2012-01-15 - himiin hicheel
Сэдэв : Химийн гол хуулиуд |
Эх сурвалж : Ном хэвлэлээс |
Жишээ нь: Азот хүчилтөрөгчтэй нэгдэж 5 янзыи оксид үүсгэдэг. NiO - азотын (I) оксид / геми оксид / N0 - азотын (II) оксид / мовооксид / N2O3 - азотьш (III) оксвд /лемитри буюу сесквиоксид / NO2- азотьн (IV) оксид / диоксид / N2O5 - азотьн (V) оксид / гемипентоксид /
Эдгээр оксидууд доторх азотын 7 граммд ноогдох хүчилтөрөгчийн массын хэмжээнуүд хоороддоо 1:2:3:4:5 гэсэн энгийн бүхэл тооны харьцаатай байна.
Эквивалеант хууль. Химийн урвалаар нэг моль атом устөрөгч буюу найтан моль атом хүчилтөрөгчтэй нэгдэж чаддаг, эсвэл тийм хэмжээний устөрөгч ба хүчилтөрөгчийг нэгдлээс нь түрж чадах нөгөө элементийг бодисын хэмжээг молиор илэрхийлсэнийг эквивалеант гэнэ. Нэг эквивалент элементийн /бодисын/ массыг түүний эквивалент масс гэнэ. Эквивалент массыг r/моль-иор илэрхийлдэг. Тэгвзл бром, хүчилтөрөгч, фосфор, цахиурын эквивалент масс нь 79,9 г/моль, 8 г/моль, 10,3 г/моль, 7 г/моль болно. Найрлага тогтмолын хууль есоор элементүүд бие биетэйгээ массын тодорхой харьцаагаар нэгддэг.
Энерги хадгалагдах хууль. Матсрийн хөдөлгөөний тоон илэрхийлэл нь түүний энерги юм. 1760 онд М.В.Ломоносов энерги хадгалагдах хуулийг томъёолж, 1842 онд Немцийн эрдэмтэн Р.Майер түүнийг туршлагаар баталжээ. Энерги чанар, хэлбэрийн хувьд хувирдаг боловч тоо хэмжээний хувьд хадгалагддаг. Иймд энерги хадгалагдах хуулийг "Энерги устаж үгүй болохгүй, оргүй хоосон юмнаас үүсэхгүй зөвхөн нэг хэлбэрээс нөгөө хэлбэрт зохих хэмжээгээр шилжинэ " гэж томъёолдог. Үүнийг өөрөөр " Урвалд орж байгаа бодисуудыг агуулсан системийн энерги урвалын дунд үүссэн бодисуудыг агуулсан системийн энергитэй тэнцүү " гэж томъёолж болно. XX зууны эх хүртэл эрдэмтэд бодис ба энерги нь бие биетэйгээ холбоогүй ойлголтууд гэж үзэж байв. Гэвч биетээс энерги ялгарахад түүний масс хорогдож, энергийг шингээхэд масс нь ихэсдэг болох нь физикийн олон талын судалгаагаар нотлогдсон юм. 1899 онд Оросын эрдэмтэн П.Н.Лебедев гэрэл даралт үүсгэдгийг баталж түүнийг хэмжсэнээрээ гэрэл масстай болохыг илрүүлж биет гэрэл цацруулбал түүний масс хорогддог болохыг нотолжээ. 1905 онд Л.Эйнштейн биетийн масс, энергийн холбоог дараах томъёогоор илэрхийлжээ. АЕ= Ат c2
Энд: Е- энерги, т- масс, с- гэрлийн тархах хурд. Эйнштейны энэ харьцаа массгүй энерги, энергигүй масс байдаггүй болохыг харуулж байна. Мөн масс, энерги, элемент хадгалагдах хуулиуд нь бие биеэсээ үл хамаарах тусгай хуулиуд бөгөөд матери ба түүний хөдөлгөөн мөнх хадгалагдах тухай и-и хуулийн хоёр тал гэдгийг нотолж байна. Иймд эдгээр хуулиудыг тусад нь биш харин бодисуудын масс, элемент ба энерги хадалагдах хууль гэж ойлговол зохистой юм.
Бодисын масс хадгалагдах хууль. 1756 онд М.В.Ломоносов тодорхой масстай хатуу бодисыг (металл) битүү саванд хийж шатаахад бодисын масс урвалын эцэст өөрчлөгдөхгүй байгааг туршлагаар баталж, бодисын масс хадгалагдах хуулийг томъёолжээ. «Химийн урвалд орж байгаа бодисуудын массын нийлбэр иь урвалын дунд үүссэн бодисуудын массын нийлбэртэй тэнцүү. Францын эрдэмтэн А.Л.Лавуазье химид тооны шинжилгээний аргыг анх хэрэглэж шатах процесс болон олон тооны бодисын найрлагыг судалсан дүнгээ үндэслэн 1774 онд бодисын масс хадгалагдах хуулийг дахин баталж элемент хадгалагдах хуулийг нээжээ. Химийн урвалын эцэст бодисуудын массын нийлбэр хадгалагдах төдийгүй урвалд оролцож байгаа бодисуудын найрлага дахь элемемт тус бүрийн масс тогтмол хэвээр үлддэг гэж үзжээ. Энэ нь химийн урвалын явцад элемент өөрчлөгдөн хувирахгүй зөвхөн нэг бодисын найрлагаас нөгөө бодисыг үүсэхэд оролцдог болохыг гэрчилж байна. Бодисын масс хадгалагдах хууль нь матери мөнх болохыг баталж матери устаж үгүй болохгүй, огт оргүй хоосноос шинээр бий болохгүй, зөвхөн нэг дүрсээс нөгөө дүрст шилжиж хувирч байдгийг нотолж байна. Бодисын масс хадгалагдах хуулийг үндэслэн химийн урвалын тэгшитгэлийг тэнцүүлж, аливаа тооцоог хийдэг. Ийнхүү- химийн урвалын тэгшитгэл нь бодисын масс хадгалагдах хуулийг илэрхийлж байдаг юм.
Изотоп, Изобар, Тэмдэглэгээ 11H 12H 13H Тодорхойлолт Цөмийн цэнэгээрээ........атом массаараа........нэг элементийн дүрс хувирлыг тэх элементийн изотоп гэнэ. Изобар, Тэмдэглэгээ 13H 23Н Тодорхойлолт Цөмийн цэнэгээрээ........атом массаараа........хэд хэдэн элементийн дүрс хувирлыг тэр элементийн изобар гэнэ.
Донор акцептор холбоо Нэг атомын хос электрон, нөгөө атомын хоосон орбиталын хооронд үүссэн холбоог донор акцептор холбоо гэнэ. Үүнд : хос электроноо өгч байгаа хэсгийг донор, хоосон орбиталдаа электроны хосыг хүлээж авч байгаа хэсгийг акцептор гэнэ. Жишээ нь : А: + В = А В Н3 N : + H + = NH4+ Азотын атом донор, устөрөгчийн ион акцептор болно.
Устөрөгчийн холбоо : Хоёр хүчтэй цахилгаан сөрөг атом устөрөгчийн атомаар дамжин холбогдсон холбоог устөрөгчийн холбоо гэнэ. Устөрөгчийн холбоотой бодисууд гэвэл ус, мөс, шингэн аммиак, шингэн фторт устөрөгч, цуугийн хүчил г.м олон бодисууд байна.
Нүүрсустөрөгчдийн төрөл. Ханасан нүүрс устөрөгч (алкан) нь задгай (гинжин) хэлхээтэй, дан холбоогоор холбогдсон, ханасан нүүрс устөрөгчид юм. Алканууд нь түгээмэл тархалттай, энгийн нүүрс устөрөгчид бөгөөд газрын тосны үндсэн нэгдэл болно. Изомер үүсгэнэ. Химийн ерөнхий томъёо нь CnH2n + 2. Ханаагүй нүүрсустөрөгч гэдэгт нэг буюу түүнээс дээш тооны давхар, эсвэл гурвалсан холбоо бүхий задгай хэлхээтэй нүүрсустөрөгчдийг хамааруулна. Нэг ширхэг давхар хэлхээтэй нүүрсустөрөгчдийг алкен гэнэ. Алкений ерөнхий томъёо нь CnH2n. Гурвалсан холбоо агуулсан нүүрсустөрөгчдийг алкин гэж нэрлэнэ. Циклоалкан (нафтен) гэдэг нь нэг эсвэл түүнээс дээш тооны нүүрстөрөгчийн цагираг агуулсан, дан холбоо бүхий нүүрсустөрөгчид юм. Нэг цагирагт, ханасан нүүрсустөрөгчийн химийн томъёо нь CnH2n. Ароматик нүүрсустөрөгч буюу арен нь нэг буюу түүнээс дээш тооны бензолын цагираг (3 ширхэг давхар холбоо бүхий) агуулсан ханаагүй нүүрсустөрөгчид.
Ковалент холбоо Ковалент холбоо нь нэгдэж байгаа хоёр атомын сондгой электронууд ерөнхий хос электрон үүсгэсний үр дүнд үүснэ. Хэрэв тухайн молекул нэг элементийн хоёр атомаас тогтсон байвал тэдгээрээс үүссэн хос электроны үүл харилцан нэвчиж, тэнд электроны нягтрал болсон хэсэгт татагдан тогтвортой молекул үүснэ. Устөрөгчийн атомын электрон байгууламж 1s¹ бөгөөд электроны давхраандаа сондгой ганц электронтой учир ийм хоёр атомаас молекул үүсэхэд s- орбиталууд харилцан нэвчиж түүнд хоёр цөм татагдаж устөрөгчийн молекул үүснэ. Химийн холбооны чухал тоон үзүүлэлт бол холбооны энерги ба холбооны урт байдаг. 1 моль устөрөгчийн молекул үүсэхэд 435кж энерги ялгарна. Өөрөөр хэлбэл 1 моль устөрөгчийн молекулыг задалж атом болоход 433 кж энерги шаардагдана. Үүнийг холбооны энерги гэнэ. Устөрөгчийн атомын радиус 0,53 А° бөгөөд хоёр атомын цөмийн хоорондох зай 1,06 А° байх байтал молекул үүсэх процесст орбиталууд нэвчиж хоёр цөм ойртсоноос тэдгээрийн хоорондын зай 0,74А° болсон байдаг. Молекул үүсгэж байгаа цөмүүдийн хоорондын зайг холбооны урт гэнэ. Холбооны урт хэчнээн бага байна, химийн холбоо төдийчинээ батжилтай байна. Өөрөөр хэлбэл холбооны урт багасах тутам холбооны энерги ихсэнэ. Нэг элемэнтийн хоёр атомаас тогтсон молекулын электрон үүл хоёр цөмийн дунд ижил зайд орших учир нэмэх, хасах цэнэгийн ямар нэгэн туйлшрал үүсэхгүй. Ийм холбоог туйлгүй ковалент холбоо, уг молекулыг туйлгүй молекул гэнэ. Хэрэв молекул янз бүрийн элементийн атомуудаас тогтсон байвал ерөнхий электроны үүл аль нэг атомын тал руу хазайж тэгш хэмт байдал алдагдана. Ийм тохиолдолд туйлшрал үүснэ. Туйлт молекул үүсгэж байгаа холбоог туйлт ковалентийн холбоо гэнэ. Жишээ нь, устөрөгч хлороос устөрөгч үүсгэхэд электроны хос хлорын зүг рүү хазайснаар хлор байгаа талд хасах туйл, устөрөгчийн талд нэмэх туйл үүснэ. Үүнийг туйлт молекул гэнэ. Ингэж электронуудын ерөнхий хос үүсгэн нэгдэж байгаа атомуудын холбоог ковалент холбоо гэнэ. Өөртөө электроны ерөнхий хосыг татах атомын чадварыг түүний цахилгаан сөрөг чанар гэнэ. Атомын цахилгаан сөрөг чанар хичнээн их байна , тэр нь электроны хосыг хүчтэй татна. Холбооны чиглэл: Ковалент холбоо нь харилцан үйлчилж байгаа атомуудын электроны үүл дээд хэмжээгээр нэвчсэн чиглэлд үүсдэг. Өөрөөр хэлбэл тодорхой чиглэлд холбоо үүснэ. Үүнийг холбооны чиглэлт чанар гэнэ. Холбооны энэ чиглэл нь үйлчилж байгаа атомын тоо ба электронуудын төрлөөс хамаарна. Хоёр s–орбитал , p-орбитал, эсвэл s, p-орбиталууд нэвчиж s¹-s¹, p¹-p¹, s¹-p¹ электронуудын хослолоор үүссэн холбоо нэгдэж байгаа атомуудын төвийг дайрсан шулуун дээр байрлана. Жишээ нь : Устөрөгчийн молекул s¹-s¹, HCl –ийн молекул s¹-p¹ , Cl-ийн молекул p¹-p¹ гэсэн электронуудын хослолоор үүснэ. Ийм төрлийн молекулийг шугаман хэлбэртэй молекул гэнэ. Түүний чиглэлийг шугаман чиглэл гэнэ.
Ионы холбоо Цахилгаан сөрөг чанараар эрс ялгаатай элемэнтүүдийн нэгдэл үүсэхэд , өөрөөр хэлбэл жинхэнэ метал ба метал бишүүд нэгдэхэд тэдгээрийн электроны ерөнхий хос цахилгаан сөрөг чанараар илүү атомт бүрэн шилжинэ. Үүний үр дүнд ион үүснэ. Жишээ нь : Хлор дотор натрийг шатаахад натрийн атомын сондгой 3s – электрон хлорын мөн сондгой 3-р электронтой нийлж электроны хос үүсгэнэ. Энэ ерөнхий хос хлорын атом уруу бүрэн шилжсэний дүнд Na+,Cl- ионууд үүснэ. Ингэж электрон өгөх буюу эсвэл нэгдүүлэх замаар буй болсон цахилгаан цэнэгтэй жижиг хэсгүүдийг ион гэнэ. Эсрэг цэнэгтэй ионууд таталцсаны үр дүнд үүссэн нэгдлийг ионы нэгдэл, ионуудын хоорондын холбоог ионы холбоо гэнэ. Химийн холбоо Бодисын бүтцийн тухай сургааль нь химийн нэгдлүүдийн олон янз болох, тэдгээрийн найрлага, молекулын бүтэц, бодисын байгууламж зэргийг тайлбарладаг. Атомууд химийн холбоогоор нэгдэж молекул хэрхэн үүсдгийг орчин үед атомын бүтцийн электроны онолын үндсэн дээр тайлбарлаж байна. Химийн хувьд тогтвортой олон атомт систем бүрдүүлж байгаа хоёр ба түүнээс дээш тооны атомын хоорондох харилцан үйлчлэлийг химийн холбоо гэнэ. Атом буюу молекулуудын хоорондын бусад төрлийн үйлчлэлээс химийн холбооны ялгагдах гол онцлог гэвэл нэгдэж байгаа атомуудын электрон бүрхүүлийн төрх өөрчлөгдөх явдал юм. Иймээс химийн холбоог электрон бүрхүүлийн өөрчлөлттэй явагдах атомуудын харилцан үйлчлэл гэж үзэж болно. Бодисууд хоорондоо нэгдэж химийн нэгдэл үсэх явцад энерги ялгарна. Хичнээн их энерги ялгарна, төдийчинээ батжилтай нэгдэл үүснэ. Иймээс холбоог задлах энерги уг химийн нэгдлийн батжилын хэмжүүр болно. Химийн холбоо үүсэхэд холбоонд орж байгаа электрон ба цөмөөс тогтсон системийн потенциал энергийн багассанаас ямагт энерги ялгарна. Иймээс холбоонд орсон хэсгүүдийн нийлбэр потенциал энерги, хэсэг тус бүрийн анхны потенциал энергийн нийлбэрээс ямагт бага байна. Ийм замаар харилцан үйлчлэлцэж байгаа атомуудаас тогтсон системийн потенциал энерги багасах нь химийн холбоо үүсэх гол нөхцөл болно.
Изотопи Аливаа атомын изотопи нь тухайн атомын цөм дэх нейтроны тоогоор тодорхойлогдоно. Ижил элементүүдийн изотопи нь химийн маш төсөөтэй шинж чанартай байна. Тодорхой химийн нэгдэл, эсвэл дээж дэх изотопуудыг масс спектрометр, центрифуг хэрэглэн ялгаж авч болно.
Изотопиудын шинж чанарын ялгаа. Ямар нэгэн атомын изотопиудын электрон ба протоны тоо тэнцүү байхаас гадна электрон байгуулалт нь мөн ижил тул, ерөнхий тохиолдолд, изотопиудын химийн шинж чанар нь ойролцоо байна. Гэвч элементүүдийн шинж чанарт электроны байгуулалтаас гадна кинетик эффект чухал үүрэгтэй. Нэг химийн элементийн изотопиудын шинж чанарын ялгаа нь энэхүү кинетик эффектээр тодорхойлогдоно. Өөрөөр хэлбэл, нэг химийн элементийн изотопиуд нь өөр хоорондоо массын ялгаатай бөгөөд хөнгөн изотопи нь хүнд изотопиосоо илүү их химийн идэвхитэй, амархан урвалд орно. Энэхүү массын ялгаа нь устөрөгч-1 (проти - 1H) ба устөрөгч-2 (дейтри - 2H) 2 дээр маш сайн илрэнэ. Хүнд изотoпиудын хувьд энэ ялгаа бага болно. Тогтвортой изотопи Тогтвортой изотопи гэдэг нь задардаггүй (цацраг идэвхит бус) буюу хагас задралын хугацаа нь маш урт изотопуудыг хэлнэ. Атомын цөм дахь нейтроны тооны ялгаанаас үүдсэн массын ялгаа нь изотопиудын шинж чанарын өөрчлөлтийг тодорхойлно. Массын ялгаанаас хамааран, химийн урвалын үр дүнд, нэг фазаас нөгөө фаз руу хүнд, хөнгөн изотопийн ялгаралт явагдана. Устөрөгчийн изотопиудын (1H нь зөвхөн 1 протонтой, 2H нь 1 протон, 1 нейтронтой) хувьд энэхүү массын ялгаа 100% хүрэх тул маш их хэмжээний изотопийн ялгаралт явагдана. Эртний цаг уур, экологи, биологи, ботаникийн судалгаанд түгээмэл хэрэглэгддэг тогтвортой изотопиуд нь хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч, азот, устөрөгч ба хүхрийн изотопиуд юм.
Изотопийн ялгаралт. Изотопийн ялгаралт явагдах үндсэн 3 төрлийн механизм байна: тэнцвэрт ялгаралт (equilibrium fractionation) кинетик ялгаралт массаас хамаарахгүй ялгаралт Тогтворгүй изотопи Атомын цөм нь цацраг идэвхит задралын (энергийн алдагдал) үр дүнд нэг атомоос нөгөө атом руу шилжиж байвал үүнийг тогтворгүй изотопи буюу цацраг идэвхит изотопи гэж нэрлэнэ. Жишээлбэл: Нүүрстөрөгч-14-ийн атом нь азот-14-ын атом руу хувирна. Атомын төвшинд уг задралыг яг тодорхойлох боломжгүй боловч, ойролцоогоор задрах хурдыг (зэргийг) тооцох боломжтой юм.
Цацраг идэвхит задралын зэрэг. Тогтворгүй изотопийн задралын зэргийг тодорхойлоход хэрэглэгддэг гол үзүүлэлт нь хагас задралын хугацаа болон задралын тогтмол (decay constant) юм. Тодорхой тооны цацраг идэвхит цөмүүдийн тэн хагас нь задрах хугацааг хагас задралын хугацаа гэнэ. Хагас задралын хугацаа 1019 жилээс (209Bi) 10-23 секунд хүртэл хэлбэлзэнэ. Хагас задралын хугацаа, задралын тогтмол 2 нь доорхи хамааралтай байна. Атом масс (A тэмдэглэгдэнэ) гэдэг нь атомын цөм дэх протон ба нейтроны тооны нийлбэр юм. Атом массыг химийн элементийн тэмдэглэгээний өмнө, дээд талд бичнэ. Жишээлбэл, нүүрстөрөгч-12 (12C) нь 6 протон, 6 нейтронтой ба атом масс нь 12 юм. Бүрэн бичиглэлийг гэж хийнэ. Атомын дугаар Атомын дугаар (протоны тоо) гэдэг нь тухайн атомын цөм дэх протоны тоо юм. Z үсэгээр тэмдэглэх бөгөөд химийн элементүүдийг ялгахад хэрэглэнэ. Атом дахь электроны тоо нь атомын дугаартай мөн тэнцүү байна. Атомын дугаар нь атом масстай нягт холбоотой.
Түүх Д.Менделеев анх химийн элементүүдийг атом масс, болон химийн ойролцоо шинжүүдээр нь ангилсан (үелэх систем) бөгөөд атомын дугаар нь ямар химийн элемент, үелэх системийн хаана байрлахыг заасан дугаар байсан байна. 1913 онд Генри Мослей химийн элементийн атомын дугаар нь тухайн атомынхаа протоны тоогоор тодорхойлогдох зүй тогтлыг нээсэн байна. Химийн шинж чанар Химийн элемент тус бүр нь цөм дэх протоны тооны ялгаанаасаа (цэнэгийн ялгаа) хамааран өөрийн өвөрмөц химийн шинж чанартай байна. Химийн холбоо нь тухайн атом дахь электрон байгуулалтаас хамаарах ба электрон байгуулалт (конфегураци) нь атомын цөмийн цэнэг өөрөөр хэлбэл протоны тооноос хамаарна. Шинэ элемент Шинэ химийн элемент нь атомын тоогоороо тодорхойлогдох ба 2007 оны эхний байдлаар, 118 гэсэн атомын дугаар хүртэлх, нийт 117 химийн элемент (117 дугаартай элемент нээгдээгүй) нээгдээд байна. Шинэ элементийг лабораторийн нөхцөлд, хүнд химийн элементийг ионоор бөмбөгдөх замаар гарган авна. Атомын дугаар ихсэх тусам хагас задралын хугацаа богинсо
