Davriy sistemaning IA guruhiga (birinchi guruhning asosiy kichik guruhi) metallar - litiy Li, natriy Na, kaliy K, rubidiy Rb, seziy Cs va fransiy Fr kiradi. An'anaga ko'ra, bu elementlar gidroksidi metallar (ishqoriy metallar) deb ataladi, chunki ularning oddiy moddalari suv bilan o'zaro ta'sirlashganda gidroksidi gidroksidi hosil qiladi. Oxirgi taniqli vakillari Ishqoriy metallar guruhining (Fr) radioaktiv elementidir va shuning uchun uning kimyoviy xossalari yaxshi tushunilmagan: uning eng uzoq umr ko'radigan izotopi 223 Fr ning yarimparchalanish davri atigi 22 minut.
Elektron formulalar, shuningdek ishqoriy metallarning ba'zi xususiyatlari quyidagi jadvalda keltirilgan:
| Mulk | Li | Na | TO | Rb | Cs | Fr |
| Yadro zaryadi Z | 3 | 11 | 19 | 37 | 55 | 87 |
| 2s1 | 3s1 | [Ar]4s1 | 5s1 | [Heh] 6s1 | 7s1 | |
| 0,152 | 0,186 | 0,227 | 0,248 | 0,265 | 0,270 | |
| Ion radiusi r ion *, nm | 0,074 | 0,102 | 0,138 | 0,149 | 0,170 | 0,180 |
| Hidratlangan radius ion, r ion, nm | 0,340 | 0,276 | 0,232 | 0,228 | 0,228 | - |
| Ionlanish energiyasi, kJ/mol: I 1 I 2 | 520,2 7298 | 495,8 4562 | 418,8 3052 | 403,0 2633 | 375,7 2234 | (380) (2100) |
| Elektromanfiylik | 0,98 | 0,93 | 0,82 | 0,82 | 0,79 | 0,70 |
IA guruhi bo'ylab pastga siljishda metall atomlarining radiusi (r met) ortadi, bu aslida barcha asosiy kichik guruhlarning har qanday elementlari uchun xosdir. K dan Rb ga, keyin esa Cs ga o'tishda radiusning nisbatan kichik o'sishi mos ravishda 3d va 4d pastki darajalarini egallash bilan bog'liq.
Ishqoriy metallarning ion radiusi metalldan sezilarli darajada kichikroq, bu bitta valentlik elektronning yo'qolishi bilan bog'liq. Shuningdek, ular muntazam ravishda Li + dan Cs + gacha ko'tariladi. Gidratlangan kationlarning o'lchamlari teskari yo'nalishda o'zgaradi, bu eng oddiy elektrostatik model doirasida tushuntiriladi. Eng kichik Li + ion qutbli suv molekulalarini boshqa gidroksidi metall kationlariga qaraganda yaxshiroq tortadi va eng qalin hidratsiya qobig'ini hosil qiladi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, suvli eritmada litiy kationi Li + 26 ta suv molekulasi bilan o'ralgan bo'lib, ulardan faqat 4 tasi litiy ioni (birinchi koordinatsion sfera) bilan bevosita aloqada. Shu sababli, suvli eritmalardan kristalli gidratlar shaklida ko'plab litiy tuzlari, masalan, xlorid, perxlorat va sulfat, shuningdek gidroksid ajralib chiqadi. LiCl·N 2 O xlorid 95 °S haroratda, LiOH·N 2 O - 110 ° S va LiClO 4 ·N 2 O - faqat 150 ° S dan yuqori haroratda suv yo'qotadi. Ishqoriy metall kationining ion radiusining oshishi bilan uning suv molekulalari bilan elektrostatik ta'sir qilish kuchi zaiflashadi, bu hidratsiya qobig'ining qalinligi va natijada gidratlangan ion radiusining pasayishiga olib keladi [M. (H 2 O) n ] (bu erda mos ravishda M + = Na +, K +, Rb +, Cs + uchun n = 17, 11, 10, 10).
SM atomining tashqi energiya darajasi yadro bilan zaif bog'langan bitta elektronni o'z ichiga oladi, bu I 1 ionlanish energiyasining past qiymatlaridan dalolat beradi. Ishqoriy metall atomlari deyarli barchasining bir qismi bo'lgan M + kationlarining hosil bo'lishi bilan osongina ionlanadi kimyoviy birikmalar bu elementlar. Barcha gidroksidi metallar uchun I 2 qiymatlari shunchalik yuqoriki, real sharoitlarda M 2+ ioni hosil bo'lmaydi. Ishqoriy elementlarning elektromanfiyligi past, ularning eng ko'p elektron manfiy elementlar (xlor, kislorod, azot) bilan birikmalari ion tuzilishga ega, hech bo'lmaganda kristall holat.
Li + ionining kichik radiusi va yuqori zaryad zichligi litiy birikmalarining o'xshash magniy birikmalariga o'xshashligi (diagonal o'xshashlik) va shu bilan birga boshqa gidroksidi metallarning birikmalaridan farq qilishi sababidir.
IIA guruhi elementlari
Elementlar davriy sistemasining IIA guruhiga berilliy Be, magniy Mg va to‘rtta ishqoriy yer metallari (ALHM) kiradi: kaltsiy Ca, stronsiy Sr, bariy Ba va radiy Ra, ularning oksidlari ilgari “erlar” deb ataladigan, suv bilan o‘zaro ta’sirlashganda ishqorlar hosil qiladi. . Radiy radioaktiv element (a-parchalanish, yarim yemirilish davri taxminan 1600 yil).
Ikkinchi guruh elementlarining elektron konfiguratsiyasi va ba'zi xususiyatlari quyidagi jadvalda ko'rsatilgan.
Atomlarning elektron tuzilishiga ko'ra, ikkinchi guruh elementlari ishqoriy metallarga yaqin. Ular to'ldirilgan olijanob gaz konfiguratsiyasiga ega
| Mulk | Bo'l | mg | Ca | Sr | Ba | Ra |
| Yadro zaryadi Z | 4 | 12 | 20 | 38 | 56 | 88 |
| Asosiy holatda elektron konfiguratsiya | 2s 2 | 3s 2 | 4s 2 | 5s 2 | 6s 2 | 7s 2 |
| Metall radiusi r met, nm | 0,112 | 0,160 | 0,197 | 0,215 | 0,217 | 0,223 |
| Ion radiusi r ion *, nm | 0,027 | 0,72 | 0,100 | 0,126 | 0,142 | 0,148 |
| Ionlanish energiyasi, kJ/mol: | 899,5 1757 14850 | 737,7 1451 7733 | 589,8 1145 4912 | 549,5 1064 4138 | 502,8 965 3619 | 509,3 979 3300 |
| Elektromanfiylik | 1,57 | 1,31 | 1,00 | 0,95 | 0,89 | 0,90 |
tashqi sathda ikkita s-elektron. Shu bilan birga, ular birinchi guruh elementlaridan Be-Mg-Ca-Sr-Ba qatorida kamayib, ionlanish energiyasining yuqori qiymatlari bilan farqlanadi. Bu tendentsiya bariydan radiyga o'tganda buziladi: Ba bilan solishtirganda Ra uchun P va I ning ortishi inert 6s 2 juftining ta'siri bilan izohlanadi.
Shuni ta'kidlash kerakki, ishqoriy metallar o'rtasidagi sezilarli farq bilan tavsiflanadi I 1 Va I 2 ikkinchi guruh elementlari uchun o'rtasida xuddi shunday sakrash kuzatiladi I 2 Va I 3 . Shuning uchun ham murakkab moddalardagi ishqoriy metallar faqat oksidlanish darajasini +1, ikkinchi guruh elementlari esa +2 ko'rsatadi. Yagona musbat oksidlanish darajasining mavjudligi va M 2+ ionlarining suvli muhitda qaytarilishining mumkin emasligi barcha s-blokli metallarga katta o'xshashlikni beradi.
Guruh bo'yicha xususiyatlarning o'zgarishi gidroksidi metallar misolida ko'rib chiqilgan umumiy naqshlarga amal qiladi. Ikkinchi davr elementi berilliy birinchi guruh elementi litiy kabi ikkinchi guruhning boshqa elementlaridan xossalari bilan sezilarli farq qiladi. Shunday qilib, Be 2+ ioni juda kichik ion radiusi (0,027 nm), yuqori zaryad zichligi va yuqori atomizatsiya va ionlanish energiyalari tufayli faqat gaz fazasida yuqori haroratda barqaror bo'ladi. Shuning uchun berilliyning ikkilik birikmalaridagi kimyoviy bog'lanish, hatto eng elektronegativ elementlar (kislorod, ftor) bilan ham yuqori kovalentlik darajasiga ega. Beriliyning suvli eritmalari kimyosi ham o'ziga xos xususiyatlarga ega: berilliyning birinchi koordinatsion sferasi faqat to'rtta ligandni o'z ichiga olishi mumkin ( 2+ , (Be(OH) 4 ] —), bu metallning kichik ionli radiusi bilan bog'liq va d-orbitallarning yo'qligi.
Ishqoriy tuproq metallari (Ca, Sr, Ba, Ra) elementlarning yagona oilasini tashkil qiladi, ular ichida ba'zi xossalari (gidratlanish energiyasi, tuzlarning eruvchanligi va issiqlik barqarorligi) ion radiusi oshishi bilan bir xilda o'zgaradi va ularning ko'pgina birikmalari izomorfdir.
IIIA guruh elementlari
IIIA guruh elementlari: bor B, alyuminiy Al, galliy Ga, indiy In va talliy Tl - bir nechta barqaror izotoplarga ega, bu toq atom raqamlariga ega bo'lgan atomlarga xosdir. ns 2 nr 1 asosiy holatdagi tashqi energiya darajasining elektron konfiguratsiyasi bitta juftlashtirilmagan elektronning mavjudligi bilan tavsiflanadi. Qo'zg'aluvchan holatda IIIA guruhi elementlarida uchta juftlashtirilmagan elektron mavjud bo'lib, ular sp 2 gibridlanishda bo'lib, uchta kovalent bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadilar. Bu atomlarni bitta bo'sh orbital bilan qoldiradi. Shuning uchun, IIIA guruh elementlarining ko'pgina kovalent birikmalari elektron juft qabul qiluvchilar (Lyuis kislotalari), ya'ni. donor-akseptor mexanizmi orqali to'rtinchi kovalent bog'lanishni hosil qilishi mumkin, bu esa o'z muhitining geometriyasini o'zgartiradi - u tekisdan tetraedral bo'ladi (sp 3 gibridlanish holati). Bor IIIA guruhining boshqa elementlaridan xossalari jihatidan juda farq qiladi. Bu yagona metall bo'lmagan, kimyoviy jihatdan inert va ftor, azot, uglerod va boshqalar bilan kovalent aloqalar hosil qiladi. Bor kimyosi kremniy kimyosiga yaqinroq, bu diagonal o'xshashlik. Alyuminiy atomlari va uning og'ir analoglari bo'sh d-orbitallarga ega va atomning radiusi ortadi. Galliy, indiy va talliy davriy jadvaldagi d-blokli metallarning orqasida joylashgan, shuning uchun ular ko'pincha o'tishdan keyingi elementlar deb ataladi. D-qobig'ini to'ldirish atomlarning ketma-ket qisqarishi bilan birga keladi; 3d qatorda u shunchalik kuchli bo'lib chiqadiki, to'rtinchi energiya darajasi paydo bo'lganda u radiusning o'sishini tenglashtiradi. d-siqilish natijasida alyuminiy va galiyning ion radiuslari yaqin, galiyning atom radiusi esa alyuminiynikidan ham kichikroq.
Talliy, qo'rg'oshin, vismut va poloniy uchun oksidlanish darajasi mos ravishda +1, +2, +3, +4 bo'lgan birikmalar eng barqaror hisoblanadi.
IIIA guruh elementlarining birikmalari uchun eng xarakterli oksidlanish darajasi +3 dir. Bor-alyuminiy-galiy-indiy-taliy qatorida bunday birikmalarning barqarorligi pasayadi, oksidlanish darajasi +1 bo'lgan birikmalarning barqarorligi, aksincha, ortadi. Ikkinchisining galoidlaridagi M-Halning bog'lanish energiyasi engil elementlardan M og'irroq elementlarga o'tganda kamayadi, oksidlar va gidroksidlarning amfoter xossalari katta asoslilik tomon siljiydi, kationlarning gidrolizga (suv bilan o'zaro ta'siri) moyilligi zaiflashadi.
Indiy va ayniqsa galiyning kimyosi odatda alyuminiynikiga juda yaqin. Bu metallarning quyi oksidlanish darajasidagi birikmalari (Ga 2 O, Ga 2 S, InCl va boshqalar). suvli eritmalar nomutanosib. Talliy uchun +1 holat, aksincha, 6s 2 elektron juftining inertligi tufayli eng barqaror hisoblanadi.
Alyuminiy III guruhning asosiy kichik guruhiga kiradi davriy tizim. Alyuminiy atomining tashqi energiya darajasida erkin p-orbitallar mavjud bo'lib, u hayajonlangan holatga o'tishga imkon beradi. Qo'zg'algan holatda alyuminiy atomi uchta kovalent bog' hosil qiladi yoki +3 oksidlanish darajasini ko'rsatadigan uchta valentlik elektrondan butunlay voz kechadi.
alyuminiy hisoblanadi Yer yuzidagi eng keng tarqalgan metall : uning massa ulushi ichida er qobig'i 8,8% ni tashkil qiladi. Tabiiy alyuminiyning asosiy qismi aluminosilikatlar tarkibiga kiradi - moddalar, ularning asosiy komponentlari kremniy va alyuminiy oksidlaridir.
Alyuminiy ochiq kumush-oq metall bo'lib, 600 ° S da eriydi, juda egiluvchan, simga osongina tortiladi va choyshab va folga ichiga o'raladi. Elektr o'tkazuvchanligi bo'yicha alyuminiy kumush va misdan keyin ikkinchi o'rinda turadi.
Oddiy moddalar bilan o'zaro ta'siri:
1) galogenlar bilan:
2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3
2) kislorod bilan:
4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3
3) oltingugurt bilan:
2Al + 3S = Al 2 S 3
4) azot bilan:
Alyuminiy vodorod bilan bevosita reaksiyaga kirishmaydi, lekin uning AlH3 gidridi bilvosita olingan.
Murakkab moddalar bilan o'zaro ta'siri:
1) kislotalar bilan:
2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2
2) ishqorlar bilan:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2
Agar NaOH qattiq holatda bo'lsa:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAlO 2 + 3H 2
3) suv bilan:
2Al + 6H2O = 2Al(OH) 3 + 3H2
Alyuminiy oksidi va gidroksidning xossalari: alyuminiy oksidi yoki alumina, Al 2 O 3 oq kukundir. Alyuminiy oksidni metallni yoqish yoki alyuminiy gidroksidni kaltsiylash orqali olish mumkin:
2Al(OH)3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O
Alyuminiy oksidi suvda amalda erimaydi. Ushbu oksidga mos keladigan Al (OH) 3 gidroksidi ammoniy gidroksid yoki ishqor eritmalarining alyuminiy tuzlari eritmalariga ta'sirida olinadi:
AlCl 3 + 3NH 3 H2O = Al(OH)3 + 3NH4Cl
Ushbu metalning oksidi va gidroksidi amfoter bular. ham asosiy, ham kislotali xususiyatlarni namoyon qiladi.
Asosiy xususiyatlar:
Al 2 O 3 + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2 O
2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
Kislota xossalari:
Al 2 O 3 + 6KOH + 3H 2 O \u003d 2K 3
2Al(OH) 3 + 6KOH = K 3
Al 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaAlO 2 + H 2 O
alyuminiy qabul qilish elektrolitik usul. Uni tuzlarning suvli eritmalaridan ajratib bo'lmaydi, chunki juda faol metall. Shuning uchun metall alyuminiy olishning asosiy sanoat usuli alyuminiy oksidi va kriolitni o'z ichiga olgan eritmaning elektrolizidir.
Metall alyuminiy sanoatda keng qo'llaniladi, ishlab chiqarish bo'yicha u temirdan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Alyuminiyning asosiy qismi qotishmalarni ishlab chiqarishga ketadi:
Duralumin - misni o'z ichiga olgan alyuminiy qotishmasi va yo'q ko'p miqdorda magniy, marganets va boshqa komponentlar. Duraluminlar engil, kuchli va korroziyaga chidamli qotishmalardir. Samolyot va mashinasozlikda qo'llaniladi.
magnalin - alyuminiy va magniyning qotishmasi. Samolyot va mashinasozlikda, qurilishda foydalaniladi. Korroziyaga chidamli dengiz suvi, shuning uchun u kemasozlikda qo'llaniladi. Silumin - kremniyni o'z ichiga olgan alyuminiy qotishmasi. Kasting uchun yaxshi. Ushbu qotishma avtomobilsozlik, samolyotsozlik va mashinasozlikda, nozik asboblar ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Alyuminiy egiluvchan metalldir, shuning uchun u radiotexnika mahsulotlarini ishlab chiqarishda va tovarlarni qadoqlashda ishlatiladigan yupqa folga tayyorlash uchun ishlatiladi. Simlar alyuminiy, kumush bo'yoqlardan yasalgan.
19-jadval - 3Ap / guruh elementlarining xarakteristikalari
Alyuminiy davriy sistemaning III guruhining asosiy kichik guruhiga kiradi. Asosiy holatdagi kichik guruh elementlarining atomlari tashqi elektron qobiqning quyidagi tuzilishiga ega: ns 2 np 1 . Atomlarning tashqi energiya darajasida erkin p-orbitallar mavjud bo'lib, ular atomlarning qo'zg'aluvchan holatga o'tishini ta'minlaydi. Qo'zg'aluvchan holatda bu elementlarning atomlari uchta kovalent bog'lanish hosil qiladi yoki +3 oksidlanish darajasini ko'rsatadigan uchta valent elektronni to'liq beradi.
Alyuminiy Yerdagi eng keng tarqalgan metalldir: uning er qobig'idagi massa ulushi 8,8% ni tashkil qiladi. Tabiiy alyuminiyning asosiy qismi aluminosilikatlar tarkibiga kiradi - moddalar, ularning asosiy komponentlari kremniy va alyuminiy oksidlaridir. Aluminosilikatlar ko'plab jinslar va gillarning bir qismidir.
Xususiyatlari: Al kumushsimon oq metall, eriydigan va engil metalldir. U yuqori plastiklikka, yaxshi elektr va issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Al reaktiv metalldir. Biroq, uning normal sharoitda faolligi, havo bilan aloqa qilganda, metall yuzasida hosil bo'lgan nozik oksidli plyonka mavjudligi sababli biroz kamayadi.
1. Metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'siri. Oddiy sharoitlarda alyuminiy xlor va brom bilan reaksiyaga kirishadi:
2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3
Qizdirilganda alyuminiy ko'plab metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'sir qiladi:
4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3
2Al + 3I 2 = 2AlI 3
2Al + N 2 = 2AlN
4Al + 3C \u003d Al 4 C 3
2. Suv bilan o'zaro ta'siri. Sirtdagi himoya oksidi plyonkasi tufayli alyuminiy suvda barqarordir. Biroq, bu plyonka olib tashlanganida, energetik o'zaro ta'sir sodir bo'ladi:
2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2
2. Kislotalar bilan o'zaro ta'siri. Alyuminiy xlorid va suyultirilgan sulfat kislotalar bilan o'zaro ta'sir qiladi:
2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2
2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2
Nitrat va konsentrlangan sulfat kislotalar alyuminiyni passivlashtiradi: bu kislotalar ta'sirida metall ustidagi himoya plyonka qalinligi ortadi va u erimaydi.
4. Ishqorlar bilan o'zaro ta'siri. Alyuminiy gidroksidi eritmalar bilan o'zaro ta'sirlanib, vodorodni chiqaradi va hosil qiladi murakkab tuz:
2Al + 6NaOH + 6H 2 O = 2Na 3 + 3H 2
5. Metall oksidlarini qayta tiklash. Alyuminiy ko'plab metall oksidlari uchun yaxshi qaytaruvchi vositadir:
2Al + Cr 2 O 3 \u003d Al 2 O 3 + 2Cr
8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe
alyuminiy oksidi va gidroksidi. Alyuminiy oksidi yoki alumina, Al 2 O 3 oq kukundir. Alyuminiy oksidni metallni yoqish yoki alyuminiy gidroksidni kaltsiylash orqali olish mumkin:
2Al(OH) 3 \u003d Al 2 O 3 + 3H 2 O
Alyuminiy oksidi suvda amalda erimaydi. Ushbu oksidga mos keladigan Al (OH) 3 gidroksidi ammoniy gidroksid yoki ishqor eritmalarining alyuminiy tuzlari eritmalariga ta'sirida olinadi:
AlCl 3 + 3NH 3 ∙ H 2 O \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl
Ushbu metallning oksidi va gidroksidi amfoterdir, ya'ni. ham asosiy, ham kislotali xususiyatlarni namoyon qiladi.
Asosiy xususiyatlar:
Al 2 O 3 + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2 O
2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
Kislota xossalari:
Al 2 O 3 + 6KOH + 3H 2 O \u003d 2K 3
2Al(OH) 3 + 6KOH = K 3
Al 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaAlO 2 + H 2 O
Ishlab chiqarish. Alyuminiy elektrolitik usulda ishlab chiqariladi. Uni tuzlarning suvli eritmalaridan ajratib bo'lmaydi, chunki juda faol metalldir. Shuning uchun metall alyuminiy olishning asosiy sanoat usuli alyuminiy oksidi va kriolitni o'z ichiga olgan eritmaning elektrolizidir.
Ilova. Metall alyuminiy sanoatda keng qo'llaniladi, ishlab chiqarish bo'yicha u temirdan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Alyuminiyning asosiy qismi qotishmalarni ishlab chiqarishga ketadi:
Duralumin - mis va oz miqdorda magniy, marganets va boshqa komponentlarni o'z ichiga olgan alyuminiy qotishmasi. Duraluminlar engil, kuchli va korroziyaga chidamli qotishmalardir. Samolyot va mashinasozlikda qo'llaniladi.
Magnalin alyuminiy va magniyning qotishmasidir. Samolyot va mashinasozlikda, qurilishda foydalaniladi. Dengiz suvida korroziyaga chidamli, shuning uchun u kemasozlikda qo'llaniladi.
Silumin - kremniyni o'z ichiga olgan alyuminiy qotishmasi. Kasting uchun yaxshi. Ushbu qotishma avtomobilsozlik, samolyotsozlik va mashinasozlikda, nozik asboblar ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
Alyuminiy egiluvchan metalldir, shuning uchun u radiotexnika mahsulotlarini ishlab chiqarishda va tovarlarni qadoqlashda ishlatiladigan yupqa folga tayyorlash uchun ishlatiladi. Simlar alyuminiy, kumush bo'yoqlardan yasalgan.
Professional diqqat bilan topshiriqlar
1. Ildiz ekinlarini yuvgandan keyin teridan tozalash uchun ular sodali suvning qaynoq eritmasi (W = 4%) bilan kuydiriladi. Oshqozon sharbatida xlorid kislotaning ko'pligi bilan hayvonlar pishirish soda eritmasi bilan oziqlanadi. Ushbu moddalarning formulalarini yozing. Natriy va kaliy tuzlarini qishloq xo'jaligi amaliyotida, kundalik hayotda qo'llashning boshqa sohalarini ayting.
2. Kaliy yodid hayvonlarni mikroelementlar bilan oziqlantirish va olma daraxtlaridagi ortiqcha gullarni olib tashlash uchun keng qo'llaniladi. Kaliy yodidni olish reaksiyasi tenglamasini yozing, oksidlovchi va qaytaruvchini ko'rsating.
3. Nima uchun dalalarni o'g'itlash uchun yog'och kuli (kul tarkibida K + kaliy ionlari va karbonat - CO 3 2- ionlari mavjud) bino ichida yoki soyabon ostida saqlash tavsiya etiladi? Kul namlanganda sodir bo'ladigan reaksiyalar tenglamalarini yozing.
4. Tuproqning juda ko'p kislotaliligi o'simlikka zararli ta'sir ko'rsatadi. Bunday holda, tuproqni ohaklashni amalga oshirish kerak. Tuproqqa CaCO 3 ohaktoshining kiritilishi kislotalilikni pasaytiradi. Bu holatda sodir bo'ladigan reaksiya tenglamasini yozing.
5. Tuproqning kislotaligi superfosfat kiritilishidan o'zgarmaydi. Biroq, ortiqcha fosfor kislotasini o'z ichiga olgan superfosfatning kislotaligi o'simliklar uchun zararli. Uni zararsizlantirish uchun CaCO 3 qo'shiladi. Ca (OH) 2 ni qo'shish mumkin emas, chunki superfosfat o'simliklar hazm qilish qiyin bo'lgan birikmaga aylanadi. Tegishli reaksiyalar tenglamalarini yozing.
6. Don, meva va sabzavotlarning zararkunandalariga qarshi kurashish uchun xonaning 1 m 3 uchun 35 g miqdorida xlor ishlatiladi. Xonaning 300 m 3 maydonini shu tuzning eritmasini elektroliz qilish natijasida olingan xlor bilan ishlov berish uchun etarli bo'lgan natriy xloridning massasini hisoblang.
7. Har 100 tsentner ildiz ekinlari va qand lavlagi tepalari uchun tuproqdan taxminan 70 kg kaliy oksidi chiqariladi. Massa ulushi 0,56 bo'lgan kaliy xloridni o'z ichiga olgan silvinit KCl Na Cl ning qanday massasi bu yo'qotishlarni qoplashi mumkin?
8. Kartoshkani boqish uchun massa ulushi 0,04 bo'lgan kaliy xlorid eritmasi ishlatiladi. 20 kg bunday eritmani olish uchun zarur bo'lgan kaliyli o'g'it (KCl) massasini hisoblang.
9. O’simliklarni oziqlantirish uchun ozuqa eritmasini olishda 400 ml suvga 1 g KNO 3, 1 g MgSO 4, 1 g KH 2 PO 4, 1 g Ca (NO 3) 2 olinadi. Olingan eritmadagi har bir moddaning massa ulushini (%) hisoblang.
10. Nam donni parchalanishdan saqlash uchun uni natriy gidrosulfat NaHSO 4 bilan ishlanadi.120 g natriy gidroksidni sulfat kislota eritmasi bilan reaksiyaga solishdan olingan natriy gidrosulfatning massasini hisoblang.
11. Qaysi o'g'itda kaliy ko'proq bo'ladi: kaliy nitrat (KNO 3), kaliy (K 2 CO 3) yoki kaliy xlorid (KCl)?
12. Kaltsiy siyanamid paxta terimidan oldin terini mexanik terish paytida barglarini tozalash uchun ishlatiladi. Kaltsiy, uglerod va azotning massa ulushlari mos ravishda 0,5 ga teng ekanligini bilib, ushbu birikmaning formulasini toping; 0,15; 0,35.
13. Chorvachilikda chorva uchun ozuqa sifatida ishlatiladigan yog’och kulini tahlil qilganda 70 g kulda 18,4 g kalsiy, 0,07 g fosfor va 2,3 g natriy borligi aniqlandi. Belgilangan ustki kiyimdagi har bir elementning massa ulushini (%) hisoblang.
14. Agar gektariga 4 t CaO miqdorida ohaklash ishlari olib borilgan bo'lsa, 30 gektarga 90% kaltsiy karbonat bo'lgan ohaktosh qancha miqdorda qo'llanilishi kerak.
15. Bular: a) sof ammoniy nitrat, b) tarkibida 33% kaliy bo'lgan texnik silvinit. Ushbu materiallarni aralashtirish orqali 15% azotli bir tonna azot-kaliyli o'g'it olish kerak. Ikkala materialni qanday miqdorda aralashtirish kerak va bunday aralashmada qancha kaliy bo'ladi?
4.9 Bo'lim: Asosiy o'tish metallari
Maqsad: Ikkilamchi kichik guruh metallari va ularning birikmalarini xossalarini o'rganish
O'tish metallari davriy tizimning ikkilamchi kichik guruhlari elementlaridir.
O'sish bilan atom massasi elementlarning metall xususiyati kuchayadi. Bor metall bo'lmagan, qolgan elementlar (alyuminiyning kichik guruhi) metallardir. Bor boshqa elementlardan xossalari bo'yicha sezilarli darajada farq qiladi va uglerod va kremniyga ko'proq o'xshaydi. Qolgan elementlar past eriydigan metallar, In va Tl - juda yumshoq.
Jismoniy xususiyatlar III guruhning asosiy kichik guruhining elementlari
Guruhning barcha elementlari uch valentli , lekin atom raqamining ortishi bilan valentlik 1 xarakterli bo'ladi(Tl asosan bir valentli).
B-Al-Ga-In-Tl qatorida R(OH) 3 gidroksidlarining kislotaligi pasayadi va asosliligi ortadi. H 3 BO 3 - kislota, Al (OH) 3 va Ga (OH) 3 - amfoter asoslar, In (OH) 3 va Tl (OH) 3 - tipik asoslar. TlOH kuchli asosdir.
Keling, faqat ikkita elementning xususiyatlarini ko'rib chiqaylik: batafsilroq - amalda juda keng qo'llaniladigan p-metallarning tipik vakili sifatida alyuminiy va sxematik ravishda - "yarim metallar" vakili sifatida va nisbatan anomal xususiyatlarni ko'rsatadigan bor. kichik guruhning barcha boshqa elementlari.
Alyuminiy Yerdagi eng keng tarqalgan metall (barcha elementlar orasida 3-oʻrin; yer qobigʻi tarkibining 8% ni tashkil qiladi). Tabiatda erkin metal sifatida uchramaydi; alumina (Al 2 O 3), boksit (Al 2 O 3 xH 2 O) tarkibiga kiradi. Bundan tashqari, alyuminiy gil, slyuda va dala shpati kabi jinslarda silikatlar sifatida topiladi.
Alyuminiy bitta barqaror izotopga ega, bor, ikkita: 19,9% va 80,1%.
qabul qilish;
1. AlCl 3 eritmasining elektrolizi:
2AlCl 3 \u003d 2Al + 3Cl 2
2. Asosiy sanoat usuli Al 2 O 3 (alyuminiy oksidi) eritmasini 3NaF AlF 3 kriolitda elektroliz qilishdir:
2Al 2 O 3 \u003d 4AI + 3O 2
3. Vakuumli termal:
AlCl 3 + ZK \u003d Al + 3KCl
Jismoniy xususiyatlar.
Erkin shakldagi alyuminiy yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan kumush-oq metalldir. Alyuminiy past zichlikka ega - temir yoki misdan taxminan uch baravar kamroq va ayni paytda u bardoshli metalldir.
Bor bir nechta allotropik modifikatsiyalarda mavjud. Amorf bor - to'q jigarrang kukun. Kristalli bor - kulrang-qora, metall nashrida. Qattiqligi bo'yicha kristalli bor barcha moddalar orasida ikkinchi (olmosdan keyin) o'rinda turadi. Bor xona haroratida yaxshi o'tkazmaydi. elektr toki; xuddi kremniy kabi yarimo'tkazgich xususiyatlariga ega.
Yuzaki alyuminiy odatda Al 2 O 3 oksidining kuchli plyonkasi bilan qoplanadi, bu bilan o'zaro ta'sir qilishiga to'sqinlik qiladi muhit. Agar bu plyonka olib tashlansa, metall suv bilan kuchli reaksiyaga kirishishi mumkin:
2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + ZN 2.
Talaş yoki kukun shaklida u havoda yorqin yonib, ko'p miqdorda issiqlik chiqaradi:
2Al + 3/2O 2 = Al 2 O 3 + 1676 kJ.
Bu holat aluminotermiya yordamida ularning oksidlaridan bir qancha metallarni olish uchun ishlatiladi. Bu oksidlarning hosil bo'lish issiqligi Al 2 O 3 hosil bo'lish issiqligidan kamroq bo'lgan metallarni chang alyuminiy bilan qaytarilishiga shunday nom berilgan, masalan:
Cr 2 O 3 + 2Al \u003d 2Cr + Al 2 O 3 + 539 kJ.
Bor, alyuminiydan farqli o'laroq, kimyoviy jihatdan inert (ayniqsa kristalli). Shunday qilib, u kislorod bilan faqat juda yuqori haroratlarda (> 700 ° C) borik angidrid B 2 O 3 hosil bo'lishi bilan reaksiyaga kirishadi:
2V + ZO 2 \u003d 2V 2 O 3,
Bor hech qanday sharoitda suv bilan reaksiyaga kirishmaydi. Bundan ham ko'proq yuqori harorat(> 1200 ° C) azot bilan o'zaro ta'sir qiladi, bor nitridi beradi (o'tga chidamli materiallar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi):
Bor xona haroratida faqat ftor bilan reaksiyaga kirishadi, xlor va brom bilan reaktsiyalar faqat kuchli isitish bilan davom etadi (mos ravishda 400 va 600 ° C); Bularning barchasida u BHal 3 trigalidlarini hosil qiladi - havoda bug'langan, suv bilan oson gidrolizlanadigan uchuvchi suyuqliklar:
2B + 3Hal 2 = 2BHal 3.
Gidroliz natijasida ortoborik (borik) kislota H 3 BO 3 hosil bo'ladi:
BHal 3 + 3H 2 O \u003d H 3 BO 3 + ZHNal.
Bordan farqli o'laroq, alyuminiy allaqachon xona haroratida u barcha halogenlar bilan faol reaksiyaga kirishib, galogenidlarni hosil qiladi. Qizdirilganda oltingugurt (200 ° C), azot (800 ° C), fosfor (500 ° C) va uglerod (2000 ° C) bilan o'zaro ta'sir qiladi:
2Al + 3S \u003d Al 2 S 3 (alyuminiy sulfid),
2Al + N 2 = 2AlN (alyuminiy nitridi),
Al + P = AlP (alyuminiy fosfidi),
4Al + 3C = Al 4 C 3 (alyuminiy karbid).
Bu birikmalarning barchasi alyuminiy gidroksidi va shunga mos ravishda vodorod sulfidi, ammiak, fosfin va metan hosil bo'lishi bilan to'liq gidrolizlanadi.
Alyuminiy har qanday konsentratsiyadagi xlorid kislotada oson eriydi:
2Al + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + ZN 2.
Sovuqda konsentrlangan sulfat va nitrat kislotalar alyuminiyga ta'sir qilmaydi. Alyuminiy qizdirilganda vodorodni chiqarmasdan bu kislotalarni kamaytirishga qodir:
2Al + 6H 2 SO 4 (konk) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O,
Al + 6HNO 3 (konc) = Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.
Suyultirilgan sulfat kislotada alyuminiy vodorod chiqishi bilan eriydi:
2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.
Suyultirilgan nitrat kislotada reaksiya nitrat oksidi (II) chiqishi bilan davom etadi:
Al + 4HNO 3 \u003d Al (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.
Alyuminiy ishqorlar va gidroksidi metall karbonatlarning eritmalarida tetragidroksoalyuminatlar hosil bo'lishi bilan eriydi:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na [Al (OH) 4] + 3H 2.
Oksidlovchi moddalar bo'lmagan kislotalar bor bilan reaksiyaga kirishmaydi va faqat konsentrlangan HNO 3 uni borik kislotasiga oksidlaydi:
B + HNO 3 (konk) + H 2 O \u003d H 3 BO 3 + YO'Q
Oksidlanish darajasi +3 bo'lgan birikmalar. Borning eng muhim birikmalari gidridlar, galogenidlar, oksidlar, borik kislotalari va ularning tuzlaridir.
Bor oksidi- B 2 O 3 - rangsiz mo'rt shishasimon massa, kislotali oksid, ortoborik kislota hosil qilish uchun suvni kuchli bog'laydi:
B 2 O 3 + 3H 2 O \u003d 2H 3 BO 3
H 3 BO 3 juda zaif monobazik kislota bo'lib, uning kislotali xususiyatlari vodorod kationini yo'q qilish tufayli emas, balki gidroksid anionining bog'lanishi tufayli namoyon bo'ladi:
H 3 BO 3 + H 2 O H + + -; pKa = 9,0
Borik kislota qizdirilganda asta-sekin suvni yo'qotib, avval metabolik kislota, keyin esa bor oksidini hosil qiladi:
H 3 BO 3 ¾® HBO 2 ¾® B 2 O 3
Ishqorlar bilan o'zaro ta'sirlashganda u tetraboratlar - gipotetik tetrabor kislotaning tuzlarini hosil qiladi:
4H 3 BO 3 + 2NaOH \u003d Na 2 B 4 O 7 + 7H 2 O
Ko'pgina tuzlar - boratlar - s-elementli boratlar bundan mustasno, suvda erimaydi. Boshqalardan ko'ra ko'proq natriy tetraborat Na 2 B 4 O 7 ishlatiladi. Boratlarning aksariyati polimerik bo'lib, ular eritmalardan kristalli gidratlar shaklida ajratiladi. Polimerik borik kislotalarni eritmadan ajratib bo'lmaydi, chunki ular oson gidratlanadi. Shuning uchun kislotalar poliboratlarga ta'sir qilganda, odatda borik kislotasi chiqariladi ( bu reaksiya kislota hosil qilish uchun ishlatiladi):
Na 2 B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O \u003d 4H 3 BO 3 + Na 2 SO 4
Suvsiz metaboratlar bor oksidi yoki borik kislotasini metall oksidlari bilan birlashtirish orqali olinadi:
CaO + B 2 O 3 \u003d Ca (BO 2) 2
Eng muhim alyuminiy birikmalari alyuminiy oksidi va alyuminiy gidroksiddir.
Alyuminiy oksidi Al2O3 suvda erimaydigan oq rangga chidamli kristall moddadir. IN laboratoriya sharoitlari alyuminiy oksidi alyuminiyni yoqish yoki alyuminiy gidroksidni termal parchalash yo'li bilan qazib olinadi:
4Al + 3O2 → 2Al2O3
2Al (OH) 3 → Al2O3 + 3H2O.
Alyuminiy oksidning kimyoviy xossalari amfoterdir. U kislotalar bilan reaksiyaga kirishib, asosiy oksidlarning xossalarini ko'rsatadi:
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O.
Ishqorlar bilan reaksiyaga kirishib, kislotali oksidlarning xossalarini namoyon qiladi. Ishqoriy eritmalarda kompleks birikmalar hosil bo'ladi:
Al2O3 + 2KOH + 3H2O = 2K.
Eritilganda metaalyuminiy kislotaning tuzlari hosil bo'ladi, masalan, kaliy metaalyuminati:
Al2O3 + 2KOH→2KAlO2 + H2O.
Alyuminiy oksidining (korund) tabiiy kristalli modifikatsiyasi qo'llaniladi TURLI fan va ishlab chiqarish sohalari. Ruby, masalan, nozik mexanizmlar uchun ishlaydigan toshlarni tayyorlash uchun materialdir. Korund kristallari lazerlarning ishchi organlaridir. Yaqut va sapfir zargarlik buyumlarini bezash uchun ishlatiladi. Alyuminiy oksidi zumradning asosiy komponenti - abraziv materialdir. Alyuminiy oksidining refrakterligi va korroziyaga chidamliligi uning issiqlikka chidamli kimyoviy idishlar, shisha pechlarni yotqizish uchun g'isht ishlab chiqarish uchun ishlatilishini oldindan belgilab beradi.
Alyuminiy gidroksid Al (OH) 3 oq rangdagi suvda erimaydigan kristall moddadir. Laboratoriyada alyuminiy gidroksid qazib olinadi eruvchan alyuminiy tuzlari gidroksidi eritmalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, masalan:
AlCl3 + 3KOH \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3KCl.
Olingan alyuminiy gidroksid jelatinli cho'kma ko'rinishiga ega.
Alyuminiy gidroksid amfoter xususiyatga ega va kislotalarda ham, ishqorlarda ham eriydi:
Al (OH) 3 + 3HCl →AlCl3 + 3H2O
Al (OH) 3 + NaOH → Na.
Alyuminiy gidroksidni natriy gidroksid bilan eritganda, natriy metaalyuminat hosil bo'ladi:
Al (OH) 3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O.
Alyuminiy gidroksidning kislotalar bilan reaksiyaga kirishish qobiliyati terapiyada qo'llaniladi. ning bir qismidir dorilar Ular kislotalilikni kamaytirish va yurak urishini kamaytirish uchun ishlatiladi.
Bariy xlorid bilan reaksiya. Borat ionlari, suvli eritmalarda bariy xlorid bilan o'zaro ta'sirlashganda, bariy metaborati Ba (BO 2) ning oq kristalli cho'kmasini hosil qiladi.
Alyuminiy kationi Al 3+ ning analitik reaksiyalari
1. Ishqorlar bilan reaksiyasi:
A1 3+ + 3 OH→A1(OH) 3 ↓ (oq)
2. Kobalt nitrat bilan reaksiya -tenar ko'k hosil bo'lishi.
Thenar ko'k alyuminiy va kobalt ko'kning aralash oksidi.
2 A1 2 (SO 4) 3 + 2 Co (NO 3) 2 -tT-> 2 Co (A1O 2) 2 + 4 NO 2 + 6 SO 3 + O 2.
Bor nopok mikroelement bo'lib, uning inson tanasidagi massa ulushi 10 ga teng -5 %. Bor asosan o'pkada (0,34 mg), qalqonsimon bezda (0,30 mg), taloqda (0,26 mg), jigarda, miyada (0,22 mg), buyraklarda, yurak mushaklarida (0,21 mg) to'plangan. Borning biologik ta'siri hali yetarlicha o'rganilmagan. Bor tish va suyaklarda, aftidan, borik kislotasining metall kationlari bilan kam eriydigan tuzlari shaklida mavjudligi maʼlum.
8950 0
14-guruhga C, Si, Ge, Sn, Pb kiradi (1 va 2-jadvallar). 3A kichik guruhining elementlari kabi, bu tashqi qobiqning o'xshash elektron konfiguratsiyasiga ega p-elementlar - s 2 p 2. Guruh bo'ylab pastga siljiganingizda, atom radiusi ortadi, bu atomlar orasidagi bog'lanishning zaiflashishiga olib keladi. Tashqi atom qobiqlari elektronlarining delokalizatsiyasining kuchayishi tufayli elektr o'tkazuvchanligi bir xil yo'nalishda oshadi, shuning uchun elementlarning xossalari metall bo'lmagandan metallga o'zgaradi. Olmos shaklidagi uglerod (C) izolyator (dielektrik), Si va Ge yarim metallar, Sn va Pb metallar va yaxshi o'tkazgichlardir.
1-jadval. 14-guruh metallarining ayrim fizik-kimyoviy xossalari
|
|
Ism |
Ishora qiladi, da. vazn |
Elektron formula |
Radius, pm |
Asosiy izotoplar (%) |
|
|
Uglerod Uglerod [latdan. uglerod - ko'mir] |
kovalent 77 qo'sh aloqa bilan 67, bilan uch tomonlama bog'lanish 60 |
14 C (izlar) |
||||
|
Silikon Silikon [latdan. silis - chaqmoqtosh] |
atom 117, kovalent 117 | |||||
|
Germanium Germanium [lot.dan. Germaniya] |
3d 10 4s 2 4p 2 |
atom 122,5, kovalent 122 | ||||
|
Qalay qalay [anglo-saksdan. qalay, lat. stannum] |
4d 10 5s 2 5p 2 |
atom 140,5, kovalent 140 | ||||
|
Qo'rg'oshin qo'rg'oshin [Anglo-saksdan. qoʻrgʻoshin, lat. plumbum] |
4f 14 5d 10 6s 2 6p 2 |
atom 175, kovalent 154 |
Ushbu guruhning barcha elementlari oksidlanish darajasi +4 bo'lgan birikmalar hosil qiladi. Guruhning pastki qismiga o'tganda bu birikmalarning barqarorligi pasayadi, ikki valentli birikmalarda bo'lgani kabi, aksincha, bunday harakat bilan ortadi. Barcha elementlardan tashqari Si, shuningdek, valentligi +2 bo'lgan birikmalar hosil qiladi, bu esa " inert juftlik effekti»: tashqi juftlikni tortib olish orqali s-tashqi elektronlarning yomonroq himoyalanishi tufayli elementlarning ichki elektron qobig'iga kirishi d- Va f-elektronlarga nisbatan s- Va R-guruhning quyi a'zolarining yirik atomlarining ichki qobiqlarining elektronlari.
Ushbu guruh elementlarining xususiyatlari ularni kemalar uchun yosunlarga qarshi qoplamalar (AP) sifatida ishlatishga imkon berdi. Birinchi bunday qoplamalar ishlatilgan Pb, keyin murojaat qila boshladi sn(uglerod polimeri bilan bog'langan bis-tributil organotin radikali shaklida). Ekologik sabablarga ko'ra, 1989 yilda bulardan, shuningdek, PPdagi boshqa zaharli metallardan foydalanish ( Hg, Cd, As) taqiqlangan, organosilikon polimerlar asosidagi PP bilan almashtirilgan.
2-jadval. 14-guruh metallarining organizmdagi tarkibi, toksik (TD) va o'ldiradigan dozalari (LD)
|
|
Yer qobig'ida (%) |
Okeanda (%) |
Inson tanasida | ||||
|
O'rtacha (tana og'irligi 70 kg) |
Qon (mg/l) |
||||||
|
odatda toksik emas, lekin CO va CN siyanidlari shaklida u juda zaharli |
|||||||
|
(0,03-4,09)x10 -4 |
Toksik bo'lmagan |
||||||
|
(0,07-7)x10 -10 |
Toksik bo'lmagan |
||||||
|
(2,3-8,8)x10 -10 |
(0,33-2,4)x10 -4 |
TD 2 g, LD nd, bir oz organotin. birikmalar juda zaharli hisoblanadi |
|||||
|
(0,23-3,3)x10 -4 |
TD 1 mg, LD 10 g |
||||||
Uglerod (C) - deb atalmish barcha boshqa elementlardan farq qiladi katenatsiya, ya'ni uning atomlari bir-biri bilan uzun zanjir yoki halqalarda bog'langan birikmalar hosil qilish qobiliyati. Bu xususiyat chaqirilgan millionlab birikmalarning hosil bo'lishini tushuntiradi organik, kimyoning alohida bo'limiga bag'ishlangan - organik kimyo.
Uglerodning katenatsiya qilish qobiliyati bir necha xususiyatlar bilan izohlanadi:
Birinchidan, kuch ulanishlar C - C. Shunday qilib, bu bog'lanishning o'rtacha entalpiyasi taxminan 350 kJ / mol ni tashkil qiladi, aloqa entalpiyasi esa Si - Si— atigi 226 kJ/mol.
Ikkinchidan, uglerod atomlarining noyob qobiliyati gibridlanish: ta'lim 4 sp Tetraedral yo'nalishga ega 3 ta orbital (oddiy kovalent bog'lanishni ta'minlaydi) yoki 3 ta sp Bir xil tekislikda yo'naltirilgan 2 ta orbital (qo'sh bog'lanish hosil bo'lishini ta'minlaydi) yoki 2 sp-chiziqli orientatsiyaga ega bo'lgan orbitallar (uchlik bog'lanishlar hosil bo'lishini ta'minlaydi).
Shunday qilib, uglerod 3 turdagi muvofiqlashtirish muhitini yaratishi mumkin: chiziqli ikki va uch atomli molekulalar uchun, elementning CN 2 bo'lsa, tekislik uchburchak grafit molekulalari, fullerenlar, alkenlar, karbonil birikmalari, benzol halqasi uchun CN 3 bo'lsa va tetraedral CN = 4 bo'lgan alkanlar va ularning hosilalari uchun.
Tabiatda uglerod allotropik, ya'ni turli strukturaviy shakllarda (grafit, olmos, fullerenlar), shuningdek, ohaktosh va uglevodorod xomashyosi (ko'mir, neft va gaz) shaklida uchraydi. Poʻlat eritishda koks, bosmaxonada qora uglerod, suv, shakar va boshqalarni tozalashda faollashgan koʻmir shaklida qoʻllaniladi.
2010 yilda noyob shaklni o'rganish uchun fizika bo'yicha Nobel mukofoti berildi FROM- grafen. Laureatlar - rossiyaliklar - A. Geim va K. Novoselovlar ushbu materialni grafitdan olishga muvaffaq bo'lishdi. Bu ikki o'lchovli kristall, ya'ni u C atomlarining panjarasiga o'xshaydi bir atom qalinligi, to'lqinsimon tuzilish, bu kristalning barqarorligini ta'minlaydi. Uning xususiyatlari juda istiqbolli: u hozirda ma'lum bo'lgan eng nozik shaffof materialdir, bundan tashqari, u juda kuchli (po'latdan taxminan 200 baravar kuchli), elektr va issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Xona haroratida elektr qarshilik barcha ma'lum o'tkazgichlar orasida eng kichigi. Yaqin kelajakda grafen ultra yuqori tezlikda ishlaydigan kompyuterlar, tekis panelli ekranlar va quyosh panellari, shuningdek, bir nechta gaz molekulalariga javob beradigan sezgir gaz detektorlarini yaratish uchun ishlatiladi. Uni qo'llashning boshqa sohalari bundan mustasno emas.
Oksid shaklida ( SO) va siyanidlar ( CN-) uglerod juda zaharli, chunki u nafas olish jarayonlarini buzadi. Ushbu birikmalarning biologik ta'sir qilish mexanizmlari har xil. Sianid nafas olish fermentini inhibe qiladi sitoxrom oksidaza tez aloqa qilish Xi- nafas olish zanjirining oxirida elektron oqimini blokirovka qiluvchi fermentning faol markazi. SO, Lyuis asosi bo'lib, atom bilan bog'lanadi Fe ga nisbatan gemoglobin molekulasi kuchliroqdir O 2 , shakllantirish karbonilgemoglobin bog'lash va tashish qobiliyatidan mahrum O 2. Qobiliyat SO bilan havolalar hosil qiladi d-oksidlanish darajasi past bo'lgan metallar turli xil karbonil birikmalar hosil bo'lishiga olib keladi. Misol uchun, Fe juda zaharli moddada - psitakarbopile Fe(CO) 5 nol oksidlanish darajasiga ega va kompleksda [ Fe(CO) 4 ] 2- oksidlanish darajasi -2 (1-rasm).
Guruch. bitta.
Bilan komplekslarda past oksidlanish holatida metall atomini barqarorlashtirish SO uglerodning past yotqizilgan tuzilishi tufayli tashqariga chiqish qobiliyati tufayli R*-orbitallar rolida qabul qiluvchi ligand. Bu orbitallar metallning egallagan orbitallari bilan ustma-ust tushadi va koordinatsiya hosil qiladi R-metall ta'sir qiladigan bog'lanish donor elektronlar. Bu elektron qabul qiluvchi metall bo'lgan CS larning hosil bo'lishining umumiy qoidalaridan bir nechta istisnolardan biridir.
Uglerodning xususiyatlarini batafsilroq tavsiflashning ma'nosi yo'q, chunki, qoida tariqasida, u nafaqat ko'p elementli tahlilda aniqlanmaydi, balki uning namunadagi aralashmasi ham istalmagan deb hisoblanadi va namunani tayyorlash paytida maksimal olib tashlanishi kerak. Optik emissiya tahlilida u juda keng spektrni beradi, shovqin fonini oshiradi va shu bilan aniqlanayotgan elementlarni aniqlash uchun sezgirlik chegarasini kamaytiradi. Mass-spektrometriya bilan organik molekulalar turli xil molekulalarning ko'p sonli bo'laklarini hosil qiladi molekulyar og'irlik, tahlilga sezilarli aralashish. Shuning uchun, aksariyat hollarda, namunani tayyorlash paytida barcha uglerod o'z ichiga olgan moddalar chiqariladi.
Kremniy (Si) - yarim metall. kremniy dioksidi kamaytirilganda ( SiO 2) qora amorf ugleroddan hosil bo'ladi Si. kristallar Si yuqori tozaligi kulrang-ko'k metallga o'xshaydi. Kremniy yarimo'tkazgichlar, qotishmalar va polimerlarda qo'llaniladi. Bu hayotning ayrim shakllari uchun, masalan, diatomlarda qobiqlarni qurish uchun muhimdir; inson tanasi uchun muhim bo'lishi mumkin. Ba'zi silikatlar kanserogen, ba'zilari esa silikozga olib keladi.
Barcha ulanishlarda Si tetravalent, kovalent tabiatning kimyoviy bog'lanishlarini hosil qiladi. Eng keng tarqalgan oksidi SiO 2. Kimyoviy inertlik va suvda erimaydigan bo'lishiga qaramay, u yutilganda, u yashirin biologik xususiyatlarga ega bo'lgan kremniy kislotalari va kremniy organi birikmalarini hosil qilishi mumkin. Toksiklik SiO 2 zarrachalarning tarqalishiga bog'liq: ular qanchalik kichik bo'lsa, shunchalik zaharli, garchi turli shakllarning eruvchanligi o'rtasidagi bog'liqlik. SiO 2 va silikogenlik kuzatilmaydi. Kremniy kislotalarining toksikligi bilan bog'liqligi Si bir xil noziklikdagi olmos changining to'liq inertligini isbotlaydi.
So'nggi paytlarda biologik muhitda kremniy kislotalarning hosil bo'lishida ishtirok etishi qayd etildi gidroksilaluminosilikatlar, va bu hodisani munosabat bilan izohlab bo'lmaydi Si-C, aloqa yo'q Si-O-C. Sanoatda foydalanish kengayib borgani sari Al va uning birikmalari aluminosilikatlar orqali Al ko'plab biokimyoviy reaktsiyalarda tobora ko'proq ishtirok etadi. Xususan, funktsional kislorod va ftor o'z ichiga olgan guruhlar osonlik bilan yuqori barqaror kompleks birikmalar hosil qiladi. Al ularning metabolizmini buzadi.
Organosilikon birikmalari orasida eng ko'p o'rganilgan silikonlar- molekulasining skeleti o'zaro bog'langan atomlardan iborat polimerlar Si Va O 2. Atomlarga Si silikonlarda alkil yoki aril guruhlari biriktiriladi. Mavjudligi Si organosilikon birikmalarida, ular tarkibida mavjud bo'lmaganda, u moddalarning xususiyatlarini tubdan o'zgartiradi. Masalan, polisaxaridlarni eritmadan cho'ktiruvchi kuchli etanol yordamida an'anaviy polisaxaridlarni ajratib olish va tozalash mumkin. Kremniy o'z ichiga olgan uglevodlar esa 90% etanolda ham cho'kmaga tushmaydi. Organosilikon birikmalarining tasnifi Jadvalda keltirilgan. 3.
3-jadval Silikon polimerlar
|
Nomi va tuzilishi |
Eslatma |
|
|
|
Faqat dan iborat Si. Uglerod zanjirining bog'lanish energiyasi C - C 58,6 va Si - Si 42,5 kkal/mol, shuning uchun poliorganosilanlar beqaror. |
|
|
|
Bog'lanish energiyasi Si-O 89,3 kkal/mol. Shuning uchun bu polimerlar kuchli, harorat va oksidlanish degradatsiyasiga chidamli. Polimerlarning bu sinfi tuzilishi jihatidan juda xilma-xildir. Chiziqli polisiloksanlar sintetik elastik va issiqlikka chidamli kauchuklar sifatida keng qo'llaniladi. |
|
|
|
Asosiy zanjirdagi atomlar Si uglerod atomlari zanjirlari bilan ajratilgan. |
|
|
|
Asosiy zanjirda uglerod zanjirlari bilan ajratilgan siloksan guruhlari mavjud. |
|
|
|
Orqa miya atomlardan tashkil topgan FROM, va atomlar Si yon guruhlarda yoki shoxlarda mavjud. |
|
|
|
Makromolekulyar zanjirlarga atomlar kiradi Si, oh va metallar, qaerda M = Al, Ti, Sb, Sn, B. |
Eng mumkin bo'lgan rivojlanish mexanizmi silikoz zarralarni tutib olgan fagotsitlarning yo'q qilinishini ko'rib chiqing SiO 2. Lizosomalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, kremniy zarralari lizosomalarni va fagotsit hujayraning o'zini yo'q qiladi, bu esa fermentlar va organella molekulalarining parchalarini chiqarishga olib keladi. Ular boshqa fagotsitlar bilan o'zaro ta'sir qiladi, ya'ni fagotsitlar o'limining zanjirli jarayoni boshlanadi. Agar hujayrada ma'lum miqdorda kremniy kislotalar bo'lsa, bu jarayon tezlashadi. O'lik makrofaglarning to'planishi atrofdagi fibroblastlarda kollagen ishlab chiqarishni boshlaydi, buning natijasida diqqat markazida skleroz rivojlanadi.
Kolloid kremniy kislotasi kuchli gemolitik bo'lib, sarum oqsillari nisbatini o'zgartiradi, bir qator nafas olish va to'qimalar fermentlarini inhibe qiladi, ko'plab moddalar, shu jumladan fosfor almashinuvini buzadi. So'nggi paytlarda katta e'tibor qaratilmoqda siliy ionlari (R 3 Si+). Ular atomning noyob qobiliyatini ko'rsatadi Si uning elektrofilligini oshirish shaklida muvofiqlashtirish sohasini kengaytirish. Har qanday nukleofillar, shu jumladan qarama-qarshi zaryadli ionlar (shu jumladan reaktiv metabolik oraliq moddalar) va erituvchi molekulalar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Shuning uchun, siqilgan fazalarda ular "ushlab bo'lmaydigan" bo'lib qoladi va ularni aniqlash qiyin (Kochina va boshq., 2006).
Organosilikon polimerlari (OSP) birinchi marta suv o'tlariga qarshi o'z-o'zidan silliqlash kema korpusining qoplamasi sifatida ishlatilgan (Tsukerman, Rukhadze, 1996). Biroq, keyinchalik xalq xo'jaligining boshqa tarmoqlarida, xususan, tibbiyotda kuchli suyak protezlari sifatida COPni qo'llashning turli usullari taklif qilindi.
Germaniy (Ge) - amfoter yarim metall; o'ta yuqori tozalikda u mo'rt kumush-oq kristallar kabi ko'rinadi. U yarimo'tkazgichlarda, qotishmalarda va infraqizil optika uchun maxsus oynalarda qo'llaniladi. Bu biologik stimulyator hisoblanadi. Aralashmalarda u +2 va +4 oksidlanish darajasini ko'rsatadi.
Dioksid va galogenidlarning yutilishi Ge ichakda zaif, lekin germanatlar shaklida M 2 GeO 4 biroz yaxshilandi. Germaniy plazma oqsillari bilan bog‘lanmaydi va eritrotsitlar va plazma o‘rtasida taxminan 2:1 nisbatda taqsimlanadi. Tez (yarimparchalanish davri taxminan 36 soat) tanadan chiqariladi. Odatda past toksiklik.
Qalay (Sn) - yumshoq, egiluvchan metall. U moylash materiallarida, qotishmalarda, lehimlarda, polimerlarga qo'shimcha sifatida, ifloslanishga qarshi qoplamalar uchun bo'yoqlar tarkibida, past darajadagi o'simliklar va hayvonlar uchun juda zaharli uchuvchi organotin birikmalari tarkibida qo'llaniladi. Noorganik birikmalar shaklida u toksik emas.
Ikkitasi bor enantiotrop, "kulrang" (b) va "oq" (c) qalay, ya'ni muayyan sharoitlarda barqaror bo'lgan turli xil allotropik shakllar. 1 atm bosimdagi bu shakllar orasidagi o'tish harorati. 286,2°K (13,2°C) ga teng. Oq qalay CN = 6 va zichligi 7,31 g / sm 3 bo'lgan buzilgan kulrang modifikatsiya tuzilishiga ega. Oddiy sharoitlarda barqaror va past haroratda u asta-sekin CN = 4 va zichligi 5,75 g / sm 3 bo'lgan olmosga o'xshash tuzilishga ega bo'lgan shaklga aylanadi. Muhitning haroratiga qarab metall zichligining bunday o'zgarishi juda kam uchraydi va dramatik oqibatlarga olib kelishi mumkin. Masalan, sovuq qish sharoitida askarlar kiyimidagi tunuka tugmalar vayron qilingan, 1851 yilda Seitz cherkovida organning qalay quvurlari kukunga aylangan.
Organizmda u jigarda, buyrakda, suyaklarda, mushaklarda to'planadi. Qalay zaharlanishi bilan eritropoez pasayadi, bu gematokrit, gemoglobin va qizil qon hujayralari sonining kamayishi bilan namoyon bo'ladi. Bundan tashqari, inhibe qilingan 5-aminolevulinat degidratazasi, gem biosintezi zanjiridagi fermentlardan biri, shuningdek, jigar fermentlari glutation reduktaza Va dehidrogenaza glyukoza-6-fosfat, laktat Va suksinatsiya qilish. Aftidan sn bilan komplekslarning bir qismi sifatida tanadan chiqariladi SH substratlarni o'z ichiga oladi.
Qo'rg'oshin (Pb) - yumshoq, egiluvchan, egiluvchan metall. Nam havoda u kislorod va suvga chidamli oksidli plyonka bilan qoplangan. Batareyalar, kabellar, bo'yoqlar, shisha, moylash materiallari, benzin va radiatsiyadan himoya vositalarida qo'llaniladi. Bu 1-xavf guruhining zaharli metallidir, chunki u buyraklar va yurak-qon tomir tizimi buzilgan suyak to'qimalarida tanada to'planadi. Rivojlangan mamlakatlarda uning mazmuni aholini majburiy tibbiy ko'rikdan o'tkazish bilan nazorat qilinadi. Turli kasalliklarni keltirib chiqaradi.
Tibbiy bioanorganiklar. G.K. Barashkov