>> Atomlar. İyonlar. Kimyasal elementler. Meraklısı için. Canlı doğada kimyasal elementler

Atomlar. İyonlar. Kimyasal elementler

Bu paragraftaki materyal size yardımcı olacaktır:

> nasıl bir yapıya sahip olduğunu öğrenin atom;
> atom ve iyon arasındaki farkı anlayın;
> kimyasal elementlerin - belirli atom türlerinin - adlarını ve tanımlarını öğrenin;
> D.I. Mendeleev'in periyodik sistemini kimyasal elementler hakkında bilgi kaynağı olarak kullanın.

Atomlar.

Antik Yunan filozofları maddeler ve onların yapıları hakkında düşündüler. Bunu iddia ettiler maddeler atomlardan oluşur - görünmez ve bölünmez parçacıklar ve bunların bağlantısının bir sonucu olarak, çevreleyen dünya oluştu ve var oldu.

1 Evdeki filtre pamuk yünü veya birkaç kez katlanmış bir bandaj olabilir. Filtre evdeki sulama kabına yerleştirilmelidir.

Yunancadan tercüme edilen “atom” kelimesi “bölünmez” anlamına gelir.

Atomların varlığı ancak 19. yüzyılda kanıtlandı. karmaşık fiziksel deneyler kullanarak. Aynı zamanda atomun sürekli, yekpare bir parçacık olmadığı da tespit edildi. Çekirdek ve elektronlardan oluşur. 1911'de atomun ilk modellerinden biri önerildi - gezegensel. Bu modele göre çekirdek atomun merkezinde yer alır ve hacminin küçük bir kısmını kaplar ve elektronlar, Güneş etrafındaki gezegenler gibi çekirdeğin etrafında belirli yörüngelerde hareket ederler (Şekil 32).

Bir elektron atom çekirdeğinden binlerce kat daha küçüktür. Bu negatif yüklü bir parçacıktır. Yükü doğada var olan en küçüğüdür. Bu nedenle elektron yükünün büyüklüğü fizikçiler En küçük parçacıkların (elektronların yanı sıra başka parçacıklar da vardır) yükleri için bir ölçü birimi olarak alınır. Yani elektronun yükü -1'dir. Bu parçacık şu şekilde tanımlanır: .

Bir atomun çekirdeği pozitif yüklüdür. Çekirdeğin yükü ve atomun tüm elektronlarının toplam yükü büyüklük bakımından eşit, ancak işaret bakımından zıttır. Bu nedenle atom elektriksel olarak nötrdür. Bir atomun çekirdeğinin yükü +1 ise, o zaman böyle bir atom bir elektron içerir, eğer +2 - iki elektron vb.

Pirinç. 32. En basit atomun yapısı (gezegen modeli)

Atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve onun etrafında hareket eden negatif yüklü elektronlardan oluşan, maddenin elektriksel açıdan nötr en küçük parçacığıdır.

İyonlar.

Belirli koşullar altında bir atom bir veya daha fazla elektron kaybedebilir veya kazanabilir. Aynı zamanda pozitif veya negatif yüklü bir parçacık (iyon 1) haline gelir.

İyon, bir atomun bir veya daha fazla elektronu kaybetmesi veya kazanması sonucu oluşan yüklü bir parçacıktır.

1 Yunancadaki “ion” sözcüğü “gitmek” anlamına gelir. Elektriksel olarak nötr bir atomun aksine, bir iyon bir elektrik alanında hareket etme yeteneğine sahiptir.

Bir atom bir elektron kaybederse, +1 yüklü bir iyon oluşur ve bir elektron kazanırsa iyonun yükü - I'ye eşit olacaktır (Şema 5). Bir atom iki tane kaybederse veya kazanırsa
elektronlar, iyonlar sırasıyla +2 veya -2 yüklerle oluşturulur.

Şema 5. Atomlardan iyon oluşumu

Birkaç atomdan oluşan iyonlar da vardır.

Kimyasal elementler.

Evrende sonsuz sayıda atom vardır. Çekirdeklerinin yükleri ile ayırt edilirler.

Belirli bir nükleer yüke sahip bir atom türüne kimyasal element denir.

Nükleer yükü +1 olan atomlar bir kimyasal elemente, +2 yükü olan başka bir elemente vb. aittir.

Şu anda 115 kimyasal element bilinmektedir. Atomlarının nükleer yükleri +1 ile +112 arasında olduğu gibi +114, +116 ve +118 arasında değişir.

Doğada neredeyse 90 element bulunur ve geri kalanı (genellikle en yüksek atom çekirdeği yüküne sahip olanlar) insan yapımı elementlerdir. Bilim adamları tarafından benzersiz araştırma ekipmanları kullanılarak elde edilirler. Yapay elementlerin atomlarının çekirdekleri kararsızdır ve hızla bozunur.

Kimyasal elementlerin, atomların ve iyonların adları.

Her kimyasal elementin bir adı vardır. Elementlerin modern isimleri Latince isimlerinden gelmektedir (Tablo I). Her zaman büyük harfle yazılırlar.

Tablo I

Yakın zamana kadar 18 elementin başka (geleneksel) isimleri vardı ve bunlar daha önce yayınlanmış kimya ders kitaplarında ve Tablo I'de bulunabilir. Örneğin, bu elementlerden birinin geleneksel adı hidrojendir ve modern adı Hidrojendir.

Elementlerin isimleri aynı zamanda karşılık gelen parçacıklar için de kullanılır: Hidrojen atomu ( hidrojen), Hidrojen (hidrojen) iyonu.

Birkaç atomdan oluşan iyonların adlarını daha sonra öğreneceksiniz.

Kimyasal elementlerin isimleri farklı kökenlere sahiptir. Bazıları maddelerin adları veya özellikleriyle (renk, koku) ilişkilendirilirken, bazıları gezegen, ülke vb. adlarıyla ilişkilendirilir. Seçkin bilim adamlarının adlarını taşıyan elementler vardır. Bazı isimlerin kökeni bilinmiyor çünkü çok uzun zaman önce ortaya çıktılar.

Bu ilginç

Elementlerden birinin modern adı Merkür'dür. Latince adından (Hydrargyrum) farklıdır, ancak İngilizce (Mercury) ve Fransızca (Mercure) adlarına yakındır.

Europium, Francium, Neptunium, Promethium, Mendelevium gibi elementlerin isimlerinin kökeni hakkında ne düşünüyorsunuz?

Bu ilginç

Elementlerin sembolleri tüm ülkelerde aynıdır.

Kimyasal elementlerin sembolleri.

Her öğenin ismine ek olarak kısaltılmış bir adı da vardır - bir sembol veya işaret. Günümüzde, yaklaşık 200 yıl önce ünlü İsveçli kimyager J. J. Berzelius (1779-1848) tarafından önerilen elementlerin sembollerini kullanıyorlar. Bir Latin harfinden (elementlerin Latince adlarındaki ilk harf) veya iki harften oluşurlar1. Tablo I'de bu tür harfler eleman adlarında italik olarak vurgulanmıştır.

Pirinç. 33. Periyodik tablonun hücresi

Hemen hemen tüm elementlerin sembollerinin telaffuzu isimleriyle örtüşmektedir. Örneğin, İyot I elementinin sembolü “i” yerine “iyot” olarak okunur ve Ferrum Fe elementinin sembolü “fe” yerine “ferum” olarak okunur. Tüm istisnalar Tablo I'de toplanmıştır.

Bazı durumlarda, kimyasal elementin genel tanımı kullanılır - E.

Kimyasal elementlerin sembolleri ve isimleri D.I. Mendeleev'in periyodik sisteminde yer almaktadır.

D. I. Mendeleev'in kimyasal elementlerin periyodik tablosu .

1869'da Rus kimyager Dmitry Ivanovich Mendeleev, o zamanlar bilinen 63 elementin yerleştirildiği bir tablo önerdi. Bu tabloya kimyasal elementlerin periyodik sistemi adı verildi.
Ders kitabımız bunun iki versiyonunu içermektedir: kısa (son kağıt I) ve uzun (son kağıt II).

Periyodik tabloda periyot adı verilen yatay satırlar ve grup adı verilen dikey sütunlar bulunur. Kesişerek kimyasal elementler hakkında en önemli bilgileri içeren hücreleri oluştururlar.

Her hücre numaralandırılmıştır. Elemanın sembolünü ve altında adını içerir (Şek. 33).

1 Yeni keşfedilen dört elementin sembolleri üç harften oluşuyor.

Dmitri İvanoviç Mendeleev (1834-1907)

Seçkin bir kimyager, birçok ülkenin bilim akademilerinin üyesi ve onursal üyesi. 1869'da 35 yaşındayken kimyasal elementlerin periyodik tablosunu (sistemini) oluşturdu ve kimyanın temel yasası olan periyodik yasayı keşfetti. Periyodik yasaya dayanarak, Rusya'da ve diğer ülkelerde birçok kez yeniden basılan “Kimyanın Temelleri” adlı ders kitabında kimyanın ana hatlarını çizdi. Çözümlerle ilgili kapsamlı çalışmalar yaptı ve yapılarına ilişkin bir teori geliştirdi (1865-1887). Gaz durumunun genel denklemini çıkardı (1874). Petrolün kökenine dair bir teori önerdi, dumansız barut üretimi için bir teknoloji geliştirdi ve ölçüm bilimi olan metrolojinin gelişimine önemli katkılarda bulundu.

Hücre numarasına, içine yerleştirilen elemanın seri numarası denir. Genel tanımı Z'dir. "Neon elementinin seri numarası 10'dur" ifadesi şu şekilde kısaltılmıştır: Z(Ne) = 10. Bir elementin seri numarası, atomunun çekirdeğinin yükü ve numarasına denk gelir. içindeki elektronlardan oluşur.

Periyodik tabloda tüm elementler atom çekirdeğinin artan yüküne göre düzenlenmiştir.

Yani D.I. Mendeleev'in periyodik tablosundan kimyasal element hakkında aşağıdaki bilgileri alabilirsiniz:

Sembol;
İsim;
seri numarası;
bir atomun çekirdeğinin yükü;
bir atomdaki elektron sayısı;
elemanın bulunduğu dönemin numarası;
yerleştirildiği grubun numarası.

Periyodik tabloda seri numarası 5 olan bir element bulun ve onunla ilgili bilgileri not defterinize yazın.

Kimyasal elementlerin yaygınlığı.

Bazı elementler doğada "her adımda" bulunurken, diğerleri son derece nadirdir. Bir elementin hava, su, toprak vb. içindeki bolluğu, atom sayısı diğer elementlerin atom sayısıyla karşılaştırılarak değerlendirilir.

Vladimir İvanoviç Vernadsky (1863-1945)

Rus ve Ukraynalı doğa bilimci, SSCB Bilimler Akademisi ve Ukrayna Bilimler Akademisi akademisyeni, Ukrayna Bilimler Akademisi'nin ilk başkanı (1919). Jeokimyanın kurucularından biri. Minerallerin kökenine dair bir teori ortaya attı. Canlı organizmaların jeokimyasal süreçlerdeki rolünü inceledi. Biyosfer ve noosfer doktrinini geliştirdi. Litosferin, hidrosferin ve atmosferin kimyasal bileşimini inceledi. Çeşitli araştırma merkezlerinin organizatörü. Jeokimyasal bilim adamları okulunun kurucusu.

Gezegenimizin farklı yerlerindeki elementlerin dağılımı jeokimya bilimi tarafından incelenmektedir. Seçkin Rus bilim adamı V.I. Vernadsky, gelişimine önemli katkılarda bulundu.

Atmosfer neredeyse tamamen iki gazdan oluşur: nitrojen ve oksijen. Havada dört kat daha fazla nitrojen molekülü var. moleküller oksijen Bu nedenle atmosferdeki yaygınlıkta ilk sırada Azot elementi, ikinci sırada ise Oksijen bulunur.

Hidrosfer, içinde az miktarda katı madde bulunan nehirler, göller, denizler ve okyanuslardır. gazlar. Su molekülünün bileşimi dikkate alındığında, hidrosferin en fazla hidrojen atomunu içerdiği sonucuna varmak kolaydır.

Litosfer veya yer kabuğu, Dünya'nın katı yüzey tabakasıdır. Birçok unsuru içerir. En yaygın olanları Oksijen (tüm atomların %58'i), Silikon (%19,6) ve Alüminyum'dur (%6,4).

Gezegenimizde olduğu gibi Evrende de aynı elementler mevcuttur. Bol miktarda bulunan birinci ve ikinci sıralar, atomları en basit yapıya sahip olan elementler olan Hidrojen (tüm atomların% 92'si) ve Helyum (% 7) tarafından işgal edilir.

sonuçlar

Atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve negatif yüklü elektronlardan oluşan, bir maddenin elektriksel açıdan nötr en küçük parçacığıdır.

İyon, bir atomun bir veya daha fazla elektronu kaybetmesi veya eklemesi sonucu oluşan pozitif veya negatif yüklü parçacıktır.

Belirli bir nükleer yüke sahip bir atom türüne kimyasal element denir. Her elementin bir adı ve sembolü vardır.

Kimyasal elementler hakkında en önemli bilgi Rus bilim adamı D.I. Mendeleev tarafından oluşturulan periyodik tabloda yer almaktadır.

Doğada 90'a yakın kimyasal element bulunmaktadır; yaygınlık açısından farklılık gösterirler.

?
37. Atomun yapısını açıklayınız.
38. Bir iyonu tanımlayın. Bu parçacık bir atomdan nasıl oluşuyor?
39. Kimyasal element nedir? Neden bir atom veya madde ile tanımlanamıyor?
40. Bir atom elektron kaybederse (kazanırsa) bir element diğerine dönüşür mü? Cevabını açıkla.
41. Periyodik tablodaki kimyasal elementlerin aşağıdaki sembollerini bulun ve okuyun: Li, H, Al, 0, C, Na, S, Cu, Ag, N, Au. Bu unsurları adlandırın.
42. Ferrum (F, Fr, Fe), Silisyum (C, Cl, S, Si, Sc), Karbon (K, C, Co, Ca, Cr, Kr) hangi sembole karşılık gelir?
43. Periyodik tablodan A harfiyle başlayan tüm elementlerin sembollerini yazın. Bu türden kaç element vardır?
44. Hidrojen, Helyum veya herhangi bir elementin isminin kökeni hakkında kısa bir rapor hazırlayın.
45. Boşlukları doldurun: a) Z(...) = 8, Z(...) = 12; b) Z(C) = ..., Z(Na) = ...
46. ​​​​Tabloyu doldurun:

47. Paragraf metninde verilen verileri kullanarak, yerkabuğunda Silisyum'un 1 atomu ve Alüminyum'un 1 atomu başına yaklaşık olarak kaç Oksijen atomu bulunduğunu belirleyin.

Meraklısı için

Canlı doğadaki kimyasal elementler Bitki kütlesinin ortalama %80'inin su olduğu tahmin edilmektedir. Bu madde aynı zamanda hayvan ve insan organizmalarında da baskındır. Sonuç olarak, hidrosferde olduğu gibi canlı doğada da en yaygın element Hidrojendir.

Pirinç. 34. Yetişkin vücudundaki kimyasal elementler (toplam atom sayısının yüzdesi olarak)

İnsan vücudu 20'den fazla kimyasal elemente ihtiyaç duyar. Bunlara biyoelementler denir (Şekil 34). Havada, suda ve vücuda yiyecekle giren birçok maddede bulunurlar. Vücudu oluşturan proteinler ve diğer maddelerde Karbon, Oksijen, Hidrojen, Azot, Kükürt bulunur. Potasyum ve Sodyum kanda, hücresel sıvılarda vb. bulunur. Oksijen, Fosfor ve Kalsiyum kemik oluşumu için gereklidir. Ferrum, Flor, İyot insanlar için çok önemlidir. Vücutta Ferrum eksikliği kansızlığa, Flor çürüklere, İyot ise çocuğun zihinsel gelişimini yavaşlatır.

Ders kitabının Giriş bölümünde daha önce belirttiğimiz gibi, okulda ilgili deneyleri yapmak veya anlatmak zor olduğundan, 8. sınıfta "inançla ilgili" pek çok bilgi almamız gerekecek. Bunun nedeni, bunların çoğunun fizik ve kimyanın henüz çalışılmamış bölümlerinin “kavşağında” açıklanmasıdır. Atomların ve iyonların yapısı bu tür bilgilere bir örnektir. Onları tanıyalım.

Atomlar üç türden daha da küçük parçacıklardan oluşur. Atomun merkezinde oluşan bir çekirdek vardır protonlar Ve nötronlar. Çekirdekler hızla hareket ediyor elektronlar, sözde oluşturan elektronik bulutlar.Çekirdekteki protonların sayısı, etrafında hareket eden elektronların sayısına eşittir. Nötron sayısı değişebilir.
Protonun kütlesi yaklaşık olarak nötronun kütlesine eşittir. Kütleleriyle karşılaştırıldığında elektronun kütlesi ihmal edilebilir. Elektronlar sözde aittir negatif yüklü parçacıklar, protonlar - pozitif yüklü parçacıklar. Nötronlar - için şarjsız veya elektriksel olarak nötr parçacıklar (elektrik yükünün ne olduğunu ve “+” ve “-” işaretlerinin nasıl belirlendiğini § 8-b'de öğreneceğiz).

Çekirdeğin parçacıkları özel bir bağlantıyla birbirine sıkı sıkıya bağlıdır. nükleer kuvvetler. Elektronların çekirdeğe çekilmesi, protonların ve nötronların karşılıklı çekiciliğinden çok daha zayıftır, bu nedenle elektronlar (çekirdek parçacıklarının aksine - protonlar ve nötronlar) atomlarından ayrılabilir ve diğerlerine geçebilir (şekle bakın).
Elektron geçişleri sonucunda iyonlar - elektron sayısının proton sayısına eşit olmadığı atomlar veya atom grupları. Bir iyon, pozitif yüklü olanlardan daha fazla negatif yüklü parçacık içeriyorsa, böyle bir iyona iyon denir. olumsuz. Aksi takdirde iyon denir pozitif.Şeklin üst kısmı bir atomun elektron kaybını, yani pozitif iyon oluşumunu göstermektedir. Şeklin alt kısmında bir atomdan negatif iyon oluşumu görülmektedir.
İyonlar maddelerde çok yaygındır; örneğin istisnasız tüm metallerde bulunurlar. Bunun nedeni, her metal atomundan bir veya daha fazla elektronun ayrılarak metalin içinde hareket etmesi ve buna ne denir? elektron gazı. Metal atomlarının pozitif iyon haline gelmesi elektronların yani negatif parçacıkların kaybından kaynaklanmaktadır. Bu, katı, sıvı veya gaz halindeki (örneğin cıva buharı) herhangi bir durumdaki metaller için geçerlidir.

Katı halde tüm metallerin kristal olduğu bilinmektedir (bkz. § 7.). Tüm metallerin iyonları düzenli bir şekilde düzenlenerek kristal bir kafes oluşturur. Erimiş ve buharlaştırılmış (gaz halindeki) metallerde iyonların düzenli bir düzeni yoktur, ancak iyonlar arasında hala elektron gazı kalır.
İyonlar birkaç atom (bir grup atom) tarafından oluşturulabilir.Örneğin, sülfürik asit suda çözündüğünde, moleküllerinin her biri iki hidrojen iyonu 2H+ ve asidik kalıntı SO42-'nin bir iyonunu oluşturur. Bir molekülün parçalanması şu denklemle ifade edilebilir: H2SO4 = 2H+ + SO42-.

Nötr moleküllerden iyon oluşumu (iyonizasyon) çeşitli nedenlerle ortaya çıkabilir. Az önce bunlardan birine baktık, çözülme. Diğer bir sebep ise sıcaklıktaki artıştır. Aynı zamanda bileşimlerinde yer alan hem moleküllerin hem de atomların titreşim aralığı artar. Sıcaklık belirli bir değeri aşarsa molekül parçalanacak ve iyonlar oluşacaktır. İyonlaşma başka nedenlerle de ortaya çıkabilir.

1. Bir atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve negatif yüklü bir elektron kabuğundan oluşur. Atom elektriksel olarak nötrdür. Çekirdekteki proton sayısı elektron sayısına eşittir. Çekirdek proton ve nötronlardan oluşur. Proton ve nötronun bağıl kütleleri 1'e eşittir, protonun yükü +1'dir, nötron yüklü değildir. Çekirdeğin yükü proton sayısına eşittir, çekirdeğin kütlesi ise proton ve nötron kütlelerinin toplamına eşittir. Bir atomun kütlesi esas olarak çekirdeğin kütlesinden oluşur, çünkü elektronların kütlesi küçüktür (bir elektronun kütlesi bir protonun kütlesinin 1/1840'ıdır).

2. Bir elementin atom numarası çekirdeğin yüküne (proton sayısı) eşittir, bir elementin izotopunun bağıl kütlesi proton ve nötron sayısına eşittir: Ar = Z + N.

3. Elektronlar enerji düzeylerine göre sıralanmıştır. Bir atomdaki enerji düzeylerinin sayısı periyot sayısına eşittir. Bir enerji seviyesindeki maksimum elektron sayısı 2n2'dir (n, enerji seviyesinin sayısıdır).

4. Aynı enerji seviyesinde bulunan elektronlar farklı bulutlar (orbitaller) oluşturur:
s - elektronlar küresel bulutlar oluşturur,
p - elektronlar - dambıl şeklinde,
d ve f elektronları daha karmaşık bir şekle sahiptir.
Birinci enerji seviyesinde sadece s-alt seviyesi, ikincisinde s- ve p-alt seviyeleri, üçüncüsünde s-, p-, d-alt seviyeleri, dördüncüsünde s-, p-, d-, f- vardır. alt seviyeler.
Enerji alt düzeylerinde bir s-orbital, üç p-orbital, beş d-orbital, yedi f-orbital vardır. Her yörünge bir (eşlenmemiş) veya iki (eşleştirilmiş) elektrona sahip olabilir. Böylece, enerji seviyesindeki maksimum s-elektron sayısı 2, p-elektron - 6, d-elektron - 10, f-elektron - 14'tür.

5. Enerji seviyesi tam veya eksik olabilir. Tamamlanan enerji seviyesinde tüm yörüngeler doldurulur ve elektronlar eşleşir.

6. Enerji seviyeleri en az enerji prensibine göre doldurulur. Elektron en düşük enerjiye sahip yörüngeyi işgal eder.

7. Elektronik yapı, elektronik bir formülle (örneğin: 6 C 1s 2 2s 2 2p 2) veya kuantum hücreleri kullanılarak yazılır.

8. Bir elementin kimyasal özellikleri onun elektronik yapısına bağlıdır. Atomların elektronik yapısı periyodik olarak tekrarlanır, dolayısıyla kimyasal özellikleri de periyodik olarak tekrarlanır.

9. Çoğu element için en yüksek oksidasyon durumu (ve en yüksek değerlik), grup numarasına göre belirlenir.

10. Metal olmayanların negatif oksidasyon durumu (metal olmayanların uçucu hidrojen bileşiklerindeki değerlik), “grup numarası - 8” formülüne göre harici enerji seviyesini tamamlamak için eksik olan elektronların sayısı ile belirlenir.

11.İyonlar atomların elektron vermesi veya alması sonucu oluşur.
E 0 - ne = E n+
E 0 + ne = E n-

12.İzotoplar aynı kimyasal elementin aynı nükleer yüke sahip fakat farklı kütlelere sahip atomlarıdır. İzotopik çekirdekler aynı sayıda proton içerir, ancak farklı sayıda nötron içerir.

Atomlar üç tip küçük parçacıktan oluşur. Atomun merkezinde proton ve nötronlardan oluşan bir çekirdek bulunur. Çekirdeğin çevresinde elektron kabuklarını oluşturan elektronlar vardır. Elektron sayısı genellikle çekirdekteki proton sayısına eşittir. Çekirdekteki nötronların sayısı değişebilir: sıfırdan birkaç ona kadar.

Protonun kütlesi yaklaşık olarak nötronun kütlesine eşittir. Kütleleriyle karşılaştırıldığında elektronun kütlesi ihmal edilebilir. Elektronlar negatif yüklü parçacıklara, protonlar ise pozitif yüklü parçacıklara aittir. Nötronlar yüksüz veya elektriksel olarak nötr parçacıklara aittir (elektrik yükünün ne olduğunu ve işaretlerinin nasıl belirlendiğini § 8-c'de öğreneceğiz).

Çekirdeğin parçacıkları özel nükleer kuvvetlerle birbirine sıkı sıkıya bağlıdır. Elektronların çekirdeğe çekilmesi, protonların ve nötronların karşılıklı çekiciliğinden çok daha zayıftır, bu nedenle elektronlar (çekirdek parçacıklarının aksine - protonlar ve nötronlar) atomlarından ayrılabilir ve diğerlerine geçebilir.

Elektron geçişlerinin bir sonucu olarak iyonlar oluşur - elektron sayısının proton sayısına eşit olmadığı atomlar veya atom grupları. Bir iyon, pozitif yüklü olanlardan daha fazla negatif yüklü parçacık içeriyorsa, böyle bir iyona negatif denir. Aksi takdirde iyona pozitif denir. Şeklin üst kısmı bir atomun elektron kaybını, yani pozitif iyon oluşumunu göstermektedir. Şeklin alt kısmında bir atomdan negatif iyon oluşumu görülmektedir.

İyonlar maddelerde çok yaygındır; örneğin istisnasız tüm metallerde bulunurlar. Bunun nedeni, her metal atomundan bir veya daha fazla elektronun ayrılması ve metalin içinde hareket ederek elektron gazı adı verilen şeyi oluşturmasıdır. Metal atomlarının pozitif iyon haline gelmesi elektronların yani negatif parçacıkların kaybından kaynaklanmaktadır. Bu, katı, sıvı veya gaz halindeki (örneğin cıva buharı) herhangi bir durumdaki metaller için geçerlidir.

Katı haldeki tüm metallerin kristal olduğunu zaten biliyorsunuz (bkz. § 7.). Tüm metallerin iyonları düzenli bir şekilde düzenlenerek kristal bir kafes oluşturur. Sıvı veya gaz halindeki metallerde iyonların düzenli bir düzeni yoktur ancak elektron gazı hâlâ mevcuttur.

Bazı iyonlar birden fazla atomdan oluşabilir. Örneğin, sulu bir çözelti içindeki sülfürik asit H2SO4 molekülleri, her biri bir atoma sahip olan pozitif hidrojen iyonlarına ve her biri beş atoma sahip olan asit kalıntısının negatif iyonlarına ayrışır (şekle bakın).

Nötr moleküllerden iyon oluşumu (iyonizasyon) çeşitli nedenlerle ortaya çıkabilir. Az önce bunlardan birine baktık, çözülme. Diğer bir sebep ise sıcaklıktaki artıştır. Aynı zamanda bileşimlerinde yer alan hem moleküllerin hem de atomların titreşim aralığı artar. Sıcaklık belirli bir değeri aşarsa molekül parçalanacak ve iyonlar oluşacaktır. İyonlaşma sürtünme, elektrik, ışık ve radyasyonun etkisi altında da meydana gelebilir.

GİRİİŞ

Yüksek dereceli bileşikler - ünlü İsveçli kimyager I.Ya'nın onlara verdiği isim budur. Berzelius (1779-1848) yapısı çok uzun süre bilim adamları için bir sır olarak kalan karmaşık çok bileşenli kimyasal bileşikler. Bu terim, A. Werner ve geçmiş ve günümüz yüzyıllarının başlarındaki diğer birçok bilim adamı tarafından yaygın olarak kullanılmıştır. "Karmaşık bileşikler" terimi kimya literatürüne seçkin kimyager W. Ostwald tarafından dahil edildi.

Kimyacılar öncelikle inorganik maddeler arasında karmaşık bileşikler keşfettiler. Bu nedenle bu bileşiklerin kimyası uzun süredir inorganik kimyanın bir dalı olarak kabul edilmektedir. Geçen yüzyılın ortalarında kimya biliminin bağımsız bir dalı haline geldi. Sonraki yıllarda karmaşık bileşikler kimyanın belirli dalları için bütünleştirici bir rol oynamaya başladı. Geçen yüzyılın ikinci yarısında karmaşık bileşiklerin kimyanın çeşitli dallarında çalışma nesneleri olduğu ortaya çıktı: analitik, organometalik, biyolojik, homojen kataliz. Ortak ilgiden yola çıkarak kimyanın bu dallarındaki uzmanlar yakın temaslar kurmaya ve ortak konferanslar düzenlemeye başladı.

Koordinasyon kimyasının bir bilim olarak doğuşu, 1798 yılında Tasser'in, bileşimi CoCl3 · 6NH3 olarak yazılabilen bir kobalt bileşiğinin tesadüfen alınmasıyla ilişkilidir. Bununla birlikte, daha yüksek dereceli bileşikler, Tasser'in keşfinden önce bile insanoğlu tarafından biliniyordu. Muhtemelen laboratuvarda sentezlenen bu türden ilk bileşik Prusya mavisi Fe43'tür. 1704 yılında sanatçı Diesbach tarafından tesadüfen elde edilmiş ve renklendirici pigment olarak kullanılmıştır.

İsveçli ve Danimarkalı kimyagerler Berzelius, Blomstrand, Kleve, Iergensen ve diğerleri, karmaşık bileşiklerin kimyasının oluşumuna ve gelişimine büyük katkılarda bulundular. 19. yüzyılın sonunda Zürih, koordinasyon teorisinin yaratıcısı Alfred Werner'in çalıştığı karmaşık bileşiklerin incelenmesinin merkezi haline geldi. Werner'in ölümünden sonra Almanya'da öğrencisi Paul Pfeiffer tarafından koordinasyon bileşiklerinin kimyası üzerine önemli araştırmalar yapıldı. 20. yüzyılın başında, kimyanın bu alanındaki en büyük ilerleme, eşsiz bir Sovyet karmaşık kimyager okulu yaratan Lev Aleksandrovich Chugaev sayesinde ülkemizde sağlandı. İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra dünyada nadir metallerin üretimine duyulan ihtiyaç nedeniyle karmaşık bileşiklerin kimyasına olan ilgi hızla arttı.

Böylece, bu ders çalışmasında kompleks bileşik sodyum heksanitrokobaltat (III) sentezlendi ve bazı özellikleri araştırıldı.

LİTERATÜR İNCELEMESİ

Değerlik bağlarının konumundan iyon 3'ün kimyasal bağı ve yapısı

Koordinasyon sayısı 6 olan kompleksler, kompleks yapıcı maddenin atomik yörüngelerinin sp3d2 - veya d2sp3 - hibridizasyonuna karşılık gelen ligandların oktahedral düzenlemesi ile karakterize edilir.

2-, 3-, 2-, 3- ve diğer pek çok iyon, oktahedral bir yapıya sahiptir. Koordinasyon sayısı 6 olan komplekslerin oktahedral yapısı enerji açısından en uygun olanıdır.

Tablo 1. Kobalt alt grubunun elementlerinin komplekslerinin (yapısal birimlerin) oksidasyon durumları ve mekansal konfigürasyonu.

Demir ailesinin Grup VIII elementleri demir, kobalt ve nikeli içerir. Bu elemanlar Tablo 2'de gösterildiği gibi benzer özellikler sergiler.

Tablo 2. Grup VIII'deki elementlerin kısa özellikleri.

Söz konusu elementler, dış ve dış ön elektronik katmanların yörüngeleri nedeniyle kimyasal bağlar oluşturur (Tablo 1). Bir kobalt atomu için değerlik elektronları yörüngeleri aşağıdaki gibi doldurur:

İç kürede kompleksleştirici madde ile ligandlar arasında polar kovalent bağlar oluşur. Dış kürenin parçacıkları, elektrostatik iyonik etkileşim nedeniyle kompleksin yakınında tutulur; bağın doğası ağırlıklı olarak iyoniktir.

Karmaşık bileşiklerdeki kimyasal bağı açıklamak için aşağıdaki yöntemler kullanılır: değerlik bağı (VB) yöntemi ve kristal alan teorisi.

VS yöntemini ele alalım. Bir kompleksteki kimyasal bağ, yani. Kompleks oluşturucu madde ile ligandlar arasındaki ilişki genellikle donör-alıcı mekanizmasıyla açıklanır. Bu durumda, kural olarak, ligandlar yalnız elektron çiftleri sağlar ve kompleksleştirici maddeler serbest yörüngeler sağlar.

Kompleks bileşikler ve organik maddeler izomerizm ile karakterize edilir. Komplekslerin izomerizminin incelenmesi, mekansal yapılarının oluşturulmasını mümkün kılmıştır. Bir ligand olarak nitrit iyonu, nitro kompleksleri oluşturan bir nitrojen atomu yoluyla veya nitrit kompleksleri oluşturan bir oksijen atomu aracılığıyla koordine edilebilir. Bu tür izomerizm birçok geçiş metalinin (Co 3+, Rh 3+, Ir 3+, Pt 4+) kompleksleri için bilinmektedir.

Örneğin, Co3+ komplekslerinin nitrit iyonları ile oluşumunun reaksiyonlarında, başlangıçta pembe bir renge sahip olan ve zamanla stabil sarı-kahverengi nitro komplekslerine dönüşen nitrit kompleksleri elde edilir. Yüksek alanlı bir ligand olan nitrit iyonunun, komplekslerdeki 3d metallerin yüksek oksidasyon durumlarını stabilize ettiğine dikkat edilmelidir. Örneğin Na3'teki Co3+ [Co(NO2)6 ].

Yani iyon 3- için kompleksin yapısı oktahedraldir (Şekil 1).

Elektronların yörüngelerdeki dağılımının doğası gereği, Co3+ iyonu düşük spinli bir iyondur (eşlenmemiş elektronlar vardır). Na3 kompleksi diyamanyetik, düşük dönüşlü, intraorbital, oktahedraldir.