2 კვირა

2 ოქტომბერი ..
.. 8 ოქტომბერი

6) ქიმიური ელემენტები და მათი კლასიფიკაცია.
7) ელემენტთა პერიოდული სისტემა.
8) ქიმიური ბმები (იონური და კოვალენტური).
9) ჟანგვა-აღდგენის საფუძვლები (პრინციპი).
იცოდით თუ არა, რომ
2016 წელს, მოხდა ის რასაც სამეცნიერო საზოგადოება ელოდებოდა 120 წელიწადზე მეტ ხანს.
დაიხურა ქიმიურ ელემენტთა პერიოდული სისტემის ბოლო, მეშვიდე, ღია პერიოდი.
პერიოდის შესავსებად დარჩენილი ოთხი ელემენტების აღმოჩენა დამოწმებულ იქნა თეორიული და გამოყენებითი ქიმიის საერთაშორისო კავშირის (
International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) მიერ.
ახალი ელემენტისათვის სახელის გამოგონების და დარქმევის უფლება გააჩნიათ მათ აღმომჩენებს. დასახელებების შერჩეული კანდიდატურები ამჟამად წერდგენილია IUPAC-ის საბჭოსათვის დასამტკიცებლად, რისთვისაც მათ 2016 წლის 8 ნოემბრამდე აქვთ ვადა (წყარო[1]). ბოლოს ხელოვნურად მიღებული და ამრიგად აღმოჩენილი ელემენტებისათვის შემოთავაზებული დასახელებებია:
Nh 113-ე ელემენტი (Nihonium), Mc 115-ე ელემენტი (Moscovium), Ts 117-ე ელემენტი (Tennessine) და Og 118-ე ელემენტი (Oganesson).

 

6) ქიმიური ელემენტები და მათი კლასიფიკაცია

ელემენტები

ქიმიური ელემენტი - ბირთვის ერთნაირი მუხტის მქონე ატომების ერთობლიობაა. ატომის ბირთვის მუხტის სიდიდე განპირობებულია პროტონების რაოდენობით. ამ რიცხვს ატომურ ნომერს უწოდებენ. პერიოდულ სისტემაში ის უტოლდება ელემენტის რიგით ნომერს (ნახ 1.-ზე ელემენტ ირიდიუმისათვის (Ir) მოცემულ მაგალითში, მისი მნიშვნელობაა 77). ატომებში არსებული პროტონებისა და ელექტრონების რაოდენობა ელემენტის რიგითი ნომრით განისაზღვრება. ამასთან პროტონებისა და ელექტრონების რაოდენობა ატომებში ყოველთვის ახლავთ ერთნაირი. შესაბამისად რადგანაც სპილენძის (Cu) რიგითი ნომერი არის 29 - მისი ყველა ატომი შეიცავს 29 პროტონსა და 29 ელექტრონს. ყველა ქიმიურ ელემენტს გააჩნია საერთაშორისო დასახელება ლათინურ ენაზე და აღმნიშვნელი ქიმიური სიმბოლო წარმოდგენილი ერთი ან წყვილი ლათინური ასოებით, ომელიც გახლავთ IUPAC-ის მიერ რეგლამენტირებული და მოყვანილი მენდელეევის ელემენტების პერიოდული სისტემის ცხრილში.

ნახ 1. - პერიოდული სისტემის ელემენტის უჯრის ნიმუში.

საყურადღებოა, რომ ქიმიური რეაქციების დროს არ ხდება ელემენტების ატომების ერთმანეთში გარდაქმნა, იცვლება ატომებს შორის გარე ელექტრონთა ურთიერთკავშირები - ბმები, რის შედეგადაც გარდაიქმნებიან ატომთა კავშირები, მოლეკულები. სწორედ მოლეკულების შემადგენლობის ან მისი აგებულების ცვლილება ქმნის ახალ ნივთიერებებს, რომლებსაც ექნებათ ახალი თვისებები.

აღნიშნულ ფაქტს თავდაპირველად, 355 წლის წინ (1661 წ), ხვდებოდა ანგლო-ირლანდიელი მეცნიერი რობერტ ბოილი, რომელიც შემდგომ გახდა თანამედროვე ქიმიის ერთ-ერთი დამაარსებელი. ბოილის თანახმად, ელემენტები წარმოადგენენ დაუშლელ მარტივ მატერიას, რომელიც შედგება მხოლოდ ორიგინალური, მისთვის დამახასიათებელი მასალისაგან, თავის თავისაგან. სხვა სიტყვებით, ელემენტები შედგებიან მატერიის ნამცეცი კორპუსკულების მხოლოდ ერთნაირი სახეობებისაგან, რომელთაგანაც შექმნილია ყველა სხეული და როდემდეც სხეულები შესაძლებელია დაიშალოს. კორპუსკულები შეიძლება განსხვავდებოდნენ ფორმით, ზომით და მასით. დაბოლოს კორპუსკულები, რომელთაგანაც შექმნილია ყველა სხეული რჩებიან უცვლელნი მაშინაც, როდესაც ხდება მათგან შემდგარი სხეულების გარდაქმნა. დღეს ბოილის სხეულებს ეწოდებათ მოლეკულები, ხოლო კორპუსკულებს - ატომები.

ქიმიურ ელემენტთა კლასიფიკაცია

როგორც ადრე ასევე ამჟამადაც არსებობს ქიმიურ ელემენტთა დაჯგუფების რამოდენიმე სახეობა. თუმცა ყოველ მათგანში ხდება ელემენტების ერთმანეთისაგან განმიჯვნა მათი ლითონური და არალითონური ბუნებიდან გამომდინარე, რომელიც უმრავლეს შემთხვევაში გახლავთ ურთიერთგამომრიცხავი და ანტაგონისტური. გამომდინარე იქნედან, რომ მათ შორის არალითონებს ელემენტების მთლიანი რაოდენობის მხოლოდ 20% უკავიათ, არ არის გასაკვირი, რომ ლითონებს გააჩნდეთ თვისებების შედარებით ფართო გრადაცია (ლითონური ელემენტების სხვადასხვა კლასები). ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარული კლასიფიკაციის მიხედვით (ნახ 2) ელემენტები იყოფიან: ტუტე ლითონებად, ტუტემიწა ლითონებად, ლითონებად, ამფოტერულ ლითონებად; არალითონებად და ამ უკანასკნელთა რიცხვში შემავალ ინერტულ აირებად.

ნახ 2. - ქიმიურ ელემენტთა ძირითადი კლასები.

ლითონები არალითონები
ფიზიკური თვისებები

ლითონური ბზინვარება

არ გააჩნია ლითონური ბზინვარება

ჭედადობა ან ძლიერი სისმტკიცე

არ ახასიათებთ ჭედადობა. ხშირად არიან მსხვრევადნი ან აირადნი

ნაკეთობების ჟღერადობა (ლითონური რეკვის უნარი)

არ ახასიათებს ჟღერადობა (რეკვის უნარი)

დამახასიათებელია ელექტრო და თბოგამტარებლობა

არ ახასიათებს ელექტრო- და მაღალი თბოგამტარებლობა

დნობისა და დუღილის ტემპერატურები უპირატესად მაღალია

დნობისა და დუღილის ტემპერატურები ლითონებთან შედარებით უპირატესად დაბალია

ნორმალურ პირობებში მხლოდ მყარი აგრეგატული მდგომარეობა. (გამონაკლისია ვერცხლისწყალი)

ნორმალურ პირობებში სამივე სახის აგრეგატული მდგომარეობა

ქიმიური თვისებები

არალითონებთან შედარებით უფრო ხშირად გააჩნიათ წყალთან ურთიერთქმედების უნარი. წყალთან რექციის შემთხვევაში წარმოიქნება წყალბადი

ლითონებთან შედარებით უფრო ნაკლებად ურთიერთქმედებენ წყალთან. თუმცა წყალთან რექციის შემთხვევაში წარმოიქმნება ჟანგბადი

წარმოქნიან მყარ წყალბადნაერთებს

წარმოქმნიან აქროლად წყალბადნაერთებს

აქვთ მჟავეებთან ურთიერთქმედების მეტი უნარი ვიდრე ფუძეებთან

აქვთ ფუძეებთან ურთიერთქმედების უნარი, მაშინ როდესაც არ ახასიათებთ ურთიერთქმედება მჟავეებთან

წარმოქნიან უპირატესად ფუძე ბუნების ნაერთებს

არ წარმოქმნიან ფუძე ნაერთებს - წარმოქმნიან მჟავა ბუნების ნაერთებს

უფრო ახასიათებთ აღმდგენი თვისებები

უფრო ახასიათებთ მჟანგველობითი თვისებები.

ნახ 3. - ლითონთა და არალითონთა ზოგიერთი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები.

 

7) ელემენტთა პერიოდული სისტემა

ქიმიური ელემენტების კლასიფიკაციის არაერთი მცდელობის შემდეგ, რომელთა დროს სხვადასხვა სქმემები იყო შემუშავებული: დობერეინერის ტრიადები, დე შანკურტუას "მიწათა სპირალი", ნიულენდსის ოქტავები, ოდლინგ-მეიერის ცხრილები და ზოგიერთი სხვა, რუსმა მეცნიერმა დ. ი. მენდელეევმა 1869 წელისათვის დაგროვებულ თეორიულ მასალაზე დაკვირვებების საფუძველზე აღმოაჩინა და გამართულად ჩამოაყალიბა ქიმიურ ელემენტთა პერიოდულობის კანონი, რომელიც ბუნების ფუნდამენტურ კანონებს შორის არის აღიარებული.

ელემენტები ცხრილში ლაგდებიან მათი ატომური მასის ზრდის მიხედვით. წარმოქმნილ მწკრივში თითოეულს ენიჭება შესაბამისი რიგითი ნომერი. აღნიშნული მიდგომით ჩამწკვრივებულ მიმდევრობაში ქიმიკოსისათვის ნათლად იკვეთება ელემენტთა ქიმიური თვისებების თანდათანობითი ცვლილება და მათი კვლავინდებული გამოჩენა იგივე მიმდევრობით ანუ თვისებების ცვლილებას გააჩნია პერიოდული ბუნება. ამრიგად ატომური მასის ზრდის მიხედვით გაწერილი მწკვრივის საფუძველზე გაჩნდა შესაძლებობა შემუშავებულ იქნას ცხრილი, რომლის თითოეული რიგი (სტრიქონი) იწყება ტუტე ლითონებით Li, Na, K, Rb, Cs... (რიგის პირველი წევრი) და მთავრდებოდეს ინერტული აირით Ne, Ar, Kr, Xe... (რიგის ბოლო წევრი). ანალოგიურად ყველა რიგის დანარჩენ წევრებს გააჩნიათ ერთმანეთის თვისებებს მიმართ ცხადი მსგავსება, როგორიც არის მაგალითად რიგის მეორე წევრებს შორის: Mg, Ca, Sr, Ba, ასევე ცხრილის თითოეული რიგის მეშვიდე წევრებს შორის: F, Cl, Br, I რომლებიც მსგავსი ქიმიური თვისებების გამო შემდგომ ცალკეულ ოჯახშიც გააერთიანეს და ჰალოგენები დაერქვათ. ასევე ჟანგბადის გასწვრივ ტაბულის სვეტის წევრებსაც აღმოაჩნდათ ერთმანეთის მსგავსი თვისებები და ისინი ჰალკოგენიდები კლასში გააერთიანეს: O, S, Se, Te. ცხრილის აზოტის გასწვრივ სვეტის წევრებსაც - პნიქტოგენები: N, P, As, Sb, Bi და დანარჩენი სხვა.
 

  პერიოდულობის კანონის ერთ-ერთი განსაზღვრება:
"ქიმიურ ელემენტთა თვისებები, მათი არსებობის ფორმები და ასევე მათ მიერ წარმოქმნილი ნივთიერებების თვისებები არიან მათი ატომების ბირთვების სიდიდესთან პერიოდულ დამოკიდებულებაში".

ტაბულის მიხედვით პერიოდულობის კანონზომიერების განმარტების გარდა ასევე აღსანიშნავია, ელემენტთა ლითონ-არალითონური თვისებების პერიოდული გრადაცია: ლითონური (აღმდგენი) თვისებების მქონე ელემენტები ჰორიზონტალურად თავმოყრილია ცხრილის მარცხნივ, ხოლო არალითონური (მჟანგველობითი) თვისებების კი მარჯვნივ; რაც შეეხება ვერტიკალურ ჭრილში ელემენტთა ლითონური თვისებები უფრო ვლინდება ზემოდან ქვევით, ხოლო არალითონურის შესაბამისად პირიქით ვლინდებიან ქვემოდან ზევით ასვლისას. ამრიგად ყველაზე გამორჩეული ლითონური თვისებები ექნება ელემენტ ფრანციუმს Fr, რომელიც გახლავთ ცხრილის მარცხენა ქვედა ნაწილში, ხოლო ყველაზე არალითონური (მჟანგველობითი) მარჯვენა ზედა ნაწილში ელემენტ ფტორს F. ნათლად ჩანს, რომ სისტემა პოლარულია (ჟანგვა-აღდგენითი თვისებების განაწილების მიხედვით) და მას ორი პოლუსი გააჩნია. განმარტებული გარემოების გამომწვევი მიზეზი ასევე აყალიბებს ელემენტთა ატომებს შორის კავშირების ბუნებას, რომელთა სახესხვაობა განპირობებულია ატომების მიერ ელექტრონთა მიმართ განსხვავებული სწრაფვით. რამდენადაც ცნობილია, ზოგიერთი ატომი აქტიურად იერთებს ელექტრონებს, მაშინ როდესაც სხვებს მხოლოდ სავალენტო ელექტრონების გაცემა შეუძლიათ.

გარდა ამისა დამატებით საჭიროა აღინიშნოს, რომ მორეაგირე ელემენტთა შორის ელექტრონების ურთიერთგაცვლის აქტიურობა უდევს საფუძვლად მათ შორის მიმდინარე რეაქციის ხასიათზე უპირველესყოვლისა ენერგიულობაზე. ქვემოთ მოყვანილი ვიდეო ფაილის დათვალიერებისას შენიშნავთ რექციაში მონაწილე ნივთიერების მიერ სავალენტო ელექტრონების გაცემის აქტიურობასთან ერთად, რამდენად მატულობს ურთიერთქმედების ენერგიულობა. ნაჩვენებია ტუტე ლითონთა მწკრივის წყალთან რეაქცია, რომელიც იწყება სადემონსტრაციოდ შერჩეული აღმდგენელთა (ელექტრონთა გამცემთა) ნაკრებიდან ელექტრონების გაცემის ყველაზე ნაკლებად მოსურვე ევრით ითიუმით Li, თანდათანობით ელექტრონთა გაცემის ზრდადი მოთხოვნილების მქონე ელემენტების მაგალითებით: Sodium (ინგლ. ნატრიუმი) Na; Potassium (ინგლ. კალიუმი) K; რუბიდიუმი Rb; ცეზიუმი Cs და oh mon Dieu! si cela était ფრანციუმი Fr.

 

 

8) ქიმიური ბმები (იონური და კოვალენტური)

 
პრეზენტაცია ნაერთის იონიზაციის შესახებ
download and open
   სასურველია პრეზენტაციის ფაილი ჯერ გადმოწეროთ (save as) და შემდეგ გახსნათ;
   გახსნილი პრეზენაციის დასაწყისიდან გასაშვებად დააჭირეთ ღილაკს F5;
   პრეზენტაციის მონიშნული სლაიდიდან გასაშვებად დააჭირეთ Shift + F5

ატომებს შორის კავშირის დამყარების ორ ძირითად შესაძლო შემთხვევას ვიხილავთ: კოვალენტურსა და იონურ ბმებს.

იონური ბმა (ძვ. ბერძ.  ίόν გადმოსული; გადაღმა). ქიმიური კავშირი, რომელიც წარმოიქმნება ელექტრონისაკენ სწრაფვის დიდი სხვაობის მქონე ატომებს შორის, უპირატესად ძლიერ ლითონსა და ძლიერ არალითონს შორის, რომლის დროსაც გაზიარებული (სავალენტო) ელექტრონები ერთი ატომიდან მთლიანად გადადიან მეორე ატომის შემადგენლობაში.

კოვალენტური ბმა (ლათ. co-"ერთობლივი; თანაგაზიარება" და vales - "ძალის მქონე").
ამ სახით დამყარებულ ბმაში სავალენტო ელექტრონები მოძრაობენ ყველა, კავშირში მონაწილე, ატომების ბირთვების ირგვლივ, რომელიმე მათგანზე ლოკალიზაციის გარეშე. აღნიშნული ელექტრონები დიდი სიხშირით და განუწყვეტლივ გადადიან ერთი ატომის შემადგენლობიდან მეორეში. (და არ ჩერდებიან, რომელიმე მათგანზე).

ამგვარად, იონური კავშირის მქონე ნაერთებისათვის დამახასიათებელია პოლარულ ("დამუხტულ") გამხსნელებში კარგი ხსნადობა, ისეთებში როგორც არიან წყალი, მჟავეები ა.შ. რაც არის განპირობებული თავად იონური ნაერთის დამუხტულობის გამო.

კოვალენტური კავშირის მქონე ნაერთევისათვის განსხვავებით იონურისა დამახასიათებელია წყალში უხსნადობა და ლიპოფილური ბუნების მქონე განხსნელებში ხსნადობა (ზეთები, ცხიმები, ორგანული გამხსნელები).

 

9) ჟანგვა-აღდგენის საფუძვლები (პრინციპი)

ჟანგვა-აღდგენით რეაქციები მიმდინარეობენ მონაწილე ატომების ჟანგვის ხარისხის შეცვლით. ეს ხორციელდება ელექტრონთა გადანაწილებით ატომ-დამჟანგველს და ატომ-აღმდგენელს შორის. დამჟანგველები ელექტრონებს იერთებენ, აღმდგენელები - გასცემენ. ელემენტარულ, მარტივ ნივთიერებებს შორის ტიპიური აღმდგენელები არიან ლითონები, მათთვის დამახასიათებელია ელექტრონების გაცემა. შესაბამისად დამჟანგველისათვის, პირიქით, დამახასიათებელია ელექტრონების მიღება, ტიპიური წარმომადგენლები არიან არალითონები.