Азот. Азоттың периодтық жүйедегі орны және қасиеттері



жүктеу 123.86 Kb.
Дата25.04.2016
өлшемі123.86 Kb.
: ld
ld -> -
ld -> Шпаргалка " Мұртты обалар" көп тараған аймақ "Ақ жалды жүйрік аттардың иелері" деп аталған тайпа "
ld -> Қазақстан тарихының тақырыбына шпаргалкалары Адамзат тарихы дамуының ең алғашқы кезеңі? Тас дәуірі
ld -> Разработка научно-технологических основ производства катализаторов дегидрирования для синтеза изопрена
ld -> Учебно-методическое пособие для студентов геологического факультета Казань 2004 Печатается по решению
ld -> Реферат Основные элементы и профессиональные правила оформления рекламного объявления
ld -> Қазақстан Республикасы Ішкі істер министрлігінің ақпараттық жүйелерін «электрондық үкіметтің» шлюзімен біріктіру мүмкіндіктерін зерделеу жөніндегі жұмыс жоспары
ld -> Абай Құнанбайұлы Жүрегіңнің түбіне терең бойла
ld -> Төлеу Көбдіковтің елінде


Азот. Азоттың периодтық жүйедегі орны және қасиеттері

Азот II периодта, V топтың нeгiзгi топшасында орналасқан. Азоттан баска ол топшаны, фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb және висмут Bi элементтері құрайды. Бұл элементтердің ең сыртқы энергиялық денгейшесінде бес электрон бар. Мысалы, азоттың атомында электрондардың орналасуы:



7N

Азот атомы жетпей тұрган үш электронды қосып алып, -3 тотығу дережесін көрсетеді . Ең жоғары тотығу дәрежесі +5.

Бос күйінде азот eкi атомнан тұратын N2 жай зат түзеді. Оның молекуласының құрылымы:

: N :: N : немесе N = N

Азот топшасында азоттан бастап висмутка карай атомның мөлшері өседі, тотықсыздандырғыш касиеті артады да тотықтыр­ғыш касиеті кемиді.

V топтың нeгiзгi топшасындағы элементтердің ұшқыш сутекті қосылыстары ковалентті полюсті байланыс түзеді, оның жалпы формуласы — RH3, оттекпен түзетін оксидтері R2O5-кe сейкес. Азотты алғаш рет ағылшын химигі Д.Резерфорд сипаттаған.

1772 ж. азоттың ресми ашылған жылы болып есептеледі.

Табиғатта кездесуі. Азот табиғатта бос күйінде ауаның негізгі құрамы бойынша, келемі бойынша — 78,1%. Қосылыс күйінде азот тұздары: мысалы, селитралары NaNO3, KNO3 түрінде және белокты заттар түрінде пайда болатын —аммиак NH3 түрінде кездеседі. Азот органикалық қосылыс ретінде барлық тipi организм құрамында болады. Мысалы, ол белокты заттар (протеин, протеидтер), нуклеин қышкылы құрамында және зат алмасу — карбамид пен зәр қышқылында бар.

Азоттың физикалық қасиеттері. Таза азот — туссіз, иіссіз газ. Қалыпты жағдайда азот ауадан сәл жеңіл, 1 л N2 газдың массасы 1,25 г. Азот -195°С-та қайнайды, -210°С-та қатады.

Азоттың химиялық қасиеттері Азот молекуласы өте берік болуына байланысты реакцияға түсу кабілеті төмен, химиялық енжар.

1. Бөлме температурасында азот тек металл литиймен ғана тікелей әрекеттеседі:

N2+ 6Li = 2Lі 3N литий нитриді

2. Қыздырғанда баска металдармен де осылайша әрекеттеседі:

N2+3Ca = Ca3N2 кальций нитриді

3. Жоғары температура мен қысымда, өршіткi (катализатор) қатысында азот сутекпен тікелей әрекеттеседі, аммиак түзеді;

N2+3Н 2=2NН 3+92кДж

4. Азот оттекпен электр ұшкыны кезінде, 3000°С температурада әрекеттеседі:

N2 + О2 = 2NO - Q

Табиғатта бұл реакция найзағай жарқылдағанда жүреді.



Қолданылуы. Азот негізінен аммиак алуға, одан әpi азот қышқылы және азот тынайтқыштарын алу үшін колданылады. Азотты сарғылт (инертті) атмосфералық орта жасау үшін де пайдаланады. Сұйык азот салқындатқыш жүйелер саласында кенінен қолданылады.

Азот молекуласы берік косылыс. Ерекше жағдайда металдармен, сутекпен әрекеттеседі. Табиғатта азот бос күйінде кездеседі, ол ауаның негізгі құрам бөлігі. Азот адам және жануарлар, өсімдіктер организмінде маңызды тіршілік процестерін жүзеге асыратын белоктың кұрамына кіреді.




Аммиак

Алынуы. Лабораторияда катты аммоний хлориді NH4C1 мен сөндірілген әктi Са(ОН)2 араластырып, қыздырып аммиак алады.

Реакция теңдеуі:

2NH4C1 + Са(ОН)2 = 2NH3+ СаС12+ 2Н2О

өндірісте аммиакты азот пен сутектен тікелей синтездеп алады



Физикалық касиеттері. Аммиак — түссіз, өткір иісті ауадан екі еседей жеңіл, тұншықтырғыш газ. Балқу температурасы -77,8°С. Қайнау температурасы -33,4°С. 20°С-та және 0,85 MПА қысымда сұйылады.

Аммиак суда өте ерімтал: 1 көлем суда 700 көлем аммиак ериді. Аммиак суда ерігенде аммиак гидратын NH3-H2 түзеді. Аммиактың судағы epітіндісі аммиак суы немесе мүсәтір спирті деген атпен дәріханада сатылады.

Химиялық қасиеттері.

1. Аммиактың сумен ерекеттесуі.

Аммиак суда ерігенде төмендеп тепе-тендік іске асады:

NH3 + Н2О = NH3 •nH 2 O= nh4 + OH;

аммиак гидраты аммоний гидроксиді

Аммиактың судағы ерітшдісі әлсіз негіздік қасиет көрсетеді. Ceбeбi соңғы тепе-теңдік сол жаққа қарай көбірек ығысатындықтан судағы ерітіндіде гидроксид ионы ОН" аз болады. Өздеріне белгілі негіздерден аммоний гидроксидінің айырмашылығы — мұнда оң зарядты ион NH4 болады.

2. Аммиактың оттекте жануы.

Егер аммиак пен оттек ағынын тұтандырса аммиак оңай жанады.

a) Өршіткі катыспаса бос күйдегі азот бөлінеді:

4NH3+ЗО2 = 2N2+6Н2О

ә) Катализатор тотығуынан (өршіткі— Pt) азот (II) оксиді алынады:

4NH3+ 5О2 = 4NO + 6Н2О

3. Аммиактың қышкылдармен әрекеттесуі.

Екі шыны таякшаны алып, бipiншісін — концентрлі аммиак суына, екіншісін — концентрлі тұз қышкылына батырып, екі таякшаны бip-бipіне жақындатса, ақ тұнба пайда болады. Ол — аммоний хлоридінің өте ұсак кристалдары. Реакция теңдеуі:

NH3 + НСl = NH4Cl

аммоний хлориді

Аммиак басқа да күшті қышұылдармен әрекеттесіп, аммоний тұздарын түзеді.

Қолданылуы. Аммиактан минералдық тыңайтқыштар, дәрі-дәрмек пен қопарылғыш заттар, азот қышкылы және нитраттар өндіріледі, аммоний тұздары алынады. Аммиак төменгі кысымда (0,7—0,8 мПа) оңай сұйылады, ол буланғанда көп жылу сіңіретін касиетіне сәйкес тоңазытқыш кондыргыларда реагент ретінде қолданылады.

Тәжірибеде аммоний тұздарын сумен қосып қыздырып, аммиак алады. Ал өнеркәсіпте сутек пен азотты қосып, тікелей синтездеп алады. Ол өткір иісті, тұншықтырғыш газ. Аммиак суда жақсы epiп гидраттар түзеді, одан аздаған мөлшерде аммоний гидроксиді бөлінеді. Аммиак қышкылдармен реакцияға түсіп, аммоний тұздарын түзеді. Одан тыңайткыштар — нитраттар, азот қышқылы, қопарылғыш заттар алынады.





Фосфор

Д.И.Менделеев жасаған химиялық элементтердің периодтық жүйесінде фосфор ІІІ периодта, V топтың негізгі топшасында орналасқан. Салыстырмалы атомдық массасы — 31, реттік нөмipi—15.



Атом құрылысы. Фосфордың соңғы энергиялық қабатында бес электрон бар, оның үшеуі жұптаспаған:

+15Р )2g)8e)5e

Электрондык формуласы:

Is22s22p63s23p3

Фосфор қосылыстарында -3, +3, +5 тотығу дәрежесін көрсетеді.

Азот пен фосфор электрондарының орбитальдарға орналасуына қарасақ, екеуінің ең сыртқы энергиялық деңгейшесіндегі электрон саны бірдей, ал период саны әр түрлі болатынына сәйкес олардың атом радиусындағы айырмашылықты көреміз. Фосфор атомының радиусы азоттан eкі еседей үлкен. Сол себепті бұлардың қасиеттерінде бipaз айырмашылықтар байкалады. Мысалы, фосфордың ұшқыш сутекті қосылысы фосфин РН3, азоттың ұшкыш сутекті қосылысы аммиаққа NH3 қарағанда тұрақсыз, ауада тез тотығып кететін зат.

Фосфорды 1669 ж. неміс химигі Х.Бранд ашқан.



Табиғатта кездесуі. Табиғатта фосфор тау жыныстары мен минералдарда қосылыс түрінде кездеседі. Мысалы, фосфорит және апатитте кальций фосфаты Са3(РО4)2 түрінде болады. Қазақстанда Жамбыл облысындағы Қаратау маңында фосфорит кенінде мол қоры бар екені 1935 жылдан белгілі. Қaзip Қаратау бассейні негізінде "Жаңатас байыту комбинаты" жұмыс істейді. Ақтөбе облысында фосфорит кен орнын (Шилісай, т.б.) игеру жоспарланып отыр. Фосфорды өңдейтін заводтар Таразда, Шымкентте бар.

Азот тәрізді фосфор да, өсімдік пен жануар белогының нeriзгi құрам болады. Фосфор өсімдіктердің дәнінде, жануарлардың сүтінде, қанда, ми мен жүйке ұлпаларында кездеседі. Мысалы, ересек адамдардың сүйегінде 600 г, ет ұлпасында 56 г, жүйке жүйесінде 5 г-га дейін фосфор болады.

Барлық сүтқоректілердің cүтiндeгi құрамында фосфор Са3(РО4)2 немесе ЗСа3(РО4)2-СаСО32О түрінде болады. Осындай фосфаттар сүтқоректілер қанқасына беріктік қасиетін береді. Жануарлар мен адамдар фосфорды өсімдік арқылы қабылдайды. Фосфор қосылыстары тіршіліктегі барлық зат алмасу процестеріне катысады.

Алынуы. Бос күйіндегі фосфорды алу үшін табиғи фосфатты электрлегенде кремний (IV) оксидд мен көмірді қосып, ауасыз қыздырады. Бөлінген фосфорды су астында ақ фосфор Р4 түрінде бөліп алады. Реакция теңдеуі:

2Са3(РО4)2 + 6SiO2 + ЮС = Р4 + 6CaSiO3 + ЮСОТ



Физикалық қасиеттері. Фосфор элементі жай зат ретінде бірнеше аллотропиялық түр өзгеріп түзеді. Оның маңыздылары — ақ және қызыл фосфор, ал қара фосфор аз кездеседі. Төмендегі кестеде ақ және қызыл фосфордың касиеттері салыстырмалы түрде берілген.
6-кесте

Ақ және қызыл фосфордың негізгі қacиеттері

Ақ фосфор

Қызыл фосфор

1. Ақ түсті кристалл зат, тығыздығы 1,83 г/см3.

1. Аморфты зат, кристалл емес, тығыздығы 2,20 г/см3.

2.Қаранғыда жарқырайды.

2. Қаранғыда жарқырамайды.

3. Квдамп жағдайда 30 — 40С темпера-турада ауадағы оттекпен тотығады.

3. Ауадағы оттекпен 260°С-та тотығады.

4. От алғыш қауіптілігіне байланысты су астында сақтайды.

4. Отқа қaуіпті емес. Қыздырғанда отталады.

5. Суда ерімейді, күкірткөміртекте ериді

5. Суда да, күкірткөміртекте де ерімейді.

6. Өте кауіпті, улы!

6. Улы емес.

7. 44°С-та балқиды, 280°С-та қайнайды.

7. 400°С-та балқиды.

ЗС12 = 2РС13 5С12 = 2РС15

Химиялық қасиеттері. Фосфор тотықтырғыш (азоттан төмен) және тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Тотықсыздандырғыш ретінде оттекпен және белсенді бейметалдармен реакцияға түседі.

1. Фосфор оттекте жанып пентаоксид түзеді:

4Р + 5О2=2Р2О5

*1. Реакция жағдайына байланысты фосфор хлормен (70°С) әрекеттесіп, фосфор трихлоридін РС13 және 300°С-та фосфор пентахлоридін РС15 түзеді:

2Р+3Cl 2=2P Cl 3

2Р+5Cl 2=2P Cl 5

2. Фосфор сутекпен әрекеттесіп, фосфин РН3 түзеді:

2Р + ЗН2 = 2РН3

Фосфин РН3 — түссіз, ерекше иici бар, өте улы зат. Аммиакқа қарағанда негіздік қасиеті әлсіз.

3. Шырпының басына жанғыш заттар — күкірт пен бертолле тұзынын қоспасы жағылады. Қораптың жақтауына қызыл фосфор мен шыны ұнтақ желіммен отырғызылады. Шырпынын басын қорапқа үйкегенде қызыл фосфор бертолле тұзынан от алып тез тұтанады. Реакция тендеуі:

5КClO3 + 6 Р = 5КС1- + 3 Р2О5

2. Фосфор металдармен фосфидтер түзе ерекеттеседі:

ЗСа + 2Р = Са3Р2

кальций фосфиді

3Zn+2P=Zn3P2

мырыш фосфиді

Мырыш фосфиді — зиянкес кетрупплермен күресуде қолданылатын препарат.

Қолданылуы. Қызыл фосфор пиротехникада және фосфор қышқылын алуға пайдаланылады.

Фосфордың ақ және қызыл түр өзгеpici бар. Ақ фосфор химиялық белсенді болып келеді. Сондықтан ақ фосфорды қараңғыда су астында сақтайды. Қызыл фосфор cipiңкe өндіруде, пиротехникада колданылады. Фосфор жай және күрделі заттармен әрекеттеседі.

Қазақстанда Қаратау бассейніндегі фосфориттен фосфор өндіріледі. Фосфор шикізатының тағы бip қоры Ақтөбе облысында бар.

Фосфордың оттекпен қосылыстары

Фосфор (V) оксиді Р2О5 — ақ түсті ұнтақ зат. Кәдімгі жағдайда ылғал тартатын қасиетіне сәйкес оны газдар мен сұйықтарды ылғалдан құрғату үшін қолданады. Фосфор (V) оксиді Р2О5 қышкылдық қасиет көрсетіп, сумен және негіздік оксидтермен реакцияға түседі.



Фосфор қышқылы. Су мен фосфор (V) оксиді әрекеттескенде судың мөлшеріне қарай әр түрлі фосфор қышкылдарын түзететінін берілген реакция теңдеулерінен көруге болады:

Р2О5+H 2O = 2НРО3 метафосфор қышқылы —

Р2О5+2H 2O= Н4Р2О7 дифосфор қышқылы

Р2О5+3H 2O = 2Н3РО4 ортофосфор қышқылы

Фосфор қышқылдарының ішіндегі аса маңыздысы ортофосфор қышқылы Н3РО4, оны көбіне фосфор қышқылы деп атайды. Оның құрылымдық формуласы:

3Н - 3О - Р = О



Физикалық қасиеттері. Фосфор қышқылы — түссіз кристалды, улы емес зат. Суда жақсы ериді. Фосфор қышқылы Н3РО4 — орташа қышқыл қатарына жатады.

Алынуы.

1. Тәжірибеде фосфор (V) оксидіне су қосып алады:

Р2О5+3H 2O = 2Н3РО4 ортофосфор қышқылы

2. Өнеркәсіпте кальций фосфатына күкірт қышқылын қосып қыздыру арқылы алады:

Са3(РО4)2 + 3H2SO4 = 3CaS04 + 2Н3РО4

Ортофосфор қышқылының судағы epiтіндісі әлсіз қышқылдық қасиет көрсетеді.

Фосфор қышқылы суда ерігенде сатылап диссоциацияланады:
Н3РО4+ Н 2РО4

дигидрофосфат ион

Н2РО4+ Н РО4

гидрофосфат ион

НРО4+ Н РО4

фосфат ион

Ортофосфор қышқылының алғашкы сатысына қарағанда келесі сатыларында иондарға ыдырау мүмкіндігі біртіндеп төмендейді. Сондықтан ерітіндіде баска иондарға қарағанда дигидрофосфат Н2РО4 ионы көбірек болады.

Химиялық қасиеттері. Фосфор қышқылы барлық басқа қышқылдарға тән қасиеттерді көрсетеді:

1. Негіздік оксидпен әрекеттескенде ортофосфат түзіледі:

3РО4 + ЗСаО = Са3(РО4)24 + ЗН2О

2. Ерітіндідегі фосфор қышқылы сілтімен сатылап әрекет­тескенде үш қатар: орта және екі қышқыл тұз түзеді:

Н3РО4 + NaOH = NaH2PO4 + Н2О

натрий дигидрофосфаты

Н3РО4 + 2NaOH = NaHPO4 +2 Н2О

натрий гидрофосфаты

Н3РО4 + 3NaOH = Na 3PO4 + 3Н2О

қатты натрий фосфаты

3. Қышқыл аммиакпен әрекеттесіп, аммоний дигидрофосфатын түзеді:

Н3РО4+NH3 = NH4H2PO4

Фосфор қышқылының азот қышқылынан айырмашылығы, тотығу-тотықсыздану қасиетін көрсетпейді.

4. Табиғи фосфаттар суда ерімейді. Оларды фосфор қышқылымен өндеп ерімтал тұздарға айналдырады да, тыңайтқыш ретінде пайдаланады. Мысалы:

Са3(РО4)2 + 4Н3РО4 = ЗСа(Н2РО4)2

кальций дигидрофосфаты

Фосфат ионға РО4 сапалық реакция: күміс нитратының 3-4 мл ерітіндісін Н3РО4, Na3PO4 немесе Na2HPO4 ерітінділеріне тамызса сары түсті күміс (I) фосфаты тұнбаға түседі:

Н3РО4 + 3AgNO3 = 3HNO3 + Ag3P04

сары тұнба

P04+3Ag+= AgзРО4



Колданылуы. Фосфор қышқылы дәрі-дәрмек жасайтын өнеркәсіпте пайдаланылады. Кальций дигидрофосфаты Са(Н2РО4)2 нан өсіруде пайдаланатын және алкогольсіз сусындар алуға арналған ұнтақтар ретінде қолданылады. Ал сілті металдардың фосфаттарынан жуғыш заттар алынады. Фосфор қышқылы және оның тұздары көбінесе минералдық тыңайтқыш алуға жұмсалады.

Фосфор (V) оксиді ақ түсті, су тартқыш қасиеті бар қатты зат.



Ортофосфор қышқылы көп негізді қышқыл, ол қышқыл және орта тұздар түзеді. Қазақстанда табиғи фосфаттардың ipi бай кен орны бар. Табиғи фосфаттардан фосфор қышқылы мен тыңайтқыштар алынады.



©netref.ru 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет