Molekulyar orbitallar metodi mavzusini o’qitish metodikasi (kislorod, uglerod (II) oksid, azot (II) oksid misolida)

“ Molekulyar orbitallar metodi mavzusini o’qitish metodikasi (kislorod, uglerod (II) oksid, azot (II) oksid misolida) 1.1. MАVZUNING DОLZАRBLIGI, BITIRUV MALAKAVIY ISHINING MAQSAD VA VAZIFALARI . Mavzuning dolzarbligi . Kimyo fani dasturlarining va u asosida amalga oshiradigan o’qituvchilarning asosiy vazifalari shundan iboratki, kimyoviy jarayonlarni boshqarish, ishlab chiqarishda yangi moddalarni sintez qilish usullarini o’quvchilarga tanishtirish, bu moddalardan xalq xo’jaligida, meditsinada, kundalik turmushda foydalanishning umumiy yo’nalishlarini ko’rsatib berishdan iborat Bitiruv malakaviy ishi ning maqsadi : Bituruv malakaviy ishi sifatida molekulyar orbitallar metodi mavzuni tanlashimdan asosiy maqsad o’quvchilarga mavzuni yangi pedagogik texnologiyalar asosida o’qitish orqali bilim va ko’nikmalarini shakllantirishdan iborat. Bitiruv malakaviy ishiBitiruv malakaviy ishi ning ning vazifalarivazifalari ::  Kirish qismida mKirish qismida m аvzuning dоlzаrbligi, аvzuning dоlzаrbligi, bitiruv malakaviy ishibitiruv malakaviy ishi ning ning maqsad va vazifalarini aniqlash, Prezmaqsad va vazifalarini aniqlash, Prez ii dd enen tt I.A. Karimovning I.A. Karimovning “O’zbekiston mustaqillikka erishish ostonasida” nomli asarining “O’zbekiston mustaqillikka erishish ostonasida” nomli asarining umumta’lim maktablarida o’rganilishiumumta’lim maktablarida o’rganilishi va mavzuga oid ilmiy va mavzuga oid ilmiy adabiyotlar adabiyotlar bilan tanishi. bilan tanishi. Asosiy qismda Asosiy qismda Kimyoviy bog’lanish Kimyoviy bog’lanish haqidagi ta’limot – hozirgi kimyoning asosiy masalasidir. haqidagi ta’limot – hozirgi kimyoning aso PREZ I D EN T I.A. KARIMOVNING “O’ZBEKISTON MUSTAQILLIKKA ERISHISH OSTONASIDA” NOMLI ASARINING UMUMTA’LIM MAKTABLARIDA O’RGANILISHI • Yurtboshimiz I.A.Karimov 1989 yil 28 noyabrda O’zbekiston Fanlar Akademiyasida bo’lib o’tgan uchrashuvda so’zlagan nutqida ilm-fanni yuksaltirish borasida mavjud muammo va vazifalarga atroflicha to’xtalib o’tdi . Bu borada respublika rahbariyati tomonidan 1990 yildan boshlab mamlakat va chet ellardagi katta ilmiy markazlar doktoranturalaridan va stajirovka o’tash uchun yosh olimlarimizga orinlar ajratish masalasini Fan va texnika davlat taraqqiyotining oldiga qo’ydi. Bu taklifda turli sohalarda, fan-texnika taraqqiyotining boshqa asosiy yo’nalishlarida ilmiy kadrlar tayyorlash ko’lamini kengaytirish masalasi ilgari surilgan edi. Unda ilm-fan yutuqlarini ama Kimyo fanini o’rganishda o’quvchilarning bilishini faollashtirish uchun darsning o’quvchilarning o’tgan mavzu yuzasidan o’zlashtirgan bilim, ko’nikma va malakalarni aniqlash, ularni tizimlashtirish, yangi mavzu yuzasidan o’zlashtirilgan bilim, ko’nikma va malakalarni nazorat qilish va baholash, shuningdek, yangi mavzuni o’rganish jarayonida lokal texnologiyalardan foydalanish maqsadga muvofiq. Mavzuni o’qitishda lokal darajadagi pedagogik texnologiyalardan “Keys”, “Insert”, “Klaster”, Venna diagrammasi, “Aqliy hujum”, “Kichik guruhlarda ishlash”, “T-sxemasi”, “Atamalar zanjiri”, “Rolli”, tezkor o’yinlar va o’yin mashqlarining turli shakllaridan foydalanish tavsiya etiladi. 2.1. K imyoviy bog’lanishlar. kovalent bog’lanishning to’yinuvchanligi va yo’naluvchanlgi • Kimyoviy bog’lanish deganda, biz atomlararo ta’sir etuvchi va ularni birgalikda ushlab turuvchi kuchlarni tushunamiz. • Atomlarning o’zaro ta'siri natijasida kimyoviy bog’lanish vujudga kelib, barqaror ko’p atomli sistemalar, molekulyar ion, kristallar hosil bo’lishi mumkin. Kimyoviy bog’lanish qanchalik mustahkam bo’lsa, uni uzish uchun shunchalik ko’p energiya sarf bo’ladi. Kimyoviy bog’lanish hosil bo’lishda hamma vaqt o’zaro ta'sir etuvchi elektron va yadrodan iborat sistemaning potentsial energiyasi kamayadi, ya'ni energiya ajralib chiqadi. Shu sababli hosil bo’ladigan molekulalar, kristallarning potentsial energiyasi dastlabki erkin atomlarning energiyasi yig’indisidan doimo kichik IONLANISH POTENTSIALI. ELEKTRONGA MOYILLIK • Ionlanish energiyasini elektr maydonida tezlashtirilgan elektronlar yordamida atomlarni bombardimon qilish yordamida aniqlash mumkin. Atomlarni ionlash uchun yetarli darajada elektronlarni tezlatish uchun ketadigan maydonlarning kuchlanishi ayni element atomining ionlanish potentsiali deb ataladi Ionlanish potentsiali qanchalik kichik bo’lsa, ya'ni atomdan elektronni ajratib olish qanchalik oson bo’lsa, elementning metallik xossasi shunchalik kuchli ifodalangan bo’ladi. Atomlar faqat el e ktron b e ribgina qolmay , el e ktronlarni biriktirib olishi ham mumkin . Atomga el e ktron birikishi natijasida ajralib chiqadigan en e rgiya atomning el e ktronga moyilligi d e b ataladi . El e ktronga moyillik ionlanish en e rgiyasi kabi volt ( V ) lar y • El e ktron nazariya asosida atomlararo ikki xil bog’lanish mavjudligi aniqlandi. Birinchi xil bog’lanishda molekula zaryadlanmagan zarrachalardan iborat bo’ladi. Bu xil bog’lanish kovalent bog’lanish deb ataladi. Ikkinchi xil bog’lanishda molekula qarama-qarshi elektr bilan zaryadlangan ionlardan iborat bo’lib, bu bog’lanish ion bog’lanish deb ataladi. KovalKoval ee nt bog’lanishnt bog’lanish  1927 yilda V.Getler va F.London vodorod 1927 yilda V.Getler va F.London vodorod molekulasidagi yadrolararo masofa va molekulasidagi yadrolararo masofa va bog’lanish energiyasi qiymatlarini hisoblab bog’lanish energiyasi qiymatlarini hisoblab chiqishdi va bu qiymatlar tajribada topilgan chiqishdi va bu qiymatlar tajribada topilgan qiymatga juda yaqin chiqdi. Natijada vodorod qiymatga juda yaqin chiqdi. Natijada vodorod molekulasida kimyoviy bog’lanish ikkala molekulasida kimyoviy bog’lanish ikkala atomga tegishli bo’lgan qarama-qarshi atomga tegishli bo’lgan qarama-qarshi yo’nalishdagi spinga ega elektron jufti hosil yo’nalishdagi spinga ega elektron jufti hosil bo’lishi natijasida vujudga keladi, degan bo’lishi natijasida vujudga keladi, degan xul • Kovalent bog’lanishni hosil qiluvchi umumiy elektron jufti qo’zg’almagan atomlardagi juftlashmagan elektronlardan hosil bo’ladi. Bu holat masalan, H2, HCI, CI2 kabi mol e kularning hosil bo’lishida kuzatiladi. Bunda har bir atom 1 ta juftlashmagan elektronga ega, shunda ikki atomning o’zaro ta'siri tufayli umumiy elektron jufti, ya'ni kovalent bog’lanish hosil bo’ladi. Qo’zg’almagan azot atomida uchta juftlashmagan elektron bor. • Shuning uchun azot atomidagi bunday juftlashmagan uchta el e ktron uchta koval e nt bog ’ ni hosil qiladi . L e kin koval e nt bog ’ larning soni qo ’ zg ’ almagan atomdagi juftlashmagan el e ktronlarning sonidan ko ’ proq bo ’ lishi mumkin . 2 S 2 P N Molekuladagi ayni bog’lanishni batamom uzib, hosil bo’lgan tarkibiy qismlarni bir-biriga hech ta'sir etmaydigan holatga keltirish uchun zarur bo’lgan energiya miqdori bog’lanish energiyasi deyiladi Bog’lanish energiyasining son qiymati o’zaro biriktiruvchi atomlarning elektron buluti shakliga, molekuladagi yadrolararo masofaga va boshqa faktorlarga bog’liq. Masalan, H2 molekulasidagi bog’lanish energiyasi 434,8 kJ/mol, O2 molekulasidagi 498 kJ/mol. M e tanning bir mol miqdorini parchalash uchun 1661,6 l J/mol k e rak. Demak, metandagi har qaysi C-H bog’lanishning o’rtacha energiyasi 1661,6/4=415,4 kJ/molga teng 2.2. KOVALENT BOG’LANISH ENERGIYASI: KIMYOVIY BOG’LANISHNING XOSSASI BO’YICHA KLASSIFIKATSIYASI • Ikkita atom orasida hosil bo’lgan k o valent kimyoviy bog’ • bir juft elektronlar hisobiga bo’lsa, birlamchi oddiy deyiladi. • ikkita juft elektron hisobiga - ikkilamchi, • uchta juft elektron hisobiga – uchlamchi, • σ – bog’ bog’langan atomlarning markazidan o’tgan chiziq bo’yicha elektron bulutlar qoplanganda hosil bo’ladi . • π – bog’ atom markazlarini bog’lovchi chiziqqa nisbatan perpendikulyar tekislikda elektron bulutlarning qoplanishidan hosil bo’ladi.π –bog’ p-p va p-d orbitallarining qoplanishi natijasida vujudga keladi. • π – bog’ hosil bo’lishida atom markazini bog’lovchi to’g’ri chiziqning har ikki tomonida atom orbitallar qoplanadi. • σ – bog’, s-s, s-p, px-px hamda gibridlangan orbitallarning bir-birlari va gibridlanmagan orbitallarning qoplanishidan hosil bo’ladi, masalan: + + + +  s-s + +  s-px  px-pxА tom markazlarni bog’lovchi chiziq Elektron bulutlarni qoplash sohasi • π – bog’ odatda, σ -bog’ga nisbatan barqarorroq va u faqat atomlararo σ – bog’ hosil bo’lgandan keyingina hosil bo’ladi.  - bog’ + + Atom markazlarini bog’lovchi chiziq Masalan , vodorod molekulasini ( H 2 ) hosil bo ’ lishi quyidagicha tasvirlash mumkin : 1s 1 1s 1 1s2 H H H 2 2.5. UMUMTA’LIM MAKTABLARIDA ATOM ELEKTRON ORBITALLARINING GIBRIDLANISHI MAVZUSINI O’QITILISHI • Atom orbitallarning gibridlanishi haqidagi tassavurlarga muvofiq turli orbitallarga mansub elektronlar ishtirokida kimyoviy bog’lanish hosil bo’ladi, bu elektronlarning bulutlari bir-biriga ta'sir ko’rsatib, o’z shakllarini o’zgartiradi, natijada turli orbitallarning o’zaro qo’shilishi, ya'ni gibridlangan orbitallar hosil bo’ladi. • Bitta s-orbitallar bitta p-orbitallar bilan qo’shilganda hosil bo’ladigan ikkita gibrid orbital bir-biriga qarama-qarshi yo’nalishda joylashgan bo’lib, molekulaning chiziqli yo’nalishiga sabab bo’ladi. Masalan, BeF2 molekulaning hosil bo’lishida sp-gibridlanish kuzatiladi va gibrid orbitallar orasidagi burchak 1800 ga teng bo’ladi. Hosil bo’ladigan gibrid or • Vodorod molekulasida hosil bo ’ lishini kvant - mexanika asosida tushuntirish uchun V . Getler bilan F . London 1927 yilda taklif qilgan va L . Polning rivojlantirgan valent bog ’ lanishlar nazariyasidan foydalaniladi . Bu nazariyaga muvofiq kimyoviy bog ’ lanish hosil bo ’ lishi uchun quyidagi shartlar bajarilishi kerak . • O ’ zaro birikuvchi atomlarda elektronlarning spinlari qarama - qarshi yo ’ nalishiga ega bo ’ lishi kerak , chunki antiparallel spinli ikki elektron bir - biriga yaqinlashganda , ularning elektron buluti bir - birini qoplaydi : natijada shu ikki elektron bir - biri bilan juftlashadi . • Bog’ hosil qilishda qatnashgan atomlarning qolgan elektronlari bilan birgalikda elektronlari bilan to’lgan (I davr elementlar atomlari uchun dublet, qolgan davr elementlar atomlari uchun, asosan oktet) qobiq hosil qilganda barqaror elektron konfiguratsiyasi hosil bo’ladi. Agar bog’lanayotgan atomning bo’sh elektron qobiqchasi (masalan, valent qobiqchasida elektronlari bo’lmagan d-yoki f- qobiqchalar) bo’lganda oktet konfiguratsiyasi o’rniga 10 ta yoki undan ko’proq elektronli valent qobiq hosil bo’lishi mumkin. Masalan, PF5 molekulasi (fosfor atomi atrofida 10 ta elektron bor) yana HF bilan birikib PF5 ta nisbatan barqaror bo’lgan H[PF6] (12 ta elektronli qobiq) kompleks birikma hosil bo’ladi. 2. Hosil bo’lgan yangi elektron juft umumiy bo’ladi • Valent qobiqchalardagi orbitallar soniga qaraganda juft elektronlar soni kam bo’lsa (masalan, alyuminiy atomida 3s-, 3px-,3py- va 3pz-orbitallarda faqat uchtagina elektronlarga ega), unda valent qobig’ini barqaror holatga keltirish uchun bunday qobiqchalarda akseptorlik vazifasini bajara oladigan vaziyat mavjud bo’ladi. AlCl3 bug’ holatida dimer tuzulishga ega:CI AI CI CI CI AI CI CI CI AI CI CI CI AI CI CI CI AI CI CI CI AI CI CI CI AI CI CI CI AI CI CI CI AI CI CI CI AI CI CI CI AI CI CI CI AI CI CI 3. Valent qobig’ida toq elektronlar soni bittadan ortiq bo’lsa • - bu atomning hosil qiladigan bog’lar soni ham ko’p bo’ladi. Ikki atom orasida faqat bitta sigma simmetriyali bog’ hosil bo’ladi, atomning qolgan elektronlari ayni atomlar orasida π-bog’ hosil qiladi yoki boshqa atomlar bilan σ-bog’ hosil qilish mumkin . Erkin radikallar tarkibida ham juftlashmagan elektronlar bo’ladi. Benzol va boshqa aromatik birikmalarning tuzulishini ham valent bog’lanishlar nazariyasi asosida talqin qilib bo’lmaydi. • Bu hodisalarni tushuntirish uchun molekulyar orbitallar (MO) nazariyasidan foydalaniladi. Xund va Malliken bu nazariyaning asoschilari hisoblanadi. Molekulyar orbitallar nazariyasini yaratishda atomning elektron tuzulishi haqidagikvant-mexanik tassavurlarini molekula tuzulishiuchun ham qo’llash zarur deb topildi. Farqi shundaki, atom bir markazli (bir yadroli) sistema bo’lsa, molekula ko’p markazli sistemadir. Demak, bu nazariyaga ko’ra har qaysi elektron molekuladagi barcha yadro va ko’p markazli orbitallar ta’sirida bo’lishi e’tiborga olinadi. • Molekulyar orbitallar (MO) metodning bir necha variantlari bor. Atom orbitallarining chiziqli kombinasiya (AOChK) usuli eng ko’p qo’llaniladigan variatlaridan biridir. Bu metodda bir elektronning molekulyar to’lqin funksiyasi o’sha molekulani tashkil etuvchi barcha atomlardagi elektronlarning to’lqin funksiyalaridan kelib chiqadigan chiziqli kombinasiya, ya’ni molekulyar orbitallarni tasvirlovchi funksiyalar-molekulani tashkil etgan atomlarning to’lqin funksiyalari-ni bir-biriga qo’shish va bir-biridan ayirish natijasida topiladi. • 1. Ularning energiyasi yaqin bo’lishi kerak. • 2. Orbitallari bir - birini ko’proq qoplashi kerak (0,7- 0,8%). • 3. Molekulada bog’lanish chizig’iga nisbatan bir xil simmetriyada bo’lishi kerak. • Uglerod molekulasi uchun: • Uglerod molekulasining hosil bo’lishi: • Demak uglerod molekulasida sakkizta bog’lovchi va to’rtta bo’shashtiruvchi elektronlar bor. 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ) 2( ) 2( ) 2( ) 2( ) 1( ) 1(: ) 2 2 1( 2 b z b y s b s s b s C p s s C           2 2 4 8    BT Demak, kislorod molekulasining 2π-oritalida faqat 2 ta elektron bor, vaholanki, bu orbitalda 4 ta elektron bo’lishi mumkin edi. Shu sababli Gund qoidasiga binoan ikkita 2π-elektron parallel spinlarga ega bo’lishi kerak. Bu hol Pauli prinsipiga zid emas, chunki elektronlardan birining magnit-kvant soni λ=-1 va ikkinchisiniki λ=+1 dir • Kislorod molekulasining hosil bo’lishi: 2.8. KISLOROD MOLEKULASINING MOLEKULYAR ORBITALLARINI ENERGETIC SXEMASINI TUSHUNTIRISH1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 4 2 2 ) 2( ) 2( ) 2( ) 2( ) 2( ) 2( ) 2( ) 1( ) 1( : ) 2 2 1( 2       z y b x b z b y s b s s b s O p s s O          • CO molekulasi uchun: • CO molekulasining hosil bo’lishi: • NO molekulasi uchun: • NO molekulasining hosil bo’lishi:] ) 2( ) 2( ) 2( ) 2( ) 1( ) 1[(: ) 2 2 1( ) 2 2 1( 4 , 2 2 2 2 2 4 2 2 2 2 2 b zy b x s b s s b s CO p s s O p s s C           ] ) 2( ) 2( ) 2( ) 2( ) 1( ) 1[(: ) 2 2 1( ) 2 2 1( 3 , 2 2 2 2 2 4 2 2 3 2 2 b zy b x s b s s b s NO p s s O p s s N           2.9. O’QUVCHILAR BILIM VA KO’NIKMALARINI SHAKLLANTIRISHDA TEST SAVOLLARIDAN FOYDALANISH • Test (test) – inglizcha so`z bo`lib, tashqi eshitish, tekshirish, sinab ko`rish degan ma`noni anglatib, diagnostika metodi hisoblanadi, unda standart savollar beriladi . • Testlarni bir qancha turlari mavjud. • eslash va to`ldirish uchun testlar • tanlov testlari • Dars maqsadi: • Ta'limiy maqsad • Rivojlantiruvchi • Tarbiyaviy maqsad • Ko’rgazmali vosita: kompyut е r, ekran, video pro е ktor • I. Tashkiliy q ism • Auditoriyani darsga tayyorlash • II. Asosiy q ism • 1. Kimyoviy bog’lanish mexanizmlari • 2. Kimyoviy bog’lanishlarning mеxanizmi animatsiyasini ko’rsatish • 1.Kimyoviy bog’lanishlarning asosiy tavsifi: kovalent va ion bog’lanish, valent bog’lar metodi. • 2. Biriktiruvchi va donor- akseptor mexanizmi. • 3. Gibridlanish tiplari va molekulalarning stereokimyosi. • 4. Bog’lanish tartibi, valent bog’lanishlar metodi. 5. Molekulyar orbitallar metodi 2.10. MOLEKULYAR ORBITALLAR METODI (KISLOROD, UGLEROD (II)-OKSID, AZOT (II)- OKSIDLARI MISOLIDA) MAVZUSINI O’QITISHDA PEDAGOGIK TEXNOLOGIYALARDAN FOYDALANISH • Darsda qiziqarli savollarga, topshiriqlar va sovrinli o’yinlarga ishtiroki uchun taqdirlab boriladi. • Har bir topshiriq bo’yicha 5 ball “oltin”, 4 ball “kumush”, 3 ball “mis” darajalar orqali ball qo’yib boriladi. O’tilgan mavzuni mustahkamlash “ Kubiklar” strategiyasi Molekulyar orbitallar metodi ma`ruzasini olib borish texnologiyasi : Mash g` ulot shakli Tematik - informatsion ma`ruza O’qitish usullari : ma`ruza, namoyish, blits-so’rov, klaster, pinbord texnikasi• O’qitish • shakllari • umumiy , • kollektiv ish lash • Monitoring va • baholash • Suhbat, kuzatish, • savol-javob • Demak, molekulyar orbitallar metodi molekulani go’yo bir katta atom deb tasavvur qiladi, unda barcha yadrolar “yadrolardan iborat karkas” (sinch) hosil qilib, elektronlar molekulyar orbitallarga joylashadi. Molekulyar orbital go’yo atom orbitalning ayniyasi deb tasavvur qilinadi. Xuddi shu orbitallardagi kabi Shridinger tenglamasi molekulyar orbitallar uchun atom orbitallarni qo’shish va ayirish amalllari yordamida yechiladi, lekin atom orbital bir markazli, molekulyar orbital esa ko’p markazli bo’ladi. • Atom orbitallardan molekulyar orbitallar hosil bo’lishi uchun ikki shart qanoatlanishi kerak. Birinchidan, molekulyar orbitallar hosil qiluvchi atom orbitallarning energiyalari bir-biriga qiymat jihatidan yaqin bo’lishi va ikkinchidan bog’lanish yo’nalishiga nisbatan ular orasida simmet • ” molekulyar orbital hosil bo’ladi. Bu ikki xil orbitaldan tashqari yana “bog’lamovchi” orbitallar ham hosil bo’lishi mumkinligi o’quvchilarga pedagogik texnologiyaning pinbord, aqliy huum, T-sxemalari, shuningdek polli o’yinlari orqali tushuntirish orqali olib borilgan yaxshi samara berishini ko’rdik. • Men ushbu ishimda k imyoviy bоg’lаnish hаqidаgi tаsаvvurlаr rivоjlаnishining qisqаchа tа’rifi. Kimyoviy bоg’lаnishning аsоsiy tаvsifi: bоg’ uzunligi, enеrgiyasi. Vаlеnt burchаk. Kimyoviy bоg’lаnishning аsоsiy tiplаri, kоvаlеnt bоg’lаnish vа uning kvаnt-mехаnik аsosidа tаlqin qilinishi. Vаlent bоg’lаr mеtоdi. Kоvаlеnt bоg’lаnish hоsil bo’lishidа ikki mехаnizm: birikuvchi аtоmlаrdаn juftlаshgаn elеktrоnlаrning umumlаshgаn; ikkinchisi dоnоr-аksеptоr mехаnizmi. Kоvаlent bоg’lаnishning to’yin