Л. М. Түгелбаева Р. Ғ. Рысқалиева Р. К. Ашкеева
жүктеу/скачать 0,62 Mb.
|
Химия элемент китап
Табиғатта таралуы. Өздерінің реакциялық белсенділігіне байланысты галогендер табиғатта бос күйінде кездеспейді, алай- да олар табиғатта кеңінен жəне барлық жерде X- ион түрінде кездеседі. Галогендердің ішінде табиғатта ең көп тарағаны – хлор. Құрамында хлоры бар көп тараған қосылыстар мен мине- ралдар – тас тұзы (галит) NaС1, сильвинит NaС1·КС1, бишофит MgCl2·6H2O, карналлит KCl·MgCl2·6H2O жəне басқа да табиғи қосылыстар. Теңіз суында көп мөлшерде (0,8 ден 3,5 %-ға дейін) хлор (əртүрлі хлоридтер түрінде) бар. Таралуы жағынан хлордан кейін фтор болып табылады. Маңызды фтор құрамды минералдар – флюорит (балқытқыш шпат) CaF2, криолит Na3[AlF6] жəне фтораппатит Ca5(PO4)3F. Бром мен йодтың негізгі табиғи көздері теңіз суы болып табылады. Йод қосылыстары мұнай алу үшін бұрғыланатын суларда жəне теңіз балдырларында болады. Жер қыртысында галогендердің массалық үлесі: хлор – 0,045 %, фтор – 0,027 %, бром – 1,6∙10-4 %, йод – 3∙10-5 %-ды құрайды. Астат табиғи радиоактивті заттар ыдырауы өнімдерінде аз мөлшерде кездеседі. Галогендердің қасиеттері. Бос күйінде галогендер екі атом- дық молекуладан тұратын жай заттар түзеді: фтор F2, хлор Cl2, бром Br2 жəне йод I2. Бөлме температурасында фтор – өткір иісі бар ақ сары түсті газ, хлор – өткір тітіркендіргіш иісі бар сары жасыл түсті улы газ, бром – қара қызыл ерітінді, ал оның буы өткір иісті сары сұр түсті, йод – қара көк түсті кристалдық зат. Галогендер – улы заттар. Оның буымен дем алу тыныс алу мүшелерін тітіркендіреді, ал оның көп мөлшері тұншығуға əке- луі мүмкін. Газ түріндегі фтор жəне сұйық бром терінің қатты күйігіне əкеледі. Галогендермен жұмыс жасағанда қауіпсіздік ережелерін қатаң сақтаған дұрыс. Хлор, бром жəне йод сумен əрекеттесе отырып ериді. Олардың сулы ерітінділері хлорлы, бромды жəне йодты су деп аталады. Фтор суды ыдыратады. Бром мен йод та спиртте, бензолда жəне басқа да органикалық еріткіштерде жақсы ериді. Галогендер жоғары химиялық белсенділікке ие, олар F2→ Cl2→ Br2→ I2 бағытында төмендейді. Галогендерге тəн қосылыстар – олардың тұрақты тотығу дəрежесі -1 болатын қосылыстары. Сон- дықтан да галогендердің сутекті қосылыстары оттекті қосылыс- тарына қарағанда неғұрлым тұрақты болып келеді. Алайда гало- гендер +1-ден +7-ге дейінгі тотығу дəрежесін көрсете алады (фтордан басқасы). Металдармен əрекеттесуі. Галогендер белсенді түрде көп- теген металдармен галогенидтер түзе əрекеттеседі, мысалы: 2Na + Cl2 = 2NaCl 2Al + 3I2 = 2AlI3 Көптеген металдар қалыпты жағдайда фтормен əрекеттеседі, тек кейбір жағдайларда металдың бетінде ерігіштігі төмен металл фторидінің қабықшасы түзіледі, ол реакцияның əрі қарай жүруіне кедергі келтіреді (мысалы, мыс, никель). Бейметалдармен əрекеттесуі. Галогендер көптеген бейме- талдармен əрекеттеседі: сутек, фосфор, күкірт жəне т.б., мысалы: H2 + Cl2 = 2HCl S + 3F2 = SF6 2P + 5Br2 = 2PBr5 (фосфор пентабромиді) Кейбір асыл газдардың өзін фтор тотықтырады, мысалы: Xe + 2F2 = XeF4. Хлор мен сутектің реакциясы реагенттер қоспасын қыздыр- ғанда немесе жарық əсерінен жылдамдайды. Бұл реакция ради- калдар түзу арқылы бірнеше сатыда жүреді. Қыздырғанда немесе жарық əсерінен молекулалар хлор радикалына ыдырайды: С12 + hn = С1· + С1· олар сутек молекуласымен сутек радикалын түзе əрекеттеседі: С1· + Н2 = НС1 + Н· сутек радикалы хлор молекуласымен хлор радикалын түзе əрекеттеседі: Н· + С12 = НС1 + С1· жəне т.б. Осылайша тізбекті деп аталатын сатылы реакциялар тізбегі алынады. Сумен əрекеттесуі. Фтор белсенді түрде сумен оны тотық- тыра əрекеттеседі: F2 + H2O = 2HF + O Бөлінген оттек атомдары молекулалық оттек О2 жəне озон түзеді: О3: 2O = O2; O2 + O = O3 сонымен қатар фтормен əрекеттесіп оттек дифторидін түзеді: F2 + O = OF2 Басқа галогендер сумен əрекеттескенде мұндай белсенділік көрсетпейді. Хлорлы суда хлорсутек НС1 жəне хлорлылау НС1О қышқылдары бар: Cl2 + 2H2O = НCl + HClO Бром су мен хлорға ұқсас, бірақ одан белсенділігі төмендеу əрекеттеседі. Сілтілермен əрекеттесуі. Галогендер сулы ерітінділерінде сілтілермен əрекеттеседі. Реакция өнімдері оның жүру жағдайына байланысты болады: төмен температурада жəне сұйытылған сілтілерден хлоридтер мен гипохлориттер алынады, мысалы: Cl2 + 2КOН = КCl + КClO + Н2О жоғары температурада жəне концентрлі сілтілерден алынған өнімдерде хлораттар пайда болады, мысалы: 3Cl2 + 6КOН = 5КCl + КClO3 + 3Н2О Галогендердің тотықтырғыштық қасиеттері. Бос гало- гендер – күшті тотықтырғыштар, бұл металдар мен бейметалдар реакцияларының мысалдарынан көрінеді. Галогендердің тотық- тырғыштық мүмкіншіліктері F2→ Cl2→ Br2→ I2 қатары бойынша төмендейді. Сондықтан галогеннің орнын оның металдық қосы- лыстарынан оң жағындағы орналасқан басқа галогендер баса алады, мысалы: 2KBr + Cl2 = Br2 + 2KCl 2KI + Cl2 = I2 + 2KCl 2KI + Br2 = I2 + 2KBr Фтор басқа галогендерді олардың қатты немесе балқыған тұздарынан ығыстыра алады, басқа галогендердің қатысуымен жүретін реакциялар ерітіндіде жүреді. Күшті тотықтырғыштық мүмкіншілігі бар галогендер əлсіздеу тотықтырғыш галогендерді тотықтырады, мысалы хлор тотық- тырғыш ретінде реакцияға түссе, бром төмендегі реакцияларда тотықсыздандырғыш ретінде əрекеттеседі: Br2 + 5Cl2 + 12KOH = 2KBrO3 + 10KCl + 6H2O Галогендерді алу. 2 Фторды фторлы қосылыстарынан электролиз арқылы алады, мысалы CaF2, КНF2, ол анодта төмендегі сызбанұсқа бойынша бөлінеді: 2F-→ 2е-+ 2F → 2е + F ↑. Үдерісті шамамен 100°С температурада шойынды катодтары мен көмірлі анодтары бар электролизерде жүргізеді. Хлор зертханада концентрлі тұз қышқылына марганец (IV) оксидімен MnO2 немесе калий перманганатымен KMnO4 əсер ету арқылы алынады. 4HCl + MnO2 = MnCl2 + Cl2 + 2H2O 16HCl + 2KMnO4 = 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O Өнеркəсіпте хлорды NаСl концентрлі ерітіндісін электролиздеу арқылы алады. Сулы ерітіндіде тұз диссоциацияланады: NaCl Na+ + Cl- Катодта су молекуласының тотықсыздануы жүрсе, анодта хло- рид иондары тотығады: катодта (-) 2Н О + 2е- = Н ↑ + 2ОН- 2 2 2 анодта (+) 2С1- - 2е- = С1 ↑ Электролиз кезіндегі жалпы реакция теңдеуі: 2NaCl + 2Н2О → С12 + 2NaОН + Н2 Нəтижесінде натрий хлоридінің электролизінде үш маңызды өнім – сілті NaОН, хлор жəне сутек түзіледі. Бром алу үшін бромидтегі оның орнын басу реакциясын қол- данады. 2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 Йод алудың негізгі өнеркəсіптік көзі – ол теңіз балдырлары мен мұнай бұрғылау сулары: 2NaI + MnO2 + 3H2SO4 = I2 + 2NaHSO4 + MnSO4 + 2H2O Табиғи көздерден йодты алу оның молекулалық күйге өтуімен тығыз байланысты: 2NaI + 2NaNO2 + 2H2SO4 = I2 + 2H2O + 2NO + 2Na2SO4 Бром мен йодты зертханада тек бір жолмен алады: бромидтер мен йодидтерге қышқылдық ортада марганец (IV) оксидімен əсер етеді, мысалы: MnO2 + 2KBr + 2H2SO4 = MnSO4 + Br2 + K2SO4 + 2H2O Галоген қосылыстары. Галогенсутектер. Фтор, хлор, бром жəне йод тікелей сутекпен əрекеттесіп, галогенсутектер түзеді: Н2 + Г2 = 2НГ Галогенсутектер – тұрақты ковалентті қосылыстар, олар то- тықсыздандырғыштар. Егер F үшін d-орбиталінің болмауына байланысты нөлден өзге тотығу дəрежесі -1 көрсетсе, ал басқа галогендер үшін ол ең тұрақтысы болып табылады Фторсутек – түссіз ерітінді. Барлық қалған галогенсутектер түссіз газдар. Галогенсутектер суда өте жақсы ериді. Галогенсутектердің су- лы ерітінділері қышқылдар: фторсутек (балқытқыш қышқыл) HF д H-F байланысының жоғары беріктігіне жəне HF молекуласының ассоциациялануы нəтижесінде сутекті байланыс түзуіне байла- нысты ол əлсіз қышқыл (К = 5,6 · 10-4) болып табылады, ал хлор- сутек (тұз қышқылы) HCl, бромсутек HBr жəне йодсутек HI – күшті қышқылдар. HF – HCl – HBr – HI қатарында: Диполь сəті төмендейді, алайда молекуланың полюстігі жо- ғарылайды. Балқу жəне қайнау температуралары жоғарылайды. Н – Г байланысы беріктігінің төмендеуіне байланысты қыш- қылдардың күші жоғарылайды. Ядро аралық қашықтықтың артуымен жəне байланыс энер- гиясының кемуімен байланысты молекулалардың тұрақты- лығы кемиді. Иондық радиустың артуына сай тотықсыздандырғыштық мүмкіндігі артады: F- H SO конц. + HCl; H SO конц. + 2HI = I + SO +2H O. 2 4 2 4 2 2 2 Фторсутекті кальций фториді мен концентрленген күкірт қышқылының əрекеттесу реакциясы арқылы алады: CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF Фторсутек жəне оған сай қышқыл – өте күйдіргіш заттар. Олар- ды шыны ыдыстарда сақтауға болмайды, себебі HF шынының құрамына кіретін кремний диоксидімен əрекеттеседі: 4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O Балқытқыш қышқылды пластмассадан жасалған ыдыста не- месе іші парафинмен қапталған ыдыста сақтайды. Хлорсутек өнеркəсіпте жай заттардан алынады: Н2 + С12 = 2НС1, ал зертханада қатты натрий хлоридіне концентрлі күкірт қышқылымен əсер ету арқылы алады: NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl Тұз қышқылы түссіз ерітінді болып табылады. Концентрлі сулы ерітіндідегі 20°С-дегі HCl-дың массалық үлесі 40 %-ды құ- райды. Ол химия өнеркəсібінде маңызды өнім болып саналады. Бұл қышқыл көптеген металдармен (белсенділігі төмен метал- дардан басқасы), негіздік оксидтермен, негіздермен жəне тұздар- мен əрекеттесе отырып, қышқылдарға тəн барлық қасиеттерді көр- сетеді, мысалы: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑ Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O Pb(NO3)2 + 2HCl = PbCl2 + 2HNO3 Бромсутек пен йодсутекті өнеркəсіпте катализаторлардың қатысуымен жай заттардан алады. Қышқылдардың жалпы қа- сиеттерінің барлығын бромсутек жəне йодсутек қышқылдары көрсетеді. Галогенсутекті қышқылдардың тұздары галогенидтер (фто- ридтер, хлоридтер, бромидтер, йодидтер) деп аталады. Галогенид- тердің көпшілігі суда жақсы ериді. Ерітінділерде хлорид, бромид жəне йодид иондарын анықтау əдісі олардың күміс нитратымен əрекеттесуі нəтижесінде аз еритін күміс галогенидінің түзілуіне негізделген: Cl- + Ag+ = AgCl↓ – күміс хлоридінің ақ тұнбасы; Br- + Ag+ = AgBr↓ – күміс бромидінің ақшыл сары тұнбасы; I- + Ag+ = AgI↓– күміс йодидінің сары тұнбасы. Галогендердің оттекті қосылыстары. Фтор оттекпен əрекет- тесіп, оттек дифторидін түзеді, оны балқытқыш қышқылының (HF) электролизі арқылы алады: 2HF + H2O электролиз 2H2 + OF2 ýëåêòðîëèç Валенттігі бірге тең болғандықтан, фтор жоғары оксидтер түз- бейді, ал қалған галогендер 1, 3, 5, 7 валенттіліктеріне сай ок- сидтер мен оттекті қышқылдар түзеді. кесте жүктеу/скачать 0,62 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|