№3(26), қыркүйек 2015 1 «математика» БӨліміне қош келдіңіздер!



жүктеу 1.36 Mb.

бет7/9
Дата03.03.2017
өлшемі1.36 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

31 

Кернеулік  қатар  металдардың  сулы  ерітінділерде  жүретін  тотығу

-

тотықсыздану 



реакцияларындағы салыстырмалы түрдегі белсенділіктерін сипаттайды. 

 

Электрохимиялық потенциалдардың мәндері көптеген айнымалылардың функциясы бо



-

лып  табылады  және  сондықтан  металдың  периодтық  жүйедегі  орналасуына  тәуелді  болып 

табылады.  Айталық,  катиондардың  тотықтыру  потенциалдары  металдың  атомдану  энер

-

гиясының өсуімен және оның катиондарының гидратталу энергиясының төмендеуімен өседі.



 

Периодтардың  басында  орналасқан  металдар  электрохимиялық  потенциалдарының 

төмен  мәндерімен  сипатталатындығы  және  кернеулік  қатардың  сол

 

жағында  орналас



-

қандығы  жалпы  түрде  түсінікті.  Бұл  жағдайда  сілтілік  және  сілтілік  жер  металдардың 

кезектесуі  диагональдық  ұқсастық  құбылысын  көрсетеді.  Периодтардың  ортасына  жақын 

орналасқан  металдар  потенциалдардың  үлкен  мәндерімен  сипатталады  және  қатардың 

бірінші  жартысында  орналасады.  Электрохимиялық  потенциалдың  біртіндеп  өсуі  (Eu

2+

/Eu 



жұбындағы −3,395 В

-

тен Au



+

/Au жұбындағы +1,691 В дейін) металдардың тотықсыздандыру 

белсенділігінің  төмендеуін  (электрондар  беру  қасиеті)  және  олардың  катиондарының 

тотықтыру  қасиеттерінің  (электрондар  қосып  алу  қасиеті)  күшейгенін  көрсетеді.  Демек,  ең 

күшті  тотықсыздандырғыш  –

 

металдық  европий;  ал  ең  күшті  тотықтырғыш  –



 

алтынның 

катионы Au

+

 



болып табылады. 

 

Кернеулік қатарға дәстүрлі түрде сутегін қосады, себебі металдардың электрохимиялық 



потенциалдарын  іс

-

тәжірибелік  өлшеу,  стандарттық  сутегі  электродын  пайдалану  арқылы 



жүргізіледі.

 

Іс



-

тәжірибе  жүзінде  кернеулік  қатарды  металдардың  тұздар  мен  қышқылдардың  сулы 

ерітінділерімен  жүретін  химиялық  реакциялардағы  химиялық  белсенділігін  салыстырмалы 

түрде  бағалау  үшін  және  электролиз  кезіндегі  катодтық  және  анодтық  үрдістерді  бағалау 

үшін пайдаланады:

 



 

Сол  жаққа  қарай  орналасқан  металдар  оң  жаққа  қарай  орналасқан  металдарға 

қарағанда  күштірек  тотықсыздандырғыш  болып  табылады:  олар  соңғыларын  тұздардың 

ерітінділерінен  ығыстырып  шығарады. Мысалы, Zn + Cu

2+

 

→ Zn



2+

 

+ Cu әрекеттесуі тек тура 



бағытта мүмкін болады.

 



 

Қатарда  сутегіден  сол  жаққа  қарай  орналасқан  металдар  тотықтырғыш  емес 

қышқылдардың  сулы  ерітінділерімен  әрекеттескен  кезде

сутегіні  ығыстырып  шығарады; 



белсендірек  металдар  (алюминийді  қоса  алғанда)

 

да



 

сумен  әрекеттескенде  сутегіні 

ығыстырып шығарады. 

 



 

Қатарда  сутегіден  оңға  қарай  орналасқан  металдар  әдеттегі  шарттарда тотықтырғыш 

емес, қышқылдармен әрекеттеспейді.

 

 



 

 



 

Электролиз  кезінде  сутегіден  оңға  қарай  орналасқан  металдар  катодта  бөлініп 

шығады;  белсенділіктері  орташа  металдардың  тотықсыздануы  сутегі  бөлу  арқылы  жүреді; 

белсенділіктері жоғары металдарды (алюминийге дейін) әдеттегі шарттарда тұздардың сулы 

ерітінділерінен бөліп алу мүмкін емес.

 

 



 

 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 



№3(26), қыркүйек 2015 

32 

¥

  М Ұ Р А  



 

БОР НИЛЬС-ХЕНРИК-ДАВИД 

(7.10.1885 - 18.11.1962) 

 

Материалды дайындағандар: Наталья Серая, химия ғылымдарының кандидаты, доцент;   

Ләзат Жанұзақова, химия, металлургия және байыту кафедрасының аға оқытушысы 

 

Дат  физигі,  Дат  корольдігінің  ғылыми  қоғамының 



мүшесі  (1917  ж.  бастап), 1939 ж. оның президенті Копен-

гагенде туған. Копенгаген университетін бітірген (1908 ж.), 

1911-1912 жж. ағылшын физигі Дж. Дж. Томсонның жетек-

шілігімен  Кембридж  университетінің  Кавендиш  зертхана-

сында,  1912-1913  жж.  Манчестер  университетінде  Э.  Ре-

зерфордтың  зертханасында  жұмыс  істеген.  1916  ж.  бас-

тап  Копенгаген  университетінің  профессоры  және  соны-

мен қоса 1920 ж. бастап өзі құрған Теориялық физика ин-

ститутының директоры болған. 

Бордың теориялық физикаға қатысты ғылыми жұмыс-

тары,  сонымен  қатар  химияны  дамытуда  жаңа  бағыттың 

негізін қалады.  

Сутегі  атомының  бірінші  кванттық  теориясын  құрды 

(1913 ж.), онда: 

–  электрон  ядроның  айналасында  кез  келген  емес, 

тек  белгілі  кванттық  орбиталар  бойынша  айнала 

алатындығын көрсетті;  

–  орбиталардың  орнықтылығының  немесе  атомның 

тұрақты күйінің математикалық сипаттамасын берді;  

–  атомның  энергияны  сәулелендіруі  немесе  сіңіруінің  барлығы  екі  тұрақты  күйдің 

арасындағы  өтулермен  байланысты  және планктық кванттарды бөлу немесе сіңіру арқылы 

дискреттік жүретіндігін көрсетті; 

– электронды сипаттау үшін негізгі кванттық сан ұғымын енгізді.  

Есептік  мәндердің  эмпирикалық  мәндермен  толық 

сәйкес  келетіндігін  көрсетіп,  сутегі  атомының  спектрін 

есептеді. Периодтық жүйедегі басқа элементтердің атом-

дарының  үлгісін  тұрғызып  (1913-1921  жж.), негізгі және 

қосалқы / кванттық сандардың көмегімен олардағы элек-

трондардың  қозғалысын  сипаттады.  Элементтердің  Пе-

риодтық  жүйесінің  бірінші  физикалық  теориясының  негі-

зін  қалады  (1921  ж.),  онда  ядро  зарядтарының  өсу  ба-

рысы  бойынша  атомдардың  электрондық  конфигурация-

сын  құрастыра  отырып,  элементтер  қасиеттерінің  пе-

риодтылығын  байланыстырды.  Периодтық  жүйені  негізгі 

және  қосымша  топтарға  бөлуді  негіздеді.  Алғаш  рет 

сирек 


жер  элементтері  қасиеттерінің  ұқсастығын 

түсіндірді. 

Атомдық  теория  үшін  маңызды  сәйкестік  принципін 

құрастырды  (1918  ж.).  Кванттық  механиканы  қалыптас-

тыру  мен  түсіндіруге  үлкен  үлес  қосты,  атап  айтқанда 

оны  түсіну  үшін  үлкен  маңызы  бар  толықтыру  принципін 

ұсынды  (1927  ж.).  Ядролық  физикаға  маңызды  үлес  қосты.  Құрылымдық  ядро  теориясын 

дамытты (1936 ж.), ядроның тамшылық үлгісін және ядролардың бөліну теориясын (1939 ж.) 

құрушылардың  бірі  болып  табылады  (1936  ж.),  уран  ядросының  кенеттен  өздігінен  бөліну 

құбылысын болжап айтқан. 

Физик-теоретиктердің  үлкен  мектебін  құрды.  Көптеген  ғылым  академияларының  және 

ғылыми қоғамдардың мүшесі. ССРО ҒА шетелдік мүшесі (1929 ж. бастап). Физика бойынша 

Нобель сыйлығының иегері (1922 ж.). 


 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 



№3(26), қыркүйек 2015

 

33 

¥

 

Қ Ы З Ы Қ Т Ы   О Қ И Ғ А Л А Р  

 

Материалды дайындағандар: Наталья Серая,  

химия ғылымдарының кандидаты, доцент;   

Ләзат Жанұзақова, химия, металлургия және  

байыту кафедрасының аға оқытушысы 

 

Шайтанның ісі



 

 

ХVII ғасыр. Монастырь. Жас монахқа «скарлет» қызыл бояуын дайындау тапсырылады. 

Рецептіге

 

сәйкес  ол  сынап  нитратының  сулы  ерітіндісін  Hg(NO



3

)

2



 

алып,  оған  калий  иодиді 

ерітіндісін  KI  құяды.  Ерітінді  алдымен  қызыл,  соңынан  мөлдір  түссіз  түске  енгенін  монах 

көреді. Ешқандай «скарлет» қызыл тұнбасы түзілмейді. Болған оқиғаны «шайтанның ісі»

 

деп


 

түсінген монах

жұмысын тастап, құлшылық жасауға кіріседі.



 

Сынап иодидінің суда нашар еритін қызыл тұнбасы («скарлет» бояуы) келесі реакцияға 

сәйкес, реагенттердің қатаң стехиометриялық мөлшерін араластырғанда ғана түзіледі:

 

Hg(NO



3

)



+ 2KI = HgI

2

↓ + 2KNO



3

Монах  сынап  нитратының  ерітіндісі  бар  ыдысқа  бірнеше  синтезге  есептелген  калий 



иодиді  ерітіндісінің  барлығын  құйып  жіберген  болуы  тиіс.  Сондықтан  алғашында  түзілген 

сынап  иодиді  тұнбасы 

HgI

2

,  калий  тетраиодомеркуратының  мөлдір  ерітіндісін  түзе  отырып, 



 

бірден калий иодидінің артық мөлшерімен әрекеттескен

 

HgI


+ 2KI = K

2

[HgI


4

]. 


 

Калий цианидімен болған қылмысты оқиға 

 

 

Бірде  лаборант  сейфтен  өте  күшті  у  –

 

калий  цианидін  KCN  алып  шығады  да



оның 


қақпағының  жабылмағанын  және  оған  тән  әлсіз  бадам  иісінің  жоқ  екенін,  ал  банкінің 

ішіндегісінің  көлемі  біршама  көбейгенін  аңғарады.  Жүргізілген  талдау  калий  цианидінің 

мүлдем қалмағандығын көрсетеді.

 

Калий  цианидінің  жоғалуына  «кінәлілер»  атмосфералық  ауада  үнемі  болатын  көміртегі 



қос  тотығы  СО

2

 



(көмір  қышқыл  газы)  мен  ылғал  еді.  Ашық  банкідегі  калий  цианидінің 

кристалдары  ұзақ  уақыт  ауамен  қатынаста  болған,  гигроскоптық  KCN  ауадағы  ылғалды 

сіңіріп, гидролизденеді:

 

KCN + H



2

O = HCN + KОН.

 

Гидролиз өнімі –



 

калий гидроксиді 

СО

2



 

–мен келесі реакцияға түсіп әрекеттеседі:

 

КОН + СО


= КНСО


3

ал  жеңіл  ұшатын  циандысутек  HCN  газ  түрінде  бөлініп  шыққан.  КCN



-

ның  ауамен 

әрекеттесуінің жалпы реакциясы: 

 

KCN 



+ Н

2

О + С



O

2

 = K



НСО

3

 + HCN



↑.

 

HCN-



ның ауада біртіндеп тотыққанын

 

4HCN + 5О



= 2Н


2

О + 4СО


2

↑ + 2N


2

 



және  өзінің  уыттылығын  жоғалтқанын  есепке  аламыз,  ал  ауадағы  оттегі  қалған  калий 

цианидіне әсер етіп, оны баяу калий цианатына өткізген: 

 

2KCN + O


= 2KNCO. 

Егер  ауа  өте  ылғалды  болған  болса,  онда  ылғалдың  үлкен  мөлшерінде  цианид

-

ионда



-

рындағы көміртегі

-

азот байланысының үзілуі себебінен тағы бір реакция жүріп



,  

KCN + 2H


2

O = HCOOK + NH

3



 



калий формиаты НСООK және аммиак NH

3

 



түзілетін еді.

 

 



Алтын сақинаның құпиясы

 

 

Химиялық цехтағы жұмысшы әйелдің саусағынан алтын сақинасы шешіліп кетіп, натрий 

цианиді  NaCN  ерітіндісі  құйылған  аппаратқа  түсіп  кетеді.  Оны  бірден  тауып  алу  мүмкін 

болмайды да, ал ертеңінде аппараттың ішінен алтын сақинаны таппайды. Ол қайда жоғалып 

кетті? 

 

Алтын  сулы  ерітіндіде  оттегінің  қатысуымен  натрий  цианидімен  әрекеттесіп,  натрий 



дицианоауратына өтеді: 

 


 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 



№3(26), қыркүйек 2015 

34 

4Au + 8NaCN + 2H

2

O + 


О

= 4Na[Au(CN)



2

] + 4NaOH. 

Натрий  дицианоаураты

 



 

жақсы  еритін  түссіз  кристалдық  зат.  Келтірілген  реакция 

сақинаның жоғалу себебі болып табылады. 

 

1844  ж.  орыс  инженері  Багратион  осы  реакцияны  кедей  кен  орындарынан  алтынды 



бөліп  алу  үшін  пайдалануды  ұсынады.  Алтыны  бар  тау  жынысын  ауамен  үрлей  отырып

,  


NaCN  сулы  ерітіндісімен  өңдеген  кезде

,  Na[Au(CN)

2

]  ерітіндісін  алады,  оған  соңынан  артық 



мөлшерде мырыш шаңын қосады: 

 

2Na[Au(CN)



2

] + Zn= Na

2

[Zn(CN)


4

] + 2Au↓.

 

Алтын мен мырыш қоспасынын тұратын шөгіндіні сұйытылған хлорлысутекті қышқылмен 



жуып, мырышты мырыш хлоридіне өткізеді: 

 

Zn + 2HCl = ZnCl



+ H


2

↑.

 



Ерітіндіні төгіп, жуғаннан кейін алынған шөгінді таза алтын болып табылады. 

 

  



Жолы болмаған лаборант 

 

 

Жұмысын  жаңадан  бастаған  лаборанттың  басынан  бірқатар  сәтсіз  оқиғалар  өтеді:  ол 

кептіргіш  шкафқа  затты  қойып,  қыздырғышты  іске  қосады  ...  келіп,  шкафты  ашса

онда бос 



тостаған  тұр,  кептірілетін  зат  мүлдем  болмаған  сияқты.  Тағы  бірде  ол,  тұзды  қайта  крис

-

талдандыруға кіріседі, оны қайнап тұрған суға қоса бастайды, бар тұзды салса да



 

қаныққан 

ерітінді  ала  алмайды.  Ерітіндіні  суыта бастайды, бірақ кристалдар тұнбаға түспейді. Әбден 

қажыған ол, ерітіндіні құрғағанша буландырады, нәтижесінде ... бос тостағанды көреді. 

 

Кептіру  шкафында  қалдықсыз  ыдырап  кеткен  зат  –



 

аммоний  гидрокарбонаты

  NH

4

HCO



болуы  ықтимал,  ол  тіпті  бөлме  температурасында  да  ыдырап  кетеді,  ал  оның  барлық 

ыдырау өнімдері газ түрінде түзіледі: 

 



4

НСО


= NH


3

↑ + Н


2

О↑ + СО


2

↑.

 



Ыдырау үрдісі

әсіресе



ылғал болғанда және қыздыру кезінде жылдам жүреді.

 

Қайта  кристалдандыру  мүмкін  болмаған  тұз  –



 

аммоний  нитриті 

NH

4

NO



2

.  Бұл  заттың 

судағы ерітіндісін қыздырғанда ыдырау жүреді:

 

NH



4

NO



= N

2

↑ + 2H



2

O↑.


 

Бұл  реакцияны  зертханада таза азот алу үшін пайдаланады. Бірақ қатты қызып кетпеуі 

және жарылыс бермеуі үшін, аммоний нитритіне аммоний хлоридін 

NH

4



Cl қосады.

 

Айтпақшы,  қайнаған  суда  аммоний  нитритінің  газ  түріндегі  азотты  бөле  ыдырауы 



байқалмай жүруі мүмкін. 

 

 



Карбонат немесе карбаминат?

 

 

Емтихан  кезінде  студентке  «Аммиактың  NH

көміртегі  қос  тотығымен  СО



2

 

әрекеттесуі 



кезінде  қандай  зат  түзіледі?»  деген  сұрақ  қойылады.  Студент

«Реакция  өнімі



 

 



аммоний 

карбонаты  (NH

4

)

2



CO

3

»



,  - 

деп  жауап  береді,  алайда  емтихан  қабылдаушы  жауапты  дұрыс 

емес деп шешті. Неге? 

 

Аммоний  карбонаты  тек  аммиак  пен  көміртегі  қос  тотығының  судың  қатысуымен 



әрекеттесуі кезінде түзіледі:

 

2NH



3

 + CO


+ H


2

O = (NH


4

)

2



CO

3



Құрғақ  газдар  өзара  әрекеттескенде  әдеттегі  шарттарда  аммоний

 

карбаминатын



 

 



кар-

бамин


 

қышқылы


 

тұзын


 NH

2

COOH 



түзе реакцияласады

2NH



3

 + 


СО

2

 = (NH



2

COO)NH


4

Егер бұл реакцияны жоғары температурада және үлкен



 

қысымда жүргізсе, онда реакция 

өнімі карбамид (несепнәр) болады

2N



Н

3

 



+ СО

= (N



Н

2

)



2

СО + Н


2

О.

 



Аммоний

 

карбаминаты суда еріткен кезде аммоний карбонатына айналады: 



  

(NH


2

COO)NH


+ Н


2

О = (


N

Н

4



)

2

С



O

3



Аммоний

 

карбонатының ұнтағы ауада ашық ыдыстарда тұрған кезде



біртіндеп 

 

аммиак 


NH

3

 



бөледі және аммоний

 

гидрокарбонатына өтеді



(NH


4

)

2



CO

= NH



4

HCO


+ NH


3

↑.

 



  

 

 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 



№3(26), қыркүйек 2015

 

35 

Азот

 

үшін шайқас

 

 

Түсініксіз шайқас: азотқа ие болу шайқасында көпшілік азшылықтан жеңіледі!



 

Егер  аммоний  хлоридінің  NH

4

C1  концентрленген  сулы  ерітіндісіне



 

хлормен  Сl

2

 

әрекет 



етсе, онда қышқыл ортада рН<4 мәнінде қыздырғанда немесе соққы болған кезде жарылыс 

беретін,  сары  майлы  тамшылар  түрінде  бөлінетін  үшхлор  нитриді  Cl

3

N  түзіледі.  Бейтарап 



ортаға  жақын  рН  5

-

8  мәндерінде,  реакция  өнімі  –



 

жеке  түрде  бөлінбеген  және  сутектік 

көрсеткіштің  көрсетілген  мәндерінде  тек  ерітіндіде  болатын  хлоримин  NНСl

2

 



заты  болып 

табылады.  Сілтілік  ортада  рН>8,5  болғанда

өткір  иісті,  түссіз  майлы  сұйықтық



 

 



хлорамин 

NH

2



Cl  алынады.

 

  



Комплекс түзу парадокстері

 

 

«Тұз  +  қышқыл  =  жаңа  тұз  +  жаңа  қышқыл»  түріндегі  алмасу  реакциялары

егер 


реакциялар  нәтижесінде  бастапқыға  қарағанда  әлсіздеу  болатын  жаңа  қышқыл  алынатын 

болса  ғана  соңына  дейін  жүреді.  Әлсіз  қышқылдың  күшті  негізді  тұзынан  ығыстырып 

шығаратынын елестете аласыз ба?

 

Бір  қарағанда  мұндай  үрдістердің  болуы  мүмкін  емес  сияқты.  Бірақ  қышқылдық 



қасиеттері өте әлсіз бор қышқылы В(ОН)

сілтілік металдардың фторидтерімен келесідегідей 



әрекеттеседі:

 

В(ОН)



3

 + 4KF = K[BF

4

] + 3КОН.



 

Әрекеттесу  нәтижесінде

шынымен  де,  күшті  негіз  –



 

калий  гидроксиді 

K

ОН  түзіледі. 



Бұның негізгі себебі, алдымен бор үшфториді BF

түзіледі:



 

B(OH)


3

 + 3KF = BF

3

 

Ал содан соң



ерекше берік комплекс  –

 

калий


 

тетрафторобораты

 K[BF

4

] түзіледі:



 

BF



+ KF = K[BF

4

]. 



 

 

Өшпейтін жалын



 

 

СО



(көмір  қышқыл  газы)  ағынымен  өшіруге  болмайтын  бірқатар  заттар  бар,  алдымен 

олар  қатты  тотықтырғышы  бар  қоспалар:  олар  жануы  үшін  ауаның  оттегісі  қажет  емес. 

Мысалы,  қара  дәрі  (калий  нитратының  KNO

3

 



күкірт  пен  көмірмен  қоспасы)  қатты  тотық

-

тырғыш –



 

калий


 

нитраты есебінен жанады:

 

2KNO


3

 + S = SO

2

↑ + 2KNO


2

;  2KNO


3

 + 


С

 = CO


2

↑ + 2KNO


2

Егер металдық магний 



(

калий


цезий


алюминий


лантан


 

және с.с


жанса


жалынды көмір

 

қос тотығымен өшіру мүмкін болмайды,  мұның себебі басқа—



 

бұл зат аталған металдардың 

жануына мүмкіндік жасайды

2Mg + CO



= 2MgO + C. 

Демек,  егер  сіздің  жұмысыңыз  белсенді  металдармен  байланысты  болса,  онда оларды 

өшіру үшін құм немесе асбест көрпешесін дайындаңыз.

 

Ал  сіз  бейметалдармен  жұмыс  жүргізсеңіз?  Олардың  кейбіреуі  көміртегі  қос  тотығына 



«бейжай»  емес.  Мысалы  сутегі

егер  үрдістің  катализаторы  –



 

мыс  тотығы  С

u

О  қатысатын 



болса, онда СО

2

-



мен 200°С

 

әрекеттесе бастайды:



 

СО

2



 

+ 4Н


2

= СН


4

↑ + 2Н


2

О.

 



Сондай

-

ақ қыздырған кезде көміртегі қос тотығымен бор В, кремний Si, фосфор Р және 



көміртегі С тотығады:

 

5СО



+ Р


= Р


4

О

10 



+ 5С,

 

CO



+ C = 2CO

↑ т.б



Бірақ бұл реакциялар жалын түзе жанбайды, сонда



 

да жүреді

 

 

 



Монооксидтің оттегіге «сүйіспеншілігі»

  

 

Ауада, қалыпты жағдайда,

 NO 

оттегіні жеңіл қосып алады



2NO + O


= 2NO


2

Бірақ 



500 

°С

-



тан жоғары температурада азот монооксиді

 

азот пен оттегіге ыдырап, жылу 



түріндегі  энергия  бөледі.  Сондықтан  900

 

°С



-

та  жандырылған  фосфор  азот  монооксидінде 

жануын  жалғастырады,  оттегіні  қосып  алады  және  азотты  бөле  отырып,  фосфор  тотығына 

айналады:

 

4P + 10NO = P



4

O

10 



+ 5N

2

↑.



 

 

ЕЛ ЕРТЕҢІ-KZ 



№3(26), қыркүйек 2015 


1   2   3   4   5   6   7   8   9


©emirsaba.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал