1-Ma`ruza. Mavzu: Metallmaslar. Vodorod. Suv. Reja. Metallmaslarning davriy jadvalda tutgan o`rni. Metallmaslarning umumiy xossalari

2. Uglerod, uning olinishi, xossalari, oksidlari,
karbonat kislota va uning tuzlari.
Tabiatda uchrashi. Tabiatda uglerod erkin holda, olmos, grafit va karbin ko`rinishida, birikmalarida esa–toshko`mir, qo`ng`ir ko`mir hamda neft ko`rinishida uchraydi. Tabiiy karbonatlar–ohaktosh, marmar, bo`r–CaCO<sub>3</sub>, magnezit–MgCO<sub>3</sub>, dolomit-MgCO<sub>3</sub>•CaCO<sub>3</sub> tarkibiga kiradi. Organik moddalarning asosiy tarkibiy qismi hisoblanadi. C ning yer qobig`idagi miqdori 0,1 %. Havoda C CO₂ tarkibida bo`ladi.
Fizik–kimyoviy xossalari. Olmos–atom panjarali rangsiz kristall modda. Olmos kristallarida C atomlari sp<sup>3</sup>–gibridlanish holatida bo`ladi. Issiqlikni yaxshi o`tkazmaydi va elektr tokini deyarli o`tkazmaydi. Sof holdagi namunalari yorug`likni kuchli sindiradi (shu`lalanadi), shuning uchun bezaklar (brilliantlar) tayyorlashda, shisha kesish, tog` jinslarini burg`ulash va o`ta qattiq materiallarni silliqlash uchun ishlatiladi.
Grafit–salgina metall yaltiroqligi bor, ushlab ko`rilganda yog`lidek tuyuladigan to`q kulrang kristall modda. Grafit kristallarida C atomlari sp²–gibridlanish holatida bo`ladi. Grafit qalamlar o`zagini va elektrodlar (sanoatdagi elektrolizlar uchun) tayyorlashda ishlatiladi, texnik moylar bilan aralashma holida surkov materiali sifatida foydalaniladi. Grafit qiyin suyuqlanadigan va haroratning keskin o`zgarishlariga yaxshi chidaydigan bo`lgani uchun grafit bilan gil aralashmasidan metallurgiya uchun suyuqlantirish tigellari tayyorlanadi. Yadro reaktorlarida neytronlarni sekinlatuvchi sifatida ham foydalaniladi.
Karbin–qora rangli mayda kristall kukun. Karbin kristallari C atomlarining navbatlashib keladigan oddiy va uchlamchi bog`lanishlar orqali bog`langan chiziqsimon zanjirlardan tarkib topgan:
—C≡C―C≡C―C≡C―C≡C― yoki (―C≡C―)_n
Tabiiy C element sifatida ikki izotopdan : ¹²C (98,892 %) va ¹³C (1,108 %) dan tarkib topgan.
Uglerodli birikmalar termik parchalanganda qora massa–ko`mir hosil bo`ladi. Ko`mirning eng muhim navlari koks, pista ko`mir va qurum.
Koks toshko`mirni havosiz joyda qizdirish bilan olinadi. Metallurgiyada qaytaruvchi sifatida ishlatiladi.
Pista ko`mir havosiz joyda yoki havo oz bo`lganda yog`ochning qizdirilganda ko`mirlanishidan hosil bo`ladi. Metallurgiya sanoatida, temirchilik ustaxonalarida, qora porox olish, gazlarni yuttirishda va turmushda ishlatiladi.
Qurum uglevodlarni (tabiiy gaz, C₂H₂, skipidar) cheklangan miqdordagi havoda yondirish (yoki havosiz joyda termik parchalash) yo`li bilan olinadi.
Ko`mirning va boshqa qattiq yoki suyuq moddalarning o`z sirtida bug`, gaz va erigan moddalarni ushlab qolish xossasi adsorbsiya deyiladi. Yuzasida adsorbsiya sodir bo`ladigan moddalar adsorbentlar deyiladi. Adsorbilanadigan moddalar adsorbatlar deyiladi. Agar, masalan siyoh eritmasini mayda tuyulgan ko`mirga qo`shib chayqatilsa va so`ngra aralashma filtrlansa, u holda filtratda rangsiz suyuqlik–suv bo`ladi. Bu holda erigan boyoqning hammasi ko`mirga adsorbilanadi. Ko`mir–adsorbent, boyo`q–adsorbat.
C oksidlovchi sifatida ba`zi metallar va metallmaslar bilan reaksiyaga kirishadi. C ning metallar bilan hosil qilgan birikmalari karbidlar deyiladi.
4Al + 3C = Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> CaO + 3C = CaC<sub>2</sub> + CO
Vodorod bilan ko`mir nikel katalizator ishtirokida va qizdirilganda ta`sirlashib metanni hosil qiladi: C + 2H<sub>2</sub> = CH<sub>4</sub>
Uglerod kislorod bilan ta`sirlashib oksidlar hosil qiladi:
2C + O₂ = 2CO C + O₂ = CO₂
Ko`mir Fe, Cu, Zn, Pb va boshqa metallarni ularning oksidlaridan qaytaradi, uning bu xossasidan metallurgiyada shu metallarni olishda keng ko`lamda foydalaniladi. Masalan,
2ZnO + C = 2Zn + CO₂ Fe₂O₃ + 3C = 2Fe + 3C
Uglerod (II)–oksid CO uglerodning kislorod yetishmaganda yonishi jarayonida hosil bo`ladi. Sanoatda u yuqori haroratda ko`mir cho`g`i ustidan CO₂ o`tkazish yo`li bilan olinadi:
2C + O₂ = 2CO C + CO₂ = 2CO
Laboratoriya sharoitida CO chumoli kislotaga qizdirib turib konsentrlangan H₂SO₄ ta`sir ettirish orqali olinadi: HCOOH = H<sub>2</sub>O + CO↑
CO–rangsiz, hidsiz, nihoyatda zaharli gaz. Ishlab chiqarish binolarida CO ning yo`l qo`yiladigan miqdori 1 L havoda 0,03 mg ni tashkil etadi. Yuqori haroratlarda CO kuchli qaytaruvchi. U ko`pchilik metallarni ularning oksidlaridan qaytaradi. CO ning bu xossasidan rudalardan metallar suyuqlantirib olishda foydalaniladi. Masalan, CO + CuO = Cu + CO₂
Havoda CO ko`kish alanga berib yonib, ko`p miqdorda issiqlik ajratib chiqaradi. Shuning uchun u boshqa gazlar bilan birgalikda gazsimon yonilg`ining ba`zi turlari–generator gazi va suv gazi tarkibiga kiradi.
2C²⁺O + O₂⁰ = 2C⁴⁺O₂^2-, ∆H⁰₂₉₈ = -572 kJ
Uglerod (IV)–oksid CO₂ tabiatda organik moddalar yonganida va chiriganida hosil bo`ladi. Hayvon va o`simliklar nafas olganida ajralib chiqadi. Laboratoriya sharoitida CO₂ marmarga HCl ta`sir ettirib olinadi:
CaCO<sub>3</sub> + 2HCl = CaCl<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub>↑
Sanoatda CO<sub>2</sub> ohaktosh kuydirilganda hosil bo`ladi:
CaCO₃ = CaO + CO₂↑
CO₂–rangsiz gazsimon modda. Havodan 1,5 marta og`ir, shu sababli uni bir idishdan boshqasiga quyish mumkin. Yonishga va nafas olishga yordam bermaydi. O`t oldirilgan cho`p CO<sub>2</sub> da o`chadi, CO₂ ning konsentratsiyasi katta bo`lganda odam va hayvonlar bo`g`iladi. U shaxta, quduq va yerto`lalarda ko`pincha xavfli miqdorlarda to`planib qoladi. CO₂ xona haroratida 6 MPa bosimda suyuqlikka aylanadi. Suyuq holda po`lat ballonlarda saqlanadi va tashiladi. Qattiq CO<sub>2</sub> quruq muz deyiladi. Kislotali oksid xossalarini namoyon qiladi: suv va ishqorlarning eritmalari bilan o`zaro ta`sirlashadi. 1 hajm suvda taxminan 1 hajm CO<sub>2</sub> eriydi, bunda H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> hosil bo`ladi. Reaksiya qaytar:
CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃
Ishqorlarning eritmalari bilan o`zaro ta`sirlashganda tuzlar hosil bo`ladi:
CO<sub>2</sub> + 2NaOH = Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O
Yuqori haroratlarda oksidlash xossalarini namoyon qiladi: ko`mir va aktiv metallar bilan reaksiyaga kirishadi. Masalan:
CO₂ + C = 2CO CO₂ + 2Mg = 2MgO + C
CO₂ soda, shakar ishlab chiqarishda, suv va ichimliklarni gazlashtirish uchun, suyuq holga–o`t o`chirgichlarda ishlatiladi. Quruq muzdan tez buziladigan mahsulotlarni saqlashda foydalaniladi.
Karbonat kislota–H₂CO₃ faqat eritmadagina mavjud bo`ladi. Qizdirilganda CO<sub>2</sub> va H<sub>2</sub>O ga ajraladi. U ikki asosli kislota sifatida bosqich bilan dissotsilanadi. Dastlab HCO<sub>3</sub><sup>-</sup> ga, so`ngra juda oz darajada CO₃^2- ga ajraladi:
H₂CO₃ ↔ H⁺ + HCO₃^- HCO₃^- ↔ H⁺ + CO₃^2-
Karbonat kislota ikki qator tuzlar: o`rta tuzlar–karbonatlar va nordon tuzlar–gidrokarbonatlar hosil qiladi. Karbonat kislota beqaror bo`lgani bilan uning tuzlari barqaror birikmalardir. Ishqoriy metallarning va ammoniyning karbonatlari va gidrokarbonatlari suvda yaxshi eriydi, natijada ishqoriy muhitga ega bo`ladi:
CO<sub>3</sub><sup>2-</sup> + HOH ↔ HCO<sub>3</sub><sup>-</sup> + OH<sup>-</sup>
CaCO<sub>3</sub> + CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O = Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>
Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> → CaCO<sub>3</sub>↓ + H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub>↑
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> suvda yaxshi eriydigan oq kukun. Kristall soda, ichimlik soda, shisha, sovun, qog`oz ishlab chiqarishda va ro`zg`orda yuvish vositasi sifatida ishlatiladi.
NaHCO₃ suvda kam eriydigan oq kukun. Tibbiyotda (jig`ildon qaynaganda ichiladi), ro`zg`orda, sun`iy mineral suvlar ishlab chiqarishda, o`t o`chirgichlarni to`ldirishda, qandolatchilikda va non yopishda ishlatiladi.
2NaHCO<sub>3</sub> = Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub>↑
K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>–potash, suvda yaxshi eriydigan oq kukun. Suyuq sovun, qiyin suyuqlanadigan optik shisha, pigmentlar ishlab chiqarishda ishlatiladi.
CaCO<sub>3</sub> tabiatda bo`r, ohaktosh va marmar ko`rinishida uchraydi, ular binokorlikda ishlatiladi. Ohaktoshdan ohak va CO₂ olinadi.