1. Дальтонның атом-молекулалық ілім туралы негізгі қағидаларын түсіндіріңіз

Химиялық тәжірибелерде таразыны кең қолдану,химиялық қосылыстардың құрамын білу,химиктердің алдына бірнеше жаңа мәселелер қойды.Соның бірі химиялық элементтер бірімен-бірі қосылысқанда қандай масса мөлшерлерінде қосылысады деген мәселе болды.Ағылшын ғалымы Дальтон 1803 бастап бірнеше жыл осы мәселемен шұғылданып,ақырында химияға эквивалент (әуелгі аты қосылғыштық салмақ)деген түсінік енгізді. Эквивалент-химиялық элементтер бірімен –бірі қандай салмақ мөлшерлерінде қосылысатындығын көрсететін сан.Әдетте сутек пен оттекті өлшеуіш ретінде пайдаланады, сутектің 1 салмақ бөлігіне оттектің 8 салмақ бөлігі сәйкес келетіні белгілі,сондықтан: Элементтің химиялық эквиваленті дегеніміз-оның сегіз салмақ бөлік оттекпен не 1,008 салмақ бөлік сутекпен қосылыса алатын немесе қосылыстарда солардың орнын баса алатын салмақ мөлшері. . IUPAC анықтамасы:Эквивалент деп берілген қышқылдық-негіздік реакцияда сутектің 1 катионына, н/е берілген ТТР-да 1 электронға сәйкес шартты н/е нақты бөлшекті айтады. Нақты бөлшектің берілген қышқылдық-негіздік реакцияда сутектің 1 катионына сәйкес, н/е берілген ТТР-да 1 элект-ға сәйкес келетін үлесін эквиваленттік фактор fэкв д.а. Эквиваленттік факторды берілген реакциян-ң стехиометриясы бойынша анықтайды.Заттың эквивалентінің 1 моль мөлшерінің массасын оның эквивалентінің молярлық массасы д.а. Оның өлшем бірлігі г/моль.

Еселі қатынастар заңы Дальтон еселік қатынастар заңының ашылуына үлесін қосты. Бұл жағдайды зерттеген Дальтон мынадай жағдайларға келген : 2 элемент бірімен-бірі бірнеше қосылыс түзетін болса ,ол қосылыстарды,сол элементтердің біреуінің бірдей етіп алынған масса бөлігіне сай келетін масса бөліктерінің өзара қатынасы,кішкене бүтін сандар қатынасындай болады. Дальтон осындай еселі қатынасты көміртек пен сутектің қосылыстары-метан мен этиленге ,көміртек пен оттектің қосылыстары –көміртек диоксиді мен көміртек оксидіне тапқан. Осы заңдарда ашылып отырған қағидалардың дұрыстығын түсіндіру үшін Дальтон атом жөніндег ітүсінікке қайта оралып, өзінің пікірін былайша тұжырымдады. Дальтон атом жөніндегі тұжырымы: 1.Барлық зат өте кішкене бөлшектерден-атомдардан тұрады. 2.Жәй заттар одан әрі бөлінбейтін, біріне-бірі ұқсас басқалардан айырмашылығы бар жәй атомдардан,ал күрделі заттар күрделі атомдардан тұрады.Күрделі атомдар реакция кезінде жай заттардың атомдарына ажырайды... 3.Күрделі заттың күрделі атомдары әр түрлі жай атомдардың азғана санынан құралады. Атомдардың массалары оларды сипаттаушы қасиеттердің бірі. Сондықтан атомдардың салыстырмалы массасын білу өте қажет. Дальтонның атомистикасы негізінде Ломоносовтың пікіріне ұқсас, бірақ өзгешелігі де бар. Дальтонның күрделі атомдар дейтіндерінде, бірдей жай атомдардан тұратын осы кездегі түсінікке қарағанда жай заттың молекулалары жоқ. Ломоносов қағидасында ондай корпускулалар бар. Aтом-молекулалық ілімінің қабылдануына көп уақыт бөгет болды. Дальтонның атомистикасының 2-ші ерекшелігі мында :сапалық сипаттан басқа, сандық-сипатта.ал Дальтонның атомдық массаның анықтауы тамаша табыс еді. Авогадро элементтің ең ұсақ бөлігі атом екеніне ешкімнің таласы жоқ, бірақ сол элементтердің ең кіші бөлігі сол атом болады деген ұғымды ешкім дәлелдеген емес. Авогадро пікірінше ,ол газ күйіндегі жай заттардың кіші бөлігі атом емес, 2 атомнан түзілген молекула. Сөйтіп Авогадроның пікірі бойынша бірдей жағдайда алынған әр түрлі газдардың бірдей көлемдеріндегі молекулалар сандарыда бірдей болады. Сөйтіп молекула дегеніміз заттың хим қасиеттерін бойында сақтайтын ең кіші бөлігі.көпшілік заттардың молекулалары дербес күйде болады. Ал атом – жай және күрделі заттардың молекулаларының құрамына кіретін хим элементтердің ең кіші бөлігі. Яғни Авогадроның жай газдың молекулалары 2 атомнан тұрады деген дұрыс болды.

2.Иондық байланыстың бағытталмағыштығы мен қанықпауын түсіндіріңіз Әрекеттесуші атомдардың электронын беріп жібергені оң ион-катионға, ал электрон қосып алғаны теріс ион-анионға айналады. Түзілген иондар біріне-бірі Кулон заңы бойынша тартылысып, иондық байланыс түзеді. Иондық байланыстың қасиеттерін коваленттік байланыстың қасиеттерімен салыстырып қарастырайық. Коваленттік байланыс қанымдылық көрсетеді. Атомның түзетін коваленттік байланыстарының саны оның валенттік орбитальдарының санынан аспайды. Валенттілік орбитальдар толық пайдаланылып біткен соң, атомның коваленттік байланыс түзу мүмкіншілігі қанығады. Мысалы, сутек атомының бір-ақ валенттік орбиталі бар, сутек атомдары сутек молекуласына біріккенде екі атомның екеуінің де валенттік орбитальдары толық пайдаланылып бітеді. Сол себептен сутек молекуласы Н2 сутектің үшінші атомын қосып ала алмайды. Иондық байланыс қарама-қарсы зарядталған иондардың кулон күштері арқылы тартылысуы нәтижесінде түзіледі. Ал кулон кұштері-қанықпайтын күштер, демек, иондық байланыс қанықпаған байланыс.

Егер ионды зарядталған шар деп есептесек, оның электр күштері ионды қоршаған кеңістіктің барлық жағына біркелкі бағытталған. Катион мен анион біріне-бірі жақындасқанда күш өрістерін толық қанықтырмайды. Сол себептен катион да, анион да басқа бағыттар бойынша қарсы зарядталған көптеген басқа иондарды тартып, байланысқа түсе алады.

Коваленттік байланыс валенттік орбитальдардың пішініне сай бағыттар бойынша ғана түзіледі, демек, коваленттік байланыс бағыттылық көрсетеді. Иондық байланыстың кесімді бағыты жоқ, бағыттылық көрсетпейді. Шынында да, иондық байланыс қарама-қарсы зарядталған иондардың электростатикалық күштер арқылы тартылысуынан болады. Ал электростатикалық күштер (Кулон күштері) ионды қоршаған кеңістіктің барлық жағына біркелкі бағытталған , демек, Кулон күштерінің белгілі бір бағыты жоқ.

3.Электронның ашылуы және оның касиеттерін түсіндіріңіз 1879-жылы ағылшын ғалымы Крукс мынадай тәжірбие жасаған: екі шетіне электрод енгізілген шыны түтіктің ішіндегі ауасының көбін сорып шығарып, кернеуі жоғары ток жірбергенде, катодтан сәуле шығатынын байқаған, ол сәулелер түскен жерін жылытып, жолындағы ұсақ, жеңіл заттарды екпінімен ілестіріп, жылжытып, әрі оларды теріс зарядтап, өзі оң полюске тартылып қиыстайтындығы байқалды; бұл сәулелер катод сәулесі деп аталды. Катод сәулелерін зерттеген Дж.Томсон, ол сәулелер теріс зарядты электр «атомдарының» ағыны екенін дәлелдеген,Стонэйдің ұсынысы бойынша оларды электрон деп атап е (не β) таңбасымен белгілейтін болды. 1917 жылы американ ғалымы Милликен тәжірбие арқылы электронның заряды 1,602 көбейтілген 10ның -19 Кл-ға тең.

Кез келген металдарды қатты қыздырса онда электрондар ұшатындығын, Эдиссон ашқан. Бұл құбылыс термоэмиссия деп аталды.

А.Г.Столетов және Г.Герц жарықтың әрекетінен металдың беттік қабатынан электрондардың ұшып шығу құбылысын ашқан авторлар болатын. Сонымен қатар электрондар фотоэффект құбылысына да қатысады.

4. Н.Бор моделі және кемшілігін айқындаңыз Дания физигі Н.Бор 1913 жылы сутек атомының спектрінің түзілу сырын түсіндірумен бірге электрондық құрылысының негізін салды. Жарықтың кванттық теориясы негізінде Бор келесідей қорытынды жасады: атомдағы электрондар энергиясы үздіксіз өзгермейді, секіріс арқылы яғни дискретті өзгереді. Сондықтан атомдағы электрондардың кез келген энергетикалық жағдайлары емес, олардың тек бекітілген жағдайлары болады. Басқаша айтқанда, атомдағы электрондардың энергетикалық жағдайлары квантталған. Бір бекітілген жағдайдан екішісіне өту кезінде электромагниттік сәуле бөлінеді не сіңіріледі. Бор теориясының негізгі қағидаларын постулаттар (постулат – дәлелсіз қабылданатын тұжырымдар) түрінде берді:1. Электрон ядроны айналу кезінде тек белгілі орбиталар бойымен қозғалады. Бұл орбиталар стационарлы деп аталады. 2.Стационарлы орбиталармен қозғалғанда электрон электромагниттік сәулелену бөлмейді. 3.Электрон бір стационар орбитадан екіншісіне ауысқанда сәулелену байқалады. Сол кезде электромагниттік сәуле бөлінеді немесе сіңіріледі, оның энергиясы атомның соңғы және бастапқы күйінің айырмасына тең.Соңғы тұжырымдама біршама түсініктемені қажет етеді. Ядро айнала қозғалатын электрон энергиясы орбита ядросына тәуелді. Ядроға жақын орналасқан орбитада электрон энергиясы аз болады. Электронды ядродан алыс орбитаға ауыстыру үшін, электронның оң зарядталған ядромен тартылыс күшін үзу керек, бұл энергияның жұмсалуын қажет етеді. Аталған үрдісте жарық кванты сіңіріледі. Осыған сәйкес айтылған жағдайда атом энергиясы артады да, қозған күйге ауысады. Электронның кері бағытқа ауысуы (алыс орбитадан жақын орбитаға) атом энергиясының азаюына әкеледі, энергия электромагниттік сәуле кванты түрінде бөлінеді. Электронның ауысу энергиясы келесі теңдеумен өрнектеледі: Е = Еб – Ес , мұндағы Еб – бастапқы (ядродан алыс орналасқан) орбитадағы электрон энергиясы, Ес – соңғы (ядроға жақын орналасқан) орбитадағы электрон энергиясы. Планк теңдеуін ескерсек Е=hv, онда hv=Еб-Ес, бұдан v=(Еб –Ес)/h.Соңғы теңдеу бойынша сәулелердің жиіліктерін немесе толқын ұзындықтарын есептеуге болады, яғни атом спектрін есептеп табуға мүмкіндік бар. Бор теориясы атом спектрлерінің физикалық табиғатын атомдағы электрондардың бір стационарлы орбитадан екіншісіне ауысу нәтижесі ретінде түсіндірді.Электронның энергиясы артық деңгейге ауысуы атом энергияны сіңірген кезде жүзеге асырылады. Электрон энергиясы азайғанда энергия бөлінеді. Энергияның өзгерісі тең болады: ΔЕ1=Е2–Е1=hv1 және ΔЕ2=Е3–Е1=hv2.. ΔΕ2>ΔΕ болғандықтан, онда ν2>ν1. Сәуленің жиілігі электронның ауысуы кезінде бөлінген немесе сіңірілген энергия мәнінен байланысты. Сонымен Бордың атом құрылысы моделі сызықтық спектрлердің пайда болуын және сутегі атомдары бөліну спектрлерінің көріну аймағындағы серияларды түсіндірді.Алайда теорияда ішкі қарама-қайшылықтар болды: механика және электродинамика заңдарына сәйкес келмейтін постулаттармен қатар, Бор теориясында бұл заңдар атомдағы электронға әсер етуші күштерді есептеу үшін қолданылды. Постулатпен байланысты сұрақтар пайда болды; мысалы, электрон бір орбитадан екіншісіне ауысқанда қайда болады? Салыстырмалық теориясына сәйкес, бірде бір физикалық үрдіс жарық жылдамдығынан артық жылдамдықпен жайыла алмайды. Сондықтан электронның жаңа орбитаға ауысу үрдісі қас-қағымда жүре алмайды, ол белгілі бір уақытта жүзеге асады. Осы уақыт ішінде электрон бастапқы және соңғы орбиталардың аралығында болады. Алайда теория осындай “аралық” жағдайларды рұқсат етпейді.Сонымен, Бор теориясына басқа ғалымдар толықтырулар енгізгенімен, электронның атомда тек шеңбер тәріздес орбита бойымен ғана емес, кеңістікте әртүрлі орналасқан эллипс тәріздес орбиталармен қозғалатын мүмкіндігі қарастырылды. Аталған теория көп электронды атомдардағы, тіпті сутегі атомындағы спектрлік сипаттамаларды түсіндіре алмады. Мысалы, сутегі атомы спектріндегі сызықтардың әртүрлі интенсивтігінің мәні түсініксіз болды, атом спектрлері жеке сызықтарының бірнеше бөліктерге ыдырауы түсіндірілмеді.Көпэлектронды атомдардың мөлшерлік есептеулері өте күрделі болды. Теория сутегі

атомының магниттік қасиетін қате сипаттап, молекуладағы химиялық байланыстың түзілуін түсіндірмеді. Осының бәріне қарамастан Бор теориясы атом құрылысы туралы түсініктердің дамуында маңызды кезең болды. Планк- Энштейн гипотезасымен қатар теория үлкен

денелерге –макроэлемент объектілеріне қолданылатын табиғат заңдарын микроэлементтерге – атомдар, электрондар, фотондар – қолдануға болмайтындығын көрсетті 5. Де Бройль гипотезасы және Гейзенберг жұмыстарына сүйеніп электрон бұлтын түсіндіріңіз.

Квантты механика теориясы 1924-1926 жылдары де Бройль Шредингерің,Гейзенбергтің және Дирактың қатысуымен құрылды.Квантты механика-қозғалыстың заңдылықтарын,микробөлшектердің әрекеттесуін,өте кіші массасы бар бөлшектерді(элементарьлы бөлшектер,атомдардың молкулалары) зерттейтін физикалық теория.Квантты механиканың негізінде микробөлшектердің корпускулярлы –толқындық көзқарасы және Гейзенбергтің анықталмағыштық белгісіздік принципі жатыр. Луи де Бройль 1924 жылы жаңа идея ұсынды:Егер белгілі жағдайда сәуле энергиясы жай бөлшектерге тән қасиет көрсетсе,онда ол толқындық қасиет көрсетуі мүмкін ғой.Кез келген микробөлшектерге екі жақты қасиет тән-олар бір мезгілде толқынды және бөлшектік қасиет көрсетеді, демек ядроның айналасындағы орбитадағы электрон белгілі ұзындығы бар толқынмен байланысады.Де Бройль электронға немесе кез келген басқа бөлшекке тән толқын ұзындығы олардың массасы мен жылдамдығына тәуелді деген болжам айтты.(лямбда=h/m*жылдамдық) Бөлшекік материяның толқындық қасиетін сипаттау үшін, Де Бройль материялдық толқын деген терминді енгізді.Де Бройльдің болжамынан массасы m,жылдамдығы кез келген денеге материялды толқын сәйкес келеді деген тұжырым шығарды.Дегенмен теңдеуден көрініп тұрғандай әдеттегі өлшемді денемен байланысқан толқын ұзындығы өлшеуге де келмейтін өте аз шама болады.

Гейзенбергтің анықталмағыштық принципі.Егер микро әлем құбылысын толқындық дүние корпускулалық теорияның біреуімен сипаттаса онда нәтиже анықталмағыштық қасиетімен өрнектеледі.Микробөлшектердің толқындық қасиеттерінің артық болуынан әрбір берілген уақыт шамасындағы олардың кеңістіктегі орнын белгілеу және олардың қозғалыс жылдамдығын кез келген дәлдікпен анықтау мүмкін емес.Неміс физигі В.Гейзенберг бір мезгілде бөлшектің орны мен импульсін анықтауға болатын дәлдіктің шектеулік принципі болады деген қорытындыға келген.Гейзенберг тұжырымдаған шектеулік анықталмағыштық принципі деп аталады және анықталмағыштық қатынаспен байланысқан:∆х*∆p= const=h/2∏. Бұл принцип атомдағы электронның бір мезгілде импульсі мен кеңістіктегі орнын дәл анықтаудың мүмкін еместігін көрсетеді.Сондықтан электрон ядроны әрқашан тұраққты радиуспен белгілі дөңгелек орбитамен айналады деуге бомайды.Электрон әрбір берілген уақыт шамасында өзінің толқындық қасиеттеріне сәйкес ядро айналасының белгілі бір аумағына тармайды.Мұндай кез келген нүктеде электрон тығыздығы біркелкі ықтимадықпен тараған көлем шартты түрде орбиталь деп аталады.Берілген орбитальдағы электронның күйі стационарлық және Гейзенбергтің анықталмағыштық принципімен өрнектеледі:∆х=∆(m*жылдамдық)=const Осы теңдеуден мынадай тұжырым шығады:х неғұрлым кіші болса соғұрлым ядроға жақын болады,үлкен жылдамдықпен қозғалады,керісінше,электрон ядродан қашықтай берсе ,ядроға құлап кетпес үшін қозғалыс жылдамдығы азаяды.Де Бройльдің болжамы және Гейзенбергтің анықталмағыштық принципі атом құрылысы теориясы дамуына жаңа қарқын берді.Де Бройль гипотезасы және Гейзенбергтің анықталмағыштық принципі атом құрылысы теориясын түсіндіруге кең түрде қолдануға болатын жаңа бастамалар болып табылады.Бұл теория электронның толқындық қасиеттеріне негізделіп олардың импульсі мен бір сәттік

орнын анықтауға болатын ешқандай ұмтылыс жасалынбайды.Электронның кеңістіктің нақты бір жерінде болу ықтималдылығы оның толқындық қасиеттерімен байланысты және таралудың толқындық заңдарына бағынады,осыдан,электронның ядро маңындағы кеңістіктің нақты бір жерінде боу ықтималдылығын толқындық процесстердің теңдеулерін қолдану арқылы сипаттауға болады.