Д. И. Менделеев жасаған элементтерд1н периодтык системасы

сактаудың  әдісің  тапты 
(78-сурет). 
.  Ол  әдіс  оңай  ғана  әдіс  сді  —  іиііие 
күкірт  кышқылы  құйылып,  темір  ше- 
гелер  салынған  бөтелкені  азғана  кукірт 
кышкылы  бар  ыдыска  төңкерсе,  бөлі- 
ніп 
шыкқан 
сутектің 
көпіршіктері 
жоғары  көтеріліп,  кышқылды  ығыс- 
тырып,  бөтелкенің  ішін  тоЛтырады. 
Одан  кейін  Г  е л  ь  с  газ  алынатын  жер 
мен  (79-сурет,  а)  газ  жинайтын  жер- 
дің  (79-сурет,  б)  арасын  бөлді.  Бұл 
принцип  осы  күнге  дейін  лаборатория- 
ларда  сакталып  келеді.
А л у   т ә с і л д е р і .   Сутек- 
ті  алатын  сарқылмас  қор  —  су. 
Бұл  максатта  суды  көбіне  таза 
түрде,  кейде  қышқыл  немесе 
сілті ерітіп  пайдаланады.  Сутек- 
ті  осы  кезде  табиғи  газдардан 
да  алатын  болды.
Сутекті  алудың  тәсілдерін 
ғылыми  негізі  жағынан  химия- 
лык,  физикалық  және  электро- 
химиялық  деп  үшке  бөлуге 
болады.
Су  молекуласындағы  сутек 
оттекпен  өте  берік  қосылыскан.
Парацельс 
(1493— 1541)
Судың  бір  молін  (бу  күйінде)  айыру  үшін  242,6  кДж  керек. 
Демек,  сутегін  айырып  алу  үшін  сумей  реакцияластыратын  заты- 
мыздың  оттекпенен  косылғыштығынан  басым  болуы  қажет. 
Ондай  заттар  актив  металдар  мен  оң  зарядтылығы  соларға 
жуык  көміртек  сиякты  бейметалдар.  Судағы  сутек  электронсыз 
ион  Н+  күйіне  жакын  болады,  сондыктан  оң  зарядтылығы  күшті 
элементтер  Н+  ионына  электрондарын  беріп,  оны  бейтарап  атом-
78-сурет.  Сутек  алудыц  алғашкы 
қарапайым  аспабы
79-сурет.  Гельс  аппараты
а
2 3 3

га  айналдырады.  Судағы  сутекті  бөліп 
алудың  химиялық  негізі  осы.
Техникада  әсіресе  аммиак  синтез- 
деуде  сутек  алу  үшін  көп  қолданыла- 
тын  химиялык,  әдістердің  бірі —  к о н ­
в е р с и я   тәсілі.
Өте  қызған  (1000° 
С  шамасы) 
көмір  бетімен  су  буын  өткізсе,  мына- 
дай  реакция  жүреді:
С +  Н2О ^ С О  +  Н2
Бұл  реакция  кезінде  түзілген  көміртек 
оксиді  де,  сутек  те  жанғыш  газдар. 
Бұлардың  қоспасын  су  газы  деп  атап, 
техникада  отын  ретінде  колданады. 
Су  газындағы  сутекті  бөліп  алу  үшін 
су  газына  су  буын  араластырып,  кос- 
пасын  қыздырған  темір  оксидінің  (ка­
тализатор)  үстімен  өткізеді.  Бұл  реак- 
циядан
С0 +  Н205®  Н
2
 +  СО
2
Ғ е 20 3
Кавендиш 
(1731 — 1810)
шыққан  көміртек  диоксиді  сутектен 
оңай  ажыратылады;  ол  үшін  осы  шық- 
кан  газдар  коспасын  өте  қысып  (2-103 
кПа),  сумей  жуады.
Соңғы  реакцияны  су  г а з ы н ы н  
к о н в е р с и я с ы   деп  атайды.  Темір 
оксиді  тек  кана  катализатор  қызметін 
аткарады.  Томен  температурада  конверсия  өте  бояу  жүреді,  жо- 
ғары  температурада  тепе-теңдік  кері  ауады,  сондыктан  темпера- 
тураны 
450—500 
дейін 
көтереді 
және 
су 
буын 
теңдік 
бойынша  керегінен  анағұрлым  артық  алады.
Сутекті  конверсия  арқылы  алу  ең  арзан  жолдың  бірі;  кейде 
су  газының  орнына,  ішінде  көміртек  оксиді  бар  басқа  газдар 
коспасын,  мысалы,  генератор  газын,  колданады.
Конверсия  процесінде  мынадай  косалкы  реакциялар:
2СО =  С +  СОа  және  СО +  ЗН20  =  СН4 +  Н20
болуы  мүмкін;  бұл  жағдайда  метан  мен  күйе  косымша  түзіледі.
Химиялық  тәсілдің  тағы  біреуін  т е  м  і р  —  бу  тәсілі  деп 
атайды,  бұл  ертеден  келе  жаткан,  бірак  қазір  мәні  кеміген  тәсіл. 
Мұнда,  700°  дейін  кыздырған  темір  және  темір  (II)  оксиді  мен 
судың  буы  әрекеттеседі:
234

Бұл  реакцияда  алынған  су  буының  жартысы  ғана  сутекке 
айналады.  Мына  шықкан  темір  қағын  су  газымен  әрекеттестір- 
генде,  жаңағы  жазылған  реакциялар  кері  жүріп,  темір  алынып, 
ол  кайтадан  іске  қосылады:
Ғе30 4 +  4С0 =  ЗҒе-(-4С02 
Ғе30 ; -f- 4Нг =  ЗҒе % 4Н20
Бұл  тәсілмен  сутекті  алу  үздікті  процесс  болуы,  су  буының 
және  су  газының  артык.  шығыны  және  оның  үстіне  алынған  сутек- 
тің  керектідей  таза  болмауы,  бұл  тәсілді  экономика  жағынаи 
колайсыз  етеді.
Соңғы  10— 15  жылда  кең  қолданылып  келе  жатқан  әдістің 
бірі  сутекті  метаннан  алу.  АҚШ-та  аммиак  синтездеу  үшін  жұм- 
салатын  сутектің  70  процентіне  жуығы  метаннан  алынады.  Совет 
Одағында  табиғи  ғаздар  көп,  жыл  сайын  олардың  өндірісі 
өсуде.  Табиғи  газдардың  кейбіреулерінде  90—99%,  кокс  газда- 
рыда  25 — 30%  метан  болады,  көмірді  шала  кокстегенде  де  ішінде 
метаны  көп  газдар  шығады,  метан  мұнай  өндірісінде  де  шығатын 
газдар  қоспасында  болады.
Метандағы  сутекті  түрліше  әдіспен  алады:
1)  метанды  крекингілеу  (қыздырып  айыру):
СН4 =  С +  2Н2 
АН° =  70,7  кДж/моль
Метанды  ішін  отқа  берік  кыш  қалыппен  толтырған  пештерде 
крекингілейді.  Бұл  процесс  екі  сатыда  өтеді.  Бірінші  сатыда 
метанды  ауамен  араластырып,  тұтандырып  пештің  ішін  1  100  гра- 
дусқа  дейін  қыздырады.  Екінші  сатыда  пешке  метанның  өзін 
ғана  жібереді,  осы  кезде  жоғарыда  жазылған  эндотермиялық 
реакция жүре бастайды,  пеш 900°-ка дейін дейін  суыған  кезде  оны 
қайтадан  қыздыра  бастайды.
Қрекингтен  шыққан  сутекті  аралас  шыкқан  —  метан,  көмір- 
тек  оксиді  мен  диоксиді,  ацетилен,  этилен,  нафталин  тағы  бас- 
қаларынан  тазартады.
Крекинг  процесі  нәтижесінде  сутекиен  бірге  күйе  шыгады. 
Кейде,  крекингті  сутек  алу  емес,  күйе  алу  үшін  ғана  жүргізеді.
2)  Метан  мен  су  буының  әрекеттесуі:
СН4 +  Н20  =  С0-(-ЗН2 
АН° =  205,8  кДж/моль
3)  Метанның  көміртек  диоксидімен,  не  болмаса  көміртек 
диоксиді  және  су  буы  коспасымен  әрекеттесуі:
СН4 
+  
СО> =  2СО -р 2ҒҒ 
АН° =  251 
А к Д ж / м о л ь  
немесе  ЗСН4+  С 0 2 
+  
2Н,0 
=  
4СО 
+  
8Н, 
\ Н ° =  663,5 
к Д ж / м о л ь
4)  Метанның  оттекпен  әрекеттесуі:
H 20 + F e = F e 0  +  H 2 
АН0 = - 3 7 , 2   кДж/моль
Н 20  +  ЗҒ е 0 =  Ғез
04
+ Н
2
 
АН° =   — 69,8  кДж/моль
2 3 5

Бұл  әдістердің,  біріншісінен  басқасының  бәрінде  де  сутекпен 
аралас  едәуір  мөлшерде  көміртек  оксиді  түзіледі.  Сутекті  көп 
алу  үшін  бұл  газдарды  конверсиялайды.
Кокс  газын  қатты  салкындату  —  сутекті  алудың  физикалык 
тәсіліне  жатады.  Тас  көмірді  900— 1  200°-та  күрғак  айдағанда, 
ішінде  60%-ке  дейін  сутек  бар,  к о к с   г а з ы   деп  аталатын, 
газдар  коспасы  түзіледі.  Осының  ішіндегі  сутегін  ажырату  үшін 
оны  катты  салқындатады  (—  190°).  Бұл  жағдайда  сутектен 
баска  газдардың  барлығы  сұйылып,  сутек  газ  күйінде  калады.
Э л е к т р о х и м и я л ы қ   т ә с і л .   Электр  доғасы  ашылғаннан 
кейінгі  электр  жәрдемімен  жасалған  ең  алғашқы  электрохимия- 
лык  реакция  суды  айыру  —  судың  электролизін  1800  жылы  Кар- 
лейль  мен  Никольсон  жасады,  электролизден  сутек  әрі  оттек 
және  екеуі  де  өте  таза  күйде  алынады.  Осының  аркасында 
газдарды  тазартуға  арналған  күрделі,  әрі  қымбат  қосымша  қон- 
дырғылардың  қажеті  болмай  қалды.  1  м3  сутек  және  0,5  ж
3 
оттекті  алу  үшін  болғаны 
2
 400  Ампер-еағат  энергия  жұмсалады. 
Электр  энергиясы  арзандаған  сайын,  бұл  тәсілдің  өндірістік 
маңызы  артуда.  Қазірде  жер  жүзінДе  өндірілетін  сутектің  20%- 
тен  артығы  осы  тәсілмен  алынады.
Сутекті  лабораторияда  алудың  бірнеше  әдісі  бар;  олардың 
ішінде  мырыш  пен  қышқылдың  арасындағы  реакция  жиі  қолда- 
нылады.  Реакцияны  тездету  үшін  қышкылға  азырақ  C uS0
4 
ерітіндісін  араластырады.
Бұл  мақсат  үшін  Қипп  аппаратын  (80-сурет)  пайдаланады. 
Бұл  аппарат  лабораторияда  газдар  (Н
2
СО
2
)  алу  үшін  өте  колай- 
лы.  Аппаратты  жұмыс  жағдайына  келтіру  принципі  мынадай: 
Б  тесігі  арқылы  В  шарына  мырыш  түйірлерін  салады.  Б  тесігін 
резина  тығынмен  тығындайды.  Тығынға  Г  шүмегі  өткізілген. 
А  резервуарын  толтырғанша  және  В  шарында  жатқан  мырыш- 
тың  бетін  түгел  жапқанша  шүмекті  ашып  3  тесігінен  сұйытылған 
күкірт  кышқылын  құяды.  Енді  шүмекті  жауып  3  тесігіне  де 
тығын  аркылы  Е  кұйғышын  кигізеді.  Шүмекті  ашсақ,  Д  шарын- 
дағы  қышкыл  А  арқылы  В-ға  барып  мырышпен  реакцияласады. 
Шүмекті  жапсақ  бөлініп  шығып  жаткан  сутек,  кышқылды  басып 
В-дан  А  арқылы  Д-ға  ығыстырып  шығады.  Ж  тесігі  аппаратты 
жуғанда  ғана  пайдаланылады.
Сутекті  аралас  шыққан  басқа  газдардан  тазарту  үшін 
KMn04+K O H   ерітіндісі,  не  хром  коспасы  ( К
2
СГ
2
О
7
-НЫҢ  кою 
күкірт  қышкылындағы  ерітіндісі)  аркылы  өткізеді.  Су  буынан 
тазарту  үшін  H
2
S 0
4
  ерітіндісі,  немесе  кұрғак  СаС1
2
  аркылы 
өткізеді.
Сутекті  лабораторияда  алудың  тағы  бір  әдісі:  ұнтак  түріндегі 
алюминийдің  кайнап  тұрған  суға  әрекеті;  бұған  бірнеше  тамшы 
КМп0
4
  ерітіндісі  араласса,  сутек  өте  көп  мөлшерде  және  ток- 
таусыз  шығады.
Мырыш  немесе  алюминиймен  NaOH  кою  ерітіндісіне  әрекет 
ету  аркылы  да  сутек  алуға  болады.
2СН4 +  0 2 =  2С0-|-4Н2 
АН° = — 67,3  кДж/моль
2 3 6

Ф и з и к а л ы қ  
ж ә н е  
х и м и я л ы қ  
к а с и е т т е р і .   Сутек  түссіз,  иіссіз,  дәмсіз, 
ауадан  141 
/2
 есе  жеціл  газ  л.  салмағы  0,09  г.
Суда  еруі  нашар  (көлеммен  алғанда  2:100).
Платина,  палладий  сиякты  кейбір  метал- 
дарда  жаксы  ериді  (900:1).  Мұның  сұйылу 
және  кату  температуралары  өте  төмен  (сұй- 
ылуы  —253°,  қатуы  —  259°).
Сутек  газдар  арасында  ең  жеңілі  бол- 
ғандықтан,  оның  молекулаларының  коз- 
ғалуы  баска  молекулалардан  жылдам,  оның 
диффузия  жылдамдығы  баска  молекулалар­
дан  артық,  сондықтан  жылу  өткізгіштігі  де 
жоғары.
Сутектің  екі  модификациясы  — о  р  т о- 
с у т е к  
және 
п а р а с у т е к   —  болады.
Оның  себебі  Н2  молекуласын  түзетін  сутек- 
тің  екі  ядросы  (протоны)  өз  осін  айналған 
кезде,  ортосутек —  бір  бағытта,  ал  парасу­
тек —  карама-карсы 
бағытта 
айналады.
Екеуінің  де  химиялық  қасиеттері  бірдей,  ал 
физикалык  қасиеттерінде  —  жылу  сіңірім- 
80-сурет.  Кипп  аппараты 
ділігінде,  кату,  сұйылу  температураларын- 
да  шамалы  айырмашылық  бар.  Қалыпты 
жағдайдағы  сутектің  үш  бөлегі  ортосутек, 
бір  бөлігі  парасутек  болады.
Сутектің  молекулалары  полюссіз  болғандықтан  оның  реакция- 
ласқыштығы  нашар;  бірақ  кыздыру  әсерінен  молекула  ішіндегі 
атомдар  арасындағы  байланыс  әлсіреп  атомдар  үзіліп  шыққанда 
жақсы  реакцияласады.  Сутек  химиялық  реакцияларда  кейде 
металдык,  кейде  бейметалдық  қасиет  көрсетеді.  Сондықтан  ол 
периодтық  кестеде  әрі  металдардың  (I),  әрі  бейметалдардын, 
(VII)  тобына  жазылады.  Ол  кейбір  реакцияларда  металдар 
сияқты  он,  зарядты  ион  түзеді;  бір  металдың  е^кінші  металды 
ығыстырғанындай,  кейбір  металдарды  ығыстырып  шығарады 
(Н.  Н.  Бекетов  1865  ж.)  Екінші  жағынан  сутегінін,  физикалык 
күйі,  органикалык  косылыстарда  оны  бейметалдардыц  (гало- 
гендердің)  ығыстырып  шығаруы  және  кейбір  күшті  металдармен 
реакцияласуы,  оны  бейметал  сияқты  етеді.
Сутек  көп  реакцияларда  сыртындағы  жалғыз  электронын 
беріп,  оң-зарядты ионға  айналуға  бейім  болады.  Бірак бұл  процесс 
толық  түрде  болмайды,  сондыктан  ең  күшті  деген  бейметал- 
дармен  реакцияласканда  иондық  емес  полюсті  байланыс  кана 
түзіледі.  Сутек  көп  косылыстарда  сутектік  байланыс,  кейде 
металдык  байланыс  та  түзеді.
Сутектің  химиялык  активтігі  кей  жағдайда  өте  өсіп  кететіндігі 
байқалады.  Бұл  сутекпен  реакцияласатын  зат  сутек  баска  бір 
реакция  нәтижесінде  (мысалы,  кышқыл  мен  мырыштың  реакция- 
ласуынан)  бөлініп  шығатын  жерде,  бірге  болатын  жағдайда
2 3 7

байкалады.  Ол  «бөлініп  шығу  моментіндегі»  сутектің  активтігінің 
өсу  себебі,  мұндай  жағдайда  сутектің  молекулалары  емес  атом- 
дары  реакцияласады.  Өйткені,  сутек  бөлініи  шығу  кезінде  жеке 
атом  түрінде  шығады.  Ал  сол  бөлініп  шыққан  жерінде,  онымен 
реакцияласатын  зат  болса,  ол  атомдар  Н2  молекуласын  түзбей- 
ақ,  сол  бөлінігі  шыкқан  моментінде  тез  реакцияласады.
Бұл  айтылып  отырғанның  дұрыс  екендігі  бертін  келе  а т о м  
күйіндегі  сутекті  газ  күйінде  алуды  үйреніп,  оның  реакциялас- 
қыштығын  зерттегенде  анықталды.  Газ  күйіндегі  сутекке  баяу 
электр  разрядтарын  жіберсе,  молекулалары  атомға  ажырайды, 
енді  оны  кысым  күші  кемітілген  жағдайда  сақтаса,  ол  атомдар- 
дың  молекулаға  кайта  айналуы  баяу  жүреді,  осы  жағдай  оның 
касиеттерін зерттеуге мүмкіншілік туғызады.  Атом  күйіндегі  сутек- 
тің  активтігі  өте  күшті:  қалыпты  жағдайдың  өзінде-ак  күкірт, 
фосфор,  мышьяк  т.  б.  элементтермен  қосылады,  металл  оксид- 
терін  тотыксыздандырады,  Cu,  Pt,  Ag  сияқты  металдарды  түз- 
дарының  ерітіндісінен  ығыстырып  шығарады.  Бұл  реакциялардың 
ешқайсысына  да  молекулалык.,  сутектің  шамасы  келмейді.  Енді 
атом  күйіндегі  сутектің  активтігінің  себебін  түсіндірейік.  Қалыпты 
сутек  реакцияласқанда  оның  молекулалары  әуелі  атомға  ажырау 
керек,  бұл  өте  эндотермиялық  реакция:
H2-f 439,3  к Д ж ^ 2Н
Демек,  әрбір  грамм-молекуласына  439,3  кДж  жылу  сіңіреді, 
сондықтан  сутек  қатынасқан  реакциялардың  көпшілігі  қызды- 
руды  керек  етеді.  Ал,  атом  күйіндегі  сутек  реакцияласқанда 
бұл  энергияның  керегі  жоқ,  сондыктан  ол  көп  заттармен  оңай 
реакцияласады.
Сутектің молекулаларын  атомға  ажыратуға  жұмсалатын  жылу 
мөлшері  сол  атомдар  қосылып  молекула  түзгенде бөлініп  шығады. 
Міне,  осыған  сүйеніп,  атомдалған  сутек  горелкалары  жасалған 
(81-еурет).  Баллоннан  шыққан  сутектің  ағыны,  вольфрам  сым- 
дарынан  жасалған  электр  доғасы  арқылы  өтеді.  Осы  арада 
сутектің  молекулалары  атомға  ажырайды,  оның  сыртында,  бірак 
доғадан  қашық  емес  жақын  жерде  атомдар  қосылысып,  қайта- 
дан  молекулаға  айналып,  өте  ыстык  жалын  түзеді.  Жалыннын 
өте  жоғары  температурасы  сутектің  жануынан  емес,  атомдар 
косылысып  молекула  түзуінен  боЛады.  Молекула  түзілу  процесі 
түрліше  металдардың  бетінде  өте  жақсы  өтеді,  соның  нәтижесінде 
металдың  өзі  4000°  жоғары  кызады.  Атом  күйіндегі  сутектің 
жалынында  барлық  металдар,  тіпті  ең  қиын  балқитыны  воль- 
фрамға  дейін  (tg  3380°)  балқиды.
Атом  күйіндегі  сутекті  сутектің  аллотроптык  түрінің  бірі  деп 
тану  керек.
С у т е к т і  ң  и з о т о п т а р ы  .  Изотоп  дегеніміз  (XXIII  тарау- 
да  толығырақ  танысамыз)  химиялық  элементтің  атомдык,  мас- 
сасы  әр  түрлі,  бірақ  протон  саны  бірдей  атомдар  түрі.  Демек, 
бір  элементтің  изотоптарының  рет  саны  және  Менделеев  кесте- 
сінде  алатын  орыны  бір  болады.
2 3 8

Волыррам
Электрод
~Щг ^
!
81-сурет.  Атом  күйіндегі 
сутек  горелкасы
¥
82-сурет.  Сутекті-оттекті 
горелка
1932  жылы  қалыпты  сутектен  баска  онын,  изотопы  а у ы р  
с у т е к   табылды.  Оны  д е й т е р и й   (таңбасы  D)  деп  атады, 
(бұл  сутегінің  екін.ші  түрі  болғандықтан,  аты  гректің  «екінші» 
деген  сөзінен  алынған).  Осыған  байланысты  жай  сутектің  атомы, 
атомдар  ішінде  ең  қарапайымы  болғандықтан  (бір  протон  мен 
бір  электрон)  оны  «протос»— жабайы  деген  сөзден  п р о т и й  
деп  атады.  Дейтерийдің  протийден  айырмашылығы  ядросынын, 
кұрылысында.  Дейтерийдің ядросы  бір  протон  мен  бір  нейтроннан 
тұрады,  сондықтан  оның  массасы  протийден  екі  есе  ауыр.
Жаратылыста  дейтерий  көп  емес,  протийдің  6800  атомына 
оның  1  атомы  келеді.  Сутектің  көп  жиналған  жері  су  болған- 
дыктан  дейтерий  де  суда  болады.  Құрамында  дейтерий  бар  су 
молекулаларын  (HDÖ,  D20 )  а у ы р   с у   деп  атайды.  Ауыр 
су  атомдык  энергия  алуда  колданылады.
Соңғы  кезде  Резерфорд  сутектің  үшінші  изотопы  т р и т и й -  
д і  (латынның  үшінші  деген  сөзінен)  қолдан  жасаған.
Тритий  (танбасы  Т)  казірде  атмосферадагы  сутектен  де 
(4-10^15  атом.  % ),жаңбыр  —  кар  суынан  да  (3-10  18  атом.  %)
табылды.  Атмосферадағы  азотқа  космос  сәулелерінің  әсерінен 
түзілетін  болар  деп  есептейді.
Мұның  айырмашылығы  ядросы  бір  протоннан  және  екі  ней­
троннан  тұрады.  Тритийдің  радиоактивтік  касиеті  бар,  ол  ыдыра- 
ғанда  ß  —  бөлшегін  шығарады,  жартылай  —  ыдырау  мерзімі 
12,26  жыл.
Сонымен,  изотоптың  кұрамына  карай  сутек  молекулаларының 
мына  түрлері  болады:  жеңіл  сутек  —  протий  Н2  ауыр  сутектер: 
дейтерий  D2  тритий  —  Т2,  протодейтерий  HD,  прототрийтий 
НТ:  дейтеротритий  DT  т.  б.
С у т е к т і   к о л д а н у .   Сутек  жарық  бермейтін  жалынмен 
жанады,  оның  жануының  нәтижесінде  су  түзіледі:
2Н2 +  0 2 =  2Н20  
А Н ° = —537,2  кДж/моль
Мұнда  көп  жылу  бөлініп  шығатындыктан  сутектің  жалынының 
температурасы  1000°-ка  таман  барады.  Бірак  температураны 
одан  да  жоғары  2  500—3 000°  көтеруге  болады,  ол  үшін  сутектің 
жалынына  сол  горелка  аркылы  оттекті  артык  мөлшерде  жібе- 
реді  (82-сурет).  Сыртқы  түтіктің  ішімен  келген  сутекті  тұтанды- 
рып,  одан  кейін  ішкі  түтіктің  бойымен  сутек  жалынының  ішінде, 
әуелде,  ептеп оттек жібереді.  Бұл  сутекті-оттекті  жалынды,  балкуы
2 3 9

қиын  металдарды  балқыту  үшін,  металдарды  жалынмен  кесуге, 
тесуге  және  біріктіруге  (автоген)  қолданады.
Сутек  ауада  ұшу  жұмысында  1783  жылдан  бастап  колданылды,  бірак  сутек- 
пен  толтырыдған  дирижабльдер  өртке  қауіпті,  әрі  самолеттер  олардан  анағұрлым 
колайлы  болды.  Өткен  Отан  соғысында  неміс-фашист  басқыншыларының 
самолеттерінен  корғану  үшін  кедергі  аэростаттар  кен,  колданылды.  Москва, 
Ленинград,  тағы  баска  қалаларда  кеш  уақытында  мыңдаған  аэростаттар 
болат  тростпен  аркандалып  аспанға  көтеріліп  тұратын.  Мұндай  жағдайда 
келген  самолет  төмендей  алмайды,  көздеймін  деп  төмен  түскендері,  тростка 
оралып  апатка  ұшырайды.
Сутектің  химиялық  өнеркәсіпте  көп  колданылатын  маңызды 
орындары:  1)  аммиак  синтезі;  2)  жасанды  сұйық  отын  алу:
а) 
күшті  қысым  арқасында  көмірді  сутектендіру.  б)  СО  мен 
Н2  қоспасынан  катализатор  қатынасында  сұйық  көмірсутектерін 
алу;  3)  майларды  гидрогендеу  —  сұйық  өсімдік  майларынаң 
қатты  май  алу;  4)  метил  спиртін  (метанол)  өндіру:
С0 +  2Н2 =  СН30Н,
5)  түрлі  синтез,  сутектендіру,  тотықсыздандыру  реакциялары. 
мысалы,  нафталиннен  тетралин  мен  декалин,  нитробензолдан 
анилин  алу  т.  б.;  6)  НС1  тікелей  синтездеу:
Н2 +  С12 =  2НС1
§  6.  СУТЕКТІ  ҚОСЫЛЫСТАР  (ГИДРИДТЕР)
Сутек  элементтердің  барлығымен  бірдей  қосылыс  түзе  алмай­
ды,  кейбіреулерінде  ерімейді  де,  бірақ  көпшілігімен  әрекеттеседі. 
Гидридтерді  Б.  Н.  Некрасов  олардың  жалпы  сипатына  карай 
үлкен  бес  топқа  бөлуді  ұсынған;  әрбір  топ  элементтердің  период 
системасындағы  орнына  сәйкес  келеді  (31-кесте).
Гидридтердің  топтары  (Некрасовша)
31-кесте
Г и д р и д т е р   т о б ы
О н ы   т ү з е т і н   э л е м е н т т е р
Ү л к е н   п е р й о д т а ғ ы   о р н ы
Б а с к а   э л е м е н т т е р
I  Тұз  тәрізді
1—2
Li,  Na
11  А у м а л ы
3—5
лантаноидтер,  актиноидтер
III  Металл  тэрізді
6— 10
(Cu)
IV  Полимерлік
11 — 13
Be,  Mg,  В,  Al
V  Ұшқыш
14— 17
С,  Si,  N,  P,  0 ,   S, 
F,  Cl,  (B,  Ga)
Т ұ з   т ә р і з д і   гидридтер  сілтілік  (Li—Cs)  және  сілтілік-жер 
(Са—Ва)  металдарының  сутекпен  қосылыстары,  бүлар  түссіз 
кристалдық  заттар.  Тұз  тәрізді  гидридтерде  сутек  теріс  зарядты 
ион  Н~  түрінде  болады.  Бұлар  галоген  тұздарына  ұқсас  иондык 
қосылыстар.  Тұз  тәрізді  гидридтер  химиялық  актив  заттар;  олар
2 4 0

сумей  өте  жаксы  реакцияласып,  сутекті  бөліп  шығарады, 
мысалы:
NaH +  НоО =  NaOH +  Н2 
СаН2 +  2Н20  =  С а (0 Н Ь  +  2Н2
А у  м  а  л  ы  гидридтер  үлкен  периодтың  3—5  орнындағы  эле- 
менттердің  (және  лантаноидтер  мен  актиноидтердің)  сутекпен 
әрекеттесуінен  шығады.  Бұл  нақты  химиялық  косылыстар  емес, 
бірак  сутек  өте  көп  мөлшерде  сіңірледі.  Температураны  көтер- 
генде  еіңірілген  сутек  бөлініп  шыға  бастайды.  Аумалы  гидридтер- 
дегі  сутектің  күйі  мына  төмендегі  тепе-теңдікке  сәйкес  болуы 
мүмкін:
э+ + н-^э + н.
Демек,  мұндағы  сутек  кейде  тұз  тәрізді  гидридтердегі  сияқты 
теріс  зарядты  ион  күйінде  (мысалы,  LaH3),  кейде  еріген  күйінде 
болады.
М е т а л л  
т ә р і з д і  
гидридтер  үлкен  периодтың  6—10 
орындарындағы  элементтер  (және  мыс)  сутекті  ішіне  сіңіріп 
еріткеннен  пайда  болады.  Сутек  сіңгенде  металдың  сыртқы  түрі 
сақталғанмен  көлемі  едәуір  ұлғаяды.  Өткен  топтағыдай  емес, 
температураны  көтергенде  сутектің ерігіштігі  өседі.  Металл  тәрізді 
гидридтердегі  сутектің  күйі  мына  төмендегі  тепе-теңдікке  сәйкес 
болуы  мүмкін:
Н ^ Н + + е .
П о л и м е р л і к   г и д р и д т е р .   Үлкен  периодтардың  11 — 
13  орындарындағы  элементтер  және  Be,  Mg,  В,  Al  молекула 
күйіндегі сутекті өз  іштерінде ерітпейді  (Cu  басқасы)  және онымен 
тікелей  реакцияласпайды.  Бұл  аталған  элементтердің  кейбіреу- 
лерінің  (Cu,  Ag,  Au,  Be,  Mg,  Zn,  Al)  гидридтері  түрліше  бөгде 
жолдармен  алынды.  Алынған  заттар  қалыпты  жағдайда  тұракты- 
лығы  нашар,  аморфты,  қатты  заттар.  Бұлай  болуы  олардың 
п о л и м е р   л і к   сипатын  көрсетеді.
Ұ ш қ ы ш   г и д р и д т е р .   Үлкен  периодтардың  14— 17  орын- 
дарындағы  элементтер  және  кіші  периодтардағы  оларға  ұқсас 
элементтер.  Өткен  топтағы  элементтер  сияқты  сутекті  өз  іштерінде 
ерітпейді,  кей  жағдайда  онымен  тікелей  реакцияласпайды  да. 
Алайда,  түрліше  бөгде  жолмен  алынған  гидридтер,  тұрақты 
косылыстар  катарына  жатады,  бірак  периодтық  системаның 
топтарының  бойымен  жоғарыдан  томен  карай  ол  тұрақтылык 
нашарлайды.
Ұшқыш  гидридтер  сумей  әрекеттеседі,  бірақ  бұл  әрекеттесу 
де  гидрид  түзуші  элементтің  периодтық  системасындағы  орнына 
тәуелді;  оны  32-кестеден  көруге  болады.
Бұл  гидридтер  халық  шаруашылыгында,  әсіресе  кейбіреулері 
жаңа  техникада,  кец  колданылатын  болғандықтан  адам  тұрмы- 
сында  үлкен  маңызы  бар  қосылыстар..
2 4 !

3 2 - к е с т е
П е р и о д т ы к  
с и с т е м  а н ы н .  
т о п т а р ы
Э л с м е н т т е р
С у м е й   ә р е к е т т е с у   т ү р і
Р е а к ц и я н ы ң   м ы с а л ы
III,  IV
В,  Si
айырылып,  Н
2
  бөлініп 
шығады
SiH4 +  4H ,0 =
=  4Но| % Si (ОН) 4
IV,  V
С,  Ge,  Sn, 
Р,  As,  Sb
реакцияласпайды
V
N.
Н+  иондарын  қосып  алады
ЫНз +  НгО^ЫНд" -j- 
+  OH“
VI
VII
0 ,  S,  Se, Те 
F,  Cl,  Br,  I
әлсіз  кышқылдык.  диссо­
циация
күшті  қышқылдық  диссо­
циация
H , S ^ H + H S '
H C l ^ H + C l '

жүктеу/скачать 30,34 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: