Qarshi davlat universiteti kimyo kafedrasi noorganik kimyo fanidan

Gidridlar. Tarkibida albatta vodorod va boshqa biror element bo‘lgan binar birikma binar gidrid deb ataladi. Masalan: SiH₄ – kremniy gidrid, NaH – natriy gidrid va hokazo. Murakkab (qo‘shaloq) gidridlar ham malum, masalan: LiAlH_4. shuningdek, qisman almashingan gidridlar ham bo‘ladi, masalan: Li₃PbH va hokazo. Metallarning gidridlari tuzsimon gidridlar deb ataladi. Ularda vodorod manfiy zaryadli (Н^-) bo‘ladi. Ular jumlasiga ishqoriy va ishqoriy yer metallarning gidridlari kiradi; d-metallarning gidridlari oraliq metallar gidridlari deb ataladi; Cu, Zn, Ag, Cd, In, Au, Hg, Tl larning gidridlari chegara gidridlar deyiladi; barcha metallmaslar Ga, Ge, Po, At larning gidridlari kovalent gidridlar gruppasini tashkil etadi. Metallmaslarning gidridlari vodorodning oksidlanish darajasi +1 ga teng. Ko‘pchilik metalmaslarning gidridlari gazsimon holatda bo‘ladi; molekuladagi atomlar o‘zaro kovalent bog‘lanishlarga ega. Davriy jadvalning gruppalaridagi elementlar gidridlarining standart izobar potensiallari gruppacha ichida yuqoridan pastga tushgan sari kattalashib boradi.

Gidridlar eng oddiy birikmalar jumlasiga kiritilishi kerak, chunki vodorod atomi boshqa barcha atomlarga qaraganda oddiy tuzilishga ega. Gidridlar ham juda keng qo‘llaniladi; bazi gidridlarning tuzilishini o‘rganish natijasida kimyoviy bog‘lanish to‘g‘risidagi nazariy tasavvurlar ancha boyidi.

Gidridlar beshta gruppaga bo‘linadi; 1) tuzsimon, 2) oraliq, 3) metalsimon, 4) polimer va 5) uchuvchan gidridlar. Bunday sinflarga bo‘lish gidridlarning tashqi ko‘rinishi va fizik xossalariga asoslangan.

D.I.Mendeleyev Davriy sistemasining asosiy gruppacha elementlari hosil qilgan gidridlarni quyidagi uch sinfga bo‘lib o‘rganiladi: 1) tuzsimon, 2) uchuvchan va 3) polimer gidridlar. Bularning har biriga qisqacha to‘xtalib o‘tamiz.

Tuzsimon gidridlar ishqoriy va ishqoriy-yer metallarining gidridlaridir. Ularning umumiy formulasi Ме⁺Н^- va Ме²⁺(Н^-)_2. Bu gidridlarga metall bilan vodorod orasida ion bog‘lanish mavjud (lekin LiH dagi bog‘lanish qutbli kovalent xossaga ega). Gidridlar o‘rta u qadar chidamli emas. Ishqoriy metallarning gidridlari (LiH bundan mustasno) qizdirilsa, 200-450^oC dayoq vodorod va metallga ajraladi. Ishqoriy-yer metallarining gidridlari esa 600-700^oC da parchalanadi. LiH ga kelsak, u 680^oC da parchalanmay suyuqlanadi. Tuzsimon gidridlar suv tasiriga chidamsiz. Masalan;

KH+H₂O→KOH+H₂

Bunga gidrid qaytaruvchi sifatida reaksiyaga qatnashadi. Ishqoriy metallarning gidridlari hosil bo‘lish standart issiqliklari yuqori (masalan; LiH uchun ∆Н^о=-92 кЖ*моль^-1, Са, Sr, Ва larniki esa mos ravishda -196,65;-175,73 va 171,54 кЖ*моль^-1). Bunday birikmalarda H^- radiusi 0,15 nm ga yaqin, bu qiymat vodorod atominikidan 2,8 marta katta bo‘lishi elektronlar orasidagi itarishuv kuchlari kattaligadan darak beradi. Quyidagi keltirilgan qiymatlar ham ion tabiatli gidridlarda H- ning kuchli qaytaruvchi xossaga ekanligini tasdiqlaydi.

Реакция тури оксидловчининг потенциали В

2Н ^- 2e→2H_2(г) 2,25

Н_2(г)- 2е→2Н⁺(C=1*10^-7моль) 0,41

2Н_2(г) – 2е→ 2Н⁺ 0,0

Uchuvchan gidridlar. Bu gidridlarning soni tuzsimon gidridlar soniga qaraganda ancha ko‘p. Davriy sistemadagi IV-A, V-A, VI-A ва VII-A gruppachalar elementlari uchuvchan gidridlar hosil qiladi. Bu gidridlarda element bilan vodorod orasida kovalent bog‘lanish vujudga keladi. Kovalent gidridlarda elementlarning oksidlanish darajasi +4 dan -1 gacha bo‘ladi. Uglerod va kremniy juda ko‘p binar gidridlarni hosil qiladi. Tuzsimon gidridlar hosil bo‘lganda hamma vaqt issiqlik ajralib chiqadi, lekin ba’zi elementlarning uchuvchan gidridlari sintez qilinganda

esa issiqlik yutiladi. Bu gidridlar hosil bo‘lish issiqliklarining qiymatlari gruppachalar ichida yuqoridan pastga tushgan sari kamayadi. Hosil bo‘lish issiqliklar kichik (yoki manfiy) qiymatga ega bo‘lgan birikmalar termik jihatdan beqaror bo‘ladi. Shu sababli uchuvchan gidridlarning hammasini ham bevosita sintez qilish mumkin bo‘lavermaydi.

Uchuvchan gidridlarning suyuqlanish va qashnash temperaturalari ham turlicha. Chunonchi, Davriy sistemaning gruppachalari ichida gidridlarning suyuqlanish va qaynash temperaturalari gidridlarning molekulyar massaalri ortgan sayin yuqorilashib boradi. Lekin HF, H₂O, NH₃ lar bu qoidaga bo‘ysinmaydi, chunki bu birikmalarning molekulalari katta dipol momentga ega bo‘lgan qutbli zarrachalardir. Ular o‘zaro vodorod bog‘lanish orqali assotsilangan yirik mahsulotlar hosil qiladi. Masalan; H-F…H-F….

VI-A va VII-A gruppachalar gidridlarining suvli eritmalari kislotalik xossalarini namoyon qiladi.

V-A gruppacha gidridlaridan faqat NH₃ va PH₃ asos xassalariga ega: shunda ham PH₃ – fosfin nixoyatda kuchli asosdir. U faqat kuchli kislotalardangina protonlarni tortib oladi. Masalan:

PH₃+HClO₄→PH₄ClO₄

V-A gruppachaning qolgan gidridlari, shuningdek, IV-A gruppa gidridlari, o‘zlariga proton qo‘shib ololmaydi. Bor xamda galliy elementlarining eng sodda gidridlari B₂H₆ va Ga₂H₆ tarkibga ega. Bu turdagi kovalent gidridlarni IV-VII gruppaning bosh gruppachasidagi elementlar hosil qiladi, ularda vodorod kation sifatida bo‘ladi (ya’ni gidrid hosil qiluvchi elementlarning NEMlari vodorodnikidan katta), ularning tarkibi ЭН₄, ЭН₃, ЭН₂ ва ЭН ga javob beradi. Bunday giridlarining tarkibidagi elementlarning NEM qiymatlari kichik bo‘lsa ham, masalan, SiH₄, GeH_4, SnH₄ va elementlarning oksidlanish darajasi -4 (elementlarning NEM lari mos ravishda 1,9; 1,8; 1,8), PH₃, AsH₃, SlH₃, BiH₃ larda elementlarning oksidlanish darajalari -3 (elementlarning NEM lari mos ravishda 2,2; 2,0; 1,9; 1,9) bo‘ladi. Har bir gruppa oxirida joylashgan elementlarning gidridlari deyarli noto’g‘ri, masalan, PbH₄, PoH₂, AtH lar olinmagan, BiH₃ esa hosil bo‘liboq parchalanib ketadi. Kimyoviy bog‘ tabiati kovalent xususiyatga ega bo‘lgan gidridlari suvda eruvchanligi juda yomon (СН₄, SiH₄ va boshqalar), lekin ular qutbsiz organik erituvchilarda yaxshi eriydi. Kimyoviy bog‘ning qutbliligi ortishi bilan gidridlarning suvda eruvchanligi ham sezilarli darajaada ortadi, ular suvda elektrolitik dissotsilanadi va gidridlari kislota-asos xususiyatlarini namoyon qiladi, masalan:

NH₃+H₂O↔NH₄⁺ + OH^-

Bog‘ tabiati qutbliroq bo‘lgan VI-A gruppacha elementlarining gidridlari esa dissotsilanganda kislotalik xususiyatga ega bo‘ladi:

H₂S↔H⁺ + HS^- ёки H₂S + H₂O↔HS^- + H₃O⁺

Shu gruppadagi elementlar gidridlarining kislotalik xossasi yuqoridan pastga o‘tish tartibida ortib boradi.

H₂S, H₂Se, H₂Te

K₁ 10^-7 10^-4 10^-3

VI-A gruppachaning galoidvodorodlari (HCl, HBr, HJ ) ning suvdagi eritmlari kuchli kislotalik xossasini namoyon qiladilar. Bu qatorda H- gal bog‘ining qutbliligi ortib borishi va barqarorligi kamayib borishi tufayli kislotalik xususiyati ortib boradi. II davrdagi V-VII gruppalardagi asosiy gruppacha elementlarining gidridlari (NH₃, H₂O, HF) keyingi davrlardagi ayni gruppachalarning gidridlaridan keskin farq qiladi, bunga asosiy sabab ularning vodorod bog‘i hisobiga kuchli assossilangan holatning paydo bo‘lishidir. Yuqorida keltirilgan uchta gidridning suvli eritmalaridagi dissotsilanishi uch xil bo‘lishini quyidagi tenglamalardan ko‘rish mumkin:

NH₃ + H₂O ↔NH₄⁺ +OH^-

H₂O + H₂O ↔ H₃O⁺ +OH^-

H₂O + HF ↔ H₃O⁺ + F^-

Bu moddalarda N-H, O-H, va F-H bog‘larining qutbliligi ortib boradi, birinchisida azotning taqsimlanmagan elektron jufti suvning musbat qutbli vodorodi bilan mustahkam donor-akseptor bog‘ hosil qiladi, H-F dagi proton suvning kislorod atomi bilan shunday bog‘ hosil qiladi, hosil bo‘lganF^-ionida zaryad zichligi katta bo‘lishi tufayli HF molekulasi bilan F^-₂ ning hosil qilinishi, bu modda H⁺ eritmasida erkin Н⁺ ionlari miqdorining kamayishiga olib keladi, yani HF eritmasida H⁺ionlari miqdori nisbatan kamayadi.

Ba’zi gidridlar, masalan, BeH₂)_х, (BH₃)_x, (MgH₂)_x, (AlH₃)_x lar polimer xolatiga o‘tishi natijasida vodorod atomi ikkita qo‘shni markaziy element bilan bog‘lanishi natijasida dimer yoki polimer tuzilish paydo bo‘ladi.Bunday holat, asosan, qo‘zg‘algan holatdagi atomning valent qobig‘ida bo‘sh orbital bo‘lganda, ya’ni monomer gidrid elektron yetishmagan molekula hosil qilganda sodir bo‘ladi.

Polimer gidridlar. Be, Mg, Al, In, Tl, kabi elementlar polimer gidridlar hosil qiladi. Ularning formulalarini (BeH₂)_n , (TlH₂)_n, shaklida yozish mumkin. Berilliy, magniy va boshqa gidridlarining tuzilish formulalarini quyidagicha yozish mumkin.

H H

M e Me

H H

Bu formula Me juftlar Be, Mg, Al, In, Ta elementlari bo‘lishi mumkin. Bu birikmalarda bog‘lanishlar soni bog‘lovchi elektron juftlar sonidan ortiq bo‘lganligи uchun ularni elektronga tanqis birikmalar deb yuritiladi. Ikkinchi gruppaga taaluqli bo‘lgan gidridlar oraliq, d-elementlar hosil qiladilar,ulardagi bog‘lanish tabiati metallarga xos bo‘lgan bog‘lanish bilan tavsiflanadi, ularning ko‘pchiligida vodorod metall kristall panjarasiga singigan holatda bo‘ladi, tarkibida vodorod atomlari soni ko‘p bo‘lmaydi, masalan; ЭН, ЭН₂, ba’zan esa ЭН₃ bo‘ladi. Vodorod atomi oktaedr tuzilishga ega bo‘lgan metallar kristall panjaralarining bo‘shliqlarida (bu holda ularning formulasi ЭН) bo‘ladi), yoki tetraedr kristall panjarasidagi bo‘shliqlarda joylashadi(bunda ularning tarkibi ЭН₂ bo‘ladi), bu ikkala holatdagi bo‘shliqlarga joylanishi ham mumkin (ularning formulasi ЭН₃ bo‘ladi).

Amalda kristall panjaralardagi bo‘shliqlarni egallash darajasi maksimal qiymatga yetmay qolishi natijasida bertollidlar (ЭН_1-n, ЭН_2-n, ЭН_3-n) ning hosil bo‘lishi kuzatiladi. Umuman olganda d-qobiqlarida elektronlari kam bo‘lgan elementlar davriy sistemaning chap tomonida joylashgan va ular o‘zlariga ko‘proq vodorodni singdirishi kuzatiladi. Lantanoidlar va aktinoidlar ko‘pincha tarkibi ЭН₃ (ba’zilari, masalan, PrH₂ va PuH₂ larni hosil qiladi), Ti va Zr lar tarkibi ЭН₂ ga yakinlashib boradigan nostexiometrik birikmalar hosil qiladi, V va Hf лар esa tarkibi ЭН ga yaqinlashib keladi. Davriy jadvalning o‘ng tomonidagi d-elementlarning gidridlari tarkibida vodorod miqdori juda kam, stexiometriyaga javob bermaydigan tarkibga ega. Nodir metallar orasida palladiy o‘zining xajmiga qaraganda 800-900 marta ko‘proq xajmdagi vodorodni singdirganda ham formulasi PdH_0,8ga yaqinlashadi. Mis, kumush, rux turg‘un bo‘lmagan CuH, AgH va ZnH₂ larni hosil qiladilar.

Modda - turli xil elementar zarrachalardan tashkil topgan material mavjudligidir. Moddaning tarkibiy qismlari: molekula – moddaning tarkibini, tuzilishini va xossalari o‘zida mujassamlashtirgan eng kichik zarrachadir. Moddalar soni juda ko‘p. Ularni o‘rganishda moddalarning turli xossalariga asoslanib bir necha sinflarga bo‘linadi. Bizga ma’lum bo‘lgan barcha moddalar birinchi navbatda quyidagi to‘rt guruhga: 1) elementar zarrachalar; 2) oddiy moddalar; 3) murakkab moddalar va 4) aralashmalarga bo‘linadi. Har qanday molekula bir yoki bir necha turdagi elementlarga tegishli bo‘ladi. Atom kimyoviy elementning xosssalarini o‘zida namoyon etadigan eng kichik zarrachadir. Elementar zarrachalar ichida 34 ta fundamental zarrachalar mavjud. Bunday elementar zarrachalarga xususiy (nisbiy) tinchlik massasiga ega bo‘lgan zarrachalar - elektron va pozitronlar (leptonlar), proton va neytronlar (nuklonlar), giperon va boshqa og‘ir zarrachalar - barionlar kiradi. Massalari bo‘yicha leptonlar bilan nuklonlar o‘rtasida joylashadigan zarrachalar (ular leptonlardan 274 marta og‘ir) mezonlar deyiladi.

Oddiy modda – kimyoviy elementning erkin xolda mavjud bo‘la oladigan turi. Murakkab moddalar yoki kimyoviy birikmalar – o‘zaro ma’lum nisbatlarda birikkan ikki yoki bir necha elementdan iborat. Ularning soni juda ham ko‘p, faqat noorganik moddalarning o‘zi 200 mingdan ortiq, organik moddalar soni o‘n ikki millionga yaqin.

Tabiatda toza moddalar bilan bir qatorda aralashmalar ham uchraydi. Aralashma tarkibi va o‘z xossalarining o‘zgaruvchanligi bilan kimyoviy birikmadan keskin farq qiladi. Masalan, bir xil sharoitda baravar hajmda vodorod bilan xlor gazlari aralashmasi olingan bo‘lsin. Agar vodorod xlorid gaziga alanga tutilsa, bu gaz yonmaydi, lekin vodorod bilan xlor gazlari aralashmasiga alanga tutilganda ular kuchli portlash bilan yonadi. Reaksiya natijasida yangi modda – vodorod xlorid hosil bo‘ladi.

Maydon deb, zaryadlangan zarrachalar o‘rtasida o‘zaro ta’sir nomoyon bo‘ladigan moddiy (material) muhitga aytiladi. Masalan, zaryadlangan zarrchalar elektromagnit maydoni ta’sirida ta’sirlashadilar. Nuklonlar esa o‘zaro yadro maydoni vositasida ta’sirlashadilar. Bu ta’sir 110^-15 m dan (110^-15м = 1 femtometr) kamroq masofalarda tortishish ta’siri bo‘lib, ularni ta’minlovchi zarrachalar (m(mezon) = 274m_e) mezonlar (o‘rtacha massaga ega: 1o‘rtacha degan ma’noni bildiradi.

Atom yadrosi tashqi neytronlar vositasida parchalanganda yadro nuklonlari o‘rtasidagi masofa neytronlar ko‘payib ketishi hisobiga 110^-15 м = 1 femtometrdan ortib ketadi va ular o‘rtasidagi mezon (yoki pion desa ham bo‘ladi) lar 1 nuklondan ikkinchi nuklonga yetib bora olmay qoladi. Natijada yadro beqarorlashadi va portlash ro‘y beradi.

Materiyaning maydon ko‘rinishi eng avvalo energetik ko‘rsatkichlarini namoyon qiladi. Lekin u shubhasiz massaga ham ega. Olam materiyadan iborat, bor narsalarning hammasi doimo harakat qilib turadigan materiyaning har xil turlaridir. Harakat, doimo o‘zgarib turadigan narsa bo‘lib, butun materiyaga ham uning har bir mayda zarrachasiga ham xosdir. Materiya harakatining formalari nihoyatda xilma-xil bo‘ladi. Jismlarning qizishi va sovishi, nur sochish, elektr toki kimyoviy o‘zgarishlar, hayotiy jarayonlar va fikr qilishlarning hammasi materiya harakatining turli formalaridir. Materiya harakatining bir formasi boshqa formasiga aylana oladi. Masalan mexanik harakat issiqlik harakatiga, issiqlik harakati kimyoviy harakatga, kimyoviy harakat elektr harakatiga oson aylanadi.

Harakatning bir formasi boshqa formasiga aylanar ekan, tabiatning asosiy qonuni - materiyaning va materiya harakatining abadiylik qonuni hamisha to‘la saqlanadi. Bu qonun materiyaning barcha turlariga va materiya harakatining barcha formalariga taaalluqlidir; materiyaning birorta turi va harakatning birorta formasi yo‘qdan bor bo‘lmaydi va yo‘q bo‘lib ketmaydi. Materiyani va harakatini yo‘qotib ham bo‘lmaydi, vujudga keltirib ham bo‘lmaydi; materiya doimo o‘zgarib turgani holda abadiy mavjuddir.

Kimyo fani kimyoviy harakatni o‘rganadi. Kimyoviy harakatning o‘ziga xos tomoni modda tarkibi va tuzilishining o‘zgarishidir. Kimyoviy hodisalar aksariyat holatda issiqlik, ba’zan esa yorug‘lik chiqarish bilan bog‘liq ravishda sodir bo‘ladi. Bu hol esa fizika va matematikani ham bilishni talab etadi. Traditsion ravishda harakatni doimo mexanika fani o‘rganib kelgan. Shuning uchun kimyoviy jarayonlarda ishtirok etayotgan zarrachalarning harakatini fizikaning muxim sohasi - kvant mexanikasi o‘rganadi.

Shuni e’tiborga olish kerakki har xil tabiiy fanlarning bir-biriga kirib borishi materiyaning turli shakllardagi harakatining tabiatda mavjud bo‘lgan o‘zaro bog‘liqligining obyektiv natijasidir.

Massa tushunchasi fundamental, juda muhim tushunchadir. Massa materiyani o‘zining tinch yoki harakatdagi holatini saqlashga intilishidagi, uni o‘zgartirishga yo‘naltirilgan urinishga qarshiligini ifodalovchi fizikaviy kattalikdir.

Massa materiyaning xossasi, uning inersiya o‘lchamidir. Energiya esa materiyaning harakat o‘lchovidir. Shuning uchun massa va energiyani molekuladan ajratib bo‘lmaydi, ammo ular o‘zaro ekvivalent emas, biri ikkinchisiga aylanmaydi. Biroq ular bir - biriga proporsional.

Aytish mumkinki, ayrim jarayonlar vaqtida tinchlik massasi harakat qilayotgan materiya massasiga aylanadi va aksincha. Massa bilan energiya orasida miqdoriy bog‘lanish borligini Eynshteyn 1905 yilda quyidagi formula shaklida ko‘rsatib berdi: