Umumiy o’rta ta’lim maktabi kimyo kursida atom tuzilishining

3. Umumiy o’rta ta’lim maktabi kimyo kursida atom tuzilishining
o’qitilishi.
Kimyo
darsliklarida
esa
o’quvchilar
kimyoviy
elementlarning
klassifikatsiyasi, D.I.Mendeleevning kimyoviy elementlar davriy sistemasi
mavzularidan so’ng atom tuzilishi mavzusini o’rganishga kirishadilar. Bu
mavzularni o’rganishga kirishishdan avval fizika darsligidan: «Rezerford
tajribasi», «Atomning yadro modeli», «Atom tuzilishi» paragraflarini takrorlash va
vodorod atomining tuzilish sxemasini o’rganish kerakliligi uqtirib o’tiladi. SHu
bilan birga elementning tartib nomeri - uning atomi yadrosining zaryadi ekanligi,
atom yadrosining tarkibi, izotoplar va elektronlarning energetik pog’analar
bo’yicha joylashishini o’rganishga kirishiladi. Bunday atomlardagi elektronlarning
energiyasi turlicha bo’lishi va ular bu energiyani ma’lum portsiyalar - kvantlar
bilan yutishi va chiqishi aytiladi. Elektronning muayyan atomdagi energiya
qiymati bosh kvant soni bilan beriladi, u faqat butun sonlar: 1,2,3,4 va hokozo
qabul qilishi mumkin. Energiyasi eng kam (n
1) bo’lgan elektronlar birinchi
energetik pog’onada, boshqacha aytganda elektron qavatda bo’ladi. Elektronning
bir kvant holatdan boshqasiga o’tishi energiyaning sakrab o’zgarishi bilan bog’liq.
19
Bunda elektronlar ikkinchi va undan ham uzoqroq energetik pog’onalarga o’tishi
mumkin. Energetik pog’onadagi elektronlarning maksimal soni ushbu formuladan
aniqlanadi:
2
2 n
(4)
bunda: n- bosh kvant son.
Bu formulaga ko’ra birinchi energetik pog’onada (n
1) ikkita elektron
)
2
1
2
(
2
N
, ikkinchisida (n
2) - sakkizta elektron
)
8
2
2
(
2
N
, uchinchisida
(n
3)-o’n sakkizta elektron
)
18
3
2
(
2
N
bo’lishi mumkinligi va hokozolar
ko’rilgach, 1;2;3;4 davrlardagi elementlar atomlarining energetik pog’onalaridagi
elektronlar soni bilan tanishadilar. So’ngra atomlarda elektronlarning holatini
o’rganishga o’tiladi. Bu darslikda quyidagicha bayon etilgan: ilgari olimlar
elektronlar musbat zaryadlangan yadrolar atrofida orbitalar bo’ylab aylanadi va
yadrodan ma’lum masofada tutilib turadi, deb taxmin qilgan bo’lsalar, endilikda
atomlarda bunday orbitalar bo’lmasligi isbotlandi. Olimlar elektronni dualizm
tabiati va tajriba ma’lumotlari asosida elektron harakatlanish vaqtida yadrodan
turli xil masofada bo’la olishi mumkinligini aniqladilar. SHu bilan birga
elektronlarning yadrodan muayyan masofada bo’lish ehtimolligini ham aniqlashga
muvaffaq bo’lindi. Agar vodorod atomi radiusining ortib borish yo’nalishida
elektronning bo’lish ehtimolligini kuzatsak, elektronni yadroning o’zida bo’lish
ehtimolligi nolga tengligi, so’ngra tez ortib borib, yadrodan 0,53
10
-10
m masofada
ehtimollik maksimal qiymatga yetishi, keyin esa asta sekin kamayishi aniqlanadi.
Elektronning yadrodan muayyan masofada bo’la olish ehtimollik qiymatlari shartli
ravishda nuqtalar bilan tasvirlanadi. Elektron tez-tez bo’lib turadigan joylarda
nuqtalar zich, kamroq bo’ladigan joylarda esa siyrakroq joylashgan bo’ladi.
Elektron harakatlanish vaqtida, masalan vodorod atomida, shar shaklidagi bulut
hosil qiladi, uning zichligi yadrodan 0,53
10
-10
m masofada eng katta bo’ladi
(4-rasm).
20
4- rasm. Vodorod atomining modeli.
Harakatlanish vaqtida shar shaklidagi bulut hosil qiladigan elektronlar
s- elektronlar deyiladi.
Elektron bulutlarning eng zich sohasi orbitallar deyiladi. Geliy-Ne atomida
ikkita s- elektron bor. Shu sababli shunday savol tug’iladi: bitta energetik
pog’onada sferik shakldagi ikkita elektron bulut qanday qilib birga bo’lishi
mumkin? Ma’lum bo’lishicha, elektronlar biz ko’rib chiqqanimizdek yadro
atrofida harakatlanishidan tashqari yana boshqacha harakat ham qilar ekan. Bu
harakatni ularning o’z o’qi atrofida aylanishi sifatida tasavvur qilish mumkin.
Bunday aylanish spin deyiladi (inglizchadan tarjima qilinganda urchuq, aylanma
degan ma’noni bildiradi).
Bitta orbitalda qarama qarshi (antiparallel) spinli faqat ikkita elektron
bo’lishi mumkin, ya’ni bitta elektron o’z o’qi atrofida go’yo soat strelkasi
bo’yicha aylansa, boshqasi - soat strelkasiga teskari aylanadi. Ana shunday
tushunchalardan foydalanib, elektronlarning atomlarda joylashuvi elektron
formulalar yordamida tasvirlanadi, masalan: N - 1S
1
, Ne - 1S
2
, bunda harf oldidagi
raqam energetik pog’ona nomerini, harfning o’zi elektron bulutning shaklini,
harfning o’ng tomonida tepadagi raqam - ana shu shakldagi bulutli elektronlar
sonini ko’rsatadi. Elektronlarning orbitallar bo’yicha joylashuvini quyidagicha
yanada yaqqolroq tasvirlash mumkin:
1S
2
1S
1
21
bunda katak-orbital, strelka-elektron, turli tomonga yo’nalgan strelkalar -
qarama-qarshi (antiparallel) spinli elektronlar.
Litiy Li da uchunchi, berilliy Be da to’rtinchi valent elektronlar ikkinchi
energetik pog’onada joylashadi. Bu elektronlar ham harakatlanganda shar
shaklidagi (5-rasm), lekin kattaroq bulut hosil qiladi.
5 - rasm s va p elektron bulutlarning shakli.
Bor B da beshinchi elektron (ikkinchi energetik pog’onadagi uchinchi)
paydo bo’ladi. Bu elektron harakatlanganda gantel shaklidagi bulut hosil qiladi (5-
rasm). Harakatlanganda gantelsimon shakldagi bulut
hosil qiladigan elektronlar r - elektronlar deyiladi.
Agar koordinata o’qlarining boshi sifatida atom yadrosining markazi qabul
qilinsa, u holda gantelsimon bulutlar koordinata tekisliklarida 6-rasmda
ko’rsatilganidek joylashadi.
6-rasm. p - elektron bulutlarning fazoda turlicha joylashuvi.
Shunday qilib, ikkinchidan boshlab har qaysi energetik pog’onada uchta r-
orbital bo’lishi mumkin. Bor V, uglerod S va azot N - atomlarida 2r-orbitallarda
22
bittadan elektron bo’ladi. Kislorod O, ftor F va neon Ne - atomlarida elektronlar
juftlashadi.
2-davrdagi Litiydan neonga qadar bo’lgan elementlarning atomlarida
elektronlarning joylashishi 7-rasmda ko’rsatilgan. Rasmdan ko’rinib turibdiki,
bitta energetik pog’onaning o’zida bulutning shakli turlicha elektronlar bo’lishi
mumkin. Bunday elektronlar bitta energetik pog’onaning o’zida bo’lsa ham, yadro
bilan bog’lanish energiyasi jihatidan bir - biridan farq qiladi.
7-rasm. 2-davrdagi sakkizta elementlarning atomlaridagi elektronlarning joylashuvi.
Shu sababli energetik pog’onalarni pog’onachalarga bo’lish qabul qilingan.
Birinchi energetik pog’ona bitta s-pog’onacha, ikkinchi energetik pog’onada esa s
va p pog’onachalar bor.
Atomning tuzilish nazariyasi, guruh nima uchun ikkita guruhchaga - bosh
va yonaki guruhchalarga bo’linishini ham tushuntirib beradi.
Navbatdagi elektronlari (tartib bo’yicha) s va p orbitallarda joylashadigan
elementlar bosh guruhchalarga taalluqli bo’ladi. Bu elektronlar s va p
elektronlardir. Shu munosabat bilan bosh guruhchalardagi elementlarning o’zi ham
s va p elementlar deyiladi.
23
Navbatdagi elektronlari d- orbitallarda joylashadigan elementlar yonaki
gruppachalarga taalluqli bo’ladi. Bular d- elementlardir (8-rasm). d- elektronlar
bulutlarining shakli r - elektronnikidan murakkabroq bo’ladi.
8-rasm. d - elektron bulutining shakli.
Masalan, skandiy Se d - element hisoblanadi, chunki uning navbatdagi
bitta elektroni d - orbitalda joylashgan:
Sc
21
2
1
5
2
5
2
2
4
3
3
3
2
2
1
s
d
p
s
p
s
S
bo’lar ekan.
|