Шпаргалка по "Химии"

R1:R1:...Rn=1²:2²:3²....n²

Бордың  болжамы бойынша кез келген тұрақты орбитада айналған кезде электрон энергиясы тұрақты.электронның энергиясы ядроға жақындаған сайын  азая береді:

Е1<E2<E3......<En

Бор теориясындағы  энергия,қозғалыс мөлшерінің моменті  сияқты,квант сандарымен анықталады.Ол мынаған тең: 

2постулат.электрон бір орбитадан екіншіорбитаға ауысқагн кезде ғана энергия шығарылуы немесе сіңірілуі болады,мұнда белгілі бір жиілікпен тербелетін квант энергиясы бөлінеді немесе сіңіріледі: 

• атомның ядроға алыс орбитадағы энергиясы,
• ядроға жақын орбитадағы энергиясы

Электрон  кіші энегетикалық жағдайдан жоғары деңгейге ауысқан кездеэнергия сіңіріледі. Ал электрон жоғары деңгейден кіші энергетикалық деңгейге ауысқан  кезде энергия бөлінеді.Электонның орнына байланысты,екі жағдлайдағы  атомның энергиясын білу арқылы,ауысатын электронның тербеліс жиілігін есептеуге болады.Егер бір заттың атомдарына сыртқы энергия көзімен әсер етсе,онда электрон квант энергиясын сіңіріп,жоғарырақ орбитаға ауысады,демек,электрон  қозған жағдайда келеді.Егер осындай ауысу жоғары орбитадан ядроға жақынырақ жатқан орбита аралығында  болса,онда энергия сәулелік энергия- фотон түріде бөлінеді:

ΔE=Eж−Eа=hν

Спектрде  ол белгілі сызықтар түрінде шығады.осы  серияның әрбір сызықтарының толқын ұзындығы мына теңдеу бойынша,өте дәл  есептелінеді: 

Мұнда R- тұрақты  шама,Ридберг костантасы.

Сызықтардын жиілігіфизи калық қасиеті ләі  беклгісіз бүтін сандарға байланы  сты.Ьор бойынша,жақын және алыс орбиталдардысиппаттайтын,N- квантты  сандарға жатады.Бор осы теңдеудің  және атом  құрылысының постулаттары негізінде,сутек атомы спектріндегі барлық сериялардың толқын ұзындығын есептейді.Жоғарыда көрсетілген теңдеулерден келесі өрнек алынады: 

Сутек спектріндегі сериялардың сызықтары  былай түсіндіріледі:егер электрон кез келген алыс жатқан орбитадан  ядроға жақын бірінші орбитаға ауысса,онда спектрдің ультрафиолет ауданындағы  жиілік  толқындары бөлінеді.көп ұзамай,бұл серияны Лайман ашты .Ол Бор теориясының жақсы жетістігі еді.Егер электрондар кез келген алыс жатқан орбитадан екінші орбитаға ауысса,онда спектрдінң көрінетін сериясы алынады.Тәжірибелер Бор теориясын жақсы дәлелдеді.Есептеу арқылы алынған Ридберг тұрақтылығы,тәжірибе жүзінде алынған шамамен тура келді: 

Бұл атомдарда  тұрақты орбиталар болатындығын және Бор теңдеулерінің дұрыстығын дәлелдейтін үлкен жетістік еді.Бірақ Бор теориясының жетістігі тек сутек атомымен ғана шектелді.Гелий атомы үшін бул теория жарамады,ал күрделі атомдар үшін Бор теңдеулері бойынша есептеулерді мүлдем жүргізуге болмады.Көп электронды атомдардың спектріндегі сызықтар одан сайын күрделі бола бастады.спектрдің мультиплеттігі магтитті және элекр өрісінде күшейе түсті.

7.Атомдардың  электрондық құрылысы.Клечковский  ережесі. Паули  принципі.Хунд ережесі.Элементтердің және оның қосылыстарының химиялық қасиеттері электрондық құрылысына байланысты. Атомдағы электрондардың энергетикалық орбитальдар бойынша орналасуы былай жүреді:1 энергия минимумы принципы;2Паули принципі 3 Гунд және Клечковский ережелеріне сай.

Паули принципі.Көпэлектронды атомдарда  электронның жағдайы Паули ашқан  квантты –механикалық заңмен өрнектеледі.Бұл заң бойынша, төрт квант сандарымен суреттелетін бір кванттық жағдайда тек бір ғана электрон болады. S-орбитальда спиндері антипараллель тек екі электрон ғана орналасады.Салдары: 1. Деңгейдегі электрондардың максимал саны негізгі кванттық санның екі еселенген квадратына тең 2. Деңгейшедегі электрондардың саны 2(2l+1) ге тең.

Гунд  ережесі. Бір деңгейшелер аралығында сәйкес орбитальдарды электрондармен толтырған кезде,электрондар спиндерінің қосындысы максимал болуы керек.Барлық орбиталдарда бір электроннан орналасқаннан кейін ,келесі электрондар жұптасып орналасады.

Клечковский ережесі.Орыс ғалымы Клечковский өте  қарапайым және нақты ереже ұсынды:элементтердегі атомдар электрондарының толтырылуы,квант  сандары n+1 қосындысының өсуі тәртібі бойынша жүреді;егер екі деңгейдің қосындысы тең болса,онда бірінші n шамасы кіші деңгей толтырылады.

8.Атом  ядросының құрылысы.Изотоптар.  Изобарлар.Радиоактивтілік. Бір ғана элементарлы бөлшектен тұратын қарапайым ядро – сутак атомының ядросы болып табылады.Сутек атомының иондануы нәтижесінде Крукс түтігінде түзілетін бөлшекті 1920ж.Э.Резерфорд фотон деп атады,яғни біріші деген мағынада.бастапқыда басқа элементтердің атом ядросы протоннан,ал атом протон мен электроннан тұрады деп  есептеді.бірақ,1932ж.ағылшын физигі Чедвиг заряды жоқ және протонның масасына сәйкес келетін массалы жаңа бөлшектер –нейтрондарды ашты.

Мұндай  бөлшектер α-бөлшектемен бериллий ядросының арасында жүретін ядролық  реакция нәтижесінде түзіледі: 

Нейтрондар  протондар мен α-бөлшектерге қарағанда ауаны иондата алмайды.Нейтрондарды тікелей анықтау өте қиын.Ежелде нейтрондарды анықтау үшін құрамында сутек бар қосылыстарды нейтрондармен атқылаған.сутектің ядросымен соқтығысқан нейтрон,протондарды қозғалуға әкеледі.Ал протонды анықтау қиын емес, протон мен қатар нейтронда болуға тиісті деп нейтронның бар екенін дәлелдейді.нейтронның ашылуы ядро құрылысының әрі қарай дамуынам негіз болды.1933ж.Д.Д.Иваненко,.Е.Н.Гапон және олардан тәуелсіз В.гейзенберг атом ядросының протонды-нейтронды құрылыс моделінқұрды.Осы модель бойынша барлық элементтердің атом ядросы протон саны периодтық жүйедегі элементтердің рет номеріне сәйкес,ал нейтрон саны атомның массасынан протон санын ал ып тастағанға тең:

N=A-Z                        A=N+Z

Мысалы,    оттектің атом ядросының рет номері Z=8,масса саны A=16,8p және 16-8=8n тұрады.Қазіргі  уақытта атом ядросының құрам бөлшектері –протон мен нейтрон күрделі жүйе деген дәлелдемелер бар.

Ядросында протон саны бірдоей ал нейтрон саны әр түрлі атомдар изотоптар деп аталады.Изотоптар менделеев кестесінде бір тор  көзінде орналасқан.Мысалы табиғи оттектің 3 изотопы бар: 

Осыған  байланысты бірнеше изотопы бар  табиғи оттектің атомдық массасы  бас қа да бірпнеше изотопы бар  элементтер сияқты,бүтін сан болмайды.Мысалы ,оттектің массасы 16,18 не болмаса17емес,онын масса салмағы 15,9999тең болады.Бірақ ескерту ретінде айта кету керек:жекелей химиялық элементтің сандары бірдей болады.сондықтан әр түрлі изотоптардың химиялық қасиеттері,сондай-ақ  электрон қабатына байланысты физ-қ қасиеттері бірдей болады,хим-қ реакция кезінде бірдей қасиет көрсетеді.Ядросында нуклон саны бірдей,яғни протон,нейтрон сан,массасы бірдей әр түрлі элементтердің атомдары изобаралар деп аталады.Мысалы, 

Изобаралардың массалары бірдей,бірақ протон сандары әр түрлі,хим-қ ядролық қасиеттерімен ажыратылады.Изобараларға мыналарды жатқызуға болады: 

Табиғаттағы радиоактивтілік.табиғатта өздігінен  ыдырау көптеген изотоптарға тән.1896ж. беккерель табиғи радиоактивтіктіуравн тұздарынан тапқан .Кейін П.Кюри мен М.Кюри торийдің,радийдің,актинидің,полонийдің изотоптарын тапты.Қазіргі уақытта табиғи радиоактивтілік U,Th,Ac,Ra,Po басқа элементтерден де тапты. Әлсіз активтілік 

т.б. элементтерде табылды.50-ге жуық элементтердің табиғи радиоактивті изотопы бар. Олардың ішінде U мен Th-дің жартылай ыдырау периоды бар және олар біріншілік деп саналады.81-ден  91-ге дейінгі радиоактивті элементтер осылардың ыдырау нәти жесінде түзіледі және оларды екіншілік деп атайды.U мен Th ыдыраған кезде әрқайсысы бірнеше радиоактивті атомдарды тудырады. Табиғи радиоактивті элементтерге α және β тән.Төрт радиоактивтілік қатары белгілі:

Th қатары.барлық  ыдырау өнімдерінде A=4n

U қатары – 238А=4n+2

Uқатары- 235А=4n+3

Nbқатары- 237А=4n+1

Табиғатта қатардың барлық өкілдерініңм арасында тепе-теңдік бар,яғни уақыт бірлігі ішінде барлық атомдарға ыдырау қатардың өкілдері  тән:

А- атомдар  саны

Т- жартылай ыдырау периоды.

Соңғы ыдырау өнімі 3 қатар үшін де қорғасынның  тұрақты  изотоптары: 

Ядролық реакциялар нәтижесінде тұрақты, сол  сияқты радиоактивті изотоптар түзілуі мүмкін. Сонғысы ыдырау кезінде жасанды радиоактивтілікті тудыруы мүмкін.Жасанды радиоактивтіліктің  табиғи радиоактивтілікпен  ешқандай айырмашылық жоқ.

9. Коваленттік байланыс.Гайтлер  және Лондон есептеулері

Ковалентті байланыстың табиғатын қарастыруда қазіргі уақытта екі әдіс қолданылады-валенттік байланыс әдісі және молекулалық орбитальдар әдісі

Н.Бордың электрондық құрылыс теориясының  негiзiнде химиялық байланыстың жаңа теориясын - коваленттiк байланыc теориясын  ұсынды.. Бұл теория бойынша молекулаға бiрiккен eкi атомның арасында электрон жұптары түзiлу негiзiнде 6айланыс пайда болады.

 Гайтлер мен Лондон бұл теорияны ары қарай дамытты. Олар Шредингер теңдеуiн қолдану аркылы сутек молекуласының энергиясын квантты-механика әдiсiмен есептеп, мынаны анықтады:

1. Химиялық  коваленттi байланыс әртүрлi атомдарга  тиiстi карама-карсы спиндi электрондардың жұптасуы арқылы пайда болады, түзiлген байланыс eкi орталықты eкi электронды байланыс болып табылады.

2. Молекула түзiлгенде оны  құрайтын атомдардың электрондық құрылысы негiзiнен сақталады, ал молекуладағы барлық химиялық байланыстар тұрақты eкi орталықты eкi электронды (шоғырланған) байланыстар жиынтығынан тұpaды.

Лондон  мен Гайтлердiң есептеулерi негiзiнде  химиялық 6айланыстың түзілу механизмi мынадай екендiгi керсетiлдi: атомдардың ядро аралығында және  олардың үздiксiз қозғалыстағы  электрондарында электрлiк күштердің  пайда болуы - негiзгi себеп. Ертедегi деректер бойынша, атомдар  бір-бірімен қосылып, молекула түзгенде өздерiнiң сыртқы электрондық деңгейлерiн инерттi газдардың электрондық деңгейлерiне ұқсастыруға  тырысады деп есептелді.

Осылай  пайда болған куштi кооваленттi байланыс деп атайды. Ядро аралығында электрон ТЫFЫЗДЫFЫ артады, жұптаскан eкi электрон eкi атомга ортақ болады. әр жакка қарай багытгалған eкi электрондық eкi ядро өрiсiндегi қозгалыстың энергетикалық жағдайы әлдеқайда тиiмдi. дұл жагдайда электрондық тыгыздық артады және ядролар бiр-бiрiне тартылады. Ядролар өзара жақындасқандықтан, электрон бұлттары Жaқсы бүркеседi.

Ковалентті  байланыс-бір немесе бірнеше электрон жұптары арқылы түзілетін химиялық байланыс.

Ковалентті  байланыстың қанықтырғыштығы- атомдардың шектілік  байланыс түзетінін сипаттайды,байланыс сандары негізгі және қозған күйдегі  жұптаспаған электрондар санына тең болатындығын көрсетеді.Бағыттылығы-ковалентті байланысты түзетін электрон бұлттарының бағыты болады,соның салдарынан АО кез келген бағытта емес ,тек өздерінің пішіндеріне сай бағытта бүркеседі де кеңістікте белгілі құрылысқа ие болады.Полюсті ковалентті байланыс-байланыстырушы электрон бұлты қосылысқан екі атомның біреуіне қарай ығыскан жағдайды айтады.Полюссіз- байланыстырушы электрон бұлты қосылысқан  екі атомға ортақ болған жағдайды айтады.

10.Атом  орбитальдарының  гибидтенуі.Молекулаларлың кеңістіктегі пішіндері.Сигма және Пи байланыстары.Валенттік электрон жұптарының тебілісу теориясы. Гибридтеліну дегеніміз әр түрлі атомдық орбитальдардың арласып,энергиялық ждағынан тиімді біркелкі АО-ң түзілуі. Мұндай гибридті орбиталдар басқа атомдармен хим-қ байланыс түзуге өте бейім.Гибридті орбиталдардың саны гибридтенуге қатынасқан орбиталдардың санына тең.Гибридті орбиталдар электрон бұлттарының пішіні мен энергиясы жағынан бірдей болып келеді.Олар атомдық орбиталдарға қарағанда хим-қ байланыс түзу сызықтың бойында жатады,сондықтан электрон бұлттарының бүркесуіне қолайлы жағдай туады.АО гибредтену түрлері көп. Олардың ең маңыздыларын қарастырайық: .sp-гибридтену.Периоодтық жүйедегі екінші топша элеиенттерінің галогендерімен қосылыстарында sp-гибридтену түрі іске асды Берилийдің сутекпен және галогендермен қосылыстарын қарастырайық.Берилий негізгі жағдайда                     жұптаспаған электрондары жоқ.Бірақ оның барлық қосылыстарының құрылысы түзу сызықты болып келеді.Осындай құрылысты ВБ теориясыментүсіндіру үшін,Ве электрондарының қозған жағдайын қарастырады,осының нәтижесінде екі жұптаспаған электрондар пайда болады.Ве-ң әртүрлі екі орбиталі бірігіп жаңа жәнне ұқсас екі гибридті электрондар пайда болады.sp-гибридтену.Бір s-орбитальдарымен және екі р-орбиталдарымен қосылып,жаңа үш sp-гибридтелу дейді.Олардың валенттік бұрыштары