Химиялық түсінік

 

Химиялық байланыстардың түрлері

Атомдар өзара әрекеттескен кезде химиялық байланыс туып, соның нәтижесінде молекулалар, иондар, кристалдар, радикалдар түзіледі. Осыған сай химиялық байланыстың 4 типі бар, олар коваленттік, иондық, металдық, сутектік болып бөлінеді.

Коваленттік химиялық байланыс

Коваленттік химиялық байланыс атомдардың арасында ортақ электрон бұлты түзіліп, ортақ электрон жұбы пайда болғанда шығады. Әрекеттесуге қатысқан элемент  тұрақты әрі тиімді 8 электронды конфигурацияға (s2p6) ие болады, тек сутек үшін 2 электрон(s2) жеткілікті.

Коваленттік байланыс екі түрлі механизммен түзіледі: бірі — алмасу, екіншісі — донорлы-акцепторлы.

Алмасу механизмі атомдардың жұптаспаған электрондарының бұлттары өзара бүркесіп ортақ жұп түзгенде байқалады. Мысалы, сутек молекуласында s — s орбитальдар бүркесіп, полюссіз коваленттік байланыс түзеді.

Хлорсутек молекуласында s-және р- орбитальдардағы жалқы электрондардың бұлттары бүркесіп, полюсті коваленттік байланыс түзеді, өйткені ортақ бұлт электртерістігі үлкендеу хлор атомына қарай ығысады.

Азот молекуласындағы үш ортақ жұп р-орбитальдардағы жалқы электронды бірдей бұлттардың бүркесуінен туатындықтан, полюссіз болып шығады

Үш байланыстың біреуі (ядроны жалғастыратын сызық бойынша бүркесуі) σ-, ал екеуі  - (көлденең бұлттардың бүркесуі) байланыс болып саналады.

Мұндай еселі  байланыстар органикалық қосылыстарда жиі кездеседі.

Қаныққан көмірсутек метанда 4 σ-байланыс бар, ал канықпаған көмірсутек этиленде бес σ-, бір  -байланыс, ацетиленде үш σ-, екі  -байланыс болатыны көрініп тұр.

Донорлы-акцепторлы механизм бойынша коваленттік химиялық байланыс бір атомның дайын жұптасқан  электроны екінші атомның бос  орбиталіне орналасып, ортақ бұлттар түзгенде түзіледі.

Аммиак молекуласындағы азот атомы — донор, өзінің жұптасқан қос электронын хлорсутектің құрамынан бөлінген акцептордың, яғни сутек катионының (жалаң протонның) бос орбиталіне жіберіп, бұрыннан алмасу механизмімен пайда болған үш коваленттік байланысқа төртінші — донорлы-акцепторлы жолмен түзілген байланысты қосады. Мұндай жағдай органикалық қосылыстардың әрекеттесуінде де жиі кездеседі. Мысалы, аминдердің тұзға айналуын қарастырайық:

СН3 — NH2 + Н+Сl- → [СН3 — NH3]+Сl-

Коваленттік байланысты заттар қатты күйде екі  типті кристалдық тор түзеді: біреуі — атомдық торлы кристалдар, өте  берік болады.        (алмаз, графит, кварц SiO2). Екіншісі — молекулалық торлы кристалдар, қалыпты жағдайдагаз күйінде, оңай ұшатын сұйықтықтар, оңай балқитын не бірден буланатын қатты заттар (Н2, мұз, І2, "құрғақ мұз" — СО2) түрінде кездеседі.

Металдық байланыс

Металдың кристалдық торының түйіндерінде атомдар немесе олардың иондары орналасатыны белгілі. Металдық тордағы бостау күйдегі делокальданған электрондар көптеген ядролардың арасында өзара тарту күштерінтудырып, металдық байланыс түзеді. Металдардың сыртқы деңгейіндегі валенттік электрондар саны аз болатындықтан, олардың иондарға айналуы қиын емес: Me - ne- → Ме+n

Мұндай қабілетті металдар бос күйде де, химиялық әрекеттесу кезінде де көрсетеді. Бос күйдегі металдың белгілі физикалық қасиеттері: электр- және жылуөткізгіштігі, қаттылығы, иілімділігі, созылғыштығы, өзіне тән жылтыры, т.б. булардың барлығы металдық байланысқа тәуелді.

Металдардың валенттік электрондары өз ядросымен  нашар байланысқан. Сондықтан, бір-бірінен  оңай ажырайды және металда теріс  иондар қатары қалыптасады. Бұл иондар кристалдық торда орналасқан және электрондардың көбісі бүкіл кристалл бойынша жылжи алады. Металдың электрондары бүкіл металдағы атомдарды байланыстырады.

Металдағы электрондар(валенттік  электрондар) газ бен кристалдық торлардағызарядталған иондардың  арқаумен бір-бірімен әрекеттесуіне себепші болған - химиялық байланыс. Металдық байланыстың идеалды моделі металдың валенттік электрондармен жарым-жартылай топтастырылған энергетикалық аймағының (өткізу қабілеті бар зонасы) пайда болуына сәйкес келеді. Металдарды құрастыратын атомдардың жақындасуымен валенттік электрондардың атомдық орбиталдары, түйіндес қоспаның делокализдалған p-орбиталдар сияқты, кристалдық торлар бойынша делокализдалған p-орбиталдарға айналады. Металдық байланыстыңсандық сипаттамасы квант механикасымен ғана бола алады. Сапалық сипаттаманы коваленттік байланыстың ұғымымен түсінуге болады.

Металдың екі атомы  жақындасқанда, мысалы Li, коваленттік  байланыс пайда болады, сонымен валенттік  электрондың әр энергетивтік деңгейі  екіге бөлінеді. Li атомдардың N саны кристалдық торларды жасаған кезде, көрші атомдардың электрон бұлттарының қайта жабуы валенттік электрондың әр энергетикалық деңгейі N деңгейлерге бөлінеді. Деңгейлердің саны көп болғандықтан, олар бір-біріне жақын орналасқан. Сол үшін оларды энергетикалық деңгейлердің бөлінбейтін, әрі ақырғы ені бар, бір зонасы деп есептеуге болады. Валенттік электронлардың саны бірдей болған екі атомдық молекуламен салыстырғанда, әр атом көп байланыстардың пайда болуына үлес қосып жатады. Сондықтан, жүйенің энергиясының минимумы (немесе байланыстың максимумы) молекуладағы екі центрлік байланысына қарағанда, үлкен қашықтыққа жете алады.

Металдардағы  атомдар арасындағы қашықтық, коваленттік  байланыспен құрылған қосылыстарға қарағанда (металлдық атомдардың радиусы әрқашан коваленттік радиусынан үлкен) едәуір үлкен. Ал үйлестіретін саны (ең жақын көршілердің саны) металдың кристалдық торыларында көбінесе 8 немесе 8-ден үлкен. Ең көп кездесетін кристалдық құрылымдардың үйлестіретін саны 8 (көлеміцентрир. текше), 12 (шекцетрир. текше немесе гексаген. тығыздап оралған). Коваленттік радиустарды пайдаланып металл торларының параметрлерінің есептеуі төмен нәтижелерді көрсетеді. Осылайша, Li2 молекуланың (коваленттік байланыс) Li атомдардың арасындағы қашықтығы 0,267 нм, ал Li металлдың ішінде 0,304 нм тен. Металлдағы әр Li атомдың ең жақын көршілерінің саны 8 болса, есе көп қашықтықта тағы 6 бар. Байланыстың энергиясы Li бір атомға санасақ, ең жақын көршілердің саны өскеннен Li2 үшін 0,96.10-19Дж-нен, кристаллдық Liүшін 2,9.10-19 Дж-ге өседі.

Сутектік байланыс

Сутектік байланыс оң зарядты полюстікке ие болған сутек атомы мен теріс полюсті, электртерістігі күшті, бөлінбеген электрон жұбы бар (көбіне F, О, N, кейде CI, S) атомдар арасында түзіледі. Сондықтан сутектік байланыстың механизмін жартылай электростатикалық, жартылай донорлы-акцепторлы деп қарастыруға болады.

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 суғаараластырғанда жылу бөле жүретін процестен байқауға болады.

Кіші молекулалы су, спирт, альдегид тәрізді заттардың қалыпты жағдайда сұйық күйде болуы еутектік байланыстың әсерінен. Сонымен қатар аммиак, фторсутек сияқты газ күйіндегі заттардың оңай сұйылуы олардыңмолекуласының арасында түзілетін сутектік байланыстар арқылы іске асырылады.

Сутектік байланыспен байланысқан заттар молекулалық кристалдық торға ие болады.

Иондық байланыс

Иондық байланыс катиондар мен аниондардың арасында электро-статикалық тартылу күшінің нәтижесінде пайда болады. Химиялық әрекеттескен атомдар 8 электронды тұрақты октет қабатқа ие болып, катион мен анионға айналу үшін олар күшті металдар мен бейметалдарға жатуы тиіс.

Иондық байланысқан  қатты заттар иондық кристалдық торға ие болады. Сондықтан олар қатты, берік, қиын балқитын заттарға жатады. Иондық байланыс көбіне нағыз типтік металдардың оксидтері мен гидроксидтеріне және барлық тұздарға тән.

Әдетте, бір  молекуланың ішінде байланыстың  әр түрлі типтері кездеседі. Мысалы, күшті негіздерде (КОН, Са(ОН)2, т.б. ) металл катионы мен гидроксотоп арасында иондық, ал оттек пен сутек арасында коваленттік полюсті байланыс түзіледі. Оттекті қышқылдардың тұздарында да (K2SО4, СаСО3, т.б.) металл катионы қышқыл қалдығының анионымен иондық байланыспен байланысса, оттек пен бейметалл (С, S) арасында коваленттік полюсті байланыс түзіледі.

Жалпы алғанда, химиялық байланысты типтерге жіктеу шартты сипатқа  ие. Өйткені олардың түпкі негізі бір. Мысалы, иондық байланысты коваленттік  байланыстың шекті түрі деп қарау  керек. Металдық байланыста коваленттік полюсті байланыстың да, иондық байланыстың да элементтері бар. Көптеген заттарда "таза" бір ғана химиялық байланыс типі бола бермейді. Мысалы, ас тұзы — натрий хлориді иондық байланысты қосылыстарға жатады. Іс жүзінде оның 84% байланысы иондыққа, қалған 16%-і коваленттіге тиесілі. Сондықтан химиялық байланыстың полюстік дәрежесін біліп тұрып, нақты қай типке жататынын сөз еткен дұрыс.

Егер галогенсутектер  қатарындағы байланыстың полюстік дәрежесінің өзгеруіне келсек, фторсутектен астатсутекке қарай: HF→HCl→HBr→HI→HAt төмендейді. Себебі галоген мен сутектің электртерістіктерінің айырмашылығыазая түседі де, ақыры астатсутекке жеткенде байланыс полюссіз коваленттіге жуықтайды.

Химиялық байланыстың барлық типтері мен түрлерінің негізі бір болатыны — олардың бәрінің де табиғаты электрондық бұлттардың тығыздығының өзгеруіне тәуелді. Химиялық байланыстың түзілуі кез келген жағдайда электрондық-ядролық әрекеттесудің арқасында, осы кездегі энергия ұтысының (бөлінуінің) нәтижесінде іске асады. Оны барлық химиялық байланыс типтерінің белгілерін өзара салыстырғанда байқаймыз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер:

 

1. Скурихин И.М., Шатерников  В.А. Как правильно питаться. —М.: 1986.

2. Тагидиси Д.Г., Алиев С.Д. Микроэлементы и здоровье. Х 1979.

3. Джустин Гласе. Жить. 180.1990.

4. Искусственная пища: за и против. Х 1998.

5. Кавецкий Р.Е., Чебатарев  Д.Ф. Здоровье, труд, отдых. -Киев.: Наука, 1996.

6. Маршелл Э. Биофизическая  химия. —М: Мир, 1981.

7. Хьюз М. Неорганическая  химия биологических процессов.  — М: Мир, 1983.

8. Сеитов З. С. Биохимия. — Алматы, 2000.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі

Марат Оспанов атындағы Батыс Қазақстан  мемлекеттік медицина университеті

 

 

 

 

 

 

  Студенттің өзіндік         жұмысы

 

 

 

 

Факультет: Жалпы медицина

Кафедрасы: ________________________________________________________

Дисциплина: Химия

Тақырыбы: Изотондық коэффициент.Осмостық және онкотикалық қысым.

Тобы: 107 «А»

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                    Орындаған: Байсақалова А.

                                                                                    Қабылдаған: Абиева Набира

                                                                                      Күні: ____________________

                                                                                     Бағасы: __________________

 

 

 

 

 

 

                                                          

 

                                                          Ақтөбе 2013