Читайте также:
|
- Байланыс энергиясы
- байланыс ұзындығы
- байланыс реті
- валенттік бұрыш
- эффективті заряд
- байланыстың поляризациялануы
- қанығуы
- бағыты.
Кез келген химиялық байланыс түзілгенде жүйенің энергиясы төмендейді. Химиялық байланыс түзілгенде атомдардың алғашқы және соңғы күйлерінің энергияларының айырымы байланыс энергиясы деп аталады, оның мәні125-1050 кДж/моль арасында. Екі атом ядроларының арасы байланыс ұзындығы деп аталады - d. Ортақ электрондар жұбын сызықпен де белгілейді, байланыстың еселігі артқан сайын байланыс ұзындығы азайып, байланыс энергиясы артады: С – С, С =С, С º С сәйкесінше (нм және кДж) 0,154 және 348; 0,135 және 598; 0,120 және 838. Ковалентті байланыстың қасиеттері: қанығу, бағытталу және поляризациялану. Ковалентті байланыстың қанығуын элемент атомындағы жұптаспаған электрондардың болуымен түсіндіреді. Атомдағы жұптаспаған электрондар санымен не қозған кезде пайда болған жұптаспаған электрондар санымен анықталған валенттілікті спинваленттілік деп атайды. Сонымен валенттілік деген элементтің химиялық байланыс түзе алу қабілеті. Паули принципі бойынша АО – да тек екі электрон ғана бола алады, ал химиялық байланыс түзілгенде электрондар жұптасады, яғни бір ұяшықта тек 2 электрон болады (қанығады). Молекула ішіндегі атомдардың химиялық байланыстарының бағытталуы деп қосылушы атомдардың валенттілік электрондары бұлттарының (орбитальдары) тұйықтасып бірін-бірі қаптау бағыттары. Электрон бұлттарының пішіні әр түрлі болатындықтан олардың өзара қауышуы әр түрлі әдістермен іске асады. Қауышу әдістеріне байланысты d-, s-, p- байланыстар болады.
40. Коваленттік байланыс түзілуінің алмасу механизімі. Молекулалардың атомдардан электрондар жұбы арқылы (бір, екі, үш) түзілуін ковалентті байланыс деп атайды. Бұл байланыс екі түрлі механизм бойынша түзіледі. Соның бірі алмасу механизмі - әр элемент байланысқа өзінің эектронын береді, мысалы,сутегі молекуласы түзілгенде Н× + ×Н ® Н: Н; Алмасу механизмі атомдардың жұптаспаған электрондарының бұлттары өзара бүркесіп ортақ жұп түзгенде байқалады. Мысалы, сутек молекуласында s — s орбитальдар бүркесіп, полюссіз коваленттік байланыс түзеді.
41. Коваленттік байланыс түзілуінің донорлы – акцепторлы механизімі. Молекулалардың атомдардан электрондар жұбы арқылы (бір, екі, үш) түзілуін ковалентті байланыс деп атайды. Бұл байланыс екі түрлі механизм бойынша түзіледі: алмасу механизмі - әр элемент байланысқа өзінің эектронын береді, мысалы,сутегі молекуласы түзілгенде Н× + ×Н ® Н: Н; донорно-акцепторлық механизм -бір атомның электрон жұбы (донор) ортақ болады, ал екінші атомнан бос орбитал (акцептор) болады:
Н+ +:NH3 ® NH+4 . Бұл жағдайда химиялық байланыс бір атомның екі электрон бұлттары мен басқа атомның бос орбиталі нәтижесінде түзіледі. (NH4
42. Ковалентті байланыстың қасиеттері: қанығу, бағытталу және поляризациялану. Ковалентті байланыстың қанығуын элемент атомындағы жұптаспаған электрондардың болуымен түсіндіреді. Атомдағы жұптаспаған электрондар санымен не қозған кезде пайда болған жұптаспаған электрондар санымен анықталған валенттілікті спинваленттілік деп атайды. Сонымен валенттілік деген элементтің химиялық байланыс түзе алу қабілеті. Паули принципі бойынша АО – да тек екі электрон ғана бола алады, ал химиялық байланыс түзілгенде электрондар жұптасады, яғни бір ұяшықта тек 2 электрон болады (қанығады).
Молекула ішіндегі атомдардың химиялық байланыстарының бағытталуы деп қосылушы атомдардың валенттілік электрондары бұлттарының (орбитальдары) тұйықтасып бірін-бірі қаптау бағыттары. Электрон бұлттарының пішіні әр түрлі болатындықтан олардың өзара қауышуы әр түрлі әдістермен іске асады. Қауышу әдістеріне байланысты d-, s-, p- байланыстар болады.
Сигма – байланыста (s -) атомдар қосылатын сызық бойымен электрон бұлттары қауышады.
Пи – байланыс (p-) атомдар қосылатын сызықтың екі жағынан электрон бұлттары қауышса, түзіледі. Дельта- байланыс (d-) параллель жазықтықта орналасқан d – электрон бұлттарының барлық төрт қалқаншаларының қауышуымен түзіледі. Сонымен, s – орбитальдар тек s - байланыс, р – электрондар s- және p - байланыстар, ал d – орбитальдар s -, p -, d - байланыстар түзеді.
Гибридті байланыстар. Элементтердің көпшілігіхимиялық байланыс түзуүшін, энергетикалық күйі әр түрлі электрондарды пайдаланады. Мысалы, Ве, В, С атомдарының негізгі күйі мен қозған күйге көшкендегі сыртқы электрондық қабатының формулалары:
Ве... 2 s2 2p ® Ве* ... 2 s1 2p1; В... 2s2 2p1® B* 2s1 2p2; С...2s2 2p2 ® C* …2s12p3 . Бұл электрондар әр күйде болғандықтан, олардың электрон бұлттары (орбитальдары) да әр түрлі, бірақ бұл жалқы электрондар басқа реакцияласатын атомдардың электрондарымен қосақтасып жаңа орбиталь түзгенде бір-біріне әсерінен алғашқы орбитальдардың пішіні өзгеріп, жаңа, бірақ барлығы бір түрлі орбитальдар түзеді.Осы өзгерісті гибридизация деп атайды. Гибридизация нәтижесінде түзілген химиялық байланыс берігірек болады, әр молекуладағы электрон тығыздығы симметриялы орналасқандықтан жалпы энергия ұтымы болады, сондықтан энергетикалық жағынан тиімді. sp - гибридтелу бериллий, мырыш, кадмий, сынап сияқты элементтер галогенидтер түзгенде байқалады, арасындағы бұрыш 180° болады. sp2 - гибридтелу бор қосылыстарында болады, байланыстар бір жазықтың бетінде үш жаққа бағытталған, арасындағы бұрышы 120° болады, ал sp3 - гибридтелуді СН4 молекуласында, түзілетін төрт гибрид бұлт кеңістікте симметриялы түрде орналасып, тетраэдрдың төрт ұшына қарай бағытталады, арасындағы бұрыш 109° тең.
Түзілген молекуланың ішінде ортақ электрон жұбының орналасу симметриясына байланысты ковалентті байланыстың екі түрі: полярлы (полюсті) және полярсыз (полюссіз), яғни таза ковалентті, байланыс болады.
43. Ішкі және молекулааралық сутектік байланыс. Сутектік байланыстың екі түрі бар: молекулааралық және молекулаішіндік.
Мысалы, фторсутегінің молекулаларының арасында сутектік молекулараралық байланыс болады:
…H-F…H-F…H-F…,
молекулаішіндік байланыс белок молекуласында болады:
Сутектік байланыс байланыс типтерінің ішіндегі ең әлсіз байланыс болып саналады. Сутектік байланысқа белоктардағы карбонил тобы мен амин тобындағы сутектің арасында түзілген байланыс мысал бола алады. Бұл полинуклеотидтер молекуласында іске асатын молекула ішіндік сутектік байланысқа жатады. Ал химияда көбіне молекула- аралық сутектік байланыстар кездеседі. Оны этил спиртінің өзінен немесе оны суға араластырғанда жылу бөле жүретін процестен байқауға болады.
44. Иондық байланыс – химиялық қасиеттері әр түрлі екі элементтің арасында электростатикалық тартылу арқылы болатын байланыс.Электростатикалық тартылу әсерінен иондар әсерінен пайда болатын иондар арасында химиялық байланысты электростатикалық немесе иондық байланыс деп аталады.
Иондық байланыс қасиеттері: қанықпаған және бағытталмаған.Иондық байланыстың қанықпағанын, бағытталмағанын былай түсіндіруге болады. Оң тартыла зарядты иондар мен теріс зарядты иондар бір – бірімен тартылғанда олардың электір өрісі сфера сияқты болып келеді. Олардың зарядтары жан –жақты симметриялаталадыы орналасқан сондықтан осындай өріске басқа зарядқа иондар жан – жақты тартыла береді. Бір өріске бірнеше ион сыйады, тартылыс күшпен басқа тебіліс күші болады. Сондықтан бөлшектер рет - ретімен орналасып, сол себептен иондық байланысқан кристалдау болады. Әрбір оң зарядты ионды бірнеше теріс зарядты иондар қоршай алады. Олардың саны координациялық сан деп аталады. Координациялық сан радиуыстар арқылы анықталады. Иондық қосылыстардав молекула деген ұғым жоқ.
45.Химиялық реакциялардың жылдамдығына әсер ететін факторлар:
- Әрекеттесуші заттардың табиғаты;
- Концентрация;
- Температура;
- Катализатор;
- Қатты заттар үшін жанасу бетінің ауданы;
а) әрекеттесуші заттардың табиғаты – оттектің сутекаен әрекеттесуі өте жылдам,ал сутекпен азоттың әрекеттесуі баяу жүреді.Оттек атомдарының арасындағы байланыс энергиясы 494 кДж/моль болса, азот атомдарының арасындаға байланыс энергиясы 942 кДж/моль. Азот атомдарының байланыс энергиясы жоғары болғандықтан беріктеу азот молекуласы реакцияға қиынырақ түседі.
б) температура- температураны әрбір 100С-қа көтергенде реакция жылдамдығы 2-4 есе артады (Вант-Гофф ережесі).
= 
;
в)концентрация. Ә рекеттесуші массалар заңы: химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттесуші заттардың концентрацияларының көбейтіндісіне пропорционал.
г) Қысым. Менделеев-Клапейрон теңдеуінен көрініп тұрғандай қысым мен концентрация реакция жыдлдамдығына тура пропорционал. Яғни химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттесуші заттардың қысымын арттырған сайын жылдамыдығы артады.
д)Катализатор(өршіткі) -химиялық реакциялардың жылдамдығын арттырып, бірақ реакция нәтижесінде өзгермей қалатын заттар.катализатор қатыса жүретін реакцияларды каталидік үрдістер деп атайды.
Гомогенді катализде әрекеттесуші заттар мен реакция өнімі және катализатор 
бірдей агрегаттық күйде болады. Мыс: 2SO2(г)+O2(г) 2SO3(г)
Гомогенді катализ аралық қосылыстар теориясымен жақсы түсіндіріледі.Мұнда катализатор реагенттердің біреуімен әрекеттесіп тұрақсыз, аралық қосылыс түзеді. Бұл реакция жылдам жүреді, себебі процестің белсендіру энергиясы төмен. Аралық қосылыс екінші реагентпен әрекеттесіп, катализатор босап шығады.
гетерогенді катализде реагенттер мен өнім және катализатор әр түрлі агрегаттық күйде болады.
V2O5(қ)
Мыс: 2SO2(г)+O2(г) 2SO3(г).
Гетерогенді катализіді түсіну үшін адсорбциялық теорияны қолданады. Адсорбция деп газтектес немесе еріген заттардың басқа қатты заттардың бетіне топтасуын (концентрленуін) айтамыз.бетінде адсорбция жүретін заттар – адсорбенттер деп аталады.
Химия және биохимиядағы катализатордың рөлі. Химиялық өнеркәсіпте кталаизатордың рөлі жоғары.Көптеген заттарды алу үшін катализатордың қатысуы қажет болады. Ал күрделі биохимиялық процестерде ферменттердің (биологиялық катализаторлар) қатысуы ерекше рөл атқарады.Олардың қатысында өсімдіктер мен тірі ағзаларда күрделі химиялық процестер жүреді.
Химиялық реакцияның жылдамдығы әр түрлі болады. Кейбіреулері өте тез, біреулері баяу болады. Оның жылдамдығы басқа процесстердің жылдамдығы сияқты уақытпен өлшенеді.химиялық реакция жылдамдығына: әрекеттесуші заттардың табиғаты, қысым, температура, әрекеттесуші заттардың концентарциясы және катализатор әсер етеді. Әрекеттесуші заттардың табиғатының әсері. Заттың табиғатының хим.реакцияның жылдамдығына әсері үлкен. Кейбір реакциялар өте тез, біреулері баяу жүреді. Мыс: а) 2Rb
2H2O=2RbOH+H2(қопарылыс болады). б) Ag+H2O=реакция өте баяу жүреді,айлап, жылдап өтеді. Температураның әсері. Заттардың өзара әрекеттесулері үшін олардың бөлшектері бір- бірімен соқтығысуы қажет. Соның нәтижесінде бөлшектердің электрон бұлттарының тығыздықтары өзгеріп, жаңа хим-қ байланыстар түзіледі. Жылдамдықтың тем-ға тәуелділігін Вант- Гоффтың эмпирикалық ережесімен бағалуға облады: «тем.әрбір 10ºС-қа артқанда реакцияның жылдамдығы 2-4 есе өседі»: Вант-Гофф ережесінің математикалық теңдеуін реакцияның жылдамдық константаларының не жылдамдықтарының арақатынасы арқылы өрнектейді:
Kt+10 =y=2-4 Ut2 t2-t1
Kt Ut1=y 10
Аррениус теңдеуі. Аррениус көптеген реакцияларда температура жоғарылаған кезде жылдамдықтың артып сызықты болмайтынына назар аударады. Реакция жылдамдығының константасы мына теңдеуге бағынады.
lgK=lgA-Eакт
2,3RT Бұл теңдеу Аррениус теңдеуі деп аталады. Мұнда Еакт – активтену энергиясы, R- молярлы газ тұрақтысы, Т-абсолют температура, А-молекулалар арасындағы бір секунд ішіндегі жалпы соқтығысу саны. Соқтығысу молекулалардың рекацияға қолайлы ориентациялары кезінде молекулалар арасында болады. реакция жылдамдығына концентарцияның әсері. Хим-қ реакцияның тез жүруі үшін әрекеттесуші заттардың молекулалары жиі түйісулері қажет екендігі анықталды. Түйісуді жиілендіру үшін алдымен әрекеттесуші молекулалардың санын, демек концентрациясын өсіру керек. Реакцияның жылдамдығына әрекеттесуші заттардың концентарциясының әсерін Норвегия ғалымдары Гульдберг және Вааге 1867 жылы мынадай қорытындыға келді: Хим-қ реакцияның жылдамдығы реакцияласушы заттардың концентарцияларының көбейтіндісіне тура пропорционал. Мұны әрекеттесуші массалар заңы деп атайды. Катализатордың әсері. Хим-қ реакцияның жүру жылдамдығына «бөгде» заттардың әсері болатындығы XVIII-ғасырда белгілі болды. 1812 жылы орыс химигі Кирхгоф крахмалға күкірт қышықылын араластырып қыздырса оның қантқа айналатынын, бірақ реакция нәтижесінде күкірт қышықылы өзгермей қалатынын байқаған. Сөйтіп реакцияның жылдамдығына катализатор заттардың үлкен әсері болатындығы анықталды.Катализатор- реакцияның жылдамдығын өзгертіп, бірақ реакция нәтижесінде өздері хим-қ өзгермей қалатын заттарды айтамыз.Қалыпты жағдайда әрекеттеспейтін кейбір заттар катализатор қатысында реакцияласа бастайды. Катализаторлар реакцияның жылдамдығын млн есеге дейін өсіре алады. Катализатор қатысуымен жүретін процестер табиғатта және өнеркәсіпте өте көп. Тірі организмдегі толып жатқан процестерде, мысалы ас сіңіруде, органикалық катализаторлар- ферменттер, өсімдіктердің қоректенуіне топырақта болатын минералдық ферменттер қатысады. Кей жағдайда әр түрлі катализатор қолдану арқылы бір заттан түрлі өнімдер алуға болады. Катализатор қатты, сұйық, газ күйінде болады.Қатты катализаторлардың катализаторлық активтігінен айырылып қалуы оп-оңай, себебі кейбір басқа заттар аз мөлшерде араласып кетсе катализатор уланып қалады, мұндай заттарды каатлизатордың уы деп атайды.Мыс:H2S,HNC,As,Se,Te қосылыстары платина катализаторын уландырады. Реакцияны баяулататын заттарды ингибаторлар деп атайды. Катализатордың әсерінен жылдамдығы өзгеретін процесті каталитикалық процесс не катализ дейді
Катализатор – химиялық реакцияның жылдамдығын өзгертіп, бірақ өздері процестің нәтижесінде өзгермей қалатын заттар. 47.Катализатор. Катализаторлар.
Реакция жылдамдығын өзгертетін, бірақ өздері өзгеріссіз қалатын заттар катализаторлар деп аталады. Катализаторлардың реакция жылдамдығына әсерін мынадай жоба түрінде көрсетуге болады:
Eакт.
А + В ------à AB
Е1
А + К ------à AK (тұрақсыз комплекс)
E2
АК + В ----à AB + K
Eакт. > E1 + E2 E2 < E1
Реакция жылдамдығын жоғарылататын катализаторлар оң, ал төмендететіндер теріс деп аталады. Реакция жылдамдығын төмендету үшін реакция өнімдерінің құрамына кіретін ингибиторлар да қолданылады. Реакция барысында катализатор түзілетін авто катализдің процестер де кездеседі. Мысалы: эфирлердің қышқылдық гидролизі:
O O
R – C + HOH ó R – C + R1OH
OR1 OH
Бұл реакцияның катализаторы болып есептелетін Н+-ионы қышқылдық диссоциациялануы нәтижесінде түзіледі. Катализаторларды пайдаланып реакция жылдамдығын өзгерту құбылысы катализ деп аталады. Катализ (бір текті) және гетерогенді (әр текті) болып бөлінеді. Катализатор және реакцияға түсуші заттар болса бірдей фазада болса, ондай катализ гомогенді деп аталады.
Мысалы:
2 SO2(г) + О2(г) ó 2 SO3 (г)
Катализатор және реакцияға түсуші заттар әр түрлі фазада болса, гетерогенді катализ деп аталады. Мысалы: HgCI2 (қ) O
C2H2 (г) + НОН --------------àCH3-C
H
Ингибиторлар (латынша іnhіbeo – тоқтату, тежеу) – зиянды химиялық реакцияларды (металдардың коррозияға ұшырауын, жағар май, тамақ өнімдерінің тотығуын), тірі организмдегі ферменттер активтігін, өсімдіктердің өсуін тежейтін табиғи және синтетикалық заттар.
Тежелу – активті орталықтары (центрлері) немесе активті бөлшектері бар катализдік және тізбекті реакцияларға тән ингибиторлардың қатысуымен жүргізілген реакция кинетикасы катализдік және тізбекті реакциялар үшін принциптік тұрғыдан әр түрлі болады. Ингибиторлардың тежеу әсері олардың катализатордың активті орталықтарын оқшаулауы арқылы немесе активті бөлшектермен әрекеттесуі нәтижесінде тізбекті жалғастыруға шамасы жетпейтін активтігі төмен радикалдар түзуі салдарынан болады. Ингибиторлар жүйеге өте аз мөлшерде қосылады (10–2 – 10–5 моль%). Әр реакция үшін өзіндік ингибиторлар болады. Мысалы, радикалдық полимерленуді хинон және нитроқосылыстар, хлор мен сутегі реакциясын NCl3 және O2, ал органикалық қосылыстардың тотығуын фенолдар, ароматикалық аминдер тежейді, т.б. Ингибиторлар қолдану процесіне байланысты әр түрлі аталады. Коррозия ингибиторларын коррозияға ұшырай бастаған жерлерге жаққанда материалдың бұзылу жылдамдығы азаяды немесе тоқтайды. Онда альдегидтер, аминдер және фосфориттер қолданылып, қышқылдардың зиянды әсерін азайтады. Тотығу ингибиторларына ағаш шайырының 240 – 300°С-тағы фенолды фракциялары жатады. Бұл затты бензинге қосу арқылы оның шайырға және қышқыл заттарға айналу процесін тоқтатады. Тамақ өнімдерінің тотығу ингибиторларына май және аралас өнімдердің тотығуын баяулататын табиғи немесе синтетикалық заттар жатады. Полимерлеу ингибиторлары кіші молекулалардың (мономерлер) бірігіп, үлкен молекулалы (каучук, пластмасса, т.б.) заттарға айналу процесін баяулататын не тоқтататын заттар. Оларға күкірт, фенолдар, таннин, канифоль, мыс тұздары, т.б. жатады.[1]
Ферменттер — барлық тірі организмдер құрамына кіретін арнайы ақуыздар. Химиялық реакциялардьі жеделдетеді. Реакция түрлеріне сай ферменттер 6 топқа болінеді:[1]
1. оксидоредуктазалар,
2. трансферазалар,
3. гидролазалар,
4. лиазалар,
5. изомеразалар,
6. лигазалар.
Ферменттер жасушаларда синтезделіп, биохимиялық реакцияларға қатысатын ақуыздық табиғаттағы биокатализатор болып табылады. Фермент немесе энзим (лат. fermentum – ашу; грек. en – ішінде, zim – ашытқы; 19 ғ. Ван Гельмонт ұсынған) алғашқыда ашыту үдерістерінде анықталған зат. Энзимология, ферментология – ферменттерді зерттейтін ғылым саласы. Ол басқа ғылымдармен: биология, генетика, фармакология, химиямен тығыз байланысты. Ферменттердің қызметі туралы алғашқы ғылыми еңбекті Кирхгофф (1814) жариялады. Кейін ашу үдерісі ашытқы клеткаларында ғана өтеді деген ұйғарым жасаған Л. Пастерге (1871), Либих ферменттер клеткалардың өмір сүруіндегі пайда болған өнім, ол клеткада да, олардан бөлек те қызмет атқарады деген қарсы пікір білдірді. Либихтің ғылыми көзқарасы М. Манассейна (1871), Бухнер (1897) зерттеулерінде эксперимент жүзінде дәлелденді. Клеткаларда синтезделген ферменттер өзіне тән арнайы қызметтерін организмнің барлық мүшелерінде атқарады. Ферменттік қасиет, негізінен глобулалық құрылымдағы ақуыздарға тән екені белгілі. Бірақ, қазіргі кезде кейбір фибриллалық ақуыздар да (актин, миозин) катализдік белсенділік көрсететіні анықталды.
Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 232 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |