ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені жалпы және бейорганикалық химияны оқытудың әдістемесі мен жаңа технологиялары «6М011200 – Химия» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары

1. 
   Химияның негізгі заңдарының анықтамасы қалай оқылады?
   
2. 
   Қандай әдістер арқылы атомдық және молекулалық массаларды анықтайды?
   
3. 
   Тақырыптың негізгі ұғымдарының анықтамасын беріңіз?
   

1. 
   Бірімжанов Б.А., Нұрахметов Н.Н. Жалпы химия. – Алматы, 1992.
   
2. 
   Қарсыбеков М.Ә., Қарсыбекова Н.М. Анорганикалық химия. – Алматы, 2005.
   
3. 
   Шоқыбаев Ж. Бейорганикалық және аналитикалық химия. - Алматы, 2003.
   
4. 
   Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.-М.: Высшая школа, 1988.
   
5. 
   Глинка Н.Л. Общая химия.-М.: Интеграл-Пресс.2000.
   
6. 
   Угай Я.А. Общая и неорганическая химия.М.: Высшая школа,2000.
   

№3,4 Дәріс. Бейорганикалық қосылыстардың жіктелуі.

1. Стехиометриялық емес қосылыстар.

2. Бейорганикалық қосылыстардың негізгі класстары.

3. Заттың тазалығы туралы ұғым.

Н.С.Курнаков құрамы тұрақты (формуласы валентікке сәйкес, немесе бүтін санды стехиометриялық индексі бар қарапайым формулалар арқылы) бейнеленетін қосылыстар дальтонидтер деп аталады. Құрамы ауыспалы (формула валентікке үйлеспейтін) қосылыстар – бертоллидтер деп аталады.

бірэлементті екіэлементті көпэлементті

(жай заттар) (бинарлы)
Бірэлементті

Металдар Металеместер

Металл-бейметалл Интерметаллидтер Бейметалдар

қосылыстар қосылыстар

Коваленттік Иондық

Көпэлементті

_________________________________________________________

Қышқылдар Негіздер Тұздар Комплекстар Кластерлар Клартраттар

Оксидтер: тұз түзбейтін, тұз түзуші (негіздік, қышқылдық, амфотерлік).

Негіздер: суда еритін, суда ерімейтін, бірқышқылды, көпқышқылды, амфотерлік;

Қышқылдар: оттекті, оттексіз, бірнегізді, көпнегізді, күшті, әлсіз;

Тұздар: орта, қышқылдық, негіздік, қос;

Комплексті қосылыстар: №12 дәрісті қараңыз;

Кластерлар, Клартраттар: «Элементтер химиясы» пәнін қараңыз.

NO₂ – азот диоксиді, азота (IV) оксиді;

Cu(OH)₂ – мыс (II) гидроксиді;

H₂SO₄ – дисутек тетраоксосульфат (VI);

NaHSO₃ – натрий гидротриоксосульфат (IV).
ЗАТТАРДЫҢ ТАЗАЛЫҒЫ ТУРАЛЫ ҰҒЫМ.

Химиялық өнімдердің жіктелуі:

1. 
   Шикі өнімдер – құрамында қоспалар болатын табиғи текті заттар және жартылай фабрикаттар;
   
2. 
   Техникалық өнімдер – құрамында негізгі заттың мөлшері 98% болатын химиялық өндірістің өнімдері;
   
3. 
   Реактивтер – аналитикалық және басқа ғылыми-зерттеу жұмыстарында қолданылатын заттар;
   
4. 
   ерекше таза болатын заттар – 10^-10 % төмен қоспалары бар заттар.
   

1. 
   таза (т) – негізгі заттың мөлшері 98% жоғары;
   
2. 
   анализді орындау үшін таза (аот) – негізгі заттың мөлшері 99% төмен емес;
   
3. 
   химиялық таза (хт) – негізгі заттың мөлшері 99% жоғары;
   
4. 
   эталлонды таза (эт) – негізгі заттың мөлшері 99,998% жоғары;
   
5. 
   ерекше таза (ет) - қоспалардың мөлшері 10^-5 - 10^-10%.
   

1. 
   Тақырыптың негізгі ұғымдарының анықтамасын беріңіз?
   
2. 
   Бейорганикалық қосылыстардың жіктелуі бойынша барлық заттардың мысалдарын келтіріңіз және оларға жүйелік номенклатура бойынша атауларын беріңіз?.
   
3. 
   Оксидтердің, қышқылдардың, негіздердің және тұздардың негізгі химиялық қасиеттері қандай?
   
4. 
   Қандай әдістермен оксидтерді, қышқылдарды, негіздерді және тұздарды алады?
   

1. 
   Бірімжанов Б.А., Нұрахметов Н.Н. Жалпы химия. – Алматы, 1992.
   
2. 
   Қарсыбеков М.Ә., Қарсыбекова Н.М. Анорганикалық химия. – Алматы, 2005.
   
3. 
   Шоқыбаев Ж. Бейорганикалық және аналитикалық химия. - Алматы, 2003.
   
4. 
   Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.-М.: Высшая школа, 1988.
   
5. 
   Глинка Н.Л. Общая химия.-М.: Интеграл-Пресс.2000.
   
6. 
   Угай Я.А. Общая и неорганическая химия.М.: Высшая школа,2000.
   

№5-8 Дәріс. Д.И. Менделеевтің периодтық заңы мен периодтық жүйесі. Атом құрылысы.

1. 
   Атом құрылысы туралы түсініктердің даму тарихы.
   
2. 
   Сутегі атомының кванттық-механикалық моделі. Кванттық сандар.
   
3. 
   Атомдардың қасиеттері.
   
4. 
   Периодтық заңның, реттік номердің, топ пен период номерлерінің физикалық мағынасы.
   
5. 
   Элементтер атомдарының, химиялық қосылыстардың және жай заттардың қасиеттерінің периодтылығы.
   

1891 ж., А.Станней – жекеше дискретті зарядтар (электрондар, катод сәулелері) түрінде электр бола алады. Олар заттардан шығады, яғни атом құрылысына кіреді;

Дж..Томсон, Р.Малликен – электронның массасы, заряды анықталды.

1896 ж., А.Беккерель – радиоактивтік құбылыс;

М.Кюри, П.Кюри – радиоактивтік сәулелену біртекті емес: β-сәулелер (электрондар), α-сәулелер (протондар), γ-сәулелер (нейтрондар).

1904 ж., Дж.Томсон – атомның бірінші моделі: атом оң зарядты сфера тәрізді бөлшек, оның ішінде оң зарядты теңестіріп тұратын теріс зарядты электрон орналасқан.

1900 ж., М.Планк – кванттық теория бойынша заттар энергияны жеке-жеке порциялар – кванттар түрінде сіңіреді немесе бөліп шығарады; жарық корпускулалық-толқындық қасиеттермен сипатталады:

E = hν ; E = mc² ; λ = h/ mc,

Мұнда E – энергия;

h – Планк тұрақтысы;

ν – тербеліс жиілігі;

m – фотонның массасы;

c – жарық жылдамдығы;

λ – жарықтың толқын ұзындығы.
1911 ж., Э.Резерфорд – атомның планетарлық моделі: атомның ішіндегі оң зарядты ядроны теріс зарядты электрондар қоршап, айналып жүреді. Оң заряд атомның ортасында шоғырланған.

1913 ж., Н.Бор – атом құрылысы теориясының негізгі қағидалары:

1. 
   Электрон ядроны айналғанда, кез келген емес, квант теориясынан шығатын кесімді шарттарға сай орбиталар бойымен ғана қозғалады. Ол орбиталар стационар, немесе квантталған орбиталар деп аталады. Стационар орбитада электрон айналып жүрген кезде энергия бөлінбейді не сіңірілмейді.
   
2. 
   Электрон өзіне тиісті квантталған орбитамен айналғанда, энергия жұмсайды.
   
3. 
   Электрон бір орбитадан екінші орбитаға көшкенде ғана энергия бөлінеді, немесе сіңіреді.
   

λ = h/ mv , где mv – импульс.

Зерттеулер классикалық механика заңдылықтарына өте ұсақ бөлшектердің (ядро, электрон және басқа да микробөлшектер) бағынбайтыеың көрсетті. Мұндай өте ұсақ микробөлшектердің қасиеттерін кванттық немесе толқындық механика ғана түсіндіре алады. Кванттық механика – элементар бөлшектердің қозғалысын, бір-бірімен әрекеттесу заңдылықтарын зерттейтін физиканың бөлімі. Кванттық механиканың мәні – микробөлшектердің толқындық және бөлшектікіндей асиеті болатынын мойындауда.

1927 г., В.Гейзенберг – белгісіздік (анықталмағыштық) принципі:

Микробөлшектің әрі координатасын, әрі импульсін бір уақытта анықтауға болмайды.

ΔΧ*Δр≥ĥ/2, ĥ = h /2π,

где ΔΧ – координатаның ықтималды мәні,

Δр - импульстың ықтималды мәні.

Кванттық механикада электронның күйін бейнелеу үшін толқыдық функция қолданылады Ψ (пси-функция). Оның қасиеттері:

1. 
   Өрістің х,y,z координаталары бар әр түрлі нүктеде пси-функция нақты амплитуда мен таңбамен сипатталады.
   
2. 
   Толқындық функцияның модуль квадраты - х,y,z координаталары бар нүктеде электронның локалдылығының ықтималды тығыздығы (электронның тығыздығы).
   

1926 ж., Э.Шредингер – микрожүйенің күйін бейнелеу үшін толқындық функция қолданылады:

ĤΨ = ЕΨ,

мұнда Ĥ – Гамильтон операторы.

Шредингер теңдеудің шешімі – пси-функциямен энергияның мәндерін анықтау.

Е_n= Кn² ,

мұнда: n – жай бүтін сандар,

К – тұрақтылық.

n – бас квант саны электрондардың жалпы энергия қорын және электрондар орналасқан деңгейлердің ядродан қашықтығын көрсетеді. Бас квант сан периодтық жүйедегі период номеріне тең.

n = 1,2,3,….∞.

Энергетикалық деңгейдегі электрондардың максималды саны келесі формуламен анықталады:
N =2n²
Атомдағы электрондардың күйі басқа да квант сандармен анықталады.

l – орбиталь квант саны, электрон бұлтының пішінін сипаттайды. Энергетикалық деңгейдегі деңгейшелердің санын орбитальдық квант санының мәндері анықтайды.

l = 0,1,2,….∞, немесе

l = s,p,d,f,…

Кванттық механика есептеулеріне қарағанда s – орбитальдың пішіні шар тәрізді,

р – орбитальдың пішіні гантель тәрізді,

d және f – орбитальдар пішіні гантель тәрізді, бірақ күрделі болатыны анықталды.

Деңгейшедегі орналасқан электрондардың максималды саны келесі формуламен анықталады:

N = 2(2l+1)
m_l – магнит квант саны пішіндегі бірдей орбитальдардың кеңістікте орналасу бағытын көрсетеді. Магнит квант саны орбиталь квант санына тәуелді болады және осы орбиталь квант санының мәніне сәйкес –l, 0, +l шегінде болатын бүтін сандармен көрсетілген мәндері болады. Магнит квант саны деңгейшелердегі орбитальдардың сандарын да анықтайды.

Мысалы, s – деңгейшеде шар тәрізді бір орбиталь кеңістікте бір бағытта орналасады, p – деңгейшеде әр түрлі бағытта орналасқан 3 орбитальдар және т.б.

m_s – спин квант саны электронның өз осінен қай бағытта қозғалатынын көрсетеді. Электрон өз осінен сағат тілінің бағыты бойынша немесе оған қарсы бағытта қозғалуы мүмкін.

m_s = +1/2 немесе –1/2.

1. 
   Энергетикалық тиімділік принципі
   
2. 
   Паули принципі
   
3. 
   Гунд ережесі
   
4. 
   Клечковский ережесі.
   

1. 
   Радиус ( эффективті, металдық, иондық, орбитальді).
   
2. 
   Иондану энергиясы
   
3. 
   Электронға жақындық
   
4. 
   Электртерістілік
   
5. 
   Магниттік қасиеттері.
   

Реттік номер көрсетеді:

- ядродағы протон санын

- атомдағы электрон санын

- атомның ядро зарядын

Период номері көрсетеді:

• 
  энергетикалық деңгейлердің санын.
  

Топ номері көрсетеді:

• 
  негізгі топшалар үшін соңғы электрондық деңгейдегі электрон санын
  
• 
  бүкіл топ бойынша қосылыстардағы жоғары валенттілікті (ауытқуларда болу мүмкін).
  

Периодтық заңның қазіргі оқылуы:

Жай заттардың қасиеттері және элементтердің қосылыстарының қасиеттері атом ядросы зарядының өзгеруіне периодты тәуелді болады.
Элементтердің және олардың қосылыстарының қасиеттері периодты түрде өзгереді, себебі сыртқы энергетикалық деңгейдің құрылымы периодты түрде қайталанады.
Тақырыпты бекіту:

1. 
   Планк теориясының негізгі қағидасын түсіндіріңіз?
   
2. 
   Қандай тәжірибиелерге негізделіп Резерфорд атомның планетарлық моделін ұсынды?
   
3. 
   Радиактивтілік құбылыс дегеніміз не?
   
4. 
   Резерфордтың, Бордың теорияларының кемшіліктері қандай?
   
5. 
   1,2,3,4 энергетикалық деңгейлерде максимальді неше электрон орналасу мүмкін?
   
6. 
   s-,p-,d-,f- деңгейшелерде максимальді неше электрон болу мүмкін?
   
7. 
   s-,p-,d-,f- деңгейшелерде неше АО болу мүмкін?
   
8. 
   АО электрондардың орналасу принциптерінің негізін айтыңыз?
   
9. 
   Атомның негізгі қасиеттерін сипаттаңыз?
   
10. 
    №№1,7,11,20 элементтерге сипаттама беріңіз?
    

1. 
   Бірімжанов Б.А., Нұрахметов Н.Н. Жалпы химия. – Алматы, 1992.
   
2. 
   Ділманов Б. Жалпы және анорганикалық химия практикумы. – Алматы, 1972.
   
3. 
   Қарсыбеков М.Ә., Қарсыбекова Н.М. Анорганикалық химия. – Алматы, 2005.
   
4. 
   Шоқыбаев Ж. Бейорганикалық және аналитикалық химия. - Алматы, 2003.
   
5. 
   Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.-М.: Высшая школа, 1988.
   
6. 
   Глинка Н.Л. Общая химия.-М.: Интеграл-Пресс, 2000.
   
7. 
   Угай Я.А. Общая и неорганическая химия.М.: Высшая школа, 2000.
   

№9-12 Дәріс. Химиялық байланыс. Молекулааралық әрекеттесу.

1. 
   Химиялық байланыстың негізгі сипаттары.
   
2. 
   Химиялық байланыстың негізгі типтері.
   
3. 
   Валенттік байланыс әдісінің негізгі қағидалары.
   
4. 
   Молекулалық орбиталь әдісінің негізгі қағидалары.
   
5. 
   Заттардың қасиеттерінің химиялық байланыстың сипатымен кристалл торларының типтеріне байланыстылығы.
   
6. 
   Молекулалар арасындағы байланыс.
   

• 
  Байланыс энергиясы
  
• 
  байланыс ұзындығы
  
• 
  байланыс реті
  
• 
  валенттік бұрыш
  
• 
  эффективті заряд
  
• 
  байланыстың поляризациялануы
  
• 
  қанығуы
  
• 
  бағыты.
  

• 
  Коваленттік (полюсті және полюссіз)
  
• 
  Иондық
  
• 
  Металдық
  
• 
  Сутегіндік.
  

Коваленттік байланыстың табиғатын қазір екі әдіспен қарастырады: валенттік байланыс әдісі (ВБ-әдісі) және молекулалық орбиталь әдісі (МО-әдісі). Екі бөлшектің электрон бұлттары бүркеісп, жүйенің толық энергиясы азайғанда болатын екі атомның әрекеттесуін химиялық байланыс дейміз. 1927 жылы Гейтлер және Лондон сутегі молекуласы үшін Шредингер теңдеуін жуық шамамен шешті. Олар Шредингер теңдеуі бойынша байланыстың екі түрлі сипатын – энергия мен ядро – аралық ұзындықты есептеді. Бұл есептеулер іс жүзіндегі нәтижелермен бірдей болып шықты. Олар сутек атомының электронының 1s түріндегі толқындық функциясын алды. Егер екі атом бір-біріне әсер етпейтін қашықтықта болса, екі атомның толқындық функцияларының көбейтіндісі арқылы жазылады.

ВБ-әдісі молекулада атомдар жұбы бір немесе бірнеше ортақ электрондық жұптар арқылы ұсталып тұрады деген ұғымға негізделген. Неғұрлым атомдардың электрондық бұлттары көбірек айқасатын болса, атом арасындағы химиялық байланыс соғұрлым мықты болады. Әдетте екі атомды қосатын сызық бойындағы электрон бұлттарының айқасуы біршама жақсы болады. Сонымен, спиндері қарама-қарсы электрон бұлттары бір-бірімен айқасып химиялық байланыс түзіледі де, спиндері параллель электрон бұлттары арасындағы тығыздық кеміп химиялық байланыс түзілмейді. Егер атомдар арасында бір ортақ жұп болса, коваленттк байланыс бірлік, екі жұп болса – екілі және үш жұп болса – үштік байланыс болады.

Электрон бұлттарының айқасуы бойынша σ, π, δ – байланыстар түзіледі. Электрон бұлттары атомдарының центрлерін байланыстыратын түзу бойынша айналса, σ-байланыстар түзіледі. Егер р- немесе d-бұлттары атомдарды байланыстыратын түзудің екі жағында айналса, онда π-байланыстар түзіледі, σ үнемі дара байланыс. Еселі байланыстардың біреуі σ-байланыс, ал басқалары π-байланыстар.

1. Коваленттік байланыс алмасу арқылы түзіледі. Бұл жағдайда жұпталмаған

электрондардың қатысуымен немесе бір электронды бұлттардың қаптасуымен

түзіледі.

2. Донорлы-акцепторлы – бұл жағдайда химиялық байланыс бір атомның қос

электронды бұлты (донор) мен басқа атомның бос орбиталь (акцептор) арқылы

түзіледі.
Коваленттік байланыстың екі түрі бар:

1. Полюссіз коваленттік байланыс болғанда ортақ электрондық жұптары арқылы

түзілген электрондық бұлт немесе байланыстың электрондық бұлты екі атомның

ядросына сай кеңістікте симметрия болып таралады.

2. Полюсті коваленттік байланыс болғанда байланыстың электрон бұлты

электртерістігі көптеу атомға, яғни электрон бұлты салыстырмалы электртерістігі

үлкен атомға қарай ығысады.

Байланыс полюстігінін шамасы ретінде дипольдің электрлік шағы алынады. Ол мынаған тең:

μ= q*ℓ (өлшем бірлігі - дебай, Кл*м)

Мұндағы: q – тиімді заряд; ℓ - диполь ұзындығы.

• 
  қанығу - әрбір элемент атомының коваленттік байланыстың белгілі санын ғана түзе алады.
  
• 
  Бағытталуы молекулалардың кеңістіктегі құрылымына, яғни олардың пішініне себепші болады. Коваленттік байланысты түзетін электрондық бұлттарының белгілі бір бағыты болады, осының салдарынан молекулалар кеңістікте белгілі құрылысқа ие болады. Сондықтан коваленттік байланыстың бағытын түсіну үшін атомның байланыс түзуге жұмсайтын орбитальдарының пішінін ескеру қажет. Атомдардың орбитальдары кез келген бағытта емес, тек өздерінің пішіндеріне сай бағытта ғана бүркеседі.
  

• 
  Атомдағы жұптаспаған электрондар санымен
  
• 
  Атомдағы бөлінбеген электрондық жұптың санымен
  
• 
  Бос валенттік орбитальдар санымен
  

Мысалы, BeCl₂ молекуласы сызықтық болады, себебі sp гибридтену типі тән, H₂O молекуласы бұрышты, себебі sp³ гибридтену типі тән болады.

МОӘ ашылуына үлкен үлесін қосқан Р.Малликен. МОӘ негізгі қағидалары:

1. 
   Молекула – ядро мен электрондардан тұратын біртұтас бөлшек.
   
2. 
   Атомдағы атомдық орбитальдар (АО) сияқты молекулада молекулалық орбитальдар (МО) болады. АО – s, p, d, f - болса, соған сәйкес σ, π, δ, φ МО болады. МО Паули ұстанымы, Гунд ережесі бойынша орналасады.
   
3. 
   МО-дар АО-ның сызықтық комбинациясы, яғни n-АО-дан n-МО түзіледі.
   

Атомдық орбитальдарды алу арқылы түзілген молекулалық орбитальда электрон тығыздығы ядролардың сырт жағында жоғары болады. Оның энергиясы бастапқы атомдық орбитальдарға қарағанда жоғары болады және босаңдатушы молекулалық орбиталь деп аталады.

Байланыстырушы орбитальдағы әр бір электрон жүйесінің тұрақтылығын қандай шамаға жоғарылатса, сондай шамаға босаңдатушы орбитальдағы электрон оны төмендетеді. Атомдық s-орбитальдардың бірігіп араласуы σ-молекулалық орбитальдар түзеді. Атомдық р- орбитальдардан түзілген екі центрлі МО-ның түзілуінің энергетикалық сызбанұсқасы көрсетілген. Атомдық р_х – орбитальдардың араласып бірігуіне σ_рх – молекулалық орбитальдар, ал атомдық р_у-р_z – орбитальдардың бірігуінен молекулалық π_у және π_z – орбитальдар түзеді. МО-әдісі бойынша химиялық байланыстарды қарастыру дегеніміз молекулада оның орбитальдарында электрондарды орналастыруды суреттеу. АО сияқты МО Паули ұстанымына сәйкес спиндері қарама-қарсы максималды екі электрондармен толтырылады, сол сияқты МО-ның толуы Гунд ережесіне және энергия тиімділік принципіне сәйкес келеді. Молекула түзілгенде электрондар минимальды энергияға сәйкес келетін МО толтырылады.

МОӘ бойынша байланыс санын табу үшін байланыстырушы және босаңдатушы электрондар айырымын екіге бөледі. Егер ол 0 тең болса, молекула түзілмейді, яғни болмайды.

Н Н₂ Н

Мысалы, литий фторидінде:

• 
  Қанықпаған
  
• 
  Бағытталмаған
  

Сутектік байланыстың екі түрі бар: молекулааралық және молекулаішіндік.

Мысалы, фторсутегінің молекулаларының арасында сутектік молекулараралық байланыс болады:

…H-F…H-F…H-F…,

молекулаішіндік байланыс белок молекуласында болады:

Н ….N