O’zbеkistоn rеspublikаsi оliy vа o’rtа mахsus tа’lim vаzirligi bеrdаq nоmidаgi qоrаqаlpоq dаvlаt univеrsitеti

Kovalent bog’lanishning kvant nazariyasi

Biz endi bilamiz: kovalent bog’ qarama – qarshi spinli elektronlarning juftlashishi natijasida vujudga keladi. Kovalent bog’lanish hosil bo’lishida bog’ning energiyasi deb ataladigan energiya chiqadi.

H₂ molekulasining 2 ta antiparallel elektronli H atomidan hosil bo’lishini ko’rib chiqamiz: 0 nuqtada va p nuqtalarda vodorod atomlari bor deylik. Ularni bir – biriga yaqinlashtiraylik.

Bu ikkita atom bir – biriga yaqinlashgan sayin ularning tortilish energiyalari ortib boradi. E nuqtada bog’ning energiyasi maksimal (atomlar o’rtasidagi tortishish kuchi maksimal), molekula (H₂) esa minimal energiyaga ega bo’ladi. atomlarni yana ham yaqinlashtirsak, endi itarilish kuchi ustun keladi va molekulaning energiyasi keskin oshadi (rasmga qarang). Demak, E da molekula hosl bo’ladi. bunda atomlar o’rtasidagi masofa r₀ ga teng.

Biz bilamizki, s elektronlarning buluti O shaklida. H atomlari ta’sirlashib bog’ hosil qilganda elektron bulutlar bir – birining ichiga kiradi ya’ni qoplaydi. Natijada 2 ta yadro o’rtasida elektron buluti zichligi oshadi. Elektron bulutlarning bir – birini qoplashi energiya chiqarish bilan boradi va bir vaqtning o’zida kovalent bog’ hosil bo’ladi.

H₂ molekulasi hosil bo’lishida elektron bulutlarning bir – birini qoplashi quyidagicha:

1. 
   molekula hosil qiluvchi (antiparallel spinli) atomlar o’rtasida elektron bulutlar zichligining taqsimlanishi;
   
2. 
   molekula hosil qilmaydigan (parallel spinli) atomlar o’rtasida elektron bulutlar zichligining taqsimlanishi.
   

Elektron bulutlar qancha bir – birini ko’p qoplasa bog’ shunchalik barqaror bo’ladi. endi turli elektronlar bulutlarining qoplashlarini ko’rib chiqamiz:

Ana shu turli elektronlarning bulutlarini qoplashiga qarab (yoki qaysi elektron qaysi elektronning bulutini qoplashiga qarab) kovalent bog’lanishlarni 2 ga bo’ladilar.

1. 
   σ – bog’lar.
   

σ – bog’- bu kovalent bog’ bo’lib, elektron bulutlarining atomlar markazlarini birlashtiruvchi chiziq yo’nalishida qoplanishi natijasida hosil bo’ladi.

b) π – bog’lar.

π – bog’ – bu kovalent bog’ bo’lib, elektron bulutlarining atomlar markazlarini birlashtiruvchi chiqziqqa perpendikulyar yo’nalishda qoplanishi natijasida hosil bo’ladi.

Elektronlarning qoplanish darajasi σ – bog’da katta. Shuning uchun ham σ – bog’, π – bog’ga qaraganda barqaror.

C 1s²2s²2p⁶ n=2

z=6 n=1



n=2

n =1

p

Azot va atsetilenda azot va uglerod atomlari bitta σ va 2 ta π bog’ bilan bog’langan. Bu bog’larning energiyasi quyidagicha:

N≡N C≡C

σ – bog’ 4,68 2,60

π₁ – bog’ 3,12 1,78

π₂ – bog’ 1,96 1,18

uchlamchi bog’

summasi energiyasi 9,76 5,56

Bu ko’rsatadik, turli π – bog’larning energiylari ham bir xil emas. Masalan, atsetilenda C≡C uchlamchi bog’ni uzush uchun kam (5,56) energiya zarur. Buning sababi atsetilendagi 2 ta C – H bog’larning o’rtasidagi bog’ni chozishi bo’lsa kerak. H – C ≡ C – H . Haqiqatdan bog’ning uzunligi N≡N 1,10 Å C≡C da esa 1,20 Å.

Iоnlаr оrаsidаgi kimyoviy bоg`lаnish iоn bоg`lаnishi dеb аtаlаdi. Iоn bоg`lаnish qаrаmа-qаrshi zаryadlаngаn iоnlаrning bir-birigа elеktrоstаtik kuchlаr vоsitаsidа tоrtilishi nаtijаsidа hоsil bo`lаdi. Iоn bоg`lаnish NEM lаri bir-biridаn kеskin fаrqlаnuvchi elеmеntlаr, mаsаlаn 1 vа 11 gruppа mеtаllаri bilаn tipik mеtаllаrmаslаr-gаlоgеnlаrning birikishidаn vujudgа kеlаdi. Bu хоldа tugаllаngаn enеrgеtik pоg`оnа hоsil qilish uchun NEM ligi kichik bo`lgаn mеtаll аtоmi elеktrоn bеrib musbаt zаryadli iоngа, NEM ligi kаttа bo`lgаn mеtаllmаs аtоmi esа elеktrоn biriktirib mаnfiy zаryadli iоngа аylаnаdi. Mаsаlаn NaCl mоlеkulаsi hоsil bo`lishidа Na аtоmining NEM ligi 1,01 gа, Cl аtоmniki esа 2,83 gа tеng bo`lgаni uchun, аvvаl nаtriy аtоmi o`zini sirtki enеrgеtik pоg`оnаsidаn yagоnа elеktrоnni bеrib NA⁺ gа, хlоr аtоmi esа bittа elеktrоn biriktirib Cl^- gа аy-lаnаdi.Sungrа Na⁺ vа Cl^- iоnlаrning bir-birigа elеktrоstаtik kuch оrqаli tоrtilish nаtijаsidа Na⁺Cl^- mоlеkulаsi hоsil bo`lаdi:

Na^-е^-= Na⁺ Cl⁰+е^-=Cl^- ; Na⁺+Cl^-= Na⁺Cl^- ( NaCl)

Iоn bоg`lаnishni judа kuchli qutblаngаn qоvаlеnt bоg`lаnish dеb qаrаsh mumkin. Bundа umumiy elеktrоnlаr jufti NEM ligi kаttа bo`lgаn elеmеnt аtоmigа (NaCl dа Cl gа ) tеgishli bo`lib qоlаdi. Na^+ Cl Na⁺  Cl ^-

Umumаn qutbli bоg`lаnish bilаn iоn bоg`lаnishlаrning vujudgа kеlish mехаnizmi оrаsidа kеskin chеgаrа yuq Ulаr fаqаt umumiy elеktrоn juftlаrining qutblаnuvchаnlik dаrаjаsi bilаn fаrqlаnаdi. Shungа ko`rа qutbli bоg`lаnish muаyyan shаrоitdа iоnli bоg`lаnishgа аylаnishi, ya`ni umumiy elеktrоnlаr jufti NEM ligi kаttа bo’lgаn аtоmgа bаtаmоm siljishi mumkin, mаsаlаn: HCl suvdа erigаndа umumiy elеktrоnlаr jufti Cl аtоmigа butunlаy siljib, nаtijаdа H⁺ vа Cl^- iоnlаri hоsil bo’lаdi .

Bu tip bog’lanish elektromanfiyligi bir-biridan keskin farq qiladigan 2ta element o’rtasida vujudga keladi. Ko’pincha bu bog’ tipik metallar va metallmaslar o’rtasida vujudga keladi. Masalan, Na va Cl o’rtasida sodir bo’ladigan reaksiyani ko’raylik.

Na + Cl = NaCl

Hosil bo’lgan Na⁺ va Cl^– ionlari bir-biriga elektrostatik tortishib turadi. Lekin bu molekula hosil bo’ldi degan gap emas. Buning uchun ionlar bir-biridan ma’lum masofada turishi kerak. Bu masofa ionlar o’rtasidagi tortishish kuchining elektronlar o’rtasidagi (Na⁺ va Cl^–dagi) itarilish kuchiga barovarlashgan masofadir. (Shu yerga anektod elektronlar va ionlar o’rtasidagini aytib o’t!).

Na⁺ ni kation, Cl^– ni anion deyiladi. Bu bog’ni esa ba’zan kation-anion bog’ deyiladi. Ion birikmalarga misollar: KF, NaNO₃, PbSO₄, K₃PO₄ va b. Agar element davriy sistemada qancha chapda va pastda joylashgan bo’lsa, uning kation holatiga o’tish tendentsiyasi shuncha kuchli bo’ladi. Agar element sistemada qancha o’ngda va yuqorida joylashgan bo’lsa, uning anion holatiga o’tish tendentsiyasi shuncha kuchlli bo’ladi.

Elementlar ion holatiga o’tganda ular atomlarining razmeri keskin o’zgaradi. Masalan, Na⁺ ning atomi razmeri Na ga qaraganda yoq. Sabab: 1 elektron qavat yo’q. Na⁺ ionining strukturasi Ne atominikiga o’xshaydi. Bunday olib qaraganda ularning atomlari razmeri bir xil bo’lishi kerak. Lekin, Na⁺ atomi razmeri Ne nikidan kichik. Sababi: Na⁺ yadrosida 1ta (+) zaryad ortiq. Bu zaryad electron qavatlarni ko’proq tortadi va oqibat atom kichik razmerga ega. Masalan, S^{– –}atomini tuzilishi Ar ga o’xshaydi. Razmeri esa (S^{– –}ionining) Ar atominikidan katta. Sababi: Ar yadrosida 2ta (+) zaryad ortiq. Ion birikmalar kovalent bog’lanishli birikmalardan quyidagi xossalari bilan farqlanadi.

Ion birikmalari: 1. Suyuqlangan holatda elektr tokini o’tkazadi.

2. Polyar erituvchilarda eriydi. Bunda ion-dipol bog’lar vujudga keladi. Hosil bo’ladigan eritmalar ham elektr tokini o’tkazadi.

3. Kovalent birikmalarga nisbatan yuqori auyuqlanish va qaynash temperaturasiga ega. Qattiq holda ion birikmalar kristallar hosil qiladi. Bu kristallar fazoda qonuniyatli joylashgan, (+) va (–) zarrachalardan tashkil topgan rasm bo’ladi. Masalan, NaCl. Ion birikmalar suyuqlangan yoki erigan holda faqat erkin ionlardan tashkil topgan bo’ladi. Suyuqlangan ion birikmani bug’latganda esa (+) va (–) ionlar joylashadilar. Bunda elektroneytral komplekslar hosil bo’ladi. Bu komplekslar molekulalardir desak ham bo’ladi. Masalan, NaCl ni bug’latsak erkin NaCl molekulalari suyuq NaCl dan uchib chiqadi. Vaholanki, suyuqlanmada Na⁺ va Cl^– ionlar mavjud.

Ion birikmalarni kovalent birikmalardan farq qildiradigan ko’pgina xususiyatlarini qanday tushuntirish mumkin? Quyidagicha: elektroneytral atomning ion holatiga o’tishi-keskin sifatiy o’zgarishdir (sakrash bilan sodir bo’ladigan). Ion holatni-“hayajonlangan” holat deb qarash mumkin, chunki ionlar juda yuqori aktivlikka ega. Ionlar o’rtasida reaksiya juda tez sodir bo’ladi. Aniqroq tushunish uchun (ya’ni element→ionga o’tganda xossa keskin o’zgarishini) quyidagi misollarni keltiramiz:

K⁺– o’simliklar uchun juda zarur element

K – esa o’simlikka yomon ta’sir qiladi.

Br₂ – zaharli (kuchli!!!)

Br – esa masalan, (NaBr) davolash xususiyatiga ega.

Cl₂ – zaharli gaz.

Cl – esa qonimizda oshqozon suyuqligida bor. U foydali (NaCl)