Банди кимиёӣ

Ба́нди кимиёӣ — натиҷаи таъсири ҳамдигарии атомҳо, ки боиси ҳосил шудани низом (система)-ҳои сератома (молекулаҳо, булӯр (кристалл)-ҳо ва ғайра) мегардад.

Таърих

Таълимот дар бораи банди кимиёӣ аз масъалаҳои асосӣ ва муҳимми кимиё буда, бе ҳалли он дарки сабабҳои гуногунӣ ва сершумории пайвастҳои кимиёӣ, тарзи ҳосил шудан, сохту қобилияти реаксиявии онҳо ғайриимкон мебошад. Аз атомҳо ҳосил гаштани молекула бурди энергия аст, зеро дар шароити муқаррарӣ ҳолати молекулавӣ назар ба ҳолати атомӣ устувории бештар дорад. Тахмин мекунанд, ки банди байни атомҳо бинобар таъсири ҳамдигарии ин ё он электрон ба вуҷуд меояд. Аз ин рӯ, назарияи банди кимиёӣ назарияи электронӣ аст. Дар молекула ё кристалл байни атомҳои ҳамшафат банди кимиёӣ вуҷуд дорад. Валентнокии атом адади бандҳоеро, ки атоми мазкур бо атоми ҳамшафат ҳосил мекунад, нишон медиҳад. Соли 1852 Э. Франкленд ақидае пешниҳод намуд, ки мувофиқи он ҳар як унсур бо адади муайяни эквиваленти унсурҳои дигар васл гашта, пайваст ҳосил мекунад. Дар ин маврид як эквивалент мутобиқ бо миқдори як валенти лозима аст. Соли 1857 А. Кекуле ва Г. Колбе фарзияи чорвалента будан ва бо атомҳои дигар чор банд ҳосил кардани карбонро пешниҳод намуданд. Соли 1858 А. С. Купер нишон дод, ки атомҳои карбон бо ҳамдигар пайваст шуда, силсилаи карбониро ба вуҷуд меоваранд. Соли 1861 А. М. Бутлеров истилоҳи «сохти кимиёӣ»-ро ба илм дохил намуд. Ӯ бо формулаи ягона нишон додани сохти модда, яъне дар молекула бо атомҳои дигар чӣ тавр пайваст шудани ҳар як атомро таъкид кардааст. Аз рӯйи ақидаи Бутлеров, хосиятҳои модда аз рӯйи сохти молекулаи он муайян карда мешаванд.

Ҳангоми муқоисаи хосиятҳои кимиёӣ ва пайвастҳои унсурҳо ба назар мерасад, ки атоми онҳо дар қабати берунии электронӣ метавонанд аз 1 то 8 электрон дошта бошанд. Агар унсур дар қабати берунии электронӣ аз ин миқдор камтар электрон дошта бошад, пас он нопурра ба шумор меравад. Чунин атом қабати электронии худро дар натиҷаи таъсири ҳамдигарии кимиёӣ, ки сабаби ба вуҷуд омадани банди кимиёӣ мегардад, пурра мекунад. Банди кимиёӣ ковалентӣ, ионӣ, ҳидрогенӣ, филиззӣ ва ғ. мешавад.

Банди ковалентӣ натиҷаи умумӣ гардидани (ҷуфтшавии) электронҳои ду атоми бо ҳам пайвастшаванда аст. Мас., ядрои атоми озоди ҳидроген бо абри электронӣ иҳота шудааст. Ҳангоми наздик шудани атомҳо электронҳои атомҳои якум ва дуюм ҳамдигарро мекашанд. Дар натиҷа абри электронии онҳо рӯйпӯш шуда, абри электронии молекулавӣ, ки дар фазои байни ядроҳо зичии электронии зиёд дорад, ҳосил мегардад. Афзоиши зичии барқаи манфӣ ядроҳоро наздик месозад ва дар батни атомҳо банди кимиёӣ ҳосил мешавад. Ҷуфти электронии ҳосилшуда барои ҳар ду атом умумӣ буда, қабати электронии онҳоро пурра мекунад.

Ҳамин тавр, молекулаи хлор дар натиҷаи ҷуфтшавии P-электронҳои ду атом хлор ва молекулаи хлориди ҳидроген дар натиҷаи ҷуфтшавии S-электрони як атом ҳидроген ва P-электрони як атоми хлор ҳосил мешаванд. Рӯйпӯшшавии абри электронӣ, одатан, аз ҳама зиёдтар дар хатти росте, ки ядрои атомҳоро пайваст мекунад, ба вуҷуд меояд.

Ҳосилшавии банди ковалентиро бо тарзҳои гуногун тасвир мекунанд:

1. Бо роҳи навишти электронҳо дар намуди нуқта:
2. Бо ёрии катакча (орбитал)-ҳои квантӣ, ки ду электрон бо спини муқобил дар як катакчаи квантии молекулавӣ ҷойгир карда мешавад:
3. Бо ёрии хатча (мас., H–H), ки ҷуфти умумии электронҳо, яъне абри электронии пайвасткунандаро ифода мекунад.

Агар дар байни атомҳо як банди ковалентӣ (як ҷуфти умумии электронӣ) ҳосил шавад, он банди ягона ва агар бештар ҳосил шавад, банди каратӣ (ду ҷуфти умумии электронӣ – дучанда; се ҷуфти умумии электронӣ – сечанда) номида мешавад. Банди ягонаро бо як, банди дучандаро бо ду ва банди сечандаро бо се хатча ифода мекунанд.

Банди ковалентӣ банди устувор аст. Устувории он ба воситаи бузургии термокимиёии энергияи банд муайян карда мешавад. Бузургии мазкур то андозае қобилияти реаксиявии бандро нишон медиҳад.

Банди ковалентӣ қутбӣ ва ғайриқутбӣ мешавад. Дар банди ковалентии ғайриқутбӣ абри электроние, ки ҷуфти электронҳои умумӣ ҳосил кардаанд (абри электронии банд), дар фазо нисбати ядрои ҳар ду атом баробар тақсим шудааст (мас., H2, Cl2, O2, N2, F2 ва ғайра). Дар банди ковалентии қутбӣ абри электронии банд ба тарафи атоме, ки бештар электроманфӣ аст, кашида мешавад (мас., дар HCll, H2O, H2S ва ғайра).

Банди ковалентӣ аз ҳисоби абри дуэлектронаи як атом ва орбитали озоди атоми дигар низ метавонад ҳосил гардад. Чунин банди ковалентӣ, банди донору аксепторӣ номида мешавад. Мас., ҳосил шудани иони аммоний: нитроген дар молекулаи аммиак (донор) ҷуфти электронҳои тақсимнашуда дорад; дар иони ҳидроген (аксептор) 1S орбитал озод аст. Ҳангоми наздик шудан, абри дуэлектронии нитроген барои ҳар ду атом умумӣ мебошад:

Аз рӯи симметрияи ҷобаҷошавии абри электронӣ δ-, π- ва диг. бандҳо мавҷуданд. δ – банд аз ҳисоби қад-қади хатти банд мутавозӣ рӯпӯш шудани орбитаҳои атомӣ ба амал меояд. π – банд дар натиҷаи аз ду тарафи хатте, ки бандро бурида мегузарад, бо таври мутавозӣ ҷобаҷо гаш-тани абри электронии банд ташаккул меёбад.

Электронҳое, ки дар ташаккули банди ковалентӣ иштирок мекунанд, дар ҳолатҳои гуногун (яке дар S-орбитал, дигаре дар P-орбитал) вуҷуд доранд. Бандҳо дар молекула баробарқимат мебошанд. Сабаби ин гибридшавии орбиталҳои атомӣ аст. Ҳангоми гибридшавӣ шакли аввала ва энергияи орбиталҳои электронии атом тағйир ёфта, орбиталҳои электронии шаклу энергияашон монанд ҳосил мешаванд. банди кимиёие, ки бо иштироки электрони орбиталҳои гибридшуда ба вуҷуд меояд, нисбат ба банде, ки бо иштироки электронҳои орбиталҳои гибриднашуда ҳосил шудааст, устувор мебошад. Гибридшавӣ он вақт ба амал меояд, ки агар дар вақти ҳосил гаштани банд электронҳои ҳархелаи атом (мас., S- ва P-электронҳо) иштирок намоянд, мас., гибридшавии орбиталҳои валентии атоми бериллий дар вақти ҳосил гаштани хлориди бериллий (BeCl2). Атоми бериллий ангезиш ёфта, орбитали дуэлектронаи (2s2) он ба орбитали якэлектрона мубаддал мешавад:

4Be 1s22s2 → 4Be 1s22s1p1.

Дар ҳолати ангезиш бериллий ду атоми хлорро пайваст мекунад:

Ҳар ду банди Ba – Cl ҳамгун буда, таҳти кунҷи 180° мехобанд, яъне моллекулаи BaCl2 шакли хаттӣ дорад:

(S + P) – орбитал → 2SP – орбитал.

Банди ҳидрогенӣ дар байни молекулаҳое ҳосил мешавад, ки онҳо дорои атоми ҳидрогени фаъол (ҳидрогене, ки бо диг. атоми банди қутбиаш қавӣ пайваст шудааст) ва атоми электроманфӣ (оксиген, нитроген, фтор ва ғайра) мебошанд ва ин атом аз ҷуфти электронҳои озод иборат аст (мас., Hδ+ – Oδ- –, Hδ+Nδ-=). Чунин атомҳои ҳидроген бо электрон қаробати зиёд дошта, аз ҳисоби атомҳое, ки дорои ҷуфти электронҳои озоданд, банди иловагӣ ҳосил мекунанд:

Банди ҳидрогенӣ бо нуқтаҳо ифода карда мешавад. Он дар баъзе зарраҳои мустақил, мас., катиони оксоний (H3O+) хеле устувор мебошад. Бандҳои ҳидрогенӣ боиси ба вуҷуд омадани системаҳои ассотсиатсияшуда мегарданд. Баланд гаштани ҳарор. ҷӯшиш, афзудани ғализӣ ва тағйир ёфтани диг. хосиятҳои физикавии чунин пайвастҳо аз мавҷуд будани банди ҳидрогенӣ шаҳодат медиҳад. Чунин ҳолат дар бисёр моеъҳои тоза, аз ҷумла дар аммиак, об, фториди ҳидроген, аминҳои якумин ва дуюмин, спиртҳо ва фенолҳо, кислотаҳои минералӣ ва карбонӣ ба мушоҳида мерасанд. Аҳаммияти бандҳои ҳидрогенӣ дар раванди биокимиёӣ хеле калон аст. Мас., сохтори дуюмин ва сеюмини сафедаҳо бо ёрии бандҳои ҳидрогенӣ устувор мегарданд.

Банди ионӣ. Ҳангоми бо роҳи гузариш ба амал омадани конфигуратсияи электронии 8-электрона (октет) атоми яке аз унсурҳо электронҳои худро медиҳад ва атоми унсури дигар онҳоро қабул мекунад. Дар ин маврид дар байни ин атомҳо банди ионӣ (электровалентӣ ё гетероқутбӣ) ҳосил мешавад. Мас., ҳангоми ҳосил шудани хлориди натрий (NaCl) атоми натрий, ки дар қабати берунии электронии худ як S (3s1) электрон дорад, онро медиҳад; атоми хлор, ки дар қабати берунии электрониаш 7 электрон (3s23p5) дорад, онро қабул мекунад. Дар натиҷа атоми электронейтралии натрий ба иони (катиони) мусбатзаряд ва атоми хлор ба иони (аниони) манфизаряд табдил меёбад:

Na0 – ē → Na+; Cl0 + ē → Cl-

Минбаъд ионҳои гуногунноми ҳосилшуда аз ҳисоби кашиши электростатикӣ бо ҳамдигар таъсир расонда, молекулаи хлориди натрийро ҳосил мекунанд. Пайвастҳои ионӣ дар маҳлулҳои обӣ зуд ба реаксия дохил мешаванд, диссотсиатсия ва солвататсия мегарданд, ҳарор. гудозиш ва ҷӯшишашон баланд аст; онҳо дар ҳалкунандаҳои қутбӣ ҳал мешаванд, маҳлул ва гудохтаашон ҷараёни барқро хуб мегузаронанд.

Банди филиззӣ. Электронҳои валентии атоми филиззот нисбат ба орбиталҳои озод (холӣ) кам мебошанд. Ин барои интиқоли озоди электронҳо аз як атом ба атоми дигар ба воситаи орбиталҳо шароити мусоид фароҳам меоварад. Бинобар чандон зиёд набудани энергияи ионизатсия атомҳои филизз ба чунин атомҳо таъсир намуда, электронҳои онҳоро ба тарафи худ мекашанд (электронҳо ё ба қафо – ҷониби атоми худ кашида мешаванд ва ё ба атоми дигари ҳамсоя мегузаранд). Ҳамин тавр, дар дохили порчаи филизз электронҳо бетанаффус аз як атом ба атоми дигар ҳаракат мекунанд. Барои филиззҳо банди кимиёие, ки ба умумӣ гаштани электронҳои валентии на хосси ду, балки хосси ҳамаи атомҳои кристалл асос ёфтааст, тааллуқ дорад.

Адабиёт

• Глинка Н. Л. Общая химия. Л., 1981;
• Потапов В. М., Хомченко Г. П. Химия. М., 1985;
• Самиев М. Кимиёи ғайриорганикӣ. Д., 2007.

Сарчашма

• Банди кимиёӣ // Асос — Боз. — Д. : СИЭМТ, 2013. — (Энсиклопедияи Миллии Тоҷик : [тахм. 25 ҷ.] / сармуҳаррир Н. Амиршоҳӣ ; 2011—2023, ҷ. 2). — ISBN 978-99947-33-52-4.