Kimyanın əsas xassələri

Kimyanın əsas xassələri

 Kimyəvi tədqiqat zamanı müşahidə edilən hadisələri, eləcə də konkret halları izah etmək məqsədilə çoxlu sayda qanunauyğunluqlar müəyyən olunmuş, qaydalar, prinsiplər verilmiş və nəzəriyyələr irəli sürülmüşdür. Bunlar sayca çox olmaqla bərabər, elələri vardır ki, yalnız bir neçə konkret hala tətbiq oluna bilir. Lakin bizim məqsədimizə uyğun olaraq burada kimya elminin ən ümumi qanunları və qanunauyğunluqları verilmişdir:

    1. Atom-molekul təlimi

    2. Maddə tərkibinin sabitliyi qanunu

    3. Maddə kütləsinin saxlanması qanunu

    4. Avoqadro qanunu

    5. Həcm nisbətləri qanunu

    6. Dövri qanun

    7. Termokimya qanunları

    8. Le Şatelye prinsipi

    9. Məhlulların fiziki-kimyəvi nəzəriyyəsi

    10. Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi

    11. Üzvi maddələrin kimyəvi quruluş nəzəriyyəsi

    12. Hibridləşmə nəzəriyyəsi

    13. Elektronların energetik səviyyələr üzrə paylanması qanunauyğunluqları

    14. Kütlələrin təsiri qanunu

İndi isə ətraflı məlumat verək

1.     Atom-molekul təlimi

Atom molekul təliminin yaranmasında rus alimi M.V.Lomonosovun rolu böyük olmuşdur. Bu təlim 1860-cı ildə Karlsrue şəhərində kimyaçıların beynəlxalq qurultayında qəbul edilmişdir.

    Atom-molekul təliminin əsas müddəaları aşağıdakılardır:

1.     Maddələr molekulyar və qeyri-molekulyar quruluşlu olurlar.

2.     Bərk halda molekulyar quruluşlu maddələrin kristal qəfəsinin düyünlərində molekullar yerləşir.

3.     Molekullar arasında ölçüləri maddələrin aqreqat halından və temperaturundan asılı olan boşluqlar vardır.

4.     Molekullar daim hərəkətdədir, molekulların hərəkət sürəti temperaturla düz mütənasibdir.

5.     Molekullar arasında qarşılıqlı cazibə və itələmə qüvvəsi mövcuddur.

6.     Molekullar fiziki hadisələr zamanı dəyişmirlər, lakin kimyəvi reaksiyalarda müəyyən dəyişikliyə məruz qalırlar.

7.     Molekullar atomlardan təşkil olunmuşdur, atomlar da molekullar kimi daim hərəkətdədir.

8.     Bir atom növü digərindən öz kütləsinə, ölçüsünə, elementar zərrəciklərin sayına və ölçüsünə görə fərqlənir.

9.     Qeyri-molekulyar quruluşlu maddələrin kristal qəfəsinin düyünlərində molekullar yox, atom və ionlar yerləşir.

2.     Maddə tərkibinin sabitliyi qanunu

 XIX əsrin başlanğıcına qədər kimyada müxtəlif maddələrin çəki tərkibi haqqında böyük təcrübi material toplanmışdı. Fransız alimi J.Prust bu materialları ümumiləşdirdikdə belə bir nəticəyə (1799-1808) gəlmişdir: "birləşmə ... elə bir məhsuldur ki, təbiət ona sabit tərkib vermişdir".

    Prustun kəşf etdiyi tərkibin sabitliyi qanunu belə ifadə olunur: hər bir kimyəvi birləşmə, alınması üsulundan asılı olmayaraq, tərkibcə sabitdir, yəni həmişə bir-biri ilə tam müəyyən çəki nisbətində birləşmiş eyni elementlərdən ibarətdir.

    Kimyanın sonrakı inkişafi göstərdi ki, həm sabit tərkibli, həm də dəyişkən tərkibli maddələr mövcuddur. Dəyişkən tərkibə malik olan qeyri-molekulyar quruluşlu Prust qanununa tabe deyillər. Odur ki, tərkibin sabitliyi qanununu daha dəqiq belə ifadə etmək olar:

    Molekulyar quruluşlu istənilən saf maddə alınma üsulundan asılı olmayaraq sabit vəsfi və miqdari tərkibə malikdir.

3.     Maddə kütləsinin saxlanması qanunu

 Maddə kütləsinin saxlanması qanunu 1748-ci ildə rus alimi Lomonosov tərəfində nəzəri şəkildə kəşf edilib. Lomonosov özünün molekulyar-atomistik təsəvvürləri əsasında belə bir ümumi nəticəyə gəlmişdir: "... təbiətdə baş verən bütün dəyişikliklərdə hər hansı cisimdən nə qədər maddə alınırsa, eyni miqdarda maddə başqa cismə əlavə olunur. Deməli, bir yerdə materiya azalırsa, başqa bir yerdə əlavə olunur...". 1756-cı ildə dəqiq tədqiqat üsulları tətbiq etməklə Lomonosov təcrübə yolu ilə sübut etdi ki, kimyəvi çevrilmələrdə maddələrin ümumi çəkisi dəyişməyib olduğu kimi qalır.

    Beləliklə, Lomonosov kimyanın əsas qanunlarından biri olan kütlənin itməməsi qanununu kəşf etdi. 1789-cu ildə bu qanun Lomonosovdan xəbərsiz fransız kimyaçısı Lavuazye tərəfindən müəyyən edilmişdir. Bu qanun hazırda belə ifadə olunur: kimyəvi reaksiyaya daxil olan maddələrin kütləsi həmin reaksiyada əmələ gələn maddələrin kütləsinə hmişə bərabərdir.

    4. Avoqadro qanunu

Eyni şəraitdə (temperatur və təzyiq eyni olduqda) müxtəlif qazların bərabər həcmlərində bərabər sayda molekul olur.

    Eyni şəraitdə bərabər sayda müxtəlif qaz molekulları eyni həcm tutur. Normal şəraitdə (0 ⁰C temperatur və təxminən 0,1 MPa təzyiqdə) istənilən qazın və ya qaz qarışığının 1 molunun həcmi təqribən 22,4 l olur.

    Qazların 1 molunun normal şəraitdəki (n.ş.) həcmi molyar həcm adlanır və V_M-lə işarə olunur.

    Müxtəlif şəraitdə qazın molyar həcmi onun verilmiş həcminin verilmiş maddə miqdarına nisbəti kimidir: V_M=V/ν

    Qazların normal şəraitdəki sıxlığı onun molyar kütləsinin molyar həcmə nisbətinə bərabərdir: ρ=M/V_M

    Eyni həcmdə götürülmüş qazların sıxlıqları nisbəti, onların kütlələrinin nisbətinə bərabərdir: ρ₁/ρ₂=m₁/m₂

    Eyni həcmdə  götürülmüş qazlardan birinin kütləsinin digərinin kütləsinə nisbəti, onların molyar kütlələri nisbətinə nisbətinə bərbərdir: m₁/m₂=M₁/M₂

    Bir qazın molyar kütləsinin digər qazın molyar kütləsinə olan nisbəti, birinci qazın ikinci qaza görə nisbi sıxlığı adlanır: D=M₁/M₂

    Qazların nisbi sıxlığı çox vaxt hidrogenə (M=2q/mol) və havaya (M=29q/mol) görə hesablanır.

    5. Həcm nisbətləri qanunu

Fransız alimi Gey-Lüssak qaz halında maddələr arasında gedən kimyəvi reaksiyaları tədqiq edərkən, reaksiyaya daxil olan və reaksiya nəticəsində əmələ gələn qaz halındakı maddələrin həcmlərini eyni təzyiq və eyni temperaturda diqqətlə ölçmüşdür. Təcrübələr göstərmişdir ki, 1 həcm hidrogen 1 həcm xlorla birləşəndə 2 həcm hidrogen xlorid alınır, 2 həcm hidrogen və 1 həcm oksigen - 2 həcm su buxarı əmələ gətirir.

    Gey-Lüssak təcrübələrdən əldə etdiyi bu məlumatı ümumiləşdirərək aşağıdakı həcmi nisbətlər qanununu irəli sürmüşdür: dəyişməyən şəraitdə reaksiyaya daxil olan qaz halındakı maddələrin hacmlərinin bir-birinə və əmələ gətirdikləri qaz halındakı maddələrin həcmlərinə nisbətləri sadə tam ədədlərin nisbəti kimidir.

 

    6. Dövri qanun

 1789-cu ildə fransız kimyaçısı Lavuazye elementləri 4 qrupa böldü: qazlar, qeyri-metallar, metallar və yer elementləri.

    1817-ci ildə alman alimi Debereyner oxşar elementləri qruplar şəklində birləşdirmiş və onları triadalar (üçlüklər) adlandırmışdır.

    1864-cü ildə ingilis alimi C.Nyulends atom kütlələrinin artması ardıcıllğı ilə yeddi elementdən ibarət qruplar tərtib etmiş və bu qruplarda hər 8-ci elementin əvvəlki qrupda birinci elementlə oxşar xassələr göstərdiyini qeyd etmişdir. Nyulends bunu "oktav qanunu" adlandırmışdır. Lakin bu qanun ilk 17 element üçün doğru idi.

    Fransız alimi Şankurtua elementləri tom kütlələrinin artması ilə silindrin ətrafında spiral şəklində düzmüşdür. Bu zaman oxşar elementlər bir-birinin altında yerləşmişdir.

    1869-cu ildə alman alimi Lotar Meyer məlum elementləri atom kütlələrinə qarşı aom həcmlərinin artması ilə düzərək onların xassələrinin dövri olaraq dəyişməsini müəyyənləşdirmiş və ilk dəfə belə asılılığı göstərən qrafik tərtib etmişdir. O, oxşar elementlərin altı qruounu göstərmişdir.

    Rus alimi Mendeleyev o dövrdə məlum olan 63 elementi atom kütlələrinin artması sırası ilə yerləşdirərək dövri sistem cədvəli tərtib etmişdir.

    Mendeleyev kəşf etdiyi dövri qanunu aşağıdakı kimi ifadə etmişdir:

    Bəsit maddələrin, eləcə də elementlərin əmələ gətirdiyi kimyəvi birləşmələrin forma və xassələri onların atom çəkilərinin (kütlələrinin) artmasından dövri surətdə asılıdır.

    Dövri qanunun kəşfi və dövri sistemin ilk variantının yaradılıma tarixi 1 mart 1869-cu ildir.

    Mendeleyev bəzi hallarda bu qanundan kənara çıxaraq elementlərin cədvəldə yerini onların atom kütlələrinin artması ardıcıllığına deyil, xassələrinin qanunauyğun dəyişməsinə görə müəyyən etmişdir.

    Dövri qanunun inkişafı iki mərhələyə bölünür:

1. Dövri sistemin ilk variantından atomun quruluşunun kəşfinədək olan kimyəvi mərhələ;

2. 1913-cü ildən hal-hazıra kimi olan fiziki mərhələ.

    1913-cü ildə ingilis alimi Mozli müəyyən etmişdir ki, elementlərin xassələri onların nüvələrinin yükü ilə bilavasitə müəyyən olunur. Dövri qanunun müasir ifadəsi belədir:

    Kimyəvi elementlərin, habelə onların əmələ gətirdiyi bəsit və mürəkkəb maddələrin xassələri atomların nüvələrinin yükünün artmasından dövri surətdə asılıdır.

 

    7. Termokimya qanunları

  Termokimyanın iki əsas qanunu məlumdur.

    Lavuazye-Laplas qanunu. 1784-cü ildə kəşf edilmiş bu qanunun mahiyyəti aşağıdakı kimidir: hər bir kimyəvi birləşmənin sadə tərkib hissələrinə parçalanması zamanı udulan istilik miqdarı əks işarə ilə həmin birləşmənin bəsit maddələrdən əmələ gəlməsi zamanı ayrılan istilik miqdarına bərabərdir.

    Məsələn, 1 mol metanın karbon və hidrogenə parçalanmasında 21,7 kkal istilik udulur. Bəsit maddələrdən 1 mol metan əmələ gəldikdə də eyni miqdarda istilik əmələ gəlir (ayrılır). Buna əsasən bu qanuna enerjinin itməməsi qanunu kimi də baxmaq olar.

    Hess qanunu. Termokimyanın ikinci əsas qanunu Hess tərəfindən 1840-cı ildə kəşf edilmişdir. Hess qanunu həm də istilik cəminin sabitliyi qanunu adlanır. Bu qanun aşağıdakı kimi ifadə olunur:

    Reaksiyanın istilik effekti yalnız reaksiyaya daxil olan və nəticədə əmələ gələn maddələrin təbiəti və fiziki halından asılı olaraq, reaksiyanın aralıq mərhələlərindən asılı deyildir.

    Məsələn, karbon qazının bəsit maddələrdən əmələ gəlməsinə ya onların qarşılıqlı təsirinin nəticəsi kimi

    C+O₂=CO₂; ΔH₁

    və ya CO-nun əmələ gəlməsi ilə əlaqədar olan mərhələli prosesin nəticəsi kimi

   2C+O₂=2CO; ΔH₂

    2CO+O₂=2CO₂; ΔH₃

baxıla bilər.

    Hess qanununa görə bu üç prosesin istilik effektləri arasındakı sadə nisbət aşağıdakı kimi göstərilə bilər:

    ΔH₁ + ΔH₂ = ΔH₃

    Termokimyəvi hesablamalarda bəsit maddələrin normal şəraitdə (0 ⁰C, 1 atm.) əmələgəlmə istiliyi sıfır qəbul edilir.

    Hess qanununun sabit təzyiq və sabit həcmdə gedən kimyəvi proseslər üçün tətbiqi dha ciddi xarakter daşıyır. Belə proseslər üçün Hess qanununa enerjinin itməməsi qanununun kimyəvi reaksiyalara tətbiq olunan xüsusi halı kimi baxıla bilər.

 

    8. Le Şatelye prinsipi

 Müəyyən şəraitdə yaranmış reaksiya tarazlığı həmin şərait sabit qaldıqda, istənilən qədər dəyişməz qalır. Lakin tarazlıqda iştirak edən maddələrin qatılığının, sistemin temperatur və təzyiqinin dəyişməsi ilə reaksiya tarazlığı dərhal pozulur və müəyyən istiqamətdə olmaqla yerini dəyişir.

    Müxtəlif amillərin təsiri ilə reaksiya tarazlığının dəyişməsi tarazlığın yerdəyişməsi və ya tarazlığın yönəlməsi adlanır.

    Reaksiya tarazlığının yerdəyişməsi reaksiyaya daxil olan maddələrin qatılığının artması ilə gedirsə, tarazlığın sağ tərəfə yönəlməsi, reaksiya zamanı alınan maddələr qatılığının artması ilə gedirsə, tarazlığın sol tərəfə yönəlməsi baş verir. Reaksiya tarazlığının müəyyən amillərdən asılı olaraq, öz yerini dəyişmə xarakteri La-Şatelye prinsipi ilə müəyyən edilir:

    Tarazlıq halında olan sistemə şəraitlərdən birinin dəyişməsi ilə nəticələnən xarici təsir göstərilərsə, tarazlıq həmin təsir effektinin azalması istiqamətində yerini dəyişir.

    Tarazlığın yerdəyişməsi zamanı reaksiyaya daxil olan və ya reaksiya nəticəsində əmələ gələn maddələrin qatılıqları nisbəti dəyişməyə başlayır və bu, yeni tarazlıq halı yaranana kimi davam edir.

    Tarazlıq halında olan sistemn komponentlərindən birinin qatılığının artması tarazlığın həmin maddənin istifadə olunduğu, yəni qatılığının azalması istiqamətində yerdəyişməsinə səbəb olur. Qatılığın azaldılmasıyla isə tarazlığın yerdəyişməsi  həmin maddənin əmələ gəlməsi istiqamətində gedir.

    Temperatur artdıqda tarazlıq endotermik reaksiya, azaldıqda isə ekzotermik reaksiya istiqamətində yerini dəyişir.

    Təzyiqin artması ilə verilmiş müəyyən şəraitdə kiçik həcm tutan maddənin əmələ gəlməsi üçün əlverişi şərait yaradır. Başqa sözlə, təzyiqin artması ilə reaksiya tarazlığın yerdəyişməsi həcmin azalması istiqamətində gedir.

    Katalizatorlar dönən reaksiyalarda düzünə və əksinə gedən kimyəvi reaksiyaların sürətini eyni dərəcədə dəyişdirdiyindən, tarazlığın daha tez yaranmasına kömək edir, lakin tarazlıq sabitinin qiymətinə və reaksiyaya daxil olan maddələrin tarazlıq qatılıqlarına təsir etmir.

 

    9. Məhlulların fiziki-kimyəvi nəzəriyyəsi

 Bərk maddələrin mayelərdə həll olma prosesinin mahiyyəti hələ XIX əsrin axırında öyrənilmiş və bu sahədə iki nəzəriyyə - fiziki və kimyəvi nəzəriyyələr irəli sürülmüşdür.

    Arrenius, Vant-Hoff və Ostvald tərəfindən irəli sürülmüş fiziki nəzəriyyəyə əsasən məhlullara həll olan maddənin həlledici mühitində sadəcə olaraq xırdalanması nəticəsində əmələ gəlmiş qarışıq kimi baxılırdı. Qəbul edilirdi ki, məhlulun xassələri yalnız verilmiş müəyyən həcmdə maddə molekullarının sayından asılıdır, həm də bu şərt çox duru qeyri-elektrolit məhlulları üçün Raul və Vant-Hoff qanunlarında ödənilirdi.

    Məhlulların kimyəvi nəzəriyyəsi Mendeleyev (1887) yaradılmış və sonralar Kabulkovun, Kistyakovskinin və Kurnakovun işlərində inkişaf etdirilmişdir. Bu nəzəriyyənin mahiyyəti ondan ibarətdir ki, məhlulda həll olan maddə və həlledici molekullar arasında qarşılıqlı kimyəvi təsir baş verir və bunun nəticəsində yalnız məhlulda mövcud ola bilən dəyişkən tərkibli davamsız birləşmələr əmələ gəlir. Həlledicin və həll olan maddə molekullarının belə qarşılıqlı kimyəvi təsir prosesi solvatlaşma, nəticədə əmələ gələn məhsul isə solvat adlanır. Həlledici su olduğu halda isə həmin prosesə hidratlaşma, alınan məhsula hidrat deyilir.

    Mendeleyevin bu nəzəriyyəsi məhlulların kimyəvi nəzəriyyəsi və ya hidrat nəzəriyyəsi adlanır.

 

    10. Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi

 Elektrolitlərin Om qanununa tabe olmasına əsasən Klauzius belə qərara gəlmişdir ki, elektrik enerjisi ionların məhlulda hərəkəti zamanı istifadə olunur. Kolrauş müşahidə etmişdir ki, elektrolit məhlullar durulaşdırıldıqda, onlar elektrik cərəyanını daha yaxşı keçirir. Vant-Hoff və Raulun müəyyən etdikləri qanunlar turşu, əsas və duzların məhlullarına tətbiq edilə bilmir.

    Bütün bu məsələlər öz həllini  Svante Arreniusun elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsində tapmışdır. İsveç alimi S.Arrenius 1887-ci ildə müəyyən etmişdir ki, elektrolitlərin suda məhlullarının donma temperaturunun azalması, qaynama temperaturunun artması və onların elektriki keçirmə qabiliyyəti turşu, əsas və duz molekullarının suda məhlullarında əks işarəli yükləri olan ionlara dağılmaq və ya dissosiasiya etməsi ilə əlaqədardır. Elektrolit məhlullarında arasıkəsilmədən hərəkət edən ionların olması bu məhlullarda elektrikkeçirmə qabiliyyətinin yaranmasına səbəb olur.

    Xaotik hərəkət edən əks yüklü ionlar toqquşduqda bir-birini cəzb edir və ilkin molekulu əmələ gətirir. Bu yolla ionlardan ilkin molekulların əmələ gəlməsi prosesi molyarizasiya adlanır. Deməli, elektrolitik dissosiasiya dönən prosesdir:

    KA ↔ K⁺ + A^-

    Arrenius nəzəriyyəsi ionlar ilə həlledicinin molekulları arasında qarşılıqlı kimyəvi təsiri nəzərə almadığından, o elektrolitlərin dissosiasiyasının mexanizmini aydınlaşdıra bilməmişdir.

    Əslində məhlulda elektrolitlərin dissosiasiyaya uğraması həm onların, həm də həlledicinin təbiəti ilə bilavasitə əlaqədardır. Elektrolitlər qüvvətli polyar və ya ion molekullardan ibarətdir. Həlledici isə dielektrik sabiti yüksək olan müxtəlif maddələr ola bilər.

    Kablukov göstərmişdir ki, elektrolitin ionlara dissosasiya etməsinin əsas səbəbi onun polyar su molekulları ilə qarşılıqlı təsiridir.

    Əgər ion kristal şəbəkəsinə malik olan maddə həll olursa, o birbaşa ionlara çevrilir; molekul kristal qəfəsli maddə həll olduqda isə əvvəlcə kristalın ayrı-ayrı molekullara parçalanması baş verir, sonra isə həmin molekullar öz ionlarına dissosiasiya edir. Eyni bir maddənin müxtəlif həlledicilərdə ionlarına dissosiasiyası müxtəlif cür gedir. Beləliklə, müxtəlif həlledicilərin ionlaşdırma qabiliyyəti eyni deyildir.

    Tomson-Nernst qaydasına görə həlledicinin ionlaşdırıcı qabiliyyəti ilə onun dielektrik sabiti arasında düz mütənasiblik vardır. Qeyri üzvi maddələrin əsas həlledicisi olan suyun dielektrik sabiti 81-ə bərabərdir, odur ki, su həlledici olduqda məhlulda ionların bir-birini cəzbetmə qüvvəsi vakuumdakından 81 dəfə zəif olur.

    İonlaşdırıcı həlledicilər polyar molekullu birləşmələr olub, dipol əmələ gətirirlər.

    Elektrolitlərin dissosiasiya prosesinin daha effektli getməsinə həll olan və həlledici maddə molekulları arasında hidrogen rabitələrin yaranması da müsbət təsir göstərir.

 

    11. Üzvi maddələrin kimyəvi quruluş nəzəriyyəsi

Üzvi kimya tarixində ən əhəmiyyətli rol oynamış nəzəriyyələrdən biri olan quruluş nəzəriyyəsinin əsasını 1861-ci ildə rus alimi Butlerov qoymuşdur. Nəzəriyyənin ən üstün cəhəti ondan ibarətdir ki, onda özündən əvvəlki nəzəriyyələrin müsbət tərəfliəri və üzvi birləşmələr haqqında alman alimi Kekule və şotland alimi Kuperin dəyərli fikirləri öz əksini tapmışdır.

    Quruluş nəzəriyyəsinin əsas müddəaları aşağıdakılardır:

1. Üzvi maddəni təşkil edən bütün atomlar bir-biri ilə tam müəyyən ardıcıllıqla əlaqələnmişdirlər.

    Molekulda atomların "birləşmə" qaydasını və onların əlaqəsinin xarakterini Butlerov kimyəvi quruluş adlandırmışdır. Hər maddənin yalnız ona xas olan bir kimyəvi quruluşu vardır.

2. Maddələrin xassələri onun molekulunun tərkibi və molekulun kimyəvi quruluşu, yəni onun atomlarının "birləşmə" qaydası və kimyəvi əlaqələrinin xarakteri ilə müəyyən olunur.

    Nəzəriyyənin bu bəndi vasitəsilə Butlerov izomerlik hadisəsini izah etmişdir.

3. Maddələrin xassələrinə əsasən onun molekulunun quruluşunu müəyyən   etmək, həmçinin  onun molekulunun quruluşuna əsasən xassələrini əvvəlcədən söyləmək olar.

4. Üzvi maddələrin molekulunda olan atom və atom qrupları bir-biri ilə həm bilavasitə, həm də müəyyən vasitə ilə qarşılıqlı təsirdə olurlar. Odur ki, molekuldakı atom və atom qruplarının kimyəvi xassəsi (reaksiya qabiliyyəti) onların molekuldakı mövqeyindən asılıdır. Bilavasitə "birləşən" atom və atom qrupları bir-birinin reaksiya qabiliyyətinə çox təsir göstərir.

    Quruluş nəzəriyyəsi yaradılarkən bu mülahizələr əldə rəhbər tutlmuşdur: 1) Üzvi birləşmələrdə karbon dördvalentlidir (Kekule, Kolbe - 1857); 2) Karbonun bütün valentlikləri eyniqiymətlidir; 3) karbon atomları bir-birilə birləşərək "atomlar zənciri" əmələ gətirir (Kekule və Kuper - 1858).

 

    12. Hibridləşmə nəzəriyyəsi

  Molekulun əmələ gəlməsini və quruluşunu, kimyəvi rabitənin təbiətini və s. daha dəqiq izah etmək məqsədilə amerikan alimi Polinqin təklifi üzrə elmə hibrid anlayışı daxil edilmişdir. Hibrid anlayışının əsasını atomun birləşmə tərkibindəki vəziyyətində ayrı-ayrı ilkin orbitalların müəyyən prinsiplər üzrə hibridləşməsi (ümumiləşməsi) təşkil edir.

    Atomda ayrı-ayrı valent yarımsəviyyələrin (kimyəvi əlaqədə iştirak edən yarımsəviyyə) "qarışması" və nəticədə ümumi bir energetik səviyyə yaratması hadisəsi hibridləşmə adlanır. Bu prosesdə "əmələ gələn" orbitallara hibrid orbitallar, elektronlara isə hibrid elektronlar adı verilmişdir.

    Əgər hibridləşmədə bir ədəd s-orbital və üç ədəd p-orbital iştirak edibsə hibridləşmə forması sp³, bir ədəd s-orbital və iki ədəd p-orbital iştirak edibsə hibridləşmə forması sp² kimi göstərilir. Hibridləşmə nəticəsində baş verən dəyişiklikləri ifadə etmək üçün bəzən sp³, sp², sp əvəzinə müvafiq olaraq, q⁴, q³, q² şərti işarələrindən istifadə olunur.

    Hibridləşmədə s və p -orbitalları ilə yanaşı d-orbitallar da iştirak edir.

    Hibridləşmə prosesi müəyyən enerji sərfi ilə əlaqədar olduğundan, o, orbitalların energetik xarakteristikasının müəyyən yaxınlığı şəraitində baş verir. Bununla əlaqədar olaraq, müxtəlif orbitalların hibridləşməsi bir qayda olaraq, onların arasında enerji fərqinin az olduğu hallarda baş verir.

    Atomda energetik səviyyələrin sayı artdıqca, onların arasındakı energetik fərq tədricən azalır, odur ki, d-orbitalların iştirakı ilə hibridləşmə əsasən ağır elementlərdə müşahidə olunur.

    Hibridləşmədə adətən daxili d-orbitallar, bəzən isə xarici d-orbitallar iştirak edir.

    Hibrid orbitallar daha effektiv qapanır. Buna görə də, onların arasında əmələ gələn kimyəvi əlaqələr s- və ya p- orbitalların əmələ gətirdiyi kimyəvi əlaqələrə nisbətən daha möhkəm olur.

 

    13. Elektronların energetik səviyyələr üzrə paylanması qanunauyğunluqları

Atomda energetik səviyyələrin elektronlarla tamamlanması aşağıdakı prinsip və qaydalar üzrə baş verir:

    Pauli prinsipi

Pauli prinsipi atom spektrlərinin tədqiqi əsasında isveç alimi Pauli (1925) tərəfindən işlənib hazırlanmış və onun şərəfinə belə adlandırılmışdır.

    Pauli prinsipinə əsasən bir atomda (və ya molekulda) bütün kvant ədədləri tamamilə eyni olan iki elektron belə ola bilməz. Başqa sözlə, hər bir atomdan götürülmüş hər hansı iki elektron bir-birindən heç olmasa bir kvant ədədinin qiymətinə görə fərqlənməlidir. Məsələn, energetik halları (n, l, m_l) eyni olan iki elektron bütün hallarda spin kvant ədədinə görə bir-birindən fərqlənir. Belə elektronlar energetik hallarına görə eyni olduqlarından, bir kvant qəfəsini tutur və spinlərinə görə fərqləndiyinə görə əks istiqamətli oxlarla işarə edilir:  

    Beləliklə, n, l və m_l kvant ədədlərinin eyni qiymətlərində bir kvant qəfəsində maksimum iki (əks-spinli) elektron yerləşə bilər.

 

    Hund qaydası

 Atom spektrinin analizinə, xüsusilə spektr xətlərinin maqnit sahəsində parçalanmasına (Zeyman effekti) əsasən alman alimi Hund yarımsəviyyələrin elektronlarla tamamlanmasına dair müəyyən qayda irəli sürmüşdür ki, bu da hazırda alimin şərəfinə Hund qaydası adlanır.

    Hund qaydasına əsasən orbital kvant ədədinin (l) verilmiş müəyyən qiymətində elektronlar kvant qəfəslərini elə doldurmağa çalışır ki, nəticədə maksimum sayda qəfəs tutulmuş olsun. Başqa sözlə, elektronlar yarımsəviyyədə orbitallar üzrə elə paylanır ki, spin ədədlərinin cəmi mümkün maksimal qiymət ala bilsin.

    Məsələn, p-yarımsəviyyədə 4 elektron iki variantda paylana bilərdi:

      qeyri mümkün hal;   mümkün hal;

    Beləliklə, hər bir yarımsəviyyənin bütün kvant qəfəsləri əvvəlcə paralel spinli tək elektronlarla tamamlanır və yalnız bundan sonra qəfəsdə həmin elektronların tədricən qapanması başlayır. Məsələn, azot atomunda elektronların paylanması variantları:

    2s  2p  mümkün hal; 2s 2p  qeyri-mümkün hal.

    Hund qaydasının başqa bir mühüm cəhəti ondan ibarətdir ki, baş kvant ədədinin verilmiş müəyyən qiymətində bir yarımsəviyyə yuxarıda göstərilən qayda üzrə cüt elektronlarla tamamlanmamış həmin prosesin eyni qayda ilə davamlı növbəti  yarımsəviyyəyə keçmir. Məsələn, karbon atomunda:

    2s  2p  mümkün hal; 2s  2p  qeyri-mümkün hal

 

    Minimum enerji prinsipi

 Minimum enerji prinsipinə görə atomda elektronlar maksimal davamlılığa müvafiq gələn ən aşağı energetik səviyyələri tutmağa çalışır.

    Bununla əlaqədar olaraq, energetik səviyyələrin elektronlarla tamamlanması K→L→M→N→O→P→Q, müəyyən bir energetik səviyyə hüdudunda yarımsəviyyələrin elektronlarla tamamlanması isə s→p→d→f ardıcıllığı üzrə getməlidir.

    Kleçkovski qaydası

Energetik səviyyə və yarımsəviyyələrin elektronlarla tamamlanmasına dair faktiki ardıcıllığı müəyyən etmək məqsədilə rus alimi Kleçkovski empirik qayda irəli irəli sürmüşdür ki, buna əsasən energetik halları yaxın olan yarımsəviyyələrdən baş və orbital kvant ədədlərinin ədədi qiymətlərinin cəmi nisbətən az olan yarımsəviyyə daha əvvəl tamamlanmalıdır. Məsələn, 4s-yarımsəviyyə üçün n=4 və l=0 olduğundan n+l=4, 3d-yarımsəviyyə üçün isə n=3, l=2 olduğundan n+l=5 olur. Deməli, 3d-yarımsəviyyədən əvvəl 4s-yarımsəviyyə elektronla tamamlanmalıdır.

    Atomda baş və orbital kvant ədədlərinin ədədi qiymətlərinin cəmi eyni olan yarımsəviyyələr də mövcuddur: 4p və 3d-yarımsəviyyələr. Kleçkovski qaydasına görə bunlardan baş kvant ədədi kiçik olan yarımsəviyyə daha əvvəl dolmalıdır. Məsələn,

4f-yarımsəviyyə üçün n=4, l=3; n+l=7

5d-yarımsəviyyə üçün n=5, l=2; n+l=7, yəni əvvəl 4 f-yarımsəviyyə elektronlarla tamamlanır.

 

    14. Kütlələrin təsiri qanunu

  Homogen reaksiyaların sürəti reaksiyaya daxil olan maddə molekullarının zaman vahidi ərzində görüşmələrinin (toqquşmalarının) sayından asılıdır. Molekulların toqquşma sayı isə öz növbəsində reaksiyaya daxil olan maddələrin qatılığından asılı olduğu üçün, reaksiya sürəti ilə maddə qatılığı arasında asılılıq aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər.

    Verilmiş müəyyən sabit temperatur şəraitində kimyəvi reaksiyanın sürəti reaksiyay daxil olan maddələrin qatılıqları hasili ilə düz mütənasibdir. Sürətlə kütlə arasındakı bu asılılığın xarakteri isveç alimləri Quldberq və Vaage (1867) tərəfindən müəyyən edilmiş və kütlələrin təsiri qanunu adını almışdır.

    Kütlələrin təsiri qanununa əsasən ümumi

    mA + nB = pC + qD

tənliyi ilə ifadə olunan kimyəvi reaksiyanın sürəti aşağıdakı kimi göstərilə bilər:

    v= k[A]^m [B]ⁿ

    burada v- reaksiyanın sürətini, [A] və [B] isə müvafiq surətdə A və B maddələrinin molyar qatılığını göstərir. k-mütənasiblik əmsalı olub, kimyəvi reaksiyanın sürət sabiti adlanır. k-nın qiyməti reaksiyaya daxil olan maddələrin qatılığından asılı olmayıb, yalnız onların təbiətindən və temperaturdan asılıdır.

    Kütlələrin təsiri qanunu ideal qaz qanunlarının qaz reaksiyalara tətbiqi həddində və həmçinin çox duru məhlullarda baş verən reaksiyalara bilavasitə tətbiq oluna bilir. Digər şəraitlər üçün isə bu qanunun tətbiqi bir qədər mürəkkəb xarakter daşıyır.