Qarshi davlat universiteti kimyo kafedrasi noorganik kimyo fanidan

Born-Gaber sikli bo‘yicha kristall panjara energiyasining qiymatini o‘zgarishi. Kristall panjara energiyasining qiymati tajribada aniqlab bo‘lmaydi. Biroq, ion bog‘li birikmalarning hosil bo‘lishini bir nechta bosqichlarga bo‘lib, Gess qonunidan foydalanib, hisoblab topish mumkin. Yuqoridagi bosqichma- bosqich amallar to‘plami Born-Gaber sikli deb ataladi. Bu kristall panjara energiyasini termokimyoviy yo‘l bilan aniqlash yo‘li bo‘lib, nemis olimlari Max Born (1882- 1970) va Fritz Gaber (1868- 1934) lar sharafiga atab qo‘yilgan.

Masalan, NaCl ning kristall panjara energiyasini hisoblab ko‘raylik. Bunda, NaCl(q) reagent sifatida, Nа⁺ va Сl^- lar esa mahsulot sifatida qaraladi va shu reaksiya bizga asos vazifasini bajaradi. Reaksiyani shu tarzda ifodalash uchun esa bir nechta holatlarni hisobga olish darkor. NaCl reagent va unga ion bog‘lanishli birikma sifatida qarab, Nа⁺ va Сl^- lardan tashkil topgan deb hisoblab, ikki narsani hisobga olgan holda asosiy tenglamani keltirib chiqarsak bo‘ladi.

2-bosqich. Qattiq holdagi natriyning natriy ioniga o‘tkazib olishimiz kerak, ya’ni qattiq natriyni dastavval gaz holatiga, so‘ngra ionga ajratish lozim.

Xuddi shu tarzda gaz holatidagi xlor molekulalari avval xlor atomlariga, keyin esa ioniga o‘tkazib olinadi.

Yuqoridagi jarayonlarni yig‘indisini hisoblash orqali esa kristall panjara energiyasini topishimiz mumkin. Born-Gaber sikli sxemasi 18-rasmda ko‘rsatilgan.

18-rasm. Osh tuzining Born-Gaber sikli sxemasi.

Ion birikmali s- va p- guruh elementlarning elektron konfiguratsiyasi. Ion bog‘ hosil bo‘lishi energetikasi, nega ion bog‘lanishli ko‘pchilik birikmalar inert gaz elektron konfiguratsiyaga ega ekanligini tushuntirib beradi. Misol uchun, Na o‘zining tashqi qobig‘idagi elektronni ajratib chiqarib, Ne ni elektron konfiguratsiyaga o‘tadi.

Na 1s²2s²2p⁶3s¹ = [Ne]3s1

Na⁺ 1s²2s²2p⁶ = [Ne]

Ion zaryadi ortishi bilan uning kristall panjara energiyasi ham ortishiga qaramay, biz Na ni hech qachon Na2+ holatida uchratmaymiz. Metaldagi ikkinchi elektron ajralib chiqishi uning ichki qobig‘idan ajralishi bilan ro‘y beradi, biroq bu esa juda katta energiya talab etadi. Kristall panjara energiyasining ortishi, natriyning ichki qobig‘idan elektronni ajratib chiqarish uchun talab etiladigan energiya miqdoridan kam bo‘lganligi sababli bu hodisa ro‘y bermaydi. Shu boisdan, natriy metali o‘zining birikmalarida faqat +1 oksidlanish darajasiga egadir.

Xuddi shu tarzda, xlorning o‘ziga elektron biriktirib olishi issiqlik ajralib chiqishi bilan ro‘y beradi. Birinchi elektron uning valent qobig‘iga joylashib Сl^- hosil bo‘ladi va Ar tipidagi elektron konfiguratsiyaga ega bo‘lib qoladi.

Cl 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ = [Ne] 3s²3p⁵

Cl^- 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ = [Ne] 3s²3p⁶= [Ar]

Ikkinchi elektronning birikishi, ya’ni Сl₂ hosil bo‘lishi keyingi, yuqori energetik qavatga joylashishi lozim edi, biroq bu elektronning yuqori energiyali qavatga joylashishi, kristall panjara energiyasining ortishini kompensatsiyalamaganlgi sababli,bu hodisa ro‘y bermaydi. Shu boisdan, davriy sistemada joylashgan 1A, 2A, 3A guruh elementlarning mos ravishda 1+, 2+, 3+ kationlarini hosil qilishadi va shu tarzda 5A, 6A, 7A guruh elementlari 1-, 2-, 3- oksidlanish darajalarini o‘zlarida namoyon qilishadi.

Yonaki metallarning ionlari. Har bir muvafaqqiyatli ajralib chiqqan elektron, elementning ionlanish energiyasini oshirishiga sabab bo‘ladi. Ion bog‘li birikmalarning kristall panjara hosil qilish energiyasi odatda atomdan uchtagacha bo‘lgan elektronni ajralib chiqish energiyasini kompensiyatsiyalashi mumkin. Shu boisdan, biz ion bog‘li birikmalarda 1+, 2+, 3+ oksidlanish darajasiga ega bo‘lgan kationlarni uchratishimiz mumkin. Biroq, ko‘pgina yonaki guruh metallari o‘zlarining valent qobig‘ini inert gaz ko‘rinishiga o‘tkazish uchun uchta elektrondan ko‘proq elektronni ajratib chiqarishi lozim. Masalan, kumush [Кr]4d¹⁰5s¹ elektron konfiguratsiyagaega. 1B guruh elementlari ko‘pgina birikmalarida 1+ ionlarini hosil qilishadi (CuBr, АgСl va hokazo). Аg⁺ ionii hosil bo‘lganda, kumush o‘zining 5s dagi yagona elektronini yo‘qotadi va to‘la to‘lgan 4d qobig‘ini saqlab qoladi. Yuqoridagi misoldan ko‘rinib turibdiki, yonaki guruh elementlari o‘zlarining ionlarida inert gaz konfiguratsiyasini namoyon qilmaydi. Oktetlar qoidasi ko‘p hollarda foydali bo‘lishiga qaramay, shu holda cheklangandir.

Avvalgi darslardan bizga ma’lumki, musbat zaryadlangan ionlar hosil bo‘lishida, elektron har doim n qiymati kata bo‘lgan qobig‘dan ajralib chiqadi. Shusababdan, ion hosil bo‘lishida, yonaki metallar avval o‘zlarining s qobig‘idan elektron ajratib chiqaradi, so‘ng talab etilgan ion ko‘rinishiga o‘tish uchun zarur bo‘lgan elektronlar d qobig‘dan ajratib olinadi. Masalan, Fе²⁺ [Аr]3d⁶, Fе³⁺ esa [Аr]3d⁵ elektron konfiguratsiyaga egadir.