Азот қышқылының тұздары
![](/assets/img/loading.gif)
![](/assets/img/loading.gif)
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
1 V-ТОПТЫҢ Р-ЭЛЕМЕНТТЕРIНIҢ ЖАЛПЫ СИПАТТАМАСЫ ... ... 5
1.1 Азот топшасының периодтық жүйедегi орны, электрондық құрылысы... 5
1.2 Фосфор. Фосфордың физикалық және химиялық 21
қасиеттері ... ... ... ... ... .
1.3 Химияны оқытудың инновациялық 28
технологиялары ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2 V ТОПША ЭЛЕМЕНТТЕРІН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ ... ... ... ... ... ... . .. 48
2.1 9 сыныпқа арналған Азот топшасы тақырыбына әдістемелік оқу 48
жоспары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...
2.2 Эксперименттің нәтижесін 55
талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...60
... ... ... ... ... ... ... ... .. ...
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР 61
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
КІРІСПЕ
Тақырыптың өзектілігі. Білім беру жүйесі – болашақ ұрпақты жан–жақты
жетілдіретін, бәсекеге төтеп беруге қабілетті сап азамат етіп тәрбие-лейтін
білім беру жүйесін құру дүние жүзінің көп елінде ортақ мәселе. Дамыған
қоғам сияқты біздің елімізде де ұрпаққа білім беру саласында түбегейлі
өзгерістер жасалуда. Ең бастысы әлемдік білім беру кеңістігіне өту
мақсатында алғашқы қадамдарды жасау.
Қазіргі кезде білім берудің және оны алудың маңызы және бағасы төмендеп
кеткен, жалпы алғанда, жас өспірімдердің жаратылыстануға, атап айтқанда
химияға деген қызығушылығының төмендеуі–тек қана біздің елдіміздегі емес,
сонымен бірге шет елдердің де орта мектептерінде білім берудің мұғалімдер
үшін жалпы мәселесі. Химия -өте қиын да, қызықты ғылым. Химия пәнін оқыту
барысында салғырттық және немқұрайлық жасауға болмайды.
Химия пәні – химиялық заттардың атмосфераға, табиғи су көздеріне әсері,
ауыл шаруашылығында қолданылатын минералды тыңайтқыштардың және химия
өнеркәсіп орындарының мұржаларынан шығатын әр түрлі улы газдардың жер
бетіне атмосфералық жауын–шашындармен қайта алып келумен бірге, адам
денсаулығына зиянды екенін қарастырады.
Сондықтан да, мектеп оқушыларының химия пәніне деген қызығушы-лығын
арттыру үшін оқытудың қазіргі кезде жаңа әдістері кеңінен қолданып келеді.
Тақырыптың зерттеліну деңгейі. Химияны оқытудың жаңа әдiстемелiк
жүйесi, мектептерде пәндi оқытып үйретудiң - тиiмдi жолдарының бiрi
оқушылардың iс-әрекеттерiн белсендiру мен тиiмдiлiгiн арттыру, педагоги-
калық технологияларымен ұштастыра жүргiзу жұмысын практикаға енгiзу
мәселесiне ерекше көңiл аудару қажеттiгiн көздейдi. Осы тұрғыда негiзгi
ауыл мектебiнде оқытуды ұйымдастыру мәселесiне, оқу тәрбие жұмысының
деңгейiн көтеруге және оның беделiн жоғарылатуға көңiл бөлу қарастырылған.
Қазiргi кезде оқытудың тиiмдi әдiстерiн зерттеп, оны iс жүзiнде қолдануға
ұсыну күрделi мәселелердiң бiрiне айналды. Оқушыларды қоршаған орта
заттармен құбылыстармен таныстырып, олар жайында ғылыми ұғымдарын жүйелеп,
көзқарастарын қалыптастыруда орта мектепте оқытылатын химия пәнiнiң мәнi
өте зор. Сондықтан да химияны оқытудың әдiс тәсiлдерiн сан-салалы бағытта,
жан-жақты қарастыру көзделедi. Химияны оқыту мәселесi белгiлi педагог-
тармен методистердiң назарынан тыс қалмай үнемi зерттеу нысанасына айналып
келдi: Қ.А.Аймағамбетова, А.Г.Сармурзина, С.Ж.Жайлау, Т.Т.Омаров, Н.Н.
Нұрахметов, Ж.Ә.Шоқыбаев, К.А.Сарманова, М.Р.Танашева т.б. көптеген
зерттеулерде оқу үрдiсiне жаңа технологияны енгiзу жолдарын қарастыру
тенденциясы оқушылардың белсендiлiгi мен танымдық іс-әрекеттерiн, шығар-
машылығын дамытуға негiз салатындығы көрсетiлген. Жоғарыда айтылғандай
оқушылардың химия сабағына қызығушылығын арттыру үшін, химияның қолданыста
көп екендігін көрсету негізінде жаңа оқу әдістемесін ұйымдастыру қазіргі
таңдағы педагогтардың міндеті болып саналады.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Химия пәніне қойылатын заманауи
талаптарды ескере отырып Азот топшасы тақырыбын оқытудың әдістемесін
жасау.
Дипломдық жұмыстың міндеттері:
- азот топша элементтеріне теориялық әдеби шолу;
- орта мектепте химия курсында “химиялық элемент” түсінігінің
орны мен мазмұнын анықтау;
-9-сынып оқушыларына Фосфор тақырыбына оқыту әдістемесін жасау;
- орта мектепте жасалынған оқыту әдістемесін оқу үрдісіне енгізу;
- алынған нәтижелерді талдау;
- жұмыс барысында оң нәтижелерді ұсыну.
Зерттеу обьектісі. Мектеп химия курсында оқушыларға азот топшасын
оқыту.
Зерттеу пәні. Бейорганикалық химия
Жұмыстың ғылыми және практикалық маңызы. Химия сабақтарында азот
топшасы элементтерін оқыту арқылы оқушылардың білімін тереңдетіп, пәнге
қызығушылығын арттыру, шығармашылыққа баулудың жолдары мен әдістемелік
тиімділігін педагогикалық эксперимент жұмысы арқылы дәлелдеу.
Зерттеудiң ғылыми әдiстерi. Зерттеу проблемасына байланысты әдiсте-
мелiк әдебиеттерге теориялық тұрғыдан талдау жасау; химия пәнiнiң оқулық-
тарын, әдiстемелiк құралдарын талдау; оқушылармен әңгiмелесу, байқау,
сауалнама, тест жүргiзу, эксперимент жүргiзу; оқушылардың бiлiмдерi мен
шығармашылық қабiлеттерiнiң деңгейiн тексеру, олардың қорытындыларын
талдау.
Дипломдық жұмысты жүргізудің практикалық базасы
Жетісай қаласындағы №1 М.Горький атындағы мектеп-гимназиясының, 9, 10
сыныптар.
Диплом жұмысының құрылымы кіріспеден, екі бөлімнен, қорытынды мен
пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.
1 V-ТОПТЫҢ Р-ЭЛЕМЕНТТЕРIНIҢ ЖАЛПЫ СИПАТТАМАСЫ
1.1 Азот топшасының периодтық жүйедегi орны, электрондық құрылысы
Бесінші топтың негiзгi топшасына азот-N7, фосфор-P15, мышьяк-As33,
сурьма-Sb51, висмут-Bi83 жатады. Бесiншi негiзгi топша элементтерiнiң
кейбiр физикалық қасиеттерi 1-кестеде келтiрiлген. Олардың реттiк
нөмерлерiнiң өсуiне қарай атомдарының радиустары, иондарының радиустары
өседi, электр терiстiлiгi, иондану энергиясы кемидi, бейметалдық қасиетi
төмендеп, метал-дық қасиетi өседi [1].
Кесте 1
Бесінші топша элементтерінің физикалық қасиеттері
Тұрақтылар N7 P15 As33 Sb51 Bi83
Валенттi электрондары 2s22p3 3s23p3 4s24p3 5s25p3 6s26p3
Э0-радиусы, А0 0,071 0,130 0,148 0,161 0,182
Э+5-радиусы, А0 0,015 0,035 0,047 0,062 0,074
Э0(Э+ ,эВ 14,53 10,49 9,81 8,64 7,30
(, гсм3 0,81 1,83 5,72 6,68 9,80
t0 қайнау,0С -210,0 442 817 630 271
t0 балқу, 0С -195,8 257 613 1634 1550
E0 потенциалы, В - - -0,30 -0,20 +0,23
Жер қырт.таралуы, % 0,25 0,05 1,5(10-45(10-6 1,7(10-6
Электртерiстiлiгi 3 2,1 2,0 1,8
Бесінші топтың р-элементтердiң сыртқы электрондық құрылысы ns2np3 болып
аяқталады, яғни олардың сыртқы электрондық қабатында бес электрон бар.
Олардың тотығу-тотықсыздану потенциалдарын төмендегi реакциялармен
сипаттауға болады.
Э Э -3 тотықсыздануы (тотықтырғыш) (1)
Э Э+5 тотығуы (тотықсыздандырғыш) (2)
Бұл элементтердiң сыртқы электрондық қабатының құрылымы төмендегiдей.
Сондықтан азот ІІІ-валенттi, ІҮ-валенттi, ал басқа барлық элементтер
ІІІ және Ү-валенттi бола алады.
Бесінші р-топ элементтерi -3 тотығу дәрежесiн электртерiстiлiгi
өздерiнен төмен элементтермен қосылғанда, яғни сутектi қосылыстарында,
металдармен түзген қосылыстарында көрсетсе, он тотығу дәрежесiн
электртерiстiлiгi өздерiнен жоғары элементтермен қосылғанда, яғни оттектi
қосылыстарды мен галогендермен байланысқанда көрсетедi (Сурет 1).
H3N-3, Mg3N2-3, AlN-3, H3P-3, K3P-3, Ca3+2Р2-3, т.с.с.
HN+5О3, KN+5О3, N+5F5, P+5CI5 т.с.с.
Топша элементтерiнiң бәрi сутегiмен ЭН3 типтес қосылыстар түзедi. NH3 -
аммиак, РН3 - фосфин, AsH3 - арсин, SbH3 - стибин, BiH3 - висмутин. Олар
оттегiмен Э2О3, Э2О5 типтес оксидтер соған сәйкес H3ЭО4-типтес қышқылдар
бередi.
Сурет 1. VА топша элементтері
Азоттың табиғатта таралуы, алынуы, физикалық және химиялық
қасиеттер.
Азоттың негiзгi қоры атмосфераның құрамында болады. Ауаның 75,6%
масалық үлесi, 78,1% көлемдiк үлесi азоттың - N2 үлесiне тиедi. Жер
қыртысында Чили силитрасы NaNO3, Үндi силитрасы - KNO3 түрiнде кездеседi.
Жер қыртысында үлесi 0,01%. Ол барлық тiрi организiмдегi белоктың құрамына
кiредi[2]. Лабораторияда азотты-амоний тұздарын қыздырып, ыдыр-атып алады.
NH4NO3 ( N2 + H2O
(3)
(NH4)2Cr2O7 ( N2 + Cr2O3 + 4H2O
(4)
Өнеркәсiпте N2-ты ауаны сұйылтып, дефакциялап алады.
Азотты -1776 жылы А.Л.Лавуазье ашқан азот-тiршiлiксiз деген мағынаны
бередi.
Азот - (қ.ж.) түссiз, иiссiз, дәмсiз газ, тыныс алуды, жануды
қолдамайды, 1л суда 23мл азот еридi. Ауадағы оттегi мен азотты сұйылтып-
ректи-фикациялап бөлiп алумен қатар, қызған мыс сымы арқылы өткiзiп те
бөлiп алуға болады.
Cu + ауа(O2, N2) CuO + N2
Бұл реакция молекула күйiндегi азоттың пассив элемент екенiн
көрсетедi.
Азот молекуласы үш байланыспен байланысқан.
N ( N
Оның бiреуi (, екеуi (-байланыс, бұл үш байланысты үзуге көп энергия-
711,2кджмоль керек. Азотты t = 30000С қыздырғанда да оның тек 0,1% ғана
диссоциацияланады. Ол қалыпты жағдайда тек Li - әрекеттеседi. Қыздырғанда
көптеген металдармен әрекеттесiп тотықтырғыш қасиет көрсетедi азидтер
түзедi.
Ca + N2 = Ca3N2-3 кальций нитридi
(5)
Fe + N2 = FeN темiр нитридi
(6)
Si + N2 = Si3N4 кремний нитридi
(7)
Азоттың электртерiстiлiгi 3, оттегi мен фтордан ғана төмен, сондықтан
осы элементтермен қосылысында ғана тотықсыздандырғыш қасиет көрсетедi.
5F2 + N2 = 2NF5 N20 2N+5 2
(8)
F20 F-1
5
2O2 + N2 = 2NO2
(9)
Оксид Тотығу Агрегат Қышқыл-негiздіАлынуы
дәреже-сікүйi к қасиетi
N2O +1 түссiз түз түзбейдi
газ NH4NO3 N2O + 2H2O
NO +2 түссiз -
газ NH3 + O2 NO +
H2O
N2O3 +3 көк, қыш. оксид
сұйық 2NaNO2+H2SO4
N2O3+Na2SO4+H2O
NO2 +4 қызыл, қыш. оксид
күр.газ NO + O2 NO2
N2O4 +4 түссiз, түз түзбейдi
крис.зат
N2O5 +5 түссiз қыш. оксид HNO3+P2O5 = N2O5+2HPO3
крис.
Азот оксидтерi
Азот оксидтерiнде +1, +2, +3, +4, +5 тотығу дәрежелерiн көрсете алады.
Азот оксидтерiнiң кейбiр қасиеттерi және алыну жолдары 2-кестеде және
сыртқы құрылысы 2,3 –суреттерде келтiрiлген [3].
Кесте 2
Азот окидтерінің химиялық қасиеттері мен алынуы
Бұл кестедегi қышқылдық оксидтердiң бәрi сумен әрекеттескенде өзiне
сәйкес қышқылдарды, NO2-диспропорцияланың HNO2 мен HNO3 бередi.
N2O3 + H2O = 2HNO2
(10)
NO2 + H2O = HNO2 + HNO3
(11)
N2O5 + H2O = 2HNO3
(12)
Төменгi тотығу дәрежесiндегi оксидтер және қышқылдар әрi тотықтырғыш
әрi тотықсыздандырғыш ал N2O5 және сәйкес HNO3(конц) тотықтырғыш.
2NaN+3O2 + 2HJ- + 2H2SO4 = J20 + 2NO+2 +K2SO4+Na2SO4+H2O
(13)
5HN+3O2+2KMn+7O4+3H2SO4=2Mn+2SO4+5H N+5O3+K2SO4+3H2O (14)
Сурет 2. Азот (ІІІ) оксиді
Сурет 3. Азот (V) оксидінің құрылысы
Азот қышқылы және нитраттар
Азот қышқылы HNO3 түссiз сұйық, (= 1,53 гсм3, tқ0=82,6; tбал0=41,6.
Ауада ашық тұрса HCl-сияқты "түтiндейдi". Суда жақсы еридi. Сатуға
шығаратын азот қышқылы 68,4%, (=1,4 гсм3. Концентрациясы 68,4% HNO3-тi 96-
98% айналдыру үшiн оған концентрлі H2SO4 қосады, ол азот қышқылының суын
тартып суылтады, концентрациясы 96-98 көтерiледi. Азот қышқылының моделі 4-
суретте көрсетілген [4].
Сурет 4. Азот қышқылының моделі
Азот қышқылын зертханада алынуы келесі реакция теңдеуімен (Сурет 5)
өрнектеледі:
NaNO + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3
Сурет 5. Азот қышқылының зертханада алынуы
Азот қышқылының өндірісте алынуы (Сурет 6).
Сурет 6. Азот қышқылының өндірісте алынуы
Азот қышқылы күштi қышқылдардың бiрi, сұйық ерiтiндiсiнде толық
диссоциацияланады.
HNO3 ( H+ + NO3-
(15)
Азот қышқылы жарық пен жылудың әсерiнен ыдырайды.
4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2
(16)
Азот қышқылының негiзгi сипаттаушы қасиетi-ол өте күштi тотықтырғыш.
Бiрқатар бейметалдар азот қышқылында тотықанда ең жоғарғы дәрежедегi
қышқылдарға бiр-ақ айналады.
3P + 5HNO3(к)=3H3PO4+5NO2
(17)
S+6HNO3(к) = H2SO4+6NO2+2H2O
(18)
B + 3HNO3(к) =H3BO3+3NO2
(19)
Алтын мен платина сияқты металдардан басқасының бәрi азот қышқылында
тотығады. Ал азот қышқылы неғұрлым сұйық болса және металл активтi болған
сайын оның тотқсыздануы тереңдей түседi. Концентрлi азот қышқылы көбінесе
NO2 дейiн тотықсызданса, сұйық қышқыл активтi металдармен, мысалы Zn, Fe,
Al сияқты NH3 дейiн тотықсызданып, азоттың артық мөлшерiмен аммоний
тұздарын бередi.
Тотықсызданғанда азот қышқылы төмендегi заттардың бiрiне, не осы
заттардың туындыларына айналады.
HN+5O3 ( N+4O2 ( N+2O ( N2+1O ( N2 0 ( N-3H3
4Zn + 10HNO3(өте сұйық)=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
(20)
3Cu + 8HNO3(сұйық)=3Cu(NO3)2+2NO + 4H2O
(21)
Cu + 4HNO3(конц)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
(22)
1HNO3 : 3HCl ерiтiндiсiнде алтын да еридi, бұл қоспаны "патша сұйығы"
деп атайды. (Сурет 7).
Сурет 7. Азот қышқылының құрылысы
Азот қышқылының тұздары-нитраттар деп аталады, суда жақсы еридi
ерiмейтiн нитраттар жоқ. Нитраттар (құрғақ) қыздырғанда ыдырайды. Ыдырау
процесi әр түрлi жүредi. Na - Mg дейiнгi металдар нитриттерді береді (Сурет
8).
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
(23)
Mg - Cu - дейiнгi металдар нитраттары:
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4 NO + O2
(24)
Cu-кейiнгi нитраттар, металл түзедi.
2Ag(NO3)2=2Ag+2NO2+O2
(25)
Нитраттардың маңыздылары KNO3, NaNO3, Ca(NO3)2, NH4NO3 - бұларды
силитралар деп атайды, тыңайтқыш ретiнде және ақ дәрi жасау үшiн
қолданылады. Қара дәрi 75% KNO3, 15% C, 10% - S тұрады. Реакцияны жобада
былай жазуға болады[5].
2KNO3 + 3C + S = N2 + 3CO2 + K2S
(26)
Аммоний нитраты
Калий нитраты Натрий нитраты
Сурет 8. Азот қышқылының тұздары
Аммиак, аммоний тұздары.
Азоттың бiрнеше сутектi қосылысы бар. Аммиак-NH3, гидразин N2H2,
азидсутек қышқылы NH3. Маңыздысы-аммиак NH3. Ол органикалық заттардың шiруi
нәтижесiнде түзiледi, адамдардан зәрмен бiрге бөлiнiп шығады. NH3 алудың
бiрнеше әдiсi бар, маңыздысы - аммиак синтез[6].
N2 + 3H2 ( 2NH3 (H=-92,04 кДжмоль.
(27)
Бұл тепе-теңдiктi NH3 түзiлу жағына ығыстыру үшiн үлкен қысымда,
төмендеу температурада жүргiзу керек, бiрақ температураны төмендету реакция
жылдамдығын төмендетiп жiбередi. Көп зерттеулердiң нәтижесiнде бұл
реакцияның оптималды жағдай 107-108 Па қысым, 400-5000С температура, (C2O +
Al2O3 + Fe) катализаторы екенi анықталған. Аммиак алудың екiншi әдiсi CaCN2-
кальций цианамидiне су қосып алу.
CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3( (H=-75,3 кДжмоль. (28)
Лабораторияда:
NH4Cl + Ca(OH)2 = NH3( + CaCl2 + H2O
(29)
Өндiрiлетiн аммиактың 75% тыңайтқыш жасауға жiберiледi. Сондықтан
аммиак өндiрiсiнiң арзан жолдарын табу өте маңызды.
Аммиактың физикалық және химиялық қасиеттерi.
Аммиак NH3-өткiр иiстi, ауадан жеңiлiрек (Mr(NH3)=17) түссiз газ, суда
өте жақсы еридi, 1 көлем суда 700 көлем (қ.ж.), 00С-да 1 көлем суда 1200
көлем NH3 еридi. Аммиактың суда жақсы еруi оның сумен сутектi байланыс
түзуiнде, NH3 суда еру жылуы -33,47кДжмоль, бұл байланысты донорлы-
акцепторлы деуге де болады. Аммиакта азот sp3 гибридтелген, электрон
бұлттардың бағытталуы тетраэдр iспеттес, ол үш гибридтелген орбиталымен үш
сутегi атомымен байланысқан. Кеңiстiктегi пiшiнi пирамида сияқты, (1080, l
= 0,102 нм, ал төртiншi гибридтелген орбитальда азоттың жүпэлектроны бар,
осы жүп электрон судың құрамындағы сутегi протонымен донорлы-акцепторлы
байланыс түзедi, нәтижесiнде NH4+-кешен ионы түзiледi. Аммиак сұйылғанда да
осындай сутектiк ассоциативтер түзiледi, олар қайта булағанда 23,4 кДжмоль
энергия сiңiредi, сондықтан NH3-тоңазытқыштарды қолданылады. Аммиактың
судағы ерiтiндiсi мүсәтiр спиртi-нашатырный спирт -деп аталады, медицинада
қолданылады. Сатуға шығатын аммиактың 25% сулы ерітіндісі, (=0,91гсм3.
Аммиактың химиялық қасиетiн үш топқа бөлуге болады. 1)қосып алу, 2)тотығу,
3)сутегiнiң басқа қосылыстарға ауысу реакциясы[7].
1) Қосып алу. Аммиак сумен және көптеген қышқылдармен әрекеттеседi.
NH3 + H2O ( NH4OH
(30)
Жоғарыда айтылғандай NH4+-донорлы-акцепторлы байланыспен байлан-ысқан.
Кешендi ион, кеңiстiкте тетраэдр сияқты.
Яғни аммиак және оның судағы ерiтiндiсi сiлтiлер сияқты қышқылдармен
бейтараптау реакциясына түседi, тұздар түзiледi, олар аммоний тұздары деп
аталады.
NH3 + HCl = NH4Cl аммоний хлоридi
(31)
NH3 + H2SO4=(NH4)2SO4 аммоний сульфаты
(32)
NH3 + HNO3 = NH4NO3 аммоний нитраты
(33)
Олар суда жақсы еритiн ақ кристалл заттар.
2) Тотығу реакциялары. Аммиак (қ.ж.) тотықпайды, қыздырғанда оттегiде
Cl2, Br2 тотығады.
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O (H=-1292,9 кДжмоль
(34)
Катализатор қатнысыда азотта тотығады.
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O (H=-903,7кДжмоль
(35)
Галогендерден-хлормен бром оттегi сияқты KClO3 +5 тотықтыра алады.
3NH3 + 4KClO3 + 3KOH = 3KNO3 + 4KCl + 6H2O
(36)
Бұл реакцияда азот N-3 дәрежеден N+5 ең жоғарғы тотығу дәрежесiне дейiн
тотықты. Яғни күштi тотықтырғыштардың қатысында аммиак тотықсыз-дандырғыш.
Аммиактың алынуы. Өнеркәсіпте оны Габер әдісімен алады – катали-
заторды (Al2O3, К2О, қосылған кеуекті темір) пайдаланып, 500-550º тем-
пература тұсында және 25-30МПа қысыммен азот және сутектен тура синтезі:
N2 + 3H2→ 2NH3↑
(37)
Бұл әдісті ең алғаш неміс ғалымы Ф.Габер 1913 жылы теориялық негіздеген
болса, көп жылдардан кейін немістің тағы бір ғалымы К. Бош практика
жүзінде іске асырған [8]. Аммиак – халық шаруашылығы үшін аса қажет зат. Ол
өзі минералды тыңайтқыш болуымен қатар басқа да бағалы тыңайтқыштар және
азот қосылыстарын алу үшін қажет бірден-бір шикізат. Сондықтан аммиакты
өте көп мөлшерде алу - өндіріс үшін зор қажеттілік болды. Жалпы аммиак
алудың екі әдісі бар:
1. Цианализ әдісі;
2. Синтез әдісі.
Зертханалық жағдайдағы аммиакты сөндірілген ізбес пен мүсәтір қоспасын
қыздырумен алады (Сурет 9).
2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 +2H2O + 2NH3↑ (38)
немесе
NH4Cl + NaOH = NaCl +NH3↑ +H2O, (39)
Сурет 9. Аммиактың зертханада алынуы
Аммиакты (А) әдісі бойынша алады, яғни ол ауадан жеңіл және суда жақсы
ериді, немесе металл нитридіне сумен әрекет етіп (Сурет 10).
АlN + 3H2O → Al(OH)3 + NH3↑
(40)
Циананализ әдісінде кальций цианамидін сумен әрекеттестіреді:
CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3↑
(41)
Бұл әдіс қымбатқа түседі, өйткені бастапқы заттарды алу бірнеше
сатыдан тұрады және болашағы жоқ.
Сурет 10. Аммиактың еруі
Қазір көбінесе, аммиакты өндіру-оны азот пен сутектен синтездеуге
негізделген. Бұл өндіріс тіршіліктегі маңызды проблема – ауадағы бос азотты
байланыстырып халық шаруашылығына қажет заттар алуға мүмкіндік береді.
Аммиак өндіру құрылғысы мейлінше герметикалы болады, тек экзотермиялық
реакциядан бөлінетін энергия пайдаланылады. Айналма жүйені пайда-
ланғандықтан бұл процесте аз қалдық түзіледі, ауаға ластаушылар
бөлінбейді. Айналым тәсілін қолдану – аммиак өндірудің құнын төмендетеді.
Процесті үздіксіз жүргізу –оны автоматтандыруға мүмкіндік береді. Химиялық
техно-логия тұрғысынан аммиактың синтездік өндірісі – ең алдыңғы қатарлы
әдіс болып есептеледі (Кесте 3).
Кесте 3
Химия өндірісінің негізгі сатылары
І ІІ
ІІІ
Шикізатты даярлау,
Реакция өнімі мен
әрекеттесуші заттарды → Химиялық → әрекеттеспеген
заттарды
реакция аймағына енгізу процестер реакция аймағынан
шығару
І. Шикізаттарды даярлау. Турбокомпрессорлар айналым компрессорлар
көмегімен әрекеттесуші заттарды реакция аймағына жеткізеді. Әрекеттесуші
заттар: азот N2 және сутек H2. азотты ауадан, сутекті – табиғи газ
метаннан алады. Әрекеттесуші заттарды әбден тазартады да,
турбокомпрессорға береді. Ол жерде газ қоспасы 25-60мПа дейін сығылады.
Содан соң айналым газымен араластырып синтез колоннасына жіберіледі.
ІІ.Химиялық процесс – синтез колоннасында жүреді. Синтез колоннасы-ның
құрылысы әртүрлі болады. Көбінесе, ішінде бірден катализатор қорабы мен
жылу алмастырғыш орнатылған колонна қолданады.
Аммиак алу процесі – қайтымды, экзотермиялық, гомогенді, көлем кіші-
рейе жүреді.
Аммиак алу тиімді жүру үшін ол реакцияның сипатына қарай Ле-Шателье
принципіне сай жағдайлар жасалады:
1. Реакция қайтымды, гомогенді, көлемді кішірейте жүреді, сондықтан
әрекеттесуші заттардың концентрациясын арттыру және тепе-теңдіктің
реакция өнімі жағына ығысуы үшін үлкен ысым қолдану қажет. Сол себепті
іс жүзінде құрылғы шыдайтын үлкен қысым береді, және түзілген аммиакты
бөліп әкетіп отырады.
2. Реакция экзотермиялық болғандықтан, артық жылуды басқа мақсатқа
пайдаланып, тура реакция жүруге оңтайлы 450-500ºС-та ұстайды.
3. Аммиак синтезін жылдамдату үшін катализатор ретінде құрамында
калий мен алюминий оксидтері бар тотықсыздандырылған темір қолданылады.
Синтез қатты катализатордың беткі қабатында жүреді де, гетерогенді катализ
әдісімен жылдамдайды. Процес тиімді жүруі үшін катализатордың беттік
ауданы неғұрлым үлкен болуы тиіс. Сол себептен катализаторды кеуекті
түйіршік немесе таблетка түрінде алады. Реакциялық қоспада аммиактан басқа
қосындылар болса , олар катализатордың белсенділігін төмендетеді. Сондықтан
реакциялық қоспаны жақсылап тазартады.
2. Осы жағдайлардың бәрін сақталғанның өзінде реакция шығымы 20%-дан
аспайды. Реакция шығымын жоғарылату үшін айналым әдісін бірнеше рет
қолданады.
ІІІ. Реакция өнімін және реакцияласпаған заттарды реакция аймағынан
бөлек тоңазытқышта суытып, сепараторда бөлінеді. Газ қоспасы өнім мен
әрекеттеспеген заттардан тұрады: N2, H2 және NH3.
Катализатор арқылы өткен жерде газдар әрекеттеседі, түзілген жылуды
жылу алмастырғыш көмегімен бастапқы газдарды қыздыруға береді де суытқышқа
түседі. Онда су арқылы суыйды. Сол жерде өнім бөлінеді де әрекеттеспеген
газдар N2, H2 қайтадан компрессор көмегімен синтездеу колон-насына
жіберіледі. Осылайша, көп дүркін айналым нәтижесінде өнімнің шығымын 85-90%-
ға дейін жеткізуге болады.
Қалыпты қысым кезінде аммиак -33,4ºС температурада жеңіл қозғалатын
сұйықтыққа айналады, ал -77,7ºС тұсында түссіз кристалдық масса болады.
Аммиактың судағы 10% -ды ерітіндісін мүсәтір спирті деп атайды, ал 18-
25%-ды ерітіндісін – аммиак суы.
Сұйық аммиакта тек бейорганикалық ғана емес көптеген органикалық
қосылыстар да жақсы ериді. Бұл оның молекуласының полярлілігімен
түсіндіріледі (сутектік байланыстардың түзілуі есебінен)
Еріген кезде аммиак сумен ішінара әрекеттеседі (30):
NH3 +НОН → NH4ОН
Ал газдың қалған массасы суда гидратталған молекулалар NH3·nН2О
түрінде болады.
Аммоний гидроксиді NH4ОН - әлсіз электролит. Су ерітінділерінде әлсіз
электролит сияқты дисоциацияланады:
NH3 + H2O → NH3 · H2O → NH4+ +ОН ˉ,
(42)
ал қышқылдармен әрекеттескенде аммоний тұздары түзіледі (31):
NH4ОН +НСІ → NH4СІ + H2O
Кейбір металдар жоғарғы температура тұсында аммиактағы NH3 сутекті
толық алмастырып, нитридтер түзуге қабілетті:
2Al + 2NH3 = 2AlN +3H2
(43)
Мұндай реакциялар, құрамында алюминий, хром, ванадий және басқа
металдар бар болатын, болаттан жасалынған бұйымды аммиак атмосферасында
жоғары температурада ұстаған кезде жүреді.Олардың беттік қабатында нитрид-
тердің өте жұқа қабаты түзіледі, ол болатқа аса қаттылық және сүргіленуге
қарсылық білдіреді. Бұлайша өңдеуді азоттау деп атайды.
Қыздырылған сілтілік және сілтілік жер металдармен NH3 әрекеттескен
кезде амидтер түзіледі:
2Na + 2NH3 = 2NaNH2 +H2
(44)
Аммиактың концентрленген ерітіндісінде йодты еріткенде, құрамы NJ3 ·
NH3 болатын, қызыл мыс түсті йодты азоттың инедей түріндегі кристалдары
түзіледі:
5 NH3 +3J2 = NJ3 · NH3 +3NH4J
(45)
реакция өнімдерін сумен шаймалап жуған соң қара түсті NJ3 тұнба қалады.
Оған жеңіл түйіскенде немесе сілкілегенде құрғақ күйдегі ол қопарылады.
Аммиак оттек атмосферасында жанып, азотты бөледі, ал катализатор
қатысында (мысалы, платина сымы) азот окиді түзіледі:
4 NH3 + 3О2 = 6Н2О +2N2
(46)
4 NH3 + 5О2 = 4NО +6Н2О
(47)
Аммиак металдардың оксидтерімен әрекеттеседі, осында ол күшті
тотықсыздандырғыш болады. Мысалы:
3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3Н2О
(48)
Mn2O3 +2NH3 = 2MnN +3Н2О
(49)
Галогендермен және сутек асқын тотықтарымен аммиакты қыздырғанда
молекулалық азот түзіледі:
2NH3 +3Br2 = N2 + 6HBr
(50)
8NH3 +3Br2 = N2 + 6NH4Br
(51)
2NH3 +H2O2 = N2 + 6Н2О
(52)
Кейбір металдардың тұздарына аммиактың қосылу өнімдері кешенді
қосылыстар – аммиакаттар болады:
CuSO4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]SO4
(53)
AgCl +2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
(54)
Аммиак химиялық өнеркәсіп үшін маңызды шикізат: аммонийлік тұздарының,
азот қышқылының, синтетикалық несепнәрдің және т.б. өндірісінде.
Аммиактың қолданылуы
Аммоний хлориді, немесе мүсәтір NH4Cl – суда жақсы ерімтал, ащылау
дәмді, ақ түсті кристалдық зат. Бұл тұз қыздырған кезде аммиак пен хлорлы
сутекке ыдырайды. Оны шытбаспада, сол сияқты құрғақ элементтерде электролит
ретінде және әскери істе түтін беруші зат түрінде де қолданады.
2NH4Cl + 4CuO = N2 +3Cu + CuСІ2 + 4Н2О
(55)
Аммоний нитраты (аммиакты селитра) NH4NО3 аммиакпен азот қышқылын
қанықтырған кезде алынады. Бұл тұз жеңіл балқиды және жылу бөле ыдырайды,
сондықтан тез де күшті қыздырған тұста қопарылып кетуі мүмкін. Аммонийдің
сульфаты мен нитратының қоспасын нитрат-сульфат аммоний деген атпен ауыл
шаруашылығында тыңайтқыш ретінде қолданады. Аммоний тұздары ауыл
шаруашылығында кеңіне қолданылады. Олар өте жақсы минерал тыңайтқыштар:
NH4NО3, NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4[9].
Аммоний нитратының алюминий, ұн және майдаланған көмір сияқты
ұнтақтармен қоспасы аммонал деп аталатын қопарылғыш заттар түзіледі.
3NH4NО3 + АІ → АІ (NО3)3 + 3NH3 (56)
NH4Cl дәнекерлеген және қалайылау кезінде кеңінен қолданады, өйткені
мүсәтір қыздырғанда ыдырап, темір бетіндегіоксидтік қабатты бұза
тазалайтын тұз қышқылын түзеді:
NH4Cl → NH3 + НСІ
(57)
Медицинада нашатырлы спирт дайындауда пайдаланылады.
NH3 + Н2О → NH4ОН (58)
Аммиакты көміртек (ІV) оксидімен қосып қыздырған кезде аса маңызды
қосылыс – несепнәр (карбамид) түзіледі:
СО2 + 2NH3 →СО(NH2)2 + Н2О (59)
Карбамид минералы тыңайтқыш және мал азығына қоспа ретінде қолданылады.
Карбамид минералы техникада құнарландырғыш ретінде, плпстмассалар
синтезінде қолданылады. Мал азығына несепнәр қосылса, азықтың құнарлығы
артады.
Аммоний тұздары ауыл шаруашылығында кеңіне қолданылады. Олар өте жақсы
минерал тыңайтқыштар: NH4NО3, NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, NH4
H2PO4.
1.2 Фосфор. Фосфордың физикалық және химиялық қасиетері
Фосфордың ашылу тарихы. Фосфорды алғаш ашқан – Гамбургтік алхимик
Геннинг Бранд(1669 ж) (Сурет 11). Басқа да алхимиктер тәрізді Бранд қарт-
тарды жасартып, сырқаттарды жазатын өмір элексирі мен асыл емес метал-дарды
алтынға айналдыратын философиялық тасты табуға әрекет жасады. Брандты алға
жетелеген адамдардың қамы емес, оның байлыққа құмарлығы болды. Ол жайлы бұл
алхимиктің жасаған нағыз, әрі жалғыз табысының тарихи дәйектері
куәландырады. Бір тәжірибенің барысында ол зәрді буландырып, алынған
қалдықты көмір және құм қосып, буландыруды жалғастырды. Кейін ретортада
қараңғыда жарық шығаратын зат түзілді. Рас, kaltes Feuer (суық от) немесе
менің отым деп Бранд атаған зат қорғасынды алтынға айналдырмады және
қарттардың сырт келбетін өзгертпеді, бірақ алынған заттың қыздырусыз
жарқырауы ерекше, әрі таңсық болды. Жаңа заттың бұл қасиетін пайдалануды
Бранд көп созбады. Ол фосфорды беделді адамдарға көрсетіп, олардан
сыйлықтар және ақша ала бастады. Фосфордың алыну құпиясын сақтау оңай
болмағандықтан, ол оны дрездендік химик И.Крафтқа сатып жіберді. Фосфорды
алудың әдістемесі И.Кункель мен К.Кирхмейерге белгілі болғаннан кейін оны
көрсетушілер саны көбейді. 1680жылы жаңа элементті, алдындағыларға
тәуелсіз, ағылшын физигі әрі химигі Роберт Бойль алды. Бірақ көп кешікпей
Бойль қайтыс болды, ал оның шәкірті А.Ганквиц таза ғылымға сатқындық жасап,
фосфор спекуляциясын қайта жандандырды. Тек 1743 жылы А.Маркграф фосфорды
алудың жетілген әдісін тауып, өз мәліметтерін көпшілік назарына жариялады.
Бұл оқиға брандтық бизнеске нүкте қойып, фосфор және оның қосылыстарын
тыңғылықты зерттеуге бастама болды[10].
Сурет 11. Фосфордың ашуға үлес қосқан ғалымдар
Фосфордың табиғатта кездесуі. Табиғатта фосфор тау жыныстары мен
минералдарда қосылыс түрінде кездеседі. Мысалы, фосфорит және апатитте
кальций фосфаты Са3(РO4)2 түрінде болады. Қазақстанда Жамбыл облысындағы
Қаратау маңында фосфорит кенінің мол коры бар екені 1935жылдан белгілі.
Қазір Қаратау бассейні негізінде "Жаңатас байыту комбинаты" жүмыс істейді.
Ақтөбе облысында фосфорит кен орнын (Шилісай, т.б.) игеру жоспарланып отыр.
Осы кен орындары негізінде фосфорды өңдейтін зауыттар Таразда, Шымкентте
және Ақтөбеде бар. Азот тәрізді фосфор да өсімдік пен жануар нәруызының
негізгі құрам бөлігі. Фосфор өсімдіктердің дәнінде, жануарлардың сүтінде,
қанда, ми мен жүйке ұлпаларында кездеседі. Мысалы, ересек адамдардың
сүйегінде 600г, ет ұлпасында 56г, жүйке жүйесінде 5г-ға дейін фосфор
болады. Барлық сүтқоректілердің сүйегі құрамында фосфор Са3(РO4)2 немесе
ЗСа3(РO4)2•СаСO3•Н2O түрінде болады. Осындай фосфаттар сүтқоректілер
қаңқасына беріктік қасиет береді. Жануарлар мен адамдар фосфорды өсімдік
арқылы қабылдайды. Фосфор қосылыстары тіршіліктегі барлық зат алмасу
процестеріне қатысады (Сурет 12).
Сурет 12. Фосфордың минералды қосылыстары аппатиттер және фосфориттер
Азотқа қарағанда химиялық активтiлiгi жоғары болғандықтан фосфор
табиғатта бос күйiнде кездеспейдi. Оның маңызды минералдары фосфорит-
Ca(PO4)2, аппатит-Ca3(PO4)2(Ca(FCl)2. Белоктың құрамында, сүйек қаңқасында,
ми клеткаларында да бар. Фосфориттердiң бай қоры Қаратауда бар [11].
Фосфорды фосфориттердi құммен көмiрдiң қатысында қыздырып алады.
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C = 2P + 5CO+3CaSiO3
(60)
Фосфордың бiрнеше аллотропиялық түр өзгерiсi бар-ақ, қызыл, қара
фосфор. Ең тұрақтысы қызыл фосфор. Ақ фосфор өте активтi, ауада өздiгiнен
жанады, оны су астында сақтайды. Қызыл фосфор-қызыл қоңыр түстi зат, ақ
фосфорды ауа қатыстырмай қыздырғанда түзiледi (Кесте 4). Қара фосфор ақ
фосфорды 2000С 12000 ат қысымда қыздыру арқылы алынады (Сурет 13,14).
Кесте 4
Фосфордың аллотропиялық түр өзгерістері
Қасиеті Рақ Рқызыл Рқара
Құрылысы Р4 – тәтраэдрлі Рn Рх
формаға ие.
Сыртқы Ақшыл сары түсті Малина түстес ұнтақ Қара түсті ұнтақ
көрінісі
Tбалқу 44°С 593°С ≈ 1000°С
Тығыздығы 1,83 гсм3 2-2,4 гсм3 2,7 гсм3
Улылығы Өте улы Улы емес
Сурет 13. Ақ фосфор
Сурет 14. Қызыл және қара фосфор
Фосфор химиялық қасиетi жағынан өте актив элемент, тотығу дәрежесi -3,
+3, +5 бола алады. Фосфордың электр терiстiлiгi 2,19, ал азоттыкi 3, осыған
қарамастан фосфордың активтiлiгiнiң жоғары болу себебi, азот N(N үш, ал
фосфор рН бiр-ақ байланыспен байланысқан, байланысы. Энергиясы
-200кДжмоль. Фосфор көп мөлшерде шырпы өндiрiсiнде және "түтiн шымыл-
дырығын" жасау үшiн бомбаларға салады.
Фосфордың қосылыстары және олардың қасиеттері
Фосфордың сутектi қосылысы-РН3-фосфин, Р2Н4-дифосфин.
2P + 3H2 = 2PH3 (H=-20,92 кДжмоль
(61)
Бұл реакцияны 3500С 2(107 Па қысымда жүргiзгенде де шығымы 2% болады.
РН3 металл фосфидтерiнен де алуға болады.
Ca3P2 +HCl = 3CaCl2 + 2PH3 (62)
P + NaOH = PH3 + NaH2PO4
(63)
Фосфин түссiз, сарымсақ иiстi, улы газ.
Құрылысы аммиак сияқты пирамида, бiрақ донорлы-акцепторлы байланыс
түзу, тұз түзу қабiлетi өте төмен. Ол өте күштi тотықсыздандырғыш, ауада
1500 тұтанады.
PH3 + HCl = PH4Cl (64)
Р2Н6-күштi тотықсыздандырғыш, ауада өздiгiнен тұтанады.
P2H6 + 4O2 = P2O5 + 3H2O (65)
Фосфорды қыздырғанда барлық металдармен дерлiк фосфидтер бередi. S-
электрондары фосфоридтерi тұз тәрiздi суда оңай ыдырайды.
P + Mg = Mg3P2
(66)
Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3 (67)
Ауыспалы элементтердің фосфидтерi ЭР, ЭР2, Э3Р - сұр не қара түстi,
метал жылтыры бар электрөткiзгiш. хим.активтiлiгi төмен заттар.
Фосфор галогендермен балқытын кезде әрекеттесiп
P + Cl2= PCl3 (H=-644,3 кДжмоль (68)
P + Cl2= PCl5 (H=-125,5 кДжмоль (69)
три, пентохлоридiн бередi, олар гидролизденедi, органикалық синтезде
қолданылады.
PCl3(PCl5)+H2O = H3PO3 + HCl (70)
Фосфор-сiлтiлермен, қышқылдармен, тотықтырғыштық қасиетi бар кейбiр
мұздармен тотығып Н3РО4 түзедi.
P+NaOH = PH3 + Na3PO4
(71)
P+5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 +H2O
(72)
2P+5H2SO4 = 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
(73)
P+5AgNO3 +4H2O = H3PO4 + 5Ag + 5HNO3
(74)
Фосфордың оттектi қосылыстары
Р-оттегiмен әрекеттесiп екi түрлi оксидтер Р2О3, Р2О5 түзедi.
4P + 3O2 = 2P2O3
(75)
4P + 5O2 = 2P2O5
(76)
Р2О3-фосфор (III) оксидi, балауыз тәрiздi, өте улы, сумен фосфорлы
қышқыл Н3РО4 бередi. 2-негiздi қышқыл.
H - P
Р2О5-ақ түстi, усыз, суда жақсы еридi, t0-байланысты үш түрлi қышқыл
түзедi.
P2O5 + H2O=HPO3 метафосфор қышқылы (77)
P2O5 + 2H2O=O7 тирофосфор қышқылы
(78)
P2O3 + 3H2O=2H3PO4 ортофосфор қышқылы
(79)
Практикалық маңызы зоры – ортофосфор қышқылы (Н3РО4).
үш негiздi қышқыл, үш сатыда диссоциаланады. K1=7,52(10-3, K2=6,31(10-
8, K3=1,26(10-12 орташа күшi бар қышқыл. Үш қатар тұздар түзедi.
KOH + H3PO4 = KH2PO4 + H2O (80)
2KOH + H3PO4 = K2HPO4 + 2H2O (81)
3KOH + H3PO4 = K3PO4 + 3H2O (82)
Олар дигидрофосфат, гидрофосфат, фосфаттар деп аталады. Дигидро және
гидрофосфаттардың ерiгiштiгi фосфаттарға қарағанда жақсы болады.
Фосфорлы тыңайтқыштар
Фосфор тұздары ауыл-шаруашылық тыңайтқыш ретiнде қолданылады, сондықтан
оның тұздарынан суда жақсы еритiн жасайды тыңайтқыштар алу химиялық негiзгi
мiндетi болып табылады.
Маңызды фосфор тыңайтқыштарына суперфосфат, қоссуперфосфат, преципетат,
аммофос жатады.
Ca3(PO4)2 + H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + CaSO4
(83)
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4)2
(84)
Ca3CO3 + H3PO4 +H2O = CaHPO4(2H2O + CO2(
(85)
NH3 + H3PO4
(85)
Аммофостар құрамында екi құнарлы элементi фосфор және азот сапалы
тыңайтқышқа жатады.
Фосфор - өсімдік қоректенуінің ең басты элементтерінің бірі. Сондықтан
оны тыңайтқыш түрінде топыраққа енгізу әртүрлі дақылдардың өнімділігін
айтарлықтай жоғарылатып, өнім сапсын жақсартады.
Маңызды фосфор қышқылды тыңайтқыштар келесідей:
- фосфоритті немесе апатитті ұн - майда ұнтақталған фосфорит не
апатит. Бұл тыңайтқыштардағы фосфор нашар еритін тұздар Са3(РО4)2
түрінде болады, сондықтан тек қышқылды топырақтағы өсімдіктер ғана
дарыта алады;
- суперфосфат күкірт қышқылымен нашар еритін кальций фосфатын
өңдеген кезде алынады. Осында Са3(РО4)2 суда еритін қышқылды тұзға
Са(Н2РО4)2 айналады, енді олар кез келген топырақта да
өсімдіктерге жеңіл дариды:
Са3(РО4)2 + 2Н2SO4 = Са(Н2РО4)2 + 2СаSO4
(86)
суперфосфат
- қос суперфосфат ортофосфор қышқылын Н3РО4 алу үшін қажетті
сандағы күкірт қышқылымен фосфориттің әрекеттескен кезде алынады:
Са3(РО4)2 + 3Н2SO4 = 2Н3РО4 + 3СаSO4
(87)
Алынған фосфор қышқылын буландыра суалтумен қоюлатады;
- Преципитат (латынша praecipitare - тұндыру) 30-35% Р2О5
болады. Фосфориттен алынған фосфор қышқылын ізбес сүтімен Са(ОН)2
қанықтырған кезде алынады, осы тұста екі орын алмасқан фосфат
СаНРО4 * 2Н2О
- Сүйек ұнында орташа Р2О5 25% болады;
- Аммофос NH4H2PO4, ондағы азот 11% және 44% Р2О5 болады;
- Диаммофос ( NH4 )2HPO4 , ондағы азот 20% және 52% Р2О5 болады;
- Нитрофоска – кристаллдық ұнтақ, диаммофос пен калий слитрасы
ерітінділерін араластырып алады.
1.3 Химияны оқытудың инновациялық технологиялары
Қазақстан-2030 атты еліміздің стратегиялық бағдарламасында ең
негізгілерінің бірі – жоғары интелектуалды жастарды жан-жақтылыққа
тәрбиелеу, олардың потенциалдық деңгейінің көтерілуіне үлес қосу.
Сондықтан, ұстаз-мұғалімдер қауымының алдына өте үлкен міндет қойылды.
Бүгінгі таңда жас ұрпаққа пәнді тиімді ұғындырудың бірі – жаңа технология
негіздері болып табылады. Сонымен бірге өскелең ұрпақтың ақпарат
құралдарымен жұмыстана білуіне назар аударған жөн. Оқушы қызметін
активтендіру негізіндегі педагогикалық технологияларының бірі – деңгейлік
саралау технологиясы. Деңгейлеп оқыту технологиясының мақсаты: әрбір оқушы
өзінің даму деңгейінде оқу материалын меңгеруді қамтамасыз етеді[12].
1) Деңгейлеп оқыту әр оқушыға өз мүмкіндіктерін пайдалана отырып, білім
алуына жағдай жасауға мүмкіндік береді.
2) Деңгейлеп оқыту әр түрлі категориядағы балаларға, олармен саралай
жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
3) Деңгейлеп-саралап оқыту құрылымында білімді игерудің үш деңгейі
қарастырылады: ең төменгі деңгей (базалық), бағдарламалық, күрделенген
деңгей, сондықтан әрбір оқушы оны меңгеруі тиіс. Деңгейлеп оқыту
технологиясы тиімді нәтижелі болу үшін жеке тұлға ерекшеліктеріне,
психологиялық даму ерекшеліктеріне, пән бойынша білімді игеру деңгейіне
көңіл бөлу керек. Педагогика ғылымдарының докторы, профессор Караев
оқушылардың оқу деңгейін 4 түрге бөлген. Оқушылардың ойлау қабілетін дамыту
өз бетінше жұмыс жасауға дағдыландыру барысында деңгейлеп оқыту
технологиясының өзіндік ықпалы зор. Оқушылар өздік жұмыстарын орындап,
білімдерін мониторингтік жүйе арқылы өздері бағалап, диагностикалауға қол
жеткізеді. Олар:
1) репродуктивтік деңгей-жалпыға бірдей стандартты білім негізінде
тапсырма беріледі.
2) алгоритмдік деңгей – мұнда оқушы тапсырманы мұғалімнің түсіндіруімен
қабылдаған ақпаратты пайдалана отырып орындайды.
3) эвристикалық деңгей-оқушы тапсырманы өзі ізденіп, қосымша
әдебиеттерді қолдана отырып жауап береді.
4) шығармашылық деңгей-оқушының таза өзіндік шығармашылығын байқатады.
Жаңа тақырыпты оқушылар шығармашылық ізденіс үстінде өздігінен меңгереді.
Деңгейлеп оқыту әр оқушының белсенділігін оятады.
Ғылым жетістіктеріне негізделген жоғары технологияландыруға көшудің
қажеттілігімен келіспеу мүмкін емес, себебі әр баланың жеке тұлғалық
тұрғысының дамуы, білім беруді дифференциялау және барлық білім беру
жүйесін ізгілендіру мен демократияландыру сол арқылы жүзеге асады.
Сондықтан қазіргі заманғы педагогика ғылымындағы педагогикалық үрдісті
технологияландыру білім беруші мен білім алушының жеке тұлғасын өздігінен
дамыту және өзін-өзі жүзеге асыру мақсатын оқыту мен тәрбиелеудің
субьектілік негізінде ауыстыратын тәсілді іздестірумен байланысты. Осыған
орай мектептің ғана емес, қоғамның да алдында күрделі әлеуметтік-
экономикалық жадайда өсіп келе жатқан ұрпақты тәрбиелеу мен оқытудың жаңа
үлгілерін іздеп, оларды салыстырып, дұрыс жол табуға үйрену мәселелері
маңызды болып тұр.
Дифференция дегеніміз – оқушыларды қандай да ерекшеліктеріне сәйкес
топтастырып ... жалғасы
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...
1 V-ТОПТЫҢ Р-ЭЛЕМЕНТТЕРIНIҢ ЖАЛПЫ СИПАТТАМАСЫ ... ... 5
1.1 Азот топшасының периодтық жүйедегi орны, электрондық құрылысы... 5
1.2 Фосфор. Фосфордың физикалық және химиялық 21
қасиеттері ... ... ... ... ... .
1.3 Химияны оқытудың инновациялық 28
технологиялары ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2 V ТОПША ЭЛЕМЕНТТЕРІН ОҚЫТУ ӘДІСТЕМЕСІ ... ... ... ... ... ... . .. 48
2.1 9 сыныпқа арналған Азот топшасы тақырыбына әдістемелік оқу 48
жоспары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...
2.2 Эксперименттің нәтижесін 55
талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...60
... ... ... ... ... ... ... ... .. ...
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР 61
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
КІРІСПЕ
Тақырыптың өзектілігі. Білім беру жүйесі – болашақ ұрпақты жан–жақты
жетілдіретін, бәсекеге төтеп беруге қабілетті сап азамат етіп тәрбие-лейтін
білім беру жүйесін құру дүние жүзінің көп елінде ортақ мәселе. Дамыған
қоғам сияқты біздің елімізде де ұрпаққа білім беру саласында түбегейлі
өзгерістер жасалуда. Ең бастысы әлемдік білім беру кеңістігіне өту
мақсатында алғашқы қадамдарды жасау.
Қазіргі кезде білім берудің және оны алудың маңызы және бағасы төмендеп
кеткен, жалпы алғанда, жас өспірімдердің жаратылыстануға, атап айтқанда
химияға деген қызығушылығының төмендеуі–тек қана біздің елдіміздегі емес,
сонымен бірге шет елдердің де орта мектептерінде білім берудің мұғалімдер
үшін жалпы мәселесі. Химия -өте қиын да, қызықты ғылым. Химия пәнін оқыту
барысында салғырттық және немқұрайлық жасауға болмайды.
Химия пәні – химиялық заттардың атмосфераға, табиғи су көздеріне әсері,
ауыл шаруашылығында қолданылатын минералды тыңайтқыштардың және химия
өнеркәсіп орындарының мұржаларынан шығатын әр түрлі улы газдардың жер
бетіне атмосфералық жауын–шашындармен қайта алып келумен бірге, адам
денсаулығына зиянды екенін қарастырады.
Сондықтан да, мектеп оқушыларының химия пәніне деген қызығушы-лығын
арттыру үшін оқытудың қазіргі кезде жаңа әдістері кеңінен қолданып келеді.
Тақырыптың зерттеліну деңгейі. Химияны оқытудың жаңа әдiстемелiк
жүйесi, мектептерде пәндi оқытып үйретудiң - тиiмдi жолдарының бiрi
оқушылардың iс-әрекеттерiн белсендiру мен тиiмдiлiгiн арттыру, педагоги-
калық технологияларымен ұштастыра жүргiзу жұмысын практикаға енгiзу
мәселесiне ерекше көңiл аудару қажеттiгiн көздейдi. Осы тұрғыда негiзгi
ауыл мектебiнде оқытуды ұйымдастыру мәселесiне, оқу тәрбие жұмысының
деңгейiн көтеруге және оның беделiн жоғарылатуға көңiл бөлу қарастырылған.
Қазiргi кезде оқытудың тиiмдi әдiстерiн зерттеп, оны iс жүзiнде қолдануға
ұсыну күрделi мәселелердiң бiрiне айналды. Оқушыларды қоршаған орта
заттармен құбылыстармен таныстырып, олар жайында ғылыми ұғымдарын жүйелеп,
көзқарастарын қалыптастыруда орта мектепте оқытылатын химия пәнiнiң мәнi
өте зор. Сондықтан да химияны оқытудың әдiс тәсiлдерiн сан-салалы бағытта,
жан-жақты қарастыру көзделедi. Химияны оқыту мәселесi белгiлi педагог-
тармен методистердiң назарынан тыс қалмай үнемi зерттеу нысанасына айналып
келдi: Қ.А.Аймағамбетова, А.Г.Сармурзина, С.Ж.Жайлау, Т.Т.Омаров, Н.Н.
Нұрахметов, Ж.Ә.Шоқыбаев, К.А.Сарманова, М.Р.Танашева т.б. көптеген
зерттеулерде оқу үрдiсiне жаңа технологияны енгiзу жолдарын қарастыру
тенденциясы оқушылардың белсендiлiгi мен танымдық іс-әрекеттерiн, шығар-
машылығын дамытуға негiз салатындығы көрсетiлген. Жоғарыда айтылғандай
оқушылардың химия сабағына қызығушылығын арттыру үшін, химияның қолданыста
көп екендігін көрсету негізінде жаңа оқу әдістемесін ұйымдастыру қазіргі
таңдағы педагогтардың міндеті болып саналады.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Химия пәніне қойылатын заманауи
талаптарды ескере отырып Азот топшасы тақырыбын оқытудың әдістемесін
жасау.
Дипломдық жұмыстың міндеттері:
- азот топша элементтеріне теориялық әдеби шолу;
- орта мектепте химия курсында “химиялық элемент” түсінігінің
орны мен мазмұнын анықтау;
-9-сынып оқушыларына Фосфор тақырыбына оқыту әдістемесін жасау;
- орта мектепте жасалынған оқыту әдістемесін оқу үрдісіне енгізу;
- алынған нәтижелерді талдау;
- жұмыс барысында оң нәтижелерді ұсыну.
Зерттеу обьектісі. Мектеп химия курсында оқушыларға азот топшасын
оқыту.
Зерттеу пәні. Бейорганикалық химия
Жұмыстың ғылыми және практикалық маңызы. Химия сабақтарында азот
топшасы элементтерін оқыту арқылы оқушылардың білімін тереңдетіп, пәнге
қызығушылығын арттыру, шығармашылыққа баулудың жолдары мен әдістемелік
тиімділігін педагогикалық эксперимент жұмысы арқылы дәлелдеу.
Зерттеудiң ғылыми әдiстерi. Зерттеу проблемасына байланысты әдiсте-
мелiк әдебиеттерге теориялық тұрғыдан талдау жасау; химия пәнiнiң оқулық-
тарын, әдiстемелiк құралдарын талдау; оқушылармен әңгiмелесу, байқау,
сауалнама, тест жүргiзу, эксперимент жүргiзу; оқушылардың бiлiмдерi мен
шығармашылық қабiлеттерiнiң деңгейiн тексеру, олардың қорытындыларын
талдау.
Дипломдық жұмысты жүргізудің практикалық базасы
Жетісай қаласындағы №1 М.Горький атындағы мектеп-гимназиясының, 9, 10
сыныптар.
Диплом жұмысының құрылымы кіріспеден, екі бөлімнен, қорытынды мен
пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.
1 V-ТОПТЫҢ Р-ЭЛЕМЕНТТЕРIНIҢ ЖАЛПЫ СИПАТТАМАСЫ
1.1 Азот топшасының периодтық жүйедегi орны, электрондық құрылысы
Бесінші топтың негiзгi топшасына азот-N7, фосфор-P15, мышьяк-As33,
сурьма-Sb51, висмут-Bi83 жатады. Бесiншi негiзгi топша элементтерiнiң
кейбiр физикалық қасиеттерi 1-кестеде келтiрiлген. Олардың реттiк
нөмерлерiнiң өсуiне қарай атомдарының радиустары, иондарының радиустары
өседi, электр терiстiлiгi, иондану энергиясы кемидi, бейметалдық қасиетi
төмендеп, метал-дық қасиетi өседi [1].
Кесте 1
Бесінші топша элементтерінің физикалық қасиеттері
Тұрақтылар N7 P15 As33 Sb51 Bi83
Валенттi электрондары 2s22p3 3s23p3 4s24p3 5s25p3 6s26p3
Э0-радиусы, А0 0,071 0,130 0,148 0,161 0,182
Э+5-радиусы, А0 0,015 0,035 0,047 0,062 0,074
Э0(Э+ ,эВ 14,53 10,49 9,81 8,64 7,30
(, гсм3 0,81 1,83 5,72 6,68 9,80
t0 қайнау,0С -210,0 442 817 630 271
t0 балқу, 0С -195,8 257 613 1634 1550
E0 потенциалы, В - - -0,30 -0,20 +0,23
Жер қырт.таралуы, % 0,25 0,05 1,5(10-45(10-6 1,7(10-6
Электртерiстiлiгi 3 2,1 2,0 1,8
Бесінші топтың р-элементтердiң сыртқы электрондық құрылысы ns2np3 болып
аяқталады, яғни олардың сыртқы электрондық қабатында бес электрон бар.
Олардың тотығу-тотықсыздану потенциалдарын төмендегi реакциялармен
сипаттауға болады.
Э Э -3 тотықсыздануы (тотықтырғыш) (1)
Э Э+5 тотығуы (тотықсыздандырғыш) (2)
Бұл элементтердiң сыртқы электрондық қабатының құрылымы төмендегiдей.
Сондықтан азот ІІІ-валенттi, ІҮ-валенттi, ал басқа барлық элементтер
ІІІ және Ү-валенттi бола алады.
Бесінші р-топ элементтерi -3 тотығу дәрежесiн электртерiстiлiгi
өздерiнен төмен элементтермен қосылғанда, яғни сутектi қосылыстарында,
металдармен түзген қосылыстарында көрсетсе, он тотығу дәрежесiн
электртерiстiлiгi өздерiнен жоғары элементтермен қосылғанда, яғни оттектi
қосылыстарды мен галогендермен байланысқанда көрсетедi (Сурет 1).
H3N-3, Mg3N2-3, AlN-3, H3P-3, K3P-3, Ca3+2Р2-3, т.с.с.
HN+5О3, KN+5О3, N+5F5, P+5CI5 т.с.с.
Топша элементтерiнiң бәрi сутегiмен ЭН3 типтес қосылыстар түзедi. NH3 -
аммиак, РН3 - фосфин, AsH3 - арсин, SbH3 - стибин, BiH3 - висмутин. Олар
оттегiмен Э2О3, Э2О5 типтес оксидтер соған сәйкес H3ЭО4-типтес қышқылдар
бередi.
Сурет 1. VА топша элементтері
Азоттың табиғатта таралуы, алынуы, физикалық және химиялық
қасиеттер.
Азоттың негiзгi қоры атмосфераның құрамында болады. Ауаның 75,6%
масалық үлесi, 78,1% көлемдiк үлесi азоттың - N2 үлесiне тиедi. Жер
қыртысында Чили силитрасы NaNO3, Үндi силитрасы - KNO3 түрiнде кездеседi.
Жер қыртысында үлесi 0,01%. Ол барлық тiрi организiмдегi белоктың құрамына
кiредi[2]. Лабораторияда азотты-амоний тұздарын қыздырып, ыдыр-атып алады.
NH4NO3 ( N2 + H2O
(3)
(NH4)2Cr2O7 ( N2 + Cr2O3 + 4H2O
(4)
Өнеркәсiпте N2-ты ауаны сұйылтып, дефакциялап алады.
Азотты -1776 жылы А.Л.Лавуазье ашқан азот-тiршiлiксiз деген мағынаны
бередi.
Азот - (қ.ж.) түссiз, иiссiз, дәмсiз газ, тыныс алуды, жануды
қолдамайды, 1л суда 23мл азот еридi. Ауадағы оттегi мен азотты сұйылтып-
ректи-фикациялап бөлiп алумен қатар, қызған мыс сымы арқылы өткiзiп те
бөлiп алуға болады.
Cu + ауа(O2, N2) CuO + N2
Бұл реакция молекула күйiндегi азоттың пассив элемент екенiн
көрсетедi.
Азот молекуласы үш байланыспен байланысқан.
N ( N
Оның бiреуi (, екеуi (-байланыс, бұл үш байланысты үзуге көп энергия-
711,2кджмоль керек. Азотты t = 30000С қыздырғанда да оның тек 0,1% ғана
диссоциацияланады. Ол қалыпты жағдайда тек Li - әрекеттеседi. Қыздырғанда
көптеген металдармен әрекеттесiп тотықтырғыш қасиет көрсетедi азидтер
түзедi.
Ca + N2 = Ca3N2-3 кальций нитридi
(5)
Fe + N2 = FeN темiр нитридi
(6)
Si + N2 = Si3N4 кремний нитридi
(7)
Азоттың электртерiстiлiгi 3, оттегi мен фтордан ғана төмен, сондықтан
осы элементтермен қосылысында ғана тотықсыздандырғыш қасиет көрсетедi.
5F2 + N2 = 2NF5 N20 2N+5 2
(8)
F20 F-1
5
2O2 + N2 = 2NO2
(9)
Оксид Тотығу Агрегат Қышқыл-негiздіАлынуы
дәреже-сікүйi к қасиетi
N2O +1 түссiз түз түзбейдi
газ NH4NO3 N2O + 2H2O
NO +2 түссiз -
газ NH3 + O2 NO +
H2O
N2O3 +3 көк, қыш. оксид
сұйық 2NaNO2+H2SO4
N2O3+Na2SO4+H2O
NO2 +4 қызыл, қыш. оксид
күр.газ NO + O2 NO2
N2O4 +4 түссiз, түз түзбейдi
крис.зат
N2O5 +5 түссiз қыш. оксид HNO3+P2O5 = N2O5+2HPO3
крис.
Азот оксидтерi
Азот оксидтерiнде +1, +2, +3, +4, +5 тотығу дәрежелерiн көрсете алады.
Азот оксидтерiнiң кейбiр қасиеттерi және алыну жолдары 2-кестеде және
сыртқы құрылысы 2,3 –суреттерде келтiрiлген [3].
Кесте 2
Азот окидтерінің химиялық қасиеттері мен алынуы
Бұл кестедегi қышқылдық оксидтердiң бәрi сумен әрекеттескенде өзiне
сәйкес қышқылдарды, NO2-диспропорцияланың HNO2 мен HNO3 бередi.
N2O3 + H2O = 2HNO2
(10)
NO2 + H2O = HNO2 + HNO3
(11)
N2O5 + H2O = 2HNO3
(12)
Төменгi тотығу дәрежесiндегi оксидтер және қышқылдар әрi тотықтырғыш
әрi тотықсыздандырғыш ал N2O5 және сәйкес HNO3(конц) тотықтырғыш.
2NaN+3O2 + 2HJ- + 2H2SO4 = J20 + 2NO+2 +K2SO4+Na2SO4+H2O
(13)
5HN+3O2+2KMn+7O4+3H2SO4=2Mn+2SO4+5H N+5O3+K2SO4+3H2O (14)
Сурет 2. Азот (ІІІ) оксиді
Сурет 3. Азот (V) оксидінің құрылысы
Азот қышқылы және нитраттар
Азот қышқылы HNO3 түссiз сұйық, (= 1,53 гсм3, tқ0=82,6; tбал0=41,6.
Ауада ашық тұрса HCl-сияқты "түтiндейдi". Суда жақсы еридi. Сатуға
шығаратын азот қышқылы 68,4%, (=1,4 гсм3. Концентрациясы 68,4% HNO3-тi 96-
98% айналдыру үшiн оған концентрлі H2SO4 қосады, ол азот қышқылының суын
тартып суылтады, концентрациясы 96-98 көтерiледi. Азот қышқылының моделі 4-
суретте көрсетілген [4].
Сурет 4. Азот қышқылының моделі
Азот қышқылын зертханада алынуы келесі реакция теңдеуімен (Сурет 5)
өрнектеледі:
NaNO + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3
Сурет 5. Азот қышқылының зертханада алынуы
Азот қышқылының өндірісте алынуы (Сурет 6).
Сурет 6. Азот қышқылының өндірісте алынуы
Азот қышқылы күштi қышқылдардың бiрi, сұйық ерiтiндiсiнде толық
диссоциацияланады.
HNO3 ( H+ + NO3-
(15)
Азот қышқылы жарық пен жылудың әсерiнен ыдырайды.
4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2
(16)
Азот қышқылының негiзгi сипаттаушы қасиетi-ол өте күштi тотықтырғыш.
Бiрқатар бейметалдар азот қышқылында тотықанда ең жоғарғы дәрежедегi
қышқылдарға бiр-ақ айналады.
3P + 5HNO3(к)=3H3PO4+5NO2
(17)
S+6HNO3(к) = H2SO4+6NO2+2H2O
(18)
B + 3HNO3(к) =H3BO3+3NO2
(19)
Алтын мен платина сияқты металдардан басқасының бәрi азот қышқылында
тотығады. Ал азот қышқылы неғұрлым сұйық болса және металл активтi болған
сайын оның тотқсыздануы тереңдей түседi. Концентрлi азот қышқылы көбінесе
NO2 дейiн тотықсызданса, сұйық қышқыл активтi металдармен, мысалы Zn, Fe,
Al сияқты NH3 дейiн тотықсызданып, азоттың артық мөлшерiмен аммоний
тұздарын бередi.
Тотықсызданғанда азот қышқылы төмендегi заттардың бiрiне, не осы
заттардың туындыларына айналады.
HN+5O3 ( N+4O2 ( N+2O ( N2+1O ( N2 0 ( N-3H3
4Zn + 10HNO3(өте сұйық)=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
(20)
3Cu + 8HNO3(сұйық)=3Cu(NO3)2+2NO + 4H2O
(21)
Cu + 4HNO3(конц)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
(22)
1HNO3 : 3HCl ерiтiндiсiнде алтын да еридi, бұл қоспаны "патша сұйығы"
деп атайды. (Сурет 7).
Сурет 7. Азот қышқылының құрылысы
Азот қышқылының тұздары-нитраттар деп аталады, суда жақсы еридi
ерiмейтiн нитраттар жоқ. Нитраттар (құрғақ) қыздырғанда ыдырайды. Ыдырау
процесi әр түрлi жүредi. Na - Mg дейiнгi металдар нитриттерді береді (Сурет
8).
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
(23)
Mg - Cu - дейiнгi металдар нитраттары:
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4 NO + O2
(24)
Cu-кейiнгi нитраттар, металл түзедi.
2Ag(NO3)2=2Ag+2NO2+O2
(25)
Нитраттардың маңыздылары KNO3, NaNO3, Ca(NO3)2, NH4NO3 - бұларды
силитралар деп атайды, тыңайтқыш ретiнде және ақ дәрi жасау үшiн
қолданылады. Қара дәрi 75% KNO3, 15% C, 10% - S тұрады. Реакцияны жобада
былай жазуға болады[5].
2KNO3 + 3C + S = N2 + 3CO2 + K2S
(26)
Аммоний нитраты
Калий нитраты Натрий нитраты
Сурет 8. Азот қышқылының тұздары
Аммиак, аммоний тұздары.
Азоттың бiрнеше сутектi қосылысы бар. Аммиак-NH3, гидразин N2H2,
азидсутек қышқылы NH3. Маңыздысы-аммиак NH3. Ол органикалық заттардың шiруi
нәтижесiнде түзiледi, адамдардан зәрмен бiрге бөлiнiп шығады. NH3 алудың
бiрнеше әдiсi бар, маңыздысы - аммиак синтез[6].
N2 + 3H2 ( 2NH3 (H=-92,04 кДжмоль.
(27)
Бұл тепе-теңдiктi NH3 түзiлу жағына ығыстыру үшiн үлкен қысымда,
төмендеу температурада жүргiзу керек, бiрақ температураны төмендету реакция
жылдамдығын төмендетiп жiбередi. Көп зерттеулердiң нәтижесiнде бұл
реакцияның оптималды жағдай 107-108 Па қысым, 400-5000С температура, (C2O +
Al2O3 + Fe) катализаторы екенi анықталған. Аммиак алудың екiншi әдiсi CaCN2-
кальций цианамидiне су қосып алу.
CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3( (H=-75,3 кДжмоль. (28)
Лабораторияда:
NH4Cl + Ca(OH)2 = NH3( + CaCl2 + H2O
(29)
Өндiрiлетiн аммиактың 75% тыңайтқыш жасауға жiберiледi. Сондықтан
аммиак өндiрiсiнiң арзан жолдарын табу өте маңызды.
Аммиактың физикалық және химиялық қасиеттерi.
Аммиак NH3-өткiр иiстi, ауадан жеңiлiрек (Mr(NH3)=17) түссiз газ, суда
өте жақсы еридi, 1 көлем суда 700 көлем (қ.ж.), 00С-да 1 көлем суда 1200
көлем NH3 еридi. Аммиактың суда жақсы еруi оның сумен сутектi байланыс
түзуiнде, NH3 суда еру жылуы -33,47кДжмоль, бұл байланысты донорлы-
акцепторлы деуге де болады. Аммиакта азот sp3 гибридтелген, электрон
бұлттардың бағытталуы тетраэдр iспеттес, ол үш гибридтелген орбиталымен үш
сутегi атомымен байланысқан. Кеңiстiктегi пiшiнi пирамида сияқты, (1080, l
= 0,102 нм, ал төртiншi гибридтелген орбитальда азоттың жүпэлектроны бар,
осы жүп электрон судың құрамындағы сутегi протонымен донорлы-акцепторлы
байланыс түзедi, нәтижесiнде NH4+-кешен ионы түзiледi. Аммиак сұйылғанда да
осындай сутектiк ассоциативтер түзiледi, олар қайта булағанда 23,4 кДжмоль
энергия сiңiредi, сондықтан NH3-тоңазытқыштарды қолданылады. Аммиактың
судағы ерiтiндiсi мүсәтiр спиртi-нашатырный спирт -деп аталады, медицинада
қолданылады. Сатуға шығатын аммиактың 25% сулы ерітіндісі, (=0,91гсм3.
Аммиактың химиялық қасиетiн үш топқа бөлуге болады. 1)қосып алу, 2)тотығу,
3)сутегiнiң басқа қосылыстарға ауысу реакциясы[7].
1) Қосып алу. Аммиак сумен және көптеген қышқылдармен әрекеттеседi.
NH3 + H2O ( NH4OH
(30)
Жоғарыда айтылғандай NH4+-донорлы-акцепторлы байланыспен байлан-ысқан.
Кешендi ион, кеңiстiкте тетраэдр сияқты.
Яғни аммиак және оның судағы ерiтiндiсi сiлтiлер сияқты қышқылдармен
бейтараптау реакциясына түседi, тұздар түзiледi, олар аммоний тұздары деп
аталады.
NH3 + HCl = NH4Cl аммоний хлоридi
(31)
NH3 + H2SO4=(NH4)2SO4 аммоний сульфаты
(32)
NH3 + HNO3 = NH4NO3 аммоний нитраты
(33)
Олар суда жақсы еритiн ақ кристалл заттар.
2) Тотығу реакциялары. Аммиак (қ.ж.) тотықпайды, қыздырғанда оттегiде
Cl2, Br2 тотығады.
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O (H=-1292,9 кДжмоль
(34)
Катализатор қатнысыда азотта тотығады.
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O (H=-903,7кДжмоль
(35)
Галогендерден-хлормен бром оттегi сияқты KClO3 +5 тотықтыра алады.
3NH3 + 4KClO3 + 3KOH = 3KNO3 + 4KCl + 6H2O
(36)
Бұл реакцияда азот N-3 дәрежеден N+5 ең жоғарғы тотығу дәрежесiне дейiн
тотықты. Яғни күштi тотықтырғыштардың қатысында аммиак тотықсыз-дандырғыш.
Аммиактың алынуы. Өнеркәсіпте оны Габер әдісімен алады – катали-
заторды (Al2O3, К2О, қосылған кеуекті темір) пайдаланып, 500-550º тем-
пература тұсында және 25-30МПа қысыммен азот және сутектен тура синтезі:
N2 + 3H2→ 2NH3↑
(37)
Бұл әдісті ең алғаш неміс ғалымы Ф.Габер 1913 жылы теориялық негіздеген
болса, көп жылдардан кейін немістің тағы бір ғалымы К. Бош практика
жүзінде іске асырған [8]. Аммиак – халық шаруашылығы үшін аса қажет зат. Ол
өзі минералды тыңайтқыш болуымен қатар басқа да бағалы тыңайтқыштар және
азот қосылыстарын алу үшін қажет бірден-бір шикізат. Сондықтан аммиакты
өте көп мөлшерде алу - өндіріс үшін зор қажеттілік болды. Жалпы аммиак
алудың екі әдісі бар:
1. Цианализ әдісі;
2. Синтез әдісі.
Зертханалық жағдайдағы аммиакты сөндірілген ізбес пен мүсәтір қоспасын
қыздырумен алады (Сурет 9).
2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 +2H2O + 2NH3↑ (38)
немесе
NH4Cl + NaOH = NaCl +NH3↑ +H2O, (39)
Сурет 9. Аммиактың зертханада алынуы
Аммиакты (А) әдісі бойынша алады, яғни ол ауадан жеңіл және суда жақсы
ериді, немесе металл нитридіне сумен әрекет етіп (Сурет 10).
АlN + 3H2O → Al(OH)3 + NH3↑
(40)
Циананализ әдісінде кальций цианамидін сумен әрекеттестіреді:
CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3↑
(41)
Бұл әдіс қымбатқа түседі, өйткені бастапқы заттарды алу бірнеше
сатыдан тұрады және болашағы жоқ.
Сурет 10. Аммиактың еруі
Қазір көбінесе, аммиакты өндіру-оны азот пен сутектен синтездеуге
негізделген. Бұл өндіріс тіршіліктегі маңызды проблема – ауадағы бос азотты
байланыстырып халық шаруашылығына қажет заттар алуға мүмкіндік береді.
Аммиак өндіру құрылғысы мейлінше герметикалы болады, тек экзотермиялық
реакциядан бөлінетін энергия пайдаланылады. Айналма жүйені пайда-
ланғандықтан бұл процесте аз қалдық түзіледі, ауаға ластаушылар
бөлінбейді. Айналым тәсілін қолдану – аммиак өндірудің құнын төмендетеді.
Процесті үздіксіз жүргізу –оны автоматтандыруға мүмкіндік береді. Химиялық
техно-логия тұрғысынан аммиактың синтездік өндірісі – ең алдыңғы қатарлы
әдіс болып есептеледі (Кесте 3).
Кесте 3
Химия өндірісінің негізгі сатылары
І ІІ
ІІІ
Шикізатты даярлау,
Реакция өнімі мен
әрекеттесуші заттарды → Химиялық → әрекеттеспеген
заттарды
реакция аймағына енгізу процестер реакция аймағынан
шығару
І. Шикізаттарды даярлау. Турбокомпрессорлар айналым компрессорлар
көмегімен әрекеттесуші заттарды реакция аймағына жеткізеді. Әрекеттесуші
заттар: азот N2 және сутек H2. азотты ауадан, сутекті – табиғи газ
метаннан алады. Әрекеттесуші заттарды әбден тазартады да,
турбокомпрессорға береді. Ол жерде газ қоспасы 25-60мПа дейін сығылады.
Содан соң айналым газымен араластырып синтез колоннасына жіберіледі.
ІІ.Химиялық процесс – синтез колоннасында жүреді. Синтез колоннасы-ның
құрылысы әртүрлі болады. Көбінесе, ішінде бірден катализатор қорабы мен
жылу алмастырғыш орнатылған колонна қолданады.
Аммиак алу процесі – қайтымды, экзотермиялық, гомогенді, көлем кіші-
рейе жүреді.
Аммиак алу тиімді жүру үшін ол реакцияның сипатына қарай Ле-Шателье
принципіне сай жағдайлар жасалады:
1. Реакция қайтымды, гомогенді, көлемді кішірейте жүреді, сондықтан
әрекеттесуші заттардың концентрациясын арттыру және тепе-теңдіктің
реакция өнімі жағына ығысуы үшін үлкен ысым қолдану қажет. Сол себепті
іс жүзінде құрылғы шыдайтын үлкен қысым береді, және түзілген аммиакты
бөліп әкетіп отырады.
2. Реакция экзотермиялық болғандықтан, артық жылуды басқа мақсатқа
пайдаланып, тура реакция жүруге оңтайлы 450-500ºС-та ұстайды.
3. Аммиак синтезін жылдамдату үшін катализатор ретінде құрамында
калий мен алюминий оксидтері бар тотықсыздандырылған темір қолданылады.
Синтез қатты катализатордың беткі қабатында жүреді де, гетерогенді катализ
әдісімен жылдамдайды. Процес тиімді жүруі үшін катализатордың беттік
ауданы неғұрлым үлкен болуы тиіс. Сол себептен катализаторды кеуекті
түйіршік немесе таблетка түрінде алады. Реакциялық қоспада аммиактан басқа
қосындылар болса , олар катализатордың белсенділігін төмендетеді. Сондықтан
реакциялық қоспаны жақсылап тазартады.
2. Осы жағдайлардың бәрін сақталғанның өзінде реакция шығымы 20%-дан
аспайды. Реакция шығымын жоғарылату үшін айналым әдісін бірнеше рет
қолданады.
ІІІ. Реакция өнімін және реакцияласпаған заттарды реакция аймағынан
бөлек тоңазытқышта суытып, сепараторда бөлінеді. Газ қоспасы өнім мен
әрекеттеспеген заттардан тұрады: N2, H2 және NH3.
Катализатор арқылы өткен жерде газдар әрекеттеседі, түзілген жылуды
жылу алмастырғыш көмегімен бастапқы газдарды қыздыруға береді де суытқышқа
түседі. Онда су арқылы суыйды. Сол жерде өнім бөлінеді де әрекеттеспеген
газдар N2, H2 қайтадан компрессор көмегімен синтездеу колон-насына
жіберіледі. Осылайша, көп дүркін айналым нәтижесінде өнімнің шығымын 85-90%-
ға дейін жеткізуге болады.
Қалыпты қысым кезінде аммиак -33,4ºС температурада жеңіл қозғалатын
сұйықтыққа айналады, ал -77,7ºС тұсында түссіз кристалдық масса болады.
Аммиактың судағы 10% -ды ерітіндісін мүсәтір спирті деп атайды, ал 18-
25%-ды ерітіндісін – аммиак суы.
Сұйық аммиакта тек бейорганикалық ғана емес көптеген органикалық
қосылыстар да жақсы ериді. Бұл оның молекуласының полярлілігімен
түсіндіріледі (сутектік байланыстардың түзілуі есебінен)
Еріген кезде аммиак сумен ішінара әрекеттеседі (30):
NH3 +НОН → NH4ОН
Ал газдың қалған массасы суда гидратталған молекулалар NH3·nН2О
түрінде болады.
Аммоний гидроксиді NH4ОН - әлсіз электролит. Су ерітінділерінде әлсіз
электролит сияқты дисоциацияланады:
NH3 + H2O → NH3 · H2O → NH4+ +ОН ˉ,
(42)
ал қышқылдармен әрекеттескенде аммоний тұздары түзіледі (31):
NH4ОН +НСІ → NH4СІ + H2O
Кейбір металдар жоғарғы температура тұсында аммиактағы NH3 сутекті
толық алмастырып, нитридтер түзуге қабілетті:
2Al + 2NH3 = 2AlN +3H2
(43)
Мұндай реакциялар, құрамында алюминий, хром, ванадий және басқа
металдар бар болатын, болаттан жасалынған бұйымды аммиак атмосферасында
жоғары температурада ұстаған кезде жүреді.Олардың беттік қабатында нитрид-
тердің өте жұқа қабаты түзіледі, ол болатқа аса қаттылық және сүргіленуге
қарсылық білдіреді. Бұлайша өңдеуді азоттау деп атайды.
Қыздырылған сілтілік және сілтілік жер металдармен NH3 әрекеттескен
кезде амидтер түзіледі:
2Na + 2NH3 = 2NaNH2 +H2
(44)
Аммиактың концентрленген ерітіндісінде йодты еріткенде, құрамы NJ3 ·
NH3 болатын, қызыл мыс түсті йодты азоттың инедей түріндегі кристалдары
түзіледі:
5 NH3 +3J2 = NJ3 · NH3 +3NH4J
(45)
реакция өнімдерін сумен шаймалап жуған соң қара түсті NJ3 тұнба қалады.
Оған жеңіл түйіскенде немесе сілкілегенде құрғақ күйдегі ол қопарылады.
Аммиак оттек атмосферасында жанып, азотты бөледі, ал катализатор
қатысында (мысалы, платина сымы) азот окиді түзіледі:
4 NH3 + 3О2 = 6Н2О +2N2
(46)
4 NH3 + 5О2 = 4NО +6Н2О
(47)
Аммиак металдардың оксидтерімен әрекеттеседі, осында ол күшті
тотықсыздандырғыш болады. Мысалы:
3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3Н2О
(48)
Mn2O3 +2NH3 = 2MnN +3Н2О
(49)
Галогендермен және сутек асқын тотықтарымен аммиакты қыздырғанда
молекулалық азот түзіледі:
2NH3 +3Br2 = N2 + 6HBr
(50)
8NH3 +3Br2 = N2 + 6NH4Br
(51)
2NH3 +H2O2 = N2 + 6Н2О
(52)
Кейбір металдардың тұздарына аммиактың қосылу өнімдері кешенді
қосылыстар – аммиакаттар болады:
CuSO4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]SO4
(53)
AgCl +2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
(54)
Аммиак химиялық өнеркәсіп үшін маңызды шикізат: аммонийлік тұздарының,
азот қышқылының, синтетикалық несепнәрдің және т.б. өндірісінде.
Аммиактың қолданылуы
Аммоний хлориді, немесе мүсәтір NH4Cl – суда жақсы ерімтал, ащылау
дәмді, ақ түсті кристалдық зат. Бұл тұз қыздырған кезде аммиак пен хлорлы
сутекке ыдырайды. Оны шытбаспада, сол сияқты құрғақ элементтерде электролит
ретінде және әскери істе түтін беруші зат түрінде де қолданады.
2NH4Cl + 4CuO = N2 +3Cu + CuСІ2 + 4Н2О
(55)
Аммоний нитраты (аммиакты селитра) NH4NО3 аммиакпен азот қышқылын
қанықтырған кезде алынады. Бұл тұз жеңіл балқиды және жылу бөле ыдырайды,
сондықтан тез де күшті қыздырған тұста қопарылып кетуі мүмкін. Аммонийдің
сульфаты мен нитратының қоспасын нитрат-сульфат аммоний деген атпен ауыл
шаруашылығында тыңайтқыш ретінде қолданады. Аммоний тұздары ауыл
шаруашылығында кеңіне қолданылады. Олар өте жақсы минерал тыңайтқыштар:
NH4NО3, NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, NH4H2PO4[9].
Аммоний нитратының алюминий, ұн және майдаланған көмір сияқты
ұнтақтармен қоспасы аммонал деп аталатын қопарылғыш заттар түзіледі.
3NH4NО3 + АІ → АІ (NО3)3 + 3NH3 (56)
NH4Cl дәнекерлеген және қалайылау кезінде кеңінен қолданады, өйткені
мүсәтір қыздырғанда ыдырап, темір бетіндегіоксидтік қабатты бұза
тазалайтын тұз қышқылын түзеді:
NH4Cl → NH3 + НСІ
(57)
Медицинада нашатырлы спирт дайындауда пайдаланылады.
NH3 + Н2О → NH4ОН (58)
Аммиакты көміртек (ІV) оксидімен қосып қыздырған кезде аса маңызды
қосылыс – несепнәр (карбамид) түзіледі:
СО2 + 2NH3 →СО(NH2)2 + Н2О (59)
Карбамид минералы тыңайтқыш және мал азығына қоспа ретінде қолданылады.
Карбамид минералы техникада құнарландырғыш ретінде, плпстмассалар
синтезінде қолданылады. Мал азығына несепнәр қосылса, азықтың құнарлығы
артады.
Аммоний тұздары ауыл шаруашылығында кеңіне қолданылады. Олар өте жақсы
минерал тыңайтқыштар: NH4NО3, NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, NH4
H2PO4.
1.2 Фосфор. Фосфордың физикалық және химиялық қасиетері
Фосфордың ашылу тарихы. Фосфорды алғаш ашқан – Гамбургтік алхимик
Геннинг Бранд(1669 ж) (Сурет 11). Басқа да алхимиктер тәрізді Бранд қарт-
тарды жасартып, сырқаттарды жазатын өмір элексирі мен асыл емес метал-дарды
алтынға айналдыратын философиялық тасты табуға әрекет жасады. Брандты алға
жетелеген адамдардың қамы емес, оның байлыққа құмарлығы болды. Ол жайлы бұл
алхимиктің жасаған нағыз, әрі жалғыз табысының тарихи дәйектері
куәландырады. Бір тәжірибенің барысында ол зәрді буландырып, алынған
қалдықты көмір және құм қосып, буландыруды жалғастырды. Кейін ретортада
қараңғыда жарық шығаратын зат түзілді. Рас, kaltes Feuer (суық от) немесе
менің отым деп Бранд атаған зат қорғасынды алтынға айналдырмады және
қарттардың сырт келбетін өзгертпеді, бірақ алынған заттың қыздырусыз
жарқырауы ерекше, әрі таңсық болды. Жаңа заттың бұл қасиетін пайдалануды
Бранд көп созбады. Ол фосфорды беделді адамдарға көрсетіп, олардан
сыйлықтар және ақша ала бастады. Фосфордың алыну құпиясын сақтау оңай
болмағандықтан, ол оны дрездендік химик И.Крафтқа сатып жіберді. Фосфорды
алудың әдістемесі И.Кункель мен К.Кирхмейерге белгілі болғаннан кейін оны
көрсетушілер саны көбейді. 1680жылы жаңа элементті, алдындағыларға
тәуелсіз, ағылшын физигі әрі химигі Роберт Бойль алды. Бірақ көп кешікпей
Бойль қайтыс болды, ал оның шәкірті А.Ганквиц таза ғылымға сатқындық жасап,
фосфор спекуляциясын қайта жандандырды. Тек 1743 жылы А.Маркграф фосфорды
алудың жетілген әдісін тауып, өз мәліметтерін көпшілік назарына жариялады.
Бұл оқиға брандтық бизнеске нүкте қойып, фосфор және оның қосылыстарын
тыңғылықты зерттеуге бастама болды[10].
Сурет 11. Фосфордың ашуға үлес қосқан ғалымдар
Фосфордың табиғатта кездесуі. Табиғатта фосфор тау жыныстары мен
минералдарда қосылыс түрінде кездеседі. Мысалы, фосфорит және апатитте
кальций фосфаты Са3(РO4)2 түрінде болады. Қазақстанда Жамбыл облысындағы
Қаратау маңында фосфорит кенінің мол коры бар екені 1935жылдан белгілі.
Қазір Қаратау бассейні негізінде "Жаңатас байыту комбинаты" жүмыс істейді.
Ақтөбе облысында фосфорит кен орнын (Шилісай, т.б.) игеру жоспарланып отыр.
Осы кен орындары негізінде фосфорды өңдейтін зауыттар Таразда, Шымкентте
және Ақтөбеде бар. Азот тәрізді фосфор да өсімдік пен жануар нәруызының
негізгі құрам бөлігі. Фосфор өсімдіктердің дәнінде, жануарлардың сүтінде,
қанда, ми мен жүйке ұлпаларында кездеседі. Мысалы, ересек адамдардың
сүйегінде 600г, ет ұлпасында 56г, жүйке жүйесінде 5г-ға дейін фосфор
болады. Барлық сүтқоректілердің сүйегі құрамында фосфор Са3(РO4)2 немесе
ЗСа3(РO4)2•СаСO3•Н2O түрінде болады. Осындай фосфаттар сүтқоректілер
қаңқасына беріктік қасиет береді. Жануарлар мен адамдар фосфорды өсімдік
арқылы қабылдайды. Фосфор қосылыстары тіршіліктегі барлық зат алмасу
процестеріне қатысады (Сурет 12).
Сурет 12. Фосфордың минералды қосылыстары аппатиттер және фосфориттер
Азотқа қарағанда химиялық активтiлiгi жоғары болғандықтан фосфор
табиғатта бос күйiнде кездеспейдi. Оның маңызды минералдары фосфорит-
Ca(PO4)2, аппатит-Ca3(PO4)2(Ca(FCl)2. Белоктың құрамында, сүйек қаңқасында,
ми клеткаларында да бар. Фосфориттердiң бай қоры Қаратауда бар [11].
Фосфорды фосфориттердi құммен көмiрдiң қатысында қыздырып алады.
Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C = 2P + 5CO+3CaSiO3
(60)
Фосфордың бiрнеше аллотропиялық түр өзгерiсi бар-ақ, қызыл, қара
фосфор. Ең тұрақтысы қызыл фосфор. Ақ фосфор өте активтi, ауада өздiгiнен
жанады, оны су астында сақтайды. Қызыл фосфор-қызыл қоңыр түстi зат, ақ
фосфорды ауа қатыстырмай қыздырғанда түзiледi (Кесте 4). Қара фосфор ақ
фосфорды 2000С 12000 ат қысымда қыздыру арқылы алынады (Сурет 13,14).
Кесте 4
Фосфордың аллотропиялық түр өзгерістері
Қасиеті Рақ Рқызыл Рқара
Құрылысы Р4 – тәтраэдрлі Рn Рх
формаға ие.
Сыртқы Ақшыл сары түсті Малина түстес ұнтақ Қара түсті ұнтақ
көрінісі
Tбалқу 44°С 593°С ≈ 1000°С
Тығыздығы 1,83 гсм3 2-2,4 гсм3 2,7 гсм3
Улылығы Өте улы Улы емес
Сурет 13. Ақ фосфор
Сурет 14. Қызыл және қара фосфор
Фосфор химиялық қасиетi жағынан өте актив элемент, тотығу дәрежесi -3,
+3, +5 бола алады. Фосфордың электр терiстiлiгi 2,19, ал азоттыкi 3, осыған
қарамастан фосфордың активтiлiгiнiң жоғары болу себебi, азот N(N үш, ал
фосфор рН бiр-ақ байланыспен байланысқан, байланысы. Энергиясы
-200кДжмоль. Фосфор көп мөлшерде шырпы өндiрiсiнде және "түтiн шымыл-
дырығын" жасау үшiн бомбаларға салады.
Фосфордың қосылыстары және олардың қасиеттері
Фосфордың сутектi қосылысы-РН3-фосфин, Р2Н4-дифосфин.
2P + 3H2 = 2PH3 (H=-20,92 кДжмоль
(61)
Бұл реакцияны 3500С 2(107 Па қысымда жүргiзгенде де шығымы 2% болады.
РН3 металл фосфидтерiнен де алуға болады.
Ca3P2 +HCl = 3CaCl2 + 2PH3 (62)
P + NaOH = PH3 + NaH2PO4
(63)
Фосфин түссiз, сарымсақ иiстi, улы газ.
Құрылысы аммиак сияқты пирамида, бiрақ донорлы-акцепторлы байланыс
түзу, тұз түзу қабiлетi өте төмен. Ол өте күштi тотықсыздандырғыш, ауада
1500 тұтанады.
PH3 + HCl = PH4Cl (64)
Р2Н6-күштi тотықсыздандырғыш, ауада өздiгiнен тұтанады.
P2H6 + 4O2 = P2O5 + 3H2O (65)
Фосфорды қыздырғанда барлық металдармен дерлiк фосфидтер бередi. S-
электрондары фосфоридтерi тұз тәрiздi суда оңай ыдырайды.
P + Mg = Mg3P2
(66)
Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3 (67)
Ауыспалы элементтердің фосфидтерi ЭР, ЭР2, Э3Р - сұр не қара түстi,
метал жылтыры бар электрөткiзгiш. хим.активтiлiгi төмен заттар.
Фосфор галогендермен балқытын кезде әрекеттесiп
P + Cl2= PCl3 (H=-644,3 кДжмоль (68)
P + Cl2= PCl5 (H=-125,5 кДжмоль (69)
три, пентохлоридiн бередi, олар гидролизденедi, органикалық синтезде
қолданылады.
PCl3(PCl5)+H2O = H3PO3 + HCl (70)
Фосфор-сiлтiлермен, қышқылдармен, тотықтырғыштық қасиетi бар кейбiр
мұздармен тотығып Н3РО4 түзедi.
P+NaOH = PH3 + Na3PO4
(71)
P+5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 +H2O
(72)
2P+5H2SO4 = 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
(73)
P+5AgNO3 +4H2O = H3PO4 + 5Ag + 5HNO3
(74)
Фосфордың оттектi қосылыстары
Р-оттегiмен әрекеттесiп екi түрлi оксидтер Р2О3, Р2О5 түзедi.
4P + 3O2 = 2P2O3
(75)
4P + 5O2 = 2P2O5
(76)
Р2О3-фосфор (III) оксидi, балауыз тәрiздi, өте улы, сумен фосфорлы
қышқыл Н3РО4 бередi. 2-негiздi қышқыл.
H - P
Р2О5-ақ түстi, усыз, суда жақсы еридi, t0-байланысты үш түрлi қышқыл
түзедi.
P2O5 + H2O=HPO3 метафосфор қышқылы (77)
P2O5 + 2H2O=O7 тирофосфор қышқылы
(78)
P2O3 + 3H2O=2H3PO4 ортофосфор қышқылы
(79)
Практикалық маңызы зоры – ортофосфор қышқылы (Н3РО4).
үш негiздi қышқыл, үш сатыда диссоциаланады. K1=7,52(10-3, K2=6,31(10-
8, K3=1,26(10-12 орташа күшi бар қышқыл. Үш қатар тұздар түзедi.
KOH + H3PO4 = KH2PO4 + H2O (80)
2KOH + H3PO4 = K2HPO4 + 2H2O (81)
3KOH + H3PO4 = K3PO4 + 3H2O (82)
Олар дигидрофосфат, гидрофосфат, фосфаттар деп аталады. Дигидро және
гидрофосфаттардың ерiгiштiгi фосфаттарға қарағанда жақсы болады.
Фосфорлы тыңайтқыштар
Фосфор тұздары ауыл-шаруашылық тыңайтқыш ретiнде қолданылады, сондықтан
оның тұздарынан суда жақсы еритiн жасайды тыңайтқыштар алу химиялық негiзгi
мiндетi болып табылады.
Маңызды фосфор тыңайтқыштарына суперфосфат, қоссуперфосфат, преципетат,
аммофос жатады.
Ca3(PO4)2 + H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + CaSO4
(83)
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 = 3Ca(H2PO4)2
(84)
Ca3CO3 + H3PO4 +H2O = CaHPO4(2H2O + CO2(
(85)
NH3 + H3PO4
(85)
Аммофостар құрамында екi құнарлы элементi фосфор және азот сапалы
тыңайтқышқа жатады.
Фосфор - өсімдік қоректенуінің ең басты элементтерінің бірі. Сондықтан
оны тыңайтқыш түрінде топыраққа енгізу әртүрлі дақылдардың өнімділігін
айтарлықтай жоғарылатып, өнім сапсын жақсартады.
Маңызды фосфор қышқылды тыңайтқыштар келесідей:
- фосфоритті немесе апатитті ұн - майда ұнтақталған фосфорит не
апатит. Бұл тыңайтқыштардағы фосфор нашар еритін тұздар Са3(РО4)2
түрінде болады, сондықтан тек қышқылды топырақтағы өсімдіктер ғана
дарыта алады;
- суперфосфат күкірт қышқылымен нашар еритін кальций фосфатын
өңдеген кезде алынады. Осында Са3(РО4)2 суда еритін қышқылды тұзға
Са(Н2РО4)2 айналады, енді олар кез келген топырақта да
өсімдіктерге жеңіл дариды:
Са3(РО4)2 + 2Н2SO4 = Са(Н2РО4)2 + 2СаSO4
(86)
суперфосфат
- қос суперфосфат ортофосфор қышқылын Н3РО4 алу үшін қажетті
сандағы күкірт қышқылымен фосфориттің әрекеттескен кезде алынады:
Са3(РО4)2 + 3Н2SO4 = 2Н3РО4 + 3СаSO4
(87)
Алынған фосфор қышқылын буландыра суалтумен қоюлатады;
- Преципитат (латынша praecipitare - тұндыру) 30-35% Р2О5
болады. Фосфориттен алынған фосфор қышқылын ізбес сүтімен Са(ОН)2
қанықтырған кезде алынады, осы тұста екі орын алмасқан фосфат
СаНРО4 * 2Н2О
- Сүйек ұнында орташа Р2О5 25% болады;
- Аммофос NH4H2PO4, ондағы азот 11% және 44% Р2О5 болады;
- Диаммофос ( NH4 )2HPO4 , ондағы азот 20% және 52% Р2О5 болады;
- Нитрофоска – кристаллдық ұнтақ, диаммофос пен калий слитрасы
ерітінділерін араластырып алады.
1.3 Химияны оқытудың инновациялық технологиялары
Қазақстан-2030 атты еліміздің стратегиялық бағдарламасында ең
негізгілерінің бірі – жоғары интелектуалды жастарды жан-жақтылыққа
тәрбиелеу, олардың потенциалдық деңгейінің көтерілуіне үлес қосу.
Сондықтан, ұстаз-мұғалімдер қауымының алдына өте үлкен міндет қойылды.
Бүгінгі таңда жас ұрпаққа пәнді тиімді ұғындырудың бірі – жаңа технология
негіздері болып табылады. Сонымен бірге өскелең ұрпақтың ақпарат
құралдарымен жұмыстана білуіне назар аударған жөн. Оқушы қызметін
активтендіру негізіндегі педагогикалық технологияларының бірі – деңгейлік
саралау технологиясы. Деңгейлеп оқыту технологиясының мақсаты: әрбір оқушы
өзінің даму деңгейінде оқу материалын меңгеруді қамтамасыз етеді[12].
1) Деңгейлеп оқыту әр оқушыға өз мүмкіндіктерін пайдалана отырып, білім
алуына жағдай жасауға мүмкіндік береді.
2) Деңгейлеп оқыту әр түрлі категориядағы балаларға, олармен саралай
жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
3) Деңгейлеп-саралап оқыту құрылымында білімді игерудің үш деңгейі
қарастырылады: ең төменгі деңгей (базалық), бағдарламалық, күрделенген
деңгей, сондықтан әрбір оқушы оны меңгеруі тиіс. Деңгейлеп оқыту
технологиясы тиімді нәтижелі болу үшін жеке тұлға ерекшеліктеріне,
психологиялық даму ерекшеліктеріне, пән бойынша білімді игеру деңгейіне
көңіл бөлу керек. Педагогика ғылымдарының докторы, профессор Караев
оқушылардың оқу деңгейін 4 түрге бөлген. Оқушылардың ойлау қабілетін дамыту
өз бетінше жұмыс жасауға дағдыландыру барысында деңгейлеп оқыту
технологиясының өзіндік ықпалы зор. Оқушылар өздік жұмыстарын орындап,
білімдерін мониторингтік жүйе арқылы өздері бағалап, диагностикалауға қол
жеткізеді. Олар:
1) репродуктивтік деңгей-жалпыға бірдей стандартты білім негізінде
тапсырма беріледі.
2) алгоритмдік деңгей – мұнда оқушы тапсырманы мұғалімнің түсіндіруімен
қабылдаған ақпаратты пайдалана отырып орындайды.
3) эвристикалық деңгей-оқушы тапсырманы өзі ізденіп, қосымша
әдебиеттерді қолдана отырып жауап береді.
4) шығармашылық деңгей-оқушының таза өзіндік шығармашылығын байқатады.
Жаңа тақырыпты оқушылар шығармашылық ізденіс үстінде өздігінен меңгереді.
Деңгейлеп оқыту әр оқушының белсенділігін оятады.
Ғылым жетістіктеріне негізделген жоғары технологияландыруға көшудің
қажеттілігімен келіспеу мүмкін емес, себебі әр баланың жеке тұлғалық
тұрғысының дамуы, білім беруді дифференциялау және барлық білім беру
жүйесін ізгілендіру мен демократияландыру сол арқылы жүзеге асады.
Сондықтан қазіргі заманғы педагогика ғылымындағы педагогикалық үрдісті
технологияландыру білім беруші мен білім алушының жеке тұлғасын өздігінен
дамыту және өзін-өзі жүзеге асыру мақсатын оқыту мен тәрбиелеудің
субьектілік негізінде ауыстыратын тәсілді іздестірумен байланысты. Осыған
орай мектептің ғана емес, қоғамның да алдында күрделі әлеуметтік-
экономикалық жадайда өсіп келе жатқан ұрпақты тәрбиелеу мен оқытудың жаңа
үлгілерін іздеп, оларды салыстырып, дұрыс жол табуға үйрену мәселелері
маңызды болып тұр.
Дифференция дегеніміз – оқушыларды қандай да ерекшеліктеріне сәйкес
топтастырып ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
![google play](assets/img/google-play-badge.png)
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz