Азот қышқылының қасиеттері
Оңтүстік Қазақстан педагогикалық университеті
Міралиева Меруерт Әбласанқыызы
Мектеп химия курсында V-топтың элементтерін оқытуда иновациялық
технологияларды пайдалану
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Шифры: 5В011200 Мамандықтың атауы: Химия
Шымкент, 2017
Ф.7.04-15
Оңтүстік Қазақстан педагогикалық университеті
Кафедра Жаратылыстану пәндері
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
_____ а.ш.ғ.к., Ш.А.Жумабаев
____ _________ 2017ж.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Мектеп химия курсында V-топтың элементтерін оқытуда иновациялық
технологияларды пайдалану
Шифры: 5В011200 Мамандықтың аталуы: Химия
Орындаған: 112-31 топ студенті
Міралиева М.Ә.
Ғылыми жетекшісі т.ғ.к.,: Төлешова К.Т.
Норма бақылаушы:
Шымкент, 2017
Ф.7.04-16
Оңтүстік Қазақстан педагогикалық университеті
Факультеті Жаратылыстану - педагогикалық
Мамандығы: Химия - 5В0112000
Кафедрасы:Жаратылыстану пәндері
Бекітемін
Кафедра меңгерушісі
___________________
_______________2017ж.
Дипломдық жұмысты (жобаны) орындауға
ТАПСЫРМА
Студентке Міралиева Меруерт Әбласанқызы
112-31тобы химия мамандығы 5В011200
Химия_________
топ, мамандық, оқу түрі
Дипломдық жұмыстың (жобаның) тақырыбы:
Мектеп химия курсында V-топтың элементтерін оқытуда иновациялық
технологияларды пайдалану
университет ректорының 20___ ж. № ______ бұйрығымен
бекітілген.
Аяқталған жұмысты (жобаның) тапсыру мерзімі ____ _______20___ ж.
Жұмысты орындауға бастапқы мәліметтер (заңдар, әдебиет көздері, өндірістік
мәліметтер)
___________________________________ ___________________________________ ______
___________________________________ ___________________________________ ______
___________________________________ ___________________________________ ______
___
Дипломдық жұмысты (жобаны) орындауға қатысты сұрақтар тізімі :
1.Тыңайтқыштардан бастап N, Р, As, Sb, Bi элементтеріне дейін
2.V топтың элементтерінің жалпы сипаттамасы
3.Азот топшасы тақырыбы бойынша сабақтарды өту әдістемесі
4.VA топша элементтерін ойындық әдіспен оқыту әдістемесі
5. Азот және фосфор элементтерін тірек-сызбалар негізінде оқыту
6.Азот топшасы тарауын қорытындылау сабақтарында жаңа технология
элементтерін қолдану
7. Орта мектептің 8 сыныбында Vа топша – азот топшасы тақырыбын тірек-
конспектілер бойынша өтуге арналған сабақ жасалымы
8.8 сынып химия пәні курсының оқу үрдісінде Азот топшасы тақырыбын жаңаша
технологиямен өтудің нәтижелерін есептеу .
Графикалық материалдар тізімі (сызбалар, кестелер, диаграммалар , т.б.)
Жұмыс көлемі 2 суретті, 4 кестені, қорытынды мен 44 пайдаланылған
әдебиеттер тізімін қамтитын 63 баспалық беттен тұрады.
Ұсынылатын негізгі әдебиеттер тізімі
1.Қазақстан Республикасының 2015 жылға дейінгі білім беруді дамыту
тұжырымдамасы Шымкент келбеті. - 2004. - 9 қаңтар, 15-16 бб.2.Назарбаев
Н.Ә. Еркін елдің ертеңі - кемел білім мен кенен ғылымда Егемен
Қазақстан. - 2004. -14 қазан, 1-2 б.
3.Қазақстан Республикасының Білім туралы заңы.
4.Қазақстан Республикасы "Білім" мемлекеттік бағдарламасы. Қазақстан
мұғалімі. - 2000. 28 қазан,
5.Назарбаев Н.Ә. Қазақстан – 2030 Ел Президентінің Қазақстан халқына
Жолдауы. Алматы, Кітап , 1998.
67 Назарбаев Н.Ә. Заманның сыншысы да, тарихшысы да — бүгінгі жастар
Орталық Қазақстан. 2001-№6, 7 ақпан.
7.Амонашвили Ш.А. Воспитателъная и образователъная функция оценки учения
школъников. - М., 1984.
8. Бұзаубақова К. Жаңа педагогикалық технологиялар Қазақстан мектебі.
- 2005. -№4. -5-86.
9. Бегжігітова А. Модулъдік оқыту технологиясы. Білім кілті. 2006, - 186
б.
10. Жанпейісова М.М. Технология модулъного обучения. — Актобе, РИПК СО,
1999.
11. Жанпейісова М.М. Модулъдік оқыту технологиясы оқушыны дамыту құралы
ретінде. Алматы.2002, 6-7 б.
12. Клипберг Л. Проблемы теории обучения. пер.с нем. - М., 1984.
13. Қайырбекова А. Модулъдік технология негізінде Ұлагат. 2003-№2,
386.
14. Қалықова А. және т.б. Оқыту үрдісінде педагогикалық технологияларды
ұстамды пайдалану Білім. 2006, -№3, 22 б.
15. Шаповаленко С.Г. Методика обучения химии в восьмилетней и средней
школе. - М.: Учпедгиз, 1963. – 667 б.
16. Аликберова А.Ж. Химия бойынша қолданбалы есептер мен қызықты
тәжірибелер. - А.,: Ғылым, 2002. - 432 б.
17. Қазақстан Республикасындағы 12 жылдық жалпы орта білім беру ұйымдарында
бейінді білім беру тұжырымдамасы- Астана 2010 ж.
18. Қазақстан Республикасының білім беруді дамытудың 2011-2020 ж. арналған
мемлекеттік бағдарламасы.
19..Жалпы білім беретін оқу мекемелерінің жұмыс оқу жоспарын жасауға
ұсыныстар. М.Ж.Жадрина, С.Д.Мұқанова- Алматы 2004 ж
7. Жұмыс бойынша кеңес берулер (бөлімдер бойынша)
№ Бөлімдер Ғылыми жетекші, Тапсырманы Тапсырманы Тапсырманы
кеңесші беруші алу бердім(қолыалдым(қолы)
мерзімдері )
Кіріспе Төлешова К.Т. қазан,2015
1-бөлім Төлешова К.Т. қараша,2015
II-бөлім Төлешова К.Т. желтоқсан,
2015
III-бөлім Төлешова К.Т. қаңтар, 2016
Қорытынды Төлешова К.Т. ақпан,2016
Әдебиеттер тізіміТөлешова К.Т. Наурыз 2016
Алдын-ала қорғау Төлешова К.Т. 15-16 мамыр
8.Дипломдық жұмысты( жобаның) орындау кестесі
№ Жұмыс кезеңдері Кезеңдерді орындау Ескертпе
мерзімдері
1 Дипломдық жұмыс тақырыбын
бекіту
2 Дипломдық жұмысты орындау
үшін мәліметтерді жинау
3 Дипломдық жұмыстың
теориялық бөлімін дайындау
(1 Бөлім)
4 Дипломдық жұмыстың
талдамалық бөлімін
дайындау (2,3 Бөлім)
5 Дипломдық жұмыстың толық
мәтінінің алғашқы нұсқасын
аяқтау
6 Дипломдық жұмысты
алдын-ала қорғауға ұсыну
7 Дипломдық жұмысты сын
пікірге ұсыну
8 Дипломдық жұмыстың соңғы
нұсқасын ұсыну (жетекшінің
пікірі мен сын пікірімен
қоса)
9 Дипломдық жұмысты қорғау
Тапсырманы беру мерзімі _____ ________ 20___ ж.
Ғылыми жетекші ,т.ғ.к.,
Төлешова к.Т.
Тапсырманы орындауға алған студент:
Міралиева М.Ә.
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... . ..7
1. Теориялық бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1.1 Тыңайтқыштардан бастап N, Р, As, Sb, Bi элементтеріне дейін
... ... ... .9
1.2 V топтың элементтерінің жалпы сипаттамасы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
2. Әдістемелік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .27
2.1 Азот топшасы тақырыбы бойынша сабақтарды өту әдістемесі ... .. 27
2.2 VA топша элементтерін ойындық әдіспен оқыту әдістемесі ... ... ... ...
27
2.3 Азот және фосфор элементтерін тірек-сызбалар негізінде оқыту
... ... .35
2.4 Азот топшасы тарауын қорытындылау сабақтарында жаңа
технология элементтерін қолдану
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .39
3. Эксперименттік бөлім
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... .45
3.1 Орта мектептің 8 сыныбында Vа топша – азот топшасы тақырыбын
тірек-конспектілер бойынша өтуге арналған сабақ жасалымы
... ... ... ... ... 45
3.2 8 сынып химия пәні курсының оқу үрдісінде Азот топшасы
тақырыбын жаңаша технологиямен өтудің нәтижелерін есептеу ... ... ... ...61
Қорытынды
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ...63
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .64
Кіріспе
Қазіргі таңда оқушылардың білім, білік, дағдыларын қалыптастырып, оқуға
деген қызығушылықтарын арттыру мұғалімдер алдында тұрған аса жауапты
міндеттердің бірі. Өмір талабы - оқу үрдісін тиімді педагогикалық
технологияларды қолданып, қарқынды әдіспен ұйымдастыру, яғни шектеулі уакыт
ішінде сабақ үстіндегі жұмыс өнімділігін арттыру.
М.Қ. Кұрманалиев "Педагогикалық технология - оқу үрдісін ұйымдастыру
тәсілдерінің жиынтығы немесе мұғалімінің нақты ic-әрекетіне байланысты және
алдына қойған мақсаттарына жетуге бағытталған белгілі ретпен орындалатын ic-
шаралар. Педагогикалық технология оқытудың арнайы формаларын, әдістері мен
тәсілдерін айкындайтын педагогикалық нұсқаулардың жиынтығы", - деген [1-4].
Бұл орайда пән мұғалімдері сабақты өткізудің әдіс-тәсілдерін жаңартып,
көрнекті техникалық құралдармен, қосымша материалдармен байытып отыруы
керек [5,6].
Осыған орай, бейметалдарға жататын V-топ элементтерін, яғни Азот
топшасы тақырыбын өту оқушылардың химия курсының маңызды теориялық
мәселелерін және Д.И. Менделеевтің химиялық элементтерінің периодтық
жүйесі, периодтық заң, атом құрылысы, химиялық байланыс, химиялық
реакциялардың жүру заңдылықтары, электролиттік диссоциация, тотығу-
тотықсыздану реакциялары секілді фактілік оқу материалдарын білуге
негізделген. Сондықтан тақырыптың оқу материалының үлкен бөлігі дедуктивті
түрде өтілуі мүмкін.
Зерттеу мақсаты: оқушыларда тиімді педагогикалық әдістеме арқылы оларда
іргелі теориялық химиялық білім негізін қалыптастыру мақсатында ұсынылған
әдістемені жасау, оны негіздеу және эксперименттік тексеруден өткізу.
Зерттеу нысаны: орта мектепте бейметалдарды мектеп оқушыларымен химия
сабақтарын өткізу үрдісі.
Зерттеу міндеттері:
1. V топша – азот топшасы элементтері туралы жалпы мәліметтерды
қарастырып, олардың қасиеттері мен сипаттамаларын мазмұндау.
2. Ұсынылушы тірек-конспекті әдісінің мәнін, маңызы мен ерекшеліктерін
қарастыру.
2. Инновациялық әдіс ретінде тірек-конспекті әдістемесін оқу үрдісіне
енгізу арқылы оның тиімділігін анықтау, оқушылардың білімді игеру деңгейіне
тигізер ықпалын зерттеу;
4. Педагогикалық салыстырмалы (бақылау және эксперименттік) зерттеу
арқылы сапалық және сандық оң көрсеткіштерге қол жеткізу, әрі осы әдістеме
бойынша ұсыныстар беру.
Зерттеу базасы: Шымкент қаласындағы А.Байтұрсынов атындағы № 64 мектеп-
гимназиясында өтті. Зерттеу эксперимент жұмыстарына мектеп оқушылары
қатысты.
Зерттеудің ғылыми жаңашылдығы мен теориялық маңыздылығы келесі
жұмыстармен негізделеді:
ұсынылған әдістеменің білім мен машықты арттырудағы маңызы анықталды;
мектеп оқушыларының химия бойынша үлгерімділік деңгейіне тірек-конспекті
негізінде оқыту әдісінің тиімділік жағдайлары зерттелді;
V топша элементтері бойынша тірек-конспекті үлгісі ұсынылып, оның
құрылымы мен дидактикалық маңызы көрсетілді, іс-тәжірибелік тиімділігі
дәлелденді.
Жұмыстың құрылымы мен көлемі
Дипломдық жұмыс орта мекте химиядан бейметалдарды интерактивті
әдістермен оқыту әдістемесі. V-топтың беәметалдарға жататын элементтерін
оқытуда инновациялық технологияларды пайдалану бойынша әдістемелік
ұсыныстар жасауға және оларды тиімділігін байқау мақсатында орта мектептегі
оқу үрдісінде сынауға арналған.
Жұмыс көлемі 2 суретті, 4 кестені, қорытынды мен 58 пайдаланылған
әдебиеттер тізімін қамтитын 64 баспалық беттен тұрады.
1. Теориялық бөлім
1.1 Тыңайтқыштардан бастап N, Р, As, Sb, Bi элементтеріне дейін
Селитра - табиғи натрий және калий нитраты. Қытайда жаңа дәуірдің
алғашқы ғасырларында-ақ белгілі болған, оны оқ-дәрі және от-шашу дайындау
үшін қолданған. Кейіннен ол еуропа алхимиктерінің еңбектерінде кездеседі
(латынша аты – nitro немесе sal nitri). Алхимиктер селитраны темір
купоросымен – темір (ІІ) сульфатының гептагидратымен қосып қыздыру арқылы
ұзақ уақыт бойы латынша aqua fortis (ащы су, орысша ащы арақ) деп
аталатын азот қышқылын алды:
4HNO3+ 2(FeSО4·7H2О)→Fe2О3+2К2SO4+2HNO3+2N O2↑+13H2O
Таза азот қышқылын ең алғаш неміс химигі Иоганн Рудольф Глаубер
селитраға купорос майымен (концентрлі күкірт қышқылымен) әсер ету арқылы
алған болатын:
KNO3+H2SO4 (конц)→KHSO4+HNO3
Осы ғалым азот қышқылы поташпен KNO3 әрекеттескенде таза калий
селитрасы түзілетіндігін тапты. Бұл ашылудың маңызы өте зор болды, себебі,
оқ-дәрі шығаруға қажетті селитраны Еуропа Шығыстан таситын, сондай-ақ ат
қоралардың қабырғаларындағы тұзды қақтан немесе микроағзалардың әсерінен
құрамында азоты бар органикалық заттардың соңғы өнімі ретінде түзілетін
селитралы шұңқырлардан алатын [7].
Ертадегі алхимиктер селитра NaNO3, темір купоросы FeSO4·7H2O,
алюмокалий ашудасы KАl(SO4)2·H2O және мүсәтір NH4Cl қосып қыздыру арқылы
металдардың патшасы - алтынды еріте алатын сұйық алды. Сондықтан оны aqua
regia, яғни патша суы немесе патша арағы деп атады.
Патша арағы - үш көлем тұз қышқылы мен бір көлем азот қышқылын
араластырғанда түзілетін сары түсті сұйықтық. Патша арағында платина
секілді қиын еритін металл да оңай ериді:
3Pt+18HCl+4HNO3=3H2[PtCl6]+4NO↑+8H2 O
Патша арағының жоғары тотықтырғыш қабілеті күшті тотықтырғыш – атомдық
хлор мен нитрозил хлориді NOCl түзіле жүретін қайтымды реакцияға
негізделген:
HNO3+3HCl=2[Cl]+2H2O+NOCl
Соңғы өнім сұйықтыққа сары және сарғылт түс береді.
Азотты XVIII ғасырда бір-біріне қатыссыз түрде бірнеше ғалым ашты.
Ағылшын зерттеушісі Генри Кавендиш ауаны бірнеше рет қатты қызған көмірдің
үстінен өткізіп (осылайша оттегі бөлінген), содан соң түзілген көмірқышқыл
газын сіңіру үшін сілті ертіндісі арқылы өткізгенде түзілген жаңа газды
тыныс алуға жарамайтын болғандықтан тұншықтырғыш газ (азот) деп атады.
Тәжірибенің нәтижесі мерзімінде жарияланбағандықтан азотты ашу иелігі
ағылшынның басқа ғалымына бұйырды [8].
Кавендиштің отандасы Джозеф Пристли (1733-1804) майшамның жабық ыдыста
жануын бақылау арқылы жану мен тыныс алуды қолдамайтын газдың түзілгендігін
сипаттады.
Ең соңында ағьшшынның тағы бір ғалымы Даниэль Резерфорд (1749-1819)
азотты ауадан алды. Кавендиш пен Пристлиден айырмашылығы, ол өзінің бөліп
алған тұншықтырғыш ауасының алыну жолы мен қасиеттерін сипаттап, 1772
жылы жариялады. Сондықтан да азотты ашқан Резерфорд болып саналады. Бұл
мысалдар ғылым тарихында мынадай жағдайды еске салады: кім зерттеу
еңбегінің нәтижесін бірінші жарияласа, ашылу құрметі сол ғалымға тиесілі
болады.
Табиғатта азот көп мөлшерде ауада байланыспаған түрде кездеседі.
Атмосфералық ауаның негізгі құрамын анықтаған А.Л. Лавуазьенің ұсынысымен
жана элемент азот деп аталды. Бұл атау гректің зое Tipшілік және а
деген қосымша (не) тіршіліксіз, өмір бермейтін дегенді білдіреді.
Азоттың латынша nirogenium атауы селитра түзуші (туғызушы).
Азот - иіссіз, түссіз және дәмі жоқ, суда аз еритін газ (tбқ= -210°Сқн,
-196°С). Бос азот молекуладағы байланыстың бepiктігіне байланысты химиялық
инертті. Сондықтан азот химиялық реакцияға қиын түседі, жануды және тыныс
алуды қолдамайды. Адам ағзасында орташа 1,8 кг азот болады.
Аммиак
Бұл иісін бip иіскесең өмір бойы ұмытылмастай есіңде қалатын "аромат".
Құтының аузын ашсаң болғаны өткір иіс бірден бөлменің ішін алып кетеді.
"Аммиак" cөзі мүсәтірдің NН4С1 бұрынғы ecкi атауы sal ammoniac дегеннен
шыққан. Оны Амон құдайына табынатын жерге жақын Ливиядан өндірген.
Мүсәтір спирті - бұл аммиактың сулы ертіндісі. Қалыпты жағдайда аммиак
- түссіз газ, сұйықтыққа тез айналатын (tбқ=-78°C, tқн=-33°C), суда жақсы
еритін: 20°С температурада 702 л аммиак epice, О°С температурада - 1176 л
аммиак ериді екен. Мұндай өте жоғары epiгіштік су мен аммиак
молекулаларының арасында берік сутектік байланыстың түзілуімен
түсіндіріледі.
Аммиактың молекуласы үшбұрышты пирамида пішінді, ішкі жағында азот
атомы, ал төрт бұрышында - үш атом сутегі және бip электронды жұп
орналасқан. Аммиак молекуласындағы H-N-H бұрышы (107,8°) тетраэдрге жакын.
Cyтeгi ионы Н+ қосылғанда, ол аммоний катионына NH4+ айналады да пішіні
дұрыс тетраэдрга келеді.
Құрамында аммиак бар ертінді сілтілік орта көрсетеді, оған ертіндіге
фенолфталеин қосу арқылы оңай көз жеткізуге болады. Бipaқ натрий
гидроксидімен салыстырғанда әлсіз негіз болып табылады.
Аммиак - күшті тотықсыздандырғыш. Оттегінде ол бос азотқа дейін
тотығып, жанады (4NH3+3О2=2N2+6Н2О), ал платина катализатор болғанда NО-ға
айналады:
4NH3+5О2→Pt→4NO+ 6Н2О
Сулы ертіндіде аммиак бромды бромид-ионға дейін оңай тотықсыздандырады:
8NH3+3Br2=6NH4Br+N2
Құрғақ аммиак немесе аммоний галогенидтері хлормен, броммен немесе
йодпен әрекеттескенде тұрақсыз қосылыс - азот галогенидтері түзіледі: NH3,
NBr3, NІ3·nNH3. Йодты азоттың қара ұнтағы кішкентай жанасудан-ақ атылады.
Көп мөлшерде (50 млм3 бастап) аммиак улы. Егер мүсәтір спирті шашқанда
көзге тиіп кетсе, тез арада өте көп мөлшердегі сумен жуу керек.
Зымырандарға қандай жағармай қолданады?
Аммиактан өзге азоттың бірнеше сутекті қосылысы белгілі. Соның бipi -
аммиактың иісі бар, түссіз сұйықтық - гидразин N2H4 (tбқ=2°C, tқн=114°С).
Гидразиннің молекуласы бip байланыспен қосылған элемент - элемент (бұл
жағдайда N-N) екі бірдей үзіндіден тұратындықтан сутегінің аскын тотығын
еске түсіреді. Аммиак сияқты гидразин де күшті тотықсыздандырғыш болып
табылады, негіздердің қасиетін көрсетеді, мысалы, гидрозоний тұздары
белгілі ([N2H5]+C1). Аммиактан айырмашылығы - гидразин ауада өте көп
мөлшерде жылу бөліп оңай жанады. Осы қасиетіне байланысты гидразиннің
органикалық туындалары, соның ішінде 1,1-диметилгидразин-гептил (СН3)N-NH2
көп қолданылады) зымыранға жағармай ретінде қолданылады [9,10].
Гидроксид ионы бар ма?!
Аммиактың судағы ертіндісі онда аз мөлшерде болса да гидроксид-иондары
болғандықтан (натрий және калий гироксидімен салыстырғанда) әлсіз негіз
саналады. Бұрын ертіндідегі гидроксид-ионньң аз мөлшерін аммиак сумен
әрекеттескенде негіздік қасиет көрсететін аммоний гидроксидінің түзілуімен
ттүсіндіртеін:
NH3+Н2О=[NH4OH] NH4++ОН-
Бірақ зерттеулер көрсеткендей, мұндай қосылыс ертінді түрінде де, қатты
күйінде де болмайды екен. Судағы ертіндісінде аммиак негізінен тек аз ғана
мөлшері иондарға ыдырайтын гидрат күйінде NH3·nН2О болады екен. Бірақ төмен
температурада аммиак қатты гидрат түзеді: NH3·Н2О tбқ=-79 0С (құрамы
болжамды негіз NH4OH сияқты).
Азот оксидтері
Азот мүмкін болатын тотығу дәрежелеріне сәйкес көп оксидтер түзетін
элементтердің бірі. Әр тотығу дәрежесіндегі оксидтердің әрқайсысының
өзіндік қасиеттері бар.
Азот (І) оксиді көңілдендіргіш газ деп аталатын түссіз газ, жеңіл
есірткілік әсері бар. Ол аммоний нитраты ыдырағанда түзіледі:
NH4NO3→N2О+2Н2О
Бұл қосылыс әлсіз тотықтырғыш қасиет көрсетеді: сөніп бара жатқан сәуле
оттегіндегідей от алады.
Азот (ІІ) оксиді NO N2O секілді сілтілермен әрекеттеспейді, ешқашан
тұз түзбейді. Бірақ NO (tбқ=-1640С, tқн=-152°С) түссіз, суда аз еритін газ.
Оны әдетте мысқа сұйытылған азот қышқылымен әсер ету арқылы алады. Ол ауада
қоңыр түсті азот (IV) оксидіне дейін оңай тотығады. Суытқанда NО2
молекуласы димерленеді де, газ N2О молекуласынан тұратын сары-қоңыр түсті
сұйықтыққа айналады. Димерлі молекулалар N2O4 газтәрізді NO2 құрамында
1400С болады, температура жоғарылауымен олардың үлесі азая түседі.
Бірдей көлемдегі NO мен NO2 әрекеттесуінен түзілетін азот (ІІІ) оксиді
N2O3 ашық көк түсті әдемі сұйықтық (tбқ=+1010С, -400С төмен градуста
температураға тұрақты). Бұл оксид сумен қосылып, көк түсті әлсіз азотты
қышқыл түзеді. Оның тұздары нитриттер органикалық өндірісінде, сондай-ақ
тамақ өнеркәсібінде, мысалы етті өңдеуде қолданылады. Аз мөлшерде натрий
нитритімен өңделген ет ұзақ уақытқа дейін өзінің бастапқы түсін сақтайды.
Нитрит бұлшықет ұлпасындағы миоглобин ақуызымен әрекеттесіп, қан-қызыл
қосылыс түзеді. Ал нитриттердің көп мөлшері улы болады. Бала үшін натрий
нитритінің өлімге әкелетін мөлшері — 0,18 г.
Азот (V) оксиді N2O5 - NО2+ және NО3- иондарынан түзілетін ақ түсті
кристалдық зат. Оны зертханалық практикада сирек қолданады. Ал оның азот
қышқылы кез-келген кедей деген зертхананың өзінен табылатын ең қажетті
реактив.
Қышқылдардың патшасы
Түссіз, ешнәрсемен ерекшеленбейтін осы бір сұйықтықтың қаншалықты күшті
екендігін бірден түсіну қиын. Азот қышқылының күшті тотықтырғыш екендігі
сондай, ол кейбір органикалық заттар (скипидар) онымен жанасқан сәте-ақ
тұтанып кетеді.
Сусыз азот қышқылы НNO3 (tқн=830С) түссіз, өткір иісті ұшқыш сұйықтық,
ұшқыштығына байланысты оны түтіндегіш деп атаған. Зертханада оны Глаубер
әдісімен алады - селитраға концентрлі күкірт қышқылымен әсер ету арқылы
алады
Азот қышқылы күшті – ол суда иондарға толық ыдырайды. Іс-тәжірибеде
концентрлі азот қышқылы деп аталатын 68% epiтіндісі қолданылады.
Азот қышқылын минералды тыңайтқыштар өндірісінде, дәрі-дәрмек
өнеркәсібінде, жарылғыш заттар өндіруде, сондай-ақ зертханада тотықтырғыш
ретінде қолданады.
Азот қышқылының тұздары азот тыңайтқыштары ретінде қолданылады. Адам
үшін нитраттардың өлімге әкелетін мөлшері 8-15г аралығында болғанымен,
тәуліктік қабылдау адамның дене салмағының бip киллограмына 5 мг артық
болмауы керек. Топыраққа артық мөлшерде азот тыңайтқыштарын беру өте
қауіпті жағдайға әкеледі. Көктемде қар ерігенде нитраттар топырақтан ауыз
су көздеріне түсуі мүмкін. Сондай-ақ нитраттар кейбір көкеністердің
тамыржемістеріне (сәбіз, қызылша, қарбыз, қауын, картоп) жиналады. Мұндай
көкеністерді қабылдаған адам қатты уланады, ceбeбi, ағзада нитраттар
анағұрлым улы нитрозаминдерге R2N-N=О тотықсызданады.
Оқ-дәрі қалай жасалады?
Түтінді немесе қара оқ-дәрі - калий селитрасы (калий нитраты), күкірт
және көмірдің қоспасы. Ол 300°С температурада тұтанады. Оқ-дәрі соққыдан да
жарылуы мүмкін. Оның құрамына тотықтырғыш (селитра) және тотықсыздандырғыш
(көмір) кіреді. Күкірт те тотықсыздандырғыш болып табылады, бipaқ оның
негізгі қызметі - калийді бepiк қосылысқа байланыстыру. Oқ-дәрі жанғанда
мынадай реакция жүреді:
2KNО3+3С+S= K2S+N2+3CО2
Нәтижесінде өте көп мөлшерде газ тәрізді заттар бөлінеді. Оқ-дәріні
әскери icтe қолдану осыған негізделген: жарылыс кезінде түзілген және
жылудан ұлғайған газдардың реакциясы қарудан оқты итереді. Калий
сульфидінің түзiлгенiне қарудың ұңғысын иіскеу арқылы оңай көз жеткізуге
болады. Одан калий сульфидінің гидролиз өнімі - күкіртсутектің иici шығады.
Оқ-дәрі Қытайда Тан әулетінің тұсында (618-907 жж) немесе одан да бұрын
жасалған деп есептеледі. Арабтар арқылы оқ-дәріні жасау әдісі гректерге
белгілі болды. VII ғасырда Византияда "грек оты" деп аталған шайыр, мұнай,
селитра жэне күкірт пен сөндірілмеген әктен тұратын жанғыш қоспа жасалды.
Бұл қоспа тіпті суда да тұтанып, жана беретін. Онымен кемелердің алдына
орналастырылған арнайы отатқыштардан ататын. Ұзақ уакыт бойы "грек отының"
құпиясын тек византиялықтар ғана біліп келді. Еуропада оқ-дәрі XIII ғасырда
жүзжылдық соғыстан кейін ғана белгілі болды.
Фосфор
Бесінші топтың азоттан кейінгі элементі фосфор өзінің тобындағы өзге
элементтерге қарағанда бірнеше жүз жыл бұрын ашылған. Ашылу шежіресі қилы
оқиғаларға толы фосфор бірнеше рет ашылды, барлығында да зәрден алынды.
Араб алхимигі Альхильд Бехиль (XII) фосфорды құм, әк және көмірдің
қоспасымен зәрді айдағанда ашты деген мәлімет бар. Бipaқ бұл затты нақты
ашып, сипаттама берген гамбург әуесқой алхимигі Хенниг Бранд. Бранд жай
металдарды алтынға айналдыратын "ғажайып сұйықтықты" іздеумен айналысып
жүрген. Бip тәжірибесінде ол "ғажайып сұйықтықты" казармадағы солдаттардан
алдын-ала жинап алынған өте көп мөлшердегі зәрден алмақшы болды. Осы
сұйықтықты құм мен көмiр қосып қыздырғанда Бранд ауыр қызыл май
түзiлетіндігін көрді, май айдалғанда қатты қалдық түзілді. Осы қатты
қалдықты ауа қатыстырмай қыздырғанда ыдыстың қабырғаларына тұрып жатқан ақ
түтінді байқады және бұл зат қараңғыда қатты жарқырады. Бранд бұл жаңа
затты фосфор деп атады, грек тілінен аударғанда жарық шығаратын деген
мағынаны білдіреді. Бранд алған затының жарық шығаратын қасиетін ақша табу
үшін пайдаланды, ғажайып зат туралы хабар Еуропаға таралды. Г. Бранд фосфор
алу құпиясын ағылшын И.Д. Крафтқа сатты. Фосфордың өздігінен жарық
шығаратын ғажайып отын ақылы көрсетіп, байлыққа кенелді. Г. Бранд, И. Крафт
және бұлардан кейін фосфорды бөліп алған И. Кункель де фосфор алу кезіндегі
химиялық үрдістерді нақты түсінбеді. Қазіргі көзбен қарағанда зәр сұйығы
ашығанда натрий мен аммоний гидрофосфаты түзіледі. Оны қыздырғанда натрий
метафосфатына айналады, бөлінген аммиак ұшып кетеді. Метафосфат құммен
әрекеттескенде силикат және фосфор ангидриді пайда болады. Фосфор оксидін
көмір тотықсыздандырады:
NaNH4HPO4=NaPO3+NH3+Н2О
2NaPО3+SiО2=Na2SiO3+Р2О5
Р2О5+5С=2Р+5СО
Г. Бранд, И. Крафт және И. Кункель фосфор алу әдісін құпия сақтады. Тек
1680 жылы Роберт Бойль фосфорды бөліп алып, оны құпия хатпен Ұлыбританияның
корольдік қоғамына хабарлады. Өсімдіктерде де фосфордың болатындығын 1688
жылы неміс химигі Бернард Альбинус байқады. 1743 жылы А.С. Марграф фосфор
алу әдісін жариялап, көп жылғы құпияның бетін ашты. Ол фосфорды бидай мен
қынадан бөліп алды. 1769 жылы К. Шееле фосфорды сүйектен және мүйізден алу
жолын тапты. Фосфордың элемент екендігін А. Лавуазье анықтады. Фосфорды
жабық ыдыста жағу арқылы ауаның бестен бір бөлігімен қосылатындығын
тәжірибе жүзінде дәлелдеді [9]. Бұл тәжірибе химия зертханасында ауа
құрамын анықтау үшін қолданылады.
Қазіргі кезде фосфорды электрлі пештерде кремнезем қатысында апатитті
көмірмен тотықсыздандыру арқылы алады:
Ca3(PO4)2+3SiO2+5C→16000С→3CaSiO3+5 CO↑+P2↑
Бұл температурада фосфор буы толықтай Р2 молекуласынан тұрады, ал
суытқанда Р4 молекуласына конденсацияланады.
Булардың конденсациясынан Р4 молекуласынан тұратын, тетраэдр пішінді ақ
(сары) фосфор түзіледі (t=440С, t=2570С). Ақ фосфор реакцияға өте
қабілетті, ашық сары түсті, күкірткөміртек пен бензолда еритін жұмсақ
балауыз тәрізді зат. Ауада ақ фосфор 34 0С температурада тұтанады. Оның
қараңғыда жарық шығаратын тамаша қасиеті бар. Жарық ақ фосфордың төменгі
оксидтеріне дейін өте баяу тотығуынан пайда болады. Кезінде Бранд осы ақ
фосфорды бөліп алған болатын.
Егер ақ фосфорды ауа қатыстырмай қыздырса, ол қызыл фосфорға айналады
(оны алғаш 1847 жылы алды). Қызыл фосфор атауы тығыздығы мен түстері
бойынша ажыратылатын бірнеше түрөзгеріске қатысты айтылады: олардың түстері
сарғыштан қара-қызылға, тіпті күлгін түске дейін ауытқиды. Қызыл фосфордың
барлық түрлері органикалық еріткіштерде ерімейді, ақ фосформен
салыстырғанда реакцияға қабілеттігі төмендеу және құрылымы полимерлі болып
келеді: бұл бір-бірімен үздіксіз байланысқан Р4 тетраэдрлер. Р8 және Р9
топтамасынан тұратын күлгін фосфордың құрылымы өзгешелеу, бесбұрышты ұзын
түтік құрылымды болады.
Қысымды жоғарылатқанда ақ фосфор қара фосфорға айналады. Қара фосфордың
құрылымы төбелерінде бір-бірімен байланысқан фосфор орналасқан көлемді
алтыбұрышты қабаттардан тұрады. Алғаш бұл айналымды 1934 жылы американ
физигі Перси Уильямс Бриджмен (1882-1961) жүзеге асырды. Қара фосфордың
құрылымы графитті еске түсіреді, бірақ бір ғана айырмашылығы фосфордан
түзілген қабат графиттегідей тегіс емес, қабатталған болып келеді. Қара
фосфордың басқа түрөзгерістерден белсенділігі әлдеқайда төмен. Ауа
қытасынсыз қыздырғанда қызыл фосфор сияқты буға айналады, бу
конденсацияланып, ақ фосфор түзеді.
Ақ фосфор өте улы: адам үшін өлімге апаратын мөлшері 0,1 г (калий
цианидінің мөлшері де шамамен осындай – 0,12 г). Оның ауада өздігінен жанып
кету қаупіне байланысты оны суда сақтайды. Ал қызыл және қара фосфор аса
улы емес, ұшқыш емес және суда ерімейді.
Ақ фосфор бөлме температурасында, ал қалған түрлері қыздырғанда
көптеген жай заттармен: галогендермен, оттегімен, күкіртпен және кейбір
металдармен реакцияға түседі.
Өндірілген барлық ақ фосфордың 80% таза (термиялық) ортофосфор
қышқылының синтезіне жұмсалады. Бұл қышқыл өз кезегінде фосфорлы және
кешенді тынайткыштар алуға, натрийдің полифосфатын (ол ауыз судың
кермектігін төмендету үшін) алуға және тамақ өндірісіне қажетті фосфаттарды
алуға қолданылады. Ақ фосфордың қалған бөлігін түтін түзетін заттар,
оталдырғыш қоспалар алуға қолданады және қызыл фосфорға айналдырады. Қызыл
фосфор металлургияда, жартылай өткізгіштер дайындайтын өндірісте, сіріңке
өндірісінде қолданылады.
Фосфор - адам ағзасында
Дене массасы 70 кг адамның ағзасында шамамен 780 г фосфор болады.
Кальций фосфаты түрінде фосфор адам мен жануарлардың сүйектерінде болады.
Ақуыздың, фосфолипидтердің, нуклеин қышқылдарының құрамында кездесіп,
фосфор қосылыстары энергия алмасуға (АТФ) қатысады. Адам ағзасына қажетті
фосфордың күнделікті мөлшері - 12 г. Оның нeгізгі бөлігін бiз сүтпен және
нанмен (100 г нанда 200 мг фосфор болады) қабылдаймыз. Фосфорға аса бай -
балық өнімдері (100 г өнімде 180 мг фосфор), үрмебұршақ және (100 г өнімде
540 мг) ірімшіктің кейбір түрлері (100 г -да 600).
Дұрыс тамақтану ережесін сақтау үшін ағза қабылдайтын фосфор мен
кальцийдің тепе-теңдігін сақтап отыру қажет: бұл элементтердің тиімді
арақатынасы: 1,5:1. Фосфорға бай тағамды артық қабылдау адам сүйектеріндегі
кальцийдің шайылып кетуiне әкеледі, ал артық мөлшердегі кальций бүйректе
тастың жиналуына соқтырады.
Фосфор және сіріңке
1831 жылы француз студенті он тоғыз жасар Шарль Сорий ағаш таяқшаға ақ
фосфордың қоспасын, бертолет тұзын және табиғи желім, т.б. қосындылар
жағуды ойлап тапты. Осындай таяқшаны кез-келген кедір-бұдырлы бетке үйкесең
болғаны, температураның жоғарылауынан, сіріңкенің оталуына әкелетін күшті
жарылысты реакция жүреді:
5КС13+6Р=5КС1+3Р2О5
Бipaқ Сорийдің бұл жаңалығын патенттеуге қаражаты болмады, сондай-ақ
жаппай cipiңке шығаруға да шамасы келмеді. Ол үшін бұл шаруаны неміс химигі
Иоганн Каммерер жасады. Heмic химигі Иоганн Каммерер химия пәнінің мұгалімі
болып жұмыс істеді. 1833 жылы ол өзінің шәкірттеріне бip қауіпті тәжірибе
көрсетті. Судың астында балауыз тәрізді ақ фосфорды алғаш рет француз
химигі Бертолле алған және соның есімімен аталатын түссіз бертоллет
тұзының кристалдарымен араластырып, оған гуммиарабик (табиғи желім) қосты.
Содан кейін түзілген қамырға ырғай таяқшаларды батырды. Ырғай таяқшаларды
қоспадан алып, мұқият кептірді. Каммерер шәкірттеріне таяқшаларды таратып
бepin, оларды үстел бетіне үйкеуді тапсырды. Барлық таяқшалар от алып,
оқушылар мәз-мейрам болды: себебі олар қолдарына ең алғашқы cipiңкені ұстап
тұрған еді.
Фосфорлы сіріңкелер елді қатты қызықтырды және тез тарады. Ол уақытқа
дейін пайдаланылып келген сіріңкелер ыңғайсыз болғандықтан, фосфорлы
cipiңкелер әлдеқайда ыңғайлы еді. Ақ фосфорға деген сұраныс бірден артты.
Германия мен Францияда фосфор қышқылдарының қоспасын ағаш көмірмен қосып
қыздыру арқылы ақ фосфор өндіру қолға алынды:
2Н3РО4=Р2О5+3Н2О;
Р2О5+5С=2Р+5СО
1844 жылы Англияда, кейін баска елдерде фосфорды ала бастады [10].
Бipaқ фосфорлы сіріңкелер өте қayiпті болды. Бұл сіріңкелерді өндіру
де, қолдану да көптеген өрттердің шығуымен және уланумен ұштасып жатты.
Тургенов заманында әйелдердің осы сіріңкелердің басынан фосфорды қырнап
алып жеп, артынан су ішіп, өзін-өзі өлтіру сәнге айналды. Осыдан бастап
фосфорлы сіріңкелерді шығаруға барлык елдерде тыйым салынды.
Кейіннен венгер химигі Янош Ирини ойлап тапқан шусыз сіріңке аса
қауіпті болмады. Ол cipiңке басындағы бертоллет тұзын күші аз тотықтырғышқа
- қорғасын диоксидіне ауыстырды, содан соң фосфордың тотығуы анағұрлым
қалыпты жүретін болды.
Бірақ кез-келген жетілдіру ақ фосфордың улылығын жоя алмады. Бұл мәселе
тек фосфорлы сіріңкелер орнына қауіпсіз швед сіріңкелері келгенде ғана
біршама шешілді. Бұл жаңалық 1847 жылы аустриялық химик Антон Шреттер фон
Кристеллидің ақ фосфорды герметикалық темір ыдыста қыздырса, сол уакытқа
дейін белгісіз болып келген фосфордың түpi - қызыл фосфорға айналатынын
ашқаннан кейін ғана жүзеге асты (Шреттер әйелдер үшін тағы бip жаңалық ашты
- ол шашты түссіздендіру үшін сутектің асқын тотығын пайдалануды ұсынды).
Швед сіріңкелері 1848 жылы ғана жасалды, бipaқ, оны швед ғалымы емес,
неміс химигі Рудольф Бёттгер ойлап тапты. Бёттгер қызыл фосфорды күшті
тотықтырғыштан - бертоллет тұзынан ажырату керек екенін түсінді. Ал бұл
сіріңкелер өзінің жаңа скандинавиялық атын XIX ғасырдың 60-жылдары оларды
жаппай шығару мәселесін шешкен Швецияның оңтүстігіндегі Йенчёпинг
қаласындағы ағайынды Лундстрёмдердің құметіне алды.
Қaзіргі сіріңкелерде қызыл фосфор тек сіріңке қабының сыртындағы
жағындыда ғана болады (оған фосфор сульфиді косылуы мүмкін). Жағындыда
сондай-ақ сурьма сульфиді Sb2S3, мумия Fe2О3, бор, уатылған шыны, сүйек
желімі және тағы басқа заттар болады. Жанғыш заттар сіріңкенің басында да
болады, бұл ең бірінші - сурьма немесе фосфор сульфиді қосылған күкірт, ал
тотықтырғыш ретінде бертоллет тұзы (оған сондай-ақ калий дихроматы,
маргенец диоксиді, барий хроматы, қорғасын диоксиді де қосылуы мүмкін)
қолданылады. Сондай-ақ сіріңке басында мырыш оксиді, уатылған шыны, сүйек
желімі, мумия немесе сурик болады. Сіріңкені қорапқа жай ғана сүйкегенде
cipiңке оталады, онда мынадай реакция жүреді:
3S+2KCIO3=3SO2+2КС1.
Мышьяк, сурьма және висмут
Мышьяктың барлық табиғи қосылыстары ерекше әдемі. Бұл мысалы, қызыл
реальгар As4S4 (арабша рахджальгхар - үңгірлердің шаңы деген мағынаны
білдіреді екен) және антикалық авторларды еске түсіретін алтын-сары түсті
аурпигмент As2S3. Алхимиктер мышьяк барлық металдардың құрам бөлігі деп
есептеді. Орта ғасырлардағы мышьяққа деген ерекше көзқарас оның көп
қосылыстарының улы болғанымен ғана емес, сондай-ақ оның мысты күміске
айналдыратын қабілетіне де байланысты болды. Балқытылған мысқа мышьякты
қосса, ол күміске ұксас ақ түске енеді. Мышякты бос күйінде бөліп алу
әдетте XIII ғасырдағы теолог және алхимик Ұлы Альберттің eciмімен
байланыстырылады. Мышяктың орысша атауы мышиный яд, мышьяд, тышқанның
уы дегеннен қалса керек. Латынша Arsenicum мышьяктың күкіртті
қосылыстарының грекше атауынан келген, Арсеникон грекше күшті, мықты
деген мағынаны білдіреді. Бұның бәрі мышьяктың улы қосылыстарының
күштілігіне негізделсе керек.
Фосфор сияқты мышьяк та бірнеше аллотропиялық түр өзгерісте кездеседі.
Солардың ішінде анағұрлым тұрақтысы сұр түсті, металдық жылтыры бар қатты
зат - сұр мышьяк. Кұрылымы қызыл фосфорға ұқсас.
Мышьяк ауада жанғанда алхимиктерге ак мышьяк деген атпен белгілі
болған мышьяк оксиді As2О3 түзеді. Бұл әлсіз мышьякты қышқылдың ангидриді.
Оның мыс тұзы ұзақ уақыт бойы жасыл бояу - Шееле жасылы CuHAsO3 ретінде
қолданылды. Ертеде ақ мышьяк танымал у болды, оның адамды өлтіретін
мөлшері 20-300 мг. Мысалы, галиц князы Дмитрий Шемяка бұйрық бойынша
орыстың ұлы князы II Василийді осы умен уландырған. Бұл XX ғасырдың 80
жылдары княздың қаңқа қалдықтарын химиялық әдістермен зерттегенде
дәлелденді. Улылығына қарамастан ақ мышьяк әлі күнге дейін стоматологияда
қолданылады. Мышьякты немесе оның оксидін As2О3 азот қышқылымен
тотықтырғанда, қасиеті жағынан ортофосфор қышқылына ұқсас мышьяк қышқылы
H3AsО4 түзіледі. Мышьяктың кейбір қосылыстары электроникада кең қолданыс
табуда. Мысалы, аз мөлшерде мышьяк енгізсе германий п-типті жартылай
өткізгіш болады. GaAs галий арсениді жартылай өткізгіштердің ішінде жоғары
сұранысқа ие. Оның көмегімен көптеген микросхемалар, фотодиодтар,
транзисторлар, күн батареялары жасалады [11].
Сурьма
Ашылу тарихы мышьяқққа ұқсас. Сурьмадан жасалған ыдыстар біздің жыл
санауымыздан 3400 жыл бұрынғы Оңтүстік Вавилониядан табылды. Диоскорид
шығармаларында стибиден қорғасын алынатыны туралы жазылған. Ол кезде түсі
қоңырқай металдардың бәрін қорғасын деп түсінген. Стиби - сурьма жылтыры,
антимонт - сурьманың күкіртпен қосылысы, табиғатта кездесетін минерал. Ерте
кездің өзінде бұл минералдың ұнтағын қасты, көзді бояу үшін пайдаланған.
Сурьма жылтырын өртеп, тотықсыздандыру арқылы металдық сурьма алынады. Бұл
үрдістің қашан тұңғыш рет жүзеге асырылғаны белгісіз. Металдық сурьманың
сипаттамасы Г. Агрикола кітаптарында кездеседі. Сурьманың металдарды жақсы
ерітетіндігін және шипалық қасиеттерін алхимиктер білген. Осы қасиеті үшін
олар сурьманы қызыл арыстан, қасқыр деп атаған. Анти-қарсы, моно-
бір, яғни антимоний – жалғыздыққа қарсы деген атауы да металдарды оңай
ерітетін қасиетінен шыққан. Орысша атауы, сурьма қазақ тіліндегі сүрме
(жағу, бояу) сөзінен алынса керек. Сурьма туралы алғашқы көлeмді еңбекті
1604 жылы неміс алхимигі Василий Валентин жариялады. Ол сурьманың улы,
дұрыс қолданғанда ғана емдік әсері болатыны жөнінде былай деп жазды:
Түтін боп пештен шығамын, Жәрдемім тиер аңға да,
Жұтқанды жерге тығамын. Сырқаты ауыр жанға да.
Қыбымды тayып жаратсаң, Жүрек тесер умын ғой,
Дертіңді де ұгамын. Қолданып көр аңда да.
Сурьма қaзipгi кезде де дәрігерлік істе кеңінен қолданылады.
Висмут әртүрлі аталып, танылуы қиынға түскен элементтің бірі. Е.
Липиман өзінің 1480 жылдан 1800 жылға дейінгі висмуттың тарихы деген
еңбегінде висмуттың жиырмадан астам атауы болғанын айтады. Висмутты,
әcipece, сурьма, қорғасын және қалайымен шатастыру жиі кездесті. Неміс
тілінде висмут атауы арабтың "би исмид – сурьмаға ұқсас сөзінен шыққан
деседі.
Иатрохимияның негізін салушы Парацельс сурьманың екі түрі болатыны,
біреуі - қара, eкіншісі - ақ, ақ сурьманы басқаша магнезия немесе висмут
деп атайтыны туралы жазған.
1642 жылы жарық көрген Алхимия сөздігінде висмутқа мынадай
түсініктеме берілген. Бизематум (висмут) - сұр түсті, жеңіл және арзан
қорғасын. Ресейде висмут сұр қалайы, морт қалайы атанған. Дегенмен, XVI
ғасырдың өзінде Г. Агрикола висмут алу тәсілін сипаттап, оны қорғасын және
қалайымен шатастыруға болмайтындығы туралы жазған. Висмут элементі туралы
толық мәліметтер XVIII ғасырда ғана алынды. Висмут оксидтері эмаль мен
керамикалық боялар алу өндірісінде қолданылады. Висмут тұздары (BiОNО3•Н2О)
медицианда тұтқыр зат ретінде қолданылады.
1.2 V топтың элементтерінің жалпы сипаттамасы
Азот – атмосфераның маңызды құраушы бөлігі (оның көлемінің 78%-ы). Ол
табиғатта ақуыздарда, натрий нитраты қосылыстарында кездеседі. Табиғи азот
екі изотоптан: 14N (массаның 99,635%-ы) және 15N (массаның 0,365%-ы)
тұрады.
Фосфор барлық тірі ағзалар құрамына кіреді. Ол табиғатта минералдар
түрінде кездеседі. Фосфор медицинада, ауыл шаруашылығында, авиацияда, асыл
металдар өндіруде кеңінен қолданылады.
Мышьяк, сурьма және висмут негізінен сульфидтік кендер түрінде біршама
кең тараған. Мышьяк – шаштың өсуіне ықпал ететін өмірлік маңызды
элементтердің бірі. Мышьяк қосылыстары улы болғанымен, өте аз мөлшерде
емдік қасиетке ие болып табылады. Мышьяк медицина мен ветеринарияда
қолданылады.
1 кесте
Азот топшасы элементтерінің қасиеттері
Зат Мол. Құрылысы Физикалық Тығыз-дыТемпературасы, оС
ат-ауы фор. қасиеттері ғы,
гсм3
Азот N2 Молекулалық Түссіз, иіссіз 0,81 (с)Балқу Қайнау
және дәмсіз
газ, суда ериді
-210 -195,8
Ақ P4 Тетраэдрлік Қатты-жұмсақ, 1,82 44 (су 257
фос-фор молекула. түссіз зат, астында)
Молекулалық суда аз, ал
кристалдық көміртегіде
тор жақсы ериді
Ақ As4 Дәл сондай Металдық 5,72 615оС кезінде
мыш-ьяк жарқылы бар сублимацияланып,
сынғыш кристалл қатты күйден газ
зат. Суда (бу) тектес күйге
ерімейді. Тоқты өтеді
өте нашар
өткізеді
Сурь-маSb4 --- Күмістей ақ, 6,68 630,5 1634
сынғыш кристалл
зат, жылу мен
электр тоғын
нашар өткізеді
Вис-мутBin Әрбір атомы үшАлқызыл-ақ 9,8 271,3 1550
байланыспен сынғыш кристалл
байланысқан. зат, электр
Молекулалық өткізгіштігі
кристалл төмен
Атомдар құрылысы және сипаттамасы
Топша элементтері сыртқы электрлік қабатында бес электрон бар. Олар оны
беріп жіберіп, өздеріне басқа атомдардан тағы үш электронды қосып ала
алады. Сондықтан олардағы тотығу дәрежесі -3-тен +5-ке дейін болады.
Олардың ұшқыш сутектік және жоғарғы оттекті қосылыстары қышқылдық сипатқа
ие болып, жалпы: RH3 және R2O5 формулалары бойынша өрнектеледі.
Топша элементтеріндегі металдық емес қасиеттер, сонымен қатар
электрондарды тарту қабілеті галогендер мен оттегі топшасы элементтерімен
салыстырғанда төмен болады.
Периодтық жүйедегі азот топшасында элементтерде жоғарыдан төмен қарай
металдық қасиет артады.
Азот және фосфор - бейметалдар, мышьяк пен сурьмада металдық қасиеттер
байқалса, ал висмут – металл болып табылады.
Азот
Азот топшаның бастапқы, әрі маңызды элементі болып табылады. Азот –
кәдімгі бейметалл элемент. Топшаның басқа элементтерінен ерекшелігі, ол
валенттігін жоғарылату мүмкіндігіне ие емес. Оның электрондық құрылымы екі
энергетикалық деңгейде орналасқан жеті электрон түрінде болады. Электрондық
формуласы: 1s22s22p3. Азоттың тотығу дәрежесі: -3, +5, -2, -1, +1, +2, +3,
+4. Азот атомы жоғары химиялық активтілікке ие болып, ол өзіне күкірт пен
фосфор атомдарының электрондарын белсендірек тартады [12].
Азоттың қасиеттері
Азот қалыпты жағдайлар кезінде - молекулалық, газтектес, активтілігі
төмен зат, оның молекуласы екі атомнан тұрады; түссіз, иіссіз, суда аз
еритін ауадан аз ғана жеңіл газ, ол оттегімен әрекеттеспейді, -196оС
кезінде сығылып, -210оС кезінде қар тектес массаға айналады.
Азоттың химиялық тұрғыдан активтігі төмен. Ол тыныс алуды да, жануды да
қолдамайды. Бөлме температураыс кезінде тек литиймен әрекеттесіп, Li3N
түзеді. Азот молекуласын үзу үшін 942 кДжмоль энергия жұмсау қажет. Азот
қатысатын реакциялар тотығу-тотықсыздану түрінде болып, онда ол тотықтырғыш
та, тотықсыздандырғыш та қасиет көрсетеді.
Жоғары температура кезінде азот көптеген металдармен, ал бөлме
температурасы кезінде – тек литиймен ғана әрекеттеседі. Ол бейметалдармен
жоғары температура кезінде әрекеттеседі. Осының арқасында ғаламшарда
тіршілік ету мүмкін болып тұр, егер азот төмен теимпература кезінде ауа
құрамына кіретін оттегімен әрекеттесер болса, тіршілік атаулы осы газдар
қоспасымен тыныстай алмас еді.
Азоттың қолданылуы
Азотты өнеркәсіпте азот пен оттегінің қайнау температураларының
ерекшеліктерін негізге ала отырып, ауадан алады.
Азотты химиялық өнеркәсіпте аммиак, мочевина және басқалар алу үшін;
электр техникада электр шамдарын жасауда, жанғыш сұйықтар айдауда, жарылғыш
заттарды кептіруде пайдаланады.
Аммиак
Аммиак – азоттың маңызды сутектік қосылыстарының бірі. Оның практикалық
маңызы зор. Жердегі тіршілік ауа азотын аммиакқа айналдыратын кейбір
бактерияларға тәуелді болып табылады.
Аммиактың қасиеттері
Аммиак молекуласы азот атомының үш р-электронының сутегі атомының үш s-
электронының жұптасуы есебінен түзіледі. Тотығу дәрежесі: -3. Аммиак
молекуласы күшті полярлы.
Аммиак - өткір иісті, түссіз, әрі ауадан екі еседей жеңіл газ. -33оС-қа
дейін салқындатқанда ол сығылады. Аммиак суда жақсы ериді.
Аммиак – көптеген заттармен реакцияға түсетін химиялық белсенді
қосылыс. Бұлар көбінесе тотығу және қосылысу реакциялары. Аммиак тотығу-
тотықсыздану реакцияларына тек тотықсыздандырғыш ретінде ғана қатысады.
Аммиак оттегіде жанып, сумен және қышқылдармен белсенді түрде қосылысады.
Аммиактың қолданылуы
Аммиакты азот қышқылын, азотқұрамдас минералды тыңайтқыштарды, тұздар
мен сода өндіруде пайдаланады. Ол сұйық күйде салқындату ісінде
пайдаланады. Аммиакты медицинада мүсәтір спиртін жасау үшін; тұрмыста дақ
кетіргіш заттар құрамында, сонымен қатар химиялық зертханаларда қолданады.
Аммоний тұздарын жарылғыш заттар, тыңайтқыштар, электр батареяларын
өндіруде, металдарды өңдеу мен пісіруде қолданады [13].
Азот оксидтері
Азот үшін оның оң (+1,+2,+3,+4,+5) тотығу дәрежелеріне жауап беретін
келесі оксидтер белгілі: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5.
2 кесте
Азот оксидтерінің қасиеттері
NO2 Азот оксиді (IV) –Тұзтүзгіш Өзіндік иісі бар, Қышқылдық оксидтер
азот диоксиді суда ерігіш, оңай қасиетін көрсетеді,
димерленетін газ термиялық тұрғыдан
тұрақсыз, улы
N2O5 Азот оксиді (V) - Кристалл ақ зат.
азотты ангидрид tбалқу=32,3оС,
суда ериді
Азот қышқылы
Азот қышқылының қасиеттері
Азот қышқылының HNO3 молекуласы өзара коваленттік байланыстармен
байланысқан үш элементтен тұрады. Бұл құрамында шекті тотыққан азот атомы
бар молекулалық ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Міралиева Меруерт Әбласанқыызы
Мектеп химия курсында V-топтың элементтерін оқытуда иновациялық
технологияларды пайдалану
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Шифры: 5В011200 Мамандықтың атауы: Химия
Шымкент, 2017
Ф.7.04-15
Оңтүстік Қазақстан педагогикалық университеті
Кафедра Жаратылыстану пәндері
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
_____ а.ш.ғ.к., Ш.А.Жумабаев
____ _________ 2017ж.
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Мектеп химия курсында V-топтың элементтерін оқытуда иновациялық
технологияларды пайдалану
Шифры: 5В011200 Мамандықтың аталуы: Химия
Орындаған: 112-31 топ студенті
Міралиева М.Ә.
Ғылыми жетекшісі т.ғ.к.,: Төлешова К.Т.
Норма бақылаушы:
Шымкент, 2017
Ф.7.04-16
Оңтүстік Қазақстан педагогикалық университеті
Факультеті Жаратылыстану - педагогикалық
Мамандығы: Химия - 5В0112000
Кафедрасы:Жаратылыстану пәндері
Бекітемін
Кафедра меңгерушісі
___________________
_______________2017ж.
Дипломдық жұмысты (жобаны) орындауға
ТАПСЫРМА
Студентке Міралиева Меруерт Әбласанқызы
112-31тобы химия мамандығы 5В011200
Химия_________
топ, мамандық, оқу түрі
Дипломдық жұмыстың (жобаның) тақырыбы:
Мектеп химия курсында V-топтың элементтерін оқытуда иновациялық
технологияларды пайдалану
университет ректорының 20___ ж. № ______ бұйрығымен
бекітілген.
Аяқталған жұмысты (жобаның) тапсыру мерзімі ____ _______20___ ж.
Жұмысты орындауға бастапқы мәліметтер (заңдар, әдебиет көздері, өндірістік
мәліметтер)
___________________________________ ___________________________________ ______
___________________________________ ___________________________________ ______
___________________________________ ___________________________________ ______
___
Дипломдық жұмысты (жобаны) орындауға қатысты сұрақтар тізімі :
1.Тыңайтқыштардан бастап N, Р, As, Sb, Bi элементтеріне дейін
2.V топтың элементтерінің жалпы сипаттамасы
3.Азот топшасы тақырыбы бойынша сабақтарды өту әдістемесі
4.VA топша элементтерін ойындық әдіспен оқыту әдістемесі
5. Азот және фосфор элементтерін тірек-сызбалар негізінде оқыту
6.Азот топшасы тарауын қорытындылау сабақтарында жаңа технология
элементтерін қолдану
7. Орта мектептің 8 сыныбында Vа топша – азот топшасы тақырыбын тірек-
конспектілер бойынша өтуге арналған сабақ жасалымы
8.8 сынып химия пәні курсының оқу үрдісінде Азот топшасы тақырыбын жаңаша
технологиямен өтудің нәтижелерін есептеу .
Графикалық материалдар тізімі (сызбалар, кестелер, диаграммалар , т.б.)
Жұмыс көлемі 2 суретті, 4 кестені, қорытынды мен 44 пайдаланылған
әдебиеттер тізімін қамтитын 63 баспалық беттен тұрады.
Ұсынылатын негізгі әдебиеттер тізімі
1.Қазақстан Республикасының 2015 жылға дейінгі білім беруді дамыту
тұжырымдамасы Шымкент келбеті. - 2004. - 9 қаңтар, 15-16 бб.2.Назарбаев
Н.Ә. Еркін елдің ертеңі - кемел білім мен кенен ғылымда Егемен
Қазақстан. - 2004. -14 қазан, 1-2 б.
3.Қазақстан Республикасының Білім туралы заңы.
4.Қазақстан Республикасы "Білім" мемлекеттік бағдарламасы. Қазақстан
мұғалімі. - 2000. 28 қазан,
5.Назарбаев Н.Ә. Қазақстан – 2030 Ел Президентінің Қазақстан халқына
Жолдауы. Алматы, Кітап , 1998.
67 Назарбаев Н.Ә. Заманның сыншысы да, тарихшысы да — бүгінгі жастар
Орталық Қазақстан. 2001-№6, 7 ақпан.
7.Амонашвили Ш.А. Воспитателъная и образователъная функция оценки учения
школъников. - М., 1984.
8. Бұзаубақова К. Жаңа педагогикалық технологиялар Қазақстан мектебі.
- 2005. -№4. -5-86.
9. Бегжігітова А. Модулъдік оқыту технологиясы. Білім кілті. 2006, - 186
б.
10. Жанпейісова М.М. Технология модулъного обучения. — Актобе, РИПК СО,
1999.
11. Жанпейісова М.М. Модулъдік оқыту технологиясы оқушыны дамыту құралы
ретінде. Алматы.2002, 6-7 б.
12. Клипберг Л. Проблемы теории обучения. пер.с нем. - М., 1984.
13. Қайырбекова А. Модулъдік технология негізінде Ұлагат. 2003-№2,
386.
14. Қалықова А. және т.б. Оқыту үрдісінде педагогикалық технологияларды
ұстамды пайдалану Білім. 2006, -№3, 22 б.
15. Шаповаленко С.Г. Методика обучения химии в восьмилетней и средней
школе. - М.: Учпедгиз, 1963. – 667 б.
16. Аликберова А.Ж. Химия бойынша қолданбалы есептер мен қызықты
тәжірибелер. - А.,: Ғылым, 2002. - 432 б.
17. Қазақстан Республикасындағы 12 жылдық жалпы орта білім беру ұйымдарында
бейінді білім беру тұжырымдамасы- Астана 2010 ж.
18. Қазақстан Республикасының білім беруді дамытудың 2011-2020 ж. арналған
мемлекеттік бағдарламасы.
19..Жалпы білім беретін оқу мекемелерінің жұмыс оқу жоспарын жасауға
ұсыныстар. М.Ж.Жадрина, С.Д.Мұқанова- Алматы 2004 ж
7. Жұмыс бойынша кеңес берулер (бөлімдер бойынша)
№ Бөлімдер Ғылыми жетекші, Тапсырманы Тапсырманы Тапсырманы
кеңесші беруші алу бердім(қолыалдым(қолы)
мерзімдері )
Кіріспе Төлешова К.Т. қазан,2015
1-бөлім Төлешова К.Т. қараша,2015
II-бөлім Төлешова К.Т. желтоқсан,
2015
III-бөлім Төлешова К.Т. қаңтар, 2016
Қорытынды Төлешова К.Т. ақпан,2016
Әдебиеттер тізіміТөлешова К.Т. Наурыз 2016
Алдын-ала қорғау Төлешова К.Т. 15-16 мамыр
8.Дипломдық жұмысты( жобаның) орындау кестесі
№ Жұмыс кезеңдері Кезеңдерді орындау Ескертпе
мерзімдері
1 Дипломдық жұмыс тақырыбын
бекіту
2 Дипломдық жұмысты орындау
үшін мәліметтерді жинау
3 Дипломдық жұмыстың
теориялық бөлімін дайындау
(1 Бөлім)
4 Дипломдық жұмыстың
талдамалық бөлімін
дайындау (2,3 Бөлім)
5 Дипломдық жұмыстың толық
мәтінінің алғашқы нұсқасын
аяқтау
6 Дипломдық жұмысты
алдын-ала қорғауға ұсыну
7 Дипломдық жұмысты сын
пікірге ұсыну
8 Дипломдық жұмыстың соңғы
нұсқасын ұсыну (жетекшінің
пікірі мен сын пікірімен
қоса)
9 Дипломдық жұмысты қорғау
Тапсырманы беру мерзімі _____ ________ 20___ ж.
Ғылыми жетекші ,т.ғ.к.,
Төлешова к.Т.
Тапсырманы орындауға алған студент:
Міралиева М.Ә.
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... . ..7
1. Теориялық бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1.1 Тыңайтқыштардан бастап N, Р, As, Sb, Bi элементтеріне дейін
... ... ... .9
1.2 V топтың элементтерінің жалпы сипаттамасы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
2. Әдістемелік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .27
2.1 Азот топшасы тақырыбы бойынша сабақтарды өту әдістемесі ... .. 27
2.2 VA топша элементтерін ойындық әдіспен оқыту әдістемесі ... ... ... ...
27
2.3 Азот және фосфор элементтерін тірек-сызбалар негізінде оқыту
... ... .35
2.4 Азот топшасы тарауын қорытындылау сабақтарында жаңа
технология элементтерін қолдану
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .39
3. Эксперименттік бөлім
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... .45
3.1 Орта мектептің 8 сыныбында Vа топша – азот топшасы тақырыбын
тірек-конспектілер бойынша өтуге арналған сабақ жасалымы
... ... ... ... ... 45
3.2 8 сынып химия пәні курсының оқу үрдісінде Азот топшасы
тақырыбын жаңаша технологиямен өтудің нәтижелерін есептеу ... ... ... ...61
Қорытынды
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ...63
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .64
Кіріспе
Қазіргі таңда оқушылардың білім, білік, дағдыларын қалыптастырып, оқуға
деген қызығушылықтарын арттыру мұғалімдер алдында тұрған аса жауапты
міндеттердің бірі. Өмір талабы - оқу үрдісін тиімді педагогикалық
технологияларды қолданып, қарқынды әдіспен ұйымдастыру, яғни шектеулі уакыт
ішінде сабақ үстіндегі жұмыс өнімділігін арттыру.
М.Қ. Кұрманалиев "Педагогикалық технология - оқу үрдісін ұйымдастыру
тәсілдерінің жиынтығы немесе мұғалімінің нақты ic-әрекетіне байланысты және
алдына қойған мақсаттарына жетуге бағытталған белгілі ретпен орындалатын ic-
шаралар. Педагогикалық технология оқытудың арнайы формаларын, әдістері мен
тәсілдерін айкындайтын педагогикалық нұсқаулардың жиынтығы", - деген [1-4].
Бұл орайда пән мұғалімдері сабақты өткізудің әдіс-тәсілдерін жаңартып,
көрнекті техникалық құралдармен, қосымша материалдармен байытып отыруы
керек [5,6].
Осыған орай, бейметалдарға жататын V-топ элементтерін, яғни Азот
топшасы тақырыбын өту оқушылардың химия курсының маңызды теориялық
мәселелерін және Д.И. Менделеевтің химиялық элементтерінің периодтық
жүйесі, периодтық заң, атом құрылысы, химиялық байланыс, химиялық
реакциялардың жүру заңдылықтары, электролиттік диссоциация, тотығу-
тотықсыздану реакциялары секілді фактілік оқу материалдарын білуге
негізделген. Сондықтан тақырыптың оқу материалының үлкен бөлігі дедуктивті
түрде өтілуі мүмкін.
Зерттеу мақсаты: оқушыларда тиімді педагогикалық әдістеме арқылы оларда
іргелі теориялық химиялық білім негізін қалыптастыру мақсатында ұсынылған
әдістемені жасау, оны негіздеу және эксперименттік тексеруден өткізу.
Зерттеу нысаны: орта мектепте бейметалдарды мектеп оқушыларымен химия
сабақтарын өткізу үрдісі.
Зерттеу міндеттері:
1. V топша – азот топшасы элементтері туралы жалпы мәліметтерды
қарастырып, олардың қасиеттері мен сипаттамаларын мазмұндау.
2. Ұсынылушы тірек-конспекті әдісінің мәнін, маңызы мен ерекшеліктерін
қарастыру.
2. Инновациялық әдіс ретінде тірек-конспекті әдістемесін оқу үрдісіне
енгізу арқылы оның тиімділігін анықтау, оқушылардың білімді игеру деңгейіне
тигізер ықпалын зерттеу;
4. Педагогикалық салыстырмалы (бақылау және эксперименттік) зерттеу
арқылы сапалық және сандық оң көрсеткіштерге қол жеткізу, әрі осы әдістеме
бойынша ұсыныстар беру.
Зерттеу базасы: Шымкент қаласындағы А.Байтұрсынов атындағы № 64 мектеп-
гимназиясында өтті. Зерттеу эксперимент жұмыстарына мектеп оқушылары
қатысты.
Зерттеудің ғылыми жаңашылдығы мен теориялық маңыздылығы келесі
жұмыстармен негізделеді:
ұсынылған әдістеменің білім мен машықты арттырудағы маңызы анықталды;
мектеп оқушыларының химия бойынша үлгерімділік деңгейіне тірек-конспекті
негізінде оқыту әдісінің тиімділік жағдайлары зерттелді;
V топша элементтері бойынша тірек-конспекті үлгісі ұсынылып, оның
құрылымы мен дидактикалық маңызы көрсетілді, іс-тәжірибелік тиімділігі
дәлелденді.
Жұмыстың құрылымы мен көлемі
Дипломдық жұмыс орта мекте химиядан бейметалдарды интерактивті
әдістермен оқыту әдістемесі. V-топтың беәметалдарға жататын элементтерін
оқытуда инновациялық технологияларды пайдалану бойынша әдістемелік
ұсыныстар жасауға және оларды тиімділігін байқау мақсатында орта мектептегі
оқу үрдісінде сынауға арналған.
Жұмыс көлемі 2 суретті, 4 кестені, қорытынды мен 58 пайдаланылған
әдебиеттер тізімін қамтитын 64 баспалық беттен тұрады.
1. Теориялық бөлім
1.1 Тыңайтқыштардан бастап N, Р, As, Sb, Bi элементтеріне дейін
Селитра - табиғи натрий және калий нитраты. Қытайда жаңа дәуірдің
алғашқы ғасырларында-ақ белгілі болған, оны оқ-дәрі және от-шашу дайындау
үшін қолданған. Кейіннен ол еуропа алхимиктерінің еңбектерінде кездеседі
(латынша аты – nitro немесе sal nitri). Алхимиктер селитраны темір
купоросымен – темір (ІІ) сульфатының гептагидратымен қосып қыздыру арқылы
ұзақ уақыт бойы латынша aqua fortis (ащы су, орысша ащы арақ) деп
аталатын азот қышқылын алды:
4HNO3+ 2(FeSО4·7H2О)→Fe2О3+2К2SO4+2HNO3+2N O2↑+13H2O
Таза азот қышқылын ең алғаш неміс химигі Иоганн Рудольф Глаубер
селитраға купорос майымен (концентрлі күкірт қышқылымен) әсер ету арқылы
алған болатын:
KNO3+H2SO4 (конц)→KHSO4+HNO3
Осы ғалым азот қышқылы поташпен KNO3 әрекеттескенде таза калий
селитрасы түзілетіндігін тапты. Бұл ашылудың маңызы өте зор болды, себебі,
оқ-дәрі шығаруға қажетті селитраны Еуропа Шығыстан таситын, сондай-ақ ат
қоралардың қабырғаларындағы тұзды қақтан немесе микроағзалардың әсерінен
құрамында азоты бар органикалық заттардың соңғы өнімі ретінде түзілетін
селитралы шұңқырлардан алатын [7].
Ертадегі алхимиктер селитра NaNO3, темір купоросы FeSO4·7H2O,
алюмокалий ашудасы KАl(SO4)2·H2O және мүсәтір NH4Cl қосып қыздыру арқылы
металдардың патшасы - алтынды еріте алатын сұйық алды. Сондықтан оны aqua
regia, яғни патша суы немесе патша арағы деп атады.
Патша арағы - үш көлем тұз қышқылы мен бір көлем азот қышқылын
араластырғанда түзілетін сары түсті сұйықтық. Патша арағында платина
секілді қиын еритін металл да оңай ериді:
3Pt+18HCl+4HNO3=3H2[PtCl6]+4NO↑+8H2 O
Патша арағының жоғары тотықтырғыш қабілеті күшті тотықтырғыш – атомдық
хлор мен нитрозил хлориді NOCl түзіле жүретін қайтымды реакцияға
негізделген:
HNO3+3HCl=2[Cl]+2H2O+NOCl
Соңғы өнім сұйықтыққа сары және сарғылт түс береді.
Азотты XVIII ғасырда бір-біріне қатыссыз түрде бірнеше ғалым ашты.
Ағылшын зерттеушісі Генри Кавендиш ауаны бірнеше рет қатты қызған көмірдің
үстінен өткізіп (осылайша оттегі бөлінген), содан соң түзілген көмірқышқыл
газын сіңіру үшін сілті ертіндісі арқылы өткізгенде түзілген жаңа газды
тыныс алуға жарамайтын болғандықтан тұншықтырғыш газ (азот) деп атады.
Тәжірибенің нәтижесі мерзімінде жарияланбағандықтан азотты ашу иелігі
ағылшынның басқа ғалымына бұйырды [8].
Кавендиштің отандасы Джозеф Пристли (1733-1804) майшамның жабық ыдыста
жануын бақылау арқылы жану мен тыныс алуды қолдамайтын газдың түзілгендігін
сипаттады.
Ең соңында ағьшшынның тағы бір ғалымы Даниэль Резерфорд (1749-1819)
азотты ауадан алды. Кавендиш пен Пристлиден айырмашылығы, ол өзінің бөліп
алған тұншықтырғыш ауасының алыну жолы мен қасиеттерін сипаттап, 1772
жылы жариялады. Сондықтан да азотты ашқан Резерфорд болып саналады. Бұл
мысалдар ғылым тарихында мынадай жағдайды еске салады: кім зерттеу
еңбегінің нәтижесін бірінші жарияласа, ашылу құрметі сол ғалымға тиесілі
болады.
Табиғатта азот көп мөлшерде ауада байланыспаған түрде кездеседі.
Атмосфералық ауаның негізгі құрамын анықтаған А.Л. Лавуазьенің ұсынысымен
жана элемент азот деп аталды. Бұл атау гректің зое Tipшілік және а
деген қосымша (не) тіршіліксіз, өмір бермейтін дегенді білдіреді.
Азоттың латынша nirogenium атауы селитра түзуші (туғызушы).
Азот - иіссіз, түссіз және дәмі жоқ, суда аз еритін газ (tбқ= -210°Сқн,
-196°С). Бос азот молекуладағы байланыстың бepiктігіне байланысты химиялық
инертті. Сондықтан азот химиялық реакцияға қиын түседі, жануды және тыныс
алуды қолдамайды. Адам ағзасында орташа 1,8 кг азот болады.
Аммиак
Бұл иісін бip иіскесең өмір бойы ұмытылмастай есіңде қалатын "аромат".
Құтының аузын ашсаң болғаны өткір иіс бірден бөлменің ішін алып кетеді.
"Аммиак" cөзі мүсәтірдің NН4С1 бұрынғы ecкi атауы sal ammoniac дегеннен
шыққан. Оны Амон құдайына табынатын жерге жақын Ливиядан өндірген.
Мүсәтір спирті - бұл аммиактың сулы ертіндісі. Қалыпты жағдайда аммиак
- түссіз газ, сұйықтыққа тез айналатын (tбқ=-78°C, tқн=-33°C), суда жақсы
еритін: 20°С температурада 702 л аммиак epice, О°С температурада - 1176 л
аммиак ериді екен. Мұндай өте жоғары epiгіштік су мен аммиак
молекулаларының арасында берік сутектік байланыстың түзілуімен
түсіндіріледі.
Аммиактың молекуласы үшбұрышты пирамида пішінді, ішкі жағында азот
атомы, ал төрт бұрышында - үш атом сутегі және бip электронды жұп
орналасқан. Аммиак молекуласындағы H-N-H бұрышы (107,8°) тетраэдрге жакын.
Cyтeгi ионы Н+ қосылғанда, ол аммоний катионына NH4+ айналады да пішіні
дұрыс тетраэдрга келеді.
Құрамында аммиак бар ертінді сілтілік орта көрсетеді, оған ертіндіге
фенолфталеин қосу арқылы оңай көз жеткізуге болады. Бipaқ натрий
гидроксидімен салыстырғанда әлсіз негіз болып табылады.
Аммиак - күшті тотықсыздандырғыш. Оттегінде ол бос азотқа дейін
тотығып, жанады (4NH3+3О2=2N2+6Н2О), ал платина катализатор болғанда NО-ға
айналады:
4NH3+5О2→Pt→4NO+ 6Н2О
Сулы ертіндіде аммиак бромды бромид-ионға дейін оңай тотықсыздандырады:
8NH3+3Br2=6NH4Br+N2
Құрғақ аммиак немесе аммоний галогенидтері хлормен, броммен немесе
йодпен әрекеттескенде тұрақсыз қосылыс - азот галогенидтері түзіледі: NH3,
NBr3, NІ3·nNH3. Йодты азоттың қара ұнтағы кішкентай жанасудан-ақ атылады.
Көп мөлшерде (50 млм3 бастап) аммиак улы. Егер мүсәтір спирті шашқанда
көзге тиіп кетсе, тез арада өте көп мөлшердегі сумен жуу керек.
Зымырандарға қандай жағармай қолданады?
Аммиактан өзге азоттың бірнеше сутекті қосылысы белгілі. Соның бipi -
аммиактың иісі бар, түссіз сұйықтық - гидразин N2H4 (tбқ=2°C, tқн=114°С).
Гидразиннің молекуласы бip байланыспен қосылған элемент - элемент (бұл
жағдайда N-N) екі бірдей үзіндіден тұратындықтан сутегінің аскын тотығын
еске түсіреді. Аммиак сияқты гидразин де күшті тотықсыздандырғыш болып
табылады, негіздердің қасиетін көрсетеді, мысалы, гидрозоний тұздары
белгілі ([N2H5]+C1). Аммиактан айырмашылығы - гидразин ауада өте көп
мөлшерде жылу бөліп оңай жанады. Осы қасиетіне байланысты гидразиннің
органикалық туындалары, соның ішінде 1,1-диметилгидразин-гептил (СН3)N-NH2
көп қолданылады) зымыранға жағармай ретінде қолданылады [9,10].
Гидроксид ионы бар ма?!
Аммиактың судағы ертіндісі онда аз мөлшерде болса да гидроксид-иондары
болғандықтан (натрий және калий гироксидімен салыстырғанда) әлсіз негіз
саналады. Бұрын ертіндідегі гидроксид-ионньң аз мөлшерін аммиак сумен
әрекеттескенде негіздік қасиет көрсететін аммоний гидроксидінің түзілуімен
ттүсіндіртеін:
NH3+Н2О=[NH4OH] NH4++ОН-
Бірақ зерттеулер көрсеткендей, мұндай қосылыс ертінді түрінде де, қатты
күйінде де болмайды екен. Судағы ертіндісінде аммиак негізінен тек аз ғана
мөлшері иондарға ыдырайтын гидрат күйінде NH3·nН2О болады екен. Бірақ төмен
температурада аммиак қатты гидрат түзеді: NH3·Н2О tбқ=-79 0С (құрамы
болжамды негіз NH4OH сияқты).
Азот оксидтері
Азот мүмкін болатын тотығу дәрежелеріне сәйкес көп оксидтер түзетін
элементтердің бірі. Әр тотығу дәрежесіндегі оксидтердің әрқайсысының
өзіндік қасиеттері бар.
Азот (І) оксиді көңілдендіргіш газ деп аталатын түссіз газ, жеңіл
есірткілік әсері бар. Ол аммоний нитраты ыдырағанда түзіледі:
NH4NO3→N2О+2Н2О
Бұл қосылыс әлсіз тотықтырғыш қасиет көрсетеді: сөніп бара жатқан сәуле
оттегіндегідей от алады.
Азот (ІІ) оксиді NO N2O секілді сілтілермен әрекеттеспейді, ешқашан
тұз түзбейді. Бірақ NO (tбқ=-1640С, tқн=-152°С) түссіз, суда аз еритін газ.
Оны әдетте мысқа сұйытылған азот қышқылымен әсер ету арқылы алады. Ол ауада
қоңыр түсті азот (IV) оксидіне дейін оңай тотығады. Суытқанда NО2
молекуласы димерленеді де, газ N2О молекуласынан тұратын сары-қоңыр түсті
сұйықтыққа айналады. Димерлі молекулалар N2O4 газтәрізді NO2 құрамында
1400С болады, температура жоғарылауымен олардың үлесі азая түседі.
Бірдей көлемдегі NO мен NO2 әрекеттесуінен түзілетін азот (ІІІ) оксиді
N2O3 ашық көк түсті әдемі сұйықтық (tбқ=+1010С, -400С төмен градуста
температураға тұрақты). Бұл оксид сумен қосылып, көк түсті әлсіз азотты
қышқыл түзеді. Оның тұздары нитриттер органикалық өндірісінде, сондай-ақ
тамақ өнеркәсібінде, мысалы етті өңдеуде қолданылады. Аз мөлшерде натрий
нитритімен өңделген ет ұзақ уақытқа дейін өзінің бастапқы түсін сақтайды.
Нитрит бұлшықет ұлпасындағы миоглобин ақуызымен әрекеттесіп, қан-қызыл
қосылыс түзеді. Ал нитриттердің көп мөлшері улы болады. Бала үшін натрий
нитритінің өлімге әкелетін мөлшері — 0,18 г.
Азот (V) оксиді N2O5 - NО2+ және NО3- иондарынан түзілетін ақ түсті
кристалдық зат. Оны зертханалық практикада сирек қолданады. Ал оның азот
қышқылы кез-келген кедей деген зертхананың өзінен табылатын ең қажетті
реактив.
Қышқылдардың патшасы
Түссіз, ешнәрсемен ерекшеленбейтін осы бір сұйықтықтың қаншалықты күшті
екендігін бірден түсіну қиын. Азот қышқылының күшті тотықтырғыш екендігі
сондай, ол кейбір органикалық заттар (скипидар) онымен жанасқан сәте-ақ
тұтанып кетеді.
Сусыз азот қышқылы НNO3 (tқн=830С) түссіз, өткір иісті ұшқыш сұйықтық,
ұшқыштығына байланысты оны түтіндегіш деп атаған. Зертханада оны Глаубер
әдісімен алады - селитраға концентрлі күкірт қышқылымен әсер ету арқылы
алады
Азот қышқылы күшті – ол суда иондарға толық ыдырайды. Іс-тәжірибеде
концентрлі азот қышқылы деп аталатын 68% epiтіндісі қолданылады.
Азот қышқылын минералды тыңайтқыштар өндірісінде, дәрі-дәрмек
өнеркәсібінде, жарылғыш заттар өндіруде, сондай-ақ зертханада тотықтырғыш
ретінде қолданады.
Азот қышқылының тұздары азот тыңайтқыштары ретінде қолданылады. Адам
үшін нитраттардың өлімге әкелетін мөлшері 8-15г аралығында болғанымен,
тәуліктік қабылдау адамның дене салмағының бip киллограмына 5 мг артық
болмауы керек. Топыраққа артық мөлшерде азот тыңайтқыштарын беру өте
қауіпті жағдайға әкеледі. Көктемде қар ерігенде нитраттар топырақтан ауыз
су көздеріне түсуі мүмкін. Сондай-ақ нитраттар кейбір көкеністердің
тамыржемістеріне (сәбіз, қызылша, қарбыз, қауын, картоп) жиналады. Мұндай
көкеністерді қабылдаған адам қатты уланады, ceбeбi, ағзада нитраттар
анағұрлым улы нитрозаминдерге R2N-N=О тотықсызданады.
Оқ-дәрі қалай жасалады?
Түтінді немесе қара оқ-дәрі - калий селитрасы (калий нитраты), күкірт
және көмірдің қоспасы. Ол 300°С температурада тұтанады. Оқ-дәрі соққыдан да
жарылуы мүмкін. Оның құрамына тотықтырғыш (селитра) және тотықсыздандырғыш
(көмір) кіреді. Күкірт те тотықсыздандырғыш болып табылады, бipaқ оның
негізгі қызметі - калийді бepiк қосылысқа байланыстыру. Oқ-дәрі жанғанда
мынадай реакция жүреді:
2KNО3+3С+S= K2S+N2+3CО2
Нәтижесінде өте көп мөлшерде газ тәрізді заттар бөлінеді. Оқ-дәріні
әскери icтe қолдану осыған негізделген: жарылыс кезінде түзілген және
жылудан ұлғайған газдардың реакциясы қарудан оқты итереді. Калий
сульфидінің түзiлгенiне қарудың ұңғысын иіскеу арқылы оңай көз жеткізуге
болады. Одан калий сульфидінің гидролиз өнімі - күкіртсутектің иici шығады.
Оқ-дәрі Қытайда Тан әулетінің тұсында (618-907 жж) немесе одан да бұрын
жасалған деп есептеледі. Арабтар арқылы оқ-дәріні жасау әдісі гректерге
белгілі болды. VII ғасырда Византияда "грек оты" деп аталған шайыр, мұнай,
селитра жэне күкірт пен сөндірілмеген әктен тұратын жанғыш қоспа жасалды.
Бұл қоспа тіпті суда да тұтанып, жана беретін. Онымен кемелердің алдына
орналастырылған арнайы отатқыштардан ататын. Ұзақ уакыт бойы "грек отының"
құпиясын тек византиялықтар ғана біліп келді. Еуропада оқ-дәрі XIII ғасырда
жүзжылдық соғыстан кейін ғана белгілі болды.
Фосфор
Бесінші топтың азоттан кейінгі элементі фосфор өзінің тобындағы өзге
элементтерге қарағанда бірнеше жүз жыл бұрын ашылған. Ашылу шежіресі қилы
оқиғаларға толы фосфор бірнеше рет ашылды, барлығында да зәрден алынды.
Араб алхимигі Альхильд Бехиль (XII) фосфорды құм, әк және көмірдің
қоспасымен зәрді айдағанда ашты деген мәлімет бар. Бipaқ бұл затты нақты
ашып, сипаттама берген гамбург әуесқой алхимигі Хенниг Бранд. Бранд жай
металдарды алтынға айналдыратын "ғажайып сұйықтықты" іздеумен айналысып
жүрген. Бip тәжірибесінде ол "ғажайып сұйықтықты" казармадағы солдаттардан
алдын-ала жинап алынған өте көп мөлшердегі зәрден алмақшы болды. Осы
сұйықтықты құм мен көмiр қосып қыздырғанда Бранд ауыр қызыл май
түзiлетіндігін көрді, май айдалғанда қатты қалдық түзілді. Осы қатты
қалдықты ауа қатыстырмай қыздырғанда ыдыстың қабырғаларына тұрып жатқан ақ
түтінді байқады және бұл зат қараңғыда қатты жарқырады. Бранд бұл жаңа
затты фосфор деп атады, грек тілінен аударғанда жарық шығаратын деген
мағынаны білдіреді. Бранд алған затының жарық шығаратын қасиетін ақша табу
үшін пайдаланды, ғажайып зат туралы хабар Еуропаға таралды. Г. Бранд фосфор
алу құпиясын ағылшын И.Д. Крафтқа сатты. Фосфордың өздігінен жарық
шығаратын ғажайып отын ақылы көрсетіп, байлыққа кенелді. Г. Бранд, И. Крафт
және бұлардан кейін фосфорды бөліп алған И. Кункель де фосфор алу кезіндегі
химиялық үрдістерді нақты түсінбеді. Қазіргі көзбен қарағанда зәр сұйығы
ашығанда натрий мен аммоний гидрофосфаты түзіледі. Оны қыздырғанда натрий
метафосфатына айналады, бөлінген аммиак ұшып кетеді. Метафосфат құммен
әрекеттескенде силикат және фосфор ангидриді пайда болады. Фосфор оксидін
көмір тотықсыздандырады:
NaNH4HPO4=NaPO3+NH3+Н2О
2NaPО3+SiО2=Na2SiO3+Р2О5
Р2О5+5С=2Р+5СО
Г. Бранд, И. Крафт және И. Кункель фосфор алу әдісін құпия сақтады. Тек
1680 жылы Роберт Бойль фосфорды бөліп алып, оны құпия хатпен Ұлыбританияның
корольдік қоғамына хабарлады. Өсімдіктерде де фосфордың болатындығын 1688
жылы неміс химигі Бернард Альбинус байқады. 1743 жылы А.С. Марграф фосфор
алу әдісін жариялап, көп жылғы құпияның бетін ашты. Ол фосфорды бидай мен
қынадан бөліп алды. 1769 жылы К. Шееле фосфорды сүйектен және мүйізден алу
жолын тапты. Фосфордың элемент екендігін А. Лавуазье анықтады. Фосфорды
жабық ыдыста жағу арқылы ауаның бестен бір бөлігімен қосылатындығын
тәжірибе жүзінде дәлелдеді [9]. Бұл тәжірибе химия зертханасында ауа
құрамын анықтау үшін қолданылады.
Қазіргі кезде фосфорды электрлі пештерде кремнезем қатысында апатитті
көмірмен тотықсыздандыру арқылы алады:
Ca3(PO4)2+3SiO2+5C→16000С→3CaSiO3+5 CO↑+P2↑
Бұл температурада фосфор буы толықтай Р2 молекуласынан тұрады, ал
суытқанда Р4 молекуласына конденсацияланады.
Булардың конденсациясынан Р4 молекуласынан тұратын, тетраэдр пішінді ақ
(сары) фосфор түзіледі (t=440С, t=2570С). Ақ фосфор реакцияға өте
қабілетті, ашық сары түсті, күкірткөміртек пен бензолда еритін жұмсақ
балауыз тәрізді зат. Ауада ақ фосфор 34 0С температурада тұтанады. Оның
қараңғыда жарық шығаратын тамаша қасиеті бар. Жарық ақ фосфордың төменгі
оксидтеріне дейін өте баяу тотығуынан пайда болады. Кезінде Бранд осы ақ
фосфорды бөліп алған болатын.
Егер ақ фосфорды ауа қатыстырмай қыздырса, ол қызыл фосфорға айналады
(оны алғаш 1847 жылы алды). Қызыл фосфор атауы тығыздығы мен түстері
бойынша ажыратылатын бірнеше түрөзгеріске қатысты айтылады: олардың түстері
сарғыштан қара-қызылға, тіпті күлгін түске дейін ауытқиды. Қызыл фосфордың
барлық түрлері органикалық еріткіштерде ерімейді, ақ фосформен
салыстырғанда реакцияға қабілеттігі төмендеу және құрылымы полимерлі болып
келеді: бұл бір-бірімен үздіксіз байланысқан Р4 тетраэдрлер. Р8 және Р9
топтамасынан тұратын күлгін фосфордың құрылымы өзгешелеу, бесбұрышты ұзын
түтік құрылымды болады.
Қысымды жоғарылатқанда ақ фосфор қара фосфорға айналады. Қара фосфордың
құрылымы төбелерінде бір-бірімен байланысқан фосфор орналасқан көлемді
алтыбұрышты қабаттардан тұрады. Алғаш бұл айналымды 1934 жылы американ
физигі Перси Уильямс Бриджмен (1882-1961) жүзеге асырды. Қара фосфордың
құрылымы графитті еске түсіреді, бірақ бір ғана айырмашылығы фосфордан
түзілген қабат графиттегідей тегіс емес, қабатталған болып келеді. Қара
фосфордың басқа түрөзгерістерден белсенділігі әлдеқайда төмен. Ауа
қытасынсыз қыздырғанда қызыл фосфор сияқты буға айналады, бу
конденсацияланып, ақ фосфор түзеді.
Ақ фосфор өте улы: адам үшін өлімге апаратын мөлшері 0,1 г (калий
цианидінің мөлшері де шамамен осындай – 0,12 г). Оның ауада өздігінен жанып
кету қаупіне байланысты оны суда сақтайды. Ал қызыл және қара фосфор аса
улы емес, ұшқыш емес және суда ерімейді.
Ақ фосфор бөлме температурасында, ал қалған түрлері қыздырғанда
көптеген жай заттармен: галогендермен, оттегімен, күкіртпен және кейбір
металдармен реакцияға түседі.
Өндірілген барлық ақ фосфордың 80% таза (термиялық) ортофосфор
қышқылының синтезіне жұмсалады. Бұл қышқыл өз кезегінде фосфорлы және
кешенді тынайткыштар алуға, натрийдің полифосфатын (ол ауыз судың
кермектігін төмендету үшін) алуға және тамақ өндірісіне қажетті фосфаттарды
алуға қолданылады. Ақ фосфордың қалған бөлігін түтін түзетін заттар,
оталдырғыш қоспалар алуға қолданады және қызыл фосфорға айналдырады. Қызыл
фосфор металлургияда, жартылай өткізгіштер дайындайтын өндірісте, сіріңке
өндірісінде қолданылады.
Фосфор - адам ағзасында
Дене массасы 70 кг адамның ағзасында шамамен 780 г фосфор болады.
Кальций фосфаты түрінде фосфор адам мен жануарлардың сүйектерінде болады.
Ақуыздың, фосфолипидтердің, нуклеин қышқылдарының құрамында кездесіп,
фосфор қосылыстары энергия алмасуға (АТФ) қатысады. Адам ағзасына қажетті
фосфордың күнделікті мөлшері - 12 г. Оның нeгізгі бөлігін бiз сүтпен және
нанмен (100 г нанда 200 мг фосфор болады) қабылдаймыз. Фосфорға аса бай -
балық өнімдері (100 г өнімде 180 мг фосфор), үрмебұршақ және (100 г өнімде
540 мг) ірімшіктің кейбір түрлері (100 г -да 600).
Дұрыс тамақтану ережесін сақтау үшін ағза қабылдайтын фосфор мен
кальцийдің тепе-теңдігін сақтап отыру қажет: бұл элементтердің тиімді
арақатынасы: 1,5:1. Фосфорға бай тағамды артық қабылдау адам сүйектеріндегі
кальцийдің шайылып кетуiне әкеледі, ал артық мөлшердегі кальций бүйректе
тастың жиналуына соқтырады.
Фосфор және сіріңке
1831 жылы француз студенті он тоғыз жасар Шарль Сорий ағаш таяқшаға ақ
фосфордың қоспасын, бертолет тұзын және табиғи желім, т.б. қосындылар
жағуды ойлап тапты. Осындай таяқшаны кез-келген кедір-бұдырлы бетке үйкесең
болғаны, температураның жоғарылауынан, сіріңкенің оталуына әкелетін күшті
жарылысты реакция жүреді:
5КС13+6Р=5КС1+3Р2О5
Бipaқ Сорийдің бұл жаңалығын патенттеуге қаражаты болмады, сондай-ақ
жаппай cipiңке шығаруға да шамасы келмеді. Ол үшін бұл шаруаны неміс химигі
Иоганн Каммерер жасады. Heмic химигі Иоганн Каммерер химия пәнінің мұгалімі
болып жұмыс істеді. 1833 жылы ол өзінің шәкірттеріне бip қауіпті тәжірибе
көрсетті. Судың астында балауыз тәрізді ақ фосфорды алғаш рет француз
химигі Бертолле алған және соның есімімен аталатын түссіз бертоллет
тұзының кристалдарымен араластырып, оған гуммиарабик (табиғи желім) қосты.
Содан кейін түзілген қамырға ырғай таяқшаларды батырды. Ырғай таяқшаларды
қоспадан алып, мұқият кептірді. Каммерер шәкірттеріне таяқшаларды таратып
бepin, оларды үстел бетіне үйкеуді тапсырды. Барлық таяқшалар от алып,
оқушылар мәз-мейрам болды: себебі олар қолдарына ең алғашқы cipiңкені ұстап
тұрған еді.
Фосфорлы сіріңкелер елді қатты қызықтырды және тез тарады. Ол уақытқа
дейін пайдаланылып келген сіріңкелер ыңғайсыз болғандықтан, фосфорлы
cipiңкелер әлдеқайда ыңғайлы еді. Ақ фосфорға деген сұраныс бірден артты.
Германия мен Францияда фосфор қышқылдарының қоспасын ағаш көмірмен қосып
қыздыру арқылы ақ фосфор өндіру қолға алынды:
2Н3РО4=Р2О5+3Н2О;
Р2О5+5С=2Р+5СО
1844 жылы Англияда, кейін баска елдерде фосфорды ала бастады [10].
Бipaқ фосфорлы сіріңкелер өте қayiпті болды. Бұл сіріңкелерді өндіру
де, қолдану да көптеген өрттердің шығуымен және уланумен ұштасып жатты.
Тургенов заманында әйелдердің осы сіріңкелердің басынан фосфорды қырнап
алып жеп, артынан су ішіп, өзін-өзі өлтіру сәнге айналды. Осыдан бастап
фосфорлы сіріңкелерді шығаруға барлык елдерде тыйым салынды.
Кейіннен венгер химигі Янош Ирини ойлап тапқан шусыз сіріңке аса
қауіпті болмады. Ол cipiңке басындағы бертоллет тұзын күші аз тотықтырғышқа
- қорғасын диоксидіне ауыстырды, содан соң фосфордың тотығуы анағұрлым
қалыпты жүретін болды.
Бірақ кез-келген жетілдіру ақ фосфордың улылығын жоя алмады. Бұл мәселе
тек фосфорлы сіріңкелер орнына қауіпсіз швед сіріңкелері келгенде ғана
біршама шешілді. Бұл жаңалық 1847 жылы аустриялық химик Антон Шреттер фон
Кристеллидің ақ фосфорды герметикалық темір ыдыста қыздырса, сол уакытқа
дейін белгісіз болып келген фосфордың түpi - қызыл фосфорға айналатынын
ашқаннан кейін ғана жүзеге асты (Шреттер әйелдер үшін тағы бip жаңалық ашты
- ол шашты түссіздендіру үшін сутектің асқын тотығын пайдалануды ұсынды).
Швед сіріңкелері 1848 жылы ғана жасалды, бipaқ, оны швед ғалымы емес,
неміс химигі Рудольф Бёттгер ойлап тапты. Бёттгер қызыл фосфорды күшті
тотықтырғыштан - бертоллет тұзынан ажырату керек екенін түсінді. Ал бұл
сіріңкелер өзінің жаңа скандинавиялық атын XIX ғасырдың 60-жылдары оларды
жаппай шығару мәселесін шешкен Швецияның оңтүстігіндегі Йенчёпинг
қаласындағы ағайынды Лундстрёмдердің құметіне алды.
Қaзіргі сіріңкелерде қызыл фосфор тек сіріңке қабының сыртындағы
жағындыда ғана болады (оған фосфор сульфиді косылуы мүмкін). Жағындыда
сондай-ақ сурьма сульфиді Sb2S3, мумия Fe2О3, бор, уатылған шыны, сүйек
желімі және тағы басқа заттар болады. Жанғыш заттар сіріңкенің басында да
болады, бұл ең бірінші - сурьма немесе фосфор сульфиді қосылған күкірт, ал
тотықтырғыш ретінде бертоллет тұзы (оған сондай-ақ калий дихроматы,
маргенец диоксиді, барий хроматы, қорғасын диоксиді де қосылуы мүмкін)
қолданылады. Сондай-ақ сіріңке басында мырыш оксиді, уатылған шыны, сүйек
желімі, мумия немесе сурик болады. Сіріңкені қорапқа жай ғана сүйкегенде
cipiңке оталады, онда мынадай реакция жүреді:
3S+2KCIO3=3SO2+2КС1.
Мышьяк, сурьма және висмут
Мышьяктың барлық табиғи қосылыстары ерекше әдемі. Бұл мысалы, қызыл
реальгар As4S4 (арабша рахджальгхар - үңгірлердің шаңы деген мағынаны
білдіреді екен) және антикалық авторларды еске түсіретін алтын-сары түсті
аурпигмент As2S3. Алхимиктер мышьяк барлық металдардың құрам бөлігі деп
есептеді. Орта ғасырлардағы мышьяққа деген ерекше көзқарас оның көп
қосылыстарының улы болғанымен ғана емес, сондай-ақ оның мысты күміске
айналдыратын қабілетіне де байланысты болды. Балқытылған мысқа мышьякты
қосса, ол күміске ұксас ақ түске енеді. Мышякты бос күйінде бөліп алу
әдетте XIII ғасырдағы теолог және алхимик Ұлы Альберттің eciмімен
байланыстырылады. Мышяктың орысша атауы мышиный яд, мышьяд, тышқанның
уы дегеннен қалса керек. Латынша Arsenicum мышьяктың күкіртті
қосылыстарының грекше атауынан келген, Арсеникон грекше күшті, мықты
деген мағынаны білдіреді. Бұның бәрі мышьяктың улы қосылыстарының
күштілігіне негізделсе керек.
Фосфор сияқты мышьяк та бірнеше аллотропиялық түр өзгерісте кездеседі.
Солардың ішінде анағұрлым тұрақтысы сұр түсті, металдық жылтыры бар қатты
зат - сұр мышьяк. Кұрылымы қызыл фосфорға ұқсас.
Мышьяк ауада жанғанда алхимиктерге ак мышьяк деген атпен белгілі
болған мышьяк оксиді As2О3 түзеді. Бұл әлсіз мышьякты қышқылдың ангидриді.
Оның мыс тұзы ұзақ уақыт бойы жасыл бояу - Шееле жасылы CuHAsO3 ретінде
қолданылды. Ертеде ақ мышьяк танымал у болды, оның адамды өлтіретін
мөлшері 20-300 мг. Мысалы, галиц князы Дмитрий Шемяка бұйрық бойынша
орыстың ұлы князы II Василийді осы умен уландырған. Бұл XX ғасырдың 80
жылдары княздың қаңқа қалдықтарын химиялық әдістермен зерттегенде
дәлелденді. Улылығына қарамастан ақ мышьяк әлі күнге дейін стоматологияда
қолданылады. Мышьякты немесе оның оксидін As2О3 азот қышқылымен
тотықтырғанда, қасиеті жағынан ортофосфор қышқылына ұқсас мышьяк қышқылы
H3AsО4 түзіледі. Мышьяктың кейбір қосылыстары электроникада кең қолданыс
табуда. Мысалы, аз мөлшерде мышьяк енгізсе германий п-типті жартылай
өткізгіш болады. GaAs галий арсениді жартылай өткізгіштердің ішінде жоғары
сұранысқа ие. Оның көмегімен көптеген микросхемалар, фотодиодтар,
транзисторлар, күн батареялары жасалады [11].
Сурьма
Ашылу тарихы мышьяқққа ұқсас. Сурьмадан жасалған ыдыстар біздің жыл
санауымыздан 3400 жыл бұрынғы Оңтүстік Вавилониядан табылды. Диоскорид
шығармаларында стибиден қорғасын алынатыны туралы жазылған. Ол кезде түсі
қоңырқай металдардың бәрін қорғасын деп түсінген. Стиби - сурьма жылтыры,
антимонт - сурьманың күкіртпен қосылысы, табиғатта кездесетін минерал. Ерте
кездің өзінде бұл минералдың ұнтағын қасты, көзді бояу үшін пайдаланған.
Сурьма жылтырын өртеп, тотықсыздандыру арқылы металдық сурьма алынады. Бұл
үрдістің қашан тұңғыш рет жүзеге асырылғаны белгісіз. Металдық сурьманың
сипаттамасы Г. Агрикола кітаптарында кездеседі. Сурьманың металдарды жақсы
ерітетіндігін және шипалық қасиеттерін алхимиктер білген. Осы қасиеті үшін
олар сурьманы қызыл арыстан, қасқыр деп атаған. Анти-қарсы, моно-
бір, яғни антимоний – жалғыздыққа қарсы деген атауы да металдарды оңай
ерітетін қасиетінен шыққан. Орысша атауы, сурьма қазақ тіліндегі сүрме
(жағу, бояу) сөзінен алынса керек. Сурьма туралы алғашқы көлeмді еңбекті
1604 жылы неміс алхимигі Василий Валентин жариялады. Ол сурьманың улы,
дұрыс қолданғанда ғана емдік әсері болатыны жөнінде былай деп жазды:
Түтін боп пештен шығамын, Жәрдемім тиер аңға да,
Жұтқанды жерге тығамын. Сырқаты ауыр жанға да.
Қыбымды тayып жаратсаң, Жүрек тесер умын ғой,
Дертіңді де ұгамын. Қолданып көр аңда да.
Сурьма қaзipгi кезде де дәрігерлік істе кеңінен қолданылады.
Висмут әртүрлі аталып, танылуы қиынға түскен элементтің бірі. Е.
Липиман өзінің 1480 жылдан 1800 жылға дейінгі висмуттың тарихы деген
еңбегінде висмуттың жиырмадан астам атауы болғанын айтады. Висмутты,
әcipece, сурьма, қорғасын және қалайымен шатастыру жиі кездесті. Неміс
тілінде висмут атауы арабтың "би исмид – сурьмаға ұқсас сөзінен шыққан
деседі.
Иатрохимияның негізін салушы Парацельс сурьманың екі түрі болатыны,
біреуі - қара, eкіншісі - ақ, ақ сурьманы басқаша магнезия немесе висмут
деп атайтыны туралы жазған.
1642 жылы жарық көрген Алхимия сөздігінде висмутқа мынадай
түсініктеме берілген. Бизематум (висмут) - сұр түсті, жеңіл және арзан
қорғасын. Ресейде висмут сұр қалайы, морт қалайы атанған. Дегенмен, XVI
ғасырдың өзінде Г. Агрикола висмут алу тәсілін сипаттап, оны қорғасын және
қалайымен шатастыруға болмайтындығы туралы жазған. Висмут элементі туралы
толық мәліметтер XVIII ғасырда ғана алынды. Висмут оксидтері эмаль мен
керамикалық боялар алу өндірісінде қолданылады. Висмут тұздары (BiОNО3•Н2О)
медицианда тұтқыр зат ретінде қолданылады.
1.2 V топтың элементтерінің жалпы сипаттамасы
Азот – атмосфераның маңызды құраушы бөлігі (оның көлемінің 78%-ы). Ол
табиғатта ақуыздарда, натрий нитраты қосылыстарында кездеседі. Табиғи азот
екі изотоптан: 14N (массаның 99,635%-ы) және 15N (массаның 0,365%-ы)
тұрады.
Фосфор барлық тірі ағзалар құрамына кіреді. Ол табиғатта минералдар
түрінде кездеседі. Фосфор медицинада, ауыл шаруашылығында, авиацияда, асыл
металдар өндіруде кеңінен қолданылады.
Мышьяк, сурьма және висмут негізінен сульфидтік кендер түрінде біршама
кең тараған. Мышьяк – шаштың өсуіне ықпал ететін өмірлік маңызды
элементтердің бірі. Мышьяк қосылыстары улы болғанымен, өте аз мөлшерде
емдік қасиетке ие болып табылады. Мышьяк медицина мен ветеринарияда
қолданылады.
1 кесте
Азот топшасы элементтерінің қасиеттері
Зат Мол. Құрылысы Физикалық Тығыз-дыТемпературасы, оС
ат-ауы фор. қасиеттері ғы,
гсм3
Азот N2 Молекулалық Түссіз, иіссіз 0,81 (с)Балқу Қайнау
және дәмсіз
газ, суда ериді
-210 -195,8
Ақ P4 Тетраэдрлік Қатты-жұмсақ, 1,82 44 (су 257
фос-фор молекула. түссіз зат, астында)
Молекулалық суда аз, ал
кристалдық көміртегіде
тор жақсы ериді
Ақ As4 Дәл сондай Металдық 5,72 615оС кезінде
мыш-ьяк жарқылы бар сублимацияланып,
сынғыш кристалл қатты күйден газ
зат. Суда (бу) тектес күйге
ерімейді. Тоқты өтеді
өте нашар
өткізеді
Сурь-маSb4 --- Күмістей ақ, 6,68 630,5 1634
сынғыш кристалл
зат, жылу мен
электр тоғын
нашар өткізеді
Вис-мутBin Әрбір атомы үшАлқызыл-ақ 9,8 271,3 1550
байланыспен сынғыш кристалл
байланысқан. зат, электр
Молекулалық өткізгіштігі
кристалл төмен
Атомдар құрылысы және сипаттамасы
Топша элементтері сыртқы электрлік қабатында бес электрон бар. Олар оны
беріп жіберіп, өздеріне басқа атомдардан тағы үш электронды қосып ала
алады. Сондықтан олардағы тотығу дәрежесі -3-тен +5-ке дейін болады.
Олардың ұшқыш сутектік және жоғарғы оттекті қосылыстары қышқылдық сипатқа
ие болып, жалпы: RH3 және R2O5 формулалары бойынша өрнектеледі.
Топша элементтеріндегі металдық емес қасиеттер, сонымен қатар
электрондарды тарту қабілеті галогендер мен оттегі топшасы элементтерімен
салыстырғанда төмен болады.
Периодтық жүйедегі азот топшасында элементтерде жоғарыдан төмен қарай
металдық қасиет артады.
Азот және фосфор - бейметалдар, мышьяк пен сурьмада металдық қасиеттер
байқалса, ал висмут – металл болып табылады.
Азот
Азот топшаның бастапқы, әрі маңызды элементі болып табылады. Азот –
кәдімгі бейметалл элемент. Топшаның басқа элементтерінен ерекшелігі, ол
валенттігін жоғарылату мүмкіндігіне ие емес. Оның электрондық құрылымы екі
энергетикалық деңгейде орналасқан жеті электрон түрінде болады. Электрондық
формуласы: 1s22s22p3. Азоттың тотығу дәрежесі: -3, +5, -2, -1, +1, +2, +3,
+4. Азот атомы жоғары химиялық активтілікке ие болып, ол өзіне күкірт пен
фосфор атомдарының электрондарын белсендірек тартады [12].
Азоттың қасиеттері
Азот қалыпты жағдайлар кезінде - молекулалық, газтектес, активтілігі
төмен зат, оның молекуласы екі атомнан тұрады; түссіз, иіссіз, суда аз
еритін ауадан аз ғана жеңіл газ, ол оттегімен әрекеттеспейді, -196оС
кезінде сығылып, -210оС кезінде қар тектес массаға айналады.
Азоттың химиялық тұрғыдан активтігі төмен. Ол тыныс алуды да, жануды да
қолдамайды. Бөлме температураыс кезінде тек литиймен әрекеттесіп, Li3N
түзеді. Азот молекуласын үзу үшін 942 кДжмоль энергия жұмсау қажет. Азот
қатысатын реакциялар тотығу-тотықсыздану түрінде болып, онда ол тотықтырғыш
та, тотықсыздандырғыш та қасиет көрсетеді.
Жоғары температура кезінде азот көптеген металдармен, ал бөлме
температурасы кезінде – тек литиймен ғана әрекеттеседі. Ол бейметалдармен
жоғары температура кезінде әрекеттеседі. Осының арқасында ғаламшарда
тіршілік ету мүмкін болып тұр, егер азот төмен теимпература кезінде ауа
құрамына кіретін оттегімен әрекеттесер болса, тіршілік атаулы осы газдар
қоспасымен тыныстай алмас еді.
Азоттың қолданылуы
Азотты өнеркәсіпте азот пен оттегінің қайнау температураларының
ерекшеліктерін негізге ала отырып, ауадан алады.
Азотты химиялық өнеркәсіпте аммиак, мочевина және басқалар алу үшін;
электр техникада электр шамдарын жасауда, жанғыш сұйықтар айдауда, жарылғыш
заттарды кептіруде пайдаланады.
Аммиак
Аммиак – азоттың маңызды сутектік қосылыстарының бірі. Оның практикалық
маңызы зор. Жердегі тіршілік ауа азотын аммиакқа айналдыратын кейбір
бактерияларға тәуелді болып табылады.
Аммиактың қасиеттері
Аммиак молекуласы азот атомының үш р-электронының сутегі атомының үш s-
электронының жұптасуы есебінен түзіледі. Тотығу дәрежесі: -3. Аммиак
молекуласы күшті полярлы.
Аммиак - өткір иісті, түссіз, әрі ауадан екі еседей жеңіл газ. -33оС-қа
дейін салқындатқанда ол сығылады. Аммиак суда жақсы ериді.
Аммиак – көптеген заттармен реакцияға түсетін химиялық белсенді
қосылыс. Бұлар көбінесе тотығу және қосылысу реакциялары. Аммиак тотығу-
тотықсыздану реакцияларына тек тотықсыздандырғыш ретінде ғана қатысады.
Аммиак оттегіде жанып, сумен және қышқылдармен белсенді түрде қосылысады.
Аммиактың қолданылуы
Аммиакты азот қышқылын, азотқұрамдас минералды тыңайтқыштарды, тұздар
мен сода өндіруде пайдаланады. Ол сұйық күйде салқындату ісінде
пайдаланады. Аммиакты медицинада мүсәтір спиртін жасау үшін; тұрмыста дақ
кетіргіш заттар құрамында, сонымен қатар химиялық зертханаларда қолданады.
Аммоний тұздарын жарылғыш заттар, тыңайтқыштар, электр батареяларын
өндіруде, металдарды өңдеу мен пісіруде қолданады [13].
Азот оксидтері
Азот үшін оның оң (+1,+2,+3,+4,+5) тотығу дәрежелеріне жауап беретін
келесі оксидтер белгілі: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5.
2 кесте
Азот оксидтерінің қасиеттері
NO2 Азот оксиді (IV) –Тұзтүзгіш Өзіндік иісі бар, Қышқылдық оксидтер
азот диоксиді суда ерігіш, оңай қасиетін көрсетеді,
димерленетін газ термиялық тұрғыдан
тұрақсыз, улы
N2O5 Азот оксиді (V) - Кристалл ақ зат.
азотты ангидрид tбалқу=32,3оС,
суда ериді
Азот қышқылы
Азот қышқылының қасиеттері
Азот қышқылының HNO3 молекуласы өзара коваленттік байланыстармен
байланысқан үш элементтен тұрады. Бұл құрамында шекті тотыққан азот атомы
бар молекулалық ... 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