NKPI

Maraqlı Məlumatlar

KİMYA DƏRSİ MƏSƏLƏLƏRLƏ - Kimyanın ilkin anlayışları

Kimyəvi formuların çıxarılması və onlar əsasında aparılan hesablamalar

Maddə tərkibinin kimyəvi işarələr və indekslər vasitəsilə şərti yazılışına kimyəvi formul deyilir. Elementin işarəsinin sağ tərəfində aşağıda yazılan və atomların sayını göstərən ədədə indeks deyilir. Molekulyar quruluşlu maddələrin  (məsələn: H2, H2O, HNO3, H2SO4 və s) kimyəvi formulları onların keyfiyyətcə və kəmiyyətcə tərkibini göstərir.

Maddələrin daha sadə maddələrə parçalanmasına analiz, daha sadə maddələrdən mürəkkəb maddənin alınmasına isə sintez deyilir.

Kimyəvi formulları tərtib etmək üçün iki şeyi bilmək əsas şərtdir. 1-cisi elementlərin kimyəvi işarəsini; 2-cisi elementin və ya atomlar qrupunun birləşmədəki göstərə biləcəyi valentliyini. Elementlərin işarələri dövri- sistem cədvəlində verilmişdir.

Kimyəvi element atomlarının özünə müəyyən sayda başqa element atomlarını birləşdirmək qabiliyyətinə valentlik deyilir.

Başqa sözlə valentlik elementin birləşmədə əmələ gətirə biləcəyi kovalent rabitələrin sayıdır.

Kimyəvi elementlərin valentliyini bilməklə onların əmələ gətirdiyi binar (iki elementli) birləşmənin formulunu asanlıqla tərtib etmək olar. Bunun üçün elementlərin işarələrini yazıb, üstündə valentliklərini göstərirlər. Sonra həmin valentliyi göstərən ədədlərin ən kiçik ortaq bölünəni (ƏKOB) müəyyənləşdirib, onun valentliklərin hər birinə bölərək indeksləri tapırlar. 

Maddə molekulunun atom kütlə vahidi ilə ifadə olunmuş kütləsinə molekul kütləsi deyilir. Molekulyar quruluşlu maddənin molekul kütləsinin karbon atomu (12C) kütləsinin 1/12-nə olan nisbətinə nisbi molekul kütləsi deyilir.

Nisbi molekul kütləsi molekulu təşkil edən atomların nisbi atom kütləsinə əsasən hesablanır. Hər bir elementin nisbi atom kütləsi indeksinə vurulur, alınan hasillər toplanır. Məsələn:

Mr(O2)= 2·16=32;  Mr(H2)=2·1=2;  Mr(Cl2)=2·35,5=71

Mr(H2O)= 2·1+16=18;  Mr (H2SO4)=2·1+32+4·16=98

 
Kimyəvi formula görə elementin kütlə payının hesablanması və ya kütlə payına görə formulun müəyyən edilməsi

Bu cür məsələləri həll edərkən aşağıdakı qaydanı bilmək lazımdır.

Elementin nisbi atom kütləsinin onun indeksinə hasilinin, maddənin formuluna görə hesablanmış nisbi molekul kütləsinə olan nisbətinə həmin elementin kütlə payı deyilir. Kütlə payı omeqa (ω) hərfi ilə göstərilir. Kütlə payı 0-1 arasında qiymət alır. Əgər faizlə soruşulursa 100%-ə vurulur.

 

Nisbi atom, nisbi molekul kütləsi, molyar kütlə, molyar həcm əsasında məsələlərin həlli üsullarının kimyanın tədrisində rolu

Maddələrin tərkibi müxtəlif kimyəvi üsullarla, kimyəvi təcrübələrin nəticələrini təhlil etməklə müəyyənləşdirilir.

Kimyəvi birləşmələrin tərkibi alınma üsulundan və tapılma yerindən asılı olmayaraq, həmişə sabit olur. Bu qanun 1799-cu ildə fransız kimyaçısı C.L. Prust tərəfindən kəşf edilmişdir. Maddə tərkibinin sabitliyi qanunu hazırda aşağıdakı kimi ifadə olunur.

Alınma üsulundan asılı olmayaraq, molekulyar quruluşlu kimyəvi birləşmələrin tərkibi və xassələri həmişə sabit olur.

Molekulyar quruluşlu maddələrin tərkibi və xassələrinin dəyişməzliyi barədə olan bu qanun kimyanın əsas qanunlarından biridir. Qeyri-molekulyar quruluşlu bir çox birləşmələr üçün tərkibin sabitliyi qanunu ödənilmir.

Bildiyimiz kimi maddələrin hamısı molekulyar quruluşlu deyil. Onların böyük bir qrupu atomlardan və ionlardan təşkil olunur. Bəs bu maddələrin kimyəvi formulları necə tərtib olunur?

Qeyri-molekulyar quruluşlu maddələrin kimyəvi formulu birləşmədəki element hissəciklərinin (atom və ionların) say nisbətinə əsasən tərtib edilir. Bu nisbətləri bilmək üçün qeyri-molekulyar quruluşlu maddənin kristalında bir element hissəciyinin başqa elementin neçə hissəciyi ilə əhatə olunduğu (birləşdiyi) müəyyən­ləşdirilməlidir. Maddənin kristal quruluşunun fiziki üsullarla tədqiqi belə məlumatlar əldə etməyə imkan verir. Bu cür tədqiqatların nəticəsində məlum olmuşdur ki, kvarsda Si və oksigen atomlarının say nisbəti 1:2 kimidir. Deməli, onun formulu SiO2 kimidir. Alüminium xloriddə isə atomların say nisbəti 1:3 kimi olduğu üçün formulu AlCl3 kimidir.

6,02·1023 ədədi məşhur italyan alimi Amedeo Avoqadronun şərəfinə Avoqadro ədədi (NA) adlandırılmışdır. Bu böyük ədəddən praktiki hesablamalarda istifadə etmək əlverişli deyil. Ona görədə Avoqadro ədədi qədər hissəciyin sayını ifadə etmək üçün mol adlanan vahid qəbul edilmişdir.

Karbon izotopunun (12C) 12q-dakı atomların sayı qədər hissəciyi (atom, molekul, ion və s.) olan maddə miqdarı mol adlanır. Buradan belə nəticədə çıxarmaq olar: hər hansı bir atomlu bəsit maddənin 1 molunda Avoqardo ədədi (6,02·1023), yəni NA qədər atom, yaxud istənilən mürəkkəb maddənin 1 molunda, NA qədər molekul olur.

Mürəkkəb maddənin 1 molundakı hər hansı elementin sayı maddənin mol miqdarı ilə elementin indeksi və Avoqadro ədədi hasilinə bərabər olur.

Molyar həcm, Avoqadro qanunu əsasında məsələlərin həlli üsullarının kimyanın tədrisində rolu

XIX əsrin əvvəllərində A. Avoqadro müxtəlif şəraitdə qazların xassələri ilə əlaqədar müşahidələr aparmaqla və kəşf olunmuş qaz qanunlarını (Boyl-Mariov, Gey-Lüssaq, Şarl və s.) təhlil etməklə 1811-ci ildə yeni qanun irəli sürdü. Avoqadro qanunu belə ilə ifadə olunur: eyni şəraitdə (temperatur və təzyiq eyni olduqda) müxtəlif qazların bərabər həcmlərində bərabər sayda molekul olur.

Biz artıq hər hansı maddənin 1 molunda 6,02·1023 molekul olduğunu bilirik. Məlumdur ki, qazların molyar kütləsi (1 molunun kütləsi) də ədədi qiymətcə onların nisbi molekul kütləsinə bərabərdir. Onda 2qH2, 32qO2, 28qN2, 44qCO2-də eyni sayda (6,02·1023) molekul olduğunu deyə bilərik.

Deməli, şərait eyni olduqda eyni sayda qaz molekullarının eyni həcm tutduğu aydın olur. Hesablanmışdır ki, normal şəraitdə (0oC temperatur və ≈ 101,3 kPa təzyiq) istənilən qazın və ya qazlar qarışığının 1 molunun həcmi təqribən 22,4 l olur.

Qazların 1 molunun normal şəraitdəki (n.ş.) həcmi molyar həcm adlanır  və VM ilə işarə olunur.

Qazın müxtəlif şəraitdə molyar həcmi isə onun həmin şəraitdəki həcminin maddə miqdarına (mol miqdarına) olan nisbəti ilə hesablanır: 

Kimyəvi reaksiyalar. Kimyəvi tənliklər.

Bir maddənin başqa maddəyə çevrilməsi ilə nəticələnməyən hadisələrə fiziki hadisələr deyilir. Fiziki hadisələr zamanı maddənin yalnız aqreqat halı, forması, ölçüsü, həcmi, təzyiqi, temperaturu, sürəti və s. dəyişir. Tərkibi, molyar kütləsi, formulu isə dəyişmir. Qarışıqların ayrılması üsulları (buxarlanma, distillə, süzmə, çökdürmə, kristallaşdırma, durultma, xromotoqrafiya, maqnitlə təsir etmə və s), maddələrin aqreqat halının dəyişməsi: bərkimə (maye-bərk), kondesləşmə (qaz-maye), sublimə (bərk-qaz), ərimə (bərk-maye) kimi hadisələr fiziki hadisələr adlanır.

Maddənin bərk haldan bir başa qaz halına keçməsinə sublimə, əksinə, qaz halından bir başa bərk hala keçməsinə desublimə deyilir. Yod (J2) və quru buz (CO2 (b)) sublimə edir.

Bir maddədən başqa maddənin əmələ gəlməsi ilə nəticələnən hadisələrə kimyəvi hadisələr deyilir.

Kimyəvi hadisələr zamanı başlanğıc maddədən yeni maddələr əmələ gəlir.

Kimyəvi hadisələrə başqa sözlə kimyəvi reaksiyalar deyilir.

Kimyəvi reaksiyalar rəng dəyişməsi, çöküntü alınması, iy çıxması, qaz əmələ gəlməsi ilə müşayət olunur. Bunlar kimyəvi reaksiyaların getdiyini göstərən əlamətlərdir.

İstiliyin ayrılması və ya udulması, işıq və alovun görünməsidə kimyəvi reaksiyanın getdiyini göstərir.

Oksidləşmə, yanma, çürümə, qıcqırma, elektroliz, hidroliz, korroziya (paslanma)kimi proseslər kimyəvi hadisələrə aiddir.

Bir qrup reaksiyaların (məsələn yanma reaksiyalarının) getməsi üçün maddələrin hissəciklərinin toxunması və müəyyən temperatura qədər qızdırılması kifayətdir.

Maddələrin başqa maddələrə çevrilməsinin ilkin şərti onların hissəciklərinin bir-birinə toxunmasıdır.

Bir sıra reaksiyaların getməsi üçün çox hallarda qızdırmaq, işıqla təsir etmək, təzqyiqi və maddələrin qatılığını artırmaq və s. tələb olunur. Bəzi reaksiyaların (məsələn elektroliz) gedişi əlavə enerjinin sona qədər verilməsini tələb edir.

Kimyəvi hadisələr həmişə fiziki hadisələrlə müşayət olunur. Məsələn, təbii qazın yanması nəticəsində karbon qazı (CO2) və suyun (H2O) əmələ gəlməsi ilə (kimyəvi hadisə) yanaşı işıq və istilik ayrılır (fiziki hadisə).

Kimyəvi reaksiyanın formullar, işarələr və əmsallar vasitəsilə şərti yazılışına kimyəvi tənlik deyilir. Kimyəvi tənliklərdəki əmsallar molekulların və ya atomların sayını göstərdiyi üçün ən kiçik tam ədədlər olmalıdır.

Kimyəvi tənliklər aşağıdakıları göstərir:

  1. Hansı maddələr reaksiyaya daxil olur və nəticədə hansı maddələr alınır;
  2. Bütün maddələrin molekullarının (atomlarının )sayını;
  3. Bütün maddələrin miqdarını (hər bir maddənin mol miqdarını).

Həcm nisbətləri qanunu. Reaksiyada iştirak edən maddələr qaz halında olduqda onalrın mol nisbətləri Avoqadro qanununa görə həcm nisbətləri qanunu kimi götürülə bilər.

Reaksiyaya daxil olan və alınan qazların həcm nisbətləri ən kiçik tam ədədlərin nisbəti kimidir (yəni qazların molları nisbəti kimidir).

Məsələn: N2(q) + 3H2(q) → 2NH3(q) həcm nisbəti 1:3:2

2 H2(q) + O2(q)  → 2H2O(bux) həcm nisbəti 2:1:2

Kimyəvi reaksiyalara aid məsələləri həll etməzdən əvvəl, tənlikləri əmsallaşdırmaq, reaksiyanın tipini müəyyən etmək lazımdır.

Kimyəvi reaksiyalar bir neçə cür təsnif olunur.

I.Reaksiyaya daxil olan və alınan maddələrin sayına görə kimyəvi  reaksiyaların  təsnifatı.

a) İki və daha çox maddədən bir yeni maddənin alınması ilə gedən reaksiyalara birləşmə reaksiyası deyilir. Məsələn:

2Ca+O2 → 2CaO;

2Fe(OH)2 + H2O2 →2Fe(OH)3

CO+NaOH → HCOONa;

CaCO3+CO2 +H2O → Ca(HCO3)2

b)Bir maddədən iki və daha çox maddənin alınması ilə gedən reaksiyalara parçalanma reaksiyaları deyilir. Məsələn:

c)İki mürəkkəb maddə arasında tərkib hissələrinin dəyişməsi ilə gedən reaksiyalara mübadilə (dəyişmə) reaksiyaları deyilir.

Mübadilə reaksiyaları məhlulda o zaman axıradək gedir ki, çöküntü, qaz, su, az dissosiasiya edən maddələr (xüsusən üzvi maddələr) alınsın. Məsələn:

Na2CO+ CaCl2 →CaCO3↓+ 2NaCl;   

NaCl(b) + H2SO4(qatı) → NaHSO+ HCl↑

CuO + H2SO4 → CuSO+ H2O;             

CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl

Mübadilə reaksiyalarının xüsusi halı neytrallaşma reaksiyasıdır.

Turşu və əsas arasında normal duz və su alınması ilə gedən reaksiyalara neytrallaşma reaksiyaları deyilir. Məsələn:

2NaOH + H2SO4 → Na2SO+ 2H2O;     

Al(OH)+ 3HCl → AlCl3 + 3H2O

Cu(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O

d)Bəsit maddənin atomlarının mürəkkəb maddənin atomla­rından birini əvəz etməsi ilə gedən reaksiyalara əvəzetmə reaksiyaları deyilir. Qeyri-üzvi əvəz etmə reaksiyalarında həmişə bir bəsit və bir mürəkkəb maddə reaksiyaya daxil olur, bir bəsit və bir mürəkkəb maddə alınır. Məsələn:

2Na +2H2O → 2NaOH+H2;            Fe + CuSO4 → FeSO+ Cu

Zn + H2SO4(duru) → ZnSO+ H2;  2NaCl + F2 → 2NaF + Cl2

Üzvi əvəzetmə reaksiyalarında isə bir bəsit və bir mürəkkəb maddə və ya iki mürəkkəb maddə reaksiyaya daxil olur, həmişə 2 mürəkkəb maddə alınır. Məsələn:

II.İstilik effektinə görə reaksiyalar iki qrupa bölünür.

     a) İstiliyin ayrılması ilə gedən reaksiyalara ekzotermik reaksiyalar deyilir. Bütün yanma reaksiyaları (bəsit maddələr arasında əksər birləşmə reaksiyaları) ekzotermik reaksiyadır.

Reaksiya zamanı ayrılan və udulan istilik miqdarına reaksiyanın istilik effekti deyilir. Ümumi reaksiyanın istilik effekti, reaksiyanın getdiyi mərhələlərin istilik effektlərinin cəminə bərabərdir, mərhələlərin sayından və reaksiyanın getdiyi yoldan asılı deyil.

Hər hansı maddənin 1 molunun yanması zamanı ayrılan istilik miqdarına yanma istiliyi deyilir (vahidi kC/mol-dur).

Yanma istiliyini təyin edərkən reaksiyanın istilik effektini yanan maddənin əmsalına bölmək lazımdır.

Bəsit maddələrdən hər hansı maddənin 1 molunun əmələ gəlməsi zamanı ayrılan və ya udulan istilik miqdarına əmələ gəlmə istiliyi deyilir (vahidi kC/mol-dur). Əmələ gəlmə istiliyini müəyyən edərkən reaksiyanın istilik effektini soruşulan maddənin əmsalına bölmək lazımdır. Bəsit maddələrin əmələ gəlmə istiliyi sıfıra bərabərdir.

Reaksiyanın istilik effekti aşağıdakı tənliklər üzrə hesablanır.

III. İstiqamətinə görə kimyəvi reaksiyalar iki cür olur:

a) dönən; b) dönməyən reaksiyalar.

Hər iki istiqamətdə gedən reaksiyalara dönən reaksiyalar deyilir. Homogen reaksiyaların əksəriyyəti dönən reaksiyadır. Reaksiyada iştirak edən və alınan maddələrin hamısı eyni aqreqat halındadırsa (ya qaz, ya da maye) belə reaksiyalara homogen reaksiyalar deyilir. Maddələrdən biri fərqli aqreqat halındadırsa belə reaksiyalara heterogen reaksiyalar deyilir.

Homogen reaksiyalar

Heterogen reaksiyalar

2H(q)+O2(q) → 2H2O(bux)

N2(q)+3H2(q) → 2NH3(q)

CH3COOH(m)+CH3OH(m) → CH3COOCH3(m)+H2O(m)

2NO(q)+O2(q) → 2NO2(q)

C(b)+O2(q) → CO2(q)

2Ca(b)+O2(q) → 2CaO(b)

NaH(b)+H2O(m) → NaOH(b)+ H2(q)

 

IV.Oksidləşmə dərəcəsinin dəyişməsinə görə reaksiyalar iki cür olur:

a) oksidləşmə dərəcəsinin dəyişməsi ilə gedən; b) oksidləşmə dərərcəsinin dəyişməməsi ilə gedən reaksiyalar.

Mübadilə (dəyişmə), neytrallaşma, hidroliz (duzların mürəkkəb efirlərin su ilə parçalanması) reaksiyaları oksidləşmə reduksiya reaksiyası deyil. Birləşmə, parçalanma reaksiyaları oksidləşmə reduksiya reaksiyası olada bilər, olmayada bilər. Əvəzetmə, yanma reaksiyaları, elektroliz, metalların korroziyası (paslanması) reaksi­yaları isə oksidləşmə-reduksiya reaksiyasıdır.

Oksidləşmə dərəcəsi molekulda atomun payına düşən şərti yükdür. Mürəkkəb maddələrdə elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin cəmi sıfıra bərabərdir.

Mürəkkəb ionlarda isə elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin cəmi ionun yükünə bərabərdir. Sabit valentli elementlərin oksidləşmə dərəcəsi ədədi qiymətcə elementin valentliyinə bərabər olub, işarəcə fərqlənir. Bəsit maddələrin oksidləşmə dərəcəsi sıfırdır.

Kimyəvi reaksiyalarda elektron verən element oksidləşir, reduksiyaedici olur, elektron alan element reduksiya olunur, oksidləşdirici olur. Ümumiyyətlə reduksiyaedicinin oksidləşmə dərəcəsi artır, oksidləşdiricinin oksidləşmə dərəcəsi isə azalır.

Maddə kütləsinin saxlanması qanunu əsasında məsələlərin həlli üsulları

Reaksiya zamanı atomlar yalnız bir maddənin tərkibindən başqasına keçə bilər və yaxud molekulların parçalanması nəticəsində əmələ gəlmiş atomlar şəraitdən asılı olaraq bir-biri ilə yenidən birləşərək başqa maddələrə çevrilə bilər. Kimyəvi reaksiyaya daxil olan maddələrdəki atomların sayı həmişə reaksiyadan sonra alınan maddələrdəki atomların sayına bərabər olur. Atomların kütləsi dəyişməyən sabit kəmiyyət olduğundan belə nəticəyə gəlmək olar ki, reagentlərin (reaksiyaya daxil olan maddələr) kütlələrinin cəmi, reaksiya məhsullarının (reaksiya nətcəsində alınan maddələr) kütlələrinin cəminə bərabər olmalıdır. Kimyəvi tənliklər ona görə əmsallaşdırılır ki, bu qayda ödənilsin.

Bizə sadə görünən bu cür nəticəyə alimlər çoxlu kimyəvi təcrübələr aparmaqla və bu təcrübələri ətraflı tədqiq etməklə gəlmişlər. İlk dəfə (bizim eradan əvvəl) yunan filosofu Epikür materyanın itməməsi və saxlanmaması qanunun mövcud olduğunu söyləmiş, orta əsrlərdə fransız alimi Pyer Qassendi, sonralar isə ingilis alimi Robert Boyl belə bir qanunun olduğunu qəbul edərək ondan istifadə etmişlər.

Məşhur rus alimi M.V. Lomonosov “Maddə kütləsinin saxlan­ması qanunu”nun olduğu haqda ilk dəfə 1748-ci ildə alman alimi Eylerə məktub yazmışdır. 1760-cı ildə isə, o, retorta adlanan qabda metalları (qurğuşun və b.) közərtmiş, təcrübədən əvvəl və sonra dəqiq çəkisini təyin edərək kütlələrin dəyişmədiyini, sabit qaldığını isbat etmişdir. Fransız alimi A.L. Lavuazye də M.V. Lomonosovun işlərindən xəbərsiz 1785-ci ildə suyun H2 və O2-dən alınması təcrübəsində kütlələrin sabit qaldığını isbat edərək “Maddə kütləsinin saxlanması qanunu”nu bir daha sübuta yetirmiş və onu kimya elminə daxil etmişdir.

Maddə kütləsinin saxlanması qanunu hazırda belə ifadə olunur:

Kimyəvi reaksiyaya daxil olan maddələrin kütlələri cəmi reaksiyadan alınan maddələrin kütlələri cəminə bərabərdir.

Kimya elminin və istehsalatının inkişaf etməsi üçün bu qanunun böyük əhəmiyyəti olmuş və olmaqdadır.

Maddə kütləsinin saxlanması qanunu əsasında kimyəvi tənliklər üzrə müxtəlif praktik hesablamalar aparmaq mümkündür:

  1. Reaksiyaya daxil olan müəyyən miqdar maddədən reaksiya nəticəsində nə qədər məhsul alına bilər; 
  2. Müəyyən miqdar məhsul almaq üçün başlanğıc maddədən nə qədər götürülməlidir və s.

Tərtib edən: Mütəllim Məhərrəm oğlu Abbasov - pedaqoji elmləri doktoru, Y.H.Məmmədəliyev adına Neft-Kimya Prosesləri İnstitutunun baş elmi işçisi, Azərbaycan Respublikasının əməkdar müəllimi

2017-03-29   34382