Қазақстан ресупбликасының білім және ғылым министрлігі

Комплексонометрия реакцияларына койылатын жалпы талаіггар барлық титриметриялык әдістегілерге ү^ксас - ^о;(аР ^теэ- сонына дейін, қосымша процестерсіз және т.б. өтуІ керек.

Комплексономеіриялык әдістің сурьшталуы (селективтігі) әдетге үлкен емес жене кандай донорлык атомдар катионмев арекетгесуге қатысатаньша баЙлынсты Иодидтер кейбір элементтермен ғана(Н§з^х- А£⁺, РЬ^!', Ві³⁺) тұнба және комшіекстер түзетін болғандыктан. калий иодидімен титрлеу жоғары сұрыгггалуғ алып келеді. Аммиак және полиаминдердің де, әсіресе, комллексондарға карағақд, сүрыпталуы жоғары. Мысалы, ғеграэтиленпентаминщ колдану әрекеттес} сүрыпталуы бойынша ерекшелігі үлкен, себебі ол элементгердің аз санымеі түракты комплекстер түзеді.

12.8.2. ЭДГА-түзетін комплекстердін курылымы, тұрактылыіы жане қүрамы.'

Әр түрлі комплекстердін саны бірвеше жүзге жетсе де, "Ком-плексонометрия" ыемесе "хелатометрия" терминімен атағанда аналитикалық тәжірибеде кеңінен тараған этилеңдиамивтетрасірке кышкылыныя тұзымен, жиі трилон Б немесе ЭДТА (^а₂Н,Ү ■ 2Н₂О) деп аталатьш оның коснатрнйлі тұзымев титрлеу реашщяларын есте түтады.

яғни. катионның тіарядыиа байланыссыз комшіекс түзІлу реакциясында онымев бірге бір аннон қатысады да, екі протокды ығыстырыіі шығарады. Гитраиггар және аыыкталзтьш катиондар эквивалеіптерішн мольдік массалары олардын мольдік массаларына тен.

Қышқылдьпстын әсері, әсіресе комплекстерІыің тұраксыздьік кгнстантасы аз катиондарды (М§^;\ Са²' және т.б.) титрлегеиде көрІнеді. ЭДТА-.мен кейбір катиовдар түчетін комплекстердің турактылык констаитасының мәні 12.22-кестеле берілгей.

е ерітіндінің иовдык күіііі 0,1 моль/л болғандағы ЭДТА-мен кейбір леталядардың комплекстеріяін түрақтылық копстаиталары

рН-3 - 6 болғанла ерігіндіде ыегізінен Н_;Ү²" " иоіідары, ал рН < 2 - кышкыл болады. 12.10-суреттс рН- ка баіЪганысты болатын ЭДТСК түрлері (форма) кэрсстілгеи. ЭДТСҚ өзінің курамына 6 фулкционалдык тппка ие: екі амив жане тврт карбоксильдік - осыған арай хелаг түзуші мүкіндігі (алты деитатты лиганд) бар.

Екі валентті катионньщ ЭДТА-мен комшіексінін қүрылымьш графиктік г^рде келесі формуламен кврсегеміз, мұнда түзілетін үш бсс мүшелі цикл жеткілікті дөрежеде тұрақты болып табшады.

Өзін -өзі бақылауға арналған сұрақтар:

Өзіңді тексер:

Ұсынылған әдебиеттер:

1. Алексеев В.Н. Количественный анализ. –Москва: Химия, 1972.

2. Крешков А.П. Основы аналитической химии. –Москва: Химия,1976. –т.1.

3. Крешков А.П. Основы аналитической химии. –Москва: Химия,1976. –т.2.

4. Логинов Н.Я. и др. Аналитическая химия. –Москва: Просвещение 1987.

Дәріс 11. Физикалық химия. Молекула құрылысы

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Поляризация және поляризациялану.

2. Молярлық рефракция

3. Молекуланың дипольді мезеті

Барлық молекулаларды екі түрге бөлуге болады: 1. полярлы; 2. полярсыз.

Кез келген молекула өң (+) зарядталған ядро дан және теріс (–) зарядталған электродардан тұрады. Егер ядролар мен электрондардың кеңестікте орналасуы

мынадай, олардың өң және теріс зарядталған электрлік ауырорталықтары сәйкес келмесе, ондай молекуланы полярлы деп атайды. Мысалы: НХ, СН₃Х, С₆Н₂Х , мұнда Х – галогендер(F, C, B, I, H₂O, NH₃). Егер ядролар мен электрондардың кеңестікте орналасуы мынадай, олардың өң және теріс зарядталған электрлік ау-ыр орталықтары сәйкес келсе, ондай молекуланы полярсыз деп атайды.Мысалы:

Н_2, СН₄, С₆Н₆, РF₃, SF_6.

Егер полярсыз молекуланы сыртқы электрлі өрісіне немесе жанындағы поляр- лы молекуланың, ионның қасына орналастырса, онда жеңіл қозғалатын элек- трондар біраз ығысады, нәтижесінде индуциірілген диполді мезеті пайда бола- ды. Электрлі өрісіндегі ығыстырылу молекула құрамына кіретін атомдарда да болады, ал полярлы молекулалар электрлі өрісінде бағдар алады, яғни олардың ішінде де атомдар мен электрондар ығысады.

«Электрлік өрістегі электрондардың, атомдардың ығысуы, молекуланың бағдар алуы поляризациялану деп аталады».

Мұнаған атомдардың ядроларында электрондардың ығысуы кіреді, яғни элек- трондық поляризациялану (П_эл.). П_эл. әрбір ионда, атомда, молекулада орістің әсірінен болады. Мысалы, қарапайым сутек атомы, оның электроны элекрлі өріс әсерінен ығысып орталықтың маңайында атом ядросынан l қашықтықта орнала- сып айналыс жасайды -| - | +

-| -(+)- | +

-| - | +

ғары болады. Күрделі атомдарда да ығыстырылу осылай болады.

Молекулаларда жане күрделі иондарда атомды (П_ат.) поляризациялану болуі мүмкін. Мысалы, әртүрлі зарядталған полярлы молекуланың атомдары сырт- қы өрістің әсерінен қарама – қарсы бағытталып ығыстырылады, өріс әсерінен молекуланың полярлығы жоғарлайды | | + | | -

| (– +) | + | (– +) | -

| | + | | -

Молекулалары полярлы заттарда тек қана ориентациялық (П_ор.) (бағдар алу) поляризациялану болады. Молекулалар жылу әсерінен кеңестікте ретсіз орнала- сады, ал электрлі өрс әсерінен олар рет-ретімен орналасады. Температураға (П_ор)

тәуелді болғандықтан t⁰-ра жоғарлағансайын (П_ор.) томендейді, оған қарағанда

(П_эл.)(П_ат.) t⁰-ға тәуелді болмайды. Осы әрекеттесулердің барлығында ионның поляризацияландырғыш әсері қаншалықты заряды жоғары, ал радиусы кіші бол-

са,соншалықты жоғары болады.

Молекулалардың поляризациялануы мына қосындылардан түрады:

П = П_q + П_{ор .}= П_эл.+ П_ат+ П_ор. (1)
Поляризациялану шамасы молекулалардың поляризациялану қабілеттілігіне

тәуелді жіне поляризацияландырғыш пен α сипатталады.

Молекуланың поляризацияландырғышы мына қосындыға тең:

α = α_эл. + α_ат. + α_ор (2)

П = —— • — мұнда ε – диэлектрлік өткізгіштік (3)

ε + 2 d d – заттың тығыздығы

М – заттың молекулалық массасы

Максвелл қатынасын: ε = n² қолданып, поляризациялану (П) мен оптикалық тығыздық (n) арасындағы байланыс практикалық жүзінде өны анықтауға мүм-

кіншілік береді.

Электронды поляризацияландырғыш α_эл. сыну корсеткішімен n мынадай бай- ланыста болады: n² – 1 4

——— = — πN_Aα_эл. (4)

n² + 2 3

Поляризацияланудың температураға тәуелділігі мынадай:

П = —π N_Aα_эл. + —πN_A α_ат. + — πN_A — (5)

3 3 3 3kТ

теңдеумен корсетіледі,

μ²

мұнда, полярсіз молекулаларға α_эл., α_ат. t⁰ – ра тәуелді емес, онда α_ор. = — (6)

3kТ

4 μ² ал μ = 0, сондықтан — πN_A — = 0, поляризациялану жоқ.

Меншікті диполді мезеті бар полярлы молекулалардың поляризациялануы

Ланжевена –Дебай теңдеуімен анықталады: 352622 мәрзия
ε – 1 4 μ²

П = —— = —πN_А (α + — ) (7)

ε + 2 3 3kТ

350953 нурия

Полярсыз молекулалар үшін Клаузиус –Моссоти теңдеуімен:

ε – 1 M 4

П = —— • — = —πN_Aα (8)

ε + 2 d 3

Сыну корсеткішін (n) қолданып (3) теңдеуды былай жазуға болады:

n² – 1 M

П = —— • — Лоренц –Лорентца теңдеуі. (9)

n² + 2 d

Молекуланың дипольді мезеті

Молекуланың дипольдік мезеті – дипольдің негізгі векторлық сипаттамасы сан түрде полюс зарядының және полюс зарядының қашықтығының көбейтісіне тең, яғни μ = g • l

Сандық түрде молекуланың дипольді мезетін корсету үшін әдетте дебай (Д) бірлігін қолданады, СИ жүйесінде 1Д = 3,33564 • 10^-39 Кл ۠۰м

4 4 μ 4 4 πN_A

Мына белгілі (7)теңдеуді П= —πN_Aα + —πN_A— = —πN_Aα + — ۰ —— μ²

3 3 3kТ 3 9 kT

1 4 πN_A /¯9ε₀kb

басқа түрде жазайық П = А + В— , ал В = — ۰ —— μ² , μ = I/———— , b - tqα

Т 9 kT N_A



Өзін -өзі бақылауға арналған сұрақтар:

Өзіңді тексер:

1. Полярсыз молекула деген не?

2. Аддитивтілік ережені қолдану саласы?

3. Дипольді мезетті есептеу?

Өзіңді тексер

1. Егер ядролардың және алектрондардық ауырлық орталықтары сәикес келсе,

ондай молекулалар ... деп аталады

A) полярлы, B) полярсыз, C) µ = 0, D) _{Пэл ,} Е) поляризденген

2. Температураға тәуельді поляризацияландыру

A) α, B) α_эл., C) α_ат., D) α_ор., E) α_м

3. α = α_эл. + α_ат. + α_ор

D) дипольдік мезеті, E) рефракция

Дәріс 12. Химиялық термодинамиканың негізі

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Химиялық термодинамиканың пәні

2. Термодинамиканың негізгі ұғыьдары

Термодинамика 1) энергияның бір түрден екінші түрге, жүйеның бір жағынан екінші жағына өтулерін; 2) физикалық және химиялық процесстерімен жүретін энергиялық эффектілер, олардыңпроцесс жүру шартына тәуелділігін; 3) қарас- тырып өтырған жағдайда өз-өзімен жүретін процесстердың мүмкіншілігін, бағы- тын, шегін зерттейді.

Термодинамика екі негізгі заңдарға негізделеді, оларды термодинамиканың I, II принциптері деп атайды. Т.Д. ең басында дамып кележатқанда ол жылу Q және механикалық жұмыс А арасындағы қатынасты оқыған. Кейін оның қарас- тыратын сұрақтарына энергияның түрлері неше түрлі электрлік, электрохимия- лық, химиялық реакциялар, атмосфералық құбылыстар және өсімдік пен жану-

арлардың ішінде өтіп жататын процесстерді де кіретін болды. Осындай дамуы оны болек Т.Д. бөлігі деп шығаруға тура келді.

Термодинамиканың 1-ші заңының формулировкалары

1. оңашаланған жүйенің жалпы энергиясы маңайдағы өзгерістерге тәуесіз

тұрақты

3. егер энергияның бір түрі жоқ болса оның орнына басқа түрі болады

4. 1-ші тектік мәнгі қозғаушы двигатель жоқ

Т.Д.- ның негізгі ұғымдары

Жүйе деп әрекеттесуге түсіп жатқан және қоршеған өртадан ойша боліп алын- ған денені немесе денелердің тобын айтады. Мысалы, әрбір макроскопиялық объект, газбен толтырылған ыдыс, металдың бір болігі, стақандағы тұз ерітіндісі

Гомогенді жүйе деп ондағы заттардың бәрі бір ғана агрегаттық күйде (сұйық, газ, не қатты күйде) болатын жүйні айтады. Егер жүйе бірнеше гомогенді болік- терден тұратын болса, онда ол гетерогенді болып табылады. Біртекті жүйе деп

көлемның барлық жерінде химиялық құрамы және физикалық қасиеті бірдей жүйені айтады.Мысалы, оңашаланған жүйедегі газ. Керісінше жағдайда, біртек- ті емес жүйе болады. Мысалы, қаныққан тұз ерітіндісіндегі осы түздың крис- таллдары.

Жүйе термодинамикалық болады, егер осы жүйеде денелер арасында жылу ал- масу және диффузия болса. Термодинамикалық жүйе өзін қоршаған әрекеттесіп - жылу ала алады –Q

- жылу бере алады + Q

- жұмыс жасай алады А

Егер жүйе сыртқы қоршаған өртамен зат және энергиямен ауысуға мүмкіндік болмаса және V = const болғанда А= 0, оңашаланған жүйе деп айтады. Егер жү- йе қоршаған ортамен зат алмасу мүмкіндігі болмаса, ал энергиямен ауысуға мүмкіндік болса, ондай жүйені жабық жүйе деп атайды. Егер жүйе қоршаған ортамен затпен де энергиямен де ауысатын болса, ондай жүйені ашық жүйе деп атайды.Термодинамикалық жүйені сипаттайтын әрбір шаманы — Т,Р,V,U,S,C(n)

жағдайдың термодинамикалық параметрі деп атайды. Жүйеде қандай да бір өз-геріс болып, оған байланысты термодинамикалық параметрлеріның бірі өзгерсе, онда термодинамикалық процесс деп аталады. Жағдайдың параметрлері өзара байланыста болады. Оларды байланыстыратын теңдеуді жағдай теңдеуі. Идеал-ды газдың жағдай теңдеуі - Менделеев – Клапейрон теңдеуі: рV = nRT .

Өзін -өзі бақылауға арналған сұрақтар:

Өзіңді тексер:

Термодинамика нені оқиды?

Т.Д. 1-ші заңының формулировкасы?

Жүйе, термодинамикалық жүйе деген не?

Термодинамика негізделеді мынаған

А) 1-ші принципке, B) 2-ші принципке, C) А ж/е В, D) Гесс заңына, E) Т,Р

2. Энергияның түрлері эквивалентті мөлшерде бір-біріне отеді

А) 1-ші заң, В) 2-ші заң, С)3-ші заң, D) эквивалент заңі, E) А және В

3. Термодинамикалвқ параметр болып табылады

A) N.V.T., B) C.T.S.H, C) P.T.C, D)T.C.H.S.V.P, E) P.V.T.

Ұсынылған әдебиеттер:

1. Киреев В.Н. Курс физической химии. –Москва: Высшая школа,1978.

2. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1989

3. Писаренко А.П. и др. Курс коллоидной химии М. ВШ. 1977
Дәріс. 15 Коллоидтты химия Дисперісті жүйелер

Дәріс сабақтың мазмұны:

1. Дисперсті жүйе

2. Дисперсті жүйелерінің белгілері

3. Дисперсті жүйелерінің жіктелуі

Дисперсті жүйе деп ұсатылған затың коп санды өлшемі кішкентай болшек- терден тұратын немесе қоршаған ортасы бар жұқа қабатты саңылаулардан тұра-тын жүйені айтады. Мұндай жүйелер екі немесе одан да коп фазалардан тұрады.

Ұсақ болшектердер жиынтығын, дисперсті фаза деп атайды, ал оларды қорша- ған заттарды дисперсті орта деп атайды. Сондықтан, барлық дисперсті жүйелер

гетерогенді жүйе болып табылады.

Дисперстілік дәреже, дисперсті фазаны құрайтын заттардың ұсатылу дәреже- сін корсететінін айтады. Жоғары дисперсті жүйе деп болшектерінің өлшемдері оте ұсақ жүйені айтады.Ал ұсатылу дәрежесі салыстырьалы түрде жоғары емес жүйені күрделі дисперсті дейд. Болшектену дәрежесі дисперсті жүйенің қасие-тін анықтайды және санды түрде болшектердың сызықты өлшемдерімен сипат- талады. Болшектің радиусы қаншалықты төмен болса, соншалықты жүйенің дисперстілігі жоғары. Сонымен, жүйенің дисперстілігі болшектің өлшеміне кері шама. Жүйенің дисперстілігі ұлесімді беттік пен Σ сипатталады.

Σ = S/V, мұнда S- дисперсті фазаның жалпы беттігі,

V- оның жалпы көлемі.

Жүйенің дисперстілігінің жоғарлауы, жүйеде жаңа қасиеттердің пайда болуына әкеледі

Коллоидты жүйені – дисперсті жүйенің жеке түрі, ол өзіне тән бірқатар қаси- еттері бар заттың ерекше жағдайы деп қарастырылады.

Дисперсті жүйелердің белгілері

Жүйенің гетерогенділігі екі белгілермен сипатталады: 1) жүйе кеңестігінің әр- бір ауданында қасиеттері әртүрлі; 2) осы әрбір аудандардың арасында реалды фикалық беттік бар екен. Мысалы, егер гетерогенді жүйеден жарық сәулесін жі-бергенде: сыну корсеткіші, тұтқырлығы және ұлесімді салмағы периодтты түр- де бір жоғары, бір төмен болады.

Дисперсті жүйелерінің жіктелуі

Дисперсті жүйелер былй жіктеледі:

I) агрегатты жағдайы бойынша

1.дисперсті ортасы газ тәрізді жүйелер

Т/Г - аэрозольдер, темекі түтүні

Ж/Г- бұлт, тұман, критикалық жағдайдағы газ

Г/Г - гомогенді коллоидты емес жүйелер

2. дисперсті ортасы сұйық заттар

Т/Ж – алтын, күміс, платина, висмут, қалайы, металл тотығының гидраттары

Ж/Ж- сұт, судағы майдың, мұнайдағы судың, судағы бензинның эмулсиясы кремдер, жағатын майлар

Г/Ж – сұйықтағы газдардың эмульсиясы, кобіктер

3. дисперстті ортасы қатты заттар

Т/Т- болат және шойын, коптеген балқымалар, бірқатар жасанды бағалы тас-

тар, түрлі - түсті шынылар, қара алмаз

Ж/Т- парафиндегі су, нитроцеллюлаза, пластифицирленген кастор майы

Г/Т – бірқатар табиғи түзілулер, пемза, түфтар, мұқиіт кобікшелер, микросаңылаулы эбониттер, резиналар

II) дисперсті фаза болшектерінің өлшемдері бойынша

1. 10^-3 - 10^-4 кұрделі дисперсті

2. 10^-5 - 10^-7 коллоидты дисперсті

3. 10^-7 дан жоғары шынайы ерітінділер

дисперсті фазамен жүйе арасындағы арекеттесуі бойынша

фазалар шекарасында екі негізгі топқа болінеді:

IY) дисперсті фаза болшектерінің арасындағы арекеттесуі бойынша

1. еркін дисперсті – типты коллоидты ерітінділер, суспензиялар, лайлы ерітінділер, тұтқырлығы төмен ЖМҚ

2.байланысты дисперсті – болшектер арекететкенде пайда болатын ажұрлы торы бар (каркасы – жартылай қатты дене) құрлысты жүйелер, желатинденгендер- гельдер, концентрленген пасталар, аморфты тұмбалар.

Өзін -өзі бақылауға арналған сұрақтар:

Өзіңді тексер:

1. дисперсті фаза және орта деген не?

2. дисперсті жүйенің жіктелуі?

3. коллоидты жүйе деген не?

Өзіңді тексер

Кішкентай болшектерден тұратын ұсатылған заттың коп мөлшері

А) фаза, B) орта, C) жүйе, D) дисперстілік дәреже, E) коллоидты жүйе

Коллоидты жүйенің болшектерінің өлшемі

10^-1? B) 10^-3? C) 10^-5? D) 10^-5-10^-7? E) 10^-7

Тұтқырлығы төмен ЖМҚ ерітіндісі

еркін дисперсті, B) байланысты дис-ті, C) лиофильді, D) лиофобты

Ұсынылған әдебиеттер:

1. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1989

2. Писаренко А.П. и др. Курс коллоидной химии М. ВШ. 1977

Дәріс. 15 Органикалық химия пәні

1. Органикалық қосылыстардың жалпы сипаттамасы

2. Қаныққан көмірсутектер.

3. Циклдық көмірсутектер.

Органикалық химия — органикалық қосылыстар жайында және олар бағы-натын заңдар жайында айтылатын ғылым. Ол органикалық заттардың алу тәсіл- дерін, құрылысын, айналуын және практикалық қолдануын оқиды.

Органикалық қосылыстардың жалпы сипаттамасы. Әр түрлі органикалық қосылыстардың сандары көп. Көмірсутек қосылыстарды органикалық қосы- лыстар деп атайды, өйткені олар табиғатта тек жануарлар мен өсімдіктерде олардың міндетті және маңызды бөлігі болып кездеседі Органикалық қосы- лыстардан басқа мына заттар: топырақ, саз, әртүрлі минералдар, су, СО бейор- ганикалық немесе минералды деп аталған.

Құрамы және молекулалық салмағы бірдей, бірақ физикалық және химия- лық қасиетері әртүрлі органикалық қосылыстар белгілі. Мұндай құбылысты

и з о м е р и я деп атайды, ал заттар изомерлер деп аталады. Изомерлердің әр- түрлі болатындығын ұғындыратын бутлеров берген органикалық құрылысы ту- ралы теория.

Бутлеров теориясы бойынша заттардың қасиеттері олардың сапалық, сан- дық құрамынан басқа молекуланың ішкі құрылысымен де анықталады. Осы ішкі құрылысты Бутлеров «химиялық құрылыс» деп атады. Бутлеров идеясы- ның ең маңыздысы атомдар валенттлігіне сәйкес белгілі рет бойынша химиялық қосылып, нәтижесінде олардың табиғаты жартылай өзгереді. Бір элемент әртүр- лі басқа элементтермен қосылып, химиялық құрамын өзгертеді. Сондықтан мо- лекуланың ішкі құрылысының өзгеруі заңды түрде жаңа қасиет пайда болуы- на әкеледі. Молекуланың химиялық құрылысы туралы Бутлеров ілімі органика- лық химияның теориялық негізін құрайды.

Органикалық қосылыстары классификациясының негізі келесі жағдайларға негізделген:

Молекуланың ішіндегі атомдар бір – бірімен белгілі ретпен қосылған. Осы реттің өзгеруі жаңа қасиеті бар жаңа заттың түзілуіне әкеледі.

Атомдардың қосылуы валенттіліктеріне сәйкес болады. Молекуладағы

барлық атомдардың валенттіліктері өзара толысқан. Молекулалардың

атомдарында бос валенттіліктері жоқ.

Заттардың қасиеттері олардың «химиялық құрылысына» байланысты, яғни м олекуланың ішіндегі атомдар біріне – бірі қалай әсер етеді және қалай орналасты.

Көміртек төрт валенттілік. Көміртектің әрбір атомында төрт валенттілік бар, сол арқылы ол өзіне басқа атомдармен атомдық топтарды қосады.

Көміртек атомдары бір – бірімен қосыла алады, атомдардың «тізбегін» немесе молекуланың «көміртек скелетін» түзеді.

Егер көміртек атомдары өзара қос байланыспен қосылса, олар бір жазық- тықта жатады, ал басқа байланыстары сол жазықтықта бір – біріне 120⁰ бұрыш- та орналасқан. Мысалы:
Cl Cl Cl H

C = C C = C

H H H Cl
Цис – дихлор этан Транс – дихлор этан
Бірінші конфигурацияда молекулалардың бір изомері хлор атомдары қос байла- ныс сызығының бір жағында орналасқан, ол – цис-конфигурация, ал екінші конфигурацияда молекуланың басқа изомерінде әр жақта орналасқан, ол – транс- конфигурация болады.

Көміртек тізбектің құрылысына сәйкес барлық органикалық қосылыстар үш топқа бөлінеді:

Ациклдің майлы қатарының қоспалары қосылыстар деп аталатын немесе көміртек атомының ашық тізбекті қосылыстары. Тізбекте көміртек атомының байланысына тәуелді осы қосылыстарды былай бөледі: молеку- лада тек қарапайым байланысы бар болса – қаныққан деп, молекулада көміртек атомдарының арасында қос және үш байланысы бар болса – қанықпаған деп аталады.

Карбоциклдік қосылыстар, көміртек атомдарының жабық тізбекті қосылыстары, осы қосылыстар екі топ түзеді:

а) ароматты қатарының қосылыстары, олардың молекулалық құрамында қарапайым және қос байланыс ерекше реттелген алты осындай сақина бензол молекуласында бар және бензолды сақина деп аталады;

б) алициклдік қосылыстары – қалған карбоциклдік қосылыстар

3. гетероциклдік қосылыстар. Гетероциклдік деп – көміртек атомынан басқа сақина құрамында басқа элементтердің (көміртек, азот, күкірт) атомдары бар қосылыстарды айтады.

Органикалық қосылыстарды жіктегенде көмірсутектер класына жататын заттар негізгі заттар болып табылады, яғни тек көміртек және сутек атомдарынан тұратын қосылыстар. Басқа қалған қосылыстар көмірсутектерден сутек атомдарының жартысын немесе барлығын басқа атомдармен немесе атомдық топтармен ауыстыру алынған деп есептелінеді. Мысалы көмірсутектерінде бір немесе бірнеше сутек атомдарын гидроксильді (ОН) тобына ауыстыру арқылы спирттерді алуға болады. Сондықтан спирттер көмірсутектерінің гидроксильді өнімдері деп қарастыруға болады.

Н Н Н Н

| | | |

| | | |

Этан этил спирті немесе этанол

Гидроксил – спирттердің функционалды тобы.

Нитроқосылыстардың функционалды тобы болып NO₂ (нитротоп), ал бірінші аминдердің функционалды тобы – NH₂ (аминотоп) топ немесе т.б.

Егер заттың молекуласында бірнеше әртүрлі топтар болса, онда ол зат ты аралас функционалды қосылыстар деп атайды. Мысалы, амин спирттеріне жататын аминоэтанол

H | |

H | |

Органикалық заттардың класстары әртүрлі, осы курста ең маңыздысын қарас- тырайық.

Қаныққан көмірсутектер класының ең қарапайымы метан СН₄. Ол жеңіл, түссіз иісі жоқ және суда ерімейтін, жанғыш газ. Метанның қайнау температурасы

(-161, 6⁰С) тең; ал қатаю температурасы (-182, 5⁰С).

Табиғатта метан ең жиі кездеседі. Ол табиғи газдың негізгі бөлігі болып табы лады және көп мөлшерде (-30%) кокс газында болады. Метанды шалшық сулар- да, тұрып қалған сулардың түбінен (ол жерде олар ауасыз өсімдіктер ыдырау нәтижесінде пайда болады) алып шығады. Сондай – ақ метан таскөмір шахта- сында үнемі жиналады. Метан мен ауа қоспасы жеңіл жарылғыш.

Метан молекуласының байланысы берік. әдеттегі жағдайда метан тек хлормен, әсіресе, активті фтормен әрекеттеседі. Хлормен реакция жарық әсерінен тездетіледі және сутек атомдары галоид атомдармен біртіндеп орын ауысады.

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

Осы реакция металепсии реакциясы (орын басу) деп аталады. Метанның қа- сиетіне ұқсайтын көмірсутектер көп. Оларға: этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀, т.б. жатады Осы қосылыстардың молекуласында көміртек арасындағы байланыстар қарапайым:

| | | | | | |

Н – С – С – С – Н Н – С – С – С – С – Н

| | | | | | |

Н Н Н Н Н Н Н
пропан бутан
немесе CH₃ – CH₂ – CH₃ CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₃
Егер қарастырған молекулаларда көміртек атомдарының сандарының өсуіне қа- рай рет – ретімен жазсақ, онда мынадай қатар аламыз:

СН₄ С₂Н₆ С₃Н₈ С₄Н₁₀ С₅Н₁₂ С₆Н₁₄

метан этан пропан бутан пентан гексан
осы формулаларды салыстырып байқағанымыз: әрбір қатарды келесі мүшесі молекулада бір көміртек және 2 сутек атомдарына көбейіп отырады. Барлық мүшелерінің химиялық қасиеті және құрылысы ұқсас болып, бірақ келесі мүшеден СН₂ топқа айырмашылығы бар органикалық қосылыстардың қатарын гомологтық қатар деп атайды, ал жеке мүшелерін – гомологтар деп атайды.

Жоғарыда көрсетілген көмірсутектер, көмірсутектердің қанықпаған гомологтық қатары парафиндер деп аталады. Қаныққан көмірсутектер қатарының төмендегідей мүшелері (СН₄ – С₄Н₁₀) газ болып табылады, молекулалық салмағы көп болған сайын, қайнау температулары да жоғары; қатардың орта мүшелері (С₅Н₁₂ – С₁₆Н₃₄) 20⁰-да – сұйықтар, ал қатардың басқа мүшелері – қатты заттар. Молекулады атомдар саны көбейген сайын, изомерлер саны да көбееді. Метанның СН₃, этанның С₂Н₆, пропанның С₃Н₈ изомерлері жоқ. Бутанда екі изомері бар:

СН₃

СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₃ СН₃ - СН

СН₃

норм.бутан изобутан (t⁰ қайнау = 11,7⁰С)

Пентанда С₅Н₁₂ үш изомер, гектанда С₇Н₁₆ тоғыз изомері бар, ал С₁₄Н₃₀ 1818 әртүрлі көмірсутектері бар. Химиялық қасиеттерінің әртүрлілігі мотор отынының құрамына кіретін бірақ сутектерінің детанациялану қабілетіне әсерін береді. Детанациялану деген көмірсутектерінің тез арада ыдырауын (жарылу) көрсетеді, ол двигательдің цилиндр ішіндегі жанғыш қоспаны қысқанда пайда болады. Детанациялану жанғышқоспаны жоғары дәрежеде қысуға мүмкіндік бермейді, өйткені отынның көк шығымына және мотордың тез тозуына әкеледі. Отынның детанациялық қасиеті оның құрамына кіретін көміртек тізбегінің құрылысына тәуелді. Бұтақты тізбекті изомерлер сызықты тізбекке қарағанда детанациялану қиын. Отынның детанацияланбайтын қасиеті октан санымен сипатталады. Октан санын анықтау үшін стандартты үлгі ретінде жеңіл детанацияланатын сызықты тізбекті гептанды С₇Н₁₆ және детанациялану қабілеті аз бұтақты тізбекті октанның бір изомерін алады. Құрылыстары көмірсутектердің мына формуламен беріледі:

CH₃ - CH₃ - CH₃ - CH₃ - CH₃ - CH₃ - CH₃

Гептан
СН₃ СН₃

CH₃ С – CH₂ – СН

CH₃ СН₃

изооктан

Егер молекулада көміртек атомдарының арасында қос немесе үш байланыс болса, онда қанықпаған көмірсутектер деп атайды. Ең қарапайымы болып табылатындары – этилен және ацетилен:

Н Н

С = С Н – С ≡ С – Н

этилен ацетилен

Н Н H | | H

С = С + Br C – C

Н Н H H

СН₂ = CH₂ + CH₂ = CH₂ + CH₂ = CH₂ + …—————––––→

→ [-CH₂ – CH₂ - + - CH₂ – CH₂ - + - CH₂ – CH₂ - + -…] →

→ - CH₂ - CH₂ - CH₂ - CН₂ - СН₂ - СН₂ -...

Циклда бес немесе алты көміртек атомдары бар, циклді көмірсутектерді нафтендер дейді. Мысалы: СН₂

/ \

H₂C – CH₂ Н₂С – СН₂ – СН₃ Н₂С СН₂

H₂C CH₂ Н₂С СН₂ Н₂С СН₂

\ / \ / \ /

CH₂ СН₂ СН₂

Циклопентан Метилциклопентан Циклогексан

Маңызды топ болып молекулаларында қарапайым қос байланыс кезектесіп қосылған көміртектің алты атомынан құралған, (бір немесе бірнеше) циклдардан тұратын көмірсутектер.

CH CH CH CH CH CH

// \ // \ / \\ // \ / \\ / \\

НС СН НС С СН НС С С СН

‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ‌| || | || | | || | |

НС СН НС С СН НС С С СН

\\ / \\ / \ // \\ / \ // \ //

CH CH CH CH CH CH

Бензол С₆Н₆ Нафталин С₁₀ Н₈ Антрацен С₁₄Н₁₀

Ароматты көмірсутектер әртүрлі реакцияларға түседі. Қосу реакциялары сирек кездеседі. Керісінше, ароматты қосылыстарға сутек атомдарын басқа атомдармен немесе атом топтырымен орын басу реакциялары тән. Мысалы, конц. азот қышқылымен жеңіл әрекеттеседі

О О

// //

‌‌‌| || \\ | || \\

‌| || О | || О

\\ / \\ /

Бензол Нитробензол

Осындай реакция нитрлеу реакциясы деп аталады.

Толуолды нитрлеу арқылы тринитротолуол деген жарылғыш зат алынады, оның құрылысы:

CH₃

|

O₂N___ // \___ NO₂

| ||

|

NO₂

// \ __ NO₂ + 3H₂ → // \__ NH₂ + 2H₂O

| || | ||

| || | ||

\\ / \\ /

Нитробензол Анилин

Сұрақтар және тапсырмалар

органикалық химия нені оқиды?

органикалық заттардың жіктелуі?

қаныққан және қанықпаған органикалық заттар?

этиленгликоль және глицерин қалай алынады?

Өзіңді тексер

Барлық мүшелерінің химиялық қасиеті және құрылысы ұқсас болып, бірақ

келесі мүшеден СН₂ топқа айырмашылығы бар органикалық

қосылыстар дың қатарын гомологтық қатар деп атайды, ал жеке

мүшелерін

гомологтар, B) қанықан ерітінділер, C) фенолдар, D) спирттер, E)бензол

катализатор, T⁰C

2. СН₂ = CH₂ + H₂O ———→ CH₃ - CH₂ - OH

A) синтетикалық тәсіл, B) лабораториялық жол, C) онеркәсібті тәсіл,

D) А ж/е В, Е) дұрыс жауап жоқ

Дәріс 15. Құрамында кремний бар органикалық қосылыстар.

Дәріс жоспары

1. Силандар, галогенды силандар, алкоксиландар, ацилоксисиландар

2. Кремний-көміртек байланысы бар қосылыстар. 1.Алкилсиландар

2.Силанолдар

3. .Жоғары молекулалық кремний органикалық қосылыстар:құрылысы,

алу тәсілдері,қолдануы.

Қазіргі уақыттағы техника әртүрлі материалдарға мынадай жоғары талаптар қояды: олар температураның кең интервалында (-60-70 ÷ +400 ⁰C) температу-раға төзімді, коррозияға тұрақты, ылғалға берілмейтін, электр тогын өткізбей -тін, эластикалық және механикалық берік болу керек.

Соңғы кезде жүргізілген зерттеулер осы жоғарыда көрсетілген қасиеттедің барлығы кремнийорганикалық қосылыстарда бар екенін көрсетті.

Кремнийорганикалық қосылыстың біріншісі-тетраэтоксисилан Si(OCH₂CH₃)₄ 1845ж. М.Эбельман алды. Ал құрамында кремний – көміртек байланысы бар кремнийорганикалық қосылысты – тетраэтилсилан (CН₃CH₂)₄Si Ш.Фридель және Дж.Крафтс 1863ж.синтездеп алды.
Көміртегінің және кремнийдің салыстырмалы сипаттамасы

Элементтердің периодтық жүйесінде, кремний, 4 топтың 3 периодында ор– наласып көміртекпен германий металының арасында ауыспалы болып табы- лады. Сондықтан, оның көміртегімен ұқсастығы аз (мысалы, 4-вален тілігі) және бірқатар спецификалық қасиетін көрсетеді. Көміртегіге қарағандакрем- ний атомының радиусы үлкен, сондықтан оның ядросының заряды көбірек экрандалады және ол электрондарын беруге бейім; көміртекке қарағанда крем- нийдің электірлігі теріс.

Ең берік байланыс кремний және өттегі (Si – O) арасындағы, кремний –кө -міртек (Si –O)байланысы кремний – кремний (Si – Si) байланысынан гөрі бе- рік, бірақ көміртек – көміртек(С– С)байланысынан әлсіз.Силанды тізбектердің көмірсутекті тізбектерден ерекшелігі тұрақсыздығы. Мына түрлі Si = Si және Si = C қос байланыстармен кремний тұрақты қосылыс түзе алмайды.

Силандар, галогенды силандар, алкоксиландар, ацилоксисиландар

Кремнийдің қарапайым ковалентті қосылыстары – силандар (кремнийсутек- тер) олардан ерекшеліктері болса да, формальді түрде көмірсутектердің ана- логтары болып есептеледі.

SiH₄

SiCl₄ - Силан

Тетрахлор- SiH₄

силан

Олар тек галогендермен емес, сондай - ақ галогенсутекті қышқылдармен

галогенирленеді:

2HBr;AlBr₃;–150⁰C

SiH₄ ───────── SiH₂Br₂

–2H₂ Дибромсилан

Si – H байланысы сілтілік катализаторлар болғанда гидролизденеді, осыған қоса силан арқылы шыныдан алынатын сілтінің мөлшері гидролиз үшін жет–

кілікті:

SiH₄ + 2H₂O → SiO₂ + 4H₂

Тотығу, галогенсутекті қышқылдармен галогенирлену және гидролиздену реакциялары көміртек - сутек байланысына қарағанда, кремний - сутек байла-нысы гетеролитикалық ыдырауға мүмкіндігі бар екеніне нұсқайды.

өнімі — ферросилиций болып табылады; осы жағдайда жоғары галогенси лан- дардың шығымы жоғары емес:

Осы гомологтык қатарының ең жоғары белгілі мүшесі болып Si₂₅Cl₅₂.

Техникалық жағынан қызықтыратын, хлорсиландар.
Алкоксисиландар — ортокремний қышқылының эфирлері. Толық эфирлер

тетрахлорсилан спиртпен әрекеттескенде алынады:

-4HCl Тетрамет-

оксисилан
Хлорлы сутек жартылай спиртпен әрекеттеседі, және бөлінген су эфирды

гидролиздендіреді:

CH₃OH + HCl → CH₃Cl + H₂O
Реакция зонасынан хлорлы сутекті жою үшін этерификация процессін

газды фазада жүргізу қажет, сонда эфирдың шығымы 90% - тен жоғары болады.

Алкоксихлорсиландар 4- хлорлы кремнийдың артық мөлшері спиртпен әре -кеттескенде түзіледы:

2CH₃CH₂OH + SiCl₄ → (CH₃CH₂O)₂SiCl₂

-2HCl Диэтоксидихлор-

силан

қыщқылының ангидридтері. Ацилоксисиландардың синтездеу әдісі органика- лық карбон қышқылдары немесе, олардың түздары тетрахлорсиландармен әре кеттесуін білдіреді. Органикалық сілтілер (пирилин) қатысымен инертті еріт- кіштерде (гептан) жақсы шығымымен ортокремний қышқылының аралас ан- гидриды түзіледі:

4CH₃COONа + SiCl₄ → (CH₃COO)₄Si

-4NаCl Тетраацетил-

оксисилан

Тетраацилоксисиландар қышқылдық қалдығына тәуелді — сүйық, аморфты

немесе кристалдық зат, инертті еріткіштерде (эфирде, бензольде) ериді, сумен жеңіл гидролизденеді.

Кремний-көміртек байланысы бар қосылыстар. Алкилсиландар

Алкилсиландар тетрахлорсиландардан және металлорганикалық қосылыстар- дан алынады.

Цинкорганикалық қосылыстар тетрахлорсиландармен тетраорынбастырыл- ған силандарды береді (Ш.Фридель және Дж.Крафтс, 1863ж.):
2(CH₃CH₂)Zn + SiCl₄ —→ (CH₃CH₂)₄Si

-2ZnCl₂ Тетраэтилсилан

Магнийорганикалық қосылыстар қатысымен жүретін синтездер универсал- ды және зауыт немесе зертханалық практика жүзінде әртүрлі кремнийоргани- калық қосылыстарды алуға кеңінен қолданылады. Олар бір немесе екі сатылы жүреді.

Еріткіш ретінде диэтилды эфир, дибутилды эфир, эфир және бензол қоспа- сын қолданады.

Газды фазада катализатор (мыс немесе күміс) қатысымен жүретін элемен-

тарлы кремниймен галогеналкандар арасындағы реакция алкилхлорсиландар- ды синтездеу негізгі әдіс және техникалық маңызы зор.

Реакция газ тәрізді галогеналкилды, құрамы 80-95 % таза кремний ден және

5- 20 % ұнтақ тәрізді мыстан тұратын гранулды жанасу массаны қыздырып отырумен үстінен жіберіп, жүргізіледі:

│ → CH₃SiCl₃ шығымы 10-40%

Si; Cu │ → (CH₃)₂SiCl₂ ,, 35-80%

CH₃Cl ───→ │

250-400 0C │ → (CH₃)₃SiCl ,, 5-25%

│ → (CH₃)₄Si ,, 5-25

Шектеулі кремнийорганикалық қосылыстарының екі мынадай негізгі топта- рын айырады: винилсиландар және аллилсиландар.

Біріншісінде қос байланыс кремний атомымен тығыз кездеседі, ал екіншісін -де одан аулақтанған:

(R)₃Si – CH=CH₂ (R)₃Si – CH₂CH=CH₂

Винилсилан Аллилсилан

байланысын алифатты және ароматты силандарда жеңіл бұзады.

Фенилтрихлорсилан мөлшерлі түрде 30⁰С хлорлы алюминий әсерінен ыды -райды:

AlCl₃

C₆H₅ – SiCl₃——→ C₆H₅ – Cl

-SiCl₄

Фенилтри- Хлорбензол

хлорсилан

Силанолдар – тұрақсыз қосылыстар ( (R)₃Si – OH), кремний галогендермен,

алкокси — (OCCH)₃, ацилокси-(OR^’) және амин —(NHR’)топтармен байланыс-

║

O

заттар.

Төмен силанондар – майлы түссіз сүйықтар, жоғары – қатты заттар. Силанди- олдардың және силантриолдардың құрылысы – кристалдық.

Силандардың химиялық қасиеті спецификалық, тек кейбір қасиеттері силан- дардың спирттың қасиеттеріне ұқсас. 1.Олар металдармен,сілтілермен, металл окисьмен әрекеттеседі.

2.Триалкилсиланолдар күкірт қышқылымен дисилилсулфаттар түзеді:

2(CH₃CH₂)₃Si–OH——→(CH₃CH₂)₃Si–OSO₂O–Si(CH₂CH₃)₃

Триэтилсиланол Гексаэтилдисилилсульфат

3.Силанолдардың әдеттегі қасиеті болып молелула аралық дегидратациялану табылады. Осы реакция оларды спирттен айқын ажыратады.

Жоғары молекулалық кремний органикалық қосылыстар

Ғалымдарды көп уақыттан бері жылуға төзімді және созымды (пластичный)

жоғары полимерлі қосылыстардың алуын ойлап жүрген.

1937ж. К.А.Андрианов гидролиз процессінде алкил –және арилалкоксисилан- дар жоғары полимерлы кремний органикалық қосылыстарға айналу қаблеті ба- рын ашты.

Кремний органикалық полимерлердың құрылысын ауыстырып жане крем- ний, оттегі және көміртегінің қатынастарын түрлендре отырып әртүрлі қасиеті бар өнім алынды.

Полимерлі тізбек құрылысы бойынша кремний органикалық полимерлердың келесі түрлерін айырады:

Полиорганосиландар:

│ │ │ │

│ │ │ │
Полиорганокарбосиланы:

│ │ │

… – Si–(C)_n –Si–(C)_n –Si–…

│ │

│ │

│ │

│ │

│ │

│ │
Полиорганосилоксандар:

│ │ │

…–Si–O–Si–O–Si–…

байланыста екенін көрсетеді.

Сұрақтар және тапсырмалар:

1.Силандар, алкоксиландар деген не?

2.Алкилсиландардың тура синтезінің негізі?

3.Силанолдарды алу тәсілдері?

Өзіңді тексер:

1.Ең алсіз байланыс болып табылатын

А) Si-Si, B) Si-C, C) Si-O, D)Si-OH, E) C-C

2.Cиланолдар деп мынаны айтады

А)Si-OH, В)Si-O, С)C-OH, D)Si-C, Е)Si-Cl

3.Гидролиздың және поликонденсациялаудың жылдамдығы тәуелді болады

A)полимер құрылысына, B)реакция жағдайына, C)судың мөлшеріне,

D)катализатор қолдануына, E)А және В