«Бейорганикалық химияның фундаменталды сұрақтары» пәнінен дәрістер жинағы Әдістемелік нұСҚау шымкент, 2015 ж
жүктеу/скачать 1.65 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Лекция-3. Д.И.Менделеевтің периодтық заңы және периодтық жүйесі. Атом қүрылысы. Атомның электрондық күрылысының күрделілігі. Электрондардың квант сандары мен энергетикалық деңгейі
| Менделеев-Клапейрон заңы. Бұл заң газдардың көлемі, қысымы, температура байланысын көрсетеді. Сондықтан бұл заң біріккен газ заңы деп те аталады.
Бойль-Мариотт заңы. Бұл жағдайда (қысым және көлем тұрақты) болғанда берілген газдың мөлшері оның қысымына кері пропорционал болады. PV-const, P2/P 1= V1/V2 Гей-Люссак заңы. P-const–бұл жағдайда газ көлемінің өзгерісі температураға тура пропорционал. V1/T1 = V2/T2 Осы екі заңнан Менделев идеал газ үшін мынадай теңдеу шығарды. P *V/T = P0 * V0/T0 P0 * V0/T0 = R немесе 1 моль газ үшін P *V = R *T бірнеше моль газ үшін P*V = n *R*T n- мольсаны; n = m / M ; M-молекуладлық салмақ PV=m/M*RT; M=m*R*T/PV Бақылау сұрақтары. 1.Менделеев-Клапейрон заңы 2.Бойль-Мариотт заңы. 3.Гей-Люссак заңы Лекция-3. Д.И.Менделеевтің периодтық заңы және периодтық жүйесі. Атом қүрылысы. Атомның электрондық күрылысының күрделілігі. Электрондардың квант сандары мен энергетикалық деңгейі. Жоспар: Д.И.Менделеевтің периодтық заңы және периодтық жүйесі. Атом қүрылысы. Атомның электрондық күрылысының күрделілігі. Электрондардың квант сандары мен энергетикалық деңгейі. Өткен 8-19 ғасырдағы атомдық-молекулалық теорияның орнығуы белгілі химиялық элементтер санының тез өсуімен қатар жүрді. Тек 19 ғасырда бірінші он жылында жаңадан 14 элемент ашылды. Осы арада бір жыл ішінде электролиз арқылы 6 жаңа да қарапайым затты (натрий, калий, магний, кальций, барий) ашқан дарынды ағылшын химигі Гемфри Дэвидті атаса да жеткілікті. 1869 жылы орыс ғалымы Д. И. Менделеев химиялық элементтер қасиеттерінің олардың атомдық массаларымен байланысын зерттей келіп периодтық заңды ашты. Жүйеде әрбір элемент тұрақты да белгілі орынға орналасады – бұл ережені өзгеріссіз қалатындығы деп атайды. Периодтық кестеде химиялық элементтер ядро зарядының өсуіне қарай белгілі бір тәртіппен орналасады және олардың қасиеттері белгілі бір элементтердің соңынан кейін қайталап отырады Мысалы: 26 Fe 55,84 темір Реттік номері Элемент нышаны Салыстырмалы атомдық масса Атауы Периодтық заң - химиялың негізгі заңдарына жатады. Периодтық зан мен элементтердің системасы - химия ғылымының сол кездегі зор жетістігі және кәзіргі химияның негізі болып саналады. Д.И.Менделеев элементтердің қасиеттерінің өзгеруі олардың атомдық массаларының өсуіне тәуелді екенін дөлелдеп периодтық заңға келесідей анықтама берді. Жай заттардың қасиеттер, сондай-ақ олардың қосылыстарының пішіндері мен қасиеттері элементтердің атомдық массаларының шамасына периодты түрде тәуелді болады. Периодтылық кестеде орналасқан элементтермен олардың қосылыстарының топ және топша бойынша қасиеттері қайталанады. Сілтілік металмен басталып бейметалмен инертті газдармен аяқталатын горизонталь элементтер қатарын период деп атайды. Ал қасиеттері үқсас элементтерді бірінің астына бірін орналастыру нәтижесінде шыққан қатарлы топ деп аталады. Периодтар. Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінде 7 период бар; олардың біріншісі, екінші және үшіншісі — кішкене периодтар жатады, ал 4-шісі, 5- сі, 6-сы және 7-сі -үлкен периодтар деп аталады. І-ші периодта — 2 элемент (Н2 және Не); II —ші жөне ІІІ-ші периодта 8 элементтен; ІV-ші, V-ші периодтарда 18 элементтен; VІ-шы периодта — 32 элемент; VІІ-ші (аяқталмаған) периодта - 24 элемент. Бірінші периодтан басқалары сілтілік металмен басталып инертті (асыл) газдармен аяқталады. 2-ші және 3-ші период элементтері типтік элементтер деп аталады. Бірінші периодта жоғарыда айтылғандар сутек және гелий орналасқан. Сутек периодтық жүйеде екі орында көрсетілген: 1-ші сілтілік металға ұқсас — осы элементтерге ұқсастығы бір электронын беріп оң зарядты болады (сілтілік металдарша - НСL), 2-шіден - галогендерге ұқсастығы - бір электрон қосып алады (КН). Үлкен периодтар жұп және тақ қатардан тұрады. Бұл периодтарда элементтер қасиеттері өзгеруінің периодтылығы екі рет байқалады. Жұп қатарда бірінші периодтық өзгеру, ал тақ қатарда екінші периодтық өзгеру болады. Мысалы, IV-ші периодтың жұп қатарында калийден марганецке дейн элементтердің валенттілігі бірден жетіге дейін өседі де, үш элемент — темір, кобальт, никельден кейінгі мыстан бромға дейін валенттік қайтадан бірден жетіге дейін өседі. Осындай өзгеру басқа үлкен периодтарда да байқалады. Реттік нөмір. Периодтык кестенің әрбір тор көзіне орналасқан элементтердің реттік нөмірі олардың ядро зарядына, яғни протон санына сәйкес болады. Химиялық элементтердің реттік немірі артқан сайын оның атомының заряды, мөлшері, шамасы бәрі де белгілі бір зандылықпен электрон құрылымына қарай жүйелі түрде өзгеріп, бір бірінің қайталап отырады. Атом - бейтапар бөлшек, яғни ядроның оң зарядымен электрондар теріс заряды тең болады, олай болса элементтің рет нөмірі атомдардағы электрон санын да көрсетеді Периодтық заңның маңызы Д.И.Менделеевтің периодтық заңы барлық элементтерді бір жүйеге келтірді. Жеке алынған бір элементтің қасиеттерін кестедегі оны қоршаған элементтердің қаситеттері арқылы анықтауға мүмкіндік туды. Осы заңның комегімен аса бір күрделі — сыр — атомның ішкі дүниесі анықталды. Периодтык заң теория мен практика үшін маңызды маңызы ұлкен жай және күрделі заттардың физикалык және химиялық қасиеттерін бағалауға мүмкіндік берді. Периодтық заң және периодтық жұйенің жәрдемімен жаңа химиялық қосылыстар синтезделінеді. Атом қүрылысы. Атомның электрондық күрылысының күрделілігі. Электрондардың квант сандары мен энергетикалық деңгейі. Атом құрылысының ядролық теориясы. XIX ғасырдың аяғы мен XX ғасырдың басында ашылған физика мен химияның ұлы жаңалықтары: катод сеулелерінің, электролиз құбылысының, радиоактивтіктің ашылуы атом құрылысының күрделі екендігін және оның қүрымына электрондар кіретінін көрсетті. Электрон заряды теріс, массасы протон массасының 1/1840 бөлігіне тең бөлшек. Атом электронейтрал бөлшек болғандықтан электрондардың теріс зарядтарын нейтралдап тұратын атом құрамына оң зарядтар болуға тиіс. Элементарлы бөлшектердің кейбір сипаттамасы Кесте
Атом ядросының қасиеттері оның құрамындағы протондар мен нейтрондардың санына байланысты. Ядродағы протондардың немесе оң зарядтардың саны периодтық жүйедегі сол элементтің реттік нөміріне тең болады. Атом ядросының қасиеттерін сипаттайтын екінші жағдай - ол оның массалық саны (А). Ядроның массалық саны А, оның құрамына кіретін протондар (р) мен нейтрондардың (n) қосындысына тең: А=Nn+Np. Ядродағы протондар саны элементтің реттік нөміріне тең, ал нейтрондар саны массалық А сан мен протондардың айырмасына тең: Nп=А-Nр. Мысалы, калий элементінің ядросындағы протондар мен нейтрондар санын табу үшін оның периодтық жүйедегі реттік нөмірін анықтайды. Калийдің реттік нөмірі 19, яғни протондардың да саны 19 тең. Нейтрондарының санын табу үшін оның массалық санынан (39) протондарының санын (19) алып тастайдыNn=А-Np=39-19=20. Калийдің нейтрондарының саны 20-ға тең.Атом ядроларын белгілеу үшін элементтің химиялық таңбасының сол жақ төменгі жағынан оң зарядтардың санын, ал сол жақ жоғарғы жағынан массалық санын көрсетеді, мысалы: 147N: 199F: Атом құрылысы және периодтық заң. Атом құрылысы туралы ілімнің дамуы периодтық заңның физикалық мәнін толық түсіндіріп берді. Элементтің периодтық жүйедегі реттік нөмірі оның кестедегі орнын корсетіп қана қоймай, элементтің ең басты қасиеті болып табылатын ядросындағы оң зарядтарының санын да көрсетеді. Элементтің реттік нөмірі мен атомының ядро зарядтарының саны бірдей болатынын 1912 жылы ағылшын ғалымы Г. Мозли тәжірибе жүзінде дәлелдеді және заң түрінде тұжырымдады. Бұл заңның негізгі мәні мынадай: бастапқы элементтен кейінгі элементке ауысқанда атомдардың ядро зарядтары бірге өсіп отырады. Электрондардың квант сандары мен энергетикалық деңгейі. Бас квант саны деп аталған бұл шамалардың негізінде атомның орбиталарының жалпы санын, олардың радиустарын және электрондардың жылдамдығын есептеп шығаруға болады. Бас квант санының мәндері бүтін сандармен, ал оларға сөйкес келетін энергетикалық деңгейлерді латьшша бас әріптермен белгілейді: 1,2,3,4,5,6, 7... К,L,М,N,О,Р,Q... Электрон бұлтының мөлшерін, пішінін және кеңістіктегі орналасу бағытын көрсететін электронның күйін атомдық электрондық орбиталь дейді. электрон бұлты деген терминдердің орнына орбиталь деген термин қолданылады. Орбитальдар бір-бірінен оздерінің энергиялары, пішіндері жөне кеңістіктегі орналасу бағыттары арқылы ажыратылады және бұл жағдайлар электрон қасиеттерінің кванттық сипатын көрсетеді. Сондықтан электронның атомдағы күйін 4 квант сандарының мәндері сипаттайды. Бас квант саны n электрондардың жалпы энергия қорын және электрондар орналасқан деңгейлердің ядродан қашықтығын көрсетеді. Бас квант сандарының өсуіне байланысты ол деңгейлерде орналасқан электрондардың энергия қорлары да өседі. Бас квант саны n =1 болғанда, оған электрондардың энергиясы ең аз болатын К қабат сөйкес келеді, n =2 болғанда бұған сөйкес келетін L, қабаттағы электрондардың энергия қоры көбірек болады. Сонымен бірге бас квант санының мәндері электрондық орбитальдардың мөлшерін анықтайды. Бас квант санының мәндері өскен сайын оған сәйкес келетін энергетикалық деңгейлерде орналасқан орбитальдардың мөлшері де үлкейе береді. Орбиталь квант саны L . Атом спектрлерін зертеу жеке сызықтардың бірнеше жіңішке сызықшаларға бөлінетінін көрсетті, ал әр сызықша атомдағы электрон энергиясының кванттық күйін көрсететіндіктен әрбір энергетикалық деңгейдің энергетикалық деңгейшелерден тұратыны дәлелденді. Энергетикалық деңгейдегі деңгейшелердің санын орбиталдық квант санының мәндері анықтайды. Электрондар орналасқан деңгейшелерді қабатшалар дейді. Орбиталь квант саны 1 осы энергетикалық деңгейдегі орбитальдардың мүмкін болатын пішіндерін және сол пішіндерге сәйкес келетін деңгейшелердің сандары мен түрлерін (s,р,d,f) анықтайды Кесте-
Орбиталь квант саны бас квант санына төуелді болады жөне бас квант саныньщ n мәніне сөйкес О-ден n — 1-ге дейін бүтін сандар болып келетін мәндері болады және оларға s,p,d,f деңгейшелері сөйкес келеді: 0, 1, 2, 3... (n - 1) s, p, d, f Осы энергетикалық деңгейдегі бас квант саныньң n мәніне орбитальдардың n пішіні және n деңгейшелер сөйкес келеді.
Сонымен n = 1 - ге сәйкес келетін бірінші энергетикалық деңгейде (К) бір s - деңгейшесі болады, оның бір орбиталінің пішіні шар тәрізді болады. Екінші энергетикалық деңгейде (n = 2) екі (s және р) деңгейшелер, ал оларға сөйкес келетін s - орбитальдың пішіні шар төріздес, р - орбитальдарының пішіні гантель төріздес болады. Үшінші деңгейде үш деңгейше (s,р,d,f ), төртінші деңгейде төрт деңгейшелер (s, p, d, f ) болады. Бас квант саны (n) мен қосымша квант саныныңң (1 ) қосындысы деңгейшенің энергиясын анықтайды. Бұл қосынды неғүрлым көп болса энергетикалық деңгейшенің энергиясы да соғұрлым көп болады. Магнит квант саны m1 пішіндері бірдей орбитальдардың кеңістікте орналасу бағытын көрсетеді. Магнит квант саны орбиталь квант санына тәуелді болады осы орбиталь квант санының мәніне сәйкес - 1, 0, +1 шегінде болатын бүтін сандармен көрсетілген мәндері болады. Магнит квант саны деңгейшелердегі орбитальдардың сандарын да анықтайды. Сонымен 1=0 болғанда оған сойкес келетін s - деңгейшеде шар тәрізді бір орбиталь кеңістікте бір бағытта орналасады, 1= 1 болғанда оған сәйкес келетін р - деңгейшеде әр түрлі бағытта орналасқан 3 орбитальдар, 1=2 сөйкес келетін d - деңгейшеде әр түрлі бағытта орналасқан 5 орбитальдар, ал 1 = 3 -ке сәйкес келетін f-деңгейшесінде 7 орбитальдар бар. Спин квант саны ms электронный, өз осінен қай бағытта қозғалатынын көрсетеді. Электрон өз сағат тілінің бағыты бойынша немесе оған қарсы бағытта қозғалуы мүмкін. Осыған сәйкес спин квант санының-1/2 жөне +1/2 болатын мәндері болады. Графикалық түрде электрон спинін жоғары немесе төмен ағытталған стрелкалармен белгілейді. Бақылау сұрақтары: Периодтық заңның маңызын түсіндір. Электрондардың квант сандары мен энергетикалық деңгейі. Атом құрылысы және периодтық заң. Орбиталь квант санына түсінік. жүктеу/скачать 1.65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|