Атомның ядролық үлгісі. Резерфорд тәжірибесі

Атомның алғашқы үлгілерінің бірін Дж. Томсон ұсынды. Бұл үлгіде атом радиусы ~10⁻¹⁰К)м оң зарядталған шар ретінде қарастырылады. Шардың ішінде тепе-теңдік жағдайының маңында электрондар тербеліп тұрады. Электрондардың теріс зарядтарының қосындысы шарға біркелкі таралған оң зарядты теңестіреді, сондықтан тұтас алғанда атом электрлік бейтарап бөлшек болады. Кейінгі зерттеулер бұл модельдің дұрыс емес екенін көрсетті, сондықтан Томсон моделі қазір тек тарихи тұрғыдан қарастырылады. Атомның ішінде электр зарядтарының орналасу тәртібін анықтау үшін 1911 жылы Резерфорд өзінің шекірттері Г. Гейгер және Э. Марсденмен бірге альфа-бөлшектершоғын өте жұқа алтын фольгадан өткізіп, бірнеше тәжірибелер жасады. Осы тәжірибелерді зерделеу нәтижесінде атомның ядролық, басқаша айтсақ, планетарлық моделіөмірге келді. Тәжірибенің нәтижесінде альфа-бөлшектердің басым көпшілігі фольгадан өткенде алғашқы бағыттан aуытқымайтыны (φ≈1-2°) анықталды. Бұл нәтиже, негізінен, Томсон моделіне сүйеніп жасалған есептеулермен дәл келді. Бірақ, альфа- бөлшектердің мардымсыз аз бөлігі 90°-тан артық бұрышқа ауытқитыны, яғни олар фольгаға соғылып, кері бағытта ұшатыны таңдандырды. Сегіз мыңға жуық бөлшектердің біреуі ғана осындай үлкен бұрышқа ауытқиды екен! Мұны Томсон моделі негізінде түсіндіру тіпті мүмкін болмады.

Тәжірибеде алынған нәтижелерді зерделей отырып Резерфорд өз моделін ұсынды. Ол атомның оң заряды оның ортасында орналасқан радиусы шамамен 10⁻¹⁵ м өте азкөлемге жинақталған деген қорытындыға келді. Бұл орталық бөлшекті Резерфорд ядро деп атады. Атомның массасы түгел дерлік ядрода шоғырланған. Ядроны айнала әр түрлі орбиталармен электрондар қозғалып жүреді. Ең шеткі электрон орбитасының радиусы атомның радиусына тең, R_a≈10⁻¹⁰ м. Бұл үлгі Күн жүйесінің құрылымына ұқсайтын болғандықтан, оны атомның планетарлық моделі деп те атайды. Модель бойынша атом көлемінің басым көпшілік бөлігі "бос" болып шығады, ядроның радиусы атомның радиусынан 100 000 есе кіші. Орбиталардағы электрондардың теріс зарядтарының қосындысы ядроның оң зарядына тең, атом электрлік бейтарап.

Атомның ішіндегі бос кеңістік "өте үлкен". Сондықтан, фольга арқылы өткенде альфа-бөлшектерінің көбі ядродан алыс өтеді де, шашырамайды. Электрондар альфа-бөлшектен 8 мың еседей жеңіл болғандықтан, оның қозғалыс траекториясын өзгерте алмайды. Тек ядроға тікелей қарсы келіп қалған альфа-бөлшектер ғана онымен әсерлесіп, кері ұшады. Мұндай бөлшектер саны ядро радиусының атом радиусына қатынасымен анықталады.

Жоғарыда біз тәжірибеге тек сапалық талдау жүргіздік. Резерфорд сонымен қатар өз моделінің және Томсон моделінің негізшде есептеу жұмыстарын жүргізді, олардың нәтижесі Резерфорд үлгісінің дұрыстығын көрсетті. Бірақ классикалық физика тұрғысынан мұндай атомның орнықты болуы мүмкін емес. Бұдан бұрын айтылғандай, зарядталған бөлшек үдемелі қозғалса, міндетті түрде сәулеленуі (электромагниттік толқындар шығаруы) керек. Бұл сәулеленудің жиілігі электронның ядро маңында айналу жиілігіне тең болуы тиіс. Электрон ядроны айнала дөңгелек орбитамен қозғалса, оның центрге тартқыш үдеуі бар. Олай болса, электрон сәуле шығара отырып, өз энергиясын азайтуы тиіс. Энергияның (орбиталық жылдамдықтың) азаюы электронның ядроға кулон күшінің әсерінен біртіндеп жақындап, ақыры оған құлап түсуіне әкеп соғады. Бұған бар болғаны 10⁻⁸ с-ка тең уақыт кетеді екен және классикалық теория бойынша мұндай атомның сәулелену спектрі тұтас болу керек, ал шын мәнінде атомдық спектрдің сызықтық болатынын алдыңғы тақырыпта айтып кеттік. Сайып келгенде, бұл жерде классикалық физиканың

заңдары жүрмейтін болып шықты. Тіпті жоғарыда әңгіме болған атомның планетарлық моделі, дәл айтқанда ол бар болғаны нағыз атомның механикалық

үлгісі екеніне біртіндеп көзіміз жетеді.^[1]

Сутегі (лат. Hydrogenium, H) – элементтердің периодтық жүйесінің VII тобындағы химиялық элемент, атомдық номері 1, атомдық молекуласы 1,00797. Ашылу тарихы Сутекті алғаш Г.Кавендиш зерттеп, оны «жанғыш ауа» деп атаған (1766). А.Лавуазье сутектің қасиеттерін зерттеп, химиялық элементтер тізіміне қосыпты (1787). «Сутек» терминін орыс химигі М.Ф.Соловьев ұсынды. Сутекті алғаш рет мырышпен тұз және күкірт қышқылын әрекеттестіру аркылы 1776 жылы Г. Кавендиш алған. Ол оған «жанғыш ауа» деген ат берген, себебі ол жай заттардың арасындағы өте жанғыш газ. Ал 1783 жылы А. Лавуазье мен Ж. Менье суды термиялық айырып, ол оттек және сутек элементтерінен тұратынын анықтаған, казіргі колданылып жүрген атауын (Hydrogenium- су тудырушы) француз ғалымы А. Штон де Морво берген (1787 жылы). Оның орысша да, қазақша да аттары осы мағынаны білдіреді.

Кездесуі Бұл табиғатта таралуы бойынша 9-шы орында тұрған элемент, оның үлесіне жер қыртысының1,4%-ы тиеді, жер бетінде сутек байланысқан күйде (су, мұнай, тас көмір, т. б.), ал ғарышта63%-ы болады.Табиғатта тұрақты екі изотопы ¹Н (протий) және ³Н (тритий) кездеседі, жасанды жолмен радиоактивті изотопы 3Н мен өте тұрақсыз ⁴Н алынған. Сутек - әлемде көп тараған элемент. Массасы бойынша атмосферадағы сутектің мөлшері 3,5 *10 -6% литосфера менгидросферада – 1%, суда – 11,9%.

Қасиеттері. Сутек иіссіз, ең жеңіл газ, суда ерімейді,

палладий, платина, никель, т.б. металдарда жақсы сіңіреді; балқу t - 259,1 °C, қайнау t – 252,6 °C. Сутектің молекуласы екі атомнан тұрады (Н₂), диссоциациялану дәрежесі 35000С-та 20%, ал 50000С-та 96%-ға тең. Тотығу дәрежелері +1,-1. Асыл (инертті) газдар мен асыл металдардан басқа элементтердің көпшілігімен химиялық қосылыстар түзеді. Күшті тотықсыздандырғыш болғандықан

F₂ –мен (қараңғыда - 2520С-та), Cl₂-мен (жарықта), O₂-мен (550 °C –тан жоғары) әрекеттесіп тікелей қосылыстар (HF, HCl, H₂O) түзеді. Сутекті көптеген металдардың (Cu, Fe, W, Re, т.б.) оксидтерімен тотықсыздандырады.

М!ы:CuO +H₂ =Cu + H₂O және Fe₃O₄ +4H₂ =3Fe+ + 4H₂O, т.б.

Сутек азотпен әрекеттесіп, аммиак (N₂+3H₂=2NH₃),

күкіртпен күкіртсутек (Н₂+S=H₂O),

көміртекпен жоғары темпда метан (C+2H₂=CH₄) түзеді.

Сілтілік және сілтілік жер металдармен әрекеттесіп гидридтер (LiH, NaH, CaH₂, BaH₂,т.б.) түзеді. Сутектің аса маңызды реакциясына CO-мен әрекеттесіп, температура, қысым, катализатор әсеріне байланысына әр түрлі органикалық қосылыстар(HCHO, CH₃OH т.б.) түзу жаты.

Физикалық қасиеттері. Сутек элементінен тұратын жай зат — сутегі, ол екі атомнан тұрады, формуласы Н₂; М(Н₂)=2, М=2 г/моль. Бұл түссіз, иіссіз, дәмсіз, өте жеңіл (р=0,09 г/л) газ күйіндегі бейметалл, оның қайнау (-252,76°С) және балқу (-259,2°С) температурасы өте төмен. Суда нашар ериді (100 көлем суда 2 көлем газ (t=20°С).^[1]

Сутегінің химиялық қасиеттері. Кәдімгі жағдайда сутегі тұрақты зат, ал қыздырғанда кейбір жай заттармен реакцияға түседі. Сутегі оттегінде көзге көрінбейтін жалынмен су түзе жанады. Бұл үдеріс баяу жүреді.

2Н₂+ 0₂ = 2Н₂0 + 572кДж

Жай заттардан күрделі зат олардың тікелей әрекеттесуі аркылы алынса синтез деп аталады. Бұл реакцияны жүргізу үшін калың қабырғалы сынауық алып, оны үшке бөліп сыртынан белгілеп алып, 1 бөлік О₂, жәнө 2 бөлік Н₂ жинап аламыз да (суды ығыстыру арқылы) оны орамалмен ораймыз. Сынауықтың аузына жанған шырпы апарғанда қопарылыс бере реакция жүреді. Сутегі оттегімен шабытты әрекеттеседі, нәтижесінде су түзіліп, жылу бөлінеді. V(Н₂): V(0₂) = 2: 1 болғанда ғана олар қопарылыс береді, сондық

тан осындай қатынаста алынған газ қоспасын «күркіреуік газ» деп атайды. Сутегі хлормен реакцияласқанда өткір иісті хлорлы сутек газын береді. Н₂ + Сl₂ = 2HCl↑.

Қыздырылған күкірт арқылы сутегін өткізсек, жағымсыз иісті күкіртті сутек газы түзіледі: Н₂+ S H₂S↑ Мысалы: HCl - хлорлы сутек; НВr - бромды сутек; H₂S - күкіртті сутек; НҒ - фторлы сутек. Кейбір бейметалдардың сутекті қосылыстарының тарихи қалыптасқан атаулары бар:

Н₂0 - су; NH₃ - аммиак; СН₄ - метан; РН₃ - фосфин;SiH₄ - силан.

Сутегі өте белсенді металдармен әрекеттескенде

гидридтер деп аталатын тұз төрізді қатты заттар түзіледі:

H₂+2Na=2NaH натрий гидриді. Н₂+Са=СаН₂ кальций гидриді

Сутектің металдармен қосылыстарын атау үшін металл атына гидриді деген сөз қосылып оқылады.

Күрделі заттарменәрекеттесуі: Егер мыс (II) оксидін қыздырып, оған сутегін жіберсек мыс оксидінің қара түсі жойылып қызыл түсті мыс бөлінеді: CuO + Н₂ = Н₂О+Cu

Бұл реакцияда тотықсыздану үдерісі жүреді, өйткені сутек мыс (II) оксидіндегі оттекті өзіне қосып алады, сөйтіп сутек тотығады, ал мыс тотықсызданады.

Қолданылуы. Өнеркәсіпте сутек метанда конвергенциялау{\displaystyle CH_{4}+H_{2}O=3H_{2}+CO} несмесе суды электролиздеу арқылы ашылады. Мұнай және химия өнеркәсібінде қосымша өнім ретінде сутек бөлінеді. Лабараторияда сутекті сұйытылған тұз{\displaystyle HCl} немесе күкірт (H₂SО₄) қышқылдарына мырышпен әсер етіп алады. Дүние жүзінде жылына шамамен 350*109 тонна сутек өндіріледі. Сутек, аммиак, тұз қышқылы, жасанды сұйық отын алуда, майларды гидрогенезациялауда, металдарды сутек-оттек жалынында кесуде, мұнай фракцияларын

гидротазалау мен гидрокрекингісінде, тағыда басқа қолданылады. Атом энергетикасында изотоптары маңызды орын алады. Сутекті экологиялық таза орын ретінде қолданудын болашағы зор. {\displaystyle 2H_{2}+O_{2}=2H_{2}O}Сутектің қолданылуы, оның жанғанда көп жылу бөлінетіндігіне негізделген. Әсіресе экологиялық таза отын ретінде сутектің болашағы зор. Себебі сутек жанғанда түзілетін өнім – су ауаны ластамайды. Әзірше сутекті көп мөлшерде метан мен судан алу қымбатқа түседі. Сутегінің алынуы. Сутектің жерде кездесетін ең мол көзі - су, {\displaystyle \omega (H)={\frac {M(H)\cdot 100}{M(H_{2}O)}}={\frac {2\cdot 100}{18}}=11\%} сондықтан оны өндірісте суды тұракты электр тогының көмеимен айыру арқылы алады:2Н₂O =2Н₂↑ +0₂↑ бұл реакцияны алғаш рет А. Лавузье мен Ж. Менье қыздыру арқылы іске асырған.Сутегіні өндірістік мақсатта алудың басқа да тәсілдері бар.Ал зертханаларда белсенді металдын, (Zn, Mg) қышқылдармен әрекеттесу реакциясыарқылы алады. Көп жағдайда мырышты пайдаланады. {\displaystyle Zn+2HCl=ZnCl_{2}+H_{2}}Бұл реакцияны жүргізу үшін газ өтетін түтігі бар сынауыққа 2-3 түйір мырыш салып, үстіне сұйытылған тұз немесе күкірт (H₂S0₄) қышкылын құямыз. Сонда металл бетінен газ көпіршіктері (Н₂) көтеріле бастайды. Бөлінген сутегін судың астында жинауға болады, өйткені сутегі суда нашар ериді немесе ауаны ығыстыру арқылы жинауға болады. Сутегіні жинайтын ыдыс төңкеріліп ұсталуы тиіс. Себебі сутегі ауадан 14,5 есе жеңіл. {\displaystyle {\mathsf {D}}={\frac {M}{M(H_{2})}}={\frac {29}{2}}=14,5}Енді осы тәжірибені күкірт қышқылымен жүргізейік: {\displaystyle Zn+H_{2}SO_{4}=ZnSO_{4}+H_{2}} ↑ Бұл реакцияларда белсенді металл қышқыл құрамындағы сутектің орнын басып тұр, олай болса реакция типі - орын басу.

белсенді металл + қышқыл = тұз + сутек газ

Осылайша алынған сутегінің тазалығы тұрған спирт шамына немесе шырпыға сутек жиналған сынауықты апарамыз, сонда сутегі таза болса баяу «пах» деген дыбыс шығарады, ал таза болмаса (сынауықтағы ауа толығынан ығыспаса) дыбыс қаттырақ естіледі. Сутегіні алу үшін өте белсенді металдар қолданылмайды, ол экономикалық жағынан тиімсіз. Металдың белсенділігі өте жоғары болғанда (К, Na, Са) олар сутекті судың құрамынан да ығыстыра алады: 2Na + 2HOH = 2 NaOH + Н₂ ↑

Бұл реакция ете шабытты жүреді, бөлінген сутегінің өсерінен металдың түйіршігі су бетінде айнала қозғалып («жүгіріп») жүреді. Дәл осындай реакция кальцийді алғанда да байқалады. Са+ 2НОН = Са (ОН)₂+ Н₂↑

Өнеркәсіпте сутек пероксидін күкірт қышқылының ерітінділерін электролизі арқылы алады: HO – SO₃^- → HOSO₃ → H₂S₂O₈ → H₂SO₅ → H₂SO₄ + Н₂О₂

_{бисульфат- пероксодикүкірт пероксомонокүкірт}

_{радикал қышқылы қышқылы}

Алынатын сутек пероксидінің концентрациясы 30-35%. Судың молекулалары сияқты Н₂О₂-нің молекулалары да сутектік байланыс түзеді. Бірақ ол тұрақсыздау болғандықтан, әсіресе қоспа ретінде болатын көптеген заттардың, сәулеленудің немесе қыздырудың әсерінен ыдырап диспропорцияланатын болғандықтан, оны еріткіш ретінде аса көп пайдаланбайды: 2Н₂О₂ = 2Н₂О + О₂

Судағы ерітінділерінде сутек пероксиді әлсіз қышқылдық қасиет көрсетеді: К= 1,4^.10^-12 (рК= 11,65). Концентрлі Н₂О₂ гидроксидтермен әрекеттескен кезде металдардың пероксидтері түзіледі (Li₂O₂, MgO₂).

Сутек пероксидінің тұрақсыз болуының себебі – О – О – байланысының әлсіздігі. Реакцияларда ол тотықтырғыш та, тотықсыздандырғыш та бола алады, бірақ бірінші қасиеті басым: тотықтырғыш: H₂O₂ + 2ē + 2H⁺ = 2H₂O, E⁰ = +1,776B

тотықсыздандырғыш: O₂ + 2H⁺ + 2ē = H₂O₂, E⁰ = + 0,682В

Сутек пероксиді йодид-ионды дербес йодқа, нитрит-ионды нитрат-ионға, хромат-ионды пероксохроматқа дейін оңай тотықтырады: 2KJ + H₂O + H₂SO₄ = J₂ + K₂SO₄ + 2H₂O

Ал тотықсыздандырғыштық қасиетін ол тек қана өте күшті тотықтырғыштармен әрекеттескенде көрсете алады: 5 H₂O₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5O₂↑ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

Кейбір реакцияларда пероксид-ион өзгеріссіз басқа қосылыстарға ауысады. Олардың ішінде мына реакцияны лабораториялық жағдайда сутек пероксидін алуға пайдаланады: BaO₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + H₂O₂

Сутек пероксидінің туындылары – пероксоқосылыстар – пероксоқышқылдарға және пероксонегіздерге (гидропероксидтер) бөлінеді. Оларда міндетті түрде пероксидтік тізбек болады, мысалы К – О – О – Н.

Пероксоқосылыстардың бәріне тән екі қасиет болады: олар сутек пероксидінің түзілуімен гидролизденеді және оттектің түзілуімен ыдырайды әрі олардың біразының тотықтырғыштық қабілеті сутек пероксидінікінен жоғары.

Сутек пероксиді. Сутек пероксиді немесе Сутегінің асқын тотығы — сутек пен оттектің қосылысы, формуласы - Н₂О₂. Жаратылыста ауадағы оттек түрлі заттарды тотықтырып оксид түзгенде, соған қосалқы зат ретінде сутек пероксиді түзіліп, артынша айырылып жатады. О-О арасындағы байланыс энергия (210 кДж), екі есеге жуық кем. Сутек пероксиді молекуласындағы оттек атомдары полюссіз байланыс арқылы, ал оттек пен сутек атомдары полюсті байланыспен қосылысқан. Н-О арасындағы байланыстар молекула ішінде симметриясыз орналасқандықтан, сутек пероксиді молекуласы өте полюсті молекула. Н₂О₂молекулалары арасында туатын сутектік байланыс берік болып, молекулалар ассоциацияланып жүреді. Сондықтан сутек перексоді қалыпты жағдайда - түссіз, қою сұйықтық (S=1,44) қайнау температурасы да едәуір жоғары (150,2 °С) қатуы -0,43 °С. Н₂О₂ сусияқты сутектік байланыс түзетіндіктен, сумен кез келген мөлшерде араласып ериді, ертіндіден кристаллогидрат Н₂О₂·2Н₂О түрінде (тұрақсыз, T=-52,0 °С) бөлінеді. Оттекті қосылыстары Галогендер тікелей оттекпен әрекеттеспейді, тек F₂ + O₂ → F₂O - газ,улы, тек осы қосылыста оттегінің тотығу дәрежесі +2 болады. Фтор сілтімен әрекеттескенде де фтордың оксиді түзіледі.

2F₂ + 2NaOH → 2NaF+ OF₂+ H₂O, бұл реакция нәтижесінде тағы мына заттар түзіледі: О₂ , О₃ , Н₂О₂ .

F₂O – ға сәйкес қышқылы жоқ. F₂O- күшті тотықтырғыш:

2H₂ + OF₂ = 2HF + H₂O; SiO₂ + OF₂ →SiF₄ +O₂⁰

Хлор (І) оксидінің түзілу процесінің Гиббс энергиясы оң мәнге тең болғандықтан элементтердің тікелей әрекеттесуінен түзілмейді, тек жанама жолмен алады: 2Cl₂⁰ +2 HgO = HgCl₂^. HgO + Cl₂O↑; Cl₂O – газ, улы, суда жақсы ериді. Cl₂O + H₂O = 2HClO - хлорлылау қышқылы, әлсіз қышқыл. ClO₂ - қоңыр,өткір иісті, улы газ, тез жарылады, сол кезде Cl₂ және O₂ түзіледі. Өнеркәсіпте: 2NaClO₃(хлорат)

+ SO₂ + H₂SO₄ = 2ClO₂+2NaHSO_4. Хлор (ІV) оксиді қалыпты жағдайда хлор және оттегі түзіп, айрылады. Суда баяу, сілтілер ерітінділерінде оңай диспропорцияланады: 2ClO₂ + H₂O ↔ HClO₂ + HClO₃ 2ClO₂+2NaOH=NaClO₂(хлорит)+NaClO₃ (хлорат) + H₂O;HClO₃ – хлорлау қышқылы, диспропорциялану реакциясы. Хлорлы қышқыл дербес күйінде белгісіз, тұрақсыз, ыдырайды. HClO₂, тұзы хлорит: 4HClO₂ = HCl + HClO₃ + 2ClO₂ +H₂O;

Хлорлау қышқылының ангидридін (ClO₃ ) былай алады: 2ClO₂ + O₂⁰ = 2ClO_3. ClO₃-қоныр, сұйық зат.2ClO₃ + H₂O→HClO₃ + HClO₄. Бұл қышқылдардың тұздарын хлораттар КClO₃ және перхлораттарды КClO₄, оксидті калий гидроксидінде ерітіп, алады. HClO₄ – хлор қышқылы, күшті қышқыл, оксиді Сl₂O₇ – май тәріздес сұйық зат. 2HClO₄ + P₂O₅→2HPO₃+Cl₂O₇ ; Cl₂O₇ +H₂O→2 HClO₄ . Бром мен иодтұрақсыз оксидтер түзеді: Br₂O, BrO₂, BrO₃, Br₂O₇ , JO₂, J₂O₅, бірақ аз зерттелген, себебі олар тұрақсыз. Бұл оксидтерге сәйкес қышқылдары мен тұздары бар. НОСl – хлорлылау, НОBr – бромлылау, НОJ –иодтылау қышқылдары. HOCl→HOBr→HOJ қышқыл күші, тұрақтылығы азаяды. Тұздары гипохлорит, гипобромит, гипойодит деп аталады. Қышқылдары да, тұздары да тотықтырғыштар. Мына қатар бойынша HOCl→ HOJ, KOCl→KOJ тотықтырғыштық қасиеттері төмендейді.

Cl₂ +2NaOH →NaOCl + NaCl + H₂O – жавель суы деп аталады.

Cl₂ + Сa(OH)₂→Ca OCl⁺ Cl^- + H₂O ағартқыш, хлор ізбесі - CaOCl_2. Дезинфекцияға, матаны ағарту үшін қолданады. Хлор ізбесінің сапасы «актив хлордың» пайыздық мөлшерімен анықталады («актив хлор» деген ізбестің хлор эквивалентіне шағылған тотықтырғыштық қабілеті). HCl⁺³O₂, хлорлы қышқыл, тұзы хлорит. 2ClO₂+ 2NaOH = NaClO₃+NaClO₂+H₂O; 4HClO₂ = HCl + HClO₃ + 2ClO₂ +H₂O; HClO₃ хлорлау, HBrO₃ бромдау, HJO₃ – иодтау қышқылдары. Тұздары хлораттар, броматтар, иодаттар. HClO₃ - HBrO₃ - HJO₃ тұрақтылығы артады, күші қышқыл ретінде кемиді.

Галогендер. Галогендер VIIA топшада орналасқан, олар: фтор F, хлор С1, бром Вr, йод I, астат At. Астат - радиобелсенді элемент. ^[1] Жалпы мәліметтер. Олардың валенттілік электрондарының жалпы формуласы ns² nр⁵

(n=2-6). Бұл элементтердің топтық атауы «тұз түзуші» деген түсінікке сәйкес келеді.Галогендердің соңғы электрондары р-деңгейшесіне түседі, сондықтан олар р элементтеріне жатады. Топ бойынша жоғарыдан төмен қарай олардың атом радиустары артады, қайнау температурасы мен тығыздықтары да осы бағытта өседі. Олардың агрегаттықкүйлері газдан (F₂, С1₂) сұйықтыққа (Вr₂), ары қарай қатты (І₂) күйге өзгереді, түстері де біртіндеп қоюлана түседі.Галогендер типтік бейметалдар, себебі олардың сыртқы валенттілік қабаттарының толысуына бір ғана электрон жетіспейді, оны қосқанда тотықтырғыштық қасиет көрсетіп, өзінен кейін тұрған бекзат газдардың электрондық кұрылысын алады. Галогендердің тотықтырғыштық қасиеттері топ бойынша жоғарыдан төмен қарай кемиді, себебі атом радиустары артқандықтан ядроның электрон тарту күші азаяды.

Фтор қосылыстарында тек бір валенттілік қана көрсетеді, тотығу дәрежесі үнемі -1,0-ге тең, себебі ол электртерістіктілігі ең жоғары элемент; оның екінші энергетикалық деңгейінде екі ғана деңгейшесі бар, электрондардың дараланып көшетін орны болмағандықтан топ нөміріне сәйкес валенттілік көрсете алмайды. Қалғандары топ нөміріне жеткенше тақ мәнді валенттіліктерді (I, III, V, VII) көрсетеді, тотығу дәрежелері: -1, 0, +1, +3, +5, +7.^[1]

Фтор. Табиғатта таралуы. Табиғатта фтор тұздар күйінде кездеседі. СаF₂ - флюорит, балқытқыш шпат, 3NaF • AlF₃ - криолит, ЗСа₃(РO₄)₂-СаF₂ - фторапатит. Адамдар мен жануарлардың сүйектерінің және тіс кіреукесінің құрамында да фтор бар. Атом құрылысы Фтор периодтық жүйенің II периодында VII топтың негізгі топшасында (VIIA) орналасқан. 919F, ядросында 9 протон, 10 нейтрон бар, ядроны екі электрондық қабатта 9 электрон айналады. Фтор атомының электрондық формуласы ls²2s²2p⁵, валенттілік электрондары 2s²2p⁵, олардың электронды -графикалық формуласы: Фтор атомының 2р-деңгейшесінде бір дара электроны болғандықтан ол қосылыстарында I валенттілік көрсетеді, ал тотығу дәрежелері — 1,0. Ол ең күшті тотықтырғыш, себебі оның электртерістілігінің мәні ең жоғары (4), сондықтан ол тек бір электронды өзіне оңай қосады:Ғ⁰ + е --> Ғ^-. Молекула құрылысы. Фтор молекуласы екі атомнан тұрады Ғ2, атомдар арасында полюссіз ковалентті о-байланысы болады, оның түзілу табиғаты хлор молекуласындағыдай. Фтордың алынуы. Фтордың грекше аты «фторос» - бүлдіру деген мағынаны білдіреді, ол өте агрессивті газ. Фторды бос күйінде алуға тырысқан көптеген ғалымдар оның осы қасиетінен зардап шекті. Фторды 1886 ж. Г. Муассон ашты, алғаш рет оны бос күйінде алды. Фтор бос күйінде белінуі үшін керек:Ғ^- - е -->Ғ⁰ал осыны жүзеге асыру тек электр тоғының әсерімен (электролиз) ғана жүреді. Физикалық қасиеттері F₂ - жасылтым-сары түсті, өткір иісті, өте улы газ, -181,1°С-да сұйық, ал - 219,5°С-да қатты күйге көшеді. Химиялық қасиеттері. Фтор бос күйінде өте белсенді бейметалл, инертті газдардың ішінде гелий, неон, аргоннан басқа заттардың барлығымен әрекеттеседі. Электртерістілігі жоғары элементтердің бірі оттек (3,5) фтормен қосылысында оң тотығу дәрежесін көрсетеді. 0⁺²F₂(оттектің фториді).Кейбір жай заттармен әрекеттесуінің реакция теңдеулерін келтірейік: F₂ + Н₂ = 2НF фторлы сутек. Фтор сутегімен тіпті караңғыда да шабытты әрекеттеседі. Металдармен әрекеттесіп фторидтер түзеді.Ғ₂ + 2Li= 2LiF литий фториді Ғ₂ + Cu = CuF₂ мыс (II) фториді. Бұл реак\р осы заттардың (Li, Cu) оттегімен және хлормен жүретін реакцияларына қарағанда шабыттырақ өтеді. Фторлы сутек Фторлы сутек (НҒ), бұл суда жақсы еритін зат, судағы ерітіндісі балқытқыш қышқыл деп аталады, өте улы зат, денеге тисе жазылмайтын жара қалдырады. Қышқылдың балқытқыш деп аталуы, оның шыны ыдыс құрамындағы кремний оксидімен әрекеттесуінен шынының бүлінуіне байланысты қойылған, сонда мына реакция жүреді.4НҒ +Si0₂ = SiF₄+ 2Н₂0

Сонд\н бұл қышкылды шыны ыдыста сақтауға болмайды, ол үшін полиэтиленнен жасалған ыдыстар қолд\ы.

Қолданылуы Фтордың кейбір қосылыстары медицинада, тоңазытқыш заттар (фреон),өсімдік зиянкестеріне қарсы қолданылатын заттар (гербицидтер) синтезінде қолданыла

ды. Балқытқыш қышқыл шыны заттардың бетіне өрнек салу үшін пайдаланылады.^[1]

Физикалық қасиеттері Бром - оңай ұшатын қызғылт-қоңыр түсті, ұнамсыз иісті (грекше «сасық» дегенді білдіреді), суда нашар, ал органикалық еріткіштерде тәуір еритін сұйықтық.

Йод - металдық жылтыры бар күлгін түсті қатты зат, суда өте нашар ериді, ал органикалық еріткіштер мен калий иодидінде жақсы ериді. Йодтың тағы бір өзіне тән ерекшелігі оны қыздырғанда ол сұйық күйіне айналмай бірден бу (күлгін түсті) күйіне көшеді, осы құбылысты возгонка деп атайды. Бром мен йодтың салыстырмалы сипаттамалары. Бром мен йод табиғатта бос күйінде кездеспейді және олардың, жеке табиғи минералдары да болмайды, тек хлор минералдарында (галит, карналлит, сильвинит) көбінесе сілтілік металдардың тұздары күйінде қоспа ретінде бірге жүреді. Кейбір тұзды көлдер балдырларында және мұнай бұрғылағанда атқылап шығатын су құрамында болады.

Атом құрылысы Периодтық жүйенің IV периодында VIIA топшасында бром, V периодта VII топшада йод орналасқан.

Бромның 35 электроны төрт электрондық қабаттарда ядроны айналып жүреді, сыртқы қабатында орналасқан валенттік электрондарының формуласы - 4s²4p⁵ болса, йодтың 53 электроны бес электрондық қабаттарға бөлініп орналасады, сыртқы қабатындағы валенттік электрондарынын, формуласы - 5s²5p⁵.

Молекула құрылысы. Басқа галогендер сияқты бром мен йод молекулалары да екі атомды. Олар бір-бірімен соңғы р-деңгейшелеріндегі бір дара электрондарының бұлттарының қабысуы арқылы түзілетін ковалентті полюссіз байланыс. Алынуы. Бромды А. Ж. Балар (француз химигі) 1826 ж., йодты 1811ж. Б.Куртуа (француз химигі) ашқан.Бром мен йодты,хлор сияқты,олардың қышқылдарына немесе тұздарына күшті тотықтырғыштармен әсер ету арқылы алуға б\ды.

Қолданылуы. Ауыз суында иод тапшы болғандықтан, Қазақстан Республикасының Тамақтандыру институтының директоры академик Т. Шармановтың ұсынысы бойынша қазіргі кезде ас тұзына, ұнға, ашытқыға калий йодидін қосып шығарады. Люголь реактивін баспаны емдеуге қолданады.^[1]

Тұз қышқылы. Тұз қышқылы, хлорсутек қышқылы, HCl – хлорсутек газының судағы ерітіндісі; бір негізді қышқыл.
Тұз қышқылы 16 ғасырдың аяғында белгілі болды. Оны “тұз спирті” деген атаумен 17 ғасырдың ортасында неміс дәрігері И.Р. Глаубер (1604 – 1670) ас тұзы мен күкірт қышқылын әрекеттестіру арқылы бөліп алды.

Физикалық қасиеттері. Оның ең жоғары концентрациясы 36%, бұл ерітіндінің тығыздығы 1,18 г/см³, буы өткір иісті мөлдір сұйықтық, ауада түтіндене бастайды. Күшті қышқыл, суда жақсы ериді. Тұз қышқылы көптеген металдармен және олардың тотықтарымен әрекеттесіп, көпшілігі суда жақсы еритін тұздар (хлоридтер) түзеді.
Өнеркәсіпте тұз қышқылын өндіру екі сатыдан тұрады: хлорсутек алу және оны сумен абсорбциялау. Таза тұз қышқылын жай заттардан тікелей синтездеу арқылы алады: H2+Cl2х2HCl+184кДж; органикалық қосылыстарды хлорлау кезінде көп мөлшерде қосымша өнім ретінде түзіледі: RH+Cl2хRCl+HCl, мұндағы R – органикалық радикал. Сату үшін өндірілетін тұз қышқылының құрамындағы хлорсутек 12,2% болса сұйытылған, ал 24%-дан көп болса концентрлі, лабараториялық мақсатта пайдаланылатын 7%-дығы ерітілген деп аталады. Тұз қышқылы 0,3% шамасында адам асқазанында болады, ол оба, сүзек ауруларын туғызатын бактерияларды өлтіреді. Өнеркәсіпте тұз қышқылы металл (мырыш, кальций, барий, т.б.) хлоридтерін және көптеген органик. қосылыстарды синтездеуге жұмсалады. Спирт, глюкоза, қант өндіру, тері илеу және бояу, активтелген көмір алу, металл бетіндегі оксид қабыршағын кетіру, т.б. көптеген процестерде қолданылады. Газ тәрізді хлорсутек (HCl) өте улы, оның ауадағы мөлшері 0,005 мг/л-ден асса адам өміріне қауіп тудырады.^[1]

Күкірт (ағылш. Sulfur), S – элементтердің периодтық жүйесінің VІ тобындағы химиялық элемент; ат. н. 16, ат. м. 32,06. Тұрақты 4 изотопы бар. Сондай-ақ жасанды жолмен алынған 6 изотопы белгілі. Күкірттің жер қыртысындағы салмақ мөлшері 0,05%, теңіз суында 0,08 – 0,09%. Күкірт біздің заманымыздан 2000 жыл бұрын белгілі болған. Қалыпты жағдайда күкірт сары түсті, бейметалл. Табиғатта бос күйінде және сульфидті(мысалы,пирит,галенит,

антимонит,т.б.),сульфатты(гипс,ангидрит,барит,мирабилит,т.б.), т.б. минералдар түрінде кездеседі. Күкірттің бірнеше кристалдық түрлері белгілі, оның ішіндегі орнықтылары ромбылы α-күкірт және моноклинді β-күкірт. Күкірттің тығыздығы 2,07 г/см³(α-түрі) және 1,96 г/см³ (β-түрі), балқу t 112,8°С, қайнау t 444,6°С, жылу өткізгіштігі 0,208 Вт/(м·град). К. суда ерімейді, бензолда жақсы ериді, қыздырғанда молекуласындағы атом саны бірте-бірте кемиді: S₈→ S₆→ S₄→ S₂ соңында 2000°С-тан жоғары қыздырғанда К. буында жеке атомдарпайда болады. Салқындатқанда осы процесс кері айналып полимерлену

құбылысы жүреді. К. қосылыстарында –2-ден +6-ға дейін тотығудәрежесінкөрсетеді.Азот,йод,алтын,платина және

инертті газдардан басқа элементтердің бәрімен әрекеттеседі. К. металдармен реакцияда болғанда өте көп жылу бөлініп шығады. Оттекпен бірнеше оксид түзеді. К. саф К., полиметалдық кендер, газ және мұнайды тазалау кезінде олардан қосымша өнім ретінде алынады. К. негізінен химия өнеркәсібінде күкірт қышқылын алу үшін пайдаланылады, сондай-аққағаз, резина, сіріңке жасауда, тоқыма өнеркәсібінде мата ағартуға, дәрі-дәрмек, косметик. препараттар дайындауда, пластмасса, қопарғыш заттар, тыңайтқыш, улы химикаттар алуда кеңінен қолданылады. Электрондық құрылысы. Осы электрондар үш электрондық қабаттарда бөлініп орналасады,күкірттің элек\қ формуласы:1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁴.Күкірт II, IV, VI - валентті бола алады, ал тотығу дәрежелері -2,0, +4, +6 болып келеді.

Физикалық қасиеттері. Күкірт - сары түсті, суда нашар еритін, су жұктырмайтын, жылу мен тоқ өткізбейтін, морт сыңғыш келетін қатты зат. Балку температурасы 119°С. Күкірт атомының сыртқы валенттілік кабатында екі дара электроны болғандыктан, олар өзара байланыса алады.

Табиғатта таралуы. Күкірттің табиғи қосылыстары

Балқаш, Шығыс Қазақстан облысында сульфидтер (ZnS, PbS, FeS₂, т.б.) күйінде болса, сульфаттары (CaSO₄ • 2Н₂O - ғаныш (гипс), Na₂SO₄ • 10Н₂O - мирабилит, FeSO₄ • 7Н₂O - темір купоросы) т. б. болады. Күкірт қосылыстары мұнайда және тас көмірде де кездеседі. Бос күйіндегі күкіртті тау жыныстарынан балқыту арқылы алады. Вулкан атқылағанда газбен ілесе ұшқан күкірт сыртқа шығып кристалл түрінде қатаяды. Ондай күкіртті вулканмен байланысты арасан көздерден (фумаролдардан), тау жыныстарының жарықтарынан, қуыстарынан кездестіруге болады. Сульфид минералдардың тотығуынан пайда болатын күкірт кендері көбінесе сульфид кендерінің үстіңгі қабатында болады. Бұл жағдайда пайда болатын күкірттің реакциясын мынадай түрде көрсетейік. RS + Fe₂(SО₄) ₃ = 2FeSO₄ + RSO₄ + S.^[1] Қолданылуы Күкірт каучукты резинаға айналдыру (вулканизация) үшін, медицинада, тұрмыста жертөлені және қоймаларды аластау үшін, оқ-дәрі жөне сіріңке өндірістерінде қолданылады.^[2]

Күкіртті сутек, сульфидтер Физикалық қасиеттері. Күкіртті сутектің өзіне тән жағымсыз иісті(шіріген жұмыртқа

иісіндей), түссіз, улы газ. Химиялық қасиеттері. Күкіртті сутек суда нашар ериді. Нәтижесінде екі негізді, әлсіз күкіртті сутек қышқылы (лакмус пен метилоранжды қызар

татын) түзіледі. Оның тұздары сульфидтер деп аталады.
Күкіртті сутек қышқылы сатылы диссоциацияға түседі. Сілтілік және сілтілік жер металдары суда жақсы ериді. Ауыр металдардың сульфидтері суда аз ериді н\е ерімейді.

Күкірттің сутекті қосылысы күкіртті сутек, ол көбінесе вулкан газдарында, табиғи шипалы сулардың құрамында кездеседі (Барлық Арасан) және органикалық заттар шірігенде бөлінеді. Күкіртті сутек қышқылы қышқылдарға тән барлық қасиеттерді көрсетеді:
1)активтік қатарында сутекке дейін тұрған металдармен әрекеттесіп сутегі бөледі: H₂S+Mg=MgS+Н₂↑
2) негіздік оксидтермен тұз және су: H₂S+ҒеО=FeS↓ + Н₂0
3) негіздермен тұз және су: H₂S + 2NaOH = Na₂S + 2Н₂0
4) тұзбен әрекеттескенде суда ерімейтін жаңа тұз және жаңа қышқыл түзіледі: H₂S + Pb(N0₃)₂ = PbSl + 2HN0₃
Бұл реакцияның жүру себебі PbS ерімейтін зат болғандықтан, көбінесе әлсіз қышқыл (H₂S) күшті қышқылды (HN0₃) оның тұзынан ығыстыра алмайды.

2Н⁺ + S^2- + Pb²⁺ + 2N0₃ = PbS↓ + 2Н⁺ + 2N0₃
Бұл реакцияның толық иондық теңдеуі.

Күкіртті сутек пен оның тұздарын анықтау үшін суда да, қышқылда да ерімейтін қара түсті PbS түзілу реакциясы қолданылады: Pb²⁺ + S² -> PbS↓ кыскартылған иондык теңдеуі. Басқа сульфидтерінің де түстері бар. Мысалы, ZnS - ақ, MnS - қызғылт. Тотығу-тотықсыздану реакцияларында күкіртті сутек қышқылы және оның тұздары тек тотықсыздандырғыш болады. Оның себебі кұрамындағы күкірт ең төмен тотығу дәрежесінде болады.

Азот. Жер қыртысындағы азоттың мөлшері 0.03%. Табиғатта азот дербес және қосылыстар күйінде кездеседі және негізгі қоры екі атомнан тұратын молекула түрінде ауа құрамында болады. Оның бейорганикалық қосылыстарының негізгілеріне натрий нитраты (чили селитрі), калий нитраты (үнді селитрі) жатады. Органикалық қосылыстар күйіндегі азоттың негізгі қоры барлық тірі ағзалардың ақуыздарында құрамына кіреді. Кезінде жанбайтын қасиетіне байланысты “тіршіліксіз” деп аталып кеткенімен азот тіршілікке өте керек элемент. Қалыпты температурада азот түссіз, иіссіз газ.Қайнау температурасы – 196 °C, қату температурасы – 210 °C. Су бір өлшем көлемінде (20 °C-та) 0.0154 көлем азот ериді, яғни азоттың суда ерігіштігі оттектің ерігігтігінен төмен. Ауадан аздап жеңіл болады.^[2]

Азот молекуласының атомдары өзара үш байланыспен тартылатындықтан, оларды бір-бірінен ажыратуға көп энергия керек. Сол себепті азот кәдімгі жағдайда тұрақты болып келеді де, литийден басқа ешқандай жай және күржелі затпен әрекеттеспейді. Химиялық белсенділігінің төмендіг жөнінен азот инертті газдардан кейінгі орынды иемденеді. Азотты қыздырса, көптеген металдармен әрекеттесіп, нитридтер түзеді. Бейметалдармен аса жоғары температурада ғана әрекеттеседі. Мысалы, оның оттекпен әрекеттесуі 3000-4000 °C-та басталады. Өнеркәсіпте азот ауаны сұйылту арқылы алынса, лабораториялық жағдайда аммоний нитритін немесе бихроматын қыздырып алады. Азот негізінен аммиак өндіруге, ал инертті болғандықтан, электр шамдарын толтыруға қолданылады.^[3] Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде азот II периодта,

V топтың негізгі топшасында орналасқан. Азоттан басқа ол топшаны, фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb және висмут Ві элементтері кұрайды. Қосылыс түзген кезде азот атомында бос d қабаты болмағандықтан 2s деңгейшесіндегі электрон жұбы ажырайды. Байланыс түзу үшін бір электрон электртерістілігі басымырақ элементке ауысып, азоттың тотығу дәрежесі +1, әрі қарай +2, +3, +4, +5-ке дейін. Бұл тізбеде N₂О мен NО тұз тұзбейтін оксидтер. Қалғандары қышқылдық оксидтер; оларға сәйкес қышқылдарының формулалары HNО₂ - азотты қышқыл, HNО₃ - азот кышқылы. Физикалық қасиеттері. Азот көлемі бойынша ауаның 78%-ын құрайды. Ол - түссіз, иіссіз, суда нашар еритін, ауадан сәл ғана жеңіл D (ауа) = 0,97,D (H₂) = 14 болатын, жануды қолдамайтын,тыныс алуға жарамсыз газ. Ауадағы 1 л азот газының массасы 1,25 г. Азот -196°С-та сұйылады, -210°С-та қатады (қар тектес). Құрылысы. Азот молекуласында екі азот атомы өзара үш еселі байланыспен байланысқан, сондықтан оның химиялық, белсенділігі төмен газ. Азот - 19б°С темп\да Сұйықка айналады.Ол тіпті күшті тотықтырғыш оттегімен де әрекеттеспейді, бірақ найзағай отында мына реакция жүреді: N₂ + О₂ = 2NO

Азоттың маңызды қосылыстары селитралар: NaNО₃ (чили селитрасы), KNO₃ (үнді селитрасы). Топырақта нитраттар күйінде кездеседі. Биологиялық маңызы. Азот нәруызды заттардың негізгі құрам бөлігі болғандықтан, тіршілік үшін аса маңызды элемент. Ауа азотын сіңіре алатын кейбір азот бактериялары болмаса, басқа тірі организмдер азотты қосылыс түрінде ғана сіңіре алады. Өсімдіктер топырақтан азотты нитрат және аммоний тұздары түрінде алады. Электрон беріп немесе қосып алып, -3 дәрежесі +5 түріндегі жай зат түзеді. Жануарлар организмінде азот мөлшері 1%-дан 10%-ға, ал малдың мүйізінде, жүнінде 15%-ға дейін жетеді. Азот адам денесінің 3%-ын құрайды.Адам азотты ауадан емес, азотты қосылысы бар тағамдар арқылы алады. "Нәруызсыз тіршілік жоқ, азотсыз нәруыз жоқ" деген қағидалы сөз осының дәлелі болса керек. Химиялық қасиеттері. Aзот химиялық реакцияларда әрі тотықтырғыш, әрі тотықсыздандырғыш. Азот оттегімен, фтормен

әрекеттескенде тотықсыздандырғыш болса; фосформен,

сутегімен,алюминиймен әрекеттескенде тотықтырғыш болады. Азот молекуласы өте берік болуына байланысты реакцияга түсу қабілеті төмен, химиялык енжар зат. Жоғары температура мен кысымда, өршіткі (катализатор) қатысында азот сутекпен тікелей әрекеттесіп, аммиак түзеді:N2 + 3H2 = 2NH3. Бос күйдегі азот оттекпен электр ұшқыны кезінде әрекеттеседі. Табиғатта бұл реакция найзағай жарқылдағанда жүреді: N2 + О2 = 2NO

Бөлме температурасында азот тотықтырғыш ретінде тек металл литиймен әрекеттеседі: N2 + 6Li = 2Li3N

Қыздырғанда басқа металдармен де осылайша әрекеттеседі: 3Mg + N2 = Mg3N2

Қолданылуы. Азот химиялық синтезде инертті атмосфера жасау үшін пайдаланылады. Тоңазытқышта,медицинада,

аммиак алу үшін қолданылады.^[4] Сұйық азот салқындаткыш жүйелер саласында кеңінен қолданылады. Азот, негізінен, аммиак алуға, одан әрі азот қышкылы және азот тыңайтқыштарын алу үшін қолданылады. Азотты салғырт (инертті) атмосфералық орта жасау үшін де пайдаланады (электр лампасын толтыруға, т.б.).

Азот молекуласы — берік қосылыс. Ол тотықтырғыш ретінде ерекше жағдайда металлдармен, сутекпен әрекеттеседі. Табиғатта азот бос күйінде кездеседі, ол ауаның негізгі құрам бөлігі. Селигралардың құрамында болады. Азот адам және жануарлар, өсімдіктер организмінде маңызды тіршілік процестерін жүзеге асыратын нәруыздың құрамына кіреді

Түрлері. Байланысқан азот — молекулалық азоттан басқа кез келген химиялық қосылыстың құрамына кіретін азот.

· Молекулалық азот - N₂ молекуласы түріндегі азот.

· Нәруыздық азот — нәруыз құрамындағы азот.

· Нитраттық азот - қосылыстардың құрамына нитротоп түрінде кіретін азот.

· Сіңімтал азот— өсімдіктер сіңіре алатын түрдегі азот.^[6]

HNO3 Азот қышқылы — күшті бір негізді қышқыл, түссіз сұйықтық. Азот фиксациясы. Азот фиксациясы — ауадағы азотты химиялық қосыЛыстар түзе байланыстыру процесі; ауадағы молекулалық азотты өсімдіктерге сіңімтал азотты қосылыстарға ауыстыру, табиғи жағдайда арнайы микроорганизм дердің көмегімен іске асады.^[6] Азоттау — металл бұйымдарының беткі қабатын азотпен қанықтыру процесі; олардың қаттылығын, жемірілуге тұрақтылығын және тозуға беріктігін арттыру үшін қолданылады. ^[ Азоттау (нитрлеу) — болат және титан

бұйымдарының сыртқы бетін қатайту және тот баспайтын ету үшін аммиакке салып (қызуы 480—650°С) азотқа қанықтыру процесі. Бұл процесті нитрлеу деп атайды.^[7].

Азоттың осксидтері — азоттың оттекпен қосылыстары. Азот тотығы(монооксид), NO — түссіз газ; қайнау t — 151,8^oС, балқу t — 163,6С; қосып алу, тотығу реакцияларына бейім. Азоттың шала тотығы (гемиоксид), N₂O — түссіз газ; қайнау t — 89,5^oС, балқу t — 102,4^oС. Сумен, қышқылмен, сілті ерітінділерімен әрекеттеспейді, тотықпайды. Медицинада наркоз (“шаттандырғыш газ”) ретінде пайдаланады. Азоттың қос тотығы (диоксид), NO₂ — қоңыр түсті газ, қайнау t — 21,15^oC, балқу t — 11,2^oС. Ол азот қышқылын өндіру үшін және сұйық ракета отыны мен қопарылғыш заттардың тотықтырғышы ретінде пайдаланылады. Азотты ангидрид, N₂O₃ — қоңыр қызғылт түсті газ, қайнау t — 13,5^oC; балқу t — 102^oС; сумен азотты қышқыл (HNO₂), сілтілермен нитриттер түзеді. Азот ангидриді, N₂O₅ — түссіз кристалл, сумен қосылып азот қышқылын (HNO₃) түзеді. Жалпы азот оксидтері — физиологиялық актив заттар. Сондықтан ағза үшін зиянды. Азот әр түрлі оксидтер түзеді: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅. N(I) және N(II) оксидтері тұз түзбейтін оксидтер, қалғандары қышқылдық оксидтер.

Азот (II) оксиді. Физикалық қасиеттері. Азот (II) оксиді - түссіз, иіссіз, оңай тотығып, азот (IV) оксидіне айналатын газ.

Алынуы. Tабиғатта найзағай отында мына реакция жүреді:N₂ + О₂ = 2NО; құрылымдық формуласы: N = 0. Өндірісте аммиакты тотықтыру арқылы алады:4NH₃ + 5O₂ = 6Н₂O

Зертханада:3Cu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4Н₂O

Азот (IV) оксиді. Физикалық қасиеттері.. Азот (IV) оксиді NO₂ - улы, қоңыр түсті, оңай димерленіп (N₂О₄) кететін газ. Суда жақсы ериді.2NО₂↔N₂О₄+Q

Алынуы. Өндірісте азот (II) оксидін тотықтыру арқылы азот (IV) оксиді алынады:2NО + О₂ = 2NО₂

Зертханада: Cu + 4HNО₃ = Cu(NО₃)₂ + 2NО₂↑ + 2H₂О

Оның құрылымдық формуласы: О = N = О

Химиялық қасиеттері. 1) 3NО₂ + Н₂О = 2HNО₃ + NO

2NО₂ + H₂О = HNО₂ + HNО₃.Азот (IV) оксиді сумен әрекеттескенде екі түрлі қышқыл түз\і: азотты ж\е азот қыш\ы. 2)2NО₂ + 2NaOH → NaNО₃ + NaNО₂ + Н₂О

Сілтімен әрекеттескенде осы қышқылдардың тұздары

- нитрит, нитрат түзіледі. Азот (IV) оксиді оттегінің қатысында сумен әрекеттесіп, азот қышқылын береді:

4NО₂ + О₂ + 2Н₂О = 4HNО₃.^[1]

Аммиа́к — NH₃, сутегі нитриді, қалыпты жағдайда - өткір иісті (мүсәтір спирті иісті) түссіз газ. Аммиак ауадан шамамен алғанда екі есе жеңіл. Аммиактың суда ерігіштігі жоғары - 1000 көлем суда 1200 көлем (0 °C кезінде) немесе 700 көлем (20 °C кезінде) NH₃ериді. Тоңазытқыш техникада R717 деген атауға ие, мұндағы R — Refrigerant (хладагент), 7 — хладагент типі (бейорганикалық қосылыс), 17 — молекулалық массасы. Алынуы. Лабораторияда қатты аммоний хлориді NH₄Cl мен сөндірілген әкті Са(ОН)₂ араластырып, қыздырып, аммиак алады.Реакция теңдеуі: 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O. Өндірісте аммиакты азот пен сутектен тікелей синтездеп алады. Физикалық қасиеттері. Аммиак — түссіз, өткір иісті, ауадан екі еседей жеңіл, тұншықтырғыш газ. Балқу температурасы - 77,8°С, қайнау температурасы - 33,4°С. Аммиак суда өте ерімтал, 1 көлем суда 700 көлем аммиак ериді. Аммиак суда ерігенде аммиак гидратын NH₃·H₂O түзеді. Аммиактың судағы ерітіндісі аммиак суы немесе мусәтір спирті деген атпен дәріханада сатылады. Химиялық қасиеттері. Аммиак суда ерігенде, темендегі тепе-теңдік іске асады: Аммиактың судағы ерітіндісі әлсіз негіздік қасиет көрсетеді. Себебі соңғы тепе-теңдік сол жаққа қарай көбірек ығысатындықтан, судағы ерітіндіде гидроксид ионы ОН- аз болады. Өздеріңе белгілі негіздерден аммоний гидроксидінің айырмашылығы — мұнда оң зарядты ион аммоний NH₄ болады.

Аммиак қышқылдармен әрекеттесіп, аммоний тұздарын түзеді. Мысалы, екі шыны таяқшаны алып, біріншісін — аммиак суына, екіншісін — концентрациялы тұз қыішқылына батырып, екі таяқшаны бір-біріне жақындатса, ақ түтін пайда болады. Ол — аммоний хлоридінің өте ұсақ кристалдары. Аммиак басқа да күшті қышқылдармен әрекеттесіп, аммоний тұздарын түзеді. Химиялық қасиеттері. Аммоний тұздарының басқа тұздарға ұқсас ортақ қасиетімен қатар ерекше қасиеттері де бар. Соның бірнешеуін қарастырайық.

Қолданылуы. Аммиактан минералдық тыңайтқыштар, дәрі-дәрмектер, қопарылғыш заттар, азот қышқылы және нитраттар өндіріледі, аммоний тұздары алынады (17-сурет). Аммиак төменгі қысымда (0,7—0,8 мПа) оңай сұйылады, ол буланғанда көп жылу сіңіретін қасиетіне сәйкес тоңазытқыш қондырғыларда реагент ретінде қолданылады.Аммоний нитраты мен аммоний сульфаты, аммоний гидро- фосфаттары тыңайтқыш ретінде кеңінен қолданылады. Аммоний хлориді: дәнекерлеуге, гальвани элементін даярлауға, ал аммоний гидрокарбонаты: кондитер, тамақ өнеркәсібінде қолданылады. Аммоний нитраты NH₄NO₃ мен алюминий және көмірдің коспасынан аммонал деп аталатын копарылғыш зат жасалынады.

Аммиак — өткір иісті, тұншықтырғыш газ. Өнеркәсіпте сутек пен азотты қосып, тікелей синтездеп, ал лабораторияда аммоний тұздарын сілтімен қосып қыздырып, аммиак алады. Аммиак суда жақсы еріп, аммоний гидроксидін, ал қышқылдармен реакцияға түсіп, аммоний тұздарын түзеді. Одан тыңайтқыштар — нитраттар, азот қышқылы, қопарылғыш заттар алынады. Аммоний тұздарының барлығы суда жақсы ериді. Оларды қыздырғанда, аммиак бөле ыдырайды. Аммоний тұздары азот қышқылын алуға, тыңайтқыштар өндіруге, қопарылғыш заттар жасауға қолданылады.

 

Азот қышқылы, HNO₃ — тұншықтырғыш, иісі бар, түссіз, сұйық зат. Таза күйінде тығыздық 1,51 г/см³. Ол — 42^oС-та мөлдір кристалға айналып қатады. Ауада су буымен майда тамшылар түзеп “түтіндейді”. Азот қышқылы жарық әсерінен біртіндеп ыдырайды: 4HNO₃=4NO₂+O₂+2H₂O. Бөлініп шыққан азоттың қос тотығы қышқылда еріп, оны қоңыр түске бояйды. Азот қышқылы аса өткір қышқыл, қуаты жоғары тотықтырғыш. Сұйытылған ерітіндісінде ол толық Н⁺ және NO₃— иондарына ыдырайды. Көптеген металл еместер азот қышқылында өзіне тиісті қышқылдар түзгенше тотығады. М\ы: күкірт азот қышқылмен қосып қайнатқан кезде күкірт қышқылына айналады. Азот қышқылы алтын, платина, тантал, родий, иридийден басқа

металдардың бәрімен әрекеттесіп, олардың нитраттарын немесе оксидтерін түзеді. 1 көлем азот және 3-4 көлем тұз қышқылынан тұратын қоспа “патша арағы” деп аталады. “Патша арағы” Азот қышқылмен әрекеттеспейтін металдардың кейбіреуін,соның ішінде алтын мен платинаны да ерітеді. Азот қыш\ы азот тыңайтқыштарын,

қопарылғыш заттар, бояулар тағы басқа заттар алу үшін қолданылады. Азот қыш\ң тұздары — нитраттар да суда жақсы ериді. Өндірісте азот қышқылын аммиакты оттегінің қатысуымен толықтыру арқылы алады. ^[1]

 

Фосфор қышқылы (ортофосфор