Keling, molekulalarning tuzilishi, ya'ni bir nechta atomlar birlashgan zarralar bilan qisqacha tanishib chiqamiz. Atomlardan molekula hosil qilishning asosan ikkita usuli mavjud.
Bu usullarning birinchisi neytral atomdan elektr zaryadlangan zarrachaning paydo bo'lishiga asoslangan. Biz yuqorida atom neytral ekanligini, ya’ni uning yadrosidagi musbat zaryadlar soni (protonlar soni) manfiy zaryadlar soniga, ya’ni yadro atrofida aylanadigan elektronlar soniga mutanosib ekanligini ta’kidlagan edik.
Agar biron sababga ko'ra atom bir yoki bir nechta elektronni yo'qotsa, u holda uning yadrosida manfiy zaryadlangan elektronlar tomonidan muvozanatlashtirilmagan ma'lum bir ortiqcha musbat zaryad paydo bo'ladi va bunday atom musbat zaryadlangan zarrachaga aylanadi.
Bunday elektr zaryadlangan zarralar ionlar deyiladi. Ular atomlardan molekulalarning shakllanishiga hissa qo'shadilar.
Turli xil kimyoviy elementlarning xususiyatlarini o'rganish shuni ko'rsatadiki, barcha holatlarda tashqi elektron orbitasi to'liq to'ldirilgan yoki eng barqaror elektronlar sonini o'z ichiga olganlar eng barqaror hisoblanadi - 8.
Bu eng inert (ya'ni barqaror va reaktsiyaga kirmaydigan) nol guruhda joylashgan davriy jadval tomonidan yorqin tarzda tasdiqlangan. kimyoviy reaksiyalar boshqa moddalar bilan) elementlar.
Bular, birinchidan, ikkita elektron bilan to'ldirilgan bitta orbitaga ega geliy va tashqi orbitada sakkizta elektronga ega bo'lgan neon, argon, kripton, ksenon va radon gazlari.
Aksincha, agar atomlarning tashqi orbitasida faqat bitta yoki ikkita elektron bo'lsa, unda bunday atomlar bu elektronlarni sakkizinchi raqamga tashqi orbitada 1-2 elektron etishmayotgan boshqa atomlarga berishga moyil bo'ladi. Bunday atomlar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilishda eng faoldir.
Keling, misol qilib olaylik osh tuzi molekulasi, kimyoda natriy xlorid deb ataladi va uning nomidan ko'rinib turibdiki, natriy va xlor atomlaridan hosil bo'ladi. Natriy atomining tashqi orbitasida bitta elektron, xlor atomida esa yetti elektron bor.
Agar bu ikki atom bir-biriga yaqinlashsa, tashqi orbitada joylashgan va uning atomiga zaif "bog'langan" bitta natriy elektroni undan ajralib chiqishi va xlor atomiga borishi mumkin, bunda u tashqi orbitadagi sakkizinchi elektron bo'ladi. orbita (4-rasm, A).
Ushbu o'tish natijasida ikkita ion hosil bo'ladi: musbat natriy ioni va manfiy xlor ioni (4-rasm, b), bir-birini o'ziga tortadi va natriy xlorid molekulasini hosil qiladi, uni bir-biriga tortilgan ikkita shar shaklida tasavvur qilish mumkin. bahor (4-rasm, c) .
Atomlardan molekulalar hosil bo'lishining ikkinchi usuli shundaki, ikki yoki undan ortiq atomlar birlashganda, bu atomlarning tashqi orbitalaridagi elektronlar ikki yoki undan ko'p atomlar bilan bog'langan holda qayta joylashadi. Ichki orbitalarda joylashgan elektronlar faqat shu atom bilan bog'lanishda davom etadi.
Bu holda, yana sakkiz elektronning eng barqaror orbitalarini shakllantirish tendentsiyasi mavjud.
Keling, bunday molekulalarga bir nechta misollar keltiraylik.
Keling, molekulani olaylik karbonat angidrid, uglerod atomi va ikkita kislorod atomidan iborat. Ushbu molekula hosil bo'lganda, bu atomlarning tashqi orbitalarida elektronlarning quyidagi qayta joylashishi sodir bo'ladi (5-rasm).
Uglerod atomi ichki orbitada o'z yadrosi bilan bog'langan ikkita elektronni qoldiradi va uning tashqi orbitasida joylashgan to'rtta elektron har bir kislorod atomiga ikkitadan elektron taqsimlanadi, bu esa o'z navbatida uglerod atomining umumiy bog'lanishi uchun har biri ikkitadan elektronni beradi.
Shunday qilib, har bir uglerod-kislorod aloqasida ikki juft elektron o'zaro ishtirok etadi, buning natijasida bunday molekulaning uchta atomining har biri sakkiz elektron aylanadigan barqaror tashqi orbitaga ega.
Ma'lumki, molekulalar nafaqat hosil bo'ladi turli elementlar, balki bir xil atomlardan ham.
Bunday molekulalarning paydo bo'lishi, shuningdek, tashqi orbitadagi elektronlarning eng barqaror sakkizinchi soniga intilish bilan izohlanadi.
Masalan, ichki orbitada ikkita elektron va tashqi orbitada oltita elektron bo'lgan kislorod atomida sakkiz martalik muhit hosil qilish uchun ikkita elektron yetishmaydi.
Shuning uchun bu atomlar ikkitadan birlashib, kislorod molekulasi O 2 ni hosil qiladi, unda har bir atomdan ikkita elektron umumlashtiriladi, shundan so'ng sakkizta elektron ular atrofida tashqi orbitada aylanadi.
Ikkinchi usul bo'yicha molekulalar hosil bo'lganda, atomlar o'rtasida elektron almashganda, atomlarning markazlari birinchi usulga qaraganda bir-biriga yaqinlashishi kerak, bunda faqat qarama-qarshi zaryadlangan ionlarning o'zaro tortishishi sodir bo'ladi.
Shuning uchun, agar birinchi usulda bunday molekulani o'zining o'lchami va shaklini o'zgartirmaydigan ikkita teginish shar-ionlari (4-rasm, v) shaklida tasavvur qilish mumkin bo'lsa, ikkinchi usulda sferik atomlar ko'rinadi. tekislangan.
Zamonaviy usullar moddalarning tuzilishini o'rganish nafaqat turli molekulalar qanday atomlardan tashkil topganligini, balki atomlarning molekulalarda qanday joylashganligini, ya'ni bu molekulalarning tuzilishini atom yadrolari orasidagi masofalargacha bilish imkonini beradi. molekulalarni hosil qiladi.
Shaklda. 6-rasmda kislorod va karbonat angidrid molekulalarining tuzilmalari, shuningdek, angstromlardagi yadrolararo masofalarni ko'rsatuvchi bu molekulalardagi atom yadrolarining joylashuvi ko'rsatilgan.
Ikki atomdan tashkil topgan kislorod molekulasi atom yadrolari orasidagi masofa 1,20 A bo'lgan ikkita siqilgan shar shakliga ega. Uch atomdan tashkil topgan karbonat angidrid molekulasi to'g'ri chiziqli shaklga ega bo'lib, o'rtada uglerod atomi va uning ikki tomonida yadrolararo masofalari 1,15 A bo'lgan to'g'ri chiziqda ikkita kislorod atomi joylashgan.
Guruch. 6. Molekulalarning tuzilishi: a - atomlarning joylashishi; b - atom yadrolarining joylashishi; 1 - kislorod molekulasi O 2; 2 - karbonat angidrid CO 2 molekulasi.
TA’RIF
Karbonat angidrid(uglerod oksidi (IV), karbonat angidrid, karbonat angidrid) normal sharoitda rangsiz gaz, havodan og'irroq, termal barqaror, siqilgan va sovutilganda osonlik bilan suyuq va qattiq ("quruq muz") holatlarga aylanadi.
Suvda yomon eriydi, u bilan qisman reaksiyaga kirishadi.
Karbonat angidridning asosiy konstantalari quyidagi jadvalda keltirilgan.
1-jadval. Jismoniy xususiyatlar va karbonat angidrid zichligi.
Karbonat angidrid biologik (fotosintez), tabiiy () muhim rol o'ynaydi. issiqxona effekti) va geokimyoviy (okeanlarda erishi va karbonatlar hosil bo'lishi) jarayonlari. U ko'p miqdorda kiradi muhit organik yoqilg'ining yonishi, chirigan chiqindilar va boshqalar natijasida.
Karbonat angidrid molekulasining kimyoviy tarkibi va tuzilishi
Kimyoviy tarkibi karbonat angidrid molekulalari CO 2 empirik formulasi bilan ifodalanadi. Karbonat angidrid molekulasi (1-rasm) chiziqli boʻlib, bogʻlovchi elektron juftlarining minimal itarilishiga toʻgʻri keladi, C=N bogʻ uzunligi 0,116 nm, oʻrtacha energiyasi 806 kJ/mol. Valentlik bogʻlanish usuli doirasida ikki s - S-O ulanishlari uglerod atomining sp-gibridlangan orbitallari va kislorod atomlarining 2p z orbitallari tomonidan hosil qilingan. Uglerod atomining sp-gibridlanishda qatnashmaydigan 2p x va 2p y orbitallari kislorod atomlarining o'xshash orbitallari bilan ustma-ust tushadi. Bunday holda, o'zaro perpendikulyar tekisliklarda joylashgan ikkita p-orbital hosil bo'ladi.
Guruch. 1. Karbonat angidrid molekulasining tuzilishi.
Kislorod atomlarining nosimmetrik joylashuvi tufayli CO 2 molekulasi qutbsizdir, shuning uchun dioksid suvda ozgina eriydi (1 atm va 15 o S haroratda H 2 O ning bir hajmida bir hajm CO 2). Molekulaning qutbsizligi zaif molekulalararo o'zaro ta'sirga va past haroratga olib keladi uch nuqta: t = -57,2 o C va P = 5,2 atm.
Karbonat angidridning kimyoviy xossalari va zichligining qisqacha tavsifi
Kimyoviy jihatdan karbonat angidrid inertdir, buning sababi yuqori energiya O=C=O aloqalari. Yuqori haroratlarda kuchli qaytaruvchi moddalar bilan karbonat angidrid oksidlovchi xususiyatlarni namoyon qiladi. Ko'mir bilan u karbon monoksit CO ga kamayadi:
C + CO 2 = 2CO (t = 1000 o C).
Havoda alangalangan magniy karbonat angidrid atmosferasida yonishda davom etadi:
CO 2 + 2Mg = 2MgO + C.
Uglerod oksidi (IV) suv bilan qisman reaksiyaga kirishadi:
CO 2 (l) + H 2 O = CO 2 × H 2 O (l) ↔ H 2 CO 3 (l).
Kislotali xususiyatlarni ko'rsatadi:
CO 2 + NaOH suyultirilgan = NaHCO 2;
CO 2 + 2NaOH kons = Na 2 CO 3 + H 2 O;
CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 ↓ + H 2 O;
CO 2 + BaCO 3 (s) + H 2 O = Ba (HCO 3) 2 (l).
2000 o C dan yuqori haroratgacha qizdirilganda karbonat angidrid parchalanadi:
2CO 2 = 2CO + O 2.
Muammoni hal qilishga misollar
MISOL 1
| Mashq qilish | Uglerod, vodorod va kisloroddan tashkil topgan 0,77 g organik moddalarning yonishi natijasida 2,4 g karbonat angidrid va 0,7 g suv hosil bo'ldi. Kislorod uchun moddaning bug 'zichligi 1,34 ga teng. Moddaning molekulyar formulasini aniqlang. |
| Yechim |
m (C) = n (C) × M (C) = n (CO 2) × M (C) = × M (C); m (C) = ×12 = 0,65 g; m (H) = 2 × 0,7 / 18 × 1 = 0,08 g. m (O) = m (C x H y O z) - m (C) - m (H) = 0,77 - 0,65- 0,08 = 0,04 g. x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O); x:y:z = 0,65/12:0,08/1: 0,04/16; x: y: z = 0,054: 0,08: 0,0025 = 22: 32: 1. Bu shuni anglatadiki, birikmaning eng oddiy formulasi C 22 H 32 O, molyar massasi esa 46 g/mol. Organik moddaning molyar massasini uning kislorod zichligi yordamida aniqlash mumkin: M modda = M(O 2) × D(O 2) ; M moddasi = 32 × 1,34 = 43 g / mol. M moddasi / M (C 22 H 32 O) = 43 / 312 = 0,13. Bu formuladagi barcha koeffitsientlarni 0,13 ga ko'paytirish kerakligini anglatadi. Bu moddaning molekulyar formulasi C 3 H 4 O bo'lishini anglatadi. |
| Javob | C 3 H 4 O moddaning molekulyar formulasi |
2-MISA
| Mashq qilish | 10,5 g og'irlikdagi organik moddalarni yoqishda 16,8 litr karbonat angidrid (NC) va 13,5 g suv olingan. Havodagi moddaning bug 'zichligi 2,9 ga teng. Moddaning molekulyar formulasini chiqaring. |
| Yechim | Keling, uglerod, vodorod va kislorod atomlarining sonini mos ravishda "x", "y" va "z" sifatida belgilab, organik birikmaning yonish reaktsiyasining diagrammasini tuzamiz: C x H y O z + O z →CO 2 + H 2 O. Ushbu moddani tashkil etuvchi elementlarning massalarini aniqlaymiz. dan olingan nisbiy atom massasi qiymatlari davriy jadval DI. Mendeleyev, butun sonlargacha aylana: Ar(C) = 12 amu, Ar(H) = 1 amu, Ar(O) = 16 amu. m (C) = n (C) × M (C) = n (CO 2) × M (C) = × M (C); m (H) = n (H) × M (H) = 2 × n (H 2 O) × M (H) = × M (H); Keling, karbonat angidrid va suvning molyar massalarini hisoblaylik. Ma'lumki, molekulaning molyar massasi molekulani tashkil etuvchi atomlarning nisbiy atom massalari yig'indisiga teng (M = Mr): M (CO 2) = Ar (C) + 2 × Ar (O) = 12+ 2 × 16 = 12 + 32 = 44 g / mol; M (H 2 O) = 2 × Ar (H) + Ar (O) = 2 × 1+ 16 = 2 + 16 = 18 g / mol. m (C) = ×12 = 9 g; m (H) = 2 × 13,5 / 18 × 1 = 1,5 g. m (O) = m (C x H y O z) - m (C) - m (H) = 10,5 - 9 - 1,5 = 0 g. Keling, aniqlaymiz kimyoviy formula ulanishlar: x:y = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H); x: y = 9/12: 1,5/1; x: y = 0,75: 1,5 = 1: 2. Bu birikmaning eng oddiy formulasi CH 2, molyar massasi esa 14 g/mol ekanligini bildiradi. Organik moddaning molyar massasini uning havo zichligi yordamida aniqlash mumkin: M modda = M (havo) × D (havo) ; M moddasi = 29 × 2,9 = 84 g / mol. Organik birikmaning haqiqiy formulasini topish uchun hosil bo'lgan molyar massalarning nisbatini topamiz: M modda / M(CH 2) = 84/14 = 6. Bu shuni anglatadiki, uglerod va vodorod atomlarining indekslari 6 barobar yuqori bo'lishi kerak, ya'ni. moddaning formulasi C 6 H 12 bo'ladi. |
| Javob | C 6 H 12 moddaning molekulyar formulasi |
Karbonat angidrid, karbon monoksit, karbonat angidrid - bularning barchasi bizga karbonat angidrid sifatida ma'lum bo'lgan bitta moddaning nomlari. Xo'sh, bu gaz qanday xususiyatlarga ega va uni qo'llash sohalari qanday?
Karbonat angidrid va uning fizik xossalari
Karbonat angidrid uglerod va kisloroddan iborat. Karbonat angidrid formulasi quyidagicha ko'rinadi - CO₂. Tabiatda u yonish yoki parchalanish paytida hosil bo'ladi organik moddalar. Havo va mineral buloqlarda gaz miqdori ham ancha yuqori. Bundan tashqari, odamlar va hayvonlar nafas olayotganda karbonat angidridni ham chiqaradi.
Guruch. 1. Karbonat angidrid molekulasi.
Karbonat angidrid - bu mutlaqo rangsiz gaz, uni ko'rib bo'lmaydi. Bundan tashqari, uning hidi yo'q. Biroq, yuqori konsentratsiyalar bilan, odamda giperkapniya, ya'ni bo'g'ilish paydo bo'lishi mumkin. Karbonat angidridning etishmasligi ham sog'liq muammolariga olib kelishi mumkin. Ushbu gazning etishmasligi natijasida bo'g'ilishga qarama-qarshi holat - gipokapniya rivojlanishi mumkin.
Agar siz karbonat angidridni past harorat sharoitida joylashtirsangiz, u holda -72 darajada kristallanadi va qorga o'xshaydi. Shuning uchun qattiq holatda bo'lgan karbonat angidrid "quruq qor" deb ataladi.
Guruch. 2. Quruq qor - karbonat angidrid.
Karbonat angidrid havodan 1,5 marta zichroq. Uning zichligi 1,98 kg/m³ Kimyoviy bog'lanish karbonat angidrid molekulasida kovalent qutblidir. Kislorodning yuqori elektromanfiylik qiymatiga ega bo'lganligi sababli u qutblidir.
Moddalarni o'rganishda muhim tushuncha molekulyar va molyar massadir. Molyar massa karbonat angidrid 44. Bu raqam molekulani tashkil etuvchi atomlarning nisbiy atom massalari yig'indisidan hosil bo'ladi. Nisbiy atom massalarining qiymatlari D.I. jadvalidan olingan. Mendeleyev va butun sonlarga yaxlitlanadi. Shunga ko'ra, CO₂ ning molyar massasi = 12+2*16.
Karbonat angidriddagi elementlarning massa ulushlarini hisoblash uchun siz har bir elementning massa ulushini hisoblash formulasiga amal qilishingiz kerak. kimyoviy element materiyada.
n- atomlar yoki molekulalar soni.
A r- nisbiy atom massasi kimyoviy element.
janob– moddaning nisbiy molekulyar massasi.
Keling, karbonat angidridning nisbiy molekulyar massasini hisoblaylik.
Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0,27 yoki 27% Karbonat angidrid formulasi ikkita kislorod atomini o'z ichiga olganligi sababli, n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0,73 yoki 73%
Javob: w(C) = 0,27 yoki 27%; w(O) = 0,73 yoki 73%
Karbonat angidridning kimyoviy va biologik xossalari
Karbonat angidrid kislotali xususiyatlarga ega, chunki u kislotali oksid bo'lib, suvda eriganida karbonat kislota hosil qiladi:
CO₂+H₂O=H₂CO₃
Ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi, natijada karbonatlar va bikarbonatlar hosil bo'ladi. Bu gaz yonmaydi. Unda faqat ba'zi faol metallar, masalan, magniy yonadi.
Karbonat angidrid qizdirilganda uglerod oksidi va kislorodga parchalanadi:
2CO₃=2CO+O₃.
Boshqa kislotali oksidlar singari, bu gaz boshqa oksidlar bilan oson reaksiyaga kirishadi:
SaO+Co₃=CaCO₃.
Karbonat angidrid barcha organik moddalarning bir qismidir. Bu gazning tabiatda aylanishi ishlab chiqaruvchilar, iste'molchilar va parchalovchilar yordamida amalga oshiriladi. Hayot jarayonida odam kuniga taxminan 1 kg karbonat angidrid ishlab chiqaradi. Nafas olayotganda biz kislorod olamiz, ammo bu vaqtda alveolalarda karbonat angidrid hosil bo'ladi. Ayni paytda almashinuv sodir bo'ladi: kislorod qonga kiradi va karbonat angidrid chiqadi.
Alkogol ishlab chiqarish jarayonida karbonat angidrid hosil bo'ladi. Bu gaz, shuningdek, azot, kislorod va argon ishlab chiqarishda qo'shimcha mahsulot hisoblanadi. Karbonat angidriddan foydalanish oziq-ovqat sanoatida zarur bo'lib, u erda karbonat angidrid konservant sifatida ishlaydi va suyuq shakldagi karbonat angidrid yong'inga qarshi vositalarda topiladi.
Guruch. 3. Yong'in o'chirish moslamasi.
Biz nimani o'rgandik?
Karbonat angidrid - bu modda normal sharoitlar rang va hidga ega emas. Umumiy nomi, karbonat angidriddan tashqari, u karbon monoksit yoki karbonat angidrid deb ham ataladi.
Mavzu bo'yicha test
Hisobotni baholash
O'rtacha reyting: 4.3. Qabul qilingan umumiy baholar: 146.