ქიმიური ბმა და ელექტროგამტარობა

 

 

 

ჟ. პეტრიაშვილი, ი.მოსაშვილი.თბილისი. 2014

 

 

 

შესავალი:

ნივთიერებები ელექტროგამტარობის მიხედვით შეიძლება დავყოთ I და II რიგის გამტარებად.  I რიგის გამტარებს მიეკუთვნება მეტალები, სადაც დენის გადამტანი თავისუფლად მოძრავი ელექტრონებია. II რიგის გამტარებია ელექტროლიტები. ელექტროლიტი ეწოდება ნივთიერებას, რომლის ნალღობი ან წყალხსნარი დენს ატარებს. მათში დენის გადამტანი თავისუფლად მოძრავი იონებია.  

ქიმიური ბმა არის მიზიდვის ძალები, რომელთა ხარჯზეც სხვადასხვა ატომი/იონი/მოლეკულა წარმოქმნის უფრო რთულ სისტემას: მოლეკულას, კრისტალს, მოლეკულათშორის ასოციატს. ქიმიური ბმის წარმოქმნის მიზეზია ატომთა სწრაფვა,  შეიძინონ კეთილშობილი აირების მსგავსი რვაელექტრონიანი მდგრადი შრე (ns2np6). არჩევენ ქიმიური ბმის 3 ძირითად ტიპს: იონური, კოვალენტური და მეტალური ბმა.  ქიმიურ ბმად მიიჩნევენ წყალბადურ ბმასაც, რომელიც შეიძლება არსებობდეს როგორც მოლეკულებს შორის, ასევე მოლეკულების შიგნითაც. მეცნიერთა ნაწილი წყალბადურ ბმას მოლეკულათშორისი ურთიერთქმედების სახედ მიიჩნევს ვან-დერ-ვაალსურ ძალებთან ერთად.

იონური ეწოდება ბმას, რომელიც განხორციელებულია საწინააღმდეგოდ დამუხტული იონების ელექტროსტატიკური მიზიდვით. ბმა იონურია, როდესაც ელემენტების ელექტროუარყოფითობების მნიშვნელობებს შორის განსხვავება 1.7-ზე მეტია. ნაერთები იონური ბმით იონური ნაერთების სახელითაა ცნობილი. იონურ ნაერთებს იონური მესერი აქვს, რომელთა კვანძებში იონებია განლაგებული.

ორ ატომს შორის საზიარო ელექტრონული წყვილებით დამყარებულ ბმას, კოვალენტური ბმა ეწოდება. არჩევენ პოლარულ და არაპოლარულ კოვალენტურ ბმებს. პოლარული ბმის შემთხვევაში ბმის წარმომქმნელი საზიარო ელექტრონული წყვილი გადახრილია უფრო ელექტროუარყოფითი ელემენტისაკენ. არაპოლარული ბმის შემთხვევაში ბმის წარმომქმნელი საზიარო ელექტრონული წყვილი  თანაბრად ეკუთვნის ორივე ატომს. პოლარული ბმის შემთხვევაში ელემენტების ელექტროუარყოფითობების მნიშვნელობებს შორის განსხვავება 0,5-დან 1,7-ის ფარგლებშია, ხოლო არაპოლარული ბმის დროს 0-0,5-ის ტოლია.

მოლეკულა პოლარული კოვალენტური ბმით შესაძლებელია არ იყოს პოლარული, რაც დამოკიდებულია მოლეკულის სტრუქტურაზე. ნაერთები პოლარული კოვალენტური ბმით მოლეკულური ანუ კოვალენტური ნაერთების სახელწოდებითაა ცნობილი. მოლეკულურ ნაერთებში მოლეკულური კრისტალური მესრის კვანძებში მოლეკულებია განლაგებული.

მეტალის დადებით იონებს შორის დელოკალიზებული (განზოგადოებული) ელექტრონების საშუალებით დამყარებულ ბმას მეტალური ბმა ეწოდება. Mმეტალებს გააჩნია მეტალური კრისტალური მესერი, რომლის კვანძებში მეტალთა იონები, ნაწილობრივ კი-ატომებია მოთავსებული.

ნივთიერებათა ელექტროგამტარობის შესწავლა შეიძლება გამოვიყენოთ ნივთიერებაში ქიმიური ბმის ტიპის განსაზღვრისათვის. მეტალები დენის გამტარია მყარ მდგომარეობაშიც. იონური ნაერთები მყარ მდგომარეობაში დენს არ ატარებს. წყალში გახსნისას და გალღობისას იონური ნაერთები დენის გამტარები ხდებიან. მოლეკულური ნაერთები დენის გამტარები არ არიან არც მყარ მდგომარეობაში და არც გახსნილ ან გამღვალ მდგომარეობაში.

 

სამუშაოს მიზანი:
სტუდენტმა უნდა შეძლოს: 

  • I და II რიგის გამტარების გარჩევა
  • ელექტროლიტებისა და არაელექტროლიტების განსხვავება
  • სუფთა ნივთიერებისა და ნარევის განსხვავება
  • ბმის ტიპის განსაზღვრა მოცემულ ნაერთში
  • ნაერთის ტიპის განსაზღვრა

მასალა:

  • კომპიუტერი ვირტუალური ლაბორატორიული სამუშაოს შემცველი დისკით
  • სამუშაო რვეული და კალამი

პროცედურა:

ნაწილი 1. მოცემულია დენის წყარო ელექტროდებით და ნათურით.

 ხუთ ჭიქაში შესაბამისად მოთავსებულია მეტალის ფირფიტა, დისტილირებული (გამოხდილი) წყალი, ონკანის წყალი, სუფრის მარილისა (NaCl) და შაქრის (C12H22O11)  ფხვნილები.

ექსპერიმენტის ჩატარებამდე გამოთქვით მოსაზრება და ხაზი გაუსვით იმ ნიმუშს,  რომელიც თქენი ვარაუდით გაატარებს ელექტრულ დენს?

ჩართეთ ვიდეო და დააკვირდით, თუ ელექტროდების რომელ ნიმუშში მოთავსებისას აინთება ნათურა.

 

განსაზღვრეთ თუ რომელი ნიმუში ატარებს ელექტრულ დენს, რომელი მათგანია ნარევი და რომელი-სუფთა ნივთიერება; გამოთქვით ვარაუდი, თუ რა არის თითოეულ შემთხვევაში დენის გატარების ან არ გატარების მიზეზი. შედეგები შეიტანეთ ცხრილში #1.

ცხრილი #1

N

 ნიმუში

სუფთა

ნივთიერება

ნარევი

 

ნათურა აინთო

ნათურა

არ აინთო

ელგამტარობის მიზეზი

1

სპილენძის ფირფიტა

 

 

 

 

 

2

გამოხდილი წყალი

 

 

 

 

 

3

ონკანის წყალი

 

 

 

 

 

4

სუფრის მარილის ფხვნილი

 

 

 

 

 

5

შაქრის ფხვნილი

 

 

 

 

 

1.  საწყის მდგომარეობაში და დენის გატარების დროს მეტალის სტრუქტურების სანახავად ჩართეთ ანიმაციები:      

 

2.      წყლის მოლეკულების მოძრაობის სანახავად ჩართეთ ანიმაცია.

 

 

3. ჩართეთ ვიდეო, რომელშიცნაჩვენებიაონკანის წყალი მასში გახსნილი Ca2+, Mg2+,  HCO3და სხვა იონებით. 

 

 

4. ჩართეთ ანიმაცია, რომელშიც ნაჩვენებია ნატრიუმის ქლორიდის (NaCl)   სტრუქტურა, სადაც   Na+ და Cl იონები მჭიდროდ არის ერთმანეთთან დაკავშირებული.

 

 

5. ჩართეთ ანიმაცია, რომალშიც ნაჩვენებია ერთმანეთთან დკავშირებული შაქრის (C12H22O11) მოლეკულები.

დასკვნა:

  • რა არის თითოეული ნიმუშის შემთხვევაში დენის გატარების ან არ გატარების მიზეზი.
  • განსაზღვრეთ ქიმიური ბმის ტიპი მოცემულ ნაერთებში.
  • შედეგები შეიტანეთ ცხრილში #2.

ცხრილი #2

N

 ნიმუში

სუფთა

ნივთიერება

ნარევი

 

ნათურა აინთო

ნათურა

არ აინთო

ელგამტარობის მიზეზი

1 სპილენძის ფირფიტა          
2 გამოხდილი წყალი          
3 ონკანის წყალი          
4 სუფრის მარილის ფხვნილი          
5 შაქრის ფხვნილი          

 

ნაწილი 2. ელექტროგამტარობის შესწავლა წყალხსნარებში.

მოცემულია ორი ჭიქა შესაბამისად სუფრის მარილისა და შაქრის წყალხსნარებით.

ექსპერიმენტის  ჩატარებამდე გამოთქვით ვარაუდი, თუ რომელი ხსნარი გაატარებს ელექტრულ დენს?

 ______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

 

 

ჩართეთ ვიდეო და დააკვირდით ექსპერიმენტის მსვლელობას. ატარებს თუ არა მოცემული ხსნარები ელექტრულ დენს? ელექტროდების მოთავსებისას რომელ ხსნარში აინთება ნათურა.

შედეგები შეიტანეთ ცხრილში #3.

ცხრილი #3

#

ნიმუში

ნათურა

აინთო

ნათურა არ აინთო

ელექტროლიტია თუ არაელექტროლიტი წყალში გახსნილი ნივთიერება

1

მარილის

წყალხსნარი

 

 

 

2

შაქრის

წყალხსნარი

 

 

 

 

  1. ჩართეთ ვიდეო და ახსენით მარილის-ნატრიუმის ქლორიდის წყალხსნარში დენის გატარების მიზეზი. შედეგები შეიტანეთ ცხრილში#4. 

 

 

2. ჩართეთ ვიდეო და ახსენით, თუ რატომ არ ატარებს შაქრის წყალხსნარი ელექტრულ დენს? 

ანალიზი: გააკეთეთ ანალიზი და ახსენით ელექტროგამტარობის მიზეზი. განსაზღვრეთ ნაერთის ტიპი (ატომური, იონური , მოლეკულური)თიღოეულ შემთხვევაში. შედეგები შეიტანეთ ცხრილში#4.

ცხრილი #4 

#

ნიმუში

ელექტროგამტარობის მიზეზი

ნაერთის ტიპი

 

1

სუფრის მარილის წყალხსნარი

 

 

2

შაქრისწყალხსნარი