Кўллари ва сув омборлари

Kurs ishining tuzilishi. Mazkur ish kirish, ikki bob, xulosa, foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati va ilova qismlarni o'z ichiga oladi.
Kurs ishining kirish qismida mavzuning dolzarbligi, o'rganilganlik darajasi, bitiruv malakaviy ishining maqsad va vazifasi, ishining obekti va predmeti, bitiruv malakaviy ishining metodlari va ilmiy yangiligi yoritib berilgan.
Kurs ishining birinchi bobi “IV guruh elementi – qalay” deb nomlanib, unda qalay elementlari va ularning olinish qoidalari yoritib berilgan.
Kurs ishining ikkinchi bobi “Alfa-qalay kislotasining olinishi va xossalari” deb nomlanib, mazkur bobda Alfa-qalay kislotasining olinishi va xossalari rivojlanish xususiyatlari va istiqbollari tahlil qilingan.
Kurs ishining yakunlovchi qismida ilmiy xulosa,amaliy tavsiya va takliflar mujassamlashtirilgan.
I BOB. ASOSIY QISM. IV GURUH ELEMENTI – QALAY
1.1. IV guruh elementlari
Bu elеmеntlar atomlari xossalarini umumiy tavsifi. Titan, sirkoniy, gafniy. Ularning tabiiy birikmalari, olinishi, oddiy moddalarning fizikaviy va kimyoviy xossalari. Oksidlari, gidroksidlarining kislota-asos xossalari va tuzlari.
Bu gruppacha titan (Titanium) Ti, sirkoniy (Zirconium) Zr, gafniy (Hafnium) Hf va sun’iy ravishda olingan kurchatoviy (Kurchatovium) Ku ni o’z ichiga oladi. To’rtinchi gruppa asosiy gruppachasi metallari bo’lgan qalay va qo’rg’oshinga qaraganda titan gruppachasi elementlarda metallik xususiyati kuchliroq bo’ladi.
Titan gruppachasi elementlari atomlari tashqi qavatda ikkitadan, tashqaridan ikkinchi qavatda 10 tadan elektron saqlaydi, bularning ikkitasi d- sathchada joylashadi. Shu sababli ti­tan gruppachasida metallar uchun xos oksidlanish darajasi +4 ga, kam hollarda +3 va +2 gateng bo’ladi. Sirkoniy +1 ham bo’ladi.
Titan gruppachasi elementlari erkin xolatda tipik metallar bo’lib, ko’rinishidan po’latga o’xshaydi. Bularning hammasi qiyin suyuqlanuvchan havo va suv ta’siriga berilmaydigan oq -kumushrang yaltiroq metallardir.
Titanning tabiatda (massa soni 46—50 bo’lgan) beshta izotopi ma’lum. Asosiy minerallari rutil-TO₂, ilmenit - FeTiO₃, titanomagnetit - FeTiO₄, perovskit - CaTiO₃, loparit - (Na, Ge, Ca) -(Nb, Ta)₂O₆ va titanit - CaTiO (SiO₄) dir.
Sirkoniyning ikki minerali bor, bular sirkon ZrSiO₄ va baddeleit ZrO₂ lardir.
Gafnii izomorf aralashma sifatida sirkoniy minerallarida uchraydi.
Titan ruda yoki konsentratlaridan uning dioksidiga o’tkazilib, keyin xlorlanadi va magniy bilan qaytarib qayta hosil qilinadi. Magniy o’rnida ba’zan natriy ham ko’llanadi. Sirkoniy, sirkon rudasini K₂[SiF₆] bilan qizdirib yoki xlorlab, keyin qaytarib olinadi. Mana shu usul bilan gafniy ham ajratiladi.
Xona temperaturasida titan HCI, H₂SO₄ issiq xoldagi CCI₃COOH. HCOOH, (COOH)₂ bilan qizdirilganda esa kislorod (400 °—500 °C), azot (600 °C dan yuqori) va galoidlar (200 °C) bilan reaksiyaga kirishadi. Vodorod va atmosfera gazlarini yutadi.
Sirkoniy H₂O, HCI, HNO₃, H₃PO₄ va ishqorlar ta’siriga chidamli. Kislorod galogenlar bilan reaksiyaga kirishadi, vodorod va azotni yutadi. Qizdirilganda HF eritmasi, konsentrlangan H₂SO₄ va zar suvi bilan reaksiyaga kirishadi. Gafniy kimyoviy xossalari buyicha sirkoniyga yaqin turadi, kurchatoviy esa gafniyning analogidir.
Titan gruppachasi elementlari antikorrozion materiallar tayyorlashda, yadro reaktorlarida, getter sifatida, qotishmalar tayyorlashda, raketasozlik va kemasozlikda, kimyoviy asboblar ishlab chiqarishda va boshqa sohalarda keng ko’llaniladi.
Titan dioksidi TiO₂- suvda va suyultirilgan kisotalarda erimaydigan oq kristall modda. Kislota va ishqorlik xossalari kuchsiz namoyon bo’luvchi amfoter oksiddir. Tabiatda rutil, anataz va brukit nomida uch modifikatsiyada uchraydi. Titan belilalar, emallar, shisha, glazur, tuldirgich va pigment tayerlashda keng kullaniladi.
Sirkoniy dioksid ZgO₂ - kimyoviy reagentlar ta’siriga berilmaydigan va termik kengayish koeffitsienti o’ta kichik bo’lgan birikma. Keramika va o’tga chidamli buyumlar, emallar, maxsus shisha, glazur, lazer materiallari" va qimmmatbaxo toshlar—fianitlar olishda qo’llaniladi. Qattiq holdagi elektrolit va pezoelektrik sifatida ishlatiladi.
Gafniy dioksid HfO₂ – 2780 ⁰C da eruvchan va 5400 ⁰C da qaynaydigan birikma. HF va H₂SO₄ da eriydi. Yadro reaktor- larida boshqaruvchi sterjen, ximoya ekranlari, maxsus shisha va o’tga chidamli buyumlar tayyorlashda qo’llaniladi.
Sirkoniy kristall yoki gelsimon moddalar bo’lib, o’zgaruvchan tarkibga ega: ZrO_n(OH)_4-2n ^. xH₂O bu erda: n = 0 ÷ 4
Bular ZrO₂ va toza sirkoniy olishda xomashyo sifatida ishlatiladi.
Metatitanat kislota H₂TiO₃ va ortotitanat kislota H₄TiO₄ tuzlari titanatlar deb nomlanadi. Ishqoriy metallar titanatlari 800—1000°C da eriydi, suvda gidrolizlanadi. Ikki valentli elementlar titanatlari yanada qiyinroq eriy­di, suvda erimaydi va faqat konsentrlangan kislotalardagina parchalanadi.
Titan, sirkoniy va gafniy galogenidlarida +2, +3 va +4 oksidlanish darajasini namoyon qiladi. MeG₄ holatda barqaror bo’ladi. Bigalogenidlari beqaror bo’lib, qaytaruvchi xususiyatiga ega. Galogenidlar tutun shashkalari Sigler-Natta katalizatorlari komponenti, maxsus shishalar tayyorlashda va payvandlash ishlarida flyus sifatida qo’llaniladi.
IV gruppadagi elem en tlam ing birikmalarida eng yuqori oksidlanish darajasi + 4 ga teng. Ill gruppa elementlarida +3, II gruppa elementlarida + 2 , ishqoriy metallarda esa + 1 ga teng. Oksidlanish darajasini bilgan holda binar birikmalarning formulalari tuziladi. Masalan, kremniy nitridning formulasini yozish uchun azotning nisbiy elektrmanfiyligi kremniynikidan katta ekanligini. Azotga tomon siljiydigan elektronlar soni 4 ga teng va kremniyning oksidlanish darajasi +4. A zot atom iga tom on 3 elektron siljishi m um kin (uning porbitallarida 3 ta juftlashmagan elektronlar bor). Bunda azotning oksidlanish darajasi —3 ga teng, Si+ muhim miqdoriy xarakteristikasi hisoblanadi. Elementining birikmalarida uchraydigan eng kichik oksidlanish daraja qiymati quyi oksidlanish darajasi deyiladi. Elementning qolgan barcha oksidlanish darajalari o'rtacha yoki oraliq oksidlanish darajalari deyiladi. Masalan, oltingugurt atomida (elementida) eng yuqori oksidlanish darajasi + 6 ga teng, quyisi —2, oraliq oksidlanish darajasi +4. Elem entlar oksidlanish darajalarining davriy sistem aning gruppalari bo'yicha o'zgarishi tartib raqami ortishi bilan elementlar kimyoviy xossalarining davriy o'zgarishini aks ettiradi. Shu o'rinda 1—4 davr elementlari birikmalarida kuzatiladigan oksidlanish darajalarining barcha qiymatlarini aks ettiradigan rasmni keltirish lozim. Oksidlanish darajasini turli moddalarni klassifikatsiyalashda, ularning xossalarini bayon qilishda va oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarini ko'rib chiqishda tatbiq etish, ayniqsa qulaydir. Buni bir necha misollarda ko‘rsatib o'tamiz, H P 0 3(+5),H 3P 0 4(+5), H4P20 2(+5), H 3P 0 3(+3) kislotalarda fosforning oksidlanish darajasini aniqlab, dastlabki uchta kislota bir-biriga o ‘xshash birikmalar, degan xulosaga kelish mumkin, chunki ularda fosforning oksidlanish darajasi bir xil va +5 ga teng hamda xossalari jihatdan fosfit kislota H3P 0 3 dan farq qiladi, bu kislotada fosforning oksidlanish darajasi +3 ga teng. Ikkinchi misol — S 0 2 ning S 0 3ga va H S 0 3- ning H S04" ga qadar oksidlanishi. Ikkala holda ham oltingugurtning oksidlanish darajasi +4 dan +6 ga qadar o‘zgaradi, ya’ni o‘sha oksidlanish jarayonining o‘zi sodir bo'ladi. Elementning birikmadagi oksidlanish darajasini bilgan holda bu birikma oksidlanish yoki qaytarilish xossalarini namoyon qilishini oldindan aytish mumkin. Masalan, sulfat kislota H2S04 da oltingugurt eng yuqori oksidlanish darajasida (+6) bo'ladi va demak, boshqa elektronlar bera olmaydi, shu sababli sulfat kislota faqat oksidlovchi bo'lishi mumkin. Vodorod suifid H2S da oltingugurt, aksincha, quyi oksidlanish darajasiga (—2) ega va boshqa elektronlar qabul qila (oktet hosil qila) olmaydi, shu sababli vodorod suifid faqat qaytaruvchi bo'lishi mumkin. Lekin sulfit kislota H2S 0 3 (unda oltingugurt oraliq oksidlanish darajasi +4 ga ega va elektronlar berishi ham, biriktirib olishi ham mumkin) sharoitga qarab oksidlash xossalarini ham, qaytarish xossalarini ham namoyon qilishi mumkin. Oltingugurtning analoglari — selen vatellurning bir tipdagi birikmalari haqidaham shunday xulosa chiqarish mumkin. Selen va tellur atomlari yuqori oksidlanish darajalarida oksidlanish darajasi +4 va ayniqsa —2 bo'lgan atomlardan keskin farqlanadi. Bu gap davriy sistemaning boshqa gruppachalaridan element - larga ham taalluqlidir.
Qalay qadimdan maʼlum; uning mis bilan qotishmasi — bronza (tunj)dan odamlar miloddan qariyb 4 ming yil ilgari foydalana boshlaganlar.
Qalay Yer poʻstining massa jihatidan 8T0~3% ini tashkil etadi. Q tabiatda erkin holda deyarli uchramaydi. Uning 24 ta minerali maʼlum, shulardan muhimi qalaytosh — kassiterit 5p02 va stannin Si2Gʻe5p54.
Qalay — havoda asta-sekin xiralashadigan yaltiroq oq metall; zichligi 7,29 g/sm³. 2 modifikatsiyasi bor. 0modifikatsiyasi (oq tusli) 13,2° dan yuqori trada barqaror; u tetragonal shaklda kristallanadi. |3Q. sovutilsa, kub strukturali kulrang ssQ (zichligi 5,75 g/sm³)ga aylanadi. Kulrang Qalay suyuqlantirilganida oq Qalay hosil boʻladi. Qalayning suyuqlanish temperaturasi 231,9°, qaynash temperaturasi =2600°. Qalay boshqa metallar bilan qotishmalar hosil qiladi. Oddiy trada havoda ham, kislorodda ham oksidlanmaydi; suv bilan reaksiyaga kirishmaydi, kimyoviy jihatdan faol emas. Galogenlar bilan uchuvchan tetragalogenidlar (mas, 5pS14) hosil qiladi. Konsentrlangan xlorid kislotada qizdirilsa, 8pS12hosil boʻladi (q. Qalay xloridlari). Konsentrlangan qaynoq sulfat kislotani 802ga qadar qaytaradi. Suyultirilgan nitrat kislota bilan reaksiyaga kirishganida ammiakka qadar, konsentrlangan nitrat kislota taʼsirida 1\YU2ga qadar qaytariladi. Qalay zar suvidya juda yaxshi eriydi. Amfoter xossaga ega boʻlganligi uchun kuchli ishqorlarda erib stanninlarga; ishqorda oksidlovchilar ishtirokida eritilsa, kislota tuzlariga aylanadi. Qalay oʻz birikmalarida 2 va 4 valentli. 2 valentli Qalay birikmalari tez oksidlanishi sababli qaytaruvchilar sifatida ishlatiladi. Q birikmalaridan 8pO — qora tusli, 8p5 — toʻq jigarrang ( 8p8, — sariq tusli; Qalay sulfidlari); qolgan birikmalari deyarli rangsiz. Qalay kislotalarda ham, ishqorlarda ham eriganida vodorod ajralib chiqadi.
Qalay rudalarida volfram, titan, lantanoidlar va boshqalar nodir metallarning qoʻshilmasi boʻladi. Bu rudalarni turli usullar bilan boyitib, tarkibida 50—70% Qalay boʻlgan konsentrat hosil qilinadi. Konsentratda boʻlgan A$ va 5 ni yoʻqotish uchun 600—700° da kuydiriladi. Temir, vismut, surma va boshqalar qoʻshilmalardan tozalash uchun konsentratga konsentrlangan NS1 eritmasi qoʻshib ishlanganidan keyin, qoddiq koʻmir bilan maxsus pechlarda eritiladi; tarkibida Qalay bor toshqollar qayta ishlanib, xomaki Qalay olinadi (uning tarkibida 94—98% Qalay boʻladi). Qalayni tozalashda 502, SO, A$203, A$N3kabi zaharli moddalar ajralib chiqishi sababli mehnat gigiyenasi qoidalariga rioya qilish lozim.
Ishlab chiqarilgan Qalayning 50% ga yaqini ikkilamchi metallardir. U oq tunuka chiqindilari, temirtersak va turli qotishmalardan olinadi. Qalayning 40% ga yaqini konserva sanoati uchun oq tunuka tayyorlashga sarflanadi, qolgan qismi esa kavsharlar, podshipnik va bosmaxona qotishmalari tayyorlashga ketadi.