15.Молекулярлі байланыс әдісі. Энергетикалық диаграммалар құру.Екі атомды гомоядерлі молекулалардағы мо толтыру кезектігі.Молекулалар мен иондардың магнитті қасиеттері.

Молекулалық орбитальдар теориясы бойынша атомдардан молекула түзілуінің басты шарты – байланыстырушы орбитальдардағы электрондар санын босатушы орбиталдардағы электрондар санынан көп болуы керек. Мұның себебі электрондар атомдық орбиталдардан босатушы орбиталдарға ауысқанда энергия сіңіріледі де, түзілген молекуланың тұрақтылығы кеміп, тұрақсыздығы артады, ал электрондар атомдық орбиталдардан байланыстырушы молекулалық орбиталдарға ауысқанда энергия бөлініп, молекуланың тұрақтылығы артады.

Атомдық орбиталдардан молекулалық орбиталдардың түзілуі энергетикалық диаграмма арқылы көрсетіледі. Атомдық орбиталдар АО әріптерімен, молекулалық орбиталдар МО әріптерімен, энергия Е әріпімен белгіленіп шарттты түрде төменнен жоғары қарай бағытталған вертикаль стрелка арқылы көрсетіледі. Молекуладағы байланыстырушы және босатушы электрондар молекуланың тұрақтылығына қарама-қарсы әсер етеді. Молекулалық орбиталдар әдісі бойынша химиялық байланыс жұп электрондар арқылы да, тақ электрондар арқылы да түзіледі. Олай болса байланыс еселігі де бүтін сандарға да, бөлшек сандарға да тең болуы мүмкін.

МО әдісі бойынша байланыстың табиғатын құрастыру үшін молекулалық орбиталдардың энергиясын және пішінін білу керек. Молекулалық орбиталдар (МО) теориясының негізін қысқаша былай тұжырымдауға болады: 1. Молекула- біртұтас бүтін жүйе және ондағы күллі электрондар сол молекулаға ортақ. 2. Молекууладағы электрон атомындағыдай бір ядроның өрісінде емес, молекула құрамындағы барлық ядролар өрісінде болады. 3.Молекуладағы әр электронға молекулалық орбиталь сәйкес келеді. 4. Молекулалық орбиталдарға электрондардың орналасуы орбиталдар энергияларының өсу реті бойынша , Паули принципі мен Гунд ережесіне сәйкес өтеді.

МО теориясы бойынша электрондардың бастапқы атомдарда және түзілген молекуланың орбиталдарында орналасуын көрсетуін арқылы сутегі молекуласының түзілу теңдеулері былай жазылады: Н(1s¹) + Н(1s¹) =Н₂[(σ^бай 1s)²] . Нақты мысал ретінде азот молекуласы түзілуінің энергетикалық схемасын келтіруге болады. Азоттың екі атомының алты 2р- орбиталдарындағы алты электрондары түгел Паули принципіне сәйкес үш байланыстырушы молекулалық орбиталдарға ауысады да, босатушы молекулалық орбитальдар электронсыз бос қалады. Осының нәтижесінде азот молекуласында бір сигма байланысы (σ^бай), екі-пи байланыстары ( π^бай) түзіледі, яғни молекуладағы атомдардың арасында үш байланыс түзіледі.

16 .Химиялық процестердің энергетикасы. Ішкі энергия. Экзо- және эндотермиялық реакциялардың жылу эффектілері.

Химиялық процестер энергиялық өзгерістер арқылы жүреді. Химиялық процесс кезінде бір зат екінші затқа айналады. Осыған байланысты атом, ион молекулалардағы электрондар орналасуының өзгеруі, реакцияласушы жүйенің энергиясы өзгеруіне әкеп соғады. Химиялық процестерде заттардың бөлінетін немесе сіңірілетін энергияның түрін химиялық энергия деп атайды.

Ломоносов (1748ж) зат массасы сақталу заңымен қабат оның екінші бөлігі энергия сақталу заңын ашқан. Энергия сақталу заңын 19 ғасырды Р.Мейер (1840ж) экспериментальдық дәлелдеген, қазіргі кезде ол былай айтылады: Энергия жойылмайды, жаңадан да түзілмейді, тек бір түрден екінші түрге эквивалентті мөлшерге ауыса алады.

1905 жылы Эйнштейн масса мен энергияның арасында мынандай тәуелділік бар кенін ашқан: m= E/c²

Масса мен энергияның арасындағы бұл тәуелділікті былай тұжырымдайды: процесте энергия бөлініп шығатын болса, масса кемиді, энергия сіңірілетін болса масса артады. Заттағы химиялық энергия көбінесе жылу энергиясына айналады. Дегенмен химиялық энергия энергияның басқа түрлеріне де айнала алады. Мысалы, жарық энергиясына өзгеруі – фосфордың, шірік ағаштың ауада жарқырауы, магний лентасы ауада лап етіп тұтанып, жылу мен жарық беруі, көмір және басқа заттардың жарық шығаруы. Процесстің нәтижесінде тек жарық шығатын құбылыстар да белгілі , бұндай құбылыстар люминесценция деп аталған;

Электр энергиясына өзгеруі – гальваникалық элементте мырыш пен күкірт қышқылының арасындағы реакция;

Механикалық энергияға айналуы – қопарғыш заттардың айырылу реакциясы, қозғалыс энергиясы бірден механикалық энергияға ауысады. Химиялық реакцияларда энергиялық өзгерістер қабат өтеді, әрбір химиялық реакцияда реакцияласушы заттардың энергия қоры өзгереді.

Химиялық реакцияның жылу эффекті деп оның тұрақты қысымда не тұрақты көлемде бөліп шығаратын немесе сіңіретін энергияның мөлшерін айтады. Химиялық реакцияларда өтетін энергиялық өзгерістерді, энергия мөлшерін айтады. Химиялық реакцияларда өтетін энергиялық өзгерістерді , энергия мөлшерінің әрекеттесуші заттардың құрамы мен құрылымына тәуелділігін зерттейтін химия тарауы термохимия деп аталады. Термохимияның өзі әртүрлі процестердің энергетикалық өзгерулерін зерттейтін теориялық химияның басты саласы – термодинамикаға кіреді.

Термодинамика – энергияның бір түрінен екінші түрге айналуын зерттейтін ғылым.

Ішкі энергия - берілген жүйенің толық энергиясы яғни энергия мөлшерін заттың 1 моліне жатқызады және ол Дж, кДж немесе кал, ккал бойынша анықталады.

Е=Е_пот + Е_кин + U

Жүйенің ішкі энергиясы өз кезегінде бірнеше құрамдарды біріктіреді. Ішкі энергия – бұл осы жүйеге кіретін (молекулалар, атомдар, иондар, атомдық ядролар, электрондар) барлық бөлшектердің өзара әрекеттесуі және қозғалысы. Ішкі энергия молекулаарлық энергияның жүйесін құрайтын бөлшектердің алға жүруші, айналмалы және тербелмелі қозғалысының кинетикалық энергисының қосындысы.

Энергия бөлініп жүретін реакцияларды экзотермиялық, энергияны сіңіре жүретін реакцияларды эндотермиялық деп атайды. «(гректің ехо-сыртқа, ендо-ішке, термос –жылу ). Сонымен табиғатта болатын барлық процестер энергиямен байланысты жүреді. Химиялық реакцияға сай энергияның өзгеруінің практикалық та, теориялық та үлкен маңызы бар. Адамзат игілігіне ғасырлар бойы жарап келе жатқан отындардың жануы, іштен жанатын двигательдердің жұмысын алуға болады. Мұнай, көмір, шымтезек, ағаш тағы да басқа қай отыннан мол қызу алуға болатыны , ракетаны алып ұшу үшін қай отын тиімді, қозғалыстағы машинаның шапшаңдығын арттыру үшін мұнайдан алынатын қай өнімді қолдану қажет, бәрі де химиялық реакцияның нәтижесінде бөлінетін жылу мөлшеріне тәуелді, соған қарап анықталады.