ПӘннің ОҚу жұмыс бағдарламасы (оқу-әдістемелік материалдар)

C+2S →^t0 CS₂ – күкіртті көміртек, улы, еріткіш ретінде қолданылады. Оттегімен әрекеттесіп, көміртек және күкірт диоксидтерін түзеді:

CS₂ +3O₂⁰→CO₂+2SO₂, суда жоғары температурада гидролизге ұшырайды:

CS₂+2H₂O →¹⁵⁰ CO₂+2H₂S; Электр доға температурасында көміртек азотпен тікелей қосылып, түссіз, улы газ түзеді: 2C + N₂ → (CN₂) – циан , егер сутегі қатысында жүрсе: 2C+N₂+H₂ →2HCN –циан қышқылы алынады. Түссіз,өте ұшқыш, өткір иісті, өте улы сұйық, тиген жерін көгертіп жібереді. Қышқылдық қасиеті нашар - әлсіз қышқыл. Сондықтан ол көгерткіш қышқыл деп те аталады. Оны алу үшін мына реакциаларды да пайдаланады:

2CH₄+2NH₃+3O₂→2HCN+6H₂O және 2KCN + H₂SO₄ 2HCN + K₂ SO₄

Тұздары цианидтер деп аталады, олар улы. Натрий және калий цианидтеры алтын мен күмісті еріте алатындықтан, оларды алуға қолданылады. Цианидті калий ерітіндісін күкіртпен араластырып, роданид КCN+S → KCNS алады.

H-S-CN↔H-N=C=S таутамерлі екі түрі, радонды сутек қышқылы, аммоний және калий тұздары жиі қолданылады. HSCN↔HNCS; C+Si→SiC-кремний карбиді, карборунд алмаз сияқты қатты, қиын балқиды, муфель пештерін жасайды. Галогенидтермен әрекеттесіп, тетрагалогенидтер түзеді:

С + 2Г₂ → СГ₄ не метанды, не күкіртті көміртекті хлорлау арқылы алады:

CH₄ + 4Cl₂ = CCl₄ + 4HCl; CS₂ + 2Cl₂ = CCl₄ + 2S.

Көміртектің тетрабромиді мен тетраиодидін ССІ₄ пен алюминий галогениді арасындағы алмасу реакциялары арқылы алады:

3CCl₄ + 4AIBr₃ = 3CBr₄ + 4AICI₃.

Қолданылуы: Алмаз қаттылығына байланысты кесуге, бұрғылауға қажетті құралдар жасауға, өңделген алмаз бриллиант ретінде қолданылады. Графит электродтар, тигельдер жасауға қолданылады.

Көміртек диоксиді соды, карбамид өндірісінде, тамақ өндірісінде, өрт сөндіру құралдарында қолданылады.

Көміртек тетрахлориді және күкірткөміртек еріткіш заттар; Цианидтер кендерден алтын және күміс алуға, гальванотехникада электролиттер құраушысы ретінде, металдарды электролиттік жолмен жалатуға қолданылады.

Карбамид азотты тыңайтқыш алуға, бояу алуға, косметикалық және медициналық препараттар алуға шикізат ретінде қолданылады.

Аса таза Si алу: алдымен ұшқыш SiCl₄, SiH₄ алады да, сосын оларды сутекпен не мырыш (магний) буымен тотықсыздандырады не термиялық ыдыратады:

SiCl₄ + 2H₂ = Si + 4HCl; SiH₄ → Si + 2H₂ ;

Зертханада: SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO

Si + 2F₂ → SiF₄↑ ұшқыш зат; Si + Cl₂, Br₂, O₂, S, N₂ →^t0 SiСІ₄, SiBr₄, SiO₂ , SiS₂, Si₃N₄ стехиoметриялық қосылыстар береді.

Көміртек және бормен 2000⁰С температурада әрекеттеседі:

Si+C, B→^{өте жоғары t0} карборунд, борид (SiC, B₃Si) түзеді.

Кремний көптеген металдар балқымасында ериді де силицидтер түзеді:

Si + Me (магний, кальций, мыс, темір, висмут) → силицидтері түзіледі, стехиометриялық қосылыстар.

Қыздырғанда кремний фторсутекпен әрекеттеседі: Si+4HF→ SiF₄+2H₂ ;

Жоғары температурада мына реакциялар жүреді:

Si+HCl(HBr,HJ)→^400-500C SiГ₄ +2H₂

Тотықтырғыштық қасиеттері бар оттекті қышқылдар кремнийді пассивтейді:

Si + HNO₃, H₂SO₄ (қышқылдар) → әрекеттеспейді, тек қышқылдар қоспасында ериді:

3Si + 4HNO₃ + 18HF → 3H₂[SiF₆] + 4NO + 8H₂O кремнийфторлы қышқыл.

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂ - Сілтілерде жақсы ериді, тұз түзеді. Қосылыстары: SiO₂ , SiO-табиғатта жоқ, оны алады : SiO₂ +C → SiO+CO;

SiO₂ +Si →2SiO; SiO тоқ өткізбейді, изолятор ретінде қолданады. SiO₂ – гетеротізбекті полимер. Кремний диоксиді инертті, тек фтор, фторсутек, оның судағы ерітінділері және сілтілердің ерітінділерімен әрекеттеседі:

SiO₂ + F₂, HF (газ, балқытқыш қышқыл) → SiF₄+H₂O;

SiF₄ берігірек қосылыс, SiO₂ –ге қарағанда, соңдықтан реакция жүреді.

SiO₂ + 2NaOH →^t0 Na₂SiO₃(силикат) + H₂O

Силикаттар көбінесе SiO₂+NaOH, Na₂CO₃, MeO(балқыма)→силикаттар; SiO₂ + Na₂CO₃ → Na₂SiO₃ + CO₂ ; SiO₂ + PbO → PbSiO₃ түзіледі.

SiO₂ + қышқыл, су → жүрмейді; Кремний қышқылын мына реакция арқылы алады: Na₂SiO₃ +2HCl→H₂SiO₃ ↓ (кремний қышқылы) +2NaCl; хSiO₂∙yH₂O x=y=1, метакремний қышқылы H₂SiO₃ ; y=2, x=1 болса, орта кремний қышқылы H₄SiO₄ . H₂SiO₃ өте әлсіз қышқыл болғандықтан , суда еритін тұздары толық гидролизге ұшырайды.

Na₂SiO₃ + H₂O →2 NaOH + H₂SiO₃ ↓ - силикагель.

Кремнийдің сутекті қосылыстары силандар: SiH₄-силан; Mg₂Si+4HCl→MgCl₂+SiH₄↑ CH₄, C₂H₆ қатары сияқты SiH₄, Si₂H₆,…Si₁₈H₁₈(октасилан)-ге дейін болады. Силандар улы, иісі жаман. SiH₄-тотықсыздандырғыш SiH₄+2O₂⁰→SiO₂+2H₂O

8KMnO₄+3SiH₄→8MnO₂+3SiO₂+8KOH+2H₂O

8FeCl₃+SiH₄→8FeCl₂+SiCl₄^-+4HCl

Силандар гидролизге түскіш SiH₄ +2H₂O → SiO₂+2H₂

H₂[SiF₆] – кремний фторлы сутек қышқылы, күшті қышқыл, 0,1н. ерітіндісінің диссоциалану дәрежесі 75%. Күшті дезинфектор. Тұздары – фторосиликаттар, көпшілігі ерімтал, өсімдік зиянкестерін жоюға қолданылады, эмаль жасағанда жұмсалады.

Si… 3s²3p²3d – болғандықтан, SiH₄ +2HF→ SiГ₄ (SiF₄ , SiCl₄ , SiBr₄) – тікелей синтезбен алуға болады, түссіз, фторид –газ, хлорид,бромид – сұйық, иодид –қатты заттар, сумен әрекеттеседі, кремний диоксиді және галоген сутек түзіледі. SiS₂ - дисульфид 2H₂S+Si→SiS₂+2H₂ ; гидролиз SiS₂+2H₂O→SiO₂+2H₂S ; тұздары Na₂SiO₃ - еріген шыны, ерітіндісі -сұйық шыны деп аталады. Терезе, құты шынылары Na₂ОСаО6SiО₂ ; Шыныны мына реакция арқылы алады: Na₂CO₃+CaCO₃+6SiO₂→ Na₂ОСаО6SiО₂ +2CO₂ Шыны жасыл болу үшін Fe²⁺ қосылыстарын қосылады. K₂OPbO6SiO₂ – хрусталь.

1. Көміртек пен кремнийдің аллотропиялық түр өзгерістері, ұқсастықтары мен айырмашылықтары;

2. Көмір қышқылы, диссоциациясы, тұздары, олардың гидролизі;

3. Көмір(ІІ) оксиді, қасиеттері, карбонилдері, тотығу-тотықсыздану реакциялары;

4. Кремний қышқылы, алу, қасиеттері, тұздары.

5. Кремнийдің бейметалдармен қосылыстары, олардың қасиеттері.

GеО₂ +2Н₂ =Gе + 2H₂O, таза германий алынады.

2 РbS + 3О₂ =2РbО + 2SО₂, кендегі сульфидтер оксидтерге айналады, ары қарай оксидтерді тотықсыздандырады: РbО + СО = Рb + СО<sub>2

электролиз</sub>

2Н₂О +2Рb(NO₃)₂ ————→ 4НNO₃ + 2Рb + О₂-өндірісте электролиз арқылы алады.

2Н₂О + Sn (NO₃)₂ ————→ 4НNO₃ + 2 Sn + О₂-өндірісте қалайыны да таза күйінде электролиз арқылы алады.

Sn, Рb +4HCI конц→ Н₂[ЭСI₄] +2Н₂

Концентрлі күкірт қышқылымен германий және қалайы тұз түзе әрекеттеседі:

Э + 4Н₂SО₄ = Э(SО₄)₂ + 2 SО₂ + 2Н₂О,

қорғасын гидросульфат түзеді: Рb +3 Н₂SО₄(<80%) = Pb(НSО₄)₂ +SО₂+2Н₂О

Концентрлі азот қышқылында германий мен қалайы германий және қалайы қышқылдарын түзеді:

Э + 4НNO₃ = H₂ЭО₃ + 4NO₂ +Н₂О. Бұл қышқылдарды хЭО₂ ^. уН₂О деп жазуға болады. Сұйытылған НNO₃ қалайыны ерітіп, нитратын түзеді:

3Sn + 8 НNO₃ =3Sn(NO₃)₂ +2 NO₃ +4Н₂О.

Концентрлі және сұйытылған НNO₃ қорғасынды ерітеді, Pb(NO₃)₂ түзеді:

3Рb +8НNO₃=3Pb(NO₃)₂ +2NO₂↑ + 4Н₂О

Рb +4НNO₃=Pb(NO₃)₂ +2NO↑ + 2Н₂О

Қыздырса, Sn және Рb сілтілермен әрекеттеседі, бұл жағдай осы металдардың амфoтерлік табиғатын дәлелдейді:

Э +2КОН+2Н₂О=К₂[Э(OH)₄] +Н₂,

Германий сілтімен тек тотықтырғыштар қатысында әрекеттеседі:

Gе +2КОН +2Н₂О + О₂ = К₂[Gе(ОН)₆]

Германий қышқылдар қоспасында, патша арағында жақсы ериді:

Gе + 4НСI +4HNO₃ =GeCI₄+4NO₂+4H₂O

3Ge+4HNO₃+18HF=3H₂[GeF₆]+4NO+8H₂O

Бұл үш элемент те галогендермен, халькогендермен әрекеттеседі, сонымен бірге германий мен қалайы фосформен де әрекеттеседі:

Э + Г₂→ ЭГ₄(Ge, Sn),ЭГ₂(Рb)

Э + S→ Э S₂(Ge, Sn),Э S(Рb)

Ge, Sn + P → Э₃Р₄

Бұл элементтердің +2 және +4 тотығу дәрежелеріне сәйкес оксидтері ЭО, ЭО₂ белгілі: Э+О₂ → ЭО₂(Ge, Sn) түзілсе, қорғасын ЭО түзеді: 2Рb+О₂ → 2РbО, қыздырғанда, ал тек күшті тотықтырғыштар қатысында қорғасын ЭО₂ береді: Рb(СН₃СОО)₂+СаОСI₂+H₂O = PbО₂+СаСI₂+2CH₃COOH

ЭО оксидтері негіздік қасит көрсетеді, сондықтан қышқылдармен әрекеттеседі:

ЭО+ Н₂SО₄ =ЭSО₄ + H₂O, тұздары суда гидролизге ұшырайды

ЭSО₄ + 2H₂O ↔ Э(ОН)₂ + H₂SО₄

ЭО₂ қышқылдармен әрекеттеспейді, себебі олар қышқылдық оксидтер, сілтілерде ериді, сонда германаттар, станнаттар, плюмбаттар түзіледі; суда ерігенде гидроксокомплекстер береді.

ЭО₂ +2NaOH→Na₂ЭО₃+ H₂O

ЭО₂ +2NaOH+ 2H₂O → Na₂[Э(ОН)₆] . Э(ОН)₂ және Э(ОН)₄ амфотерлі қасиет көрсетеді. Э²⁺ сәйкес тұздары германиттер, станниттер, плюмбиттер - күшті тотықсыздандырғыштар. Н₂ЭО₃ не Н₄ЭО₄ былай жазылады: ЭО₂ ^. хH₂О.

Алғаш алынғанда α-қалайы қышқылы түзіледі, ол тұз қышқылымен әрекеттеседі: Sn(ОН)₄ +4НСI→ SnСI₄ +4 H₂O, біраз уақыттан соң β-қалайы қышқылына айналады, ол НСI әрекеттеспейді.

Қалайының мыспен құймасы –қола. Қола ғасырынан белгілі. Қорғасын -аккумуляторларда қолданылады. Рb рентген және γ-сәулелерінен қорғануға қолданылады. SnО₂ шыны өндірісінде қолданылады.

1.Германий топшасы элементтерінің гидроксидтері, диссоциациясы, тұздары, қасиеттері;

2.Германий топшасы элементтерінің (ІІ,ІV) оксидтері, қасиеттері, тотығу-тотықсыздану реакциялары;

3. Германий топшасы элементтерінің қышқылдық-негіздік қасиеттерінің өзгеруі;

4. Германий топшасы элементтерінің галогенидтері, гидролизі, сульфидтері, алу, қасиеттері.

5. Табиғатта кездесуі, қолданылуы.

(Р, N₂) те жануарлар мен өсімдік организмінде кездеседі. NaNO₃ –чили, KNO₃ –үнді, Ca(NO₃)₂ - норвегия селитралары кен күйінде кездеседі, сонымен бірге ақуыз құрамында, мұнайда, тас көмірде болады. Азоты бар органикалық заттар шірігенде, отынды жаққанда қосылыстағы азот бос азотқа айналады. Ауадағы азот

N₂ + О₂ → NO → NO₂+H₂O → HNO₂+HNO₃ айналып, судағы металл иондарымен нитратқа айналады да, өсімдіктер бойына сіңіреді , сосын өсімдік арқылы тірі организмдегі ақуызға айналады, органикалық қалдықтар айрылғанда азот молекулалық күйде қайтадан атмосфераға өтеді.

Алу (Өндірісте): Сұйық ауадан алады, оттегіден тазалау үшін балқытылған мыс арқылы өткізеді , сонда мыс, мыс(ІІ) оксидіне CuO айналады.

Зертханада алу: 1) NaNO₂ + NH₄Cl → NaCl + NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O 2) 2NH₃ + 3Br₂ = 6HBr + N₂ Таза азотты металдар азидтерін термиялық айыру арқылы алады: 2NaN₃=2Na+3N₂

Физикалық және химиялық қасиеттері: N₂-суда, органикалық еріткіште ерімейді.

N ≡ N болғандықтан өте берік, жанбайды және жануды қолдамайды. Li +N₂ →Li₃N бөлме температурасында тек литий нитриді алынады.

Ме (активті металл) + N₂  нитрид , реакция тек қыздырғанда жүреді.

N₂ → N+N электр тоғымен айырады. Азот атомы электр разряды әсерінен түзіледі де:

N +күкіртпен, фосформен, сынаппен → әрекеттеседі, нитридтерін түзеді. N₂ +H₂, O₂, C және басқа элементтер →^{2500-3000 C} осындай өте жоғары температурада ғана қосылыстар береді ; Азот галогендермен тікелей әрекеттеспейді. Сутекті қосылыстары:

1) N₂ +3H₂ ↔2 NH₃ – өнеркәсіпте алу реакциясы, Ле Шателье принципі бойынша аммиак түзілетін жаққа тепе-теңдікті ығыстыру үшін температураны төмендету және қысымды жоғарлату қажет, себебі бұл реакция экзотермиялық: 400-550⁰С, 30МПа, катализатор ретінде темір - аздап алюминий мен калий оксидтері қосылған - қолданылады. NH₃-улы, түссіз, өткір иісті газ. -33⁰С температурада NH₃ сұйық, -78 ⁰С қатты болады, яғни t_балқ.= -78 ⁰С ; t_қайн. = -33⁰С , оны (болат баллонда) р=7,1^.10⁵ -8,1^.10⁵ сұйық күйінде, жоғарғы қысым астында тасымалдайды. NH₃ сұйық және қатты күйінде молекуласында сутектік байланыс болады. Суйық аммиакта сілтілік, сілтілік -жер металдар, күкірт, фосфор, йод, көптеген тұздар мен қышқылдар да ериді. Сұйық аммиактың өзіндік ионизациясы: 2NH₃ сұйық ↔NH₄⁺ + NH₂ ^– ; К_d = 1.8 10^-33 судың диссоциация константасынан әлдеқайда аз. NH₃ суда өте жақсы ериді: 0⁰С 1көлем суда 1200 көлем NH₃ ериді, сутектік байланыс әсерінен.

NH₃+H₂O ↔ NH₄OH ↔ NH₄⁺ + OH^- K_d = 1.8 10^-5 ; NH₄⁺ - аммоний ионы, тұздары суда жақсы ериді, калий тұздарына ұқсас, себебі радиустары жақын: (NH₄⁺)=0,142 нм, К⁺ (0,133 нм); тек гидролиз реакциясында айырмашылық болады, себебі КОН күшті негіз. NH₄⁺ тұздары термиялық тұрақсыз, түзілетін өнімдері анионның қасиеттеріне байланысты. Егер анион тотықтырғыш болса, NH₃ – құрамындағы азот тотығады:

NH₄ NO₃ →N₂О + 2H₂O. Бұл реакция формула ішіндегі конпропорциалану реакциясы.

2N^-3 – 8e→2N⁺¹

2N⁵⁺ + 8e →2N⁺

Егер анион -тотықтырғыш болмаса, тұз аммиакқа және қышқылға айрылады: (NH₃)₃PO₄=3NH₃+H₃PO₄ .

Аммиак тек тотықсыздандырғыш, ол ауада жанбайды, оттек атмосферасында ғана мына реакция жүреді: 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O ,

ал катализатор қатысында және 750-900⁰С онда реакция былай жүреді:

4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O ,

ал катализатор қатысында және 750-900⁰С онда реакция былай жүреді:

4NH₃ + 5O₂ = 4NО + 6H₂O, бұл реакция өнеркәсіпте азот қышқылын өндіру процесінде қолданылады.

Аммиак басқа да реагенттердің әсерінен тотығады:

2NH₃ + 3CuO = 3Cu + N₂ + 3H₂O; 2NH₃ + 3CI₂ = N₂ + 6HCI.

NH₃ –молекуласында тотықтырғыш болса, мысалы - Н⁺ :

Na+NH₃ → NaNH₂ + 1/H₂ ;

NH₃ –бұл жерде қышқылдық қасиет көрсетіп тұр. NH₃ тұздары- амидтер NaNH₂ аммиак молекуласы бір протоннан айрылғанда; Na₂NH-имид – екі протоннан айрылғанда; Na₃N-нитрид - үш протоннан айрылғанда түзеді.

2) Азоттың басқа сутекті қосылысы N₂H₄ - гидразин (диамид)

2NH₃ + NaOCl →N₂H₄ + NaCl +H₂O реакциясы арқылы алынады;

N₂H₄ – түссіз, ұшқыш сұйықтық, аммиакқа ұқсас:

N₂H₄ + H₂SO₄→N₂H₆SO₄ гидразин сульфаты – N₂H₂ ×H₂SO₄ .

2NH₃ + H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄ ; N₂H₄ –те NH₃ сияқты тотықсыздандырғыш.

N₂H₄ + О₂ = N₂+2H₂O; N₂H₄+2I₂ = N₂+4HI ; Гидразин металдармен әрекеттескенде гидразинид түзіледі: 2 N₂H₄ +2Na→2NaN₂H₃+H₂ ;

Азот қышқылын атомдық сутегімен тотықсыздандырып, гидроксиламин :

HNO₃ + 6H = NH₂OH + 2H₂O алады. Ол түссіз кристалл, тұрақсыз, 100⁰С қопарылыс береді. Азоттың сутекті қосылыстары - NH₃, N₂H₄, HN₃. NH₂OH молекулалары арасында сутектік байланыс болады, негіздік қасиеті

NH₃ → N₂H₄→ NH₂OH азаяды. Тұздары гидроксиламмоний деп аталады. NH₂OH+ HCl→ NH₂OH ×HCl→[ NH₃OH]Cl; NH₂OH - тотықтырғыш та, тотықсыздандырғыш та болады, бірақ ол реакция ортасына байланысты:

HI + NH₂OH → I₂ + N₂H₄ +2H₂O pH~8 ,

I₂+2NH₂OH=2HI+N₂+2H₂O pH ~ 9

3) HN₃ – сутегі азиді. H⁺ -N^-=N⁺=N^- ; Бұл қосылыста азот атомдары II, III, IV валенттілік көрсетеді. Судағы ерітіндісі азотты сутек қышқылы, оны мына реакция арқылы алады: N₂H₄+HNO₂=HN₃+2H₂O НN₃ - әлсіз қышқыл, диспропорциялану реакциясына түседі HN₃ + H₂O → N₂⁰ + NH₂OH

сусыз жағдайда HN₃ қыздырғанда, шайқағанда жарылады:

2HN₃ =3N₂+H₂ ;