Anorganik kimyo
q atorda kam ayadi: A u , A g, C u , S n , Pb, Z n , Fe. M etallar ich id a
Download 5.87 Mb. Pdf ko'rish
|
|
q atorda kam ayadi: A u , A g, C u , S n , Pb, Z n , Fe. M etallar ich id a o ltin ju d a yupqa zar q o g 'o z h osil qila oladi. U n i juda ingichka sim qilib c h o 'z is h m u m k in . M etallar yaxshi elektr va issiqlik o'tk azu vch an lik k a ega. Bu xossalar m etallarnin g elek tron tu zilish i b ilan b og'lan gan . Elektr va issiq lik o 'tk azu vch an lik sababi m etallarnin g o 'z ig a x o s kristall panjarasi va ularning tarkibidagi erkin elektronlardir. O datda, m etallarning elektr o'tkazuvchanligi harorat ortishi bilan kam ayadi. A b solu t n ol haroratda m etallarn in g q arshiligi k am ayib , elektr o'tk azu vch an lik juda ortib ketadi. M etalla r zich ligi bilan h am farqlanadi. E ng yen gil m etall litiy h isoblanadi (5 = 0,53 g /sm 3). Eng og'ir metall osm iy (5 = 2 2 ,6 g /s m 3). A gar m etallarn in g z ic h lig i 5 g /s m 3 gach a b o ‘lsa y en g il m etallar, z ich lig i 5 g / s m 3 d an ortiq b o'lgan m etallar esa o g 'ir m etallar h isoblanadi. Metallar asosidagi biogen elementlar. B irin c h i, ikk in ch i va u ch in c h i guruh s-e le m e n tla r m a k roelem en tlar (natriy, m a g n iy , kaliy, kalsiy) jum lasiga kiradi. M etallardan litiy, stornsiy va alum iniy fiz io lo g ik aktiv m etallar ju m la siga kiradi. d -elem en tlar orasida hayotiy m u h im elem entlardan: m arganes, tem ir, rux, m is, k obalt h iso b la n a d i. O xirgi paytlarda tita n , x ro m va vannadiyning fiziologik roli kattaligi aniqlandi. M olibden k o ‘pgina o k sid la n ish -q a y ta rilish ferm entlari tarkibiga kirishi to p ilg an . B a ’zi f- elem en tla rn in g organ izm d a ju d a h am o z ek an ligi m a ’lum . L ekin u larnin g b io k im y o v iy jarayonlardagi turli reaksiya larni o'zgartirish i sh u b h a siz. 14.1. Metallarning kimyoviy xossalari M etalla rn in g k im y o v iy xosslari u larnin g elek tron b erish i va m etall ion la rig a a y la n ish ig a b og'liq d ir. M eta lla r orasida ish q oriy m etallar k u c h li qaytaruvchilardir. D avrd a q a y ta m v ch ilik x o ssa si o 'n g d a n ch a p g a qarab, gu ru hd a yu qorid an pastga qarab ortadi. 1. Metallarning metallmaslar bilan birikmalari. U lar vo d o ro d bilan gidridlar h o sil qillib: 2N a+ H ,= 2N aH C a + H = C a H , 2А1+ЗН,=2А1Н3 K islo r o d b ila n ok sid lar, peroksidlar olinib : 4 L i+ 0 = 2 L i20 2 C a + 0 2= 2 C a 0 4A 1+302=2A120 3 G a lo g e n la r b ila n ftoridlar, xloridlar, b rom id la r h o sil qilsa, o ltin g u g u r t b ila n s u lfid la r , fo s fo r b ila n fo sfid la r , a z o t b ila n nitridlar, u glerod b ila n karbidlar, k rem n iy b ila n silitsid la r h o s il qiladi. 2. Metallarning kislorod bilan birikmalari. Ish qoriy m etallar faqat litiy b ila n ok sid h o sil q ilad i. B osh q a ishq oriy m etallar b ilan (n atriy) p erok sid lar h o sil q ilsa, k aliy va rubidiy ham d a seziylar b ilan su p erok sid lar h o sil b o 'la d i. Q olgan ko'p m etallar oksidlar h osil qiladi. A gar m etall o'zgaru vch an valentlikka ega b o 'lsa , m etalln in g en g k ichik valen tligi asosli xossaga, o 'rtach a valen tligi am foter x ossaga, en g yuqori valentligi esa kislotali xossaga ega bo'ladi. C rO asosli ok sid unga asos C r (O H )2; Cr20 3 — aMfoter oksid, u nga h am asos C r (O H )3 va ham kislota ( H C r 0 2— m etax rom it va H 3C r 0 3 — ortoxrom it kislota); C r 0 3— Kislotali ok sid b o'lib uning kislotalari H 2C r 0 4 xrom at va H 2Cr20 7 d ixrom at kislotadir. S h u n ga o'xsh ash xossalar M nO va M n , 0 3 b o 'lib , bu oksidlar asosli (M n (O H )2 va M n (O H )3); M n 0 2 am foter oksid (M n (O H )4; H 2M n 0 3; H 4M n 0 4) M n 0 3 va M n 20 7 k islotali ok sid lar (H 2M n 0 4 va H M n 0 4). 3. Metallarning kislotalar bilan ta’siri. F e, A l, Z n , M g kabi ak tiv m etallar H 2S 0 4 su y u lt., H C I, H 3P 0 4, C H 3C O O H o 'x sh ash k islotalar b ilan ta ’sir etib shu m etalln in g tu zin i h o sil qiladi va reaksiyada vodorod ajraladi. X u d d i sh u k islotalar b ilan C u , A g, H g , A u , Pt kabi passiv m etallar eritm ada ta ’sir etm ayd i. B unda tuz h o sil b o 'lm a y d i va v o d o ro d ajralm aydi. K onsentrlangan sulfat kislota (98% ) F e, A l, Cr, A u, Pt kabi m etallar bilan eritm ada ta’sirlashm asdan ularni passivlaydi. C u, H g, A g ga o'xsh ash m etallar konsentrlangan kislota ta ’sirida shu m etalln in g tuzini hosil qilib, oltingugurt (IV ) ok sid in i hosil qiladi ( S 0 2). Z n, M g, C a kabi faol m etallar konsentrlangan sulfat kislota ta ’sirida shu m etalln in g tuzini va S 0 2 (yoki S va H 2S ) hosil qiladi. K on sen trlan gan nitrat kislota ham (63% li) F e, A l, Cr, Au, Pt kabi m etallar bilan ta ’sirlashm aydi. C u, H g, Ag ga o'xshash p assiv m etallar bilan ta ’sirlashib, shu m etalln in g tu zin i va azot (IV ) oksidini hosil qiladi (N O ,). Agar shu m etallar suyultirilgan nirtat kislota bilan ta ’sirlashsa (3—50% li) , bu h old a m etallning tu zi va azotn in g (II) oksidi h osil bo'ladi. Z n, M g, C a ga o'xshash aktiv m etallarning k on sen trlan gan nitrat kislotasi bilan ta ’sirida, sh u m etallarning tuzi va azotnin g turli oksidlari, h atto a zo t h osil b o'lish i ( N 0 2, N 20 va N 2) kuzatiladi. Agar sh u m etallar va A l, Fe suyultirilgan kislotalar bilan ta’sirlashsa, m etallarning tuzi bilan birga azot oksidlari va hatto am m iak tuzlari hosil b o'lad i (N O , N 2 va n h 4 n o 3). 4. Metallarning suv bilan ta’siri. Ish qoriy va ish q oriy yer m etallari suv bilan shiddatli ta ’sir eta d i. B unda m etall gid rok sid i va v o d o ro d h o sil b o'la d i. F e, M g , Z n ga o ‘xsh ash m etallar esa suv b ila n yuqori haroratda ta ’sir etad i. 5. Metallarning ishqorlar bilan ta’siri. Ishqorlar b ila n faqat am fo ter m etallar ta ’sir etadi. B u n d a y m etallar qatoriga B e, Z n , A l, G e , S n , Pb kabi m etallar kiradi. B u m etallar h a m kislotalar h am asoslar bilan reaksiyaga kirishadi: Be+2H Cl=BeC I2 + H2 B e+ 2 N a 0 H = N a 2B e 0 2+ H 2 B e+ 2N a0H + 2H IO = N a ,[B e (0 H )J + H J Z n+ H 2S 0 = Z n S 0 4+ H 2 Z n + 2 N a 0 H + 2 H ,0 = N a 2[Z n (0H )4]+ H 2 P b + 2 N a 0 H + 2 H 20 = N a 2[P b (0 H )J + H 2; P b + 4 N a 0 H + 2 H ,0 = N a 4[P b (0 H )6]+ H 2 G e , S n , Al kabi m etallar h am k islotalar va h a m ishqorlar bilan ta’sirlashadi. 6. Metallar o‘zlaridan aktivligi kam bo‘lgan metallarni tuzlari dan siqib chiqaradi: C u S 0 4+ F e = F e S 0 4+Cu H g (N 0 3) 2+ C u = C u (N 0 3)2 + Hg 2K [A g(C N ),]+Z n=K 2[Zn(CN)4]+2Ag; F e S 0 4+ M g = M g S 0 4+ F e 14.2. Metallarning standart elektrod potensiallari qatori A gar m etall o 'z in in g tuzi eritm asiga tu sh irilgan b o 'lsa , qattiq m od d a b ilan suyuqlik ch egarasid a u ch xil h ola t k uzatiladi. M etall eritm aga io n holatida o'tib, plastinka m a n fiy zaryadlanishi, suyuqlik esa m usbat zaryadlanishi am alga osh ad i. B unday holat faol metallar bilan k uzatiladi. M etall va suyuqlik ch eg a ra sid a q o 'sh elektr qavat h o sil b o 'lish i m u m k in. U m u m a n bu jarayon lar m u vozan atd a sod ir b o'ladi. A k sin ch a agar m etall passiv b o 'lsa , m etalln in g sirtiga kationlar ch o 'k a d i va m etalld an ekektronlar o lin is h i h iso b ig a qattiq faza m usb at zaryadlan adi. A n ion lar h iso b ig a su yuq lik m a n fiy zaryad la n ish i m u m k in . B a ’zan m etall inert b o 'lib m etall b ilan su yuq lik ch egarasid a q o 'sh elektr qavat y u za g a k elm a slig i eh tim o llig i h am bor. Agar sh u tartibda o ‘zgarishga uchragan ikki m etallni bir-biriga b o g ‘lansa va ularning suyuqliklari ham m axsus kaliy xloridli naylar bilan tutashtirilsa elek tron lam in g tartibli harakati kuzatiladi va zanjirda elektr toki paydo b o ‘ladi. K im yoviy reaksiya asosida zanjirda elektr toki h o sil q ilad igan tizim lar galvanik elem en tlar d eyiladi. Ana shunday galvanik elem ent sxem asi va k o ‘rinishi 30- rasm da keltirilgan: --------Zir— j O i- ------------ — ZnSOj CuSOj —
30-rasm. M is va .'iixdan iborat galvanik zanjirda ionlarning harakatlanishi. +
E= PCu Agar jarayon qaytar b o'lsa, ikkita elek trod p o ten siallarin in g farqi zanjirning elektr yurituvchi k u ch iga ten g b o ‘Iadi. B u yerda m is va rux elektrodlaridan iborat galvanik zanjir tu zilgan . B u elem en tn in g elektr yurituvchi kuchi aloh id a elektrodlar p o ten sia l- larining ayirm asiga teng. 3 0 -ja d va l Metallarning elektrod potensiallarining qiymati Li Cs к Ca N a Mg Al M n Zn Cr Li+ Cs+ Kj Ca2+ N a + M g 2+ A l 3+ M n 2+ Z n 2+ Cr3+ -3 ,0 4 -3,01 - 2 , 9 2 -2 ,8 7 -2,71 -2 ,3 7 -1 ,6 8 - 1 ,1 8 -0,76 -0 ,74 qaytamvchilik oksidlovchilik ->■ Fe N i Sn Pb H , Cu Ag He Au F e 2+ N i 2+ S n 2+ P b 2+ H + C u2+ A g + H g 2+ A u 3+ -0,44 -0,25 -0 ,1 4 -0 ,1 3 0,00 + 0 , 3 4 0,8 0,85 1,50 B u yerd agi ele k tr o d la r p o te n s ia lla r i farqi a y n i g a lv a n ik e le m e n tn in g elektr yu ritu vch i k u ch in i an iq lash ga im k o n beradi. H ozirg i paytda k o ‘p m etallarnin g o ‘zin i tuzlari eritm asiga b o tiril- gan d a elektrod potensiallari q iym ati an iq lan gan. Q aytar elek trod lar u c h u n m eta ll elek tro d la rin in g p o te n s ia l lari u la rn in g k on sen tratsiyalari a so s id a N e r n st fo r m u la si y o r d a m id a h iso b la n ish i m um kin: Ф
= — ЛГ1п[М еп+] bunda: ф — metallning elektrod potensiali; R — gaz doimiysi; T — absolut harorat; [M en+] — metall ionining konsentratsyasi. T ajribalarda m e ta lla r n in g p o te n s ia li (3 0 -ja d v a l) stan d art, y a ’ni p o te n sia li m a ’lu m elek tro d larga (v o d o r o d , k a lo m e l) n is b atan a n iq la n a d i. S tan dart elek trod lard an biri n o rm a l v o d o r o d elektrodi hisoblanadi (31 -rasm ). B u elektrodda platinalangan platina vod oro d ionlari konsentratsiyasi birga teng b o 'lg an va 101,3 kPa b osim da vodorod gazi yuborib turiladigan elektroddan iborat. Bunday elek tro d n in g p oten sia li n olga teng. B u elek trod va sin alad igan elektrodlardan zanjir tu zilib, tajribada a w a l e le m e n tn in g elektr yu ritu vch i kuchi va s o ‘ngra elek trod n in g p o ten sia li a n iq la n ish i m u m k in . 3 2 - rasm da p oten siali a n iq la n ish i kerak b o ‘lgan elek trod (1 ) va v o d o ro d elektroddan (3) zanjir tu zilib a w a l u larn in g elektr 31 rasm. Vodorod eleklrodining ko‘rinishi. Ж It ? е = ь — ■ 32-rasm. Noma’lum elektrodlar potensialini o‘lchash uchun ishlatiladigan elektrodlar zanjirining ko‘rinishi. yurituvchi kuchi va s o ‘ngra elektrod p oten siali an iq lan ish sxem asi k o 'r sa tilg a n . H o sil b o 'lg a n zan jird agi to k 2 v o ltm e tr b ila n o'lch a n ish i m um kin. Metallarning qotishmalari. M etallarn in g bir n ech ta sin i yoki u larga o z m iq d o r d a m e ta llm a sla r q o 's h ib q o tis h m a la r o lis h m u m k in. Q otishm alar xossalari keng chegarada o'zgaradi. Odatda, q o tish m a la r n in g su y u q la n ish haroratlari d astlab k i m e ta lla r n i- k id a n k o 'r a k a m a y ish i a n iq la n g a n . L ek in q o tis h m a la r n in g q a ttiq lig i yu qori b o 'la d i. E ng m u h im q o tish m a la r g a c h o 'y a n va p o 'la t kiradi. P o 'lat tem irn in g kam m iqdordagi uglerod (1 ,7 % gach a) bilan hosil qilgan qotishm asi. Qotishmalarda M n, Si, S, P va boshqa 10 dan ortiq q o 'sh im ch a la r bor. P o'lat tem irga nisbatan qattiq b o'la d i. C h o 'y a n tem irn in g uglerod (2% dan k o'p ) bilan h o sil qilgan q otish m a si. C h o 'y a n tarkibida S i, M n , P va S b o'la d i. H ozirgi paytda texnik ada 5000 dan ortiq har xil q o tish m a lar ish latilad i. U larga bron za, je z , n ixrom , dyuralum in va b oshq alar kiradi. 14.3. Metallarning olinish usullari M e ta lla r n in g o lin is h u su lla ri to 'g 'r is id a g i s o h a va fan metallurgiya deyiladi. M etallurgiya qora va rangli m etallurgiyaga b o 'lin a d i. Q ora m etallurgiya asosan tem ir, c h o 'y a n va p o'lat olish bilan sh u g 'u l- lanad i. C u, A g, A u, Cr, N i , M n va boshqa m etallar olish sohasi rangli m etallurgiyaga tegishlidir. T abiatda m etallar erkin h old a ham uchraydi. O datda, bunday m etallarnin g aktivligi kam . Bularga Au va Pt kiradi. C u , A g, H g, Sn va boshqa metallar b o'lsa ham erkin holda va ham birikma holda u ch rayd i. B a ’zi m etallarning tabiatda faqat birikmalari uchraydi. B unday birikmalarga oksidlar, karbonatlar, sulfidlarva murakkab minerallar kirib, m inerallarda bir p aytn in g o'zid a bir n ech a m etallar b o'lish i mumkin. M etallarning olinish usullari uchga bo'linadi: pirom etallurgiya, gidrom etallurgiya va elektrom etallurgiya. Pirom etallurgiya jarayonid a oksidlar, sulfidlar, karbonatlar va b oshq alard an yuqori haroratda qaytarib m etallarni ajratib o lish tu sh u n ila d i. Q aytaruvchilar sifatid a k o‘m ir, C O , fa o l m etallar, v o d o ro d , m e ta n va boshq alard an foyad alan ilad i. Z n S tu tga n ruda k islorod d a y o q ilib , ok sid ga aylantiriladi, k eyin C O y ok i k o ‘m ir bilan qaytarilib m etallga aylantiriladi. F e, u n in g q otish m a lari, C u, Z n , C d, S n , G e , Pb va boshq a m etallar pirom etallurgiya usullarida olinadi. A gar m e ta lla r n i q aytarish ja r a y o n id a a lu m in iy is h la tils a , a lu m in aterm iy a d eyilad i. M asalan , sh u u sul b ila n m a g n etitd a n tem ir olinad i: 3 Fe30 4+8A l=9Fe+4A l20 3 Cr20 3+2Al=Al20 3+2Cr M n , Cr, T i, M o , W larni olish d a u glerod ish la tilsa , karbidlar hosil b o'lib qolgani uch un ular faqat m etalloterm ik usullarda olinadi. Q aytarishda v o d o ro d ishlatilsa vod orod term iya d eyiladi. B u usuld a M o , W kabi m etallar olinadi: M o 0 3+3H 2= M o + 3 H 20 G id ro m eta llu rg iy a m etallarni rudalardan eritm aga o 'tk a zish orqali ajratib olishdir. Eritm adan m etallar turli usullar b ilan ajratib olin a d i. M asa la n , m is(II) ok sid d an m is o lish d a , a w a l m is birik m asi eritm aga o'tkazilib, so'ngra elektroliz usuli bilan ajratib olinish i m u m k in . E ritm ad an birorta faolroq m etall b ilan qaytarilsa h am bo'ladi: E l e k t r 2 C u S 0 4+ 2 H 20 = 2 C u + 0 2+ 2 H 2S 0 4 C u S 0 4+ F e = F e S 0 4+C u CuO+FLSO = C u S 0 ,+ H ,0 2 4 4 2
M a sa la n , A u y ok i k u m u sh o lish d a ruda tarkibidagi m eta ll a w a l eritm aga k o m p lek s birikm a h o sil q ilish orqali o 'tq a z ilib , so'n gra birorta a rzo n roq m etall (Z n ) orqali eritm ad an ajtatib olinad i: 4 A g + 0 2+ 8K C N + 2H 20= 4K |A g(C N )2 1+4KOH 2 K|Ag(CN)2| + Z n= K jZ n (C N )41 +2Ag A g, A u , C u , Z n , C d , U , M o ana shu usullar yord am id a olinadi. E k e k tr o m e ta llu r g iy a u s u lid a m e ta lla r n i a jtatib o lis h d a e le k tr o liz d a n fo y d a la n ila d i. B u u su l ish q o r iy , is h q o r iy -y e r m etallari, alum iniy olish d a q o ‘l keladi. Bunda inert (grafit, k o ‘m ir, iridiy, tan tal) kabi erim ayd igan elektrodlar va eriyd igan (C u , N i , Z n ) elek tro d la r is h la tila d i. B a ’za n e le k tr o liz m e ta lla r n i tozalash (rafinatsiya) u ch u n h am kerak b o'lad i. 1 5 -b o b . S-ELEM ENTLAR 15.1.Vodorod V odorod (H u drogen ium ). X V I asm in g birinchi yarm ida n em is shifokori Parasels tom on id an k ash f etilgan. 1776-yilda in g liz o lim i G .K a v en d esh u n in g xossalarin i va b oshq a gazlardan farqini o ‘r- gandi. 1783-yilda A .Lavuaze vodorodni birinchi marta suvdan oldi va suv ham vod orod h am d a k islorodd an tashkil to p ish in i k o ‘rsatdi. V od orod n in g qaynash harorati —252°C, suyuqlanish harorati —259,2 °C. V o d o ro d n in g 3 ta izo to p i bor: J H — protiy. f H — deyteriy, va JH — tritiy. T abiatda 9 9 ,985 % p rotiy va 0,0 1 5 % deyteriy b o'la d i. — tritiy tabiatda nihoyatda kam uchraydi, faqat atm osferaning yuqori Download 5.87 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|