9К  1 в ^ ^ З ^ З р ^ в 1;  20

тердің  периодтық  жүйесі  бүл  қасиеттердің  заңды  түрде
өзгеретінін  көрсетеді.
Элементтердің  қасиеттері  олардың  атомдарының  ра- 
диустарына,  иондану  потенциалдарына,  электрон  қосып 
алгыштығына  және  электр  терістігіне  байланысты.
Атомдар 
радиустары. 
Электрондардың 
толқындық 
қасиеттеріне  байланысты  атомдар  мен  иондардың  нақты 
шегі  болмайды.  Сондықтан  кристалдағы  бір-бірімен  хи- 
миялық  байланыстар  арқылы  қосылған  атомдар  мен  ион-
дардың  шартты  радиустарын  анықтайды.
Атомдар  радиустарының  мөлшері  элементтердің  ма- 
ңызды  қасиеттеріне  жатады.  Элементтер  атомдарының 
радиустары  неғүрлым  үлкен  болса,  оның  сыртқы  ва- 
ленттік  электроидары  ядроға  әлсіз  тартылып  оңай  үзіліп 
кетеді,  керісінше,  элементтер  атомдарының  радиустары 
неғүрлым  кіші  болса,  электрондар  ядроға  күшті  тарты-
лып  түрады.  •
Әр  периодта  элементтердің  ядро  зарядтарының  өсуіне 
байланысты  олардың  радиустары  кішірейеді,  оны  мына 
2-период  элементтерінің  атомдары  радиустарын  мысалға 
алып  көруге  болады:
и
 
Ве 
в 
с 
N 
о 
ғ
Ядро  заряды: 
+ 3  
+ 4  
+ 5  
+ 6  
+ 7 
+ 8  
+ 9  
Атом  радиусы  нм  0,157  0,110  0,088  0,077  0,074  0,066  0,064
Бүл  мысалдардан  период  бойынша  элементтердің  яд- 
ро  зарядтарының  өсуіне  байланысты  электрондардың  яд- 
роға  күшті  тартылып  атом  радиусының  кішірейетінін
көруге  болады.
Бірақ  үлкен  периодтардың  */-элементтері  мен  /-эле-
менттерінің  ядро  зарядтарының  өсуіне  байланысты  атом-
дар  радиустарының  кішіреюі  өте  баяу  жүреді.  Бүл
жағдайлар  элементтердің  ядро  зарядтарының  өсуіне  бай-
ланысты  кезекті  электрондардың  ^-элементтерде  сырттан
санағанда  2  қабаттың  ^-қабатшасына  орналасуына,  ал  /-
элементтерде  сырттан  санағанда  3  қаоаттың  /-қабатша-
гыня 
орналасуына  сәйкес  болатын  /-тығыздалуға  байланысты  болады.
Сонымен  периодтарда  солдан  оңга  қарай  элемент- 
тердің  радиустарының  кішіреюіне  байланысты  олардың 
металдық  қасиеттері  азайып,  бейметалдық  қасиеттері  ар-
тады. 
_  
,
Топшалар  бойынша  элементтердің  ядро  зарядтарының
өсуіне  байланысты  олардың  радиустары  үлкейеді,  ейткені 
жоғарыдан  төмен  қарай  электрондық  қабаттардың  саны 
артады.  Оны  VII  негізгі  топша  элементтерінің  радиуста- 
рының  мысалынан  көруге  болады:
90

ю 
20
 
30
 
40 
50 
60 
Ю
------- ► 
г
90 
90
9-сурет.
  ^
Атомдар  радиустарының  элементтердің 
реттік  нөмірлеріне  байланыстығы
Ядро  заряды 
Ғ 
О  
Вг 
I
Атом  радиусы,  н м + 9  
+17 
+ 3 3  
+53
0,067 
0,107 
0,120 
0,136
Пернодтық  жүйеде  элементтердің  ядро  зарядтарының 
өсу  ретімен  олардың  атомдарының  радиустары  да  пери- 
одты  түрде  өзгеріп  отырады  (9-сурет).  Периодтардың  ба- 
сына  орналасқан  сілтілік  металдардың  радиустары  үлкен 
болады  да,  ал  элементтердің  ретгік  нөмірлерінің  өсуіне 
байланысты 
периодтардың  аягына  қарай 
радиустары 
кішірейеді.  Мысалы  2-периодта  радиусы  ең  үлкен  эле- 
мент  литий,  ал  онан  кейінгі  элементтердің  радиустары 
неонға  қарай  біртіндеп  кішірейе  береді,  3  периодтың  ба- 
сындагы  натрийдиң  радиусы  литийдікі  сияқты  үлкен  бо- 
лады,  ап  осы  периодтың  аяғына  қарай  радиустары  тағы 
да  периодты  түрде  кішірейе  береді  т.  с.  с.
Элемент  ионының  радиусы  оның  атомының  радиусы- 
нан  өзгеше  болады.  Өйткені  атом  электрондарын  беріп 
жіберуінен  түзілген  оң  ионның  радиусы  кіші  болады  да, 
атом  электрон  қосып  алудың  нәтижесінде  түзілген  теріс 
ионның  радиусы  атом  радиусынан  үлкен  болады.  Эле- 
менттердің  реттік  нөмірлерінің  өсуіне  байланысты  олар- 
дың  иондарының  радиустары  да  периодты  түрде  өзгеріп 
отырады.

10-сурет.
Иондану  энергияларынын.  элементтердіқ 
реттік  нөмірлеріне  байланыстығы
Иондану  энергиясы  мен  электрон  қосылғыштық  энер-
гиясы.  Сыргқы  электрондарының 
сяныня 
сәйкес  элемент-
тер  металдар  және  бейметалдар  болып  екі  топқа  бөлінеді. 
Металдардың  сыртқы  электрондық  қабатында  көбінесе  1, 
2,  3  электрон  болады  да,  бейметагщардың  сыртқы  элект-
роңдарының  саны  көбінесе  4,  5,  6,  7-ге  тең  болады.
Атомдардың  электрон  қосып  алуы  да,  беріп  жіберуі 
де  энергия  өзгеруі  арқылы  жүреді.  Атомнан  электронды 
үзуге  және  оны  ядро  әсер  етпейтін  қашықтыққа  дейін 
апаруға  жүмсалған  энергияны 
иондану  энергиясы
  (потен- 
циалы)  деп  атайды.  Иоңдану  энергиясы  электровольтпен 
(эВ)  немесе  килоджоульмен  (кДж/моль)  өлшенеді.  Элек- 
тровольтпен  көрсетілген  иондану  энергиясы  сан  жағынан 
вольтпен  (В)  алынған  иондану  потенциалына  тең  бола- 
ды.  Элемент  атомынан  бірінші  электронды  үзуге  кеткен 
иондану  энергиясынан 
Е\
  екінші  электронды  үзуге  кеткен 
иондану  энергиясы 
Ег
  көп  болады.  Өйткені  үзілген  элек- 
тронның  саны  өскен  сайын  ядроның  бейта раптанбаған  оң 
зарядтарының 
саны 
артып, 
қалған 
электрондарды 
күпггірек  тартады.
Элементтер  атомдарының  иондану  энергиялары  олар- 
дың  реттік  нөмірлерінің  өсуіне  байланысты  периодты
92

түрде  өзгеріп  отырады  (10-сурет).  Иондану  энергиясының 
мөлшерлеріне  байланысты.  Әр  периодтың  басында  түрған 
сілтілік  металдың  иондану  энергиясының  мөлшері  аз,  ал 
сол  период  бойынша  элементтердің  реттік  нөмірлері 
өскен  сайын  иондану  энергиясының  мәні  де  арта  береді, 
себебі  период  бойынша  элемент  реттік  нөмірлерінің 
өсуіне  сәйкес  олардың  ядро  зарядтарының  саны  артады 
және  радиустары  кішірейіп,  электрондардың  ядроға  тар- 
тылу  күші  артады.  Мысалы  2-периодтың  басында  түрған 
литийдің  иондану  энергиясы  5,4  эВ,  периодтың  аяғында 
түрған  неонның  иондану  энергиясы  21,6  эВ.  Иондану 
энергиясының 
сандық 
мәндері 
элементтердің 
то- 
тықсыздандырғыштық 
қасиеттерін 
көрсетеді. 
Иондану 
энергиясы  неғүрлым  азайған  сайын  элементтер  атомда- 
рының  тотықсыздандырғыштық  қабілеттері  де  арта  бе- 
реді.  Мысалы  2-периодтың  басында  түрған  иондану  энер-
ғиясы  аз  литий  күшті  тотықсыздандырғыш,  ал  сол  пери- 
одтың  аяғына  таман  түрған  фтордың  тотықсыздан- 
дырғыштық 
қасиеті 
болмайды. 
Атомдардың 
иондану 
энергиясы  периодтар  бойынша  солдан  оңға  қарай  арта- 
ды,  ал  тошпалар  бойынша  жоғарыдан  төмен  қарай  ке- 
миді.  Иондану  энергиясының  кемуіне  байланысты  эле- 
менттердің  металдық  қасиеттері  артады.  Иондану  энерғи- 
ялары  ең  аз  нағыз  металдарға  сілтілік  металдар  жатады.
Элементтердің  тотықтырғыпггық  қасиеттерін  олардың 
электрон  қосып  алгыштығы  көрсетеді.
Атомға  бір  электрон  қосылу  нәтижесінде  теріс  заряд-
ты  ион  түзілғен  кезде  бөлінетін  энерғияны 
электрон
қосып  алгыштық  (Е )
  деп  атайды.  Электрон  қосып  ал- 
ғыпггық  электронвольтпен  өлшенеді.
Электрон  қосып  алғыштық  период  бойынша  солдан 
оңға  қарай  артады.  Осы  бағыттарда  элементтердің  ме- 
талдық  қасиеттері  кеміп,  металл  еместік  қасиеттері  ар- 
тады,  яғни  олардың  тотықсыздандырғыштық  қасиеттері 
кеміп,  тотықтырғыштық  қасиеттері  артады.
Кейбір  элементтердің  электрон  қосып  алғыштығы  6- 
кестеде  берілген.
6-к е с т е
Кейбір  элементгердің  электрон  қосып  алғыппығы  (Е )
Элемент
Е,  эВ
Элемент
Е,  эВ
Элеиент
Е,  эВ
н
0,75
N
-0,21
А1
0,52
Не
-0 ,2 2
О
1,47
С1
3,61
и
0,59
Ғ
3,45
К
0,52
Ве
-0 ,1 9
N6
0,57
Вг
3,54
В
0,30
№
0,35
1
3,29
С
“ 1,27
м*
0,22
93

I
ч»
Элементтер  атомдары  екінші  электрон  қосып  алуы 
энергия  сіңіру  арқылы  жүретіндіктен,  энергия  жағынан 
тиімсіз  болады  да  екі  немесе  көп  зарядты  қарапайым 
аниондар  (мысалы  О2  , Л/3-  т.  б.)  бос  күйінде  де,  моле- 
кулаларда  да,  кристалдарда  да  түзілмейді.
Сонымен,  атап  айтқанда  элементтердін  тотықсыздан- 
дырғыштық  қабілетін  иондану  энергиясының  мөлшері,  ал 
тотықтырғыштық  қабілетін  электрон  қосып  алғыштығы 
анықтайды.
Электр  терістік.  Жоғарыда  айтылғандай  нагыз  ме- 
талдардың  иондану  энергиясы  аз  болады  да  электронда- 
рын  оңай  беріп  жібереді,  ал  нағыз  металл  еместің
электрон  қосып  алғыштыгы  жоғары  болады  да,  электрон- 
дарды  өзіне  оңай  қосып  алады.  Химиялық  реакцияларда 
қай  элементтің  атомы  электрон  беретішн,  ал  қай  эле- 
менттің  атомы  электрон  қосып  алатынын  анықтау  үшін 
әр  элементтің  иондану  энергиясын  (I),  электрон  қосып 
алгыштығын 
(Е )
  есепке  алу  керек.  Элементтер  атомда- 
рының  осы  айтылған  екі  қасиетін,  біріктіріп  сипаттау 
үшін  химияға  электр  терістік  деп  атапатын  ерекше  үғым 
енгізілген.
Элементтің  электр  терістігі  (ЭТ)  оның  иондану  энер- 
гиясымен  (I)  электрон  қосып,  алгыштығының 
(Е )
  ариф- 
метикалық  қосындысына  тең:
ЭТ = 5 + Е,
мүндагы  I  мен 
Е-иі
  бірдей  өлшем  бірлігінде  (мысалы 
электронвольтпен)  алу  керек.  Электртерістігінің  энергия 
мөлшері  көрсетілген  абсолюттік  мәндері  болады,  бірақ 
оларды  қолдану  қолайсыз.  Сондықтан  американ  ғалымы 
Полинг  бірінші  рет  салыстырмалы  электр  терістіктерді 
қолдануды  үсынды.  Ол  фтордың  электр  терістігін  4-ке 
тең  деп  алғанда  литийдің  электр  терістігі  1-ге  тең  бола-
тындығын  айтқан.  Басқа  элементтердің  салыстырмалы 
электр  терістігін  литий  арқылы  табады.
Элементтердің  салыстырмалы  электр  терісіігі  7-кесте-
де  берілген.
Элементтердің  электр  терістігі  периодтарда  солдан 
оңға  қарай  артады,  ал  топшаларда  жоғарыдан  төмен 
қарай  кемиді.  Электр  терістік  артқан  сайын  элемент-
тердің  электрон  қосып  алу  қабілеті  артады.
94

4)
н
и
*і
г*
в
іш й
о.
&
95

1
ЯДРОЛЫҚ  РЕАКЦИЯЛАР
Атом  ядросы.  Орыс  ғалымдары  Д.  Д.  Иваненко  мен 
Е.  Н.  Гапон  және  неміс  ғалымы  В.  Гейзенберг  үсынған 
протондық — нейтрондық  теория  бойынша  атом  ядросы 
протондар  мен  нейтрондардан  түрады.  Олар  жалпы 
нук- 
лондар
  деп  аталады.  Тек  сутегінің  жеңіл  изотопы  про- 
тийдың  ядросында  нейтрон  болмайды.
Протон — массасы  1,0073  массаның  атомдық  бірлігіне 
тең,  заряды  +  1  болатын  қарапайым  бөлшек.  Нейтрон — 
массасы  1,0087  м.  а.  б.  тең  зарядсыз  қарапайым  бөл- 
шек.  Протонды 
р
  әрпімен,  нейтронды 
п
  әрпімен  бел- 
гілейді.
Элементтің  протондарының  саны 
ШР)
  мен  нейтронда-
қосындысы  оның  массалық  санына
рының  санының 
(А )
  тең:
Л = Я„ + 
Ып.
Элементтің  протондарының  саны  оның  периодтық 
жүйесіндегі  реттік  нөміріне  тең  болғандықтан,  нейтронда- 
рының  санын  былай  табады:
Ыа -  А -
 ЛГР.
Мысалы,  реттік  нөмірі  16-ға  тең  күкірттің  ядросында 
16  протоны  болғандықтан,  оның  нейтронының  саны
(№32
16
16)  16-ға  тең,  ал  №  101  элемент  Мен-
делеевийде  (258
101
157)  157  нейтрон  болады.
Ядродағы  протондар  мен  нейтрондарды  үстап  түратын 
күшті 
ядролык,  күш
  деп  атайды.  Ол  күш  орасан  зор  бо- 
лады,  және  өте  жақыннан  ғана  әсер  етеді.  Ядрос 
тығыздығы  1014  г/см3.
9  көрсету
І Г І
*
І Г І
Кез  келген  элемент  атомының  ядро  қүрм 
үшін  элемент  таңбасының  сол  жақ  жоғары  жағына  ин- 
декс  түрінде
ШР)
  көрсетеді.  Мысалы,
былай
массалық  санын 
(А),
  сол  жақ  төменгі
жағына  ядро  зарядының  санын
оттеп,  темір 
белгілейді:
тории  атомдарының  ядроларын
17
8
0 ,
56
26
Ғе
234
90
Тһ
Мүндағы  оттегі  атомының  ядросында  8  протон  9  нейтрон 
(8р,  9л)  темір  атомының  ядросында  26  протон,  30  нейт- 
рон  (26р,  30),  торий  атомының  90  протон,  144  нейтрон 
(90р,  144«)  орналасады.
96

Изотоптар  мен  изобаралар.  Белгілі  атомның  қай
элементке  жататынын  оның  ядро  заряды  анықтайды. 
Зерттеулердің  нәтижесі  зарядтары  бірдей,  бірақ  массала- 
ры  әр  түрлі,  ягни  нейтрондарының  саны  әр  түрлі  ядро-
болатынын  дәлелдеді
Ядро  зарядтарының  саны  бірдей,  ал  нейтрондарының 
саны  әр  түрлі,  соған  сәйкес  массалық  сандары  да  әр 
түрлі  атомдарды 
изотоптар
  дейді.
Мысалы 
табигатта 
отгегі 
'*0,  ^О,  '*0 
изотоптар 
түрінде,  кальций  ^Са,  мСа,  ^Са  изотоптары  түрінде 
кездеседі.
Изотоптардың  ядро  зарядтары  бірдей  болгандықтан, 
олар  бір  элементке  жатады.  Сондықтан  изотоптардың 
ашылуына  байланысты  химиялық  элементке  мынадай 
анықтама  беруге  болады:
ядро  зарядтары  бірдей  атомдардық  белгілі  бір 
турін  химиялык,  элемент
  дейді.
Ядро  зарядтары  әр  түрлі,  ал  массалық  сандары  бір- 
дей  атомдардың  ядроларын 
изобаралар
  дейді.  Изобара- 
лардың 
үксастығы: 
олардың 
ядроларындагы  нуклон- 
дррдш* 
жалпы 
саны 
бірдей 
болады. 
Мысалга
20Са  ядроларын  келтіруге  болады.  Бүл  кел-
тірілген  ядролардың  зарядтары  түрліше  болғандықтан, 
массалары  бірдей  болганмен  әр  түрлі  элементке  жатады.
Қазіргі  кезде  барлық  химиялық  элементтердің  изо- 
топтары  болатыны  белгілі.  Химиялық  элемент  әр  түрлі
изотоптардан  түратыңдықтан  олардың  периодтық  жүйе- 
дегі  атомдық  массасы  оның  табиғатта  таралган  изотопта- 
рының 
массалық 
сандарының 
проденттік 
қатынаста 
алынган  орташа  мөлшері.  Мысалы  табиги  хлор  3,С1  изо-
топының  75,53-нен,  ^СІ  изотопының  24,47 %-нен  түра-
тындықтан,  оның  атомдық  массасы  35,45-ке  тең.  Пери- 
одтық  жүйенің  орта  мөлшеріне  (№ 40—56)  орналасқан 
элементтердің  изотоптарының  саны  көп  (6—10)  және 
түрақты  изотоптарынан  түрақсыз  изотоптары  басым  бо- 
лады.  Ядро  зарядтары  84-тен  92-ге  дейінгі  элементтердің 
бірде  бір  түрақты  изотопы  жоқ.  Ураннан  кейінгі  элемен- 
ттердің  (Л^р — УУ,)изотоптары  өте  түрақсыз  болғандықтан, 
олардың  бәрі  де  жасанды  жолмен  алынған.
Радиоактивтік  ыдыраудың  ауысу  ережесі.  Қазіргі 
кезде  элементтер  изотоптары  адроларының  ыдырауының
4  типі  белгілі.  Оларга  а-ыдырау,  /3_-ыдырау,  /Г-ыдырау 
және  электрон  қосып  алу  тшггері  жатады.
4— 1443
97

I
Ч І
1. 
а-ыдырау.  а
-ыдырау  кезінде  бастапқы  элементтің 
ядросы  өзінен  а-бөлшегін  бөліп  шығарады. 
Осының
нәтижесінде  бастапқы  элемент  ядросымен  салыстырғанда 
түзілген  элемент  ядросының  массалық  саны  4  бірлікке, 
ал  заряды  екі  бірлікке  кемиді.  Сонықтан  бүл  элемент 
периодтық  жүйеде  2  орын  солға  қарай  ауысып  орналаса- 
ды.  Мысал  ретінде  уранның —  (238)  а-бөлшегін  бөліп
— 
(234)  айналу  процесін  келтіруге  бо- 
лады:
шығарып  торийге
238
90
234 
4
„.Тһ + 2 Не
2. 
в   -ыдырау.
  /3-ыдырау  кезінде  бастапқы  элемент
ядросындағы  бір  нейтрон  протонға  айналады 
бөлшегін  немесе  электрон  бөліп  шығарады.
да,  /8-
п
Р + Р
Осының  нәтижесінде  түзілген  элемент  ядросының 
массасы  өзгермейтін  болады,  ал  заряды  бірге  артады  да, 
периодтық  жүйеде  бір  орын  оңға  қарай  ауысып  орнала- 
сады,  мысал  ретінде  астаттың  (218)  радонға —  (218) 
айналу  реакциясын  келтіруге  болады
218 
. 
218 
л _
«Аі  =  « К п + ^
Протондарына  қарағанда  нейтрондары  көп  ауыр  эле- 
менттердің  ядроларын  /3-ыдырауға  бейім  келеді.
3. 
/3
+-ыдырау  немесе  позитрондьщ  ыдырау.
  Позитрон 
немесе  оң  электрон — массасы  электрон  массасына  тен, 
оң  зарядты  бөлшек,  позитрондық  ыдырауға  ядросындағы 
нейтрондарынын  саны  протондарынан  аз  болатын  жеңіл 
элементтердің  изотоптары  үшырайды.  Позитрондық  ыды- 
рау  кезінде  элемент  ядросының  бір  протоны  мына  жүйе 
бойынша  нейтронға  айналады
р
  = 
п
 +
Позитрондық  ыдырау  кезінде  бастапқы  элемент  ядро- 
сымен  салыстырғанда  түзілген  элемент  ядросының  заря- 
ды  бірге  кемиді  де  (массасы  өзгермейді),  ол  периодтық 
жүйеде  бір  орын  солға  қарай  ауысып  орналасады.  Мы- 
салға  азот —  13-тің  көміртегі —  13-ке  айналу  процесін 
келтіруге  болады:
98

'7
3м  =  'в
3с + /г
4. 
Электрон  қосып  алу.
  Радиоктивтік  ыдыраудың 
бүл  типінде  бастапқы  элементтің  ядросы  жақын  жатқан 
энергетикалық  деңгейден  бір  электрон  қосып  алып  бір
протонын  неитронға  аинаддырады.
Электрон  қосып  алу  нәтижесінде  түзілген  элемент 
бастапқы  элементпен  салыстырғанда  периодтық  жүйеде 
бір  орын  солға  қарай  ауысып  орналасады.  Мысал  ретінде 
калий — 40-тың  аргон — 40-қа  айналу  процесін  келтіруге 
болады:
*
°
ү
 
4
0
  А
,7К + 
е  —
  цАг
Т абиғи  радиоактивтік  қүбылыс  туралы  жоғарыда 
қысқаша  айтыдцы.  Енді  изотоптар  үғымымен  таныс- 
қаннан  кейін  табиғи  радиоактивтікке  толығырақ  анық- 
тама  беруге  болады:
Табиги  радиоактивтік
  деп  бір  элементтің  түрақсыз 
табиғи  изотопының  өздігінен  екінші  бір  элементтің  изо-
топына  айналуын,  сонымен  қатар  қарапайым  бөлшектер 
(электрон,  позитрон,  рротон,  нейтрон  т.  б.)  немесе  же- 
ңіл  ядролар  (мысалы  2Не)  бөліп  шығаруын  айтады.
Химиялық  элементтер  ядроларының  ыдырау  заңды-
лықтарын  ядролық  химия  зерттеиді.
Әр  түрлі  элементтердің  радиоактивті  изотоптары  әр 
түрлі  жылдамдықпен  ыдырайды.  Элементтер  ядролары- 
ның  ыдырау  жылдамдыгын  сандық  жағынан  радиоак- 
тивтік  ыдырау  заңы  мен  жартылай  ыдырау  периоды 
анықтайды.
Р а д и о а к т и в т і к   ы д ы р а у   з а ң ы :
Белгілі  бір  уақыт  іиіінде  ыдырайтын  радиоактивті
изотоптар  ядроларынық  саны  олардық  жалпы  санда-
рына  тура  пропорционал  болады,
  Заңның  математика- 
лық  өрнегі  мынадай:
Р
  =  Я  •  мүндағы 
Р
 — белгілі  бір  уақыт  ішінде  ыдырайтын  ядро- 
лар  саны,  р  — алынған  ядролардың  жалпы  саны,  А —
радиоактивтік  ыдырау  константасы.  Әрбір  радиоактивті 
изотоп  үшін  радиоактивті  ыдырау  константасының  бел- 
гілі  мәні  болады.
99

Жартылай  ыдырау  периоды.  Алынған  радиоактивті 
заттың  жартысы  ыдырауға  кететін  уақыттың  мөлшерін 
жартылай  ыдырау  периоды 
(Т\п)
  деп  атайды.
Жартылай  ыдырау  периоды  мен  радиоактивтік  кон- 
стантасының  арасында  мынадай  байланыс  бар:
Т
1/2
  =  0,693}.
Осы  формулаға  сәйкес  радиоактивтік  ыдырау  кон- 
стантасы  арқылы  элемент  изотопының  жартылай  ыды- 
рау 
периодын 
табуға 
болады. 
Мысалы, 
радонның 
А  =  2,097  •  10_6  жартылай  ыдырау  периодын  былай  та- 
бамыз:
т
 
1/2
  =   0,693------- -
— - 7
 
= 
0,693  •  470000с 
= 
3,825  тэулііс.
2,097  •  10_6
Элементтер  ядроларының  жартылвд  ыдырау  периоды 
өте  кең  мөлшерде  өзгереді.  Мысалы  мРо-тің  жартылай
ыдырау  периоды  3  *  10~7  с  болса,  '^Іл-тің  жартылай
ыдырау  периоды  6  •  1014  жыл.  Радиоактивті  изотоптар- 
дың  жартылай  ыдырау  периодының  мәнісі  мынада.  Егер 
белгілі  бір  уақыт  ішінде  алынған  изотоптың  жартысы 
ьвдыраса,  келесі  осындай  уақытта  калган  изотоптың  тағы 
жартысы  ыдырады.  Мысалы,  радонның  жартылай  ыдырау 
периоды 
Т
і/г = 3,825  тәулікке  тең.  Мүның  мәнісі  алынған 
радон  изотоптарының  жартысы  3,825  тәулікте  ыдырайды 
да  0,5  қалады,  ал  келесі  3,825  тәулікте  қалдықтың 
жартысы  ыдырап  (0 ,5 :2   =  0,25)  0,25  қалады  т.  с.  с.
Жартылай  ыдырау  периоды  элементтер  изотоптары- 
ның  түрақтылыгын  (немесе  түраксыздығын)  көрсетеді. 
Осы  уақытқа  дейін  жер  бетінде  жартылай  ыдырау  пери- 
одтары 
үзақ 
элементтердің 
радиоактивті 
изотоптары 
сақталып  қалады.  Зерттеулердің  нәтижесі  жердің  пайда 
болғанынан 
бергі 
4,5—5 
миллиард 
жыл 
өткендігін 
дәлелдейді.  Олай  болса,  жер  қыртысында  жартылай
ыдырау  периодтары  өте  үзақ  ураннын  изотоптары
п Хі  (Т\/г
  =  4,5  •  109жыл)  щіі (Гі
/2
  =  7,1  •  108 жыл)  жә-
232 
'
не  торийдың  изотопы  адТҺ 
(ТІ/2
  =  4,5  •  Ю10 жыл)  т.  с.  с
сақталып  қалған.
Қазіргі  кезде  периодтық  жүйеде  № 83  элемент  вись- 
муттан  кейін  орналасқан  ауыр  элементтер  изотоптары- 
ның 
барлығы 
да 
үш 
элементтің 
ыдырауларының 
нәтижесінде  түзіледі.  Жоғарыда  көрсетілген  үш  табиғи
100

изотоптардың  біртіндеп  ыдырау  процесін  үш  радиоак-
тивтік  қатарға  жатқызады  және  барлыгының  ыдырауы  нә-
__  
. 
206
тижесшде  корғасынның  түрақты  изотопы  82РЬ  түзіледі.
Жасанды  радиоактивтік.  Ядролық  реакциялар. 
Яд- 
ролык,  реакциялар
  деп  химиялық  элементтер  ядролары- 
ның  әр  түрлі  бөлшектермен:  а-бөлшектерімен,  протон- 
дармен,  дейтрондармен,  нейтрондармен  т.  б.  әрекеттесуін 
айтады.  Ядролық  реакция  кезінде  бастапқы  элементтің 
ядросы  қарапаиым  бөлшекті  сіңіріп  алып,  өте  қысқа 
өмір  сүретін  (Ю_7с)  түрақсыз  аралық  ядро  түзеді.  Бүл
аралық  ядро  қарапайым  бөлшек  немесе  жеңіл  ядро 
бөліп  шығарады  да  жаңа  элементтің  ядросына  яйняпядм 
Ең  алғаш  рет  1919  жылы  жасанды  радиоактивтік 
ыдырауды  Э.  Резерфорд  іске  асырды.  Ол  азот  ядроларын 
а-бөлшектерімен  атқылаудың  нәтижесінде  оттегін  алды. 
Бүл  жағдайда  бастапқы  элемент  азот  ядросы  өзіне  а - 
бөлшегін  сіщріп  алады  да,  өте  түрақсыз  фтор  ядросына 
аиналады,  ал  бүл  аралық  ядро  өзінен  протон  бөліп 
шығарып  оттегі  изотопына  айналады:
>  + не  =  ( > )   =  ';о +; н
Ядролық  реакцияның  теңдеуін  қысқаша  түрде  жазу
үшін  алдымен  бастапқы  элементтің  символын,  онан
кейін 
жақшаға 
атқылайтын 
бөлшек 
пен 
түзілетін
бөлшекті  жазып  арасын  үпрмен  бөледі  де,  сонан  кейін
түзілетін  элементтің  ядросын  жазады.  Мысалы,  жоғарыда
келтірілген  ядролық  реакцияның  қысқаша  түрі  мынадай 
болады:
14 
I 
17
7  («., Н) 80 .
Жасанды  жолмен  алынған  элементтер  ядроларының 
өздігінен  ыдырауын 
жасанды  радиоактивтік
  дейді.  Жа- 
санды  радиоактивтікті  1933  жылы  француз  ғалымдары 
Ирен  және  Фредерик  Жолио-Кюрилер  ашты.  Олар  алю- 
миний 
изотопын  а-бөлшектерімен  атқылаудың  нәти-
жесінде  фосфор  изотопын  жасанды  жолмен  мынадай 
ядролық  реакцияның  жәрдемімен  алды:
І7А1 + ;Не  =  ( > )   =  > + / Г
г
  а-бөлшектерінен  басқа  протонның  (',Н ),  дейтронның 
( ,Н ),  нейтронның  („л)  қатысуымен  жүретін  ядролық
101

реакциялардың 
кейбіреулерінің 
теңдеулері 
төменде
келтірілген:
21 
I 
18 
4
,0К е + .Н   =   ,Ғ   + 2Не
9 
2 
10 
I
4Ве  +  Н  =   5В  + 0п
10 
I 
7 
4
3В  + 
0П 
=  
зи
 
+ 2Не
Ядролық  реакциялар  мен  жасанды  радиоактивтікті 
ашудың  ғылым  меи  техникада  зор  маңызы  болды.  Осы- 
ның  нәтижесінде  әлі  де  белгісіз  элементтерді  синтездеу 
мүмкін  болды.  1925  жылға  дейін  периодтық  жүйеде  ор- 
наласуға  тиісті  реттік  нөмірлері  43,  61,  85,  87  элемент- 
тер  апшлмай  қалған  еді.  Өйткені  бүл  элементтердің 
бірде  бір  түрақты  изотопы  болмайтыны  анықталды.
1937 
жылы 
молибденді 
дейтрондармен 
атқылау 
арқылы  № 43  технеций  алыңды:
1940  жылы  висмутты  а-бөлшектерімен  атқылаудың 
нәтижесінде  астат  алынды:
Қалған  элементтер,  яғни  № 61  элемент  прометий,  №  
87 
элемент 
франций 
уранның 
ядролық 
ыдырауы 
нәтижесінде  ашылды.
Ураннан 
кейінгі 
элементтері 
синтездеуде 
кеңес 
ғалымы  Г.  Н.  Флеров  пен  американ  ғалымы  С.  Сиборғ 
басқарған  топтардың  еңбектері  өте  зор.  5Ідролық  реак- 
торларда  уран — 238-ді  үзақ  уақыт  атқылаудың  нәти- 
жесінде  № 93—100  элементтерді  синтездеуді  іске  асы- 
рады.  Оны  мынадай  сызба-нүсқа  арқылы  көрсетуге  бола- 
ды:
і 
.і 
238 
пп 
239 
239 
239 
V   243 
243
тт  -> 
П  -> 
N
0
  г* 
Ри 
Ри  -> 
Аш
92 
У 
92 
Р  -  
9 3
г   р -  
94 
4
ү 
94 
95
I 
‘‘ 
I
98
2 
98 
I
42
Мо  + , Н  = 
л.Тс
  + 
Пп
I 
44 
V
209 
4 
211 
1
255
Ех 
р*-
  .
00
Ғ т  
7
  .
00
ғ   (түрақсыз)
255 
0 П 
256
99
1964  жылы  плутонийды  неон  ядроларымен  аткылау 
арқылы  №  104  элемент  курчатовий  алынды:
і

242
 
22 
ОАЛ 
і
94Ри  +  10Ке  -   |^ К и  +  V
1967  жылы  америдийді  неон  ядросымен  атқылау 
арқылы  №  105  элемент  нильсборий  алынды:
243 
22 
260 
|
95^™  +  Ю
Ке  =  Ю
5№   + ^оП-
Бүдан  кейінгі  элементтерді  де  синтездеу  жүмыстары 
ары  қарай  жүргізілуде.
Атом  энергиясы.  Ядролық  реакцияларды  зерттеу  яд- 
ролық  энергияны  практикалық  мақсаттарға  қолдануға 
жол  ашты.
Зерттеулер  ядродағы  нуклондардың  арасындағы  берік 
энергия  байланыстары  периодтық  жүйенің  орта  мөлше- 
ріне  орналасақан  элементтерге  тән  екенін  анықтады.  Со- 
ндықтан  ауыр  элементтердің  ядролары  жеңілдеу  эле- 
менттердің  ядроларына  айналып  ыдырағанда  да  (ядро- 
лардың  бөлінуі)  немесе  жеңіл  элементтердің  ядролары 
ауырлау  элементтердің  ядроларына  айналғанда  да  (тер- 
моядролық  синтез  реакциялары)  көп  мөлшерде  энергия 
бөлінуге  тиісті.
Ядролық  энергетиканың  жедел  дамуына  1939  жылы 
ашылған  жылу  нейтрондарының  маңызы  зор  болды. 
Өйткені  радиоактивті  элементтің  ядролары  нейтрондарды 
сініріп  алып,  екі  жеңілдеу  элементтердің  ядроларына 
айналады  да  бірнеше  нейтрон  бөліп  шығарады  және  со- 
нымен  қатар  өте  көп  мөлшерде  жылу  бөлінеді.  Мүндай 
ыдырау  ураннан  кейінгі  ауыр  элементтерге  тән  және 
оны  ядроның 
спонтандық  бөлінуі
  деп  атайды.
Мысал  ретінде  атом  энергиясын  алуға  қолданылатын
уран  235  изотопының  нейтрондармен  әрекеттесу  процесін 
келтіруге  болады:
23 
, 
92 
141 
,
98 
+  
=   36 
+  
5 6 ® ^   +   2   ^П
Осы  реакция  нәтижесінде  200  МэВ  немесе  19,2  •  10
кДж/моль  энергия  бөлінеді.  Бүл  энергия  2  миллион  т. 
сапалы  таскөмір  жанғанда  бөлінетін  энергияға  тең. 
Мүңдай  бөлінген  2  нейтрон  уранның  басқа  ядроларын 
ыдыратады,  онан  түзілген  4  нейтрон  ядроларды  екі  есе 
көп  ыдыратады  т.  с.  с.  Сөйтіп  ядролық  реакция  тізбекті 
түрде  өрши  жүреді.  Егер  ядролық  реакцияларга  қатыса- 
тын  нейтрондардың  мөлшерін  шектеп  отырмаса,  реакция 
қас-қақканша  қопарылыс  бере  жүреді.  Атом  бомбасыныц
103

*
жарылуы  осындай  шектелмейтін  қопарылыс  бере  жүретін 
реакцияга  негізделген.
Атом  ядросының  энергнясын  бейбіт  мақсаттарға  пай- 
далану  үшін  арнаулы  атом  реакторларында  жүретін  яд- 
ролық  реакцияларды  шектеп  басқарып  отырады.  Ол 
үшін  реакторға  нейтроңдарды  жаксы  сіңіріп  олардың 
мөлшерлерін  шектеп  отыратын  элементтерді,  мысалы 
кадмийді  салады.
Уран — 235-тен  басқа  ядролық  энергия  алу  үшін 
уран — 238,  плутоний — 239,  уран — 233  қолданылады.
Ядролық  реакциялардың  маңызды  түрлеріне  термояд- 
ролық  реакциялар  жатады.  Термоядролық  реакциялар 
жеңіл  ядролардың  синтезделіп 
(бірігіп)  ауыр  ядроға 
айналу  кезінде  жүреді.  Мысал  ретінде  сутегі  изотоптары 
дейтерий  мен  тритийдің  синтезделуі  нәтижесінде  гелий 
ядросының  түзілу  процесін  келтіруге  болады:
2 
3 
4
.
,Н  +  ,Н  =   2Не  + „п
Бүл  реакция  кезінде  бөлінетін  энергия  уран — 235 
ядросы  ыдыраған  кезде  бөлінетін  жылудан  5  есе  көп. 
Бірақ  мүндай  термоядролық  реакцияны  жүргізу  үшін 
миллион  градустан  аса  температура  керек.  Қазіргі  кезде 
басқаруға  болмайтын  термоядролық  реакцияларды  ғана 
іске  асыру  мүмкін  болып  отыр.  Мысалы,  сутегі  бомбасы- 
ның 
жарылуы 
осындай 
термоядролық 
реакцияларга 
негізделген.  Ол  \тпін  алдымен  сутегі  бомбасының  ішінде-
гі 
92
 и   немесе  ^Ри  негізінде  жасалған  атом  бомбасы
жарылып  температураны  миллион  градусқа 
жеткізіп 
түтандыргыш  қызметін  атқарады,  содан  соң  термоядро- 
лық  реакция  жүріп  аса  көп  мөлшерде  энергия  бөліп
4 - Т А Р А  у.
ХИМИЯЛЫҚ БАЙЛАНЫС 
ЖӘНЕ  МОЛЕКУЛАЛАР ҚҮРЫЛЫСЫ
Химиялық  байланыс  туралы  ілім  қазіргі  химияның 
негізгі  проблемаларының  бірі.  Өйткені  не  себепті  атом- 
дардың 
бір-бірімен  әрекеттесіп  заттар 
(молекулалар, 
кристалдар)  түзетінін  және  олардың  түзілу  механизм- 
дерін  білмей  түрып,  заттардың  қүрамын,  қүрылысын,  ре- 
акциялағыштық  қабіпетін  білу  қиын.
104

Сондықтан  бүкіл  химия  ғылымының  даму  дәуірінде 
химиялық  байланыс  мәселесіне  зор  көңіл  бөлінеді.
Ғылымға 
негізделген 
химиялық 
байланыстың 
ең
алғашқы  теориясын  швед  химигі  Берцелиус  (1812)  үсын-
ды.  Берцелиустың  электро-химиялық  теориясы  бойынша
бір  элементтер  атомдарының  оң  полюсі  басымырақ,  ал
екінші  бір  элементтердің  теріс  полюсі  басымырақ  болады
да,  олар  бірін-бірі  тартып  химиялық  қосылыстар  түзеді
деп  теептелді.  Бірақ  Берцелиус  теориясы  полюстері
бірде  бір  элементтің  электр-нейтрал  атомдарынан  не  се-
бепті  жай  заттардың  (Нг,  СЬ,  Ог  т.  б.)  молекулалары
түзілетінш,  әсіресе  органикалық  қосылыстардың  түзілу 
себебін  түсіндіре  алмады.
г  Химиялық  байланыс  туралы  ілімді  дамытуда  орыс 
ғальімы  А.  М.  Бутлеровтың  еңбегі  зор.  Ол  өзінің  хими- 
ялық  қүрылыс  теориясын  үсынды.  Бүл  теорияның  негізгі 
мәні  мынадай: 
молекуладаеы  атомдар  өздерінің  ва- 
ленттіліктеріне 
сәйкес 
бір-бірімен 
белеілі 
ретпен 
қосылады.
  Заттардың  қасиеттері  молекуладағы  атомдар- 
дың  табиғатына  және  санына  ғана  байланысты  емес,  со- 
нымен  қатар  ол  атомдардың  бір-бірімен  қандай  ретпен 
орналасуына  да  байланысты.  А.  М.  Бутлеров  теориясы 
қазіргі  кезде  де  қолданылады.  Бүл  теория  әсіресе  орга-
никалық  ^зосылыстардың 
көп 
түрлілігін 
жақсы 
түсіңдіреді.
Бірақ  химиялық  байланыстардың  түзілу  механизмін 
түсшдіру  эл ектрон  ашылғаннан  кейін  ғана  мүмкін  болды.
1916  жылы  неміс  ғалымы  Коссель  бір  элементтің
электрон  беруі,  екінші  элементтің  осы  электроңды  қосып
алуынан  түзілген  иоңдардың  арасындағы  тартьілыстың
нәтижесінде  химиялық  байланыс  түзіледі  деген  теория- 
сын  үсынды.^
Сол  жылы  американ  ғалымы  Льюис  әрекеттесетін 
атомдардың 
дара 
электрондарын 
ортақтастырудың 
нәтижесінде  түзілген  екі  атомға  да  бірдей  ортақ  қос
электрондар  арқылы  химиялық  байланыс  түзіледі  деген 
теориясын  үсынды.
Коссель  мен  Льюистың  теорияларын  химиялық  бай- 
ланыс  теориясының  екі  жағы  деп  қарасгыруға  болады. 
Өиткені  Коссель  теориясы  бойынша  химиялық  байланыс 
(иондық)  электрон  беру,  қосып  алу  нәтижесінде  болған 
иоңдар  арасьоща  түзіледі,  ал  Льюис  теориясы  бойынша 
химиялық  байланыс  екі  элементтің  ортақтастырылған 
қос  электроңдары  арқылы  түзіледі.
105

11-сурепи 
Сутегінің  екі  атомнан 
тұратын  жүйесінің 
энергиясы
12-сурет.
Сутегі  атомдары  электрон 
бұлттарыныа,  бүркесуінен 
молекулалық  электрон 
бүлтының  түзілуі
Қазіргі  кезде  қолданылатын  химиялық  байланыс  ту- 
рапы  ілім  Коссель  мен  Лыоис  теориялары  негізіңде  да- 
мыды.
8 1.  ХИМИЯЛЫҚ  БАЙЛАНЫСТАРДЫҢ  ТҮЗІЛУІ
Химиялық 
байланыстар 
атомдардын 
әрекеттесуі 
нәтижесінде  пайда  болған  екі  атомдық  немесе  көп  атом- 
дық  түрақты  жүйелерде  (молекулаларда,  кристалдарда)
түзіледі.
Ковалентті  химиялық  байланыс  түзілу  механизмін 
сутегі 
молекуласының 
пайда 
болу 
мысалы 
арқылы
қарастыраиық.
Сутегі  атомы  бір  протоннан,  бір  электроннан  түрады. 
Осындай  екі  атом  жеткілікті  мөлшерде  бір-біріне  жақын- 
дасканда  бір  атомның  ядросымен  екінші  атомның  элект- 
ронының  арасында  таргылыс  күші,  ал  екі  атомның  ядро- 
лары  мен  электрондарының  арасында  тебу  күші  пайда
болады.
Екі  атомнын  бөлшектерінің  бірін-бірі  тебу  күштері 
олардың  өзара  тартылу  күпггеріне  тең  болганда  түрақты 
жүйе — молекула  түзіледі.
Атомдардан  молекула  түзілуінің  ен  басты  шарты — 
молекула  түзілгенде  энергияньщ  бөлінуі,  яғни  атомдар- 
дың  энергия  қорынан  молекуланың  энергия  қоры  аз  бо- 
луы  керек  (11-сурет).
Электрондарының  спиндері  параллель  сутегінің  екі 
атомы  жақындасқанда  жүйенің  энергия  қоры  көбейе  бе- 
реді.  Мүндай  атомдарды  бір-біріне  жақындастырып  ара- 
сында 
химиялық  байланыс  түзу  үшін  көп  энергия 
жүмсау  керек  болады  да  молекуланы  түрақсыз  етеді, 
яғни  химиялық  байланыс  түзілмейді.
106

Электрондарының  спиндері  қарама-қарсы  сутегінің  екі 
атомы  ( Т  4)  бір-біріне  жақындаған  сайын  жүйенің  энер- 
гиясы 
азая 
береді 
де, 
олардың 
ядроларының 
ара 
қашықтыгы 
г0
  болғанда  (г = 
г0)
  жүйенің  энергиясы  ең  аз 
шегіне  жетеді,  ал  бүл  энергия  мөлшеріне  оның  ең 
түрақты  күйі  сәйкес  келеді.  Мүның  өзі  спнндері  қарама- 
қарсы  сутепнің  екі  атомынан  оның  түрақты  молекуласы
түзілгенін  көрсетеді.
Химиялық  байланыс  түзілудің  басты  шарттарының 
бірі — әрекеттесетін  атомдар  электрон  бүлттарының  (ор- 
битальдарының)  — бір-біріне  өзара  өтуі  немесе  қаптасуы 
арқылы  молекулалық  электрон  бүлтын  немесе  молекула- 
лық  орбиталь  түзілуі  жатады.
Жоғарыда  айтылғацдай,  сутегі  атомдары  бір-бірімен 
белгілі  мөлшерге  дейін  жақындасқанда 
(г
  = 
г0)
  олардың 
электрон  бүлттары  өзара  бір-бірімен  қаптасып  молекула- 
лық  электрон  бүлтын  түзеді  (12-сурет).
Электрон  бүлттарының  осындай  бір-бірімен  қаптасуы 
нәтижесінде  екі  ядроның  арасындағы  теріс  электр  заря- 
дының  тығыздығы  артады.  Екі  атомның  оң  зарядталған 
ядролары  осы  теріс  электр  заряды  басым  кеңістікке 
күшті  тартылып  химиялық  байланыс  түзеді,  ал  осы  бай- 
ланыстың  нәтижесіңде  екі  атомнан  қүралған  сутегі  моле- 
куласы  түзіледі.
Химиялық 
байланыстар 
түзілген 
кезде 
энергия
бөл інетінд іктен,  ол  байланыстарды  үзу  үшін  энергия 
жүмсалады.  Оны 
байланысты  узу  энергиясы
  деп  атай- 
Ды. 
Химиялық  байланысты  үзу  энергиясы  химиялық 
байланыстың  түзілу  энергиясына  тең,  бірақ  таңбасы
қарама-қарсы.  Химиялық  байланыс  энергиясы — байла- 
ныстың 
мықтылығын 
сипаттайтын  оның 
ең 
негізгі 
көрсеткіштерішң  бірі.  Химиялық  байланыстар  типтері 
бірдей  екі  немесе  көп  атомды  молекулалардагы  орташа 
химиялық  байланыс  энергиясын  анықтайды.  Ол  үшін 
атомдардан  молекула  түзілу  энергиясын  сол  молекула- 
дағы  байланыстардың  санына  беледі.
Мысапы,  су  молекуласын  сутегі  атомдарына  біртіндеп
ыдыратқанда  әр  түрлі  мөлшерде  энергия  жүмсалатыны 
төмендегі  теңдеулерден  көрінеді.
1) Н  -   0   -   Н  -   Н  +  Н -   0
2) Н  — О  -   Н  +  О
Д Н  =  493,77 қДя^ 
А Н  =  424,05 
кДж/}
моль
моль
*
107

Су  молекуласындағы  Н — О  орташа  байланыс  энер-
гиясы  (493,77  +  424,05) : 2  =  458,91  кДж/моль  болады.
Бүдан  орташа  химиялық  байланыс  энергиясының  жеке 
байланыстардын  үзілу  энергиясынан  айырмасы  бар  екенін 
көруге  болады.  Химияда  байланыс  энергиясы  туралы  сөз 
болғанда  химиялық  байланыстың  орташа  энергиясы  ту- 
ралы  айтылып  түрғанын  есте  үстау  керек.

жүктеу/скачать 28,51 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: