Ерөнхий хими

Химийн үндсэн ойлголт

Лекц-1.

Удиртгал

Бидийг  хүрээлэн байгаа юмс бүгд материаллаг бодитой байгаа бөгөөд бүгд бодисоос тогтоно. Иймд химийн ШУ нь амьд амьгүй байгаль ертөнцийг бүрдүүлж байгаа бодисын найрлага, бүтэц тэдгээрийн хувирч өөрчлөгдөх зүй тогтлыг судалдаг юм. Химийн шу нь бусад олон  шу- тай нягт холбоотой байдаг. Эдгээрийн дотроос анагаах ухаантай хэрхэн холбоотой болохыг бид  анагаахын хими хичээлээр судална. Хүний бие махбод химийн элементүүд, тэдгээрийн нэгдлээс бүрэлдэн тогтоно.

Бие махбод эсийн дотор амьдралын нарийн хувирал болох химийн урвалууд явагдаж байдаг. Ийм болохоор амьд бие махбод нь химийн судалгааны нэгэн хасэг болж байдаг. Орчин үед химийн шу нь анагаах ухааны практикт эмгэгийг илрүүлж, оншилох, эмчлэх болон хянах хэрэглүүр болж байна.

Химийн хуулиудыг ашиглан бие махбодод явагдаж байдаг процессуудын учир шалтгааныг тайлбарладаг. Бие махбодын эд эс ба биологийн шингэнүүдийн бүтэц тоо ба чанарыг найрлагыг эрүүл ба эмгэгийн үед харьцуулан гаргасан судалгаа, хэмжилтийн үр дүн нь өөрчлөлтийг илрүүлэн оношилгоо тогтоох, эмчилгээ хийх үндэслэлийг бий болгодог. Өвчнийг эмчилэхэд эмийн бодсууд чухал ач холбогдолтой. Эмнэл зүйн анагаах ухаанд эмчилгээ болон урьдчилан сэргийлэх зорилгоор химийн анализын чанарыг ба тооны аргыг өргөн хэрэглэж байна.

Оншилгоо эмчигээний явцад эмч хүний өдөр тутмын үйл ажиллагаанд химийн процесс оролцоогүй зүйл гэж нэгээхэн ч байхгүй ба орчин цагийн анагаахын шу-ыг химиийн шу-гээр төсөөлөхийн аргагүй. Ялангуяа анагаахын мэргэжилтэн болох гэж буй бидний хувьд химийн шу-ны үндсэн мэдлэг нь биохими болон физиологи, эм судлал г.м мэргэжлийн суурь хичээлүүдийн үндэс суурь нь болж өгдөг.

Химийн  ШУ-ны үндсэн ойлголт

§  Атом молекулын сургаал

§  Химийн үндсэн хуулиуд

§  Бодисын ангилал

§  Атомын бүтэц

§  Үелэх систем, биогены элементүүд

Химийн шинжлэх ухаан нь материйн химийн хувирал, молекулын бүтэц, бодисын шинж чанарын хоорондын холбоо, бодис өөрчлөгдөх зүй тогтол, учир шалтгаан зэргийг судалдаг байгалийн шинжлэлийн салбар юм. Химийн хувирал явагдахад шинэ молекул, чөлөөт язгуур, атом үүсдэг ба физик өөрчлөлтийн үед бодисын молекул найрлага бүтээгдхүүн өөрчлөгдөхгүй. Бодисын шинж чанар гэж үнэр, амт, өнгө, хайлах, буцлах температураас гадна энерги шингээх, ялгаруулах үйл явцын улмаас өөр бодис болон хувирах чанар, амьд организмд үзүүлэх нөлөө зэргийг багтаан ойлгох явдал юм.

Материйн нэг дүрс буюу нэг төрлийн молекулаас бүтэх материйн тодорхой  хэлбэрийг бодис гэнэ.

·         Аливаа бодисын бүрэлдэхүүнийг өөрчлөхгүйгээр явагдах өөрчлөлтийг тухайн бодисын физик хувирал гэнэ.

·         Анхны бодис өөр өөр шинж чанар бүхий нэг юм уу хэд хэдэн бодис болон хувирах өөрчлөлт буюу бодисын бүтэц бүрэлдэхүүнд гарах өөрчлөлтийг бодисын химийн хувирал гэнэ.

Тэгвэл химийн шу нь материйн хөдөлгөөний нэгэн хэлбэр болох химийн хэлбэрийг судалдаг. Материйн хөдөлгөөний химийн хэлбэр нь атомуудын харилцан үйлчлэлээр тодорхойлогдоно.

Иймд химийн шу нь амьд ба амьгүй байгаль, ертөнцийг бүрдүүлж байгаа бодисын найрлага, бүтэц, тэдгээрийн хувирч өөрчлөгдөх зүй тогтлыг судалдаг ухаан юм.

Бүх химийн шу-ны онолын үндэс нь атом молекулын тухай сургаал юм.Уг  бодисын хими шинж чанарыг хадгалсан бодисын хамгийн жижиг хэсгийгмолекул гэнэ. Молекулын найрлага ба химийн бүтцээр түүний хими шинж чанар тодорхойлогдоно. Дан ба нийлмэл бодисын молекулын найрлагад оролцож байгаа химийн элементийн хамгийн жижиг хэсгийн атом гэнэ. Атомын химийн шинж чанар түүний бүтцээр тодорхойлогдоно.

Нэг буюу хэд хэдэн электронууд ба нэмэх цэнэг бүхий цөмөөс тогтсон цахилгаан саармаг жижиг хэсгийг атом гэнэ. Материйн бүтцийн тулгын чулуу нь атом юм. Атом нь эгэл жижиг хэсгүүд болох протон /р⁺/, нейтрон/n/,  электрон /е^-/ -оос тогтоно. Протон /р⁺/, нейтрон /n/,  электрон /е^-/  нь цэнэг болон массаараа ялгагдан тодорхойлогдоно.

Гурван чухал эгэл хэсгүүдийн  цэнэг болон масс

Нэр	тэмдэг	Харьцангуй цэнэг	Харьцангуй масс	Абсолют масс
Протон	P+	+1	1.0073	1.66*1024
Нейтрон	n	0	1.0087	1.66*1024
электрон	e-	-1	5*104	9.10*1024

Атом молекулын сургаалын үүднээс үзвэл атомуудын тодорхой дүрсийг химийн элемент гэнэ. Цөмийн нэмэх цэнэгээрээ ижил атомуудын дүрсийг химийн элемент гэнэ.

Атомууд өөр элементийн нэг юм уу хэд хэдэн атомыг нэгтгэх чадварыг тухайн элементийн валент чанар гэнэ. Элементийн валент чанар электроны гадаад бүрхүүлийн өөрчлөлтөөс хамаардаг.Үелэх хууль нь байгаль ертөнцийн улам бүр нарийн тодорхой гүнзгий танин мэдэх болсноор дараахь байдлаар тодорхойлогдох болсон.” Химийн элементийн шинж чанар нь түүний атомын цөмийн цэнэгтэй үечилсэн хамааралтай байна” Энэ нь  юуны өмнө элементийн атомын доторхи электроны тоог илтгэгч цөмийн нэмэх цэнэгийн тоо үелэх систем дэх атомын дэс дугаарын тоо буюу атомын тоотой утга тохирч болохыг тогтоосон.үелэх хуулийн мөн чанар нь атом бол өөр хоорондоо үйлчлэгч цахилгаан цэнэгүүд буюу эерэгээр цэнэглэгдсэн цөм түүнийг тойрон эргэгч сөрөг цэнэгтэй электронуудын харилцан үйлчлэлийн бүхэл бүтэн тогтолцоо гэдгийг харуулж байна.Байгальд явагдаж буй химийн ихэнх урвал нь атомын цөмөөс харьцангуйгаар алслагдан гадаад хүрээллийн электроны харилцан үйлчлэлийн үр дүн юм. Атомын бүрдэл хэсэг болох электрон нь зөвхөн сөрөг цэнэгтэй материаллаг бие болохын зэрэгцээ долгионлог шинжтэй. Атомын электронт бүрхүүлд байгаа электроны тоо уул атомын цөмийн эерэг цэнэгийн тоотой тэнцүү байхаас гадна бүрхүүл тус бүрт уул элементийн орших үеийн тоотой зохилдсон энергийн түвшин агуулагдана. Нэг бүлэгт оршдог элементүүдийн шинж чанар төсөөтэй байдаг нь тэдгээрийн электронт бүрхүүл төстэй байдгаар тайлбарлагдана. Атом дах энергийн хэмжээг илэрхийлж буй тоо нь электрон бүрхүүлийн чухал үзүүлэлт бөгөөд үүнийг гол квантын тоо гэнэ.  Гадны нөлөөлөлд өртөөгүй атомын электрон нь ердийн буюу үндсэн төлөвт байна.Харин атом өдөөгдөхөд электрон энергийн квант шингээж, энергийн хувьд илүү төлөв байдалд шилжсэнээр электрон бүрхүүлийн хэмжээ, хэлбэр тодорхойгоор өөрчлөгдөнө.Атом өдөөгдсөн төлөвөөсөө ердийн төлөвт эргэн ороход электрон түүнд холбогдох энергийн квантыг цацаргана. Цочирсон атомаас тодорхой давтамж, долгионы урт бүхий туяа хэлбэрээр энергийн квант цацрахад үндэслэн спектр судалгааны ажлыг явуулдаг. Атомаас цацрах туяа нь спектрт тодорхой байрласан шугамуудыг үүсгэдэг. Атомын нэг гол шинж чанар бол түүний цөмийн цэнэг бөгөөд энэ нь тухайн элементийн үелэх системд эзлэх байр, электроны тоо, тэдгээрийн зэргийг тодорхойлж өгдөг. Шинж чанар нь дэс дараалан өөрчлөгдөж байгаа элементүүдийг цөмийн цэнэгийн ихсэх дарааллаар эгнүүлж нэг эгнээ болгоод тэдгээрийн доор шинж чанараараа төстэй элементүүдийг чиг чигт байрлуулан хоёр дах гурав дах гэх мэтчилэн зэрэгцүүлэн бичихэд бие биеэс хамаарсан тодорхой үелэх тогтолцоо бүхий хүснэгт үүсэх бөгөөд үүнийг үелэх систем гэнэ.Тухайн элементийн үелэх системд оршиж байгаа үеийн дугаар нь түүний   атомын энергийн түвшингийн тоотой тэнцүү. Элементийн атомын орбиталиудын электроноор хэрхэн дүүргэгдэж байгаа байдлаас S, P, D, F-элемент гэж ангилна. Электроны гадаад давхрааны S- орбиталь электроноор бөглөгдөж байгаа элементүүдийг S- элемент гэнэ. Электроны гаднах давхрааны P- орбиталь электроноор бөглөгдөж байвал P- элемент гэнэ. Электроны гадаад давхраандаа гол төлөв 2 электронтой, гаднаасаа 2 дах төвшингийн d-төвшин 1-10 хүртэл электроноор бөглөгдөж байгаа элементүүдийг d-элемент гэнэ.

Атомыг электрон бүрхүүлийн бүтцээр авч үзвэл: Нэг дэд бүлэгт оршиж байгаа элементүүд ижил электрон бүрхүүлийн бүтэцтэй байгаа нь тэдгээрийн нэгдлийн шинж чанар адил төстэй байдгийг тайлбарлах бололцоог өгдөг.Ийм учраас химийн элементүүд тэдгээрийн нэгдлийн шинж чанар үелэн давтагдах хамааралтай төдийгүй элементүүдийн атомын электрон бүрхүүлийн бүтэц ч үелэн давтагдах зүй тогтолтой байдаг байна.Ийм байдлаар элементүүдийн үелэх систем нь атомын бүтэцтэйгээ нарийн холбоотой.

·         Үелэх хуулийг нээсэн нь байгалийн юмс үзэгдлүүд, тэдгээрийн өөр хоорондоо харилцан холбоотой нэг нэгээсээ хамаарсан зүй тогтолтой байдгийн баталгаа

·         Үелэх хууль, үелэх системийг ашиглан шинэ, шинэ элементүүдыг урьдчилан таамагдаж тэдгээрийн нэгдлүүдийг урьдчилан таамаглах боломжтой болсон

·         Үелэх хуулийн үндсэн дээр Z=1 ээс  Z=92 хүртэл элементүүдийг  үелэх системийн хоосон нүдүүдэд бөглөж мөн ураны дараах элементүүдийг нээсэн

·         Үелэх хууль нь зөвхөн химийн шинжлэх ухаан төдийгүй бусад байгалийн шинжлэх ухаанд чухал ач холбогдолтой.Элементүүдийн үелэх системийг ашиглан шинэ полимер материал, хагас дамжуулагчид, өндөр температурт тэсвэртэй хайлш, тодорхой шинж чанар бүхий бодисууд гарган авах зэрэг үйлдвэрлэл техникийн асуудлуудыг амжилттай шийдвэрлэж байна.

Хүний бие махбодид үелэх системийн ихэнх элементүүд агуулагддаг ба эдгээр элементүүд нь хүний амьдрал, өсөлт, хөгжилт, бодисын солилцоонд зайлшгүй хэрэгтэй байдаг. Хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч, устөрөгч, азот, кальци, фосфор, зэс, фтор, бром, иод зэрэг 20 гаруй элементүүдыг биогены элементүүд гэнэ. Химийн элементүүдыг физиологийн үүрэг, биологийн идэвхи, бодисын солилцоонд оролцох байдлаар нь:

•  Амьдралд амин чухал хэрэгцээтэй
• Зайлшгүй хэрэгцээтэй
• Бие махбодын найрлагад байх боловч биологийн үүрэг нь бага гэж ангилна.

Элементийн биологийн идэвхи нь түүний үелэх системд эзлэх байрлалаас хамаардаг.

Масс хадгалагдах хууль:1748 онд М.В Ломоносов нээжээ.*Химийн урвалд орж байгаа бодисуудын масс урвалын дүнд үүссэн бодисуудын масстай тэнцүү* гэж томьёолсон байна. Нэг элементүүдийн атомуудаас үүссэн бодисыг дан бодис гэнэ.Янз бүрийн элементүүдийн  атомуудаас үүссэн бодисыгнийлмэл бодис гэнэ.

Ашигласан ном:   Анагаахын  хими-1  Цээк

    Хими.   Н.Даваасүрэн   2005он

Био-органик  биш хими  Б. Сүхбаатар