Ф и з и к а әож 53. 049. 1 Физика сабақтарында



жүктеу 4.01 Mb.
Pdf просмотр
бет12/23
Дата18.03.2017
өлшемі4.01 Mb.
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   23

 
2 – есеп. Күкірт қышқылының сулы ерітіндісінің электролизі қалай жүреді? 
Шешуі: Сулы ерітіндіде күкірт қышқылы иондарға екі сатыда ыдырайды: 
1 – саты: 




4
4
2
HSO
H
SO
H
 
2 – саты: 





2
4
4
SO
H
HSO
 
Қышқыл ерітіндісі арқылы тұрақты электр тогы ӛткен кезде сутек иондары катодқа 
келіп, тотықсызданып, сутек түзіледі: 
Катодта: 
2
2
2
H
e
H



 
Анод  айналасында  сульфат  иондары  жиналады,  бірақсулы  ерітіндіде  су  оңай 
тотығады: 
Анодта:
2
2
4
4
2
O
H
e
O
H




 
Электролиздің жалпы теңдеуі: 
2
2
2
4
4
2
2
2
O
H
e
O
H
H
e
H







1
2
 
2
2
2
4
2
2
4
O
H
H
з
эл
O
H
H






 
Нәтижесінде: 
2
2
2
2
2
O
H
з
эл
O
H


 
Күкірт  қышқылының  сулы  ерітіндісінің  электролизінде  су  электролизденіп,  сутек 
және оттек түзіледі. 
3 – есеп. Мыс сульфаты ерітіндісінің электролизі кезінде анодта 300 мл. (қ.ж.) оттек 
бӛлінеді. Катодта қанша мыс бӛлінеді? 
Шешуі:  Оттектің  эквиваленттік  кӛлемін 


моль
л
6
,
5
  пайдалана  отырып,  бӛлінген 
оттектің эквивалентінің моль санын табамыз. 
Егер 5,6 л 
2
O
 - 1 моль эквивалент болса,  онда 0,300 л 
2
O
 - х моль эквивалент болады. 
054
,
0
6
,
5
1
300
,
0



x
 моль эквивалент 
2
O


108  Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(43), 2013 
 
Фарадей  заңы  бойынша  бӛлінген  мыстың  эквивалентінің  моль  саны  да 
 
моль
Cu
экв
054
,
0


. Мыстың массасы: 
 
   
г
моль
г
моль
Cu
Э
Cu
Сu
m
экв
7
,
1
32
054
,
0






. 
4  –  есеп. 
А
5
,
2
  ток  күші  электролит  ерітіндісі  арқылы  30  минут  бойы  ӛткен  кезде 
ерітіндіден 
г
77
,
2
 металл бӛлінеді. Металдың эквиваленттік массасын табыңдар. 
Шешуі: Фарадей заңы бойынша шешеміз.  
 
моль
Кл
F
с
мин
A
I
г
m
96500
;
1800
30
;
5
,
2
;
77
,
2






 
 
м оль
г
А
м оль
Кл
г
I
F
m
Э
4
,
59
5
,
2
96500
77
,
2







 
  Қазіргі  кезеңде  қолданылатын  әрбір  инновациялық  технологияның  кӛздейтіні 
студентті,  оқушыны  ӛз  бетінше  ізденіп,  білім  ала  білуге  жұмылдыру.  Сол  себепті 
«Электролиз»  тақырыбын  толығымен  меңгеру  үшін  студенттерге  ӛз  бетімен  орындауға 
мынадай тапсырмалар беруге болады: 
1. Мына тұздардың балқымаларының электролиз теңдеуін құрастырыңдар: 
а) 
S
K
2
; ә) 
2
CaCl
, б) 
3
AlCl
 
2. 


2
3
2
4
2
,
,
NO
Рb
CuCl
SO
H
сулы  ерітінділерінің  электролиз  теңдеулерін  жазыңдар 
(электрод- 
Pt
). 
3.
3
2
4
,
,
AgNO
NiCl
FeSO
 тұздары ерітінділерінің электролизі (инертті электродтарда) қалай 
жүреді? 
4. Мырыш хлориді ерітіндісінің электролиз теңдеулерін жазыңдар, егер : 
а) анод – графит; ә) анод –мырыш болса. 
5. 
NaOH
  ерітіндісін  10А  токпен  268  сағат  бойына  электролиздеді.  Электролиз 
аяқталғаннан  кейін  ерітіндіде  100г  24% 
NaOH
  ерітіндісі  қалды.  Ерітіндінің  бастапқы 
концентрациясы қандай?  
6. Белгісіз металдың хлоридінің ерітіндісі арқылы 6,4 А ток күшін 30 минут бойына 
ӛткізгенде катодта 1,07г металл бӛлінді. Электролизге түскен қандай тұз?  
7. 
2
CuCl
  ерітіндісінің  электролизі  кезінде  анодта  560  мл  газ  (қ.ж.)  бӛлінді.  Катодта 
бӛлінген мыстың массасын табыңдар. 
8.  Күміс  нитраты  ерітіндісі  арқылы  30  мин  бойына  6А  ток  ӛткізгенде  катодта 
бӛлінген күмістің массасын анықтаңдар.  
9. 2 А ток күшімен 2 моль суды толық ыдырату үшін қанша уақыт керек? 
10.  Калий  гидроксиді  ерітіндісі  арқылы  30  минут  бойына  6  А  ток  ӛткізгенде 
бӛлінетін оттектің кӛлемін табыңдар. 
11. Күкірт қышқылының ерітіндісі арқылы 1 сағат бойына 3 А ток ӛткенде бӛлінетін 
сутектің кӛлемін табыңдар. 
12. 
 
3
4
2
SO
Cr
  ерітіндісі  арқылы  2  А  ток  ӛткізгенде  катод  массасы  8  граммға  артты. 
Электролиз жүргізілген уақытты анықтаңдар. 
13. 
2
SnCl
ерітіндісінің  электролизі  кезінде  анодта  4,48  л хлор  (қ.ж.)  бӛлінді.  Катодта 
бӛлінген қалайының массасын табыңдар. 
  Әлемдік  ақпараттық  білім  беру  кеңістігіне  ену,  бәсекеге  қабілетті  ұстаз  болу  және 
соған  сай  болашақ  мамандарды  даярлау  үшін    университет  қабырғасының  ӛзінде 
студенттердің  кәсіби,  пәндік  құзыреттіліктерін  дамытатын  қазіргі  инновациялық 
технологияларды әр сабағымызда ұтымды қолдануымыз тиіс.  
 
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 
1.  «Қазақстан-2050»  стратегиясы  қалыптасқан  мемлекеттің  жаңа  саяси  бағыты»,  Алматы 
ақшамы, 14.12. 2012.  
2. Қазақстан Республикасы Білім туралы Заңы, Алматы: Юрист, 2009.- 240 б. 
3. М.Қ.Құрманалиев Химияны оқытудың қазіргі технологиялары.- Алматы: 2009-112 б. 

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы №1(43), 2013
 
 109
 
4.  Н.О.Мырзахметова  Бейорганикалық  химия  есептері  мен  жаттығулары.  Алматы:  2010-
185 б. 
РЕЗЮМЕ 
В  статье  рассматривается  применение  проблемного  метода  обучения  при  изучении 
неорганической химии. 
SUMMARY 
The article deals with the use of problem method in teaching inorganic chemistry. 
 
 
 
ӘОЖ 546.87.541.1 :548.734 
МАРГАНЕЦТІҢ АРАЛАС ОКСИДІНІҢ СИНТЕЗІ ЖӘНЕ  
РЕНТГЕНОГРАММАСЫ 
 
М.М.Матаев -х.ғ.д., профессор, О.Кәдірхан - магистрант,  
А.Н.Оразымбетова - магистр, оқытушы (Алматы қ., Қазмемқызпу) 
 
Аннотация:  жоғары  температуралы  қатты  фазалар  реакция  негізінде  висмут, 
кальций,  магний  оксидтерінен  BiCaMn
2
O
5,5
  –  құрамды  қосылыс  алғаш  рет  синтезделіп, 
оның  кристаллохимиялық  сипаттамалары  рентгенография  мен  электронография 
тәсілдерімен дәлелденді. 
Түйін сӛз: қатты фазалы реакция, поликристалл, рентгенография, электронография. 
Қазіргі  заманғы  бейорганикалық  химияның  дамуы  жаңа  заттарды  синтездеп, 
олардың  физика  –  химиялық  қасиеттерін  қарастыруға  байланысты.  Электронды 
техниканың  дамуы  және  олардың  ӛнеркәсіп  пен  ауыл  шаруашылығының  әртүрлі 
салаларына кӛптеп ене бастауы, келешекте бағалы, қызықты материалдарды синтездеуді 
кезекті  басты  мәселе  етіп  қояды.  Жоғары  сапалы  манганит  және  оның  оксиді  лазерлік 
оптикада, 
кейбір 
жартылай 
ӛткізгішті 
құрылғыларда, 
фотокӛбейткіштердегі 
фотокатодтарда, термоэлемент материалдарындағы  шикізаттардың  синтезінде, космосты 
игеруде,  магнитометрияда,  медициналық  томографияда,  ықшамдалған  және  арзан 
трансформаторлар ретінде т.б. салаларда қолданылуында [1,2,3]. 
Жаңа бейорганикалық поликристалдарды іздестіру, олардың бағытталған синтездеу 
технологияларын  жасау,  электрондық  техника  ӛндірісіне  қажетті  электрофизикалық 
қасиеттері  жоғары қосылыстарды алу, олардың физико-химиялық қасиеттерін шешу осы 
мақаланың негізгі мақсаты. 
Зерттеудің  нысаны  ретінде:  қатты  фазалы  реакция  бойынша  Bi
2
O
3
-MeO  (Ca,Mg)  – 
Mn
2
O

үштік жүйесінен алынды.  
Синтез  жоғары  температурада  қатты  фазалық  әдіс  арқылы  стехиометриялық 
қатынаста  алынған  Bі
2
О
3
,  Mn
2
О
3
  және  сілтілі  -  жер  металл  оксидтерінің  байланысуы 
арқылы  іске  асырылды.  Аралас  висмут  және  сілтілі-жер  элементтерінің  манганиттерін 
синтездеу келесі реакция теңдеулері бойынша жүргізілді:  
 
2СаСО
3
+ Bі
2
О
3
+2Mn
2
О
3
=2BіСаMn
2
О
5,5
+2СО
2
 ↑ 
 
Бастапқы  заттардың  қоспасы  агат  ступкада  жақсылап  араластырылды  және 
ұнтақталынып,  алунд  тигельге  салынды.  Осылай  дайындалған  қоспаны  ауада,  муфель 
пешінде  600
0
С  температурада  10  сағат,  800
0
С  температурада  24  сағат  ұстау  арқылы 
термиялық ӛңдеу жүргізілді [4,5]. Түзілген қоспаны тағы бір рет араластырып 600
0
С-та 3 
сағаттай, толық химиялық тепе-теңдік түзілгенше қыздырылды.  
Алынған  заттардың  құрылысын,  құрамын    электронография  және  рентгенография 
әдістерімен  жүргізілді.  Электрлік  дифракцияның  кӛрінісі    жарықтаушы  Philips  CM300 
(жылдамдатушы  қысым  300  кВ)  JEOL  6510EX  электрондық  микроскопында  алынды. 

110  Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(43), 2013 
 
Электрондық  микроскопта  зерттеу  жүргізу  үшін  үлгілер  агат  ұнтақтағышында  буталон 
астында үгіліп, аморфтық тесікті қабықпен жабылған мыс торына жағылып түсірілді.  
 
  
                              
 
                         (а)                                                                              (б) 
1-сурет. BiCaMn
2
O
5,5
 -50 есе                         2-сурет. BiCaMn
2
O
5,5
 -100 есе үлкейтілген   
      үлкейтілген  кӛрінісі                                                кӛрінісі 
 
1,2,3-суреттерден байқағанымыздай поликристалды  түзілімдердің түзілуін, олардың 
жалпы кӛрінісі пластинкалы жалпақ түрдегі шашыранды ақ-қара дақтар байқалады. 
 
3-сурет. BiCaMn
2
O
5,5
 поликристалл фазаның микроструктуралық кӛрінісі 
4- сурет.  BiCaMn
2
O
5,5
 қосылысының құрамдық ерекшеліктері 
 
Микро  фотосуретте  кристаллда  кӛрсетілген  бӛлігінде  қабаттардың  ӛсуі  бір  біріне 
паралельді  латеральді  мӛлшері  10  мкм  дейін.  Рентгендік  спектрлердің  4-сурет  анықтауы 
бойынша  кӛрсетілген  бӛліктегі  [001]  қабаттардағы  беттік  электрондарда  кӛрші 
атомдардың  арасындағы  электрондық  орбитальдардың  ішкі  жағдайы  мен  нәтиженің 
ӛлшемдері 
кӛрсетілген. 
Түсірілу 
нәтижесінде 
қосылыстардың 
кӛлемді  
кристалданатындығы байқалады. 
1-кесте 
Элементтер 
кэв 
массасы 
қателік 
атом 
С 
0,277 
5,49 
0,08 
23,58 
О 
0,525 
6,47 
0,10 
20,87 
Ca 
3,690 
9,37 
0,16 
12,06 
Mn 
5,894 
34,77 
0,40 
32,65 
Bi 
2,419 
43,90 
0,36 
10,84 
 
1-  кестеде  мӛлшерлік  нәтижелері  кӛрсетілген.  Есептелген  және  тәжірибелік  (кесте 
1,2)    құрамдық  мәндері  жуық  шамада  бір-бірімен  сәйкес  келеді,  ауытқу  қателіктері  бір 
пайыздан аспайды. 2-кестеде манганиттер үшін химиялық анализдің нәтижелері берілген. 
 

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы №1(43), 2013
 
 111
 
2-кесте 
Position [°2Theta] (Copper (Cu))
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Counts
0
1000
2000
N
o

1
N
o

2
N
o

3
N
o

4
N
o

5
N
o

6
N
o

7
N
o

8
N
o

9
N
o

1
0
N
o

1
1
N
o

1
2
N
o

1
3
N
o

1
4
N
o

1
5
N
o

1
6
N
o

1
7
N
o

1
8
N
o

1
9
N
o

2
0
N
o

2
1
N
o

2
2
N
o

2
3
N
o

2
4
N
o

2
5
N
o

2
6
N
o

2
7
N
o

2
8
N
o

2
9
N
o

3
0
N
o

3
1
N
o

3
2
N
o

3
3
N
o

3
4
N
o

3
5
N
o

3
6
N
o

3
7
N
o

3
8
N
o

3
9
N
o

4
0
N
o

4
1
N
o

4
2
N
o

4
3
N
o

4
4
N
o

4
5
N
o

4
6
N
o

4
7
N
o

4
8
N
o

4
9
N
o

5
0
N
o

5
1
N
o

5
2
N
o

5
3
N
o

5
4
N
o

5
5
 Program 2 (04.06.09)_2983
 
5- сурет. BiCaMn
2
O
5,5
 фазасының рентгенограммасы 
 
5-суреттегі  рентгенограммалардан  байқағанымыздай  BiCaMn
2
O
5,5
    қосылысы  қара 
түсті зат екенін дәлелдейді.  
Рентгенографиялық  зерттеулердің  нәтижелері  бойынша  кристалл  торларының 
параметрлері  мен  тығыздықтарының,  қосылыс  құрамына  кіретін  катиондардың 
ӛлшемдеріне  (размеріне)  байланысты  нақты  тәуелділікті  байқау  қиын,  себебі  сілтілі-жер 
металл қосылыстарының кристалл торларында әртүрлі формулалық бірліктердің мӛлшері 
кездеседі, осыған байланысты  қорытындылай келе қатты фазалы әдіс арқылы алғаш  рет 
құрамы  BіСаMn
2
O
5,5
  түрінде  болатын  қосылыс  синтезделініп  алынды  және  олардың 
құрылыстарына  рентгенографиялық  және  электронограммалық  зерттеу  жұмыстары 
жүргізілді. 
Алынған  нәтижелер  манганиттердің  термодинамикалық,  бағытталған  синтез, 
электрофизикалық 
қасиеттерін 
зерттеуге 
қызығушылық 
тудыра 
отырып, 
рентгенографикалық  сипаттамалары  бойынша  ақпарат  банкінде  қолдануға  мүмкіндік 
береді.  BіСаMn2O5,5  фазасының  құрылысы  бұрмаланған  перовскиттің,  тетрагональды 
сингонияда кристалданған поликристалы. 
 
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 
1.
 
G.Gattow, W.Klippe // Z. Anorg. Allgem.Chem.- 1980. - B.470. - S.25. 
2.
 
L.G.Sillen X-ray Studies of Bismuth trioxide//Arkif kemi. Miner. Geolog.–1937.- 12A.- 
hf.4-1 
3.
 
G. Malmros The Crystal Structure of monoclinic α-Bi
2
O
3
// Acta Chem.Scand. - 1970. -
v.24, №2 - P.284-396. 
4.  М.М.Матаев,  А.Т.Байбосынова,  А.Б.Нурушова  М.К.Алдабергенов  «Синтез 
ирентгенография  сложных  оксидов  типа  RSrBiO
4
  (R  –  La,  Nd,  Gd)»  //  Вестник 
Евразийского университета. –2001. -№3. -С.180-183. 
5.  М.М.Матаев  «Сложные  висмутиты  РЗЭ  и  стронция»  //  Вестник  КазНУ  им.Аль-
Фараби. –2002. -№2. –С.143-146. 
Қосылыс 
Қосылыс құрамы 
СаО %, MgO % 

2
О
3
, % 
Мn
2
О
3
, %  
Тәжір. 
Теор. 
Тәжір. 
Теор. 
Тәжір. 
Теор. 
BіCaMn
2
O
5,5 
12,65 
12,55 
51,87 
52,13 
35,00 
35,32 

112  Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(43), 2013 
 
РЕЗЮМЕ 
Высокотемпературным  керамическим  способом  синтезирован  соединение  состава 
BіСаMn
2
O
5,5
  электронографически  и  рентгенографическими  методами  определены 
кристаллохимические характеристики. 
SUMMARY 
The  article  deals  with  the    high-temperature  ceramic  way  in  connecting  synthesized 
structure  BіСаMn
2
O
5,5 
and  kristallokhimichesky  characteristics  determined  by  electronography 
and radiographic methods.  
 
 
 
 
УДК 548.312: 378.03 
РОЛЬ ПРЕДМЕТА КРИСТАЛЛОХИМИИ В ПОДГОТОВКЕ ХИМИКОВ 
 
С.К.Майгельдиева-магистрант, М.М.Матаев -д.х.н-профессор  
 (г.Алматы. КазгосженПУ) 
 
Аннотация:  в  данной  статье    предусмотрены  этапы  развития  и  основные  вопросы 
кристаллохимии.  А  так  же  систематизация  структурного  материала,  выявление  и 
интерпретация  закономерностей,  присущих  строению  кристаллических  веществ, 
установление  зависимости  физических  и  химических  свойств  от  структуры,  основные 
задачи кристаллохимии.  
Ключевые 
слова
кристалл, 
кристаллическая 
решетка, 
кристаллография, 
рентгеносруктурный анализ, нейтронография, электронография.  
Кристаллохимия  –  важнейший  раздел  химии,  наука  о  кристаллических  структурах, 
базирующаяся  главным  образом  на  данных  рентгеноструктурного  анализа,  а  также 
нейтронографии и электронографии [1].  
Современная  кристаллохимия  исходит  из  представления,  что  ионы  и  атомы  имеют 
сферическую  форму,  а  пространственная  кристаллическая  решетка  формируется  по 
принципу  плотнейшей  шаровой  упаковки,  в  которой  ионы  стремятся  принять  наиболее 
устойчивую конфигурацию, соответствующую минимуму потенциальной  энергии. Этому 
отвечает  состояние  наибольшего  сближения  разноименных  ионов  и  наибольшего 
удаления одноименных ионов. 
Достижения  современной  кристаллохимии позволяют  найти  связи  между 
химическим  составом,  строением  и  физическими  свойствами  минералов.  Так  как 
минералы не являются только определенными химическими соединениями, но в первую 
очередь  природными  объектами,  имеющими  определенные  физические  свойства,  часто 
играющими  ведущую  роль  при  их  диагнозе,  необходимо  классификацию  минералов 
строить не только на химических, подчас неправильно трактуемых свойствах [2]. 
Развитие современной  кристаллохимии приводит  к  все  большему  использованию 
структурных  данных  в  общей  химии.  Кристаллохимия,  устанавливая  взаимное  влияние 
химически  однородных  атомов  при  образовании  химической  связи  в  кристаллических 
соединениях, объясняет тем самым зависимость физико-химических свойств от структуры 
и  связывает  структуру  с  основным  химическим  свойством-реакционной  способностью. 
Поэтому  использование  закономерностей  кристаллохимии  открывает  эффективные  пути 
синтеза химических соединений с любыми наперед заданными свойствами. В отличие от 
других 
физических 
методов 
исследования 
строения 
вещества, 
применение 
рентгенографического  метода  исследования  атомной  структуры  кристаллов  позволяет 
определять строение сложных соединений, создаваемых синтетической химией.  
Методы  современной  кристаллохимии послужили  также  основой  для  особого 
направления  в  теоретической  химии,  которое  было  развито  в  течение  последних 

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы №1(43), 2013
 
 113
 
десятилетий  проф.  Юрием  Владимировичем  Ходаковым,  доказавшим,  что  для 
предсказания  возможных  химических  соединений  и  некоторых  их  свойств  можно 
руководствоваться  принципами,  в  которых  идея  о  формообразующей  роли  антуража 
согласована с учетом влияния химической среды. 
Современный  рентгеноструктурный  анализ  и  другие  дифракционные  методы  – 
основной  источник  достоверной  количественной  информации  о  строении  химических 
веществ (от простейших структур металлов и ионных бинарных соединений до сложных 
структур  биополимеров  и  комплексов  с  полидентатными  лигандами).  Обработка  этой 
информации,  систематизация  структурного  материала,  выявление  и  интерпретация 
закономерностей,  присущих  строению  кристаллических  веществ,  установление 
зависимости  физических  и  химических  свойств  от  структуры  –  таковы  основные  задачи 
кристаллохимии [2].  
Кристаллохимия самым тесным образом связана с кристаллографией, изучающей, в 
основном, внешнюю форму кристалла; физикой твердого тела; геологией; минералогией; 
материаловедением.  Подчеркнем,  что  при  получении  и  исследовании  новых  материалов 
кристаллохимические знания и представления выходят на передний план.  
 Важно  иметь  в  виду,  что  успешное  овладение  кристаллохимическими  знаниями 
требует  наглядного  представления,  визуализации  структур  с  помощью  шарико-
проволочных моделей, а также подвижных изображений на мониторе компьютера. 
Совершенные  формы  природных  кристаллов  всегда  пробуждали  в  людях  как 
мистическое восхищение, так и желание разгадать скрытую в них тайну. В средневековых 
трактатах по минералогии и алхимии кристаллические вещества назывались порождением 
высших сфер: Солнца, Луны, звезд и планет, а также многочисленных богов всех времен и 
народов.  Красотой  кристаллов  не  только  любовались:  их  физические  свойства 
использовали  уже  в  каменных  орудиях,  а  в  историческом  времени  кристаллические 
минералы  стали  сырьем  для  выплавки  металлов,  получения  красок  и  лекарств, 
изготовления  керамики,  стекла,  строительных  материалов  и  других  продуктов 
зарождающейся  промышленности.  Можно  с  уверенностью  сказать,  что  в  истории 
человечества  кристаллы  всегда  были  тесно  связаны  с  химией  –  столь  же  таинственной 
древней областью знания о превращениях субстанций [3]. 
Кристаллохимия,  то  есть  «описание  кристаллов»,  зародилась  как  научная 
дисциплина в XVII веке. В развитии естествознания она сыграла огромную роль: именно 
здесь  возникли  представления  об  атомах  и  молекулах  как  мельчайших  «кирпичиках» 
структуры вещества, которые затем перешли в физику и химию. Первый количественный 
закон  химии  –  закон  кратных  отношений  количества  элементов  в  соединениях  –  был 
предложен  в  1803  году  англичанином  Джоном  Дальтоном.  Но  французский 
основоположник  атомистической  кристаллографии  Рене  Гаюи  к  тому  времени  уже 
сформулирован  другой  количественный  закон  о  веществе,  в  чем-то  похожий  на  закон 
Дальтона:  взаимному  расположению  граней  кристалла  соответствуют  различные  тройки 
целых чисел. Лишь через два века выросшая из кристаллографии математическая теория 
групп показала глубинное родство законов Гаюи и Дальтона: правильные геометрические 
формы  кристаллов  следуют  из  симметрии  кристаллической  решетки,  а  целочисленные 
валентности элементов – из сферической симметрии атома [4]. 
Три  столетия  подряд  кристаллография  находилась  далеко  впереди  всех  прочих 
областей  естествознания.  Свой  закон  целочисленных  отношений  Гаюи  вывел  на  основе 
первого каталога кристаллов, составленного другим французским исследователем Роме де 
Лилем. В 1783 г. этот каталог содержал описания 500 кристаллических веществ. Но еще в 
начале  XVII  века  Кеплер,  а  позднее  Ньютон,  Гюйгенс  и  Ломоносов  независимо  друг  от 
друга  объясняли  форму  и  оптические  свойства  кристаллов  упорядоченным 
расположением  составляющих  частиц,  для  которых  тогда  не  было  даже  общепринятого 
термина.  Кристаллограф  XIX  века  в  своей  работе  использовал  неевклидову  геометрию 
(тригонометрию на сфере), знал и нередко развивал математическую теорию симметрии, 

114  Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(43), 2013 
 
неорганическую  химию,  минералогию,  лишь  возникавшую  тогда  кристаллофизику  и 
многие  другие  дисциплины.  А  еще  он  умел  измерять  точную  форму  кристалла, 
регистрируя  в  темноте  слабые  отражения  пламени  свечи  от  граней  образца, 
поворачиваемого в оптическом гониометре («угломере»)  – современники сравнивали эти 
навыки  с  искусством  фехтовальщика.  По  первому  закону  кристаллографии,  независимо 
установленному многими великими естествоиспытателями (среди них был Ломоносов) и 
окончательно  сформулированному  Роме  де  Лилем,  каждое  вещество  имеет  свой 
индивидуальный  набор  углов  между  гранями  кристалла  –  «паспорт»  химического 
соединения, выдерживаемый с точностью до сотых долей градуса [4]. 
Всю  первую  половину  ХХ  века  кристаллография,  минералогия  и  неорганическая 
химия  развивались  параллельно,  заимствуя  и  используя  новые  результаты  из  смежных 
областей.  К  середине  века  возникла кристаллохимия:  наука  об  атомном  строении 
кристаллов  и  о  связи  этого  строения  с  физическими  и  химическими  свойствами 
кристаллических веществ. Создатели новой дисциплины  – Виктор Мориц Гольдшмидт в 
Германии и Лайнус Полинг в США – на основании небольшого числа экспериментально 
установленных  структур  вывели  простые  универсальные  принципы,  которые  до  сих  пор 
позволяют  описать  строение  почти  всех  известных  кристаллических  соединений. 
Кристаллохимия  «по  Полингу»  стала  фундаментом  всей  теоретической  и  структурной 
химии  ХХ  века.  Развитие  теории  дифракции  и  вычислительной  техники  превратило 
рентгеновскую  кристалографию  в  прикладную  область  исследования,  где  объективно 
устанавливали  («расшифровывали»)  все  более  сложные  кристаллические  структуры.  В 
1950-х  г.г.  советский  физик  Китайгородский  основал  органическую  кристаллохимию, 
распространив принцип плотной упаковки с атомов  на сложные органические молекулы, 
и  разработал  метод  атом-атомных  потенциалов,  который  позволил  рассчитывать 
структуры  молекулярных  кристаллов  на  появившихся  к  тому  времени  компьютерах.  А 
Полинг  и  другие  авторы  в  это  же  время  применили  методы  кристаллохимии  к  анализу 
строения белковых молекул, заложив основы структурной биологии. К началу 1960-х г.г. 
кристаллохимия как наука сложилась в том виде, в котором существует и развивается до 
сих  пор.  На  сегодня  в  компьютерных  банках  данных  содержится  более  600  тысяч 
различных кристаллических структур и столько же порошковых дифрактограмм, снятых с 
поликристаллических  образцов  различных  соединений.  В  химии  и  минералогии  банки 
порошковых  дифрактограмм  успешно  заменили  атласы  с  геометрическими  формами 
кристаллов,  которые  сто  лет  назад  были  главным  инструментом  идентификации 
известных  кристаллических  веществ.  Современные  приборы  и  программы  позволяют  за 
1–2  часа  определить  качественный,  а  нередко  и  количественный  состав  сложной  смеси 
кристаллических  компонентов  по  20–30  мг  ее  порошкового  образца  (в  синхротронных 
центрах  –  по  нескольким  миллиграммам  смеси).  Этим  методом  также  исследуют 
превращения реагентов в химии твердого тела. «Быстрая» рентгеновская дифрактометрия 
уже  конкурирует  с  классическими  методами  спектроскопии,  проникая  в  новые  области 
медицинской и комбинаторной химии. Объем дифракционных данных о строении новых 
веществ постоянно растет и, по-видимому, удвоится в ближайшее десятилетие [5]. 
Самым  мощным  физическим  методом  в  химии  является  рентгеноструктурный 
анализ (РСА), который дает полную информацию о расположении атомов в кристалле. В 
теоретических  исследованиях  строения  кристаллов  широко  применяется  компьютерное 
моделирование  кристаллических  структур.  Но  наибольшую  ценность  для  химика 
представляют качественные закономерности, позволяющие предсказать состав и свойства 
продуктов  реакции  без  проведения  расчета.  Многие  такие  закономерности,  вошедшие  в 
ряд химических дисциплин, имеют кристаллохимическую основу. 
Знание  основ  кристаллохимии  позволяет  химику-синтетику  ориентироваться  в 
нестандартных  ситуациях,  объяснять  и  даже  предсказывать  явления,  которые  иначе 
пришлось бы просто заучивать как упрямые, но непонятные эмпирические факты. 

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы №1(43), 2013
 
 115
 
Польза  кристаллографии  для  химика  не  ограничивается  только  влиянием 
кристаллической  структуры  на  свойства  и  реакционную  способность  отдельных  классов 
соединений.  Знание  основ  кристаллохимии  оптимизирует  и  ускоряет  весь  процесс 
исследования  веществ  и  материалов.  С  этим  теоретическим  багажом  химик  по 
дифрактограмме  оценит  размеры  наночастиц  в  исследуемом  образце,  рассчитает 
плотность  и  предскажет  механические  свойства  нового  соединения  по  его 
кристаллической  структуре,  определит  степени  окисления  атомов  по  геометрии  их 
ближнего  окружения,  правильно  предложит  реагент  для  внедрения  в  каналы  выбранной 
цеолитной  матрицы.  Поиск  новых  веществ  с  заданными  свойствами  современный 
исследователь  начнет  с  просмотра  банка  структурных  данных  –  как  правило,  это 
позволяет составить длинный список уже известных соединений с нужным свойством для 
их  дальнейшей  модификации.  Образованный  химик-синтетик  сможет  отличить 
корректные  данные  РСА  от  ошибочных  и  не  попадется  в  ловушку  при  анализе 
разупорядоченных  структур,  твердых  растворов  и  других  методических  осложнениях
Огромный  объем  структурных  данных  в  современной  химии  и  ее  геометрический  язык 
сделали кристаллохимию необходимой частью физико-химического знания [6]. 
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
 
1. Е.В.Чупрунов, А.В.Хохлов, М.А. Фадеев. Основы кристаллографии. – М.: 
Физматлит, 2004, 500 с. 
2. Ю.К.Егоров-Тисменко. Кристаллография и кристаллохимия.- М.:КДУ, 2005, 
592с. 
3. К.М.Розин Практическая кристаллография. –М.: МИСиС, 2005 г., 486 с. 
4. Задачи по кристаллографии. Под ред. Е.В.Чупрунова, А.Ф.Хохловва. М., 
Физматлит, 2003, 208 с. 
5. Кристаллография. Лабораторный практикум. Под.ред. Е.В.Чупрунова  
М.:Физматлит, 2005, 412 с.    
6. М.М.Матаев, М.Қ.Алдабергенов Кристаллохимия негіздері- КарМу, 2002, 90с 
 
ТҮЙІНДЕМЕ 
 
Мақалада  кристаллохимияның  даму  кезеңдері  және  негізгі  сұрақтары  қаралған. 
Физикалық  және  химиялық  қасиеттердің  құрылысқа  тәуелділігі,  кристалдық  заттардың 
құрылымына  тән  заңдылықтарды  анықтау  және  заңдылықтарды  шешу,  құрылымдық 
материалдың жүйеленуі қарастырылған. 
 
SUMMARY 
 
The article deals with the role of a crystalchemistry subject in training chemists.
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   23


©emirsaba.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет