Əksər insanlar ətrafdakı cisimlərin, maddələrin və maddələrin tərkibi haqqında düşünmürlər. Atomlar, molekullar, elektronlar, protonlar - bu anlayışlar nəinki anlaşılmaz, həm də reallıqdan uzaq görünür. Lakin bu fikir yanlışdır. Demək olar ki, bizi əhatə edən hər şey kimyəvi bağlardan ibarətdir. Kimyəvi birləşmələr maddələrin olduqca mürəkkəb formalarıdır. Ətrafımızdakı dünyada bu cür çoxlu əlaqələr var. Bununla belə, yalnız bir kimyəvi elementdən ibarət birləşmələr də onlara aid ola bilər, məsələn, oksigen və ya xlor. Buna görə də “Kimyəvi birləşmələr nədir?” sualına daha yaxından nəzər salmağa dəyər.

Mürəkkəb "kimyəvi" dünya

Ətrafımızdakı dünyanın mürəkkəb strukturlardan, makromolekullardan və kiçik hissəciklərdən ibarət olduğunu az adam düşünür. Fərqli elementlər arasında atomların ölçülərinin belə fərqli olması təəccüblüdür. Atom kütlələrindəki fərqlər də təsir edicidir - 9 a ilə berilyum. e.m. "ağır" astatinlə müqayisədə "yüngül"dür: onun atom çəkisi 210 a-dır. e.m (a.e.m - atom kütlə vahidləri - əsas vəziyyətdə olan bir karbon atomunun kütləsinin 1/12-nə bərabər olan atomların, molekulların, nüvələrin kütləsi üçün ölçü vahidi).

Elementlərin müxtəlifliyi həm də bir çox kimyəvi birləşmələrin mövcudluğunu müəyyən edir (bu, sadə sözlə, müxtəlif və bəzi hallarda bir-birinə bağlı eyni hissələrin atomlarının birləşməsidir). Əksər cisimlər və maddələr yalnız bu cür birləşmələrdir. Həyat üçün lazım olan oksigen, xörək duzu, aseton... Həm hamıya məlum olan, həm də dar mütəxəssislər üçün başa düşülən misalları çox uzun müddət sadalamaq olar. Bu kimyəvi birləşmələr hansılardır?

Tərif, qarışıqlardan fərqi

Kimyəvi birləşmələr bir-biri ilə əlaqəli müxtəlif kimyəvi elementlərin atomlarından ibarət olanlardır, lakin istisnalar var: kimyəvi birləşmələrə sadə maddələr də daxildir (yəni bir elementin atomlarından ibarətdir), əgər bu maddələrin atomları bağlıdırsa. kovalent rabitə ilə (hər iki atomun ortaq elektronları ilə əmələ gəlir). Belə maddələrə azot, oksigen, əksər halogenlər (dövri cədvəldə əsas alt qrupun yeddinci qrupunun elementləri; flüor, xlor, brom, yod, ehtimal ki, astatin) daxildir.

"Kimyəvi birləşmə" və "sadə maddələrin qarışığı" anlayışları çox vaxt qarışdırılır. Maddələrin qarışığı adından göründüyü kimi müstəqil maddə deyil, iki və ya daha çox komponentdən ibarət sistemdir. Bu iki kimyəvi vahidin tərkibi onların arasındakı əsas fərqdir. Artıq qeyd edildiyi kimi, kimyəvi elementlərin birləşməsi və sadə (və ya mürəkkəb) maddələrin qarışığı eyni şey deyil. Xassələri, hazırlanma üsulları, komponentlərə ayrılma üsulları da qarışıqlar və birləşmələr üçün fərqləndirici meyarlardır. Qeyd etmək lazımdır ki, kimyəvi birləşmələr kimyəvi reaksiyalar olmadan əldə edilə və ya ayrıla bilməz, lakin qarışıqlar edilə bilər.

yoxsa elementlər?

Bir çox insanlar "kimyəvi maddələrin birləşməsi" və "elementlərin birləşməsi" ifadələrini də qarışdırırlar. Naməlum səbəblərdən, lakin çox güman ki, bacarıqsızlıqlarına görə, onların əksəriyyəti birinci və ikinci elmi anlayışlar arasında fərq görmürlər. "Kimyəvi birləşmə" kimi terminologiyanın olmadığını öyrənməyə və başa düşməyə dəyər. Bəzi ifadələrin deyil, həm də sözlərin etimologiyasındakı səhvləri başqalarından sonra təkrarlamamalısınız.

Bağlantı xüsusiyyətlərini necə təyin etmək olar

Çox vaxt kimyəvi birləşmələrin xassələri onların əmələ gəldiyi elementlərin xüsusiyyətlərindən təəccüblü şəkildə fərqlənir. Məsələn, etil spirti molekulu iki karbon atomundan, altı hidrogen atomundan və bir oksigen atomundan ibarətdir, lakin onun xassələri onun tərkibinin bütün elementlərinin xassələrindən təəccüblü şəkildə fərqlənir. Müxtəlif sinif birləşmələr olduğuna görə, onların hər biri öz xüsusiyyətlərinə malikdir. Əksər reaksiyalar, əlbəttə ki, bir çox birləşmələr üçün xarakterikdir, lakin onların təzahür mexanizmləri fərqlidir.

Kimyəvi birləşmələr hansı siniflərə bölünür?

Təbiətindən asılı olaraq, üzvi və qeyri-üzvi kimi kimyəvi birləşmələrin sinifləri var. Tərkibində karbon olan maddələrin (birliklərin) üzvi adlandığını söyləmək lazımdır (tərkibində karbon olan bəzi birləşmələr istisna olmaqla, lakin qeyri-üzvi kimi təsnif edilir, onlar aşağıda verilmişdir). Üzvi birləşmələrin əsas qrupları karbohidrogenlər, spirtlər, aldehidlər, ketonlar, efirlər, karboksilik turşular, amidlər və aminlərdir. (birləşmələr) tərkibində karbon atomları yoxdur, lakin karbidləri, siyanidləri, karbonatları və karbon oksidlərini ayırd etmək olar, çünki onlar üzvi birləşmələrlə yanaşı tərkibində karbon atomlarını da ehtiva edirlər. Hər iki birləşmənin özünəməxsus xüsusiyyətləri, öz xüsusiyyətləri var və eyni sinifdən olan müxtəlif birləşmə qrupları fərqli xüsusiyyətlərə malik ola bilər.

Qeyri-üzvi birləşmələr: əsas xassələri

Bütün qeyri-üzvi birləşmələri bir neçə qrupa bölmək olar. Məlumatların hər biri eyni sinifin digər qrupları ilə çox vaxt üst-üstə düşməyən ümumi xüsusiyyətlərə malikdir. Beləliklə, hansı kimyəvi birləşmələrin qeyri-üzvi olması, hansı qrupları əmələ gətirməsi və hansı xüsusiyyətlərə malik olması suallarının cavabını belə təqdim etmək olar:

Mürəkkəb qeyri-üzvi birləşmələr, onların xassələri

Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, ikinci qrup qeyri-üzvi birləşmələri dörd alt qrupa bölmək olar:

• Oksidlər. Qeyri-üzvi birləşmələrin bu alt qrupu su, turşular və turşu oksidləri ilə reaksiyalar ilə xarakterizə olunur (onların müvafiq oksigen tərkibli turşusu var).
• Turşular. Bu birləşmələr su, qələvilər və əsas oksidlərlə reaksiyaya girirlər (onların müvafiq bazası var).
• Amfoter birləşmələr həm turşu, həm də əsas kimi davrana bilən birləşmələrdir (hər iki xüsusiyyətə malikdir). Belə birləşmələr həm turşu oksidləri, həm də əsaslarla reaksiya verir.
• Hidroksidlər. Bu maddələr suda qeyri-müəyyən müddətə həll olur və qələvilərə məruz qaldıqda rəngini dəyişir.

Üzvi birləşmələr

İnsanların hər gün təmasda olduğu obyektlərin əksəriyyəti üzvi birləşmələrdən hazırlanır. Üzvi kimyəvi birləşmələr, qarşılıqlı təsirində həsəd aparan müxtəlifliyi ilə seçilən geniş bağlar sinfini, qrupların tərkibini və xassələrini təmsil edir. Bu birləşmələrin qruplarını daha yaxından nəzərdən keçirməyə dəyər.

Üzvi birləşmələrin qrupları və onların bəzi xassələri

1. Karbohidrogenlər. Onlar yalnız hidrogen və karbon atomlarının birləşmələridir. Doymuş və doymamış, xətti (asiklik) və karbosiklik, aromatik və aromatik olmayanları ayırd etmək olar; alkanlar, alkenlər, alkinlər, dienlər, naftenlər. Bu karbohidrogenlərin hamısının ümumi xüsusiyyəti var ki, onlar su ilə qarışmır. Doymuşlar üçün əvəzetmə reaksiyaları, doymamışlar üçün əlavə reaksiyaları xarakterikdir.
2. Spirtlər tərkibində hidroksil (-OH) qrupu olan birləşmələrdir (əlbəttə ki, üzvi birləşmələr). Onlar zəif turşuların xassələrinə malikdir, onlar nukleofil əvəzetmə reaksiyaları və oksidləşmə reaksiyaları ilə xarakterizə olunur və spirtlərin özləri nükleofil kimi çıxış edə bilər.
3. Efirlər və efirlər. Efirlər suda az həll olur və zəif əsaslı xüsusiyyətlərə malikdir. Efirlər elektrofilik reagentlərin daşıyıcısı kimi çıxış edir və əvəzetmə reaksiyalarına məruz qalırlar.
4. Aldehidlər (bir aldehid -CHO qrupu ehtiva edir). Onlar əlavə, oksidləşmə, reduksiya və konjugat əlavə kimi reaksiyalara girirlər.
5. Ketonlar. Onlar hidrogenləşmə, kondensasiya və nukleofil əvəzetmə ilə xarakterizə olunur.
6. Karboksilik turşular. Təbii ki, onlar asidik xüsusiyyətlərə malikdirlər. Asil karbon atomunda reduksiya, halogenləşmə, nukleofil əvəzetmə reaksiyaları, amidlərin və nitrillərin alınması, dekarboksilləşmə əsas xarakterik reaksiyalardır.
7. Amidlər. Hidroliz, parçalanma, turşuluq və əsaslıq amidlər üçün əsas xarakterik reaksiyalardır.
8. Aminlər. əsaslar var; su, turşular, anhidridlər, halogenlər və haloalkanlarla qarşılıqlı təsir göstərir.

Bütün maddələr sadə və mürəkkəb bölünür.

Sadə maddələr- Bunlar bir elementin atomlarından ibarət maddələrdir.

Bəzi sadə maddələrdə eyni elementin atomları bir-biri ilə birləşərək molekullar əmələ gətirir. Belə sadə maddələr var molekulyar quruluş. Bunlara daxildir: , . Bütün bu maddələr iki atomlu molekullardan ibarətdir. (Qeyd edək ki, sadə maddələrin adları elementlərin adları ilə eynidir!)

Digər sadə maddələr var atom quruluşu, yəni onlar arasında müəyyən bağlar olan atomlardan ibarətdir. Belə sadə maddələrə misal olaraq hamısı ( və s.) və bəziləri ( və s.) ola bilər. Bu sadə maddələrin təkcə adları deyil, həm də düsturları elementlərin simvolları ilə üst-üstə düşür.

adlı sadə maddələrin bir qrupu da var. Bunlara daxildir: helium He, neon Ne, arqon Ar, kripton Kr, ksenon Xe, radon Rn. Bu sadə maddələr bir-birinə bağlı olmayan atomlardan ibarətdir.

Hər bir element ən azı bir sadə maddə təşkil edir. Bəzi elementlər bir deyil, iki və ya daha çox sadə maddə əmələ gətirə bilər. Bu fenomen allotropiya adlanır.

Allotropiya bir element tərəfindən bir neçə sadə maddənin əmələ gəlməsi hadisəsidir.

Eyni kimyəvi elementdən əmələ gələn müxtəlif sadə maddələrə allotrop modifikasiyalar deyilir.

Allotropik modifikasiyalar molekulyar tərkibinə görə bir-birindən fərqlənə bilər. Məsələn, oksigen elementi iki sadə maddə əmələ gətirir. Onlardan biri iki atomlu O 2 molekullarından ibarətdir və element- ilə eyni ada malikdir. Başqa bir sadə maddə O 3 triatomik molekullardan ibarətdir və öz adı var - ozon.

Oksigen O 2 və ozon O 3 müxtəlif fiziki və kimyəvi xassələrə malikdir.

Allotropik modifikasiyalar müxtəlif kristal quruluşa malik bərk cisimlər ola bilər. Məsələn, karbon C-nin allotropik modifikasiyaları - almaz və qrafit.

Məlum sadə maddələrin sayı (təxminən 400) kimyəvi elementlərin sayından əhəmiyyətli dərəcədə çoxdur, çünki bir çox element iki və ya daha çox allotropik modifikasiya yarada bilər.

Kompleks maddələr- Bunlar müxtəlif elementlərin atomlarından ibarət maddələrdir.

Mürəkkəb maddələrin nümunələri: HCl, H 2 O, NaCl, CO 2, H 2 SO 4 və s.

Mürəkkəb maddələrə çox vaxt kimyəvi birləşmələr deyilir. Kimyəvi birləşmələrdə bu birləşmələrin əmələ gəldiyi sadə maddələrin xassələri qorunmur. Mürəkkəb maddənin xassələri onun əmələ gəldiyi sadə maddələrin xüsusiyyətlərindən fərqlənir.

Məsələn, natrium xlorid NaCl sadə maddələrdən - metal natrium Na və qazlı xlor Cl-dən əmələ gələ bilər.NaCl-nin fiziki və kimyəvi xassələri Na və Cl 2-nin xüsusiyyətlərindən fərqlənir.

Təbiətdə, bir qayda olaraq, təmiz maddələr deyil, maddələrin qarışıqları var. Praktik fəaliyyətlərdə biz adətən maddələrin qarışıqlarından da istifadə edirik. Hər hansı bir qarışıq adlanan iki və ya daha çox maddədən ibarətdir qarışıq komponentləri.

Məsələn, hava bir neçə qaz halında olan maddələrin qarışığıdır: oksigen O 2 (həcmi 21%), (78%) və s. Qarışıqlar bir çox maddələrin məhlulları, bəzi metalların ərintiləri və s.

Maddələrin qarışıqları homojen (homogen) və heterogen (heterogen) olur.

Homojen qarışıqlar- bunlar komponentlər arasında heç bir interfeys olmayan qarışıqlardır.

Qazların (xüsusən hava) və maye məhlulların (məsələn, suda şəkərin məhlulu) qarışıqları homojendir.

Heterojen qarışıqlar- Bunlar komponentlərin bir interfeys ilə ayrıldığı qarışıqlardır.

Heterogenlərə bərk maddələrin qarışıqları (qum + təbaşir tozu), bir-birində həll olunmayan mayelərin qarışıqları (su + yağ), mayelərin və onda həll olunmayan bərk maddələrin qarışıqları (su + təbaşir) daxildir.

Qarışıqlar və kimyəvi birləşmələr arasındakı ən əhəmiyyətli fərqlər:

1. Qarışıqlarda ayrı-ayrı maddələrin (komponentlərin) xüsusiyyətləri saxlanılır.
2. Qarışıqların tərkibi sabit deyil.

Beynəlxalq alimlər qrupu karbon monoksit ilə atom nömrəsi 106 olan qeyri-sabit elementin birləşməsi olan seaborgium hexacarbonyl, Sg(CO)6 sintez və tədqiq edib, həmçinin onu seaborgiumun homoloqları olan molibden və volframın qeyri-sabit izotoplarının oxşar birləşmələri ilə müqayisə ediblər. . Bu, transaktinoidi, yəni atom nömrəsi 103-dən yuxarı olan elementi ehtiva edən eksperimental yolla əldə edilmiş ən mürəkkəb kimyəvi birləşmədir. Transaktinoidlərin kimyəvi xassələrində nisbilik nəzəriyyəsinin daxili elektronlara təsiri daha qabarıq görünür, buna görə də transaktinoidlərin kimyasının öyrənilməsi ağır atomların elektron strukturunun hesablanmasının bütün nəzəriyyəsini aydınlaşdırmağa imkan verir.

Kimyəvi elementlərin dövri cədvəli artıq 118-ə qədər doldurulmuşdur (şək. 1). Onun bütün strukturu elektron qabıqların tədricən doldurulması ilə yaranan artan atom nömrəsi ilə elementlərin kimyəvi xassələrinin dövriliyini əks etdirir. Əgər iki kimyəvi element tam doldurulmuş daxili elektron qabıqlarının sayında fərqlənirsə, lakin kimyəvi birləşmədən məsul olan oxşar xarici elektronlara malikdirsə, onda iki element oxşar kimyəvi xüsusiyyətlərə malik olmalıdır. Bu elementlər silsiləsi bir-birinin homoloqları adlanır və dövri cədvəldə bir-birinin üstündə, eyni qrupda yerləşirlər. Məsələn, altıncı qrupu təşkil edən keçid metalları - xrom, molibden, volfram və 106 nömrəli superağır element seaborgium - bir-birinin homoloqudur. Onların ilk üçünün kimyəvi xassələri çoxdan məlum olsa da, seaborgiumun kimyası yeni öyrənilməyə başlayır. Lakin dövri cədvələ əsasən onların kimyəvi xassələrinin oxşar olmasını gözləmək olar.

Homoloji elementlərin kimyəvi xassələrini müqayisə edərkən bir mühüm tələ var. Ağır atomlarda daxili elektronlar işığa yaxın sürətlə hərəkət edir və bu səbəbdən nisbilik nəzəriyyəsinin təsirləri maksimum dərəcədə işləyir. Onlar s- və p-orbitalların əlavə sıxılmasına və nəticədə xarici elektron buludlarının müəyyən qədər genişlənməsinə səbəb olur. Böyük bir nüvə yükü də spin-orbit parçalanması kimi bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olan elektronların təsirlərini artırır. Bütün bunlar ağır atomun müəyyən qonşularla kimyəvi əlaqəsinə təsir göstərir. Müasir nəzəri kimya isə bütün bu təsirləri düzgün hesablamağı bacarmalıdır.

Atom nə qədər ağır olarsa, relativistik təsirlər bir o qədər güclü olar. Nəzəri hesablamaları yoxlamaq üçün məlum olan ən ağır elementlərdən olan transaktinoidlərdən, atom nömrəsi 103-dən yuxarı olan elementlərdən istifadə etmək təbii görünür (Şəkil 1). Bununla belə, onların eksperimental öyrənilməsi yolunda bir sıra əhəmiyyətli çətinliklər yaranır.

Birincisi, transaktinoid elementlərin atom nüvələri çox qeyri-sabitdir; onların tipik ömürləri dəqiqələr, saniyələr və hətta saniyənin kəsirləridir. Buna görə də, makroskopik miqdarda maddənin yığılmasından söhbət gedə bilməz, biz ayrı-ayrı atomlarla onların doğulmasından dərhal sonra işləməliyik.

İkinci çətinlik olmasaydı, bu, böyük bir problem olmazdı: bu atomlar yalnız içərisində əldə edilə bilər parça miqdarları. Superağır atomlar nüvə reaksiyalarında, tərkibində yüksək neytron olan iki kifayət qədər ağır atomun birləşməsi prosesində sintez olunur. Bunun üçün bir növ ağır ionlardan ibarət şüa başqa bir növ ağır atomları olan hədəfə yönəldilir və onlar toqquşduqda nüvə reaksiyaları baş verir. Əksər hallarda onlar yalnız daha kiçik fraqmentlər əmələ gətirirlər və yalnız bəzən belə olur ki, iki nüvənin birləşməsində istənilən superağır nüvə yaranır. Nəticədə, hədəfin davamlı şüalanması zamanı fövqəladə ağır nüvələrin istehsal sürəti gülünc dərəcədə aşağı olur: dəqiqədə, saatda, gündə və hətta həftədə bir.

Bu doğum texnologiyası üçüncü problemə gətirib çıxarır. Fövqəladə ağır atomların sintezi hədəfə dəyən bir şüadan daimi sərt şüalanma şəraitində və nəticədə kənar nüvə zibilinin böyük axınının mövcudluğu şəraitində baş verir. İstənilən nüvə doğulsa belə, ətraf mühitdən elektronları qəbul etsə, həqiqi bir atoma çevrilsə və nəhayət, hədəfin dərhal arxasında yeni bir birləşmənin meydana gəlməsi ilə kimyəvi reaksiyaya girsə belə - bu birləşmə sərt radiasiya şəraitində olacaqdır. sərt ionlaşma nəticəsində yaranan plazma ilə daimi təmas Bu şəraitdə ümumiyyətlə fleroviuma (element 114) qədər transaktinoidlərin bir növ kimyasını öyrənmək mümkün olması özlüyündə böyük nailiyyətdir. Bununla belə, indiyə qədər transaktinoidləri əhatə edən bütün kimyəvi birləşmələr kimyəvi baxımdan çox sadə idi - halidlər, oksidlər və maksimum oksidləşmə vəziyyətində ağır atomlu digər oxşar birləşmələr. Qeyri-trivial kimyəvi bağları olan daha kövrək kimyəvi birləşmələr sərt radiasiyanın mövcudluğunda tez məhv edilir. Və bütün bunlar, təəssüf ki, transaktinoidlərin kimyəvi xassələrinin sınaqdan keçirilməsini çətinləşdirir.

Ötən gün bir jurnalda Elm nəşr olundu, bu, "qeyri-mənasız" transaktinoid kimyasının başlanğıcını qeyd etdi. Burada Sg(CO) 6, seaborgium hexacarbonyl birləşməsinin sintezi və eksperimental tədqiqi haqqında məlumat verilir (Şəkil 2). Bundan əlavə, eyni quraşdırma və eyni üsullarla seaborgium, Mo(CO) 6 və W(CO) 6 homoloji elementlərinin heksakarbonil kompleksləri, həmçinin molibden və volframın yarımparçalanma dövrü ilə qısamüddətli izotopları tədqiq edilmişdir. bir neçə saniyə və ya dəqiqə.

Bu işin əsas məqamı son onilliyin bir neçə texniki nailiyyətlərini birləşdirən birləşmiş eksperimental qurğudur. Bu quraşdırma yuxarıda qeyd olunan problemlərin üçüncünün öhdəsindən gəlir - o, super ağır nüvələrin sintez sahəsini və yaranan birləşmənin fiziki-kimyəvi tədqiqat sahəsini fəza olaraq ayırır. Onun ümumi görünüşü Şəkildə göstərilmişdir. 3. Quraşdırmanın girişində (şəklin fonunda sağdan sola) nüvə şüası hədəflə qarşılıqlı əlaqədə olur və ikinci dərəcəli nüvələrin “kokteyli” yaradır. Reaksiya məhsulları dipol maqnit sahəsi ilə (şəkildəki D elementi) və nüvələrin müxtəlif yük və kütlə nisbətləri üçün müxtəlif yollarla əyilir. Maqnit sahəsinin böyüklüyü elə hesablanır ki, yalnız tədqiq olunan nüvələr maqnit linzaları (Q) sistemindən keçsin, fon nüvələri və ilkin şüa isə kənara doğru əyilib. Əslində, bu texnika nüvələrə tətbiq edilən məşhur kütləvi spektrometriyanı təkrarlayır.

Növbəti addımda ayrılmış nüvələr (Sg, Mo və ya W) RTC kamerasına daxil olur, onun vasitəsilə helium və karbonmonoksidin qaz qarışığı üfürülür. Əhəmiyyətli bir məqam: kameraya gedərkən nüvələr mylardan hazırlanmış ciddi şəkildə müəyyən edilmiş qalınlığın bir pəncərəsindən keçir. O, isti nüvələrin kinetik enerjisini sönür və qaz kamerasının daxilində onların istiləşməsinə (molekulların istilik hərəkətinin enerjisinə qədər ləngiməsinə) imkan verir. Orada nüvələr "elektronlarla geyindirilir" və karbon monoksit ilə kimyəvi reaksiyaya girərək birləşmə - karbonil kompleksi əmələ gətirir. Qarışıq uçucu olduğundan, bütün qaz axını ilə 10 metrlik teflon kapilyar vasitəsilə qurğunun ikinci hissəsinə - xüsusi COMPACT analizatoruna ötürülür.

COMPACT adının dayanmasıdır Transaktinoidlərin fizikası və kimyası üçün kriyo-onlayn multidetektor. Bu qurğu qeyri-sabit elementlərin birləşmələrinin qaz termokromatoqrafiyası üçün 32 cüt yarımkeçirici detektordan ibarət bütöv bir xəttdir. Xətt boyu güclü temperatur qradiyenti yaradılır: hər bir cüt detektor öz temperaturundadır, xəttin əvvəlində +30°C-dən onun sonunda -120°C-ə qədər. Hər bir detektor parçalanma zamanı nüvələrdən yayılan α və β hissəciklərini qeyd etməyə, onların enerjisini və uçuş vaxtını yüksək dəqiqliklə ölçməyə qadirdir. Bu, seaborgium nüvələrini müəyyən enerjilərin alfa hissəciklərinin bir-birinin ardınca yayıldığı xarakterik çürümə zənciri ilə müəyyən etmək və bu nadir hadisələri fon prosesləri ilə qarışdırmamaq üçün lazımdır.

COMPACT analizatoru belə işləyir. Qaz qarışığı hökmdardan üfürüldükdə, ağır metalın karbonil kompleksinin molekulları xüsusi bir detektorun səthinə yerləşdirilir və burada radioaktiv parçalanmadan sonra qeyd olunur. Çürümənin qeydə alındığı detektorun nömrəsi molekulun udulmasının enerji baxımından əlverişli olduğu temperaturu göstərir. Bu temperatur tədqiq olunan karbonil kompleksinin fiziki-kimyəvi xüsusiyyətləri - adsorbsiya entalpiyası ilə müəyyən edilir. Yaxşı, maddənin bu xüsusiyyəti, öz növbəsində, relativistik təsirlərin əhəmiyyətli rol oynadığı kimyəvi hesablamalarla proqnozlaşdırılır. Beləliklə, COMPACT analizatorunda Sg(CO) 6, W(CO) 6 və Mo(CO) 6-nın necə çökdürüldüyünü ölçməklə kimyəvi nəzəri hesablamaları yoxlamaq və bu növlərin adsorbsiya entalpiyasını ölçmək olar.

Bu tədqiqatın nəticələri Şəkildə göstərilmişdir. 4. Burada 32 cüt detektorun hər birində bir neçə xüsusiyyət var. Üst qrafik sadəcə bir hökmdar boyunca temperatur paylanmasıdır. Orta və alt qrafiklər, əslində, eksperimental məlumatların özlərini - volfram-164 (mərkəzdə) və seaborgium-265 (aşağı) nüvələrinin qeydə alınmış çürümələrinin detektorlar arasında paylanmasını göstərir. Burada, əlbəttə ki, seaborgium ilə kifayət qədər hadisələr yoxdur - iki həftəlik intensiv şüa ilə hədəfin davamlı şüalanması zamanı onlardan cəmi 18-i qeydə alınıb. Amma buna baxmayaraq, aydın görünür ki, onlar xətt boyu bərabər paylanmayıb, lakin sonuna yaxın, rəqəmləri 20-dən yuxarı olan detektorlarda. Bu prosesin olduqca yaxınlarda hesablanmış adsorbsiya entalpiyası ilə modelləşdirilməsi zamanı təxminən eyni mənzərə əldə edilmişdir. yalnız bu maddələr üçün nəzəri iş. Bənzər bir mənzərə qeyri-sabit volfram izotoplu və molibden izotopları olan birləşmələr üçün müşahidə olunur (onlar şəkildə göstərilmir): paylanmaların maksimumu nəzəri hesablamaların proqnozlaşdırdığı yerə düşür. Bu təsadüf ağır atomların strukturunun tam relativistik hesablanmasının müasir üsullarının eksperimental məlumatları adekvat şəkildə təsvir etdiyinə əlavə əminlik verir.

Nəhayət, bu araşdırmaya quş baxışı ilə baxmaq faydalıdır. Bir qayda olaraq, qeyri-sabit superağır elementlər nüvə fizikasında yeni biliklər naminə fizikləri maraqlandırır. Ancaq təbiət bizə imkan verdiyindən, bu elementlər başqa bir məqsəd üçün istifadə edilə bilər - nə qədər yaxşı proqnozlaşdıra biləcəyimizi yoxlamaq üçün kimyəvi belə atomların xüsusiyyətləri. Bu bilik, öz növbəsində, bizə özlüyündə deyil, relativistik təsirləri nəzərə alaraq, ağır atomların elektron strukturlarının hesablanmasının bütün müasir nəzəriyyəsinin əlavə sınağı kimi lazımdır. Və buradan sırf tətbiqi tədqiqatdan real fundamental elmə qədər çoxsaylı tətbiqlər gəlir. Transaktinoidlərin kimyası bir daha fizikanın ən müxtəlif sahələrinin və əlaqəli fənlərin bir-birinə necə güclü bağlı olduğunu vurğulayır.

Ətrafımızda baş verən və sənayedə istifadə olunan kimyəvi reaksiyaların əksəriyyəti mürəkkəbdir. Mexanizmdən asılı olaraq, onlar bölünür geri çevrilə bilən,paralel,ardıcıl,qoşma,zəncir.

Qaytarıla bilən reaksiyalara verilmiş şəraitdə həm irəli, həm də əks istiqamətdə kortəbii olaraq baş verə bilən reaksiyalar daxildir. Ümumiyyətlə, geri dönən reaksiyanın kimyəvi tənliyi aşağıdakı kimi yazılır:

aA + bB+ … ↔cC+dD+ …,

harada a,b, ilə,d,…. – ilkin (A, B, ....) və son düsturların (C,) qarşısında stoxiometrik əmsallar.D, ...) maddələr.

Canlı orqanizmlərdə baş verən geri dönən prosesə misal olaraq esterləşmə reaksiyasını göstərmək olar:

R 1 – COOH + HO – R 2 ↔ R 1 – C(O)O – R 2 + H 2 O,

və sənayedə istifadə olunur - azot və hidrogendən ammonyak sintezi:

3 H 2 +N 2 ↔ 2NH 3

Cgeri dönən reaksiyanın sürəti irəli və əks reaksiyaların sürətləri arasındakı fərqə bərabərdir.

Paralel reaksiyalar aşağıdakı formada olan reaksiyalardır:

yəni eyni başlanğıc maddələrin bir-biri ilə eyni vaxtda reaksiya verərək müxtəlif məhsullar əmələ gətirdiyi.

Bu tip reaksiyalara misal olaraq müəyyən şərtlər altında iki istiqamətdə gedə bilən Berthollet duzu KClO 3-ün parçalanma reaksiyasını göstərmək olar.

Paralel olaraq bəzi radioaktiv elementlərin atom nüvələrinin parçalanması iki və ya daha çox mexanizm vasitəsilə baş verə bilər. Paralel reaksiyalar xüsusilə üzvi kimyada tez-tez baş verir. Məsələn, toluol sulfat turşusu ilə sulfonlaşdırıldıqda, orto- və parasulfo törəmələri eyni vaxtda əmələ gələ bilər:

Bəzi hallarda canlı orqanizmlərin hüceyrələrində baş verən biokimyəvi reaksiyalar da paralel ola bilər. Məsələn, qlükozanın enzimatik fermentasiyası:

1) C 6 H 12 O 6
2 C 2 H 5 OH+ 2CO 2

spirtli fermentasiya

2) C 6 H 12 O 6
СH 3 – CH(OH) – COOH

laktik turşu fermentasiyası

Müəyyən şəraitdə bir çox paralel reaksiyalar əsasən yalnız bir istiqamətdə gedə bilər.

Paralel reaksiyanın sürəti onun ən sürətli mərhələsinin sürəti ilə müəyyən edilir.

Ardıcıl reaksiyalar, başlanğıc maddələrdən son məhsulun əmələ gəlməsinin birbaşa baş vermədiyi, lakin mütləq müəyyən edilmiş ardıcıllıqla bir-birinin ardınca baş verən bir sıra aralıq mərhələlər vasitəsilə baş verdiyi reaksiyalardır. Sxematik olaraq, bu prosesi aşağıdakı kimi təsvir etmək olar:

A → B → C → D,

burada hər hərf prosesin ayrıca mərhələsini bildirir. Ümumiyyətlə, ardıcıl reaksiyalarda belə mərhələlərin sayı çox fərqli ola bilər (bir neçə vahiddən bir neçə onlarla qədər). Üstəlik, mərhələlərin hər biri, öz növbəsində, mütləq sadə mono- və ya bimolekulyar reaksiya deyil, həm də mürəkkəb ola bilər.

Ardıcıl reaksiyalar təbiətdə geniş yayılmışdır və xüsusilə canlı orqanizmlərdə və bitkilərdə baş verən biokimyəvi proseslərdə müşahidə olunur. Belə reaksiyalara misal olaraq qlükozanın fotosintezi və bioloji oksidləşməsi, oliqo- və polisaxaridlərin hidrolizi və s.

Ardıcıl reaksiyaların kinetikasının hesablanması mürəkkəbdir və yalnız az sayda mərhələdən ibarət nisbətən sadə proseslər üçün kifayət qədər dəqiq həyata keçirilə bilər.

Bununla belə, ardıcıl reaksiyanın mərhələlərindən biri bütün digərlərinə nisbətən əhəmiyyətli dərəcədə aşağı sürətə malikdirsə, onda ümumi reaksiya sürəti bu vəziyyətdə adlanan bu xüsusi mərhələnin sürəti ilə müəyyən ediləcəkdir.məhdudlaşdıran.

Məsələn, azot oksidinin (II) xlorlama reaksiyası

2NO+Cl 2 = 2NOCl

iki mərhələdən ibarətdir:

1) NO + Cl 2 = NOCl 2;

2) NOCl 2 + NO = 2NOCl

Birinci mərhələ qeyri-sabit məhsul NOCl 2 əmələ gəlməsi ilə sürətlə davam edir. İkinci mərhələ yavaş və məhdudlaşdırıcıdır. Bütün reaksiyanın sürəti kinetik tənliklə təsvir edilir

= k
·CNO

və bu reaksiyanın ümumi sırası 2-dir.

Aşağıdakı sxemə uyğun olaraq gedən reaksiyalara konjugat deyilir:

Bu reaksiyalardan biri müstəqil şəkildə davam edə bilər, ikinci reaksiya isə yalnız birincinin iştirakı ilə mümkündür. Beləliklə, bir reaksiyanın baş verməsi ikincinin həyata keçirilməsinə başlayır.

Biyokimyada birləşmə reaksiyaları mümkündür. Onlar hüceyrələrdə olur və ΔG 2 > 0 ilə ikinci reaksiya üçün tələb olunan enerji birinci reaksiya tərəfindən təmin edilir, bunun üçün ΔG 1< 0. Причём │ΔG 1 │>│ΔG 2 │, yəni. bütövlükdə bütün proses Gibbs enerjisinin azalması ilə gedir. Belə biokimyəvi reaksiyalar başqa adlanır tandem.

Tez-tez birləşmə reaksiyalarının mexanizmi birinci mərhələdə bütün digər reaksiyaların baş verməsini başlatan aktiv ara hissəciklərin (radikallar və ya ionlar) meydana gəlməsindən ibarətdir.

Bu tip birləşmə reaksiyalarının sxemi ümumiyyətlə aşağıdakı kimi təqdim edilə bilər:

burada C aktiv ara hissəcikdir.

Məsələn, sulu məhlulda olan benzol H 2 O 2 ilə oksidləşmir, lakin ikivalentli dəmir duzu əlavə edildikdə, fenol və bifenilə çevrilir. Bu prosesi başlamaq üçün Fe 2+ ionları əvvəlcə H 2 O 2 ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və OH radikallarını əmələ gətirir.

Fe 2+ + H 2 O 2 → Fe 3+ + OH – + ˙ oh,

sonra benzolla reaksiyaya girir

C 6 H 6 + ˙ OH → ˙ C 6 H 5 + H 2 O

˙ C 6 H 5 + ˙ OH → C 6 H 5 OH

Fe 2+ ilə eynidir

Fe 2++ ˙ OH→Fe 3+ +OH –

Kimyəvi induksiya hadisəsini ilk dəfə N.A. Şilov 1905-ci ildə

Zəncirvari reaksiyalar xarici enerji səviyyəsində qoşalaşmamış elektronları olan atomları ehtiva edən aktiv hissəciklərin (və ya başqa sözlə, sərbəst radikalların) iştirakı ilə bir sıra müntəzəm təkrarlanan elementar mərhələlərdən keçən kimyəvi reaksiyalardır.

Zəncirvari reaksiyalara yanma, polimerləşmə və polikondensasiya, nüvə parçalanması və s.

Zəncirvari reaksiyaların mexanizmi sərbəst radikalların (çox vaxt tək atomlu) yüksək kimyəvi aktivliyə malik olmasıdır. Onlar sabit molekullarla asanlıqla qarşılıqlı əlaqədə olur və onları aktiv hissəciklərə çevirir, sonra reaksiya məhsulları və yeni radikallar əmələ gətirir və beləliklə, sonrakı mərhələlər zənciri yaranır. Zəncirvari reaksiya bütün maddə reaksiya verənə qədər və ya aktiv radikal hissəciklər yox olana qədər davam edir.

Zəncirvari reaksiyalar üç mərhələ ilə xarakterizə olunur: 1) zəncirvari başlanğıc; 2)zəncir inkişafı və ya böyüməsi; 3)açıq dövrə.

Zəncirin başlanğıcı elementar kimyəvi aktla başlayır, bunun nəticəsində aktiv hissəcik əmələ gəlir. Bu proses enerji tələb edir və maddənin qızdırılması, ionlaşdırıcı şüalanmaya məruz qalması və ya katalizatorun təsiri ilə baş verə bilər.

Məsələn, zəncir mexanizmi (H 2 + Cl 2 = 2HCl) üzrə baş verən hidrogen xlorid və hidrogen və xlorun sintezi reaksiyasında zəncirin əmələ gəlməsi prosesə uyğun gəlir.

Cl2 2 ∙ Cl

Zəncirvari inkişaf, yaranan radikalları əhatə edən reaksiya mərhələlərinin dövri təkrarlanmasıdır. Onlar başqa cür zəncir halqaları adlanır:

H 2 + · Cl→HCl+ ˙ H

˙ H+Cl 2 →HCl+ ˙ Cl

H2+ ˙ Cl→HCl+ ˙ H

Cl2+ ˙ H→HCl+ ˙ Cli və s.

Zəncirin uzunluğu qırılmadan əvvəl zəncirin nüvələşməsinin bir aktı nəticəsində reaksiya verən başlanğıc maddənin molekullarının sayı ilə müəyyən edilir.

İnkişaf mərhələsinin xüsusiyyətlərinə görə zəncirvari reaksiyalar bölünür budaqsız Və budaqlanmış. Birinci halda, sərbəst aktiv radikal hissəciklərin sayı bütün bu mərhələ ərzində dəyişməz olaraq qalır.

Budaqlanmış zəncirvari reaksiyalarda bir aktiv hissəciyin istehlakı bir neçə (iki və ya daha çox) digər aktiv hissəciklərin meydana gəlməsinə səbəb olur. Sxematik olaraq bunu aşağıdakı kimi təqdim etmək olar:

Zəncirin dayandırılması aktiv hissəciklərin bir-biri ilə qarşılıqlı təsiri nəticəsində yoxa çıxmasına uyğundur:

˙ H+ ˙ H=H2

˙ Cl+ ˙ Cl=Cl 2 açıq dövrə

˙ H+ ˙ Cl=HCl

Bundan əlavə, damar divarları tərəfindən hissəciklərin adsorbsiyası zamanı, iki aktiv hissəcik aktiv hissəciklərin artıq enerji verdiyi üçüncü ilə (inhibitor adlanır) toqquşduqda baş verə bilər. Buna görə də zəncirvari reaksiyalar sürətinin reaksiya qabının ölçüsündən, formasından və materialından, inhibitor kimi çıxış edən yad inert maddələrin mövcudluğundan asılılığı ilə xarakterizə olunur.

Budaqlanmamış zəncirvari reaksiyaların sürəti ən yavaş mərhələnin sürəti ilə müəyyən edilir, yəni. zəncirin mənşəyi. Bu tip reaksiyaların hər bir mərhələsi üçün kimyəvi kinetikanın adi tənliklərindən (birinci və ya ikinci dərəcəli) istifadə olunur.

Budaqlanmış kimyəvi reaksiyalar mürəkkəb bir kinetik qanuna uyğun olaraq davam edə bilər və xüsusi bir sıraya malik deyildir. Onlardakı radikalların "çoxalması" çox vaxt uçqun kimi bir prosesə gətirib çıxarır və bu da partlayışa səbəb olur. Lakin bu reaksiyalarda zəncirin kəsilməsi də mümkündür. Buna görə də, zəncirin şaxələnmə sürəti onun qırılma sürətindən çox olarsa, prosesin sürətində sürətli artım (partlayışa qədər) baş verir. Zəncirvari reaksiyalar nəzəriyyəsi akademik N.N.-nin əsərlərində işlənmişdir. Semyonova, S.N. Hinshelwood (İngiltərə) və başqa alimlər.

Aktiv hissəciklərin radikal deyil, kimyəvi bağın heterolitik parçalanması nəticəsində əmələ gələn ionlar olduğu zəncirvari reaksiyalar var:

A : B → A ˉ : +B+

Praktikada oxşar mexanizm tez-tez doymamış üzvi birləşmələrin polimerləşmə reaksiyalarında həyata keçirilir.