Электролиз теориясы.

Атом-молекулалық ілім, химияның негізгі стехиометриялық заң дары. Моль ұ ғ ымы. Газ тә різді кү йде болатын заттардың атомдық жә не молекулалық массасын анық тау.

1)Атом молекулалық ілім.. XVIII ғ асырдың 40-жылдары химия жеке ғ ылым ретінде қ арастырыла бастады. Сол кезде, орыстың ұ лы ғ алымы М.В.Ломоносов “Математикалық химияның элементтері” атты жұ мысында атом-молекулалық кө зқ арасты алғ аш рет ұ сынды. Онда былай тұ жырымдалғ ан: 1.Барлық заттар корпускулалардан тұ рады. 2.Корпускулалар элементтерден тұ рады 3.Бө лшектер – молекулалар мен атомдар ү немі қ озғ алыста болады. 4.Жай заттардың молекулалары бірдей атомдардан, кұ рделі заттың молекулалары ә р тү рлі атомдардан тұ рады. Молекула дегеніміз осы заттың химиялық қ асиеттерін сақ тап тұ ратын ең кіші бө лшегі. Молекуланың ө зі атомдардан тұ рады. Атом дегеніміз оң зарятталғ ан атом ядросынан жә не теріс харятталғ ан электрондардан тұ ратын электронейтрал бө лшек. Атомдардың массасы, қ асиеттері бірімен-бірі ә рекеттесуі арқ ылы кү рделі заттар тү зілуі, атомдардың арасындағ ы байланыс XIX ғ асырдағ ы химиктер мен физиктердің зерттейтін жұ мысына айналды. Джон Дальтон Химиялық “философияның жаң а жү йесі” атты жұ мысында атом-молекулалық кө зқ арасты талқ ылайды. Ол сонымен қ оса алғ аш рет атомдық салмақ деген ұ ғ ымды кіргізді. Дальтон ө з пікірін былай тұ жырымдайды: 1.Барлық зат ө те кішкене бө лшектерден – атомдардан тұ рады. 2.Жай заттар одан ә рі бө лінбейтін бір біріне ұ қ сас жай атомдардан, ал кү рделі заттар кү рделі атомдардан тұ рады. Кү рделі атомдар реакция кезінде жай заттардың атомдарына ажырайды. 3.Кү рделі заттың кү рделі атомдары ә р тү рлі жай атомдардың аз ғ ана санынан қ ұ ралады. Мысалы: NO, NO2, N2O5 т.с.с. 4.Кү рделі атомның массасы оны қ оршаушы жай атомның массаларының қ осындысына тең. Бұ л теорияның Ломоносов теориясынан ө згешелігі жай заттың молекулалары болмайды деген қ ате тұ жырымды шығ арғ ан. Алайда Дальтонның сандық сипаттағ ы масссаны енгізуі ү лкен табыс болды. Атом-молекулалық ілімнің негізгі қ ағ идалары
1. Заттар молекулалардан, ал молекулалар атомдардан тү рады.
2. Атомдар жө не молекулалар ү здіксіз козғ алыста болады.
3. Химиялык реакциялар кезінде молекулалар бү зылады, ал атомдар сакталады.
4. Бір элемент атомдары ө зара бірдей, бірак кез келген басқ а элемент атомдарынан езгеше болады. Сол сиякты бір зат молекулалары ө зара бірдей, ал басқ а заттың молекуласынан ө згешелігі бар.^[

2)Химияның негізгі стехиометриялық заң дары …. Химиядағ ы стехиометриялық заң дар деп, қ ұ рам тұ рақ тылық, еселі қ атынастар, эквиваленттер, газдар, Гей-Люссактың кө лемдік қ атынастар жә не Авогадро заң дарын айтады. 1.Қ ұ рам тұ рақ тылық заң ы. Прусттың 1801ж ашқ ан қ ұ рам тұ рақ тылық заң ы: Ә рбір таза заттың элементтік қ ұ рамы ә рқ ашанда тұ рақ ты, ол заттардың алу ә дісіне байланысты емес. Мысалы ә р тү рлі жолмен алынса да кө міртек диоксидінде 27, 29 процент кө міртек жә не 72, 71 оттек бар.19 ғ асырдың басында Бертолле кейбір заттардың қ ұ рамы ауыспалы болатындығ ын ескертіп, заң ғ а кү мә н келтірді. Пруст пен Бертолле арасындағ ы таласты, орыс ғ алымы Курнаков шешті. Курнаков қ ұ рамы тұ рақ ты қ осылыстарды дальтонидтер деп, дальтонидтерге қ арсы қ ұ рамы тұ рақ сыз қ осылыстарды бертолидтер деп атады. 2.Эквиваленттер заң ы. Эквиваленттер заң ы-химиялық заң дардың ең бір негізгісі. Олар химиялық элементтер бір-бірімен ө здерінің химиялық эквиваленттеріне сай, белгілі сандық қ атынаста ә рекеттесетінін белгілейді. Эквивалент дегеніміз бағ алары тең деген сө з. Эквивалент деп берілген қ ышқ ылдық негіздік реакцияда сутектің 1 катионына немесе берілген тотығ у-тотық сыздану реакциясында 1 электронғ а сә йкес шартты немесе нақ ты бө лшекті айтады. Заттың эквивалентінің 1 моль мө лшерінің массасын оның эквивалентінің молярлық массасы деп атайды. Оның ө лшем бірлігі-г/моль. 3.Еселі қ атынас заң ы. Дальтон 1803ж еселі қ атынастар заң ын ө рнектеді: егер екі элемент ө зара бірнеше химиялық қ осылыстар тү зсе, онда бір элементтің массасы осы қ осылыстардағ ы екінші элементтің массаларына бү тін сандар ретінде қ атынасады. Дальтон айтуы бойынша, атомның абсолюттік массасын анық тау мү мкін емес, сутектің атомдық массасын бірге тенестіріп, салыстырмалы атомдық масса туралы тү сінік енгізді. Сутекте, оттекте изотоптар бар болғ андық тан оны кө міртекке ө згертті. Химиялық элементтің салыстырмалы атомдық массасы – ө лшеусіз шама, олар кө міртек бірлігімен ө лшенетін атомдық масса болады. Атомның массасы кө міртек массасы бірлігінің оның салыстырмалы массасының кө бейтіндісіне тең. 4.Авогадро заң ы. Моль – заттың мө лшері. Кө міртектің С¹² изотопының 6, 02*10²³ атомдары бар.Мына сан 6, 02*10²³ Авогадро тұ рақ тылығ ы деп аталады. Яғ ни, моль – заттың мө лшері, ол қ ұ рылыстық бірлікке 6, 02*10²³ дискретті. Авогадро заң ы – бірдей жағ дайда алынғ ан газдардың тең кө лемінде молекулалар саны да бірдей болады. Авогадро заң ынан мына салдар шығ ады: молекулалық сандар бірдей газдардың, бірдей жағ дайда, кө лемі де бірдей болады. 5. Гей-Люссактың кө лемдік қ атынастар заң ы. Былай тұ жырымдалады: 1 кө лем сутек пен 1 кө лем хлордан 2 кө лем хлор сутек шығ ады. Ешбір реакцияда жарты немесе ширек кө лем жоқ. Реакцияласушы жә не реакциядан шығ атын газдардың кө лемдерінің ө зара қ атынасы кішкене бү тін сандар қ атынасындай болады.

3) Моль ұ ғ ымы

4) Газ тә різді кү йде болатын заттардың атомдық жә не молекулалық массасын анық тау. Атомдық жә не молекулалық масса.

Заттың барлық бө лшектерінің массасы зат массасын қ ұ райды. Химияда масса ретінде тыныштық массасы қ арастырылады. Масса тыныштық масасында бір – біріне тең болатын заттың инерциялы жә не гравитациялы қ асиеттерін сипаттайды. Массаның салыстырмалы жә не абсолютті тү рі бар. Салыстырмалы атомдық массаны ө лшеуге атомдық масса бірлігі (а.м.б.) енгізілді: 1а.м.б. = m(¹²С) /12 = 1, 6606 ^. 10^-27 кг.

Элементтің салыстырмалы атомдық массасы (қ ысқ аша атомдық масса) дегеніміз сол элемент атомы массасының кө міртек атомы массасының 1/12 бө лігінен неше есе ауыр екенін кө рсететін сан. Салыстырмалы атомдық масса ө лшемсіз сан жә не А_r ә рпімен белгілейді. Мұ ндағ ы “ r „латынның relatuvus – салыстырмалы деген ұ ғ ым береді. Мысалы, А_r (O)= 15, 9994, A_r (H)= 1, 00794. Элементтердің салыстырмалы атомдық массалары «Д.И. Менделеевтің элементтерінің периодтық жү йесі» кестесінде берілген.

Салыстырмалы молекулалық масса (қ ысқ аша молекулалық масса) дегеніміз оның молекуласы массасының кө міртегі атомы массасы 1/12 бө лігінен неше есе ауыр екенін кө рсететін сан. Салыстырмалы молекулалық масса ө лшемсіз сан жә не М_r ә рпімен белгіленеді. Заттың салыстырмалы молекулалық массасы оның қ ұ рамына кіретін элементтердің салыстырмалы атомдық массаларының қ осындысына тең.Мысалы, ортофосфор қ ышқ ылының салыстырмалы молекулалық массасын анық таймыз:
M_r (Н₃РО₄) = 1, 0079 · 3 + 30, 9738 + 15, 9994 · 4 = 97, 9951.
Зат мө лшері. Кез – келген зат белгілі қ ұ рылымдық бірліктерден тұ рады. Мысалы, ас тұ зы натрий хлориді – NaCl кристалл зат молекуласынан, газ метан – СН₄ молекуласынан тұ рады.

Бұ л қ ұ рылымдық бірліктерді формулалық бірлік деп атайды да, ФБ ә рпімен белгілейді. Формулалық бірлік – шынайы болатын бө лшектер, оларғ а электрондар, атомдар, молекулалар, иондар, кристалл заттардың шартты молекулалары жә не полимерлер жатады. Бө лшектер санын сипаттау ү шін зат мө лшері ұ ғ ымы енгізіледі. Зат мө лшері – заттың формулалық бірлігі санының Авогадро санына қ атынасын айтады:

n = N_ФБ / N_А ;

мұ ндағ ы, N_ФБ – заттың бө лшек саны, n – зат мө лшері, N_А – Авогадро саны,

N_А = 6, 02^. 10²³ тең мә н болып келеді.Авогадро тұ рақ тысы ¹²₆С кө міртегі изотопының 12 грамындағ ы атомдар санын немесе массасы 1 г заттың атомдық бірлік мө лшерін анық тайды.Сондық тан да а.м.б.=1 /N_А=1/6, 02^.10²³ =1, 66^.10^-24г

Зат мө лшері мольмен ө лшенеді. Моль дегеніміз ¹²₆С кө міртегі изотопының 12 грамында қ анша атомдар болса, қ ұ рамында сонша формулалық бірлігі болатын зат мө лшері.

«Моль» тү сінігін қ олданғ анда қ андай қ ұ рылымдық бірлік екенін нақ ты кө рсету қ ажет. Мысалы, Н сутегі атомының молі, Н₂ сутегі молекуласының молі, Н⁺ ионының моль, е¯ электрон молі.

Д.И.Менделеевтің Периодтық жү йесі. Атом қ ұ рылысы туралы ұ ғ ымның дамуы. Резерфорд моделі, Бор теориясы, атом қ ұ рылысының кванттық —химиялық моделі. Изотоптар.

1)Химия тарихындағ ы ерекше маң ызды ірі табыс Д.И.Менделеев ашқ ан периодтық заң болды.Осы заң негізінде элементтердің периодтық жү йесі жасалды. Периодтық заң – жаратылыстың негізгі заң дарының бірі, оның ашылуы химияда жаң а дә уір туғ ызды. Д.И.Менделеев периодтық кестені XIX ғ. 60 жж ашқ ан еді. Осы кезде белгілі болғ ан элементтер саны 28 болса, Д.И.Менделеевтің заманың да 63, ғ асырдың аяғ ында 83 болды. Осы кезде 113 элемент белгілі. Период ішіндегі элементтердің қ асиеттері кү шті сілтілік металдан басталып, бірте-бірте металдық қ асиеті кеміп, амфотерлі қ асиеті артып, ақ ыры бейметалдардың ең кү штілері галогендерге келіп, инертті газбен бітеді. Горизонталь бағ ыт, период бойымен солдан оң ғ а қ арай.Бұ л бағ ытта атомдық салмақ, ядро заряды, электрон саны біртіндеп ө седі, осы ғ ан сай металдық қ асиет ә лсіреп, бейметалдық қ асиет кү шейеді. Мундай ө згеру алғ ашқ ы периодтарда айқ ынырақ, кейінгі периодтарда баяуырақ болады. Вертикаль бағ ыт, негізгі жә не қ осымша топшалар бойымен жоғ арыдан тө мен қ арай. Бұ л бағ ытта атомдық салмақ, ядро заряды, электрон саны сылыстырмалы тү рде ө згереді, бірақ электрондық кұ рылымының ұ қ састығ ына байланысты жә не квант қ абаттары санының артуына сай элементтердің қ асиеті ө те баяу ө згереді, айырмашылық тан ұ қ састық кө п. Гортизонталь жә нне вертикаль бағ ыттағ ы ө згерушілікті ұ ластыра қ арасақ, кестенің сол жақ тө менгі бұ рышында негізгі топшаларда нағ ыз кү шті металдар, оң жақ бұ рышындағ ы негізгі топшаларды нағ ыз бейметалдар орналасқ ан. Атомдардың периодты тү рде ө згеретін қ асиеттері: 1.атом радиусы 2- электртерістілік 3- қ асиеттері 4- иондану энергиясы 5- электрон тартқ ыщтық 6- тотығ у дә режесі 7- валенттілік 8- атомдық массасы

2) Атом қ ұ рылысы туралы ұ ғ ымның дамуы. Резерфорд моделі Атом қ ұ рылысының кү рделі екендігі туралы ұ ғ ым атом бө лшектерінің бірі болып саналатын электрондар қ ұ былысы ашылғ аннан кейін барып қ алыптасты. Бірінші рет электрондар ағ ынын, катод сә улесін ашқ ан Крукс 1879ж байқ ағ ан.Ауасыз тү тікшеде, ү лкен кернеулікте электр тогы жү ре бастағ аны байқ алады жә не тү тікшенің ішінде сә уле пайда болды.Бұ л сә улелер катодтан шық қ андық тан, оны катодты сә улелер деп атады. Магнитті немесе электр ө рістері болмағ ан жағ дайда катодты сә улелер электр не магнит ө рістерінде оң зарядталғ ан электрод жағ ына ығ ысады.сол себептен оны теріс зарядталғ ан бө дшектердің ағ ыны деп айтуғ а болады.Дж.Томсон 1897ж зарядтың электронның массасына қ атынасын ө лшеді жә не осы қ атынастың катодтың табиғ атына, газдың химиялық қ ұ рамына жә не тә жірибенің жағ дайына байланысты еместігін кө рсетті. Бір ғ ана елементарлы бө лшектен тұ ратын қ арапайым ядро- сутек атомының ядросы болып табылады. Сутек атомының иондануы нә тижесінде Крукс тү тігінде тү зілетін бө лшекті 1920 жылы Э.Резерфорд протон деп атады, яғ ни бірінші деген мағ ынада. Бастапқ ыда басқ а да элементтердің атом ядросы протоннан, ал атом электрон мен протоннан тұ рады деп есептеді. Резерфордтың тә жірибелері атомның қ ұ рылысы планетарлы жү йеге ұ қ сас екендігін дә лелдеді: ортасында тығ ыз орналасқ ан оң зарядты ядро болады, ал ядроның айналасында, ядроның мө лшерімен шамамен 10000 есе кө п, кө п женіл теріс зарядталғ ан бө лшектер –электрондар айналып жү реді.Кемшілігі: Классикалық электродинамиканың заң дары бойынша, егер электронның ядроғ а кулондық тартылыс кү ші ортадан тебісу кү шіне тең болса, онда ядроның маң ындағ ы шең бер бойынша электронның қ озғ алысы тұ рақ ты болады. Резерфордтың моделі сутек атомының тұ рақ тылығ ын да немесе оның спектірінің сызық тық қ асиеттерін де тү сіндіре алмайды.

1933ж Иваненко, Гапон жә не олардан тә уелсіз Гейзенберг атом я дросының протонды-нейтронды қ ұ рылыс моделін қ ұ рды. Осы модель бойынша барлық элементтердің атом ядросы протон саны периодтық жү йедегі элементтердің рет номеріне сә йкес, ал нейтрон саны атомның массасынан протон санын алып тастағ анғ а тең.

Бор теориясы Атомдардың сә уле шығ аруы электрондардың қ озғ алысына байланысты деген кө зқ арас та болуы мү мкін.Бірақ атомдардың толқ ын ұ зындығ ы белгілі сә уле шығ аратындығ ы жә нне спектрдің сериялы сызық бойынша кө рінетіндігі тү сініксіз болатын.Сутек спектрінің сызық тық қ асиетін тү сіндіретін бірінші ғ алым Нильс Бор болды.Ол 1913ж.Резерфордтын болжамын жә не Планктың кванттық теориясын қ олданып, сутек атомының қ ұ рылыс теориясын ашты.Бор теориясының негізі ретінде екі постулатты ұ сынды: 1постулат.Элаектрон ядроның айналасында белгілі тұ рақ ты орбита бой ынша айналып жү реді.Бұ л орбитада электрон ешқ андай энергия жоғ алтпайды жә не сің ірмейді.Бор тұ рақ ты орбитадағ ы электронның қ озғ алыс м-лшерінің моменті n/2π шамасына қ атынаста болатындығ ы туралы болжамдады.Мына тендік:

Орындалғ ан жағ дайда, электронның қ озғ алысы тұ рақ ты болуғ а тиісті, мұ нда

m- электронның массасы, V- жылдамдық, r – орбитаның радиусы, h – Планк тұ рақ тысы, n – 1, 2, 3, …бү тін сандар.

Сутек атомы ү шін, тұ рақ ты орбиталдардың радиустары ө зара бү тін сандардың квадраттары сияқ ты болады: R1: R1: …Rn=1²: 2²: 3² ….n²

Бордың болжамы бойынша кез келген тұ рақ ты орбитада айналғ ан кезде электрон энергиясы тұ рақ ты.электронның энергиясы ядроғ а жақ ындағ ан сайын азая береді: Е1< =" " немесе=" " бө лінеді=" " энергиясы=" " квант=" " тербелетін=" " жиілікпен=" " бір=" " белгілі=" " болады, мұ нда=" " сің ірілуі=" " шығ арылуы=" " энергия=" " ғ ана=" " кезде=" " ауысқ агн=" " екіншіорбитағ а=" " орбитадан=" " тең: 2-3постулат.электрон=" " мынағ ан=" " анық талады.Ол=" " сандарымен=" " сияқ ты, квант=" " моменті=" " мө лшерінің =" " энергия, қ озғ алыс=" " теориясындағ ы=" " < e3......

- атомның ядроғ а алыс орбитадағ ы энергиясы,

- ядроғ а жақ ын орбитадағ ы энергиясы

Электрон кіші энегетикалық жағ дайдан жоғ ары дең гейге ауысқ ан кездеэнергия сің іріледі. Ал электрон жоғ ары дең гейден кіші энергетикалық дең гейге ауысқ ан кезде энергия бө лінеді.Электонның орнына байланысты, екі жағ длайдағ ы атомның энергиясын білу арқ ылы, ауысатын электронның тербеліс жиілігін есептеуге болады.Егер бір заттың атомдарына сыртқ ы энергия кө зімен ә сер етсе, онда электрон квант энергиясын сің іріп, жоғ арырақ орбитағ а ауысады, демек, электрон қ озғ ан жағ дайда келеді.Егер осындай ауысу жоғ ары орбитадан ядроғ а жақ ынырақ жатқ ан орбита аралығ ында болса, онда энергия сә улелік энергия- фотон тү ріде бө лінеді: Δ E=Eж− Eа=hν

Спектрде ол белгілі сызық тар тү рінде шығ ады.осы серияның ә рбір сызық тарының толқ ын ұ зындығ ы мына тең деу бойынша, ө те дә л есептелі: Мұ нда R- тұ рақ ты шама, Ридберг костантасы.Сызық тардын жиілігіфизи калық қ асиеті лә і беклгісіз бү тін сандарғ а байланы сты.Ьор бойынша, жақ ын жә не алыс орбиталдардысиппаттайтын, N- квантты сандарғ а жатады.Бор осы тең деудің жә не атом қ ұ рылысының постулаттары негізінде, сутек атомы спектріндегі барлық сериялардың толқ ын ұ зындығ ын есептейді.Жоғ арыда кө рсетілген тең деулерден келесі ө рнек алынады:

Сутек спектріндегі сериялардың сызық тары былай тү сіндіріледі: егер электрон кез келген алыс жатқ ан орбитадан ядроғ а жақ ын бірінші орбитағ а ауысса, онда спектрдің ультрафиолет ауданындағ ы жиілік толқ ындары бө лінеді.кө п ұ замай, бұ л серияны Лайман ашты.Ол Бор теориясының жақ сы жетістігі еді.Егер электрондар кез келген алыс жатқ ан орбитадан екінші орбитағ а ауысса, онда спектрдінң кө рінетін сериясы алынады.Тә жірибелер Бор теориясын жақ сы дә лелдеді.Есептеу арқ ылы алынғ ан Ридберг тұ рақ тылығ ы, тә жірибе жү зінде алынғ ан шамамен тура келді:

Бұ л атомдарда тұ рақ ты орбиталар болатындығ ын жә не Бор тең деулерінің дұ рыстығ ын дә лелдейтін ү лкен жетістік еді.Бірақ Бор теориясының жетістігі тек сутек атомымен ғ ана шектелді.Гелий атомы ү шін бул теория жарамады, ал кү рделі атомдар ү шін Бор тең деулері бойынша есептеулерді мү лдем жү ргізуге болмады.Кө п электронды атомдардың спектріндегі сызық тар одан сайын кү рделі бола бастады.спектрдің мультиплеттігі магтитті жә не элекр ө рісінде кү шейе тү сті.

3) Зерттеулер классикалық механика заң дылық тарына ө те ұ сақ бө лшектердің (ядро, электрон жә не басқ а да микробө лшектер) бағ ынбайтыеың кө рсетті. Мұ ндай ө те ұ сақ микробө лшектердің қ асиеттерін кванттық немесе толқ ындық механика ғ ана тү сіндіре алады. Кванттық механика – элементар бө лшектердің қ озғ алысын, бір-бірімен ә рекеттесу заң дылық тарын зерттейтін физиканың бө лімі. Кванттық механиканың мә ні – микробө лшектердің толқ ындық жә не бө лшектікіндей асиеті болатынын мойындауда.

1927 г., В.Гейзенберг – белгісіздік (анық талмағ ыштық) принципі:

Микробө лшектің ә рі координатасын, ә рі импульсін бір уақ ытта анық тауғ а болмайды.

Δ Χ *Δ р≥ ĥ /2, ĥ = h /2π,

где Δ Χ – координатаның ық тималды мә ні,

Δ р - импульстың ық тималды мә ні.

Кванттық механикада электронның кү йін бейнелеу ү шін толқ ыдық функция қ олданылады Ψ (пси-функция). Оның қ асиеттері:

1926 ж., Э.Шредингер – микрожү йенің кү йін бейнелеу ү шін толқ ындық функция қ олданылады:

Ĥ Ψ = ЕΨ,

мұ нда Ĥ – Гамильтон операторы.

Шредингер тең деудің шешімі – пси-функциямен энергияның мә ндерін анық тау.

Е_n= Кn² ,

мұ нда: n – жай бү тін сандар,

К – тұ рақ тылық.

n – бас квант саны электрондардың жалпы энергия қ орын жә не электрондар орналасқ ан дең гейлердің ядродан қ ашық тығ ын кө рсетеді. Бас квант сан периодтық жү йедегі период номеріне тең.

n = 1, 2, 3, ….∞.

Энергетикалық дең гейдегі электрондардың максималды саны келесі формуламен анық талады:
N =2n²
Атомдағ ы электрондардың кү йі басқ а да квант сандармен анық талады.

l – орбиталь квант саны, электрон бұ лтының пішінін сипаттайды. Энергетикалық дең гейдегі дең гейшелердің санын орбитальдық квант санының мә ндері анық тайды.

l = 0, 1, 2, ….∞, немесе

l = s, p, d, f, …

Кванттық механика есептеулеріне қ арағ анда s – орбитальдың пішіні шар тә різді,

р – орбитальдың пішіні гантель тә різді,

d жә не f – орбитальдар пішіні гантель тә різді, бірақ кү рделі болатыны анық талды.

Дең гейшедегі орналасқ ан электрондардың максималды саны келесі формуламен анық талады:

N = 2(2l+1)
m_l – магнит квант саны пішіндегі бірдей орбитальдардың кең істікте орналасу бағ ытын кө рсетеді. Магнит квант саны орбиталь квант санына тә уелді болады жә не осы орбиталь квант санының мә ніне сә йкес –l, 0, +l шегінде болатын бү тін сандармен кө рсетілген мә ндері болады. Магнит квант саны дең гейшелердегі орбитальдардың сандарын да анық тайды.

Мысалы, s – дең гейшеде шар тә різді бір орбиталь кең істікте бір бағ ытта орналасады, p – дең гейшеде ә р тү рлі бағ ытта орналасқ ан 3 орбитальдар жә не т.б.

m_s – спин квант саны электронның ө з осінен қ ай бағ ытта қ озғ алатынын кө рсетеді. Электрон ө з осінен сағ ат тілінің бағ ыты бойынша немесе оғ ан қ арсы бағ ытта қ озғ алуы мү мкін.

m_s = +1/2 немесе –1/2.

4) Изотоптар - Ядроларында протондар саны бірдей, бірақ массалары ә ртү рлі белгілі бір элементті қ ұ райтын атомдар тү рі. Бір ғ ана элементтің ә ртү рлі изотоптарына тә н атомдар ө здерінің ядросына кіретін нейтрондар саны жағ ынан, ядролық қ асиеттері тұ рғ ысынан бір-бірінен анық ө згешеленеді, алайда олар, электронды қ абаттары қ ұ рылысының бірдей болуына байланысты, бір-біріне ө те ұ қ сас химиялық қ асиеттерді иемденеді. Химиялық элементтердің кө пшілігі атомдық салмақ тары ә р тү рлі изотоп қ оспасынан тұ рады. Изотоптардың ө мір сү ру кезең і секундтың мың нан бір бө лігінен бірнеше миллион жылдарғ а дейін созылады Бү гінгі танда 264 тұ рақ ты изотоптар, 50 шамалы табиғ и радиоактивті изотоптар жә не 1000-нан астам жасанды радиоактивті изотоптар белгілі.^[1] Радиоактивтiк қ ұ былысты зерттеу атом ядроларының табиғ атына қ атысты маң ызды жаң алық тардың ашылуына себепшi болды. Кө птеген радиоактивтiк тү рленулердi бақ ылау нә тижесінде радиоактивтiк касиеттерi мү лдем ә р тү рлi (яғ ни тү рлiше тә сiлдермен ыдырайтын), бiрақ ө здерiнiң химиялық қ асиеттерi жө нiнен барабар заттар бар екенi анық талды. Белгiлi химиялық тә сiлдердiң бә рiмен де оларды ажырату ешбiр мү мкiн болмады. Осының негiзiнде 1911 ж. Содди хямиялық қ асиеттері бiрдей, басқ а жағ ынан, мә селен ө зiнiң радиоактивтiгiмен ұ ксамайтын элементтер бар екенi жө нiнде болжам айтты. Мұ ндай элементтердi Менделеевтiң периодты жү йесiнiң бiр тор кө зiне орналастыру керек. Сондық тан Содди оларды изотоптар (яғ ни периодтық жү йеде бiрдей орын алатындар) деп атады. Бiр жылдан соң Дж.Дж. Томсон электр жә не магнит ө рiсiндегi ауытқ у тә сiлiмен неон индарының массасына дә л ө лшеулер жү ргiзген кезде Соддидiң болжамы ойдағ ыдай дә лелденiп, оғ ан терең тү сiнiктеме берiлдi. Томсон неон атомдардың екi тү рiнiң қ оспасы екенiн байқ ады. Олардың басым копшiлiгiнiң салыстырмалы атомдық массасы 20-ғ а тең. Бiрақ салыстырмалы атомдық массасы 22-ге тең аздағ ан атомдар қ оспасы да бар. Осының нә тижесiнде қ оспаның салыстырмалы атомдық массасы, 20, 2-ге тең. Бiрдей химиялық қ асиеттерi бар атомдардың массаларында айырмашылық байқ алады. Неонның екi тү рiнiң де Менделеев кестесiнде бiрдей орын алатындығ ы анық, ендеше, олар изотоптар больтп табылады. Изотоптардың салыстырмалы атомдық массаларын дә л ө лшегенде олардың бү тiн сандарғ а ө те жақ ын болатындығ ының елеулi маң ызы бар. Кейбiр химиялық элементтердің атомдық массаларының бү тiн саннан айырмашылығ ы кө п болады. Мысалы, хлордың салыстырмалы 35, 5-ке тең. Бұ л табиғ и кү йде химиялық таза зат изотоптардың ә р тү рлi пропорциялардағ ы коспасы болып келетiндiгiн кө рсетедi. Изотоптардың салыстырмалы атомдық массаларының бү тiн сан болуының (жуық тап алғ анда) атом ядросының қ ұ рылысын анық тауда маң ызы зор.

Химиялық байланыс жә не молекулалар қ ұ рылысы. Валенттік байланыс жә не Молекулалық орбитальдар ә дістері. Ковалентті, иондық, сутектік, металдық байланыстардың тү зілу механизмі.

Химиялық байланыстың табиғ аты – химияның ең негізгі мә селелерінің бірі. Мұ ндағ ы негізгі сұ рақ не себептен атомдар бірігіп молекулалар тү зеді? Атомдарды байланыстыратын кү штің табиғ аты қ андай?

1852 жылы ағ ылшын ғ алымы Франклид химияғ а атомдылық деген тү сінік енгізді. Кө п кешікпей бұ л тү сінік валенттік деп аталды. Химияғ а валенттік туралы ұ ғ ымның енуі химияның ары қ арай дамуына ү лкен ә серін тигізді.

1861 жылы орыстың ұ лы ғ алымы А.Н. Бутлеров заттардың химиялық қ ұ рылыс теориясын ұ сынды. Химиялық қ ұ рылыс теориясы органикалық химия курсында қ арастырылады. Біз бұ л теорияның негізгі қ ағ идаларына ғ ана тоқ талып ө теміз.

1. Қ ай заттың болсын молекуласындағ ы атомдар бірімен-бірі белгілі ретпен қ осылысқ ан.

2. Молекуланың қ ұ рамындағ ы атомдар ө зді-ө зі тікелей, не болмаса басқ а атом арқ ылы қ осылысса да біріне-бірі ә сер етеді.

3. Заттың қ асиеті молекуладағ ы атомдардың қ осылысу ретіне жә не олардың біріне-бірінің ә серіне, яғ ни “химиялық қ ұ рылысына” тә уелді.

4. Заттың химиялық қ асиеттеріне сү йене отырып, оның молекуласының қ ұ рылысын анық тауғ а болады, керісінше, формуласы бойынша оның қ асиеттерін болжауғ а болады.

Бутлеровтың қ ұ рылыс теориясы химиялық қ осылыстардың сан тү рлілігін жә не изомерия қ ұ былыстарын тү сіндіріп, молекуланың қ ұ рылысын анық таудың нақ ты жолдарын кө рсетті. Бұ л теория молекуланың қ ұ рылысы туралы ілімнің негізі болып табылады.

Бутлеровтың қ ұ рылыс теориясын ә рмен қ арай Голландия ғ алымы Вант-Гофф пен Франция ғ алымы Ло Бель дамытты. Олар 1874 жылы кө міртек атомының валенттіктері тетраэдрдің тө белеріне бағ ытталғ ан деген болжам айтты. Вант-Гофф пен Ло Бель пікірі бойынша, егер кө міртек атомын тетраэдрдің ортасында орналасқ ан деп есептесе, оның валенттіктері тетраэдрдің тө белеріне қ арай бағ ытталып, бірімен-бірі 109, 5^о бұ рыш жасап тұ рады (4.1-сурет).

Кейінірек органикалық молекулалардың қ ұ рылысы физикалық ә дістермен зерттеліп, Вант-Гофф пен Ло Бель постулатының дұ рыстығ ы айқ ындалды.

Сонымен ХІХ-ғ асырдың аяғ ында валенттік кү штерінің белгілі бір бағ ыты болатыны ашылды.

Бутлеров пен Вант-Гофф, Ло Бель ең бектері заттар молекуласының қ ұ рылысын танып білуге ү лкен кө мегін тигізді. Бірақ осығ ан қ арамастан ХІХ-ғ асырда атомдар-дың молекулағ а бірігу себебі жә не валенттіктің мазмұ ны ә лі де белгісіз болып қ ала берді.

Бұ л сұ рақ тарғ а жауап тек біздің ғ асырымызда атом қ ұ рылысы анық талғ аннан кейін ғ ана барып табылды. Қ азіргі кездегі ұ ғ ымдар бойынша химиялық байланыс атомдардың сыртқ ы электрондық қ абаттарының ә серлесуі нә тижесінде пайда болады, атомдарды байланыстыратын кү штердің электрлік табиғ аты бар деп есептеледі.

Химиялық байланыстың ү ш тү рі бар: коваленттік, иондық жә не металдық байланыс. Бұ лардың ішіндегі ең жиі кездесетіні жә не ең негізгісі – коваленттік байланыс.

4.

Коваленттік байланыс. 1916 жылы американ ғ алымы Льюис химиялық байланыстың электрондық теориясын ұ сынды. Бұ л теория бойынша екі атом бір-бірімен екеуіне де ортақ электрон жұ бы (қ осағ ы) арқ ылы байланысады. Льюис теориясы қ ысқ аша былай тұ жырымдалады:

1. Сыртқ ы қ абатында 2 немесе 8 электроны бар инертті газдар химиялық жағ ынан ө те инертті, демек, мұ ндай газдардың электрондық қ абаты ө те тұ рақ ты. Атомдар молекула қ ұ рып біріккенде ортақ электрон қ осағ ын тү зу арқ ылы ө здерінің сыртқ ы қ абаттарын инертті газдардікіндей етуге тырысады.

1. Химиялық байланыс ә серлесуші атомдардың екеуіне де ортақ электрон жұ бы арқ ылы жасалады. Бір электрон жұ бын тү зу ү шін ә р атом бір-бір электроннан жұ мсайды.

Бір не болмаса бірнеше электрон жұ птары арқ ылы тү зілетін химиялық байланыс коваленттік байланыс деп аталады.

Валенттік байланыс ә дісі. Сутек атомының жалғ ыз s- электроны бар, 1s1 пішіні шар тә різді. Сутектың екі атомы бір біріне жанасқ анда олардың арасында екі тү рлі электростатикалық кү штер туады: тартылу жә не тебілу кү штері. Бір атомның электрон бұ лты екінші атомның ядросына тартылады. Біздің мысалымызда На атомының электрон бұ лты Нб атомының ядросына жә не керісінше, Нб атомының электрон бұ лты На атомының яядросына тартылады. На жә не Нб атомдарының ядроларының ө зара тебіліседі, дә л сол сияқ ты олардың электрон бұ лттары да бір-бірін тебеді. ВБ ә дісі бойынша сутек атомдары жақ ындасқ анда тартылысу жіне тебісу кү штерінің қ алай ө згеретінін есептеп, жү йенің потенциалдық энергия қ исығ ын салуғ а болады. Бірінші рет мұ ндай есептеуді 1927 жылы неміс ғ алымдары Гайтлер мен Лондон орындағ ан. Осындай есептеулердің нә тижесінде мынадай жағ дайлар анық талды.Электрондардың спиндірі қ арама-қ арсы сутек атомдары жанасқ анда. Жіү йенің потенциалдық энергиясы қ исығ ында минимум пайда болады. Бұ л жағ дай сутек атомдары жақ ындасқ анда тебісу кү штері тартылысу кү штерінен басым болып, жү йенің потенциалдық энергиясы атомдар жакындасқ ан сайын ү здіксіз ө седі. Бұ л жағ дай спиндері параллель сутек атомдарының молекула қ ұ рап бірікпейтінін кө рсетеді.Сонымен кванттық механикағ а негізделген есептеулердің нә тижесінде коваленттік байланыстың табиғ аты тү сіндірілді. Коваленттік байланыс атомдардың спиндері антипараллель электрон бұ лттарының бү ркесуі нә тижесінде тү зіледі.Байланыс энергия деп байланысты ү зуге жұ мсалатын шаманы айтады. Байланыс ұ зындығ ы деп байланысқ ан атомдардың ядроларының ара қ ашық тығ ын айтамыз.

Иондық байланыс жә не сутекттік байланыс, қ асиеті. Иондық байланыстың бірінші теориясын 1916ж.немісғ алымы Коссель ұ сынды.Оның теориясы бойынша иондық байланыс қ арама-қ арсы зарядталғ ан иондардың электростатикалық тартылысуынан болады.Иондық байланыс қ арама-қ арсы зарядталғ ан иондардың кулон кү штері арқ ылы тартылысу ы нә ттижесінде тү зіледі.Ал кулондық кү штер қ анық пайтын кү штер, демек иондық байланыс қ анық пағ ан байланыс.Иондық байланыстың кесімді бағ ыты жоқ, бағ ыттылық кө рсетпейді.иондық байланыс қ арама-қ арсы зарядталғ ан иондардың электростатикалық кү штер арқ ылы тартылысуынан болады Молекулалардың ө зара ә рекеттесуінің тағ ы да бір тү рі – сутекті байланыс. Қ айнау температурасы ө те биік молекулалар арасында сутекті байланыс тү зілетіндігімен тү сіндіруге болады. Жалпы сутектік байланыс кү ші Ван-дер-Ваальс байланыстарына қ арағ анда кү штірек, бірақ ковалентті байланысқ а қ арағ анда тө мен. Сутектік байланыстың кү ші сутекті байланысты тудыратын атомдардың табиғ атына тә уелді.Неғ ұ рлым сутек атомымен байланысқ ан атомның электртерістілігі кө бірек болса, соғ ұ рлым сутекті байланыстың энергиясы кө бірек, молекула тұ рақ тылау болады.Жалпы топ бойынша сутектік байланыстың энергиясы кемиді. Электростатикалық ә рекеттесу негізінде сутекті байланыс тү зіледі. 17) Металдық байланыс туралы тү сінік. Металдардағ ы химиялық байланыстың табиғ атын тү сіну ү шін, оның бұ рын қ арап ө ткен коваленттілік жә не иондық байланыстардан басты екі ерекшелігі бар екенін білу қ ажет.Біріншісі- метадардың жоғ ары электрө ткізгіштігі мен жылуө ткізгіштігі, екіншісі – қ алыпты жағ дайда кристалдық кү йде болуы (сұ йық сынапты қ оспағ анда). Металдарғ а ғ ана тә н бірінші ерекше қ асиет оның ө не бойында еркін қ озғ алатын электрондардың (бұ рын «электрон газы» деп атағ ан) болатынына кө рсетсе, екінші қ асиет кристалдағ ы атомдар ө зара қ ос электронды локальданғ ан (бір жерге шоғ ырлан) байланыспен ұ стаса алмайтындығ ын кө рсетеді, себебі олардың арасындағ ы валенттік электрондар саны мұ ндай қ ос электронды ковалентті байланыстар тү зуге жетімсіз келеді.Металдық байланыс тү зетін элементтердің атомдарының сыртқ ы дең гейінде аз ғ ана электрондар саны болады, олар s- жә не d- металдар. Бірақ байланысқ ан атомдардың қ аптасатын орбитальдарының кө птігі сондай олар энергиясы жуық тау (ns жә не np) болғ андық тан ө зара бірігіп бір ө ткізгіштік зона береді. Сыртқ ы ө рістің ә серінен электрондар ө ткізгіш зонағ а ауысып, металдық ө ткізгішті іске асырады. Металдық байланыс қ атты кү йдегі, сұ йық кү йдегі металдардың бә ріне тә н. Тек бу кү йіне ауысқ ан металл атомдары ө зара ковалентті қ ос электронды байланыспен байланысқ ан. Кристалдағ ы байланыс, металдың бу кү йіндегі молекуласындағ ы байланыстан берік, сондық тан металл қ атайып кристалданғ анда кө п жылу бө ліп шығ арады. Металдық байланыс металдардың барлық қ асиеттеріне: физикалық, механикалық, оптикалық, магниттік т.б тү сіндіре алады

11Молекулалық орбитальдар теориясы

Молекулалық орбиталдар теориясы (МОТ). Молекулалық орбиталдар ә дiсi бойынша молекуладағ ы электронды бiрнеше орталық ты қ амтитын (атомдардың ядроларын) толқ ындық функция арқ ылы ө рнектеуге болады. Оның негiзгi қ aғ идасы мынадай: молекулада бастапқ ы атомдарды байқ амайды, тек ядроларды бө лiп қ арайды. ә рбiр электрон барлық ядролар жэне молекуладағ ы барлық электрондар ө рiсiнде қ арастырылады. Ең қ арапайым жақ ындасуда молекулалық орбиталдар Шредингер тең деуiнен шығ атын атомдық орбиталдардың сызық тық комбинациясы болып табылады. қ азiргi уақ ытта молекулалық орбиталдар теориясы бiрте-бiрте кең iнен қ олданыла бастады.

Молекулалық орбиталдар теориясы (МО) — молекуланың электрондық қ ұ рылысын анық тайтын ә дiс. Бұ л теорияның негiзгi принципi — молекула бутiн бiр тұ тac жү йе. Молекулағ а барлық электрондар мен ядролар ортақ. Химиялық байланыстың тү зiлуiнiң себебi — барлық электрондардың барлық ядролар мен электрондарғ а ортақ ө picтe қ озғ алуы.

МО ерекшелiктерi. Валенттiк байланыс ә дiсi АО (атомдьық орбитал) жеке бiр атомның электронының козғ алысын сипаттайды. Молекулалық орбиталдар (МО) бү кiл молекуладағ ы ядроларғ а ортақ МО – кө п центрлi орбиталдар. МО ә дiсi молекуладағ ы ә р электронғ а сә йкес молекулалық орбиталды сипаттайды.

Молекулалық орбитал атомдық орбиталды сызық ты комбинациялау нә тижесiнде тү зiледi деп саналады. Бастапқ ы ә рiптерiн алып қ ысқ артқ анда былай жазылады: АОСК=МО, молекулалық орбитал ол атомдық орбиталдардың сызық ты комбинациясы.

Бiрақ, молекулалық орбиталдар тү зiлу ү шiн АО — орбиталдар кесімді шарттарғ а сай болу қ ажет:

_ атомдық орбиталдар энергияларының шамасы жақ ын болуы;

_ атомдық орбиталдағ ы бү ркескен электрон бұ лттары тығ ыздығ ының шамасы улкен болуы;

— атомдық орбиталдардың байланыс орталығ ы бiр симметрияда болуы. молекулалық орбиталдар ә дiсiнiң принципi — молекуладағ ы ә p электронды сипаттайтын толқ ындық функция молекула қ ұ рамындағ ы барлық ядролар ө piciне қ атынасты болуы қ ажет. Ең қ арапайым турiнде: молекулалық орбитал дегенiмiз атомдык орбиталдардың ө зара сызық ты комбинациясын қ ұ ру нә тижесiнде тү зiлген жаң а орбитал.

Молекулалық орбиталдар ә дісi молекуладағ ы электрондар бiрнеше орталық гарғ а ие болғ ан (атомдардың ядролары) толқ ындық функциялармен сипатталады. Атомдық орбиталдарды ө зара қ осып не алып тастаса молекулалық орбиталдар тузiледi.

Ерітінділер теориясы: ерітінділердің физикалық, химиялық, физика-химиялық теориясы. Электрохимиялық процестер. Химиялық реакциялардың энергетикасы жә не бағ ытталуы.

Ерітінділер туралы ұ ғ ым.

Екі немесе одан да кө п заттардың біркелкі араласу нә тижесінде тү зілген ө н бойында қ асиеті бірдей жү йелер ерітінділер деп аталады.
Заттардың агрегаттық кү йлеріне байланысты ерітінділер былай бө лінеді:
Газ кү йіндегі ерітінділер қ атарына газдар қ оспасы – ауа, тұ ман, мұ най бетіндегі газ кү йіндегі кө мірсутектер қ оспасын жатқ ызуғ а болады.
Сұ йық ерітінділер – сұ йық бойында еріген қ атты, сұ йық, газ заттары, тең із, мұ хит сулары, бензин, керосин, бояулар жә не т.б. дү ниеліктер.
Қ атты ерітінділер тү рі – қ ұ ймалар (болат, шойын) тү рлі минералдар.
Табиғ атта таза зат ө те сирек кездеседі, кө бісі қ оспа, ерітінді тү рінде ұ шырасады.
Жан – жануарлар, ө сімдік дү ниеліктерінде орын алатын биохимиялық, физикалық жә не химиялық қ ұ былыстар сұ йық ерітінді тү рінде ө теді.
Сұ йық ерітінділер – еріткіш бір немесе бірнеше затты еріту арқ ылы алынатын болғ андық тан, бұ лардың тү зілу табиғ атын талдау барысында екі тү рлі кө зқ арас бар – физикалық жә не химиялық.

Ерітінділердің физикалық теориясы.

ХІХғ – ң соң ында ерітінді физикалық тү зіліс, онда еріткіш пен еріген зат арасында ешбір ә рекеттесу жоқ деп есептелді. Ерітіндінің тү зілуін еріткіштің енжар ортасында еріген зат бө лшектерінің таралуымен тү сіндірген. Кейін келе бұ л теория тек идеалды ерітіндінің тә ртібін ғ ана сипаттайтыны белгілі болады (мысалы, кө птеген газ ерітінділері), онда еріген зат бө лшектерімен еріткіш бө лшектері ө зара ешбір ә рекеттеспейді. Бұ л теорияны Я.Вант – Гофф, С.Аррениус, Оствальд т.б. ғ алымдар жақ тады.

Ерітінділердің химиялық теориясы.

Д.И.Менделеев ерітінділерді зерттеуге 40жылдай ғ ылыми жұ мысын арнағ ан оның ерітінділердің химиялық теориясы 1887ж жасалды жә не экспериментпен бекітілді.
Бұ л теорияның негізгі шарты:
1. Еру – ол, физика – химиялық кү рделі процесс, оғ ан энергияны жұ мсауды талап ететін (∆ H> 0), бө лінуімен (∆ H2< 0) байланысқ ан, еріген заттың молекуласы мен еріткіш молекуласының ә рекеттесуі енеді.
2. Еру процесі экзотермиялық (мысалы, суда NaOH H2SO4 ерігенде), эндотермиялық (мысалы, суда NH4NO3 ерігенде) болуы мү мкін. Зат ерігенде бө лінетін жылуды еру жылуы деп атайды.
3. Еріткіш пен еріген заттың химиялық ә рекеттесуі нә тижесінде сольваттар немесе гидраттар (егер су еріткіш болса) тү зіледі. Қ ұ рамында су молекуласы болатын кристалды заттарды криссталлогидраттар деп атайды.
Ал, кристаллогидрат қ ұ рамына енетін суды кристалдық су дейді. Табиғ и минералдардың кө пшілігі кристаллогидратқ а жатады:
Na2SO4 ∙ 10H2O – глаубер тұ зы
KAl (SO4)2 ∙ 10H2O – алюминий ашутасы.
Сольваттар (гидраттар) донорлы – акцепторлық, ион – дипольдік ә рекеттесу

Электрохимиялық процестер... Электрохимия ғ ылым ретінде ХVIII жә не XIX ғ асырларда шет елдерде қ алыптасты. Тек сол кезде шешімі электрохимия теориясын жаң а дә режеге кө терген болатын проблемалар туындады. 1799ж итальян физигі А.Вольттің «вольттік бағ анасының»- адамзат тарихындағ ы бірінші тоқ кө зінің пайда болуы жә не итальян физиологы Л.Гальванидің тә жірибелері электрохимияның ғ ылым ретінде дамуына бастапқ ы тү рткі болды.

Электрохимия жаң а дамып жатқ ан ғ ылым. Тек екі ғ асыр бұ рын электр тогының тұ здардың сулы ерітінділері арқ ылы ө ткен кезде жаң а заттар пайда болатын химиялық алмасулар жү ретіні анық талды.

Тек ө ткен ғ асырдың басында ғ ана заттардың ерітінділері мен балқ ымаларында болатын электрохимиялық процестерді зерттеудің ғ ылымдық бағ ыты- электрохимия пайда болды.

Электролиздің ө ндірістік қ олданылуы ХІХ ғ асырдың 70 жылдарында тұ рақ та электр токты қ уатты генераторлардың пайда болуынан кейін ғ ана мү мкін болды.

Электрохимияны 70-ші жылдардың соң ында ғ ана екі бө лімге бө ле бастады: ионика жә не электродика. Ионика- электр ө рісінің ә серінен зарядталғ ан бө лшектердің жү рісін жә не электрө ткізгіштік қ ұ былысын зерттейтін бө лім, ал электродика электрод ерітінді (балқ ыма) шегі арқ ылы ө тетін электр тогының электродтар бетінде жү ретін қ ұ былыстарды зерттейді.

Егер энциклопедиялық сө здікке кө з салатын болсақ, келесі анық тамағ а тірелеміз:

«Электролиз (грек тіліндегі electro жә не lysis- бө ліну, ыдырау)- электрохимиялық тотығ у- тотық сыздану процестерінің электрлік тогы ө ткен кездегі электролитке салынғ ан электродтарғ а ә сері.» электролиз электрохимиядағ ы ең маң ызды бағ ыт болып табылатыны ескеру қ ажет, ол ө з кезең інде электрохимия облысында маң ызды жаң алық тардың ашылуына негіз болды.

Электролиттік деп заттарғ а электр тогының ә серінен болатын химиялық айналымдарды айтамыз.

Электролиз процессі барлық жағ дайларда бірдей емес, ол бірқ атар факторларғ а тә уелді болады- электролиттің табиғ атына, электролиттік ваннаның типіне, электролиздік процестер ө здерінің оптимизациясына.

Техникалық жә не қ олданбалы электролизді ажыратады, ал ал электролиттік процестерді келесі тү рде жіктейді:

1. металдардың балқ ымаларының алынуы.

2. гальваникалық қ абаттардың алынуы

3. бейорганикалық заттардың алынуы (хлор, сутегі, оттегі, сілтілер жә не т.б.)

4. органикалық заттардың алынуы

5. металдардың тазартылуы (қ ола, кү міс)

6. металдардың алынуы (магнии, цинк, литий, натрий, калий, алюминий,

т.б.)

7. металдар беттерінің ө ң делуі.

8. электорофорез кө мегімен пленкалардың жабылуы.

9. электродиализ жә не судың тұ зсыздандыруы.

Электролиздің мақ сатты қ олданылуы мынада жатады: оның кө мегімен таза элементтің массалық ү лесі жү з процентке ұ мтылатын металдарды алуғ а болады. Ал натрий, никель, таза сутегі жә не басқ алар тек осы метод арқ ылы алынады.

Сондай-ақ медь мен алюминийді кө п жағ дайда осы ә діс арқ ылы алады.

Электролиз зергерлік бұ йымдарғ а алтын немесе кү міс пленкасымен жабу ү шін қ олданылады. Осындай ә діспен бұ л металдарды коррозиядан қ орғ айды.

Бү гінгі таң да электрохимиялық процестердің зерттелуі, оларғ а ә сер ететін факторларды анық тау, электролиз процессінің ө ндірістік шараларда қ олданудың жаң а тү рлерінің анық талуы жү ргізіліп жү р. Кө птеген факторлар ә лі де тү сінікіз.

Ең басты тапсырма болып, электролиз ә дісін одан ә рі дамыту, ө німділік пайдалы, ал электроэнергия шығ ындары минимальды болуы. Сонымен қ атар электролиз ө німінің саны мен сапасына ә сер ететін тү рлі факторларды ескеру қ ажет(электродтардың материалы, ток тың ыздығ ы, ток кү ші, электролит температурасы, т.б.).

Электролиз теориясы.

Электролиз тұ рақ ты токтың жү ргізу энергиясы жә не электродтардағ ы химиялық айналымдардан бө лінетін энергия арқ асында жү реді. Сондық тан, электролиз тек электр тогы жү ретін орталарда ө те алады.

Электр тогының ө ткізгіштеріне назар аударайық.

Электролит деп, ерітіндісі арқ ылы ө тетін токтың нә тижесінде жү ретін химиялық процесті айтамыз.

Электр тогының ө ткізгіштеріне мыналар жатады: тұ здардың, қ ышқ ылдардың, негіздердің сулы ерітінділері. Электр тогын ө ткізетін заттар мен ерітінділер электролит деген атқ а ие болды.

Сонымен қ ышқ ылдар, негіздер жә не тұ здар электролит болып табылады.

Токтың нашар ө ткізгіштері болып дистильднеген су, қ анттың, спирттің, глицериннің сулы ерітінділері, сонымен қ атар, қ алыпты осмотикалық қ ысымды ерітінділер, соның ішінде, қ ышқ ылдар, тұ здар мен негіздердің басқ а сұ йық тардағ ы ерітінділері жатады. Қ ұ рғ ақ тұ здар жә не сусыз қ ышқ ылдар мен негіздер (қ атты тү рде) ток ө ткізбейді.

Электролиз кезіндегі энергия мақ сатты ө німдердің қ алыптасуы процессі жү йесінің гиббстік энергиясын арттруғ а жұ мсалады жә не электролизер жә не электр жү йенің басқ а аудандарындағ ы кедергі нә тижесінде болатын біртіндеп жылу ретінде ыдырайды.

Электролиз нә тижесінде катодта жаң а ө німдердің пайда болуымен электролит молекулалары мен иондарының тотығ уы жү реді. Катиондар электрондарды қ абылдап, тотық сызданудың тө мен дә режелі иондарғ а немесе атомдарғ а айналады.

Химиялық процестердің энергетикасы жә не бағ ыты.
Тірі жү йелерде, табиғ атта, ө ндірісте жү ретін барлық химиялық процесстерде жылу эффектілері тү зіледі. Жылу эффектісі бойынша процесстер экзотермиялық жә не эндотермиялық деп бө лінеді.

1840 жылы Г.И. Гесс термохимияның негізгі заң ын ашты: ” Реакцияның жылу эффектісі тек қ ана бастапқ ы заттардың жә не соң ғ ы ө німдердің кү йіне жә не табиғ атына тә уелді, бірақ процесстің ө ту жолына тә уелсіз “деді.

Термохимиялық есептеулер ү шін Гесс заң ының салдары қ олданылады. Мысалы І-салдары. “Реакцияның жылу эффектісі, стеохиметриялық коэффиценттер ескерілгенде, соң ғ ы ө німдердің тү зілу жылуларының қ осындысынан бастапқ ы заттардың тү зілу жылуларының қ осындыларын алып тастағ анғ а тең ”

Q_{реакция} = Q _{тү зілген ө нім} --- Q_{бастапқ ы ө нім}

Жү йелердің кү йі осы мезетте физико-химиялық қ асиеттерінің жиынтығ ымен сипатталады.

Жү йенің бір қ асиеті ретінде оның ішкі энергиясы U болып табылады. Жү йенің ішкі энергиясына молекулалардың, атомдардың, иондардың, электорндардың, протондардың жә не нейтрондардың қ озғ алысымен пайда болатын энергияларды жатқ ызуғ а болады.