Мышьяк топшасы элементтері

+5 тотығу дәрежесі сурьма үшін тұрақтырақ. Аs - Sb - Ві +3 тотығу дәрежесінің тұрақтылығы осы қатар бойынша артады, ал -3 тотығу дәрежесінің тұрақтылығы кемиді.

Аs₂О₅ +5С → 2Аs + 5СО. Аса таза Аs пен Sb алу үшін оларды гидридтерге айналдырып, сосын оларды айырып алады.

АsН₃ - арсин; SbН₃ - стибин, ВіН₃ - висмутин.

АsН₃ - SbН₃ - ВіН₃ - тұрақтылығы азаяды, газдардың улылығы артады. Түсті металдар кендеріндегі кездесетін мышьяк, сурьма, висмуттың қосылыстарын тұз қышқылымен өңдеп, гидридтерін алады:

Аs₂Zn₃ +6HCI =2 АsH₃ +3ZnCI₂

t ⁰

2 АsH₃ = 2 Аs + 3H₂ - шыны түтікте «қара айна» - Аs пайда болады, осы арқылы криминалистер мышьякпен уланғандықты анықтайды.

Физикалық және химиялық қасиеттері: Аs - ақ түсті; Sb - көгілдір,

Ві - қызғылтым кристалл заттар. Аs, Sb – жартылай өткізгіштер, Ві-металл. Қыздырған кезде осы үш элемент те оксидтер түзеді; 4Э+3О₂→2Э₂О₃.

Бұл элементтер кернеу қатарында сутегіден кейін тұр: Е⁰_Э³⁺ /_{Э, В} Аs(+0,30),

Sb(+0,74), Ві(+0,20). Сондықтан тотықтырғыш емес, қышқылдарымен әрекеттеспейді. Аs₂О₃ суда аз ериді. Sb₂О₃ және Ві₂О₃ ерімейді. Sb₂О₃ - амфотерлі оксид, күшті қышқылдармен әрекеттесіп тұз түзеді:

Sb₂О₃ + 3Н₂SО₄ → Sb₂(SО₄)₃ +3Н₂О

Sb₂О₃ + 6НСI→ 2 SbСI₃ +3Н₂О

ал сілтілермен әрекеттесіп метасурьма және сурьма қышқылдарының тұздарын түзеді: 2NaOH + Sb₂О₃ → 2NaSbО₂ +Н₂О

6NaOH + Sb₂О₃ → 2Na₃SbО₃ +3Н₂О

Аs₂О₃ қышқылдық оксид, Аs₂О₃ + 6 NaOH=2Na₃AsO₃ +3H₂O

Ві₂О₃ негіздік оксид, сондықтан тек қышқылдармен әрекеттеседі:

Ві₂О₃ + 6 НСI→ 2 ВіСI₃+3Н₂О

Аs₂О₅, Sb₂О₅, Ві₂О₅ қышқылдық оксидтер, Н₃АsО₄-мышьяк қышқылы, тұздары арсенаттар; Н₃SbО₄ –сурьма қышқылы, тұзы-антимониттер Na ₃SbО₄

Na ₃SbО₂; Ві(ОН)₃ ↓ тұздары висмутаттар: Na₃ВіO₃, NaВіO₂.

Тотықтырғыш қышқылдарда үш элемент те ериді.

Аs +5НNO₃ конц. → Н₃ АsО₄ +5NO+Н₂О

^{орта мышьяк қышқылы}
3Sb +5 НNO₃ конц. → 3НSbО₃ +5NO+ Н₂О

^{мета сурьма қышқылы}

2Sb +6 НNO₃ сұйық→ Sb₂О₃ + 6 NO₂ +3 Н₂О

Ві + 4 НNO₃ = Ві(NO₃)₃ + NO +2 Н₂О - азот қышқылының концентрациясына байланысты емес.

Үш металл да сілтілермен әрекеттеспейді, тек мышьяк оттегі қатысында сілті балқымасымен әрекеттеседі.

4Аs +12 NaOH +5О₂=4Na₃AsO₄+6H₂O

Үш элементтің де +3 және +5 тотығу дәрежелеріне сәйкес қосылыстары болғандықтан, тотығу-тотықсыздану реакцияларына түседі:

Аs(+3) - Sb(+3) - Ві(+3) қатар бойынша қосылыстар тұрақтылығы артады.

Аs(+5) - Sb(+5) - Ві(+5) қатар бойынша қосылыстардың тұрақтылығы кемиді, сондықтан тотықтырғыштық активтілігі артады. Н₃АsО₄ тотықтырғыштық қасиетін тек қышқыл ортада көрсетеді:

Н₃АsО₄ +2НI =I₂ + Н₃АsО₃ + H₂O.

Н₃SbО₄ те қышқыл ортада тотықтырғыш болады;

Н₃SbО₄ +2 НСI = СI₂ + Н₃SbО₃+ H₂O.

Ві⁵⁺ қышқыл ортада да, сілтілік ортада да тотықтырғыш болады:

5NaВіО₃ + 4Mn(NO₃)₂ + 6 H₂O → 5NaВіО₂ + 4HMnО₄ +8НNО₃

Мышьяк топшасы элементтері сульфидтер түзеді, олар - суда, сұйық тотықтырғыш болмайтын қышқылдарда ерімейтін ұнтақ заттар:

2ЭГ₃ + 3Н₂S = Э₂S₃ ↓+6НГ

2ЭГ₅ + 3Н₂S = Э₂S₅ ↓+10НГ

Сонымен, сульфидтерді галогенидтерінен алады.

Sb₂S₃ және Ві₂S₃ концентрлі НСI ериді, ал Аs₂S₃ тек тотықтырғыш қышқылдарда ериді: Э₂S₃ + 8HCI = 2H[ЭСI₄] + 3Н₂S

3Аs₂S₃ +28 НNО₃ + 4 H₂O = 6 Н₃АsО₄ + 9 Н₂SO₄ +28NО

Э₂S₃ қышқылдық қасиет көрсететіндіктен негіздермен әрекеттеседі:

Sb₂S₃ + 6 NaOH=Na₃SbО₃ + Na₃SbS₃ + 3 H₂O

^{натрий стибаты натрий тиостибаты}

Э₂S₃ қышқылдық қасиет көрсететіндіктен негіздік сульфидтермен әрекеттескенде тиотұздар түзіледі: Аs₂S₃ +3(NН₄)₂S=(NН₄)₃АsS₃;

Ві₂S₃ тек калий мен натрийдің сульфидтерінің балқымасымен әрекеттеседі, сонда мета-тиосульфат түзіледі: Ві₂S₃+ Na₂S = 2NaВіS₂

Тиотұздар қатты күйінде тұрақты, бірақ олардың қышқылдары бос күйінде белгісіз. Э₂S₅- тек сульфидтері ғана белгілі, селенмен, теллурмен қосылыстары жоқ: Аs₂S₅ – Sb₂S₅ - Ві₂S₅ қатары бойынша тұрақтылықтары кемиді, себебі осы қатар бойынша +5 тотығу дәрежелерінің тұрақтылығы азаяды.

2 Na₃АsО₄ (2 Na₃SbО₄) +5Н₂ S +6 НСI =Аs₂S₅(Sb₂S₅) + 6 NaСI +8 H₂O

Ві₂О₅ + 6 Н₂ S +2 NaOH = Ві₂S₅ + 7H₂O+Na₂S

Аs₂S₅ және Sb₂S₅ қышқылдық қасиет көрсетеді, сондықтан негіздермен және негіздік сульфидтермен әрекеттескенде тиотұздар (тиоарсенаттар мен тиостибаттар) түзеді:

Sb₂S₅ + 6 NaOH = Na₃SbО₃S + Na₃SbS₄ +3 H₂O

Аs₂S₅ + Na₂S=2 NaАsS₃

Олардың да тиоқышқылдары бос күйінде белгісіз. Тиотұздардың түзілуі мен бөлінуі (қышқыл ортада) сапалық реакциялар жасағанда қолданылады.

Сурьма мен висмуттың (Э³⁺) тұздары бар, мышьяк үшін белгісіз:

2 Sb + 6Н₂SO₄ = Sb₂(SO₄)₃ + 3 SO₂ +6 H₂O. Сурьма азот қышқылында ерігенде Sb(NO₃)₃ түзілмейді, оны былай алады:

SbСI₃ + 3AgNO₃ = Sb(NO₃)₃ + 3AgCI↓

Ві +4 НNО₃ = Ві(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

2 Ві + 6 Н₂SO₄ = Ві₂(SО₄)₃ + 3 SО₂ +6H₂O

Ві³⁺ тұздары суда гидролизге ұшырайтындықтан, ерітіндіде висмутилдер туындылары болады: (ВіО)₂ SO₄, (ВіО)₂СO₃. Сонымен бірге Ві(NО₃)₃ тұздары қос тұздар да түзеді: Ві(NО₃)₃ ^.2 NН₄NО₃ ^. 4H₂O.

Аs медицинада қолданылады. Ауыл шаруашылығында Аs инсектицидтер ретінде (зиянды жәндіктерді жоюға), телефон сымдарын жасауда қолданылады.

1. Мышьяк топшасы элементтерінің оттекті қосылыстары, қасиеттері, алу.

2. Мышьяк топшасы элементтерінің қышқылдары, алу, қасиеттері

3. Мышьяк топшасы элементтерінің сульфидтері, қасиеттері

4. Мышьяк топшасы элементтерінің галогенидтері,қасиеттері,алу

5. Мышьяк топшасы элементтерінің тотығу-тотықсыздану реакциялары

2.Судың электролизі арқылы: 2H₂O →^{электролиз} 2H₂ + O₂ .

1. Оксидтерді термиялық айыру арқылы : 2CrO₃ →^t02Cr+3O₂ ;

2.Пероксидтерді айыру арқылы: BaO₂(пероксид) →^t0 Ba+O₂ ;

3.Оксоқышқылдар тұздарын айыру арқылы:

2KNO₃ →^t0 2KNO₂+O₂ ;

2KClO₃→^t0 2KCl+3O₂ ;

2KMnO₄ →^t0 K₂MnO₄+O₂+MnO₂ ; Физикалық қасиеттері: O₂ суда аз ериді 100:3. Жер бетінен 100 км жоғары атом күйінде болады, УФ-сәулесі әсерінен айрылады О₂ →^{фотолиз} О+O.

О₃ – озон оттегінің аллотропиялық түр өзгерісі, молекуласы диамагнитті.

O₂ –түссіз, О₃ – көк түсті газ, полярлығы және полярлануы O₂ –ге қарағанда жоғары.

Химиялық қасиеттері: Оттектің химиялық активтігі тек галогендерден ғана төмен. He+O₂→ жүрмейді; Ne+O₂→ жүрмейді; Ar+O₂→ жүрмейді, басқа барлық элементермен қосылыс түзеді. 3O₂ →^{эл.разряд} 2О₃. Атмосферада 3O₂ найзағай әсерінен 2О₃ . Озонның химиялық активтігі оттекке қарағанда жоғары.

О₃ +2H⁺+2e^-→ O₂ +H₂O E⁰=+2,07в

O₂ +4H⁺+4e^- →2 H₂O E⁰=+1,23в, соңдықтан О₃ өте күшті тотықтырғыш. Химиялық активтігі бойынша O₂ тек F₂ кейін тұр. Инертті газдар, Pt, Au +O₂ → жүрмейді. Қалған бейметалдар оттегімен әрекеттеседі. ЭТ оттегі және бейметалдар айырмашылығы аз болғандықтан, оксидтері ковалентті байланыс түзеді. Соңдықтан бейметалл оксидтері - газдар, ұшқыш сұйықтар, тез еритін қатты заттар. Бейметаллдар оксидтері суда еріп, қышқыл түзеді. СО, NO, N₂O,SiO тұз түзбейтін оксидтер, суда ерімейді, себебі ол молекулалар өте берік. Бейметаллдар оксидтері қышқылдық қасиет көрсетеді: P₄O₁₀(к) + 6H₂O(су) = 4H₃PO₄;

SO₃(г) + H₂O(с) = H₂SO₄ ; Cl₂O₇(г) + H₂O(с) = 2HClO₄ . Элементтердің тотығу дәрежесі өскен сайын, олардың қышқылдық қасиеті артады: FeO₃ , CrO₃ , Mn₂O₇ тағы сол сияқты.

Металдардың оксидтері : негіздік, қышқылдық, амфотерлік болып бөлінеді. Сілтілік және сілтілік - жер металдар оксидтері суда ериді, бұл оксидтерде иондық байланыс болады. Металдардың тотығу дәрежесі өскен сайын оксидтерде коваленті байланыс болады. Егер элемент бірнеше оксид түзетін болса, оның тотығу дәрежесі артқан сайын оксидтердің қышқылдық қасиеті артады. Пероксидтер, супероксидтер, озонидтер: Пероксидтер сілтілік, сілтілік-жер металдар оттегіде жанғанда түзіледі: 2K+O₂ → K₂O₂ , құрамында О₂^2- - анионы бар, тұрақсыз, суда гидролизге ұшырайды, сутек пероксидін түзеді. Сондықтан олар сутек пероксидтерінің тұздары деп саналады.

Супероксидтер сілтілік металдар жоғары қысымда, оттек атмосферасында жанған кезде түзіледі: К + О₂ → KO₂ , олар тұз тәріздес иондық құрылысты кристалдық заттар. Күшті тотықтырғыштар, сумен қуатты әрекеттесіп, оттек бөліп, ыдырайды.

2КО₂ + 2 H₂O = H₂O₂ + 2КОН + О₂ .

Озонның электронтартқыштығы жоғары, сондықтан ол сілтілік металдармен немесе олардың гидроксидтерімен оңай әрекеттесіп озонидтер түзеді:

K + O₃ → KO₃ oзонидтер қызыл түсті, гидролизге түседі. K+O₂→KO₂ супероксидтер. K₂+O₂→K₂O₂ пероксид.

Күкірт. Алу, қасиеттері, қолданылуы. Қосылыстары, алу, қасиеттері

Күкіртте 3d- орбиталі болғандықтан, IV, VI валенттіліктерін де көрсетеді. Күкірт атомдары арасындағы байланыс өте берік, жер бетінде 0,05 % : бос күйінде, сульфидтер FeS₂-пирит , PbS-галенит, сульфаттар CaSO₄- ангидрит, BaSO₄- барит кездеседі. Минералды су көздерінде - H₂S газ күйінде болады.

SО₂ + 2СO → S + 2СO₂

S₈ ↔450⁰C↔S₆ ↔650⁰C↔S₄ ↔900⁰C↔S₂↔1500⁰C↔S

S₂ парамагнитті О₂ сияқты, қалғандары диамагнитті. Күкірт химиялық активті. Кәдімгі жағдайда фтормен тез, сынап пен күміспен баяу, ал қыздырғанда көптеген элементтермен әрекеттеседі:

S + Me → t⁰ сульфидтер Ме₂ S_n - металл валенттілігіне байланысты.

Оттегімен, галогендермен әрекеттесіп, диоксид және дигалогенид түзеді:

S + О₂ → SО₂ ; S + Г₂ → SГ₂ .

Сілтінің ыстық ерітінділерінде күкірт диспропорцияланады.

3S + 6NaOH = 2Na₂S + Na₂SO₃ +3H₂O диспропорциялану реакциясы.

SО₂ + H₂O ↔ H₂ SO₃ ↔ H⁺ + HSO₃^- ↔ 2H⁺ + SO₃^2- Бұл тепе-теңдік қыздырғанда не қышқылмен әсер етсе, солға қарай, салқындатса не сілтімен әсер етсе, оңға ығысады. Күкіртті қышқыл тұрақсыз, бос күйінде болмайды, орташа күшті, екі негізді қышқыл.

Cu + 2H₂SO₄ → Cu SO₄ + SО₂ + 2H₂O; немесе сульфидтерге қышқылмен әсер етіп: Na₂SO₃ + 2НСІ →2NaСІ + SO₂ + H₂O.

Күкірт (ІV) оксиді химиялық активті, себебі молекуласы полюсті, сонымен бірге электрондық жұптың доноры, сондықтан ол комплекс түзу, гидраттану реакцияларына бейім. Бұл оксидте күкірттің тотығу дәрежесі аралық болғандықтан, ол тотығу және тотықсыздану реакцияларына түсе алады:

SО₂ +2H₂S→3S+ 2H₂O - күкірт (ІV)оксиді тотықтырғыш;

2Na₂SO₃ + О₂ → 2Na₂SO₄ - күкірт (ІV)оксиді тотықсыздандырғыш. Күкірт (ІV)оксиді сілтілерде еріп, сульфит және гидросульфит түзеді:

SО₂ + NaOH → NaHSO₃ - гидросульфит SО₂ + 2NaOH→ Na₂SO₃(сульфит) +H₂O Гидросульфидтер суда жақсы ериді, гидролизге ұшырайды. Қатты күйдегі гидросульфиттерді қыздырғанда дисульфидтер түзіледі:

2NaHSO₃-гидросульфиттер → ^t0 Na₂S₂O₅+H₂O пиросульфитке айналады, бірақ

H ₂S₂O₅ – пирокүкіртті қышқылы жоқ, себебі тұрақсыз.

Күкірт (ІV) – тің оксогалогенидтері бар, ондағы SO²⁺ радикалы тионил деп қосылыстарын тионилгалогенидтер дейді:

SО₂ +PCl₅→POCl₃(оксихлорид) + SOCl₂ (тионилхлорид).

Олар тотықсыздандырғыштар болады және суда еріп гидролизге ұшырайды: SОCl₂+2H₂O→2HCl+H₂SO₃- суда жақсы ериді; Тионилхлорид – түссіз, өткір иісті сұйықтық.

Күкірт (ІV) – тің туындысы тиокүкіртті қышқыл және оның тұздары тиосульфиттер бос күйінде белгісіз, ал тиосульфаттар бар:

Na₂SO₃ +S→ Na₂S₂O₃ – тиосульфат,

Na₂S₂O₃+HCl →2NaCl + H₂S₂O₃ - тиокүкірт қышқылы да күкірт қышқылы сияқты күшті қышқыл, бірақ тұрақсыз:

H₂S₂O₃ → S+ SО₂ + H₂O.

Тиосульфаттар тотықсыздандырғыш, себебі құрамында тотығу дәрежесі -2 болатын күкірт атомы бар, әлсіз тотықтырғыштармен де реакцияға түседі:

2Na₂S₂O₃ + J₂ → 2NaJ + Na₂S₄O₆ Тиосульфат-ионы лиганда ретінде комплексті қосылыстар құрамына кіреді:

2Na₂S₂O₃ + AgBr → NaBr + Na₃[Ag(S₂O₃)₂].

Күкірт (ІV)оксиді тотықсыздандырғыш қасиетін көрсететін реакцияға сульфурилгалогенидтердің түзілуін де жатқызуға болады:

SO₂ + Cl₂ →^hυ SO₂Cl₂ - хлорлы сульфурил, өткір иісті түссіз сұйықтық. Ыстық суда ыдырайды SО₂Cl₂+2H₂O→2HCl+H₂SO₄

Күкірт (VІ) оксиді 2SО₂ + О₂ ↔ 2SO₃ катализаторлар қатысында (NO және ванадий(V) оксиді, оған активатор ретінде натрий оксиді мен кремний оксиді қосылады) түзіледі. Қолданылған катализаторларға байланысты: нитроза және контакт әдістері болып бөлінеді. Процесс 500⁰С маңында жүреді.

Сумен реакциясы өте шабытты жүреді: SO₃ + H₂O → H₂SO₄ ;

H₂SO₄ - май тәріздес, түссіз, иіссіз моногидрат; H₂SO₄ - күшті тотықтырғыш, күшті қышқыл, суда шексіз ериді, судағы ерітіндісі толық диссоциацияға түседі. Сілтілік және сілтілік- жер металдар сульфаттары термиялық тұрақты, ал активтігі төмен металдар сульфаттары айрылады:

ZnSO₄ →ZnO +SO₃ ; Ag₂SO₄ →2Ag+SO₂+O₂ ; Гидросульфаттарды балқытса: 2NaHSO₄→ ^t0 Na₂S₂O₇ + H₂O дисульфат (пиросульфат) түзіледі. Пирокүкірт қышқылын H₂S₂O₇ → H₂SO₄ + SO₃, оны оксидті күкірт қышқылында еріткен деп қарау керек. Егер H₂SO₄-те SO₃ ерітсе , олеум (май тәріздес деген сөз) түзіледі. Олеум күшті тотықтырғыш, су тартқыш.

Күкірт қышқылының химиялық қасиеттері оның ерітіндідегі концентрациясына байланысты. Тотығу-тотықсыздану реакцияларында металдар активтігіне және қышқылдың концентрациясына байланысты ол күкірт (ІV) оксидіне , дербес күкіртке, тіпті күкіртті сутекке дейін тотықсызданады. Al, Fe, Cr металдары суық концентрлі H₂SO₄ пассивтеледі, оксид қабаты пайда болады, сондықтан концентрлі қышқылды болаттан жасалған цистерналарда тасымалдайды.

Жеңіл металдар (ρ<5 г/см³) + H₂SO_{4 конц.} → металл сульфаты+ H₂S+ H₂O; (Pt- тобы металдарынан басқа) Ме + H₂SO_{4 ыстық конц.} → SO₂ (S, H₂S) металл активтігіне байланысты + металл сульфаты + H₂O ; H₂SO_{4 конц.} +Me → H₂ шықпайды, не SO₂ , не S, не H₂S түзіледі. H₂SO_{4 конц.} HJ, HBr тотықтырады, HCl –ды тотықтырмайды.

H₂SO₄ +8 HJ → H₂S+ 4J₂ +4H₂O; H₂SO₄ +4 HBr→ SO₂+2Br₂+2H₂O H⁺₂SO₄ сұйытылған +Me→ H₂ бөлінеді + металл сульфаты, реакция тек кернеу қатарында сутегінің алдында тұрған металдармен жүреді.

Сұйытылған күкірт қышқылы + Pb → жүрмейді, себебі Pb беті PbSO₄ тұнбасымен жабылады. H₂SO₄ тұздары → сульфаттар, гидросульфаттар түзіледі. Көп сульфаттарда кристалданған суы болады: Na₂SO₄ ×10 Н₂О глаубер тұзы. CaSO₄×2H₂O - гипс ; CaSO₄×H₂O – алебастр; CuSO₄×5H₂O; FeSO₄×7H₂O – мыс, темір купоростары; қос тұздары ашудас (квасцы) деп аталады. KAl(SO₄)₂×12H₂O; KCr(SO₄)₂×12H₂O.

Гидросульфаттарды активті металдар түзеді, суда жақсы ериді, қыздырғанда дисульфаттарға айналады. Дисульфаттар гидролизге түскенде кері реакция жүреді: Na₂S₂O₇ + H₂O ↔ 2NaHSO₄