ЗАТТАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІНІҢ ХИМИЯЛЫҚ БАЙЛАНЫСТЫҢ СИПАТЫМЕН КРИСТАЛЛ ТОРЛАРЫНЫҢ ТИПТЕРІНЕ БАЙЛАНЫСТЫЛЫҒЫ

Химиялық байланыстың типімен кристалдық тор типі арасында байланыс болады. Коваленттік полюссіз байланысы бар заттар атомдық (көміртегі, кремний, бор және басқа) немесе молекулалық кристалдық тормен (сутегі, азот) сипатталады; коваленттік полюсті байланысы бар заттар молекулалық кристалдық тормен (су, метан, күкірт сутегі, көміртегі (ІY) оксиді сипатталады; иондық байланысы бар заттар – иондық кристалдық тормен (тұздар, негіздер); металдық химиялық байланысы бар заттар – металдық кристалдық тормен (металдар) сипатталады.

Атомдық торлардың түйіндерінде атомдар орналасып бір-бірімен коваленттік байланыс арқылы қосылысқан. Атомдық кристалдық торы бар заттар өте қатты, қиын балқиды, барлық еріткіштерде ерімейді.

Молекулалық торлардың түйіндерінде молекулалар орналасады. Бұлар бір-бірімен молекулааралық тартылыстар арқылы байланысқан. Молекулалық торлардағы молекулааралық байланыстар коваленттік байланысқа қарағанда әлсіз келеді. Сондықтан бұл кристалдардың қаттылығы төмен, олар оңай балқиды, ұшқыш келеді. Иондық кристалдық торы бар заттар қатты қиын балқитын кристалдық заттар, олардың ерітінділерімен балқымалары электр тоғын өткізеді.

Металдық кристалдық торлардың түйіндерінде металл атомдары немесе иондары орналасқан, олардың арасымен бұл атомдарға ортақ электрондар еркін қозғалып жүреді. Құрылымына байланысты металдар басқа заттардан жоғары электр, жылу өткізгіштігі, металдық жылтырымен ерекшеленеді.
МОЛЕКУЛАЛАР АРАСЫНДАҒЫ БАЙЛАНЫС.

Атомдар бір-біріне тартылысып молекула түзеді. Тартылыс күштері тек атомдар арасында ғана емес, молекулалар арасында да болады. Молекулалар арасында тартылыс күштерінің болатынына заттардың қатты және сұйық күйде болуының өзі дәлел.

1. 
   Химиялық байланыстың негізгі қасиеттеріне сипаттама беріңіз?
   
2. 
   Әртүрлі химиялық байланыс түрлерінің түзілуін мысалдар келтіріп көрсетіңіз?
   
3. 
   Әртүрлі гибридтену типтерінің түзілуін мысалдар келтіріп түсіндіріңіз?
   
4. 
   He₂, C₂, N₂, CO молекулаларының энергетикалық диаграммаларын көрсетіңіз?
   
5. 
   МОӘ және ВБӘ кемшіліктері мен артықшылықтарын атаңыз?
   

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.
   
8. 
   Губанов В.А., Жуков В.П.Полуэмпирические методы молекулярных орбиталей в квантовой химии.-М.,1976.
   
9. 
   Терешин Г.С. Химическая связь и строение вещества.-М.,1980.
   

№ 13,14 Дәріс. Химиялық процестердің энергетикасы және бағыты.

1. 
   Химиялық жүйелердің термодинамикалық функциялары: ішкі энергия, энтальпия, энтропия, Гиббс энергиясы.
   
2. 
   Химиялық реакцияның жүру мүмкіндігін бағалау үшін бастапқы және реакция өніміндегі заттардың түзілуінің стандарттық энтальпия және стандарттық изобарлық потенциалдарының мәндерін пайдалану.
   

Сыртқы ортамен затпен және энергиямен алмасу қабілеті бойынша жүйелер келесі бола алады:

- жекеленген (жылу да, зат та алмастырмайды);

- жабық (энергиясын алмастырады);

- ашық (зат пен де энергиямен алмасады).

Химиялық жүйелер термодинамикалық функциялармен сипатталады.

ΔU = U₂ – U₁ кДж/моль

Q – химиялық реакцияның жылу эффектісі,

A – жұмыс,

р - сыртқы қысым,

ΔV – көлем өзгерісі.
Тұрақты көлемде жүретін химиялық реакциялар – изохоралық деп аталады:

ΔV = 0, А =0, ΔU = Q_V (изохоралық жылу эффекті).

Δр =0, ΔU + p ΔV = Q_р (изобаралық жылу эффекті).

Қысым және температура тұрақты болған жағдайдағы бос энергия изобарлы-изотермиялық потенциал немесе Гиббс энергиясы деп аталады:

ΔG = ΔН - Т ΔS , кДж/моль,

мұнда: Т – температура, /К/,

ΔS = S₂ – S₁ – энтропия өзгерісі, кДж/моль.
Процесс өз бетімен жүреді, егер:

• 
  Ішкі энергия төмендесе ( ΔU < 0 );
  
• 
  Жылу бөлінсе (ΔН < 0);
  
• 
  Энтропия артса (ΔS > 0);
  
• 
  Гиббс энергиясы төмендесе (ΔG < 0).
  

Термохимияның негізгі заңы – Гесс заңы (1840 ж.):

Реакцияның жылу эффектісі (энтальпиясының өзгеруі) әрекеттесуші заттардың бастапқы және соңғы күйіне ғана байланысты, реакцияның аралық сатыларына байланысты емес.

Гесс заңынан мынадай салдар шығады:

1. 
   Химиялық реакцияның жылу эффектісі (∆Н_р⁰) реакция өнімдерінің түзілу энтальпияларының қосындысынан әрекеттесуші заттардың түзілу энтальпияларын алып тастағанда шығады.
   
2. 
   Жану реакциясының жылу эффектісі әрекеттесуші заттардың жану жылуларының қосындысынан өнімдердің жану жылуларын алып тастағанда шығады.
   

1. 
   Қандай параметрлер жүйенің күйін сипаттайды?
   
2. 
   Реакцияның жвлу эффектісі дегеніміз не?
   
3. 
   Қандай реакцияларды экзотермиялық, эндотермиялық деп атайды?
   
4. 
   Түзілу жылуы, жану жылуы дегеніміз не?
   
5. 
   Химиялық термодинамика, термохимия нені оқиды?
   
6. 
   Жүйенің ретсіздігі дегеніміз не?
   
7. 
   Қандай жағдайда процесс өздігімен жүреді?
   

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.
   
8. 
   Джонсон Д.Термодинамические аспекты неорганической химии.-М.: Мир.1985.
   
9. 
   Еремин Е.Н. Основы химической термодинамики.-М.:Высшая школа.1978.
   
10. 
    Колесов В.П. Основы термохимии.-М.:Высшая школа.1996.
    

№ 15,16 Дәріс. Химиялық реакциялар жылдамдығы.

1. 
   Химиялық реакциялардың шынайы және орта жылдамдығы. Олардың сандық мәні.
   
2. 
   Химиялық реакциялардың жылдамдығына әсер ететін факторлар.
   
3. 
   Активті молекулалар және үрдістің активтену энергиясы туралы ұғым.
   

мұнда: c – заттың концентрациясы, моль/л,

τ – уақыт, сек

ХИМИЯЛЫҚ РЕАКЦИЯЛАРДЫҢ ЖЫЛДАМДЫҒЫНА ӘСЕР ЕТЕТІН ФАКТОРЛАР.

Химиялық реакция кіретін заттардың табиғатына және реакцияның жүру жағдайларына байланысты. Реакция жылдамдығына мына жағдайлар әсерін тигізеді:

1. 
   Реакцияға кіретін заттардың концентрациясы С;
   
2. 
   Реакцияның температурасы;
   
3. 
   Егер реакцияға газ тәрізді заттар қатынасса, жылдамдыққа қысым әсер етеді;
   
4. 
   Реакция жылдамдығына катализаторлар да әсер етеді.
   

Химиялық реакциялардың жылдамдығы әрекеттесуші заттардың концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал болады.

mA + nB→ cC

Бұл реакция үшін әрекеттесуші массалар заңының математикалық өрнегі былай жазылады: ,

Мұндағы: v – реакция жылдамдығы; k – жылдамдық тұрақтысы, оның мәні әрекеттесетін заттардың табиғатына және температураға байланысты болады; [А] және [В] – А мен В заттарының концентрациясы; m және n формуладағы коэффициенттер. Егер реакцияға қатысушы заттардың концентрациясы 1 моль/л болса, жылдамдық константаға тең:
Температура жоғарылаған сайын реакция жылдамыдығы өседі.

Вант-Гофф ережесі: Температура әрбір 10⁰С-қа артқанда, реакция жылдамдығы 2-4 есе өседі.


мұнда: - бастапқы температура кезіндегі реакция жылдамдығы;

- температураны бірнеше рет 10 ⁰С-қа арттырғаннан кейінгі реакция жылдамдығы; γ – температуралық коэффициент; t₁ және t₂ – бастапқы және соңғы температуралар.

Химиялық реакция жүру үшін активті молекулалардың кездесуі керек. Химиялық реакцияға тек белгілі бір энергиясы бар активті молекулалар (бөлшектер) кіріседі. Активсіз молекулаларды активті күйге айналдыру үшін қосымша энергия жұмсалынады. Бұл процесті активтендіру деп атайды. Әрекеттесетін заттар молекулаларын (бөлшектерін) активтендіру үшін жұмсалатын энергияны активтендіру энергиясы деп атайды. Активтендіру энергияны Аррениус теңдеуі арқылы анықтауға болады:

k = k₀e^-E_a/^RT,

мұнда: k – жылдамдық константасы; k₀ = z*p, z – бір секундта болатын соқтығысулар саны, р – тиімді болатын ориентациялар санының дәрежесін көрсететін фактор;

R - газ тұрақтысы;

е - натуралды логарифмнің негізі;

Т – абсолюттік температура.

Катализаторлар әрекеттесуші заттардың активтендіру энергиясын төмендетеді, нәтижесінде реакция жылдамдығы артады.

Катализ түрлері: гомогендік, гетерогендік, оң, теріс.

1. 
   Қандай жағдайда химиялық реакция жылдамдығының теңдеуіне минус немесе плюс таңбаларды қояды?
   
2. 
   Әрекеттесуші заттардың концентрациясының реакция жылдамдығына әсерін қандай заң анықтайды?
   
3. 
   Әрекеттесуші массалар заңын гомогенді және гетерогенді жүйелерге қолданылуын түсіндіріңіз?
   
4. 
   Жылдамдық тұпақтысының физикалық мәнін түсіндіріңіз?
   
5. 
   Қандай ереже арқылы химиялық реакция жылдамдығының температураға тәуелдігі анықталады?
   
6. 
   Аррениус теңдеуінің математикалық өрнегін жазыңыз?
   
7. 
   Жүйенің энергиясы реакция жүруіне тәуелділігін графикалық түрде көрсетіңіз?
   
8. 
   Катализатордың қатысуымен жүретін реакцияның энергетикалық сызбанұсқасын график түрінде көрсетіңіз?
   
9. 
   Катализ, катализаторлар, каталитикалық реакциялар дегеніміз не?
   
10. 
    Катализдің негізгі түрлерін сипаттаңыз? Мысалы келтіріңіз?
    

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.
   
8. 
   Семиохин И.А. и др. Кинетика химических реакций.-М.:Высшая школа.1995.
   

№ 17,18 Дәріс. Химиялық тепе-теңдік.

1. 
   Химиялық үрдістердің қайтымдылық және қайтымсыздықтарының шарты.
   
2. 
   Химиялық тепе-теңдік. Ле-Шателье ұстанымы.
   

Химиялық реакциялар бір бағытта жүретін болса, оны қайтымсыз дейді. Мұнда реакция нәтижесінде газ, тұнба бөлінеді де реакция аяғына дейін жүреді. Сонымен қатар, реакция кезінде түзілген заттар қайтадан әрекеттесуші заттар беріп кері жүруі мүмкін. Мұндай реакцияларды қайтымды деп атайды. Қайтымсыз реакциялар тек қана бір бағытта жүреді, ал қайтымды реакциялар – тура және кері бағытта жүре алады.

Тура реакция жылдамдығы мен кері реакция жылдамдығы тең болған кезде химиялық тепе-теңдік орнайды.

К – тепе-теңдік тұрақтысы, ол температура мен әрекеттесуші заттарға тәуелді, бірақ бастапқы концентрацияға тәуелді емес.

Реакция нәтижесінде түзілген заттар концентрацияларының көбейтіндісінің, бастапқы заттар концентрациясының көбейтіндісіне қатынасы белгілі бір тұрақты шама болған кезде, жүйеде тепе-теңдік орнайды. Жүйенің тепе-теңдік күйіне заттардың концентрациясы, температура және егер реакцияға газ тәрізді зат кіретін болса, қысым әсер етеді.

Ле-Шателье ұстанымы: Егер жүйе химиялық тепе-теңдік күйде тұрған жағдайда оның сыртқы жағдайларының біреуін, мысалы, концентрацияны, температураны немесе қысымды өзгертсе, онда тепе-теңдік осы өзгеріске қарсы тұратын реакцияның бағытына қарай ығысады.

Жүйенің температурасын арттырғанда химиялық тепе-теңдік жылу сіңіре жүретін реакцияның бағытына қарай ауысады. Жүйенің температурасын төмендеткенде тепе-теңдік жылу бөле жүретін реакцияның бағытына қарай ауысады.

Тұрақты температурада және қысымда концентрациясын көбейтсе, химиялық тепе-теңдік бұл заттардың концентрациясының кему жағына қарай ауысады.

Жүйенің қысымын күшейткенде химиялық тепе-теңдік көлемі аз заттар түзілетін реакцияның бағытына қарай ығысады. Жүйенің қысымын төмендеткенде химиялық тепе-теңдік көлемі көбірек заттар түзілетін реакция бағытына қарай ығысады.

Тақырыпты бекіту:

1. 
   Қандай реакцияларды қайтымды және қайтымсыз деп атайды? Мысалы келтіріп, жүру жағдайларын түсіндіріңіз?
   
2. 
   Химиялық тепе-теңдік деген не? Химиялық тепе-теңдіктің ығысуы үшін Ле-Шателье ұстанымының қандай маңызы бар?
   
3. 
   Неге химиялық тепе-теңдіктің тұрақтысы заттың концентрациясына тәуелді емес?
   
4. 
   Егер реакцияда қатты заттар қатысса онда тепе-теңдік тұрақтысы қалай өрнектеледі?
   
5. 
   Химиялық тепе-теңдіктің ығысуына қандай факторлар әсер етеді және қалай?
   
6. 
   Ле-Шателье ұстанымның анықтамасы қандай?
   

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.
   
8. 
   Надиров Н.К. Химическое равновесие и принципы его смещения.Алма-Ата,1977.
   

№ 19,20 Дәріс. Ерітінділер.

1. 
   Дисперстік жүйелер.
   
2. 
   Еру физикалық-химиялық процесс.
   
3. 
   Ерітінділердің концентрациялары.
   

Ерітінділер – дисперсті жүйенің бір түрі. Бір затта екінші заттың ұсақ бөлшектері біркелкі таралғанда түзілетін жүйе дисперсті жүйе деп аталады. Дисперсті жүйе дисперстік фазадан және дисперсиялық ортадан тұрады.

Дисперстік фаза дегеніміз ұсақ бөлшектер түрінде таралған зат, ал сол бөлшектер таралған орта – дисперсиялық орта.

Ерітінділер қатты, сұйық, газ күйінде болады. Қатты ерітінділер – металдық құймалар (Қ/Қ), сұйық ерітінділер – біркелкі фазадан тұратын көп компонентті жүйе (Қ/С), эмульсиялар (С/С), газ күйіндегі ерітінділер – газдардың қоспасы, аэрозольдер (Г/С) және басқалар.

Дисперсті фазаның өлшеміне байланысты дисперсті жүйелер жүзгін, коллоидты және шынайы ерітінділерге бөлінеді.

Жүзгін ерітінділер үшін: ұсақ бөлшектердің радиусы r > 10^-7 м;

Коллоидты ерітінділер: 10^-9 – 10^-7 м;

Нағыз ерітінділер үшін: r < 10^-9 м.

Коллоидты жүйемен шынайы ерітінділерді Тиндаль эффектісі арқылы ажыратуға болады.

Ерітінді деп – екі не одан да көп компоненттен (бөлшектен) тұратын гомогенді жүйелерді айтады.

ЕРУ ФИЗИКАЛЫҚ-ХИМИЯЛЫҚ ПРОЦЕСС.

Ерітінді еріген заттан және еріткіштен тұрады. Д.И. Менделеев еру процесін еріген зат пен еріткіштің химиялық әрекеттесуінің нәтижесі деп түсіндірді (ерітінділердің химиялық теориясы, 1887 ж). Қазіргі көзқарас бойынша еру физикалық-химиялық процесс. Еру кезінде еритін зат пен еріткіштің молекулалары бір-біріне диффузияланып қоймай, өзара әрекеттесіп молекулалық қосылыстар түзеді. Сусыз ерітінділерде бұл қосылыстарды сольваттар, ал судағы ерітінділерді – гидраттар дейді.

Еру процесі химиялық реакциялар жүретін заңдылықтарға бағынады.

Егер ; <0 болса – зат өз еркімен ериді.

Сонда энтропия өседі: ∆S>0.

Заттар суда ерігенде жылу құбылыстары байқалады. Зат ерігенде не жылу бөлінеді, не жылу сіңіріледі. Бөлінетін немесе сіңірілетін жылуды заттың еру жылуы деп атайды. Бір моль зат ерігенде бөлінетін немесе сіңірілетін жылуды сол заттың молекулалық еру жылуы деп атайды. Еру кезінде байқалатын жалпы жылу эффектісі қатты зат ерігенде болатын әр түрлі процестердің жылу эффектілерінің алгебралық қосындысына тең.

Мұнда: - кристалдық тордың бұзылу жылуы;

Суда қатты, сұйық және газ тәрізді заттар ериді. Заттардың суда ерігіштігі олардың табиғатына байланысты болады.

Заттардың ерігіштігіне температура және қысым әсер етеді. Көптеген қатты және сұйық заттардың ерігіштігі температураның өсуіне байланысты артады (ерігшітік қисығы). Газдардың ерігіштігі температураның өсуіне байланысты төмендейді.

Тұрақты температурада газдардың ерігіштігі қысымның артуына байланысты өседі. Сұйықтың белгілі көлеміндегі еріген газдың салмақ мөлшері қысымға тура пропорционал болады. (Генри заңы).

ЕРІТІНДІЛЕРДІҢ КОНЦЕНТРАЦИЯСЫ.



Концентрация дегеніміз ерітіндінің белгілі бір көлеміндегі еріген заттың мөлшері. Ерігіштік – заттардың суда немесе басқа еріткіштерде еру қасиеті. Ерігіштік берілген температурада 100 г еріткіште ери алатын заттың ең жоғары мөлшерін көрсетеді. Ерігіштіктің температураға байланыстылығын ерігіштік қисық сызығы дейді.
Ерітінділердің концентрациясын әр түрлі мәндермен өрнектеуге болады.

1. Еріген заттың массалық үлесі (ω) – еріген зат массасының ерітіндінің жалпы массасына қатынасы:

Мұнда: V – ерітінді көлемі; ρ – ерітінді тығыздығы.

4. Титрлік концентрациия, титр (Т) – бұл ерітіндінің 1 мл-не есептелінген еріген заттың массасы (г).

Ерітіндінің құрамын өрнектуінің басқа әдістері бар. Концентрацияны анықтауының бір тәсілін біле отырып басқа концентрацияны анықтауға болады.