Лкция №1 1 Химия пәні
Ar(Mg) =22,98 + 26,98 + 9,01 + 40,08 /4 = 24,76
жүктеу/скачать 1.12 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Д.И.Менделеев болжаған экасилиццийдің қасиеттері
- Тәжірибе жүзінде анықталған германийдің қасиеттері
| Ar(Mg) =22,98 + 26,98 + 9,01 + 40,08 /4 = 24,76.
Д.И. Менделеев болжаған үш элемент оның тiрi кезiнде ашылды.1875 жылы француз Лекок де Будбодран №3 элемент скандийді, 1886 жылы N 21 элемент скандийді 1886 жылы немiс Винклер № 32 элемент германийді ашты. Бұл ашылған элементтердiң тәжiрибе жүзiнде зерттелген қасиеттері Д. И. Менделеевтің болжаммен бiрдей болып шықты. Мысал ретінде Д. И. Менделеев болжағандай экасилицийдiң қасиеттерін Винклер ашып германий деп ат койган № 32 элементтің қасиеттерiмен салыстырып көрейік:
Д. И. Менделеев болжаған жаңа элементтердiң ашылуы және олардың қасиеттерінің тәжірибе нәтижелерiмен сәйкес келуi периодтық заңды бүкіл дүние жүзі ғалымдарының тануына әкелдi. Д. И. Менделеев периодтық заң ары қарай жаңа мәліметтермен толықтырылуы және дамуға тиiс деп түсінді. Д. И. Менделеев периодтық жүйеде нағыз метал еместерден(галогендерден) нағыз металдарға (сілтілік металдарга) кешу секірмелі түрде болмай баяу (бiркелкi) болуға тиiс деген едi. XIX ғасырдың 90-жылдарында ашылған инертті газдар Д. И. Менделеевтiн бұл болжамын дәлелдеп, периодтық жүйе мен сілтілік металдардың арасынан орын алып жеке топ құрды. Бұл инертті газдардың ашылуы Д. И. Менделеевті периодтық жүйесiне қайшы келген жоқ, қайта оны толықтыра түсті отырады. Мысалы, сутек ядро заряды 1, гелийдікі 2, литийдікі 3. бериллийдікі 4 т. с. с. Атом ядросының оң зарядтарының саны қанша болса, оны айналып жүретін электрондардың да саны сонша болады және бiр элементтен келесі элементке ауысқанда электрондардың саны да бiрге артып отырады. Атом құрылысы туралы ілімнің жетістіктеріне байланысты Д. И. Менделеевтің периодтық заңы қазір былай айтылады: Жай заттардың қасиеттері, сондай-ақ элементтердiң қосылыстарының формалары мен қасиеттері олардың атомдарының ядро зарядтарының шамасына периодты түрде тәуелді болады. Бұл заңның қыскаша түрін былай айтуға болады: элементтердiң қасиеттері олардың ядро зарядтарының шамасына периодты түрде тәуелді болады. Периодтық заңның жаңа анықтамасы оған Д. И. Менделеев берген анықтамасына еш уақытта қайшы келмейдi, қайта оны жаңа ғылыми деректермен толықтыра түседі және заңнын дұрыстығын дәлелдейді. Мысалы, периодтық жүйеде элементтерді Д. И. Менделеев атомдық массаларының өсу ретімен орналастырғанда кейбiр сәйкессiздiктер байқалады. Атомдық массалары ауыр, теллур иодтан бұрын, кобальт никельден бұрын орналасқан, ал атомдардың ядро зарядтарының өсу тұрғысынан қарағанда бұлар кестеде дұрыс орналастырылған. Өйткенi теллурға қарағанда иодтың, кобальтқа қарағанда никельдің ядро зарядтарының саны бірге артық болып келеді. Периодтық заңның жаңа анықтамасы элементтердiң қасиеттерiнiң периодты түрде қайталануын да түсіндіріп береді. Әрбір период басталғанда электрондар жаңа түзілген электрондыққа орналасады да бұрынғы элементтердiң сырткы электрондық конфигурацияларын қайталайды. Мысал ретінде 1, 2, 3 және 4 периодтарда орналасқан сілтілік металдар мен галогендердің қасиеттерінің өзгеруін қарастырайык. Сілтілік металдардың электрондық қабаттарында электрондардың орналасуы мынадай болады: Литийде - 2, 1, натрийде - 2, 8, 1, калийде - 2, 8, 8, 1, pyбидийде - 2, 8, 18, 1, ал галогендерде: фторда - 2, 7, хлорда 2, 8, 7, бромда - 2, 8, 18, 7, иодта - 2, 8, 18, 18, 7. Сілтілік металдардың сыртқы электрондық қабаттарында бір электрон қайталап келiп отырады. Сондықтан олардың қасиеттерi өзара ұксас болады. Олар химиялық реакцияларда сыртқы қабаттағы бiр электронды оңай беріп нағыз металдық қасиет көрсетеді. Барлық галогендердiң сыртқы қабаттарында жетi электрон қайталап келiп отырады. Сондықтан галогендердің қасиеттері өзара ұқсас болады және олардың сыртқы қабаттары аяқталуға жақын болғандықтан бiр электроннан қосып алып нағыз металеместiк қасиет көрсетеді. Д. И. Менделеевтің периодтық жүйесі периодтық заңның және атом құрылысының дұрыс көрiнiсi болып есептеледі. Kiшi периодтарда ядро зарядтарының өсуіне байланысты электрондардың саны артады да (1-периодта 1-ден 2-ге дейiн, 2, 3-периодта 1-ден 8-ге дейiн) осыған сәйкес элементтердiң касиеттері өзгереді. Периодтың басындағы сыртқы қабатындағы электрондарының саны ең аз элемент сілтілік металл болады, ал электрондарының саны өскен сайын солдан оңға карай металдық қасиет бiрте-бiрте кеміп, металлеместiк қасиет арта береді де период инертті газбен аяқталады. Периодта солдан оңға қарай элементтердiң металдық қасиеттері кеміп металеместік қасиеттерінің артуы осы бағытта олардың атомдарының радиустарының кішіреюіне байланысты болады. Оның себебi бiр периодтағы элементтердің электрондық қабаттарының саны бiрдей болады, ал олардың солдан оңға қарай ядро зарядтарының өсуіне байланысты валенттік электрондары ядроға күшті тартылады да радиусы кішірейеді. Радиусы кішірейген сайын периодтағы элементтердің электрон беру қабілеті әлсірейді, яғни олардың металлеместiк қасиеттері артады. Үлкен периодтарда (4, 5, 6) элементтер қасиеттерінің сілтілік металдан нағыз металлеместерге ауысуы кіші периодтарға қарағанда баяу жүреді. Металдық қасиеттің бәсеңдеуі оның атомының радиусына, валенттік электрондардың ядромен байланысына тәуелді. Үлкен периодтардың жұп қатарларындағы элементтердің ядро зарядтары өссе де сыртқы электрондык қабаттардағы электрондар саны тұрақты (1 немесе 2 электрон) болып қалады.Сыртқы қабаттарында бір немесе екі электрон болғандықтан жұп қатардағы элементтер металдар қатарына жатады. Үлкен периодтардың қатарларында ядро зарядтарының өсуіне байланысты сыртқы қабаттағы электрондар саны бірден сегізге дейiн артады. Осыған сәйкес қатарларда, кіші периодтардағы сияқты, металдық қасиет бiрте-бiрте кеміп, металлеместік қасиет артады.Атом құрылысы теориясы периодтық жүйенiң неге жетi периодтан тұратынын да түсіндіреді. Әрбір жаңа период жаңа электрондық қабатпен басталады да, сыртқы қабатындағы электрондар саны 8-ге (s2p6) тең болатын инертті газдармен аяқталады. Осы кездегі барлық белгiлi элементтердiң ең көп болатын электрондық қабаттарының саны (қозбаған жағдайда) 7-ге тең. Бұдан периодтық жүйеде жетi период болу керек екенiн бiлемiз. Периодтың нөмiрi сол периодтағы элементтердің электрондық қабаттарының санын көрсетеді.Атом құрылысы теориясы периодтық жүйенiң неге 8 топтан тұратын және әрбiр топтың неге екі топшаға бөлiнетiнiн де түсiндiредi. Әрбір топтың нөмiрi сол топқа жататын элементтердің химиялық байланыс түзуге қатыса алатын электрондардың ең көп мөлшерін көрсетедi. Әрбiр топ негiзгi және қосымша топшаларға бөлiнедi. Мұндай бөлiну топшалардағы элементтердің электрондық қабаттарындағы электрондардың орналасу тәртібіне байланысты. Барлық негiзгi топшаларда элементтердiң кезектi электрондары сыртқы қабаттың (I және II топтарда) s-немесе р-қабатшаларында (III-VIII топтарда) орналасады. Сондықтан да I және II топтардың негiзгi топшаларының элементтерi s- типті, III-VIII топшалардың негiзгi топшаларының элементтері р-типті элементтерге жатады. Негiзгi топша элементтерінің валенттілік электрондары сыртқы қабатта орналасқан және саны топтың нөмiрiне тең болады. Қосымша топшалардағы элемент- тердiң кезектi электрондары сырттан санағанда екiншi кабаттың d-қабатшаларында орналасқандыктан олар d-типке жатады. Қосымша топша элементтерiнiң сыртқы қабатында 1 немесе 2 электрон болады. Қосымша топша элементтерінің валенттілік электрондары екi қабатта сыртқы қабаттың s-қабатшасында және сыртқыдан кейiнгi қабаттың d-қабатшасында орналасқан. Екі қабаттан химиялық байланысқа қатысатын электрондардың ең көп мөлшері сол элемент тұрған топ нөміріне тең болады.Әрқайсысы 14 элементтен тұратын лантоноидтар мен актиноидтардың кезекті электрондары сырттан санағанда үшінші қабаттың f-қабатшасында орналасатындықтан f-типті элементтер қатарына жатады. f-типті элементтердің химиялық байла- нысқа қатысатын электрондары сыртқы үш қабатта жатады. Атом құрылысы теориясы тұрғысынан топтардағы элементтердің ядро зарядтарының өсуіне байланысты металлеместік қасиет кеміп, металдық қасиет артатындығын да түсіндіруге болады. Топтағы элементтердің ядро зарядтары артқан сайын электрондық қабаттар саны да арта береді. Яғни, олардың радиустары үлкейіп сыртқы валенттік электрондардың ядроға тартылу күші кемиді. Осы себептен элементтердiң жоғарыдан төмен қарай металлеместiк қасиетi кеміп, металдық қасиеті арта береді. Мысал ретінде екiншi топ элементтері бериллий мен барийді қарастырайық, олардың атомдарындағы электрондар орналасуы мынадай: Be - 2, 2; Ba - 2, 8, 18, 8, 2. Екеуінің сыртқы қабатында да екі электроннан болуы олардың қасиеттерiнiң ұқсастығын көрсетеді. Бірақ барийдің сыртқы электрондары бериллийге қарағанда ядродан алыс жатқандықтан, олар ядроға әлсіз тартылады. Сондықтан барийдің атомы сыртқы валенттілік электрондарын бериллийге қарағанда біршама оңай беріп, нағыз металдық қасиет көрсетеді. Электрондық және электрондық графикалык формулалар. Атомдағы электрондардың энергетикалық денгейлер мен деңгейшелерде орналасуы Клечковскийдiн ережелерiне бағынады. Атомның электрондары оның деңгейлері мен деңгейшелерінде бас және орбиталь квант сандарының қосындысының (n+1) өсу ретімен орналасады, ал егер екі деңгейше үшін (n+1)дiң мәнi бірдей болса, онда электрон алдымен 1-дiң мәнi үлкен деңгейшеде орналасады. Оны мына схемадан көруге болады. п мен 1-дiн түйіскен нүктесінде (n+1)-дiн сандық мәнi берiлген. Барлық негізгі топшаларда элементтердің кезектi электрондары сыртқы қабаттың (I және II топтарда) s-немесе р-қабатшаларында (III-VIII топтарда) орналасады. Сондықтан да I және II топтардың негiзгi топшаларының элементтерi s- типті, III-VIII топшалардың негiзгi топшаларының элементтері р-типті элементтерге жатады. Негiзгi топша элементтерінің валенттілік электрондары сыртқы кабатта орналасқан және саны топтың нөмiрiне тең болады. Қосымша топшалардағы элементтердiң кезектi электрондары сырттан санағанда екiншi қабаттың d-кабатшаларында орналасқандықтан олар d-типке жатады. Қосымша топша элементтерiнiң сыртқы қабатында 1 немесе 2 электрон болады. Қосымша топша элементтерінің валенттілік электрондары екi қабатта - сыртқы қабаттың s-қабатшасында және сыртқыдан кейiнгi қабаттың d-қабатшасында орналасқан. Екі қабаттан химиялық байланысқа қатысатын электрондардың ең көп мөлшері сол элемент тұрған топ нөміріне тең болады. Әрқайсысы 14 элементтен тұратын лантоноидтар мен актиноидтардың кезекті электрондары сырттан санағанда үшінші қабаттың f-кабатшасында орналасатындықтан f-типті элементтер қатарына жатады. f-типті элементтердін химиялық байланысқа қатысатын электрондары сырткы үш қабатта жатады. Атом құрылысы теориясы тұрғысынан топтардағы элементтердің ядро зарядтарының өсуіне байланысты металл еместік касиет кеміп, металдық қасиет артатындығын да түсіндіруге болады. Топтағы элементтердің ядро зарядтары артқан сайын электрондық қабаттар саны да арта береді. Яғни, олардың радиустары үлкейіп сыртқы валенттік электрондардың ядроға тартылу күші кемиді. Осы себептен элементтердiң жоғарыдан төмен қарай металл еместiк касиетi кеміп, металдық қасиеті арта береді. Мысал ретінде екiншi топ элементтері бериллий мен барийді карастырайык, олардың атомдарындағы электрондар орналасуы мынадай: Be - 2, 2; Ba - 2, 8, 18, 8, 2. Екеуінің сыртқы қабатында да екі электроннан болуы олардың қасиеттерiнiң ұксастығын көрсетеді. Бірақ барийдің сыртқы электрондары бериллийге қарағанда ядродан алыс жатқандықтан, олар ядроға әлсіз тартылады. Сондықтан барийдің атомы сыртқы валенттілік электрондарын бериллийге қарағанда біршама оңай беріп, нағыз металдық қасиет көрсетеді. Электрондық және электрондық-графикалык формулалар. Атомдағы электрондардың энергетикалық денгейлер мен деңгейшелерде орналасуы Клечковскийдiн ережелерiне бағынады. Атомның электрондары оның деңгейлері мен деңгейшелерінде бас және орбиталь квант сандарының қосындысының (n+1) өсу ретімен орналасады, ал егер екі деңгейше үшін (n+1)-дiң мәнi бірдей болса, онда электрон алдымен 1-дiн мәнi үлкен деңгейшеде орналасады. Оны мына схемадан көруге болады. n мен 1-дiң түйіскен нүктесінде (n+1)-дiн сандық мәнi берiлген. Паули принципі бойынша екінші деңгейдің 3-деңгейшесінің бір ұяшығында екіден артыкқ электрон болмайды. Сондықтан келесі 6 элементтерде кезектi электрондар екінші деңгейдің р орбитальдарына немесе ұяшыққа орналасады. 2р- денгейшеде электрондар орналасу борда (№ 5) басталып неонда (№ 10) аяқталады. Бұл элементтер атомдарынын электрондық және электрондық- графикалық формулаларын былай көрсетуге болады: элемент электрондарының саны олардың мүмкін болатын валенттіліктерін көрсетедi. Элементтер атомдарының қалыпты күйлерiнде әр деңгейдегі электрондар энергиясы ең аз деңгейшелерге орналасады. Келтірiлген электрондық-графикалык формулаларда элементтер атомдарының қалыпты күйлерiндегi электрондардың орналасу реті тұтас сызықты стрелкалармен көрсетілген. Сырттан энергия жұмсау арқылы атомдарды қозған күйге келтіруге болады. Атомдар қозған кезде оның осы денгейдегі бір деңгейшенiң ұяшықтарындағы қос электрондар ажырап дара электрондар түрiнде энергиясы жоғары басқа деңгейшенің ұяшықтарына көшеді. Элементтердің электрондық-графикалық формулаларында қос электрондардың ажырап дара электрондарға айналуы пунктирлі стрелкалармен көрсетілген. Жоғарыдағы электрондық-графикалық формулалардан сутектің бір валентті, гелийдің нөл валентті екенін көреміз. Гелий атомын қоздыру арқылы дара электрондар санын өсіруге болмайды, өйткенi бiрiншi қабатта бос ұяшықтар жоқ, литий бір валентті, бериллий қалыпты жағдайда нөл валентті, ал қоздырғанда сыртқы екінші деңгейдің 2s-ұяшығындағы қос электрондар ажырап бiреуi көршi бос тұрған 2р-ұяшығына көшетіндіктен дара электрондардың саны екіге дейiн өсiп екі валентті күйге ауысады. Сондай-ақ бор қалыпты жағдайда бір валенттi, қозган күйiнде сыртқы екiншi деңгейдің ұяшығындағы қос электронның біреуі көрші бос р-ұяшығына көшетіндіктен үш валентті, көміртек қалыпты жағдайда екi валенттi, қозған күйiнде екiншi деңгейдiң s - ұяшығындағы қос электронның біреуі р-ұяшығына ауысатындықтан төрт валенттi. Сыртқы деңгейде бос ұяшықтар жоқ болғандықтан қалған төрт элементтердi қозған күйге көшiруге болмайды.Үшiншi периодтың элементтерiнiң атомдарында электрондар үш денгейге орналасады. Натрий, магний, алюминий, кремний атомдарының қалыпты және козған күйлеріндегі дара электрондарының саны және соған сәйкес, валенттіліктері өздерінің 2-периодтағы аналогтары литийге, бериллийге, борга, көміртекке ұқсас болады. Келесі 4 элементтің - фосфордың, күкiрттiң, хлордың, аргонның қалыпты жағдайдағы дара электрондарының сандары өздерінің 2-период- тағы аналогтары сиякты 3, 2, 1, 0 болады. Бiрак 2-периодтың элементтерi азоттың, оттектің, фтордың, неонның сыртқы деңгейлерiнде бос ұяшықтар жоқ болғандықтан оларды қоздыру арқылы дара электрондарының сандарын өсіруге болмайды, ал олардың аналогтары фосфордың, күкiрттiң, хлордың, аргонның сыртқы деңгейлерiндегi d-деңгейшелеріндегі ұяшықтары бос тұрғандықтан қоздыру арқылы фосфордың дара электрондарының санын (валенттілігін) 5-ке, күкiрттiкiн 4, 6-ға, хлордікін 3, 5, 7-ге, аргондікін 2, 4, 6, 8-ге дейін өсіруге болады. Жоғарыдағы Клечковский ережелерiне сәйкес келетін схеманы пайдалана отырып келесі 4, 5, 6, 7-периодтардағы элементтердiң атомдарының электрондық және электрондық-графикалық формулаларын жазуға болады. Мысалы, алтыншы периодтағы қорғасын атомының электрондық формуласы мынадай болады. 82Pb 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d 10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p2 жүктеу/скачать 1.12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|