სუფრა მოლეკულური ქიმია (ინგლისური) - ქიმიის დარგი, რომელიც შეისწავლის სუპრამოლეკულურ სტრუქტურებს (ანსამბლები, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი მოლეკულისგან, რომლებიც ერთმანეთთან ერთად იმართება საშუალებებით); „მოლეკულური ანსამბლებისა და ინტერმოლეკულური ბმების ქიმია“ (განმარტება ჯ.-მ. ლენას მიერ).

აღწერა

ტრადიციული ქიმია ემყარება ატომებს შორის კოვალენტურ კავშირებს. ამავდროულად, რთული ნანოსისტემებისა და მოლეკულური მოწყობილობების სინთეზისთვის გამოიყენება კოვალენტური ქიმიასაკმარისი არ არის, რადგან ასეთი სისტემები შეიძლება შეიცავდეს რამდენიმე ათას ატომს. ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედებები სამაშველოში მოდის - ისინი ხელს უწყობენ ცალკეული მოლეკულების გაერთიანებას კომპლექსურ ანსამბლებში, რომელსაც ეწოდება სუპრამოლეკულური სტრუქტურები.

უმარტივესი მაგალითისუპრამოლეკულური სტრუქტურები მასპინძელი-სტუმარი კომპლექსებია. მასპინძელი (რეცეპტორი) ჩვეულებრივ დიდია ორგანული მოლეკულაღრუს ცენტრში, ხოლო სტუმარი არის უფრო მარტივი მოლეკულა ან იონი. მაგალითად, სხვადასხვა ზომის ციკლური პოლიესტერები (გვირგვინის ეთერები) საკმაოდ ძლიერად აკავშირებს იონებს. ტუტე ლითონები(ნახ. 1).

სუპრამოლეკულური სტრუქტურები ხასიათდება შემდეგი თვისებებით.

1. ჰოსტში არა ერთი, არამედ რამდენიმე სავალდებულო ცენტრის არსებობა. გვირგვინის ეთერებში ამ როლს ასრულებენ ჟანგბადის ატომები გაუზიარებელი ელექტრონული წყვილებით.

2. კომპლემენტარულობა: გეომეტრიული სტრუქტურები და ელექტრონული თვისებებიმასპინძელი და სტუმარი ავსებენ ერთმანეთს. გვირგვინის ეთერებში ეს გამოიხატება იმაში, რომ ღრუს დიამეტრი უნდა შეესაბამებოდეს იონის რადიუსს. კომპლემენტარულობა მასპინძელს საშუალებას აძლევს შეასრულოს მკაცრად განსაზღვრული სტრუქტურის სტუმრების შერჩევითი შეკვრა. სუპრამოლეკულურ ქიმიაში ამ მოვლენას „“ (ინგლისურად - მოლეკულური ამოცნობა) ეწოდება (სურ. 2).

3. კომპლექსები ერთად დიდი რიცხვიკავშირებს დამატებით მასპინძელსა და სტუმარს შორის აქვს მაღალი სტრუქტურული ორგანიზაცია.

სუპრამოლეკულური სტრუქტურები ბუნებაში ძალიან გავრცელებულია. ცოცხალ ორგანიზმებში ყველა რეაქცია მიმდინარეობს ცილის კატალიზატორების მონაწილეობით. ფერმენტები იდეალური მასპინძელი მოლეკულებია. თითოეული ფერმენტის აქტიური ცენტრი შექმნილია ისე, რომ მასში მოხვდეს მხოლოდ ნივთიერება (სუბსტრატი), რომელიც შეესაბამება მას ზომითა და ენერგიით; ფერმენტი არ რეაგირებს სხვა სუბსტრატებთან. სუპრამოლეკულური ბიოქიმიური სტრუქტურების კიდევ ერთი მაგალითია მოლეკულები, რომლებშიც ორი პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვი კომპლემენტურად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან მრავალი წყალბადის ბმის მეშვეობით. თითოეული ჯაჭვი არის როგორც სტუმარი, ასევე მასპინძელი მეორე ჯაჭვისთვის.

არაკოვალენტური ურთიერთქმედების ძირითადი ტიპები, რომლებიც ქმნიან სუპრამოლეკულურ სტრუქტურებს, არის იონური და. ყველა არაკოვალენტური ურთიერთქმედება უფრო სუსტია ვიდრე კოვალენტური - მათი ენერგია იშვიათად აღწევს 100 კჯ/მოლ-ს. დიდი რიცხვიმასპინძელსა და სტუმარს შორის კავშირი უზრუნველყოფს სუპრამოლეკულური შეკრებების მაღალ სტაბილურობას. არაკოვალენტური ურთიერთქმედებები სუსტია ინდივიდუალურად, მაგრამ ძლიერია ერთობლივად.

სუპრამოლეკულური ანსამბლების ფორმირება შეიძლება მოხდეს სპონტანურად - ამ ფენომენს ე.წ. ეს არის პროცესი, რომლის დროსაც მცირე მოლეკულური კომპონენტები სპონტანურად უერთდებიან ერთმანეთს და წარმოქმნიან ბევრად უფრო დიდ და რთულ სუპრამოლეკულურებს. თვითშეკრების დროს სისტემის ენტროპია მცირდება, Δ ს

Δ გ = Δ ჰ – თΔ ს

აუცილებელია, რომ Δ ჰთ| > | თΔ ს|. ეს ნიშნავს, რომ თვითშეკრება ხდება დიდი რაოდენობით სითბოს გათავისუფლებით. მთავარი მამოძრავებელი ძალათვითშეკრება არის ქიმიური სისტემების სურვილი, შეამცირონ გიბსის ენერგია ახალი ქიმიური ბმების წარმოქმნის გზით, ენთალპიის ეფექტი აქ ჭარბობს ენტროპიაზე.

სუპრამოლეკულური ნაერთების ძირითადი კლასებია კავიტანდები, კრიპტანდები, კალიქსარენები, სტუმარ-მასპინძელი კომპლექსები, კატენანები, . ასევე შეიძლება მიეკუთვნოს სუპრამოლეკულურ სტრუქტურებს.

სუპრამოლეკულური ქიმიის მეთოდები პოულობენ ფართო აპლიკაცია in ქიმიური ანალიზი, წამალი,

გაანალიზებულია მეცნიერების დარგის განვითარება, რომელსაც ეწოდება სუპრამოლეკულური ქიმია. მოცემულია ამ დისციპლინის ძირითადი განმარტებები და ცნებები. ისტორიულ კონტექსტში განიხილება კვლევები, რომლებმაც საფუძველი ჩაუყარეს სუპრამოლეკულურ ქიმიას. მოცემულია მისი ზოგიერთი ტიპიური ობიექტის, კლატრატებისა და ციკლოდექსტრინების მაგალითები. აღნიშნულია, რომ უახლესი მიღწევები სუპრამოლეკულურ ქიმიაში და ყველაზე მეტად პერსპექტიული სფეროებიმისი გამოყენება დაკავშირებულია თვითშეკრების და თვითორგანიზაციის პროცესებთან, რომლებიც, კერძოდ, შეიძლება განხორციელდეს სუპრამოლეკულური სინთეზისა და მოლეკულური და სუპრამოლეკულური მოწყობილობების შექმნაში.

სუპრამოლეკულური ქიმია. ფონი

სუპრამოლეკულური ქიმია ერთ-ერთი ყველაზე ახალგაზრდაა და ამავე დროს სწრაფად განვითარებადი ტერიტორიებიქიმია. არსებობის 25-30 წლის მანძილზე მან უკვე მოახერხა არაერთის გავლა ეტაპები, მაგრამ ამავე დროს, ამ დისციპლინის ძირითადი იდეები და ცნებები ჯერ კიდევ არ არის ცნობილი და ზოგადად მიღებული. ამ მიმოხილვაში ჩვენ შევეცადეთ თვალყური ადევნოთ მეცნიერების დარგის განვითარებას, რომელსაც ეწოდება სუპრამოლეკულური ქიმია, გამოგვედგინა მისი ძირითადი ამოცანების ყველაზე წარმატებული განმარტებები და ყველაზე მნიშვნელოვანი ცნებებიდა გამოიკვეთოს არსებული მდგომარეობა და პერსპექტივები.

ტერმინი „სუპრამოლეკულური ქიმია“ და ამ დისციპლინის ძირითადი ცნებები შემოიღო ფრანგმა მეცნიერმა ჯ.-მ. Lenom 1978 წელს, როგორც ნაწილი განვითარებისა და განზოგადება უფრო ადრეული სამუშაოები(კერძოდ, 1973 წელს მის ნაშრომებში გამოჩნდა ტერმინი „სუპერმოლეკულა“). სუპრამოლეკულური ქიმია განისაზღვრა სიტყვებით: "როგორც არსებობს მოლეკულური ქიმიის ველი, რომელიც დაფუძნებულია კოვალენტურ ბმებზე, ასევე არსებობს სუპრამოლეკულური ქიმიის ველი, მოლეკულური ანსამბლების ქიმია და ინტერმოლეკულური ბმები." შემდგომში, ეს პირველი განმარტება არაერთხელ იქნა გადაფორმებული. ლენის მიერ მოყვანილი სხვა განმარტების მაგალითი: „სუპრამოლეკულური ქიმია არის „ქიმია მოლეკულის მიღმა“, რომელიც სწავლობს ორი ან მეტი ქიმიური სახეობის გაერთიანებების სტრუქტურას და ფუნქციას, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ინტერმოლეკულური ძალებით.

ხშირ შემთხვევაში, კომპონენტები, რომლებიც ქმნიან სუპრამოლეკულურ სისტემებს, შეიძლება ეწოდოს (ანალოგიით განხილულ სისტემებთან მოლეკულური ბიოლოგია) მოლეკულური რეცეპტორი და სუბსტრატი, ეს უკანასკნელი არის უფრო მცირე კომპონენტი, რომელიც უნდა იყოს შეკრული.

ქიმიური ობიექტის ადეკვატურად აღწერისთვის აუცილებელია მიეთითოს მისი ელემენტები და მათ შორის კავშირის ტიპები, აგრეთვე სივრცითი (გეომეტრიული, ტოპოლოგიური) მახასიათებლები. სუპრამოლეკულური ქიმიის ობიექტებს, სუპერმოლეკულებს, აქვთ იგივე სიზუსტე, როგორც ცალკეულ მოლეკულებს, რომლებიც მათ ქმნიან. შეიძლება ითქვას, რომ „სუპერმოლეკულები არის მოლეკულებთან მიმართებაში, რაც მოლეკულებია ატომებთან მიმართებაში, ხოლო სუპერმოლეკულებში კოვალენტური ბმების როლს ასრულებს ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება“.

ლენის აზრით, სუპრამოლეკულური ქიმია შეიძლება დაიყოს ორ ფართო, გადახურულ სფეროდ:

სუპერმოლეკულების ქიმია - მკაფიოდ განსაზღვრული ოლიგომოლეკულური ნაწილაკები, რომლებიც წარმოიქმნება რამდენიმე კომპონენტის - რეცეპტორისა და მისი სუბსტრატის (სუბსტრატების) ინტერმოლეკულური გაერთიანების შედეგად და აგებულია მოლეკულური ამოცნობის პრინციპზე;

- მოლეკულური ანსამბლების ქიმია - პოლიმოლეკულური სისტემები, რომლებიც წარმოიქმნება განუსაზღვრელი რაოდენობის კომპონენტების სპონტანური გაერთიანების შედეგად კონკრეტულ ფაზაზე გადასვლასთან, რომელსაც აქვს მეტ-ნაკლებად მკაფიოდ განსაზღვრული მიკროსკოპული ორგანიზაცია და მახასიათებლები, რომლებიც დამოკიდებულია მის ბუნებაზე (მაგალითად, კლატრატები, გარსები, ვეზიკულები, მიცელები).

სუპრამოლეკულურ წარმონაქმნებს შეიძლება ახასიათებდეს კომპონენტების სივრცითი განლაგება, მათი არქიტექტურა, „სუპრასტრუქტურა“, აგრეთვე მოლეკულური ურთიერთქმედების ტიპები, რომლებიც აერთიანებს კომპონენტებს. სუპრამოლეკულურ ანსამბლებს აქვთ კარგად განსაზღვრული სტრუქტურული, კონფორმაციული, თერმოდინამიკური, კინეტიკური და დინამიური თვისებები; მათში შეიძლება გამოიყოს სხვადასხვა სახის ურთიერთქმედება, რომლებიც განსხვავდება მათი სიძლიერით, მიმართულებით, დისტანციებზე და კუთხეებზე დამოკიდებულებით: კოორდინაციის ურთიერთქმედება ლითონის იონებთან, ელექტროსტატიკური ძალები, წყალბადი. ობლიგაციები, ვან-დერ ვაალსის ურთიერთქმედება, დონორ-მიმღები ურთიერთქმედება და ა.შ. ურთიერთქმედების სიძლიერე შეიძლება განსხვავდებოდეს ფართო არჩევანისუსტი ან ზომიერი, როგორც წყალბადის ბმების წარმოქმნისას, ძლიერ და ძალიან ძლიერამდე, როგორც მეტალთან საკოორდინაციო ბმების ფორმირებაში. თუმცა, ზოგადად, ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება უფრო სუსტია ვიდრე კოვალენტური ბმები, ასე რომ სუპრამოლეკულური ასოციაციები ნაკლებად თერმოდინამიკურად სტაბილურია, კინეტიკურად უფრო ლაბილური და დინამიურად უფრო მოქნილი ვიდრე მოლეკულები.

ამრიგად, სუპრამოლეკულური ქიმია მოიცავს და შესაძლებელს ხდის ერთიანი პოზიციიდან განიხილოს ყველა სახის მოლეკულური ასოციაცია, უმცირესი შესაძლოდან (დიმერიდან) უდიდესამდე (ორგანიზებულ ფაზებამდე). ამავდროულად, კიდევ ერთხელ უნდა აღინიშნოს, რომ სუპრამოლეკულური ქიმიის ობიექტები აუცილებლად შეიცავენ ნაწილებს (ქვესისტემებს), რომლებიც კოვალენტურად არ არის დაკავშირებული.

ლენმა შესთავაზა მოლეკულურიდან სუპრამოლეკულურ ქიმიაზე გადასვლის ილუსტრირება ნახატზე ნაჩვენები სქემით. ერთი .

სუპერმოლეკულების ძირითადი ფუნქციები: მოლეკულური ამოცნობა, ტრანსფორმაცია (კატალიზი) და გადაცემა. ფუნქციური სუპერმოლეკულები ორგანიზებულ პოლიმოლეკულურ შეკრებებთან და ფაზებთან ერთად შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოლეკულური და სუპრამოლეკულური მოწყობილობების შესაქმნელად.

ლენის გარდა, უნდა აღინიშნოს აგრეთვე C. J. Pedersen და D. J. Crum, რომელთა ნაშრომმა და კვლევამ მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა სუპრამოლეკულური ქიმიის განვითარებაში. 1987 წელს ამ სამ მეცნიერს მიენიჭა ნობელის პრემია ქიმიაში (გადამწყვეტი წვლილისთვის მაკროტეროციკლური ნაერთების ქიმიის განვითარებაში, რომელსაც შეუძლია შერჩევითად შექმნას მასპინძელი-სტუმარი მოლეკულური კომპლექსები).

კვლევა, რომელმაც საფუძველი ჩაუყარა სუპრამოლეკულურ ქიმიას

სუპრამოლეკულური ქიმიის ძირითადი ცნებების წარმოშობა გვხვდება წარსულში და ამ საუკუნის დასაწყისში ჩატარებულ სამუშაოებში. ასე რომ, პ. ერლიხმა 1906 წელს ფაქტობრივად შემოიტანა რეცეპტორის და სუბსტრატის ცნებები, ხაზგასმით აღნიშნა, რომ მოლეკულები არ რეაგირებენ ერთმანეთთან, თუ ისინი ჯერ არ შედიან გარკვეულ კავშირში. თუმცა, სავალდებულო არ უნდა იყოს ნებისმიერი, მაგრამ შერჩევითი. ეს ხაზი გაუსვა ე. ფიშერმა ჯერ კიდევ 1894 წელს, როდესაც მან ჩამოაყალიბა თავისი „გასაღების ჩაკეტვის“ პრინციპი, პრინციპი, რომელიც ვარაუდობს, რომ სტერული კორესპონდენცია, რეცეპტორისა და სუბსტრატის გეომეტრიული კომპლემენტარულობა, არის მოლეკულური ამოცნობის საფუძველი. დაბოლოს, შერჩევითი შეკავშირება მოითხოვს ურთიერთქმედებას, პარტნიორებს შორის კავშირს და ამ იდეის ფესვები შეიძლება ვეძებოთ ა. ვერნერის ნაშრომებში, რაც ამ მხრივ სუპრამოლეკულურ ქიმიას აქცევს კოორდინაციის ქიმიის განზოგადებას და განვითარებას.

ჯ.-მ. ლენ, ამ სამმა კონცეფციამ - ფიქსაცია (დაკავშირება), აღიარება და კოორდინაცია - საფუძველი ჩაუყარა სუპრამოლეკულურ ქიმიას.

სუპრამოლეკულური ქიმიის ზოგიერთი სხვა კონცეფცია ასევე ცნობილია დიდი ხნის განმავლობაში. ტერმინიც კი « Übermolecule”, ე.ი. სუპერ-, ანუ სუპერმოლეკულა, უკვე 30-იანი წლების შუა ხანებში დაინერგა. ჩვენი საუკუნის აღწერს ორგანიზაციის უფრო მაღალ დონეს, რომელიც წარმოიქმნება კოორდინაციულად გაჯერებული მოლეკულების გაერთიანებიდან (მაგალითად, დიმერის ფორმირების დროს ძმარმჟავა). კარგად იყო ცნობილი არსებითი როლისუპრამოლეკულური ორგანიზაცია ბიოლოგიაში.

თუმცა, სისტემაში სუპრამოლეკულური ქიმიის, როგორც დამოუკიდებელი დარგის გაჩენა და განვითარება ქიმიური მეცნიერებებიმოხდა ბევრად მოგვიანებით. აი რა ჯ.-მ. ლენი თავის წიგნში: „... გაჩენისათვის და სწრაფი განვითარებაახალი სამეცნიერო დისციპლინასაჭიროა სამი პირობის კომბინაცია. პირველ რიგში, აუცილებელია ახალი პარადიგმის აღიარება, რომელიც აჩვენებს განსხვავებულის მნიშვნელობას და ერთი შეხედვით არა დაკავშირებული დაკვირვებები, მონაცემები, შედეგები და მათი გაერთიანება ერთ თანმიმდევრულ მთლიანობაში. მეორეც, ამ სფეროში ობიექტების შესასწავლად საჭიროა ხელსაწყოები და აქ თანამედროვე ტექნოლოგიების განვითარებამ გადამწყვეტი როლი ითამაშა სუპრამოლეკულური ქიმიისთვის. ფიზიკური მეთოდებისტრუქტურისა და თვისებების კვლევები (IR, UV და განსაკუთრებით NMR სპექტროსკოპია, მასის სპექტრომეტრია, რენტგენის დიფრაქციადა ა.შ.), რაც შესაძლებელს ხდის შედარებით ლაბილური სუპრამოლეკულური ანსამბლების შესწავლას, რომლებიც ხასიათდება დაბალი ენერგიის არაკოვალენტური ურთიერთქმედებით. მესამე, თქვენ უნდა იყოთ სურვილი სამეცნიერო საზოგადოებააითვისეთ ახალი პარადიგმა ისე, რომ ახალი დისციპლინაშეეძლო გამოეხმაურა არა მხოლოდ მასში უშუალოდ ჩართულ სპეციალისტებს შორის, არამედ მეცნიერების ახლო (და არც ისე ახლო) სფეროებში. ეს მოხდა სუპრამოლეკულურ ქიმიასთან, რამდენადაც შეიძლება ვიმსჯელოთ მისი განვითარებისა და სხვა დისციპლინებში შეღწევის სწრაფი ტემპიდან ბოლო 25 წლის განმავლობაში.

ლენის თანახმად, „სუპრამოლეკულური ქიმია, როგორც დღეს ვიცით, დაიწყო ტუტე ლითონის კათიონების შერჩევითი შებოჭვის შესწავლით ბუნებრივი და სინთეზური მაკროციკლური და მაკროპოლიციკლური ლიგანდების, გვირგვინის ეთერებისა და კრიპტანდების მიერ“.

ამ სახის ბუნებრივ ნაერთებს შორის, პირველ რიგში, უნდა აღინიშნოს ანტიბიოტიკი ვალინომიცინი. მისი სტრუქტურის გაშიფვრა 1963 წელს, რომელშიც უზარმაზარი წვლილისაბჭოთა მეცნიერების მიერ იუ. ეს ციკლური დეფსიპეპტიდი (ის აგებულია ამიდური და ეთერური ბმებით ურთიერთდაკავშირებული ამინო და ჰიდროქსი მჟავების ნარჩენებისგან) აღმოჩნდა პირველი მემბრანულ აქტიურ კომპლექსებს, ანუ იონოფორებს შორის. ასეთი სახელები ასახავს ამ ნივთიერებების უნარს, შექმნან რთული ნაერთები ტუტე კატიონებთან ხსნარებში და გადაიტანონ შეკრული კატიონი. ბიოლოგიური გარსები. იონოფორების აღმოჩენით, ცოცხალ სისტემებში იონური ნაკადების მიზანმიმართული რეგულირების შესაძლებლობა რეალური შესაძლებლობა გახდა. მემბრანული კომპლექსების დარგში მუშაობისთვის, ოვჩინიკოვი და მისი თანამშრომლები 1978 წელს დაჯილდოვდნენ. ლენინის პრემია.

ქიმია ორგანული. მოლეკულური სტრუქტურა
ა. ნახშირბადის ქიმიური ბმები
ნახშირბადის ქიმიური ბუნება, შუალედური ლითონებსა და ტიპურ არამეტალებს შორის, საშუალებას აძლევს მას შექმნას კოვალენტური ბმები დიდი რაოდენობით ელემენტებთან, ყველაზე ხშირად წყალბადთან, ჟანგბადთან, აზოტთან, ჰალოგენებთან, გოგირდთან და ფოსფორთან. ნახშირბადი აყალიბებს კავშირებს მაღალი ხარისხიიონური ბუნება უფრო ელექტროდადებითი ლითონებით, მაგრამ ასეთი ნივთიერებები ძალზე რეაქტიულია და გამოიყენება როგორც შუამავლები სინთეზში. ნახშირბად-ნახშირბადის ბმები ბუნებით კოვალენტურია და არის მარტივი (ერთჯერადი), ორმაგი, სამმაგი და არომატული.
(იხ. მოლეკულის სტრუქტურა).
არომატული სისტემები.ბენზოლი - არომატული ნაერთების კლასის წინაპარი - აქვს უნიკალური სტაბილურობა და შედის ქიმიურ რეაქციებში, რომლებიც განსხვავდება არაარომატული სისტემების რეაქციებისგან. არსებობს სხვა არომატული სისტემები, რომელთაგან ყველაზე გავრცელებულს აქვს p-ორბიტალები, რომლებიც ხელმისაწვდომია p-ბმა ბეჭდის თითოეულ ატომზე. მათი თვისებებით ასევე არომატულია ხუთწევრიანი რგოლის სისტემები ორი კონიუგირებული (ანუ ერთჯერადი) ორმაგი ბმით და მეხუთე ატომით, რომელიც ატარებს მარტოხელა წყვილ ელექტრონებს. ქვემოთ მოცემულია ამ სისტემებიდან რამდენიმე:

არომატულობის ცნება განზოგადდა გერმანელმა ქიმიკოსმა ე. ჰუკელმა. ჰუკელის წესის მიხედვით, პლანშეტური ციკლური კონიუგირებული სისტემები 4n + 2 p-ელექტრონებით არის არომატული და სტაბილური, ხოლო იგივე სისტემები 4n p-ელექტრონებით ანტიარომატული და არასტაბილურია.
ციკლური სისტემების სტაბილურობა.ვალენტობის კუთხე (კუთხე ბმებს შორის) დაუძაბულობაში ფრაგმენტი C-C-Cარის 109° და რგოლები, რომლებიც ინარჩუნებენ ამ მნიშვნელობას, უფრო მდგრადია, ვიდრე ის, სადაც კუთხეები ძლიერ გადახრილია ამ მნიშვნელობიდან. ძაბვას, რომელიც წარმოიქმნება ციკლურ სისტემებში ბმის კუთხეების დამახინჯების შედეგად, ეწოდება ბაიერის ძაბვას - შემდეგ გერმანელი ქიმიკოსია.ბაიერმა, რომელმაც პირველად შემოგვთავაზა ასეთი ახსნა გაჯერებული რგოლების სტაბილურობის შესახებ. ამრიგად, სამწევრიან რგოლებში, სადაც კავშირის კუთხე მხოლოდ 60°-ია, რგოლები ძლიერად იჭიმება და ადვილად იშლება; მათი ზოგიერთი რეაქცია ჰგავს C=C ორმაგი ბმის რეაქციებს. ოთხწევრიანი რგოლები ასევე დაძაბულია (შეკავშირების კუთხე 90°), მაგრამ არც ისე ძლიერად. ხუთწევრიანი რგოლები თითქმის ბრტყელია და მათი კუთხეებია 108°; ამიტომ ისინი არასტრესული და სტაბილურია. ექვსწევრიან რგოლებში, როგორიცაა ციკლოჰექსანი, ნახშირბადის ატომები არ დევს ერთ სიბრტყეში; ასეთი ციკლები იკეცება, რაც ამცირებს რგოლის სტრესს. ხუთ და ექვსწევრიანი რგოლები ყველაზე გავრცელებულია. დიდ რგოლებს ასევე შეუძლიათ შეამცირონ კუთხური დატვირთვა ნაოჭების გზით, მაგრამ ზოგიერთ მათგანში (შვიდიდან თორმეტწევრიან) წყალბადის ატომები მოპირდაპირე მხარეებირგოლები ისე უახლოვდებიან, რომ მათი მოგერიება კავშირს ნაკლებად სტაბილურს ხდის (პრელოგის ძაბვა, შვეიცარიელი ქიმიკოსის ვ. პრელოგის სახელის მიხედვით, რომელმაც აღმოაჩინა ეს ეფექტი).
ტავტომერიზმი.თუ მოლეკულა ან იონი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს რამდენიმე სტრუქტურად, რომლებიც ერთმანეთისგან განსხვავდებიან მხოლოდ ელექტრონების განაწილებით, ამ სტრუქტურებს უწოდებენ რეზონანსულ ფორმებს, ხოლო რეზონანსული ფორმები ერთმანეთთან წონასწორობაში არ არის, უბრალოდ მოლეკულის რეალური ელექტრონული სტრუქტურაა. რაღაც ამ უკიდურესობებს შორის. თუმცა არის სიტუაციები, როდესაც ატომები მოძრაობენ მოლეკულაში, როცა ნორმალური პირობებიიმდენად სწრაფად, რომ წონასწორობა სპონტანურად მყარდება სხვადასხვა მოლეკულურ ფორმებს შორის. ამ ფენომენს ტაუტომერიზმი ეწოდება. მაგალითი არის წონასწორობა კეტონსა და ენოლს შორის (კეტო-ენოლი ტავტომერიზმი):

აქ ორი ნაერთი განსხვავდება მხოლოდ წყალბადის კატიონისა და ელექტრონების წყვილის განლაგებით (p-ბმაში). წონასწორობა მყარდება სწრაფად, მაგრამ ძლიერად გადადის კეტო ფორმისკენ. ამიტომ, -C=C-OH სტრუქტურის მქონე სპირტები, როგორც წესი, არასტაბილურია და სწრაფად გადაიქცევა კეტო ფორმაში, გარდა იმ შემთხვევისა, როდესაც არსებობს სტრუქტურული მახასიათებლები, რომლებიც ასტაბილურებს ენოლის ფორმას, მაგალითად, ფენოლებში, რომლებიც კარგავენ არომატულ ხასიათს გადასვლისას. კეტოს ფორმა:

ტავტომერიზმი ხშირია მოლეკულებში, რომლებსაც აქვთ სტრუქტურა -CH=X ან -C=XH, სადაც X არის S, O ან N. ამრიგად, H2C=C(NH2)-CH3 მოლეკულა სწრაფად გადაინაცვლებს H3C-C(=NH-მდე). )- CH3, და R-C(OH)=NH იმიდები გადანაწილდებიან R-C(=O)NH2 ამიდებად. ტაუტომერიზმი გავრცელებულია ისეთ ბიოლოგიურად მნიშვნელოვან ჰეტეროციკლურ სისტემებში, როგორიცაა ბარბიტური მჟავა და მასთან დაკავშირებული ნაერთები:

ასეთი ნივთიერებები ტავტომერულ წონასწორობაში ხშირად შედიან ორივე ფორმისთვის დამახასიათებელ რეაქციებში.
სხვა სწრაფი წონასწორობა.ასევე ცნობილია სხვა სწრაფი წონასწორობა მოლეკულებს შორის დაკავშირებული სტრუქტურებით. თუ OH, SH ან NH2 ჯგუფიდან რომელიმე ორი ნახშირბადის ატომზეა, ნაერთი ჩვეულებრივ არასტაბილურია ორმაგად შეკრულ ფორმასთან შედარებით:

არის შემთხვევები, როდესაც ეს წონასწორობა გადადის დიჰიდროქსი ნაერთზე. აირისებრ ფორმალდეჰიდს აქვს სტრუქტურა CH2=O, მაგრამ in წყალხსნარშიის ამაგრებს წყლის მოლეკულას და იძენს HO-CH2-OH, როგორც დომინანტური ფორმა. ქლორალის ჰიდრატი Cl3CCH(OH)2 მდგრადია დიჰიდროქსილის სახით სამი ქლორის ატომის ელექტრონის გამომყვანი ეფექტის შედეგად.
B. ISOMERIA
ნახშირბადის ჯაჭვის იზომერიზმი.მოლეკულებს, რომლებიც განსხვავდებიან მხოლოდ ნახშირბადის ჯაჭვის განშტოებით, ეწოდება ჯაჭვის იზომერები. მაგალითი უკვე მოყვანილია - ეს არის n-ბუტანისა და იზობუტანის იზომერული წყვილი.
იზომერიზმი ფუნქციური ჯგუფები. მოლეკულები ერთი და იგივე მთლიანი ფორმულებით, მაგრამ განსხვავებული ფუნქციური ჯგუფებით არის ფუნქციური იზომერები, მაგალითად ეთანოლი C2H5OH და დიმეთილეთერი CH3-O-CH3.
პოზიციის იზომერიზმი.პოზიციურ იზომერებს აქვთ იგივე მთლიანი ფორმულები და ფუნქციური ჯგუფები, მაგრამ ფუნქციური ჯგუფების პოზიციები მათ მოლეკულებში განსხვავებულია. ამრიგად, 1-ქლოროპროპანი CH3CH2CH2Cl და 2-ქლოროპროპანი CH3CHClCH3 პოზიციური იზომერებია.
გეომეტრიული იზომერიზმი.გეომეტრიული იზომერები შედგება იდენტური ატომებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია იმავე თანმიმდევრობით, მაგრამ განსხვავდებიან ამ ატომების სივრცითი განლაგებით. ორმაგი ობლიგაციებიან ბეჭდები. ამ ტიპისაა ოლეფინების ცის-ტრანს იზომერიზმი და ოქსიმების სინ-ანტიიზომერიზმი.

ოპტიკური იზომერიზმი.მოლეკულებს უწოდებენ ოპტიკურ იზომერებს, როდესაც ისინი შედგებიან იდენტური ატომებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია იმავე გზით, მაგრამ განსხვავდებიან ამ ატომების სივრცითი განლაგებით ისევე, როგორც მარჯვენა ხელიგანსხვავდება მარცხნიდან. ასეთი იზომერიზმი შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როცა მოლეკულა ასიმეტრიულია, ე.ი. როდესაც მას არ აქვს სიმეტრიის სიბრტყე. უმარტივესი გზაასეთ სიტუაციას - ოთხი განსხვავებული ჯგუფის მიმაგრება ნახშირბადის ატომთან. შემდეგ მოლეკულა ხდება ასიმეტრიული და არსებობს ორი იზომერული ფორმით. მოლეკულები განსხვავდებიან მხოლოდ ნახშირბადის ცენტრალურ ატომთან მიმაგრების თანმიმდევრობით, რომელსაც ეწოდება ნახშირბადის ასიმეტრიული ატომი ან ქირალური ცენტრი, რადგან ის დაკავშირებულია ოთხთან. სხვადასხვა ჯგუფები. გაითვალისწინეთ, რომ ორი ოპტიკური იზომერი არის სარკის ანარეკლიერთმანეთი; მათ უწოდებენ "ენანტიომერებს" ან "ოპტიკურ ანტიპოდებს" და აქვთ იგივე ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, გარდა იმისა, რომ ისინი ბრუნავენ პოლარიზებული სინათლის სიბრტყეს შიგნით საპირისპირო მიმართულებებიდა განსხვავებულად რეაგირებენ ნაერთებთან, რომლებიც თავად არიან ოპტიკური იზომერები. იზომერს, რომელიც ბრუნავს პოლარიზებული სინათლის სიბრტყეს საათის ისრის მიმართულებით, ეწოდება d- („დექსტროდან“ - მარჯვნივ) ან (+)-იზომერი; იზომერს, რომელიც ბრუნავს სინათლის საათის ისრის საწინააღმდეგოდ, ეწოდება l- (მარცხნიდან - მარცხნივ) ან (-)-იზომერი. როდესაც მოლეკულაში ერთზე მეტი ასიმეტრიული ცენტრია, ოპტიკური იზომერების მაქსიმალური შესაძლო რაოდენობა არის 2n, სადაც n არის ასიმეტრიული ცენტრების რაოდენობა. ზოგჯერ ამ იზომერებიდან ზოგიერთი იდენტურია და ეს ამცირებს ოპტიკური იზომერების რაოდენობას. ამრიგად, მეზოიზომერები არის ოპტიკური იზომერები, რომლებიც ოპტიკურად არააქტიურია, რადგან მათ აქვთ სიმეტრიის სიბრტყე. ოპტიკურ იზომერებს, რომლებიც არ არის სარკისებური გამოსახულება, ეწოდება "დიასტერეომერები"; ისინი განსხვავდებიან ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით ისევე, როგორც გეომეტრიული იზომერები განსხვავდებიან მათში. ეს განსხვავებები შეიძლება აისახოს ექვსნახშირბადიანი სწორი ჯაჭვის შაქრის მაგალითით შემდეგი სტრუქტურა: CH2OH-*CHOH-*CHOH-*CHOH-*CHOH-CHO. აქ ოთხი ასიმეტრიული ატომები, რომლებიც ვარსკვლავით არის მონიშნული, თითოეული დაკავშირებულია ოთხ განსხვავებულ ჯგუფთან; ამრიგად, შესაძლებელია 24 ან 16 იზომერი. ეს 16 იზომერი შეადგენს ენანტიომერების 8 წყვილს; ნებისმიერი წყვილი, რომელიც არ არის ენანტიომერები, არის დიასტერეომერები. ამ 16 შაქრიდან ექვსი ქვემოთ მოცემულია ე.წ. ფიშერის პროგნოზები.

ენანტიომერებისთვის D- და L- აღნიშვნები არ ეხება ბრუნვის მიმართულებას (აღნიშნულია d ან l), არამედ OH-ის პოზიციას ყველაზე დაბალ (ფიშერის პროექციაში) ასიმეტრიულ ნახშირბადზე: როდესაც OH არის მარჯვნივ, იზომერი აღინიშნება როგორც D, როდესაც მარცხნივ, L. D - და L- გლუკოზის ფორმებს აქვთ იგივე დნობის წერტილები, ხსნადობა და ა.შ. მეორეს მხრივ, გლუკოზა და გალაქტოზა, როგორც დიასტერეომერები, აქვთ სხვადასხვა წერტილებიდნობა, ხსნადობა და ა.შ.

კოლიერის ენციკლოპედია. - ღია საზოგადოება. 2000 .

ნახეთ, რა არის "ორგანული ქიმია. მოლეკულური სტრუქტურა" სხვა ლექსიკონებში:

კოლიერის ენციკლოპედია

ქიმიის ფილიალი, რომელიც სწავლობს ნახშირბადის ნაერთებს, რომლებიც მოიცავს, პირველ რიგში, ნივთიერებებს, რომლებიც ქმნიან ყველაზეცოცხალი ნივთიერებები (ცილები, ცხიმები, ნახშირწყლები, ნუკლეინის მჟავები, ვიტამინები, ტერპენები, ალკალოიდები და ა.შ.); მეორეც, ბევრი ნივთიერება, ... ... კოლიერის ენციკლოპედია

ამ ტერმინს სხვა მნიშვნელობა აქვს, იხილეთ ქიმია (მნიშვნელობები). ქიმია (არაბულიდან کیمياء‎‎, რომელიც სავარაუდოდ წარმოიშვა ეგვიპტური სიტყვიდან km.t (შავი), საიდანაც ეგვიპტის სახელი, შავი მიწა და ტყვია „შავი ... ... ვიკიპედია.

Გვერდი 1

ისეთი მოლეკულების ქიმია, როგორიცაა C2H2, N2H2 და H202, განისაზღვრება ორბიტალებით, რომლებიც წარმოიქმნება px - და py - A-ს კომბინაციით. ხაზოვანი აცეტილენში ეს ორბიტალები წარმოქმნის შევსებულ ცვ - და თავისუფალ icg - ორბიტალებს (ქ. მოლეკულა რა თქმა უნდა, აქვს ღერძული სიმეტრია.

ნახშირბადის მონოქსიდის მოლეკულის ქიმია ნაწილობრივ კარგად შეიძლება აიხსნას ამ ფორმით, რომლის ეკვივალენტი მოლეკულური ორბიტალის თეორიის თვალსაზრისით აქ არ არის განხილული. ამ სტრუქტურაში ნახშირბადს აქვს ელექტრონების იზოლირებული წყვილი და ერთი ცარიელი ორბიტა, ვინაიდან ნახშირბადის ბირთვს აკრავს მხოლოდ ელექტრონების სექსტეტი ჩვეულებრივი ოქტეტის ნაცვლად. ამ მოსაზრებებიდან გამომდინარე, მოსალოდნელია, რომ ნახშირბადის მონოქსიდს ასევე შეუძლია ურთიერთქმედება ნუკლეოფილურ ჯგუფებთან, როგორიცაა ბაზები, რომლებიც შეიძლება იყოს ელექტრონების წყარო ოქტეტის შესავსებად. მართლაც, ნახშირბადის მონოქსიდის მსგავსი რეაქციები ცნობილია; ზოგიერთი მათგანი ასევე განიხილება ქვემოთ.

მოლეკულების ქიმია აგრძელებს თანამედროვე ორგანულ ქიმიას. თუმცა, არაორგანული ნაერთებისთვის ნივთიერების არსებობის მოლეკულური ფორმა დამახასიათებელია მხოლოდ გაზისა და ორთქლის მდგომარეობისთვის.

მოლეკულების ქიმია აგრძელებს თანამედროვე ორგანულ ქიმიას და არაორგანული ნივთიერებების უმეტესობას არ გააჩნია მოლეკულური სტრუქტურა. AT ბოლო შემთხვევამაკროსხეულები შედგება ერთი და იგივე ატომებისგან ქიმიური ელემენტიან ატომებიდან სხვადასხვა ელემენტები. მყარი ნივთიერების არსებობის არამოლეკულური ფორმის აღიარება იწვევს ქიმიური ატომისტიკის ზოგიერთი დებულების გადახედვის აუცილებლობას, ძირითადი კანონებისა და ცნებების მოდერნიზაციას, რომლებიც მოქმედებს პნევმატური (აირის) ქიმიისთვის.

მოლეკულურ ქიმიაში ორი ფუნდამენტია.

როგორც მოლეკულურ ქიმიაში, ეგზოთერმული და ენდოთერმული რეაქციები. რეაქციების თერმული ეფექტის სიდიდისა და ნიშნის განსაზღვრა შეიძლება განხორციელდეს მასისა და ენერგიის ეკვივალენტობის კანონის გამოყენებით.

ჯგუფის თეორია აქ ბევრად უფრო ფართოდ გამოიყენება, ვიდრე მოლეკულურ ქიმიაში. ამავდროულად, ნაწილაკების მასის სპექტრის კანონზომიერებების გამოყვანის შესაძლებლობა ფუნდამენტური პრინციპებიდან, ვთქვათ, გეომეტროდინამიკიდან, აქ ბევრად უფრო პრობლემურია, ვიდრე შროდინგერის განტოლების გამოყენებით მოლეკულის შებოჭვის ენერგიის გამოთვლის შესაძლებლობა.

ასეთი სურვილი გაავრცელოს იდეები და თეორიები, რომლებიც გაიზარდა ნაწლავებში ორგანული ქიმია(მოლეკულების ქიმია), არაორგანული ქიმიის დარგში, როგორც ახლა ჩვენთვის ცხადია, უკანონო აღმოჩნდა ძირითადად იმიტომ, რომ არაორგანული ნაერთებიარის, როგორც წესი, არამოლეკულური სისტემები. იმავე სისტემებში არა კოვალენტური, არამედ იონური ბმები. გამორჩეული თვისება რთული ნაერთებიარის ის, რომ ისინი მოლეკულების ნაერთებია და არა ატომები.

თავდაპირველად საუბარი იყო მხოლოდ კოფაქტორებზე, რომლებიც, თუმცა, ხშირად აღმოაჩინეს კრისტალური სტრუქტურული ასოციაციების ანალიზის საფუძველზე და მოლეკულურ ქიმიაში გადაიყვანეს, მიუხედავად მოლეკულური ქიმიისა და კრისტალური ქიმიის ურთიერთობის შესახებ მასალის ნაკლებობისა. გარკვეული კლასის ნაერთებისთვის, ეს ურთიერთობები იმდენად მარტივია, რომ ისინი საშუალებას აძლევს ნაწილაკებს წინასწარ მიენიჭონ გარკვეული ვალენტობები, საიდანაც შეიძლება გამოვიდეს ფაქტობრივი კოეფიციენტები. მხედველობიდან არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ ეს კანონზომიერება (რომელიც მრავალი სირთულის გამო არ შეიძლება ჩაითვალოს თავისთავად. ქიმიური ნაერთებიზოგადად) ასე სწრაფად მოიპოვა აღიარება მხოლოდ გეოქიმიური მიზეზით. ჟანგბადი არის აუცილებელი ელემენტიგარე ლითოსფერო და ზუსტად ჟანგბადის ატომებისა და სხვა ელემენტების რაოდენობას შორის ურთიერთობის საფუძველზე ჟანგბადის ნაერთებიდადგინდა წესი, რომ ნებისმიერი სტოქიომეტრიული თანაფარდობა შეუძლებელია ელექტრულად ნეიტრალური ასოციაციებისთვის.

თავდაპირველად საუბარი იყო მხოლოდ კოეფიციენტებზე, რომლებიც, თუმცა, ხშირად აღმოაჩინეს კრისტალური სტრუქტურული ასოციაციების ანალიზის საფუძველზე და გადადიოდა მოლეკულურ ქიმიაში, მიუხედავად მასალის ნაკლებობისა მოლეკულურ ქიმიასა და კრისტალურ ქიმიას შორის ურთიერთობის შესახებ. ამჟამად შეგვიძლია მივიჩნიოთ, რომ ელექტრულად ნეიტრალურ ატომურ გაერთიანებებში, ნორმალურ პირობებში, გარკვეული ტიპის ატომები დგანან სხვებთან მარტივი სტექიომეტრიული თანაფარდობით. გარკვეული კლასის ნაერთებისთვის, ეს ურთიერთობები იმდენად მარტივია, რომ ისინი საშუალებას აძლევს ნაწილაკებს წინასწარ მიენიჭონ გარკვეული ვალენტობები, საიდანაც შეიძლება გამოვიდეს ფაქტობრივი კოეფიციენტები. მხედველობიდან არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ ეს კანონზომიერება (რომელიც, მრავალი სირთულის გამო, ზოგადად ქიმიურ ნაერთებში არ შეიძლება მიჩნეული იყოს) ასე სწრაფად იქნა აღიარებული მხოლოდ გეოქიმიური მიზეზის გამო. ჟანგბადი არის გარე ლითოსფეროს ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტი და სწორედ ჟანგბადის ატომებისა და ჟანგბადის ნაერთების სხვა ელემენტებს შორის თანაფარდობების საფუძველზე იქნა მიღებული წესი, რომ ნებისმიერი სტექიომეტრიული თანაფარდობა შეუძლებელია ელექტრულად ნეიტრალური ასოციაციებისთვის.

ელექტრო-ვიბრაციული (ან, მოკლედ, ვიბრონული) ურთიერთქმედების გამოვლინებები პოლიატომურ სისტემებში, რომლებიც გაერთიანებულია ლიტერატურაში: საერთო სახელიჯან-ტელერის ეფექტი, ამჟამად ქმნიან ახალ სწრაფად განვითარებად მიმართულებას მოლეკულების და კრისტალების ფიზიკასა და ქიმიაში.

ადვილი მისახვედრია, რომ I და II რეაქციებს შორის არის ფუნდამენტური განსხვავებები. I რეაქცია წარმოადგენს მოლეკულების ქიმიას; მხოლოდ ენერგეტიკული ფაქტორები მონაწილეობენ მათი რეაგენტების გააქტიურებაში. რეაქციები II წარმოადგენს მთელ ქიმიას, მოლეკულების ცვლილება, რომელშიც ძირითადად ბერთოლიდური სისტემების მონაწილეობით ხორციელდება. I რეაქციების მიმართულება და სიჩქარე განისაზღვრება მთლიანად მორეაქტიული მოლეკულების ქიმიური სტრუქტურით. II რეაქციების მიმართულება და სიჩქარე განისაზღვრება როგორც რეაქციაში მყოფი მოლეკულების ქიმიური აგებულებით და ქიმიური ორგანიზაციაკატალიზური სისტემა.

ვინაიდან ბეჭდის ფორმირებისთვის, დახურულია წყალბადის ბმები, საჭირო აღელვებული მდგომარეობაროგორც ჩანს, აზრი არ აქვს სხვადასხვა ჯგუფის შემცვლელების მოქმედების დეტალურ შესწავლას ციკლიზაციის პროცესზე, ორგანული ქიმიის ჩვეულებრივი რეაქციების მონაცემების გამოყენებით. შეიძლება ითქვას, რომ ფოტოქიმია ეხება მოლეკულების ქიმიას აღგზნებულ მდგომარეობაში და არა ძირითად მდგომარეობაში.

მოკლედ მინდოდა შემეჩერებინა მოლეკულების რეაქტიულობის საკითხზე სამეულის მდგომარეობაში. ზოგადად რომ ვთქვათ, ეს კითხვა ძალიან დიდია, რადგან სამმაგი მდგომარეობის მოლეკულების ქიმია დამოუკიდებელი ველია. მე შევჩერდები მხოლოდ რეაქციის აქტივაციის ენერგიის თვისობრივ მახასიათებელზე, რომელიც მოიცავს მოლეკულებს სამმაგ მდგომარეობაში. რა განსხვავებაა ასეთ მოლეკულასა და რადიკალს შორის. უმარტივესი მაგალითია O2 მოლეკულა, რომლისთვისაც სამმაგი მდგომარეობა არის ძირითადი მდგომარეობა. AT ამ საქმესცხადია, არ არსებობს აქტივაციის ენერგია.

ქიმია, რომლის ძირითად ცნებებს განვიხილავთ, არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ნივთიერებებს და მათ გარდაქმნებს, რომლებიც ხდება სტრუქტურისა და შემადგენლობის ცვლილებით და, შესაბამისად, თვისებებით. უპირველეს ყოვლისა, აუცილებელია განვსაზღვროთ, რას ნიშნავს ტერმინი, როგორიცაა „ნივთიერება“. თუ ამაზე ვისაუბრებთ ფართო გაგებით, ეს არის მატერიის ფორმა, რომელსაც აქვს მოსვენებული მასა. ნებისმიერი ნივთიერება არის ელემენტარული ნაწილაკიმაგალითად, ნეიტრონი. ქიმიაში ეს ცნება უფრო ვიწრო გაგებით გამოიყენება.

დასაწყისისთვის, მოდით მოკლედ აღვწეროთ ქიმიის, ატომური და მოლეკულური მეცნიერების ძირითადი ტერმინები და ცნებები. ამის შემდეგ ჩვენ განვმარტავთ მათ და ასევე გამოვყოფთ ზოგიერთს მნიშვნელოვანი კანონებიამ მეცნიერების.

ქიმიის ძირითადი ცნებები (ნივთიერება, ატომი, მოლეკულა) თითოეული ჩვენგანისთვის სკოლიდან ნაცნობია. ქვემოთ მოცემულია მოკლე აღწერამათ, ისევე როგორც სხვა, არც ისე აშკარა ტერმინებსა და ფენომენებს.

ატომები

უპირველეს ყოვლისა, ყველა ნივთიერება, რომელიც შესწავლილია ქიმიაში, შედგება მცირე ნაწილაკებისგან, რომელსაც ატომები ეწოდება. ნეიტრონები არ არის ამ მეცნიერების შესწავლის ობიექტი. ისიც უნდა ითქვას, რომ ატომებს შეუძლიათ ერთმანეთთან შერწყმა, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ქიმიური ბმები. ამ კავშირის გასაწყვეტად საჭიროა ენერგიის დახარჯვა. შესაბამისად, ატომები ინდივიდუალურად არ არსებობენ ნორმალურ პირობებში („კეთილშობილი გაზების“ გარდა). ისინი ერთმანეთს აკავშირებენ მინიმუმ წყვილებში.

უწყვეტი თერმული მოძრაობა

უწყვეტი თერმული მოძრაობა ახასიათებს ქიმიის მიერ შესწავლილ ყველა ნაწილაკს. ამ მეცნიერების ძირითადი ცნებები არ შეიძლება ითქვას მასზე საუბრის გარეშე. ნაწილაკების უწყვეტი მოძრაობით, ის ტემპერატურის პროპორციულია (თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ ცალკეული ნაწილაკების ენერგიები განსხვავებულია). ეკინი = kT / 2, სადაც k - ბოლცმანის მუდმივი. ეს ფორმულა მოქმედებს ნებისმიერი სახის მოძრაობისთვის. ვინაიდან ეკინი = mV 2/2, მასიური ნაწილაკების მოძრაობა უფრო ნელია. მაგალითად, თუ ტემპერატურა იგივეა, ჟანგბადის მოლეკულები საშუალოდ 4-ჯერ ნელა მოძრაობენ, ვიდრე ნახშირბადის მოლეკულები. ეს იმიტომ ხდება, რომ მათი მასა 16-ჯერ მეტია. მოძრაობა არის რხევითი, მთარგმნელობითი და ბრუნვითი. ვიბრაცია შეიმჩნევა როგორც თხევად, ისე მყარში და ში აირისებრი ნივთიერებები. მაგრამ მთარგმნელობითი და ბრუნვა ყველაზე ადვილად აირებში ხორციელდება. სითხეებში ეს უფრო რთულია, მაგრამ შიგნით მყარი- კიდევ უფრო რთული.

მოლეკულები

ჩვენ ვაგრძელებთ ქიმიის ძირითადი ცნებებისა და განმარტებების აღწერას. თუ ატომები გაერთიანდებიან ერთმანეთთან და ქმნიან მცირე ჯგუფებს (მათ მოლეკულებს უწოდებენ), ასეთი ჯგუფები მონაწილეობენ თერმულ მოძრაობაში, მოქმედებენ როგორც ერთი მთლიანობა. ტიპიურ მოლეკულებში 100-მდე ატომია და მათი რაოდენობა ე.წ მაკრომოლეკულური ნაერთებიშეიძლება მიაღწიოს 105-ს.

არამოლეკულური ნივთიერებები

თუმცა, ატომები ხშირად გაერთიანებულია უზარმაზარ კოლექტივებში 107-დან 1027 წლამდე. ამ ფორმით ისინი პრაქტიკულად არ მონაწილეობენ თერმულ მოძრაობაში. ეს ასოციაციები ნაკლებად ჰგავს მოლეკულებს. ისინი უფრო ჰგავს ნაწილებს. მყარი სხეული. ამ ნივთიერებებს ჩვეულებრივ უწოდებენ არამოლეკულურს. Ამ შემთხვევაში თერმული მოძრაობახორციელდება ნაჭრის შიგნით, მაგრამ ის არ დაფრინავს, როგორც მოლეკულა. ასევე არსებობს გარდამავალი რეგიონიზომები, რომელიც მოიცავს ასოციაციებს, რომლებიც შედგება ატომებისგან 105-დან 107-მდე ოდენობით. ეს ნაწილაკები არის ან ძალიან დიდი მოლეკულები, ან არის ფხვნილის პატარა მარცვლები.

იონები

უნდა აღინიშნოს, რომ ატომებს და მათ ჯგუფებს შეიძლება ჰქონდეთ ელექტრული მუხტი. ამ შემთხვევაში, მათ იონებს უწოდებენ ისეთ მეცნიერებაში, როგორიცაა ქიმია, რომლის ძირითად ცნებებს ჩვენ ვსწავლობთ. ვინაიდან ერთიდაიმავე სახელის მუხტები ყოველთვის იგერიებენ ერთმანეთს, ნივთიერება, სადაც არის გარკვეული მუხტების მნიშვნელოვანი გადაჭარბება, არ შეიძლება იყოს სტაბილური. უარყოფითი და დადებითი მუხტებიყოველთვის მონაცვლეობით სივრცეში. და ნივთიერება მთლიანობაში რჩება ელექტრონულად ნეიტრალური. გაითვალისწინეთ, რომ მუხტები, რომლებიც ელექტროსტატიკაში დიდად ითვლება, უმნიშვნელოა ქიმიის თვალსაზრისით (105-1015 ატომისთვის - 1e).

სასწავლო საგნები ქიმიაში

უნდა განვმარტოთ, რომ ქიმიაში შესწავლის ობიექტებია ის ფენომენები, რომლებშიც ატომები არ წარმოიქმნება და არ ნადგურდებიან, არამედ მხოლოდ გადაჯგუფდებიან, ანუ ისინი ახლებურად აერთიანებენ. ზოგიერთი ბმული გატეხილია, რის შედეგადაც ყალიბდება სხვები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ახალი ნივთიერებები ჩნდება იმ ატომებიდან, რომლებიც შემადგენლობაში იყო საწყისი მასალები. თუმცა, თუ ატომებიც და მათ შორის არსებული ბმებიც შენარჩუნებულია (მაგალითად, მოლეკულური ნივთიერებების აორთქლების დროს), მაშინ ეს პროცესები უკვე არა ქიმიის, არამედ მოლეკულური ფიზიკის შესწავლის სფეროს განეკუთვნება. იმ შემთხვევაში, როდესაც ატომები წარმოიქმნება ან განადგურებულია, ჩვენ ვსაუბრობთ ბირთვული ან ატომური ფიზიკა. თუმცა, საზღვარი ქიმიურ და ფიზიკური მოვლენებიბუნდოვანი. ყოველივე ამის შემდეგ, დაყოფა ინდივიდუალური მეცნიერებებიპირობითი, ხოლო ბუნება განუყოფელია. ამიტომ, ფიზიკის ცოდნა ძალიან სასარგებლოა ქიმიკოსებისთვის.

მოკლედ ჩამოვთვალეთ ქიმიის ძირითადი ცნებები. ახლა გეპატიჟებით უფრო დეტალურად განიხილოთ ისინი.

მეტი ატომების შესახებ

ატომები და მოლეკულები არის ის, რასაც ბევრი უკავშირებს ქიმიას. ეს ძირითადი ცნებები მკაფიოდ უნდა იყოს განსაზღვრული. ატომების არსებობის ფაქტი ბრწყინვალედ გამოიცნეს ორი ათასი წლის წინ. შემდეგ, უკვე მე-19 საუკუნეში, მეცნიერებს ჰქონდათ ექსპერიმენტული მონაცემები (ჯერ კიდევ არაპირდაპირი). ეს დაახლოებითავოგადროს მრავალჯერადი შეფარდების, შემადგენლობის მუდმივობის კანონების შესახებ (ქვემოთ განვიხილავთ ქიმიის ამ ძირითად ცნებებს). ატომის შესწავლა გაგრძელდა მე-20 საუკუნეში, როდესაც ბევრი ხელმძღვანელობდა ექსპერიმენტული მტკიცებულება. ისინი დაფუძნებული იყო სპექტროსკოპიის მონაცემებზე, რენტგენის სხივების, ალფა ნაწილაკების, ნეიტრონების, ელექტრონების და ა.შ. კგ. ამ ნაწილაკების ცენტრში არის დადებითად დამუხტული ბირთვი, რომლის გარშემოც მოძრაობენ უარყოფითი მუხტის მქონე ელექტრონები. ბირთვის ზომა დაახლოებით 10 -15 მ. გამოდის რომ ელექტრონული გარსიგანსაზღვრავს ატომის ზომას, მაგრამ მისი მასა თითქმის მთლიანად კონცენტრირებულია ბირთვში. კიდევ ერთი განმარტება უნდა შემოვიტანოთ ქიმიის ძირითადი ცნებების გათვალისწინებით. ატომის ტიპი, რომელსაც აქვს იგივე ბირთვული მუხტი.

ის ხშირად გვხვდება როგორც ნივთიერების უმცირესი ნაწილაკი, ქიმიურად განუყოფელი. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ფენომენების ფიზიკურად და ქიმიურად დაყოფა პირობითია. მაგრამ ატომების არსებობა უპირობოა. ამიტომ უმჯობესია მათი მეშვეობით განვსაზღვროთ ქიმია და არა პირიქით, ატომები ქიმიის მეშვეობით.

ქიმიური ბმა

ეს არის ის, რაც ინარჩუნებს ატომებს ერთად. ეს არ აძლევს მათ გაფანტვის საშუალებას თერმული მოძრაობის გავლენის ქვეშ. ჩვენ აღვნიშნავთ ობლიგაციების ძირითად მახასიათებლებს - ეს არის ბირთვთაშორისი მანძილი და ენერგია. ეს არის ასევე ქიმიის ძირითადი ცნებები. კავშირის სიგრძე განისაზღვრება ექსპერიმენტულად საკმარისად მაღალი სიზუსტით. ენერგია - ძალიან, მაგრამ არა ყოველთვის. მაგალითად, შეუძლებელია ობიექტურად განვსაზღვროთ, რასთან არის ის მიმართებაში ცალკე კავშირირთულ მოლეკულაში. ამასთან, ნივთიერების ატომიზაციის ენერგია, რომელიც აუცილებელია ყველა არსებული ბმის გასაწყვეტად, ყოველთვის განისაზღვრება. ბმის სიგრძის ცოდნა, შეგიძლიათ განსაზღვროთ რომელი ატომები არიან შეკრული (მათ აქვთ მცირე მანძილი) და რომელი არა (მათ აქვთ დიდი მანძილი).

საკოორდინაციო ნომერი და კოორდინაცია

Ძირითადი ცნებები ანალიზური ქიმიამოიცავს ამ ორ ტერმინს. რას იცავენ ისინი? მოდი გავარკვიოთ.

საკოორდინაციო ნომერი არის მოცემულის უახლოესი მეზობლების რაოდენობა კონკრეტული ატომი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის იმათ რიცხვი, ვისთანაც ის ქიმიურად არის დაკავშირებული. კოორდინაცია არის ურთიერთშეთანხმებამეზობლების ტიპი და რაოდენობა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს კონცეფცია უფრო მნიშვნელოვანია. მაგალითად, აზოტის საკოორდინაციო რიცხვი, დამახასიათებელი ამიაკის მოლეკულებისთვის და აზოტის მჟავა, იგივე - 3. თუმცა მათი კოორდინაცია განსხვავებულია - არაპლექტური და ბრტყელი. იგი განისაზღვრება ბმის ბუნების შესახებ იდეების მიუხედავად, ხოლო ჟანგვის ხარისხი და ვალენტობა არის პირობითი ცნებები, რომლებიც იქმნება წინასწარ კოორდინაციისა და შემადგენლობის პროგნოზირებისთვის.

მოლეკულის განმარტება

ჩვენ უკვე შევეხეთ ამ ცნებას, მოკლედ განვიხილეთ ქიმიის ძირითადი ცნებები და კანონები. ახლა მოდით ვისაუბროთ მასზე უფრო დეტალურად. სახელმძღვანელოები ხშირად განსაზღვრავენ მოლეკულას, როგორც ნივთიერების ყველაზე პატარა ნეიტრალურ ნაწილაკს, რომელსაც აქვს თავისი ქიმიური თვისებები და ასევე შეუძლია დამოუკიდებლად არსებობა. უნდა აღინიშნოს, რომ ეს განმარტება არის ამ მომენტშიუკვე მოძველებულია. პირველი, რასაც ყველა ფიზიკოსი და ქიმიკოსი მოლეკულას უწოდებს, არ ინარჩუნებს მატერიის თვისებებს. წყალი იშლება, მაგრამ ამას მინიმუმ 2 მოლეკულა სჭირდება. წყლის დისოციაციის ხარისხია 10 -7 . სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, 10 მილიონიდან მხოლოდ ერთ მოლეკულას შეუძლია გაიაროს ეს პროცესი. თუ თქვენ გაქვთ ერთი მოლეკულა, ან თუნდაც ასი, ვერ შეძლებთ მის დისოციაციის შესახებ წარმოდგენას. ფაქტია რომ თერმული ეფექტებიქიმიაში რეაქციები ჩვეულებრივ მოიცავს მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების ენერგიას. ამიტომ, მათ ვერ პოულობენ ერთი მათგანი. როგორც ქიმიური, ასევე ფიზიკური ნივთიერებებიშეიძლება განისაზღვროს მხოლოდ მოლეკულების დიდი ჯგუფიდან. გარდა ამისა, არსებობს ნივთიერებები, რომლებშიც „ყველაზე პატარა“ ნაწილაკი, რომელსაც შეუძლია დამოუკიდებლად არსებობა, განუსაზღვრელი რაოდენობით დიდია და ძალიან განსხვავდება ჩვეულებრივი მოლეკულებისგან. მოლეკულა სინამდვილეში არის ატომების ჯგუფი, რომელიც არ არის ელექტრული დამუხტული. კონკრეტულ შემთხვევაში, ეს შეიძლება იყოს ერთი ატომი, მაგალითად, Ne. ამ ჯგუფს უნდა შეეძლოს მონაწილეობა მიიღოს დიფუზიაში, ისევე როგორც სხვა სახის თერმულ მოძრაობაში, როგორც მთლიანობაში.

როგორც ხედავთ, ქიმიის ძირითადი ცნებები არც ისე მარტივია. მოლეკულა არის ის, რაც გულდასმით უნდა იყოს შესწავლილი. მას აქვს საკუთარი თვისებები და მოლეკულური წონა. ამ უკანასკნელზე ახლა ვისაუბრებთ.

მოლეკულური მასა

როგორ განვსაზღვროთ მოლეკულური წონა ექსპერიმენტულად? ერთი გზა ეფუძნება ავოგადროს კანონს, შესაბამისად ფარდობითი სიმკვრივეწყვილი. ყველაზე ზუსტი მეთოდი მასის სპექტრომეტრია. ელექტრონი ამოვარდნილია მოლეკულიდან. მიღებული იონი ჯერ ელექტრულ ველში აჩქარდება, შემდეგ მაგნიტურად გადახრილია. მუხტის და მასის თანაფარდობა განისაზღვრება ზუსტად გადახრის სიდიდით. ასევე არსებობს მეთოდები, რომლებიც ეფუძნება ხსნარებს იმ თვისებებზე. თუმცა, მოლეკულები ყველა ამ შემთხვევაში აუცილებლად უნდა იყვნენ მოძრაობაში - ხსნარში, ვაკუუმში, გაზში. თუ ისინი არ მოძრაობენ, შეუძლებელია მათი მასის ობიექტურად გამოთვლა. და მათი არსებობა ამ შემთხვევაში ძნელია ამოსაცნობი.

არამოლეკულური ნივთიერებების თავისებურებები

მათზე საუბრისას ისინი აღნიშნავენ, რომ ისინი ატომებისგან შედგება და არა მოლეკულებისგან. თუმცა, იგივე ეხება კეთილშობილ გაზებს. ეს ატომები თავისუფლად მოძრაობენ, ამიტომ უმჯობესია მოვიაზროთ ისინი, როგორც ერთატომური მოლეკულები. თუმცა, ეს არ არის მთავარი. რაც მთავარია, in არამოლეკულური ნივთიერებებიბევრი ატომია, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. უნდა აღინიშნოს, რომ ყველა ნივთიერების დაყოფა არამოლეკულურ და მოლეკულად არასაკმარისია. კავშირის მიხედვით დაყოფა უფრო მნიშვნელოვანია. განვიხილოთ, მაგალითად, განსხვავება გრაფიტისა და ალმასის თვისებებში. ორივე ნახშირბადია, მაგრამ პირველი რბილია, მეორე კი მყარი. რით განსხვავდებიან ისინი ერთმანეთისგან? განსხვავება სწორედ მათ კავშირშია. თუ გავითვალისწინებთ გრაფიტის სტრუქტურას, დავინახავთ, რომ ძლიერი ბმები არსებობს მხოლოდ ორ განზომილებაში. მაგრამ მესამეში, ატომთაშორისი დისტანციები ძალიან მნიშვნელოვანია, შესაბამისად, არ არსებობს ძლიერი კავშირი. გრაფიტი ადვილად სრიალებს და იშლება ამ ფენებზე.

სტრუქტურის კავშირი

წინააღმდეგ შემთხვევაში, მას სივრცითი განზომილება ეწოდება. იგი წარმოადგენს სივრცის განზომილებების რაოდენობას, რომელიც ხასიათდება იმით, რომ მათ აქვთ უწყვეტი (თითქმის უსასრულო) ძირითადი სისტემა ( ძლიერი კავშირები). მნიშვნელობები, რომლებიც მას შეუძლია მიიღოს არის 0, 1, 2 და 3. ამიტომ, აუცილებელია განასხვავოთ სამგანზომილებიანი, ფენიანი, ჯაჭვისა და კუნძულის (მოლეკულური) სტრუქტურები.

კომპოზიციის მუდმივობის კანონი

ჩვენ უკვე ვისწავლეთ ქიმიის ძირითადი ცნებები. ნივთიერება მოკლედ განვიხილეთ ჩვენ მიერ. ახლა მოდით ვისაუბროთ კანონზე, რომელიც მას ეხება. იგი ჩვეულებრივ ჩამოყალიბებულია შემდეგნაირად: ნებისმიერ ინდივიდუალურ ნივთიერებას (ანუ სუფთა), მიუხედავად იმისა, თუ როგორ იქნა მიღებული, აქვს იგივე რაოდენობრივი და ხარისხობრივი შემადგენლობა. მაგრამ რას ნიშნავს კონცეფცია?მოდით ვნახოთ.

ორი ათასი წლის წინ, როდესაც ნივთიერებების სტრუქტურა ჯერ კიდევ ვერ იქნა შესწავლილი პირდაპირი მეთოდებით, როდესაც ჩვენთვის ნაცნობი ქიმიის ძირითადი ქიმიური ცნებები და კანონები ჯერ კიდევ არ არსებობდა, ეს განისაზღვრა აღწერილობით. მაგალითად, წყალი არის სითხე, რომელიც ქმნის ზღვებისა და მდინარეების საფუძველს. არ აქვს სუნი, ფერი, გემო. ესეთი ყინვა და დნობის ტემპერატურა აქვს, ცისფერდება.მარილიანი ზღვის წყალი იმიტომ რომ არ არის სუფთა. თუმცა, მარილების გამოყოფა შესაძლებელია დისტილაციით. ასე თუ ისე, აღწერითი მეთოდი, განისაზღვრა ქიმიის ძირითადი ქიმიური ცნებები და კანონები.

ამისთვის მეცნიერებიდრო, არ იყო აშკარა, რომ სითხე, რომელიც გაათავისუფლეს სხვადასხვა გზები(წყალბადის წვა, ვიტრიოლის გაუწყლოება, ზღვის წყლის დისტილაცია), აქვს იგივე შემადგენლობა. ამ ფაქტის დამადასტურებელი იყო მეცნიერების დიდი აღმოჩენა. ცხადი გახდა, რომ ჟანგბადისა და წყალბადის თანაფარდობა შეუფერხებლად ვერ შეიცვლება. ეს ნიშნავს, რომ ელემენტები შედგება ატომებისგან - განუყოფელი ნაწილებისგან. ასე მიიღეს ნივთიერებების ფორმულები და გამართლდა მეცნიერთა იდეა მოლეკულების შესახებ.

დღესდღეობით, ნებისმიერი ნივთიერება ცალსახად ან ირიბად განისაზღვრება ძირითადად ფორმულით და არა დნობის წერტილით, გემოთი ან ფერით. წყალი არის H 2 O. თუ სხვა მოლეკულები არსებობს, ის აღარ იქნება სუფთა. ამიტომ, სუფთა მოლეკულური ნივთიერებაარის ის, რომელიც შედგება მხოლოდ ერთი ტიპის მოლეკულებისგან.

თუმცა, რა შეიძლება ითქვას ამ შემთხვევაში ელექტროლიტებზე? ყოველივე ამის შემდეგ, ისინი შეიცავს იონებს და არა მხოლოდ მოლეკულებს. საჭიროა უფრო მკაცრი განმარტება. სუფთა მოლეკულური ნივთიერება არის ნივთიერება, რომელიც შედგება იმავე ტიპის მოლეკულებისგან და ასევე, შესაძლოა, მათი შექცევადი სწრაფი ტრანსფორმაციის პროდუქტებისგან (იზომერიზაცია, ასოციაცია, დისოციაცია). სიტყვა „სწრაფი“ ამ კონტექსტში ნიშნავს, რომ ამ პროდუქტებს ვერ მოვიშორებთ, ისინი მაშინვე ისევ ჩნდებიან. სიტყვა "შექცევადი" მიუთითებს იმაზე, რომ ტრანსფორმაცია არ დასრულებულა. თუ მოტანილია, მაშინ ჯობია ითქვას, რომ არასტაბილურია. ამ შემთხვევაში, ეს არ არის სუფთა ნივთიერება.

მატერიის მასის შენარჩუნების კანონი

ეს კანონი მეტაფორული ფორმით იყო ცნობილი უძველესი დროიდან. მან თქვა, რომ მატერია შეუქმნელი და ურღვევია. შემდეგ მოვიდა მისი რაოდენობრივი ფორმულირება. მისი მიხედვით წონა (და მე-17 საუკუნის ბოლოდან – მასა) არის ნივთიერების რაოდენობის საზომი.

ეს კანონი ჩვეული ფორმით აღმოაჩინა ლომონოსოვმა 1748 წელს. 1789 წელს მას დაემატა ფრანგი მეცნიერი ა.ლავუაზიე. მისი თანამედროვე ფორმულირება ასე ჟღერს: ქიმიურ რეაქციაში შემავალი ნივთიერებების მასა უდრის მის შედეგად მიღებულ ნივთიერებების მასას.

ავოგადროს კანონი, აირების მოცულობითი შეფარდების კანონი

მათგან უკანასკნელი ჩამოაყალიბა 1808 წელს ფრანგმა მეცნიერმა J.L. Gay-Lussac-მა. ეს კანონი ახლა ცნობილია როგორც გეი-ლუსაკის კანონი. მისი თქმით, რეაქციაში მყოფი აირების მოცულობები ერთმანეთთან დაკავშირებულია, ისევე როგორც მიღებული აირისებრი პროდუქტების მოცულობებთან, როგორც მცირე რიცხვები.

ნიმუში, რომელიც გეი-ლუსაკმა აღმოაჩინა, ხსნის კანონს, რომელიც ცოტა მოგვიანებით, 1811 წელს, იტალიელმა მეცნიერმა ამედეო ავოგადრომ აღმოაჩინა. მასში ნათქვამია, რომ თანაბარ პირობებში (წნევა და ტემპერატურა) აირებში, რომლებსაც აქვთ იგივე მოცულობა, არის იგივე რაოდენობის მოლეკულები.

ავოგადროს კანონიდან გამომდინარეობს ორი მნიშვნელოვანი შედეგი. პირველი ის არის, როცა იგივე პირობებინებისმიერი გაზის ერთი მოლი თანაბარ მოცულობას იკავებს. რომელიმე მათგანის მოცულობა ნორმალურ პირობებში (რომლებიც არის 0 °C ტემპერატურა, ასევე წნევა 101,325 კპა) არის 22,4 ლიტრი. ამ კანონის მეორე შედეგი შემდეგია: თანაბარ პირობებში, იგივე მოცულობის მქონე აირების მასების თანაფარდობა მათი მოლური მასების თანაფარდობის ტოლია.

არის კიდევ ერთი კანონი, რომელიც აუცილებლად უნდა აღინიშნოს. მოკლედ ვისაუბროთ მასზე.

პერიოდული კანონი და ცხრილი

D. I. მენდელეევი, ელემენტების ქიმიური თვისებების საფუძველზე და ატომური და მოლეკულური მეცნიერებააღმოაჩინა ეს კანონი. ეს მოვლენა მოხდა 1869 წლის 1 მარტს. პერიოდული კანონიარის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ბუნებაში. ის შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად: ელემენტების თვისებები და კომპლექსი და მარტივი ნივთიერებებიაქვთ პერიოდული დამოკიდებულება მათი ატომების ბირთვების მუხტებზე.

მენდელეევის მიერ შექმნილი პერიოდული ცხრილი შედგება შვიდი პერიოდისა და რვა ჯგუფისგან. ჯგუფები მისი ვერტიკალური სვეტებია. თითოეულ მათგანში შემავალ ელემენტებს აქვთ მსგავსი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები. ჯგუფი, თავის მხრივ, იყოფა ქვეჯგუფებად (ძირითადი და მეორადი).

ამ ცხრილის ჰორიზონტალურ რიგებს პერიოდები ეწოდება. ელემენტები, რომლებიც მათშია, განსხვავდებიან ერთმანეთისგან, მაგრამ მათ აქვთ საერთოც - რომ მათი ბოლო ელექტრონები განლაგებულია იმავე ენერგეტიკულ დონეზე. პირველ პერიოდში მხოლოდ ორი ელემენტია. ეს არის წყალბადი H და ჰელიუმი He. მეორე პერიოდში რვა ელემენტია. მეოთხეში უკვე 18. მენდელეევმა ეს პერიოდი პირველ დიდად დაასახელა. მეხუთესაც აქვს 18 ელემენტი, მისი სტრუქტურა მეოთხეს ჰგავს. მეექვსე შეიცავს 32 ელემენტს. მეშვიდე არ დასრულებულა. ეს პერიოდი იწყება ფრანციუმით (Fr). შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ის შეიცავს 32 ელემენტს, ისევე როგორც მეექვსე. თუმცა, ჯერჯერობით მხოლოდ 24 აღმოაჩინეს.

დაბრუნების წესი

უკან დაბრუნების წესის თანახმად, ყველა ელემენტი მიდრეკილია მოიპოვოს ან დაკარგოს ელექტრონი, რათა მათთან ყველაზე ახლოს იყოს 8-ელექტრონიანი კეთილშობილი გაზის კონფიგურაცია. იონიზაციის ენერგია არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ელექტრონის ატომისგან გამოსაყოფად. უკან დაბრუნების წესი ამბობს, რომ მარცხნიდან მარჯვნივ გადაადგილებისას პერიოდული ცხრილისაჭირო მეტი ენერგიაელექტრონის ამოსაღებად. ამიტომ, მარცხენა მხარეს არსებული ელემენტები ელექტრონის დაკარგვას ახდენენ. პირიქით, იმ მდებარეებთან მარჯვენა მხარესურს იყიდოს.

მოკლედ ჩამოვთვალეთ ქიმიის კანონები და ძირითადი ცნებები. რა თქმა უნდა, ეს მხოლოდ ზოგადი ინფორმაცია. ერთი სტატიის ფარგლებში შეუძლებელია ასეთ სერიოზულ მეცნიერებაზე დეტალურად საუბარი. ქიმიის ძირითადი ცნებები და კანონები, რომლებიც შეჯამებულია ჩვენს სტატიაში, არის მხოლოდ ამოსავალი წერტილიშემდგომი შესწავლისთვის. მართლაც, ამ მეცნიერებაში ბევრი განყოფილებაა. არსებობს, მაგალითად, ორგანული არაორგანული ქიმია. ამ მეცნიერების თითოეული განყოფილების ძირითადი ცნებების შესწავლა შეიძლება ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში. მაგრამ ზემოთ მოყვანილი ეხება ზოგადი საკითხები. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ეს არის ორგანული ქიმიის ძირითადი ცნებები, ისევე როგორც არაორგანული.