અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાન

દ્રવ્ય અને ગતિનો ખ્યાલ

આધુનિક રસાયણશાસ્ત્ર એ કુદરતી વિજ્ઞાનમાંનું એક છે, જેનો અભ્યાસનો વિષય પદાર્થ છે અને તે વ્યક્તિગત રાસાયણિક શાખાઓની સિસ્ટમ છે - અકાર્બનિક, વિશ્લેષણાત્મક, ભૌતિક, કાર્બનિક, કોલોઇડલ, વગેરે.

આપણી આસપાસનું સમગ્ર વૈવિધ્યસભર વિશ્વ, વસ્તુઓ અને ઘટનાઓનો સંપૂર્ણ સમૂહ એક સામાન્ય ખ્યાલ - પદાર્થ દ્વારા એક થાય છે, જેના માટે અસ્તિત્વના બે સ્વરૂપો જાણીતા છે - પદાર્થ અને ક્ષેત્ર.

દ્રવ્ય એ કણોની બનેલી સામગ્રીની રચના છે જેનો પોતાનો સમૂહ અથવા બાકીનો સમૂહ હોય છે. આધુનિક વિજ્ઞાનવિવિધ પ્રકારની સામગ્રી પ્રણાલીઓ અને દ્રવ્યના અનુરૂપ માળખાકીય સ્તરો જાણીતા છે. આમાં બંને પ્રાથમિક કણો (ઇલેક્ટ્રોન, પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન, વગેરે) અને વિવિધ કદના મેક્રોસ્કોપિક પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે (ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય પ્રણાલીઓ, ગ્રહો, તારાઓ, સ્ટાર ક્લસ્ટરો, ગેલેક્સી, ગેલેક્સી સિસ્ટમ્સ, વગેરે.) દ્રવ્યની રચનાનું આધુનિક જ્ઞાન વિસ્તરે છે. 10 -14 સે.મીપહેલાં 10 28 સે.મી(આશરે 13 અબજપ્રકાશ વર્ષ).

દ્રવ્યથી વિપરીત, ક્ષેત્ર એ ભૌતિક માધ્યમ છે જેમાં કણો ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રોનિક ક્ષેત્રમાં, ચાર્જ થયેલા કણો વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે, અને પરમાણુ ક્ષેત્રમાં, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે.

દ્રવ્યના અસ્તિત્વના સાર્વત્રિક સ્વરૂપો અવકાશ અને સમય છે, જે દ્રવ્યની બહાર અસ્તિત્વમાં નથી, તેવી જ રીતે ત્યાં ભૌતિક પદાર્થો હોઈ શકતા નથી જેમાં અવકાશીય ગુણધર્મો નથી.

પદાર્થની મૂળભૂત અને અભિન્ન મિલકત ચળવળ છે - તેના અસ્તિત્વનો માર્ગ. પદાર્થની ગતિના સ્વરૂપો ખૂબ જ વૈવિધ્યસભર છે, તેઓ પરસ્પર સંબંધિત છે અને એકથી બીજામાં જઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પદાર્થની ગતિનું યાંત્રિક સ્વરૂપ વિદ્યુત સ્વરૂપમાં, વિદ્યુત સ્વરૂપને થર્મલ સ્વરૂપમાં, વગેરેમાં પરિવર્તિત કરી શકે છે. પદાર્થની હિલચાલનું માપ, તેની માત્રાત્મક લાક્ષણિકતા, ઊર્જા છે.

રસાયણશાસ્ત્રની વ્યાખ્યા

દ્રવ્યની ગતિના વિવિધ સ્વરૂપોનો અભ્યાસ વિવિધ વિજ્ઞાન દ્વારા કરવામાં આવે છે - ભૌતિકશાસ્ત્ર, રસાયણશાસ્ત્ર, જીવવિજ્ઞાન, વગેરે. રસાયણશાસ્ત્ર પદાર્થની ગતિના રાસાયણિક સ્વરૂપનો અભ્યાસ કરે છે, જેને પદાર્થોમાં ગુણાત્મક પરિવર્તન, કેટલાક પદાર્થોના અન્યમાં રૂપાંતર તરીકે સમજવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, પદાર્થ બનાવે છે તે અણુઓ વચ્ચેના રાસાયણિક બંધન તૂટી જાય છે, ફરીથી ઉભરી આવે છે અથવા ફરીથી વિતરિત થાય છે. પરિણામ સ્વરૂપ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓનવા ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે નવા પદાર્થો ઉત્પન્ન થાય છે.

આમ, રસાયણશાસ્ત્ર એ એક વિજ્ઞાન છે જે પદાર્થોના રૂપાંતરણની પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરે છે, તેની સાથે રચના, બંધારણ અને ગુણધર્મોમાં ફેરફાર તેમજ આ પ્રક્રિયાઓ અને પદાર્થની હિલચાલના અન્ય સ્વરૂપો વચ્ચેના પરસ્પર સંક્રમણોનો અભ્યાસ કરે છે.

રસાયણશાસ્ત્રમાં અભ્યાસના પદાર્થો છે રાસાયણિક તત્વોઅને તેમના જોડાણો. પદાર્થોના ગુણધર્મો અને તેમના રૂપાંતરણોનો અભ્યાસ કરીને, રસાયણશાસ્ત્ર પ્રકૃતિના નિયમોને જાહેર કરે છે, પદાર્થ અને તેની હિલચાલને ઓળખે છે. વૈજ્ઞાનિક વિશ્વ દૃષ્ટિકોણની રચના માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ મૂળભૂત કુદરતી વિજ્ઞાન તરીકે રસાયણશાસ્ત્રનો અભ્યાસ જરૂરી છે.

અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાન

અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાન વિકસાવવામાં આવ્યું હતું અને રસાયણશાસ્ત્રમાં પ્રથમ વખત મહાન રશિયન વૈજ્ઞાનિક એમ.વી. લોમોનોસોવ. તેમના શિક્ષણની મુખ્ય જોગવાઈઓ કામ "ગાણિતિક રસાયણશાસ્ત્રના તત્વો" માં નિર્ધારિત છે. M.V ના ઉપદેશોનો સાર. લોમોનોસોવ નીચે મુજબ આવે છે.

1. બધા પદાર્થોમાં "કોર્પસકલ્સ" હોય છે (જેમ કે એમ.વી. લોમોનોસોવ પરમાણુઓ કહેવાય છે). 2. પરમાણુ તત્વો (અણુઓ) થી બનેલા છે. 3. કણો - અણુઓ અને અણુઓ સતત ગતિમાં હોય છે. 4. અણુઓ સરળ પદાર્થોવિવિધ અણુઓમાંથી - સમાન અણુઓ, જટિલ પદાર્થોના પરમાણુઓનો સમાવેશ થાય છે.

આ સિદ્ધાંત પાછળથી ડી. ડાલ્ટન અને જે. બર્ઝેલિયસના કાર્યોમાં વિકસાવવામાં આવ્યો હતો. રસાયણશાસ્ત્રમાં અણુ-પરમાણુ સિદ્ધાંત આખરે 19મી સદીના મધ્યમાં સ્થાપિત થયો હતો. 1860 માં કાર્લસ્રુહેમાં રસાયણશાસ્ત્રીઓની આંતરરાષ્ટ્રીય કોંગ્રેસમાં, રાસાયણિક તત્વ, અણુ અને પરમાણુની વિભાવનાઓની વ્યાખ્યાઓ અપનાવવામાં આવી હતી.

અણુ એ રાસાયણિક તત્વનો સૌથી નાનો કણ છે જે તેના રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં અવિભાજ્ય છે.

પરમાણુ એ પદાર્થનો સૌથી નાનો કણ છે જે તેના રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે. રાસાયણિક ગુણધર્મોઅણુઓ તેની રચના અને રાસાયણિક બંધારણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

બધા પદાર્થો સરળ અને જટિલમાં વહેંચાયેલા છે.

એક સાદો પદાર્થ સમાન તત્વના અણુઓથી બનેલો છે.

જટિલ પદાર્થ વિવિધ તત્વોના અણુઓથી બનેલો હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, કોપર ઓક્સાઇડ (II)તાંબુ અને ઓક્સિજન તત્વોના અણુઓ દ્વારા રચાય છે.

માત્ર 100 વર્ષ પહેલાં, અણુને અવિભાજ્ય એન્ટિટી તરીકે જોવામાં આવતું હતું. જો કે, આધુનિક ખ્યાલો અનુસાર, પરમાણુ એક જટિલ માળખું ધરાવે છે અને તેમાં ત્રણ સબએટોમિક કણોનો સમાવેશ થાય છે: પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન. પ્રોટોન પાસે હકારાત્મક ચાર્જ છે; ન્યુટ્રોન પાસે કોઈ ચાર્જ નથી અને ઈલેક્ટ્રોન પાસે નકારાત્મક ચાર્જ છે. પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન પરના ચાર્જની તીવ્રતા સમાન છે. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન એકસાથે અણુના ખૂબ જ નાના જથ્થાને રોકે છે, જેને ન્યુક્લિયસ કહેવાય છે. અણુના બાકીના વોલ્યુમનો મોટાભાગનો ભાગ એ જગ્યા છે જેમાં ઇલેક્ટ્રોન ફરે છે. કારણ કે અણુઓમાં ચોખ્ખો વિદ્યુત ચાર્જ નથી, દરેક અણુમાં સમાન સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન હોય છે. ન્યુક્લિયસનો ચાર્જ પ્રોટોનની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

રાસાયણિક તત્વ એ અણુઓનો એક પ્રકાર છે જે સમાન પરમાણુ ચાર્જ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે અને તે મુજબ, ગુણધર્મોના ચોક્કસ સમૂહ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. સમાન તત્વના અણુઓ કે જે ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં ભિન્ન હોય છે, અને તેથી સમૂહમાં, તેને આઇસોટોપ કહેવામાં આવે છે. પ્રતીક 12 6 સેઅથવા સરળ રીતે 12 સીએટલે કે છ પ્રોટોન અને છ ન્યુટ્રોન સાથેનો કાર્બન અણુ. અણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યાને અણુ સંખ્યા કહેવામાં આવે છે. સુપરસ્ક્રિપ્ટ (12) તેને સમૂહ સંખ્યા કહેવામાં આવે છે અને તે અણુના ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની કુલ સંખ્યા દર્શાવે છે.

"રાસાયણિક તત્વ" ની વિભાવનાને "સરળ પદાર્થ" ની વિભાવના સાથે ઓળખી શકાતી નથી. એક સરળ પદાર્થ ચોક્કસ ઘનતા, દ્રાવ્યતા, ગલન અને ઉત્કલન બિંદુઓ વગેરે દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આ ગુણધર્મો અણુઓના સમૂહ સાથે સંબંધિત છે અને તે વિવિધ સરળ પદાર્થો માટે અલગ છે.

રાસાયણિક તત્વ ચોક્કસ પરમાણુ ચાર્જ, આઇસોટોપિક રચના વગેરે દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તત્વના ગુણધર્મો તેના વ્યક્તિગત અણુઓ સાથે સંબંધિત છે.

જટિલ પદાર્થો સરળ પદાર્થોથી બનેલા નથી, પરંતુ તત્વોથી બનેલા છે. ઉદાહરણ તરીકે, પાણીમાં હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન જેવા સરળ પદાર્થોનો સમાવેશ થતો નથી, પરંતુ હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન તત્વોનો સમાવેશ થાય છે.

ઘણા રાસાયણિક તત્વો ઘણા સરળ પદાર્થો બનાવે છે જે બંધારણ અને ગુણધર્મોમાં ભિન્ન હોય છે. આ ઘટનાને એલોટ્રોપી કહેવામાં આવે છે, અને પરિણામી પદાર્થોને એલોટ્રોપિક ફેરફારો અથવા ફેરફારો કહેવામાં આવે છે. આમ, ઓક્સિજન તત્વ બે એલોટ્રોપિક ફેરફારો બનાવે છે: ઓક્સિજન ઓ 2અને ઓઝોન ઓ 3; કાર્બન તત્વ - ત્રણ: હીરા, ગ્રેફાઇટ અને કાર્બાઇન.

દ્રવ્યની હિલચાલના રાસાયણિક સ્વરૂપનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે અને દરેક પદાર્થમાં રહેલા ભૌતિક ગુણધર્મો અને ભૌતિક જથ્થાને માપવા દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે. ભૌતિક જથ્થો છે, ઉદાહરણ તરીકે, પદાર્થનો સમૂહ, તેની ઘનતા, ગલનબિંદુ. રસાયણશાસ્ત્રમાં, પદાર્થના સાપેક્ષ અણુ અને પરમાણુ સમૂહની વિભાવનાઓ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

સંબંધી અણુ સમૂહ. અણુઓનો સમૂહ અત્યંત નાનો છે. આમ, હાઇડ્રોજન અણુનું દળ છે 1.674×10 -27 કિગ્રા, પ્રાણવાયુ - 2.667×10 -26 કિગ્રા. રસાયણશાસ્ત્રમાં, તેઓ પરંપરાગત રીતે સંપૂર્ણ સામૂહિક મૂલ્યોને બદલે સાપેક્ષનો ઉપયોગ કરે છે. સાપેક્ષ સમૂહનું એકમ અણુ સમૂહ એકમ છે (સંક્ષિપ્ત a.e.m), જે રજૂ કરે છે 1/12 કાર્બન અણુ સમૂહ - 12 , એટલે કે કાર્બન આઇસોટોપ 6 સી - 1.66×10 -27 કિગ્રા. મોટાભાગના તત્ત્વોમાં જુદા જુદા દળવાળા અણુઓ હોવાથી, રાસાયણિક તત્વનો સંબંધિત અણુ સમૂહ એ તત્વની પ્રાકૃતિક આઇસોટોપિક રચનાના અણુના સરેરાશ સમૂહના ગુણોત્તર સમાન પરિમાણહીન જથ્થો છે. 1/12 કાર્બન અણુનું દળ.

તત્વના સંબંધિત પરમાણુ સમૂહ દ્વારા સૂચિત કરવામાં આવે છે એ આર. દાખ્લા તરીકે,

જ્યાં 1.993·10 -26 કિગ્રા- કાર્બન અણુનું દળ.

સંબંધિત પરમાણુ વજન.સાપેક્ષ પરમાણુ સમૂહ, અણુ સમૂહની જેમ, અણુ સમૂહ એકમોમાં વ્યક્ત થાય છે. પદાર્થનો સાપેક્ષ પરમાણુ સમૂહ એ પદાર્થની કુદરતી આઇસોટોપિક રચનાના પરમાણુના સરેરાશ સમૂહના ગુણોત્તર સમાન પરિમાણહીન જથ્થો છે. 1/12 કાર્બન અણુ સમૂહ 12 6 સે.

સંબંધિત પરમાણુ વજન દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે શ્રીમાન. તે પદાર્થના પરમાણુ બનાવે છે તેવા તમામ અણુઓના સંબંધિત અણુ સમૂહના સરવાળાની સંખ્યાત્મક રીતે સમાન હોય છે અને પદાર્થના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને તેની ગણતરી કરવામાં આવે છે. દાખ્લા તરીકે, M r (H 2 O)બનેલું હશે 2 એ આર (એન)» 2; A r (O) = 1 × 16 = 16; M r (H 2 O) = 2 + 16 = 18.

મોલ.એકમોની આંતરરાષ્ટ્રીય સિસ્ટમમાં (SI)છછુંદરને પદાર્થના જથ્થાના એકમ તરીકે લેવામાં આવે છે. છછુંદર એ પદાર્થની માત્રા છે જેમાં ઘણા બધા માળખાકીય અથવા સૂત્ર છે (FE)એકમો (પરમાણુઓ, અણુઓ, આયનો, ઇલેક્ટ્રોન અથવા અન્ય), ત્યાં કેટલા અણુઓ છે 0.012 કિગ્રાકાર્બન આઇસોટોપ 12 6 સે.

એક કાર્બન અણુના દળને જાણવું 12 સે (1.993×10 -26 કિગ્રા), અણુઓની સંખ્યાની ગણતરી કરો એન એવી 0.012 કિગ્રાકાર્બન

માં કણોની સંખ્યા 1 છછુંદરકોઈપણ પદાર્થ સમાન છે. તે સમાન છે 6.02×10 23અને તેને એવોગાડ્રોનો કોન્સ્ટન્ટ કહેવામાં આવે છે એન એ, પરિમાણ 1/મોલઅથવા છછુંદર -1). દેખીતી રીતે, માં 2 મોલકાર્બન સમાયેલ હશે 2 × 6.02 × 10 23અણુઓ, માં 3 મોલ - 3 × 6.02 × 10 23અણુ

મોલર માસ. તે સામાન્ય રીતે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે એમ. મોલર માસ એ પદાર્થના જથ્થા અને પદાર્થના જથ્થાના ગુણોત્તર જેટલું મૂલ્ય છે. તેનું એક પરિમાણ છે કિગ્રા/મોલઅથવા g/mol. દાખ્લા તરીકે, M = m/nઅથવા M = m/n, ક્યાં m- ગ્રામમાં સમૂહ; n(નગ્ન) અથવા n- મોલ્સમાં પદાર્થની માત્રા, એમ- દાળ માસ માં g/mol- આપેલ દરેક પદાર્થ માટે સતત મૂલ્ય. તેથી, જો પાણીના અણુનું દળ બરાબર હોય 2.99×10 -26 કિગ્રા, પછી દાઢ સમૂહ M(H2O) = 2.99×10 -26 kg × 6.02×10 23 mol -1 = 0.018 kg/molઅથવા 18 ગ્રામ/મોલ. સામાન્ય રીતે, પદાર્થનો દાઢ સમૂહ, જેમાં વ્યક્ત થાય છે g/mol, આંકડાકીય રીતે આ પદાર્થના સંબંધિત અણુ અથવા સંબંધિત પરમાણુ સમૂહની બરાબર છે.

ઉદાહરણ તરીકે, સંબંધિત અણુ અને પરમાણુ સમૂહ સી, O2, H2Sઅનુક્રમે સમાન 12, 32, 34, અને તેમના દાઢ સમૂહ અનુક્રમે છે 12, 32, 34 ગ્રામ/મોલ.

પ્રશ્ન 31. વિકલાંગ બાળકો માટે આધુનિક પૂર્વશાળા શિક્ષણ

પ્રશ્ન 8. બિન-આયનાઇઝિંગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો અને રેડિયેશન. લેસર રેડિયેશન. આયોનાઇઝિંગ રેડિએશન.

આધુનિક કોમ્પ્યુટર સાધનો, ટેલિકોમ્યુનિકેશન નેટવર્ક અને વિવિધ ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોનો ઉપયોગ થાય છે તેવા પરિસરમાં કાર્યકારી વાતાવરણમાં હાનિકારક અને ખતરનાક પરિબળો.

રસાયણશાસ્ત્રની મૂળભૂત વિભાવનાઓ, સ્ટોઇકોમેટ્રીના નિયમો

રાસાયણિક અણુવાદ (પરમાણુ-પરમાણુ સિદ્ધાંત) એ ઐતિહાસિક રીતે પ્રથમ મૂળભૂત સૈદ્ધાંતિક ખ્યાલ છે જે આધુનિક રાસાયણિક વિજ્ઞાનનો આધાર બનાવે છે. આ સિદ્ધાંતની રચનામાં સો વર્ષથી વધુ સમય લાગ્યો છે અને તે એમ.વી. જેવા ઉત્કૃષ્ટ રસાયણશાસ્ત્રીઓની પ્રવૃત્તિઓ સાથે સંકળાયેલ છે. લોમોનોસોવ, એ.એલ. લેવોઇસિયર, જે. ડાલ્ટન, એ. એવોગાડ્રો, એસ. કેનિઝારો.

આધુનિક અણુ-પરમાણુ સિદ્ધાંતને સંખ્યાબંધ જોગવાઈઓના સ્વરૂપમાં રજૂ કરી શકાય છે:

1. રાસાયણિક પદાર્થો એક અલગ (અસતત) માળખું ધરાવે છે. પદાર્થના કણો સતત અસ્તવ્યસ્ત થર્મલ ગતિમાં હોય છે.

2. રાસાયણિક પદાર્થનું મૂળભૂત માળખાકીય એકમ અણુ છે.

3. રાસાયણિક પદાર્થમાં અણુઓ પરમાણુ કણો અથવા અણુ એકંદર (સુપ્રમોલેક્યુલર માળખું) બનાવવા માટે એકબીજા સાથે બંધાયેલા છે.

4. જટિલ પદાર્થો (અથવા રાસાયણિક સંયોજનો) વિવિધ તત્વોના અણુઓ ધરાવે છે. સરળ પદાર્થોમાં એક તત્વના અણુઓનો સમાવેશ થાય છે અને તેને હોમોન્યુક્લિયર રાસાયણિક સંયોજનો તરીકે ગણવામાં આવે છે.

મુખ્ય જોગવાઈઓ ઘડતી વખતે અણુ-પરમાણુ સિદ્ધાંતઅમારે ઘણી વિભાવનાઓ રજૂ કરવાની હતી જેની વધુ વિગતવાર ચર્ચા કરવાની જરૂર છે, કારણ કે તે આધુનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં મૂળભૂત છે. આ "પરમાણુ" અને "પરમાણુ" ની વિભાવનાઓ છે, વધુ સ્પષ્ટ રીતે, અણુ અને પરમાણુ કણો.

અણુ કણોમાં અણુ પોતે, અણુ આયનો, અણુ રેડિકલ અને અણુ રેડિકલ આયનોનો સમાવેશ થાય છે.

અણુ એ રાસાયણિક તત્વનું સૌથી નાનું વિદ્યુત તટસ્થ કણ છે, જે તેના રાસાયણિક ગુણધર્મોનું વાહક છે અને તેમાં હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ન્યુક્લિયસ અને ઇલેક્ટ્રોન શેલનો સમાવેશ થાય છે.

અણુ આયનએક અણુ કણ છે જે ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ચાર્જ ધરાવે છે, પરંતુ તેમાં જોડી વગરના ઈલેક્ટ્રોન નથી, ઉદાહરણ તરીકે, Cl - એ ક્લોરાઈડ આયન છે, Na + એ સોડિયમ કેશન છે.

અણુ આમૂલ- એક ઇલેક્ટ્રીકલી ન્યુટ્રલ અણુ કણ જેમાં જોડી વગરના ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન અણુ વાસ્તવમાં એક અણુ રેડિકલ છે - એચ × .

એક પરમાણુ કણ કે જેમાં ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક ચાર્જ હોય ​​અને અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન હોય તેને કહેવામાં આવે છે અણુ રેડિકલ આયન.આવા કણનું ઉદાહરણ Mn 2+ cation છે, જેમાં d-sublevel (3d 5) પર પાંચ અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન છે.

અણુની સૌથી મહત્વપૂર્ણ ભૌતિક લાક્ષણિકતાઓમાંની એક તેનું દળ છે. અણુના દળનું સંપૂર્ણ મૂલ્ય નગણ્ય હોવાથી (હાઈડ્રોજન અણુનું દળ 1.67 × 10 -27 કિગ્રા છે), રસાયણશાસ્ત્ર સંબંધિત માસ સ્કેલનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં આઇસોટોપના કાર્બન અણુના દળના 1/12- 12 ને એકમ તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે. સાપેક્ષ પરમાણુ દળ એ 12 C આઇસોટોપના કાર્બન અણુના દળના 1/12 સાથે અણુના સમૂહનો ગુણોત્તર છે.

એ નોંધવું જોઇએ કે સામયિક સિસ્ટમમાં D.I. મેન્ડેલીવ તત્વોના સરેરાશ આઇસોટોપિક અણુ સમૂહ રજૂ કરે છે, જે મોટે ભાગે કેટલાક આઇસોટોપ્સ દ્વારા રજૂ થાય છે જે પ્રકૃતિમાં તેમની સામગ્રીના પ્રમાણમાં તત્વના અણુ સમૂહમાં ફાળો આપે છે. આમ, તત્વ ક્લોરિન બે આઇસોટોપ દ્વારા રજૂ થાય છે - 35 Cl (75 mol.%) અને 37 Cl (25 mol.%). ક્લોરિન તત્વનું સરેરાશ આઇસોટોપિક માસ 35.453 amu છે. (અણુ સમૂહ એકમો) (35×0.75 + 37×0.25).

પરમાણુ કણોની જેમ, પરમાણુ કણોમાં પરમાણુઓ, પરમાણુ આયનો, મોલેક્યુલર રેડિકલ અને આમૂલ આયનોનો સમાવેશ થાય છે.

પરમાણુ કણ એ એકબીજા સાથે જોડાયેલા અણુ કણોનો સૌથી નાનો સ્થિર સંગ્રહ છે, જે પદાર્થના રાસાયણિક ગુણધર્મોનો વાહક છે.પરમાણુ ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ચાર્જથી વંચિત છે અને તેમાં કોઈ જોડી વગરના ઈલેક્ટ્રોન નથી.

મોલેક્યુલર આયનએક પરમાણુ કણ છે જે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ચાર્જ ધરાવે છે, પરંતુ તેમાં જોડાણ વગરના ઇલેક્ટ્રોન નથી, ઉદાહરણ તરીકે, NO 3 - નાઈટ્રેટ આયન છે, NH 4 + એ એમોનિયમ કેશન છે.

મોલેક્યુલર રેડિકલએક ઇલેક્ટ્રીકલી ન્યુટ્રલ મોલેક્યુલર કણ છે જેમાં જોડી વગરના ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. મોટાભાગના રેડિકલ એ ટૂંકા જીવનકાળ (10 -3 -10 -5 s ના ક્રમમાં) સાથે પ્રતિક્રિયા કણો છે, જો કે હાલમાં એકદમ સ્થિર રેડિકલ જાણીતા છે. તેથી મિથાઈલ રેડિકલ × CH 3 એ લાક્ષણિક નીચા-સ્થિર કણ છે. જો કે, જો તેમાં રહેલા હાઇડ્રોજન પરમાણુને ફિનાઇલ રેડિકલ દ્વારા બદલવામાં આવે, તો એક સ્થિર પરમાણુ રેડિકલ ટ્રાઇફેનાઇલમેથાઇલ રચાય છે.

NO અથવા NO 2 જેવા ઇલેક્ટ્રોનની વિષમ સંખ્યાવાળા અણુઓને પણ અત્યંત સ્થિર મુક્ત રેડિકલ ગણી શકાય.

એક પરમાણુ કણ કે જેમાં ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ચાર્જ હોય ​​અને અનપેયર્ડ ઈલેક્ટ્રોન હોય તેને કહેવામાં આવે છે મોલેક્યુલર રેડિકલ આયન. આવા કણનું ઉદાહરણ ઓક્સિજન રેડિકલ કેશન છે – ×O 2 + .

પરમાણુની એક મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા તેનું સંબંધિત પરમાણુ વજન છે. રિલેટિવ મોલેક્યુલર માસ (M r) એ પરમાણુના સરેરાશ આઇસોટોપિક સમૂહનો ગુણોત્તર છે, જે આઇસોટોપની કુદરતી સામગ્રીને ધ્યાનમાં રાખીને ગણવામાં આવે છે, જે 12 C આઇસોટોપના કાર્બન અણુના સમૂહના 1/12 છે..

આમ, અમને જાણવા મળ્યું છે કે કોઈપણ રાસાયણિક પદાર્થનું સૌથી નાનું માળખાકીય એકમ એ અણુ છે, અથવા તેના બદલે અણુ કણ છે. બદલામાં, કોઈપણ પદાર્થમાં, નિષ્ક્રિય વાયુઓને બાદ કરતાં, અણુઓ એકબીજા સાથે રાસાયણિક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. આ કિસ્સામાં, બે પ્રકારના પદાર્થોની રચના શક્ય છે:

· મોલેક્યુલર સંયોજનો જેમાં સ્થિર માળખું ધરાવતા રાસાયણિક ગુણધર્મોના નાના વાહકોને અલગ પાડવાનું શક્ય છે;

સુપ્રામોલેક્યુલર સ્ટ્રક્ચરના સંયોજનો, જે અણુ એકંદર છે જેમાં અણુ કણો સહસંયોજક, આયનીય અથવા ધાતુના બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.

તદનુસાર, સુપરમોલેક્યુલર માળખું ધરાવતા પદાર્થો અણુ, આયનીય અથવા ધાતુના સ્ફટિકો છે. બદલામાં, પરમાણુ પદાર્થો મોલેક્યુલર અથવા મોલેક્યુલર-આયોનિક સ્ફટિકો બનાવે છે. એકત્રીકરણની વાયુ અથવા પ્રવાહી સ્થિતિમાં સામાન્ય સ્થિતિમાં રહેલા પદાર્થો પણ પરમાણુ માળખું ધરાવે છે.

હકીકતમાં, ચોક્કસ રાસાયણિક પદાર્થ સાથે કામ કરતી વખતે, અમે વ્યક્તિગત અણુઓ અથવા પરમાણુઓ સાથે કામ કરતા નથી, પરંતુ ખૂબ જ સંગ્રહ સાથે મોટી સંખ્યામાંકણો, જેનું સંગઠનનું સ્તર નીચેના રેખાકૃતિ દ્વારા રજૂ કરી શકાય છે:

કણોના મોટા એરેના માત્રાત્મક વર્ણન માટે, જે મેક્રોબોડીઝ છે, તેના માળખાકીય તત્વોની કડક રીતે વ્યાખ્યાયિત સંખ્યા તરીકે, "દ્રવ્યની માત્રા" નો વિશેષ ખ્યાલ રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો. પદાર્થના જથ્થાનું એકમ છછુંદર છે. છછુંદર એ પદાર્થનો જથ્થો છે(n) , 12 ગ્રામ કાર્બન આઇસોટોપ 12 C માં સમાયેલ પરમાણુ જેટલા માળખાકીય અથવા સૂત્ર એકમો ધરાવે છે.હાલમાં, આ સંખ્યા એકદમ સચોટ રીતે માપવામાં આવે છે અને તે 6.022 × 10 23 (એવોગાડ્રોનો નંબર, N A) છે. અણુઓ, પરમાણુઓ, આયનો, રાસાયણિક બોન્ડ અને માઇક્રોવર્લ્ડના અન્ય પદાર્થો માળખાકીય એકમો તરીકે કાર્ય કરી શકે છે. "સૂત્ર એકમ" ની વિભાવનાનો ઉપયોગ સુપરમોલેક્યુલર માળખું ધરાવતા પદાર્થો માટે થાય છે અને તેને તેના ઘટક તત્વો (સ્થૂળ સૂત્ર) વચ્ચેના સૌથી સરળ સંબંધ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, સૂત્ર એકમ પરમાણુની ભૂમિકા લે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડના 1 મોલમાં 6.022 × 10 23 સૂત્ર એકમો હોય છે - CaCl 2.

માનૂ એક મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાઓપદાર્થ એ તેનો દાઢ સમૂહ છે (M, kg/mol, g/mol). મોલર માસ એ પદાર્થના એક છછુંદરનો સમૂહ છે. પદાર્થનો સાપેક્ષ પરમાણુ સમૂહ અને દાઢ સમૂહ આંકડાકીય રીતે સમાન હોય છે, પરંતુ તેના પરિમાણો અલગ હોય છે, ઉદાહરણ તરીકે, પાણી માટે M r = 18 (સાપેક્ષ અણુ અને પરમાણુ સમૂહ પરિમાણહીન મૂલ્યો છે), M = 18 g/mol. પદાર્થની માત્રા અને દાઢ સમૂહ એક સરળ સંબંધ દ્વારા સંબંધિત છે:

17મી અને 18મી સદીના અંતે ઘડવામાં આવેલા મૂળભૂત સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક કાયદાઓએ રાસાયણિક અણુવાદની રચનામાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવી હતી.

1. માસના સંરક્ષણનો કાયદો (એમ.વી. લોમોનોસોવ, 1748).

પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોના સમૂહનો સરવાળો ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરનારા પદાર્થોના સમૂહના સરવાળા જેટલો છે. ગાણિતિક સ્વરૂપમાં, આ કાયદો નીચેના સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત થાય છે:

આ કાયદામાં વધારાનો એક તત્વના સમૂહના સંરક્ષણનો કાયદો છે (A. Lavoisier, 1789). આ કાયદા મુજબ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, દરેક તત્વનો સમૂહ સ્થિર રહે છે.

કાયદા M.V. લોમોનોસોવા અને એ. લેવોઇસિયરને અણુ સિદ્ધાંતના માળખામાં એક સરળ સમજૂતી મળી. ખરેખર, કોઈપણ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, રાસાયણિક તત્વોના અણુઓ યથાવત અને સતત જથ્થામાં રહે છે, જે વ્યક્તિગત રીતે દરેક તત્વના સમૂહની સ્થિરતા અને સમગ્ર પદાર્થોની સિસ્ટમ બંનેનો સમાવેશ કરે છે.

વિચારણા હેઠળના કાયદાઓ રસાયણશાસ્ત્ર માટે નિર્ણાયક મહત્વના છે, કારણ કે તેઓ સમીકરણોનો ઉપયોગ કરીને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને મોડેલ કરવાની અને તેના આધારે માત્રાત્મક ગણતરીઓ કરવા દે છે. જો કે, એ નોંધવું જોઈએ કે સામૂહિક સંરક્ષણનો કાયદો એકદમ સચોટ નથી. સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત (એ. આઈન્સ્ટાઈન, 1905) માંથી નીચે મુજબ, કોઈપણ પ્રક્રિયા જે ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે થાય છે તે સમીકરણ અનુસાર સિસ્ટમના સમૂહમાં ઘટાડો સાથે છે:

જ્યાં DE એ પ્રકાશિત ઊર્જા છે, Dm એ સિસ્ટમના સમૂહમાં ફેરફાર છે, c એ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ છે (3.0×10 8 m/s). પરિણામે, સમૂહના સંરક્ષણના કાયદાનું સમીકરણ નીચેના સ્વરૂપમાં લખવું જોઈએ:

આમ, એક્ઝોથર્મિક પ્રતિક્રિયાઓ સમૂહમાં ઘટાડો સાથે છે, અને એન્ડોથર્મિક પ્રતિક્રિયાઓ સમૂહમાં વધારો સાથે છે. આ કિસ્સામાં, સમૂહના સંરક્ષણનો કાયદો નીચે પ્રમાણે ઘડી શકાય છે: એક અલગ પ્રણાલીમાં સમૂહ અને ઘટેલી ઊર્જાનો સરવાળો એક અચળ જથ્થો છે. જો કે, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે જેની થર્મલ અસરો સેંકડો kJ/mol માં માપવામાં આવે છે, સામૂહિક ખામી 10 -8 -10 -9 ગ્રામ છે અને તે પ્રાયોગિક રીતે શોધી શકાતી નથી.

2. રચનાની સ્થિરતાનો કાયદો (જે. પ્રોસ્ટ, 1799-1804).

પરમાણુ બંધારણના વ્યક્તિગત રાસાયણિક પદાર્થમાં તેની તૈયારીની પદ્ધતિથી સ્વતંત્ર, સતત ગુણાત્મક અને માત્રાત્મક રચના હોય છે.. સંયોજનો કે જે સતત રચનાના નિયમનું પાલન કરે છે તે કહેવામાં આવે છે રંગઅંધ. ડાલ્ટોનાઇડ્સ હાલમાં જાણીતા કાર્બનિક સંયોજનો છે (લગભગ 30 મિલિયન) અને કેટલાક (લગભગ 100 હજાર) અકાર્બનિક પદાર્થો. બિન-પરમાણુ બંધારણ ધરાવતા પદાર્થો ( બર્ટોલાઈડ્સ), આ કાયદાનું પાલન કરશો નહીં અને નમૂના મેળવવાની પદ્ધતિના આધારે, તેમાં ચલ રચના હોઈ શકે છે. આમાં બહુમતી (લગભગ 500 હજાર) અકાર્બનિક પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે. આ મુખ્યત્વે ડી-તત્વોના દ્વિસંગી સંયોજનો છે (ઓક્સાઇડ્સ, સલ્ફાઇડ્સ, નાઇટ્રાઇડ્સ, કાર્બાઇડ્સ, વગેરે). ચલ રચનાના સંયોજનનું ઉદાહરણ ટાઇટેનિયમ(III) ઓક્સાઇડ છે, જેની રચના TiO 1.46 થી TiO 1.56 સુધી બદલાય છે. બર્ટોલાઇડ સૂત્રોની ચલ રચના અને અતાર્કિકતાનું કારણ એ છે કે સ્ફટિકના કેટલાક પ્રાથમિક કોષોની રચનામાં ફેરફાર (સ્ફટિક રચનામાં ખામી), જે પદાર્થના ગુણધર્મોમાં તીવ્ર ફેરફારને પાત્ર નથી. ડાલ્ટોનીડ્સ માટે, આવી ઘટના અશક્ય છે, કારણ કે પરમાણુની રચનામાં ફેરફાર નવા રાસાયણિક સંયોજનની રચના તરફ દોરી જાય છે.

3. સમકક્ષનો કાયદો (આઇ. રિક્ટર, જે. ડાલ્ટન, 1792-1804).

પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થોના સમૂહ તેમના સમકક્ષ દળના સીધા પ્રમાણસર હોય છે.

જ્યાં E A અને E B એ પ્રતિક્રિયા આપતા પદાર્થોના સમકક્ષ સમૂહ છે.

પદાર્થનું સમકક્ષ દળ તેના સમકક્ષનું દાળ દળ છે.

સમકક્ષ એ વાસ્તવિક અથવા શરતી કણ છે જે એસિડ-બેઝ પ્રતિક્રિયાઓમાં એક હાઇડ્રોજન કેશન, રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓમાં એક ઇલેક્ટ્રોન અથવા વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓમાં અન્ય કોઈપણ પદાર્થના સમકક્ષ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અથવા મેળવે છે.. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે મેટાલિક ઝિંક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારે એક જસતનો અણુ બે હાઇડ્રોજન અણુઓને વિસ્થાપિત કરે છે, બે ઇલેક્ટ્રોન છોડે છે:

Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2

Zn 0 - 2e - = Zn 2+

તેથી, ઝીંકની સમકક્ષ તેના અણુના 1/2 છે, એટલે કે. 1/2 Zn (શરતી કણ).

પદાર્થના પરમાણુ અથવા સૂત્ર એકમનો કયો ભાગ તેની સમકક્ષ છે તે દર્શાવતી સંખ્યાને સમકક્ષ પરિબળ કહેવાય છે - f e. સમકક્ષ સમૂહ, અથવા સમકક્ષનું દાઢ સમૂહ, સમકક્ષતા પરિબળ અને દાઢ સમૂહના ઉત્પાદન તરીકે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે:

ઉદાહરણ તરીકે, તટસ્થતાની પ્રતિક્રિયામાં, સલ્ફ્યુરિક એસિડ બે હાઇડ્રોજન કેશન્સ આપે છે:

H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + 2H 2 O

તદનુસાર, સલ્ફ્યુરિક એસિડની સમકક્ષ 1/2 H 2 SO 4 છે, સમકક્ષતા પરિબળ 1/2 છે અને સમકક્ષ દળ (1/2) × 98 = 49 g/mol છે. પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ એક હાઇડ્રોજન કેશનને બાંધે છે, તેથી તેની સમકક્ષ ફોર્મ્યુલા એકમ છે, સમકક્ષતા પરિબળ એક સમાન છે, અને સમકક્ષ દળ દાળ સમૂહ સમાન છે, એટલે કે. 56 ગ્રામ/મોલ.

ધ્યાનમાં લેવાયેલા ઉદાહરણોમાંથી, તે સ્પષ્ટ છે કે સમકક્ષ સમૂહની ગણતરી કરતી વખતે, સમાનતા પરિબળ નક્કી કરવું જરૂરી છે. આ માટે ઘણા નિયમો છે:

1. એસિડ અથવા બેઝનું સમાનતા પરિબળ 1/n ની બરાબર છે, જ્યાં n એ પ્રતિક્રિયામાં સામેલ હાઇડ્રોજન કેશન અથવા હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોની સંખ્યા છે.

2. મીઠાની સમાનતા પરિબળ એ ધાતુના કેશન અથવા એસિડ અવશેષોની વેલેન્સી (v) ના ઉત્પાદન અને મીઠામાં તેમની સંખ્યા (n) (સૂત્રમાં સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ઇન્ડેક્સ) દ્વારા વિભાજિત એકતાના ભાગ સમાન છે:

ઉદાહરણ તરીકે, Al 2 (SO 4) 3 - f e = 1/6 માટે

3. ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ (રિડ્યુસિંગ એજન્ટ) નું સમાનતા પરિબળ તેના દ્વારા જોડાયેલા (દાન કરાયેલ) ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા દ્વારા વિભાજિત એકતાના ભાગ જેટલું છે.

એ હકીકત પર ધ્યાન આપવું જોઈએ કે સમાન સંયોજનમાં વિવિધ પ્રતિક્રિયાઓમાં અલગ સમાનતા પરિબળ હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, એસિડ-બેઝ પ્રતિક્રિયાઓમાં:

H 3 PO 4 + KOH = KH 2 PO 4 + H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1

H 3 PO 4 + 2KOH = K 2 HPO 4 + 2H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1/2

H 3 PO 4 + 3KOH = K 3 PO 4 + 3H 2 O f e (H 3 PO 4) = 1/3

અથવા રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓમાં:

KMn 7+ O 4 + NaNO 2 + H 2 SO 4 ® Mn 2+ SO 4 + NaNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O

MnO 4 - + 8H + + 5e - ® Mn 2+ + 4H 2 O f e (KMnO 4) = 1/5

વ્યાખ્યાન 1

રસાયણશાસ્ત્રનો વિષય અને મહત્વ

1. રસાયણશાસ્ત્ર વિષય. ઈજનેરી જ્ઞાનના પાયાને નિર્ધારિત કરતા પ્રાકૃતિક વિજ્ઞાનોમાં, રસાયણશાસ્ત્ર તેના માહિતીના મહત્વને કારણે અગ્રણી સ્થાન ધરાવે છે. જેમ જાણીતું છે, વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી માહિતીના કુલ જથ્થાના લગભગ એક ક્વાર્ટર રાસાયણિક છે.

આધુનિક વ્યાખ્યારસાયણશાસ્ત્ર: રાસાયણિક વિજ્ઞાનની એક સિસ્ટમ (કાર્બનિક, અકાર્બનિક, વિશ્લેષણાત્મક, ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્ર, વગેરે), જેનું મુખ્ય કાર્ય પરમાણુઓ (રાસાયણિક બોન્ડ્સ) ની રચના અને વિનાશની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ (પ્રતિક્રિયાઓ) નો અભ્યાસ છે, તેમજ આ પ્રક્રિયાઓ અને અન્ય સ્વરૂપો અને પદાર્થની હિલચાલ (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો અને રેડિયેશન, વગેરે) વચ્ચેના સંબંધો અને સંક્રમણો.

રસાયણશાસ્ત્ર કાર્બનિક અને અકાર્બનિક મૂળના પદાર્થોની રચના, રચના, પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની ક્ષમતા અને રાસાયણિક ઊર્જાના ગરમી, વીજળી, પ્રકાશ વગેરેમાં સંક્રમણની ઘટનાનો અભ્યાસ કરે છે.

માનવતાના અસ્તિત્વ અને વિકાસમાં રસાયણશાસ્ત્રનું મહત્વ ઘણું છે. તે કહેવું પૂરતું છે કે ઉત્પાદનની એક પણ શાખા રસાયણશાસ્ત્ર વિના કરી શકતી નથી. જો તમે રોજિંદા જીવનમાં અથવા કામ પર વ્યક્તિની આસપાસ શું છે તે જુઓ, તો આ બધી ભેટો અને રસાયણશાસ્ત્રના કાર્યો છે. વિવિધ ઉદ્યોગો, કૃષિ અને દવામાં રસાયણશાસ્ત્રના મહત્વ વિશે આખા પુસ્તકો લખવામાં આવ્યા છે. પ્રખ્યાત અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રીડબ્લ્યુ. રામસેએ કહ્યું: "તે રાષ્ટ્ર, તે દેશ, જે રસાયણશાસ્ત્રના વિકાસમાં અન્યને પાછળ રાખે છે, તે સામાન્ય ભૌતિક સુખાકારીમાં તેમને વટાવી જશે."

રસાયણશાસ્ત્રના મૂળભૂત નિયમો

અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાન એ રસાયણશાસ્ત્રનો સૈદ્ધાંતિક પાયો છે.

પદાર્થ એ પદાર્થના અસ્તિત્વના સ્વરૂપોમાંનું એક છે. પદાર્થમાં વ્યક્તિગત નાના કણોનો સમાવેશ થાય છે - અણુઓ, અણુઓ, આયનો, જે બદલામાં ચોક્કસ આંતરિક માળખું ધરાવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, દરેક પદાર્થ કંઈક સતત નથી હોતું, પરંતુ તેમાં વ્યક્તિગત ખૂબ નાના કણો હોય છે; અણુ-પરમાણુ શિક્ષણનો આધાર પદાર્થની વિવેકબુદ્ધિ (સંરચનાની અસંતુલન) નો સિદ્ધાંત છે. પદાર્થોના ગુણધર્મો એ કણોની રચના અને રચનાનું કાર્ય છે જે તેને બનાવે છે. મોટાભાગના પદાર્થો માટે, આ કણો પરમાણુઓ છે.

પરમાણુ – પદાર્થનો સૌથી નાનો કણ જે તેના રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે. અણુઓ, બદલામાં, અણુઓથી બનેલા છે. અણુ – તત્વનો સૌથી નાનો કણ જે તેના રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે.

"સરળ (પ્રાથમિક) પદાર્થ" અને "રાસાયણિક તત્વ" ની વિભાવનાઓ વચ્ચે તફાવત કરવો જરૂરી છે. હકીકતમાં, દરેક સરળ પદાર્થ ચોક્કસ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. જ્યારે કોઈ સાદો પદાર્થ રાસાયણિક પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે અને નવો પદાર્થ બનાવે છે, ત્યારે તે તેના મોટા ભાગના ગુણધર્મો ગુમાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આયર્ન, જ્યારે સલ્ફર સાથે જોડાય છે, ત્યારે તેની ધાતુની ચમક ગુમાવે છે. ચુંબકીય ગુણધર્મોવગેરે. એ જ રીતે, હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન, જે પાણીનો ભાગ છે, તે પાણીમાં તેમના લાક્ષણિક ગુણધર્મો સાથે વાયુયુક્ત હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના સ્વરૂપમાં નથી, પરંતુ તત્વો - હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના સ્વરૂપમાં સમાયેલ છે. જો આ તત્વો " મુક્ત રાજ્ય", એટલે કે રાસાયણિક રીતે અન્ય કોઈપણ તત્વ સાથે બંધાયેલા નથી, તેઓ સરળ પદાર્થો બનાવે છે. રાસાયણિક તત્વને અણુના પ્રકાર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે જે ગુણધર્મોના ચોક્કસ સમૂહ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે . જ્યારે સમાન તત્વના અણુઓ એકબીજા સાથે જોડાય છે, ત્યારે સરળ પદાર્થો રચાય છે, જ્યારે વિવિધ તત્વોના અણુઓનું મિશ્રણ કાં તો સરળ પદાર્થો અથવા જટિલ પદાર્થનું મિશ્રણ આપે છે.

રાસાયણિક તત્વના કેટલાક સરળ પદાર્થોના રૂપમાં અસ્તિત્વને એલોટ્રોપી કહેવામાં આવે છે. એક જ તત્વ દ્વારા બનેલા વિવિધ સરળ પદાર્થોને આ તત્વના એલોટ્રોપિક ફેરફારો કહેવામાં આવે છે. એક સાધારણ પદાર્થ અને તત્વ વચ્ચેનો તફાવત ખાસ કરીને ત્યારે સ્પષ્ટ થાય છે જ્યારે વ્યક્તિ એક જ તત્વ ધરાવતાં અનેક સાદા પદાર્થોનો સામનો કરે છે. રચનાની એલોટ્રોપી અને ફોર્મની એલોટ્રોપી છે. સમાન તત્વના અણુઓ, વિવિધ ભૌમિતિક ક્રમ (આકાર એલોટ્રોપી) માં ગોઠવાયેલા અથવા વિવિધ રચનાઓના અણુઓમાં સંયોજિત (કમ્પોઝિશન એલોટ્રોપી), વિવિધ સાથે સરળ પદાર્થો બનાવે છે. ભૌતિક ગુણધર્મોસમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે. ઉદાહરણોમાં શામેલ છે:
ઓક્સિજન અને ઓઝોન, હીરા અને ગ્રેફાઇટ. 2. Stoichiometric કાયદા. રાસાયણિક સમકક્ષ.અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાનનો આધાર રસાયણશાસ્ત્રના મૂળભૂત નિયમો છે, જે 18મી અને 19મી સદીના વળાંકમાં શોધાયા હતા.

જનતા અને ઊર્જાના સંરક્ષણનો કાયદો,પ્રાકૃતિક વિજ્ઞાનનો મૂળભૂત નિયમ છે. તે સૌપ્રથમ ઘડવામાં આવ્યો હતો અને પ્રાયોગિક રીતે એમ.વી. 1756-59 માં લોમોનોસોવ, પાછળથી તેની શોધ અને પુષ્ટિ એ.એલ. લેવોઇસિયર: પરિણામી પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોનો સમૂહ પ્રારંભિક રીએજન્ટ્સના સમૂહ જેટલો છે. IN ગાણિતિક સ્વરૂપઆ લખી શકાય છે:

જ્યાં i, j- સંપૂર્ણ સંખ્યાઓ, સંખ્યા જેટલીરીએજન્ટ્સ અને ઉત્પાદનો.

IN આધુનિક સ્વરૂપઆ કાયદો નીચે પ્રમાણે ઘડવામાં આવ્યો છે: એક અલગ પ્રણાલીમાં, સમૂહ અને શક્તિઓનો સરવાળો સતત હોય છે. સમૂહના સંરક્ષણનો કાયદો વ્યક્તિગત પદાર્થો અને માત્રાત્મક રાસાયણિક વિશ્લેષણ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાઓના અભ્યાસ પર આધારિત છે.

સમૂહ અને ઊર્જા વચ્ચેના સંબંધનો કાયદો (એ. આઈન્સ્ટાઈન).આઈન્સ્ટાઈને બતાવ્યું કે ઊર્જા અને સમૂહ વચ્ચેનો સંબંધ છે, સમીકરણ દ્વારા પરિમાણિત:

E = mc 2 અથવા Dm = D ઇ/c 2 (2.2)

જ્યાં E ઊર્જા છે; m - માસ; સાથે -પ્રકાશની ગતિ. માટે કાયદો ન્યાયી છે પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ, જેમાં દળ (પરમાણુ વિસ્ફોટ) માં નાના ફેરફારો સાથે ઊર્જાનો વિશાળ જથ્થો પ્રકાશિત થાય છે.

રચનાની સ્થિરતાનો કાયદો (જે.એલ. પ્રોસ્ટ, 1801-1808):આ રાસાયણિક રીતે શુદ્ધ સંયોજન કેવી રીતે મેળવવામાં આવે તે મહત્વનું નથી, તેની રચના સ્થિર છે. આમ, ઝીંક ઓક્સાઇડ વિવિધ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે મેળવી શકાય છે:

Zn + 1/2 O 2 = ZnO; ZnСO 3 = ZnO + CO 2; Zn(OH) 2 = ZnO + H 2 O.

પરંતુ રાસાયણિક રીતે શુદ્ધ ZnO નમૂનામાં હંમેશા 80.34% Zn અને 19.66% O હોય છે.

રચનાની સ્થિરતાનો નિયમ વાયુયુક્ત, પ્રવાહી અને સંખ્યાબંધ નક્કર પદાર્થો માટે સંપૂર્ણપણે સંતુષ્ટ છે ( રંગ અંધ લોકો), જો કે, ઘણા સ્ફટિકીય પદાર્થો તેમની રચનાને ચલ (ચોક્કસ મર્યાદામાં) રચના સાથે જાળવી રાખે છે ( બર્થોલિડ્સ). આમાં એકબીજા સાથે ચોક્કસ ધાતુઓના સંયોજનો, વ્યક્તિગત ઓક્સાઇડ્સ, સલ્ફાઇડ્સ અને નાઇટ્રાઇડ્સનો સમાવેશ થાય છે. પરિણામે, આ કાયદો માત્ર એવા પદાર્થો માટે જ લાગુ પડે છે કે જે, તેમની એકત્રીકરણની સ્થિતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના, પરમાણુ માળખું ધરાવે છે. ચલ રચનાના સંયોજનોમાં, આ કાયદો લાગુ પડવાની મર્યાદા ધરાવે છે, ખાસ કરીને નક્કર અવસ્થાના પદાર્થો માટે, કારણ કે આપેલ અવસ્થામાં ગુણધર્મોનો વાહક એ પરમાણુ નથી, પરંતુ વિવિધ ચિહ્નોના આયનોનો ચોક્કસ સમૂહ છે, જેને તબક્કો કહેવાય છે. વિજાતીય સિસ્ટમનો સજાતીય ભાગ, ઇન્ટરફેસ દ્વારા મર્યાદિત) , અથવા, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, સ્ફટિક જાળી ઘનખામીઓ છે (ખાલી જગ્યાઓ અને નોડ્સનો સમાવેશ).

સમકક્ષનો કાયદો (રિક્ટર, 1792-1800):રાસાયણિક તત્વો તેમના રાસાયણિક સમકક્ષના પ્રમાણમાં સમૂહ ગુણોત્તરમાં એકબીજા સાથે જોડાય છે:

તમામ stoichiometric ગણતરીઓ આ કાયદાના આધારે હાથ ધરવામાં આવે છે.

રાસાયણિક સમકક્ષતત્વ એ તેની માત્રા છે જે 1 મોલ (1.008 ગ્રામ) હાઇડ્રોજન અણુ સાથે જોડાય છે અથવા રાસાયણિક સંયોજનોમાં સમાન સંખ્યામાં હાઇડ્રોજન અણુઓને બદલે છે.

સમકક્ષ અને સમકક્ષ સમૂહનો ખ્યાલ જટિલ પદાર્થોને પણ લાગુ પડે છે. જટિલ પદાર્થની સમકક્ષતે તે જથ્થો છે જે એક સમકક્ષ હાઇડ્રોજન સાથે અથવા સામાન્ય રીતે, અન્ય કોઈપણ પદાર્થના એક સમકક્ષ સાથે અવશેષ વિના પ્રતિક્રિયા આપે છે.

સરળ અને જટિલ પદાર્થોના સમકક્ષની ગણતરી:

જ્યાં એ આર -તત્વનો અણુ સમૂહ; એમ એ- સંયોજનનું પરમાણુ વજન.

બહુવિધ ગુણોત્તરનો કાયદો (ડી. ડાલ્ટન, 1808).જો બે તત્વો એકબીજા સાથે અનેક રાસાયણિક સંયોજનો બનાવે છે, તો તેમાંથી એકની માત્રા, બીજાની સમાન રકમ સાથે સંબંધિત, નાના પૂર્ણાંકો તરીકે સંબંધિત છે.

એવોગાડ્રોનો કાયદો (1811).આ રસાયણશાસ્ત્રના મૂળભૂત નિયમોમાંનો એક છે: સમાન ભૌતિક પરિસ્થિતિઓ (દબાણ અને તાપમાન) હેઠળ સમાન પ્રમાણમાં વાયુઓ સમાન સંખ્યામાં પરમાણુઓ ધરાવે છે.

A. એવોગાડ્રોએ સ્થાપિત કર્યું કે વાયુ પદાર્થોના પરમાણુઓ ડાયટોમિક છે, H, O, N, Cl નહીં, પરંતુ H 2, O 2, N 2, Cl 2. જો કે, નિષ્ક્રિય વાયુઓની શોધ સાથે (તેઓ મોનોટોમિક છે), અપવાદો મળી આવ્યા હતા.

પ્રથમ પરિણામ: સામાન્ય સ્થિતિમાં કોઈપણ ગેસના 1 મોલનું પ્રમાણ 22.4 લિટર જેટલું હોય છે.

બીજું પરિણામ: કોઈપણ વાયુઓની ઘનતા તેમના પરમાણુ સમૂહ સાથે સંબંધિત છે: d 1 / d 2 = M 1 / M 2.

એવોગાડ્રોનો સ્થિરાંક એ પદાર્થના 1 મોલમાં કણોની સંખ્યા 6.02 × 10 23 મોલ -1 છે.

અણુ-પરમાણુ સિદ્ધાંતના પ્રકાશમાં રસાયણશાસ્ત્રના મૂળભૂત નિયમોનું સમજૂતી તેના અનુમાનમાં રહેલું છે:

1) પરમાણુ એ પદાર્થના સૌથી નાના કણો છે જે તેમના ઘટક ભાગોમાં વિભાજિત કરી શકાતા નથી (રાસાયણિક માધ્યમ દ્વારા) અથવા એકબીજામાં રૂપાંતરિત અથવા નાશ પામી શકતા નથી;

2) એક તત્વના તમામ અણુઓ સમાન હોય છે અને સમાન સમૂહ ધરાવે છે (જો તમે આઇસોટોપ્સના અસ્તિત્વને ધ્યાનમાં લેતા નથી, તો વ્યાખ્યાન 3 જુઓ);

3) જુદા જુદા તત્વોના અણુઓ અલગ અલગ દળ ધરાવે છે;

4) બે અથવા વચ્ચે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દરમિયાન મોટી સંખ્યામાંતત્વો, તેમના પરમાણુ નાના પૂર્ણાંક ગુણોત્તરમાં એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે;

5) તત્વોના સાપેક્ષ સમૂહ જે એકબીજા સાથે જોડાય છે તે સીધા અણુઓના સમૂહ સાથે સંબંધિત છે, એટલે કે. જો 1 ગ્રામ સલ્ફર 2 ગ્રામ તાંબા સાથે જોડાય છે, તો તેનો અર્થ એ કે દરેક તાંબાના અણુનું વજન સલ્ફરના અણુ કરતા બમણું છે;

એક શબ્દમાં, રસાયણશાસ્ત્ર પૂર્ણાંકો દ્વારા "નિયંત્રિત" છે, તેથી જ આ તમામ કાયદાઓને સ્ટોઇકોમેટ્રિક કહેવામાં આવે છે. આ અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાનનો વિજય છે.

3. અણુ અને પરમાણુ સમૂહ. મોલ.ચાલો ધ્યાનમાં લઈએ કે પરમાણુ અને અણુ સમૂહ કયા એકમોમાં વ્યક્ત થાય છે. 1961 માં, સંબંધિત અણુ સમૂહનો એકીકૃત સ્કેલ અપનાવવામાં આવ્યો , જે કાર્બન આઇસોટોપ 12 C ના અણુના દળના 1/12 પર આધારિત છે, જેને અણુ સમૂહ એકમ (amu) કહેવાય છે. આને અનુરૂપ, હાલમાં કોઈ તત્વનું સાપેક્ષ પરમાણુ દળ (અણુ સમૂહ) એ તેના અણુના દળના 12 C અણુના દળના 1/12નો ગુણોત્તર છે.

તેવી જ રીતે, સાદા અથવા જટિલ પદાર્થનું સાપેક્ષ પરમાણુ વજન (મોલેક્યુલર વજન) તેના પરમાણુના સમૂહનો ગુણોત્તર છે.
12 C અણુના દળના 1/12 સુધી. કોઈપણ પરમાણુનું દળ તેના ઘટક અણુઓના સમૂહના સરવાળા જેટલું હોવાથી, સંબંધિત પરમાણુ દળ અનુરૂપ સાપેક્ષ પરમાણુ સમૂહના સરવાળા જેટલું હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પાણીનું પરમાણુ વજન, જેના પરમાણુમાં બે હાઇડ્રોજન અણુ અને એક ઓક્સિજન અણુ હોય છે, તે બરાબર છે: 1.0079 × 2 + 15.9994 = 18.0152.

દળ અને વોલ્યુમના એકમો સાથે, રસાયણશાસ્ત્રમાં તેઓ પદાર્થના જથ્થાના એકમનો પણ ઉપયોગ કરે છે, જેને મોલ કહેવાય છે. છછુંદર – કાર્બન આઇસોટોપ 12 C ના 12 ગ્રામમાં અણુઓ હોય તેટલા અણુઓ, અણુઓ, આયનો, ઇલેક્ટ્રોન અથવા અન્ય માળખાકીય એકમો ધરાવતા પદાર્થની માત્રા.

મોલ્સમાં પદાર્થનું પ્રમાણ પદાર્થના સમૂહના ગુણોત્તર જેટલું છે mતેના પરમાણુ વજન સુધી એમ:

n= m/એમ. (2.8)

દાઢ સમૂહ ( એમ) સામાન્ય રીતે g/mol માં વ્યક્ત થાય છે. પદાર્થનો દાઢ સમૂહ, જે g/mol માં દર્શાવવામાં આવે છે, તે તેના સંબંધિત પરમાણુ (અણુ) સમૂહ જેટલું જ સંખ્યાત્મક મૂલ્ય ધરાવે છે. આમ, અણુ હાઇડ્રોજનનું મોલર માસ 1.0079 g/mol છે, મોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન 2.0158 g/mol છે.

દબાણ અને તાપમાન પર ગેસના જથ્થાનું નિર્ભરતાવર્ણવી શકાય છે આદર્શ ગેસની સ્થિતિનું સમીકરણ pV = RT,ગેસના એક છછુંદર માટે માન્ય, અને મોલ્સની સંખ્યાને ધ્યાનમાં લેતા તે પ્રખ્યાત સમીકરણ બની જાય છે
ક્લેપીરોન-મેન્ડેલીવ:

pV= n આરટી (2.9)

જ્યાં આર- યુનિવર્સલ ગેસ કોન્સ્ટન્ટ (8.31 J/mol×K).

આ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને અને 19મી સદીના અંતમાં, સરળ માપન સાધનો (થર્મોમીટર, બેરોમીટર, ભીંગડા) નો ઉપયોગ કરીને એવોગાડ્રોના કાયદાના બીજા કોરોલરી. ઘણા અસ્થિર સરળ અને જટિલ કાર્બનિક અને અકાર્બનિક પદાર્થોના પરમાણુ સમૂહ નક્કી કરવામાં આવ્યા હતા. 1860 માં, રસાયણશાસ્ત્રીઓની 1લી આંતરરાષ્ટ્રીય કોંગ્રેસ (કાર્લ્સરુહે, જર્મની) માં, મૂળભૂત ખ્યાલોની શાસ્ત્રીય વ્યાખ્યાઓ અપનાવવામાં આવી હતી: અણુ, પરમાણુ, તત્વ, વગેરે, મુખ્ય પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓ અને રાસાયણિક સંયોજનોના વર્ગોનું પદ્ધતિસર અને વર્ગીકરણ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. .

4. અકાર્બનિક સંયોજનોના મુખ્ય વર્ગો.સરળ અને જટિલ વર્ગીકરણ રાસાયણિક પદાર્થોમુખ્ય રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાંના એકના રીએજન્ટ્સ અને ઉત્પાદનોની વિચારણા પર આધારિત છે - તટસ્થતા પ્રતિક્રિયા. આ વર્ગીકરણનો પાયો I.Ya દ્વારા નાખવામાં આવ્યો હતો. 1818 માં બર્ઝેલિયસ, પાછળથી તે નોંધપાત્ર રીતે સ્પષ્ટ અને પૂરક બન્યું.

રસાયણશાસ્ત્રીઓએ સમાન ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે સંખ્યાબંધ સરળ પદાર્થોને પણ જોડ્યા ધાતુઓ . લાક્ષણિક ધાતુઓ ક્ષતિગ્રસ્તતા, ધાતુની ચમક, ઉચ્ચ થર્મલ અને વિદ્યુત વાહકતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે; તેમના રાસાયણિક ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં, ધાતુઓ ઘટાડનાર એજન્ટો છે. બાકીના સરળ પદાર્થોને વર્ગમાં જોડવામાં આવ્યા હતા બિન-ધાતુઓ (મેટલોઇડ્સ ). નોનમેટલ્સમાં વધુ વૈવિધ્યસભર ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો હોય છે. જ્યારે સરળ પદાર્થો ઓક્સિજન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે તેઓ રચાય છે ઓક્સાઇડ . ધાતુઓ રચે છે પાયાની ઓક્સાઇડ, બિન-ધાતુઓ - એસિડિક . પાણી સાથે આવા ઓક્સાઇડની પ્રતિક્રિયામાં, અનુક્રમે, મેદાન અને એસિડ . છેલ્લે, એસિડ અને પાયાની તટસ્થતા પ્રતિક્રિયા રચના તરફ દોરી જાય છે ક્ષાર . એસિડિક ઓક્સાઇડ અથવા એસિડ સાથે મૂળભૂત ઓક્સાઇડની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા પણ ક્ષાર મેળવી શકાય છે, અને એસિડિક ઓક્સાઇડ મૂળભૂત ઓક્સાઇડ અથવા પાયા (કોષ્ટક 1) સાથે મેળવી શકાય છે.

કોષ્ટક 1

અકાર્બનિક સંયોજનોના મુખ્ય વર્ગોના રાસાયણિક ગુણધર્મો

તે પર ભાર મૂકવો જોઈએ કે ફક્ત તે મૂળભૂત ઓક્સાઇડ્સ જે પાણીમાં દ્રાવ્ય પાયા બનાવે છે તે પાણી સાથે સીધી પ્રતિક્રિયા આપે છે - આલ્કલીસ . પાણીમાં અદ્રાવ્ય પાયા (ઉદાહરણ તરીકે, Cu(OH) 2) ઓક્સાઇડમાંથી માત્ર બે તબક્કામાં મેળવી શકાય છે:

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O, CuSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ¯ + Na 2 SO 4.

ઓક્સાઇડનું વર્ગીકરણ મૂળભૂત અને એસિડિક સુધી મર્યાદિત નથી. સંખ્યાબંધ ઓક્સાઇડ્સ અને તેમના અનુરૂપ હાઇડ્રોક્સાઇડ બેવડા ગુણધર્મો દર્શાવે છે: તેઓ એસિડ સાથે પાયા તરીકે અને પાયા સાથે એસિડ તરીકે પ્રતિક્રિયા આપે છે (બંને કિસ્સાઓમાં, ક્ષાર રચાય છે). આવા ઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ કહેવામાં આવે છે એમ્ફોટેરિક :

Al 2 O 3 +6HCl=2AlCl 3 +3H 2 O, Al 2 O 3 +2NaOH=2NaAlO 2 +H 2 O (ઘનનું મિશ્રણ),

Zn(OH) 2 + 2HCl = ZnCl 2 + 2H 2 O, Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 (સોલ્યુશનમાં).

કેટલાક ઓક્સાઇડ્સ તેમના અનુરૂપ એસિડ અથવા આધાર સાથે મેળ ખાતી નથી. આવા ઓક્સાઇડ કહેવામાં આવે છે બિન-મીઠું બનાવતું , ઉદાહરણ તરીકે, કાર્બન મોનોક્સાઇડ (II) CO, નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ (I) N 2 O. તેઓ એસિડ-બેઝ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લેતા નથી, પરંતુ અન્ય પ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશી શકે છે. તેથી, N 2 O એ એક મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે, CO એક સારું ઘટાડનાર એજન્ટ છે. કેટલીકવાર એસિડિક, મૂળભૂત અને એમ્ફોટેરિક ઓક્સાઇડને એક વર્ગમાં જોડવામાં આવે છે મીઠું બનાવવું .

એસિડ વચ્ચે બહાર ઊભા ઓક્સિજન મુક્ત – ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ (હાઇડ્રોક્લોરિક) HCl, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ H 2 S, હાઇડ્રોજન સાઇનાઇડ (હાઇડ્રોસાયનાઇડ) HCN. એસિડ-બેઝ ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં, તેઓ અલગ નથી ઓક્સિજન ધરાવતું એસિડ એવા પદાર્થો પણ છે જે મૂળભૂત ગુણધર્મો ધરાવે છે, પરંતુ તેમાં ધાતુના અણુઓ નથી, ઉદાહરણ તરીકે, એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ NH 4 OH - એમોનિયા NH 3 નું વ્યુત્પન્ન.

એસિડના નામ એસિડ બનાવે છે તે તત્વ પરથી લેવામાં આવે છે. ઓક્સિજન-મુક્ત એસિડના કિસ્સામાં, પ્રત્યય “o” અને શબ્દ “હાઈડ્રોજન” તત્વના નામમાં ઉમેરવામાં આવે છે (અથવા તત્વોનું જૂથ, ઉદાહરણ તરીકે, CN - સાયનોજન) જે એસિડ બનાવે છે: H 2 S - હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ, HCN - હાઇડ્રોજન સાયનાઇડ.

ઓક્સિજન ધરાવતા એસિડના નામ એસિડ બનાવતા તત્વના ઓક્સિડેશનની ડિગ્રી પર આધાર રાખે છે. તત્વના ઓક્સિડેશનની મહત્તમ ડિગ્રી “... n (th)” અથવા “... ov (th)” પ્રત્યયને અનુરૂપ છે, ઉદાહરણ તરીકે, HNO 3 - નાઈટ્રિક એસિડ, HClO 4 - પરક્લોરિક એસિડ, H 2 CrO 4 - ક્રોમિક એસિડ. જેમ જેમ ઓક્સિડેશન સ્થિતિ ઘટતી જાય છે તેમ, પ્રત્યયો નીચેના ક્રમમાં બદલાય છે: “...ovat(aya)”, “...ist(aya)”, “...ovatist(aya)”; ઉદાહરણ તરીકે, HClO 3 હાઇપોક્લોરસ છે, HClO 2 ક્લોરસ છે, HOCl હાઇપોક્લોરસ એસિડ છે. જો કોઈ તત્વ માત્ર બે ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં એસિડ બનાવે છે, તો તત્વની સૌથી ઓછી ઓક્સિડેશન સ્થિતિને અનુરૂપ એસિડને નામ આપવા માટે "...ist(aya)" પ્રત્યયનો ઉપયોગ થાય છે; ઉદાહરણ તરીકે, HNO 2 એ નાઈટ્રસ એસિડ છે. તેમની રચનામાં અણુઓના જૂથ -O-O- ધરાવતા એસિડ્સને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના ડેરિવેટિવ્ઝ તરીકે ગણી શકાય. તેમને પેરોક્સોસિડ્સ (અથવા પેરાસિડ્સ) કહેવામાં આવે છે. જો જરૂરી હોય તો, "પેરોક્સો" ઉપસર્ગ પછી, એસિડના નામ પર એક સંખ્યાત્મક ઉપસર્ગ મૂકવામાં આવે છે જે એસિડ બનાવતા તત્વના અણુઓની સંખ્યા દર્શાવે છે જે પરમાણુનો ભાગ છે, ઉદાહરણ તરીકે: H 2 SO 5, H 2 S 2 O 8.

સંયોજનો વચ્ચે, એક મહત્વપૂર્ણ જૂથ રચાય છે મેદાન (હાઈડ્રોક્સાઇડ્સ), એટલે કે. હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો ધરાવતા પદાર્થો OH - . હાઇડ્રોક્સાઇડના નામો "હાઇડ્રોક્સાઇડ" શબ્દ અને જિનેટીવ કેસમાં તત્વના નામ પરથી રચાય છે, ત્યારબાદ, જો જરૂરી હોય તો, તત્વની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ કૌંસમાં રોમન અંકોમાં સૂચવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, LiOH એ લિથિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ છે, Fe(OH) 2 આયર્ન (II) હાઇડ્રોક્સાઇડ છે.

લાક્ષણિક મિલકતક્ષાર રચવા માટે એસિડ, એસિડિક અથવા એમ્ફોટેરિક ઓક્સાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરવાની તેમની ક્ષમતા છે, ઉદાહરણ તરીકે:

KOH + HCl = KCl + H 2 O,

Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O

2NaOH + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 + H 2 O

પ્રોટોલિટીક (પ્રોટોન) સિદ્ધાંતના દૃષ્ટિકોણથી, પાયાને એવા પદાર્થો ગણવામાં આવે છે જે પ્રોટોન સ્વીકારનાર હોઈ શકે છે, એટલે કે. હાઇડ્રોજન આયનોને જોડવામાં સક્ષમ. આ દૃષ્ટિકોણથી, પાયામાં માત્ર મૂળભૂત હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ જ નહીં, પરંતુ કેટલાક અન્ય પદાર્થોનો પણ સમાવેશ થવો જોઈએ, ઉદાહરણ તરીકે એમોનિયા, જેનું પરમાણુ પ્રોટોન ઉમેરી શકે છે, જે એમોનિયમ આયન બનાવે છે:

NH 3 + H + = NH 4 +

ખરેખર, એમોનિયા, મૂળભૂત હાઇડ્રોક્સાઇડ્સની જેમ, ક્ષાર બનાવવા માટે એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરવામાં સક્ષમ છે:

NH 3 + HCl = NH 4 Cl

આધાર સાથે જોડી શકાય તેવા પ્રોટોનની સંખ્યાના આધારે, ત્યાં સિંગલ-એસિડ પાયા (ઉદાહરણ તરીકે, LiOH, KOH, NH 3), di-એસિડ [Ca(OH) 2, Fe(OH) 2], વગેરે છે. .

એમ્ફોટેરિક હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ (Al(OH) 3, Zn(OH) 2) એસિડ તરીકે (હાઇડ્રોજન કેશનની રચના સાથે) અને પાયા તરીકે (હાઇડ્રોક્સિલ આયનોની રચના સાથે) બંને જલીય દ્રાવણમાં વિભાજન કરવામાં સક્ષમ છે; તેઓ પ્રોટોનના દાતા અને સ્વીકારનાર બંને હોઈ શકે છે. તેથી, એસિડ અને બેઝ બંને સાથે પ્રતિક્રિયા કરતી વખતે એમ્ફોટેરિક હાઇડ્રોક્સાઇડ ક્ષાર બનાવે છે. એસિડ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી વખતે, એમ્ફોટેરિક હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ પાયાના ગુણધર્મો દર્શાવે છે, અને જ્યારે પાયા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે એસિડના ગુણધર્મો:

Zn(OH) 2 + 2HCl = ZnСl 2 + 2H 2 O,

Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O.

ઓક્સિજન સાથેના ઘટકોના સંયોજનો છે, જે રચનામાં ઓક્સાઇડના વર્ગના છે, પરંતુ તેમની રચના અને ગુણધર્મોમાં ક્ષારના વર્ગના છે. આ કહેવાતા પેરોક્સાઇડ્સ અથવા પેરોક્સાઇડ્સ છે. પેરોક્સાઇડ એ હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ H 2 O 2 ના ક્ષાર છે, ઉદાહરણ તરીકે, Na 2 O 2, CaO 2. લાક્ષણિક લક્ષણઆ સંયોજનોનું માળખું તેમના બંધારણમાં બે એકબીજા સાથે જોડાયેલા ઓક્સિજન અણુઓની હાજરી છે ("ઓક્સિજન પુલ"): -O-O-.

ક્ષારઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન પર તેઓ રચાય છે જલીય દ્રાવણ cation K + અને anion A – . ક્ષારને ધાતુના અણુ સાથે એસિડ પરમાણુમાં હાઇડ્રોજન પરમાણુના સંપૂર્ણ અથવા આંશિક ફેરબદલના ઉત્પાદનો તરીકે અથવા એસિડિક અવશેષો સાથે મૂળભૂત હાઇડ્રોક્સાઇડ પરમાણુમાં હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોના સંપૂર્ણ અથવા આંશિક રિપ્લેસમેન્ટના ઉત્પાદનો તરીકે ગણી શકાય.

તટસ્થતા પ્રતિક્રિયા સંપૂર્ણપણે આગળ વધી શકતી નથી. આ કિસ્સામાં, એસિડની વધુ માત્રા સાથે, ખાટા ક્ષાર, વધુ આધાર સાથે - પાયાની (સમાન ગુણોત્તરમાં બનેલા ક્ષાર કહેવાય છે સરેરાશ ). તે સ્પષ્ટ છે કે એસિડ ક્ષાર માત્ર પોલિઆસીડ એસિડ, મૂળભૂત ક્ષાર - માત્ર પોલિઆસીડ પાયા દ્વારા જ રચી શકાય છે:

Ca(OH) 2 + 2H 2 SO 4 = Ca(HSO 4) 2 + 2H 2 O,

Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2H 2 O,

2Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = (CaOH) 2 SO 4 + 2H 2 O.

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની વિવિધતા અને વિશાળ સંખ્યામાં, તેમનું વર્ગીકરણ હંમેશા હાજર રહ્યું છે. આમ, રસાયણશાસ્ત્રના વિકાસને ધ્યાનમાં લેતા, ત્રણ મુખ્ય પ્રકારની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને અલગ પાડવામાં આવે છે:

1) એસિડ-બેઝ બેલેન્સ, ખાસ કેસ - તટસ્થતા, હાઇડ્રોલિસિસ, એસિડ અને પાયાના ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજન;

2) અણુ, આયન, પરમાણુની ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં ફેરફાર સાથે રેડોક્સ. આ કિસ્સામાં, ઓક્સિડેશન અને ઘટાડાના તબક્કાઓને ઇલેક્ટ્રોન નુકશાન અને લાભની એક પ્રક્રિયાના ભાગો તરીકે અલગ પાડવામાં આવે છે;

3) જટિલ રચના - ધાતુના કેન્દ્રિય અણુ અથવા આયન સાથે ચોક્કસ સંખ્યામાં પરમાણુઓ અથવા આયનોનું જોડાણ, જે એક જટિલ એજન્ટ છે, અને પહેલાના લિગાન્ડ્સ છે, જેની સંખ્યા સંકલન નંબર (n) દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. .

આ પ્રકારની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ અનુસાર, રાસાયણિક સંયોજનોને વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે: એસિડ અને પાયા, ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો અને ઘટાડતા એજન્ટો, જટિલ સંયોજનો અને લિગાન્ડ્સ.

વધુ આધુનિક અર્થઘટનમાં, ધ્યાનમાં લેતા ઇલેક્ટ્રોનિક માળખુંઅણુઓ અને પરમાણુઓ, પ્રથમ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓને પ્રોટોનને સંડોવતા અને ટ્રાન્સફર કરતી પ્રતિક્રિયાઓ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે, બીજા પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓ - ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણ સાથે, ત્રીજા પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓ - ઇલેક્ટ્રોનની એકલ જોડીના સ્થાનાંતરણ સાથે. પ્રથમ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓનું જથ્થાત્મક માપ છે, ઉદાહરણ તરીકે, pH, બીજું - સંભવિત (E, B), સંભવિત તફાવત (Δφ, V), અને ત્રીજું - ઉદાહરણ તરીકે, ચોક્કસ સંકલન નંબરનું અમલીકરણ (n ) રાસાયણિક (દાતા-સ્વીકારકર્તા) બોન્ડ્સ, કેન્દ્રીય આયનના લિગાન્ડ ક્ષેત્રનું ઊર્જા સ્થિરીકરણ - જટિલ એજન્ટ
(ΔG, kJ/mol), સ્થિરતા સ્થિર.

અણુ માળખું

1. અણુની રચના વિશે વિચારોનો વિકાસ.જો, વૈશ્વિક વિનાશના અમુક પ્રકારના પરિણામે, બધા સંચિત વૈજ્ઞાનિક જ્ઞાનનાશ પામશે અને માત્ર એક જ વાક્ય ભાવિ પેઢીઓ સુધી પહોંચાડવામાં આવશે, કયું વિધાન, સૌથી ઓછા શબ્દોથી બનેલું, સૌથી વધુ માહિતી આપશે? આ પ્રશ્ન પ્રખ્યાત અમેરિકન ભૌતિકશાસ્ત્રી, નોબેલ પુરસ્કાર વિજેતા દ્વારા પૂછવામાં આવ્યો હતો રિચાર્ડ ફેનમેનઅને તેણે પોતે નીચેનો જવાબ આપ્યો: આ અણુ પૂર્વધારણા છે. બધા શરીરમાં અણુઓનો સમાવેશ થાય છે - નાના શરીર કે જે સતત ગતિમાં હોય છે, ટૂંકા અંતરે આકર્ષાય છે, પરંતુ જો તેમાંથી એકને બીજાની વધુ નજીકથી દબાવવામાં આવે તો તેને ભગાડવામાં આવે છે. જો કે, પ્રાચીન ગ્રીક ફિલસૂફ ડેમોક્રિટસ, જે પૂર્વે 400 વર્ષ જીવ્યા હતા, તે આ વિધાન સાથે અનિવાર્યપણે સંમત થઈ શકે છે. આધુનિક લોકોઅણુઓ વિશે વધુ જાણો જો, પ્રાચીન ગ્રીક લોકોથી વિપરીત, તેઓ તેમના જ્ઞાનના આધારે અણુ બોમ્બ અને પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટ બનાવવામાં સક્ષમ હતા.

19મી સદીના અંત સુધી. અણુને અવિભાજ્ય અને અપરિવર્તનશીલ કણ માનતા હતા. પરંતુ પછી અસાધારણ ઘટનાઓ મળી આવી જે આ દૃષ્ટિકોણથી અકલ્પનીય હતી. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સંશોધન જી. ડેવી, એમ. ફેરાડેદર્શાવે છે કે અણુ હકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જ વહન કરી શકે છે કારણ કે તે ઇલેક્ટ્રોલાઈઝરના કેથોડ અથવા એનોડ પર જમા થાય છે. તેથી ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની કોર્પસ્ક્યુલર પ્રકૃતિ.

તેમના સ્પેક્ટ્રા મેળવવા માટે વાયુઓના ઉત્તેજનાની પદ્ધતિઓમાં સુધારો કરીને, ડબલ્યુ. ક્રૂક્સકહેવાતા કેથોડ કિરણો શોધ્યા (આધુનિક ટેલિવિઝનમાં અમલમાં આવેલ ઘટના). જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહ ટ્યુબમાં બંધ દુર્લભ ગેસમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે નકારાત્મક ધ્રુવ (કેથોડ) માંથી નબળા પ્રકાશનો પ્રવાહ - કેથોડ કિરણ - નીકળે છે. કેથોડ કિરણ તે શરીરને નકારાત્મક ચાર્જ આપે છે કે જેના પર તે પડે છે અને ટ્યુબની નજીકના સકારાત્મક ચાર્જવાળા શરીર તરફ વળે છે. તેથી, કેથોડ કિરણ એ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણોનો પ્રવાહ છે.

થર્મલ ઉત્સર્જન અને ફોટો ઉત્સર્જનની ઘટનાઓ પણ શોધી કાઢવામાં આવી હતી ( એ.જી. સ્ટોલેટોવ), તાપમાન અને પ્રકાશ ક્વોન્ટાના પ્રભાવ હેઠળ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણોને બહાર કાઢવામાં સમાવેશ થાય છે, એ હકીકતની પુષ્ટિ કરે છે કે અણુમાં નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણો છે. A.A. બેકરેલરેડિયોએક્ટિવિટીની ઘટના શોધી કાઢી. જીવનસાથીઓ ક્યુરીદર્શાવે છે કે પ્રવાહ કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગઅસંગત છે અને ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો દ્વારા અલગ કરી શકાય છે. કેપેસિટરમાં પ્રવેશતા કુલ કિરણોત્સર્ગને ત્રણ ભાગોમાં વહેંચવામાં આવે છે: a-કિરણો (He 2+) કેપેસિટરની નકારાત્મક પ્લેટ તરફ સહેજ વિચલિત થાય છે, b-કિરણો (ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ) કેપેસિટરની હકારાત્મક પ્લેટ તરફ મજબૂત રીતે વિચલિત થાય છે, g -કિરણો (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો) તમામ ઇલેક્ટ્રિક અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્ર પર વિચલિત થતા નથી.

અને અંતે, એક્સ-રેની શોધ કોનરેડ રોન્ટજેનદર્શાવે છે કે અણુ જટિલ છે અને તેમાં સકારાત્મક અને નકારાત્મક કણોનો સમાવેશ થાય છે, જેમાંથી સૌથી નાનાને એચ. થોમસેન ઇલેક્ટ્રોન કહે છે. વધુમાં, આર.એસ. મુલિકેનતેનો ચાર્જ માપ્યો ઇ= -1.6×10 -19 C (લઘુત્તમ શક્ય, એટલે કે પ્રાથમિક) અને ઇલેક્ટ્રોનનો સમૂહ મળ્યો m= 9.11×10 -31 કિગ્રા.

તેમાં ઇલેક્ટ્રોનની હાજરીમાં અણુની તટસ્થતા એ નિષ્કર્ષ તરફ દોરી જાય છે કે અણુમાં એક ક્ષેત્ર છે જે હકારાત્મક ચાર્જ વહન કરે છે. અણુઓમાં ઇલેક્ટ્રોન અને માનવામાં આવતા હકારાત્મક ચાર્જના સ્થાન અથવા સ્થાન વિશે પ્રશ્ન ખુલ્લો રહે છે, એટલે કે. અણુની રચના વિશે પ્રશ્ન. આ અભ્યાસોના આધારે, 1903 માં એચ. થોમસેનઅણુનું એક મોડેલ પ્રસ્તાવિત કર્યું, જેને "કિસમિસ પુડિંગ" કહેવામાં આવતું હતું, અણુમાં સકારાત્મક ચાર્જ તેની સાથે છેદાયેલા નકારાત્મક ચાર્જ સાથે સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે. પણ વધુ સંશોધનઆ મોડેલની અસંગતતા દર્શાવે છે.

ઇ. રધરફોર્ડ(1910) વરખમાંથી પસાર થયા પછી વ્યક્તિગત કણોના વિચલનને માપતા, સામગ્રીના સ્તર (વરખ) દ્વારા એ-રેનો પ્રવાહ પસાર કર્યો. તેમના અવલોકનોના પરિણામોનો સારાંશ આપતા, રધરફોર્ડે સ્થાપિત કર્યું કે પાતળી ધાતુની સ્ક્રીન આલ્ફા કણો માટે આંશિક રીતે પારદર્શક હતી, જે શીટમાંથી પસાર થતાં, કાં તો તેમનો માર્ગ બદલ્યો ન હતો અથવા નાના ખૂણો પર વિચલિત થયો હતો. વ્યક્તિગત એ-કણો દિવાલમાંથી બોલની જેમ પાછા ફેંકવામાં આવ્યા હતા, જાણે કે તેઓને તેમના માર્ગમાં કોઈ અગમ્ય અવરોધનો સામનો કરવો પડ્યો હોય. વરખમાંથી પસાર થતા એ-કણોની ખૂબ જ ઓછી સંખ્યાને પાછળ ફેંકી દેવામાં આવી હોવાથી, આ અવરોધે અણુમાં જથ્થા પર કબજો મેળવવો જોઈએ, જે અણુની તુલનામાં પણ અત્યંત નાનો છે, અને તેમાં મોટો સમૂહ હોવો જોઈએ, કારણ કે અન્યથા એ- તેમાંથી કણો રિકોચેટ કરશે નહીં. આમ, અણુના ન્યુક્લિયસ વિશે એક પૂર્વધારણા દેખાઈ, જેમાં અણુનો લગભગ સમગ્ર સમૂહ અને તમામ હકારાત્મક ચાર્જ કેન્દ્રિત છે. આ કિસ્સામાં, અણુ ન્યુક્લિયસમાંથી ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક પ્રતિકૂળ દળોના પ્રભાવ હેઠળ નાના ખૂણા દ્વારા મોટાભાગના આલ્ફા કણોના માર્ગના વિચલનો સ્પષ્ટ થાય છે. પાછળથી એવું જાણવા મળ્યું કે ન્યુક્લિયસનો વ્યાસ લગભગ 10 -5 nm છે, અને અણુનો વ્યાસ 10 -1 nm છે, એટલે કે. ન્યુક્લિયસનું પ્રમાણ અણુના જથ્થા કરતાં 10 12 ગણું ઓછું છે.

રથરફોર્ડ દ્વારા પ્રસ્તાવિત અણુ મોડેલમાં, હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ ન્યુક્લિયસ અણુના કેન્દ્રમાં સ્થિત છે, અને ઇલેક્ટ્રોન તેની આસપાસ ફરે છે, જેની સંખ્યા ન્યુક્લિયસના ચાર્જ જેટલી છે અથવા અનુક્રમ નંબરતત્વ, જેમ કે સૂર્યની આસપાસના ગ્રહો (અણુનું ગ્રહ મોડેલ). રધરફોર્ડ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલ ન્યુક્લિયર મોડલ એ અણુની રચનાને સમજવામાં આગળનું એક મોટું પગલું હતું. મોટી સંખ્યામાં પ્રયોગો દ્વારા તેની પુષ્ટિ કરવામાં આવી છે. જો કે, કેટલીક બાબતોમાં મોડેલ સુસ્થાપિત તથ્યોનો વિરોધાભાસ કરે છે. ચાલો આવા બે વિરોધાભાસની નોંધ લઈએ.

પ્રથમ, અણુનું રધરફર્ડનું ગ્રહ મોડેલ અણુની સ્થિરતા સમજાવી શક્યું નથી. શાસ્ત્રીય ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના નિયમો અનુસાર, ઇલેક્ટ્રોન, ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરતા, અનિવાર્યપણે ઊર્જા ગુમાવે છે. જેમ જેમ ઇલેક્ટ્રોનનો ઊર્જા અનામત ઘટતો જાય છે તેમ, તેની ભ્રમણકક્ષાની ત્રિજ્યા સતત ઘટતી જવી જોઈએ અને પરિણામે, ન્યુક્લિયસ પર પડે છે અને તેનું અસ્તિત્વ બંધ થાય છે. ભૌતિક રીતે, અણુ એક સ્થિર પ્રણાલી છે અને તે વિનાશ વિના અત્યંત લાંબા સમય સુધી અસ્તિત્વમાં રહી શકે છે.

બીજું, રધરફોર્ડનું મોડેલ અણુ સ્પેક્ટ્રાની પ્રકૃતિ વિશે ખોટા તારણો તરફ દોરી ગયું. આલ્કલી ધાતુઓનો સ્પેક્ટ્રા અણુ હાઇડ્રોજનના સ્પેક્ટ્રમ જેવો જ હોવાનું બહાર આવ્યું છે, અને તેમના વિશ્લેષણથી નિષ્કર્ષ પર આવ્યો કે દરેક આલ્કલી ધાતુના પરમાણુમાં એક ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે બાકીના ઇલેક્ટ્રોનની તુલનામાં ન્યુક્લિયસ સાથે નબળા રીતે બંધાયેલ હોય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, અણુમાં, ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસથી સમાન અંતરે સ્થિત નથી, પરંતુ સ્તરોમાં.

અણુ સ્પેક્ટ્રા ઉત્તેજિત અણુઓના કિરણોત્સર્ગને પસાર કરીને મેળવવામાં આવે છે (જેની સાથે જ્યોતમાં સખત તાપમાનઅથવા અન્ય માધ્યમો) વિશેષ દ્વારા ઓપ્ટિકલ ઉપકરણ(પ્રિઝમ, પ્રિઝમ્સ અથવા ડિફ્રેક્શન ગ્રેટિંગ્સની સિસ્ટમ), જે ચોક્કસ તરંગલંબાઇ (l) સાથે મોનોક્રોમેટિક ઘટકોમાં જટિલ રેડિયેશનનું વિઘટન કરે છે અને તે મુજબ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના ઓસિલેશનની ચોક્કસ આવર્તન સાથે: n = સાથે/l, ક્યાં c- પ્રકાશની ગતિ. દરેક મોનોક્રોમેટિક બીમ પ્રાપ્ત ઉપકરણ (ફોટોપ્લેટ, વગેરે) માં ચોક્કસ સ્થાન પર નોંધાયેલ છે. પરિણામ આ રેડિયેશનનું સ્પેક્ટ્રમ છે. અણુ સ્પેક્ટ્રામાં વ્યક્તિગત રેખાઓ હોય છે - આ રેખા સ્પેક્ટ્રા છે.

દરેક પ્રકારના અણુને સ્પેક્ટ્રમમાં રેખાઓની કડક રીતે વ્યાખ્યાયિત ગોઠવણ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે જે અન્ય પ્રકારના અણુઓમાં પુનરાવર્તિત થતી નથી. આ સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણની પદ્ધતિનો આધાર છે, જેની મદદથી ઘણા તત્વો શોધવામાં આવ્યા હતા. અણુ સ્પેક્ટ્રાની રેખીયતા શાસ્ત્રીય ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના નિયમોનો વિરોધાભાસ કરે છે, જે મુજબ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ઊર્જાના સતત ઉત્સર્જનના પરિણામે પરમાણુનું સ્પેક્ટ્રમ સતત હોવું જોઈએ.

2. બોહર હાઇડ્રોજન અણુની રચનાનું મોડેલ.ક્લાસિકલ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના નિયમો અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની વર્તણૂકનું વર્ણન કરવા માટે અયોગ્ય હોવાનું બહાર આવ્યું છે, નીલ્સ બોહરક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના નિયમોના આધારે પ્રથમ ઘડવામાં આવેલ પોસ્ટ્યુલેટ્સ.

1. હાઇડ્રોજન અણુમાં ભ્રમણકક્ષાઓ છે, જેની સાથે ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જન કરતું નથી. તેમને સ્થિર કહેવામાં આવે છે.

2. એક સ્થિર ભ્રમણકક્ષામાંથી બીજામાં ઇલેક્ટ્રોનના સંક્રમણના પરિણામે ઊર્જાનું ઉત્સર્જન અથવા શોષણ થાય છે. ન્યુક્લિયસથી દૂરની ભ્રમણકક્ષાઓ ઊર્જાના મોટા પુરવઠા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. નીચલાથી ઉચ્ચ ભ્રમણકક્ષામાં સંક્રમણ દરમિયાન, અણુ ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં જાય છે. પરંતુ તે લાંબા સમય સુધી આ સ્થિતિમાં રહી શકશે નહીં. તે ઉર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે અને તેની મૂળ જમીનની સ્થિતિમાં પરત આવે છે. આ કિસ્સામાં, રેડિયેશન ક્વોન્ટમની ઊર્જા સમાન છે:

h n= ઇ એન – એક,

જ્યાં nઅને k- સંપૂર્ણ સંખ્યાઓ.

3. તરંગ (ક્વોન્ટમ) મિકેનિક્સના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો.પરમાણુ બંધારણના સિદ્ધાંતમાં ક્વોન્ટમ યાંત્રિક વિભાવનાઓ સાથે તરંગ (સ્પેક્ટ્રલ) ગુણધર્મોની સમજૂતી એક સાથે ઊભી થઈ. આધાર સિદ્ધાંત હતો પાટિયુંશરીર કિરણોત્સર્ગ તેમણે બતાવ્યું કે ઉર્જા ફેરફારો સતત થતા નથી (શાસ્ત્રીય મિકેનિક્સના નિયમો અનુસાર), પરંતુ સ્પાસ્મોડિક રીતે, એવા ભાગોમાં કે જેને ક્વોન્ટા કહેવામાં આવે છે. ક્વોન્ટમ ઊર્જા પ્લાન્કના સમીકરણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: ઇ = h n, ક્યાં ક -પ્લાન્કનું સ્થિરાંક 6.63×10 –34 J×s બરાબર છે,
n - રેડિયેશન આવર્તન. તે તારણ આપે છે કે ઇલેક્ટ્રોનમાં કોર્પસ્ક્યુલર ગુણધર્મો (માસ, ચાર્જ) અને તરંગ ગુણધર્મો છે - આવર્તન, તરંગલંબાઇ.

આ કારણે લુઈસ ડી બ્રોગ્લીપાર્ટિકલ-વેવ ડ્યુઅલિઝમનો વિચાર આગળ ધપાવો . તદુપરાંત, કણ-તરંગ દ્વૈતવાદ એ માઇક્રો- અને મેક્રોવર્લ્ડના તમામ પદાર્થોની લાક્ષણિકતા છે; માત્ર મેક્રોસ્કોપિક પદાર્થો માટે જ ગુણધર્મોના સમૂહોમાંથી એક પ્રબળ છે, અને તેઓ કણો અથવા તરંગો તરીકે બોલાય છે, અને પ્રાથમિક કણોબંને ગુણધર્મો એકસાથે દેખાય છે. ડી બ્રોગ્લીનું સમીકરણ કણોની ગતિ અને તરંગલંબાઇ વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે: l = h/પી = h/m u આમ, ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરતા ઇલેક્ટ્રોનને ચોક્કસ તરંગલંબાઇ સોંપી શકાય છે.

આ વિચારો અનુસાર, ઇલેક્ટ્રોન એક વાદળ છે, જે અણુના જથ્થામાં ગંધિત છે, વિવિધ ઘનતા ધરાવે છે. પરિણામે, અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની સ્થિતિનું વર્ણન કરવા માટે, તેની ઊર્જા અને અવકાશી ભૂમિતિને ધ્યાનમાં રાખીને, અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતાનું સંભવિત વર્ણન રજૂ કરવું જરૂરી છે.

4. ક્વોન્ટમ સંખ્યાઓ. ઓર્બિટલ્સ.હાઇડ્રોજન અણુની ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાને સમજાવવા માટે ચાર ક્વોન્ટમ નંબરો સૂચવવામાં આવ્યા છે n, l, m l, sઅણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉર્જા સ્થિતિ અને વર્તણૂકનું લક્ષણ. આ સંખ્યાઓ તત્વોના સામયિક કોષ્ટકના કોઈપણ અણુના ઇલેક્ટ્રોનની સ્થિતિને વિશિષ્ટ રીતે દર્શાવે છે. દરેક ઇલેક્ટ્રોન માટે, તેઓ સામૂહિક રીતે અલગ અલગ મૂલ્યો ધરાવે છે.

મુખ્ય ક્વોન્ટમ નંબર nઇલેક્ટ્રોન વાદળોની ઉર્જા અને કદની લાક્ષણિકતા. તે અણુઓ 1-8 ની ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ્સ માટે મૂલ્યો લે છે અને, સૈદ્ધાંતિક રીતે, અનંત સુધી. ઊર્જા સ્તર નંબર તરીકે તેનો ભૌતિક અર્થ એ અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનનું ઊર્જા મૂલ્ય છે અને પરિણામે, અણુનું કદ. મુ પી=1 ઇલેક્ટ્રોન કુલ લઘુત્તમ ઉર્જા વગેરે સાથે પ્રથમ ઉર્જા સ્તરમાં છે. જ્યારે વધી રહી છે પીકુલ ઊર્જા વધે છે. સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને દરેક ઊર્જા સ્તરની ઊર્જાનો અંદાજ લગાવી શકાય છે: E = - 1 / 13.6 ×n 2. ઉર્જા સ્તરો સામાન્ય રીતે નીચે મુજબ અક્ષરો દ્વારા નિયુક્ત કરવામાં આવે છે:

અર્થ ( n)
હોદ્દો	કે	એલ	એમ	એન	પ્ર

બાજુ, ભ્રમણકક્ષા(અથવા અઝીમુથલ)ક્વોન્ટમ નંબર lઅણુની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન ઓર્બિટલ્સ (વાદળો) ના આકારને દર્શાવે છે અને ઊર્જા સ્તરની અંદર ઊર્જામાં ફેરફાર નક્કી કરે છે, એટલે કે. ઊર્જાનું લક્ષણ આપે છે સબલેવલ. ઇલેક્ટ્રોન ક્લાઉડનો દરેક આકાર ઇલેક્ટ્રોનના યાંત્રિક વેગના ચોક્કસ મૂલ્યને અનુરૂપ છે, જે બાજુના ક્વોન્ટમ નંબર દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે. l, જે 0 થી બદલાય છે પી–1: પી=1, l=0; પી=2, l=0, l=1; પી=3, l=0,l=1, l=2, વગેરે. પર આધાર રાખીને ઊર્જા સબલેવલ lઅક્ષરો દ્વારા સૂચિત:

મૂલ્યો ( l)
નોટેશન ( વી)	s	પી	ડી	f	g	h

તે ઈલેક્ટ્રોન જે s સ્તરમાં છે તેને કહેવામાં આવે છે s-ઇલેક્ટ્રોન
પર પીસ્તર - p-ઇલેક્ટ્રોન, ચાલુ ડીસ્તર - ડી-ઇલેક્ટ્રોન

ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જા બાહ્ય પર આધારિત છે ચુંબકીય ક્ષેત્ર. આ અવલંબન ચુંબકીય ક્વોન્ટમ નંબર દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. મેગ્નેટિક ક્વોન્ટમ નંબર m lઅવકાશમાં ઓરિએન્ટેશન સૂચવે છે ઇલેક્ટ્રોન ઓર્બિટલ(વાદળ). બાહ્ય વિદ્યુત અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોન વાદળોના અવકાશી અભિગમને બદલે છે, અને ઊર્જા વિભાજન થાય છે.
સબલેવલ નંબર m lથી બદલાય છે - l, 0, +lઅને હોઈ શકે છે (2× l+1) મૂલ્યો:

ત્રણ ક્વોન્ટમ સંખ્યાઓનું સંયોજન વિશિષ્ટ રીતે ભ્રમણકક્ષાનું વર્ણન કરે છે. તેને "ચોરસ" તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે - . કણ તરીકે ઇલેક્ટ્રોન તેની પોતાની ધરીની આસપાસ પરિભ્રમણ અનુભવે છે - ઘડિયાળની દિશામાં અને કાઉન્ટરક્લોકવાઇઝ. તે વર્ણવેલ છે સ્પિન ક્વોન્ટમ નંબર s(m s), જે મૂલ્યો ±1/2 લે છે. વિરુદ્ધ નિર્દેશિત સ્પિન સાથેના અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી "તીર" તરીકે સૂચવવામાં આવે છે. તેથી ક્વોન્ટમ નંબરોના ચાર સેટ ઇલેક્ટ્રોનની ઊર્જાનું વર્ણન કરે છે.

5. મલ્ટિઇલેક્ટ્રોન અણુઓ. સ્તર અને સબલેવલ પર ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાનું નિર્ધારણ.મલ્ટી-ઇલેક્ટ્રોન અણુઓમાં, ક્વોન્ટમ સંખ્યાઓના સમૂહ અનુસાર ઇલેક્ટ્રોનની ગોઠવણી બે પોસ્ટ્યુલેટ્સ દ્વારા સંચાલિત થાય છે.

પાઉલી સિદ્ધાંત: એક અણુમાં ચાર સરખા ક્વોન્ટમ નંબરો ધરાવતા બે ઈલેક્ટ્રોન હોઈ શકતા નથી (અન્યથા તેઓ અસ્પષ્ટ છે, લઘુત્તમ ઊર્જા તફાવત સ્પિન્સમાં છે). પરિણામે, ભ્રમણકક્ષામાં એક ઇલેક્ટ્રોન કોષમાં વિરુદ્ધ નિર્દેશિત સ્પિન સાથે બે કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રોન હોઈ શકે નહીં.

ઇલેક્ટ્રોન સાથે કોશિકાઓ ભરવાનું કાર્ય અનુસાર હાથ ધરવામાં આવે છે હંડનો નિયમ.ઇલેક્ટ્રોન ભરે છે s-, p-, ડી-, f-ઓર્બિટલ્સ એવી રીતે કે કુલ સ્પિન મહત્તમ હોય, અથવા, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ઈલેક્ટ્રોન ખાલી (ખાલી) ઓર્બિટલ્સ ભરવાનું વલણ ધરાવે છે, અને પછી જ જોડી (પાઉલી અનુસાર):

ક્વોન્ટમ રસાયણશાસ્ત્રના સિદ્ધાંતોને ધ્યાનમાં લેતા, કોષ્ટકમાંથી નીચે મુજબ કોઈપણ અણુનું ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન બનાવવું શક્ય છે. 2, જેમાંથી આપણે 2n 2 સ્તરે, 2(2) પર ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા નક્કી કરવા માટેના સૂત્રો મેળવીએ છીએ. l+1). ઓર્બિટલ્સની સંખ્યા m (m=1, m=2, m=3) ના મૂલ્યોની સંખ્યા જેટલી છે.

ઇલેક્ટ્રોન સાથે સબલેવલનું ભરણ એ અનુસાર હાથ ધરવામાં આવે છે ક્લેચકોવ્સ્કીનો શાસન. મુખ્ય અને ગૌણ ક્વોન્ટમ સંખ્યાઓના સરવાળાના વધતા ક્રમમાં ઊર્જા સ્તરનું ભરણ થાય છે n+l

જો આ રકમ છે સમાન મૂલ્યો, પછી ભરણ ચડતા ક્રમમાં હાથ ધરવામાં આવે છે n. ઉર્જા વધારવાના ક્રમમાં સબલેવલ ભરવામાં આવે છે:

1 સે<< 2s << 2p << 3s << 3p << 4s £ 3d << 4p << 5s £ 4d << 5p << 6s £ 4f £ 5d…

કોષ્ટક 2 - અણુઓની ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી

આગળ કયું સ્તર ભરાય છે? ઊર્જામાં 4s»3d. 4s n=3, d=2, સરવાળો 5 છે, n=4, s=0, સરવાળો = 4, એટલે કે. 4s ભરવામાં આવી રહ્યા છે, વગેરે. એનર્જી 5s » 4d, સરવાળો 5 અને 6 છે, તેથી 5s પહેલા ભરાય છે, પછી 4d. ઊર્જા 6s » 5d » 4f છે, સરવાળો 6, 7 અને 7 છે. શરૂઆતમાં 6s ભરવામાં આવે છે. મુખ્ય ક્વોન્ટમ નંબર 4f માટે નાનો છે, તેથી, આ સબલેવલ વધુ ભરવામાં આવે છે, ત્યારબાદ 5d આવે છે.

અણુનું ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખા એક સૂત્ર તરીકે લખવામાં આવે છે, જ્યાં સબલેવલમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સુપરસ્ક્રીપ્ટ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, એલ્યુમિનિયમ માટે તમે ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન સૂત્રને 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 તરીકે લખી શકો છો. આનો અર્થ એ છે કે 1s, 2s, 2p, 3s, 3p માં 2, 2, 6, 2, 1 ઇલેક્ટ્રોન છે. સબલેવલ

મલ્ટિઈલેક્ટ્રોન અનએક્સાઈટેડ અણુમાં, ઈલેક્ટ્રોન ન્યૂનતમ ઉર્જા સાથે ભ્રમણકક્ષા પર કબજો કરે છે. તેઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે: આંતરિક ઊર્જા સ્તર સ્ક્રીન પર સ્થિત ઇલેક્ટ્રોન (અસ્પષ્ટ) ઇલેક્ટ્રોન હકારાત્મક ન્યુક્લિયસની ક્રિયાથી બાહ્ય સ્તરો પર સ્થિત છે. આ પ્રભાવ હાઇડ્રોજન અણુમાં ભ્રમણકક્ષાની ઉર્જા વધારવાના ક્રમની તુલનામાં વધતી ભ્રમણકક્ષા ઊર્જાના ક્રમમાં ફેરફાર નક્કી કરે છે.

એ નોંધવું જોઈએ કે સંપૂર્ણપણે અથવા અડધા ભરેલા તત્વો માટે ડી- અને f- આ નિયમમાંથી વિચલનો સબલેવલ પર જોવા મળે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કોપર અણુના કિસ્સામાં Cu. ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન [Аr] 3d 10 4s 1 રૂપરેખાંકન [Аr] 3d 9 4s 2 કરતાં ઓછી ઊર્જાને અનુરૂપ છે (ચિહ્ન [Аr] એટલે કે આંતરિક ઇલેક્ટ્રોનિક સ્તરોનું માળખું અને ભરણ આર્ગોનમાં સમાન છે). પ્રથમ રૂપરેખાંકન જમીનની સ્થિતિને અનુરૂપ છે, અને બીજું ઉત્તેજિત સ્થિતિને અનુરૂપ છે.

કેમિકલ બોન્ડ

1. રાસાયણિક બોન્ડની પ્રકૃતિ.રાસાયણિક બંધનને સમજાવવા માટેના સિદ્ધાંતો અણુઓની કુલોમ્બ, ક્વોન્ટમ અને તરંગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ પર આધારિત છે. સૌ પ્રથમ, તેઓએ પરમાણુઓની રચના દરમિયાન ઊર્જામાં વધારો, રાસાયણિક બંધનની રચનાની પદ્ધતિ, તેના પરિમાણો અને પરમાણુઓના ગુણધર્મોને સમજાવવું આવશ્યક છે.

રાસાયણિક બોન્ડની રચના એ ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ પ્રક્રિયા છે અને તે ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે છે. પરમાણુ (હીટલર, લંડન) ની રચના દરમિયાન બે હાઇડ્રોજન અણુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ક્વોન્ટમ યાંત્રિક ગણતરી દ્વારા આની પુષ્ટિ થાય છે. ગણતરીના પરિણામોના આધારે, સિસ્ટમની સંભવિત ઊર્જાની અવલંબન પ્રાપ્ત થાય છે ઇહાઇડ્રોજન અણુઓ વચ્ચેના અંતર પર આર(ફિગ. 4).

ચોખા. 4. આંતર પરમાણુ અંતર પર ઊર્જાની અવલંબન.

જ્યારે અણુઓ એકબીજાની નજીક આવે છે, ત્યારે તેમની વચ્ચે આકર્ષણ અને પ્રતિકૂળતાના ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક દળો ઉદ્ભવે છે. જો એન્ટિસમાંતર સ્પિન સાથેના અણુઓ એકસાથે આવે છે, તો શરૂઆતમાં આકર્ષક દળો પ્રબળ બને છે, તેથી સિસ્ટમની સંભવિત ઊર્જા ઘટે છે (વળાંક 1). અણુઓ (પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ) વચ્ચે ખૂબ જ નાના અંતરે પ્રતિકૂળ દળો પ્રભુત્વ મેળવવાનું શરૂ કરે છે. અણુઓ વચ્ચેના ચોક્કસ અંતરે r 0, સિસ્ટમની ઊર્જા ન્યૂનતમ છે, તેથી સિસ્ટમ સૌથી વધુ સ્થિર બને છે, રાસાયણિક બંધન થાય છે અને પરમાણુ રચાય છે. પછી આર 0 એ H2 પરમાણુમાં આંતરિક અંતર છે, જે રાસાયણિક બોન્ડની લંબાઈ છે, અને r 0 પર સિસ્ટમની ઊર્જામાં ઘટાડો એ રાસાયણિક બોન્ડ (અથવા રાસાયણિક બોન્ડની ઊર્જા) ની રચના દરમિયાન ઊર્જા મેળવે છે. ઇ sv). એ નોંધવું જોઇએ કે અણુઓમાં પરમાણુના વિયોજનની ઊર્જા સમાન છે ઇતીવ્રતામાં sv અને ચિહ્નમાં વિરુદ્ધ.

રાસાયણિક બોન્ડના ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ વર્ણન માટે, બે પૂરક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે: વેલેન્સ બોન્ડ (VB) પદ્ધતિ અને મોલેક્યુલર ઓર્બિટલ (MO) પદ્ધતિ.

2. વેલેન્સ બોન્ડ (VB) પદ્ધતિ. સહ સંયોજક બંધન.રાસાયણિક બોન્ડનો મુખ્ય સાર્વત્રિક પ્રકાર એ સહસંયોજક બોન્ડ છે. ચાલો BC પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સહસંયોજક બોન્ડની રચનાની પદ્ધતિને ધ્યાનમાં લઈએ (હાઈડ્રોજન પરમાણુની રચનાના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને):

1. બે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા અણુઓ વચ્ચે સહસંયોજક બંધન સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોન જોડીની રચના દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે. દરેક અણુ એક સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોન જોડી બનાવવા માટે એક અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોનનું યોગદાન આપે છે:

N·+·N ® N : એન

આમ, BC પદ્ધતિ મુજબ, રાસાયણિક બંધન બે-કેન્દ્ર અને બે-ઇલેક્ટ્રોન છે.

2. એક સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોન જોડી માત્ર એન્ટિસમાંતર સ્પિન સાથે ઇલેક્ટ્રોનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા જ રચી શકાય છે:

Н+¯Н ® Н¯Н.

3. જ્યારે સહસંયોજક બંધન રચાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન વાદળો ઓવરલેપ થાય છે:

H 2 પરમાણુ, r = 0.074 nm માં ઇન્ટરન્યુક્લિયર અંતરના પ્રાયોગિક રીતે નિર્ધારિત મૂલ્ય દ્વારા આની પુષ્ટિ થાય છે, જે બે મુક્ત હાઇડ્રોજન પરમાણુ, 2r = 0.106 nmના ત્રિજ્યાના સરવાળા કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછી છે.

ક્લાઉડ ઓવરલેપના ક્ષેત્રમાં, ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતા મહત્તમ છે, એટલે કે. ન્યુક્લી વચ્ચેની જગ્યામાં બે ઇલેક્ટ્રોન હોવાની સંભાવના અન્ય સ્થળો કરતાં ઘણી વધારે છે. એક સિસ્ટમ ઊભી થાય છે જેમાં બે ન્યુક્લી ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટલી ઇલેક્ટ્રોનની જોડી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. આ ઊર્જામાં વધારો તરફ દોરી જાય છે, અને સિસ્ટમ વધુ સ્થિર બને છે, અને પરમાણુ રચાય છે. ઇલેક્ટ્રોન વાદળો જેટલા વધુ ઓવરલેપ થાય છે, તે સહસંયોજક બંધન વધુ મજબૂત બને છે.

સહસંયોજક બોન્ડની દાતા-સ્વીકાર મિકેનિઝમ.સહસંયોજક બોન્ડની રચના એક અણુ (આયન) ના ઇલેક્ટ્રોનની પોતાની એકલ જોડીને કારણે થઈ શકે છે - દાતાઅને બીજા અણુ (આયન) ની મુક્ત અણુ ભ્રમણકક્ષા - સ્વીકારનાર. સહસંયોજક બંધનની રચનાની આ પદ્ધતિને દાતા-સ્વીકાર કહેવામાં આવે છે.

એમોનિયા પરમાણુ NH 3 ની રચના એક નાઇટ્રોજન પરમાણુના ત્રણ અજોડ ઇલેક્ટ્રોન અને ત્રણ હાઇડ્રોજન પરમાણુના એક અજોડ ઇલેક્ટ્રોનને વહેંચીને ત્રણ સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોન જોડી બનાવે છે. એમોનિયા પરમાણુ NH 3 માં, નાઇટ્રોજન પરમાણુ પાસે ઇલેક્ટ્રોનની પોતાની એકલ જોડી હોય છે. હાઇડ્રોજન આયન H + ના 1s અણુ ભ્રમણકક્ષામાં ઇલેક્ટ્રોન (ખાલી ભ્રમણકક્ષા) નથી. જ્યારે NH 3 પરમાણુ અને હાઇડ્રોજન આયન એકબીજાની નજીક આવે છે, ત્યારે નાઇટ્રોજન અણુની એકમાત્ર ઇલેક્ટ્રોન જોડી અને હાઇડ્રોજન આયનની ખાલી ભ્રમણકક્ષા દાતા-સ્વીકારકર્તા પદ્ધતિ અને NH 4 + cation દ્વારા રાસાયણિક બોન્ડ બનાવવા માટે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. દાતા-સ્વીકારની પદ્ધતિને લીધે, નાઇટ્રોજનની સંયોજકતા B = 4 છે.

દાતા-સ્વીકાર મિકેનિઝમ દ્વારા રાસાયણિક બોન્ડની રચના એ ખૂબ જ સામાન્ય ઘટના છે. આમ, સંકલન (જટિલ) સંયોજનોમાં રાસાયણિક બંધન દાતા-સ્વીકારની પદ્ધતિ અનુસાર રચાય છે (લેક્ચર 16 જુઓ).

ચાલો, BC પદ્ધતિના માળખામાં, સહસંયોજક બોન્ડના લાક્ષણિક ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લઈએ: સંતૃપ્તિ અને દિશાસૂચકતા.

સંતૃપ્તિબોન્ડિંગ એ અણુની માત્ર ચોક્કસ સંખ્યામાં સહસંયોજક બોન્ડમાં ભાગ લેવાની ક્ષમતા છે. સંતૃપ્તિ એ અણુની વેલેન્સી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સંતૃપ્તિ પરમાણુમાં અણુ દ્વારા રચાયેલા રાસાયણિક બોન્ડની સંખ્યા (સંખ્યા) દર્શાવે છે, અને આ સંખ્યાને સહસંયોજકતા (અથવા, MO પદ્ધતિની જેમ, બોન્ડ ઓર્ડર) કહેવામાં આવે છે.

અણુની વેલેન્સી એ રાસાયણિક બોન્ડના અભ્યાસમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતો ખ્યાલ છે. વેલેન્સી એ સંબંધનો ઉલ્લેખ કરે છે, રાસાયણિક બોન્ડ બનાવવા માટે અણુની ક્ષમતા. પરમાણુનું વર્ણન કરવાની વિવિધ રીતો માટે વેલેન્સીનું જથ્થાત્મક મૂલ્યાંકન અલગ હોઈ શકે છે. BC પદ્ધતિ અનુસાર, પરમાણુ (B) ની સંયોજકતા અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન અણુઓના ઇલેક્ટ્રોન સેલ સૂત્રોમાંથી તે અનુસરે છે કે ઓક્સિજન દ્વિભાષી છે (2s 2 2p 4), અને નાઇટ્રોજન ત્રિસંયોજક છે (2s 2 2p 3).

અણુઓની ઉત્તેજિત સ્થિતિ (v.s). સંયોજકતા સ્તરના જોડી ઇલેક્ટ્રોન, જ્યારે ઉત્તેજિત થાય છે, ત્યારે આપેલ સંયોજક સ્તરની અંદર ઉચ્ચ સબલેવલના મુક્ત અણુ ભ્રમણકક્ષા (AO) માં અનપેયર કરી શકાય છે અને ટ્રાન્સફર કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, બેરિલિયમ માટે એક ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં (n.s.) B = 0, કારણ કે બાહ્ય સ્તરમાં કોઈ જોડી વગરના ઇલેક્ટ્રોન નથી. ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં (ES), જોડી ઇલેક્ટ્રોન 2s 2 અનુક્રમે 2s 1 અને 2p 1 સબલેવલ પર કબજો કરે છે - B = 2.

સમાન જૂથના p-તત્વોની સંયોજક ક્ષમતાઓ સમાન ન હોઈ શકે. આ વિવિધ સમયગાળામાં સ્થિત તત્વોના અણુઓના સંયોજક સ્તરમાં AO ની અસમાન સંખ્યાને કારણે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઓક્સિજન સતત વેલેન્સી B = 2 દર્શાવે છે, કારણ કે તેના વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જા સ્તર 2 પર છે, જ્યાં કોઈ ખાલી (ફ્રી) AO નથી. ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં સલ્ફરમાં મહત્તમ B=6 હોય છે. ત્રીજા ઊર્જા સ્તર પર ખાલી 3d ઓર્બિટલ્સની હાજરી દ્વારા આ સમજાવવામાં આવ્યું છે.

સહસંયોજક બોન્ડની દિશા. પરમાણુઓની અવકાશી રચના.સૌથી મજબૂત રાસાયણિક બોન્ડ એટોમિક ઓર્બિટલ્સ (AO) ના મહત્તમ ઓવરલેપની દિશામાં ઉદ્ભવે છે. AOs પાસે ચોક્કસ આકાર અને ઊર્જા હોવાથી, હાઇબ્રિડ ઓર્બિટલ્સની રચના સાથે તેમનો મહત્તમ ઓવરલેપ શક્ય છે. AO હાઇબ્રિડાઇઝેશન પરમાણુઓની અવકાશી રચનાને સમજાવવાનું શક્ય બનાવે છે, તેથી સહસંયોજક બોન્ડ દિશાનિર્દેશ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

3. અણુ ભ્રમણકક્ષા અને અવકાશી બંધારણનું વર્ણસંકરીકરણ
પરમાણુઅણુઓ ઘણીવાર વિવિધ ઊર્જા અવસ્થાઓના ઇલેક્ટ્રોન સાથે બોન્ડ બનાવે છે. આમ, બેરિલિયમ Be (2s12р1), બોરોન B (2s12р2), કાર્બન C (2s12р3) ના અણુઓ બોન્ડની રચનામાં ભાગ લે છે. s- અને આર- ઇલેક્ટ્રોન. જોકે s- અને આર- વાદળો આકાર અને ઊર્જામાં ભિન્ન હોય છે, તેમની ભાગીદારીથી બનેલા રાસાયણિક બોન્ડ સમકક્ષ હોય છે અને સમપ્રમાણરીતે સ્થિત હોય છે. પ્રશ્ન એ ઊભો થાય છે કે અસમાન પ્રારંભિક સ્થિતિના ઇલેક્ટ્રોન સમકક્ષ રાસાયણિક બોન્ડ કેવી રીતે બનાવે છે. આનો જવાબ વેલેન્સ ઓર્બિટલ્સના વર્ણસંકરીકરણની સમજ આપે છે.

અનુસાર વર્ણસંકર સિદ્ધાંતોરાસાયણિક બોન્ડ "શુદ્ધ" ના ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા રચાય છે, પરંતુ "મિશ્રિત" રાશિઓ, કહેવાતા વર્ણસંકર ભ્રમણકક્ષા. વર્ણસંકરીકરણ દરમિયાન, ઓર્બિટલ્સ (ઇલેક્ટ્રોન વાદળો) ના મૂળ આકાર અને ઊર્જા બદલાય છે અને નવા, પરંતુ સમાન આકાર અને ઊર્જાના AOs રચાય છે. જેમાં વર્ણસંકર ભ્રમણકક્ષાની સંખ્યા અણુ ભ્રમણકક્ષાની સંખ્યા જેટલી છે, જેમાંથી તેઓ રચાયા હતા.

ચોખા. 5. વેલેન્સ ઓર્બિટલ્સના હાઇબ્રિડાઇઝેશનના પ્રકાર.

કેન્દ્રીય અણુના વેલેન્સ ઓર્બિટલ્સના વર્ણસંકરીકરણની પ્રકૃતિ અને તેમની અવકાશી ગોઠવણી પરમાણુઓની ભૂમિતિ નક્કી કરે છે. હા, ક્યારે sp વર્ણસંકરીકરણબેરિલિયમ બી એઓ માં, બે એસપી-હાઇબ્રિડ એઓ ઉદભવે છે, જે 180° (ફિગ. 5) ના ખૂણા પર સ્થિત છે, તેથી હાઇબ્રિડ ઓર્બિટલ્સની ભાગીદારીથી બનેલા બોન્ડમાં 180°નો બોન્ડ એન્ગલ હોય છે. તેથી, BeCl 2 પરમાણુ એક રેખીય આકાર ધરાવે છે. મુ sp 2 -સંકરકરણબોરોન B, ત્રણ sp 2 હાઇબ્રિડ ઓર્બિટલ્સ રચાય છે, જે 120°ના ખૂણા પર સ્થિત છે. પરિણામે, BCl 3 પરમાણુ ત્રિકોણ આકાર (ત્રિકોણ) ધરાવે છે. મુ sp 3 -સંકરકરણ AO કાર્બન C, ચાર વર્ણસંકર ભ્રમણકક્ષાઓ ઊભી થાય છે, જે ટેટ્રાહેડ્રોનના ચાર શિરોબિંદુઓ પર અવકાશમાં સમપ્રમાણરીતે લક્ષી હોય છે, તેથી CCl 4 પરમાણુ
ટેટ્રાહેડ્રલ આકાર પણ. ટેટ્રાહેડ્રલ આકાર ઘણા ટેટ્રાવેલેન્ટ કાર્બન સંયોજનોની લાક્ષણિકતા છે. નાઇટ્રોજન અને બોરોન પરમાણુઓના ભ્રમણકક્ષાના sp 3-સંકરીકરણને કારણે, NH 4 + અને BH 4 - પણ ટેટ્રાહેડ્રલ આકાર ધરાવે છે.

હકીકત એ છે કે આ અણુઓના કેન્દ્રિય અણુઓ, અનુક્રમે, C, N અને O અણુઓ, sp 3 હાઇબ્રિડ ઓર્બિટલ્સને કારણે રાસાયણિક બોન્ડ બનાવે છે. કાર્બન અણુમાં ચાર sp 3 હાઇબ્રિડ ઓર્બિટલ્સ દીઠ ચાર અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. આ ચાર C-H બોન્ડની રચના અને 109°28¢ ના બોન્ડ એન્ગલ સાથે નિયમિત ટેટ્રાહેડ્રોનના શિરોબિંદુ પર હાઇડ્રોજન અણુઓની ગોઠવણી નક્કી કરે છે. નાઇટ્રોજન અણુમાં ચાર sp 3 હાઇબ્રિડ ઓર્બિટલ્સ દીઠ એક એકલ ઇલેક્ટ્રોન જોડી અને ત્રણ અનપેયર ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. ઇલેક્ટ્રોન જોડી બિન-બંધનકારી હોવાનું બહાર આવ્યું છે અને ચાર હાઇબ્રિડ ઓર્બિટલ્સમાંથી એક ધરાવે છે, તેથી H 3 N પરમાણુ ત્રિકોણીય પિરામિડનો આકાર ધરાવે છે. બિન-બંધન ઇલેક્ટ્રોન જોડીની પ્રતિકૂળ અસરને લીધે, NH 3 પરમાણુમાં બંધનો કોણ ટેટ્રાહેડ્રલ એક કરતા ઓછો છે અને તે 107.3° જેટલો છે. ઓક્સિજન અણુમાં બે નોનબોન્ડિંગ ઇલેક્ટ્રોન જોડી અને ચાર sp 3 હાઇબ્રિડ ઓર્બિટલ્સ દીઠ બે અનપેયર્ડ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. હવે ચારમાંથી બે વર્ણસંકર ભ્રમણકક્ષા નોન-બોન્ડિંગ ઇલેક્ટ્રોન જોડી દ્વારા કબજે કરવામાં આવી છે, તેથી H 2 O પરમાણુ કોણીય આકાર ધરાવે છે. બે બિન-બંધન ઇલેક્ટ્રોન જોડીની પ્રતિકૂળ અસર વધુ પ્રમાણમાં પ્રગટ થાય છે, તેથી બોન્ડ કોણ ટેટ્રાહેડ્રલ સામે વધુ મજબૂત રીતે વિકૃત થાય છે અને પાણીના અણુમાં 104.5° (ફિગ. 6) છે.

ચોખા. 6. બિન-બંધન ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓની અસર
પરમાણુઓની ભૂમિતિ પર કેન્દ્રિય અણુ.

આમ, BC પદ્ધતિ રાસાયણિક બોન્ડની સંતૃપ્તિ અને દિશાને સારી રીતે સમજાવે છે, જેમ કે ઊર્જા જેવા જથ્થાત્મક પરિમાણો ( ઇ), રાસાયણિક બોન્ડની લંબાઈ ( l) અને રાસાયણિક બોન્ડ્સ વચ્ચેના બોન્ડ એંગલ (j) (પરમાણુઓની રચના). આ અણુઓ અને પરમાણુઓના બોલ-એન્ડ-સ્ટીક મોડલનો ઉપયોગ કરીને સરળ અને સ્પષ્ટ રીતે દર્શાવવામાં આવે છે. BC પદ્ધતિ અણુઓના વિદ્યુત ગુણધર્મોને પણ સારી રીતે સમજાવે છે, જે અણુઓની ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી અને પરમાણુઓની દ્વિધ્રુવી ક્ષણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. અણુઓની ઇલેક્ટ્રોનગેટિવિટી એ રાસાયણિક બોન્ડ બનાવતી વખતે વધુ સકારાત્મક અથવા નકારાત્મક બનવાની તેમની ક્ષમતા અથવા બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ઇલેક્ટ્રોનને આકર્ષિત કરવાની અથવા દાન કરવાની ક્ષમતા, આયન અને કેશન બનાવે છે. પ્રથમ માત્રાત્મક છે
આયનીકરણ સંભવિત ( ઇ P.I), બીજું ઇલેક્ટ્રોન એફિનિટીની ઊર્જા છે ( ઇ S.E).

કોષ્ટક 3

પરમાણુઓ અને સંકુલોનું અવકાશી રૂપરેખાંકન AB n

કેન્દ્રીય અણુ A ના વર્ણસંકરીકરણનો પ્રકાર	અણુ A ના ઇલેક્ટ્રોન જોડીની સંખ્યા	પરમાણુ પ્રકાર	અવકાશી રૂપરેખાંકન	ઉદાહરણો
જોડાઈ રહ્યું છે	બિન બંધનકર્તા
sp			એબી 2	રેખીય	BeCl 2 (g), CO 2
sp 2			એબી 3	ત્રિકોણાકાર	BCl 3, CO 3 2–
			એબી 2	કોર્નર	ઓ 3
sp 3			એબી 4	ટેટ્રાહેડ્રલ	CCl4, NH4, BH4
			એબી 3	ત્રિકોણીય-પિરામિડલ	H3N, H3P
			એબી 2	કોર્નર	H2O
sp 3 ડી			AN 5	ત્રિકોણ દ્વિપાયરામિડલ	PF5, SbCl5
			એબી 4	વિકૃત ટેટ્રેહેડ્રલ	SF 4
			એબી 3	ટી આકારનું	ClF 3
			એબી 2	રેખીય	XeF 2
sp 3 ડી 2			એબી 6	અષ્ટધર્મ	SF 6, SiF 6 2–
			AB 5	ચોરસ-પિરામિડલ	જો 5

કેમિકલ થર્મોડાયનેમિક્સ

1. મૂળભૂત ખ્યાલો અને વ્યાખ્યાઓ.થર્મોડાયનેમિક્સ -એક વિજ્ઞાન છે જે ઊર્જાના પ્રકાશન, શોષણ અને રૂપાંતરણ સાથેની પ્રક્રિયાઓની સામાન્ય પેટર્નનો અભ્યાસ કરે છે. કેમિકલ થર્મોડાયનેમિક્સરાસાયણિક ઉર્જા અને તેના અન્ય સ્વરૂપો - થર્મલ, પ્રકાશ, વિદ્યુત, વગેરેના પરસ્પર પરિવર્તનનો અભ્યાસ કરે છે, આ સંક્રમણોના જથ્થાત્મક કાયદાઓ સ્થાપિત કરે છે, અને આપેલ પરિસ્થિતિઓમાં પદાર્થોની સ્થિરતા અને ચોક્કસમાં પ્રવેશવાની તેમની ક્ષમતાની આગાહી કરવાનું પણ શક્ય બનાવે છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ. થર્મોકેમિસ્ટ્રી, જે રાસાયણિક થર્મોડાયનેમિક્સની શાખા છે, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની થર્મલ અસરોનો અભ્યાસ કરે છે.

હેસનો કાયદો.રાસાયણિક થર્મોડાયનેમિક્સમાં, પ્રથમ કાયદો હેસના કાયદામાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની થર્મલ અસરોને દર્શાવે છે. ગરમી, કાર્યની જેમ, રાજ્યનું કાર્ય નથી. તેથી, થર્મલ અસરને રાજ્ય કાર્યની મિલકત આપવા માટે, એન્થાલ્પી (ડી એચ), જેનો દિશાત્મક ફેરફાર ડી છે એચ=D યુ+પીડી વીસતત દબાણમાં. ચાલો તેની નોંધ લઈએ પીડી વી= A - વિસ્તરણ કાર્ય, અને D H = -Q(વિપરીત ચિહ્ન સાથે) . એન્થાલ્પી એ સિસ્ટમની ગરમીની સામગ્રી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જેથી એક્ઝોથર્મિક પ્રતિક્રિયા D ઘટાડે છે એચ. મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં ગરમીનું પ્રકાશન ( એક્ઝોથર્મિક) ડી ને અનુલક્ષે છે એચ < 0, а поглощению (એન્ડોથર્મિક) ડી એચ> 0. જૂના રાસાયણિક સાહિત્યમાં તે સ્વીકારવામાં આવ્યું હતું વિરુદ્ધસંકેતોની સિસ્ટમ (!) ( પ્ર> એક્ઝોથેર્મિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે 0 અને પ્ર < 0 для эндотермических).

એન્થાલ્પી (થર્મલ ઇફેક્ટ) માં ફેરફાર પ્રતિક્રિયાના માર્ગ પર આધાર રાખતો નથી, પરંતુ તે માત્ર રિએક્ટન્ટ્સ અને ઉત્પાદનોના ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી થાય છે (હેસનો કાયદો, 1836)

ચાલો આને નીચેના ઉદાહરણ સાથે બતાવીએ:

C(ગ્રેફાઇટ) + O 2 (g) = CO 2 (g) D એચ 1 = –393.5 kJ

C(ગ્રેફાઇટ) + 1/2 O 2 (g) = CO(g) D એચ 2 = –110.5 kJ

CO (g.) + 1 / 2 O 2 (g.) = CO 2 (g.) D એચ 3 = –283.0 kJ

અહીં, CO 2 ની રચનાની એન્થાલ્પી CO (D) ની મધ્યવર્તી રચના સાથે પ્રતિક્રિયા એક તબક્કામાં કે બે તબક્કામાં આગળ વધે છે તેના પર નિર્ભર નથી. એચ 1 = ડી એચ 2+D એચ 3). અથવા બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ચક્રમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના એન્થાલ્પીનો સરવાળો શૂન્ય છે:

જ્યાં i- બંધ ચક્રમાં પ્રતિક્રિયાઓની સંખ્યા.

કોઈપણ પ્રક્રિયામાં જ્યાં પદાર્થોની અંતિમ અને પ્રારંભિક સ્થિતિઓ સમાન હોય છે, પ્રતિક્રિયાની તમામ ગરમીનો સરવાળો શૂન્ય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, આપણી પાસે ઘણી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓનો ક્રમ છે જે આખરે મૂળ પદાર્થ તરફ દોરી જાય છે અને દરેક તેની પોતાની એન્થાલ્પી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, એટલે કે.

અને હેસના કાયદા અનુસાર,

ડી એચ 1+D એચ 2+D એચ 3+D એચ 4 = 0, (7.4)

પરિણામી થર્મલ અસર શૂન્ય છે કારણ કે અમુક તબક્કામાં ગરમી છોડવામાં આવે છે અને અન્યમાં શોષાય છે. આ પરસ્પર વળતર તરફ દોરી જાય છે.

હેસનો કાયદો અમને તે પ્રતિક્રિયાઓની થર્મલ અસરોની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે જેના માટે સીધું માપન અશક્ય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિક્રિયા ધ્યાનમાં લો:

H 2 (g.) + O 2 (g.) = H 2 O 2 (l.) D એચ 1 = ?

નીચેની થર્મલ અસરો પ્રાયોગિક રીતે સરળતાથી માપી શકાય છે:

H 2 (g.) + 1/2 O 2 (g.) = H 2 O (l.) D એચ 2 = –285.8 kJ,

H 2 O 2 (l.) = H 2 O (l.) + 1 / 2 O 2 (g.) D એચ 3 = –98.2 kJ.

આ મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરીને, તમે મેળવી શકો છો:

ડી એચ 1 = ડી એચ 2 - ડી એચ 3 = –285.8 + 98.2 = –187.6 (kJ/mol).

આમ, કોઈપણ પ્રતિક્રિયાની થર્મલ અસરની સૈદ્ધાંતિક રીતે ગણતરી કરવા માટે મર્યાદિત સંખ્યામાં પ્રતિક્રિયાઓની થર્મલ અસરોને માપવા માટે તે પૂરતું છે. વ્યવહારમાં ટેબ્યુલેટેડ રચનાના પ્રમાણભૂત એન્થાલ્પીઓડી એચએફ° 298 પર માપવામાં આવે છે ટી=298.15 K (25°C) અને દબાણ પી= 101.325 kPa (1 atm), એટલે કે. ખાતે પ્રમાણભૂત શરતો. (સામાન્ય પરિસ્થિતિઓ સાથે પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓને ગૂંચવશો નહીં!)

રચના ડીનું પ્રમાણભૂત એન્થાલ્પી એચએફ° એ સરળ પદાર્થોમાંથી પદાર્થના 1 મોલની રચનાની પ્રતિક્રિયા દરમિયાન એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર છે:

Ca (ઘન) + C (ગ્રેફાઇટ) + 3 / 2 O 2 (g) = CaCO 3 (ઘન) D એચ° 298 =–1207 kJ/mol.

મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે થર્મોકેમિકલ સમીકરણ પદાર્થોની એકંદર સ્થિતિ સૂચવે છે. આ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે એકત્રીકરણની સ્થિતિઓ વચ્ચે સંક્રમણ ( તબક્કા સંક્રમણો) ગરમીના પ્રકાશન અથવા શોષણ સાથે છે:

H 2 (g.) + 1/2 O 2 (g.) = H 2 O (l.) D એચ° 298 = –285.8 kJ/mol,

H 2 (g.) + 1/2 O 2 (g.) = H 2 O (g.) D એચ° 298 = –241.8 kJ/mol.

H 2 O (g.) = H 2 O (l.) D એચ° 298 = –44.0 kJ/mol.

સરળ પદાર્થોની રચનાના પ્રમાણભૂત એન્થાલ્પી શૂન્ય હોવાનું માનવામાં આવે છે. જો એક સરળ પદાર્થ અનેક એલોટ્રોપિક ફેરફારોના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે, તો ડી એચ° = 0 પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સૌથી વધુ સ્થિર સ્વરૂપને સોંપવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઓક્સિજન, અને ઓઝોન નહીં, ગ્રેફાઇટ, અને હીરા નહીં:

3 / 2 O 2 (g.) = O 3 (g.) D એચ° 298 = 142 kJ/mol,

C (ગ્રેફાઇટ) = C (હીરા) D એચ° 298 = 1.90 kJ/mol.

હેસના કાયદાનું પરિણામ, ઉપરોક્ત બાબતોને ધ્યાનમાં લેતા, એ છે કે પ્રતિક્રિયા દરમિયાન એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર એ ઉત્પાદનોની રચનાના એન્થાલ્પીના સરવાળાને બાદ કરીને રિએક્ટન્ટ્સની રચનાના એન્થાલ્પીના સરવાળા સમાન હશે. પ્રતિક્રિયાના સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંક:

સંબંધિત માહિતી.

§ 1 M.V. લોમોનોસોવ પરમાણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાનના સ્થાપક તરીકે

17મી સદીથી, વિજ્ઞાનમાં મોલેક્યુલર શિક્ષણ છે, જેનો ઉપયોગ ભૌતિક ઘટનાઓને સમજાવવા માટે કરવામાં આવે છે. રસાયણશાસ્ત્રમાં પરમાણુ સિદ્ધાંતનો વ્યવહારિક ઉપયોગ એ હકીકત દ્વારા મર્યાદિત હતો કે તેની જોગવાઈઓ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની ઘટનાના સારને સમજાવી શકતી નથી અથવા રાસાયણિક પ્રક્રિયા દરમિયાન કેટલાક પદાર્થોમાંથી નવા પદાર્થો કેવી રીતે રચાય છે તે પ્રશ્નનો જવાબ આપી શકતો નથી.

આ મુદ્દાનો ઉકેલ અણુ-પરમાણુ સિદ્ધાંતના આધારે શક્ય બન્યો. 1741 માં, "ગાણિતિક રસાયણશાસ્ત્રના તત્વો" પુસ્તકમાં, મિખાઇલ વાસિલીવિચ લોમોનોસોવે ખરેખર અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાનનો પાયો ઘડ્યો હતો. રશિયન વૈજ્ઞાનિક-જ્ઞાનકોશશાસ્ત્રીએ દ્રવ્યની રચનાને અણુઓના ચોક્કસ સંયોજન તરીકે નહીં, પરંતુ મોટા કણો - કોર્પસકલ્સ, જે બદલામાં, નાના કણો - તત્વોથી બનેલા હોય છે તેના સંયોજન તરીકે ગણી હતી.

લોમોનોસોવની પરિભાષામાં સમયાંતરે ફેરફારો થયા: તેઓ જેને કોર્પસકલ્સ કહે છે તે પરમાણુઓ કહેવા લાગ્યા, અને તત્વ શબ્દને અણુ શબ્દ દ્વારા બદલવામાં આવ્યો. જો કે, તેમણે જે વિચારો અને વ્યાખ્યાઓ વ્યક્ત કરી છે તેનો સાર સમયની કસોટી પર ઊભો રહ્યો.

§ 2 અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાનના વિકાસનો ઇતિહાસ

વિજ્ઞાનમાં અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાનના વિકાસ અને સ્થાપનાનો ઈતિહાસ ખૂબ જ મુશ્કેલ બન્યો. માઈક્રોવર્લ્ડની વસ્તુઓ સાથે કામ કરવાથી ઘણી મુશ્કેલીઓ આવી હતી: અણુઓ અને પરમાણુઓ જોવાનું અશક્ય હતું અને આમ, તેમના અસ્તિત્વને ચકાસવા માટે, અને અણુ સમૂહને માપવાના પ્રયાસો ઘણીવાર ખોટા પરિણામો મેળવવામાં સમાપ્ત થતા હતા. લોમોનોસોવની શોધના 67 વર્ષ પછી, 1808 માં, પ્રખ્યાત અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિક જ્હોન ડાલ્ટને પરમાણુ પૂર્વધારણા આગળ મૂકી. તે મુજબ, પરમાણુ એ પદાર્થના નાનામાં નાના કણો છે જેને તેમના ઘટક ભાગોમાં વિભાજિત કરી શકાતા નથી અથવા એકબીજામાં રૂપાંતરિત કરી શકતા નથી. ડાલ્ટનના મતે, એક તત્વના તમામ અણુઓનું વજન બરાબર સમાન હોય છે અને તે અન્ય તત્વોના અણુઓથી અલગ હોય છે. રોબર્ટ બોયલ અને મિખાઇલ વાસિલીવિચ લોમોનોસોવ દ્વારા વિકસિત રાસાયણિક તત્વોના સિદ્ધાંત સાથે અણુઓના સિદ્ધાંતને જોડીને, ડાલ્ટને રસાયણશાસ્ત્રમાં વધુ સૈદ્ધાંતિક સંશોધન માટે નક્કર પાયો પૂરો પાડ્યો. કમનસીબે, ડાલ્ટને સાદા પદાર્થોમાં પરમાણુઓના અસ્તિત્વને નકારી કાઢ્યું. તેમનું માનવું હતું કે માત્ર જટિલ પદાર્થોમાં જ પરમાણુઓ હોય છે. આનાથી પરમાણુ-પરમાણુ શિક્ષણના વધુ વિકાસ અને એપ્લિકેશનમાં ફાળો મળ્યો નથી.

પ્રાકૃતિક વિજ્ઞાનમાં અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાનના વિચારોના પ્રસાર માટેની શરતો માત્ર 19મી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં જ વિકસિત થઈ હતી. 1860 માં, જર્મન શહેર કાર્લસ્રુહેમાં પ્રાકૃતિક વૈજ્ઞાનિકોની આંતરરાષ્ટ્રીય કોંગ્રેસમાં, અણુ અને પરમાણુની વૈજ્ઞાનિક વ્યાખ્યાઓ અપનાવવામાં આવી હતી. તે સમયે પદાર્થોની રચનાનો કોઈ અભ્યાસ થયો ન હતો, તેથી તે સ્વીકારવામાં આવ્યું હતું કે તમામ પદાર્થો પરમાણુઓ ધરાવે છે. એવું માનવામાં આવતું હતું કે ધાતુઓ જેવા સરળ પદાર્થોમાં મોનોટોમિક પરમાણુઓ હોય છે. ત્યારબાદ, તમામ પદાર્થો માટે પરમાણુ બંધારણના સિદ્ધાંતનું આવા સંપૂર્ણ વિસ્તરણ ભૂલભરેલું હોવાનું બહાર આવ્યું.

§ 3 અણુ-પરમાણુ શિક્ષણની મૂળભૂત જોગવાઈઓ

1. પરમાણુ એ પદાર્થનો સૌથી નાનો ભાગ છે જે તેની રચના અને સૌથી મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મો જાળવી રાખે છે.

2. અણુઓ અણુઓથી બનેલા છે. એક તત્વના અણુઓ એકબીજા જેવા હોય છે, પરંતુ અન્ય રાસાયણિક તત્વોના અણુઓથી અલગ હોય છે.

અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાન- જોગવાઈઓ, સ્વયંસિદ્ધ અને કાયદાઓનો સમૂહ કે જે તમામ પદાર્થોને અણુઓનો સમાવેશ કરતા પરમાણુઓના સમૂહ તરીકે વર્ણવે છે.

પ્રાચીન ગ્રીક ફિલસૂફોઆપણા યુગની શરૂઆતના ઘણા સમય પહેલા, તેઓએ તેમના કાર્યોમાં અણુઓના અસ્તિત્વનો સિદ્ધાંત પહેલેથી જ આગળ મૂક્યો હતો. દેવતાઓ અને અન્ય વિશ્વની શક્તિઓના અસ્તિત્વને નકારી કાઢતા, તેઓએ કુદરતી કારણો દ્વારા તમામ અગમ્ય અને રહસ્યમય કુદરતી ઘટનાઓને સમજાવવાનો પ્રયાસ કર્યો - માનવ આંખ માટે અદ્રશ્ય કણોનું જોડાણ અને વિભાજન, ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને મિશ્રણ - અણુઓ. પરંતુ ઘણી સદીઓથી, ચર્ચના પ્રધાનોએ અનુયાયીઓ અને અણુઓના સિદ્ધાંતના અનુયાયીઓ પર સતાવણી કરી અને તેમને સતાવણીને આધીન કર્યા. પરંતુ જરૂરી તકનીકી ઉપકરણોના અભાવને લીધે, પ્રાચીન ફિલસૂફો કુદરતી ઘટનાઓનો કાળજીપૂર્વક અભ્યાસ કરી શક્યા નહીં, અને "અણુ" ની વિભાવના હેઠળ તેઓએ "પરમાણુ" ની આધુનિક ખ્યાલ છુપાવી દીધી.

માત્ર 18મી સદીના મધ્યમાં મહાન રશિયન વૈજ્ઞાનિક એમ.વી. લોમોનોસોવ રસાયણશાસ્ત્રમાં અણુ-પરમાણુ વિભાવનાઓને પ્રમાણિત કરે છે.તેમના શિક્ષણની મુખ્ય જોગવાઈઓ "ગાણિતિક રસાયણશાસ્ત્રના તત્વો" (1741) અને અન્ય સંખ્યાબંધ કાર્યમાં નિર્ધારિત છે. લોમોનોસોવે થિયરીને નામ આપ્યું કોર્પસ્ક્યુલર-ગાઇનેટિક થિયરી.

એમ.વી. લોમોનોસોવપદાર્થની રચનામાં બે તબક્કાઓ વચ્ચે સ્પષ્ટ રીતે અલગ પડે છે: તત્વો (આધુનિક અર્થમાં - અણુઓ) અને કોર્પસલ્સ (પરમાણુઓ). તેના કોર્પસ્ક્યુલર-ગાઇનેટિક સિદ્ધાંત (આધુનિક અણુ-પરમાણુ શિક્ષણ) નો આધાર પદાર્થની રચના (વિવેક) ના અસંતુલનનો સિદ્ધાંત છે: કોઈપણ પદાર્થ વ્યક્તિગત કણો ધરાવે છે.

1745માં એમ.વી. લોમોનોસોવે લખ્યું:"એક તત્વ એ શરીરનો એક ભાગ છે જેમાં કોઈપણ નાના અને જુદા જુદા શરીરનો સમાવેશ થતો નથી... કોર્પસલ્સ એ એક નાના સમૂહમાં તત્વોનો સંગ્રહ છે. તેઓ સજાતીય હોય છે જો તેઓ સમાન સંખ્યામાં સમાન તત્વો સાથે સમાન રીતે જોડાયેલા હોય. કોર્પસલ્સ વિજાતીય હોય છે જ્યારે તેમના તત્વો અલગ હોય છે અને જુદી જુદી રીતે અથવા જુદી જુદી સંખ્યામાં જોડાયેલા હોય છે; શરીરની અનંત વિવિધતા આના પર નિર્ભર છે.

પરમાણુતે પદાર્થનો સૌથી નાનો કણ છે જે તેના તમામ રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે. ધરાવતા પદાર્થો પરમાણુ માળખું,પરમાણુઓનો સમાવેશ થાય છે (મોટાભાગની બિન-ધાતુઓ, કાર્બનિક પદાર્થો). અકાર્બનિક પદાર્થોના નોંધપાત્ર ભાગમાં અણુઓનો સમાવેશ થાય છે(અણુ સ્ફટિક જાળી) અથવા આયનો (આયનીય માળખું). આવા પદાર્થોમાં ઓક્સાઇડ, સલ્ફાઇડ, વિવિધ ક્ષાર, હીરા, ધાતુઓ, ગ્રેફાઇટ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. આ પદાર્થોમાં રાસાયણિક ગુણધર્મોનું વાહક એ પ્રાથમિક કણો (આયનો અથવા અણુઓ) નું સંયોજન છે, એટલે કે, સ્ફટિક એક વિશાળ પરમાણુ છે.

અણુઓ અણુઓથી બનેલા છે. અણુ- પરમાણુનો સૌથી નાનો, વધુ રાસાયણિક રીતે અવિભાજ્ય ઘટક.

તે તારણ આપે છે કે પરમાણુ સિદ્ધાંત ભૌતિક ઘટનાને સમજાવે છે જે પદાર્થો સાથે થાય છે. અણુઓનો અભ્યાસ રાસાયણિક ઘટનાને સમજાવવામાં પરમાણુ સિદ્ધાંતની સહાય માટે આવે છે. આ બંને સિદ્ધાંતો - પરમાણુ અને પરમાણુ - અણુ-પરમાણુ સિદ્ધાંતમાં જોડાયેલા છે. આ સિદ્ધાંતનો સાર કેટલાક કાયદાઓ અને નિયમોના સ્વરૂપમાં ઘડી શકાય છે:

1. પદાર્થો અણુઓથી બનેલા છે;
2. જ્યારે અણુઓ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યારે સરળ અને જટિલ પરમાણુઓ રચાય છે;
3. ભૌતિક ઘટના દરમિયાન, પરમાણુઓ સાચવવામાં આવે છે, તેમની રચના બદલાતી નથી; રસાયણો સાથે - તેઓ નાશ પામે છે, તેમની રચના બદલાય છે;
4. પદાર્થોના અણુઓમાં અણુઓ હોય છે; રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં, અણુઓ, પરમાણુઓથી વિપરીત, સચવાય છે;
5. એક તત્વના અણુઓ એકબીજા જેવા હોય છે, પરંતુ અન્ય કોઈપણ તત્વના અણુઓથી અલગ હોય છે;
6. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં મૂળ પદાર્થો બનેલા સમાન અણુઓમાંથી નવા પદાર્થોની રચનાનો સમાવેશ થાય છે.

તેના અણુ-પરમાણુ સિદ્ધાંત માટે આભાર એમ.વી. લોમોનોસોવને યોગ્ય રીતે વૈજ્ઞાનિક રસાયણશાસ્ત્રના સ્થાપક માનવામાં આવે છે.

વેબસાઇટ, જ્યારે સામગ્રીની સંપૂર્ણ અથવા આંશિક નકલ કરતી વખતે, સ્રોતની લિંક આવશ્યક છે.