«Бейорганикалық химияның фундаменталды сұрақтары» пәнінен дәрістер жинағы Әдістемелік нұСҚау шымкент, 2015 ж
Лекция-10. VІ Негізгі топтың р- элементтері. Жалпы сипаттамасы. Оттек және оның қасиеттері.Күкірт. Қосылыстары Қасиеттері
жүктеу/скачать 1.65 Mb.
|
| Лекция-10. VІ Негізгі топтың р- элементтері. Жалпы сипаттамасы. Оттек және оның қасиеттері.Күкірт. Қосылыстары Қасиеттері
Жоспар:
2. Оттек және оның қасиеттері. 3. Күкірт. Қосылыстары Қасиеттері Алтыншы негізгі топтың р - элементтеріне типтік элементтер оттек, күкірт, селен Se, теллур Te және Po полоний жатады.Алғашқы төртеуі «халькогендер» деп аталады, бұл «кен түзушілер» дегенді білдіреді. Бұл элементтер атомдарының электрондық құрылымы сыртқы электрондық деңгейінде алты элетронның болуымен сипатталады, яғни ns2np4: 8О1s2 2s2 2p4 16S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 34Se 3s2 3p6 3d10 4s2 4y4 52Te 4s2 4p6 4d10 5s2 5p4 Оттек, күкірт, селен, теллур сутекпен Н2Э жалпы формуладағы қосылыс түзеді. Бұл элементтердің атомдары октетке (сегізге) дейін жетіспейтін екі электронды қосып алып теріс екі зарядты иондарға айналады.Сондықтан бұл элементтерге екіге тең болатын теріс валенттілік тән: Э + 2ē = Э2- немесе s2 p4 + 2ē = s2 p6 Күкірттің, селеннің және теллурдің жоғарылау валенттігі күштілеу қышқылдарға сәйкес келеді. Күкірт, селен, теллур және полоний оттекпен ЭО2 және ЭО3 типтес оксидтер түзеді. Бұл оксидтерге Н2ЭО3 және Н2ЭО4 қышқылдары сәйкес келеді. Бұл қышқылдардың күші элементтердің реттік нөмірлерінің өсуіне қарай кемиді. Сұйық және қатты күйдегі оттек пен күкірт диэлектрик. Селен өз электрондарын әлсіздей ұстайды. Селен мен салыстырғанда теллурдың электрөткізгіштігі жоғары. Оттек және оның қасиеттері. Оттекті 1772 жылы швеция ғалымы К.Шееле ашқан. Химиялық элементтердің ішінде оттек жаратылыста көп тараған элемент ол бос күйінде де, химиялық қосылыстар құрамында кездеседі. Бос күйінде O2 ауада болады, ауаның көлем есебімен 21 % , салмақ есебімен 23 % оттек үлесіне келеді. Жер қыртысы негізінен оттекті қосылыстардан тұрады. Оттек көптеген табиғи қосылыстардың құрамына кіреді - суда, оксидтерде, гидроксидтерде, тұздарда кездеседі. Оттек барлық өсімдіктер және жануарлар ағзаларының құрамына кіреді. Алу жолдары. Оттекті алудың негізгі техникалық әдісі ауаны сұйылту және оны тазалау. Сұйық ауа құрамында оттек -183 0С, ал азот - 195 0С-та қайнайды, сондықтан оттектен бұрын қайнау тепературасы төмен азот буланады, ал ыдыста қайнау температурасы жоғары оттек қалады. Лабораторияда оттекті алу әдістері. Калий перманганатың қыздырып айыру 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 ↑ 2.Бертолле тұзын ( марганец диоксиді MnO2) қатысында қыздырып айыру: MnO2 2KClO3 → 2KCl + 3O2 Калий нитратын немесе натрий нитратын қыздырып айыру: 2KNO3 → 2KNO2 + O2 Физикалық қасиеттері Оттек түссіз, иіссіз газ, сұйылу температурасы -182, 90C, қатуы -218,8. 1л салмағы 1, 43г, оттек суда аз еритін элемент 200С оттектін судағы массалық үлесі 0, 004 болады. Химиялық қасиеттері. Оттектің атомы химиялық реакцияларда өзіне екі электрон қосып алады. О2 +2е - → О2- ионға айналып реакцияласады. Оттек актив болғандықтан 90-қа жуық элементпен тікелей қосылады. Жәй заттармен әрекеттесуі. Оттек галогендер (F2 Cl2 Br2 ) және асыл металдардан (Au Pt Ag ) басқа элементтердің барлығымен тікелей әрекеттеседі. Бейметалдар ішінен оттекпен өте оңай әрекеттесетіндер - күкірт S , фосфор P және көміртек C S +O2 → SO2 4P +5 O2 → P4O10 C + O2 → CO2 2C + O2 = 2 CO Көптеген металдар ауада немесе таза оттек атмосферасында толық оксид түзеді: 2Mg +O2 → 2MgO 4Al +3O2 → 2Al2O3 3Fe + 2O2 → Fe3O4 2.Күрделі заттармен әрекеттесуі. Элементтердің оттегімен қосылу реакциялары тотығу реакцияларына жатады. Табиғи газдардың құрылымына кіретін газ, мысалы, метан оттекпен әрекеттесіп жанып, келесі көрсеткендей әрекеттеседі: CH4 +2O2 → CO2 +2H2O H2S күкіртті сутек оттекпен төмендегідей әрекеттеседі: 2H2S +3O2 → 2SO2 +2H2O Баяу өтетін тотығу процестерін тотығатын затына қарай кейде ( метандану) бықсу, шіру ( органикалық заттарда ) деп айтады. Тірі организмдегі тыныс алу процестері де тотығуға жатады. Тыныс алу кезінде тірі организмнің органикалық заттарындағы көміртек пен сутек ауадағы оттекпен қосылып тотығады. Оттекті қолдану. Өндірісте және ауа ( оттекпен азот және басқа газдардың қосылысы ) көп қолданады. Көп мөлшерде оттекті металлургияда қолданады. Оттек химиялық өндірісте оксидтер алу үшін пайдалынады. Мысалы NO-азот қышқылының өндірісінде, SO2 және SO3- күкірт қышқылын алуда. Оттектің өте бір көп қолданатын жері металдарды автоген жолымен пісіріп біріктіру, кесу, тесу, мұны су астындада қолдануға болады. Медицинада оттекті аурулардың демалуы жеңіл болу үшін қолданады. Күкірт. Күкіртті адам ерте заманнан бері қолданып келе жатқан элемент. Күкірт табағатта кенінен таралған . Жер қыртысының 0,05 % күкірттен тұрады. Бос күйіндегі күкірт жер бетінде кейде 200-400м тереңдікте жатады. Күкірттің қосылыстары; 1. Сульфидтер - темір колчеданы пирит FeS2 , қорғасын жылтыры PbS , мыс колчеданы халькопирит Cu Fe S2, мыс жылтыры Cu2S, мырыш алдамшысы ZnS ; 2. Сульфаттар - гипс CaSO4 x 2H2O, ауыр шпат BaSO4 , тенердит Na2SO4, глаубер тұзы немесе мирабилит Na2SO4x 10H2O, ащы тұз MgSO4x 7H2O т.б. Күкірттің сульфаттары мұхит, теңіз және көл суларында көп мөлшерде кездеседі. Күкірт белокты заттардың құрамына кіретіндіктен өсімдіктер және жануарлар организімінде болады. Күкірт мұнайдың да құрамында кездеседі. Алу жолдары. 1. Термиялық әдіс. Таза күкіртті бос күйіндегі күкірттен алады. Күкіртті бөгде қоспалардан (құмнан, топырақтан) тазарту үшін оның оңай балқы-ғыштығын пайдаланады. Арнаулы пеште балқыған күкіртті қыздырып қайнатады. Буға айналған күкіртті келесі камерада суытады. Суыған күкірт камераның қабырғасына ақшыл сарғылт ұнтақ түрінде жиналады. 2.Термиялық айдау. Шахта пешін 6000С-қа дейін қыздырып ішіне темір колчеданы салады, онда өтетін реакция: FeS2 → FeS + S Нәтижесінде газдармен ұшып шыққан күкіртті салқындатып барып, ажыратып алады. Күкірт сутектен күкіртті келесі реакция нәтижесінде алады: 2H2S + O2 → 2S + 2H2O Қолдануы. Күкірт өте маңызды зат. Күкірттің жартысының көбі химия өнеркәсібінде күкірт қышқылын өндіруге және де сульфиттер Na2SO3, Ca(HSO3)2 алуға жұмсалады. Күкіртті сірінке (шырпы) , оқ дәрісін өндіруге қолданады. Резинаның төзімділігін арттыру үшін күкіртті қосу арқылы вулканизациялайды. Күкірт медицинада тері ауруларына қарсы дәрі жасауға, ауыл шаруашылығында жүзім, мақта зиянкестерін құртуға қолданылады. Күкірттің физикалық қасиеттері Күкірттің бірнеше аллотроптық түрі болады. Тұрақты болып ą - күкірт немесе ромбаның және B -күкірт немесе моноклинді түрлері. Бұлар кристалды заттар, кристалдардың формасы әртүрлі болып келеді. Ромбаның күкірт сары түсті кристалды зат, балқу температурасы 112,8, 0 тығыздылығы 2,07г/см3. Химиялық қасиеттері. Күкірттің химиялық қасиеттері оның периодтың жүйедегі орнымен анықталады. Күкірттің алты валенттілік электрондары (3s2 3p4 3d0) бар, бірақ VI топтың бас элементі оттектен айырмашылығы мұнын 3d орбиталі де валентті бола алады Күкірттің коваленттігінің максимумы - алты, ал тұрақты күйі -sp3-, гибридті күйі. Химиялық қосылыстарында күкірт 2-, 2+, 4+, 6+ тотығу дәрежелерін көрсетеді. Күкірт екі электрон қосып алып тотықсызданады: S0 + 2e = S2- Күкірт VIII А топтағы ( инерті газдар) элементтерден басқа элементтердің барлығымен реакцияласады. Күкірттің тотықтырғыш қасиеттері отекке қарағанда төмен. Сондықтан күкірттің басқа заттармен реакцияласу қабілеті қыздырғанда артады. Күкірт металдармен және электртерістігі өзінікінен төмен бейметалдармен әрекеттескенде тотықтырғыш қасиет көрсетеді: Zn + S → ZnS-2 C0 + 2S0 → C+4S2-2 ал электртерістігі өзінікінен жоғары бейметалдармен әрекеттескенде тотықсыздандырғыш болады: S0 + CI02 → S2+CI2- S + O2 → S+4O2-2 Күшті тотықтырғыш болып есептелетін күрделі заттармен әрекеттескенде күкірт тотықсыздандырғыш қызметін атқарады: 3S0 + 2KCI5+O3 → 3S+4O2 + 2KCI- S + 2HN+5O3 → H2S+6O4 + 2N+2O Күкірттің қосылыстары. Қасиеттері Күкіртсутек H2S табиғатта вулкандардан шығатын газдарды кейбір шипалы суларда (Пятигорс, Мацеста т.б.) кездеседі. Ол өсімдіктер мен жануарлар белокты заттары шірігенде түзіледі. Физикалық қасиеттері Күкіртсутек түссіз, шіріген жұмыртқаның иісі бар улы газ Ол - 600С - та сұйық күйге айналады, ал - 860С - та қатады.Күкіртсутек өте улы зат. Оның ауадағы 0,1% мөлшері адамды есінен таңдырады. Күкірт сутекпен тікелей тек 3100-тан бастап қосылады, ал 4000-тан асса қайтадан айырылады: H2 + S → H2S Δ H= - 20,9 кДж/моль Лабораторияда H2S алу үшін сульфидтерді сұйытылған қышқылмен әрекеттейді, мысалы: FeS + 2HCI→FeCI2 + H2S Химиялық қасиеттері Күкіртсутек күшті тотықсыздандырғыштардың қатарына жатады.Ол ауада немесе оттекте жанып тотығады. H2S2- + 4O2-0→2S+4O2-2 + 2 H2O-2 Оттек жеткіліксіз болса, онда H2S бос күйдегі күкіртке дейін тотығады. H2S-2 + O2→2S0 + 2 H2O-2 Күкіртсутек тотықтырғыш қышқылдарды, тұздарды тотықсыздан дырады, мысалы: H2S2- +2HN+5O3 →S0 + 2N+4O2 + 2H2O Тұздармен әсерлесуі. Қорғасынның ерімтал тұздарымен H2S әрекет тескенде тұнбаға қара түсті PbS түседі: Pb(NO3)2 + H2S→PbS↓ + 2HNO3 Бұл реакция күкіртсутекке сапалы реакция болып табылады. Қышқылдық қасиеттері Күкіртсутектің судағы ерітіндісін күкіртсутекті су немесе күкіртсутек қышқылы деп атайды. Сульфидтер күкірт пен металдардың тікелей қосылуынан түзіледі; Fe + S →FeS Δ H0 = -95 кДж/моль Сульфидтердің көпшілігін тиісті металдың тұздарының немесе сілтілерінің ерітіндісін газды түрдегі күкіртсутекпен әрекеттестіруге болады. CuSO4 + H2S →CuS↓+ H2SO4 2NaOH + H2S → Na2S + H2O Сульфидтердің ішінде маңыздысы - натрий сульфиді. Ол сода өндірісінде, бояғыштар жасағанда, түсті металлургияда қолданылатын зат Күкірттің оттекті қосылыстары. Күкірт диоксиді SO2. Бұл төрт валентті күйде, қосылыс түзген күкіртке ажыраспаған электрон жұбы болады (3s2). Осы ажыраспаған электрон жұбы және сигма- байланыстырушы электрондар жұптарының есебінен күкірт атомы sр2 (SO2.) байланыс түзеді. Алу жолдары: 1. Күкірт диоксидін күкіртті жағу арқылы алуға болады S + O2 = SO2 Өнеркәсіпте SO2 сульфидтерді, әсіресе пиритті өртеу арқылы 4FeS2 + 11O2 = 8SO2 +2 Fe2O3 Күкірт қышқылын тотықсыздандыру арқылы Hg + 2H2SO4 = SO2 + HgSO4 + 2H2O 4 Лабораторияда күкірт диоксидін натрий сульфатына күкірт қышқылымен әсер ету арқылы алады: Na2SO3 + H2SO4 = SO2 + Na2 SO4 + 2H2O Физикалық қасиеттері. Күкірт (IV) оксиді түссіз, өткір иісті, тұншықтырғыш газ (ауада 0, 2 % болса әуелі тамақты қарлықтырып, біраздан соң адамды есінен тандырады.) Қолдануы. Күкірт (IV) оксиді күкірт қышқылын, сульфидтер, гидро-сульфидтер өндіруге қолданылады және тоқыма, қағаз өнеркәсіптерінде, дезинфекция, ветеринария, медицинада (қотыр емдеу) қолданылады. Химиялық қасиеттері .Күкірт диоксиді химиялық қасиеті жағынан өте активті зат. Бұл қосылыста күкірттің тотығу дәрежесі 4+ .Сондықтан ол электрондар қосып алып тотықсызданады, немесе электрондарын беріп жіберіп тотығады. Күшті тотықсыздандырғыштармен (мысалы; H2S , SnCI2 FeCI2 т.б.) тотықтырғыш ретінде әрекеттеседі: +4 SO2 + 2 H2S-2 → 3S0 + H2O Күкірт диоксиді қышқылдық оксид, суда тез ериді, нәтижесінде күкіртті қышқыл түзіледі: SO2 + H2O→ H2SO3 Күкіртті қышқыл H2SO3 тек ерітіндіде болатын тұрақсыз, әлсіз, екі негізді қышқыл. Иісі өткір болады. Күкіртті қышқылдың тұздары: сульфиттер түссіз қосылыстар. Аммоний мен сілтілік металдардың, сульфиттерінен басқалары еруі қиын тұздар. Бұл тұздар тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш қасиеттер көрсетеді. Сульфиттер оңай тотығып сульфатқа айналып төменде көрсетілген реакцияда тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады: 2Na2SO3 + O2→2Na2SO4 Na2SO3 + S→Na1S2O3 Күкірт үшоксиді SO3. Күкірт үшоксидін (күкірт ангидридін) катализатор қатысында күкіртті ангидридті тотықтырғанда алады: 2SO2 + O2 → 2SO3 ∆ H = -96.2 кДж / моль Реакция катализатор қатысында (Рt) және 4100С –температурада жүреді. Төмен температураларда бұл реакция жүрмейді. Күкірт үшоксидінің гидратациясы экзотермиялық процесс: SO3 + H2O = H2SO4 ∆ Н = - 89,1 кДж / моль. Күкірт үшоксиді судан басқа заттармен де реакцияласады. Оны төмендегі реакциялар көрсетеді; 1 SO3 + NH3 → H(SO3)NH2 2 SO3 + MgO→ MgSO4 Күкірт қышқылы және оның тұздары. Күкірт үшоксиді суда өте жақсы еріп күкірт қышқылын түзеді. Бұл кезде өте көп мөлшерде жылу бөлініп шығады. SO3 + H2O → H2SO4 Күкіртдиоксидін толықтырып күкірт қышқылын алудың екі әдісі бар. 1.Контакт әдісінде SO2 -ні SO3 -ке катализаторлар (платина немесе ванадий (V) оксидінің) қатысуымен 400-600 0 С- та тотықтырады. 2SO2 + SO2 → 2SO3 2. Нитроза әдісі XVIII ғасырдың ортасынан қолданылып келеді, негізгі химиялық мазмұны. I SO2 + NO2 → H2SO4 + NO II 2NO + O2 → 2NO2 Күкірт қышқылын өндірудің нитрозалық әдісіне қарағанда контакті әдісінің біраз артықшылықтары бар. Сондықтан соңғы кезде күкірт қышқыл контакт әдісімен өңдіру кең тарап келеді. Күкірт қышқылының физикалық және химиялық қасиеттері. Күкірт қышқылы түссіз май тәрізді, ауыр сұйық зат. Сатудағы күкірт қышқылы 96 % тығыздығы 1, 84. Ол 10,40С кристалдық массаға айналып қатады. Егер суды күкірт қышқылына құйса қышқылдың беті қайнап кетеді де адамның бетіне сумен қышқыл шашырау мүмкін. Сондықтан қышқылды сұйылту үшін суды қышқылға құймау керек, керісінше қышқылды араластыра отырып біртіндеп суға құю керек . Концептрленген күкірт қышқылы өте күшті тотықтырғыш. Ол жәй және күрделі заттармен әрекеттеседі. Күкірт қышқылы металдарды (Cu, Hg т.б.), бейметалдарды (S , C т.б. ) тотықтырады, химиялық қосылыстарды (HBr,HJ.т.б) тотықтырады, қыздырса реакциялар типті жақсы жүреді. Мырышпен ( актив металл ) концентрленген күкірт қышқылы әрекеттескенде әртүрлі қосылыстар түзіледі: Zn + 2H2SO4 → SO2 + 2H2O + ZnSO4 3Zn + 4H2SO4 → S + 4H2O + 3ZnSO4 4Zn + 5H2SO4 → H2S + 4H2O + 4ZnSO4 Күкірт қышқылының тұздары.Күкірт қышқылы күшті қышқылдың бірі. Бұл қышқыл екі негізді, сондықтан екі қатар тұз береді, орта тұздарды - сульфаттар, қышқыл тұздарды - гидросульфаттар деп атайды Сулфаттардың көпшілігі түссіз және суда жақсы еритін заттар. Ерімейтін тұздар - BaSO4, SrSО4 , Ag2SO4, PbSO4 сұйытылған қышқылдарда да ерімейді. Күкірт қышқылының көп тұздары түссіз болады. Ерітіндіден кристалды түрде бөлінетін болса, олар кристаллогидраттар болады. CuSO4 5H2O - мыс купоросы ( тотыяйын ), FeSO4 7H2O - темір купоросы, Na2SO4 10 H2O - глаубер тұзы. Сульфаттар толық нейтралдау реакцияларында түзіледі, ( бір моль қышқылға екі моль сілті алынады ); гидросульфаттар - сілті аз мөлшерде алынғанда түзіледі ( 1 моль қышқыл - 1 моль сілті.) H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O H2SO4 + NaOH → NaHSО4 + H2O Қолдануы.Күкірт қышқылы химия өнеркәсібінің аса маңызды өнімдерінің бірі. Ол көп мөлшерде минералдық тыңайтқыштар ( су-перфосфат, аммоний фосфат ) өндіру ретінде қолданады. Қандай қышқыл-дар болса да тұзынан алғанда күкірт қышқылы қолданады, қопарғыш заттар жасағанда, сауда өндіруде органикалық синтезде күкірт қышқылы қолданылады. Күкірт қышқылының тұздары кең қолданылады. Натрий сульфаты немесе глаубер тұзы NaSO4 10H2O сода, шыны өндірісінде және медицинада қолданылады. Кальций сульфатын табиғатта ғаныш (CaSO42H2O) 100 0С температураға қыздырған кезде суының біразын жоғалтып жарты сулы гипске немесе алебастрға айналады 2(CaSO4H2O) Алебастрға қайтадан су қосса ол гипске айналып қатады. Оның осы қасиетін құрылыста, техникада, архитектурада, скульптура жасауға, хирургияда сынықтарды гипстеуге қолданады. Гипс ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде қолданылады. Магний сульфаты MgSO4 .7H2O медицинада қолданылады. Мыс сульфаты немесе тотияйын CuSO4 5H2O ауыл шаруашылық зиянкестеріне қарсы және заттарды мыспен қаптауға қолданылады. Барий сульфаты BaSO4 медицинада рентгенконтрастты зат ретінде қолданады. Мырыш сульфаты ZnSO4 7H2O көз ауруларын емдейтін дәрі құрамына кіреді. Темір сульфаты немесе темір купоросы медицинада темір жетіспейтін анемия емдейтін дәрі құрамында болады. FeSO4 7H2O. Бақылау сұрақтары: 1. Лабораторияда оттекті алу әдістері. 2. Күкірт қышқылының тұздары. 3. Күкірттің қосылыстары. Қасиеттері жүктеу/скачать 1.65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|