Ii боб Кимёда даврий қонун ва Д. И. Менделеевнинг элементлар

III боб
Кимёвий боғланишлар. Моддаларнинг тузилиши
3.1 Kimyoviy bog’lanish va uning asosiy turlari
REJA:

1. 
   Kimyoviy bog’lanishning umumiy xarakteristikasi
   
2. 
   Kovalent bog’lanish.
   
3. 
   Ion bog’lanish
   
4. 
   Vodorod bog’lanish
   
5. 
   Metall bog’lanish
   

Bu mavzuda o’rganiladigan asosiy tushuncha va qoidalar: kimyoviy bog’lanish, bog’lanish energiyasi, energiyasi, uzunligi, valent burchagi, tartibi, kovalent bog’lanish, qutbli va qutbsiz bog’lanish, dipol momenti, kovalent bog’lanishning yo’nalganligi va to’yinuvchanligi, molekulalararo donor-akseptor bog’lanish, vodorod bog’lanish, oriyentatsion, induksion va dipertsion ta’sir kuchlari, atom orbitalarining gidridlanishi, ion bog’lanish, koordinatsion son, metal bog’lanish, moddalarning agregat holati va tuzilishi.

1. 
   Kimyoviy bog’ning asosiy tavsiflari.
   

Har qanday kimyoviy modda – atomlar va ularning birikishidan hosil bo’lgan kristallar, molekulalar va ionlardan tashkil topgan materiyadir. Bularda atomlar bir-birlari bilan ma’lum turdagi bog’lanishlar (kuchlar) vositasida birikadilar. Bu bog’lanishlar yuzaga kelish mexanizmi, tabiati ularda ishtirok etuvchi zarrachalarning turlariga ko’ra bir necha xil bo’ladi.
Kimyoviy bog’lanishlarga va ularning hosil bo’lishiga atomlarnig electron tuzilishi nuqtai nazaridan qarash lozim. Chunki kimyoviy bog’lanishlarning hosil bo’lishida ihtirok etuvchi asosiy vosita – elektronlar va electron bulutlaridir. Umuman, har qanday kimyoviy bog’lanish o’zaro birikuvchi atomalar tashqi (va tashqidan oldingi) electron qavatdagi 1 yoki bir neha electron bulutlarining yadrolar o’rtasida qayta taqsimlanishi (bir-birini o’zaro qoplashi) natijasida hosil bo’luvchi ko’p yadroli va ko’p elektronli sistemadir.
Kimyoviy bog’lnishlarning asosiy tavsifnomalari qatoriga kimyoviy bog’lanish energiyasi, bog’lanish uzunligi, bog’lar orasidagi burchak (valent burchagi) va bog’lanish tartibi kiradi.
Bog’lanish energiyasi. Kimyoviy bog’ni uzish uchun zarur bo’lgan eng kam energiya miqdoriga bog’lanish energiyasi deyiladi. U E bilan belgilanib, kJ/mol va kkal/mol da o’lchanadi.
H₂ – molekulasidagi H-H bog’lanish energiyasi E_H = 436 kJ/mol. Ikki atomli molekulalarda bog’lanish energiyasi shu molekulani atomlarga parchalanish (dissotsialanish) energiyasiga teng. Agar molekulada 2 va undan ortiq kimyoviy bog’lanish mavjud bo’lsa, har bir bog’lanish energayasi qiymati umuman molekulaning parchalanish energiyasi bog’lanishlari soniga bo’lib hisoblanadi. CH₄ molekulasining parchalanish energiyasi 1649 kJ teng. Bu molekulada 4 ta C-H bog’i bor. Har bir bog’ning energiyasi E_(C-H) = D/4 = 1649/4 = 412,25 kJ bo’ladi.
Bog’lanish energiyasi qanchalik kata bo’lsa, bog’ shunchalik barqaror bo’ladi. Bog’lanish energiyasining qiymati o’zaro birikuvchi atomlarning tabiatiga, bo’lanish turi va tartibiga bog’liq boladi. Masalan: H₂O molekulasida E (H-O) = 460,5 kJ/mol; H₂S molekulasida E(H-S) = 229,4 kJ/mol bo’lsa, H₂Se – molekulasida
E(H-Se) = 174,8 kJ/mol; H₂teda E (H-te) = 140,5 kJ/mol.

Bog’ning uzunlligi. Kimyoviy bog’ning uzunligi r-harfi bilan belgilanib, A нм da o’lchanadi.
Bog’nin uzunligi deb, kimyoviy bog’lanishning hosil bo’lishida ishtirok etgan atomlar yadrolari o’rtasidagi masofaga aytiladi. Vodorod molekulasidagi H-H bog’ining uzunligi r_(H-H)­= 0.074 нм. Kimyoviy bog’lanishlar soni ortishi bilan bir xil element atomlari hosil qilgan bog’ning uzunlgi quyidagicha o’lchanadi:
H₃C – CH da r_c-c = 0,154 нм,
H_­2C =CH da r_c-c = 0,135 нм,
HC ≡ CH da r_c-c = 0,121 нм ga teng.
Valent burchagi. Kimyoviy bog’lanishr orasidagi burchak valent burchagi deyiladi. Agar H₂O molekulasi olib qaralsa, H – O bog’i bir-biriga nisbatan 104,5° burchak ostida joylahadi va burchaksimon tuzilishga ega bo’ladi. CH₄ molekulasida og’lar orasidagi urhak 109,5°.
Bog’lanish tartibi. O’zaro kimyoviy bog’ hosil qilgan aomlar orasida hosil bo’lgan bog’lanishlar soni bo’lib, birlamchi (qo’sh bog’), uchlamchi (uch bog’) va ba’zi hollarda to’trlamchi bog’lanish mavjud bo’ladi. Bog’lanishlar tartibi ortishi bilan bog’ning barqororligi ortdi, uzunligi qisqaradi (yuqoridagi masollarga qaran).
Kovalent bog’lanish. Atom tuzilishining electron nazariyasi yuzaga kelgandan so’ng, 1916 yilda Lyuis va 1927 yilda V.Geytler va F.London vodorod molekulasining hosil bo’lishini nazariy o’rgnib, quyidagi fikrni ilgari surdilar.
Ma’lumki, vodorod molekulasi ikkita vodorod atomoning birikishidan hosil bo’ladi: H + H = H₂ .
Alohida turgan vodorod atomlarini H (a) va H (в) ls¹ (в) bo’lib, ularning asosida hosil bo’layotgan H₂ molekulasining to’lqin funksiyasi ikki xil yozilishi mumkin. Bu elektronllarning yadrolar o’rtasida almashina olishi tufayli ro’y beradigan holat.
Ψ₁ =φ (a)₁ φ (в)₂ va φ₁₁ = φ (в)₁ φ φ (a)₂
Hosil bo’lgan molekulaning funksiyasi bu ikki holat funksiyalarinig “chiziqli funksiyasi” sifatida yozilishi mumkin:
Ψ_molekula = c₁ Ψ₁ + c₂ Ψ₁₁ = c₁ φ (a)₁ φ(в)₂ + c₂ φ(в)₁ φ (a)₂
Bundan shunday xulosa kelib chiqadi, vodorod atomlari r masofaga o’zaro yaqinlashganda 1-vodorod atominig elektroni 2-vodorod atomi yadrosiga, 2-vodorod atomi elektroni 1-vodorod atomi yadrosiga tortiladi.Shu vaqtda, bir xil zaryadli bo’lgani uchun, elektronlar o’rtasida o’zaro va yadrolar o’rtasida itarilish kuchlari yuzaga kelib r = 0,074 А­­⁰ masofada tortishuv kuchlari bilan itarilish kuchlari tenglashadi.Natijada 2 yadroli va 2 elektronli yagona sistema hosil bo’ladi. Bu holat yuz berishi uchun 1- vodorod atomida electron spini () tog’ri , 2- vodorod atomi electron spini () teskari yo’nalgan bo’lishi shart. Agar bu shart bajarilmasa () yoki () ikkala yadro o’rtasidagi elektronlar bulutining zichligi minimal (_mol =0) bo’ladi va kimyoviy bog’lanish yuzaga kelmaydi .
Yuqoridagilardan kelib chiqib , kovalent bog’lanishga ta’rif bersak: kovalent bog’lanish- electron juftlari vositasida hosil bo’lgan bog’lanishdir. Bunda kimyoviy bog’lanishda ishtirok etuvchi atomlardagi bir yoki bir nechta toq spinli elektronlar boshqa atomdagi toq spinli elektronlar bilan electron juftlari hosil qilib, har bir electron jufti bitta kimyoviy bog’lanish hosil qiladi.Shunga ko’ra , atomlar o’rtasida bir bog’, qo’shbog’, uchbog’ hosil bo’ladi. Elektron juftlari bir xil element yoki turli element atomlari o’rtasida hosil bo’lishi mumkin:
H  +   H : H,  O  +  O   O : : O (O₂)
H
   ..
: N  +  N:  : N ∶∶ N ْ (N₂). 3H  +  N :  H : N : (NH₃)
   ..
H
Kovalent bog’lanish hosil bo’lishida atomning tashqi elaktron qavatidagi barcha toq elaktronlar va ba’zi hollarda juft elaktronlar ham ishtirok etadi. Bu elaktronlar soniga ko’ra birikmalarda har bir element atomining valentligi (hosil qilgan bog’lanishlar soni) aniqlanadi.
Har qanday kovalent bog’lanish quyidagi xossalari bilan boshqa bog’lanishlardan ajralib turadi.
Kovalent bog’lanish yo’nalganlik xossasiga ega. Kovalent bog’lanish S-, p-, d- elaktron orbitalardagi elaktronlarning o’zaro juftlashuvi sababli yuzaga keladi. Ma’lumki bu orbitallar fazoda ma’lum yo’nalish (X, Y, Z) bo’yicha joylashgan. Shu sababli, har bir bog’lanishning hosil bo’lishida toq elektronlar joylashgan electron orbitallari bir-birlari bo’yicha “qoplanib” kimyoviy bog’ hosil qiladi. Agar ularning yo’nalishlari bir-biriga mos kelmasa, bu toq elktronlar o’zaro juftlasha olmaydi va kimyoviy bog’lanish hosil bo’lmaydi.
Hosil bo’lgan kimyoviy bog’lar ham fazoda o’z yo’nalishlariga ega bo’ladi.Bu bog’larning fazoda joylashuviga ko’ra Ơ – “sigma” va π - “pi” bog’lanishlar bor. Sigma bog’lanish – ikkala birikuvchi atomlarining yadrolarini biriktiruvchi tog’ri chiziq (chiziqlar) bo’ylab joylashgan bog’lanishdir.
π – bog’lanish fazoda ơ – bog’lanishga nisbatan perpendikulyar joylashgan tekislik bo’yicha p – electron orbitallarining o’zaro qoplanishidan hosil bo’ladigan bog’lanishlardir. π – bog’lari asosan qo’shbog’ yoki uchbog’lar hosil bo’lganda yuzaga keladi. Barcha birlamchi bog’lar, qo’sh va uchbog’lardan bittasi ơ – bog’lardir, qolganlari π – bog’lar bo’lib, ular ơ – bog’lariga nisbatan kuchsizdir.
Kovalent bog’lanish to’yinuvchanlik xossasiga ega. Chunki bu bog’lanish tok elektronlarining juftlashishi hisobiga hosil bo’lgani uchun atomda necha tok elektron bo’lsa, u shuncha kovalent bog’ hosil qiladi. Masalan: vodorod atomida 1 ta toq elektron bor, shuning uchun u bitta kovalent bog’ hosil qiladi, kislorodda 2 ta toq elektron – 2 ta kovalent bog’, azotda 3 ta toq elektron – 3 ta kovalent bog’ hosil qiladi. Boshqacha qilib aytganda kovalent bog’lanishda ishtirok etuvchi atomlar o’z toq elektronlari soniga teng bog’lar hosil qilib valentliklarini to’yintiradi. Lekin kovalent bog’lar donor – akseptor mexanizm bo’yicha ham hosil bo’la oladi. Shuning uchun azotning maksimal kovalentligi 4 ga teng. Bunga atomlarning kovalentligi ham deyiladi.
Kovalent bog’anish qutbsiz va qutbli kovalent bog’anishga bo’linadi. Bu bog’alnishining donor – akseptor turi ham mavjud bo’lib, alohida o’rganilladi.
Qutbsiz kovalent bog’lanish.
Elektromanfiyliklarni bir xil (yoki o’zaro juda yaqin) bo’lgan elementlar atomlari o’rtasida yuzaga keladigan bog’lanish qutbsiz kovalent bog’lanish deyiladi.Masalan: H₂, O₂, Cl₂, F₂, Br₂, N₂, I₂- kabi molekulalardagi bog’lanishlar elektronlar jufti vositasida hosil bo’lgan. Har ikkala birikuvchi atomlar bir elementga tegishli bo’lgani uchun ularning elektromanfiyliklari bir-biriga teng. Shu sababli ikkala atom yadrolari bog’lovchi elektronlar juftini barobar kuch bilan o’z tomoniga tortadi va bu elektronlar jufti ikkala yadroning o’rtasida bir xil masofada joylashadi, zaryadlarning markazi molekula simmetrya o’qi bilan mos tushadi, molekula qutbsiz bo’ladi. Qutbsiz kovalent bog’lanishli moddalar asosan gaz holatida, suyuq (Br₂) va ba’zan (1₂) kristall holatida bo’ladi. Suyuq holdagilari oson bug’lanadigan, kristall holatidagilari (1₂) bosim past bo’lganda suyuqlanmasdan gaz holatiga o’tish (sublimasiyalanish) xossasiga ega bo’ladi. Ular suvda kam eruvchan moddalar qatoriga kiradi.
Qutbli kovalent bog’lanish.
Elektromanfiyliklari bir-biridan farq qiluvchi turli elementlar atomlari o’rtasida hosil bo’ladigan kovalent bog’lanish – qutbli bog’lanish deyiladi.
Qutbli bog’lanishli molekulalar qatoriga : H₂O, NH₃, HCl, HF, HBr, HJ, H₂S, H₂Se larni kiritish mumkin.
Agar HCl molekulasidagi kovalent bog’ning hosil bo’lishi tahlil etilsa, vodorod atomining lektromanfiyligi 2,1, xlor atominiki – 3,0 ga teng. Ko’rinib turibdiki , xlorning elektromanfiyligi vodorodnikiga nisbatan qariyb 1,5 marta ko’p, Shu sababli H- Cl bog’ini hosil qilgan elektronlar juftini Cl atomi o’z tomoniga tortadi HCl va molekulada zaryadlarning notekis taqsimlanishi tufayli vodorod qisman musbat (δ⁺) va xlor atomi manfiy (δ^-) zaryadlanib qoladi. H^δ+ - Cl ^δ- . Molekula simmetrik bo’lmasdan, “ellips” ko’rinishida bo’lib, musbat va manfiy zaryadlarning og’irlik markazlari o’zaro mos tushmay qoladi, molekula qutbli zarracha – “dipol” ga aylanadi.
Qutbli molekulalardan iborat molekulalar gazsimon (NH₃, HF, HCl, HBr, HJ, H₂S) va suyuq (H₂O) holatda bo’ladi. Ularning suvda eruvchanliklari, kirishish qobiliyatlari qutbsiz kovlent bog’lanishli moddalarga nisbatan ancha yuqori. Qutbli molekulalarning qutblanganlik darajasini tavsiflash uchun “dipol momenti” tushunchasi kiritilgan.