' G. P. Xomchenko, I. G. Xomchenko
Download 6.95 Mb. Pdf ko'rish
|
|
2 +(H2) Hosil bo'lgan uglerod (IV) oksid suvga yuttiriladi. Sanoatda olinadigan vodorodning 50% dan ko'prog'i ana shu usul bilan olinadi. 3. Metanni suv bug'i bilan konversiyalash: CH,+2H ,0=C0,+4H , 4 2 2 2
iy gazlardan foydalanishga va eng arzon vodorod olishga imkon beradi. 4. Metanni temir yoki nikel katalizator ishtirokida 350 °C ga qadar qizdirish: CH =C+2H 2 5. Koks gazini o'ta sovitish (— 196 °C ga qadar). Bunday sovitilganda vodoroddan boshqa barcha gazsim on moddalar suyuqlikka aylanadi (kondensatsiyalanadi). Fizikaviy xossalari. Vodorod — eng yengil gaz (u havodan 14,4 marta yengil), rangsiz, ta’msiz va hidsiz. Suvda kam eriydi (11 suvda 20 °C da 18 ml vodorod eriydi). — 252,8 °C temperatura va atmosfera bosimida suyuq holatga o'tadi. Suyuq vodorod rangsiz. Massa soni 1 bo'lgan vodoroddan tashqari massa sonlari 2 va 3 bo'lgan izotoplari — deyteriy D va tritiy T ham mavjud. Kimyoviy xossalari. Birikmalarda vodorod doimo bir valentli bo'ladi. Uning uchun +1 ga teng oksidlanish darajasi xos, lekin metallarning gidridlarida (quyiroqqa q.) u — 1 ga teng bo'ladi. Vodorodning molekulasi ikki atomdan tarkib topgan. Ular orasida bog'lanishning vujudga kelishi umumlashgan elektronlar jufti (yoki umumiy elektronlar buluti) hosil bo'lishi bilan izohlanadi: H : H yoki H 2 Elektronlarning ana shunday umumlashuvi tufayli H 2 m ole kulasi uning alohida atomlariga qaraganda energetik jihatdan barqaror bo'ladi. 1 mol vodoroddagi molekulalarni atomlarga ajratish uchun 436 kJ energiya sarflash lozim: H 2 =2H, ДН°=436 kJ/mol Molekular vodorodning odatdagi temperaturada nisbatan aktiv emasligiga sabab ana shudir. Vodorod ko'pchilik metallar bilan R H 4, R H 3, R H 2, RH tipidagi gazsimon birikmalar hosil qiladi (davriy sistemaga q.). Vodorod kislorodda yonganda ko'p miqdorda issiqlik chiqadi. Vodorod-kislorod alangasining temperaturasi 3000 °C ga yetadi. Ikki hajm vodorod bilan bir hajm kislorodning aralashmasi qaldi- roq gaz deyiladi. Bu aralashma o't oldirilganda qattiq portlaydi. Vodorod kislorodda yonganda ham, qaldiroq gaz portlaganda ham suv hosil bo'ladi: 2H 2 + 0 2 =2H20 Vodorod bilan ishlaganda nihoyatda ehtiyot bo'lish: dastlab apparatning germetikligini, shuningdek, vodorodning o't oldirish oldidan tozaligini tekshirib ko'rish zarur. Yuqori temperaturada vodorod ishqoriy metallar va ishqoriy- yer metallar bilan birikib, oq kristall moddalar — metallarning gidridlarin i (L iH , N a H , KH, C aH , va b.) hosil qiladi. Bu birikmalarda metall musbat, vodorod — manfiy oksidlanish darajasida bo'ladi. Metallarning gidridlari suv ta’sirida oson parchalanib, tegishli ishqor bilan vodorodni hosil qiladi: CaH 2 +2H 2 0= C a(0H ) 2 +2H2T Atomar vodorodning reaksiyaga kirishish xususiyati juda kuchli bo'ladi: u xona temperaturasida metallarning oksidlarini qaytaradi, kislorod, oltingugurt va fosfor bilan birikadi. Atomar vodorodda ishlaydigan gorelka 4000 °C dan yuqori temperatura hosil qiladi. Yuqori temperatura hosil bo'lishiga sabab quyidagicha ekzotermik reaksiya sodir bo'lishidir: H +H=H2, AH°=—436 kJ/mol. Vodorod qizdirilganda ko'pchilik metallarni ularning oksid- laridan qaytaradi. Masalan: Cu0+H 2 =Cu+H20 H2 - 2 ё = 2H+ 1 Cu 2 + +2e = Cu 1 Bu reaksiya vodorod bitta elektronini (vodorod molekulasi — ikkita elektronini) beradi, u — qaytaruvchi: Н - ё = Н т Lekin vodorod atomi bitta elektronni (molekulasi — ikkita elektronni) biriktirib olishi ham mumkin: Н + ё = Н~ Bu hoi, masalan, metallarning gidridlari hosil bo'Iishida ro'y beradi. Bu holda vodorod — oksidlovchi. Ishlatilishi. Vodorodning ishlatilishi uning fizik va kimyoviy xossalariga asoslangan. U yengil gaz sifatida aerostatlar va dirijabllami to'ldirish uchun (geliy bilan aralashmasi) ishlatiladi. Vodorod yuqori temperatura hosil qilish uchun ishlatiladi: kislorod-vodorod alangasi bilan metall qirqiladi va payvandlanadi. Undan metallarning oksidlaridan metallarni (molibden, volfram, va b.) olish uchun, kimyo sanoatida — havo azotidan ammiak olish uchun va ko'mirdan sun’iy suyuq yonilg'i olish uchun, oziq-ovqat sanoatida — yog'lami gidrogenlash uchun (17.14 - § ga q.) foydalaniladi. Vodorodning izotoplari — deyteriy bilan tritiy atom energetikasida muhim yonilg'i (termoyadro yonilg'isi) sifatida ishlatiladi. 8.3- §. Suv Suv — vodorodning oksidi — eng ko'p tarqalgan va muhim moddalardan biridir. Yerning suv egallagan sathi quruqlik sathidan 2,5 marta katta. Tabiatda toza (sof) suv yo'q — uning tarkibida doimo qo'shimchalar bo'ladi. Toza suv haydash yo'li bilan olinadi. Haydalgan suv distillangan suv deyiladi. Suvning tarkibida (massa jihatidan): 11,19% vodorod va 88,81% kislorod mavjud. Fizik xossalari. Toza suv shaffof, hidsiz va ta’msiz bo‘ladi. Uning zichligi 4 °C da eng katta (1 g/sm 3) bo'ladi. Muzning zichligi suvning zichligidan kam, shu sababli muz suv yuziga qalqib chiqadi. Suv 0°C da muzlaydi va 101 325 Pa bosimda 100 °C da qaynaydi. U issiqlikni yaxshi o'tkazmaydi va elektr tokini juda yom on o'tkazadi. Suv — yaxshi erituvchi. Suvning molekulasi burchak shaklida bo'ladi (3.3- rasmga q.) vodorod atomlari kislorod atomlariga nisbatan 104,5 °C ga teng burchak hosil qiladi. Shu sababli suv m olekulasi — d ip ol molekulaning vodorod turgan qismi musbat, kislorod turgan qismi esa — manfiy zaryadlangan. Suv molekulalari qutbliligi tufayli unda elektrolitlar ionlarga dissotsilanadi. Suyuq suvda odatdagi molekulalari bilan bir qatorda assotsilangan, ya’ni vodorod bog'lanishlar hosil bo'lishi tufayli (3.6- § ga q.) o'zaro birikib ancha murakkab agregatlar (Н 2 0 ) д hosil qilgan molekulalar ham bo'ladi. Suvning fizik xossalaridagi anomaliya (nonormallik): 4 °C da zichligini eng yuqori bo'lishi, qaynash temperaturasining yuqoriligi (H 20 — H 2S — H 2Se — H 2T e qatorda), issiqlik sig'imining juda kattaligi [14,18 J/ g- K] uning molekulalari orasida vodorod bog'lanishlar borligi bilan tushuntiriladi. Temperatura ko'tarilishi bilan vodorod bog'lanishlar uzila boshlaydi va suv bug' holatiga o'tganda bunday bog'lanish larning hammasi uziladi. Kimyoviy xossalari. Suv — reaksiyaga ancha yaxshi kirishuvchan modda. U odatdagi sharoitda ko'pchilik asosli va kislotali oksidlar, shuningdek, ishqoriy metallar va ishqoriy-yer metallar bilan reaksiyaga kirishadi, masalan: H 2 0+N a,0=2N a0H 2H 2 0+L i=2L i0H +H 2T H 2 0 + S 0 2 =H 2 S 0 3 2H 2 0+Ca=C a(0H ),+H 2T Suv turli-tuman birikmalar — gidratlar (kristallgidritlar) hosil qiladi. Masalan: H 2 0 + H 2 S 0 4 =H 2 S 0 4 • H20 10H 2 0 + N a 2 C 0 3 =Na 2 C 0 3 ■ 10H,0 H 2 0+ N a0 H = N a 0H • H20 5H 2 0 + C u S 0 4 =CuS0 4 • 5H20 Ravshanki, suvni bog'lovchi birikmalar qurituvchilar sifatida ishlatilishi mumkin. Yuqoridagilardan boshqa qurituvchi modda- lardan P 2 0 5, CaO, BaO, N a metali (ular ham suv bilan kimyoviy o ‘zaro ta’sirlashadi), shuningdek, silikagelni ko'rsatish mumkin. Suvning muhim kimyoviy xossalari qatoriga uning gidrolitik parchalanish reaksiyalariga kirisha olish xususiyati kiradi (tuzlarning gidroliziga, 6.5 - § ga q.). Tarkibida og‘ir vodorod bo'ladigan suv og'ir suv deyiladi ( D ,0 formula bilan belgilanadi). U odatdagi suvdan farq qiladi, buni ikkala suvning fizik xossalarini o'zaro taqqoslashdan ham ko'rish mumkin. Og‘ir suv bilan kimyoviy reaksiyalar odatdagi suv bilan bo‘I- gandagiga qaraganda ancha sekin ketadi. Shuning uchun odatdagi suv uzoq vaqt elektroliz qilganda elektrolizorda og‘ir suv to'planib qoladi. Og‘ir suv yadro reaktorlarida neytronlarni sekinlatuvchi sifatida ishlatiladi. 8.5- §. Galogenlar gruppachasining umumiy tavsifi Elementlar kimyosini gruppachalar bo'yicha qarab chiqishda davriy qonun va D.I. Mendeleyev elementlar davriy sistemasining oldindan aytish imkoniyatidan foydalana bilish nihoyatda muhimdir. Shunda darslikdan foydalanmay turib ham elementlaming va ular birikmalarining ko'pchilik xossalarini bayon qilib berish mumkin bo'ladi. Masalan, elementning davriy sistemada joylashgan o'rniga qarab atomning tuzilishini — yadrosining zaryadi va tarkibini hamda elektron konfiguratsiyasini aytib berish mumkin; elektron konfigu- ratsiyasiga qarab esa elementning birikmalardagi oksidlanish dara jasini aniqlash, odatdagi sharoitda molekula hosil bo'lish mum- kinligini, qattiq holdagi oddiy modda kristall panjarasining turini aniqlash mumkin. Nihoyat, shu elementlar yuqori oksidlari va gid- roksidlarining formulalarini, ulaming kislota-asos xossalari davriy sistemaning gorizontali va vertikali bo'ylab qanday o'zgarishini, shuningdek, turli xil binar birikmalarining formulalarini aniqlab, 8.4 - §. O g‘ir suv Molekular massasi D 20 H ,0 2 0 18 20 °C dagi zichligi, g /sm 3 ........ Kristallanish temperaturasi, °C Qaynash temperaturasi, °C...... 1,1050 0,9982 ... 3,8 0 ...101,4 100 kimyoviy bog'lanishlar xarakteriga baho berish mumkin. Bularning hammasi elementlaming, oddiy moddalar va ular birikmalarining xossalarini o ‘rganishni ancha osonlashtiradi. Bu ishni har qaysi gruppachaning umumiy tavsifini ko‘rib chiqishdan boshlash lozim. Galogenlar gruppasiga ftor, xlor, brom, yod va astat kiradi (astat — radioaktiv element, kam o'rganilgan). Bular D .I.M en deleyev davriy sistemasining VII gruppasidagi p - elementlardir. Ular atomlarining tashqi energetik pog'onasida 7 tadan elektron bo'ladi ( 8 .1- jadvalga q.) Ularning xossalarida umumiylik borligiga sabab ana shudir. 8.1 - j a d v a 1 . Galogenlar gruppachasi elementlarining xossalari H ossa lari F C l
B r J A t 1. T a rtib raqam i 9 17 35 53 85 2. V a le nt elektronlari 2 j 22/>’ 3s23p5
45:4 p ’ 5 ^ 5 p s 6 s26 p i 3. A t o m n in g io n la n ish energiyasi, e V 17,42
12,97 11,84
10,45 9,2
4. N is b iy e le k trm a n fiyligi 4,1
3,0 2,8
2,5 2,2 5. B irik m a la rid a g i o k sid la n ish darajasi -1 - 1 , + 1 , + 3 ,+ 5 , + 7 - l . + l, + 3 , + 5 , + 7
+ 3 , + 5 , + 7
- I . + 1. + 3 , + 5 , + 7 6. A t o m n in g radiusi 0,034 0.099
0,114 0,133
- Ular bittadan elektronni oson biriktirib olib, — 1 oksidlanish darajasini namoyon qiladi. Galogenlar vodorod va metallar bilan hosil qilgan birikmalarida ana shunday oksidlanish darajasiga ega bo'ladi. Lekin ftordan boshqa galogenlaming atomlari + 1, + 3 , +5 va +7 ga teng musbat oksidlanish darajalarini ham namoyon qilish mumkin. Oksidlanish darajalarining mumkin bo'lgan qiymatlari atomlarning elektron tuzilishi bilan izohlanadi; ftor atomining elektron tuzilishini ushbu sxema bilan ifodalash mumkin: 2p n=2 Ftor eng elektrm anfiy elem en t bo'lganligi sababli bitta elektronni 2p- pog'onachasiga biriktirib olishi mumkin, xolos. Uning ti ti tl t bitta juftlashmagan elektroni bor, shu sababli ftor faqat bir valentli, uning oksidlanish darajasi esa doimo — 1 bo'ladi. Xlor atomining elektron tuzilishi ushbu sxema bilan ifoda lanadi: 3s t i
t i ti t “" r J 1 ■T" 1 t 1 _> 1 1 I__________________________ I Xlor atomining 3p-pog‘onachasida bitta juftlashmagan elektroni bor va odatdagi (qo‘zg‘almagan) holatda xlor bir valentli bo'ladi. Lekin xlor III davrda turganligi sababli uning 3d-pog‘onachasida yana beshta orbital bor va ularga 1 0 ta elektron joylashishi mumkin. Xlor atomining qo'zg'algan holatida elektronlar 3p- va 3s- pog'onachalardan 3^-pog'onachaga o'tadi (sxemada strelkalar bilan ko'rsatilgan). Bitta orbitalda turgan elektronlarning bir-biridan ajralishi (toqlashishi) valentlikni ikki birlikka oshiradi. Ravshanki, xlor va uning analoglari (ftordan tashqari) faqat toq o'zgaruvchan valentlik 1, 3, 5, 7 va shularga muvofiq keladigan musbat oksidlanish darajalarini namoyon qilishi mumkin. Ftorda erkin orbitallar yo'q, demak kimyoviy reaksiyalarda uning atomida juftlashgan elektron larning ajralishi sodir bo'lmaydi (ftor atomining elektron tuzilishiga q.). Shu sababli galogenlarning xossalarini ko'rib chiqishda ftorning va ftor birikmalarining o'ziga xos xususiyatlarini doimo e ’tiborga olish lozim. G alogenlar vodorodli birikmalarining suvdagi eritmalari kislotalar hisoblanadi: H F — ftorid kislota, HCI — xlorid kislota, HBr — bromid kislota, HJ — yodid kislota. Shuni nazarda tutish kerakki, galogenlarning u m um iy xossalari bilan bir qatorda bir-biridan farqi ham bor. Bu, ayniqsa. ftor va uning birikmalari uchun xosdir. H F — HCI — HBr — HJ qatorda kislotalarning kuchi ortib boradi, bunga sabab HR ning (bunda R — element) bog'lanish energiyasi xuddi shu yo'nalishda kamayib borishidir. Bu qatorda ftorid kislota boshqalaridan kuchsizroq, chunki qatorda H — F bog'lanish energiyasi eng kattadir. HG molekulasining (bunda G — galogen) puxtaligi ham xuddi shu tartibda kamayib boradi, bunga sabab yadrolararo masofaning kattalashuvidir (8.1-jadvalning 6 -punktiga q.). Kam eriydigan tuzlarning eruvchanligi AgCl — AgBr — AgJ qatorda kamayib boradi; ulardan farqli ravishda, AgF suvda yaxshi eriydi. Boshqa galogenlarga qaraganda ftor elektronlarini mahkam tutib turadi (8.1- jadvalning 3- va 4-p), uning bitta (—1) oksidlanish darajasi bor (8.1-jadvalning 5-p. ga q.). Ftor suv bilan xlorga qaraganda boshqacharoq reaksiyaga kirishadi: suvni parchalab, vodorod ftorid, kislorod (II) ftorid, vodorod peroksid, kislorod va ozon hosil qiladi: F 2+ H 20 = 2 H F + 0 2 0 = 0 2 3 0 = 0 3 0 + F 2= F 20 H 20 + 0 = H 20 2 Xlorning suv bilan o'zaro ta’sir reaksiyasining tenglamasini 8 . 6 -§ dan q. 8.1-jadvalning 3 va 6 -punktlari elementlaming metallmaslik xossalari qay darajada ekanligini ko'rsatadi. Atom radiusi kattalashib, ionlash energiyasi kamayib borganligi sababli F —At qatorda metallmaslik xossalar kamayib boradi. Metallmaslik xossalar ftorda eng kuchli ifodalangan. Galogenlarning reaksiyaga kirishish xususiyati F—Cl—Br—J qatorda pasayib boradi. Shu sababli oldingi element keyingisini HG tipidagi (G - galogen) kislotalardan va ularning tuzlaridan siqib chiqaradi. Bu holda aktivlik qatori susaya boradi: F 2> C l 2>B r2>J2 Galogenlarning tartib raqami ortishi bilan fizik xossalari ma’lum qonuniyat bilan o'zgarib boradi: ftor — qiyin suyuqlanadigan gaz, xlor — oson suyuqlanadigan gaz, brom — suyuqlik, yod — qattiq modda. 8.6-§. Xlor Tabiatda uchrashi. Tabiatda xlor erkin holda faqat vulqon gazlaridagina uchraydi. Uning birikmalari keng tarqalgan. Ulardan eng muhimlari: natriy xlorid NaCl, kaliy xlorid KC1, magniy xlorid MgCl • 6H 2 0 , silvinit, u NaCl bilan KC1 dan tarkib topgan, kamallit KC1 • MgCl 2 • 6H 2 0 , kainit M g S 0 4 • KC1 • 3H 20 va b. Xlor birikmalari okean, dengiz va ko'llaming suvlarida bo'ladi. Ular o'simlik va hayvonot organizmlarida oz miqdorlarda bo'ladi. Download 6.95 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|