ინფორმაცია

ქიმია – არაორგანული ქიმია

მჟავები

გავიხსენოთ მჟავები, რომელთა შესახებ დღემდე გსმენიათ: გოგირდმჟავა- , რომელიც ავტომობილის აკუმულატორებში ასხია. მარილმჟავა – HCl, რომელსაც ადამიანის კუჭის წვენი შეიცავს, ნახშირმჟავა – , რომლის მომჟავო გემო თქვენთვის ცნობილია გამაგრილებელი სასმელებით. ბუნებაში ბევრი მჟავა გვხვდება: ლიმონმჟავა – ლიმონში, ვაშლისმჟავა – ვაშლში, ყურძნის წვენის ამჟავებისას მიიღება ყველასათვის ცნობილი ძმარმჟავა, რძის ამჟავების დროს კი – რძემჟავა.
ქიმიის ლაბორატორიაში მუშაობა და ცდების ჩატარება მჟავების გამოყენების გარეშე წარმოუდგენელია.
* მჟავა არის რთული ნივთიერება, რომელიც შედგება წყალბადის ატომებისა და მჟავას ნაშთისაგან.
მჟავას მოლეკულის ქიმიური ფორმულის დაწერა წყალბადით იწყება. მჟავას მოლეკულაში წყალბადთან დაკავშირებულ ატომს ან ატომთა ჯგუფს მჟავას ნაშთი ეწოდება. მჟავებს ძირითადად არამეტალები წრმოქმნიან. მჟავას ზოგადი ფორმულა ასეთია:


სადაც R მჟავას ნაშთს აღნიშნავს, X კი მის ვალენტობას.
მჟავას ნაშთის ვალენტობას მასთან დაკავშირებულ წყალბადატომთა რიცხვი განსაზღვრავს, ანუ რამდენვალენტიანიცაა მჟავას ნაშთი, იმდენ წყალბადატომს იკავშირებს იგი. მაგალითად, ქლორწყალბადმჟავას HCl (მარილმჟავას) ნაშთი – CI(I) ერთვალენტიანია, გოგირდმჟავას H2SO4 ნაშთი – SO4 (II) ორვალენტიანია.
ცხადია, შეამჩნიეთ რომ ზოგიერთი მჟავა ჟანგბადს შეიცავს, ზოგი კი-არა. ამ ნიშნით მჟავები იყოფა ჟანგბადიან და უჟანგბადო მჟავებად.
* მჟავას, რომლის მჟავური ნაშთიც ჟანგბადს შეიცავს, ჟანგბადიანი მჟავა ეწოდება.
* მჟავას, რომლის მჟავური ნაშთიც არ შეიცავს ჟანგბადს, უჟანგბადო მჟავა ეწოდება.
განსხვავდება ჟანგბადიანი და უჟანგბადო მჟავების სახელწოდების შედგენის წესიც .
უჟანგბადო მჟავას სახელწოდების შედგენისას, პირველად ვასახელებთ მჟავას წარმომქმნელ ქიმიურ ელემენტს, შემდეგ ვამატებთ სიტყვას – “წყალბადმჟავა”.
მაგალითად:
HCl – ქლორწყალბადმჟავა
HBr – ბრომწყალბადმჟავა
H2S – გოგირდწყალბადმჟავა
HF – ფტორწყალბადმჟვა
HI – იოდწყალბადმჟვა
ჟანგბადიანი მჟავას სახელწოდების შედგენისას კი – ვასახელებთ მჟავას წარმომქმნელ ქიმიურ ელემენტს და ვამატებთ სიტყვას – “მჟავა”.
მაგალითად:
HNO3 – აზოტმჟავა
H2SO4 – გოგირდმჟავა
H3PO4 – ფოსფორმჟვა
H2CO3 – ნახშირმჟავა
H2SiO3 – სილიციუმმჟავა

როდესაც ელემენტი წარმოქმნის ორ მჟავას, იმ მჟავას სახელწოდებაში, რომლის
მოლეკულაში ჟანგბადის ატომების ნაკლები რიცხვია, მჟავას წარმომქმნელი ელემენტის
სახელწოდებას ემატება სუფიქსი “ოვან”-ი. მაგალითად, აზოტოვანმჟავა – HNO2,
გოგირდოვანმჟავა -H2SO3.
ზოგიერთი მჟავას და მჟავური ნაშთის სახელწოდება მოცემულია ცხრილში:


* მჟავაში ელემენტის ვალენტობა უდრის მის ჟანგვის ხარისხს და გამოითვლება ისევე,
როგორც ჟანგვის ხარისხი ჩვენთვის ცნობილი წესების გამოყენებით. უჟანგბადო მჟავაში
ელემენტის ვალენტობა უდრის წყალბადატომების რიცხვს, ხოლო ჟანგბადიან მჟავაში
ჟანგბადის ატომების გაორკეცებულ რაოდენობას უნდა გამოვაკლოთ წყალბადატომების
რიცხვი.
მაგალითად:  -ში სილიციუმის ვალენტობა უდრის
3 . 2 – 2 = 4
მჟავებში არის კოვალენტურ-პოლარული ბმები, მაგრამ მჟავას წყალში გახსნისას წყლის
მოლეკულების გავლენით ეს ბმა გადადის იონურში და მჟავას მოლეკულა შეიძლება
დაიშალოს წყალბადის დადებით და მჟავას ნაშთის უარყოფით იონებად:


თუ მჟავა რამდენიმე წყალბადატომს შეიცავს, ეს პროცესი, ანუ მჟავას დისოციაცია
(დაშლა იონებად), საფეხურებრივად მიმდინარეობს. მაგალითად:

მჟავების თვისებები
მჟავათა ქიმიური თვისებებიდან აღსანიშნავია მათი ურთიერთქმედება
1. მეტალებთან;
2. მეტალთა ოქსიდებთან;
3. მეტალთა ჰიდროქსიდებთან;
4. მარილებთან;
5. ინდიკატორთან;

მჟავაში წყალბადატომებს აქვთ მეტალით ჩანაცვლების უნარი. მჟავასა და მეტალს შორის
ურთიერთქმედებაში რომ გავერკვეთ, საჭიროა გავეცნოთ მეტალთა აქტიურობის მწკრივს:

ამ მწკრივში მეტალები განლაგებულია ისე, რომ მათი ქიმიური აქტიურობა ანუ რეაქციისუნარიანობა მარცხნიდან მარჯვნივ მცირდება. მწკრივში წყალბადიცაა, რადგან სწორედ წყალბადის მიმართაა განსაზღვრული მეტალის ქიმიური აქტიურობა. მწკრივში წყალბადამდე მდგომი მეტალები აძევებენ მას მჟავებიდან, წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები კი – ვერა. მაგალითად, აქტიურობის მწკრივში მაგნიუმი წყალბადამდეა, ამიტომ ის შევა რეაქციაში მარილმჟავასთან, გამოაძევებს წყალბადს და წარმოქმნის მარილს:

(ისარი ზემოთ მიუთითებს, რომ წყალბადი გამოიყო აირადი სახით).
ასევე ალუმინი:

ახლა მეტალთა აქტიურობის მწკრივში მოვნახოთ სპილენძი, ის წყალბადის შემდეგაა, ამიტომ არ შევა მჟავასთან რეაქციაში. როგორც ვხედავთ, მჟავა ურთიერთქმედებს (წყალბადის გამოყოფით) მხოლოდ იმ მეტალებთან, რომლებიც მეტალთა აქტიურობის მწკრივში წყალბადამდეა, მაგრამ მათი უმრავლესობა ურთიერთქმედებს ყველა მეტალის ოქსიდთან და ჰიდროქსიდთან, განურჩევლად იმისა, წყალბადამდეა მეტალი თუ წყალბადის შემდეგ. ამ შემთხვევებში მიიღება მარილი და წყალი:

რადგან, წყალბადის ატომებს აქვთ მეტალის ატომებით ჩანაცვლების უნარი, მჟავის სრული
განმარტება იქნება ასეთი:
* მჟავა არის რთული ნივთიერება, რომელიც მეტალის ატომებით ჩანაცვლების უნარის მქონე წყალბდატომებისა და მჟავური ნაშთისაგან შედგება.

არსებობენ ნივთიერებები, რომლებიც მჟავა არეში ფერს იცვლიან. მათ იყენებენ მჟავათა
აღმოსაჩენად და ინდიკატორებს უწოდებენ.

ინდიკატორებთან ურთიერთქმედება მჟავების მნიშვნელოვანი ქიმიური თვისებაა. ნებისმიერი მჟავა ინდიკატორთან მოქმედებისას ფერს იცვლის. მაგლითად, იისფერი ლაკმუსი მჟავაში წითლდება. რაც მეტია მჟავას სიძლიერე, მით ინტენსიურია შეფერვა.

მჟავათა უმრავლესობა უფერო სითხეა. მაგალითად . თუმცა ცნობილია მყარი მჟავებიც, მაგალითად, . თითქმის ყველა მჟავა იხსნება წყალში, გამონაკლისია სილიციუმმჟავა. არსებობენ ძლიერი და სუსტი მჟვები. გოგირდმჟავა, აზოტმჟავა, მარილმჟავა ძლიერი მჟავებია. უნდა გვახსოვდეს, რომ მჟავასთან მუშაობისას აუცილებელია სიფრთხილის ზომების დაცვა!

რეზიუმე:
* მჟავა არის რთული ნივთიერება, რომელიც შედგება მეტალის ატომებით ჩანაცვლების
უნარის მქონე წყალბადის ატომებისა და მჟავას ნაშთისაგან.
* მჟავა შეიძლება იყოს ჟანგბადიანი ან უჟანგბადო.
* მჟავას ნაშთის ვალენტობა ტოლია მჟვაში წყალბადატომების რიცხვის.
* მჟავაში წყალბადატომს ჩაანაცვლებენ ის მეტალები, რომლებიც მეტალთა აქტიურობის
მწკრივში წყალბადამდე დგანან.
* მჟავაში წყალბადატომის მეტალით ჩანაცვლებისას მიიღება მარილი.
* მჟავა წყალხსნარში იშლება იონებად წყალბადის კათიონის და მჟავას ნაშთის ანიონის
წარმოქმნით.

ოქსიდები

დღეისათვის ცნობილი 110 ელემენტიდან ბუნებაში გავრცელებულია 89. ეს ელემენტები 500 ათასამდე არაორგანულ ნაერთს წარმოქმნის. თითოეულ ნაერთს მისთვის დამახასიათებელი თვისებები აქვს, რომლითაც ის სხვა დანარჩენებისაგან განსხვავდება. ქიმიის ერთ-ერთი ამოცანაა ამ ნაერთების თვისებების შესწავლა, რაც არსებითად გამარტივდება, თუ მოვახდენთ ნაერთების კლასიფიკაციას, ე.ი. ჩამოვაყალიბებთ ნაერთების ძირითად კლასებს, რომლებიც მოიცავენ საერთო თვისებების მქონე ნივთიერებებს.
არაორგანული ნაერთების უმნიშვნელოვანეს კლასებს წარმოადგენენ: ოქსიდები, მჟავები, ფუძეები და მარილები.

ოქსიდებს ყველა ელემენტი წარმოქმნის, მეტალიც და არამეტალიც. მჟავებს ძირითადად არამეტალები წარმოქმნიან, ფუძეებს – მეტალები, ხოლო მარილებს მეტალებისა და არამეტალების და მათი შესაბამისი ნაერთების ურთიერთქმდების შედეგად ვღებულობთ.
ნაერთთა კლასების შესწავლა დავიწყოთ ოქსიდებით.
ქიმიური ელემენტებიდან ჟანგბადი ყველაზე გავრცელებულია დედამიწაზე. იგი ფტორის შემდეგ ყველაზე ელექტროუარყოფითია და ყველა დანარჩენ ელემენტთან შეუძლია დაკავშირება.
* ორი ელემენტის ნაერთს, რომელთაგან ერთ-ერთი ჟანგბადია, ოქსიდი ეწოდება.
ორელემენტიან ნაერთს სხვანაირად ბინარულ ნაერთსაც უწოდებენ. ამიტომ ოქსიდის განმარტება შეიძლება ასეთი იყოს:
* ჟანგბადშემცველ ბინარულ ნაერთს ოქსიდი ეწოდება.
თითქმის ყველა ქიმიური ელემენტი წარმოქმნის ოქსიდს.
ვინაიდან ჟანგბადი ნაერთებში ორვალენტიანია, ოქსიდების ზოგადი ფორმულა ასე ჩაიწერება:

სადაც E აღნიშნავს ელემენტს , n ელემენტის ვალენტობას.
ოქსიდების სახელწოდების შედგენის წესი მარტივია: ელემენტის სახელწოდებას დაერთვის სიტყვა “ოქსიდი”. მაგალითად:

ქიმიური ფორმულა სწორადაა შედგენილი, რადგან ფოსფორის ატომთა რიცხვის (ინდექსის) ნამრავლი მის ვალენტობაზე ტოლია ჟანგბადის ატომთა რიცხვის ნამრავლისა მის ვალენტობაზე.
ოქსიდში ერთ-ერთი ელემენტი ყოველთვის ჟანგბადია, მეორე კი შეიძლება იყოს მეტალი ან არამეტალი.
არამეტალის ოქსიდს ყოველთვის მჟავა შეესაბამება. მაგალითად:

მეტალის ოქსიდს ძირითადად ფუძე შეესაბამება, მაგალითად:

ამრიგად, ზოგიერთ ოქსიდს შეესაბამება მჟავა, ზოგიერთს კი ფუძე. შესაბამისად, ოქსიდები იყოფა მჟავა და ფუძე ოქსიდებად. არსებობენ ისეთი ოქსიდებიც, რომლებსაც შეესაბამებათ, როგორც მჟავა, ისე ფუძე. მათ ამფოტერული ოქსიდები ეწოდებათ. ამფოტერული ნიშნავს ორმაგი ბუნების მქონეს.
* ოქსიდს, რომელსაც შეესაბამება მჟავა, მჟავა ოქსიდი ეწოდება. მჟავა ოქსიდებს ძირითადად
არამეტალები წარმოქმნიან.
* ოქსიდს, რომელსაც შეესაბამება ფუძე, ფუძე ოქსიდი ეწოდება. ფუძე ოქსიდებს მეტალები
წარმოქმნიან.
* ამფოტერულ ოქსიდებს წარმოქმნიან ზოგიერთი მეტალები. მაგალითად, ალუმინის ოქსიდი

, თუთიის ოქსიდი- ZnO და ზოგიერთი სხვა.

მჟავის შესაბამისი მჟავა ოქსიდის ფორმულა რომ დავწეროთ, უნდა განვსაზღვროთ მჟავაში არამეტალის ჟანგვის ხარისხი, რომელიც მისი ვალენტობის ტოლია, და შემდეგ უნდა შევადგინოთ ამ ელემენტის ოქსიდის ფორმულა ვალენტობის გათვალისწინებით. მაგალითად:

მჟავა  – ის შესაბამისი მჟავა ოქსიდის ფორმულა რომ შევადგინოთ, განვსაზღვროთ გოგირდის დაჟანგვის ხარისხი ამ მჟავაში იმ წესების გამოყენებით, რომლებიც უკვე ვიცით:

მაშასადამე, შესაბამის ოქსიდში გოგირდი უნდა იყოს VI ვალენტოვანი.

ფუძის შესაბამისი ფუძე ოქსიდის ფორმულის შეასდგენად ჯერ ვიგებთ მეტალის ვალენტობას, რომელიც მასთან დაკავშირებული OH ჯგუფების რიცხვის ტოლია და მერე ვადგენთ ოქსიდის ფორმულას.  მაგალითად -ში ალუმინი სამვალენტიანია, რადგან მასთან სამი OH ჯგუფია დაკავშირებული, ამიტომ ოქსიდის ფორმულა იქნება:

თუ ოქსიდის წარმომქმნელი ელემენტი არამეტალია, მაშინ ოქსიდი მჟავა ოქსიდია, თუ მეტალი, მაშინ – ფუძე ოქსიდი.

ელემენტების უმაღლესი ოქსიდების ზოგადი ფორმულები მოცემულია პერიოდული სისტემის ჯგუფების ქვეშ. ეს ფორმულები შეესაბამება მთავარი ჯგუფების ელემენტებს და მათში ისინი ავლენენ უმაღლეს ვალენტობას, რომელიც ჯგუფის ნომრის ტოლია. მაგალითად, პირველი ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის ელემენტები წარმოქმნიან ოქსიდებს ზოგადი ფორმულით: . წყლის გარდა ისინი ყველა ფუძე ოქსიდებია, მეორე ჯგუფის ელემენტებს შეესაბამებათ ოქსიდები ზოგადი ფორმულით RO – BeO, MgO, CaO და ა.შ. ისინი ძირითადად ფუძე ოქსიდებს მიეკუთვნებიან. ჰალოგენებს ანუ მეშვიდე ჯგუფის ელემენტებს შეესაბამებათ უმაღლესი ოქსიდები- 

როგორ შეიძლება მივიღოთ ოქსიდები?

როგორც ფუძე, ისე მჟავა ოქსიდი მიიღება მარტივი და რთული ნივთიერებების ურთიერთქმედებისას ჟანგბადთან.
1.მარტივი ნივთიერებების უშუალოდ ჟანგბადთან შეერთებით:
მაგალითად რკინა სუფთა ჟანგბადში იწვის კაშკაშა ნაპერწკლებით:

თეთრი ფოსფორი ჰაერზე ბოლავს, უერთდება ჰაერის ჟანგბადს და წარმოიქმნება
ფოსფორის (V) ოქსიდი:

გოგირდი სუფთა ჟანგბადში იწვის ლამაზი ლურჯი ალით და მიიღება გოგირდის (IV) ოქსიდი

2. რთულ ნივთიერებათა წვით. ამ დროს მიიღება რთული ნივთიერების შემადგენელი ელემენტების შესაბამისი ოქსიდები.
მაგალითად, ბუნებრივი გაზის შემადგენელი აირების: მეთანის ან პროპანის წვა

3. ზოგიერთი ჟანგბადშემცველი ნივთიერების, მაგალითად ცარცის დაშლით გაცხელებისას:

წყალთან ურთიერთქმედებისას მჟავა ოქსიდი წარმოქმნის მჟავას:

ყველა მჟავა ოქსიდი წყალში ხსნადია, გამონაკლისია მხოლოდ – ქვიშა.  წყალში არ იხსნება, ამიტომ მისი შესაბამისი მჟავა მიიღება არაპირდაპირი გზით. 

ფუძე ოქსიდებს შორის წყალში ხსნადია მხოლოდ ტუტე და ტუტე მიწა მეტალთა ოქსიდები, ესენია:

. (MgO მხოლოდ ცხელ წყალში იხსნება). წყალთან ურთიერთქმედებისას ეს ოქსიდები წარმოქმნიან ტუტეებს. ამიტომაც ეწოდებათ მათ ტუტე და ტუტე მიწათა მეტალები.
ოქსიდებისთვის დამახასიათებელი ქიმიური თვისებების ამსახველი სქემა ზოგადად შეიძლება ასე გამოვსახოთ:

ოქსიდები ერთმანეთისაგან განსხვავდება აგრეგატული მდგომარეობით და შეფერილობით: მაგალითად, CaO თეთრი ფერისაა, CuO შავი ფერის მყარი ნივთიერებაა, უფერო თხევადი ნივთიერებაა, მურა ფერის აირია.

ოქსიდებს დიდი გამოყენება აქვთ ჩვენს ყოფა-ცხოვრებაში:

ანუ “მშრალი ყინული” გამოიყენება ნაყინის შესანახად, ლიმონათისა და მინერალური წყლების ჩამოსასხმელად, ცეცხლსაქრობებში.

 გამოიყენება სამხატვრო საღებავების ფერის მიმცემად.

CaO ანუ ჩაუმქრალი კირი გამოიყენება სოფლის მეურნეობაში და მშენებლობაზე.

რეზიუმე:
* არაორგანული ნაერთების უმნიშვნელოვანეს კლასებს წარმოადგენენ: ოქსიდები, მჟავები, ფუძეები და მარილები.
* ჟანგბადშემცველ ბინარულ ნაერთს ოქსიდი ეწოდება.
ოქსიდების ზოგადი ფორმულაა: 
* ოქსიდს, რომელსაც შეესაბამება მჟავა, მჟავა ოქსიდი ეწოდება. მჟავა ოქსიდებს ძირითადად არამეტალები წარმოქმნიან.
* ოქსიდს, რომელსაც შეესაბამება ფუძე, ფუძე ოქსიდი ეწოდება. ფუძე ოქსიდებს მეტალები წარმოქმნიან.
* ამფოტერულ ოქსიდებს წარმოქმნის ზოგიერთი მეტალი.
* ოქსიდი მიიღება მარტივი ნივთიერებების უშუალოდ ჟანგბადთან შეერთებით, რთულ ნივთიერებათა წვით ან ჟანგბადშემცველი მარილების დაშლით გაცხელებისას.
* ოქსიდები ერთმანეთისაგან განსხვავდება აგრეგატული მდგომარეობითა და შეფერილობით და ფართოდ გამოიყნებიან ყოფაცხოვრებაში.

ჟანგვა – აღდგენის რეაქციები

მოლეკულა იშლება შემადგენელ ატომებად და იგივე ატომებისგან წარმოიქმნება ახალი მოლეკულები, ანუ ერთი ნივთიერება გარდაიქმნება სხვა ნივთიერებად.
* ნივთიერების გარდაქმნის პროცესს ქიმიური რეაქცია ეწოდება;
* რეაქციები ჩაიწერება რეაქციის ქიმიური განტოლებით(ტოლობით);
* რეაქციის ქიმიური ტოლობა ჩაიწერება ქიმიური ფორმულების, მათემატიკურ მოქმედებათა ნიშნებისა და კოეფიციენტების საშუალებით.

მაგალითად, წყლის მოლეკულის წარმოქმნის რეაქცია ასე ჩაიწერება:

კოეფიციენტი გვიჩვენებს რამდენი ცალკეული მოლეკულა მონაწილეობს რეაქციაში.
რექციების მიმდინარეობისას ყოველთვის მოქმედებს მასის მუდმივობის კანონი, რომლის თანახმად აღებული ნივთიერებების მასა ყოველთვის ტოლია მიღებული ნივთიერებების მასისა.

რეაქციის ტოლობა რომ სწორად ჩავწეროთ, ყოველთვის საჭიროა რეაქციის გათანაბრება, ანუ კოეფიციენტების შერჩევა, რომ ატომების რაოდენობა საწყის და საბოლოო ნივთიერებებში იყოს ერთნაირი.

ტოლობაში ისრის მარცხენა მხარეს იწერება რეაქციაში შესული საწყისი ნივთიერებები ანუ რეაგენტები, ხოლო ისრის მარჯვენა მხარეს, რეაქციის შედეგად მიღებული ნივთიერებები ანუ პროდუქტები.
ეს ტოლობა გვიჩვენებს, რომ რეაქციის საწყისი ნივთიერებები ანუ რეაგენტებია წყალბადის ორი მოლეკულა და ჟანგბადის ერთი მოლეკულა, ხოლო რეაქციის პროდუქტია წყლის ორი მოლეკულა.

არსებობს ქიმიური რეაქციების ოთხი ძირითადი ტიპი: შეერთების, დაშლის, ჩანაცვლების და მიმოცვლის.
* შეერთების რეაქციის დროს ორი ან მეტი მარტივი ან რთული ნივთიერებისაგან მიიღება ერთი ახალი ნივთიერება.
* დაშლის რეაქციის დროს ერთი რთული ნივთიერებისაგან მიიღება რამდენიმე მარტივი ან რთული ნივთიერება.
* ჩანაცვლების დროს მარტივი ნივთიერების ატომები ჩაენაცვლება რთულის შემადგენელ ატომებს.
* მიმოცვლის რეაქციის დროს კი რთული ნივთიერებების შემადგენელი ატომები მიმოიცვლებიან.

არსებობენ რეაქციები, რომელთა მიმდინარეობის დროსაც ელემენტთა ჟანგვის ხარისხები იცვლება. ასეთ რეაქციებს ჟანგვა-აღდგენის რექციები ეწოდებათ. მაგალითად, რკინის შეერთება გოგირდთან:

ეს არის შეერთების რექცია, სადაც ორი მარტივი ნივთიერებიდან მიიღება ერთი რთული ნივთიერება. რეაგენტების – მარტივი ნივთიერებების ჟანგვის ხარისხები ნულის ტოლია. ხოლო მიღებულ პროდუქტში – რთულ ნივთიერებაში:
* გოგირდის დაჟანგვის ხარისხი უარყოფითია და უდრის -2-ს, რადგან მას გარე შრის დასრულებამდე აკლია 2 ელექტრონი(გოგირდი მეექვსე ჯგუფის ელემენტია და გარე შრეზე აქვს 6 ელექტრონი) და იერთებს რკინის ატომის მიერ გაცემულ 2 ელექტრონს:

 მიიღო

* რკინის ჟანგვის ხარისხი შესაბამისად იქნება +2, რადგან რკინის ატომმა გასცა 2 ელექტრონი:

 გასცა 

რეაგენტებმა შეიცვალეს ჟანგვის ხარისხი, ესე იგი, ეს რეაქცია ჟანგვა-აღდგენისაა.

* ატომის მიერ ელექტრონის გაცემის პროცესს ეწოდება ჟანგვა, ხოლო ელექტრონის მიღების პროცესს – აღდგენა.

* ელექტრონების გაცემას ანუ ჟანგვას ყოველთვის ახლავს ელექტრონების მიღების ანუ აღდგენის პროცესი.

  გასცა – დაიჟანგა

 მიიღო – აღდგა

თუ რეაქციის მიმდინარეობისას არ იცვლება ელემენტთა ჟანგვის ხარისხები, მაშინ რეაქცია არ არის ჟანგვა-აღდგენის. იმისათვის, რომ დავადგინოთ ჟანგვა-აღდგენისაა თუ არა რეაქცია, უნდა გამოვთვალოთ ელემენტთა ჟანგვის ხარისხები აღებულ და მიღებულ ნაერთებში. თუ ხარისხი ერთ ელემენტს მაინც ეცვლება, რეაქცია ჟნგვა – აღდგენისაა, ხოლო თუ არცერთს არ ეცვლება, მაშინ – არა.

ნატრიუმსა და ქლორს შორის რეაქციის დროს ნატრიუმი გასცემს ელექტრონს, ესე იგი იჟანგება, ხოლო ქლორი იერთებს ელექტრონს, ესე იგი აღდგება:

* ელემენტი, რომელიც გასცემს ელექტრონს იჟნგება და აღმდგენია, ხოლო რომელიც იღებს ელექტრონს – აღდგება და მჟანგავია.

* რამდენ ელექტრონსაც გასცემს აღმდგენი, იმდენ ელექტრონს იერთებს მჟანგავი ანუ ჟანგვა -აღდგენის რეაქციის დროს გაცემული და მიღებული ელექტრონების რიცხვი თანაბარია და მყარდება ელექტრონული ბალანსი.

ამ რეაქციაში ნატრიუმმა ქლორი აღადგინა ანუ აღმდგენია, ხოლო ქლორმა ნატრიუმი დაჟანგა ანუ მჟანგავია:

აღმდგენი დაიჟანგა

მჟანგავი  აღდგა

განვიხილოთ თუთიის ჟანგბადთან შეერთების რეაქცია. ეს რეაქცია ჰაერზე მიმდინარეობს ჩვეულებრივ პირობებში:

ჟანგბადის ატომი თუთიის ატომს ართმევს 2 ელექტრონს და აღდგება ჟანგბადის იონამდე, მისი დაჟანგვის ხარისხი გახდება -2. ხოლო თუთიის ატომი იჟანგება თუთიის დადებით იონამდე დაჟანგვის ხარისხით +2.

რეაქცია ჩიწერება ასე:

აღმდგენი  დაიჟანგა (ჟანგვის ნახევარრეაქცია)

მჟანგავი აღდგა (აღდგენის ნახევარრეაქცია)

გაცემული ელექტრონების რიცხვია 2, ხოლო მიღებული ელექტრონების რიცხვია 4.

     2

      4 

რადგან მათი რიცხვი თანაბარი უნდა იყოს, გვჭირდება კოეფიციენტები 2 და 1.

     2         2

      4         1

ჟანგბადის ერთი მოლეკულა ჟანგავს თუთიის ორ ატომს. ამ კოეფიციენტებით ვადგენთ რეაქციის პროდუქტის კოეფიციენტსაც. რეაქციის სრული ჩანაწერი იქნება ასეთი:

რეაქციის ტოლობაში კოეფიციენტების პოვნის ამ მეთოდს ელექტრონული ბალანსის მეთოდი ეწოდება.

2. ვერცხლი ჰაერზე უერთდება გოგირდს. ამ რეაქციის დროსაც გოგირდის ერთი ატომი ართმევს ელექტრონებს ვერცხლის ჯერ ერთ, მერე მეორე ატომს და გარდაიქმნება უარყოფით იონად ანუ აღდგება, ხოლო ვერცხლის ატომები აძლევენ გოგირდის ატომს თითო ელექტრონს და გარდაიქმნებიან ვერცხლის დადებით იონებად ანუ იჟანგებიან:

     1            2 

                       2

            2             1 

ჟანგვა-აღდგენის რეაქციის შედგენისას ვმოქმედებთ შემდეგნაირად:

1. ვწერთ მორეაგირე ნივთიერებების და პროდუქტების ფორმულებს და ისრით ვაჩვენებთ რეაქციის მიმართულებას.

2. ვსაზღვრავთ თითოეული ელემენტის ჟანგვის ხარისხს.

3. ამოვწერთ იმ ელემენტებს, რომლებმაც შეიცვალეს ხარისხები:

4. განვსაზღვრავთ თითოეული ელემენტის მიერ გაცემული და მიღებული ელექტრონების რიცხვს:

5. ვადგენთ ელექტრონულ ბალანსს: ვპოულობთ გაცემული და მიღებული ელექტრონების უმცირეს საერთო ჯერადს და ვათანაბრებთ მათ რიცხვს:

6. მიღებულ კოეფიციენტებს ვუწერთ რეაქციის მარცხენა ნაწილში შესაბამის ფორმულებს წინ.

7. აღნიშნული კოეფიციენტების მიხედვით ვათანაბრებთ რეაქციის მარჯვენა მხარეს:

8. ვამოწმებთ, თანაბარია თუ არა ატომთა რიცხვი ტოლობის ორივე მხარეს.
მარცხენა მხარეს: ფოსფორის – 4 ატომი, ჟანგბადის 10 ატომი;
მარჯვენა მხარეს – იგივე

ჟანგვა-აღდგნით რეაქციაში მჟანგავია ელემენტი (და ის ნაერთი, რომელიც ამ ელემენტს შეიცავს), რომლის ჟანგვის ხარისხი მცირდება, ხოლო აღმდგენია ელემენტი(და ის ნაერთი, რომელიც ამ ელემენტს შეიცავს), რომლის ჟანგვის ხარისხი იზრდება.

რეზიუმე:

* ატომის მიერ ელექტრონის გაცემის პროცესს ეწოდება ჟანგვა, ხოლო ელექტრონის მიღების პროცესს – აღდგენა;
* რეაქციებს, რომლებიც მიმდინარეობენ ელემენტთა ჟანგვის ხარისხების ცვლილებით, ჟანგვა-აღდგენის რეაქციები ეწოდებათ;
* ელემენტი, რომელიც გასცემს ელექტრონს იჟანგება და აღმდგენია, ხოლო რომელიც იღებს ელექტრონს – აღდგება და მჟანგავია;
* მჟანგავია ელემენტი, რომლის ჟანგვის ხარისხი მცირდება, ხოლო აღმდგენია ელემენტი, რომლის ჟანგვის ხარისხი იზრდება;
* ჟანგვა-აღდგენითი რექციების დროს მყარდება ელექტრონული ბალანსი: აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი ყოველთვის ტოლია მჟანგავის მიერ მიღებული ელექტრონების რიცხვისა;
* ელექტრონული ბალანსის მეთოდით შეიძლება გავათანაბროთ ჟანგვა-აღდგენის რეაქციები.

ამრიგად, გავეცანით ჟანგვა-აღდგენით რეაქციებს, მათი შედგენის წესებს, ელექტრონული ბალანსის მეთოდს.

ვალენტობა და ჟანგვის ხარისხი

ვალენტობა

ყველა ატომი(გარდა ინერტული აირების ატომებისა) მიისწარფვის გარე ელექტრონული შრის დასრულებისაკენ. ამის მიღწევა შესაძლებელია ელექტრონების გაცემის ან მიღების გზით ქიმიური ბმის წარმოქმნის პროცესში. ბმების რაოდენობას, რომელიც ატომმა შეიძლება დაამყაროს სხვა ატომებთან – ვალენტობა ეწოდება.

ვალენტობა არის ატომის უნარი, მიიერთოს სხვა ატომების განსაზღვრული რიცხვი.

მაგალითად:
* წყალბადს გააჩნია ერთადერთი ელექტრონი და შეუძლია გასცეს ან გააწყვილოს იგი, ან მიიღოს კიდევ ერთი ელექტრონი და დაისრულოს გარე შრე. ასე, რომ წყალბადის ვალენტობა ნაერთებში შეიძლება იყოს მხოლოდ 1-ის ტოლი.
* ჟანგბადს გააჩნია 2 გაუწყვილებელი ელექტრონი, ამიტომ მას შეუძლია მათი გაწყვილება ორ სხვა ელექტრონთნ. ამიტომ მისი ვალენტობა ყოველთვის 2-ია.

არიან 3, 4, 5, 6, 7 და 8 ვალენტიანი ატომებიც. რადგან ატომთა გარე შრეზე 8- ზე მეტი ელექტრონი არ მოძრაობს, 8-ზე მეტ ვალენტიანი ელემენტები არ არსებობენ.
ზოგ ელემენტს მუდმივი ვალენტობა აქვს, ზოგს ცვალებადი ანუ სხვადასხვა ნაერთში სხვადასხვა. ვალენტობას აღნიშნავენ რომაული ციფრებით.

მუდმივვალენტიანი ელემენტების ვალენტობა ემთხვევა მათ ჯგუფის ნომერს პერიოდულ სისტემაში.

ყველა ნივთიერებას აქვს მუდმივი შედგენილობა, რადგან ატომები ერთმანეთს უკავშირდებიან მკაცრად განსაზღვრული რაოდენობით ვალენტობების შესაბამისად. ნივთიერების შედგენილობა გამოისახება ქიმიური ფორმულით, რომელშიც ჩანს თუ რამდენი ატომისა და რომელი ელემენტის ატომებისაგან შედგება ის. ფორმულის ჩასაწერად გამოიყენება ელემენტთა სიმბოლოები და ინდექსები (რიცხვები სიმბოლოს მარჯვენა ქვედა კუთხეში). ინდექსი გვიჩვენებს თუ მოცემული ელემენტის რამდენი ატომია კონკრეტულ ფორმულაში.

მაგალითად, წყლის მოლეკულური ფორმულაა:

არსებობს გრაფიკული ანუ სტრუქტურული ფორმულა, სადაც ელემენტთა ვალენტობები გამოსახულია სავალენტო ხაზებით და გვიჩვენებს ატომთა შეერთების თანამიმდევრობას:

რამდენი სავალენტო ხაზიც აქვს ელემენტის სიმბოლოს, იმდენ ვალენტიანია ის ამ ნაერთში.
ნივთიერების ფორმულა რომ სწორად შევადგინოთ, უნდა ვიცოდეთ მასში შემავალი ელემენტების ვალენტობები. ვალენტობას ფორმულაში მიუთითებენ რომაული ციფრებით ელემენტის ქიმიური სიმბოლოს თავზე. ფორმულაში ერთი ელემენტის ვალენტობის და ინდექსის ნამრავლი ტოლი უნდა იყოს მეორე ელემენტის ვალენტობისა და ინდექსის ნამრავლისა.

მაგალითად, შევადგინოთ ფოსფორის ჟანგბადთან ნაერთის ფორმულა, თუ ვიცით, რომ ფოსფორი ამ ნაერთში V ვალენტიანია:

1. ვწერთ ელემენტთა სიმბოლოებს

2. თავზე ვაწერთ თავიანთ ვალენტობებს:

3. ვპოულობთ 5-ის და 2-ის უმცირეს საერთო ჯერადს, ესაა 10, და ინდექსების საპოვნელად ვყოფთ თითოეული ელემენტის ვალენტობაზე

4. მიღებულ რიცხვებს ვუწერთ ელემენტებს ინდექსებად:

ორელემენტიანი ანუ ბინარული ნაერთების ფორმულის შედგენისას თუ ვალენტობები არ იკვეცება, შიძლება ვისარგებლოთ მარტივი წესით: ვალენტობები ჯვარედინად მივუწეროთ ელემენტებს.მაგ:.

შესაძლებელია უცნობვალენტიანი ელემენტის ვალენტობის დადგენა თუ ცნობილია მეორე ელემენტის ვალენტობა ფორმულაში.
მაგალითად:

ამ ფორმულაში გოგირდის ინდექსია 1, რადგან ერთი არ იწერება, მაგრამ იგულისხმება (თუ სიმბოლოს ინდექსი არ უწერია, იგულისხმება, რომ მისი ინდექსია ერთი). რადგან ერთი ელემენტის ინდექსისა და ვალენტობის ნამრავლი ტოლი უნდა იყოს მეორე ელემენტის ინდექსისა და ვალენტობის ნამრავლისა, ამიტომ :
X*1=2 * 3
X =6
მაშასადამე, გოგირდის ვალენტობა ამ ნაერთში არის VI.

ჟანგვის ხარისხი

ელექტრონების გაცემის ან მიღების შემთხვევაში ატომები იმუხტებიან დადებითად ან უარყოფითად. მუხტის სიდიდე დამოკიდებულია გაცემული ან მიღებული ელექტრონების რიცხვზე.
მაგალითად: ნატრიუმის ქლორიდის წარმოქმნის დროს ნატრიუმის ატომი გასცემს ერთ ელექტრონს, ქლორის ატომი კი მიიღებს ერთ ელექტრონს. შესაბამისად ნატრიუმის მუხტი იქნება +1, ქლორის -1:

* მუხტის სიდიდე, რომელიც გვიჩვენებს ატომის მიერ გაცემული ან მიღებული ელექტრონების რიცხვს, არის ჟანგვის ხარისხი ან ჟანგვის რიცხვი.
* თუ ატომმა გასცა ელექტრონი, მაშინ ჟანგვის ხარისხი დადებითია, ხოლო თუ მიიღო ელექტრონი, მაშინ – უარყოფითი.

იონურ ნაერთებში ელემენტთა ჟანგვის ხარისხი იონთა მუხტის ტოლია. მაგრამ ელემენტებს ჟანგვის ხარისხებს უწერენ არაიონურ ნერთებშიც. კოვალენტურ-პოლარულ ნაერთებში არ ხდება ელექტრონის მთლიანად გაცემა ან მიღება, მაგრამ პირობითად თვლიან, რომ ერთმა ელემენტმა, რომლისგანაც გადაწეულია ელექტრონი, გასცა იგი, ხოლო მეორემ – მიიღო.
ნაერთთა ფორმულებში, უმრავლეს შემთხვევაში მითითებულია არა რეალური, არამედ პირობითი მუხტი.

ჟანგვის ხარისხი, ანუ ჟანგვის რიცხვი არის ქიმიური ელემენტის პირობითი მუხტი ნაერთში, რომელიც გვიჩვენებს ატომის მიერ გაცემული ან მიღებული ელექტრონების რიცხვს.

ჟანგვის ხარისხი შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი. ელემენტის უმცირეს უარყოფით ჟანგვის ხარსხს ეწოდება უდაბლესი, ხოლო უდიდეს დადებით მნიშვნელობას – უმაღლესი ჟანგვის ხარისხი. მაგალითად, გოგირდის ჟანგვის ხარისხები შეიძლება იყოს: -2, 0, +2, +4, +6. უდაბლესია -2, ხოლო უმაღლესია +6.
ჟანგვის ხარისხი ასევე შეიძლება იყოს ნულის ტოლი, მაგალითად კოვალენტურ -არაპოლარულ ნაერთებში ელემენტთა ჟანგვის ხარისხი ნულის ტოლია.

არსებობს ნაერთში ელემენტის ჟანგვის ხარისხის გამოსათვლელი რამდენიმე წესი:

1. მარტივ ნივთიერებაში, სადაც კოვალენტურ-არაპოლარული ბმებია, რადგან არ ხდება ელექტრონების გადასვლა ან გადაწევა ერთი ატომიდან მეორისკენ, ჟანგვის ხარისხი ნულის ტოლია.

ეს ის შემთხვევაა, როცა ჟანგვის ხარისხი არ უდრის ელემენტის ვალენტობას. მაგალითად – ში ელემენტთა ვალენტობაა ერთი, მაგრამ ჟანგვის ხარისხი – 0.

2. რადგან მოლეკულები ნეიტრალურია, ამიტომ ნაერთის შედგენილობაში შემავალი ცალკეული ატომების დადებითი და უარყოფითი ჟანგვის ხარისხების (ელემენტის ჟანგვის ხარისხის ნამრავლი ინდექსზე) ალგებრული ჯამი ნულის ტოლია.  

3.წყალბადის ჟანგვის ხარისხი არამეტალებთან ყოველთვის არის +1,ხოლო მეტალებთან -1(მინუს ერთი), რადგან მეტალებს უფრო მცირე ელექტროუარყოფითობა აქვთ, ვიდრე წყალბადს.
4. ჟანგბადის ჟანგვის ხარისხი ყველა ნაერთში არის -2, გარდა ფტორთან მისი ნაერთისა. ფტორი ერთადერთი მეტად ელექტროუარყოფითი ელემენტია ვიდრე ჟანგბადი, ამიტომ მასთან ჟანგბადის ჟანგვის ხარისხია +2.
5. მეტალების ჟანგვის ხარისხი ყოველთვის დადებითია და უდრის მათ ვალენტობას კონკრეტულ ნაერთში.
6. არამეტალების უარყოფითი ჟანგვის ხარისხი უდრის იმ ელექტრონთა რიცხვს, რამდენიც მათ გარე შრის შევსებამდე აკლიათ (ჯგუფის ნომრის მიხედვით პერიოდულ სისტემაში).

ამ წესების გათვალისწინებით, შეგვიძლია გამოვთვალოთ ელემენტთა ჟანგვის ხარისხები ნაერთებში. მაგალითად:

რადგან არამეტალებთან წყალბადის ჟანგვის ხარისხი ყოველთვის +1-ია, ხოლო ქლორს შრის დასრულებამდე აკლია ერთი ელექტრონი, ამასთან ჟანგვის ხარისხების ალგებრული ჯამი ნულის ტოლი უნდა იყოს: +1+(-1)=0

ანალოგიურად, წყალბადის ჟანგვის ხარისხი ვიცით, რომ +1-ია, ხოლო გოგირდს აკლია 2 ელექტრონი შრის დასრულებამდე. ამასთან +1∙2+(-2)=0, (ერთი ელემენტის ჟანგვის ხარისხისა და ინდექსის ნამრავლი ტოლი უნდა იყოს მეორე ელემენტის ჟანგვის ხარისხისა და ინდექსის ნამრავლის)

, გოგირდის ჟანგვის ხარისხის გამოთვლა ხდება შემდეგნაირად:

მაშასადამე გოგირდის ხარისხი იქნება +6:

ჟანგბადის ხარისხი -2-ია, კალიუმის ვალენტობა ყოველთვის ერთია და ხარისხი იქნება +1, ხოლო ალგებრული ჯამის პრინციპით გამოვითვლით, რომ მანგანუმის ჟანგვის ხარისხია +7:

+1+X+(-8)=0

X=+7

რეზიუმე:
* ვალენტობა არის ელემენტის ატომის უნარი, დაამყაროს განსაზღვრული რაოდენობის ქიმიური ბმები სხვა ატომებთან.
* ქიმიური ფორმულა ეწოდება ნივთიერების შედგენილობის პირობით ჩაწერას ქიმიური სიმბოლოებით და ინდექსებით და იგი გვიჩვენებს ნივთიერების რაოდენობრივ და თვისებრივ შედგენილობას.
* ჟანგვის ხარისხი არის იონის პირობითი მუხტი ნაერთში გამოთვლილი იმ დაშვებით, რომ იონურიც და კოვალენტურ-პოლარული ნაერთებიც იონებისგან შედგება და გვიჩვენებს ატომის მიერ გაცემული ან მიღებული ელექტრონების რიცხვს. იგი შეიძლება იყოს დადებითი, უარყოფითი ან ნულის ტოლი.

ამრიგად, გავეცანით ცნებებს ვალენტობა და ჟანგვის ხარისხი, შემდეგი გაკვეთილის თემა იქნება ჟანგვა-აღდგენის რეაქციები.

მეტალური ბმა

როგორც უკვე ვიცით, ქიმიურ ელემენტთა პერიოდულ სისტემაში ელემენტები იყოფიან მეტალებად და არამეტალებად.
ქიმიური ელემენტების უმრავლესობა მეტალია – დაახლოებით 90 დღეისათვის ცნობილი 110-ზე მეტი ელემენტიდან. ჩვენთვის კარგად ცნობილი მეტალებია: რკინა, ოქრო, ვერცხლი, ალუმინი, სპილენძი და ა. შ. ჩვეულებრივ პირობებში მეტალები მყარი ნივთიერებებია. გამონაკლისია ვერცხლისწყალი, რომელიც ჩვეულებრივ პირობებში არსებობს თხევად მდგომარეობაში.
მეტალებისთვის დამახასიათებელია:

მეტალური ბზინვარება, კარგი სითბო და ელექტროგამტარობა, ჭედადობა, პლასტიურობა, წელვადობა, მაღალი ლღობისა და დუღილის ტემპერატურა და სიმტკიცე. ეს მეტალების ფიზიკური თვისებებია. არამეტალებს ეს თვისებები ერთად არ ახასიათებთ.

მეტალები და მათი შენადნობები ფასდაუდებელია ადამიანის ყოფა-ცხოვრებაში. მათი ასეთი განსაკუთრებული თვისებები განპირობებულია მეტალთა ატომებს შორის მტკიცე ბმების არსებობით. სწორედ ამიტომაა მნიშვნელოვანი, გავარკვიოთ, თუ რა ძალები აკავშირებენ მეტალთა ატომებს ერთმანეთთან.
მყარ მდგომარეობაში ნივთიერება ძირითადად კრისტალის სახით არსებობს, სადაც სტრუქტურული ნაწილაკები (მოლეკულა, ატომი, იონი) მკაცრი კანონზომიერებითაა განლაგებული. თუ ამ ნაწილაკებს წარმოსახვითი ხაზებით შევაერთებთ, მივიღებთ კარკასს, რომელსაც კრისტალური მესერი ეწოდება. თვით ამ სტრუქტურულ ნაწილაკებს მესრის კვანძები ეწოდებათ.

ყველა მეტალში მეტალური კრისტალური მესერია.

თქვენთვის უკვე ცნობილია, რომ მეტალის ატომის რადიუსი შედარებით დიდია, გარე შრეზე ელექტრონთა რიცხვი კი მცირე (1,2,3 ელექტრონი). გარე შრის ელექტრონების ბირთვთან სუსტი კავშირის გამო მეტალის ატომი ადვილად გასცემს მათ და გადაიქცევა დადებითად დამუხტულ იონად. მეტალის კრისტალური მესრის კვანძებში სწორედ ეს იონებია განლაგებული. ატომიდან მოწყვეტილი ელექტრონები კი თავისუფლად გადაადგილდებიან კრისტალის მთელ მოცულობაში ერთი იონიდან მეორისაკენ და მათ ერთმანეთთან აკავშირებენ. წარმოიქმნება ე. წ. თავისუფლად მოძრავი ელექტრონების ერთობლიობა, რომელიც საერთოა მეტალის კრისტალში არსებული ყველა იონისათვის და რომელიც ერთნაირად მიიზიდება თითოეული მათგანის მიერ.
ამრიგად, მეტალში იონების შეკავშირებას ანუ ქიმიურ ბმას განაპირობებს მეტალის იონებისა და თავისუფლად მოძრავი ელექტრონების ელექტროსტატიკური ურთიერთმიზიდვა.

ქიმიურ ბმას, რომელიც დამყარებულია მეტალის დადებითად დამუხტულ იონებს შორის მეტალურ კრისტალში თავისუფლად მოძრავი ელექტრონების მიზიდვის საშუალებით, მეტალური ბმა ეწოდება

მეტალური ბმა მხოლოდ მეტალებში წარმოიქმნება.
მეტალური ბმის წარმოქმნის გამოსახვა შესაძლებელია შემდეგი სქემით:

სადაც M – მეტალია, n= {1, 2, 3. }

მეტალური ბმის სიმტკიცე საკმაოდ დიდია. მეტალური ბმის შემთხვევაში ვერ ვისაუბრებთ ქიმიური ბმის ისეთ თვისებებზე, როგორიცაა ბმის ნაჯერობა და მიმართულება, რომელიც კოვალენტურ ბმას ახასიათებდა, რადგან მეტალის კრისტალში ელექტრონების ნაკადი იზიდავს კრისტალში არსებულ ყველა იონს.

მეტალური ბმა განაპირობებს მეტალის თითქმის ყველა ძირითად ფიზიკურ თვისებას – ელექტროგამტარობას, სითბოგამტარობას, მეტალურ ბზინვარებას, პლასტიურობას , სიმტკიცეს და სხვა.

მეტალური ბმის თვისებები განსაზღვრავს იმ გარემოებასაც, რომ ჩვეულებრივ პირობებში მეტალები მყარი ნივთიერებებია, ერთი გამონაკლისის – ვერცხლისწყლის გარდა (აქ მეტალური ბმა ყველაზე სუსტია).
მეტალური ბმა განაპირობებს მეტალთა ელექტროგამტარობასაც. მეტალის სადენის ელქტრულ წრედში ჩართვისას თავისუფლად მოძრავი ელექტრონები იწყებენ მიმართულ მოწესრიგებულ მოძრაობას, ანუ აღიძვრება ელექტრული დენი.( ფიზიკის კურსიდან თქვენთვის ცნობილი უნდა იყოს, რომ ელექტრული დენი ეს არის დამუხტული ნაწილაკების მიმართული მოწესრიგებული მოძრაობა).
მეტალის საგნის ფორმის ცვლილებისას მეტალური ბმა არ ირღვევა, ამიტომ არის მეტალი პლასტიური და ჭედადი.

ნივთიერების თვისებების დამოკიდებულება მის აგებულებაზე

აღსანიშნავია ის, რომ ყველა მყარ ნივთიერებას მისთვის დამახასიათებელი კრისტალური სტრუქტურა აქვს. იმის მიხედვით, თუ რომელი ნაწილაკებია კრისტალური მესრის კვანძებში, ასხვავებენ მოლეკულურ, ატომურ და იონურ კრისტალურ მესრებს. მოლეკულური კრისტალური მესრის კვანძებში მოლეკულებია განლგებული, იონური კრისტალური მესრის კვანძებში – იონები, ხოლო ატომური კრისტალური მესრის კვანძებში – ატომები. სწორედ კრისტალური მესრის სახეობა განსაზღვრავს ნივთიერების ფიზიკურ თვისებებს.

* იონური აგებულების ნაერთებისთვის დამახასიათებელია ლღობის მაღალი ტემპერატურა, არააქროლადობა, სიმაგრე, წყალში კარგად ხსნადობა(ზოგიერთ შემთხვევაში).
* ატომური კრისტალური მესრის მქონე ნივთიერებების ლღობის ტემპერატურა აღემატება იონურისას, არაააქროლადია, წყალში არ იხსნება. მაგალითად ალმასი გამორჩეულად მდგრადი ძნელლღობადი ნივთიერებაა.
* მოლეკულური კრისტალური მესრის მქონე ნაერთები ხასიათდებიან ადვილაქროლადობით, დაბალი ლღობის ტემპერატურით და სხვა. მაგალითად კრისტალური იოდი ისე გადადის აირად მდგომარეობაში, რომ არც თხევადდება. ამ მოვლენას სუბლიმაცია (აქროლება) ეწოდება.

მაშასადამე, თუ ვიცით ნივთიერების აგებულება, შეგვიძლია გავიგოთ მისი თვისებები და პირიქით, თუ ვიცით თვისებები , შეგვიძლია ვივარაუდოთ ნივთიერების აგებულება.

წყალბადური ბმა

წყალი უნიკალური ნივთიერებაა. იგი ერთადერთია დედამიწაზე, რომელიც მოკლე ტემპერატურულ შუალედში 00-დან 1000-მდე სამივე აგრეგატულ მდგომარეობაში გვხვდება: თხევად, მყარ და აირად მდგომარეობებში, სითხის, ყინულის და ორთქლის სახით. წყლის გაყინვის ტემპერატურაა 00C , ხოლო დუღილის – 1000C. ყინული უფრო მსუბუქია, ვიდრე თხევადი წყალი, ამიტომაა რომ ყინულის ნატეხი წყალში ტივტივებს. წყალი საუკეთესო გამხსნელია და ა. შ.
ეს უნიკალური თვისებები წყლის მოლეკულის აგებულებით და მათ შორის განსაკუთრებული ურთიერთქმედებით აიხსნება. წყლის მოლეკულაში ერთი ჟანგბადისა და ორი წყალბადის ატომია, მათ შორის კოვალენტურ-პოლარული ბმაა: საზიარო ელექტრონული წყვილები, ანუ ელექტრონული სიმკვრივე გადაწეულია ჟანგბადის ატომისკენ, ამიტომ წყლის მოლეკულა პატარა დიპოლია(ორპოლუსიანი მოლეკულა) + და – ბოლოებით. წყალბადის ატომები დამუხტულია δ+ ( ნაწილობრივი დადებითი) მუხტით, ხოლო ჟანგბადის ატომი – δ- (ნაწილობრივ უარყოფითი) მუხტით.

წყლის მოლეკულები, ისევე როგორც პატარა მაგნიტები, საპირისპირო ნიშნის მქონე ბოლოებით უახლოვდებიან ერთმანეთს და წარმოქმნიან წყალბადურ ბმას.
ანუ ერთი მოლეკულის წყლაბადის ატომი მიიზიდება მეორე მოლეკულის ჟანგბადის ატომით. ეს არის მოლეკულათაშორისი ურთიერთქმედება.

აღსანიშნავია, რომ წყალბადური ბმის დასამყარებლად საჭიროა წყალბადის ატომი, რომელიც დაკავშირებულია რომელიმე ელექტროუარყოფით ატომთან და აქვს ჭარბი დადებითი მუხტი და მეორე მოლეკულაში მყოფი დიდი ელექტროუარყოფითობის მქონე ატომი ჭარბი უარყოფითი მუხტით.

წყალბადური ბმა ხორციელდება მეზობელი მოლეკულების წყალბადისა და ჟანგბადის, წყალბადისა და აზოტის, წყალბადისა და ფტორის ატომებს შორის და სხვა.

წყალბადური ბმა კოვალენტურ ბმასთან შედარებით ძალიან სუსტია. წყალბადური ბმის სიძლიერე დამოკიდებულია იმ ატომის რადიუსზე და ელექტროუარყოფითობაზე, რომელთა შორისაც იგი ხორცილდება; რაც უფრო მცირეა რადიუსი და დიდია ატომის ელექტროუარყოფითობა, მით უფრო ძლიერია წყალბადური ბმა. ძლიერ წყალბადურ ბმას წყალბადთან წარმოქმნიან: O, F, N, სუსტს: Cl, S. მართალია, ქლორის ელექტროუარყოფითობა დიდია (თითქმის ისეთივეა, როგორც აზოტის), მაგრამ ის სუსტ წყალბადურ ბმას წარმოქმნის ატომის შედარებით დიდი რადიუსის გამო.
წყალბადური ბმა წარმოიქმნება არა მარტო ერთი და იგივე, არამედ სხვადასხვა ნივთიერების მოლეკულებს შორისაც. მაგალითად, სპირტის წყალხსნარში სპირტისა და წყლის მოლეკულებს შორის, ორგანულ მჟავას წყალხსნარში წყალსა და ორგანულ მჟავას შორის და ასე შემდეგ. მოლეკულები, რომელთა შორისაც ხორცილდება წყალბადური ბმა, ასოცირებულნი ანუ ურთიერთშეკავშირებულნი არიან.

წყალბადური ბმით გამოწვეული მოლეკულების ასოციაცია გავლენას ახდენს ნივთიერებების მთელ რიგ ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებზე. წყალბადური ბმა იწვევს ნივთიერების დუღილის ტემპერატურის გაზრდას, რადგან ენერგიის ნაწილი, გარდა აორთქლებისა, იხარჯება წყალბადური ბმის გახლეჩაზე. ამით აიხსნება წყლის, სპირტების, კარბონმჟავების და სხვა ნივთიერებების მაღალი დუღილის ტემპერატურები. წყლის მოლეკულებს შორის წყალბადური ბმა 1000C-ზე ირღვევა.

წყალბადური ბმა გარკვეულ გავლენას ახდენს ორგანული ნივთიერების ხსნადობაზე წყალში იმიტომ, რომ გამხსნელის და გახსნილი ნივთიერების მოლეკულათა შორის წარმოიქმნება წყალბადური ბმები.

არსებობს შიდამოლეკულური წყალბადური ბმა, მაგალითად ცილის მოლეკულაში.

ამრიგად, გავეცანით ატომთა შორის ქიმიური ბმის ერთერთ სახეს მეტალურ ბმას და ბმის არაძირითად სახეს წყალბადურ ბმას. შემდეგი გაკვეთილის თემა იქნება ატომთა ვალენტობა და ჟანგვის ხრისხი.

ქიმიური ბმა

ატომები ერთმანეთს უკავშირდებიან და წარმოქმნიან მოლეკულებსა და სხვა სტრუქტურულ ნაწილაკებს (იონებს, რადიკალებს, კრისტალებს…); კავშირს ატომთა შორის ქიმიური ბმა ეწოდება. ქიმიური ბმის წარმოქმნის დროს გამოიყოფა ენერგია, რის გამოც ახალ სისტემას უფრო მცირე ენერგია აქვს, ვიდრე საწყის ცალკეულ ატომებს, ე. ი. ენერგეტიკულად უფრო მდგრადია. ამ ენერგიას ქიმიური ბმის ენერგიას უწოდებენ.

ბმის წარმოქმნას განაპირობებს ატომბირთვების მიერ მეზობელი ატომების
ელექტრონების მიზიდვა. მაშასადამე, ქიმიურ ბმას ელექტრონული ბუნება აქვს.

კოვალენტური ბმა

ყველა ატომი, გარდა ინერტული აირების ატომებისა, მიისწრაფვიან გარე ენ- ერგეტიკული დონის ანუ შრის შევსებისაკენ, რომ მიიღონ დასრულებული რვაელექტრონიანი გარსი და გახდნენ ენერგეტიკულად მდგრადი სისტემები, ისევე, როგორც ინერტული აირების ატომები. ამისათვის ისინი თავიანთ გაუწყვილებელ ანუ სავალენტო ელექტრონებს უწყვილებენ სხვა ატომების სავალენტო ელექტრონებს. მიიღება ელექტრონული წყვილები, რომლებიც შეიძლება საზიარო იყოს საწყისი ატომებისთვის.

* საზიარო ელექტრონული წყვილით დამყარებულ ბმას კოვალენტური ბმა ეწოდება.

* განვიხილოთ წყალბადის ატომებს შორის ბმის წარმოქმნის მაგალითი:

ესაა წყალბადის ატომებიდან წყალბადის ორატომიანი მოლეკულის წარმოქმნის სქემა, სადაც ჩანს, რომ ქიმიური ბმა მყარდება ელექტრონული ღრუბლების გადაფარვით და საზიარო ელექტრონული წყვილის წარმოქმნით. ამ დროს გამოიყოფა 432 კჯ/მოლზე ენერგია. ამდენივე ენერგიაა საჭირო ამ ბმის გასაწყვეტად.

ასევე საზიარო წყვილი ჩნდება ქლორის ორ ატომს შორის.
ორივე შემთხვევაში საზიარო ელექტრონული წყვილი თანაბრად ეკუთვნის ორივე ატომს და მოლეკულაში დადებითი და უარყოფითი მუხტების ცენტრები ერთ წერტილშია თავმოყრილი.

* ბმას ერთნაირი ელექტროუარყოფითობების მქონე ატომებს შორის, რომლის დროსაც საზიარო ელექტრონული წყვილი თნაბრად ეკუთვნის ორივე ატომს, კოვალენტურ-არაპოლარული ბმა ეწოდება.

კოვალენტურ-არაპოლარული ბმა მყარდება მარტივი ნივთიერებების მოლეკულებში. აქვე აღვნიშნოთ, რომ მარტივია ნივთიერება, რომლის მოლეკულებიც ერთი ქიმიური ელემენტის ატომებისაგან შედგება. ასეთებია, მაგალითად: 

იმ შემთხვევაში, როცა ბმა მყარდება განსხვავებული ე/უარყოფითობის მქონე ორ ატომს შორის, ბმის წარმომქმნელი საზიარო ელექტრონული წყვილი გადაწეულია უფრო დიდი ელექტროუარყოფითობის მქონე ატომისკენ, რის შედეგადაც ხდება დადებითი და უარყოფითი მუხტების გნცალება. ერთი ატომი დაიმუხტება ნაწილობრივ დადებითად, რადგან მისი ბირთვის გარშემო შემცირდება ელექტრონული ღრუბლის სიმკვრივე, ხოლო მეორე – ნაწილობრივ უარყოფითად, ელექტრონული სიმკვრივის გაზრდის გამო მისი ბირთვის ირგვლივ. წარმოიქმნება დადებითი და უარყოფითი პოლუსები და მოლეკულა ხდება პოლარული. ამიტომ ასეთ ბმას კოვალენტურ-პოლარული ბმა ეწოდება.

მაგალითად, წყალბადისა და ბრომის ატომებს შორის ბმის წარმოქმნის დროს ელექტრონული სიმკვრივის გადანაწილება ხდება ასე:

H→Br ( ისარი ელექტრონული ღრუბლის სიმკვრივის გადაწევის მიმართულებას აღნიშნავს).

ასევე ხდება წყლის მოლეკულის წარმოქმნის დროს:

ამიტომ არის წყლის მოლეკულა პოლარული.

ნაწილობრივი მუხტები აღინიშნება δ – დელტა ბერძნული ასოთი .
* მაშასადამე კოვალენტურ ბმას აქვს ორი ქვეტიპი: პოლარული და არაპოლარული.

არაპოლარულია ბმა, როცა საზიარო ელექტრონული წყვილი თანაბრად ეკუთვნის ბმის წარმომქმნელ ორივე ატომს, ხოლო პოლარულია, როცა ეს წყვილი გადაწეულია უფრო ელექტროუარყოფითი ატომისაკენ.

კოვალენტურ ბმას ახასიათებს ბმის სიგრძე, ბმის ენერგია, ნაჯერობა და მიმართულება.

კოვალენტური ბმების რიცხვს, რომელიც შეიძლება ატომმა წარმოქმნას, ვალენტობა ეწოდება.

იონური ბმა

არსებობს ისეთი შემთხვევები, როცა ბმა მყარდება ერთმანეთისგან მკვეთრად განსხვავებული ელექტროუარყოფითობების მქონე ატომებს შორის. მაგალითად, ნატრიუმსა და ფთორს შორის ან ნატრიუმსა და ქლორს შორის.

ამ დროს ნატრიუმის ერთი ელექტრონი, რომელიც მის გარე შრეზე მოძრაობს, მთლიანად გადადის ქლორის ატომის გარე შრეზე, რის შედეგადაც ორივე ატომი ღებულობს დასრულებულ რვაელექტრონიან გარე შრეს და გარდაიქმნებიან დადებით და უარყოფით იონებად. ხოლო მათ შორის ბმა მყარდება არა საზიარო ელექტრონული წყვილით, არამედ იონთა შორის ელექტროსტატიკური მიზიდვის შედეგად.

* იონთა შორის ელექტროსტატიკური მიზიდვის შედეგად დამყარებულ ბმას იონური ბმა ეწოდება.
* იონური ბმა მყარდება მკვეთრად განსხვავებული ელექტროუარყოფითობების მქონე ატომებს შორის უფრო მცირე ე/უ-ს მქონე ატომის გარე შრიდან უფრო დიდი ე/უ-ს მქონე ატომის შრეზე ელექტრონების სრულად გადასვლით.

ამ შემთხვევაში ამბობენ, რომ ერთმა ატომმა გასცა ელექტრონი და გარდაიქმნა დადებით იონად- კათიონად, ხოლო მეორემ მიიღო ელექტრონი და გარდაიქმნა უარყოფით იონად- ანიონად.

პერიოდულ სისტემაში ელემენტები იყოფიან მეტალებად და არამეტალებად. მეტალებს ახასიათებთ ელექტრონის გაცემის უნარი, ხოლო არამეტალებს ელექტრონის მიზიდვის უნარი. ამიტომ მეტალებსა და არამეტალებს შორის უმეტესწილად მყარდება იონური ბმა.

* იონური ბმა ხასიათდება ბმის ენერგიით, მაგრამ მას არ გააჩნია ნაჯერობა და მიმართულება კოვალენტურისაგან განსხვავებით.

იმისათვის, რომ დავადგინოთ როგორი ტიპის ბმაა მოცემულ ნაერთში, უნდა ვისარგებლოთ ელექტროუარყოფითობის ცხრილით.

რაც მეტია სხვაობა ელექტროუარყოფოთობებს შორის მით მეტია ნაერთის პოლარობა. თუ ელექტროუარყოფითობებს შორის სხვაობა მკვეთრად განსხვავებულია (მეტია 1,7-ზე), მაშინ ბმა იონური იქნება.

ამრიგად, გავეცანით ქიმიური ბმის სახეებს: კოვალენტურს და იონურს. შემდეგ გაკვეთილზე გავეცნობით მეტალურ და წყალბადურ ბმებს.

კომენტარის დატოვება

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *