1. Metallardin’ ulıwma ózgeshelikleri Metallardin’ ishki dúzilisi

Jobasi:
1. Metallardin’ ulıwma ózgeshelikleri
2. Metallardin’ ishki dúzilisi
3. Metallardin’ tábiyaatda dús keliwi
4. Metallardin’ alınıwı
5. Metallardin’ fizikaliq hám ximiyaliq qa’siyetleri
6. Metallurgiya ha’m metal rudalari haqqinda
7. A’debiyatlar

Insannıń metallar menen tanısıwı altın, gúmis hám misdan, yaǵnıy jer maydanında erkin jaǵdayda tabılǵan metallardan baslanǵan ; keyinirek olar tábiyaatda keń tarqalǵan hám olardıń birikpelerinen ańsat ajratılatuǵın metallar menen birlestirildi: qalay, qorǵasın, temir hám sınap. Bul jeti metal áyyemgi zamanlarda insaniyatqa tanıw edi. Áyyemgi Egipet osori-atiqalari arasında birpara dereklerge kóre, bunnan 3000-4000 jıl aldınǵı dáwir tiyisli altın hám mıs buyımlar da bar.

Cink, vismut, surma hám mishyak tek orta ásirlerde málim bolǵan jeti metalǵa qosılǵan. 18-ásirdiń ortalarından baslap tabılǵan metallar sanı tez pátda ósip bardı hám 20 -ásir baslarında ol 65 danag’a, 21-ásir baslarında bolsa 96 tag’a jetti.
Ximiya sanaatınıń hesh biri ximiyalıq bilimlerdiń rawajlanıwına metallarni islep shıǵarıw hám qayta islew menen baylanıslı processler sıyaqlı úlken úles qospaǵan ; ximiya tariyxındaǵı eń zárúrli minutalar olardıń tariyxı menen baylanıslı. Metalllardıń ózgeshelikleri sonshalıq xarakterlidirki, hátte eń áyyemgi dáwirlerde de altın, gúmis, mıs, qorǵasın, qalay, temir hám sınap bir hil elementlardıń bir tábiy toparın shólkemlesken hám " metall" túsinigi eń áyyemgi ximiyalıq túsiniklerge tiyisli. Biraq, olardıń tábiyaatı haqqında kóbirek yamasa kemrek anıq forma daǵı qarawlar tek orta ásirlerde alkimyogarlar arasında payda boladı. Tuwrı, Aristotelning tábiyaat haqqındaǵı ideyaları : tórt elementten (órt, jer, suw hám hawa ) ámeldegi bolǵan hámme zattıń payda bolıwı metallarning quramalılıǵın kórsetdi; lekin bul pikirler júdá uǵımsız hám abstrakt edi. Alkimyogarlar ushın metallarning quramalılıǵı haqqındaǵı túsinik hám bunıń nátiyjesinde ayırım metallarni basqasına aylandırıw, olardı jasalma jol menen jaratıw qábiletine ıseniw olardıń dúnyaǵa kóz qarasınıń tiykarǵı túsinigi esaplanadı.
Tek Lavuaze hawanıń janıw daǵı rolin anıqlap berdi hám kúyiw waqtında metallarning salmaǵı daǵı payda hawadan metallarga kislorod qosılıwınan kelip shıǵıwın kórsetdi hám usınıń menen metallarning janıw akti elementlerge bóleklenmesligin anıqladi. biraq, kerisinshe, qosıw akti, metallarning quramalılıǵı máselesi unamsız sheshildi.
Lavuazenin’ ápiwayı deneler basqa denelerdi ajıratıp bolmaytuǵın deneler ekenligi haqqındaǵı tiykarǵı ideyası sebepli metallar ápiwayı ximiyalıq elementler dep klassifikaciyalanǵan. Mendeleyev tárepinen ximiyalıq elementlerdiń udayı tákirarlanatuǵın sisteması jaratılıwı menen metallar elementleri ol jaǵdayda múnásip orın iyeledi. Tek Lavoisier hawanıń janıw daǵı rolin anıqlap berdi hám kúyiw waqtında metallarning salmaǵı daǵı payda hawadan metallarga kislorod qosılıwınan kelip shıǵıwın kórsetdi hám usınıń menen metallarning janıw akti elementlerge bóleklenmesligin anıqladi. biraq, kerisinshe, qosıw akti, metallarning quramalılıǵı máselesi unamsız sheshildi. Lavuazyenin’ ápiwayı deneler basqa denelerdi ajıratıp bolmaytuǵın deneler ekenligi haqqındaǵı tiykarǵı ideyası sebepli metallar ápiwayı ximiyalıq elementler dep klassifikaciyalanǵan. Mendeleev tárepinen ximiyalıq elementlerdiń udayı tákirarlanatuǵın sisteması jaratılıwı menen metallar elementleri ol jaǵdayda múnásip orın iyeledi.
D. I. Mendeleev ha’rdayim tákirarlanatuǵın sistemasındaǵı elementlerdiń 85i metallar quraydi. Metallardin’ 12si S-elementler, 32 si d-elementler,
28si f-elementler hám qalg’ani R-elementler bolıp tabıladı. Sınaptan tisqari ha’mme metallar ápiwayı temperaturada qattı elementler bolıp tabıladı. Metallardin’ o’zine tán belgileri to’mendegilerden ibarat.
1. Ha’r qanday metall o’zine tán jaltiraqliqqa iye, óytkeni mınada, olar jariqliq nurı spektrnin’ ko’zge ko’riniwshen’ tarawinda qaytariw ózgesheline iye.
2. Metallar issiliq hám elektrdı jaqsı o’tkizedi. Metallardin’ elektr o’tkiziwshen’ligi temperatura artiwi menen paseyedi hám kerisinshe, qarsilig’i temperatura paseyiwi menen artadı.
3. Ko’pshilik metallar ádetdegi sharayatta kristall xalinda boladı, olardıń koordinacion sanı úlken qiymatqa iye (8 hám 12 ge teń)
4. Metallar soziliwshan’ hám tegis (qattı) boladı.
5. Metallar elektrligi oń elementler bolıp tabıladı, yaǵnıy olardıń oksidleri ko’binshe suw menen birikib tiykarlar payda etedi. Metallarda bul 5 ózgesheliktiń bar ekenligine tıykarlanıp, Metallardin’ ishki dúzilisi haqqida málim oyda sawlelendiriw jaratıw múmkin. Mısalı, metall jariqliqni qaytariw ózgeshelikine iye bolg’ani ushın júdá juqa metall plastinka ha’m ashıq (tiniq) bolmaydi.
Buǵan tıykarlanıp, metall júdá tıǵız dúzilgen (yaǵnıy Metallardin’ kolem birliginde júdá ko’p atomlar bar) dew múmkin.
Metallardin’ issiliq hám elektrdı jaqsı otkiziw - zaryadlanǵan bóleksheler metalldıń kristallari arasında ańsat háreketleniwi haqqida maǵlıwmat beredi. Aqırında, Metallardin’ elektr on’ elementler sápina kiriwi-valent elektronlardıń metall atominan ańsatǵana shi’ib kete alıwın ko’rsetedi. Lekin bul (metallar) qásiyetleriniń hesh qaysisi ápiwayı elementlerdıń " metall" yamasa " metal emesleri" klasına ajıratıw ushın tiykar bola almaydı. Ápiwayı elementlerdı «metall» yamasa «metal emeslerge» ajıratıw ushın ximiyaliq baylanis tipin tiykar qılıp alıw, ko'p máselelerdi izax qılıp alıwda júdá tuwri juwmaqlarǵa alıp keledi. Sonday eken, bóleksheler arasında metall baylanisli ápiwayı elementlerdı metallar sápina, kovalent baylanisli ápiwayı elementlerdı bolsa metall emeslar qátarina kirgiziw kerek.
Ápiwayı elementlardı bunday 2 gruppaǵa ajıratıw bir tárepden uliwma hám ekinshi tárepden salıstırmalı xarakterge iye. Usi sharayatta ápiwayı elementlardı metall hám metal emeslerge ajrata alamız, lekin birpara ápiwayı elementlardıń " metallar" gruppasına kiritiliwi sirtqi sharayattıń o’zgeriwine baylanisli boladı. Mısalı, surma " metal emesler" gruppasına kiritiledi, lekin surmanin’ elektr o’tkiziwshenligi temperatura artiwi menen azayadı.
Bunı itıbarǵa alǵanımızda surmani " metallar" gruppasına kirgiziwge tuwri keledi. Qalayi 13,2C den joqarida metall, lekin temperatura tómenlep -40C g’a jetkende aq qalayi " kúlreń qalayi" g’a aylanadı. Kúlreń qalayining kristall ketegi tap almaz, kremniy hám germaniylarding kristall ketegi sıyaqlı bolıp tabıladı. Kúlreń qalayida atomlar o’zara kovalent baylanislar payda etedi; ol yarım o’tkaziwshen’lik ózgesheliklerine iye; onıń elektr o’tkaziwshen’ligi, tap metal emeslerdiki sıyaqlı, temperatura tómenlewi menen azayadı.
Ximiyalıq baylanislar tipine ko’re ápiwayı elementlar " metall" hám " metal emesler" ge ajıratıw yarım o’tkizgishlarning ózgesheliklerin tuwri izahxlawga múmkinshilik beredi. Mısalı, ádetdegi sharayatta bar, kremniy, uglerod, germaniy, selen, tellur sıyaqlı metallmaslarda atomlar bir-biri menen kovalent baylang’an, lekin bul elementlar qizdirilg’anda (yeki elektr tasirida) atomlar ara kovalent bylanislar jemirilib, arada erkin elektronlar payda bola baslaydı. Sol sebepli bul elementler yarım o’tkiziwshiler turine kiredi.
1900-jılda Drude usınıs etken " elektron gaz" teoriyasına muwapiq, metall oń zaryadli ionlar hám olar arasındaǵı tártipsiz háreket etiwshi erkin elektronlardan ibarat, bul elektronlar gaz molekulaları boysungan nizamlarg’a boysunadi. Ádetdegi temperaturada elektronlar metallar sırtınan shig’ip kete almaydı, sebebi metallda erkin elektronlardı oń zaryadlı ionlar úlken kúsh penen tartıp turadı. Metallǵa sirttan elektr maydanı berilgende, elektronlar tártipsiz háreketin jog’altib ma’lim jo’nelisde ju’gure baslaydı. Elektronlardıń bul háreketine oń ionlar tuskinlik etedi. Temperatura koteriliwi menen ionlardıń terbelis háreketi kúsheyip terbelis amplitudalari úlkenlesedi. Sonda ionlardıń elektronlar menen tuknashish extimolligi artadı. Sonlıqtan, elektronlardıń malum yunalish tárepke háreketi kiyinlashadi. Boshkacha aytqanda, metalldıń elektr o’tkiziwshen’ligi temperatura artqanda azayadı.
Metallardin’ dúzilisi haqqnida zonalar teoriyası ham metallarda erkin elektronlar bar ekenin aytip ketedi. Bul teoriya tiykarında tomendegi mulaxazalar bar: Metalldıń kristall torındaǵı oń ionlar bir-birinen birdey uzaqliqda hám ma’lim tártip penen jaylasqanı ushın bul ionlar birdey elektr maydan payda etedi. Mudami hárekette bulgan erkin elektronlar oń zaryadlı ionlarǵa yakinlashganida elektronlardıń potensial energiyası minimal kiymatga iye boladı.
Metallardan " asl" metallar altın, platina, gúmis, (bazan mıs, kalay, sınap ) tábiyaatda erkin, yaǵniy tuyme xolatda ushraydı.
Metallardin’ tiykarǵı massası Jer qabig’inda birikpeler halinda ushraydı. Sap Metallardin’ sanaat shen’berinde payda qılıw ushın jaraqli tábiyiy shiyki metall rudası atı menen júritiledi.
Ka’n kobinshe taza bolmaydi, olarǵa biykar jınıslar -qum, ılay, ha’k hám basqalar aralasqan boladı. har qanday ruda jumısqa túsiriliwinen aldın biykar jınıslardan tazalanıwı, basqasha aytqanda " bayıtılıwı" kerek. Bazan ka’nning bayıtılǵan forması " konsentrat" dep ataladı. Kóp túrli usıllar menen bayitiladi. Ko’pshilik ka’n flotacion usılda bayitiladi.
Metall ka’ninin’ birinshi gruppası oksidli ka’n bolıp tabıladı. Buǵan temir kónidan-kizil temirtosh Fe3 O2, kungir temirtosh Fe2 O33 H2 O hám magnitlı temirtosh Fe3 O2, alyuminiy rudası -boksit Al2 O32 H2 O, marganes rudası - pirolyuzit MnO2, kalay rudası SnO2, vismut oxrasi Bi2 O3 hám boshkalar mısal bula aladı.
Júdá kup metallar tábiyaatda sulfidlar xolida ushraydı. Bunday kón Jer pustlogining chukurrok kismiga jaylasqan bulib, olarǵa suw, karbonat angidrid, xavo kislorodı tasir etpegen (sol sebepli olar baslanǵısh tog jınısları dep júritiledi). Mısal ushın mıs kolchedani (CuSFe2 S3), mıs jiltirag’i (Cu2 S), kinovar (HgS), kurgoshin jiltirag’i (PbS), cink hıyleasi (ZnS) hám basqalardi korsetiw múmkin. Bazan bir neshe Metallardin’ sulfidlari aralas túrde ushırasıp, polimetall rudani payda etedi.
Ka’nnen metallar ajıratıp alıwdıń bir neshe usılı bar. Bul usıllar qaytariliw, termik bólekleniw hám almasınıw prosesslerine tiykarlanǵan. Texnikada bul prosesslar metallurgiyaning túrli korinislerinde (pirometallurgiya, gidrometallurgiya, elektrometallurgiyada) ámelge asıriladı.
Qaytariliw prosesslerine mısal retinde to’mendegi reaksiyalardı keltiremiz:
A) qalayinin’ ko’mir menen qaytariliwi:

SnO2 + 2 C --> Sn + 2 CO

b) rux oksidiniń uglerod (II) oksidi menen kaytirilishi:

ZnO + CO --> Zn + CO2

v) molibden oksiddiń vodorod penen qaytariliwi:

MoO3 + 3 H2 --> Mo + 3 H2 O

g) titan xloriddiń natriy tasirnde qaytariliwi:

TiCl4 + 4 Na --> Ti + 4 NaCl

d) metall oksidleriniń Si, Al, Mg hám basqalar tasirinde qaytariliwi:

3 Mn3 O4 + 8 Al --> 9 Mn + 4 Al2 O3 + O2

e) metall ionlarınıń katodda qaytariliwi:

Ni2+ + 2 e---> Ni

j) kemde-kem ushraytuǵın metallardin’ kompleks birikpelerinen qaytariliwi:

2 K[Au (CN) 2] + Zn --> K2[Zn (CN) 4] + 2 Au

Termik bólekleniw prosesslerine mısal tariqasinda tomendegi reaksiyalardı keltiremiz:

a) cirkoniy (Iv) yodidning chuglangan volframda termik bólekleniwi:

ZvJ4 --> Zv + 2 J2

b) nikel karbonilning termik bólekleniwi:

Ni (CO) 4 --> Ni + 4 CO

v) germaniy (II) yodidning joqari temperaturada bólekleniwi:

2 GeJ2 --> GeJ4 + Ge

Termik bólekleniw yuli menen bulardan tashkari Cr, Fe, v, Nb hám Ta sıyaqlı metallar xam alınadı.
Sınaptan (hám kisman seziydan) tashkari barlıq metallar ádetdegi sharayatta uziga tán yaltiroklikka iye bulgan qattı deneler bolıp tabıladı. Metallardin’ fizikaviy ózgeshelikleri gápine olardıń optikalıqaviy, termikaviy, mexanikalıq, elektr hám boshka ózgeshelikleri kiredi. Metallardin’ ózgeshelikleri - olardıń yaltirokligi hám ashıq emesligi bolıp tabıladı. Alyuminiy hám magniy pútin xolatda xam, untaq xolatda xam yaltirok metall, boshka metallar bolsa tek tegis sirtli pútin xolatdagina yaltirok bulib, untaq xolatda yaltirok emes.
Gúmis, máwsimdiy hám indiy eń kup metall jaltiraqliqqa iye. Sol sebepli gúmis hám máwsimdiy ayna islep shigariwda isletiledi. Ko’p metallar toq kúlreń menen aq gúmisren’ arasındaǵı kóriniske iye. Altın hám seziy sari, vismut qizgish, mıs toq aqshıl qızǵılt reńge iye. Metallardin’ puwlari jalındı malim kóriniske boyaydi. Mısalı, natriy - sari, kaliy - biynápsha gúli ren’ge, stronsiy - qizil, kalsiy – ko’k ren’ge boyaydi. Bul xadise tiykarında spektral analiz usılı jaratılǵan. Jerdegi hám kosmosdaǵı elementlerdıń atom spektorlarin tekseriw nátiyjesinde usi elementlerdıń ximiyalıq quramı aniqlaniladi.:
Barlıq o’tkizgishlar eki gruppaǵa bulinadi: 1) elektron - o’tkizgishlar (metall hám yarım o’tkizgishlar); 2) ion - o’tkizgishlar (elektrolitlar).

Metallar hám yarım o’tkizgishler arqalı elektr tokı urg’anda hesh qanday ximiyalıq o’zgeriw júz bermeydi. Sol sebepli olar birinshi qıylı o’tkizgishler turine kiredi. Elektrolitlar (yaǵnıy ekinshi qıylı o’tkizgishler) arqalı elektr tokı otkende, álbette, ximiyalıq o’zgeriw júz boladı. Metallardin’ elektr o’tkiziwshenligi temperatura artiwi menen azayadı, temperatura azayıwı menen artadı ; aqırında absolyut nolǵa jaqin temperaturada metallardin’ elektr o’tkiziwshenligi sheksiz úlken qiymatqa erisedi - metall o’te o’tkizgish bolib qaladi. Hamme metallar elektrdı birdeyde o’tkize bermeydi. Gúmis eń jaqsı otkizedi, vismut eń jaman. Gúmistiń 0 oS dag’i elektr o’tkiziwshenligi 66, 7104 om-1 cm-1, mistiki 64, 5104 om-1 cm-1, litiyniki 11, 8104

om-1 cm-1, berilliydiki 18104 om-1 cm-1, alyuminiydiki 40104 om-1 cm-1, temirdiki 11, 2104 om-1 cm-1, sınaptiki 4, 4104 om-1 cm-1, vismutdiki 0, 9104 om-1 cm-1 ge teń.

Soǵan tıykarlanıp, metallarndin elektr o’tkiziwshenligine ko’re tomendegi qatarda teriw múmkin:

Ag, Cu, Au, Cr, Al, Mg, Na, Tr, W, Be, Li, Fe.... Hg, Bi

Metall jat elementler qosimshasinan tazalanǵanında onıń elektr o’tkiziwshenligi artadı.

Metallardin’ issiliq o’tkiziwshenligi olardıń elektr o’tkiziwshenligi menen paralel túrde o’zgeredi. Metallardan issiklik o’tiwinde ha’m elektronlar qatnasadı. Olar kristall tor ishinde háreketlenip, issiliq energiyasın metalldıń issiliq bo’liminen suwiq bo’limine otkizedi.

Metallardin’ áhmiyetli fizikaliq ózgesheliklerine olardıń magnit ózgeshelikleri, plastikligi, qattılıǵı, salıstırma ogirligi, suyuklaniw hám qaynaw temperaturalari kiredi.

Salıstırma awirligi san menen 5 ten kishi metallar-jeńil metallar, 5 ten úlkenleri awir metallar dep ataladı.

Suyiqlaniw temperaturasi 800 C den tómen bolgan metallar-ańsat suyuqlaniwshi, 800 C den joqari bolganlari kiyin suyuqlaniwshi metallar dep ataladı.

Metallardin’ bóleksheleri puw xolatida bir atomli molekulalardan ibarat.
Temir jáne onıń qatispalari - qara metallar dep, qalg’an metallar bolsa " reńli" metallar dep júritiledi; tek túp metallar - Au, Ag, Pt, Ir buǵan kirmeydi. V, Mg, Be, Ín, Zr, La, Nb, Re, Ge, Ga, Te hám basqalar kemde-kem ushraytuǵın metallar bolıp tabıladı. " Kemde-kem ushraytuǵın metallar" sóz dizbegi shártli bolib, metall ka’ninin’ qancshaliq tabılǵanlıǵına hám taza metall ajıratıp alıw usıllarınıń jetiliskenligine baylanisli; bir waqitlar " kemde-kem ushraytuǵın metall" dep esaplanǵan titan keleside bul qatarg’a kirmeydi.

Metallar o’zinen elektron beriw ózgeshelikine iye bolgan elementler bolıp tabıladı. Sol sebepli olar ximiyalıq birikpelerde tek oń valentlik payda etedi.

a) Metallardin’ ion zaryadı qansha úlken hám zaryadı kishi bolsa, metall sonsha kúshli tiykar qasiyet payda etedi.

b) Metallardin’ ion radiusı qansha kishi, ion zaryadı úlken bolsa, metal sonsha kúshli kislota ózgesheligin payda etedi.

Ha’r qanday taza emes metall uzidan kura tazalaw metalldı usi metall duzı eritpesinen sig’ib shıǵara aladı. Mısalı, taza emesl metall temir o’zine qaraǵanda aslrok metall misni mıs duzları eritpesinen sig’ib shıǵaradı :

Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4

Sonıń menen birge, eger qorg’asin duzı eritpesine rux metalı túsirilse, qorg’asin ruxg’a qaraǵanda tazalaw bolg’ani ushın, rux qorg’asindi onıń duzı quramınan sig’ib shıǵaradı :

Zn + Pb (NO3) 2 = Pb + Zn (NO3) 2

Metallarni bul ózgesheligine tıykarlanıp, tomendegi Beketov qatarina teriw múmkin:

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Ag, Hg, Au

Bul qatarda turıwshı metallar qatnasıwında galvanik element jaratsaq " sap emes" metall keri kutbni (katodni) hám " sap" metall oń kutbni (anodni) payda etedi. Mısalı, CuSO4 eritpesine túsirilgen Su ni ZnSO4 eritpesine túsirilgen Zn menen birlestiriledi hám elementi payda etiledi (1-súwret), Su oń, Zn keri (polyus)qutb boladı. Elektronlar ruxdan chig’ib, sirtqi shınjır arqalı misqa baradı hám eritpedegi Cu2+ ionları menen birikib Su atomlarini payda etedi. Katodda mıs cho’gedi. SO42- ionlar diafragma arqalı o’tib Zn2+ ionları menen birigedi. Yakobi elementinde tomendegi ximiyalıq reaksiya baradı :
CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu