16-maruza кимёвий боғланиш. Ковалент (Қутбсиз ва қутбли), ион ва металл боғланишлар. Валент боғлар усули maruza rejasi

16-MARUZA


КИМЁВИЙ БОҒЛАНИШ. КОВАЛЕНТ (ҚУТБСИЗ ВА ҚУТБЛИ), ИОН ВА МЕТАЛЛ БОҒЛАНИШЛАР. ВАЛЕНТ БОҒЛАР УСУЛИ


Maruza rejasi:

1.Ўзгармас ва ўзгарувчан валентлик.

2. Электроманфийлик.
3. Кимёвий боғ ва унинг хиллари (қутбсиз ва қутбли ковалент боғлар, ион, металл ҳамда водород боғлари).
4.Бирламчи ва каррали боғлар.
5.Молекулалар ҳосил бўлишини валент боғлар усулида тушунтириш.


Tayanch tushunchalar: кимёвий боғ ва валентлик, электроманфийлик, кимёвий боғнинг хиллари ва энергияси, ион боғ, металл боғ.

Кимёвий жараёнларга хос хусусият шундан иборатки, уларнинг натижасида атомлар, ионлар ва молекулаларнинг электрон ҳолати қандайдир даражада бўлса ҳам, албатта ўзгаради. Бунинг сабаби шундаки, заррачалар ўртасидаги кимёвий таъсир улардаги у ёки бу электронларнинг қатнашувчи, заррачаларни боғлаш жараёнида иштирок этиши, ҳал қилувчи бевосита роль ўйнаши билан боғлиқ. Бу таъсирлар кимёвий боғларнинг узилишига ва янгидан ҳосил бўлишига, таъсир характерининг ўзгаришига олиб келиши мумкин. Шунинг учун кимёвий боғ тушунчаси ҳозирги замон кимё фанида жуда муҳим ва белгиловчи роль ўйнайди. Моддаларнинг физик-кимёвий хоссалари, табиати уларнинг кимёвий ва кристаллокимёвий тузилишига боғлиқ. Бундай тузилиш деганда модданинг энергетик, геометрик кўрсатгичлари ва боғнинг тартиби, узунлиги ва энергияси, электрон булутларининг фазода жойлашиши, атомларнинг эффектив зарядлари тушунилади. Аммо буларнинг ҳаммасининг ичида энг муҳими кимёвий боғланиш тушунчасидир.

Кимёвий боғланиш деб электрон булутларининг ўзаро қоплашиши натижасида атомлар ўртасида тортишиш пайдо бўлишига айтилади. Бундай таъсирлашув система тўлиқ энергиясининг камайиши билан содир бўлади. Кимёвий боғнинг энергетик параметри деганда унинг ҳосил бўлиш энергияси, геометрик параметрига деганда эса боғларнинг узунлиги, боғлар орасида бурчак тушунилади.
Дастлабки вақтларда (1800 йил) кимёвий боғ гравитацион кучлар асосида майдонга келади деб тушунтирилди (Бертолле). Аммо кимёвий таъсир энергияси гравитацион таъсир энергиясидан, масалан Н₂ молекуласида 10³⁵ марта катта. Бундан ташқари оғир атомлар кучлироқ енгил атомлар эса кучсизроқ боғ ҳосил қилиши керак эди. Амалда эса бунинг айнан тескариси кузатилади.
Бу мисоллар кимёвий боғланишни тушунтириш, асослаш учун гравитацион назарияни қўллаб бўлмаслигини кўрсатади.
Навбатда таклиф этилган назария швед олими Йенс Берцелиуснинг электрокимёвий назарияси эди. Берцелиуснинг фикрича элементларнинг атомлари кўпроқ ёки мусбат ёки манфий қутбга эга. Кимёвий боғ ана шундай турли ишорали қутбларнинг ўзаро таъсирлашуви туфайли пайдо бўлади. Бу назария кўпчилик ҳолларда тадбиқ қилина олиниши мумкин бўлсада, оддий моддаларнинг 2 атомдан (Авогадро) иборат молекулаларининг ҳосил бўлишини тушунтиришга ожизлик қилди.
Кимёвий боғ билан валентлик тушунчаси ўзаро бевосита алоқадордир. Валентликнинг бутун сонли ва дискрет бўлиши, кимёвий кучлар ҳам шундай хоссага эга эканлигидан далолат беради. Валенлик тушунчаси фанга биринчи марта инглиз кимёгари Эдуард Франкленд томонидан киритилган бўлиб, у мазкур элементнинг атоми ўзига бошқа элемент атомининг нечтасини бириктира олувчи эканлигини кўрсатувчи сондир. Водород атомининг валентлиги 1 га тенг деб қабул қилинган. Шу сабабдан баъзи ҳолларда валент боғланиш тўғрисида сўз юритилади.. Аммо валентлик билан кимёвий боғланиш ўртасида каттагина фарқ бор. Валентлик элементнинг расмий сон характеристикасидир. Кимёвий боғланиш эса унинг намоён бўлиш шакли, кўринишидир. Кимёвий боғланиш жараёндир. Кимёвий боғланиш туфайли, унинг натижасида молекулалар, комплекслар, кристаллар вужудга келади.
Кимёвий боғнинг энергияси деб мазкур заррача (оддий ёки мураккаб модданинг молекуласи) ҳосил бўлаётган вақтда ҳар бир боғ томонидан ажратиб чиқарилган энергия ёки мавжуд 2 та атом ўртасидаги боғни узиб юбориш учун сарф қилиш лозим бўлган энергиянинг миқдорига айтилади. Боғнинг энергияси спектроскопик ёки калориметрик усуллар билан, турли термодинамик циклларни тадбиқ қилиш йўли билан топилади.
Шундай қилиб, боғнинг энергияси унинг муҳим энергетик характеристикасидир. Боғнинг узилиши гомолитик (радикал механизмли жараён) ёки гетеролитик (ион механизмли жараён) йўл билан рўй бериши мумкин.
Боғлар энергиясига қуйидаги қоидалар хос.

1. 
   Боғларнинг ўртача энергияси билан ҳар бир боғ учун алоҳида топилган энергия анчагина фарқ қилиши мумкин.
   
2. 
   Атомларнинг радиуси ортиб бориши билан боғнинг мустаҳкамлиги камаяди.
   
3. 
   Кристалл моддадаги боғнинг энергияси унинг молекуласидаги боғ энергиясидан катта бўлади.
   
4. 
   Боғнинг гомолитик узилиш энергияси гетеролитик узилиш энергиясидан кичикроқ бўлади.
   

Шунинг учун аксарият кристаллокимёвий тузилишга эга бўлган моддалар юқори температурада суюқланадилар.
Боғнинг узунлиги унинг иккинчи фундаментал характертеристикасидир. Системанинг энергияси минимал бўлган ҳолатда атомларнинг ядролари марказлари орасидаги масофага боғнинг узунлиги дейилади. Боғларнинг узунлиги рентгено-структуравий (1)ва спектрал усуллар(2) билан аниқланади.
(1) n  2dsin-Вульф Брэгг формуласи
B₀ боғ узунлиги шу модданинг молекулаларидаги боғларнинг узунлигидан катта аммо мустаҳкамлик ҳам шундай тартибда бўлади.
Сабаб: кристалда зарача турли томонлардан тортилиб туради. Шунинг учун унинг умумий энергияси каттароқдир. Молекуладаги атомлар фақат боқ чизиқлари бўйлаб тортилади. Шу туфайли кристалда боғ узайганроқ бўлишига қарамай ,у мустаҳкамроқ , молекулада бор калтароқ ,бўлишига қарамай у нисбатан номустаҳкамроқдир.
Кимёвий боғлар қутбсиз ва қутбли ковалет ва ионли бўлиши мумкин. Металлардаги боғлар металл боғлар дейилади.Булардан ташқари маълум шароитлардагина рўёбга чиқадиган водород боғи деб аталувчи боғ маълум.
Боғларни ҳосил бўлиши бевосита электронларнинг қатнашуви билан рўй беради. Шунинг учун биз фақат квант механика асосидагина боғни тушунтира оламиз. Водород молекуласи учун бу масалани Гейтлер ва Лондон деган олимлар 1927 йилдаёқ ҳал қилдилар ва кулон таъсири, алмашинув ва қоплаш таъсири деган таъсирлар (интеграллар) мавжудлигини кўрсатдилар.
Ҳозирги замонда молекулаларнинг ҳосил бўлишини икки усулда:
1.Валент боғланиш усули (ВБУ)
2.Молекуляр орбиталлар усули ёрдамида амалга оширилади (МОУ).
Биринчи усулни Льюиснинг эмпирик усулининг квант-механика ёрдамида ривожлантирилиши деб қараш мумкин. ВБУ га биноан ҳар бир кимёвий боғга 1жуфт электрон тўғри келади. Шу сабабдан бу усулни баъзан локаллашган жуфтлар усули деб ҳам юритилади.
Металларнинг юқори даражада электр ва иссиқлик ўтказучанлигининг сабаби. Структурадаги атомларнинг юқори координацион сонга эаг бўлиши. Атомизация энергиясининг борлиги анчагина катталиги атомлараро боғнинг исботи эканлиги кўпгина металлар (Li,Cu,Ga)сублимацияланган вақитларида 2 атомли молекулалар (Li₂,Cu₂,Ga₂)холига ўтадилар. Уларнинг атомларга ажратиш учун яна энергия керак. Ишқорий металлар осонликча атом холига ўтади. Ўтувчи металларда Е_ат катта ва атом оғирлашиши билан Е_аҳам ортиб боради. Ковалент ва метал боғланиш анча ўхшаш. Иккаласи ҳам электронларнинг умумлашишига асосланган. Фарқ фақат шундаки металлардаги электронлар бутун кристалнинг ишини бажаради. Улар бутунлай делокаллашгандир.Шу сабабдан метал боғлар фазовий йўналишга эга эмас ва юқори координацион сонга эга. Демак метал боғ йўналувчанлик ҳоссасини намоён қилмайди. Делокалланишнинг сабаби-боғнинг кўп марказлилигидир.
Метал боғ қаттиқ ёки суюқ холдаги моддага тегишли бўлиб электрон етишмовчилиги билан ва ташқи электронларнинг умумлашуви билан боғлиқ бўлган боғдир. Шундай қилиб металл боғ модданинг фақатгина кондерсирланган холати учунгина хосдир. Буғ ва газ холатларида ҳамма моддаларнинг шу жумладан металларнинг атомлари ковалент боғлар воситасида боғланган. Металларнинг атомларидаги эффектив зарядлар нолга тенг: электронлар бутун система бўйлаб текис тақсимланган.Металларга ВБУ ни қўллаб бўлмайди. Электронлар етмайди. МОУ ни қўллаш зона назариясига олиб келади. Металларда ярим ўтказгичларда учрайдиган айрим-айрим зоналар бўлмайди. Зоналар умумий бўлади. Оғир металлар учун металл боғлар атом боғлар билан биргаликда намоён бўлади.
А⁰  I A^ e I     (электроманфийлик)
A⁰  e A^- 
Полингнинг электро манфийлик шкаласи: 5,39eV-Mg нинг eV ларда ифодаланган электроманфийлиги.