д ы .<br />
Э л е к т р о н т а р т қ ы ш т ы қ . Х и м и я л ы к б а й л а н ы с т ү з е т і н э л е к т р о н -<br />
д а р д ы а т о м м а ң ы н д а я д р о ѳ р і с і ұ с т а п т ү р а д ы . Я д р о ѳ р і с і а т о м ғ а<br />
ж а қ ы н к е л г е н ж е к е э л е к т р о н д а р д ы д а ѳ з і н е т а р т ы п а л а а л а д ы .<br />
Б і р а к о л а р д ы а т о м н ы ң а й н а л а с ы н д а ғ ы ѳ з э л е к т р о н д а р ы к е й і н<br />
т е б е д і . О с ы ғ а н б а й л а н ы с т ы ж ү р г і з і л г е н к в а н т - м е х а н и к а л ы к е с е п -<br />
т е у л е р м е н э к с п е р и м е н т т е р н ә т и ж е с і н д е к ө п т е г е н э л е м е н т т е р д і ң<br />
а т о м д а р ы ү ш і н с ы р т т а н к е л г е н э л е к т р о н д ы я д р о н ы ң т а р т у к ү ш і<br />
о н ы э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ң к е й і н т е б у к ү ш і н е н б а с ы м е к е н д і г і<br />
а н ы к т а л д ы . Э л е к т р о н к о с ы п а л ғ а н а т о м т е р і с з а р я д т ы и о н ғ а<br />
а й н а л а д ы , о с ы к е з д е б ѳ л і н г е н э н е р г и я Е о н ы ц э л е к т р о н<br />
т а р т к ы ш т ы ғ ы н с и п а т т а й д ы :<br />
Э + е = Э _<br />
Э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы к т а и о н д а н у э н е р г и я с ы т ә р і з д і э В /м о л ъ<br />
н е м е с е к Д ж /м о л ь м е н ө л ш е н е д і .<br />
Э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы к т ы ң м ә н і ә л і д е к ѳ п э л е м е н т т е р ү ш і н<br />
д э л а н ы к т а л м а г а н . А л б е л г і л і б о л ғ а н Е м ә н д е р і н б а й к а п к а р а с а к ,<br />
о л а р д ы ң д а п е р и о д ж э н е т о п б о й ы н ш а э д е м е н т т е р д іц а т о м д а р ы <br />
н ы ц э л е к т р о н д ы к к ү р ы л ы м ы н а с а й б е л г і л і б і р з а ң д ы л ы қ п е н<br />
ѳ з г е р е т і н і н к ѳ р е м і з ( 1 7 - к е с т е ) .<br />
Э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы г ы е ц к ѳ п э л е м е н т т е р V I I I т о п т а ғ ы р - э л е м е н т -<br />
т е р . А л е ц а з ы , т і п т і , т е р і с м э н д і с і к о н ф и г у р а ц и я с ы s 2 б о л ы п<br />
к е л г е н I I т о п э л е м е н т т е р і н е ( B e , M g . . . ) ж э н е s2p 6 б о л ы п а я к т а л -<br />
г а н V I I I т о п э л е м е н т т е р і н е ( Н е , N e , . . . ) т э н б о л а д ы . С о н д ы к т а н<br />
б ұ л а р д ы ц а т о м д а р ы н ы ц э л е к т р о н к о с ы п а л у г а б е й і м д і л і г і н і ц<br />
ж о к е к е н і н к ѳ р е м і з .<br />
103
17-к.есте<br />
К ей б ір э л е м е н т т е р а т о м д а р ы н ы н э л е к т р о н т а р т к ,ы ш т ы ғ ы<br />
A tom Ё, эВ Атом E. эВ Атом E, эВ Атом E, эВ<br />
н 0,747 с 1,24 Na 0,47 s 2,33<br />
Н е 0,19 ■N 0,05 M g 0,32 C I 3,81<br />
L i 0,82 О 1,47 A l 0,52 Br 3,56<br />
Be 0,19 ғ 3,58 S i 1,46 I 3,29<br />
В 0,33 Ne — 0,57 P 0,77<br />
Б е й м е т а л д а р д ы ң т о п т а р ы н д а э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы к к а с и е т<br />
т ө м е н н е н ж о ғ а р ы к а р а й ө с е д і . Б ұ л к а с и е т б е р і л г е н э л е м е н т т і ң<br />
а т о м ы н ы н , т о т ы к т ы р ғ ы ш т ы к к а б і л е т і н с и п а т т а й д ы . Б і р а к г а з<br />
к ү й і н д е г і б е й м е т а л д а р д ы ң м о л е к у л а с ы н ы н е к і а т о м н а н т ұ р а т ы н ы н<br />
е с к е а л с а к , м о л е к у л а н ы ң а т о м д а р ғ а а ж ы р а п д и с с о ц и я л а н у п р о ц е с і<br />
т о т ы к т ы р ғ ы ш т ы к к а б і л е т к е ү л к е н э с е р е т е т і н і н а й т у ғ а б о л а д ы .<br />
Электртерістік. Ә р б і р а т о м н ы ң э л е к т р о н ы н б е р у і ж е ң і л м е ,<br />
ә л д е к о с ы п а л у ы о ң а й м а Б ү л с ұ р а к к а ж а у а п б е р у ү ш і н и о н д а н у<br />
э н е р г и я с ы м е н э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы к м ә н д е р і н б і р г е к а р а ғ а н ж ө н .<br />
О н д а й ш а м а э л е к т р н е р і с т і к Э д е п а т а л а д ы , I м е н Е - н і н<br />
к о с ы н д ы с ы н ы ң ж а р т ы с ы н а т е ң :<br />
Э т = э В /м о л ь ( 2 2 )<br />
Э л е к т р о н х и м и я л ы к п р о ц е с т е э л е к т р т е р і с т і г і ү л к е н э л е м е н т к е<br />
к а р а й а у ы с а д ы . С о н д ы к т а н р е а к ц и я к е з і н д е а т о м н ы ц э л е к т р о н<br />
к о с ы п а л у ы н е б е р у і о с ы Э т м э н д е р і н е б а й л а н ы с т ы . Ш ы н ы н д а<br />
д а г а л о г е н д е р д і ц э л е к т р о н ы н ү з і п а л у ү ш і н ѳ т е к ѳ п э н е р г и я (I)<br />
ж ұ м с а л у ғ а т и і с т і ә р і о л а р ө з д е р і н е э л е к т р о н к о с ы п а л ғ а н д а<br />
б ө л і п ш ы ғ а р а т ы н э н е р г и я ш а м а с ы д а ү л к е н б о л а д ы . С о н д ы к т а н<br />
г а л о г е н д е р д і ң э л е к т р т е р і с т і г і ж о ғ а р ы б о л ы п ш ы ғ а д ы . А л о л а р д ы ц<br />
э л е к т р о н к о с ы п а л ы п т е к т о т ы к т ы р ғ ы ш к а б і л е т к ө р с е т е т і н і н<br />
е с к е а л с а к , Э - н і ң ү л к е н м ә н і б а с к а д а о с ы т ә р і з д і б е й м е т а л д а р ғ а<br />
т ә н е к е н і н б і л е м і з . Қ е р і с і н ш е , с і л т і л і к м е т а л д а р д а и о н д а н у<br />
э н е р г и я с ы т ы м а з , а л э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы г ы т і п т і ж о қ к а т э н<br />
б о л а д ы , о с ы д а н б а р ы п э л е к т р т е р і с т і г і б о л ы м с ы з б о л а д ы . М ү н д а й<br />
Э т м э н і н і ц ѳ т е а з б о л у ы э л е м е н т т і ң т о т ы к с ы з д а н д ы р ғ ы ш к а б і -<br />
л е т і н , я ғ н и э л е к т р о н б е р г і ш т і г і н с и п а т т а й д ы .<br />
Э л е к т р т е р і с т і к т і ц 2 2 - т е ң д е у б о й ы н ш а т а б ы л ғ а н м ә н і н е н г ө р і<br />
с а л ы с т ы р м а л ы е т і п а л ы н ғ а н ш а м а с ы н п а й д а л а н у ы ц ғ а й л ы . О л<br />
ү ш і н ә д е т т е л и т и й а т о м ы н ь щ э л е к т р т е р і с т і г і н 1 - г е т е ң д е п с а н а п ,<br />
б а с к а э л е м е н т т е р д і ң э л е к т р т е р і с т і г і н с о ғ а н ш а ғ ы п ш ы ғ а р а д ы<br />
( 2 1 - с у р е т ) .<br />
П е р и о д б о й ы н ш а а л ғ а н д а а т о м н ы ц к ұ р ы л ы с ы к ү р д е л е н г е н<br />
с а й ы н Э т м ә н і ө с е д і , э л е к т р т е р і с т і г і е ц а з ы I т о п т а ғ ы э л е м е н т т е р<br />
д е , е ц ү л к е н VII т о п т а г ы р - э л е м е н т т е р . Б і р т о п і ш і н д е г і э л е м е н т т е р -<br />
д і ц Э т м ә н д е р і т ө м е н н е н ж о ғ а р ы қ а р а й ө с е д і . Э л е м е н т т е р д і<br />
о л а р д ы ц э л е к т р т е р і с т і к м ә н і н і ц ө с у р е т і м е н о р н а л а с т ы р с а к м ы н а -<br />
104
д а й қ а т а р ш ы ғ а д ь г . В , S i , A s , С , Н , Т е , Р , S e , I , B r , N , C l , О , F .<br />
Э л е к т р т е р і с т і к т і а б с о л ю т к ѳ р с е т к і ш д е п с а н а м а у с е б е б і о н ы ң ш а -<br />
м а с ы б е р і л г е н а т о м к а н д а й а т о м д а р д ы ц к о р ш а у ы н д а т ұ р ғ а н д ы ғ ы -<br />
н а т . б . ж а ғ д а й л а р ғ а б а й л а н ы с т ы . Э л е к т р т е р і с т і к ш к а л а с ы н ы ц<br />
с а н д ы к е с е п т е у л е р ж ү р г і з у г е м ү м к і н д і к б е р м е и т і н і н ё к а р а м а с т а н ,<br />
х и м и к т е р о н ы х и м и я л ы к б а й л а н ы с т ы ң к а н ш а л ы к т ы и о н д ы қ б о л а <br />
т ы н ы н к ү н і б ұ р ы н б о л ж а м д а у ү ш і н ж и і к о л д а н а д ы .<br />
Валенттік. Х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і ц а с а м а ц ы з д ы к а с и е т -<br />
т е р і н і ц б і р і — в а л е н т т і г і . В а л е н т т і к д е п б і р э л е м е н т т і ц<br />
а т о м ы н ы ц б а с к а э л е м е н т т і ң а т о м ы н ы ң б е л г і л і<br />
б і р с а н ы н к о с ы п а л у к а б і л е т і н а й т а д ы .<br />
А л ғ а ш к ы к е з д е р д е э л е м е н т т і ц в а л е н т т і г і н с у т е к ( + 1 ) , 'к е й і н<br />
о т т е к ( — 2 ) б о й ы н ш а а н ы к т а д ы . Д е м е к , э л е м е н т т і ц а т о м ы н ы ц<br />
в а л е н т т і г і н о л а р ғ а к а н ш а с у т е к к е о т т е к а т о м д а р ы к о с ы л а а л а -<br />
т ы н ы н а с а й б і л д і . А т о м к ұ р ы л ы с ы ж а й л ы і л і м д а м и к е л е в а л е н т т і к<br />
о ц ж э н е т е р і с д е п б ѳ л і н е т і н б о л д ы . О л ү ш і н б е р і л г е н а т о м э л е к т р о н<br />
к о с ы п а л ғ а н д ы ғ ы н н е б е р і п ж і б е р г е н д і г і н б і л у к а ж е т .<br />
Э л е м е н т т і ц а т о м д а р ы х и м и я л ы к п р о ц е с к е к а т ы с к а н д а ғ а н а<br />
в а л е н т т і к б і л і н е д і . Э р т ү р л і ж а ғ д а й л а р ғ а б а й л а н ы с т ы б і р э л е м е н т <br />
е н а т о м д а р ы э р к и л ы в а л е н т т і к т е р і б а р к о с ы л ы с т а р т ү з е а л а д ы .<br />
М э с е л е н , т и т а н м е н х л о р ѳ з а р а , м ы н а д а й к о с ы л ы с т а р б е р е д і :<br />
Т і С Ь , Т І С І з , Т І С І 4- М ұ н д а ғ ы т и т а н н ы ң в а л е н т т і к т е р і + 2 , + 3 , + 4 .<br />
Д е м е к , Т і а у ы с п а л ы в а л е н т т і к к ө р с е т е д і .<br />
Э р э л е м е н т т і ц к ө р с е т е а л а т ы н е ц ж о ғ а р ы м а к с и м а л ь о ң в а л е н т -<br />
т і к т е р і б а р е к е н д і г і б е л г і л і . М і н е э л е м е н т т і с и п а т т а й т ы н о с ы е ц<br />
ж о ғ а р ы в а л е н т т і к м ә н д е р і п е р и о д т ы т ү р д е ө з г е р е д і . П е р и о д б о й ы н <br />
ш а а л с а қ э л е м е н т т е р д і ц в а л е н т т і г і о н ы ц т о б ы н ы ц н ө м і р і н е с а й<br />
1 - д е н 8 - г е д е й і н ө с і п , к а й т а қ а й т а л а н ы п о т ы р у ғ а т и і с т і . Б і р а қ<br />
і с ж ү з і н д е в а л е н т т і к м ә н д е р і I I , I I I п е р и о д т а р д а 1 - д е н 5 - к е д е й і н ,<br />
105
н е 1 - д е н 7 - г е д е й і н ѳ с е д і . Ү л к е н п е р и о д т а р д а б ір п е р и о д і ш і н д е<br />
о н ы ң м ә н д е р і е к і р е т ө с е д і : а л ғ а ш к ы д а 1 - д е н 7 н е 8 - г е д е й і н а р т ы п<br />
б а р ы п , к ү р т к е м і п , к а й т а 1 - д е н б а с т а п ѳ с е д і . С о н д ы к т а н , э л е м е н т -<br />
т е р д і ң в а л е н т т і л і к т е р і н і ң ө з г е р у і э р п е р и о д ү ш і н к ү р д е л і ф у н к ц и я<br />
б о л ы п е с е п т е л і н е д і . О ғ а н э р п е р и о д т а ж а л п ы з а ң д ы л ы қ қ а б а ғ ы н -<br />
б а й т ы н э л е м е н т т е р д і ц б о л у ы д а к у ә ( 1 8 - к е с т е ) . М ұ н д а л а н т а н о и д <br />
т а р м е н а к т и н о и д т а р е с е п к е а л ы н б а ғ а н . В а л е н т т і к м ә н д е р і н і ц<br />
ж а л п ы з а ц д ы л ы к к а б а ғ ы н б а у с ы р ы к е л е с і т а р а у л а р д а б а я н д а -<br />
л а д ы .<br />
18-к е с те<br />
Элементтердің еч жоғары он валенттіктерінін топ нөмірімен<br />
сай келмеуі<br />
П ер и о д <br />
т а р<br />
2 4 5 6<br />
К естедегі<br />
6 7 8 8 8 1 7 8 8 8 1 8 8 8 1 1 7 8<br />
валентті<br />
гі<br />
Ш ын<br />
вален т-<br />
тігі 2 1 6 4 4 3 5 4 6 4 3 8 6 6 3 5 4<br />
Э лем ен т<br />
тер<br />
0 Ғ Ғе Со Ni C u B r K r Ph P d A g Xe Ir P t Au At Rn<br />
Екіншілей және іштей периодтықтар. П е р и о д т ы<br />
қ а с и е т т е р д і<br />
к а р а с т ы р ғ а н д а э л е м е н т т е р д і ц ( о л а р д ы ң к о с ы л ы с т а р ы н ы ц ) б а р -<br />
л ы к к а с и е т т . е р і д е р л і к т о п ш а б о й ы н ш а а л ғ а н д а б і р к е л к і м о н о т о н д ы<br />
( Ц - И г + І з + І ^ э В<br />
22-сурет. IV топ элем енттерінің<br />
атом дары ны н. иондану энергиясы н ы н<br />
к осы нды сы ны ң реттік нѳмірге<br />
тәуелділігі<br />
ө з г е р е д і д е п о й л а у ғ а б о л м а й <br />
д ы . О ғ а н т ө р т і н ш і т о п т ы ц<br />
э л е м е н т т е р і н і ц а л ғ а ш қ ы 4<br />
э л е к т р о н ы н б ө л і п а л у ғ а ж ұ м -<br />
с а л а т ы н и о н д а н у э н е р г и я с ы -<br />
н ы ц ө з г е р у з а ц д ы л ы ғ ы<br />
м ы с а л б о л а а л а д ы ( 2 2 - с у <br />
р е т ) . Д и а г р а м м а д а н С , S i ,<br />
T i , Z r , H f с а й н ү к т е л е р д і<br />
ѳ з а р а к о с к а н д а б і р к е л к і<br />
ѳ з г е р е т і н с ы з ы к ш ы ғ а т ы н ы н ,<br />
а л С , S i , G e , S n , P b с а й<br />
н ү к т е л е р е к і н ш і б і р к е л к і<br />
ө з г е р м е й т і н к и с ы к б е р е т і н і н<br />
к ө р е м і з . С о ң ғ ы к и с ы к б о й ы н <br />
ш а S n а т о м ы н ы ц и о н д а н у<br />
э н е р г и я с ы н G e м е н P b и о н <br />
д а н у э н е р г и я с ы м ә н д е р і н і ң<br />
а р и ф м е т и к а л ы қ о р т а с ы р е -<br />
т і н д е т а б у м ү м к і н е м е с .<br />
106
Т о п ш а б о й ы н ш а а л ғ а н д а к а с и е т т е р д і н , о с ы н д а й б і р к е л к і ө з г е р -<br />
м е у і н б а с к а д а к ө п т е г е н л а р а м е т р л е р д е н к ө р у г е б о л а д ы . О н ы<br />
е к і н ш і л е й п е р и о д т ы к д е п а т а й д ы . Е к і н ш і л е й п е р и о д т ы к т ы<br />
а л ғ а ш р е т Е . И . Б и р о н ( Р о с с и я ) 1 9 1 5 ж ы л ы б а й к а ғ а н .<br />
Е к і н ш і л е й п е р и о д т ы л ы қ к ұ б ы л ы с ы н ы ң с ы р ы н с о в е т х и м и г і<br />
C . А . Щ у к а р е в т ү с і н д і р д і ( 1 9 4 0 ж ) . Б ұ л к ұ б ы л ы с э л е м е н т т е р д і ң<br />
а т о м д а р ы н д а d ж ә н е f к а т п а р л а р ы н ы н , к а л ы п т а с у ы м е н , с о ғ а н<br />
о р а й с ы р т к ы s ж э н е р — э л е к т р о н д а р д ь щ я д р о м е н б а й л а н ы с ы н ы н ,<br />
к ү ш е ю і н е н б а р ы п ш ы ғ а д ы ( э к р а н д а у м е н я д р о ғ а ө т у д і к а р а ) .<br />
М ұ н д а й б а й л а н ы с т ы ң к ү ш е ю і н і ң е ң м о л ы s — э л е к т р о н д а р ғ а ,<br />
о д а н с о н , р — э л е к т р о н д а р ғ а , с о ң ы н д а б а р ы п d — э л е к т р о н д а р ғ а<br />
с а й к е л е д і . О с ы ғ а н б а й л а н ы с т ы е к і н ш і л е й п е р и о д т ы л ы к н е г і з г і<br />
т о п ш а л а р д ь щ в а л е н т т і г і с о л т о п н ө м і р і н е т е н н е ж у ы к б о л ы п<br />
к е л е т і н к о с ы л ы с т а р ы н ы ң к а с и е т т е р і н д е а н ы ғ ы р а к б а й к а л а д ы .<br />
І ш т е й п е р и о д т ы к ө з і н і ң а т ы а й т ы п т ұ р ғ а н д а й к а -<br />
с и е т т і ң б і р п е р и о д і ш і н д е г і б і р н е ш е п е р и о д т ы ө з г е р у і н к ө р с е т е д і .<br />
О л ә с і р е с е л а н т а н о и д т а р м е н а к т и н о и д т а р д а а й к ы н б а й к а л а д ы .<br />
М ы с а л ы , в а л е н т т і к м ә н д е р і н і ң к а й т а л а н ы п к е л у і о л а р д ы н , f —<br />
о р б и т а л ь д а р ы н ы ң Х у н д е р е ж е с і н е с а й а л д ы м е н э л е к т р о н д а р ғ а<br />
ж а р т ы л а й т о л ы п , с о ң ы н а н т ү г е л д е й ж ұ п т а с у ы н а т ә у е л д і . І ш т е й<br />
п е р и о д т ы л ы р ж ә н е d — э л е м е н т т е р г е д е т ә н з а ң д ы л ы к .<br />
§ 12. П Е Р И О Д Т Ы Қ З А Ц Н Ы Ң М А Н .Ы ЗЫ<br />
П е р и о д т ы к з а ң — т а б и ғ а т т ь щ н е г і з г і з а ң д а р ы н ь щ б і р і . С о н <br />
д ы к т а н д а Ф . Э н г е л ь с Д . И . М е н д е л е е в т і н , п е р и о д т ы к з а ң д ы<br />
а ш у ы н « ғ ы л ы м и е р л і к к е » т е ң е г е н . Б і з д е р м е к т е п к а б ы р ғ а с ы н а н<br />
б і л е т і н б ұ л ұ л ы з а ң ә р и н е о п - о ң а й а ш ы л а к о й ғ а н ж о к . М е н д е л е е в<br />
ө з і н і ң п е р и о д т ы к с и с т е м а с ы н ж а с а р д а н е б а р ы 6 3 э л е м е н т б е л г і л і<br />
б о л а т ы н ж э н е о л а р д ы н , к ѳ б і с і н і н , б а с т ы с и п а т т а м а л а р ы — а т о м д ы к<br />
м а с с а л а р ы м е н в а л е н т т і к т е р і н і н , м ә н д е р і д э л а н ы к т а л м а ғ а н е д і .<br />
С о ғ а н к а р а м а с т а н б о л а ш а ғ ы ж ы л д а н ж ы л ғ а а й к ы н д а л ы п , м а ң ы з ы<br />
а р т а т ү с к е н ұ л ы з а н д ы М е н д е л е е в т і н , д ү н и е г е ^ е л т і р у і а с к а н<br />
к ө р е г е н д і к е д і .<br />
М е н д е л е е в т і ң б ү л ж ү м ы с ы н ы ң ф и л о с о ф и я л ы к м а ң ы з ы з о р ,<br />
м ұ н д а с а н ( а т о м д ы к м а с с а ) ө з г е р г е н н е н с а п а н ы ң ( к а с и е т )<br />
ө з г е р е т і н д і г і , х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і ң к а р а м а - к а р с ы к а с и е т т е р і -<br />
н і ң б і р і г у і с и я к т ы і р і ф и л о с о ф и я л ы к м ә с е л е л е р к ө т е р і л е д і .<br />
М е н д е л е е в ө з і н і н , ғ ы л ы м и - з е р т т е у і с і н д е , с а н а л ы т ү р д е б о л м а с а<br />
д а д и а л е к т и к а ә д і с і н к о л д а н д ы , с о н д ы к т а н о н ы ң а ш қ а н ж а ң а л ы -<br />
ғ ы н ы ң ғ ы л ы м и к о р ы т ы н д ы с ы н ы ң т е к х и м и я м е н ф и з и к а д а е м е с ,<br />
ж а л п ы ж а р а т ы л ы с т а н у ғ ы л ы м д а р ы м е н ф и л о с о ф и я д а ғ ы м а ң ы з ы<br />
з о р .<br />
М е н д е л е е в ө з і н і ң ғ ы л ы м и ж ұ м ы с т а р ы н д а м а т е р и а л и с т і к т ұ р -<br />
ғ ы д а б о л ғ а н . М е н д е л е е в т і н , з а ц ы д а , с и с т е м а с ы д а м а т е р н я н ы ,<br />
а т о м д ы б а р д е п о б ъ е к т и в т і к р е а л д ы к д е п т а н у д а н ш ы ғ а д ы . А т о м <br />
н ы й , м а с с а с ы - м а т е р и а л ы к т ы ң м а ң ы з д ы б е л г і с і — э л е м е н т т е р д і ң<br />
к а с и е т т е р і н ж ү й е л е у д і н , н е г і з і е т і п а л ы н ғ а н .<br />
1Л7
П е р и о д т ы қ с и с т е м а — п е р и о д т ы к з а н н ы ң г р а ф и к т і к к ө р і н і с і<br />
б о л ғ а н д ы қ т а н ө з а р а т ы ғ ы з б а й л а н ы с т ы , б і р і н - б і р і т о л ы қ т ы р а<br />
т ү с е д і . Е к е у і д е х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і м а т е р и я д а м у ы н ы н ,<br />
б і р с а т ы с ы д е п к а р а п , о л а р д ы н , а р а с ы н д а ғ ы т а б и ғ и б а й л а н ы с т ы<br />
а ш ы п , з а ң д ы л ы к т а р ы н т а б а д ы .<br />
П е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң ж ә р д е м і м е н ж е р ш а р ы н д а ж ә н е о р г а -<br />
н и з м д е р д е х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і ң т а р а л у ы а н ы к т а л у д а .<br />
П е р и о д т ы к з а ң б о л м а с а э л е м е н т т е р д і ң а ю м д а р ы н ы ң к ұ р ы -<br />
л ы с ы н ж е т е б і л у м ү м к і н б о л м а с е д і . О с ы з а ң н ы ң к е м е г і м е н т а б и -<br />
ғ а т т ы ң а с а б і р к ү р д е л і с ы р ы — а т о м н ы н , і ш к і д ү н и е с і а й к ы н д а л д ы .<br />
П е р и о д т ы к з а н т е о р и я м е н п р а к т и к а ү ш і н м а ң ы з ы ү л к е н ж а й<br />
ж ә н е к ү р д е л і з а т т а р д ы н , ф и з и к а л ы к , х и м и я л ы к к а с и е т т е р і н і ң<br />
д ұ р ы с - б ұ р ы с т ы ғ ы н б а ғ а л а у ғ а м ү м к і н д і к б е р д і . Т і п т і , о л а т о м м е н<br />
м о л е к у л а н ы ң э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы м ы н ы ң н е г і з і н д е б о л ж а п н е<br />
т е о р и я л ы к ж о л м е н е с е п т е п т а б у ғ а б о л м а й т ы н к ө п т е г е н к а с и е т т е р д і<br />
д ә л а н ы к т а у ғ а ж о л а ш т ы .<br />
Д . И . М е н д е л е е в т і ң п е р и о д т ы к з а ң ы х и м и я д а б о л а т ы н с а н<br />
а л у а н п р о ц е с т е р м е н к ұ б ы л ы с т а р д ы с и п а т т а у д а б і р д е н - б і р<br />
б ұ л ж ы м а й т ы н , ә р і к е ң к е л е м д е к а м т и т ы н з а ң . С о н д ы к т а н<br />
х и м и я ғ ы л ы м ы н д а д ү н и е г е к е л е т і н к ө п т е г е н ж а ң а л ы к т а р д ы ң ө м і р -<br />
ш е ң д і г і о л а р д ы ң з а ң ғ а к а н ш а л ы к т ы с а й к е л і п т ұ р ғ а н д ы ғ ы м е н<br />
а н ы к т а л а д ы д а , б а ғ а л а н а д ы .<br />
П е р и о д т ы к з а н , ж э н е п е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң ж ә р д е м і м е н<br />
ж а ң а х и м и я л ы к к о с ы л ы с т а р с и н т е з д е л е д і , а р н а й ы к а ж е т т і к а с и е т і<br />
б а р к ұ й м а л а р ж а с а л а д ы , п о л и м е р л е р а л ы н а д ы . К е й і н г і ж ы л д а р д а<br />
а ш ы л ғ а н ж а ң а э л е м е н т т е р д і ң ж э н е о л а р д ы н , к о с ы л ы с т а р ы н ы ң<br />
к а с и е т т е р і , р а д и о а к т и в т і к ү ғ ы м ы н ы ң д а м у ы , и з о т о п и я , т . т .<br />
б ә р і д е п е р и о д т ы к з а ң ғ а б а ғ ы н ы п о н ы б а й ы т а т ү с т і . М е н д е л е е в т і ң<br />
к е р е г е н д і к п е н а й т к а н « . . . к е л е ш е к п е р и о д т ы к з а ң д ы б ұ з б а й т е к<br />
ә р і к а р а й ж а ң а л а й д а м ы т а т ү с е д і » д е г е н с ә з д е р і н б ү г і н г і ө м і р<br />
ш ы н д ы ғ ы р а с к а ш ы ғ а р ы п о т ы р .<br />
П е р и о д т ы к з а ң х и м и я ғ ы л ы м ы н д а а ш ы л ғ а н ж ә н е б о л а ш а к т а<br />
а ш ы л а т ы н ш е к с і з м ә л і м е т т е р д і б і р ж ү й е г е к е л т і р е т і н , ә р і о л а р д ы ң<br />
б а с ы н б і р і к т і р е т і н т о л ы п ж а т к а н з а н д ы л ы к т а р м е н т о п ш ы л а у л а р -<br />
д ы т у д ы р а т ы н б і р д е н - б і р н е г і з д е д і к . Б і р а к , о н ы ң м а ң ы з ы б ір<br />
х и м и я ғ ы л ы м ы м е н ш е к т е л м е й д і , о л б ү к і л т а б и ғ а т т ы ң , т а б и ғ и<br />
ғ ы л ы м д а р д ы ң о р т а к з а ң ы . Б ұ ғ а н ә й г і л і ф и з и к Н . Б о р д ы ң п е р и о д <br />
т ы к з а ң « . . . х и м и я , ф и з и к а , м и н е р а л о г и я , т е х н и к а с а л а л а р ы н -<br />
д а ғ ы з е р т т е у л е р д і ң ж о л к ө р с е т е т і н ж ұ л д ы з ы » д е г е н ә д і л б а ғ а с ы<br />
к у ә . Ш ы н ы н д а д а п е р и о д т ы к з а ң м е н п е р и о д т ы к с и с т е м а г е о л о <br />
г и я , г е о х и м и я , я д р о л ы к ф и з и к а , а с т р о ф и з и к а , м е т а л л о г е н и я , к о с <br />
м о г о н и я т ә р і з д і ғ ы л ы м с а л а л а р ы н ы ң д а м у ы н а ү л к е н э с е р е т т і ,<br />
к ө п т е г е н т а б ы с т а р ғ а к о л ж е т к і з д і . С ѳ й т і п п е р и о д т ы к з а ң ғ ы л ы м д ы<br />
ү н е м і б а й ы т ы п , т о л ы к т ы р ы п о т ы р а т ы н т а б и ғ а т т ы ң а с а м а ң ы з д ы<br />
з а н д а р ы н ы ң б і р і н е а й н а л д ы .<br />
Қ о р ы т а а й т к а н д а , п е р и о д т ы к з а ң у а к ы т ѳ т к е н с а й ы н к ү н д ы л ы -<br />
ғ ы а р т ы п , а д а м з а т и г і л і г і н е к ы з м е т е т е б е р м е к .<br />
108
I V т а р а у<br />
Х И М И Я Л Ы Қ Б А Й Л А Н Ы С<br />
§ I. Х И М И Я Л Ы К , Б А Й Л А Н Ы С ТУ Р А Л Ы Ұ Ғ Ы М Н Ы Ң Д А М У Ы<br />
I Х и м и я л ы к б а й л а н ы с т ы ң т а б и ғ а т ы — х и м и я н ы ң е ң н е г і з г і<br />
м ә с е л е л е р і н і ң б і р і . М ұ н д а ғ ы н е г і з г і с ұ р а к н е с е б е п т е н а т о м д а р<br />
б і р і г і п м о л е к у л а т ү з е д і А т о м д а р д ы б а й л . а н ы с т ы р а т ы н к ү ш т і ң<br />
т а б и ғ а т ы к а н д а й <br />
1 8 5 2 ж ы л ы а ғ ы л ш ы н ғ ы л ы м ы Ф р а н к л ' а н д х и м и я ғ а а т о м д ы л ы к<br />
д е г е н т ү с і н і к е н г і з д і . К ө п к е ш і к п е й б ұ л т ү с і н і к в а л е н т т і к д е п<br />
а т а л д ы ( I I т а р а у д ы к а р а ) . Х и м и я ғ а в а л е н т т і к т у р а л ы ұ ғ ы м н ы ц<br />
е н у і х и м и я н ы ц а р ы к а р а й д а м у ы н а ү л к е н ә с е р і н т и г і з д і .<br />
1 8 6 1 ж ы л ы о р ы с т ы ң ұ л ы ғ а л ы м ы A . Н . Б у т л е р о в з а т т а р д ы н ,<br />
х и м и я л ы к к ұ р ы л ы с т е о р и я с ы н ү с ы н д ы . Х и м и я л ы к<br />
к ү р ы л ы с т е о р и я с ы о р г а н и к а л ы к х и м и я к у р с ы н д а к а р а с т ы р ы л а д ы .<br />
Б і з б ұ л т е о р и я н ы ң н е г і з г і к а ғ и д а л а р ы н а ғ а н а т о к т а л ы п ө т е м і з .<br />
1. Қ а й з а т т ы н , б о л с ы н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы а т о м д а р б і р і м е н -<br />
б і р і б е л г і л і р е т п е н к о с ы л ы с к а н .<br />
2 . М о л е к у л а н ы ң к ұ р а м ы н д а ғ ы а т о м д а р ө з д і - ө з і т і к е л е й н е<br />
б о л м а с а б а с к а а т о м а р к ы л ы к о с ы л ы с с а д а б і р і н е - б і р і э с е р е т е д і .<br />
3 . З а т т ы н , к а с и е т і м о л е к у л а д а ғ ы а т о м д а р д ы ц к о с ы л ы с у р е т і н е<br />
ж ә н е о л а р д ы ң б і р і н е - б і р і н і ң ә с е р і н е , я ғ н и « х и м и я л ы к к ұ р ы л ы с ы -<br />
н а » т ә у е л д і .<br />
4 . З а т т ы ц х и м и я л ы к к а с и е т т е р і н е с ү й е н е о т ы р ы п , о н ы ң м о л е <br />
к у л а с ы н ы н , к ұ р ы л ы с ы н а н ы к т а у ғ а б о л а д ы , к е р і с і н ш е , ф о р м у л а с ы<br />
б о й ы н ш а о н ы н , қ а с и е т т е р і н б о л ж а у ғ а б о л а д ы .<br />
Б у т л е р о в т ы ц к ұ р ы л ы с т е о р и я с ы х и м и я л ы к к о с ы л ы с т а р д ы ң<br />
с а н т ү р л і л і г і н ж э н е и з о м е р и я к ұ б ы л ы с т а р ы н т ү с і н д і р і п , м о л е к у -<br />
л а н ы ң к ұ р ы л ы с ы н а н ы к т а у д ы ц н а к т ы ж о л д а р ы н к ө р с е т т і . Б ұ л<br />
т е о р и я м о л е к у л а н ы ң қ ұ р ы л ы с ы т у р а л ы і л і м н і ң н е г і з і б о л ы п<br />
т а б ь і л а д ы .<br />
Б у т л е р о в т ы ң к ұ р ы л ы с т е о р и я с ы н ә р м е н к а р а й Г о л л а н д и я<br />
ғ а л ы м ы В а н т - Г о ф ф п е н Ф р а н ц и я ғ а л ы м ы Л е Б е л ь д а м ы т т ы .<br />
О л а р 1 8 7 4 Ж ы л ы к ө м і р т е к а т о м ы -<br />
н ы ң в а л е н т т і к т е р і т е т р а э д р д і ц<br />
т ө б е л е р і н е б а ғ ы т т а л ғ а н д е г е н б о л -<br />
ж а м а й т т ы . В а н т - Г о ф ф п е н Л е<br />
Б е л ь п і к і р і б о й ы н ш а , е г е р к ө м і р т е к<br />
а т о м ы н т е т р а э д р д і ц ц е н т р і н д е<br />
о р н а л а с к а н д е п е с е п т е с е , о н ы ң<br />
в а л е н т т і к т е р і т е т р а э д р д і ң т ө б е л е -<br />
р і н е к а р а й б а ғ ы т т а л ы п , б і р і м е н -<br />
б і р і 1 0 9 , 5 ° б ұ р ы ш ж а с а п т ү р а д ы<br />
( 2 3 - с у р е т ) .<br />
К е й і н і р е к о р г а н и к а л ы к м о л е <br />
к у л а л а р д ы ц к ұ р ы л ы с ы ф и з и к а л ы к<br />
ә д і с т е р м е н з е р т т е л і п , В а н т - Г о ф ф<br />
п е н Л е Б е л ь п о с т у л а т ы н ы ц д ұ -<br />
р ы с т ы ғ ы а й к ы н д а л д ы . С о н ы м е н ,<br />
109
XIX ғасырдың аяғында валенттік күштерінің белгілі бір бағыты<br />
болатыны ашылды.<br />
Бутлеров пен Вант-Гофф, Ле Бель еңбектері заттар молекуласынын.<br />
құрылысын танып білуге үлкен көмегін тигізді. Бірақ<br />
осыған қарамастан XIX ғасырда атомдардың молекулаға бірігу<br />
себебі және валенттіктің мазмұны әлі де белгісіз болып кала<br />
берді. Бұл сұрақтарға жауап тек біздіц ғасырымызда атом<br />
қүрылысы анықталғаннан кейін барып табылды. Қазіргі кездегі<br />
ұғымдар бойынша химиялык байланыс атомдардың сырткы<br />
электрондык каба.ттарының әсерлесуі нәтижесінде пайда болады<br />
демек, атомдарды байланыстыратын күштердің электрлік табиғаты_-6<br />
ар деп есептеледі.<br />
(Химиялык байланыстыц үш түрі бар: коваленттік, иондық<br />
жэне металдык байланыс. Бұлардың ішіндегі ең жиі кездесетіні<br />
және ең негізгісі — коваленттік байланыс. /'<br />
Коваленттік байланыс. 1916 жылы американ ғалымы Льюис<br />
химиялық байланыстың электрондык теориясын ұсынды. Бұл<br />
теория бойынша екі атом бір-бірімен екеуіне де ортақ электрон<br />
жұбы (қосағы) аркылы байланысады. Льюис теориясы кысқаша<br />
былай тұжырымдалады.<br />
1. Сыртқы кабатында 2 немесе 8 электроны бар инертті газдар<br />
химиялык жағынан ѳте инертті демек, мұндай газдардың электрондык<br />
қабаты өте тұракты. Атомдар молекула кұрып біріккенде<br />
ортақ электрон қосағын түзу арқылы өздерінің сыртқы қабаттарын<br />
инертті газдардікіндей етуге тырысады.<br />
2. Химиялык байланыс әсерлесуші атомдардың екеуіне де<br />
ортак электрон жұбы аркылы жасалады. Бір электрон жұбын<br />
түзу үшІн эр атом бір-бір электронная жұмсайды.<br />
Бір не болмаса бірнеше электрон жұптары арқылы түзілетін<br />
химиялык байланыс ковал енттік байланыс деп<br />
аталады.<br />
Хлор жэне азот молекулаларынын түзілуін карастырайык.<br />
Атомнын, сырткы кабатындағы эр электронды бір нүктемен белгілеп,<br />
хлор жэне азот молекулаларының түзілуін мынадай схема<br />
түрінде кѳрсетуге болады.<br />
Хлор атомыньщ сырткы кабатында жеті электрон бар. Хлор<br />
молекуласы түзілгенде эр атом бір электроннан беріп, ортак<br />
бір электрон жұбы түзіледі. Сѳйтіп, молекуладагы эр атомныц<br />
сырткы кабаты инертті газдардікіндей оттекке (сегіз электрондык<br />
кабатка) айналады. Азот молекуласы түзілгенде үш ортак<br />
электрон косағы пайда болып, молекула кұрамындағы эрбір<br />
п о
азот атомынын, сыртқы кабаты сегіз электрондык кабатка<br />
айналады.<br />
Төменгі схемада Льюис теориясы бойынша су, аммиак жэне<br />
метан молекулаларының кұрылыстары келтірілген.<br />
( н<br />
Су молекуласындағы оттек атомы сегіз электрондык қабатпен,<br />
ал сутек атомдары инертті газ гелий атомы тэрізді екі<br />
электрондык қабатпен коршалған. Аммиак жэне метан молекулаларының<br />
құрамындағы сутек атомдары да екі электрондык<br />
қабатпен қоршалған.<br />
Оттек — екі валентті элемент, ортак электрон жұбын түзуге<br />
екі электронын жұмсайды. Сутек — бір валентті элемент, ортак<br />
электрон жұбын түзуге бір электрон жұмсайды. Демек, Льюис<br />
теориясы бойынша атомнын валенттігі ортак электрон жүп түзуге<br />
берген электрон санымен аныкталады.<br />
Льюис теориясы жарык кѳрген кезде электронный, толкындык<br />
қасиеттері элі белгісіз болатын. Электронный, екі жактылығы<br />
кванттык механикада ескеріледі. Сондыктан химиялык байланыстыц<br />
қазіргі кездегі теориясы кванттық механикаға негізделген,<br />
олар валенттік теориясы деп те аталады.<br />
Кез келген валенттілік теориясы мынадай мәселелерді түсіндіре<br />
білуі кажет:<br />
1. Не себептен атомдар молекула түзеді Атомдарды байланыстыратын<br />
күштердің табиғаты қандай<br />
2. Неліктен атомдар белгілі бір қатынас бойынша ғана<br />
қосылысады Мысалы, көміртек пен сутек СН4 молекуласын<br />
түзіп, ал СН5 не болмаса СН6 деген молекулаларды түзбейді<br />
Бұл сұракты басқаша былай коюга да болады: валенттік күштерінің<br />
қанығу себебі неде<br />
3. Молекуланың кецістіктегі пішіні кандай Мысалы, не себептен<br />
СО2 молекуласыныц құрылысы түзу сызыкты, ал Н2О молекуласыныц<br />
құрылысы бұрышты болып келеді<br />
Льюис теориясы аталған мәселелерді толык түсіндіре алмады.<br />
Бұл сүрақтар кванттык механика пайда болғаннан кейін барып<br />
шешілді. Қазіргі кезде коваленттік байланысты кванттык механика<br />
тұргысынан қарастыратын екі әдіс (теория) бар: валенттік<br />
байланыс (ВБ) жэне молекулалык орбитальдар<br />
(МО) ә д і с т е р і. Валенттік байланыс теориясын 1927<br />
жылы неміс ғалымдары Гайтлер мен Лондан ұсынып, одан әрі<br />
1930 жылдары американ ғалымдары Слэтар мен Полинг дамытты.<br />
Молекулалык орбитальдар әдісін ұсынып және оны дамытуда<br />
Гунд (Германия) пен Маликен (АҚШ) ецбектерінің мәні үлкен<br />
болды.<br />
ill
В а л е н т т і к б а й л а н ы с ә д і с і м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р ә д і с і н е<br />
к а р а ғ а н д а о к ы п ү й р е н у г е ж е ң і л д е у . С о л с е б е п т е н б і з в а л е н т т і к<br />
б а й л а н ы с ә д і с і н е к е ң і н е н т о қ т а л а м ы з .<br />
Молекуладағы потенциалдық энергияның өзгеруі. В а л е н т т і к<br />
б а й л а н ы с ә д і с і м е н т а н ы с п а с т а н б ұ р ы н с у т е к а т о м д а р ы<br />
м о л е к у л а<br />
қ ұ р а п , қ о с ы л ы с к а н д а э н е р г и я н ы ң қ а л а й ө з г е р е т і н і н қ а р а с т ы -<br />
р а й ы қ . Б і р і н е н - б і р і ө т е а л ш а қ ж а т қ а н с у т е к а т о м д а р ы ө з а р а ә с е р -<br />
л е с п е й д і д е м е к , м ұ н д а й ж ү й е н і н т о л ы қ э н е р г и я с ы ж е к е а т о м д а р -<br />
д ы қ э н е р г и я л а р ы н ы ң қ о с ы н д ы с ы н а т е ң б о л а д ы ( Е толык = Е Н а 4 -<br />
+ Е Нб) . М ұ н д а ғ ы Е толык — ж ү й е н і ң т о л ы к э н е р г и я с ы , Е На<br />
ж ә н е Е Нб — На ж ә н е Нб а т о м д а р ы н ы ң э н е р г и я л а р ы ( 2 5 - с у р е т ) .<br />
Е н д і а т о м д а р б і р і н е - б і р і ж а қ ы н д а с к а н д а о л а р д ы ң э н е р г и я с ы<br />
б а с т а п қ ы э н е р г и я м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а қ а л а й ө з г е р е т і н і н қ а р а с т ы -<br />
р а й ы қ . Б ұ л ө з г е р і с т е р д і г р а ф и к т ү р і н д е ө р н е к т е г е н қ о л а й л ы . О л<br />
ү ш і н о р д и н а т а л а р о с і н і ң б о й ы н а э н е р г и я н ы ң м ә н д е р і н , а л а б ц и с -<br />
с а л а р о с і н і ң б о й ы н а ж а қ ы н д а с у ш ы а т о м д а р д ы ң я д р о л а р ы н ы ң<br />
а р а қ а ш ы қ т ы ғ ы н с а л а м ы з . 2 4 - с у р е т т е с у т е к м о л е к у л а с ы н ы н п о т е н -<br />
ц и а л д ы қ э н е р г и я с ы н ы н , қ и с ы ғ ы к е л т і р і л г е н . Э н е р г и я н ы ң н ө л д і к<br />
м ә н і е с е б і н е ө з а р а ә с е р л е с п е й т і н , б і р і н е н - б і р і а л ш а қ ж а т қ а н<br />
с у т е к а т о м д а р ы н ы н э н е р г и я с ы а л ы н ғ а н , я ғ н и Е На + Е Нб ш а р т т ы<br />
т ү р д е н ө л г е б а л а н ғ а н . Э н е р г и я н ы н о н м ә н д е р і а т о м д а р д ы ң ө з а р а<br />
т е б і с е т і н і н , а л т е р і с м ә н д е р і а т о м д а р д ы н ө з а р а т а р т ы л ы с а т ы -<br />
н ы н к ө р с е т е д і .<br />
С у т е к а т о м д а р ы ж а к ы н д а й т ү с і п , б е л г і л і б і р а р а л ы қ қ а к е л -<br />
г е н д е б і р і н е - б і р і т а р т ы л ы с а б а с т а й д ы . С о н ы ң с а л д а р ы н а н , с и с т е -<br />
м а н ь щ э н е р г и я с ы б е л г і л і б і р Е 0 м ә н і н е д е й і н т ө м е н д е й д і . А т о м д а р -<br />
д ы ә р м е н қ а р а й ж а қ ы н д а с т ы р а т ы н б о л с а қ , т е б і с у к ү ш т е р і т а р -<br />
т ы л ы с у к ү ш т е р і н е н б а с ы м б о л ы п , ж ү й е н і н п о т е н ц и а л д ы к<br />
э н е р г и я с ы к ү р т ө с е б а с т а й д ы . Д е м е к , ж ү й е н і н п о т е н ц и а л д ы қ<br />
э н е р г и я с ы н ы н я д р о л а р а р а қ а ш ы қ т ы ғ ы н а т ә у е л д і л і г і н с и п а т т а й -<br />
т ы н к и с ы қ т а м и н и м у м ш ы ғ а д ы . М и н и м у м ж е к е а т о м д а р ғ а к а р а -<br />
р а н д а э н е р г и я с ы а з а й ғ а н т ұ р а қ т ы ж ү й е с у т е к м о л е к у л а с ы н ы н<br />
♦Е<br />
т ү з і л г е н і н к ө р с е т е д і . М и н и м у м г е с ә й к е с<br />
к е л е т і н э н е р г и я н ы н а б с о л ю т ш а м а с ы<br />
( Е о) м о л е к у л а н ы қ а й т а д а н а т о м д а р ғ а<br />
ы д ы р а т у ү ш і н ж ұ м с а л а т ы н э н е р г и я н ы ң<br />
м ө л ш е р і н , я ғ н и т ү з і л г е н б а й л а н ы с т ы н<br />
э н е р г и я с ы н ы н ш а м а с ы н к ө р с е т е д і .<br />
Е б = I Е о I м ұ н д а ғ ы Е б — х и м и я л ы қ<br />
б а й л а н ы с т ы н э н е р г и я с ы . М и н и м у м г е<br />
24-сурет. М о л ек у ладағы<br />
п о тен ц и ал д ы қ энергиянын,<br />
өзгеруі<br />
1-сутек атомдары ж ақы ндасканда<br />
энергиянын өзгеруі; 2— молекула<br />
түзбейтін атомдар ж ақы ндасканда<br />
байкалаты н энергия өзгерістері<br />
с ә й к е с к е л е т і н а р а к а ш ы қ т ы к ( R 0 )<br />
я д р о л а р д ы ң т е п е - т е ң д і к а р а к а ш ы қ т ы -<br />
ғ ы д е п а т а л а д ы . RQ т ү з і л г е н б а й л а н ы с <br />
т ы н ұ з ы н д ы ғ ы н к ө р с е т е д і . С у т е к м о л е <br />
к у л а с ы н ы н т ә ж і р и б е ж ү з і н д е а н ы қ т а л -<br />
ғ а н б а й л а н ы с э н е р г и я с ы E g = 4 3 1 , 9<br />
к Д ж / м о л ь , а л б а й л а н ы с ұ з ы н д ы ғ ы<br />
= 0 , 0 7 4 н м .
Молекула түзбейтін екі атом біріне-бір жакындасқанда (мысалы,<br />
гелий атомдары), жүйенің потенциалдық энергиясы<br />
арақашықтық кішірейген сайын үздіксіз өседі (24-суреттегі<br />
2 - қисык).<br />
§ 2. В А Л Е Н Т Т ІК Б А Й Л А Н Ы С Ә Д ІС І<br />
Атомдар молекула түзгенде энергия ұтымы болады демек,<br />
молекула атомдарга Караганда тұрақты жүйе. Мысалы, сутек<br />
атомдары молекулаға біріккенде 431,9 кДж/моль энергия бѳлініп<br />
шығады.<br />
Н + Н = Н2<br />
АН0 = 431,9 кДж/моль<br />
энергия ұтымы не себептен жэне қандай жагдайларда болады*.<br />
Бұл мэселені сутек атомдарынын сутек молекуласын түзуі мысалында<br />
карастырамыз.<br />
Сутек атомынын жалғыз s -электроны бар, Is1 |_tj s -электрон<br />
бұлтының пішіні шар тәрізді. Сутектін екі атомы біріне-бірі<br />
жақындасқанда олардың арасында екі түрлі электростатикалық<br />
күштер туады: тартылу және тебілу күштері (25-сурет). Бір<br />
атомның электрон бұлты екінші атомнын ядросына тартылады.<br />
Біздің мысалымызда На атомыньщ электрон бұлты Нб<br />
атомыньщ ядросына жэне керісінше, Нб атомыньщ электрон бұлты<br />
Ң, атомынын ядросына тартылады. Ң, жэне Нб атомдарынын<br />
ядролары ѳзара тебіседі, дэл осы сияқты олардын электрон<br />
бұлттары да бір-бірін тебеді.<br />
Валенттік байланыс (ВБ) эдісі бойынша сутек атомдары<br />
жақындасқанда тартылысу жэне тебісу күштерінін калай ѳзгеретінін<br />
есептеп, жүйенің потенциалдык энергия қисығын салуға<br />
болады. Бірінші рет мұндай есептеуді 1927 жылы неміс ғалымдары<br />
Гайтлер мен Лондон орындаған. Осындай есептеудің<br />
нэтижесінде мынадай жағдай анықталды. Электрондарының<br />
спиндері қарама-қарсы сутек атомдары жакындасқанда, жүйенің<br />
потенциалдык энергия қисығында минимум "пайда болады<br />
(24-сурет). Бұл жағдай сутек атомдарыныц өзара косылысып,<br />
25-сурет. Сутек атомдарынын эсерлесуі<br />
8-2065 1 13
м о л е к у л а т ү з г е н і н к ө р с е т е д і . Э л е к т р о н д а р ы ң ы ң с п и н д е р і п а р а л <br />
л е л ь с у т е к а т о м д а р ы ж а к ы н д а с к а н д а т е б і с у к ү ш т е р і т а р т ы л ы с у<br />
к ү ш т е р і н е н б а с ы м б о л ы п , ж ү й е н і ц п о т е н ц и а л д ы к э н е р г и я с ы<br />
а т о м д а р ж а к ы н д а с қ а н с а й ы н ү р д і к с і з ө с е д і ( 2 4 - с у р е т . 2 - к и с ы қ ) .<br />
Б ү л ж а ғ д а й с п и н д е р і п а р а л л е л ь с у т е к а т о м д а р ы н ы ц м о л е к у л а<br />
к ұ р а п б і р і к п е й т і н і н к ө р с е т е д і .<br />
С о н ы м е н к а т а р о с ы е к і ж а ғ д а й ғ а с ә й к е с я д р о л а р а р а с ы н д а ғ ы<br />
к е ң і с т і к т е г і э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ц т ы ғ ы з д ы қ т а р ы д а е с е п т е л і н г е н .<br />
С п и н д е р і а н т и п а р а л л е л ь а т о м д а р ж а к ы н д а с қ а н д а я д р о л а р а р а <br />
с ы н д а г ы к е ц і с т і к т е э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ц т ы ғ ы з д ы ғ ы а р т а д ы , я ғ н и<br />
а т о м д а р д ы ц э л е к т р о н б ұ л т т а р ы ө з а р а б ү р к е с е д і ( 2 5 , а - с у р е т і н<br />
к а р а ) . Э л е к т р о н б ү л т т а р ы н ы ц ө з а р а б ү р к е с у і н е н я д р о л а р а р а <br />
с ы н д а г ы к е ц і с т і к т е т ы ғ ы з э л е к т р о н з о н а с ы п а й д а б о л а д ы . О ц<br />
з а р я д т а л ғ а н я д р о л а р о с ы т е р і с з а р я д т ы з о н а ғ а т а р т ы л ы п , т ұ р а қ т ы<br />
ж ү й е с у т е к м о л е к у л а с ы т ү з і л е д і .<br />
Э л е к т р о н д а р ы н ы ц с п и н д е р і п а р а л л е л ь а т о м д а р ж а к ы н д а с -<br />
к а н д а я д р о л а р а р а с ы н д а ғ ы к е ц і с т і к т е г і э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ц т ы ғ ы з -<br />
д ы ғ ы н ө л г е ж у ы к , я ғ н и б ұ л ж а ғ д а й д а ә с е р л е с у ш і а т о м д а р д ы ц<br />
э л е к т р о н б ұ л т т а р ы ө з а р а б ү р к е с п е й к е р і с і н ш е т е б і с е д і ( 2 5 , б - с у -<br />
р е т ) . С о л с е б е п т е н с п и н д е р і п а р а л л е л ь а т о м д а р ж а қ ы н д а с к а н д а<br />
х и м и я л ы к б а й л а н ы с т ү з і л м е й д і .<br />
С о н ы м е н к в а н т т ы қ м е х а н и к а ғ а н е г і з д е л г е н е с е п т е у л е р д і ц<br />
н ә т и ж е с і н д е к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы ц т а б и ғ а т ы т ү с і н д і р і л д і .<br />
К о в а л е н т т і к б а й л а н ы с а т о м д а р д ы ц с п и н д е р і а н т и п а р а л л е л ь<br />
э л е к т р о н б ұ л т т а р ы н ы ц б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н д е т ү з і л е д і .<br />
К о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы ц б е р і к т і г і э л е к т р о н б ұ л т т а р ы н ы ц<br />
( о р б и т а л ь д а р д ы н ) б ү р к е с у д ә р е ж е с і н е т ә у е л д і . О р б и т а л ь д а р<br />
н е ғ ұ р л ы м ж а қ с ы б ү р к е с с е , б а й л а н ы с с о ғ ұ р л ы м б е р і к б о л а д ы .<br />
Б а й л а н ы с т ы ц б е р і к т і г і б а й л а н ы с э н е р г и я с ы н ы н ш а м а с ы м е н с и п а т -<br />
т а л а д ы . Б а й л а н ы с э н е р г и я с ы д е п б а й л а н ы с т ы ү з у г е<br />
ж ұ м с а л а т ы н э н е р г и я н ы н ш а м а с ы н а й т а д ы . М ы с а л ы , с у т е к м о л е -<br />
к у л а с ы н д а ғ ы б а й л а н ы с э н е р г и я с ы 4 3 1 , 9 к Д ж / м о л ь , ф т о р м о л е к у -<br />
л а с ы н д а 1 5 0 , 6 к Д ж / м о л ь , а з о т м о л е к у л а с ы н д а 9 3 7 , 2 к Д ж / м о л ь .<br />
С у м о л е к у л а с ы н д а ғ ы о т т е к п е н с у т е к а р а с ы н д а г ы б а й л а н ы с т ы ц<br />
э н е р г и я с ы 4 6 4 , 4 к Д ж / м о л ь . Б а й л а н ы с т ы с и п а т т а й т ы н к е л е с і<br />
м а ц ы з д ы ш а м а — б а й л а н ы с ұ з ы н д ы ғ ы . Б а й л а н ы с ү з ы н -<br />
д ы г ы д е п б а й л а н ы с к а н а т о м д а р д ы ц я д р о л а р ы н ы ң а р а к а ш ы к -<br />
т ы ғ ы н а й т а д ы . М ы с а л ы , с у м о л е к у л а с ы н д а ғ ы о т т е к п е н с у т е к<br />
я д р о л а р ы н ы ң а р а қ а ш ы қ т ы ғ ы , я ғ н и О — Н б а й л а н ы с ы н ы ц ұ з ы н -<br />
д ы г ы . 0 , 0 9 6 н м . Б а й л а н ы с к а н а т о м д а р д ы ц я д р о л а р ы н ж а л ғ а с -<br />
т ы р а т ы н т ү з у л е р д і ц а р а с ы н д а ғ ы б ұ р ы ш в а л е н т т і к б ұ р ы ш<br />
д е п а т а л а д ы . С у м о л е к у л а с ы н д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш 1 0 5 ° д е м е к ,<br />
о н ы ц қ ү р ы л ы с ы н м ы н а д а й к ұ р ы л ы м д ы қ ф о р м у л а м е н ө р н е к т е у г е<br />
б о л а д ы :<br />
О<br />
н н<br />
d = 0 , 0 9 6 н м .<br />
UM<br />
Н О Н = 105°.<br />
114
Е н д і к о в а л е н т т і б а й л а н ы с т ы н , к а н ы м д ы л ы ғ ы ( қ а н ы ғ у ы ) ,<br />
б а ғ ы т т а л у ы ж э н е п о л ю с т і л і г і с и я қ т ы б а с т ы к а с и е т т е р і м е н<br />
т а н ы с а м ы з .<br />
ВБ эдісі бойынша элементтердің валенттігі. Б і з<br />
ж о ғ а р ы д а<br />
б а й л а н ы с т ы ң т ү з і л у с е б е б і н В Б ә д і с і қ а л а й т ү с і н д і р е т і н і н к а р а с -<br />
т ы р д ы қ . В Б т е о р и я с ы н е с е б е п т е н а т о м д а р д ы ң б і р і м е н - б і р і т е к<br />
б е л г і л і қ а т ы н а с т а ғ а н а к о с ы л ы с а т ы н ы н а д а ж а у а п б е р е д і .<br />
В Б т е о р и я с ы б о й ы н ш а х и м и я л ы қ б а й л а н ы с с п и н д е р і а н т и <br />
п а р а л л е л ь ж а л к ы э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р д ы н б ү р к е с у і н ә т и ж е -<br />
с і н д е п а й д а б о л а д ы . С о н д ы к т а н к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы а т о м н ы ң<br />
с ы р т к ы к а б а т ы н д а ғ ы ж а л қ ы э л е к т р о н д а р т ү з е д і , а л а т о м н ы н<br />
в а л е н т т і г і ж а л қ ы э л е к т р о н д а р д ь щ с а н ы н а т е н - О с ы т ұ р ғ ы д а н<br />
I - ж э н е I I - п е р и о д э л е м е н т т е р і н і н в а л е н т т і г і н қ а р а с т ы р а м ы з .<br />
С у т е к а т о м ы н ь щ I s д е ң г е й ш е с і н д е б ір ж а л қ ы э л е к т р о н б а р ,<br />
( I s 1 Ш ) , с о л с е б е п т е н с у т е к б і р в а л е н т т і к к ѳ р с е т е д і . Г е л и й<br />
а т о м ы н ы н ( I s 2 l i i J ) ж а л к ы э л е к т р о н д а р ы ж о қ , с о л с е б е п т е н<br />
в а л е н т т і г і н ѳ л г е т е ң , к о с ы л ы с т а р т ү з б е й д і .<br />
Е н д і е к і н ш і п е р и о д т ь щ э л е м е н т т е р і н к а р а с т ы р с а қ , л и т и й<br />
а т о м ы н ы н с ы р т қ ы к а б а т ы н д а б і р ж а л қ ы э л е к т р о н б а р :<br />
2s'2p° Ш о л к о с ы л ы с т а р ы н д а б і р в а л е н т т і .<br />
2 s 2 р<br />
Б е р и л и й а т о м ы н ь щ с ы р т к ы к а б а т ы н д а ж а л қ ы э л е к т р о н д а р ж о қ :<br />
2s22p° [70<br />
2 s 2p<br />
с о н д ы к т а н б е р и л и й , г е л и й т ә р і з Д і н ө л в а л е н т т і к к ө р с е т і п , х и м и я л ы к<br />
к о с ы л ы с т а р т ү з б е у і к е р е к е д і . Б і р а қ , 2 s д е н г е й ш е с і н д е г і қ о с а қ т а л -<br />
ғ а н э л е к т р о н н ы й б і р е у і н к о з д ы р ы п 2 р д е ң г е й ш е с і н е а у ы с т ы р с а ,<br />
е к і ж а л қ ы э л е к т р о н п а й д а б о л а д ы :<br />
B e 2 s 2p ° И С И Ю £ = 2 . 8 ^ B e * 2 s ' 2 p l Ш Q<br />
2 s 2p<br />
О с ы л а й ш а к о з д ы р ы л г а н б е р и л л и й е к і в а л е н т т і к к ө р с е т е д і .<br />
Н е г і з г і к ү й д е г і б о р а т о м ы н ь щ с ы р т к ы к а б а т ы н д а б і р - а к ж а л қ ы<br />
э л е к т р о н б а р : 2s22 p l l Ü J _ Ü _____ д е м е к , н е г і з г і к ү й і н д е<br />
б о р б і р в а л е н т т і . Б о р а т о м ы н қ о з д ы р с а 2 5 - д е н г е й ш е с і н д е г і<br />
э л е к т р о н н ы й б і р і 2 р - д е н г е й ш е с і н е а у ы с ы п , ү ш ж а л қ ы э л е к т р о н '<br />
п а й д а б о л а д ы :<br />
B 2 s 22 p ‘ Е Б Ш 1 I Ej^ 5J B * 2 s '2 p 2 Ш Щ Ю<br />
Ж ұ л д ы зш а белгісі (*) атом н ы ң к о зған күйде екенін көрсетеді.<br />
115
Қ о з ғ а н к ү й д е г і б о р а т о м ы ү ш в а л е н т т і . Д э л о с ы с и я к т ы к ө м і р т е к -<br />
т і к т і ң д е в а л е н т т і г і н т ү с і н д і р у г е б о л а д ы . К ө м і р т е к н е г і з г і к ү й і н д е<br />
е к і в а л е н т т і , а л к о з ғ а н к ү й і н д е т ө р т в а л е н т т і :<br />
C 2 s ' 2 / r |TT] Һ И І I E- ^ } ! § C *2 s '2 p 3 Ш Ш І П<br />
А з о т а т о м ы н ы н , с ы р т к ы к а б а т ы н д а ү ш ж а л қ ы э л е к т р о н б а р :<br />
2s22p 3 {TT] қ о с ы л ы с т а р ы н д а ғ ы в а л е н т т і г і ү ш к е<br />
т е н * . А з о т т ы б е с в а л е н т т і е т у ү ш і н 2 х - д е н г е й ш е с і н д е г і э л е к т р о н н ы й<br />
б і р е у і н З я - д е ң г е й ш е с і н е к ө ш і р у к е р е к б о л а д ы :<br />
N 2 s 22 p :i Щ Н |I U I И— 1-6 -5 ,l g N * 2 s ' 2 p 33 s ' ГП<br />
2 p 3 s<br />
А з о т а т о м ы н к о з д ы р ы п б е с в а л е н т т і е т у чү ш і н э л е к т р о н д ы<br />
е к і н ш і э н е р г е т и к а л ы к д е ң г е й д е н ү ш і н ш і э н е р г е т и к а л ы к д е ң г е й г е<br />
а у ы с т ы р у к е р е к , я ғ н и б а с к в а н т с а н ы н ы ң м ә н і н ж о ғ а р ы л а т у<br />
қ а ж е т . А л о л ү ш і н ө т е к ө п э н е р г и я ж ұ м с а л а д ы . Ж ұ м с а л а т ы н<br />
э н е р г и я б а й л а н ы с т ү з і л г е н д е б ө л і н і п ш ы ғ а т ы н э н е р г и я д а н ә л д е<br />
қ а й д а к ө п , я ғ н и э н е р г и я ұ т ы м ы б о л м а ғ а н д ы қ т а н а з о т б е с в а л е н т -<br />
т і к к ө р с е т п е й д і . С ө й т і п , а т о м д а р д ы к о з д ы р у а р к ы л ы э л е м е н т<br />
в а л е н т т і г і н ж о ғ а р ы л а т у ә р у а к ы т т а м ү м к і н б о л а б е р м е й т і н і н<br />
к ө р е м і з . А л ж о ғ а р ы д а қ а р а с т ы р ы л ғ а н B e , В ж э н е С а т о м д а р ы н<br />
к о з д ы р ғ а н д а э л е к т р о н 2 5 - д е ң г е й ш е с і н е н 2 р - д е ң г е й ш е с і н е а у ы с а д ы ,<br />
б а с к в а н т с а н ы н ы ң м ә н і ѳ з г е р м е й д і (п = 2 ) . Б а с к в а н т с а н д а р ы<br />
б і р д е й д е ң г е й ш е л е р д і ң э н е р г и я а й ы р ы м ы о н ш а ү л к е н е м е с , с о н д ы к <br />
т а н B e , В ж э н е С а т о м д а р ы н к о з д ы р у ғ а ж ұ м с а л а т ы н э н е р г и я<br />
б а й л а н ы с т ү з і л г е н д е а р т ы ғ ы м е н б ө л і н і п ш ы ғ ы п , э н е р г и я ұ т ы м ы<br />
б о л а д ы .<br />
О т т е к т і ң 2s22 p 4 [TT] ІИІ H f l е к і ж а л қ ы э л е к т р о н ы б а р ,<br />
2 s 2 р<br />
с о н д ы к т а н о л е к і в а л е н т т і . Ф т о р ( 2 s 22 p 5<br />
Ш i u i h U i — б і р в а л е н т т і .<br />
Н е о н а т о м ы н ь щ с ы р т к ы в а л е н т т і к к а б а т ы н д а ж а л к ы э л е к т р о н <br />
д а р ж о к : 2s22p6 [У £ ] с о н д ы к т а н о л н ѳ л в а л е н т т і .<br />
2 s 2 р<br />
* Азоттын, N 2O, NO, N2O3, N 0 3 ж эн е N2O5 оксидтерінд е вален ттіктер<br />
кейбір ескі о к у л ы к тар д а + 1 , + 2 , + 3 , + 4 ж ән е + 5 деп көрсетілген. Бұл<br />
с а н д а р азо тты ң вален ттігін ем ес, тоты ғу д әр е ж ел ер ін көрсетеді.<br />
116
'<br />
1 9 - к е с т е д е I I п е р и о д э л е м е н т т е р і а т о м д а р ы н ы н н е г і з г і ж э н е<br />
к о з ғ а н к ү й л е р і н д е г і э л е к т р о н қ ұ р ы л ы с т а р ы ж э н е в а л е н т т і к т е р і<br />
к ө р с е т і л г е н .<br />
19-кесте<br />
Z<br />
п<br />
Атомнын негізгі күйі Атомнын козған күйі<br />
Элементтер<br />
І 1<br />
* 1<br />
о ^<br />
орбитальдарға электрондарды<br />
н орналасуы<br />
2s<br />
2 P<br />
0/<br />
f-<br />
m<br />
2s<br />
орбитальдарга электрондарды<br />
н орналасуы<br />
2 Р<br />
Б.<br />
Си<br />
(-<br />
(-<br />
ö<br />
СО<br />
Li 1 t 1 t<br />
Be 2 It 0 t t 2<br />
В 3 1! t 1 t t t 3<br />
С 4 it t t 2 t t t t 4<br />
N 5 It t t t 3 - — — — —<br />
О 6 It it t t 2 — — — — —<br />
F 7 it it it t 1 — — — — —<br />
Ne 8 it It it it 0 — — — — —<br />
А т о м д а р д а ғ ы ж а л қ ы э л е к т р о н д а р с а н ы а т о м э л е к т р о н ж о ғ а л т -<br />
к а н д а н е б о л м а с а к о с ы п а л ғ а н д а ѳ з г е р е д і . М ы с а л ы , о т т е к а т о м ы<br />
б і р э л е к т р о н д ы к о с ы п а л ы п , б і р ғ а н а ж а л қ ы э л е к т р о н ы б а р О<br />
а н и о н ы н а а й н а л а д ы :<br />
0 [Щ ш I 1I<br />
О<br />
Е Е<br />
ІТПТТГТ<br />
2 s 2 р<br />
§ 3 . К О В А Л Е Н Т Т ІК Б А Й Л А Н Ы С Т Ы Н . Б А Ғ Ы Т Т А Л УЫ<br />
К о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы т ү з е т і н э л е к т р о н б ұ л т т а р ы н ы ң<br />
б е л г і л і б ір б а ғ ы т ы б о л а д ы , о с ы н ы н с а л д а р ы н а н м о л е к у л а л а р<br />
к е н і с т і к т е б е л г і л і к ұ р ы л ы с к а и е б о л а д ы . Б ұ л м ә с е л е н і В Б т е о р и я <br />
с ы қ а л а й ш е ш е т і н і н қ а р а с т ы р а м ы з .<br />
В Б т е о р и я с ы х и м и я л ы к б а й л а н ы с а т о м д а р д ы ң ж а л к ы<br />
э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р ы н ы ң ( б ұ л т т а р ы н ы ц ) б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н -<br />
д е т ү з і л е д і д е п к а р а й д ы . С о н д ы қ т а н к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы ц<br />
б а ғ ь л ы н т ү с і н у ү ш і н а т о м н ы ң б а й л а н ы с т ү з у г е ж ұ м с а й т ы н о р б и -<br />
т а л ь . і а р ы н ы ң п і ш і н і н е с к е р у к а ж е т . А т о м д а р д ы ц о р б и т а л ь д а р ы<br />
к е з ч е л г е н б а ғ ы т т а е м е с , т е к ө з д е р і н і ң п і ш і н д е р і н е с а й б а ғ ы т т а<br />
ғ а н а б ү р к е с е д і . К о в а л е н т т і б а й л а н ы с т ы ц б а ғ ы т т а л у ы м е н т а н ы с у<br />
үшін е к і э л е м е н т т е н қ ұ р а л ғ а н к е й б і р м о л е к у л а л а р д ы ц қ ү р ы -<br />
л ы с ы I ц а р а с т ы р а м ы з .<br />
117
VI негізгі топшадағы элементтердің сутекті қосылыстары.<br />
С у м о л е к у л а с ы н ы н . т ү з і л у с х е м а с ы :<br />
Н<br />
:0 :+ 2 Н .<br />
■:0:Н<br />
О т т е к а т о м ы ( 2 s 22 p 4 И З [Ң ~ j I ' б а й л а н ы с т ү з у г е ж а л қ ы<br />
2 s 2 р х 2 ру 2 р г<br />
э л е к т р о н д ы 2ру. ж ә н е 2 р г — о р б и т а л ь д а р ы н ж ұ м с а й д ы , а т а л ғ а н<br />
о р б и т а л ь д а р у ж ә н е z о с ь т е р і н і ң б о й ы н а<br />
о р н а л а с к а н , с о н д ы к т а н<br />
а р а л а р ы н д а ғ ы б ұ р ы ш 9 0 ° . О т т е к т і ң 2 ру ж э н е 2 p z о р б и т а л ь д а р ы<br />
с у т е к а т о м д а р ы н ы н ж а л к ы э л е к т р о н д ы I s — о р б и т а л ь д а р ы м е н<br />
ж а қ с ы б ү р к е с у і ү ш і н с у т е к а т о м д а р ы о т т е к а т о м ы н а у ж э н е z<br />
о с ь т е р і б о й ы м е н ж а қ ы н д а у ы к е р е к ( 2 6 - с у р е т ) .<br />
2 6 - с у р е т т е к ѳ р с е т і л г е н с х е м а б о й ы н ш а с у м о л е к у л а с ы — б ұ -<br />
р ы ш т ы м о л е к у л а , О —<br />
Н б а й л а н ы с т а р ы н ы н а р а с ы н д а г ы в а л е н т т і к<br />
б ұ р ы ш 9 0 ° - қ а т е н б о л у ы к е р е к , а л в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ь щ т ә ж і р и б е<br />
ж ү з і н д е а н ы к т а л ғ а н м ә н і 1 0 4 , 5 ° . С у м о л е к у л а с ы н д а ғ ы в а л е н т т і к<br />
б ұ р ы ш т ы н 9 0 ° - т а н а у ы т к у ы б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т т а -<br />
р ы н ы ң с у т е к т е н о т т е к к е қ а р а й ы ғ ы с у ы н а н б о л а д ы . Э л е к т р о н<br />
б ұ л т т а р ы н ы ң ы ғ ы с у ы н а н с у т е к а т о м д а р ы н д а а р т ы қ о ң з а р я д т а р<br />
+ 6 п а й д а б о л а д ы . Б і р ш а м а о ң з а р я д т а л ғ а н с у т е к а т о м д а р ы<br />
т е б і с і п , в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы н ш а м а с ы н 9 0 ° - т а н 1 0 4 , 5 ° - к а д е й і н<br />
ұ л ғ а й т а д ы .<br />
О т т е к т о б ы н а ж а т а т ы н к ү к і р т S , с е л е н S e ж э н е т е л л у р Т е<br />
а т о м д а р ы н ы н с ы р т к ы э л е к т р о н қ а у ы з ы н ы н к ұ р ы л ы с ы о т т е к а т о -<br />
м ы н ы к і н д е й . О л а р д а о т т е к т э р і з д і б а й л а н ы с т ү з у г е е к і р - э л е к т р о -<br />
н ы н ж ұ м с а й д ы . ns2n p 4 E l І Ж t I t 1 с о л с е б е п т е н H 2S , H 2S e<br />
ns<br />
пр<br />
26-сурет. Су м олекуласы н ы н тү зіл у схем асы ж эн е<br />
күры лы сы<br />
118
ж э н е Н г Т е м о л е к у л а л а р ы н ы ң п і ш і н і с у м о л е к у л а с ы н і к і с и я к т ы<br />
б ұ р ы ш т ы б о л ы п к е л е д і .<br />
2 0 - к е с т е д е о т т е к т о б ы н а ж а т а т ы н э л е м е н т т е р д і ң с у т е к т і<br />
қ о с ы л ы с т а р ы н д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш т а р д ы ң м ә н д е р і ж э н е с у т е к<br />
а т о м д а р ы н д а ғ ы а р т ы к з а р я д т а р д ы ң б ш а м а л а р ы к е л т і р і л г е н .<br />
20-к е с те<br />
Н2Э молекулаларындағы валенттік бұрыш пен сутек атомдарының артық<br />
зарядтарынын, мәндері<br />
М олек ула Н 20 H 2S H 2Se НгТе<br />
В аленттік бұры ш 104,5° 92° 91°<br />
О О05<br />
А р ты к з а р я д ш ам асы , 6 + 0,34 + 0,13 + 0,09 + 0,03<br />
С у т е к а т о м д а р ы н д а ғ ы а р т ы қ о ң з а р я д т а р д ы ң ш а м а с ы (б ) к е м і -<br />
г е н с а й ы н о л а р д ы н , т е б і с у і а з а й ы п , в а л е н т т і к б ұ р ы ш 9 0 ° - к а<br />
ж а қ ы н д а й т ү с у і к е р е к . 2 1 - к е с т е д е н б ұ л з а ң д ы л ы қ т ы ң і с ж ү з і н д е<br />
о р ы н д а л а т ы н ы н б а й қ а й м ы з .<br />
V негізгі топшадағы элементтердің сутекті қосылыстары.<br />
А м м и а к м о л е к у л а с ы а з о т т ы ң б і р а т о м ы ү ш с у т е к а т о м ы м е н<br />
қ о с ы л ы с қ а н д а т ү з і л е д і :<br />
Н<br />
. .<br />
: N *• + 3 H -> :N : h<br />
н<br />
А з о т а т о м ы ( 2 s 22 p 3<br />
П Б<br />
2 s<br />
1 ^ 1 j 1 " П ) б а й л а н ы с т ү з у г е<br />
2 р х 2 ру 2 р г<br />
б і р і м е н - б і р і 9 0 ° б ұ р ы ш ж а с а п к о о р д и н а т а л а р о с і > т е р і н ін б о й ы н а<br />
о р н а л а с к а н 2 р х — , 2 ру ж э н е 2 р г - о р б и т а л ь д а р ы н ж ұ м с а й д ы . А з о т<br />
а т о м ы н ы н , ү ш 2 р о р б и т а л ь д а р ы с у т е к а т о м д а р ы н ы н , I s о р б и т а л ь -<br />
д а р ы м е н б ү р к е с к е н д е а м м и а к м о л е к у л а с ы т ү з і л е д і ( 2 7 - с у р е т ) .<br />
А м м и а к м о л е к у л а с ы н ы н , п і ш і н і п и р а м и д а с и я қ т ы , п и р а м и д а н ы ң<br />
б ір т ѳ б е с і н д е а з о т а т о м ы , а л қ а л ғ а н т ѳ б е л е р і н д е с у т е к а т о м д а р ы<br />
о р н а л а с к а н .<br />
А з о т т о б ы н а к і р е т і н ф о с ф о р Р , м ы ш ь я к A s ж э н е с у р ь м а S b<br />
а т о м д а р ы н ы н , с ы р т к ы э л е к т р о н д ы к к а б а т т а р ы н ы ң к ү р ы л ы с ы а з о т -<br />
т і к і н е ү к с а с : ns пр ~3 Щ ] I I I с о л с е б е п т е н Р Н 3, A s H 3 ж э н е<br />
ns пр<br />
S b H 3 м о л е к у л а л а р ы н ы ң п і ш і н і а м м и а к м о л е к у л а с ы н ы н п і ш і н і<br />
с и я к т ы п и р а м и д а т э р і з д е с б о л ы п к е л е д і .<br />
2 1 - к е с т е д е а з о т т о б ы н а к і р е т і н э л е м е н т т е р д і қ с у т е к т і к о с ы л ы с -<br />
т а р ы н д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы н м ә н д е р і м е н с у т е к а т о м д а р ы н д а ғ ы<br />
119
27-сурет.<br />
А м м иак м олекуласы н ы ң түзілу схем асы<br />
ж эн е қүры лы сы<br />
а р т ы қ з а р я д т а р д ы ң б ш а м а л а р ы к ө р с е т і л г е н N H 3, Р Н 3, A s H 3<br />
ж ә н е Б Ь Н з м о л е к у л а л а р ы н д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы ң м ә н і т е о р и я<br />
б о й ы н ш а 9 0 ° б о л у к е р е к . А л т ә ж і р и б е ж о л ы м е н а н ы қ т а л ғ а н<br />
м ә н д е р і 9 0 ° - т а н ү л к е н . В а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы ң 9 0 ° - т а н а у ы т к у ы н ы ң<br />
с е б е б і з а р я д т а л ғ а н с у т е к а т о м д а р ы н ы н , ө з а р а т е б і с у і б о л ы п<br />
т а б ы л д ы .<br />
21-кесте<br />
Молекула N H 3 РН з A sH 3 S b H 3<br />
В аленттік<br />
бұры ш<br />
107°<br />
СО соо<br />
92° 91°<br />
А р ты к з а р я д -<br />
тын, ш ам асы , а + 0,26 + 0,07 + 0,04 - 0 , 0 1<br />
IV негізгі топшадағы элементтердің сутекті қосылыстары.<br />
Гибридтену. М е т а н м о л е к у л а с ы қ о з ғ а н к ү й д е г і к ө м і р т е к а т о м ы<br />
( С *2 s '2 p 3 Ш I Ш Н с у т е к т і ң т ө р т а т о м ы м е н к о с ы л ы с -<br />
2 s 2 р<br />
қ а н д а т ү з і л е д і :<br />
С * + 4 Н + С Н 4<br />
Қ о з ғ а н к ү й д е г і к ө м і р т е к а т о м ы б а й л а н ы с т ү з у г е ж а л қ ы э л е к т р о н <br />
д ы т ө р т о р б и т а л і н ж ұ м с а й д ы ; о н ы н , б і р е у і ш а р т ә р і з д і 2 s — о р б и -<br />
т а л і д е , қ а л ғ а н ү ш е у і г а н т е л ь т ә р і з д і 2 р — о р б и т а л ь д а р ы . С о н <br />
д ы к т а н м е т а н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы т ө р т б а й л а н ы с т ы ң ү ш е у і к ө м і р -<br />
т е к т і ң 2 р — о р б и т а л ь д а р ы ү ш с у т е к а т о м ы н ь щ I s — о р б и т а л і м е н<br />
б ү р к е с к е н д е т ү з і л і п , а л т ө р т і н ш і с і к ө м і р т е к т і ң 2 s — о р б и т а л і<br />
с у т е к т і ң I s — о р б и т а л і м е н б ү р к е с к е н д е т ү з і л у і к е р е к с ө й т і п ,<br />
м е т а н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы т ө р т б а й л а н ы с т ы н , ү ш е у і н і ң т и п і р — s<br />
б о л ы п , а л т ө р т і н ш і с і н і к і s — s б о л у ы к е р е к :<br />
120
P — S б а й л а н ы с<br />
S - S б а й л а н ы с<br />
p ж э н е s — о р б и т а л ь д а р ы н ь щ б ү р к е с у к д б і л е т т і л і қ т е р і ә р т ү р л і<br />
б о л ғ а н д ы қ т а н , м е т а н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы ү ш р — s б ^ й л а н ы с т ы ң<br />
б е р і к т і г і б і р д е й б о л ы п , а л т ө р т і н ш і s — s б а й л а н ы с т ы ң б е р і к т і г і<br />
қ а л ғ а н у ш е у і н і к і н е н ө з г е ш е л е у б о л у ы к е р е к . Б ұ л б ір е р е к ш е л і к .<br />
' Қ е л е с і е р е к ш е л і к м е т а н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы р — s б а й л а н ы с т а р<br />
б і р і м е н - б і р і 9 0 ° б ұ р ы ш ж а с а п , а л s — s б а й л а н ы с ы р — s б а й -<br />
л а н ы с т а р ы м е н 1 2 5 ° б ұ р ы ш ж а с а у ы к е р е к . С о н ы м е н м е т а н м о л е к у -<br />
л а с ы н д а ғ ы ү ш б а й л а н ы с б і р і н е - б і р і ұ қ с а с б о л ы п , а л т ө р т і н ш і<br />
б а й л а н ы с к а с и е т т е р і ж а ғ ы н а н қ а л ғ а н ү ш е у і н е н ө з г е ш е л е у б о л у ы<br />
к е р е к . Б і р а қ , б ұ л к о р ы т ы н д ы л а р т ә ж і р и б е г е с а й к е л м е й д і . Т ә ж і р и -<br />
б е к ө м е г і м е н а н ы қ т а л ғ а н д е р е к т е р б о й ы н ш а м е т а н м о л е к у л а -<br />
с ы н д а ғ ы б а р л ы қ б а й л а н ы с т а р д ы ң б е р і к т і г і б і р д е й ж ә н е б а р л ы к<br />
б а й л а н ы с т а р б і р і м е н - б і р і 1 0 9 ° б ү р ы ш ж а с а й д ы . Ж о ғ а р ы д а ж а с а л -<br />
ғ а н қ о р ы т ы н д ы л а р м е н э к с п е р и м е н т а р а с ы н д а ғ ы к а й ш ы л ы қ т ы<br />
ж о ю ү ш і н П о л и н г о р б и т а л ь д а р д ы н , г и б р и д т е н у і т у р а л ы<br />
т ү с і н і к е н г і з д і . П о л и н г т і ң п і к і р і б о й ы н ш а к ө м і р т е к а т о м ы н ь щ<br />
2 s ж э н е 2 р — о р б и т а л ь д а р ы б а й л а н ы с т ү з у г е б а с т а п қ ы т а з а<br />
к ү й і н д е қ а т ы с п а й д ы , б а й л а н ы с т ү з б е с т е н б ұ р ы н о л а р ө з а р а<br />
« а р а л а с ы п » , п і ш і н д е р і ж ә н е э н е р г и я л а р ы б і р д е й т ө р т г и б р и д т і<br />
о р б и т а л ь д а р ғ а а й н а л а д ы ( 2 8 - с у р е т ) .<br />
Г и б р и д т е н у г е б і р s ж ә н е ү ш р — о р б и т а л ь д а р ы қ а г ы с а т ы н -<br />
д ы қ т а н , т ү з і л г е н о р б и т а л ь д а р s p 3 ( « э с п э ү ш » д е п о қ ы л а д ы ) - г и б -<br />
р и д т і о р б и т а л ь д а р д е п а т а л а д ы . 5 р 3- г и б р и д т і т ө р т о р б и т а л ь д ы ң<br />
т ө р т е у і н і ң д е п і ш і н д е р і б і р д е й ж э н е о л а р т е т р а э д р д і ң т ө б е л е р і н е<br />
қ а р а й б а ғ ы т т а л ғ а н , а р а л а р ы н д а ғ ы б ұ р ы ш 1 0 9 ° . С о н ы м е н ш а р<br />
т ә р і з д і б ір s — о р б и т а л і г а н т е л ь т ә р і з д і ү ш р — о р б и т а л і м е н<br />
а р а л а с қ а н д а п і ш і н д е р і б а с т а п қ ы s ж ә н е р — о р б и т а л ь д а р ы н а<br />
ұ к с а м а й т ы н ж а ң а п і ш і н д і s p 3 г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р т ү з і л е д і .<br />
Б а с т а п к ы 2 s ж ә н е 2 р — о р б и т а л ь д а р ы н ы ң э н е р г и з л а р ы ә р т ү р л і ,<br />
я ғ н и 2 р — о р б и т а л ь д а р д ы н э н е р г и я с ы 2 s — о р б и т а л ь д і к і н е н ж о ғ а -<br />
р ы б о л с а , г и б р и д т е н у д е н к е й і н о л а р д ы ң э н е р г и я л а р ы т е ц е с е д і .<br />
А т о м н ы ң п і ш і н д е р і ж э н е э н е р г и я л а р ы ә р т ү р л і о р б и т а л ь д а р ы н ы ң<br />
( э л е к т р о н б ү л т т а р ы н ы ң ) ө з а р а а р а л а с ы п , б і р п і ш і н д е с ж ә н е<br />
Т S p 3<br />
+ P z<br />
28-сурет. sp 3 — гибридті орбитальдардын<br />
түзілуі жэне пішіні<br />
121
т е н , э н е р г и я л ы о р б и т а л ь д а р ғ а а й н а л у ы н г и б р и д т е н у д е п<br />
а т а й д ы .<br />
Г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р я д р о н ы ң б і р ж а ғ ы н а к а р а п с о з ы л ы н к ы<br />
к е л е д і ( 2 8 - с у р е т ) , с о н д ы к т а н о л а р б а с т а п к ы т а з а s — ж э н е<br />
р — о р б и т а л ь ғ а к а р а ғ а н д а к о с ы л ы с а т ы н а т о м н ы н о р б и т а л ь м е н<br />
ж а қ с ы р а қ б ү р к е с і п , б е р і к б а й л а н ы с т а р т ү з е д і . О с ы н ы ң с а л д а -<br />
р ы н а н г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р д ы н қ а т ы с у ы м е н т ү з і л е т і н м о л е к у <br />
л а л а р ө т е т ұ р а қ т ы б о л а д ы .<br />
М е т а н м о л е к у л а с ы н а к а й т а о р а л а й ы қ . М е т а н м о л е к у л а с ы<br />
к ө м і р т е к т і н s p 3 — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы с у т е к а т о м д а р ы н ы н<br />
I s — о р б и т а л ь д а р ы м е н ж ұ п т а с қ а н д а ( б ү р к е с к е н д е ) т ү з і л е д і д е<br />
п і ш і н і т е т р а э д р т ә р і з д і б о л а д ы ( 2 9 - с у р е т ) .<br />
К ө м і р т е к т о б ы н а к і р е т і н S i , G e , S n ж э н е P b а т о м д а р ы н ы н в а л е н т -<br />
т і к к а б а т т а р ы н ы н ' к ұ р ы л ы с ы к ѳ м і р т е к т і к і н д е й : ns2n p 2<br />
и<br />
ns<br />
п р<br />
С у т е к т і к о с ы л ы с т а р ы н д а с у т е к п е н s p s г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы<br />
а р қ ы л ы б а й л а н ы с а д ы . С о н д ы к т а н S i b U , G e H 4 ж э н е Р Ь Н 4 м о л е к у -<br />
л а л а р ы н ы н п і ш і н і м е т а н<br />
м о л е к у л а с ы н і к і с и я к т ы т е т р а э д р т э р і з д і<br />
б о л ы п к е л е д і .<br />
Ill негізгі топшадағы элементтердің галогенді қосылыстары.<br />
М ы с а л р е т і н д е В Ғ 3 м о л е к у л а с ы н ы н т ү з і л у с х е м а с ы н т а л к ы л а й -<br />
м ы з . Б о р а т о м ы ( В * 2 s ' 2 p 2 ш<br />
2 s<br />
L L t<br />
2 p<br />
б а й л а н ы с т ү з у г е<br />
б ір 2 s ж э н е е к і 2 р — о р б и т а л ы н п а й д а л а н а д ы . Б ұ л о р б и т а л ь д а р<br />
б а й л а н ы с т ү з б е с т е н б ү р ы н а р а л а с ы п , 5 р 2- г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ғ а<br />
а й н а л а д ы ( 3 0 - с у р е т ) . 5 р 2- г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р б і р ж а з ы к т ы к т а<br />
о р н а л а с к а н , б і р і м е н - б і р і 1 2 0 ° б ұ р ы ш ж а с а й д ы .<br />
Ф т о р а т о м ы ( 2 s 22 p 5 ) б а й л а н ы с т ү з у г е ж а л қ ы<br />
2 рх 2ру 2 рг<br />
И<br />
29 -сурет. М етан м олекуласы ны н т ү зіл у схем асы<br />
ж ән е кұры лы сы<br />
122
S + P x + P y<br />
S P Z<br />
30-сурет. sp 2 — гибридті о р б и тал ь д а р д ы н түзілуі ж эн е<br />
пішіні<br />
э л е к т р о н д ы 2 р г о р б и т а л ы н ж ұ м с а й д ы . В Ғ з м о л е к у л а с ы б о р<br />
а т о м ы н ы н , 5/э2- г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы ф т о р а т о м ы н ы н , 2 р г о р б и -<br />
т а л ь д а р ы м е н б ү р к е с к е н д е т ү з і л е д і ( 3 1 - с у р е т ) . В Ғ з м о л е к у л а с ы <br />
н ы н п і ш і н і т е н к а б ы р ғ а л ы ү ш б ұ р ы ш т ә р і з д і , м о л е к у л а д а ғ ы т ө р т<br />
а т о м н ы н т ө р т е у і д е б і р ж а з ы қ т ы қ т а о р н а л а с к а н , в а л е н т т і к<br />
б ұ р ы ш 1 2 0 ° - к а т е н - Б о р т о б ы н а к і р е т і н а л ю м и н и й A l , г а л и й G a<br />
ж э н е т . б . э л е м е н т т е р д і н а т о м д а р ы н ы н в а л е н т т і к к а у ы з ы н ь щ<br />
к ұ р ы л ы с ы ( ns'2n p 1 E l Е Г Т П ) б о р д і к і н е ұ к с а с б о л ғ а н д ы к<br />
ns<br />
пр<br />
т а н , г а з к ү й і н д е г і A 1 F 3, G a F 3 ж э н е т . б . м о л е к у л а л а р д ы н п і ш і н і<br />
В Ғ з м о л е к у л а с і н і к і с и я к т ы ү ш б ұ р ы ш т ы б о л ы п к е л е д і .<br />
II негізгі топшадағы элементтердің галогенді косылыстары.<br />
Қ о з ғ а н к ү й д е г і б е р и л л и й а т о м ы ( B e *<br />
ш<br />
I<br />
е к і ф т о р<br />
2 s<br />
2р<br />
а т о м ы м е н к о с ы л ы с қ а н д а В е Ғ г м о л е к у л а с ы т ү з і л е д і .<br />
B e * + 2 Ғ - > - B e F 2<br />
Б е р и л л и й б а й л а н ы с т ү з у г е б і р 2 s ж э н е б і р 2 р - о р б и т а л ь д а р ы н<br />
п а й д а л а н а д ы . Б ү л о р б и т а л ь д а р б а й л а н ы с т ү з б е с т е н б ұ р ы н ө з а р а<br />
а р а л а с ы п , sp — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ғ а а й н а л а д ы ( 3 2 - с у р е т ) .<br />
s p - г и б р и д т і е к і о р б и т а л ь б і р т ү з у д і н б о й ы н а о р н а л а с к а н , а р а л а -<br />
р ы н д а ғ ы б ұ р ы ш 1 8 0 ° . В е Ғ г м о л е к у л а с ы б е р и л л и й а т о м ы н ы н<br />
г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы ф т о р а т о м д а р ы н ы н 2 р - о р б и т а л ь д а р ы м е н<br />
ж ұ п т а с к а н д а т ү з і л е д і , п і ш і н і т ү з у с ы з ы к т ы б о л ы п к е л е д і ( 3 3 -<br />
с у р е т ) .<br />
Б е р и л л и й т о б ы н а к і р е т і н э л е м е н т т е р M g , С а ж э н е т . б . а т о м -<br />
123
( S + P x + P „ )<br />
ЗІ-сурет . J }F з — м олекуласы н ы н т ү зіл у схем асы<br />
ж ән е кұры лы сы<br />
д а р ы н ы ң с ы р т қ ы э л е к т р о н д ы к қ а у ы з ы н ы ң к ұ р ы л ы с ы ( ns2np°<br />
ITT] ) б е р и л л и й д і к і н е ұ қ с а с б о л ғ а н д ы к т а н г а з к ү й і н -<br />
ns<br />
пр<br />
д е г і M g F 2, C a F 2 ж э н е т . б . м о л е к у л а л а р д ы ц п і ш і н і В е Ғ 2 м о л е к у -<br />
л а с ы н і к і с и я қ т ы т ү з у с ы з ы қ т ы б о л а д ы .<br />
Литий топшасында элементтердің қосылыстары. С і л т і л і к м е т а л -<br />
д а р д ы ц а т о м д а р ы n s 1 | | [ б а й л а н ы с т ү з у г е б і р - а к о р б и т а л ь<br />
ns<br />
ж ұ м с а й д ы . С о л с е б е п т е н о л а р д ы ц г а л о г е н и д т е р і н і ң к ү р ы л ы с ы<br />
т ү з у с ы з ы к т ы . 3 4 - с у р е т т е л и т и й ф т о р и д і н і ц м о л е к у л а с ы н ы ц т ү з і л у<br />
с х е м а с ы ж ә н е к ұ р ы л ы с ы к е л т і р і л г е н .<br />
d — о р б и т а л ь д а р д ы н к а т ы с у ы м е н т ү з і л г е н г и б р и д т і о р б и т а л ь <br />
д а р . Б і з s ж ә н е р о р б и т а л ь д а р д ы н а р а л а с у ы н а н т ү з і л е т і н г и б р и д т і<br />
о р б и т а л ь д а р д ы н п і ц і і н д е р і н ж о ғ а р ы д а к а р а с т ы р ы п ө т т і к . В а л е н т <br />
и н к а у ы з ы н д а s ж э н е р — о р б и т а л ь д а р д а н б а с к а ^ - о р б и т а л ь д а р ы<br />
д а б а р а т о м д а р г и б р и д т е у г е d - о р б и т а л ь д а р ы н д а п а й д а л а н а д ы .<br />
(S + P x ) Sp<br />
124<br />
32-сурет. sp — гибридті о р б и тал ь д а р д ы н түзілуі ж эн е пішіні
F Be F<br />
ЗЗ-сурет. В е Ғ 2 — м олекуласы н ы н т ү зіл у схем асы ж ән е куры лы сы<br />
Б і р d, б і р s ж ә н е е к і р - о р б и т а л ь д а р д ы ц а р а л а с у ы н а н т ү з і л е т і н<br />
т ө р т dsp2 ( « д э э с п э » е к і д е п о қ ы л а д ы ) — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р<br />
б і р і м е н - б і р і 9 0 ° б ұ р ы ш ж а с а й о р н а л а с а д ы , я ғ н и м ұ н д а й о р б и т а л ь <br />
д а р к в а д р а т т ы ң ц е н т р і н е н т ө б е л е р і н е к а р а й б а ғ ы т т а л ғ а н . С о н <br />
д ы к т а н ^ р ^ г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р д ы н , к а т ы с у ы а р қ ы л ы т ү з і л г е н<br />
м о л е к у л а л а р д ы ц ( н е м е с е и о н д а р д ы ц ) п і ш і н і ж а з ы к к в а д р а т<br />
т ә р і з д і б о л а д ы ( 3 5 - с у р е т ) . d — о р б и т а л ь д а р к а т ы с к а н д а т ү з і л е т і н<br />
е ц ж и і к е з д е с е т і н г и б р и д т е н у — d 2sp3 — г и б р и д т е н у . Е к і d-, б і р s<br />
ж ә н е ү ш р - о р б и т а л ь д а р д ы ц а р а л а с у ы н а н т ү з і л е т і н а л т ы d 2sp3-<br />
г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р о к т а э д р д і ц ц е н т р і н е н т ө б е л е р і н е к а р а й<br />
б а ғ ы т т а л ғ а н . С о л с е б е п т е н б а й л а н ы с т у з у г е а т о м й2х р 3- г и б р и д т і<br />
о р б и т а л ь д а р ы н п а й д а л а н с а п і ш і н і о к т а э д р с и я к т ы м о л е к у л а л а р<br />
( и о н д а р ) т ү з і л е д і ( 3 5 - с у р е т ) .<br />
А т о м б а й л а н ы с т ү з у г е d s p 3 — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы н ж ұ м -<br />
с а ғ а н д а т ү з і л е т і н м о л е к у л а л а р д ы ц п і ш і н і ү ш б ұ р ы ш т ы б и п и р а <br />
м и д а с и я к т ы б о л а д ы .<br />
§ 4. К Е Й Б ІР Қ А Р А П А Й Ы М М О Л Е К У Л А Л А Р Д Ы Н . Қ Ү Р Һ ІЛ Ы С Ы<br />
Қ ұ р а м д а р ы ж а л п ы т ү р д е A B , А В 2 А В 3 , А В 5 ж ә н е А В 6 ф о р м у -<br />
л а л а р ы м е н ө р н е к т е л е т і н м о л е к у л а л а р д ы ц қ ү р ы л ы с ы н б і р г е қ а р а с -<br />
т ы р а й ы к ( 2 2 - к е с т е ) . Ф о р м у л а л а р д а ғ ы А д е п о т ы р ғ а н ы м ы з о р т а <br />
л ы к а т о м , а л В — к е з к е л г е н б і р в а л е н т т і а т о м ( Н , Ғ , С 1 ж э н е<br />
т . б . ) . Қ ү р а м ы А В 2 ф о р м у л а с ы м е н ѳ р н е к т е л е т і н м о л е к у л а д а<br />
о р т а л ы к а т о м А б а й л а н ы с т ү з у г е е к і о р б и т а л і н ж ү м с а й д ы . О р т а <br />
л ы к а т о м н ы ц о р б и т а л ь д а р ы н ы ц т и п і н е к а р а й А В 2 м о л е к у л а с ы н ы н<br />
п і ш і н і т ү з у с ы з ы к т ы н е б о л м а с а б ұ р ы ш т ы б о л ы п к е л е д і . М ы с а л ы ,<br />
В е Ғ 2 — т ү з у с ы з ы к т ы м о л е к у л а , а л 0 Н 2 ( Н 20 ) — б ү р ы ш т ы м о л е <br />
к у л а . Б і р і н ш і м ы с а л ы м ы з д а б е р и л л и й а т о м ы б а й л а н ы с т у з у г е<br />
sp — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы н ж ү м с а й д ы , с о л с е б е п т е н В е Ғ 2- н і ц<br />
п і ш і н і т ѵ з у с ы з ы к т ы . А л е к і н ш і м ы с а л ы м ы з д а о т т е к а т о м ы б а й л а -<br />
н ы с к а р о р б и т а л ь д а р ы н п а й д а л а н а д ы , с о л с е б е п т е н с у м о л е к у л а <br />
с ы — б ұ р ы ш т ы м о л е к у л а . С о н ы м е н , е г е р о р т а л ы к а т о м А б а й л а -<br />
н ы с у г а sp — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы н п а й д а л а н с а А В 2 м о л е к у <br />
л а с ы н ы н п і ш і н і т ү з у с ы з ы к т ы б о л а д ы д а , а л р 2— о р б и т а л ь д а р ы н<br />
п а й д а л а н с а п і ш і н і б ұ р ы ш т ы б о л а д ы . Қ ұ р а м ы А В 3 ф о р м у л а с ы м е н<br />
34-сурет .Ц Ғ м олекуласы н ы н тү зіл у схем асы<br />
125
35-сурет. а) ж а з ы қ к в ад р а тты кұры лы м ,<br />
б) о тк аэд р л ік құры лы м , в) үш бұры ш ты<br />
б и п и р ам и д ал ы қ кұры лы м<br />
ө р н е к т е л е т і н м о л е к у л а л а р д а о р т а л ы к а т о м А б ір в а л е н т т і В а т о м -<br />
д а р ы м е н ү ш о р б и т а л ь к ө м е г і м е н б а й л а н ы с а д ы . О р т а л ы к а т о м<br />
б а й л а н ы с у ғ а х р 2- г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы н п а й д а л а н с а А В 3 м о л е <br />
к у л а с ы н ы н , п і ш і н і ж а з ы қ ү ш б ұ р ы ш т ы с и я қ т ы д а , а л р 3 о р б и т а л ь <br />
д а р ы н п а й д а л а н с а п и р а м и д а с и я қ т ы б о л а д ы . М ы с а л ы , В Ғ з —<br />
ж а з ы қ ү ш б ұ р ы ш т ы м о л е к у л а , а л N H 3 п и р а м и д а т ә р і з д і м о л е к у л а .<br />
Қ а р а с т ы р ғ а н м ы с а л д а р д а н м ы н а д а й ж а л п ы к о р ы т ы н д ы т у а д ы .<br />
А В „ ( п = 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ) м о л е к у л а л а р ы н ы н п і ш і н і о р т а л ы к а т о м н ы н ,<br />
б а й л а н ы с т ү з у г е ж ұ м с а й т ы н в а л е н т т і к о р б и т а л ь д а р ы н ы ң т и п і н е<br />
т ә у е л д і .<br />
AB п — типтес молекулаларынын кеңістіктегі қурылысы<br />
22-кесте<br />
Молекулалардың<br />
типі<br />
А атомынын<br />
байланыс<br />
түзуге жұмсайтын<br />
орбитальдарынын<br />
саны<br />
А атомынын<br />
байланыс<br />
түзуге жұмсайтын<br />
орбитальдарынын<br />
типі<br />
Молекуланын<br />
кеністіктегі<br />
пішіні<br />
Мысалдар<br />
АВ 1 s немесе<br />
р<br />
Т үзу сы зы қты<br />
LiF, H Cl<br />
А В 2 2<br />
7<br />
Т үзу сы зы кты<br />
бұры ш ты<br />
В еҒ<br />
О Н 2, S H 2<br />
АВз 3<br />
■<br />
s p 1<br />
р '<br />
Ж а з ы қ үш<br />
бұры ш ты<br />
п и рам ида<br />
В Ғ 3<br />
N H 3, 1 РН з<br />
1<br />
а в 4 4<br />
s p 3<br />
d s p 2<br />
Т етраэд р<br />
ж а з ы қ к в а д р а т<br />
с н 4<br />
N i(C N ) “<br />
а в 5 5 d s p 3<br />
Үш бұры ш ты<br />
б и п и рам и да<br />
PC Is<br />
А В 6 6 d2sp’> Т өрт бұры ш ты<br />
б и п и рам и да<br />
(о к таэд р ) S F 6<br />
М о л е к у л а л а р д ы ц к е ц і с т і к т е г і к ұ р ы л ы с ы н т ү с і н д і р е т і н б а с к а д а<br />
т е о р и я л а р б а р . О л а р д ы ц б і р і с о ц ғ ы к е з д е п а й д а б о л ғ а н П а у л и<br />
п р и н ц и п і н е н е г і з д е л г е н ж а ц а т е о р и я — э л е к т р о н д ы к ж ү п т а р д ы ц<br />
126
т е б і с у т е о р и я с ы П а у л и п р и н ц и п , б о й ы н ш а а т о м д а ғ ы с п и н д е р .<br />
б і р д е й э л е к т р о н д а р ѳ з а р а к а т т ы т е б . с . п б і р і н е н - б . р . м ү м к . н ш . -<br />
л і г і н ш е а л ш а к о р н а л а с у ғ а т ы р ы с а д ы . М ы с а л ы , к о з ғ а н к ү и д е п<br />
B e а т о м ы н д а ғ ы ( 2 s 1 2 р " е к . э л е к т р о н н ы ц е к е у і н щ д е с п и н д е р .<br />
б і р д е й , с о н д ы к т а н о л а р б і р і н е н - б і р і ө т е к а т т ы т е б . л . п я д р о н ы ң<br />
е к і ж а ғ ы н д а б о л а д ы . А л к о з ғ а н к ү и д е г і б о р а т о м ы н д а ғ ы ( 2 s ,<br />
2 р х\ 2 р Л с п и н д е р і б і р д е й ү ш э л е к т р о н ө з а р а т е б . с ш , ү ш<br />
б ұ р ы ш т ө б е л е р і н е к а р а й б а ғ ы т т а л а д ы т . с . с . А - а т о м ы м о л е к у л а<br />
т ү з г е н д е о н ы ц в а л е н т т і к д е н г е и і н д е г . ж а л қ ы э л е к т р о н д а р ы В -<br />
а т о м ы н ь щ э л е к т р о н д а р ы м е н ж ұ п т а с ы п , э л е к т р о н д ы к ж ұ п т а р ғ а<br />
а й н а л а д ы М ү н д а й э л е к т р о н ж ұ п т а р ы н А В „ м о л е к у л а с ы н д а ғ ы<br />
А а т о м ы н ы н в а л е н т т і к д е н г е и д е г і э л е к т р о н ж ұ п т а р ы д е п а т а и д ы .<br />
А а т о м ы н ы н к е й б і р э л е к т р о н ж ү п т а р ы б а й л а н ы с т ү з у г е қ а т ы с п а у ы<br />
м ү м к і н М ы с а л ы : N H 3 * ә н е : 0 н 2 м о л е к у л а л а р ы н д а ғ ы а з о т<br />
ж э н е о т т е к а т о м д а р ы н ы н в а л е н т т і к д е ц г е й л е р і н д е г . б ір ж ә н е<br />
б к і э л е к т р о н ж ү б ы б а й л з н ь і с т ү з у г с қ а т ы с п з й д ы . А В Л м о л е к у л а -<br />
с ы н д а ғ ы А а т о м ы н ы н в а л е н т т і к д е ц г е й і н д е г і э л е к т р о н ж ұ п т а р ы<br />
ж е к е А а т о м ы н д а ғ ы с п и н д е Р ' б і р д е й э л е к т р о н д а р с и я к т ы б і р і н е н -<br />
б і р і м ү м к і н ш і л і г і н ш е а л ш а К о р н а л а с а д ы .<br />
Е к і э л е к т р о н ж ұ б ы А а т о м ы н ы н е к і ж а ғ ы н а , ү ш э л е к т р о н<br />
ж ұ б ы ү ш б ү р ы ш т ө б е л е р і н е , т е р т э л е к т р о н ж ұ б ы т е т р а э д р т ө б е -<br />
л е р і н е б а ғ ы т т а л ғ а н б о л а д Ы т . с . с . О с ы ғ а н с а й A B , м о л е к у л а с ы <br />
н ы н к е ц і с т і к т е г і к ұ р ы л ы с Ы т ү з у с ы з ы к т ы , ж а з ы қ ү ш б ұ р ы ш т ы<br />
ж э н е т е т р а э д р с и я к т ы б о л ь Ш к е л е д і . Д е м е к , ж а ң а т е о р и я б о й ы н ш а<br />
А В „ м о л е к у л а с ы н ы н к е ц і с т і к т е г і к ұ р ы л ы с ы А а т о м ы н ы н в а л е н т т і к<br />
д е ц г е й і н д е г і э л е к т р о н ж ұ п т а р ы н ы ц ө з а р а т е б і с у і м е н т ү с і н д і р і л е д і .<br />
Е н д і о с ы ж а ц а т е о р И я т ұ р ғ ы с ы н а н о р т а л ы к а т о м ы н ь щ<br />
в а л е н т т і к д е ц г е й і н д е ү ш * ә н е т ө р т э л е к т р о н ж ұ п т а р ы б о л а т ы н<br />
к е й б і р м о л е к у л а л а р д ы ц к е н і с т і к т е г і к ұ р ы л ы с ы н к а р а с т ы р а м ы з .<br />
В а л е н т т і к д е ц г е й д е г і ү ш э л е к т р о н ж ұ б ы ү ш б ұ р ы ш т ө б е л е р і н е<br />
б а ғ ы т т а л ғ а н д ы к т а н А В 3 м о л е к у л а л а р ы н ы н ( м ы с а л ы В Ғ 3 ) к ұ -<br />
р ы л ы с ы ж а р ы к ү ш б ұ р ы ш т ы , а л м о л е к у л а д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш -<br />
т ы ц м ә н і 1 2 0 ° б о л а д ы . Е г е р А а т о м ы н ы н в а л е н т т і к д е ц г е ш н д е г і<br />
ү ш э л е к т р о н ж ү б ы н ы ц б і р е у і б а й л а н ы с т ү з у г е к - а т ы с п а с а , я ғ н и<br />
м о л е к у л а к ү р а м ы : А В 2 б о л с а , о н д а м о л е к у л а н ы ц қ ү р ы л ы с ы<br />
б ү р ы ш т ы б о л ы п б а й л а н ы с т ү з у г е к а т ы с п а й т ы н э л е к т р о н ж ү б ы<br />
ү ш б ү р ы ш т ө б е с і н е к а р а й б а ғ і і т т а л а д ы . М ы с а л ы , г а з к ү й д е г і<br />
S n C l 2- H iH п а й д а л а н ы л м а ғ а н э л е к Ү р о н ж ұ б ы б а р к ұ р ы л ы с ы м ы н а <br />
д а й : V .<br />
Sn<br />
/ ч<br />
C l<br />
сі<br />
В а л е н т т і к к а б а т т а ғ ы т ө р т э л е к т р о н ж ұ п т е т р а э д р т ө б е л е р і н е<br />
б а ғ ы т т а л а т ы н д ы к т а н А ^ м о л е к у л а л а р ы н ы н , ( м ы с а л ы , С Н 4 )<br />
к ұ р ы л ы с ы т е т р а э д р т ә р і з Д і б о л а д ы . А м м и а к : N H 3 ж э н е с у : Ö H 2<br />
м о л е к у л а л а р ы с и я к т ы в а л е н т т і к д е н г е й д е г і т ѳ р т ж ұ п т ы ц б і р е у і<br />
н е м е с е е к е у і б а й л а н ы с т Ү 3 У г е к а т ы с п а с а м о л е к у л а п и р а м и д а<br />
с и я к т ы ( N H 3 ) н е м е с е б Ұ р ы ш т ы ( Н 20 ) б о л а д ы . А л о л а р д а ғ ы<br />
127
п а й д а л а н ы л м а ғ а н э л е к т р о н ж ұ п т а р ы т е т р а э д р т ө б е л е р і н е б а ғ ы т т а -<br />
л а д ы :<br />
ө<br />
ө<br />
н / | \ н h / V ' - S<br />
н<br />
Н<br />
Д е м е к , ж а ң а т е о р и я б о й ы н ш а N H 3 ж э н е Н 2О м о л е к у л а л а р ы н -<br />
д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы ң м ә н д е р і м е т а н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы д а й<br />
1 0 9 , 5 ° б о л у к е р е к . Б і р а к , і с ж ү з і н д е а т а л ғ а н м о л е к у л а л а р д а ғ ы<br />
в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы ң 1 0 9 , 5 ° - т а н к і ш і б о л а т ы н ы н б ұ р ы н н а н б і л е м і з<br />
( Ы Н з - т е 1 0 7 ° , Н 20 - д а 1 0 4 , 5 ° ) . Б ұ л б ы л а й ш а т ү с і н д і р і л е д і . Б а й <br />
л а н ы с т ү з у г е к а т ы с п а й т ы н э л е к т р о н ж ұ п т а р ы б а й л а н ы с т ү з у г е<br />
қ а т ы с а т ы н э л е к т р о н ж ұ п т а р ы н а қ а р а ғ а н д а к ө р ш і ж ұ п т а р д ы<br />
қ а т т ы р а к т е б е д і . О с ы н ы ң с а л д а р ы н а н N H 3 ж ә н е Н 20 м о л е к у л а -<br />
л а р ы н д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы н , м ә н і 1 0 9 , 5 ° - т а н к і ш і р е й е д і .<br />
§ 5. Е С Е Л І Б А Й Л А Н Ы С Т А Р<br />
С у т е к Н 2 , ф т о р с у т е к Н Ғ ж э н е ф т о р Ғ 2 м о л е к у л а л а р ы н д а<br />
а т о м д а р б і р б а й л а н ы с п е н б а й л а н ы с к а н . 3 6 - с у р е т т е а т а л ғ а н<br />
м о л е к у л а л а р д а ғ ы б а й л а н ы с т ы ц т ү з і л у с х е м а с ы к е л т і р і л г е н . С у т е к<br />
м о л е к у л а с ы s - о р б и т а л ь д а р д ы н , ф т о р с у т е к s - п е н р - о р б и т а л ь д а р -<br />
д ы н , а л ф т о р р м е н р - о р б и т а л ь д а р д ы ң ж ұ п т а с у ы н ә т и ж е с і н д е<br />
т ү з і л е д і . 3 6 - с у р е т т е н о р б и т а л ь д а р д ы н , б ү р к е с у б ө л і г і б а й л а н ы с у ш ы<br />
а т о м д а р д ы ң я д р о л а р ы н ж а л ғ а с т ы р а т ы н т ү з у с ы з ы к т ы н , б о й ы н а<br />
о р н а л а с қ а н ы н к ө р е м і з . М ұ н д а й б а й л а н ы с т а р а ( с и г м а ) — б а й -<br />
л а н ы с т а р д е п а т а л а д ы . ст — б а й л а н ы с т а р s — s , р — р, s — р, s— d,<br />
р — d — d- о р б и т а л ь д а р д ы н , ө з а р а б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н д е т ү з і л е д і .<br />
Б і з о с ы ғ а н д е й і н г і к а р а с т ы р ы п к е л г е н б а й л а н ы с т а р о — б а й л а н ы с -<br />
т а р ғ а ж а т а д ы . о — б а й л а н ы с т а р д а н б а с к а я ( п и ) ж э н е ö ( д е л ь т а )<br />
о — б а й л а н ы с т а р д а б о л а д ы . М ұ н д а й б а й л а н ы с т а р е с е л і б а й л а <br />
н ы с ы б а р к о с ы л ы с т а р д а б а й қ а л а д ы . л — б а й л а н ы с п е н т а н ы с у<br />
ү ш і н а з о т м о л е к у л а с ы н ы н N 2 к ү р ы л ы с ы н к а р а с т ы р а й ы к . А з о т<br />
м о л е к у л а с ы н д а а з о т а т о м д а р ы ү ш э л е к т р о н к о с а ғ ы а р к ы л ы , я ғ н и ,<br />
ү ш ( ү ш е с е л і ) б а й л а н ы с п е н б а й л а н ы с к а н .<br />
Б ү л<br />
б а й л а н ы с т а р<br />
а з о т а т о м д а р ы н ы н ( 2 s 2 2 p 3<br />
U S<br />
Г нИ И I<br />
2 s 2рк2ру2р<br />
2 рх<br />
, 2 ру ж э н е 2 р г о р б и т а л ь д а р ы н ы ң ѳ з а р а<br />
S - S S - р р - р<br />
36-сурет. О р б и та л ь д а р д ы н бүркесу схем асы<br />
128
б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н д е п а й д а б о <br />
л а д ы . 3 7 - с у р е т т е а з о т а т о м ы н ы н ,<br />
б а й л а н ы с т ү з у г е қ а т ы с а т ы н 2 р-<br />
о р б и т а л ь д а р ы н ы ң<br />
п і ш і н д е р і<br />
ж ә н е о л а р д ы ң б ү р к е с у с х е м а -<br />
л а р ы к е л т і р і л г е н . М ұ н д а а з о т<br />
а т о м д а р ы б і р і н е - б і р і х о с і н і ң<br />
б о й ы м е н ж а к ы н д а с а д ы д е п<br />
е с е п т е л г е н . х о с і н і н б о й ы н а<br />
о р н а л а с к а н 2 рх о р б и т а л ь д а -<br />
р ы н ы ң б ү р к е с у б ө л і г і я д р о л а р -<br />
д ы ж а л ғ а с т ы р а т ы н т ү з у д і ң<br />
б о й ы н д а о р н а л а с а д ы д е м е к ,<br />
б ұ л о р б и т а л ь д а р д ы н , ө з а р а б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н д е о б а й л а <br />
н ы с п а й д а б о л а д ы . у ж э н е z о с ь т е р і н і ц б о й л а р ы н а о р н а л а с к а н<br />
2 ру ж э н е 2 / ѵ о р б и т а л ь д а р ы н ы н , б ү р к е с у у ч а с т о к т а р ы я д р о л а р д ы<br />
ж а л ғ а с т ы р а т ы н т ү з у д і ң б о й ы н а е м е с , с о л т ү з у д і ң е к і ж а ғ ы н а<br />
о р н а л а с а д ы б а с қ а ш а а й т к а н д а , б ұ л о р б и т а л ь д а р « ж а к т а р ы м е н »<br />
б ү р к е с е д і . О р б и т а л ь д а р д ы н « ж а қ т а р ы » б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н д е<br />
т ү з і л е т і н б а й л а н ы с т а р л - б а й л а н ы с т а р д е п а т а л а д ы .<br />
С о н ы м е н а з о т м о л е к у л а с ы н д а ғ ы ү ш б а й л а н ы с т ь щ б і р е у і а , а л<br />
қ а л ғ а н е к е у і л - б а й л а н ы с т а р . л - б а й л а н ы с т а р а з о т м о л е к у л а с ы н -<br />
д а ғ ы д а й р - о р б и т а л ь д а р д ы ң ө з а р а б ү р к е с у і ж э н е с о н ы м е н к а т а р<br />
р м е н d(p — d), d м е н d (d — d) о р б и т а л ь д а р ы н ы н ө з а р а б ү р к е с у і<br />
н ә т и ж е с і н д е д е т ү з і л е д і ( 3 8 - с у р е т ) . ст ж ә н е л - б а й л а н ы с т а р т ү з і л -<br />
г е н д е о р б и т а л ь д а р ә р т ү р л і д ә р е ж е д е б ү р к е с е т і н д і к т е н о л а р д ы н<br />
б е р і к т і к т е р і д е ә р т ү р л і б о л а д ы . л - б а й л а н ы с т а р д а н г ө р і с т - б а й л а -<br />
н ы с т а р т ү з і л г е н д е о р б и т а л ь д а р<br />
м о л ы р а к б ү р к е с е д і , с о л с е б е п т е н<br />
o - б а й л а н ы с т а р л - б а й л а н ы с т а р ғ а қ а р а ғ а н д а б е р і г і р е к к е л е д і .<br />
л - б а й л а н ы с т а р н е г і з і н е н а з о т м о л е к у л а с ы с и я к т ы е с е л і б а й л а <br />
н ы с т ы м о л е к у л а л а р д а б о л а д ы . М ы с а л ы , э т и л е н м о л е к у л а с ы н д а<br />
С Н 2 = С Н 2 к ѳ м і р т е к а т о м д а р ы к о с е к і е с е л і б а й л а н ы с п е н б а й л а <br />
н ы с к а н , о н ы н б і р е у і ст, а л е к і н ш і с і л - б а й л а н ы с . А ц е т и л е н м о л е к у <br />
л а с ы н д а С Н = С Н к ѳ м і р т е к а т о м д а р ы б і р а, е к і і ь - б а й л а н ы с п е н<br />
б а й л а н ы с к а н . а ж э н е я - б а й л а н ы с т а р д а н б а с к а 8 - б а й л а н ы с б о л а д ы<br />
д е д і к . 8 - б а й л а н ы с d - о р б и т а л ь д а р т ѳ р т ж а п ы р а к ш а л а р ы м е н б ү р -<br />
к е с к е н д е т ү з і л е д і ( 3 9 - с у р е т ) .<br />
37-сурет. А зот м олекуласы н д ағы<br />
эл ектр о н д ы к б ұ л ттарды ң бүркесу<br />
схем асы<br />
38-сурет. л — б ай л ан ы сты ң тү зіл у ж о л д ар ы<br />
129
§6. КОВАЛЕНТТІК БАЙЛАНЫСТЫН, ПОЛЮСТІГІ<br />
\ Б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ң м о л е к у л а д а ғ ы о р н а л а с у<br />
р е т і н е к а р а й к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с полюсті ж э н е полю ссіз б о л ы п<br />
е к і г е б ѳ л і н е д і . Б і р н е ш е м ы с а л д а р к а р а с т ы р а й ы к .<br />
Ф т о р м о л е к у л а с ы н д а ғ ы б а й л а н ы с ф т о р а т о м д а р ы н ы н , ( 2 s 22 p 5<br />
j~^jT| ц j ) ж а л қ ы э л е к т р о н д ы 2 р г - о р б и т а л ь д а р ы н ы н б ү р -<br />
2 s 2 рх 2 ру 2 р г<br />
к е с у і а р к ы л ы ж а с а л а д ы :<br />
0 0 + 0 0<br />
2Рг 2Рг Р - Р<br />
О +о о — О о о<br />
S 2 Pz S - Р<br />
Б ұ л м ы с а л ы м ы з д а э л е к т р о н б ұ л т т а р ы н ы ң б ү р к е с у б ө л і г і т у р а<br />
я д р о л а р о р т а с ы н д а б о л а д ы . Е к і ф т о р а т о м ы н ь щ д а э л е к т р т е р і с т і к -<br />
т е р і б і р д е й , с о н д ы к т а н о л а р б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ү л т ы н а<br />
б і р д е й к ү ш п е н э с е р е т е д і . Б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т ы<br />
е ш к а н д а й а т о м ғ а к а р а й ы ғ ы с п а ғ а н , е к і а т о м н ы ң е ш к а й с ы с ы н д а<br />
д а а р т ы к з а р я д ж о қ . М ү н д а й б а й л а н ы с п о л ю с с і з к о в а л е н т т і<br />
б а й л а н ы с д е п а т а л а д ы . Е н д і ф т о р с у т е к м о л е к у л а с ы н к а р а с т ы р -<br />
с а к , о н ь щ т ү з і л у і м ы н а д а й : ф т о р д ь щ э л е к т р т е р і с т і г і ( 4 , 0 ) , я ғ н и<br />
э л е к т р о н т а р т у қ а б і л е т і с у т е к т і к і н е н ( 2 , 1 ) ә л д е к а й д а ж о ғ а р ы ,<br />
с о н д ы к т а н ф т о р а т о м ы б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т ы н ( ж ұ -<br />
б ы н ) с у т е к а т о м ы н а к а р а ғ а н д а к ү ш т і р е к т а р т а д ы . О с ы н ь щ с а л д а -<br />
р ы н а н б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т ы ф т о р ғ а к а р а й ы ғ ы с ы п ,<br />
ф т о р а т о м ы н д а а р т ы к т е р і с ( — б ) , а л с у т е к а т о м ы н д а а р т ы к<br />
о н ( + 8 ) з а р я д п а й д а б о л а д ы . Қ а з і р г і д е р е к т е р г е к а р а ғ а н д а ф т о р<br />
а т о м ы н д а ғ ы а р т ы к з а р я д 6 f = — 0 , 4 5 , а л с у т е к а т о м ы н д а ғ ы<br />
а р т ы к з а р я д 6 H = - f O , 4 5 .<br />
С о н ы м е н , егер байланыст ыруш ы электрон булты қосьілы сқан<br />
екі атомның біріне қ а р а й ы гы сқан болса, ондай байланысты<br />
полюсті,ховалеяттік байланы с д е п а т а й д ы .<br />
Ш е к т і к ж а ғ д а й д а б а й л а н ы с т ы <br />
р у ш ы э л е к т р о н ж ұ б ы н а с а й к е л е -<br />
т і н э л е к т р о н б ұ л т ы к о с ы л у ш ы<br />
а т о м д а р д ь щ б і р е у і н е к а р а й т о л ы к ,<br />
ы ғ ы с ы п , а т о м д а р и о н д а р ғ а а й н а -<br />
л а д ы . М ұ н д а й ж а ғ д а й д ь щ м ы с а л ы<br />
р е т і н д е л и т и й ф т о р и д і м о л е к у л а <br />
с ы н а л у ғ а б о л а д ы , м ү н д а э л е к т р о н<br />
б ұ л т ы т о л ы ғ ы м е н ф т о р а т о м ы н а<br />
130
к а р а й ы ғ ы с к а н . Л и т и й ф т о р и д і м о л е к у л а с ы н ы ң к ү р ы л ы с ы н б ы л а й<br />
ө р н е к т е у г е б о л а д ы : L i + F ~ .<br />
Л и т и й к а т и о н ы м е н ф т о р а н и о н ы б і р і н е - б і р і э л е к т р о с т а т и -<br />
к а л ы қ к ү ш т е р а р к ы л ы т а р т ы л ы с ы п б а й л а н ы с а д ы . Л и т и й ф т о р и д і<br />
с и я қ т ы , и о н д а р д а н т ү р а т ы н м о л е к у л а л а р и о н д ы м о л е к у л а л а р<br />
д е п , а л о л а р д а ғ ы б а й л а н ы с и о н д ы к б а й л а н ы с д е п а т а л а д ы . С о н ы <br />
м е н б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ң ы ғ ы с у ы н а к а р а й х и м и я <br />
л ы к б а й л а н ы с : полю ссіз, полюсті ж э н е иондык, б о л ы п ү ш к е<br />
б ө л і н е д і . Б ұ л а р д ы ң і ш і н д е г і е ң ж и і к е з д е с е т і н і п о л ю с т і б а й л а н ы с ,<br />
а л п о л ю с с і з ж э н е и о н д ы к б а й л а н ы с т а р — п о л ю с т і б а й л а н ы с т ь щ<br />
ш е к т і к т ү р л е р і . П о л ю с т і б а й л а н ы с т ы б і р ш а м а и о н д ы к с и п а т ы б а р<br />
к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с д е п т е а т а й д ы . Б а й л а н ы с т ы ң и о н д ы к д э р е -<br />
ж е с і н е м е с е п о л ю с т і г і б а й л а н ы с у ш ы а т о м д а р д ь щ э л е к т р т е р і с т і к -<br />
т е р і н і ң а й р ы м ы ѳ с к е н с а й ы н а р т а д ы . Б ү л з а ң д ы л ы қ т ы 2 3 - к е с т е д е н<br />
б а й к а у ғ а б о л а д ы . О н д а е к і н ш і п е р и о д э л е м е н т т е р і н і ң ф т о р и д т е -<br />
р і н д е г і б а й л а н ы с т ь щ т и п т е р і к е л т і р і л г е н . F 2 м о л е к у л а с ы н д а ғ ы<br />
ф т о р а т о м д а р ы н ы н , э л е к т р т е р і с т і к т е р і б і р д е й , т а з а к о в а л е н т т і к<br />
б а й л а н ы с т ү з і л і п т ұ р , О Ғ 2 м о л е к у л а с ы н д а ғ ь і ф т о р м е н о т т е к т і ң<br />
э л е к т р т е р і с т і к т е р і н і ң а й ы р ы м ы 0 , 5 4 , б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н<br />
б ұ л т ы э л е к т р т е р і с т і г і ж о ғ а р ы ф т о р а т о м ы н а к а р а й ы ғ ы с к а н ,<br />
с о н д ы к т а н б а й л а н ы с т ы н , и о н д ы к с и п а т ы б а р . А з о т п е н ф т о р<br />
а т о м д а р ы н ы н , э л е к т р т е р і с т і к т е р і н і н , а й ы р ы м ы 0 , 9 4 , я ғ н и N — Ғ<br />
б а й л а н ы с ы н ы ң и о н д ы к д э р е ж е с і О — Ғ б а й л а н ы с ы н і к і н е н ж о ғ а р ы ,<br />
т . с . с . А л л и т и й м е н ф т о р д ы н , э л е к т р т е р і с т і к т е р і н і н а й ы р ы м ы<br />
ѳ т е ү л к е н ( 3 , 0 0 ) , с о н д ы к т а н т а з а и о н д ы к б а й л а н ы с т ү з е д і .<br />
23-кесте<br />
Екінш і период элементтерінің фторидтеріндегі байланыстың типі<br />
Фтормен<br />
байланыскан<br />
Молекула Байланыс элементтердін<br />
электртерістік<br />