“Бейорганикалық химияның теориялық негіздері” пәні бойынша

ЛЕКЦИЯНЫҢ ҚЫСҚАША КУРСЫ.

Жетісай 2006 ж.

Кредит №1 (8сағат)

Элемент, атом, молекула, Энергия сақталу

салыстырма атомдық заңы, құрам тұрақты-

Элементтердің периодтық жүйесі (ЭПЖ)

массалар, моль, моляр настар заңы,

масса, эквивалент. көлемдік қатнастар

заңы,Авагадро

заңы, экви-

валенттер заңы.

Бейорганикалық қосылыстар сыныптары.

Химия-заттар турасындағы ғылым және олардың ( заттардың) түрлену заңдары турасындағы ғылым.

Химияның негізгі түсініктері: атом, молекула, химиялық элемент, салыстырмалы атомдық және молекулалық массалар, моль, моляр масса,эквивалент.

Атомдар массалары:

-₂₄ -₂₃ -₂₃

m _{а (Н)} = 1,674х10 г m _{a (C)} = 1,993 х 10 г m _{a (H2 O)}= 2,99х10 г

1/12 m¹² с

Салыстырмалы молекулалық масса М_ч:

М_ч (Н ₂ О) = 2 А_ч (н) + А_ч (0)

Моль – 3ат мөлшерінің өлшеуіш бірлігі (v).

Ол өлшеуіш бірлігінде 12г ¹²С көміртегі изотопында неше атом

болса,сонша құрылымдық бірлік (структуралық бірлік) (молекулалар,

атомдар, иондар) болады.

Әрқандай заттың бір молінде бір түрлі сан құрылымдық бірліктер

болады.

Дюжина – 12 құрылымдық бірлік (структуралық бірлік)

Моль – 6,02х10 құрылымдық бірлік (структуралық бірлік)

₂₃

Сутегі атомдары 1 молінде 6.02х10 сутегі Н атомдары болады.

Сутегі молекулаларының,1 молінде 6.02.10 сутегі Н₂ молекулалары болады

Сутегі иондарының 1 молінде 6.02.10²³ сутегі Н⁺ иондары болады

₂₃

Авагадро тұрақтысы : N_А = 6,02 х 10

Моляр масса (М) –1 моль заттың массасы

М _(1г/_моль) = М_ч (өлшемсіз) шама

Лекция №3.

Тақырып : Химияның негізгі заңдары.

1.Массаның сақталу заңы (М.В.Ломоносов 1748ж)

Реакцияға кіріскен заттар массасы реакция нәтижесінде пайда болған заттар массасына тең болады.

Реагенттер массасы= өнімдер массасы

А+В=С+Д реакциясы үшін m_А +m_В= m_С+m_Д

А. Эйнштейн –энергия (Е) және масса (m) арасындағы өзара байланыс Е=mС ²

С- вакуумдағы жарық жылдамдығы С=3х10 м/с.

Реакцияға кіріскен заттар массасының және энергиясының жиындысы реакция өнімдерінің массасының және энергиясының жиындысына тең.
2. Құрам тұрақтылығы заңы. (Пруст 1808 ж)

Әрбір молекулярлық структураға ие болған индивидуал химиялық қосылыс оны алу жолына байланыссыз тұрақты құрамға ие болады.

1. 
   2 Н₂+О₂= 2 Н₂ О
   

3. Еселі қатынастар заңы (Д.Дальтон 1803ж)

Егер екі элемент бір-бірімен бірнеше химиялық қосылыстар түзсе ондағы бір элементтің екінші элемент бірдей үлестеріне тура келетін массаларының өзара қатынасы онша үлкен болмаған бүтін сандарға тура келеді.

N₂ О, NO , N₂ O₃, NO₂, N ₂O₅

4. Эквиваленттер заңы (И. Рихтер 1791 ж)

Элементтер атомдары өзара қатаң белгіленген үлестерде ғана (эквивалент түрде ғана ) әрекетттеседі.

“ Эквивалентті ” дегеніміз “тең құнды” “тең бағалы” дегеніміз.

Элемент эквиваленті деп оның моль сутегі атомдарына тең құнды болған (эквивалент болған ) мөлшерін айтамыз.

НСl Н₂О NH₃ СH₄

Э_cl = 1моль Э_о=1/2 моль Э_N=1/3 моль Эс=1/4 моль

Энвивалент молер массасы (г/моль). Эквивалент көлем (көлем бірлігі).Эквиваленттік факторы.

Әсерлесуші заттар массаларының бір-біріне қатынасын олардың эквиваленттерінің моляр массаларының қатынасындай қабылдаса болады.

m_{1 =} Мэ (1)

m₂ Мэ (2)

m₁, және m₂ -әсерлесуші заттар массалары, Мэ (1) және Мэ (2) олардың эквиваленттерінің моляр массалары.

5. Авагадро заңы. (А. Авагадро 1811 ж).

Бір түрлі жағдайларда әр түрлі газдың бірдей көлемдерінде бір түрлі сан молекулалар болады.

1 туынды : Әр қандай газ тәріздес немесе булы заттың 1 молі бір түрлі жағдайларда бірдей көлемге ие болады.

1 моль әр қандай газ (қ.ж.) –көлем –22,4 л- моляр көлем (Vm) (л/моль,см ³

2 туынды: m₁ M₁

P₁V₁ = Po Vo

T₁ To

Қалыпты жағдайда әрқандай газдың көлемі (қ.ж):

P₁ V₁ T_O

Vo=

Тұрақты шамалар қатынасы тұрақты шама болады

R- универсал газ тұрақтысы Vo Po

=R

R₁= 8,314 Д ж /моль х к

R₂= 1,987 кал /моль град

R₃= 0,082 л. атм /моль. Град

Клапейрон теңдеуі P₁ V₁ =V х R х Т

Р V= m х RT

M

ПСЭ

Топтар І ІІІ ІV V VI VII VIII

н В C N O F He He

Si P S Ce Ne

AS Se Br Ar

Te I Kr

Rh

( Ca, K,Mg) ( Al,Zn, Be) ( CL, F,S )

Оттегі О2 мен өзара әсерлескенде оксидтер пайда етеді

Негізгі Амфотер Қышқылды

( К₂О, Са О) ( Al₂O₃,ZnO) ( Cl₂O₇,SO₃)

Cумен Н2О өзара әсерлескенде оксидтер, гидроксидтер түзеді.

Негіздер Амфотер гидроксидтер Қышқылдар

(KOH, Ca (OH)₂) ( Al (OH)₃, Zn( OH)₂) (HСlO₄,H₂SO₄)

Қыщқыл және негіздер өзара әсерлескенде тұз түзіледі

тұздар орто тұз тұз

Глоссарий.

Амфотерлік (Амфотерность) – заттың әрі қышқылдық әрі негіздік қасиеттерді көрсетуі.

Атом- Барлық химиялық қасиеттерін сақтай алатын химиялық элементтің ең кішкентай бөлігі.

Валенттік ( валентность )- Атомның химиялық байланыстарды түзе алатын қабілеті. Басқа атомдармен жасалған байланыс саны валенттік санын көрсетеді.

Гидроксотұздар ( негізгі тұздар ) – негіздердің –ОН топтарын нейтралдау реакцияларында толық алмастырмағанда пайда болатын өнім ( қосылыс).

Гидротұздар ( қышқыл тұздар ) – қышқылдардың Н ⁺ катиондарын нейтралдау реакцияларында толық алмастырмағанда пайда болатын өнім (қосылыс) .

Қышқыл- ертінділерде сутегі Н ⁺ катионын донорлық жасайтын зат.

Молекула – бір түрлі немесе бірнеше түрлі атомдардан тұратын заттың барлық негізгі химиялық қасиеттерін жинақтаған ең кішкентай бөлігі.

Моль – N_A түзілімдік бірліктерден құралған заттың мөлшері.

Оксид – Заттың оттегімен қосылысы.

Негіз ( основание ) – ертіндіде гидроксотоп – ОН доноры бола алатын зат.

Тұздар ( соли ) – қышқыл және негіздің өзара әсерінен пайда болатын зат.

Тотығу дәрежесі ( степень окисления ) – молекуладағы атомның шартты заряды.

Химиялық элемент- бір түрлі ядролық зарядқа ие болған атомдардың бір түрі.

Эквивалент – 1 моль сутегі атомдарымен реакцияға кірісе алатын немесе сонша мөлшер сутегі атомдарын химиялық реакцияларда ығыстырып шығара алатын заттың мөлшері.

Тақырып : Атом түзілісі. Химиялық байланыс. Периодтық заң.

Блок схема № 2

Атом түзілісі

Атом Тұрақтылыққа

ұмтылу

Ядро+ электрондар

Химиялық байланыс

Квант сандары

Паули принципі Химиялық

МОМ молекуляр орбиталар методы.

Клечковский ережесі

валент схемалар методы

Периодтық заң.

тік қасиеттер

Атом радиусы,байланыс энергиясы,

Электронға құштарлық, электротерістік.

Бөлшек	Белгіленуі	Тыныштық массасы, кг	Массаның атом бірлігі м.а.б.	Заряды
Протон	Р	-27 1,673 х 10	1,007276	+1,0
Нейтрон	n	-27 1,675х10	1,008665	0,0
Электрон	e	9 -31 9,109х10	0,000549	-1,0

Ядродағы протондар саны =Z – ядро заряды

Нейтрондар саны : n =А –Z А-Атом массасы

Фтор атомы F : Z = 9, Ач=19, 9р =9е, 19-9=10n

Мырыш атомы Zn : Z =30, Ач= 65, 30р= 30е, 65-30=35n

Изотоптар : ⁶⁴ Zn, ⁶⁶ Zn, ⁶⁷ Zn, ⁶⁸ Zn, ⁷⁰ Zn

Сутегі атомының изотоптарынан басқа, барлық изотоптардың

қасиеттері айырғысыз:

₁

Н –сутегі –протий – Н

_1
2

Н – ауыр сутегі –дейтерий- Д

<sub>1

3</sub>

Н - өте ауыр сутегі – тритий –Т

1. Э. Резерфордтың планетарлық моделі (болжам) М.Планк- энергия дискретті-бөлініп шығарылады бөлек- бөлек порция –квант түрінде.

Е=h v

- ³⁴

2. Н. Бор теориясы –“Атом тұрақты” (ұйғарым (подсказка)

Бор постулаттары :

А) Атомдарда орбиталар бар –оларды бойлап айланғанда электрон энергия шығармайды.

Б) Энергияны нұр көрінісінде шығару немесе жұту электрон бір стационар орбитадан екіншісіне өткенде ғана амалға асады.

В) Квант механикасы және атом түзілісі (түсіндіру).

Қасиеттер дуализмі. Электронның корпускулярлық қасиетін Е=h V теңдеуі,

толқындық қасиетін = сv, корпускуляр толқындық қасиетін Е= hc

теңдеулері сипаттайды

Э. Шредингер : Атомдағы электронды әртүрлі тығыздыққа ие болған,теріс зарядталған бұлыт ретінде қарау керек деп пікір білдірген.

/ / ² – ықтималдық тығыздығы –атом орбиталы.

Атомдағы электронның энергетикалық жағдайы 4-түрлі квант сандарымен сипатталады.

Квант сандары –электронның атомдағы

адресі (мекен жайы)

Электрондық деңгейлер

қабаттар K L M N O P Q

NO )к )l )m )n )о )р )q

2. Орбитал квант саны l =0, 1, 2, 3….. n-1

электрондық қабатшалар s p d f ….

l= 1 p- қабатша, р-орбиталь – гантель орбиталь

l= 2 d- қабатша, d- орбиталь- күрделі формалы орбиталь

l= 3 f- қабатша, f- орбиталь-өте күрделі формалы орбиталь

у

х

S-орбиталь

Х Х Х

Бес d-орбиталдар

Бес d-орбиталдар
3. Магнит квант саны m-l…. 0….+1
S l=0 m=0
P l=1 m=-1 0 +1

d l=2 m=-2 –1 0 + 1+ 2

f l=3 m=-3 –2-1 0 + 1+ 2+ 3
4. Спин квант саны m_s m_s= ⁺ 1

2

Лекция №7.

саны 2 8 18 32 50

Осы ережеден туындайтын нәтиже:

Қабатшалардың ең тұрақты жағдайлары

Орбиталардың толықтырылуы (n+l) жиындысы, өсуі тәртібіне сәйкес амалға асады. (n+l) тең болып қалған жағдайда –n кіші болған орбиталь бірінші толықтырылады (заполняется)

IS < 2S <2p <3S <3p <4S <3d <4p<5S <4d <5p <6S<4f<5d<6p<7S<5f<6d….

Осыған сәйкес 6 периодтың f –элементі 68 Nd –неодимнің электрондық формуласы:

1S 2S 2р 3S 3р 3d 4S 4р 4d 4f 5S 5p 6S

Қазіргі заман анықтамасы: Химиялық элемнттердің қасиеттері олардың атомдары ядроларының зарядтарына периодты түрде тәуелді болады.

Химиялық элемнттер қасиеттерінің периодты түрде өзгеруі ядро зарядының артуымен олардың сыртқы энергетикалық қабатының электрондық конфигурациясының қайталануына (валенттік электрондар санының ұқсастығы қайталануына ) байланысты болады.

8 топ 7 период

Период номері –элемнт атомындағы энергетикалық қабаттар саны.

Период - 1 2 3 4 5 6

Элементтер саны 2 8 8 18 18 32

1. Сыртқы S –қабатшаның толықтырылуы –металдық

қасиеттер

2. Сыртқы р-қабатшаның толықтырылуы металлеместік

қасиеттер

(Р- қабатшада электрондар санының өсуі (1 ден 5 ке дейін )

металл еместік қасиеттерді күшейтеді)

3. Толық қалыптасқан конфигурация (n S² np⁶ )- химиялық инерт элементтер. Сыртқы nS² қабаттың сақталуымен ішкі (n-1)d қабатшаның қалыптасуы – қасиеттердің жайлап өзгеруін сипаттайды ( өткінші элементтер ).

Валент электроны бар қабатшаның түрі элемент типін анықтайды:

S- элемент, Р- элемент, d-элемент, f-элемент

Негізгі топшалар S- және р- элементтерден тұрады. Қосымша топшалар

d-элементтерден тұрады. Топ нөмері (n) – элементтің жоғарғы валенттігі (тотығу дәрежесі), (n-8) –төменгі валенттік (тотығу дәрежесі ).

Оксидтер және гидроксидтер формулалары.

Иондану энергиясы –периодта өседі

топшада –азаяды

Электротерістік –периодта -өседі

топшада –азаяды


Лекция №10.
Тақырып : Химиялық байланыс.
Ковалент байланыс. Байланыс полярлығы.Диполь моменті. Иондық байланыс

Химиялық байланыс сипаттамалары:

1. 
   Байланыс ұзындығы
   
2. 
   Байланыс энергиясы
   
3. 
   Байланыс полярлығы
   
4. 
   Байланыс қаныққандығы
   
5. 
   Байланыс бағытталуы
   
6. 
   Байланыс еселігі.
   

Химиялық байланыстың негізгі түрлері

Иондық байланыс ,х2
		Коваленті байланыс ,х 2

Поляр ковалент байланыс 2,х 0,5
		Поляр емес ковалент байланыс 0,4,х 0

Байланысқан атомдардың электротерістіктері айырмашылығының (,х ) артуы байқалады.

Валент байланыстар методы ВБМ МВС

+

- эектрон +- электрон   байланыс

Қарама – қарсы спинге және екі атомға тиісті болған екі электрон байланыс қалыптастырады. Байланыстың пайда болуына себеп – атомның толықтырылуға – жетілуге ұмтылуы.

Химиялық байланыс пайда болуы механизмдері: алмасу ( обменный ) механизмі, донор – анцепторлы механизмі.

Алмасу механизмі

.. ..

Н. + Н.  Н : Н Н. + .Cl. → Н : Cl..

Донор – акцепторлы механизм

Н ⁺ +: N H  [ H : N : Н ]

H Н

Ионды байланыс сутекті байланыс металл байланыс

Орбиталдар гибридизациялануы – басқа орбиталдармен эфектив қармасу

(перекрывание) үшін ковалент байланыстар пайда болу шағында кейбір орбиталдардың өз формаларын өзгертуін айтамыз.

Гибридті орбиталдар Sp = S + P

Sp² = S + P+P

Sp³ = S + P+P+P

Sp^{3 –} гибридизациялану: Бір S –орбиталь және үш р- орбиталдар бірлесіп төрт бір түрлі “гибридизацияланған “ орбиталдарға айланады. Олардың арасында бұрыш 109⁰28¹-ңа тең.

Sp^{3 –} гибридизациялану орын алған молекулалар тетраэдр геометрияға ие болады ( СН₄, NH₃ ).

Sp^{2 –} гибридизациялану Бір S орбиталь және екі р- орбиталдар үш бір түрлі

“ гибридтелген ”орбиталдарға айналады. Олардың осьтерінің арасындағы бұрыш 120⁰ - қа тең.

109⁰ 28¹

Sp ^{2 –} гибридизациялану. Бір S- орбиталь жән екі р- орбиталдар үш бір түрлі “ гибридтелген ” орбиталдарға айланады. Олардың осьтерінің арасындағы бұрыш 120⁰-қа тең.

Sp^{2 –} гибридтелу амалға асатын молекулалар тегіс геометрияға ие болады.

“гибридтелген” орбиталдарға айланады.Олардың осьтерінің арасындағы бұрыш 180^0.

108⁰

Sp. Гибридтелу амалға асатын молекулалар сызықты геометрияға ие болады.