Лекция 11,12

Химияның алғашқы заңдарының даму тарихы

Жоспар:

1. Заттар массасының сақталу заңының пайда болуы

2. Құрам тұрақтылық заңының дамуы

3. Эквиваленттер заңының даму тарихы

4. Еселі қатынастар заңының шығу тарихы

Қолданылған әдебиеттер тізімі:

Негізгі және қосымша әдебиет

1. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органикалық химия. М. ВШ., 1981ж.

2. Грандберг И.И. Органическая химия. М.,1974г.

3. Бірімжанов Б. Жалпы химия. Алматы: ҚазҰУ, 2001ж.

4. Бірімжанов Б., Нұрахметов Н. Жалпы химия. Алматы: Ана тілі-1992ж.

5. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.ВШ., 1988г.

6. Усанович М.И. Из истории химии. Алматы: «Қазақ университеті»-2004ж

7. Шоқыбаев Ж. Бейорганикалық және аналитикалық химия. Алматы: «Білім», 2003ж.

Лекция мәтіні:

М.В. Ломоносов жалпы ғылымға, оның ішінде химияға сіңірген еңбегі өте зор. Ол химияда әсіресе химиялық тәжірибелерде, әрдайым «салмақ пен мөлшерді» қолдану қажет екендігін баса көрсетті. Бұл уақытта дейінгі тәжірибелерде таразыны сирек қолданатын. ХVІІІ ғасырдың екінші жартысынан бастап химиялық тәжірибеге алынған және реакциядан шыққан заттарды өлшеп, тәжірибелерде салмақтық бақылау жасалынатын болды. Бұл әдістің нәтижесі көп күттірген жоқ, бірнеше жаңа заттар, бірнеше жаңа заңдар ашылды. Мысалы, Джозеф Блек көміртек диоксидін (1752ж), Генри Кавендиш сутекті (1766ж), Д. Резерфорд (1772ж) пен К. Шееле (1773) азотты, К. Шееле- оттекті (1772ж), Д. Пристли-оттекті екінші рет (1774ж), К. Шееле-хлорды (1774ж) ашты.

Заттар массасының сақталу заңының пайда болуы. М.В. Ломоносов 1748жылы материя сақталуының принциптерін былай тұжырымдады. «...Табиғатта болатын күллі өзгерістердің мәнісі мынады: бір денеден қанша кемісе, екіншісіне соншама қосылады; бір жерден бірнеше материя азайса, басқа жерде артады...» М.В. Ломоносов материя ретінде затты қабылдап, оның мөлшеріне массасын алды. Қазіргі көзқарас бойынша, жалпы материяның сақталу заңын химиялық процестерге арнасақ, ол заттар массасының сақталу заңы болып шығар еді.

Реакцияға қатысқан барлық заттардың, яғни реагенттердің массасы реакция нәтижесінде шығатын заттардың, яғни өнімдердің массаларына тең.

Ломоносов ашқан бұл заң былай да оқылады: химиялық реакцияларға қатынасушы заттардың массасы өзгермейді.

1756 жылы Ломоносов аузы бітелген ыдыста металдарды қыздыру тәжірибесін жасады. Ыдысты тәжірибеге дейін және одан соң өлшеп, «металдың салмағы өзгермейді» деген қорытындыға келеді, сөйтіп масса сақталу заңын эксперимент жүзінде дәлелдеді.

1774жылы Лавуазье металдардың тотығуын зерттеп, массалар сақталу заңын тәжірибе жүзінде нығайта түсті. Мысалы мырыштың оттекпен әрекеттесуін алсақ:

6,54 с.б. +1,6с.б. =8,14 с.б.

мырыш оттек мырыш оксиді

реагенттер мен өнімнің массалары бірдей болатынын көреміз.

ХІХ ғасырда М.В. Ломоносов ашқан заттар массаларының сақталу заңы тәжірибе жүзінде әлденеше рет дәлелденіп, оның ешбір кінәсі байқалмады.

Құрам тұрақтылық заңының дамуы: М.В. ломоносовтың корпускула мен олардан түзілген заттың құрамы сәйкес болады деген пікірінен корпускуланың құрамы тұрақты болатын болса, олардан түзілген заттың да, құрамы тұрақты болу керек деген қорытынды туады. Міне, осы тәжірибе жүзінде тексеруге ХVІІІ ғасырдың аяғында ғана мүмкіншілік туды. Түрлі заттардың салмақ құрамы жайындажиналған тәжірибелік матеиалдарды француз ғалымы Пруст зерттеп мынадай қорытындыға келген: «... Химиялық қосылыс дейтініміз... жаратылыс өзі тұрақты құрам берген зат...Перуден ташылған болсын, не Сібірде табылған болсын хлорлы күмістің құрамдары бірдей, күллі дүние жүзінде бір ғана түрлі хлолы натрий, бір ғана түрлі селитра болады». 1801 жылы Пруст ашқан заттың құрам тұрақтылық заңының анықтамасын былай айтуға болады: Қандай жолмен алынған болса да, таза химиялық қосылыстар құрамы әрдайым тұрақты болады.

Мысалы, көміртек диоксидін мынадай үш жолмен алуға болады:

С+ О₂→ СО₂, 2СО+ О₂ → 2СО₂, СаСО₃ → СаО +СО₂

Әрбір таза көміртек диоксидінің құрамында 27,29 масса көміртек пен 72,71 масса оттек бар.

Эквивалент заңының пайда болуы: Химиялық тәжірибелерде таразы кең қолдану, химиялық қосылыстардың құрамын білу, химиктердің алдына бірнеше жаңа мәселелерді қойды. Соның бірі химиялық элементтер бір-бірімен қосылысқанда қандай салмақ мөлшерінде қосылысады деген мәселе болды. Ағылшын ғалымы Джон Дальтон 1803 жылдан бастап бірнеше жыл осы мәселемен шұғылданып, ақырында химияға эквивалент деген түсінік енгізді.

Эквивалент дейтініміз - химиялық элементтер бір-бірімен қандай салмақ мөлшерімен қосылысатындығын көрсететін сан.

Әдетте, сутек пен оттекті өлшеуіш ретінде пайдаланады, сутектің, 1,008 салмақ бөлігіне оттектің 8 салмақ бөлігі сәйкес келетіні белгілі, сондықтан:

Элементтің химиялық эквиваленті дейтініміз- оның 8 салмақ бөлік оттекпен не 1,008 салмақ бөлік сутекпен қосылыса алатын немесе қосылыстарда солардың орнын баса алатын салмақ мөлшері.

Химияға эквиваленттен кейін эквивалент заңы енді. Элементтер бірімен-бірі эквиваленттеріне пропорционал масса мөлшерлерінде реакцияласады.

Қазіргі уақытта эквивалент жайындағы түсінік күрделі заттарға да қолданылады.

Күрделі заттың эквивалентті дегеніміз-басқа заттың эквивалентімен қалдықсыз реакцияласатын салмақ мөлшері.

Жалпы алғанда эквиваленттер заңын былай тұжырымдауға болады:

Жай немесе күрделі заттар қатысатын барлық химиялық реакцияларда заттардың өзара эквивалентті мөлшерлері әрекеттеседі.

Еселі қатынастар заңының шығу тарихы. Кейбір элементтер қосылысқанда бір ғана емес, бірнеше қосылыс түзеді, демек бұл қосылыстарда ол элементтердің салмақ мөлшерлері де әртүрлі қатынаста болады. Мысалы, сутек пен оттек екі қосылыс- су және сутектің пероксидін түзеді. Мыс оттекпен екі қосылыс-қара түсті мыс (ІІ) оксиді және қызыл түсті мыстың (І) оксидін түзеді. Осы сияқты басқа көп мысалдар келтіруге болады.

Сутек пен оттектің қосылыстарында сутектің бір салмақ бөлігіне оттектің қосылып тұрған салмақ бөліктерінің біреуі екіншісінен, екі есе артық 8:16=1:2. Осы сияқты мыс пен оттектің де екі түрлі қосылысында оттектің бірдей салмақ бөлігіне (16с.б.) сай келетін мыстың салмақ бөліктері еселі қатынаста болады. 32: 64= 1:2

Бұл жағдайды зерттеген Дальтон (1803ж) мынадай қорытындыға келген:

Екі элемент бірімен-бірі бірнеше қосылыс түзетін болса, ол қосылыстарда, сол элементтердің біреуінің бірдей етіп алынған салмақ бөлігіне екіншісінің сай келетін салмақ бөліктерінің өзара қатынасы, кішкене бүтін сандар қатынасындай болады. Бұл еселі қатынас заңы деп аталады.

Лекция 13

Атомистиканың қайта тууы

Жоспар:

1. Атомистиканың қайта тууы

2. Джон Дальтонның еңбектері

Қолданылған әдебиеттер тізімі:

Негізгі және қосымша әдебиет

1. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органикалық химия. М. ВШ., 1981ж.

2. Грандберг И.И. Органическая химия. М.,1974г.

3. Бірімжанов Б. Жалпы химия. Алматы: ҚазҰУ, 2001ж.

4. Бірімжанов Б., Нұрахметов Н. Жалпы химия. Алматы: Ана тілі-1992ж.

5. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.ВШ., 1988г.

6. Усанович М.И. Из истории химии. Алматы: «Қазақ университеті»-2004ж

7. Шоқыбаев Ж. Бейорганикалық және аналитикалық химия. Алматы: «Білім», 2003ж.

Лекция мәтіні:

Осы айтылған үш заң элементтердің қосылуының ретін көрсетеді. Осы заңдарда ашылып отырған қағидаларының дұрыстығын түсіндіру үшін Дальтон (1808ж) атом жөніндегі түсінікке қайта оралып, өзінің пікірін былайша тұжырымдады:

1. Барлық зат өте кішкене бөлшектерден-атомдардан тұрады.

2. Жай заттар одан әрі бөлінбейтін, біріне-бірі ұқсас, басқалардан айырмашылығы бар, жай атомдардан, ал күрделі заттар “күрделі атомдардан” тұрады. Күрделі атомдар реакция кезінде жай заттардың атомдарына ажырайды.

3. Күрделі заттың “күрделі атомдары” әр түрлі жай атомдардың азғана санынан құралады. Мысалы, екі жай заттың (А және В) атомдары қосылып күрделі зат бере алады, ол “күрделі атомдардың” құрамы: АВ, А₂В, АВ₂ болуы мүмкін, демек, екі элемент арасында бірнеше қосылыс түзіледі.

4. “Күрделі атомның” салмағы оны құраушы жай атомдардың массаларының қосындысына тең. Атомдардың массасы оларды сипаттаушы қасиеттерінің бірі, атомдардың салыстырмалы массасын білу өте қажет.

Дальтонның атомистикасының негізінде Ломоносовтың пікіріне ұқсас, бірақ өзгешелігі де бар. Дальтонның “күрделі атомдар” (молекулалар) дейтіндерінде, бірдей жай атомдардан тұратын осы кездегі түсінікке қарағанда жай заттың молекулалары жоқ. Ломоносов қағидасында ондай корпускулалар бар еді. Дальтон пікірінше жай заттың молекулаларының болмауы атом молекула теориясының қабылдануына көп уақыт (Авогадро заңы кіргенше) бөгет болды. Дальтонның атомистикасының екінші ерекшелігі-мұнда сапалық сипаттан басқа, сан-салмақтық сипат та бар (еселі қатынас заңы). Ал, Дальтонның атомдық массаны анықтауы тамаша табыс еді.

Джон Дальтон (1766-1844). Дальтонның әкесі деревняда мата тоқу қолөнерін кәсіп еткен кедей шаруа болған. Мектепте оқып көп білім ала алмаған, өйткені 12 жасынан бастап жұмыс істей бастады- әуелі өзінің мұғалімінің орнын басты. Содан бастап математика, физика, натурфилософия (жаратылыстану) оның мамандығы болды. Бос уақытын өз бетінше білім толықтыруға, метеорологиялық бақылауларға жұмсады.

Дальтон 1793 жылы Манчестерге, колледжға мұғалімдік қызметке шақырылды. Осы қалада ол философиялық қоғамның әуелі хатшысы, соңынан президенті болып сайланды. Осы кезде сұйықтықтың булану серпімділігінің, газдардың ерігіштігінің заңын табады. 21 жасынан бастап үзбей метеорологиямен айналасады, 78 жасында метеорологиялық 200000 бақылау жұмысын аяқтағаннан кейін, көп ұзамай қайтыс болады. Дальтон дүние жүзіне атағы жайылған ғалым болғанымен, өмірінің аяғына дейін жоқшылық көрген.

Лекция 14

Молекула жайында түсініктің қайта туып өркендеуі

Жоспар:

1. Атомның пайда болуы

Поиск по сайту: