O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA
MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI
GULISTON DAVLAT UNIVERSITETI
TABIIY FANLAR FAKULTETI
“KIMYO” KAFEDRASI
MAVZU:
Kimyoda davriy qonun va D. I.
Mendeleyevning kimyoviy elementlar davriy
jadvali.
BAJARDI:
43-14 GURUH TALABASI JONBOYEVA D.
GULISTON-2016
Mavzu: Kimyoda davriy qonun va D. I.
Mendeleyevning kimyoviy elementlar davriy jadvali.
Reja:
1. D. I. Mendeleyevning davriy qonunni kashf etganligi.
2. D. I. Mendeleyevning elementlar davriy jadvali.
3. Atomlar tuzilishining yadro modeli.
4. Atomlarning elektron qavatlari va ularning tuzilishi.
1. D. I. Mendeleyevning davriy qonunni kashf etganligi.
D. I. Mendeleyevning davriy qonunni kashf etishi va elementlar davriy
jadvalini tuzishi uning uzoq va sermashaqqat ilmiy ishlarining natijasidir. Davriy
qonun va elementlar davriy jadvali–kimyo fanining katta yutuq`i va hozirgi
kimyoning asosi hisoblanadi.
Davriy jadvalni tuzishda D. I. Mendeleyev atomning asosiy harakteristikasi
sifatida uning atom massasini qabul qilib oldi.
D. I. Mendeleyevdan ilgari o`tgan olimlar (Dobereyner, Nyulends, Lotar
Mayyer) faqat o`xshash elementlarni taqqoslagan edilar, shuning uchun ular davriy
qonunni kashf eta olmadilar. D. I. Mendeleyev esa elementlarning bir–biriga
o`xshamaydigan tabiiy guruhlarini taqqosladi, elementlarning atom massalarining
ortib borishi bilan ularning xossalari davriy ravishda o`zgarishini aniqladi, bunda
ularni atom massalarining qiymatlari ortib borishi tartibida joylashtirdi.
F q 19 Cl q 35,5 Br q 80 J q 127
Na q 23 K q 39 Rb q 85 Cs q 133
Mg q 24 Ca q 40 Sr q 87 Ba q 137
…F, Na, Mg, … Cl, K, Ca,… Br, Rb, Sr,… I, Cs, Ba,…
19 23 24 35,5 39 40 80 85 87 127 133 137
Bundan ko`rinadi–ki, galogendan ishqoriy metallga o`tilganda xossalarning
keskin o`zgarishi va ishqoriy metalldan ishqoriy–yer metallga o`tilganda asos
xossalarining kamayishi, «agar bu elementlarni atom og`irliklarining ortib borishi
tartibida joylashtirilsa», davriy ravishda takrorlanadi. Qatorda Mg bilan Cl, Ca
bilan Br, Sr bilan I orasida nechta element yo`qligidan qat`iy nazar, elementlar
xossalarining bunday o`zgarishi takrorlanadi.
Bularning hammasi D. I. Mendeleyevga o`zi kashf etgan qonunni
«davriylik qonuni» deb atashga va shunday ta`riflashga imkon berdi: «oddiy
jismlarning xossalari, shuningdek, elementlar birikmalarining shakl va xossalari
elementlar atom og`irliklarining qiymatiga davriy ravishda bog`liqdir. Ana shu
qonunga asoslanib, elementlarning davriy jadvali tuzilgan» u davriy qonunni
ob`ektiv aks ettiradi. Atom massalarining ortib borishi tartibida joylashtirilgan
elementlarning barsha qatorini u davrlarga bo`ldi. Har qaysi davrda elementlarning
xossalari ma`lum qonuniyat asosida o`zgaradi. Davrlarni o`xshash elementlar
ajralib turadigan qilib joylashtirib, D. I. Mendeleyev kimyoviy elementlarning
davriy jadvalini yaratdi. Bunda qator elementlarning atom massalari tuzatildi, ham
kashf etilmagan 29 ta element uchun bo`sh katakchalar qoldirdi.
Elementlarning davriy jadvali davriy qonunning grafik (jadval tarzidagi)
tasviridir.
Qonunning kashf etilishi va davriy jadval birinchi variantining yaratilish
vaqti 1869 yil 1 mart hisoblanadi. D. I. Mendeleyev umrining oxirigacha
elementlar davriy jadvalini takomillashtirish ustida ishladi.
2. D. I. Mendeleyevning elementlar davriy jadvali.
Hozirgi vaqtda davriy jadvalni tasvirlashning 500 dan ortiq variantlari bor:
bular davriy qonunning turli shakldagi ifodasidir.
D. I. Mendeleyev 1869 yilda taklif etgan davriy jadvalning birinchi varianti
uzun shakldagi variant deyilar edi, bunda davrlar bitta qatorga joylashtirilgan edi.
1870 yil dekabrda u davriy jadvalning ikkinchi variantini–qisqa shakl deb atalgan
variantini bosib chiqardi. Bu variantda davrlar qatorlarga, guruhlar esa
guruhchalarga (bosh va yonaki) bo`lingan edi.
Davriy jadvalda gorizontal bo`yisha 7 ta davr bor (rim raqamlari bilan
belgilangan), ulardan I, II va III davrlar kichik davrlar IV, V, VI va VII davrlar
katta davrlar deyiladi. I davrda 2 ta, II va III davrlarda 8 tadan, IV va V davrlarda
18 tadan, VI davrda 32 ta, VII (tugallanmagan) davrda 23 ta element
joylashtirilgan. Birinchidan boshqa barcha davrlar ishqoriy metall bilan boshlanib
nodir (inert) gaz bilan tugaydi.
Davriy jadvaldagi barcha elementlar bir–biridan keyin kelishi tartibida
raqamlangan, elementlarning raqamlari tartib yoki atom raqamlari deyiladi.
Jadvalda 10 ta qator bor (arab raqamlari bilan belgilangan), har qaysi kichik
davr bitta qatordan, har qaysi katta davr ikkita qatordan: juft (yuqorigi) va toq
(pastki) qatorlardan tarkib topgan. Katta davrlarning juft qatorlarida (4,6,8,10)
faqat metallar joylashgan va elementlarning xossalari qatorda chapdan o`ngga
tomon kam o`zgaradi. Katta davrlarning toq qatorlarida (5,7,9) elementlarning
xossalari qatorda chapdan o`ngga tomon tipik elementlardagiga o`xshash o`zgarib
boradi.
VI davrda La – lantandan keyin tartib raqamlari 58–71 bo`lgan 14 ta element
(La–Lu) joylashadi, ular lantanoidlar deyiladi.
VII davrda Ac – aktiniydan keyin tartib raqamlari 90–103 bo`lgan 14 ta
element (Ac–Lr) joylashadi, ular aktinoidlar deyiladi.
Bu ikki davr elementlari jadvalning pastki qismiga alohida qatorlarga
joylashtirilgandir.
Davriy jadvaldagi vertikal bo`yicha 8 ta guruh joylashgan (rim raqamlari
bilan belgilangan), guruhning raqami elementlarning birikmalarda namoyon
qiladigan valentliklari va oksidlanish darajalari bilan bog`liq. Odatda,
elementlarning yuqori valentliklari va eng yuqori musbat oksidlanish darajalari
guruh raqamiga tengdir.
F va O bundan mustasno–ularning valentliklari va oksidlanish darajalari
tegishlicha I, II va –1, –2 ga teng.
Har qaysi guruh 2 ta guruhchaga (bosh va yonaki) bo`lingan, bu davriy
jadvalda birinchisini o`ngga, boshqasini chapga siljitib yozish bilan ko`rsatilgan.
Bosh guruhchalarni tipik elementlar hamda yonaki guruhchalarni faqat metallar
hosil qiladi.
Davriy jadvaldagi He, Ne va Ar dan boshqa barcha elementlar kislorodli
birikmalar hosil qiladi; kislorodli birikmalarning 8 xil shakli bor. Ular davriy
jadvalda umumiy formulalar bilan ifodalanib, har qaysi guruh tagida oksidlanish
darajalari ortib borishi tartibida joylashtirilgan:
R
2
O, RO, R
2
O
3
, RO
2
, R
2
O
5
, RO
3
, R
2
O
7
, RO
4
bunda R – element.
IV guruhdan boshlab elementlar vodorodli birikmalar hosil qiladi. Bunday
birikmalarning 4 xil shakli bor. Ular ham umumiy formulalar bilan ifodalanadi va
guruh tagida oksidlanish darajalari kamayib borishi tartibida joylashtirilgan:
RH
4
, RH
3,
RH
2
, RH, bunda ham R – guruh elementi.
Guruhchalarda elementlarning xossalari davriy ravishda o`zgaradi:
yuqoridan pastga tomon metallik xossalari kuchayadi, metallmaslik xossalari
kamayib boradi.
D. I. Mendeleyev davriy jadvalining uzun shaklida ham 7 ta davr va 18 ta
guruh bor. Guruhlar A yoki B harfli rim raqamlari bilan raqamlanadi . Lantanoidlar
ham, aktinoidlar ham oilalar deyiladi va hech qaysi guruhga kiritilmaydi.
3. Atomlar tuzilishining yadro modeli.
XIX asrning oxiriga qadar atomlar bo`linmas deb hisoblanar edi. So`ngra
tajriba ma`lumotlari to`plana borgan sari bunday fikrdan voz kechishga va atomlar
murakkab tuzilganligini tan olishga to`gri keldi. Yangicha nazarni D. I.
Mendeleyevning davriy qonuni tasdiqlar edi. Davriy qonun, tajriba tadqiqotlari va
ayniqsa radioaktivlik hodisalari asosida atom va molekulalarning tuzilishi haqidagi
ta`limot tez rivojlana boshladi.
Atomlarning tuzilishini o`rganish uchun ingliz fizigi E. Rezerford α –
zarrachalarning singuvchanlik xususiyatidan foydalangan holda, qalinligi tahminan
10000 atom keladigan yupqa metall plastinkadan α – zarrachalarning o`tishini
kuzatdi. ZnS qatlami bilan qoplangan ekranga α – zarrachalar urilganda chaqnash
sodir bo`ladi, bu esa zarrachalarni sanash imkonini berdi. Ma`lum bo`ldi–ki α –
zarrachalarning kamroq qismi plastinkadan o`tganda o`z yo`lidan turli burchakka
og`adi, ayrim zarrachalar esa uchish yo`nalishini keskin o`zgartiradi. Bu hodisa α –
zarrachalarning tarqalishi deb ataldi. E. Rezerford 1911 yilda atom tuzilishining
yadro modelini taklif qildi. Bu modelga muvofiq atom musbat zaryadlangan,
o`lchamlari juda kichik og`ir yadrodan iborat. Yadroda atomning deyarli barcha
massasi to`plangan. Yadro atrofida undan anchagina masofada elektronlar aylanib,
atomning elektron qobig`ini hosil qiladi. Atom umuman elektroneytral bo`lganligi
sababli elektronlarning umumiy zaryadi yadro zaryadiga teng bo`lishi kerak.
Shuning ushun har qaysi atom yadrosining musbat zaryadlari soni, shuningdek,
yadro maydonida harakatlanadigan elektronlar soni elementning tartib raqamiga
teng bo`ladi.
1897 yilda ingliz fizigi J. J. Tomson tomonidan katod nurlari yoki manfiy
zaryadli elektronlar kashf qilindi.
1886 yilda nemis fizigi Goldshteyn tomonidan anod nurlari yoki musbat
zaryadli protonlar borligi aniqlandi.
1932 yilda ingliz fizigi Chedvik tomonidan neytron kashf qilindi. Xuddi shu
yili amerikalik fizik Anderson pozitron deb atalgan musbat elektronni kashf
qildi. Tez orada elementar zarrachalar qatoriga beshinchi zarracha foton ya`ni
yorug`lik kvanti ham qo`shildi.
1956 yilda o`tkazilgan tajribalar asosida oltinchi zarracha neytrino borligi
isbotlandi.
Elementar zarrachalardan eng muhimlari protonlar
_
p, neytronlar – n va
elektronlar – e
–
hisoblanadi. Proton va neytron nuklon deyiladigan yadroni hosil
qiladi. Proton massasi 1,0073 m. a. b. ga va zaryadi Q1 ga teng. Neytronning
massasi 1,0087 va zaryadsiz. Elektronning massasi O ga va zaryadi –1 ga teng.
1932 yilda rus olimlari D. D. Ivanenko va E. N. Gapon yadro tuzilishining
proton – neytron nazariyasini yaratdilar. Bu nazariyaga ko`ra, massa soni A atom
yadrosidagi protonlar Z va neytronlar N umumiy sonini ko`rsatadi: ya`ni
A q Z Q N (2. 1).
Ularni yadroda tutib turuvshi kuchlar yadro kuchlari deyiladi.
Bitta elementning yadro zaryadlari bir hil, lekin massa sonlari turlicha
bo`lgan atomlar turlari izotoplar deyiladi.
Elementning atom massasi uning barcha tabiiy izotoplari massalarining shu
izotoplarning tarqalganlik darajasi e`tiborga olingan o`rtacha qiymatiga teng.
12 13 14 16 17 18 36 38 40
6
S ;
6
S ;
6
S ;
8
O ;
8
O ;
8
O ;
18
Ar ;
18
Ar ;
18
Ar.
0 1 1 1 0
elektron e ; neytron n ; proton p yoki H ; neytrino ν.
1 0 1 1 0
Tartib raqam yadrodagi protonlar soniga va yadro atrofida harakatlanuvchi
elektronlar soniga teng bo`ladi.
Yadro reaksiyalari – bu atom yadrolarining elementar zarrachalar bilan va
bir–birlari bilan o`zaro ta`sirlashishi natijasida o`zgarishi hisoblanadi. Masalan;
27 4 30 1 226 222 4
Al Q He q Si Q H ; Ra q Rn Q He ;
13 2 14 1 88 86 2
1919 yilda E. Rezerford azot atomlarining yadrolarini α – zarrachalar bilan
bombardimon qilib, birinchi marta sun`iy ravishda yadro reaksiyasini amalga
oshirdi:
14 4 17 1
N Q He q O Q H;
7 2 8 1
Siklotron yaratilgandan keyin ya`ni 1930 yildan boshlab juda ko`p turli–
tuman yadro reaksiyalari kashf qilindi va tekshirildi.
27
Al (
, p)
30
Si ;
14
N (
, p)
17
O ;
226
R (–,
)
222
Rn .
Bu ko`rinishlar yadro reaksiyalarining qisqacha yozuvi hisoblanadi, bunda
– zarrachaning (
4
2
He) belgisi; p – proton (
1
1
H); chiziqcha radioaktiv parchalanish
bo`lganda ta`sir etuvchi zarracha bo`lmasligini bildiradi. Yadro reaksiyalari
yordamida radioaktivlik xususiyati bor izotoplar (radioaktiv izotoplar) olinadi.
Ularning hammasi beqaror va radioaktiv parchalanish natijasida boshqa
elementlerning boshqa izotoplariga aylanadi.
Barsha kimyoviy elementlarning radioaktiv izotoplari olingan. Ularning
taxminan 1500 turi ma`lum. Faqat radioaktiv izotoplardan tarkib topgan elementlar
radioaktiv elementlar deyiladi va ular Z q 43 – 61 va 84 – 109 – elementlardir.
4. Atomlarning elektron qavatlari va ularning tuzilishi.
Kimyoviy reaksiyalarda atom yadrosi o`zgarishga uchramaydi. Bunda
atomlarning elektron qobiqlari o`zgaradi, kimyoviy elementlarning ko`pchilik
xossalari shu elektron qobiqlarning tuzilishi bilan tushuntiriladi. Atomdagi
elektronning holatini kvant mexanikasi bayon qilib beradi, bu fan
mikrozarrachalarning, ya`ni elementar zarrachalar atomlar, molekulalar va atom
yadrolarining harakatlanishi va o`zaro tasirini o`rganadi. Bu tasavvurlarga ko`ra,
mikrozarrachalar to`lqin tabiatiga, to`lqinlar esa zarrachalar xossalariga ega
bo`ladi.
Elektronning atomda harakatlanish trayektoriyasi bo`lmaydi. Kvant
mexanikasi elektronning yadro atrofidagi fazoda bo`lish ehtimolligini ko`rib
chiqadi. Harakatlanayotgan elektron yadroni qurshab olgan fazoning istalgan
qismida bo`lishi mumkin va uning turli holatlari muayyan zichlikdagi manfiy
zaryadli elektron bulutini hosil qiladi va ko`riladi.
Yadro atrofidagi elektronning bo`lishi ehtimolligi eng ko`p bo`lgan fazo
orbital deyiladi. Orbitalda elektron bulutning
90% bo`ladi. Atom orbitallarining
o`lchamlari
turlicha
bo`ladi.
O`lchamlari
bir–biriga
yaqin
orbitallarda
harakatlanadigan elektronlar qavatlarni hosil qiladi va energetik pog`onalar
deyiladi. Energetik pog`onalar yadrodan boshlab raqamlanadi: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
yoki harflar bilan belgilanadi – K, L, M, N, O, P, Q.
Pog`onaning raqamini ko`rsatuvshi son – n bosh kvant soni deyiladi.
N q 2 n
2
(2. 2)
Bunda N–elektronlar soni; n–pog`ona raqami yoki bosh kvant soni. (2)–
tenglamaga ko`ra, birinchi energetik pog`onada 2 ta, ikkinchi pog`onada 8 ta,
uchinchi pog`onada 18 ta, to`rtinchi pog`onada 32 ta elektron bo`lishi mumkin.
Pog`onalar bir–biridan farq qiladigan pog`onachalarga bo`linadi.
Pog`onachalar soni to`rttadan oshmaydi: s–p–d–f.
s–har qaysi energetik pog`onaning yadroga yaqin birinchi pog`onachasi
bo`lib, u bitta s–orbitaldan tarkib topgan; p–ikkinchi pog`onacha, uchta p–rbitaldan
tarkib topgan; d–uchinchi pog`onacha, u beshta d–orbitaldan tashkil topgan; f–
to`rtinchi pog`onacha, u yettita f–orbitaldan iborat bo`ladi.
Pauli prinsipi bo`yicha har qaysi orbitalda ko`pi bilan 2 ta elektron bo`lishi
mumkin. Agar orbitalda bitta elektron bo`lsa, u juftlashmagan elektron, agar ikkita
bo`lsa, juftlashgan elektron deyiladi.
s–orbital sferik simmetriyali, ya`ni shar shaklida bo`ladi, bu orbitaldagi
elektron s–elektron deyiladi.
p–orbital gantel yoki hajmiy sakkizlik shaklida bo`lib, bu orbitaldagi
elektron p–elektron deyiladi. d– va f– orbitallarning shakli p–orbitallarnikiga
qaraganda murakkabroq bo`ladi, tegishlicha ular d– va f– elektronlar deb ataladi.
Atomda elektronlarning energetik pog`ona va pog`onachalar bo`yicha
taqsimlanishi elektron formulalar ko`rinishida tasvirlanadi. Masalan:
1s│2 s, 2 p │3 s, 3 p │4 s, 3 d, 4 p │5 s, 4 d, 5 p│6 s, 4 f, 5 d, 6 p │7 s, 5 f, 6 d, 7p
6
C 1s
2
2s
2
2p
2
,
7
N 1s
2
2s
2
2p
3
,
8
O 1s
2
2s
2
2p
4
,
9
F 1s
2
2s
2
2s
5
,
10
Ne 1s
2
2s
2
2p
6
Elektron qobiqlarning tuzilishi ko`pincha, energetik, boshqacha aytganda
kvant yacheykalar yordamida tasvirlanadi–bular grafik elektron formulalar
deyiladi. Har bir yacheykalar katakcha bilan belgilanadi: katakcha orbital, strelka–
elektron, bo`sh katakcha–bo`sh orbital: uni qo`zgatilgan elektron egallashi mumkin
6
S 2s 2p 1s
2
2s
2
2p
2
1s 1s
2
2s
2
2p
x
1
2p
y
1
P
x
P
y
P
z
7
N 2s 2p 1s
2
2s
2
2p
3
1s 1s
2
2s
2
2p
x
1
2p
y
1
2p
z
1
P
x
P
y
P
z
8
O 2s 2p 1s
2
2s
2
2p
4
1s 1s
2
2s
2
2p
x
2
2p
y
1
2p
z
1
P
x
P
y
P
z
9
F 2s 2p 1s
2
2s
2
2p
5
1s 1s
2
2s
2
2p
x
2
2p
y
2
2p
z
1
P
x
P
y
P
z
Kimyoviy elementlarning xossalari, shuningdek, elementlar birikmalarining
shakli va xossalari ular atomlari yadrosining zaryadiga davriy ravishda bog`liqdir.
Bosh guruhchalarning elementlarida faqat tashqi pog`onadagi elektronlar,
shuningdek, yonaki guruhchalarning elementlarida faqat tashqi pog`onaning emas,
balki tashqaridan oldingi pog`onaning elektronlari ham valent elektronlar
hisoblanadi. Guruhning raqami, odatda, kimyoviy bog`lanish hosil bo`lishida
ishtirok eta oladigan elektronlar sonini ko`rsatadi.
Atomlarning o`lchami ionlanish energiyasi, elektronga moyilligi, elektrman–
fiyligi, oksidlanish darajasi kabi xossalari atomning elektron konfiguratsiyasi bilan
bog`liqdir.
Ionlanish energiyasi–bu eng bo`sh bog`langan elektronni atomdan uzish
uchun zaruriy energiya bo`lib, u odatda elektronvoltlarda (eV) o`lchanadi. Atomlar
faqat elektron beradigina emas, balki biriktirib olishi ham mumkin. Atomga
elektron biriktirib olinganda ajralib chiqadigan energiya elektronga moyillik
deyiladi. Elektrmanfiylikka 1932 yilda amerika olimi L. Poling ta`rif berdi. Bu
ta`rifga ko`ra, elektrmanfiylik atomning birikmada o`ziga elektronlarni tortish
xususiyatidir.
X q I Q E (2. 3)
Bunda X – atomning demak, elementning elektrmanfiyligi.
I
F
q 17,42 eV, E
F
q 3,62 eV ; I
Li
q 5,39 eV, E
Li
q 0,22 eV;
X
F
q17,42 eV Q 3,62 eV q 21,04 eV ;
X
Li
q 5,39 eV Q 0,22 eV q 5,61 eV.
Elementlarning nisbiy elektrmanfiyligi (X) litiyning elektrmanfiyligiga
qarab taqqoslanadi. X
Li
≈ 1 deb qabul qilingan.
X
Li
q 0,97
1 X
F
q
61
,
5
04
,
21
q 3,75
4
Foydalanilgan adabiyotlar.
1. G. P. Xomchenko. Kimyo. Oliy o`quv yurtlariga kiruvchilar ushun. Toshkent,
«O`qituvchi», 2001.
2. K. R. Rasulov va boshqalar. «Umumiy va anorganik kimyo». Toshkent,
«O`qituvchi», 1996.
3. G. Ye. Rudzitis, F. G. Feldman. Kimyo. 7–8–sinf darsliklari, Toshkent,
«O`qituvchi», 1992.
4. A. G. Muftahov, H. T. Omonov, R. O. Mirzayev. Umumiy kimyo. Toshkent,
«O`qituvchi», 2002.
5. M. M. Abdulxayeva, O`. M. Mardonov. Kimyo. Toshkent, «O`zbekiston», 2002.
6. S. Masharipov, I. Tirkashev. Kimyo. «O`qituvchi», 2002.
Do'stlaringiz bilan baham: |