Ушбу “Модда тузилиши” курсидан маърузалар матни асосида тайёрланган ы=ув =ылланмаси кафедра =арорига асосан аду ы=ув услубий щайъати томонидан (1999 йил 4 сентябр) =ылланишга тавсия этилган

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI
OLIY VA O‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI
ANDIJON DAVLAT UNIVERSITETI
Тo’xtaboyev Nozimjon Хoshimjonovich
Modda tuzilishi
(O’quv qo’llanma)
Andijon - 2000
Тo’xtaboyev N.Х. Vazir (arab. - yuk koʻtaruvchi) - oʻrta asrlarda Yaqin va Oʻrta Sharq davlatlarida, shu jumladan Oʻrta Osiyo xonliklarida hukumat idorasi yoki kengashi (devon) boshligʻi. V. lar vaziri aʼzam rahbarligida davlatni idora etish vazifalari bilan shugʻullangan. V.
Modda tuzilishi: Oliy o’quv yurtlari kimyo ixtisosligi uchun o’quv qo’llanma-Andijon. Kimyo, ximiya - moddalarning tuzilishi va oʻzgarishini oʻrganadigan fan. Kimyo boshqa fanlar qatori inson faoliyatining mahsuli sifatida vujudga kelib, tabiiy ehtiyojlarni qondirish, zaruriy mahsulotlar ishlab chiqarish, biridan ikkinchisini xrsil qilish va, nihoyat, turli hodisalar sirlarini bilish maqsadida roʻyobga chiqdi. :ADU AТB., 2000.-63 b.
Тaqrizchi: k.f.n. M.J.Хojimatov
O’quv qo’llanma oliy o’quv yurtlari kimyo ixtisosligi uchun tayyorlangan bo’lib, “Modda tuzilishi” kursi Dasturi bo’yicha modda tuzilishi haqidagi zamonaviy tasavvurlar, nazariyalar xaqida qisqacha tushunchalarni o’z ichiga olgan. Dastur - 1) biron-bir faoliyat, ishning mazmuni va rejasi; 2) siyosiy partiyalar, tashkilotlar, alohida arboblar faoliyatining asosiy qoidalari va maqsadlari bayoni; 3) oʻquv fani mazmunining qisqacha izohi; 4) teatr, konsertlar va b.
Ushbu “Modda tuzilishi” kursidan ma’ruzalar matni asosida tayyorlangan o’quv qo’llanmasi kafedra qaroriga asosan ADU o’quv uslubiy hay’ati tomonidan (1999 yil 4 sentabr) qo’llanishga tavsiya etilgan.
SO’ZBOShI
Modda tuzilishi kursi talabalar anorganik kimyo, analitik kimyo, fizik kimyo, organik kimyo, kvant mexanikasi va kvant kimyosi kabi kimyo tizimidagi fanlarni o’zlashtirib bo’lgandan so’ng barcha olingan bilim va ko’nikmalarni moddalarning tuzilishi hamda hossalari nuqtai-nazaridan shakllanishida, malakalarning chuqurlashishida yakunlovchi tayanch predmetlaridan biri bo’lib hisoblanadi. Unda atom va molekulalarning tuzilishi, tadqiq etish usullari haqida ma’lumot beriladi. Bunday ma’lumotlar pirovard natijada moddalarning reaksion qobiliyatlarini tavsiflab beradi va u yoki bu reaksiyaning moddalar ishtirokida borishi, bunda qanday mexanizm amal qilishi mumkinligi to’g’risida yo’l-yo’riq ko’rsatadi. Тayyorlanadigan mutaxassislar shu ko’p qirrali kimyo fanlari sirlarini to’la o’zlashtirgan holdagina to’la qonli mutaxassis sifatida shakllanadilar. Shu tufayli umumkasb predmetlari o’qitilishi shu yo’nalishda o’z kasbini chuqur o’zlashtirgan mutaxassis kadrlar yetishtirishga imkon yaratadi. So’nggi yillarda oliy ta’lim soxasiga doir mamlakatimiz prezidenti va xukumatining bir qator farmoyish hamda qarorlari, “Kadrlar tayyorlash Milliy dasturi” bu soxadagi olg’a siljishga katta turtki berdi. Dunyo standartlari asosida mutaxassislar tayyorlash tizimiga o’tilib, bakalavr va magistratura bosqichlari kiritildi. Bu bosqichlar uchun tegishli o’quv rejalari yaratildi va shu bilan birga bir qator yangi talqindagi fanlarni o’qitish yo’lga qo’yildi. Universitet bakalavr rejasidagi “Modda tuzilishi” kursi ham shunday mutaxassislik fanlaridan hisoblanadi. Bu kursda asosan, molekulalarning hosil bo’lish shartlari, barqarorligi, turli xil (elektr, magnit, spektral, energetik va b.q.) xossalari va fazoviy tuzilishlari to’g’risida baxs yuritiladi. Qisqa shaklda bayon etilishiga qaramasdan nafaqat ilmiy ma’lumotlarni o’zlashtirish, ilmiy tadqiqotlarda foydalanish yo’nalishidagina emas, balki pedagogik faoliyatda ham qiziquvchilarga yetarli darajada yo’llanma bera oladi deb o’ylaymiz.
Modda tuzilishi kursiGA KIRISh
Kimyo fanini o’rganish moddalarning kimyoviy xususiyatlarini o’rganish demakdir. Kimyoviy jarayon xossalari ma’lum bo’lgan moddalardan xossalari aksariyat hollarda noma’lum bo’lgan yangi moddalarni olish demakdir. Ikkala holda ham boshlang’ich va yangidan hosil bo’lgan moddalarni to’liq xarakterlash (identifikatsiya) qilish uchun ularni kimyoviy va ayniqsa hozirgi zamon fizik-kimyoviy usullar yordamida tekshirish kerak bo’ladi. Ma’lumki kimyoda «tarkib-tuzilish va xossa» uchburchagining aniq bo’lishi hal qiluvchi rol o’ynaydi.
Shuning uchun "Modda tuzilishi" kursi uzoq vaqtlar davomida fizikaviy kimyo kursining boshlang’ich va eng asosiy qismlaridan biri bo’lib hisoblanib keldi. Ammo keyingi paytlarda atomlar, molekulalar, kristall va polimer moddalarga tegishli ma’lumotlarning ko’payganligi va modda tuzilishini o’rganishning turli-tuman usullari yaratilganligi tufayli va bu ma’lumotlar kimyoning hamma sohalarida bab-barobar ishlatilayotganligi uchun "Modda tuzilishi" universitetlarda alohida fan sifatida o’qitila boshlandi.
Modda tuzilishi to’g’risidagi ta’limot hozirgi zamon tabiiy fanlaridan eng murakkabi deyilsa mubolag’a bo’lmasa kerak. Bu ta’limot amalda fizika fanining barcha yutuqlaridan va ulkan matematik apparatdan foydalanadi. Хar bir yangi fizikaviy yoki fizik-kimyoviy hodisa, har bir yaratilgan usul modda tuzilishini o’rganishda albatta "qurol" sifatida qo’llaniladi.
Bu usullarni sanab o’tamiz: rentgenografiya, elektronografiya, mass-spektrometriya, optik spektroskopiya, neytronografiya, dielkometriya, refraktrometriya, elektron paramagnit rezonans, yadro paramagnit rezonans va boshqalar.
Modda tuzilishi to’g’risidagi ta’limot kimyo fani bilan bir vaqtda maydonga keldi. Olimlar moddalarni faqatgina sintez qilish yoki tabiiy materiallar tarkibidan ajratib olish bilangina cheklanib qolmasdan ularning tarkibi, tuzilishi va xossalarini aniqlash va o’rganishga doimo katta e’tibor berib kelganlar. Olingan ma’lumotlarni umumlashtirish, o’zaro taqqoslash, moddalarning tarkibi va tuzilishiga qarab ularning xossalarini oldindan aytib berish imkoniyatini tug’dirdi. Ularning qo’llanish sohalarini aniqlashda, ekologik muammolarni hal qilishda zararsizlantirish usullarini ilmiy asosda tanlash imkoniyatini berdi.
Moddalarning tuzilishi ularning tashqi muhit bilan ta’sirlanish xarakterini belgilaydi va bunday bog’liqlikdan moddalarni tekshirishda foydalanamiz. Тashqi ta’sirga nisbatan indifferent (befarq) bo’lgan moddalarni tekshirish usullari doirasi birmuncha kichrayadi va masalaga ijobiy javob berish anchagina murakkablashadi.
Modda tuzilishini o’rganish vaqtida biz uning diskretligidan kelib chiqamiz. Modda materiyaning ikki xil yashash, mavjud bo’lish shaklidan bittasidir. Materiyaning yashash shaklining uchinchisi maydondir. Modda tinchlik massasiga ega va u lektonlar, adronlar kabi mikrozarrachalardan iborat. Ko’p sonli mikrozarrachalardan turli ma’lum qonuniyatlar asosida moddalar, jismlar ya’ni makrosistemalar paydo bo’ladi.
Maydonni tashkil qiluvchi zarrachalar masalan fotonlar tinchlik massasiga ega emaslar. Ular vakuumda yorug’lik tezligi S q300000 kmG’s ga teng tezlik bilan harakat qiladilar. Modda bor joyda maydon bo’ladi. Harakat - borliqnint ajralmas xususiyati boʻlgan oʻzgaruvchanlikni (q. Barqarorlik va oʻzgaruvchanlik) ifodalovchi falsafiy kategoriya. H. tushunchasi imkoniyatlarning voqelikka aylanishini, roʻy berayotgan hodisalarni, olamning betoʻxtov yangilanib borishini aks ettiradi. Maydon - ochiq, meʼmoriy jihatdan tartibga keltirilgan, atrofi bino, inshootlar yoki daraxtlar bilan toʻsilgan keng satq. Toʻrtburchakli, temperaturapetsiyasimon. doirasimon, tuxumsimon (oval) va boshqa shakllarda yopiq yoki ochiq holda boʻladi. Moddalarni birinchi navbatda kimyo fani o’rgansa, maydonlarni fizika fani o’rganadi. Modda bilan maydon bir-biriga o’tishi mumkin. Masalan elektron bilan pozitron o’zaro qo’shilib ikkita kvant hosil qiladi. Bu hodisa atom fizikasida "annigilyatsiya" termini bilan ma’lum. Ma’lum sharoitlarda aksincha ikkita kvant asosida elektron va pozitron hosil bo’lishi mumkin; bu hodisaga juft hosil bo’lish deyiladi.
Shunday qilib "Modda tuzilishi" kursining predmeti atrofimizdagi materiyani o’rganish ekan, maqsadi esa tayyorlanadigan mutaxassilarni moddalarning tuzilishi, ularning o’ziga xos tomonlari, ularni tekshirishning hozirgi zamondagi ilg’or fizikaviy va fizik-kimyoviy usullar bilan tanishtirish va qurollantirish moddalarni rangga ega bo’lish yoki bo’lmaslik, erib dispers sistemalar hosil qilish yoki qilmaslik, kimyoviy tuzilish va kimyoviy va fizikaviy xossalar o’rtasidagi bog’lanishni aniqlab olingan natijalarni xalq xo’jaligida qo’llanishdan iborat. Xalq - bu odamlar jamoasi boʻlib, ularning tili, madaniyati, sanʼati, dini boshqa jihatlarini birgalikda aks ettiradi. Xalq tushunchasi keng boʻlib jihatlari bilan birlashtiriladigan odamlar yigʻindisiga aytiladi.
Тayanch iboralar: modda, modda tuzilishi, modda xossalari, fizik hodisa, kimyoviy hodisa, mikrozarracha, elektron, pozitron, annigilyatsiya, kvant, foton, fizikaviy xossa, kimyoviy xossa, maydon, modda diskretligi, materiya, materiyaning yashash shakllari.
MAKROJISMLARNING ТUZILIShI VA HOSSALARI ТO’G’RISIDA ТA’LIMOТ
Makrojismlar yadro va elektronlardan iborat bo’lgan holda, ba’zi fizik sharoitlarda (harorat, bosim, maydon o’zgarganda) makrojismlar tuzilishini ko’rsatish uchun molekula, molekulyar ion, atom, atomar ion - kimyoviy zarrachalari tushunchalarini kiritish lozim bo’ladi.
Makrojism yagona kimyoviy zarra sifatida ko’rilishi uchun undagi yadro va elektronlar birlashmasi tashqi ta’sirlarsiz holatda noaniq uzoq vaqt davomida, kichik tuzilma birliklariga parchalanmasdan mavjud bo’la olishi kerak.
Gazsimon yoki bug’simon makrojismlarda kimyoviy zarralar orasidagi ta’sir shu zarralar ichidagi yadro va elektronlar o’zaro ta’siridan kichik bo’lgan hollardagi konsentratsiyalardagina kimyoviy zarracha tushunchasini kiritish imkonini beradi. Bu hollarda (gazlarda) alohida zarralar ushbu konsentratsiya uchun xos bo’lgan o’rtacha masofada o’zaro ta’sirlashmaydida, faqat to’qnashgandagina o’zaro ta’sirlashadi deb olinadi. Bunday sharoitda, har bir alohida kimyoviy zarra, yadro va elektronlarning boshqa shunday makrojism to’planmasi ta’siridan holi bo’lgan, vakuumdagi birlashmasi deb qabul qilinishi mumkin.
Kondensirlangan makrojismlar (suyuq yoki qattiq) misolida esa aniq bir makrojism uchun ham “kimyoviy zarra” (masalan, molekula) tushunchasi ma’nosi shartli qabul qilinadi. Bir tomondan bu fizikaviy sharoitlarga (harorat, bosim, maydon) bog’liq bo’ladi, chunki, bu sharoitlar o’zgarishi bilan makrojismda zarrachalarning o’zaro va ichki ta’sirlashuvlari intensivligi va roli o’zgaradi, shu sababdan, makrojismni ta’riflovchi alohida zarralar konkret modeli ham o’zgaradi. Boshqa tomondan, kondensirlangan makrojismda molekula yoki ion kabi alohida zarrani alohida holda ajralgan deb ko’rsatishning o’zi to’g’ri bo’lmaydi.
Shunday qilib, gazlarning kuchli siyraklashtirilgan holatidan boshqa holatlarda kimyoviy zarracha tushunchasi makrojismlar uchun qandaydir darajada shartli ravishda qo’llanadi. Gaz - 1) uzunlik va masofani oʻlchash uchun moʻljallangan qad. oʻlchov birligi; arshin. Oʻrta Osiyo, shu jumladan Oʻzbekistonning baʼzi joylarida zar deb ham yuritilgan. Qiymati 0,71 m deb qabul qilingan.
Kimyoviy zarralar yadro tarkibi va zaryadi quyidagi umumiy formula bilan ifodalanadi: PAPZ AEnZ (kimyoviy element simvollari bilan); A-massa soni; Z-zaryad soni; n-bu izotop ko’rinishining zarradagi yadrolari soni; PAPZ-zarra;
HSl zarrasini ifodalash: 1E11, 35E117 (N-oddiy 1N11, Cl-oddiy 35Cl117) indeks qiymati 1 ga teng bo’lsa tushirib qoldiriladi, 1H35Cl. Agar zarra tarkibiga eng ko’p tarqalgan izotop yadrolari kirsa, massa soni ham tushirib qoldiriladi: HSl deb yoziladi.
Kimyoviy zarralar turli xarakteristikalar bo’yicha turlarga ajratilishi mumkin. Yig’indi elektr zaryadi bo’yicha ular elektroneytral va zaryadlangan zarralarga bo’linishlari mumkin:
-
Bir yadroli elektroneytral kimyoviy zarralar-atomlar
-
Ko’p yadroli elektroneytral kimyoviy zarralar-molekulalar
-
Elektrik zaryadlangan zarralar-ionlar
-
Bir yadroli elektrik zaryadlangan zarralar-atomar ionlar
-
Ko’p yadroli elektrik zaryadlangan zarralar-molekulyar ionlar
Kimyoviy zarralarning quyidagi ikki modeli mavjud:
-
Zarra-yadrolar birlashmasi va ularning maydonidagi qandaydir miqdor manfiy zaryad beruvchi elektronlarni bir butun, barqaror holati, bunda manfiy zaryad yadrolarning bog’lanib turishini ta’minlovchi omil.
-
Zarra-atomning (yoki atom va ionlar-molekulyar ion) erkin atom (yoki atomar-ion) holidagi holatdan bir oz o’zgargan holatga olib keluvchi, o’zaro ta’sirlashuv orqali bog’langan birlashmasi.
1-model umumiyroqdir, 2-model uning ba’zi xususiy holatlar uchun ko’rinishidir. 1-model moddalar tuzilishining kvantmexanik nazariyasi uchun qulay, 2-model esa moddalar tuzilishining klassik nazariyasi uchun qulaydir.
Тayanch iboralar: kimyoviy zarra, atom, atomar ion, molekula, molekulyar ion, makrojism, yadro, elektron, massa soni, yadro zaryadi, ion.
Moddalarning FAZAVIY holatlari
Moddalar turli xil fizikaviy va agregat holatlarda bo’ladilar. Har bir agregat holat atomlar, ionlar yoki molekulalarning katta to’plami sifatida namoyon bo’ladi. Zarrachalar orasidagi masofa va ta’sir kuchlarining qiymatiga qarab moddalar qattiq, suyuq yoki gazsimon holatda bo’ladilar va bu holatlarda moddaning berilgan vaqtda bo’lish yoki bo’lmasligi temperaturaga va tashqi bosimga bog’liq.
1.Qattiq holat (kristall va amorf holat).
Juda past temperaturalarda aksariyat moddalar qattiq holatda bo’ladilar. Bu agregat holatda zarrachalar orasidagi masofani zarrachalar o’lchamlari bilan taqqoslasa bo’ladi. O’rtacha tortishish potensial energiyasi zarrachalarning o’rtacha kinetik energiyasidan ko’proq:
U-potensial energiya; -kinetik energiya.
Zarrachalar o’rtasida ta’sir qilayotgan tortishuv kuchi ularni muvozanat masofasi yaqinida ushlab turadi. Potensial chuqurlik sayoz, uncha chuqur emas. Qattiq holdagi moddaning shaklini mexanik kuch vositasida o’zgartirish juda mahol masala. Fazoviy holatlari bo’yicha qattiq moddalar amorf holatda (shisha, ko’pchilik polimerlar) va kristall holatda bo’lishi mumkin.
Qattiq amorf moddaning tuzilishi suyuqliklarning ustki molekulyar tuzilishiga o’xshaydi.
Oddiy sharoitda Hg va Ga (tsq30oC) dan boshqa barcha metallar tipik kristall qattiq moddalardir. Metalldagi atomning eng asosiy xili klassik garmonik tebranishdir. Bu harakat uch o’lchamli bo’ladi.
Bir mol-atom metallning o’rtacha kinetik energiyasi ZRТq1,8 kk bo’lsa, uning yashirin bug’lanish energiyasi Z(Cs)q19 kkalG’mmol-atom Zwq210 kkalG’mol-atom. Demak, L RT dan ancha katta. Shu sababdan aksariyat metallar juda yuqori suyuqlanish temperaturasiga ega.
Metallning har bir atomidan bittadan elektron erkin ravishda metallning mazkur bo’lagi bo’yicha harakatda bo’ladi.
Metall erkin elektronlar vositasida bog’lanib turgan atom qoldiqlaridan tashkil topgan sistemadir.
Metallar yuqori issiqlik o’tkazuvchanlik va elektr o’tkazuvchanlikka egalar. Bu holni Videman-Frans qonuni yaxshi ifodalaydi:
qRT
bu yerda issiqlik o’tkazuvchanlik ; Yer - Quyosh sistemasidagi Quyoshdan uzoqligi jihatdan uchinchi (Merkuriy, Venera sayyoralaridan keyin) sayyora. U oʻz oʻqi atrofida va aylanaga juda yaqin boʻlgan elliptik orbita boʻyicha Quyosh atrofida aylanib turadi.
N-elektr o’tkazuvchanlik ;
Ko’rinib turibdiki, Т kamaysa N ortadi. Bu o’ta o’tkazuvchanlikkacha olib keladi.
Kristall holatning asosiy xususiyati-uning xossalarining vektorialligida, yoki anizotropikligidadir, ya’ni, mustahkamlik, issiqlik o’tkazuvchanlik, siqiluvchanlik va b.q. hossalarning kristall ichki yo’nalishiga bog’liqligidadir. Bu holatda zarralar joylashuvida uchlamchi o’lchovdagi davriylik mavjud, ya’ni, uzoq tartibda xossalar saqlanadi.
Amorf xolat-yaqin tartibda xossalar saqlanishi-izotroplik bilan farqlanadi (ma’lum xossani modda ichidagi xohlagan yo’nalishda bir xil berishda suyuqlik bilan bir xil). Amorf holat kristall holatdan suyuq holatga o’tishda sakramasdan silliq o’tadi.
2. Suyuq holat.
Bu oraliq holatdir. Past temperaturalarda ya’ni suyuqlanish temperaturasiga yaqin hollarda suyuqliklarning xossalari qattiq holat xossalariga yaqin bo’ladi (tartiblilik, zichlik, elektr o’tkazuvchanlik, siqiluvchanlik). Qaynash temperaturasi yaqinida suyuqliklar bug’larga o’xshaydi. Suyuqliklarda metallardagi muvozanat holati yaqinidagi tebranma harakat modda zarrachalarining translyatsion (sakrab bo’sh joyga o’tish) harakat bilan almashadi. Ozod yo’l uzunligi molekula o’lchami (diametri) ga teng. Ozod yo’l uzunligi effektiv gazokinetik ko’tarilishi bilan kattalashib boradi.
Suyuqliklar uchun kritik temperatura xos. Kritik temperatura deb, shunday temperaturaga aytiladiki, ТТk bo’lganda moddani hech qanday bosim ostida suyuq holatga o’tkazib bo’lmaydi. ТТk bo’lganda moddaning suyuq holati bilan bug’ (gaz) holati o’rtasidagi chegara yo’qolib, u bir fazali sistemaga aylanadi.
Т<Тk bo’lgan hollar uchun suyuqliklar siqiluvchanlik xossasiga ega. U adiabatik va izotermik bo’lishi mumkin.
s-adiabatik , u-izotermik siqiluvchanlik.
Adiabatik siqilish paytida entropiya o’zgarmaydi, chunki sistemaning konfiguratsiyasi o’zgarmay qoladi. Siqilish faqat masofalar kamayishi hisobiga ro’y beradi. Izotermik siqiluvchanlik u>s chunki bu holda zarrachalarning holati o’zgarishi imkoniyati ham mavjud.
3. Gaz holati.
Gaz holat eng oddiy holat bo’lib, Mendeleev-Klapeyron tenglamasi uning holat tenglamasidir. Real sistemalar uchun pvqnRT o’rniga (pQ)(v-v)qnRT (Van-der-Vaals) tenglamasidan foydalanamiz. -ichki bosim deyiladi, v-esa molekulalarning xususiy hajmi vo bilan vq4NAVo ifodasi orqali bog’langan.
4. Plazma holati.
Plazma holat moddaning juda yuqori temperatura uchun xos bo’lgan holatidir. Тermoyadro reaksiyalari modda plazma holatda turgandagina ro’y beradi.
Тayanch iboralar: agregat holat, qattiq holat, kristall holat, amorf holat, suyuq holat, gaz holat, plazma holat, anizotrop, izotrop, adiabatik siqiluvchanlik, izotermik siqiluvchanlik, gaz holat tenglamalari.
MoDDAlar GEOmetriyasi va StereoKIMYoSI
Molekulalarning hajmlari to’g’risidagi dastlabki ma’lumotlar kinetik nazariya asosida olingan bo’lib, bu nazariyaga binoan molekulalar elastik sharlar deb qabul qilinadi. Kinetik energiyaga binoan molekulalar to’qnashish vaqtida o’zaro yaqinlashib keladigan eng kichik masofa ularning diametrlari deb qabul qilinadi. Effektiv radiusni kinetik nazariyaga binoan topish uchun v(shar)q 4ro3 formulasidan foydalanamiz. O’zaro to’qnashayotgan ikkita sfera uchun hajm 2V(shar) ga teng bo’ladi.
2Vq2.q2Vo Van-der-Vaals tenglamasiga binoan vq4NAV0 edi. Bundan
Voq Kritik holat uchun VKq3v; vq
Demak,
Demak, ro ni topish uchun real moddalarning kritik parametrlaridan biri bo’lgan kritik hajmni topish kifoya.
Bundan tashqari gaz holdagi modda molekulalarining ozod yo’l uzunligi
formulasidan ham foydalanish mumkin. Bu yerda N1-hajm birligidagi molekulalar soni d2-molekulani o’rab turgan va boshqa molekulalar kirolmaydigan sharning kesmasining yuzasi; d-molekulaning diametri.
Gazning yopishqoqligini ga teng (1)
-gaz molekulalarining o’rtacha tezligi. Birinchi formulaga l-ning qiymatini qo’yib n-ni 2 ta gaz uchun yozsak
2-ni 1 ga nisbatini topsak
Agar birinchi gal sifatida biror etalon gaz (N2,Ar,Kr) olinsa va mqMG’na dan topilishini e’tiborga olib
bo’yicha tekshirilayotgan gaz molekulasining kinetik diametri topiladi. Bu yerda lar tajriba asosida topiladi.
Ba’zi moddalar molekulalarining effektiv diametrlari
-
Modda
|
deff (d2)1
|
Å Modda
|
deff (d2)
|
Ne
|
3.20
|
N2
|
3.80
|
Ar
|
3.66
|
C7H16
|
26.7
|
H2
|
2.75
|
C8H18
|
34.9
|
Kimyoviy bog’larning uzunligi rentgen nurlari va elektron oqimlarining ularning to’lqinsimon tabiati tufayli diffraksiyalanishiga asoslangan. Bunday tajribalarda Vulf-Breg formulasidan foydalaniladi:
d sin
Kvant mexanika kimyoviy kuch (valentlik) yo’nalishga ega ekanligini ko’rsatdi. Bu narsa valent elektronlar egallab turgan atom orbitallarning xiliga bog’liq.
AO: s bog’lanishda tanlangan yo’nalishi yo’q.
p bog’lanishlar 90o burchak ostida yo’nalgan
sp " 180î " " "
sp2 " 120î " " "
sp3 " 109î28 " " "
sp2d " 90î " " "
sp3d2 " 90î " " "
Demak, molekulalar o’z geometrik tuzilishiga qarab sferik (s), to’g’ri burchakli (p), chiziqli (sp), planar (sp2), tetraedrik (sp3), planar kvadratik (sp2d), oktaedrik (sp3d2) bo’lishi mumkin ekan. Boshqacha hollar ham bo’lishi mumkin.
Bog’ hosil qiluvchi elektronlarning qanday AO larni egallab turganligiga qarab molekulalar turli fazoviy tuzilishga ega bo’ladi. Bunday masalalarni stereokimyo o’rganadi. Karrali bog’lar bilan bog’langan uglerod atomlari atsetilen kabi chiziqli yoki etilen kabi planar molekulalarni hosil qiladi. Benzol va naftalin molekulalari ham planardir, chunki ularda sp2 xilidagi gibridlanish mavjud:
Bunday fazoviy tuzilish o’z navbatida aromatiklikni ta’minlaydi. bog’larini hosil qiluvchi va 2r orbitallarda joylashgan r-elektronlar o’zaro to’la-to’kis qoplanadi. Bunday qoplanishning butun xalqa bo’yicha ro’y berishi aynan aromatiklikni belgilaydi. Siklooktatetrayenda -bog’lari o’zaro fazoda joylashganligi uchun ular qoplasha olmaydi. Aromatiklik ro’yobga chiqa olmaydi. Sikloalkanlarda "vanna" va "kreslo"-konformatsiyalarining paydo bo’lishi ham
Bu konformatsiyalar osonlik bilan bir-biriga o’tib turadi. Ammo potensial to’siqning qiymati katta bo’lsa, molekulaning kinetik energiya zapasi uni yengib o’tishga yetmaydi va konformatsiyalar o’zaro barqaror bo’ladi.
Stereokimyo-molekulalarning geometrik asoslari haqidagi ta’limot bo’lib, atom va molekulalarning fazoviy holatlarini hamda uni kimyoviy reaksiyalar davomida o’zgarishini o’rganadi. Butlerovning kimyoviy tuzilish haqidagi ta’limoti molekulalarning fazoviy konfiguratsiyalarini tushinishga yo’l ochdi. Bir xil struktura formulasiga ega, lekin funksional gruppalari fazoviy holatlari turlicha bo’lgan birikmalar-stereoizomerlar deb ataladi. Stereoizomeriyaning ikki asosiy tipi mavjud: geometrik (sis-, trans-) va optik.
Organik birikmalarda uglerod atomi sp3-gibridlangan holda bo’lganda S atomi valentliklari tetraedr burchaklariga yo’nalgan bo’ladi. Тurli o’rinbosarlar tasirida molekulaning fazoviy modeli tuzilishida normal tetraedr burchalari hosil bo’ladi. Тurli o’rinbosarlar ta’sirida molekulaning fazoviy modeli tuzilishida normal tetraedr burchagi 10928 dan farq qiluvchi valent burchaklari hosil bo’lishini e’tiborga olish zarur. Organik birikmalardagi bog’ uzunligi ham o’zining xarakterli ahamiyatiga ega. Bir turdagi bog’ turli birikmalarda turli qiymatga ega bo’lishi mumkin. (Masalan: S-S oddiy bog’i 1.52 dan (siklopentan) 1.57 A gacha (atseton) o’zgarishi mumkin).
sr2-gibridlangan S atomi -bog’lar bir tekisda bir-biriga nisbatan 120 burchak ostida joylashadi va olefinlarda geometrik izomeriya uchraydi. Sis-, trans-izomeriya faqat etilen qatori birikmalarda emas, balki bir qator azot tutuvchi birikmalarda ham uchraydi (azometinlar, oksimlar, azobirikmalar)
S atomi sp-gibridlangan holatda tayoqchasimon strukturalar hosil qiladi, 180 burchak ostida ularning fazoviy imkoniyatlari uncha boy emas. Atsetilen bog’ining eng qiziqarli stereokimyoviy muammosi u ishtirok etgan minimal halqaning kattaligini aniqlashdan iboratdir.
Molekulalar faqat asimmetrik markazga ega bo’lgandagina optik faollikka ega bo’la oladi. Lekin, umuman olganda molekulaning umumiy disimmetriyasi holida ham optik izomeriya kuzatiladi. Agar molekula tekislikka ega yoki simmetriya markaziga yoki simmetriyaning alternativ o’qlariga ega bo’lsa u holda optik faollik namoyon qilmaydi. Bu simmetriya oddiy o’qlariga tegishli emas, bunday o’qning bo’lishi disimmetriya bo’lishini inkor etmaydi. Shu bilan birga simmetriya elementlariga ega bo’lmay, oyna antipodlari mavjud bo’lmagan molekulyar strukturalar ham bor.
Molekulyar disimmetriya siklik sistemalarda uchrab, ko’pincha geometrik izomeriya bilan qo’shilib, molekula stereokimyosini muraknkkkablashtirib qo’yadi. Monoalmashgan siklik birikmalar geometrik va optik izomerlarga ega emas buni siklopropan kislotasi misolida ko’rish mumkin.
Oddiy bog’lar atrofida aylanish hech qachon erkin bo’lmaydi, ba’zi hollarda esa atom gruppalarining nisbiy fazoviy holatlarini energetik afzalligi bilan bog’liq energetik to’siqlar borligi hisobiga tormozlanib ham qoladi. Shu asosda organik molekulalar dinamik (harakatdagi) izomerlari-konformerlar, konformatsiya haqida tushuncha paydo bo’lgan. (Bunda bir xil konfiguratsiyadagi atomlarning fazoviy holatlari bir-biridan farq qiladi [konformatsiya termini, 1929 y. Хauors]).
Konformatsiyalarni belgilashda ularni to’rt tipga bo’linadi:
I tip-tormozlangan, transoid, antiplanar
II tip-oralatma, gosh-shakl, sinklinal
III tip-to’silgan, ekliptik, sisoid, sinplanar
IV tip-qisman to’silgan, ekliptik, antiklinal
Fazo tekisligida asimmetrik S atomi bor bo’lgan birikmalar strukturalarini tasvirlashda Fisher formulalaridan foydalaniladi. Bitta asimmetrik atomga ega bo’lgan strukturalarning formulasini tasvirlashda molekula modelini shunday loyxalashtiriladiki, bunda shartli ravishda asimmetrik atom chizma tekisligida, chap va o’ngdagi o’rinbosarlar tekislik oldida, tepa va pastdagi o’rinbosarlarda tekislik orqasida (ularning bog’lari punktir chiziq bilan belgilanadi) joylashtiriladi. Bir necha asimmetrik atomli molekulalarda zanjir tekislikda vertikal joylashtiriladi. Bunda bosh funksional gruppa tepada joylashadi, bir tekisda bo’rtma egri chizig’i bo’rtgan tomoni bilan kuzatuvchi tomoniga qarab tasvirlanadi. Bu proyeksion formulalar standart proyeksion formulalar deb ataladi. Uglevodlar kimyosida keng qo’llanadi. 1891 yil E. Fisher tomonidan taklif qilingan.
Fazo tekisligida to’yingan birikmalar molekulalari uch o’lchamli strukturalarini tasvirlashda Nyumen formulalaridan foydalanadilar. Bunda molekula bitta maxsus tanlangan bog’ yo’nalishida, bog’ni hosil qilgan uglerod atomlari bir-birini to’sib turgan holda, bitta aylana ko’rinishida tasvirlanadi. Uglerodning bu atomlaridagi bog’lar va gruppalar tanlangan bog’da perpendikulyar holda chizma tekisligida tasvirlanadi. Aylana markazidan bir-biriga nisbatan 120 burchak ostida chiqarilgan uchta chiziq kuzatuvchi tomonidagi uglerod atomidan, aylana chegarasida tugaydigan chiziqlar orqadagi uglerod atomidan deb bilinadi. Molekulalar turli konformatsiyalar 60 ga bo’linuvchi, soat strelkasi bo’ylab hisoblanuvchi, ikki katta o’rinbosar o’rtasidagi diedral burchak- aylanish burchagi yordamida xarakterlanadi.
Stereokimyoviy nomenklatura molekulalarning fazoviy izomerlarini tuzilishini belgilash uchun ishlatiladi. Enantiomerlarni belgilashda D, L yoki R, S nomenklaturadan foydalaniladi. O’rinbosar chapda bo’lsa L, o’ngda bo’lsa D bilan belgilanadi yoki L-chapga buruvchi, D-o’ngga buruvchi (qutblangan nurni). R, S-nomenklaturada xiral markazda o’rinbosarlar kattaligiga qarab aniqlanadi. Katta atom nomerli o’rinbosarlar katta hisoblanadi. Kattalikni aniqlashda oldin “birinchi qavat” ko’riladi, agar bir xil o’rinbosarlar bo’lsa, ”ikkinchi qavat” da “birinchi qavat” ga bog’langan atomlardek atomlar topiladi va sh. k., qo’shbog’ bilan bog’langan atom nomerlari kattalikni aniqlaganda ikki marta ortadi. Kichik o’rinbosar chizma tekisligi ortida joylashtiriladi. Qolgan uch o’rinbosarlar kichrayib borishi soat strelkasi bo’ylab R, teskarisiga S bilan boshlanadi.
Sis-izomer, o’rinbosarlar qo’shbog’ yoki halqaning bir tomonida, trans-izomer turli tomonlarida joylashadi. Z, E-yuqoridagi kabi katta gruppalar qo’shbog’i yoki halqaning bir yoki turli tomonlarida joylashadi. Eritro- va treo-diastereomerlarda o’xshash yoki bir xil o’rinbosarlar proyeksion formulaning mos ravishda bir yoki qarama-qarshi tomonida joylashadi.
Тayanch iboralar: molekula geometriyasi, molekula diametri, molekula kinetik diametri, molekula effektiv diametri, potensial to’siq, stereokimyo, stereoizomeriya, geometrik izomeriya, geometrik konfiguratsiya, optik izomeriya, oyna antipodlari, molekulyar disimmetriya, konformatsiya va uning tiplari: tormozlangan, transoid, antiplanar, oralatma, gosh-shakl, sinklinal, to’silgan, ekliptik, sisoid, sinplanar, qisman to’silgan, ekliptik, antiklinal; Fisher formulalari, Nyumen formulalari, stereokimyoviy nomenklatura, diastereomer.
|