O’zbekiston Respublikasi Хalq talim vazirligi Respublika bolalar kutubхonasi Fan: Kimyo Kimyoni bilasizmi?

Kimyo tabiatdagi barcha mavjudot turli ko’rinishdagi kimyoviy oddalardan tarkib topganligiga asoslangan holda ularni bir turdan boshqa turga o’zgarish qonuniyatlarini hamda xossalarini o’rganuvchi aniq fan hisoblanadi. Kimyo fanining predmeti barcha tabiiy va sintetik moddalardir. Tabiatdagi Yer, suv, havo, osmon jismlari, umuman, jonli va jonsiz barcha mavjudotlar, kundalik turmushda foydalaniladigan uy-ro’zg’or buyumlari, oziq-ovqat mahsulotlari, dori-darmonlar, qishloq ho’jaligi, sanoat va xalq ho’jaligining boshqa sohalarida ishlatilayotgan barcha asbob-anjomlar, umuman, atrofimizdagi butun borliq kimyoviy moddalardan tarkib topgan.

Tabiiy va sintetik kimyoviy moddalardan kimyoviy usullar yordamida inson organizmi uchun sun'iy organlar, dori-darmonlar, oziq-ovqat mahsulotlari, kiyim-kechaklar, turmush uchun zarur bo’lgan turli-tuman anjomlar, qurilish materiallari va boshqalar tayyorlashda keng foydalanilmoqda. Bularning barchasi moddalarning fizik va kimyoviy xossalarini o’rganish orqali amalga oshiriladi.'

Shuning uchun mo’ddalarning kimyoviy va fizik xossalarini o’rganish kimyo fanining asosiy vazifalaridan biri hisoblanadi.

Hayotni kimyo fanisiz tasavvur qilish mumkin bo’lmaganligi tufayli, atrofimizda sodir bo’layotgan o’zgarishlarning mohiyatini tushunish uchun moddalarni va ularning kimyoviy o’zgarishlari qonuniyatlarini bilish talab etiladi.

Qadim davrlardanoq insonlar xo’jaliklarida nafaqat mineral, balki o’simlik va hayvonlardan olinadigan moddalardan ham foydalanib kelishgan. Bu moddalar oziq-ovqat, kiyim-kechak va insoniyatning rivojlanib borishi jarayonida dori-darmon, bo’yoq, pardoz-andoz vositalari va boshqalarni tayyorlash uchun ishlatilib kelingan. Insonga o’simlik va hayvon mahsulotlari bo’lgan: qand, yog’-moy, efir moylari, bo’yovchi va kayfiyatni o’zgartiruvchi moddalar qadim davrlardan ma'lum. Barcha sanab o’tilgan moddalar faqat o’simlik va hayvon hayotiy faoliyati yoki ularni qayta ishlash mahsulotlari bo’lib, shuning asosida «organik moddalar» tushunchasi paydo bo’lgan va ularni o’rganuvchi bo’lim organik kimyo deb atala boshlagan.

Olimlar orasida uzoq vaqtlar organizmlar hayotiy faoliyatidan ajratib olingan moddalarning tuzilishini aniqlash va sintez qilish imkoni yo’qligi, organik moddalar alohida «hayotiy kuch» orqali vujudga keladi (vitalistik ta'limot; "vis vitalis"-hayotiy kuch) degan xato fikr shakllanib qoldi. Lekin, keyinchalik bu xato fikrdan voz kechishga majbur qiluvchi dalillar olina boshlandi.

• Insonga dastlab таЧит blgan organik moddalar: sirka, vino, shakar,

• Sun'iy yog’simon modda sintezi (fransuz oliini M.Bertlo, 1854).

• Shakarsimon modda sintezi (rus olimi A.M.Butlerov, /861).

Natijada, olimlar, organik moddalarning vujudga kelishida noorganik moddalar vujudga kelishidagi qonuniyatlarga amal qilinishini tushunib yetishdi.

Hozirgi vaqtda organik kimyoni uglerod birikmalari kimyosi deb atash va organik moddalar sifatida uglerodning boshqa elementlar bilan birikmalarini tushunish qabul qilingan. Uglerodning ba'zi birikmalariga (oksidlari, karbidlari, karbonat kislota va uning tuzlari) tipik noorganik moddalar xususiyatlari xos bo’lgani uchun ular noorganik kimyo kursida ko’rib chiqiladi.

Organik moddalar soni millionlar bilan hisoblanadi. Organik moddalar o’simlik va hayvonlar organizmini tashkil qiluvchi asosiy material hisoblanadi.

Organik moddalar noorganik moddalarga nisbatan beqarorroq, ular qizdirilganda oson o’zgaradi, ko’pchiligi yonuvchan. Ularning tarkibiga albatta uglerod va vodorod kirganligi uchun yonish jarayonida karbonat angidrid va suv hosil bo’ladi.

Organik moddalar orasidagi kimyoviy reaksiyalar noorganik moddalarga nisbatan sekinroq boradi.

Hozirgi vaqtda o’simlik va hayvon organizmlarida uchrovchi ko’plab moddalar (vitamin, gormon, bo’yoqlar) hamda tirik tabiatda uchramaydigan moddalar (sun'iy va sintetik tolalar, sintetik kauchuk, plastmassalar, qishloq xo’jaligi zararkunan-dalariga qarshi kurashish vositalari, antibiotiklar, dori-darmonlar va b.

• 
  A.M.Butlerovning kimyoviy tuzilishi nazariyasidagi asosiy qoidalar.
  
• 
  Kimyoviy tuzilish molekulalarda atomlarning birikish va o’zaro ta'sir etish tartibi ekanligi.
  
• 
  Izomeriya.
  
• 
  Modda xossalarini molekulaning kimyoviy tuzilishiga bog’liqligi.
  
• 
  Kimyoviy tuzilish nazariyasining ahamiyati.
  

Har qanday fanning asosini nazariya tashkil qiladi. Har qanday nazariyaning kuchini ma'lum dalillarni tushuntirish va yangilarini oldindan aytib berish imkoniyati belgilaydi.

Organik kimyoning ilmiy asosini kimyoviy tuzilish nazariyasi tashkil qiladi.

1858-1861-yillarda rus olimi A.M.Butlerov Parij va Shpeyer (1861-yil 16-sentabr) shaharlarida kimyoviy tuzilish nazariyasi asoslariga doir ma'ruza qilgan:

1. 
   Atom va molekulalar real mavjud. Atomlar molekulada tartibsiz holda emas, balki valentliklariga mos ravishda nnflum izchillikda bir-biri bilan kimyoviy bog’lar orqali birikadi;
   
2. 
   Moddaning xossalari nafaqat sifat va miqdoriy tarkibga, balki molekula-larning kimyoviy tuzilishiga ham bog’liq;
   
3. 
   Molekuladagi atom yoki atomlar guruhi bir-biriga bevosita va bilvosi-
   

A.M.Butlerovning kimyoviy tuzilishi nazariyasidagi asosiy qoidalarni to’liqroq ko"rib chiqamiz.

Birinchi holat. A.M.Butlerovgacha olimlar bitta moddaning tarkibini bir necha formula bilan ifodalash mumkin va modda tuzilishini bilib bo’lmaydi degan fikrga ega edilar. A.Kekule birgina sirka kislotasining 20 ta formulasidan foydalangan. Ko’pchilik olimlar esa real atom va molekulalar mavjudligiga umuman ishonmaganlar. 0'sha vaqtlarda organik moddalar soni ko’pligi, ularda valentlik tartibi qoidalari saqlanishi kabi bir qancha dalillar tushuntirilmagan edi.

A.M.Butlerov atom va molekulalar mavjudligining realligidan kelib chiqib, o’sha vaqtda ma'lum bo’lgan ilmiy dalillarni umumlashtirdi.

• 
  1823-yilda Yu.Libix va F. Vyoller tomonidan izomeriya hodisasi ochildi.
  
• 
  1876-yilda J.Dyuma va P.Buley tomonidan organik moddalarni radikallar asosida birinchi tuzilish nazariyasi taklif etildi.
  
• 
  Elementlar valentligining ochilishi (E.Frankland, 1858).
  
• 
  Uglerodning to’rt valentliligi aniqlanishi (А.КекШе, 1857).
  
• 
  Uglerod atomlarining bir-biri bilan bog’lana olish qobiliyatining aniqlanishi (А.Кирег, A.Kekule, 1857).
  
• 
  Atomlarning ulanish kimyoviy kuchini belgilash uchun valentshtrixining
  

• 
  «Atom» va «molekula» tushunchalarining aniqlashtirilishi va ajratilishi
  

A.M.Butlerov moddaning kimyoviy tuzilishi tushunchasini kiritdi. Molekuladagi atomlar bog’lanishi ketma-ketligini (tartibini) kimyoviy tuzilish deb atadi.

Organik birikmalarda uglerod to’rt valentli bo’lib, uglerod atomlari to’g’ri, tarmoqlangan, yopiq zanjir hosil qilib birika oladi.

A.M.Butlerov har qanday organik modda faqat bitta tuzilish formulasi bilan ifodalanuvchi aniq kimyoviy tuzilishga ega deb qat'iy ta'kidladi.

Masalan, etan, etilen va asetilen molekulalarida atomlarning bog’lanish tartibi quyidagicha tasvirlanishi lozim:

сн₃-сн₃ н₂с=сн₂ нс=сн

Struktura formulasi asosida moddaning ko’p xossalarini aytib berish mumkin. Ma'lum birikmaning kimyoviy tuzilishi uning kimyoviy xossalarini va hosil lish reaksiyalarini o’rganish yo’li bilan aniqlanishi mumkin.

Ikkinchi holat. A.M.Butlerovgacha izomerlar mavjudligi va izomeriya hodisasini tushuntirib bera olmaganlar.

• 
  Bir xil molekular massa sifat va miqdoriy tarkibga ega, lekin kimyoviy tuzilishi, fizik va kimyoviy xossalari turlicha bo’lgan moddalar-izomerlar deb ataladi.
  

A.M.Butlerov bu hodisani tushuntirib bera oldi. Uning ta'kidlashicha izomerlar tarlicha tuzilganligi uchun turli xossalarga ega bo’ladi. Haqiqatan ham dimetil efiri va etil spirti bir xil sifat va miqdor tarkibga ega, lekin tuzilishi turlichaligi ular xossalarining turlicha bo’lishiga sabab bo’ladi:

сн₃-о-сн₃ сн₃-сн₂-он

Dimetil efiri Etil spirti
Dimetil efiri va etil spirtining ba'zi xossalari

Modda	Formu-lasi	Struktura formulasi	Agregat holati,n.sh.	Qaynash harorati, °C	Ishqoriy metallar bilan ta'sirlashish
Dimetil efiri	с2н6о	сн3-о-сн3	Gaz	-23,6	-
Etil spirti	с2н6о	сн3-сн2-он	Suyuqlik	78,6

-bog’lar atrofida erkin aylanish mavjud. Shuning uchun to’yingan uglevodorodlarda uglerod atomlarining turlicha birikishi tartibi bilan bog’liq bo’lgan zanjir izomeriyasi mavjud. Qo’shbog’li uglevodorodlarda uglerod zanjirining tarmoqlanishi, qo’shbog’ning joylashishi bilan bog’liq bo’lgan strukturaviy izomeriya va geometrik izomeriya mavjud. Qo’shbog’ning turli tomonlarida o’rinbosarlar joylashuvi geometrik izomeriyani (bir xil o’rinbosarlar qo’shbog’ning bir tomonida bo’lsa sis-, turli tomonida bo’lsa trans-izomeriya) keltirib chiqaradi.

A.M.Butlerov butanning ikkita izomeri borligini taxmin qildi va 1867-yilda izobutanni sintez qilib oldi:

сн₃сн₂сн₂сн₃ сн₃снсн₃

сн₃

n - butan izobutan

Kimyoviy tuzilish nazariyasi organik birikmalarning ko’p xilliligini izohlab berdi. Buning sabablari izomeriya hamda to’rt valentli uglerodning zanjir va halqalar hosil qilish qobiliyati ekanligi ko’rsatib berildi.

Uchinchi holat. Noorganik kimyodan ma'lumki, suv H₂0, ammiak NH₃ va xlorid kislotadagi HCl vodorod o’zini turhcha tutadi. Xlorid kislotadan turli metallar uni osonlik bilan siqib chiqaradi, suvdan faqat ishqoriy va ishqoriy-yer metallar siqib chiqaradi, ammiakdan vodorodni siqib chiqarish mushkul vazifa.

Metallar (yun. metalleuo - qaziyman, yerdan qazib olaman) - oddiy sharoitda yuqori elektr oʻtkazuvchanligi, issiq oʻtkazuvchanligi, elektr oʻtkazuvchanligi, elektr magnit toʻlqinlarini yaxshi qaytarishi, plastikligi kabi oʻziga xos xususiyatlarga ega boʻlgan oddiy moddalar. M.

Suv, vodorod oksid, H2O - vodorod (11,19%) va kislorod (88,81%)dan iborat eng sodda kimyoviy birikma. S. rangsiz, hidsiz suyuqlik (qalin qatlamda zangori rangli). Mol. m. 18,0160. Yerning geologik tuzilishi tarixi va unda xayotning paydo boʻlishi, fizik va kimyoviy muhit, iqlim va obxavoning shakllanishida S.

Bu hodisalar vodorod atomiga kislorod, xlor va azot atomlarining turlicha ta'siri bilan izohlanadi.

A.M.Butlerovning fikricha, molekula hosil bo’lishida atomlar bir-biri bilan kimyoviy moyillik hissi asosida o’zaro ta'sirlashadi. Molekulalarda kimyoviy moyillik taqsimlanishining izchil tartibi yuzaga keladi. Shuning uchun bir elementning turli birikmalardagi xossalari izolatsiyalangan atomning xossalaridan farq qiladi. Atomlarning o’zaro ta'siri haqidagi fikr kimyoviy tuzilish nazariyasidagi eng chuqur fikrlardandir.

Shunday qiUb, A.M.Butlerov «kimyoviy tuzilish» tushunchasi sifatida nafaqat molekuladagi atomlarning ma'lum izchillikda birikishini, balki ularning o’zaro ta'«ir tartiblarini ham tushungan. U o’sha vaqtda molekuladagi atomlarning o’zaro ta'siri nima bilan ifodalanishini bilmasa-da, lekin molekuladagi atomlar ma'lum izchillikda biriksa ham, atomlarning oddiy yig’indisidan iborat emasUgini tushunib yetgan.

Organik birikmalarning kimyoviy tuzilish nazariyasi rus olimlari A.M.Zaysev, V.V.Markovnikov, A.E.Arbuzov va boshqalar tomonidan rivojlantirildi.

o’zbek olimi, prbfessor A.G.Maxsumov kimyoviy tuzilish nazariyasini elektron va fazoviy tuzilishga bog’lab, takomiUashgan hozirgi zamon qoidasini quyidagicha ta'riflashni taklif etdi: "Murakkab zarrachaning tabiati uning tarkibi harnda kimyoviy, elektron va fazoviy tuzilishga bog’liq".

Modda tuzilishining zamonaviy elektron nazariyasi A.M.Butlerovning kimyoviy tuzilish nazariyasining to’g’riligini tasdiqladi, organik molekulalardagi kimyoviy bog’ va molekulalardagi atomlarning o’zaro ta'sir tabiatini tushuntirib berdi. Organik molekulalardagi atomlar, asosan, kovalent oddiy (a) va qo’shbog’ (я с) orqali birikkanUgi, uglerod atomining to’rt valentUgi uning elektron tuziUshi bilan izohlanishi, moddalarning xossalari nafaqat tarkibga, balki kimyoviy bog’ tabiatiga ham bog’liqligi, kimyoviy bog’ hosil bo’lishida atomlarning elektron tuzilishi o’zgarishi, atomlarning o’zaro ta'siri tabiati atomlar yoki atomlar guruhining turli elektrmanfiyliklari natijasida kovalent bog’larning turU qutblanishiga bog’liqligi modda tuziUshining zamonaviy elektron nazariyasi asosida o’z tasdig’ini topdi.

• 
  Uglevodorodlar va ularning guruhlarga bo’linishi.
  
• 
  To’yingan uglevodorodlar.
  

Uglevodorodlar eng sodda organik moddalar bo’lib, uglerod va vodorod atomlaridan tashkil topgan. Uglevodorod zanjiridagi uglerod atomlari orasidagi bog’ tavsifiga qarab, to’yingan, to’yinmagan va aromatik uglevodorodlarga bo’linadi.

• 
  To’yingan uglevodorodlar-uglerod atomlari o’zaro oddiy bog’ bilan, qolgan valentliklari vodorod bilan to’yingan uglevodorodlar.
  
• 
  To’yingan uglevodorodlar-atsiklik va alitsiklik uglevodorodlarga bo’linadi.
  
• 
  Atsiklik uglevodorodlar-halqali tuzilishga ega bo’lmagan alifatik uglevodorodlar.
  
• 
  Alitsiklik uglevodorodlar-halqali tuzilishga ega bo’lgan uglevodorodlar.
  

To’yingan uglevodorodlar alkanlar, parafinlar, to’yingan alifatik uglevodorodlar deb ham ataladi.

Shunday qilib, qo’zg’algan uglerod tashqi elektron pog’onasida to’rtta valent elektron: bitta 2s-elektron va uchta 2p-elektronlarga ega bo’lib qoladi. 2p-bulutlar bir-biriga nisbatan 90° ostida joylashadi va x, y, z o’qlari bo’ylab joylashadi.Buning natijasida metandagi uglerod va to’rtta vodorod atomlari orasidagi kovalent bog’lar bir xil emasdek bo’ladi. Bitta bog’ uglerodning 2s-buluti va vodorodning ls-buluti bilan hosil bo’lsa, qolgan uchta bog’ 2p_x, 2p , 2p_z-bulutlari bilan vodorodlarning ls-bulutlari orasida hosil bo’ladi. Ammo, amaliy tajribalar asosida metandagi C-H bog’larning barchasi shakl, energiya va to’g’ri tetraedr uchlariga yo’nalish bo’yicha bir xilligi tasdiqlangan.

1931-yilda L.K.Poling bu hodisani tushuntirib berdi. Uning aytishicha, bog’ hosil bo’lishida elektron bulutlari bir-biri bilan aralashib ketadi va orbitallar shakl va energiya bo’yicha tenglashib qoladi. Bu hodisani gibridlanish deb, yangi orbitallarni esa aralashgan yoki gibridlangan orbitallar deb ataldi.

Metanda C-H bog’i hosil bo’lishida sp³ simvoli bilan belgilanuvchi, noksimon shakldagi gibrid orbitallar qatnashadi. Gibrid orbitallarning cho’ziq noksimon shakli uglerodga birikayotgan atomlar orbitallarining kuchliroq qoplanishini va natijada molekula barqarorligini ta'minlaydi. Bu gibrid sp³-orbitallar vodorodning to’rt atomi s-orbitallari bilan qoplanib, bir-biriga nisbatan 109°28' burchak ostida bo’lgan 4 ta o-bog’li, mustahkam tetraedr molekula hosil qiladi.

Alkanlar molekulasidagi o-bog’larning hosil bo’lishida har doim gibrid sp³-orbitallar ishtirok etadi. Etan molekulasi yettita: bitta sp³-sp³ (C-C) va oltita sp³-s (C-H) o-bog’ hosil qiladi. Shunday qilib, alkanlardagi barcha bog’lar gibridlangan holda bo’ladi. [tetraedral gibridlanish NH₄ , BH₄ ionlari va qisman suv molekulasida (shuning uchun O-H bog’i orasidagi burchak 90° dan katta, 104° ga teng; 90° li burchak gibridlanmagan я-о-bog’larga xos) H₂S, PH₃, AsH₃ kabi birikmalarda bog’lar orasidagi burchak 90° ga teng va ularda gibridlanish mavjud emas]. Alkanlar molekulalari qutbsiz bo’ladi.

Izomeriya va nomenklaturasi. Alkanlarning gomologik qatorida zanjir izomeriyasi kuzatiladi. Metan, etan, propan izomerlarga ega emas. Butanni C₄H₎₀ ikki hil tuzilishli izomerlari mavjud.



14-jadvalga e'tibor bering. To’yingan uglevodorodlarning nomlanishida –an qo’shimchasi ishlatilmoqda. Metan, etan, propan, butan, pentan va hokazo.