Seni qutlayman, notanish!

Hamma joyda bo‘lgani singari, ilm-fanda ham moda ketidan quvish degan narsa mavjud. Agar siz biror ilmiy yangilikka qo‘l urib, ko‘pchilik uchun kutilmagan, noodatiy va eng muhimi — muvaffaqiyatli tajribani uddalasangiz, siz hali fikringizni jamlab olishingizdan avval sizga taqlid qilib, muvaffaqiyatingizni o‘z nomi ostida takrorlashni istovchi bir gala odamlar paydo bo‘ladi.

Ilm-fandagi bunday misollar talaygina. Xususan, 1898-yilda Uilyam Ramzay va Moris Uilyam Travers tomonidan kashf qilingan ksenon elementini olish mumkin. U tegishli bo‘lgan kimyoviy element guruhidagi boshqa elementlar singari, ksenon ham suyuq havodan ajratib olingan. Qizig‘i shundaki, havoda ushbu elementning mavjudligini, havo tarkibi qizg‘in tadqiq etilgan o‘sha asr mobaynida hatto taxmin ham qilinmagan edi. Tadqiqotchilar havo tarkibida g‘alati va notanish elementni ko‘rib ozmuncha hayratga tushishmagan o‘shanda. Shuning uchun ham, ksenon nomining o‘zi o‘sha paytdagi kimyogarlarning hayrat va ajablanishi ifodasi o‘laroq dunyoga kelgan. Uning ma’nosi yunon tilidagi notanish, begona va g‘alati ma’nolarini beruvchi xenon so‘zidan kelib chiqqan edi.

 

Ksenon inert gazlar turkumiga mansub. Shuningdek, bu turkum gazlarni nodir gazlar ham deyiladi. Chunki, ular tabiatda g‘oyat kam uchraydi.

Ksenon — barqaror inert gazlar ichida ham eng noyob gaz bo‘lish bilan birga, umuman Yer sayyorasida mavjud barqaror kimyoviy elementlar ichida ham eng noyob elementdir. Ksenon faqat Yer atmosferasi tarkibida mavjud va unda ham, bir million birlikka atiga 5,3 ulush ksenon miqdori to‘g‘ri keladi xolos. Bizning atmosfera taxminan 5500000000000000 tonna (5,5 kvadrillion) vaznga ega. Bunday ulkan vazn miqdorining 30000000000 tonnasi (30 milliard!) ksenon ulushiga to‘g‘ri keladi. Bir qarashda bu ham juda katta raqamdek ko‘rinadi. Lekin, nisbat ulushi jihatdan, bu deyarli yo‘q hisobidagi kam miqdordir. Boz ustiga, bunday arzimas miqdordagi ksenonni qolgan ulkan miqdordagi atmosfera gazlari tarkibidan ajratib olishning o‘zi mushkul. Shu sababli ham, ksenon hech qachon oddiy element bo‘lmagan va bunday bo‘lmaydi ham.

Ksenon kimyo laboratoriyalarida ham unchalik mashhur emas. Uning fizik va kimyoviy xossalari aniqlandi. Xo‘sh, undan keyincha? Kashf etilganiga allaqachon yarim asr bo‘lgan zamonlarda ham ksenon kimyoviy elementlar ichida xuddi o‘gay o‘g‘ildek, alohida ajralib, o‘z nomiga ko‘ra notanish va begonadek qolmoqda edi.

Lekin, bu orada 1962-yil kirib keldi va kimyogarlar ksenon ishtirokidagi g‘ayrioddiy bir kimyoviy tajriba haqida shov-shuv ko‘tarib qolishdi. o‘shandan buyon, kimyo fani va undagi tadqiqotlarga bag‘ishlangan oynoma va ro‘znomalarda ksenon haqidagi maqolalar tez-tez uchraydigan bo‘lib qolgan.

Xo‘sh, aslida nima ro‘y berdi?

Agar siz qisqa va tez javob kutayotgan bo‘lsangiz, shoshilmang. Bu haqida ancha batafsil hikoya qilmoqchiman. Buning uchun esa, o‘z odatimga binoan, gapni yana uzoqdan boshlayman.

Eng avvalo e’tiborga olish kerak bo‘lgan jihat shuki, ksenon bu — gaz. Gaz bo‘lib qolish esa — asosan sharoit taqozosi tufayli yuzaga keladi. Tabiatda hech bir narsa avvalboshdan, tabiiy shaklda gaz bo‘lmaydi va bu odatda, o‘sha modda turgan zamon va makonning harorat va bosim sharoitlaridan kelib chiqqan holat bo‘ladi. Xususan, Venera sayyorasida suv va ammiak — gaz bo‘ladi. Yerda ammiak — gaz, suv esa suyuqlik bo‘ladi. Saturn yo‘ldoshi bo‘lgan Titanda esa suv ham ammiak ham na gaz va na suyuqlik bo‘ladi. U joyda har ikkala modda faqat qattiq holatda, ya’ni, muz shaklida bo‘ladi.

Keling endi, maqola uchun o‘zimizga qulay bir kriteriy tayinlab olamiz. Ya’ni, shunday bir harorat nuqtasini belgilaymizki, aytaylik, biror moddani GAZ deb atash uchun, u –100 °С haroratda ham gaz holatida qolsin. Biz shunday moddani haqiqiy gaz, ya’ni, avvalboshdanoq, tabiatda yaratilganidan asl holatda gaz qilib yaratilgan deb qabul qilamiz va uni doim bosh harflar bilan GAZ deb yozamiz (yodingizda bo‘lsin, bu shartlar faqat ushbu maqola uchun va mutolaachi uni yaxshiroq tushunishi uchun o‘ylab topilmoqda, ular ilmiy qoidalar emas!!!).

Bunday darajada past harorat Yerda tabiiy holda hech qachon bo‘lmaydi va hatto o‘zining qahraton sovuqlari bilan dong taratgan Arktika va Antarktida ham hech qachon havo bu darajada sovimaydi. Shu sababli, Yerda biz nazarda tutayotgan GAZ yo‘q. Yerda faqat muayyan moddalarning odatiy agregat holati gaz ko‘rinishida bo‘ladi.

Unda nima uchun GAZ bu GAZ?

Avvaliga shuni aytish kerakki, istalgan modda atomlardan, yoki, atomlar guruhi bo‘lmish molekulalardan tarkib topgan bo‘ladi. Molekula va atomlar orasida, ularni o‘zaro yaqin tutib turuvchi tortishish kuchi mavjud bo‘ladi. Issiqlik ta’sirida esa, o‘sha molekulalar va atomlarni bir-biri bilan yaqin masofada ushlab turgan tortishish kuchi susayadi va atom va molekulalar o‘zaro uzoqlashishga intiladi. Issiqlik bu holda, atom va molekulalarga muayyan kinetik energiya bag‘ishlaydi. Shu kinetik energiya ta’sirida, ular tezroq harakatlanishga o‘tadi. Issiqlik ortgani sari, atom va molekulalarning harakati, demakki, kinetik energiyasi ham ortib boradi va ularni bir-biriga yaqin tutib turuvchi tortishish kuchini yengib, hamma atom va molekula erkin holatda har tomonga (istalgan tomonga) uchib keta oladigan vaziyatgacha yetishi mumkin. Aynan shu holatda modda gazga aylanadi. 6000 °С va undan yuqori haroratlarda biz tanigan va bilgan har qanday modda gaz ko‘rinishiga o‘tadi.

Atomlari va molekulalari orasidagi tortishish kuchini yengib o‘tish uchun 6000 °С va undan yuqori harorat talab etiladigan moddalar tabiatda juda oz. Biz tabiatda uchratadigan moddalar uchun atomlar va molekulalar orasidagi tortishish kuchini yengib o‘tib, moddani gaz holatiga aylantirib yuborishga qodir issiqlik darajasi ancha past va ba’zi moddalar uchun, oddiy quyoshli kundagi havo harorat bunga kifoya qiladi. Masalan, oddiy tibbiy spirt shunday moddadir. Spirt solingan idishni og‘zi mahkam yopilmasa, u oddiy sovuq qish kunida ham tez uchib ketadi; ya’ni, gazga aylanib ketadi.

Lekin, ba’zi moddalar uchun gaz holatiga o‘tish harorati bundan ham past bo‘lib, tabiatda shunday moddalar borki, hatto –100 °С qahraton sovuqdagi harorat ham ularni gazsimon holati uchun yetarli bo‘ladi. Aynan shunday moddalar, maqolamizda aytilayotgan GAZ nomiga loyiq moddalar bo‘ladi.

Moddalardagi atomlar va molekulalar orasidagi tortishish kuchi atom atrofidagi elektronlar taqsimoti tufayli vujudga keladi. Atom atrofidagi elektronlar bir necha qatlam, yoki, qobiq, yoki, pog‘ona darajalari bo‘ylab taqsimlangan bo‘ladi. Misol uchun, alyuminiy atomi atrofidagi elektronlar — atomga eng yaqin pog‘onada ikkita, keyingi pog‘onada 8 ta va uchinchi pog‘onada 3 ta elektron joylashgan tarzda taqsimlangan va tartiblangan bo‘ladi. Shunga ko‘ra, alyuminiy atomidagi elektronlar taqsimotini pog‘onalar bo‘ylab 2,8,3 tarzida taqsimlangan deyiladi. Atomlarda ichki pog‘ona, ya’ni, atomga eng yaqin orbitada faqat ikkita elektron mavjud bo‘la oladi. Keyingi ikkinchi pog‘onada esa 8 tagacha elektron sig‘ishi mumkin. Undan keyingi pog‘onalarda elektronlar soni 8 tadan ko‘p bo‘lishi mumkin. Agar, atomda faqat bitta elektron pog‘ona mavjud bo‘lib, shu sababli, unda faqat ikkita elektron bo‘ladigan xususiy holat istisno qilinsa, kimyoviy elementning elektron pog‘onalari nechta bo‘lishidan qat’iy nazar, ushbu element maksimal barqaror holatda bo‘lishi uchun, uning eng tashqi elektron pog‘onasida 8 ta elektron mavjud bo‘lishi lozim. Undan kam yoki ko‘p bo‘lsa, ushbu element barqarorlikni yo‘qotadi. Shunday maksimal barqaror elementlar davriy jadvalda atiga oltita. Ular quyidagilardir:

№	Kimyoviy element	Formulasi	Elektronlar taqsimoti	Jami elektronlar soni
1	Geliy	He	2	2
2	Neon	Ne	2,8	10
3	Argon	Ar	2,8,8	18
4	Kripton	Kr	2,8,18,8	36
5	Ksenon	Xe	2,8,18,18,8	54
6	Radon	Rn	2,8,18,32,18,8	86

Elektronlari bu qadar omadli joylashmagan boshqa kimyoviy elementlar, ushbu barqaror holatga erishish uchun muttasil harakat qilishadi va buning uchun, ular o‘zining eng tashqi elektron pog‘onasiga boshqa elementlarning elektronlaridan tortib olishga intiladi, yoki, buning aksi, o‘zining eng tashqi elektron pog‘onasidagi elektronlarda xalos bo‘lishga harakat qiladi. Ushbu jarayonda turli kimyoviy reaksiyalar sodir bo‘ladi va kimyoviy shakl almashinishlari yuzaga keladi. Biroq, yuqorida, jadvalda ko‘rib o‘tilgan olti xil kimyoviy elementlarning atomlarida bunday elektron oldi-berdilariga ehtiyoj ham, hojat ham yo‘q. Bu elementlarni to‘liq mustaqil va mukammal deyish mumkin. Ushbu elementlar shu sababli ham turli kimyoviy reaksiyalarda ishtirok etmaydi. Aynan shu tasdiq toki 1962-yilgacha bo‘lgan kimyo darsliklarida va kimyoga oid ilmiy nashrlarda ta’kidlanib kelinar edi…

Inert gazlarning atomlari shu darajada mustaqilki, ular hatto bir-biri bilan ham munosabatga kirishmaydi. Ular orasidagi tortishish kuchi shu darajada sustki, uni deyarli yo‘q darajada deyish mumkin. Shu sababli, inert gazlar odatiy xona harorati ham gaz holatida bo‘ladi. Sanab o‘tilganlar ichida radondan tashqari qolgan hammasi GAZ modda bo‘ladi.

Biz inert gazlar atomlari orasida tortishish kuchi deyarli yo‘q darajada dedik. Shu jumladagi «deyarli» so‘zi ko‘p narsani hal qiladi. Chunki, tabiatda o‘zaro tortishish kuchiga mutlaqo ega bo‘lmaydigan hech qanday atom turi mavjud emas. Hatto inert gazlarning atomlari ham juda-juda kichik, favqulodda kichik va sezilarsiz bo‘lsa ham tortishadi. Agar harorat muttasil pasaytirib borilsa, inert gazlarning atomlarini o‘zaro tortishishda «deyarli» halos qilib turuvchi kinetik energiya, oxir-oqibat o‘sha tortishish kuchiga yengiladi va natijada, inert gazlar inert suyuqliklarga aylanadi.

Boshqa elementlar bilan nima gaplar? Yuqorida aytilganidek, boshqa elementlarda elektron pog‘onalaridagi taqsimot bu darajada maksimal barqarorlikni ta’minlay olmaydi. Har bir element barqarorlikni orttirishga bo‘lgan intilish tendensiyasi yo‘nalishida, elektronlarni qayta taqsimoti qonuniyatlariga ega bo‘ladi. Masalan, natriy elementida elektron 2,8,1 ko‘rinishida joylashgan bo‘ladi. U eng tashqi qavatdagi 1 dona elektrondan qutilishi evaziga xuddi neon singari 2,8 ko‘rinishidagi maksimal barqarorlikka erishgan bo‘lar edi. Xlor elementida esa elektronlar 2,8,7 ko‘rinishida tartiblangan. U barqarorlikka erishishi uchun, tashqi qavatga atiga bitta elektron kelib qo‘shilishi kifoya va shu holda xlor ham xuddi argon singari maksimal barqarorlikka yetishgan bo‘lur edi.

Shu tariqa, agar natriy va xlor atomlari o‘zaro uchrashib qolsa, natriy o‘zi qutulmoqchi bo‘lib yurgan eng tashqi bir dona arzanda elektronni darhol xlorga uzatadi. Xlor esa, tashqi qavatdagi bo‘sh o‘ringa natriydagi bir dona o‘sha arzanda elektronni qabul qiladi va qarabsizki, har ikkala element barqarorlikka yetishadi. Biroq, hammasi bunchalik jo‘n emas aslida. Natriyning tashqi qavatdan bir dona manfiy zaryadli elektrondan mosuvo bo‘lishi, atomda musbat zaryadning ortiqchalik qilib qolishiga olib keladi. Natijada, natriy atomi musbat zaryadlangan ionga aylanadi va (Na⁺) tarzida ifodalanadi. Bitta qo‘shimcha elektronga ega bo‘lib qolgan xlor atomida esa endi manfiy zaryadlar soni ko‘proq bo‘lib qoladi va natijada u manfiy zaryadli ionga aylanadi. Bunday xlorni fanda (Cl^–) ko‘rinishida ifodalanadi.

Ishorasi turlicha bo‘lgan zaryadlar o‘zaro tortishadi. Shu sababli, ishorasi har xil bo‘lgan ionlar ham o‘zaro tortishib, jipslashib qoladi. Bunday tortishish yetarlicha katta kuchga ega va uning kuchini oddiy xona haroratidagi issiqlik beradigan kinetik energiya yengib o‘ta olmaydi. Shu sababli, musbat natriy va manfiy xlor ionlari bir-biri bilan anchayin mustahkam birlashib, bizga yaxshi tanish bo‘lgan modda — osh tuzi, ya’ni, NaCl ni hosil qiladi. Siz yaxshi bilasizki, osh tuzi doim qattiq modda bo‘lib, uni gaz holatiga o‘tkazish uchun oz emas, ko‘p emas, naq +1413 °С harorat kerak bo‘ladi.

Endi uglerod atomini ko‘rib chiqamiz. Unda elektronlar 2,4 ko‘rinishida taqsimlangan. Tashqi qavatdagi 4 ta elektrondan mosuvo bo‘lgan uglerod ichki qavatdagi 2 ta elektron bilan xuddi geliy singari maksimal barqarorlik hosil qilgan bo‘lur edi. Yoki, o‘sha tashqi qavatga u yana qo‘shimcha 4 ta elektron qabul qilganida, u neon singari 2,8 ko‘rinishdagi maksimal barqarorlikka erishgan bo‘lardi. Bunday sondagi elektronlarni qo‘shib olish, yoki, o‘zining naq to‘rtta elektronini birovga berib yuborish oson ish emas. Shu sababli ham, uglerod atomi o‘z atomlari bilan oz-mozdan boshqalar bilan bo‘lishadi. Buning uchun, bir uglerod atomi o‘zining bir dona elektronini qo‘shnisi bilan umumiy foydalanish uchun baham ko‘radi. Uning qo‘shnisi ham xuddi shu ishni qiladi va ya’ni, u ham o‘zining bir dona elektronini umumiy foydalanishga qo‘yadi. Natijada, ikkita qo‘shni uglerod atomlarida o‘zaro umumiy bo‘lgan ikkita elektron yuzaga keladi. Xuddi shu tarzda, uglerod atomi tashqi elektron qavatdagi to‘rtala elektronni ham to‘rt tarafdagi qo‘shnisi bilan umumiy foydalanishga qo‘yib, evaziga o‘sha qo‘shnilaridan ham bittadan elektronni umumiy foydalanishga qabul qila oladi. Shunday qilib, har bir dona uglerod atomi to‘rt tarafdan xuddi o‘zi singari uglerod atomlari bilan qo‘shni tutingan, o‘rab olingan bo‘ladi.

Ushbu umumiy foydalanishdagi elektronlar o‘zaro qo‘shni tutingan har bir uglerod atomining tashqi elektron qavatini aylanib chiqadi. Har bir uglerod atomi o‘zining tashqi elektron qavatida 4 dona o‘zining elektronlariga va 4 dona qo‘shnilar bilan umumiy foydalanishdagi elektronlarga ega bo‘ladi. Natijada, juda-juda kuchli atomlararo tortishish yuzaga keladi va qo‘shni uglerod atomlarini o‘zaro zich va kuchli jipslikda ushlab turadi. Oqibatda, har bir uglerod atomi xuddi neon singari 2,8 ko‘rinishidagi barqarorlikka erishadi. Buning uchun hatto, yuqorida natriy va xlor misolida ko‘rganimizdek, turli ishorali zaryad va ionlar ham talab etilmaydi. Faqat, uglerod atomlari orasidagi ahil va totuv qo‘shnichilik yetarli bo‘ladi. Yaxshi bilasizki, uglerod — qattiq modda va uni gaz holatiga o‘tkazish uchun, +4200 °C harorat talab etiladi.

Metallarning atomlari ham xuddi shu singari bir-biri bilan o‘ta mustahkam jipslikka ega bo‘ladi va misol uchun, volframni gaz holatiga o‘tkazish uchun +4200 °С harorat hosil qilish zarur.

Shu tariqa biz, atomlarning elektronlarni o‘zaro almashinish va natijada elektr zaryadiga ega bo‘lib qolishi bilan kechadigan, yoki, elektronlarni umumiy foydalanishga qo‘yib, qo‘shnichilikda barqarorlikka erishadigan turdagi barqarorliklardan GAZ paydo bo‘lishini kutishimiz to‘g‘ri emas.

Bizga qandaydir, shu holatlarning o‘rtasi, oltin o‘rtalik kerak. Ya’ni, atomlar elektronlarni o‘zaro oldi-berdisini amalga oshirish orqali barqarorlikka erishsin; lekin, shu bilan birga, ular elektr zaryadiga ega bo‘lib ham qolmasin. Shu bilan birga, elektron oldi-berdisi umumiy qo‘shnichilikka asoslanadigan bo‘lsa, qo‘shnichilikda ishtirok etayotgan atomlar soni ham u darajada ko‘p bo‘lib ketmasinki, barqarorlikka putur yetkazmasin. Qo‘shnichilik nisbatan kamroq sondagi atomlar orqali yuzaga kelsin va natijada faqat juda kichik o‘lchamdagi molekulalar yuzaga kelsin. Bunday model bilan qurilgan molekula ichidagi atomlarning o‘zaro tortishish kuchi anchayin katta bo‘lishi mumkin va natijada, ushbu molekula faqat juda yuqori haroratlardagina parchalanadi. Lekin, molekulalarning o‘zaro bir-biri orasidagi tortishish kuchi esa ancha kichik bo‘lib, shu sababli, bunday modda GAZ holatida qolaverishi kerak.

Keling, modelimiz uchun vodorod atomini ko‘rib chiqamiz. Unda faqat bitta elektron mavjud. Vodorod atomlari ham uglerod singari yo‘l tutadi va qo‘shnichilikka kirishib, bittadan atomni umumiy foydalanishga qo‘yadi. Natijada, ikkita vodorod atomi yon qo‘shni-jon qo‘shni bo‘lib, o‘z tashqi elektron qavatida ikkitadan elektron bor deb hisoblab yashayveradi va o‘zini xuddi geliy singari barqarorlikka erishgan deb tutadi. Lekin, ugleroddan farqli o‘laroq vodorodda bittadan boshqa elektron zahirasi yo‘q va shu sababli ular ko‘pi bilan ikkita vodorod atomidan iborat qo‘shnichilik hosil qila oladi xolos. Shu sababli ham molekula shakllanishi atiga ikkita vodorod atomi bilan yakunlanadi. Aynan shu tufayli biz vodorodni ikki atomli gaz molekulasi sifatida tasavvur qilamiz va H₂ tarzida yozamiz.

Shunga qaramay, atiga ikki dona atomdan tashkil topgan vodorod molekulasi ichidagi o‘sha atomlarning o‘zaro tortishish kuchi shu darajada kattaki, uni yengib o‘tadigan kinetik energiya 2000 °С va undan yuqori darajalarda yuzaga keladi. Lekin, ikkitadan atomlarning birlashishidan hosil bo‘lgan bir dona vodorod molekulasi xuddi o‘zi singari boshqa vodorod molekulasi bilan unchalik ham sezilarli tortishish kuchiga ega bo‘lmaydi. Shu sababli ham, vodorodni GAZ deyish mumkin. Lekin, bu GAZning inert GAZlardan farqi shundaki, inert gazlar alohida yakka atomlardan tashkil topgan bo‘lsa, vodorod GAZi ikki atomli molekulalardan tashkil topgan bo‘ladi.

Xuddi shunday jarayon elektron taqsimoti 2,7 ko‘rinishda bo‘lgan ftor bilan, hamda, elektron taqsimoti 2,6 bo‘lgan kislorod bilan ham yuz beradi. Elektron taqsimoti 2,5 bo‘lgan azot ham shular jumlasidandir. Ftor atomi umumiy foydalanish uchun ikkita elektron qo‘ya oladi va xuddi shu tarzda, qo‘shnisidan ikkita elektronni umumiy foydalanishga qabul qiladi. Ikkita kislorod atomlari ham umumiy foydalanish uchun ikkitada elektron qo‘yib, xuddi vodorod singari ahil qo‘shnichilikda, ikki atomli molekula hosil qilib barqarorlikka erishishi mumkin. Faqat, kislorod molekulasidagi atomlarda umumiy foydalanishdagi elektronlar soni 4 ta bo‘ladi. Ikkita azot atomi ham o‘zaro qo‘shni bo‘lib, umumiy foydalanishga uchtadan elektron qo‘ya oladi va natijada, tashqi qavatda 8 tadan elektronga ega bo‘lgan ikki atomli azot molekulasi N₂ hosil qilib, barqarorlik kasb etadi. Umuman olganda, sanab o‘tilgan holatlarning har birida atomlar tashqi qavatdagi elektronlar sonini 8 taga yetkazadi va natijada, neon singari 2,8 elektron taqsimoti hosil qilib, keraklikcha barqarorlikka erishib oladi. Shu sababli, F₂, O₂ hamda, N₂ ham GAZ sanaladi.

Boz ustiga, kislorod atomlari faqat ikkita bo‘lib emas, balki, uchta atom birgalashib ham qo‘shnichilik hosil qilishi mumkin va bunda ularning har biri umumiy foydalanishga ikkitadan elektron qo‘yadi. Natijada, uch atomli kislorod molekulasi hosil bo‘lib, u ham neon singari 2,8 barqarorlikka erisha oladi. Kislorodning uch atomli kombinatsiyasi, ya’ni, O₃ ham GAZ bo‘ladi.

Kislorod, ftor va azot atomlari nafaqat o‘zaro aralashma qo‘shnichilik hosil qilishi ham mumkin. Masalan, azot va kislorod atomlari kombinatsiyasi ularning har ikkisi uchun ham yetarli barqarorlik hosil qilib bera oladi. Azot atomining bir donasi uchtagacha ftor atomi bilan qo‘shni bo‘la oladi va ular bilan umumiy elektronlarga ega bo‘lishi mumkin. Kislorod atomi esa ikkita ftor atomini qo‘shni tutishga qodir. Natijada, NO, NF₃, va OF₂ moddalari hosil bo‘ladi. Ularning barchasi GAZlardir.

O‘z holicha, mustaqil tarzda GAZ hosil qila olmaydigan atomlar, bu ishni vodorod, kislorod, azot va ftor yordamida uddalashi mumkin. Misol uchun, ikkita xlor atomi (elektron taqsimoti 2,8,7) o‘zaro qo‘shnilikka kirishib, ikki atomli molekula hosil qila oladi va buning uchun ularning har biri umumiy foydalanishga ikkitadan elektron qo‘yishi kerak bo‘ladi. Natijada, o‘sha har ikkala xlor atomi argon singari 2,8,8 tartibli barqarorlikka erishadi. Shu sababli, Cl₂ ko‘rinishida yoziladigan xlor xona haroratida gaz holatida bo‘ladi. Lekin, xlorning molekulalari o‘zaro juda kuchli tortishish kuchiga ega bo‘ladi va shu sababli, xlor GAZ bo‘la olmaydi. Lekin, aynan shunday xlor gazi ftor bilan biriksa, unda xlor ftoridi (ClF) hosil bo‘ladi va u GAZ bo‘ladi.

2,3 tartibli taqsimotga ega bo‘lgan bor atomi ftor bilan ikkitadan umumiy elektronga ega bo‘ladigan qo‘shnichilik hosil qila oladi; uglerod atomi esa ftor bilan to‘rttagacha elektron umumiy foydalanishga qo‘ya oladi. Natijada, BF₃ va CF₄ birikmalari yuzaga keladi. Ular ham GAZ bo‘ladi.

Uglerod atomi 4 ta vodorod bilan umumiy foydalanish uchun 2 tadan elektron ajratishi mumkin, kislorod bilan umumiy foydalanish uchun esa to‘rtta elektron qo‘ya oladi. Natijada, formulasi CH₄ bo‘lgan metan hamda, uglerod oksidi deyiladigan CO moddalari hosil bo‘ladi. Bular ham GAZ moddalardir. Shuningdek, allaqachon umumiy foydalanishdagi elektronlari bilan o‘zaro qo‘shnichilik boshlagan ikkita uglerod atomlarining har biri yana o‘ziga qo‘shni qilib to‘rttadan vodorod atomlarini chaqirib olishi mumkin ular bilan ham ikkitadan elektronni bahamjihat foydalana oladi. Natijada, formulasi C₂H₂ bo‘lgan etilen GAZ moddasi yuzaga keladi. Shunga o‘xshash xususiyat kremniy atomida ham mavjud va bir dona kremniy atomi, to‘rttagacha vodorod atomi bilan qo‘shnichilik hosil qilib, umumiy foydalanishga ikkitadan elektron qo‘ya oladi. Natijada, kimyogarlar silan deb ataydigan va formulasi SiH₄ bo‘lgan GAZ hosil bo‘ladi.

Umuman olganda, men sizga 20 ta GAZ ni sanab berishim mumkin va ular quyidagicha tasniflansa o‘rinli bo‘ladi:

1) Bir dona atomlardan tashkil topgan besh kimyoviy element — geliy, neon, argon, kripton va ksenon;

2) Ikki atomli molekula ko‘rinishidagi to‘rt kimyoviy element — azot, kislorod, vodorod va ftor;

3) Uch atomli molekula ko‘rinishiga ega bitta element — ozon;

4) Turli elementlardan tashkil topgan va ulardan hech bo‘lmasa bittasi 2-guruhga mansub bo‘lgan 10 xil modda.

Quyida keltirilgan jadvalda, o‘sha men sanab bermoqchi bo‘lgan 20 ta GAZ moddalar ro‘yxati keltirilgan bo‘lib, ular qaynash nuqtasi haroratining ortib borishi tartibida joylashtirilgan. Qaynash nuqtasi esa ham selsiy shkalasida, ham kelvin shkalasida ifodalangan.

Inert gazlarning beshtasi boshqa GAZlar orasida keladi. Aytgancha, eng past qaynash haroratiga ega bo‘lgan uchta GAZning ikkitasi — nodir gazlar turkumidan bo‘lgan geliy va neon elementlaridir. Argon ro‘yxatda yettinchi; kripton o‘ninchi va ksenon esa 17-o‘rinda keltirilgan. Shu sababli ham, agar barcha GAZlar oxir oqibatda inert bo‘lib chiqsa, hayron qolmaslik kerak…

№	GAZ	Formulasi	Qaynash nuqtasi
			°С	K
1	Geliy	He	–286,9	4,2
2	Vodorod	H2	–252,8	20,3
3	Neon	Ne	–254,9	27,2
4	Azot	N2	–195,8	77,3
5	Uglerod oksidi	CO	–192	81
6	Ftor	F2	–188	85
7	Argon	Ar	–185,7	87,4
8	Kislorod	O2	–181	90,1
9	Metan	CH4–	165,1	111,6
10	Kripton	Kr	–152,9	120,2
11	Azot oksidi	NO	–151,8	121,3
12	Kislorod diftoridi	OF2	–144,8	128,3
13	Uglerod tetraftorid	CF4	–128	145
14	Azot triftoridi	NF3	–120	153
15	Ozon	O3	–111,9	161,2
16	Silan	SIH4	–111,8	161,3
17	Ksenon	Xe	–107,1	166
18	Etilen	C2H4	–103,9	169,2
19	Bor triftorid	BF3	–101	172
20	Xlor ftoridi	ClF	–	172,3

Jadvaldan oldin biz gapni, hamma GAZlar oqibatda inert bo‘lib chiqsa hayron bo‘lmaslik kerak degan jumla bilan tugatgan edik. Albatta, agar ularning molekulalari keraklikcha barqarorlikka ega bo‘lganida va atomlarga parchalanish imkoniyatidan mahrum bo‘lganida, ular inert bo‘lgan bo‘lardi ham. Lekin, amalda buning iloji yo‘q. Barcha molekulalar muayyan sharoitlarda baribir erkin atomlarga parchalanadi. Ayniqsa, kislorod va ftor molekulalari juda faol bo‘lib, ularni erkin atomlarga parchalash juda oson.

GAZlarda esa bu narsa ro‘yobga chiqmaydi. Agar ftor molekulasi ikkita alohida atomga parchalansa nima bo‘ladi? o‘sha alohida bo‘lib olgan ikkita ftor atomi ham ko‘p sondagi ikki atomli ftor molekulalari qurshovida qoladi va oqibatda yagona yo‘l — yana qayta birlashib, ikki atomli ftor molekulasi hosil qilish bo‘lib qoladi. Agar gaz tarkibida boshqa moddalar ham mavjud bo‘lsa, unda o‘sha alohida ajralib qolgan ftor atomlari o‘sha moddalar bilan birikishi ham mumkin va bunda oddiy F₂ dan ham ko‘ra barqarorroq birikma hosil qilishga intiladi. Ya’ni, kimyoviy reaksiya ro‘y beradi.

Ftor molekulasi oddiy xona haroratida ham parchalanishga moyil bo‘ladi. Erkin ftor atomlari o‘z yaqin-atrofidagi ftor bo‘lmagan barcha-barcha narsaga hujum qilib, u bilan birikib olishga harakat qiladi. Natijada, kimyoviy reaksiya yuzaga keladi va haroratning ortishi kuzatiladi. Bu esa, qolgan ftor atomlarining ham yanada faol parchalanishi va boshqa moddalarga hujumga o‘tishiga olib keladi. Shu tariqa, ftor molekula juda yuqori kimyoviy faollikka ega bo‘lib, xlor ftoridi va ozon ham undan aslo qolishmaydi. Ushbu moddalar GAZlar ichida eng faollari hisoblanadi.

Ftor allaqachon parchalangan va faollik namoyon qilayotgan paytda ham kislorod molekulalari hali og‘ir-bosiqlik bilan, o‘z nisbatan inertligini saqlab turgan bo‘ladi. Kislorod molekulasining atomlarga parchalanishi ftorga nisbatan qiyinroq. Kislorod juda faol element deb ishonuvchilar diqqatiga shuni aytamizki, kislorod haqiqatan ham juda faol; lekin, bu faollik faqat yuqori harorat darajalarida namoyon bo‘ladi. Ya’ni, kislorod molekulasini parchalash uchun ancha katta energiya talab etiladi. Boz ustiga, unutmasligimiz kerakki, biz yashayotgan muhit ham aslida kislorod ummoni ichida bo‘lib, undan bizga ziyon yetmayotganini siz aqlan va instinktiv his qilasiz albatta. Shu sababli, kislorodni o‘ta faol deyish ham unchalik to‘g‘ri emas. Qog‘oz, o‘tin, ko‘mir yoki kerosin singari jonsiz narsalar kislorodda istalgancha muddat cho‘milishi mumkin va bunda kimyoviy reaksiya hech qachon umuman o‘z-o‘zidan boshlanib ketmaydi. Uning boshlanishi uchun bitta aniq shart bo‘lishi kerak — haroratning ortishi zarur.

Qizdirilganda kislorod faollasha boshlaydi va boshqa GAZlar bilan, xususan, vodorod, uglerod oksidi va metan bilan oson o‘zaro ta’sirlashadi.

Azot molekulalari esa undan ham qiyin parchalandi. Inert gazlar turkumi kashf qilinguniga qadar azot o‘zi eng inert gaz sanalgan. Azot va uglerod tetraftoridi asl haqiqiy inert gazlardangina qolishadigan darajadagi yuqori inertlikka ega bo‘lgan GAZlar sanaladi. Lekin, ularning ham molekulasini parchalashning iloji bor.

Bilasizmi, Yerdagi hayot, xususan, odamzotning oziq-ovqat xavfsizligi, tuproqdagi muayyan bakteriyalarning azot molekulasini parchalash qobiliyati bilan chambarchas bog‘liq. Shu orqali o‘simliklar ozuqa oladi va odamzot o‘zi uchun zaruriy don-dun, chorva uchun yem-xashak va boshqa o‘simlik mahsulotlarini yetishtiradi. Odamlar o‘zi aynan o‘sha bakteriyaning ishini sun’iy ravishda, ya’ni, texnika va texnologiyalar yordamida bajarishni o‘rganib olgach, hayot uchun juda muhim texnologik yutuqlarni qo‘lga kiritdi. Azot molekulasi parchalangach, alohida, erkin bo‘lib qolgan azot atomlari faol kimyoviy reaksiyalarga kirishadi va turli birikmalar hosil qiladi. Azot — Yerda eng keng tarqalgan va hayot uchun favqulodda muhim elementlardan biri sanaladi.

Asl inert gazlarda esa hammasi boshqacha. Ular o‘zi shundoq ham alohida atomlardan tashkil topganligi sababidan, ularni yana ham parchalashning imkoni yo‘q. Ular barqaror atomlardan tarki topgan bo‘ladi. Ularning boshqa turdagi atomlar bilan birlashib, bundan ham barqarorroq holat hosil qilishi imkonsiz ishdek ko‘rinadi. Shu sababli ham, ushbu nodir gazlarni turli reaksiyalarga qatnashtirish borasida kimyogarlar avvaliga duch kelgan qator muvaffaqiyatsizliklar, yuqorida bayon qilingan ilmiy isbot va dalillar bilan izohlangan edi. Shu sababli ham, ma’lum muddat, inert gazlar guruhi boshqa moddalar bilan hech qanday birikmalar hosil qilmaydi va hech qanday reaksiyalarda ishtirok etmaydi deb qat’iy ishonch mavjud bo‘lgan.

Lekin, ochig‘ini aytganda, kimyogarlar ushbu tasdiqqa ishonib, inert gazlar bilan tajribalarga qo‘l siltab tashlab qo‘yishgan ham deyish noo‘rin. Ora-sirada, inert gazlar bilan biror reaksiyani uddalashga bo‘lgan urinishlar takrorlab turilgan. Lekin, ularning hammasi muvaffaqiyatsiz yakunlanib, vaqt, hom ashyo va asabning behuda sarflanishi bilan intiho topgan. 1962-yilgacha bo‘lgan davrda, kimyogarlarning inert gazlar bilan uddalay olgan yagona omadli ishi — «panjara» strukturalarini hosil qila olishgani edi. Bunday strukturada uni tashkil qiluvchi molekulalari qator panjaralardan iborat o‘ziga xos «molekulyar qafas» hosil qiladi va bunday «qafas» ichiga boshqa begona atom, xususan, inert gaz atomi kirib qoladi. Natijada, o‘sha inert gaz atomi, «qafas» bilan fizik umumiylikka ega bo‘lib, u parchalanmaguniga qadar o‘sha joyda, molekulaning bir qismi sifatida qolib ketadi. Biroq, bunday birikma aytib o‘tilganidek, faqat fizik birikma bo‘ladi xolos va unda kimyoviy bog‘lanishlar yuzaga kelmaydi.

Keling, mulohazani davom ettiramiz. Geliyning qaynash nuqtasi 4,2 K; neon 27,2 K da qaynaydi; argon 87,4 K da; kripton 120,2 K da va ksenon 160,8 K da qaynaydi. Inert gazlar turkumidagi oxirgi va eng og‘ir gaz — radonning qaynash nuqtasi esa 213 K (–61,8 °C). Radon GAZ emas, u shunchaki gaz.

Inert gazning atom massasining ortishi bilan uning ionlanish potensiali kamayadi. Ionlanish potensiali bu — atomning elektronning atomdan uzilib chiqishi imkoniyatining qanchalik oson yoki qiyinligi belgisi bo‘ladi. Atom massasining kattalashishi yo‘nalishida, ionlanish potensialining pasayishi va qaynash nuqtasining ortishi tendensiyasi shuni bildiradiki, atom massasi ortishi bilan inert gazning inertlik darajasi borgan sari pasayib boradi.

Shunga ko‘ra, inert gazlar ichida eng past inertlikka ega bo‘lgani bu — radon bo‘lib chiqishi kerak. Demak, uni biror kimyoviy reaksiyada ishtirok etishga majburlansa, maqsadga erishish uchun muayyan ehtimol mavjud bo‘ladi. Har qalay, radonni biror kimyoviy reaksiyada ishtirok etishga majburlash ehtimoli, boshqa inert gazlar bilan xuddi shu vazifani uddalay olish ehtimolidan yuqori turadi. Lekin, bu o‘rinda kimyogarni yuziga shapaloq urgandek keskin yuzaga chiqadigan bir fakt mavjud: radon — radioaktiv gaz bo‘lib, uning yarim yemirilish davri 4 kundan kamroqdir. Shu sababli ham radon tabiatda juda kam uchraydi va u bilan ishlash uchun maxsus jihozlangan, radioaktiv himoya vositalariga ega kiyim-bosh va xona sharoitlari zarur. Radondan keyingi inertlik darajasi nisbatan past bo‘lgan va xossalariga ko‘ra unga nisbatan yaqin kimyoviy element bo‘lgan nodir asl inert gaz esa — ksenondir. U ham tabiatda juda kam tarqalgan noyob element bo‘lsa-da, harholda radioaktiv emas va barqaror GAZ sanaladi. Shu sababli ham inert gazlar ichida aynan ksenonni biror kimyoviy reaksiyada ishtirok etishga majburlash va bu ishni uddalash ehtimoli kattaroq.

Xo‘p, basharti ksenonni kimyoviy reaksiyaga kirishishga majburlashning imkoni bor ham deylik. Unda u qaysi atomlar bilan reaksiyaga kirisha oladi-yu, qaysilari bilan birikmalar hosil qilishi mumkin? Tabiiyki, buning uchun nisbatan eng faol kimyoviy element — ftorni va tarkibida ftor tutuvchi moddalarni tanlash kerak. Agar, ksenon ftor bilan reaksiyaga kirishmaydigan bo‘lsa, unda uni boshqa moddalar bilan reaksiyaga kirishishga majburlashga hojat yo‘q. Chunki, ftor bilan ta’sirlashmagan modda, boshqa element bilan ham ta’sirlashmaydi.

Savol va tajriba qiziq va shu bilan birga murakkab. Yuqorida bayon qilingan mulohazalarni ilk bora 1924-yildayoq fon Antropoff ismli olim bayon qilgan ba kimyogarlarni qiziqtirib qo‘ygan edi. Keyinchalik, aniqrog‘i 1932-yilda Laynus Poling ushbu mulohazalarni rivojlantirib, ilmiy asoslab ham bergan edi. Bugungi kunda ham kimyogarlarning almashtirib bo‘lmas qo‘llanmalarida «Poling shkalasi» nomi bilan ismi muhrlangan Laynus Poling, ksenon ishtirokida kimyoviy birikma olish ehtimoli haqida ilk ilmiy asoslangan fikrlarni bayon qilgan.

Xo‘sh, 1962-yilda nima bo‘ldi? — degan savolga qaytamiz. o‘sha yili Britaniya Kolumbiyasi universitetida ishlayotgan olim Nil Bartlett va uning ilmiy jamoasi ftor va platinaning birikmasidan iborat bo‘lmish platina geksaftoridi (PtF₆) nomli moddani tadqiq qilishayotgan edi. Tajribalar shuni ko‘rsatdiki, ushbu modda favqulodda kuchli kimyoviy faollikka ega ekan. Natijada, kimyogarlar uning inert gazlar bilan, xususan, ksenon bilan reaksiyaga kirisha olish qobiliyatini tekshirib ko‘rmoqchi bo‘lishdi.

Bartlett PtF₆ bug‘larini inert gazlar bilan aralashma holatiga keltirdi va o‘zining va hamkasblarining hayratiga sabab bo‘lib, qandaydir noma’lum, yangi birikma olishga muvaffaq bo‘ldi. Tekshirishlar ushbu birikmaning XePtF₆ formulaga ega modda ekaniga ishora qilib turar edi. Bartlettning ushbu tajriba haqidagi ilmiy maqolasi ilmiy-akademik jamoatchilik tomonidan ishonchsizlik va shubha-gumonlar yomg‘iri ostida qarshi olindi. Boz ustiga, gap platina geksaftoridi orqali «qafas» hosil qilish haqida ham bormayotgan edi. Chunki, u juda murakkab tuzilishga ega modda bo‘lib, undan panjara struktura hosil qilish va «qafas»ga ksenon atomini «qamash»ning imkoni yo‘qligini hamma yaxshi tushunar edi.

Ilmiy natijalarning xalqaro va milliy tan olinishi uchun asosiy shartlardan biri shuki, siz e’lon qilgan ilmiy natijani boshqa biror mustaqil ilmiy guruh ham aynan sizdek muvaffaqiyat bilan takrorlay olishi kerak. Tez orada Bartlett ilmiy tajribasining taqlidchi moda shinavandalari ko‘payib ketdi va ko‘p o‘tmay, Chikagodagi Aragon universiteti olimlari ham ksenon va ftor ishtirokidagi reaksiyani takrorlab ko‘rishdi. Ular bir ulush ksenon bilan besh ulush ftorni 400 °C harorat va yuqori bosim ostida, nikel konteyner ichida o‘zaro reaksiyaga kirishishi tajribasini amalga oshirishdi. Natijada, ksenonning tetraftoridi, ya’ni, XeF₄ olishga muvaffaq bo‘lishdi. Bu inert gaz ishtirokida «qafas» hosil qilmasdan, sof holdagi kimyoviy birikma olishga muvaffaq bo‘lingan hamda, natijasi amaliy dalillangan ilk kimyoviy tajriba edi.

Aragon universiteti olimlari qayd etgan ilmiy muvaffaqiyat kimyogarlar orasida haqiqiy «moda ketidan quvish» vasvasasini keltirib chiqardi. Olimlar xuddi qafasdan qutulgan sher singari o‘zlarini inert gazlar, xususan, ksenon bilan bo‘lgan kimyoviy tajribalarga urdilar. Butun dunyo bo‘ylab joylashgan katta va kichik turli kimyoviy laboratoriyalardan ksenonning turli yangi birikmalari olingani haqidagi xabarlar birin-ketin kela boshladi. Natijada, ko‘p o‘tmay, ksenonning XeF₂, XeF₆, XeOF₂, XeOF₃, XeOF₄, XeO₃, H₄XeO₄ va H₄XeO₆ ko‘rinishidagi birikmalari olingani e’lon qilindi. Moda ketidan quvish shunga ham olib keldiki, hattoki radonning tetraftoridi RnF₄ olinishga erishildi. Ksenondan ham inertroq bo‘lgan kripton ham ko‘p o‘tmay «xonakilashtirildi». Ya’ni, endi kimyogarlar hatto kriptonni ham kimyoviy reaksiyalarda ishtirok etishga va birikmalar hosil qilishga «ko‘ndirishdi». Natijada, KrF₂, hamda, KrF₄ moddalari olishga erishildi.

Hozirga kelib esa (2018-yil), asl nodir inert gazlarning bir necha yuz xil birikmalari fanga ma’lum bo‘lgan. Va ular asosan ksenonli birikmalardir. Kripton ishtirok etgan birikmalar soni o‘nga yaqin xolos. Kriptondan yengilroq bo‘lgan inert gazlarning esa barmoq bilan sanarli, atiga bir necha xil qattiq holatdagi inert gazlar matritsasili birikmalari ma’lum xolos. Masalan, argon uchun HArF birikmasi shunday birikma bo‘lib, ularning barchasi kriogen haroratlardayoq parchalanishga uchraydi. Shuningdek, hozirda ksenonning nafaqat ftor bilan, balki, xlor, uglerod va azot bilan ham birikmalari aniqlanganini aytib o‘tish lozim. Lekin, ushbu birikmalarning hammasi ham u yoki bu darajada albatta ftorlangan bo‘ladi va ozgina issiqlik ta’sirida parchalandi. 2000-yillar boshidan buyon esa, ksenonning oltin bilan kompleks birikmalar hosil qila olish xossasi ham aniqlandi. Masalan, [AuXe₄](Sb₂F₁₁)₂ birikmasi shular jumlasidandir. Bunda ksenon ligand sifatida ishtirok etadi.

Hozircha esa, asl gazlar, nodir gazlar, ya’ni, inert gazlar ichida ikkitagina «qari bo‘ydoq» — neon va geliy qoldi. Balki ularga ham yaqinda «qalliq» topilib qolar… J Har holda kimyogarlar shunga umid bog‘lagan holda izlanishlarda davom etmoqdalar.

---