ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «бейорганикалық химия»
жүктеу/скачать 5,59 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Физикалық және химиялық қасиеттері
- Сілтілік- жер металлдар
- Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар
- ПЕРИОДТЫҚ ЖҮЙЕНІҢ d – ЭЛЕМЕНТТЕРІ VIII B топша элементтерінің
- Бейметалдармен қосылыстары
- VII B топша элементтері . Элементтердің жалпы сипаттамасы. Марганецтің оттекті қосылыстары, ерекшеліктері. Рений қосылыстары, қасиеттері, қолданылуы
Кездесу: Бeриллий жер қойнауында аз, оның минералдары BeО Al2О3 – хризоберилл. Be3Al2(Si6O18) - берилл. Алу: 1.Табиғи қосылыстардан BeF2 не BeCl2 алынады да магнийтермиялық жолмен ығыстырады: BeF2 + Mg → Be + MgCl2 . 2.Балқыма BeCl2 (NaCl қосады, ол Тб төмендетеді)→ электролизз Be+ Cl2. Физикалық және химиялық қасиеттері : Be - диамагнитті, себебі 2s2 жұп электроны бар. Be беті (Al сияқты) оксид қабатымен жабылып тұрады. Е0Ве2+/Ве= -1,7 В болса, Е0Al3+/Al= -1,67 В өте жақын, сондықтан қасиеттері ұқсас: Be, Al – амфотерлі элементтер. Be+Н+ (ОН-) → қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттеседі: Be + 2НСІ → ВеСІ2 + Н2 ; Ве + 2NaOH +2H2O → Na2Be(OH)4 + H2 . Be+Г2→ ВеГ2 галогенидтер, реакция қыздыру нәтижесінде жүреді; 2Be+О2→2ВеО оттегіде жанады ; жоғарғы температурада: 3Be + N2 → Be3N2; Be + S → BeS түзіледі.
Be(NO3)2 → ВеО + 2NO2 + 1/2 O2 ; (BeOH)2CO3→ 2BeO + H2 O + CO2 . ВеО – суда ерімейді, сутегімен тотықсызданбайды, амфотерлі, қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттеседі. Be(OH)2 суда ерімейді, амфотерлі, сілтілермен әрекеттесіп гидроксокомплекс түзеді: Be(OH)2↓+2NaOH→Na2[Be(OH)4] ; Be(OH)2↓+2HCl→ [Be(H2O)2]Cl2 аквақосылыс; Be(OH)2 – негіздік қасиеті жоғарырақ . Галогенидтері: BeГ2: BeF2 , BeCI2 суда ериді, гидролизге ұшырайды. Нитраты, сульфаты кристаллогидраттар түзеді. Қолданылуы: Be – атомдық техникада , авиацияда, ракета техникасында, құймалар алуда қолданылады. 12Mg )2 )8 )2 …3s23p , иондану энергиясы бериллийге қарағанда аз, сондықтан Mg қосылыс түзгіш, тірі организмде , мысалы, хлорофилл құрамында болады. Кездесу және алу: Силикаттар, хлоридтер, карбонаттар, сульфаттар түрінде кездеседі. MgCl2 балқыма → электролиз Mg+ Cl2 және доломиттен карботермиялық әдіспен алады. Қосылыстары: MgCO3 - магнезит; CaCO3MgCO3 - доломит; KClMgCl26H2O карналлит. Физикалық және химиялық қасиеттері : Mg –парамагнитті, активті металл. Mg+H2O→суық жағдайда жүрмейді ; Mg + H2O → t0 Mg(ОН)2 + Н2 . Минералды қышқылдарда ериді , HF – да ерімейді. Mg + Н+ → Mg2+ + ... , Mg+HF → жүрмейді. Сілтілерде ерімейді: Mg+OH- → жүрмейді. Магний ауада жанғанда оксид пен нитрид қоспасын береді; галогендермен, халькогендермен, пниктогендермен қыздырғанда қосылыстар береді: Mg + ауа → t0 MgO + Mg3N2 ; Mg+Cl2 → t0 MgCI2 ; Mg+S→ t0 MgS; 3Mg+N2 → t0 Mg3 N2 . MgO Тб=28500C; магний оксиді сілтілерде ерімейді. Ауада сақтағанда бртіндеп Mg(OH)2+MgCO3 қоспаларына айналады. Mg(ОН)2 суда, сілтілерде ерімейді, күші орташа негіз. MgF2 басқа галогенидтер суда жақсы ериді. MgSO4.7H2O; сілтілік металлдармен қос тұз түзеді: Ме2SO4 MgSO46H2O Қолданылуы: Ti, Zr, V, U металдарын алу үшін Mg–термия арқылы; Магнийге Al, Zn, Mn қосылған «электрон» деген балқымасы ең жеңіл конструкционды материал, берік, ракета, авиация, автомобиль құрылысында колданылады. Сілтілік- жер металлдар 20 Ca )2 )8 )8 )2 …3s23p63d4s2 56Ba )2 )8 )18 )18 )8 )2 …5s25p65d6s2 38Sr )2 )8 )18 )8 )2 …4s24p64d5s2 IA металдары және Ca, Ba, Sr қасиеттері ұқсас, қосылыстарының қасиеттері де ұқсас. Са – жер қыртысында таралуы бойынша 5- орында O2, Si, Al, Fe, Ca . CaCO3-кальцит, мәрмәр, ізбес. SrSO4- целестин. BaSO4 –ауыр шпат. Жалпы алу әдісі: 3МеO+ 2Al→ Al2O3+ 3Ме (алюмотермия). Сонымен бірге кальцийді электролиз арқылы да алады: CaCl2 балқыма Ca + Cl2 . Физикалық және химиялық қасиеттері : Ақ, жылтыр металдар, электр тоғын жақсы өткізеді. Судан және қышқылдардан сутегіні бөліп, әрекеттеседі: Me+H2O, H+ → Ме(ОН)2 + Н2 ; Бөлме температурасында оттегімен, галогендермен әрекеттеседі: Me+O2, Г2→ МеО, МеГ2; Азотпен, халькогендермен, сутегімен қыздырғанда әрекеттеседі: Ме+N2, S, H2→ t0 нитридтер, сульфидтер, гидридтер.
MeCO3→ t0 МеO+ CO2; Ме(NO3)2→ МеO+2NO2+1/2O2 ; Олар сумен әрекеттесіп, гидроксидтерін түзеді: МеO+ H2O→ Ме(OH)2 +Q. Ме(OH)2 – күшті негіздер-сілтілер. Ca(OH)2→Sr(OH)2→Ba(OH)2 қатары бойынша ерігіштіктері, негіздік қасиеттері артады. Бұл металдар Me+O2→ t0 MeO2 пероксидтер де түзеді, ал Be, Mg - пероксид түзбейді. MeO2 – пероксидтері күшті тотықтырғыштар. MeF2 суда ерімейді, қалған MeГ2 суда жақсы ериді. Гидридтері Me+H2→ MeH2 - тотықсыздандырғыш, MeH2+2H2O→ Ме(OH)2 +2H2, сутегіні алу үшін қолданады; Сульфидтерін өзара екі элементті әрекеттестіріп немесе сульфаттарын тотықсыздандырып алады: Me+S → MeS CaSO4+2C→CaS+2CO2. Суда еріп, гидролизге ұшырайды : 2 MeS+2H2O↔Me(HS)2 +Me(OH)2 . Көміртекпен әрекеттесіп, карбидтері түзіледі: CaO+3C→ CaC2+CO. CaSO4 → SrSO4 → BaSO4 ерігіштігі азаяды. Тұздары кристаллогидраттар түзгіш: CaSO4 2H2O - гипс ; Ca(NO3)24H2O; Si(NO3)24H2O ; Ba(NO3)2 Mg2+, Ca2+ тұздары суды «кермектейді». Уақытша кермектік: Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 қатысында болады. Суды қайнатқанда олар айрылады, карбонат тұнбаға түседі: Mg(HCO3)2 → t0 МеСО3 + Н2 О + СО2; тұрақты кермектік CaSO4, CaCl2, MgSO4, тұздары әсерінен болады, оны кетіру үшін соды қосады: MgCl2+Na2CO3→ MgCO3 + 2 NaCI ; Қолданылуы: Ca-термия әдісі арқылы d-металлдарын, ванадийді, лантаноидтарды алады. Мына реакция арқылы ацетиленді алады: CaC2+H2O→Ca(OH)2+C2H2 Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар : 1.Табиғатта кездесетін қосылыстары; 2. Металдарды алу, қасиеттері, қолданылуы; 3. Қосылыстары, қасиеттері; 4. Кермек су және судың кермектігін жою; 5. ІІА топша элементтерінің химиялық қасиеттерін салыстыру. ПЕРИОДТЫҚ ЖҮЙЕНІҢ d – ЭЛЕМЕНТТЕРІ VIII B топша элементтерінің жалпы сипаттамалары Элементтердің физикалық, химиялық қасиеттері . Оттекті қосылыстары, қасиеттері , Тұздары, гидролизі VIIIB топшасы элементтері периодтық жүйеде ерекше орын алады: онда 9 d – элемент 4-ші, 5-ші, 6-шы үлкен периодтың үш триадасын құрайды. Fe, Co, Ni – темір топшасы және екі триада платина металдарына жатады: Ru, Rh, Pd және Os, Ir, Pt. Темір топшасы элементтерінің валентті электрондары: Fe …3d64s2 ; Co …3d74s2 ; Ni…3d84s2 . Fe – Co – Ni қатарында атомдардың ядро заряды артқан сайын d – деңгейшедегі жұптаспаған электрондар саны азаяды және төменгі тотығу дәрежелерінің тұрақтылығы артады. Ерекшелік: а) Со пен Ni валенттілік электрон саны топ номерінен үлкен; б) бұл элементтер топ номеріне сәйкес валенттілік көрсетпейді; в) бір топшада горизонтальды 3 элемент орналасқан. Атомдық радиустары, нм 0,126; 0,125; 0,124 И.э., в 7,89 7,87 7,63 ЕЭ2+/Э,В -0,44 -0,277 -0,25
Fe2O3 + CO→2Fe+3CO2 ; Fe2O3 + 2АІ → 2Fe + АІ2О3 Темірді оксидтерінен сутегімен тотықсыздандырып алады: Fe2O3 +3Н2 → 2Fe+3Н2O. Таза темірді темірдің пентакарбонилін термиялық айырып: Fe(CO)5 = Fe + 5CO және FeCІ2 ерітіндісінің электролизі арқылы: Fe + СІ2 алады.
Кобальт пен никельді оксидтерін сутегімен, кокспен, алюминиймен, кремниймен тотықсыздандырып, карбонилдерін айырып, тұздарының сулы ерітінділерін электролиздеп, алады. Физикалық және химиялық қасиеттері: үш металл да ферромагнитті. Балқу температуралары: Fe(1536); Co(1493); Ni (14530C) қиын балқитын металдар, балқу температурасы осы қатар бойынша азаяды, себебі 3d- қабатта жұпталмаған электрондар саны азаяды. Ақ жылтыр, ауыр металдар. Бұл металдардың активтіктері орташа. Сутегіге дейін тұрғандықтан, сұйытылған қышқылдардан H2 ығыстырады. Концентрациясы H2SO4>70% болса, темір пассивтеледі. Концентрлі HNO3 Fe, Co, Ni үш металды да пассивтейді, НСІ+ HNO3 қоспасында үш металл да ериді. Кобальт қымыз қышқылында ериді, [Co(C2O4)3]3- оксалатты комплекс түзеді. Сілтілер ертінділері бұл 3 металға да әсер етпейді. Егер темірдің құрамында қоспалар болса, коррозияға тез ұшырайды. 4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3. Таза металдар бөлме температурасында сумен, оттегімен, галогендермен әрекеттеспейді. Қыздырғанда , әсіресе ұсатылған күйде болса, олардың активтіктері артады.
Э(ОН)2 → t0 ЭО + H2O ; 2 Э(ОН)3 → t0 Э2О3 + 3H2O ; Co2O3 және Ni2O3 тұрақсыз, айрылып ЭО береді. Ni2O3 → 2NiO + 1/2O2 ; Co3O4 және Fe3O4 болады, бірақ олар оксидтер қоспасы , мысалы, Fe2O3×FeO ; Оксидтер қышқылдарда ериді: ЭО + қышқыл → Э2+ ( тұзы) + Н2 О. Оксидтер суда ерімейді: ЭО + H2O→ жүрмейді. Fe(OH)2 - ақ, Co(OH)2 - алқызыл , Ni(OH)2 - жасыл түсті тұнбалар. Бөлмедегі ауа оттегісімен тек Fe(OH)2 тотығады: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓ қоңыр ; Fe3+→Co3+→Ni3+ оттегіге тұрақтылығы артады, себебі +3 тотығу дәрежелері тек Fe3+ тән. Никель(ІІ) гидроксиді тек күшті тотықтырғыштармен сілтілік ортада тотығады: 2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 → 2Ni(OH)3 + 2NaBr . Бұл металдардың (ІІІ) гидроксидтері қышқылдармен әртүрлі әрекеттеседі: 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O; Ал Co(OH)3 + H2SO4 → CoSO4 + O2 + H2O, молекула ішіндегі ТТР, H2SO4 тотықтырғыш емес . 2Ni(OH)3 + 6 НCl → 2NiCl2 + Cl2 + 6H2O. Егер бір элемент бірнеше тотығу дәрежесіне сәйкес қосылыстар түзсе, төменгі тотығу дәрежесіне сәйкес қосылыс негіздік, жоғары тотығу дәрежесіне сәйкес қосылыс қышқылдық қасиет көрсетеді, ал аралық тотығу дәрежесіне сәйкес қосылыс амфотерлі болады .Fe2+ → Fe3+ → Fe6+ : FeO – негіздік оксид; Fe2O3 - амфотерлі оксид; FeO3 - қышықылдық оксид, бос күйінде бөлініп алынбаған. Сәйкес гидроксидтері: Fe(OH)2 Fe(OH)3 H2FeO4 негіздік амфотерлі қышқылдық қасиет көрсетеді. Fe(OH)3 + NaOH →t0 NaFeO2 (феррит) + 2H2O ; HFeO2 – темірлі қышқыл. Fe2O3 + Na2CO3 →балқытып NaFeO2 + CO2 Fe(OH)3 ↓ + 3NaOH → Na3[Fe(OH)6] сулы ортада ; 2Fe(OH)3 + 10КOH + 3Br2 → 2K2FeO4(феррат) + 6KBr + 8H2O; HFeO4 – темір қышқылы. Фераттар күшті тотықтырғыштар. Бейметалдармен қосылыстары тек галогендермен, күкіртпен валенттіліктеріне сәйкес қосылыстар түзеді: 2Fe + 3Cl2→ 2FeCl3 ; Co, Ni + Cl2 → ЭCl2 . Галогенидтері суда жақсы ериді, гидролизге ұшырайды. Fe + S → FeS ; Э + S → ЭS(Co, Ni) сульфидтері суда ерімейді. Э(ЭО) + 2HCl → ЭCl2 + (Н2)H2O; ЭF2 ғана суда ерімейді , Co +S→CoS ; CoCl2 + (NH4)2S → CoS↓ + 2NH4Cl. Сульфаттарын металдарды не оксидтерін сұйытылған күкірт қышылында ерітіп алады: Э (ЭО) + H2SO4(сұйыт.) → ЭSO4 + H2 (H2O) ; Ерітіндіден олар кристаллогидрат ретінде бөлінеді: ЭSO4 ×7H2O(купорос): FeSO4 ×7H2O - ашық жасыл, CoSO4×7H2O- қызыл , NiSO4×7H2O –жасыл. Fe2O3 + 3H2SO4(конц.) → Fe2(SO4)3 + 3Н2О. Fe2(SO4)3×6Н2О не Fe2(SO4)3×10Н2О Нитраттар: 3Э + 8HNO3(сұйыт.) → 3Э(NO3) 2 + 2NO + 4H2O Э(NO3) 2 . 6Н2О тек Fe(NO3)3 белгілі: Fe + 6HNO3(25%) +6H2O → Fe(NO3)3 ×6H2O + 3NO2 + 3H2O; Карбонаттар: FeCO3; CoCO3 .6H2O, NiCO3 .6H2O Қос тұздар (шениттер): (NH4)2[Fe(SO4)2]; (NH4)2[Fe(SO4)2] ×6H2O - Мор тұз, темірдің +2 тотығу дәрежесі бұл қосылыста тұрақты, ал FeSO4 тұзында +2 тотығу дәрежесі ауа оттегісімен тез тотығады. Ашудастар (NH4)2SO4× Fe2(SO4)3×24 H2O; (NH4)2SO4×Co2(SO4)3×24 H2O тек темір мен кобальтта белгілі, никельде осындай қосылыстар жоқ ; Бұл элементтерді анықтау үшін: Fe3+ анықтау үшін (сапалық реакция): Fe3+ +NH4CNS – роданид - Fe(CSN)3 қызыл ; Ni+2 + диметилглиоксим (Чугаев реактивы) → қызыл↓; Fe2+ + гем →гемоглобин; Fe(OH)2 сілтілермен әрекеттеспейді, бірақ минералды қышқылдармен әрекеттесіп, тұздар түзеді. Кобальттың (ІІ) гидроксидтері 2 модификация түрінде болады: көк тұнба – α-Со(ОН)2 және β- Со(ОН)2 – алқызыл тұнба. Сонымен, бұл металдардың қышқыл-негіздік қасиеттерінің, тотығу-тотықсыздану қасиеттерінің өзгеруінде, тотығу дәрежелерінің тұрақтылықтарында белгілі бір заңдылықтар бар. Темірге тұрақтырақ т.д. +3, никельге - +2, ал кобальт қосылыстары үшін +2,+3 т.д. тұрақтылықтары бірдей. Сондықтан кобальт пен темірге аралас оксидтер (Э3О4) түзу тән, никельде аралас оксид жоқ. Барлық d-металдар комплекс қосылыстар түзуге қабілетті. Э(+2) иондары үшін аммиакты комплекстерінің тұрақтылығы Fe – Co – Ni қатар бойынша артады. [Э(NH3)6]2+ суда ерігенде олар бұзылады: [Э(NH3)6]2+ + 2Н2О → Э(ОН)2 + 2NH4+ + 4NH3 . Никельдің аммиакты комплексі тұрақты. [Э(ОН)6]3+ , [Fe(СN)6]3+; [Fe(СN)6]4+; [Fe(С2O4)3]3+ тағы сол сияқты комплекстері бар; Цианидты комплекстер темір мен кобальтқа тән, тұрақты, бұл комплекстердің бос күйінде комплекс қышқылдары да бар. Цианидты темірдің комплекстері темір (ІІ,ІІІ) анықтауға қолданылады: 4FeCІ3 + 3К4[Fe(СN)6] → Fe4[Fe(СN)6]3 ↓ +12КСІ калийдің гексациано(ІІ) ферраты, темір(ІІІ) үшін реактив,ол көк түсті тұнба түзеді, берлин лазурі деп аталады : 3FeCІ2 + 2 К3[Fe(СN)6] → Fe3[Fe(СN)6]2 ↓ +6КСІ , калийдің гексациано(ІІІ) ферраты, темір(ІІ) үшін реактив, ол көк түсті тұнба түзеді, турнбулль көгі деп аталады. Темір топшасы металдары СО-мен қосылып карбонилдер деп аталатын комплекстер түзеді. Олар реакцияға түскіш, улы заттар. Карбонилдер аса таза металдар алу үшін қолданылады.
Никель, темір, кобальт иондары микроэлементтер. Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар : 1. Темір топшасы элементтерінің сипаттамаларының жалпы заңдылықтары; 2. Жай заттардың физикалық және химиялық қасиеттері; 3. Табиғатта таралуы және алынуы; 4. Оксидтері, гидроксидтері, қасиеттері; 5. Тұздары, олардың ерігіштіктері, тұздарының гидролизі. VII B топша элементтері . Элементтердің жалпы сипаттамасы. Марганецтің оттекті қосылыстары, ерекшеліктері. Рений қосылыстары, қасиеттері, қолданылуы Жетінші топтың қосымша топшасының d – элементеріне марганец, рений, технеций жатады. Марганец, технеций және рений толық электрондық аналогтар. Mn, Tc, Re (n-1)d5ns2 электрондық формалары, d5 - жартылай толған d -орбиталь тұрақты, соңдықтан бұл элементтерге +2 тотығу дәрежесі көбірек тән. Mn … 3d54s2 Tc…4d55s2 Re … 5d56s2 r=0,130нм 0,136 нм 0,137нм Радиусына байланысты қараса, Tc мен Re қасиеттері ұқсас болуы керек. Tc –жасанды элемент, жер қыртысында жоқ. Жер қыртысында Mn~9.10-2 %(темірден кейін), Re – 1.10-7 % кездеседі. tб0С 1244 2200 3180 ρ 7,44 11,49 21,04 г/см3 EЭ2+/Э -1,18 0,4 ЕЭ+3/Э 0,3(рений үшін) Марганец пен ренийдің +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 тотығу дәрежесіне сәйкес қосылыстары бар. Карбонилдерде Mn пен Re тотығу дәрежелері ноль болады. Марганец үшін +2, +4, +7 тотығу дәрежесіне сәйкес қосылыстары көбірек. Рeнийдің +7 тотығу дәрежесіне сәйкес қосылыстары тұрақты ; Tc +4, +6, +7 тотығу дәрежесі көбірек тән.
3Mn3О4 (2MnO.Mn2O3) + 8Al→ 4Al2O3+ 9Mn - алюмотермия Рений - сирек металл, өзінің кені жоқ болғандықтан, оны мыс, молибден-вольфрам өндірісіндегі қалдықты байытып, жоғарғы оксидіне Re2O7 айналдырып, сілті ерітіндісімен өңдеп, перренатқа айналдырады да, сутегімен тотықсыздандырады: Re2O7 + 2KOH → 2KReO4(перренат) + H2O 2KReO4 + 7H2O → 2Re0(ұнтақ) + 2KOH + 6H2O Re ұнтағын →t0(доға) металл кесегіне айналдырады. Молибденді немесе рутенийді атқылап, технецийді алады:
Ядролық реакторларда 1кг плутонийден (Pu) 25 г Tc алады. жүктеу/скачать 5,59 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|