რედოქსის რეაქციები
რეაქციები, რომლებშიც ხდება რეაქტიული ნაერთების შემადგენელი ელემენტების ატომების ჟანგვის მდგომარეობის ცვლილება.უწოდებენ რედოქსი.
ჟანგვის მდგომარეობა(c.o.) არის ელემენტის მუხტი ნაერთში, გამოითვლება იმ ვარაუდის საფუძველზე, რომ ნაერთი შედგება იონებისგან. ჟანგვის მდგომარეობის განსაზღვრა ხორციელდება შემდეგი დებულებების გამოყენებით:
1. ელემენტის დაჟანგვის მდგომარეობა მარტივ ნივთიერებაში, მაგალითად, Zn, Ca, H 2, Br 2, S, O 2, არის ნული.
2. ნაერთებში ჟანგბადის ჟანგვის მდგომარეობა ჩვეულებრივ არის –2. გამონაკლისს წარმოადგენს პეროქსიდები H 2 +1 O 2 –1, Na 2 +1 O 2 –1 და ჟანგბადის ფტორი O +2 F 2.
3. ნაერთების უმეტესობაში წყალბადის დაჟანგვის მდგომარეობაა +1, გარდა მარილის მსგავსი ჰიდრიდების, მაგალითად, Na +1 H -1.
4. ტუტე ლითონებს აქვთ მუდმივი დაჟანგვის მდგომარეობა (+1); ბერილიუმი Be და მაგნიუმი Mg (+2); მიწის ტუტე ლითონები Ca, Sr, Ba (+2); ფტორი (–1).
5. ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობების ალგებრული ჯამი ნეიტრალურ მოლეკულაში ნულის ტოლია, რთულ იონში - იონის მუხტი.
მაგალითად, გამოვთვალოთ ქრომის დაჟანგვის მდგომარეობა ნაერთში K 2 Cr 2 O 7 და აზოტის ანიონში (NO 2) -
K 2 +1 Cr 2 X O 7 –2 2∙(+1)+ 2 x + 7 (–2) = 0 x = + 6
(NO 2) - x + 2 (–2) = –1 x = + 3
რედოქს რეაქციებში ელექტრონები გადაეცემა ერთი ატომიდან, მოლეკულიდან ან იონიდან მეორეში. ოქსიდაცია – ატომის, მოლეკულის ან იონის მიერ ელექტრონების დაკარგვის პროცესი, რომელსაც თან ახლავს ჟანგვის მდგომარეობის ზრდა. აღდგენა – ელექტრონების დამატების პროცესი, რომელსაც თან ახლავს ჟანგვის მდგომარეობის დაქვეითება.
-4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8
აღდგენის პროცესი
დაჟანგვა და შემცირება ურთიერთდაკავშირებული პროცესებია, რომლებიც ერთდროულად ხდება.
ჟანგვის აგენტებიუწოდებენ ნივთიერებები (ატომები, იონები ან მოლეკულები), რომლებიც იძენენ ელექტრონებს რეაქციის დროს, რესტავრატორები – ნივთიერებები, რომლებიც აძლევენ ელექტრონებს. ჟანგვის აგენტები შეიძლება იყოს ჰალოგენის ატომები და ჟანგბადი, დადებითად დამუხტული ლითონის იონები (Fe 3+, Au 3+, Hg 2+, Cu 2+, Ag +), რთული იონები და მოლეკულები, რომლებიც შეიცავს მეტალის ატომებს უმაღლეს ჟანგვის მდგომარეობაში (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, NaBiO 3 და ა.შ.), არამეტალის ატომები დადებითი ჟანგვის მდგომარეობაში (HNO 3, კონცენტრირებული H 2 SO 4, HClO, HClO 3, KClO 3, NaBrO და სხვ.).
ტიპიური შემცირების აგენტებია თითქმის ყველა ლითონი და მრავალი არალითონი (ნახშირბადი, წყალბადი) თავისუფალ მდგომარეობაში, უარყოფითად დამუხტული არალითონის იონები (S 2-, I-, Br-, Cl- და ა.შ.), დადებითად დამუხტული ლითონის იონები. ყველაზე დაბალ ჟანგვის მდგომარეობაში (Sn 2+, Fe 2+, Cr 2+, Mn 2+, Cu + და ა.შ.).
მაქსიმალურ და მინიმალურ დაჟანგვის მდგომარეობებში ელემენტების შემცველი ნაერთები შეიძლება იყოს, შესაბამისად, მხოლოდ ჟანგვის აგენტები (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, HNO 3, H 2 SO 4, PbO 2), ან მხოლოდ შემცირების აგენტები (KI, Na). 2 S, NH 3). თუ ნივთიერება შეიცავს ელემენტს შუალედური დაჟანგვის მდგომარეობაში, მაშინ, რეაქციის პირობებიდან გამომდინარე, ის შეიძლება იყოს როგორც ჟანგვის აგენტი, ასევე შემცირების აგენტი. მაგალითად, კალიუმის ნიტრიტი KNO 2, რომელიც შეიცავს აზოტს ჟანგვის მდგომარეობაში +3, წყალბადის ზეჟანგი H 2 O 2, რომელიც შეიცავს ჟანგბადს დაჟანგვის მდგომარეობაში -1, ავლენს შემცირების თვისებებს ძლიერი ჟანგვის აგენტების არსებობისას და აქტიურ აღმდგენი ნივთიერებებთან ურთიერთობისას. აგენტები ისინი არიან ჟანგვის აგენტები.
რედოქსის რეაქციების განტოლებების შედგენისას რეკომენდებულია შემდეგი თანმიმდევრობის დაცვა:
1. დაწერეთ საწყისი ნივთიერებების ფორმულები. განსაზღვრეთ ელემენტების დაჟანგვის მდგომარეობა, რომლებსაც შეუძლიათ მისი შეცვლა, იპოვნეთ ჟანგვის აგენტი და შემცირების აგენტი. დაწერეთ რეაქციის პროდუქტები.
2. დაჟანგვისა და შემცირების პროცესების განტოლებების შედგენა. შეარჩიეთ მულტიპლიკატორები (მთავარი კოეფიციენტები) ისე, რომ დაჟანგვის დროს გაცემული ელექტრონების რაოდენობა ტოლი იყოს შემცირების დროს მიღებული ელექტრონების რაოდენობაზე.
3. დაალაგეთ კოეფიციენტები რეაქციის განტოლებაში.
K 2 Cr 2 +6 O 7 + 3H 2 S -2 + 4H 2 SO 4 = Cr 2 +3 (SO 4) 3 + 3S 0 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
ჟანგვის აღმდგენი საშუალება
დაჟანგვა S -2 – 2ē → S 0 ½3
შემცირება 2Cr +6 + 6ē → 2Cr +3 ½1
ბევრი რედოქს რეაქციის ბუნება დამოკიდებულია გარემოზე, რომელშიც ისინი ხდება. მჟავე გარემოს შესაქმნელად ყველაზე ხშირად გამოიყენება განზავებული გოგირდის მჟავა, ხოლო ტუტე გარემოს შესაქმნელად გამოიყენება ნატრიუმის ან კალიუმის ჰიდროქსიდების ხსნარები.
არსებობს სამი სახის რედოქსური რეაქცია: ინტერმოლეკულური, ინტრამოლეკულური, დისპროპორციული. ინტერმოლეკულურირედოქსული რეაქციები - ეს არის რეაქციები, რომლებშიც ჟანგვის აგენტი და აღმდგენი აგენტი სხვადასხვა ნივთიერებებშია. ზემოთ განხილული რეაქცია სწორედ ამ ტიპს მიეკუთვნება. TO ინტრამოლეკულურირეაქციები მოიცავს რომელშიც ჟანგვის აგენტი და აღმდგენი საშუალება ერთსა და იმავე ნივთიერებაშია.
2KCl +5 O 3 -2 = 2KCl -1 + 3O 2 0
შემცირება Cl +5 + 6ē → Cl - ½2 Cl +5 - ჟანგვის აგენტი
დაჟანგვა 2O -2 - 4ē → O 2 0 ½3 O -2 - აღმდგენი საშუალება
რეაქციებში არაპროპორციულობა(ავტოჟანგვა - თვითგანკურნება) ერთი და იგივე ნივთიერების მოლეკულები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, როგორც ჟანგვის აგენტი და როგორც აღმდგენი აგენტი.
3K 2 Mn +6 O 4 + 2H 2 O = 2KMn +7 O 4 + Mn +4 O 2 + 4KOH
დაჟანგვა Mn +6 - ē → Mn +7 ½ 2 Mn +6 - შემცირების აგენტი
შემცირება Mn +6 + 2ē → Mn +4 ½ 1 Mn +6 - ჟანგვის აგენტი
გაკვეთილის ტიპი.ახალი ცოდნის მიღება.
გაკვეთილის მიზნები.საგანმანათლებლო.გავაცნოთ მოსწავლეებს ქიმიური რეაქციების ახალი კლასიფიკაცია ელემენტების დაჟანგვის მდგომარეობების ცვლილებაზე – დაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები (ORR); ასწავლოს მოსწავლეებს კოეფიციენტების დალაგება ელექტრონული ბალანსის მეთოდით.
განმავითარებელი.განაგრძეთ ლოგიკური აზროვნების განვითარება, ანალიზისა და შედარების უნარი და განავითარეთ ინტერესი საგნის მიმართ.
საგანმანათლებლო.სტუდენტების მეცნიერული მსოფლმხედველობის ჩამოყალიბება; გააუმჯობესოს სამუშაო უნარები.
მეთოდები და მეთოდოლოგიური ტექნიკა.მოთხრობა, საუბარი, თვალსაჩინოების დემონსტრირება, მოსწავლეთა დამოუკიდებელი მუშაობა.
აღჭურვილობა და რეაგენტები.რეპროდუცირება როდოსის კოლოსის გამოსახულებით, კოეფიციენტების მოწყობის ალგორითმი ელექტრონული ბალანსის მეთოდით, ტიპიური ჟანგვის და შემცირების აგენტების ცხრილი, კროსვორდი; Fe (ფრჩხილი), NaOH, CuSO 4 ხსნარები.
გაკვეთილების დროს
შესავალი ნაწილი
(მოტივაცია და მიზნების დასახვა)
მასწავლებელი. III საუკუნეში. ძვ.წ. კუნძულ როდოსზე აშენდა ძეგლი ჰელიოსის (ბერძნული მზის ღმერთის) უზარმაზარი ქანდაკების სახით. გრანდიოზულმა დიზაინმა და სრულყოფილმა შესრულებამ როდოსის კოლოსი - მსოფლიოს ერთ-ერთი საოცრება - გააოცა ყველას, ვინც ის ნახა.
ზუსტად არ ვიცით როგორ გამოიყურებოდა ქანდაკება, მაგრამ ვიცით, რომ ის ბრინჯაოსგან იყო დამზადებული და სიმაღლე დაახლოებით 33 მ-ს აღწევდა.ქანდაკება შექმნა მოქანდაკე ჰარეტმა და მის აშენებას 12 წელი დასჭირდა.
ბრინჯაოს ჭურვი რკინის ჩარჩოზე იყო მიმაგრებული. ღრუ ქანდაკების აშენება ქვემოდან დაიწყო და, როცა ის იზრდებოდა, ქვებით ავსეს, რათა უფრო მდგრადი ყოფილიყო. მისი დასრულებიდან დაახლოებით 50 წლის შემდეგ, კოლოსი დაინგრა. მიწისძვრის დროს ის მუხლების დონეზე გატყდა.
მეცნიერები თვლიან, რომ ამ სასწაულის მყიფეობის ნამდვილი მიზეზი ლითონის კოროზია იყო. და კოროზიის პროცესი ეფუძნება რედოქს რეაქციებს.
დღეს გაკვეთილზე გაეცნობით რედოქს რეაქციებს; გაეცნონ ცნებებს „აღმდგენი აგენტი“ და „დაჟანგვის აგენტი“, რედუქციისა და დაჟანგვის პროცესების შესახებ; ისწავლეთ კოეფიციენტების განთავსება რედოქსის რეაქციების განტოლებებში. ჩაწერეთ გაკვეთილის თარიღი და თემა სამუშაო წიგნებში.
ახალი მასალის სწავლა
მასწავლებელი ატარებს ორ საჩვენებელ ექსპერიმენტს: სპილენძის(II) სულფატის ურთიერთქმედება ტუტესთან და იგივე მარილის ურთიერთქმედება რკინასთან.
მასწავლებელი. ჩაწერეთ შესრულებული რეაქციების მოლეკულური განტოლებები. თითოეულ განტოლებაში დაალაგეთ ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობები საწყისი ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების ფორმულებში.
მოსწავლე წერს რეაქციის განტოლებებს დაფაზე და ანიჭებს ჟანგვის მდგომარეობებს:
მასწავლებელი. შეიცვალა თუ არა ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობა ამ რეაქციებში?
Სტუდენტი. პირველ განტოლებაში ელემენტების დაჟანგვის მდგომარეობები არ შეცვლილა, მაგრამ მეორეში ისინი შეიცვალა - სპილენძისა და რკინისთვის..
მასწავლებელი. მეორე რეაქცია არის რედოქს რეაქცია. შეეცადეთ განსაზღვროთ რედოქსის რეაქციები.
Სტუდენტი. რეაქციებს, რომლებიც იწვევს ელემენტების დაჟანგვის მდგომარეობებში ცვლილებას, რომლებიც ქმნიან რეაქტიულ ნივთიერებებს და რეაქციის პროდუქტებს, ეწოდება რედოქს რეაქციები.
მოსწავლეები წერენ რვეულებში მასწავლებლის კარნახით რედოქს რეაქციების განმარტებას.
მასწავლებელი. რა მოხდა რედოქს რეაქციის შედეგად? რეაქციამდე რკინას ოქსიდაციური მდგომარეობა ჰქონდა 0, რეაქციის შემდეგ გახდა +2. როგორც ვხედავთ, ჟანგვის მდგომარეობა გაიზარდა, შესაბამისად, რკინა იძლევა 2 ელექტრონს.
სპილენძს აქვს +2 დაჟანგვის მდგომარეობა რეაქციამდე, ხოლო რეაქციის შემდეგ 0. როგორც ვხედავთ, დაჟანგვის მდგომარეობა შემცირდა. ამიტომ, სპილენძი იღებს 2 ელექტრონს.
რკინა აძლევს ელექტრონებს, ის არის აღმდგენი აგენტი, ხოლო ელექტრონების გადაცემის პროცესს ოქსიდაცია ეწოდება.
სპილენძი იღებს ელექტრონებს, ის არის ჟანგვის აგენტი, ხოლო ელექტრონების დამატების პროცესს რედუქცია ეწოდება.
მოდით დავწეროთ ამ პროცესების დიაგრამები:
ასე რომ, მიეცით განმარტება ცნებების "შემამცირებელი აგენტი" და "დაჟანგვის აგენტი".
Სტუდენტი. ატომებს, მოლეკულებს ან იონებს, რომლებიც აძლევენ ელექტრონებს, ეწოდება შემცირების აგენტები.
ატომებს, მოლეკულებს ან იონებს, რომლებიც იძენენ ელექტრონებს, ეწოდება ჟანგვის აგენტები.
მასწავლებელი. როგორ განვსაზღვროთ შემცირების და დაჟანგვის პროცესები?
Სტუდენტი. რედუქცია არის პროცესი, რომლითაც ატომი, მოლეკულა ან იონი იძენს ელექტრონებს.
ოქსიდაცია არის ელექტრონების გადაცემის პროცესი ატომის, მოლეკულის ან იონის მიერ.
მოსწავლეები წერენ რვეულში კარნახის განმარტებებს და ხატავენ.
გახსოვდეს!
მიეცით ელექტრონები და იჟანგება.
აიღეთ ელექტრონები - აღადგინეთ.
მასწავლებელი. დაჟანგვას ყოველთვის თან ახლავს შემცირება და პირიქით, შემცირება ყოველთვის ასოცირდება დაჟანგვასთან. შემცირების აგენტის მიერ მიცემული ელექტრონების რაოდენობა უდრის ჟანგვის აგენტის მიერ მიღებული ელექტრონების რაოდენობას.
რედოქსის რეაქციების განტოლებებში კოეფიციენტების შესარჩევად გამოიყენება ორი მეთოდი - ელექტრონული ბალანსი და ელექტრონ-იონური ბალანსი (ნახევრად რეაქციის მეთოდი).
განვიხილავთ მხოლოდ ელექტრონული ბალანსის მეთოდს. ამისათვის ჩვენ ვიყენებთ კოეფიციენტების დალაგების ალგორითმს ელექტრონული ბალანსის მეთოდის გამოყენებით (შემუშავებულია Whatman-ის ფურცელზე).
მაგალითი დაალაგეთ კოეფიციენტები ამ რეაქციის სქემაში ელექტრონული ბალანსის მეთოდის გამოყენებით, განსაზღვრეთ ჟანგვის აგენტი და აღმდგენი საშუალება, მიუთითეთ ჟანგვის და შემცირების პროცესები:
Fe 2 O 3 + CO Fe + CO 2.
ჩვენ გამოვიყენებთ კოეფიციენტების დალაგების ალგორითმს ელექტრონული ბალანსის მეთოდით.
3. მოდით დავწეროთ ელემენტები, რომლებიც ცვლიან ჟანგვის მდგომარეობას:
4. შევქმნათ ელექტრონული განტოლებები, განვსაზღვროთ მოცემული და მიღებული ელექტრონების რაოდენობა:
5. მოცემული და მიღებული ელექტრონების რაოდენობა ერთნაირი უნდა იყოს, რადგან არც საწყისი მასალები და არც რეაქციის პროდუქტები არ არის დამუხტული. ჩვენ ვატოლებთ მოცემული და მიღებული ელექტრონების რაოდენობას უმცირესი საერთო ჯერადი (LCM) და დამატებითი ფაქტორების არჩევით:
6. მიღებული მამრავლები არის კოეფიციენტები. გადავიტანოთ კოეფიციენტები რეაქციის სქემაში:
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2.
ნივთიერებებს, რომლებიც წარმოადგენენ ჟანგვის ან აღმდგენი აგენტებს ბევრ რეაქციაში, ტიპიური ეწოდება.
ვატმენის ქაღალდზე გაკეთებული მაგიდა ეკიდა.
მასწავლებელი. რედოქსის რეაქციები ძალიან ხშირია. ისინი დაკავშირებულია არა მხოლოდ კოროზიულ პროცესებთან, არამედ ცოცხალ ორგანიზმში მიმდინარე ფერმენტაციასთან, დაშლასთან, ფოტოსინთეზთან და მეტაბოლურ პროცესებთან. მათი დაკვირვება შესაძლებელია საწვავის წვის დროს. რედოქს პროცესები თან ახლავს ბუნებაში არსებული ნივთიერებების ციკლებს.
იცოდით, რომ ყოველდღიურად ატმოსფეროში დაახლოებით 2 მილიონი ტონა აზოტის მჟავა წარმოიქმნება ან
წელიწადში 700 მილიონი ტონა, ხოლო სუსტი ხსნარის სახით წვიმის დროს მიწაზე ეცემა (ადამიანი წელიწადში მხოლოდ 30 მილიონ ტონა აზოტის მჟავას აწარმოებს).
რა ხდება ატმოსფეროში?
ჰაერი შეიცავს 78% მოცულობით აზოტს, 21% ჟანგბადს და 1% სხვა აირებს. ელვისებური გამონადენის გავლენის ქვეშ და დედამიწაზე ყოველ წამში საშუალოდ 100 ელვა ხდება, აზოტის მოლეკულები ურთიერთქმედებენ ჟანგბადის მოლეკულებთან და წარმოქმნიან აზოტის ოქსიდს (II):
აზოტის ოქსიდი (II) ადვილად იჟანგება ატმოსფერული ჟანგბადით აზოტის ოქსიდამდე (IV):
NO + O 2 NO 2 .
შედეგად მიღებული აზოტის ოქსიდი (IV) რეაგირებს ატმოსფერულ ტენიანობასთან ჟანგბადის თანდასწრებით, გადაიქცევა აზოტის მჟავად:
NO 2 + H 2 O + O 2 HNO 3.
ყველა ეს რეაქცია რედოქსულია.
ვარჯიში . დაალაგეთ კოეფიციენტები მოცემულ რეაქციის სქემებში ელექტრონული ბალანსის მეთოდით, მიუთითეთ ჟანგვის აგენტი, აღმდგენი საშუალება, ჟანგვის და შემცირების პროცესები.
გამოსავალი
1. განვსაზღვროთ ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობა:
2. ხაზი გავუსვათ იმ ელემენტების სიმბოლოებს, რომელთა ჟანგვის მდგომარეობა იცვლება:
3. მოდით დავწეროთ ელემენტები, რომლებმაც შეცვალეს მათი დაჟანგვის მდგომარეობა:
4. შევქმნათ ელექტრონული განტოლებები (განვსაზღვროთ მოცემული და მიღებული ელექტრონების რაოდენობა):
5. მოცემული და მიღებული ელექტრონების რაოდენობა ერთნაირია.
6. გადავიტანოთ კოეფიციენტები ელექტრონული სქემებიდან რეაქციის დიაგრამაზე:
შემდეგ მოსწავლეებს სთხოვენ დამოუკიდებლად დაალაგონ კოეფიციენტები ელექტრონული ბალანსის მეთოდით, დაადგინონ ჟანგვის აგენტი, აღმდგენი საშუალება და მიუთითონ ბუნებაში მიმდინარე სხვა პროცესებში ჟანგვის და შემცირების პროცესები.
დანარჩენ ორ რეაქციის განტოლებას (კოეფიციენტებით) აქვს ფორმა:
დავალებების სისწორე მოწმდება ოვერჰედის პროექტორის გამოყენებით.
დასკვნითი ნაწილი
მასწავლებელი სთხოვს მოსწავლეებს ამოხსნან კროსვორდი შესწავლილი მასალის მიხედვით. სამუშაოს შედეგი გადაეცემა შესამოწმებლად.
რომელმაც მოაგვარა კროსვორდი, გაიგებთ, რომ ნივთიერებები KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, O 3 ძლიერია ... (ვერტიკალური (2)).
ჰორიზონტალურად:
1. რა პროცესს ასახავს დიაგრამა:
3. რეაქცია
N 2 (გ.) + 3H 2 (გ.) 2NH 3 (გ.) + ქ
არის რედოქსი, შექცევადი, ერთგვაროვანი, ....
4. ... ნახშირბადი (II) არის ტიპიური შემცირების აგენტი.
5. რა პროცესს ასახავს დიაგრამა:
6. რედოქსის რეაქციების განტოლებებში კოეფიციენტების შესარჩევად გამოიყენეთ ელექტრონული... მეთოდი.
7. სქემის მიხედვით, ალუმინმა დატოვა ... ელექტრონი.
8. რეაქციაში:
H 2 + Cl 2 = 2HCl
წყალბადი H 2 – ... .
9. რა ტიპის რეაქციებია ყოველთვის მხოლოდ რედოქსი?
10. მარტივი ნივთიერებების ჟანგვის მდგომარეობა არის….
11. რეაქციაში:
შემცირების აგენტი –…
საშინაო დავალება. O.S. გაბრიელიანის სახელმძღვანელოს მიხედვით "ქიმია-8" § 43, გვ. 178–179 წწ. 1, 7 წერილობით.
დავალება (სახლისთვის). პირველი კოსმოსური ხომალდების და წყალქვეშა ნავების დიზაინერებს შეექმნათ პრობლემა: როგორ შევინარჩუნოთ ჰაერის მუდმივი შემადგენლობა გემზე და კოსმოსურ სადგურებზე? მოვიშოროთ ზედმეტი ნახშირორჟანგი და შეავსოთ ჟანგბადი? გამოსავალი ნაპოვნია.
კალიუმის სუპეროქსიდი KO 2, ნახშირორჟანგთან ურთიერთქმედების შედეგად, აყალიბებს ჟანგბადს:
როგორც ხედავთ, ეს არის რედოქსული რეაქცია. ჟანგბადი ამ რეაქციაში არის როგორც ჟანგვის აგენტი, ასევე შემცირების აგენტი.
კოსმოსურ მისიაზე ყოველი გრამი ტვირთი ითვლის. გამოთვალეთ კალიუმის სუპეროქსიდის მარაგი, რომელიც უნდა იქნას მიღებული კოსმოსური ფრენისას, თუ ფრენა გრძელდება 10 დღე და თუ ეკიპაჟი შედგება ორი ადამიანისგან. ცნობილია, რომ ადამიანი დღეში 1 კგ ნახშირორჟანგს ამოისუნთქავს.
(პასუხი: 64,5 კგ KO 2. )
დავალება (გაზრდილი სირთულის დონე). დაწერეთ რედოქსის რეაქციების განტოლებები, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს როდოსის კოლოსის განადგურება. გაითვალისწინეთ, რომ ეს გიგანტური ქანდაკება იდგა ეგეოსის ზღვის კუნძულის საპორტო ქალაქში, თანამედროვე თურქეთის სანაპიროზე, სადაც ხმელთაშუა ზღვის ნოტიო ჰაერი მარილებით არის დატვირთული. იგი მზადდებოდა ბრინჯაოსგან (სპილენძისა და კალის შენადნობი) და დამაგრებული იყო რკინის ჩარჩოზე.
ლიტერატურა
გაბრიელიან ო.ს.. ქიმია-8. M.: Bustard, 2002;
გაბრიელიანი O.S., Voskoboynikova N.P., Yashukova A.V.მასწავლებლის სახელმძღვანელო. მე-8 კლასი. M.: Bustard, 2002;
კოქს რ., მორის ნ. მსოფლიოს შვიდი საოცრება. უძველესი სამყარო, შუა საუკუნეები, ჩვენი დრო. M.: BMM AO, 1997;
მცირე საბავშვო ენციკლოპედია. Ქიმია. მ.: რუსული ენციკლოპედიური პარტნიორობა, 2001; ენციკლოპედია ბავშვებისთვის "ავანტა+". Ქიმია. T. 17. M.: Avanta+, 2001;
ხომჩენკო გ.პ., სევასტიანოვა კ.ი.რედოქსის რეაქციები. მ.: განათლება, 1989 წ.
და აღდგენა:
1. P + HNO3 + H2O = H3PO4 + NO
2. P + HNO3 = H3PO4 + NO2 + H2O
3. K2Cr2O7 + HCl = Cl2 + KCl + CrCl3 + H20
4. KMnO4 + H2S + H2SO4 = MnSO4 + S + K2SO4 + H2O
5. KMnO4 + HCl = Cl2 + MnCl2 + KCl + H2O
ელექტრონული ბალანსის მეთოდის გამოყენებით შეარჩიეთ კოეფიციენტები რედოქს რეაქციის სქემებში და მიუთითეთ დაჟანგვისა და შემცირების პროცესი:
CuO+ NH3= Cu + N2 +H2O
Ag +HNO3 = AgNO3 + NO +H2O
Zn + HNO3= Zn (NO3)2 + N2 + H2O
Cu +H2SO4= CuSO4 +SO2 +H2O
დამეხმარეთ გადაჭრაში: ელექტროლიტური დისოციაცია. რედოქსის რეაქციებინაწილი A
A2 სპეციალური მოწყობილობის გამოყენებით სხვადასხვა ნივთიერების ელექტრული გამტარობის შესწავლისას მოსწავლეებმა დააკვირდნენ შემდეგს:
ქვემოთ ჩამოთვლილი ნივთიერებებიდან რომელი იყო ჭიქაში?
1) შაქარი (ხსნარი)
2) KS1 (მყარი) 3) NaOH (p-p) 4) სპირტი
A4 ბარიუმის ქლორიდის და გოგირდმჟავას ხსნარების ურთიერთქმედება შეესაბამება შემოკლებულ იონურ განტოლებას
1)H+ + SG=HC1
2)Ba2+ + SO42- =BaSO4
3) CO32- + 2H+ = H2O + CO2
4) Ba2+ + CO3- = BaCO3
A5 ვერცხლის ნიტრატისა და მარილმჟავას ხსნარებს შორის რეაქცია სრულდება, ვინაიდან
1) ორივე ნივთიერება ელექტროლიტებია
2) ვერცხლის ნიტრატი არის მარილი
3) წარმოიქმნება უხსნადი ვერცხლის ქლორიდი
4) წარმოიქმნება ხსნადი აზოტის მჟავა
A7 განტოლება H+ + OH = H2O ასახავს ურთიერთქმედების არსს
1) მარილმჟავა და ბარიუმის ჰიდროქსიდი
2) გოგირდის მჟავა და სპილენძის(II) ჰიდროქსიდი
3) ფოსფორის მჟავა და კალციუმის ოქსიდი
4) სილიციუმის მჟავა და ნატრიუმის ჰიდროქსიდი
A10 ჟანგვის პროცესი შეესაბამება დიაგრამას
1) S+6 →S+4
2) Cu+2 → Cu0
3) N+5 →N-3
4) C-4 → C+4
ნაწილი B
B2 დაადგინეთ შესაბამისობა ნივთიერების ფორმულასა და ამ ნივთიერების 1 მოლის სრული დისოციაციის დროს წარმოქმნილ იონების საერთო რაოდენობას შორის: პირველი სვეტის თითოეული პოზიციისთვის აირჩიეთ შესაბამისი პოზიცია მეორე სვეტიდან, რომელიც მითითებულია რიცხვით.
იონების რიცხვის ფორმულა (მოლებში)
ა) A1(NO3)3 1) 1 ბ) Mg(NO3)2 2) 2
ბ) NaNO3 3) 3 დ) Cu(NO3)2 4) 4
5) 5
ჩაწერეთ არჩეული რიცხვები ცხრილში შესაბამისი ასოების ქვეშ.
პასუხი ოთხი რიცხვის მიმდევრობის სახით გადაიტანეთ ტესტის ფორმაში შესაბამისი დავალების ნომრის ქვეშ, რიცხვების თანმიმდევრობის შეცვლის გარეშე.
თქვენ გთავაზობენ ურთიერთდაკავშირებული ცნებების ჩამონათვალს:
ა) მჟავა
ბ) მარილმჟავას
ბ) უჟანგბადო მჟავა
დ) ძლიერი ელექტროლიტი
ჩაწერეთ ასოები, რომლებიც წარმოადგენენ ცნებებს ცხრილში ისე, რომ ჯაჭვი გამოიკვეთოს კონკრეტული კონცეფციიდან ყველაზე ზოგადამდე.
ასოების მიღებული თანმიმდევრობა გადაიტანეთ ტესტირების ფორმაში ასოების თანმიმდევრობის შეცვლის გარეშე.
ოქსიდაცია არის ელექტრონების დაკარგვის პროცესი, ჟანგვის ხარისხის გაზრდით.
ზე დაჟანგვაუკუცემის შედეგად წარმოქმნილი ნივთიერებები ელექტრონებიის იზრდება ჟანგვის მდგომარეობა. ატომებინივთიერებას, რომელიც იჟანგება ე.წ დონორებიელექტრონები და ატომები ჟანგვის აგენტი - მიმღებებიელექტრონები.
ზოგიერთ შემთხვევაში, დაჟანგვის დროს, ორიგინალური ნივთიერების მოლეკულა შეიძლება გახდეს არასტაბილური და დაიშალოს უფრო სტაბილურ და პატარა კომპონენტებად (იხ. თავისუფალი რადიკალები). ამ შემთხვევაში, მიღებული მოლეკულების ზოგიერთ ატომს აქვს უფრო მაღალი ჟანგვის მდგომარეობა, ვიდრე იგივე ატომები თავდაპირველ მოლეკულაში.
ჟანგვის აგენტი, რომელიც იღებს ელექტრონებს, იძენს შემცირების თვისებებს, გადაიქცევა კონიუგატურ შემცირებულ აგენტად:
ოქსიდიზატორი+ ე − ↔ კონიუგირებული შემცირების აგენტი.
აღდგენა
Აღდგენაარის ნივთიერების ატომში ელექტრონების დამატების პროცესი, ხოლო მისი დაჟანგვის მდგომარეობა მცირდება.
გამოჯანმრთელებისთანავე ატომებიან იონებიმიამაგრეთ ელექტრონები. ამავე დროს არის შემცირება ჟანგვის მდგომარეობები ელემენტი. მაგალითები: აღდგენა ოქსიდები ლითონებილითონების გასათავისუფლებლად გამოყენებით წყალბადის, ნახშირბადის, სხვა ნივთიერებები; აღდგენა ორგანული მჟავებივ ალდეჰიდებიდა ალკოჰოლები; ჰიდროგენიზაცია მსუქანიდა ა.შ.
შემცირების აგენტი, ელექტრონების შემოწირულობა, იძენს ჟანგვის თვისებებს, გადაიქცევა კონიუგატ ჟანგვის აგენტად:
შემცირების აგენტი - ე − ↔ კონიუგატი ოქსიდიზატორი.
შეუზღუდავი, თავისუფალი ელექტრონი არის ყველაზე ძლიერი შემცირების აგენტი.
ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციებიარის რეაქციები, რომლებშიც რეაგენტები იღებენ ან ჩუქნიან ელექტრონებს. ჟანგვის აგენტი არის ნაწილაკი (იონი, მოლეკულა, ელემენტი), რომელიც ამატებს ელექტრონებს და გადადის უფრო მაღალი ჟანგვის მდგომარეობიდან ქვედაში, ე.ი. მიმდინარეობს აღდგენა. შემცირების აგენტი არის ნაწილაკი, რომელიც აძლევს ელექტრონებს და გადადის ქვედა ჟანგვის მდგომარეობიდან უფრო მაღალზე, ე.ი. იჟანგება.
ინტერმოლეკულური - რეაქციები, რომლებშიც ჟანგვითი და აღმდგენი ატომები განლაგებულია სხვადასხვა ნივთიერების მოლეკულებში, მაგალითად:
ნ 2 ს + კლ 2 → ს + 2HCl
ინტრამოლეკულური - რეაქციები, რომლებშიც ჟანგვის და აღმდგენი ატომები განლაგებულია იმავე ნივთიერების მოლეკულებში, მაგალითად:
2ჰ 2 ო → 2ჰ 2 + ო 2
დისპროპორციულობა (ავტოჟანგვა-თვითშემცირება) - რეაქციები, რომლებშიც შუალედური ჟანგვის მდგომარეობით ატომები გარდაიქმნება ატომების ეკვმოლარულ ნარევში უმაღლესი და დაბალი დაჟანგვის მდგომარეობით, მაგალითად:
კლ 2 + ჰ 2 ო → HClO + HCl
რეპროპორცია (პროპორციაცია) - რეაქციები, რომლებშიც ერთი დაჟანგვის მდგომარეობა მიიღება ერთი და იგივე ელემენტის ორი განსხვავებული ჟანგვის მდგომარეობიდან, მაგალითად:
ნ.ჰ. 4 არა 3 → ნ 2 ო + 2ჰ 2 ო
დაჟანგვა, შემცირება
რედოქს რეაქციებში ელექტრონები გადადის ერთი ატომიდან, მოლეკულიდან ან იონიდან მეორეზე. ელექტრონების დაკარგვის პროცესი არის დაჟანგვა. ჟანგვის დროს, ჟანგვის მდგომარეობა იზრდება:
ელექტრონების დამატების პროცესი არის შემცირება. შემცირების დროს, ჟანგვის მდგომარეობა მცირდება:
ატომები ან იონები, რომლებიც იღებენ ელექტრონებს მოცემულ რეაქციაში, არიან ჟანგვის აგენტები, ხოლო ისინი, რომლებიც ელექტრონებს აძლევენ, აღმდგენი აგენტები არიან.
რედოქსის რეაქციები (ელექტროდის პოტენციალი)
ელექტრონებს შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც ქიმიური რეაგენტები, ხოლო ნახევრად რეაქცია პრაქტიკულად გამოიყენება მოწყობილობებში, რომლებსაც გალვანური უჯრედები ეწოდება.
ელექტროდის მაგალითია თუთიის სულფატის ხსნარში ჩაძირული კრისტალური თუთიის ფირფიტა. ფირფიტის ჩაძირვის შემდეგ ხდება 2 პროცესი. პირველი პროცესის შედეგად ფირფიტა იძენს უარყოფით მუხტს, ხსნარში ჩაძირვის შემდეგ გარკვეული პერიოდის შემდეგ სიჩქარეები გათანაბრდება და წონასწორობა ხდება. და ფირფიტა იძენს გარკვეულ ელექტრულ პოტენციალს.
ელექტროდის პოტენციალი იზომება სტანდარტული წყალბადის პოტენციალის მიმართ.
სპილენძ-წყალბადის ელექტროდი- ელექტროდი გამოიყენება როგორც საცნობარო ელექტროდისხვადასხვა ელექტროქიმიურ გაზომვებში და ში გალვანური უჯრედები. წყალბადის ელექტროდი (HE) არის ლითონისგან დამზადებული ფირფიტა ან მავთული, რომელიც კარგად შთანთქავს გაზს. წყალბადის(ჩვეულებრივ გამოიყენება პლატინისან პალადიუმი), წყალბადით გაჯერებული (ატმოსფერული წნევის დროს) და ჩაძირული წყლის ხსნარიშემცველი წყალბადის იონები. ფირფიტის პოტენციალი დამოკიდებულია [ დააკონკრეტეთ ] H + იონების კონცენტრაციაზე ხსნარში. ელექტროდი არის სტანდარტი, რომლის მიხედვითაც იზომება ქიმიური რეაქციის ელექტროდის პოტენციალი. წყალბადის წნევის 1 ატმ., პროტონის კონცენტრაცია ხსნარში 1 მოლ/ლ და ტემპერატურა 298 TO SE-ს პოტენციალი აღებულია 0 ვ-ის ტოლი. SE-დან გალვანური უჯრედის აწყობისას და ელექტროდის განსაზღვრისას, შემდეგი რეაქცია შექცევადად ხდება პლატინის ზედაპირზე:
2Н + + 2e − = H 2
ანუ ან ხდება აღდგენაწყალბადი ან მისი დაჟანგვა- ეს დამოკიდებულია ელექტროდზე წარმოქმნილი რეაქციის პოტენციალზე. გალვანური ელექტროდის ემფ-ის გაზომვით სტანდარტულ პირობებში (იხ. ზემოთ), განისაზღვრება სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალიგანსაზღვრული ქიმიური რეაქცია.
HE გამოიყენება ელექტროქიმიური რეაქციის სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალის გასაზომად, გასაზომად კონცენტრაციებიწყალბადის იონების (აქტივობა), ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა იონები. VE ასევე გამოიყენება ხსნადობის პროდუქტის დასადგენად და ზოგიერთი ელექტროქიმიური რეაქციის სიჩქარის მუდმივების დასადგენად.
ნერნსტის განტოლება
რედოქსის პოტენციალის დამოკიდებულება, რომელიც შეესაბამება მჟავე გარემოში პერმანგანატის იონის შემცირების ნახევრად რეაქციას (და, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ამავე დროს Mn 2+ კატიონის დაჟანგვის ნახევრად რეაქცია პერმანგანატის იონზე მჟავე გარემო) ზემოთ ჩამოთვლილ ფაქტორებზე, რომლებიც განსაზღვრავენ მას რაოდენობრივად აღწერილია ნერნსტის განტოლებით
ნერნსტის განტოლებაში ბუნებრივი ლოგარითმის ნიშნის ქვეშ მყოფი თითოეული კონცენტრაცია ამაღლებულია ნახევრადრეაქციის განტოლებაში მოცემული ნაწილაკების სტოქიომეტრულ კოეფიციენტამდე ნ- ოქსიდიზატორის მიერ მიღებული ელექტრონების რაოდენობა, რ- უნივერსალური გაზის მუდმივი, თ- ტემპერატურა, ფ- ფარადეის ნომერი.
გაზომეთ რედოქსის პოტენციალი რეაქციულ ჭურჭელში რეაქციის დროს, ე.ი. არაწონასწორობის პირობებში შეუძლებელია, რადგან პოტენციალის გაზომვისას ელექტრონები უნდა გადავიდეს შემცირების აგენტიდან ჟანგვის აგენტზე არა პირდაპირ, არამედ ელექტროდების დამაკავშირებელი ლითონის გამტარის მეშვეობით. ამ შემთხვევაში, ელექტრონის გადაცემის სიჩქარე (დენის სიძლიერე) უნდა იყოს ძალიან დაბალი, გარე (კომპენსირებული) პოტენციური სხვაობის გამოყენების გამო. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ელექტროდის პოტენციალის გაზომვა შესაძლებელია მხოლოდ წონასწორობის პირობებში, როდესაც გამორიცხულია პირდაპირი კონტაქტი ჟანგვის აგენტსა და შემამცირებელ აგენტს შორის. მაშასადამე, ნერნსტის განტოლებაში კვადრატული ფრჩხილები, ჩვეულებისამებრ, აღნიშნავენ ნაწილაკების წონასწორობის (გაზომვის პირობებში) კონცენტრაციას. მიუხედავად იმისა, რომ რეაქციის დროს რედოქსის წყვილების პოტენციალის გაზომვა შეუძლებელია, მათი გამოთვლა შესაძლებელია ნერნსტის განტოლებაში არსებულის ჩანაცვლებით, ე.ი. კონცენტრაციები, რომლებიც შეესაბამება დროის მოცემულ მომენტს. თუ განიხილება პოტენციალის ცვლილება რეაქციის მიმდინარეობისას, მაშინ ჯერ ეს არის საწყისი კონცენტრაციები, შემდეგ დროზე დამოკიდებული კონცენტრაციები და ბოლოს, რეაქციის დასრულების შემდეგ, წონასწორობა. როგორც რეაქცია მიმდინარეობს, ნერნსტის განტოლების გამოყენებით გამოთვლილი ჟანგვის აგენტის პოტენციალი მცირდება და პირიქით, იზრდება მეორე ნახევარრეაქციის შესაბამისი შემცირების აგენტის პოტენციალი. როდესაც ეს პოტენციალი გათანაბრდება, რეაქცია ჩერდება და სისტემა უბრუნდება ქიმიურ წონასწორობას.
25. რთული ნაერთები არის ნაერთები, რომლებიც არსებობენ როგორც კრისტალურ მდგომარეობაში, ასევე ხსნარში, რომელთა თავისებურებაა ლიგანდებით გარშემორტყმული ცენტრალური ატომის არსებობა, რთული ნაერთები შეიძლება მივიჩნიოთ უმაღლესი რიგის რთულ ნაერთებად, რომლებიც შედგება მარტივი მოლეკულებისგან. ხსნარში დამოუკიდებელი არსებობის.ვერნერის კოორდინაციის თეორიის მიხედვით განასხვავებს შიდა და გარე სფეროს თითოეულ კომპლექსურ ნაერთში. ცენტრალური ატომი გარშემორტყმული ლიგანდებით ქმნის კომპლექსის შიდა სფეროს. ის ჩვეულებრივ ჩასმულია კვადრატულ ფრჩხილებში. ყველაფერი დანარჩენი კომპლექსურ ნაერთში წარმოადგენს გარე სფეროს და იწერება კვადრატულ ფრჩხილებში. ლიგანდების გარკვეული რაოდენობა მოთავსებულია ცენტრალური ატომის გარშემო, რაც განისაზღვრება კოორდინაციის ნომრით. კოორდინირებული ლიგანდების რაოდენობა ყველაზე ხშირად არის 6 ან 4. ლიგანდი იკავებს საკოორდინაციო ადგილს ცენტრალურ ატომთან. კოორდინაცია ცვლის როგორც ლიგანდების, ასევე ცენტრალური ატომის თვისებებს. ხშირად კოორდინირებული ლიგანდების აღმოჩენა შეუძლებელია მათთვის დამახასიათებელი ქიმიური რეაქციების გამოყენებით თავისუფალ მდგომარეობაში. შიდა სფეროს უფრო მჭიდროდ შეკრულ ნაწილაკებს კომპლექსი (კომპლექსური იონი) ეწოდება. არსებობს მიზიდულობის ძალები ცენტრალურ ატომსა და ლიგანდებს შორის (კოვალენტური ბმა იქმნება გაცვლის და (ან) დონორ-მიმღების მექანიზმით) და ლიგანდებს შორის საგრებელი ძალები. თუ შიდა სფეროს მუხტი 0-ია, მაშინ არ არსებობს გარე კოორდინაციის სფერო.ცენტრალური ატომი (კომპლექსური აგენტი) არის ატომი ან იონი, რომელიც იკავებს ცენტრალურ ადგილს კომპლექსურ ნაერთში. კომპლექსური აგენტის როლს ყველაზე ხშირად ასრულებენ ნაწილაკები, რომლებსაც აქვთ თავისუფალი ორბიტალები და საკმარისად დიდი დადებითი ბირთვული მუხტი და, შესაბამისად, შეიძლება იყვნენ ელექტრონების მიმღებები. ეს არის გარდამავალი ელემენტების კათიონები. ყველაზე ძლიერი კომპლექსური აგენტებია IB და VIIB ჯგუფების ელემენტები. იშვიათად, d-ელემენტების ნეიტრალური ატომები და არამეტალების ატომები ჟანგვის სხვადასხვა ხარისხით მოქმედებენ როგორც კომპლექსური აგენტები. კომპლექსური აგენტის მიერ მოწოდებული თავისუფალი ატომური ორბიტალების რაოდენობა განსაზღვრავს მის კოორდინაციის რიცხვს. კოორდინაციის რიცხვის მნიშვნელობა მრავალ ფაქტორზეა დამოკიდებული, მაგრამ ჩვეულებრივ უდრის კომპლექსური იონის მუხტის ორჯერ. ლიგანდები არის იონები ან მოლეკულები, რომლებიც პირდაპირ კავშირშია კომპლექსურ აგენტთან და წარმოადგენენ ელექტრონული წყვილების დონორებს. ეს არის ელექტრონებით მდიდარი სისტემები, რომლებსაც აქვთ თავისუფალი და მობილური ელექტრონული წყვილი და შეიძლება იყვნენ ელექტრონების დონორები. p-ელემენტების ნაერთები ავლენენ კომპლექსის წარმომქმნელ თვისებებს და მოქმედებენ როგორც ლიგანდები კომპლექსურ ნაერთში. ლიგანდები შეიძლება იყოს ატომები და მოლეკულები (ცილა, ამინომჟავები, ნუკლეინის მჟავები, ნახშირწყლები). ლიგანდების მიერ კომპლექსურ აგენტთან წარმოქმნილი ბმების რაოდენობის მიხედვით, ლიგანდები იყოფა მონო-, ბი- და პოლიდენტატ ლიგანდებად. ზემოთ ჩამოთვლილი ლიგანდები - მოლეკულები და ანიონები - მონოდენტურია, რადგან ისინი ერთი ელექტრონული წყვილის დონორები არიან. ბიდენტატის ლიგანდები მოიცავს მოლეკულებს ან იონებს, რომლებიც შეიცავს ორ ფუნქციურ ჯგუფს, რომლებსაც შეუძლიათ ორი ელექტრონული წყვილის დონაცია. რთული ნაერთის შიდა სფეროს მე-3 რიგი არის მის შემქმნელი ნაწილაკების მუხტების ალგებრული ჯამი. რთული ნაერთები, რომლებსაც აქვთ იონური გარე სფერო, განიცდიან დისოციაციას ხსნარში რთულ იონად და გარე სფეროს იონებად. ისინი იქცევიან განზავებულ ხსნარებში, როგორც ძლიერი ელექტროლიტები: დისოციაცია ხდება მყისიერად და თითქმის მთლიანად. SO4 = 2+ + SO42- თუ რთული ნაერთის გარე სფეროში არის ჰიდროქსიდის იონები, მაშინ ეს ნაერთი ძლიერი ფუძეა.
IA ჯგუფში შედის ლითიუმი, ნატრიუმი, კალიუმი, რუბიდიუმი, ცეზიუმი და ფრანციუმი. ამ ელემენტებს ტუტე ელემენტებს უწოდებენ.ზოგჯერ წყალბადიც შედის IA ჯგუფში. ამრიგად, ეს ჯგუფი მოიცავს ელემენტებს თითოეული 7 პერიოდიდან. IA ჯგუფის ელემენტების ზოგადი ვალენტურობის ელექტრონული ფორმულა არის ns1. გარე დონეზე არის 1 ელექტრონი. ბირთვიდან ძალიან შორს. იონიზაციის დაბალი პოტენციალი. ატომები ჩუქნიან 1 ელექტრონს. მეტალის საშუალებები გამოხატულია. მეტალის თვისებები მატულობს ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად. ფიზიკური თვისებები: ლითონები არის რბილი, მსუბუქი, დნებადი კარგი ელექტრული გამტარობით და აქვთ დიდი უარყოფითი ელექტრული პოტენციალი. ქიმიური თვისებები: 1) ინახება თხევადი ნახშირწყალბადების ფენის ქვეშ (ბენზოლი, ბენზინი, კერაზინი) 2) ჟანგვის აგენტები ადვილად იჟანგება ტუტე ლითონები ჰალოიდები, სულფიდები, ფოსფიდები. Li Na K Rb Cs ზრდა ლითონის რადიუსის შემცირება იონიზაციის ენერგიის შემცირება ელექტრონეგატიურობის შემცირება დნობის და დუღილის წერტილებში ნატრიუმის და კალიუმის გამოყენება 1. პეროქსიდების მომზადება. 2. ნატრიუმის და კალიუმის შენადნობი - გამაგრილებელი საშუალება ატომურ ელექტროსადგურებში. 3. ორგანული მეტალის ნაერთების მომზადება.
27. პერიოდული სისტემის I A და I B ჯგუფების ელემენტების და მათი ნაერთების ზოგადი შედარებითი მახასიათებლები ტუტე ლითონები ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის 1 ჯგუფის ელემენტებია (მოძველებული კლასიფიკაციის მიხედვით - I ჯგუფის ძირითადი ქვეჯგუფის ელემენტები. ): ლითიუმი Li, ნატრიუმის Na, კალიუმი K, რუბიდიუმი Rb, ცეზიუმი Cs და ფრანციუმი Fr. როდესაც ტუტე ლითონები იხსნება წყალში, წარმოიქმნება ხსნადი ჰიდროქსიდები, რომელსაც ტუტე ეწოდება. პერიოდულ სისტემაში ისინი დაუყოვნებლივ მიჰყვებიან კეთილშობილ გაზებს, ამიტომ ტუტე ლითონის ატომების სტრუქტურის თავისებურება ისაა, რომ ისინი შეიცავენ ერთ ელექტრონს გარე ენერგეტიკულ დონეზე: მათი ელექტრონული კონფიგურაცია არის ns1. ცხადია, ტუტე ლითონების ვალენტური ელექტრონები შეიძლება ადვილად მოიხსნას, რადგან ატომისთვის ენერგიულად ხელსაყრელია ელექტრონის დათმობა და ინერტული აირის კონფიგურაციის შეძენა. ამიტომ ყველა ტუტე ლითონს ახასიათებს შემცირების თვისებები. ამას ადასტურებს მათი იონიზაციის პოტენციალის დაბალი მნიშვნელობები (ცეზიუმის ატომის იონიზაციის პოტენციალი ერთ-ერთი ყველაზე დაბალია) და ელექტრონეგატიურობით (EO). ამ ქვეჯგუფის ყველა ლითონი მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერისაა (ვერცხლისფერ-ყვითელი ცეზიუმის გარდა), ისინი ძალიან რბილია და შეიძლება იჭრება სკალპელით. ლითიუმი, ნატრიუმი და კალიუმი უფრო მსუბუქია ვიდრე წყალი და ცურავს მის ზედაპირზე და რეაგირებს მასთან. ტუტე ლითონები ბუნებაში გვხვდება ნაერთების სახით, რომლებიც შეიცავს ერთჯერად დამუხტულ კატიონებს. ბევრი მინერალი შეიცავს I ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის მეტალებს. მაგალითად, ორთოკლაზა, ან ფელდსპარი, შედგება კალიუმის ალუმინოსილიკატი K2-ისგან, ნატრიუმის შემცველ მსგავს მინერალს - ალბიტს აქვს შემადგენლობა Na2. ზღვის წყალი შეიცავს ნატრიუმის ქლორიდს NaCl, ხოლო ნიადაგი შეიცავს კალიუმის მარილებს - სილვიტი KCl, სილვინიტი NaCl KCl, კარნალიტი KCl MgCl2 6H2O, პოლიჰალიტი K2SO4 MgSO4 CaSO4 2H2O. სპილენძის ქვეჯგუფი არის ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის მე-11 ჯგუფის ქიმიური ელემენტები (მოძველებული კლასიფიკაციის მიხედვით, I ჯგუფის მეორადი ქვეჯგუფის ელემენტები). ჯგუფში შედის გარდამავალი ლითონები, საიდანაც ტრადიციულად მზადდება მონეტები: სპილენძი Cu, ვერცხლი Ag და ოქრო Au. ელექტრონული კონფიგურაციის სტრუქტურიდან გამომდინარე, რენტგენი Rg ასევე მიეკუთვნება იმავე ჯგუფს, მაგრამ ის არ შედის „მონეტების ჯგუფში“ (ეს არის ხანმოკლე ტრანსაქტინიდი, რომლის ნახევარგამოყოფის პერიოდი 3,6 წამია). სახელწოდება მონეტის ლითონები ოფიციალურად არ გამოიყენება ელემენტების მე-11 ჯგუფზე, რადგან სხვა ლითონები, როგორიცაა ალუმინი, ტყვია, ნიკელი, უჟანგავი ფოლადი და თუთია, ასევე გამოიყენება მონეტების დასამზადებლად. ქვეჯგუფის ყველა ელემენტი შედარებით ქიმიურად ინერტული ლითონია. მათ ასევე ახასიათებთ მაღალი სიმკვრივის მნიშვნელობები, დნობის და დუღილის წერტილები და მაღალი თერმული და ელექტრული გამტარობა. ქვეჯგუფის ელემენტების მახასიათებელია შევსებული წინა-გარე ქვედონეის არსებობა, რომელიც მიიღწევა ns-ქვედონედან ელექტრონის გადახტომის გამო. ამ ფენომენის მიზეზი არის მთლიანად შევსებული d-ქვედონის მაღალი სტაბილურობა. ეს თვისება განსაზღვრავს მარტივი ნივთიერებების ქიმიურ ინერტულობას, მათ ქიმიურ უმოქმედობას, რის გამოც ოქროს და ვერცხლს კეთილშობილ ლითონებს უწოდებენ 28. წყალბადი. Ზოგადი მახასიათებლები. რეაქცია ჟანგბადთან, ჰალოგენებთან, ლითონებთან, ოქსიდებთან. წყალბადის ზეჟანგი, მისი რედოქსური თვისებები წყალბადი ყველაზე გავრცელებული ქიმიური ელემენტია სამყაროში. ის არის მზის, ისევე როგორც მრავალი ვარსკვლავის მთავარი კომპონენტი. დედამიწის ქერქში წყალბადის მასობრივი წილი მხოლოდ 1%-ია. თუმცა, მისი ნაერთები ფართოდ არის გავრცელებული, მაგალითად წყალი H20. ბუნებრივი აალებადი აირის შემადგენლობა ძირითადად შედგება ნახშირბადის ნაერთისგან წყალბადთან - მეთანი CH4.წყალბადი ასევე გვხვდება ბევრ ორგანულ ნივთიერებაში. 1) თუ წყალბადს აანთებთ (სისუფთავის შემოწმების შემდეგ, იხილეთ ქვემოთ) და ჩაუშვით წვის წყალბადის მილი ჟანგბადის ჭურჭელში, მაშინ ჭურჭლის კედლებზე წარმოიქმნება წყლის წვეთები: წყალბადი მინარევების გარეშე მშვიდად იწვის. თუმცა, წყალბადის ნარევი ჟანგბადთან ან ჰაერთან ფეთქდება. ყველაზე ფეთქებადი ნარევი არის ის, რომელიც შედგება წყალბადის ორი მოცულობისა და ჟანგბადის ერთი მოცულობისგან - აფეთქებადი აირისგან. თუ შუშის ჭურჭელში აფეთქება მოხდა, მისი ფრაგმენტები შეიძლება დაზიანდეს
დააზარალებს სხვებს. ამიტომ წყალბადის აალებამდე აუცილებელია მისი სისუფთავის შემოწმება. ამისათვის წყალბადი შეაგროვეთ სინჯარაში, რომელიც თავდაყირა მიიტანეთ ცეცხლზე. თუ წყალბადი სუფთაა, მაშინ ის მშვიდად იწვის, დამახასიათებელი „პ-პანგის“ ხმით. თუ წყალბადი შეიცავს ჰაერის ნარევს, ის ფეთქებად იწვის. წყალბადთან მუშაობისას დაცული უნდა იყოს უსაფრთხოების წესები. 2) თუ, მაგალითად, გაცხელებისას წყალბადის ნაკადი გადადის სპილენძის (II) ოქსიდზე, ხდება რეაქცია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება წყალი და მეტალის სპილენძი: ამ რეაქციაში ხდება შემცირების პროცესი, ვინაიდან წყალბადი შლის. ჟანგბადი სპილენძის ატომებიდან. შემცირების პროცესი ჟანგვის პროცესის საპირისპიროა. ნივთიერებები, რომლებიც ართმევენ ჟანგბადს, კლასიფიცირდება როგორც შემცირების აგენტები. ჟანგვის და შემცირების პროცესები ურთიერთდაკავშირებულია (თუ ერთი ელემენტი იჟანგება, მაშინ მეორე მცირდება და პირიქით). 3) ჰალოგენები რეაგირებენ წყალბადთან, წარმოქმნიან HX-ს, ხოლო ფტორთან და ქლორთან რეაქცია ფეთქებად მიმდინარეობს მცირე გააქტიურებით. Br2 და I2-თან ურთიერთქმედება უფრო ნელა ხდება. წყალბადთან რეაქცია რომ მოხდეს, საკმარისია რეაგენტების მცირე ნაწილის გააქტიურება სინათლის ან სითბოს გამოყენებით. გააქტიურებული ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ არააქტივირებთან, წარმოქმნიან HX და ახალ გააქტიურებულ ნაწილაკებს, რომლებიც აგრძელებენ პროცესს და ორი გააქტიურებული ნაწილაკების რეაქცია მთავარ რეაქციაში სრულდება პროდუქტის წარმოქმნით. 4) დაჟანგვის რეაქციები. წყალბადის გაცხელებისას I და II ძირითადი ქვეჯგუფების ლითონებით: 2Na + H2 (300°C)® 2NaH; Ca + H2 (500-700°C)® CaH2. წყალბადის ზეჟანგი (წყალბადის ზეჟანგი), H2O2, პეროქსიდების უმარტივესი წარმომადგენელია. უფერო სითხე "მეტალის" გემოთი, უსასრულოდ ხსნადი წყალში, ალკოჰოლსა და ეთერში. კონცენტრირებული წყალხსნარები ფეთქებადია. წყალბადის ზეჟანგი კარგი გამხსნელია. წყლიდან გამოიყოფა არასტაბილური კრისტალური ჰიდრატის H2O2 2H2O სახით. წყალბადის ზეჟანგს აქვს როგორც ჟანგვის, ასევე შემცირების თვისებები. ის აჟანგებს ნიტრიტებს ნიტრატებად, გამოყოფს იოდს ლითონის იოდიდებიდან და არღვევს უჯერი ნაერთებს ორმაგი ბმების ადგილზე. წყალბადის ზეჟანგი ამცირებს ოქროსა და ვერცხლის მარილებს, ასევე ჟანგბადს კალიუმის პერმანგანატის წყალხსნართან მჟავე გარემოში რეაგირებისას. როდესაც H2O2 მცირდება, წარმოიქმნება H2O ან OH-, მაგალითად: H2O2 + 2KI + H2SO4 = I2 + K2SO4 + 2H2O ძლიერი ჟანგვის აგენტებთან ზემოქმედებისას, H2O2 ავლენს შემცირების თვისებებს, ათავისუფლებს თავისუფალ ჟანგბადს: O22− - 2e− → O2. KMnO4-ის რეაქცია H2O2-თან გამოიყენება ქიმიურ ანალიზში H2O2 შემცველობის დასადგენად: 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O მიზანშეწონილია ორგანული ნაერთების დაჟანგვის ჩატარება წყალბადის ზეჟანგით და მაგალითად, ) ძმარმჟავაში.
29. მე-2 ჯგუფის ელემენტების და მათი ნაერთების თვისებების ზოგადი მახასიათებლები. ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, გამოყენება. მოყვება s-ელემენტები. Be Mg Ca Br Ra Sr Be-ის გარდა, ისინი პოლიიზოტოპური არიან. გარე დონეზე ელემენტების ატომებს აქვთ 2 S ელემენტი საპირისპირო ტრიალებით; საჭირო ენერგიის ხარჯვით ერთი ელემენტი გადადის s მდგომარეობიდან p მდგომარეობამდე. ეს არის ლითონები, მაგრამ ისინი ნაკლებად აქტიურია, ვიდრე ტუტე. ბუნებაში ყველაზე მეტად გავრცელებული Mg Ca Be, გვხვდება მინერალის Be3AL2(SiO3)6 სახით მომზადების მეთოდი: გამდნარი ქლორიდების ელექტროლიზი ფიზიკური თვისებები: მსუბუქი ლითონები, მაგრამ უფრო მყარი ვიდრე ტუტე ლითონები. ქიმიური თვისებები: 1 ჰაერში Be-ს და Mg-ის ზედაპირი დაფარულია ოქსიდის ფენით. 2. მაღალ ტემპერატურაზე ის ურთიერთქმედებს აზოტთან 3. არ ურთიერთქმედებს წყალთან 4. ანაწილებს წყალბადს მჟავებისგან (გარდა აზოტისა) გამოყენება: კალციუმის მეტალის ძირითადი გამოყენებაა მისი, როგორც შემცირების აგენტის გამოყენება ლითონების წარმოებაში, განსაკუთრებით ნიკელი, სპილენძი და უჟანგავი ფოლადი ხდება. კალციუმი და მისი ჰიდრიდი ასევე გამოიყენება რთულად შესამცირებელი ლითონების წარმოებისთვის, როგორიცაა ქრომი, თორიუმი და ურანი. კალციუმ-ტყვიის შენადნობები გამოიყენება ბატარეებსა და ტარების შენადნობებში. კალციუმის გრანულები ასევე გამოიყენება ვაკუუმური მოწყობილობებიდან ჰაერის კვალის მოსაშორებლად
No31 მიწის ტუტე ლითონები - ქიმიური ელემენტებიძირითადი ქვეჯგუფის მე-2 ჯგუფი, ბერილიუმის და მაგნიუმის გარდა: კალციუმი, სტრონციუმი, ბარიუმიდა რადიუმი. ახალი კლასიფიკაციის მიხედვით მიეკუთვნება ელემენტების მე-2 ჯგუფს IUPAC. ასე დაარქვეს იმიტომ, რომ ისინი ოქსიდები- "დედამიწა" (ტერმინოლოგიის მიხედვით ალქიმიკოსები) - მოხსენება წყალი ტუტე რეაქცია. მარილებიტუტე დედამიწის ლითონები, გარდა რადიუმის, ფართოდ არის გავრცელებული ბუნებაში სახით მინერალები.
ოქსიდები- ნივთიერებები, რომელთა მოლეკულები შედგება ორი ელემენტის ატომისგან, რომელთაგან ერთი არის ჟანგბადი. ოქსიდები იყოფა ძირითადებად, წარმოიქმნება ლითონის ატომებისგან, მაგალითად, K2O, Fe2O3, CaO; მჟავე - წარმოიქმნება არალითონებისა და ზოგიერთი ლითონის ატომების მიერ მათი უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობაში: CO2, SO3, P2O5, CrO3, Mn2O7 და ამფოტერული, მაგალითად, ZnO, Al2O3, Cr2O3. ოქსიდები წარმოიქმნება მარტივი და რთული ნივთიერებების წვის, აგრეთვე რთული ნივთიერებების (მარილების, ფუძეების, მჟავების) დაშლის შედეგად.
ოქსიდების ქიმიური თვისებები: 1. ტუტე და მიწის ტუტე ლითონების ოქსიდები ურთიერთქმედებენ წყალთან, წარმოქმნიან ხსნად ფუძეებს - ტუტეებს (NaOH, KOH, Ba(OH) 2).Na2O + H2O = 2NaOH.
მჟავე ოქსიდების უმეტესობა რეაგირებს წყალთან და წარმოქმნის მჟავებს: CO2 + H2O = H2CO3
2. ზოგიერთი ოქსიდი ურთიერთქმედებს ძირითად ოქსიდებთან: CO2 + CaO = CaCO3
3. ძირითადი ოქსიდები ურთიერთქმედებენ მჟავებთან: BaO + 2HCl = BaCl2 + H2O
4. მჟავე ოქსიდები რეაგირებენ როგორც მჟავებთან, ასევე ტუტეებთან: ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O
ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O
ჰიდროქსიდები ( ჰიდროქსიდები) - ქიმიური ელემენტების ოქსიდების ნაერთები. ცნობილია თითქმის ყველა ქიმიური ელემენტის ჰიდროქსიდები; ზოგიერთი მათგანი ბუნებრივად გვხვდება მინერალების სახით. ტუტე ლითონის ჰიდროქსიდებს ტუტეებს უწოდებენ. იმის მიხედვით, არის თუ არა შესაბამისი ოქსიდი ძირითადი, მჟავე თუ ამფოტერული, განასხვავებენ შესაბამისად:
ძირითადი ჰიდროქსიდები (საფუძველი) - ძირითადი თვისებების მქონე ჰიდროქსიდები (მაგალითად, კალციუმის ჰიდროქსიდი Ca(OH) 2, კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH, ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH და ა.შ.);
მჟავა ჰიდროქსიდები (ჟანგბადიანი მჟავები) - მჟავე თვისებების მქონე ჰიდროქსიდები (მაგალითად, აზოტის მჟავა HNO3, გოგირდმჟავა H2SO4, გოგირდმჟავა H2SO3 და ა.შ.)
ამფოტერული ჰიდროქსიდებიპირობებიდან გამომდინარე, ავლენს ძირითად ან მჟავე თვისებებს (მაგალითად, ალუმინის ჰიდროქსიდი Al(OH) 3, თუთიის ჰიდროქსიდი Zn(OH) 2).
კარბონატები და ჰიდროკარბონატები - მარილები და ეთერები ნახშირბადის მჟავა (ჰ 2 CO 3). მარილებს შორის ნორმალური კარბონატები (ანიონით CO 3 2−) და მჟავე ან ჰიდროკარბონატები(თან ერთად ანიონი NSO 3 -).
ქიმიური თვისებები
როდესაც თბება, მჟავე კარბონატები გარდაიქმნება ნორმალურ კარბონატებად:
ძლიერად გაცხელებისას ნორმალური კარბონატები იშლება ოქსიდებად და ნახშირორჟანგად:
კარბონატები რეაგირებენ ნახშირმჟავაზე უფრო ძლიერ მჟავებთან (თითქმის ყველა ცნობილი მჟავა, ორგანულის ჩათვლით) ნახშირორჟანგის გამოყოფის მიზნით:
განაცხადი:კალციუმი, მაგნიუმი, ბარიუმის კარბონატები და სხვა გამოიყენება მშენებლობაში, ქიმიურ მრეწველობაში, ოპტიკაში და ა.შ. ფართოდ გამოიყენება ტექნოლოგიაში, მრეწველობაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში. სოდა (Na 2 CO 3 და NaHCO 3). მჟავა კარბონატები მნიშვნელოვან ფიზიოლოგიურ როლს ასრულებენ ბუფერული ნივთიერებები რეაქციის მუდმივობის რეგულირება სისხლი .
სილიკატები და ალუმინოსილიკატები წარმოადგენს ფართო ჯგუფს მინერალები . ისინი ხასიათდებიან რთული ქიმიური შემადგენლობით და ზოგიერთი ელემენტის იზომორფული ჩანაცვლებით და ელემენტების კომპლექსებით სხვებით. ძირითადი ქიმიური ელემენტები, რომლებიც ქმნიან სილიკატებს არის სი , ო , ალ , ფე 2+, Fe 3+, მგ , მნ , დაახ , ნა , კ , და ლი , ბ , იყავი , ზრ , ტი , ფ , ჰ , სახით (OH) 1− ან H 2 O და ა.შ.
წარმოშობა (გენეზისი ): ენდოგენური, ძირითადად ანთებითი (პიროქსენი, ფელდსპარები ), ისინი ასევე დამახასიათებელია პეგმატიტები (მიკა, ტურმალინი, ბერილი და სხვ.) და სკარნოვი (გარნიტები, ვოლასტონიტი). ფართოდ გავრცელებულია მეტამორფულ ქანებში - ფიქალი და გნაისები (გარნიტები, დისთენი, ქლორიტი). ეგზოგენური წარმოშობის სილიკატები არის პირველადი (ენდოგენური) მინერალების (კაოლინიტი, გლაუკონიტი, ქრიზოკოლა) ამინდობის ან ცვლილების პროდუქტები.
No32. III ჯგუფში შედის ბორი, ალუმინი, გალიუმი, ინდიუმი, ტალიუმი (მთავარი ქვეჯგუფი), ასევე სკანდიუმი, იტრიუმი, ლანთანუმი და ლანთანიდები, აქტინიუმი და აქტინიდები (გვერდითი ქვეჯგუფი).
ძირითადი ქვეჯგუფის ელემენტების გარე ელექტრონულ დონეზე არის სამი ელექტრონი (s 2 p 1). ისინი ადვილად თმობენ ამ ელექტრონებს ან ქმნიან სამ დაუწყვილებელ ელექტრონს ერთი ელექტრონის p-დონეზე გადასვლის გამო. ბორი და ალუმინი ხასიათდება ნაერთებით მხოლოდ +3 ჟანგვის მდგომარეობით. გალიუმის ქვეჯგუფის ელემენტებს (გალიუმი, ინდიუმი, ტალიუმი) ასევე აქვთ სამი ელექტრონი გარე ელექტრონულ დონეზე, რომლებიც ქმნიან s 2 p 1 კონფიგურაციას, მაგრამ ისინი განლაგებულია 18-ელექტრონული ფენის შემდეგ. ამიტომ, ალუმინისგან განსხვავებით, გალიუმს აქვს აშკარად არამეტალური თვისებები. ეს თვისებები Ga, In, Tl სერიებში სუსტდება და მეტალის თვისებები იზრდება.
სკანდიუმის ქვეჯგუფის ელემენტებს ასევე აქვთ სამი ელექტრონი გარე ელექტრონულ დონეზე. თუმცა, ეს ელემენტები მიეკუთვნება გარდამავალ d- ელემენტებს, მათი ვალენტური ფენის ელექტრონული კონფიგურაცია არის d 1 s 2. სამივე ელემენტი საკმაოდ მარტივად თმობს ამ ელექტრონებს. ლანთანიდის ქვეჯგუფის ელემენტებს აქვთ გარე ელექტრონული დონის გამორჩეული კონფიგურაცია: მათი 4f დონე აგებულია და d დონე ქრება. ცერიუმით დაწყებული, გადოლინიუმის და ლუტეტიუმის გარდა ყველა ელემენტს აქვს გარე ელექტრონის დონის ელექტრონული კონფიგურაცია 4f n 6s 2 (გადოლინიუმსა და ლუტეტიუმს აქვთ 5d 1 ელექტრონი). რიცხვი n მერყეობს 2-დან 14-მდე. ამიტომ, s- და f-ელექტრონები მონაწილეობენ ვალენტური ბმების ფორმირებაში. ყველაზე ხშირად, ლანთანიდების ჟანგვის მდგომარეობაა +3, ნაკლებად ხშირად +4.
აქტინიდის ვალენტური ფენის ელექტრონული სტრუქტურა მრავალი თვალსაზრისით ჰგავს ლანთანიდის სავალენტო ფენის ელექტრონულ სტრუქტურას. ყველა ლანთანიდი და აქტინიდი ტიპიური ლითონია.
III ჯგუფის ყველა ელემენტს აქვს ძალიან ძლიერი მიდრეკილება ჟანგბადთან და მათი ოქსიდების წარმოქმნას თან ახლავს დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფა.
III ჯგუფის ელემენტები პოულობენ აპლიკაციების მრავალფეროვნებას.
33. ფიზიკური თვისებები. ალუმინი არის მოვერცხლისფრო-თეთრი მსუბუქი მეტალი, რომელიც დნება 660 °C ტემპერატურაზე. ძალიან პლასტიკურია, ადვილად იჭრება მავთულში და ხვდება ფურცლებში: მისგან შეიძლება დამზადდეს 0,01 მმ-ზე ნაკლები სისქის კილიტა. ალუმინს აქვს ძალიან მაღალი თერმული და ელექტროგამტარობა. მისი შენადნობები სხვადასხვა ლითონებთან არის ძლიერი და მსუბუქი.
ქიმიური თვისებები. ალუმინი ძალიან აქტიური ლითონია. ძაბვების სერიაში ის მოდის ტუტე და ტუტე მიწის ლითონების შემდეგ. თუმცა, ის საკმაოდ სტაბილურია ჰაერში, რადგან მისი ზედაპირი დაფარულია ძალიან მკვრივი ოქსიდის ფირით, რომელიც იცავს ლითონს ჰაერთან კონტაქტისგან. თუ დამცავი ოქსიდის ფილმი ამოღებულია ალუმინის მავთულიდან, ალუმინი დაიწყებს ენერგიულ ურთიერთქმედებას ჰაერში ჟანგბადთან და წყლის ორთქლთან, გადაიქცევა ფხვიერ მასად - ალუმინის ჰიდროქსიდში:
4 Al + 3 O 2 + 6 H 2 O = 4 Al(OH) 3
ამ რეაქციას თან ახლავს სითბოს გამოყოფა.
დამცავი ოქსიდის ფირისგან გასუფთავებული ალუმინი წყალთან ურთიერთქმედებს წყალბადის გასათავისუფლებლად:
2 Al + 6 H 2 O = 2 Al(OH) 3 + 3 H 2
ალუმინი კარგად იხსნება განზავებულ გოგირდოვან და მარილმჟავებში:
2 Al + 6 HCl = 2 AlCl 3 + 3 H 2
2 Al + 3 H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2
განზავებული აზოტის მჟავა პასივირებს ალუმინს სიცივეში, მაგრამ როდესაც გაცხელდება, ალუმინი იხსნება მასში, გამოყოფს აზოტის მონოქსიდს, აზოტის ჰემიოქსიდს, თავისუფალ აზოტს ან ამიაკას, მაგალითად:
8 Al + 30 HNO 3 = 8 Al(NO 3) 3 + 3 N 2 O + 15 H 2 O
კონცენტრირებული აზოტის მჟავა ახდენს ალუმინის პასიურობას.
ვინაიდან ალუმინის ოქსიდი და ჰიდროქსიდი ამფოტერულია
თვისებები, ალუმინი ადვილად იხსნება ყველა ტუტეს წყალხსნარებში, გარდა ამონიუმის ჰიდროქსიდისა:
2 Al + 6 KOH + 6 H 2 O = 2 K 3 [Al (OH) 6 ] + 3 H 2
ფხვნილი ალუმინი ადვილად ურთიერთქმედებს ჰალოგენებთან, ჟანგბადთან და ყველა არამეტალთან. რეაქციების დასაწყებად საჭიროა გათბობა, შემდეგ ისინი ძალიან ინტენსიურად მიმდინარეობს და თან ახლავს დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფა:
2 Al + 3 Br 2 = 2 AlBr 3 (ალუმინის ბრომიდი)
4 Al + 3 O 2 = 2 Al 2 O 3 (ალუმინის ოქსიდი)
2 Al + 3 S = Al 2 S 3 (ალუმინის სულფიდი)
2 Al + N 2 = 2 AlN (ალუმინის ნიტრიდი)
4 Al + 3 C = Al 4 C 3 (ალუმინის კარბიდი)
ალუმინის სულფიდი შეიძლება არსებობდეს მხოლოდ მყარი ფორმით. წყალხსნარებში იგი გადის სრულ ჰიდროლიზს ალუმინის ჰიდროქსიდის და წყალბადის სულფიდის წარმოქმნით:
Al 2 S 3 + 6 H 2 O = 2 Al (OH) 3 + 3 H 2 S
ალუმინი ადვილად შლის ჟანგბადს და ჰალოგენებს ოქსიდებიდან და სხვა ლითონების მარილებიდან. რეაქციას თან ახლავს დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფა:
8 Al + 3 Fe 3 O 4 = 9 Fe + 4 Al 2 O 3
ლითონების მათი ოქსიდებიდან ალუმინის შემცირების პროცესს ალუმინოთერმია ეწოდება. ალუმინოთერმია გამოიყენება ზოგიერთი იშვიათი ლითონის წარმოებაში, რომლებიც ქმნიან ძლიერ კავშირს ჟანგბადთან (ნიობიუმი, ტანტალი, მოლიბდენი, ვოლფრამი და ა.შ.), ასევე რელსების შესადუღებლად. თუ თქვენ იყენებთ სპეციალურ დაუკრავენ ცეცხლს წვრილ ალუმინის ფხვნილისა და მაგნიტური რკინის მადნის Fe 3 O 4 (თერმიტი) ნარევისთვის, მაშინ რეაქცია სპონტანურად მიმდინარეობს ნარევის გაცხელებით 3500 ° C-მდე. ამ ტემპერატურაზე რკინა მდნარ მდგომარეობაშია.
ქვითარი. ალუმინი პირველად მიიღეს ალუმინის ქლორიდისგან ნატრიუმის მეტალთან შემცირებით:
AlCl 3 + 3 Na = 3 NaCl + Al
ამჟამად იგი მიიღება ელექტროლიტურ აბანოებში გამდნარი მარილების ელექტროლიზით (სურ. 46). ელექტროლიტი არის დნობა, რომელიც შეიცავს 85-90% კრიოლიტს - კომპლექსურ მარილს 3NaF·AlF 3 (ან Na 3 AlF 6) და 10-15% ალუმინის - ალუმინის ოქსიდს Al 2 O 3. ეს ნარევი დნება დაახლოებით 1000 °C ტემპერატურაზე.
განაცხადი. ალუმინი ძალიან ფართოდ გამოიყენება. იგი გამოიყენება ფოლგის დასამზადებლად, რომელიც გამოიყენება რადიოინჟინერიაში და საკვები პროდუქტების შესაფუთად. ფოლადის და თუჯის ნაწარმი დაფარულია ალუმინის კოროზიისგან დასაცავად: პროდუქტები თბება 1000 °C-მდე ალუმინის ფხვნილის (49%), ალუმინის ოქსიდის (49%) და ალუმინის ქლორიდის (2%) ნარევში. ამ პროცესს ალუმინირებას უწოდებენ.
ალუმინის პროდუქტებს შეუძლიათ გაუძლოს გათბობას 1000 °C-მდე კოროზიის გარეშე. ალუმინის შენადნობები, რომლებიც გამოირჩევიან დიდი სიმსუბუქითა და სიმტკიცით, გამოიყენება სითბოს გადამცვლელების წარმოებაში, თვითმფრინავების მშენებლობაში და მანქანათმშენებლობაში.
ალუმინის ოქსიდი Al 2 O 3. ეს არის თეთრი ნივთიერება, რომლის დნობის წერტილია 2050 °C. ბუნებაში, ალუმინის ოქსიდი გვხვდება კორუნდისა და ალუმინის სახით. ზოგჯერ გვხვდება ლამაზი ფორმისა და ფერის გამჭვირვალე კორუნდის კრისტალები. ქრომის ნაერთებით წითელ კორუნდს ლალისფერი ეწოდება, ხოლო ტიტანისა და რკინის ნაერთებით შეღებილ ლურჯს - საფირონი. ლალი და საფირო ძვირფასი ქვებია. ამჟამად ისინი საკმაოდ მარტივად მიიღება ხელოვნურად.
ბორ-ელემენტიმესამე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფი, მეორე პერიოდი ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილიდ.ი.მენდელეევთან ერთად ატომური ნომერი 5. მითითებულია სიმბოლოთი ბ(ბორიუმი). თავისუფალ მდგომარეობაში ბორის- უფერო, ნაცრისფერი ან წითელი კრისტალური ან მუქი ამორფული ნივთიერება. ცნობილია ბორის 10-ზე მეტი ალოტროპული მოდიფიკაცია, რომელთა წარმოქმნა და ურთიერთგადასვლები განისაზღვრება იმ ტემპერატურით, რომლითაც ბორი მიიღეს.
ქვითარი
ყველაზე სუფთა ბორი მიიღება ბოროჰიდრიდების პიროლიზით. ეს ბორი გამოიყენება ნახევარგამტარული მასალების წარმოებისთვის და წვრილი ქიმიური სინთეზებისთვის.
1. მეტალოთერმიის მეთოდი (ჩვეულებრივ რედუქცია მაგნიუმით ან ნატრიუმით):
2. ბორის ბრომიდის ორთქლის თერმული დაშლა ცხელ (1000-1200°C) ტანტალის მავთულზე წყალბადის თანდასწრებით:
ფიზიკური თვისებები
უკიდურესად მძიმე ნივთიერება (მეორე ბრილიანტი, ნახშირბადის ნიტრიდი, ბორის ნიტრიდი (ბორაზონი), ბორის კარბიდი, ბორი-ნახშირბად-სილიციუმის შენადნობი, სკანდიუმ-ტიტანის კარბიდი). მას აქვს მსხვრევადობა და ნახევარგამტარული თვისებები (ფართო უფსკრული ნახევარგამტარი).
ქიმიური თვისებები
მრავალ ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებში არამეტალური ბორი წააგავს სილიკონი.
ქიმიური ბორი საკმაოდ ინერტულია და ოთახის ტემპერატურაზე მხოლოდ რეაგირებს ფტორი:
როდესაც თბება, ბორი რეაგირებს სხვა ჰალოგენებთან და ქმნის ტრიჰალოიდებს აზოტიაყალიბებს ბორის ნიტრიდს BN, თან ფოსფორი- ფოსფიდი BP, ნახშირბადით - სხვადასხვა შემადგენლობის კარბიდები (B 4 C, B 12 C 3, B 13 C 2). ჟანგბადის ატმოსფეროში ან ჰაერში გაცხელებისას ბორი იწვის დიდი სითბოს გამოყოფით და წარმოქმნის ოქსიდს B 2 O 3:
ბორი უშუალოდ არ ურთიერთქმედებს წყალბადთან, თუმცა ცნობილია სხვადასხვა შემადგენლობის ბოროჰიდრიდების (ბორანი) საკმაოდ დიდი რაოდენობა, რომლებიც მიიღება ტუტე ან მიწის ტუტე ლითონების ბორიდების მჟავით დამუშავებით:
ძლიერად გაცხელებისას ბორი ავლენს აღდგენითი თვისებებს. მას შეუძლია, მაგალითად, აღდგენა სილიკონიან ფოსფორიმათი ოქსიდებიდან:
ბორის ეს თვისება შეიძლება აიხსნას ქიმიური ბმების ძალიან მაღალი სიმტკიცით ბორის ოქსიდში B 2 O 3.
ჟანგვის აგენტების არარსებობის შემთხვევაში, ბორი მდგრადია ტუტე ხსნარების მიმართ. ცხელ აზოტულ და გოგირდის მჟავებში და აკვა რეგიაში ბორი იხსნება ბორის მჟავას წარმოქმნით.
ბორის ოქსიდი ტიპიური მჟავე ოქსიდია. იგი რეაგირებს წყალთან და წარმოქმნის ბორის მჟავას:
როდესაც ბორის მჟავა ურთიერთქმედებს ტუტეებთან, მარილები წარმოიქმნება არა თავად ბორის მჟავისგან - ბორატებისგან (შეიცავს BO 3 3- ანიონს), არამედ ტეტრაბორატებს, მაგალითად:
განაცხადი
ელემენტარული ბორი
ბორი (ბოჭკოების სახით) ემსახურება როგორც გამაძლიერებელი აგენტი მრავალი კომპოზიციური მასალისთვის.
ბორი ასევე ხშირად გამოიყენება ელექტრონიკაში გამტარობის ტიპის შესაცვლელად სილიკონი.
ბორი გამოიყენება მეტალურგიაში, როგორც მიკროშენადნობი ელემენტი, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის ფოლადების გამკვრივებას.
34.ჰარა4A ჯგუფის ელემენტების მახასიათებლები. კალა, ტყვია.
(დამატება)
ჯგუფში შედის 5 ელემენტი: ორი არალითონი - ნახშირბადი და სილიციუმი, რომლებიც განლაგებულია პერიოდული სისტემის მეორე და მესამე პერიოდში და 3 ლითონი - გერმანიუმი (შუალედური არალითონებსა და ლითონებს შორის, კალა და ტყვია, რომელიც მდებარეობს დიდის ბოლოს. პერიოდები - IV, V, VI ყველა ამ ელემენტისთვის დამახასიათებელია ის, რომ მათ აქვთ 4 ელექტრონი გარე ენერგეტიკულ დონეზე და შესაბამისად მათ შეუძლიათ გამოიჩინონ დაჟანგვის მდგომარეობა +4-დან -4-მდე. ეს ელემენტები ქმნიან აირისებრ ნაერთებს წყალბადთან: CH4. , SiH4, SnH4, PbH4 ჰაერში გაცხელებისას ისინი ერწყმის ჟანგბადის ქვეჯგუფის ელემენტებს, გოგირდს და ჰალოგენებს.დაჟანგვის მდგომარეობა +4 მიიღება, როდესაც 1s ელექტრონი გადადის თავისუფალ p-ორბიტალზე.
ატომის რადიუსის მატებასთან ერთად მცირდება კავშირის სიძლიერე გარე ელექტრონებსა და ბირთვს შორის. მცირდება არალითონური თვისებები და იზრდება მეტალის თვისებები. (დნობის და დუღილის წერტილების შემცირება და ა.შ.)
ნახშირბადი (C), სილიციუმი (Si), გერმანიუმი (Ge), კალა (Sn), ტყვია (Pb) არის PSE-ის ძირითადი ქვეჯგუფის მე-4 ჯგუფის ელემენტები. გარე ელექტრონულ შრეზე ამ ელემენტების ატომებს აქვთ 4 ელექტრონი: ns 2 np 2. ქვეჯგუფში, ელემენტის ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად, იზრდება ატომის რადიუსი, სუსტდება არალითონური თვისებები და იზრდება მეტალის თვისებები: ნახშირბადი და სილიციუმი არის არალითონები, გერმანიუმი, კალა, ტყვია არის ლითონები.
Ზოგადი მახასიათებლები. ნახშირბადი და სილიციუმი
ნახშირბადის ქვეჯგუფი, რომელიც მოიცავს ნახშირბადს, სილიციუმს, გერმანიუმს, კალის და ტყვიას, არის პერიოდული ცხრილის მე-4 ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფი.
ამ ელემენტების ატომების გარე ელექტრონულ გარსში არის 4 ელექტრონი და მათი ელექტრონული კონფიგურაცია ზოგადად შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად: ns 2 np 2, სადაც n არის იმ პერიოდის რიცხვი, რომელშიც ქიმიური ელემენტი მდებარეობს. ჯგუფში ზემოდან ქვემოდან გადაადგილებისას, არალითონური თვისებები სუსტდება და მეტალის თვისებები იზრდება, ამიტომ ნახშირბადი და სილიციუმი არამეტალებია, ხოლო კალა და ტყვია ავლენენ ტიპიური ლითონების თვისებებს. წყალბადის ატომებთან კოვალენტური პოლარული ბმების წარმოქმნით, C და Si ავლენენ ფორმალურ ჟანგვის მდგომარეობას -4, ხოლო უფრო აქტიური არამეტალების (N, O, S) და ჰალოგენების შემთხვევაში ისინი აჩვენებენ ჟანგვის მდგომარეობებს +2 და +4. რეაქციების მექანიზმის გარკვევისას. , ნახშირბადის იზოტოპი 13 ზოგჯერ გამოიყენება C (ეტიკეტირებული ატომის მეთოდი). აქედან გამომდინარე, სასარგებლოა ვიცოდეთ, რომ ნახშირბადის იზოტოპების სიმრავლეა: 12 C - 98,89% და 13 C - 1,11%. თუ შემოვიფარგლებით იმ იზოტოპების ჩამოთვლებით, რომელთა სიმრავლე 0,01%-ზე მეტია, მაშინ სილიკონს აქვს 3 ასეთი იზოტოპი, გერმანიუმს – 5, კალის – 10 და ტყვიას – 4 სტაბილური იზოტოპი.
ნორმალურ პირობებში ნახშირბადი შეიძლება არსებობდეს ორი ალოტროპის სახით
მოდიფიკაციები: ბრილიანტი და გრაფიტი; ულტრასუფთა კრისტალური სილიციუმი
ნახევარგამტარი.
წყალბადის ნახშირბადის ქვეჯგუფის ელემენტების (E) ნაერთებს შორის განვიხილავთ EN 4 ტიპის ნაერთებს. E ატომის ბირთვის მუხტის გაზრდით, ჰიდრიდების სტაბილურობა მცირდება.
C-დან Pb-ზე გადაადგილებისას +4 ჟანგვის მდგომარეობით ნაერთების სტაბილურობა
მცირდება და +2-ით იზრდება. EO 2 ოქსიდების მჟავე ხასიათი მცირდება, ხოლო EO ოქსიდების ძირითადი ხასიათი იზრდება.
Ნახშირბადის
ნახშირბადი ბუნებრივად გვხვდება ალმასის და გრაფიტის სახით. წიაღისეული ნახშირი შეიცავს მას: 92%-დან ანტრაციტში, 80%-მდე ყავისფერ ნახშირში. თანმიმდევრულ მდგომარეობაში ნახშირბადი გვხვდება კარბიდებში: CaCO 3 ცარცი, კირქვა და მარმარილო, MgCO 3 CaCO 3 - დოლომიტი,
MgCO 3 - მაგნეზიტი. ჰაერში ნახშირბადი შეიცავს ნახშირორჟანგის სახით (0,03% მოცულობით). ნახშირბადს ასევე შეიცავს ზღვის წყალში გახსნილი ნაერთები.
ნახშირბადი გვხვდება მცენარეებსა და ცხოველებში და გვხვდება ნავთობსა და ბუნებრივ აირში.
აქტიურ არამეტალებთან რეაქციაში ნახშირბადი ადვილად იჟანგება:
2 C + O 2 = 2 CO,
C + 2 F 2 = CF 4.
ნახშირბადს ასევე შეუძლია გამოავლინოს შემცირების თვისებები რთულ ნივთიერებებთან ურთიერთობისას:
C + 2 CuO = 2 Cu + CO 2,
C + 2 H 2 SO 4 (კონს.) = CO 2 + 2 SO 2 + H 2 O,
2 C + BaSO 4 = BaS + 2 CO 2.
ლითონებთან და ნაკლებად აქტიურ არალითონებთან რეაქციებში ნახშირბადი არის ჟანგვის აგენტი: 2C + H 2 = C 2 H 2,
2 C + Ca CaC 2,
3 C + 4 Al = Al 4 C 3.
ალუმინის კარბიდი ნამდვილი კარბიდია: ნახშირბადის თითოეული ატომი დაკავშირებულია ლითონის ატომებთან ოთხივე ვალენტური ბმით. კალციუმის კარბიდი არის აცეტილენიდი, რადგან ნახშირბადის ატომებს შორის არსებობს სამმაგი კავშირი. ამიტომ, როდესაც ალუმინის კარბიდი ურთიერთქმედებს წყალთან, გამოიყოფა მეთანი, ხოლო როდესაც კალციუმის კარბიდი წყალთან ურთიერთქმედებს, გამოიყოფა აცეტილენი.
Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4,
CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2.
ქვანახშირი გამოიყენება როგორც საწვავი და გამოიყენება სინთეზური გაზის წარმოებისთვის. ელექტროდები მზადდება გრაფიტისგან, გრაფიტის წნელები გამოიყენება მოდერატორად
ნეიტრონები ბირთვულ რეაქტორებში. ბრილიანტი გამოიყენება საჭრელი ხელსაწყოების და აბრაზიული ნივთების დასამზადებლად; მოჭრილი ბრილიანტი ძვირფასი ქვებია.
სილიკონი
სილიციუმი ბუნებაში გვხვდება მხოლოდ შეკრული სახით SiO2 სილიციუმის დიოქსიდისა და სხვადასხვა სილიციუმის მჟავას მარილების (სილიკატების) სახით. ეს არის მეორე (ჟანგბადის შემდეგ) ყველაზე უხვი ქიმიური ელემენტი დედამიწის ქერქში (27,6%).
1811 წელს ფრანგებმა ჯ.
SiF 4 + 4 K = 4 KF + Si
და მხოლოდ 1824 წელს შვედმა ჯ.ბერცელიუსმა მიიღო სილიციუმი რეაქციის შედეგად:
K 2 SiF 6 + 4 K = 6 KF + Si,
დაამტკიცა, რომ ეს არის ახალი ქიმიური ელემენტი. ახლა სილიციუმი მიიღება სილიციუმისგან:
SiO 2 + 2 Mg = Si + 2 MgO,
3SiO 2 + 4Al = Si + 2Al 2 O 3,
მისი შემცირება მაგნიუმით ან ნახშირბადით. ასევე გამოდის, როდესაც სილანი იშლება:
SiH 4 = Si + 2 H 2.
არალითონებთან რეაქციების დროს სილიციუმი შეიძლება დაჟანგდეს (ანუ Si არის შემამცირებელი აგენტი):
Si + O 2 = SiO 2,
Si + 2 F 2 = SiF 4,
სილიციუმი ხსნადია ტუტეებში:
Si + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2 H 2,
უხსნადი მჟავებში (გარდა ჰიდროფლუორმჟავისა).
ლითონებთან რეაქციებში სილიციუმი ავლენს ჟანგვის თვისებებს:
2 მგ + Si = Mg 2 Si.
როდესაც მაგნიუმის სილიციდი იშლება მარილმჟავასთან ერთად, მიიღება სილანი:
Mg 2 Si + 4 HCl = 2MgCl 2 + SiH 4.
სილიკონი გამოიყენება რკინისა და სპილენძის საფუძველზე მრავალი შენადნობის დასამზადებლად
და ალუმინის. ფოლადისა და თუჯისთვის სილიციუმის დამატება აუმჯობესებს მათ მექანიკურ თვისებებს. სილიციუმის დიდი დანამატები იძლევა რკინის შენადნობებს მჟავას წინააღმდეგობას.
ულტრა სუფთა სილიციუმი არის ნახევარგამტარი და გამოიყენება მიკროჩიპების დასამზადებლად და მზის უჯრედების წარმოებაში.
ჟანგბადის ნაერთები. მომზადება, თვისებები და აპლიკაციები
ნახშირბადის ოქსიდები
ნახშირბადის (II) მონოქსიდი (CO - ნახშირბადის მონოქსიდი)
CO არის შხამიანი გაზი, უფერო და უსუნო, წყალში ცუდად ხსნადი.
ქვითარი
ლაბორატორიაში CO მიიღება ფორმულის ან ოქსილის მჟავის დაშლით (კონცენტრირებული H 2 SO 4-ის თანდასწრებით):
HCOOH = CO + H 2 O,
H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O
ან თუთიის მტვრის გაცხელებით კალციუმის კარბონატით:
CaCO 3 + Zn = CaO + ZnO + CO.
ქარხნულ გარემოში CO იწარმოება ჰაერის ან ნახშირორჟანგის ცხელი ნახშირის გავლით:
2C + O 2 = 2CO,
Თვისებები
ნახშირბადის მონოქსიდის შხამიანი მოქმედება გამოწვეულია იმით, რომ ჰემოგლობინის მიდრეკილება ნახშირბადის მონოქსიდთან უფრო მეტია, ვიდრე ჟანგბადთან. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება კარბოქსიჰემოგლობინი და ამით ბლოკავს ორგანიზმში ჟანგბადის გადაცემას.
ნახშირბადის (II) ოქსიდი ადვილად იჟანგება და იწვის ჰაერში, გამოყოფს დიდი რაოდენობით სითბოს:
2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 577 კჯ/მოლი.
CO ამცირებს ბევრ ლითონს მათი ოქსიდებიდან:
FeO + CO = Fe + CO 2,
CuO + CO = Cu + CO 2 .
CO ადვილად განიცდის დამატებით რეაქციებს:
CO + Cl 2 = COCl 2,
CO + NaOH = HCOONa,
Ni + 4 CO = Ni (CO) 4 .
ინდუსტრიაში ხშირად გამოიყენება არა სუფთა CO, არამედ მისი სხვადასხვა ნარევები სხვა გაზებთან. მწარმოებელი გაზი იწარმოება ლილვის ღუმელში ცხელი ნახშირის გავლით ჰაერის გავლისას:
2 C + O 2 = 2 CO + 222 კჯ.
წყლის გაზი წარმოიქმნება წყლის ორთქლის ცხელი ნახშირის გავლით:
C + H 2 O = CO + H 2 - 132 კჯ.
პირველი რეაქცია ეგზოთერმულია, მეორე კი სითბოს შთანთქმით ხდება. თუ ორივე პროცესი ერთმანეთს ენაცვლება, შესაძლებელია ღუმელში საჭირო ტემპერატურის შენარჩუნება. გენერატორისა და წყლის გაზის შერწყმისას მიიღება შერეული აირი. ეს აირები გამოიყენება არა მხოლოდ როგორც საწვავი, არამედ, მაგალითად, მეთანოლის სინთეზისთვის:
CO + 2H 2 = CH 3 OH.
ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) (CO 2 - ნახშირორჟანგი)
CO 2 არის უფერო, აალებადი, უსუნო გაზი. ის გამოიყოფა ცხოველების სუნთქვისას. მცენარეები შთანთქავენ CO 2-ს და გამოყოფენ ჟანგბადს. ჰაერი ჩვეულებრივ შეიცავს 0,03% ნახშირორჟანგს. ადამიანის საქმიანობის გამო (ტყის უკონტროლო განადგურება,
უფრო და უფრო მეტ ქვანახშირს, ნავთობს და გაზს წვას), ატმოსფეროში CO 2 შემცველობა თანდათან იზრდება, რაც იწვევს სათბურის ეფექტს და ემუქრება კაცობრიობას ეკოლოგიური კატასტროფით.
ქვითარი
ლაბორატორიაში CO 2 მიიღება კიპის აპარატში მარმარილოს მარილმჟავით დამუშავებით:
CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.
არსებობს მრავალი რეაქცია, რომელიც იწვევს CO 2-ს:
KHCO 3 + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O + CO 2,
C + O 2 = CO 2,
2 CO + O 2 = 2 CO 2,
Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 Ї + CO 2 + H 2 O,
CaCO 3 = CaO + CO 2,
BaSO 4 + 2 C = BaS + 2 CO 2,
C + 2 H 2 SO 4 (კონკ) = CO 2 + 2 SO 2 + 2H 2 O,
C + 4 HNO 3 (conc) = CO 2 + 4 NO 2 + 2 H 2 O.
Თვისებები
როდესაც CO 2 იხსნება წყალში, წარმოიქმნება ნახშირმჟავა:
H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3.
CO 2-ისთვის ცნობილია ყველა ის რეაქცია, რომელიც დამახასიათებელია მჟავა ოქსიდებისთვის:
Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3,
Ca(OH) 2 + 2 CO 2 = Ca(HCO 3) 2,
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.
ანთებული Mg აგრძელებს წვას ნახშირორჟანგში:
CO 2 + 2 მგ = 2 MgO + C.
ნახშირბადის მჟავა არის სუსტი ორფუძიანი მჟავა:
H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3
H + +HCO 3 - = H + +CO 3 2-
და შეუძლია სუსტი მჟავების გადაადგილება მათი მარილების ხსნარებიდან:
Na 2 SiO 3 + CO 2 + H 2 O = H 2 SiO 3 + Na 2 CO 3,
KCN + CO 2 + H 2 O = KHCO 3 + HCN.
ნახშირმჟავას მარილები. კარბონატები და ბიკარბონატები
მარილების მიღების ზოგადი მეთოდები ასევე დამახასიათებელია ნახშირმჟავას მარილების მისაღებად:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2,
Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = 2 CaCO 3 + 2 H 2 O.
ტუტე ლითონისა და ამონიუმის კარბონატები წყალში ძალიან ხსნადია და
ექვემდებარება ჰიდროლიზს. ყველა სხვა კარბონატი პრაქტიკულად უხსნადია:
Na 2 CO 3 + H 2 O = 2 Na + + OH - + HCO 3 - .
შედარებით დაბალი გათბობით, ჰიდროკარბონატები იშლება:
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.
კარბონატების კალცინისას მიიღება ლითონის ოქსიდები და CO 2:
CaCO 3 = CaO + CO 2.
კარბონატები ადვილად იშლება უფრო ძლიერი (ნახშირბადის) მჟავებით:
MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + CO 2 + H 2 O.
CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O.
კარბონატების ქვიშით კალცინისას, SiO 2 ანაცვლებს უფრო აქროლად ოქსიდს:
Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2.
განაცხადი
ნატრიუმის კარბონატი Na 2 CO 3 (სოდა ნაცარი) და მისი კრისტალის ჰიდრატი Na 2 CO 3 10H 2 O
(კრისტალური სოდა) გამოიყენება მინის, საპნის, მერქნისა და ქაღალდის მრეწველობაში. ნატრიუმის ბიკარბონატი NaHCO 3 (საცხობი სოდა)
გამოიყენება კვების მრეწველობაში და მედიცინაში. კირქვა არის სამშენებლო ქვა და ნედლეული კირის წარმოებისთვის.
სილიციუმის (IV) ოქსიდები (SiO 2 )
სილიციუმი SiO 2 ბუნებაში არსებობს კრისტალური (ძირითადად კვარცი) და ამორფული (მაგალითად, ოპალი SiO 2 nH 2 O) ფორმით.
ქვითარი
SiO 2 არის მჟავე ოქსიდი, რომელიც შეიძლება მიღებულ იქნას რეაქციებით:
Si + O 2 = SiO 2,
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O,
SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O.
Თვისებები
ლითონებთან ან ნახშირბადთან ურთიერთობისას SiO 2 შეიძლება შემცირდეს სილიკონამდე
SiO 2 + 2 Mg = Si + 2 MgO,
SiO 2 + 2 C = Si + 2 CO
ან მიეცით კარბორუნდი (SiC) SiO 2 + 3 C = SiC + 2 CO.
როდესაც SiO 2 შერწყმულია ლითონის ოქსიდებთან, ტუტეებთან და ზოგიერთ მარილთან, წარმოიქმნება სილიკატები:
SiO 2 + 2 NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O,
SiO 2 + K 2 CO 3 = K 2 SiO 3 + CO 2,
SiO 2 + CaO = CaSiO 3.
მჟავებს არ აქვთ გავლენა SiO 2-ზე. გამონაკლისი არის ჰიდროფლორინის მჟავა:
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O,
SiF 4 + 2HF = H 2,
SiO 2 + 6HF = H 2 + 2H 2 O.
სილიციუმის მჟავა H 2 SiO 3 სილიციუმის მჟავების ოჯახიდან ყველაზე მარტივია. მისი ზოგადი ფორმულაა xSiO 2 yH 2 O. მისი მიღება შესაძლებელია სილიკატებიდან
Na 2 SiO 3 + 2 HCl = H 2 SiO 3 + 2 NaCl.
გაცხელებისას სილიციუმის მჟავა იშლება:
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O.
სილიკატები
ცნობილია მრავალი ასეული სილიკატური მინერალი. ისინი შეადგენენ დედამიწის ქერქის მასის 75%-ს. მათ შორის ბევრია ალუმინოსილიკატები. სილიკატები ცემენტის, მინის, ბეტონისა და აგურის ძირითადი შემადგენელი ნაწილია.
წყალში ხსნადი მხოლოდ Na და K სილიკატებია, მათ წყალხსნარებს „თხევადი მინა“ ეწოდება. ჰიდროლიზის დროს ამ ხსნარებს აქვთ ტუტე რეაქცია. ისინი გამოიყენება მჟავაგამძლე ცემენტისა და ბეტონის წარმოებისთვის.
