Химиялық реакциялардың кинетикасы
Назарбекова С.П., Ермеков С.Р., Назарбек У.Б.
Бейорганикалық химияның теориялық негіздері
Дәрістер жинағы
ШЫМКЕНТ, 2021
Ф.7.03-20
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
М. ӘУЕЗОВ атындағы ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН УНИВЕРСИТЕТІ
Химия және химиялық технология негіздері кафедрасы
Назарбекова С.П., Ермеков С.Р., НАЗАРБЕК У.Б.
Бейорганикалық химияның теориялық негіздері
Дәрістер жинағы
Химия білім беру бағдарламасының студенттері үшін
Шымкент, 2021
УДК 546 (075.8)
М.Әуезов атындағы ОҚУ оқу-әдістемелік кеңесі басып шығару үшін ұсынылған. ( 30 қазан 2020 ж. күнгі №2 хаттама).
Рецензенттер:
Туртабаев С.К.
oo т.ғ.д, профессор Яссави атындағы ХҚТУ
Ауешов А.П.
oo т.ғ.д, профессор М.Әуезов атындағы ОҚУ
Назарбекова С.П., Ермеков С.Р., Назарбек У.Б.
Б53 Бейорганикалық химияның теориялық негіздері: Дәрістер жинағы. - Шымкент: М.Әуезов атындағы ОҚУ, 2021. - 132 б.
Дәрістер жинағы 132 бетпен баяндалған, 100 атаулы әдебиеттер тізімінен тұрады.
Дәрістер жинағының мазмұнында химияның атом ядросы мен электрон құрылымы, Д.И. Менделеев элементтерінің периодтық жүйесі, электролиз процесінде электродтарда жүретін аралық бөлшектер мен радикалдардың, катализаторлардың, каталитикалық және тотығу процестерінің пайда болуымен байланысты реакциялар, қазіргі заманғы электролиттік диссоциация ілімі, коррозия үрдістері және коррозиядан қорғау әдістері саласындағы ғылым ретінде дамуына негіз болған шетелдік және отандық ғалымдардың рөлі көрсетілген.
Дәрістер жинағының авторлары химияда көміртекті наноқұрылымдардың пайда болуымен байланысты ғылыми-техникалық прогресті көрсетті - бұл нанобөлшектер, көміртекті нанотүтікшелер, нанопроводтар, фуллерендер. Студенттер үшін нанобизнес туралы білу қызықты болады.
Металл нанобөлшектерінің қатысуымен Григнард реактивін алу реакциясын білу студенттерге зертханалық сабақтарда пайдалы болады
(C) Назарбекова С.П., Ермеков С.Р., Назарбек У.Б. 2021
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
7
1. Жаратылыстану саласы ретінде заманауи химия негіздерінің маңызы
8
2. Химия ілімдерінің тарихи дамуы, ашылуы туралы очерктер
11
3. Химиядағы негізгі ұғымдар, стехиометрия және іргермелі заңдар
14
4. Гомо және гетеро қосылыстар, қарапайым заттар, бинарлы және күрделі гетеро қосылыстар. Бейорганикалық қосылыстар кластары
17
5. Фазалық және химиялық түрленулер. Алмасу ыдырау реакциялары, тотығу-тотықсыздану реакциялары
21
6. Химиялық термодинамиканың ілімдік негіздері
24
7. Химиялық реакциялардың кинетикасы. Әрекет етуші массалар заңы. Жылдамдық тұрақтысы
28
8. Химиялық түрлендірулерді термодинамикалық талдау. Температура, қысым және реактивті заттардың шоғыры өзгерген кезде жүйелердегі тепе-теңдіктің ығысуы
31
9. Агрегаттық күйі. Ерітінділер: қатты, сұйық, газды, аморфты, плазмалар
34
10. Электролит ерітінділері. Электролиттердің су және су ерітінділерінің құрылымы. Күшті және әлсіз электролиттер. Оствальдының сұйылту заңы. Судың иондық көбейтіндісі, ерітінділер рН-ы
37
11. Заттың химиялық құрылымы ілімінің тарихи алғы шарттары. Рутерфорд атомының планетарлық моделі, Бор постулаттары. Кванттық сандар. Паули қағидасы, Клечковскийдің екі ережесі
40
12. Атомның энергетикалық сипаттамалары. Иондану потенциалы және электронды жақындық. Тиімді ядролық зарядтар. Атомдар мен иондардың радиусы
43
13. Химиялық байланыстың сипаттамасы. Химиялық байланыстың негізгі түрлері. Байланыстардың полярлығы. Дипольды сәт. Байланыс жиілігі
45
14. Валенттік байланыстар ілімі (ВБ). Валенттілік және қанықтыру шегі. Атомдық орбитальдарды гибридизациясы
48
15. Молекулалық орбитальдардың пайда болу теориясы (МО) және атомдық орбитальдардың сызықтық комбинациясы (АОСК)
51
16. Күрделі қосылыстар және химиялық байланыстың үйлестіру түрі. Электролит ерітінділеріндегі күрделі қосылыстар. Изомерия. Кристалл өрісінің ілімі
54
17. Химиялық реакциялардың индукциясы және катализі. Автокатализ
57
18. Нанобөлшектер туралы жалпы мәліметтер және олардың жіктелуі, оларға негізделген материалдар: фуллерендер және нанотүтікшелер. Оларды қолдану салалары
60
19. Нанохимия. Нанобөлшектерді алу және тұрақтандыру. Нанотехнология. Нанокелешек
63
20. Магнитті нанобөлшектерді синтездеудің химиялық әдістері. Ферриттер, сирек кездесетін жер металдар, нанониттер, наноөткізгіштер. Нанобизнес
66
21. Электрохимия туралы жалпы түсінік. Электрохимиялық термодинамика және кинетика негіздері. Электрохимиялық рдістердің сипаттамасы, электрод потенциалы, ЭҚК, Нернст теңдеуі
69
22. Қолданбалы электрохимия. Поляризация, асқын кернеу потенциалдары. Электролиз. Фарадей заңдары
72
23. Химиялық және электрохимиялық коррозия. Коррозиялық бұзылу түрлері. Коррозия жылдамдығын есептеу. Коррозиядан қорғау әдістері
75
24. Талдаудың электрохимиялық әдістері
79
25. Жер шарындағы қоршаған ортаны ластау көздері
81
26. Қоршаған орта. Оның химия, металлургия, мұнай-газ, цемент өнеркәсібіндегі шикізатты қайта өңдеу қалдықтарымен ластануы
84
27. Қоршаған ортаны қорғау
87
28. Элементтер химиясына кіріспе. Сирек жер элементтері, олардың ашылу тарихы. Металлургиядағы инновация үшін сирек элементтердің маңызы
90
29. Газдар: инертті, табиғи жанғыш, ілеспе мұнай, мұнай өңдеу газдары
98
30. Химияның ілімдік негіздері бойынша дәріс құру әдістемесі
101
Өзін-өзі дайындау және өзін-өзі бақылау сұрақтары
107
Библиография
110
Қосымшалар
115
Кіріпе
М. В. Ломоносов айтқан, әрі қарай Д. Далтон зерттеген және ұсынған атомдық-молекулалық ілімнің ғылыми негіздері химия мен физикада атомдық-молекулалық идеяларды кеңінен қолдануға мүмкіндік берді.
Затты ұйымдастырудың әртүрлі кезеңдерінде физикалық және химиялық форма оның өзара әрекеттесуі мен түрленуіне сәйкес келуі мүмкін. Атом ядроларын қалыптастыру үшін протондар мен нейтрондардың өзгеруі - ядролық-физикалық форма, атомдардың молекулаларды қалыптастыру үшін өзара әрекеттесуі - химиялық форма.
Химия-бұл құрамы мен құрылымының өзгеруімен бірге жүретін заттар мен олардың өзгеру үрдістерін зерттейтін ғылым, ал химиялық үрдіс химиялық реакция жүйесіндегі міндетті энергетикалық өзгерістермен құрамы мен құрылымының өзгеруімен бірге жүреді.
Химиялық үрдісте молекуладағы атомдар қайта топтастырылады, бастапқы молекулалардағы химиялық байланыстың үзілуімен және реакция өнімдерінде жаңа химиялық байланыстардың пайда болуымен бірге жүреді.
Заманауи химияның теориялық негіздерін дамыту химиялық, силикатты, газ-мұнай химиясы, металлургия, гидрометаллургия салаларында алдын-ала анықталған қасиеттері бар заттарды алу үшін химиялық үрдістерді басқаруды жетілдіру қажеттілігімен байланысты.
Химияның ілімдік негіздерінің дамуы мен қалыптасу тарихы бірнеше кезеңнен тұрды.
17 ғасырдың басында пайда болған Алхимия ілімі химияның ғылым ретінде пайда болуының алғашқы кезеңі болды. Оның трактаттарында адамның шығармашылық қызметінің әртүрлі көріністері бір-бірімен тығыз байланысты болды. Алхимиктердің қызметі-химияның одан әрі дамуына серпін берген философиялық және теологиялық шығармашылық. Химияның дамуының бұл кезеңі заттың құрамы, стехиометриялық заңдар, валенттілік ұғымдары және затты зерттеу әдістері туралы ілімдердің пайда болуымен қатар жүрді.
Екінші кезең көптеген химиялық элементтердің ашылуымен бірге химиялық байланыс, молекулалардың құрылымы, химиялық үрдістер туралы ілімдердің дамуы және оның негізгі мүмкіндіктері мен ағымының шарттары туралы кванттық-химиялық идеяларға негізделген. Энергетика, химиялық тепе-теңдік және оны дұрыс бағытта жылжыту шарттары химиялық процесте егжей-тегжейлі қарастырылады.
Қазіргі кезеңде нанохимия пайда болды-бірнеше нанометрлі, реактивті, ерекше химиялық қасиеттері бар бөлшектердің физика-химиялық қасиеттерін алуға және зерттеуге байланысты химия саласы. Нанотехнология жоғары коммерциялық әлеуеті бар пайда алу мүмкіндігі бар наноматериалдарды алу және қолдану саласындағы революциялық секіруге ықпал етеді.
1. Жаратылыстану саласы ретінде заманауи химия негіздерінің маңызы
Ежелгі Египетте қалыптасқан химияның негіздері Жер туралы ғылымның мағынасын білдіреді және қазіргі кезеңде олардың өзара енуінің нақты бағыттарын тудыратын басқа ғылымдармен тығыз байланысты. Мысалы, химия мен физика арасындағы ауысу аймақтары Физикалық химия және Химиялық физика болып табылады. Облысы көшу арасындағы химиямен және биологиямен, химиямен және геологиямен ұсынылған Биохимией, Геохимя, Биотехнология".
Химияның барлық маңызды заңдары математикалық тілде тұжырымдалған. Химия философия сияқты ғылымның дамуына әсер етеді және оның мазмұнына әсер етеді. Тарихи тұрғыдан химияның екі негізгі бөлімі дамыды: бейорганикалық химия және органикалық химия.
Бейорганикалық химия химиялық элементтер мен олардың өзгеруін зерттейді, Органикалық химия көміртектің басқа элементтермен қосылыстарын зерттейді. Бірте-бірте химияда затты ұйымдастырудың құрылымдық деңгейлері, оның атомдық күйден молекулалық құрамға дейінгі асқынулары туралы идеялар қалыптасты. Мұндай ұғымдар бұрын белгісіз пәндердің пайда болуына мүмкіндік берді. Олар:
oo кешенді қосылыстар;
oo полимерлі қосылыстар;
oo кристаллохимия;
oo дисперсті жүйелер;
oo беттік құбылыстар;
oo қорытпалар және басқалар.
Атом-молекулалық теория атомның массасы мен мөлшерін, оның құрамдас бөліктерін, материалдық бөлшектердің толқындық қасиеттерін және атом құрылымын кванттық механикалық түсіндіруді, химиялық элементтер мен периодтық заңды, химиялық байланысты, агрегаттық күй мен ерітінділерді, химиялық үрдістер ілімін, нанобөлшектер мен оларға негізделген материалдар туралы мәліметтерді (нанокластар), Атом химиясындағы нанобөлшектердің жіктелуін (нанохимия, криохимия), наноқұралдар мен нанотехнологияларды анықтауға мүмкіндік берді.
Химияның теориялық негіздерін және олардың практикалық сынақтарын қолдану адам қызметімен байланысты барлық салаларда ғылыми-техникалық прогреске ықпал етті. Кейбір маңызды нәрселерге қысқаша тоқталайық.
- ауыл шаруашылығын химияландыру минералдық тыңайтқыштарды, өсімдіктер мен жануарларды химиялық қорғау құралдарын (пестицидтер, гербицидтер), мал шаруашылығында азықтық фосфаттар, премикстер, азықтық микробиологиялық ақуыз, түрлі дәрумендерді қолдануды қамтиды;
- агрессивті ортаның коррозиялық әсеріне ұшырайтын металл конструкциялардың ең аз шығыны кезінде үлкен жайлылықты қамтамасыз ететін пластмассалардың, синтетикалық талшықтардың, каучуктың 50% - дан астамы тұрақты пайдаланылатын құрылыста химияландыру, сондай-ақ қышқылға төзімді бетондарды, полимербетондарды, асфальтбетондарды пайдалану;
- кен өндіру салаларында химияландыру мұнай мен газ өндіру кезінде химиялық ерітінділерді бұрғылау кезінде жасау және қолдану, жабық кен орындарынан кен өндіру кезінде жарылғыш заттарды дайындау, гидрометаллургиялық өндірістерде және химиялық байыту әдістерінде флотациялау және байыту үшін химиялық реагенттерді дайындау және сирек кездесетін жер элементтерін алу жолымен жүзеге асырылады;
- ағаш өңдеу және целлюлоза-қағаз өнеркәсібін химияландыру ағашты механикалық химиялық өңдеуден тұрады, бұл ағашты үнемдеудің және орман ресурстарын үнемдеудің тиімді құралы;
- жеңіл өнеркәсіпті химияландыру химиялық талшықтарды, жасанды былғары мен олардан жасалған бұйымдарды қолданумен байланысты. Осы негізде тоқыма өндірісінің прогрессивті технологиясы - бұйымның жеңілдігі мен беріктігі, сондай-ақ табиғи талшықтарды химиялық талшықтармен ауыстыру есебінен қолайлы сыртқы түрі енгізіледі;
- тұрмыс пен қызмет көрсету саласын химияландыру ауыз су мен шаруашылық суды әртүрлі әдістермен (ион алмасу шайырлары) тазартумен, жоғары автоматтандырылған кір жуу агрегаттарының өнімділігін арттыратын синтетикалық жуу құралдарын пайдаланумен, тұрмыстық химия тауарларын: тазалағыш, дақ кетіргіш, желімдегіш заттарды, сондай-ақ жәндіктерге қарсы препараттарды тұтынумен ұсынылған;
- жоғары химиялық және термиялық тұрақтылыққа ие химиялық-металлургиялық әйнек, жоғары химиялық, термиялық және сілтілі төзімді кварц әйнегі;
- қатты заттарды химиялық-механикалық өңдеу (бұрау және фрезерлеу) химиялық және механикалық бұзылу процестерін біріктіреді. Өңдеу процесінде беттік қабаттың материалы қатты дененің беткі қабатын өңдеу аймағына енгізілген беттік-белсенді заттармен химиялық реакцияға түседі. ПБЗ адсорбциясы бұйымның бетінде, өңдеуді жеңілдетеді және кедергі оның бұзылуына. Металлдың, әйнектің, тастың бетін арнайы химиялық ерітінділермен (қатты, сұйық) жылтыратуды атап өтуге болады);
- металдарды химиялық-термиялық өңдеу жоғары температура кезінде бетті әртүрлі элементтермен диффузиялық қанықтыру арқылы жүзеге асырылады, көміртекпен (цементтеу), азотпен (азоттау), азоттың көміртегімен (нитроцементация), бормен (борлау), кремниймен (металл силицидтерін алу үшін силицирлеу) қанықтыру жүргізіледі. Диффузды қанықтыру кезіндегі ортаның жағдайы сұйық, газ тәрізді, бу тәрізді және қатты болуы мүмкін;
- химия-фармацевтика өнеркәсібі - бұл дәрі-дәрмек өндіретін химия өнеркәсібі саласы. Химиялық-фармацевтикалық кәсіпорындар синтетикалық және фотохимиялық препараттарды, антибиотиктерді, дәрумендерді, ферменттер-энзимдерді, ерекше ақуыз катализаторларын, қанды алмастыратын препараттарды, асқазан сөлін, пепсин мен панкреатинді, ампулалардағы, капсулалардағы хомотрепсинъекциялық ерітінділерді, түрлі жақпаларды, гельдерді, аэрозольдерді, вирусқа қарсы препараттарды дайындайды және шығарады;
- химиотерапия, инфекция қоздырғыштарына, паразиттік ісіктерге, ісіктерге және т. б. әсер ететін химиялық препараттармен емдеу;
- химиялық мелиорация-осы топырақта өсетін дақылдардың өнімділігін арттыру мақсатында оның қасиеттерін жақсарту үшін топыраққа химиялық әсер ету шараларының жүйесі. Топырақты әктеу процесі, кейбір металдардың иондарымен қышқылдықты жою (алюминий және кальций), гипс процестері, топыраққа тыңайтқыш қолдану қолданылады;
- химиялық барлау әуеде, жергілікті жерде техникамен, сумен жабдықтау көздерімен улы заттарды дер кезінде анықтауға арналған. Химиялық барлаудың міндеті-ядролық және бактериологиялық қарудың қауіптеріне химиялық қарсы тұруды таңдау және арнайы химиялық түтін перделерінің көмегімен қауіптің алдын алу;
- химия өнеркәсібі ауыр өнеркәсіптің ең маңызды саласы болып табылады, химиялық өнімнің әртүрлі түрлерін өндіреді: (аммиак, қышқылдар, сілтілер, тұздар, минералды тыңайтқыштар, сода, хлор, хлор-өнімдер, оттегі, инертті және сұйытылған газдар), синтетикалық шайырлар, Пластикалық массалар және олардан жасалған бұйымдар, шыны пластиктер, синтетикалық бояғыштар, фотохимиялық препараттар, металдар мен қорытпалар, тұрмыстық химия тауарлары және басқа да өнімдер.
Өзін-өзі дайындау және өзін-өзі бақылау сұрақтары;
1. Ферменттердің ерекшелігі мен әсер ету механизмі.
2. Тыңайтқыш құрамы-қос және қарапайым суперфосфат, түрлі нитраттар
3. Топырақтың қышқылдығын жою және суды тазарту үшін қолданылатын алюминий силикаттарының, кальций силикаттарының құрамы.
4. "Сұйық" резеңке-олигомерлерді қолдану салалары.
5. Өсімдіктерді өңдеудегі пестицидтер мен гербицидтердің әрекет ету принципі.
2. Химия ілімдерінің тарихи дамуы, ашылуы туралы очерктер
Ежелгі уақытта Египетте, Үндістанда және Қытайда адамдар әртүрлі заттарды айналдырып, жаңаларын ала алатын. Б.з. д. 3-мың жыл бұрын адамдар кеннен мыс балқыта алды, кейінірек қалайы (қола) мыс қоспасын жасай алды, ал б. з. д. 2-ші мыңжылдықта олар темірді шикі әдіспен алуды үйренді (отқа төзімді сазбен немесе көмірмен қыздырылған тас пештегі рудадан темір алу 1350оС), өсімдік шикізатынан индиго бояуын ойлап тапты, сәл кейінірек күлгін және ализарин, сірке суын, дәрі-дәрмектерді ала алды.
Сонымен қатар, Алхимия ілімі пайда болды, ол философты тастың көмегімен асыл емес металдарды асыл металдарға - алтынға айналуы мүмкін екенін және бояулар алуға байланысты Ятрохимия ілімі пайда болды. Тек 17 ғасырда бұл екі бағыт ғылым ретінде практикалық химияның прототипі болды. Химияның ғылым ретінде қалыптасу үрдісі Лавойзердің (флогистон ілімі) ашылуымен аяқталды, ол қате болса да, флогистонды жағудың басталуын мойындауға негізделген.
Атом құрылысы, валенттілік, элементтердің периодтық жүйесі және химиялық құрылым ілімі, химиялық үрдістердің жылу әсерлері, термохимия, электролиттік диссоциация ілімі, каталитикалық үрдістер мен катализаторлар, 19 ғасыр ғалымдары жүргізген электролиз заңдары саласындағы зерттеулер - Дж.Дальтон, А. Авогадро, А.Ампер, Р. Бойль, Т. Парацельс, М. Ломоносов, Й.Берцелиус, Ф.Кекуле, А. Бутлеров, Д. Менделеев, Г. Гесс, Я. Вант-Гофф, А. Ле Шателье, Ф. Колрауш, С. Аррениус, К. Бертолле, М. Фарадей, 20 ғасырдың басында физика және химия саласында үш көрнекті жаңалық ашуға мүмкіндік берді (Э. Рутерфорд, г. Мозли, Н. Бор, М. Складовская-Кюри және Ф. Джолио-Кюри), және нәтижесінде төмендегілер дәлелденді:
- атомның күрделі құрылымы;
- рентген сәулелерінің ашылуы;
- радиоактивтілік құбылысы, электронның болуы.
Бұл ашылулар химияның ғылым ретінде дамуының жаңа заманауи және инновациялық кезеңіне негіз болды.
Химиялық түрлену жасалатын барлық агрегаттық күйдегі заттар - сұйық, қатты және газ тәрізді. Осы негізде жаңа бағыттар пайда болады - топохимия (қатты заттардың қасиеттерін және олардың түрленуін зерттеу), космохимия және гидрохимия (ғаламдағы заттың химиялық эволюциясы).
20 ғасырдың ортасынан бастап химиялық зерттеу әдістерінде түбегейлі өзгерістер болды. Химияның классикалық міндеттері-заттың құрамын, құрылымы мен қасиеттерін анықтау физиканың соңғы жетістіктерін (талдаудың физика-химиялық әдістері) қолдана отырып сәтті шешіледі: микрохимиялық әдіс, хроматография, люминесцентті талдау, рентген, полярографиялық, спектрлік, ядролық магниттік резонанс, парамагниттік резонанс, масс-спектроскопия, ядролардың химиялық поляризациясы, электронды микроскопия және т. б.
21 ғасырдың басында 20 ғасырда ғалымдардың зерттеулерінің негізі болмаған нысандар пайда болды, онсыз қазіргі ғылымның дамуын елестету мүмкін емес - бұл нанотүтікшелер, фуллерендер, кванттық маржандар, нанапроводтар, алмазоидтар және басқа да көптеген "ақылды" наноматериалдар. "Ақылды наноматериалдар" -бұл барлық сенсорлардың, миниатюралық компьютерлердің және наноқұрылғылардың бағдарламалық-аппараттық кешені.
Практикалық қолдануға қызығушылық танытатын сирек кездесетін және сирек кездесетін жер металдарына көп көңіл бөлінеді, оларды алу әдістері, бақылау әдістері және оларды қолдану салалары жетілдіріледі. Сирек металл ұғымының анықтамасы жердің терең аймақтарындағы осы металдың сирек кездесетіндігімен және аз болуымен, шашыраудың химиялық қасиеттерінің ерекшелігімен түсіндіріледі, бұл элемент атомдарының жиналуына жол бермейді.
Жер қыртысында ең көп кездесетіні-қарапайым атом құрылымы бар элементтер (литий, бериллий, борды қоспағанда, периодтық жүйенің алғашқы үш қатарының элементтері). Мысалы, ежелден бері белгілі болған алтынды сирек деп атауға болмайды, өткен ғасырдың соңында алюминий сирек болды, дегенмен табиғатта ол үшінші болып табылады. Бірақ ол сирек болды, өйткені оны өнеркәсіптік ауқымда таза түрде алу мүмкін болмады.
Металл дегеніміз не? Грек тілінде metallon, яғни мен оны қазып аламын немесе жерден аламын. Геродот пен Платонның заманында (б.з. д. 5 ғасыр) тек 7 металл бар деп есептелген: алтын, күміс, темір, қалайы, мыс, қорғасын, сынап. Қазіргі уақытта Д.И. Менделеев кестесінің 80 - нен астам элементтері металдарға жатады және айқын металл қасиеттеріне ие: электр және жылу өткізгіштік, жылтырлығы, икемділігі, түсі, тығыздығы, балқу және қайнау температурасы, отқа төзімділік, деформацияға төзімділік, қаттылық, ыстыққа тұрақтылық және ыстыққа төзімділік, коррозияға төзімділік.
Қысым мен температураға байланысты көптеген металдар екі немесе одан да көп кристалды модификация түрінде болуы мүмкін. Кейбір металдар белгілі бір температурада критикалық деп аталады, өте өткізгіш күйге өтеді (өте өткізгіштік). Металдарды жоғары температураға дейін қыздырғанда металдың бетінен электрондардың "булануы" байқалады (термоэлектрондық эмиссия). Аяқталмаған электронды қабықтары бар өтпелі металдар (d,f) парамагнетиктер болып табылады. Металдар аллотропты модификацияға қабілетті, сол элемент қарапайым заттардың бірнеше түрін құра алады. Типтік металдар оң тотығу күйіне ие, оксидтер мен гидроксидтер түзуге қабілетті. Барлық металдардың иондану энергиясы бар. Кернеулер (белсенділік) қатарындағы жағдайға байланысты сутекке дейінгі кернеулер қатарында тұрған кез-келген электронегативті металл оның қосылыстарынан оңды ығыстыра алады.
Химиялық реакцияларда металдар тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді, ал реттік нөмірдің жоғарылауымен металдардың қалпына келтіру қасиеттері артады. Бұған ұқсас қосылыстардың пайда болуының Гиббс стандартты энергиясының өзгеру сипаты дәлел бола алады. Өнеркәсіптік жіктеу металдарды шартты түрде екі топқа бөледі - түсті және қара:
- шаруашылық қызметте маңызды рөл атқаратын түсті металдар (мыс, никель, қорғасын, мырыш, қалайы; висмут, күшән, сурьма, кадмий, кобальт, сынап, олардың шаруашылық қызметте қажеттілігі болмашы);
- асыл бағалы металдар (алтын, күміс, платина тобындағы металдар - осмий, родий, иридий, палладий, рутений);
- жеңіл түсті металдар (алюминий, магний, титан, натрий, калий, барий, кальций);
- сирек және шашыраңқы түсті металдар (вольфрам, молибден, тантал, ванадий, ниобий, бериллий, рубидий, цезий, таллий, индий, лантанидтер, радий, уран, актиний, трансурандық);
- сирек жер (лантан және лантаноидтар);
- радиоактивті (полоний, радий, уран, торий, актиний, плутоний, нептуний және басқа трансуранды элементтер);
- қара металдар темір және оның қорытпалары-болат, шойын, ферроқорытпа, сондай-ақ марганец, хром, ванадий.
Металдардың әртүрлі фазалық өзгерістерге әртүрлі типтегі көптеген қосылыстардың пайда болу қабілеті пайдалы қасиеттердің қажетті үйлесімімен сипатталатын әртүрлі қорытпаларды алу үшін қолайлы жағдай жасайды. Қазіргі уақытта техникада пайдаланылатын қорытпалар саны 18 мыңнан астам санды құрайды, ал жартылай өткізгіш және ядролық техниканың дамуына байланысты аса таза металдар өндірісі кеңеюде (тазалығы 99,9999% және одан жоғары).
Белгілі бір металды немесе оның қорытпасын қолдану көбінесе оның қасиеттерінің практикалық құндылығымен анықталады, алайда басқа жағдайлар, ең алдымен табиғи қорлар, оны өндірудің қол жетімділігі және пайдалылығы айтарлықтай маңызды.
Өзін-өзі дайындау және өзін-өзі бақылау сұрақтары:
1. Тотығу реакциясындағы металдың рөлі.
2. Флогистонның ашылуы неден басталды.
3. Түсті металдың қарадан қандай ерекше қасиеттері бар?
4. Табиғаттағы ең көп таралған металдар.
5. Мырыш, қалайы, алюминий негізіндегі қорытпалар, оларды қолдану
3. Химиядағы негізгі ұғымдар, стехиометрия заңдары, іргермелі заңдар
Негізгі атомдық ұғымдарға сәйкес атом химиялық элементтің ең кіші бөлшегі және оның химиялық қасиеттерін тасымалдаушы болып табылады. Атом оң зарядталған ядро мен электрондардан тұрады.
Химиялық элемент - бұл элементтердің периодтық жүйесіндегі элементтің реттік санына тең ядролық заряды бірдей атомдар жиынтығы.
Молекула - бұл химиялық қасиеттері бар заттың ең кіші бөлшегі.
Электрон - ең кіші масса (9,110∙10-3 кг.) және ең кіші электр заряды (1,602∙10-19 Кл) болатын элементар теріс бөлшек. Атом ядросы протондар мен нейтрондардан тұрады:
- протон сутектің жеңіл изотопы атомының ядросы болып табылатын тұрақты элементар оң бөлшек, оның оң заряды электронның абсолютті зарядына тең;
- нейтрон элементар зарядталмаған бөлшек оның массасы Протонның массасына тең, сондықтан атомның бүкіл массасы оның ядросында шоғырланған;
- позитрон - бұл электронға ұқсас, бірақ оң заряды бар элементар бөлшек.
Позитрон мен электроннан тұратын жүйе бар - ол Позитронды элемент.
Химиялық элементтердің салыстырмалы атомдық және молекулалық массаларын есептеудің ыңғайлылығы үшін атомдық масса бірлігі қолданылады (а.м.б.) - 12С көміртегі изотопы атомының массасының 112 бөлігі және ол 1,6608∙10-27 кг-ға тең.
Заттардың мөлшерін өлшеу бірлігі - моль - бұл 12 г көміртегі изотопында қанша құрылымдық бірлігі (атомдар, молекулалар, иондар, электрондар) бар заттың мөлшері. Кез-келген заттың бір мольіндегі құрылымдық бірліктердің саны тұрақты Авогадро (NА = 6,02∙1023 моль-1).
Заттың молярлық массасы (М(х) гмоль) деп аталатын оның массасына байланысты Мольде көрсетілген зат мөлшері. Авогадро тұрақтысының мәні арқылы кез-келген атомның немесе молекуланың (m = MNA) массасының абсолютті мәнін табуға болады.
Химиялық қосылыстардағы элементтердің сандық қатынасын және химиялық реакциялар теңдеулерін белгілейтін стехиометрия заңдары химия үшін өте маңызды
Белгілі бір сандық қатынастардағы атомдар мен молекулалардың химиялық әрекеттесуі стехиометриялық заңдарға бағынады, ал оларды білдіретін коэффициенттер химиялық теңдеулерде стехиометриялық коэффициенттер болады. Стехиометрия негізі төрт заңда:
- массаның сақталу заңы (Ломоносов М.) - химиялық реакцияға түскен заттардың массалары реакциядан кейін пайда болған заттардың массаларына тең;
- құрамның тұрақтылық заңы (Пруст М.) - кез-келген таза зат, алу әдісіне қарамастан, әрқашан сапалы және сандық құрамға ие;
- бірнеше қатынастар заңы (Дальтон Д.) - бірдей элементтерден құралған екі қосылыста бір элементтің бірдей массалық саны үшін басқа элементтің массалық саны болады, олар кіші бүтін сандар сияқты болады.
- көлемдік қатынастар заңы (Гей - Луссак), егер газдар химиялық реакцияларға қатысса, күшіне енеді - реакцияға түсетін газдардың көлемі бір-біріне, сондай-ақ пайда болған газ тәрізді өнімдердің көлеміне аз бүтін сандар ретінде қолданылады.
Газдар арасындағы реакциялардағы көлемдік қатынастар заңына сүйене отырып, А.Авогадро заңды тұжырымдады: бірдей сыртқы жағдайдағы әртүрлі газдардың тең көлемінде молекулалардың саны бірдей.
Осы заңнан мынадай тұжырымдар дасауға болады:
- әр түрлі газдардың молекулаларының бірдей саны бірдей көлемде болады;
- 273К температурада және 1,013∙105 Па қысымда әр түрлі газдардың бір моль мөлшері V=0,0224 м3 құрайды, оның құрамында 6,02∙1023 (Авогадро NА саны) құрылымдық бірліктер (атомдар, молекулалар, иондар, электрондар) бар.
Бұдан шығатыны, газдың бір моль мөлшері көлемге, қысымға, температураға келесі арақатынаспен байланысты: идеал газ күйінің теңдеуі:
PV=RT ;
мұндағы: р(Па), V (м3), Т - абсолюттік температура (К), R - әмбебап газ тұрақтысы = 8,31 Дж(моль)∙к.
Газдың белгілі бір саны үшін (n) идеал газ күйінің теңдеуі келесі формада болады:
pV = nRT = mRTМ (Клапейрон-Менделеев теңдеуі)
Дюлонгом және Пти ашқан нақты жылу энергиясының заңы тұжырымдалған:
- қатты күйдегі жай заттың меншікті жылу сыйымдылығының (с) осы элементтің атомдық массасына көбейтіндісі (А) шамамен тұрақты шама болып табылады: А∙с= 25,9∙103 ДжК.
Бұл заңды қолдану бірқатар элементтердің атомдық массаларын анықтауға мүмкіндік береді.
Бойль-Марриот пен Гей-Луссактың біріккен заңы, егер оның көлемі басқа жағдайларда белгілі болса, осы жағдайларда газ көлемін есептеу үшін қолданылады:
PVТ = const
Қалыпты жағдайларға көшу үшін бұл формула келесідей жазылады:
PV РOVO
------ = ----------
T TO
мұндағы: P, V, T - осы жағдайлардағы қысым, газ көлемі және температура; PO,VO, TO - қалыпты жағдайлардағы қысым, газ көлемі және температура, (РО = 101,3 кПа, VО=22,4л, ТО = 273К = ОС).
И. Рихтер ашқан эквиваленттер заңы химиялық өзара әрекеттесетін заттардың сандық арақатынасын сипаттайды - реактивті заттардың массалары (көлемдері) олардың эквиваленттерінің молярлық массаларына (көлемдеріне) пропорционалды.
Эквивалент (Э) - берілген қышқылдық - негіздік реакцияда бір сутегі атомына тең немесе берілген тотығу реакциясында бір электронға тең болатын заттың (атомның, молекуланың, ионның, электронның) нақты немесе шартты бөлшегі.
Қышқылды - негіздік реакциялардағы сутегінің бір ионымен немесе тотығу-тотықсыздандыру реакциясының нақты бір электорны заттың нақты бөлшектерінің үлесімен белгіленетін сан эквиваленттік фактор болып табылады. Эквиваленттік фактор бірге тең немесе одан аз болуы мүмкін.
Заттың эквивалентінің молярлық массасы М (х) - бұл заттың эквиваленттік факторының оның молярлық массасына көбейтіндісіне тең бір моль эквивалентінің массасы.
Тағы бір заң бар: таңқаларлықты сақтау заңы: радиоактивті элементтің баяу ыдырауы жаңа бөлшектің тез пайда болуына қайшы келеді (ядролық реакцияларды зерттеу кезінде).
Өзін-өзі дайындау және өзін-өзі бақылау сұрақтары:
1. Бір химиялық элементтің әртүрлілігі бар және атомның массасымен ерекшеленетін элементтер қалай аталады?
2. Әмбебап газ тұрақтысының мәнін қалай есептейді?
3. Газ көлемін қ.ж-ға қалай жеткізуге болады?
4. Атомның, молекуланың молярлық массасын қалай есептеуге болады?
5. Қ.ж. кезінде оттегі мен сутектің эквивалентті көлемі қандай?
4. Гомо және гетеро қосылыстар, қарапайым заттар, екілік және күрделі гетеро қосылыстар. Бейорганикалық қосылыстар кластары
Элемент атомдарының ерекшелігі олардың химиялық қосылыстар түзуге қабілеттілігінде (асыл газдарды қоспағанда) жатыр.
Гомоқосылыстар - бұл бір элементтің атомдарының өзара әрекеттесуінің өнімі: молекулалар - O2, Cl2, P4, S8, сондай-ақ бром, темір, кремний.
Периодтық жүйенің элементтерінің гомоқосылыстарының ішінде қарапайым заттарға, 1 атм қысымында және 298 К температурада оған тән агрегаттық күйдегі осы элементтің термиялық тұрғыдан ең тұрақты гомоқосылыстарына маңызды рөл беріледі. Егер элемент пассивті емес болса, онда қарапайым зат бір атомды газ болады (асыл газдар).
Көміртегінің мысалын қолдана отырып, оның кристалды формаларын - алмаз, графитті қарастырамыз. Алмаз экзотермиялық түрде графитке айналатындықтан, тек графит қарапайым зат болып саналады. Фосфорға қарапайым зат болып саналатын ақ фосфор, бірақ та, қызыл фосфор тұрақты модификацияны болып табылады.
Бинарлы гетероқосылыстар - бұл әртүрлі элементтердің атомдарының өзара әрекеттесу өнімдері, олар құрамы мен құрылымында әр түрлі және стехиометриялық құрамдағы қосылыстарға бөлінеді, мысалы, су молекуласы. Мұндай бинарлы қосылыстарға әр түрлі элементтердің сутегі, оттегі, хлор қосылыстарын сенімді түрде жатқызуға болады. Мысалы, сутегі оның атомының қарапайым құрылымымен сипатталады - ядро және электрон. Бос сутегі атомдары (Н) жоғары реактивтілікке ие және экзотермиялық түрде сутегі молекуласына (H2) байланысады. 298 К және 1,013 кПа қысымындағы мұндай молекулалық сутегі қарапайым зат болып саналады және белсенді металдармен және бейметалдармен қатты әрекеттеседі.
Металдармен қосылыстарда сутегі теріс (-1) тотығу күйіне ие. Бұл тотығу күйі сутегі атомына экзотермиялық түрде бір электронды қосуға мүмкіндік береді. Осы себепті сілтілі және сілтілі жер металдарының гидридтері оң зарядталған металл иондары мен теріс зарядталған сутегі иондарынан NaH, CaH2) тұратын иондық кристалдар болып табылады.
Металл емес қосылыстарда сутегі оң (+1) тотығу күйіне ие, бұл сутегі атомының электронды беру қабілетіне сәйкес келеді. Бұл үрдіс эндотермиялық болғандықтан, қосылыстардағы оң заряды бар иондық күй сутегі үшін тән емес. Металл емес сутегі қосылыстарының барлығы дерлік полярлы.
Сутегі мен көміртектің бинарлы қосылыстары - әртүрлі формалары бар қосылыстар, барлық көмірсутектер жалпы формулалары бар гомологиялық қатарларға біріктірілген.
Периодтық жүйенің басқа элементтерімен (гелий, неон, аргоннан басқа) көптеген қосылыстар түзетін оттегі теріс (-2, -1) H2O, H2O2, H2O4 қосылысында тотығу күйіне ие. Мұндай қосылыстардың пайда болуының жылу әсері әртүрлі және төмендегілер арасында ең тұрақты форманы көрсете алады:
- су үшін - 242 кДж;
- сутегі асқын тотығы үшін -136 кДж;
- Н2О4 + 25 кДж молекуласы үшін.
Судың сұйық формасы диссоциациямен сипатталады, бірақ бұл процесс эндотермиялық және 25 ° C-та бөлінген судың мөлшері тек 10-6% құрайды.
Мен бір сәтке тоқтап, әлемдегі ең ерекше зат - су туралы сөйлескім келеді.!!!
Біріншіден, судың құрамдас бөлігі - сутегі туралы.
Табиғатта үш сутегі, оның үш изотопы бар. Ең жеңіл-протий, ең ауыр - дейтерий. Тритий радиоактивті. Қазіргі уақытта төртінші изотоптың болуы болжанады.
Табиғатта қанша оттегі бар? Үш изотоп табиғатта ең жеңіл 16О, ең аз ауыр 18О және өте аз 17О. жақында физика ғалымдары 24О аса ауыр изотоптың бар екенін анықтады. біз дем алатын ауада әр он 17О атом үшін 18О 55 атомы және оттегінің атомына 16О атом изотопының 25000 атомы келеді.
Сұрақ туындайды? Оттегі мен сутектің изотоптары көп, сондықтан судың көптеген түрлері бар. Кәдімгі су дегеніміз не? Мұндай су жоқ. Ол барлық жерде ерекше. Табиғатта ол әр түрлі-өзендердің суы, теңіздердің көлдері әр түрлі. Біз судың екі түрі туралы білеміз:
- жеңіл 1Н16О,
- ауыр D218O.
Бірақ басқа да формалар бар - жеңіл, нөлдік, радиоактивті, дымқыл, құрғақ. Бұл туралы басқа дәрісте.
Су - басқа қосылыстардың көп мөлшерінің қасиеттері қарастырылатын белсенді химиялық агент.
Күрделі гетероқосылыстар. Бұл тағы да су. Қышқыл-негізгі қасиеттері бойынша су басқа қосылыстар арасында аралық позицияны алады және оның олармен өзара әрекеттесу сипаты әртүрлі.
Сонымен, судың сілтілік металл оксидтерімен (Na2O + H2O) экзотермиялық әрекеттесуі кезінде негіздер (сілтілер) экзотермиялық түрде түзіледі, олар суда жақсы еритін және иондарға толығымен ыдырайтын металл гидроксидтері болып табылады: NaOH = Na+ + OH-.
Ерітіндіде артық гидроксиді иондарының болуы судың сілтілік қасиеттерін анықтайды.
Судың металл емес оксидтермен (SO3+H2O) әрекеттесуі кезінде экзотермиялық түрде гидраттар пайда болады, оларды біз қышқылдар деп атаймыз. Артық суда ериді және одан әрі гидраттанады, қышқыл сутегі иондары мен қышқыл қалдықтарына ыдырайды: Н2SO4 = 2H+ + SO42-. Ерітіндіде сутегі иондарының жоғары концентрациясының болуы оның қышқылдық қасиеттерін анықтайды.
Осыдан:
- қышқыл дегеніміз-суда еріген кезде электролиттік диссоциациядан өтіп, артық сутегі иондары бар ерітінді түзетін қосылыс;
- негіз - суда еріген кезде электролиттік диссоциациядан өтіп, гидроксил иондарының артық мөлшері бар ерітінді түзетін қосылыс.
Қышқыл мен негіздің күші олардың иондарға сулы ерітінділердегі электролиттік диссоциациялану дәрежесімен анықталады. Толық диссоциацияланғандарды күшті қышқылдар және күшті негіздер деп атайды. Әлсіз диссоциацияланғандар - әлсіз.
Осының негізінде сумен қышқылдар түзетін оксидтер қышқыл деп аталады, сілтілерді құрайтын оксидтер негізгі деп аталады.
Суда ерімейтін, бірақ қышқылдар немесе сілтілерде жақсы еритін, қышқылдық та, негіздік те қасиет көрсететні оксидтерді амфотерлі деп атайды.
Қышқыл, негізгі және амфотериялық типтегі оксидтерден басқа, сумен гидрат пішінін жасамайтын және негізгі де, қышқыл да бола алмайтын тұздалмайтын оксидтерді бөліп алуға болады. Мысалы, оксидтер-NO, Co. Жоғары температура мен қысым кезінде СО сілтімен әрекеттесіп, реакция арқылы формаль қышқылының тұзын түзеді: СО + КОН = НСООК:
- тұз - бұл қышқылдардағы сутегі атомдарын металл атомдарына толық немесе ішінара алмастыру өнімі немесе негіздердің гидроксил топтарын қышқыл қалдықтарына алмастыру өнімі:
Na2O + SO3 = Na2SO4
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4
Көп негізді қышқылдардың ерітінділеріндегі сутегі атомдары сатылы металл атомдарымен алмастырылады, нәтижесінде қышқыл тұздар (гидросолдар) түзіледі, мысалы, реакция бойынша натрий гидросульфатының түзілуі:
NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl
Гидроксиль тобы многокислотных негіздерде, сондай-ақ замещаются арналған қышқылды қалдықтары сатылы нәтижесінде түзілетін негізгі тұздары (гидроксоли)
Мысалы, реакция арқылы алюминий дигидроксосульфатының түзілуі:
2Al(OH)3 + H2SO4 = [Al(OH)2]2SO4 + 2H2O
Қышқылдардағы сутегі атомдарын металға немесе гидроксил топтарына қышқыл қалдығының негізінде толық алмастыруы орташа тұздардың түзілуіне әкеледі:
2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
Өзін-өзі дайындау және өзін-өзі бақылау сұрақтары:
1. Д. И. Менделеев жүйесінің үшінші периодындағы элементтердің жоғары оксидтерінің суына қатынасын көрсетіңіз. Бұл жағдайда не түзіледі?
2. Атмосферада су қандай газдың қатысыуында жанады?
3. Қандай элемент ұнтақының көмегімен суды құрғақ күйге айналдыруға болады?
4. Дейтерийді қолдану салалары.
5. Сілтілік металдардың асқын оксидтерінің формулаларын келтіріңіз. Олар қалай қалыптасады?
5. Фазалық және химиялық түрленулер. Алмасу ыдырау реакциялары, тотығу-тотықсыздану реакциялары
Жеке заттың фазалық өзгеруі заттың құрылымының немесе агрегаттық күйінің өзгеруі болып саналады, бірақ оның химиялық құрамы өзгеріссіз қалуы керек.
Мұнда сублимация үрдісін (заттың кристалдық күйден тікелей қысым мен температурасыз жылу сіңірумен газ тәрізді күйге ауысуы, температура мен қысым кезінде - бу күйінің бір түрі), булану (заттың кристалдан (қатты) сұйықтыққа температура мен қысым кезінде жылу сіңірумен ауысуы), балқу (заттың сұйық немесе қатты агрегаттық күйден газ тәрізді күйге ауысуы - бу, қатты заттардың булануы айдау немесе сублимация деп те аталады) заттар, сондай-ақ олардың полимерлі өзгеруі.
Фазаның нені білдіретінін білу керек пе? Бұл жеке заттар жүйесінің біртекті бөлігі, жүйенің басқа фазаларынан агрегаттық күйімен немесе құрылымымен ерекшеленеді.
Егер жүйе бір Фазадан тұрса, онда ол біртекті, екі немесе одан да көп фазадан - гетерогенді.
Фазалық өзгерістер барлық фазалардың химиялық құрамы бірдей болатын гетерогенді жүйелерде ғана болатындығын атап өткен жөн. Мысалы, нөлдік температурада Су - мұз - бу гетерогенді жүйесінде үш фаза бар. Олар тек күйімен (қатты, сұйық, газ тәрізді) және судың құрылымдық сипаттамасымен ерекшеленеді. Осы жүйеде фазалардың өзара байланысын келесідей сипаттауға болады:
[Н2О] = (Н2О) - сублимация
{Н2О} = (Н2О) - булану
[Н2О] = {Н2О} - 0[О]С-да балқу
Нөлден жоғары температурада жүйеде тек екі су - бу фазасы болады және бір фазалық өзгеріс сақталады:
{Н2О} + 44 кДж = (Н2О) - булану
Нөлден төмен температурада су қатып қалады, мұз-бу фазасы болады, сонымен қатар бір фазалық өзгеріс сақталады:
[Н2О] + 50 кДж = (Н2О) - сублимация
Бір кристалды модификацияның екіншісіне фазалық өзгеруінің мысалы (полиморфты ауысу) алмаздың графитке айналуы болуы мүмкін.
Химиялық қайта құрулар қосылыстардың химиялық құрамы мен құрылымы өзгеретін осындай қайта құрулар деп аталады. Агрегаттық күйдің өзгеруі тек химиялық үрдіспен бірге жүруі мүмкін, бірақ олар бұл жағдайда шешуші бола алмайды.
Алмасып ыдырау реакциясы қосылыстардағы элементтердің тотығу күйін өзгертпестен жүреді. Мысал ретінде оксидтердің қышқылдық-негіздік өзара әрекеттесу үрдістерін алуға болады:
3СаО + Р2О5 - Са3(РО4)2
SO3 + H2O = H2SO4
Na2O + H2O = 2NaOH,
Сонымен қатар, бейтараптандыру реакциясы:
H2SO4 +2NaOH = Na2SO4 + 2H2O,
тұздар гидролизы:
AlCl3 + HOH = AlOHCl2 + HCl
Тұнбаға түсіру раекциясы:
AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3
Алмасып ыдырау реакцияларына газ тәрізді полиатомдық гомо қосылыстарының түзілу және бұзылу үрдістері, сондай-ақ бір немесе бірнеше молекулаларды немесе иондарды (лигандтарды) басқа қосылыстардың құрылымына енгізу нәтижесінде пайда болатын күрделі қосылыстардың қатысуымен болатын химиялық өзгерістер жатады:
K3[Fe(CN)6] + (OH-, H2O, Cl-, NH3) = K3[Fe(OH)6] + NH3 = [Fe(NH3)6]Cl3
Күрделі қосылыстардың химиялық түрленуі ең қызықты және әртүрлі және ерітінділерде жүзеге асырылады. Ерітіндінің түсінің өзгеруін ғана атап өткен жөн.
Тотығу реакциялары реактивті заттарды құрайтын бір немесе бірнеше элементтердің тотығу күйінің өзгеруімен жүреді.
Мұндай реакцияларда тотықтырғыш заттар жоғары тотығу күйі бар элементтер болып табылады және тотығу күйін төмендетеді, тотықсыздандырғыштар төмен тотығу күйімен, тотығумен бірге элементтер олардың тотығу күйін жоғарылатады.
Молекулалық электрондық баланс әдісі реакция жүретін ортаны ескерместен бір элементтің тотығу күйін есептеуді қамтиды:
Cr2(SO4)3 + H2O2 + KOH = K2 CrO4 + K2SO4
тотықсыздандырғыш Cr+3 - 3e = Cr+6 тотығы
тотықтырғыш O-1 + 1e = O-2 тотықсыздану
Ең аз есені тапқаннан кейін пероксидтің алдына 3 коэффициентін қоямыз.
Пероксидтің оттегі электронды шығарып, тотығу күйіне нөлге ауысатындықтан, тотығу реакцияларында пероксид тотықсыздандырғыш ретінде де әрекет ете алады.
Молекулалық электрондық тепе-теңдік әдісі реакциялар термиялық жолмен (ыдырау) жүзеге асырылатын жағдайларда да қолданылады.
Әйтпесе, сулы ерітінділердегі иондық шөгінділердің стехиометриялық коэффициенттері есептеледі. Мұнда реакция ортасына байланысты (қышқыл, сілтілі, бейтарап) қосымша H+, OH-және су молекуласы қолданылған кезде электронды - иондық тепе-теңдік әдісі қолданылады. Сілтілік ортада жүретін ТТР мысалын қарастырыңыз
K2SO3 + ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Бейорганикалық химияның теориялық негіздері
Дәрістер жинағы
ШЫМКЕНТ, 2021
Ф.7.03-20
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
М. ӘУЕЗОВ атындағы ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН УНИВЕРСИТЕТІ
Химия және химиялық технология негіздері кафедрасы
Назарбекова С.П., Ермеков С.Р., НАЗАРБЕК У.Б.
Бейорганикалық химияның теориялық негіздері
Дәрістер жинағы
Химия білім беру бағдарламасының студенттері үшін
Шымкент, 2021
УДК 546 (075.8)
М.Әуезов атындағы ОҚУ оқу-әдістемелік кеңесі басып шығару үшін ұсынылған. ( 30 қазан 2020 ж. күнгі №2 хаттама).
Рецензенттер:
Туртабаев С.К.
oo т.ғ.д, профессор Яссави атындағы ХҚТУ
Ауешов А.П.
oo т.ғ.д, профессор М.Әуезов атындағы ОҚУ
Назарбекова С.П., Ермеков С.Р., Назарбек У.Б.
Б53 Бейорганикалық химияның теориялық негіздері: Дәрістер жинағы. - Шымкент: М.Әуезов атындағы ОҚУ, 2021. - 132 б.
Дәрістер жинағы 132 бетпен баяндалған, 100 атаулы әдебиеттер тізімінен тұрады.
Дәрістер жинағының мазмұнында химияның атом ядросы мен электрон құрылымы, Д.И. Менделеев элементтерінің периодтық жүйесі, электролиз процесінде электродтарда жүретін аралық бөлшектер мен радикалдардың, катализаторлардың, каталитикалық және тотығу процестерінің пайда болуымен байланысты реакциялар, қазіргі заманғы электролиттік диссоциация ілімі, коррозия үрдістері және коррозиядан қорғау әдістері саласындағы ғылым ретінде дамуына негіз болған шетелдік және отандық ғалымдардың рөлі көрсетілген.
Дәрістер жинағының авторлары химияда көміртекті наноқұрылымдардың пайда болуымен байланысты ғылыми-техникалық прогресті көрсетті - бұл нанобөлшектер, көміртекті нанотүтікшелер, нанопроводтар, фуллерендер. Студенттер үшін нанобизнес туралы білу қызықты болады.
Металл нанобөлшектерінің қатысуымен Григнард реактивін алу реакциясын білу студенттерге зертханалық сабақтарда пайдалы болады
(C) Назарбекова С.П., Ермеков С.Р., Назарбек У.Б. 2021
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
7
1. Жаратылыстану саласы ретінде заманауи химия негіздерінің маңызы
8
2. Химия ілімдерінің тарихи дамуы, ашылуы туралы очерктер
11
3. Химиядағы негізгі ұғымдар, стехиометрия және іргермелі заңдар
14
4. Гомо және гетеро қосылыстар, қарапайым заттар, бинарлы және күрделі гетеро қосылыстар. Бейорганикалық қосылыстар кластары
17
5. Фазалық және химиялық түрленулер. Алмасу ыдырау реакциялары, тотығу-тотықсыздану реакциялары
21
6. Химиялық термодинамиканың ілімдік негіздері
24
7. Химиялық реакциялардың кинетикасы. Әрекет етуші массалар заңы. Жылдамдық тұрақтысы
28
8. Химиялық түрлендірулерді термодинамикалық талдау. Температура, қысым және реактивті заттардың шоғыры өзгерген кезде жүйелердегі тепе-теңдіктің ығысуы
31
9. Агрегаттық күйі. Ерітінділер: қатты, сұйық, газды, аморфты, плазмалар
34
10. Электролит ерітінділері. Электролиттердің су және су ерітінділерінің құрылымы. Күшті және әлсіз электролиттер. Оствальдының сұйылту заңы. Судың иондық көбейтіндісі, ерітінділер рН-ы
37
11. Заттың химиялық құрылымы ілімінің тарихи алғы шарттары. Рутерфорд атомының планетарлық моделі, Бор постулаттары. Кванттық сандар. Паули қағидасы, Клечковскийдің екі ережесі
40
12. Атомның энергетикалық сипаттамалары. Иондану потенциалы және электронды жақындық. Тиімді ядролық зарядтар. Атомдар мен иондардың радиусы
43
13. Химиялық байланыстың сипаттамасы. Химиялық байланыстың негізгі түрлері. Байланыстардың полярлығы. Дипольды сәт. Байланыс жиілігі
45
14. Валенттік байланыстар ілімі (ВБ). Валенттілік және қанықтыру шегі. Атомдық орбитальдарды гибридизациясы
48
15. Молекулалық орбитальдардың пайда болу теориясы (МО) және атомдық орбитальдардың сызықтық комбинациясы (АОСК)
51
16. Күрделі қосылыстар және химиялық байланыстың үйлестіру түрі. Электролит ерітінділеріндегі күрделі қосылыстар. Изомерия. Кристалл өрісінің ілімі
54
17. Химиялық реакциялардың индукциясы және катализі. Автокатализ
57
18. Нанобөлшектер туралы жалпы мәліметтер және олардың жіктелуі, оларға негізделген материалдар: фуллерендер және нанотүтікшелер. Оларды қолдану салалары
60
19. Нанохимия. Нанобөлшектерді алу және тұрақтандыру. Нанотехнология. Нанокелешек
63
20. Магнитті нанобөлшектерді синтездеудің химиялық әдістері. Ферриттер, сирек кездесетін жер металдар, нанониттер, наноөткізгіштер. Нанобизнес
66
21. Электрохимия туралы жалпы түсінік. Электрохимиялық термодинамика және кинетика негіздері. Электрохимиялық рдістердің сипаттамасы, электрод потенциалы, ЭҚК, Нернст теңдеуі
69
22. Қолданбалы электрохимия. Поляризация, асқын кернеу потенциалдары. Электролиз. Фарадей заңдары
72
23. Химиялық және электрохимиялық коррозия. Коррозиялық бұзылу түрлері. Коррозия жылдамдығын есептеу. Коррозиядан қорғау әдістері
75
24. Талдаудың электрохимиялық әдістері
79
25. Жер шарындағы қоршаған ортаны ластау көздері
81
26. Қоршаған орта. Оның химия, металлургия, мұнай-газ, цемент өнеркәсібіндегі шикізатты қайта өңдеу қалдықтарымен ластануы
84
27. Қоршаған ортаны қорғау
87
28. Элементтер химиясына кіріспе. Сирек жер элементтері, олардың ашылу тарихы. Металлургиядағы инновация үшін сирек элементтердің маңызы
90
29. Газдар: инертті, табиғи жанғыш, ілеспе мұнай, мұнай өңдеу газдары
98
30. Химияның ілімдік негіздері бойынша дәріс құру әдістемесі
101
Өзін-өзі дайындау және өзін-өзі бақылау сұрақтары
107
Библиография
110
Қосымшалар
115
Кіріпе
М. В. Ломоносов айтқан, әрі қарай Д. Далтон зерттеген және ұсынған атомдық-молекулалық ілімнің ғылыми негіздері химия мен физикада атомдық-молекулалық идеяларды кеңінен қолдануға мүмкіндік берді.
Затты ұйымдастырудың әртүрлі кезеңдерінде физикалық және химиялық форма оның өзара әрекеттесуі мен түрленуіне сәйкес келуі мүмкін. Атом ядроларын қалыптастыру үшін протондар мен нейтрондардың өзгеруі - ядролық-физикалық форма, атомдардың молекулаларды қалыптастыру үшін өзара әрекеттесуі - химиялық форма.
Химия-бұл құрамы мен құрылымының өзгеруімен бірге жүретін заттар мен олардың өзгеру үрдістерін зерттейтін ғылым, ал химиялық үрдіс химиялық реакция жүйесіндегі міндетті энергетикалық өзгерістермен құрамы мен құрылымының өзгеруімен бірге жүреді.
Химиялық үрдісте молекуладағы атомдар қайта топтастырылады, бастапқы молекулалардағы химиялық байланыстың үзілуімен және реакция өнімдерінде жаңа химиялық байланыстардың пайда болуымен бірге жүреді.
Заманауи химияның теориялық негіздерін дамыту химиялық, силикатты, газ-мұнай химиясы, металлургия, гидрометаллургия салаларында алдын-ала анықталған қасиеттері бар заттарды алу үшін химиялық үрдістерді басқаруды жетілдіру қажеттілігімен байланысты.
Химияның ілімдік негіздерінің дамуы мен қалыптасу тарихы бірнеше кезеңнен тұрды.
17 ғасырдың басында пайда болған Алхимия ілімі химияның ғылым ретінде пайда болуының алғашқы кезеңі болды. Оның трактаттарында адамның шығармашылық қызметінің әртүрлі көріністері бір-бірімен тығыз байланысты болды. Алхимиктердің қызметі-химияның одан әрі дамуына серпін берген философиялық және теологиялық шығармашылық. Химияның дамуының бұл кезеңі заттың құрамы, стехиометриялық заңдар, валенттілік ұғымдары және затты зерттеу әдістері туралы ілімдердің пайда болуымен қатар жүрді.
Екінші кезең көптеген химиялық элементтердің ашылуымен бірге химиялық байланыс, молекулалардың құрылымы, химиялық үрдістер туралы ілімдердің дамуы және оның негізгі мүмкіндіктері мен ағымының шарттары туралы кванттық-химиялық идеяларға негізделген. Энергетика, химиялық тепе-теңдік және оны дұрыс бағытта жылжыту шарттары химиялық процесте егжей-тегжейлі қарастырылады.
Қазіргі кезеңде нанохимия пайда болды-бірнеше нанометрлі, реактивті, ерекше химиялық қасиеттері бар бөлшектердің физика-химиялық қасиеттерін алуға және зерттеуге байланысты химия саласы. Нанотехнология жоғары коммерциялық әлеуеті бар пайда алу мүмкіндігі бар наноматериалдарды алу және қолдану саласындағы революциялық секіруге ықпал етеді.
1. Жаратылыстану саласы ретінде заманауи химия негіздерінің маңызы
Ежелгі Египетте қалыптасқан химияның негіздері Жер туралы ғылымның мағынасын білдіреді және қазіргі кезеңде олардың өзара енуінің нақты бағыттарын тудыратын басқа ғылымдармен тығыз байланысты. Мысалы, химия мен физика арасындағы ауысу аймақтары Физикалық химия және Химиялық физика болып табылады. Облысы көшу арасындағы химиямен және биологиямен, химиямен және геологиямен ұсынылған Биохимией, Геохимя, Биотехнология".
Химияның барлық маңызды заңдары математикалық тілде тұжырымдалған. Химия философия сияқты ғылымның дамуына әсер етеді және оның мазмұнына әсер етеді. Тарихи тұрғыдан химияның екі негізгі бөлімі дамыды: бейорганикалық химия және органикалық химия.
Бейорганикалық химия химиялық элементтер мен олардың өзгеруін зерттейді, Органикалық химия көміртектің басқа элементтермен қосылыстарын зерттейді. Бірте-бірте химияда затты ұйымдастырудың құрылымдық деңгейлері, оның атомдық күйден молекулалық құрамға дейінгі асқынулары туралы идеялар қалыптасты. Мұндай ұғымдар бұрын белгісіз пәндердің пайда болуына мүмкіндік берді. Олар:
oo кешенді қосылыстар;
oo полимерлі қосылыстар;
oo кристаллохимия;
oo дисперсті жүйелер;
oo беттік құбылыстар;
oo қорытпалар және басқалар.
Атом-молекулалық теория атомның массасы мен мөлшерін, оның құрамдас бөліктерін, материалдық бөлшектердің толқындық қасиеттерін және атом құрылымын кванттық механикалық түсіндіруді, химиялық элементтер мен периодтық заңды, химиялық байланысты, агрегаттық күй мен ерітінділерді, химиялық үрдістер ілімін, нанобөлшектер мен оларға негізделген материалдар туралы мәліметтерді (нанокластар), Атом химиясындағы нанобөлшектердің жіктелуін (нанохимия, криохимия), наноқұралдар мен нанотехнологияларды анықтауға мүмкіндік берді.
Химияның теориялық негіздерін және олардың практикалық сынақтарын қолдану адам қызметімен байланысты барлық салаларда ғылыми-техникалық прогреске ықпал етті. Кейбір маңызды нәрселерге қысқаша тоқталайық.
- ауыл шаруашылығын химияландыру минералдық тыңайтқыштарды, өсімдіктер мен жануарларды химиялық қорғау құралдарын (пестицидтер, гербицидтер), мал шаруашылығында азықтық фосфаттар, премикстер, азықтық микробиологиялық ақуыз, түрлі дәрумендерді қолдануды қамтиды;
- агрессивті ортаның коррозиялық әсеріне ұшырайтын металл конструкциялардың ең аз шығыны кезінде үлкен жайлылықты қамтамасыз ететін пластмассалардың, синтетикалық талшықтардың, каучуктың 50% - дан астамы тұрақты пайдаланылатын құрылыста химияландыру, сондай-ақ қышқылға төзімді бетондарды, полимербетондарды, асфальтбетондарды пайдалану;
- кен өндіру салаларында химияландыру мұнай мен газ өндіру кезінде химиялық ерітінділерді бұрғылау кезінде жасау және қолдану, жабық кен орындарынан кен өндіру кезінде жарылғыш заттарды дайындау, гидрометаллургиялық өндірістерде және химиялық байыту әдістерінде флотациялау және байыту үшін химиялық реагенттерді дайындау және сирек кездесетін жер элементтерін алу жолымен жүзеге асырылады;
- ағаш өңдеу және целлюлоза-қағаз өнеркәсібін химияландыру ағашты механикалық химиялық өңдеуден тұрады, бұл ағашты үнемдеудің және орман ресурстарын үнемдеудің тиімді құралы;
- жеңіл өнеркәсіпті химияландыру химиялық талшықтарды, жасанды былғары мен олардан жасалған бұйымдарды қолданумен байланысты. Осы негізде тоқыма өндірісінің прогрессивті технологиясы - бұйымның жеңілдігі мен беріктігі, сондай-ақ табиғи талшықтарды химиялық талшықтармен ауыстыру есебінен қолайлы сыртқы түрі енгізіледі;
- тұрмыс пен қызмет көрсету саласын химияландыру ауыз су мен шаруашылық суды әртүрлі әдістермен (ион алмасу шайырлары) тазартумен, жоғары автоматтандырылған кір жуу агрегаттарының өнімділігін арттыратын синтетикалық жуу құралдарын пайдаланумен, тұрмыстық химия тауарларын: тазалағыш, дақ кетіргіш, желімдегіш заттарды, сондай-ақ жәндіктерге қарсы препараттарды тұтынумен ұсынылған;
- жоғары химиялық және термиялық тұрақтылыққа ие химиялық-металлургиялық әйнек, жоғары химиялық, термиялық және сілтілі төзімді кварц әйнегі;
- қатты заттарды химиялық-механикалық өңдеу (бұрау және фрезерлеу) химиялық және механикалық бұзылу процестерін біріктіреді. Өңдеу процесінде беттік қабаттың материалы қатты дененің беткі қабатын өңдеу аймағына енгізілген беттік-белсенді заттармен химиялық реакцияға түседі. ПБЗ адсорбциясы бұйымның бетінде, өңдеуді жеңілдетеді және кедергі оның бұзылуына. Металлдың, әйнектің, тастың бетін арнайы химиялық ерітінділермен (қатты, сұйық) жылтыратуды атап өтуге болады);
- металдарды химиялық-термиялық өңдеу жоғары температура кезінде бетті әртүрлі элементтермен диффузиялық қанықтыру арқылы жүзеге асырылады, көміртекпен (цементтеу), азотпен (азоттау), азоттың көміртегімен (нитроцементация), бормен (борлау), кремниймен (металл силицидтерін алу үшін силицирлеу) қанықтыру жүргізіледі. Диффузды қанықтыру кезіндегі ортаның жағдайы сұйық, газ тәрізді, бу тәрізді және қатты болуы мүмкін;
- химия-фармацевтика өнеркәсібі - бұл дәрі-дәрмек өндіретін химия өнеркәсібі саласы. Химиялық-фармацевтикалық кәсіпорындар синтетикалық және фотохимиялық препараттарды, антибиотиктерді, дәрумендерді, ферменттер-энзимдерді, ерекше ақуыз катализаторларын, қанды алмастыратын препараттарды, асқазан сөлін, пепсин мен панкреатинді, ампулалардағы, капсулалардағы хомотрепсинъекциялық ерітінділерді, түрлі жақпаларды, гельдерді, аэрозольдерді, вирусқа қарсы препараттарды дайындайды және шығарады;
- химиотерапия, инфекция қоздырғыштарына, паразиттік ісіктерге, ісіктерге және т. б. әсер ететін химиялық препараттармен емдеу;
- химиялық мелиорация-осы топырақта өсетін дақылдардың өнімділігін арттыру мақсатында оның қасиеттерін жақсарту үшін топыраққа химиялық әсер ету шараларының жүйесі. Топырақты әктеу процесі, кейбір металдардың иондарымен қышқылдықты жою (алюминий және кальций), гипс процестері, топыраққа тыңайтқыш қолдану қолданылады;
- химиялық барлау әуеде, жергілікті жерде техникамен, сумен жабдықтау көздерімен улы заттарды дер кезінде анықтауға арналған. Химиялық барлаудың міндеті-ядролық және бактериологиялық қарудың қауіптеріне химиялық қарсы тұруды таңдау және арнайы химиялық түтін перделерінің көмегімен қауіптің алдын алу;
- химия өнеркәсібі ауыр өнеркәсіптің ең маңызды саласы болып табылады, химиялық өнімнің әртүрлі түрлерін өндіреді: (аммиак, қышқылдар, сілтілер, тұздар, минералды тыңайтқыштар, сода, хлор, хлор-өнімдер, оттегі, инертті және сұйытылған газдар), синтетикалық шайырлар, Пластикалық массалар және олардан жасалған бұйымдар, шыны пластиктер, синтетикалық бояғыштар, фотохимиялық препараттар, металдар мен қорытпалар, тұрмыстық химия тауарлары және басқа да өнімдер.
Өзін-өзі дайындау және өзін-өзі бақылау сұрақтары;
1. Ферменттердің ерекшелігі мен әсер ету механизмі.
2. Тыңайтқыш құрамы-қос және қарапайым суперфосфат, түрлі нитраттар
3. Топырақтың қышқылдығын жою және суды тазарту үшін қолданылатын алюминий силикаттарының, кальций силикаттарының құрамы.
4. "Сұйық" резеңке-олигомерлерді қолдану салалары.
5. Өсімдіктерді өңдеудегі пестицидтер мен гербицидтердің әрекет ету принципі.
2. Химия ілімдерінің тарихи дамуы, ашылуы туралы очерктер
Ежелгі уақытта Египетте, Үндістанда және Қытайда адамдар әртүрлі заттарды айналдырып, жаңаларын ала алатын. Б.з. д. 3-мың жыл бұрын адамдар кеннен мыс балқыта алды, кейінірек қалайы (қола) мыс қоспасын жасай алды, ал б. з. д. 2-ші мыңжылдықта олар темірді шикі әдіспен алуды үйренді (отқа төзімді сазбен немесе көмірмен қыздырылған тас пештегі рудадан темір алу 1350оС), өсімдік шикізатынан индиго бояуын ойлап тапты, сәл кейінірек күлгін және ализарин, сірке суын, дәрі-дәрмектерді ала алды.
Сонымен қатар, Алхимия ілімі пайда болды, ол философты тастың көмегімен асыл емес металдарды асыл металдарға - алтынға айналуы мүмкін екенін және бояулар алуға байланысты Ятрохимия ілімі пайда болды. Тек 17 ғасырда бұл екі бағыт ғылым ретінде практикалық химияның прототипі болды. Химияның ғылым ретінде қалыптасу үрдісі Лавойзердің (флогистон ілімі) ашылуымен аяқталды, ол қате болса да, флогистонды жағудың басталуын мойындауға негізделген.
Атом құрылысы, валенттілік, элементтердің периодтық жүйесі және химиялық құрылым ілімі, химиялық үрдістердің жылу әсерлері, термохимия, электролиттік диссоциация ілімі, каталитикалық үрдістер мен катализаторлар, 19 ғасыр ғалымдары жүргізген электролиз заңдары саласындағы зерттеулер - Дж.Дальтон, А. Авогадро, А.Ампер, Р. Бойль, Т. Парацельс, М. Ломоносов, Й.Берцелиус, Ф.Кекуле, А. Бутлеров, Д. Менделеев, Г. Гесс, Я. Вант-Гофф, А. Ле Шателье, Ф. Колрауш, С. Аррениус, К. Бертолле, М. Фарадей, 20 ғасырдың басында физика және химия саласында үш көрнекті жаңалық ашуға мүмкіндік берді (Э. Рутерфорд, г. Мозли, Н. Бор, М. Складовская-Кюри және Ф. Джолио-Кюри), және нәтижесінде төмендегілер дәлелденді:
- атомның күрделі құрылымы;
- рентген сәулелерінің ашылуы;
- радиоактивтілік құбылысы, электронның болуы.
Бұл ашылулар химияның ғылым ретінде дамуының жаңа заманауи және инновациялық кезеңіне негіз болды.
Химиялық түрлену жасалатын барлық агрегаттық күйдегі заттар - сұйық, қатты және газ тәрізді. Осы негізде жаңа бағыттар пайда болады - топохимия (қатты заттардың қасиеттерін және олардың түрленуін зерттеу), космохимия және гидрохимия (ғаламдағы заттың химиялық эволюциясы).
20 ғасырдың ортасынан бастап химиялық зерттеу әдістерінде түбегейлі өзгерістер болды. Химияның классикалық міндеттері-заттың құрамын, құрылымы мен қасиеттерін анықтау физиканың соңғы жетістіктерін (талдаудың физика-химиялық әдістері) қолдана отырып сәтті шешіледі: микрохимиялық әдіс, хроматография, люминесцентті талдау, рентген, полярографиялық, спектрлік, ядролық магниттік резонанс, парамагниттік резонанс, масс-спектроскопия, ядролардың химиялық поляризациясы, электронды микроскопия және т. б.
21 ғасырдың басында 20 ғасырда ғалымдардың зерттеулерінің негізі болмаған нысандар пайда болды, онсыз қазіргі ғылымның дамуын елестету мүмкін емес - бұл нанотүтікшелер, фуллерендер, кванттық маржандар, нанапроводтар, алмазоидтар және басқа да көптеген "ақылды" наноматериалдар. "Ақылды наноматериалдар" -бұл барлық сенсорлардың, миниатюралық компьютерлердің және наноқұрылғылардың бағдарламалық-аппараттық кешені.
Практикалық қолдануға қызығушылық танытатын сирек кездесетін және сирек кездесетін жер металдарына көп көңіл бөлінеді, оларды алу әдістері, бақылау әдістері және оларды қолдану салалары жетілдіріледі. Сирек металл ұғымының анықтамасы жердің терең аймақтарындағы осы металдың сирек кездесетіндігімен және аз болуымен, шашыраудың химиялық қасиеттерінің ерекшелігімен түсіндіріледі, бұл элемент атомдарының жиналуына жол бермейді.
Жер қыртысында ең көп кездесетіні-қарапайым атом құрылымы бар элементтер (литий, бериллий, борды қоспағанда, периодтық жүйенің алғашқы үш қатарының элементтері). Мысалы, ежелден бері белгілі болған алтынды сирек деп атауға болмайды, өткен ғасырдың соңында алюминий сирек болды, дегенмен табиғатта ол үшінші болып табылады. Бірақ ол сирек болды, өйткені оны өнеркәсіптік ауқымда таза түрде алу мүмкін болмады.
Металл дегеніміз не? Грек тілінде metallon, яғни мен оны қазып аламын немесе жерден аламын. Геродот пен Платонның заманында (б.з. д. 5 ғасыр) тек 7 металл бар деп есептелген: алтын, күміс, темір, қалайы, мыс, қорғасын, сынап. Қазіргі уақытта Д.И. Менделеев кестесінің 80 - нен астам элементтері металдарға жатады және айқын металл қасиеттеріне ие: электр және жылу өткізгіштік, жылтырлығы, икемділігі, түсі, тығыздығы, балқу және қайнау температурасы, отқа төзімділік, деформацияға төзімділік, қаттылық, ыстыққа тұрақтылық және ыстыққа төзімділік, коррозияға төзімділік.
Қысым мен температураға байланысты көптеген металдар екі немесе одан да көп кристалды модификация түрінде болуы мүмкін. Кейбір металдар белгілі бір температурада критикалық деп аталады, өте өткізгіш күйге өтеді (өте өткізгіштік). Металдарды жоғары температураға дейін қыздырғанда металдың бетінен электрондардың "булануы" байқалады (термоэлектрондық эмиссия). Аяқталмаған электронды қабықтары бар өтпелі металдар (d,f) парамагнетиктер болып табылады. Металдар аллотропты модификацияға қабілетті, сол элемент қарапайым заттардың бірнеше түрін құра алады. Типтік металдар оң тотығу күйіне ие, оксидтер мен гидроксидтер түзуге қабілетті. Барлық металдардың иондану энергиясы бар. Кернеулер (белсенділік) қатарындағы жағдайға байланысты сутекке дейінгі кернеулер қатарында тұрған кез-келген электронегативті металл оның қосылыстарынан оңды ығыстыра алады.
Химиялық реакцияларда металдар тотықсыздандырғыш ретінде әрекет етеді, ал реттік нөмірдің жоғарылауымен металдардың қалпына келтіру қасиеттері артады. Бұған ұқсас қосылыстардың пайда болуының Гиббс стандартты энергиясының өзгеру сипаты дәлел бола алады. Өнеркәсіптік жіктеу металдарды шартты түрде екі топқа бөледі - түсті және қара:
- шаруашылық қызметте маңызды рөл атқаратын түсті металдар (мыс, никель, қорғасын, мырыш, қалайы; висмут, күшән, сурьма, кадмий, кобальт, сынап, олардың шаруашылық қызметте қажеттілігі болмашы);
- асыл бағалы металдар (алтын, күміс, платина тобындағы металдар - осмий, родий, иридий, палладий, рутений);
- жеңіл түсті металдар (алюминий, магний, титан, натрий, калий, барий, кальций);
- сирек және шашыраңқы түсті металдар (вольфрам, молибден, тантал, ванадий, ниобий, бериллий, рубидий, цезий, таллий, индий, лантанидтер, радий, уран, актиний, трансурандық);
- сирек жер (лантан және лантаноидтар);
- радиоактивті (полоний, радий, уран, торий, актиний, плутоний, нептуний және басқа трансуранды элементтер);
- қара металдар темір және оның қорытпалары-болат, шойын, ферроқорытпа, сондай-ақ марганец, хром, ванадий.
Металдардың әртүрлі фазалық өзгерістерге әртүрлі типтегі көптеген қосылыстардың пайда болу қабілеті пайдалы қасиеттердің қажетті үйлесімімен сипатталатын әртүрлі қорытпаларды алу үшін қолайлы жағдай жасайды. Қазіргі уақытта техникада пайдаланылатын қорытпалар саны 18 мыңнан астам санды құрайды, ал жартылай өткізгіш және ядролық техниканың дамуына байланысты аса таза металдар өндірісі кеңеюде (тазалығы 99,9999% және одан жоғары).
Белгілі бір металды немесе оның қорытпасын қолдану көбінесе оның қасиеттерінің практикалық құндылығымен анықталады, алайда басқа жағдайлар, ең алдымен табиғи қорлар, оны өндірудің қол жетімділігі және пайдалылығы айтарлықтай маңызды.
Өзін-өзі дайындау және өзін-өзі бақылау сұрақтары:
1. Тотығу реакциясындағы металдың рөлі.
2. Флогистонның ашылуы неден басталды.
3. Түсті металдың қарадан қандай ерекше қасиеттері бар?
4. Табиғаттағы ең көп таралған металдар.
5. Мырыш, қалайы, алюминий негізіндегі қорытпалар, оларды қолдану
3. Химиядағы негізгі ұғымдар, стехиометрия заңдары, іргермелі заңдар
Негізгі атомдық ұғымдарға сәйкес атом химиялық элементтің ең кіші бөлшегі және оның химиялық қасиеттерін тасымалдаушы болып табылады. Атом оң зарядталған ядро мен электрондардан тұрады.
Химиялық элемент - бұл элементтердің периодтық жүйесіндегі элементтің реттік санына тең ядролық заряды бірдей атомдар жиынтығы.
Молекула - бұл химиялық қасиеттері бар заттың ең кіші бөлшегі.
Электрон - ең кіші масса (9,110∙10-3 кг.) және ең кіші электр заряды (1,602∙10-19 Кл) болатын элементар теріс бөлшек. Атом ядросы протондар мен нейтрондардан тұрады:
- протон сутектің жеңіл изотопы атомының ядросы болып табылатын тұрақты элементар оң бөлшек, оның оң заряды электронның абсолютті зарядына тең;
- нейтрон элементар зарядталмаған бөлшек оның массасы Протонның массасына тең, сондықтан атомның бүкіл массасы оның ядросында шоғырланған;
- позитрон - бұл электронға ұқсас, бірақ оң заряды бар элементар бөлшек.
Позитрон мен электроннан тұратын жүйе бар - ол Позитронды элемент.
Химиялық элементтердің салыстырмалы атомдық және молекулалық массаларын есептеудің ыңғайлылығы үшін атомдық масса бірлігі қолданылады (а.м.б.) - 12С көміртегі изотопы атомының массасының 112 бөлігі және ол 1,6608∙10-27 кг-ға тең.
Заттардың мөлшерін өлшеу бірлігі - моль - бұл 12 г көміртегі изотопында қанша құрылымдық бірлігі (атомдар, молекулалар, иондар, электрондар) бар заттың мөлшері. Кез-келген заттың бір мольіндегі құрылымдық бірліктердің саны тұрақты Авогадро (NА = 6,02∙1023 моль-1).
Заттың молярлық массасы (М(х) гмоль) деп аталатын оның массасына байланысты Мольде көрсетілген зат мөлшері. Авогадро тұрақтысының мәні арқылы кез-келген атомның немесе молекуланың (m = MNA) массасының абсолютті мәнін табуға болады.
Химиялық қосылыстардағы элементтердің сандық қатынасын және химиялық реакциялар теңдеулерін белгілейтін стехиометрия заңдары химия үшін өте маңызды
Белгілі бір сандық қатынастардағы атомдар мен молекулалардың химиялық әрекеттесуі стехиометриялық заңдарға бағынады, ал оларды білдіретін коэффициенттер химиялық теңдеулерде стехиометриялық коэффициенттер болады. Стехиометрия негізі төрт заңда:
- массаның сақталу заңы (Ломоносов М.) - химиялық реакцияға түскен заттардың массалары реакциядан кейін пайда болған заттардың массаларына тең;
- құрамның тұрақтылық заңы (Пруст М.) - кез-келген таза зат, алу әдісіне қарамастан, әрқашан сапалы және сандық құрамға ие;
- бірнеше қатынастар заңы (Дальтон Д.) - бірдей элементтерден құралған екі қосылыста бір элементтің бірдей массалық саны үшін басқа элементтің массалық саны болады, олар кіші бүтін сандар сияқты болады.
- көлемдік қатынастар заңы (Гей - Луссак), егер газдар химиялық реакцияларға қатысса, күшіне енеді - реакцияға түсетін газдардың көлемі бір-біріне, сондай-ақ пайда болған газ тәрізді өнімдердің көлеміне аз бүтін сандар ретінде қолданылады.
Газдар арасындағы реакциялардағы көлемдік қатынастар заңына сүйене отырып, А.Авогадро заңды тұжырымдады: бірдей сыртқы жағдайдағы әртүрлі газдардың тең көлемінде молекулалардың саны бірдей.
Осы заңнан мынадай тұжырымдар дасауға болады:
- әр түрлі газдардың молекулаларының бірдей саны бірдей көлемде болады;
- 273К температурада және 1,013∙105 Па қысымда әр түрлі газдардың бір моль мөлшері V=0,0224 м3 құрайды, оның құрамында 6,02∙1023 (Авогадро NА саны) құрылымдық бірліктер (атомдар, молекулалар, иондар, электрондар) бар.
Бұдан шығатыны, газдың бір моль мөлшері көлемге, қысымға, температураға келесі арақатынаспен байланысты: идеал газ күйінің теңдеуі:
PV=RT ;
мұндағы: р(Па), V (м3), Т - абсолюттік температура (К), R - әмбебап газ тұрақтысы = 8,31 Дж(моль)∙к.
Газдың белгілі бір саны үшін (n) идеал газ күйінің теңдеуі келесі формада болады:
pV = nRT = mRTМ (Клапейрон-Менделеев теңдеуі)
Дюлонгом және Пти ашқан нақты жылу энергиясының заңы тұжырымдалған:
- қатты күйдегі жай заттың меншікті жылу сыйымдылығының (с) осы элементтің атомдық массасына көбейтіндісі (А) шамамен тұрақты шама болып табылады: А∙с= 25,9∙103 ДжК.
Бұл заңды қолдану бірқатар элементтердің атомдық массаларын анықтауға мүмкіндік береді.
Бойль-Марриот пен Гей-Луссактың біріккен заңы, егер оның көлемі басқа жағдайларда белгілі болса, осы жағдайларда газ көлемін есептеу үшін қолданылады:
PVТ = const
Қалыпты жағдайларға көшу үшін бұл формула келесідей жазылады:
PV РOVO
------ = ----------
T TO
мұндағы: P, V, T - осы жағдайлардағы қысым, газ көлемі және температура; PO,VO, TO - қалыпты жағдайлардағы қысым, газ көлемі және температура, (РО = 101,3 кПа, VО=22,4л, ТО = 273К = ОС).
И. Рихтер ашқан эквиваленттер заңы химиялық өзара әрекеттесетін заттардың сандық арақатынасын сипаттайды - реактивті заттардың массалары (көлемдері) олардың эквиваленттерінің молярлық массаларына (көлемдеріне) пропорционалды.
Эквивалент (Э) - берілген қышқылдық - негіздік реакцияда бір сутегі атомына тең немесе берілген тотығу реакциясында бір электронға тең болатын заттың (атомның, молекуланың, ионның, электронның) нақты немесе шартты бөлшегі.
Қышқылды - негіздік реакциялардағы сутегінің бір ионымен немесе тотығу-тотықсыздандыру реакциясының нақты бір электорны заттың нақты бөлшектерінің үлесімен белгіленетін сан эквиваленттік фактор болып табылады. Эквиваленттік фактор бірге тең немесе одан аз болуы мүмкін.
Заттың эквивалентінің молярлық массасы М (х) - бұл заттың эквиваленттік факторының оның молярлық массасына көбейтіндісіне тең бір моль эквивалентінің массасы.
Тағы бір заң бар: таңқаларлықты сақтау заңы: радиоактивті элементтің баяу ыдырауы жаңа бөлшектің тез пайда болуына қайшы келеді (ядролық реакцияларды зерттеу кезінде).
Өзін-өзі дайындау және өзін-өзі бақылау сұрақтары:
1. Бір химиялық элементтің әртүрлілігі бар және атомның массасымен ерекшеленетін элементтер қалай аталады?
2. Әмбебап газ тұрақтысының мәнін қалай есептейді?
3. Газ көлемін қ.ж-ға қалай жеткізуге болады?
4. Атомның, молекуланың молярлық массасын қалай есептеуге болады?
5. Қ.ж. кезінде оттегі мен сутектің эквивалентті көлемі қандай?
4. Гомо және гетеро қосылыстар, қарапайым заттар, екілік және күрделі гетеро қосылыстар. Бейорганикалық қосылыстар кластары
Элемент атомдарының ерекшелігі олардың химиялық қосылыстар түзуге қабілеттілігінде (асыл газдарды қоспағанда) жатыр.
Гомоқосылыстар - бұл бір элементтің атомдарының өзара әрекеттесуінің өнімі: молекулалар - O2, Cl2, P4, S8, сондай-ақ бром, темір, кремний.
Периодтық жүйенің элементтерінің гомоқосылыстарының ішінде қарапайым заттарға, 1 атм қысымында және 298 К температурада оған тән агрегаттық күйдегі осы элементтің термиялық тұрғыдан ең тұрақты гомоқосылыстарына маңызды рөл беріледі. Егер элемент пассивті емес болса, онда қарапайым зат бір атомды газ болады (асыл газдар).
Көміртегінің мысалын қолдана отырып, оның кристалды формаларын - алмаз, графитті қарастырамыз. Алмаз экзотермиялық түрде графитке айналатындықтан, тек графит қарапайым зат болып саналады. Фосфорға қарапайым зат болып саналатын ақ фосфор, бірақ та, қызыл фосфор тұрақты модификацияны болып табылады.
Бинарлы гетероқосылыстар - бұл әртүрлі элементтердің атомдарының өзара әрекеттесу өнімдері, олар құрамы мен құрылымында әр түрлі және стехиометриялық құрамдағы қосылыстарға бөлінеді, мысалы, су молекуласы. Мұндай бинарлы қосылыстарға әр түрлі элементтердің сутегі, оттегі, хлор қосылыстарын сенімді түрде жатқызуға болады. Мысалы, сутегі оның атомының қарапайым құрылымымен сипатталады - ядро және электрон. Бос сутегі атомдары (Н) жоғары реактивтілікке ие және экзотермиялық түрде сутегі молекуласына (H2) байланысады. 298 К және 1,013 кПа қысымындағы мұндай молекулалық сутегі қарапайым зат болып саналады және белсенді металдармен және бейметалдармен қатты әрекеттеседі.
Металдармен қосылыстарда сутегі теріс (-1) тотығу күйіне ие. Бұл тотығу күйі сутегі атомына экзотермиялық түрде бір электронды қосуға мүмкіндік береді. Осы себепті сілтілі және сілтілі жер металдарының гидридтері оң зарядталған металл иондары мен теріс зарядталған сутегі иондарынан NaH, CaH2) тұратын иондық кристалдар болып табылады.
Металл емес қосылыстарда сутегі оң (+1) тотығу күйіне ие, бұл сутегі атомының электронды беру қабілетіне сәйкес келеді. Бұл үрдіс эндотермиялық болғандықтан, қосылыстардағы оң заряды бар иондық күй сутегі үшін тән емес. Металл емес сутегі қосылыстарының барлығы дерлік полярлы.
Сутегі мен көміртектің бинарлы қосылыстары - әртүрлі формалары бар қосылыстар, барлық көмірсутектер жалпы формулалары бар гомологиялық қатарларға біріктірілген.
Периодтық жүйенің басқа элементтерімен (гелий, неон, аргоннан басқа) көптеген қосылыстар түзетін оттегі теріс (-2, -1) H2O, H2O2, H2O4 қосылысында тотығу күйіне ие. Мұндай қосылыстардың пайда болуының жылу әсері әртүрлі және төмендегілер арасында ең тұрақты форманы көрсете алады:
- су үшін - 242 кДж;
- сутегі асқын тотығы үшін -136 кДж;
- Н2О4 + 25 кДж молекуласы үшін.
Судың сұйық формасы диссоциациямен сипатталады, бірақ бұл процесс эндотермиялық және 25 ° C-та бөлінген судың мөлшері тек 10-6% құрайды.
Мен бір сәтке тоқтап, әлемдегі ең ерекше зат - су туралы сөйлескім келеді.!!!
Біріншіден, судың құрамдас бөлігі - сутегі туралы.
Табиғатта үш сутегі, оның үш изотопы бар. Ең жеңіл-протий, ең ауыр - дейтерий. Тритий радиоактивті. Қазіргі уақытта төртінші изотоптың болуы болжанады.
Табиғатта қанша оттегі бар? Үш изотоп табиғатта ең жеңіл 16О, ең аз ауыр 18О және өте аз 17О. жақында физика ғалымдары 24О аса ауыр изотоптың бар екенін анықтады. біз дем алатын ауада әр он 17О атом үшін 18О 55 атомы және оттегінің атомына 16О атом изотопының 25000 атомы келеді.
Сұрақ туындайды? Оттегі мен сутектің изотоптары көп, сондықтан судың көптеген түрлері бар. Кәдімгі су дегеніміз не? Мұндай су жоқ. Ол барлық жерде ерекше. Табиғатта ол әр түрлі-өзендердің суы, теңіздердің көлдері әр түрлі. Біз судың екі түрі туралы білеміз:
- жеңіл 1Н16О,
- ауыр D218O.
Бірақ басқа да формалар бар - жеңіл, нөлдік, радиоактивті, дымқыл, құрғақ. Бұл туралы басқа дәрісте.
Су - басқа қосылыстардың көп мөлшерінің қасиеттері қарастырылатын белсенді химиялық агент.
Күрделі гетероқосылыстар. Бұл тағы да су. Қышқыл-негізгі қасиеттері бойынша су басқа қосылыстар арасында аралық позицияны алады және оның олармен өзара әрекеттесу сипаты әртүрлі.
Сонымен, судың сілтілік металл оксидтерімен (Na2O + H2O) экзотермиялық әрекеттесуі кезінде негіздер (сілтілер) экзотермиялық түрде түзіледі, олар суда жақсы еритін және иондарға толығымен ыдырайтын металл гидроксидтері болып табылады: NaOH = Na+ + OH-.
Ерітіндіде артық гидроксиді иондарының болуы судың сілтілік қасиеттерін анықтайды.
Судың металл емес оксидтермен (SO3+H2O) әрекеттесуі кезінде экзотермиялық түрде гидраттар пайда болады, оларды біз қышқылдар деп атаймыз. Артық суда ериді және одан әрі гидраттанады, қышқыл сутегі иондары мен қышқыл қалдықтарына ыдырайды: Н2SO4 = 2H+ + SO42-. Ерітіндіде сутегі иондарының жоғары концентрациясының болуы оның қышқылдық қасиеттерін анықтайды.
Осыдан:
- қышқыл дегеніміз-суда еріген кезде электролиттік диссоциациядан өтіп, артық сутегі иондары бар ерітінді түзетін қосылыс;
- негіз - суда еріген кезде электролиттік диссоциациядан өтіп, гидроксил иондарының артық мөлшері бар ерітінді түзетін қосылыс.
Қышқыл мен негіздің күші олардың иондарға сулы ерітінділердегі электролиттік диссоциациялану дәрежесімен анықталады. Толық диссоциацияланғандарды күшті қышқылдар және күшті негіздер деп атайды. Әлсіз диссоциацияланғандар - әлсіз.
Осының негізінде сумен қышқылдар түзетін оксидтер қышқыл деп аталады, сілтілерді құрайтын оксидтер негізгі деп аталады.
Суда ерімейтін, бірақ қышқылдар немесе сілтілерде жақсы еритін, қышқылдық та, негіздік те қасиет көрсететні оксидтерді амфотерлі деп атайды.
Қышқыл, негізгі және амфотериялық типтегі оксидтерден басқа, сумен гидрат пішінін жасамайтын және негізгі де, қышқыл да бола алмайтын тұздалмайтын оксидтерді бөліп алуға болады. Мысалы, оксидтер-NO, Co. Жоғары температура мен қысым кезінде СО сілтімен әрекеттесіп, реакция арқылы формаль қышқылының тұзын түзеді: СО + КОН = НСООК:
- тұз - бұл қышқылдардағы сутегі атомдарын металл атомдарына толық немесе ішінара алмастыру өнімі немесе негіздердің гидроксил топтарын қышқыл қалдықтарына алмастыру өнімі:
Na2O + SO3 = Na2SO4
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4
Көп негізді қышқылдардың ерітінділеріндегі сутегі атомдары сатылы металл атомдарымен алмастырылады, нәтижесінде қышқыл тұздар (гидросолдар) түзіледі, мысалы, реакция бойынша натрий гидросульфатының түзілуі:
NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl
Гидроксиль тобы многокислотных негіздерде, сондай-ақ замещаются арналған қышқылды қалдықтары сатылы нәтижесінде түзілетін негізгі тұздары (гидроксоли)
Мысалы, реакция арқылы алюминий дигидроксосульфатының түзілуі:
2Al(OH)3 + H2SO4 = [Al(OH)2]2SO4 + 2H2O
Қышқылдардағы сутегі атомдарын металға немесе гидроксил топтарына қышқыл қалдығының негізінде толық алмастыруы орташа тұздардың түзілуіне әкеледі:
2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
Өзін-өзі дайындау және өзін-өзі бақылау сұрақтары:
1. Д. И. Менделеев жүйесінің үшінші периодындағы элементтердің жоғары оксидтерінің суына қатынасын көрсетіңіз. Бұл жағдайда не түзіледі?
2. Атмосферада су қандай газдың қатысыуында жанады?
3. Қандай элемент ұнтақының көмегімен суды құрғақ күйге айналдыруға болады?
4. Дейтерийді қолдану салалары.
5. Сілтілік металдардың асқын оксидтерінің формулаларын келтіріңіз. Олар қалай қалыптасады?
5. Фазалық және химиялық түрленулер. Алмасу ыдырау реакциялары, тотығу-тотықсыздану реакциялары
Жеке заттың фазалық өзгеруі заттың құрылымының немесе агрегаттық күйінің өзгеруі болып саналады, бірақ оның химиялық құрамы өзгеріссіз қалуы керек.
Мұнда сублимация үрдісін (заттың кристалдық күйден тікелей қысым мен температурасыз жылу сіңірумен газ тәрізді күйге ауысуы, температура мен қысым кезінде - бу күйінің бір түрі), булану (заттың кристалдан (қатты) сұйықтыққа температура мен қысым кезінде жылу сіңірумен ауысуы), балқу (заттың сұйық немесе қатты агрегаттық күйден газ тәрізді күйге ауысуы - бу, қатты заттардың булануы айдау немесе сублимация деп те аталады) заттар, сондай-ақ олардың полимерлі өзгеруі.
Фазаның нені білдіретінін білу керек пе? Бұл жеке заттар жүйесінің біртекті бөлігі, жүйенің басқа фазаларынан агрегаттық күйімен немесе құрылымымен ерекшеленеді.
Егер жүйе бір Фазадан тұрса, онда ол біртекті, екі немесе одан да көп фазадан - гетерогенді.
Фазалық өзгерістер барлық фазалардың химиялық құрамы бірдей болатын гетерогенді жүйелерде ғана болатындығын атап өткен жөн. Мысалы, нөлдік температурада Су - мұз - бу гетерогенді жүйесінде үш фаза бар. Олар тек күйімен (қатты, сұйық, газ тәрізді) және судың құрылымдық сипаттамасымен ерекшеленеді. Осы жүйеде фазалардың өзара байланысын келесідей сипаттауға болады:
[Н2О] = (Н2О) - сублимация
{Н2О} = (Н2О) - булану
[Н2О] = {Н2О} - 0[О]С-да балқу
Нөлден жоғары температурада жүйеде тек екі су - бу фазасы болады және бір фазалық өзгеріс сақталады:
{Н2О} + 44 кДж = (Н2О) - булану
Нөлден төмен температурада су қатып қалады, мұз-бу фазасы болады, сонымен қатар бір фазалық өзгеріс сақталады:
[Н2О] + 50 кДж = (Н2О) - сублимация
Бір кристалды модификацияның екіншісіне фазалық өзгеруінің мысалы (полиморфты ауысу) алмаздың графитке айналуы болуы мүмкін.
Химиялық қайта құрулар қосылыстардың химиялық құрамы мен құрылымы өзгеретін осындай қайта құрулар деп аталады. Агрегаттық күйдің өзгеруі тек химиялық үрдіспен бірге жүруі мүмкін, бірақ олар бұл жағдайда шешуші бола алмайды.
Алмасып ыдырау реакциясы қосылыстардағы элементтердің тотығу күйін өзгертпестен жүреді. Мысал ретінде оксидтердің қышқылдық-негіздік өзара әрекеттесу үрдістерін алуға болады:
3СаО + Р2О5 - Са3(РО4)2
SO3 + H2O = H2SO4
Na2O + H2O = 2NaOH,
Сонымен қатар, бейтараптандыру реакциясы:
H2SO4 +2NaOH = Na2SO4 + 2H2O,
тұздар гидролизы:
AlCl3 + HOH = AlOHCl2 + HCl
Тұнбаға түсіру раекциясы:
AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3
Алмасып ыдырау реакцияларына газ тәрізді полиатомдық гомо қосылыстарының түзілу және бұзылу үрдістері, сондай-ақ бір немесе бірнеше молекулаларды немесе иондарды (лигандтарды) басқа қосылыстардың құрылымына енгізу нәтижесінде пайда болатын күрделі қосылыстардың қатысуымен болатын химиялық өзгерістер жатады:
K3[Fe(CN)6] + (OH-, H2O, Cl-, NH3) = K3[Fe(OH)6] + NH3 = [Fe(NH3)6]Cl3
Күрделі қосылыстардың химиялық түрленуі ең қызықты және әртүрлі және ерітінділерде жүзеге асырылады. Ерітіндінің түсінің өзгеруін ғана атап өткен жөн.
Тотығу реакциялары реактивті заттарды құрайтын бір немесе бірнеше элементтердің тотығу күйінің өзгеруімен жүреді.
Мұндай реакцияларда тотықтырғыш заттар жоғары тотығу күйі бар элементтер болып табылады және тотығу күйін төмендетеді, тотықсыздандырғыштар төмен тотығу күйімен, тотығумен бірге элементтер олардың тотығу күйін жоғарылатады.
Молекулалық электрондық баланс әдісі реакция жүретін ортаны ескерместен бір элементтің тотығу күйін есептеуді қамтиды:
Cr2(SO4)3 + H2O2 + KOH = K2 CrO4 + K2SO4
тотықсыздандырғыш Cr+3 - 3e = Cr+6 тотығы
тотықтырғыш O-1 + 1e = O-2 тотықсыздану
Ең аз есені тапқаннан кейін пероксидтің алдына 3 коэффициентін қоямыз.
Пероксидтің оттегі электронды шығарып, тотығу күйіне нөлге ауысатындықтан, тотығу реакцияларында пероксид тотықсыздандырғыш ретінде де әрекет ете алады.
Молекулалық электрондық тепе-теңдік әдісі реакциялар термиялық жолмен (ыдырау) жүзеге асырылатын жағдайларда да қолданылады.
Әйтпесе, сулы ерітінділердегі иондық шөгінділердің стехиометриялық коэффициенттері есептеледі. Мұнда реакция ортасына байланысты (қышқыл, сілтілі, бейтарап) қосымша H+, OH-және су молекуласы қолданылған кезде электронды - иондық тепе-теңдік әдісі қолданылады. Сілтілік ортада жүретін ТТР мысалын қарастырыңыз
K2SO3 + ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
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.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz
Реферат
Курстық жұмыс
Диплом
Материал
Диссертация
Практика
Презентация
Сабақ жоспары
Мақал-мәтелдер
1‑10 бет
11‑20 бет
21‑30 бет
31‑60 бет
61+ бет
Негізгі
Бет саны
Қосымша
Іздеу
Ештеңе табылмады :(
Соңғы қаралған жұмыстар
Қаралған жұмыстар табылмады
Тапсырыс
Антиплагиат
Қаралған жұмыстар
kz