ОҚулық Өңделіп, толықтырылып 2-Оисылуы •
жүктеу/скачать 28,51 Mb. Pdf көрінісі
|
| 54 А93 -> < ■ -і«^ВЬьсб^5км / Кәрім АХАНБАЕВ Кәрім АХАНБАЕВ ОҚУЛЫҚ Өңделіп, толықтырылып 2-Оисылуы • «гмм^м мімдаг мшчштя умтмгак С . БЕЙСЕЭМБАЕв АТЫНДАҒЫ ҒЫЛЫМЙ КГТАПХАНА ОЦУ ЗАЛЫ ЧИТЛЛЬИЫЙ ЗА п НАУЧНАЯ Б И Ы Ш ІТ Е У А И,М. С . БЕКСЕМ&АЕБА ‘ П Л Л А 9 Л Л + С * п * • : с ) Д » Д и і і Ц і > і г щ и с н и т п м ь < . І О М І Г Ш Я А АЛМАТЫ “САНАТ” 1999 ББК 24 я 73 А 93 ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ ____: АҚПАРАТ ЖӘНЕ КОҒАМДЫҚ КЕЛІСІМ МИНИСТРЛІГІНЩ БАҒДАРЛАМАСЫ БОЙЫНША ШЫҒАРЫЛЫП ОТЫР * 2г / С.Торайғыроа аты ндағы ПМҮ+дің ідемик С.Бейсембае аты кдағы ғыйыми ІТ А П Х А Н А С Ы I Аханбаев К. А 93 Жалпы және анорганикалық химия. Оқулық. 2- басылуы. — Алматы, “Санат”, 1999.— 560 бет. І 8 ВК 5-7090-0293-3 Оқулықта жалны химияның теориялық негіздері, элементтер мен олардың қосылыстарының химиясы, органикалық қосылыстар баяңдалған. Оқулық жоғары оқу орындарының студенттеріне арналған. 1703000000—_0І 9 2 _ 9 7 ББК 24 я 73 416(05) — 99 ІЗВ ^ 5-7090-0293-3 і Аханбаев Кәрім, 1999 А Л ҒЫ С Ө З Т " — " в ' ;,в |нгвп қүралы оілім министолігінін инж**- £ . » а « « 2 т а ^ - « — < — »«" ж 2 '“ о ^ ем ентр қосылыстар“ леп ат ам т Л « Г І * әне «Органикалық «« * А 2 үш оөлімнен түрады т о и о ™ , Г Г , „ 31 стехио" етР-лі« заңдары ме, а5 Ж ,І Г ~ ” 3 * ! л“ сы’ ™ ™ « реак«и,лар кешен циялары, электрохимиялық процестер, металдао косылыстар сияқты теориялық мәселелер қарастьшылапы « э т и й к : ; « ^ т е р ін а а л е н т г і / ^ ^ ^ р ^ Г т к й Г ^ а К айтмлалы °Р «н™ ьдар ^ р н Л , ™ £ а ^ ™ а ^ л в к в в в я я й “ атерналдарлы саналы түрде еп элементтердің я я в а £ т я * ~ ~ ж в - г - Г ! £ ? м к ь г ; - ° = ИУЧ)ТОР’ * “ « » ■ ™ ™ « « р »■ 6. туар 2 і Автор И 3 КІРІСПЕ МАТЕРИЯ ЖӘНЕ ОНЫҢ ҚОЗҒАЛЫСЫ ТУРАЛЫ ТҮСІНІК Бізді қоршап тұрған және біздің санамыздан тыс өз бетінше өмір сүретін дүние — толып жатқан заттар мен қүбылыстар материяға жатады. Материя объективтік шындықты бейнелейтін философиялық категория,. мате- рия біздің сезім мүшелерімізге әсер етіп сезім тудыра- ды, бейнеленеді. • * Материя объективтік шындық ретінде з а т және ө р і с түрінде өмір сүреді. Зат дегеніміз белгілі химия- лық қүрамы бар, тиісті физикалық және химиялық қасиеттермен сипатталатын материяның жеке бір түрі. Сондықтан зат — тыныппық күйде өзіне тән массасы бо- латын материялық бөлшек. Мысалы, су, күкірт қыш- қылы, сода, мыс, темір, бүлар заттар. Материялық ортаға — физикалық өріске — электрлік, магниттік, эл ектромагниттік, гравитациялық өрістер, ішкі ядролық күштер жатады. Зат пен өріс езара байланысты және белгілі бір жағдайда бір-біріне ауысып отырады. Материя үздіксіз қозгалыста болады және ол қозға- лыспен тығыз байланысты. Материя қозғалысының формалары алуан түрлі, олар өзара байланысты және белгілі бір жағдайларда бір- біріне айналып отырады. Мысалы химиялық энергия электр энергиясына, электр энергиясы жылу энергиясы- на, жылу энергиясы механикалық энергияға т. с. с. айналады. Материя қозғалысының бір-біріне айналуы кезінде — табиғаттың негізгі заңы — материя мен оның қозғалы- сының мәңгілігі сақталады. Материяның қай түрі және қандай қозғалысы болсын жоқтан пайда болмайды және жоққа айналмайды. Материяны бақылау, тәжірибе жа- сау, теориялық зерттеу арқылы тануға болады. 4 ХИМИЯ ПӘНІ. ХИМИЯНЫҢ МАҢЫЗЫ , РІ ИЯ ү ӘШ материя қозгалысының химиялық түрін зерттеиді. Хишіялық процестер кезінде молекулалартан қүрамьщдағы бөлшектердің өзара қосылуы, айырьшуы ^гасы^өягрпі^ УЫ НӘТИжесінде бастапқы затгардьпі өзгеріп жаңа сапалы заттар түзіледі және гшяп- Дын қасиеттері де басқаша болады ^ Соньшен химия дегеніміз - заггардың қүрылысын, олардың бір түрден екінші түрге айналуын және осы аиналу кезіңце байқалатын құбылыстарды зерт- і ғылым. н қүрамын Химия негізінен және олардың халық элементтерді Ба,М“ к » « « ™ р <көмірте- ™ оаскасы) мен сшардьщ косылысгарьш зештейтів к ^ ^ - а аН ш‘Н иК аЛ Ы К ’ ХиМ иЯ дейді' Анорганикалық Р 300 мыңнан асЗДьі. Тек көміртегі қосылыс- тарының қүрьілысын, қүрамын, оларга байланысты реак- Циялар мен қүбылыстарды зертгейгін х и м и Г ^ а ^ а - ык, х и м и я деп аталады. Органикалық қосылыстап 4 к М™ 0ННаН аСаДЫ’ Бүлардан бзсқа физикалық химия ко^іовдтык химия, электрохимия, химиялық технология т. 6. пәндер оқытылады. ия Химияның табигатты, тірі дүниені зертгеуде және арузшылыгын дамытудағы маңызы зор Химия- ның непзп мшдеттеріне халық шаруаи^ыгывд к а ^ і сапалы енімдер алу, вндіріс дықсыз заттар өндіру т. б. жатады. Табигатга халык шаруашылыгына қажетті заттар кездесе бермейді Сон дықтан химиялық әдісгерді және х и м и ^ ң ж етіЙ к- терш паидаланып алуан түрлі өнімдер өндіреді. биги „ Т КСЗДе *имиялық синтез әдісін пайдаланып та- идалы қазбалармен бірге кездесетін қосалкы газ ЖЭНе к ^ Г о й м - і і Я Й Й " внеркэсібівде хехнааоп» әдістерді іске қосу, өнімдердің с ™ УМ™ п з 1 Г < ^ ° Г Г 0ртаны в> *’г а Уг а ® *>Р п а б д а - пайдаланып ояеркасілке3" ө н д ір іс п к м өлш ерд е ж ү зе ге асы р ы л у д а. Халық шаруашылыгына қажетті қара және түсті ме талдарды олардың қосылысгарьшан ^ ы к с ы з п а ^ п ^ алУ тек химиялық реакциялардың негізінде жүреді. және жаңа технологиялық ыгымын, сапасын арт- 5 Химиялық реакциялардың негізінде химиялық өнімдер: күкірт қышқылы, азот қышқылы, түз қыш- қылы, сілтілер, сода, сабыи, резеңкелер, пластмассалар, каучуктер, жасанды таЛшықтар, мүнай өнімдерін өндіру, сонымен бірге ауыл шаруашылығына қажетті калий, азот, фосфор тыңайткыштарын және микротыңайтқыш- тар, гербицидтер т. б. өндіру іске асырылады. Химиялық реакцияларды пайдаланып, дәрі-дәрмектер, тау-кен жүмысына қажетті қопарғыш заттар өндіреді. Бір ғана мүнайдың өзінен 20 мыңнан астам, ал тас- көмірден одан да көп органикалық және минералдық зат- тар алынады. Химия жетістіктерін пайдапанып қазіргі химия өнеркәсібі 50 мыңнан астам халық түтынатын өнімдер өндіреді. Сонымен бірге жартылай өткізгіштер өндіруге қажет- ті өте таза заттар, космос ракеталарына қажетті бөл- шектер, ракетаға жоғары жылдамдық беретін отын элементтерін өндіреді. Соңғы кезде зор көңіл бөлініп отырған қоршаған ор- таны қорғау мәселесінде химияның алатын орны ерекше. Өндірістік суларды (металлургия, химия т. б. өнер- кәсіптердің) тазарту ауа және су тазалығын сақтау және бақылау, қалдықсыз жүмыс істейтін өндірісті жүзе- ге асыруда химия ғылымы мен өнеркәсібінің маңызы зор. ХИМИЯ ДАМУЫНЫҢ БАСТЫ КЕЗЕНДЕРІ Химия гылымы күрделі даму кезеңдерін өткерді. Хи- миялық білімдер өндірістің қажеттерін қанағаттандыру мақсатында дамыды. Тіпті біздің жыл санауымыздан бүрын ежелгі Мысыр елінде темір, мыс, күміс, алтын ендірумен, сабын жасау, шыны, спирт өндірумен шүғыл- данған, маталарды бояуды білген. Соңдай-ақ химиялық өндірістер Қытайда, Үндістанда, Месопотамияда жүмыс істеген. Сол кездің өзінде белгілі толып жатқан заттар- дың әрқайсысының өзіне тән физикалық және химиялық қасиеттерімен жалпы үқсастық белгілерінің болуы ерте- дегі ойшылдарды заттардың қүрамы туралы пікір айтуға итермеледі. Мысалы, біздің жыл санауымыздан бүрынғы IV ғасырда өмір сүрген грек философы Д е м о к р и т барлық заттар бөлінбейтін бөлшектер — атомдардан түра- ды деген пікір айтқан, бірақ бүл пікір тәжірибеге негізделмеген жалпы жорамал еді. 6 туралы Бірақ материяның атомдардан түратындыгы , ем ск р и тң болжамы көп уақыт ұмыт болып қащ,„ мв оның орнына А р и с т о т е л ь д і ң (384—322 б. ж. с. д.) элементтер теориясы қабылданып, ол шіпкеудін қолдауының арқасында 17 ғасырда ” * ™ркеудщ рияның негізгі мәні ж о ғ я п ы сүрді “ ™ і Р элементке айналдыруға болады деп теептеді. Осы теорияның непзінде әрекет еткен орта аталды ^ химия ~ мхимия (химияның арабша аты) деп Алхимия дәуірі шамамен IV ғасырдан XVI ғасыоға деиш созылды Алхимиктердің ғылыми бағыты теріс болды. Олар Аристотельдің теориясына тым сене оты- рып, жаи металдарды алтынға айналдыратын “ғажайып ? е г а ^ ° ! Х ЫҚ ТаСТЫ” 13^ әуре Бірақ алхимик- ердщ еңбектері мүлде босқа кеткен жоқ, олардың “<ҺИ- лософиялық тасты” іздеу мақсатыңда жүргізғен тәжіри- белершщ нәтижесінде көптеғен металдар, к ы ш ^ а о түздар, дәрі-дәрмектер, бояғыш затгарТ. б. Х У І ? " 5 В 8 Ғ 2 й Т6рІС кептеғен галымдар XVIII ғасырларда қатты сынады. » ^ А 7 Т'ӨРНеКТІ а?¥ лшын физиғі және химигі Р. Б о й- ? ‘ жылы басылып шыққан “Химик — скептик” ашык фантастикалық пікірлеріне пшғып, химиялық реакциялар ары қарай бөлшбеитш элементтердщ қатысуымен жүреді деп түсінү керек дегея тұжырым жасады. Р. ралы түсшш қазірп үгымға сәйкес келеді. Осындай теріс үғымдар пайда болса да (мысалы і т ^ н ғ а н п ^ п ЯСЫ бойынша металл тотыққанда иемесе зат жанғаңда ол заттардан флогистон элементі бөлініп кетеді) химия дамудың жаңа озық жолына түсті Газ- дардьщ қасиеттерін (Г. Кавэндиш, Д. Блэк) ж а ^ ™ цестерш (Д. Пристли, Г. Шталь, И. Бехер), ауа^ қүю- жаңа элеменггер^ашу сперименттік химияның дамуында зор қызмет атқарды. 17 й^ЫЛ^ М? хим?® М в - Л о м о н о с о в т ы ң (1711— 1765) еңбектершен басталады. Ол зат массасьшын сактяу заңьш ашып (1748 ж ) , аТОМ м ^ л а д шімшң непзш салды. Зат массасының сақталү занын француз химигі Л. Л а в у а з ь е ^ „ І Г Г т а х к ^ а металл мен ауаның (оттегі) қосылатынын тажірябе жүзшде дәл адеді. Сөйтіп, М. В. Ломоносов жокка ш ытаДы евбеКТерІ теориясын 7 Орыстың үлы ғалымы Д. И. М е н д е л е е в т і ң еңбектерінің химия ғылымын дамытудағы маңызы орасан зор. Ол 1869 жылы аса маңызды табиғат заңы — пери- одтық заңды ашып, химиялық элементтердің ғылыми жүйесін жасады. Өзінің “химия негіздері” еңбегінде ол бірінші рет химияны периодтық заң негізінде баяндады. Д. И. Менделеев көп жылдық еңбектерінің нәтижесінде ерітінділердің химиялық теориясын жасады. Орыстың аса көрнекті галымы А. М. Бутлеров 1861 жылы органикалық қосылыстардың химиялық қүрылыс теориясын жасады, бүл теория есепсіз көп органика- лық косылыстарды белгілі бір жүйеге келтіруге және органикалық химияның жедел дамуына жағдай жаса- ды. А. М. Б у т л е р о в орыс химиктерінің ғылыми мектебінің негізін салды. Бүл мектептен Н. Д. Зелин- ский, В. В. Марковников, С. В. Лебедев т. б. сияқты аса ірі ғалымдар шықты. Химия ғылымын дамытудағы Н . Н. Зининнің, А. А. Воскресенскийдің, Е. А Фаворскийдің, И. С. Кур- наковтың, Л. А. Чугаевтың, Г. И. Гесстің т. б. еңбек- тері зор болды. Химия мен химия өнеркәсібінің дамуы халық шаруа- шылығын химияландыруды үздіксіз арттыруда мүмкіндігі зор. Химияландыру дегеніміз — халық шаруашылығының барлық салаларында химиялық материалдарды, өнім- дерді, химиялық технология әдістерін біртіндеп және қарқынды енгізіп отыру. Химияландыру өндірісті жедел- детуге, еңбек өнімділігін арттыруға және оның тиім- ділігін көбейтуге жағдай жасайды. Химияландыру эко- номиканың, мәдениеттің, түрмыстың өскелең түтыну мүқтаждығын қанағаттандырып отырады. Кешенді меха- никаландыру, автоматтандыру, электрлендірумен бірге химияландыру халық шаруашылығындағы ғылыми-техни- калық прогрестің маңызды бағытына жатады. / Б Ө Л І М . ХИМИЯНЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕПЗДЕРІ үғым формуладағы 1 - Т А Р А У . ХИМИЯНЫҢ Н ЕП ЗП СТЕХИОМЕТРЛІК з а ң д а р ы м е н т ү сш ік т е р і § 1. ХИМИЯНЫҢ Н Е П ЗП СТЕХИОМЕТРЛІК ЗАҢДАРЫ Стехиометрия — әрекеттесетін заттардың арасынлагы массалық және көлемдік қатынастарды қарастыратын хи мияның бір бөлімі. “Стехиомегрлік химиялық реакцияның теңдеуі затпщ мөлшеріне сәйкес келеді. “Стехиомегрлік гсептеу лерге заттардың түрлері мен олардың арасьшда ж і ретш реакция теңдеулері бойынша әр түрлі есептеүлео ды"ет ^ ү л е Ы н РДЫҢ М№ ХИМИЯЛЫҚ реакциялар- дың теңдеулерш қүрастыру да жатады. пяйГ еТ МеТрИЯНЫЧ Негізін ^ехиомегрлік заңдар қү- раиды. Бүларға заттар массасьшың сақталу заңы күмм түрақтылық заңы, эквиваленттер заңы, еселік қатынас заңы, көлемдік қатынас заңы, Авоғад^ ^ т^тьшын^және^атом'14 атомдар мен молекулалардан ^ Г ^ 0ЛеКУлалыҚ ілімнің дүрыс екенін дәлелдесе, ал атом молекулалық ілім стехиометплі* заңдардың мәндерін толық түсіндіріп берді. Жоғарьщағы аитылған сипаттарына байланысгы аса ірі табиғаН аңы зандарга' « ™ й е,Т,К «н ы сгехаометрлік Стехиометрлік заңдардың ішінде зат массасынын сак- талу заңы барлық қосылыстардың арасындағы реакпия ларға, ал басқалары тек м ^ е к у л а ^ қ у ^ “ Т й химиялық қосылыстарға қолданылады. САҚТАЛУ Орысгың улы галымы М. В. Ломовосов 1748 немесе энергая "меі сақталу заңын апггыг Т а б и га т т а б о лы п ж ат ат ы н ө зге р іс т е р д ін м ә н і біп д ен ед ен қ а н ш а н ә р с е к ет се, баска д е н е ге сонш п «килайы,- ыР херде біраз мате^ЛсаХ^" 9 де сонша материя көбейеді. Бұл табигаттың жалпы заңына қозеалу ( ережелері) қүбылыстары да баеынады . ' ■ - 1905 жылы А. Эйнштейн материяның кез келген түрі үшін масса мен энергиянын арасыңдагы байланысты мына формуламен дәлелдеді: Е = т с 2, мүндағы Е — энергия, т — масса, с — вакуумдагы жа- рықтың жылдамдағы, ол 2,9979 • 10® м/с-қа тең. Бүл формула бойынша эндотермиялық реакциядан түзілген заттар массасы қатысқан заттардың массасынан көп бо- луы, ал экзотермиялық реакциялар кезінде түзілген зат- тардың массасы қатысқан заттар массасынан аз болуы тиіс. Бірақ қаңдай да болмасын жылуды аса көп сіңіретін немесе көп бөлетін реакция жүрсе де сіңірілетін немесе бөлінетін энергия аз болғандықтан, ол әрекеттесетін заттардың жалпы массасына әсер етпейді. Мысалы, энергияны көп бөлетін реакцияларға нитрогли- цериннің қопарылуы жатады. 1 г нитроглицерин С 3 Н 8 ((Ж 0 2һ қопарылыс бергенде 8 • 10 3 Дж энергия бөлінеді, ал оған сәйкес келетін массаның азаюы т = Е / с 2 = 0,89 • 10 ' 10 г немесе 10" * % тең болады. Бүдан химиялық реакцияларға қатысатын заттардың массасы өзгермей қалатынын көруге болады. ^М. В. Ломоносов жабық түтіктерде металдарды то- тықтыру тәжірибелерінің нәтижелерін қорытындылай келіп, реакцияға түсетін заттардың массасы реакциядан кейін өзгермей қалатынын дәлелдеп, материя сақталу заңының жеке түрі — заттар массасы сақталу заңын аш- Т Ы . " | : — ’ Заттар массасы сақталу заңының қазіргі анықтамасы былай айтылады: Реакцияеа тускен заттардық массасы реакция нәтижесінде түзілген заттардың массасына тең бола- дьиА Заттар массасы сақталу занының мәнін/ былай түсіндіруге болады. Реакцияға қатысқан заттардың қүра- мында қандай атомдар қанша мөлшерде болса, реакция нәтижесінде шыққан заттардың қүрамында да сондай атомдар сонша мөлшерде болады^ Химиялық реакциялар кезінде атомдар массалары өзгермейтіңдіктен, реакцияға қатысқан заттардың массасы түрақты болады. Барлық ю багывддьГ реакциялар заттаР массасы сақталу заңына Заттар массасы сақталу заңының мысалы ретінде ли- тнидщ оттегі арқылы тотығу реакциясының теңдеуін келтіреиік: 3 Ш + 0 г - 2 і х г0 6,94 • 4 + 15,999 • 2 = 6,94 • 4 + 15,999 • 2 59,758= 59,758 Бүл теңдеуден реакцияға төрт атом литий, екі атом оттеп қатысатынын, ал реакция нәтижеснде түзілгең ли- литий, екі атом оттеп оар екенш көруге болады. Олай болса, реакцияға қатысқан заттар мен шыққан заттардың қүрамындағы атомдардың түрлері мен сандары өзгермейтіндіктен ре- акцияласқан заттардың массасы (59, 758) одан түзілген заттардың массасына (59, 758) тең болады. Заттар массасының сақталу заңы химияның негізгі заңдарының бірі және оны пайдаланып, химиялық теңдеулер боиынша есептер шығарылады. 8 3. ҚҮРАМ ТҰРАҚТЫЛЫҚ ЗАҢЫ Затгар массасы сақталу заңы ашылуының химияны дамытудағы маңызы өте зор болды. Осы заңға сәйкес көптеген затгардың сапалық және сандық қүрамдары зерттеліп анықталды. Заттың қүрамы түрақты, әлде аинымалы бола ма деген мәселе төңірегінде XIX ғасырдың басында екі ғылыми пікір айтылды. К. Л. Бертолле заттың күрамы айнымалы болуы тиіс десе, Ж. Л . Пруст заттың қүрамы түрақты болады деді. Бүл ғылыми аитыс жеті жылға созылып (1801—1808 ж ) непзшен молекулалық қүрылысты затгар зерггел- гевдіктен, Ж. Л. Прустың пікірі қабылданып, ол қүрам ^рақтылық заңын ашты. Ол заңның қазіргі анықтамасы оылаи аитылады. Алыну жолына қарамастан молекулалык, курылыс- ты әрбір химиялық таза заттық сапалык, және сан- оык, қурамы турақты болады. алуга^бсладьі:аммиакты турй адістерме» 11 ' * - ЫН 4 С1 = КН з + НСІ Бүл реакциялар теңдеулерінен аммиак қандай әдістермен алынса да сапалық қүрамы жағынан азот пен сутегінен, сандық қүрамы жағынан бір атом азоттан және үш атом сутегінен түратынын көреміз. Сондықтан оның массасы және қүрамындағы элементтердің про- центтік мөлшерлері де түрақты болады. Кейінгі зерттеулер қүрамы молекулалық газ және сүйық заттардың қүрамы түрақты, ал көптеген қатты заттардың (оксидтер, сульфидтер, хлоридтер т. б.) алы- ну жағдайына қарай қүрамы айнымалы екенін көреміз. Сонымен қазіргі кезде қүрамы түрақты заттарды д а л ь - т о н и д т е р , ал қүрамы айнымалы заттарды б е р т о л л и д - т е р дейді. Сондықтан қүрам түрақтылық заңы қатты заттарға қолдануға келмейді. Мысалы титан (II) оксиді алыну жағдайына қарай ТіО о.в-ден ТіО і.2-ге өзгереді, яғни қүрамы түрақты емес. N 2 + З Н 2 = 2Ь Ш 3 Ш «С1 + Ы аО Н = ҺІНз + Н 20 + Ы аС І жүктеу/скачать 28,51 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|