Дәріс 9. Металдардың жалпы қасиеттері

1.Металлдардың жалпы қасиеттері.

2.Сілтілік металдар және сілтілік жер металдар, олардың қосылыстар-биологиялық ролі.

3.Алюминий, қорғасын

Металдар периодтық жүйенің 80%-ін құрайды,яғни 85 металл бар.Олар ІА,ІІА,ІІІА

және В топшалардың төменгі жағында орналасқан. f-элементтердің барлығы металл.
Физикалық қасиеттері:

а/ Нg -сұйық

ә/ сілтілік және сілтілік жер металдар жұмысақ,пышақпен кесуге болады

б/ қалғандары қатты,УІ-В топта хром өте қатты

в/ металдық жылтыры болады

г/ электр өткізгіш Аg,Cu –жақсы өткізеді,Рв,Нg–нашар өткізеді,темпетурра артса электрөткізгіштік кемиді,төмендесе артады.

ғ/ жылуы өткізгіш

е/ пластикалық қасиет,тіпті созуға болады,мысалы 1г алтыннан 3км жіңішке жіп созуға болады.

Металдар тығыздығына байланысты жеңіл (p=5г/см),одан артса ауыр болады.Жеңіл металдың балқу температурасы төмен,ауырдыкі жоғары болады. Мысалы: цезий жеңіл,балқу тем.28С^о, ал вольфрам ауыр, балқу тем. 3380 С^о.

Кейбір металдарға полиморфизм құбылысы тән,ол металдың қатты күйде әртүрлі кристалдық пішінде болу қасиеті.

Магниттік қасиеті бойынша:

а/ димагнитті,яғни мұндай металдар магнит өрісінде тербеледі Аg,Cu,Au, Нg,Zr,Zn

ә/ парамагнитті,яғни магнит өрісіне тартылады Sd ,Ti, W , Y, Mo ,Mn т.б.

б/ ферромагнитті- магниттелу қасиеті өте жоғары Fe,Co ,Ni.

а/ қара металл – темір,оның құймалары

ә/ бағалы металл – алтын,күміс,платина,цирконий

б/ сирек металл – титан,германий, берилий,ванадий т.б.

в/ түсті металл – мырыш,магний,алюминий т.б.

Ең басты қасиеті – сәуле,электромагниттік толқынның әсерінен электрон бөлуі.Оны фотоэлектрлік эффекті деп атайды. Мұндай қасиет ІА-топша элементтеріне тән.Өйткені сыртқы валенттік электрондары ядроға әлсіз байланысқандықтан сәуле әсерінен бөлініп кетеді.

ә/ иондану энергиялары төмен

б/ металл ешқашан электрон қосып алмайды,тотықтырғыш болмайды

в/ металдар оттегімен әрекеттесіп оксидтер түзеді, т.д. тұрақты металл оксидтері негіздік оксид,т.д.әртүрлі болатын металдардың төменгі оксидтері – негіздік, ортаңғылары – екідайлы,жоғарғылары – қышқылдық оксид болады.Мысалы: CrO - негіздік,Cr₂O₃ - екідайлы, CrO₃ - қышқылдық

В топша металдары жоғары тотығу дәрежесін көрсететін оксид түзгенде оларға сәйкес гидроксидтері қышқыл болады.Мысалы: CrOз (УІ) оксидіне Н₂CrO₄ хром қышқылы сәй кес келеді.

Металдар тотықсыздандырғыш, сондықтан тотықтырғыштармен,бейметалдармен,қышқылдармен,тұздармен әрекеттеседі. Қышқылдармен әрекеттесуі металдардың станартты электродтық потенциалдар қатарындағы орнына,қышқылдардың табиғатына

және концентрациясына тәуелді.

Металдарды кеңнен өндіреді.Активтілігі төмен металдар табиғатта бос күйіндекездеседі. Мысалы: алтын, күміс,платина т.б. Актив металдар кең құрамында әртүрлі қосылыстар түрінде болады. Жеңіл металдар тұздар түрінде,ал ауыр металдар оксид,сульфид,сульфиттер т.б. болады.

Металдар өндірісін металлургия деп атайды,химиялық процестерге сәйкес бірнеше топқа жіктеледі:

а/ пирометаллургия – жоғарғы температурада қыздырып бөлу

ә/ гидрометалургия – еріткіштер әсерімен бөлу

б/ электрометалургия – электр тогы әсерімен бөлу /электролиз/

в/ металлотермия – басқа металмен жоғарғы температурада әсер етіп бөлу

Металдар құймалар түрінде қолданылады.8000 астам құймалар белгілі.

Темір құйма – шойын,болат, мысты құйма – қола,аса жеңіл құйма –дюралюминий,бағалы құйма – құрамында алтын,күміс,платина болатын құймалар.

ІІ. Адам ағзасында преиодтық жүйенің 70-ке жуық элементі табылған.Мына алты элемент: C, O, H ,N, P, S ағза массасының 97,4%-ін құрайды.Тірі заттағы элементтердің мөлшеріне байланысты оларды макро- және микроэлементтер деп бөлуге болады.

Макроэлементтерге C, O, H ,N жатады. Бұлардың үлесіне тірі зат массасының 96% және I, CI, Fe, N, Mo, Cu, Co, Zn (1% массасының) жатады.

Биологиялық неғұрлым керек металдарға ( биометалдарға) мына элемент жатады:K,Na,Ca,Mg,Fe,Cu,Co,Mn,Zn,Mo; металл еместерден O, H, S, C, N, P, CI, I жатады,сондықтан осы элементтердің қасиеттерін зертханалық сабақта оқимыз.Көміртегі мен сутегі органикалық қосылыстардың негізі болғандықтан ,ол элементтерді органикалық химия пәнінде тереңірек оқытылады.

жүрек жұмысының қалыпты сақталуына әсер етеді

Сүт – кальцийдің ең жақсы көзі.Күніне үлкен адам 1г кальций қабылдау керек.

Магний тұздары органикалық қосылыстардың фосфорға айналуына қатысатын

ферменттердің қызметін күшейтеді.Тамақта магний тұздарының жетіспеуі жүйке жүйесінің қалыпты қызметін,бұлшық еттердің жиырылуын бұзады.

Периодтық жүйенің ІІІ және ІҮ топтарының р-элементтері (алюминий, қалайы, қорғасын) Al, Sn, Pb- микроэлементтер, олардың ағзадағы мөлшері 0,002- 1∙10^-5мг. Тамақ өнеркәсібінде Al, Sn элементтерден консервілік банкалар жасайды. Алюминийден фольга, қақпақтар жасайды. Қорғасын улы зат, ол шынының, қағаз және полиэтилен қапшықтардың құрамына кіреді. Алюминий қанның сары суында,өкпе,бауыр,сүйек,бүйрек,тырнақ,шаш құрамына және адам миының жүйке қабығының негізгі құрамына кіреді. Адам тәулігіне 47 мг алюминий қабылдауы керек. Алюминий эпителий және байланыстырғыш қабаттардың дамуына,сүйектің қалыптасуына,фосфордың алмасуына әсер етеді. Сонымен бірге ферментативті процестерге,қанның түзілуіне,трансаминирлеу реакциясына катализатор етінде қатысады. Fe, Co, Ni – микроэлементтерге жатады. Тәулігіне адам ағзасына 5-25 мг темір қажет. Темірдің көп мөлшері сүтте, сырда, етте, алмада болады. Қан гемоглобинінің негізгі бөлігі темір. Кобальт В₁₂ витаминінің құрамына кіреді, зат алмасуын жақсартады. Егер ағзада кобальт жетпесе, адам анемияға ұшырауы мүмкін.

1. 
   Калий мен натрий атомдарының құрылысының электрондық схемасын жазыңдар. Бұл элементтердің қайсысының тотықсыздандырғыштық күші артық, неге?
   

2. 
   І топтың s-элементтерінің +І тотығу дәрежесі не себептен өте тұрақты?
   

3. 
   К₂О, К, К₂О₂ қалай сумен әрекеттеседі, химиялық реакциялар теңдеуін жазыңдар.
   

4. 
   Калий хлоридінен металл күйінде калийді және калий гидроксидін алу үшін жүретін процестерінің схемаларын жазыңдар.
   

5. 
   Натрий сульфатынан көмір мен әктасты жоғарғы температурада балқыту арқылы соды алу реакциясының теңдеуін жазыңдар. Көмір мен әктас қандай функция атқарады?
   

6. 
   Ас содасы, каустикалық сода, кристалдық сода, кальцинирленген сода деп техникада қандай заттарды айтады?
   

7. 
   Мына өзгерістерді іске асыратын реакциялар теңдеулерін жазыңдар: NaCl→Na→NaOH→Na₂CO₃ →NaHCO₃ →NaCl→Na→Na₂O₂→Na₂O→NaOH→ NaHSO₄→ Na₂SO₄ → Na
   

8. 
   Мына қатарда LiOH –CsOH негіздік қасиеттері қалай және неге олай өзгереді?
   

9.Алюминийдің, қорғасынның және қалайының электрондық конфигурациясын жазыңдар. Қай электрондар мен орбитальдар валенттілікті көрсетеді?

ериді.
13.Мына қатардағы иондардың Sn²⁺, Pb²⁺ тотықсыздандырғыш қасиеті мына қатардағы иондардың Sn⁴⁺, Pb²⁺ тотықтырғыш қасиеттері қалай өзгереді? Әлсіз тотықсыздандырғыш пен күшті тотықтырғышты көрсетіңдер. Тотығу-тотықсыздану реакциялар теңдеулерін жазыңдар.

1. Омаров Т.Т.,Танашева М.Р. Бейорганикалық химия (таңдамалы тараулар) Алматы,2008ж,-543 б 2.Шоқыбаев Ж.Ә. Бейорганикалық және аналитикалық химия. Алматы, «Білім» 2004 ж,-316 б. 3. Ділманов Б.М.,Ділманова З.Б. Жалпы химияның теориялық негіздері. Аматы,2009ж, -194 б. 4. Яшкарова М.Г.,Омарова Н.М., Кабдулкаримова К.К., Мусабаева Б.Х. Бейорганикалық хмиядан зертханалық жұмыстар.Семей,2007,-79б. 5. Шоқыбаев Ж.Ә.,Өнербаева З.О. т.б. Бейорганикалық химия практикумы. Алматы,2004 ж,-164 б. 6. Бишімбаева Г.Қ. Жалпы химия.Студенттердің өздік жұмыстарына арналған оқу-әдістемелік құрал.Алматы,2007 ж, -39 б. 7. Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М. Студенттің өздігінен орындауына арналған әдістемелік құрал.Семей, 2007, -39 б. 8.Д.Шрайвер.,П.Эткинс. Неорганическая химия.1,2 том.Москва«Мир» 2009г 9.Лидин Р.А.,Молочко В.А.,Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ. Москва, 2000-480с

1.Периодтық жұйедегі орны, электрондық құрылысы.

2.Физикалық қасиеттері.

3.Химиялық қасиеттері.

Күкірт – ағзада негізінен органикалық қосылыстар құрамында және күкірт құрамды амин қышқылдарының құрамында кездеседі. Олар цистин, метионин, инсулин т.б. Егер ағзада күкірт жетпесе ақуыз түзілуі әлсірейді.Оттегі өмірге керек барлық органикалық заттар құрамына кіреді: ақуызда, майларда. Оттегі арқылы тіршіліктің барлық процестері жүреді. Тыныс алу, аммиак қышқылдарының тотығуы, майлардың тотығуы.

Тірі ағзада 6 элемент (көміртегі, сутегі, оттегі, азот, фосфор, күкірт) ағза массасының 97,4% алады. Оларды органогендер деп атайды. Органоген №1 көміртегі. Себебі көміртегі майдың, көмірсулардың, витаминдердің, органикалық қышқылдардың құрамына кіреді. Бірақ бос көміртегі және оның монооксиді адам үшін өте улы. Натрий гидрокарбонаты, ағзада өтте майдың гидролизіне әсер етеді

Барлық омыртқалылар, адамды қоса, иодсыз тіршілік жасай алмайды. Иод қалқанша безінде жиналады, ол иоды бар гормондар түзеді. Бұл гормондар ағзадағы заттардың алмасуын жүргізеді. Егер ағзада иод болмаса, зоб ауруымен ауырады, сондықтан ас тұзына иод қосылады.Фтор ағзаға судан түседі, фтор шайда көп. Егер фтор жетіспесе, тіс ауруына әкеледі

1. 
   ҮІІ топтың негізгі топшасының элементтер атомдарының электрондық конфигурациясын жазыңдар. Бұл элементтердің валенттіліктерін көрсетіңдер.
   
2. 
   Галогендердің зертханада және өндірісте алу жолдарын көрсетіңдер.
   
3. 
   НГ қышқылының ішінде неге НҒ ең әлсіз қышқыл?
   
4. 
   Г^- анионын ерітіндіден табу үшін қандай катион қолданылады?
   
5. 
   HClO, HClO₄, HClO₃, HClO₄ қышқылдары үшін олардың беріктіліктері, тотықтырғыш қасиеттері және қышқылдық күші қалай өзгереді? Бұл сұраққа жауап беру үшін қандай мәндер керек?
   
6. 
   Галогендерді қай жерде қолданады?
   
7. 
   Иод қай тотығу дәрежесінде тотықтырғыш та, тотықсыздандырғыш та қасиет көрсетеді. Бұл қосылыстардың формуласын жазыңдар.
   
8. 
   Хлордың +1, +3, +5, +7 тотығу дәрежесіне сәйкес келетін оксидтері мен қышқылдарының формулаларын жазыңдар. Оларды атаңдар.
   
9. 
   Хлорлы сутек қышқылы қай металдармен әрекеттеседі? Қышқылдың концентрациясы әсер ете ме?
   
10. 
    Элементтердің (оттегі мен күкірттің) электрондық конфигурациясын келтіріңдер. Қай электрондар валентті болып саналады?
    
11. 
    Орбитальдардың энергетикалық диаграммасын құрыңдар. Молекуласының негізгі күйі (О₂) мен молекулалық иондардың О₂⁺, О₂^-, О₂^2- электрондық конфигурациясын келтіріңдер.
    
12. 
    Мына молекулалардың KClO₃, KMnO₄, KNO₃ термиялық айрылу реакциялары тотығу-тотықсыздану реакциясының қай типіне жатады?
    
13. 
    Негіздік, қышқылдық және амфотерлі оксидтерді сипаттайтын оларға тән реакцияларға мысалдар келтіріңдер.
    
14. 
    Стандартты потенциал Е⁰₂₉₈ мәніне сүйеніп, мына заттардың О₃, О₂, Н₂О₂ тотықтырғыш қасиеттерін салыстырыңдар:
    

Н₂О₂ + 2Н⁺ + 2ē = 2 Н₂О Е⁰ = +0,68В

О₂ + 2Н⁺ + 2ē → Н₂О₂ Е⁰ = +1,78В

15. 
    Күкірт тотықтырғыш та, тотықсыздандырғыш та бола алатын реакцияларға мысалдар келтіріңдер.
    
16. 
    а)суда еритін; б)суда ерімейтін, бірақ сұйытылған қышқылда еритін; в)қышқылда ерімейтін сульфидтерді келтіріп, реакция теңдеулерін жазыңдар.
    
17. 
    Күкіртті сутек қышқылының сатылап жүретін диссоциациясын жазыңдар. а)хлорлы сутек қышқылын; б)қорғасын (ІІ) нитратын; в)сілті құйса, тепе-теңдік қай жаққа ығысады?
    
18. 
    Олеум деген не? Су мен концентрлі күкірт қышқылын қалай араластыру керек? Неге?
    
19. 
    Сұйытылған және концентрлі күкірт қышқылдарымен мырыш әрекеттескенде қандай заттар түзіледі? Тотығу-тотықсыздану реакцияларының теңдеулерін жазыңдар.
    
20. 
    Атом құрлысы теориясы тұрғысынан оттегі күкіртке қарағанда күштірек тотықтырғыш екенін түсіндіріңдер.
    
21. 
    Күкірт атомының тотығу дәрежесі неге жұп сан болады? Неге оттегінің валенттілігі тұрақты, ал күкірттікі –айнымалы.
    

1. Омаров Т.Т.,Танашева М.Р. Бейорганикалық химия (таңдамалы тараулар) Алматы,2008ж,-543 б 2.Шоқыбаев Ж.Ә. Бейорганикалық және аналитикалық химия. Алматы, «Білім» 2004 ж,-316 б. 3. Ділманов Б.М.,Ділманова З.Б. Жалпы химияның теориялық негіздері. Аматы,2009ж, -194 б. 4. Яшкарова М.Г.,Омарова Н.М., Кабдулкаримова К.К., Мусабаева Б.Х. Бейорганикалық хмиядан зертханалық жұмыстар.Семей,2007,-79б. 5. Шоқыбаев Ж.Ә.,Өнербаева З.О. т.б. Бейорганикалық химия практикумы. Алматы,2004 ж,-164 б. 6. Бишімбаева Г.Қ. Жалпы химия.Студенттердің өздік жұмыстарына арналған оқу-әдістемелік құрал.Алматы,2007 ж, -39 б. 7. Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М. Студенттің өздігінен орындауына арналған әдістемелік құрал.Семей, 2007, -39 б. 8.Д.Шрайвер.,П.Эткинс. Неорганическая химия.1,2 том.Москва«Мир» 2009г 9.Лидин Р.А.,Молочко В.А.,Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ. Москва, 2000-480с

Органикалық қосылыстардың реакциялары төрт топқа бөлінеді:

Орын басу реакциялары. Мұнда атом немесе атомдар топтарының орнын басқа атомдар басады.

Мысалы: С₂Н₅СI + OH^- → C₂H₅OH + CI^-

Хлорэтан гидроксид этанол хлорид

ионы ионы

Қосылу реакциялары. Екі молекула қосылып, бір молекула түзеді.

Мысалы: СН₂ = СН₂ + Вг₂ → ВгСН₂СН₂Вг

Этилен бром 1,2- дибромэтан

Бөліну (элимирлену) реакциясы. Молекула екі немесе одан да көп басқа молекула түзеді.

Мысалы: С₂Н₅ОН → СН₂ = СН₂ + Н₂О

Этанол этилен су

Қайта топтасу. Бір молекула екінші молекулаға айналады.

Мысалы: СН₃- СН- СН = СН₂ → СН₃- СН = СН- СН₂СI

│

CI

3- хлорбутен-1 1- хлорбутен – 2

Ионның қатынасында жүрген реакцияны иондық механизм деп атайды. Шабуыл жасайтын реагенттің табиғатына байланысты иондық реакция электрофильді және нуклеофильді болып бөлінеді.

Реакцияға қатысатын реагент өзінің электрон жұбын байланыс түзеуге басқа молекулаға берсе, онда нуклеофильді (электродонорлы) реагент деп атайды. Нуклеофильдің қатысында жүретін реакцияларды нуклеофильдік реакциялар деп атайды. Nu деп белгілейді.

Мысалы: R^δ+ → Х^δ- + : Nu → R - Nu ⁺ : Х^- нуклеофильдік орын басу реакциясы.

Нуклеофильдер: Н^- : ; NH^-₂ ; : ОН^- ; : ОR

Егер молекула басқа молекуланың жұп электронын қосып алса, оны электрофильді (электронакцепторлы) реагент деп атайды. Электрофильдің қатысында жүретін реакцияларды электрофильдік реакциялар деп атайды, Е деп белгілейді.

Мысалы: R – У – Е⁺ → R – Е + У⁺ электрофильдік орын басу реакциясы.

Электрофильдер: Н⁺ ; Н₃О⁺; NO₂⁺; NO.

Көміртегі мен сутегіден тұратын және өзара жай байланыспен қосылған қосылыстарды қаныққан көмірсутектер деп атайды. Жалпы формуласы- С_nH_2n+2.

Ең қарапайым өкілі- СН₄- метан. Барлық көмірсутектердің метанмен ұқсас екенін көрсету үшін, олардың барлығының аттарына «ан» деген жалғау жалғанады.

Қаныққан көмірсутектердің бір сутегісін алғанда, қалған қалдықты радикалдар деп атайды. Радикалдарды атау үшін, көмірсутектердің «ан» жалғауын «ил» жалғауына өзгертеді.

СН₄ – метан- СН₃- метил

С₂Н₆- этан- С₂Н₅-этил

С₃Н₈- пропан- С₃Н₇- пропил т.б.

Көмірсутектерді жүйелік (ИЮПАК) номенклатура бойынша атау үшін, алдымен ең ұзын тізбекті тауып алады да, тізбекке ең жақын тармақ (радикал) тұрған шетінен бастап нөмірлейді. Затты атағанда алдымен санмен радикалдар тұрған жерін шетінен бастап нөмірлейді. Затты атағанда алдымен

санмен радикалдар тұрған жерін көрсетеді де аттарын атап, содан кейін ең ұзын тізбек атын атайды.

Қаныққан көмірсутектердегі С- С және С- Н байланыстары σ- байланыс болып табылады. Мұндай байланыстар берік және аз поляризацияланған, сондықтан қаныққан көмірсутектердің реакцияласу қабілеттілігі төмен. Олар қосылу реакциясына қатыспайды, тек қана орын басу реакциясына түседі.

а) нитрлеу реакциясы: р, t⁰

СН₄ + НОNO₂ → H₂O + CH₃NO₂

нитрометан

ә) галогендеу: СН₄ + СI₂ → HCI + CH₃CI – хлорлы метил

CH₃CI + CI₂ → HCI + CH₂CI₂ – хлорлы метилен

СН₂CI₂ + CI₂ → HCI + CHCI₃ - хлороформ

CHCI₃ + CI₂ → HCI + CCI₄ – төртхлорлы көміртек

Қаныққан көмірсутектер катализатор қатысында жоғары температурада және қысымда тотығу реакциясына қатысып альдегидтер, спирттер, кетондар, карбон қышқылдарын түзеді. Қаныққан көмірсутектерді өндірісте қанықпаған көмірсутектерінен немесе қаныққан көмірсутектің галоген туындыларын катализатор (платина, палладий) қатынасында тотықсыздандыру арқылы, А. Вюрц реакциясы бойынша (галоген туындыларын металл натриймен әрекеттестіру) немесе жоғары молекулалы қаныққан көмірсутектерді жоғары температурада, қысымда крекингілеу (ыдырау) арқылы алады.

А. Вюрц реакциясы (1855 ж.)

2R – Вг – 2Na → R – R + 2NaВг

3R – Вг + 3R – Вг + 6Na → R – R + R – R + R – R + 6NaВг

Мұндағы: R мен R - әр түрлі алкилдік радикалдар.

Зертханада көбінесе қаныққан көмірсутектеріне сәйкес келетін карбон қышқылдарының тұздарына күдіргіш сілті (натронды ізбес) қосып, қыздыру арқылы алады.

СН₃СООNa + NaOH → Na₂CO₃ + CH₄ ↑