Umumiy va noorganik kimyo

Ushbu kitob Kimyo fanining umumiy va noorganik kimyo bo'limlarini o'z ichiga oladi. Unda kimyo fanining asosiy tushunchalari, atom tuzilishi, davriy sistema, kimyoviy bog'lanishlar, eritmalar, elektroliz, oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari, metallar va ularning birikmalari, ishqoriy metallar, ishqoriy-yer metallar, galvanik elementlar, va boshqa ko'plab muhim mavzular yoritilgan. Kitobda har bir mavzu bo'yicha nazariy ma'lumotlar berilgan va ulardan keyin nazorat savollari hamda amaliy mashg'ulotlar keltirilgan. Kitobning oxirida esa glossariy va mualliflar haqidagi ma'lumotlar keltirilgan.

Asosiy mavzular

Kimyo fanining mazmuni va vazifalari: Kimyo - tabiat haqidagi fan bo‘lib, u fizika, biologiya, mineralogiya fanlari kabi moddiy jismlar to‘g‘risida atroflicha ma’lumot beradi. Kimyo – moddalar, ularning tarkibi, tuzilishi, xossalari va ularda bo‘ladigan o‘zgarishlar haqidagi fandir. Kimyoviy o‘zgarishlarda albatta, dastlabki moddalardan, ya’ni xom ashyodan boshqa tarkibga va boshqa xossalarga ega bo‘lgan mahsulotlar olinadi. Bunda dastlabki moddalarning tarkibi o‘zgaradi, fizik o‘zgarishlarda esa bu hol kuzatilmaydi.
Kimyo fanining tarixi: Insonlar qadim zamonlardan beri kimyoviy ishlab chiqarish bilan shug‘ullanganlar. Kimyoviy ishlab chiqarish Hindistonda, Xitoyda, ayniqsa, qadimgi dunyoning madaniy markazi bo‘lgan Misrda taraqqiy etgan.
O‘zbekistonda kimyo fani va sanoatining rivojlanishi: O‘zbekistonda kimyo fani va sanoatining rivojlanishi Toshkent Davlat universiteti (hozirgi O‘zbekiston milliy universiteti)ning kimyo fakultetini tashkil etilishi bilan bog‘liqdir.
Kimyo va ekologiya: Respublikamizda atrof-muhitni muhofaza qilish yuzasidan bir qancha ishlar olib borilmoqda. Chiqindi suvlaridan metallarni ajratib oluvchi ionitlar ishlatilmoqda, qurilmalar ishga solinmoqda.
Kimyoning asosiy tushunchalari va stexiometrik qonunlari: Moddalarning nihoyatda mayda zarrachalar atomlardan tuzilganligi haqidagi tasavvurlar qadimgi Gretsiyada vujudga kelgan. Eramizdan avvalgi V-asrda Demokrit moddaning eng mayda bo‘linmaydigan zarrachasini atom deb atadi.
Atom tuzilishi: Modda tuzilishining diskretligi haqidagi tushunchalar qachondan boshlanganligi noma’lum. Atomni, ya’ni materiyaning boshqa bo‘linmaydigan eng kichik zarrachasi haqidagi tushunchalarning asoschilari bo‘lib, qadimgi grek filosof olimlari Levkipp (eramizgacha V-asr) va uning o‘quvchisi Demokrit (eramizgacha 470-357-yillar) hisoblanishadi.
Ko‘p elektronli atomlarda elektronlarning orbitallar bo‘ylab taqsimlanishi: Hozirgi vaqtdagi tasavvurlarga ko‘ra, elektronning harakati to‘rtta kvant son bilan xarakterlanadi.
Elementlarning zamonaviy davriy sistemasi: Agar sizdan «Elementlar davriyligi haqida qanday ma’lumotlarni aytish mumkin» deb so‘ralsa, albatta, birinchi bo‘lib ishqoriy metallarni misol tariqasida ko‘rsatishingiz mumkin.
Molekulalar tuzilishi va kimyoviy bog‘lanish: Molekuladagi atomlarni ushlab turuvchi kuchlarning yig‘indisiga kimyoviy bog‘lanish deb ataladi. Kimyoviy bog‘lanish vujudga kelishiga sabab shundaki, atom yoki ionlar bir-biri bilan ta’sirlashganda ularning energiya zahiralari har biri ayrim ayrim holda bo‘lganlaridagiga qaraganda kamroq qiymatga ega bo‘ladi, buning natijasida sistema barqaror holatga o‘tadi.
Termokimyoviy jarayonlar: Kimyoviy reaksiyalar ko‘pincha issiqlik yoki boshqa energiya turlarini yutish yoki chiqarish bilan sodir bo‘ladi. Agar reaksiya o‘zgarmas bosimda olib borilsa, ajralib chiqqan yoki yutilgan issiqlik reaksiyaning o‘zgarmas bosimdagi issiqlik effekti deyiladi va Qp bilan belgilanadi.
Kimyoviy reaksiyalar kinetikasi. Kimyoviy muvozanat: Kimyoviy reaksiyalar turli xil tezlikda sodir bo‘ladi. Ulardan ba’zilari sekundning mingdan bir ulushida sodir bo‘lsa, ayrimlari minutlar, soatlar, kun, oylar va yillar davomida amalga oshadi.
Eritmalar: Ikki yoki bir necha komponentdan iborat qattiq yoki suyuq gomogen sistema eritma deb ataladi.
Eritmalar konsentratsiyasini ifodalash usullari: Eritmalar erituvchining xarakteriga qarab suvli va suvsiz eritmalarga bo‘linadi. Suvsiz eritmalarga spirt, aseton, benzol, xlorofor kabilarga o‘xshash organik erituvchilardagi moddalarning eritmasi kiradi.
To‘yingan eritma va eruvchanlik: Qattiq modda erituvchiga tushirilganda uning zarrachalari erish jarayoni boshlanadi. Erish paytida unga qarshi kristallanish jarayoni ham sodir bo‘ladi.
Moddalarning suyuqliklarda eruvchanligi. Genri va Genri-Dalton qonunlari: Gazlarning suyuqliklarda eruvchanligi Genri qonuni bilan ifodalanadi. O‘zgarmas haroratda ma’lum hajm suyuqlikda erigan gazning massasi shu gazning bosimiga to‘g‘ri proporsional bo‘ladi.
Eritmalarning xossalari: Eritmadagi erigan modda va erituvchi zarrachalarining tartibsiz harakati tufayli eruvchi modda erituvchining butun hajmi bo‘yicha bir tekisda taqsimlanadi.
Eritmalarning bug‘ bosimi: Toza erituvchining bug‘ bosimidan eritmaning bug‘ bosimi doimo past bo‘ladi.
Raulning qonunlari: Eritma qaynash haroratining ko‘tarilishi va muzlash haroratining pasayishi eritmaning molyal konsentratsiyasiga to‘g‘ri proporsional.
Elektrolit eritmalarning xossalari: Elektrolit eritmalarda tqay., tmuz., Posm. kabilar kutilganidan yuqori bo‘lishi, molekulyar massasi krioskopik va ebulioskopik usullarda topilganida uning haqiqiy molekulyar massasidan kam bo‘lishi kuzatiladi.
Elektrolitik dissotsilanish nazariyasi: Bu faktlarni 1887-yilda shved olimi Svante Arrenius elektrolitik dissotsiatsiyalanish nazariyasi bilan tushuntirdi.
Suyultirish qonuni: Elektrolitning dissotsilanish darajasi qiymatiga qarab, elektrolitlar: – kuchsiz elektrolitlar: =0-3% gacha; – o‘rtacha kuchli elektrolitlar: =3-30% gacha; – kuchli elektrolitlar: =30-100% gacha bo‘lgan turlarga bo‘linadi.
Ionlararo reaksiyalar: Kimyoviy ishlab chiqarishda katalizatorlarning roli nihoyatda katta.
Suvning elektrolitik dissotsialanishi: Toza suv kuchsiz elektrolit hisoblanadi. Suv oz bo‘lsada ionlarga dissotsilanadi.
Vodorod ko‘rsatkich: Muhit reaksiyasini miqdoriy jihatdan ifodalash uchun, odatda, H+ ionlari konsentratsiyasi o‘rniga uning manfiy ishorali unli logarifmidan foydalaniladi. Bu qiymat vodorod ko‘rsatkich deb ataladi va pH bilan ifodalanadi.
Eruvchanlik ko‘paytmasi: Ma’lumki, qattiq moddalarning erish jarayonida to‘yingan eritma hosil bo‘lishida eruvchi modda bilan uning eritmadagi molekulalari o‘rtasida muvozanat vujudga keladi.
Tuzlarning gidrolizlanishi: Tuz ionlari bilan suv o‘rtasida boradigan va ko‘pincha muhitning o‘zgarishi bilan boruvchi o‘zaro ta’sir reaksiyalari tuzlarning gidrolizi deb ataladi.
Oksidlanish va qaytarilish jarayonlari: Hamma kimyoviy reaksiyalarni ikki guruhga ajratish mumkin. Birinchi guruh reaksiyalarda o‘zaro ta’sir etuvchi moddalar tarkibiga kiruvchi elementlarning oksidlanish darajasi o‘zgarmaydi.
Oksidlanish darajasi haqida tushuncha: Shartli ravishda oksidlanish darajasi tushunchasi qabul qilingan: Kimyoviy birikma batamom ionli tuzilishga ega deb faraz qilinganda, uning tarkibidagi element atomining qo‘shni element atomiga bergan yoki undan qabul qilib olgan elektronlar soni shu elementning oksidlanish darajasi deyiladi.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari. Oksidlovchi va qaytaruvchilar: Element atomlari yoki ionlarining oksidlanish darajasi o‘zgarishi bilan boradigan reaksiyalar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari deyiladi.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining tenglamalarini tuzish: Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari tenglamalarini tuzishning ikkita usuli qo‘llaniladi: elektron balans va ion elektron (yarim reaksiyalar) usuli.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining turlari. Disproporsiyalanish: Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini 3 guruhga bo‘lish mumkin.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalariga muhitning ta’siri: Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarida muhit muhim ahamiyatga ega.
Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining turmushdagi ahamiyati: Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari – tabiatdagi biologik o‘zgarishlar hamda texnikadagi kimyoviy jarayonlarda katta rol o‘ynaydi.
Metallarning umumiy xossalari: Metallarning atomlari elektronlarini osonlik bilan berib, musbat zaryadlangan ionga aylanadi.
Galvanik elementlar: Kimyoviy reaksiyalar energiyasini bevosita elektr energiyasiga aylantirish uchun xizmat qiladigan qurilmalar galvanik elementlar yoki elektr tokining kimyoviy manbalari deb ataladi.
Metallarning standart elektrod potensiali: Elektrod jarayonida ishtirok etuvchi moddalarning konsentratsiyasi 1 mol/l ga teng bo‘lgandagi elektrod potensiali standart (normal) elektrod potensiali deb ataladi.
Metallarning elektrokimyoviy kuchlanishlar qatori: Metallarni ularning birikmalaridan boshqa metallar siqib chiqarishi N.N.Beketov mukammal o‘rgangan. Beketov metallarni kimyoviy aktivligi pasayib borish tartibida joylashtirib, metallarning elektrokimyoviy kuchlanishlar qatorini tuzdi.
Metallar korroziyasi haqida tushuncha: Ko‘pchilik metallar havo, suv, kislota va tuzlarning eritmalari ta’sirida yemiraladi. Bu hodisa korroziya deyiladi.
Korroziya turlari: Elektrolitlar ta’sirida bo‘ladigan korroziya elektrokimyoviy korroziya deyiladi.
Metallarni korroziyasining oldini olish usullari: Metallarni korroziyadan saqlash uchun bir necha chora-tadbirlardan foydalaniladi:
Elektroliz: Elektrolit eritmasi yoki suyuqlanmasiga tushirilgan elektrodlardan tuzilgan elektrokimyoviy sxema orqali o‘zgarmas elektr toki o‘tkazilganda boradigan oksidlanish-qaytarilish jarayoni elektroliz deb ataladi.
Eritma va suyuqlanmalar elektrolizi: Elektrolit eritmasi yoki suyuqlanmasining zarrachalari (ionlari) katodda elektronlarni biriktirib olib qaytariladi.
Faradey qonuni: Elektrodlarda ajralib chiqadigan modda massasi elektrolitdan o‘tgan tok miqdoriga proporsionaldir.
Sanoatda elektrolizning qo‘llanilishi: Elektrolizdan kimyo sanoatida ko‘pgina moddalarni olishda, masalan, vodorod, kislorod, ftor, perxlorat kislota va boshqa anorganik va organik moddalarni olishda; metallurgiyada metallarni olish va ularni tozalashda; buyumlar sirtini sirlash (nikellash, xromlash va hokazo) kabi maqsadlarda keng qo‘llaniladi.
Koordinatsion birikmalarning sinflanishi va nomenklaturasi: Koordinatsion birikma shunday birikmaki, uning molekulasi yoki ioni markaziy atomga ega bo‘lib, buni bir necha ion yoki molekulalar, ya’ni ligandlar qurshab turadi.
Verner nazariyasi: 1893 yilda A.Verner koordinatsion birikmalar tuzilishi haqidagi original nazariyani yaratdi.
Koordinatsion birikmalar turlari: Kompleks birikmalarni ligandlariga qarab amiakatlarga, akvokomplekslarga, atsidokomplekslarga, aralashkomplekslarga va xelat (siklik) komplekslarga bo‘lish mumkin.
Koordinatsion birikmalarni izomeriyasi va stereizomeriyasi: Ko‘zguda bir-birining aksini ifodalovchi izomerlar optik izomerlar turiga kiradi.
Kompleks birikmalarning eng muhim turlari: Kompleks birikmalarni ligandlariga qarab amiakatlarga, akvokomplekslarga, atsidokomplekslarga, aralashkomplekslarga va xelat (siklik) komplekslarga bo‘lish mumkin.
Koordinatsion birikmalarning barqarorligi va kimyoviy bog‘lanish tabiat: Kompleks birikmalarning barqarorligi anchagina omillarga bog‘liq bo‘ladi.
I-guruh elementlarining umumiy xossalari: Valent elektronlari s-orbitalda joylashgan elementlarni s-elementlar deb yuritiladi. s-elementlar oilasiga I- va II-guruh asosiy guruhchasi elementlariga ishqoriy va ishqoriy-yer metallari kiradi.
Ishqoriy metallar: Ishqoriy metallar atomlari o‘zining tashqi elektron qavatidagi yagona elektronini osonlik bilan yo‘qotib, oksidlanish darajasi +1 ga teng bo‘lgan kimyoviy birikmalarni hosil qiladi.
Ishqoriy metallarning tabiiy birikmalari: Ishqoriy metallar boshqa elementlar bilan birga silikat va alyumosilikatlar tarkibida, natriy va kaliy esa o‘simliklarda, inson va hayvon organizmida, shuningdek dengiz va tuzli ko‘l suvlarida ko‘p miqdorda uchraydi.
Olinish usullari: Ishqoriy metallar vakuum metallurgiya usuli yoki ular birikmalarining suyuqlanmasini elektroliz qilish usuli bilan olinadi.
Fizik xossalari: Ishqoriy metallar yumshoq, boshqa metallarga nisbatan zichligi kichik bo‘lgan metallardir.
Kimyoviy xossalari: Ishqoriy metallar o‘zining tashqi elektron qavatidagi yagona elektronini osonlik bilan beradi va har doim +1 oksidlanish darajasini namoyon qiladi.
Ishqoriy metallar birikmalarining xossalari: Ishqoriy metallar oksidlari, peroksidlari, nadoksidlari suv va kislotalar bilan shiddatli reaksiyaga kirishadi.
Ishlatilishi: Ishqoriy metallar va ularning birikmalari xalq xo‘jaligida keng ishlatiladi.
II-guruh elementlarining umumiy xossalari: II guruh asosiy guruhchasiga berilliy Be, magniy Mg, kalsiy Ca, stronsiy Sr, bariy Ba va radiy Ra elementlari kiradi.
Ishqoriy-yer metallarining tabiiy birikmalari: II-guruh asosiy guruhchasi elementlariga umumiy tavsif. Berilliy minerali - 3BeO∙Al2O3∙SiO2
Ishqoriy-yer metallarining olinish usullari: Berilliy metalining olinishi: Berilliyni erkin holda ajratib olish uchun berill mineralini ftoridlar bilan suyuqlantirib, uni suv bilan qorishtiriladi va Na2BeF4 eritmasi olinadi.
Ishqoriy-yer metallarining fizik va kimyoviy xossalari: Berilliy kumushsimon-oq rangli metalldir, uning solishtirma og‘irligi 1,9 ga teng.
Ishqoriy-yer metallarining birikmalari va ularning xossalari: Kalsiy, stronsiy, bariy va radiy oksidlari, galogenidlari, sulfatlari va boshqa birikmalari odatdagi sharoitda ionli birikmalardir.
Ishlatilishi: Platina oilasi elementlari va ulaming birikmalari ammiakni oksidlashda, parafin va olefin uglevodorodlarni gidroizomerlashda, gazlarni CO va N2 dan tozalashda, yuqori haroratlarni o‘lchaydigan termoparalarni tayyorlashda, kimyoviy idishlar olishda, tibbiyot asboblarini tayyorlashda, kondensator va rezistor materiallarini yasashda, metallar sirtini qoplashda ishlatiladi.
Elementlar davriy sistemasining XIII-guruh elementlarining umumiy xossalari: Kimyoviy elementlar davriy sistemasining o‘n uchinchi guruhiga bor, alyuminiy, galliy, indiy va talliy elementlari kiradi.
Alyuminiy: Alyuminiy atom massasi 26,982 (z-13) ga teng. Tabiatda tarqalishi jihatidan alyuminiy barcha metallar ichida birinchi, barcha elementlar ichida uchinchi o‘rinni egallaydi.
Bor: Borning atom massasi 10,811 (z=5) ga teng. Bor tabiatda III-guruh elementlari orasida eng ko‘p uchraydi, barqaror izotopining massasi 10 va 11 dir.
Indiy va talliy: Nemis kimyogarlari F.Rayx va T.Rixter 1863 yilda indiyni maxsus spektr chizig‘iga asoslanib ochdilar, bu chiziq ularning fikricha ko‘k bo‘yoq indigoning rangidir.
Elementlar davriy sistemasining XIV-guruh elementlarining umumiy xossalari: Kimyoviy elementlar davriy sistemasining XIV-guruhiga C, Si, Ge, Sn, Pb elementlari kiradi.
Uglerod: Uglerodning atom massasi 12,0112 (Z-6) ga teng, elektron konfiguratsiyasi 1s2 2s2 2p2.
Kremniy: Kremniy elementlar davriy sistemasida III-davr IV-guruhning asosiy guruhchasida joylashgan.
Germaniy, qalay va qo‘rg‘oshin: Germaniy, qalay va qo‘rg‘oshin elementlarining umumiy tavsifi va tabiatda uchrashi.
Elementlar davriy sistemasining XV-guruh elementlarining umumiy xossalari: XV-guruh asosiy guruhchasi elementlariga umumiy tavsif.
Azot: Azot elementlar davriy sistemasida II-davr XV-guruhning asosiy guruhchasida joylashgan.
Azotning vodorodli birikmalari. Ammiak. Gidroksilamin. Gidrazin. Azid kislota: Azotning vodorodli birikmasi ammiak NH3 dir. Ammiak – rangsiz, o‘ziga xos o‘tkir hidli, havodan 1,7 marta yengil bo‘lgan va suvda yaxshi eriydigan gaz.
Azotning kislorodli birikmalari. Nitrit va nitrat kislota: Azotning besh xil oksidlari ma’lum. Azot (I)-oksidi N2O – gaz, suvda yaxshi eriydi, ammo suv bilan reaksiyaga kirishmaydi.
Fosfor va uning birikmalari: Erkin holatdagi fosforni dastlab XII asrda yashagan A.Bexil (Bashir) ajratib olgan.
Fosforning fizik va kimyoviy xossalari: Fosforning 3 xil allotropik shakl o‘zgarishlari ma’lum: oq, qora va qizil fosfor bo‘lib, ulardan eng ahamiyatlisi oq va qizil fosfordir.
Fosfor galogenidlari: Fosfor xlor bilan bevosita birikib, fosfor(III)-xlorid PCl3 ni hosil qiladi.
Fosfor oksidlari. Fosfor kislotalari: Fosforning kislorod mo‘l bo‘lgan sharoitda yonishidan fosfor(V)-oksid P2O5 hosil bo‘ladi.
Mishyak, surma va vismut: Mishyak o‘z birikmalarida ko‘proq -3, +3, +5, surma +3 va +5, vismut esa +3 oksidlanganlik darajasini namoyon qiladi.
Mishyakning fizik va kimyoviy xossalari: Mishyak bir necha allotropik shakl o‘zgarishi hosil qiladi.
Mishyak birikmalari va ularning xossalari: Mishyakning AsH3, As2H4 va As2H tarkibli gidridlari ma’lum.
Surma va uning birikmalari: Surma – kumush kabi oq metall, u mo‘rt, hatto uni hovonchada tuyish mumkin.
Vismut va uning birikmalari: Vismut Bi ning elektron formulasi KLMN5s2 5p6 5d106s2 6p3.
Elementlar davriy sistemasining XVI-guruh elementlarining xossalari: O‘n oltinchi guruh elementlariga kislorod, oltingugurt, selen, tellur va poloniy elementlari kiradi.
Kislorod: Kislorod atomi 1s2 2s2 2p4 elektron formulaga ega.
Ozon, olinishi va xossalari: Kislorodning allotropik shakllaridan biri ozondir.
Suv, fizik va kimyoviy xossalari: Suv H2O kislorodning vodorod bilan hosil qilgan asosiy birikmasi hisoblanadi.
Vodorod peroksid, olinishi va xossalari: Vodorod peroksid H2O2 ni 1818 yilda Tenar kashf etgan.
Oltingugurt va uning birikmalari: VI guruh bosh guruhchasi elementlariga kislorod, oltingugurt, selen, tellur, polonoy elementlari kiradi.
Elementlar davriy sistemasining XVII-XVIII-guruhlar elementlarining xossalari: XVII-guruhga H, F, Cl, Br, J va At elementlari kiradi.
Galogenlar: Yunoncha “galos” – tuz, “genodos” – hosil qiluvchi degan ma’noni anglatadi.
Vodorod: Vodorodni birinchi bo‘lib erkin holatda ajratib olgan kimyogar I.B.Van Gelmont (1579-1644) uni xossasidan kelib chiqib, “yonuvchi gaz” deb atadi.
Ftor: Ftor lotincha “fluo” – oquvchi so‘zidan olingan.
Xlor: Xlor elementlar davriy sistemasida III-davr IV-guruhning asosiy guruhchasida joylashgan.
Nodir gazlar: Asl gazlar tabiatda uchraydi va shuning uchun ular birikmalarni kimyoviy reaksiyalar bilan biriktira olmaydi.
Metallorganik birikmalar, Bioanorganik kimyo va Nanomateriallar: Metallorganik birikmalar – molekulasida metall-uglerod bogʻi boʻlgan organik birikmalar.
Metallorganik birikmalarning olinishi, xossalari va nomlanishi: Organik moddalar tarkibiga C, H, O, N, S va galogenlar kirishi haqidagi ma’lumotga egamiz.
Bioanorganik kimyo va nanomateriallar haqida tushuncha: Bioorganik kimyo — organik kimyo bilan biologiyaning bir qancha sohalaridan tarkib topgan fan.
Atrof-muhit zararlanishini oldini olish: Inson mehnati faolitining tabiatga ta’siri omillari. Kishilik jamiyati tabiiy borliqning bir qismi bo‘lib, uning mavjudligi va rivojlanishi tabiatning inson ongiga bog‘liq bo‘lmagan ob’ektiv qonuniyatlariga ko‘p jihatdan bog‘liq.