ПӘннің ОҚу жұмыс бағдарламасы (оқу-әдістемелік материалдар)
жүктеу/скачать 1,48 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар
- I B топша элементтері. Жалпы сипаттамасы, электрондық формулалары. Тотығу дәрежелеріне байланысты қосылыстары. Комплексті қосылыстары, алу, қасиеттері
- Кездесу.
- Қасиеттері: Cu Ag Au
- Комплекс қосылыстар
- Алюминий , алу, қасиеттері, қолданылуы. Алюминийдің физикалық және химиялық қасиеттері. Оксидтері, гидроксидтері, амфотерлі қасиеттері
- – анодтағы процесс
- Оксидтері және гидроксидтері
- Дәрістер 27-30. Бейметалдардың жалпы қасиеттері: IV A топша элементтері. Көміртегі. Кремний. Элементтердің жалпы сипеттамалары. Көміртегі, оксидтері
- Өнеркәсіпте
- Зертхана жағдайында алу
| Қолданылуы: Zn 40% темірді жабуға , Cd атом реакторларында нейтрон ұстауға, Cd-сілтілік аккумуляторда, ZnO – ақ болғандықтан, бояу ретінде қолданылады. CdS, ZnS, ZnSe, HgSe (ZnTe, HgTe) - жартылай өткізгіштер, люминофорлар, шамда қолданылады. Мырыш гальваникалық элементтерде анод ретінде, кадмий сілтілік аккумуляторларда, сынап химиялық және фармацевтикалық өндірісте, күндізгі жарық шамдарын жасауға, алтынды бейметалдар қоспасынан бөлуге қолданады.
Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар : 1. ІІВ топша элементтерін алу, қолданылуы; 2. d – металдарына неге көп тотығу дәрежелері сәйкес келеді? 3. ІІВ металдары гидроксидтерінің қышқыл-негіздік қасиеттері; 4. ІІВ металдарына сәйкес комплекс қосылыстар, қасиеттері; 5.ІІА және ІІВ элементтерін салыстырып, ұқсастықтары мен айырмашылықтарын көрсету керек. I B топша элементтері. Жалпы сипаттамасы, электрондық формулалары. Тотығу дәрежелеріне байланысты қосылыстары. Комплексті қосылыстары, алу, қасиеттері Бірінші топтың қосымша топша элементтері Cu, Ag, Au. Осы элементтердің химиялық активтіктерінің төмендігінің 2 себебі бар: а. (n-1) d-қабатқа бір s-электронның өтуі және Au(n-2)f 14 қабатының болуы: Cu IV периодта, электрондық конфигурациясы 3d94s2 болуы керек, ол 3d104s1 ; Ag V периодта - 4d95s2 болуы керек, ол 4d105s1 ; Au VI периодта - 5d96s2 болуы керек, ол 5d106s1 ; б. I A топ элементтеріне қарағанда радиустары өте кішкене: 0,236 rк > rCu0,128 нм; 0,248rRb > rAg0,144 нм; 0,267rCs > rAu0,144 нм. IB топша элементтері +1,+2, +3 тотығу дәрежелерін көрсетеді, топ номерінен жоғары ; Cu+2; Ag+1; Au+3 сәйкес қосылыстары көп және тұрақты. Бұл элементтер комплекс қосылыс түзуге өте бейімді. Ag - ақ сұр түсті , жылтыр. Cu - қызыл, Au –сары. Кездесу. Жер қыртысындағы бұл металдардың массалық үлестері: 3.10-3 % - Cu; 6.10-6 % - Ag; 4.10-7 % - Au . Негізгі минералдары: Cu2S – мыс жылтыры, CuFeS2 –мыс колчеданы ; Cu2O - куприт; (CuOH)2CO3 – малахит. Ag2S -аргентит ; Ag2S - полиметалл кендерінде кездеседі; AuTe2 - кавалерит, бұл металдар бос күйінде де кездеседі. Алу: Пирометаллургия: Cu2S+2O2→2CuO+SO2 2SO2+O2 ↔ 2SO3 - Өндірістен шыққан күкіртті газды күкірт қышқылына айналдырады. SO3+H2O → H2SO4 , пирометаллургия нәтижесінде түзілген мыс оксиді күкірт қышқылымен әрекеттесіп, мыс сульфатын түзеді: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O , бұл тұз ерітіндісінен гидрометаллургия (сулы тұз ерітіндісінің электролизі) арқылы мыс алынады. 2CuSO4(ерітінді)→ электролиз Cu0 + O2 + H2SO4 , қалдықсыз технология. Қалған қалдықтардан (шлам) бағалы металдарды Ag, Au, Te, Se, т.б. алады. Ag, Au алу:1. полиметалл кендері құрамындағы алтын мен күмісті натрий не калий цианиді ерітіндісімен өңдейді : Ag, Au + 2NaCN →ауа Na[Ag(CN)2] , Na[Au(CN)2] ерітіндіге айналады, содан соң мырышпен ығыстырады : 2Na[Au(CN)2] + Zn → Na2[Zn(CN)4] + 2Au –цементация деп аталады. 2. Алтын мен күмісті сынаппен өңдеп, амальгама алады да , сосын сынапты ұшырады. Металдардың Hg еруі – амальгама түзіледі: Ag|Hg→ t0 Hg +Ag. Қасиеттері: Cu Ag Au Е0Э1/Э, в: 0,521 0, 799 1, 691 Е0Э2+/Э, в: 0, 337 - - Е0Э3+/Э, в: - - 1, 50 Потенциалдың плюс мәні көп болған сайын тотықтырғыш ретінде күштірек. Бұл металдардың Тб ~1000 0С маңайында . Электр өткізгіштіктері өте жоғары. Ауада: Cu , Ag түсі өзгереді, себебі ауадағы күкіртпен қосылып, сульфид қабатымен жабылады: Ag2S қара , СuS.
2Cu+O2→ t0 Cu2O не мыс(І) пен алтын(І) оксидтерін гидроксидтерін айырып: 2 ЭOH → t0 Cu2O, Au2O + H2O алады; ал AgOH тұрақтырақ, сондықтан ол болады және негіздік қасиет көрсетеді , CuOH, AuOH болмайды . CuO, Au2O3 тұрақты , оларды былай алады: 2Cu+O2→2CuO; 2Au(OH)3→ t0 Au2O3+3H2O . Бұл элементтердің гидроксидтерін еритін тұздарына сілті қосып алады: CuCl2+2NaOH→Cu(OH)2↓+2NaCl ; AuCl3+3NaOH→Au(OH)3↓+3NaCl Cu(OH)2 және Au(OH)3 амфотерлі , сондықтан олар еріп, комплексті қосылыстар береді: Cu(OH)2 ↓+ 2NaOH → Na2[Cu(OH)4] Au(OH)3↓+ NaOH = Na[Au(OH)4] . Cu2O3 тұрақсыз , оны былай алады: 2CuSO4 + 2NaOH + H2O2 → Cu2O3 қызыл түсті + Na2SO4 + H2SO4 + H2O Cu2O3 – күшті тотықтырғыш. Cu2O3 →t Сu2O+O2 Cu2O3 + 6HCl →Cl2 + 2CuCl2 + 3H2O тотығу дәрежесі +1 тұрақты қосылысты тек Ag+ береді, Ag2O аммиак ерітіндісінде еріп, комплексті қосылыс түзеді: Ag2O + 4NH3 + 2H2O = 2 [Ag(NH3)2](OH). Тұздары: Галагонидтері: Ag Г↓ белгілі: AgCl ЕК=10-10; AgBr ЕК =10-13; AgI ЕК =10-16 ; Күмістің хлориді мен бромиді аммиакаттар түзеді: AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2] СІ. Ал күміс иодиді аммиакта ерімейді, себебі күміс иодидінің ерігіштік көбейтіндісі комплекс қосылыстың тұрақсыздық константасынан аз, AgI тек КІ артық мөлшерінде еріп, комплексті қосылыс түзеді: AgI + КІ = K[AgI2]. AgГ натрий тиосульфатында жақсы ериді, сондықтан оны фотоөндірісінде айрылмаған AgГ ерітуге қолданады: AgГ + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaГ. Мыс(І) галогенидтерінен CuСI белгілі, суда ерімейді, ауада тотығады: 4CuСI + О2 + 4НСІ → 4CuCl2 + 2H2O. CuСI диспропорциялану реакциясы тән: 2CuСI → CuCl2 + Cu , аммиакта ериді: CuCl + 2NH3 = [Cu(NH3)2] СІ . НСІ да еріп комплексті тұз түзеді: CuCl + HСІ = Н[CuСІ2] . +2 тотығу дәрежесі тұрақты Cu2+ галогенидтері бар, бірақ CuI2 жоқ , тез айрылады. Хлориді мен бромиді суда жақсы ериді, гидролизге ұшырайды, фториді суда ерімейді. +3 тотығу дәрежесі тұрақты Au3+ барлық галогенидтері бар, бірақ қыздырғанда AuГ3→ t0 AuГ+Г2 айрылады ; AuСІ3 суда жақсы ериді, қышқыл түзіледі: AuСІ3 + Н2О = Н2[АuСІ3О], ол тұз қышқылымен әрекеттесіп, алтынхлорлысутек қышқылын түзеді: Н2[АuСІ3О] + НСІ = Н[АuСІ4] + Н2О. Бұл қышқылдың тұзын Na[АuСІ4] ∙ Н2О «алтын тұз» деп атайды. Сульфидтері: Екі элементтің қосылуынан алады Cu + S → Cu2S(CuS), бұл қосылыстар табиғатта да бар. Ag2S, Ag2Se, Ag2Te түзеді, бұл қосылыстарды еритін тұздарына сульфидтер,селенидтер, теллуридтер қосып алады. Комплекс қосылыстар: ІВ топша элементтері комплексті қосылыстарды оңай түзеді және олар негізінен суда жақсы ериді. Цианидті комплекстері тұрақтырақ: [Ag(CN)2]- ,pK=21,1; [Ag(CN)2]- ↔ Ag++2CN- ; Kтз = [Ag+][CN-]2/[Ag(CN)2]- = 9×10-22 pK = -lgK = - lg9×10-22 = 22- lg9 = 21,1; [Cu(CN)2]- , pK=16,0 ; [Au+(CN)2]- , pK=38,3 [Au3+(CN)4]- , pK=56,0; Cu – Ag – Au қатары бойынша комплекстерінің → тұрақтылығы артады, массасы өскен сайын. Алтын мен күмістің цианидті комплекстері негізінен өндірісте оларды алу үшін қолданылады. [Ag(S2O3)2]3- күміс комплекстерінің ішіндегі маңыздысы , фотоматериалдарды бекіту үшін қолданылады. AgBr+2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr Аммиакаттары тұрақты: [Ag(NH3)] + pK=3,2 ; [Ag(NH3)2]+ pK=7,0; [Cu(NH3)4]2+ pK=12,7; [Cu(NH3)6]2+ pK=16,4; лиганда саны артқан сайын , тұрақтылығы артады. Алтын «патша арағында» ериді де комплексті қышқыл түзеді: Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO + H2O; Қолданылуы: 50%-тен астам мыс электр сымын және кабель дайындауға; балқымасы - жез Cu+Zn; қола (Cu+Sn, не Cu+Be, Cu+Sn); мельхиор Cu+Ni (20%); константан Cu+40% Ni . Мыс балқымалары коррозияға төзімді; қазіргі «күміс» тиын ақшалар Cu+Ni қоспасы; көптеген тұздары бояу ретінде қолданылады. Мыс микроэлемент. Күміс пен алтыннан зергерлік бұйымдар жасайды; химиялық өндірісте күмістен зертханалық құралдар жасайды; күмістің галогенидтері фотоөндірісінде, күміс медицинада, электротехникада, электроникада қолданылады. Алтын электротехникада, электроникада , дәрі-дәрмек жасауға қолданылады. Алтын - ақша жүйесінің негізі. Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар : 1. Табиғатта кездесетін қосылыстары, алу; 2. Оксидтері, гидроксидтері, алу, қасиеттері, ерекшеліктері ; 3. Комплексті қосылыстары, қасиеттері, алу, қолданылуы; 4. Элементтердің және қосылыстарының қолданылуы; 5. ІА және ІВ топша элементтерінің ұқсастықтары мен айырмашылығы. Алюминий , алу, қасиеттері, қолданылуы. Алюминийдің физикалық және химиялық қасиеттері. Оксидтері, гидроксидтері, амфотерлі қасиеттері Периодтық жүйенің ІІІА топшасы р-элементтері бор, алюминий, галлий, индий, таллий. Атомдардың сыртқы электрондық қабатшаларының құрылысы ns2p1 (қозбаған күйінде) және ns1p1xp1y (қозған күйде). Бор мен алюминий үшін тотығу дәрежесі +3, ал галлий мен индий көп қосылыстарында +3 тотығу дәрежесін көрсетсе, таллийге көбіне +1тотығу дәрежесі тән.
B2O3 + 3Mg = 3MgO + 3B; 2BBr3 + 3H2 = 6HBr + 2B. Алюминийді глиноземнің криолиттегі балқымасын электролиздеп алады: Al2O3 – глинозем, Тб~20000С , сондықтан криолит қосып, балқу температурасын төмендетеді(9600С- қа дейін). Al2O3 → эл-з AlO2-+AlO+ K(-) → темірден жасалады , катодтағы процесс: 3AlO++3e-→Al+Al2O3 ; A(+) - көмір (графит) 2AlO2- - 2e-→Al2O3 + О – анодтағы процесс, бөлінген атомдық оттегі графит электродын тез бүлдіреді, себебі ол жанады. Физикалық және химиялық қасиеттері :Au, Ag, Cu, Al – электр өткізгіштік бойынша металдар осылай орналасады, АІ - парамагнитті, Al беті 5-10 нм қалындықты Al2O3 –пен жабылады. Al …3s23p1 . Амфотерлі металл, қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттеседі. Al+H+, OH-→ АІ3+ -тұзы; Al+S→ t0 сульфид, Al+N2→ t0 нитрид ; Al+Г2 → галогенидтер, тек J2 -пен Al+J2 → (кат-р) катализатор қатысында әрекеттеседі. Al+H2 → гидрид ; Al+H2O→ жүрмейді, себебі жұқа Al2O3 қабаты болады. Al+H2SO4 конц., HNO3 конц. → пассивтеледі, яғни әрекеттеспейді. Al2O3 тоқ өткізбейді, диэлектрик ; Сілті ерітіндісінде: AlCl3+3OH-→Al(OH)3↓+3Cl- , сілтінің артық мөлшерінде алюминий гидроксиді ериді: Al(OH)3↓+OH-→[Al(OH)4]- Алюминий гидроксиді амфотерлі, өзін қышқыл және негіз ретінде көрсетеді: Al3++3OH-↔ Al(OH)3→3H++AlO33- Орта H3AlO3 және HAlO2 мета алюминат тұздарын түзеді. Al2O3 + K2CO3 →t0 2KAlO2 (шпинель) + CO2↑ 2Al(OH)3→ t0 3H2O+ Al2O3 су ұшқан соң, алюмогель түзіледі. AlF3 – қалған AlГ3 өзгеше, себебі фтордың электртерістігі жоғары ЭТF ~4,0, соңдықтан иондық байланысы жоғары. AlF3 –суда ерімейді. Al+Г2 → галогенидтер, Al+S→ сульфид тек құрғақ күйде ғана болады, Al+N2(ауа)→ t0 нитрид, Al+NH3→ t0 нитрид + Н2 ; Al2O3+N2+C→ t0 AlN+CO; Al+C→ t0 Al4C3 – карбид; Карбид суда еріп, гидролизге ұшырайды: Al4C3+ 12H2O→ 4Al(OH)3+3CH4 Тұздары: кристаллогидраттар - Al2(SO4)318 H2O; қос тұз: Me2SO4Al2(SO4)324 H2O; не Ме[Al(SO4)2].12H2O ашудас Na3[AlF6] - криолит; Li[AlH4] алюмогидрид: AlCl3+4LiH→эфир Li[AlH4]+3LiCl .
ρ(Al)=2,7 г/см3,жеңіл, электр өткізгіштігі жоғары металл, сондықтан электр сымы үшін қолданылады, ыдыс жасайды. Болат, шойыннан кейін алюминий балқымасы 2-орында қолданылуы бойынша, жеңіл болғандықтан ракета, авиақұрылысында автовагон құрлысында қолданылады. Al2O3 – алюмогель – сорбент. Бор – жартылай өткізгіш, өте қатты зат. Галлий, индий, таллий - жұмсақ металдар. Галлийдің балқу температурасы – 290С. Бордан таллийге қарай металдық қасиет артады. Ga3+, In3+, Tl3+ иондары Al3+ ионына электрондық аналог емес, сондықтан химиялық қасиеттері ұқсас емес. Бор көптеген d-металдарымен боридтер түзеді, олар химиялық тұрақты, термотұрақты, қатты заттар, сондықтан практикада көп қолданылады.
Na2B4O7∙10H2O + H2SO4 = 4 Н3ВО3 + Na2SO4 + 5H2O Сульфидтер. Суда бор мен галлийдің сульфидтері ериді, гидролизге ұшырайды: B2S3 + H2O ↔ Н3ВО3 + 3H2S; Галогенидтері : BF3 – газ; ВСІ3 және ВBr3 – сұйық, ВІ3 – қатты зат. Гидролизге ұшырайды: ВГ3 + 3H2O ↔ В(ОН)3 + 3НГ. Қолданылуы. Индий айна жасауға қолданылады; таллийдің қалайы мен қорғасын қатысқан құймасы қышқылдарға өте берік,сондықтан қышқылдарды сақтайтын ыдыстар жасайды. Таллий (І) оксиді оптикалық құралдар жасауға, галлий, индий, таллий медицинада қолданылады. Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар : 1.Алюминийді өндірісте алғанда жүретін электролиз процесі; 2.Алюминийдің металл еместермен қосылыстары; 3.Алюминийдің оксидтері,гидроксидтері, қасиеттері; 4.Алюминийдің тұздары, қасиеттері, қолданылуы; 5.Бор, галлий, таллий, индий қосылыстары, қасиеттері; 6.Бор, галлий, таллий, индий металдарын алу, қасиеттері.
Fe … 3d64s24p – акцептор; :СО – донор. 6C ) 2 )4 …2s22p2 sp3 –гибридтелу болады, яғни бір электрон р-орбитальға промотирленеді, өтеді , сонда көміртегі атомы максимал IV валенттілікті көрсетеді. 1H )1 1s1. Сутегі мен көміртегі атомдарында валенттілік электрондары мен орбиталдары бірдей. Соңдықтан осы 2 элемент басқа элементтермен және өзара ең көп қосылыс береді. Кездесу. Тірі ағзаның айрылуы нәтижесінде көмір, торф, мұңай, табиғи газ түзілген. МеСО3 – CaCO3 –мәрмәр, ізбес, бор; MgCO3 – магнезит MgCO3CaCO3 - доломит ; FeCO3 – сидерит. Көміртек диоксиді атмосферада 600 млн. тоннаға жуық кездеседі, табиғи суларда еріген түрде болады. Қасиеттері : С: карбин; алмаз ; графит - аллотропиялық түр өзгерістері. Алмаз – қиын балқиды, қатты, электр және жылуды жаман өткізеді, химиялық инертті; графит – жұмсақ, электр, жылуды жақсы өткізеді, инертті. С(көмір, кокс, күл + О2(ауа) → СО2 тез жанады. Фтормен қалыпты жағдайда әрекеттеседі: С+2F2→CF4 , қалған галогендермен көміртек тікелей әрекеттеспейді; Жоғары температурада ол басқа бейметалдармен әрекеттеседі: C+S,N2→t0 CS2 – күкіртті көміртек; C2N2 – циан түзеді. 2С + 2Н2 →t0 С2Н4; C+2H2→t0CH4 . Алюминий және кальций көміртекпен карбидтер түзеді: Al4C3 , CaC2. Олардың гидролизі нәтижесінде метан және ацетилен түзіледі. Қосылыстары: Көміртегі бірнеше оксид түзеді. CO; CO2; C3O2 ; CO2 – ауада, органикалық заттар тотыққанда, тірі организм демалғанда, ашуда, отын жанғанда, вулкандардан пайда болады, минералды суларда болады. CO2 - ні суытса, «құрғақ мұз» түзіледі, қатты қар сияқты. CO2 жануды қолдамайды, бірақ оттегіге тартылғыштығы жоғары элементтер көміртек оксиді құрамындағы оттегін тартады, мысалы, магнийді алдымен ауада жағып, CO2 –ге еңгізсе, Mg ары қарай жана береді 2Mg + CO2 → 2MgO + C. Өнеркәсіпте оны табиғи карбонаттарды күйдіру арқылы алады: СаСО3 → СаO + CО2. Зертхана жағдайында алу: СаСО3 + 2НСІ → СаСІ2 + CО2 + H2O; Көміртегі диоксиді полюссіз болғандықтан суда жаман ериді: CО2 + H2O ↔ H2СO3. Көмір қышқылы әлсіз қышқыл, екі негізді К1 = 4,5∙10-7 және К2 = 4,7∙10-11 сондықтан оның карбонаттары және гидрокарбонаттары болады. Көміртегі диоксиді қышқылдық оксид болғандықтан сілтілерде ериді: CO2 + 2NaOH = Na2CO3; CO2 + NaOH = NaHCO3. Сілтілік металдар және аммоий карбонаттары суда жақсы ериді, гидролизге ұшырайды. Карбонаттардың термиялық тұрақтылығы металдың табиғатына тәуелді: неғұрлым металдың активтігі жоғары болса, соғұрлым карбонаттың тұрақтылығы жоғары. Гидрокарбонаттардың термиялық тұрақтылығы төмен. Күшті қышқылдар карбонаттардан, гидрокарбонаттардан көмір қышқылын ығыстырып шығарады: СаСО3 + 2НСІ → СаСІ2 + CО2 + H2O; Са(НСО3)2 + 2НСІ → СаСІ2 + 2CО2 +2 H2O CO –түссіз, улы газ, суда нашар ериді.
1.HCOOH →H2SO4 конц. CO+ H2O, бірақ ол құмырсқа қышқылының ангидриді емес, себебі көміртегінің тотығу дәрежелері сәйкес болса да, валенттіліктері сәйкес емес: оксидте ол үш валентті, қышқылда – төрт валентті; H2SO4 конц. суды тарту үшін қолданады. 2.Егер қымыз қышқылын концентрлі күкірт қышқылымен сусыздандырса, көміртек оксидтерінің қоспасы түзіледі: H2С2O4 →H2SO4 конц. CO2 + CO+ H2O; Көміртек (ІІ) оксидін диоксидтен (не керісінше) тазарту үшін оксидтер қоспасын барий гидроксиді ерітіндісінен өткізеді: CO2 + CO + Ba(OH)2 → BaCO3↓ CO мен N2 ұқсас молекулалар – изоэлектрондар. М(СО) – 28г/моль; М(N2) -28г/моль . Екі молекулада да 3 байланыс бар, молекулярлық орбитальдар теориясы арқылы бұл байланыстарды көрсетуге болады. CO – тұз түзбейтін оксид, оған тотығу, тотықсыздану және қосылу реакциялары тән . CO молекуласында оттегінде де, көміртегінде де электрон жұбы бар, соңдықтан оған қосылу реакциясы тән. Бөлме температурасында бағалы металдарды тотықсыздандырады: PdCl2 + CO + H2O → Pd + CO2 + 2HCl; ал температураны көтерсе, оның активтігі артады, оттек, хлор, күкіртпен әрекеттеседі. 2CO+O2=CO2 ; CO + Cl2 → COCl2 (фосген) , улы, I дүние жүзілік соғысында қолданылды. CO + S → COS (көміртегі тиооксиді). Көптеген металл оксидтерінен металл алу үшін (пирометаллургия) Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Mn, Mo, т.б. қолданылады: FeO + CO → CO2 + 2Fe; 2CO + 2H02 = 300 CH4 + CO2, диспропорциялану реакциясы. CO+H02 → CH3OH, бұл реакцияда СО тотықтырғыш қасиет көрсетеді. CO + NaOH → HCOONa - қосылу реакциясы; Көміртектің басқа бейметалдармен түзетін қосылыстары: жүктеу/скачать 1,48 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|