Kimya- Maddelerin bilimi, bunların dönüşüm yasaları (fiziksel ve kimyasal özellikler) ve uygulaması.
Şu anda 100 binden fazlası inorganik ve 4 milyondan fazlası bilinmektedir. organik bileşikler.
Kimyasal olaylar: Bazı maddeler, bileşim ve özellikler bakımından orijinallerinden farklı olan diğerlerine dönüşürken, atom çekirdeğinin bileşimi değişmez.
Fiziksel olaylar: değişir fiziksel durum maddeler (buharlaşma, erime, elektriksel iletkenlik, ısı ve ışık radyasyonu, dövülebilirlik vb.) veya atom çekirdeğinin bileşimindeki değişiklikle yeni maddeler oluşur.
Atomik-moleküler bilim.
1. Tüm maddeler moleküllerden oluşur.
Molekül - Bir maddenin kimyasal özelliklerine sahip en küçük parçacığı.
2. Moleküller atomlardan oluşur.
Atom - bir kimyasal elementin tüm kimyasal özelliklerini koruyan en küçük parçacığı. Farklı elementlerin farklı atomları vardır.
3. Moleküller ve atomlar sürekli hareket halindedir; aralarında çekim ve itme kuvvetleri vardır.
Kimyasal element - bu, belirli nükleer yükler ve elektronik kabukların yapısı ile karakterize edilen bir tür atomdur. Şu anda 118 element bilinmektedir: Bunlardan 89'u doğada (Dünya'da) bulunur, geri kalanı yapay olarak elde edilir. Atomlar serbest halde, aynı veya başka elementlerin atomları ile moleküller oluşturan bileşikler halinde bulunur. Atomların diğer atomlarla etkileşime girme ve kimyasal bileşikler oluşturma yeteneği, yapısıyla belirlenir. Atomlar, pozitif yüklü bir çekirdek ve onun etrafında hareket eden negatif yüklü elektronlardan oluşur ve mikrosistemlerin karakteristik yasalarına uyan elektriksel olarak nötr bir sistem oluşturur.
Atom çekirdeği - atomun merkezi kısmı aşağıdakilerden oluşur: Zprotonlar ve N atomların büyük kısmının yoğunlaştığı nötronlar.
Çekirdek şarjı - pozitif, değer olarak nötr bir atomdaki çekirdekteki protonların veya elektronların sayısına eşittir ve periyodik tablodaki elementin atom numarasıyla çakışır.
Atom çekirdeğindeki proton ve nötronların toplamına kütle numarası denir A = Z+ N.
İzotoplar
- Aynı nükleer yüke sahip, ancak çekirdekteki farklı sayıda nötron nedeniyle farklı kütle sayılarına sahip kimyasal elementler.
|
Yığın |
A |
63 |
Cu ve |
65 |
35 |
Cl ve |
37 |
Kimyasal formül - bu, kimyasal semboller (J. Berzelius tarafından 1814'te önerilmiştir) ve endeksler (indeks, sembolün sağ alt köşesindeki sayıdır. Moleküldeki atom sayısını gösterir) kullanılarak bir maddenin bileşiminin geleneksel bir gösterimidir. Kimyasal formül bir molekülde hangi elementlerin hangi atomlarının birbirine hangi oranda bağlandığını gösterir.
Allotropi - yapı ve özellik bakımından farklılık gösteren birkaç basit maddenin kimyasal bir element tarafından oluşması olgusu. Basit maddeler - moleküller, aynı elementin atomlarından oluşur.
Csahte maddeler -Moleküller farklı atomlardan oluşur kimyasal elementler.
Atomik kütle sabiti izotop 12 kütlesinin 1/12'sine eşit C - doğal karbonun ana izotopu.
m sen = 1 / 12 m (12°C ) =1 a.u.m = 1,66057 10 -24 g
Göreceli atomik kütle (A r) - bir elementin atomunun ortalama kütlesinin (doğadaki izotopların yüzdesi dikkate alınarak) bir atomun kütlesinin 1/12'sine oranına eşit boyutsuz miktar 12 C.
Ortalama mutlak atom kütlesi (M) bağıl atom kütlesi çarpı amu'ya eşittir.
Ar(Mg) = 24,312
m(Mg) = 24,312 1,66057 10 -24 = 4,037 10 -23 gr
Bağıl molekül ağırlığı (Bay) - belirli bir maddenin bir molekülünün kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük olduğunu gösteren boyutsuz bir miktar 12 C.
Mg = mgg / (1/12 m a (12 C))
Bay - belirli bir maddenin molekülünün kütlesi;
ma (12 C) - bir karbon atomunun kütlesi 12 C.
Mg = SA g(e). Bir maddenin bağıl moleküler kütlesi, indeksler dikkate alınarak tüm elementlerin bağıl atom kütlelerinin toplamına eşittir.
Örnekler.
M g (B 2 Ö 3) = 2 A r (B) + 3 A r (O) = 2 11 + 3 16 = 70
M g (KAl(SO 4) 2) = 1 A r (K) + 1 Ar (Al) + 1 2 A r (S) + 2 4 A r (O) =
= 1 39 + 1 27 + 1 2 32 + 2 4
16 = 258
Mutlak moleküler kütle bağıl moleküler kütlenin amu ile çarpımına eşittir. Sıradan madde numunelerindeki atom ve moleküllerin sayısı çok büyüktür, bu nedenle, bir maddenin miktarını karakterize ederken özel bir ölçü birimi kullanılır - mol.
Madde miktarı, mol . Belirli sayıda yapısal element (moleküller, atomlar, iyonlar) anlamına gelir. BelirlenmişN , mol cinsinden ölçülür. Bir mol, 12 g karbondaki atom sayısı kadar parçacık içeren bir madde miktarıdır.
Avogadro sayısı (YOK ). Herhangi bir maddenin 1 molündeki parçacık sayısı aynı olup 6,02 10 23'e eşittir. (Avogadro sabiti - mol -1 boyutundadır).
Örnek.
6,4 g kükürtte kaç molekül var?
Sülfürün moleküler ağırlığı 32 g/mol'dür. 6,4 g kükürtteki g/mol madde miktarını belirliyoruz:
N (s) = m(s)/M(s) ) = 6,4 g / 32 g/mol = 0,2 mol
Sabiti kullanarak yapısal birimlerin (moleküllerin) sayısını belirleyelim. Avogadro NA
N(ler) = N (S)N A = 0,2 6,02 10 23 = 1,2 10 23
Molar kütle bir maddenin 1 molünün kütlesini gösterir (belirtilmiştir)M).
M = m / N
Bir maddenin molar kütlesi, maddenin kütlesinin, maddenin karşılık gelen miktarına oranına eşittir.
Bir maddenin molar kütlesi sayısal olarak bağıl moleküler kütlesine eşittir, ancak birinci miktar g/mol boyutuna sahiptir, ikincisi ise boyutsuzdur.
M = N A m (1 molekül) = N A M g 1 amu = (NA 1 amu) M g = M g
Bu, belirli bir molekülün kütlesinin örneğin 80 amu olduğu anlamına gelir. ( SỐ 3 ), o zaman bir mol molekülün kütlesi 80 g'a eşittir Avogadro sabiti, moleküler ilişkilerden molar ilişkilere geçişi sağlayan bir orantı katsayısıdır. Moleküllerle ilgili tüm ifadeler moller için geçerlidir (gerekirse amu'nun g ile değiştirilmesiyle). Örneğin, reaksiyon denklemi: 2 Na + Cl 2 2 NaCl iki sodyum atomunun bir klor molekülü ile reaksiyona girdiği veya aynı şey olan iki mol sodyumun bir mol klor ile reaksiyona girdiği anlamına gelir.
M.: Yüksekokul, 2002. - 415 s.
Kılavuz okul çocukları, başvuru sahipleri ve öğretmenler için hazırlanmıştır. Kılavuz kısa ama bilgilendirici ve net bir biçimde özetlemektedir modern temeller kimya. Bunlar, kendisini 21. yüzyılın kimya, tıp veya biyolog öğrencisi olarak gören herkesin anlaması ve mutlaka bilmesi gereken her lise mezununun temel bilgileridir.
Biçim: pdf
Boyut: 1 3,4 MB
İndirmek: Drive.google
Biçim: djvu
Boyut: 5 MB
İndirmek: yandex.disk
İÇİNDEKİLER
Önsöz ...................... 3
BÖLÜM 1. TEORİK KİMYA ............ 5
BÖLÜM 1. Kimyanın temel kavramları ve yasaları.......... 5
§ 1.1. Kimya konusu.................. 5
§1.2. Atomik-moleküler teori.............. 7
§ 1.3. Kütle ve enerjinin korunumu kanunu...... 10
§ 1.4. Periyodik yasa............... 12
§ 1.5. Kimyanın temel kavramları................................ 14
§ 1.6. Kimyada stokiyometrik oranlar........ 18
§ 1.7. Gaz kanunları................................ 19
BÖLÜM 2. Atomik yapı................. 22
§ 2.1. Hakkında fikirlerin geliştirilmesi karmaşık yapı atom.... 22
§ 2.2. Elektronların kuantum sayıları........... 25
§ 2.3. Elektronların atomlardaki dağılımı................. 28
§ 2.4. Radyoaktif dönüşümler.............. 33
§ 2.5. Elementlerin atomlarının özelliklerinin periyodikliği....... 37
BÖLÜM 3. Kimyasal bağ ve moleküler yapı......... 41
§ 3.1. Kimyasal bağın doğası.................. 41
§ 3.2. Kovalent bağ.................. 44
§ 3.3. İyonik bağ.................. 48
§ 3.4. Metal bağı.............. 50
§ 3.5. Moleküller arası kimyasal bağlar...... 51
§ 3.6. Değerlik ve oksidasyon durumu................. 55
§ 3.7. Moleküllerin uzaysal yapısı...... 58
4. BÖLÜM. Maddenin halleri................ 63
§ 4.1. Gazların, sıvıların ve katılar... 63
§ 4.2. Maddelerin faz diyagramları................. 66
§ 4.3. Gazlar....................... 68
§ 4.4. Sıvılar.................. 70
§ 4.5. Kristal maddeler.................. 73
§ 4.6. Çeşitli şekiller maddelerin varlığı...... 80
BÖLÜM 5. Kimyasal reaksiyonların enerji etkileri...... 81
§ 5.1. Kimyasal reaksiyonlarda enerjinin salınımı ve emilmesi... 81
§ 5.2. Ekzotermik ve endotermik reaksiyonlar. Termokimyasal
Hess yasası.................. 87
BÖLÜM 6. Kimyasal reaksiyonların kinetiği............ 93
§ 6.1. Kimyasal kinetiğin temel kavramları ve önermeleri... 93
§ 6.2. Sıcaklığın reaksiyon hızı üzerindeki etkisi.................. 97
§ 6.3. Kataliz...................................... 99
BÖLÜM 7. Kimyasal Denge............... 103
§ 7.1. Denge durumunun belirlenmesi................. 103
§ 7.2. Kimyasal denge sabiti........... 105
§ 7.3. Kimyasal dengede değişiklik. Le Chatelier ilkesi.. 108
§ 7.4. Endüstriyel maddeler elde etmek için en uygun koşullar hakkında
ölçek................... 111
BÖLÜM 8. Çözümler.................... 114
§ 8.1. Fiziksel ve kimyasal bir süreç olarak çözünme........ 114
§ 8.2. Maddelerin çözünürlüğünü etkileyen faktörler...... 117
§ 8.3. Çözeltilerin konsantrasyonunu ifade etme yöntemleri...... 121
BÖLÜM 9. Çözeltilerde elektrolitik ayrışma ve iyonik reaksiyonlar . 122
§ 9.1. Elektrolitler ve elektrolitik ayrışma...... 122
§ 9.2. Ayrışma derecesi. Güçlü ve zayıf elektrolitler. Ayrışma sabiti...... 123
§ 9.3. İyonik reaksiyon denklemleri................................ 126
§ 9.4. Tuzların hidrolizi................. 128
BÖLÜM 10. Temel kimyasal reaksiyon türleri.......... 129
§ 10.1. Reaksiyonların sembolizmi ve sınıflandırma özellikleri.... 129
§ 10.2. Reaktiflerin ve reaksiyon ürünlerinin sayısına ve bileşimine göre sınıflandırma.................................................. 131
§ 10.3. Reaksiyonların faz özelliklerine göre sınıflandırılması..... 136
§ 10.4. Aktarılan parçacıkların türüne göre reaksiyonların sınıflandırılması... 137
§ 10.5. Tersinir ve geri dönüşü olmayan kimyasal reaksiyonlar..... 138
BÖLÜM 11. Redoks süreçleri....... 140
§ 11.1. Redoks reaksiyonları....... 140
§ 11.2. OVR'de stokiyometrik katsayıların seçimi.... 144
§ 11.3. Standart OVR potansiyelleri.................. 148
§ 11.4. Çözeltilerin elektrolizi ve elektrolitlerin erimesi..... 152
BÖLÜM II. ANORGANİK KİMYA........... 154
12. BÖLÜM İnorganik bileşiklerin genel özellikleri, sınıflandırılması ve isimlendirilmesi.154
§ 12.1. Oksitler...................... 155
§ 12.2. Bazlar (metal hidroksitler) ......... 158
§ 12.3. Asitler...................... 160
§ 12.4. Tuzlar....................... 165
13. BÖLÜM Hidrojen.................... 168
§ 13.1. Periyodik tablodaki atomun yapısı ve konumu D.I.
Mendeleev...................... 168
§ 13.2. Hidrojenin kimyasal özellikleri.............. 171
§ 13.3. Hidrojenin üretimi ve kullanımı........ 173
§ 13.4. Hidrojen oksitler.............. 174
14. BÖLÜM Halojenler................... 178
§ 14.1. Halojenlerin fiziksel özellikleri.............. 178
§ 14.2. Halojenlerin kimyasal özellikleri ve üretimi........ 180
§ 14.3. Hidrojen halojenürler, hidrohalik asitler ve bunların tuzları 185
§ 14.4. Oksijen içeren halojen bileşikleri...... 187
15. BÖLÜM Kalkojenler .................. 190
§ 15.1. Genel özellikler............... 190
§ 15.2. Basit maddeler.............. 191
§ 15.3. Kükürt bileşikleri................ 196
16. BÖLÜM. Azot alt grubu................. 204
§ 16.1. Genel özellikler...................................... 204
§ 16.2. Basit maddelerin özellikleri................................. 205
§ 16.3. Amonyak. Fosfin. Fosfor halojenürler........ 207
§ 16.4. Azot oksitler. Nitrik ve nitröz asitler...... 210
§ 16.5. Fosfor oksitler ve asitler.................. 214
17. BÖLÜM Karbon alt grubu............... 218
§ 17.1. Genel özellikler...................................... 218
§ 17.2. Karbon...................... 219
§ 17.3. Karbon oksitler................ 223
§ 17.4. Karbonik asit ve tuzları................. 226
§ 17.5. Silikon.................. 228
§ 17.6. Oksidasyon durumu +4..... olan silikon bileşikleri 230
§ 17.7. Oksidasyon durumu -4..... olan silikon bileşikleri 233
18. BÖLÜM Özellikler S-metaller ve bileşikleri .......... 234
§ 18.1. Genel özellikler................................ 234
§ 18.2. Metallerin kimyasal özellikleri.............. 236
§ 18.3. Bağlantılar S-metaller.............. 239
19. BÖLÜM Alüminyum ve bor.................. 240
§ 19.1. Genel özellikler............... 240
§ 19.2. Basit maddelerin özellikleri ve hazırlanışı.................. 242
§ 19.3. Bor ve alüminyum bileşikleri........... 247
BÖLÜM 20. Başlıca geçiş metalleri............ 249
§ 20.1. Genel özellikler................................ 249
§ 20.2. Krom ve bileşikleri.................................. 251
§ 20.3. Manganez ve bileşikleri................................. 253
§ 20.4. Demir üçlüsü................ 255
§ 20.5. Demir-çelik üretimi.............. 258
§ 20.6. Bakır ve bileşikleri.................. 261
§ 20.7. Çinko ve bileşikleri................................. 263
§ 20.8. Gümüş ve bileşikleri................................ 264
21. BÖLÜM soy gazlar ................ 265
§ 21.1. Genel özellikler................................ 265
§ 21.2. Soy gazların kimyasal bileşikleri................. 267
§ 21.3. Soy gazların uygulanması.............. 269
BÖLÜM III. ORGANİK KİMYA........................... 271
22. BÖLÜM Organik kimyada temel kavram ve ilkeler.. 271
§ 22.1. Organik kimya konusu.............. 271
§ 22.2. Organik bileşiklerin sınıflandırılması....... 272
§ 22.3. Organik bileşiklerin isimlendirilmesi........ 274
§ 22.4. Organik bileşiklerin izomerizmi...... 278
§ 22.5. Organik bileşiklerin elektronik etkileri ve reaktivitesi....... 279
§ 22.6. Genel özellikler...................................... 281
23. BÖLÜM. Doymuş hidrokarbonlar............. 283
§ 23.1. Alkanlar....................... 283
§ 23.2. Sikloalkanlar.................. 286
24. BÖLÜM Alkenler ve alkadienler............... 289
§ 24.1. Alkenler...................... 289
§ 24.2. Dien hidrokarbonlar................................ 293
BÖLÜM 25. Alkinler.................... 295
§ 25.1. Genel özellikler................................ 295
§ 25.2. Hazırlanışı ve kimyasal özellikleri............. 296
BÖLÜM 26. Arenalar .................... 300
§ 26.1. Genel özellikler............... 300
§ 26.2. Hazırlanışı ve kimyasal özellikleri.............. 303
§ 26.3. Birinci ve ikinci türden oryantaller (vekiller)... 308
BÖLÜM 27. Alkol ve fenoller................. 310
§ 27.1. Genel özellikler...................................... 310
§ 27.2. Monohidrik alkoller..................311
§ 27.3. Polihidrik alkoller................................ 315
§ 27.4. Fenoller...................... 316
28. BÖLÜM Aldehitler ve ketonlar............... 321
§ 28.1. Genel özellikler...................................... 321
§ 28.2. Elde etme yöntemleri .................. 323
§ 28.3. Kimyasal özellikler.................. 324
BÖLÜM 29. Karboksilik asitler............... 327
§ 29.1. Sınıflandırma, isimlendirme ve izomerizm....... 327
§ 29.2. Monobazik doymuş karboksilik asitler..... 334
§ 29.3. Monobazik doymamış karboksilik asitler.... 339
§ 29.4. Aromatik karboksilik asitler...... 342
§ 29.5. Dibazik karboksilik asitler........... 343
BÖLÜM 30. Karboksilik asitlerin fonksiyonel türevleri..... 345
§ 30.1. Fonksiyonel türevlerin sınıflandırılması...... 345
§ 30.2. Karboksilik asitlerin anhidritleri.................. 346
§ 30.3. Karboksilik asit halojenürler........ 348
§ 30.4. Karboksilik asitlerin amidleri................. 350
§ 30.5. Esterler....................... 352
§ 30.6. Yağlar....................... 353
31. BÖLÜM Karbonhidratlar (şekerler)................ 357
§ 31.1. Monosakkaritler................................. 357
§ 31.2. Monosakkaritlerin seçilmiş temsilcileri....... 363
§ 31.3. Oligosakkaritler................. 366
§ 31.4. Polisakkaritler.................. 368
BÖLÜM 32. Aminler.................... 371
§ 32.1. Doymuş alifatik aminler........... 371
§ 32.2. Anilin.................. 375
BÖLÜM 33. Amino asitler. Peptitler. Sincaplar............ 377
§ 33.1. Amino asitler.................. 377
§ 33.2. Peptitler.................. 381
§ 33.3. Proteinler...................... 383
BÖLÜM 34. Azot içeren heterosiklik bileşikler...... 387
§ 34.1. Altı üyeli heterosikller.................. 387
§ 34.2. Beş üyeli halkalı bileşikler................. 390
BÖLÜM 35. Nükleik asitler............... 393
§ 35.1. Nükleotidler ve nükleozidler................. 393
§ 35.2. Yapı nükleik asitler............ 395
§ 35.3. Biyolojik rol nükleik asitler........ 398
BÖLÜM 36. Sentetik yüksek molekül ağırlıklı bileşikler (polimerler).
Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Bakanlık Tarım Rusya Federasyonu Federal Devlet Bütçe Yüksek Mesleki Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi, N.I. Vavilov" GENEL KİMYA birinci sınıf öğrencileri için kısa ders kursu Eğitim yönü 110400.62 Tarım Bilimi Eğitim Profili Tarım Bilimi Saratov 2011 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı UDC 54 BBK 24 R99 Gözden Geçirenler: Kimya Bilimleri Doktoru, Profesör Ekoloji Bölümü » Federal Devlet Bütçe Yüksek Mesleki Eğitim Kurumu "Saratov Devlet Teknik Üniversitesi" T.I. Gubina Teknik Bilimler Doktoru, Federal Devlet Bütçe Yüksek Mesleki Eğitim Kurumu "Saratov Devlet Tarım Üniversitesi" L.A. Biyoteknoloji ve Kimya Bölümü Profesörü. Fomenko R99 Genel kimya: hazırlık alanında birinci sınıf öğrencileri için kısa bir ders dersi 110400.62 “Agronomi” / Derleyen: G.E. Ryazanova // Federal Devlet Bütçe Yüksek Mesleki Eğitim Kurumu "Saratov Devlet Tarım Üniversitesi". – Saratov, 2011. – 97 s. Kısa kurs“Genel Kimya” disiplini ile ilgili dersler disiplin programına uygun olarak derlenmiştir ve 110400.62 “Tarım Bilimi” eğitim yönündeki öğrencilere yöneliktir. Kısa bir ders kursu şunları içerir: teorik materyal Genel kimyanın temel konuları hakkında. Öğrencilerin kimyasal olayların temel yasaları hakkındaki bilgilerini geliştirmeyi, bu bilgiyi doğada meydana gelen süreçleri anlamak ve çevre sorunlarını çözmek için kullanmayı amaçlamaktadır. Soru odaklı materyal profesyonel yeterlilik geleceğin tarım uzmanları. UDC 54 BBK 24 Ryazanova G.E., 2011 Federal Devlet Bütçe Yüksek Mesleki Eğitim Kurumu "Saratov Devlet Tarım Üniversitesi", 2011 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Giriş Kimya, doğa bilimleri disiplinlerinden biridir. Kimyasal reaksiyonlar sonucunda maddelerin yapısını, özelliklerini ve dönüşümlerini inceliyor. Modern kimya, aralarındaki sınırlar keyfi olan birçok bölümden oluşur. Genel (teorik) kimyanın temeli atom-moleküler teori, atom ve moleküllerin yapısı teorisi, periyodiklik teorisi, kimyasal bağlar teorisi, çözelti teorisi, redoks reaksiyonları teorisi, karmaşık bileşikler, kimyasal kinetik ve kimyasal süreçlerin termodinamiği. Genel kimya bilgisi, diğer kimya disiplinlerinin yanı sıra daha sonraki tarım kimyası, toprak bilimi, bitki fizyolojisi ve kimyasal bitki koruma çalışmaları için de temeldir. Kimya, insan üretim faaliyetleriyle ayrılmaz bir şekilde bağlantılı bir bilimdir. Genel kimyadaki bilginin kalitesi, tarımın etkili kimyasallaştırılmasının organize edilmesiyle ilgili sorunları teorik olarak anlamamızı sağlar. 3 Copyright OJSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ders 1 KİMYANIN TEMEL KAVRAMLARI VE TEMEL YASALARI 1.1. Kimya disiplinini çalışmanın amaçları doğa bilimlerinden, yani doğayla, çevremizdeki dünyayla ilgili bilimlerden biridir. Kimya özel bir disiplin olmayıp genel bir eğitimdir ancak tarım işçileri için büyük önem taşımaktadır. Herhangi bir tarım uzmanının ideolojik ve profesyonel bagajının önemli bir bölümünü oluşturur. Bu, kimya çalışmanın hedeflerini belirler: Önemli olan kimyasal bilgiyi elde etmek ayrılmaz parça evrensel bilim ve kültür; Kimya çalışma yöntemlerine hakim olun. Kimyasal olaylar örneğini kullanarak entelektüel yetenekleri ve mantıksal düşünme yeteneğini geliştirin; Kimyanın tarım ve ekoloji açısından önemini anlayın ve profesyonel rehberlik alın. 1.2. Kimyanın Tarım Açısından Önemi Kimya tarım açısından büyük önem taşımaktadır. Tarımsal üretimin yoğunlaşmasındaki en önemli faktör tarımın kimyasallaşmasıdır (bu terim 1924'te D.N. Pryanishnikov tarafından ortaya atılmıştır). Tarımın kimyasallaştırılması, kimyasallar Tarımda toprak verimliliğinin artırılmasına, üretim verimliliğinin ve iş gücü verimliliğinin artırılmasına yönelik süreçler ve süreçler. Aşağıdakileri içerir: Bitki besinlerini içeren mineral gübrelerin kullanımı. Bunlar: – En önemli makro elementler – nitrojen, fosfor, potasyum (NPK); – Mikro elementler – magnezyum, demir, bakır, çinko, molibden, kükürt, bor vb. Bitkiler için uygun bir ortam yaratan kimyasal ıslah. Bunlar: – asitli toprakların (CaCO3) kireçlenmesi vb.; – Alkali tuzlu toprakların alçılanması (alçıtaşı – CaSO4∙2H2O), vb. Kimyasal bitki koruma ürünleri. Bunlar: – pestisitler (zararlılar ve hastalıklar için); – herbisitler (yabancı ot kontrolü için), vb. Bitki büyüme düzenleyicileri. Biyoteknoloji şu anlama gelir: mikrobiyolojik gübreler, enzimler, vitaminler vb. Tarımda kimyasallaştırmanın etkinliği çiftçilik kültürüne bağlıdır. D.N. Pryanishnikov şunları söyledi: “Yokluk gerekli bilgi aşırı gübreyle bile değiştirilemez.” Dolayısıyla gübre uygulama dozları ve zamanlaması ihlal edilirse çevre sorunları ortaya çıkar ve bitki metabolizması bozulur. Kimyasal ıslahın yanlış uygulanması toprağın verimliliğini kötüleştirir. 4 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı 1.3. Kimya Konusu Kimya öğrenimi kimyanın ne olduğunun anlaşılmasıyla başlamalıdır. Şu anda kimya konusunun farklı yazarlar tarafından önerilen birkaç düzine tanımı vardır. Tanımın doğruluğu ve konuya yaklaşımın yönleri bakımından birbirlerinden farklıdırlar. Bu soru bazen tartışmalı bile olabiliyor. Bazı tanımlar verelim. Kimya, değişikliklerin eşlik ettiği maddelerin dönüşüm süreçlerini inceleyen bir bilimdir. kimyasal bileşim ve yapılar. Kimya, atomların kimyasal bileşiklerinin bilimidir (kimyasal maddeler ve bunların dönüşümleri. ... Bir maddede kimyasal bağın bulunması, onun kimyasal olup olmadığının ana kriteridir. (O.S. Sirotkin) Kimya, süreçleri inceleyen bilimdir. Maddi taşıyıcıları atom olan maddenin bileşimini ve yapısını değiştirme (V.E. Komarov) bağımsız iş: Farklı yazarlar tarafından kimya konusunun tanımını öğrenin (F. Engels, D. I. Mendeleev, N. L. Glinka, O. S. Zaitsev, N. N. Semenov, D. N. Knyazev, vb.) ve bu konuyla ilgili anlayışınıza en uygun olanı seçin. DI. Mendeleev şuna inanıyordu: "Atomlar, kimyasal yollarla ayrıştırılamayan maddenin kimyasal birimleridir." Kimyasal bir maddenin maddi taşıyıcısı (en küçük parçacığı) bir atomdur. 1.4. Kimyanın temel kavram ve yasalarının diyalektiği Kimya, birçok nesil bilim insanı tarafından elde edilen deneysel verilere dayanmaktadır. Farklı ülkeler. Genel (teorik) kimyanın temeli atom-moleküler teori, periyodiklik teorisi, atom ve moleküllerin yapısı teorisi, kimyasal bağlar teorisi, çözümler teorisi, redoks reaksiyonları teorisi, teorisidir. karmaşık bileşikler, kimyasal kinetik ve kimyasal süreçlerin termodinamiği. Atomik-moleküler teori, ortak temel sadece kimya değil, tüm doğa bilimleri 18. yüzyıldan beri yaratılmış ve günümüzde de gelişmeye devam etmektedir. Kimyanın temel yasalarına, stokiyometri yasalarına (Yunanca stoicheion - elementten) dayanmaktadır. Stokiyometri, bir reaksiyona giren reaktanların miktarı ile reaksiyon sonucunda oluşan reaktanların miktarı arasındaki ilişkiyi inceleyen bir kimya dalıdır. Kimyasal reaksiyon denklemlerinde maddelerin formüllerinin önünde yer alan katsayılara stokiyometrik katsayılar denir. İnsanların bilgisi donmuş bir şey değildir. Bilimin belirli bir gelişim aşamasındaki durumuna karşılık gelirler ve değişebilirler çünkü bilim, doğal olayların giderek daha doğru, derin ve eksiksiz bir yansıması için çabalayan açık bir sistemdir. Bunun bir örneği, bilimin gelişiminin farklı aşamalarında kimyanın temel yasaları hakkındaki fikirlerin değişmesidir. Kütlenin korunumu yasası, büyük Rus bilim adamı M.V. Lomonosov (1748-1756): 5 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Reaksiyona giren maddelerin kütlesi, reaksiyon sonucunda oluşan maddelerin kütlesine eşittir. Ondan bağımsız olarak, bu yasa 1789 yılında Fransız kimyager A.-L. Lavoisier tarafından onaylandı.Kütlenin korunumu yasası, reaksiyon denklemleri oluşturmayı ve başlangıç maddeleri ile reaksiyon ürünlerinin formülleri arasına eşit bir işaret koymayı mümkün kılar. : 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O Çözümler için büyük önem taşır pratik konular hesaplamaya olanak sağladığı için Gerekli miktarİstenilen ürünleri elde etmek için başlangıç malzemeleri endüstriyel ölçekli . Yirminci yüzyılda bu yasa açıklığa kavuşturuldu. Doğanın genel yasası, enerjinin korunumu yasasıdır: Enerji yoktan doğmaz ve iz bırakmadan kaybolmaz, yalnızca bir formdan diğerine kesin olarak tanımlanmış miktarlarda geçer. Görelilik teorisinin yaratıcısı A. Einstein (1905), kütle ve enerji arasındaki ilişkiyi kanıtlamıştır: E = mc2 Bu nedenle, ısının açığa çıktığı ekzotermik reaksiyonlar veya ısının emildiği endotermik reaksiyonlar sırasında reaksiyon ürünlerinin kütlesi, denklemine göre başlangıç maddelerinin kütlesinden biraz daha az veya daha fazla olabilir: ∆E = ∆mc2 Buna dayanarak Kütlenin Korunumu Yasasının aşağıdaki formülasyonu daha doğrudur: Ekzotermik reaksiyonlar için, giren maddelerin kütlesi reaksiyona giren enerji, reaksiyon ürünlerinin kütlesi ile açığa çıkan enerjiye eşdeğer kütlenin toplamına eşittir. Endotermik bir reaksiyon için reaksiyona giren maddelerin kütlesi, reaksiyon ürünlerinin kütlesi ile emilen enerjiye eşdeğer kütle arasındaki farka eşittir. Kimyasal reaksiyonlarda ısının salınması veya emilmesi nedeniyle oluşan kütle değişimi çok küçük olduğundan, kütlenin korunumu yasasının yüksek doğrulukla karşılandığı ileri sürülebilir. Kompozisyonun değişmezliği yasasının içeriği de değişti. Bileşimin değişmezliği yasası (J. Proust (1801-1808), Fransa): Her kimyasal bileşiğin, hazırlanma yöntemine bakılmaksızın sabit bir bileşimi vardır. Proust'un Yasası temeldir. Moleküllerin varlığını ve atomların bölünmezliğini doğruladı. Berthollet (Fransa), Proust'un rakibi oldu. Berthollet, bir maddenin bileşiminin, hazırlanma yöntemine bağlı olduğunu savundu. Proust, büyük İngiliz kimyager John Dalton tarafından desteklendi ve Berthollet'in fikri reddedildi. Artık bileşimin değişmezliği yasasının yalnızca moleküler yapıya sahip maddeler için geçerli olduğu tespit edilmiştir. 6 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Moleküler olmayan yapıya sahip maddelerin bileşimi, hazırlanma yöntemine bağlıdır (oksitler, geçiş metallerinin sülfürleri, feldspat vb.). Berthollet'in fikri şu anda kimyasal malzeme biliminin temelini oluşturuyor ve malzemenin yapısının bileşiminin ve özelliklerinin hazırlanma yöntemine bağımlılığını tam olarak kullanıyor. Artık sabit bileşimli maddelere daltonidler, değişken bileşimli maddelere ise bileşimin değişmezliği yasasının formülasyonunun tartışma konusu olduğu bilim adamlarının onuruna berthollidler adı veriliyor. 1811'de Amadeo Avogadro (İtalya), 50 yıl sonra (1860) tanınan bir yasayı keşfetti. Avogadro Yasası: Aynı koşullar altında (p ve t) farklı gazların eşit hacimleri aynı sayıda molekül içerir. Avogadro yasasının ilk sonucu: Normal koşullar altında herhangi bir gazın bir molü 22,4 litre kaplar. Avogadro yasasının ikinci sonucu: Bir gazın molar kütlesi, bir gazın diğerine göre bağıl yoğunluğunun (D) başka bir gazın molar kütlesi ile çarpımına eşittir: Mgas = 2DN2, Mgas = 29Dair Avogadro şunu belirlemiştir: - gaz halindeki basit maddelerin molekülleri iki atomdan (H2, O2, N2, Cl2) oluşur; – Herhangi bir maddenin 1 molü 6.023 1023 atom veya molekül (Avogadro sayısı) içerir. Eşdeğerler kanunu W. Richter (1793) ve W. Wollaston (1807) tarafından birbirlerinden bağımsız olarak formüle edilmiştir: Maddeler birbirleriyle eşdeğerleriyle orantılı miktarlarda reaksiyona girerler. Eşdeğerler kanunu “kimyasal eşdeğer” kavramına dayanmaktadır. Kimyasal eşdeğer, belirli bir asit-baz reaksiyonunda bir hidrojen katyonuna veya belirli bir redoks reaksiyonunda bir elektrona eşdeğer olan bir maddenin gerçek veya koşullu bir parçacığıdır. Eşdeğerlik faktörü f'eq, belirli bir reaksiyonun stokiyometrik katsayılarına dayanarak hesaplanır. Eşdeğerlik faktörü, gerçek bir parçacığın hangi fraksiyonunun belirli bir asit-baz reaksiyonunda bir hidrojen katyonuna veya belirli bir redoks reaksiyonunda bir elektrona eşdeğer olduğunu gösteren bir sayıdır. Eşdeğerlik faktörü boyutsuz bir miktardır. Eşdeğerlik faktörü bire eşit veya birden az olabilir. Örneğin: a) H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O; feq(H2S04) = b) H2SO4 + KOH = KHSO4 + H2O; feq(H 2 SO 4) = 1 1 2 Stokiyometrik hesaplamalar, kimyasal maddeleri içeren işlemleri gerçekleştirmek için yaygın olarak kullanılır. 7 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Atomik-moleküler öğretimin temel hükümleri: – maddeler moleküllerden oluşur; – moleküller atomlardan oluşur; – Moleküller ve atomlar sürekli hareket halindedir. Atom, bir kimyasal elementin elektriksel açıdan nötr olan en küçük parçacığıdır. Bir molekül, bir kimyasal maddenin elektriksel açıdan nötr olan en küçük parçacığıdır. Şu anda madde miktarının ölçü birimi MOL'dur. Bir mol, 0,012 kg karbon 12C'de bulunan atomların sayısı kadar yapısal birim içeren bir maddenin miktarıdır. Bir mol, 6,02 1023 (Avogadro sayısı) formül birimi (molekül veya atom) içeren bir madde miktarıdır. Hesaplamalar için aşağıdaki oranlar kullanılır: m nM n m M M m , n burada m, maddenin kütlesidir, g; M – molar kütle, g/mol; n – madde miktarı, mol. Modern bir bakış açısına göre, kimyasal maddelerin yapısı farklı olabilir: moleküler (metan CH4, amonyak NH3), atomik (elmas), iyonik (tuzlar), radikal (Cl, H). Bir madde makromoleküllerden oluşabileceği gibi çeşitli parçacıkların karmaşık bir birleşimi de olabilir. Modern kimya, maddi dünyanın sonsuz niteliksel çeşitliliği ilkesine dayanmaktadır. Farklı yapıya sahip maddeler farklı yasalara tabidir. 1.5. Kimyayı inceleme yöntemleri Kimyasal olayların derinlemesine anlaşılması, yalnızca felsefe açısından, teorileri ve kategorileri uygulanırken mümkündür. Felsefe bilgelik sevgisidir (philosophia - Yunanca). Felsefenin en önemli teorisi diyalektiktir. Diyalektik - Felsefe kategorileri, Maddenin en genel yasalarının doktrini, hareket, çelişki, doğa, toplum ve düşünme, nicelik ve nitelik, neden ve sonuç Madde, nesnel gerçekliği belirleyen felsefi bir kategoridir. Madde türleri Madde, durgun kütle m ≠ 0 ile karakterize edilen bir madde türüdür; Kimyasal madde, maddi taşıyıcısı atom olan bir madde türüdür; Alan – sıfır dinlenme kütlesine (manyetik, elektromanyetik, yerçekimi alanı) sahip bir madde türü m = 0; Vakum maddenin özel bir halidir. İçinde parçacık yoktur (boşluk), ancak “sanal parçacıklar” kısa süreli enerji dalgalanmalarından kaynaklanır. Güçlü alanlarda gerçek parçacıklar ortaya çıkar. Plazma maddenin çok özel bir halidir yüksek sıcaklıklar(>7000). Bir çeşit gaz oluşur temel parçacıklar, çekirdekler, iyonlar. 8 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı BEC (gazlı Bose-Einstein yoğunlaşması), maddenin ultra düşük sıcaklıklardaki yeni bir halidir. Özel özellikler: ışık, dönen bir kara deliğin yakınında olduğu gibi V = 17 m/sn'ye kadar yavaşlar. Şekil 1.1. Maddenin hareket biçimleri (f.m.) Şekil 1.2. Hareket türleri Çizim. 1.3. İnorganik maddenin evrimi 9 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Kimyasal olaylarda neden-sonuç ilişkileri Determinizm ilkesi: gerçek olaylar, belirli nedenlerin eyleminin bir sonucu olarak doğal olarak ortaya çıkar, gelişir ve yok edilir . Şekil 1.4. Basit şema nedensellik Şekil 1.5. Bazı hidroksitlerin özelliklerinde neden-sonuç ilişkileri Kimyasal olayları inceleme yöntemleri Deney Gözlem Kimyasal reaksiyonların modellenmesi Tümevarım, özelden genele doğru bir akıl yürütme yöntemidir. Tümdengelim genelden özele doğru akıl yürütme yöntemidir. Genel kurallar belirli sorunların çözümünde uygulanmalıdır. Analoji, kimyasal nesnelerin bir özelliğinin benzerliğine dayanarak diğer özelliklerdeki benzerlikleri hakkında bir sonuca varıldığı bir biliş yöntemidir. Yani formülü bilmek fosforik asit Ortoarsenik asidin formülünü yazabilirsiniz. Analiz, bir kimyasal maddenin veya kimyasal olgunun bileşen parçalarına (özellikler, karakteristikler) ayrılmasıdır. 10 Telif Hakkı OJSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Sentezi, bir kimyasal maddenin veya kimyasal olgunun yönlerinin, özelliklerinin, özelliklerinin tek bir bütün halinde birleşimidir. Kavram, bir nesne veya onun özellikleri hakkındaki düşüncedir. Yargı, kavramların işleyişidir. Çıkarım, yargıların işleyişidir. Şema 1.1. Mantıksal düşünme biçimleri Edinilen bilgiyi mesleki bir sorunu çözmek için uygulamaya çalışalım. Bunu yapmak için şunları uyguluyoruz: – kimyasal maddelerin özelliklerine ilişkin kavramlar; – kesinti yöntemi; – “neden-sonuç” kategorileri; – mantıksal düşünme biçimleri: kavram → yargı → çıkarım. Sorun: CuSO4 mikro gübresinin kullanılması etkili midir? alkali topraklar? CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 çözünür çözünmez 1. Kavramlar: CuSO4 çözünür bir tuzdur. Cu(OH)2↓ zayıf, çözünmeyen bir bazdır. 2. Karar: Bitkiler tarafından emilebilen yalnızca çözünebilen maddeler mevcuttur. Alkali topraklarda çözünebilen CuSO4, çözünmeyen Cu(OH)2↓'ye dönüşür ve bitkiler tarafından erişilemez hale gelir. 3. Sonuç: CuSO4'ün alkali topraklarda kullanımı uygun değildir. Öz-kontrol soruları 1. Bu konuyla ilgili anlayışınıza uygun bir kimya tanımı verin. 2. 18. ve 21. yüzyıllardaki kütlenin korunumu kanunu anlayışını karşılaştırabilecektir. 3. Gelişme türünü belirleyin (kimyasal reaksiyonlarda ilerleme veya gerileme): H2CO3 = CO2 + H2O CaO + CO2 = CaCO3 4. Analoji yöntemine dayanarak arsenik ve selenik asit formüllerini yazın. 5. FeSO4 mikrogübresinin alkali topraklar üzerindeki etkisizliğini açıklamak için tümdengelim kullanın. 6. D.N.'nin sözlerini nasıl anlıyorsunuz? Pryanishnikova: "Gerekli bilgi eksikliğinin yerini aşırı gübre bile alamaz"? 11 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı KAYNAKLAR Ana 1. Glinka, N.L. Genel kimya / N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 s. 2. Knyazev, D.A. İnorganik kimya/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin. – M.: Bustard, 2004. – 592 s. 3. Ryazanova, G.E. Genel ve inorganik kimya. Tablolar ve diyagramlar / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi”, 2006 – 284 s. Ek 1. Egorov, V.V. Çevre Kimyası. /V.V. Egorov. – St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2009. – 192 s. 2. Naydysh, V.M. Kavramlar modern doğa bilimi. /V.M. Naydysh. – M.: AlfaM; INFRA-M, 2004, – 622 s. 3. Sirotkin, O.S. Kimya yerli yerinde. / İŞLETİM SİSTEMİ. Sirotkin // Kimya ve yaşam. – 2003. - No. 5. – S. 26. 4. Mineev V.G., Nitrat ve fosfatların savunmasında. / V.G. Mineev // Kimya ve yaşam. – 2008. Sayı. 5. – S. 20. 5. http://www.xumuk.ru/encyclopedia/2/2994.html 12 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Ders 2 HAKKINDA MODERN ÖĞRETİM ATOMUN YAPISI 2.1. Atomun yapısına ilişkin fikirlerin diyalektiği Klasik kimyada iki tür mikropartikül - atomlar ve moleküller - hakkında fikirler vardı. 19. yüzyıla kadar bilim, atomun bölünemez olduğu ve kendisini oluşturan parçalar içermediği düşüncesindeydi. 19. yüzyılın sonunda fizikçiler atomun yapısının karmaşıklığını kanıtlayan gerçekleri keşfettiler (elektronun keşfi, katot ışınları, radyoaktivite olgusu). 1911 yılında ödüllü Nobel Ödülü Ernest Rutherford, parçacıkların ince parçacıklar halinde saçılması üzerine bir dizi deneye dayanmaktadır. metal tabaklar atomun yapısının nükleer (gezegensel) bir modelini önerdi. Rutherford'un Gezegensel Atom Modeli Bir atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve çekirdeğin etrafında dönen negatif yüklü elektronlardan oluşur. Rutherford modelinin çelişkileri 1. Atom neden kararlıdır? Klasik fizik yasalarına göre bir elektronun, çekirdeğin etrafında hareket ederken enerji yayması ve onu 10-8 saniyede tüketmesi gerekir. ve çekirdeğe düşüyoruz. 2. Bir elektron sürekli bir akım halinde enerji yayıyorsa, sürekli bir spektrum buna karşılık gelmelidir. Ancak spektrum sınırlıdır. Neden? Bu sorunları ele alan Niels Bohr, 1913'te Rutherford'un nükleer atom modelini Planck'ın kuantum ışık teorisiyle birleştiren bir teori önerdi. Bohr'un ana fikri (çok kalın): Bir atomdaki elektronun hareketi klasik fizik yasalarına uymaz. Makrokozmosta ve mikrokozmosta farklı yasalar geçerlidir. Bohr'un varsayımları 1. Bir atomdaki elektron herhangi bir yerde değil, belirli bir sabit yörüngede hareket eder ve enerji yaymaz. 2. Enerjinin porsiyonlar halinde (kuanta) yayılması yalnızca elektron bir yörüngeden diğerine hareket ettiğinde meydana gelir.Bohr'un teorisi atomun bazı önemli özelliklerini açıklayamıyordu, içinde çelişkiler vardı. 20. yüzyılın 20'li yıllarında atomun yapısına ilişkin kuantum mekaniksel bir teori oluşturuldu. Teori Louis de Broglie'nin (1924) fikrine dayanmaktadır: Elektron ikili parçacık-dalga özelliklerine sahiptir, yani. Hem parçacıkların hem de dalgaların özellikleri aynı anda 13 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Parçacık olarak elektronun kütlesi vardır ve kendisini tek bir bütün olarak gösterir. Bir elektronun dalga özellikleri, hareketinin özelliklerinde, elektronun girişiminde ve kırınımında kendini gösterir. De Broglie denklemi bu ikiliği yansıtır: λ = h/m, burada h, Planck sabitidir; m – parçacık kütlesi; – parçacık hızı. E. Schrödinger (Avusturya, 1926), çözümü üç boyutlu dalga sürecinin genliğine karşılık gelen elektron dalga fonksiyonunu Ψ(x, y, z) bulmayı sağlayan bir denklem formüle etti. Schrödinger denklemi (Avusturya, 1926) ψ x2 2 ψ у2 ψ z2 2 2 8π 2 m (E V)ψ h2 0, burada dalga fonksiyonu; x, y, z – üç boyutlu uzayın koordinatları. 2 değeri, nükleer çevredeki çeşitli noktalarda bir elektron bulma olasılığına karşılık gelir. Schrödinger denklemini çözmek elektron yörüngesini bulmamızı sağlar. Van den Broek (Holland, 1912) şunları önerdi: Herhangi bir elementin atomunun çekirdeğinin yükü, periyodik tablodaki elementin atom numarasına sayısal olarak eşittir. Bu parlak sezgisel tahmin, 1913'te Moseley (İngiltere) tarafından deneysel olarak doğrulandı. 2.2. Atomun yapısının modern kuantum mekaniksel modeli Atom karmaşık bir yapıya sahiptir. Proton ve nötronları içeren pozitif yüklü bir çekirdekten ve çekirdeğin etrafında hareket eden negatif yüklü elektronlardan oluşur. Bir atomdaki bir elektron muazzam değişken bir hızla hareket eder. Hareketinin yörüngesi bilinmiyor. Elektron kaotik, rastgele hareket ederek bir elektron bulutu (elektron yörüngesi) oluşturur. Bir elektron yörüngesi, bir atomun çekirdeği etrafındaki, elektron hareketinin en muhtemel olduğu uzay bölgesidir. Bir atomdaki elektronun davranışı Heisenberg belirsizlik ilkesi ile karakterize edilir: atomik ölçekte bir mikro parçacık için koordinatları ve açısal momentumu aynı anda eşit doğrulukla belirtmek imkansızdır. Kuantum sayıları Bir atomdaki elektronun durumunun açıklaması dört kuantum sayısıyla belirlenir. Ana kuantum sayısı n, belirli bir seviyedeki bir elektronun enerji rezervini ve çekirdeğe olan mesafesini karakterize eder. Elektronik seviye numarasına karşılık gelir. Tam sayıların değerlerini kabul eder: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... 14 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı İkincil (yörünge) kuantum numarası l, yörünge açısalını karakterize eder momentum elektronu. Elektron bulutunun (yörünge) uzaysal şeklini belirler. 0'dan n–1'e kadar tam sayı değerlerini kabul eder. Sayısal değerler (0, 1, 2, 3) harf atamaları(s, p, d, f). Tablo 2.1 – Yörünge kuantum sayıları ve yörüngelerin şekli 0 1 2 3 Yörünge şekli Küresel Dambıl İki çapraz dambıl Daha da karmaşık şekil l (s) (p) (d) (f) Elektron yörüngelerinin aynı şekline sahip elektronlar, belirli bir seviyede alt düzeyler oluşturur. Verilen enerji seviyesi. Bir seviyedeki alt seviyelerin sayısı, seviye numarasına karşılık gelir. Tablo 2.2 – Alt düzey sayısının düzey sayısına bağlılığı n (seviye) 1 2 3 4 l (alt düzeyler) S s, p s, p, d s, p, d, f Manyetik kuantum sayısı m Manyetik kuantum sayısı m uzaydaki elektron bulutlarının yönüne bağlı olan elektron. 0 (sıfır) dahil olmak üzere hem pozitif hem de negatif, yan kuantum sayısının büyüklüğü dahilindeki tamsayı değerlerini kabul eder. Tablo 2.3 - m İkincil ve manyetik kuantum sayıları değerleri arasındaki ilişki Değerler m 0 (bir) 1, 0, –1 (üç) 2, 1, 0, –1, –2 (beş) 3, 2 , 1, 0, –1 , –2, –3 (yedi) l 0 1 2 3 Manyetik kuantum sayısının değerlerinin sayısı Nm aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir: Nm = 2l +1, burada l yan kuantum sayısının değeri. Tablo 2.4 – Alt düzeylerdeki yörünge sayısı Alt düzey s p D f Yörünge sayısı – (bir) – – – (üç) – – – – – (beş) – – – – – – – (yedi) 15 Copyright OJSC “CDB “BIBKOM ” & Kniga-Service Agency LLC Spin kuantum sayısı elektronun kendi açısal momentumunu karakterize eder. h 1 1 + ve – (birim cinsinden) değerlerini alır. 2 2 2 Pauli ilkesi Bir atomun dört kuantum sayısının tümü aynı değerlere sahip iki elektronu olamaz. Sonuç: Bir yörünge, zıt spinlere sahip en fazla iki elektron içerebilir. Tablo 2.5 – n seviyesindeki maksimum elektron sayısı N 1 2 2 8 3 18 4 32 Nn = 2n2; burada n, seviye numarasıdır (temel kuantum numarası). Tablo 2.6 – l N1 0(s) 2 alt seviyesindeki maksimum elektron sayısı; burada l bir yan kuantum sayısıdır. 1(p) 6 2(d) 10 3(f) 14 N1 = 2(2l + 1), Minimum Enerji Prensibi Bir atomdaki bir elektron, düzeyde ve alt düzeyde minimum enerji miktarına sahip bir konumda bulunur; enerji açısından uygun ve istikrarlıdır. 1s< 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d < 7p Рисунок 2.1. Схема расположения энергетических подуровней в многоэлектронном атоме 16 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Правило Хунда Устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором величина суммарного спина электронов максимальна. Это условие выполняется, если электроны заполняют все свободные орбитали сначала по одному, а затем происходит пополнение каждой орбитали вторым электроном. Пример: Рисунок 2.2. Последовательность заполнения электронами р – подуровня Правила В.М. Клечковского 1. Уровни и подуровни атомов заполняются электронами в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l). 2. При одном и том же значении суммы (n+l) электроны заполняют орбитали с меньшим п, но с большим l. 2.3. Электронные формулы элементов На основе принципа Паули, принципа минимальной энергии, правила Хунда, представлений об энергетических уровнях и подуровнях составляются электронные формулы элементов. Электронные формулы показывают распределение электронов на энергетических уровнях и подуровнях. При составлении электронной формулы сначала пишут цифру, соответствующую номеру энергетического уровня, на который поступает электрон. Затем пишут букву, соответствующую подуровню и справа наверху, в виде показателя, обозначают число электронов на данном подуровне. Примеры: I период (один энергетический уровень) Электронная формула: Н 1S1 Электронно-графическая формула: Водород Н №1 +1 (заряд ядра) 1ē 1-й S - элемент 1 S Степень окисления водорода: +1 (Н2О, NH3, HCl) Исключение: степень окисления водорода – 1 в соединениях с очень активными металлами (NaH, KH). 17 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Водород Водородное пламя создает t = 2800o Восстановитель Источник, переносчик и концентратор энергии Получение аммиака, жидкого топлива, твердых жиров Экологически чистое топливо будущего Схема 2.1. Значение и применение водорода Элементы, у которых электроны заполняют s - подуровень, называются s– элементами. Первые два элемента любого периода являются s–элементами. Не Гелий Не №2 +2 (заряд ядра) 1S2 1 S первый уровень завершен 2å 2-й S - элемент Гелий – инертный газ. Гелий Дирижабли с гелиевым наполнением Теплоноситель ядерных реакторов В медицине: гелиевый воздух лечит бронхиальную астму, применяется для водолазов В электронике: жидкий гелий – среда для сверхпроводников Схема 2.2. Значение и применение гелия (инертный, легкий) Литий Li №3 +3 (заряд ядра) 3ē 1-й S - элемент II период (два энергетических уровня) Li 1S2 2S1 (валентный уровень) Литий – активный щелочной металл. Степень окисления: +1. Формулы соединений: Li2O → LiOH. Литий В атомной технике: теплоноситель, растворитель соединений урана Для кондиционирования воздуха применяют соли лития В медицине: для лечения психических расстройств Схема 2.3. Значение и применение лития 18 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Be 1S2 2S2 Бериллий Ве №4 +4 (заряд ядра) 4ē 2-й S - элемент (валентный уровень) Бериллий – амфотерный металл. Соединения: ВеО → Ве(ОН)2 Н2ВеО2 Бериллий Материалы космической, ракетной и авиационной техники Бериллий токсичен ПДК в воздухе – 0,001 мг/м3 Для человека, животных вреден: рахит, ослабление костной ткани, отек легких Для растений безвреден Схема 2.4. Значение и применение бериллия При получении энергии извне (при нагревании) атомы переходят в возбужденное состояние. При этом электронная пара распаривается и электрон переходит в свободную орбиталь подуровня в пределах своего номера уровня. В 1S22S22р1 Электронно-графическая формула Бор (валентный уровень) №5 +5 (заряд ядра) 5ē 1-й р - элемент Бор Бороводородное топливо, военная техника, легирование стали Важнейший микроэлемент, влияет на белковый и углеводный обмен Схема 2.5. Значение и применение бора Бор – первый р – элемент второго периода. Элементы, у которых электроны заполняют р – подуровень, называются р – элементами. Последние 6 элементов любого периода (кроме первого и седьмого) являются р – элементами. 19 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Свойства s – и р – элементов У s– и р– элементов электроны заполняют внешний уровень от 1 до 8. Kimyasal özellikler elementler metalikten metalik olmayana ve inert gaza kadar hızla değişir. S- ve p- elementlerinin dış seviyesindeki elektronların sayısı, elementin bulunduğu grubun sayısına karşılık gelir. S- ve p- elementlerinde değerlik elektronları dış seviyenin elektronlarıdır. Ana alt gruplar s- ve p- elemanlarından oluşur. Bir elementin oksidasyon durumunu bulma kuralları 1. Bir elementin (metal olmayan) negatif oksidasyon durumu, dış seviyeyi 8 elektrona tamamlamak için kabul ettiği elektron sayısına eşittir. 2. Bir elementin pozitif oksidasyon durumları, bıraktığı atomun normal ve uyarılmış durumlarındaki eşleşmemiş elektronların sayısına eşittir (genellikle istisnalar vardır). Öz-kontrol soruları 1. “Atom” kavramını tanımlayın. 2. Atom nelerden oluşur? 3. Atomun çekirdeğinde hangi parçacıklar bulunur? 4. Karbon atomunun elektronları arasında neler aynı, hangileri farklıdır? 5. Niels Bohr, Louis de Broglie'nin ana fikrini formüle edin. 6. Elektron yörüngesi nedir? 7. s –, p –, d –, f – alt düzeylerinde kaç tane yörünge vardır? 8. Elementlerin atomlarının yapısında minimum enerji ilkesi nasıl ortaya çıkar? 9. Pauli ilkesini nasıl anlıyorsunuz? 10. Hund kuralını nasıl anladığınızı açıklayın. KAYNAKLAR Ana 1. Glinka, N.L. Genel kimya / N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 s. 2. Knyazev, D.A. İnorganik kimya/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 s. 3. Ryazanova, G.E. Genel ve inorganik kimya. Tablolar ve diyagramlar / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi”, 2006 – 284 s. Ek 1. Klinsky, G.D. İnorganik kimya /G.D. Klinsky, V.D. Skopintsev. – M: MCHA Yayınevi, 2001. – 384 s. 2. Gelfman, M.I. İnorganik kimya / M.I. Gelfman, Başkan Yardımcısı. Yustratov. – St. Petersburg: “Lan” Yayınevi, 2009. – 528 s. 3. İnorganik kimya (biyojenik ve abiojenik elementler): Ders Kitabı / ed. V.V. Egorova. – St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2009. – 320 s. 4. ru.wikipedia.org 20 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ders 3 PERİYODİK HUKUK VE PERİYODİK SİSTEM D.I. MENDELEEV 3.1. Periyodik yasa ve periyodik element sistemi D.I. Mendeleev - modern kimyanın temeli Periyodik yasa ve periyodik sistem D.I. Mendeleev kimya biliminin en büyük başarısıdır. Yasanın keşfi ve periyodik sistemin yaratılması, büyük Rus bilim adamı D.I.'nin uzun ve sıkı çalışmasının sonucudur. Mendeleev. Periyodik yasa: Basit cisimlerin özellikleri ve element bileşiklerinin formları ve özellikleri periyodik olarak D elementlerinin atom ağırlıklarına bağlıdır. I. Mendeleev (1869) Mendeleev şuna inanıyordu: "Gelecek periyodik yasayı yıkımla tehdit etmiyor, yalnızca üst yapılar ve gelişme vaat ediyor." Periyodik yasa 19. yüzyılda keşfedildi. Yirminci yüzyılda S.A. Shchukarev şunları söyledi: "Sistemin tam anlamının anlaşılması, ulaşılamaz ve tamamen anlaşılmaz gerçeklerden biri olarak, çözümü bir kişinin sonsuza kadar çabalayacağı dipsiz derinlikli bir görevdir." Periyodik yasa (modern formülasyon) Elementlerin özellikleri ve element bileşiklerinin formları ve özellikleri, periyodik olarak atom çekirdeklerinin yüklerinin büyüklüğüne bağlıdır.Periyodik sistem, kapsamlı kimyasal bilgiyi son derece kısa bir biçimde yoğunlaştırır. biçim. Periyodik element tablosu belirli uzay ve zaman koşullarında dikkate alınmalıdır. Aşırı yüksek sıcaklıklarda atom elektronlardan yoksun kalır ve yüksek basınç onların atomlardaki düzenini değiştirir. Bu koşullar altında atomlar periyodik yasaya uymayı bırakır. Periyodik element sistemi, periyodik yasanın grafik (tablo) ifadesidir.Sistem, sıralı bir küme anlamına gelen katı bir matematiksel kategoridir. Fonksiyon kümeleri arasında bağlantı kurmak için matris fikri kullanılır. Matris, satır ve sütunlardan oluşan dikdörtgen bir tablodur. 21 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Tablo 3.1. D.I. Mendeleev'in periyodik kimyasal element sistemi 22 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Periyodik sistem bir tür matristir. Elementleri kimyasal elementlerdir. Çizgiler periyotlardır. Sütunlar gruplardır. Periyodik tablo, bireysel kimyasal elementlerin, iç ilişkilere bağlı olarak sıralı bir dizi elementi temsil ettiği gerçeğini yansıtır. Her kimyasal element, rastgele bir oluşum değil, bir maddenin gelişimindeki doğal bir adımdır. Kimyasal elementlerin sınıflandırılması Verilen özelliklere sahip maddelerin elde edilmesi Felsefe yasalarının doğrulanması Daha ileri araştırmaları öngörmek için araçlar Periyodik yasa Tarımsal kimya Minerallerin jeolojik keşfi Uzay araştırması Tıp, ilaç endüstrisi Şema 3.1. Periyodik yasanın anlamı: "Ortalama bileşimindeki canlı madde toprakla bağlantılıdır ve hücrelerini, maddenin malzemelerden veya Güneş ve yıldızların atmosferinden oluştuğu aynı yasalara göre elementlerden oluşturur." A.E. Fersman Periyodik element sistemi, 7 periyotta ve 8 grupta yer alan, şu anda keşfedilen 118 elementi içerir. 3.2. Periyodik Tablonun Yapısı Her kimyasal elementin bir seri numarası vardır. Atom numarası şuna eşittir: atom çekirdeğinin yükü; çekirdekteki proton sayısı; Nötr bir atomdaki toplam elektron sayısı. Periyot, s elementleriyle (alkali metaller) başlayan ve p elementleriyle (soy gazlar) biten yatay bir element dizisidir. Dönem boyunca, harici elektronik seviye 1 ila 8 elektrondan oluşur. Tamamlanan dış seviye 8 elektron içerir. Periyot numarası atomdaki enerji seviyelerinin sayısına karşılık gelir. Dönem I yalnızca iki öğe içerir (bir satır). İkinci ve üçüncü periyotların her biri 8 element içerir. I, II ve III dönemlerine “küçük dönemler” (tek sıra) denir. Dönem IV, V ve VI (ana dönemler) iki sıradan oluşur. 23 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Bir grup, aynı türde elektronik konfigürasyona sahip dikey öğeler dizisidir. Element grubu iki alt grup içerir: ana (A) ve ikincil (B). Ana alt gruplar s - ve p - elemanlarından oluşur. Yan alt gruplar d - elemanlarını oluşturur. Ana alt grupların elemanlarının dış enerji düzeyindeki elektron sayısı (ē), grup numarasına eşittir. Yan alt grup elemanlarının dış enerji seviyesindeki elektron sayısı, grup numarasına bakılmaksızın 2'dir. Element atomlarının elektronik yapısındaki periyodik değişiklikler, elementlerin kimyasal özelliklerinde ve oluşturdukları karmaşık bileşiklerde de periyodik değişikliklere neden olur. Periyodik tablonun eğitim sorunlarını çözmedeki önemi Periyodik tabloyu kullanarak bir elementin kimyasal özelliklerini karakterize edebilirsiniz. Bunu yapmak için periyodik sistemdeki sayıları atomun yapısını ve elementin özelliklerini ortaya koyan bir kod olarak kullanmanız gerekir. 3.3. Bir element atomunun genel özelliklerine yönelik algoritma 1. Elementin sıra numarası (No.). 2. Bir atomun çekirdeğinin (Z) yükü. 3. Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısı (p+). 4. Bağıl atom kütlesi (Ar). 5. Bir atomun çekirdeğindeki nötron sayısı (no). 6. Bir atomdaki toplam elektron sayısı (ē). 7. Dönem numarası → enerji seviyesi sayısı. 8. Grup numarası, alt grup (ana veya yan) → atomun dış seviyesindeki ē numarası. 8.1. Ana alt grup → sayı ē harici düzeyde grup numarasına eşittir. 8.2. Harici seviyedeki yan alt grup numarası ē, grup numarasına (veya 1) bakılmaksızın 2'dir. 9. Bir elementin metal mi yoksa metal olmayan mı olduğunu değerlendirin (dış düzeyde ē sayısı). 10. Elementin hangi elektronik aileye (s, p veya d) ait olduğunu ve bu elektronik ailenin elemanları arasında hangi sırada yer aldığını belirleyin. 11. Elektronik bir formül oluşturun, değerlik elektronlarını vurgulayın. 11.1. Ana alt grubun bir elemanı için - dış seviyedeki elektronlar. 11.2. Yan alt grubun bir elemanı için - dış seviyenin elektronları ve d - sondan bir önceki seviyenin alt seviyesi. 12. Elektron grafik formülleri oluşturun (Hund kuralına göre), normal ve uyarılmış durumlarda değerlik elektronlarının seviye ve alt seviyelerdeki dağılımını gösterin. 13. Elementin oksidasyon durumlarını adlandırın. 14. Elementin oksidasyon durumlarına karşılık gelen en önemli bileşiklerin (oksitler, hidroksitler, hidrojen bileşikleri) formüllerini yazın. 15. En önemli bileşiklerin özelliklerini karakterize edin. 24 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı 16. Elementin ve bileşiklerinin bitkiler, tarım ve endüstri için önemini ortaya çıkarın. Örnekler: Azot N 1) No. 7 9) Metal olmayan (ē kabul eder, ancak 2 de verebilir) +7 (çekirdek yükü) 3) 7р+ 10) 3. р – element 4) Ar = 14 11) Elektronik formül: 5 ) 7no 1s22s22p3 değerlik seviyesi 6) Toplam 7 ē 7) II periyodu – iki enerji seviyesi 12) Elektron grafik formülü: 8) V grubu, ana alt grup – 5 ē dış seviyede uyarılma imkansızdır 13) Oksidasyon durumları: – 3, +1, +2, +3, +4, +5. 14) En önemli bileşiklerin formülleri 3 1 N H3 → amonyak NH4OH → NH4Cl, NH4NO3, (NH4)SO4 amonyum hidroksit amonyum tuzları Amonyum mineral gübreler Oksijen bileşikleri: 2 2 1 2 kayıtsız oksitler N 2 O, NO – 3 2 НNO2 → N 2 O3 → nitröz asit 4 2 kahverengi gaz N O2 – 5 2 НNO3 → N 2 O5 → nitrik asit tuzları - nitritler – NaNO2 tuzları - nitratlar – KNO3, Ca(NO3)2, NH4NO3 nitrat azotlu gübreler (güherçile) Azot en önemli makroelementtir. Fosfor Р Р 1s22s22p63s23р3_ değerlik seviyesi Çekirdeğin elektron-grafik formülü) nt seviyeleri Oksidasyon durumları: -3, +3, +5 25 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı En önemli fosfor bileşikleri 3 1 3 2 3 RN3; P2 H 4 P2 O 3 2 P2 O 5 → H3PO4 → tuzlar - fosfatlar → H3PO3 → tuzlar-fosfitler fosfor asit Fosforik asit formları: HPO3 - meta - H3PO4 - orto - H4P2O7 - piro - Na3PO4 Na2HPO4 NaH2PO4 Fosforlu gübreler Ca (H2PO4) 2 – kalsiyum dihidrojen fosfat (süperfosfat) CaHPO4∙2H2O – kalsiyum hidrojen fosfat (çökelti) Ca3(PO4)2 ↓ - kalsiyum fosfat (fosfat unu) Fosfor en önemli makro besindir. d – büyük periyotların elemanları Büyük periyotlarda (4, 5, 6, 7), s- ve d- elemanları arasına 10 d – elementler eklenir, burada elektronlar ikinci seviyenin d – alt seviyesini dışarıdan doldurur. Grup numarasına bakılmaksızın tüm d-elementlerinin dış seviyesinde iki elektronu vardır (veya elektron kaçağı meydana gelirse bir elektronu vardır). Bu nedenle d - elemanları sergiliyor metalik özellikler. D-elementlerinde, değerlik elektronları iki seviyenin elektronlarıdır - dış seviye ve sondan bir önceki seviyenin d-alt seviyesi, yani (n – 1)d ve nSnP. d-elementler periyodik tablonun yan alt gruplarını oluşturur. Çoğu d-metalinin çeşitli oksidasyon durumları vardır, dolayısıyla bileşikleri redoks özellikleri sergiler. D-elementlerinin oksitleri ve hidroksitleri, kendilerini oluşturan d-elementinin oksidasyon derecesine bağlı olarak bazik, amfoterik veya asidik özelliklere sahiptir. d- metalleri iyi kompleks oluşturucu ajanlardır ve stabil kompleks bileşikler oluştururlar. d – metaller manganez, kobalt, bakır, çinko hayati öneme sahiptir temel mikro elementler . Bu metallerin sülfatları, tohumların ekim öncesi işlenmesinde ve bitkilerin yapraktan beslenmesinde kullanılan mikro gübreler olarak kullanılır. Örnek: Demir Fe Fe 1s22s22p63s23р63d64s2 değerlik seviyeleri No. 26 26 ē 6. d-element Elektron grafik formülleri Fe'nin oksidasyon durumları: +2, +3, +6. 26 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı En önemli bileşikler 2 Fe O → Fe(OH)2 ana bazik oksit özellikleri 3 H3FeO3 → ferrit tuzları KFeO2 Fe2 O3 → Fe(OH)3 zayıf zayıf amfoterik amfoterik özellikler Н2О НFeO2 6 Fe O3 → H2FeO4'ün asidik özellikleri → demir asidi K2FeO4 tuz-ferratlar (oksitleyici maddeler) Demir, önemli bir eser elementtir. 3.4. Elementlerin ve bileşiklerinin özelliklerindeki değişimlerin periyodikliği Kimyasal elementlerin özellikleri periyodik olarak değişir. Periyodik olarak değişen: atom yarıçapı (R); iyonlaşma enerjisi (iyonlaşma potansiyeli I); elektron ilgisi (E) elektronegatiflik (χ) χ=I+E veya χ= I E . 2 Bir periyottaki atomların yarıçapları (R), artan atom numarasıyla (yatay periyodiklik) azalır. Sebep: Atom çekirdeğinin yükü artar ancak bir periyottaki enerji düzeylerinin sayısı sabit kalır. Yarıçap ne kadar küçük olursa, atomun elektronlardan vazgeçmesi o kadar zor olur (metalik özellikler azalır). Uzun periyotlarda aşağıdakiler gözlemlenir: 1. d – sıkıştırma (d – elemanları sırasındaki yarıçapın azaltılması); 2. f – sıkıştırma (f – elemanları sırasındaki yarıçapın azaltılması); a) VI. Dönemde – lantanit sıkıştırması; b) VII döneminde – aktinoid sıkışması. Gruplarda seri numarası arttıkça elemanların yarıçapları artar (ana desen). Sebep: Enerji seviyelerinin sayısında artış. Sonuç: Elektron verme yeteneğinin artması → metalik özelliklerin artması. Tablo 3.2 - IA grubunda yarıçaptaki normal değişim Element R, nm Li 0,155 Na 0,189 K 0,236 Rb 0,248 Elementlerin metalik özellikleri artar. 27 Cs 0,268 Fr 0,280 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Tablo 3.3 - IB grubundaki f - sıkıştırma nedeniyle R'deki değişiklik modelinin ihlali Element R, nm Cu 0,128 Ag 0,144 Au 0,144 İkincil alt gruplarda elementlerin metalik özellikleri azalır (lantanit sıkıştırmasının etkisi). İyonlaşma enerjisi, bir atomdan bir elektronu çıkarmak için gereken enerjidir. İyonlaşma potansiyeli I, bir atomdan bir elektronu çıkarmak için uygulanması gereken en küçük voltajdır (elektron volt cinsinden). İyonlaşma potansiyeli I elementlerin metalik ve indirgeyici özelliklerini karakterize eder. E0 = E+ + ē atom iyonu Genel kalıp: Atom numarasının arttığı periyotlarda iyonlaşma potansiyeli artar. I değeri dönem sonuna doğru maksimuma ulaşır. Genel model: Gruplardaki iyonlaşma potansiyelleri atom numarasının artmasıyla azalır. Genel modelin ihlali: (alt seviyenin dolma derecesinin etkisi). Elektronlarla tamamen dolu veya yarısı dolu olan alt seviyeler en kararlı olanlardır (I artar). Tablo 3.4 - Alt seviye dolum derecesinin iyonizasyon potansiyeli üzerindeki etkisi Element Değerlik elektronları I, eV N 2s22p3 14,53 O 2s22p4 13,61 Tablo 3.5 - Lantanit sıkıştırmasının iyonizasyon potansiyeli üzerindeki etkisi Element R, nm I, eV Cu 0,128 7,73 Ag 0,144 7 0,57 Au 0,144 9,22 Elektron ilgisi (E, eV), bir atoma bir elektron eklendiğinde açığa çıkan enerjidir.Elektron ilgisi, elementlerin metalik olmayan, oksitleyici özelliklerini karakterize eder. Genel model: Atom numarası artan bir periyotta elektron ilgisi artar. Bir grupta atom numarası arttıkça elektron ilgisi azalır. 28 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Tablo 3.6 - Grup VII'de elektron ilgisi değerindeki değişim - A Element E, eV F 3.62 Cl 3.82 Br 3.54 J 3.24 Elektronegatiflik (χ), atomların Elektronları kendine çeken bir molekül. Elektronegatifliğin bir ölçüsünün, iyonlaşma enerjileri (I) ve elektron ilgisi (E) χ = I+E'nin toplamına eşit enerji olduğu kabul edilir. Geleneksel olarak Li 1 olduğu varsayılmıştır. Geleneksel olarak metaller ve metal olmayanlar arasındaki sınır 2'dir (veya 1,7). ametaller metaller 2< 2 χ > 2 Şekil 3.1. Metallerin ve metal olmayanların geleneksel sınırları Tablo 3.7 - Bazı elementlerin atomlarının elektronegatifliği Element χ Na 1,01 Mg 1,23 Al 1,47 metaller Ge 2,02 Cl 2,83 F 4,10 metal olmayanlar Elementlerin kimyasal özellikleri periyodik olarak değişir. Bu dönemde elementlerin özellikleri metalikten metalik olmayana ve inert (asil) gaza doğru değişir. Elementlerin oksidasyon durumları periyodik olarak değişir. Oksidasyon durumu, geleneksel olarak iyonik olduğu varsayılan bir bileşikteki bir atomun yüküdür. En yüksek oksidasyon durumu en büyük pozitif değeridir. Grup numarasına eşittir. İstisnalar: O, F, Fe, Cu, Ag, Au. En düşük oksidasyon durumu en düşük değeridir. Diğer tüm oksidasyon durumları orta veya orta düzeydedir. Oksidasyon durumu (+) veya (-) işaretine sahiptir. Sabit oksidasyon durumları: 1) I A grubunun alkali metalleri: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr: +1 2) II A grubunun metalleri: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra: + 2 3 ) Al: +3 4) H: +1 (istisna: NaH hidritler) 5) O: – 2 (istisna: OF2) 6) Atomun oksidasyon durumu sıfırdır (atom elektriksel olarak nötrdür) 7) molekülün oksidasyon durumu sıfırdır (molekül elektriksel olarak nötrdür) nötrdür). Elementlerin değerliği periyodik olarak değişir. Değerlik, belirli bir atomun diğer atomlara bağlandığı kimyasal bağların sayısıyla ölçülür. Valence'ın hiçbir işareti yok. Oksidasyon durumu ve değerlik değerleri çakışmayabilir. 29 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Tablo 3.8 – NH3 ve NH4Cl'deki nitrojenin oksidasyon durumu ve değeri Madde NH3 NH4Cl Azotun oksidasyon durumu –3 –3 Nitrojenin değeri 3 4 Kimyasal elementlerin özellikleri özellikleri etkiler karşılık gelen karmaşık bağlantılarından. Şema 3.2. Elementlerin özelliklerinin özellikleri Öz kontrol soruları 1. D.I.'nin periyodik yasasının formülasyonunu verin. Mendeleev. Nasıl anladığınızı açıklayın. 2. Herhangi bir makroelementin ve mikroelementin atom yapısını ve özelliklerini karşılaştırın. 3. Soy gazların neden inert, alkali metallerin ise aktif olduğunu açıklayın. 4. Atomların yarıçaplarını ve iyonlaşma potansiyellerini karşılaştırın. 1) sodyum ve potasyum; 2) oksijen ve flor. 5. Karmaşık bileşiklerin özelliklerinin onları oluşturan elementlerin özelliklerine bağımlılığına örnekler verin. KAYNAKLAR Ana 1. Glinka, N.L. Genel kimya / N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 s. 2. Knyazev, D.A. İnorganik kimya/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 s. 3. Ryazanova, G.E. Genel ve inorganik kimya. Tablolar ve diyagramlar / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi”, 2006 – 284 s. 30 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Ek 1. İnorganik kimya (biyojenik ve abiojenik elementler): Ders Kitabı / ed. V.V. Egorova. – St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2009. – 320 s. 2. Güzel, L.S. Genel kimya / L.S. Güzel, V.N. Kuznetsov, A.S. Guzey. – M.: Yayınevi. Moskova Devlet Üniversitesi, 1999. – 333 s. 3. Agafoshin, N.P. Periyodik yasa ve periyodik sistem D.I. Mendeleev. / N.P. Agafoshin - M .: Eğitim, 1973. - 208 s. 4. Dmitriev, S.N. Süper ağır metallerin kimyasal tanımlanması ve özelliklerinin incelenmesi. Periyodik sistemin evrimi D.I. Mendeleev / S.N. Dmitriev – XVIII Mendeleev Genel ve Uygulamalı Kimya Kongresi raporlarının özetleri: 5 cilt halinde; v.1. – M.: Granitsa, 2007. – S. 47. 31 Copyright JSC “CDB “BIBKOM” & LLC “Agency Kniga-Service” Ders 4 ANORGANİK BİLEŞİKLERİN ASİT-BAZ ÖZELLİKLERİNDE PERİYODİK YASUNUN GÖSTERİMİ 4.1. İnorganik bileşiklerin ana sınıflarının genetik bağlantısı Doğada, aşağıdakilere ait çok sayıda inorganik bileşik vardır: küçük bir numara inorganik bileşiklerin ana sınıfları. Oksitler ve hidroksitler, bazik veya asidik özellikler gösterme derecelerine göre farklılık gösterir. Hidroksitlerin elektrolit kuvveti farklılık gösterir. Ayrıca her maddenin kendine has özellikleri de vardır. Karmaşık bileşiklerin kimyasal özelliklerinin diyalektiğini hayal edebilmek için elementlerin kimyasal özelliklerinin bu diyalektiğini açıkça hayal etmek gerekir. İnorganik bileşiklerin ana sınıflarının özellikleri periyodik yasayı anlamamıza yardımcı olur ve ona güvenmemizi sağlar. güvenilir temel bilgi. Doğanın tüm olgularında ve süreçlerinde çelişkili, birbirini dışlayan, karşıt eğilimler vardır. Bu zıt eğilimler, elektron bağışlayabilen metal atomlarının özelliklerinde ve elektron kazanabilen metal olmayan atomların özelliklerinde kendini göstermektedir. Maddelerin bileşimi karmaşıklaştıkça bu karşıt eğilimler ortaya çıkmaya devam ediyor. Düşük oksidasyon durumlarındaki tipik metaller ve geçiş elementleri bazik oksitleri oluştururken, yüksek oksidasyon durumlarındaki tipik ametaller ve geçiş elementleri zıt özelliklere sahip asidik oksitler oluşturur. Maddelerin bileşiminin daha da karmaşıklaşmasıyla, bazik oksitlere karşılık gelen bazlar ve asidik oksitlere karşılık gelen asitlerle hidroksitler oluşur. Bazlar ve asitler de özellik bakımından birbirine zıttır. Dolayısıyla maddelerin bileşimindeki bir değişiklik, özelliklerinin değişmesine yol açar. Metallerin ve metal olmayanların özelliklerindeki kontrast, hem bazik hem de asidik oksitlerin, bazların ve asitlerin özelliklerindeki kontrastı belirler. Bu, karmaşık maddelerin özelliklerinin, elementlerin atomlarının özelliklerine diyalektik bir bağımlılık içinde olduğunun ve dolayısıyla bunların birbirine bağlı ve birbirine bağımlı olduğunun kanıtıdır. Maddenin hareketinin kimyasal formunun gelişimi, maddelerin bileşiminin ve özelliklerinin karmaşıklığında kendini gösterir. Aslında periyodik yasa, karmaşık bileşiklerin özelliklerinin, oluşturuldukları elementlerin özelliklerine bağlı olduğu fikrini içerir. Bu nedenle, örneğin, farklı aktiviteye sahip metallerin, özellikleri bakımından birbirinden farklı olan karmaşık bileşiklere karşılık gelmesi ve temelde birbirlerinden farklı olan metallerin ve metal olmayanların, birbirlerinden keskin bir şekilde farklı olan karmaşık bileşiklere karşılık gelmesi beklenmelidir. birbirine göre. Basit maddelerden karmaşık bileşikler oluşur. Karmaşık bileşiklerin en basiti oksitlerdir. Oksitler, biri oksijen olan iki elementten oluşan karmaşık maddelerdir. Oksit molekülü su eklenerek (doğrudan veya dolaylı olarak) karmaşık hale getirildiğinde hidroksitler elde edilir. İnorganik bileşiklerin ana sınıflarının varlığı, inorganik maddenin gelişimini yansıtır. 32 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Şeması 4.1. İnorganik bileşiklerin ana sınıflarının genetik ilişkisi ve bir kimyasal maddenin gelişim düzeyleri Tablo 4.1 - Bir kimyasal maddenin gelişme düzeyleri 4 3 2 1 Tuzlar Hidroksit Oksitler Elementlerin atomları Kimyasal olaylar iç tutarsızlıkla karakterize edilir. Kimyasal özelliklerin çeşitliliğinin ve bu çerçevenin dışına çıkan istisnasız en iyi şemalar çerçevesinde açıklanmasının imkansızlığının nedeni budur. 4.2. Oksitlerin, bazların, asitlerin ve tuzların kimyasal özellikleri Bazik oksitler Bazik oksitler, bazların hidroksitlere karşılık geldiği, bir metal ve oksijenden oluşan karmaşık maddelerdir. Tablo 4.2 – Metallerin gelişim modelleri Bazik oksitlerin kimyasal özellikleri Bazik oksitler: 1) asidik oksitlerle reaksiyona girer: Na2O + CO2 = Na2CO3; 2) asitlerle: CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O; 3) suyla (yalnızca en aktif metallerin oksitleri - alkali ve toprak alkali) reaksiyona girer: CaO + H2O = Ca(OH)2 CuO + H2O 33 çalışmıyor Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Asidik oksitler Asidik Oksitler, asitlerin hidroksit olarak karşılık geldiği metal olmayan ve oksijenden oluşan karmaşık maddelerdir. Tablo 4.3 – Metal olmayanların gelişim modelleri Asit oksitlerin kimyasal özellikleri Asidik oksitler aşağıdakilerle reaksiyona girer: 1) bazik oksitlerle: SO3 + Na2O = Na2SO4; 2) bazlarla: CO2 + 2NaOH = Na2C03 + H2O; 3) suyla: SO3 + H2O = H2SO4. Bazlar Bazlar bir metal ve OH- hidroksil gruplarından oluşan maddelerdir. Bazlar, OH- hidroksit iyonlarını oluşturmak üzere ayrışan maddelerdir. Çok aktif alkali metaller (grup 1, ana alt grup: Na, K, vb.) toprak alkali metaller (grup 2, ana alt grup: Ca, Sr, Ba) güçlü bazlar (alkaliler) oluştururlar.Suda çözünürler, tamamen ayrışırlar ( NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2). Düşük aktif metaller (alkali ve toprak alkali hariç tümü): Al, Zn, Cu, Fe, Pb zayıf bazlar oluşturur. Suda çok az çözünürler ve kısmen ayrışırlar: (Cu(OH)2↓, Fe(OH)3↓). Daha düşük oksidasyon derecesine sahip daha aktif metaller daha güçlü bazlar oluşturur 2 3 Fe (OH)2 > Fe (OH)3 Güçlü bazların hazırlanması 1) su ile oksit: CaO + H2O = Ca(OH)2; 2) su ile metal: 2Na + H2O = 2NaOH + H2; 3) tuz çözeltisinin elektrolizi: NaCl, KCl. 34 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Zayıf bazların hazırlanması Düşük aktif bir metalin alkali ile tuzu: FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + Na2SO4. Bazların kimyasal özellikleri Bazlar: 1) asitlerle reaksiyona girer (nötralizasyon reaksiyonu): 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O; 2) asit oksitlerle: 2NaON + CO2 = Na2C03 + H2O; 3) tuzlarla (eğer bir çökelti oluşursa): 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4. Kural: Düşük reaktif metallerin çözünebilir tuzları güçlü bazlarla reaksiyona girer. Mesleki yeterlilik: CuSO4, FeSO4, MnSO4 vb. mikro gübrelerin alkali topraklarda kullanılması çözünmez hale geldiklerinden etkisizdir. Amfoterik hidroksitler Amfoterik hidroksitlerin aynı anda hem bazlar hem de asitler olmak üzere ikili özellikleri vardır. Hem asitlerle hem de bazlarla reaksiyona girerler. Tablo 4.4 – Amfoterik hidroksitler oluşturan metaller (özelliklerin iç tutarsızlığı) Grup Elementler Oksidasyon durumu I Au +3 II Be, Zn +2 III Al +3 IV Ge, Sn, Pb +2; +4 VI Cr +3 Çinko hidroksitin amfoterik özellikleri Zn(OH)2: amfoterik. Zn(OH)2 ↓+ H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O baz asit Eriyikte: amfot. Zn(OH)2 + 2NaOH = H2ZnO2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O asit baz sodyum çinkoat Çözeltide: Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2 veya Na Aynı oksidasyon durumuna (+2) sahip metaller, benzer özelliklere sahip amfoterik hidroksitler oluşturur: Zn (OH)2, Be(OH)2, Ge(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2 Alüminyum hidroksitin amfoterik özellikleri: amfot. 2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O baz asit 35 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Eriyik içinde: amfot. Al(OH)3 + NaOH → H3AlO3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O asit bazı H2O sodyum metaalüminat metaalüminyum asit HAlO2 Çözeltide: Al(OH)3 + 3NaOH = Na3 veya Na veya Na Aynı oksidasyon durumuna (+3) sahip metaller benzer özelliklere sahip amfoterik hidroksitler: Al(OH)3, Cr(OH)3, Au(OH)3. Asitler Asitler, hidrojen katyonları H+ (protonlar) oluşturmak üzere ayrışan karmaşık bileşiklerdir. Tablo 4.5 - Asitler ve tuzlar Asidin adı Hidroklorik (hidroklorik) Nitrik Asit formülü Asit kalıntısı Tuzun adı Tuz örnekleri HCl Cl - Klorürler NaCl HNO3 Nitratlar Sülfatlar hidrosülfatlar Fosfatlar hidrofosfatlar dihidrojen fosfatlar sülfitler hidrosülfitler sülfitler hidrosülfitler karbonatlar hidrokarbonatlar silikatlar hidrosilikatlar Nitritler KNO3 Na2SO4 NaHSO4 Ca3 ( PO4)2 CaHPO4 Ca(H2PO4)2 Na2SO3 NaHSO3 Na2S NaHS Na2CO3 NaHCO3 Na2SiO3 NaHSiO3 NaNO2 Siyanürler KCN Kükürt H2SO4 Fosfor H3PO4 Kükürt H2SO3 Hidrojen sülfür H2S Kömür H2CO3 Silikon H2SiO3 Azot Hidrojen siyanür HNO2 NO3– SO42– HSO4 – PO43 – HPO42– H2PO4– SO32– HSO3 – S2– HS– CO32– HCO3– SiO32– HSiO3– NO2– HCN CN– Asitlerin kimyasal özellikleri Asitler aşağıdakilerle etkileşime girer: 1) bazlar 2HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O; 2) bazik oksitler H2SO4 + CaO = CaSO4 + H2O; 3) tuzlar (bir çökelti veya gaz oluşursa): 36 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency a) H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl, b) 2HCl + CaCO3 = CaCl2 + CO2 + H2O; 4) Asitlerin metallerle etkileşimi Sıradan (tipik) asitler H Cl, H 2 SO4. (detaylı). Oksitleyici madde H+'dır. Asitler metallerle reaksiyona girerek hidrojen açığa çıkarır. Metallerin bir dizi voltajı: Li, K, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H Cu, Hg, Ag, Pt, Au Hidrojen yer değiştirmesine kadar bir dizi voltajda yer alan metaller sıradan asitlerden hidrojen. Seyreltik H2SO4'te oksitleyici madde H+ hidrojen katyonlarıdır (elektronları kabul ederler ve oksidasyon durumunu değiştirirler). 0 2 H 2 SO4 Z n abd. 0 2 2е Zn Zn 0 2е 2H 0 Zn SO4 H2 tamam H2 1 1 gitmiyor. H 2 SO 4 Cu r dil. 6 5 5 Oksitleyici asitler: H2 S O4, H N O3, H N O3 kons. kons. div. 6 5 Oksitleyici madde asit oluşturan bir elementtir: S, N. Oksitleyici asitler, hidrojen açığa çıkarmadan metallerle reaksiyona girer. Oksitleyici asitler Cu, Hg, Ag ile bile reaksiyona girebilir (hidrojen açığa çıkarmadan). Konsantre H2SO4, hidrojen açığa çıkarmadan metallerle reaksiyona girer (oksitleyici madde SO 42 iyonudur, yani S). 0 2е Cu sol 6 S 2 Cu 2е okl 4 S 1 1 Konsantre sülfürik asit H2SO4 Al, Fe, Cr'yi pasifleştirir: 3H2SO4 + 2Fe → Fe2O3 + 3SO2 + 3H2O kons. film 37 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Özellikleri Nitrik asit Nitrik asit oksitleyici özelliklere sahiptir. 5 Nitrik asitte oksitleyici madde NO3 iyonlarıdır (N elektronları kabul eder, oksidasyon durumunu değiştirir). Nitrik asit metallerle reaksiyona girdiğinde hidrojen açığa çıkmaz. Konsantre HNO3 genellikle kahverengi gaz NO2'ye dönüşür. 5 4 HNO3 NO 2 kahverengi uç HNO3 Al, Fe, Cr'yi pasifleştirir. kons. HNO 3 Al Al 2 O 3 NO 2 kons. H 2O HNO3 filmi Cu, Hg, Ag'yi çözer: kons. HNO 3 Cu kons. Cu NO 3 2 NO 2 H 2O Tablo 4.6 - Nitrik asidin metallerle etkileşimi 5 HNO3 dil. düşük aktif Cu, Ag, Pb orta aktiviteli metaller Mg, Zn çok aktif Na, K, Ca 2 3 NO N2 ;N2 O HNO 3 Cu Cu(NO 3) 2 NO H 2O HNO 3 Zn Zn(NO 3) 2 N 2H 2O dil. div. HNO 3 Na dil. NaNO3 NH3H20 veya HNO3Na dil. 3 NH3, NH4 NO3 0 NaNO3 NH4 NO3 H2O Seyreltik asidin metallerle etkileşiminin ürünleri, metalin aktivitesine ve nitrik asidin seyreltme derecesine bağlıdır. Metal ne kadar aktif olursa, dönüşümünün ürünü o kadar azalır. Genellikle aynı anda birkaç ürün oluşturulur. Sürecin kinetiği bunlardan birinin oluşumunun avantajını belirler. 38 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Tuzlar Tuzlar, metal katyonlara ve bir asit kalıntısının anyonlarına ayrışan elektrolitlerdir. Orta tuzlar bir metal ve bir asit kalıntısından oluşur. 1 Örnek: Na3P043 – sodyum fosfat. Asit tuzları (hidrotuz), bir metal katyonu ve hidrojen ve bir asit kalıntısı içeren kompleks bir anyondan oluşur. 1 Örnek: Na 2 HPO 42 – sodyum hidrojen fosfat. Bazik tuzlar (hidrokso tuzları), bir metal ve bir hidroksil grubu içeren kompleks bir katyon ve bir asit kalıntı anyonundan oluşur. 2 Örnek: AlO H Cl 41 – alüminyum hidroksiklorür. Tuzların kimyasal özellikleri Tuzlar: 1) bazlarla reaksiyona girer (eğer bir çökelti oluşursa): FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl; 2) asitlerle (eğer bir çökelti oluşursa veya gaz açığa çıkarsa): AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3, Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O; 3) tuzlarla (eğer bir çökelti oluşursa): Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl4) metallerle (tuzu oluşturan metalden daha aktif): CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4. 4.3. Kimyasal maddelerin asit-baz özelliklerindeki değişimlerin periyodikliği Kompleks bileşiklerin asit-baz özellikleri, oluştukları elementlerin özelliklerine bağlıdır: 1. Periyodik olarak elementlerin özellikleri metalikten metalik olmayana doğru değişir. Buna göre karmaşık bileşiklerin (oksitler ve hidroksitler) özellikleri periyodik olarak bazikten asidik hale gelir. 2. Aktif metaller (alkali ve alkali toprak) güçlü bazlar (alkaliler) oluşturur; 3. Daha az aktif metaller zayıf bazlar oluşturur; 4. Daha düşük oksidasyon durumuna sahip daha aktif metaller daha güçlü bazlara karşılık gelir; 5. Daha yüksek oksidasyon durumuna sahip daha aktif ametaller, daha güçlü asitlere karşılık gelir; 6. Aktif ametaller güçlü asitlere karşılık gelir. 39 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı 4.4. Mesleki yeterlilik soruları 1. Süperfosfat Ca(H2PO4)2'nin alkali topraklarda kullanılması tavsiye edilmez çünkü çözünmeyen Ca3(PO4)2'ye dönüşür: Ca(H2PO4)2 + 2Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2↓ + 4H2O çözünür alkali ortamda çözünmez 2. Fosforit unu Ca3(PO4)2, asidik topraklarda kullanılır ve burada yavaş yavaş çözünür kalsiyum dihidrojen fosfata dönüşür: Ca3 (PO4)2 + H3PO4 → Ca(H2PO4)2 çözünmez asidik ortamda çözünür 3. Mikro gübrelerin (CuSO4, MnSO4 vb.) alkali topraklarda kullanılması tavsiye edilmez çünkü bunlar çözünmez bileşiklere dönüşürler: CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 çözünür alkalin çözünmez ortam 4. Asidik toprakları kireçlerken, kireçtaşı CaCO3 veya dolomit unu CaCO3 MgCO3 toprağa eklenir. Asidik toprakta toprağın asitliğinin azalmasına neden olan işlemler meydana gelebilir: +H+ Ca2+ + CO2 + H2O a) CaCO3 +H+ Ca(HCO3)2 → Ca2+ + HCO3 b) Kireçtaşı CaCO3 toprağın H+ katyonlarıyla etkileşime girer. toprak emme kompleksi ( PPK): N PPK N CaCO3 PPK Ca2C02H2O 5. Alkali tuzlu toprakları alçılarken, toprağa alçı CaSO4 2H2O eklenir. Soda tuzlanmasının olduğu toprakta aşağıdaki işlemler meydana gelir: a) Na 2 CO3 CaSO4 CaCO3 Na 2SO 4 toprağı iyileştirir - yağmurla, sulamayla kolayca yıkanır b) PPC Na Na CaSO 4 PPC Ca 2 Na 2 SO 4 kolayca silinip gider Öz-kontrol soruları 1. İnorganik bileşiklerin ana sınıflarını karmaşıklıklarına göre listeleyin. 2. Genetik bir diyagram kullanarak her bir inorganik bileşik sınıfının kimyasal özelliklerini açıklayın. 3. Karmaşık kimyasal maddelerin formüllerini derleme ve kontrol etme algoritmasını açıklayın. Örnekler ver. 4. Olası reaksiyonların denklemlerini tamamlayın: 1) CaO + H2O → 6) NaOH + Zn(OH)2 → 2) CuO + H2O → 7) Na2SO4 + KCl → 3) Cu + HCl → 8) Na2SO4 + BaCl2 → 4 ) Cu + HNO3 (kons.) → 9) CaCO3 + HCl → 5) NaOH + Ca(OH)2 → 10) CaCO3 + H2SiO3 → 5. İnorganik bileşiklerin ana sınıflarının genetik diyagramlarını çizin. 40 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı 6. Aşağıdaki bileşiklerin formüllerini yazın: sodyum sülfat, alüminyum klorür, kalsiyum fosfat, kalsiyum dihidrojen fosfat, bakır nitrat, alüminyum hidroksiklorür, alüminyum hidrosülfat, sodyum hidrosülfit. 7. Bir kimyasal bileşiğin asit-baz özelliklerinin onu oluşturan elementin özelliklerine bağımlılığına bir örnek verin 8. Alkali topraklarda süperfosfat ve mikro gübrelerin (manganez sülfat, bakır sülfat) kullanılmasının neden uygun olmadığını açıklayın . 9. a) asidik toprakların b) alkali toprakların kimyasal ıslahı sırasında toprakta hangi işlemler meydana gelebilir? 10. Alkali topraklarda hangi mikro gübre FeSO4 veya ZnSO4 daha kolay emilecektir? KAYNAKLAR Ana 1. Ryazanova, G.E. Genel ve inorganik kimya. Tablolar ve diyagramlar / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi”, 2006 – 284 s. 2. Ryazanova, G.E. İnorganik ve analitik kimya / G.E. Ryazanova - Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu "Saratov Devlet Tarım Üniversitesi", 2006. - 172 s. Ek 1. Klinsky, G.L. İnorganik kimya / G.L. Klinsky, V.D. Skopintsev. – M.: Yayınevi. MSHA, 2001. – 384 s. 2. Egorov, V.V. Çevre Kimyası. /V.V. Egorov. – St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2009. – 192 s. 3.Vlasov, V.M. Patlamaya yol açan hatalar. / V.M. Vlasov // Kimya ve yaşam. – 2006. – Sayı 7. – s. 60. 4. http://www.online-knigi.com/biologiya/agrohimiya-uchebnik-skachat.html 41 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Tablo 4.7 - III. döneme ait unsurların özellikleri ve bunlara karşılık gelenler im oksitler ve hidroksitler J iyonunun R atomunun R elementi, eV Özellikler Na 0,189 0,80 5,14 aktif metal Oksit Na2O bazik oksit Hidroksit NaOH güçlü baz Mg 0,160 0,740 7,65 daha az aktif metal MgO zayıf bazik oksit Mg(OH)2 zayıf baz 5,90 0,074 Kd (ayrışma sabiti) Al 0,143 0,570 5,99 daha da az aktif amfoterik metal Al2O3 amfoterik oksit Al(OH)3 amfoterik ile zayıf baz (ikili - hem bazik hem asidik) 4 10-13 (asidik) 1 ,38 10-9 (bazik) ) 42 Si 0,134 0,390 8,15 hafif aktif metal olmayan SiO2 zayıf asidik oksit H2SiO3 zayıf asit, suda çözünmez P 0,130 0,350 10,49 daha aktif metal olmayan P2O5 orta derecede asidik oksit H3PO4 orta kuvvette asit 2,2 10-10 7,52 10-3 S 0,104 0,290 10,36 aktif ametal SO3 kuvvetli asidik oksit H2SO4 kuvvetli asit Cl 0,999 0,260 13,01 çok aktif ametal Cl2O7 kuvvetli asidik oksit HClO4 çok kuvvetli asit Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC "Ajans Kitap-Servisi" Ders 5 KİMYASAL BAĞLAR 5.1. Kimyasal bağlarla ilgili modern fikirler Sıradan koşullar altında, çok az sayıda madde tek tek atomlardan oluşur. Bunlar inert gazlardır (örneğin helyum He). Geri kalan maddeler daha karmaşık parçacıklardan (moleküller, moleküler iyonlar, radikaller) oluşur. Bir molekül, bir dizi karakteristik özelliğe sahip bir atom topluluğudur. Bir molekülün özellikleri kimyasal bağların gücüne ve molekülün geometrisine bağlıdır. Bir molekülün geometrisi, molekülün bağ açıları ve bağ uzunlukları ile belirlenen uzaysal yapısıdır.Moleküller, aralarında kimyasal bir bağın oluştuğu atomlardan oluşur. “Kimyasal bağ” kavramının farklı tanımları bulunmaktadır. Kimyasal bağ, atomların moleküller halinde birleştirilmesi olgusudur (L.S. Guzei). Kimyasal bağ, basit ve karmaşık maddelerin moleküllerinin ve kristallerinin oluşumuna yol açan ve bunların stabilitesini sağlayan atomların etkileşimidir (D.A. Knyazev). Kimyasal bağ, elektronlar ve çekirdekler arasındaki, atomların moleküller halinde birleşmesine yol açan bir dizi etkileşimdir (Yu.A. Ershov). Kimyasal bağ teorisi, kimyasal bağların özelliklerinin kimyasal bileşiklerin özelliklerini tanımlamak için kullanıldığı bir kimya dalıdır. Şu anda birleşik bir kimyasal bağlanma teorisi yoktur. Kimyasal bağlanmayla ilgili çeşitli teoriler vardır (değerlik bağı yöntemi, moleküler yörünge yöntemi, kristal alan teorisi). 5.2. Değerlik bağı yönteminin (VBC) temel prensipleri W. Heitler ve F. London (1927) Kimyasal bir bağ, zıt spinlere sahip iki elektron tarafından gerçekleştirilir. Kimyasal bağ iki elektronlu, iki merkezli ve lokalizedir. Elektron çiftleri tarafından gerçekleştirilen kimyasal bağa kovalent denir. Günümüzde değerlik bağlarının yöntemi, kimyasal bağların doğasının niteliksel olarak anlaşılması için önemlidir. 5.2.1. Kovalent bağ oluşum mekanizmaları Değişim mekanizması İki tek elektronlu yörüngenin örtüşmesi nedeniyle kimyasal bir bağ oluşur (Şekil 1). Şekil 5.1. Değişim mekanizmasına göre atomik elektron bulutlarının örtüşme şeması Kimyasal bir bağ oluştuğunda sistemin enerjisi azalarak minimuma ulaşır. 43 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Bağ oluşumunun verici-alıcı mekanizması Bir atomun iki elektronlu yörüngesi, başka bir atomun serbest yörüngesi ile örtüştüğünde kimyasal bir bağ oluşur. Şekil 5.2. Donör-alıcı mekanizmasına göre atomik elektron yörüngelerinin örtüşme şeması Amonyağın kimyasal özellikleri Amonyağın kimyasal özellikleri, donör-alıcı mekanizmasına göre su ve asitlerle etkileşime girerek amonyum bileşikleri oluşturma yeteneği ile belirlenir. Bu durumda donör, bağlanmayan bir elektron çiftine sahip olan amonyak nitrojendir ve alıcı, serbest bir yörüngeye sahip bir hidrojen katyonudur. Amonyum bileşikleri – NH4NO3 (amonyum nitrat), (NH4)2SO4 (amonyum sülfat), NH4Cl (amonyum klorür), NH4H2PO4 ve (NH4)2HPO4 (amofos) – değerli mineral gübrelerdir. Endüstride üretimleri şu reaksiyonlara dayanmaktadır: HCl → NH4Cl: NH3 + HNO3 → NH4NO3 2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 NH3 + H3PO4 → NH4H2PO4 2 NH3 + H3PO4 → (NH4)2HPO4: NH3 + 5.2.2. Kovalent bağ Kimyasal bir bağ oluştuğunda sistemin enerjisi azalır ve minimuma ulaşır. Kimyasal bağ oluşumu ekzotermik bir süreçtir. Bir kovalent bağ aşağıdaki özelliklerle karakterize edilir: Bağ uzunluğu, moleküldeki çekirdekler arasındaki mesafedir. Bağ uzunluğu ne kadar kısa olursa kimyasal bağ o kadar güçlü olur. Bağ enerjisi, kimyasal bir bağın oluşumu sırasında açığa çıkan enerjidir (kJ/mol). Bağlanma enerjisi ne kadar yüksek olursa bağ o kadar güçlü olur. Bağ doygunluğu, atomların belirli sınırlı sayıda kovalent bağ oluşturma yeteneğidir. 44 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Şeması 5.1. Kovalent bağların özellikleri 5.2.3. Kimyasal bağ türleri - elektron yörüngeleri atomların merkezlerini (çekirdeklerini) birleştiren bir çizgi üzerinde üst üste bindiğinde bir bağ oluşur. Şekil 5.3. Bağ oluşumu şeması Yörüngeler derinlemesine örtüşerek maksimum enerji kazancı sağlar. İki atom arasında tek (tek) bir bağ meydana gelirse, bu bir bağdır. -bağ, ana bağ çizgisine dik olarak yerleştirilmiş p-orbitallerinin üst üste binmesiyle oluşturulur. Şekil 5.4. Bağ oluşum şeması Atom çekirdeklerini birleştiren düz çizginin her iki yanında iki örtüşme alanı ortaya çıkar. Önce - bağından daha az güçlü olan π bağı kırılır. Bir π bağı yalnızca bir - bağının varlığında oluşur. Bu bağlantılar önemli ölçüde farklılık gösterir. Bağlantı çevresinde serbest eksenel dönüş mümkündür. Üst üste binen iki bölgeye sahip olduğundan π bağının etrafında dönmek imkansızdır. 45 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Kimyasal bağların çokluğu Bir elektron çifti tarafından gerçekleştirilen kovalent bağa tekli denir. Bir kimyasal bağın çokluğu, bağ oluşturan elektron çiftlerinin sayısıdır (çift veya üçlü bağ). Kimyasal maddelerin özellikleri, aktiviteleri, moleküllerde kimyasal bağlar oluşturan elektron çiftlerinin sayısına bağlıdır. Bu nedenle, çift veya üçlü bağa sahip doymamış hidrokarbonlar (alkenler veya alkinler), potasyum permanganat, brom suyunun rengini bozarak oksitlenir ve dallanmamış zincirli tek bağa sahip doymuş hidrokarbonlar normal koşullar altında bu tür reaksiyonlara girmez. 5.2.4. Kimyasal bağ türleri Kovalent polar olmayan bağ Aynı elementin aynı elektronegatifliğe sahip özdeş atomları arasında kovalent polar olmayan bir bağ oluşur. Basit maddelerin polar olmayan molekülleri: H2, O2, N2, Cl2 H + H H:H elektron çifti simetrik olarak yerleştirilmiştir Kovalent polar bağ Farklı elektronegatifliğe sahip farklı elementlerin atomları arasında kovalent polar bir bağ oluşur. HCl, H2O, NH3, H2S Bir molekül ne kadar polarsa genellikle o kadar reaktiftir. Polarizasyon, bağlanan elektron bulutunun yer değiştirmesidir. Polarizasyonun bir ölçüsü etkin atom yükleridir (q). Karmaşık maddelerin simetrik olarak yapılandırılmış birçok molekülü, aralarındaki bağlar polar olmasına rağmen polar değildir: CH4, CCI4, SO3, BeCl2, CO2, C6H6 O=C=O 8,99∙10-30 C∙m ← → 8,99∙10- 30 C ∙m Yükler arasındaki elektrik dipol momenti, dipol yükü ile mesafenin çarpımına eşittir = ql (C∙m) Elektrik dipol momentleri – Vektör nicelikleri dolayısıyla moleküldeki bağların dipol momentleri vektörler olarak toplanır. 5.2.5. Bir bağın iyoniklik derecesi 1. Bir moleküldeki bir atomun hesaplanan teorik yükü, 1 1 HF 1 2 H2 O 46 3 1 N H3 oksidasyon durumuna eşittir. Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency 2. Bir moleküldeki bir atomun etkin yükü, yer değiştirme elektron yoğunluğunu karakterize eder ve deneysel olarak belirlenir. 0,42 0,42 0,18 0,18 0,05 0,05 H F H Cl H I İyoniklik derecesi i (%) etkin qeff ile atomun hesaplanan qcalc yüklerinin oranına eşittir. %100 qeff. q calc Tablo 5.1 – Bazı kimyasal bileşiklerin iyoniklik derecesi i(%) Madde HF LiF NaCl NaF RbCl i (%) 42 84 90 97 99 İyoniklik derecesi, belirli bir bağı oluşturan atomların elektronegatiflik Δχ farkına eşittir . Δχ = 1,7 değeri geleneksel olarak %50'ye eşit olan bağların iyoniklik derecesine karşılık gelecek şekilde alınır. Geleneksel olarak Δχ >1,7 ve i >%50 olan bağların iyonik olduğu ve Δχ olan bağların iyonik olduğu varsayılır.<1,7 и i <50% - ковалентными полярными. Степень ионности в неполярных молекулах (H2, O2, Cl2) равна нулю. Внесистемной единицей дипольного момента является Дебай (Д). 1Д = 3,33∙10-30 Кл∙м Если дипольный момент молекулы равен нулю, то молекула является неполярной. Если дипольный момент молекулы отличен от нуля, то молекула является полярной. Таблица 5.2 – Зависимость типа химической связи от величины μ (Д) Дипольный момент (Д) Тип химической связи 0 До 4Д 4-11Д неполярная полярная ионная Ионная связь Ионная связь является предельным случаем ковалентной полярной связи. Ионная связь – это химическая связь между ионами, осуществляемая электростатическим притяжением Ионная связь образуется между элементами с резко противоположными свойствами (активными металлами и неметаллами) 47 Ионная связь – это предельно поляризованная связь Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Свойства ионной связи ненаправленность ненасыщаемость соединения с ионной связью легко диссоциируют образуются твердые тела с ионным кристаллическим строением Под действием полярных молекул растворителя происходит электролитическая диссоциация электролитов. Чем более полярна химическая связь, тем легче идет диссоциация. Диссоциация легче всего идет по ионной связи. Таблица 5.3 – Условное деление вещества на полярные и ионные Степень ионности i XA - XB > 50 % < 50% > 1,7 < 1,7 (Д) Тип вещества > 4-11 > 0-4 iyonik polar 5.2.6. Atomik Orbitallerin Hibritleşmesi Hibridizasyon, farklı atomik yörüngelerin karıştırılarak şekil ve enerji açısından hizalanmasına yol açar. Şekil 5.5. Değerlik yörüngelerinin hibridizasyon şeması Oluşan hibrid yörüngelerin sayısı, hibridizasyona katılan ilk atomik yörüngelerin sayısına eşittir. En basit hibridizasyon durumları, s- ve p-orbitalleri karıştırıldığında meydana gelir. 1. sp - hibridizasyonunda iki yörünge karıştırılır - s (top şekli) ve p (dambıl şekli). Bu durumda asimetrik dambıl şeklinde iki hibrit yörünge oluşur. Aynı çizgi üzerinde 180° açıyla bulunurlar. Bu, merkezi atomun sp-hibridizasyonuyla moleküllerin geometrisini belirler. Bu molekül doğrusal bir yapıya sahiptir. 48 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Bir örnek, uyarılmış halde berilyum atomunun sp-hibridizasyonunun olduğu BeF2 molekülüdür. Şekil 5.6. Doğrusal bir molekül BeF2 2 2'nin diyagramı. Sp - hibridizasyonu sırasında, üç yörünge karıştırılır - bir s ve iki p - yörünge. Bu durumda üç hibrit yörünge oluşur. Aynı düzlemde bulunurlar ve birbirlerine 120° açıyla yönlendirilirler. Bu tür hibridizasyon düz bir üçgenin geometrisine karşılık gelir. Bir örnek bor florür molekülü BF3'tür. Şekil 5.7. Üçgen bir BF3 molekülünün diyagramı 3. Sp3 hibridizasyonu sırasında dört hibrid yörünge oluşur. Birbirlerine 109°28" açıyla yönlendirilirler ve tetrahedronun köşelerine kadar uzatılırlar. Bunun bir örneği, tetrahedronun şekline sahip olan CH4 metan molekülüdür. Şekil 5.8. Dört yüzlü metan molekülünün diyagramı 4. Amonyak NH3 ve su H2O moleküllerinde sp3 de meydana gelir - nitrojen atomları ve oksijenin hibridizasyonu.Bu moleküllerdeki bağ açısı tetrahedral olana yakındır, ancak ona eşit değildir.NH3 molekülünde bağ açısı 107,3°'dir. Tetrahedron açısının bozulması, bağ yapmayan bir yörüngenin etkisi nedeniyle meydana gelir Su molekülünde, iki bağlanmayan yörünge yörüngesinin etkisi nedeniyle bağ açısı 104,5°'dir Amonyak NH3 (üçgen piramit şekli) Su H2O Açısal molekülün şekli Şekil 5.9 Bağlanmayan yörüngelerin moleküllerin geometrisi üzerindeki etkisinin diyagramı 49 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency 5.2.7 Metalik bağ Metalik bağ, çok sayıda metal katyonu arasındaki iletişimdir. serbestçe hareket eden elektronlar (elektron gazı) kullanılarak gerçekleştirilen metal kristal kafesin düğümlerinde bulunur. Metallerin yapısal özellikleri elektriksel iletkenlik, ısıl iletkenlik, süneklik ve metalik parlaklık gibi özelliklere yol açar. Metallerin en yaygın kristal kafesleri kübik ve yüzey merkezlidir. Bağlanma enerjisi kavramı, çok merkezli doğalarından dolayı metalik bağlara uygulanmaz. 5.2.8. Hidrojen bağı Hidrojen bağı, güçlü elektronegatif bir elementin atomuna bağlı bir hidrojen ile başka bir (veya aynı) molekülün aynı elementinin bir atomu arasındaki bağdır. Hidrojen bağı aşağıdakilerden kaynaklanır: 1. Bir proton ile bir polar grup arasındaki elektrostatik çekim. 2. Donör-alıcı etkileşimi. Moleküller arası hidrojen bağı: 1. H2O ilişkisi; (H2O)2; (H2O)5; (H2O)n Hidrojen bağları Şema 5.2. Hidrojen bağlarının kimyasal maddelerin özelliklerine etkisi 5.3. Moleküler yörünge yöntemi kavramı (1928-1932) R. Mulliken Amerikalı fiziksel kimyager Mulliken Robert Sanderson. Moleküler yörünge yöntemini kullanarak moleküllerin kimyasal bağları ve elektronik yapıları üzerine yaptığı çalışma nedeniyle Nobel Kimya Ödülü'ne (1966) layık görüldü. 50 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Moleküler yörünge yönteminin temel prensipleri Bir molekül, her elektronun diğer tüm elektronların ve tüm çekirdeklerin alanında hareket ettiği, çekirdek ve elektronlardan oluşan bir kümedir. Bir kimyasal bağ sadece iki elektronlu değil aynı zamanda üç elektronlu, çok elektronlu ve çok merkezli de olabilir. Moleküler yörüngeler yöntemi, bir moleküle uzatılmış atomik yörüngeler yöntemidir. Moleküler bir yörünge, atomik yörüngelerin doğrusal bir birleşimidir. Moleküler yörünge dalga fonksiyonu, atomik dalga fonksiyonlarının eklenmesi veya çıkarılmasıyla elde edilir. Bağlanma yörüngesi, atomik yörüngelerin dalga fonksiyonlarının eklenmesiyle dalga fonksiyonu elde edilen bir yörüngedir. Atomik yörüngeden daha az enerjiye sahiptir. Karşıt bağ yörüngesi, dalga fonksiyonu atomik yörüngelerin dalga fonksiyonlarının çıkarılmasıyla elde edilen bir yörüngedir. Atomik yörüngeden daha fazla enerjiye sahiptir. Şekil 5.10. Hidrojen molekülü H2'de moleküler yörüngelerin oluşum şeması Moleküler yörüngelerin yöntemi, değerlik bağları yönteminden daha karmaşıktır. Ancak kullanımı, maddelerin değerlik bağları kullanılarak açıklanamayan bazı özelliklerini (örneğin oksijenin paramanyetik özellikleri) açıklamayı mümkün kılar. Moleküller arası etkileşimler Bir maddenin özellikleri yalnızca tek tek moleküllerin özelliklerine değil aynı zamanda onların ilişkilerine de bağlıdır. Gaz halinde moleküller arasındaki etkileşim kuvvetleri zayıftır, dolayısıyla bireysel moleküllerin özellikleri çok önemlidir. Sıvı ve katı hallerde moleküller arasındaki etkileşim kuvvetleri büyük önem taşır. Evrensel moleküller arası etkileşim kuvvetlerine van der Waals kuvvetleri denir. 51 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı 4 bileşeni vardır: yönlendirme kuvvetleri (kutupsal moleküller arasında); endüktif kuvvetler (polar ve polar olmayan moleküller arasında); dağılım kuvvetleri; elektron kabuklarının itilme enerjisi. Moleküller arası etkileşimlerin pratik önemi büyüktür. Maddelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini etkilerler. Bunları belirlemek için klasik fizik yasalarına ve teorik kuantum kimyasal yöntemlerine dayalı yaklaşımlar kullanılır. Öz-kontrol soruları 1. Kimyasal bağ nedir? 2. Polar olmayan, polar ve iyonik bağları olan maddelere örnekler verin. 3. Amonyağın kimyasal özellikleri örneğini kullanarak bağ oluşumunun verici-alıcı mekanizmasının tezahürünü açıklayın. 4. SP3 - merkez atomun hibridizasyonu (CH4, NH3, H2O) ile moleküllerin geometrisini açıklayın. 5. Kovalent ve iyonik bağların özelliklerini karşılaştırın. 6. Hangi tür kimyasal bağla en kolay ayrışan maddeler? 7. Sülfürik asit molekülünde kaç tane π bağı vardır? 8. HCl –––––– NaCl serisindeki bir kimyasal bağın polaritesi nasıl değişir? KAYNAKLAR Ana 1. Glinka, N.L. Genel kimya / N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 s. 2. Knyazev, D.A. İnorganik kimya/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 s. 3. Ryazanova, G.E. Genel ve inorganik kimya. Tablolar ve diyagramlar / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi”, 2006 – 284 s. Ek 1. Klinsky, G.D. İnorganik kimya /G.D. Klinsky, V.D. Skopintsev. – M: MCHA Yayınevi, 2001. – 384 s. 2. Gelfman, M.I. İnorganik kimya / M.I. Gelfman, Başkan Yardımcısı. Yustratov. – St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2009. – 528 s. 3. http://www.xumuk.ru/encyclopedia/2/2994.html 4. ru.wikipedia.org 52 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ders 6 MODERN ÇÖZÜM TEORİSİ 6.1. Dağınık sistemlerin sınıflandırılması Dağınık bir sistem, bir maddenin başka bir madde içinde parçacıklar şeklinde eşit olarak dağıtıldığı bir sistemdir. Dağınık faz (DP) ince bölünmüş bir maddedir. Bir dispersiyon ortamı (DS), dağılmış fazın dağıldığı bir maddedir. Tablo 6.1 - Dağınık sistemlerin dağılım derecesine göre sınıflandırılması Kabaca dağılmış sistemler Kolloidal sistemler Gerçek çözümler Aşağıdaki çözüm şu anda kabul edilmektedir: Çözeltiler homojen, termodinamik olarak kararlı, değişken bileşimli sistemlerdir; çözünmüş bir madde, bir çözücü ve ürünlerden oluşur. etkileşimlerinden. Çözücü niceliksel olarak baskındır. Çözünen madde daha az miktarda bulunur. Bir maddenin çözünmesine termal etkiler eşlik eder: Tablo 6.2 - Çözünme sürecinin termal etkileri Endotermik süreç (ısı emilimi) - bağların kırılması ΔH1 > 0 Ekzotermik süreç (ısı salınımı) - yeni bağların oluşumu (solvasyon, hidrasyon ΔH2)< 0 общий тепловой эффект: ΔН = ΔН1 + ΔН2 53 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Правило: Подобное растворяется в подобном. Полярные вещества – в полярных растворителях HCl – в H2O полярн. полярн. Неполярные вещества – в неполярных растворителях I2 – в бензоле неполярн. неполярн. 6.2. Способы выражения состава растворов Концентрация раствора – это величина, характеризующая содержание растворенного вещества в определенном массовом или объемном количестве раствора или растворителя. Таблица 6.3 – Способы выражения состава растворов 6.3. Концентрация почвенного раствора и осмос Осмос – это односторонняя диффузия молекул растворителя через полупроницаемые мембраны. Движущими силами осмоса являются: переход в состояние с более низким уровнем энергии; выравнивание концентраций по обе стороны мембраны; увеличение энтропии (неупорядоченности системы). Величина осмотического давления черноземов при орошении составляет 0,5-5,0 МПа, а солонцов в засушливых районах 5-17 МПа. 54 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица 6.4 – Осмотическое давление растительной клетки 6.4. Растворы электролитов 6.4.1. Водные растворы Важнейшим растворителем является вода. Водные растворы имеют огромное значение для живых организмов, в них проходят биохимические процессы. Распространение в природе и применение в промышленности и сельском хозяйстве. Таблица 6.5 – Биологическая роль воды Свойства воды 1. Молекула воды имеет угловую конфигурацию, так как имеет место SP3 – гибридизация электронных орбиталей атома кислорода 2. Электрический дипольный момент μ = 6,17∙10-30 Кл∙м (очень большой) 3. Диэлектрическая проницаемость = 81 (высокая) 4. Молекула воды полярна. 5. Степень ионности связи = 33% 6. Вода - уникальный растворитель. 55 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 7. Молекулы воды образуют водородные связи; вступают в диполь – дипольные и ион-дипольные взаимодействия. В sıvı hal su molekülleri ilişkilidir: (H2O)2; (H2O)3; (H2O)4; (H2O)x. Buzun kristal kafesinde her oksijen atomu, 4 su molekülünün 4 oksijen atomuna dört hidrojen bağıyla bağlanır. Su molekülleri arasında boşluklar vardır. Şekil 6.1. Su kristali üzerindeki bilgi etkisi 6.4.2. Elektrolitik ayrışma teorisi "Elektrolitler" ve "elektrolit olmayanlar" kavramları 19. yüzyılda zaten biliniyordu. Elektrolitler, çözeltileri (veya eriyikleri) elektrik akımını iletmeyen maddelerdir. Elektrolit olmayan maddeler, çözeltileri (veya eriyikleri) elektrik akımını iletmeyen maddelerdir. Elektrolit olmayan çözeltilerin genel (koligatif) özellikleri için Raoult-van't Hoff yasası keşfedildi: çözeltinin üzerindeki doymuş buhar basıncında bir azalma, kaynama noktasında bir artış, donma noktasında bir azalma orantılıdır çözeltinin molar konsantrasyonuna. Elektrolit çözeltilerinin Raoult-van't Hoff yasasına uymadığı bulundu. Elektrolitler için tüm koligatif özellikler daha büyük önem taşır. Örneğin KCl için ≈ 2 kat, BaCl2 için ≈ 3 kat. Sorun ortaya çıktı: neden böyle? 1887'de S. Arrhenius (İsveç) elektrolitik ayrışma teorisini önerdi. Elektrolitik ayrışma, bir çözücünün etkisi altında (sulu çözeltiler için - suyun etkisi altında) moleküllerin iyonlara ayrışmasıdır. İyonlar yüklü parçacıklardır. Katyonların yükü (+) vardır. Anyonların yükü (-) vardır. Elektrolitler iyonlarıyla akımı ileten maddelerdir. 56 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Elektrolit çözeltilerinin koligatif özellikleri daha fazladır çünkü ayrışma sırasında çözünmüş maddenin parçacık sayısı artar. HCl = H+ + Cl– 1 parçacık 2 parçacık Arrhenius, çözünenin çözücüyle etkileşime girmediğini belirten fiziksel çözelti teorisinin savunucusuydu. DI. Mendeleev yarattı kimyasal teoriçözümler (1887). Bir çözünen maddenin ve bir çözücünün etkileşime girerek solvatlar (sulu çözeltiler için - hidratlar) oluşturduğunu kanıtladı. Onlar berthollidlerdir. I.A. Kablukov, Arrhenius'un fiziksel teorisi ile Mendeleev'in kimyasal teorisini birleştirdi. Elektrolitik ayrışma teorisi yeni ve daha yüksek bir seviyeye yükseldi.Çözünmenin ana nedeni solvasyondur (hidrasyon). Bazı iyonlar oldukça hidratlıdır. Dolayısıyla hidrojen katyonunun (proton) hidrasyon enerjisi yüksektir: H+: H+ + H2 O: = H3O+ alıcı donör hidronyum katyonu Sulu bir çözeltide serbest H+ katyonları yoktur; güçlü hidronyum katyonları H3O+'ya dönüştürülürler. 6.4.3. Elektrolitik ayrışmanın niceliksel özellikleri Elektrolitik ayrışmanın iki niceliksel özelliği vardır - ayrışma derecesi ve ayrışma sabiti. 1. Elektrolitik ayrışma derecesi (), iyonlara parçalanan molekül sayısının çözünmüş maddenin toplam molekül sayısına oranıdır. Ayrışma derecesi, bir birimin kesirleri veya yüzde olarak ölçülür: O 1 veya O %100. (%) = Diss %100. Komün Ayrışma derecesi aşağıdakilere bağlıdır: çözünmüş maddenin doğası (iyonik ve yüksek polariteli kimyasal bağ türlerine sahip maddeler en iyi ayrışır); çözücünün doğasına (dielektrik sabitinin değerine göre); çözeltinin konsantrasyonu üzerinde (çözelti seyreltildiğinde ayrışma derecesi artar); sıcaklık hakkında; aynı isimdeki iyonların varlığından (ayrışma derecesi azalır). 57 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Tablo 6.6 – Elektrolit gücünün ayrışma derecesine ve ayrışma sabitine bağlılığı (Kd) Ayrışma derecesi () %30 %3 Elektrolit gücü Kd %30< 3% >10-2 Güçlü 10-2 – 10–4 Orta< 10–4 слабый 2. Константа диссоциации Кд находится на основании закона действия масс для слабых электролитов. КА ↔ К+ + А. Кд = . Кд не зависит от концентрации. 6.4.4. Свойства сильных электролитов Сильные электролиты в растворе диссоциированы полностью. Движение ионов стеснено притяжением друг к другу ионов с противоположными зарядами. Каждый ион окружен «ионной атмосферой», состоящей из противоположно заряженных ионов, которая тормозит его движение. Поэтому все свойства растворов электролита, зависящие от концентрации, проявляются не в соответствии с полной диссоциацией электролита, а в меньшей степени. Для оценки состояния ионов в растворе применяют величину, называемую активностью (а). Активность иона – это его условная, эффективная концентрация, в соответствии с которой он действует при химических реакциях. Активность иона (а) равна его концентрации (с), умноженной на коэффициент активности f: a = f∙C. Коэффициент активности иона зависит от его заряда и от ионной силы раствора I. Ионная сила раствора равна полусумме произведения концентраций всех находящихся в растворе ионов на квадрат их заряда: I 1 C1 Z 12 2 C 2 Z 22 ... C n Z n2 . Если вместо значений концентраций пользоваться значениями активности, то закон действия масс можно применить и к сильным электролитам. При этом можно получить значения констант диссоциации сильных кислот. Это дает возможность сравнивать свойства не только слабых, но и сильных электролитов (Kд>10–2 – güçlü; Kd<10–4 – слабые; Kд = 10–2 – 10–4 – средние). 58 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица 6.7 – Константы диссоциации некоторых электролитов при 25оС в водных растворах Слабые электролиты Сильные электролиты Электролит Кд Электролит Угольная кислота Н2СО3 К1 = 4,5∙10-7 Сероводородная кислота К1 = 6∙10-8 К2 = 4,7∙10 К2 = 1∙10 -11 -14 К1 = 8∙10-3 Ортофосфорная кислота К2 = 6∙10 -8 К3 = 1∙10-12 Кд Азотная кислота НNO3 Кд = 43,6 Хлороводородная кислота HCl 1∙107 Бромоводородная кислота HBr 1∙109 Йодоводородная кислота HJ 1∙1011 Упрощенно можно применить к электролитам более простую классификацию, разделив их на две группы – сильные и слабые. При этом все электролиты, не являющиеся сильными, относятся к слабым. 6.4.5. Типы электролитов Сильные электролиты диссоциируют практически полностью, необратимо. Слабые электролиты диссоциируют частично, обратимо. Таблица 6.8 – Сильные и слабые электролиты Кислоты HCl HBr Hl HNO3 H2SO4 HClO4 Основания Соли Гидроксиды Практически активных – все щелочных и (растворимые) щелочноземельных NaCl металлов KNO3 CuSO4 NaOH FeCl3 KOH Al2(SO4)3 Ca(OH)2 ZnSO4 Ba(OH)2 59 Кислоты Основания Вода H2CO3 H2SiO3 H2SO3 H2S HCN H3PO4 Органические кислоты Гидроксиды малоактивных металлов и гидроксид аммония Cu(OH)2↓ Fe(OH)3↓ Zn(OH)2 NH4OH(р-р) H2O Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 6.4.6. Диссоциация электролитов Таблица 6.9 - Диссоциация кислот, оснований и солей Диссоциация кислот Кислотность определяется присутствием ионов водорода Н+ Диссоциация оснований Щелочность среды определяется присутствием гидроксид-ионов ОН– Диссоциация солей 60 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 6.4.7. Реакции в растворах электролитов Реакции в растворах электролитов идут в сторону образования прочных, устойчивых соединений, являющихся осадком, газом или слабым электролитом. При составлении молекулярно-ионных уравнений реакций сильные электролиты записывают в виде отдельных ионов, а слабые – в виде молекул. Пример: 1. Молекулярное уравнение реакции CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaCl сильн. сильн. слаб. сильн. 2. Полное молекулярно-ионное уравнение реакции Cu2+ + 2Cl– + 2Na+ + 2OH– = Cu(OH)2↓ + 2Na+ + 2Cl– 3. Сокращенное молекулярно-ионное уравнение Cu2+ + 2OH– = Cu(OH)2↓ 6.4.8. Гидролиз солей Гидролиз – это обменное взаимодействие соли с водой. Гидролизу подвергаются соли, при взаимодействии которых с водой образуется хотя бы одно прочное, устойчивое соединение, являющееся слабым электролитом (или сложный, малодиссоциирующий ион). Гидролизу подвергаются соли, содержащие катион слабого основания или анион слабой кислоты или то и другое вместе (AlCl3, Na2CO3, Al2S3). Гидролизу не подвергаются соли, содержащие катионы сильного основания и анионы сильной кислоты (NaCl, K2SO4, KNO3). Периодический закон Д.И. Менделеева может быть применен к свойствам растворов. Периодический закон помогает понять взаимосвязь между свойствами атомов элементов и свойствами систем, содержащих ионы этих элементов. Так, например, изменение теплоты гидратации катионов металлов является функцией потенциалов ионизации атомов этих металлов. Чем больше заряд катиона металла и меньше радиус, тем более сильнее электрическое поле он создает, сильнее подвергается гидролизу. Поэтому гидролиз по катиону Al3+ идет, а гидролиз по катионам Na+ и K+ не идет. Алгоритм составления уравнений гидролиза 1. Составить уравнение диссоциации соли. Выявить ион, образующий слабое основание или слабую кислоту: AlCl3 = Al3+ + 3Cl- катион слабого основания 2. Составить сокращенное молекулярно-ионное уравнение по иону слабого электролита. Определить реакцию среды: Al3+ + HOH ↔ AlOH2+ + H+ кислая среда 61 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 3. Составить молекулярное уравнение гидролиза: AlCl3 + HOH ↔ AlOHCl2 + HСl Чем слабее основание или кислота, образующие соль, тем сильнее идет гидролиз. Степень гидролиза (h) - это отношение концентрации соли, подвергшейся гидролизу (Сгидр.) к общей концентрации соли в растворе (Ссоли): h= С гидр С соли 100% . Константа гидролиза (Kг) выводится на основании константы равновесия (Kр) CN– + HOH ↔ HCN + OH– Kp = ; Кг = . Управление процессом гидролиза Усиливают гидролиз: разбавление; нагревание; удаление продуктов гидролиза (осадок, газ). Подавляет гидролиз добавление одного из продуктов гидролиза. Значение гидролиза для почвы Систематическое применение в качестве удобрения солей аммония увеличивает кислотность почвы: 1) NH4Cl = NH4+ + Cl–; слаб. 2) NH4+ + HOH ↔ NH4OH + H+; кислая среда 3) NH4Сl + HOH ↔ NH4OH + HCl. 6.4.9. Ионное произведение воды. Водородный показатель рН Диссоциация воды: H2O ↔ H+ + OH – слабый электролит Константа диссоциации: Kр = на основании закона действия масс [ H 2 O] Ионное произведение воды при 25оС: = 10–14 Для воды и разбавленных растворов электролитов произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная. 62 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Из этого следует: 1. Нейтральная среда а) = [ОH–] 2. Кислая среда >10–7(10–6, 10–5, 10–3) b) ∙ = 10–14 c) 2 = 10–14 10 14 d) [H] 2 e) = 10–7 – nötr bir ortamda 3 Alkali ortam< 10–7(10–8, 10–9, 10–10) Таблица 6.10 – Реакция среды Среда , моль/л Нейтральная 10-7 Кислая >10-7 -6 (10 , 10-5, 10-3) Alkalin > 10–7 -8 (10 , 10-9, 10-10) Bir çözeltinin asitlik veya bazlık derecesi, hidrojen konsantrasyonuyla karakterize edilir iyonlar Hidrojen indeksi Bir çözeltinin asitliği veya alkaliliği pH değeriyle karakterize edilebilir. pH, hidrojen iyonlarının konsantrasyonunun negatif ondalık logaritmasıdır. pH = - log - hidrojen katyonlarının molar konsantrasyonu veya daha doğrusu pH = - log a H a H - hidrojen katyonlarının aktif konsantrasyonu. = 10-pH Hidroksil indeksi Hidroksil indeksi pH, hidroksit iyonlarının konsantrasyonunun negatif ondalık logaritmasıdır. pOH = - log = 10–pOH Problemleri çözmek için formüller 1) ∙ = 10–14; 4) pH + pOH = 14; 2) pH = – log; 5) = 10–pH; 3) pOH = – log[ОH–]; 6) = 10–pH. + 63 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Şekil 6.1. Ortam değiştiğinde pH'daki değişim şeması Tablo 6.11 - Ortamın asitlik değeri Toprak Chernozem Podzolic Solonchak pH Bitki Optim. pH Solüsyonu pH Patates 4,5-6,3 Kan 7,4 3,5-6 Lahana 7,8-7,4 Mide suyu 1,7 8-9 Pancar 7,0-7,5 Musluk suyu 7,5 7 6.4.10. Çözümlerin önemi Çözümler doğada yaygın olarak bulunur, teknolojide kullanılır ve canlılar için büyük önem taşır. Tablo 6.12 - Doğadaki elektrolit çözeltileri Nehirlerin, göllerin, denizlerin, okyanusların doğal suları Toprak çözeltileri Biyolojik sıvılar ve canlı organizmaların dokuları Elektrolit çözeltileri, teknolojide değerli kimyasal bileşikler (asitler, bazlar, tuzlar), mineral gübreler elde etmek için kullanılır. Biyolojide çözeltilerin rolü büyüktür çünkü tüm hücresel işlemler sulu çözeltilerde gerçekleşir. Bitkiler makro ve mikro besinleri sulu toprak çözeltilerinden emer. Sıvı, çok işlevli kontroller oluşturmanıza olanak tanır ve Bilgi sistemi . Böyle bir sistemin prototipleri canlı hücre ve insan beynidir. Öz-kontrol soruları 1. Elektrolitik ayrışma nedir? 2. Güçlü ve zayıf elektrolitlere örnekler verin. 3. Neden tüm tuzlar hidrolize uğramaz? 4. 0,0001 mol/L KOH çözeltisinin pH'ını ve pOH'sini hesaplayın. 5. FeCl3'ün hidrolizi nasıl bastırılır? 6. 3 kg %6’lık NaCl çözeltisi nasıl hazırlanır? 7. Neden bazen hafif alkali toprakların kimyasal ıslahı için demir sülfat FeSO4∙7H2O kullanılıyor? 8. Alkali topraklarda CuSO4, FeSO4 mikro gübrelerinin kullanımı neden etkisizdir? 9. Amonyum nitrat NH4NO3'ün sistematik kullanımıyla toprak pH'ı nasıl değişebilir? 10. Topraktaki tuz konsantrasyonu çok yüksek olduğunda bitkiler neden kurur? 64 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı KAYNAKLAR Ana 1. Glinka, N.L. Genel kimya / N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 s. 2. Knyazev, D.A. İnorganik kimya/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 s. 3. Ryazanova, G.E. Genel ve inorganik kimya. Tablolar ve diyagramlar / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi”, 2006 – 284 s. Ek 1. Egorov, V.V. Çevre Kimyası. /V.V. Egorov. – St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2009. – 192 s. 2. Ryazanova, G.E. İnorganik ve analitik kimya / G.E. Ryazanova - Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu "Saratov Devlet Tarım Üniversitesi", 2006. - 172 s. 3. http://www.ecology-portal.ru/publ/1-1-0-124 65 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ders 7 REDOX REAKSİYONLARI 7.1. Redoks reaksiyonlarının modern teorisi (ORR) 7.1.1. Redoks proseslerinin önemi Redoks prosesleri çevremizdeki dünyadaki en önemli prosesler arasındadır. Doğadaki pek çok element ve bileşiğin dönüşümleri ardışık redoks reaksiyonları zinciriyle ilişkilidir. Solunum, protein gövdelerinin kendini yenilemesi, fotosentez, yiyeceklerin hayvanlar tarafından emilmesi, karbondioksitin ve bazı makro ve mikro elementlerin bitkiler tarafından emilmesi vb. – her şey redoks reaksiyonlarına dayanmaktadır. Canlı bir organizmadaki metabolizmayı anımsatan, sürekli olarak bir madde dönüşüm döngüsünün meydana geldiği toprağın redoks özellikleri büyük önem taşımaktadır. En önemli “yaşam unsurlarının” - nitrojen, kükürt, karbon - doğadaki dolaşımı redoks işlemleriyle ilişkilidir. Hem toprakta hem de bitkilerde bu elementler redoks dönüşümlerine uğrar. Azotlu gübrelerin kullanımına ilişkin bilimsel temelli öneriler ihlal edilirse (gübre oranları, uygulama dozları, zamanlama, toprak bileşimi dinamiklerinin dikkate alınmaması, sıcaklık koşulları, sulama düzenlemesi), ekolojik dengenin bozulmasına, zehirlenmeye neden olacak koşullar yaratılır. Nitratların amonyağa normal şekilde indirgenmesinin imkansızlığı nedeniyle nitrat ve nitritli tarım ürünlerinin kullanımı. Tablo 7.1 - Bitkiler için ORR'nin önemi Canlı organizmalar için enerji kaynaklarının kaynağı Bazı besin maddelerinin bitkiler tarafından asimilasyonu Toprakta humus oluşumu, verimliliğinin arttırılması ORR Topraktaki besin maddelerinin dönüşüm süreçleri (demir, manganez, nitrojen, kükürt) Doğadaki “yaşam elementlerinin” döngüsü (azot, karbonhidrat, kükürt) Redoks reaksiyonları büyük teknolojik öneme sahiptir. Endüstride metal elde etmek, asit, fosfor, halojen, hidrojen vb. üretmek için kullanılırlar. Redoks reaksiyonları yardımıyla otomobil, roket ve uçak teknolojisinde kullanılan enerji elde edilir. Zamanımızın birçok çevre sorunu, örneğin nitrojen ve kükürt oksitlerle atmosferik kirlilik, endüstriyel atıklar ve bunların faydalı uygulamalara sahip maddelere dönüştürülme olasılığı gibi redoks reaksiyonlarıyla ilişkilidir. Redoks süreçlerinin incelenmesi, inorganik kimya, organik, fiziksel, biyolojik, tarımsal kimya, toprak bilimi ve özel disiplinlerdeki bir dizi karmaşık konunun anlaşılması için bir temel oluşturur. Tablo 7.2 - Konu içi ve disiplinlerarası bağlantılar OVR teorisi 7.1.2. ORR teorisinin temel hükümleri Redoks reaksiyonları, elektronların bir atomdan diğerine aktarılması nedeniyle elementlerin oksidasyon durumlarının değiştiği reaksiyonlardır. İndirgeme, bir maddenin atomu, iyonu veya molekülü tarafından elektron kazanma işlemidir. Oksidasyon, bir maddenin atomu, iyonu veya molekülü tarafından elektron kaybetme sürecidir. İndirgeyici madde, elektron veren bir parçacıktır (atom, iyon, molekül). Oksitleyici bir madde, elektron kazanan bir parçacıktır (atom, iyon, molekül). İndirgeme sırasında elementin oksidasyon durumu azalır. Oksidasyon sırasında elementin oksidasyon durumu artar. Redoks süreci iki karşıt sürecin birliğidir. A indirgeyici madde (oksitlenmiş) -e– – +e B oksitleyici madde (indirgenmiş) En önemli indirgeyici maddeler 2 Metaller, H2; N Br; MERHABA ; NaBr; KI; H2S2; Na2S2; FeSO4; CO. En önemli oksitleyici maddeler Halojenler (F2, Cl2, Br2, I2), oksijen O2; HNO3 (konsantre ve seyreltilmiş), H2SO4 (konsantre), KMnO4, K2Cr2O7. Maddelerin redoks özellikleri periyodik olarak değişir. 67 Copyright OJSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Seri numarasının arttığı dönemde elementlerin özellikleri metalikten metalik olmayana, dolayısıyla indirgeyiciden oksitleyiciye doğru değişir. Grupta yukarıdan aşağıya doğru elementlerin metalik özellikleri artar ve buna bağlı olarak indirgeyici özellikleri (elektron verme yeteneği) artar. Elektron dengesi kuralı İndirgeyici maddenin verdiği elektronların sayısı, oksitleyici maddenin kabul ettiği elektronların sayısına eşit olmalıdır. 7.1.3. Bir elementin oksidasyon durumunun hesaplanması Oksidasyon durumu Şu anda aşağıdaki oksidasyon durumu kavramı kabul edilmektedir: Oksidasyon durumu, bir elementin atomunun, molekülün iyonlardan oluştuğu varsayımına göre hesaplanan koşullu yüküdür. Oksidasyon durumunun aşağıdaki tanımları önerilebilir: Oksidasyon durumu, resmi olarak iyonik olarak kabul edilen bir bileşikteki bir elementin atomunun koşullu yüküdür. Oksidasyon sayısı, iyonlardan oluşan varsayımsal bir moleküldeki bir atomun nominal yüküdür. Oksidasyon durumu kavramını kullanarak, bir elementin atomları elektron verdiğinde veya elektron aldığında yükünün nasıl değiştiğini değerlendirmek istiyoruz. Kantitatif olarak oksidasyon durumu, bir atom tarafından verilen veya kabul edilen elektronların sayısına göre belirlenir. Temel kurallar: 1. Atomik durumdaki bir elementin oksidasyon durumu sıfırdır 2. Molekül elektriksel olarak nötrdür 3. Basit maddelerin moleküllerindeki bir elementin oksidasyon durumu sıfırdır. Bileşiklerdeki sabit oksidasyon durumu: H+ ( Na + H hidritlerdeki H222 hariç); O (OF2'de O hariç); IA grubunun metalleri (Na+, K+); grup IIA metalleri (Ca+2, Ba+2), alüminyum Al+3 (III A-grubu). Oksidasyon durumu: 2 metal yalnızca pozitif olabilir: Na 2 O, C aO; Bir ametalin 2 6'sı pozitif ya da negatif olabilir: H 2 S, S O 3; iki ametalden oluşan bir bileşikte daha fazla elektronegatif ametal – 6 2 negatif: S O 3 ; atomdaki elektron sayısı çekirdeğin yüküne eşitse sıfıra eşittir; atomdaki elektron sayısı çekirdeğin yükünden azsa pozitif; elektron sayısı çekirdeğin yükünden büyükse negatif; Oksidasyon durumunun büyüklüğü ve işareti atomun yapısına bağlıdır. 68 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Bir moleküldeki bilinmeyen oksidasyon durumunu hesaplamak için algoritma 1. Elementlerin bilinen oksidasyon durumlarını belirleyin; 2. Tüm elementlerin oksidasyon durumlarının cebirsel toplamı için sıfıra eşit olan bir denklem oluşturun (her elementin atom sayısını dikkate alarak); 3. Denklemi çözerek bilinmeyen oksidasyon durumunu bulun. Örnek: KMnO4'teki Mn'nin oksidasyon sayısını bulun. Çözüm: KMnO4 +1 + x + 4(-2) = 0 x = +8 –1 = +7 Cevap: KMnO4'teki manganezin oksidasyon sayısı +7'dir. Karmaşık bir iyondaki oksidasyon sayısı için cebirsel bir denklem çözmeniz gerekir. Örnek: N O3 X 2'deki nitrojenin oksidasyon durumunu bulun Çözüm: x + 3(-2) = -1 (N O3) x = -1 + 6 = +5 Cevap: NO3'teki nitrojenin oksidasyon durumu + 5. Elektronik denklemler Elektronik denklemler, bir indirgeyici maddenin kendisine elektron bağışı nedeniyle oksidasyon süreçlerini ve elektronların eklenmesi nedeniyle oksitleyici maddenin indirgenme süreçlerini yansıtır. Elektronik bir denklem derlemek için, bir elementin başlangıç ve son durumlarındaki oksidasyon durumunun karşılaştırılması gerekir. Tablo 7.3 – Elektronik denklemlerin oluşturulmasına ilişkin temel kavramlar 0 Örnekler: 1. S 2e 2 0 S 1. Na e 3 2 4 2. Fe e Fe 2. S 2e 6 3. S 8e 2 2 S 3. S 8e 69 1 Na 6 S 6 S Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı 7.1.4. Karmaşık bileşiklerin redoks özelliklerini karakterize etmeye yönelik algoritma 1. Madde molekülünün redoks özelliklerini belirleyen elementin oksidasyon durumunu hesaplayın; 2. Belirli bir oksidasyon durumunda atomun elektronik yapısını, değerlik elektronlarının varlığını değerlendirin; 3. İndirgeyici veya oksitleyici özelliklerin ortaya çıkma olasılığı hakkında sonuçlar çıkarın. Tablo 7.4 – Karmaşık bileşiklerin redoks özelliklerinin analizi Bir atomik parçacığın elektronik yapısı Maksimum pozitif oksidasyon durumu 5 H N O3 Değerlik elektronu yok N+5)0 – 1s22s02p0 NH 3 3 Tamamlanmış harici elektronik seviye N 3)8 – 1s22s22p8 3 K N O2 Değerlik elektronlarının varlığı N+3)2 - 1s22s22p0 Özellikler HNO3 - yalnızca negatif NH3'ü oksitler - yalnızca ara KNO2'yi azaltır ve 7'yi indirgeyip yükseltir. 1.5. Redoks reaksiyonlarının türleri Moleküller arası oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları Molekül içi oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları İndirgeyici ajan ve oksitleyici ajan eşitsizlik içindedir Oksitleyici ajan ve indirgeyici ajan aynı molekülün bileşenleridir Orantısızlık reaksiyonları (kendi kendine oksidasyon-kendi kendine indirgeme) Oksitleyici ajan ve indirgeyici ajan aynı elementtir Reaksiyonların oranlanması (ortalama) İndirgeyici ve oksitleyici ajan – farklı oksidasyon derecelerine sahip bir elementin atomları farklı moleküllerin parçasıdır 70 Copyright OJSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency 7.2. Redoks reaksiyonları için denklem oluşturma algoritmaları 7.2.1. Elektronik denge yöntemini kullanarak ORR denklemini oluşturma algoritması 1. Bir reaksiyon şeması hazırlayın (başlangıç maddelerinin ve reaksiyon ürünlerinin formüllerini yazın; 2. Reaksiyon sırasında değişen elementlerin oksidasyon durumlarını belirtin; 3. Elektronik denklemler oluşturun) indirgeyici maddenin oksidasyonu ve oksitleyici maddenin indirgenmesi süreçlerini yansıtan; 4 Elektronik denge kuralına göre, indirgeyici madde ve oksitleyici maddenin katsayılarını bulun; 5. Bulunan katsayıları, denklemin sol ve sağ taraflarına yerleştirin. karşılık gelen maddelerin önünde reaksiyon denklemi; 6. Oksidasyon durumunu değiştirmeyen metal için eşitleyin; 7. Asit kalıntısının metal olmayanı için eşitleyin; 8. Hidrojen için eşitleyin; 9. Oksijeni kontrol edin. Örnekler: 7.2.2.Elektron-iyon yöntemini kullanarak ORR denkleminin hazırlanması (yarım reaksiyon yöntemi) Yarı reaksiyon yöntemi, çözeltilerde meydana gelen redoks reaksiyonlarının katsayılarını bulmak için kullanılır.Bu yöntemde yükseltgen ve indirgeyici iyonların yükleri bulunur. elementlerin oksidasyon durumları değil, belirtilir. Yüklerin eşitliği kuralı Redoks sürecinin elektron-iyon denkleminin sol ve sağ taraflarındaki yüklerin toplamı eşit olmalıdır. Elektroniyonik yöntemi (yarı reaksiyon yöntemi) kullanarak ORR denklemini oluşturma algoritması 1. Reaksiyonun moleküler şemasını çizin: KI + KMnO4 + H2SO4 → I2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 2. İndirgeyici olarak oksitleyici maddeyi belirleyin. ajan ve bunların dönüşüm ürünleri: KI + KMnO4 + H2SO4 → I2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O ortamı 71 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı 3. Oksidasyon ve oksidasyon için elektron-iyon denklemlerini (yarı reaksiyonlar) hazırlayın azaltma süreçleri. Denklemin sol ve sağ taraflarındaki yüklerin toplamını kontrol edin. Orijinal parçacıkların yüklerinin toplamı ise miktardan daha fazla reaksiyon ürünlerinin yüklerini hesaplayın, ardından karşılık gelen elektron sayısını denklemin sol tarafına ekleyin (daha azsa çıkarın). Örnek: 4. İndirgeyici madde, oksitleyici madde ve bunların dönüşüm ürünleri için katsayıları bulun: 5. Katsayıları moleküler denklem diyagramına yerleştirin: 6. Yükü değişmeyen metal (potasyum) için eşitleyin. 7. Asit kalıntılarını kontrol edin. 8. Hidrojeni kontrol edin. 9. Oksijeni kontrol edin. Tablo 7.5 – Nitratların bitkiler tarafından emilim şeması Elektronik denklemler Elektroniyonik denklemler 72 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Redoks reaksiyonlarını etkileyen faktörler 1. İndirgeyici maddenin ve oksitleyici maddenin doğası 2. Sıcaklık. 3. Çarşamba. 4. Oksitleyici madde ve indirgeyici maddenin konsantrasyonu. 7.3. Biyojenik element bileşiklerinin redoks özellikleri En önemli biyojenik elementler - nitrojen, demir, manganez, kükürt vb., bir bitki organizmasının canlı hücresindeki ve topraktaki reaksiyonlar sırasında redoks özellikleri sergiler. Bitkilerin yaşamında büyük önem taşıyan, “yaşam metallerinin” - demir, manganez, bakır, molibden, kobalt - redoks dönüşümleriyle ilişkili reaksiyonlardır. Dolayısıyla demir, hücrelerin solunumunda ve enerji metabolizmasında önemli bir rol oynayan klorofil sentezinde yer alan enzimlerin bir parçasıdır; manganez nitrojen fiksasyonu sürecinde nitratların, molibdenin azaltılmasında vb. rol oynar. Toprak, Fe3+/Fe2+ redoks sistemlerini, +2, +3, +4 oksidasyon durumlarında manganez bileşiklerini içerir. Toprakta manganez eksikliği varsa manganezli gübreler kullanılır - MnSO4 ve KMnO4. Potasyum permanganatın özellikleri KMnO4 7 K Mn O4 – güçlü oksitleyici ajan 7 Mn)0 – oksitleyici ajan, değerlik elektronları yok (sadece elektronları kabul eder) 0 7 Mn)3d 5 4s 2 7a Mn)3d 0 4s 0 7 Ortamın rolü KMnO4'ün (Mn) oksitleyici özellikleri için Redoks reaksiyonunun seyri çevreye bağlıdır. Ortamın pH'ını ölçerek redoks reaksiyonunu kontrol edebilirsiniz. Hidrojen katyonları H+'nın konsantrasyonu (aktivitesi), katılımlarıyla meydana gelen bu tür reaksiyonlar için önemlidir. Hidrojen iyonları, oksijen içeren bir oksitleyici madde (KMnO4, K2Cr2O7) ile reaksiyonlara katılır. Oksijeni oksitleyici maddeden uzaklaştırarak indirgeme sürecini kolaylaştırırlar. Şekil 7.1. Potasyum permanganat KMnO4'ün çeşitli ortamlardaki özellikleri H+ konsantrasyonunun yüksek olduğu asidik ortam, KMnO4 içeren reaksiyonlar için en uygun ortamdır. Bu koşullar altında Mn en derin şekilde indirgenir ve en fazla sayıda elektron indirgeme sürecine dahil olur. 73 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Asidik ortam (uygun, çok H+) Nötr ortam (daha az olumlu, daha az H+) Alkali ortam (olumsuz) 7.4. Redoks potansiyelleri. ORR'nin Yönü Bir maddenin redoks özellikleri, standart redoks potansiyeli E0'ın değeri ile karakterize edilir. Standart elektrot redoks potansiyeli (E0), oksitlenmiş ve indirgenmiş formların aktivitelerinin oranının birliğe eşit olması koşuluyla, standart bir hidrojen elektrotuna göre ölçülen bir redoks sisteminin potansiyelidir. E0 değeri ne kadar yüksek olursa maddenin oksitleyici ajanı da o kadar güçlü olur. Daha güçlü bir oksitleyici maddenin katılımıyla kendiliğinden bir süreç meydana gelir, yani 0 EMF = Eok Evost > 0'da Değişen koşullar sürecin yönünü etkiler. 74 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Örnek: HClO4 + Br2 + H2O ↔ HClO3 + HBrO3 daha güçlü oksitleyici ajan Reaksiyon, daha güçlü bir oksitleyici ajanın katılımıyla gerçekleşir Nernst denklemi RT a ok a H ln E=E + nF a geri yükleme 0 veya m 0,059 a tamam a H E=E + . Bir geri yüklemede 0 Oksitleyici konsantrasyonundaki bir artış E'yi arttırır. H+ konsantrasyonundaki bir artış, ortamın pH'ındaki bir değişiklik reaksiyonun yönünü değiştirebilir (Eok ve Evost yakın değerlere sahipse). Öz-kontrol soruları 1. İndirgeme, oksidasyon, indirgeyici madde, oksitleyici madde nedir? 2. KMnO4'teki Mn'nin oksidasyon durumunu hesaplayın. 3. Değişim reaksiyonu ve redoks reaksiyonu için katsayıları bulmaya yönelik algoritmaları karşılaştırın. 4. NH3 ve HNO3'ün redoks özelliklerindeki farkı açıklayın. 5. KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 6 reaksiyonunun katsayılarını bulun. 6. Bitkiler tarafından kükürt alımına karşılık gelen elektronik (veya elektron-iyon) denklemleri oluşturun: SO 42 → SO 23 → S 2 KAYNAKLAR Ana 1. Glinka, N.L. Genel kimya / N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 s. 2. Knyazev, D.A. İnorganik kimya/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 s. 3. Ryazanova, G.E. Genel ve inorganik kimya. Tablolar ve diyagramlar / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi”, 2006 – 284 s. 4. Ryazanova, G.E. İnorganik ve analitik kimya / G.E. Ryazanova - Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu "Saratov Devlet Tarım Üniversitesi", 2006. - 172 s. Ek 1. İnorganik kimya (biyojenik ve abiojenik elementler): Ders Kitabı / prof. V.V. Egorova. – St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2009. – 320 s. 2. Klinsky, G.D. İnorganik kimya /G.D. Klinsky, V.D. Skopintsev. – M: MCHA Yayınevi, 2001. – 384 s. 75 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Ders 8 KOMPLEKS BAĞLANTILAR 8.1. Kompleks bileşiklerin kısa tarihi (CS) Kompleks bileşiklerin tarihi dört döneme ayrılabilir. I dönemi (antik çağlardan 18. yüzyılın başlarına kadar) Karmaşık bileşiklerin uygulanması: değerli taşlar (zümrüt, granat, turkuaz); doğal boyalar (indigo, mor, safran); lehimleme için metal yüzeylerin temizlenmesi; deri tabaklama; mürekkep alıyor. II dönem (18. yüzyılın başından 1893'e kadar) Kompleks bileşiklerin sentezi; CS'nin yapısını ve özelliklerini açıklama girişimi. III dönem (1893-1940) Alfred Werner'in (İsviçre) koordinasyon teorisinin yaratılması, gerekçelendirilmesi ve zaferi. IV dönemi (1940'tan günümüze) Kimya, fizik ve matematiğin kazanımlarını kullanarak koordinasyon teorisinin geliştirilmesi. Rusya'da karmaşık bileşiklerin kimyası özgün bir şekilde gelişti: çalışma Avrupa'nın başarılarının ilerisindeydi, ancak bilim dünyasında çok az biliniyordu. Ayrıca M.V. Lomonosov, tuzların doymuş çözeltilerde çözünmesini inceledi ve P.B. Bagration (komutanın yeğeni), altının endüstriyel üretimine verilen tepkiyi keşfetti. Yu.V. Lermontova (şairin ikinci kuzeni) platin grubu metallerin ayrımını gerçekleştirdi. DI. Mendeleev, Los Angeles Chugaev, N.S. Kurnakov karmaşık bileşiklerin kimyasını tanıttı modern formlar . I.I. Çernyaev, A.A. Grinberg, V.V. Lebedinsky, K.B. Yatsimirsky, karmaşık bileşikler teorisinin daha da geliştirilmesini gerçekleştirdi. M.V. Lomonosov P.B. Bagration 76 Yu.V. Lermontov Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı D.I. Mendeleev L.A. Chugaev N.S. Kurnakov I.I. Çernyaev V.V. Lebedinsky A.A. Greenberg Sorunlu durum - 19. yüzyılın ortalarına gelindiğinde olağandışı kimyasal reaksiyonlar ve bileşikler hakkında bilgi birikmişti. Örnek 1: Suda çözünmeyen AgCl neden amonyak NH3'te kolaylıkla çözünür? AgCl + 2 NH3 beyaz çökelti Cl çözeltisi Reaksiyon, 1648'de I. Glauber tarafından keşfedildi. Örnek 2: CuSO4 neden amonyak NH3 ile birleşerek reaksiyona giriyor? CuSO4 + 4NH3 SO4 mavi çözeltisi mavi-mor çözeltisi Reaksiyon, 1597 yılında Andrei Libavi tarafından keşfedildi. Butlerov A.M. "Mevcut teorilerle açıklanamayan gerçekler, bilim için en değerli olanlardır; bunların geliştirilmesinin öncelikle yakın gelecekte gelişmesi beklenmelidir." 8.2. Werner'in koordinasyon teorisi ve modern fikirler “Karmaşık” kelimesi (Latince) karmaşıktır; kombinasyon. 1893 yılında İsviçreli bilim adamı Alfred Werner, karmaşık bileşiklerin oluşumunu açıklamak için koordinasyon teorisini önerdi. Bu teori günümüzde karmaşık bileşiklerin kimyasında ana teoridir. Zamanla, karmaşık bileşikleri oluşturan parçacıklar arasında etki eden kuvvetler hakkındaki fikirler değişir ve daha kesin hale gelir. Karmaşık bileşiklerin özelliklerini açıklayan sorular çok karmaşıktır. 77 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Werner, ana ve ikincil değerlik kavramını tanıttı ancak bunların nedenini ve farklarını açıklamadı. Günümüzde karmaşık bileşiklerin yapısını ve özelliklerini açıklamak için çeşitli teoriler kullanılmaktadır: moleküler yörüngelerin yöntemi; kristal alan teorisi; ligand alan teorisi; değerlik bağı yöntemi (VBC). Değerlik bağları yöntemi, sorulara görsel temsiller çerçevesinde niteliksel yanıtlar sağlar. MBC açısından bakıldığında: ana değer, iyonik (veya kovalent) bağların oluşumuyla açıklanır; ikincil değerlik - bir verici-alıcı mekanizması tarafından oluşturulan kovalent bir bağ. Karmaşık bileşiklerin çeşitli tanımları vardır. Bunlardan bir tanesini değerlik bağı yöntemine dayanarak sunalım. Karmaşık bileşikler (CC'ler), bir verici-alıcı mekanizması yoluyla ortaya çıkan kovalent bağların varlığıyla karakterize edilen, daha yüksek dereceden karmaşık bileşiklerdir. 8.2.1. Karmaşık bileşiklerin moleküllerinin bileşimi 1. Kompleks oluşturucu madde, karmaşık bir bileşiğin molekülünde merkezi bir yer tutar. En yaygın kompleks oluşturucu maddeler metal katyonlardır. Güçlü kompleks yapıcı maddeler: 3 2 0 2 2 katyonlar ve yan alt grupların d-metal atomları (Fe, Fe, Fe, Cu, Ag, Zn) 3 2 2 p-metal katyonları (Al, Sn, Pb). Zayıf kompleks oluşturucu maddeler alkali ve alkalin toprak metallerinin katyonlarıdır. Ancak canlı organizmalarda CS oluşumuna katılırlar. 2. Kompleks oluşturucu madde, LİGANDLARI kendi etrafında koordine eder (zıt yüklü iyonlar veya nötr moleküller) Anyonlar: F-(floro-), Cl– (kloro-), NO2– (nitro-), CN– (siyano-), SO32– (sülfito-), OH– (hidrokso-) Nötr moleküller: NH3 (ammin-), H2O (aqua-), vb. 3. Bir kompleks oluşturucu maddenin (CCN) koordinasyon numarası, kompleks oluşturucu madde ile ilişkili ligandların sayısıdır. . Kompleks oluşturucu maddenin koordinasyon numarası genellikle kompleks oluşturucu maddenin oksidasyon sayısının iki katıdır. 78 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Tablo 8.1 – Koordinasyon numarasının kompleks oluşturucu maddenin oksidasyon derecesine bağlılığı Kompleks oluşturucu maddenin oksidasyon derecesi KCC +1 (Ag) 2 2 2 4 (3.6) + 2 (Cu, Fe ) 3 3 6 (4) +3 (Fe, Al) 4. Kompleksleştirici ajan, ligandlarla birlikte kompleks bileşiğin veya kompleks iyonun iç koordinasyon küresini oluşturur. Formül yazarken köşeli parantez içine alınır. İç kürenin yükü (oksidasyon durumu), kompleksleştirici madde ve ligandların oksidasyon durumlarının cebirsel toplamına eşittir. 5. CS'nin iç küresi dış küresiyle bağlantılıdır. Kompleks iyonun yüküne bağlı olarak dış kürenin bileşimi, hem asidik kalıntıların anyonlarını hem de metal katyonlarını (örneğin alkali) içerebilir. Dış küredeki yük, iç küredeki yüke eşit büyüklükte ve zıt işaretlidir. Tablo 8.2 - Kompleks bileşiklerin formüllerini derleme örnekleri Örnek 1. Tetraamin bakır (II) klorür 2 [Cu (NH3) 04 ] kompleks oluşturucu madde ligandlarının formülünü oluşturun Örnek 2: Sodyum tetrahidroksisinat 2 2 Cl 2 Na 2 formülünü oluşturun [ Zn (OH) 4 ] 2 dış kompleks ligandlar işbirlikçi dış ortam CCC CCC iç koordinasyon küresi iç koordinasyon küresi 8.2.2. Karmaşık bileşiklerin isimlendirilmesi Karmaşık bir bileşiğin adını oluştururken şunları yapmalısınız: 1. İlk olarak anyonun adını verin. 2. İç koordinasyon alanı adına sağdan sola tüm bileşenlerini listeleyin. 2.1. Ligand sayısını Yunan rakamlarını kullanarak adlandırın (1 – mono, 2 – di, 3 – üç, 4 – tetra, 5 – penta, 6 – heksa) 2.2. Ligandları adlandırın (önce anyonlar, sonra moleküller) F–(floro-), Cl–(kloro-), Br–(bromo-), CN–(siyano-), H2O(aqua-), NH3(ammin-) . 2.3. Kompleks oluşturucu maddeyi adlandırın. Parantez içindeki Romen rakamlarını kullanarak oksidasyon durumunu belirtin. İç koordinasyon küresi bir (+) katyon ise, şunu kullanın: Rus adı genetik durumda kompleksleştirici ajan. 79 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Örneği: +Cl– diamin gümüş klorür (I) İç koordinasyon küresi bir anyon (–) ise, şunu kullanın: Latin isim "at" ile biten kompleksleştirici madde. K3 –3 potasyum hekzasiyanoferrat (III) 8.3. Karmaşık bileşiklerde kimyasal bağlanma Karmaşık bileşiklerde kimyasal bağlanma karmaşık bir bilimsel problemdir. Karmaşık bileşiklerin oluşumunu, yapısını ve özelliklerini açıklamak için çeşitli teoriler kullanılır: ligand alan teorisi, kristal alan teorisi ve değerlik bağı yöntemi. Kristal alan teorisi iyonik komplekslere uygulanır. Elektrostatik kuvvetleri hesaba katar ve kovalent kuvvetleri hesaba katmaz. Ligand alan teorisi, karmaşık bileşiklerin oluşumunun hem elektrostatik kuvvetler nedeniyle hem de merkezi iyon ve ligandların yörüngeleri örtüştüğünde kovalent etkileşimler nedeniyle meydana geldiğini varsayar. Değerlik bağı yöntemi, karmaşık bileşiklerdeki kimyasal bağlanmanın, ligandların yalnız elektron çiftleri ve kompleks oluşturucu maddenin serbest yörüngeleri aracılığıyla gerçekleştiği varsayımına dayanmaktadır. Sorunların niteliksel yönünü açıklığa kavuşturmak için bazen her üç teori de kullanılır. Karmaşık bileşiklerdeki kimyasal bağların teorisi daha fazla gelişme ve iyileştirme gerektirir. Değerlik bağı yöntemi (MVM) en görsel olanıdır. MBC'ye göre kompleks oluşturucu madde ile ligandlar arasındaki kimyasal bağ, bir donör-alıcı mekanizması yoluyla gerçekleşir. Örnek: 3+ koordinasyon küresi nasıl oluşur? 1) Al3+ kompleks iyonunun oluşumu: 2). Bir su molekülündeki oksijen atomu bağlanmayan elektron çiftlerine sahiptir ve donör rolünü oynayabilir. 80 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Elektron çiftleri uzayda 90°'lik bir açıyla yönlendirilir (bir düzlemde dört, buna dik iki tane daha). Ortaya çıkan koordinasyon küresi bir oktahedron şekline sahiptir. Şekil 8.1. İyon oluşum şeması 3+ CN = 2 sp CN = 3 sp2 Dambıl Üçgen Kare –3 – 2- sp2d CN = 4 sp3 CN = 5 sp3d CN = 6 sp3d2 Tetrahedron Üçgen bipiramit Oktahedron +2 2+ sd3 Şekil 8.2. Komplekslerin koordinasyon kürelerinin geometrisi 8.4. Karmaşık bileşiklerin elektrolitik ayrışması Elektrolit olan karmaşık bileşikler iki aşamada ayrışır. İlk aşama. Birincil ayrışma, CS'nin iç ve dış alanlara ayrılmasıdır. CS'nin iç ve dış küreleri iyonik bir bağ ile bağlandığı için güçlü elektrolitlerin tipini takip eder. K3 = 3K+ + 3– İkinci aşama. İkincil ayrışma, CS'nin (karmaşık iyon) iç küresinin ayrışmasıdır. Önemsiz, zayıf elektrolit türündendir. 3- ↔ Fe3+ + 6CN– Kompleks bileşiklerin stabilitesi. Karmaşık bileşiklerin kararlılığı, kompleks iyon Kn'nin kararsızlık sabiti ile karakterize edilir. Karmaşık bir bileşiğin kararsızlık sabiti Kn, kütle etki yasasına dayanarak türetilir. Kn, karmaşık bir iyonun ayrışması sırasında oluşan iyon konsantrasyonunun, karmaşık bir iyonun ayrışma denklemindeki katsayılara eşit bir dereceye kadar çarpımının, kompleks iyonun konsantrasyonuna oranıdır. 81 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Örneği: Tetraamin bakır (II) sülfat SO4 için kararsızlık sabiti için ifadeler oluşturun. Birincil ayrışma: SO4 = 2+ + SO42– İkincil ayrışma: 2+ ↔ Cu2+ + 4NH3 4 Kn = Kn değeri ne kadar küçükse, kompleks iyon o kadar kararlıdır. Tablo 8.3 – Bazı karmaşık iyonların kararsızlık sabitleri Kompleks iyon + 2+ 2+ 34– 2– – Кн 7,2∙10–8 3,5∙10–10 2,1∙10–13 1,0∙10–44 1 ,0∙10–37 2,4 ∙10–6 1.0∙10–21 Son derece kararsız kompleks bileşikler çift tuzlardır: (K2SO4∙Al2(SO4)3) – potasyum şap 2KCl∙CuCl2∙2H2O – çift klorür (NH4 )2SO4∙Fe2(SO4)3∙24H2O – Mohr tuzu veya NH4 Fe(SO4)2∙12H2O Karmaşık bileşikler biçiminde çift tuzlar yalnızca katı halde bulunur. Çözeltide tamamen ayrışırlar. Örnek: Mohr tuzu NH4Fe(SO4)2 = NH4+ + Fe3+ + 2SO42'nin ayrışması. Karmaşık bileşikleri içeren değişim reaksiyonları Prusya mavisi (Prusya mavisi) F. Diesbach (1704) 3 1 4 Fe Cl 3 3K 4 1 4 Fe 4 3 3 4 12KCl . Karmaşık bileşiklerin anlamı ve uygulaması Karmaşık bileşikler, canlı organizmalarda önemli işlevler yerine getirir ve sanayide, tarımda ve çevre sorunlarının çözümünde kullanılır. 82 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Tablo 8.4 - Karmaşık bileşiklerin anlamı Karmaşık bileşikler Yoğun ve dayanıklı metal kaplamaların üretimi için Nadir toprak elementlerinin ayrılması için Canlı organizmalarda belirli işlevleri yerine getirir (solunum, fotosentez, enzimatik kataliz) Analitik kimyada - birçok elementin belirlenmesinde Tarımda - bitkilerde kireçli klorozla mücadelede, demir karbonat ve hidroksitlerin çözülmesinde, çinko eksikliğinin giderilmesinde Çevre sorunlarını çözmek, kolayca nötralize edilmiş kompleks yapıcı maddeler elde etmek Hemoglobin transferini gerçekleştirir Oksijenin akciğerlerden dokulara taşınması. İnsan vücudunun yaşamı için eşsiz bir öneme sahiptir. Klorofil Magnezyum iyonunun karmaşık organik ligandlarla oluşturduğu karmaşık bir bileşik. Bitkiler için (fotosentez için) eşsiz bir öneme sahiptir. Şekil 21. Metal içeren biyomoleküllerde nitrojenin donör özelliklerinin tezahürünün şeması Canlı metaller (demir, çinko, molibden, bakır, manganez), redoks işlemlerini katalize eden birçok enzimin moleküllerindeki kompleksleştirici maddelerdir: peroksidaz, katalaz (demir) ); karboksipeptidaz (çinko); ksantin oksidaz (molibden ve demir). Şu anda kimyanın yeni bir yönü ortaya çıktı - metabolizma, kalıtım, bağışıklık, düşünme, hafıza gibi yaşamın önemli tezahürlerinin özünü araştıran biyoinorganik kimya. 83 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Birçok enzimin molekülleri, kompleksleştirici ajanların rolünün demir, bakır, manganez gibi “yaşam metalleri” tarafından oynandığı kompleks içi bileşiklerin türüne göre inşa edilmiştir. , molibden, kobalt. Enzim aktivitesinin özgüllüğü, protein moleküllerinde hangi metalin kompleks oluşturucu madde olduğuna bağlıdır. Aynı zamanda kompleks bileşiklerin bitkilerin mineral beslenmesindeki rolü de araştırılmaktadır. Mikro elementlerin emiliminin ve atmosferik nitrojenin sabitlenmesinin kompleksleştirici maddelerin katılımıyla meydana geldiği tespit edilmiştir. 1964 yılında M.E. Volpin ve V.B. Schur, Organoelement Bileşikleri Enstitüsü'nde bir keşif yaptı. Moleküler nitrojeni normal koşullar altında ısıtmadan karmaşık bir bileşiğe dönüştürdüler. Demir, molibden ve vanadyum bileşiklerinin varlığında nitrojenin aktive olduğu ve bir ligand gibi davranarak su ile amonyağa ayrıştırılan karmaşık bileşikler oluşturduğu bulunmuştur. Öz-kontrol soruları 1. Karmaşık bileşik kavramı. 2. Kompleks oluşturucu maddenin 3+ Al ve ligandın OH iyonları olduğu kompleks bir bileşik için bir formül yazın. 3. Reaksiyon denklemini tamamlayın: CuSO4 + NH3 → 4. Reaksiyon denklemini yazın: FeCl3 + K4 → 5. SO4 bileşiklerindeki kompleksleştirici maddenin koordinasyon numarasını ve oksidasyon durumunu belirleyin. 6. K3 karmaşık bileşiğinin kararsızlık sabiti için bir ifade yazınız. KAYNAKLAR Ana 1. Glinka, N.L. Genel kimya / N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 s. 2. Knyazev, D.A. İnorganik kimya/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 s. 3. Ryazanova, G.E. Genel ve inorganik kimya. Tablolar ve diyagramlar / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi”, 2006 – 284 s. Ek 1. İnorganik kimya (biyojenik ve abiojenik elementler): Ders Kitabı / prof. V.V. Egorova. – St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2009. – 320 s. 2. Ugay, Ya.A. Genel ve inorganik kimya /Ya.A. Ugai. – M.: Yüksekokul, 2004. – 528 s. 3. Lensky, A.S. Biyoinorganik ve biyofiziksel kimyaya giriş / A.S. Lensky. – M.: Yüksekokul, 1989. – 256 s. 84 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Ders 9 KİMYASAL KİNETİK. KİMYASAL DENGE 9.1. Kimyasal kinetik kavramı Kimyasal kinetik, kimyasal reaksiyonların hızları ve mekanizmalarının incelenmesidir. Kimyasal kinetik, bir reaksiyonun zaman içindeki seyrini inceler, bir kimyasal reaksiyonun hızını etkileyen faktörleri inceler ve reaksiyon mekanizması hakkında bilgi sağlar. Çoğu kimyasal reaksiyon birkaç ara aşamadan geçer. Ara aşamalara temel aşamalar denir. Reaksiyon mekanizması, tüm temel aşamalarının tam dizisidir. Bir reaksiyonun hızı, reaksiyonun en yavaş (sınırlayıcı) aşamasının hızıyla belirlenir. Hidrojen iyodür sentezi için reaksiyon mekanizması 1. aşama 2. aşama 3. aşama 4. aşama (hızlı) (yavaş) Toplam reaksiyon denklemi: H2 + I2 2HI Sodyum tiyosülfatın sülfürik asit ile reaksiyonu Toplam reaksiyon denklemi Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S + H2O 1. aşama Na2S2O3 + H2SO4 = H2S2O3 + Na2SO4 (hızlı) Aşama 2 H2S2O3 = H2SO3 + S ↓ (yavaş) Aşama 3 H2SO3 = SO2 + H2O (hızlı) 9.2. Kimyasal reaksiyonun hızı Bir kimyasal reaksiyonun hızı, birim hacim veya birim yüzey başına birim zamanda bir reaksiyon ürününün oluşmasına yol açan moleküller arasındaki aktif çarpışmaların sayısıdır. Bir kimyasal reaksiyonun hızı, reaksiyona giren maddelerden birinin konsantrasyonunun birim zamandaki değişimi ile ölçülür. Ortalama ve anlık reaksiyon hızları kavramları kullanılır. Ortalama reaksiyon hızı, belirli bir süre boyunca konsantrasyondaki değişiklik ile belirlenir: 85 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency ΔС Δt Vav Reaksiyon hızının gerçek (anlık) değeri, limit olarak hesaplanır. ortalama hızın Δt → 0 yönünde olduğu, yani zaman içindeki konsantrasyonun bir türevi olarak: dС dt Vist. + veya – işareti, hesaplamalar için hangi maddenin (orijinal veya ürün) konsantrasyonundaki değişimin kullanılıp kullanılmadığına bağlıdır. Reaksiyona giren maddenin konsantrasyonu kullanılırsa reaksiyon sırasında konsantrasyonu azaldığından reaksiyon hızı eksi (-) işaretine sahip olacaktır. Kimyasal reaksiyon hızı Konsantrasyon C, mol/l Şekil 9.1. Konsantrasyondaki değişikliklerin reaksiyon süresine bağlılığı 9.3. Kimyasal reaksiyonun hızını etkileyen faktörler Şema 9.1. Kinetik faktörlerin kimyasal reaksiyon hızı üzerindeki etkisi 86 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Tablo 9.1 – Reaksiyonun olasılığı ve aktivitesi açısından reaksiyona giren maddelerin doğasının önemi Au + HCl = oluşmaz Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 Reaktivite, bir maddenin moleküllerinin belirli bir oranda reaksiyonlara katılma yeteneğidir. 9.3.1. Konsantrasyonun reaksiyon hızı üzerindeki etkisi Kütle etkisi kanunu (K. Guldberg ve P. Waage (1864-1867 Norveç): Bir kimyasal reaksiyonun temel aşamasının hızı (V), molar konsantrasyonların çarpımı ile orantılıdır. stokiyometrik katsayılarının gücüne yükseltilmiş reaksiyona giren maddeler (C). aA + bB = cC + dD; V = KC àÀ C b , burada K reaksiyon hız sabitidir. Hız sabiti, reaktanların doğasına ve sıcaklık, ancak konsantrasyonlarına bağlı değildir. Reaksiyona giren maddelerin her birinin konsantrasyonu 1 mol/dm3'e eşitse hız sabiti sayısal olarak reaksiyon hızına eşittir. Heterojen reaksiyonlar için katı maddenin konsantrasyonu dahil edilmez kinetik denklemde, yüzey alanı pratik olarak sabit olduğundan ve maddeler yalnızca yüzeyde reaksiyona girer Kütle etki yasasının tezahür bölgesi Kütle etki yasası, bir aşamada meydana gelen bir reaksiyon için veya her bir birey için geçerlidir Çok aşamalı bir reaksiyonun aşaması. Bir reaksiyonun hızını hesaplamak için çok aşamalı mekanizmayı dikkate almadan kütle etki yasasını uygulamak hatalı sonuçlara yol açacaktır. Örnekler 1. Homojen reaksiyon 4HCl(g) + O2(g) 2H2O(g) + 2Cl2(g) 4 İleri reaksiyon için 1 = K1C HCl CO2 Ters reaksiyon için 2 = K2C 2H 2O C Cl2 2 2. Heterojen reaksiyon Fe3O4(s) + H2(g) 3FeO(s) + H2O(g) İleri reaksiyon için V1 = K1 CH 2(r) Ters reaksiyon için V2 = K2 C H2O(g) 87 Copyright JSC Central Design Bureau BİBKOM & Kitap-Hizmet Ajansı LLC 9.3.2. Sıcaklığın reaksiyon hızına etkisi 1. Van't Hoff kuralı Sıcaklıktaki her 10 derece artış için reaksiyon hızı 2-4 kat artar: Vt 2 = Vt 1 t1 t 2 10 Vt 2 ; Vt1 Δt 10 γ, burada sıcaklık katsayısı, 2'den 4'e kadar değerler alıyor. Van't Hoff kuralı yaklaşıktır. Sıcaklık değişikliklerinin, küçük bir sıcaklık aralığında reaksiyon hızlarındaki değişiklikler üzerindeki etkisinin yaklaşık bir değerlendirmesi için uygulanabilir. 2. Sıcaklığın, geniş bir sıcaklık aralığında bir kimyasal reaksiyonun hızı üzerindeki etkisini daha doğru bir şekilde belirlemek için Arrhenius denklemi kullanılır: K = Ae Ea /RT, burada K, hız sabitidir; A – sabit; e – doğal logaritmanın tabanı; Ea – aktivasyon enerjisi; R – gaz sabiti; T – mutlak sıcaklık. İsveçli bilim adamı Svante Arrhenius, 1887'de elektrolitik ayrışma teorisini yarattı ve 1889'da bileşiklerin reaktivitesinin yeni bir ölçüsü olan aktivasyon enerjisini önerdi. Kimyasal kinetiğe getirdiği denklem, reaksiyonların hızlarını ve mekanizmalarını incelemek için 100 yıldan fazla bir süredir kullanılıyor. S. Arrhenius'un aktivasyon teorisinin ana hükümleri: Reaksiyon hızı, toplam sayılarına değil, aktif moleküllerin sayısına bağlıdır. Yalnızca aktif moleküller reaksiyona girer. Aktivasyon enerjisi Ea, molekülleri aktif duruma geçirmek için (1 mol madde için) moleküllere verilmesi gereken enerjidir.Aktivasyon enerjisi ne kadar düşükse, reaksiyon hızı o kadar büyük olur. Başlangıç malzemelerinin reaksiyon ürünleri oluşturabilmesi için Ea enerji bariyerinin aşılması gerekmektedir. Bunu yapmak için başlangıç maddelerinin mevcut kimyasal bağları kırmak için gerekli enerjiyi absorbe etmesi gerekir. Yeni kimyasal bağlar hemen oluşmaz. İlk olarak sistemin maksimum enerjisine sahip bir ara geçiş durumu (aktive edilmiş kompleks) oluşturulur. Daha sonra parçalanır ve yeni kimyasal bağlarla reaksiyon ürününün molekülleri oluşur ve enerji açığa çıkar. Açığa çıkan enerji miktarı aktivasyon enerjisinden büyükse reaksiyon ekzotermiktir. Katalizör varlığında aktivasyon enerjisi azalır ve reaksiyon hızı artar. 88 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Şekil 9.2. Reaksiyonun enerji diyagramı 9.3.3. Katalizörlerin kimyasal reaksiyon hızı üzerindeki etkisi Katalizörler, reaksiyonun hızını etkileyen ancak reaksiyon sırasında tüketilmeyen maddelerdir. Pozitif katalizörler aktivasyon enerjisini düşürdüğü için reaksiyon hızını arttırır. Negatif katalizörler (inhibitörler) kimyasal reaksiyonun hızını azaltır. Kataliz, katalizörlerin etkisi altında kimyasal reaksiyonların hızında bir değişikliktir. Katalitik reaksiyonlar, katalizörlerin etkisi altında meydana gelen reaksiyonlardır. Katalitik reaksiyonlar önemli bir rol oynar. kimyasal üretim ve biyokimya. Tüm yapımların %90'ı kimyasal endüstri katalizörler kullanılır (amonyak, nitrik asit, sülfürik asit, kauçuk vb. üretimi). Katalizörler yakıtın yakılmasında ve atık su arıtımında kullanılır. Yüksek teknolojili amonyak tesisleri, geleneksel tesislere göre daha az enerji kullanır ve daha az atık üretir. Kataliz homojen veya heterojen olabilir. Homojen katalizde reaktifler ve katalizör aynı toplanma durumundadır Heterojen katalizde katı bir katalizör kullanılır ve reaktifler bir çözeltinin veya gaz karışımının parçasıdır. Bir katalizörün varlığında reaksiyon daha hızlı ilerler çünkü katılımıyla oluşan aktifleştirilmiş kompleks, katalizör yokluğundan daha düşük bir aktivasyon enerjisine sahiptir. Günümüzde nanobileşimler, yarı iletken malzemeler ve karmaşık bileşikler kullanılarak yeni katalizörler geliştirilmektedir. Yüksek oranda dağılmış metaller veya moleküler boyutta (0,3 - 1,2 nm) düzenli üç boyutlu gözenek (kanal) yapısına sahip bir zeolit matrisinde stabilize edilmiş metal oksitler içeren nanokompozit katalizörlere çok dikkat edilir. Katalitik seçicilikleri, asit direnci ve termal kararlılıkları nedeniyle geniş bir uygulama alanına sahiptirler. 89 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Kataliz, biyolojik sistemlerde gerçekleşir. Canlı organizmalarda meydana gelen kimyasal reaksiyonların çoğu katalitik reaksiyonlardır. Biyolojik katalizörler - ENZİMLER - protein metabolizması süreçlerine katılır, nişastanın şekere dönüşümünü katalize eder ve redoks reaksiyonlarını hızlandırır. “Biyokatalizle karşılaştırıldığında, büyük başarılara rağmen katalizde bu konuda açılan tüm olanaklardan hâlâ yararlanmaktan çok uzakta olduğumuzu gösteriyor. Bu alçakgönüllü olmayı öğretir” (S.Z. Roginsky). İstenmeyen enzimatik süreçleri yavaşlatacağı için mahsul ürünlerini düşük sıcaklıklarda saklamak gerekir. Tohum gübrelemesinde kullanılan birçok madde enzimleri etkisiz hale getirir ve istenmeyen mikroorganizmaları öldürür. Kimyasal kinetik, canlı bir hücredeki reaksiyonların mekanizmalarını açıklar. Genetik mühendisliği yöntemleri, biyokimyasal reaksiyonların hızlarını kontrol etmeye yönelik yöntemlerdir. 9.4. Salınımlı reaksiyonlar kavramı Salınımlı reaksiyonlar, ara bileşiklerin konsantrasyonunun ve reaksiyon hızının periyodik olabilen dalgalanmalara maruz kaldığı reaksiyonlardır. Nobel ödüllü Ilya Prigogine, salınımlı reaksiyonların keşfini 20. yüzyılın bilimsel bir başarısı olarak nitelendirdi. Başarı, yirminci yüzyılda salınımlı reaksiyonların var olduğunu kanıtlamanın mümkün olmasıydı, çünkü daha önce reddedilmişlerdi. Salınımlı reaksiyonlarla ilgili bilgiler 17.-19. yüzyılların arşivlerinde bulunmaktadır. A.A.'nın “Salınım Teorisi” kitabı. Andronova, A.A. Witta ve S.E. Khaikina 1937'de yayımlandı. EVET. Frank-Kamenetsky, 1947'de "Kimyasal Kinetikte Difüzyon ve Isı Transferi" kitabını yayınladı. Bu çalışmalar yenilikçiydi ama kabul görmedi ve unutulmaya mahkum edildi. 1951'de B.P. Belousov görsel bir salınım reaksiyonu keşfetti ve tanımladı, mekanizmasının önemli anları hakkında fikirler önerdi, ancak reddedildi. 10 yıl sonra, salınımlı reaksiyonların incelenmesi A.M. liderliğindeki bir grup bilim adamı tarafından sürdürüldü. Jabotinsky. Salınımlı reaksiyonların mümkün olduğu deneysel ve matematiksel olarak kanıtlanmıştır. Belousov-Zhabotinsky reaksiyonu dünya çapında ün kazandı. Basit bir kimyasal sistemde karmaşık öz-organizasyon süreçlerinin özelliklerini gözlemlemeyi mümkün kıldığı ve çeşitli kontrol türlerine izin verdiği için, Belousov-Zhabotinsky reaksiyonunun deneysel ve model çalışmasına birçok çalışma ayrılmıştır. Belousov-Zhabotinsky reaksiyonuna ilişkin çalışmanın sonuçları, bu tür yeni bölümlerin geliştirilmesine güçlü bir ivme kazandırdı modern bilim, sinerjetik olarak, dengesiz süreçlerin termodinamiği. Sinerjetik, açık dengesiz sistemlerde kendi kendini organize etme süreçlerini inceler. Sinerjetik size dünyayı yeni bir şekilde görmeyi öğretir. Sinerjetik, kaosun nasıl bir evrim mekanizması olarak hareket edebileceğini, kaostan düzenin nasıl doğabileceğini gösteriyor. Dünyaya tek ve çok bir bütün olarak bakmanızı sağlar. Kompleks sistem Doğrusal olmayan dinamik yasalarına göre gelişmektedir. Değişen karmaşıklık seviyelerindeki fenomenlerde meydana gelen çeşitli süreçleri - tersine çevrilebilir ve geri döndürülemez, denge ve dengesizlik, deterministik ve deterministik olmayan - incelemek gerekir. 90 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı 9.5. Kimyasal denge. Kimyasal prosesleri kontrol etme imkanları 9.5.1. Kimyasal denge kavramı Kimyasal reaksiyonlar iki gruba ayrılır: 1. Tersinir reaksiyonlar, karşılıklı olarak zıt iki yönde ilerleyen reaksiyonlardır: N2 + 3H2 2NH3 2. Tersinir olmayan reaksiyonlar tek yönde ilerler: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 Kimyasal denge - Bu ileri ve geri reaksiyon oranlarının eşit olduğu reaksiyona giren maddeler sisteminin bir durumudur. Belirli bir sıcaklıkta tersinir bir reaksiyon için, reaksiyon ürünlerinin denge konsantrasyonlarının ürününün, stokiyometrik katsayılarının gücüne yükseltilen başlangıç maddelerinin denge konsantrasyonlarının ürününe oranı, denge sabiti adı verilen sabit bir değerdir ( Kp). Tersinir bir reaksiyon için kütle etki yasasının uygulanması, denge sabiti Kp'yi elde etmemizi sağlar. Denge sabiti, belirli bir sıcaklıkta ve katılan tüm maddelerin birliğe eşit sabit konsantrasyonlarında ileri reaksiyon hızının, geri reaksiyon hızından kaç kat daha büyük olduğunu gösterir. Kimyasal dengede oluşan maddelerin konsantrasyonlarına denge denir. Köşeli parantez içine alınmış reaksiyona giren maddelerin formülleri ile gösterilirler. aA + bB reaksiyonu için V1 = K1[A]a [B]b; cC + dD V2 = K1[C]c [D]d Dengede, V1 = V2. O zaman K1[A]a [B]b = K1[C]c [D]d Kr = K1 K2 Kp = [C]C [D]d . [A]a [B]b Denge sabiti Kp, reaktanların doğasına ve sıcaklığa bağlıdır, ancak konsantrasyona bağlı değildir. Kr boyutsuz bir miktardır. 9.5.2. Le Chatelier Prensibi 1901'de Fransız kimyager Henri Louis Le Chatelier, nitrojen ve hidrojenden amonyak sentezlemek için bir yöntem geliştirdi ve patentini aldı. Bu reaksiyonun meydana geldiği koşulları inceleyerek, reaktanların konsantrasyonunu, sıcaklığı ve basıncı (gazlar için) değiştirirken kimyasal dengedeki değişimin yönünün belirlendiği prensibi keşfetti ve formüle etti.reaksiyonlar). Tablo 9.2 – Le Chatelier ilkesi Örnek: 2CO2 + 568 kJ/mol 2CO + O2 ∆Н = – 568 kJ/mol Dengenin ürüne doğru kaydırılması için koşullar: 1. O2 konsantrasyonunda artış 2. Basınçta artış 3. Sıcaklık azaltma 9.5.3. Termokimyanın unsurları Le Chatelier ilkesi termodinamiğin ikinci yasasının bir sonucudur. Sıcaklık değişiklikleriyle kimyasal dengedeki değişim, kimyasal reaksiyonların enerjisiyle ilişkilidir. Bu sorular fiziksel kimya dersinde “Kimyasal süreçlerin termodinamiği” bölümünde incelenmektedir. Sıcaklığın kimyasal dengenin değişmesi üzerindeki etkisinin incelenmesi, kimyasal termodinamiğin bir dalı olan termokimya kavramları kullanılarak yapılmalıdır. Termokimya, kimyasal süreçlerin termal etkilerini inceleyen kimyasal termodinamiğin bir dalıdır. Ekzotermik reaksiyonlar ısı açığa çıkaran reaksiyonlardır. Endotermik reaksiyonlar ısı emilimini içeren reaksiyonlardır. Bir reaksiyonun termokimyasal denklemi, bir reaksiyonun termal etkisini belirten bir denklemdir. Bir reaksiyonun termal etkisi, bir maddenin 1 molü başına salınan veya emilen ısı miktarıdır. Termokimyasal denklemlerin yazımında iki biçim kullanılır: 1. Isı, reaksiyon süreci sırasında ortamdaki değişiklikleri karakterize eder (Q reaksiyonunun termokimyasal etkisi). Bu durumda, ekzotermik bir reaksiyon için, çevreye ısı salındığından termal etki Q, denklemin sağ tarafında artı işaretiyle (+) gösterilir. 92 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Endotermik bir reaksiyon için, ısı ortamdan emildiğinden termal etki Q eksi işaretiyle (-) gösterilir: 2H2 + O2 = 2H2O + 571 kJ/mol (ekso); N2 + O2 = 2NO – 180,5 kJ/mol (endo) 2. Bir reaksiyonun termal etkisi, reaktanlar sistemindeki değişiklikleri yansıtır (bir reaksiyonun termodinamik termal etkisi). Bu durumda entalpi değişimi ΔH kavramı kullanılır. Entalpi H, bir maddenin sabit basınç ve sıcaklıktaki enerji rezervidir. Ekzotermik bir reaksiyon için ΔH< 0, так как система теряет теплоту и запас еѐ энергии уменьшается (знак –). Для эндотермической реакции ΔН >0, sistem ısıyı emdiğinden ve enerji rezervi arttığından (+ işareti): 2H2 + O2 = 2H2O; ΔHo = – 571 kJ/mol (ekzo) N2 + O2 = 2NO; ΔHo = 180,5 kJ/mol (endo) Reaksiyonun termal etkisi genellikle standart koşullar için verilir: normal basınç 101,3 kPa (1 atm) ve sıcaklık 298 K (ΔHo). Reaksiyonun termokimyasal etkisi, termodinamik termal etkinin büyüklüğüne eşit ve işaret olarak zıttır: Q = – ΔН. 9.6. Kimyasal süreçleri kontrol etme olasılıkları Tersinir reaksiyonların varlığı, doğada işleyen birlik ve karşıtların mücadelesi yasasının bir tezahürüdür. Bu yasayı spesifik tezahüründe anlamak, kimyasal süreçlerin optimal kontrolü için büyük pratik öneme sahiptir. uygun koşullarÜretim verimliliğini ve kalitesini gerçekleştirmek. Tablo 9.3 - Kimyasal prosesi etkileyen kinetik ve termodinamik faktörler Kimyasal reaksiyon Reaksiyona giren maddelerin doğası Termodinamik faktörler: dengenin değişmesi, reaksiyon olasılığı Reaksiyon hızını etkileyen kinetik faktörler (maddenin doğası, konsantrasyon, sıcaklık, basınç) Çelişki olasılığı eylem 93 Reaksiyonun dış ortamı Copyright JSC "CDB "BIBKOM" & LLC "Ajans Kniga-Service" Kimyasal reaksiyonların kontrolü yalnızca bunların uyduğu yasaların anlaşılması temelinde mümkündür. Kimyasal kinetik ve termodinamik bilgisine dayanmalıdır - hem izole edilmiş sistemlerin denge süreçlerinin klasik termodinamiği hem de kendi kendini organize etme fenomeninin mümkün olduğu açık dengesiz sistemlerin modern termodinamiği. Kendini kontrol etmeye yönelik sorular 1. Yüksek ve düşük hızda meydana gelen reaksiyonlara örnekler verin. 2. Aktivasyon enerjisini tanımlayın. 3. Van't Hoff katsayısı 2 ise 20°'den 50°'ye ısıtıldığında reaksiyon hızı nasıl değişecektir? 4. Sıcaklık 20°'den 50°'ye değiştiğinde reaksiyon hızı 27 kat artıyorsa van't Hoff katsayısını hesaplayın. 5. Reaksiyonun hız ve denge sabiti ifadesine dahil edilmeyen maddelerin konsantrasyonu: FeO3 + 3CO 2Fe + 3CO2 6. Reaksiyonun dengesini reaksiyon ürününün oluşumuna doğru kaydırmaya hangi faktörler yardımcı olacaktır: 2H2 + O2 = 2H2O + 571 kJ/mol. ∆Н = – 571 kJ/mol KAYNAKLAR Ana 1. Knyazev, D.A. İnorganik kimya/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 s. 2. Glinka, N.L. Genel kimya / N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 s. 3. Ryazanova, G.E. Genel ve inorganik kimya. Tablolar ve diyagramlar / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi”, 2006 – 284 s. Ek 1. Barkovsky, E.V. Genel kimya: Dersler /E.V. Barkovsky, S.V. Tkachev. – Minsk: BSMU, 2009. – 132 s. 2. Trubetskov, D.I. Öz-örgütlenme teorisine giriş açık sistemler . /DI. Trubetskov, E.S. Mchedlova, L.V. Krasiçkov. – M.: Fiziksel ve Matematiksel Literatür Yayınevi, 2002. – 200 s. 3. Ruzavin, G.I. Bilimlerin evriminde basit ve karmaşık problemler. //G.I. Ruzavin. – Felsefe soruları. – 2008. Sayı 3. – s. 102. 94 Telif Hakkı JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı KAYNAKÇA LİSTESİ 1. Agafoshin, N.P. Periyodik yasa ve periyodik sistem D.I. Mendeleev. / N.P. Agafoshin - M .: Eğitim, 1973. - 208 s. 2.Barkovsky, E.V. Genel kimya: Dersler /E.V. Barkovsky, S.V. Tkachev. – Minsk: BSMU, 2009. – 132 s. 3.Vlasov, V.M. Patlamaya yol açan hatalar / V.M. Vlasov // Kimya ve yaşam. – 2006. – Sayı 7. s. 60. 4. Gelfman, M.I. İnorganik kimya / M.I. Gelfman, Başkan Yardımcısı. Yustratov. – St. Petersburg: “Lan” Yayınevi, 2009. – 528 s. 5. Glinka, N.L. Genel kimya / N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 s. 6. Güzel, L.S. Genel kimya / L.S. Güzel, V.N. Kuznetsov, A.S. Guzey. – M.: Moskova Devlet Üniversitesi Yayınevi, 1999. – 333 s. 7. Dmitriev, S.N. Süper ağır metallerin kimyasal tanımlanması ve özelliklerinin incelenmesi. Periyodik sistemin evrimi D.I. Mendeleev / S.N. Dmitriev – XVIII Mendeleev Genel ve Uygulamalı Kimya Kongresi raporlarının özetleri: 5 cilt halinde; v.1. – M.: Granitsa, 2007. – S. 47. 8. Egorov, V.V. Çevre Kimyası. /V.V. Egorov. – St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2009. – 192 s. 9. Klinsky, G.D. İnorganik kimya /G.D. Klinsky, V.D. Skopintsev. – M: MCHA Yayınevi, 2001. – 384 s. 10. Knyazev, D.A. İnorganik kimya/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 s. 11. Lensky, A.S. Biyoinorganik ve biyofiziksel kimyaya giriş / A.S. Lensky. – M.: Yüksekokul, 1989. – 256 s. 12. Mineev, V.G. Nitrat ve fosfatların savunmasında / V.G. Mineev // Kimya ve yaşam. – 2008. No. 5. – S. 20. 13. Naydysh, V.M. Modern doğa biliminin kavramları. /V.M. Naydysh. – M.: Alfa-M; INFRA-M, 2004, – 622 s. 14. İnorganik kimya (biyojenik ve abiojenik elementler): Ders Kitabı / ed. V.V. Egorova. – St. Petersburg: Lan Yayınevi, 2009. – 320 s. 15. Ruzavin, G.I. Bilimlerin evriminde basit ve karmaşık problemler. //G.I. Ruzavin. – Felsefe soruları. – 2008. Sayı 3. – s. 102. 16. Ryazanova, G.E. İnorganik ve analitik kimya / G.E. Ryazanova - Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu "Saratov Devlet Tarım Üniversitesi", 2006. - 172 s. 17. Ryazanova, G.E. Genel ve inorganik kimya. Tablolar ve diyagramlar / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal Devlet Yüksek Mesleki Eğitim Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tarım Üniversitesi”, 2006 – 284 s. 18. Sirotkin, O.S. Onun yerine kimya / O.S. Sirotkin // Kimya ve yaşam. – 2003. - No. 5. – S. 26. 19. Trubetskov, D.I. Açık sistemlerin kendi kendini organize etme teorisine giriş. / D.I. Trubetskov, E.S. Mchedlova, L.V. Krasiçkov. – M.: Fiziksel ve Matematiksel Literatür Yayınevi, 2002. – 200 s. 20. Ugai, Ya.A. Genel ve inorganik kimya /Ya.A. Ugai. – M.: Yüksekokul, 2004. – 528 s. 95 Copyright OJSC "CDB "BIBKOM" & LLC "Agency Kniga-Service" İÇİNDEKİLER Giriş................................................. ................................................................... ......... ................................................... .. 3 Ders 1. Kimyanın temel kavramları ve temel yasaları................................................ 4 1.1 . Disiplini çalışmanın amaçları................................................. .................................................. 4 1.2. Tarımda kimyanın önemi.................................................. ................ ........ 4 1.3. Kimya konusu................................................................ ...................................................................... ......... 5 1.4 . Kimyanın temel kavram ve yasalarının diyalektiği.................................................. .......5 1.5. Kimya çalışma yöntemleri.................................................. ................ .................................. 8 Öz-kontrol için sorular ................................ ................................ ................................... .................. 11 Referanslar........ ................................... .................... .................................................................... 12 Ders 2. Atomun yapısına ilişkin modern öğreti.................................................. ................. 13 2.1. Atomun yapısına ilişkin fikirlerin diyalektiği................................................. ........ 13 2.2. Atomun yapısının modern kuantum mekanik modeli................................................. 14 2.3. Elementlerin elektronik formülleri................................................. ..... ........ 17 Öz-kontrol için sorular ..................... ...... ...................................................... .................. 20 Referanslar.................................. ...................................................... ................................................... 20 Ders 3. Periyodik yasa ve periyodik sistem D.I. Mendeleyev................................................................ ....... ................................................... ....... 21 3.1 . Periyodik yasa ve periyodik element sistemi D.I. Mendeleev – modern kimyanın temeli.................................................. ......... ... 21 3.2. Periyodik tablonun yapısı................................................. ................................. 23 3.3. Bir element atomunun genel özellikleri için algoritma.................................................. .......24 3.4. Elementlerin ve bileşiklerinin özelliklerindeki değişim sıklığı.................. 27 Öz-kontrol soruları.................. ..................... .................................................. ...... ..... 30 Referanslar.................................. ..... ................................... ................................... .. 30 Ders 4. İnorganik bileşiklerin asit-baz özelliklerinde periyodik yasanın tezahürü.................. ................................................. .......... ..................32 4.1. Anorganik bileşiklerin ana sınıflarının genetik ilişkisi................. 32 4.2. Oksitlerin, bazların, asitlerin ve tuzların kimyasal özellikleri................................................. 33 4.3. Kimyasalların asit-baz özelliklerindeki değişimlerin sıklığı.................................................. ................................................................... .................... 39 4.4. Mesleki yeterliliğe ilişkin sorular................................................................ .................................... .. 40 Öz-kontrol Soruları................................. .................................... ................... .................. 40 Referanslar.................................................. .................................. ................ .................. 41 Ders 5. Kimyasal bağ................. ................ ................................................. .......... ................. 43 5.1. Kimyasal bağlanmayla ilgili modern fikirler.................................................. .......43 5.2. Değerlik bağı yönteminin (MVM) temelleri W. Heitler ve F. London (1927) .................................... .................................................... 43 5.2.1 . Kovalent bağ oluşum mekanizmaları.................................................. ....... 43 5.2.2. Kovalent bağ................................................ ................................................... 44 5.2.3. Kimyasal bağ türleri.................................................. ................................... ....... 45 5.2.4. Kimyasal bağ türleri.................................................. ................................................................... 46 5.2 .5. Bağ iyonikliği derecesi.................................................. ................................................................... 46 5.2.6. Atomik Orbitallerin Hibritleşmesi.................................................. ...... ...... 48 5.2.7. Metal bağlantısı.................................................. ...................................................... 50 5.2.8. Hidrojen bağı................................................ ................................................... 50 5.3. Moleküler yörünge yöntemi kavramı.................................................. ..................... 50 96 Telif Hakkı OJSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kitap-Hizmet Ajansı Öz-denetimle ilgili sorular.................. ..................................................... .................... .. 52 Referanslar.................................. .................................... .................................................. ...... ...... 52 Ders 6. Modern çözüm teorisi................................. ...................................................... 53 6.1. Dispers sistemlerin sınıflandırılması.................................................. ................................... ................... 53 6.2. Çözeltilerin bileşimini ifade etme yöntemleri.................................................. ...................................... 54 6.3. Toprak çözeltisi konsantrasyonu ve ozmoz................................................. ....... ...... 54 6.4. Elektrolit çözeltileri................................................................ .................................................... 55 6.4.1. Sulu çözeltiler.................................................. ...................................................................... 55 6.4.2. Elektrolitik ayrışma teorisi................................................. ..................... 56 6.4.3. Elektrolitik ayrışmanın niceliksel özellikleri................................................. ................................................................... ................................... 57 6.4.4. Güçlü elektrolitlerin özellikleri.................................................. ................................................... 58 6.4.5. Elektrolit türleri................................................. .................................................... 59 6.4.6. Elektrolitlerin ayrışması.................................................. .................................... 60 6.4.7. Elektrolit çözeltilerdeki reaksiyonlar.................................................. .................... 61 6.4.8. Tuzların hidrolizi.................................................. ..................................................... 61 6.4. 9. Suyun iyonik ürünü. Hidrojen pH................................................ 62 6.4.10. Çözümlerin anlamı................................................. ..... .................................. 64 Öz-kontrol için sorular..... ...................................................... .................................................. 64 Referanslar..... .................................... ................... ................................................................... ........... 65 Ders 7. Redoks reaksiyonları................................................. ................ 66 7.1. Redoks reaksiyonlarının modern teorisi (ORR) .... 66 7.1.1. Redoks işlemlerinin önemi................................. 66 7.1.2. ODD teorisinin temel hükümleri.................................................. ...................................... 67 7.1.3. Bir elementin oksidasyon durumunun hesaplanması.................................................. .......... 68 7.1.4. Karmaşık bileşiklerin redoks özelliklerini karakterize etmeye yönelik algoritma. .................................................. ....................................... 70 7.1.5. Redoks reaksiyonlarının türleri.................................................. ...... 70 7.2. Redoks reaksiyonlarının denklemlerini oluşturmaya yönelik algoritmalar................................................. ......... ................................................... .................................................... 71 7.2.1. Elektronik denge yöntemini kullanarak OVR denklemini derlemek için algoritma.................................................. ................................................................... .................... 71 7.2.2. Elektron-iyon yöntemini (yarı reaksiyon yöntemi) kullanarak ORR denkleminin hazırlanması .................................. ..................................................... .................................... 71 7.3. Biyojenik elementlerin bileşiklerinin redoks özellikleri.................................................. ......... ................................................... ...................................................... 73 7.4. Redoks potansiyelleri. ODD'nin Yönü.................................. 74 Öz-kontrol için sorular.................. ................................................................... ...................... ...... 75 Referanslar.................. ..................................................... ................................................... ......... 75 Ders 8. Kompleks bileşikler.................................. ........ .................................... 76 8.1. Karmaşık Bileşiklerin Kısa Tarihi (CC'ler) ................................................... .......76 8.2. Werner'in koordinasyon teorisi ve modern fikirler.................................................. 77 8.2.1. Karmaşık bileşiklerin moleküllerinin bileşimi.................................................. ........ 78 8.2.2. Karmaşık bileşiklerin isimlendirilmesi.................................................. ................................... 79 8.3. Karmaşık bileşiklerde kimyasal bağlar.................................................. ....... .. 80 8.4. Karmaşık bileşiklerin elektrolitik ayrışması.................................. 81 Otokontrol için sorular... ................................................................... ......................................... 84 Referanslar................. ................................................................... ................................................... 84 97 Copyright JSC Merkezi Tasarım Bürosu BIBKOM & LLC Kniga-Servis Ajansı Ders 9. Kimyasal kinetik. Kimyasal Denge................................................ ... 85 9.1. Kimyasal kinetik kavramı.................................................. ...................................................... 85 9.2. Kimyasal reaksiyon hızı................................................................ ..................... ................................................... 85 9.3. Kimyasal reaksiyonun hızını etkileyen faktörler................................................. .......... 86 9.3.1. Konsantrasyonun reaksiyon hızına etkisi.................................................. .......87 9.3.2. Sıcaklığın reaksiyon hızına etkisi................................................. ......... 88 9.3.3. Katalizörlerin kimyasal reaksiyonların hızına etkisi................................................. 89 9.4. Salınımlı reaksiyonlar kavramı................................................. ................................... .................... 90 9.5. Kimyasal denge. Kimyasal prosesleri kontrol etme olanakları.................................................. ................................................................... ................................................... ... 91 9.5.1. Kimyasal denge kavramı................................................. ...................................... 91 9.5.2. Le Chatelier ilkesi.................................................. .................................................... 91 9.5.3. Termokimyanın elemanları................................................. .................................... 92 9.6. Kimyasal prosesleri kontrol etme olanakları.................................................. ....... 93 Öz-kontrol için sorular.. ................................. ...................................................... ....... 94 Referanslar.................................................. ................................. ................. .................... 94 Kaynakça.................. .................. ...................................................... ................ 95 İçindekiler................... ................ ................................................. .......... ................................................... 96 98
Bölüm 1.
Genel kimyasal ve çevresel modeller.
Kimya nerede başlar?
Bu zor bir soru mu? Herkes buna farklı cevap verecektir.
Ortaokulda öğrenciler birkaç yıl boyunca kimya eğitimi alırlar. Pek çok kişi kimya final sınavında oldukça başarılıdır. Fakat…
Başvuranlarla ve daha sonra birinci sınıf öğrencileriyle yapılan görüşmeler, ortaokuldan sonra kimya alanında kalan bilginin önemsiz olduğunu göstermektedir. Bazıları çeşitli tanımlar ve kimyasal formüller konusunda kafa karıştırırken, diğerleri ekoloji kavramlarından ve yasalarından bahsetmek yerine kimyanın temel kavramlarını ve yasalarını bile yeniden üretemez.
Kimyaları hiç başlamadı.
Görünüşe göre kimya, temellerine ve her şeyden önce temel kavram ve yasalara derinlemesine hakim olmakla başlar.
1.1. Temel kimyasal kavramlar.
D.I. Mendeleev'in tablosunda element sembolünün yanında sayılar var. Bir sayı elementin atom numarasını, ikinci atom kütlesini gösterir. Seri numarasının kendi fiziksel anlamı vardır. Bunu daha sonra konuşacağız, burada atom kütlesine odaklanacağız ve hangi birimlerle ölçüldüğünü vurgulayacağız.
Tabloda verilen bir elementin atom kütlesinin göreceli bir değer olduğu hemen belirtilmelidir. Bağıl atom kütlesi birimi, kütle numarası 12 olan bir izotop olan karbon atomunun kütlesinin 1/12'si olarak alınır ve atomik kütle birimi /amu/ olarak adlandırılır. Bu nedenle 1 ak 12 C karbon izotopunun kütlesinin 1/12'sine eşittir. Ve 1.667*10 –27 kg'a eşittir. /Bir karbon atomunun mutlak kütlesi 1,99 * 10 –26 kg'dır./
Atom kütlesi Tabloda verilen, atomun kütle birimi cinsinden ifade edilen kütlesidir. Miktar boyutsuzdur. Özellikle her element için atom kütlesi, belirli bir atomun kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük veya daha az olduğunu gösterir.
Aynı şey moleküler ağırlık için de söylenebilir.
Moleküler kütle atomik kütle birimleriyle ifade edilen bir molekülün kütlesidir. Büyüklük de görecelidir. Belirli bir maddenin moleküler kütlesi, molekülü oluşturan tüm elementlerin atomlarının kütlelerinin toplamına eşittir.
Kimyada önemli bir kavram “mol” kavramıdır. köstebek– 6,02*10 23 yapısal birim/atom, molekül, iyon, elektron vb. içeren madde miktarı. Atomların molleri, moleküllerin molleri, iyonların molleri vb.
Belirli bir maddenin bir molünün kütlesine molar / veya molar / kütle denir. G/mol veya kg/mol cinsinden ölçülür ve “M” harfiyle gösterilir. Örneğin, sülfürik asit M H2S04'ün molar kütlesi = 98 g/mol.
Bir sonraki kavram ise “Eşdeğer”. Eş değer/E/, bir mol hidrojen atomu ile etkileşime giren veya kimyasal reaksiyonlarda bu miktarın yerini alan bir maddenin ağırlık miktarıdır. Bu nedenle hidrojen EH'nin eşdeğeri bire eşittir. /E N =1/. Oksijen eşdeğeri EO sekize eşittir /EO =8/.
Bir elementin kimyasal eşdeğeri ile karmaşık bir maddenin kimyasal eşdeğeri arasında bir ayrım yapılır.
Bir elementin eşdeğeri değişken bir miktardır. Belirli bir bileşikte elementin sahip olduğu atom kütlesi /A/ ve değerlik /B/'ye bağlıdır. E=A/B. Örneğin, SO2 ve SO3 oksitlerindeki kükürtün eşdeğerini belirleyelim. SO 2 E S'de =32/4=8 ve SO 3 E S'de =32/6=5,33.
Bir eşdeğerin gram cinsinden ifade edilen molar kütlesine eşdeğer kütle denir. Bu nedenle hidrojenin eşdeğer kütlesi ME H = 1 g/mol, oksijenin eşdeğer kütlesi ME O = 8 g/mol.
Karmaşık bir maddenin / asit, hidroksit, tuz, oksit / kimyasal eşdeğeri, bir mol hidrojen atomu ile etkileşime giren ilgili maddenin miktarıdır; bir eşdeğer hidrojenle veya kimyasal reaksiyonlarda bu miktardaki hidrojenin veya başka herhangi bir maddenin yerini alır.
Asit eşdeğeri/E K/, asidin moleküler ağırlığının reaksiyona katılan hidrojen atomlarının sayısına bölünmesine eşittir. H 2 SO 4 asidi için, her iki hidrojen atomu da H 2 SO 4 +2NaOH=Na 2 SO+2H 2 O ile reaksiyona girdiğinde eşdeğer şuna eşit olacaktır: EN 2 SO4 = M H 2 SO 4 /n H =98/2=49
Hidroksit eşdeğeri /E hidr. /, hidroksitin moleküler ağırlığının reaksiyona giren hidrokso gruplarının sayısına bölümü olarak tanımlanır. Örneğin NaOH'un eşdeğeri şuna eşit olacaktır: E NaOH = M NaOH / nOH = 40/1 = 40.
Tuz eşdeğeri/E tuzu/, moleküler ağırlığının reaksiyona giren metal atomlarının sayısı ve bunların değerliklerinin çarpımına bölünmesiyle hesaplanabilir. Böylece Al 2 (SO 4) 3 tuzunun eşdeğeri E Al 2 (SO 4) 3 = M Al 2 (SO 4) 3/6 = 342/2,3 = 342/6 = 57'ye eşit olacaktır.
Oksit eşdeğeri/E ok / karşılık gelen elementin ve oksijenin eşdeğerlerinin toplamı olarak tanımlanabilir. Örneğin, CO2'nin eşdeğeri şu şekilde olacaktır: toplamına eşit karbon ve oksijen eşdeğerleri: E CO 2 =E C +E O =3+8=7.
İçin gaz halindeki maddeler eşdeğer hacimlerin /E V / kullanılması uygundur. Ne zamandan beri normal koşullar Bir mol gaz 22,4 litre hacim kaplar, bu değere dayanarak herhangi bir gazın eşdeğer hacmini belirlemek kolaydır. Hidrojeni ele alalım. 2g hidrojenin molar kütlesi 22,4 litre hacim kaplar, ardından 1g eşdeğer kütlesi 11,2 litre / veya 11200 ml / hacim kaplar. Bu nedenle E V N =11,21. Klorun eşdeğer hacmi 11,2 l /E VCl = 11,2 l/'dir. CO'nun eşdeğer hacmi 3,56 /E VC O =3,56 l/'dir.
Değişim reaksiyonlarının stokiyometrik hesaplamalarında bir elementin veya kompleks maddenin kimyasal eşdeğeri kullanılır ve redoks reaksiyonlarının karşılık gelen hesaplamalarında oksidatif ve indirgeme eşdeğerleri kullanılır.
Oksidatif eşdeğer oksitleyici maddenin moleküler ağırlığının belirli bir redoks reaksiyonunda kabul ettiği elektron sayısına bölümü olarak tanımlanır.
İndirgeyici eşdeğer, indirgeyici maddenin moleküler ağırlığının, belirli bir reaksiyonda bıraktığı elektron sayısına bölünmesine eşittir.
Redoks reaksiyonunu yazalım ve oksitleyici madde ile indirgeyici maddenin eşdeğerini belirleyelim:
5N 2 as+2KMnO 4 +8H 2 SO 4 =S+2MnSO 4 +K 2 SO 4 +5Na 2 SO 4 +8H 2 O
Bu reaksiyondaki oksitleyici madde potasyum permanganattır. Oksitleyici maddenin eşdeğeri, KMnO4 kütlesinin reaksiyonda oksitleyici madde tarafından kabul edilen elektron sayısına bölünmesine eşit olacaktır (ne=5). E KMnO4 =M KMnO4/ne=158/5=31,5. Asidik bir ortamda oksitleyici madde KMnO4'ün eşdeğerinin molar kütlesi 31,5 g/mol'dür.
İndirgeyici ajan Na2S'nin eşdeğeri şöyle olacaktır: E Na4S = M Na4S / ne = 78/2 = 39. Na 2 S eşdeğerinin molar kütlesi 39 g/mol'dür.
Elektrokimyasal işlemlerde, özellikle maddelerin elektrolizi sırasında, elektrokimyasal eşdeğeri kullanılır. Elektrokimyasal eşdeğer, elektrotta salınan maddenin kimyasal eşdeğerinin Faraday sayısı /F/'ye bölümü olarak belirlenir. Elektrokimyasal eşdeğeri dersin ilgili paragrafında daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.
Değerlik. Atomlar etkileşime girdiğinde aralarında kimyasal bir bağ oluşur. Her atom yalnızca belirli sayıda bağ oluşturabilir. Bağlantı sayısı bunu belirler benzersiz özellik değerlik adı verilen her bir öğe. Çoğunda Genel görünüm Değerlik, bir atomun kimyasal bağ oluşturma yeteneğidir. Bir hidrojen atomunun oluşturabileceği bir kimyasal bağ, bir değerlik birimi olarak alınır. Bu bağlamda hidrojen tek değerlikli bir elementtir ve oksijen iki değerlikli bir elementtir, çünkü Bir oksijen atomuyla ikiden fazla hidrojen bağ oluşturamaz.
Kimyasal bir bileşik de dahil olmak üzere her bir elementin değerini belirleme yeteneği gerekli bir durum Kimya dersini başarıyla tamamlamak.
Değerlik aynı zamanda böyle bir kimya kavramıyla da ilgilidir. paslanma durumu. Oksidasyon alt durumu, bir elementin iyonik bir bileşikte sahip olduğu veya paylaşılan elektron çiftinin tamamen daha elektronegatif bir elemente kaydırılması durumunda kovalent bir bileşikte sahip olacağı yüktür. Oksidasyon durumu yalnızca sayısal bir ifadeye değil aynı zamanda karşılık gelen bir yük işaretine de (+) veya (-) sahiptir. Valence'de bu işaretler yok. Örneğin, H2SO4'te oksidasyon durumu şöyledir: hidrojen +1, oksijen –2, kükürt +6 ve buna göre değerlik 1, 2, 6 olacaktır.
Sayısal değerlerdeki değerlik ve oksidasyon durumu her zaman değerle örtüşmez. Örneğin, bir etil alkol CH3-CH2-OH molekülünde karbonun değeri 6, hidrojen 1, oksijen 2'dir ve örneğin birinci karbonun oksidasyon durumu -3, ikincisi ise –1: –3 CH3 – –1 CH2 –OH.
1.2. Temel çevre kavramları.
Son zamanlarda “ekoloji” kavramı bilincimize derinlemesine girmiştir. 1869 yılında E. Haeckel tarafından ortaya atılan bu kavram Yunan kökenlidir. oikos- ev, yer, mesken, logolar– öğreti/insanlığı giderek daha fazla rahatsız ediyor.
Biyoloji ders kitaplarında ekoloji canlı organizmalar ve çevreleri arasındaki ilişkinin bilimi olarak tanımlanır. Ekolojinin neredeyse uyumlu bir tanımı B. Nebel tarafından “Çevre Bilimi” adlı kitabında verilmiştir - Ekoloji, organizmaların birbirleriyle ve çevreyle etkileşiminin çeşitli yönlerinin bilimidir. Diğer kaynaklarda daha geniş bir yorum bulunabilir. Örneğin, Ekoloji – 1/. Organizmalar ve onların sistemik toplulukları ile çevre arasındaki ilişkiyi inceleyen bilim; 2/. Sistemik biyolojik yapıların (makromoleküllerden biyosfere) kendi aralarında ve çevreyle ilişkilerini inceleyen bir dizi bilimsel disiplin; 3/. Ekosistemlerin çeşitli hiyerarşik düzeylerde işleyişinin genel yasalarını inceleyen bir disiplin; 4/. Canlı organizmaların yaşam alanlarını inceleyen kapsamlı bir bilim; 5/. İnsanın gezegenin biyosferindeki bir tür olarak konumunun, ekolojik sistemlerle olan bağlantılarının ve bunlar üzerindeki etkisinin incelenmesi; 6/. Çevresel hayatta kalma bilimi. / N.A. Agidzhanyan, V.I.Torshik. İnsan ekolojisi./. Ancak “ekoloji” terimi yalnızca bir bilim olarak ekolojiyi değil aynı zamanda çevrenin durumunu ve bunun insanlar, flora ve fauna üzerindeki etkisini de ifade eder.
Kılavuz okul çocukları, başvuru sahipleri ve öğretmenler için hazırlanmıştır. Kılavuz kimyanın modern temellerini kısa ama bilgilendirici ve açık bir şekilde özetlemektedir. Bunlar, kendisini 21. yüzyılın kimya, tıp veya biyolog öğrencisi olarak gören herkesin anlaması ve mutlaka bilmesi gereken her lise mezununun temel bilgileridir.
Atomik-moleküler teori.
Maddenin yapısına ilişkin atomik-moleküler teori, bilim adamlarının iki ana sorunu çözme girişimlerinin bir sonucu olarak ortaya çıktı. 1) Maddeler nelerden oluşur? 2) Maddeler neden farklıdır ve neden bazı maddeler diğerlerine dönüşebilmektedir? Bu teorinin ana hükümleri şu şekilde formüle edilebilir:
1. Tüm maddeler moleküllerden oluşur. Molekül, bir maddenin kimyasal özelliklerine sahip en küçük parçacığıdır.
2. Moleküller atomlardan oluşur. Atom, kimyasal bileşiklerdeki bir elementin en küçük parçacığıdır. Farklı elementler farklı atomlara karşılık gelir.
3. Kimyasal reaksiyonlar sırasında bazı maddelerin molekülleri diğer maddelerin moleküllerine dönüşür. Kimyasal reaksiyonlar sırasında atomlar değişmez.
Atom-moleküler teorinin yaratılış ve gelişim tarihini kısaca ele alalım.
Atomlar 5. yüzyılda Yunanistan'da icat edildi. M.Ö e. Filozof Leucippus, ne kadar küçük olursa olsun, maddenin her parçasının daha da küçük parçalara bölünüp bölünemeyeceğini merak ediyordu. Leucippus, böyle bir bölünmenin sonucunda, daha fazla bölünmenin imkansız hale geleceği kadar küçük bir parçacığın elde edilebileceğine inanıyordu. Leucippus'un öğrencisi ve filozof Demokritos bu minik parçacıklara "atom" adını verdi. Her elementin atomlarının özel bir boyut ve şekle sahip olduğuna ve bunun elementlerin özelliklerindeki farklılıkları açıkladığına inanıyordu. Gördüğümüz ve hissettiğimiz maddeler atom bileşikleridir çeşitli unsurlar ve bu bileşiğin doğasını değiştirerek bir madde diğerine dönüştürülebilir. Demokritos atom teorisini neredeyse yarattı modern biçim. Ancak bu teori yalnızca felsefi düşüncenin meyvesidir ve deneysel gözlemlerle doğrulanmamıştır.
İÇİNDEKİLER
Önsöz 3
BÖLÜM 1. TEORİK KİMYA 5
BÖLÜM 1. Kimyanın temel kavramları ve yasaları 5
§ 1.1. Kimya konusu 5
§1.2. Atomik-moleküler teori 7
§ 1.3. Kütle ve enerjinin korunumu kanunu 10
§ 1.4. Periyodik Kanun 12
§ 1.5. Temel Kimya Kavramları 14
§ 1.6. Kimyada stokiyometrik oranlar 18
§ 1.7. Gaz kanunları 19
BÖLÜM 2. Atomik yapı 22
§ 2.1. Atomun karmaşık yapısı hakkında fikirlerin geliştirilmesi 22
§ 2.2. Elektronların kuantum sayıları 25
§ 2.3. Elektronların atomlardaki dağılımı 28
§ 2.4. Radyoaktif dönüşümler 33
§ 2.5. Elementlerin atomlarının özelliklerinin periyodikliği 37
BÖLÜM 3. Kimyasal bağlar ve moleküler yapı 41
§ 3.1. Kimyasal bağın doğası 41
§ 3.2. Kovalent bağ 44
§ 3.3. İyonik bağ 48
§ 3.4. Metal bağlantı 50
§ 3.5. Moleküller arası kimyasal bağlar 51
§ 3.6. Değerlik ve oksidasyon durumu 55
§ 3.7. Moleküllerin uzaysal yapısı 58
BÖLÜM 4. Maddenin Halleri 63
§ 4.1. Karakteristik özellikler gazlar, sıvılar ve katılar 63
§ 4.2. Maddelerin faz diyagramları 66
§ 4.3. Gazlar 68
§ 4.4. Sıvılar 70
§ 4.5. Kristal maddeler 73
§ 4.6. Maddelerin çeşitli varoluş biçimleri 80
BÖLÜM 5. Kimyasal reaksiyonların enerji etkileri 81
§ 5.1. Kimyasal reaksiyonlarda enerjinin salınımı ve emilmesi 81
§ 5.2. Ekzotermik ve endotermik reaksiyonlar. Hess 87'nin termokimyasal yasası
BÖLÜM 6. Kimyasal reaksiyonların kinetiği 93
§ 6.1. Kimyasal kinetiğin temel kavramları ve önermeleri 93
§ 6.2. Sıcaklığın reaksiyon hızına etkisi 97
§ 6.3. Kataliz 99
BÖLÜM 7. Kimyasal denge 103
§ 7.1. Denge durumunun belirlenmesi 103
§ 7.2. Kimyasal denge sabiti 105
§ 7.3. Kimyasal dengede değişiklik. Le Chatelier Prensibi 108
§ 7.4. Endüstriyel ölçekte madde elde etmek için en uygun koşullar hakkında 111
BÖLÜM 8. Çözümler 114
§ 8.1. Fizikokimyasal bir süreç olarak çözünme 114
§ 8.2. Maddelerin çözünürlüğünü etkileyen faktörler 117
§ 8.3. Çözümlerin konsantrasyonunu ifade etme yolları 121
BÖLÜM 9. Çözeltilerde elektrolitik ayrışma ve iyonik reaksiyonlar 122
§ 9.1. Elektrolitler ve elektrolitik ayrışma 122
§ 9.2. Ayrışma derecesi. Güçlü ve zayıf elektrolitler. Ayrışma sabiti 123
§ 9.3. İyonik reaksiyon denklemleri 126
§ 9.4. Tuzların hidrolizi 128
BÖLÜM 10. Kimyasal reaksiyonların temel türleri 129
§ 10.1. Reaksiyonların sembolizm ve sınıflandırma özellikleri 129
§ 10.2. Reaktiflerin ve reaksiyon ürünlerinin sayısına ve bileşimine göre sınıflandırma 131
§ 10.3. Reaksiyonların faz özelliklerine göre sınıflandırılması 136
§ 10.4. Aktarılan parçacıkların türüne göre reaksiyonların sınıflandırılması 137
§ 10.5. Tersinir ve geri dönüşü olmayan kimyasal reaksiyonlar 138
BÖLÜM 11. Redoks süreçleri 140
§ 11.1. Redoks reaksiyonları 140
§ 11.2. OVR 144'te stokiyometrik katsayıların seçimi
§ 11.3. Standart potansiyeller GENEL 148
§ 11.4. Çözeltilerin elektrolizi ve elektrolitlerin erimesi 152
BÖLÜM II. İNORGANİK KİMYA 154
12. BÖLÜM Genel özellikleri inorganik bileşikler, sınıflandırılması ve isimlendirilmesi 154
§ 12.1. Oksitler 155
§ 12.2. Bazlar (metal hidroksitler) 158
§ 12.3. Asitler 160
§ 12.4. Tuzlar 165
BÖLÜM 13. Hidrojen 168
§ 13.1. Periyodik tablodaki atomun yapısı ve konumu D.I. Mendeleeva 168
§ 13.2. Hidrojenin kimyasal özellikleri 171
§ 13.3. Hidrojen üretimi ve kullanımı 173
§ 13.4. Hidrojen oksitler 174
BÖLÜM 14. Halojenler 178
§ 14.1. Fiziki ozellikleri halojenler 178
§ 14.2. Halojenlerin kimyasal özellikleri ve üretimi 180
§ 14.3. Hidrojen halojenürler, hidrohalik asitler ve bunların tuzları 185
§ 14.4. Oksijen içeren halojen bileşikleri 187
BÖLÜM 15. Kalkojenler 190
§ 15.1. Genel özellikler 190
§ 15.2. Basit maddeler 191
§ 15.3. Kükürt bileşikleri 196
BÖLÜM 16. Azot alt grubu 204
§ 16.1. Genel özellikler 204
§ 16.2. Basit maddelerin özellikleri 205
§ 16.3. Amonyak. Fosfin. Fosfor halojenürler 207
§ 16.4. Azot oksitler. Nitrik ve nitröz asitler 210
§ 16.5. Fosfor oksitler ve asitler 214
BÖLÜM 17. Karbon alt grubu 218
§ 17.1. Genel özellikler 218
§ 17.2. Karbon 219
§ 17.3. Karbon oksitler 223
§ 17.4. Karbonik asit ve tuzları 226
§ 17.5. Silikon 228
§ 17.6. Oksidasyon durumu +4 230 olan silikon bileşikleri
§ 17.7. Oksidasyon durumuna sahip silikon bileşikleri -4 233
BÖLÜM 18. S-metallerin ve bileşiklerinin özellikleri 234
§ 18.1. Genel özellikler 234
§ 18.2. Metallerin kimyasal özellikleri 236
§ 18.3. S-metallerin bileşikleri 239
BÖLÜM 19. Alüminyum ve bor 240
§ 19.1. Genel özellikler 240
§ 19.2. Basit maddelerin özellikleri ve hazırlanması 242
§ 19.3. Bor ve alüminyum bileşikleri 247
BÖLÜM 20. Ana geçiş metalleri 249
§ 20.1. Genel özellikler 249
§ 20.2. Krom ve bileşikleri 251
§ 20.3. Manganez ve bileşikleri 253
§ 20.4. Demir üçlüsü 255
§ 20.5. Demir-çelik üretimi 258
§ 20.6. Bakır ve bileşikleri 261
§ 20.7. Çinko ve bileşikleri 263
§ 20.8. Gümüş ve bileşikleri 264
BÖLÜM 21. Soygazlar 265
§ 21.1. Genel özellikler 265
§ 21.2. Soy gazların kimyasal bileşikleri 267
§ 21.3. Soy gazların uygulanması 269
BÖLÜM III. ORGANİK KİMYA 271
BÖLÜM 22. Organik kimyada temel kavramlar ve modeller 271
§ 22.1. Organik Kimya Konusu 271
§ 22.2. Organik bileşiklerin sınıflandırılması 272
§ 22.3. Organik bileşiklerin isimlendirilmesi 274
§ 22.4. Organik bileşiklerin izomerizmi 278
§ 22.5. Organik bileşiklerin elektronik etkileri ve reaktivitesi 279
§ 22.6. Genel özellikler 281
BÖLÜM 23. Doymuş hidrokarbonlar 283
§ 23.1. Alkanlar 283
§ 23.2. Sikloalkanlar 286
BÖLÜM 24. Alkenler ve alkadienler 289
§ 24.1. Alkenler 289
§ 24.2. Dien hidrokarbonlar 293
BÖLÜM 25. Alkinler 295
§ 25.1. Genel özellikler 295
§ 25.2. Hazırlama ve kimyasal özellikler 296
26. BÖLÜM Arenalar 300
§ 26.1. Genel özellikler 300
§ 26.2. Hazırlama ve kimyasal özellikler 303
§ 26.3. Birinci ve ikinci türden oryantaller (vekiller) 308
BÖLÜM 27. Alkol ve fenoller 310
§ 27.1. Genel özellikler 310
§ 27.2. Monohidrik alkoller 311
§ 27.3. Polihidrik alkoller 315
§ 27.4. Fenoller 316
BÖLÜM 28. Aldehitler ve ketonlar 321
§ 28.1. Genel özellikler 321
§ 28.2. 323'ü almanın yolları
§ 28.3. Kimyasal özellikler 324
BÖLÜM 29. Karboksilik asitler 327
§ 29.1. Sınıflandırma, isimlendirme ve izomerizm 327
§ 29.2. Monobazik doymuş karboksilik asitler 334
§ 29.3. Monobazik doymamış karboksilik asitler 339
§ 29.4. Aromatik karboksilik asitler 342
§ 29.5. Dibazik karboksilik asitler 343
BÖLÜM 30. Karboksilik asitlerin fonksiyonel türevleri 345
§ 30.1. Fonksiyonel türevlerin sınıflandırılması 345
§ 30.2. Karboksilik asit anhidritler 346
§ 30.3. Karboksilik asit halojenürleri 348
§ 30.4. Karboksilik asitlerin amidleri 350
§ 30.5. Esterler 352
§ 30.6. Yağlar 353
BÖLÜM 31. Karbonhidratlar (şekerler) 357
§ 31.1. Monosakkaritler 357
§ 31.2. Monosakkaritlerin bireysel temsilcileri 363
§ 31.3. Oligosakkaritler 366
§ 31.4. Polisakkaritler 368
BÖLÜM 32. Aminler 371
§ 32.1. Doymuş alifatik aminler 371
§ 32.2. Anilin 375
BÖLÜM 33. Amino asitler. Peptitler. Proteinler 377
§ 33.1. Amino asitler 377
§ 33.2. Peptitler 381
§ 33.3. Proteinler 383
BÖLÜM 34. Azot içeren heterosiklik bileşikler 387
§ 34.1. Altı üyeli heterosikller 387
§ 34.2. Beş üyeli halkalı bileşikler 390
BÖLÜM 35. Nükleik asitler 393
§ 35.1. Nükleotidler ve nükleozidler 393
§ 35.2. Nükleik asitlerin yapısı 395
§ 35.3. Nükleik asitlerin biyolojik rolü 398
BÖLÜM 36. Sentetik yüksek moleküllü bileşikler (polimerler) 400
§ 36.1. Genel özellikler 400
§ 36.2. Plastik 402
§ 36.3. Elyaf 404
§ 36.4. Kauçuklar 405
410'un okunması önerilir.
