Mendeleevning gidratlanish nazariyasi

Mendeleevning gidratlanish nazariyasi
Ayrim moddalar bilan solishtirganda, eritmalar tuzilish jihatidan murakkabroqdir. Erigan moddaning suv bilan kimyoviy o'zaro ta'siri gidrat deb ataladigan birikmalar hosil bo'lishiga olib keladi. Ularning formulalari "" belgisi bilan bog'langan erigan va suv formulalari yordamida ifodalanadi. Eritmalarning gidratlanish nazariyasini rus olimi D.I.Mendeleyev taklif qilgan. Gidratatsiya- erigan moddaning suv bilan o'zaro ta'siri jarayoni. Kristalli gidratlar- suv molekulalarini o'z ichiga olgan kristallar; kristalli gidratlar tarkibidagi suv - kristallanish. Ko'pincha eritma suyuq moddani, masalan, suvdagi tuz yoki spirtli eritmani (yoki hatto oltin eritmasi) anglatadi. Erish - modda molekulalarining bir fazadan ikkinchi fazaga o'tishi ( erigan holat). Bu erituvchi va erigan moddaning atomlari (molekulalari) ning o'zaro ta'siri natijasida yuzaga keladi va qattiq moddalarning erishi paytida entropiyaning ko'payishi va gazlarning erishi paytida uning kamayishi bilan kechadi. Eritish vaqtida interfeys yo'qoladi, eritmaning ko'plab fizik xususiyatlari (masalan, zichlik, yopishqoqlik, ba'zan rang va boshqalar) o'zgaradi. Erituvchi va erigan moddaning kimyoviy o'zaro ta'siri natijasida kimyoviy xossalari ham keskin o'zgaradi - masalan, vodorod xlorid gazi suvda eriganida suyuq xlorid kislotasi hosil bo'ladi.
Eruvchanligi harorat oshishi bilan ortib boradigan kristalli moddalar eriganida, eritma kristall modda va erituvchidan alohida olingan ichki energiyaga ega bo'lganligi sababli eritma soviydi. Masalan, shakar erigan qaynoq suv juda soviydi.
Gidratlanish - kimyoviy moddalar (molekula, atom yoki ionlar)ning suv bilan birikishi. Gidratlanishda moddalar suvda eriydi. Tuzlarning gidratlanishi koʻp uchraydigan hodisadir, chunki tuzlar ionlardan iborat, ionlar esa kattagina elektr maydoniga ega boʻlgani uchun suvning qutbli molekulalarini oʻziga tortadi. Suvda erigan tuzning ayrim ionlari ham gidratlangan boʻladi. Ionlar gidratlanganda anchagina issiqlik ajralib chiqadi. Ionlarning Gidratlanishi issiqligi eriyotgan tuz kristalining yemirilishiga ketgan issiqlik oʻrnini bemalol qoplaydi,shuning uchun koʻp tuzlar eriganda issiqlik ajralib chiqadi. Ionlarning elektrokimyoviy harakatchanligi va tuz eritmalarining boshqa koʻp xossalari ionlarning gidratlanishiga bogʻliq. Gidratlanish reaksiyalari tabiatda keng tarqalgan, undan labaratoriya ishida va texnikada, qurilishda keng foydalaniladi (masalan, sementning gidratlanishi, sementning suv bilan kimyoviy reaksiyaga kirishish jarayoni, bu reaksiya natijasida sement toshi yuzaga keladi). Sement Gidratlanish jarayonida suvsiz klinkerli minerallar — kalsiy silikatlar, kalsiy alyuminatlar va kalsiy alyumoferitlar, mos ravishda kristall gidratlarga — kalsiy gidrosilikatlar, gidroalyuminatlar va gidroferritlarga aylanadi. Sementning gidritlanishi tezligi uning tuyilish mayinligiga, qotish haroratiga, suv-sement nisbatiga, klinkerning mineralogik va kimyoviy tarkibiga, qorish uchun ishlatiladigan suv tarkibidagi qoʻshimchalarga bogʻliq bo’ladi.
Elektrolitlar - bu eritmalarda yoki suvli eritmalarda elektr tokini o'tkazuvchi moddalar. Erigan yoki suvli eritmalarda ular ionlarga ajraladi. Elektrolitlar bo'lmagan suvli eritmalar va eritmalar elektr tokini o'tkazmaydigan moddalardir, chunki ularning molekulalari ionlarga ajralmaydi. Tegishli erituvchilarda (suvda, boshqa qutbli erituvchilarda) eriganida elektrolitlar ionlarga ajraladi. Erish jarayonida kuchli fizik -kimyoviy o'zaro ta'sir eritma xususiyatlarining kuchli o'zgarishiga olib keladi (eritmalarning kimyoviy nazariyasi). Xuddi shu sharoitda ionlarga parchalanmaydigan va elektr tokini o'tkazmaydigan moddalarga elektrolitlar deyiladi. Elektrolitlarga kislotalar, asoslar va deyarli barcha tuzlar, elektrolitlar bo'lmagan-ko'pchilik organik birikmalar, shuningdek molekulalarida faqat kovalent bo'lmagan qutbli yoki past qutbli bog'lanishlar bo'lgan moddalar kiradi.
Yuqori molekulyar moddalarning spirali eritmalari - oqsillar, uglevodlar va boshqalar bir vaqtning o'zida haqiqiy va kolloid eritmalarning ko'plab xususiyatlariga ega.
Diyenlardan triyenlardan (masalan, СН₃С≡С—С≡С—С≡С—СН₃) o‘tilganda kislotalar (katalizator) ishtirokida ketadigan gidratlanish reaksiyasining tezligi keskin kamayadi. Tetra va poliyenlar (masalan, СН₃—(С≡С)₄—СН₃ ) esa umuman gidratlanish reaksiyasiga uchramaydi, keskinroq sharoitda atsetilen uglevodor umuman smolaga aylanib qoladi. Tutashgan uch bog‘lar sonining oshishi bilan elektrofil birikish tezligi kamayadi va uch bog‘lar soni 3 dan ortiq bo‘lganda umuman reaksiya ketmaydi. Lekin bunday moddalar nukleofil reagenlarga, masalan, ishqorlar ta’sirida spirtlarni birikishiga nisbatan yuqori rayeksion qobiliyatni namoyon qiladi. Uchbog‘larning bunday xossalari atsetilenning vodorodini kislotali xossasi bilan bog‘liq deb taxmin qilinadi. Bu mexanizmlarni umumiy xususiyati shundaki, ularga binoan Kucherov reaksiyasi har doim 2 bosqichda boradi, ya’ni dastlab etilen spirtlar hosil bo‘ladi deb taxmin qilinadi:
НС≡СН +Н₂О→ СН₂=СН—ОН
XIX asrda kashf etilgan eritmalar nazariyalari D.I.Mendeleyevning gidratlar va S.Arreniusning ionlanishi nazariyalari bir qarashda qarama-qarshi ma’noga egadek ko’ringa edi. D.I.Mendeleyevning gidratlar nazariyasi ishqor, kislota va tuzlar eritmalarining elektr o’tkazuvchanli-gini tushuntirib bera olmagan bo’lsa, S.Arreniusning ionlanish nazariyasi elektrolitlarning eritmalarda ionlarga ajralish hodisasini to’liq izohlab bera olmasdi. Birinchi marta bu ikki nazariyani elektrolitik dissotsiatsiyalanish nazariyasi shaklida birlashtirishni rus olimi I.A.Kablukov taklif etdi. Elektrolitik dissotsiyalanish nazariyasiga ko’ra elektrolitning qutbli erituvchida erishida elektrolitning erituvchining qutbli molekulalari bilan o’zaro ta’sirlashuvi ro’y beradi. Odatda, erituvchi molekulalari elektrolitlarning kimyoviy reaksiyalarida ishtirok etmaydi, shuning uchun kimyoviy reaksiya tenglamalarini tuzishda ular hisobga olinmaydi. Elektrolitmaslar quttbsiz yoki kuchsiz qutbli kovalent bog’liq birikmalar bo’lib, erituvchi ta’sirida ionlanmaydi va shuning uchun ularning eritmalari elektr tokini o’tkazmaydi. Elektrolit suv yoki boshqa qutbli erituvchi ta’sirida eriganda hamda yuqori harorat ta’sirida suyuqlanganda, uning ionlarga ajralish hodisasi elektrolitik dissotsiatsiyalanish deb ataladi.
Taniqli rus kimyogari A. Kablukov elektrolitik dissotsiyalanishni D. I. Mendeleyevning eritmalarning kimyoviy nazariyasi yordamisiz tushuntirib bo’lmasligini ko‘rsatdi. Ma’lumki, D. I. Mendeleyev erigan modda erituvchi bilan o'zaro ta’sirlashganida kimyoviy birikmalar hosil bo’lishini tajriba yo’li bilan asoslab bergan edi. Haqiqatan ham, erish jarayonida erigan moddaning suv bilan kimyoviy o‘zaro ta’siri sodir bo’ladi, buning natijasida gidratlar hosil bo’lib, so'ngra ular ionlarga dissotsatsiyalanadi. Bu ionlar suv molekulalari bilan bog’langan, ya’ni gidratlangan bo’ladi. I. A. Kablukov suvdagi eritmada faqat gidratlangan ionlar bo’ladi, deb taxmin qilgan edi.
Hozirgi vaqtda bu tasavvur umum tomonidan e’tirof etilgan.
Shunday qilib, ionlarning gidratlanishi («umumiy holda solvatlanish») — dissotsilanishning asosiy sababidir. Gidratlanish ionlarning qayta birikishini (assotsilanishini) ham qisman qiyin-lashtiradi.
Gidratlangan ionlar tarkibidagi suv molekulalarining soni o'zgarmas va o‘zgaruvchan boiishi mumkin. Bir molekula suvni tutib turadigan vodorod H⁺ o'zgarmas tarkibli gidrat hosil qiladi— bu gidratlangan proton H⁺(H₂0). Ilrmy adabiyotda u H₃0+(yoki OH₃) formula bilan tasvirlanadi va gidroksoniy ioni deyiladi.
Shuni yodda tutish kerakki, eritmalarda H⁺ ion boimaydi, balki H₃0⁺ ion boiadi, uni ba’zan soddalashtirib, shartli ravishda H⁺ simvoli bilan belgilanadi.