Azərbaycan Respublikası Elm və Təhsil Nazirliyi Kimya və biologiya fakültəsi Kimya və onun tədrisi metodikası kafedrasi kimya fənnindən

Azərbaycan Respublikası Elm və Təhsil Nazirliyi


Kimya və biologiya fakültəsi
Kimya və onun tədrisi metodikası KAFEDRASI
Kimya fənnindən
SƏRBƏST İŞLƏR
İxtisas: 050504- Ekologiya
Qrup: 365
Kurs: I
Tələbə: Vəlizadə Cəmalə Mehrac
Fənn müəllimi: dos.Əhmədov Vəliəddin

Sumqayıt- 2023
Plan :

1. 
   Dönən və dönməyən kimyəvi reaksiyalar. Kimyəvi tarazlıq
   
2. 
   Oksidləşmə-reduksiya reaksiylararının istiqaməti təsir edən amillər
   
3. 
   Qalvanik elementlər
   
4. 
   Kimyəvi rabitənin mənşəyi
   
5. 
   Kimyəvi qarşılıqlı təsir
   

Mövzu I
Dönən və dönməyən kimyəvi reaksiyalar. Kimyəvi tarazlıq
Kimyəvi reaksiya — maddənin tərkib və xassələrinin dəyişməsi ilə baş verən hadisəyə Edvin teoremi deyilir. Kimyəvi reaksiyalar həmişə fiziki hadisələrlə müşayət olunur. Fiziki hadisə zamanı maddənin tərkibi dəyişmir, yalnız forması, həcmi və aqreqat halı dəyişir. Kimyəvi reaksiyaları aşağıdakı xarici əlamətlərə görə müəyyən etmək olur:

1. 
   İstiliyin ayrılması və ya udulması;
   
2. 
   İşığın ayrılması;
   
3. 
   Rəngin dəyişməsi;
   
4. 
   Çöküntünün əmələ gəlməsi və ya itməsi;
   
5. 
   Qaz halında maddənin ayrılması;
   
6. 
   İyin çıxması.
   

Kimyəvi reaksiyaların baş verməsi üçün reaksiyaya daxil olan maddələr bir-biri ilə təmasda olmalı və əksər hallarda qızdırılmalıdır. Bərk maddələrin xırdalanması və qarışdırılması reaksiyanın başlanmasına kömək edir və reaksiyanı sürətləndirir. Kimyəvi reaksiyanın gedişinin əmsallar və formullar vasitəsilə şərti yazılışına kimyəvi tənlik deyilir. Kimyəvi tənliklər tərtib edilərkən maddə kütləsinin saxlanması və maddə tərkibinin sabitliyi qanunlarından istifadə edilir. Hər tənlik ox işarəsi ilə birləşmiş iki hissədən ibarətdir. Sol tərəfdə reaksiyaya girən maddələrin, sağ tərəfdə isə reaksiya nəticəsində alınan maddələrin formulları yazılır:
2H₂ + O₂ → 2H₂O
Kimyəvi reaksiya haqqında əsas məlumatları əldə etmək üçün onun sürətini bilmək vacibdir. Reaksiya sürətinin təyin edilməsi ilə kimyəvi kinetika məşğul olur.
Kimyəvi reaksiyanın sürəti hər şeydən əvvəl reaksiyaya daxil olan maddələrin təbiətindən və həmçinin onların qatılığından, temperaturdan katalizator iştirakından və s.-dən asılıdır.
Reaksiyanın sürəti reaksiyaya daxil olan və reaksiya nəticəsində əmələ gələn maddələrin qatılığının zaman vahidi ərzində dəyişməsi ilə xarakterizə olunur. Məsələn reaksiyanın sürətininin dəqiqədə 0,5 mol/l olması həmin zaman vahidində reaksiyaya daxil olan maddələrin qatılığının 1 litrdə 0,5 mol azalması deməkdir.
Homogen sistemdə reaksiya bütün həcmdə gedir. Heterogen sistemdə isə hissəciklər yalnız fazaların səthində qarşılıqlı təsirdə olur. Bununla əlaqədar olaraq homogen və heterogen reaksiyaları sürətləri müxtəlif cür təyin edilir.
Homogen reaksiyanın sürəti vahid zamanda və vahid həcmdə reaksiyaya daxil olan və ya reaksiyadan alınan maddələrdən birinin maddə miqdarının dəyişməsi ilə ifadə olunur: vhomogen=Δv/VΔτ. Heterogen reaksiyanın sürəti isə vahid zamanda fazalararası vahid səthdə reaksiyay daxil olan və ya alınan maddələrdən birinin maddə miqdarının dəyişməsi ilə ifadə olunur: vheterogen=Δv/SΔτ.
Reaksiyanın sürəti həmçinin sistemin müəyyən bir göstəricisinin (rəngin, elektrik keçiriciliyinin, təzyiqin və s.) dəyişmə sürətinə görə də müəyyən edilə bilər.
Kimyəvi reaksiyanın sürəti vaxt keçdikcə zəifləyir. Bu onunla əlaqədardır ki, vaxt keçdikcə, məhlulda reaksiyaya daxil olan molekulların sayı bir qayda olaraq azalır.
Kütlələrin təsiri qanununa əsasən reaksiyaya daxil olan maddələrin qatılığının artırılması reaksiya sürətini artırır. Qaz fazada gedən reaksiyaların sürətinə təzyiqin artması müsbət təsir göstərir. Kimyəvi reaksiyanı sürətinə katalizatorlar güclü təsir göstərir. Temperaturun artmasıyla kimyəvi reaksiyanın sürəti adətən sıçrayışla artır. Reaksiya sürəti ilə temperatur arasındakı asılılığı ifadə etmək üçün Arrenius (1899) aşağıdakı tənliyi müəyyən etmişdir: d ln k / d T = A / RT
Reaksiyada iştirak edən maddələrin bir molundakı molekulların reaksiyaya daxil olması üçün vacib olan enerjiyə aktivləşmə enerjisi deyilir.
Maddələri bir-birindən fərqləndirən və ya onların arasındakı oxşarlığı müəyyən edən əlamətlərə xassə deyilir. Maddələrin xassələri iki cür olur: fiziki xassə və kimyəvi xassə. Maddənin digər maddələrlə qarşılıqlı təsirdə olmasına kimyəvi xassə deyilir. Kimyəvi xassələrin dəyişməsinə kimyəvi hadisə deyilir. Kimyəvi xassənin dəyişməsi yeni maddənin əmələ gəlməsi deməkdir. Yeni maddələr isə kimyəvi reaksiyalar zamanı əmələ gəlir. Odur ki, kimyəvi hadisə və kimyəvi reaksiya anlayışları sinonimdirlər. Kimyəvi hadisələr nəticəsində maddənin fiziki xassələri də dəyişir. Yanma, çürümə, qıcqırma, paslanma, neftin krekinqi, sabunlaşma, hidroliz və s. kimyəvi hadisələrdir. Maddələri bir-birindən fərqləndirən və ya onların arasındakı oxşarlığı müəyyən edən əlamətlərə xassə deyilir. Maddələrin xassələri iki cür olur: fiziki xassə və kimyəvi xassə. Maddənin digər maddələrlə qarşılıqlı təsirdə olmasına kimyəvi xassə deyilir. Kimyəvi xassələrin dəyişməsinə kimyəvi hadisə deyilir. Kimyəvi xassənin dəyişməsi yeni maddənin əmələ gəlməsi deməkdir. Yeni maddələr isə kimyəvi reaksiyalar zamanı əmələ gəlir. Odur ki, kimyəvi hadisə və kimyəvi reaksiya anlayışları sinonimdirlər. Kimyəvi hadisələr nəticəsində maddənin fiziki xassələri də dəyişir. Yanma, çürümə, qıcqırma, paslanma, neftin krekinqi, sabunlaşma, hidroliz və s. kimyəvi hadisələrdir. Bu tip reaksiyalarda proton H+ reaksiyaya daxil olan maddələrin birindən digərinə keçir. Protolitik nəzəriyyəyə görə özündən proton verən istənilən maddə turşu, özünə proton birləşdirən maddə isə əsas adlanır. Odur ki, belə reaksiyalara turşu-əsas (acid-base) reaksiyaları deyilir. Məsələn,
CH₃COOH + H₂O → CH₃COO^¯ + H₃O⁺
turşu + əsas → əsas + turşu
NH₃ + H₂O → NH₄ + OH^¯
Əsas + turşu → turşu + əsas

Protolitik reaksiyalara neytrallaşma və hidroliz reaksiyaları aiddir.

Qarşılıqlı kimyəvi təsirdə olan maddələri təşkil edən elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin dəyişməsinə və dəyişməməsinə əsasən bütün kimyəvi reaksiyalar iki qrupa ayrılır: elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin dəyişməməsi və elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin dəyişməsi ilə gedən kimyəvi reaksiyalar. Birinci qrup reaksiyalarda qarşılıqlı kimyəvi təsirdə olan maddələrin tərkib elementlərinin heç biri reaksiya nəticəsində öz oksidləşmə dərəcəsini dəyişmir. İkinci qrup reaksiyalarda isə iştirakçı elementlərin hamısının və ya bir hissəsinin oksidləşmə dərəcəsi reaksiya nəticəsində dəyişir. Hazırda oksidləşmə-reduksiya proseslərinin mahiyyəti elektron nəzəriyyəsi ilə izah edilir. Bu nəzəriyyəyə əsasən kimyəvi reaksiyalarda atom, ion və molekulun özündən elektron verməsi ilə əlaqədar olan proses oksidləşmə, əksinə onların özünə elektron birləşdirməsi ilə gedən proses isə reduksiya adlanır. Oksidləşmə və reduksiya prosesləri vahid bir prosesin iki hissəsidir. Yəni reduksiya olmadan oksidləşmə və ya əksinə, oksidləşmə olmadan reduksiya gedə bilməz. Qarşılıqlı kimyəvi təsir zamanı elektron qəbul edən maddələr oksidləşdiricilər, əksinə, elektron verən maddələr isə reduksiyaedicilər adlanır. Beləliklə, oksidləşmə-reduksiya prosesində reduksiyaedicinin müəyyən sayda elektronu oksidləşdiriciyə keçir. Nəticədə reduksiyaedici oksidləşir, oksidləşdirici isə reduksiya olunur. Oksidləşdiricilər və reduksiyaedicilər kimyəvi elementlər, sadə və mürəkkəb ionlar ola bilər. Tipik metallar kimyəvi reaksiyalarda özlərini reduksiyaedici kimi aparır. Hidrogen müxtəlif elementlərlə (qələvi və qələvi-torpaq metallardan başqa) qarşılıqlı kimyəvi təsir zamanı özünü həmçinin tipik metal kimi göstərir. Qeyri-metallardan flüor və oksigen kimyəvi reaksiyalarda elektron qəbul edərək, özlərini yalnız oksidləşdirici kimi aparır. Mənfi yüklü sadə ionlar qarşılıqlı təsir zamanı yalnız elektron itirir və beləliklə də reduksiyaedici xassəyə malik olur. Müsbət yüklü sadə ionlar valent elektronlarını itirən metal atomlarından əmələ gəlir. Belə ionlar elektron qəbul etməklə oksidləşdirici xassə göstərir. Qeyd etmək lazımdır ki, metal atomu valent elektronlarının yalnız bir hissəsini itirməklə də ion əmələ gətirə bilir. Bu vaxt əmələ gəlmiş ion özünü şəraitdən asılı olaraq, həm oksidləşdirici və həm də reduksiyaedici kimi apara bilir. Mürəkkəb ionların oksidləşmə-reduksiya prosesinə olan münasibəti mərkəzi atomun oksidləşmə dərəcəsinin xarakteri ilə müəyyən edilir. Mərkəzi atomun ən yüksək müsbət oksidləşmə dərəcəsində mürəkkəb ionlar (NO3¯, AsO43¯, Cr2O72¯, MnO4¯)oksidləşdirici xassəyə malik olur. Qarşılıqlı kimyəvi təsirdə olan maddələri təşkil edən elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin dəyişməsinə və dəyişməməsinə əsasən bütün kimyəvi reaksiyalar iki qrupa ayrılır: elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin dəyişməməsi və elementlərin oksidləşmə dərəcələrinin dəyişməsi ilə gedən kimyəvi reaksiyalar. Birinci qrup reaksiyalarda qarşılıqlı kimyəvi təsirdə olan maddələrin tərkib elementlərinin heç biri reaksiya nəticəsində öz oksidləşmə dərəcəsini dəyişmir. İkinci qrup reaksiyalarda isə iştirakçı elementlərin hamısının və ya bir hissəsinin oksidləşmə dərəcəsi reaksiya nəticəsində dəyişir. Hazırda oksidləşmə-reduksiya proseslərinin mahiyyəti elektron nəzəriyyəsi ilə izah edilir. Bu nəzəriyyəyə əsasən kimyəvi reaksiyalarda atom, ion və molekulun özündən elektron verməsi ilə əlaqədar olan proses oksidləşmə, əksinə onların özünə elektron birləşdirməsi ilə gedən proses isə reduksiya adlanır. Oksidləşmə və reduksiya prosesləri vahid bir prosesin iki hissəsidir. Yəni reduksiya olmadan oksidləşmə və ya əksinə, oksidləşmə olmadan reduksiya gedə bilməz. Qarşılıqlı kimyəvi təsir zamanı elektron qəbul edən maddələr oksidləşdiricilər, əksinə, elektron verən maddələr isə reduksiyaedicilər adlanır. Beləliklə, oksidləşmə-reduksiya prosesində reduksiyaedicinin müəyyən sayda elektronu oksidləşdiriciyə keçir. Nəticədə reduksiyaedici oksidləşir, oksidləşdirici isə reduksiya olunur. Oksidləşdiricilər və reduksiyaedicilər kimyəvi elementlər, sadə və mürəkkəb ionlar ola bilər. Tipik metallar kimyəvi reaksiyalarda özlərini reduksiyaedici kimi aparır. Hidrogen müxtəlif elementlərlə (qələvi və qələvi-torpaq metallardan başqa) qarşılıqlı kimyəvi təsir zamanı özünü həmçinin tipik metal kimi göstərir. Qeyri-metallardan flüor və oksigen kimyəvi reaksiyalarda elektron qəbul edərək, özlərini yalnız oksidləşdirici kimi aparır. Mənfi yüklü sadə ionlar qarşılıqlı təsir zamanı yalnız elektron itirir və beləliklə də reduksiyaedici xassəyə malik olur. Müsbət yüklü sadə ionlar valent elektronlarını itirən metal atomlarından əmələ gəlir. Belə ionlar elektron qəbul etməklə oksidləşdirici xassə göstərir. Qeyd etmək lazımdır ki, metal atomu valent elektronlarının yalnız bir hissəsini itirməklə də ion əmələ gətirə bilir. Bu vaxt əmələ gəlmiş ion özünü şəraitdən asılı olaraq, həm oksidləşdirici və həm də reduksiyaedici kimi apara bilir. Mürəkkəb ionların oksidləşmə-reduksiya prosesinə olan münasibəti mərkəzi atomun oksidləşmə dərəcəsinin xarakteri ilə müəyyən edilir. Mərkəzi atomun ən yüksək müsbət oksidləşmə dərəcəsində mürəkkəb ionlar (NO₃¯, AsO₄₃¯, Cr₂O₇₂¯, MnO₄¯)oksidləşdirici xassəyə malik olur. Hər bir kimyəvi reaksiya müəyyən istilik effektinə malik olur. Bu, reaksiya məhsullarının energetik cəhətdən bir qayda olaraq, reaksiyaya daxil olan maddələrdən fərqlənməsi ilə əlaqədardır. Kimyəvi reaksiyaların energetik effektinin müxtəlif təzahür formaları mövcuddur. Məsələn, neftin yanması istilik ayrılması ilə, qızdırıldıqda əhəng daşının parçalanması isə istilik udulması ilə gedir. Reaksiyanın istilik effekti sabit temperatur və təzyiqdə gedən kimyəvi proses zamanı sistemin ayırdığı və ya udduğu istilik miqdarı ilə xarakterizə olunur. Kimyəvi reaksiyalarda ayrılan və udulan istilik miqdarı kalorimetr adlanan xüsusi cihazlarla ölçülür. Lakin onu Hess qanununa əsasən hesablama yolu ilə də təyin etmək olur. İstilik ayrılması ilə gedən kimyəvi reaksiyalar ekzotermik, istilik udulması ilə gedən kimyəvi reaksiyalar isə endotermik reaksiyalar adlanır. Yüksəkdavamlı kimyəvi birləşmələr bir qayda olaraq, ekzotermik reaksiyalar üzrə əmələ gəlir. Həm də bu vaxt nə qədər çox istilik ayrılırsa, birləşmənin davamlılığı da bir o qədər yüksək olar. Əksinə, endotermik reaksiyalar nəticəsində əmələ gələn birləşmələr, adətən özünün davamsızlığı ilə fərqlənir. Qeyd edilənlərə əsasən kimyəvi reaksiyalar istilik ayrılması ilə əlaqədar olan istiqamətdə getməlidir. Doğrudan da nisbətən çox istilik ayrılması ilə əlaqədar olan kimyəvi reaksiyalar öz-özünə və həm də bəzən çox şiddətli surətdə gedir. Lakin yuxarıda göstərilənlərlə yanaşı bir çox endotermik reaksiyalar da məlumdur. Endotermik reaksiyalara oksidlərin reduksiyası yolu ilə metalların alınması reaksiyalarının əksəriyyəti, bütün dönər reaksiyalar xarakterik misal ola bilər. Termokimyada ayrı-ayrı kimyəvi prosesləri və onların istilik effektlərini birlikdə əyani surətdə təsvir etmək məqsədilə termokimyəvi tənliklərdən istifadə olunur. Termokimyəvi tənliklərdə reaksiyada iştirak edən maddələrin formulları ilə yanaşı reaksiyanın istilik effekti də göstərilir. Həm də bu zaman istilik effekti tənliyin sağ tərəfində reaksiya nəticəsində alınan maddələrin formullarından sonra əlavə edilir və ya nöqtəli vergüldən sonra müvafiq termodinamik funksiyanın (ΔH) iştirakı ilə ayrıca yazılır. Termokimyəvi tənlikdə hər bir maddənin formulunun yanında aşağıdakı indekslərlə onun halı göstərilir: (q) -qaz, (m) — maye, (b) — bərk və s.
CaCO₃(b) = CaO(b) + CO₂(q) - 37,8 kkal
CaCO₃(b) = CaO(b) + CO₂(q); ΔH=+37,8 kkal
Termokimyada istilik effektinin ölçü vahidi kimi kaloridən (kal) və ya kilikaloridən (kkal) istifadə edilir. Beynəlxalq vahidlər sistemində (BS) isə enerjinin vahidi Coul (C) təsdiq edilmişdir. 1 kal = 4,1840 °C.