Атом құрамы және құрылысы. Химиялық байланыс және зат құрылысы

Оқулықтық тірек

• Оспанова М. Қ., Аухадиева Қ. С., Белоусова Т. Г. «Химия. 7 сынып», 7-сынып, Мектеп, 2025, б. 49–52, 95
• Усманова М. Б., Сақариянова Қ. Н., Сахариева Б. Н. «Химия. 8-сынып», 8-сынып, Атамұра, 2018, б. 5–10, 119–128
• Оспанова М. Қ., Белоусова Т. Г., Аухадиева Қ. С. «Химия. 10-сынып ЖМБ», 10-сынып, Мектеп, 2019, б. 33–58
• Оспанова М. К., Аухадиева К. С., Белоусова Т. Г. «Химия. 9 класс», 2-часть, Мектеп, 2019, с. 35
• Оспанова М. Қ., Аухадиева Қ. С., Белоусова Т. Г. «Химия. 9-сынып», 1-бөлім, 9-сынып, Мектеп, 2019, 79–80-б.
• Оспанова М. Қ., Аухадиева Қ. С., Белоусова Т. Г. «Химия. 9-сынып», 2-бөлім, 9-сынып, Мектеп, 2019, 115, 117-б.
• М. Б. Усманова, Б. С. Тантыбаева, З. С. Даутова, М. В. Попова «Химия. 11-сынып» (ЖМ бағыт), 1-бөлім, 11-сынып, Атамұра, 2020, 70, 75-б.

Негізгі ұғымдар

• Атом = ядро (протондар + нейтрондар, бүкіл масса) + электрондар; $Z = p^+ = e^-$, $N = A_r - Z$.
• Изотоптар — ядро заряды бірдей, массалық саны әртүрлі бір элемент атомдары.
• Деңгейдегі ең көп электрон $2n^2$; деңгейлер саны = период нөмірі.
• Байланыс түрлері: коваленттік (полярсыз, полярлы), иондық, металдық, сутектік.

Теория

Атом құрамы. 1911 жылы Э. Резерфорд атомның ортасында оң зарядталған ядро бар екенін анықтап, атомның планетарлық моделін ұсынды.

Бөлшек	Таңбасы	Массасы	Заряды	Орны
протон	$p^+$	1 м.а.б.	+1	ядро
нейтрон	$n^0$	1 м.а.б.	0	ядро
электрон	$e^-$	≈ 1/1836 м.а.б.	−1	ядро маңы

Атом электрбейтарап. Массалық сан = протондар + нейтрондар ($^{12}_{6}C$: 6 + 6 = 12).

Изотоптар. Хлордың екі изотопы: $^{35}_{17}Cl$ (17p, 18n, табиғатта 75 %) және $^{37}_{17}Cl$ (17p, 20n, 25 %). Сутек изотоптары: протий $^{1}_{1}H$, дейтерий $^{2}_{1}H$ (D), тритий $^{3}_{1}H$ (T) — нейтрон саны 0, 1, 2. Изотоптардың химиялық қасиеттері бірдей. Теллур ($A_r = 127{,}6$, +52) йодтан ($A_r = 127$, +53) бұрын тұрады — жүйе ядро зарядының өсу ретімен құрылған.

Энергетикалық деңгейлер. Энергиясы жақын электрондар деңгей ($n$) түзеді; ядродан алыстаған сайын тартылыс әлсірейді. Сыйымдылық: $n = 1, 2, 3, 4$ үшін 2, 8, 18, 32 электрон. Мысалы, хлор (+17): 2ē, 8ē, 7ē; кальций (+20): 2ē, 8ē, 8ē, 2ē.

Квант сандары және толу ережелері

• $n$ (бас) — деңгей мен энергия; $l$ (орбиталь) — пішін: 0 — $s$ (сфера), 1 — $p$, 2 — $d$, 3 — $f$; $m_l$ (магнит) — бағдар, $-l$…$+l$; $m_s$ (спин) — $\pm 1/2$.
• Паули принципі: бір атомда төрт квант саны бірдей екі электрон болмайды (бір ұяшықта қарама-қарсы спинді ең көбі 2 электрон).
• Клечковский ережесі: орбитальдар $n + l$ қосындысының өсу ретімен толады (4s: 4+0 = 4, 3d: 3+2 = 5, сондықтан 4s бұрын толады).
• Хунд ережесі: деңгейшеде электрондар алдымен ұяшықтарға бір-бірден орналасады, суммарлық спин максимал болады (N: 2p ↑ ↑ ↑; O: 2p ⇅ ↑ ↑).

Толу реті (1–20 элемент): $1s \to 2s \to 2p \to 3s \to 3p \to 4s$. Темір: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6$, қысқаша $[Ar]\,3d^6 4s^2$.

Электртерістілік (ЭТ) — атомның электрондарды тарту қабілеті; Полинг шкаласы: Cs 0,7 … F 4,0.

Химиялық байланыс түрлері

• Коваленттік полярсыз — ЭТ бірдей атомдар арасында ($H_2$, $O_2$, $Cl_2$, $N_2$): ортақ электрон жұбы ядролардан бірдей қашықтықта. $O_2$-де екі ортақ жұп (қос байланыс); еселі байланыс дара байланыстан берік.
• Коваленттік полярлы — ЭТ әртүрлі бейметалдар арасында: жұп ЭТ жоғары атомға ығысады ($HF$: $\Delta ЭТ = 1{,}9$; $HCl$, $H_2O$, $NH_3$).
• Иондық — қарама-қарсы зарядталған иондардың электростатикалық тартылысы; типтік металдар (IA, IIA) мен типтік бейметалдар (VIA, VIIA) арасында. $KF$: $\Delta ЭТ = 4{,}0 - 0{,}8 = 3{,}2$. $Na^0 - e^- \to Na^+$; $Cl^0 + e^- \to Cl^-$. Оң ион — катион, теріс ион — анион. Иондық байланыс бағытталмаған және қанықпаған.
• Металдық — металл ион-атомдары мен еркін «электрон газы» арасында; электр өткізгіштік пен созылғыштықты береді.
• Сутектік — оң поляризацияланған сутек атомы мен ЭТ жоғары элементтер ($F$, $O$, $N$) арасындағы байланыс.
• Коваленттік байланыс қасиеттері: бағыттылығы, қаныққыштығы, ұзындығы, беріктігі, еселігі.

Гибридтелу

Түрі	Пішіні	Бұрыш	Мысал
$sp^3$	тетраэдр	$109^\circ 28'$	$CH_4$
$sp^2$	жазық үшбұрыш	$120^\circ$	$C_2H_4$, $BF_3$
$sp$	сызықтық	$180^\circ$	$C_2H_2$, $BeCl_2$

Кристалдық торлар

Тор	Түйінде	Қасиеттері	Мысал
атомдық	атомдар (коваленттік байланыс)	қатты, қиын балқиды, ерімейді	алмаз C, Si, $SiO_2$
молекулалық	молекулалар (әлсіз молекулааралық күш)	оңай балқиды, ұшқыш, көбі газ	$I_2$, $Br_2$, мұз, барлық газдар
иондық	иондар	қатты, қиын балқиды, суда ериді, ерітіндісі мен балқымасы ток өткізеді	$NaCl$, тұздар, гидроксидтер

Донор-акцепторлы механизм мысалы. Аммоний ионы: азоттың бөлінбеген электрон жұбы (донор) $H^+$-ке (акцептор) беріледі: $NH_3 + H^+ \to NH_4^+$.

σ- және π-байланыстар. Қос байланыстың біреуі σ-, екіншісі π-байланыс (этен молекуласында). π-байланыс оңай үзіледі, сондықтан алкендер қосылу реакцияларына түседі. Гибридтелген орбитальдар σ-байланыс түзеді.

Металдық кристалдық тор. Торлардың түйіндерінде оң иондар мен кейбір бейтарап атомдар орналасады, ал олардың арасында электрондар еркін қозғалады. Иондар мен еркін электрондар арасындағы байланыс — металдық байланыс.

Мысалдар

1. Темір атомында ($Z = 26$, $A_r = 56$) неше нейтрон бар? $N = 56 - 26 = 30$; протон мен электрон — 26-дан.
2. Хлордың ($Z = 17$) электрондық формуласы. $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$; 3 деңгей, сыртқы деңгейде 7 электрон.
3. $NaCl$, $HCl$, $Cl_2$ байланыс түрлері? Иондық; коваленттік полярлы ($\Delta ЭТ = 0{,}9$); коваленттік полярсыз ($\Delta ЭТ = 0$).

ҰБТ-дағы жиі қателер

• Электронды ядро құрамына жатқызады; нейтронға заряд береді.
• Массалық саны бірдей $^{40}K$ мен $^{40}Ar$-ты изотоп дейді — протон саны әртүрлі, олар әртүрлі элементтер.
• Деңгейлер санын топ нөміріне теңейді — ол период нөміріне тең.
• Калийде 19-электронды 3d-ға жазады — 4s 3d-дан бұрын толады ($n + l$ ережесі).
• Мұзды иондық кристалл деп ойлайды — оның торы молекулалық.

Өзіңді тексер

1. Сутек изотоптарын атаңыз. — Протий, дейтерий, тритий (0, 1, 2 нейтрон).
2. Үшінші деңгейдегі ең көп электрон саны? — $2 \cdot 3^2 = 18$.
3. $sp^2$-гибридтелудегі валенттік бұрыш? — $120^\circ$.
4. Алмаздың кристалдық торы? — Атомдық.
5. Сутектік байланысты қандай элементтер түзеді? — ЭТ жоғары F, O, N.