Табиғатта аз тараған, бірақ тіршілікте және техникада көп қолданылатын элементтер

1. Табиғатта аз тараған, бірақ тіршілікте және техникада көп қолданылатын элементтер
2. Таралу декадасы
3. Сирек элементтердің жіктелуі
4. Сирек элементтер атомдарының валенттігі және өлшемі туралы
5. Сирек металдарды жүйелеу
6. Сирек элементтер технологиясының ерекшеліктері
7. Сирек элементтер өндірісінің даму тарихына қысқаша шолу
Пайдаланған әдебиеттер

Д.И. Менделеев «Химия негіздері» еңбегінің кіріспесінде элементтер мен жәй заттарды «химиялық білімнің негізі» деп қарастыра отырып, олардың табиғаттағы әр түрлі таралуын көрсеткен және ең кең тараған деп келесі 14 элементті атаған: сутек, көміртек, азот, оттек, натрий, магний, алюминий, кремний, фосфор, күкірт, хлор, калий, кальций және темір. Д.И.Менделеевтің пікірі бойынша, табиғатта аз тараған, бірақ тіршілікте және техникада көп қолданылатын 23 элемент бар. Олар: литий, бор, фтор, хром, марганец, кобальт, никель, кадмий, қалайы, сүрме, йод, барий, платина, алтын,сынап, қорғасын және висмут.
«Сирек, бірақ жақсы танымалдарға» 14 элемент жатады: берилий, титан, ванадий, селен, цирконий, молибден, палладий, цезий, вольфрам, осмий, иридий, талий, торий, және уран. Бұл элементтерді Д.И.Менделеев «аз қолданылатын» деп сипаттайды. Сонымен қатар, «өте аз кездесетін, әрі іс жүзінде қолданылмайтындарға» келесі 18 элемент жатқызады: скандий, галий, германий, рубидий, иттерий, ниобий, рутений, родий, индий, теллур, цезий, лантан, неодим, празеодим, самарий, иттербий, эрбий,тантал.

1. Бірімжанов Б.Т., Нұрахметов Н.Н. Жалпы химия, Алматы, Ана тілі 1992ж
2. АханбаевК. Химия негіздері, Алматы, Ана тілі, 1987ж
3. Утелбаева А,Утелбаев.Б Химия, 1 том, Алматы 1996ж.
4. Утелбаева А,Уталбаев Б. Химия, 5 том Алматы2006ж.
5. Утелбаева А,Утелбаев Б. Химия, 6 том, Алматы2006ж.
6. Шоқыбаев Ж. Бейорганикалық және аналитикалық химия, Алматы, 2003ж

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:
1. Табиғатта аз тараған, бірақ тіршілікте және техникада көп қолданылатын элементтер
2. Таралу декадасы
3. Сирек элементтердің жіктелуі
4. Сирек элементтер атомдарының валенттігі және өлшемі туралы
5. Сирек металдарды жүйелеу
6. Сирек элементтер технологиясының ерекшеліктері
7. Сирек элементтер өндірісінің даму тарихына қысқаша шолу

Д.И. Менделеев Химия негіздері еңбегінің кіріспесінде элементтер мен жәй заттарды химиялық білімнің негізі деп қарастыра отырып, олардың табиғаттағы әр түрлі таралуын көрсеткен және ең кең тараған деп келесі 14 элементті атаған: сутек, көміртек, азот, оттек, натрий, магний, алюминий, кремний, фосфор, күкірт, хлор, калий, кальций және темір. Д.И.Менделеевтің пікірі бойынша, табиғатта аз тараған, бірақ тіршілікте және техникада көп қолданылатын 23 элемент бар. Олар: литий, бор, фтор, хром, марганец, кобальт, никель, кадмий, қалайы, сүрме, йод, барий, платина, алтын,сынап, қорғасын және висмут.
Сирек, бірақ жақсы танымалдарға 14 элемент жатады: берилий, титан, ванадий, селен, цирконий, молибден, палладий, цезий, вольфрам, осмий, иридий, талий, торий, және уран. Бұл элементтерді Д.И.Менделеев аз қолданылатын деп сипаттайды. Сонымен қатар, өте аз кездесетін, әрі іс жүзінде қолданылмайтындарға келесі 18 элемент жатқызады: скандий, галий, германий, рубидий, иттерий, ниобий, рутений, родий, индий, теллур, цезий, лантан, неодим, празеодим, самарий, иттербий, эрбий,тантал.
Инертті газдарды Д.И.Менделеев жәй заттардың ерекше тобына біріктірді - гелий, неон, аргон, криптон және ксенон, ал радий жайында бөлек ескерді.
Д.И.Менделеев сол кезде жер қыртысындағы элементтердің жайында сандық сипаттама бере алмады, бірақ қазіргі ғылыми мәліметтерді жер қыртысындағы элементтер мөлшерінің сандық мөлшері салмағы бойынша пайызбен көрсетілген. Элементтердің бұл салмақтың мөлшерін салмақтық кларк деп атайды. Ең алғашқы кларк мәндерін бірқатар ғалымдар әрдайым толықтырып, жаңадан қарастырып отырды, солардың ішінде В.И.Вернадский, А.Е.Ферсманды, А.П.Виноградовты, В.Г.Хлопинді, ал шет елдерден - Кларкті, Гольдшмидті, Вашингтонды, Хевешинді ерекше атап өту керек.
1 кестеде В.И. Вернадский ұсынған элементтердің таралу декадасындағы орналасуы келтірілген.
Осы кесте мәліметтері бойынша олардың таралуының әр түрлі екенін байқауға болады: бірінші екі декадағы барлығы 9 элемент кіреді, олардың үлесіне жер қыртысы салмағының 98,1%-ы жатады; үшінші декаданың 6 элементіне 1,5% жатады; ал қалған элементтердің барлығына 0,4%. Сонымен қатар, жер қыртысындағы кейбір элементтердің мөлшері милиард есе айырылуы мүмкін. Элементтердің кларктарын қарастырғанда, олардың мәндерін тұрақты деп санауға болмайды. Ол мәндер жылдан-жылға минералогиялық, химиялық және физика-химиялық анализдің дамуына байланысты, пайдалы кен қазбаларының жаңа орындары ашылған сайын, элементтер қасиеттері туралы білім тереңдеген сайын өзгере береді.

1 кесте. И. Вернадский ұсынған элементтердің Таралу декадасы

Таралу декадалары
Кларк мәнінің
реті
Элементтер
Декададағы элементтер саны
І
101
О,Sі
2
ІІ
101
Аl,Fe,Ca,Na,K,Mg,H
7
ІІІ
10-1
Ti,C,Cl,P,S,Mn
6
ІV
10-2
F,Ba,N,Sr,Gr,Zr,V,Ni,Zn,Cu,B
11
V
10-3
Rb,Li,Y,Cl,Co,Th,Nd,Pb,Mo,Br,Be,Ga
12
VІ
10-4
U,W,Yb,Dy,Gd,Sm,Er,La,Sn,Se,Cd,As, Pr,Hf,Ar,Ge,Lu,Cs,Hg,Tu,Ho,Tb,I
23
VІІ
10-5
Se,Sb,Nb,Ta,Eu,In,Bi,Tl,Ag
9
VІІІ
10-6
Pd,Pt,Ru,Os,Au,Rh,Ir,Te,He
9
ІХ
10-7
Ne,Re
2
Х-ХІІІ
10-8-10-11
Kr,Xe,Ra,Pa
1

Ең алдымен, бұл аз таралған элементтерге қатысты, себебі жер қыртысының барлық элементтерінің 99,6% құрайтын оттек, кремний алюминий т.б. бірінші декаданың элементтеріне мұндай өзгерістер айтарлықтай әсер етпейді.
1 кестеде алдыңғы декадалар элементтерінің Менделеевтің топтастыруы қазіргі топтастықпен толық сәйкестігін байқауға болады. Бірақ Д.И. Менделеев жер қыртысындағы элементтердің аз немесе көп таралуын тек атап қана кетпей, сутек, натрий, магний және темірдің бізден алыс ғарыштағы жұлдыздар да бар екені, жерде жай дене түрінде пайда болғаны заттардың бүкіл ғарышқа тарайтындығын дәлелдейді, - дейді ол, - ал неліктен табиғаттағы жай заттардың салмағы басқалардан жоғары екенін біз әлі білмейміз.
Д.И. Менделеевтің кейбір жай заттар табиғатта неліктен көбірек кездесетіні туралы сурағаны В.И. Вернадский мен А.Е. Ферсман негізін қалаған қазіргі геохимия жауап береді.
В.И. Вернадскийдің анықтауы бойынша, геохимия химиялық элементтерді, яғни жер қыртысының атомдарын ғылыми зерттейді. Ол олардың тарихын, таралуын және кеңістікте - уақытта жылжуын, біздің планетамыздағы генетикалық қатынасын зерттейді. Ол жер жер тарихының кеңістігі мен уақытында атом-молекулалардың қосылу тарихын зерттейтін минералогиядан күрт өзгеше. Геохимия жер шарымен қатаң шектелген аймақта ғарыштың шексіз аймақтарында болуы мүмкін деп болжаған құбылыс пен заңдылықтарды ашады.
Қазір біз үшін химиялық элементтердің сол ғарыш материалдарында, жұлдыздарда, планеталарда, атомдық бұлттарда, ғарыш маңдарында ретсіз қалай болса солай таралмағаны айқын. Олардың таралуы атомдардың құрылысына тәуелді.
Геохимияны осылай түсіну тек қазіргі заманда атом құрылысы және элемент туралы түсініктің толықтырылуына байланысты дами бастайды. Геохимияның дамуына атақты ғылыми жалпылама (В.И. Вернадский элементтедің периодтық заңын осылай атайды) әсерін тигізді. Ол Д.И. Менделеевтің Химия негізі еңбегіндегі геохимия және ғарыштық химияның мәселелері тек ашылып қоймай, маңызы бойынша бірінші қатарға ығыстырғанын атап өтеді.
Шын мәнінде жер қыртысындағы элементтердің әр түрлі таралуы туралы сұрағына Менделеев өзі ұсынған периодтық заңмен жауап берді. Жер қыртысы жайында айта отырып, В.И. Вернадский жер қыртысының химиялық құрамы оны құрайтын атомдардың құрылысымен байланысты екенін тағы да ескертті.
Жер қыртысында ең көп тараған - ол атом құрылысы қарапайым элементтер - периодтық жүйенің бірінші үш қатарының элементтері (литий, берилий, борды санамағанда). Атом құрылысындағы симметрия өте маңызды әсер береді, себебі ол ядроның оң зарядының жүп санымен байланысты. Белгілі Гаркине ережесі бойынша, жүп санды элементтер тақ сандылармен салыстырғанда көбірек таралады. Бұл ереже әсіресе сирек жер элементтерінде анық байқалады. Оны Гольдимидт атақты диаграммасында көрсеткен.
Менделеев кестесіндегі үлкен периодтардың элементтерінде - ІV периодта скандийден германийге дейін, V периодта иттрийден қалайыға дейін және VІ периодта лантаннан қорғасынға дейін - элементтердің жер қыртысындағы таралуының олардың периодтық жүйеде орналасуына тәуелділігі анық байқалды. Элементтің кларк мәнінің оның периодтық жүйеде орналасуына (элементтің реттік нөмірі) тәуелділігі график түрінде келтірілген.
Период саны неғұрлым төмен болса, яғни элементтің реттік нөмірі жоғары болса, жер қыртысындағы атом санының абсолюттік мөлшері соғұрлым төмен екендігін көреміз.
Қазіргі ғылымның кейбір салалары - ядролық физика, астрофизика, ядролық геология - атомдық ядролардың таралу теориясын тек жерге қатысты емес, күн жүйесінің барлық денелеріне тиісті қарастырумен айналысады.
Бұл жайды осы жерде қарастырмай-ақ (олар В.В.Чердынцевтің арнайы кітабында қарастырылған) элементтердің жер қыртысында таралу мөлшері жалпы күн жүйесіне де сәйкес деп санауға болмайтынын атап кетеміз: себебі кейбір элементтер жер қыртысында өте аз (мысалы гелий (10-6)), ал күнде кеңінен тараған.
Элементтердің жер қыртысында таралуы тек ядро құрылысымен ғана емес, жалпы атом құрылысымен де байланысты: қосылыстар түзілу (миниралдар) элементтер арасындағы байланыс электрондық бұлттардың құрылысына және оған тәуелді факторларға тәуелді.
А.Е. Ферсман 1932 жылы элементтің сиректігі туралы түсінікті ұсынып, кейін оны дамытты және оның атомының құрылысымен негізделетін қасиет екенін көрсетті. Ол Атом қасиеттері және оның құрылымы тек қана элементтердің ғана емес, сонымен қатар миниралдардың да байланысу және таралу заңдылықтары анықтайды. Міне, геохимияның бүгінгі жағдайы осындай ..., - деп тұжырымдайды.
Геохимия бойынша элементтің сиректігін ферсман келесі үш себеппен түсіндіреді:
1) Элементтің атом құрылысымен байланысты сиректігі және соның нәтижесіндегі тұрақсыздығы;
2) Элементтің жердің терең аймақтарында жинақталуының арқасында оның беткі қыртысында аз болуы;
3) Элементтің жинақталуына кедергі келтіретін химиялық қасиеттердің ерекшеліктері.
Осыған байланысты Ферсман сирек элементтерді үш топқа бөлді:
І. Жалпы сирек:
а) Li, Be, B- ғарыштың тапшы элементтері
б) Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Ti, Bi, Th, U - ядросының заряды жоғары элементтер
в) Po, Ra, Ac, Th, Pa, U - радиоактивтік ыдырау элементтері
ІІ. Жер қыртысындағы сирек кездесетін, себебі жердің біз зерттей алмайтын қабатында жинақталады (яғни, атом- және гидросфераны қосқанда 16 км қабаттан төмен жинақталатын элементтер):
а) Ge, W, Mo, Ni, Co - сидерофилдер деп аталған;
б) Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt және Au - платиналық металдар;
в) Se, Te, As, Sb, Bi - шамалап.
ІІІ. Химиялық қасиеттері ерекше болғандықтан сирек элементтер:
а) He, Ne, As, Kr, Xe - асыл және инертті газдар;
б) Li, Be, B, F, Sc, V, Ga, Br, Rb, Y, Nb, In, I, Cs, сирек жер элементтер, Re, Ta, Hg, Tl - реттік нөмірі тақ типтік сирек элементтер
Кестеде кларк мәндерінің әр түрлі екені байқалды: кейбір элементтер үшін өзгермеген, ал кейбіреулері үшін Ферсманның мәліметтері Кларктікімен салысьырғанда төменірек, оны салмақтық пайызды туралап табумен түсіндіруге болады, ал кейбір элементтер үшін мәндердің өте жоғарлауы байқалады. Оны жаңа кен орындарының ашылуымен, анализ есептерінің жоғарлауымен түсіндіруге болады. Әсіресе қатты ауытқулар мың және оң мың есе - талий, индий, галий, ванадий, цезий үшін. Кларк жұмысынан кейін мезгілде жиырылған осы элементтер туралы мәліметтер оларды аса сирек тобынан азды-көпті тараған элементтер қатарына қосуға мүмкіндік берді.
Кларк және Вашингтон 1924 жылы, А.Е. Ферсман 1933 - 1939 жылдары, А.П. Виноградов 1950 жылы ұсынған сирек элементтердің кларктары келтірілген (2 кесте).

2-кесте. Сирек элементтер кларктары
Реттік нөмірі
Элемент

Мәліметтер

Кларк пен Вашингтон бойынша
Ферсман бойынша
Виноградов бойынша
3
Литий
4·10-3
5·10-3
6,5·10-3
4
Бериллий
1·10-3
4·10-4
6·10-4
5
Бор
1·10-3
5·10-3
3·10-4
21
Скандий
n·10-5
6·10-4
6·10-4
23
Ванадий
1,6·10-2
2·10-2
1,5·10-2
31
Галий
n·10-9
1·10-4
1,5·10-3
32
Германий
n·10-9
4·10-4
7·10-4
37
Рубидий
n·10-3
8·10-3
3·10-3
38
Стронций
1,7·10-2
3,5·10-2
4·10-2
40
Цирконий
2,3·10-2
2,5·10-2
2·10-2
41
Ниобий

3,2·10-5
1·10-3
42
Молибден
n·10-4
1·10-3
3·10-4
49
Индий
n·10-9
1·10-5
1·10-5
55
Цезий
n·10-7
1·10-3
7·10-4
58
Церий

2,9·10-3
4,5·10-3
72
Гафний
3·10-3
4·10-4
3,2·10-4
73
Тантал

2,4·10-5
2·10-4
74
Вольфрам
5·10-3
7·10-3
1·10-4
75
Рений

1·10-7
1·10-7
81
Талиий
n·10-3
1·10-5
3·10-4
90
Торий
2·10-3
1·10-3
8·10-4
92
Уран
8·10-3
4·10-4
3·10-4

Ал А.П. Виноградов ұсынған кларктар Кларк және Вашингтон, А.Е. Ферсман мәліметтерінен қатты айырылады, себебі, ол тек элементтердің литосферадағы мөлшерін есептеген, ал Кларк пен Ферсман жер қыртысын толық, яғни лито-, атмо- және гидросфераны есептеген.
Осыған дейін біз тек сирек элементтер туралы айттық, ал сирек металл деген түсінікті қозғамадық. Элемент және металл түсініктері арасында үлкен айырмашылық бар екенін естен шығармау керек. Біз элементтерді және олардың табиғаттағы салыстырмалы және абсолюттік сиректігін қарастырғанда практикалық қолданылыуын адам қажеттілігі тұрғысынан қарастыратын болсақ, біз оны жай зат ретінде - оның химиялық және физикалық қасиеттеріне байланысты металл немесе бейметалл - адам тіршілігінде бос күйінде немесе әр түрлі қосылыстар түрінде қолданылатындығын қарастырамыз.
Жай заттың және оның қосылыстарының қолдану дәрежесі сол дәуірдегі қоғамның өндіріс күштерінің даму деңгейіне тәуелді. В.И. Вернадский және А.Е. Ферсман әр түрлі тарихи дәуірлерді салыстырып, адамға белгілі болғанын көрсеткен.
Бұдан ғылым мен техника дамыған сайын адамның ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.