2.Д.И.Менделеевтің периодтық заңы және периодтық системасы. Атомдардың периодты түрде өзгеретін қасиеттері.

Химия тарихындағы ерекше маңызды ірі табыс Д.И.Менделеев ашқан периодтық заң болды.Осы заң негізінде элементтердің периодтық жүйесі жасалды. Периодтық заң - жаратылыстың негізгі заңдарының бірі, оның ашылуы химияда жаңа дәуір туғызды. Д.И.Менделеев периодтық кестені XIX ғ. 60 жж ашқан еді. Осы кезде белгілі болған элементтер саны 28 болса, Д.И.Менделеевтің заманыңда 63, ғасырдың аяғында 83 болды. Осы кезде 113 элемент белгілі. Период ішіндегі элементтердің қасиеттері күшті сілтілік металдан басталып, бірте-бірте металдық қасиеті кеміп, амфотерлі қасиеті артып, ақыры бейметалдардың ең күштілері галогендерге келіп, инертті газбен бітеді. Горизонталь бағыт,период бойымен солдан оңға қарай.Бұл бағытта атомдық салмақ, ядро заряды, электрон саны біртіндеп өседі, осы ған сай металдық қасиет әлсіреп, бейметалдық қасиет күшейеді. Мундай өзгеру алғашқы периодтарда айқынырақ, кейінгі периодтарда баяуырақ болады. Вертикаль бағыт, негізгі және қосымша топшалар бойымен жоғарыдан төмен қарай. Бұл бағытта атомдық салмақ, ядро заряды, электрон саны сылыстырмалы түрде өзгереді, бірақ электрондық кұрылымының ұқсастығына байланысты және квант қабаттары санының артуына сай элементтердің қасиеті өте баяу өзгереді, айырмашылықтан ұқсастық көп. Гортизонталь жәнне вертикаль бағыттағы өзгерушілікті ұластыра қарасақ, кестенің сол жақ төменгі бұрышында негізгі топшаларда нағыз күшті металдар, оң жақ бұрышындағы негізгі топшаларды нағыз бейметалдар орналасқан. Атомдардың периодты түрде өзгеретін қасиеттері: 1.атом радиусы 2- электртерістілік 3- қасиеттері

4- иондану энергиясы 5- электрон тартқыщтық 6- тотығу дәрежесі

7- валенттілік 8- атомдық массасы

3) Квант сандары. Электрондық орбиталдардың кеңістіктегі пішіні

Атомдағы электронның күйін толық көрсету үшін үш бірдей бүтін сан қажет. Олардың бәрі квант сандары деп аталып n,l,m деп белгіленеді. Бұл квант сандары электрон қозғалысын физикалық тұрғыдан сипаттайды, әрі электрон бұлтының геометриялық ерекшеліктерін бейнелейді.

Бас квант саны электронның мүмкін болатын ядродан ара қашықтығын, яғни электрон бұлтының орташа көлемін және электронның энергиясын анықтайды. Белгілі бір квант санының мәніне сәйкес келетін электрондардың саны атомда электрондық деңгей түзеді, ал электрондар орналасқан деңгейді электрондық қабат дейді. Бас квант санының мәндері бірден басталатын бүтін сандармен, ал бұларға сәйкес келетін электрондық деңгейлер немесе қабаттар латынша бас әріптермен көрсетіледі.

Бас квнат саны n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7…

Энергетикалық деңгей K, L, M, N, O, P, Q…

немесе қабат

Орбиталь квант саны l бас квант санына тәуелді болады және ол электрондардың пішіндерін анықтайды.

Бас квант саны n=1 сәйкес келетін бірінші деңгейде 1s деңгейшесі болады, оның электроны ядроны айналғанда 1=0 сәйкес пішіні шар тәрізді электрон бұлтын немесе орбиталь түзеді.

Магнит квант саны m орбитальдардың кеңістікте орналасуын сипаттайды, анығы, бір пішіндес орбитальдардың жалпы санын және олардың кеңістіктегі орналасу ретін көрсетеді.

Орбиталь квант саны 1=0 сәйкес келетін s деңгейшеде шар пішіндес бір бағытта орналасатын орналасатын бір орбиталь болады. Егер 1=1 сәйкес келетін p-деңгейшеде пішіндері бірдей гантель тәрізді үш орбиталь болады, олар үш күйде, яғни кеңістікте үш түрлі бағытта орналасады. 1=2 магнит квант санының бес мәні сәйкес келеді, d-деңгейшеде әр түрлі бағытта орналасқан пішіндері күлтелі орбиталь болады.

4.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 Атомдағы электрондар өздерінің тұырақтылығына сәйкес келетін энергиясы ең аз энергетикалық деңгейлер мен деңгейшелерге орналасуға тырысады жіне Паули принципіне сәйкес орналасады.Элекрондарэелементтердің ядро зарядтарының, яғни олардың реттік нөмірлерінің өсуіне сәйкес, энергиясы төмен энергетикалық деңгей мен деңгейшелерден бастап энергиясы жоғарысына біртіндеп орналасады. Сондықтан электрондар орналасу бірінші энергетикалық деңгейлен бастап бітіндеп жетінші энергетикалық деңгейге қарай жүреді, ал энергетикалық деңгейшелердің электрондармен толтырылуы s – p – d – f бағытында біртіндеп жүреді.Атомдағы электрондардың энергия қорын бас және орбиталь квант сандарының мәні анықтайды.Кезекті электронның энергетикалық деңгей мен деңгейшеде орналасу ретінің бас жіне орбиталь квант сандарына тәуелділігін Клечковскийдің бірінші және екінші ережелрі анықтайды: 1.Элемент атомының электрондары оның энергетикалық деңгейлері мен деңгейшелерде бас жіне қосымша квант сандары қосындысының (n+l) өсу ретімен орналасады.

2.Егер екі деңгейше үшін бас және қосымша квант сандарының қосындысы (n+l) бірдей болса, онда электрон алдымен n-нің мәні кіші l-дің мәні үлкен деңгейшеде одан соң n-нің мәні үлкен l-дің мәні кіші мәні орналасады.

Орбитальдардың энергетикалық қатaры тиімділігі бойынша алғанда былай орналасады: ns→(n-2)f→(n-1)d→np

Бірдей квант қабатындағы бірдей орбитальды электрондармен толтыру үшін Хунд ережесін қолданады. Хунд ережесі бойынша берілген қатардағы электрондардың спин сандарының қосындысы максимал болуы шарт.Сол себепті алдымен ұяшықтар жеке-жеке электрондармен толады, сонан кейңн ғана қарама-қарсы спинді электрондар келіп жұптайды.

Паули принципі. Күрделі атомдардың орбитальдарын электрондамен толтыру үшін орбитальдардың әрқайсысында бола алатын электрондар санын анықтап алу қажет.Ол үшін 4квант санын өзара комбинациялаудың жолын білу керек.Атомдағы әрбір электронның басқалардан гөрі ең кемінде бір квант саны өзгеше болуы керек.Бұдан шығатын қорытынды бір орбитальда болатын екі электронның спиндері қарама-қарсы болуы керек.Сонымен қоса әрбір квант қабатында болатын максима электрон санын 2n² формуласы арқылы есептеп шығарады.

5.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

120ºжәне бір жазықтықта орналасқан ең қолайлы жағдай орналасады.Осындай гибридтену периодтық жүйедегі үшінші топша элементтерінің молекулаларына тән.Әр түрлі гибридті орбитальдардың кеңістіктегі құрылысы да әр түрлі болады:сызықты,үшбұрышты,тетраэдрлі.Валенттік жұп электрондардың тебелісу теориясы толық гибридтелу бойынша байланысқа қатыспайтын электрон жұптарының тебісу әсері байланыстырушы жұп электрондарға қарағанда көбірек.Сонымен ВБ әдісін қолданып қорытынды жасауға болады :

1.ВБ әдісі көптеген молекулалардың геометриялық құрылысын түсіндіруге мүмкіндік береді.

2.Гибридті орбиталдардың кеңістікте орналасуы өзара электрон бұлттарының приципіне бағынады.

3.Гибридтеліну коволентті баланыстың ерекше қасиеті,байланыстың бағытталынуын сипаттайды.Ковалентті байланыстың иондық байланыстан басты айырмашылығы,иондық байланысқа бағытталу қасиеті тән емес.

6 Молекулалық орбитальдар теориясы Молекулалық орбиталдар теориясы (МОТ). Молекулалық орбиталдар әдiсi бойынша молекуладағы электронды бiрнеше орталықты қамтитын (атомдардың ядроларын) толқындық функция арқылы өрнектеуге болады. Оның негiзгi қaғидасы мынадай: молекулада бастапқы атомдарды байқамайды, тек ядроларды бөлiп қарайды. әрбiр электрон барлық ядролар жэне молекуладағы барлық электрондар өрiсiнде қарастырылады. Ең қарапайым жақындасуда молекулалық орбиталдар Шредингер теңдеуiнен шығатын атомдық орбиталдардың сызықтық комбинациясы болып табылады. қазiргi уақытта молекулалық орбиталдар теориясы бiрте-бiрте кеңiнен қолданыла бастады.

Молекулалық орбиталдар теориясы (МО) - молекуланың электрондық құрылысын анықтайтын әдiс. Бұл теорияның негiзгi принципi - молекула бутiн бiр тұтac жүйе. Молекулаға барлық электрондар мен ядролар ортақ. Химиялық байланыстың түзiлуiнiң себебi - барлық электрондардың барлық ядролар мен электрондарға ортақ өpicтe қозғалуы.

МО ерекшелiктерi. Валенттiк байланыс әдiсi АО (атомдьық орбитал) жеке бiр атомның электронының козғалысын сипаттайды. Молекулалық орбиталдар (МО) бүкiл молекуладағы ядроларға ортақ МО – көп центрлi орбиталдар. МО әдiсi молекуладағы әр электронға сәйкес молекулалық орбиталды сипаттайды.

Молекулалық орбитал атомдық орбиталды сызықты комбинациялау нәтижесiнде түзiледi деп саналады. Бастапқы әрiптерiн алып қысқартқанда былай жазылады: АОСК=МО, молекулалық орбитал ол атомдық орбиталдардың сызықты комбинациясы.

Бiрақ, молекулалық орбиталдар түзiлу үшiн АО - орбиталдар кесімді шарттарға сай болу қажет:

_ атомдық орбиталдар энергияларының шамасы жақын болуы;

_ атомдық орбиталдағы бүркескен электрон бұлттары тығыздығының шамасы улкен болуы;

- атомдық орбиталдардың байланыс орталығы бiр симметрияда болуы. молекулалық орбиталдар әдiсiнiң принципi - молекуладағы әp электронды сипаттайтын толқындық функция молекула құрамындағы барлық ядролар өpiciне қатынасты болуы қажет. Ең қарапайым турiнде: молекулалық орбитал дегенiмiз атомдык орбиталдардың өзара сызықты комбинациясын құру нәтижесiнде түзiлген жаңа орбитал.

Молекулалық орбиталдар әдісi молекуладағы электрондар бiрнеше орталықгарға ие болған (атомдардың ядролары) толқындық функциялармен сипатталады. Атомдық орбиталдарды өзара қосып не алып тастаса молекулалық орбиталдар тузiледi.