2.13)Атом,молекула,атомдық және молекулалық масса,изотоптар,моль ұғымдарын мысалдар келтіре отырып дәлелдеңіз.

Атом-жай және күрделі заттардың молекулаларының құрамына кіретін химиялық элементтің ең кіші бөлшегі. Молекула-заттың химиялық қасиеттерін бойында сақтайтын ең кіші бөлшегі. Мысалға сутек пен хлордың түзілу реакциясын алайық. Молекулалар 1,2,3 атомнан тұрады деп қарайық, онда бұл газдар арасындағы реакция 1)H+CI=HCI 2)H₂+CI₂=2HCI 3)H₃+CI₃=3HCI Бұл теңдіктердің ішінен Гей-Люссактың тәжірибесіне тура келетін теңдік екінші теңдік екенін көреміз.Атом және молекула жайындағы түсінік осылайша дамып атом –молекула теориясына айналды. Энгельс:«Химияда жаңа дәуір атомистикадан басталады» -деп айтқан болатын.Заттардың атомдық массасы-оның көміртегі бірлікпен көрсетілген атомның массасы.Д.Дальтон ең жеңіл зат- сутектің бір атомының массасын оның өлшем бірлігі ретінде пайдаланған.1861 ж фоанцуз ғалымы Ж. Стас оттек атомының массасының олшем бірлігі ретінде ұсынған.Бірақ,физикалық дәл зерттелген нақты атом изопттарын алу қажеттігіне бола жаңа көміртектік шкалаға көшуге тура келді.1961ж Халықаралық таза және қолданбалы химия Одағының(ИЮПАК) ұсынысымен атом массасының шкаласы ретінде ең жеңіл көміртек изотопы қолданыла бастады.Мысалы: табиғи хлор 2 изотоптан тұрады: оның 75 ,53%,массасы 34,969 м.а.б тең изотопы,қалғаны 24,7% массасын 36,966 м.а.б.тең изотопы. Осы мәліметтерді қолданып хлодың орташа атомдық массасын есептесе болады:Ar(CI)= + =26,412м.а.б+ 9,045 м.а.б.=35,457 м.а.б. Заттардың молекулалық массысы-оның көміртектік бірлікпен көрсетілген молекуласының массасы.Сутек пен оттектің атомдық массаларын қолданып судың молекулалық массасын есептеп шығаруға болады:Mr(H₂O)=2Ar(H)+Ar(O)=18,01534 Бүкіл әлемде атомдар мен молекулалардың санын есептеп шығару мүмкін емес.Сондықтан тым ұсақ бөлшектер-молекулалар,атомдар өлшемі ретінде халықаралық жүйеде моль қабылданған.Моль- берілген заттың 6,02∙ құрылымдық бірліктері(бөлшектері) бар мөлшері.Стандартты атомдық масса бірлігінде C изотопының 12г болатын бір санына тең. Құрылымдық бірліктер болады: моль үғымын және өлшемін тек молекула мен атомға ғана қолданумен щектелмейді, оған иондар, электрондар т.б бағынады. Тек молекуладан тұратын зат мөлшерін моль деп атаса, атомдардан құралған заттардыкін моль-атом, иондардікін моль ион деп атайды. Изотоптар менделеевтің периодтық жүйесінде бір тор көзде орналасады, бір элементтің әр түрлі изотоптпрының химиялық қасиеттері ажыратылмайды. Ал ядролық қасиеттері өзгереді. Тұрақсыз атом ядролары тақ элементтер және тақ протон Z саны, тек нейтрон N саны бар ядролар. Изотоптың массалық саны әр изотоптың ядролық қасиетін анықтайды уран изотоптары жақсы мысал бола алады. Масса санының айырмашылығы олардың ядролық инергетикада қолдану дифференциясына байланысты екені белгілі.

2* 14. газ тектес және ұшқыш заттардың малекулалық массаларын табу әдістерін талдаңыз. Октаэдрдің. Газтектес заттардың молекулалық массасын табу үшін авогадро заңынан туындайтын молярлық көлемнің массасын өлшеп табуды қолданған жөн. Кез келген белгісіз газдың қалыпты жағдайдағы 22,4л көлемінің массасын тауып, граммен өрнектесе жеткілікті. Молекулалық массаға сәйкес мынадай пропорция құруға керек. Vл/m=22.4л/M мұнда Vл – газдың қалыпты жағдайдағы көлемі, m- оның массасы. Газдың молекулалық массасын табу кезінде тек қалыпты жағдайды таңдамай ақ кез келген қысым мен температураны да алуға болады. Ол үшін Клапейрон-Менделеев теңдеуін пайдалануға болады. Газ заңдарының теңдеуінднгі (P0V0)/(T0)=PV/T; стандартты шамалар Т0=273К, Р0=1атм (101325Па), V0=22.4л екенін біле отырып, 1моль газ үшін әмбебап газ тұрақтысының R шамасын шығаруға болады. R=(P0V0)/(T0). Осыдан PV=RT мәнін кез келген n мольдер санына арнасақ, PV=nRT, әрмен қарай PV= m/M.RT немесе M=mRT/PV айналады. Іс жүзінде лабораторияда газ тектес заттың молекулалық массасын табу үшін оның бөлме температурасындағы қысымын анықтап, жабық ыдыстағы көлеміне сай алынған массасын тауып, тұрақты әмбебап газ тұрақтысының мәнін R=8.3144 Дж/К∙моль пайдаланып Клайперон-Менделеев теңдеуінднгі тиісті орындарына қойып М-ны есептеп шығарады

2* 15. Резерфорд ұсынған атомның ядролық моделін, олардың жетістіктері мен кемшіліктерін дәлелдеңіз

Ағылшын ғалымы Э.Резерфорд 1911жылы α бөлшектердің табиғатын танып алып мынандай тәжірибе жасады: жұқа металл фольгасын радиоактивті денеден шығып жатқан α бөлшектермен атқылады. Сонда олардың басым көпшілігі жұқа фольгадан тура өтіп шығып,біразы ұшу бағытын өзгертіп, тіпті, кейбірі кері тебілетіні анықталды. Фольга қалыңдау,әрі металдың атомдық салмағы ауырлау болған сайын бағытын өзгертетін бөлшек саны да,бұрылу бұрышы да арта түсті. Осы тәжірибеге сүйене отырып Резерфорд атом құрылысының ядролық моделін ұсынды.Сирек те болса α бөлшектерінің кері қайтуы,металл ішінде өзі аттас зарядының әсерінен ұшу бағытын өзгертуге мәжбүр болады. Бағытын өзгертпей өтетін бөлшектердің көптігі атомның ішінде бос кеңістіктің мол болуының дәлелі. Ядро атомның кіші бөлігін ғана алады,сондықтан α бөлшектер онымен өте сирек кездеседі. Ескерте кететін жайт: ядроның маңындағы электрондар өте жеңіл болғандықтан α бөлшектердің бағытын өзгерте алмайды. Резерфорд ұсынған модель бойынша атомның ішіндегі оң зарядты ядроны теріс зарядты электрондар айналып қоршап жүреді. Ядроның оң зарядымен электрон тзарядының шамасы тең,сондықтан атом зарядсыз бейтарап жүйе болып табылады. Атомның негізгі массасы оның ядросына шоғырланған,себебі ол үлкен жылдамдықпен келе жатқан α бөлшектерге төтеп беріп,орнында қала береді. Кейінде су атомы мен оның ядросының мөлшері дәл анықталғанда: атомның диаметрі 1Å де,ядросінікі з*10^-5 Å болып шықты. Түсініктірек болу үшін салыстыра айталық:сутек атомының радиусы 1км шарға тең деп қараса,онда оның бүкіл массасы ортасындағы не бары жаңғақтай ядроға ғана тиесілі болар еді. Резерфордтың ядролық моделі атомның ішкі сырын ашу жолындағы ғылыми үлкен табыс болып есептеледі. Алайда,бұл атомның құрылысы жайындағы ұстанымдық ғана сұлба. Оның әрі қарай дамуы,жетіле түсуі қажет болды.

Бір ғана элементарлы бөлшектен тұратын қарапайым ядро- сутек атомының ядросы болып табылады. Сутек атомының иондануы нәтижесінде Крукс түтігінде түзілетін бөлшекті 1920 жылы Э.Резерфорд протон деп атады,яғни бірінші деген мағынада. Бастапқыда басқа да элементтердің атом ядросы протоннан,ал атом электрон мен протоннан тұрады деп есептеді. Резерфордтың тәжірибелері атомның құрылысы планетарлы жүйеге ұқсас екендігін дәлелдеді: ортасында тығыз орналасқан оң зарядты ядро болады, ал ядроның айналасында, ядроның мөлшерімен шамамен 10000 есе көп,көп женіл теріс зарядталған бөлшектер –электрондар айналып жүреді.Кемшілігі: Классикалық электродинамиканың заңдары бойынша,егер электронның ядроға кулондық тартылыс күші ортадан тебісу күшіне тең болса,онда ядроның маңындағы шеңбер бойынша электронның қозғалысы тұрақты болады. Резерфордтың моделі сутек атомының тұрақтылығын да немесе оның спектірінің сызықтық қасиеттерін де түсіндіре алмайды.

1933ж Иваненко,Гапон және олардан тәуелсіз Гейзенберг атом я дросының протонды-нейтронды құрылыс моделін құрды. Осы модель бойынша барлық элементтердің атом ядросы протон саны периодтық жүйедегі элементтердің рет номеріне сәйкес,ал нейтрон саны атомның массасынан протон санын алып тастағанға тең.

2* 16. Сутек атомның спектрінің сұлбасын талдаңыз

Бор теңдеуі сутек атомының сызықты спектрлерінің түзілу механизмін түсіндіріп, оның тербеліс жиіліктерін күні бұрын есептеп шығаруға мүмкіндік береді.

Сутек спектрін алыс ультракүлгін және инфрақызыл облыстарда толығырақ зерттегенде Бальмер сериясымен қоса тағы да жаңа төрт сериялар айқындалып, олар тапқан авторлардың атымен ( Лайман, Пашен, Брэкет, Пфунд, Хампфри ) аталады (11 - сурет). Олардың бәрі де сутек атомындағы бір электронның орбиталардан орбиталарға көшіп, орын ауыстыруымен түсіндіріледі. Ол кез келген алыс орбитадан (n_aәр түрлі) бір ғана жақын (П_ш тұрақты) орбитаға келіп отырса спектрдің бір сериясы шығады. Сол орбитаға электрон бір рет қана келсе, спектрдің де бір ғана сызығы шығады. Демек алыстағы электрон 1 – ші орбитаға көшкенде спектрдің ультракүлгін шетіндегі Лайман сериясы, 2 – ші орбитаға ауысса әйгілі Бальмер сериясы (n = 2 екендігі оның теңдеуінен де көрініп тұр) ал 3- ші орбитаға келсе инфрақызыл жағындағы Пашен сериясының сызықтары шығады. Осы тәрізді басқа да сериялардың түзілу механизмін білуге болады.

Бор формуласы көмегімен есептелген және эксперимент жүзінде табылған сутек спектрінің толқын ұзындықтарының өте дәл келуі.

Бор постулаттарының негізінің дұрыс екендігін көрсетті, оған жұрттың ықыласын аударды. Рентген сәулелерінің түзілу механизмінің жоғарыда қаралып өткен оптикалық спектрдің түзілу механизмінен әжептәуір айырмашылығы бар ( 12 - сурет). Рентген сәулелері әдетте 11 – ші элемент натрийдан басталады. Оның ішкері жатқан кванттық орбиталарының бірінен сырттан түскен катод сәулелерінің немесе термоэлектрондардың әсерінен электрон ұшып шығады, осыдан барып натрий атомы ионға айналады. Сыртқа ұшып шыққан электронның орнына жоғарырақта жатқан орбиталардың бірінен электрон ауысады. Осы екі электронның ядромен байланысының айырмасына сай, белгілі бір толқын ұзындығымен сипатталатын рентген сәулелерінің кванттары шығады

2* 17. Орбитальдарды электрондармен толтыру ретін талдаңыз

Көп электронды атомдардағы деңгейшелердегі энергетикалық сипаттамасы мынадай заңдылыққа бағынады: ns; (n-1)d; (n-2)f деңгейшелері өзара шамалас, әрі олардың энергиясы np-мен салыстырғанда әрқашанда аздау болып келеді. Бойындағы энергиясының артуы бойынша орналастырсақ энергетикалық деңгейшелердің қатары мынадай болып шығады: 1s<2s<2p<3s<3p<4s=3d<4p<5s=4d<5p<6s=5d=4f<6p<7s=6d=5f<7p… Бұл заңдылықты кеңес ғалымы В.М.Клечковский былайша тұжырымдап, жоғарыдағы қатардың ретін табудың қарапайым жолын ұсынады: электронның берілген екі жағдайының қайсысында бас және орбиталь квант сандарының қосындысы (n+1) үлкен болса, соның энергиясы үлкен болады. Мысалы: 3dмен 4s орбитальдарындағы электрон үшін 4s (4+0=4) және 3d(3+2=5) біле отырып, алғашқысының энергиясы соңғысынан кішірек екенін айтамыз. Егер n мен 1 қосындысы бірдей мәнге ие болса, энергия бас квант санының мәніне тәуелді болады: қай орбитальдың n мәні үлкендеу болса, соның энергиясы молырақ. Мысалы: 3d мен 4р үшін қосынды (3+2=5, 4+1=5) бірдей 5-ке тең. Бірақ 3d орбиталінің энергиясы 4р мен салыстырғанда аздау, өйткені біріншісінде n=3те, екіншісінде n=4. Орбитальдардың энергетикалық қатары тиімділігі бойынша алғанда былайша орналасады: ns → (n-2)f → (n-1)d → np

I-периодта екі элемент бар, олар Н және Не. Сутек атомының жалгыз электроны калыпты жагдайда К кабатыныц s катпарында болады. Оныц электрон бултының шар тәрізді екенін еске алып, әрі квант уяшығын пайдаланып сұлбамен және электрондық формуламен ернектейміз: гелийді ң екінші электроны Паули принципі бойынша осы орбитальга келіп, карама-карсы спинімен жуптасады

II-периодтың элементтерінің электрондары L кабатын толтыра бастайды. Ондағы екі катпардың 4 орбиталында 2s, 2рх, 2ру, 2рz, не бары 8 электрон орналаса алады.

Периодтың алғашкы екі элементі Li мен Ве электрондары 2s-орбиталына барады, калган алтауы р-орбитальдарын толтырады.

Бір квант кабатындағы бірдей орбитальдарды электрондармен толтыру үшін Хунд ережесін білу керек.Хунд ережесі бойынша берілген қатпардағы электрондардың спин сандарының косындысы максималь болуы шарт.Демек, бірдей орбитальдардагы электрондар олардың кеңістіктегі тыгыздыгы симметриялы болатындай етіп орналасады екен. Егер бұл ережені квант ұяшыктарын толтыруға арнап айтсак бір қатпардағы уяшыктар алдымен жеке- жеке электрондармен толады, сонан соң ғана оларды қарама-қарсы спинді электрондар келіп жұптайды.Хунд ережесіне бағынатын модельдерді В, С, N атомдарынан көруге болады

Оттектен бастап 2р-орбитальдар екінші электрондармен жұптаса бастайды.

Неонның соңғы кабатындагы s-электроны жоғары симметриялы кұрылымға ие болып s, р катпарларын толтырып, 4 қос электронды электрон бұлттарын түзеді.

III периодтың элементтерінің электрондары I- және ІІ-кабаттар толы болғандықтан ушінші квант қабатын құра бастайды. Онда үш түрлі орбитальдар бар: s, р, d. Na мен Мg 3s орбиталін толтырады, онан кейінгі 6 элемент Аl, Si, Р, S, Сl, Аг 3р катпарын аяктайды. Соңғы элемент аргонның еі сыртқы қабаты неонга ұксап, 8 электронды тұрақты мәнге ие болып тұр.ІІІ-период элементтері аяқталғанымен ушінші квант кабаты толығымен электрондарга толган жоқ. Мұнда 2n2 формуласы бойынша орналасуға тиісті 18 электронның әлі де 10 электронының орны бос тұр.

Енді IV-периодтың элементтеріне келейік. Оның алғашқы 2 элемент К, Са Өздерінің соңғы электрондарын энергетикалық жағынан тиімді төртінші квант кабатының 8 қатпарына орналастырады. Бос тұрган 3d катпарына бармай шар тектес 4s-ке орын тебуі 3s2 3р6 катпарында орналаскан электрондардың ядроны өте тығыз қоршап, әрі симметриялы түрде болып, сырткы электрондарды ядродан экрандауымен (келегейлеугмен) тусіндіріледі. Келесі 21-элемент Sс-ге келсек, оған 4р қатпарға караганда 3d тиімдірек. Сондыктан оның соңғ ы электроны ішкері жаткан 3d орбиталына жол тартады. Бұл периодта әлі де 9 элемент өз орнын табады, олардың соңғысы Zn.

IV периодтың 10 элементі ішкері қабаттың 3d қатпарын толтырады. Ал келесі 6 элемент Gа, Gе, Аs,Sе, Вг, Кг өздерінің соңғы электрондарын 4р қатпарына орналастырады. Алғашқы 10 элемент косымша топшаның өкілдері болса, соңғы 6 элемент негізгі топшаға кіреді. Осылайша 8 элементті екі периодтан соң 18 элементті улкен период басталады.

V периодта да осы карап өткен IV периодтағы заңдылық сакталады, оның да 18 элементтен құралғаны белгілі. Алғашқы екеуі Rb, Sг 5s катпарына, одан кейінгі 10 элемент Y- Сd 4d катпарына өз электрондарын бағыттайды. р-катпары V периодтың соңындағы 6 элементпен In- Хе аякталады.

VI периодта 32 элемент бар. Олар жаңа 6-квант қабатын бастап Сs мен Ва элементтерінің соңғы электрондарын 6s орбиталына жібереді. Әрмен карай Lа 5d қатпарын бастайды. Бірақ одан кейінгі 14 элемент 4f катпарын толтырады

VII период әлі аяқталмаған, онда көптеген элементтер ашылмаган. Егер бұл периодта болуга тиісті 32 элемент тугелімен болса, дәл VI периодтың элементтеріндей орналасар еді.

2* 18. Паули ұстанымы мен Хунд ережесіне сай мысалдар келтіріп,талдаңыз

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

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

Паули принціпііШвейцария физигі В.Паули -1925-жылы элементтердің периодтық жүйесіндегі орнына қарап және спектрлерін талдай отырып, квант сандарын электрондық реалды күйін сипаттай алатындай етіп, комбинациялаудың жалпы принципын ұсынған. Паулидің бұүл тиым салу деп аталған принципі бойынша бір атомның ішінде барлық жағынан ұқсас екі электрон болуы мүмкін емес, яғни атомдағы 2 электронның 4 квант санының төртеуі де бірдей бола алмайды. Атомдағы әрбір электронның басқалардан гөрі ең кемінде бір квант саны өзгеше болу керек. Бұл принциптен бір орбитальда болатын 2 электронның спиндері қарама-қарсы болуы тиіс деген тұжырым шығады. Әр квант қабатындағы электрондар саны 2,8,18,32 болып шығады. Атомдардың электрондық құрылысы Атомдар құрылысының бейнесі периодтық жүйемен тікелей байланысты. Әрбір элемент атомының электрондық құрылымын білу үшін: 1. Периодтық жүйеде сутектен бастап нильсборийге дейінгі 105 элементтің атомдарының электрон қауыздарын сыпырып тастап, жалаң ядроларын ғана қалдырайық; 2. Бұл ядроларға зарядының санына тең етіп электрондар беріп, оларды тиісті қабаттар мен қатпарларға орналастырайық 3. Әрбір қосылған электрон энергетикалық тұрақты минималь энергиясы бар күйде, яғни энергетикалық қолайлы күйде орын алатынын үнемі есте ұстайық.

Хунд ережесіБір квант қабатындағы бірдей орбитальдарды электрондармен толтыру үшін Хунд ережесін білу керек. Хунд ережесі бойынша берілген қатпардағы электрондардың спин сандарының қосындысы максималь болуы шарт. Демек, бірдей орбитальдардағы электрондар олардың кеңістіктегі тығыздығы симметриялы болатындай етіп орналасады екен. Егер бұл ережені квант ұяшықтарын толтыруға арнап айтсақ бір қатпардағы ұяшықтар алдымен жеке-жеке электрондармен толады, сонан соң ғана оларды қарама-қарсы спинді электрондар келіп жұптайды.Хунд ережесіне бағынатын модельдерді B, C, N атомдарынан көруге болады. B1s2 2s2 2p1; N 1s2 2s2 2p3;

2* 19.Валенттік байланыс түзілудің негізгі қағидалары.Гайтлер-Лондан еңбегі.

Атомдар молекула түзгенде энергия ұтымы болады,яғни молекула атомдарға қарағанда тұрақты жүйе.Сутек атомын мысал ретінде алатын болсақ олар молекулаға біріккенде белгілі бір энергия бөлініп шығады.Н+Н=Н2

Сутек атомының жалғыз s-электроны бар.оның пішіні шар тәрізді.Сутек атомдары бір біріне жақындасқанда олардың арасында тартылу және тебілу деген екі электростатикалық күш пайда болады .Бір атомның электрон бұлты екінші атомның ядросына тартылады және бұл керісінше жүреді.Е кі атомның ядролары өзара тебіседі және сол сияқты олардың электрон бұлттары да бір бірін тебеді.

ВБ әдісі бойынша сутек атомдары жақындасқанда тартылу және тебілу кіүштерінің қалай өзгеретініін 1927 жылы Гайтлер мен Лондан есептеген.Есептеу нәтижесінде электрондарының спиндері қарама қарсы сутек атомдары жақындаасқанда жүйенің потенциялдық энергия қисығында минимум нүктесі пайда болады.яғни ссутек атомдары қосылып молекула түзеді.Ал электрон спиндері параллель сутек атомдары жақындасқанда, жүйенің потенциялдық энергиясы артып,максимум нүктесі пайда болады.яғни спиндері параллель сутек атомдары молекула түзбейді.Сутек молекуласының арасындағы байланыс ковалентті дегеніміз байланысқан атомдардың ядроларының арақашықтығы..

• ВБ теориясы бойынша ххимиялық байланыс спинндері антипараллель жалқы электронды орбитальдардың бүркесуі нәтижесінде пайда болады.Сол себепті коваленттік байланысты атомның сыртқы қабатындағы жалқы электрондар түзеді,ал атомның валенттігі сол жалқы электрондар санына тең болады.Осы тұрғыдан 1 жане 2 период элементтерінің валентілікгін қарастырамызСутк атомының 1 s денгейшесінде бір жалқы электрон бар.

/1s □-сол себептен сутек бір валенттік көрскттеді.Электрон бұлттарының өзара бүркесуінен ядролар арасындығы кеністңкте тығыз элекктрон зонасы пайда болады.Оң зарятталған ядролар осы теріс зарятты зонаға тартылады.

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.

2* 20. Ковалентік байланыс түзілуінің донорлы-акцепторлы механизмін талдаңыз

Донерлі-акцептрлі байланыс дегеніміз бір атомның қос электрондары бар орбиталь екінші атомның бос орбиталімен бүркескенде түзілетін ковалентті байланыс.Донерлі-акцептрлі байланыстың коваленттік байланыстан айырмашылығы тек түзілу механизімінде болып тұр.Донерлі-акцептрлық химиялық байланыс ол нағыз ковалентті байланыс.Байланыс түзуге қос электрон орбиталін яғни электрон жұбын жұмсайтын атомды-донер деп ал акцептор деп бос валентті орбиталі иар атомды атайды.

Ортақ электрон жұбын түзу арқылы пайда болатын химиялық байланыс. Коваленттік байланыс түзілуінің үрдісін көбінесе схема түрінде береді, ондағы электрондар нүктемен белгіленген. Егер атомдардың арасында бір коваленттік байланыс болса (жалғыз ортақ электрондық жұп), онда ол дара, егер екеу болса, қос (екі ортақ электрондық жұп), үштік (үш ортақ электрондық жұп) деп аталады.

H2 затын құратын ковалентті байланыс - екі сутегі атомдарында ортақ екі электроны бар.Коваленттік байланысты екі түрге бөледі: полярлы және полярлы емес. Полярлы емес коваленттік байланыстың электрон бұлттары ортақ электрон жұбымен құрылған, яғни электрондық байланыс бұлттары екі атом ядроларына қатысты кеңістікте симметриялы орналасқан. Полярлы емес коваленттік байланыс бейметалдарда пайда болады және металл жұптарында, химиялық элементтің бір атомынан: Н2, О2, О3, N2, S2, Li2, Na2, C, Si және басқалары құрылса, полярлы коваленттік байланыстың электрон бұлттары электртерістілігі жоғары атомға қарай ығысқан (НСl, H2O, H2S, NH3 және т.б).

Коваленттік байланыс тек қана қарама-қарсы спиндері бар электрон бұлттарының қабаттасуы нәтижесінде түзілмейді. Коваленттік байланыс сонымен қатар донорлы-акцепторлы механизммен түзілуі мүмкін. Бұл жағдайда химиялық байланыс бір атомның екі электрон бұлттары мен басқа атомның бос орбиталі нәтижесінде түзіледі (NH4+).

Коваленттік байланыстың негізгі қасиеттеріне қанығуы,полюстенуі,бағытталуы жатады.

Қанығу-элемент атомының өзінің валенттік орбитальдарын толық пайдалануға тырысуы.Мысалы:H-H, H-Cl, H-O-H

Полюстену-молекуладағы электрон тығыздығының бірдей болмауы(элементтің электртерістігінің жоғары болуына байланысты мықты ядроға қарай ығысуы)

Молекуладағы атомдардың нақты зарядтарын тиімді зарядтар деп атайды.HCl молекуласында:qCl- = -0.18, ал qh+=0.18

Молекула мен байланысстың полюстігін бағалау үшін тиімді заряд шамасы q мен диполь ұзындығының L көбейтіндісіне тең диполь моментінің тұрақтысы ɱ=q*l

Диполь моменті дебаймен өлшенеді.СИ жүйесіндегі диполь моментінің бірлігі-Кл*м.1D=3.33*10-30Кл*м.Молекулалардың диполь моменті 0-ден 11D-ға дейінгі мәндерге ие болады.Мысалы:C=0-да ɱ=2.7D,ал CO2 молекуласында ɱ=OD.Бұл CO2 ɱ-байланыстың векторы орталықтан радиалды бағытталған,сондықтан ɱ нәтижесі нөлге тең.

Бұрышты су H2O молекуласында екі байланыстың ɱ векторлық қосындысы параллелограмның диагоналімен өрнектеледі және ол 1.84D-ге тең.

Ковалентті байланыстың бағытталуы молекуланың кеңістіктік құрылымын(пішінін),яғни олардың геометриялық формасын тудырады.Коваленттік байланыс атомдарының қосылу сызығының бойында электрон бұлттары максимальды бүркескен бағытта пайда болады. К.б\ң бағытталуы.К.б\ты түзетін электрон бұлттарының белгілі бір бағыты болады,осының салдарынан молекулалар кеңістікте белгілі құрылысқа иеб\ды. Бұл мәселені ВБ теориясы қарастырады. Бұл теория\ң х\қ байланыс атомдарының жалқы электронды орбитальдары\ң бүркесуі нәтижесінде түзіледі. Олардың өздерінің пішіндеріне сай бағыттары болады.

3* 1. Химиялық реакция жылдамдығына реагенттер концентрациясының әсерін, әрекеттесуші массалар заңын қолдану жағдайларын көрсетіңіз

Химиялық реакцияның жылдамдығы әр түрлі болады. Кейбіреулері өте тез, біреулері баяу болады. Оның жылдамдығы басқа процесстердің жылдамдығы сияқты уақытпен өлшенеді.химиялық реакция жылдамдығына : әрекеттесуші заттардың табиғаты, қысым, температура, әрекеттесуші заттардың концентарциясы және катализатор әсер етеді. Әрекеттесуші заттардың табиғатының әсері. Заттың табиғатының хим.реакцияның жылдамдығына әсері үлкен. Кейбір реакциялар өте тез, біреулері баяу жүреді. Мыс: а) 2Rb+2H2O=2RbOH+H2(қопарылыс болады). б) Ag+H2O=реакция өте баяу жүреді,айлап, жылдап өтеді. Температураның әсері. Заттардың өзара әрекеттесулері үшін олардың бөлшектері бір- бірімен соқтығысуы қажет. Соның нәтижесінде бөлшектердің электрон бұлттарының тығыздықтары өзгеріп, жаңа хим-қ байланыстар түзіледі. Жылдамдықтың тем-ға тәуелділігін Вант- Гоффтың эмпирикалық ережесімен бағалуға облады: «тем.әрбір 10ºС-қа артқанда реакцияның жылдамдығы 2-4 есе өседі»:Вант-Гофф ережесінің математикалық теңдеуін реакцияның жылдамдық константаларының не жылдамдықтарының арақатынасы арқылы өрнектейді:

k_t+10 / k_t = γ=2-4

Мұнда γ=жылдамдықтың температуралық коэффициенті,оның мәні 2-4 аралығында жатады.Бұл теңдеулер жуыктап орындалатындығына қарамастан көптеген процестердің температураға тәуелділігін білуде маңызды роль атқарады.Аррениус теңдеуі. Аррениус көптеген реакцияларда температура жоғарылаған кезде жылдамдықтың артып сызықты болмайтынына назар аударады. Реакция жылдамдығының константасы мына теңдеуге бағынады.

lgK=lgA-Eакт / 2,3RT

Бұл теңдеу Аррениус теңдеуі деп аталады. Мұнда Еакт – активтену энергиясы, R- молярлы газ тұрақтысы, Т-абсолют температура, А-молекулалар арасындағы бір секунд ішіндегі жалпы соқтығысу саны. Соқтығысу молекулалардың рекацияға қолайлы ориентациялары кезінде молекулалар арасында боладыРеакция жылдамдығына концентарцияның әсері. Хим-қ реакцияның тез жүруі үшін әрекеттесуші заттардың молекулалары жиі түйісулері қажет екендігі анықталды. Түйісуді жиілендіру үшін алдымен әрекеттесуші молекулалардың санын, демек концентрациясын өсіру керек. Реакцияның жылдамдығына әрекеттесуші заттардың концентарциясының әсерін Норвегия ғалымдары Гульдберг және Вааге 1867 жылы мынадай қорытындыға келді: Хим-қ реакцияның жылдамдығы реакцияласушы заттардың концентарцияларының көбейтіндісіне тура пропорционал. Мұны әрекеттесуші массалар заңы деп атайды. Хим/лық реакцияны былай белгілесек

А+Б=АБ

Оған әрекеттесуші массалар заңын қолдансақ

𝑣=k* [A][B]

Болады.Мұндағы тік жақша[]заттың мольдік концентрациясын білдіреді.Теңдеуді былай жазып өрнектеуге де болады

𝑣= kСА*СВ

Егер реакцияға заттың бірі еселенген мөлшерде қатысса,яғни

2А+В=А2В

Болса,оның жылдамдығы да өзгереді:

𝑣=k[A] [A][B] =k* [A]² [B]

Әсер етуші массалар теңдеуіне кіретін пропорционалдық коэффициенті – реакция жылдамдығының константасы д.а.Әр реакция үшін берілген температурадағы к мәні тұрақты.Реакция жылдамдығының константасы белгілі бір концентрация мәніне сай анықталған меншікті жылдамдық болып табылады.

Катализатордың әсері. Хим-қ реакцияның жүру жылдамдығына «бөгде» заттардың әсері болатындығы XVIII-ғасырда белгілі болды. 1812 жылы орыс химигі Кирхгоф крахмалға күкірт қышықылын араластырып қыздырса оның қантқа айналатынын, бірақ реакция нәтижесінде күкірт қышықылы өзгермей қалатынын байқаған. Сөйтіп реакцияның жылдамдығына катализатор заттардың үлкен әсері болатындығы анықталды.Катализатор- реакцияның жылдамдығын өзгертіп, бірақ реакция нәтижесінде өздері хим-қ өзгермей қалатын заттарды айтамыз.Қалыпты жағдайда әрекеттеспейтін кейбір заттар катализатор қатысында реакцияласа бастайды. Катализаторлар реакцияның жылдамдығын млн есеге дейін өсіре алады. Катализатор қатысуымен жүретін процестер табиғатта және өнеркәсіпте өте көп. Тірі организмдегі толып жатқан процестерде, мысалы ас сіңіруде, органикалық катализаторлар- ферменттер, өсімдіктердің қоректенуіне топырақта болатын минералдық ферменттер қатысады. Кей жағдайда әр түрлі катализатор қолдану арқылы бір заттан түрлі өнімдер алуға болады. Катализатор қатты, сұйық, газ күйінде болады.Қатты катализаторлардың катализаторлық активтігінен айырылып қалуы оп-оңай, себебі кейбір басқа заттар аз мөлшерде араласып кетсе катализатор уланып қалады, мұндай заттарды катлизатордың уы деп атайды.Мыс:H2S,HNC,As,Se,Te қосылыстары платина катализаторын уландырады. Реакцияны баяулататын заттарды ингибаторлар деп атайды. Катализатордың әсерінен жылдамдығы өзгеретін процесті каталитикалық процесс не катализ дейді.

3* 2 Химиялық реакцияның қайтымдылығы, температураға, қысымға, концентрацияға тәуелділігін мысалдар келтіре отырып қолданыңыз.

Барлық химиялық реакциялар екі түрге болуге болады олар-қайтымды жане қайтымсыз реакциялар.Қайтымды процесте тура жүретін реакияның жылдамдығы төмендеп ал кері жүретін процестің жылдамдығы артады.Тура жане кері бағытта жүретін реакциялардың жылдамдығы өзара теңескен кезде реакция жүретін ортада химиялық тепе тендік орнайды.Қайтымды реакциялар.Мұндай реакциялар екі жақты,өнімдері реакцияға ұайтта түсіп,бастапқы реагенттерді бере алады. Қайтымды реакцияларға К тепе тендік концтантасы деген ұғым кіргізіледі К=К÷К. Мысалы,жоғары температурада қызған темір қағы мен сутектің әрекеттесуін алайық

Fe2O3+4H2=3Fe+4H2O

Темір қағы сутектің әсерінен тотықсазданып бос күйдегі темірге ауысып,құрамындағы оттек пен сутек қосылып су түзеді.

Қайтымсыз реакциялар тек бір бағытта – бастапқы заттардың әрекеттесу бағытында ғана жүреді.Қайтымды реакциялар баснда бір бағытта жүргенімен аяғына дейін жете алмайды,өйткені реакция нәтижесінде өзара әрекеттесіп үдерісті кері бағыттайды.Мысалы,Бертолле тұзын яғни калий хлоратының ыдырауын алайық.

2KClO₃=2KCl+3O2

Реакция нәтижесінде шығатын калий хлориді мен оттек кері бағытта әрекеттесіп Бертолле тұзын түзе алмайды,сондықтан бұл үдеріс бір ғана тіке бағытта жүре алатын реакциялардың мысалы бола алады.

Температураның әсері температураны әрбір 10⁰С-қа көтергенде реакция жылдамдығы 2-4 есе артады ( Вант-Гофф ережесі).

=

Температура химиялық реакцияның жылу эффектісіне қарай әсер етеді. Температураны төмендеткенде химиялық тепе –теңдік экзотермиялық реакция бағытына қарай ығысады, ал температураны жоғарылатқанда эндотермиялық реакция бағытына ығысады. Бізге берілген реакция экзотермиялық болғандықтан тура реакция бағыты үшін температураны төмендету керек. Ал кері реакция бағыты үшін температураны жоғарылату қажет. Мысал N₂+H₂-----2NH₃+22 Аммиактың түзілуі экзотермиялық реакция қатарына жатады.Олай болса температураны көбейткен сайын тепе тендік сол жыллуды сіңіретін эндотерммялық реакция бағыттына ығысады ,яғни N2,H2 түзілу бағытына ығысыды,температураны төмендетсек жылу шығаратын экзотермиялық реакция бағыттына ығысыды.

Концентрацияның әсері.Химиялық тепе тендіктін ығысуына заттың концентрациясының өзгеруіне байланыстылығы әсер етуші массалар заңымен анықталады.Бұл заңнан регенттердің концентрациясының өсуі немесе реакция өрімдерінің концентрациясының кемуі тіке реакцияның жылдамдығын арттырыды, яғни тепе тендік оңға қарай ығысыды жане керісінше реагенттердің азаюы неиесе реакция өнімдерінің концентрациясының көбеюі тепе тендікті солға қарай ығыстырыды.мысылы мына реакцияны көреиік H2+I2---2 HI Сутек немесе иод концентрациясын кқбеитсек НI концентрациясы да артады егер керісінше жүргізсек қнімдердің әреккеттесу бағытыны солға қарай ығысыды.

Қысымның әсері Химиялық тепе тендіктін ыңысуына қысымның әсері реакция барысында газдардың көлемінің өзгеруімен анықталады.Қысымның ұлғаюы реакцияның тепе тендігінің газдардың көлемінің кішірейтетін жаңына қарай ығыстырады ал керіссінше қысымның азаюы газдардың көлемінің үлкейген жағына ығысады.. Менделеев-Клапейрон теңдеуінен көрініп тұрғандай қысым мен концентрация реакция жыдлдамдығына тура пропорционал. Яғни химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттесуші заттардың қысымын арттырған сайын жылдамыдығы артады.

Газ тәрізді заттардың арасында жүретін реакцияларды реакция нәтижесінде газдардың көлемдерінің өзгеруіне байланысты әсер етеді.Берілген реакция үшін реакцияға дейін 3 көлем(3 моль) ,ал реакциядан кейін 2 көлем(2моль) қысымды арттырғанда тепе –теңдік газ көлемдерінің азаю жағына қарай, яғни оңға қарай ығысады және керісінше. Мысалы;Аммияк алу реакциясы N₂+3H₂=2NH₃ мына реакцияда қысымды жоғарлатсақ тепе тендік 2NH₃ жаққа ығысады.

3* 3. Химиялық тепе-тендік константасы және Ле-Шателье ұстанымын мысалдар арқылы қолданыңыз

Химиялық тепе тендіктің константасы әреккеттесуші заттардың табиғатына және ортаның температурасына байланысты, бірақ заттардың концентрациясы мен католизаторға байланысты емес.

Химиялық тепе-теңдіктің константасы, егер әрбір әрекеттесуші заттардың концентрациясы 1 моль/л тең болса,тіке реакцияның жылдамдығы кері реакцияның жылдамдығынан неше рет үлкен екенін көрсетеді. Тепе-теңдік костантасының мәні осында.

Тепе-теңдік константасы маңызды шама. Оның физикалық мағынасы стехиометриялық теңдеу бойынша, реакцияның “солдан оңға” жүру қабілеттілігінің сандық өлшемі болып табылады. Реагенттер қандай түрде болмасын, константа тепе-теңдіік шығымын анықтауға мүмкіндік береді. Мысалы : H₂+I₂ 2HI реакцияның 490^oC тепе-теңдік константасы К= 45,9 . Осы температурада 1 дм³ көлемде 1 моль H₂ және 1 моль I₂ болады десек, онда заттардың тепе-теңдік концентрациясын былай табуға болады: х моль реакция түскен (H_{2 ,}I₂) мөлшері, [HI] =2x тепе-теңдіктегі заттардың концентрациясы [H₂]=[ I₂]= 1-х;[ HI]=2х.

к 45,9 x=0.772 Жауабы : [H₂]=[ I₂]= 1-0,772=0,228 моль/ дм³; [ HI]=2*0.772 =1,554 моль/ дм³

тепе тендіктің константасы тепе-теңдік жағдайда жеткен күйдегі процестің жүру тереңдігін анықтайды. Бұл шама неғұрлым үлкен болса, соғұрлым реагенттің затқа айналу дәрежесі артық болады. Химиялық тепе- теңдік Ле Шателье ұстаныма сәйкес ығысады. Ле -Шателье ұстанымы: химиялық тепе –теңдікте тұрған жүйе күйіне сыртқы факторлардың біреуімен( қысым, температура , концентрация ) әсер етсек, тепе – теңдік сол факторды әлсірету бағытына қарай ығысады. Химиялық тепе-теңдіктің тууына мысал ретінде алған реакция-йод сутектің түзілуін қарастырайық: H2+I2↔2НІ

Жүйеге сырттан қосымша H₂ енгізейік.Кинетиканың негізгі заңы бойынша бастапқы зат/дың бірінің мөлшері артқандықтан тіке реакцияның жылдамдығы артады.

3* 4. Энтальпия ұғымын түсіндіріп, энтальпия түрлерін көрсетіңіз

Энтальпия (гр. enthalpo – жылытамын, қыздырамын), жылулық функция, жылу мөлшері – термодинамикалық жүйе күйінің функциясы болып келетін жылуға қатысты шама. Бұл терминді алғаш Х.Камерлинг-Онненс енгізген. Энтальпия (H) жүйенің ішкі энергиясының (U) және жүйенің қысымы (p) мен көлемі көбейтіндісінің қосындысына тең: H=U+pV. Изобаралық процестегі (p=const) Энтальпияның өсімшесі бөлшектер саны тұрақты болатын гомогенді жүйеге берілген жылу мөлшеріне тең. Мұндай жағдайда Энтальпия жылу функциясы деп аталады. Энтальпияның өзгеруі қысым тұрақты болған жағдайда жүйеге берілетін немесе одан алынатын жылу мөлшеріне тең болады. Сондықтан энтальпияның өзгерісі қысым тұрақты болғанда жүретін фазалық ауысулар (балқу, қайнау, т.б.) мен әр түрлі химиялық процестердегі жылуларды (түзілу жылуы, жану жылуы, еру жылуы, атомдану жылуы, т.б) сипаттайды. Энтальпия Бірліктердің Халықаралық жүйесінде (СИ) джоульмен (Дж.) өрнектеледі.[1]

Энтальпия - энергия деп есептеліп, сол жағдайдағы денемен байланысы болса, яғни жағдайдың функциясы ретінде, болғандықтан u, p және v жағдай функциялары болып есептеледі. Процесс кезінде, тұрақты қысымы dp = 0 және теңдеуімен, dq=du +pdv, бұдан шығады:

Яғни, меншікті энтальпияның өзгеруі, денеге жеткізілген жылулық ағынына тең, P-const кезінде, теңдеуінен табамыз qpi2+i1, немесе

Энтальпия J = mi - экстенсивті (аддитивті) шама. Меншікті энтальпия i үдемелі қасиетінде болады.

Энтальпияны - кеңейтілген жылу динамикалық жүйеге жатқызбай, қоршаған ортаға жатқызу ыңғайлы, сондықтан, дене мен ортаның, pv ішкі энергиясын сипаттайды (қозғалту жұмысы деп аталады), яғни жүйенің жалпы энергиясын сипаттауы. Соңғысында, ол дененің ішкі энергияның рөлін атқарады.

Энтальпияның түрлері өте көп.Олар тек химиялық әрекеттесулерді сипаттап ғана коймай,кез келген фазалық өзгерулерді де әртүрлі физикалық ж/е физика-химиялық процестерді де қамтиды.Газ күйіндегі жай заттардың ыдырап,атомдарға айналуына сай атомдану жылуы Н⁰атом,үш турлі агрегаттық күйдегі жай заттардың түзілу жылулары Н⁰ с (г), Н⁰ с (с), Н⁰ с(қ) сол сияқты газдың сұйықа айналуына сай конденсациялану жылуы сұйықтың кристалдану жылуы Нкр⁰немесе қату жылуы Н⁰ қату қатты заттың суда еру жылуы Н⁰ еру,үш түрлі агрегаттық күйдегі заттардың жану жылулары Н⁰ с (г), Н⁰ f (с), Н⁰ d(қ) келтірілген.Бұлардың бәрі де заттардың бір нөліне шағып анықталады.Энергетикалық диаграмма баспалдақ тәрізді заттың әр алуан күйіне біртіндеп ауысуға болатынын бейнелейді.

Энтальпияны жүйенің ұлғаю энергиясы немесе P,T=const жағдайдағы ішкі және сыртқы энергияларының қомындысы деп қарастыруға болады.Әдетте энтальпияның өзгеруін заттың моліне қатынасты қарастырады және Дж/моль немесе кал/мольөлшем бірліктерімен белгілейді, 1кал=4,187Дж.+Энтальпины Н(аш) әріпімен белгілеп, оның мәнін жазсақ: H=U+PV ∆H=∆U+P∆V

Жүйенің белгілі бір күйін сипаттайтын шамалар P,V,V тәрізді энтальпия да жүйенің күй функциясы: болады, себебі ол осы шамалармен анықталып тұр

3* 5. Термодинамиканың екінші бастамасы туралы түсінікті мысалдар арқылы қолданыңыз

Энергияның бір түрінен екінші түріне ауысуымен байланысты барлық процестер термодинамиканың бірінші заңына бағынады.Өздігінен жүретін процестер сырттан ештеңе де әсер етпей ақ жүреді және олар жүйенің потенциял энергиясы азаятын бағытта жүреді.мысалға алсақ шардың өрден төмен қарай домалауы өздігінен жүреді,себебі сол бағытта потенциал энергия азаяды.Көптеген химиялық процестер жүйенің ішкі энергиясы азаятын бағытта өздігінен,яғни экзотермиялық реакциялар бағытында жүреді.Алайда қалыпты жағдайда көптеген тұздардың еру процесі өздігінен жылу сіңіре жүреді,яғни температураның жоғарылауына байланысты эндотермиялық реакциялар бағытында жүреді.Сонымен қатар жүйенің ішкі энергиясы өзгермей өздігінен жүретін процестер де бар.мысалы ішінде газы жоқ ыдысты ішінде газы бар ыдыспен жалғастырсақ,газ өздігінен бірінші ыдысқа ауыса бастайды.Ал егерде екеуінде де газ бар екі ыдысты жалғастырсақ,онда газдар араласып,диффузия құбылысы жүреді.

Өздігінен жүретін процестерге тағы бір мысал ретінде судың сайға ағуы, жылы бөлмедегі жылулықтың салқын бөлмеге ауысуы, қыздырылған дене жылуының салқын денеге өтуі, металдағы таттың пайда болуы т.б. Ал өздігінен жүрмейтін химиялық реакциялар үшін тұрақты энергетикалық қолдау керек. Мысалы: фотосинтез реакциясы күн сәулесінің энергиясынсыз жүрмейді. (электролиз кезінде тоқ берілмесе).

Процестердің өздігінен жүру мүмкіндігі

1 жағдай: ΔН < 0, ΔS> 0 болса, кез келген температурада жүреді

2 жағдай ΔН < 0, ΔS< 0 болса, төменгі температурада жүреді

3 жағдай ΔН > 0, ΔS> 0 болса, жоғары температурада жүреді

4жағдай ΔН > 0, ΔS< 0 ешқандай температурада өздігінен жүрмейді

Осы 2 (энтальпия, энтропия) себептің айырмасы процестің өздігінен өту мүмкіндігін анықтайды

ΔG=ΔH - TΔS

Егер ΔG<O (теріс мәнді) болса, онда реакция өздігінен өтеді, егер ΔG>O (оң мәнді) болса, онда реакция жүрмейді, ΔG=O жағдайда химиялық тепе-теңдік орнайды.

Өз бетінше сыртқы әсерсіз жүретін процесстерге мынадай мысалдар келтірсек те болады:қолдан лақтырылған тас жерге қарай өздігінен қозғалады. Тас құлағанда потенциалдық энергиясын жоғалтады.Осы процесте тастың потенциалдық энергиясы кинетикалық энергияға айналады. Ретсіздік дәрежесі энтропия деп аталатын,физикалық ұғыммен өрнектеледі және ∆S таңбасымен белгіленеді. Энтропия түсінігін алғаш енгізген Клаузиус. Оның физикалық мәнін қарастыру үшін изотермиялық процесс кезіндегі жылу мөлшерінің Q жылу беруші дененің температурасына Т қатынасын қарастырады. Q/T қатынасына келтірілген жылу мөлшері деп атайды. Энтропия –бөлшектің қозғалысын сипаттайтын заттың қасиеті-ол берілген жүйенің ықтималдық сипаты болуы мүмкін. Химиялық реакцияның жүруі бір ғана ішкі энергияның азаюына сай бола бермейді,басқа да бір белгісіз фактордың әсеріне тәуелді факторды да энтропия деп атауға болады Термодинамиканың 2 заңының бірнеше түсініктемелері бар. Олардың біреуі аса қарапайым: жылу өздігінен суық денеден ыстыққа беріле алмайды.

Термодинамиканың бірінші заңы энергиямен байланысты,екінші заңы энтропиямен байланысты.Термодинамиканың екінші заңы:жылу мөлшері Q жүйеге T температурада қайттымды процес арқылы сіңірілсе,жүйенің энтропиясы S мына шамаға тең болады: ∆S=∆Q/T.

Энтропияның өлшемі ретінде шартты энтропиялық бірлік пайдаланылады

3* 6. Процестің бағытына энтальпиялық және энтропиялық факторлардың әсері көрсетіңіз.

Энтальпия кез келген химиялық реакцияны энергиясы төмен күйде жүруіне жағдай жасайды, бөлшектерді мейлінше күрделі қосындыға біріктіруге бағыт береді.энтропия жүйеде «ретсіздіктің» максимальды өсу бағытына ұмтылатын, яғни бөлшектер мейлінше ретсіз орналасатын күй функциясы. Н және S функциялары бір бірімен тәуелсіз болса да, көптеген хим-қ процестер осы екі функцияның өзгерісімен жүреді. Хим-қ реакцияларда бөлшектер құрылысы күрделі бөлшектерге бірігуге ұмтылып, энтальпияны төмендетеді. Екінші жағынан бөлшектер жекеленіп, энтропияны үлкейтеді. Бұл функцияны изобара-изотермиялық потенциал д.а., кейде оны жай ғана «термодинамикалық потенциал» д.а. гиббс энергиясы,энтальпия Н және энртопия S тәрізді физ-қ шамалар күй функциясы д.а. кейбір заттар мен иондардың стандартты түзілу Гиббс энергиясы G298 (кДж/моль). Стандартты түзілу энергиясының көмегімен кез келген хим-қ процестің стандартты бос энергиясының өзгерісін есептеу ыңғайлы. Стандартты бос энегрияның өзгерісі былайша өрнектеледі:

Келтірілген теңдеуден мынадай қорытынды шығады: хим-қ реакцияның бос энергиясы жеке реакция өнімдерінің түзілу бос энергияларының қосындысынан бастапқы реагентттердің мәндерінің қосындысын алып тастағандағы айырымға тең. Дельта Gº шамасы бойынша процестің мүмкнідігін және мүмкін еместігін анықтауға болады. барлық өздігінен жүретін хим-қ процестер жүйеде Гиббс энергиясы төмендейтін бағытта жүреді. Процестің жүру мүмкіндігі дельта G<0 орындалуына байланысты болады, яғни дельта G өзгерісі теріс таңбалы шама болуға тиіс. Егер G~=40 кДж/моль град немесе бұдан да төмен болса, онда реакция өздігінен жүреді. Энтропиялық фактор- Т дельта S реакцияның өздігінен жүру қабілетіне белгілі бір дәрежеде әсер етеді. 0ºК жақын температурада, Т дельта S шамасы 0-ге жақын болады, сондықтан дельтаG шамасы мен таңбасына ең алдымен энтальпиялық фактор әсер етеді. Гиббс энергиясының шамасына әсер ететін энтропиялық фактор температураның жоғарылауымен үлкейеді. өте жоғары температурада энтропиялық фактор Тдельта S энтальпиялық факторды бүркелемейді. Жоғары да емес, төмен де емес температурада дельта G- ге екі фактор да әсер етеді. Энтальпия, энтропия және Гиббс энергиясының өзара және температурамен байланысты.Гиббс энергиясының өзгерісі реакция өнімдері мен бастапқы заттардың табиғатына және физ-қ күйіне тәуелді болады, процестің жүру жолына тәуелді емес.