REDOKS REAKSİYONLARI
Reaksiyona giren bileşikleri oluşturan elementlerin atomlarının oksidasyon durumlarında bir değişikliğin meydana geldiği reaksiyonlar arandı redoks.
Paslanma durumu(c.o.) bir bileşikteki bir elementin yüküdür ve bileşiğin iyonlardan oluştuğu varsayımına dayanarak hesaplanır. Oksidasyon durumunun belirlenmesi aşağıdaki hükümler kullanılarak gerçekleştirilir:
1. Basit bir maddedeki bir elementin, örneğin Zn, Ca, H2, Br2, S, O2'deki oksidasyon durumu sıfırdır.
2. Bileşiklerdeki oksijenin oksidasyon durumu genellikle -2'dir. Bunun istisnaları H 2 +1 O 2 –1, Na 2 +1 O 2 –1 ve oksijen florür O +2 F2 peroksitleridir.
3. Çoğu bileşikte hidrojenin oksidasyon durumu, tuz benzeri hidritler, örneğin Na +1 H -1 hariç, +1'dir.
4. Alkali metaller sabit bir oksidasyon durumuna sahiptir (+1); berilyum Be ve magnezyum Mg (+2); toprak alkali metaller Ca, Sr, Ba (+2); flor (–1).
5. Nötr bir moleküldeki elementlerin oksidasyon durumlarının cebirsel toplamı, karmaşık bir iyonda - iyonun yükü sıfıra eşittir.
Örnek olarak, K 2 Cr 2 O 7 bileşiğindeki kromun ve anyondaki (NO 2) nitrojenin oksidasyon durumunu hesaplayalım -
K 2 +1 Cr 2 XÇ 7 –2 2∙(+1)+ 2 X + 7 (–2) = 0 X = + 6
(NO 2) – X + 2 (–2) = –1 X = + 3
Redoks reaksiyonlarında elektronlar bir atomdan, molekülden veya iyondan diğerine aktarılır. Oksidasyon – oksidasyon durumunda bir artışın eşlik ettiği bir atom, molekül veya iyon tarafından elektron kaybetme süreci. İyileşmek – oksidasyon durumunda bir azalmanın eşlik ettiği elektron ekleme süreci.
-4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8
Kurtarma işlemi
Oksidasyon ve redüksiyon aynı anda meydana gelen birbiriyle ilişkili süreçlerdir.
Oksitleyici maddeler arandı Bir reaksiyon sırasında elektron kazanan maddeler (atomlar, iyonlar veya moleküller), restoratörler – elektron veren maddeler. Oksitleyici maddeler halojen atomları ve oksijen, pozitif yüklü metal iyonları (Fe 3+, Au 3+, Hg 2+, Cu 2+, Ag +), kompleks iyonlar ve en yüksek oksidasyon durumunda metal atomları içeren moleküller (KMnO 4, K2Cr207, NaBiO3, vb.), pozitif oksidasyon durumunda metal olmayan atomlar (HNO3, konsantre H2S04, HClO, HClO3, KClO3, NaBrO, vb.).
Tipik indirgeyici maddeler hemen hemen tüm metaller ve serbest durumdaki birçok metal olmayan (karbon, hidrojen), negatif yüklü metal olmayan iyonlar (S 2-, I-, Br-, Cl-, vb.), pozitif yüklü metal iyonlarıdır. en düşük oksidasyon durumunda (Sn 2+, Fe 2+, Cr 2+, Mn 2+, Cu +, vb.).
Maksimum ve minimum oksidasyon durumlarında elementler içeren bileşikler sırasıyla yalnızca oksitleyici maddeler (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, HNO 3, H 2 SO 4, PbO 2) veya yalnızca indirgeyici maddeler (KI, Na) olabilir. 2S, NH3). Bir madde ara oksidasyon durumunda bir element içeriyorsa, reaksiyon koşullarına bağlı olarak hem oksitleyici madde hem de indirgeyici madde olabilir. Örneğin, +3 oksidasyon durumunda nitrojen içeren potasyum nitrit KNO2, oksidasyon durumunda -1 oksijen içeren hidrojen peroksit H202, güçlü oksitleyici maddelerin varlığında ve aktif indirgeyici ile etkileşime girdiğinde indirgeyici özellikler sergiler. ajanlar oksitleyici ajanlardır.
Redoks reaksiyonları için denklemler oluştururken aşağıdaki sıraya uyulması önerilir:
1. Başlangıç maddelerinin formüllerini yazınız. Değiştirebilecek elementlerin oksidasyon durumunu belirleyin, oksitleyici maddeyi ve indirgeyici maddeyi bulun. Reaksiyon ürünlerini yazınız.
2. Yükseltgenme ve indirgeme işlemleri için denklemler oluşturun. Çarpanları (ana katsayılar), oksidasyon sırasında verilen elektronların sayısı, indirgeme sırasında kabul edilen elektronların sayısına eşit olacak şekilde seçin.
3. Reaksiyon denklemindeki katsayıları düzenleyin.
K 2 Cr 2 +6 Ö 7 + 3H 2 S -2 + 4H 2 SO 4 = Cr 2 +3 (SO 4) 3 + 3S 0 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
oksitleyici ajan indirgeyici ortam
oksidasyon S -2 – 2ē → S 0 ½3
indirgeme 2Cr +6 + 6ē → 2Cr +3 ½1
Birçok redoks reaksiyonunun doğası, meydana geldikleri ortama bağlıdır. Asidik bir ortam oluşturmak için çoğunlukla seyreltik sülfürik asit kullanılır ve alkali bir ortam oluşturmak için sodyum veya potasyum hidroksit çözeltileri kullanılır.
Üç tür redoks reaksiyonu vardır: moleküller arası, molekül içi, orantısızlık. Moleküller arası redoks reaksiyonları - bunlar oksitleyici maddenin ve indirgeyici maddenin farklı maddelerde olduğu reaksiyonlardır. Yukarıda tartışılan reaksiyon bu tipe aittir. İLE moleküliçi reaksiyonlar şunları içerir: burada oksitleyici madde ve indirgeyici madde aynı madde içindedir.
2KCl +5 O 3 -2 = 2KCl -1 + 3O 2 0
indirgeme Cl +5 + 6ē → Cl - ½2 Cl +5 - oksitleyici madde
oksidasyon 2O -2 - 4ē → O 2 0 ½3 O -2 - indirgeyici madde
Tepkilerde orantısızlık(oto-oksidasyon - kendi kendini iyileştirme) Aynı maddenin molekülleri birbirleriyle oksitleyici madde ve indirgeyici madde olarak reaksiyona girer.
3K 2 Mn +6 Ö 4 + 2H 2 Ö = 2KMn +7 Ö 4 + Mn +4 Ö 2 + 4KOH
oksidasyon Mn +6 - ē → Mn +7 ½ 2 Mn +6 - indirgeyici madde
indirgeme Mn +6 + 2ē → Mn +4 ½ 1 Mn +6 - oksitleyici madde
Ders türü. Yeni bilgi edinmek.
Dersin Hedefleri.Eğitici.Öğrencilere, elementlerin oksidasyon durumlarındaki değişikliklere dayanan yeni bir kimyasal reaksiyon sınıflandırmasını tanıtmak - oksidasyon-indirgeme reaksiyonları (ORR); Öğrencilere elektronik denge yöntemini kullanarak katsayıları düzenlemeyi öğretin.
Gelişimsel. Mantıksal düşünmenin, analiz etme ve karşılaştırma yeteneğinin gelişimini sürdürmek ve konuya ilgi geliştirmek.
Eğitici.Öğrencilerin bilimsel dünya görüşünü oluşturmak; çalışma becerilerini geliştirmek.
Yöntemler ve metodolojik teknikler. Hikaye, konuşma, görsel araçların gösterimi, öğrencilerin bağımsız çalışmaları.
Ekipman ve reaktifler. Rodos Heykeli'nin görüntüsüyle çoğaltma, elektronik denge yöntemini kullanarak katsayıları düzenlemek için algoritma, tipik oksitleyici ve indirgeyici ajanların tablosu, bulmaca; Fe (çivi), NaOH, CuSO 4 çözeltileri.
DERSLER SIRASINDA
Giriş kısmı
(motivasyon ve hedef belirleme)
Öğretmen. 3. yüzyılda. M.Ö. Rodos adasında, Helios'un (Yunan Güneş tanrısı) devasa bir heykeli şeklinde bir anıt inşa edildi. Dünyanın harikalarından biri olan Rodos Heykeli'nin görkemli tasarımı ve mükemmel uygulaması, onu gören herkesi hayrete düşürdü.
Heykelin tam olarak neye benzediğini bilmiyoruz ancak bronzdan yapıldığını ve yaklaşık 33 m yüksekliğe ulaştığını biliyoruz.Heykel, heykeltıraş Haret tarafından yapılmış ve yapımı 12 yıl sürmüştür.
Bronz kabuk demir bir çerçeveye tutturuldu. İçi boş heykel alttan yapılmaya başlandı ve büyüdükçe daha sağlam olması için içi taşlarla dolduruldu. Tamamlanmasından yaklaşık 50 yıl sonra Colossus çöktü. Deprem sırasında diz hizasında kırıldı.
Bilim adamları, bu mucizenin kırılganlığının asıl nedeninin metal korozyonu olduğuna inanıyor. Ve korozyon süreci redoks reaksiyonlarına dayanmaktadır.
Bugünkü dersimizde redoks reaksiyonlarını öğreneceksiniz; “İndirgeyici madde” ve “oksitleyici madde” kavramlarını, indirgeme ve oksidasyon süreçlerini öğrenmek; Katsayıları redoks reaksiyonlarının denklemlerine yerleştirmeyi öğrenin. Dersin tarihini ve konusunu çalışma kitaplarınıza yazın.
Yeni materyal öğrenme
Öğretmen iki gösteri deneyi gerçekleştirir: bakır(II) sülfatın alkali ile etkileşimi ve aynı tuzun demir ile etkileşimi.
Öğretmen. Gerçekleştirilen reaksiyonların moleküler denklemlerini yazınız. Her denklemde, başlangıç maddelerinin ve reaksiyon ürünlerinin formüllerindeki elementlerin oksidasyon durumlarını düzenleyin.
Öğrenci tahtaya reaksiyon denklemlerini yazar ve oksidasyon durumlarını atar:
Öğretmen. Bu reaksiyonlarda elementlerin oksidasyon durumları değişti mi?
Öğrenci. İlk denklemde elementlerin oksidasyon durumları değişmedi, ancak ikincisinde bakır ve demir için değişti..
Öğretmen. İkinci reaksiyon redoks reaksiyonudur. Redoks reaksiyonlarını tanımlamaya çalışın.
Öğrenci. Reaktanları ve reaksiyon ürünlerini oluşturan elementlerin oksidasyon durumlarında değişikliklere neden olan reaksiyonlara redoks reaksiyonları denir.
Öğrenciler öğretmenin talimatıyla redoks reaksiyonlarının tanımını not defterlerine yazarlar.
Öğretmen. Redoks reaksiyonu sonucunda ne oldu? Reaksiyondan önce demirin oksidasyon durumu 0'dı, reaksiyondan sonra +2 oldu. Gördüğümüz gibi oksidasyon durumu arttı, bu nedenle demir 2 elektron verir.
Bakırın reaksiyondan önce oksidasyon durumu +2, reaksiyondan sonra ise 0'dır.Gördüğümüz gibi oksidasyon durumu azalmıştır. Bu nedenle bakır 2 elektron kabul eder.
Demir elektron verir, indirgeyici bir maddedir ve elektron aktarma işlemine oksidasyon denir.
Bakır elektronları kabul eder, oksitleyici bir maddedir ve elektron ekleme işlemine indirgeme denir.
Bu süreçlerin diyagramlarını yazalım:
Bu nedenle, “indirgeyici madde” ve “oksitleyici madde” kavramlarının tanımını verin.
Öğrenci. Elektron veren atom, molekül veya iyonlara indirgeyici maddeler denir.
Elektron kazanan atom, molekül veya iyonlara oksitleyici maddeler denir.
Öğretmen. İndirgeme ve oksidasyon süreçlerini nasıl tanımlayabiliriz?
Öğrenci. İndirgeme, bir atomun, molekülün veya iyonun elektron kazandığı süreçtir.
Oksidasyon, elektronların bir atom, molekül veya iyon tarafından aktarılması işlemidir.
Öğrenciler dikteden elde edilen tanımları bir deftere yazıp çizerler.
Hatırlamak!
Elektronları bağışlayın ve oksitleyin.
Elektronları alın - kurtarın.
Öğretmen. Oksidasyona her zaman indirgeme eşlik eder ve bunun tersi de, indirgeme her zaman oksidasyonla ilişkilidir. İndirgeyici maddenin verdiği elektronların sayısı, oksitleyici maddenin kazandığı elektronların sayısına eşittir.
Redoks reaksiyonlarının denklemlerindeki katsayıları seçmek için iki yöntem kullanılır - elektronik denge ve elektron-iyon dengesi (yarı reaksiyon yöntemi).
Sadece elektronik denge yöntemini ele alacağız. Bunu yapmak için, elektronik denge yöntemini (bir Whatman kağıdı üzerinde tasarlanmış) kullanarak katsayıları düzenlemek için bir algoritma kullanıyoruz.
ÖRNEK Elektronik denge yöntemini kullanarak bu reaksiyon şemasındaki katsayıları düzenleyin, oksitleyici maddeyi ve indirgeyici maddeyi belirleyin, oksidasyon ve indirgeme işlemlerini belirtin:
Fe203 + CO Fe + CO2.
Elektronik denge yöntemini kullanarak katsayıları düzenlemek için algoritmayı kullanacağız.
3. Oksidasyon durumlarını değiştiren elementleri yazalım:
4. Verilen ve alınan elektronların sayısını belirleyen elektronik denklemler oluşturalım:
5. Verilen ve alınan elektronların sayısı aynı olmalıdır çünkü Ne başlangıç malzemeleri ne de reaksiyon ürünleri yüklenmez. Verilen ve alınan elektronların sayısını, en küçük ortak katı (LCM) ve ek faktörleri seçerek eşitliyoruz:
6. Ortaya çıkan çarpanlar katsayılardır. Katsayıları reaksiyon şemasına aktaralım:
Fe203 + 3CO = 2Fe + 3CO2.
Birçok reaksiyonda oksitleyici veya indirgeyici maddeler olan maddelere tipik denir.
Bir parça Whatman kağıdı üzerine yapılmış bir masa asılır.
Öğretmen. Redoks reaksiyonları çok yaygındır. Bunlar yalnızca korozyon süreçleriyle değil aynı zamanda canlı bir organizmada meydana gelen fermantasyon, çürüme, fotosentez ve metabolik süreçlerle de ilişkilidir. Yakıtın yanması sırasında gözlemlenebilirler. Redoks süreçleri doğadaki maddelerin döngülerine eşlik eder.
Atmosferde her gün yaklaşık 2 milyon ton nitrik asit oluştuğunu biliyor muydunuz?
Yılda 700 milyon ton, zayıf bir çözelti halinde yağmurla birlikte yere düşüyor (insan yılda sadece 30 milyon ton nitrik asit üretiyor).
Atmosferde neler oluyor?
Havanın hacminin %78'i nitrojen, %21'i oksijen ve %1'i diğer gazlardan oluşur. Yıldırım deşarjlarının etkisi altında ve Dünya'da saniyede ortalama 100 şimşek çakması meydana geldiğinde, nitrojen molekülleri oksijen molekülleri ile etkileşime girerek nitrik oksit (II) oluşturur:
Nitrik oksit(II), atmosferik oksijen tarafından kolayca nitrik okside(IV) oksitlenir:
HAYIR + O 2 HAYIR 2 .
Ortaya çıkan nitrojen oksit (IV), oksijen varlığında atmosferik nem ile reaksiyona girerek nitrik asite dönüşür:
NO 2 + H 2 O + O 2 HNO 3.
Bu reaksiyonların tümü redokstur.
Egzersiz yapmak . Elektronik denge yöntemini kullanarak verilen reaksiyon şemalarındaki katsayıları düzenleyin, oksitleyici maddeyi, indirgeyici maddeyi, oksidasyon ve indirgeme işlemlerini belirtin.
Çözüm
1. Elementlerin oksidasyon durumlarını belirleyelim:
2. Yükseltgenme durumları değişen elementlerin sembollerini vurgulayalım:
3. Yükseltgenme durumları değişen elementleri yazalım:
4. Elektronik denklemler oluşturalım (verilen ve alınan elektronların sayısını belirleyelim):
5. Verilen ve alınan elektron sayısı aynıdır.
6. Elektronik devrelerdeki katsayıları reaksiyon diyagramına aktaralım:
Daha sonra öğrencilerden elektronik denge yöntemini kullanarak katsayıları bağımsız olarak düzenlemeleri, oksitleyici maddeyi, indirgeyici maddeyi belirlemeleri ve doğada meydana gelen diğer işlemlerde oksidasyon ve indirgeme süreçlerini belirtmeleri istenir.
Diğer iki reaksiyon denklemi (katsayılı) şu şekildedir:
Görevlerin doğruluğu tepegöz kullanılarak kontrol edilir.
Son bölüm
Öğretmen öğrencilerden okudukları materyale göre bir bulmaca çözmelerini ister. Çalışmanın sonucu doğrulama için gönderilir.
Çözdükten sonra bulmaca KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, O 3 maddelerinin güçlü olduğunu öğreneceksiniz ... (dikey (2)).
Yatay olarak:
1. Diyagram hangi süreci yansıtıyor:
3. Tepki
N2 (g.) + 3H2 (g.) 2NH3 (g.) + Q
redokstur, tersinirdir, homojendir, ....
4. ... karbon(II) tipik bir indirgeyici maddedir.
5. Diyagram hangi süreci yansıtıyor:
6. Redoks reaksiyonlarının denklemlerindeki katsayıları seçmek için elektronik... yöntemini kullanın.
7. Diyagrama göre alüminyum bir elektrondan vazgeçti.
8. Tepki olarak:
H2 + Cl2 = 2HCl
hidrojen H 2 – ... .
9. Hangi tür reaksiyonlar her zaman yalnızca redokstur?
10. Basit maddelerin oksidasyon durumu….
11. Tepki olarak:
indirgen madde -….
Ev ödevi. O.S. Gabrielyan'ın ders kitabına göre “Kimya-8” § 43, s. 178–179, örn. 1, 7 yazılı olarak.
Görev (ev için). İlk uzay gemilerinin ve denizaltıların tasarımcıları bir sorunla karşı karşıyaydı: Gemide ve uzay istasyonlarında sabit bir hava bileşimi nasıl korunur? Fazla karbondioksitten kurtulup oksijeni yenilemek mi istiyorsunuz? Bir çözüm bulundu.
Potasyum süperoksit KO2, karbondioksit ile etkileşimin bir sonucu olarak oksijeni oluşturur:
Gördüğünüz gibi bu bir redoks reaksiyonudur. Bu reaksiyondaki oksijen hem oksitleyici hem de indirgeyici bir maddedir.
Bir uzay görevinde kargonun her gramı önemlidir. Uçuşun 10 gün sürmesi ve mürettebatın iki kişiden oluşması durumunda, uzay uçuşunda alınması gereken potasyum süperoksit miktarını hesaplayınız. Bir kişinin günde 1 kg karbondioksit soluduğu bilinmektedir.
(Cevap: 64,5 kg KO 2. )
Ödev (artan zorluk seviyesi). Rodos Heykeli'nin yok olmasına yol açabilecek redoks reaksiyonlarının denklemlerini yazın. Bu dev heykelin, nemli Akdeniz havasının tuzlarla yüklü olduğu, günümüz Türkiye kıyılarının açıklarında, Ege Denizi'ndeki bir adada bulunan bir liman şehrinde durduğunu unutmayın. Bronzdan (bakır ve kalay alaşımı) yapılmış ve demir bir çerçeve üzerine monte edilmiştir.
Edebiyat
Gabrielyan O.S.. Kimya-8. M.: Bustard, 2002;
Gabrielyan O.S., Voskoboynikova N.P., Yashukova A.V.Öğretmenin el kitabı. 8. sınıf. M.: Bustard, 2002;
Cox R., Morris N.. Dünyanın yedi Harikası. Antik dünya, Orta Çağ, zamanımız. M.: BMM AO, 1997;
Küçük çocuk ansiklopedisi. Kimya. M.: Rusya Ansiklopedik Ortaklığı, 2001; Çocuklar için ansiklopedi "Avanta+". Kimya. T. 17. M.: Avanta+, 2001;
Khomchenko G.P., Sevastyanova K.I. Redoks reaksiyonları. M.: Eğitim, 1989.
ve kurtarma:
1. P + HNO3 + H2O = H3PO4 + HAYIR
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
Elektronik denge yöntemini kullanarak redoks reaksiyon şemalarındaki katsayıları seçin ve oksidasyon ve indirgeme sürecini belirtin:
CuO+ NH3= Cu + N2 +H2O
Ag +HNO3 = AgNO3 + NO +H2O
Zn + HNO3= Zn (NO3)2 + N2 + H2O
Cu +H2SO4= CuSO4 +SO2 +H2O
Çözmeme yardım et: ELEKTROLİTİK AYRIŞMA. REDOKS REAKSİYONLARIBölüm A
A2 Özel bir cihaz kullanarak çeşitli maddelerin elektriksel iletkenliğini incelerken öğrenciler aşağıdakileri gözlemlediler:
Aşağıdaki maddelerden hangisi camın içindeydi?
1) şeker (çözelti)
2) KS1 (katı) 3) NaOH (p-p) 4) alkol
A4 Baryum klorür ve sülfürik asit çözeltilerinin etkileşimi kısaltılmış iyonik denkleme karşılık gelir
1)H+ + SG=HC1
2)Ba2+ + SO42- =BaSO4
3) CO32- + 2H+ = H2O + CO2
4) Ba2+ + CO3- = BaCO3
A5 Gümüş nitrat ve hidroklorik asit çözeltileri arasındaki reaksiyon tamamlanmaya doğru ilerliyor çünkü
1) her iki madde de elektrolittir
2) gümüş nitrat bir tuzdur
3) çözünmeyen gümüş klorür oluşur
4) çözünür nitrik asit oluşur
A7 H+ + OH = H2O denklemi etkileşimin özünü yansıtır
1) hidroklorik asit ve baryum hidroksit
2) sülfürik asit ve bakır(II) hidroksit
3) fosforik asit ve kalsiyum oksit
4) silisik asit ve sodyum hidroksit
A10 Oksidasyon süreci şemaya karşılık gelir
1) S+6 →S+4
2) Cu+2 → Cu0
3) N+5 →N-3
4) C-4 → C+4
Bölüm B
B2 Bir maddenin formülü ile bu maddenin 1 molünün tamamen ayrışması sırasında oluşan toplam iyon sayısı arasında bir yazışma kurun: ilk sütundaki her konum için, ikinci sütundan bir sayıyla gösterilen karşılık gelen konumu seçin.
FORMÜL İYON SAYISI (MOL CİNSİNDEN)
A) A1(NO3)3 1) 1 B) Mg(NO3)2 2) 2
B) NaNO3 3) 3 D) Cu(NO3)2 4) 4
5) 5
Seçilen sayıları tabloda ilgili harflerin altına yazın.
Cevabı, sayıların sırasını değiştirmeden, dört sayı dizisi biçiminde ilgili görevin numarası altındaki test formuna aktarın.
Size birbiriyle ilişkili kavramların bir listesi sunulur:
A) asit
B) hidroklorik asit
B) oksijensiz asit
D) güçlü elektrolit
Belirli bir kavramdan en genel kavrama kadar bir zincirin izlenebilmesi için kavramları temsil eden harfleri bir tabloya yazın.
Ortaya çıkan harf dizisini, harflerin sırasını değiştirmeden test formuna aktarın.
Oksidasyon, oksidasyon derecesinin artmasıyla birlikte elektron kaybetme sürecidir.
Şu tarihte: oksidasyon geri tepmeden kaynaklanan maddeler elektronlar artar paslanma durumu. Atomlar oksitlenen maddeye denir bağışçılar elektronlar ve atomlar oksitleyici madde - kabul edenler elektronlar.
Bazı durumlarda oksidasyon sırasında orijinal maddenin molekülü kararsız hale gelebilir ve daha kararlı ve daha küçük bileşenlere parçalanabilir (bkz. Serbest radikaller). Bu durumda, ortaya çıkan moleküllerin bazı atomları, orijinal moleküldeki aynı atomlardan daha yüksek bir oksidasyon durumuna sahiptir.
Elektronları kabul eden oksitleyici madde, indirgeyici özellikler kazanır ve konjugat indirgeyici maddeye dönüşür:
oksitleyici+ e − ↔ konjuge indirgeyici ajan.
İyileşmek
Restorasyon oksidasyon durumu azalırken bir maddenin atomuna elektronların eklenmesi işlemidir.
İyileştiğinde atomlar veya iyonlar eklemek elektronlar. Aynı zamanda bir azalma var oksidasyon durumları eleman. Örnekler: kurtarma oksitler metaller metalleri serbest bırakmak için hidrojen, karbon, diğer maddeler; iyileşmek organik asitler V aldehitler Ve alkoller; hidrojenasyon yağ ve benzeri.
İndirgeyici madde, elektron bağışlayarak, oksitleyici özellikler kazanır ve konjuge oksitleyici bir maddeye dönüşür:
indirgen madde - e − ↔ konjuge oksitleyici.
Bağlanmamış, serbest bir elektron en güçlü indirgeyici ajandır.
Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları reaktanların elektron kazandığı veya bağışladığı reaksiyonlardır. Oksitleyici bir madde, elektron ekleyen ve daha yüksek bir oksidasyon durumundan daha düşük bir duruma geçen bir parçacıktır (iyon, molekül, element). restore ediliyor. İndirgeyici madde, elektron veren ve daha düşük bir oksidasyon durumundan daha yüksek bir duruma geçen bir parçacıktır; oksitler.
Moleküller arası - oksitleyici ve indirgeyici atomların farklı maddelerin moleküllerinde bulunduğu reaksiyonlar, örneğin:
N 2 S + Cl 2 → S + 2HC1
Molekül içi - oksitleyici ve indirgeyici atomların aynı maddenin moleküllerinde bulunduğu reaksiyonlar, örneğin:
2H 2 Ö → 2H 2 + Ö 2
Orantısızlık (oto-oksidasyon-kendi kendine indirgeme) - ara oksidasyon durumuna sahip atomların, daha yüksek ve daha düşük oksidasyon durumlarına sahip eşmolar bir atom karışımına dönüştürüldüğü reaksiyonlar, örneğin:
Cl 2 + H 2 Ö → HClO + HC1
Yeniden oranlama (orantılama) - aynı elementin iki farklı oksidasyon durumundan bir oksidasyon durumunun elde edildiği reaksiyonlar, örneğin:
N.H. 4 HAYIR 3 → N 2 Ö + 2H 2 Ö
Oksidasyon redüksiyon
Redoks reaksiyonlarında elektronlar bir atomdan, molekülden veya iyondan diğerine aktarılır. Elektron kaybetme süreci oksidasyondur. Oksidasyon sırasında oksidasyon durumu artar:
Elektron ekleme işlemi indirgemedir. İndirgeme sırasında oksidasyon durumu azalır:
Belirli bir reaksiyonda elektron kazanan atomlar veya iyonlar oksitleyici ajanlar, elektron verenler ise indirgeyici ajanlardır.
Redoks reaksiyonları (elektrot potansiyeli)
Elektronlar kimyasal reaktifler gibi davranabilir ve yarı reaksiyon, galvanik hücre adı verilen cihazlarda pratik olarak kullanılır.
Bir elektrot örneği, bir çinko sülfat çözeltisine daldırılmış bir kristal çinko plakasıdır. Plaka daldırıldıktan sonra 2 işlem meydana gelir. İlk işlem sonucunda plaka negatif bir yük kazanır; çözeltiye daldırıldıktan bir süre sonra hızlar eşitlenir ve denge oluşur. Ve plaka bir miktar elektrik potansiyeli kazanıyor.
Elektrot potansiyeli standart hidrojen potansiyeline göre ölçülür.
Bakır-hidrojen elektrotu- olarak kullanılan elektrot referans elektroduçeşitli elektrokimyasal ölçümlerde ve galvanik hücreler. Hidrojen elektrotu (HE), gazı iyi emen metalden yapılmış bir plaka veya teldir. hidrojen(genellikle kullanılır platin veya paladyum), hidrojenle doyurulmuş (atmosfer basıncında) ve suya daldırılmış su çözümü kapsamak hidrojen iyonları. Plaka potansiyeli bağlıdır [ belirtmek ] çözeltideki H+ iyonlarının konsantrasyonu üzerinde. Elektrot, belirlenmekte olan kimyasal reaksiyonun elektrot potansiyelinin ölçüldüğü bir standarttır. 1 atm hidrojen basıncında, çözeltideki proton konsantrasyonu 1 mol/l ve sıcaklık 298°C'dir. İLE SE'nin potansiyeli 0 V'a eşit alınır. SE'den bir galvanik hücre monte edilirken ve elektrot belirlenirken, platinin yüzeyinde aşağıdaki reaksiyon tersinir olarak meydana gelir:
2Н + + 2e - = H2
yani ya olur iyileşmek hidrojen veya onun oksidasyon- Belirlenen elektrotta meydana gelen reaksiyonun potansiyeline bağlıdır. Standart koşullar altında (yukarıya bakınız) bir galvanik elektrotun emk'sini ölçerek, aşağıdakiler belirlenir: standart elektrot potansiyeli kimyasal reaksiyon belirlendi.
HE, bir elektrokimyasal reaksiyonun standart elektrot potansiyelini ölçmek için kullanılır. konsantrasyonlar Hidrojen iyonlarının (aktivitesi) yanı sıra diğer herhangi bir şey iyonlar. VE ayrıca çözünürlük çarpımını belirlemek ve bazı elektrokimyasal reaksiyonların hız sabitlerini belirlemek için de kullanılır.
Nernst denklemi
Asidik bir ortamda permanganat iyonunun indirgenmesinin yarı reaksiyonuna karşılık gelen redoks potansiyelinin bağımlılığı (ve daha önce belirtildiği gibi, aynı zamanda Mn2+ katyonunun permanganat iyonuna oksidasyonunun yarı reaksiyonu) asidik bir ortam) Nernst denklemi ile niceliksel olarak tanımlandığını belirleyen yukarıda sıralanan faktörlere bağlıdır.
Nernst denkleminde doğal logaritmanın işareti altındaki konsantrasyonların her biri, yarı reaksiyon denkleminde belirli bir parçacığın stokiyometrik katsayısına karşılık gelen güce yükseltilir, N– oksitleyici tarafından kabul edilen elektronların sayısı, R- Evrensel gaz sabiti, T- sıcaklık, F– Faraday numarası.
Reaksiyon sırasında reaksiyon kabındaki redoks potansiyelini ölçün, yani. denge dışı koşullar altında bu imkansızdır, çünkü potansiyeli ölçerken elektronların indirgeyici maddeden oksitleyici maddeye doğrudan değil, elektrotları bağlayan metal iletken aracılığıyla aktarılması gerekir. Bu durumda, harici (telafi edici) bir potansiyel farkının uygulanması nedeniyle elektron transfer hızının (akım gücü) çok düşük tutulması gerekir. Başka bir deyişle, elektrot potansiyellerinin ölçülmesi yalnızca denge koşulları altında, oksitleyici madde ile indirgeyici madde arasındaki doğrudan temas hariç tutulduğunda mümkündür. Bu nedenle, Nernst denklemindeki köşeli parantezler, her zamanki gibi, parçacıkların denge (ölçüm koşulları altında) konsantrasyonlarını belirtir. Bir reaksiyon sırasında redoks çiftlerinin potansiyelleri ölçülemese de, mevcut olanları Nernst denkleminde değiştirerek hesaplanabilirler; Belirli bir zaman noktasına karşılık gelen konsantrasyonlar. Reaksiyon ilerledikçe potansiyeldeki değişiklik dikkate alınırsa, bunlar önce başlangıç konsantrasyonları, sonra zamana bağlı konsantrasyonlar ve son olarak reaksiyonun sona ermesinden sonra denge konsantrasyonlarıdır. Reaksiyon ilerledikçe Nernst denklemi kullanılarak hesaplanan oksitleyici ajanın potansiyeli azalır ve ikinci yarı reaksiyona karşılık gelen indirgeyici ajanın potansiyeli tam tersine artar. Bu potansiyeller eşitlendiğinde reaksiyon durur ve sistem kimyasal denge durumuna geri döner.
25. Karmaşık bileşikler, hem kristal halde hem de çözelti halinde bulunan, özelliği ligandlarla çevrili bir merkezi atomun varlığı olan bileşiklerdir.Karmaşık bileşikler, basit moleküllerden oluşan, daha yüksek dereceden karmaşık bileşikler olarak düşünülebilir. çözümde bağımsız varoluş Werner'in koordinasyon teorisine göre, her karmaşık bileşikte bir iç ve bir dış küre arasında ayrım yapılır. Merkezi atom, çevresindeki ligandlarla birlikte kompleksin iç küresini oluşturur. Genellikle köşeli parantez içine alınır. Karmaşık bileşikteki diğer her şey dış küreyi oluşturur ve köşeli parantezlerin dışında yazılır. Merkezi atomun etrafına, koordinasyon numarasıyla belirlenen belirli sayıda ligand yerleştirilir. Koordineli ligandların sayısı çoğunlukla 6 veya 4'tür. Ligand, merkezi atomun yakınında bir koordinasyon bölgesini işgal eder. Koordinasyon hem ligandların hem de merkez atomun özelliklerini değiştirir. Çoğunlukla koordineli ligandlar, serbest halde kendilerine özgü kimyasal reaksiyonlar kullanılarak tespit edilemez. İç kürenin daha sıkı bağlı parçacıklarına kompleks (karmaşık iyon) adı verilir. Merkezi atom ile ligandlar arasında çekici kuvvetler (bir değişim ve/veya donör-alıcı mekanizması tarafından bir kovalent bağ oluşturulur) ve ligandlar arasında itici kuvvetler vardır. İç kürenin yükü 0 ise, dış koordinasyon küresi yoktur Merkezi atom (karmaşıklaştırıcı ajan), karmaşık bir bileşikte merkezi bir konuma sahip olan bir atom veya iyondur. Bir kompleks oluşturucu maddenin rolü çoğunlukla serbest yörüngelere ve yeterince büyük bir pozitif nükleer yüke sahip olan ve dolayısıyla elektron alıcısı olabilen parçacıklar tarafından gerçekleştirilir. Bunlar geçiş elementlerinin katyonlarıdır. En güçlü kompleks oluşturucu maddeler IB ve VIIIB gruplarının elemanlarıdır. Nadiren, değişen derecelerde oksidasyona sahip d-elementlerin nötr atomları ve metal olmayan atomlar kompleks oluşturucu maddeler olarak işlev görür. Kompleks oluşturucu madde tarafından sağlanan serbest atomik yörüngelerin sayısı, onun koordinasyon numarasını belirler. Koordinasyon sayısının değeri birçok faktöre bağlıdır, ancak genellikle kompleksleşen iyonun yükünün iki katına eşittir. Ligandlar, kompleks oluşturucu ajanla doğrudan ilişkili olan ve elektron çiftlerinin donörleri olan iyonlar veya moleküllerdir. Bunlar serbest ve hareketli elektron çiftlerine sahip, elektron donörü olabilen, elektronca zengin sistemlerdir. P-elementlerinin bileşikleri kompleks oluşturucu özellikler sergiler ve kompleks bileşikte ligand görevi görür. Ligandlar atomlar ve moleküller (protein, amino asitler, nükleik asitler, karbonhidratlar) olabilir. Ligandların kompleks oluşturucu maddeyle oluşturduğu bağların sayısına bağlı olarak ligandlar tek, iki ve çok dişli ligandlara ayrılır. Yukarıdaki ligandlar (moleküller ve anyonlar) bir elektron çiftinin donörleri oldukları için tek dişlidir. İki dişli ligandlar, iki elektron çifti bağışlayabilen iki fonksiyonel grup içeren molekülleri veya iyonları içerir. Karmaşık bir bileşiğin iç küresinin 3. mertebesi, onu oluşturan parçacıkların yüklerinin cebirsel toplamıdır. İyonik bir dış küreye sahip olan karmaşık bileşikler, çözelti içinde kompleks bir iyon ve dış küre iyonlarına ayrışmaya uğrar. Seyreltik çözeltilerde güçlü elektrolitler gibi davranırlar: ayrışma anında ve neredeyse tamamen gerçekleşir. SO4 = 2+ + SO42- Kompleks bir bileşiğin dış küresinde hidroksit iyonları varsa bu bileşik kuvvetli bir bazdır.
Grup IA, lityum, sodyum, potasyum, rubidyum, sezyum ve francium'u içerir. Bu elementlere alkali elementler denir.Bazen hidrojen de IA grubuna dahil edilir. Dolayısıyla bu grup 7 dönemin her birinden unsurları içerir. Grup IA elementlerinin genel değerlik elektronik formülü ns1'dir.Dış seviyede 1 elektron vardır.Çekirdeğe çok uzaktır.İyonlaşma potansiyeli düşüktür.Atomlar 1 elektron verir.Metalik ortalamalar belirgindir.Atom numarası arttıkça metalik özellikler artar. Fiziksel özellikler: Metaller yumuşaktır, hafiftir, iyi elektrik iletkenliğine sahiptir ve büyük bir negatif elektrik potansiyeline sahiptir. Kimyasal özellikleri: 1) Sıvı hidrokarbon (benzen, benzin, kerasin) tabakası altında depolanır 2) Oksitleyici maddeler Alkali metalleri kolayca halojenürlere, sülfitlere, fosfitlere oksitler. Li Na K Rb Cs metal yarıçapında artış iyonlaşma enerjisinde azalma elektronegatiflikte azalma erime ve kaynama noktalarında azalma Sodyum ve potasyumun uygulanması 1. Peroksitlerin hazırlanması. 2. Sodyum ve potasyum alaşımı - nükleer santrallerde soğutucu. 3. Organometalik bileşiklerin hazırlanması.
27. Periyodik sistemin I A ve I B gruplarının elementlerinin ve bileşiklerinin genel karşılaştırmalı özellikleri Alkali metaller, kimyasal elementlerin periyodik tablosunun 1. grubunun elementleridir (eski sınıflandırmaya göre - grup I'in ana alt grubunun elementleri) ): lityum Li, sodyum Na, potasyum K, rubidyum Rb, sezyum Cs ve francium Fr. Alkali metaller suda çözündüğünde alkali adı verilen çözünür hidroksitler oluşur. Periyodik Tabloda soy gazları hemen takip ederler, dolayısıyla alkali metal atomlarının yapısının özelliği dış enerji seviyesinde bir elektron içermeleridir: elektron konfigürasyonları ns1'dir. Açıkçası, alkali metallerin değerlik elektronları kolayca uzaklaştırılabilir çünkü atomun bir elektrondan vazgeçmesi ve inert gaz konfigürasyonunu kazanması enerji açısından uygundur. Bu nedenle tüm alkali metaller indirgeyici özelliklerle karakterize edilir. Bu, iyonizasyon potansiyellerinin düşük değerleri (sezyum atomunun iyonizasyon potansiyeli en düşüklerden biridir) ve elektronegatiflik (EO) ile doğrulanır. Bu alt gruptaki tüm metaller gümüşi beyaz renktedir (gümüşi sarı sezyum hariç), çok yumuşaktırlar ve neşterle kesilebilirler. Lityum, sodyum ve potasyum sudan daha hafiftir ve yüzeyinde yüzerek onunla reaksiyona girer. Alkali metaller doğada tek yüklü katyonlar içeren bileşikler halinde bulunur. Birçok mineral, grup I'in ana alt grubunun metallerini içerir. Örneğin ortoklaz veya feldispat, Na2 bileşimine sahip sodyum - albit içeren benzer bir mineral olan potasyum alüminosilikat K2'den oluşur. Deniz suyu sodyum klorür NaCl içerir ve toprak potasyum tuzları içerir - silvit KCl, silvinit NaCl KCl, karnalit KCl MgCl2 6H2O, polihalit K2SO4 MgSO4 CaSO4 2H2O. Bakır alt grubu, kimyasal elementlerin periyodik tablosunun 11. grubunun kimyasal elementleridir (eski sınıflandırmaya göre, grup I'in ikincil alt grubunun elemanları). Grup, madeni paraların geleneksel olarak yapıldığı geçiş metallerini içerir: bakır Cu, gümüş Ag ve altın Au. Elektronik konfigürasyon yapısına göre röntgenyum Rg de aynı gruba aittir ancak “jeton grubuna” girmez (yarılanma ömrü 3,6 saniye olan kısa ömürlü bir transaktinittir). Madeni para metalleri adı resmi olarak 11. grup elementlere uygulanmaz çünkü alüminyum, kurşun, nikel, paslanmaz çelik ve çinko gibi diğer metaller de madeni para yapımında kullanılır. Alt grubun tüm elemanları nispeten kimyasal olarak inert metallerdir. Ayrıca yüksek yoğunluk değerleri, erime ve kaynama noktaları ve yüksek termal ve elektrik iletkenlikleri ile de karakterize edilirler. Alt grubun elemanlarının bir özelliği, ns-alt seviyesinden elektron atlaması nedeniyle elde edilen, doldurulmuş bir ön-dış -alt seviyenin varlığıdır. Bu olgunun nedeni tamamen dolu d-alt seviyesinin yüksek kararlılığıdır. Bu özellik, basit maddelerin kimyasal eylemsizliğini, kimyasal eylemsizliğini belirler, bu nedenle altın ve gümüşe soy metaller 28. Hidrojen denir. Genel özellikleri. Oksijen, halojenler, metaller, oksitlerle reaksiyon. Hidrojen peroksit, redoks özellikleri Hidrojen evrendeki en yaygın kimyasal elementtir. Birçok yıldızın yanı sıra Güneş'in de ana bileşenidir. Yerkabuğunda hidrojenin kütle oranı yalnızca %1'dir. Bununla birlikte, su H20 gibi bileşikleri geniş çapta dağılmıştır. Doğal yanıcı gazın bileşimi esas olarak hidrojen - metan CH4 ile karbon bileşiğinden oluşur Hidrojen ayrıca birçok organik maddede de bulunur. 1) Hidrojeni ateşlerseniz (saflığı kontrol ettikten sonra, aşağıya bakın) ve yanan hidrojen içeren bir tüpü oksijenli bir kaba indirirseniz, kabın duvarlarında su damlacıkları oluşur: Safsızlık içermeyen hidrojen sakin bir şekilde yanar. Ancak hidrojenin oksijen veya hava ile karışımı patlar. En patlayıcı karışım, iki hacim hidrojen ve bir hacim oksijenden oluşan patlayıcı gazdır. Cam kapta patlama meydana gelirse, kap parçaları hasar verebilir.
başkalarına zarar vermek. Bu nedenle hidrojeni ateşlemeden önce saflığını kontrol etmek gerekir. Bunu yapmak için, aleve baş aşağı getirilen bir test tüpünde hidrojeni toplayın. Hidrojen safsa, karakteristik bir "p-pang" sesiyle sessizce yanar. Hidrojen hava karışımı içeriyorsa patlayıcı bir şekilde yanar. Hidrojenle çalışırken güvenlik düzenlemelerine uyulmalıdır. 2) Örneğin, ısıtma sırasında bakır (II) oksit üzerinden bir hidrojen akımı geçirilirse, bunun sonucunda su ve metalik bakırın oluştuğu bir reaksiyon meydana gelir: Bu reaksiyonda, hidrojen uzaklaştırıldığı için bir indirgeme işlemi meydana gelir. bakır atomlarından oksijen. İndirgeme işlemi oksidasyon işleminin tersidir. Oksijeni uzaklaştıran maddeler indirgeyici maddeler olarak sınıflandırılır. Yükseltgenme ve indirgeme işlemleri birbiriyle ilişkilidir (eğer bir element oksitlenirse diğeri azalır ve bunun tersi de geçerlidir). 3) Halojenler hidrojenle reaksiyona girerek HX oluşturur ve flor ve klor ile reaksiyon hafif bir aktivasyonla patlayıcı bir şekilde ilerler. Br2 ve I2 ile etkileşim daha yavaş gerçekleşir. Hidrojen ile bir reaksiyonun meydana gelmesi için, reaktiflerin küçük bir kısmının ışık veya ısı kullanılarak aktive edilmesi yeterlidir. Aktifleştirilmiş parçacıklar, etkinleştirilmemiş olanlarla etkileşime girerek HX ve süreci devam ettiren yeni etkinleştirilmiş parçacıklar oluşturur ve iki etkinleştirilmiş parçacığın ana reaksiyondaki reaksiyonu, bir ürünün oluşumuyla sona erer. 4) Oksidasyon reaksiyonları. Hidrojeni I ve II ana alt grupların metalleriyle ısıtırken: 2Na + H2 (300° C)® 2NaH; Ca + H2 (500-700° C)® CaH2. Hidrojen peroksit (hidrojen peroksit), H2O2, peroksitlerin en basit temsilcisidir. Suda, alkolde ve eterde sonsuz çözünür, “metalik” tadı olan renksiz bir sıvı. Konsantre sulu çözeltiler patlayıcıdır. Hidrojen peroksit iyi bir çözücüdür. Kararsız bir kristal hidrat H2O2 2H2O formunda sudan salınır. Hidrojen peroksit hem oksitleyici hem de indirgeyici özelliklere sahiptir. Nitritleri nitratlara oksitler, metal iyodürlerden iyotu serbest bırakır ve çift bağların olduğu yerde doymamış bileşikleri parçalar. Hidrojen peroksit, asidik bir ortamda sulu bir potasyum permanganat çözeltisi ile reaksiyona girdiğinde altın ve gümüş tuzlarının yanı sıra oksijeni de azaltır. H2O2 indirgendiğinde H2O veya OH- oluşur, örneğin: H2O2 + 2KI + H2SO4 = I2 + K2SO4 + 2H2O Güçlü oksitleyici maddelere maruz kaldığında H2O2 indirgeyici özellikler sergileyerek serbest oksijen açığa çıkarır: O22− - 2e− → O2 KMnO4'ün H2O2 ile reaksiyonu, H2O2 içeriğini belirlemek için kimyasal analizde kullanılır: 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O Organik bileşiklerin oksidasyonunun hidrojen peroksit (örneğin, sülfürler ve tiyoller) ile yapılması tavsiye edilir ) asetik asitte.
29. 2. grup elementlerin ve bileşiklerinin özelliklerinin genel özellikleri. Fiziksel ve kimyasal özellikler, uygulama. S elemanlarını içerir. Be Mg Ca Br Ra Sr Be hariç poliizotopiktirler. Dış seviyedeki elementlerin atomları zıt spinli 2 adet S elementine sahiptir; gerekli enerjinin harcanması ile bir element s durumundan p durumuna geçer. Bunlar metallerdir ancak alkali olanlardan daha az aktiftirler. Doğada en çok dağılan Mg Ca Be, Be3AL2(SiO3)6 minerali formunda bulunur. Hazırlama yöntemi: erimiş klorürlerin elektrolizi Fiziksel özellikleri: hafif metaller, ancak alkali metallerden daha serttir. Kimyasal özellikleri: 1 Havada Be ve Mg'nin yüzeyi bir oksit filmi ile kaplıdır. 2.yüksek sıcaklıklarda nitrojenle etkileşime girer 3.su ile etkileşime girmez Be 4.hidrojeni asitlerden (nitrik hariç) uzaklaştırır.Uygulama: Kalsiyum metalinin ana kullanımı, özellikle metallerin üretiminde indirgeyici madde olarak kullanılmasıdır. nikel, bakır ve paslanmaz çelik haline gelir. Kalsiyum ve hidrürü ayrıca krom, toryum ve uranyum gibi indirgenmesi zor metallerin üretiminde de kullanılır. Kalsiyum-kurşun alaşımları pillerde ve yatak alaşımlarında kullanılır. Kalsiyum granülleri aynı zamanda vakum cihazlarındaki hava izlerini gidermek için de kullanılır.
No. 31 Alkali toprak metaller - kimyasal elementler Berilyum ve magnezyum hariç ana alt grubun 2. grubu: kalsiyum, stronsiyum, baryum Ve radyum. Yeni sınıflandırmaya göre 2. element grubuna ait IUPAC. Bu şekilde adlandırıldılar çünkü onlar oksitler- “toprak” (terminolojiye göre) simyacılar) - rapor su alkali reaksiyon. Tuzlar Radyum hariç toprak alkali metaller doğada yaygın olarak dağılmaktadır. mineraller.
Oksitler- Molekülleri biri oksijen olan iki elementin atomlarından oluşan maddeler. Oksitler, metal atomlarından oluşan bazik olanlara ayrılır, örneğin K2O, Fe2O3, CaO; asidik - metal olmayan atomların ve bazı metallerin en yüksek oksidasyon durumlarında oluşturduğu: CO2, SO3, P2O5, CrO3, Mn2O7 ve amfoterik, örneğin ZnO, Al2O3, Cr2O3. Oksitler, basit ve karmaşık maddelerin yanmasıyla ve ayrıca karmaşık maddelerin (tuzlar, bazlar, asitler) ayrışmasıyla üretilir.
Oksitlerin kimyasal özellikleri: 1. Alkali ve alkalin toprak metallerinin oksitleri su ile etkileşime girerek çözünür bazlar oluşturur - alkaliler (NaOH, KOH, Ba(OH) 2).Na2O + H2O = 2NaOH
Asidik oksitlerin çoğu suyla reaksiyona girerek asitler oluşturur: CO2 + H2O = H2CO3
2. Bazı oksitler bazik oksitlerle etkileşime girer: CO2 + CaO = CaCO3
3. Bazik oksitler asitlerle etkileşime girer: BaO + 2HCl = BaCl2 + H2O
4. Asidik oksitler hem asitlerle hem de alkalilerle reaksiyona girer: ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O
ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O
Hidroksitler ( hidroksitler) - kimyasal elementlerin oksitlerinin bileşikleri. Hemen hemen tüm kimyasal elementlerin hidroksitleri bilinmektedir; bazıları doğal olarak mineral olarak oluşur. Alkali metal hidroksitlere alkaliler denir. Karşılık gelen oksidin bazik, asidik veya amfoterik olmasına bağlı olarak buna göre bir ayrım yapılır:
bazik hidroksitler (zemin) - temel özellikler sergileyen hidroksitler (örneğin, kalsiyum hidroksit Ca(OH)2, potasyum hidroksit KOH, sodyum hidroksit NaOH, vb.);
asit hidroksitler (oksijenli asitler) - asidik özellikler sergileyen hidroksitler (örneğin, nitrik asitHNO3, sülfürik asitH2SO4, sülfürik asitH2SO3, vb.)
amfoterik hidroksitler koşullara bağlı olarak bazik veya asidik özellikler sergiler (örneğin, alüminyum hidroksit Al(OH)3, çinko hidroksit Zn(OH)2).
Karbonatlar ve hidrokarbonatlar – tuzlar ve esterler karbonik asit (H 2 CO 3). Tuzlar arasında normal karbonatlar (CO 3 2− anyonuyla) ve asidik veya hidrokarbonatlar(İle anyon NSO 3 −).
Kimyasal özellikler
Asidik karbonatlar ısıtıldığında normal karbonatlara dönüşür:
Güçlü bir şekilde ısıtıldığında normal karbonatlar oksitlere ve karbondioksite ayrışır:
Karbonatlar, karbonik asitten daha güçlü asitlerle (organik olanlar dahil bilinen asitlerin neredeyse tamamı) reaksiyona girerek karbondioksit açığa çıkarır:
Başvuru: Kalsiyum, magnezyum, baryum karbonatlar vb. inşaatta, kimya endüstrisinde, optikte vb. kullanılmaktadır. Teknolojide, endüstride ve günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. soda (Na2C03 ve NaHC03). Asit karbonatlar önemli bir fizyolojik rol oynarlar. tampon maddeler reaksiyonun sabitliğini düzenleyen kan .
Silikatlar ve alüminosilikatlar geniş bir grubu temsil eder. mineraller . Karmaşık bir kimyasal bileşim ve bazı elementlerin ve element komplekslerinin diğerleriyle izomorfik ikameleri ile karakterize edilirler. Silikatları oluşturan ana kimyasal elementler şunlardır: Si , Ö , Al , Fe 2+, Fe 3+, Mg , Mn , CA , Hayır , k , Ve Li , B , Olmak , Zr , Ti , F , H (OH) 1− veya H 2 O, vb. şeklindedir.
Menşei (Yaratılış ): Endojen, çoğunlukla magmatik (piroksenler, Feldispatlar ), bunlar aynı zamanda tipiktir pegmatit (mika, turmalin, beril vb.) ve skarnov (granatlar, volastonit). Metamorfik kayaçlarda yaygın olarak dağılmıştır. şist Ve gnayslar (granat, disten, klorit). Dış kaynaklı silikatlar, birincil (endojen) minerallerin (kaolinit, glokonit, krizokol) ayrışması veya değişiminin ürünleridir.
32 numara. Grup III, bor, alüminyum, galyum, indiyum, talyumun (ana alt grup) yanı sıra skandiyum, itriyum, lantan ve lantanitler, aktinyum ve aktinitleri (yan alt grup) içerir.
Ana alt grubun elemanlarının dış elektronik seviyesinde üç elektron vardır (s 2 p 1). Bir elektronun p seviyesine geçişi nedeniyle bu elektronlardan kolayca vazgeçerler veya üç eşleşmemiş elektron oluştururlar. Bor ve alüminyum, yalnızca +3 oksidasyon durumuna sahip bileşiklerle karakterize edilir. Galyum alt grubunun elemanları (galyum, indiyum, talyum) ayrıca dış elektronik seviyede s 2 p 1 konfigürasyonunu oluşturan üç elektrona sahiptir, ancak bunlar 18 elektronlu katmandan sonra bulunurlar. Bu nedenle, alüminyumdan farklı olarak galyum açıkça metalik olmayan özelliklere sahiptir. Ga, In, Tl serilerindeki bu özellikler zayıflar ve metalik özellikler artar.
Skandiyum alt grubunun elemanları ayrıca dış elektronik seviyede üç elektrona sahiptir. Ancak bu elementler geçiş d elementlerine aittir ve değerlik katmanlarının elektronik konfigürasyonu d 1 s 2'dir. Her üç element de bu elektronları oldukça kolay bir şekilde verir. Lantanit alt grubunun elemanları, dış elektronik seviyenin kendine özgü bir konfigürasyonuna sahiptir: 4f seviyeleri oluşur ve d seviyesi kaybolur. Seryumdan başlayarak, gadolinyum ve lutesyum dışındaki tüm elementler dış elektron düzeyi 4f n 6s 2'nin (gadolinyum ve lutesyumun 5d 1 elektronu vardır) elektronik konfigürasyonuna sahiptir. N sayısı 2 ila 14 arasında değişir. Bu nedenle değerlik bağlarının oluşumunda s- ve f-elektronları rol alır. Çoğu zaman, lantanitlerin oksidasyon durumu +3, daha az sıklıkla +4'tür.
Aktinit değerlik katmanının elektronik yapısı birçok yönden lantanit değerlik katmanının elektronik yapısına benzer. Lantanitler ve aktinitlerin tümü tipik metallerdir.
Grup III'ün tüm elemanları oksijene karşı çok güçlü bir afiniteye sahiptir ve oksitlerinin oluşumuna büyük miktarda ısı salınımı eşlik eder.
Grup III elemanları çok çeşitli uygulamalara sahiptir.
33. Fiziksel özellikler. Alüminyum, 660 °C'de eriyen gümüşi beyaz hafif bir metaldir. Çok plastik, kolayca tel halinde çekilebilir ve tabaka halinde yuvarlanabilir: 0,01 mm'den daha az kalınlığa sahip folyo yapılabilir. Alüminyum çok yüksek termal ve elektriksel iletkenliğe sahiptir. Çeşitli metallerle alaşımları güçlü ve hafiftir.
Kimyasal özellikler. Alüminyum çok aktif bir metaldir. Gerilim dizisinde alkali ve alkalin toprak metallerinden sonra gelir. Ancak yüzeyi metali havayla temastan koruyan çok yoğun bir oksit filmle kaplı olduğundan havada oldukça stabildir. Koruyucu oksit filmi alüminyum telden çıkarılırsa, alüminyum havadaki oksijen ve su buharı ile kuvvetli bir şekilde etkileşime girmeye başlayacak ve gevşek bir kütleye - alüminyum hidroksite dönüşecektir:
4 Al + 3 Ö2 + 6 H20 = 4 Al(OH)3
Bu reaksiyona ısı salınımı eşlik eder.
Koruyucu oksit filminden arındırılmış alüminyum, suyla reaksiyona girerek hidrojen açığa çıkarır:
2 Al + 6 H20 = 2 Al(OH)3 + 3 H2
Alüminyum seyreltik sülfürik ve hidroklorik asitlerde iyi çözünür:
2 Al + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 H2
2 Al + 3 H 2 SO 4 = Al 2 (S04) 3 +3 H 2
Seyreltik nitrik asit, alüminyumu soğukta pasifleştirir, ancak ısıtıldığında alüminyum içinde çözünerek nitrojen monoksit, nitrojen hemioksit, serbest nitrojen veya amonyak açığa çıkarır, örneğin:
8 Al + 30 HNO3 = 8 Al(NO3) 3 + 3 N2O + 15H2O
Konsantre nitrik asit alüminyumu pasifleştirir.
Alüminyum oksit ve hidroksit amfoterik olduğundan
özellikleri, alüminyum, amonyum hidroksit hariç tüm alkalilerin sulu çözeltilerinde kolayca çözünür:
2 Al + 6 KOH + 6 H 2 Ö = 2 K 3 [Al (OH) 6 ] + 3 H 2
Toz alüminyum halojenler, oksijen ve tüm metal olmayan maddelerle kolayca etkileşime girer. Reaksiyonları başlatmak için ısıtma gereklidir, daha sonra çok yoğun bir şekilde ilerlerler ve buna büyük miktarda ısının salınması eşlik eder:
2 Al + 3 Br 2 = 2 AlBr 3 (alüminyum bromür)
4 Al + 3 O2 = 2 Al2O3 (alüminyum oksit)
2 Al + 3 S = Al 2 S 3 (alüminyum sülfür)
2 Al + N 2 = 2 AlN (alüminyum nitrür)
4 Al + 3 C = Al 4 C3 (alüminyum karbür)
Alüminyum sülfür yalnızca katı halde bulunabilir. Sulu çözeltilerde alüminyum hidroksit ve hidrojen sülfit oluşumuyla tam hidrolize uğrar:
Al 2 S 3 + 6 H 2 Ö = 2 Al (OH) 3 + 3 H 2 S
Alüminyum, oksijeni ve halojenleri diğer metallerin oksitlerinden ve tuzlarından kolayca uzaklaştırır. Reaksiyona büyük miktarda ısının salınması eşlik eder:
8 Al + 3 Fe 3 Ö 4 = 9 Fe + 4 Al 2 Ö 3
Metalleri oksitlerinden alüminyumla indirgeme işlemine alüminotermi denir. Alüminotermi, oksijenle güçlü bir bağ oluşturan bazı nadir metallerin (niyobyum, tantal, molibden, tungsten vb.) üretiminde ve ayrıca rayların kaynaklanmasında kullanılır. İnce alüminyum tozu ve manyetik demir cevheri Fe3 O4 (termit) karışımını ateşe vermek için özel bir sigorta kullanırsanız, karışım 3500 ° C'ye ısıtıldığında reaksiyon kendiliğinden ilerler. Bu sıcaklıkta demir erimiş durumdadır.
Fiş. Alüminyum ilk olarak alüminyum klorürün sodyum metali ile indirgenmesiyle elde edildi:
AlCl3 + 3 Na = 3 NaCl + Al
Şu anda, elektrolitik banyolarda erimiş tuzların elektrolizi ile elde edilmektedir (Şekil 46). Elektrolit, %85-90 kriyolit - kompleks tuzu 3NaF·AlF3 (veya Na3AlF6) ve %10-15 alümina - alüminyum oksit Al203 içeren bir eriyiktir. Bu karışım yaklaşık 1000°C sıcaklıkta erir.
Başvuru. Alüminyum çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Radyo mühendisliğinde kullanılan folyo yapımında ve gıda ürünlerinin paketlenmesinde kullanılır. Çelik ve dökme demir ürünler, korozyondan korunmak için alüminyumla kaplanır: ürünler, alüminyum tozu (%49), alüminyum oksit (%49) ve alüminyum klorür (%2) karışımı içinde 1000 °C'ye ısıtılır. Bu işleme alüminize etme denir.
Aluminize ürünler korozyona uğramadan 1000 °C'ye kadar ısınmaya dayanabilir. Yüksek hafifliği ve sağlamlığıyla öne çıkan alüminyum alaşımları, ısı eşanjörlerinin üretiminde, uçak yapımında ve makine mühendisliğinde kullanılmaktadır.
Alüminyum oksit Al 2 O 3. Erime noktası 2050°C olan beyaz bir maddedir. Doğada alüminyum oksit korindon ve alümina formunda oluşur. Bazen güzel şekil ve renkte şeffaf korindon kristalleri bulunur. Krom bileşikleri ile kırmızıya boyanan korindon yakut, titanyum ve demir bileşikleri ile mavi renklendirilen korindon ise safir olarak adlandırılır. Yakut ve safir değerli taşlardır. Şu anda yapay olarak oldukça kolay bir şekilde elde ediliyorlar.
bor-elemanüçüncü grubun ana alt grubu, ikinci periyot kimyasal elementlerin periyodik tablosu D.I. Mendeleev, atomik numara 5. Sembolle gösterilir B(Borium). Özgür bir durumda bor- renksiz, gri veya kırmızı kristal veya koyu amorf bir madde. Borun 10'dan fazla allotropik modifikasyonu bilinmektedir; bunların oluşumu ve karşılıklı geçişleri, borun elde edildiği sıcaklık tarafından belirlenir.
Fiş
En saf bor, borhidrürlerin pirolizi ile elde edilir. Bu bor, yarı iletken malzemelerin üretiminde ve ince kimyasal sentezlerde kullanılır.
1. Metalotermi yöntemi (genellikle magnezyum veya sodyum ile indirgeme):
2. Hidrojen varlığında sıcak (1000-1200°C) tantal tel üzerinde bor bromür buharının termal bozunması:
Fiziki ozellikleri
Son derece sert bir madde (elmas, karbon nitrür, bor nitrür (borazon), bor karbür, bor-karbon-silikon alaşımı, skandiyum-titanyum karbürden sonra ikinci). Kırılganlık ve yarı iletken özelliklere (geniş aralıklı yarı iletken) sahiptir.
Kimyasal özellikler
Ametal bor birçok fiziksel ve kimyasal özelliği bakımından benzerdir. silikon.
Kimyasal bor oldukça inerttir ve oda sıcaklığında yalnızca flor:
Bor ısıtıldığında diğer halojenlerle reaksiyona girerek trihalojenürler oluşturur. azot bor nitrür BN'yi oluşturur, fosfor- çeşitli bileşimlerdeki karbon - karbürlerle fosfit BP (B 4 C, B 12 C 3, B 13 C 2). Bor, oksijen atmosferinde veya havada ısıtıldığında büyük bir ısı salınımıyla yanar ve B 2 O 3 oksitini oluşturur:
Bor, hidrojen ile doğrudan etkileşime girmez, ancak alkali veya alkali toprak metallerinin borürlerinin asitle işlenmesiyle elde edilen, çeşitli bileşimlerdeki oldukça fazla sayıda borohidrür (boran) bilinmesine rağmen:
Bor kuvvetli bir şekilde ısıtıldığında onarıcı özellikler sergiler. Örneğin, geri yükleme yeteneğine sahiptir. silikon veya fosfor oksitlerinden:
Borun bu özelliği, bor oksit B 2 O 3'teki kimyasal bağların çok yüksek mukavemeti ile açıklanabilir.
Oksitleyici maddelerin yokluğunda bor, alkali çözeltilere karşı dayanıklıdır. Sıcak nitrik ve sülfürik asitlerde ve kraliyet suyunda bor, borik asit oluşturmak üzere çözünür.
Bor oksit tipik bir asidik oksittir. Borik asit oluşturmak için suyla reaksiyona girer:
Borik asit alkalilerle etkileşime girdiğinde, borik asidin kendisinden değil - boratlardan (BO 3 3-anyonunu içeren) tuzlar oluşur, ancak tetraboratlar, örneğin:
Başvuru
Elementel bor
Bor (lif formunda) birçok kompozit malzeme için güçlendirici madde olarak görev yapar.
Bor ayrıca elektronikte iletkenlik türünü değiştirmek için sıklıkla kullanılır. silikon.
Bor, metalurjide mikro alaşım elementi olarak kullanılır ve bu da çeliklerin sertleşebilirliğini önemli ölçüde artırır.
34.hara4A grubu elemanlarının özellikleri. Kalay, kurşun.
(ek)
Grup 5 element içerir: periyodik sistemin ikinci ve üçüncü periyotlarında bulunan iki metal olmayan - karbon ve silikon ve 3 metal - germanyum (metal olmayanlar ile metaller, kalay ve kurşun arasında ara madde, büyük periyotların sonunda bulunur) periyotlar - IV, V, VI Tüm bu elementlerin özelliği dış enerji seviyesinde 4 elektrona sahip olmaları ve bu nedenle +4'ten -4'e kadar oksidasyon durumu gösterebilmeleridir.Bu elementler hidrojen ile gaz halinde bileşikler oluştururlar: CH4 , SiH4, SnH4, PbH4.havada ısıtıldıklarında oksijen alt grubu elemanları, kükürt ve halojenlerle birleşirler.+4 oksidasyon durumu, 1s elektronu serbest bir p-orbitaline geçtiğinde elde edilir.
Atomun yarıçapı arttıkça dış elektronlar ile çekirdek arasındaki bağın gücü azalır. Metalik olmayan özellikler azalır ve metalik özellikler artar. (erime ve kaynama noktalarının azalması vb.)
Karbon (C), silikon (Si), germanyum (Ge), kalay (Sn), kurşun (Pb), PSE'nin ana alt grubunun 4. grubunun elementleridir. Dış elektron katmanında bu elementlerin atomlarının 4 elektronu vardır: ns 2 np 2. Bir alt grupta, bir elementin atom numarası arttıkça atom yarıçapı artar, metalik olmayan özellikler zayıflar ve metalik özellikler artar: karbon ve silikon metal olmayanlardır, germanyum, kalay, kurşun metallerdir.
Genel özellikleri. Karbon ve silikon
Karbon, silikon, germanyum, kalay ve kurşunu içeren karbon alt grubu, Periyodik Tablonun 4. grubunun ana alt grubudur.
Bu elementlerin atomlarının dış elektron kabuğunda 4 elektron bulunmaktadır ve genel olarak elektronik konfigürasyonları şu şekilde yazılabilir: ns 2 np 2, burada n, kimyasal elementin bulunduğu periyodun sayısıdır. Bir grupta yukarıdan aşağıya doğru gidildiğinde metalik olmayan özellikler zayıflar ve metalik olanlar artar, dolayısıyla karbon ve silikon metal değildir, kalay ve kurşun ise tipik metallerin özelliklerini gösterir. Hidrojen atomları ile kovalent polar bağlar oluşturan C ve Si, -4'lük bir formal oksidasyon durumu sergiler ve daha aktif metal olmayanlar (N, O, S) ve halojenler ile +2 ve +4 oksidasyon durumlarını sergilerler. , bazen karbon izotopu 13 kullanılır C (etiketli atom yöntemi). Bu nedenle karbon izotoplarının bolluğunun şu şekilde olduğunu bilmek faydalıdır: 12 C - %98,89 ve 13 C - %1,11. Kendimizi bolluğu %0,01'den fazla olan izotopları listelemekle sınırlandırırsak, silikonun bu tür 3 izotopu vardır, germanyumun 5'i, kalay'ın 10'u ve kurşunun 4 kararlı izotopu vardır.
Normal koşullar altında karbon iki allotrop formunda bulunabilir.
modifikasyonlar: elmas ve grafit; ultra saf kristal silikon
Yarı iletken.
Karbon alt grubunun (E) elementlerinin hidrojen ile bileşikleri arasında EN 4 tipi bileşikleri dikkate alıyoruz. E atomunun çekirdeğinin yükünün artmasıyla hidritlerin stabilitesi azalır.
C'den Pb'ye geçerken oksidasyon durumu +4 olan bileşiklerin stabilitesi
azalır, +2 ile artar. EO 2 oksitlerin asidik karakteri azalır, EO oksitlerin bazik karakteri artar.
Karbon
Karbon doğal olarak elmas ve grafit formunda oluşur. Fosil kömürler bunu içerir: antrasitte %92'den kahverengi kömürde %80'e kadar. Tutarlı bir durumda, karbürlerde karbon bulunur: CaCO3 tebeşir, kireçtaşı ve mermer, MgCO3 CaCO3 - dolomit,
MgCO 3 - manyezit. Havadaki karbon, karbondioksit formunda (hacimce %0,03) bulunur. Karbon ayrıca deniz suyunda çözünmüş bileşiklerde de bulunur.
Karbon bitkilerde ve hayvanlarda bulunur ve petrol ve doğal gazda bulunur.
Aktif ametallerle reaksiyonlarda karbon kolayca oksitlenir:
2C + O2 = 2CO,
C + 2 F 2 = CF 4.
Karbon ayrıca karmaşık maddelerle etkileşime girdiğinde indirgeyici özellikler de sergileyebilir:
C + 2 CuO = 2 Cu + C02,
C + 2 H 2 SO 4 (kons) = CO 2 + 2 SO 2 + H 2 O,
2C + BaS04 = BaS + 2C02.
Metallerle ve daha az aktif metal olmayanlarla reaksiyonlarda karbon, oksitleyici bir maddedir: 2C + H2 = C2H2,
2 C + Ca CaC 2,
3C + 4Al = Al4C3.
Alüminyum karbür gerçek bir karbürdür: her karbon atomu, metal atomlarına dört değerlik bağının tümü ile bağlanır. Kalsiyum karbür bir asetilenittir çünkü karbon atomları arasında üçlü bir bağ vardır. Bu nedenle, alüminyum karbürler su ile etkileşime girdiğinde metan açığa çıkar ve kalsiyum karbür su ile etkileşime girdiğinde asetilen açığa çıkar.
Al4C3 + 12H20 = 4Al(OH)3 + 3CH4,
CaC2 + 2H20 = Ca(OH)2 + C2H2.
Kömür yakıt olarak kullanılır ve sentez gazı üretmek için kullanılır. Elektrotlar grafitten yapılır, grafit çubuklar moderatör olarak kullanılır
nükleer reaktörlerdeki nötronlar. Elmaslar kesici aletler ve aşındırıcıların yapımında kullanılır; kesilmiş elmaslar değerli taşlardır.
Silikon
Silikon doğada yalnızca silika SiO2 ve çeşitli silisik asit tuzları (silikatlar) formunda bağlı formda bulunur. Yer kabuğunda oksijenden sonra en çok bulunan ikinci kimyasal elementtir (%27,6).
1811'de Fransız J.L. Gay-Lussac ve L.J. Tener, aşağıdaki reaksiyonla kahverengi-kahverengi bir madde (silikon) elde etti:
SiF 4 + 4 K = 4 KF + Si
ve ancak 1824'te İsveçli J. Berzelius, reaksiyonla silikon elde etti:
K 2 SiF 6 + 4 K = 6 KF + Si,
yeni bir kimyasal element olduğunu kanıtladı. Artık silikadan silikon elde ediliyor:
SiO 2 + 2 Mg = Si + 2 MgO,
3SiO2 + 4Al = Si + 2Al203,
magnezyum veya karbon ile indirgenmesi. Silan ayrıştığında da ortaya çıkıyor:
SiH4 = Si + 2H2.
Metal olmayanlarla reaksiyonlarda silikon oksitlenebilir (yani Si bir indirgeyici maddedir):
Si + O2 = SiO2,
Si + 2 F 2 = SiF 4,
Silikon alkalilerde çözünür:
Si + 2 NaOH + H20 = Na2Si03 + 2 H2,
asitlerde çözünmez (hidroflorik asit hariç).
Metallerle reaksiyonlarda silikon oksitleyici özellikler sergiler:
2 Mg + Si = Mg 2 Si.
Magnezyum silisit hidroklorik asit ile ayrıştırıldığında silan elde edilir:
Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4.
Silikon, demir ve bakır bazlı birçok alaşımın üretilmesinde kullanılır
ve alüminyum. Çelik ve dökme demire silikon eklenmesi mekanik özelliklerini iyileştirir. Büyük miktarda silikon ilavesi demir alaşımlarına asit direnci kazandırır.
Ultra saf silikon bir yarı iletkendir ve mikroçip yapımında ve güneş pillerinin üretiminde kullanılır.
Oksijen bileşikleri. Hazırlık, özellikler ve uygulamalar
Karbon oksitler
Karbon (II) monoksit (CO - karbon monoksit)
CO, renksiz ve kokusuz, suda az çözünen zehirli bir gazdır.
Fiş
Laboratuvarda CO, formik veya oksalik asidin (konsantre H2S04 varlığında) ayrışmasıyla elde edilir:
HCOOH = CO + H2O,
H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O
veya çinko tozunu kalsiyum karbonatla ısıtarak:
CaCO3 + Zn = CaO + ZnO + CO.
Fabrika ortamında CO, havanın veya karbondioksitin sıcak kömürden geçirilmesiyle üretilir:
2C + Ö2 = 2CO,
Özellikler
Karbon monoksitin zehirli etkisi, hemoglobinin karbon monoksit için afinitesinin oksijenden daha fazla olmasından kaynaklanmaktadır. Bu durumda karboksihemoglobin oluşur ve böylece vücuttaki oksijenin transferini engeller.
Karbon (II) oksit havada kolayca oksitlenir ve yanar, büyük miktarda ısı açığa çıkarır:
2CO + O2 = 2CO2 + 577 kJ/mol.
CO birçok metali oksitlerinden azaltır:
FeO + CO = Fe + CO2,
CuO + CO = Cu + CO2 .
CO kolayca ekleme reaksiyonlarına girer:
CO + Cl 2 = COCl 2,
CO + NaOH = HCOONa,
Ni + 4CO = Ni(CO)4 .
Endüstride genellikle saf CO değil, bunun diğer gazlarla çeşitli karışımları kullanılır. Üretici gaz, bir şaft fırınında havanın sıcak kömürden geçirilmesiyle üretilir:
2C + O2 = 2CO + 222 kJ.
Su gazı, su buharının sıcak kömürden geçirilmesiyle üretilir:
C + H20 = CO + H2 - 132 kJ.
İlk reaksiyon ekzotermiktir ve ikincisi ısının emilmesiyle gerçekleşir. Her iki işlem de dönüşümlü olarak yapılırsa, fırında gerekli sıcaklığın korunması mümkündür. Jeneratör ve su gazı birleştirildiğinde karışık bir gaz elde edilir. Bu gazlar yalnızca yakıt olarak değil aynı zamanda örneğin metanolün sentezi için de kullanılır:
CO + 2H2 = CH3OH.
Karbon monoksit (IV) (CO 2 - karbon dioksit)
CO2 renksiz, yanıcı olmayan, kokusuz bir gazdır. Hayvanlar nefes aldığında salınır. Bitkiler CO2'yi emer ve oksijeni serbest bırakır. Hava genellikle %0,03 oranında karbondioksit içerir. İnsan faaliyetleri nedeniyle (kontrolsüz ormansızlaşma,
giderek daha fazla kömür, petrol ve gaz yakılması), atmosferdeki CO 2 içeriğinin giderek artması, sera etkisine neden olmakta ve insanlığı çevre felaketiyle tehdit etmektedir.
Fiş
Laboratuvarda, bir Kipp cihazında mermerin hidroklorik asitle işlenmesiyle CO2 elde edilir:
CaC03 + 2HCl = CaCl2 + H20 + C02.
CO2 ile sonuçlanan birçok reaksiyon vardır:
KHCO 3 + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O + C02,
C + O2 = C02,
2 CO + O 2 = 2 CO 2,
Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 Ї + CO 2 + H 2 O,
CaCO3 = CaO + CO2,
BaS04 + 2 C = BaS + 2 CO2,
C + 2 H 2 SO 4 (kons.) = C02 + 2 SO 2 + 2H 2 O,
C + 4 HNO3 (kons.) = C02 + 4 NO2 + 2 H2O.
Özellikler
CO2 suda çözündüğünde karbonik asit oluşur:
H2O + C02 = H2C03.
CO2 için asit oksitlerin karakteristik özelliği olan tüm reaksiyonlar bilinmektedir:
Na 2 O + C02 = Na 2 C03,
Ca(OH)2 + 2C02 = Ca(HCO3)2,
Ca(OH)2 + C02 = CaC03 + H20.
Ateşlenen Mg karbondioksitte yanmaya devam ediyor:
C02 + 2 Mg = 2 MgO + C.
Karbonik asit zayıf bir dibazik asittir:
H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3
H + +HCO3 - = H + +CO3 2-
ve zayıf asitleri tuzlarının çözeltilerinden uzaklaştırabilir:
Na 2 SiO 3 + C02 + H 2 O = H 2 SiO 3 + Na 2 C03,
KCN + C02 + H20 = KHCO3 + HCN.
Karbonik asit tuzları. Karbonatlar ve bikarbonatlar
Tuz elde etmek için genel yöntemler aynı zamanda karbonik asit tuzlarının elde edilmesi için de tipiktir:
CaCO3 + C02 + H20 = Ca(HCO3)2,
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaC03 + 2 H20.
Alkali metal ve amonyum karbonatlar suda oldukça çözünür ve
hidrolize tabi tutulur. Diğer tüm karbonatlar pratik olarak çözünmez:
Na2C03 + H20 = 2 Na++ OH- + HCO3-.
Nispeten düşük ısıtmayla hidrokarbonatlar ayrışır:
Ca(HCO3)2 = CaC03 + C02 + H20.
Karbonatlar kalsine edildiğinde metal oksitler ve CO2 elde edilir:
CaCO3 = CaO + CO2.
Karbonatlar daha güçlü (karbonik asitlerden) asitler tarafından kolayca ayrıştırılır:
MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + C02 + H20.
CaC03 + 2HCl = CaCl2 + C02 + H20.
Karbonatları kumla kalsine ederken, SiO 2 daha uçucu olan oksidin yerini alır:
Na2C03 + Si02 = Na2Si03 + C02.
Başvuru
Sodyum karbonat Na2C03 (soda külü) ve kristal hidratı Na2C0310H20
(kristalin soda) cam, sabun, kağıt hamuru ve kağıt endüstrilerinde kullanılmaktadır. Sodyum bikarbonat NaHCO 3 (kabartma tozu)
Gıda endüstrisinde ve tıpta kullanılır. Kireç taşı, kireç üretiminin yapı taşı ve hammaddesidir.
Silikon(IV) oksitler (SiO 2 )
Silika SiO2 doğada kristal (çoğunlukla kuvars) ve amorf (örneğin opal SiO2 nH2O) formlarında bulunur.
Fiş
Si02, reaksiyonlarla elde edilebilen asidik bir oksittir:
Si + O2 = SiO2,
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O,
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H20.
Özellikler
Metaller veya karbon ile etkileşime girdiğinde SiO2 silikona indirgenebilir
SiO 2 + 2 Mg = Si + 2 MgO,
SiO 2 + 2 C = Si + 2 CO
veya karborundum (SiC) SiO 2 + 3 C = SiC + 2 CO'yu verin.
Si02 metal oksitler, alkaliler ve bazı tuzlarla birleştirildiğinde silikatlar oluşur:
SiO2 + 2 NaOH = Na2Si03 + H20,
SiO2 + K2C03 = K2SiO3 + C02,
SiO2 + CaO = CaSiO3.
Asitlerin SiO 2 üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Bunun istisnası hidroflorik asittir:
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,
SiF4 + 2HF = H2,
Si02 + 6HF = H2 + 2H20.
Silisik asit H2SiO3 silisik asit ailesinin en basitidir. Genel formülü xSiO 2 yH 2 O'dur. Silikatlardan elde edilebilir.
Na 2 Si03 + 2 HC1 = H 2 Si03 + 2 NaCl.
Silisik asit ısıtıldığında ayrışır:
H2SiO3 = SiO2 + H20.
Silikatlar
Yüzlerce silikat minerali bilinmektedir. Yerkabuğunun kütlesinin %75'ini oluştururlar. Bunların arasında çok sayıda alüminosilikat var. Silikatlar çimento, cam, beton ve tuğlanın ana bileşenidir.
Suda yalnızca Na ve K silikatlar çözünür ve bunların sulu çözeltilerine “sıvı cam” adı verilir. Hidroliz üzerine bu çözeltiler alkali reaksiyona girer. Aside dayanıklı çimento ve beton üretiminde kullanılırlar.
