Селен топшасы элементтерінің табиғатта таралуы

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

Мазмұны
1. Табиғатта таралуы және алынуы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .2
2. Жай заттардың физикалық және химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ...3
3. Селен топшасы элементтерінің тотығу дәрежесі - 2 қосылыстары ... ... ... ... ...5
4. Селен топшасы элементтерінің галогенидтері және олардың туындылары ... .7
5. Селен топшасы элементтерінің оксидтері және оттекті қышқылдары ... ... ... ..8
6. Пайдаланған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...12

1. Табиғатта таралуы және алынуы
Селен топшасына үш халькоген - селен, теллур және полоний кіреді. Селен мен теллур шашыраңқы, полоний сирек элементтерге жатады. Селен мен теллурдың (әсіресе селеннің) өз минералдары сирек кездеседі. Олар, әдетте, күкіртпен бірге оның сом және сульфидті кендерінде болады, әсіресе селен, себебі селенидтер сәйкес сульфидтермен ылғи изоморфты болады. Теллур таза минералдары күйінде жиірек, ал сульфидті кендерде қоспа ретінде сирегірек кездеседі. Селен мен теллурдың минералдарының жеке өнеркәсіптік маңызы жоқ, оларды алудың көзі тек әртүрлі өндірістердің қалдықтары және қоспалардың концентраттары (қожыр).
Табиғи селен массалық сандары 74(0,9%), 76(9,0 %), 77(7,6%), 78(23,5%), 80(49,8%), 82(9,2%) болып келетін алты, ал теллур массалық сандары 120(0,1%), 122(2,4%), 123(0,9%), 124(4,6%), 125(7,0%), 126(18,7%), 128(31,8%), 130(34,5%) болып келетін сегіз изотоптан тұрады. Селен мен теллурдың жасанды жолмен алынған радиактивті изотоптары да бар. Полонийдің тұрақты изотоптары белгісіз, тек радиактивті изотоптары ғана болады. Полоний изотоптарының ішіндегі маңыздысы - жартылай ыдырау мерзімі шамамен 138,4 күндей, α-бөлшектерін бөле ыдырайтын 210Po.
Селен мен теллур әрдайым күкіртпен бірге болады. Сондықтан оларды күкірт қышқылын өндіргенде жиналатын қалдықтан немесе шикі мысты электролизден тазалағанда анодта түзілетін қожырдан өндіреді. Қалдық пен қожыр да селен мен теллурдан басқа көптеген асыл металдар болады. Қалдықтан немесе қожырдан селен мен теллурды алудың бірнеше әдісі бар. Қожырды балқытып, балқыма арқылы ауа үрлейді. Тотықтырғыш ретінде MnO2 - ін (пиролюзит) де пайдаланады. Сонда алтын мен күмістен басқа металдар тотығып қожырға айналады. Ал селен мен теллур ұшқыш оксидтерге (SeO2, TeO2) айналатындықтан түтін құрамында болады. Оксидтерді түтіннен бөліп алып, суда ерітіп H2SeO3 - ға және H2TeO3 - ға айналдырады. H2SeO3 және H2TeO3 тұз қышқылының ерітіндісінде күкірт (IV) оксидімен тотықсыздандырады; тұз қышқылының мөлшеріне байланысты алдымен селен:
H2SeO3 + 2SO2 + H2O = Se + H2SO4
одан соң ерітіндіні көп мөлшерде сумен сұйылтқанда теллур тұнбаға түседі.
H2TeO3 + 2SO2 + H2O = Te + 2H2SO4
210Po изотопын атомдық реакторларда висмутты нейтрондармен атқылау арқылы алады.

2. Жай заттардың физикалық және химиялық қасиеттері
Селеннің бірнеше полиморфтық түр өзгерісі бар. Селеннің қызыл түсті екі моноклиндік модификациялары (α-Se және β-Se) ромбалық және моноклиндік күкірт сияқты сегіз атомды молекулалардан құралған, күкірткөміртекте және органикалық еріткіште ериді. α-Se және β-Se - ның айырмашылығы олардың кристалдарында осьтердің қатынасы әртүрлі болуында. Қызыл селеннің модификациялары сұр (басқаша гексагоналды немесе металдық), селенге қарағанда тұрақсыздау.
Сұр селен біріне-бірі параллель орналасқан бұранда тәрізді макромолекулалардан құралған. Макромолекулалар Se infinity ирек тізбектерден тұрады, әр төртінші атом тізбектің бірінші атомының дәл үстінде, сондықтан оның осіне перпендикулярлы жазықтықтағы проекциясы теңжақты үшбұрыш сияқты болады. Бұранда тәрізді макромолекулалар теңжақты алтыбұрыштың төбелерінде және ортасында орналасқан. Бір тізбектегі яғни бір макромолекуладағы атомдар бірімен-бірі коваленттік байланыстармен байланысқан да, ал көрші тізбектегі атомдар өзара әлсіз ван-дер-ваальс күштерімен және біршама металдық байланыспен байланысқан. Сондықтан сұр селеннің сырт көрінісі және кейбір қасиеттері металдарға ұқсайды.
Сұр селен - жартылай өткізгіш, ∆E = 1,8 эВ. Оның электрөткізгіштігі жарық әсерін 1000 есеге дейін артады. Сұр селен күкірткөміртек және органикалық еріткіштерде ерімейді.
Сұйық селенді тез салқындатқанда шыны тәрізді қызыл-қоңыр түсті аморфты селен түзіледі. Аморфты селен сұр селен сияқты ұзын тізбекті макромолекулалардан тұрады. Бірақ кристалдық сұр селенде макромолекулалар белгілі бір ретпен біріне-бірі параллель орналасқан болса, аморфты селенде макромолекулалар ретсіз орналасқан.
Макромолекулалар селен балқығанда да сақталады. Селен буында күкірт буындағы сияқты бірімен-бірі тепе-теңдікте болатын Se8, Se6, Se4, Se2 молекулалары және селен атомдары болады:

Se Se6 Se4 Se2 Se
8000C 10000C 15000C
Сұйық селен қызыл-қоңыр, буы сарғылт түсті. 9000C - тан жоғары температурада селен Se2 парамагнитті молекулаларынан тұрады, 15000C - тан
жоғары температурада селен буы тек жеке атомдардын ғана құралады.
Теллур екі модификация түрінде болады. Металдық, басқаша гексагональдық теллур - металға ұқсаған, күміс түсті ақ, морт келетін, оңай ұнтақталатын зат. Гексагональды теллур сұр селенге изоморфты, бұранда тәрізді макромолекулалардан құралған. Электр тогын нашар өткізеді, дәл селендікіндей болғанымен жарық әсерінен электр өткізгіштігі жоғарылайды, демек гексагональды теллур - жартылай өткізгіш (∆E=0,35 эВ). Теллурлы қышқылды күкіртті қышқылмен тотықсыздандырғанда қоңыр түсті ұнтақ зат күйінде аморфты теллур шығады; ондамакромолекулалар ретсіз орналасқан. Аморфты теллур аморфты селенге қарағанда тұрақсыз, 250С-та кристалдық модификациясына айналады. Теллурдың буы шамамен 20000С-қа дейін Te2 молекулаларынан тұрады; одан жоғары температурада біраз мөлшерде жекелеген атомдарға ыдырайды.
Полонийдің екі можификациясы бар: біреуі 1000С-тан төмен температураларда тұрақты да, екіншісі жоғары температураларда тұрақты болады. Екеуінің де құрылысы металдыкіне ұқсас. Полоний кристалдарындағы әрбір атомның алты көршісі болады. Атомдар бірімен-бірі металдық байланыспен байланысқан. Сондықтан полонийдің сырт көрінісі (күміс түсті ақ) және қасиеттері металдардікіндей болады.
S-Se-Te-Po қатарында тотықсыздандырғыштық қасиеті артып, тотықтырғыштық қабілеті кемиді. Мысалы, мына реакция:
S + H2Se = H2S + Se; ∆G0 = -54 кДж
күкірттің селеннен күшті тотықтырғыш екенін көрсетеді. Дегенмен, селен химиялық қасиеттері жағынан титті бейметалл, ал теллурдың галогенидтері TeГ2 және ТеГ4 тұз тәрізді қосылыстар.
Селен, теллур және полоний қыздырғанда оттек және галогендер сияқты активті бейметалдармен, ал балқытқанда металдармен әрекеттеседі:
2Cu + Se = Cu2Se
2Ag + Te = Ag2Te
су мен сұйытылған қышқылдар селенге әсер етпейді, теллур 100-1600С аралығында су әсерінен тотығады:
Te + 2H2O = TeO2 + 2H2
Полоний сұйытылған қышқылдармен типтік металдар сияқты әрекеттеседі:
Po + 2HCl = PoCl2 + H2
Концентрлі азот қышқылының әсерінен селен мен теллур бейметалдар сияқты тотығып, қышқылдарға айналады:
3Se + 4HNO3 + H2O = 3H2SeO3 + 4NO
Ал полоний концентрлі азот қышқылымен металдар сияқты әрекеттесіп, тұз тәрізді қосылыс түзеді:
Po + 8HNO3 = Po (NO3)4 + 4NO2 + 4H2O
Ұнтақталған селен мен теллурды сілтінің ерітіндісінде қайнатқанда, олар күкірт сияқты диспропорцияланады:
3Э + 6KOH = K2ЭО3 + К2Э + 3Н2О

3. Селен топшасы элементтерінің тотығу дәрежесі - 2 қосылыстары
Селен мен теллур элементтердің көбімен қосылыс түзеді, бірақ өзара және күкіртпен әрекеттескенде химиялық қосылыс емес, қатты ерітінділер түзеді. Селен мен теллурдың қосылыстарының ішінде ең тұрақтылары СЭТ-гі жоғары оттекпен және жеңіл галогендермен түзетін оксидтер мен галогенидтер және СЭТ-гі төмен сілтілік металдармен түзетін қосылыстар. Мысалы, элементтерден калий селенидінің K2Se түзілуі қопарылыс түрінде жүреді.
Селен, теллур және полоний -2-ге тең тотығу дәрежесіне СЭТ-гі өздерінікінен төмен элементтермен түзетін селенидтер, теллуридтер және полонидтер де ие болады.
Селенсутек (сутек селениді) және теллурсутек (сутек теллуриді) H2Te күкіртті сутек сияқты ұнамсыз иісті улы газдар. Сутек полониді H2Po тұрақсыз, қасиеттері толық зерттеліп бітпеген.
H2Se пен H2Te алудың ең ыңғайлы жолы олардың кейбір селенидтерін және теллуридтерін сумен немесе қышқылдардың сұйытылған ерітіндісімен әрекеттестіру, мысалы,
Al2Te3 + 6H2O = Al (OH)3 + 3H2Te
H2Se-ті элементтерді 4000С-та тікелей әрекеттестіру арқылы алуға да болады. Селен топшасы элементтерінің сутекті қосылыстарының түзілуі кезінде жылу сіңіріледі (∆H0 0).
H2Э молекулаларының құрылысы бұрышты, су молекуласынан басқа молекулалардағы валенттік бұрыштың мәні 900С-қа жуық. Себебі оттек атомында байланыс түзуге тетраэдрдің төбелеріне бағытталған sp3 - гибридті орбитальдар, ал күкірттің және одан кейінгі элементтердің атомдарында таза p-типті орбитальдар қатысады (олардың аралығындағы бұрыш 900С).
H2O H2S H2Se H2Te H2Po қатарында молекулалардағы Э-Н байланысының ұзындығы артып, энергиясы төмендейді. Осыған сәйкес аталған қатар бойынша сутекті қосылыстардың тұрақтылығы кемиді. Күкіртсутек элементтерге 4000С-та ыдырай бастайды, ал толық ыдырау 17000С-та ғана іске асады. Селенсутек 3000С-та, теллурсутек сәл қыздырғанда ыдырайды, ал H2Po өте тұрақсыз, кәдімгі жағдайда тез арада өздігінен элементтерге ыдырап кетеді.
Күкіртсутек және селен топшасы элементтерінің сутекті қосылыстары молекулааралық сутектік байланыс түзбейді, сондықтан олардың балқу және қайнау температуралары судыкінен әлдеқайда төмен. H2S H2Se H2Te қатарында қосылыстардың балқу температуралары өседі, себебі молекулааралық ван-дер-ваальс күштері артады.
Селен - теллурсутек суда күкіртсутекке қарағанда жақсы ериді. Сулы ерітіндіде екі сатыда диссоциацияланады. Кәдімгі жағдайда селенсутектің қанық ерітіндісінің концентрациясы 0,1 мольл жақындайды; 250С-та оның диссоциациялану дәрежесі шамамен 4%, ал күкіртсутектің диссоциациялану дәрежесі 180С-та небәрі 0,13%. Теллурсутектің судағы ерітіндісінің күші орташа күшті фосфор қышқылыныкіне жуық. H2O H2S H2Se H2Te
H2Po қатарында сутектік қосылыстардың диссоциациялану константасының артып, қышқылдық қасиетінің өсуі осы қатарда Н-Э байланысының энергиясының кемуіне сәйкес. Селенсутек қышқылы екі қатар тұздар түзеді: гидроселенидтер және селенидтер, ал теллурсутек қышқылы тек қана орта тұздар - теллуридтер түзеді.
H2О H2Se H2Te қатарында қосылыстардың тұрақтылығы кемиді де, тотықсыздандырғыштық қасиеті артады. H2Se және H2Te ауада жанып диоксидке дейін тотығады:
2H2Э + 3О2 = 2ЭО2 + 2Н2О
Ауа жеткіліксіз болғанда немесе тотығу процесі ерітіндіде жүрсе дербес элемент түзіледі:
2Н2Э + О2 = 2Э + Н2О
Теллурсутектің оттектің тотықсыздандырғыш қасиетінің жоғарылығы соншалықты, ол тұтандырмай құр ауамен жанастырғанның өзінде-ақ тотығып, теллурды бөліп шығарады. Стандартты потенциалдарына сәйкес H2Se және H2Te тіпті суды сутекке дейін тотықсыздандыру керек, бірақ сутектің артық кернеу біраз үлкен шама болғандықтан селенсутек ерітінділерін ауа жоқта сақтауға болады.
Алыну әдістері, кристалдық құрылымы, ерігіштігі және химиялық қасиеттері жағынан селенидтер мен теллуридтер сәйкес сульфидтерге ұқсас. Олар да сульфидтер сияқты негіздік және қышқылдық болып бөлінеді, мысалы:
K2Se + HOH KHSe + HOH
CSe2 + HOH H2CO3 + 2H2Se
Атомдардың СЭТ-гі төмен және мөлшерінің үлкен болуына байланысты Se2 жәнеTe2 иондары лиганд ретінде сирек кездеседі, сондықтан табиғаты әртүрлі селенидтер, әсіресе теллуридтер өзара әрекеттеспейді.
Селенидтер мен теллуридтерді негізінде элементтерді балқытып, тікелей әрекеттестіру арқылы алады; суда ерімейтін ауыр металдардың селенидтері мен теллуридтерін алмасу реакциялары арқылы алады.
Сілтілік және сілтілік-жер металдардың селенидтері мен теллуридтері түссіз, суда жақсы ериді. Сілтілік металдардың селенидтері мен теллуридтерінің түсі қызылдау болады. Бұл құбылысты былай түсіндіруге болады. Селенидтер және теллуридтер ауадағы оттек әсерінен оңай тотығады. Бөлінген дербес элементтер одан соң селенидтермен және теллуридтермен әрекеттесіп ерітіндіні қызыл түске бояйтын полиселенид H2Sen және полителлурид H2Ten түзеді ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.