ІІІБ және ІVБ топ элементтері

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

ЖОСПАР

ІІІБ және ІVБ топ элементтеріне жалпы сипаттама3
Скандий және итрий5
Лантан және актиний6
Титан7
Цирконий 8
Гафний және резерфордий9

Қорытынды10

Пайдаланылған әдебиеттер 11

ІІІБ және ІVБ топ элементтеріне жалпы сипаттама

Үшінші, төртінші қосымша топтарындағы металдарға - скандий және титан топтарындағы металдар жатады.

Қосымша (Б) топтардың элементтерінің құрылыс жағынан ерекшелігі, олардың d- қатарында электрон болуына байланысты.

Скандий топшасындағы металдардың қосылыстары жиналыңқы түрде сирек кездеседі. Бұлардың өздері де, қосылыстары да әзір қолдана қойған жоқ. Жеке алынып зерттелгені лантан. Ол ақ түсті, қалайымен салыстырғанда қаттырақ, химиялық белсенділігі күшті металл. Скандий мен итрийдің де белгілі қасиеттері осы лантанға ұқсас. Барлығы да үш валентті. Қатар тұрған галлий топшасымен салыстырғанда бұлардың металдық қасиеті басым - суды қалыпты температурада -ақ айырады, қышқылдарда да оңай ериді, кейбіреулері сутекпен гидрид түзеді. Бұл элементтердің электртерістігі үлкен емес, сондықтан олардың металдық қасиеті күшті, әсіресе, La және Ac. Барлығы да реакцияласқыш. Қалыпты жағдайда ауада тотығып, тотығу дәрежесі тұрақты оксидтер түзеді.

Барлық оксидтер Э ₂ О ₃ -жоғары температурада ғана балқитын, ақ түсті заттар, сумен оңай әрекеттеседі.

ІІІ В тобы элементтерінің сулы ерітіндісінің стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалдары мәндері сілтілік-жер металдардікіне жақын. Олардың кейбіреулері тіпті сумен де әрекеттеседі:

2Y+6Н ₂ О=2Y(ОН) ₃ +3Н ₂ ↑

Хлоридтері, нитраттары және ацетаттары оңай ериді, скандий-лантан бағытында негіздік қасиет күшейетіндіктен гидролизденуі де сол бағытта кемиді.

Скандий топшасының металдары қосымша топта болғанымен, галлий топшасына қарағанда типтік элементтерге, әсіресе үш валентті қосылыстарында қаттырақ ұқсайды.

Титан топшасына титан, цирконий, гафний және курчатовий элементтері жатады;

Бұл металдар көптен-ақ белгілі, жер қыртысындағы мөлшері, айталық йод пен сүрмеден көбірек, ал титан көміртектен көп, бірақ олардай игеріліп, іс жүзінде қолданылуы кем, өйткені бұлар бытыраңқы кездеседі және алу тәсілдері қиын.

Бұлардың сыртындағы s ² электрондары мен ішкі d ² электрондары валенттік байланыс түзуге қатынасады, сондықтан бұлар оң төрт валенттік көрсетеді; теріс валентті болмайды.

Ең сыртқы қабатта 2 ғана электрон болғандықтан, бұлар германий топшасындағы мтеалдарға қарағанда, негіздік қасиеті күштірек, әрі топ бойында, жоғарыдан төмен қарай күшейе түседі.

Мұның үшеуі де болатқа ұқсас сұр металл, механикалық өңдеуге икемді, балқу температуралары жоғары. Үшеуі де ауада, суда өзгермейді. Бұл элементтерде металдық, яғни тотықсыздандырғыш қасиеттері болады. Кәдімгі жағдайда тұрақты, ең агрессивті ортаның өзінде коррозияға ұшырамайды. Балқу температураларына жеткізе қатты қыздырғанда химиялық белсенділігі бірден өседі.

Оксидтерінің амфотерлі қасиеттері бар. Титан топшасының элементтері температура әсерінен күкіртпен, азотпен және көміртекпен әрекеттесіп сульфид, нитрид және карбид түзеді. Соңғы екеуі өте қатты және қиын балқитын қосылыстар.

Цирконий мен гафний қышқыл ортада иондары түрінде болады, сілті қосқанда гидроксидтеріне ауысады.

Титан, цирконий мен гафнийдің құрамы күрделі емес тұздары жоқ. Мысалы, жай титан сульфаты орнына сулы ерітіндіден титан дигидроксидсульфаты кристалданады. Гафний нитраты комплекс түрінде кездеседі.

ІV В тобының элементтері жоғары тотығу дәрежесінде жақсы комплекс түзушілер. Аквагидроксо- мен фторокомплекстерінен басқа цирконий мен гафнийдің органикалық лигандтарымен ацидокомплекстер, сонымен қатар координациялық саны жоғары фторокомплекстер түзеді.

Скандий және итрий

Скандий (лат. Scandіum ) Sc - элементтердің периодтық жүйесінің ІІІ тобындағы химиялық элемент. Бір тұрақты табиғи изотопы 45Sc бар. Радиоактивті изотоптары жасанды жолмен алынған. Д. И. Менделеев алдын ала болжаған элемент (1870) . С-ді 1879 ж. швед химигі Л. Ф. Нильсон (1840 - 99) алғаш рет Скандинавиядан табылған гадолонит пен эвксенит минералдарынан бөліп алған, сондықтан элемент “Cкандий” деп аталды. Табиғатта тау жыныстарының құрамында кездеседі. Жер қыртысындағы нағыз шашыранды элемент. Маңызды минералдары тортвейтит, истеретит. Скандийдің кристалдық торы гексагоналды (Sc, 1336 ^о С-қа дейін) және көлемді центрленген кубтық (Sc) . Кесек Cкандий жұмсақ, сарғыш реңді, күмістей жылтыр, ақ металл; тығызд. 3, 020 г/см ³ , балқу t 1541 ^о С, қайнау t 2831 ^о С, әлсіз парамагнетик. Ауада оңай жанып, оксид пленкасын (Sc ₂ O ₃ ) түзеді. Тотығу дәрежелері +3, кейде +2, сумен, сұйытылған сілті ерітінділерімен әрекеттеспейді. Cұйытылған HCl, H ₂ SO ₄ , HNO ₃ ерітінділерімен, 450 ^о С-та сутекпен, ал 400 - 600 ^о С-та галогендермен әрекеттеседі. Металдармен қатты ерітінділер және интерметалидтер түзеді. Cкандийді алу үшін хлоридін немесе фторидін арнаулы пештерде терм. әдіспен тотықсыздандырып, соңынан терең вакуумда (10-6 сынап бағанасы мм, 1700 ^о С) буландырады. Cкандийсирек ұшырасатын, әрі қымбат элемент болғандықтан аз қолданылады.

Иттрий (Ytterіum) сирек жер элементтеріне жатады; ат. н. 39; ат. м. 88, 91. Табиғатта тұрақты бір изотопы бар (89Y) . Күмістей ақ түсті металл, тығыздығы 4, 47 г/см3; балқу t 1500 ⁰ С; қайнау t 2927 ⁰ C. Итрийді 1794 жылы финн химигі Ю. Гадолин (1760 - 1852) иттербий “жері” түрінде ашқан. Итрий қышқылмен, галогендермен, сутекпен, қайнаған сумен әрекеттеседі. Циркон, сфен, апатит, эфдиалит, уранинит минералдарында кездеседі және оларды өңдеу кезінде алынады. Итрий Fe, Nі, Tі, Cr, Mo-ге легирлеуші қоспа ретінде, ядролық реакторлардың құралымдық материалы ретінде пайдаланылады. Синтететикалық итрий (алюминийлі гранат) радиоэлектроникада және зергерлік өнеркәсіпте қолданылады.

Лантан және актиний

Лантан ( лат. lanthanum ), La - элементтердің периодтық жүйесінің ІІІ тобындағы химиялық элемент, атомдық номері 57, ат. м. 138, 9055, сирек кездесетін элементтерге жатады. Лантанның табиғи екі изотопы бар: 139La ( 99, 911% ) және радиоактивті 138La ( 0, 089%; Т1/2 1⋅1011 жыл ) . Лантанды 1839 ж. швед химигі К. Мосандер ( 1797 - 1858 ) лантан “топырағы” - La ₂ О ₃ түрінде ашқан. Жылтыр, ақ түсті металл, тығыздығы 6, 162 г/см3, балқу t 920 ⁰ С, қайнау t 3470 ^о С. Тотығу дәрежесі +3. Лантан ылғал ауада тотығады, бөлме температурасында су және тұз, азот, күкірт қышқылдарымен, 200 ^о С-тан жоғары температурада галогендермен әрекеттеседі. Лантан никелі бар геттер қорытпаларының негізі ретінде алюминийлі және т. б. қорытпаларға легирлеуші қоспа ретінде пайдаланылады. Сондай-ақ, ол болаттың коррозияға беріктігін және ыстыққа төзімділік қасиетін арттыруға қолданатын мишмиталл құрамдасы. Негізгі минералдары: монацит (Ce, La . . . ) PO4, бастнезит (Ce, La . . . ) FCO ₃ . Лантанның қосылыстары LaCrO ₃ - жоғары температуралы электрөткізгіш керамикалық бұйымдар құрамына, La ₂ О ₃ -оптикалық шынылардың құрамына кіреді, ал LaF ₃ , La ₂ О ₃ - лазерлік қасиеті бар заттар ретінде қолданылады.

Актиний (лат. Actinium ), Ac - Химиялық элементтердің периодтық жүйесінің 7-ші периодының ІІІ тобына жататын радиоактивті элемент. Реттік саны - 89. Ең ұзақ уақыт өмір сүретін изотопы ²²⁷ Ac, жартылай ыдырау уақыты - 22 жыл. Актинийді 1899 жылы А. Дебьерн уран рудаларын өңдеу қалдықтарында тапқан. Радийді нейтрондармен атқылау арқылы актинийді алады. Бұл - ақшыл-күміс түсті металл, химиялық қосындыларда валенттілігі 3+, химиялық қасиеттері бойынша лантанға жақын. Актиний - қауіпті радиоактивті улы зат. реттік нөмірі 89, атомдық массасы 227. 1899 жылы француз химигіА. Дебьерн ашқан. Актинийдің жер қыртысындағы мөлшері 6⋅10−10%. Актиний күмістей ақ түсті металл, балқу температурасы 1050°±50°С, өте әрекеттескіш; ауада тез тотығады, тұз және азот қышқылдарында ериді. Актиний химиялық қосылыстарда 3 валентті болып келеді. Қосылыстарының (гидрототықтар, фторид, оксалат, фосфат, карбонат, фторсиликат) көпшілігі ерімейді. Актиний галогенидтері ауада ұшқыр келеді, негіздік қасиеті лантаннан да күшті. Оның галогенидтері фторлы сутекке, төрт хлорлы көміртекке, бромды алюминийге актиний тотығының, құрғақ гидрототығының немесе оксалатының әсері нәтижесінде түзіледі. Актиний тұздары ақ түсті, ертінділері түссіз келеді.

Титан

Титан (Tіtanіum), Tі - элементтердің периодтық жүйесінің IV тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі 22, атомдық массасы 47, 88. Табиғатта массалық саны 46 - 50 болатын 5 тұрақты және жасанды жолмен алынған 5 радиоактивті изотоптары бар. Титанды алғаш ТіО2 түрінде ағылшындық әуесқой-минеролог У. Грегор ашқан (1790) . 1795 ж. неміс химигі М. Г. Клапрот (1743 - 1817) Грегор тапқан “менакит” элементі металдың табиғи тотығы ТіО ₂ екендігін анықтады, ал таза күйіндегі титанды нидерландық зерттеушілер А. ван Аркел мен де Бур алды (1925) . Бос күйінде кездеспейді, тек оксидтер түрінде болады. Титан кең тараған элемент, жер қыртысындағы салмақ мөлшері 0, 57%. Құрамында титаны бар 70-тен астам минералдардың ішіндегі ең маңыздылары: рутил (оның түрөзгерістері анатаз бенбуркит), ильменит, титаномагнетит, перовскит, лопарит, титанит (сфен), лейкоксен. Түсі күмістей ақ, созылғыш және берік; 882°С-тан төмен температурада кристалдық торы гексагональды тығыз жинақталған (°-Ті), одан жоғары - кубтық көлемді орталықтандырылған (°-Ті) ; тығызд. 4, 505 г/см ³ (°-Ті) және 4, 32 г/см ³ (°-Ті), балқу t 1668°С, қайнау t 3330°С. Титан химиялық активті ауыспалы элемент, тотығу дәрежесі +4, сирек +3, +2. 500 - 550°С-қа дейінгі температурада металл бетінде оксид қабаты пайда болатындықтан ауада, теңіз суында, ылғал хлорда, хлоридтер мен азот қышқылы ерітінділерінде, күкірт қышқылы мен сілтілердің сұйытылған ерітінділерінде коррозияға тұрақты. Бөлме температурасында HCl, H ₂ SO ₄ , CCl ₃ COOH, HCOOH, қыздырғанда оттек (400 - 500°С), азот (600°С-тан жоғары), көміртек және кремниймен (1800°С-тан жоғары) әрекеттесіп, сутек және басқа да ауа газдарын өзіне сіңіреді. Фтормен 150°С-та, хлормен 300°С-та, иодпен 550°С-та әрекеттесіп, сәйкес галогенидтерін түзеді. Бор, көміртек, селен, кремниймен әрекеттесіп, металға ұқсас қосылыстар түзеді. Титан қосылыстарының балқуы қиын, өте қатты, түстері әр түрлі болып келеді. Титанды өндірісте кентас концентраттарын хлорлап, алынған TіCl ₄ -ті магниймен (кейде натриймен) тотықсыздандырып, титан кірмесін (губка) алады. Оны вакуумдық доғалы пештерде балқытып, кесек металл алынады. Титан авиация, зымыран, кеме, автомобиль жасауда қолданылатын беріктігі жоғары титан құймаларын (Al, V, Mo, Mn, Cr, Sі, Fe, Sn, Zr, Nb, т. б. ) дайындауғажәне радиоэлектроникада, тамақ, шарап, қағаз, бояу өнеркәсіптеріне қажетті аспаптар мен қондырғылар жасауда кеңінен қолданылады.

Цирконий

Цирконий ( Zіrconіum ), Zr - элементтердің периодтық жүйесінің 4V тобындағы хим. элемент, ат. н. 40, ат. м. 91, 22.

Табиғи тұрақты изотоптары:

90Zr (51, 46), 91Zr (11, 23), 92Zr (17, 11), 94Zr (17, 40), 96Zr(2, 80) .

Жасанды жолмен алынған радиоактивті изотоптары 93Zr, 95Zr радиоактивті индикатор ретінде пайдаланылады. Цирконийді 1788 жылы неміс ғалымы М. Клапрот циркон минералын талдау нәтижесінде ашқан. Жер қыртысындағы салмақ мөлш. 2°10-2%. Табиғатта негізінен циркон, бадделеит және күрделі цирконсиликат (эвдиалит, эвколит) минералдары түрінде кең таралған. Цирконий - күміс түсті ақ метал, балқу t 1852°C, қайнау t 3580 - 3700°C. Таза күйінде Цирконий пластикалық және оңай өңделеді. Цирконийдің ең бағалы қасиеті - коррозияға, химиялық агрессивті ортаға тұрақтылығы. Қосылыстарындағы тотығу дәрежесі +4. Галогендермен әрекеттесіп галогениттер (ZrГ ₄ ), фосформен қосып қыздырғанда дифосфид ZrР ₂ , бормен 1500°С-тан жоғары температурада боридтер түзеді.

Цирконийдің төзімділігі және нейтрондарды сіңірмейтіндігі оны атомдық реактор жасауға таптырмайтын материал етті. Цирконий құймаларға араластыруға да өте керекті бағалы зат болады, мысалы мыс, магний, алюминийге аздап та болса цирконий араластырса, олардың беріктігі, төзімділігі бірнеше есе өсумен қабат негізгі қасиеттері - электрөткізгіштігі, жеңілділігі кемімейді. Англияда 1947 жылы барлық құймаларға 0, 5% ғана цирконий араластырса, 1953 жылы 56, 5% араластырған.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.