Қүймалар жане олардын колданылуы

Қазіргі кезде өнеркөсіп пен өндірісте 8000-нан астам қүймалар қолданылады. Ал олардың өрқайсысын арнайы өндеуден өткізіп, қалаған мақсатта қолданылатын түрлерін алуға болады.

Қүйма жасау үшін керекгі металдарды тиісті мөлшерде алып араластырып, отқа төзімді қазандарда, не арнаулы пештерде балқығанша қыздырады. Металдардың көпшілігі балқыған күйде бірінің ішінде бірі жақсы ериді, араласады. Сол балқыған күйдегі металдар қайтадан қатқан кезде қүйма түзеді.

Қүйманың не екенін түсіну үшін металдар балқысып, қүйысып қатып қүйма болғанда, олардың арасында не қүбылыс болатындығын қаралық. Онда үш түрлі қүбылыс болуы мүмкін.

1. Балқыған күйде араласқанмен, қатқан кезде эр металл өз жөнінде кристалданады.
Мүндай жағдайда қүйма дейініміз жеке металдардың таза кристалдарының қоспасы. Ондай қүйма біртекті болмайды. Оған мынадай металдар жүбынан шығатын қүймаларды мысалға алуға болады: Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb. Бүұлардың кристалдары Ван-дер-Ваальс күштерінің арқасында байланысып тұрады. Микроскоппен қарағанда онда әр металдың кристалдарының жеке түрғандығын байқау қиын емес.

2. Қүйма түзуші металдар бірінің ішінде бірі ериді. Қатқан

Мәселен, Ag-Cu, Cu-Ni, Mn-Fe, Ag-Au, Pt-Au қүймалары қатты ерітінділер түзеді.Қатты ерітінділердің беріктігі де, қаттылығы да, серпімділігі де, электротехникалық қасиеттері де, химиялық түрақтылығы да оны қүрайтын металдардікінен әрдайым жоғары болады. Тот баспайтын болаттар осы топқа жатады.

3. Құйма түзуші металдар құрамы кесімді химиялық қосылыс түзеді (AuZn, Au₂Zn5, AuZn₃, Na₄Sn, NaSn, NaSn₂).Мұндай қосылыстарды интерметалдық қосылыс дейді. Металдар ғана емес кейбір бейметалдар да балқысқан күйде металдармен химиялық қосылыстар түзеді (Ғе₃С, Ғез8І2, СІІзР, Cu2Si). Мүндай жағдайда да қүйма біртекті.

Интерметалдық қосылыстар металдардың валенттігіне сай түзілмейді, олардың құрамы біртіндеп баяу өзгереді. Сондықтан оларды бертоллидтер деп те атайды. (Қүрам түрақтылық заңын қара).Бірақ көпшілік жағдайда қүйма біртекті болмайды, өйткені қүймалардың көпшілігі, онда түзілген интерметалдық қосылыспен қосылыспай, артық қалған металдың қоспасы болып табылады.Ғылым мен техниканың өскелең талабына сай керекті жаңа қүймалар жасау өтеқауырт дамуда. Мысалы, аса қатты қуймалар жасап шығу үшін болаттарға бор, азот және басқа элементтер қосылады. Металдардың ең жеңілі литийді негізге алып аса жеціл қуйма жасап шығаруда алыс болмас деп сенуге болады.

36.Металдардың химиялық қасиеттері.Металдардын коррозиясы.Куресу жолдары.

Металдардың химиялық реакцияласу қабілетін химиялық қасиеті дейміз. Металдар химиялық реакцияласқанда әрдайым электрондарын беріп оң валенттік көрсетеді. Металдарды химиялық жағынан толығырақ сипаттаушы қасиеті -- бос жеке оң иондар түзуі. Бейметалдарда мұндай қасиет жоқ, айталық бейметалдардың кейбіреулері электрондарын беріп оң валентті болады, мысалы СОз²", N(V, 804" құрамындағы көміртек, азот жөне күкірт оң валентті, бірақ олар металл сияқты оң валентті жеке бос ион түзіп түрған жоқ, оттек атомдарымен қосылысқан күрделі ион түзіп тұр.

Нағыз металдар еш уақыт өзіне электрон қосып алмайды, реакцияласушы екінші затқа үнемі электронын беріп отырады, демек, бүлар тотықсыздандырғыштар болады.

Металдардың электрон бергіштік қабілеті, демек химиялық активтігі, әрине бірдей емес, электронын неғүрлым оңай беретін метаддар активті металдар болады, олар оңай реакцияласқыш болады.

Металдардың активтігін салыстыру үшін олардың химиялық реакцияларда бірін-бірі ығыстыруын салыстыру өте қолайлы. Мысалы, қорғасын түзының ерітіндісіне бір түйір мырыш салсақ, бүлар реакцияласа бастайды, мырыш еріп, ерітіндіден қорғасын бөлініп шығады, бүл ығыстыру реакциясының тендігі өздеріңе бүрыннан таныс:

Zn+Pb(NO₃)₂=Pb+Zn(NO₃)2

Металдардың активтігін алғаш рет толық зерттеп салыстырған Н.Н.Бекетов (1865 ж.) болды; металдарды активтігінің төмендеу ретімен тізіп, оны "ығыстыру қатары" деп атаған.

Қазіргі кезде Бекетовтың төжірибелері де, айтқаны да дүрыс екендігі анықталды, ол бүрын ығыстыру қатары, не активтік қатары деп аталатын қатарды қазірде металдардыц кернеу қатары деп атайды, өйткені ол қатардағы әр бір металдың орыны, осы күнгі көзқарас бойынша, оның электрлік кернеу шамасымен анықталады, яғни сол металлы өз түзының ерітіндісіне батырғанда туатын кернеу айырымымен анықталады.

Бүл кернеу қатары металдардьщ ерітінділердегі реакцияларда химиялық қандай өзгерістерге үшырайтындығын көрсетеді:

1. 
   Бүл қатардағы өрбір металл (және қысымға алынғансутек) өзінен кейін орналасқан металдардьщ барлығын,
   олардың түздарының ерітінділерінен ығыстырып (тотықсыздандырып) шығарады. Ал, оның өзін алдындатүрған металдың кез-келгені ығыстырып шығарады.
   
2. 
   Сутек те сол сияқты, оның алдында түрған метаддароны қышқылдардың сүйытылған ерітіндісіненығыстырып шығарады. Сутектен кейін келетін металдарсутекті қышқылдардан ығыстырып шығара алмайды.
   
3. 
   Қатар бойында сол жақта түрған металл активтеуболады. Реакцияласушы екі металдың арасы неғүрлымқашығырақ болса, бірінен біріне электрон кошуоңайырақ болады.
   

дейді.Коррозияның күнде кездесетін мысалы темірдің

таттануы — темір ауадағы оттекпен тотығып, беті таттанады( Fe₂О₃-Н₂О не FeO(OH)).Коррозия — металдарды қоршаушы ортаның әсерінен,оздігінен тотығу процесі; былайша айтқанда, коррозия металдарды кеннен (оксид-кендерден) алу процесіне кері процес. Xалық шаруашылығының түрлі салаларына өте көп зиян келтіретін электрхимиялық коррозия.Электрохимиялық коррозия болу үшін электрхимиялық процесс өту керек; ондай процесс үшін екі электрод жөне электродтар батырылып түратын электролит болуы шарт.Металл таза болса коррозияланбайды. Тіпті темір сияқты металдың өзі де таза болса таттанбайды. Бірақ техникада алынатын металдар еш уақыт таза болмайды, оларда аралас көбіне басқа металдар қоспалары болады, міне, осыдан коррозияға қолайлы жағдай туады.Металдар өзінің сыртына ылғал адсорбциялайды, сондықтан олардың сырты судың жүқа қабыршағымен қапталады,ауадан көшкен көмір қышқыл газ ол судың ішінде еріп көмір қышқылына айналады.



Коррозиямен күресудің қазіргі кезде көп адістері бар. Олардың маңыздылары: 1)сыртын қаптау, 2)түрақты құйма жасау, 3)қоршаушы ортаны өзгерту, 4) электрохимиялық қорғау. Металдардың ішінде көп өндірілетіні де, тез бүлінетіні де темір болғандықтан бұл өдістердің көбі темірге арналған.

I. Сыртын қаптаудыц өзі үш түрлі болады:

A) металмен қаптау -- ол үшін коррозияға беріктігі бар

1. 
   Балқытып батыру — оңай балқитын Zn (te 419°), Sn (te
   232°), Pb (Іб 237°) сиякты металдарды балқытып, сыртын
   қорғаймыз деген затты батырып алады.
   
2. 
   Металл бурку — Zn, Al, Pb, Cu - сияқты металдарды
   балқыған күйде, қысылған ауаның жәрдемімен қорғайтын заттың бетіне бүркеді.
   
3. 
   Плакирлау — екі металды қабаттап жаю, созу (іші темір,
   сырты мыс не никель сымдар).
   
4. 
   Гальваникалъщ әдіс ~ Zn, Cd, Sn, Pb, Ni, Cr, Au, Ag
   жэне мысты электролиз арқылы коррозияланушы металдың сыртына жалату.
   

1. Сырлау және бояу. 2. Эмаль жалату (эмальдаған темір

ыдыстар). 3. Торкирлау — жүқалап бетонмен сылау. 4.

Басқа түрлі заттармен — каучукпен(гуммирлау),

битуммен, асфальтпен, бакелитпен, целлюлозамен

қаптау.

1. 
   Оттектендіру — коррозияланушы металдың бетін тотықтырғыштармен өдейі әрекеттеп, оның бетіне оксид түрғызу мысалы воронение Фосфаттандыру — бетіне металдың фосфатын түзілдіру.
   

3. 
   Азоттандыру.
   
4. 
   Циаидандыру.
   

тездетеді. Бұған күрес әдісі коррозияны тездететін еріген заттарды аластауға, немесе оның әсерін басатын тежегіш деп аталатын заттарды сұйыққа араластыруға негізделген. Тежегіш араластырғаннан коррозия процесі баяулайды.

Бірінші топтағы элементтердің барлығының да сыртқы қабатында бір s-электрон болуы, олардың электрон қосып ала алмайтындығын, қайта жалғыз электронын беріп жіберіп, оң бір валентті катион түзеді деп күтуге мүмкіншілік береді.

Бүл топтағы элементтердің сырттан екінші қабатындағы электрон саны екі түрлі: бір топ элементтерде ол қабат 8 электронды, әрі соңғы электроны, s-, р-электрондар, бұл литий, натрий х<вне үлкен периодтардың жүп қатарларының элементтері --• калий, рубидий, цезий және франций. Қүрылымы мүндай элементтерді, әуелдегі келісім бойынша пегізгі тоща жатқызамыз. Қалған мыс, куміс және алтын элементтерінің сырттан екінші қабатында 18 электрон болады өрі соңғы электрондары -электрондар, олар қосымша топқа жатады.

Сілтілік металдардың сипаттамасы

17.2. Литий жұмсақ күмістей ақ металл, барлык металдардың ішінде ең жеңілі. Литий химиялық өте активті. Ауадағы О₂ мен N₂ -мен әрекеттесіп, қара қабыршақ Li₂O жөне Li₃O түзе отырып тез тотығады. Атмосферада Ғ₂, С1₂, сонымен қатар буда Вг₂ және І₂ қалыпты температурада өздігінен жанады. Басқа барлық бейметалдармен (S, С, Н₂ және т.б.) қыздырғанда қосылады.

Егер литийді қатты қыздырса, онда атмосферада СО₂ жанып көптеген метаддармен интерметалдық қосылыстар түзеді, ал Mg, A1, Zn қатты ерітінділер береді. Li сумей, қышқылдармен шабытты әрекеттеседі:

2Li+2H₂O=2LiOH+H₂t

Литийдің косылыстары. Литийдің бинарлық қосылыстары түссіз кристалдық заттар; тұздар, немесе тұз тәрізді қоспалар болып табылады. Химиялық табиғаты, ерігіштігі мен қасиеттері жағынан кальций мен магнийдің туындыларына үқсас. Бинарлық қосылыстары мен тұздарының ішіндегі нашар еритіндері: LiF, Li₂CO3, ЬізРО4 т.б.

Литийге асқын қосылыстар төн емес, бірақ пероксиды Li₂O₂, персульфид Li₂S₂ және перкарбид Li₂C₂ белгілі. Литий оксиді Li₂O - ақ қатты зат. Жай заттардың әрекетімен алынады. Сумен гидроксид түзе активті әрекеттеседі. Қышқылдармен, қышқылдық жөне амфотерлік оксидтермен түздар түзеді.

Гидроксид LiOH - түссіз, өте гигроскопиялық зат, суда ериді. Күшті негіз. Бірақ, ерігіштігі мен күші жағынан LiOH I топтың қалған s -элементтерінен төмен. Қатты қыздырғанда LiOH (басқа сілтілік металдардың ЭОН салыстырғанда) ьщырайды:

2LiOH^Li₂O+H₂O

LiOH-ты LiCl-дың сулы ерітінділерін электролиздеу арқылы алады. Аккумуляторлардағы электрод ретінде қолданылады.

Натрий басқа да сілтілік металдар сияқты табиғатта, тек қосылыс күйінде ғана кездеседі. Натрий силикаттар қүрамында болады. Қүрамында натрий бар минералдардың маңыздылары — ас түзы NaCl - түзды көлдерде

шөккен түрде кездеседі.Натрий өте жүмсақ, оны пышақпен оңай кесуге болады. Кесілген жері жып-жылтыр болғанымен, тез тотығатындықтан лезде күңгірттенеді, сондықтан оны керосинге салып сақтайды.

2 NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂+H₂O

Натрий гидрокарбонаты ас содасы деп атап медицинада,

кондитер өнеркөсібінде пайдаланады.

Мыс электр сымдарын жөне кабель жасау үшін қолданьшады, сонымен қатар машжналар мен аппараттар жасау үшін пайдаланатын әртүрлі қүймалардың құрамына кіреді. Мыс қүймаларының ііпіндегі ең маңыздылары мыналар: (90 %• Си, 10 % Sn)_r томпак (90 % Си, 10 % Zn), мельхиор (68 % Си, 30 % Ni, 1 % Mn, 1 % Fe), нейзильбер (65 % Си, 20 % Zn, 15 % Ni), латунь (60 % Си, 4ft % Zn) жөне тиын жасауға қолданылатын қүймалар.Мысты 375 °С дейін қыздырғанда, СиО одан жоғары температурада Си₂О-ға айналып кетеді. Қүрғак, галогендер қальшты температурада эсер етпейді. Су буы бар жерде фтор, бром және хлор мысты тотықтырады. Мысты қыздырса, хлорда және күкіртте жанып, CuCl, Cu₂S айналады.

Сутек, коміртек, азотпен мыс тікелей реаіщияласпайды. Жоғары температурада кеміртекпен Cu₂C — карбид түзеді.

Мыс (сол сияқты күміс пен алтын да) металдардың кернеу қатарында сутектен кейін орналасқандықтан, оғай тек анионьшың тотықтырғыш қасиеті бар қышқьшдар ғана эсер ете алады. Қышқылдардың іпіінде мысты жақсы ерметін концентрленген күкірт қышқылы (қыздырғанда) мен сүйытылған және концентрленген азот қышқылы:

Си + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂T + H₂O

Си + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂t + 2H₂O

Си₂О - қызыл түсті шыны жасауға, кемелердің суға батып тұратын жерін бояуға қолданылады. Мыстың (I) оксиді мен тұз қышқылы реакцияласқан кезде мыс (I) хлоридінің СиСІ түссіз ерітіндісі түзіледі, осыған су араластырсақ, ол суда ерімейтіндіктен, ақ тұнба түрінде шөгеді. Табиғатта кездесетін мыс жылтыры Cu₂S, мыспен күкірт тікелей қосылғанда түзіледі.

Cu₂O амфотерлі болғандықтан, күшті сілтілермен әрекеттескенде қышқылдык қасиет көрсетіп куприттер түзеді.

Екі валентті мыстың крсылыстары. Мыс (II) оксиді CuO (оксид мыс (II)) — мысты ашық ауада қыздырса қара түсті оксид - CuO айналады.

Мыс (II) гидроксиді Cu(OH)₂ — екі валентті мыс тұзы

сілтімен өрекеттескенде түзіледі.Мыс (II) гидроксиді көк түсті, суда еруі қиын зат, өлсіз негіздік касиеті бар. Аздап қыздырғанның өзінде-ақ айрылып мыс (I) оксидін және су түзеді.

КүмІС. Күміс табиғатта сап дербес күйде жөне қосылыстар құрамында кездеседі. Қосылыстарының маңыздысы күміс жылтыры - аргентит Ag₂S (мыс және қорғасын кендерінде кездеседі).

Күміс кендері Оралда, Қазақстанда, Алтайда, Кавказда және т.б. жерлерде бар.

Күміс түздарының маңыздылары:

Куміс нитраты AgNO₃, оны ляпис деп те атайды. Түссіз мөлдір кристалдар, суда жақсы ериді. Бүл түз айна жасауда, гальванопластикада, фото жүмысында және медицинада кішкене жаралардың аузын күйдіріп бүрістіруге қолдананады.

Куміс бромиді AgBr — фото пластинкалардың, қабыршақтарды жөне фото қағаз бетіндегі жарық сезгіш қабатының қүрамына кіреді. Жарық әсерінен бүл түз айрылып қүрамындағы күміс өте ұсақ түрде қара түсті болып бөлініп шығады.

Алтын. Алтын табиғатта сап түрде кездесетін металл. Алтынның үсақ түйірлері кварц ішінде, немесе кварц қүмы арасында шашыраңқы күйде болады. Алтынның табиғаттағы қосылысы алтын теллуриді (калаверит) AuTe₄ қүрамында және мыстың, қорғасынның сульфид кендерінде болады.

Алтын Сібірде, Оралда жөне Орта Азия мен Қазақстанда да кездеседі.

Алтынның (III) оксиді Аи₂Оз - қара қоңыр, Аи₂8з - кара. Аи(ОН)₃-күрең түсті барлығы қатты заттар, суда еритіні тек АиС1₃.

Алтынның (III) гидроксиді Аи(ОН)₃ амфотерлі зат. сілтілерде және қышқылдарда еріп аниондық комплекстер түзеді.

Жер шарының кей жерлерінде Оңтүстік Америка (Чили), Закавказье, Орта Азияда азоттың минералдық қосылыстар түрінде бірқатар қорлары бар (NaNOa, KNOs түрінде). Азот белок заттарының қүрамында болады. Азоттың атомдарымен иондары күн атмосферасынан табылған. Уран мен нептунда ол аммиак түрінде кездеседі, •

Қайнау температурасы жоғарырақ сүйық оттектің буы, қайнауы төмен сүйық азотпен жанасқанда конденсацияланады. Оттек буының конденсациялануы кезінде бөлініп шығатын жылу есебінен сүйық азот буға (газға) айналады. Осы айтылғанды бірнеше мәртебе қайталаса, газ күйінде азот, сүйықтық түрінде таза оттек алынады.

Азот аз мөлшерде, дабораторияда керек болған кезде, оны мына әдістердің бірімен алады.

1. Аммиакты қыздырған мыс оксидінің арасымен

ЗСиО + 2NH₃ = 2Cu + ЗН₂0 + N₂

2. Аммоний нитритін айырады:

NaNO₂ + NH₄C1 = NaCl + NH₄N0₂ NH₄NO₂ = 2H₂O + N₂

3. Ауаны қыздырған мыс қиқымының арасымен
өткізгенде, ауадағы оттек мыспен қосылысып қалып қояды да,
азот өтіп шығады.

Қасиеттері. Таза азот - түссіз, иіссіз, дәмсіз, суда аз еритін (100:2) газ. Ауадан сәл жеңілірек: 1 л салмағы 1,25 г.

Химиялық қасиеті жағынан азот инертті, қалыпты жағдайда ол реакцияласпайды. Инерттілігі екі атомды молекуласының N₂ өте беріктігіне байланысты; бүл молекуланы айыру үшін 711,2кДж/моль энергия жүмсау керек. Азотты 3000°С дейін қыздырганда да молекулалық азоттың 0,1% ғана диссоциацияланады.

N₂ молекуласының берік болу себебі ондағы атомдар үш

байланыспен біріккен (N=N )_; оның бір байланысы а- типті,

екеуі п - типті болады.

Азот қалыпты жағдайда тек қана литиймен, ал қыздырғанда басқа металдармен жөне кейбір бейметалдармен әрекеттесіп, тотықтырғыштық қасиет көрсетеді, тек фтор мен оттекпен әрекеттескенде ғана тотықсыздандырғыш болады.

Азотты электр шамдарын толтыруға қолданады, бірақ ауадан алынатын азоттың дені синтетикалық аммиак, кальций цианамидын синтездеу үшін жүмсалады.

44.Тиокукірт к ышкылы H₂S₂O₃ — бос күйде белгісіз, аламыз деп талаптанғанда айырьшып кетеді.

H₂S₂O₃ - H₂SO₃ + 2S

Тиосульфаттар - түссіз, суда жақсы еритін, түрақты түздар, барийдің түзы қиын ериді, күмістің түзы нашар ериді. қышқылдар әсерінен айырыла бастайды, маңыздысы натрий тиосульфаты.

Натрий тиосульфаты Na₂S₂O₃*5H₂O түссіз, 48,5°С-та балқып, өзінің кристалдық суында еритін зат, аса қанық ерітінді түзуге бейімділігі бар.

1. 
   Алюминий. Алюминий III-периодтың элементі, осы периодтың s-элементі. Осы бағытта айтылған элементтердің валенттік
   

Алюминий бор сияқты р-элемент, сыртқы валенттік электрондарының саны бірдей болғандықтан ұқсастығы да көп, алайда

сырттан екінші қабат өзгеше, әсіресе алюминийде 3d – орбитальдардың бар болуы, оның үстіне атомдардың құрамының әр түрлі

болуы олардың қасиеттерінде айырмашылық тудырады.

Алюминий бор сияқты тотығып, оң үш валенттік көрсетеді, теріс валенттік білдіруі бордан да сирегірек.

Алюминий – нағыз амфотерлі элемент. Алюминий қосылыстарының көпшілігінде sp³ – гибрид және sp³d² – гибридтену күйінде де

жиі болады.

Алюминийдің бордан айырмашылығы, оның Al-O-Al тізбегі B-O-B сияқты су әрекетінен үзіліп кетпейді, сондықтан алюминийдің

оттекті қосылыстары тұрақты, табиғатта да жиі кездеседі.

Жер қыртысында бар металдардың ең көбі алюминий. Бұл қосылыс түрінде болады. Алюминий алуға жарайтын қосылыстар

боксит Al2O3·xH2O, алунит K2SO4·xAl2(SO4)3·yAl2O3·zH2O, нефелин 4Na2O·4Al2O3·9SiO2. Бұлардың ішінде әзірше алюминий

алу үшін көбірек қолданып келе жатқаны боксит.

Біздің елде алюминийлі кендер өте көп. Бокситке бай жерлер Қазақстанда Торғай алқабында, Орал тауында, Ресейде,

Башқұртстанда бар, сонымен қатар Хибинда апатитпен аралас нефелин бар, Сібірде де алюминий кендері көп.