' G. P. Xomchenko, I. G. Xomchenko


Download 6.95 Mb.
Pdf ko'rish
bet31/81
Sana30.09.2017
Hajmi6.95 Mb.
#16826
1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   81

2

0

3

  —  asosli  oksid.  Shunday  qilib,  RjOj  va  R

2

0

5

  tarkibli  oksid- 

larning  kislota  xossalari  elementning  tartib  raqami  ortishi  bilan 

kamayadi  (

1 0

.

1

-jadval, 

1

-p.).

10.1- 

jadvalning  3 va 

6

-punktlaridan  ko'rinib turibdiki gruppa- 

chada  tartib  raqami  ortishi  bilan  metallmaslik  xossalari  susayadi, 

metallik  xossalari  esa  kuchayadi.  Vodorodli  birikmalari  R H

3

  ning 

N H

3

  dan  BiH

3

  ga  tomon  puxtaligi  kamayishining,  shuningdek, 

kislorodli  birikmalari  puxtaligining  teskari  tartibda  kamayishining 

sababi  ana  shundadir.

Gruppachadagi  birinchi  va  oxirgi  elementning  xossalari  bir- 

biridan  katta  farq  qiladi;  azot  —  metallmas  (x= 3,0),  vismut  — 

metall  (x=  1,9).  Lekin  10.1-jadvalda  ketirilgan  ma’lumotlardan 

ko'rinib  turibdiki,  birinchidan  oxirgi  elem entga  o'tish  m a’lum 

qonuniyat  bilan,  atom  yadrosining  zaryadi  va  elementning  tartib 

raqami  ortib  borishi  bilan  amalga  oshadi.

10.2-  §.  Azot.  Sigma-  va  pi-  bog'lanishlar

Tabiatda uchrashi. 

Azot tabiatda asosan erkin holatda uchraydi. 

Havoda  hajmiy  ulushi  78,09%,  massa  ulushi  75,6%  bo'ladi.  Oz 

miqdorda azot birikmalari tuproqda bo'ladi. Azot oqsil moddalar va 

ko'pchilik  tabiiy  organik  birikmalar tarkibiga  kiradi.  Azotning  yer 

po'stlog'idagi  umumiy  miqdori 

0

,

0

1

%.

Olinishi. 

Texnikada  azot  suyuq  havodan  olinadi.  M a’lumki, 

havo  —  gazlar,  asosan  azot  bilan  kislorod  aralashmasidan  iborat. 

Yer  yuzasidagi  quruq  havoning  tarkibi  (hajmiy  ulushlarda):  azot 

78,09%,  kislorod  20,95%,  nodir  gazlar  0,93% ,  uglerod  (VI) 

oksid  0,03% ,  shuningdek,  tasodifiy  q o ‘shimchalar  —  chang, 

mikroorganizmlar,  vodorod  suifid,  oltingugurt  (VI)  oksid  va  b. 

Azot olish uchun havo suyuq holatga o'tkaziladi,  so'ngra bug'latish 

yo'li  bilan  uchuvchanligi  kamroq  bo'lgan  kisloroddan  ajratiladi 

(azotning qayn.  temperaturasi  —  195,8  °C,  kislorodniki  —  183  °C). 

Shu  yo'l  bilan  olingan  azot  tarkibida  nodir  gazlar  (asosan  argon) 

qo'shimchalari bo'ladi.  Sof azotni laboratoriya sharoitida ammoniy 

nitritni  qizdirib  parchalash  orqali  olish  mumkin:

NH.NO  = N ,t+ 2 H ,0

4  


2



Sigma-  va  pi-  bog‘lanishlar. 

Oddiy  modda  bo'lgan  azotning 

fizikaviy  va  kimyoviy  xossalarini  tushuntirish  uchun  uning  m ole­

kulasining tuzilishini  ancha  mukammal  ko'rib  chiqish  kerak.  Azot 

atomi  tashqi  pog'onasining  elektron  tuzilishidan  (27-§  ga  q.) 

ko'rinib  turibdiki,  uning  kimyoviy  bog'lanishlari  har  qaysi  atom i­

ning uchta juftlashmagan /^-elektronlari hisobiga amalga  oshadi; 

p- 

orbitallar  gantel  shaklida  bo'ladi  va  fazoviy  koordinatalar  o'qlari 

bo'ylab  yo'nalgan.  Bular 

p - ,   p -

  va 

p -

  orbitallardir.  Kimyoviy 

bog'lanishlar  hosil  bo'lishi  atomlar  orbitallarining  bir-birini 

qoplash natijasidir (3.1-§).  Azot molekulasida uchlamchi  bog'lanish 

hosil  bo'lishini 

1 0


.

1

-rasmda  ko'rsatilgani  kabi  tasawur  qilish 



mumkin  ( N

2

  m olekulasida  kim yoviy  bog'lanish  um um iy 



p- 

elektronlar jufti  hisobiga  amalga  oshadi,  ularning  orbitallari  x, 

y, 

Z 

o'qlari  bo'ylab  yo'nalgan).

10.1- rasm. Azot molekulasidagi

5- va я- bog'lanishlar.

1 0


.

2

-  rasm. 



p-

 bog'lanish­

larning  hosil  bo'lish  sxemasi.

Orbitallar birikayotgan atomlarning markazlarini bog‘lovchi 

chiziq  bo‘ylab  bir-birini  qoplaganida  hosil  boiadigan  kovalent 

bog‘lanish 

S  (sigma)  bog‘lanish

  deyiladi.

Birlamchi  bog'lanishlarning  hammasi  5-  bog'lanish  bo'ladi. 

Qolgan 

py

  va 

рг

  orbitallar  atomlarning  markazlarini  bog'lovchi 

chiziqning  tomonidan  bir-birini  qoplaydi  (

1 0


.

2

-rasm).



Orbitallar birikayotgan atomlarning markazlarini bog'lovchi 

chiziqning ikkala tomoni bo‘ylab bir-birini qoplaganida vujudga 

keladigan  kovalent  bog'lanish 

n  (pi)-  bog lanish

  deyiladi.

Shunday  qilib,  azot  molekulasida  bitta  5-  bog'lanish  va  ikkita 

n-

  bog'lanish,  hammasi  bo'lib  uchta  bog'lanish  bor,  buni  quyida­

gicha  tasvirlash  mumkin:

n z

n y

Fizikaviy  xossalari. 

Azot  —  rangsiz,  hidsiz  va  ta’msiz  gaz, 

yengil.  Suvda eruvchanligi  kislorodnikidan  kam:  20  °C da  1  1 suvda

15,4  ml  azot  eriydi  (kislorod  —  31  ml).  Shu  sababli  suvda  erigan 

havoda kislorodning azotga nisbatan miqdori atmosferadagidan ko'p 

bo'ladi.  Azotning  suvda  kam  eruvchanligiga,  shuningdek,  uning 

qaynash  temperaturasi  juda  pastligiga  sabab,  azot  bilan  suv 

molekulalari orasidagi va azot molekulalari orasidagi molekulalararo 

o'zaro  ta’sirning juda  bo'shligidir.

Tabiiy  azot  massa  sonlari  14(99,64%)  va  15  (0,36%)  bo'lgan 

ikkita  barqaror  izotopdan  tarkib  topgan.

Kimyoviy xossalari. 

Azot  molekulasi  ikki atomdan  iborat.  Ular 

orasidagi  bog'lanish  o'lchovi juda  qisqa  —  0,109  nm.  Uchlamchi 

bog'lanish va uning qisqaligi  molekulaning puxtaligiga sabab bo'ladi 

(b o g 'la n is h   e n erg iy a si  9 6 4   k J /m o l) .  A z o tn in g   o d a td a g i 

temperaturada  reaksiyaga kam  kirishuvchanligiga sabab ana shudir 

(O,  va  Cl

3

  bilan  taqqoslang).



Xona temperaturasida azot  faqat litiy bilan bevosita birikadi:

6Li+N 2=2Li3N

litiy  nitrid

U  boshqa  metallar  bilan  faqat  yuqori  temperaturadagina 

reaksiyaga  kirishib,  nitridlar  hosil  qiladi.  Masalan:


3Ca+N =C a3N2; 

2A1+N=2A1N

kalsiy 

aluminiy


nitrid 

nitrid


Azot vodorod  bilan  yuqori  bosim  va  temperaturada  katalizator 

ishtirokida birikadi:

N 2+3H 2  <=> 2N H 3



Elektr  yoyi  temperaturasida  (3000—4000  °C)  azot  kislorod 

bilan  birikadi:

N 2+ 0 2?=>2N0



Azot  atomining tashqi  energetik pog'onasida  5  elektron borligi 

sababli  azot  —3  va  + 5,  shuningdek,  + 4,  + 3,  + 2,  +1,  —I  va  —2 

oksidlanish  darajalarini  namoyon  qiladi.

Ishlatilishi. 

Azot ammiak olish uchun ko'p miqdorda ishlatiladi. 

Undan  inert  muhit  hosil  qilish  —  ch o‘g ‘lanish  elektr  lampalarini 

va simobli  termometrlarda bo'shliqlami to'ldirish uchun va yonuvchi 

suyuqliklarni  bosim  bilan  uzatib  berishda  foydalaniladi.  Po'lat 

buyum larning  sirti  azotlanadi,  ya’ni  ularning  sirtiga  yuqori 

temperaturada  azot  to'yintiriladi.  Natijada  sirt  qatlamida  temir 

nitridlari  hosil  bo'ladi,  ular po'latga  qattiqlik  baxsh  etadi.  Bunday 

po'lat  5000 °C gacha qizdirilganda  ham  qattiqligini yo'qotmaydi.

Azot o'simlik va hayvonlar hayotida katta ahamiyatga ega, chunki 

u oqsil  moddalar tarkibiga  kiradi. Azot birikmalari mineral  o'g'itlar, 

portlovchi moddalar ishlab chiqarishda va sanoatning boshqa ko'pgina 

tarmoqlarida  ishlatiladi.

10.3- §.  Ammiak

Molekulasining  tuzilishi. 

Azot  vodorot  bilan  bir  necha  xil 

birikma  hosil  qiladi,  ulardan  eng  muhimi  ammiakdir.  Ammiak 

molekulasining  elektron  formulasi  quyidagicha:

H

:  N  :  H 



H

Ko'rinib  turibdiki,  azotdagi  to'rtta  elektronlar juftidan  uchtasi 

umumiy  (bog'lovchi)  va  bittasi  bo'linmagan  (bog'lovchi  emas). 

N H

3

 molekulasining tuzilishi  ilgari  (3.4-rasmga q.)  ko'rib chiqilgan 



edi.  U piramida shaklida bo'ladi.  Kimyoviy bog'lanish qutbli:  musbat

zaryad  vodorod  atomlarida,  m anfiy  zaryad  —  azot  atom ida 

to ‘plangan.  Shu  tufayli  ammiak  molekulalari  orasida  vodorod 

bog‘lanish  hosil  bo'ladi,  buni  shunday  tasvirlash  mumkin:



H

15- 

5 + |

H  -   N:  •  •  •  H  -   N:

H

Vodorod  bog'lanishlar  borligi  tufayli  ammiakning  suyuqlanish 



va  qaynash  temperaturasi  nisbatan  yuqori,  bug‘lanish  issiqligi 

ham  katta  bo'ladi,  u  oson  suyuqlikka  aylanadi.

Fizikaviy  xossalari. 

Ammiak  —  o'ziga  xos  o'tkir  hidli  rangsiz 

gaz,  havodan  deyarli  ikki  marta  yengil.  Bosim  oshirilganda  yoki 

ammiak  sovitilganda  u  osonlik  bilan  rangsiz  suyuqlikka  aylanadi 

(qaynash  temperaturasi  —  33,4  °C).  Ammiak  suvda  juda  yaxshi 

eriydi  (20  °C  da  1  hajm  suvda  700  hajm  N H

3

  eriydi).



Ammiakning  suvdagi  eritmasi 

ammiakli  suv

  yoki 

navshadil 

spirti

 deyiladi.  Qaynatilganda erigan ammiak eritmadan uchib chiqib 

ketadi.

Kimyoviy  xossalari. 

Ammiakning  suvda  ko'p  eruvchanligiga 

sabab  uning  molekulalari  orasida  vodorod  bog'lanishlar  hosil 

bo'lishidir:

H,N:  +  H —O:  ->  H 3N:  •  •  •  H  -   O:

I



H

Lekin  ammiakning bunday gidratlari*  bilan bir qatorda qisman 

ammoniy  ionlari  va  gidroksid-ionlar  ham  hosil  bo'ladi:

H

3

N:  • ■



 ■

  H  — О :  <=>  [NH, f   + [O H f 

H

Gidroksid  ionlar  borligi  sababli  ammiakli  suv  kuchsiz  ishqoriy 

muhitga  ega  bo'ladi.  Gidroksid-ionlar  NH<  ionlari  bilan  o'zaro 

ta’sirlashganida yana vodorod  bog'lanish bilan bog'langan  N H

3

 va 



H20   molekulalari  hosil  bo'ladi,  ya’ni  reaksiya  teskari  yo'nalishda

*  G idratlar  —  suvning  moddalarga birikish  mahsulotlaridir.



ketadi.  Ammiakli  suvda ammoniy ionlari va gidroksid-ionlar hosil 

bo‘lishini  ushbu  tenglama  bilan  ifodalash  mumkin:

n h


3+

h

2



o

  <=* 


n h

3-

h



2

o

  ^



n h

; + 0


h

-

Ammiakli suvda ammiakning eng ko‘p qismi N H

3

 molekulalari 

holida bo'ladi,  muvozanat  ammiak hosil bo'lish tomoniga siljigan, 

shu  sababli  bu  suvdan  ammiak  hidi  keladi.  Shunga  qaramay, 

ammiakning suvdagi eritmasini  N H 4OH  formula * bilan ifodalash 

odat  bo'lib  qolgan  va  u  ammoniy  gidroksid  deyiladi,  ammiak 

eritm asining  ishqoriy  m uhiti  esa  N H 4OH  m olekulalarining 

dissotsilanish  natijasi  deb  qaraladi:

n h


4

o h


=

n h


4

+ +


o h

-

Ammiakning  suvdagi  eritmasida  gidroksid-ionlarning  konsen­



tratsiyasi  kichik  bo'lganligi  sababli  ammoniy  gidroksid  kuchsiz 

asoslar  qatoriga  kiritiladi.

Shunday qilib,  ammiakning  suv bilan  o'zaro  ta’sir reaksiyasida 

ammiak  molekulasiga  suvdan  proton  birikadi,  natijada  ammoniy

kationi  N H 4  va gidroksid  — ion OH- hosil bo'ladi.  Ammoniy katio- 

nida  to'rtta  kovalent  bog'lanish  bor,  ulardan  bittasi  donor-aksep­

torli  mexanizm  bo'yicha  hosil  bo'lgan  (3.1 -§).

Ammiakning  muhim  kimyoviy  xossasi  uning  kislotalar  bilan 

o'zaro  ta’sirlashib,  ammoniy  tuzlarini  hosil  qilishidir.  Bu  holda 

ammiak molekulasiga kislotaning vodorod  ioni birikib, tuz tarkibiga 

kiradigan  ammoniy  ionini  hosil  qiladi:

N H j+ H C H N H .C I;  N H 3+ H 3P 0 4= N H 4H2P 0 4



Keltirilgan  misollardan ammiak uchun  protonlar biriktirib olish 

reaksiyalari  xosdir,  degan  xulosa  kelib  chiqadi.

Ammiak kislorodda va oldindan qizdirilgan havoda yonib,  azot 

hamda  suv  hosil  qiladi:

4N H 3+ 3 0 2= 2N 2+ 6 H 20



Katalizator  (masalan,  platina,  xrom  (III)  oksid)  ishtirokida 

reaksiya  azot  (II)  oksid  va  suv  hosil  bo'lishi  bilan  boradi:

Bunday modda mavjud bo'lmaganligi uchun uni odatga qarshi gidrat 



N H 3 •  H 20   sifatida yoki to 'g 'rid an -to'g'ri  N H 3  holida  (gidroksid-ionsiz) 

tasvirlash  mumkin.



Bu  reaksiya 

ammiakning katalitik  oksidlanishi

  deyiladi. 

Ammiak —  kuchli oksidlovchi.  Qizdirilganda u mis  (II)  oksidni 

qaytaradi,  o ‘zi  esa  erkin  azotga  qadar oksidlanadi:

3 Cu 0 + 2  N H ,  =3 Cu +N°  + 3 R O

2 N - 6 c   =  N 2 

Cu+ 2

Bu  reaksiya yordamida laboratoriya sharoitida azot olish  mumkin.

Olinishi  va  ishlatilishi. 

Laboratoriya  sharoitida  azot  odatda 

am m oniy  xlorid  bilan  so'ndirilgan  ohak  aralashmasini  ohista 

qizdirish  orqali  olinadi:

2NH4C t+ C a (0 H )= C a C l2+ 2 N H 3T+2H20



Bu  reaksiya  ammiak  bilan  suvning  o'zaro  ta’sir  muvozanati 

gidroksid-ionlar qo‘shilganda siljishiga asoslangan:

N H ;  + 0 H -   <=>  N H 3  T + H 20



Sanoatda  ammiak  olishning  asosiy  usuli  uni  azot  bilan  vodo­

roddan sintez qilishdir.  Reaksiya ekzotermik va qaytar:

N 2 + 3H 2  <=>  2 N H 3,  &H°  = -9 2 ,4   kJ.



U  faqat  katalizator ishtirokida sodir bo‘ladi;  katalizator sifatida 

aktivatorlar  —  aluminiy,  kaliy,  kalsiy,  kremniy  (ba’zan  magniy) 

oksidlari  qo‘shilgan g ‘ovak temir ishlatiladi.  Boshlang‘ich  mahsu- 

lotlar  quyidagicha:  azot  —  suyuq  havodan,  vodorod  —  konversiya 

usuli  bilan  yoki  suvdan  olinadi  (

8

.



2

-§  ga  q.).

A m m iakning  k o‘p  m iqdori  nitrat  kislota,  azotli  tuzlar, 

mochevina,  ammiakli usul bilan soda olishga sarflanadi. Ammiakni 

sovitish  maqsadida qo‘Ilanilishi uning suyuqlikka aylanishi va so'ngra 

issiqlik yutib bug'lanishiga  asoslangan.

Suyuq ammiak va uning suvdagi eritmalari suyuq o'g'itlar sifatida 

ishlatiladi.

10.4-  § .  Ammiak  ishlab  chiqarishning  kimyoviy  asoslari

Oddiy  moddalardan  ammiak  sintez  qilish  nazariyasi  ancha 

murakkab.  Bu  yerda  jarayonning  kimyoviy  muvozanatni  siljitish 

prinsipiga  asoslangan  optimal  sharoitlarigina  ko'rsatib  o'tiladi.

Bu  reaksiya  ekzotermik  bo'lganligi  uchun  temperaturaning 

pasayishi muvozanatni ammiak hosil bo'lish tomoniga siljitadi.  Lekin 

bunda reaksiyaning tezligi juda kamayib ketadi.  Shu sababli ammiak 

sintezini  500—550 °C da katalizator ishtirokida olib borishga to'g'ri 

keladi.  Katalizator  to'g'ri  reaksiyani  ham,  teskari  reaksiyani  ham 

bir  xil  darajada  tezlashtirishi  sababli  temperaturaning  ko'tarilishi 

muvozanatni  boshlang'ich  moddalar  tomoniga  siljitadi,  bu  esa 

sanoatda  ammiak  ishlab  chiqarish  uchun  nomaqbuldir.  Demak, 

muvozanatning  siljish  prinsi plariga  muvofiq  yuqori  temperatura­

ning  ta’siriga  aks  ta’sir  ko'rsatish  uchun  bosimdan  foydalanish 

zarur.  Ammiak  sintez  qilish  uchun  15  dan  100  MPa,  gacha  bosim 

ishlatiladi.  Qanday bosimda foydalanishiga qarab,  sintetik ammiak 

ishlab  chiqarishning uch  xil  usuli bor:  past bosimli  (10— 15  MPa), 

o'rtacha  bosimli  (25—30  MPa)  va  yuqori  bosimli  (50— 100  MPa) 

usul.  Bulardan  eng  ko'p  tarqalgani  o'rtacha  bosimli  usuldir.

Zararli  qo'shimchalar:  vodorod  suifid,  uglerod  (II)  oksid, 

suv  va  b.  ammiak  hosil  bo'lish  tezligiga  salbiy  ta’sir  etadi.  Ular 

katalizatorning  aktivligini  pasaytiradi.  Shu  sababli  azot-vodorod 

aralashmasi qo'shimchalardan,  ayniqsa  oltingugurtli birikmalardan 

yaxshilab  tozalanadi.

Lekin,  shunday sharoitlarda ham azot-vodorod aralashmasining 

faqat bir qismigina ammiakka aylanadi.  Boshlang'ich  moddalardan 

ancha  to'liq  foydalanish  uchun  hosil  bo'lgan  ammiak past  tem pe­

ratura  ta’sirida  suyuqlikka  aylantiriladi,  azot-vodorod  aralashma­

sining reaksiyaga kirishmagan qismi qaytadan reaktorga yuboriladi.

Reaksiyaga  kirishmagan  moddalar  reaksiya  mahsulotlaridan 

ajratiladigan  va  yana  foydalanish  uchun  qaytadan  reaksion  appa- 

ratga yuboriladigan texnologik jarayon 

sirkulatsiya jarayoni

 deyiladi.

Bunday sirkulatsiya tufayli azot-vodorod aralashmasidan foyda­

lanish  darajasi  95%  ga  yetkaziladi.

Ammiak sintezi atmosfera azotini bog'lashning juda muhim usulidir.

Sintetik ammiak ishlab chiqarish sxemasi  10.3-  rasmda ko‘rsatilgan.  3 

hajm vodorod va  1  hajm azot aralashmasi  kompressor  1  bilan so'riladi va 

zaruriy  bosimga  qadar  siqiladi.  So'ngra  azot-vodorod  aralashmasi  moy 

ajratkich  2 g a   (moy zarrachalarini  yo‘qotish  uchun)  va qidirilgan  ko'm ir 

to'ldirilgan filtr J g a  o'tadi. Tozalangan aralashma katalizatorli  (aluminiy, 

kaliy,  kalsiy,  kremniy oksidlari qo'shilgan g'ovak temir)  kontakt apparati 

4ga yuboriladi,  bu yerda ammiak hosil bo'ladi:


H 2va N ,

10.3-rasm.  Sintetik ammiak ishlab chiqarish sxemasi.

Barcha sistema ishga tushirilishidan oldin kontakt apparati 400—500 °C 

ga  qadar qizdiriladi,  shundan  keyin  harorat  sistemada  reaksiyada  ajralib 

chiqadigan issiqlik hisobiga saqlab turiladi. Ammiak hosil bo‘lish jarayoni 

qaytar bo'lganligi sababli  kontakt apparatidan chiqayotgan gaz aralashmasi 

tarkibida faqat 20—30% ammiak bo'ladi.  Bu aralashma trubali sovitgich  5ga 

yuboriladi, bu yerda ammiak bosim ostida suyuqlikka aylanadi.  Reaksiyaga 

kirishmay  qolgan  azot  bilan  vodorod  sirkulatsiya  nasosi yordamida yana 

kontakt apparati  4ga yuboriladi, suyuq ammiak esa yig'gich  da to ‘planadi.

10.5-  §.  Ammoniy  tuzlari

Ammoniy tuzlari  va  ulaming xossalari. 

Ammoniy tuzlari  ammo­

niy kationi bilan  kislota  anionidan  tarkib  topgan.  Ular tuzilishi jihat­

dan  bir  zaryadli  metallar  ionlarining  tegishli  tuzlariga  o ‘xshaydi.

Ammoniy  tuzlari  ammiakni  yoki  uning  suvdagi  eritmalarini 

kislotalar  bilan  o ‘zaro  ta’sir  ettirib  olinadi

Masalan:

N H


3+ H N 0 3= N H 4N 0 3 

N H   ■ H .O +H N O   = N H .N 0

3+ H ,0







2

yoki  ionli  shaklda:

N H


3  + H +  =  N H 4 

N H


3  + H 20  + H +  = N H ^   + H 20

Ular  tuzlarning  umumiy  xossalarini  namoyon  qiladi,  ya’ni 

ishqorlar,  kislotalar va boshqa tuzlarning eritmalari bilan  reaksiyaga 

Download 6.95 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   81




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling