ПӘннің ОҚу жұмыс бағдарламасы (оқу-әдістемелік материалдар)



бет14/19
Дата08.06.2018
өлшемі1,48 Mb.
#42060
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19

HN3 қышқылы - тотықтырғыш ретінде

HN3 + 2HI = I2 + NH3 + N2 ;

HN3 +3HCl – қоспасы бағалы металдарды да еріте алады, себебі атомдық хлор бөлінеді. HN3 + 3HCl = 2Cl + N2 + NH4Cl ; Азотты қышқыл тұздары азид деп аталады, ерігіштігі галогенидтерге ұқсас. Сілтілік металдар азидтері суда жақсы ериді, тек AgN3, Pb(N3)2, Hg(N3)2 – нашар ериді. Сілтілік және сілтілік - жер металдар азидтері қыздырғанда балқығанға дейін тұрақты. Ауыр металдар азидтері тез жарылады: Pb(N3)2 → Pb + 3N2

Азоттың оттекті қосылыстары.

N2O, NO- түссіз газдар, тұз түзбейді, N2O3 - көкшіл қатты зат, NO2 – қоныр

газ, N2O4 , N2O5 - түссіз кристалл заттар. Азоттың оксидтері тұрақсыз, себебі олар эндотермиялық қосылыстар, бірақ химиялық активті.

N2O алу: NH4NO3 →N2O + 2H2O

NH2OH + HNO2 →[NH3OH]NO2 (қыздырғанда)→ N2O +2H2O.

NH4NO3 (балқытып) → N2O +2H2O.

Азот (І) оксиді “көңілдендіргіш газ”, наркотикалық әсері бар, ұнамды иісі бар, тәтті дәмді, түссіз, оңай сұйылтылатын газ. Азот (І) оксидін аздап қыздырса, ыдырайды, оттегі бөлінеді:

2N2O = 2 N2 + O2, сондықтан оның атмосферасында заттар жанады: Ме, H2, Р, С, S, органикалық заттармен әрекеттеседі, оларды тотықтырады: Cu + N2O = N2+CuO

2Р + 5N2O = 5N2+ Р2O5 ; Н2 + N2O = N2+ Н2O; 2NН3 + 3N2O = 4N2+ 3Н2O; Күшті тотықтырғыштармен тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді:

8KMnO4 + 5N2O + 7H2SO4=5Mn (NO3)2+3MnSO4+4K2SO4+7H2O

700 0C жоғары болса, N2O диспропорциялану реакциясы жүреді: 2N2O=2NO+N2 ; N2O суда ерімейді, тұз түзбейтін оксид, яғни қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттеспейді.



Азот (ІІ) оксиді – түссіз газ, күн күркірегенде түзіледі, яғни жоғары температурада тікелей синтездеп алуға болады:

N2 2 3000 C 2NO



Зертханада: 3 Сu + 8HNO3 сұйық = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Өндірісте: 4NH3+5O2кат. 4NO+6H2O катализатор: Pt, Fe, V ; 2NO+O2→2NO2 ауада өте тез тотығады , қоңыр түсті диоксидін түзеді. Галогендермен (йодтан басқасы) әрекеттесіп нитрозилгалогенидтер түзеді:

NO + Г20→NOГ ;

Күшті тотырғыштар NO-ны HNO3 –ке айналдырады: 5NO + 3KMnO4 + 6H2SO4 = 3MnSO4 + 5HNO3 + 3KHSO4 + 2H2O

NO тотықсыздандырғыштың күшіне байланысты ол мына қосылыстарға дейін барады: N2O, N2, NH2OH, NH3

2NO + 2Cu (H2) →2CuO (Н2О) + N2 ; 3CrCl2 + NO + 3HCl → NH2OH+ 3CrCl3 5CrCl2 + NO + 4H2O → NH3 + 5Cr(OH)Cl2 ; 2NO + SO2 → N2O + SO3 ; Сілтілік ортада NO диспропорцияланады:

4NO + 2NaOH →N2O + 2NaNO2 + H2O; 6NO + 4NaOH → N2 +4NaNO2 + 2H2O; NO – суда ерімейді, тұз түзбейтін оксид. NO молекуласында жұптаспаған электрон болғандықтан ол димерленеді, бірақ димері тұрақсыз.

Азот (ІІ,ІV) оксидтерінің стехиометриялық қоспасын салқындатып қатырғанда көк түсті қатты зат N2O3 түзіледі. Ол – (-100 0C) қатты күйінде болады және тұрақты, ал N2 O3 (сұйық газ күйінде) ↔ NO + NO2 диспропорцияланады.

Зертханада: Мышьяк (ІІІ) оксиді мен азот қышқылы әрекеттескенде осы оксидтер қоспасы түзіледі: 2HNO3(50%) + As2O3 = 2HAsO3 + NO + NO2 ;

N2O3 сәйкес қышқылы: HNO2 - азотты қышқыл, тек сулы ерітіндіде болады, тұрақсыз, оны тұздарынан да алуға болады.

a.NO + NO2 + H2O = 2HNO2 ; б.АgNO2 + HCl = HNO2 + AgCl↓

в. Ва(NO3)2 + H2SO4 = ВаSO4 ↓ + 2HNO2

Сақтағанда және қыздырғанда HNO2 диспропорцияланады: 3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O; HNO2 тотықтырғыш қасиеті басымырақ: 2HNO2 + 2HI = I2 + 2 NO + 2H2O ; Күшті тотықтырғыштар HNO2 –ні HNO3 дейін тотықтырады:

5HNO2 + 2 KMnO4 +3 H2SO4 = 2MnSO4 + 2HNO3 + 3H2O + K2SO4 . Бұл екі реакция нитриттермен де осылай жүре алады.

HNO2 амфолит, яғни амфотерлі қасиет көрсетеді, бірақ қышқылдық қасиеті басым:

H+NO2 ↔HNO2↔ NO +(нитрозил) +OH- :

Тұздары нитриттер – оның қышқылдық функциясына сәйкес қосылыстары.

H2SO4 →NOHSO4 – нитрозилкүкірт қышқылы – азотты қышқылдың негіздік функциясына сай қосылысы.

Нитриттерді азот (ІІ,ІV) оксидтерінің стехиометриялық қоспасын сілтіде ерітіп немесе нитраттарды көмір, темір, қорғасын сияқты тотықсыздандырғыштармен қосып қыздыру арқылы алады:

NO + NO2 + 2NaOH → 2NaNO2 + H2O

Pb + NaNO3 PbO + NaNO2 ; Нитриттердің азотты қышқылға қарағанда тұрақтылығы жоғары, олар да тотықтырғыштық, тотықсыздандырғыштық қасиеттер көрсетеді.

NO2 – күшті тотықтырғыш , тотықсыздандырғыш та болады, парамагнитті молекула, ол диазот тетраоксидімен қалыпты жағдайда тепе-теңдікте болады, себебі оның жұптаспаған электроны бар, ал димерде жалқы электрон жоқ, сондықтан ол диамагнитті: 2NO2 ↔ N2O4. Димерлену процесі экзотермиялық, сондықтан температураны төмендеткенде тепе-теңдік диазот тетраоксиді түзілетін жаққа қарай ығысады.

Азот диоксиді атмосферасында фосфор, күкірт, көміртек жанады :

5NO2 +2P(S,C) → P2O5(SO3,CO2) + 5NO

Зертханада: Концентрлі азот қышқылында мысты ерітіп:

Cu + HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

немесе ауыр металдар нитраттарын қыздырып:

Pb(NO3)2t0 PbO + NO2 + O2 алады.

NO2 суда ерігенде, диспропорциалану реакциясы нәтижесінде екі қышқыл түзеді: 2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3 қышқылдарын түзеді, егер O2 қатысында NO2 суда ерітсе, 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 , тек азот қышқылы, ал егер ыстық суда NO2 ерісе, 3NO2+H2O=2HNO3 + NO түзіледі. Азот (ІV) оксиді сілтілермен әрекеттескенде нитрит және нитраттың қоспасы түзіледі. Сұйық диазот тетраоксиді активтігі төмен металдармен нитраттар түзеді, бұл реакция арқылы сусыз нитраттар алады.

N2O5 алу: Азот (V) оксидін азот қышқылын фосфор (V) оксидімен сусыздандыру арқылы:

a) 2HNO3 + P2O5 (суды алады) → 2HPO3 + N2O5

немесе азот (ІV) оксидін озонмен тотықтыру арқылы:

2NO2 + O3 = N2O5 + О2 алады.

N2O5 суда жақсы ериді, күшті тотықтырғыш H2O + N2O5 = 2HNO3 ;

N2O5 кәдімгі жағдайда ыдырайды , ал қыздырғанда қопарылады:

2N2O5 = 4 NO2 + О2 . Азот (V) оксидіне сәйкес HNO3 - күшті қышқыл, күші тек HClO4 – ден төменірек , сусыз, «түтінденетін» HNO3 түссіз, ұшқыш сұйық зат, сақтағанда, қыздырғанда айрылады 4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O;

Зертханада алу: 2NaNO3+H2SO4(конц.) = Na2SO4 + 2HNO3 ;

Өндірісте: 1. Ауадан азотты, судан немесе табиғи газдан сутегіні алып аммиак алады: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 ;

2. Аммиакты катализато қатысында тотықтырып NH3 + O2 =к NO + H2O;

3. Азот (ІІ) оксидін ауаның оттегісімен тотықтырып 2NO + O2 = 2NO2 ;

4. Аот оксидтерін суда ерітеді 3NO2 + H2O(ыстық) = 2HNO3+NO. Ыстық су алынатын себебі НNO2 түзілмес үшін. Азот қышқылы ұшып, ыдырамас үшін процесті вакуумда жүргізеді. HNO3 сумен шексіз араласады, сулы ерітіндіде толық диссоциацияға түседі, күшті тотықтырғыш, металдарды да, бейметалдарды да ерітеді:

As+HNO3+H2O=H3AsO4+NO;

S+6HNO3=H2SO4+6NO2+2H2O;

Au, Pt, Os, Jr,Nb, Ta, W + HNO3 → ерімейді.

Fe, Al, Cr + HNO3(конц.)→пассивтеледі, яғни оксид қабатымен жабылады. HNO3 сұйық болған сайын, тотықсыздану тереңірек жүреді, себебі сұйық HNO3 –те NO3 иондары аз, сондықтан әр N5+ атомы тотықсыздандырыштан көп электрон алуға тырысады, ал конц. HNO3 –те , керісінше, N5+ иондары көп болғандықтан, әр HNO3 тотықсыздандырыштан аз электрон алады.



  1. 2NO3- + 10e- +12H+ →N2+6H2O

  2. 2NO3- + 8e- +10H+ →N2O+5H2O

  3. NO3- + 3e- +4H+ →NO+2H2O

  4. NO3- + 2e- +3H+ →HNO2+H2O

  5. NO3- + 8e- +10H+ →NH4++3H2O

  6. NO3- + e- +2H+ →NO2+H2O

  7. NO3- + e- +H2O →NO2+2OH

а.конц. HNO3, сутегіден соң металдармен (6) теңдеу бойынша;

Cu(Ag, Hg) + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2+2H2O;

Сұйытылған HNO3 (3) теңдеу бойынша :

3Cu(Ag, Hg)+ 8HNO3= 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O;

б. активтігі орташа металдар (H2 маңайындағы Fe, Cd, Ni, Sn, т.б. конц. HNO3 (3) теңдеу бойынша: 3Cd+ 8HNO3(конц.) = 2NO + 3Cd(NO3)2 + 4H2O.

Өте сұйық 10HNO3 + 4Cd = 4Cd(NO3)2 + NH4NO3+ 3H2O (5)теңдеу бойынша;

в.активтігі орташа металдар ішінен Со (ерекше) еруі, ол (1) теңдеу бойынша

5Co + 12HNO3 → N2 + 5Co(NO3)2 + 6H2O жүреді.

Азот қышқылында ерімейтін алтын, платинаны күшті тотықтырғыш «патша сұйығында» HNO3+3HCl ерітеді, олар анионды комплекстер түзеді: HNO3+3HCl=2Cl(атомдық) + NOCl (нитрозилхлорид) +H2O түзілуі, олар күшті тотықтырғыштар Au + HNO3 + 3HCl = AuCl3 + NO + 2H2O немесе

Au + HNO3 + 4HCl = Н[AuCl4] + NO + 2H2O.

HNO3 тұздары нитраттар, суда жақсы ериді. Нитраттардың ыдырауы катион табиғатына байланысты:

1.Сілтілік, сілтілік - жер металдар нитраттары 2KNO3=2KNO2+O2

2.Активтігі орташа металдар (магний – мыс) нитраттары

Pb(NO3)2 = PbO + 2NO2 + 1/2O2

3.Активтігі өте төмен металдар нитраттары Hg(NO3)2 = Hg + NO2 + O2

бос металл түзе айрылады.



Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар :

1. Азоттың электрондық құрылысы, жалпы сипаттамасы;

2. Азот оксидтері, алу, қасиеттері;

3. Қосылыстары, алу, қасиеттері;

4. Қышқылдары, алу, қасиеттері;

4. S + HNO3 конц. → Cu(NO3)2 + S + NO2 + H2O коэффициенттерін қою керек.



Жалпы сипаттамасы. Фосфорды алу Фосфордың оттекті және сутекті қосылыстары,қасиеттері, алу. Фосфор қышқылы, қасиеттері, алу, тұздары, қасиеттері
15P )2 )8 )5 … 3s23p33d ЭТ бойынша 6-шы орында (F, O, Cl, N, S) промотталып V валентті болады ( проматталу – қос электронның даралануы,яғни бос орбиталға электронның өтуі). N5+ сияқты , P5+ қосылыстары тотықтырғыш емес, қалған тотығу дәрежелеріне сәйкес қосылыстары тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Фосфордың оттекті қосылыстары азоттың оттекті қосылыстарына қарағанда тұрақты, ал керісінше сутекті қосылыстары тұрақсыздау. Фосфор бес электрондары бойынша алмасу механизмі бойынша , сонымен бірге бос 3d-орбиталь бойынша, донорлы-акцепторлы механизм бойынша байланыс түзеді.

Кездесу: Фосфор тек қосылыс түрінде кездеседі:

апатит Cа5X(PO4)3(X-F, Cl, OH-), фосфорит Ca3(PO4)2 . Фосфор өсімдіктер мен жануарлар денесінде де болады.



Алу. Ca3(PO4)2 +5C + 3SiO2→3CaSiO3+5CO+P2 – фосфоритті кремнезем

қатысында кокспен тотықсыздандырады. Реакция нәтижесінде түзілген

кальций оксидін CaSiO3 шлагіне айналдыру үшін SiO2 қосылады.

СО газ, P2 - бу күйінде болады, бұл ақ фосфорды тоңазытқышта суытып, су астында сақтайды. Өндірілген ақ фосфордың біразын қыздырып, қызыл фосфорға айналдырады, ал қалған бөлігінен оттегімен әрекеттестіріп фосфор ангидридін алып, ары қарай суда ерітіп, фосфор қышқылын (термиялық қышқыл) алады.



Қасиеттері: Фосфордың бірнеше аллотропиялық түр өзгерістері бар. 10000C –тан төмен температурада Р4 күйінде болады. Одан жоғары болса, P2 болады, 2500 0C-тан жоғары - Р. Ақ фосфор реакцияға түскіш, жұмсақ. Ақ фосфор + O2, Г2, S әрекеттеседі, фосфор тотықсыздандырғыштық қасиет көрсетеді:

4Р + 3О2 (5О2) ↔ 2Р2О3(2Р2О5 ).

2Р + 3Г2 (5Г2) ↔ 2РГ3(2РГ5 ).

2Р + 3S (5S) ↔ Р2S32S5 ). Ақ Р судың астында ұсталады, cумен реакцияға түспейді. Ақ Р өте улы, оның 0,15 г адамды өлтіреді. Ақ Р →300C қызыл Р, улылығы аздау. Фосфордың тұрақты модификациясы қара фосфор. Ақ Р →220C 1200МПа қара Р . Ақ , қызыл фосфорлар - диэлектриктер. Қара фосфор - жартылай өткізгіш, реакцияласқыштығы бойынша ең әлсізі қара фосфор. Фосфор активті металдармен әрекеттеседі, фосфидтер түзеді:

3Ca+2P→Ca3P2 ,

Фосфор тотықтырғыштық қасиеті бар қышқылдармен әрекеттесіп, фосфор қышқылын түзеді: 3P + 5HNO3 конц. + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO.

Сілті ерітінділерінде ақ фосфор диспропорциялану реакциясына түседі:

4P + 3NaOH + 3H2O = PH3 + 3NaH2PO2



Қосылыстары: P2O3 →димері P4O6 , P2O5 → димері P4O10 .

P2O3 + 3H2O → 2H3PO3 – фосфорлы қышқыл, суда жақсы еритін кристалды зат.

РГ3 + 3H2O → H3PO3 + 3НГ. 2 негізді, күші орташа қышқыл, соңдықтан оны былай жазу керек H2[HPO3], тұздары фосфиттер:

6NaOH + P2O3 → 2Na3PO3 +3Н2О және гидрофосфиттер

2 NaOH+ P2O3 + H2O → 2NaH2 PO3 . Сілтілік металдар мен кальцийден басқа металдардың фосфиттері суда нашар ериді.

4H3PO3 t0 PH3 + 3H3PO4 диспропорциялану реакциясында түседі,

H3PO3 тотықсыздандырғыш ретінде :

H3PO3 +Cl20 + H2O→ H3PO4 + 2HCl ;

Қышқыл фосфориттерді қыздырғанда дифосфорлы қышқылдың

H4P2O5 тұздары – пирофосфаттар түзіледі:

2NaH2PO3 t0 Na2H2P2O5 (пирофосфит)+H2O;

H4P2O5 – пирофосфор қышқылы, 2-негізді, тұрақсыз қышқыл.

Фосфордың ең маңызды қышқылы ортофосфор қышқылы. Сусыз таза фосфор қышқылы – түссіз кристалдық зат. Оны фосфаттарды концентрлі күкірт қышқылымен өңдеу арқылы алады:

Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + CaSO4 немесе оксидін суда ерітіп алады

P2O5 + H2O= (HPO3) 2 ; Ол әлсіз үш негізді қышқыл: H3PO4 ↔ H+ + H2PO4-

pK1=2,2; H2PO4-↔H++HPO42- pK2=7,3 ; HPO42-↔H++PO43- pK3=12,4.

Үш негізді болғандықтан үш қатар тұздар түзеді: дигидрофосфат, гидрофосфат, фосфаттар. Суда ерісе, гидролизге ұшырайды:

Na3PO4 + H2O ↔ NaOH + Na2HPO4 pH= 12,1

Na2HPO4 + H2O ↔ NaOH + NaH2PO4 pH= 8,9

Ортафосфаттар (аммоний фосфатынан басқасы) температура әсеріне тұрақты. Гидрофосфаттар қыздырғанда суды бөліп ди- және метафосфаттарға айналады:

2Na2HPO4t0 Na4P2O7 + H2O; Na2HPO4t0 NaPO3 + H2O;

Ақ фосфорды ауадағы оттекпен өртеп, алынған оксидті суда ерітіп , аса таза фосфор қышқылын алады: P4 + 5O2 → 2P2O5 → P2O5 + H2O → 2H3PO4; Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → H3PO4 + CaSO4 ; Катализатор қатысында жоғары температурада фосфор буы мен су буы әрекеттесіп фосфор қышқылын түзеді:

4P + 16H2O →700C 4H3PO4 + 10 H2 ; Алынған сутекті аммиак алуға қолданып, азот – фосфор тыңайтқышын алуға болады. Сонда ресурсты сақтау және қалдықсыз технология іске асады.

P4+-ке сәйкес H4P2O6 – фосфорлау қышқылы – орташа күшті, төрт негізді қышқыл. H4P2O6 + H2O → H3PO3 + H3PO4. Тұздары гипофосфаттар, сілті металдарының тұздары суда жақсы ериді.

H3PO2 фосфорлылау қышқылы, тұздары гипофосфиттер, күшті тотықтырғыш (HPO3) 4 + H2O → H6P4O13 - тетраполифосфор қышқылына айналады.

Фосфордың бейметалдармен қосылыстары
Фосфор сутекпен тікелей әрекеттеспейді, Гиббс энергиясы оң сан, сондықтан фосфинді активті металдардың фосфидтерін суда немесе сұйытылған қышқылдарда ерітіп алады. Ca3P2+6HCl→3CaCl2+2PH3 - фосфин, газ, улы, иісі шіріген балық иісі сияқты, суда ериді. Фосфин молекуласының құрылысы аммиак молекуласыныкі сияқты тригоналды пирамида.

Протонакцепторлық қабілеті нашар болғандықтан фосфин судан протонды тартып ала алмайды, онымен қосылыс түзбейді, сондықтан сулы ерітіндісі бейтарап болады. Фосфоний ионы қышқылдармен фосфин әрекеттескенде түзіледі:

H3+O+PH2- ↔ PH3 + H2O ↔ PH4+ + OH-; PH3-амфотерлі зат, рКқышқ. = 28,7; рКнег. = 28,4 өзара тең. Фосфин суда нашар ериді. Ауада жанып фосфор қышқылын түзеді: PH3+O2= H3PO4 . Фосфоний тұздары – түссіз кристалдық заттар, суда гидролизге ұшырайды. Сілтілік ортада фосфин алтынның, күмістің, мыстың, қорғасынның иондарын тотықсыздандырады. Гидразиннің аналогы дифосфин Р2Н4 түссіз, сұйық зат. Фосфор галогендермен жақсы әрекеттеседі: 2Р+ 3Г2→2 РГ3 және 2Р + 5Г2→ 2РГ5. Олар улы заттар. Сумен күшті әрекеттеседі: РСl5+ H2O→POCl3+2HCl;

РСl5+ 4H2O→H3PO4+5HCl судың артық мөлшерінде гидролизге ұшырайды; РГ5 - sp3d – гибридтелу болады. PCІ3, PBr3 түссіз, сұйық , РJ3-кристалл; PJ3 + 3H2O→ H3PO3+ 3HJ, PJ3 – қышқыл түзгіш зат.



Фосфордың металлмен қосылыстары
Активті металдармен әрекеттесіп Ме + P → Me3Pn фосфидтер түзеді, балқу температуралары өте жоғары. Сілтілік және сілтілік- жер металдар фосфидтері суда жақсы ериді. Көптеген фосфидтер жартылай өткізгіштер.

Қолданылуы. Ақ фосфор →t0 қызыл фосфорға айналады , ол сіріңке өңдірісіңде қолданады, H3PO4 алады. Р2О5 → H3PO4 алады, фосфор қышқылы спирт алу үшін қолданады. Фосфаттар – тыңайтқыштар.

«Қос суперфосфат» Ca3(PO4)2 + H3PO4 → Ca(H2PO4)2 преципитат Ca3(PO4)2+H2SO4+4H2O→2 CaHPO4.2 H2O+CaSO4 Ca3(PO4)2+ H3PO4+6H2O→3 CaHPO4 ∙2H2O; Аммофос NH4H2PO4, (NH4)2HPO4 ; Me3Pn – жартылай өткізгіштер CaP-ZnP – лазерлы сәуле алу үшін қолданылады.



Қайталауға және өздік бақылауға арналған сұрақтар :

1. Фосфордың оттекті қосылыстары, қасиеттері, алу;

2. Фосфордың қышқылдары, алу, қасиеттері;

3. Фосфордың металл еместермен қосылыстары, қасиеттері;

4. Фосфордың сутекті қосылыстары, алу, қасиеттері;

5. Табиғатта фосфордың таралуы және алынуы.




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет