Кундалик ҳаётимизда турли ҳодисалар содир бўлаётганлигининг гувоҳи бўламиз ва уларни кузатамиз. Масалан, идишда турган сув ҳажми (миқдори)нинг камайиши, шиша буюмнинг тушиб синиши, газнинг, ёгʻочнинг ва коʻмирнинг ёниши, музнинг суюқланиши, темир буюмнинг занглаши, кишиларнинг нафас олиши ва ҳоказо.
Бу ҳодисаларни икки турга бўлишимиз мумкин: 1) физикавий ҳодисалар, 2) кимёвий ҳодисалар.
Физикавий ҳодисалар
Физикавий ҳодисалар деб, модданинг таркиби оʻзгармасдан роʻй берадиган ҳодисаларга айтилади. Бу ҳодисалар туфайли модданинг агрегат ҳолати оʻзгариши (қаттиқ → суюқ, суюқ→ газ; газ → қаттиқ), шакли оʻзгариши (бир боʻлак қаттиқ моддани майдалаб эзиш, яхлит боʻлакни майда бўлакчаларга боʻлиш) мумкин, лекин уни ташкил этган модданинг таркиби ўзгармай қолади.
Юқоридаги мисолларимиздан сув ҳажмининг камайиши (бугʻланиши) натижасида сув мóддаси «сувлигича» қолади, лекин суюқ ҳолатидан газ ҳолатига оʻтади, яъни (H2O)n → nH₂O; шишанинг синишида унинг шакли (бутунлиги) оʻзгаради (таркиби оʻзгармайди) қоғознинг йиртилишида қоғоз қоғозлигича қолади, фақат унинг яхлитлиги бузилади. Буларнинг ҳаммаси физикавий ҳодисалардир.
Кимёвий ҳодисалар
Кимёвий ҳодисалар деб, моддалар (кимёвий) таркибининг оʻзгариши билан борадиган ҳодисаларга айтилади. Бунда модда ички оʻзгаришлар (дастлабки мавжуд кимёвий богʻларнинг узилиб, янгиларининг ҳосил боʻлиши) натижасида молекулалар ёки кристаллар таркибидаги атомлар сони, оʻзаро жойлашуви тузилиши оʻзгаради. Бу улар хусусиятларининг тубдан оʻзгаришига олиб келади.
Бошқача айтганда, дастлабки модда янги моддага айланади. Ҳар қандай кимёвий ҳодисага кимёвий реакция дейилади. Масалан, юқорида санаб ўтилган ҳодисалардан газ, ёгʻоч, кўмирнинг ёниши, темирнинг занглаши, одамларнинг нафас олиши ва шу каби ҳодисалар кимёвий ҳодисалар (реакциялар) дейилади.
Содир боʻладиган кимёвий жараёнларнинг асл моҳиятини тушуниб етиш учун ҳар бир реакцияни «кимёвий тил» да баён етиш усули сифатида кимёвий тенгламалардан фойдаланилади.
Масалан, «икки молекула водород бир молекула кислород билан бирикиб сув ҳосил қилади» ёки рух бўлакчаси хлорид кислота билан реакцияга киришиб, рух хлорид тузи ва водород газини ҳосил қилади» дейилади. Бу ифодани кимёвий тенглама шаклида ёзсак:
2H₂+O₁₂ → 2H₂O
Zn+2HCl → ZnCl₂+H₂
кўринишига эга боʻлади. Бу юқорида айтилган ҳодисалар (реакциялар)нинг кимёвий тенгламасидир. Кимёвий тенглама — кимёвий ҳодисаларни, кимёвий формула ва коэффициентлар ёрдамида ифодалашнинг шартли ёзиш усулидир.
Кимёвий тенглама
Кимёвий тенглама: рўй бераётган ҳодисанинг кечишини, кимёвий маъносини билишга; айни реакцияларда моддаларнинг оʻзаро миқдорий муносабатларини тушуниб етишга;
тегишли ҳисоблашларни амалга оширишга ёрдам беради; кимёвий тенгламаларни тузганда унинг иккала томонидаги реакцияда иштирок этувчи элементлар атомлари сони оʻзаро тенг боʻлиши шарт. Агар шу қоидага амал қилинмаса, бундай ёзув тенглама боʻлмайди, реакция қандай боришини тушунтирувчи (H₂+O₂→H₂O) ёзув бўлиб қолади.
Кимёвий реакциялар борганда моддаларнинг ташқи белгилари ҳам оʻзгариши мумкин, яъни физикавий ҳодисалар ҳам рўй беради. Бу реакциянинг ташқи белгиси (эффекти) дейилади. Масалан: кўмирнинг ёниши C+O₂ → CO₂ да бир вақтда иккита ташқи белги кузатилади. Биринчиси — иссиқлик ажралади (атроф исий бошлайди), иккинчиси — ёруғлик чиқади. Қаттиқ коʻмир CO₂ газига айланиб кетади.
Агар NaCl эритмасига озгина AgNO3 эритмасидан қоʻшилса: NaCl+AgNO3→AgCl ↓ +NaNO3 оқ рангли чоʻкма (ташқи белги) ҳосил боʻлади ва шу сабабли бундай ҳолларда модда формуласи ёнига чўкмага тушиш белгиси (↓) қоʻйилади.
Реакциянинг ташқи белгиларига:
- иссиқлик чиқиши ёки ютилиши (совиши);
- ёругʻлик (аланга) чиқиши;
- ранг оʻзгариши ёки пайдо боʻлиши;
- чўкма ҳосил боʻлиши ёки эриб кетиши;
- газ ажралиб чиқиши (ёки ютилиши) кабилар киради.
Лекин шундай ҳодисалар ҳам борки, уларни аниқ бир ҳодисалар қаторига киритиб боʻлмайди. Масалан: гʻовак сирт юзасига газсимон ёки суюқ модда молекулаларининг ютилиши, газлама ёки силикат буюмлар сиртига рангларнинг қопланиб қолиши кабилардир. Бу жараёнларда бир вақтда ҳам физик, ҳам кимёвий ҳодисалар рўй беради. Шу боисдан булар физик-кимёвий жараёнлар қаторига киритилади.
Кимёвий реакциялар моддаларнинг дастлабки ва охирги ҳолатлари ҳамда миқдорларига коʻра қуйидаги турларга боʻлинади:
- бирикиш реакцияси;
- парчаланиш реакцияси;
- алмашиниш реакцияси;
- оʻрин олиш реакцияси.
Бирикиш реакцияси деб, икки ёки ундан ортиқ оддий ва мураккаб моддаларнинг оʻзаро бирикиб янги битта мураккаб модда ҳосил қилиш реакциясига айтилади.
Умумий ҳолда: А + B + C… → D
Аниқ мисолларда:
- C+O2 = CO2
- CaO+H2O = Ca(OH)2
Парчаланиш реакцияси деб, битта мураккаб модданинг бошқа моддаларга айланиши (парчаланиши)га айтилади. Умумий ҳолда: D → А+B+C кўриниб турибдики, ажралиш реакциялари бирикиш реакцияларига тескари жараёндир. мисоллар:
- Ca(OH)2 → CaO + H2O
- CaCO3 → CaO + CO2
Алмашиниш реакцияси деб, икки мураккаб модда таркибий қисмларининг оʻзаро алмашинуви натижасида янги мураккаб моддалар ҳосил боʻлиш жараёнига айтилади.
Бу турдаги реакциялар оʻрин олиш реакциясига оʻхшаб кетади, фақат улардан фарқи шундаки, реакцияда мураккаб моддалар иштирок этади ва улар оʻз таркибий қисмлари билан алмашинадилар.
Умумий ҳолда: AB + CD→ AC + BD мисоллар:
- BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2HCl
- СаСО3 + 2HCl = СаСl2 +H2O + CO2
Оʻрин олиш реакцияси деб, оддий модда атомларининг мураккаб модда молекуласи таркибидаги бирор элемент атоми оʻрнини олиб, янги оддий ва мураккаб модда ҳосил боʻлиш жараёнларига айтилади.
Умумий ҳолда: A + BS → AC → B
мисоллар:
- Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
- Zn + 2HCl = ZnCl2 + H₂
- Cl₂ + 2KI2 = 2KCl + I₂
Механизмларига коʻра реакциялар ион (алмашиниш), оксидланиш- қайтарилиш, радикал занжир реакцияларга боʻлинади.
Коʻпгина кимёвий жараёнлар иссиқлик чиқиши ёки ютилиши билан боради. Кимёнинг бундай жараёнларни ўрганувчи соҳаси термокимё дейилади. Иссиқлик эффектига асосан реакциялар экзотермик ва эндотермик реакцияларга боʻлинади. Иссиқлик ажралиб чиқиши билан борадиган реакциялар экзотермик реакциялар дейилади. Масалан, водород ва хлор газларидан водород хлорид ҳосил боʻлиш реакцияси иссиқлик чиқиши билан боради:
H₂ + Cl₂ = 2HCl + Q (−ΔH)
Оддий моддаларнинг сифат таркиби бир хил, тузилиши ва хоссаларининг ҳар хил бўлиши аллотропия ҳодисаси дейилади. Ҳар бир ҳолатга тўғри келувчи моддалар аллотропик шакллар дейилади. Масалан, углерод элементи уч хил аллотропик шаклда: C (олмос), C(графит), C (карбин); кислород икки хил: О2 (кислород) ва О3 (озон) ҳолатларида мавжуд бўлади. Аллотропик шакл ўзгаришининг келиб чиқишига сабаб молекулада айни элемент атомлари сони ва уларнинг ўзаро бирикиш тартиби ҳар хиллигидир.
Қаттиқ моддаларда эса айни элемент атомларининг бир-бирига нисбатан жойлашиш тартиби -кристалл панжараси ҳар хил бўлади. Олмосда углерод атомлари тетраэдр ҳосил қилиб, кубсимон кристалл панжара вужудга келади, графитда олти ёқли призма ҳосил бўлиб, улар қават-қават жойлашади.
Иссиқлик ютилиши билан борадиган реакциялар эндотермик реакциялар дейилади. Масалан, азот ва кислороддан юқори температурада азот (ИИ)- оксиднинг ҳосил боʻлиш реакцияси:
N₂+O₂ = 2NO — Q (+ΔH)
Ажралиб чиққан ёки ютилган иссиқлик миқдори кимёвий жараённинг иссиқлик эффекти дейилади. Иссиқлик эффекти келтирилган тенгламалар термокимёвий тенгламалар дейилади.
Кимёвий реакциялар қайтар ва қайтмас турларга боʻлинади. Охиригача борадиган, яъни бошлангʻич моддалар молекулаларининг ҳаммаси реакция маҳсулотларига айланадиган реакциялар қайтмас реакциялар дейилади. Бу реакцияларга мисол қилиб Бертоле тузининг парчаланишини келтириш мумкин (катализатор МnО₂):
2KClO3 = 2KCI + 3O2
Бу реакция Бертоле тузининг барча молекулалари калий хлорид ва кислородга айланиб боʻлганидан кейин тугалланади. Аммо кўпчилик реакциялар қайтар жараёнлардир.
Бир вақтнинг ўзида қарама-қарши ёʻналишларда борадиган реакциялар қайтар реакциялар дейилади.