ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Жалпы химиялық технология» курсын оқытудың әдістемелік аспектілері» «6М011200 – Химия» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары
жүктеу/скачать 0.92 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2-4 Дәріс. VII топтың негізгі топша элементтері. Мақсаты
- Қысқаша мазмұны: ЭЛЕМЕНТТЕРГЕ ЖАЛПЫ СИПАТТАМА
- ФТОР ЖӘНЕ ОНЫҢ ҚОСЫЛЫСТАРЫ.
- ХЛОР ЖӘНЕ ОНЫҢ ҚОСЫЛЫСТАРЫ. Физикалық және химиялық қасиеттері.
- Хлорсутек. Тұз қышқылы.
- 5-7 Дәріс.VI топтың негізгі топша элементтері. Мақсаты
- Қысқаша мазмұны: ЭЛЕМЕНТТЕРГЕ ЖАЛПЫ СИПАТТАМА.
- «халькогендер»(кен түзушілер)
- ОТТЕГІ. ОЗОН. СУТЕГІ ПЕРОКСИДІ. Табиғатта таралуы.
- Химиялық қасиеттері.
- Сутегі пероксиді.
О  
 Н 1050 Н
Су молекуласындағы атомдар ядроларының орналасуы Судың молекуласының бұрышты молекула болуы, оттек атомының sp3- гибридты күйде болуына сәйкес. Судың молекуласындағы, оттек атомының sp3- гибридты орбиталінің екеуі Н – О байланысының екеуін түзуге жұмсалады. Қалған екі sp3- гибридты орбиталдарының әр қайсысында айрылыспаған электрон қосағы болады. Су бу күйінде ғана, Н2О формуласына сәйкес жеке молекула түрінде болады; сұйық судағы молекулалар ассоциацияланып жүреді, яғни жеке молекулалармен қабат, жалпы формуласы (Н2О)х сәйкес күрделі қосындылар аралас болады. Бұл күрделі қосындылар бір есе түзіліп, бір есе ыдырап жатады, оны мынадай схемамен көрсетуге болады: хН2О↔(Н2О)х. Су молекулаларының ассоциациялануының себебі: сутектік байланыс арқылы судың молекуласындағы сутек атомы екінші молекуладағы оттекпен байланысады: Н  О – Н...............О – Н ............О – Н
Осылайша 2,3,4 және т.б. молекулалар бірігеді. Физикалық қасиеттері. Таза су дәмсіз, түссіз, иіссіз сұйық зат. Судың қалыпты қысымда қайнау температурасы 1000С, қату температурасы 00С. +40С судың тығыздығы 1 г/см3. Мұздың тығыздығы 0,92 г/см3. Сондықтан мұз судың бетіне қатады. Таза су электр тоғын өткізбейді. Оның себебі ол сутек (Н+) және гидроксид (ОН-) иондарына өте аз ыдырайды. Бірақ табиғатта кездесетін сулар таза болмайды. Оларда еріген заттың мөлшері көп (4%-ке дейін) болады. Осындай суды қайта айдау арқылы химиялық зертханалар мен аптекаларда қолданылатын таза (дистилляцияланған) су алады. Химиялық қасиеттері. Су химиялық активті заттардың бірі. Ол көптеген жай және күрделі заттармен әрекеттеседі.
2Na + 2H2O→2NaOH + H2 Ba + 2H2O→Ba(OH)2 + H2
СаО + H2O→Ca(OH)2 N2O5+ H2O→2HNO3
KOH + 2H2O→KOH*2H2O H2SO4+ 2H2O→ H2SO4* 2H2O CuSO4 +5H2O→ CuSO4* 5H2O
Ұсынылатын әдебиеттер:
№2-4 Дәріс. VII топтың негізгі топша элементтері. Мақсаты: VII топтың негізгі топша элементтерінің (галогендердің) жалпы сипаттамасымен, табиғатта таралуымен, молекулаларының құрылымымен, өндірісте және зертханада алу тәсілдерімен, физикалық және химиялық қасиеттерімен және галогендердің маңызды қосылыстарымен танысып білу. Негізгі сұрақтар:
Қысқаша мазмұны: ЭЛЕМЕНТТЕРГЕ ЖАЛПЫ СИПАТТАМА. Период жүйесінің VII топтың негізгі топшасында орналасқан фтор, хлор, бром, йод және астат элементтерін «галогендер» деп атайды. Галоген – грекше тұз түзуші деген сөз. Себебі олар металмен тікелей әрекеттесіп тұз (галидтер) түзеді. Галогендердің сыртқы электрондық деңгейінде жеті (ns2np5) электрон бар. Аяқталуға тек бір электрон жетіспейді – галогендер күшті тотықтырғыштар. Олардың электртерістігі өте жоғары. Олар таза бейметалдар. Галогендердің екі атомдары әрекеттесіп жай заттардың молекуласын түзеді (F2, Cl2, Br2, I2). Екі дара p-электрон орбитальдарының бір-бірімен қаптасуы нәтижесінде бұл молекулалардың пішіндері сызық тәрізді болады. Фтордан астатқа қарай электртерістіктері кемиді, тотықтырғыш қасиеттері төмендейді. Бейметалдық қасиеттері кеміп, йод пен астатта металдық қасиет пайда болады. Олар қосылыстарынан бірін-бірі ығыстырады, фтор барлық галогендерді; хлор – бром, йод астатты; бром – тек йод пен астатты. Топ бойынша үстіден төменге қарай атомның иондану энергиясы, электронға жақындығы, молекулалардың диссоциация энтальпиясы кемиді; атом радиусы, ион радиусы, Э2 молекуласында ядролардың арасындағы арағашықтық, балқу, қайнау температуралары артады. Cl – Br – I – At қатарында атом радиусы өскен сайын молекулалардың поляризациясы артады нәтижесінде молекула аралық дисперсионды әрекеттесу артады. Бұл әрекеттесу галогендердің қайнау және балқу температурасын арттыруына әікеледі. Сl2 – Br2 – I2 қатарында молекуладағы атомдар арасындағы байланыс тұрақтылығы кемиді. Галогендер өте активті элементтер, сондықтан табиғатта бос күйлерінде кездеспейді. Олардың сутегімен қосылыстары суда жақсы еріп, қышқыл болып табылады. Галоген-сутегі қышқылдарының қышқылдық қасиеті фтордан астатқа қарай артады. Галогендердің ішінде ең активтісі фтор, ол қосылыстарда тек -1 тотығу дәрежесін көрсетеді, себебі фторда d-орбитальдар жоқ. Фтор +7 тотығу дәрежеде болмайды. Қалғандарының тотығу дәрежелері -1 ден +7-ге дейін өзгере алады.
Галогендер оттегімен тікелей әрекеттесе алмайды. Оттекті қосылыстары қосымша әдіспен алынады. Галогендер суда нашар ериді. Сулы ерітінділерін суытқанда клатратты типті қосылыстар түзіледі Г2*8Н2О. Фтордың суда еруі мүмкін емес, себебі ол суды ыдыратады. 2F2+2H2O→4HF+O2 Барлық галогендер полярлы емес еріткіштерде жақсы ериді. Галогендерге молекулярлы типті кристалдық тор тән болады. Активті галоген активтілігі төмен галогенді сутегі мен металл қосылыстарынан ығыстырып шығарады. 2KBr+Cl2→2KCl+Br2 Керісінше, оттекті қосылыстар активтілігі төмен галоген активтілігі жоғары галогенді ығыстырады. Br2+2KClO3→2KBrO3+Cl2 I2+2HClO4→2HIO4+Cl2 Фтор және хлор – газ тәрізді заттар. Бром – ұшқыш сұйық. Йод – қатты сұры түсті кристалдық зат. ФТОР ЖӘНЕ ОНЫҢ ҚОСЫЛЫСТАРЫ. Фтор өте активті элемент болғандықтан табиғатта тек қосылыстар түрінде кездеседі. Фтордың маңызды қосылысы балқытқыш шпат минералы немесе флюорит CaF2. Сонымен қатар, фтор фторапатит Ca3(PO4)2*CaF2 және криолит AlF3*3NaF құрамына кіреді. Фтор өсімдіктер ішінде птязда көп. Ол мал және адам организмінде тіс эмалі мен сүйектерде болады. Фтор өте күшті металл емес және тотықтырғыш. Оның иондану энергиясы өте жоғары. Фторды бөліп алу үшін тек электр тогі пайдаланылады. Оны сүйық фторлысутегін немесе калий гидрофторидін электролиздеп алады. Фтор әдепкі температурада – жасыл сары түсті, өзіне тән айрықша иісі бар газ. Фтор барлық заттармен әрекеттесетіндіктен «фтор» - «бүліндіргіш» деп аталған. Басқа галогендермен, әсіресе хлормен салыстырғанда, оның айрықша активтілігі диссоциациялану энергиясының аздығынан және атомында d-орбитальдің болмауынан. Ол барлық элементтермен әрекеттескенімен азотпен, оттегімен тікелей әрекеттеспейді. Фтор сутегімен қараңғы жердің өзінде қопарылыс бере әрекеттеседі: H2 + F2→2HF Ол сумен әрекеттескен кезде одан сутегін тартып алады да күлгін сәуле шығарып жанады: 2F2+2H2O→4HF+O2 Фтор атомосферасында көптеген металл еместер және металдар, оның ішінде алтын, платина да қыздырған кезде жанады. Фтор хлорды оның қосылыстарынан ығыстырады: F2+2NaCl→Cl2+2NaF Фтордың маңызды қосылысы – фторлы сутегі HF. Оны балқытқыш шпатқа күкірт қышқылымен әсер етіп алады: CaF2+H2SO4→CaSO4+2HF. Фторлысутегі – түссіз, өткір иісті газ. Ол ауада түтінденеді, тыныс жолдарын тұншықтырады. Бұл өте улы, теріні күйдіреді. Оның судағы ерітіндісін фторлы сутегі қышқылы немесе балқытқыш қышқыл дейді. Ол әлсіз қышқыл, диссоциацияланған кезде әр түрлі аниондар түзеді. Мұның себебі фторлы сутегі молекулалары арасында сутектік байланыс болуынан. Балқытқыш қышқыл шыныға әсер етеді, онда ол шыны құрамындағы кремний (IV) оксидімен әрекеттеседі: SiO2+4HF→SiF4+2H2O. Балқытқыш қышқыл алтын мен платинадан басқа көптеген металдармен әрекеттесіп тұз – фторидтер түзеді. Оттекті қосылыстарынан оның оксиді F2O және диоксифториді F2O2 белгілі. Диоксифторид құрылысы жағынан пероксидтерге ұқсас F – O – O – F. 2F2 + 2NaOH→OF2+2NaF+H2O
Хлорды 1774 жылы швеция химигі К.В. Шееле ашты. Активтігі өте күшті болғандықтан табиғатта хлор бос күйінде кездеспейді. Хлор сарғылт-жасыл түсті, өткір иісті, улы газ. Ауадан 2,5 есеге жуық ауыр. 200С температурада бір көлем суда екі көлем хлор ериді. Хлор органикалық еріткіштерде, әсіресе төртхлорлы көміртегінде жақсы ериді. Галогендердің ішінде фтордан соң хлор активті. Ол күшті тотықтырғыш. Хлор оттек, азот, көміртектен басқа барлық элементтермен әрекеттеседі. Хлор фтормен және оттекпен қосылысында электронын береді, ал басқа барлық элементтермен әрекеттескенде тек электрон қосып алып -1 тотығу дәрежесін көрсетеді. Оттекті қосылыстарында хлордың тотығу дәрежесі +1, +3, +5, +7 болады. Хлор металдармен және металеместермен әрекеттесіп оларды тотықтырады: 2Sb+3Cl2→2SbCl3 2P+3Cl2→2PCl3. Хлор суда ериді және онымен әрекеттесіп хлорсутек қышқылын және хлорлылау қышқыл түзеді: Cl2+H2O→HCl+HClO. Мұндай ерітінді «хлор суы» деп аталады. Хлорлылау қышқылы жарық сәулесінің әсерінен ыдырап атом түріндегі оттекті бөліп шығарады: HClO→HCl+O. Хлор құрғақ темірмен әрекеттеспейді. Алынуы. Зертханада хлорды концентрлі тұз қышқылымен күшті тотықтырғыштардың біреуінің: марганец (IV) оксиді, калий перманганаты әрекеттесуі нәтижесінде алады: MnO2+4HCl→MnCl2+Cl2+2H2O 2KMnO4+16HCl→2MnCl2+5Cl2+2KCl+8H2O.
Хлорсутек HCl түссіз, өткір иісті газ. Ол ауадан 1,26 есе ауыр. Бір көлем суда 500 көлем хлорсутек ериді. Хлорсутектің судағы ерітіндісін хлорсутек қышқылы немесе тұз қышқылы дейді. Таза тұз қышқылы түссіз, өткір иісті сұйық. Тұз қышқылы полюсті су молекулаларының әсерінен сутек және хлор иондарына ыдырайды. Ол күшті қышқылдардың қатарына жатады және солар сияқты кернеу қатарында сутекке дейін тұратын металдардың барлығымен, негіздік оксидтермен, негіздермен және тұздармен әрекеттеседі. Алынуы. Зертханада хлорсутекті құрғақ натрий хлоридына концентрлі күкірт қышқылымен әсер ету арқылы алады: NaCl+H2SO4→NaHSO4+HCl↑ Техникада хлорсутекті құрғақ ас тұзы мен концентрлі күкірт қышқылының қоспасын қыздыру арқылы алады: 2NaCl+→H2SO4→Na2SO4+2HCl↑ Хлорсутекті көп мөлшерде синтетикалық әдіспен, яғни сутекті хлорда жағу арқылы алады: H2+Cl2→2HCl Осы әдістермен алынған хлорсутекті суда еріту арқылы тұз қышқылын алады. Тұз қышқылының тұздарын хлоридтер дейді.
Хлор оттекті қосылыстарында +1-ден +7-ге дейін тотығу дәрежесін көрсетеді. Хлор оттекпен тікелей әрекеттеспейді. Оның оттекті қосылыстары жанама жолмен алынады. Хлордың барлық оттекті қосылыстары күшті тотықтырғыштар. Хлордың оттекті қосылыстарын алу оның сумен немесе сілтімен әрекеттесуінен басталады. Хлорды салқын сілтіде еріту арқылы хлорлылау қышқылдың тұздарын немесе гипохлориттерді алады: Cl2+2KOH→KCl+KClO+H2O Бұл ерітінді «Жавель суы» деп аталып ағартқыш зат ретінде қолданылады. Хлорды қайнаған сілті ерітіндісі арқылы өткізсе хлорлау қышқылының тұзы немесе хлораты түзіледі: 3Cl2+6KOH→5KCl+KСlO3+3H2O Бертолле тұзына күкірт қышқылымен әсер ету арқылы хлорлау қышқылын алады: 2KСlO3+ H2SO4→ К2SO4+2НСlO3 Бертолле тұзын катализаторсыз қыздыру (4000С) арқылы хлор қышқылының тұзын немесе калий перхлоратын алады: 4KСlO3→KCl+3KСlO4 Перхлоратқа күкірт қышқылымен әсер етіп, өте күшті хлор қышқылын алады: 2KСlO4+ H2SO4→ К2SO4+2НСlO4 Хлор кальций гидроксидімен әрекеттесіп хлорлы ізбес немесе ағартқыш ізбес – кальций гипохлоритын түзеді: 2Cl2+2Ca(OH)2→Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
Зертханада бром мен иодты олардың тұздарына хлормен әрекет ету арқылы алады. Иодты теңіз балдырларынан өндіреді. Бром қызыл-қоңыр түсті, өткір, улы сұйық зат. Бромның судағы ерітіндісі «бром суы» деп аталады. Иод қара көк түсті, металдық жарқылы бар, өткір иісті қатты зат. Қыздырғанда иод балқымай бірден қара көк түсті буға (сублимация) айналады. Бром мен иодтың активтігі хлордан көп төмен. Химиялық қасиеттері жөнінен бром мен иод хлорға өте ұқсас. Олар хлор сияқты металдармен, көптеген металеместермен, сутекпен, сумен, сілтілермен әрекеттесіп хлордың қосылыстары сияқты заттар түзеді. Бром мен иод әр түрлі органикалық қосылыстар алу үшін және медицинада қолданылады. Тақырыпты бекіту:
Ұсынылатын әдебиеттер:
№5-7 Дәріс.VI топтың негізгі топша элементтері. Мақсаты: VI топтың негізгі топша элементтерінің (халькогендердің) жалпы сипаттамасымен, табиғатта таралуымен, молекулаларының құрылымымен, өндірісте және зертханада алу тәсілдерімен, физикалық және химиялық қасиеттерімен және халькогендердің маңызды қосылыстарымен танысып білу. Негізгі сұрақтар:
Қысқаша мазмұны: ЭЛЕМЕНТТЕРГЕ ЖАЛПЫ СИПАТТАМА. VI топтың негізгі топша элементтеріне оттегі, күкірт, селен, теллур және радиоактивті полоний жатады. Бірінші төрт элемент металл еместік қасиет көрсетеді. Оларды жалпы «халькогендер»(кен түзушілер) деп атайды. Бұл топша элементтерінің сыртқы электрондық деңгейінде алты электрон ns2np4 болады. Оттегінің электрондық деңгейінде d-орбиталь болмағандықтан, ол тек екі валенттік көрсетеді. Алайда, ол байланыс түзуге қатыспайтын электрон жұптары арқылы да донорлы-акцепторлы механизммен қосымша байланысуы мүмкін. Басқаларының сыртқы деңгейінде бос d-орбитальдары бар. Халькогендер басқа электртерістігі төмен элементтермен және оттегімен қосылған кезде -2 тотығу дәрежесін, ал оттегімен және басқа металл еместермен қосылыстарында +4 және +6 тотығу дәрежесін көрсетеді. VI топтың негізгі топша элементтерінің қатысуымен түзілген молекулалардың пішіндері бұрыш тәрізді болады. Топшаның элементтері Н2Э типтес сутекті қосылыстар түзеді. Сутекті қосылыстарды суда еріткенде сәйкес қышқылдар түзіледі. Бұл қышқылдардың күші элементтердің реттік нөмірлерінің өсуіне қарай артады. Күкірт, селен, теллур, 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. Элементтердің реттік нөмірлерінің өсуіне байланысты металеместік қасиеті кеміп, металдық қасиеттері артады; тотықтырғыш қасиеттері нашарлап, тотықсыздандырғыш қасиеттері күшейеді. ОТТЕГІ. ОЗОН. СУТЕГІ ПЕРОКСИДІ. Табиғатта таралуы. Оттекті 1772 жылы швеция ғалымы Карл Шееле ашты. Оттек табиғатта ең көп тараған элемент. Жер қыртысы массасының 47,2% оттектің үлесіне келеді. Оттек табиғатта бос күйінде де, қосылыс күйінде де кездеседі. Табиғаттағы оттек үш түрлі изотоптан тұрады: 168О, 178О, 188О. Физикалық қасиеттері. Оттек молекуласы (О2) екі атомнан тұрады. Оттек түссіз, иіссіз, дәмсіз газ. Оттек атмосфералық қысымда және -1830С-та сұйыққа айналады. Сұйық оттек көкшіл түсті болады. -2190С-та оттек қар тәрізді қатты күйге көшеді. Химиялық қасиеттері. Оттектің сыртқы электрондық қабатында 6 электрон (s2p4) болады. Ол сыртқы қабатын сегізге дейін толтыру үшін 2 электронды оңай қосып алып, күшті тотықтырғыш ретінде реакцияға қатысады да, екі теріс зарядты ионға айналады: О0 +2е-→О2- Оттек көптеген металдармен, металеместермен, күрделі заттармен әрекеттеседі. Оттек тікелей алтынмен, платинамен, хлормен, фтормен әрекеттеспейді.
2KClO3→ 2KCl + 3O2 2KMnO4→K2MnO4+MnO2+O2 2HgO→2Hg + O2 Озон. Озон оттектің аллотропиялық түр өзгерісі. Ол табиғатта нажағай ойнағанда, ал зертханада оттекке баяу электр разрядын жіберу арқылы түзіледі: 3О2→2О3 Оттекпен салыстырғанда озонның тотықтырғыштық қасиеті өте күшті, өйткені ол өте активті атом күйдегі оттекті бөле ыдырайды: О3→О2 + О Озон оттек әрекеттеспейтін көптеген заттарды тотықтырады. Озонның орагникалық заттарды тотықтыру қасиетін судағы, ауадағы бактерияларды жоюға қолданады.
ВаО2+H2SO4→H2O2+BaSO4 Қазір оны алудың бірнеше тәсілі бар:
H2S2O8+2H2O→2H2SO4+H2O2
H2+O2→H2O2
Zn+O2+2H2O→H2O2+Zn(OH)2 Пероксид молекуласында екі оттегі бірімен-бірі ковалентті байланысқан: Н – О – О - Н. Ол – түссіз қоймалжын сұйық зат, - 1,70С-та ине тәрізді кристалл түзіп қатады, сумен, спиртпен кез келген қатынаста араласады. Концентрлі сутегі пероксиді әсерінен қағаз жанып кетеді, ал теріні күйдіреді. Сутегі пероксиді тұрақсыз: 2Н2О2→О2+2Н2О Сутегі пероксидінің судағы ерітіндісі әлсіз екі негізді қышқыл болып табылады, ол екі сатыда диссоциацияланады: Н2О2↔Н++НО2-↔2Н++О22- Сутегі пероксидінде оттегінің тотығу дәрежесі -1, яғни аралық тотығу дәрежесі. Осыған орай сутегі пероксиді тотықсыздандырғыш та, тотықтырғыш та бола алады. жүктеу/скачать 0.92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
