2 не
13.01.2015 • Views
Share Embed Flag

2 не

2 не

2 не

SHOW MORE
SHOW LESS
ePAPER READ
DOWNLOAD ePAPER
library.psu.kz

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

START NOW

Д . И . М Е Н Д Е Л Е Е В Ж А С А Ғ А Н Э Л Е М Е Н Т Т Е Р Д І Н П Е Р И О Д Т Ы К С И С Т Е М А С Ы<br />

Элементтердін топ тары<br />

Периодтар т ир,і сі р<br />

1 II III IV V VI VII VIII<br />

1 1<br />

2 2<br />

3 3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

8<br />

9<br />

7 10<br />

58<br />

Се j<br />

Церий 2*<br />

18 8<br />

140,12 2<br />

1 н<br />

Сутек<br />

1 1,00794<br />

з II 4 Be 5 В 6 с 7 1<br />

( Литий 2 Бериллий з Бор 4 Кѳміртек 5 Азот<br />

6,941 2 9,0122 2 10,811 г 12,01115 2 14,0067<br />

и Na 12 Mg 13 AI 14 SI<br />

’ Натрий 1 Магний j Алюминий * Кремний jj Фосфор<br />

2 22,9898 2 24,305. 2 26,9815 2 28,086 2 30,9738<br />

19 К<br />

8. Калий<br />

8<br />

2 39,102<br />

CU 29<br />

Мыс ]8<br />

8<br />

2 20 ca<br />

Кальций<br />

8<br />

2 40,08<br />

Zn 30 2<br />

Мырыш18 8<br />

63,546 2 65*39 2<br />

, 37 Rb 2 Sr<br />

І8 Рубидий ®g Стронций<br />

8 8<br />

2 85,47 2 87,62<br />

AS 47 ,<br />

Күміс is<br />

8<br />

107,868 2<br />

55 CS<br />

SC 21 2<br />

Скандий 9<br />

8<br />

44,956 2<br />

зі са<br />

is Галлий<br />

8<br />

2 69,72<br />

Y 39 2<br />

Иттрий J<br />

8<br />

88,905 2<br />

Cd 48<br />

2<br />

з 49 In<br />

Кадмий is 18 ИНДИЙ<br />

18 18 8 8<br />

112,41 2 2 114,82<br />

56 ва La* 57<br />

Ті 22 2<br />

Титан ,о<br />

8<br />

47, S8 2<br />

32 се<br />

Германий<br />

8<br />

2 72,59<br />

Zr 40 2<br />

Цирконий 10<br />

8<br />

91,22 2<br />

50 Sn<br />

4<br />

is Калайы<br />

18<br />

8<br />

2 118,71<br />

Hf 72 2<br />

Гафний “<br />

18 8<br />

15 р<br />

V 23<br />

Ванадий и 8<br />

50,942 2<br />

5 33 As<br />

18 Мышьяк<br />

8<br />

2 74,9216<br />

Nb 4' ,<br />

Ниобий 12 188<br />

92,906 2<br />

8 0<br />

Оттек<br />

2 15,9994<br />

16 J<br />

6 Күкірт<br />

2 32,066<br />

СГ 24<br />

Хром із<br />

8<br />

51,996 2<br />

в Селен<br />

8<br />

6 34 Se<br />

МатибденЦ<br />

9 ғ<br />

7 Фтор<br />

2 18,9984<br />

17 СІ<br />

1 Хлор•<br />

2 35,453<br />

МП 25 2<br />

Марганеціз 8<br />

54,9380 2<br />

7 35 ВГ<br />

18 Бром<br />

8<br />

ТС 43 2<br />

Технеций }g<br />

8<br />

(И) 2 не<br />

Гелий<br />

Fe 26<br />

Темір и 8<br />

2 78,96 2 79,904<br />

N10 42 ,<br />

RU 44 j<br />

8<br />

95,94 2 [98] 2<br />

5 51 Sb<br />

is Сурьма<br />

18<br />

8<br />

2 121,75<br />

та 73 2<br />

Тантал і,<br />

18 8<br />

6 52 те<br />

j Теллур<br />

8<br />

2 127,60<br />

W 74<br />

7 53 1<br />

}} йод<br />

8<br />

2 126,9045<br />

Re 75<br />

2<br />

C0 27 2<br />

Кобальт is<br />

8<br />

55,847 2 58,9332 2<br />

8<br />

101,07 2<br />

1<br />

2<br />

2<br />

2<br />

*8 Цезий Барий Лантан 9<br />

18<br />

Вольфрам32 Рений 32<br />

18<br />

18<br />

18<br />

188<br />

188<br />

8<br />

8<br />

8<br />

2 132,905 2 137,34 138,91 2 178,49 2 180,948 2 183,85 2 186,207 2 190,2 2<br />

AU 79 , Hg 80 81 ТІ 82 pt) S3 11<br />

3 4 5 6 84 Po 7 85 At<br />

Алтын Сынап is is Таллий is Корғасын >! Висмут<br />

32 32 Полоний 32 Астат<br />

18 18 18<br />

18<br />

18<br />

18<br />

18<br />

8<br />

8 8 8<br />

8 8<br />

8<br />

196,967 - 2 200,59 2 2 204,38 2 207,19 2 208,‘М 2 [209] 2 [210]<br />

1 87 Fr 2 88 Ra At** 89 KU 104 2(Ns) 105 106 107<br />

8 а u<br />

is франций 18 Радий Актиний 18 (Курчатовий)з2<br />

,32<br />

32 32188<br />

(Нильсборий з;<br />

18<br />

18<br />

18<br />

8 8<br />

2 [223] 2 [226 [227] 2 f261]<br />

[262] <br />

[263]<br />

[262]<br />

* Л а н т а Vэ и д т а р 58-71<br />

59<br />

РГ Празеодим ^18 8<br />

140,9077 2<br />

тһ 1,1 90 10 2 Ра 91 1<br />

Торий 32 Протактиний^®<br />

18 18<br />

«<br />

8<br />

232,038 2 [231] 2<br />

6 0<br />

6 1<br />

Pm 2<br />

Nd<br />

Неодим 8 Прометий 28<br />

22 188<br />

18 8<br />

144,24 2 [145] 2<br />

6 2<br />

Sm 2<br />

Самарий<br />

18 8<br />

150,35 2<br />

pu 94 2<br />

и 92 Np 93 1<br />

Уран |і Нептуний \\ Плутоний **<br />

18 18<br />

18 8<br />

8<br />

8<br />

238,03 2 [237] 2 [244] 2<br />

6 3<br />

EU 2<br />

Европий 2*<br />

18 8<br />

151,96 2<br />

Ат 95 1<br />

Америций j!<br />

18 8<br />

64<br />

Cd<br />

Гадсшиний 2:<br />

іі<br />

157,25<br />

[243] 2 [247]<br />

65<br />

ТЬ 2<br />

Тербий 26<br />

18<br />

8<br />

158,925 2<br />

6 6<br />

° ѵ г<br />

Диспрозий 28<br />

18 8<br />

162,50 2<br />

6 7<br />

Ni 28 2<br />

Никель i* 8<br />

58,69 2<br />

Rh 45 j Pd 46 o<br />

Рутений Jg Родий Jj Палладий}|<br />

8<br />

8<br />

102,905 2 106,4 2<br />

OS 76 2<br />

W<br />

Осмий 32 188<br />

н°<br />

Гольмий 29<br />

188<br />

164,930 2<br />

6 8<br />

Ег<br />

Эрбий 3§<br />

18<br />

8<br />

167,26 2<br />

ІГ 77<br />

2<br />

Иридий 32<br />

188<br />

192,22 2<br />

69<br />

Тт 2<br />

Тулий з®<br />

18<br />

8<br />

168,934 2<br />

Pt 78 i<br />

Платина 32<br />

18<br />

8<br />

195,09 2<br />

-<br />

7 0<br />

Иттербий 32<br />

18<br />

8<br />

173,04 2<br />

2 4,0026<br />

•о Ne<br />

Неон<br />

8<br />

2 20,179<br />

»8 АГ<br />

8 Аргон<br />

2 39,948<br />

36' Kr<br />

18 Криптон<br />

8<br />

2 83,80<br />

8 54 хе<br />

Ксенон<br />

8<br />

2 131,30<br />

8 86 «"<br />

32 Радон<br />

18<br />

8<br />

2 [222]<br />

'Уі " х<br />

LU 2<br />

Лютеций 32<br />

18<br />

8<br />

174,97 2<br />

** /\ К Т И 1 з и д т а р 90-юз . / ^<br />

Cm<br />

96<br />

Кюрий j<br />

1<br />

97 2<br />

Bk 2<br />

г- 26<br />

Ьерклии 32<br />

18<br />

■ , 8<br />

2471 2<br />

9Н<br />

Cf 4,1 28<br />

E s і<br />

Калифорний 32 Эйнштейний 32 Фермий<br />

18<br />

18<br />

г<br />

[251]<br />

, 8<br />

8<br />

2 [25 4] 2<br />

9 9<br />

100<br />

ҒШ _ }<br />

[257] 2<br />

101<br />

/ , 102<br />

ЮЗ<br />

Md 1 (N0) 1 (іг) \<br />

з^ Менлелеевий<br />

31<br />

(Нобелий) 32 (Лоуренсий) 32<br />

18 18<br />

18<br />

8 Г Т 8<br />

.258] 2 [25SJ 28<br />

[256] * М

Б. А. БІРІМ Ж АНОВ, H. Н. НҰРАХМЕТОВ<br />

ЖАЛПЫ<br />

ХИМИЯ<br />

Казак, ССР Х а лы ққа білім беру министрлігі педагогикалы қ<br />

жэне химия пэні оқылатын институттардың студенттеріне<br />

арналған оқулык, ретінде бекіткен<br />

Өңделіп, толықтырылғанушінші басылымы<br />

АЛМ АТЫ AHA ТІЛІ 1992

Б Б К 21<br />

Б 94<br />

Қ о л д а н ы л ға н қы с қ а р т у л а р д ы ң м әні<br />

/ ,°С<br />

6 /,°С<br />

к<br />

t<br />

.° с<br />

қат.<br />

к ион.<br />

к. б.<br />

(к), (с), (г)<br />

моль/л<br />

моль/мин<br />

кД ж/моль<br />

балку температурасы<br />

қайнау температурасы<br />

қату<br />

иондану<br />

температурасы<br />

константасы<br />

кѳміртектік бірлік<br />

катты, сұйык, газ күйі<br />

моль/литр<br />

моль/минут<br />

килоджоуль/моль<br />

дн°<br />

s°<br />

ÄG°<br />

Е<br />

Р<br />

стандартты энтальпия<br />

стандартты түзілу энтропиясы<br />

стандартты изобараизотерма<br />

потенциалы<br />

(Гиббс энергиясы)<br />

элементтер арасындағы<br />

байланыс ұзындығы<br />

байланыс энергиясы<br />

тығыздығы<br />

Бірімжанов Б. А., Нурахметов Н. К.<br />

Б 94 Жалпы химия — Алматы: Ана тілі — 1991, 640 бет.<br />

ISBN-5-63Q -00027-6<br />

Кітапта жалпы химия курсына кіретін негізгі. ұғымдар мен зандар:<br />

атомдардың, молекулалард^ін, кристалдардын құрылысы, химияДык^байланыстың<br />

табиғаты _ мен түрлері, .химиялык реакциялардын жүруіиіц<br />

кинетикалық және термодинамикалық зандылыктары, ерітінділердін<br />

түзілуі мен электролиттік диссоциация т. б. қазіргі ғылыми тұрғыдан<br />

баяндалады. Элементтер химиясы периодтық заңға сай теориялык мәселелерге<br />

сүйене отырьш карастырылады.<br />

Кітаптың 3-басылымы (біріншісі 1962 ж, екіншісі 1970 ж.) жана<br />

бағдарламаға сәйкес толыктырылып, қайха өндеуден өткізілді.<br />

Окулык педагогикалық жэне химия пәңі окылатын институттардыц<br />

студенттеріне арналған, сонымен катар ол' орта мектеп мұғалімдеріне<br />

де, инженер-техникалық қызметкерлеріне де кажет.<br />

1703000000—017 лол<br />

024-91 ББК 24.1<br />

415(05)—92<br />

ISB N -5-630-00027-6 © Бірімжапов Б., Нүрахметов Н.

АЛҒЫ СӨЗ<br />

Оқулықтағы материалдардың баяндалу реті жалпы және<br />

анорганикалық* химия курсыныц жаңа бағдарламасына сай<br />

жазылды. Химия ғылымының теориялық негіздері казіргі тұрғыдан<br />

баяндалып, элементтер және олардың қосылыстарының<br />

қасиеттерін түсіндіру Д. И. Менделеевтіц периодтық системасы<br />

мен периодтық заңығіа, олардың дамуының соңғы кездегі жетістіктеріне,<br />

әсіресе, атомдар мен молекулалардың қүрылыс теориясына,<br />

термодинамикалық сипаттамаларына неғізделген. Оқулықта<br />

Бірліктердің Халықаралық жуйесі (БХЖ ) пайдаланылған.<br />

Осы айтылған талаптарға сай кітаптың үшінші басылымына<br />

көптеген өзгерістер енгізіліп, сонғы деректер қосылды. Бұл еңбекті<br />

жазғанда орыс тілінде ж ары қ көрген шетел тілдерінен аударылған,<br />

оқулыктар мен оқу құралдары, сондай-ақ ғылыми журналдардың<br />

материалдары және авторлардың Қ азақ мемлекеттік<br />

университетінде, басқа да жоғары оку орындарында, химия<br />

пәнінен сабақ бергендегі көп жылдык тәжірибелері пайдаланылды.<br />

Окулыктын, қазіргі үшінші басылымын негізгі авторы профессор<br />

Б. А. Бірімжанов кайтыс болғаннан кейін оның шәкірті<br />

профессор H. Н. . Нұрахметов дайындады. Кітапка енгізілген<br />

өзгерістердің біразы екі автордың кейінгі жылдәрдз бірігіп Ldbirapған<br />

жүмыстарынан алынды: «Химия әлемінде», «Мектеп», 1973,<br />

«Атом жэне элеметтердін периодтык системасы», 1975, «Жалпы<br />

және анорганикалық химияның теориялык кіріспесі» (үшінші<br />

автор доцент М. Б. М ұ р а т б е к о в ) «Мектеп», 1977, «Металл<br />

еместердің химиясы», ҚазМУ, 1977, «Қышкылдык-негіздік әрекеттесу<br />

теориялары», ҚазМУ, 1985. Бұған коса профессор<br />

Б. А. Бірімжановтың, доцент М. Б. Мұратбековпен бірігіп<br />

жазған «Комплексті косылыстар» атты еңбегі де пайдаланылды.<br />

Бұл кітапқа байланысты пікір-кецес, тілек не ескерту айтатын<br />

окырмандардың мына адреске хабарласуын өтінеміз: 480012,<br />

Алматы каласы 12, Виноградов көшесі, 95 А үй, К азак мемлекеттік<br />

университетінің анорганикалық химия кафедрасы.<br />

*Кейінгі кезде бейорганикалык деп те алынып жүр.<br />

3

Бірініиі бөлім<br />

ТЕОРИЯЛЫК МӘСЕЛЕЛЕР<br />

I тарау<br />

КІРІСПЕ<br />

§ 1. химия ғылымы<br />

Химия — жаратылысты зерттейтін ғылымдардың бірі.<br />

Ж аратылыс дейтініміз — бізді айнала қоршаған материялык<br />

дүние. Бұл материялык дүние адам баласының сана-сезімінен<br />

тыс, оған тәуелсіз, өз бетімен ж асап түрған объективтік болмыс,<br />

«...материя дейтініміз, ол біздін. сезім мүшелерімізге эсер ету<br />

аркылы түйсік туғызушы; материя дейтініміз бізге түйсік аркылы<br />

берілетін объективтік болмыс».<br />

М атерия, материялык дүние, жаратылыс жайында түсінік<br />

толык, дұрыс болу үшін, онда өнебойы өзгеріс, өсу, өшу, даму<br />

процестері, үздіксіз козғалыс болатындығын естен шығармау<br />

керек. Материя әрдайым козғалыста болады. «Қозғалыс — материяның<br />

бар екендігінін, формасы. Еш ж ерде, еш уақытта козғалыссыз<br />

материя болған емес, болуы мүмкін де емес...» (Ф . Э н ­<br />

гельс).<br />

Демек, қозғалыс — материяның бөліп алуға болмайтын<br />

өзімен бірге ж аралған касиеті. Материя мен оның қозғалысы<br />

жойылмайды да, ж аңадан жаралмайды да, ол — мәңгілік.<br />

М атерия қозғалысының түрлері әр қилы: заттың бір орыннан<br />

екінші орынға козғалуынан бастап, оның кызуы және салқындауы,<br />

жарык шығаруы, химиялык әрекеттесуі, тіршілік процестері,<br />

ең акыры ойлау — осының барлығы материяның козғалысының<br />

түрлері.<br />

Адам жаратылыс зерттеуде болсын, не күнделікті тұрмысында<br />

болсын ж аңа айтылып өткен кең түсініктегі материямен емес,<br />

онын, накты көрінісімен, материянық жеке түрімен кездеседі.<br />

Материяның түракты физикалык касиеттері бар әрбір түрі<br />

з а т деп аталады, мысалы, шыны, темір, уран, бор, гелий т. б.<br />

жеке заттар.<br />

Күнделікті бакылауымызда бұл заттар ѳнебойы ѳзгеріске<br />

ұшырайтындығын байкаймыз, мысалы, тау жыныстары күйрейді,<br />

су буға айналып ұшады, темір тоттанады. Осы ѳЗгерістердін<br />

барлығы — материя қозғалысының жеке түрлері.<br />

М атерияның накты көрінісі (заттар) өте көп, материя чк.озғалысының<br />

түрлері де қилы-килы, осыған сәйкес жаратылысты<br />

зерттейтін ғылымдар да түрлі салаға бөлінеді.<br />

Химия материя козғалысының химиялык түрін зерттейді,<br />

яғни зат негізінен өзгеріп, бір заттан екінші ж аңа зат түзілуіне<br />

байланысты туатын материя қозғалысының түрін зерттейді.<br />

4

Материя қозғалысынық химиялык түрін — химиялык өзгеру<br />

процесін — кѳбінесе химиялык реакция деп атайды. Реакцияласушы<br />

ж эне реакция нәтижесінде түзілетін заттардыц санына<br />

ж эне сапасына карай химиялык реакциялардыц тѳрт түрі<br />

болады.<br />

Химия — заттардыц бірі-біріне айналып ѳ з -<br />

геруін зерттейтін ғылым. Химия — заттардыц<br />

құрамын, кұрылысын, касиеттерін, химиялык<br />

ѳзгерістерін.ѳзгеріс жағдайын, әрі ѳзгерістермен<br />

кабат болатын кұбылыстарды зерттейтін<br />

ғ ы л ы м .<br />

Химиялык зерттеу әдістерініц бірі — бакылау, бірак ол заттарды<br />

ж әне түрлі күбылыстарды үстіртін бакылау және сипаттап<br />

ж азумен канағаттанбайды, сол күбылысты терец түсіндіруді<br />

максат етеді. Құбылысты түсіндіру үшін оныц мазмұнына терец<br />

бойлап, ол кұбылысты туғызатын себептерді тауып, оныц болу<br />

жағдайын аныктайды.<br />

Міне, осы үшін жаратылыстыц түрлі кұбылыстарын, процестерін<br />

(реакциялары н), қолдан ж асалған ж ағдайда зерттейді, оны<br />

тәжірибе не эксперимент деп атайды.<br />

Химик бір кұбылысты не процесті зерттеп отырғанда, келген<br />

ойыныц, жорамалыныц дұрыс екенін білу үшін тәж ірибе койып<br />

шешеді. Ондай жорамалды гипотеза дейді.<br />

Егер тәж ірибе ж үзінде гипотезаныц дұрыстығы аныкталса, •<br />

ол тек бір бұл кұбылыс емес, ж аца кұбылыстарды түсін дір уге.<br />

жол ашатын болса, онан шығатын корытындылар акикат шындыкка<br />

дәл келіп ж атса, онда гипотеза теорияға айналады.<br />

Сонымен, химия ғылымы алдына койған міндеттерді шешуде<br />

бакылау, гипотеза, тәжірибені негізгі зерттеу әдістері ретінде<br />

пайдаланып, олардыц нәтижесінде аныкталған мәліметтерді<br />

түсіндіру үшін теорияларды басшылыкка алады.<br />

§2. ХИМИЯДАМУЫНЫҢНЕГІЗГІ КЕЗЕҢДЕРІ<br />

ч/f<br />

Химиялык алғашкы мәліметтер, жеке химиялык процестерді<br />

қолдан ж асай білу ерте заманнан бері белгілі. Химия да, баска<br />

ғылымдар сиякты адам коғамыныц материалдык мұктажын<br />

ѳтеуден өсті: М үнда да, баска ғылымдардағыдай, практикалык<br />

білім теориядан бұрын туды. Іс ж үзінде керекті ж еке бір химиялык<br />

процестерді (айталык жану, кеннен металл корыту) ашып,<br />

керегіне пайдалану алғашкы кауым кезінде-ак болған, мысалы,<br />

біздіц жыл санауымыздан 3000 жыл бұрын М есопатамияда<br />

кеннен темір, мыс, күміс, корғасын алған, ал 1200 жыл бүрын<br />

Қытайда түрлі химиялык заттарды алып отырған Үнді мен<br />

Египетте де сол кездерде химиялык жеке ѳндірістер болған.<br />

Эрине, осы химиялык білімдер химия ғылым болуынан бірнеше<br />

мыц жылдар бұрын шыккан. Беріректегі кұл иеленуші мемлекеттерде<br />

де, тұрмыска керекті химиялык білім ѳсе берген. Әсіресе<br />

ертедегі Египетте кѳп химиялык білімдер жинақталған.

XVIII ғасырдыц ортасына дейін химия ғылым деп есептелмеген,<br />

оған дейін химия кәсіп, шеберлік ретінде ғана болған.<br />

Мысалы, біздің жыл санауымыздан үш ғасыр бұрын ерте замандағы<br />

мәдениетті ел — Египеттің Александрия деген каласында<br />

Ғылым академиясы болған, онда «күдай өнері»— химияға арнаулы<br />

Серапис сарайы беріліпті-міс, бірак сонда да, химияны<br />

нағыз ғылым деп есептемеген. Бергі зам анда да кеннен металл<br />

алуды, шыны жасауды , кейбір қышқылдарды, тұздарды баска<br />

да химиялык заттарды ала білген, бірак мұнда кандай процестер<br />

жүретінін, оларды меңгеруді білмеген, өйткені ол кезде бұл<br />

химиялык процестердің ғылыми негіздері белгісіз еді.<br />

Алхимия дәуірі. Химияның өзінде калыптаскан теория<br />

болмағандыктан, ол жалпы ғылымдағы үстем теорияның ыкпалында<br />

болған. Ерте кезде Аристотель (біздің жыл сан а­<br />

уымыздан бұрынғы 384— 322 жылдар) ілімі үстем болған. Аристотель<br />

ілімі мәні затта емес, онын касиеттерінде, заттың касиетін<br />

өзгертсе, зат өзі өзгереді дейтін. Заттарды өзгертуші «квинтэссенция»<br />

деген бар деді. Аристотельдіц ілімін шіркеу қолдап, оны<br />

мүлтіксіз, күдай сөзіндей деп танытты.<br />

Ертедегі Египетте, Қытайда, Үндіде ж әне М есопотамияда<br />

кұнды заттардыц бағасын шағатын өлшеуіш — алтын болды.<br />

Қолында алтыны бар адам баска зат ұстаушыға да, зат істеушіге<br />

де үстем болды.<br />

Сол зам анда Александрияда, Аристотель ілімінің эсерінен,<br />

жай маталдарды алтынға айналдыруға болады деген ағым<br />

туды. Ол үшін квинтэссенцияның бір түрі — «философия тасын»<br />

табу керек болды. «Философия тасы» алтын ж асағаннан баска<br />

кэріні жасартады , ауруды суыктырады т. т. деп ойлады.<br />

Ол кездегі химияны кәсіп етуш ілердіц барлығыныц арманы<br />

«философия тасын» табу болды.<br />

Египетті ж эне баска шығыс елдерін арабтар жеңіп алған<br />

соц (641 ж .) олардағы химиялык білімніц біразы арабтарға<br />

көшті. Арабтар ол кездегі химиялык бідімді біраз байытты —<br />

азот кышкылын, бірнеше тұздарды , баска ж аца заттарды ашты,<br />

Гебер Джафар Йбн Хайан (721— 815 ж .), Әбубәкір<br />

Мухаммед әл-Рази (866— 925 ж .), Әбуәлі Рібн<br />

Си на (980— 1037 ж .) • сиякты атакты ғалымдары болды.<br />

Арабтар химия деген сөзге ж ұрнак косып алхимия деп<br />

өзгертті. Арабтар Испанияны басып алғаннан (711 ж .) кейін<br />

алхимиялык білімдер, әсіресе философия тасын іздеу идеясы,<br />

Европа елдеріне тарады.<br />

Орта ғасырларда Европа елдерініц химиктері осы алхимияныц<br />

шырмауында болды. Химия тарихында алхимия дәуірі ұзак<br />

уакытка (1500 жылға) созылады. Қорытып айтсак, алхимия<br />

дәуірінен калған пайдалы істер де бар:<br />

1. Алхимиктер, көп тәжірибелер ж асау нәтижесінде, химиялык<br />

жұмыс істеудің толып ж аткан тәсілдерін тапты (химиялык<br />

реакциялардың үш түрі, коспаларды (сұйык) ажырату т. б .).<br />

2. Ж аца заттар ашылды: қышкылдар (H Cl, H 2SO 4, H N 0 3,<br />

6

«патша сұйығы»), сілтілер (N aO H , Са (О Н ) 2), түрлі тұздар және<br />

мышьяк, сурьма, висмут ж эне фосфор сияқты элементтер.<br />

Мұнымен катар алхимия дәуірі ғылымнын дамуына кедергі<br />

жасады:<br />

1. Теориялык негізі Аристотельдің жалған ілімі болғандыктан,<br />

алхимия ғылымға айнала алмады. Әсіресе Европадағы алхимия<br />

ғылымға карсы ағым болып, діни көзкарасты колдады.<br />

2. Философия тасына өзі ие болып, баюдан келіп туған кұпиялык,<br />

зиянды әсерін тигізді. Әрбір алхимик ж аңа бірдеңе тапса,<br />

оны халыкка баска ғалымдарға ж арияламауға тырысатын. Құпияларын<br />

әкесі баласына ғана айтып кететін болған.<br />

Россияда алхимия пікірлері тарамаған. Россиядағы жеке<br />

химиялык білімдер, практикалык химия, Батыс Европаныц әсерісіз,<br />

өздігінш е дамып жатты. Қайта Таяу Шығыс (Византия, Армения<br />

т. б.) елдерімен химиялык білім жайында катынас, айырбас<br />

болып тұрды.<br />

Алхимиядан — химияға. Алхимия дэуірінде, эр түрлі уакытта,<br />

елде практикаға химиямен айналысушылар болған. Европада<br />

ғылым мен өнердің кайта өрлеу дәуірінің әсерінен, химияда<br />

XVI— XVII ғ. практикаға бет бұрушылык күшейді. Химияның<br />

міндеті — дәрі даярлап, адам емдеу деп Парацельс (Ш вейцария),<br />

Либавий (Германия), Ван-Гельмонт (Голландия)<br />

ятрохимия (грекше — ятрос — емдеуш і) деген бағыт<br />

туғызды; Агрикола (Германия) химиялык білімді металлургияға,<br />

Бирингуччио (И талия)— пиротехникаға, Палисси (Ф ранц<br />

и я )— керамикаға, Глаубер (Г ерм ания)— химиялык өнеркәсіпте<br />

колдануға талаптанды.<br />

Бірак химиялык практика біраз ілгері басканымен, алхимиядан<br />

баска теория болмады. Осы кезде, 1661 ж. РобертБойль<br />

(1627— 1691, Англия) ескіріп, кедергіге айналған алхимия, кағидаларына<br />

к ар сы ,шығып, оларды мыктап сынайды. Бойль ж аца<br />

теория үсынбағынымен, химияны ғылыми ж олға коюға тырысады.<br />

«Химиялык элемент деген не» деп сұрак койып, оған берген<br />

ж ауабы химиялык элементтіц осы уакыттағьц- аныктамасына<br />

жуық келеді (III тарау, § 1).<br />

Флогистон дәуірі. XVI гасырда Батыс Европада<br />

феодализм жойылып, оныц орнына сауда, әсіресе өнеркәсіптік<br />

бурж уазия келген кезде, енеркэсіп, оныц ішінде металлургия<br />

күшейді. Металл ѳндіру технологиясы, ж ану, тотығу, тотықсыздану<br />

сияқты химиялык процестер ашылды. Осыларды іс ж үзінде<br />

орындау колдан келгенмен, оны ж аксарту, тездету т. б. үшін<br />

теориялык негізін білу керек болды. Химияда ескірген, эрі жалғандығына<br />

жұрттыц көзі жеткен алхимия ілімінен баска еш<br />

теория әлі ж ок еді.<br />

Неміс химигі Шталь тәжірибелік мәліметтерді корытып<br />

флогистон теориясын ұсынды (1700 ж .). Бұл теория<br />

бойынша барлык ж ана, тотыға алатын заттарды ц іхұрамында<br />

флогистон (грекше phlogistos — жанушы) болады. Зат ж анғанда,<br />

не тотыкканда, ондағы флогистон бөлініп шығады, мысалы,<br />

.7

Георг Эрнст Шталь<br />

(1659—1734)<br />

темірді (металдарды) кыздырғанда, флогистон бѳлініп шыгып,<br />

қақ түзіледі:<br />

темір-игемір кагы -|-флогистон<br />

Демек, флогистон теориясы ж ану не тотыгу процесін айрылу<br />

реакциясы деп қарайды: металл — күрделі зат, ал как — жай<br />

зат. Қакты кайтадан металга айналдыру үшін оган флогистон<br />

косу керек. Кѳмір таза флогистоннан тұрады деп есептейтін,<br />

сонда:<br />

темір кағы + флогистон (кѳмір) -ѵ темір<br />

Флогистон теориясыньщ кате екендігі кѳрініп-ак тур, бірак<br />

химиянын, тарихи даму дәуірінде бұл теорияның біркатар маңызы<br />

болды: біріншіден, тәж ірибеден жиналған фактілерді бір жүйеге<br />

келтірді, екіншіден химияның алхимия түсініктерінен кұтылуына<br />

себеп болды. Энгельстің айтуынша «...химия флогистон теориясының<br />

көмегі аркылы алхимиядан арылды...»<br />

Кейін флогистон теориясына кайшы келетін фактілер көбейді,<br />

мысалы, темір какка айналғанда, оның салмағы флогистон<br />

бөлініп шыккандыктан кемудін орнына, өсіп шығады екен.<br />

Флогистон теориясы 100 жылдай өмір сүрді, кайшы фактілер<br />

көбейгендіктен химияның ендігі дамуына тұсау бола бастады.<br />

Флогистон теориясына ғылыми соккы берген М. В. Л ом оносов<br />

болды. Бұл теорияның терістігін кейін Л авуазье толык дәлелдеді.<br />

8

Химияның ендігі ж аңа кезеңі атом-молекулалык теориядан<br />

басталды (II тар ау).<br />

Химияның ғылыми негізін калаған орыстыц ұлы ғалымы<br />

М. В. Ломоносов болды. Химия ғылымында ж үздеген зац,<br />

теория, кағидалар бар, бірак бұларды ң барлығы кейін ашылған,<br />

ал Ломоносовтың өзі химияның тұңғыш заңы, кай жағынан<br />

карағанда да, ѳте маңызды заңы — м ат ерияны ң сақт алу за ң ы н<br />

ашкан.<br />

Бұл материя сақталу заңы — жаратылыстың негізгі зандарының<br />

бірі, мұның бір бѳлімі заттар массасының (салмағы) сақт алу<br />

за ң ы түрінде орта мектеп химиясында окылып ѳтті, екінші бөлімі<br />

энергия сақт алу за ң ы ілгеріде (II тарау) өтіледі.<br />

Мұнымен қатар, Л омоносов атом-молекула теориясын (II т а ­<br />

рау, § 1, 5 ), жылудың кинетикалык теориясын (II тарау, § 10)<br />

ашты, химиялык реакцияларда салмақтык бакылау ж асау үшін<br />

таразыны ғылыми күрал етіп пайдалануды, химия мен физика<br />

ж эне математиканы үластырып физикалык химияны; тағы баска<br />

осы сияқты химияға ғылыми негіз болатын мәселелерді үсынған.<br />

Сѳйтіп, XVIII ғасырдың ортасында, данышпан ғалым М. В. Ломоносовтың<br />

еңбектерінің аркасында химия дәл ғылымдар қатарына<br />

қосыла бастады.<br />

§ 3. ХИМИЯНЫҢ ТАБЫСТАРЫ<br />

Біз — химия ғасырының тұрғын адамдарымыз. Химия біздің<br />

тұрмысымыздың, әміріміздің барлык салаларына сіңіп кеткен.<br />

Автомобиль мен кемелер, самолет пен ракеталар химиксіз ж асалмайды,<br />

химиясыз орнынан козғалмайды.<br />

Ешбір құрылыс кірпіш, цемент, шынысыз мүмкін емес, ешбір<br />

адам тамак, киімсіз, күнделікті тұрмыстык, мәдени керекті<br />

заттарсыз тұра алмайды. Ал, осы заттардыц ешқайсысы химиясыз<br />

ѳндірілмейді.<br />

Химияныц ж эне химия ѳнеркэсібініц ѳркендеуі жалпы шаруашылыктыц<br />

техникалык прогресіне ерекше -эсер етеді. Осы<br />

күнгі халык шаруашылығының алуан салаларыныц кайсысын<br />

алсак та, химияны, химияныц жетістіктерініц нәтижесін .пайдаланбайтыны<br />

жок- Химия ж эне оныц жетістіктері, еліміздіц<br />

экономикасы мен мэдениетініц ѳсуінде, халыктыц хал-ахуалы<br />

кѳтерілуінде, социализмніц материалдык-техникалык базасын<br />

ж асауда ѳте үлкен орын алады.<br />

Жалпы химия ғылымыныц дамуында біздіц еліміздіц химиктерінің<br />

ецбегі ерекше» бүлар бұрын да, қазір де, алдыцғы катардан<br />

орын алады.<br />

Ендігі ж ерде казіргі заман химиясыныц негізгі табыстарын<br />

атап кетейік.<br />

Адам керегіне ұсталатын элементтер санын<br />

және шикізаттар корын есіру. Бүл жөнінде жер<br />

кыртысында көп мѳлшерде бар элементтерді колдануды күшейтумен<br />

катар, сирек ж әне бытырацкы кездесетін элементтерді<br />

9

іске асыру күшейді, айталық<br />

XIX ғасырдың аяғында белгілі<br />

82 элементтен тек 26 элемент<br />

қана қолданылатын болса, қазіргі<br />

кезде белгілі 105 элементтің<br />

басым көпшілігінің ғылыми<br />

немесе техникальіқ маңызы бар.<br />

Қазіргі кезде мәлім болған.<br />

1000-нан аса изотоптар бар<br />

олардың да, біразы іс ж үзінде<br />

қолданылады, оның іш інде<br />

атомдык энергия алуға колданылатындары<br />

бар.<br />

Химиялык ж эне оган байланысты<br />

өнеркәсіптерде шикізат<br />

ретінде жаратылыстық катты<br />

заттармен катар, табиги мол<br />

газдар ж әне сұйық шикізат<br />

колданылатын болды. Ол жанғыш<br />

казбалар, ағаш , силикат,<br />

тұздар, түрлі кендер. Сонымен<br />

қабат ауа, табиғи және өнеркәсіптік<br />

газдар, теңіздер мен<br />

кәлдерден ж әне жерден шығарылатын<br />

ащы сулар.<br />

Соңғы кезде шешілуге таяу тұрған ірі мәселенің бірі — шикізатты<br />

толық пайдалану. Бұрын, шикізаттагы басты элемент<br />

пайдаланылып аралас жүрген элементтерге назар салмай, олар<br />

қалдык болып кететін. Мысалы, күкірт қышқылы өндірісінің<br />

қалдыктарында — қақ және тозаң түрінде — мыс, мышьяк, алтын,<br />

селен, теллур, таллий т. б. элементтер бар, ал күкірт кышкылымен<br />

салыстырганда селен 300, теллур 800, таллий 5000 есе кымбат.<br />

Ш икізат ж ѳнінде химия шешкен күрделі мәселенің бірі —<br />

азық-түлікке жарамды заттардың орнына азық-түлікке<br />

жарамсыз арзан шикізаттарды пайдалану. Мысалы,<br />

этил спиртін бұрын астықтан не картоптан жасайтын, ал казір<br />

ағаш қиқымьінан, газдан, мұнайдан, кағаз өндірісінің қалдықтарынан<br />

жасайтын болды. 1 т каучук ж асауға 2,2 т спирт,<br />

ол үшін 8 — 9 т қара бидай немесе 22 т картоп керек болатын,<br />

ал ағаш қиқымының 1 тоннасы 1 т картоп, не 300 кг дән орнына<br />

жүретіндігі бұл әдістің ѳте тиімді екендігін көрсетеді.<br />

Жаңа заттар синтездеу. Химия ғылымының соңғы<br />

кездердегі өте ірі табысының бірі — ж аңа заттар синтездеу.<br />

Әсіресе органикалық қосылыстардың бұрын бірін-біріне айналдыруға<br />

келмейді деп жүрген кластарын айналдырудың жолдары<br />

табылып, олар ендірістік масш табта игерілді. Соның нәтижесінде<br />

үлкен молекулалы қосылыстардың синтезі кең ѳріс алып, одан<br />

алынған синтетикалык материалдардың табиғи материалдарға<br />

қарағанда артық, әдемі, төзімді екендігі дәлелденіп жатыр.<br />

ю

Ж аңа заттар синтездеуде анорганикалык химияның да, көп<br />

табыстары бар. Қазір белгілі химиялык косылыстардың саны<br />

3 миллионға жуык, оньщ 300 мыңы анорганикалык косылыстар.<br />

Осы косылыстардың көпшілігі табиғатта кездеспейтін, адам колымен<br />

ж асалғаң синтетикалык косылыстар. Осы сонғы 10 жылдың<br />

ішінде 500 мың косылыс синтезделді, яғни жылына 50 мың<br />

косылыс алынған десек, соның 8 мыцы анорганикалык косылыстар<br />

екен. Солардың мацыздылары: түрлі керекті касиетті (оңай<br />

не киың балқитын, өте катты не жұмсак; отка, суға, кышкыл мен<br />

сілтіге берік т. б.) кұймалар, мысалы карбид, нитрид, борид, ф осфид<br />

ж эне силицид сияқты аса катты кұймалар — осы анорганикалык<br />

химияныц табыстары.<br />

Силикат ж эне керамика заттарыныц ж аца ѳндірісі — отка<br />

берік, химиялык тұракты шыны керамикалар. Аса катты, оптикалык<br />

шынылар, баска кұрылыстык материалдар, минералдык<br />

кышкылдар, сілтілер, тұздар, кұнарландырғыштар, шала өткізгіштер,<br />

диэлектриктер, квант генераторларыныц материалдары,<br />

аса өткізгіштік ж әне магниттік қасиетті материалдар — осы<br />

анорганикалык синтездіц табыстары.<br />

Комплексті косылыстар синтезі өте үлкен өріс алуда. Әсіресе<br />

ерекше маңыздысы — сирек кездестін ж эне радиоактивті эл е­<br />

менттер технологиясы жөнінде зор табыстар. М үндағы негізгі<br />

міндет — комплекстердіц кұрылысын ж әне олардағы химиялык<br />

• байланыстың табиғатын зерттеу.<br />

Анорганикалык химияныц ж аца материалдар синтездеудегі<br />

ец соңғы табыстарыныц бастысы-аскын ѳткізгіштігі бар керамикалардыц<br />

алынуы. 1986— 87 жылдары бірнеше елдіц ғалымдары<br />

ерекше касиеті бар оксидтік материалдарды синтездеп, олардыц<br />

металдарға үксап кәдімгі бөлме температурасында төменгі кедергі,<br />

ал 9;-100° Қ дейін суытканда шексіз өткізгіштікке ие болатынын<br />

дәлелдеді. Бұл материалдардыц ж әне ашылған кұбылыстың<br />

болашағы, берер пайдасы өте үлкен. Тек куатты электр энергияларын<br />

тасымалдайтын казіргі сымдарды асқын өткізгіштігі бар<br />

керамикалар"мен алмастырса (әрине ол үшін алдымен аса төменгі<br />

суықты іске асыратын тәсіл белгілі болу керек). 10-15% электр<br />

энергиясын бірден үнемдеуге болар еді, себебі казіргі сымдармен<br />

электр тогын тасы малдағанда кызудыц әсерінен осындай энергия<br />

шығынданады.<br />

Анорганикалык заттар синтезінде алда тұрған міндет — анорганикалык<br />

полимерлердіц ж аца түрлерін алу.<br />

Бүл ж аца заттарды синтездеуде химияныц алдына күн сайын<br />

ж аца талаптар, ж аца міндеттер койылуда, мысалы, реактивтік<br />

двигательдер мен снарядтарга лезде жанатын өте калориялы<br />

сұйык отын синтездеу ж эне т. т. керек болды.<br />

• Химиялык синтездіц алга койып отырган максаты-кажетті<br />

касиеті бар заттардыц қандайын болса да колдан ж асап алу.<br />

Технология процестерін жаксарту. Химиялык<br />

процестерді ж аксарту, ж ацарту жөніндегі ғылыми-зерттеу<br />

жүмыстарыныц біркатар табыстары соцгы кезде өнеркәсіпке<br />

II

енгізілді. Бұл табыстардың ең бкстылары: химиялық реакцияларға<br />

зор эсер ететін катализаторлар (реакцияны тек тездету<br />

ғана емес, оны қажетті бағытта ж үр гізу), күшті қысымдар —<br />

10-1000 атмосфера жиі колданылады. Қөп реакцияларда катализатор<br />

мен қысым кабат қолданылады.<br />

Біркатар процестерге — металдың өзін, оның карбидін, азот<br />

қосылыстарын алғанда — жоғары 1000— 3000° температуралар<br />

қолданылады. Сонғы кезде жоғары температураны 3000°-тан<br />

асыратын болды. Кей процестерде тѳмен температура, абсолюттік<br />

нольге жуық температура колданылады.<br />

Біркатар химиялык процестерде оған эсер етуші баска факторларды<br />

— реакцияласушы заттардыц концентрациясын өсіру,<br />

жанасатын бетін ұлғайту, ультракүлгін сәулелерін түсіру, электр<br />

разрядтарымен эсер ету, циклон, плазма т. б. колданады.<br />

Электр энергиясы арзандаған сайын электрохимиялык, электротермиялык<br />

ѳндірістер кѳбейді.<br />

Химиялык, механикалык, термиялык эрекеттерге тѳзімді<br />

материалдардыц алыну, мысалы, арнайы құймалар, резиналар,<br />

пластмассалар, химиялык тұракты желім, зам азка т. б. бұрын<br />

колданьглмаған химиялык процестерді ѳткізуге мүмкіншілік<br />

туғызды.<br />

Процестіц әнімділігін арттыру үшін ауа орнына оттек қолданылатын<br />

болды.<br />

Өндірісті үздіксіз ету, оны автоматтандыру, механикаландыру<br />

химиялык технологияда да кец колданылуда.<br />

§4. Х И М И Я Ѳ Н Е Р К Э С І Б І<br />

Россияда осыдан 1000 жыл бүрын химиялык ѳндірістіц кейбір<br />

түрлері болған, ол түз кайнату, минерал бояуларын ж асау.<br />

XIV ғасырда Россияда мылтык дәрісі шығарылған. Кейінде ашылған<br />

жацалыктардыц мацыздыларын атап кетейік:<br />

I Петр уакытында' химия, металлургия ѳндірістері біраз ѳркендейді<br />

бояулар, азот кышкылы, күкірт, ашудастар ѳндіріледі. Петрдін. өзі кендердің<br />

химиялыканализінжасаған.<br />

1724 ж. Россия ғылымакадемиясыашылды.<br />

1748 ж. М. В. Ломоносов химияныңнегізгі заңы—материясақталу заңын<br />

ашты. 1748 ж. М. В. Ломоносов бірінші химиялык. лаборатория ұйымдастырып,<br />

зерттеу, әрі оқыту жұмыстарынбастады.<br />

1755 ж. Москвада бірінші университет ашылды.<br />

1764 ж. Россия академигі Лаксмансода алудыжолға қойды.<br />

1801ж. В. В. Петров электрдоғасынашты.<br />

1805 ж. камералыәдіспен күкірт кышқылыналу заводыістейбастайды.<br />

1807 ж. Двигубскийдіңтұңғышхимияокулыгышыкты.<br />

1811ж. хромтұздарыныңбірінші заводыашылды.<br />

1837 ж. Россия академигі Б. С. Якобигальванопластиканыашты.<br />

1840 ж. Россия академигі Г. И. Гесс жылу эффектілері тұрактылығызакын<br />

ашты. 1842 ж. Н. Н. Зинин нитробензолдытотыксыздандыру аркылыанилин,<br />

алудын жолын табады. ХѴШғасырдың аяғы, XIXғасырдың бірінші жартысында<br />

Россияда химиялыкѳндіріс үйымдастырылдыдепсаналады.<br />

1858 ж. A. M. Бутлеров органикалық қосылыстар күрылысыныңтеориясынұсынды.<br />

12

1865 ж. Москвада жарыкгазызаводыіске косылды.<br />

1869 ж. Д. И. Менделеев периодтыкзаңдыашты.<br />

1881ж. М. Г. Кучеров сірке альдегидінсинтездеді.<br />

1884 ж. Петербургта Тентелев заводында күкірт кышкылын контакт<br />

эдісіменала бастады.<br />

1885 ж. А. А. Летний жэне В. Г. Шухов эдістері бойынша мұнай крекингіленді.<br />

1888 ж. Д. И. Менделеев кѳмірді жерастында газға айналдырудыүсынды.<br />

1889 ж. Д. И. Менделеев пен В. В. Марковников мұнайдыхимиялык<br />

жолменбаска заттарға айналдыру жолдарынзерттеу үшінБакуге барды.<br />

1891 ж. Д. И. Менделеев түтінсіз мылтыкдэрісі—пироколлодийді ашты.<br />

1906 ж. Е. И. Орлов кѳмірсутектерді контакт жолымен тотыктыруды<br />

ұсынды.<br />

1915 ж. Н. Д. Зелинскийгазтұткышжасады.<br />

1916 ж. И. И. Андреев ұсынысыбойынша аммиактытотыктыру аркылы<br />

азот кышкылыалынды.<br />

Россияда бір жағынан бүкіл дүние ж үзіне әйгілі, жалпы химияныц<br />

дамуына ірі үлес болып косылатын ғылыми табыстар<br />

болса, екінші жағынан мешеу өнеркәсіп болған. Бірінші дүние<br />

жүзілік соғыс алдында, 1913 жылы Россияда ірісі бар, орташасы<br />

бар небары 70 химиялык өндіріс орны болған, сол кезде (XX<br />

ғасырдын, басы) Россияныц жан басына, немесе егіс көлемінің<br />

гектарына келетін химиялык өнімдері баска елдердегіден көп<br />

төмен болатын. Россияда жоғары білімі бар бір мындай ғана<br />

химиктер болған. Россияның химия өнеркәсібінің нашарлығы<br />

сол соғыста катты білінді.<br />

Ұлы Октябрь революциясы химия өнеркәсібінің өркендеуіне<br />

ж аңа ж олдар ашты. Өнеркәсіп алдына койылған міндет те,<br />

ұйымдастыру формасы да, техникалык киын мәселелерді шешу<br />

әдісі де өзгертілді.<br />

Капиталистік елдерде химия өнеркәсібі соғыска даярлык ретінде,<br />

содан пайда табу максатын көздесе, совет химия өнеркэсібі<br />

алдына еліміздің барлык шаруашылығы мен мәдениетін көтеру<br />

ж әне халыктың мүктажын өтеп, еңбекшілердің халахуалын жаксарту<br />

міндеті койылды.<br />

Бірак химия өнеркәсібінің алғашкы қадам^і үлкен киыншылыкка<br />

кездесті. Патшалык Россиядан калған 70 химия кәсіпорындарының<br />

30 проценті бірінші дүние жүзілік ж әне азамат<br />

соғысы кезінде бүліншілікке үшыраған. Бұларды калпына келтіру<br />

жұмысы 1924— 25 жылдары аякталды.<br />

Бүдан кейін химия кәсіпорындарын кайта кұру ж әне ж аңа<br />

күрылыстар басталды, ол жүмыс бес жылдык жоспарларда<br />

үлкен орын алды. Үкімет химиялык өндірістік орындарында кәсіптік<br />

ж эне техникалык кауіпсіздік шаралары жөнінде зан шығарды,<br />

жұмыс күні кыскартылды.<br />

Алдымен химия өнеркәсібіне керекті шикізат коры үйымдастырылды.<br />

Сонан кейін техникалык жағынаң күрделі заводтар<br />

салынды. Азот байланыстыру, алюминий, магний, фосфор,<br />

кальций карбиді, калий, мышьяк, темір түздары, синтетикалык<br />

каучук, пластмасса, жасанды торкалар, органикалык синтез, ф армацевтика<br />

препараттары, химиялык таза реактивтер, мұнайды<br />

13

баска заттарға айналдыру, орман химиясы, гидролиз, түрлі<br />

тыңайткыштар ѳндірістері, осыныц барлыгы ж аңадан үйымдастырылды.<br />

Сол кезде химия гылымында да бірқатар жаңалықтар ашылды.<br />

1926 ж. Н. Д . Зелинский ж эне баска совет ғалымдары, мүнай<br />

құрамындағы көмірсутектерін ароматтандырып одан изомерлеу<br />

жолдарын тапты.<br />

1929 ж. В. Г. Ш ухов пен М. А. Керелюшникова мұнайды<br />

крекингілеудін ж ана әдісін үсынды.<br />

1923 ж. С. В. Л ебедев каучукты синтездеудің әдісін тапты.<br />

1932 ж. М. Д . Иваненко атомдык ядроның протон-нейтрон<br />

теориясын үсынды.<br />

Міне, осындай ғылыми ж әне өнеркәсіптік табыстар нәтижесінде<br />

бірінші бесжылдықтың аяғы нда-ақ (1933 ж .) Совет Одағының<br />

қазіргі заманға сәйкес ірі химия өнеркәсібі кұрылды.<br />

1930 ж. болған XVI съезде халық шаруашылығынын барлык<br />

салаларын химияландыруды ұсынды. Тыңайткыштар, калий<br />

тұздары, байланыскан азот, жасанды торка, орман химиясы, сланец<br />

ж әне шымтезекті бағалы заттарға айналдыру, бояу, құрылыс<br />

материалдары т. б. өндірістерін күшті қарқынмен өркендетуді<br />

міндеттейді. 1934 ж. болған XVII съезд химия өнеркәсібіне ерекше<br />

көціл бөліп, оныц ішінде тыцайткыштар өндірісін екінші бесжылдыкта<br />

10 есе арттыру туралы каулы алады.<br />

Осы алғашқы екі бесжылдықтағы химияныц өркендеуі елімізді<br />

индустриаландыруда үлкен мацызы болды, әсіресе металлургия,<br />

энергетика, машина ж асау т. б. ѳнеркэсіптерге кѳп ж әрдемі<br />

тиді. Бұл жылдары ж аца 70 химия кәсіпорындары іске<br />

қосылды.<br />

Бұл кезде Совет Одағының түрлі ғылыми мекемелері, жеке ғалымдары<br />

өте бағалығылымижаналықтар енгізді.<br />

1935 ж. акрихинсинтезделді.<br />

1937 ж. кемірді жер астында газға айналдырудыңтұңғышзаводыіске<br />

косылды.<br />

1940 ж. Флеров пенПетржакуранядросыныңѳзінен-ѳзі бѳлінетінінашты.<br />

1940 ж. К. А. Андрианов кремний-органикалыкүлкенмолекулалыкосылыстарды<br />

синтездеді.<br />

1943 ж. ѳте берікорганикалыкшынызаводыістейбастады.<br />

1944—48 жылдарыИ. П. Бардин жэне басқалардың ұсынысыбойынша<br />

шойын, күкіртті ангидрид т. б. заттар ѳндірісінде ауа орнына оттекқолданылды.<br />

1939 ж. болған XVIII съ езд химияга ѳте ерекше кѳціл бѳліп,<br />

«Химия ѳнеркэсібі жалпы ѳнеркаеіптіц жетекші саласыныц<br />

біреуіне айналдырылсын... Үшінші бесжылдык — химия бесжылдығы»<br />

деген болатын. 1941 жылғы фашистік Германияныц басқыншылык<br />

соғысы үшінші бес жылдықтыц жоспарын орындауға<br />

мүмкіншілік бермеді.' Дегенмен 1941 жылы Совет Одағыныц<br />

химиялык ѳнімдері Октябрь революциясыныц алдындағыдан<br />

20 есе артык болды.<br />

14

Отан соғысынан кейін бүлінген (жартысынан көбі) өндіріс<br />

орындарын калпына келтірумен қабат ж аңадан ірі өндірістер<br />

салынды. Тѳртінші бесжылдыкта химия енеркәсібіне ж ұмсалған<br />

каржы әткен үш бесжылдықтағыға тең болды.<br />

Тѳртінші бесжылдыкта белгіленген жоспарды химия ѳнеркәсібі<br />

артығымен орындады, оның өнімі 1950 жылы соғыстың<br />

алдындағыдан 1,8 есе артық болды.<br />

Бесінші бесжылдыкта (1951— 55 жылдар) минералдық тыңайтқыштардың<br />

мөлшері 75% , сода — 73% -ке дейін әсті, ал лакбояу<br />

әнеркәсібінің өндіретін бұйымдарының кѳлемі бойынша<br />

ССРО Европада бірінші орынға шықты.<br />

Бұл соғыстан кейінгі жылдарда азот, калий, пластмасса, синтетикалык<br />

каучук, органикалық синтез, хлор ж эне онын туындыларының<br />

ѳндірістері күшті ѳсті, мысалы, 1957 жылғы химия<br />

өнімдері 1940 жылмен салыстырғанда 5 есе, 1913 жылмен салыстырғанда<br />

112 есе артты.<br />

Дегенмен халыкка ж эне халык шаруашылығына керекті ѳнімдер<br />

толығымен қамтамасыз етіле алмады, мысалы, синтетикалык<br />

каучук, пластмасса, жасанды ж эне синтетикалык торкалар<br />

ѳндірісінен, кейбір капиталистік елдерден әлі кейін калып отырмыз.<br />

Сондыктан 1958 жылы май айында болған Пленумда және<br />

1959 ж. болған XXI съ езд каулыларында химия ѳнеркэсібін<br />

дамытуды, әсіресе халыкка халык шаруашылығына кажетті<br />

синтетикалык материалдарды өндіруді тездету шұғыл міндет<br />

ретінде алға койылды.<br />

1961 ж. болған XXII съезде ж аңа Программа бекітілді, онда<br />

еліміздің материалдык-техникалык базасын нығайтуда химия<br />

ғылымы мен өнеркәсібіне зор мағына берілді.<br />

Он жылдағьт (1961-70 жылдар) химия ѳнеркэсібіне жұмсалған<br />

қаржының мѳлшері одан бұрынғы 30 жылдағымен салыстырғанда<br />

3 есе асып түсті. Сондыктан 7-8 бесжылдыктар кезінде 600 ж аңа<br />

химия ѳнеркэсіп орындары мен цехтар іске қосылды. Химия<br />

ѳнеркэсібінін шикізат кѳздерінін саны молайып, сапасы өзгерді.<br />

Кѳмір мен ауыл шаруашылығының дакылдарының орнына табиги<br />

газ, мүнай өңдеуден бѳлінетін газдар ж ұмсала бастады. Осының<br />

арқасында он жыл ішінде бір тонна синтетикалык каучук пен<br />

кіралғыш заттарды шығару үшін жұмсалатын 24 млн. т. астык,<br />

1,4 млн. т. сірне, 1,1 млн. т. тағамдык майлар үнемделді.<br />

9-10 бесжылдыктарда (1971 — 1980) химия өнеркәсібінің, мұнай<br />

ж эне газ ѳнеркэсібінін, ѳркендеп ѳскен жылдары болды. 70-жылдардын<br />

ішінде ССРО тьщайткыш ѳндіруден дүние ж үзінде<br />

бірінші орынға шықты (24,8 млн. т. 100% қоректік затка шаққанд<br />

а ). Қүкірт кышқылының, синтетикалык шайырлар мен пластмас-<br />

салардың, химиялык талшыктардын мөлшері 1,9 еседей артты.<br />

XXVI съезде халык шаруашылығын химияландыру саласында<br />

ж аңа күрделі міндеттер койды. Бүкіл ѳнеркэсіппен коса<br />

химия ғылымының дамуына орай ж ана талаптар туды. 11<br />

бесжылдыктың ішінде (1981— 85 жылдар) химия ж әне мұнай<br />

15

химиясы өнеркәсібінің өнімдері 1 /3 еседей өсті. 1976 жылы химиялык<br />

талшықтардын, өндірілген мөлшері 1 млн. тоннаға жетті.<br />

1985 жылы біздің еліміз «ССРО халык шаруашылығын химияландырудың<br />

2000 жылға дейінгі аралыктағы комплексті программасын»<br />

қабылдады. Оның іске асуы химия енеркәсібінің<br />

ж едел қарқынмен дамуына тікелей тәуелді. Сондыкт'йн осы комплексті<br />

программаға сай 12-бесжылдыктың (1986— 90 жылдар)<br />

соңында, 1985 жылмен салыстырғанда химия ѳнімдерінін мөлшері<br />

130— 131 % молаюы тиіс, ал оның соңғы 10 жылдың ішінде 2 еседей<br />

артатын болады. Сонда бүкіл ѳнеркэсіп өндірісін алғанда химия<br />

өнімдерінің үлесі 8% -ке ж етуге тиіс.<br />

§ 5. К .А З А Қ С Т А Н Н Ы Н , Х И М И Я Ѳ Н Е Р К Э С І Б І<br />

Қ азакстанда Октябрь революциясына дейін айтарлықтай<br />

химия енеркәсібі болған ж ок. Шымкентте кішкене сантонин<br />

заводы ғана болған. Химия ғылымы, химия өнеркәсібі болмағанмен,<br />

халық кейбір химиялық процестерді тауып, біліп керегіне<br />

жараткан.<br />

Ел ішінде ертеден өріс алған кейбір химиялык процестердің<br />

мысалдарын келтіруге болады. Ол ѳздігінен, немесе от пен күннің<br />

кызуынан жүретін процестер: еріту, суалту процестері — тұз<br />

кайтану, сақар ж асау; айдау процестері — қи майын, сүйек<br />

майын айдап алу; ашыту, ұйыту, іріту процестері — мал сүтінен<br />

айран, кымыз, шүбат, ірімшік, құрт т. б. ж асау; тері илеу; сабын<br />

қайнату; экстракциялау, шаймалау (выщелачивание) процестері<br />

— есімдік бойындағы бояуларды (томар бояу, кына т. б.)<br />

шығарып алып, шүберек, ж үн, тері, сүйек, ағаш бояу; минералдық<br />

бояулар ж асау — ж оса, кѳктас т. т. баска бояуларға,<br />

сырға айналдырып ағаш, кыш, тас (зират) заттарын сырлау,<br />

осылардан кіреуке де (глазурь) ж асаған; металл өңдеу — зергер<br />

үсталар кей металдардан (Fe, Au, Ag, Sn, Pb, Cu) түрлі бұйымдар<br />

ж асаған, оларды өңдей білген.<br />

Бірінші бесжылдык кезінде ж аңадан химия өнеркәсіп орындарын<br />

сала бастағанда, Қ азақстанда да 30-жы лдардан бастап, әуелі<br />

Ақтөбеде, сонан сон басқа жерлерде, химия ѳндіріс орындары<br />

салынып, қазіргі кезде ж аңадан құрылған қуатты химия өнеркәсібі<br />

бар.<br />

Бүгінде Қ азакстанда қалыптаскан химия өнеркәсібі бүкіл<br />

Советтер Одағы бойынша жетекші орындардыц біріне ие болып<br />

отыр. Мысалы, біздіц республикамызда бүкіл елімізде өндірілетін<br />

сары фосфордың 90% -тен астамы, кальций карбидінің 70% , хром<br />

косылыстарыныц 45% , фосфор тыцайтқыштарыныц 14%-тейі<br />

шығарылады. Мұнымен коса кір алғыш заттар (техникалык<br />

фосфор тұздары ), жемдік фосфоттар, күрделі азотты тыцайткыштар,<br />

күкірт кышкылы, ацетилен, ацетальдегид, каучуктер, химиялык<br />

талшықтар (поливинилхлорид, полиакрилонитрил, фенилон),<br />

пластмассалар (полиэтилен, полистирол, полипропилен т. б .),<br />

хлор, сода, бор тұздары, ас тұзы, натрий сульфаты мен сульфиді,<br />

16

жанармайлар мен ж ағармайлар, сульфокѳмір, натрий тиосульфаты,<br />

этил спирті, ѳсімдік корғайтын химиялык бұйымдар, дәрідәрмектер,<br />

т. б. барлығы 100-ден астам атаумен химиялык өнімдер<br />

шығарылады. Қазакстанның химия ж әне мұнай-химия өнеркәсібі<br />

жоғары қаркынмен дамып келеді. Осы екі саланың беретін<br />

өнімдерінің жалпы көлемі соңғы 20 жыл ішінде (1965— 1985 жылдар)<br />

11,3 есе артты.<br />

Республикада мынадай химия ж әне мұнай-химиясы өнеркәсіптерінің<br />

орындары бар: Актѳбе химия комбинаты, Актѳбе хром<br />

қосылыстары заводы, Шымкент «Ф осфор» ѳндіріс бірлестігі,<br />

Ж аңа Ж амбыл фосфор заводы, Ж амбыл суперфосфат заводы,<br />

Ж амбыл «Химпром» ѳндіріс бірлестігі, Қарағанды синтетикалык<br />

каучук заводы, Қостанай химиялык талшыктар заводы, Гурьев<br />

химия заводы, Шевченко пластмассалар заводы, Шымкент<br />

гидролиз заводы, Шымкент химия-формацевтика заводы, Аралсульфат<br />

комбинаты, Индер борат кеніші, Актѳбе «Бор» ѳндірістік<br />

бірлестігі, П авлодар мен Гурьев мұнай ѳндеу заводтары, К араганды<br />

«резина-техника» ѳндіріс бірлестігі, «Шымкентшина» ѳндіріс<br />

бірлестігі, т. б. Мұнымен коса Қ азакстанда куатты түсті<br />

металлургия ѳнеркэсіп орындарында (Балкаш , Ѳскемен, Ж езк азған,<br />

Шымкент, Ащысай, Кентау) косалкы газдардан кѳптеген<br />

мѳлшерде күкірт кышкылы алынады.<br />

Қ азақстанда шикізат корының молдығы осы кездегі жүмыс<br />

істейтін заводтарды кеңейтуге, ұлғайтуға, сонымен кабат ж аңа<br />

өндіріс орындарын үйымдастыруға мүмкіншілік береді.<br />

Алдағы жылдарда республикада тыңайткыштардың сапалы<br />

түрлерін шығару, жергілікті фосфорит кѳздерін сарка пайдалану<br />

ж аңа фосфор, азот тыңайткыштарын ѳндіретін заводтар салу,<br />

пластмассалар мен талшыктардың ж аңа озык түрлерін өндіруді<br />

игеру, мұнай өңдеу өнімдерін молайту т. б. міндеттері тұр.<br />

Қазакстанның химия өнеркәсібіне сай ғылымы мен білімі<br />

де дамып келеді. Қ азак ССР Ғылым Академиясының 5 ғылыми<br />

зерттеу институттары: Алматыдағы Химия ғылымдары институты,<br />

Органикалык катализ ж эне электрохимия институты, Қарағандыдағы<br />

Химия-маталлургия институты, Орга|шкалык ж эне көмір<br />

химия институты, Гурьевтегі М ұнай химия ж әне табиғи түздар<br />

институты осы заманғы теориялык ж эне практикалык мәселелермен<br />

айналысып отырса, Қ азак ССР Халыкка білім беру министрлігінің<br />

3 жоғары оку орны: К азак мемлекеттік университеті мен<br />

Қарағанды мемлекеттік университеті, Қ азак Химия-технология<br />

институты маман-кадрлар дайындау ісімен шұғылдануда. Бүкіл<br />

патшалык Россияда 1913 жылы бір мыңдай ғана химиктер болса,<br />

бір ғана Қ азак мемлекеттік университетінің химия факультетін<br />

бітіріп шыккандар саны 5 мыцға жуыктады. Оның үстіне Алматыдағы<br />

Қ азак ж эне кыздар педагогтык институттары, Ѳскемен,<br />

Кѳкшетау, Орал, Шымкент, Актѳбе, Петропавл педагогтык<br />

институттарында мындаған химия пәні мұғалімдерін даярлап<br />

шығасгуда.<br />

17

I I тарау<br />

АТОМ-МОЛЕКУЛА ТЕОРИЯСЫ<br />

§1. АТОМЖЭНЕМОЛЕКУЛАЖАЙЫНДАҒЫ<br />

ТҮСІНІКТІҢБАСТАЛУЫ<br />

Бұдан 2500 жылдай уақыт бұрын өмір сүрген ертедегі Грецияның<br />

Левкипп, Демокрит, Лукреций сиякты философтары күллі<br />

зат өте ұсак, бөлінбейтін бөлшектер — атомдардан тұрады деген.<br />

Олардыц айтуынша, бір заттыц екінші заттан айырмашылығы<br />

оларды түзетін атомдардыц санына, түріне ж әне орналасуына<br />

байланысты. Д үниеде болатын өзгерісгіц барлығын осы атомдардыц<br />

косылуы және айрылуы деп түсінді. М ұндай материал<br />

и с т оку дін жолыңа қайшы келгендіктен шіркеудіц .куғынына<br />

ұшырагі, акырында ұмыт болды.<br />

XVI ғасырдыц басында француз священнигі П. Гассенди<br />

атомды кұдай ж араткан деп, атом ілімі мен шіркеу арасын<br />

жакындастыруға тырысты. 1626 жылы П ариж парламенті атомдык<br />

ілімді тараткан адам ж азаға тартылып, басы кесілетіндігі<br />

туралы зац қабылдады.<br />

Бірак ғылымныц дамуы, шіркеудіц де, шіркеуді колдаушы<br />

үкіметтердіц де катац тыйым салуына қарамай, ерте заман атомистикасын,<br />

атом-молекула теориясына айналдырды. Бұл жөнінде<br />

орыстыц ұлы ғалымы М. В. Л омоносов ецбектерініц ерекше<br />

мацызы болды.<br />

М. В. Л омоносов 1741 жылы шыккан алғашкы жұмысыныц<br />

бірі «Математикалык химияныц элементтері» деген ецбегінде<br />

атом, молекула жайындағы пікірін ғылыми ж үйе түрінде<br />

ұсынды. Ломоносовтыц негізгі идеясы — барлық зат ұсақ бөлшектерден<br />

түрады, олардыц өзара ілінісетіндік кабілеттігі бар,<br />

заттыц касиеті негізінде осы ұсак бөлшектердіц қасиетіне байланысты.<br />

Л омоносов бѳлшектердіц кішісі — атомды — «э л е м е н т»<br />

деп, ірісі — молекул аны —«к орпускула» деп атады.<br />

М. В. Л омоносов «Элемент — заттыц өзінен айырмашылығы<br />

және үсағырақ түрі жоқ бөлшегі...<br />

Корпускула — бір кішкене масса түзген элементтердіц<br />

жинағы» деген. М олекулалардыц («корпускулалардыц»)<br />

касиеті оныц кұрамына кіретін атомдардыц («элементтердіц»)<br />

қасиеттеріне, орналасу тәртібіне тәуелді. Әрбір<br />

заттыц құрамы оны түзуш і , корпускуланыц құрамына сәйкес.<br />

Әр түрлі заттардыц корпускулаларыныц кұрамы әр түрлі. Корпускулалар<br />

үнемі қозғалыста болады, ол козғалыс механиканыц<br />

зацдары на бағынады. Заттыц жылынуы, сууы корпускулалар<br />

козғалысына байланысты деді.<br />

Ломоносовтыц айткандары өз заманында озык пікір болды,<br />

оны экспериментпен дәлелдеуге ол кездегі ғылымныц даму<br />

сатысы мүмкіндік бермеді. Осыдан 60 жыл кейін тәж ірибеден<br />

жиналған материал көбейіп, зерттеудіц ж аца әдістері табылу<br />

18

нәтижесінде, Ломоносовтыц пікіріне ұксас пікірлер қайта туды,<br />

оларға эксперименттік дәлелдер де табылды.<br />

§ 2. ХИМИЯ НЫҢ АЛҒАШҚЫ ЗАҢДАРЫ<br />

М. В. Ломоносовтын жалпы ғылымға, онын ішінде химияға<br />

сіңірген еңбегі өте зор. Ол химияда, әсіресе химиялык тәжірибелерде,<br />

әрдайым «салмак пен мөлшерді» колдану каж ет екендігін<br />

баса көрсетті. Бұл уақытка дейінгі тәж ірибелерде таразыны<br />

сирек колданатын. XVIII ғасырдың екінші жартысынан бастап<br />

(әсіресе флогистон іздеуш ілер) химиялық тәж ірибеге алынған<br />

ж эне реакциядан шыккан заттарды ѳлшеп, тәж ірибелерде салмактық<br />

бакылау жасалатын болды. Бұл әдістін нәтижесі көп<br />

күттірген жок, бірнеше ж аңа заттар, бірнеше ж аңа заңдар ашылды.<br />

Мысалы: Джозеф Блек кѳміртек диоксидін (1752 ж .)<br />

Генри Кавендиш сутекті (1766 ж .) , Даниэль Резерфорд<br />

(1772 ж .) пен Карл Шееле (1773 ж .) азотты,<br />

Карл Шееле — оттекті (1772 ж .), Д ж о з е ф Пристли —<br />

оттекті екінші рет (1774 ж .), Карл Ш ееле — хлорды (1774 ж .)<br />

ашты.<br />

Заттар массасының сақталу заңы. М. В. ЛомоносовТ7Т5жыльГматерия<br />

сакталуыныц жалпы принциптерін былай<br />

тұжырымдады. «...Табиғатта болатын күллі өзгерістердің мәнісі<br />

мынада: бір денеден қанша кемісе, екіншісіне соншама косылады;<br />

бір жерден бірнеше материя азайса, баска ж ерде артады...<br />

/М . В. Ломоносов материя ретінде затты кабылдап, онын мѳлшеріне<br />

массасын (салмагын) алды. Қазіргі кѳзкарас бойынша, жалпы<br />

материяның сакталу занын химиялык процестерге арнасак, ол<br />

заттар массасының сакталу заны болып шығар еді.<br />

Реакцияға каты скан барлык заттарды ң, яғни<br />

реагенттердін м а с с а с ы реакция нэтижесінде<br />

шығатын-заттардыц, яғни ѳнімдердіц массалары<br />

на тец.<br />

Ломоносов ашкан бұл зац былай да окылады: хим иялы к,<br />

р е а к ц и я л а р ға қат ы насуш ы заттардыц м ассасы ѳвгерм ейді.<br />

1756 жылы Ломоносов аузы бітелген ыдыста металдарды<br />

кыздыру тэжірибесін жасады . Ыдысты тәж ірибеге дейін ж эне<br />

одан соц ѳлшеп, «металдыц салмагы ѳзгермейді» деген корытындыға<br />

келеді, сѳйтіп масса сакталу зацын эскперимент ж үзінде<br />

дэлелдеді.<br />

1774 жылы Л авуазье металдардың тотығуын зерттеп, массалар<br />

сакталу зацын тәж ірибе ж үзінде нығайта түсті. Мысалы мырыштыц<br />

оттекпен әрекеттесуін алсак:<br />

6,54 с. б .+ 1,6 с. б. = 8,14 с. б.<br />

мырыш оттек мырышоксиді<br />

реагенттер мен ѳнімніц массалары бірдей болатынын көреміз.<br />

XIX ғасырда М. В. Л омоносов ашкан заттар массаларыныц<br />

сакталу зацы тәж ірибе ж үзінде әлденеш е рет дәлелденіп, оныц<br />

ешбір кінәсі байкалмады.<br />

\ 19

Клод ЛуиБертолле<br />

ЖозефЛуиПруст<br />

(1748—1822) (1755—1826)<br />

Құрам тұрақтылық заңы. М. В. Ломоносовтың<br />

корпускула”"мен олардан түзілгеіГ зіттьщ құрамы сэйкес болады<br />

деген пікірінен корпускуланың құрамы тұрақты болатын болса,<br />

олардан түзілген заттың да, құрамы түрақты болуы керек деген<br />

қорытынды туады. Міне, осыны тәж ірибе ж үзінде тексеруге<br />

XVIII ғасырдың аягында гана мүмкіншілік туды. Түрлі заттардың<br />

салмақ күрамы жайында жиналган тәжірибелік материалды<br />

француз галымы П р у с т зерттеп мынадай қорытындыға келген:<br />

«Химиялык қосылыс дейтініміз... жаратылыс өзі тұракты кұрам<br />

берген зат... П еруден ашылған болсын, не Сібірде табылған болсын<br />

хлорлы күмістіц кұрамдары бірдей, күллі дүние ж үзінде бір<br />

_ғ£}.на түрлі хлорлы натрий, бір ғана түрлі селитра болады».<br />

'1801 ж. Пруст ашкан заттыц қүрам тұрактылык заңының аныктгімасын<br />

былай айтуға болады: Қандай жол мен алынған<br />

болса да, таза химиялык косылыстар құрамы<br />

әрдайым түрақты болады.<br />

Мысалы, кѳміртек диоксидін мынадай үш жолмен алуға<br />

болады:<br />

С + 0 2 = С 0 2, 2СО + 0 2 = 2 С 0 2<br />

СаСОз = СаО -+- С 0 2<br />

> Эрбір таза кѳміртек диоксидініц кұрамында 27,29 масса көміртек<br />

пен 72,71 масса оттек бар.<br />

Прустыц Щ л пікіріне Францияныц екінші бір химигі Б е р-<br />

20

т о л л е қарсы шығып, екеуі 8 жыл айтысып, акырында, ол кезде,<br />

Пруст жеңді.<br />

Бертолленін. пікірінше, химиялык косылыстын кұрамы, онын<br />

түзілу жағдайына карай, әсіресе оның күрамына кіретін заттардың<br />

алғаш алынған өзара салмак катынастарына карай ауыспалы<br />

болуы мүмкің^<br />

Біздің еліміздің атакты ғалымы Н. С. Курнаковтың зерттеулері<br />

(1912— 1913 ж .) бойынша, екі окымыстының да пікірлері дұрыс.<br />

Прустың заңына да бағынатын химиялык косылыстар бар,<br />

бірақ олармен катар, Бертолле айткандай, лүзілу жағдайына<br />

карай кұрамы ауыспалы косылыстар да бар.(Н . С. Қурнаков кұрамы<br />

тұракты (формуласы валенттікке сәйкес, мысалы H 2Ö,<br />

СН4, РСІз, H 2S) косылыстарды Дальтонның кұрметіне — дальтонидтер<br />

деп, кұрамы ауыспалы (формуласы валенттікке үйлеспейтін)<br />

косылыстарды — бертоллидтер деп атаған, мысалы,<br />

сынап оксиді — дальтонид, темір сульфиді — бертоллид. Металдардың<br />

өзара косылыстары интерметалдык косылыс<br />

деп аталады (XIV тар ау). Н. С. Курнаков бертоллидтері осы;<br />

косылыстардан көп тапкан (мысалы: CuZn, C uZ ne).<br />

Ол кезде Прустың жеңуі атом-молекула теориясының өркендеуіне<br />

үлкен эсер ет т і/<br />

-Э-К в ивалент заны. Химиялык тәж ірибелерде таразыны<br />

кең колдану, химиялык косылыстардың кұрамын білу, химиктердің<br />

алдына бірнеше ж аңа мәселелер койды. Соның бірі<br />

химиялык элементтер бірімен-бірі косылысканда кандай салмак<br />

мөлшерлерінде косылысады деген мәселе болды. Ағылшын<br />

•ғалымы Джон Дальтон 1803 жылдан бастап бірнеше жыл<br />

осы мәселемен шұғылданып, акырында химияға эквивалент<br />

(әуелгі аты «косылғыштык салмак») деген түсінік енгізді.<br />

Эквивалент дейтініміз — химиялык элементтер бірімен-бірі<br />

кандай салмак мөлшерлерінде косылысатындығын көрсететін<br />

сан.<br />

Әдетте сутек пен оттекті өлшеуіш ретінде пайдаланады, сутектің,<br />

1,008 салмақ бөлігіне, оттектің 8 салмак бөлігі сәйкес<br />

•келетіні белгілі, сондыктан:<br />

Элементтің хим иялы к, эквивалент і дейт інім із р н ы ң 8 салмак,<br />

б ө л ік оттекпен не 1,008 салмак, б ө л ік сутекпен к,осы лы са алатын<br />

немесе қосы лы ст арда со л а р д ы ң о р н ы н баса алатын салмак, м ө л -<br />

ш ері.<br />

Кѳміртек диоксидін С 0 2 анализдегенде кәміртектің 12 салмак<br />

бѳлігіне оттектің 32 салмақ бөлігі косылатыны аныкталған. М ұнда<br />

оттектің 8 салмак бѳлігіне кеміртектің 3 салмак бѳлігі сәйкес,<br />

олай болса көміртектің эквиваленті 3-ке тең. Бір элементтің<br />

әрекеттесуге катысатын, шығатын өнімнің ретіне байланысты<br />

бірнеше эквиваленті бола алады. Мысалы, көміртектің екінші<br />

оттекті косылысы СО алсак, онда оттектің 8 салмак бѳлігіне<br />

кеміртектің 6 салмак бѳлігі косылып тұрғанын кѳреміз. Демек,<br />

бұл көміртек оксидіндегі көміртектің эквиваленті б-ға тең.<br />

21

Бұл эквиваленттерді косылыстардың анализі арқылы табылған<br />

проценттік құрамы бойынша, немесе реакцияға қатынасқан<br />

және реакциядан шыққан заттардың салмағы белгілі болса,<br />

есептеп шығару киын емес.<br />

1-мысал. H 2S күкіртсутекте S = 94,12% , Н = 5,88% , 3 S= Есеп бойынша,<br />

к ү к ір т т іқ 94,12 с. б. суте ктік 5,88 с. б. косылып тұр, ал кү к ір т тің эквиваленті<br />

дейтініміз сутектің 1,008 с. б. қосыла алатын салм ақ мөлшері-ғой, олай болса.<br />

94,12-1,008<br />

5,88<br />

=Ы6<br />

2-мысал. 3,06 г металды қы ш кы л ға салғанда 2,8 л сутек бөлініп ш ы ққа н<br />

(қалы пты ж а ғд а й д а ), металдың эквивалентін табу керек (1 л сутек = 0,09 г).<br />

Алдымен бөлініп ш ы кқа н сутектің салмағын табамыз:<br />

Бұдан металдын эквиваленті:<br />

Э „ = -<br />

2 ,8 -0 ,09_ = 0 252 г<br />

1<br />

3,06-1,008<br />

0,252<br />

Химияға эквиваленттен кейін эквивалент заңы енді.<br />

Элементтер бірімен-бірі эквиваленттеріне пропорционал масса<br />

мөлшерлерінде реакцияласады.<br />

Қазіргі уақытта эквивалент жайындағы түсінік күрделі заттарға<br />

да колданылды.<br />

Күрделі заттың эквиваленті дегеніміз —<br />

баска заттың эквивалентімен қалдықсыз<br />

реакцияласатын салмак мөлшері.<br />

Мысал. К ү кір т қы ш қы лы ны ң 98,08 грамы мырыштың 65,38 грамымен реакцияласатынын<br />

таптык, дейік. М ы ры ш ты ң эквиваленті 32,69, Э Н250) = <br />

98,08:65,38 = 3 H2S0) : 32,69<br />

98,08-31,69<br />

J H2so, — 65,8<br />

Күрделі заттардыц эквивалентін есептеп шығарудың әдістері<br />

бар. Анорганикалык химиядағы күрделі заттар — оксидтер,<br />

кышқылдар, негіздер және тұздар. Қышқылдың эквивалентін<br />

табу үшін оныц молекулалык массасын негізділігіне, яғни<br />

кышкылдыц молекуласындағы металға ауыса алатын сутек атомдарыныц<br />

санына бөледі.<br />

Негіздіц эквиваленті оныц молекулалык массасын күрамындағы<br />

гидроксид тобының санына бөлгенге тең.<br />

Тұздың эквивалентін табу үшін молекулалык массасын кұрамындағы<br />

металл атомдарының валенттік бірлігінің жалпы санына<br />

бѳледі.<br />

Мысалдар:<br />

Н С 1 (мол. мае. 36,5) эквиваленті 36,5:1=36,5<br />

Н 3Р О 4 (мол. мае. 98) • » 98 :3 = 32,6<br />

Ва (ОН)2 (» » 171,4) » 171,4:2 = 85,7<br />

A12(S 0 4)3 (» » 342) . » 342 :(2 -3 )= 5 7<br />

22

Күрделі заттардың да эквиваленттік мәндері бірнешеу бола<br />

алады. Айталык, күкірт қышқылы әрекеттескенде 1 ғана атомын<br />

пайдаланса: КОН + Нг504 = K H S O 4 + Н20<br />

оның эквиваленті теория жүзінде есептегеннен 2 есе көп 98 болып<br />

шығады. Сондыктан әрбір заттың эквивалентін табу үшін, оның<br />

қай затпен қандай мөлшерде әрекеттескендігін білу кажет.<br />

Жалпы алғанда эквиваленттер заңын былайша тұжырымдауға<br />

болады:<br />

Ж а й немесе күрделі заттар каты саты н барлык<br />

X и м и я л,ы к реакцияларда заттарды ң ѳзара<br />

эквивалентті мөлшерлері әрекеттеседі.<br />

Еселі қатынастар заңы. Кейбір элементтер косылысканда<br />

бір ғана емес, бірнеше косылыс түзеді, демек бұл<br />

косылыстарда ол элементтердің салмак мѳлшерлері де әр түрлі<br />

катынаста болады. Мысалы, сутек пен оттек екі косылыс — су<br />

жэне сутектің пероксидін (Н2О2) түзеді. Мыс оттекпен екі косылыс—<br />

кара түсті мыс (III) оксиді жэне кызыл түсті мыстың<br />

(I) оксидін түзеді. Осы сиякты баска кѳп мысалдар келтіруге<br />

болар еді. Осы косылыстардағы элементтердің салмак мелшерлері<br />

кандай катынаста болатынын 1-кестеден кѳруге болады.<br />

1-кесте<br />

Қосылыстар<br />

%кұрамы<br />

Салмак бѳлімдік күрамы<br />

с утек оттек мыс сутек оттек мыс<br />

Сѵ 11,2 88,8 _ 1 8<br />

С утектің пероксиді 5,85 94,15 — 1 16 —<br />

М ыстың ( I) оксиді — 11,2 88,8 — 16 32<br />

М ыс ( II) оксиді — 20,1 79,9 — 16 64<br />

Сутек пен оттектің қосылыстарында сутектің"бір салмак бөлігіне<br />

оттектің косылып тұрған салмак бѳліктерініц біреуі екіншісінен,<br />

(пероксидте судағыдан) екі есе артык 8:16= 1:2. Осы сиякты<br />

мыс пен оттектің де екі түрлі косылысында оттектің бірдей салмак<br />

бѳлігіне (16 с. б.) сай келетін мыстың салмак бѳліктері еселі катынаста<br />

болады: 32:64=1:2<br />

Бұл жағдайды зерттеген Дальтон (1803 ж.) мынадай корытындыға<br />

келген:<br />

Екі элемент бірімен-бірі бірнеше қосылыс түзетін болса, ол<br />

к,осылыстарда, сол элементтердің біреуінің бірдей етіп алынған<br />

салмак, бөлігіне екініиісінің сай келетін салмак, бөліктерінің өзара<br />

қатынасы, кішкене бүтін сандар қатынасындай болады.<br />

Бұл еселі қатынас заңы деп аталады.<br />

Дальтон осындай еселі қатынасты кѳміртек пен сутектің косылыстары<br />

— метан мен этиленге, кѳміртек пен оттектің косылыстары<br />

— кѳміртек диоксиді мен көміртек оксидіне тапкан.<br />

23

Химия саласынан ашылған бұл заң диалектика заңдарына<br />

тура келеді. Екі элементтің өзара түзген бірнеше косылыстарының<br />

кайсысы болса да бірінен-бірініц салмақтық кұрамы жағынан<br />

айырмашылығы үлкен болады. Демек, екі элементтің өзара<br />

түзген косылыстарын салыстырып қарасак, олардың қүрамы<br />

с е к і р м е л і түрде өзгереді екен.<br />

Қосылушы элементтердіц өзара салмақ қатынасы өзгергенде,<br />

жаңа басқа қосылыс түзіледі, оныц баска касиеттері болады,<br />

демек, жаца сапа туады. Бұл, диалектиканыц жалпы заңының<br />

бірі — санның (мөлшердің) өзгергенінен сапаның (касиеттің)<br />

өзгеруі заңына химиядан келтірілетін мысалдың бірі.<br />

§ 3. АТОМИСТИКАНЫН, ҚАЙТА ТУУЫ<br />

Жоғарыда айтылған үш заң элементтердің косылысуьіның<br />

ретін көрсетеді. Осы зандарда ашылып отырған кағидалардың<br />

дұрыстығын түсіндіру үшін Дальтон (1808 ж.) атом жөніндегі<br />

түсінікке кайта оралып, өзінің пікірін былайша тұжырымдады:<br />

1. Барлык зат өте кішкене бөлшектерден — атомдардан тұрады.<br />

2. Жай заттар (элементтер) одан әрі бѳлінбейтін, біріне-бірі<br />

ұксас, баскалардан айырмашылығы бар, жай атомдардан, ал<br />

күрделі заттар (косылыстар) «күрделі атомдардан» тұрады. Курдел!<br />

атомдар реакция кезінде жай заттардыц атомдарына<br />

ажырайды.<br />

3. Күрделі заттыц «күрделі атомдары» эр түрлі жай атомдардыц<br />

азғана санынан кұралады. Мысалы, екі жай заттыц<br />

(А жэне В) атомдары косылып күрделі зат бере алады, ол «курдел!<br />

атомдардыц» кұрамы: AB, Ä2B, АВ2 т. т. болуы мумкін,<br />

демек, екі элемент арасында бірнеше косылыс түзіледі.<br />

4. «Күрделі атомныц» салмағы оны кұраушы жай атомдардыц<br />

массаларыныц косындысына тец. Атомдардыц массасы оларды<br />

сипаттаушы касиеттіц бірі, атомдардыц салыстырмалы массасын<br />

білу ѳте кажет.<br />

Дальтонныц атомистикасы негізінде Ломоносовтыц пікіріне<br />

ұксас, бірак ѳзгешелігі де бар. Дальтонныц «күрделі атомдар»<br />

(молекула) дейтіндерінде, бірдей жай атомдардан түратын осы<br />

кездегі түсінікке карағанда жай заттыц молекулалары жок- Ломоносов<br />

қағидасында ондай корпускулалар бар еді. Дальтон<br />

пікірінше жай заттыц молекулаларыныц болмауы атом молекула<br />

теориясыныц кабылдануына кѳп уакыт (Авогадро зацы кіргенше)<br />

бѳгет болды. Дальтонныц атомистикасыныц екінші ерекшелігі —<br />

мүнда сапалык сипаттан баска, сан — салмактык сипат та бар<br />

(еселі катынас зацы). Ал, Дальтонныц атомдык массаны аныктауы<br />

тамаша табыс еді.<br />

Джон Дальтон. Дальтоннын. экесі деревняда мата то ку колѳнерін кэсіп<br />

еткен кедей шаруа болған. М ектепте окы п кѳп білім ала алмаған, ѳйткені 12<br />

жасынан бастап ж ұм ы с істей бастады — әуелі ѳзінін м ұғалім ін ін орнын басты.<br />

Содан бастап математика, физика, натурфилософия (жараты лы стану) оның<br />

24

мамандығы болды. Бос уақы ты н өз<br />

бетінше білім толы кты руға, метеорологиялы<br />

к бақы лауларға жұмсады.<br />

Дальтон 1793 жылы Манчестерге,<br />

колледжға м ұғалім д ік кызметке ш акы -<br />

рылды. Осы калада ол философиялык<br />

коғамнын, әуелі хатшысы, сонынан<br />

президенті болып сайланды. Осы кезде<br />

сұйы қты қты ң булану серпім ділігінің,<br />

газдардын е р ігіш тігін ің заңын табады.<br />

21 жасынан бастап үзбей метеорологиямен<br />

айналысады, 78 ж асында<br />

метеорологиялы к 200 000 . бакы л ау<br />

жұмысын аяктағаннан кейін, көп узамай<br />

кайты с болады. Дальтон дүние><br />

ж үзіне атағы ж айы лған ғалым болғанымен,<br />

өм ірінің аяғына дейін ж о к- ^<br />

ш ылық көрген.<br />

§ 4. АТОМДЫҚ МАССАНЫ ІЗДЕУ<br />

Заттар массасының сақталу<br />

заңына сәйкес химиялық реакцияларда<br />

заттың массасы өзгермейді,<br />

ал заттың ең кіші<br />

бөлігі атом болғандықтан, •<br />

атомның массасы өзгермейтін<br />

Д ж о н Дальтон<br />

болу керек. Екінші жағынан, (1766— 1844)<br />

химиялык косылыстар түзгендегі<br />

элементтердің салмак катынастары жайындағы заңдарды<br />

тусіндіру үшін, әсіресе атомдык гипотезаны дәлелдеу үшін,<br />

атомдардың массасын білу керек болды. Мұны Дальтон өзінің<br />

негізгі міндеті деп есептеді. оірак атомдардыц абсолюттік массасын<br />

тікелей өлшеп табудың мүмкіншілігі болмағандыктан, олардың<br />

салыстырмалы массасын (келісім бойынша атомдык масса<br />

деп атайды) іздеді. Салыстыру үшін атомдардың ен женілі сутектің<br />

атомдык массасы бірге тең болады/<br />

Атомдык массаны табу үшін бір элементтің сутекті косылысының<br />

химиялык анализінін нәтижесін пайдаланады. Бұл косылыстын<br />

күрамындағы элементтердің масса катынасы «күрделі<br />

атомның» кұрамындағы сутек пен екінші элементтің атомдарының^<br />

массаларының катынасын көрсетеді, яғни «күрделі атом» кұрамындағы<br />

екінші элементтің атомдары сутек атомдарынан неше есе<br />

ауыр екенін көрсетеді. Мысалы, ол кезде анализі белгілі косылыс<br />

су болатын, ондағы сутек пен оттектің масса катынасы 1:8,<br />

демек, судың «күрделі атомындағы» сутек пен оттектін атомдарының<br />

массалары да, сондай катынаста болады.<br />

Ендігі киыншылык, оттектін атомдык массасын табу үшін<br />

оттектің бір атомы сутектің бір атомынан неше есе ауыр екенін<br />

табу керек, ал ол үшін судын «күрделі атомында» сутек пен<br />

оттектен неше атомнан бар екенін білу керек. Шынында да,<br />

судын «күрделі атомында» сутек пен оттек атомдарының катынасы:<br />

25

н о<br />

1:1 болса, оттектің атомдык, массасы 8 болады,<br />

1:2 » » » » 4 »<br />

2:1 » » » » 16 »<br />

Дальтон судын «күрделі атомында» сутектің 1 атомы мен<br />

оттектің 1 атомы косылысқан деп ойлады, сондыктан оттектің<br />

атомдык массасы 8 деп алынып, бұл кате атомдык масса кепке<br />

дейін колданылды. Бұл кате жорамал тағы баска киыншылыктар<br />

туғызды. Н. Л. Глинка өзінің «Жалпы химия» деген окулыгында<br />

мынадай мысал келтіреді. Анализ бойынша:<br />

аммиакта 1 с. б. сутекте 4 2/3 с. б. азот келеді,<br />

ал азот оксидінде 8 с. оттекте 7 » » »<br />

Енді аммиактың кұрамына карап азоттын атомдык массасы<br />

4 2/з десек, онда азот (III) оксидінің «күрделі атомында» бір<br />

атом оттекпен (8 с. б.) 1,5 атом азот (4 2/3 -)- 2 l/ з = 7 с. б.)<br />

косылыскан деуімізге тура келеді, яғни азоттыц атомы екіге<br />

бѳлініп жарты атомдап реакцияласатын болтаны.<br />

XIX ғасырдыц бірінші жартысының беделді химигі Берцелиус<br />

(Швеция) ѳзін Дальтонныц атомистикасын колдаушымын,<br />

элементтердіц дэл атомдык массаларын аныктау ѳмірімніц<br />

ец мацызды міндеті деп жариялаған болатын. Берцелиус 1813 жылы<br />

элементтердіц осы кезде колданып жүрген белгілерін (символдарын)<br />

ұсынды, 1818 жылы 49 элементтіц ѳзінше тапкан атомдык<br />

массаларын жариялады - ( 1-сурет) Бірак атомдык масса<br />

табудағы жацағы айтылғаН)<br />

киыншылыктардан Берцелиус<br />

*’2 Белгілері<br />

та аттап ,кете алмады.<br />

бериелиусша Дальтонила Алхимиктерш<br />

Дальтон атомдык масса- Алтын 190 Au © О<br />

ларды табу керек деген мэселені Цорғасын 90 Pb © Ъ<br />

дұрыс кѳтерген, бірак оны то:<br />

Көміртек 5.1 с • ~Члык<br />

шешуге мүмкіншілігі<br />

К,алайы Sn

молекуласы жайында, түсінік керек болды. Ол ушін реакцияласушы<br />

заттардыц масса катынастарын зерттеу аз, олардыц кѳлем<br />

катынастарын зерттеу керек екен.<br />

§ 5. МОЛЕКУЛА ЖАЙЫ НДАҒЫ ТҮСІНІКТІҢ ҚАЙТА ТУЫП ѲРКЕНДЕУІ<br />

Ерте кезде ғылымныц дамуына кездейсоқ уакиғалардыц да<br />

эсері болды. Реакцияласушы газдардыц кѳлем катынасын зерттеген<br />

француз ғалымы Г е й-Люссак еді. Жұмыстың басталуы<br />

мынадай жағдайдан келіп туды. Немістіц атакты жаратылыс<br />

зерттеушісі Гумбольдт жер шарын айналып шығу сапарына эзірленді,<br />

сонда істейтін ғылыми жұмыстарының бірі әр түрлі жағдайдағы<br />

ауаныц құрамын зерттеу. Міне, осыған керекті аспапты<br />

жасау, ол кезде әлі жас физик Гей-Люссаққа тапсырылды. Гей-<br />

Люссак осы уакытка дейін колданылып келе жатқан эвдиометр<br />

деген аспапты жасайды.<br />

Гей-Люссак сол эвдиометр жэрдемімен (1805 жылдан бастап)<br />

реакцияласушы жэне реакциядан шығатын газдардыц кѳлемін,<br />

кѳлем қатынасын зерттеп, мынадай жағдайды анықтайды:<br />

1 кѳлем сутек пен 1 көлем хлордан 2 көлем хлорсутек<br />

шығады.<br />

2 » » 1 » оттектен 2 » су буы шығады.<br />

3 » » 1 » азоттан 2 » аммиак »<br />

Ешбір реакцияда жарты я ширек кѳлем жок, сондыктан<br />

Гей-Люссак газдардыц көлем қатынас заңы деген заң<br />

ұсынады (1808 ж.).<br />

Реакцияласушы жэне реакциядан шығатын газдардыц кѳлемдерініц<br />

ѳзара щатынасы кішкене бүтін сандар қатынасындай<br />

болады.<br />

Бұл зац көп химиктердің назарын аударды, қиындықка ұшырап<br />

отырған мәселе — атомдык масса анықтаудыц кілтін осы<br />

арқылы қолға түсірдік пе деп үміт етті. Ол үшін алдымен бұл<br />

зацда табылып отырған фактініц себебін түсіндіру керек болды.<br />

Оны түсіндірем деген Берцелиус, атомдык теорияға сүйеніп,<br />

әр түрлі газдардыц бірдей көлемдерінде атомдар саны да, бірдей<br />

болады деген жорамал жасады.<br />

Бұл жорамал дүрыс болмады, өйткені газдардыц бірдей келем<br />

ішіндегі атомдар саны бірдей болатын болса, онда 1 келем сутек<br />

пен 1 келем хлордан түзілетін хлорсутектіц де кәлемі бірден<br />

артык бола алмайды ғой, өйткені оныц күрделі атомыныц құрамы<br />

ец кемі сутектіц 1 атомы мен хлордыц 1 атомынан тұру керек.<br />

Ал Гей-Люссактыц тәжірибелеріне карасак, 2 келем хлорсутек<br />

түзілген. Осындай үйлеспеушілік баска реакцияларда да табылады,<br />

акырында, жорамалы тәжірибемен кайшы-келген соц, Берцелиус<br />

өз пікірінен бас тартты.<br />

Міне, осындай дағдарыс үстінде өзініц жацаша ұсыныстарымен<br />

Италия физигі Авогадро шыкты. Авогадро элементтіц<br />

ец ұсақ бөлігі атом екеніне ешкімніц таласы жоқ, бірак сол эле-<br />

27

Гей-Л ю ссак<br />

Авогадро<br />

(1778— 1850) (1776— 1856)<br />

менттер, айталык біздіц мысалымыздағы сутек пен хлор, газ<br />

күйінде жай зат болып кездескенде, олардыц ен кіші бѳлігі сол<br />

атом болады деген ұғымды ешкім дэлелдеген емес деді. Авогадроның<br />

пікірінше, ол газ күйіндегі жай заттардыц кіші бѳлігі атом<br />

емес, екі атомнан түзілген молекула. Сөйтіп, Ломоносовтың<br />

молекула туралы идеясына Авогадро кайта оралып, Берцелиус<br />

ж орам ал ы на карсы ө з ги потезасы н (1811 ж.)<br />

ұсынды:<br />

Бірдей жағдайда алынған әр түрлі газдардыц бірдей көлемдеріндегі<br />

молекулалардың саны да бірдей болады.<br />

Сутек, оттек, азот, фтор, хлор сиякты жай заттардыц газ<br />

күйінде молекулалары екі атомнан тұрады.<br />

Молекула жайындағы түсінік кайта туғанымен бірден таралып<br />

кете алмады, оған Дальтон мен Берцелиустыц беделдері бѳгет<br />

болды. Олар эсіресе біркелкі атомдардан түзілген жай заттыц<br />

молекулалары болады деген түсінікке карсы болды.<br />

Берцелиустыц бұған кѳне алмауы, ол сол кезде екі элементтіц<br />

атомдары бірімен-бірі косылуы үшін біреуі оц, екіншісі теріс<br />

зарядты болу керек деген теория ұсынған болатын. Берцелиустыц<br />

катесі оныц барлык элементтіц атомдары тек ѳзі ұсынған теория<br />

бойынша ғана косылысады, олар баска жолмен косыла алуы<br />

мүмкін емес деген пікірінен туды.<br />

Бұдан біраз уакыт ѳткен соц, XIX ғасырдыц 40-жылдарында,<br />

француз физигі Жерардыц ецбектері аркылы Авогадроныц<br />

идеясы химиядан орын ала бастайды, ал 60-жылдарда ғылымға<br />

толык енді.<br />

28 I

Авогадро гипотезасын одан әрі қуаттаған — Италия галымы<br />

Канниццаро, 1858 жылы «Химия философиясыныц конспектісі»<br />

деген кітапша жазып, оны Европа елдерінің галымдарына<br />

жіберген. Канниццаро осы ецбегінде молекула жайындағы ұғымды<br />

колдай отырып, сол тұрғыдан химиялык негізгі түсініктерді,<br />

атомдык жэне молекулалык масса аныктаудыц тэсілдерін келтірді.<br />

Осыдан екі жыл ѳткен соц, 1860 жылы, Германияныц Карлсруэ<br />

каласында барлык елдердіц химиктері алғаш жиналған съезд<br />

болды. Жиналғандар екіге бөлініп айтысты. Идеалист ғалымдар<br />

атомдар мен молекулалардыц бар екендігіне сенбей, молекулалардыц<br />

күрамын аныктау мүмкін емес, сондықтан олардыц<br />

формулаларын да табу мүмкін емес, кез келген формуламен<br />

келісім бойынша кескіндей берейік деген.<br />

Профессор Канниццаро бастаған материалист галымдар<br />

Авогадроныц пікірін куаттаған. Бұл айтыстыц нәтижесінде<br />

шындык женді, осы съезден бергі жерде молекула мен атомга<br />

жеке мынадай аныктама берілетін болды:<br />

Молекула — заттыц химиялык, қасиеттерін бойында сақтайтын<br />

ең кіші бѳлшегі. Кѳпшілік заттардың молекулалары дербес<br />

күйде бола алады.<br />

Атом — жай жэне күрделі заттардыц молекулаларыныц к,урамына<br />

кіретін химиялык, элементтіц ец кіилі бѳлиіегі.<br />

Авогадроныц жай газдардыц молекулалары екі атомнан тұрады<br />

дегені де дұрыс болды. Мысалга сутек пен хлордыц арасындағы<br />

хлорсутек түзілу реакциясын алайык. Молекулалар<br />

1, 2, 3 атомнан тұрады деп карайык, онда бұл газдар арасындағы<br />

реакция тецдігі былай жазылады:<br />

1) Н + С1 = Н С 1 2 ) Н 2 + С І 2= 2 Н С 1 3 ) Н з + С1з = З Н С 1<br />

Бұл тецдіктердіц ішінен Гей-Люссактыц тэжірибесіне тура<br />

келетін тецдік екінші тецдік екенін көреміз.<br />

Атом жэне молекула жайындағы түсінік осылайша дамып<br />

атом-молекула теориясы на айналдь£. Бүл теория<br />

өзіне дейінгі белгілі химиялык фактілер мен зацдардыц басын<br />

косып бір түрғыдан түсіндіретін теориялык негіз болды, әрі химияныц<br />

ілгері дамуына жол ашты. Сондыктан Энгельс: «Химияда<br />

жаца дәуір атомистикадан басталады»— деген болатын.<br />

§ 6. ГАЗ КҮЙІНДЕГІ ЗАТТАРДЫҢ МОЛЕКУЛАЛЫК,<br />

МАССАЛАРЫН ТАБУ<br />

Бұл арада айтылатынныц көпшілігі бұрыннан таныс болғандыктан,<br />

оган еске түсіріп, корытып кету ретінде гана токтаймыз.<br />

Атомдык массаларды, одан молекулалык массаларды есептегенде<br />

әуелі өлшем ретінде, элементтердіц жецілі болгандыктан, сутек<br />

атомыныц массасын алган, сутек пен оттектіц атомдык массаларыныц<br />

катынасы 1 : 16 деп алынатын. Кейін дәл өлшеп үйренген<br />

кезде бұл катынас 1 : 15, 87 немесе 1,008 : 16 екендігі аныкталды.<br />

Бельгия химигі Стастыц (1860 ж.) ұсынысы бойынша,<br />

29

оттектің атомдык массасы 16 деп алынды, онда сутектің атомдык<br />

массасы 1,008 болады.<br />

Сѳйтіп, атомдык жэне молекулалык массалардьщ ѳлшем<br />

бірлігі болып оттек атомы массасынын 1/16 бѳлігі алынды (оттектік<br />

бірлік). Қейіннен оттек элементінін массаларында айырмашылығы<br />

бар үш изотопы ашылды: О16. (99,759%..), Q17 (0,037%)<br />

жэне О18 (0,204%). Осымен байланысты атомдык жэне молекулалык<br />

массаларды оттектік бірлік бойынша табу колайсыз<br />

болды.<br />

1961 жылы Монреалда болған химиктердің халықараЛық съезінде<br />

атомдык массалардың көміртектік шкаласы кабылданды. Бұл<br />

шкала көміртектік бірлікке негізделіп жасалған. Көміртектік<br />

бірлік көміртек атомы (массасы С 12 изотопы) массасынын 1/12<br />

бөлігіне тең болады.<br />

Элементтін атомдык массасын (немесе заттың молекулалык<br />

массасын) табу үшін, онын атомының (не молекуласынын) кѳміртек<br />

атомы массасынын 1/12 бѳлігінен неше есе ауыр екендігін<br />

кѳрсететін санды табу керек.<br />

Элементтің атомдык, маСсасы дейтініміз кѳміртектік бірлікпен<br />

кѳрсетілген оның атомының массасы.<br />

Заттың молекулалык, массасы дейтініміз көміртектік бірлікпен<br />

көрсетілген оның молекуласының массасы\<br />

Қазіргі өлшемдердің халыкаралык жүйесінде заттың мөлшерінің<br />

өлшемі ретінде моль кабылданған.<br />

Моль — кѳміртектін С12 изотопының 0,012 кгдағы<br />

атомдар санына тең кұрылым бірліктері<br />

(молекул а л ар, атомдар, иондар, электрондар,<br />

т. б.) болатын заттың мөлшері.<br />

Кеміртектің бір атомының массасын (1,993• 10 26 кг) біле<br />

отырып онын 0,012 кг болатын атомдарының санын ІЧу^септеп<br />

шығаруға болады:<br />

Na =<br />

= 6 ,0 2 .1023 1/моль<br />

Бүл сан Авогадро т ұ р а к т ы с ы деп аталады, ол кезкелген<br />

заттың 1 моліндегі күрылым бірліктерініц (атомдардыц,<br />

молекулалардың, иондардың, эквиваленттердіц т. т.) санын көрсетеді.<br />

Химияда заттардыц мѳлшерініц бір ғана ѳлшемі колданылады,<br />

ол моль, яғни атомдардыц молі, молекулалардыц молі, иондардыц<br />

молі, эквиваленттіц молі т. т. Мольдік масса — зат<br />

массасынын оныц мѳлшеріне (моліне) катынасымен<br />

аныкталады. Сондыктан мольдіц ѳлшемдері<br />

кг/моль, г/моль, болып, үлкен М әріпімен белгіленеді.<br />

Егер бір молекуланыц шамасы белгілі болса, оныц мольдік<br />

массасынын салмагын Авогадро санына кѳбейтіп табуга болады.<br />

Мэселен: су молекуласынын массасы Мл (Н20 ) = 2 ,9 9 -10~26 кг<br />

6,02-1023 1/моль = 0,018 кг/моль, немесе 18 г/моль. Жалпы алганда<br />

заттардыц мольдік массасы сол заттыц салыстырмалы<br />

30

атомдык массасы немесе молекуланын массасы деп алып, г/моль<br />

ѳлшемімен береді. Мысалы: С, Fe, 0 2, Н20 атомдык жэне молекулалык<br />

массалары 12, 56, 32, 18 демек олардын мольдік массалары<br />

12 г/моль, 56 г/моль, 32 г/моль, 18 г/моль болады.<br />

Мысалы, судьщ 1 молінін салмағы— 18,016 г, озоннын (Оз)<br />

1 молі — 48 г.<br />

Турлі заттын бір моліндегі молекулалар саны тен, онын да<br />

дәлелдеуін қыскаша кайталауға болады.<br />

m грамм — сутектің 1 молекуласынын массасы дейік,<br />

ал N — бір моль, яғни 2,016 г сутектегі молекулалар саны<br />

болсын,<br />

сонда:<br />

m-N = 2,016 г N ,— (1)<br />

Енді т\ грамм — оттектің 1 молекуласынын массасы дейік,<br />

ал N 1 — бір моль, яғни 32 г оттектегі молекулалар саны болсын,<br />

сонда:<br />

m,N, = 32 г N ' = - f - .................................(2)<br />

Отектін молекуласы сутектің молекуласынан 15,87 есе ауыр<br />

екенін білеміз, демек mi = 15,87 т.<br />

Ѳткен (2) тендеуге т і мәнің койсак:<br />

N 1= ,-сШ,— = 2’0'6-, ягни Ni = N болып шыгады.<br />

15,87 т т '<br />

Демек, 1 моль сутек пен 1 моль оттектегі молекулалар саны<br />

тен болады.<br />

Авогадро заңы бойынша, газ күйіндегі заттардьщ молекулаларынын<br />

тең саны, бірдей жагдайда, бірдей кѳлем алады. Демек,<br />

г а з күйіндегі кандай заттын болса да.бір мольі<br />

бірдей жагдайда, бірдей кѳлем алады.<br />

Енді газдыц кез келген, бірак кесімді көлемінің массасы<br />

белгілі болса, оның 1 молінің көлемін есептеп шығару киын емес.<br />

Мысалы, 1 л сутек калыпты жағдайда 0,09 г тартады, оның<br />

1 молінің (2,016 г) көлемін мынадай пропорциядан шығарамыз:<br />

0,09:1 =2,016:л: х== - |^ |- = 22,4 л<br />

Сонымен, сутектің бір молі, демек, басқа да кез келген газдың<br />

бір молі, қалыпты жағдайда 22,4 л колем алады. Мұны газдардың<br />

м о л ь д і к көлемі деп атайды.<br />

Енді газ күйіндегі заттын молекулалык массасын табудың<br />

әдістерімен танысалык. Авогадро заңына сүйене отырып, газды<br />

баска газбен салыстырғандағы тығыздығынан молекулалык<br />

массасын есептеп шыгаруга болады.<br />

Бірдей жағдайда, газдардын бірдей кѳлемдеріндегі молекулалар<br />

саны тең болатынын білеміз, олай болса, кѳлемдерін бірдей<br />

31

етіп алған екі газдың массаларының катынасы, олардың молекулалык<br />

массаларының катынасындай болады:<br />

т М<br />

m i M i<br />

мұнда т — бір газдың, т\ — екінші газдың массалары, М мен<br />

Мі — солардын. молекулалык массалары.<br />

Қөлемдерін бірдей етіп алған екі газды бірдей жағдайда өлшегендегі<br />

массаларының катынасы сол газдың біреуінің екіншісімен<br />

с а л ы с т ы р ғ а н t ы ғ ы з д ы ғ ы деп аталады.<br />

Тығыздыкты D мен белгілесек, жаңағы жазылған тендеу мынадай<br />

түрге көшеді:<br />

одан<br />

M = D-Mi<br />

яғни, газдын молекулалык массасы, баска газбен салыстрғандағы<br />

тыгыздыгымен, сол баска газдын молекулалык массасынын<br />

көбейтіндісіне тең.<br />

Іс жүзінде газдардың тыгыздыгын не сутекпен немесе ауамен<br />

салыстырып табады, ал сутектің ыкшамдап алынган молекулалык<br />

массасы 2, ауаныкі 29, сонда молекулалык массаны есептеп<br />

шығарудың формулалары мынадай болады:<br />

M = 2-D (сутек аркылы) (3)<br />

M = 29-D (ауа аркылы)<br />

1-мысал. Аммиактын, сутек аркылы табы лған ты ғызды ғы 8,5 молекулалык<br />

массасын табу керек.<br />

М = 2 - D = 2 • 8,5 = 17<br />

2-мысал. Бір газдын ауа аркылы табылған ты ғызды ғы 1,17 молекулалык<br />

массасын табу керек.<br />

М = 2 9 - 1,17 = 34<br />

Б ір а к біз газдын молекулалык массасын табу үш ін белгілі бір кѳлемін<br />

алып ѳлшегенде калыпты жағдайдан баска ж ағдайда өлшейміз, ондайда газдын<br />

көлемі, әрине, калыпты ж ағдайдағы дан (0°С және 101,325 кП а ) баскаш а, оның<br />

калыпты ж ағдайдағы көлемін білу үш ін Бойль-М ариот пен Гей-Л ю ссакты ң<br />

заңдарын біріктірген К л а п е й р о н (1834 ж .) тендеуін пайдаланады.<br />

р ү = _ Р ^ ° - . Т (4)<br />

Р мен V тәжірибе жағдайы ндағы , Po мен Vo — калыпты ж ағдайдағы газдын<br />

кысымы мен көлемі, Т — абсолют температура. М үнан калыпты ж ағдайдағы<br />

көлем есептеліп шығарылады:<br />

P -V -2 7 3<br />

V° - р0т (5)<br />

Егер бұл тендеуді (4) бір мольге ш ағаты н болсак, ол ка й газды ң болмасын<br />

бір молі 0 ° С пен 760 мм бірдей көлем алатын болғандыктан, мұндағы<br />

32

деген шама ол жагдайда тұракты болады, оны R мен белгілеп универсал<br />

Z ( о<br />

газ тұракты сы деп атайды (онын санды к мэні 8,3144 Д ж /к -м о л ь ). Менделеев<br />

(1876 ж .) тендеуге (4) R енгізіп, оны мынадай түрге аударды:<br />

РѴ = RT (6)<br />

Бұл тендеуде (6) бір мольге (М ) шагындалды дедік, icj ж үзінде біз m грамм<br />

алуымыз мүм кін, сондыктан оны<br />

P V = - ^ - - R T (7)<br />

0<br />

етіп ж азы п, Клапейрон — Менделеев теңдеуі деп атайды. Бұл<br />

тендеуді пайдаланып, молекулалык массасын тікелей есептеп ш ы ғаруга болады.<br />

М - ^ (8)<br />

Газ күйіндегі заттын, молекулалык салмағын табудың тағы<br />

бір әдісі, ол да Авогадро заңына, мольдік көлем деген түсінікке<br />

сүйенеді. Ол үшін берілген газдын, мольдік көлемінің, яғни 22,4 л<br />

массасын табу керек.<br />

1-мысал. 400 мл ацетиленнің калыпты ж а ғд а й д а ғы массасы, 0,462 г. Молекулалы<br />

к массасын табу үш ін пропорция кұрам ы з:<br />

400:0,462 = 22 400:М ; М = 26<br />

2-мысал. Бензолдын 300 м л кѳлем алатын буынын. 87° жэне 83,2* 103Па<br />

кысымдағы салмағы 0,65 г. М олекулалы к массасын табу үш ін Клапейрон —<br />

Менделеевтін тецдеуін (8) колданамыз:<br />

М = m' RT = 0,65-10 ~ 3 • 8,31 -360 = 7 8<br />

р ѵ 83,2-103-3 -1 0 “ 4<br />

§ 7. АТОМДЫК МАССАНЫ ТАБУ<br />

Сутек, оттек, азот, фтор, хлор сиякты жай газдардьщ молекулалары<br />

екі атомнан тұратындығы белгілі, сондыктан олардын<br />

атомдык массасын табу үшін молекулалык массасын екіге белу<br />

керек.<br />

Канниццаро (1850 ж.) атомдык массаларды табудыц жалпы<br />

әдісін ұсынды. Атомдык массасы ізделген элементтіц (айталык<br />

кѳміртек) үшкыш косылыстарынан мұмкіншілігінше кѳбірек алып,<br />

олардын молекулалык массаларын табады (2-кесте 2-багана),<br />

одан химиялык анализ аркылы косылыстыц кұрамындағы сол<br />

элементтіц проценттік мэнін табады (2-кесте З-багана). Осы екі<br />

санға сүйеніп, әрбір косылыстыц молекулалык массасын ізделіп<br />

отырган элементке тиесілі бѳлімін есептеп шыгарады (2-кесте<br />

4-багана).<br />

Бұл кестеден молекулалык массаныц кѳміртекке тиесілі<br />

бѳлімін кѳрсететін сандардыц ец кішісі 12 екенін кѳреміз, бұл<br />

кѳміртектіц атомдык массасы болады. Калган сандарды карасак<br />

олар сол 12 ден 2, 3, 4, 6, 10 есе артык, демек, ол молекулалардыц<br />

күрамында кѳміртектен сонша атом бар.<br />

2—2065 33

Қосылыстар<br />

Молекул.<br />

масса<br />

Көміртектін,<br />

проценттік<br />

мәні<br />

2-кесте<br />

Мол. массаның<br />

көміртекке<br />

тиесілі бөл.<br />

К өм іртек (I) оксиді 28 42,86 12<br />

Бензол 78 92,31 72<br />

К өм іртек диоксиді 44 27,27 12<br />

Нафталин 128 93,75 120<br />

Этил спирті 46 52,2 24<br />

Ацетон 68 62,07 36<br />

Этил эфирі 74 64,9 48<br />

Ұшқыш косылыс түзбейтін элементтердің, мысалы металдардың,<br />

атомдык массасын табу үшін Дюлонг пен П т и д і н<br />

(1819 ж.) заңын пайдаланады.<br />

/ Заттың қатты күйдегі меншікті жылу сыйымдылығының<br />

атомдык, салмаққа көбейтіндісі 6,3-ке жуык, турак,ты шама.<br />

Атомдык массаға көбейтіндісі атом жылу сыйымдылығы деп<br />

аталатын 22-29 Дж/(моль-К) аралығында болады (орташа<br />

26 Д ж / (моль °К )).<br />

А-С « 2 6<br />

б ¥ д а н л 26<br />

А ~ — . (9)<br />

(А — атомдык масса, С — меншікті жылу сыйымдылық.)<br />

Мысал. Металдьщ меншікті жылу сыйымдылығы 0,5 тең.<br />

Сол металдьщ атомдык массасы<br />

А — 26 ^ со<br />

а — а 5<br />

Бұл екі әдіспен де табылған атомдык массалар, эрине, дэл<br />

бола алмайды.<br />

Осы әдістердің қайсысымен болса да табылған атомдык<br />

массаны сол элементтін эквивалентімен салыстырып жѳндеуге<br />

болады, ал элементтің эквивалентін оньщ түрліше қосылыстарыньщ<br />

анализдерінен есептеп шығаруға болады. Элементтің<br />

атомдык массасы, оның эквиваленті жэне валенттігі арасында<br />

мынадай байланыс бар:<br />

А = Э • в (10)<br />

(А — атомдык масса, Э — эквивалент, в — валенттік.)<br />

Дэл емес атомдык массаны жѳндеу үшін оны эквивалентке<br />

бѳледі, шыккан сан валенттікті кѳрсетеді, валенттік эр уакыт<br />

бүтін сан, сондыктан шыккан санды бүтін санға жеткізіп<br />

ыкшамдайды. Эквивалентті кайтадан валенттікке кѳбейтіп, дэл<br />

атомдык массаны табады.<br />

Элементтердің периодты системасы атомдык массаны табудьщ<br />

жаңа эдісін тудырды, ол әдісті тұңғыш рет Менделеевтін<br />

ѳзі қолданып, біркатар элементтіқ атомдык массасын түзеді.<br />

34

Мысалы, Менделеев индий элементінін атомдык массасын<br />

түзеген. Индийдің эквиваленті 38,3, демек, онын атомдык массасы<br />

38,3; 76,6; 114,9; 153,2 т. т. болуы мүмкін.<br />

Атомдык массасы 38,3 десек, ол хлордан кейін, яғни калийдін<br />

орнында 1 топта тұруға тиіс (ол кезде сегізінші топ ашылмаған<br />

болатын), бірак индийдін ол топтағы элементтерге еш<br />

ұксастығы жок, сондыктан бұл жорамал дұрыс болмады. Енді<br />

атомдык массаны 76,6 деп алсак (Менделеевтен бұрын индийдін<br />

атомдык массасы 76,6 деп саналатын), онда ол селеннің<br />

орнына VI топка орналасуы тиіс, бірақ индий бұл топтын да элементтеріне<br />

касиет жағынан жакындығы жок. Енді атомдык<br />

массалардын келесісі 114,9 алсак, индий ѳзіне үксас элементтердің<br />

арасына, III топка, реттік нөмірі 49-орынға орналасады. Демек,<br />

индийдің атомдык массасы 114,9 деп аныкталды.<br />

Атомдык массаны табудың соңғы кезде шыккан бірнеше<br />

дэл эдістері бар. Атом-молекула теориясы дамып, атом мен молекуланың<br />

табнғатта анык бар бөлшектер екендігін дәлелдеуге<br />

осы әдістер де канағаттанарлык материал берді. Элементтердің<br />

дәл табылған атомдық массалары осы кітаптағы периодтық<br />

кестеде келтірілген.<br />

Атомдардың абсолют массасы мен мөлшері.<br />

Авогадро саны химияда колданылатын универсал түракты сандардын<br />

маңыздысыньщ бірі: No = 6,024.-1023. Б үл к ай элем<br />

е н т е н , болса да бір моліндегі атомдар санын<br />

кѳрсетеді. Сол сиякты, эрбір дара заттын да бір м о -<br />

ліндегі молекула санын кѳрсетеді. Қазіргі кезде<br />

бұл санды табудың біріне-бірі тәуелсіз әдісі бар. Бұл сан өте<br />

үлкен сан, оның үлкен екендігі мынадай мысалдан көрінеді.<br />

Авогадро санына тен етіп бұршак жиналған дейік. Әр бүршактьщ<br />

көлемі 0,3 см3 болсын. Сонда біз жинаған бүршақтардын жалпы<br />

көлемі 0,3-6,024-1023= 1,8-1023 сл3 = 1,8-10 км3. Қөлемі осыған<br />

тең куб тәрізді ыдыс болса, оның кабырғасыныц ұзындығы 565 км<br />

болар еді.<br />

Авогадро санын пайдаланып, кез келген элемент атомыньщ<br />

абсолют массасын (грамм аркылы кѳрсетілген атом массасын)<br />

жэне ол атомның мөлшерін есептеп шығаруға болады.<br />

Атомный,' абсолют массасын табу үшін, онын атомдык массасын<br />

(А) Авогадро санына бѳледі:<br />

Мысалы, аргон атомыньщ абсолют массасы = =<br />

6.024- ю 23<br />

= 6,63- 10~23г, калий атомыньщ абсолют массасы .__зэіШ2_г__=<br />

6 .0 2 4 -1023<br />

= 6,49-10-23 г.<br />

Бір атомның кѳлемін табу үшін, ол заттың катты күйдегі бір<br />

молінің көлемін Авогадро санына бөлу керек. Бір молінің көлемін<br />

табу үшін, онын, молінін массасын тығыздығына бөлеміз, мысалы,<br />

мысты алсак (тығыздығы 8,93 г/см 3), 63,46:8,93 = 7,10 см3 болады.<br />

35

Енді 7,10:6,024-1023= 1,178-10 23 см3, бұл мыстың бір атомынын,<br />

көлемі. Әрбір атомды кубтың ішіне енгізілген шар деп карауға<br />

болады. Онда атомдык диаметрін табу үшін, онын, көлемінен<br />

куб түбірін есептеп шығарады:<br />

d смт \ j 1,178-10-23 = 2 ,2 8 -10_8 см. Радиусын табу үшін екіге<br />

бөлеміз, демек, мыс атомынын, радиусы 1,14-10~8 см яғни 0,114 нм<br />

Радиустың дәлірек мәнін рентгенометрия әдісімен аныктайды,<br />

бірак оның жаңағы жуықтап тапқан радиустан үлкен айырмашылығы<br />

жоқ.<br />

Атомдардың радиусы ѳте кішкене болады, мысалы, осы мыстың<br />

он миллион атомын катар тізсе, тізбектің ұзындьіғы 2,6 мм<br />

ғана болады екен.<br />

§ 8. АТОМДАР МЕН МОЛЕКУЛАЛАРДЫҢ ТАБИҒАТТА АНЫҚ БАРЛЫҒЫ<br />

Атом-молекула теориясынық арқасында XIX ғасырдың екінші<br />

жартысында химия ғылымы тез дамып, зор табыска жетті. Бірак<br />

сол XIX ғасырдың аяк шенінде Германияда өріс алған идеалист<br />

а философияның ықпалымен В. Оствальд бастаған бірнеше<br />

жаратылыс зерттеуші ғалымдар атом мен молекуланын, барлығына<br />

күмән келтіріп, олардын, табиғатта барлығына карсы<br />

шыкты.<br />

Олардын, пікірінше, атом-молекула теориясы объективтік<br />

болмыска сәйкеспейді, атом жэне молекула дегендерді ғалымдар<br />

химиялык процесті түсінуді жецілдету үшін өздері ойлап<br />

шығарған. Оставльд және оныц пікірін колдаушылардың түсінігінің<br />

негізі — абстракты энергия, оларша энергияның материямен<br />

еш байланысы жоқ, химиялык элементтерді материяньщ<br />

белгілі түрлері деп қарамай, химиялык энергияның әр түрлі<br />

формасы деп караған.<br />

Бұларға карсы материалист ғалымдар: зат ұсак бәлшектерден<br />

тұрады, ол ұсак бѳлшектер — атом мен молекулалар —<br />

табиғатта анык бар заттар деп санады. Энергия материяньщ<br />

қозғалысынан туады, соныц кѳрінісі деп санады.<br />

В. И. Ленин «Материализм жэне эмпириокритицизм» деген<br />

ецбегінде, бұл идеалистердіц пікірініц ғылымға жат екенін,<br />

атом мен молекулалардыц бар екендігіне ғылымда аціылған жацалыктардыц<br />

күмән калдырмайтындығын көрсетті.<br />

XX ғасырдың басында ашылған тамаша<br />

ғылыми табыстар атомдар мен молекулалардыц<br />

барлығына толык сенім туғызды; акырында<br />

бұған Оствальдтыц да көзі жетті.<br />

С М<br />

2-сурет. Перрен<br />

тәжірибесі<br />

Идеалистерге соккы берген тамаша эксперименталдык<br />

зерттеулердіц бірін француз ға -<br />

лымы Перрен (1910 ж.) жүргізді.<br />

Қинетикалық теория бойынша белгілі бір<br />

температурадағы газдыц туғызатын кысымы<br />

газдыц молекулаларыныц концентрациясына<br />

ғана тәуелді. Жер бетінен биіктеген сайын

ауаныц қысымы кемиді, өйткені ауадағы молекулалар концентрациясы<br />

азаяды.<br />

Жер бетінен биіктеген сайын әр түрлі массалардың молекулаларының<br />

концентрациясы қалай өзгеретіндігін есептеп шығаруға<br />

кинетикалық теория мүмкіншілік береді. Молекулалар өте кішкене<br />

болғандықтан, олардың әр түрлі биіктікте қалай тарап орналасатындығын<br />

білуге, сөйтіп кинетикалық теорияныц есептерін<br />

экспериментпен дәлелдеуге ол кезде мүмкіншілік болмады.<br />

, Перрен атмосфераның моделін жасады, онда дара молекулалардың<br />

ролін гуммигут деген заттан жасаған мөлшері бірдей<br />

кішкене түйіршіктер атқарды. Ондай жасанды «молекулаларды»<br />

микроскоп арқылы кѳруге болады (2-сурет). Түйіршіктерді бір<br />

ерімейтін сұйықтыкпен шайкап араластырып қойса, олар біраз<br />

уакыт өткен соц ыдыс бойына белгілі бір заңдылықпен орналасады.<br />

Ыдыстың әр түрлі биіктігіндегі түйіршіктерді санап, олардын,<br />

концентрациясы ыдыстың бойымен биіктесен сайын азаятындығы<br />

кинетикалык теорияныц айтуына сай екендігі анықталды.<br />

Демек, Перренніц моделіндегі түйіршіктердіц козғалысы,<br />

кинетикалык теорияға сәйкес молекулалар козғалысын елестетіп,<br />

ол теорияныц молекулалар жайында айтқаныныц дүрыс екендігін<br />

дәлелдейді.<br />

Перренніц бұл тәжірибесі молекулалардыц анык бар екендігін<br />

жақсы дәлелдейді. Перрен тәжірибесінен кейін Оствальд атоммолекула<br />

теориясын ғылыми дәлелденген теория деп таныды.<br />

Перрен молекулалардыц бар екендігін дәлелдеумен тынбады,<br />

1 мольдегі молекулалар санын да есептеп шыгарды: оныц есебінше<br />

1 мольде 6,5-1023 молекула бар екен. Бүл сан одан кейін баска<br />

эр түрлі әдістермен есегітеліп 6,024-1023 екендігі дэл анықталды.<br />

Бұл санды Авогадроныц күрметіне Авогадро саны<br />

дейді. Бұл санды пайдаланып, толып жаткан, мысалы, дара молекуланыц,<br />

атомныц граммен есептелген массасын табуға болады.<br />

Қазіргі кезде молекулалардыц да, атомдардыц да шамаларын<br />

— диаметрі, радиусы т. б. ѳлшеп, есептеп шығарудыц мүмкіншіліктері<br />

туды.<br />

§ 9. ХИМИЯ ТІЛІ<br />

Химиялык элементтерді бір белгімен кескіндеу алхимиктерден<br />

басталады. Темір, мыс, корғасын, күміс, алтын, сынап сиякты<br />

элементтерге алхимиктердіц берген белгісі жоғарыда (1-сурет)<br />

келтірілген. Элементтіц атомдарын белгілеуге Дальтонныц<br />

пайдаланған белгілері де сол суретте кѳрсетілген. Осы күнгі<br />

біз колданып жүрген белгілер — элементтердіц латынша аттарының<br />

(1813 жылы Берцелиус ұсынған) бас әріптері.<br />

Қазіргі түсінік бойынша әрбір белгі (символ) кай элемент екенін<br />

кѳрсеткеннен баска, сол элементтен қанша алынғанын<br />

кѳрсетеді. Мысалы, О деген белгі, баска элемент емес, алынған<br />

оттек екенін, сонымен қабат ол оттектіц бір атомы, яки 16 с. б. еке-<br />

37

Демек, хлордың % = 4— ^’^ 100 = 92,2;<br />

Көміртектің % = 12і'54°0 =7,8.<br />

нін көрсетеді; Na деген белгі,<br />

алынған натрий екенін, оныц<br />

бір атом, 23 с. б. екенін көрсетеді.<br />

Сонымен химиялык белгі<br />

элементтің атомын сипаттайды.<br />

Химиялық формулалар.<br />

Х и м иялык формула<br />

молекуланың сапалык<br />

және салмактык к ү р а -<br />

мын көрсетеді. Молекулалар<br />

жай және күрделі болып<br />

келеді, мысалы, 0 2 не 0 3 оттек<br />

элементінің белгісі емес, 0 2 —<br />

жай зат күйіндегі (мысалы<br />

ауадағы) оттектің молекуласынын,<br />

формуласы, ал О з озон<br />

деген жай заттың молекуласынын<br />

формуласы. Бұл форму-<br />

„ „ _ лалар біріншісінде екі атом<br />

И . Я. Берцелиус г о о ^ . . .<br />

(1779—1848) оттек, яғни 32 с. б., екіншісінде<br />

үш атом оттек, яғни 48 с. б.<br />

бар екенін кѳрсетеді. Күрделі зат Na2S 0 4 формуласы натрий<br />

сульфаты деген косылыстыц бір молекуласын кѳрсетеді, оның<br />

кұрамында натрийден екі атом, күкірттен бір атом, оттектен тѳрт<br />

атом бар екенін жэне онын молекулалык массасы 142 к. б.<br />

екенін кѳреміз.<br />

Енді химиялык формулалардың мазмұнымен танысалык:<br />

1) химиялык формула бойынша химиялык косылыстыц кұра-<br />

мындағы элементтердің процент мѳлшерін есептеп шығаруға<br />

болады.<br />

Мысалы, кѳміртек тетрахлоридініц СС14 проценттік кұрамын<br />

есептеп шығарайык.<br />

СС14 молекулалык массасы 12 + 4-35,5=154<br />

2) Осыған керісінше, химиялык косылыстың кұрамындағы<br />

элементтердің проценттік мәні белгілі болса, формуласын шығаруға<br />

болады.<br />

Мысалы, хромның оттекті косылысының біреуінде . хром<br />

68,4%, оттек 31,6% екен, формуласын шығарайык.<br />

Ол үшін алдымен косылыстың кұрамындағы элемёнттердің<br />

берілген масса қатынасын моль катынасына айналдырамыз:<br />

38<br />

68,4 г хром, 6^4 =1,32 моль болады,

31,6 г оттек, - ^ - = 1,98 моль болады.<br />

Қандай элементтің болмасын моліндегі атом саны<br />

бірдей болады, сондыктан бұл қосылыстың молекуласындағы<br />

хром мен оттектің атомдар санының катынасы 1,32:1,98 болады.<br />

Молекуладағы атомдар саны бүтін сан ғана болуы тиіс,<br />

сондыктан біз бұл арадағы кіші шаманы — 1,32— бірге балап<br />

алсак, олардың катынасы 1:1,5 болады, эрине молекулада<br />

1,5 атом оттек болуы мумкін емес, сондыктан екіге кѳбейтіп,<br />

косылысымыздың молекуласында хром мен оттек атомдарынын<br />

катынасы 2:3 дейміз. Атомдардыц мұндай катынасына бірнеше<br />

формулалар тура келеді: Сг20з, Сг40 6, Сг60 9 т. т.<br />

Шынын айтканда, қосылыстағы элементтердің проценттік құрамын<br />

білгенмен, молекуладағы атомдардыц дәл санын біле<br />

алмаймыз, сондыктан келтірілген формулалардың ең карапайымына<br />

(Сг20 3) токтаймыз. Қарапайым формула, яки эм пи<br />

р и к а л ы к формула — молекуладағы атомдар саныныц<br />

катынасын ец кіші бутін сандармен кѳрсетеді, бірак атомдардыц<br />

шын санын кѳрсете алмайды.<br />

3) Молекула кұрамында әрбір элементтен неше атом бар<br />

екенін кѳрсететін формуланы накты формула не молекулалык<br />

формула дейді.<br />

Химиялык косылыстыц накты формуласын табу ушін, оныц<br />

масса күрамын білумен кабат, тэжірибе аркылы аныкталған<br />

оныц молекулалык массасын да білу кажет.<br />

Мысалы, сірке кышкылын анализдегенде, онда 4,2 с. б. кѳміртек,<br />

0,70 с. б. сутек, 5,6 с. б. оттек бар екені табылды. Сутек<br />

аркылы аныкталған тығыздығы D = 30. Сірке кышқылыныц накты<br />

формуласын табу үшін бұл масса бөліктерін мольге айналдырамыз:<br />

л с\<br />

көміртек ^ү-=0,35 моль<br />

сутек<br />

оттек<br />

= 0,70 моль<br />

=0,35 моль<br />

Содан кейін сірке кышкылыныц молекуласындағы көміртек,<br />

сутек жэне оттектіц атомдарыныц катынасын табамыз:<br />

0,35:0,70:0,35 =1:2:1<br />

Демек, сірке кышкылының карапайым формуласы СН20,<br />

бұлай болса оныц молекулалык массасы 30. Бірак біздіц шартымызда<br />

онын тығыздығы D = 30 еді, демек M = 2-D = 2-30 = 60,<br />

онда сірке кышкылыныц накты формуласы СНзСООН болады.<br />

4) Химиялык формуланы валентік бойынша кұрастыру да<br />

оцай. Валенттік түсінігі дара атомдардан баска реакция кѳзінде<br />

химиялык косылыстардьщ кұрамында бүтін тұтас жүретін атом-<br />

39

дар тобына да жатады. Ондай атомдар тобын радикал деп<br />

атайды, олардын, маңыздылары:<br />

су қалдығы не гидроксид ОН- — бұл: судын, молекуласынан<br />

(НОН) бір атом сутекті тартып алганда калатын,<br />

теріс бір валенттік қалдық;<br />

кышқылдык қалдықтар — кышқылдың молекуласындағы<br />

металға ауыса алатын сутектерін тартып алғаннан<br />

қалатыны, олардың валенттігі, айрылған сутек атомдарының<br />

санымен анықталады, әр уакыт теріс мәнді болады. Мысалы,<br />

ортофосфор кышқылының Н3РО4 үш түрлі қалдығы бар:<br />

Н2РО4 — бір валентті, НРО4 — екі валентті, РОГ — үш валентті;<br />

негіздік калдық — негіздің молекуласындағы бір не<br />

бірнеше гидроксидті тартып алғаннан калатыны, олардың валенттігі<br />

айрылған гидроксид санымен анықталады. Әр уақыт<br />

ол оң мәнді болады. Мысалы, Ғе(ОН)3 молекуласынан гидроксилдерді<br />

біртіндеп тартып алатын болсақ, мынадай негіздік қалдыктар<br />

қалады: Ғе(О Н )'2 — он бір валентті, ҒеОН"— оң екі<br />

валентті, Ғе‘"— он үш валентті.<br />

Ішінде гидроксид тобы бар негіздік қалдыктар негіздік<br />

тұздар деп аталатын тұздардың құрамына кіреді. Мысалы:<br />

F e0H S04,<br />

Cu2 (ОН) 2СО3.<br />

Дара элементтердің және радикалдардың валенттіктерін білсек,<br />

химиялық косылыстардыц көпшілігінің формулаларын тез<br />

күрастыруға болады, демек, формулаларды жаттаудың керегі<br />

болмайды.<br />

5) Құрылым формулаларыйда әрбір валентік сызыкшамен<br />

көрсетіледі. Мысалы:<br />

Су<br />

кальций<br />

гидроксиді<br />

кышкылы<br />

/ ч / \ / \<br />

к у к і р т О О 0 0 0 0<br />

Химиялық теңдік дейтініміз — х и м и я л ы к белгілер<br />

жэне формулалардың жэрдемімен к ы с к а т ү р -<br />

де жазылған реакция. Тецдікті дұрыс жазып әдеттенген<br />

дұрыс, ол үшін:<br />

а) реакцияға катынасушы заттардыц формулалары жазылып,<br />

арасына косу белгісі, соцына стрелка койылады, оныц оц<br />

жағына реакциядан шығуға тиісті заттардың формулалары<br />

жазылады, мысалы:<br />

40<br />

Fe20 3 + H2S 0 4->-FeS04 + Н20<br />

б) жазылған формулалар, оларды кураушы элементтердіц<br />

А1<br />

А1<br />

алюминий сульфаты

және радикалдардың валенттіктері бойынша тексеріліп, дұрыс<br />

формулаларға айналдырылады:<br />

Ғе2Оз + H2S 0 4 = Ғе2 (S 0 4) з + Н20.<br />

в) енді теңдікті зат сакталу зақына сәйкестендіреді, ол үшін<br />

реакцияға алынған жэне реакциядан шыккан заттардыц, теңдіктің<br />

екі бөлігіндегі атомдар жэне радикалдардың саны тецестіріліп,<br />

формулардыц алдына коэффициент койылып, стрелканыц орнына<br />

тецдік белгісі койылады:<br />

Ғе20 3 + 3H*S04 = Fe2(S 0 4) 3 + ЗН20.<br />

Әрине, бір тецдікті үш рет көщіріп ж а зу д ы ң к аж еттігі ж оқ,<br />

бірак киын тецдіктерді жазғанда кателеспес үшін осы айтылған<br />

тәртіпке әдеттену керек.<br />

Химиялык тецдік бойынша, реакцияласушы заттардыц масса<br />

катынастарын есептеуге болады, ондай есептердіц оку жұмысында,<br />

эсіресе ѳндірістік мацызы зор. Ондай есеп шығарғанда<br />

есте болатын нэрсе, эрбір молекуланыц формуласы, мысалы, S 0 2<br />

күкірт диоксидіныц бір молекуласы екендігінен баска, оның 64 с. б.<br />

(көміртектік бірлік, грамм, килограмм, тонна т. б.) екенін, оныц<br />

1 моль екенін, оныц кѳлемі 22,4 л (калыпты жагдайда) екенін<br />

кѳрсетеді.<br />

Мысалы, 10 л оттек алу үшін неше грамм бертолле тұзы керек<br />

болады<br />

Ец алдымен есепте айтылып отырған реакцияныц тецдігін<br />

жазамыз, сонан соц есепте аталған заттардыц формулаларыныц<br />

астына масса не көлем есебімен алынған тиісті сандарын қоямыз:<br />

2КС10з = 2КС1 + 3 0 2<br />

2-122,5 г 3-22,4 л<br />

Енді есепке керекті пропорцияны жазып, жауабын аламыз:<br />

67,2:10 = 245:х; х = 36,6 г.<br />

§ 10. ЗАТТАРДЫҢ ТАЗАЛЫҒЫ ЖАЙЫНДА ТҮСІНІК<br />

Қандай болмасын заттыц касиеттерін сипаттағанда, оған<br />

аралас баска зат жок деп, жеке ѳзін — таза затты сипаттайды.<br />

Сондыктан химиялык жүмыстарда заттыц таза болуы ѳте мацызды<br />

мәселе. Айталык, анализдеп кұрамын аныктаған зат таза<br />

болмаса, оныц формуласы кате шығады, таза емес заттар реакцияласса,<br />

реакцияныц барысы, реакцияласушы заттардыц<br />

касиеттері жайында дұрыс мәлімет алынбайды.<br />

Сондыктан химиялык жұмыстарда тұтынылатын заттар жеткілікті<br />

түрде таза болуы қажет. Табиғи зат болсын, колдан<br />

жасалған жасанды зат болсын, оны химияда қолдану үшін<br />

алдымен аралас заттардан ажыратып тазалау керек.<br />

Зат тазалаудыц негізгі эдістері — кристалдандыру, айдау ж э­<br />

не ерітіндіден адсОрбциялау (хромотография). Бұлардан баска<br />

41

сирегірек қолданатын әдістер — седиментация, центрифугалау,<br />

магниттік ажьфату, электрофорез т. б.<br />

Кристалдандыру аркылы тазалау кристалдардың басқа затты<br />

ішіне араластырмайтындығына сүйенеді, мысалы теңіз (Балкаш,<br />

Алакөл сиякты ащы көлдердің) суыныц бетіндегі мұзы таза<br />

судың мұзындай тұщы болады.<br />

Айдау аркылы тазалау әрбір зат өзіне тән температурада ғана<br />

кайнап, буға айналып араласкан заттарымен ажырасатындығына<br />

негізделген.<br />

Енді заттың тазалығын санағанда ол мәселеге екі жактан<br />

келуге болады: бір жағынан оныц химиялык құрамын тексереді,<br />

екінш і ж а ғ ы н а н он ы н қ аси еттер ш к ар ай д ы .<br />

Заттың құрамы арқылы тазалығын аныктаудың тиімді әдісі,<br />

оныц құрамыныц мөлшерлік анализі — затты кұраушы жеке<br />

элементтердің проценттік мѳлшері, молекулалык формула бойынша<br />

есептегенмен үйлесіп келсе, ол заттыц тазалығын көрсетеді.<br />

Заттыц касиеті арқылы тазалығын бакылаудыц әдісі қасиет<br />

тұрақтылық заңына (Пруст 1806 ж.) негізделген.<br />

Таза затты ң қасиеттері оның тегіне және<br />

бұрынғы өңделуіне тәуелді емес.<br />

Заттардыц кѳп қасиеттерініц ішінде, оныц тазалығын аныктау<br />

үшін колайлысы түрлі әдіспен әлшеніп, нәтижесін санмен<br />

кѳрсетуге болатын касиеттер.<br />

Таза заттардыц осындай касиеттері ѳлшеніп, оны сипаттаушы<br />

сандар константа түрінде түрлі анықтамаларда (справочниктерде)<br />

жарияланған. Заттын тазалығын аныктау үшін эксперимент<br />

аркылы сол касиеттерін ѳлшеп, одан табылған сандарды<br />

аныктамадағы константамен салыстырады. Зерттеп отырған зат<br />

таза болса, касиет тұрактылық зацы бойынша оныц кайдан экелгендігіне,<br />

не қалайша ѳцделгендігіне карамастан, салыстыруда<br />

константаларда айырмашылык болмауы тиіс.<br />

Заттыц тазалығын анықтау үшін, көбінесе, мына касиеттер<br />

тексеріледі: балку температурасы, кайнау температурасы, тығыздығы,<br />

сыну кѳрсеткіші жарык сіціру спектрлері.<br />

Заттыц тазалығын санағанда одан баска заттыц косымшасы<br />

табылса, осы .тараудыц басында айтылған зат тазалау эдістерініц<br />

бірін немесе бірнешеуін колданып тазалайды, кейде тазалауды<br />

бірнеше рет кайталайды. Әйтеуір тазалығын сынап отырған<br />

заттыц, анықтап отырған касиетініц кѳрсеткіші өзгермейтін халге<br />

келгенше тазарта береді.<br />

Заттыц тазалығы жайындағы әцгімеде есте болатын бір жай<br />

бар. Табиғатта болсын, ѳндірісте болсын мүлде таза зат болмайды.<br />

Араласкан заттардыц мѳлшері эр турлі болуы мүмкін.<br />

Химиялык ѳнеркэсіп шығаратын ѳнімдердіц тазалық дәрежесін<br />

кѳрсететін арнаулы атаулар бар. Аралас заттары едәуір өнімдер<br />

«техникалык» деп аталады. Тазалық дәрежесі ѳскен сайын<br />

біртіндеп «таза», «анализ үшін таза», «химиялык таза», «ерекше<br />

таза», «спектрлік таза» деген атаулар беріледі.<br />

Осы сорттардыц барлығына тағайындалған мемлекеттік<br />

42

стандарт — ГОСТ (Одактык мемлекеттік стандарт) бар, онда<br />

әрбір затта болуға мүмкін аралас заттардын, мѳлшерініц шегі<br />

көрсетілген. Мысалға күкірт кышқылын алайык:<br />

Араласуымүмкін заттар<br />

таза<br />

сорттар<br />

анализ үшін<br />

таза<br />

химиялык<br />

таза<br />

1. Ұш пайты н калды к<br />

2. Селен<br />

3. Ауыр металдар т. б.<br />

4. Аммоний туздары<br />

5. Тұз кы ш кы лы<br />

6. Азот оксидтері (N 20 3) ш а кка н д а)<br />

7. Темір<br />

8. М ы ш ьяк<br />

0,01<br />

0,001<br />

0,0005<br />

0,001<br />

0,0005<br />

0,0005<br />

0,0003<br />

0,00001<br />

0,002<br />

0,0005<br />

0,0005<br />

0,0003<br />

0,0002<br />

0,0002<br />

0,0001<br />

0.000003<br />

0,001<br />

0,0002<br />

0,0002<br />

0,0001<br />

0,0001<br />

0,0001<br />

0,00005<br />

0,000003<br />

Сонымен «таза зат» деген түсініктіц абсолют мәні жок түсінік.<br />

Қей жерлерде «техникалык» деп аталатын заттыц да тазалығы<br />

жарамды болуы мүмкін, кей жагдайда «химиялық таза»—<br />

делінетін затты тағы арнаулы әдістермен жіті тазалау кажет<br />

болады. Бүрын көпшілік заттардыц тазалығы «үш тоғыз»<br />

(99,9%) болса, жеткілікті болатын, казірде жаца техникада (шала<br />

өткізгіштер, атомдык энергетика т. б.) «он тоғыз»-ға (яғни<br />

99,99999999%) дейін таза болуын қажет етеді.<br />

ІП тарау<br />

ХИМИЯЛЫҚ ЭЛЕМЕНТТЕРДІҢ ПЕРИОДТЫҚ СИСТЕМАСЫ<br />

ЖӘНЕ АТОМДАРДЫҢ ЭЛЕКТРОНДЫҚ ҚҰРЫЛЫМЫ<br />

Атом-молекулалык теориядан кейінгі химия тарихындағы<br />

ерекше мацызды ірі табыс Д. И. Менделеев ашқан периодтык<br />

зац болды. Осы зац негізінде элементтердіц периодтык системасы<br />

жасалды. Периодтық зац — жаратңлыстыц не,£Ізгі заңдарыныц<br />

бірі, оныц ашылуы химияда жаца дәуір туғызды. Периодтык<br />

зац химиялык элементтерді, олардыц қосылыстарын зерттеуге,<br />

заттыц, кұрылысыныц калай екенін іздеуге теориялык негіз болды.<br />

Осымен бірге атомның кұрылысыныц күрделілігін теория және<br />

эксперимент аркылы зерттеу процесіндегі ашылған жацалыктар<br />

периодтылыктыц мазмұнын терец түсінуге мүмкіншілік туғызды.<br />

§ 1. ХИМИЯЛЫҚ ЭЛЕМЕНТТЕР<br />

Химиялык элемент дегеніміз — ядроларыныц заряды бірдей<br />

атомдар жинағы. Барлық жай және күрделі заттар осы элементтерден<br />

түзіледі.<br />

Адамды айнала қоршаған түрлі заттар неден тұрады, кандай<br />

бастапкы элементтерден кұралады деген ой ѳте ерте заманнанактуган.<br />

Біздіц жыл санауымыздан 15 ғасыр бұрын үнді философ-<br />

43

Д м итрий Иванович Менделеев<br />

Роберт Бойль<br />

(1834— 1907) " " (1627— 1691)<br />

тары элементті материя деп карамай, бастауыш рухани тектен<br />

туады деп санаған. Олардын, «вед», берірек заманда «упанишад»<br />

деп аталатын шығармаларында от, жер, су сиякты материялык<br />

заттар «тад экам», «браман», «атман» деп аталатын рухани<br />

тектерден, солар түрліше кұдайлардың бейнесіне айналып барып,<br />

ѳзінен-ѳзі кызып ѳзгеруінен туады деген.<br />

Грек философиясы натурфилософияльік. тұрғыда болған,<br />

адамға тікелей эсер ететін дүниені түсіндіруге тырыскан.<br />

Илиада мен Одиссеяда күллі дүние мұхиттан, судан жаралған<br />

деген пікірге кездесеміз. Грек философиясының негізгі элементтер<br />

— су, ауа, от жэне жер деуі, дүниенің негізі материялык<br />

екендігін мойындаудан шыккан. Бірак Аристотель бұл төрт элементке,<br />

материялык емес, бесінші элемент — квинтэссенция —<br />

эфирді коскан жэне оны ец бастысы деп санаған.<br />

Орта ғасырларда, эсіресе Европада, Аристотельдіц элемент<br />

жайындағы ілімі кец тарады, ол 2000 жылға жакын уакыт үстемдік<br />

етіп, алхимиктердіц металдарды трансмутациялау (жай металлы<br />

алтынға айналдыру) жұмыстарына теориялык негіз болды.<br />

Алхимия дәуірінде Аристотельдің элементтеріне тағы үш<br />

элемент косылды: сынап — металдык касиеттің, күкірт — жанғыштык<br />

пен бейметалдык касиеттің, тұз — ерігіштік касиеттіц<br />

иелері. Кейбір алхимиктер — спирт, май, флегма сияктыларды<br />

да элементтер санына қосуды ұсынды.<br />

XVII ғасырдыц орта шенінде химиялык өзгерістер жайында<br />

мәлімет көбейген сайын, элемент деген түсінікке ойша емес, экспе-<br />

44

римент корытындысына сүйеніп ғылыми анықтама беру керек<br />

деген пікірлер туды. Химияга «элемент» деген сөзді енгізіп, оган<br />

жаңа түсінік берген Р. Бойль (1661 жылы «Химик скептик»<br />

деген кітабында). Бойльдің пікірінше, элемент дейтініміз карапайым,<br />

өзінен баска еш затпен косылмаган, баска барлық заттарды<br />

түзетін, күрделі заттар айырылганда актыгында шыгатын<br />

зат. Бұл аныктама дұрыс болғанымен, ол кездегі эксперимент<br />

жасаудың дәрежесі төмен болғандыктан, кай заттарды элементтер<br />

катарына жаткызу керек екендігі аныкталмады. Айталык<br />

ол кезде бір тәжірибеде болып жаткан химиялык процестің<br />

айрылу не косылу реакциясы екенін айта алмайтын кез еді, мысалы,<br />

Бойль алтын, мыс, сынап, күкірт сиякты заттардын элемент<br />

не элемент емес екеніне кѳз жеткізе алмаған, ал суды элемент деп<br />

санаган. XVIII ғасырда, химиялык тәжірибеде таразы тиісті<br />

орын алып, анализ

X V III ғасырда ашылған элементтер: Zn (Генкель, 1721), Со<br />

(Г . Брандт, 1735), Pt (Ватсон, 1750), N i (Кронш тедт, 1751), Н. Кавендиш,<br />

1766), N (Д . Резерфорд, 1772), О (Пристли, 1774), СІ (Шееле, 1774), М п (Ш ееле,<br />

1774), М о (Ш ееле мен Гьельм, 1781), W (д ’Эльгуаир, 1783), U (Клапрот,<br />

1789), Ті (Грегор, 1791), С г (Вокелен, 1797), Те (Клапрот, 1798).<br />

X IX ғасырда. Д. И. Менделеевке дейін ашылған периодтык<br />

системаны кұрушы элементтер: Та (Экеберг, 1802), Pb, Rh (Волластон,<br />

1803),)) Os, 1г (Теннант, 1804), К , Na (Дэви, 1807), Ca, Sr, Ва, M g (Деви,<br />

1808), В (Гей-Л ю ссак, 1808), 1 (Куртуа, 1811), Si (Гей-Л ю ссак, Тенар, 1811),<br />

Cd (Ш тромейер, 1817), Se (Берцелиус, 1818), L i (Д эви, 1818), Z r (Берцелиус,<br />

1824), Се (Мосандер мен Велер, 1825), "В г (Балар, 1826), А1 (Эрстед, 1825;<br />

Велер, 1828), Y, Be (Велер, 1828), ТҺ (Берцелиус, 1829), V (Сефстрем, 1830),<br />

La (Мозандер, 1839), E r, Tb (М озандер, 1843), Nb (Розе, 1844), Ru (Клаус,<br />

1845), Cs (Бунзен, 1860), Rb (Бунзен, 1861), Т1 (К р укс, 1861), In (Рейх, Рихтер,<br />

1863).<br />

Периодтык заннан кейін ашылган периодтык системаны<br />

толыктырушы элементтер: Не (Ж ансен мен Локьер 1868 күннен, Рамзай<br />

1895 жерде), Ga (Л е ко к дё Буабодран, 1875), Sc (Нильсон, 1879), Ge (Винклер,<br />

1886), F (М уассан, (1886), H f (Хевеши, Костер 1923), Re (Н оддак 1925),<br />

С ирек м е та л да р — Yb (М ариноьяк, 1878)', Sm (Л е ко к де Буабодран,<br />

1879), Sc (Нильсон, 1879); Tu, Но (Клеве, 1879), Gd (М ариньяк, 1880), Рг<br />

(Ауэр, 1885), Nd (1885), D y (Л е ко к де Буабодран, 1886), Ей (Демерсе, 1901),<br />

Lu (Урбен жэне Ауэр, (1907). И н е р т т і га з д а р — A r, Не (Релей, Рамзай<br />

1895), Ne, К г, Хе (Рамзай, Траверс. 1898). Радиоактивті элементтер —<br />

Ra (М ария мен Пьер Кю ри, 1898), Po (М . Кю ри, 1898), Rn (Резерфорд 1900),<br />

Ас (Дебьерн, 1900), Ра (Ган жэне М ентнер, 1917). Синтезделген элементт<br />

е р — Тс (Сегре, Перье, 1937), F r (Пере, 1939), A t (Сегре, Корсон, М ан-<br />

Кензи, 1940), Np (М акм илан, Абельсон, 1940), Pu (Сиборг, т. б., 1941), Am , Cm,<br />

(Сиборг, т. б. 1944), Р т (М аринский, Гленденин, 1947), B k, Cl (Сиборг, т. б.<br />

1950), Fm (Гиорсо, Сиборг, Гиорсо, 1953), Fm (Гиорсо, Сиборг, т. б., 1954),<br />

M d (Сиборг, т. б. 1955), No (1957), L r (Гиорсо, т. б., 1961), К и (Флеров, т. б.<br />

1964), Ns (Флеров, т. б., 1977).<br />

Әлемнің жұлдыздар түзілуге жағдайы бар орындарында химиялык<br />

элементтер түзілу процесі осы кезде де жүреді, сонымен<br />

катар кейбір жұлдыздарда бір элементтер екінші баска элементке<br />

айналып жатады. Мысалы, күннің жэне жұлдыздардың шашатын<br />

энергиясы ондағы сутектің гелийге жэне мүмкін баска<br />

жеңіл элементтерге айналуынан<br />

шыгатын болуы керек. Аспан<br />

денелерінін, олардын, біреулерінен<br />

үзіліп түскен метеориттердің<br />

жэне жер шарының орта кұрамы<br />

ѳте жакын. Демек, бұлардағы<br />

химиялык элементтердің түзілуінің<br />

ядролык реакциялары бір<br />

бағыттас болтаны. Химиялык<br />

элементтердін түзілуін түсіндіруге<br />

ұсынған бірнеше теория бар,<br />

бірак толык дәлелденгені әзір<br />

жок.<br />

Химиялык элементтердің та-<br />

3-сурет. Ж ер шары кұрылымының<br />

схемасы.<br />

рауы жөніндегі мәліметтер атмосфера,<br />

гидросфера жэне литосфера<br />

(терендігі 20 км дейін)<br />

үшеуін түзуші элементтердің (атомдык процентпен алғанда) 99,4<br />

46

Владимир Иванович Вернадский<br />

(1863— 1945)<br />

А. Е. Ферсман<br />

(1883— 1954)<br />

үшеуін түзуші элементтердің (атомдык процентпен алғанда) 99,4<br />

проценті 15 элемент үлесіне келетіндігін көрсетеді:<br />

1. 0 —52,32 4. A l—5,53 7. Ca — 1,48<br />

2. Н —16,95 5. N a — 1,95 8. M g — 1,39<br />

3. S i— 16,67 6. F e — 1,5 9. К — 1,08<br />

10. T i—0,22 13. Mn — 0,03<br />

11. С —0,14 14. N —0,03<br />

12. P —0,04 15. S —0,03<br />

Қалған 73 элементке 0,6% келеді. (Синтезделген 16 элемент<br />

бұл есепке алынбайды).<br />

Жер шарының 20 километрден терең қабатының кұрамын<br />

тікелей зерттеу қиын болғанымен, ғылымның баска салаларынан<br />

алынған мәліметтерді салыстырып, шамамен айтуға болады. Акад.<br />

В. И. Вернадский жэне А. Е. Ферсманның жорамалына<br />

сәйкес жердін кұрылымы 3-суретте кѳрсетілді. І-кабат атмосфера,<br />

ІІ-кабат калыңдығы 100 км силикат жыныстары, меншікті салмағы<br />

2,8; ІІІ-Кабат калыңдығы 1200 км түрлі силикаттар, меншікті<br />

салмағы 3—4; ІѴ-кабат —2900 км дейін, темір жэне баска<br />

ауыр металдардың оксидтері, мен сульфидтерінің коспасы, меншікті<br />

салмағы 5—6, Ѵ-кабат 6370 км дейін, ауыр металдардан,<br />

негізінен темірден түрады, аздап, никель араласкан, меншікті салмағы<br />

9— 11.<br />

47

§ 2. ЭЛЕМЕНТТЕРДІҢ МЕНДЕЛЕЕВКЕ ДЕЙ1НГІ КЛАССИФИКАЦИЯМ»!<br />

Химиялык элементтердің саны көбейген сайын, олар жайындағы<br />

білім кѳбейіп, оларды бір тәртіпке келтіріп жинактау керек<br />

бола берді. Элементтердің касиеттерін салыстырып ерте уақыттанақ<br />

металл жэне бейметалл деп екіге бөлетін. Бұл ірі бәлу химиктері<br />

канағаттандыра алмады, сондыктан элементтердін бір касиетіне<br />

сүйеніп, элементтерді үсағырак топка бѳлу кажет болды.<br />

1817 жылы неміс химигі Добериейн.ер езіне белгілі элементтердің<br />

касиеті ұксастарын үш-үштен тіркестіріп, триада<br />

деп ат беріп, оларды байланыстыратын математикалык зацдылык<br />

тапкан:<br />

Li Са Р S С1<br />

Na Sr As Se Br<br />

К Ва Sb Те I<br />

әрбір триаданьщ ортаңғы элементініц атомдык массасы шеткілерінің<br />

атомдык массаларының арифметикалык орта санына<br />

тен, болады:<br />

7_(Ч)+39(К1. ==23(№ )і<br />

Ä t C i k t m i L . =80(Вг)<br />

Ол уакыттағы белгілі элементтердің барлығы мүндай триада<br />

түзе алмады.<br />

1863 жылы француз ғалымы Бегье де Шанкуртуа<br />

50 элементтіц тізімін, атомдык массаларына сэйкес, белгілі<br />

масштаб бойынша цилиндрдіц сыртына винт' (буранда) сызығыныц<br />

бойымен орналастырған. Сонда ұқсас элементтердіц<br />

кѳбі бірініц астына бірі келген.<br />

1864 жылы ағылшын ғалымы Ньюлендс, элементтерді<br />

атомдык массаларыныц ѳсу ретімен орналастырған, сонда<br />

эрбір сегізінші элемент бірінші элементтіц касиетін кайталайтындығын<br />

байқаған. Бүл музыкада сегізінші нотаныц кайталайть)ндығына<br />

ұксас болған соц Ньюлендс оны «октава зацы» деп<br />

атаған. Бірнеше «октаваларды» келтірейік:<br />

н Li ‘ Be В С N О<br />

ғ Na Mg Al Si P s<br />

С1 К Ca Ti Cr Mn Fe<br />

Co(Ni) Cu V Zn ln As Se<br />

Ньюлендстіц кестесінде кателіктер, кайшылыктар бар,<br />

кей орында екі элементтен (Со, Ni) тұр, Ti, Cr, V, Mn тағы<br />

баскалар ѳз орындарында емес, жоқ элементтерге орын калдырылмаған<br />

т. б. Бірак атомдык масса ѳскен сайын химиялык<br />

қасиет периодты түрде ѳзгеретіндігін кѳрсетуі дұрыс пікір.<br />

Сол 1864 жылы неміс ғалымы Лотар Мейер 28 элементтен<br />

тұратын кестені жариялады. Мейердіц не негізге алғаны<br />

элементтердіц атомдык массалары мен валенттігі (3-кесте).<br />

48

3-кесте<br />

4 вал. 3 вал. 2 вал. 1вал. 1вал. 2 вал.<br />

с N 0 F Na M g<br />

Si P s Cl К Ca<br />

— As Se B r Rb Sr<br />

Sn Sb Те I Cs Ba<br />

Pb Bi — — TI —<br />

Li<br />

Be<br />

Мейер бұл элементтердің атомдық массаларының айырымында<br />

есептеген атомдык көлемдердің атомдык массаға периодты<br />

түрде байланысты екенін де көрген, бірақ одан ешбір керекті<br />

қорытынды шығаруға батылы бармаған. Мейер де периодтык<br />

заңды қолына ұстап отырып, уысынан шығарып алған.<br />

Менделеевке дейінгі химиялық элементтерді классификациялаушылардың<br />

барлығы бір топтағы элементтердің арасындағы<br />

кейбір ұксастыкты ғана көрген, ал топтардың да арасында байланыс<br />

барлығын, олар барлығы бүтін жүйе екендігін көре<br />

алмаған.<br />

Ең алғаш 1869 жылы, одан кейін 1870 және 1871 жылдары<br />

Д. И. Менделеев периодтык система мен периодтык заңды ашкандығын<br />

орыс жэне шет ел тілдерінде жариялайды. Бірак бұған<br />

ол кезде шетел ғалымдары көңіл бөлмеген.<br />

Осыдан біраз жылдар ѳткеннен кейін Д. И. Менделеев ашылуы<br />

керек деп болжап айткан элементтерінен Ga, Sc, Ge жэне<br />

инертті газдар ашылып, периодтык заң үлкен ғылыми табыс екендігін<br />

жер жүзі ғалымдары танумен кабат, кейбір шетелдіктер<br />

бұл заңның ашылу приоритетіне кол сұға бастайды.<br />

Периодтық заңды ашу приоритетін француздар — Бегье де<br />

Шанкуртуаға, ағылшындар — Ньюлендске, немістер — JI. Мейерге<br />

бермек болды. Бірак жер жүзілік химиялык әдебиетте бүл<br />

заңды ашкан Д. И. Менделеев деп танылды.<br />

§ 3. П Е Р И О Д Т Ы Қ З А Ң Ж Ә Н Е П Е Р И О Д Т Ы Қ С И С ТЕ М А<br />

Элемент жайындағы түсінік жаратылысты зерттеуді жеңілдетті,<br />

шынында да жаратылыстағы ұшы-киыры жо.к толып жатқан<br />

жай және күрделі заттардын, барлығын зерттеудің орнына,<br />

оларды түзетін бірнеше ғана химиялық элементтерді, олардың<br />

қасиеттерін, қосылу зандарын зерттеуге мүмкіндік туды. XIX<br />

ғасырдың бірінші жартысындағы элементтер саны сол ғасырдың<br />

басындағыдан 2 еседен артты. Енді бұлардың шегі бар ма,<br />

жок па Жаратылыста канша элемент бар Элементтің санына<br />

жетеміз деу, алхимиктердің «философия тасын» іздеуі сиякты<br />

болмасын деген күмән ойлар тарай бастады. XIX ғасырдың<br />

екінші жартысында химиядан сабак беру тәжірибесінде, әсіресе<br />

49

«Химия негіздері» деген окулығын баспаға даярлауда осындай<br />

мәселеге Д. И. Менделеев те кездесті.<br />

Міне, химияны осындай қиын дағдарыстан шыгару үшін химиялык<br />

элементтерді тәртіпке келтіретін система, элементтердін<br />

қасиеттері багынатын заң керек еді.<br />

Д. И. Менделеев элементтер системасын жасауда сол уақытқа<br />

дейінгі химияның 3 табысына сүйенді; олар химиялық<br />

элементтер жайындагы түсінік, элементтердін оның сол уақыттагы<br />

белгілі 63 түрі; 1852 жылы гана химияга енген жаңа<br />

түсінік — элементтердің валенттігі; 1860 жылы Қарлсруэдегі<br />

химиктер съезінің корытындысының бірі — элементтердін атомы<br />

жэне атомдык масса жайындагы түсінік.<br />

Менделеев элементтерді жүйелеуге негіз етіп, элементтің<br />

шешуші қасиеті масса деп түсініп, массаның көрсеткіші атомдык<br />

массаны алады. Масса — материяга тэн касиет. Менделеевтің<br />

массаны негіз етіп алуы онын гылыми ойлау жүйесі материалиста<br />

екенін кѳрсетеді.<br />

Менделеев сол кездегі ѳзіне белгілі 63 элементті, жеке-жеке<br />

кагазга (карточкага) олардын таңбасын, атомдық массасын,<br />

валенттігін жэне баска да басты касиеттерін кѳрсете отырып<br />

жазып шыгады; бүларды элементтердің атомдык массасы ѳсу<br />

ретімен вертикаль бойына орналастырганда, белгілі, бірак бірдей<br />

.емес интервалдарда, элементтердің касиеттерінің<br />

анық кайталайтындыгын байкаган.<br />

Менделеев бұдан кейін — вертикаль бір катардагы карточкаларды<br />

интервалдарымен үзіп, 6 катар етіп параллель орна-<br />

Опыт системы элементов<br />

Основанной на их атомном весе и химическом сходстве<br />

4 - к е с т е<br />

H = 1<br />

Li = 7<br />

B e = 9 ,4 M g = 2 4<br />

B = ll A l= 2 7 ,4<br />

C = 12 S i = 28<br />

N = 1 4 P = 3 1<br />

0 = 1 6 S = 3 2<br />

F = 19 C l= 3 5 ,5<br />

N a = 2 3 K = 3 9<br />

C a = 4 0<br />

= 4 5<br />

E r= 5 6<br />

Y t= 6 0<br />

M n = 7 5 ,6<br />

Ті = 50 Z r = 90 = 180<br />

Ѵ = 51 Nb = 94 Та = 182<br />

C r = 52 M o = 96 W = 186<br />

M n = 55 Rh = 104,4 P t = 197,4<br />

Fe = 56 R u = 104,4 I r = 198<br />

N i = C o = 5 9 PI = 1 0 6 ,6 O s = 199<br />

Cu = 63,4 A g = 108 H g = 200<br />

Zn = 65,2 Cd = 112<br />

= 68 U r = 1 1 6 Au = 197<br />

= 70 S n = 118<br />

As = 75 Sb = 122 B l = 210<br />

Se = 79,4 T e = 128<br />

B r = 80 . 1 = 127<br />

Rb = 85,4 Cs = 1 3 3 TI = 204<br />

Sr = 87,6 Ba = 137 P b = 2 0 7<br />

Ce = 92<br />

La = 94<br />

Di = 95<br />

Th = 118<br />

Д . Менделеев<br />

Д . И . Менделеев ұсы нған элементтердің системасының б ірінш і вариантының<br />

фотокөшірмесі

ластырады, бірак, қасиеттері кайталайтын ұқсас элементтер бір<br />

горизонталь бойымен орналастырылады.<br />

Бұл оңай жұмыс болмады: кейбір элементтердің атомдық<br />

массалары күмән туғызды (Тһ) кейбіреулерін атомдык масса<br />

өсуімен емес, қасиетінің ұқсастығына қарап орналастыруға<br />

тура келді (Те мен I), кейбір элементтердің болуы керек екендігі<br />

анықталып, оларға орын тастап кетілді (осы кездегі галлий,<br />

германий, гафний, скандий жэне т. б.).<br />

Менделеев 1869 жылы ақпанда системасының бірінші<br />

вариантын (4-кесте) ірі ғалымдарға таратып, жариялайды<br />

жэне сол жылы периодтык заңның негізгі тезистерін жазады:<br />

1) элементтерді атомдық массасы өсу ретімен орналастырса,<br />

қасиеттері периодты түрде кайталайтындығы байкалады,<br />

2) атомдык масса элементті сипаттайды, 3) бүрын белгісіз<br />

жаңа элементтердің ашылуын күту керек, 4) элементтің атомдык<br />

массасын оның ұксас элементтері белгілі болса, түзетіп<br />

дәлірегін табуға болады.<br />

1870 жылы Менделеев «Химия негіздерінің» бірінші басылуында<br />

элементтер системасының жаңа вариантын береді (5-кесте).<br />

Мұнда бірінші варианттағы кестені 90° бұрған, сонда ондағы<br />

вертикаль катарлар мұнда период болып, параллель горизонтальдағы<br />

элементтер валенттігі бойынша, топ түзеді. Біздің<br />

осы уақытта колданатын кестелеріміз осы екінші варианттың<br />

негізінде жасалған.<br />

Бүл вариантка сүйеніп Менделеев: 1) 12 элемент тағы ашылу<br />

керек деп болжап, оларға бос орын калдырды, олар осы күні<br />

табылған — скандий, галлий, германий, технеций, рений, гафний,<br />

полоний, астат, франций, радий, актиний, протактиний; бүлардан<br />

баска лантаноидтар мен ураннан кейінгі элементтер табылуы<br />

мүмкін деген пікір айтты; 2) 10 элементтіц атомдык<br />

массаларын 1,5—2 есе түзеп ѳзгертеді, олар — бериллий, индий,<br />

ванадий, торий, уран, лантан, церий жэне баска лантаноидтар;<br />

осылардыц валенттіктерін де ѳзгертті; 3) ГО элементтіц атомдык<br />

массаларын түзетеді; 4) 8 элементті, ол уақытта-^ксас деп жүрген<br />

элеме.нттерден басқа элементтермен ұксастығын тауып<br />

солармен бір топка орналастырады.<br />

Осындай жұмыстардыц актығында 1871 жылы Менделеев<br />

периодтык заңның анықтамасын береді:<br />

Элементтердің, олардың жай және күрделі қосылыстарының,<br />

қасиеттері атомдык, массаға периодтык, тәуелділікте болады.<br />

Менделеевтіц осы периодтык зацы химиялык элементтерді<br />

классификациялауға негіз болды; осы зацныц график түрін периодтык<br />

система деп атаймыз.<br />

§ 4. Периодтық заң және атомның күрделілігі<br />

Периодтык зацда анық көрінген химиялык элементтердіц<br />

атомдарыньщ арасындағы байланыс, тәуелділік осы атомдардыц<br />

бәріне ортақ бір негіз бар шығар, осы атомдарда бір тектестік<br />

51

5-кесте<br />

3<br />

CJ<br />

00<br />

О<br />

II<br />

ҺО<br />

<<br />

197<br />

II<br />

Au<br />

— ~ О<br />

> ^<br />

a s<br />

2 с о X 5<br />

С ОІ<br />

к<br />

>>CL.Q<br />

се<br />

О- U cs<br />

^ Sc*<br />

><br />

О.<br />

ох<br />

сх os'<br />

- Е<br />

°и 1<br />

юю 05LOю<br />

11СО II<br />

II 1!<br />

LU и £<br />

%0 ОсЛи<br />

os os<br />

0 , £<br />

К *<br />

чХ<br />

S K<br />

° б<br />

os os<br />

о<br />

с<br />

«=;<br />

* 0<br />

с£<br />

СО<br />

^ ~ ~ г2 -гаіЛ7<br />

z a > ^<br />

II II §<br />

0

болуы мүмкін деген ой тугызады. Олай болса атом ѳзі немене, веден,<br />

калай құралған деген сұраулар туады.<br />

Элементтердін атомдарының қасиеттері период сайын қайталайтындыгы,<br />

ол атомдарының құрылымында да бір ұқсастықтардың<br />

қайталайтындыгын көрсетеді.<br />

Бірак бұл периодтық система нұсқап көрсетіп отырган атом<br />

кұрылымындагы ортақтықты, тектестікті, ұқсастықты іздеу, баскаша<br />

айтқанда, атомның құрылысын зерттеу бірден басталмады,<br />

өйткені XIX гасырдын аягына дейін химияда да, физикада да<br />

атом материяның бөлініп болган ең кіші бөлігі, одан әрі бөлінбейді<br />

деген метафизикалық жалган пікір үстем болды.<br />

Бұл пікірдің бір жақты, кате пікір екенін кейбір дана ғалымдар<br />

ерте-ак түсінді. Мысалы, Москва университетінің профессоры<br />

М. Г. Павлов (1819 ж.) барлық зат материядан тұрады,<br />

материяда электр зарядтары болады, ең кіші бөлшек атом —<br />

оң және теріс зарядтан түзілген, элементтердің атомдары планетарлық<br />

қүрылысты болады деген. Бұл — атомның күрделі жүйе<br />

екендігі жөнінде айтылган ен алгашқы пікір еді. Осы жайында<br />

А. М. Бутлеров (1886 ж.) былай деген:<br />

«Атомдар... жаратылысы бойынша бѳлінбейді емес, казіргі<br />

біздің колымызда бар тәсілдермен гана бѳлінбейді... кейін ашылатын<br />

жаңа процестерде бѳлінуі мүмкін...»<br />

Осы жылдарда Н. А. Морозов атомның күрделі екендігін<br />

айтумен қатар онын, орталық бөлімі және жеңіл электр бөлшектері<br />

болады деген. Морозовтың есебінше, атомның қүрылымында<br />

массасы бірге, екіге және төртке тен бөлшектер, олардың оң әрі<br />

теріс зарядтары болады. Олар осы кездегі — а бѳлшектер, дейтрон,<br />

протон, нейтрон, электрон, позитрондар сиякты. Морозов<br />

бул пікірлерін периодтык системага сүйене отырып айтты.<br />

Орыстың кѳрнекті химигі Б. Н. Чигерин (1888 ж.) математикалык<br />

есептеулер аркылы атомның қүрылымын күн . жүйесі<br />

сиякты деген корытындыга келген.<br />

Д. И. Менделеевтің ѳзі де былай жазган болатын:<br />

«...Периодтылык заны өте түсінікті болганыме»-, оның себебін<br />

анықтап түсіндіруді біз әзір болжауымыз да киын...<br />

Жорамалдауымызга өте колайлы, әттең әзір дәлелдеуге<br />

мүмкіншілігіміз жок... бірак ж а й заттарды ң атомдары<br />

— күрделі заттар, олар өзінен де кішірек бөлшектердің<br />

косылуынан түзілген; біз атом<br />

бөлінбейді дегенде кәдімгі<br />

химиялык жолмен бөлінбейтіндігін<br />

гана айтамыз...»<br />

Агылшын галымы Д ж . К<br />

Томсон (1904 ж.) атомның<br />

ішіндегі он заряд бір жерінде<br />

емес бар жерінде бірдей орналаскан,<br />

ал оларды нейтралдай-<br />

ТЫН электрондар ОСЫ ОҢ заряд- 4-сурет. М агн и т өрісінде катод<br />

тардың арасында, концентрлі сәулелерінің қиыстауы<br />

53

54<br />

шеңберлер сиякты болып орналаскан;<br />

периодтык системада<br />

ұксас элементтердін, шеңберлеріндегі<br />

электрондардың<br />

орналасуы да ұксас деп, периодтылықты<br />

түсіндіруге ты-<br />

/Г\ рыскан.<br />

I XIX—XX ғасырлардың ара-<br />

] лығында физика мен химия<br />

саласында атомның ыдырайтындығын,<br />

атомнан да ұсак<br />

бөлшектер барлығы дәлелдейтін<br />

жаңалыктар ашылды. Бірақ<br />

ілгеріде айтылып кеткен,<br />

сол уақытта үстемдік алған<br />

атом жайындағы метафизикалык<br />

кате пікір, бұл жаңалықтарды<br />

дұрыс түсінуге, пайдалануға<br />

жол бермеді.<br />

Бұл айтылып отырған<br />

жаңалыктар:<br />

а)<br />

Крукс<br />

(1832— 1919)<br />

ашылуы. 1879 жылы ағылшын<br />

ғалымы К р у к с мынадай<br />

тәжірибе жасаған: екі шетіне электрод енгізілген шыны түтіктің<br />

(4-сурет) ішіндегі ауасының көбін сорып шығарып, кернеуі жоғары<br />

ток жібергенде, катодтан сәуле шығатынын' байкаған, ол<br />

сәулелер түскен жерін жылытып, жолындағы ұсак, жеңіл<br />

заттарды екпінімен ілестіріп, жылжытып, әрі оларды теріс<br />

зарядтап, өзі оң полюске тартылып киыстайтындығы байкалды;<br />

бұл сәулелер к а т-ө~л_ с ә у л е с і деп аталды. Катод<br />

сәулелерін зерттеген Дж. Томсон, ол сәулелер теріс зарядты<br />

электр «атомдарының» ағыны екенін дәлелдеген, Стонэйдің<br />

үсынысы бойынша оларды электрон деп атап е (не ß) таңбасымен<br />

белгілейтін болды. 1917 жылы американ ғалымы М и л л и-<br />

к ен тэжірибе аркылы электронный, заряды 1,602-10-19 Қл<br />

тен екенін тапкан. Бергі кезде онын массасы сутек атомнын,<br />

массасынын<br />

ІОО/,0<br />

бѳлігі, не 9,10-10~ЗІ кг екендігі<br />

_<br />

аныкталды.<br />

Накты мөлшері болмағанмен «радиусы» ~ 1,4*10 нм .<br />

Әзір электроннан кіші бөлшек табылған жок, бірақ электрон<br />

да мәңгі емес, айталык соңғы кезде электронный жарык материясына<br />

айналатындығы жэне онан түзілетіндігі тәжірибе жүзінде<br />

байкалған.<br />

ә) Элементтердің сызықты спектрлері. Өте<br />

кыздырған газ не бу (гейслер трубкасында) шығарған жарыкты<br />

призмадан өткізіп айырса, экранға түсті сызықтар түседі, бұнм<br />

— ұзы ндықты өлшеуші, 10-9 см тең

инфрақызыл қызыл көк кулгін улыпракүлгін<br />

Н a "ß Hr Hs<br />

Л(НИ)700 6 5 0 6 0 0 5 5 0 5 0 0 4 5 0 4 0 0 3 5 0 3 0 0<br />

5-сурет. С утектің сызықты спектрі<br />

лардың толқынының ұзындығы (X) әр түрлі, демек тербеліс жиілігі<br />

(ѵ) әр түрлі сәулелерге сәйкес келетін сызықтар. Бұл сызықтардың<br />

саны, түсі және орналасу жиілігі заттың жаратылысына<br />

тәуелді, мысалы, калийдің буы 3 сызық, темірдің буы 5000 сызық<br />

береді екен. Біз мысалға жақсырақ зерттелген сутектің спектрін<br />

алайық. Оның спектрінің көрінетін бөлімінде 5 сызық, ал ультракүлгін<br />

және инфра-қызыл шеттерін алсақ, барлығы 29 сызық<br />

бар екен (5-сурет). Оның көрінетін бөліміндегі 5 айқын сызықтың<br />

толкындарының ұзындығы табылды (6-кесте, 2).<br />

6 - к е с т е<br />

Спектр<br />

сызықтары<br />

Табылған<br />

толкын<br />

ұзындыгы<br />

(НМ)<br />

Бальмер есептеп шығарған<br />

толқын ұзындығы<br />

Бальмер<br />

формуласы<br />

Н а қызыл 6 5 6 ,3 3 6 4 ,6 13-<br />

З 2<br />

= 6 5 6 ,3<br />

Hß жасыл 486,1 3 6 4 ,6 13-<br />

Н ү көк 434,1 3 6 4 ,6 13-<br />

3 z - 2 " м см<br />

Сутектің сызыкты спектрінің ультра-күлгін және инфра-кызыл<br />

шеттеріндегі сызыктардың да толкындарының тербеліс жиілігі<br />

осыған ұксас формулаларға бағынады.<br />

У льтра-күлгін шеті Л айм ан формуласы. v = 1,0974 • 10 7 ( —---------—!— );<br />

l2 m2<br />

m = 2, 3, 4.<br />

Кѳрінетін спектр Бальмер формуласы v = 1,0974- 10 7 ( —^------------) ;<br />

2 m<br />

т = 3, 4, 5.<br />

Инфра кызыл шеті Паш ен формуласы ѵ = 1,0974- 1 0 7 ( ) ;<br />

т — 4, 5, 6<br />

Брэкет формуласы ѵ = 1,0974-107 ( — ) .<br />

42 т 2<br />

, т = 5, 6, 7<br />

1,0974 * 107 м~' саны барлык формулаларға бірдей, оны<br />

Ридберг константасы деп атап, R аркылы белгілейді,<br />

сонда:<br />

V = R ( 1<br />

т'2<br />

) (2)<br />

(т жэне п бүтін сандар, т > п ).<br />

Ендігі жерде бұл спектрлердің тууын, толкындарыньщ тербелісіндегі<br />

заңдылықты түсіндіру керек болды.<br />

б) Рентген сэулесі. 1895 жылы неміс ғалымы Рентген<br />

катод сэулелерін зерттей отырып, ол сәулелер түтіктің шынысына,<br />

сол араға орнатқан металға (антикатодка) түссе, ол шыныдан<br />

кѳрінбейтін ерекше нүр шығатындығын байкаган. Олар рентген<br />

сэулесі деп аталды. Бұл рентген сәулесі фотопластинкаға із<br />

калдырады, қағаз, картон, жеңіл металдардың қаңылтырына, дене<br />

тканіне токтамай өтіп кетеді, электр жэне магнит өрістерінде<br />

бағытын өзгертпей тіке өтеді, газдарды иондандырады т. б. қасиеттері<br />

бар. Рентген сәулесі электро-магниттік сәуле екендігі анықталды<br />

(6-сурет), бірак бұлардын толқыны кысқарақ, мысалы,<br />

жарық сәулесінікі » 4 0 0 нм болса,<br />

рентген сәулесінікі 0,01=2,0 нм.<br />

в) Радиоактивтік. 1896<br />

жылы француз физигі Анри<br />

Беккерель рентген сәулелерін<br />

зерттегенде уран деген металдыц<br />

тұздары да рентген сәулесіне<br />

ұқсас бір сәуле шығаратындығын<br />

байқаған. Бүл күбылысты М а -<br />

рия Складовская-Кюри<br />

күйеуі Пьер Қюримен бірге<br />

зерттеп, радиоактивтік (сәуле шы-<br />

56

Рентген<br />

(1845— 1923)<br />

М ария С кладовская-Кю ри<br />

(1867— 1934)<br />

гаргыштык) деп атаған. Қазіргі кезде радиоактивтік ауыр<br />

атомдардың ядроларының өздігінен ыдырауы екендігі мәлім, біз<br />

бұл құбылысқа ілгеріде (XXIII тарау) тоқтаймыз.<br />

г) Сәуле шығарудың квант теориясы. 1900 —<br />

1905 жылдарда неміс ғалымдары Макс Планк жэне Альберт<br />

Эйнштейн жарық сәулесіндегі энергияның шығуы<br />

(жәнесінуі) үздіксіз ағын түрінде емес, кесімді порция (бөлшек)— , /<br />

квант түрінде болады деп, заттыц күрылысындағы атом (белшек)<br />

жайындағы түсінікті энергияға қолданған. Жарыктыц<br />

осындай порция-порция энергиясы бар бѳлшегі фотон деп<br />

аталган. „<br />

Түрлі сәуле шығаруда кванттыц Е мѳлшері эр түрлі, әрі ол<br />

жарыктыц сэулесініц тербеліс жиілігіне (ѵ) пропорционал ягни:<br />

Е = /іѵ дж (3)<br />

мүнда һ — пропорционалдык коэффициенті (Планк тұрактысы)<br />

оныц сандык мэні 6,626-10-34 Д ж -с<br />

Міне, бұлардан да баска — анод сэулелерініц (1886 ж.)<br />

жэне фотоэлектр эффектініц (1887 ж.) ашылуы сиякты ғылыми<br />

жацалыктардыц барлығы атомныц бөлінетіндігін дәлелдей түсті,<br />

демек, атом неден, калай кұрылған деген ой XX гасырдыц бастапкы<br />

жылдарында галымдарды ойландыра түсті.<br />

Біз шолып ѳткен физиканын жацалыктары гылымныц дамуына<br />

үлкен эсер етті, бұл жацалыктарды жаратылыс танудагы<br />

революция деп санайды. Шынында бұл жацалыктарды жинак-<br />

57

Пьер Кюри<br />

(1859— 1906)<br />

Эрнест Резерфорд<br />

(1871— 1937)<br />

тап қараса, бұлар бұрын заттың бөлініп болған шегі, енді бөлінбейтін<br />

ең кіші бөлшегі деп жүрген атомда электрондар бар<br />

екенін жэне онда ядролык процестердің (радиоактивтік) болатынын<br />

көрсетеді.<br />

Сырт карағанда бұл айтылғандар таза физикалық процесс<br />

сияқты болғанымен, ғылымның келешек дамуы, осы айтылғандардың<br />

барлығы, яғни атомның электрон кауыздарының және ядросының<br />

кұрылысы периодтык системаға тікелей байланысты екенін<br />

көрсетті. Сондыктан XX ғасырдын 20 жылдарының аяғына<br />

дейін атомнын электрон кауызы зерттелді, одан кейін 1932 жылдардан<br />

бастап атомның ядросы зерттелді. Сөйтіп атомның бұл<br />

екі сферасы екі баска зерттелді. Осыған байланысты периодтык<br />

заң өзінің дамуында әуелі электрон кауыздарынын заңы болып<br />

(оны біз осы тарауда өтеміз), сонынан атом ядросының заңы<br />

болып (XXIII тарау) дамыды.<br />

Атомның ядролык моделі. Атомның эксперимент<br />

корытындысынан шығарылған ең алғаш моделін 1911 жылы<br />

ағылшын ғалымы Эрнест Резерфорд ұсынды.<br />

Бұл уакытка дейінгі эксперименттер нәтижесінде зат ішінен,<br />

демек, атомнан, электрондар бөлініп шығатындығы анык болды,<br />

олай болса, атомнын, ішінде оларды нейтралдайтын он зарядтар<br />

да болуы керек.<br />

Міне, осы он зарядтарды, олардын орналаскан жерін, Резерфорд<br />

а-бѳлшектерімен тэжірибе жасау аркылы тапкан.<br />

Резерфорд ѳз тэжірибелерінде бір шок а-бѳлшектерін жұка<br />

металға бағыттап жібергенде, олардың басым көпшілігі жұка<br />

58

металдан өтіп, түзу бағытта жүретінін<br />

экраннан (э) көрген. Сонымен<br />

каттар a -бѳлшектерінін біразы әуелдегі<br />

бағытынан ауыткып, әр түрлі<br />

бүрыш түзіп бұрылғанын байкаған.<br />

Кейбір әте сирек жағдайда жеке а-<br />

бөлшектерінің кейін кайтқаны да<br />

байкалды (7-сурет). Сонғы айтылған<br />

а-бөлшектерініц бүлайша кейін<br />

тебілуі, сірә атомның ішінде, оның<br />

жолында бір жерге жиналған өте<br />

кѳп онымен аттас, яки он зарядтардын<br />

болуына байланысты.<br />

Осы тәжірибелеріне сүйеніп /Резерфорд<br />

атомнын ядролык моделін 'Су^ нан ^ ѳ т у Т е Г а с ы Ц<br />

ұсынған. Модель бойынша оң зарядтардың<br />

барлығы атомның орталығында ядроға жиналған, оны<br />

айналып электрондар жүреді. Ядроның оң заряды мен электрон<br />

саны тең, сондыктан атом нейтрал бѳлшек. Аткыланған 8— 10 мың<br />

а-бәлшегінің біреуі ғана кейін кайтуы, ол ядронын өте кішкене<br />

екенін кѳрсетеді. Шынында да заттың жалпы көлемінің 10“ 11 бөлігін<br />

ғана ядро алады екен мысалы, сутек атомыньщ диаметрі 10-18 см,<br />

яғни 0,1 нм, ядросының диаметрі 3 - 10~6 нм. Атомды үлкейтіп диаметрін<br />

1 км жеткізсе, ядросы түйе жаңғактай ғана болады екен.<br />

Бұдан бүрын Павлов жэне Чигериннін болжаған модельдерін<br />

Резерфорд экспериментке сүйеніп дәлелдеген. Ядролы модель<br />

дүрыс екендігі талай эксперименттермен аныкталды.<br />

Эрнест Резерфорд атом кұрылысы және радиоактивтік мәселелері<br />

ж ѳнінде ең ірі ғалымнын бірі. 1871 ж . 30 тамызда Ж аңа Зеландияда жай<br />

фермердің семьясында туған, әуелі Канадада Монреаль университетінде, 1907<br />

жылдан Манчестерде, 1919 жылдан Кем бридж, одан кейін Лондон университеттерінде<br />

физика профессоры болған.<br />

Резерфорд 1900 жылдан радиоактивтікті зерттеген радиоактивті заттардан<br />

ш ығатын, а, ß, у сәулелерін аш кан (Соддимен б ірге), радиоактивтік ыдыраудың<br />

теориясын ұсы нған, 1911 жылы атом ядросын аш кан, ядролы к модельді ұсы нған,<br />

1919 жылы бір элементтін, екінш і элементке айнала алатындьі^ын алғаш аш қан.<br />

§ 5. АТОМНЫҢ ЭЛЕКТРОНДЫҚ ҚҰРЫЛЫМЫНЫҢ КҮРДЕЛІЛІП<br />

Резерфордтың ядролык моделі, әрине, ғалымның үлкен табысы<br />

болды. Бірак бұл шынына келгенде принциптік кана схема.<br />

Шынында да, элементтердін атомдарынын арасындағы периодтык<br />

зац ашып кѳрсеткен ұлы байланысты — периодтылыкты шешуге<br />

бүл модель жауап бере алмайды.<br />

Ендігі максат осы ядролы модельді жаксарту, жетілдіру еді.<br />

Бұл үшін күрделі екі мәселені шешу керек болды:<br />

1. Элементтердің атомдарындағы электрондардын саны канша<br />

(яғни ядросыныц неше он заряды бар)<br />

2. Элементтердіц атом ядросыныц сыртындағы электрондар<br />

кауыздарда калай орналаскан<br />

59

0,12 0,14 0,16 0,18 0,200,22 0,24 0,26 0,28 HM<br />

8-сурет. Катар орналаскан<br />

элементтердің рентген сәулелері<br />

толқы ндары ны қ өзгеру реті<br />

Атомдык, нөмірлер<br />

9-сурет. М озли заңы<br />

Электрондардың санын табу. 1912— 13 жылдарда<br />

ағылшынның жас ғалымы М о з л и рентген сәулесі толқынының<br />

ұзындығын зерттейді, бірак рентген түтігіндегі антикатодты,<br />

периодтык кестеде катар орналаскан әр түрлі металдардан<br />

(мысалы Ті бастап Zn дейін) жасап ауыстырып отырған. Периодтык<br />

кестеде катар орналаскан металдардан жасалған антикатодтардың<br />

беретін рентген сәулелерінің толқындары үзындығының<br />

өзгеруінде, элементтердің рет нөміріне тәуелді заңдылық бар<br />

екен (8-сурет). Мозли эксперимент корытындыларына сүйене<br />

отырып мынадай заң тапкан (М о з л и з а ң ы):<br />

Толк,ын үзындығының кері мәндерінің квадрат түбірі, элементтердің<br />

периодтык, системадағы рет нөміріне сызықтык, тәуелділікте<br />

болады.<br />

Егер графикте (9-сурет) абсциссаға атомдык (рет) нөмірлерін<br />

көрсетіп, ординатаға рентген сәулесінің толкын ұзындығының<br />

кері мәндерінің квадрат түбірін жазсак Мозли заны графикте<br />

түзу сызык болып шығады.<br />

Элементтен элементке көшкенде рентген сәулелерінін әр<br />

түрлі болуы элементтердің кұрылымы өзгеруден болады, ал ол<br />

өзгеру олардың рет нөміріне тәуелді болатындыктан, рет нөмірі<br />

дейтініміз элементтің период системасындағы орнын көрсетіп<br />

кана қоймайды, оның бір физикалык мәні бар болғаны, яғни<br />

рет нөмірі атомның бір қасиетін көрсететін болғаны.<br />

В а н — д е р — Брек (1912 ж.) математикалык есептерге<br />

сүйеніп элементтің рет нөмірі атомның ядросының зарядын<br />

көрсетеді деген пікір айтты.<br />

Резерфорд а-бөлшектермен тәжірибе жасаған кезінде ядронын<br />

заряды элементтің атомдык массасынын жартысына жуык<br />

екенін тапкан. Ал, периодтык кестеге қарасак, элементтің бәрі<br />

болмағанмен жеңіл элементтердің рет нөмірлері атомдык массасынын<br />

жартысына жуык.<br />

Осының бәрін сайып келгенде, элементтің рет нөмірі оның ядросынын<br />

заряд санын көрсетеді деген корытындыға келеміз.<br />

60

Атом — бейтарап бөлшек, яғни ядроның оң зарядтарымен<br />

электрондардын. теріс зарядтары тең болады, олай болса элементен,<br />

р е т н ө м і р і атомдардағы электрон санын да корсет<br />

е д і .<br />

1920 жылы ағылшын физигі Чэдвик мыс, күміс, платинаның<br />

ядроларының зарядын эксперимент аркылы өлшеп, жаңағы<br />

айтылғанның дұрыс екенін дәлелдеді.<br />

Мозлидің жұмысының нәтижелері периодтык система кағидаларына<br />

сәйкес келеді. Менделеев Со пен Ni, Те мен I атомдык<br />

массаларынын ѳсу ретімен емес, қасиеттеріне карап орналастырғаны<br />

ѳткенде айтылды. Мозли арнаулы тэжірибелер жасап,<br />

бұл элементтердің ядроларынын зарядын тауып, Менделеевтің<br />

орналастыруының дұрыс екендігін дәлелдеген. Мұнан баска<br />

Менделеев көп элементке орын тастап, рет нөмірін койып кеткен<br />

еді, Мозлидің жұмысынан кейін мұның да даналык іс екендігі<br />

ашылып, Менделеев системасының беделі асты.<br />

Мозлидің заңы, электрондар санының табылуы периодтык<br />

системаны нығайта түсті.<br />

1914 жылға карсы сутектен уранға дейінгі 86 элемент белгілі<br />

болды. Табылмаған, бірак орын қалдырылған 6 элемент —<br />

43,61, 72, 75, 85, 87-элементтер еді. Енді әр периодтағы элементтердің<br />

саны да аныкталды I периодта — 2, II жэне III период-,<br />

тарда — 8-ден, IV жэне V периодтарда — 18-ден, VI периодта •—<br />

32 болып шыкты.<br />

Менделеев системасының периодтарының мұндай кұрылымы<br />

(2, 8, 18, 32) ядроның айналасындағы электрондардын орналасу<br />

ретін (кұрылымын) ашушы кілт болды.<br />

§ 6. Н И Л Ь С БОР ТЕО Р И Я С Ы<br />

Өткенде айтылған сызыкты спектрлер неден, калай туатындығын<br />

зерттеу нәтижесі, ол спектрлер атомныц ішіндегі электрондардын<br />

тербелісіне байланысты екенін көрсетті. Резерфорд моделінде,<br />

ілектрондар ядроны айналып жүреді, электронный центрден тепкіш<br />

күшін ядроның тартуы теңестіреді. Электронның айналуы<br />

оның өте жиі тербелгеніне пара-пар, олай болса, электрон айналауынан<br />

электромагниттік толқындар тууы керек. Сондыктан<br />

айналып жаткан электрон толкынының кесімді ұзындығы бар<br />

сәуле шығаруы мүмкін, ол толкынның ұзындығы электронның<br />

орбитада айналуының жиілігіне тәуелді деп келісті/<br />

Бірак мүнан туатын кайшылықтар бар; электрон сәуле шығаратын<br />

болса, оның бойындағы энергия коры кемиді, демек,<br />

электрон мен ядроның арасындағы әуелдегі тепе-теңдік бұзылмак;<br />

тепе-тендікті калпына келтіру үшін электрон біртіндеп ядроға<br />

таман жакынданкырап, жаңа орбитаның бойымен айналуы<br />

керек; ендігі орбитасы кішірек болғандыктан электронның айналу<br />

жиілігі өзгермек, олай болса, шығаратын сәуле толкынының<br />

ұзындығы да біртіндеп өзгере беруге тиісті. Ең актығында<br />

электрон энергиясының бәрін шығарып болып, сәуле шығару<br />

токталып, өзі ядроға «күлауы» керек.<br />

61

Электронный, қозғалысы осылайша біртіндеп ѳзгеретін болса,<br />

оның спектрі біртіндеп үздіксіз өзгеретін болар еді, ал біздің<br />

экспериментте көріп отырған спектріміз үздікті, сызықты<br />

спектр (§ 4, ә). Сонымен қатар, электрон ядроға кұлайтын болса,<br />

ол — атомның күйреуі, демек, заттың күйреуі. Жаратылыста<br />

ондай уақиға байкалған емес.<br />

Сонымен, Резерфордтың теориясы электрон козғалысынан<br />

туатын сызықты спектрдегі заңдылықты (Бальмер және басқалардың<br />

формулаларын) түсіндіріп бермек түгіл, сызыкты спектрдің<br />

өзінің неден, калай туатындығын шеше алмады.<br />

Дания ғалымы Нильс Бор (1885 ж. туған) 1913 жылы<br />

ядролык модельге квант теориясын колданып, атом кұрылысының<br />

жаңа теориясын үсынды. Бұл теория спектр кұбылыстарын<br />

түсіндірумен кабат, жалпы электрон кауыздары жайындағы<br />

білімді біраз ілгері дамытты.<br />

Бор теориясының негізгі, оның өте батыл айткан 3 жорамалы<br />

немесе постулаты:<br />

1. Электрон ядроны айналғанда, кез келген емес, квант, теориясынан<br />

іиығатын кесімді шарттарға сай орбиталар бойымен<br />

ғана жүреді. Ол орбиталар орнықты яки квантталған орбита деп<br />

аталады.<br />

2. Электрон өзіне мүмкін квантталған орбитамен айналғанда<br />

энергия шығармайды.<br />

3. Электрон бір орбитадан басқа орбитаға көшкенде ғана<br />

энергия бөлініп шығады (не сіңіріледі). Бұл энергия бүтін квант<br />

түрінде болады:<br />

Е = Е| — Е2<br />

(мүндағы Еі мен Е2 әр түрлі орбитадағы энергия.)<br />

Нильс Бордыц осы теорияға сүйеніп карапайым сутек атомына<br />

шығарған есептері, Резерфорд теориясының шеше алмаған кайшылыктарына<br />

жауап берді.<br />

Айталык е дөңгелек орбитамен жүрсін, онда оның центрден<br />

2<br />

тепкіш күші К = — (мұнда пг — электрон массасы, ѵ — жылдамдығы,<br />

г — орбита радиусы).<br />

Электрон ядродан қашыктап кетпейді, демек, онын центрден<br />

кашыктау күшін ядроға тартатын күш тецестіреді. Ядроға тартатын<br />

күш дейтініміз ядро заряды (ei) мен электрон заряды (е2)<br />

арасындагы Кулон зацыныц ыкпалы: К і= е'- ~ —,<br />

г<br />

m u 2 еі‘ е 2<br />

Бордыц бірінші постулатына сэйкес квант теориясыныц орбитаға<br />

коятын кесімді шарты дейтініміз: электронның козғалыс<br />

мѳлшерініц моменгі mvr, Планктыц тұрактысыныц 2л бөлініп,<br />

бүтін сан п көбейтіндісіне тец болуы:<br />

62

осы шартка сай орбитаны квантталған орбита дейді.<br />

Осы формулаларға сүйеніп керекті есептер шығаруға болады,<br />

мысалы, сутек атомының радиусы (г) электронный квантталған<br />

(п) орбитасында айналуының жылдамдығын (и) есептен<br />

шығаруға болады.<br />

Радиусты есептеу үшін (5) формулада ѵ мәнін тауып,<br />

оны (4) формулаға коямыз:<br />

ѵ =<br />

ГС'А-<br />

2л тг<br />

е2г .т г 2( ) 2; e2- r ^ n 'h-<br />

4л 2іп<br />

4л те1<br />

(6)<br />

Осындағы белгілердің барлығының сандық мәні белгілі:<br />

/г == 6,6262• 10-34 Дж-с, л = 3,1415, т = 9,1095• 10-31 кг<br />

е = 1,6022-10 _І9 Кл., соларды орнына койсақ:<br />

г = ---------- (6,626-10 3_4)2------------------ ■л2 = 5,29-10_п м•п2 =<br />

4(3,1415)2- (9,1 0 9 5 -1 0 '31) • (1,6022-10 - 19) 2<br />

= 0,053 нм -п2<br />

Бұл арадағы п квантталған орбитаның, яғни электрондар<br />

орналаскан квант кабатының нөмірі.<br />

1— орбитада п = 1, г і = 0,053 - 22<br />

2— орбитада п — 2, Гг = 0,053-32<br />

3— орбитада п = 3, л3 = 0,053 • 12<br />

Мұнан гі:гг:гз...<br />

rn= 12:22:32:... п2<br />

Демек, орбиталардың радиустарының катынасы, жай бүтін<br />

сандардың квадраттарының катынасындай.<br />

Сутек атомыньщ ен кіші радиусы 0,053 нм тен.<br />

Эр санды п квантталған орбитадағы электронный айналуының<br />

жылдамдығын (ü) есептеу үшін 4 және 5 формулалардағы<br />

г мәнін тауып формуладан шығарамыз, онда:

2 л ■е\ • е 2 1<br />

Ѵп = -г • —<br />

Һ<br />

п<br />

Осыған сандык мәнін койсак, ѵ„ — 2,187-106 м/сек •<br />

онда п = 1, і/, = 2,187-106 • -j- л/се/с<br />

п = 2, ü2 = 2,187-106 • -і- »<br />

п = 3, ^з = 2,187• 106 • -I »<br />

мұнан ui : v2 : u3 : . . . v „ = -j- : -j- ■-j-<br />

(7)<br />

Демек, электрондар қозғалысының жылдамдығы натурал катардағы<br />

сандарға кері пропорционал.<br />

Енді Бордың үшінші постулатына келейік. Атом тек ядромен<br />

бір электроннан (сутек) тұратын болса, ондай атомның ішкі<br />

энергиясының корын механиканың заңдарымен есептеп шығаруға<br />

болады екен, сонда электрон ядродан неғұрлым алые болса,<br />

онын энергия коры кѳп 'болады екен. Қалыпты жагдайда, эрбір<br />

атомньщ электроны ядроға ең жакын орбитада орналасады,<br />

атомный энергия коры ен аз мѳлшерде болады. Енді атомға<br />

сырттан энергия қоссак (мысалы затты кыздырса), электрон<br />

алған энергиясының мѳлшеріне карай алысырактагы орбитаның<br />

біреуіне көшеді. Мұндайда екінші сөзбен айтканда электрон<br />

жоғарырак энергетикалык сатыға көшті дейді. Сырттан<br />

косылған энергия көп мөлшерде болса, электрон атомнан үзіліп<br />

шығып, атом ионға айналады.<br />

Электрон алыстағы орбитаға барғанымен онда көп болмайды,<br />

барлығы 10“ 8 сек. уакыт кана болып, ядроға жакын өзіне<br />

мүмкін орныкты орбитасына кейін кайтады, бұл кайтуда бойындағы<br />

жаңагы коскан артык энергияны бөліп шығарады. Ол<br />

энергия сәуле энергиясының бүтін кванты түрінде шығады, оның<br />

тербелісінін жиілігі бірінен біріне электрон көшіп жаткан орбиталардың<br />

радиусынын, мөлшерімен аныкталады. Атомның ядроға<br />

алыс орбитадағы энергиясын Еа деп белгілеп, ядроға жакын<br />

орбитадағысын Е ж деп белгілесек:<br />

Еа—Е ж = Е = /гѵ<br />

Еа Е ж / Q\<br />

одан v = й— (8)<br />

неғұрлым орбиталардың арасы кашык болса, шығатын сәуленің<br />

тербеліс жиілігі үлкен болады.<br />

Мұны есептеп шығаруда киын емес, ол үшін Еа мен Е ж есептеп<br />

шығарамыз. Еа — электронный алыс орбитадағы кинетикалык<br />

энергиясы ( — ) мен потенциялык энергиясының ( е''гв2 )<br />

косындысы,<br />

64<br />

Е 0= ү ти2 (9)

Енді бұл формуладағы потенциал энергиядағы г орнына оныц<br />

(6) формуладағы мәнін койсак — е2/ г = —тѵ2 болады, сонда<br />

(9) формула ѳзгеріп мынадай болады:<br />

Е„ = ±-т ѵ2 — тѵ2 = — \ т ѵ 2 (Ю)<br />

енді осы (10) формуладағы ѵ орнына, оныц (7) формуладағы<br />

мәнін койсак:<br />

с 2я2me4 1 , , n<br />

Ä* ~n*7 (11)<br />

Бұл шығарғанымыз алыс орбитаныц энергиясы, осылайша<br />

етіп жакын орбитаныц да энергиясын есептесек, оныц мэні<br />

р _ 2л те<br />

L- Ж--<br />

Һ2 П2 ж<br />

болады.<br />

Енді Еа пен Е ж мэнін (8) формулага койсак:<br />

(12)<br />

V : 2л2те* ( _1 1_ ) гц<br />

Һ3 П2Ж П2а (13)<br />

Сандык мэндерін койсак:<br />

ѵ = 1,0974* 107 ( — — ) гц<br />

П2ж П2а<br />

Бұл формула атомныц электроны бір алыс орбитадан жакын<br />

орбитаға көшкенде шығаратын сәулесі толкыныныц тербеліс<br />

жиілігін есептеуге мүмкіншілік береді.<br />

Бұл формула (13) бізге бұрыннан таныс Бальмердіц формуласы<br />

(2), демек, Бор теориясы сызыкты спектрлердіц мәнін түсіндіреді.<br />

Сонымен кабат Ридберг константасының да физикалык мазмұны<br />

ашылды:<br />

R =<br />

2л2■т-еі<br />

Сутек жэне рентген спектрлерінің түзілу механизмдері. Бор<br />

тецдеуі сутек атомыньщ сызыкты спектрлерініц түзілу механизмін<br />

т.үсіндіріп, оныц тербеліс жиіліктерін күні бүрын есептеп шығаруға<br />

мүмкіндік береді.<br />

Сутек спектрін алыс ультракүлгін және инфракызыл облыстарда<br />

толығырак зерттегенде Бальмер сериясымен коса тағы<br />

да жаца терт сериялар байкалатындығы айқындалып, олар<br />

тапкан авторлардыц атымен (Лайман, Пашен, Брэкет, Пфунд,<br />

Хампфри) аталды (10-сурет). Олардыц бәрі де сутек атомындағы<br />

бір электронный орбиталардан орбиталарға көшіп, орын ауыстыруымен<br />

түсіндіріледі. Ол кез келген алыс орбитадан (па әр түрлі)<br />

бір ғана жакын (гаж түракты) орбитаға келіп отырса спектрдіц<br />

бір сериясы шығады. Демек, алыстағы электрон 1- орбитаға<br />

3 —2065 65<br />

Һ3

- " П — о о -13,5<br />

эВ<br />

г п=8<br />

I о<br />

-13,Ь<br />

zn=7 -13,3<br />

=с-Л=6 - 13,2<br />

=

Бор формуласы кѳмегімен есептелген жэне эксперимент<br />

жүзінде табылған сутек спектрінің толкын ұзындықтарының өте<br />

дэл келуі (7-кесте) Бор постулаттарының негізінің дүрыс екендігін<br />

көрсетті, оған жұрттың ықыласын аударды.<br />

Рентген сәулелерінің түзілу механизмінін жоғарыда қаралып<br />

өткен оптикалық спектрдің түзілу механизмінен әжептәуір айырмашылығы<br />

бар (11-сурет). Рентген сәулелері әдетте 11-элемент<br />

натрийдан басталады. Оның ішкері жатқан кванттык орбиталарының<br />

бірінен сырттан түскен катод сәулелерінің немесе термоэлектрондардың<br />

әсерінен электрон үшып шығады, осыдан барып<br />

натрий атомы ионға айналады. Сыртқа ұшып шыккан электронный<br />

орнына жоғарырақта жатқан орбиталардың бірінен электрон<br />

ауысады. Осы екі электронный, ядромен байланысынын, айырмасына<br />

сай, белгілі бір толкын ұзындығымен сипатталатын рентген<br />

сәулелерінің кванттары шығады.<br />

Егер атомнан ұшып шығатын электрон 1-орбитадан кеткен<br />

болса, оның орнына электрондар 2-, 3-, 4-т. с. с. орбиталардан<br />

орын ауыстырып келетін болса, рентген спектрінін, К сериясынын,<br />

сызықтары шығады. Ал электрон 2-ррбитадан ұшып шығып, онын,<br />

орнына электрондар 3-, 4-, 5-т. с. с. орбиталардан келетін болса,<br />

рентген спектрінін, L сериясынын, сызыктары түзіледі. Әрі карай<br />

да осылай болып кете береді.<br />

Рентген спектрінің оптикалык спектрден тек түзілу механизмі<br />

ғана ѳзгеше болып коймайды. Рентген спектрі өзінің күрылымы<br />

жагынан алғанда карапайымдау болады жэне әрі сол элемент<br />

химиялык косылыстын. кұрамына кірсе де онша көп өзгере коймайды.<br />

Сондыктан рентген спектрін атом және күрделі<br />

заттын, ішкі кұрылымын аныктау үшін кең түрде қолданады.<br />

67

Рентгенография қазіргі уақытта заттың құрылысын дәл анықтайтын<br />

аса қуатты әдістің біріне айналып отыр.<br />

Бас квант саны мен энергетикалык, деңгейлер. Атомды негізінен<br />

сипаттайтын шамалардың бірі Бор теңдеуіндегі п шамасы.<br />

Ол бүтін сандармен не соған сай әріптермен белгіленеді:<br />

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7...<br />

К, L, М, N, О, Р, Q...<br />

Б а с квант саны деп аталған бүл шамалардың негізінде<br />

атомның орбиталарының жалпы санын, олардын, радиустарын<br />

және электрондардың жылдамдығын есептеп шығаруға болатынын<br />

жоғарыда айттык. Бас квант санын білу арқылы, сол орбитадағы<br />

электронный бойындағы жалпы энергиясын, яғни кинетикалық<br />

және потенциялық энергиялардың қосындысын анықтай<br />

аламыз. Осыған орай орбиталарды квант қ‘абаттары немесе<br />

энергетикалық деңгейлер деп те атайды.<br />

Бірінші орбитада электрон ең аз энергияға ие болатындықтан<br />

ең тұрақты күйде болады. Бас квант санының мәні артқан<br />

сайын электронный толық энергиясының мөлшері арта береді.<br />

Анығырақ айтсак, ядродан алыстаған сайын электронный, жылдамдығы<br />

кемитіндіктен, кинетикалык энергиясы төмендейді де<br />

потенциялық энергиясы керісінше артады, бірақ потенциялық<br />

энергияның абсолют мәні алғашқысынан екі есе үлкен, сондыктан<br />

жалпы энергия коры көбейеді.<br />

Сутек атомынын, нормаль күйі (тұрақты күйі) электронный,<br />

ядромен ен берік байланыскан 1-орбитадағы күйін сипаттайды.<br />

Бұл күй электронный, козбаған күйі, яғңи козу энергиясы<br />

0-ге тең (10-суретті кара). Ал электронды атомнан жұлып алу<br />

үшін, яғни оны бірінші орбитадан мүмкін болатын ең соңғы орбитаға<br />

(п = оо) көшіру үшін максималь энергия жұмсау қажет. Бұл<br />

кезде электронный, ядромен байланыс энергиясы 0-ге теңеледі.<br />

Атом электронын жоғалтып ионға айналады:<br />

Н — 1е = Н+.<br />

Қалыпты жағдайдағы (п = 1) сутек атомынын, иондану энергиясы<br />

13,6 эВ. Екінші, үшінші т. с. с. энергетикалык деңгейдегі электронды<br />

жұлып алу үшін бірінші деңгейдегіден гөрі әлдекайда аз<br />

энергия жұмсалады, өйткені бұл энергияның шамасы бас квант<br />

санының квадратына кері пропорционал:<br />

Ебайл = ---------------------------------------------- (14)<br />

п<br />

Формуладағы «минус» таңбасы электронды ядроға жақын<br />

орбитадан алыс орбитаға ауыстыру үшін энергия жүмсалатынын<br />

көрсетеді.<br />

Бор теориясының әрі қарай дамуы, оның жетімсіздігі. Бор<br />

теориясы 1916— 1925 жылдарда әрі карай дамыды. Зоммерфельд<br />

(Германия) жэне баска ғалымдар көп электронды<br />

68

атомдарға қолданылатын косымша теңдеулер ұсынды. Олар көп<br />

электронды атомдарда тек дөңгелек орбита ғана болып коймай,<br />

эллипс тектес орбиталар да болады жэне олар кеңістікте<br />

эр түрлі орналасуы мүмкін деді. Осы орбиталардың мөлшері,<br />

кеңістіктегі орналасуы кванттау ережесіне сай қарастырылды.<br />

Бұл теорияның аркасында спектрлерге тән көптеген заңдылықтар<br />

ашылды. Алайда, бұл Бор-Зоммерфельд ұсынған теорияның<br />

ғылымнын, әрі қарай дамуына ілесе алмауы айқын болды, себебі<br />

бұл теорияға тән кайшылықтар ескі көзқарас негізінде шешілмейтіндей<br />

еді.<br />

Бор теориясының басты жетімсіздіктері мыналар:<br />

1. Теорияның негізіне механика мен электродинамика заңдарынан<br />

тумайтын кванттау ережесі пайдаланылады.<br />

2. Бор теориясы бойынша спектрлердің кейбір сипаттамаларын<br />

дәлірек айтсақ, олардын, сызыктарының интенсивтілігін және<br />

мультиплеттігін есептегенде тәжірибе жүзінде шығатын нәтижелермен<br />

сай келмейді.<br />

3. Осы теория негізінде есептелген көп электронды атомдардың<br />

электрондарының энергиясы да тәжірибе нәтижелерімен сай<br />

келмейді.<br />

4. Бор теориясын пайдаланып химиялық байланыстардын,<br />

сандық мәнін есептеп шығаруға болмайтындығы анықталды. Мысалы,<br />

өте қарапайым жүйе-ионданған сутек молекуласынын<br />

Н2 + ыдырау энергиясын есептегенде теріс шама шығады, яғни<br />

теория мұндай ион болмайды деп санайды. Іс жүзінде ондай<br />

ион бар, ондағы байланысты үзу үшін 267,7 кДж/моль энергия<br />

жүмсау қажет.<br />

§ 7. М А Т Е Р И А Л Д Ы Д Ү Н И Е Н ІН , Е К І Ж А Қ Т Ы Т А Б И Ғ А Т Ы<br />

Бор теориясы атом кұрылысы жайлы ғылым саласының дамуына<br />

үлкен эсер етті. Бірақ ол сутек атомынан баска атомдардың<br />

кұрылысын дәл анықтап бере алмады. Бор атомдағы электрондардың<br />

қозғалысын жай механикалық козғалыс ретінде карады.<br />

Ал шындығына келгенде ол әлдеқайда күрделі заңдарға бағынатын,<br />

толып жатқан ерекшеліктері бар дүние болатын. Сол сиякты<br />

Бор теориясындағы квантталған орбита дегеннін, табиғаты мен<br />

мағынасы шешілмеген жүмбақ күйінде қалды.<br />

Атом кұрылысының қазіргі теориясы микробөлшектердің екі<br />

жакты табиғатын, яғни бөлшектік (корпускулалық) және<br />

толкындык табиғатын коса алып түсіндіреді.<br />

Материалды дүниенің екі жакты табиғаты ең алғаш сәуле<br />

үшін тағайындалған еді. Өткен ғасырдың алғашқы жартысында<br />

жарыктың интерференциясы мен дифракциясын зерттей келе,<br />

эксперимент жүзінде олардын, электромагниттік толкындар екендігі<br />

анықталды. Ал XX ғасырдың басында жарыкгын, фотон деп<br />

аталған материалды бөлшектердің ағыны екендігін дәлелдейтін<br />

толып жаткан құбылыстар ашылды. Солардың бірі фотоэффект<br />

кұбылысы болатын.

Е<br />

/<br />

/<br />

е>Е<br />

( э н е р г и я с ы £ )<br />

\<br />

\<br />

\ \ \<br />

А. Г. Столетов ашқан<br />

фотоэффект кұбылысының сырын<br />

жарыктын. бір ғана толқындық<br />

теориясы негізінде түсіндіру<br />

мүмкін болмады. Теориялык<br />

есептеулер электронный,<br />

шамасы тым кіші болғандыктан<br />

оған түскен электромагниттік<br />

толкындардың беретін энергия-<br />

12-сурет. Фотоэффект қ ұ бы лы сы н ы ң сы ТЫМ аз болып, фотоэффект!<br />

схемасы<br />

тудыра алмаитынын кѳрсетті.<br />

Сондыктан кәдімгі күн сәулесінің<br />

әсерімен металдьщ бетіндегі электронын үшырып шығару<br />

үшін оған бірнеше сағат бойы жарык түсіріп түру кажет болар еді.<br />

Ал іс жүзінде металдың бетіне жарык түсісімен, оның жиілігіне<br />

тәуелді бірден электрондар үшып шыға бастайды.<br />

А. Эйнштейн жарык сәулесін фотон деп карағанда ғана<br />

фотоэффект кұбылысының сырын түсінуге болатынын айтты<br />

(12-сурет). Фотон металл бетіне тигенде, кәдімгі бильярдтың<br />

бір шары екіншісіне дәл тигенде ұшыратыны тәрізді, онын, электронын<br />

ұрып шығарады. Ол үшін электронмен соктығысканда<br />

фотондар оған өз энергиясын береді, оның мөлшері Планк тен,-<br />

деуі бойынша hv-ге тең. Фотонның энергиясы е электронды ұшырып<br />

шығаруға жүмсалатын энергияға Е, әрі оған жылдамдык<br />

беретін кинетикалык энергияға (е — Е) айналады. Егер квант<br />

мөлшері электронды жүлыгі алуға кажет энергия мөлшерінен<br />

аз болса, фототок тумайды. Бұдан үзын толкынды, яғни кіші<br />

жиілікті сәуленің энергиясының металдағы электронды ұшырып<br />

шығаруға жеткіліксіз болатынын түсіну қиын емес. «Жүмсак»<br />

сәулелер фототок тудырмайды.<br />

Масса мен энергияның өзара байланыс заңы. 1903 жылы<br />

Эйнштейн ашкан салыстырмалы лык теориясының<br />

негізінде қозғаластағы дененің массасы m оның тыныіи күйдегі<br />

массасынан то ауырырак, болатынын кѳрсетті, әрі ол мынадай<br />

катынаспен ѳрнектелетінін тапты:<br />

(15)<br />

мұндағы V — козғалыстағы дененің жылдамдыгы, ал с — жарыктың<br />

вакуумдегі жылдамдығы. Демек, дененің жылдамдығының<br />

артуьі оның массасынын ѳзгеруіне әкеп соғады.<br />

Масса мен энергияның ѳзара байланысын. беретін Эйнштейн<br />

заңының әйгілі теңдеуі мынадай:<br />

Е = me2 (16)<br />

Бұрын-соңды бүған дейін масса мен энергияның арасында ешбір<br />

байланыс болады деп саналмайтынды. Ал жоғарыдағы теңдеу кез<br />

70

келген процестегі масса мен энергияныц ѳзгерулерінін арасындагы<br />

байланысты сипаттайды, сондыктан оны былай деп жазуга<br />

болады:<br />

- А £ = Л тс2. (17)<br />

Эйнштейн тендеуі дененін массасы мен онын к о з г а л ы с ы-<br />

н ы н, арасындагы үнемі болатын тэуелділікті сипаттайды.<br />

Планк пен Эйнштейн теңдеулерін (3 жэне 16) бірге карасак,<br />

жарыктын, толкын ұзындығы мен фотонный, массасынын арасындагы<br />

катынасты табамыз. Фотонның тыныштык күйде массасы<br />

болмайды, ѳйткені козгалыссыз фотон болмайды, ол үнемі жарық<br />

жылдамдыгына тең жылдамдыкпен козгалып отырады. Сондыктан<br />

фотонның динамикалык массасын онын, энергиясыныц<br />

нэтижесінде (16) тецдеу бойынша есептеуге болады. Екінші<br />

жагынан жарык энергиясынын эрбір фотонына тэн квант энергиясы<br />

Аѵ, олай болса.<br />

тербеліс жиілігінің мәнін j- койсак:<br />

hv = mc2, • (18)<br />

/г 4 - — тс2, к — ——<br />

А,<br />

/ і ОХ<br />

’ тс (19)<br />

шыгады. Бүл формула фотонный, козгалыс мөлшерінің тс жарыктын,<br />

толкын үзындығымен арақатьінасын өрнектейді.<br />

Де Бройль толқындары. 1924 жылы француз ғальімы Л у и<br />

д е Бройль корпускулалык-толкындык табиғат фотондарга<br />

гана тэн емес, кез келген материалдык бөлшектердің бойында<br />

да болады деп айтты. Соған сай кез келген бөлшектің .козгалысын<br />

толкындык процесс ретінде карауға болады. Сонда<br />

жоғарыдағы (19) формулаға үксас мынадай тецдеу шығады:<br />

X = ^тѵ (20)<br />

мұндағы in жэне v — бөлшектіц массасы мен жылдамдығы.<br />

Бүл формуламен сипатталатын толкындарды'д е Б 'ройль толкын<br />

д а р ы деп атайды. -<br />

Де Бройль тецдеуі бойынша қозғалған дененің массасы<br />

'неғұрлым үлкен болған сайын, оған сай «толқын ұзындығы»<br />

солғұрлым кіші болатындығын көреміз. Бірак макробөлшектердің<br />

массасын кіші, жылдамдығын біршама үлкен етіп алсакта оныц<br />

«толкынының үзындьіғын» байкау мүмкін болмайды. Мәселен,<br />

массасы m =10"'3 г зат 10 м /с жылдамдыкпен козгалады десек,<br />

оныц де Бройль толкыныныц үзындығы:<br />

Я.= 6-626-10~34. = 6,625- 10 ~ 29 м = 6,625- Ю“ 20 нм<br />

10“М0<br />

Мүндай толкынды ешбір күралмен байкау мүмкін емес. Өйткені<br />

ец кіші дифракциялык тордыц ѳзі атом мѳлшеріне ғана парапар<br />

0,1 нм тец.<br />

71

13-сурет. Д иф ракция с х е м а с ы ( а ) ж э н е<br />

диф ракциялы к сакиналар (б)<br />

Микробөлшектердіц (электрондардың, нейтрондардыц, атомдардыц<br />

т. с. с.) массалары кіші болатындыктан, оларға сай<br />

де Бройльдык толқындарының ұзындығын құралмен өлшеуге<br />

болады. Мысалы, 10® м /с жылдамдыкпен козғалатын электронға<br />

сай келетін толкынныц ұзындығы:<br />

А ,= -------6,626- 1_0Г31----- =0,72-10 ~ 9 м = 0,72 нм<br />

. 9 ,109-10~31 • 10 м /с<br />

Ұзындығы бірнеше нм мұндай толкын, әдетте, рентген сәулелеріне<br />

сәйкес келеді.<br />

Де Бройльдін, гипотезасын тексеру үшін жасалған тәжірибелер<br />

электрондардың дифракцияланатынын дәлелдеді. Бұл тәжірибені<br />

1927 жылы Девиссон мен Д жер мер (АҚШ) жасады.<br />

Сол жылы П. С. Тарта ковский (ССРО) мен Томсон<br />

да (Англия) электрондардың дифракцияланатынын байкаған.<br />

Олар дифракциялык тор ретінде металдардыц кристалдарын пайдаланды.<br />

Металл кристалдары дұрыс орналаскан атомдардан<br />

тұратын табиғи тор ролін аткарады.<br />

Электрондар шогыныц дифракциясыныц бейнесі — электронограмма,<br />

рентгенограммаға өте ұксас болып шықты (13-сурет).<br />

Кейін баска да а, Не атомы, Нг, нейтрон сиякты микробѳлшектердіц<br />

дифракцияланатындығы тәжірибе жүзінде аныкталып<br />

олардыц екі жакты табиғаты болатындығы дәлелденілді.<br />

Кйант механикасы. Шредингер теңдеуі, функция. Де Бройль<br />

зерттеулері микробөлшектердіц козғалысын сипаттайтын жаца<br />

механиканыц негізін салуға көмектесті. 1925— 1926 жылдары неміс<br />

ғалымы В. Гейзенберг пен австриялык Э. Шредингер<br />

өз беттерінше жаца механиканыц екі вариантын ұсынды. Бүл<br />

екі варианттыц нәтижесі бірдей, бірак, есептеуге колайлы болғандыктан<br />

Шредингер тецдеуі жиірек колданылады. Атом мен<br />

молекула кұрылыстарыныц казіргі теориялары да осы әдіске<br />

сүйенеді. Бұл теориялар микробөлшектердіц козғалысын және<br />

күйін сипаттайтын болғандыктан квант механикасы деп<br />

атала бастады. Ал Ньютон зацдарына негізделген макроденелерге<br />

арналган механика — к л а с с и к а л ы к механика<br />

делінеді.<br />

Бор-Зоммерфельд теориясы классикалык жэне кванттык кѳз-<br />

72

карастын басын жасанды түрде біріктірсе, квант механикасы<br />

ешбір кайшылықтары жок ұғымдарға негізделген бүтіндей теория.<br />

Бұл теория бойынша есептеліп алынатын нэтижелер эксперимент<br />

жүзінде толығымен дәлелденіп отыр.<br />

Квант механикасында микробөлшектердін козғалу зандарын<br />

Шредингер теңдеуі сипаттайды. Шредингер тендеуі оптикадағы<br />

толқындарға арналған тендеу мен (сондыктан толкындык тецдеу<br />

деп те аталады) де Бройльдің теңдеуін бірге пайдаланып<br />

'шығарылған. Сондыктан бүл тендеу микрожүйенің күйін ондагы<br />

микробөлшектердің екі жақты табиғатын ескере отырып сипаттайды.<br />

Де Бройльдің теңдеуі дәлелдеуді керек етпейтін постулат,<br />

олай болса, Шредингер теңдеуі де постулат. Бірак онын нэтижелер!<br />

кѳптеген эксперименттермен дэлелденгендіктен квант механикасы<br />

табигат зацы деп есептеледі. Ол материалды дүниеніц<br />

заңдылыктарын механика түрғысынан объективті бейнелейді.<br />

Сондыктан Ньютон заңдары классикалык механикада кандай<br />

роль аткарса, Шредингер тендеуі де квант механикасында<br />

сондай багаланады.<br />

Шредингер теңдеуі дербес туындылары бар дифференциалды<br />

тендеу түрінде ѳрнектеледі. Мысалы, электр заряды тудыратын<br />

орталык ѳрісте болатын стационар күйдегі микробөлшек үшін<br />

Шредингер тендеуініц түрін келтірейік. Бұл жағдай сутек атомы<br />

жүйесіне де дэл келеді, өйткені онда да протон тудыратын<br />

орталык ѳрісте электрон үнемі болады. Сондыктан Шредингер<br />

тецдеуін сутек атомыньщ эдектронына сай етіп жазсак:<br />

Л1_ + ^ + .£$_) =<br />

8я2т дУ дг } (21)<br />

Мұнда координаттардың декарт жүйесініц басын атом ядросымен<br />

сай келтіріп алып, сол ядро ѳрісінде электрон бола алатын<br />

кез келген М нүктесінің координаттарын х, у, z деп алган (14-сурет).<br />

Жогарыдағы тецдеудегі бізге белгісіз шамалар: U — берілген<br />

нүктедегі электронный потенциялык энергиясы. Оныц мѳлшері<br />

сол нүктеніц ядродан кашыктығына, эрі зарядыныц шамасына<br />

тэуелді. Е — электронный толык энергиясы.<br />

Шредингер тецдеуіне кіретін айнымалы<br />

шама ijj (пси)—толкындык функция<br />

деп аталады. Оныц квадратыныц (гр)2<br />

физикалык мағынасы бар: ол микробелшектіц<br />

кецістіктіц белгілі бір жеріндегі болу<br />

ыктималдығын сипаттайды. Егер оны<br />

атомдагы электронныц жагдайына сай карасак,<br />

онда (aj))2, электронныц атомыньщ кез<br />

келген нүктесіндегі болу ыктималдығыныц<br />

тығыздығын кѳрсетеді. Тығыздықты<br />

сол микробѳлшектіц берілген нүктедегі<br />

«өмір сүру» уакытыныц мөлшеріне<br />

карай бағалауға болады. Мысалы, атомныц<br />

бүкіл «өмірі» 1000 сек десек, соныц М нүк-<br />

14-сурет. Д екарт<br />

(М Х!,г) және полюсті<br />

(M zöf) координаттар<br />

системасындағы М —<br />

нүктесі<br />

73

тесінде электрон 1 сек болатын болса, электронный осы нүктедегі<br />

болу ыктималдылығының тығыздығы 0,001 -ге тен.<br />

Өзінің физикалык мәніне сай толкындық функция шекті,<br />

үздіксіз әрі бір мәнді болып, ал электрон жоқ жерде оныц мәні<br />

нөлге айналуға тиіс. Мәселен, ондай жағдай электрон ядродан<br />

шексіз алыстағанда, яғни олар өзара байланысын түгелдей үзгенде<br />

болады. Қазіргі атомдар теориясында Шредингер тецдеуініц<br />

шешуі дегеніміздіц өзі жоғарыда келтіргендей касиеті бар, тецдеуді<br />

канағаттандыра алатын г|з функциялардыц және оған сай<br />

энергия Е мәндерін табу болып табылады. Көптеген жагдайда<br />

Шредингер тецдеуініц математикалык шешуі өте күрделі болады.<br />

Матема.тикалық анализ негізінде ядроның мацындағы кез келген<br />

нүктедегі электрон ықтималдылығыныц тығыздығын есептеп,д<br />

оларды өзара салыстыруға болады.<br />

УліК<br />

§ 8. КВАНТ С А Н Д А Р Ы<br />

Квант сандары тек сутек атомындағы электронды сипаттап<br />

коймайды, кез келген баска атомдардағы электрондарды да<br />

қамтиды. Олар атомныц қасиеті жэне химиялык байланыстыц<br />

табиғатын түсіну үшін аса мацызды роль аткарады.<br />

Шредингердіц толкындык тендеуінде электронныц күйі үш<br />

өлшемді кецістікте сипатталады, олай болса, атомдағы электронныц<br />

күйін толык көрсету үшін үш бірдей бүтін сан кажет екендігі<br />

даусыз. Олардыц бәрі квант сандары деп аталып п, I, т деп<br />

белгіленеді. Бұл квант сандары электрон қозғалысын физикалык<br />

түрғыдан сипаттайды, әрі электрон бұлтыныц геометриялык<br />

ерекшеліктерін бейнелеп береді.<br />

Бас квант саны я жайында бүдан бүрында айтылған. Ол<br />

Бор теориясынан шығатын санмен бір мәндес. Квант-механикалык<br />

көзқарас бойынша бас квант саны орбитальдағы электронныц<br />

энергиясын жэне орбитальдыц көлемін кѳрсетеді. Онымен<br />

коса: орбиталдыц туйіндік беттерініц санын аныктайды. Түйіндік<br />

беттер деп г|) = 0 болып келген нүктеніц геометриялык орнын<br />

айтады. Егер гр = 0 болса, онда яр2 = 0, сондыктан түйіндік беттегі<br />

электрон бүлтыныц тығыздығы нөлге тец дейміз. Түйіндік беттерге<br />

ядродан шексіз алыста жаткан бет те кіреді, себебі ондағы толкындык<br />

функция мәні де нөлге тец.<br />

Түйіндік беттер атом центрінен (ядросынан) өтпейтіндер және<br />

ѳтетіндер болып екі түрге белінеді. Біріншілері центрі ядроға<br />

сай келетін сфера болып келсе, екіншілері — жазык не конус беттер<br />

түзеді.<br />

Квант-механикалык есептеулер электрон бұлтыныц мөлшері де,<br />

әрі пішіні де әр түрлі болып келетінін кѳрсетті. Электрон бүлттарыныц<br />

пішінін орбиталь квант саны — / сипаттайды.<br />

Геометриялык тұрғыдан карағанда орбиталь квант саны ядродан<br />

ѳтетін түйіндік беттерініц санын кѳрсетеді. Жоғарыда түйіндік<br />

беттердіц біреуі кашанда ядродан шексіз кашыктыкта болатынын<br />

айттык, олай болса, орбиталь квант саны 0-ден я - —1-ге дейінгі<br />

74

аралықтағы бүтін сандардың мәніне ие бола алады: / = 0, 1, 2 ,3 ,...<br />

п -— 1. Оларды s, p,d, f... әріптерімен де белгілейді. Енді бас<br />

квант санымен оған сай келетін орбиталь квант сандарының<br />

кестесін келтірейік:<br />

8-кесте<br />

Бас квант саны Орбиталь квант саны Орбитальдарды<br />

эріппен белгілеу<br />

п 1<br />

1 0 Is<br />

2 0 1 2^ 2р<br />

3 0 1 2 3s 3р 3d<br />

4 0 1 2 3 4s 4р 4d 4/<br />

Демек, бас квант саны п = \ болса, оған сай 1 ғана орбиталь<br />

түрі бар екен, ол Is. Ал п — 2 болғанда орбитальдар 2s, 2р болып<br />

келсе, п = 3 болғанда 3s, 3р, 3d болып шығады. Тѳртінші квант<br />

қабатына 4 түрлі орбиталь мэндері сай келеді, олар 4s, 4р, Ad, 4f.<br />

Теориялық мәліметтер s орбитальдың кеңістіктегі геометриялык<br />

пішіні шар тәрізді сфера, р орбитальдікі гантель тектес, ал<br />

d, f орбитальдарының кескіндері одан да күрделі болатынын<br />

көрсетті (18-сурет). s деген символдың өзі сфералы (spherical),<br />

ал р перпендикуляр (perpendicular) дегенді білдіреді.<br />

Магнит квант саны >m орбиталь квант санына<br />

тәуелді, өйткені ол орбитальдардың кеңістікте орналасуын сипаттайды,<br />

аныгырак айтсак, бір пішіндес орбитальдардың жалпы<br />

санын жэне олардың кеңістіктегі орналасу ретін көрсетеді. Квантмеханика<br />

принциптері бсйынша магнит квант саны—/ ... О ... -f-/<br />

аралыгындагы бүтін сандардың мэніне ие болады. Осыган орай<br />

эрбір орбиталь квант санына (2/+1) магнит саны сай болатындығын<br />

есептеп шыгару оп-оңай.<br />

9-кесте<br />

/ m in<br />

жалпысаны<br />

0(s) 0 1<br />

1(P) —10+1 3<br />

2(d) - 2 - 1 0 + 1+ 2 5<br />

3 (f) — 3 —2 — 1 0+ 1+2 + 2 7<br />

Магнит квант саны — бір пішіндес орбитальдардың жалпы санын<br />

белгілеп беретіндіктен квант қабатында пішіні үксас Is, 3р, 5d<br />

жэне 7f — орбитальдардың болатынын көреміз. Шынында да s —<br />

орбиталь сфера тэрізді болса, р — орбитальдан эр осьтің бойымен<br />

бір-біріне перпендикуляр болып келетін үш —рх, ру, Рг орбитальдардын<br />

түзілетіні 15-суреттен айкын көрініп түр. d — орбитальдарынын,<br />

саны бесеу, олардын үшеуі dxy, dyz, dxz өзара ұксас,

z<br />

15-сурет. s, p, d электрон орбитальдарының ке ңістікте гі піш індері<br />

тек олар ху, yz не xz жазықтыктарының бірінде орналасады.<br />

d i_ t2 пен dxy өте ұксас, тек айырмасы z осінің бойымен 45°-қа<br />

бұрылған, сондықтан d *_t гантельдері * жэне у осьтерінің бойымен<br />

қарағанда симметриялы.<br />

Есте ұстайтын бір жай: бұл орбитальдардың пішініне сай<br />

көлемдегі электрон тығыздығы 90%-ке жуықтайды. Демек,<br />

электронный, олардан тысқары шығып кететін кездері де болады.<br />

Сутек атомы мен сілтілік металдардың спектріндегі әрбір<br />

сызык өте күшті магнит өрісінде екіге жіктелетіні анықталды.<br />

Мұндай жайтты Шредингер теңдеуінен шығарып түсіндіру мүмкін<br />

болмады. Сондыктан электрон бұлттарының мөлшерін, лішінін<br />

әрі кеңістікте орналасуын белгілейтін үш квант санымен коса<br />

электрон сапасын сипаттайтын жаңа төртінші ұғым — спин<br />

квант са н ы s енгізілді.<br />

76

Электронный, бұл касиеті біз көріп жүрген макроденелер<br />

дүниесіне тән емес, әрі оған салыстырып ұксатып айтуға да<br />

келмейді, көрнекі етіп сипаттау да киын. Соған қарамастан,<br />

әдетте, оны қарапайымдап, өз осінен айналып иіріліп тұрған<br />

«ұршыкка» балайды. Электрон да өз осінен карама-карсы екі<br />

бағытта «ұршыкша» зырлай алады деп есептеліп, олардың<br />

мәндерін — ү , + ү деп белгілейді.<br />

Атомдағы екі электронның үш бірдей сипаттамасы өзара<br />

ұқсас болып келгенімен спиндерінің айырмашылығы болса,<br />

олардын, энергияларында да болымсыз өзгешелік ( ~ 0,005 эВ)<br />

байқалады. Сондыктан олар төменгі орбитальдардың біріне<br />

ауысқанда өзара шамалас, бірақ дәлме-дәл тен, емес, энергия<br />

бөліп, күшті магнит өрісінде спектрдің бір сызығының орнына<br />

екі тым жақын түйісіп тұрған сызықтар шығады. Бүның себебі<br />

электронный, өз осінен қарама-карсы екі бағытта айналуы<br />

болады.<br />

Ендігі жерде атомдағы электронды толығымен сипаттау үшін<br />

төрт бірдей квант санын пайдаланамыз. Электронды қарапайым<br />

бөлшек деп карап, оның кеңістіктегі қозғалысын 3 координат пен<br />

га,7, т белгілесек, өз осінен айналуын төртінші координат s анықтайды.<br />

Ал электронды толқын деп қарасак, онда оның козғалысын<br />

үш параметрмен (үш квант санымен): толкын ұзындығы,<br />

бағыты жэне амплитудасы арқылы сипаттаймыз.<br />

Электрон қабаттары мен қатпарлары. Біз атомдағы электронды<br />

сипаттайтын 4 квант санымен танысып өттік. Оларды тағы да<br />

бір жинактап каралық. Бас квант саны Бор теориясындағыдай<br />

электронный энергиясын кѳрсетеді дейміз, ал геометриялык түрғыдан<br />

электрон бұлтының, яғни орбитальдың жалпы көлемін<br />

анықтайды. Орбитальдардың кеңістіктегі пішінін орбиталь квант,<br />

саны сипаттайды, ал олардың^калпы саны магнит квант санымен<br />

белгіленеді.<br />

Атомдағы орбитальдар ең әуелі бас квант санынын, мэніне<br />

карай кабаттарга топтастырылады. Бірінші (га= 1) К квант<br />

кабатында бір ғана орбиталь бар, ол Is, екіншГ (га = 2) L квант<br />

кабатында 4 орбиталь болады: олардын, бірі s (2s) орбиталь<br />

да, үшеуі р орбитальдар: (2рх, 2ру, 2рг) үшінші (га = 3) М квант<br />

кабатында 9 орбиталь бар, олар: 3s, 3рх, 3ру, 3рг жэне бес d<br />

орбитальдары 3dxy, 3dyz, 3dx2 3dz 3dx —y2. Төртінші (ra = 4) квант<br />

кабатында 16 орбиталь бар, олар бір s, үш р, бес d мен жеті /<br />

орбитальдары.<br />

Осы айтылғандардан әрбір келесі квант кабатында онын,<br />

алдындағы кабаттын орбитальдары тектес орбитальдардың болатындығын,<br />

тек олардын бас квант санына сай үлкендеу болып<br />

келетінін кѳреміз. Сондыктан, ең кіші s орбиталі ядроға ең жакын<br />

орналасады да калғандары оны сыртынан орап тұрады, р орбитальдарының<br />

орналасуы да осыган ұксайды.<br />

Химиялык әдебиетте орбитальдарды электрон кабаттарының<br />

қатпарлары деп те атай береді. Сол сиякты электрон<br />

77

кабаттары мен қатпарларын энергетикалык жағынан алғанда<br />

энергетикалық деңгей және деңгейше деуге де<br />

болады.<br />

Көп электронды атомдардың спектрін зерттегенде олардың<br />

энергиялары тек бас квант санымен ғана анықталмай, орбиталь<br />

жэне магнит квант сандарына сай ѳзара жуык энергетикалык<br />

сипаттамаларға да ие болатынын кѳрсетті. Бір энергетикалык<br />

деңгейде бірнеше энергетикалык деңгейшелер болатынын білеміз,<br />

ал олардын өзара мәні /-ге тэуелді. Бір квант кабатындағы<br />

деңгейшелердегі энергияньщ мәндері былайша артады: ns-+<br />

np-^nd.<br />

Химиялык әдебиетте әрбір орбитальды квант ұяшыктар<br />

ы м е н □ белгілеу кең таралған. Ұяшык бос орбитальды<br />

көрсетеді. Оган электронды стрелка түрінде орналастырса, әр<br />

стрелканың бағыты оның спиндік бағытының барлығын байкатады.<br />

Егер квант ұяшығында карама-карсы (антипараллель)<br />

спинді екі электрон болса, оны былайша белгілейді: ш<br />

Кѳп электронды атомдар. Қөп электронды атомдар үшін<br />

де сутек атомындагы сиякты эрбір электронный жагдайын сипаттайтын<br />

4 квант саны болады дедік. Бірак кѳп электронды атомда<br />

электрон бір ғана ядро ѳрісінде болып коймайды, сонымен кабат<br />

баска да электрондар ѳрісінде жүреді. Осы соңғы фактордың<br />

эсерінен электронный бір энергетикалык деңгейде жүргеніне<br />

карамастан орбитальдарына сай (/-дің әр түрлі мәніне сай) өзіндік<br />

әр түрлі энергия шамалары болады. Әрі неғұрлым атомда<br />

электрон кѳп болтан сайын<br />

энергияның мѳлшеріне п<br />

санымен катар Z-дің әсері<br />

арта бастайды (16-сурет).<br />

Кѳп электронды атомдардагы<br />

децгейшелердің энергетикалык<br />

сипаттамасы мынадай<br />

заңдылыкка багынады:<br />

ns; (п — I) d; (п—2)f деңгейшелері<br />

ѳзара шамалас,<br />

эрі олардын энергиясы пр-<br />

__2Р мен салыстырғанда әрка-<br />

----------------2S<br />

шанда аздау болып келеді.<br />

ч><br />

Ч<br />

Бойындағы энергиясынын<br />

артуы бойынша орналастыр-<br />

"5<br />

1S<br />

1S сак энергетикалык деңгей-<br />

20 90<br />

шелердің катары мынадай<br />

Атомдык, нѳмір<br />

болып шығады: l s < 2 s <<br />

< 2 р < 3 s < 3 p < : 4 s äs 3d < .<br />

16-сурет. Кѳп электронды атомдардағы<br />

< 4 p < :5 s « Ad

Бұл зандылыкты совет ғалымы В. М. Қлечковский<br />

былайша тұжырымдап, жогарыдағы қатардың ретін табудын.<br />

карапайым жолын ұсынады: [электронныц берілген екі жағдайының<br />

қайсысында бас жэне орбиталь квант сандарының қосындысы<br />

(п-\-1) үлкен болса, соның энергиясы үлкен болады. Мысалы,<br />

3d және 4s орбитальдарындағы электрон үшін 4s (4 + 0 = 4) жэне<br />

3d (3 + 2 = 5) біле отырып, алғашкысының энергиясы соңғысынан<br />

кішірек екенін айтамыз. Егер п мен I косындысы бірдей мәнге<br />

ие болса, энергия бас квант санының мәніне тәуелді болады:<br />

қай орбитальдың п мәні үлкендеу болса, соның энергиясы молырак.<br />

Мысалы, 3d мен 4р үшін косынды (3 + 2 = 5, 4+1=5) бірдей<br />

5-ке тең. Бірак 3d орбиталының энергиясы 4р мен салыстырғанда<br />

аздау, өйткені біріншісінде п = 3 те, екіншісінде п = 4.<br />

К л е ч к о в с к и й<br />

к а т а р ы<br />

10-кесте<br />

Is 2s 2р 3s з р 4s 3 d 4 р 5s 4d 5 P 6s 4/ 5d 6 p 7s 5 f 6 d<br />

п 1 2 2 3 3 4 3 4 5 4 5 6. 4 5 6 7 5 6<br />

1 0 0 1 0 1 0 2 1 0 2 1 0 3 2 1 0 3 2<br />

п-\-1 1 2 3 3 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 7 8 8<br />

Бұл кестеден Is — 3р орбитальдарында энергия шамасы п-ге<br />

тәуелді түрде біртіндеп артып отыратыны көрініп тұр. Әрі карай<br />

4s орбиталыньщ 3

тронның басқалардан гөрі ең кеміндебір квант<br />

саны өзгеше болу керек. Бұл прициптен бір орбитальда<br />

болатын 2 электронның спиндері қарама-карсы болуы тиіс деген<br />

тұжырым шығару қиын емес.<br />

Паули принципін пайдаланып алғашқы екі квант кабатында<br />

бола алатын электрондардьщ санын табайық:<br />

п — 1, I — 0 десек, ондағы электрондардьщ тек спиндері ғана<br />

эр түрлі болады:<br />

п I т<br />

1-электрон; 1 0 0 + ү<br />

2-электрон: 1 0 0 — ү<br />

s<br />

Мұнда үшінші электрон болуы мүмкін емес, егер болған жағдайда<br />

онда Паули принципін бұзып, үшінші электрон алғашқы екеуінің<br />

біреуіне үқсап кетер еді.<br />

п = 2 болғанда біріне бірі ұксамайтын 8 электрон бола алады:<br />

п I т s п I т s<br />

2 0 0 + j - 1 1 0 +<br />

2 0 0 - -i-<br />

1<br />

2 1 0 - j<br />

п I т s п I т s<br />

■21-1+} 2 1 + 1 . + }<br />

2 1 — 1 — ү 2 1 + 1 - }<br />

Дэл осылай етіп п = 3 болғандағы максималь электрондар<br />

саны 18, ал п — 4-те 32 болатынын есептеп шығу қиын емес.<br />

Жалпы алғанда бір квант кабатында бола алатын электрондардьщ<br />

максималь саны бас квант санының мәніне тәуелді, яғни<br />

2п2 тең болады. Мұны 11-кестеден де анык кѳруге болады. ■<br />

Бұл кестеден эрбір катпарда бола алатын электрондардьщ ең<br />

жоғары санын да білеміз. s — катпарында 2 электрон (s2), гантель<br />

тәрізді үш р орбитальдардан түратын р — катпарында<br />

6 электрон (р6), сол сиякты d катпарында 10 электрон (d10), f катпарында<br />

14 электрон (f14), бола алады.<br />

Сонымен эр квант кабатындағы электрондар саны 2, 8, 18, 32<br />

болып шығады. Мұндай сандар Д. И. Менделеев системасы<br />

периодтарындагы элементтердін, санына үксайды. Атомдар кұрылысыньщ<br />

бейнесі периодтык системамен тікелей байланысты<br />

екендігі осыдан-ак айкын. Шынында да атом күрылысын зерттеуде<br />

периодтык система ѳне бойы жетекші болып отырғаны аян.<br />

Д. И. Менделеев ѳзі ашкан периодтык заңымен периодтык<br />

80

Электронный эр түрлі жағдайларына сай квант сандары<br />

I1-кест е<br />

п I 2 3<br />

1 0 0 1 0 1 2<br />

in 0 0 0 ±1 0 0 ±1 0 ± 1 ±2<br />

І<br />

ж алпы саны 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2<br />

t<br />

>’<br />

Орбиталь<br />

символд<br />

Ір ы<br />

Is 2s 2 pz 2 р, 2 ру 3s 3 рг 3 Р х 3 Р у<br />

43 СО<br />

3 d Xz<br />

со<br />

3 dxyt 3diJ/<br />

бу^<br />

с rj<br />

]<br />

1-ге сай<br />

максимал<br />

ь<br />

саны<br />

п -ге сай<br />

е максималь<br />

саны<br />

2 2 6 2 6 10<br />

2 8 18<br />

■<br />

скстемасын заттың ішкі құрылымына (структурасына) сай келе-<br />

”ін терең зандылыктардың көрінісі болуға тиіс деп пайымдаған<br />

олатын. Ол «Химия негіздері» атты еңбегінде «...периодтык заң><br />

элементтердің өзара катынасын ғана камтып коймай, сол элементтер<br />

түзетін косылыстардың формалары жайлы ілімді біршама<br />

аяктап, жай және күрделі денелердің физикалык және<br />

химиялык қасиеттерінің өзгерулеріндегі дұрыстыкты керсете<br />

алады. Мұндай катынастар әлі де тәжірибеде зерттелмеген жай<br />

және күрделі денелердің касиеттерін күні бүрын*айтуға мүмкіндік<br />

береді, осыған сай атомдык жэне молекулалык механикасын<br />

(кұрылымын) кұрастыруға негіз дайындайды»— деп жазды.<br />

Атом күрылысын зерттеудін, нәтижесінде периодтык системаны<br />

ондағы элементтердің электрондык кабаттарының кұрылысына<br />

сай белгілі бір тәртіпте орналаскан кесте түрінде өрнектеуге<br />

мүмкіндік туды.<br />

§ 9. ПЕРИОДТЫҚ СИСТЕМА ЖӘНЕ АТОМДАРДЫҢ ЭЛЕКТРОНДЬІҚ<br />

КѴРЫЛЫМЫ<br />

Периодтык заңның графиктік кесте түріндегі бейнесі периодтык<br />

система болып табылады (форзацты кара). Міне осы жүйелі<br />

кестедегі атомдардың электрондык күрылымына, яки олардын,<br />

атом кабаттары мен катпарларындағы электрондарының орналасу<br />

ретіне кайта ораламыз. Біз бұдан 4 квант санын жэне Паули<br />

81

принципін колдана отырып, эр квант кабатында орналаса алатьш<br />

электрондардың максималь санын және олардың түр^ерін білген<br />

едік.<br />

Әрбір элемент атомынын, электрондык кұрылымын білу үшін:<br />

1. Периодтык еистемада сутектен бастап нильсборийге дейінгі<br />

105 элементтің атомдарының электрон кауыздарын сыпырып<br />

тастап, жалаң ядроларын ғана калдырдык дейік.<br />

2. Бұл 'ядроларға зарядыныц санына тең етіп электрондар<br />

беріп, оларды тиісті кабаттар мен қатпарларға орналастырайык.<br />

3. Әрбір косылған электрон энергетикалык тұракты минималь<br />

энергиясы бар күйде, ягни энергетикалык колайлы күйде орын<br />

тебетінін үнемі есте ұстайык.<br />

Соңғы ереже табиғаттың жалпы заңдылығымен сай келеді,<br />

өйткені табигаттагы кез келген өз бетімен жүретін процесс энергияның<br />

ең аз болатын багытында жүруге тырысады. Айталык,<br />

таудан домалаган тас ойга беттейді, ойлы-қырлы бетпен дөңгелеген<br />

доп дөңес жерге аялдамай, еціс жерге токталады, яғни<br />

бойындағы потенциялық энергиясы ең аз болатын жерге барып<br />

аялдайды. Сол сиякты атомный, «ішіне» электронды кіргізіп<br />

өзіне үнаған орбиталь «таңдатсак» ол міндетті түрде энергиясы<br />

аз болатын бос катпарға барып орналасар еді.<br />

Атомдардың электрондык конфигурациясы<br />

деп оның электрондарын әр алуан орбитальдарға таратып орналастыруды<br />

айтады. Электрондык конфигурацияларды кұрасты<br />

руда бұрынғы сутек атомына шығарылған заңдылыктарды пайда<br />

ланамыз, анык айтсак, орбитальға орналаскан электронньн<br />

біріне-бірінің әсері жок деп караймыз. Бұлай деп есептеу кана<br />

ғаттандырарлық нәтиже береді.<br />

Элементтердің периодтык системадағы орналасу реті бойын.<br />

алсак, әрбір келесі элементтің алдындағы элементтен айырмаш^<br />

лығы бір ғана артык электроны болады, демек, оның атомынь,<br />

электрондык конфигурациясы алдындағы элементтікін түгелДе’<br />

кайталайды да айырмашылығы ең соцғы электронының орна<br />

ласкан орны болып табылады.<br />

Атомдардыц электрондык конфигурациями 12-кестеден кѳруге<br />

болады. Онда 105 элементтіц эр бірініц электрондык формуласы<br />

— электрондарыныц кабаттардағы орбитальдарға<br />

бөлініп жазылуы келтірілген. Біз солардьі эр период бойынша<br />

карап өтейік.<br />

I периодта екі элемент бар, олар Н жэне Не, Сутек атомыньщ<br />

жалгыз электроны калыпты жағдайда К кабатыньщ s катпарында<br />

болады. Оныц электрон бұлтыныц шар тэрізді екенін еске алып,<br />

эрі квант ұяшығын (92-бетте) пайдаланып схемамен жэне<br />

электрондык формуламен ѳрнектейміз: Гелийдіц екінші электроны<br />

Паули принципі бойынша осы орбитальга келіп, карама-карсы<br />

спинімен жүптасады:

II периодтын, элементтерінің электрондары L кабатын толтыра<br />

баетаііды. Ондағы екі қатиардын 4 орбиталында 2s, 2р,, 2р,һ<br />

2pz, не бары 8 электрон орналаса алады. Периодтын алғашкы<br />

екі элекменті Li мен Be электрондары 2s-op6nTa.nbiiia барады,<br />

калған алтауы р-орбнтальдарын толтырады.<br />

Бір квант кабатындағы бірдей орбитальдарды электрондармен<br />

толтыру үшін Хунд ережесін білу керек. X у н д ережесі<br />

бойынша б е р і л г е н катпардағы электрондардьщ<br />

сннн са н д а р ы ны к к о с ы н д ы с ы максималь болуы<br />

шарт. Демек, бірдей орбитальдардағы электрондар олардын<br />

кеңістіктегі тығыздыгы симметриялы болатындай етіл орналасады<br />

екен. Егер бұл ережені квант ұяшыктарын толтыруға арнап<br />

12-кесте<br />

ҚАЛЬІПТЫ ЖАРДАЙДАҒЫ ЭЛЕМЕНТТЕРДІН, АТОМДАРЫ НЫ Ң ЭЛЕКТРОНДЫК, ҚҰРЫЛЫСЫ<br />

б е л п л е у л е р ;<br />

L — 1А я қ т а л ғ а н э л е к т р о н қ а б а т ы<br />

if-<br />

А у ы с п а л ы э л е м е н т т е р<br />

▼ ЛантаноидгЕр, актиноидтЕ Р §*<br />

1 Н ш<br />

2 He |is2) 4<br />

19 к |к 1 L ] .. „ 45<br />

20 c a 1к. 1 L 4 s 2<br />

3 Li I К I 2S * 2 1 Sc 1к 1 L ] 3d »<br />

4- Be [K J 2s1 * 22 Т| IK 1 L 1 .. 3d2 »<br />

5 в (kJ » гР * 23 V IK 1 L ] „ ,i 3d3 »<br />

6 с (kJ » 2p2 et<br />

♦ 24 er |к 1 L- ] ,, ,i 3d5 45<br />

7 N [К] » 2p3 s: *25 Mnl к 1 L ] 3d5 AS* °<br />

8 0 [к ] » 2p" Q.<br />

*26 Fe |к 1 L ] 3 s 23p6 3d6 4S2 *<br />

9 f (kJ " 2p5 С<br />

* 2 7 со |к 1 1 1 II .1 3d7 ■' а<br />

10 Ne |K |2S22pfe! cs]<br />

* 2 8 мі ГкТ L<br />

1 „ 3d8 ‘1 ш<br />

11 EZ<br />

11 Na|K 1 L !3s<br />

* 2 9 Cu 1К 1 L 13S2 3p6 3d'°| 4S ^<br />

12 М 9ІКІ L |3S<br />

*30 Zn|K 1 L 1 M ___|4s2<br />

13 Al |K 1 L 1 " 3p<br />

31 Ga IK 1 L 1 M ___1 " 4p<br />

И Ы |K 1 L i » Зрг<br />

О 32 Ge IК 1 L 1 M Z J » 4p2<br />

15 P |K 1 L 1 " V CL 33 AS 1К 1 L 1 M 1 » 4p3<br />

16 b |K 1 L 1 » 3p" Ш<br />

34 Se [к Т L 1 M 1 » 4 p1*<br />

І7 С И К 1 L ! " =Sp5 35 Br 1кТ L 1 M v 1 1 4p5<br />

18 Ar j К I L i » 3p6 36 Кг ГІГГ L 1 /М 1 « 4pb<br />

83

І7 Rb £ К 1 L 1 М 1 - " 5S<br />

38 Sr [; к 1 L . 1 м 1 " II SS2<br />

*39 y с к 1 L /И 1 - " 4d и<br />

*40 Zr £ к 1 L лл 1 " и 4d2 "<br />

*41 Nb С к 1 L м 1 " и. ^ 55<br />

* « MO Г к i L АЛ 1 " « 4ds Ss ■. .<br />

*43 те £ К 1 L /И 1" ” 4d6 5S2<br />

’Ük<br />

Ru[; к 1 L ‘S .<br />

/И 1 " 1 4d7 5S<br />

*45 RhQ К 1 L ЛЛ 1 " " 4de 55<br />

*46 P d f К 1 L М ! - j. 4

81 Ti 1К 1 L 1 M N<br />

~] И H Й II 6p<br />

S2 Р Ь І К І L 1 M N<br />

II<br />

1 4 *<br />

ll<br />

6 p2<br />

83 Ві І К І L 1 M N 1 If M II > 6p3<br />

II<br />

II<br />

84 Po 1К 1 L 1 M N 1 1 "<br />

6p*<br />

8 5 A t 1К 1 L . I M N ” 1 II p 11 II 6 ps<br />

3 6 Rn 1К 1 L _ L . M . N I 1! II К 1 6 p6<br />

07 Fr I К 1 L 1 M N _ J 5 S2 5 p6 5 d'° 6s! 6p6 7S<br />

б в Rai K l L 1 M N I (( К II и “ 7Sl<br />

* 8 9 A c I К 1 L 1 M N I H II " и * 6 d “<br />

т 90 Th 1K l L 1 M N □ 1* . H II '1 6 d1 1<br />

T 9( Pa 1К 1 L 1 M N "*] II II • 5f* * « 6d »<br />

▼92 U 1K l L 1 M N 1 f< К « J 1' " 6d 1<br />

» 9 3 N p |K | L 1 M N ”1 II 11 « 5f* ■ » "<br />

у 94 Pu| К 1 L \ M N II 1' и 5 fe , • а<br />

r 95 Л т | К 1 L 1 M N<br />

1 II h „ II u "<br />

■ »96Cm |J И H 5j:«> 1« 1'

8 , 0 iS22S22p‘‘<br />

10. Ne 1ss2ss2p6<br />

Р<br />

П = 2<br />

n -I<br />

l> 2<br />

Г М<br />

Н е о н н ы н . с о ң ғ ы к а б а т ы н д а г ы 8 - э л е к т р о н ы ж о г а р ы с и м м е т р и я -<br />

л ы к ұ р ы л ы м ғ а и е б о л ы п s , р - к а т п а р л а р ы н т о л т ы р ы п , 4 к о с<br />

э л е к т р о н д ы э л е к т р о н б ұ л т т а р ы н т ү з е д і .<br />

И I п е р и о д т ы к э л е м е н т т е р і н і н , э л е к т р о н д а р ы I ж э н е И к а б а т т а р<br />

т о л ы б о л ғ а н д ы қ т а н ү ш і н ш і к в а н т қ а б а т ы н қ ұ р а б а с т а й д ы . О н д а<br />

ү ш т ү р л і о р б и т а л ь д а р б а р : s , р , d. N a м е н M g 3 s о р б и т а л ь ы н<br />

т о л т ы р а д ы , . о н а н к е й і н г і 6 э л е м е н т A I , S i , P , S , C l , A r , З р қ а т п а р ы н<br />

а я к т а й д ы . С о н ғ ы э л е м е н т а р г о н н ы ц е н с ы р т к ы к а б а т ы н е о н г а<br />

ұ қ с а п , 8 э л е к т р о н д ы т ү р а қ т ы м э н г е и е б о л ы п т ұ р .<br />

I l l п е р и о д з л е м е н т т е р і а я к т а л г а н ы м е н ү ш і н ш і к в а н т қ а б а т ы<br />

т о л ы ғ ы м е н э л е к т р о н д а р ғ а т о л ғ а н ж о к . М ұ н д а 2/2" ф о р м у л а с ы<br />

б о й ы н ш а о р н а л а с у ғ а т и і с т і 1 8 э л е к т р о н н ы ц ә л і д е 1 0 э л е к т р о н ы н ы н<br />

о р н ы б о с т ұ р , а т а п а й т к а н д а , о л — 3d к а т п а р ы н д а ғ ы 5 ұ я ш ы к .<br />

Б і з к а р а п ө т к е н<br />

1 8 э л е м е н т т і н б ә р і д е М е н д е л е е в к е с т е с і н д е г і<br />

н е г і з г і т о п ш а л а р ғ а ж а т а . т ы н э л е м е н т т е р , а л б ұ л а р д ы ң э л е к т р о н - ,<br />

д а р ы т е к s , р к а т г і а р л а р ы н а о р н а л а с к а н .<br />

Е н д і I V п е р и о д т ы н э л е м е н т т е р і н е к е л е й і к . О н ы н , а л г а ш к ы<br />

2 э л е м е н т ! К , С а ѳ з д е р і н і н . с о ц ғ ы э л е к т р о н д а р ы н э н е р г е т и к а л ы к<br />

ж а г ы н а н т и і м д і т е р т і н ш і к в а н т к а б а т ы н ы к s қ а т п а р ы н а о р н а -<br />

л а с т ы р а д ы . Б о с т ұ р ғ а н 3d қ а т п а р ы н а б а р м а й ш а р т е к т е с 4 ,ѵ -к е<br />

о р ы н т е .б у і 3 s'2 3 р ь к а т п а р ы н д а о р н а л а с к а н э л е к т р о н д а р д ы ц<br />

я д р о н ы ѳ т е т ы ғ ы з к о р ш а п , ә р і с и м м е т р и я л ы т ү р д е б о л ы п , с ы р т к ы<br />

э л е к т р о н д а р д ы я д р о д а н э к р а н д а у ы м е н ( к ѳ л й г е й л е у і м е н ) т у с і н д і -<br />

р і л е д і . Қ е л е с і 2 1 - э л е м е н т S c - г е к е л е е к , о г а н 4 р к а т п а р г а К а р а г а н д а<br />

3d т н і м д і р е к . С о н д ы к т а н о н ы н с о ц г ы э л е к т р о н ы і ш к е р і ж а т к а н<br />

3d о р б и т а л ь ы н а ж о л т а р т а д ы . Б ұ л л е р и о д т а о л і д е 9 э л е м е н т<br />

« з о р н ы н т а б а д ы , о л а р д ы н с о н г ы с ы Z n . Б і р а к S c м е н Z n a p a -<br />

с ы к д а ғ ы ! ü э л е м е н т т і н . ( д е к а д а н ы ң ) э л е к т р о н д а р ы н ы ц d к а т я а р ы н<br />

т о л т ы р ѵ ь . і б і р ы н г а й т э р т і н и е п ж у р е б е р м е і і д і . Б у л д е к а д а д а г ы<br />

3d м е н 4 ч к а т п а р . м а р ы п ы н ж а г д а й л а р ы э н е р г е т и к а л ы к . ж а г ы н а н<br />

ж у ы к б о л г а н д ы к т а н , б ір э л е к т р о н н ы ц к о с ы л у ы к е и д е о д а н б ұ р ы н -<br />

г ы қ а т п а р л а р д а г ы э л е к т р и н д а р д ы и о р н а л а с у ы п а з д а и « ч г е р т е<br />

а л а д ы . М а с е л е н , С г а т о м ы н ы н . 4

г у р а ц и я с ы н т ү з у г е к ө м е к т е с е д і . Д э л о с ы т ә р і з д і э л е к т р о н д а р д ь щ<br />

« қ ұ л а у ы » б а с к а п е р и о д т а р д а д а б а й қ а л а д ы .<br />

I V п е р и о д т ы ң 1 0 э л е м е н т і і ш к е р і қ а б а т т ы ң 3 d қ а т п а р ы н<br />

т о л т ы р а д ы . А л к е л е с і 6 э л е м е н т G a , G e , A s , S e , B r , К г ө з д е р і н і н ,<br />

с о ң ғ ы э л е к т р о н д а р ы н Ар к а т п а р ы н а о р н а л а с т ы р а д ы . А л ғ а ш к ы<br />

1 0 э л е м е н т қ о с ы м ш а т о п ш а н ы ң ѳ к і л д е р і б о л с а , с о ң ғ ы 6 э л е м е н т<br />

н е г і з г і т о п ш а ғ а к і р е д і . О с ы л а й ш а 8 э л е м е н т т і е к і п е р и о д т а н<br />

с о ң 1 8 э л е м е н т т і ү л к е н п е р и о д б а с т а л а д ы .<br />

V п е р и о д т а д а о с ы қ а р а п ѳ т к е н I V п е р и о д т а ғ ы з а ң д ы л ы қ<br />

с а қ т а л а д ы , о н ы ң д а 1 8 э л е м е н т т е н қ ұ р а л ғ а н ы б е л г і л і . А л ғ а ш қ ы<br />

е к е у і R b , S r , 5 s қ а т п а р ы н а , о д а н к е й і н г і 1 0 э л е м е н т Ү — C d Ad<br />

к а т п а р ы н а ѳ з э л е к т р о н д а р ы н б а ғ ы т т а й д ы . р .— қ а т п а р ы V п е р и о д -<br />

т ы н с о ң ы н д а ғ ы 6 э л е м е н т п е н I n — Х е а я қ т а л а д ы .<br />

V I п е р и о д т а 3 2 э л е м е н т б а р . О л а р ж а ң а 6 - к в а н т к а б а т ы н<br />

б а с т а п C s м е н В а э л е м е н т т е р і н і н , с о ң ғ ы э л е к т р о н д а р ы н 6 s о р б и -<br />

т а л ь ы н а ж і б е р е д і . Э р м е н к а р а й L a 5 d қ а т п а р ы н б а с т а й д ы . Б і р а к<br />

о д а н к е й і н г і 1 4 э л е м е н т С е — L u э н е р г е т и к а л ы к т и і м д і і ш к е р і р е к -<br />

т е г і Af к а т п а р ы н т о л т ы р а д ы , о н ы ң 7 о р б и т а л ь ы н а 1 4 э л е к т р о н<br />

с и я т ы н ы н б і л е м і з . Л ю т е ц и й д е н к е й і н г і 9 э л е м е н т H f — H g к а й т а -<br />

д а н 5 d к а т п а р ы н а о р а л ы п т о л т ы р у д ы а я қ т а й д ы . С о ң ғ ы 6 э л е м е н т<br />

ж о ғ а р ы д а ғ ы п е р и о д т а р д а ғ ы д а й ѳ з э л е к т р о н д а р ы н 6 р к а т п а р ы н а<br />

о р н а л а с т ы р а д ы . О с ы м е н V I п е р и о д т а қ ұ р ы л ы п б і т е д і . Б і р а к<br />

к в а н т қ а б а т т а р ы н д а ә л і д е т о л м а ғ а н б о с о р б и т а л ь д а р к ѳ п .<br />

V I I п е р и о д ә л і а я қ т а л м а ғ а н , о н д а к ѳ п т е г е н э л е м е н т т е р<br />

а ш ы л м а ғ а н . Е г е р б ұ л п е р и о д т а б о л у ғ а т и і с т і 3 2 э л е м е н т т ү г е л і м е н<br />

б о л с а , д э л V I п е р и о д т ы қ э л е м е н т т е р і н д е й о р н а л а с а р е д і . Ә з і р ш е<br />

V I I п е р и о д т а ғ ы 7s қ а т п а р ы ( F r , R a ) ж ә н е 5f қ а т п а р л а р ы<br />

( T h — L r ) ғ а н а т о л ғ а н . А л ■6 d к а т п а р ы н д а н е б а р ы ү ш - а қ<br />

э л е м е н т ( А с , K u , N b ) б а р .<br />

V I п е р и о д к а ж а т а т ы н 1 4 э л е м е н т — л а н т а н о и д т а р , V I I п е р и о д -<br />

т а ғ ы л а р — а к т и н о и д т а р д е п а т а л ы п , п е р и о д т ы к с и с т е м а д а к о с ы м -<br />

ш а е к і к а т а р қ ұ р а й д ы . О л а р д ы е к і н ш і қ о с ы м ш а т о п ш а д е п<br />

а т а й д ы . Л а н т о н о и д т а р м е н а к т и н о и д т а р д е г е н т е р м и н о л а р д ы н ,<br />

л а н т а н м е н а к т и н и й э л е м е н т г е р і н е ұ қ с а с к е л е т і г і д і г і н к ѳ р с е -<br />

т е д і .<br />

Б і з о с ы л а й ш а 1 0 5 э л е м е н т т і н , а т о м д а р ы н ы н , э р к а й с ы с ы н ы н ,<br />

ѳ з і н е т э н э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы м ы б а р е к е н і н к ѳ р д і к . Э р э л е м е н т т і ң<br />

ѳ з і н д і к ф и з и к а л ы к , х и м и я л ы к<br />

ж э н е б а с к а к а с и е т т е р і н і н б о ­<br />

л у ы д а о с ы д а н . р /<br />

Э л е м е н т т е р д і я д р о з а р я д ы - g _<br />

н ы н ѳ с у р е т і м е н о р н а л а с т ы р ғ а н -<br />

д а б і р т о п ш а д а ғ ы э л е м е н т т е р д і ң<br />

ұ к с а с т ы ғ ы о л а р д ы н , с ы р т к ы<br />

к а б а т т а р ы н ь щ э л е к т р о н д ы к<br />

к о н ф и г у р а ц и я с ы н ы ң<br />

п е р и о д т ы<br />

т ү р д е к а й т а л а н ы я к е л і п о т ы -<br />

р а т ы н д ы ғ ы м е н т ү с і н д і р і л е д і . 17-сурет. Э лектрон қ а т п а р л а р ы н<br />

М ы с а л ы ,<br />

толты р у д ы н реті<br />

87

Li<br />

Na<br />

К<br />

Rb<br />

сілтілік металдар<br />

ls 22s<br />

K2s22p6 3s<br />

K L 3 s23p6 4s<br />

K L M 4 s 24p6 5s<br />

Ti<br />

Zr<br />

Hf<br />

титан топшасы<br />

K L 3s23p6 3d24s2<br />

K L M 4 s 24 ff 4d2bs2<br />

K L M N *5s25p6 5d26s2<br />

Ku K L M N O * 6s26p6 6 d 27 s<br />

Cs K L M N 5 s 25p6 6s<br />

Fr K L M N 0 6 s 26p6 7s * - аяқталмаған кабат.<br />

Элементтердің қасиеттерінің периодты түрде қайталануы олардын<br />

электрондық кұрылымының периодты қайталауымен сай<br />

келетіндігін түсіну қиын емес.<br />

Әдетте, атом катпарларын электронға толтыру ретін есте<br />

сақтау үшін («құлап түсу» тәрізді кейбір ерекшеліктерін ескермей)<br />

арнайы схемалык әдіс қолданылады (17-сурет).<br />

§ 10. Д . И. М Е Н Д Е Л Е Е В Т ІН , П Е Р И О Д Т Ы Қ С И С Т Е М А С Ы Н Ы Ң Қ Ұ Р Ы Л Ы М Ы .<br />

A TO M ҚА Б А ТТА Р Ы М Е Н Қ А Т П А Р Л А Р Ы Н Т О Л Т Ы Р У Д А Ғ Ы<br />

Е Р Е К Ш Е Л 1KTEP<br />

Элементтердің Д. И. Менделеев жасаған периодтык системасы<br />

— периодтык заңның графиктік бейнесі. Онын, кұрылымын<br />

атом құрылысы тұрғысынан ж аңаш а қарап өтейік. Ол үшін<br />

жоғарыда айтылған элементтердің атомдарының электрондық<br />

конфигурациясындағы заңдылықтарды пайдаланамыз.<br />

Период дейтініміз — ядро заряды ның біртіндеп<br />

өсуі және касиеттерінің белгілі тәртіп бойынша<br />

өзгеру ретімен орналасқан элементтердің<br />

ж и ы н т ы ғ ы .<br />

Енді әр периодтың басы жаңа электрон кабаттарынын басталуымен<br />

сай келетінін көрдік. Демек, периодтың нөмірі ондағы<br />

элементтердің атомдарында болатын квант қабатының ең шекті<br />

санын көрсетеді. Айталық, V период элементтерінің атомдарынын.<br />

5 квант кабаты бар.<br />

Период сілтілік металл s элементтен басталып, инертті газбен,<br />

яғни р элементпен аяқталады (I периодты санам ағанда). Периодтын<br />

соңындағы инертті элементтің ақырғы квант қабаты 8 электронды<br />

аса симметриялы болып келеді, оның конфигурациясы<br />

ns2n p 6.<br />

Периодтардағы элементтер саны белгілі заңдылыққа бағынады:<br />

I периодта 2 элемент, II, III периодтарда 8, IV мен Ѵ-де<br />

18, VI жэне ѴІІ-де 32 элементтен болады (соңғы VII период<br />

аяқталмаған).<br />

Период ішіндегі элементтердің қасиеті былайша өзгереді:<br />

әрбір период күшті сілтілік металмен басталып, бірте-бірте<br />

металдық қасиеті кеміп, амфотерлі қасиеті бар элементтер шығып,<br />

одан бейметалдарға ауысып, бейметалдық касиет артып, ақыры,<br />

бейметалдардың ең күштілері галогендерге келіп, аяғы инерт.ті<br />

газбен бітеді.<br />

I периодта екі элемент Н пен Не бар. М ұнда период ішінде<br />

болатын металдан бейметалға көшу сутектің өзінде ғана болады,

сондыктан бұл әрі металдық, әрі бейметалдық қасиеттер көрсететін<br />

элемент. Осыған орай сутекті кейбір кестелерде сілтілік<br />

металдар топшасына кейде галогендер топшасына жатқызады.<br />

1-квант кабатын толтыратын сутек пен гелийдің электрондарының<br />

энергиясы басқа элементтерден оқшау тұрады. Сондыктан<br />

олардың бойындағы көптеген қасиеттері де окшау болып келеді.<br />

Тіпті, олардағы кейбір қасиеттер (Н + ионының және сұйык<br />

гелийдің касиеттері) бірде-бір элементте кездеспейді.<br />

Атомдарына екінші электрон қабаты толысатын II период<br />

элементтерінін, басқа период элементтерінен күшті айырмасы бар.<br />

Бұл жайт екінші қабаттағы электрондардьщ энергиясы келесі<br />

қабаттардағы электрондардьщ энергиясынан әлдеқайда аз болуымен<br />

(17-суретті қара) және бұл периодта 8 электронная артық<br />

электрон болмайтындыктан түгелімен толысып симметриялы<br />

күйге кәшуімен түсіндіріледі. Баска III, IV, V т. с. с. периодтарда<br />

болатын катпарлар түгелімен толтырылмайды.<br />

Периодтык системадағы вертикаль графалар топтарға<br />

сай келеді. Оларды жоғары оң валенттігі бірдей<br />

элементтердің жиынтығы деп карауға болады.<br />

Әрбір топтың езі негізгі және қосымша топтала<br />

р болып екіге бөлінеді. A tom кұрылысы түрғысынан алғанда<br />

негізгі және косымша топшалардағы элементтердің электрон<br />

катпарларын толтыруда белгілі айырмашылык бар. Негізгі топшаның<br />

элементтерінің атомдарының соңғы электрондары ең сырткы<br />

кабаттың ns не болмаса пр катпарына орналасады. Осыған<br />

орай оларды s жэне р — элементтер деп те атайды. Бұл екі — s<br />

жэне р катпарында 8 электрон ғана болатындыктан негізгі<br />

топшаньщ жалпы саны да 8 болады. Бұл элементтер эрекеттескенде<br />

реакцияға олардын, сырткы қабатындағы электрондардьщ<br />

барлығы да катынаса алады.<br />

Негізгі топшалар ұзын болады, ѳйткені оларға барлык дерлік<br />

периодтардың элементтері кіреді. Қосымша топшалар<br />

кыскарак, себебі олардың бірінші элементі IV периодтан басталады.<br />

Электрондык кұрылымы жағынан бірінші және екінші<br />

қосымша топшалардың элементтері де өзара ұксас болып келеді.<br />

Бірінші косымша топшаның элементтерінің атомдары ең соңғы<br />

электрондарын сырттан санағанда ішкері жаткан екінші квант<br />

кабатының (п— 1 )d катпарына бағыттайды. Сондыктан оларды<br />

d — элементтер деп те атайды. d элементтер IV, V, VI периодтарда<br />

s пен р элементтерінін арасына кіретін 3 декададан тұратынын<br />

жоғарыда кѳрдік. Тѳртінші декада жаңа басталған, онда не<br />

бары 2 элемент бар.<br />

Спектр нәтижесінде алынған мәліметтер 32d элементтің тоғызының<br />

сырткы ns катпарында бір электроннан (24Cr, 29Cu,<br />

41 Nb, 42Mo, 44Ru, 45Rh, 47Ag, 78Pt, 79Au), ал оныншы Pd-да<br />

тіпті электрон болмайтынын кѳрсетті. Мүндай «күлап түсу» аркылы<br />

түзілген электрондык конфигурация тұракты болып, бұл<br />

кұбылыстың нәтижесінде энергия бѳлінеді.<br />

Бірінші косымша топшаның элементтері реакцияласканда<br />

89

р е а к ц и я ғ а б ұ л а р д ы ң с ы р т к ы s э л е к т р о н д а р ы ж э н е і ш к і (п — 1 ) d<br />

э л е к т р о н д а р ы н ы ң б і р б ө л і м і қ а т ы н а с а д ы . С о н д ы к т а н б ұ л э л е м е н т -<br />

т е р д і н в а л е н т т і г і ө з г е р м е л і б о л а д ы .<br />

Б і р і н ш і к о с ы м ш а т о п ш а э л е м е н т т е р і I V ү л к е н п е р и о д т а н б а с т а -<br />

л а д ы д е д і к . О л а р а л ғ а ш к ы е к і s э л е м е н т т е н с о ң к е л е т і н б о л ғ а н -<br />

д ы к т а н м е т а л д ы к к а с и е т т і ң т ө м е н д е у б а ғ ы т ы н д а т ұ р . Б і р а к ,<br />

м ұ н д а ж о ғ а р ы д а ғ ы п е р и о д т а р м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а м е т а л д ы к к а -<br />

с и е т ө т е б а я у ә л с і р е й д і , ө й т к е н і о л а р д ы ң і ш к е р і d к а т п а р ы б і р т і н -<br />

д е п э л е к т р о н д а р ғ а т о л а б а с т а й д ы . Б ұ л а р д а н с о ң ғ а н а м е т а л л<br />

е м е с т і к к а с и е т і б а р р э л е м е н т т е р і к е л е д і . С ы р т қ ы э л е к т р о н<br />

қ а б а т ы н т о л т ы р а т ы н н е г і з г і т о п ш а э л е м е н т т е р і м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а<br />

д е к а д а э л е м е н т т е р і н і ң к а с и е т т е р і б і р п е р и о д і ш і н д е ө т е ү л к е н<br />

ө з г е р і с к е ұ ш ы р а м а й д ы .<br />

Е к і н ш і қ о с ы м ш а т о п ш а ғ а к і р е т і н э л е м е н т т е р д і ң а т о м д а р ы<br />

ө з д е р і н і ң е ң с о ң ғ ы э л е к т р о н д а р ы н с ы р т т а н с а н а ғ а н д а і ш к е р і д е г і<br />

ү ш і н ш і қ а б а т к а ж і б е р і п , о н ы ң (п — 2 )f к а т п а р ы н а о р н а л а с а т ы н -<br />

д ы к т а н о л а р д ы / - э л е м е н т т е р д е п а т а й д ы . Қ е с т е н і ң т ө м е н г і ж а ғ ы н а<br />

б ѳ л е к ш е ш ы ғ а р ы л ы п , е к і к а т а р т ү з і п т ұ р ғ а н л а н т а н о и д т а р м е н<br />

а к т и н о и д т а р д ы н , к а с и е т т е р і н д е ү к с а с т ы қ т а , а й ы р м а ш ы л ы к т а<br />

а з е м е с . Ә р и н е о л а р д ы ң м е т а л д ы қ к а с и е т і ө т е б а я у ә л с і р е й д і ,<br />

ѳ й т к е н і о л а р d э л е м е н т т е р і н і ң а р а с ы н а к і р і п ж а т ы р . С ы р т к ы<br />

е к і ns2( n — 1 )d к а б а т ы б о й ы н ш а а л ғ а н д а в а л е н т т і к э л е к т р о н д а р<br />

с а н ы б і р д е й . А л а й д а / э л е м е н т т е р д і ң і ш к е р і д е г і (п — 2)/ к а т п а р ы н -<br />

д а ғ ы э л е к т р о н д а р д а х и м и я л ы к р е а к ц и я л а р ғ а к а т ы н а с а а л а д ы .<br />

Б ұ л э л е м е н т т е р д і ң х и м и я л ы к е р е к ш е л і г і н і ң ѳ з і д е о с ы д а н б а р ы п<br />

ш ы ғ а д ы .<br />

С ѳ й т і п , п е р и о д т ы к с и с т е м а д а ғ ы э л е м е н т т е р д і ң к а с и е т т е р і н і н ,<br />

п е р и о д ж э н е т о п ш а б о й ы н ш а ѳ з г е р у з а ң д ы л ы қ т а р ы о л а р д ы ң<br />

а т о м д а р ы н ы ң э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы м ы н ы ң ө з г е р у і н д е г і з а ң д ы л ы к -<br />

т а р ғ а т і к е л е й т ә у е л д і е к е н і н к ѳ р і п о т ы р м ы з . П е р и о д т ы к с и с т е м а -<br />

н ы ң э л е м е н т т е р і н к а й б а ғ ы т т а к а р а с т ы р с а к т а о л а р д ы н . к а с и е т т е р і<br />

б е л г і л і б і р з а ң д ы л ы қ п е н ә з ғ е р е д і . О н д а й ү ш б а ғ ы т б а р :<br />

• г о р и з о н т а л ь б а ғ ы т , п е р и о д б о й ы м е н с о л д а н о ң ғ а<br />

к а р а й . Б ұ л б а ғ ы т т а а т о м д ы к с а л м а к , я д р о з а р я д ы , э л е к т р о н<br />

с а н ы б і р т і н д е п ѳ с е д і , о с ы ғ а н с а й м е т а л д ы к к а с и е т э л с і р е п , м е т а л л<br />

е м е с т і к к а с и е т к ү ш е й е д і ; м ұ н д а й ө з г е р у а л ғ а ш қ ы п е р и о д т а р д а<br />

а й к ы н ы р а к , к е й і н г і п е р и о д т а р д а б а я у ы р а к ' б о л а д ы . М ы с а л ы ,<br />

С м е н N к а р а ғ а н д а S n м е н S b а й ы р м а ш ы л ы ғ ы а з ;<br />

в е р т и к а л ь б а ғ ы т , н е г і з г і ж э н е к о с ы м ш а т о п ш а л а р<br />

б о й ы м е н ж о ғ а р ы д а н т ө м е н к а р а й . Б ұ л б а ғ ы т т а а т о м д ы к с а л м а к ,<br />

я д р о з а р я д ы , э л е к т р о д с а н ы с е к і р м е л і © з г е р е д і , б і р а к э л е к т р о н д ы к<br />

к ұ р ы л ы м ы н ы ң ү к с а с т ы ғ ы н а б а й л а н ы с т ы ж э н е к в а н т қ а б а т т а р ы<br />

с а н ы н ы ң а р т у ы н а с а й э л е м е н т т е р д і ң к а с и е т і ѳ т е б а я у ѳ з г е р е д і ,<br />

а й ы р м а ш ы л ы к т а н ү к с а с т ы қ к ѳ п .<br />

Г о р и з о н т а л ь ж э н е в е р т и к а л ь б а ғ ы т т а ғ ы ө з г е р у ш і л і к т і ұ л а с т ы -<br />

р а к а р а с а к , к е с т е н і ң с о л ж а қ т ө м е н г і б ұ р ы ш ы н д а н е г і з г і т о п -<br />

ш а л а р д а н а ғ ы з к ү ш т і м е т а л д а р ( R b , C s , F r , В а , R a ) , о н ж а к<br />

б ү р ы ш ы н д а ғ ы н е г і з г і т о п ш а л а р д ы н а ғ ы з б е й м е т а л д а р ( N , Р,- О ,<br />

S , Ғ , С 1 , В г ) о р н а л а с к а н . А т о м к ұ р ы л ы с ы т ұ р ғ ы с ы н а н а л ғ а н д а

к у ш т і м е т а л д а р — s э л е м е н т т е р д е , к ү ш т і б е й м е т а л д а р р —<br />

к а т п а р ы т о л у ғ а ж а қ ы н т ұ р ғ а н р — э л е м е н т т е р . А л г а ш к ы л а -<br />

р ы н ы ң с ы р т к ы к в а н т к а б а т ы н д а 1 ,2 э л е к т р о н б о л с а , с о ң ғ ы л а р д а<br />

о н ы н с а н ы 6 , 7 - г е ж е т е д і . С о л с и я к т ы , з е р с а л а к а р а с а к , э р<br />

п е р и о д т а с о ң ғ ы 6 р — э л е м е н т т е р г е а у ы с у ғ а ж а к ы н д а ғ а н д а<br />

н а ғ ы з е к і ж а к т ы — а м ф о т е р л і к к а с и е т к ө р с е т е т і н э л е м е н т т е р т ұ р<br />

( A l , Z n , G a , G e , A s , C d , S n , S b ) ; д и а г о н а л ь б а ғ ы т , с о л<br />

ж а к ж о ғ а р г ы б ұ р ы ш т а н о ң ж а к т ө м е н г і б ұ р ы ш к а к а р а й . Б ұ л<br />

б а ғ ы т б о й ы н ш а а л ғ а н д а т ү р л і т о п т а , т ү р л і п е р и о д т а т ұ р ғ а н<br />

э л е м е н т т е р б а й л а н ы с а д ы . О с ы э л е м е н т т е р д і ң к а с и е т т е р і н д е д е<br />

ө з а р а ұ к с а с т ы к б а й к а л а д ы . М ы с а л ы , В , С , S i э л е м е н т т е р і<br />

1U 1Y<br />

т ү з е т і н ү ш б ұ р ы ш т ы в -*■ с к а р а й ы к : м ү н д а ғ ы д и а г о н а л ь<br />

Si<br />

б о й ы м е н о р н а л а с к а н В м е н S i б і р ш а м а ұ к с а с . Ұ к с а с т ы к т ы ң<br />

с е б е б і н т ү с і н у ү ш і н д и а г о н а л ь б а ғ ы т т ы е к і г е ж і к т е п , ә у е л і г о р и ­<br />

з о н т а л ь , с о н а н с о н в е р т и к а л ь б а ғ ы т т ы к а р а л ы к . Г о р и з о н т а л ь<br />

б о й ы м е н В - д а н С - ғ а к ө ш к е н д е б е й м е т а л д ы к к а с и е т а р т а д ы ,<br />

а л в е р т и к а л ь б о й ы м е н С - д а н S i - r e т ө м е н т ү с к е н д е б е й м е т а л д ы к<br />

к а с и е т ә л с і р е й д і , я ғ н и б е й м е т а л д ы к о ң ғ а к ө ш к е н д е к ү ш е й і п ,<br />

т ө м е н т ' у с к е н д е б а я у л а п , б а с т а п к ы к ү й і н е к е л г е н д е й б о л а д ы .<br />

С о н д ы к т а н д и а г о н а л ь б о й ы н д а ғ ы е к і э л е м е н т В ж ә н е S i к а с и е т т е -<br />

р і н д е ұ к с а с т ы к т у а д ы . К е й і н д е б ұ л э л е м е н т т е р д і ң а т о м д а р ы н ы ң<br />

р а д и у с т а р ы д а ж у ы к е к е н д і г і н к ө р е м і з . Д и а г о н а л ь б а ғ ы т т а ғ ы<br />

ұ к с а с т ы к т ы L i — M g , N a — С а , B e — A l т . б . э л е м е н т т е р д е н<br />

д е т а б у ғ а б о л а д ы .<br />

А л ғ а ш р е т о р ы с т ы н , а т а к т ы г е о х и м и г і А . Ф . Ф е р с м а н<br />

ұ с ы н ғ а н « ж ұ л д ы з ш а » д е п а т а л ғ а н к а с и е т т е р д і ң ө з г е р у б а ғ ы т ы<br />

ж о ғ а р ы д а а т а л ғ а н ү ш б а ғ ы т т ы д а қ а м т и д ы . « Ж ұ л д ы з ш а н ы »<br />

т ү с і н у ү ш і н к е с т е д е г і э р э л е м е н т т і о н , ж э н е с о л ы н а н , ж о ғ а р ы<br />

ж ә н е т ө м ё н н е н 4 к ө р ш і б а с т ы э л е м е н т п е н д и а г о н а л ь б а ғ ы т т а р<br />

д а о р н а л а с к а н б ү й і р л е р і н д е г і к о с а л к ы 4 э л е м е н т к о р ш а й т ы н -<br />

д ы ғ ы н а й т у к а ж е т . О р т а д а ғ ы э л е м е н т т і ң к а с и ё т і н т о л ы к ж е т е<br />

б і л у ү ш і н , о н ы к о р ш а п т ұ р ғ а н 4 б а с т ы к ө р ш і л е р і н і ң ә р і 4 к о с а л к ы<br />

к ө р ш і л е р і н і ң қ а с и е т т е р і н і ң а р и ф м е т и к а л ы к о р т а с ы н ш ы ғ а р у<br />

к а ж е т б о л а р е д і . М ұ н д а й ж а ғ д а й д а Д . И . М е н д е л е е в п е р и о д т ы к<br />

с и с т е м а н ы к ү р а с т ы р ғ а н д а ж и і к о л д а н ы п , ә л і д е б е л г і с і з а ш ы л м а -<br />

ғ а н э л е м е н т т е р д і ң к а с и е т т . е р і н а й т у ғ а п а й д а л а н ғ а н ы м ә л і м . А к а ­<br />

д е м и к А . Е . Ф е р с м а н « М е н д е л е е в с и с т е м а с ы н ы ң ' « ж ұ л д ы з ш а -<br />

л ы г ы » и з о м о р ф и з м ( к р и с т а л д ы к ф о р м а л а р д ы ң б і р т и п т і б о л у ы )<br />

з а ң д а р ы н , г е о х и м и я л ы к т а р а л у , т е х н и к а л ы к п р о ц е с т е р , . а н а л о г -<br />

т а р д ы і з д е у . . . з а ң д а р ы н а н ы к т а у д а б а с т ы - б а ғ ы т б о л ы п с а н а л а д ы »<br />

д е п ж а з д ы .<br />

Қ о р ы т а а й т к а н д а п е р и о д т ы к с и с т е м а х и м и я ғ ы л ы м ы н ы ң<br />

қ ы с к а к о н с п е к т і і с п е т т е с , о н ы т е р е ң т ү с і н с е к б і р д е н - а к к ө п<br />

ж а й л а р д ы н , с ы р ы н а ң ғ а р а м ы з .<br />

91

Д . И . М е н д е л е е в с и с т е м а с ы н ы ң ұ з ы н п е р и о д т ы т ү р і . Қ а з і р г і<br />

х и м и я л ы к ә д е б и е т т е р д і к а р а с а қ Д . И . М е н д е л е е в ж а с а ғ а н п е р и о д ­<br />

т ы к с и с т е м а с а н к и л ы б о л ы п ѳ з г е р і п , г е о м е т р и я л ы к э р т ү р л і<br />

п і ш і н г е и е б о л г а н ы н к ѳ р е р е д і к . А в т о р л а р п е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң<br />

э р т ү р л і к е с т е л е р і н ұ с ы н д ы . Э р и н е , э л е м е н т т е р д і н , п е р и о д т ы к с и с т е -<br />

м а с ы н г е о м е т р и я л ы к , г р а ф и к т і к , д и а г р а м м а л ы к т . б . т ү р д е к е с -<br />

к і н д е п , о н ы н , с ы р т к ы п і ш і н і н ѳ з г е р т у г е б о л ғ а н м е н э л е м е н т т і ң<br />

п е р и о д т ы к с и с т е м а д а ғ ы « о р н ы » м е н р е т т і к н ө м і р і ө з г е р м е й д і .<br />

С е б е б і э л е м е н т т і ң « о р н ы » о н ы ң б а р л ы к н е г і з г і к а с и е т т е р і н<br />

ж ә н е б а с к з э л е м е н т т е р м е н б а й л а н ы с ы н с и п а т т а й д ы .<br />

Д . И . М е н д е л е е в ұ с ы н ғ а н п е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң е ң а л ғ а ш к ы<br />

т ү р і н ұ з ы н п е р и о д т ы с и с т е м а р е т і н д е к а р а ғ а н ж ө н . О л к е й і н д е<br />

к е с т е н і ң ұ з ы н п е р и о д т ы б і р н е ш е в а р и а н т ы н ұ с ы н ы п , « Х и м и я<br />

н е г і з д е р і » а т т ы е ң б е г і н е к і р г і з г е н і м ә л і м . Б і р а к , с о ң ғ ы к е з д е р д е<br />

п е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң к о л д а н у ғ а б е й і м , ә р і ы қ ш а м д ы к ы с к а п е ­<br />

р и о д т ы т ү р і к е ң т а р а л ы п к е т т і .<br />

С о ң ғ ы 5 0 ж ы л і ш і н д е а т о м к ұ р ы л ы с ы ж а й л ы і л і м н і ң к а у ы р т<br />

д а м у ы н а о р а й к ө п т е г е н ғ а л ы м д а р п е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң ұ з ы н<br />

т ү р і н і ң б і р н е ш е в а р и а н т ы н ж а с а п ұ с ы н д ы . С о л а р д ы ң і ш і н д е г і<br />

о с ы к ү н г і к ѳ з к а р а с к а с а й к е л е т і н б і р е у і 1 3 - к е с т е д е б е р і л і п о т ы р .<br />

/ VII<br />

А<br />

1<br />

1 ІА 11А IIIAIVA VA VIA H<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

3<br />

L i<br />

и<br />

N a<br />

4<br />

B e<br />

/2<br />

Mg<br />

in<br />

В<br />

IV<br />

в<br />

V<br />

В<br />

VI<br />

В<br />

VII<br />

В<br />

VIII<br />

В<br />

I<br />

В<br />

II<br />

В<br />

5<br />

В<br />

13<br />

Al<br />

19<br />

К<br />

20<br />

Ca<br />

21<br />

S c<br />

22<br />

T i<br />

23<br />

V<br />

24<br />

C r<br />

25<br />

M n<br />

26<br />

F e<br />

27<br />

Co<br />

26<br />

Ni<br />

29<br />

C u<br />

30<br />

Z n<br />

31<br />

G a<br />

32<br />

G e<br />

33<br />

A s<br />

34<br />

S e<br />

35<br />

B r<br />

36<br />

K r<br />

37 36 39 40 41 42 43 44 45 46 47 46 49 50 51 52 53 54<br />

R b S r Y Z r N b M o T c R u R h Pd AS Cd I n S n S b Т е I X e<br />

55 56 57 72 73 74 75 76 7 7 76 79 во 61 62 63 S 4 65 6 6<br />

C s B a L a H f T a W R e Os I r P t A u<br />

t<br />

Hg TI P b B i Po A t R u<br />

67 68 89 /04 105<br />

F r<br />

R a<br />

S<br />

Ac|<br />

t<br />

I<br />

I<br />

K u<br />

Ns<br />

d<br />

с<br />

6<br />

/4<br />

S i<br />

Э<br />

7<br />

N<br />

15<br />

P<br />

a<br />

0<br />

f6<br />

s<br />

F<br />

9<br />

17<br />

C I<br />

VIII<br />

A<br />

2<br />

He<br />

10<br />

N e<br />

fS<br />

A r<br />

13-кесте<br />

5S<br />

Ce<br />

59<br />

P r<br />

60<br />

N d<br />

61<br />

P m<br />

62<br />

S m<br />

63<br />

E u<br />

64<br />

G d<br />

65<br />

Tb<br />

66<br />

D y<br />

67 68<br />

H o E r<br />

69<br />

T u<br />

70<br />

Y b<br />

71<br />

L u<br />

90<br />

T h<br />

9/<br />

Pa<br />

92 93<br />

U Np<br />

94<br />

P u<br />

95 96 97 98 99 too 101 102 /03<br />

Am Cm B K Cf E s F m M d N o L r<br />

f<br />

92

Б ұ л к е с т е д е ә р б і р п е р и о д т ы ң э л е м е н т т е р і б ір қ а т а р д а г о р и ­<br />

з о н т а л ь б о й ы м е н б і р і н е н с о ң б і р і о р н а л а с қ а н , а л в е р т и к а л ь<br />

к а т а р д а б і р і н е - б і р і ө т е ұ қ с а с « ұ я л а с » э л е м е н т т е р т ұ р . А р а б с а н -<br />

д а р ы м е н б е л г і л е н г е н 7 п е р и о д т а 2 , 8 , 8 , 1 8 , 1 8 , 3 2 , f 1 8 ( а я к т а л -<br />

м а ғ а н ) э л е м е н т т е р о р н а л а с қ а н ы к ө р і н і п т ұ р .<br />

Ә р п е р и о д т а ғ ы э л е м е н т т е р д і ң с а н ы н а ә р і а т о м д а р ы н ы ң э л е к ­<br />

т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы н а с а й п е р и о д т а р м е н т о п т а р д ы ж а ң а ш а<br />

б е л у г е б о л а д ы . Б і р і н ш і п е р и о д т ы ң э л е м е н т т е р і н е т э н э л е к т р о н д а р<br />

s к а т п а р ы н т о л т ы р а д ы , о л а р н е б а р ы 2 э л е м е н т , с о н д ы к т а н<br />

б і р і н ш і п е р и о д т ы а с а к і ш і п е р и о д д е п с а р а л а у ғ а б о л а д ы . I I ж э н е<br />

I I I п е р и о д т ы н , э л е м е н т т е р і ѳ з э л е к т р о н д а р ы н s ж э н е р к а т п а р л а -<br />

р ы н а б а ғ ы т т а й д ы , э р б і р і 8 э л е м е н т т е н т ұ р а д ы , о л а р д ы к і ш і п е р и о д<br />

д е г е н ж ѳ н . А л I V ж э н е V п е р и о д т а р э л е м е н т т е р і н і ң а т о м д а р ы н ы ң<br />

э л е к т р о н д а р ы s ж э н е р к а т п а р ы м е н к о с а і ш к е р і ж а т к а н d к а т п а ­<br />

р ы н а т о л т ы р а д ы , о г а н 1 8 э л е м е н т т е н с и я д ы , б ұ л а р д ы ү л к е н<br />

п е р и о д т а р д е п а т а й д ы . С о к ғ ы V I ж э н е V I I п е р и о д т а р д а 3 2 э л е ­<br />

м е н т т е н б о л у ғ а т и і с т і , ѳ й т к е н і о л а р ғ а к і р е т і н э л е м е н т т е р д і ң а т о м ­<br />

д а р ы ѳ з э л е к т р о н д а р ы н с ы р т к ы s ж э н е p і ш к е р і д е г і d ж э н е<br />

о д а н д а і ш к е р і д е г і f к а т п а р л а р ы н а ж і б е р е д і , о с ы ғ а н с а й б ұ л<br />

п е р и о д т а р д ы а с а ү л к е н п е р и о д т а р д е п а т а у ѳ т е о р ы н д ы б о л а р<br />

е д і.<br />

Ұ з ы н п е р и о д т ы к е с т е н і ң т о п т а р ы н ы ң с а н ы 3 2 - г е ж е т е д і , е й т к е н і<br />

ж о ғ а р ы д а а й т қ а н д а й а с а ү л к е н п е р и о д т а р д а б і р к а т а р д а 3 2 э л е ­<br />

м е н т б о л а д ы . Қ ы с к а п е р и о д т ы к е с т е м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а ұ з ы н<br />

п е р и о д т ы с и с т е м а д а т о п т а р ы н д а ғ ы э л е м е н т т е р б і р і м е н - б і р і ө т е<br />

ұ к с а с , с о н д ы к т а н о л а р д ы ұ к с а с т а р т о б ы , я к и а н а л о г т а р<br />

т о б ы д е п а т а й д ы . 3 2 ұ қ с а с т а р т о б ы н ы ң ә р б і р і н і ң ѳ з і н е т э н<br />

э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы б а р е к е н д і г і к ѳ р і н і п т ү р . Д е м е к ,<br />

б ұ д а н б ү р ы н а й т ы л ғ а н д а й э л е м е н т т е р д е г і х и м и я л ы к ұ к с а с т ы к<br />

о л а р д ы ң а т о м д а р ы н ь щ э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы м ы н ы н ү к с а с т ы ғ ы н а<br />

к е л і п т і р е л е д і е к е н . Э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я д а ғ ы ұ к с а с т ы к<br />

б е л г і л і б і р а р а л ы к т а н с о к к е л е с і п е р и о д т а к а й т а л а н а т ы н д ы к т а н<br />

э л е м е н т т е р д і к к а с и е т т е р і д е с о л а р а л ы қ т а н с о к б а р ы п к а й т а л а -<br />

н а д ы . О л а й б о л с а , а т о м к ұ р ы л ы с ы н ы ң н е г і з і н д е п е р и о д т ы к<br />

з а к н ы ң а н ы к т а м а с ы н ж а к а ш а б ы л а й а й т у ғ а б о Л а д ы : э л е м е н т -<br />

т е р д і ң ж ә н е о л а р д ы ң к о с ы л ы с т а р ы н ы ң к а с и е т т е р і н і ң п е р и о д т ы<br />

ѳ з г е р у і с о л а р д ы ң а т о м д а р ы н ы ң э л е к т р о н к а у ы з д а р ы ( к а б а т<br />

п е н к а т п а р л а р ы ) к ү р ы л ы м ы н ь щ п е р и о д т ы ѳ з г е р у і н е т ә у е л д і<br />

б о л а д ы .<br />

Ұ к с а с т а р т о б ы р и м с а н д а р ы м е н ә р і А , В ә р і п т е р і м е н б е л г і л е н -<br />

г е н . І А ж э н е 1 1 A s э л е м е н т т е р і н і ң т о п т а р ы д а , І І І А — V I I I А р<br />

э л е м е н т т е р і н е н к ұ р а л ғ а н . Д е м е к , А т о п т а р ы н ы ң н ө м і р і о л а р ғ а<br />

к і р е т і н э л е м е н т т е р д і к с о ң ғ ы э л е к т р о н к а б а т ы н д а ғ ы э л е к т р о н д а р<br />

с а н ы м е н с а й к е л е д і , ә р і с о л э л е м е н т т е р д і ң а т о м д а р ы н в щ е ң<br />

ү л к е н о к в а л е н т т і г і м е н т е ң ( Ғ , В г , О б а ғ ы н б а й д ы ) . П е р и о д т ы к<br />

с и с т е м а д а 1 4 s ж э н е 3 0 р э л е м е н т б а р е к е н і к е с т е д е н а й к ы н<br />

к ѳ р і н і п т ұ р .<br />

Б і р і н ш і к о с ы м ш а т о п ш а н ы к э л е м е н т т е р і ұ з ы н п е р и о д т ы к е с т е д е<br />

В ә р і п т е р і м е н б е л г і л е н г е н . О л а р д ы ң ж а л п ы с а н ы о н б і р а к , 8 б ө л і п -

г е н : I B — V I I I B . Б ұ л а р д а д а в а л е н т т і к м ә н і к ө б і н е т о п т ы ң н ө м і р і м е н<br />

с а й к е л е д і . К е с т е д е ә з і р ш е 3 2 d - э л е м е н т б а р .<br />

Ұ з ы н п е р и о д т ы қ с и с т е м а д а 2 8 f - э л е м е н т 1 4 ұ қ с а с т а р т о б ы н<br />

қ ұ р а й д ы . Л а н т а н о и д т а р м е н а к т и н о и д т а р д ы ң ә с і р е с е с о ң ғ ы т о ғ ы -<br />

з ы н ы ң ұ қ с а с т ы ғ ы к ү ш т і р е к .<br />

Элементтердің кластары. Ж о ғ а р ы д а а й т ы л ғ а н ұ қ с а с т а р т о б ы -<br />

н а н б а с қ а ш а д а э л е м е н т т е р д і ң з л е к т р о н д ы қ к о н ф и г у р а ц и я с ы н а<br />

с а й м ы н а д а й 4 к л а с к а б ө л і п қ а р а у ғ а б о л а д ы : и н е р т т і э л е м е н т т е р ,<br />

т и п т і к э л е м е н т т е р , а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р ж ә н е қ а т а р і ш і н д е г і<br />

а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р . М ұ н д а й к л а с с и ф и к а ц и я s, р, d , f қ а т п а р -<br />

л а р ы н д а ғ ы о р б и т а л ь д а р д ы н қ а н ш а л ы қ т ы т о л ғ а н - т о л м а ғ а н ы н а<br />

н е г і з д е л г е н .<br />

И н е р т т і э л е м е н т т е р к л а с ы н а ( Н е — г е л и й д і е с е п т е -<br />

м е г е н д е ) с о ң ғ ы к в а н т қ а б а т ы т ү г е л д е й т о л ғ а н э л е м е н т т е р к і р е д і .<br />

О л а р б а р б о л ғ а н ы 6 э л е м е н т . И н е р т т і э л е м е н т т е р д і ң с о ң ғ ы<br />

к а б а т ы н д а т ұ р а қ т ы о к т е т т е р д і ң ns2n p 6 б о л у ы н а с а й х и м и я л ы к<br />

ж а ғ ы н а н а л ғ а н д а ө т е а к т и в с і з б о л ы п к е л е д і .<br />

Т и п т і к э л е м е н т т е р г е е ң с о ң ғ ы қ а б а т т а н б а с қ а қ а б а т -<br />

т а р ы т ү г е л д е й э л е к т р о н ғ а т о л ғ а н э л е м е н т т е р ж а т а д ы , о л а р д ы ң<br />

с ы р т к ы , к а б а т ы н ы ң э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы n s '- д е н ns п р 5-<br />

к е д е й і н г і а р а л ы қ т ы к а м т и д ы . Б ұ л к л а с к а ж о ғ а р ы д а ғ ы б ө л у і м і з<br />

б о й ы н ш а 4 4 э л е м е н т ж а т а р е д і , б і р а к С и п е н Z n т о п ш а л а р ы н ы ң<br />

6 э л е м е н т і к ѳ п т е г е н ф и з и к а л ы қ ж э н е х и м и я л ы к к а с и е т т е р і н і ң<br />

ұ к с а с т ы ғ ы н а б а й л а н ы с т ы а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р г е қ о с ы л а д ы .<br />

Т и п т і к э л е м е н т т е р д і ң х и м и я л ы к қ а с и е т і о л а р д ы ң а т о м д а р ы н ы ң<br />

э л е к т р о н д а р к о с ы п а л ы п н е б е р і п , т ұ р а қ т ы и н е р т т і э л е м е н т т е р д і ң<br />

к о н ф и г у р а ц и я с ы н а и е б о л у ы н а б а й л а н ы с т ы б о л а д ы . С о н д ы к т а н<br />

б ұ л к л а с қ а к ө п т е г е н м е т а л д а р м е н б а р л ы к б е й м е т а л д а р<br />

к і р е д і .<br />

А у ы с п а л ы э л е м е н т т е р к л а с ы н а к і р е т і н э л е м е н т т е р д і ң<br />

а т о м д а р ы н д а ә л і д е а я қ т а л м а ғ а н с о ң ғ ы е к і к в а н т к а б а т ы б о л а д ы ,<br />

о н д а (п — 1 )d к а т п а р д а б а р . П е р и о д т ы к к е с т е д е а у ы с п а л ы<br />

э л е м е н т т е р д і н , 4 к а т а р ы б а р , о л а р 3 d , 4 d , 5 d , 6 d о р б и т а л ь д а р д ы<br />

т о л т ы р а д ы , ү л к е н п е р и о д т ы к е с т е д е ІІІВ т о б ы н а н б а с т а л а д ы .<br />

Б ұ л к л а с т ы ң э л е м е н т т е р і ә с і р е с е ф и з и к а л ы қ к а с и е т т е р і б о й ы н ш а<br />

а л ғ а н д а ә т е ү к с а с к е л е д і . О л а р д ы ң б і р н е ш е т о т ы ғ у д ә р е ж е с і<br />

б а р , к о с ы л ы с т а р ы т ү с т і к е л е д і , к ө п т е г е н к о м п л е к с т е р т ү з е д і .<br />

Қ а т а р і ш і н д е г і а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р а й т ы п<br />

ѳ т к е н а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р д е н б ө л е к , о л а р д ы ң а т о м д а р ы н д а<br />

с ы р т ы н а н с а н а ғ а н д а ү ш б і р д е й і ш к е р і қ а б а т ы н ы ң э л е к т р о н<br />

к а у ы з д а р ы т о л м а ғ а н б о л ы п к е л е д і . О л а р д ы ң і ш і н д е (n — 2)f о р б и ­<br />

т а л ь д а р д а б а р . Ж а л п ы а л ғ а н д а б ұ л к л а с т ы ң э л е м е н т т е р і н і ң<br />

э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы м ы н а д а й б о л у ғ а т и і с : (п — 2 ) / ' ~ 4<br />

( п — 1) s 2p 6 d ' н е d°n s2. Қ а т а р і ш і н д е г і а у ы с п а л ы э л е м е н т т е р д і ц<br />

б а с к а к л а с с э л е м е н т т е р і м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а ѳ з а р а ұ к с а с т ы ғ ы<br />

т ы м к ү ш т і .<br />

94

§ 11. Э Л Е М Е Н Т Т Е Р Д ІҢ К.А СИЕТТЕРІН ІҢ П Е Р И О Д Т Ы Л Ы Ғ Ы<br />

П е р и о д т ы қ с и с т е м а д а ғ ы э л е м е н т т е р д і ң қ а с и е т т е р і н і ң к ө б і с і<br />

о л а р д ы н , а т о м д а р ы н ы ц э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы н а с а й п е ­<br />

р и о д т ы т ү р д е ө з г е р і п о т ы р а д ы . О н д а й к а с и е т т е р д і с а р а л а п а й т к а н<br />

ж ө н .<br />

А т о м д а р д ы ц э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы м ы н а т ә у е л д і п е р и о д т ы т ү р д е<br />

к а й т а л а н ы п к е л е т і н к а с и е т т е р і н і ң е ң б а с т ы л а р ы м ы н а л а р : а т о м<br />

р а д и у с т а р ы м е н к ө л е м д е р і , и о н р а д и у с т а р ы , и о н д а н у п о т е н ц и а л ы ,<br />

э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы к , э л е к т р т е р і с т і к , т о т ы ғ у д ә р е ж е с і о п т и к а л ы қ<br />

ж ә н е м а г н и т т і к қ а с и е т т е р і т . б . А л , е г е р э л е м е н т т е р д і б о с к ү й і н д е г і<br />

ж а й з а т р е т і н д е к а р а с а қ , п е р и о д т ы т ү р д е қ а й т а л а н а т ы н к а с и е т -<br />

т е р д і ң с а н ы т і п т і м о л а я д ы , о л а р ж а й з а т т а р д ы ц с о ғ ы л ғ ы ш т ы ғ ы ,<br />

қ а т т ы л ы ғ ы , ұ л ғ а ю ж э н е с ы н у к о э ф ф и ц и е н т т е р і , т ы ғ ы з д ы ғ ы , с т а н ­<br />

д а р т т ы т о т ы ғ у - т о т ы к с ы з д а н у п о т е н ц и а д д а р ы , б і р т и п т і к о с ы л ы с -<br />

т а р ы н ы ц т ү з і л у ж ы л у ы , б а л к у , к а й н а у ж э н е б і р д е н б у л а н у ( с у б л и ­<br />

м а ц и я )<br />

ж ы л у л а р ы , и о н д а р ы н ы ц с о л ь в а т т а н у ж ы л у ы , ж ы л у ж ә н е<br />

э л е к т р ө т к і з г і ш т і г і т . т .<br />

П е р и о д т ы ө з г е р е т і н к а с и е т э л е м е н т т е р д і ц ө з д е р і н е ғ а н а т ә н<br />

б о л ы п к о й м а й , о л а р д ы ң к о с ы л ы с т а р ы н д а д а к е ц т а р а л ғ а н . Б ұ л<br />

р е т т е б і р т о п т ы ц э л е м е н т т е р і н і ц к о с ы л ы с т а р ы н ы ц ө з а р а ұ к с а с т ы -<br />

ғ ы н е р е к ш е а й т у к е р е к .<br />

Э л е м е н т т е р д і ц , ж а й з а т т а р д ы ц ж э н е о л а р д ы ц к о с ы л ы с т а ­<br />

р ы н ы ц п е р и о д т ы ө з г е р м е й т і н к а с и е т т е р і д е б о л а т ы н ы а й ғ а қ . М ы ­<br />

с а л ы , а т о м ү ш і н п е р и о д с ы з ө з г е р е т і н к а с и е т т е р р е т і н д е о н ы ц<br />

я д р о з а р я д ы н ы ц ѳ с у і н , р а д и о а к т и в т і г і н , р е н т г е н с п е к т р л е р і н т . б .<br />

а й т у ғ а б о л а р е д і .<br />

А т о м ж э н е и о н р а д и у с т а р ы , и о н д а н у п о т е н ц и а л ы , э л е к т р о н<br />

т а р т к ы ш т ы к , э л е к т р т е р і с т і к , в а л е н т т і к т ә р і з д і к е й б і р п е р и о д т ы<br />

ѳ з г е р е т і н ш а м а л а р э л е м е н т т е р д і ц х и м и я л ы к қ а с и е т т е р і н т ү с і н у г е ,<br />

ә р і к ү н і б ұ р ы н б о л ж а у ғ а м ү м к і н д і к т у д ы р а д ы . О л а р ғ а а р н а й ы<br />

т о к т а л а м ы з .<br />

Атом ж эне ион радиустары. Э л е і у і е н т т і ц х и м и я л ы к ж ә н е<br />

ф и з и к а л ы к к а с и е т т е р і н е т і к е л е й э с е р е т е т і н б а с т ы ^ п а р а м е т р і н і ң<br />

б і р і — о н ы ц а т о м ы н ы ң р а д и у с ы . Э л е к т р о н н ы ц е к і ж а к т ы<br />

т а б и ғ а т ы н а о р а й а т о м і ш і н д е э л е к т р о н б ұ л т ы т ү з і л е т і н д і к т е н<br />

а т о м м ө л ш е р і н і ц к е с і м д і б і р ш е г і ж о к . С о н д ы к т а н а т о м н ы ц а б с о ­<br />

л ю т м ѳ л ш е р і н а н ы к т а у м ү м к і н е м е с . І с ж ү з і н д е . ж е к е а т о м н а н<br />

г ѳ р і , б і р і м е н - б і р і х и м и я л ы к б а й л а н ы с к а н к ө п а т о м д а р м е н і с т е с<br />

б о л а м ы з . О н д а й а т о м д а р д ы ц р а д и у с т а р ы н э ф ф е к т и в т і р а д и у с<br />

( ә р е к е т т е с у к е з і н д е г і р а д и у с ) д е й д і . Э ф ф е к т и в т і р а д и у с т а р м о л е -<br />

к у л а л а р д ы , к р и с т а л д а р д ы р е н т г е н о г р а ф и я л ы к ә д і с т е р м е н з е р т т е у<br />

н ә т и ж е с і н д е а н ы к т а л а д ы .<br />

А т о м р а д и у с т а р ы н м е т а л л а т о м д а р ы н ы ц р а д и у с т а р ы , б е й м е -<br />

т а л л а т о м д а р д ы ц к о в а л е н т т і р а д и у с т а р ы ж э н е и н е р т т і г а з д а р<br />

а т о м д а р ы н ы ц р а д и у с т а р ы д е п б ѳ л е д і , ѳ й т к е н і о л а р д ы а н ы к т а у<br />

п р и н ц и п т е р і н д е а й ы р м а ш ы л ы к б а р .<br />

Қ а з і р г і к е з д е к ѳ п т е г е н м е т а л д а р д ы ц к р и с т а л д а р ы н ы ц к ұ р ы -<br />

л ы с ы д э л а н ы к т а л г а н . М е т а л д ь щ к а т а р т ұ р ғ а н е к і а т о м ы н ь щ<br />

95

ц е н т р л е р і н і ң а р а к а ш ы қ т ы ғ ы н е к і г е б ө л с е к , б е р і л г е н а т о м н ы ң<br />

р а д и у с ы н т а б а м ы з . М е т а л л а т о м д а р ы н ы н р а д и у с т а р ы 1 4 - к е с т е д е<br />

к е л т і р і л г е н .<br />

Металл атомдарынын, радиустары<br />

14-кесте<br />

Металл гат.нм Металл гат.нм Металл гат им Металл Гат HM<br />

Li 0,155 Cu 0,128 C s 0,268 P r 0,182<br />

Be 0,113 Zn 0,139 Ba 0,221 Ей 0,202<br />

N a 0,189 Rb 0,248 .La 0,187 G d 0,179<br />

M g 0,160 S r 0,215 Hf 0,159 Tb 0,177<br />

Al 0,143 Y 0,181 Ta 0,140 Д у 0,176<br />

К 0,236 Zr 0 ,160 W 0,137 Ho 0,175<br />

C a 0,197 Nb 0,145 Re 0,135 E r 0,174<br />

Sc 0,164 Mo 0,139 O s 0,138 Tm 0,174<br />

Ti 0,146 Tc 0,136 Ir 0,135 Yb 0,193<br />

V 0,134 Ru 0,134 Rt 0,138 Lu 0,174<br />

C r 0,127 Rh 0,134 Au 0,144 Th 0,180<br />

• M n ’ 0,130 P d 0,137 H g 0,160 P a 0,162<br />

Fe 0,126 A g 0,144 TI 0,171 U 0,153<br />

Co 0,125 C d 0,156 Pb 0,175 N p 0,150<br />

Ni 0,124 Jn 0,166 Ce 0,183<br />

А л 1 8 - с у р е т т е н а т о м р а д и у с т а р ы н ы н , э л е м е н т т е р д і н , р е т н ѳ м і -<br />

р і н е п е р и о д т ы т ү р д е т ә у е л д і е к е н д і г і к ө р і н е д і .<br />

Е ң ү л к е н р а д и у с с і л т і л і к м е т а л д а р ғ а т э н . А л п е р и о д б о й ы н ш а<br />

р а д и у с к і ш і р е й е б а с т а й д ы , с о д а н б а р ы п е н , к і ш і р а д и у с<br />

( с у р е т т е г і<br />

м и н и м у м д а р ) б е й м е т а л д а р д а б о л а д ы . Б і р п е р и о д і ш і н д е а т о м -<br />

д а р д ы ң э л е к т р о н қ а б а т ы н ы ң с а н ы б і р д е й б о л ғ а н ы м е н я д р о з а р я д ы<br />

ө с е б е р е д і , с о н д ы к т а н э л е к т р о н д а р о ғ а н к ү ш т і т а р т ы л а д ы д а ,<br />

а т о м н ы ң к ө л е м і ж и ы р ы л ы п , р а д и у с ы к і ш і р е й е д і . Б і р а қ , б ұ л қ а с и е т<br />

к о в а л е н т т і р а д и у с ы б а р п е р и о д т ы ц с о ң ы н д а ғ ы б е й м е т а л л э л е -<br />

м е н т т е р г е к е л г е н д е с а қ т а л м а й д ы . Ү л к е н п е р и о д т а р д а ғ ы d ж ә н е f<br />

э л е м е н т т е р д і ң р е т т і к н ө м і р і ө с к е н с а й ы н р а д и у с т а р ы б і р к е л к і<br />

б а я у к і ш і р е й д і , м ү н ы rf л а н т а н о и д т ы к ж э н е / а к т и н о и д -<br />

т ы к с ы ғ ы л у д е п а т а й д ы . •<br />

Беи метал дар дың ковалентті радиустары<br />

о<br />

15-кесте<br />

Э лем ент H В С N О F Si Р<br />

r, HM 0,037 0,080 0,077 0,055 0,060 0,071 0,118 0,095<br />

Э лем ент ■ s Cl G e A s Se B r Те J<br />

г, нм 0,102 0,099 0,115 0,125 0,116 0,114 0,136 0,133<br />

Т о п т а р і ш і н д е э л е м е н т а т о м д а р ы н ы н , р а д и у с т а р ы ж о ғ а р ы д а н<br />

т ө м е н к а р а й ү л к е й е д і , ѳ й т к е н і о с ы б а ғ ы т т а э л е к т р о н к а б а т -<br />

т а р ы н ы н с а н ы а р т а д ы . Б і р а к н е г і з г і т о п ш а л а р д а ( s ж э н е р-<br />

96

ПеРИ0ДТАР0'26-<br />

6 7<br />

0 , 2 2 -<br />

0 , 1 8 -<br />

5 0 ,Н -<br />

V<br />

£ 0 .1 0 -<br />

0 , 0 2 -<br />

10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />

18-сурет. А том р ад и у стар ы н ы н элем ен ттер д іқ рет нѳм іріне периодты<br />

т э у е л д іл іг і.<br />

элементтер) бірінші косымша топшалармен (rf-элементтер) салыстырғанда<br />

радиустыц улкеюі басымырак, мысалы, I негізгі топшадағы<br />

К-ден Cs-re дейін атом радиусы 0,032 нм ұлғайса,<br />

сондағы косымша мыс топшасындағы Cu-нан Au-ға дейін 0,016 нм<br />

ғана үлкейеді екен.<br />

Бірінші косымша топша элементтерінін, атом радиустарынын,<br />

ұлғаюы монотонды, яғни біркалыпты болмайды (III В ұксастар<br />

тобын есептемегенде), әдетте топшадағы бірінші элементтен<br />

екіншісіне көшкенде радиус біршама артады, ал екіншіден үшіншіге<br />

ауысканда радиустың мәні айтарлыктай өзгермейді. Мысалы,<br />

IV В тобындағы металдарды алайык. Ті — 0,146 нм, Zr = 0,160 нм,<br />

Hf = 0,160 нм. Соңғы екі d-элементтің квант кабаттарының<br />

саны бірдей болмағанына қарамастан атом радиустарынын өзара<br />

жуык болуы лантаноидтык сығылумен түсіндіріледі. Шынында<br />

да цирконий мен гафнийдін арасында лантаноидтар орналаскан,<br />

сондыктан гафнийден кейінгі d-элементтердіц радиусы<br />

лантаноидтардан соң бірден үлкейіп кете алмай, жоғарыдағы<br />

/-катпары толмаған d -элементтерден алыс кетпейді. Ал III В<br />

тобындағы элементтерге (Sc, Y, La алғанда) сығылудың әсері<br />

болмаған соң, радиустары бір калыпты артып отырады. Л антаноидтык<br />

сығылуды жеке карасак, ондағы 63 Еи мен 70 Ү-діц<br />

радиустарынын күрт артып кететінін көреміз. Мұндай жағдай<br />

оның /-орбитальдарыныц жартылай (f 7) не толык (f14) толуымен<br />

сол себептен олардың симметриялы болып үлкеюінің негізінде<br />

түсіндіріледі.<br />

Х и м и я л ы к б а й л а н ы с т ү з у д е а т о м р а д и у с т а р ы н ы н ш а м а с ы<br />

а с а м а ц ы з д ы р о л ь а т к а р а д ы , ө й т к е н і р а д и у с ы ү л к е н э л е м е н т т е р<br />

э л е к т р о н д а р ы н б о с а ң ұ с т а й д ы , к е р і с і н ш е р а д и у с ы к і ш і р е й г е н<br />

с а й ы н э л е к т р о н д а р я д р о ғ а к ү ш т і р е к т а р т ы л а д ы .<br />

Сонымен катар ион радиустары жайындағы түсінік те элемент-<br />

4- -2065 97

т е р д і н , х и м и я л ы к к а с и е т т е р і н т е р е қ ұ ғ ы н у ғ а к ө п ж ә р д е м е т т і .<br />

Б ұ л д а а т о м р а д и у с ы т ә р і з д і ш а р т т ы т ү с і н і к . Б е й т а р а п а т о м<br />

ө з э л е к т р о н ы н ж о ғ а л т ы п , с ы р т т а н э л е к т р о н к о с ы п а л ы п и о н ғ а<br />

а й н а л а д ы . О н . з а р я д т ы и о н д а р б а с т а п к ы а т о м н а н к і ш і , т е р і с<br />

з а р я д т ы л а р ү л к е н б о л а д ы . М ұ н ы т ү с і н у к и ы н е м е с . О н з а р я д т ы<br />

и о н н ы ң б е й т а р а п а т о м м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а ө з і н е т а р т а т ы н э л е к -<br />

т р о н д а р ы н ы ң с а н ы к е м і п , я д р о ө р і с і н і ң ж а л п ы ә с е р і а р т ы п ,<br />

к а л ғ а н э л е к т р о н д а р д ы б е р і г і р е к ұ с т а п , ө з і н е ж а к ы н д а т а т ү с с е ,<br />

т е р і с и о н д а р д а а т о м ғ а ж а ң а д а н к о с ы л ғ а н э л е к т р о н д а р д ы к о с а<br />

т а р т у ғ а ж ұ м с а л а т ы н я д р о ә с е р і а з а й ы п э л е к т р о н д а р д ь щ б е р і к т і г і<br />

к е м і п , э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ң а у м а ғ ы ұ л ғ а я д ы . И о н р а д и у с т а р ы<br />

к о с ы п н е ж о ғ а л т ы п а л ғ а н э л е к т р о н д а р с а н ы а р т к а н<br />

с а й ы н ұ л ғ а я н е к і ш і р е й е т ү с е д і .<br />

И о н р а д и у с т а р ы н а н ы к т а у т ә с і л і а т о м р а д и у с ы н а н ы қ т а у д а н<br />

б ө л е к ш е л е у . И о н д ы б а й л а н ы с п е н б а й л а н ы с к а н к р и с т а л д а ғ ы е к і<br />

а т о м н ы ң я д р о с ы н ы ң а р а к а ш ы к т ы ғ ы н о л а р д ы ң и о н д а р ы н ы ң р а ­<br />

д и у с т а р ы н ы н к о с ы н д ы с ы н а т е н д е п с а н а й д ы . Б і р а к , б ұ л е к і<br />

и о н н ы ң б і р і н і ң р а д и у с ы н т а б у ү ш і н , е к і н ш і с і н і ң р а д и у с ы н к ү н і<br />

б ұ р ы н б і л у к а ж е т б о л а д ы . Т е о р и я л ы к ж э н е э к с п е р и м е н т т і к<br />

ә д і с п е н О 2 - , Ғ ~ и о н д а р ы н ы н , р а д и у с т а р ы 0 , 1 3 2 ж ә н е 0 , 1 3 3 н м<br />

е к е н д і г і т а б ы л д ы . О с ы л а р д ы к о л д а н а о т ы р ы п к а л ғ а н и о н д а р д ы ң<br />

д а р а д и у с т а р ы а н ы к т а л д ы ( 1 6 - к е с т е ) . О л а р д ы н , с а л ы с т ы р м а л ы<br />

м ө л ш е р л е р і 1 9 - с у р е т т е к е л т і р і л г е н .<br />

98<br />

19-сурет. И о н д ар д ы н сал ы сты р м ал ы м өлш ерлері

16 - к е с т е м е н 1 9 - с у р е т т е н и о н р а д и у с т а р ы д а а т о м р а д и у с т а р ы<br />

т э р і з д і п е р и о д ж э н е т о п б о й ы н ш а б е л г і л і б і р з а ң д ы л ы к п е н<br />

ѳ з г е р і п , п е р и о д т ы т ә у е л д і л і к т і б а й қ а т а т ы н ы н к ө р е м і з . О н д а й з а ң -<br />

д ы л ы қ т а р д ы ң т ө р т е у і н е т о к т а л ы п ө т е й і к :<br />

Иондардың радиустары<br />

16-кесте<br />

Ион r , HM Ион r , HM Ион r , HM Ион r , HM<br />

Li + 0,068 M n 7 + 0,046 C d 2+ 0,097 L u 3+ 0,085<br />

В е2+ 0,035 F e2 + 0,074 In 3+ 0,081 Hf 0,078<br />

B3 + 0,023 F e3+ 0,064 S n 2+ 0,093 T a 5+ 0,068<br />

C 4+<br />

0,016 C o 2+ 0,072 S n 4 + 0,071 W 6+ 0,062<br />

N 3+ 0,016 C o 3+ 0,063 S b 3+ 0,076 R e7 + 0,056<br />

N 5+ 0,013 N i2+ 0,069 S b 5 + 0,062 O s6+ 0,069<br />

o 2- 0,132 C u + 0,096 T e2“ 0,211 I r 4+ 0,066<br />

F ~ 0,133 C u 2+ 0,072 T e4+ 0,070 P t 2+ 0,080<br />

N a + 0,097 Z n 2+ 0,083 T e6+ 0,056 p t 4+ 0,065<br />

UІҢ'2<br />

M g 2+ 0,066 G a 3+<br />

I “ 0,220 A u 3+ 0,085<br />

AI + 0,051 G e 2+ 0,073 15 + 0,062 H g 2+ 0,110<br />

S i4+ 0,042 A s3+ 0,058 u + 0,050 T1 + 0,147<br />

р з +<br />

r + 0,044 A s 5+ 0,046 C s + 0,167 T l3+ 0,095<br />

P5<br />

0,035 S e 2~ 0,191 B a 2+ 0,134 P b 2+ 0,120<br />

2- 0,174 S e4 + 0,050 L a 3+ 0,114 P b 4+ 0,084<br />

S 4 +<br />

0,037 S e6 + 0,042 C e3+ 0,107 B i3+ 0,096<br />

S 6 + 0,030 B r~ 0,196 C e4+ 0,094 B i5+ 0,074<br />

c r 0,181 B r5+ 0,047 P r 3+ 0,106 P o 6+ 0,067<br />

C l5+ 0,034 P b + 0,147 N d 3+ 0,104 A t7+ 0,062<br />

C l7+ 0,027 S r 2+ 0,112 P m 3+ 0,106 E r+ 0,180<br />

K + 0,133<br />

үа +<br />

0,106 S m 3+ 0,100 R a 2+ 0,143<br />

C a 2+ 0,099 Z r4+ 0,087 E u 3+ 0,097 A c3+ 0,118<br />

S c 3+ 0,081 N b 5 + 0,069 G d 3+ 0,097 T h 4+ 0,102<br />

T i 4 +<br />

0,068 M oB+ 0,062 T b 3+ 0,093 P a 4+ 0,065<br />

V5 + 0,059 Tc7+ 0,056 Du 0,092 U 6+ 0,080<br />

C r 3+ 0,063 P u 4 + 0,067 H o ‘+ 0,091 N p 4+ 0,095<br />

C r6+ 0,052 P h 3 + 0,068 E r 3+ 0,089 P u 4+ 0,093<br />

M n 2 + 0,080 P d 2+ 0,080 T m 3+ 0,087 A m 3+ 0,107<br />

M n 4 + 0,060 A g + 0,126<br />

1 . Э л е к т р о н д ы к , к о н ф и г у р а ц и я с ы ұ қ с а с ж э н е з а р я д ы б і р д е й<br />

и о н д а р д ы ң э л е к т р о н к а б а т т а р ы н ы н , с а н ы а р т к а н с а й ы н р а д и у с т а ­<br />

р ы ө с е д і . М ы с а л ы : L i + , N a + , К 2, R b + , C s + , F ~ , C l - , B r “ , I ” .<br />

2 . Б і р д е й э л е к т р о н д ы ( и з о э л е к т р о н д ы ) , и о н д а р д ы ң з а р я д ы<br />

а р т к а н с а й ы н р а д и у с т а р ы к е м и д і . М ы с а л ы , C l - , S ж э н е К + ,<br />

С а 2 + к а т а р ы ү ш і н р а д и у с м э н д е р і 0 , 1 8 1 ; 0 , 1 7 4 ; ж э н е 0 , 1 3 3 ;<br />

0 , 0 9 9 н м . О н , з а р я д т ы и о н д а р д ы ң р а д и у с т а р ы к ѳ б і р е к к е м и д і ,<br />

о н ы н , е к і с е б е б і б а р : б і р і — з а р я д ы а р т к а н с а й ы н э л е к т р о н д а р<br />

и о н н ы ң я д р о с ы н а к у ш т і р е к т а р т ы л а д ы , е к і н ш і с і — к ѳ п з а р я д т ы<br />

и о н қ а р а м а - к а р с ы з а р я д т ы и о н м е н к ү ш т і р е к э р е к е т т е с і п , о л а р д ы н ,<br />

а р а с ы н ж а к ы н д а т а т ү с е д і . Т е р і с з а р я д т ы и о н д а р д а , к е р і с і н ш е ,<br />

э л е к т р о н д а р д ь щ я д р о д а н т е б і л у к ү ш і а р т а т ү с і п р а д и у с т ы ұ л ғ а й -<br />

т а д ы . Б і р а к е к і н ш і ф а к т о р д ы ң к е р і ә с е р і о д а н б а с ы м т ү с і п , т е р і с<br />

и о н д а р д ь щ р а д и у с ы б а я у б о л с а д а к е м и д і .<br />

4* 99

3 . Э л е к т р о н д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы и н е р т т і э л е м е н т т е р г е с а й<br />

к е л е т і н н е г і з г і т о п ш а л а р д а ғ ы s ж ә н е р - э л е м е н т т е р д е н т ү з і л г е н<br />

и о н д а р д ь щ р а д и у с т а р ы с о л т о п т а ғ ы с ы р т к ы к а б а т ы н д а d-<br />

э л е к т р о н д а р ы б а р и о н д а р д а н қ а ш а н д а ү л к е н к е л е д і . М ә с е л е н ,<br />

К + , R b + и о н д а р ы н ы ң р а д и у с т а р ы 0 , 1 3 3 ж э н е 0 , 1 4 7 н м , а л С и +<br />

и о н ы н ы н р а д и у с ы 0 , 0 9 6 н м . М ү н ы ң с е б е б і п е р и о д т а ғ ы s - э л е м е н т -<br />

т е р д е н d - э л е м е н т т е р г е а у ы с к а н д а я д р о з а р я д ы н ы н а р т у ы н а<br />

б а й л а н ы с т ы Z k = - { - 1 9 , Z c u = - f 2 9 . П е р и о д т а ғ ы d - э л е м е н т т е р д і ц<br />

и о н д а р ы н ы н , з а р я д ы б і р д е й б о л ы п к е л с е я д р о з а р я д ы н ы н , а р т у ы н а<br />

с а й и о н д а р ы н ы н , р а д и у с т а р ы к е м и б а с т а й д ы , а й т а л ы қ г М п + =<br />

= 0 , 0 8 0 н м д е r N i 2 + = 0 , 0 6 9 н м . М ұ н д а й и о н д а р д ы н р а д и у с т а ­<br />

р ы н ы н , к і ш і р е ю і н е d — с ы ғ ы л у д ы ң э с е р і 8 - т о п э л е м е н т т е р і н д е<br />

а н ы ғ ы р а қ б а й к а л а д ы .<br />

4 . Л а н т а н о и д т а р т ү з е т і н и о н д а р д ы н , р а д и у с т а р ы д а о л а р д ы н ,<br />

р е т т і к н ѳ м і р і а р т к а н с а й ы н к і ш і р е й е т ү с е д і . Л а н т а н о и д т ы қ с ы ғ ы л у<br />

н е м е с е к о н т р а к ц и я д е п а т а л ғ а н б ұ л қ ұ б ы л ы с т ы ң б а й к а л у ы d-<br />

э л е м е н т т е р д і ц р а д и у с т а р ы н ы н к і ш і р е ю і т ә р і з д і , я д р о з а р я д ы<br />

а р т к а н с а й ы н э л е к т р о н д а р д ь щ ц е н т р г е ж а к ы н д а й т ү с у і н е н б о ­<br />

л а д ы .<br />

И о н д а н у э н е р г и я с ы . Э л е м е н т т і ц х и м и я л ы к т а б и ғ а т ы о н ы ц<br />

а т о м ы н ы н э л е к т р о н ы н ж о г а л т ы п н е к о с ы п а л у к а б і л е т і м е н с и п а т -<br />

т а л а д ы . Б ұ л к а б і л е т т і с а н<br />

ж а ғ ы н а н а т о м н ы ц и о н д а н у э н е р г и я с ы<br />

м е н э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы ғ ы к ѳ р с е т е д і .<br />

И о н д а н у э н е р г и я с ы к а л ы п т ы к ү й д е г і а т о м н ы ц э л е к т р о ­<br />

н ы н у з і п а л у ү ш і н ж ұ м с а л а т ы н э н е р г и я<br />

Э ° — е = Э +<br />

И о н д а н у э н е р г и я с ы и о н д а н у п о т е н ц и а л ы д е п т е а т а л а д ы . Э д е т т е<br />

о н ы ц ш а м а с ы н 1 м о л ь ғ е ш а ғ ы п б е р е д і , ө й т к е н і 1 а т о м ү ш і н и о н д а н у<br />

э н е р г и я с ы н ы н м э н і т ы м а з б о л а р е д і . И о н д а н у э н е р г и я с ы н / д е п<br />

б е л г і л е п , о н ы ң ш а м а с ы н э л е к т р о н в о л ь т ( э В ) а р к ы л ы е с е п т е й д і .<br />

Э н е р г и я н ы ң б а с к а д а ѳ л ш е м д е р і к о л д а н ы л а д ы . Э р и н е , б і р і н ш і<br />

э л е к т р о н ғ а . К а р а г а н д а е к і н ш і , ү ш і н ш і э л е к т р о н д а р д ы ү з і п а л у<br />

к и ы н д а й б е р е д і , с о н д ы к т а н / | < / г < / з . . . М ы с а л ы , н а т р и й ү ш і н<br />

І\ = 5 , 1 3 8 э В , / г = 4 7 , 2 9 э В , а л M g ү ш і н = 7 , 6 4 4 , І 2 = 1 5 , 0 3 э В ,<br />

С ү ш і н I , = 1 1 , 2 6 4 , І 2 = 2 4 , 3 7 6 , І 3 = 4 7 , 8 6 4 , І 4 = 6 4 , 4 7 6 э В .<br />

А т о м д а к ө п э л е к т р о н д а р д ь щ б о л у ы о н ы ц у з і л у г е т и і с т і э л е к т р о -<br />

н ы н а э р к и л ы э с е р е т е д і . О с ы ғ а н о р а й е ц ә у е л і ө з а р а б а й л а н ы с т ы<br />

е к і ұ ғ ы м м е н — ядро зар яд ы н э кр а н д а у ( к ө л е г е й л е у ) ж ә н е<br />

э л е к т р о н д а р д ь щ я д р о ғ а ө т у і м е н т а н ы с ы п а л а й ы к . Б ұ д а н б ү р ы н<br />

д а а й т ы л ы п к е т к е н д е й э к р а н д а у д е п а т а л а т ы н э с е р — к а р а с -<br />

т ы р ы л ы п о т ы р ғ а н э л е к т р о н м е н я д р о н ь щ ѳ з а р а т а р т ы л у ы н к е м і -<br />

т е т і н э л е к т р о н к а б а т т а р ы н ы ң б о л у ы м е н т ү с і н д і р і л е д і . Н е ғ ұ р л ы м<br />

я д р о м е н ү з і л у г е т и і с т і э л е к т р о н н ы й а р а с ы н д а э л е к т р о н к а б а т т а р ы<br />

к ѳ п б о л с а с о ғ ұ р л ы м э к р а н д а у э ф ф е к т і с і к ү ш т і б о л а д ы .<br />

К в а н т - м е х а н и к а л ы к к ѳ з к а р а с б о й ы н ш а э л е к т р о н д а р а т о м н ы ц<br />

к е з к е л г е н н ү к т е с і н д е б о л у ы ы к т и м а л . С о н д ы к т а н т і п т і с ы р т к ы<br />

к а б а т т а г ы э л е к т р о н д а р і ш к е р і д е г і э л е к т р о н к а б а т ы н а ѳ т і п , б ір<br />

м е з г і л я д р о ғ а ж у ы к м а ц д а д а б о л у ы м ү м к і н . М ұ н ы э л е к т р о н н ы й<br />

100

я д р о ғ а ө т у і д е п а т а й д ы . Б ұ л қ ұ б ы л ы с т ы ң н ә т и ж е с і н д е<br />

э л е к т р о н н ы й , я д р о м е н б а й л а н ы с ы б е р і к т е н е т ү с е д і . Ө т у э ф ф е к т і с і н е<br />

я д р о ғ а ж у ы қ м а н д а ғ ы э л е к т р о н к а т п а р л а р ы н ы н т ы ғ ы з д ы ғ ы<br />

ү л к е н э с е р е т е д і , а т а п а й т к а н д а п б і р д е й д е с е к , / - д і ң м ә н і н е ғ ұ р л ы м<br />

к і ш і р е й г е н с а й ы н с о ғ ұ р л ы м я д р о ғ а ж у ы қ м а ң д а ғ ы э л е к т р о н<br />

б ұ л т ы т ы ғ ы з ы р а к б о л а т ү с е д і . С о н д ы к т а н д а s - э л е к т р о н д а р д ь щ<br />

ө т і м д і л і г і м ы к т ы б о л ы п т а б ы л а д ы , о л а р д ы н , э к р а н д а у к а с и е т і<br />

д е к ү ш т і . О н а н к е й і н г і ө т і м д і р е г і р - э л е к т р о н д а р , о л а р д ы н , э к р а н -<br />

д а у ы о р т а ш а . Ө т і м д і л і г і д е , э к р а н д а у ы д а н а ш а р d — э л е к т р о н -<br />

д а р б о л ы п с а н а л а д ы .<br />

Ө т і м д і л і г і н е с а й э л е к т р о н д а р д ь щ э н е р г е т и к а л ы к д е ң г е й ш е л е р . і<br />

д е s—у p -+ d —►/ б а ғ ы т ы н д а т о л ы с а т ы н ы н б ұ р ы н д а к ө р г е н б і з ,<br />

е г е р п м е н / б і р д е й м ә н г е и е б о л ы п т ұ р с а , я д р о ғ а ж у ы ғ ы , я ғ н и<br />

э н е р г и я с ы а з ы s о д а н к е й і н р к а т п а р л а р , я д р о д а н а л ы с т а у ,<br />

э н е р г и я с ы м о л d ж э н е f к а т п а р л а р ы к е й і н о р н а л а с а т ы н ы н<br />

б і л е м і з .<br />

О с ы а й т ы л ғ а н е к і э ф ф е к т і м е н к а т а р а т о м д а ғ ы э л е к т р о н<br />

б а й л а н ы с ы н ы ң б е р і к т і г і н е б і р к а б а т т а о р н а л а с к а н э л е к т р о н д а р ­<br />

д ь щ ө з а р а т е б і с у і н і ң ә с е р і д е б а й к а л а д ы . К е й д е б ұ л к ұ б ы л ы с т ы<br />

д а э к р а н д а у д е п а т а й д ы . М ұ н д а й т е б і с у ә с і р е с е б і р о р б и т а л ь д а ғ ы<br />

е к і э л е к т р о н н ы й с п и н д е р і к а р а м а - қ а р с ы б о л ғ а н д а к ү ш е й е д і .<br />

О с ы м ә л і м е т т е р д і е с к е а л а о т ы р ы п и о н і а н у э н е р г и я с ы н ы н ,<br />

ө з г е р у з а ң д ы л ы к т а р ы н қ а р а с т ы р а й ы қ . А т о м д а р д ы ц б а с к а д а к ѳ п -<br />

т е г е н к а с и е т т е р і с и я к т ы и о н д а н у э н е р г и я с ы д а п е р и о д т ы т у р д е<br />

ѳ з г е р і п о т ы р а д ы ( 2 0 - с у р е т ) .<br />

А т о м д ы к , н в м і р - z<br />

20-сурет. И о н дан у энергиясы ны н, ато м д ы қ нѳм ірге тәуелді<br />

ѳзгеруі<br />

101

Б і р і н ш і т о п т а ғ ы с і л т і л і к м е т а л д а р д ы ң и о н д а н у э н е р г и я с ы І\<br />

ш а м а с ы м ы н а д а й : L i 5 , 3 9 , N a 5 , 1 4 К 4 , 3 4 , R b 4 , 1 8 , C s 3 , 8 9 э В .<br />

Б ұ л э л е м е н т т е р д і ң и о н д а н у э н е р г и я с ы ө т е а з б о л у с е б е б і с ы р т к ы<br />

к а б а т т а ғ ы ж а л ғ ы з э л е к т р о н н ы й і ш к е р і ж а т к а н и н е р т т і э л е м е н т -<br />

т е р г е т ә н к а у ы з ы б а р к а б а т т а р д ы н , ә с е р і н е н я д р о д а н к ү ш т і<br />

э к р а н д а у ы б о л ы п с а н а л а д ы . А л L i - д е н C s - г ё к а р а й а т о м м ѳ л ш е р і -<br />

н і ң а р т у ы н а с а й ж а л г ы з э л е к т р о н н ы й , я д р о м е н б а й л а н ы с ы<br />

ә л с і р е п 1 к е м и т ү с е д і .<br />

Е к і н ш і п е р и о д т а г ы э л е м е н т т е р д і н , и о н д а н у э н е р г и я с ы м ы н а д а й :<br />

L i 5 , 3 9 , B e 9 , 3 2 , В 8 , 3 0 , С 1 1 , 2 6 , N 1 4 , 5 3 , 0 1 3 , 6 1 , F 1 7 , 4 2 , N e 2 1 , 5 6<br />

э В . Д е м е к , L i - д е н N e - г а к а р а й а у ы с к а н д а и о н д а н у э н е р г и я с ы<br />

а р т а т ү с е д і . Б ү л ж а ғ д а й э л е к т р о н к а б а т ы н ы н б і р д е й б о л ы п ,<br />

я д р о з а р я д ы н ы ң б і р т і н д е п ѳ с у і м е н т ү с і н д і р і л е д і . Б і р а к I м ә н і н і ң<br />

ѳ с у і б і р к е л к і е м е с . B e м е н N к е й і н г і В м е н О - н і ң м ә н д е р і т і п т і<br />

б і р ш а м а к і ш і р е й е д і . М ұ н д а й з а ң д ы л ы к о л а т о м д а р д ы ң э л е к т р о н ­<br />

д ы к к о н ф и г у р а ц и я с ы н ы ң е р е к ш е л і к т е р і н е н т у а д ы . Б е р и л и й а т о ­<br />

м ы н ы н , э л е к т р о н д ы к ф о р м у л а с ы I s 2, 2 s 2, я ғ н и с ы р т к ы s к а т п а р ы<br />

т о л ы , о д а н к е й і н г І б о р д ы ң с о ң ғ ы э л е к т р о н ы р к а т п а р ы н а к о н а д ы .<br />

А л о н ы н , ж ұ п т а с к а н s - э л е к т р о н ғ а к а р а ғ а н д а я д р о м е н б а й л а н ы с ы<br />

н а ш а р . С о н д ы к т а н В е - м е н с а л ы с т ы р г а н д а В - д ы н , и о н д а н у э н е р ­<br />

г и я с ы а з .<br />

А з о т а т о м ы н ы н , с о ң г ы э л е к т р о н д ы к к а б а т ы н ы н , к ұ р ы л ы м ы<br />

Х у н д е р е ж е с і б о й ы н ш а м ы н а д а й б о л ы п ш ы г а д ы :<br />

N<br />

Н<br />

я г н и э р б і р р о р б и т а л ы н д а б і р - б і р д е н э л е к т р о н б а р , ж о ғ а р ы<br />

с и м м е т р и я л ы . А з о т т а н к е й і н г і о т т е к т і ң с о ң ғ ы э л е к т р о н ы р о р б и ­<br />

т а л ь д а р д ы н б і р і н ж ұ п т а й д ы .<br />

ft<br />

Б і р о р б и т а л ь д а ғ ы к о с э л е к т р о н н ы й б і р і н - б і р і т е б у і к ү ш т і б о л -<br />

ғ а н д ы к т а н э л е к т р о н д ы ү з і п а л у о н а й ғ а т ү с е д і . О с ы ғ а н б о л а<br />

N - r e к а р а ғ а н д а Ö - н ы ң и о н д а н у э н е р г и я с ы к і ш і л е у . М ү н д а й з а ң -<br />

д ы л ы к б а с к а п е р и о д т ы н э л е м е н т т е р і н д е д е б а й қ а л а д ы . О л а р д а<br />

д а и о н д а н у э н е р г и я с ы н ы н е н к і ш і м ә н і с і л т і л і к м е т а л д а р ғ а , е н<br />

ү л к е н і и н е р т т і э л е м е н т т е р г е с а й к е л е д і .<br />

А р а л ы к д е к а д а л а р д а ғ ы э л е м е н т т е р д і н а т о м д а р ы н ы н и о н д а н у<br />

э н е р г и я с ы о н ш а к ѳ п ѳ з г е р м е й д і , с е б е б і , о л а р д а г ы s - э л е к т р о н д а р<br />

я д р о ғ а к а р а й ѳ т і п к е т е д і д е э к р а н д а л ы п т ұ р а д ы . А л п е р и о д ү л к е й -<br />

г е н с а й ы н э к р а н д а у а р т а т ү с е д і . М ә с е л е н , I V п е р и о д т а ғ ы d —<br />

э л е м е н т т е р д і ң 4 5 - э л е к т р о н д а р ы н 3d к а т п а р ы н ы ң э л е к т р о н д а р ы<br />

э к р а н д а с а , V I п е р и о д т ы н б я - э л е к т р о н д а р ы bd ж ә н е 4 f к а т п а р л а -<br />

р ы н ь щ к о с а р л а н ғ а н э к р а н ы н ы ң а с т ы н д а к а л а д ы . О с ы д а н б а р ы п<br />

102

I V д е н V I п е р и о д к а а у ы с к а н д а с ы р т қ ы э л е к т р о н д а р д ы ң я д р о м е н<br />

б а й л а н ы с ы а р т ы п , d — э л е м е н т т е р д і ң и о н д а н у э н е р г и я с ы к ѳ б е й е д і .<br />

Б ұ ғ а н б ұ р ы н ы р а қ т а қ а р а с т ы р ы п ө т к е н d — э л е м е н т т е р д і ц а т о м<br />

р а д и у с т а р ы н ы н , т о п ш а б о й ы н ш а ѳ з г е р у е р е к ш е л і г і т і к е л е й э с е р<br />

е т е д і . Р а д и у с т ы ң б а я у а р т у ы , т і п т і л а н т а н о и д т ы қ с ы ғ ы л у д ы ң<br />

н ә т и ж е с і н д е ө з а р а ө т е ж у ы қ б о л у ы , В т о п т а р ы н д а ( I I I В ұ қ с а с -<br />

т а р т о б ы н а н б а с қ а с ы ) ж о ғ а р ы д а н т ѳ м е н к а р а й и о н д а н у э н е р ­<br />

г и я с ы н ы н , а р т у ы н а ә к е л і п с о ғ а д ы . Б ұ ғ а н э к р а н д а у д ы ң ә с е р і<br />

д е с а й к е л і п т ұ р .<br />

Ж о ғ а р ы д а а й т ы л ғ а н ә р қ а т п а р д ы ң э л е к т р о н д а р ы н ы н , э к р а н -<br />

д а у ы н ы ң е р е к ш е л і г і н е м ы н а д а й м ы с а л к е л т і р е к е т у г е б о л а д ы : в<br />

3 s 3 р 6 . 3 ^ 1 0 э л е к т р о н д а р ы н ы ц C u я д р о с ы н с ы р т қ ы 4 s 1 э л е к т р о н н а н<br />

э к р а н д а у ы 3 s 2 3 р 6 э л е к т р о н д а р ы н ы н , К я д р о с ы н с ы р т қ ы д э л<br />

с о н д а й 4 s 1 э л е к т р о н н а н э к р а н д а у ы м е н п а р а - п а р . О с ы д а н ѳ т і м д і -<br />

л і г і а з d — э л е к т р о н д а р д ы ң я д р о н ы э к р а н д а д ы s ж э н е р э к р а н -<br />

р о н д а р м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а ә л д е қ а й д а а з е к е н д і г і к ѳ р і н і п т ұ р .<br />

А т о м д а р д ы ң и о н д а н у э н е р г и я с ы н ы н , м ә н і т е к х и м и я л ы к б а й -<br />

л а н ы с т ы ц б е р і к т і г і н е э с е р е т у м е н ш е к т е л м е й д і , э л е м е н т т е р д і ц<br />

т о т ы қ с ы з д а н д ы р ғ ы ш к а с и е т і д е т і к е л е й о с ы ш а м а м е н а н ы к т а л а д ы .<br />

Н е ғ ұ р л ы м э л е к т р о н а т о м н а н о ң а й ү з і л і п , и о н д а н у э н е р г и я с ы н ы н ,<br />

ш а м а с ы а з б о л с а , с о ғ ұ р л ы м б е р і л г е н э л е м е н т к ү ш т і т о т ы к с ы р -<br />

д а н д ы р ғ ы ш б о л ы п т а б ы л а д ы .<br />

Э л е к т р о н т а р т қ ы ш т ы қ . Х и м и я л ы к б а й л а н ы с т ү з е т і н э л е к т р о н -<br />

д а р д ы а т о м м а ң ы н д а я д р о ѳ р і с і ұ с т а п т ү р а д ы . Я д р о ѳ р і с і а т о м ғ а<br />

ж а қ ы н к е л г е н ж е к е э л е к т р о н д а р д ы д а ѳ з і н е т а р т ы п а л а а л а д ы .<br />

Б і р а к о л а р д ы а т о м н ы ң а й н а л а с ы н д а ғ ы ѳ з э л е к т р о н д а р ы к е й і н<br />

т е б е д і . О с ы ғ а н б а й л а н ы с т ы ж ү р г і з і л г е н к в а н т - м е х а н и к а л ы к е с е п -<br />

т е у л е р м е н э к с п е р и м е н т т е р н ә т и ж е с і н д е к ө п т е г е н э л е м е н т т е р д і ң<br />

а т о м д а р ы ү ш і н с ы р т т а н к е л г е н э л е к т р о н д ы я д р о н ы ң т а р т у к ү ш і<br />

о н ы э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ң к е й і н т е б у к ү ш і н е н б а с ы м е к е н д і г і<br />

а н ы к т а л д ы . Э л е к т р о н к о с ы п а л ғ а н а т о м т е р і с з а р я д т ы и о н ғ а<br />

а й н а л а д ы , о с ы к е з д е б ѳ л і н г е н э н е р г и я Е о н ы ц э л е к т р о н<br />

т а р т к ы ш т ы ғ ы н с и п а т т а й д ы :<br />

Э + е = Э _<br />

Э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы к т а и о н д а н у э н е р г и я с ы т ә р і з д і э В /м о л ъ<br />

н е м е с е к Д ж /м о л ь м е н ө л ш е н е д і .<br />

Э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы к т ы ң м ә н і ә л і д е к ѳ п э л е м е н т т е р ү ш і н<br />

д э л а н ы к т а л м а г а н . А л б е л г і л і б о л ғ а н Е м ә н д е р і н б а й к а п к а р а с а к ,<br />

о л а р д ы ң д а п е р и о д ж э н е т о п б о й ы н ш а э д е м е н т т е р д іц а т о м д а р ы ­<br />

н ы ц э л е к т р о н д ы к к ү р ы л ы м ы н а с а й б е л г і л і б і р з а ң д ы л ы қ п е н<br />

ѳ з г е р е т і н і н к ѳ р е м і з ( 1 7 - к е с т е ) .<br />

Э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы г ы е ц к ѳ п э л е м е н т т е р V I I I т о п т а ғ ы р - э л е м е н т -<br />

т е р . А л е ц а з ы , т і п т і , т е р і с м э н д і с і к о н ф и г у р а ц и я с ы s 2 б о л ы п<br />

к е л г е н I I т о п э л е м е н т т е р і н е ( B e , M g . . . ) ж э н е s2p 6 б о л ы п а я к т а л -<br />

г а н V I I I т о п э л е м е н т т е р і н е ( Н е , N e , . . . ) т э н б о л а д ы . С о н д ы к т а н<br />

б ұ л а р д ы ц а т о м д а р ы н ы ц э л е к т р о н к о с ы п а л у г а б е й і м д і л і г і н і ц<br />

ж о к е к е н і н к ѳ р е м і з .<br />

103

17-к.есте<br />

К ей б ір э л е м е н т т е р а т о м д а р ы н ы н э л е к т р о н т а р т к ,ы ш т ы ғ ы<br />

A tom Ё, эВ Атом E. эВ Атом E, эВ Атом E, эВ<br />

н 0,747 с 1,24 Na 0,47 s 2,33<br />

Н е 0,19 ■N 0,05 M g 0,32 C I 3,81<br />

L i 0,82 О 1,47 A l 0,52 Br 3,56<br />

Be 0,19 ғ 3,58 S i 1,46 I 3,29<br />

В 0,33 Ne — 0,57 P 0,77<br />

Б е й м е т а л д а р д ы ң т о п т а р ы н д а э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы к к а с и е т<br />

т ө м е н н е н ж о ғ а р ы к а р а й ө с е д і . Б ұ л к а с и е т б е р і л г е н э л е м е н т т і ң<br />

а т о м ы н ы н , т о т ы к т ы р ғ ы ш т ы к к а б і л е т і н с и п а т т а й д ы . Б і р а к г а з<br />

к ү й і н д е г і б е й м е т а л д а р д ы ң м о л е к у л а с ы н ы н е к і а т о м н а н т ұ р а т ы н ы н<br />

е с к е а л с а к , м о л е к у л а н ы ң а т о м д а р ғ а а ж ы р а п д и с с о ц и я л а н у п р о ц е с і<br />

т о т ы к т ы р ғ ы ш т ы к к а б і л е т к е ү л к е н э с е р е т е т і н і н а й т у ғ а б о л а д ы .<br />

Электртерістік. Ә р б і р а т о м н ы ң э л е к т р о н ы н б е р у і ж е ң і л м е ,<br />

ә л д е к о с ы п а л у ы о ң а й м а Б ү л с ұ р а к к а ж а у а п б е р у ү ш і н и о н д а н у<br />

э н е р г и я с ы м е н э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы к м ә н д е р і н б і р г е к а р а ғ а н ж ө н .<br />

О н д а й ш а м а э л е к т р н е р і с т і к Э д е п а т а л а д ы , I м е н Е - н і н<br />

к о с ы н д ы с ы н ы ң ж а р т ы с ы н а т е ң :<br />

Э т = э В /м о л ь ( 2 2 )<br />

Э л е к т р о н х и м и я л ы к п р о ц е с т е э л е к т р т е р і с т і г і ү л к е н э л е м е н т к е<br />

к а р а й а у ы с а д ы . С о н д ы к т а н р е а к ц и я к е з і н д е а т о м н ы ц э л е к т р о н<br />

к о с ы п а л у ы н е б е р у і о с ы Э т м э н д е р і н е б а й л а н ы с т ы . Ш ы н ы н д а<br />

д а г а л о г е н д е р д і ц э л е к т р о н ы н ү з і п а л у ү ш і н ѳ т е к ѳ п э н е р г и я (I)<br />

ж ұ м с а л у ғ а т и і с т і ә р і о л а р ө з д е р і н е э л е к т р о н к о с ы п а л ғ а н д а<br />

б ө л і п ш ы ғ а р а т ы н э н е р г и я ш а м а с ы д а ү л к е н б о л а д ы . С о н д ы к т а н<br />

г а л о г е н д е р д і ң э л е к т р т е р і с т і г і ж о ғ а р ы б о л ы п ш ы ғ а д ы . А л о л а р д ы ц<br />

э л е к т р о н к о с ы п а л ы п т е к т о т ы к т ы р ғ ы ш к а б і л е т к ө р с е т е т і н і н<br />

е с к е а л с а к , Э - н і ң ү л к е н м ә н і б а с к а д а о с ы т ә р і з д і б е й м е т а л д а р ғ а<br />

т ә н е к е н і н б і л е м і з . Қ е р і с і н ш е , с і л т і л і к м е т а л д а р д а и о н д а н у<br />

э н е р г и я с ы т ы м а з , а л э л е к т р о н т а р т к ы ш т ы г ы т і п т і ж о қ к а т э н<br />

б о л а д ы , о с ы д а н б а р ы п э л е к т р т е р і с т і г і б о л ы м с ы з б о л а д ы . М ү н д а й<br />

Э т м э н і н і ц ѳ т е а з б о л у ы э л е м е н т т і ң т о т ы к с ы з д а н д ы р ғ ы ш к а б і -<br />

л е т і н , я ғ н и э л е к т р о н б е р г і ш т і г і н с и п а т т а й д ы .<br />

Э л е к т р т е р і с т і к т і ц 2 2 - т е ң д е у б о й ы н ш а т а б ы л ғ а н м ә н і н е н г ө р і<br />

с а л ы с т ы р м а л ы е т і п а л ы н ғ а н ш а м а с ы н п а й д а л а н у ы ц ғ а й л ы . О л<br />

ү ш і н ә д е т т е л и т и й а т о м ы н ь щ э л е к т р т е р і с т і г і н 1 - г е т е ң д е п с а н а п ,<br />

б а с к а э л е м е н т т е р д і ң э л е к т р т е р і с т і г і н с о ғ а н ш а ғ ы п ш ы ғ а р а д ы<br />

( 2 1 - с у р е т ) .<br />

П е р и о д б о й ы н ш а а л ғ а н д а а т о м н ы ц к ұ р ы л ы с ы к ү р д е л е н г е н<br />

с а й ы н Э т м ә н і ө с е д і , э л е к т р т е р і с т і г і е ц а з ы I т о п т а ғ ы э л е м е н т т е р<br />

д е , е ц ү л к е н VII т о п т а г ы р - э л е м е н т т е р . Б і р т о п і ш і н д е г і э л е м е н т т е р -<br />

д і ц Э т м ә н д е р і т ө м е н н е н ж о ғ а р ы қ а р а й ө с е д і . Э л е м е н т т е р д і<br />

о л а р д ы ц э л е к т р т е р і с т і к м ә н і н і ц ө с у р е т і м е н о р н а л а с т ы р с а к м ы н а -<br />

104

д а й қ а т а р ш ы ғ а д ь г . В , S i , A s , С , Н , Т е , Р , S e , I , B r , N , C l , О , F .<br />

Э л е к т р т е р і с т і к т і а б с о л ю т к ѳ р с е т к і ш д е п с а н а м а у с е б е б і о н ы ң ш а -<br />

м а с ы б е р і л г е н а т о м к а н д а й а т о м д а р д ы ц к о р ш а у ы н д а т ұ р ғ а н д ы ғ ы -<br />

н а т . б . ж а ғ д а й л а р ғ а б а й л а н ы с т ы . Э л е к т р т е р і с т і к ш к а л а с ы н ы ц<br />

с а н д ы к е с е п т е у л е р ж ү р г і з у г е м ү м к і н д і к б е р м е и т і н і н ё к а р а м а с т а н ,<br />

х и м и к т е р о н ы х и м и я л ы к б а й л а н ы с т ы ң к а н ш а л ы к т ы и о н д ы қ б о л а ­<br />

т ы н ы н к ү н і б ұ р ы н б о л ж а м д а у ү ш і н ж и і к о л д а н а д ы .<br />

Валенттік. Х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і ц а с а м а ц ы з д ы к а с и е т -<br />

т е р і н і ц б і р і — в а л е н т т і г і . В а л е н т т і к д е п б і р э л е м е н т т і ц<br />

а т о м ы н ы ц б а с к а э л е м е н т т і ң а т о м ы н ы ң б е л г і л і<br />

б і р с а н ы н к о с ы п а л у к а б і л е т і н а й т а д ы .<br />

А л ғ а ш к ы к е з д е р д е э л е м е н т т і ц в а л е н т т і г і н с у т е к ( + 1 ) , 'к е й і н<br />

о т т е к ( — 2 ) б о й ы н ш а а н ы к т а д ы . Д е м е к , э л е м е н т т і ц а т о м ы н ы ц<br />

в а л е н т т і г і н о л а р ғ а к а н ш а с у т е к к е о т т е к а т о м д а р ы к о с ы л а а л а -<br />

т ы н ы н а с а й б і л д і . А т о м к ұ р ы л ы с ы ж а й л ы і л і м д а м и к е л е в а л е н т т і к<br />

о ц ж э н е т е р і с д е п б ѳ л і н е т і н б о л д ы . О л ү ш і н б е р і л г е н а т о м э л е к т р о н<br />

к о с ы п а л ғ а н д ы ғ ы н н е б е р і п ж і б е р г е н д і г і н б і л у к а ж е т .<br />

Э л е м е н т т і ц а т о м д а р ы х и м и я л ы к п р о ц е с к е к а т ы с к а н д а ғ а н а<br />

в а л е н т т і к б і л і н е д і . Э р т ү р л і ж а ғ д а й л а р ғ а б а й л а н ы с т ы б і р э л е м е н т ­<br />

е н а т о м д а р ы э р к и л ы в а л е н т т і к т е р і б а р к о с ы л ы с т а р т ү з е а л а д ы .<br />

М э с е л е н , т и т а н м е н х л о р ѳ з а р а , м ы н а д а й к о с ы л ы с т а р б е р е д і :<br />

Т і С Ь , Т І С І з , Т І С І 4- М ұ н д а ғ ы т и т а н н ы ң в а л е н т т і к т е р і + 2 , + 3 , + 4 .<br />

Д е м е к , Т і а у ы с п а л ы в а л е н т т і к к ө р с е т е д і .<br />

Э р э л е м е н т т і ц к ө р с е т е а л а т ы н е ц ж о ғ а р ы м а к с и м а л ь о ң в а л е н т -<br />

т і к т е р і б а р е к е н д і г і б е л г і л і . М і н е э л е м е н т т і с и п а т т а й т ы н о с ы е ц<br />

ж о ғ а р ы в а л е н т т і к м ә н д е р і п е р и о д т ы т ү р д е ө з г е р е д і . П е р и о д б о й ы н ­<br />

ш а а л с а қ э л е м е н т т е р д і ц в а л е н т т і г і о н ы ц т о б ы н ы ц н ө м і р і н е с а й<br />

1 - д е н 8 - г е д е й і н ө с і п , к а й т а қ а й т а л а н ы п о т ы р у ғ а т и і с т і . Б і р а қ<br />

і с ж ү з і н д е в а л е н т т і к м ә н д е р і I I , I I I п е р и о д т а р д а 1 - д е н 5 - к е д е й і н ,<br />

105

н е 1 - д е н 7 - г е д е й і н ѳ с е д і . Ү л к е н п е р и о д т а р д а б ір п е р и о д і ш і н д е<br />

о н ы ң м ә н д е р і е к і р е т ө с е д і : а л ғ а ш к ы д а 1 - д е н 7 н е 8 - г е д е й і н а р т ы п<br />

б а р ы п , к ү р т к е м і п , к а й т а 1 - д е н б а с т а п ѳ с е д і . С о н д ы к т а н , э л е м е н т -<br />

т е р д і ң в а л е н т т і л і к т е р і н і ң ө з г е р у і э р п е р и о д ү ш і н к ү р д е л і ф у н к ц и я<br />

б о л ы п е с е п т е л і н е д і . О ғ а н э р п е р и о д т а ж а л п ы з а ң д ы л ы қ қ а б а ғ ы н -<br />

б а й т ы н э л е м е н т т е р д і ц б о л у ы д а к у ә ( 1 8 - к е с т е ) . М ұ н д а л а н т а н о и д ­<br />

т а р м е н а к т и н о и д т а р е с е п к е а л ы н б а ғ а н . В а л е н т т і к м ә н д е р і н і ц<br />

ж а л п ы з а ц д ы л ы к к а б а ғ ы н б а у с ы р ы к е л е с і т а р а у л а р д а б а я н д а -<br />

л а д ы .<br />

18-к е с те<br />

Элементтердің еч жоғары он валенттіктерінін топ нөмірімен<br />

сай келмеуі<br />

П ер и о д ­<br />

т а р<br />

2 4 5 6<br />

К естедегі<br />

6 7 8 8 8 1 7 8 8 8 1 8 8 8 1 1 7 8<br />

валентті<br />

гі<br />

Ш ын<br />

вален т-<br />

тігі 2 1 6 4 4 3 5 4 6 4 3 8 6 6 3 5 4<br />

Э лем ен т­<br />

тер<br />

0 Ғ Ғе Со Ni C u B r K r Ph P d A g Xe Ir P t Au At Rn<br />

Екіншілей және іштей периодтықтар. П е р и о д т ы<br />

қ а с и е т т е р д і<br />

к а р а с т ы р ғ а н д а э л е м е н т т е р д і ц ( о л а р д ы ң к о с ы л ы с т а р ы н ы ц ) б а р -<br />

л ы к к а с и е т т . е р і д е р л і к т о п ш а б о й ы н ш а а л ғ а н д а б і р к е л к і м о н о т о н д ы<br />

( Ц - И г + І з + І ^ э В<br />

22-сурет. IV топ элем енттерінің<br />

атом дары ны н. иондану энергиясы н ы н<br />

к осы нды сы ны ң реттік нѳмірге<br />

тәуелділігі<br />

ө з г е р е д і д е п о й л а у ғ а б о л м а й ­<br />

д ы . О ғ а н т ө р т і н ш і т о п т ы ц<br />

э л е м е н т т е р і н і ц а л ғ а ш қ ы 4<br />

э л е к т р о н ы н б ө л і п а л у ғ а ж ұ м -<br />

с а л а т ы н и о н д а н у э н е р г и я с ы -<br />

н ы ц ө з г е р у з а ц д ы л ы ғ ы<br />

м ы с а л б о л а а л а д ы ( 2 2 - с у ­<br />

р е т ) . Д и а г р а м м а д а н С , S i ,<br />

T i , Z r , H f с а й н ү к т е л е р д і<br />

ѳ з а р а к о с к а н д а б і р к е л к і<br />

ѳ з г е р е т і н с ы з ы к ш ы ғ а т ы н ы н ,<br />

а л С , S i , G e , S n , P b с а й<br />

н ү к т е л е р е к і н ш і б і р к е л к і<br />

ө з г е р м е й т і н к и с ы к б е р е т і н і н<br />

к ө р е м і з . С о ң ғ ы к и с ы к б о й ы н ­<br />

ш а S n а т о м ы н ы ц и о н д а н у<br />

э н е р г и я с ы н G e м е н P b и о н ­<br />

д а н у э н е р г и я с ы м ә н д е р і н і ң<br />

а р и ф м е т и к а л ы қ о р т а с ы р е -<br />

т і н д е т а б у м ү м к і н е м е с .<br />

106

Т о п ш а б о й ы н ш а а л ғ а н д а к а с и е т т е р д і н , о с ы н д а й б і р к е л к і ө з г е р -<br />

м е у і н б а с к а д а к ө п т е г е н л а р а м е т р л е р д е н к ө р у г е б о л а д ы . О н ы<br />

е к і н ш і л е й п е р и о д т ы к д е п а т а й д ы . Е к і н ш і л е й п е р и о д т ы к т ы<br />

а л ғ а ш р е т Е . И . Б и р о н ( Р о с с и я ) 1 9 1 5 ж ы л ы б а й к а ғ а н .<br />

Е к і н ш і л е й п е р и о д т ы л ы қ к ұ б ы л ы с ы н ы ң с ы р ы н с о в е т х и м и г і<br />

C . А . Щ у к а р е в т ү с і н д і р д і ( 1 9 4 0 ж ) . Б ұ л к ұ б ы л ы с э л е м е н т т е р д і ң<br />

а т о м д а р ы н д а d ж ә н е f к а т п а р л а р ы н ы н , к а л ы п т а с у ы м е н , с о ғ а н<br />

о р а й с ы р т к ы s ж э н е р — э л е к т р о н д а р д ь щ я д р о м е н б а й л а н ы с ы н ы н ,<br />

к ү ш е ю і н е н б а р ы п ш ы ғ а д ы ( э к р а н д а у м е н я д р о ғ а ө т у д і к а р а ) .<br />

М ұ н д а й б а й л а н ы с т ы ң к ү ш е ю і н і ң е ң м о л ы s — э л е к т р о н д а р ғ а ,<br />

о д а н с о н , р — э л е к т р о н д а р ғ а , с о ң ы н д а б а р ы п d — э л е к т р о н д а р ғ а<br />

с а й к е л е д і . О с ы ғ а н б а й л а н ы с т ы е к і н ш і л е й п е р и о д т ы л ы к н е г і з г і<br />

т о п ш а л а р д ь щ в а л е н т т і г і с о л т о п н ө м і р і н е т е н н е ж у ы к б о л ы п<br />

к е л е т і н к о с ы л ы с т а р ы н ы ң к а с и е т т е р і н д е а н ы ғ ы р а к б а й к а л а д ы .<br />

І ш т е й п е р и о д т ы к ө з і н і ң а т ы а й т ы п т ұ р ғ а н д а й к а -<br />

с и е т т і ң б і р п е р и о д і ш і н д е г і б і р н е ш е п е р и о д т ы ө з г е р у і н к ө р с е т е д і .<br />

О л ә с і р е с е л а н т а н о и д т а р м е н а к т и н о и д т а р д а а й к ы н б а й к а л а д ы .<br />

М ы с а л ы , в а л е н т т і к м ә н д е р і н і ң к а й т а л а н ы п к е л у і о л а р д ы н , f —<br />

о р б и т а л ь д а р ы н ы ң Х у н д е р е ж е с і н е с а й а л д ы м е н э л е к т р о н д а р ғ а<br />

ж а р т ы л а й т о л ы п , с о ң ы н а н т ү г е л д е й ж ұ п т а с у ы н а т ә у е л д і . І ш т е й<br />

п е р и о д т ы л ы р ж ә н е d — э л е м е н т т е р г е д е т ә н з а ң д ы л ы к .<br />

§ 12. П Е Р И О Д Т Ы Қ З А Ц Н Ы Ң М А Н .Ы ЗЫ<br />

П е р и о д т ы к з а ң — т а б и ғ а т т ь щ н е г і з г і з а ң д а р ы н ь щ б і р і . С о н ­<br />

д ы к т а н д а Ф . Э н г е л ь с Д . И . М е н д е л е е в т і н , п е р и о д т ы к з а ң д ы<br />

а ш у ы н « ғ ы л ы м и е р л і к к е » т е ң е г е н . Б і з д е р м е к т е п к а б ы р ғ а с ы н а н<br />

б і л е т і н б ұ л ұ л ы з а ң ә р и н е о п - о ң а й а ш ы л а к о й ғ а н ж о к . М е н д е л е е в<br />

ө з і н і ң п е р и о д т ы к с и с т е м а с ы н ж а с а р д а н е б а р ы 6 3 э л е м е н т б е л г і л і<br />

б о л а т ы н ж э н е о л а р д ы н , к ѳ б і с і н і н , б а с т ы с и п а т т а м а л а р ы — а т о м д ы к<br />

м а с с а л а р ы м е н в а л е н т т і к т е р і н і н , м ә н д е р і д э л а н ы к т а л м а ғ а н е д і .<br />

С о ғ а н к а р а м а с т а н б о л а ш а ғ ы ж ы л д а н ж ы л ғ а а й к ы н д а л ы п , м а ң ы з ы<br />

а р т а т ү с к е н ұ л ы з а н д ы М е н д е л е е в т і н , д ү н и е г е ^ е л т і р у і а с к а н<br />

к ө р е г е н д і к е д і .<br />

М е н д е л е е в т і ң б ү л ж ү м ы с ы н ы ң ф и л о с о ф и я л ы к м а ң ы з ы з о р ,<br />

м ұ н д а с а н ( а т о м д ы к м а с с а ) ө з г е р г е н н е н с а п а н ы ң ( к а с и е т )<br />

ө з г е р е т і н д і г і , х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і ң к а р а м а - к а р с ы к а с и е т т е р і -<br />

н і ң б і р і г у і с и я к т ы і р і ф и л о с о ф и я л ы к м ә с е л е л е р к ө т е р і л е д і .<br />

М е н д е л е е в ө з і н і н , ғ ы л ы м и - з е р т т е у і с і н д е , с а н а л ы т ү р д е б о л м а с а<br />

д а д и а л е к т и к а ә д і с і н к о л д а н д ы , с о н д ы к т а н о н ы ң а ш қ а н ж а ң а л ы -<br />

ғ ы н ы ң ғ ы л ы м и к о р ы т ы н д ы с ы н ы ң т е к х и м и я м е н ф и з и к а д а е м е с ,<br />

ж а л п ы ж а р а т ы л ы с т а н у ғ ы л ы м д а р ы м е н ф и л о с о ф и я д а ғ ы м а ң ы з ы<br />

з о р .<br />

М е н д е л е е в ө з і н і ң ғ ы л ы м и ж ұ м ы с т а р ы н д а м а т е р и а л и с т і к т ұ р -<br />

ғ ы д а б о л ғ а н . М е н д е л е е в т і н , з а ц ы д а , с и с т е м а с ы д а м а т е р н я н ы ,<br />

а т о м д ы б а р д е п о б ъ е к т и в т і к р е а л д ы к д е п т а н у д а н ш ы ғ а д ы . А т о м ­<br />

н ы й , м а с с а с ы - м а т е р и а л ы к т ы ң м а ң ы з д ы б е л г і с і — э л е м е н т т е р д і ң<br />

к а с и е т т е р і н ж ү й е л е у д і н , н е г і з і е т і п а л ы н ғ а н .<br />

1Л7

П е р и о д т ы қ с и с т е м а — п е р и о д т ы к з а н н ы ң г р а ф и к т і к к ө р і н і с і<br />

б о л ғ а н д ы қ т а н ө з а р а т ы ғ ы з б а й л а н ы с т ы , б і р і н - б і р і т о л ы қ т ы р а<br />

т ү с е д і . Е к е у і д е х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і м а т е р и я д а м у ы н ы н ,<br />

б і р с а т ы с ы д е п к а р а п , о л а р д ы н , а р а с ы н д а ғ ы т а б и ғ и б а й л а н ы с т ы<br />

а ш ы п , з а ң д ы л ы к т а р ы н т а б а д ы .<br />

П е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң ж ә р д е м і м е н ж е р ш а р ы н д а ж ә н е о р г а -<br />

н и з м д е р д е х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і ң т а р а л у ы а н ы к т а л у д а .<br />

П е р и о д т ы к з а ң б о л м а с а э л е м е н т т е р д і ң а ю м д а р ы н ы ң к ұ р ы -<br />

л ы с ы н ж е т е б і л у м ү м к і н б о л м а с е д і . О с ы з а ң н ы ң к е м е г і м е н т а б и -<br />

ғ а т т ы ң а с а б і р к ү р д е л і с ы р ы — а т о м н ы н , і ш к і д ү н и е с і а й к ы н д а л д ы .<br />

П е р и о д т ы к з а н т е о р и я м е н п р а к т и к а ү ш і н м а ң ы з ы ү л к е н ж а й<br />

ж ә н е к ү р д е л і з а т т а р д ы н , ф и з и к а л ы к , х и м и я л ы к к а с и е т т е р і н і ң<br />

д ұ р ы с - б ұ р ы с т ы ғ ы н б а ғ а л а у ғ а м ү м к і н д і к б е р д і . Т і п т і , о л а т о м м е н<br />

м о л е к у л а н ы ң э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы м ы н ы ң н е г і з і н д е б о л ж а п н е<br />

т е о р и я л ы к ж о л м е н е с е п т е п т а б у ғ а б о л м а й т ы н к ө п т е г е н к а с и е т т е р д і<br />

д ә л а н ы к т а у ғ а ж о л а ш т ы .<br />

Д . И . М е н д е л е е в т і ң п е р и о д т ы к з а ң ы х и м и я д а б о л а т ы н с а н<br />

а л у а н п р о ц е с т е р м е н к ұ б ы л ы с т а р д ы с и п а т т а у д а б і р д е н - б і р<br />

б ұ л ж ы м а й т ы н , ә р і к е ң к е л е м д е к а м т и т ы н з а ң . С о н д ы к т а н<br />

х и м и я ғ ы л ы м ы н д а д ү н и е г е к е л е т і н к ө п т е г е н ж а ң а л ы к т а р д ы ң ө м і р -<br />

ш е ң д і г і о л а р д ы ң з а ң ғ а к а н ш а л ы к т ы с а й к е л і п т ұ р ғ а н д ы ғ ы м е н<br />

а н ы к т а л а д ы д а , б а ғ а л а н а д ы .<br />

П е р и о д т ы к з а н , ж э н е п е р и о д т ы к с и с т е м а н ы ң ж ә р д е м і м е н<br />

ж а ң а х и м и я л ы к к о с ы л ы с т а р с и н т е з д е л е д і , а р н а й ы к а ж е т т і к а с и е т і<br />

б а р к ұ й м а л а р ж а с а л а д ы , п о л и м е р л е р а л ы н а д ы . К е й і н г і ж ы л д а р д а<br />

а ш ы л ғ а н ж а ң а э л е м е н т т е р д і ң ж э н е о л а р д ы н , к о с ы л ы с т а р ы н ы ң<br />

к а с и е т т е р і , р а д и о а к т и в т і к ү ғ ы м ы н ы ң д а м у ы , и з о т о п и я , т . т .<br />

б ә р і д е п е р и о д т ы к з а ң ғ а б а ғ ы н ы п о н ы б а й ы т а т ү с т і . М е н д е л е е в т і ң<br />

к е р е г е н д і к п е н а й т к а н « . . . к е л е ш е к п е р и о д т ы к з а ң д ы б ұ з б а й т е к<br />

ә р і к а р а й ж а ң а л а й д а м ы т а т ү с е д і » д е г е н с ә з д е р і н б ү г і н г і ө м і р<br />

ш ы н д ы ғ ы р а с к а ш ы ғ а р ы п о т ы р .<br />

П е р и о д т ы к з а ң х и м и я ғ ы л ы м ы н д а а ш ы л ғ а н ж ә н е б о л а ш а к т а<br />

а ш ы л а т ы н ш е к с і з м ә л і м е т т е р д і б і р ж ү й е г е к е л т і р е т і н , ә р і о л а р д ы ң<br />

б а с ы н б і р і к т і р е т і н т о л ы п ж а т к а н з а н д ы л ы к т а р м е н т о п ш ы л а у л а р -<br />

д ы т у д ы р а т ы н б і р д е н - б і р н е г і з д е д і к . Б і р а к , о н ы ң м а ң ы з ы б ір<br />

х и м и я ғ ы л ы м ы м е н ш е к т е л м е й д і , о л б ү к і л т а б и ғ а т т ы ң , т а б и ғ и<br />

ғ ы л ы м д а р д ы ң о р т а к з а ң ы . Б ұ ғ а н ә й г і л і ф и з и к Н . Б о р д ы ң п е р и о д ­<br />

т ы к з а ң « . . . х и м и я , ф и з и к а , м и н е р а л о г и я , т е х н и к а с а л а л а р ы н -<br />

д а ғ ы з е р т т е у л е р д і ң ж о л к ө р с е т е т і н ж ұ л д ы з ы » д е г е н ә д і л б а ғ а с ы<br />

к у ә . Ш ы н ы н д а д а п е р и о д т ы к з а ң м е н п е р и о д т ы к с и с т е м а г е о л о ­<br />

г и я , г е о х и м и я , я д р о л ы к ф и з и к а , а с т р о ф и з и к а , м е т а л л о г е н и я , к о с ­<br />

м о г о н и я т ә р і з д і ғ ы л ы м с а л а л а р ы н ы ң д а м у ы н а ү л к е н э с е р е т т і ,<br />

к ө п т е г е н т а б ы с т а р ғ а к о л ж е т к і з д і . С ѳ й т і п п е р и о д т ы к з а ң ғ ы л ы м д ы<br />

ү н е м і б а й ы т ы п , т о л ы к т ы р ы п о т ы р а т ы н т а б и ғ а т т ы ң а с а м а ң ы з д ы<br />

з а н д а р ы н ы ң б і р і н е а й н а л д ы .<br />

Қ о р ы т а а й т к а н д а , п е р и о д т ы к з а ң у а к ы т ѳ т к е н с а й ы н к ү н д ы л ы -<br />

ғ ы а р т ы п , а д а м з а т и г і л і г і н е к ы з м е т е т е б е р м е к .<br />

108

I V т а р а у<br />

Х И М И Я Л Ы Қ Б А Й Л А Н Ы С<br />

§ I. Х И М И Я Л Ы К , Б А Й Л А Н Ы С ТУ Р А Л Ы Ұ Ғ Ы М Н Ы Ң Д А М У Ы<br />

I Х и м и я л ы к б а й л а н ы с т ы ң т а б и ғ а т ы — х и м и я н ы ң е ң н е г і з г і<br />

м ә с е л е л е р і н і ң б і р і . М ұ н д а ғ ы н е г і з г і с ұ р а к н е с е б е п т е н а т о м д а р<br />

б і р і г і п м о л е к у л а т ү з е д і А т о м д а р д ы б а й л . а н ы с т ы р а т ы н к ү ш т і ң<br />

т а б и ғ а т ы к а н д а й <br />

1 8 5 2 ж ы л ы а ғ ы л ш ы н ғ ы л ы м ы Ф р а н к л ' а н д х и м и я ғ а а т о м д ы л ы к<br />

д е г е н т ү с і н і к е н г і з д і . К ө п к е ш і к п е й б ұ л т ү с і н і к в а л е н т т і к д е п<br />

а т а л д ы ( I I т а р а у д ы к а р а ) . Х и м и я ғ а в а л е н т т і к т у р а л ы ұ ғ ы м н ы ц<br />

е н у і х и м и я н ы ц а р ы к а р а й д а м у ы н а ү л к е н ә с е р і н т и г і з д і .<br />

1 8 6 1 ж ы л ы о р ы с т ы ң ұ л ы ғ а л ы м ы A . Н . Б у т л е р о в з а т т а р д ы н ,<br />

х и м и я л ы к к ұ р ы л ы с т е о р и я с ы н ү с ы н д ы . Х и м и я л ы к<br />

к ү р ы л ы с т е о р и я с ы о р г а н и к а л ы к х и м и я к у р с ы н д а к а р а с т ы р ы л а д ы .<br />

Б і з б ұ л т е о р и я н ы ң н е г і з г і к а ғ и д а л а р ы н а ғ а н а т о к т а л ы п ө т е м і з .<br />

1. Қ а й з а т т ы н , б о л с ы н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы а т о м д а р б і р і м е н -<br />

б і р і б е л г і л і р е т п е н к о с ы л ы с к а н .<br />

2 . М о л е к у л а н ы ң к ұ р а м ы н д а ғ ы а т о м д а р ө з д і - ө з і т і к е л е й н е<br />

б о л м а с а б а с к а а т о м а р к ы л ы к о с ы л ы с с а д а б і р і н е - б і р і э с е р е т е д і .<br />

3 . З а т т ы н , к а с и е т і м о л е к у л а д а ғ ы а т о м д а р д ы ц к о с ы л ы с у р е т і н е<br />

ж ә н е о л а р д ы ң б і р і н е - б і р і н і ң ә с е р і н е , я ғ н и « х и м и я л ы к к ұ р ы л ы с ы -<br />

н а » т ә у е л д і .<br />

4 . З а т т ы ц х и м и я л ы к к а с и е т т е р і н е с ү й е н е о т ы р ы п , о н ы ң м о л е ­<br />

к у л а с ы н ы н , к ұ р ы л ы с ы н а н ы к т а у ғ а б о л а д ы , к е р і с і н ш е , ф о р м у л а с ы<br />

б о й ы н ш а о н ы н , қ а с и е т т е р і н б о л ж а у ғ а б о л а д ы .<br />

Б у т л е р о в т ы ц к ұ р ы л ы с т е о р и я с ы х и м и я л ы к к о с ы л ы с т а р д ы ң<br />

с а н т ү р л і л і г і н ж э н е и з о м е р и я к ұ б ы л ы с т а р ы н т ү с і н д і р і п , м о л е к у -<br />

л а н ы ң к ұ р ы л ы с ы н а н ы к т а у д ы ц н а к т ы ж о л д а р ы н к ө р с е т т і . Б ұ л<br />

т е о р и я м о л е к у л а н ы ң қ ұ р ы л ы с ы т у р а л ы і л і м н і ң н е г і з і б о л ы п<br />

т а б ь і л а д ы .<br />

Б у т л е р о в т ы ң к ұ р ы л ы с т е о р и я с ы н ә р м е н к а р а й Г о л л а н д и я<br />

ғ а л ы м ы В а н т - Г о ф ф п е н Ф р а н ц и я ғ а л ы м ы Л е Б е л ь д а м ы т т ы .<br />

О л а р 1 8 7 4 Ж ы л ы к ө м і р т е к а т о м ы -<br />

н ы ң в а л е н т т і к т е р і т е т р а э д р д і ц<br />

т ө б е л е р і н е б а ғ ы т т а л ғ а н д е г е н б о л -<br />

ж а м а й т т ы . В а н т - Г о ф ф п е н Л е<br />

Б е л ь п і к і р і б о й ы н ш а , е г е р к ө м і р т е к<br />

а т о м ы н т е т р а э д р д і ц ц е н т р і н д е<br />

о р н а л а с к а н д е п е с е п т е с е , о н ы ң<br />

в а л е н т т і к т е р і т е т р а э д р д і ң т ө б е л е -<br />

р і н е к а р а й б а ғ ы т т а л ы п , б і р і м е н -<br />

б і р і 1 0 9 , 5 ° б ұ р ы ш ж а с а п т ү р а д ы<br />

( 2 3 - с у р е т ) .<br />

К е й і н і р е к о р г а н и к а л ы к м о л е ­<br />

к у л а л а р д ы ц к ұ р ы л ы с ы ф и з и к а л ы к<br />

ә д і с т е р м е н з е р т т е л і п , В а н т - Г о ф ф<br />

п е н Л е Б е л ь п о с т у л а т ы н ы ц д ұ -<br />

р ы с т ы ғ ы а й к ы н д а л д ы . С о н ы м е н ,<br />

109

XIX ғасырдың аяғында валенттік күштерінің белгілі бір бағыты<br />

болатыны ашылды.<br />

Бутлеров пен Вант-Гофф, Ле Бель еңбектері заттар молекуласынын.<br />

құрылысын танып білуге үлкен көмегін тигізді. Бірақ<br />

осыған қарамастан XIX ғасырда атомдардың молекулаға бірігу<br />

себебі және валенттіктің мазмұны әлі де белгісіз болып кала<br />

берді. Бұл сұрақтарға жауап тек біздіц ғасырымызда атом<br />

қүрылысы анықталғаннан кейін барып табылды. Қазіргі кездегі<br />

ұғымдар бойынша химиялык байланыс атомдардың сырткы<br />

электрондык каба.ттарының әсерлесуі нәтижесінде пайда болады<br />

демек, атомдарды байланыстыратын күштердің электрлік табиғаты_-6<br />

ар деп есептеледі.<br />

(Химиялык байланыстыц үш түрі бар: коваленттік, иондық<br />

жэне металдык байланыс. Бұлардың ішіндегі ең жиі кездесетіні<br />

және ең негізгісі — коваленттік байланыс. /'<br />

Коваленттік байланыс. 1916 жылы американ ғалымы Льюис<br />

химиялық байланыстың электрондык теориясын ұсынды. Бұл<br />

теория бойынша екі атом бір-бірімен екеуіне де ортақ электрон<br />

жұбы (қосағы) аркылы байланысады. Льюис теориясы кысқаша<br />

былай тұжырымдалады.<br />

1. Сыртқы кабатында 2 немесе 8 электроны бар инертті газдар<br />

химиялык жағынан ѳте инертті демек, мұндай газдардың электрондык<br />

қабаты өте тұракты. Атомдар молекула кұрып біріккенде<br />

ортақ электрон қосағын түзу арқылы өздерінің сыртқы қабаттарын<br />

инертті газдардікіндей етуге тырысады.<br />

2. Химиялык байланыс әсерлесуші атомдардың екеуіне де<br />

ортак электрон жұбы аркылы жасалады. Бір электрон жұбын<br />

түзу үшІн эр атом бір-бір электронная жұмсайды.<br />

Бір не болмаса бірнеше электрон жұптары арқылы түзілетін<br />

химиялык байланыс ковал енттік байланыс деп<br />

аталады.<br />

Хлор жэне азот молекулаларынын түзілуін карастырайык.<br />

Атомнын, сырткы кабатындағы эр электронды бір нүктемен белгілеп,<br />

хлор жэне азот молекулаларының түзілуін мынадай схема<br />

түрінде кѳрсетуге болады.<br />

Хлор атомыньщ сырткы кабатында жеті электрон бар. Хлор<br />

молекуласы түзілгенде эр атом бір электроннан беріп, ортак<br />

бір электрон жұбы түзіледі. Сѳйтіп, молекуладагы эр атомныц<br />

сырткы кабаты инертті газдардікіндей оттекке (сегіз электрондык<br />

кабатка) айналады. Азот молекуласы түзілгенде үш ортак<br />

электрон косағы пайда болып, молекула кұрамындағы эрбір<br />

п о

азот атомынын, сыртқы кабаты сегіз электрондык кабатка<br />

айналады.<br />

Төменгі схемада Льюис теориясы бойынша су, аммиак жэне<br />

метан молекулаларының кұрылыстары келтірілген.<br />

( н<br />

Су молекуласындағы оттек атомы сегіз электрондык қабатпен,<br />

ал сутек атомдары инертті газ гелий атомы тэрізді екі<br />

электрондык қабатпен коршалған. Аммиак жэне метан молекулаларының<br />

құрамындағы сутек атомдары да екі электрондык<br />

қабатпен қоршалған.<br />

Оттек — екі валентті элемент, ортак электрон жұбын түзуге<br />

екі электронын жұмсайды. Сутек — бір валентті элемент, ортак<br />

электрон жұбын түзуге бір электрон жұмсайды. Демек, Льюис<br />

теориясы бойынша атомнын валенттігі ортак электрон жүп түзуге<br />

берген электрон санымен аныкталады.<br />

Льюис теориясы жарык кѳрген кезде электронный, толкындык<br />

қасиеттері элі белгісіз болатын. Электронный, екі жактылығы<br />

кванттык механикада ескеріледі. Сондыктан химиялык байланыстыц<br />

қазіргі кездегі теориясы кванттық механикаға негізделген,<br />

олар валенттік теориясы деп те аталады.<br />

Кез келген валенттілік теориясы мынадай мәселелерді түсіндіре<br />

білуі кажет:<br />

1. Не себептен атомдар молекула түзеді Атомдарды байланыстыратын<br />

күштердің табиғаты қандай<br />

2. Неліктен атомдар белгілі бір қатынас бойынша ғана<br />

қосылысады Мысалы, көміртек пен сутек СН4 молекуласын<br />

түзіп, ал СН5 не болмаса СН6 деген молекулаларды түзбейді<br />

Бұл сұракты басқаша былай коюга да болады: валенттік күштерінің<br />

қанығу себебі неде<br />

3. Молекуланың кецістіктегі пішіні кандай Мысалы, не себептен<br />

СО2 молекуласыныц құрылысы түзу сызыкты, ал Н2О молекуласыныц<br />

құрылысы бұрышты болып келеді<br />

Льюис теориясы аталған мәселелерді толык түсіндіре алмады.<br />

Бұл сүрақтар кванттык механика пайда болғаннан кейін барып<br />

шешілді. Қазіргі кезде коваленттік байланысты кванттык механика<br />

тұргысынан қарастыратын екі әдіс (теория) бар: валенттік<br />

байланыс (ВБ) жэне молекулалык орбитальдар<br />

(МО) ә д і с т е р і. Валенттік байланыс теориясын 1927<br />

жылы неміс ғалымдары Гайтлер мен Лондан ұсынып, одан әрі<br />

1930 жылдары американ ғалымдары Слэтар мен Полинг дамытты.<br />

Молекулалык орбитальдар әдісін ұсынып және оны дамытуда<br />

Гунд (Германия) пен Маликен (АҚШ) ецбектерінің мәні үлкен<br />

болды.<br />

ill

В а л е н т т і к б а й л а н ы с ә д і с і м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р ә д і с і н е<br />

к а р а ғ а н д а о к ы п ү й р е н у г е ж е ң і л д е у . С о л с е б е п т е н б і з в а л е н т т і к<br />

б а й л а н ы с ә д і с і н е к е ң і н е н т о қ т а л а м ы з .<br />

Молекуладағы потенциалдық энергияның өзгеруі. В а л е н т т і к<br />

б а й л а н ы с ә д і с і м е н т а н ы с п а с т а н б ұ р ы н с у т е к а т о м д а р ы<br />

м о л е к у л а<br />

қ ұ р а п , қ о с ы л ы с к а н д а э н е р г и я н ы ң қ а л а й ө з г е р е т і н і н қ а р а с т ы -<br />

р а й ы қ . Б і р і н е н - б і р і ө т е а л ш а қ ж а т қ а н с у т е к а т о м д а р ы ө з а р а ә с е р -<br />

л е с п е й д і д е м е к , м ұ н д а й ж ү й е н і н т о л ы қ э н е р г и я с ы ж е к е а т о м д а р -<br />

д ы қ э н е р г и я л а р ы н ы ң қ о с ы н д ы с ы н а т е ң б о л а д ы ( Е толык = Е Н а 4 -<br />

+ Е Нб) . М ұ н д а ғ ы Е толык — ж ү й е н і ң т о л ы к э н е р г и я с ы , Е На<br />

ж ә н е Е Нб — На ж ә н е Нб а т о м д а р ы н ы ң э н е р г и я л а р ы ( 2 5 - с у р е т ) .<br />

Е н д і а т о м д а р б і р і н е - б і р і ж а қ ы н д а с к а н д а о л а р д ы ң э н е р г и я с ы<br />

б а с т а п қ ы э н е р г и я м е н с а л ы с т ы р ғ а н д а қ а л а й ө з г е р е т і н і н қ а р а с т ы -<br />

р а й ы қ . Б ұ л ө з г е р і с т е р д і г р а ф и к т ү р і н д е ө р н е к т е г е н қ о л а й л ы . О л<br />

ү ш і н о р д и н а т а л а р о с і н і ң б о й ы н а э н е р г и я н ы ң м ә н д е р і н , а л а б ц и с -<br />

с а л а р о с і н і ң б о й ы н а ж а қ ы н д а с у ш ы а т о м д а р д ы ң я д р о л а р ы н ы ң<br />

а р а қ а ш ы қ т ы ғ ы н с а л а м ы з . 2 4 - с у р е т т е с у т е к м о л е к у л а с ы н ы н п о т е н -<br />

ц и а л д ы қ э н е р г и я с ы н ы н , қ и с ы ғ ы к е л т і р і л г е н . Э н е р г и я н ы ң н ө л д і к<br />

м ә н і е с е б і н е ө з а р а ә с е р л е с п е й т і н , б і р і н е н - б і р і а л ш а қ ж а т қ а н<br />

с у т е к а т о м д а р ы н ы н э н е р г и я с ы а л ы н ғ а н , я ғ н и Е На + Е Нб ш а р т т ы<br />

т ү р д е н ө л г е б а л а н ғ а н . Э н е р г и я н ы н о н м ә н д е р і а т о м д а р д ы ң ө з а р а<br />

т е б і с е т і н і н , а л т е р і с м ә н д е р і а т о м д а р д ы н ө з а р а т а р т ы л ы с а т ы -<br />

н ы н к ө р с е т е д і .<br />

С у т е к а т о м д а р ы ж а к ы н д а й т ү с і п , б е л г і л і б і р а р а л ы қ қ а к е л -<br />

г е н д е б і р і н е - б і р і т а р т ы л ы с а б а с т а й д ы . С о н ы ң с а л д а р ы н а н , с и с т е -<br />

м а н ь щ э н е р г и я с ы б е л г і л і б і р Е 0 м ә н і н е д е й і н т ө м е н д е й д і . А т о м д а р -<br />

д ы ә р м е н қ а р а й ж а қ ы н д а с т ы р а т ы н б о л с а қ , т е б і с у к ү ш т е р і т а р -<br />

т ы л ы с у к ү ш т е р і н е н б а с ы м б о л ы п , ж ү й е н і н п о т е н ц и а л д ы к<br />

э н е р г и я с ы к ү р т ө с е б а с т а й д ы . Д е м е к , ж ү й е н і н п о т е н ц и а л д ы қ<br />

э н е р г и я с ы н ы н я д р о л а р а р а қ а ш ы қ т ы ғ ы н а т ә у е л д і л і г і н с и п а т т а й -<br />

т ы н к и с ы қ т а м и н и м у м ш ы ғ а д ы . М и н и м у м ж е к е а т о м д а р ғ а к а р а -<br />

р а н д а э н е р г и я с ы а з а й ғ а н т ұ р а қ т ы ж ү й е с у т е к м о л е к у л а с ы н ы н<br />

♦Е<br />

т ү з і л г е н і н к ө р с е т е д і . М и н и м у м г е с ә й к е с<br />

к е л е т і н э н е р г и я н ы н а б с о л ю т ш а м а с ы<br />

( Е о) м о л е к у л а н ы қ а й т а д а н а т о м д а р ғ а<br />

ы д ы р а т у ү ш і н ж ұ м с а л а т ы н э н е р г и я н ы ң<br />

м ө л ш е р і н , я ғ н и т ү з і л г е н б а й л а н ы с т ы н<br />

э н е р г и я с ы н ы н ш а м а с ы н к ө р с е т е д і .<br />

Е б = I Е о I м ұ н д а ғ ы Е б — х и м и я л ы қ<br />

б а й л а н ы с т ы н э н е р г и я с ы . М и н и м у м г е<br />

24-сурет. М о л ек у ладағы<br />

п о тен ц и ал д ы қ энергиянын,<br />

өзгеруі<br />

1-сутек атомдары ж ақы ндасканда<br />

энергиянын өзгеруі; 2— молекула<br />

түзбейтін атомдар ж ақы ндасканда<br />

байкалаты н энергия өзгерістері<br />

с ә й к е с к е л е т і н а р а к а ш ы қ т ы к ( R 0 )<br />

я д р о л а р д ы ң т е п е - т е ң д і к а р а к а ш ы қ т ы -<br />

ғ ы д е п а т а л а д ы . RQ т ү з і л г е н б а й л а н ы с ­<br />

т ы н ұ з ы н д ы ғ ы н к ө р с е т е д і . С у т е к м о л е ­<br />

к у л а с ы н ы н т ә ж і р и б е ж ү з і н д е а н ы қ т а л -<br />

ғ а н б а й л а н ы с э н е р г и я с ы E g = 4 3 1 , 9<br />

к Д ж / м о л ь , а л б а й л а н ы с ұ з ы н д ы ғ ы<br />

= 0 , 0 7 4 н м .

Молекула түзбейтін екі атом біріне-бір жакындасқанда (мысалы,<br />

гелий атомдары), жүйенің потенциалдық энергиясы<br />

арақашықтық кішірейген сайын үздіксіз өседі (24-суреттегі<br />

2 - қисык).<br />

§ 2. В А Л Е Н Т Т ІК Б А Й Л А Н Ы С Ә Д ІС І<br />

Атомдар молекула түзгенде энергия ұтымы болады демек,<br />

молекула атомдарга Караганда тұрақты жүйе. Мысалы, сутек<br />

атомдары молекулаға біріккенде 431,9 кДж/моль энергия бѳлініп<br />

шығады.<br />

Н + Н = Н2<br />

АН0 = 431,9 кДж/моль<br />

энергия ұтымы не себептен жэне қандай жагдайларда болады*.<br />

Бұл мэселені сутек атомдарынын сутек молекуласын түзуі мысалында<br />

карастырамыз.<br />

Сутек атомынын жалғыз s -электроны бар, Is1 |_tj s -электрон<br />

бұлтының пішіні шар тәрізді. Сутектін екі атомы біріне-бірі<br />

жақындасқанда олардың арасында екі түрлі электростатикалық<br />

күштер туады: тартылу және тебілу күштері (25-сурет). Бір<br />

атомның электрон бұлты екінші атомнын ядросына тартылады.<br />

Біздің мысалымызда На атомыньщ электрон бұлты Нб<br />

атомыньщ ядросына жэне керісінше, Нб атомыньщ электрон бұлты<br />

Ң, атомынын ядросына тартылады. Ң, жэне Нб атомдарынын<br />

ядролары ѳзара тебіседі, дэл осы сияқты олардын электрон<br />

бұлттары да бір-бірін тебеді.<br />

Валенттік байланыс (ВБ) эдісі бойынша сутек атомдары<br />

жақындасқанда тартылысу жэне тебісу күштерінін калай ѳзгеретінін<br />

есептеп, жүйенің потенциалдык энергия қисығын салуға<br />

болады. Бірінші рет мұндай есептеуді 1927 жылы неміс ғалымдары<br />

Гайтлер мен Лондон орындаған. Осындай есептеудің<br />

нэтижесінде мынадай жағдай анықталды. Электрондарының<br />

спиндері қарама-қарсы сутек атомдары жакындасқанда, жүйенің<br />

потенциалдык энергия қисығында минимум "пайда болады<br />

(24-сурет). Бұл жағдай сутек атомдарыныц өзара косылысып,<br />

25-сурет. Сутек атомдарынын эсерлесуі<br />

8-2065 1 13

м о л е к у л а т ү з г е н і н к ө р с е т е д і . Э л е к т р о н д а р ы ң ы ң с п и н д е р і п а р а л ­<br />

л е л ь с у т е к а т о м д а р ы ж а к ы н д а с к а н д а т е б і с у к ү ш т е р і т а р т ы л ы с у<br />

к ү ш т е р і н е н б а с ы м б о л ы п , ж ү й е н і ц п о т е н ц и а л д ы к э н е р г и я с ы<br />

а т о м д а р ж а к ы н д а с қ а н с а й ы н ү р д і к с і з ө с е д і ( 2 4 - с у р е т . 2 - к и с ы қ ) .<br />

Б ү л ж а ғ д а й с п и н д е р і п а р а л л е л ь с у т е к а т о м д а р ы н ы ц м о л е к у л а<br />

к ұ р а п б і р і к п е й т і н і н к ө р с е т е д і .<br />

С о н ы м е н к а т а р о с ы е к і ж а ғ д а й ғ а с ә й к е с я д р о л а р а р а с ы н д а ғ ы<br />

к е ң і с т і к т е г і э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ц т ы ғ ы з д ы қ т а р ы д а е с е п т е л і н г е н .<br />

С п и н д е р і а н т и п а р а л л е л ь а т о м д а р ж а к ы н д а с қ а н д а я д р о л а р а р а ­<br />

с ы н д а г ы к е ц і с т і к т е э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ц т ы ғ ы з д ы ғ ы а р т а д ы , я ғ н и<br />

а т о м д а р д ы ц э л е к т р о н б ұ л т т а р ы ө з а р а б ү р к е с е д і ( 2 5 , а - с у р е т і н<br />

к а р а ) . Э л е к т р о н б ү л т т а р ы н ы ц ө з а р а б ү р к е с у і н е н я д р о л а р а р а ­<br />

с ы н д а г ы к е ц і с т і к т е т ы ғ ы з э л е к т р о н з о н а с ы п а й д а б о л а д ы . О ц<br />

з а р я д т а л ғ а н я д р о л а р о с ы т е р і с з а р я д т ы з о н а ғ а т а р т ы л ы п , т ұ р а қ т ы<br />

ж ү й е с у т е к м о л е к у л а с ы т ү з і л е д і .<br />

Э л е к т р о н д а р ы н ы ц с п и н д е р і п а р а л л е л ь а т о м д а р ж а к ы н д а с -<br />

к а н д а я д р о л а р а р а с ы н д а ғ ы к е ц і с т і к т е г і э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ц т ы ғ ы з -<br />

д ы ғ ы н ө л г е ж у ы к , я ғ н и б ұ л ж а ғ д а й д а ә с е р л е с у ш і а т о м д а р д ы ц<br />

э л е к т р о н б ұ л т т а р ы ө з а р а б ү р к е с п е й к е р і с і н ш е т е б і с е д і ( 2 5 , б - с у -<br />

р е т ) . С о л с е б е п т е н с п и н д е р і п а р а л л е л ь а т о м д а р ж а қ ы н д а с к а н д а<br />

х и м и я л ы к б а й л а н ы с т ү з і л м е й д і .<br />

С о н ы м е н к в а н т т ы қ м е х а н и к а ғ а н е г і з д е л г е н е с е п т е у л е р д і ц<br />

н ә т и ж е с і н д е к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы ц т а б и ғ а т ы т ү с і н д і р і л д і .<br />

К о в а л е н т т і к б а й л а н ы с а т о м д а р д ы ц с п и н д е р і а н т и п а р а л л е л ь<br />

э л е к т р о н б ұ л т т а р ы н ы ц б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н д е т ү з і л е д і .<br />

К о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы ц б е р і к т і г і э л е к т р о н б ұ л т т а р ы н ы ц<br />

( о р б и т а л ь д а р д ы н ) б ү р к е с у д ә р е ж е с і н е т ә у е л д і . О р б и т а л ь д а р<br />

н е ғ ұ р л ы м ж а қ с ы б ү р к е с с е , б а й л а н ы с с о ғ ұ р л ы м б е р і к б о л а д ы .<br />

Б а й л а н ы с т ы ц б е р і к т і г і б а й л а н ы с э н е р г и я с ы н ы н ш а м а с ы м е н с и п а т -<br />

т а л а д ы . Б а й л а н ы с э н е р г и я с ы д е п б а й л а н ы с т ы ү з у г е<br />

ж ұ м с а л а т ы н э н е р г и я н ы н ш а м а с ы н а й т а д ы . М ы с а л ы , с у т е к м о л е -<br />

к у л а с ы н д а ғ ы б а й л а н ы с э н е р г и я с ы 4 3 1 , 9 к Д ж / м о л ь , ф т о р м о л е к у -<br />

л а с ы н д а 1 5 0 , 6 к Д ж / м о л ь , а з о т м о л е к у л а с ы н д а 9 3 7 , 2 к Д ж / м о л ь .<br />

С у м о л е к у л а с ы н д а ғ ы о т т е к п е н с у т е к а р а с ы н д а г ы б а й л а н ы с т ы ц<br />

э н е р г и я с ы 4 6 4 , 4 к Д ж / м о л ь . Б а й л а н ы с т ы с и п а т т а й т ы н к е л е с і<br />

м а ц ы з д ы ш а м а — б а й л а н ы с ұ з ы н д ы ғ ы . Б а й л а н ы с ү з ы н -<br />

д ы г ы д е п б а й л а н ы с к а н а т о м д а р д ы ц я д р о л а р ы н ы ң а р а к а ш ы к -<br />

т ы ғ ы н а й т а д ы . М ы с а л ы , с у м о л е к у л а с ы н д а ғ ы о т т е к п е н с у т е к<br />

я д р о л а р ы н ы ң а р а қ а ш ы қ т ы ғ ы , я ғ н и О — Н б а й л а н ы с ы н ы ц ұ з ы н -<br />

д ы г ы . 0 , 0 9 6 н м . Б а й л а н ы с к а н а т о м д а р д ы ц я д р о л а р ы н ж а л ғ а с -<br />

т ы р а т ы н т ү з у л е р д і ц а р а с ы н д а ғ ы б ұ р ы ш в а л е н т т і к б ұ р ы ш<br />

д е п а т а л а д ы . С у м о л е к у л а с ы н д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш 1 0 5 ° д е м е к ,<br />

о н ы ц қ ү р ы л ы с ы н м ы н а д а й к ұ р ы л ы м д ы қ ф о р м у л а м е н ө р н е к т е у г е<br />

б о л а д ы :<br />

О<br />

н н<br />

d = 0 , 0 9 6 н м .<br />

UM<br />

Н О Н = 105°.<br />

114

Е н д і к о в а л е н т т і б а й л а н ы с т ы н , к а н ы м д ы л ы ғ ы ( қ а н ы ғ у ы ) ,<br />

б а ғ ы т т а л у ы ж э н е п о л ю с т і л і г і с и я қ т ы б а с т ы к а с и е т т е р і м е н<br />

т а н ы с а м ы з .<br />

ВБ эдісі бойынша элементтердің валенттігі. Б і з<br />

ж о ғ а р ы д а<br />

б а й л а н ы с т ы ң т ү з і л у с е б е б і н В Б ә д і с і қ а л а й т ү с і н д і р е т і н і н к а р а с -<br />

т ы р д ы қ . В Б т е о р и я с ы н е с е б е п т е н а т о м д а р д ы ң б і р і м е н - б і р і т е к<br />

б е л г і л і қ а т ы н а с т а ғ а н а к о с ы л ы с а т ы н ы н а д а ж а у а п б е р е д і .<br />

В Б т е о р и я с ы б о й ы н ш а х и м и я л ы қ б а й л а н ы с с п и н д е р і а н т и ­<br />

п а р а л л е л ь ж а л к ы э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р д ы н б ү р к е с у і н ә т и ж е -<br />

с і н д е п а й д а б о л а д ы . С о н д ы к т а н к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы а т о м н ы ң<br />

с ы р т к ы к а б а т ы н д а ғ ы ж а л қ ы э л е к т р о н д а р т ү з е д і , а л а т о м н ы н<br />

в а л е н т т і г і ж а л қ ы э л е к т р о н д а р д ь щ с а н ы н а т е н - О с ы т ұ р ғ ы д а н<br />

I - ж э н е I I - п е р и о д э л е м е н т т е р і н і н в а л е н т т і г і н қ а р а с т ы р а м ы з .<br />

С у т е к а т о м ы н ь щ I s д е ң г е й ш е с і н д е б ір ж а л қ ы э л е к т р о н б а р ,<br />

( I s 1 Ш ) , с о л с е б е п т е н с у т е к б і р в а л е н т т і к к ѳ р с е т е д і . Г е л и й<br />

а т о м ы н ы н ( I s 2 l i i J ) ж а л к ы э л е к т р о н д а р ы ж о қ , с о л с е б е п т е н<br />

в а л е н т т і г і н ѳ л г е т е ң , к о с ы л ы с т а р т ү з б е й д і .<br />

Е н д і е к і н ш і п е р и о д т ь щ э л е м е н т т е р і н к а р а с т ы р с а қ , л и т и й<br />

а т о м ы н ы н с ы р т қ ы к а б а т ы н д а б і р ж а л қ ы э л е к т р о н б а р :<br />

2s'2p° Ш о л к о с ы л ы с т а р ы н д а б і р в а л е н т т і .<br />

2 s 2 р<br />

Б е р и л и й а т о м ы н ь щ с ы р т к ы к а б а т ы н д а ж а л қ ы э л е к т р о н д а р ж о қ :<br />

2s22p° [70<br />

2 s 2p<br />

с о н д ы к т а н б е р и л и й , г е л и й т ә р і з Д і н ө л в а л е н т т і к к ө р с е т і п , х и м и я л ы к<br />

к о с ы л ы с т а р т ү з б е у і к е р е к е д і . Б і р а қ , 2 s д е н г е й ш е с і н д е г і қ о с а қ т а л -<br />

ғ а н э л е к т р о н н ы й б і р е у і н к о з д ы р ы п 2 р д е ң г е й ш е с і н е а у ы с т ы р с а ,<br />

е к і ж а л қ ы э л е к т р о н п а й д а б о л а д ы :<br />

B e 2 s 2p ° И С И Ю £ = 2 . 8 ^ B e * 2 s ' 2 p l Ш Q<br />

2 s 2p<br />

О с ы л а й ш а к о з д ы р ы л г а н б е р и л л и й е к і в а л е н т т і к к ө р с е т е д і .<br />

Н е г і з г і к ү й д е г і б о р а т о м ы н ь щ с ы р т к ы к а б а т ы н д а б і р - а к ж а л қ ы<br />

э л е к т р о н б а р : 2s22 p l l Ü J _ Ü _____ д е м е к , н е г і з г і к ү й і н д е<br />

б о р б і р в а л е н т т і . Б о р а т о м ы н қ о з д ы р с а 2 5 - д е н г е й ш е с і н д е г і<br />

э л е к т р о н н ы й б і р і 2 р - д е н г е й ш е с і н е а у ы с ы п , ү ш ж а л қ ы э л е к т р о н '<br />

п а й д а б о л а д ы :<br />

B 2 s 22 p ‘ Е Б Ш 1 I Ej^ 5J B * 2 s '2 p 2 Ш Щ Ю<br />

Ж ұ л д ы зш а белгісі (*) атом н ы ң к о зған күйде екенін көрсетеді.<br />

115

Қ о з ғ а н к ү й д е г і б о р а т о м ы ү ш в а л е н т т і . Д э л о с ы с и я к т ы к ө м і р т е к -<br />

т і к т і ң д е в а л е н т т і г і н т ү с і н д і р у г е б о л а д ы . К ө м і р т е к н е г і з г і к ү й і н д е<br />

е к і в а л е н т т і , а л к о з ғ а н к ү й і н д е т ө р т в а л е н т т і :<br />

C 2 s ' 2 / r |TT] Һ И І I E- ^ } ! § C *2 s '2 p 3 Ш Ш І П<br />

А з о т а т о м ы н ы н , с ы р т к ы к а б а т ы н д а ү ш ж а л қ ы э л е к т р о н б а р :<br />

2s22p 3 {TT] қ о с ы л ы с т а р ы н д а ғ ы в а л е н т т і г і ү ш к е<br />

т е н * . А з о т т ы б е с в а л е н т т і е т у ү ш і н 2 х - д е н г е й ш е с і н д е г і э л е к т р о н н ы й<br />

б і р е у і н З я - д е ң г е й ш е с і н е к ө ш і р у к е р е к б о л а д ы :<br />

N 2 s 22 p :i Щ Н |I U I И— 1-6 -5 ,l g N * 2 s ' 2 p 33 s ' ГП<br />

2 p 3 s<br />

А з о т а т о м ы н к о з д ы р ы п б е с в а л е н т т і е т у чү ш і н э л е к т р о н д ы<br />

е к і н ш і э н е р г е т и к а л ы к д е ң г е й д е н ү ш і н ш і э н е р г е т и к а л ы к д е ң г е й г е<br />

а у ы с т ы р у к е р е к , я ғ н и б а с к в а н т с а н ы н ы ң м ә н і н ж о ғ а р ы л а т у<br />

қ а ж е т . А л о л ү ш і н ө т е к ө п э н е р г и я ж ұ м с а л а д ы . Ж ұ м с а л а т ы н<br />

э н е р г и я б а й л а н ы с т ү з і л г е н д е б ө л і н і п ш ы ғ а т ы н э н е р г и я д а н ә л д е<br />

қ а й д а к ө п , я ғ н и э н е р г и я ұ т ы м ы б о л м а ғ а н д ы қ т а н а з о т б е с в а л е н т -<br />

т і к к ө р с е т п е й д і . С ө й т і п , а т о м д а р д ы к о з д ы р у а р к ы л ы э л е м е н т<br />

в а л е н т т і г і н ж о ғ а р ы л а т у ә р у а к ы т т а м ү м к і н б о л а б е р м е й т і н і н<br />

к ө р е м і з . А л ж о ғ а р ы д а қ а р а с т ы р ы л ғ а н B e , В ж э н е С а т о м д а р ы н<br />

к о з д ы р ғ а н д а э л е к т р о н 2 5 - д е ң г е й ш е с і н е н 2 р - д е ң г е й ш е с і н е а у ы с а д ы ,<br />

б а с к в а н т с а н ы н ы ң м ә н і ѳ з г е р м е й д і (п = 2 ) . Б а с к в а н т с а н д а р ы<br />

б і р д е й д е ң г е й ш е л е р д і ң э н е р г и я а й ы р ы м ы о н ш а ү л к е н е м е с , с о н д ы к ­<br />

т а н B e , В ж э н е С а т о м д а р ы н к о з д ы р у ғ а ж ұ м с а л а т ы н э н е р г и я<br />

б а й л а н ы с т ү з і л г е н д е а р т ы ғ ы м е н б ө л і н і п ш ы ғ ы п , э н е р г и я ұ т ы м ы<br />

б о л а д ы .<br />

О т т е к т і ң 2s22 p 4 [TT] ІИІ H f l е к і ж а л қ ы э л е к т р о н ы б а р ,<br />

2 s 2 р<br />

с о н д ы к т а н о л е к і в а л е н т т і . Ф т о р ( 2 s 22 p 5<br />

Ш i u i h U i — б і р в а л е н т т і .<br />

Н е о н а т о м ы н ь щ с ы р т к ы в а л е н т т і к к а б а т ы н д а ж а л к ы э л е к т р о н ­<br />

д а р ж о к : 2s22p6 [У £ ] с о н д ы к т а н о л н ѳ л в а л е н т т і .<br />

2 s 2 р<br />

* Азоттын, N 2O, NO, N2O3, N 0 3 ж эн е N2O5 оксидтерінд е вален ттіктер<br />

кейбір ескі о к у л ы к тар д а + 1 , + 2 , + 3 , + 4 ж ән е + 5 деп көрсетілген. Бұл<br />

с а н д а р азо тты ң вален ттігін ем ес, тоты ғу д әр е ж ел ер ін көрсетеді.<br />

116

'<br />

1 9 - к е с т е д е I I п е р и о д э л е м е н т т е р і а т о м д а р ы н ы н н е г і з г і ж э н е<br />

к о з ғ а н к ү й л е р і н д е г і э л е к т р о н қ ұ р ы л ы с т а р ы ж э н е в а л е н т т і к т е р і<br />

к ө р с е т і л г е н .<br />

19-кесте<br />

Z<br />

п<br />

Атомнын негізгі күйі Атомнын козған күйі<br />

Элементтер<br />

І 1<br />

* 1<br />

о ^<br />

орбитальдарға электрондарды<br />

н орналасуы<br />

2s<br />

2 P<br />

0/<br />

f-<br />

m<br />

2s<br />

орбитальдарга электрондарды<br />

н орналасуы<br />

2 Р<br />

Б.<br />

Си<br />

(-<br />

(-<br />

ö<br />

СО<br />

Li 1 t 1 t<br />

Be 2 It 0 t t 2<br />

В 3 1! t 1 t t t 3<br />

С 4 it t t 2 t t t t 4<br />

N 5 It t t t 3 - — — — —<br />

О 6 It it t t 2 — — — — —<br />

F 7 it it it t 1 — — — — —<br />

Ne 8 it It it it 0 — — — — —<br />

А т о м д а р д а ғ ы ж а л қ ы э л е к т р о н д а р с а н ы а т о м э л е к т р о н ж о ғ а л т -<br />

к а н д а н е б о л м а с а к о с ы п а л ғ а н д а ѳ з г е р е д і . М ы с а л ы , о т т е к а т о м ы<br />

б і р э л е к т р о н д ы к о с ы п а л ы п , б і р ғ а н а ж а л қ ы э л е к т р о н ы б а р О<br />

а н и о н ы н а а й н а л а д ы :<br />

0 [Щ ш I 1I<br />

О<br />

Е Е<br />

ІТПТТГТ<br />

2 s 2 р<br />

§ 3 . К О В А Л Е Н Т Т ІК Б А Й Л А Н Ы С Т Ы Н . Б А Ғ Ы Т Т А Л УЫ<br />

К о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы т ү з е т і н э л е к т р о н б ұ л т т а р ы н ы ң<br />

б е л г і л і б ір б а ғ ы т ы б о л а д ы , о с ы н ы н с а л д а р ы н а н м о л е к у л а л а р<br />

к е н і с т і к т е б е л г і л і к ұ р ы л ы с к а и е б о л а д ы . Б ұ л м ә с е л е н і В Б т е о р и я ­<br />

с ы қ а л а й ш е ш е т і н і н қ а р а с т ы р а м ы з .<br />

В Б т е о р и я с ы х и м и я л ы к б а й л а н ы с а т о м д а р д ы ң ж а л к ы<br />

э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р ы н ы ң ( б ұ л т т а р ы н ы ц ) б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н -<br />

д е т ү з і л е д і д е п к а р а й д ы . С о н д ы қ т а н к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы ц<br />

б а ғ ь л ы н т ү с і н у ү ш і н а т о м н ы ң б а й л а н ы с т ү з у г е ж ұ м с а й т ы н о р б и -<br />

т а л ь . і а р ы н ы ң п і ш і н і н е с к е р у к а ж е т . А т о м д а р д ы ц о р б и т а л ь д а р ы<br />

к е з ч е л г е н б а ғ ы т т а е м е с , т е к ө з д е р і н і ң п і ш і н д е р і н е с а й б а ғ ы т т а<br />

ғ а н а б ү р к е с е д і . К о в а л е н т т і б а й л а н ы с т ы ц б а ғ ы т т а л у ы м е н т а н ы с у<br />

үшін е к і э л е м е н т т е н қ ұ р а л ғ а н к е й б і р м о л е к у л а л а р д ы ц қ ү р ы -<br />

л ы с ы I ц а р а с т ы р а м ы з .<br />

117

VI негізгі топшадағы элементтердің сутекті қосылыстары.<br />

С у м о л е к у л а с ы н ы н . т ү з і л у с х е м а с ы :<br />

Н<br />

:0 :+ 2 Н .<br />

■:0:Н<br />

О т т е к а т о м ы ( 2 s 22 p 4 И З [Ң ~ j I ' б а й л а н ы с т ү з у г е ж а л қ ы<br />

2 s 2 р х 2 ру 2 р г<br />

э л е к т р о н д ы 2ру. ж ә н е 2 р г — о р б и т а л ь д а р ы н ж ұ м с а й д ы , а т а л ғ а н<br />

о р б и т а л ь д а р у ж ә н е z о с ь т е р і н і ң б о й ы н а<br />

о р н а л а с к а н , с о н д ы к т а н<br />

а р а л а р ы н д а ғ ы б ұ р ы ш 9 0 ° . О т т е к т і ң 2 ру ж э н е 2 p z о р б и т а л ь д а р ы<br />

с у т е к а т о м д а р ы н ы н ж а л к ы э л е к т р о н д ы I s — о р б и т а л ь д а р ы м е н<br />

ж а қ с ы б ү р к е с у і ү ш і н с у т е к а т о м д а р ы о т т е к а т о м ы н а у ж э н е z<br />

о с ь т е р і б о й ы м е н ж а қ ы н д а у ы к е р е к ( 2 6 - с у р е т ) .<br />

2 6 - с у р е т т е к ѳ р с е т і л г е н с х е м а б о й ы н ш а с у м о л е к у л а с ы — б ұ -<br />

р ы ш т ы м о л е к у л а , О —<br />

Н б а й л а н ы с т а р ы н ы н а р а с ы н д а г ы в а л е н т т і к<br />

б ұ р ы ш 9 0 ° - қ а т е н б о л у ы к е р е к , а л в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ь щ т ә ж і р и б е<br />

ж ү з і н д е а н ы к т а л ғ а н м ә н і 1 0 4 , 5 ° . С у м о л е к у л а с ы н д а ғ ы в а л е н т т і к<br />

б ұ р ы ш т ы н 9 0 ° - т а н а у ы т к у ы б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т т а -<br />

р ы н ы ң с у т е к т е н о т т е к к е қ а р а й ы ғ ы с у ы н а н б о л а д ы . Э л е к т р о н<br />

б ұ л т т а р ы н ы ң ы ғ ы с у ы н а н с у т е к а т о м д а р ы н д а а р т ы қ о ң з а р я д т а р<br />

+ 6 п а й д а б о л а д ы . Б і р ш а м а о ң з а р я д т а л ғ а н с у т е к а т о м д а р ы<br />

т е б і с і п , в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы н ш а м а с ы н 9 0 ° - т а н 1 0 4 , 5 ° - к а д е й і н<br />

ұ л ғ а й т а д ы .<br />

О т т е к т о б ы н а ж а т а т ы н к ү к і р т S , с е л е н S e ж э н е т е л л у р Т е<br />

а т о м д а р ы н ы н с ы р т к ы э л е к т р о н қ а у ы з ы н ы н к ұ р ы л ы с ы о т т е к а т о -<br />

м ы н ы к і н д е й . О л а р д а о т т е к т э р і з д і б а й л а н ы с т ү з у г е е к і р - э л е к т р о -<br />

н ы н ж ұ м с а й д ы . ns2n p 4 E l І Ж t I t 1 с о л с е б е п т е н H 2S , H 2S e<br />

ns<br />

пр<br />

26-сурет. Су м олекуласы н ы н тү зіл у схем асы ж эн е<br />

күры лы сы<br />

118

ж э н е Н г Т е м о л е к у л а л а р ы н ы ң п і ш і н і с у м о л е к у л а с ы н і к і с и я к т ы<br />

б ұ р ы ш т ы б о л ы п к е л е д і .<br />

2 0 - к е с т е д е о т т е к т о б ы н а ж а т а т ы н э л е м е н т т е р д і ң с у т е к т і<br />

қ о с ы л ы с т а р ы н д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш т а р д ы ң м ә н д е р і ж э н е с у т е к<br />

а т о м д а р ы н д а ғ ы а р т ы к з а р я д т а р д ы ң б ш а м а л а р ы к е л т і р і л г е н .<br />

20-к е с те<br />

Н2Э молекулаларындағы валенттік бұрыш пен сутек атомдарының артық<br />

зарядтарынын, мәндері<br />

М олек ула Н 20 H 2S H 2Se НгТе<br />

В аленттік бұры ш 104,5° 92° 91°<br />

О О05<br />

А р ты к з а р я д ш ам асы , 6 + 0,34 + 0,13 + 0,09 + 0,03<br />

С у т е к а т о м д а р ы н д а ғ ы а р т ы қ о ң з а р я д т а р д ы ң ш а м а с ы (б ) к е м і -<br />

г е н с а й ы н о л а р д ы н , т е б і с у і а з а й ы п , в а л е н т т і к б ұ р ы ш 9 0 ° - к а<br />

ж а қ ы н д а й т ү с у і к е р е к . 2 1 - к е с т е д е н б ұ л з а ң д ы л ы қ т ы ң і с ж ү з і н д е<br />

о р ы н д а л а т ы н ы н б а й қ а й м ы з .<br />

V негізгі топшадағы элементтердің сутекті қосылыстары.<br />

А м м и а к м о л е к у л а с ы а з о т т ы ң б і р а т о м ы ү ш с у т е к а т о м ы м е н<br />

қ о с ы л ы с қ а н д а т ү з і л е д і :<br />

Н<br />

. .<br />

: N *• + 3 H -> :N : h<br />

н<br />

А з о т а т о м ы ( 2 s 22 p 3<br />

П Б<br />

2 s<br />

1 ^ 1 j 1 " П ) б а й л а н ы с т ү з у г е<br />

2 р х 2 ру 2 р г<br />

б і р і м е н - б і р і 9 0 ° б ұ р ы ш ж а с а п к о о р д и н а т а л а р о с і > т е р і н ін б о й ы н а<br />

о р н а л а с к а н 2 р х — , 2 ру ж э н е 2 р г - о р б и т а л ь д а р ы н ж ұ м с а й д ы . А з о т<br />

а т о м ы н ы н , ү ш 2 р о р б и т а л ь д а р ы с у т е к а т о м д а р ы н ы н , I s о р б и т а л ь -<br />

д а р ы м е н б ү р к е с к е н д е а м м и а к м о л е к у л а с ы т ү з і л е д і ( 2 7 - с у р е т ) .<br />

А м м и а к м о л е к у л а с ы н ы н , п і ш і н і п и р а м и д а с и я қ т ы , п и р а м и д а н ы ң<br />

б ір т ѳ б е с і н д е а з о т а т о м ы , а л қ а л ғ а н т ѳ б е л е р і н д е с у т е к а т о м д а р ы<br />

о р н а л а с к а н .<br />

А з о т т о б ы н а к і р е т і н ф о с ф о р Р , м ы ш ь я к A s ж э н е с у р ь м а S b<br />

а т о м д а р ы н ы н , с ы р т к ы э л е к т р о н д ы к к а б а т т а р ы н ы ң к ү р ы л ы с ы а з о т -<br />

т і к і н е ү к с а с : ns пр ~3 Щ ] I I I с о л с е б е п т е н Р Н 3, A s H 3 ж э н е<br />

ns пр<br />

S b H 3 м о л е к у л а л а р ы н ы ң п і ш і н і а м м и а к м о л е к у л а с ы н ы н п і ш і н і<br />

с и я к т ы п и р а м и д а т э р і з д е с б о л ы п к е л е д і .<br />

2 1 - к е с т е д е а з о т т о б ы н а к і р е т і н э л е м е н т т е р д і қ с у т е к т і к о с ы л ы с -<br />

т а р ы н д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы н м ә н д е р і м е н с у т е к а т о м д а р ы н д а ғ ы<br />

119

27-сурет.<br />

А м м иак м олекуласы н ы ң түзілу схем асы<br />

ж эн е қүры лы сы<br />

а р т ы қ з а р я д т а р д ы ң б ш а м а л а р ы к ө р с е т і л г е н N H 3, Р Н 3, A s H 3<br />

ж ә н е Б Ь Н з м о л е к у л а л а р ы н д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы ң м ә н і т е о р и я<br />

б о й ы н ш а 9 0 ° б о л у к е р е к . А л т ә ж і р и б е ж о л ы м е н а н ы қ т а л ғ а н<br />

м ә н д е р і 9 0 ° - т а н ү л к е н . В а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы ң 9 0 ° - т а н а у ы т к у ы н ы ң<br />

с е б е б і з а р я д т а л ғ а н с у т е к а т о м д а р ы н ы н , ө з а р а т е б і с у і б о л ы п<br />

т а б ы л д ы .<br />

21-кесте<br />

Молекула N H 3 РН з A sH 3 S b H 3<br />

В аленттік<br />

бұры ш<br />

107°<br />

СО соо<br />

92° 91°<br />

А р ты к з а р я д -<br />

тын, ш ам асы , а + 0,26 + 0,07 + 0,04 - 0 , 0 1<br />

IV негізгі топшадағы элементтердің сутекті қосылыстары.<br />

Гибридтену. М е т а н м о л е к у л а с ы қ о з ғ а н к ү й д е г і к ө м і р т е к а т о м ы<br />

( С *2 s '2 p 3 Ш I Ш Н с у т е к т і ң т ө р т а т о м ы м е н к о с ы л ы с -<br />

2 s 2 р<br />

қ а н д а т ү з і л е д і :<br />

С * + 4 Н + С Н 4<br />

Қ о з ғ а н к ү й д е г і к ө м і р т е к а т о м ы б а й л а н ы с т ү з у г е ж а л қ ы э л е к т р о н ­<br />

д ы т ө р т о р б и т а л і н ж ұ м с а й д ы ; о н ы н , б і р е у і ш а р т ә р і з д і 2 s — о р б и -<br />

т а л і д е , қ а л ғ а н ү ш е у і г а н т е л ь т ә р і з д і 2 р — о р б и т а л ь д а р ы . С о н ­<br />

д ы к т а н м е т а н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы т ө р т б а й л а н ы с т ы ң ү ш е у і к ө м і р -<br />

т е к т і ң 2 р — о р б и т а л ь д а р ы ү ш с у т е к а т о м ы н ь щ I s — о р б и т а л і м е н<br />

б ү р к е с к е н д е т ү з і л і п , а л т ө р т і н ш і с і к ө м і р т е к т і ң 2 s — о р б и т а л і<br />

с у т е к т і ң I s — о р б и т а л і м е н б ү р к е с к е н д е т ү з і л у і к е р е к с ө й т і п ,<br />

м е т а н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы т ө р т б а й л а н ы с т ы н , ү ш е у і н і ң т и п і р — s<br />

б о л ы п , а л т ө р т і н ш і с і н і к і s — s б о л у ы к е р е к :<br />

120

P — S б а й л а н ы с<br />

S - S б а й л а н ы с<br />

p ж э н е s — о р б и т а л ь д а р ы н ь щ б ү р к е с у к д б і л е т т і л і қ т е р і ә р т ү р л і<br />

б о л ғ а н д ы қ т а н , м е т а н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы ү ш р — s б ^ й л а н ы с т ы ң<br />

б е р і к т і г і б і р д е й б о л ы п , а л т ө р т і н ш і s — s б а й л а н ы с т ы ң б е р і к т і г і<br />

қ а л ғ а н у ш е у і н і к і н е н ө з г е ш е л е у б о л у ы к е р е к . Б ұ л б ір е р е к ш е л і к .<br />

' Қ е л е с і е р е к ш е л і к м е т а н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы р — s б а й л а н ы с т а р<br />

б і р і м е н - б і р і 9 0 ° б ұ р ы ш ж а с а п , а л s — s б а й л а н ы с ы р — s б а й -<br />

л а н ы с т а р ы м е н 1 2 5 ° б ұ р ы ш ж а с а у ы к е р е к . С о н ы м е н м е т а н м о л е к у -<br />

л а с ы н д а ғ ы ү ш б а й л а н ы с б і р і н е - б і р і ұ қ с а с б о л ы п , а л т ө р т і н ш і<br />

б а й л а н ы с к а с и е т т е р і ж а ғ ы н а н қ а л ғ а н ү ш е у і н е н ө з г е ш е л е у б о л у ы<br />

к е р е к . Б і р а қ , б ұ л к о р ы т ы н д ы л а р т ә ж і р и б е г е с а й к е л м е й д і . Т ә ж і р и -<br />

б е к ө м е г і м е н а н ы қ т а л ғ а н д е р е к т е р б о й ы н ш а м е т а н м о л е к у л а -<br />

с ы н д а ғ ы б а р л ы қ б а й л а н ы с т а р д ы ң б е р і к т і г і б і р д е й ж ә н е б а р л ы к<br />

б а й л а н ы с т а р б і р і м е н - б і р і 1 0 9 ° б ү р ы ш ж а с а й д ы . Ж о ғ а р ы д а ж а с а л -<br />

ғ а н қ о р ы т ы н д ы л а р м е н э к с п е р и м е н т а р а с ы н д а ғ ы к а й ш ы л ы қ т ы<br />

ж о ю ү ш і н П о л и н г о р б и т а л ь д а р д ы н , г и б р и д т е н у і т у р а л ы<br />

т ү с і н і к е н г і з д і . П о л и н г т і ң п і к і р і б о й ы н ш а к ө м і р т е к а т о м ы н ь щ<br />

2 s ж э н е 2 р — о р б и т а л ь д а р ы б а й л а н ы с т ү з у г е б а с т а п қ ы т а з а<br />

к ү й і н д е қ а т ы с п а й д ы , б а й л а н ы с т ү з б е с т е н б ұ р ы н о л а р ө з а р а<br />

« а р а л а с ы п » , п і ш і н д е р і ж ә н е э н е р г и я л а р ы б і р д е й т ө р т г и б р и д т і<br />

о р б и т а л ь д а р ғ а а й н а л а д ы ( 2 8 - с у р е т ) .<br />

Г и б р и д т е н у г е б і р s ж ә н е ү ш р — о р б и т а л ь д а р ы қ а г ы с а т ы н -<br />

д ы қ т а н , т ү з і л г е н о р б и т а л ь д а р s p 3 ( « э с п э ү ш » д е п о қ ы л а д ы ) - г и б -<br />

р и д т і о р б и т а л ь д а р д е п а т а л а д ы . 5 р 3- г и б р и д т і т ө р т о р б и т а л ь д ы ң<br />

т ө р т е у і н і ң д е п і ш і н д е р і б і р д е й ж э н е о л а р т е т р а э д р д і ң т ө б е л е р і н е<br />

қ а р а й б а ғ ы т т а л ғ а н , а р а л а р ы н д а ғ ы б ұ р ы ш 1 0 9 ° . С о н ы м е н ш а р<br />

т ә р і з д і б ір s — о р б и т а л і г а н т е л ь т ә р і з д і ү ш р — о р б и т а л і м е н<br />

а р а л а с қ а н д а п і ш і н д е р і б а с т а п қ ы s ж ә н е р — о р б и т а л ь д а р ы н а<br />

ұ к с а м а й т ы н ж а ң а п і ш і н д і s p 3 г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р т ү з і л е д і .<br />

Б а с т а п к ы 2 s ж ә н е 2 р — о р б и т а л ь д а р ы н ы ң э н е р г и з л а р ы ә р т ү р л і ,<br />

я ғ н и 2 р — о р б и т а л ь д а р д ы н э н е р г и я с ы 2 s — о р б и т а л ь д і к і н е н ж о ғ а -<br />

р ы б о л с а , г и б р и д т е н у д е н к е й і н о л а р д ы ң э н е р г и я л а р ы т е ц е с е д і .<br />

А т о м н ы ң п і ш і н д е р і ж э н е э н е р г и я л а р ы ә р т ү р л і о р б и т а л ь д а р ы н ы ң<br />

( э л е к т р о н б ү л т т а р ы н ы ң ) ө з а р а а р а л а с ы п , б і р п і ш і н д е с ж ә н е<br />

Т S p 3<br />

+ P z<br />

28-сурет. sp 3 — гибридті орбитальдардын<br />

түзілуі жэне пішіні<br />

121

т е н , э н е р г и я л ы о р б и т а л ь д а р ғ а а й н а л у ы н г и б р и д т е н у д е п<br />

а т а й д ы .<br />

Г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р я д р о н ы ң б і р ж а ғ ы н а к а р а п с о з ы л ы н к ы<br />

к е л е д і ( 2 8 - с у р е т ) , с о н д ы к т а н о л а р б а с т а п к ы т а з а s — ж э н е<br />

р — о р б и т а л ь ғ а к а р а ғ а н д а к о с ы л ы с а т ы н а т о м н ы н о р б и т а л ь м е н<br />

ж а қ с ы р а қ б ү р к е с і п , б е р і к б а й л а н ы с т а р т ү з е д і . О с ы н ы ң с а л д а -<br />

р ы н а н г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р д ы н қ а т ы с у ы м е н т ү з і л е т і н м о л е к у ­<br />

л а л а р ө т е т ұ р а қ т ы б о л а д ы .<br />

М е т а н м о л е к у л а с ы н а к а й т а о р а л а й ы қ . М е т а н м о л е к у л а с ы<br />

к ө м і р т е к т і н s p 3 — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы с у т е к а т о м д а р ы н ы н<br />

I s — о р б и т а л ь д а р ы м е н ж ұ п т а с қ а н д а ( б ү р к е с к е н д е ) т ү з і л е д і д е<br />

п і ш і н і т е т р а э д р т ә р і з д і б о л а д ы ( 2 9 - с у р е т ) .<br />

К ө м і р т е к т о б ы н а к і р е т і н S i , G e , S n ж э н е P b а т о м д а р ы н ы н в а л е н т -<br />

т і к к а б а т т а р ы н ы н ' к ұ р ы л ы с ы к ѳ м і р т е к т і к і н д е й : ns2n p 2<br />

и<br />

ns<br />

п р<br />

С у т е к т і к о с ы л ы с т а р ы н д а с у т е к п е н s p s г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы<br />

а р қ ы л ы б а й л а н ы с а д ы . С о н д ы к т а н S i b U , G e H 4 ж э н е Р Ь Н 4 м о л е к у -<br />

л а л а р ы н ы н п і ш і н і м е т а н<br />

м о л е к у л а с ы н і к і с и я к т ы т е т р а э д р т э р і з д і<br />

б о л ы п к е л е д і .<br />

Ill негізгі топшадағы элементтердің галогенді қосылыстары.<br />

М ы с а л р е т і н д е В Ғ 3 м о л е к у л а с ы н ы н т ү з і л у с х е м а с ы н т а л к ы л а й -<br />

м ы з . Б о р а т о м ы ( В * 2 s ' 2 p 2 ш<br />

2 s<br />

L L t<br />

2 p<br />

б а й л а н ы с т ү з у г е<br />

б ір 2 s ж э н е е к і 2 р — о р б и т а л ы н п а й д а л а н а д ы . Б ұ л о р б и т а л ь д а р<br />

б а й л а н ы с т ү з б е с т е н б ү р ы н а р а л а с ы п , 5 р 2- г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ғ а<br />

а й н а л а д ы ( 3 0 - с у р е т ) . 5 р 2- г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р б і р ж а з ы к т ы к т а<br />

о р н а л а с к а н , б і р і м е н - б і р і 1 2 0 ° б ұ р ы ш ж а с а й д ы .<br />

Ф т о р а т о м ы ( 2 s 22 p 5 ) б а й л а н ы с т ү з у г е ж а л қ ы<br />

2 рх 2ру 2 рг<br />

И<br />

29 -сурет. М етан м олекуласы ны н т ү зіл у схем асы<br />

ж ән е кұры лы сы<br />

122

S + P x + P y<br />

S P Z<br />

30-сурет. sp 2 — гибридті о р б и тал ь д а р д ы н түзілуі ж эн е<br />

пішіні<br />

э л е к т р о н д ы 2 р г о р б и т а л ы н ж ұ м с а й д ы . В Ғ з м о л е к у л а с ы б о р<br />

а т о м ы н ы н , 5/э2- г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы ф т о р а т о м ы н ы н , 2 р г о р б и -<br />

т а л ь д а р ы м е н б ү р к е с к е н д е т ү з і л е д і ( 3 1 - с у р е т ) . В Ғ з м о л е к у л а с ы ­<br />

н ы н п і ш і н і т е н к а б ы р ғ а л ы ү ш б ұ р ы ш т ә р і з д і , м о л е к у л а д а ғ ы т ө р т<br />

а т о м н ы н т ө р т е у і д е б і р ж а з ы қ т ы қ т а о р н а л а с к а н , в а л е н т т і к<br />

б ұ р ы ш 1 2 0 ° - к а т е н - Б о р т о б ы н а к і р е т і н а л ю м и н и й A l , г а л и й G a<br />

ж э н е т . б . э л е м е н т т е р д і н а т о м д а р ы н ы н в а л е н т т і к к а у ы з ы н ь щ<br />

к ұ р ы л ы с ы ( ns'2n p 1 E l Е Г Т П ) б о р д і к і н е ұ к с а с б о л ғ а н д ы к<br />

ns<br />

пр<br />

т а н , г а з к ү й і н д е г і A 1 F 3, G a F 3 ж э н е т . б . м о л е к у л а л а р д ы н п і ш і н і<br />

В Ғ з м о л е к у л а с і н і к і с и я к т ы ү ш б ұ р ы ш т ы б о л ы п к е л е д і .<br />

II негізгі топшадағы элементтердің галогенді косылыстары.<br />

Қ о з ғ а н к ү й д е г і б е р и л л и й а т о м ы ( B e *<br />

ш<br />

I<br />

е к і ф т о р<br />

2 s<br />

2р<br />

а т о м ы м е н к о с ы л ы с қ а н д а В е Ғ г м о л е к у л а с ы т ү з і л е д і .<br />

B e * + 2 Ғ - > - B e F 2<br />

Б е р и л л и й б а й л а н ы с т ү з у г е б і р 2 s ж э н е б і р 2 р - о р б и т а л ь д а р ы н<br />

п а й д а л а н а д ы . Б ү л о р б и т а л ь д а р б а й л а н ы с т ү з б е с т е н б ұ р ы н ө з а р а<br />

а р а л а с ы п , sp — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ғ а а й н а л а д ы ( 3 2 - с у р е т ) .<br />

s p - г и б р и д т і е к і о р б и т а л ь б і р т ү з у д і н б о й ы н а о р н а л а с к а н , а р а л а -<br />

р ы н д а ғ ы б ұ р ы ш 1 8 0 ° . В е Ғ г м о л е к у л а с ы б е р и л л и й а т о м ы н ы н<br />

г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы ф т о р а т о м д а р ы н ы н 2 р - о р б и т а л ь д а р ы м е н<br />

ж ұ п т а с к а н д а т ү з і л е д і , п і ш і н і т ү з у с ы з ы к т ы б о л ы п к е л е д і ( 3 3 -<br />

с у р е т ) .<br />

Б е р и л л и й т о б ы н а к і р е т і н э л е м е н т т е р M g , С а ж э н е т . б . а т о м -<br />

123

( S + P x + P „ )<br />

ЗІ-сурет . J }F з — м олекуласы н ы н т ү зіл у схем асы<br />

ж ән е кұры лы сы<br />

д а р ы н ы ң с ы р т қ ы э л е к т р о н д ы к қ а у ы з ы н ы ң к ұ р ы л ы с ы ( ns2np°<br />

ITT] ) б е р и л л и й д і к і н е ұ қ с а с б о л ғ а н д ы к т а н г а з к ү й і н -<br />

ns<br />

пр<br />

д е г і M g F 2, C a F 2 ж э н е т . б . м о л е к у л а л а р д ы ц п і ш і н і В е Ғ 2 м о л е к у -<br />

л а с ы н і к і с и я қ т ы т ү з у с ы з ы қ т ы б о л а д ы .<br />

Литий топшасында элементтердің қосылыстары. С і л т і л і к м е т а л -<br />

д а р д ы ц а т о м д а р ы n s 1 | | [ б а й л а н ы с т ү з у г е б і р - а к о р б и т а л ь<br />

ns<br />

ж ұ м с а й д ы . С о л с е б е п т е н о л а р д ы ц г а л о г е н и д т е р і н і ң к ү р ы л ы с ы<br />

т ү з у с ы з ы к т ы . 3 4 - с у р е т т е л и т и й ф т о р и д і н і ц м о л е к у л а с ы н ы ц т ү з і л у<br />

с х е м а с ы ж ә н е к ұ р ы л ы с ы к е л т і р і л г е н .<br />

d — о р б и т а л ь д а р д ы н к а т ы с у ы м е н т ү з і л г е н г и б р и д т і о р б и т а л ь ­<br />

д а р . Б і з s ж ә н е р о р б и т а л ь д а р д ы н а р а л а с у ы н а н т ү з і л е т і н г и б р и д т і<br />

о р б и т а л ь д а р д ы н п і ц і і н д е р і н ж о ғ а р ы д а к а р а с т ы р ы п ө т т і к . В а л е н т ­<br />

и н к а у ы з ы н д а s ж э н е р — о р б и т а л ь д а р д а н б а с к а ^ - о р б и т а л ь д а р ы<br />

д а б а р а т о м д а р г и б р и д т е у г е d - о р б и т а л ь д а р ы н д а п а й д а л а н а д ы .<br />

(S + P x ) Sp<br />

124<br />

32-сурет. sp — гибридті о р б и тал ь д а р д ы н түзілуі ж эн е пішіні

F Be F<br />

ЗЗ-сурет. В е Ғ 2 — м олекуласы н ы н т ү зіл у схем асы ж ән е куры лы сы<br />

Б і р d, б і р s ж ә н е е к і р - о р б и т а л ь д а р д ы ц а р а л а с у ы н а н т ү з і л е т і н<br />

т ө р т dsp2 ( « д э э с п э » е к і д е п о қ ы л а д ы ) — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р<br />

б і р і м е н - б і р і 9 0 ° б ұ р ы ш ж а с а й о р н а л а с а д ы , я ғ н и м ұ н д а й о р б и т а л ь ­<br />

д а р к в а д р а т т ы ң ц е н т р і н е н т ө б е л е р і н е к а р а й б а ғ ы т т а л ғ а н . С о н ­<br />

д ы к т а н ^ р ^ г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р д ы н , к а т ы с у ы а р қ ы л ы т ү з і л г е н<br />

м о л е к у л а л а р д ы ц ( н е м е с е и о н д а р д ы ц ) п і ш і н і ж а з ы к к в а д р а т<br />

т ә р і з д і б о л а д ы ( 3 5 - с у р е т ) . d — о р б и т а л ь д а р к а т ы с к а н д а т ү з і л е т і н<br />

е ц ж и і к е з д е с е т і н г и б р и д т е н у — d 2sp3 — г и б р и д т е н у . Е к і d-, б і р s<br />

ж ә н е ү ш р - о р б и т а л ь д а р д ы ц а р а л а с у ы н а н т ү з і л е т і н а л т ы d 2sp3-<br />

г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р о к т а э д р д і ц ц е н т р і н е н т ө б е л е р і н е к а р а й<br />

б а ғ ы т т а л ғ а н . С о л с е б е п т е н б а й л а н ы с т у з у г е а т о м й2х р 3- г и б р и д т і<br />

о р б и т а л ь д а р ы н п а й д а л а н с а п і ш і н і о к т а э д р с и я к т ы м о л е к у л а л а р<br />

( и о н д а р ) т ү з і л е д і ( 3 5 - с у р е т ) .<br />

А т о м б а й л а н ы с т ү з у г е d s p 3 — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы н ж ұ м -<br />

с а ғ а н д а т ү з і л е т і н м о л е к у л а л а р д ы ц п і ш і н і ү ш б ұ р ы ш т ы б и п и р а ­<br />

м и д а с и я к т ы б о л а д ы .<br />

§ 4. К Е Й Б ІР Қ А Р А П А Й Ы М М О Л Е К У Л А Л А Р Д Ы Н . Қ Ү Р Һ ІЛ Ы С Ы<br />

Қ ұ р а м д а р ы ж а л п ы т ү р д е A B , А В 2 А В 3 , А В 5 ж ә н е А В 6 ф о р м у -<br />

л а л а р ы м е н ө р н е к т е л е т і н м о л е к у л а л а р д ы ц қ ү р ы л ы с ы н б і р г е қ а р а с -<br />

т ы р а й ы к ( 2 2 - к е с т е ) . Ф о р м у л а л а р д а ғ ы А д е п о т ы р ғ а н ы м ы з о р т а ­<br />

л ы к а т о м , а л В — к е з к е л г е н б і р в а л е н т т і а т о м ( Н , Ғ , С 1 ж э н е<br />

т . б . ) . Қ ү р а м ы А В 2 ф о р м у л а с ы м е н ѳ р н е к т е л е т і н м о л е к у л а д а<br />

о р т а л ы к а т о м А б а й л а н ы с т ү з у г е е к і о р б и т а л і н ж ү м с а й д ы . О р т а ­<br />

л ы к а т о м н ы ц о р б и т а л ь д а р ы н ы ц т и п і н е к а р а й А В 2 м о л е к у л а с ы н ы н<br />

п і ш і н і т ү з у с ы з ы к т ы н е б о л м а с а б ұ р ы ш т ы б о л ы п к е л е д і . М ы с а л ы ,<br />

В е Ғ 2 — т ү з у с ы з ы к т ы м о л е к у л а , а л 0 Н 2 ( Н 20 ) — б ү р ы ш т ы м о л е ­<br />

к у л а . Б і р і н ш і м ы с а л ы м ы з д а б е р и л л и й а т о м ы б а й л а н ы с т у з у г е<br />

sp — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы н ж ү м с а й д ы , с о л с е б е п т е н В е Ғ 2- н і ц<br />

п і ш і н і т ѵ з у с ы з ы к т ы . А л е к і н ш і м ы с а л ы м ы з д а о т т е к а т о м ы б а й л а -<br />

н ы с к а р о р б и т а л ь д а р ы н п а й д а л а н а д ы , с о л с е б е п т е н с у м о л е к у л а ­<br />

с ы — б ұ р ы ш т ы м о л е к у л а . С о н ы м е н , е г е р о р т а л ы к а т о м А б а й л а -<br />

н ы с у г а sp — г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы н п а й д а л а н с а А В 2 м о л е к у ­<br />

л а с ы н ы н п і ш і н і т ү з у с ы з ы к т ы б о л а д ы д а , а л р 2— о р б и т а л ь д а р ы н<br />

п а й д а л а н с а п і ш і н і б ұ р ы ш т ы б о л а д ы . Қ ұ р а м ы А В 3 ф о р м у л а с ы м е н<br />

34-сурет .Ц Ғ м олекуласы н ы н тү зіл у схем асы<br />

125

35-сурет. а) ж а з ы қ к в ад р а тты кұры лы м ,<br />

б) о тк аэд р л ік құры лы м , в) үш бұры ш ты<br />

б и п и р ам и д ал ы қ кұры лы м<br />

ө р н е к т е л е т і н м о л е к у л а л а р д а о р т а л ы к а т о м А б ір в а л е н т т і В а т о м -<br />

д а р ы м е н ү ш о р б и т а л ь к ө м е г і м е н б а й л а н ы с а д ы . О р т а л ы к а т о м<br />

б а й л а н ы с у ғ а х р 2- г и б р и д т і о р б и т а л ь д а р ы н п а й д а л а н с а А В 3 м о л е ­<br />

к у л а с ы н ы н , п і ш і н і ж а з ы қ ү ш б ұ р ы ш т ы с и я қ т ы д а , а л р 3 о р б и т а л ь ­<br />

д а р ы н п а й д а л а н с а п и р а м и д а с и я қ т ы б о л а д ы . М ы с а л ы , В Ғ з —<br />

ж а з ы қ ү ш б ұ р ы ш т ы м о л е к у л а , а л N H 3 п и р а м и д а т ә р і з д і м о л е к у л а .<br />

Қ а р а с т ы р ғ а н м ы с а л д а р д а н м ы н а д а й ж а л п ы к о р ы т ы н д ы т у а д ы .<br />

А В „ ( п = 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ) м о л е к у л а л а р ы н ы н п і ш і н і о р т а л ы к а т о м н ы н ,<br />

б а й л а н ы с т ү з у г е ж ұ м с а й т ы н в а л е н т т і к о р б и т а л ь д а р ы н ы ң т и п і н е<br />

т ә у е л д і .<br />

AB п — типтес молекулаларынын кеңістіктегі қурылысы<br />

22-кесте<br />

Молекулалардың<br />

типі<br />

А атомынын<br />

байланыс<br />

түзуге жұмсайтын<br />

орбитальдарынын<br />

саны<br />

А атомынын<br />

байланыс<br />

түзуге жұмсайтын<br />

орбитальдарынын<br />

типі<br />

Молекуланын<br />

кеністіктегі<br />

пішіні<br />

Мысалдар<br />

АВ 1 s немесе<br />

р<br />

Т үзу сы зы қты<br />

LiF, H Cl<br />

А В 2 2<br />

7<br />

Т үзу сы зы кты<br />

бұры ш ты<br />

В еҒ<br />

О Н 2, S H 2<br />

АВз 3<br />

■<br />

s p 1<br />

р '<br />

Ж а з ы қ үш<br />

бұры ш ты<br />

п и рам ида<br />

В Ғ 3<br />

N H 3, 1 РН з<br />

1<br />

а в 4 4<br />

s p 3<br />

d s p 2<br />

Т етраэд р<br />

ж а з ы қ к в а д р а т<br />

с н 4<br />

N i(C N ) “<br />

а в 5 5 d s p 3<br />

Үш бұры ш ты<br />

б и п и рам и да<br />

PC Is<br />

А В 6 6 d2sp’> Т өрт бұры ш ты<br />

б и п и рам и да<br />

(о к таэд р ) S F 6<br />

М о л е к у л а л а р д ы ц к е ц і с т і к т е г і к ұ р ы л ы с ы н т ү с і н д і р е т і н б а с к а д а<br />

т е о р и я л а р б а р . О л а р д ы ц б і р і с о ц ғ ы к е з д е п а й д а б о л ғ а н П а у л и<br />

п р и н ц и п і н е н е г і з д е л г е н ж а ц а т е о р и я — э л е к т р о н д ы к ж ү п т а р д ы ц<br />

126

т е б і с у т е о р и я с ы П а у л и п р и н ц и п , б о й ы н ш а а т о м д а ғ ы с п и н д е р .<br />

б і р д е й э л е к т р о н д а р ѳ з а р а к а т т ы т е б . с . п б і р і н е н - б . р . м ү м к . н ш . -<br />

л і г і н ш е а л ш а к о р н а л а с у ғ а т ы р ы с а д ы . М ы с а л ы , к о з ғ а н к ү и д е п<br />

B e а т о м ы н д а ғ ы ( 2 s 1 2 р " е к . э л е к т р о н н ы ц е к е у і н щ д е с п и н д е р .<br />

б і р д е й , с о н д ы к т а н о л а р б і р і н е н - б і р і ө т е к а т т ы т е б . л . п я д р о н ы ң<br />

е к і ж а ғ ы н д а б о л а д ы . А л к о з ғ а н к ү и д е г і б о р а т о м ы н д а ғ ы ( 2 s ,<br />

2 р х\ 2 р Л с п и н д е р і б і р д е й ү ш э л е к т р о н ө з а р а т е б . с ш , ү ш<br />

б ұ р ы ш т ө б е л е р і н е к а р а й б а ғ ы т т а л а д ы т . с . с . А - а т о м ы м о л е к у л а<br />

т ү з г е н д е о н ы ц в а л е н т т і к д е н г е и і н д е г . ж а л қ ы э л е к т р о н д а р ы В -<br />

а т о м ы н ь щ э л е к т р о н д а р ы м е н ж ұ п т а с ы п , э л е к т р о н д ы к ж ұ п т а р ғ а<br />

а й н а л а д ы М ү н д а й э л е к т р о н ж ұ п т а р ы н А В „ м о л е к у л а с ы н д а ғ ы<br />

А а т о м ы н ы н в а л е н т т і к д е н г е и д е г і э л е к т р о н ж ұ п т а р ы д е п а т а и д ы .<br />

А а т о м ы н ы н к е й б і р э л е к т р о н ж ү п т а р ы б а й л а н ы с т ү з у г е қ а т ы с п а у ы<br />

м ү м к і н М ы с а л ы : N H 3 * ә н е : 0 н 2 м о л е к у л а л а р ы н д а ғ ы а з о т<br />

ж э н е о т т е к а т о м д а р ы н ы н в а л е н т т і к д е ц г е й л е р і н д е г . б ір ж ә н е<br />

б к і э л е к т р о н ж ү б ы б а й л з н ь і с т ү з у г с қ а т ы с п з й д ы . А В Л м о л е к у л а -<br />

с ы н д а ғ ы А а т о м ы н ы н в а л е н т т і к д е ц г е й і н д е г і э л е к т р о н ж ұ п т а р ы<br />

ж е к е А а т о м ы н д а ғ ы с п и н д е Р ' б і р д е й э л е к т р о н д а р с и я к т ы б і р і н е н -<br />

б і р і м ү м к і н ш і л і г і н ш е а л ш а К о р н а л а с а д ы .<br />

Е к і э л е к т р о н ж ұ б ы А а т о м ы н ы н е к і ж а ғ ы н а , ү ш э л е к т р о н<br />

ж ұ б ы ү ш б ү р ы ш т ө б е л е р і н е , т е р т э л е к т р о н ж ұ б ы т е т р а э д р т ө б е -<br />

л е р і н е б а ғ ы т т а л ғ а н б о л а д Ы т . с . с . О с ы ғ а н с а й A B , м о л е к у л а с ы ­<br />

н ы н к е ц і с т і к т е г і к ұ р ы л ы с Ы т ү з у с ы з ы к т ы , ж а з ы қ ү ш б ұ р ы ш т ы<br />

ж э н е т е т р а э д р с и я к т ы б о л ь Ш к е л е д і . Д е м е к , ж а ң а т е о р и я б о й ы н ш а<br />

А В „ м о л е к у л а с ы н ы н к е ц і с т і к т е г і к ұ р ы л ы с ы А а т о м ы н ы н в а л е н т т і к<br />

д е ц г е й і н д е г і э л е к т р о н ж ұ п т а р ы н ы ц ө з а р а т е б і с у і м е н т ү с і н д і р і л е д і .<br />

Е н д і о с ы ж а ц а т е о р И я т ұ р ғ ы с ы н а н о р т а л ы к а т о м ы н ь щ<br />

в а л е н т т і к д е ц г е й і н д е ү ш * ә н е т ө р т э л е к т р о н ж ұ п т а р ы б о л а т ы н<br />

к е й б і р м о л е к у л а л а р д ы ц к е н і с т і к т е г і к ұ р ы л ы с ы н к а р а с т ы р а м ы з .<br />

В а л е н т т і к д е ц г е й д е г і ү ш э л е к т р о н ж ұ б ы ү ш б ұ р ы ш т ө б е л е р і н е<br />

б а ғ ы т т а л ғ а н д ы к т а н А В 3 м о л е к у л а л а р ы н ы н ( м ы с а л ы В Ғ 3 ) к ұ -<br />

р ы л ы с ы ж а р ы к ү ш б ұ р ы ш т ы , а л м о л е к у л а д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш -<br />

т ы ц м ә н і 1 2 0 ° б о л а д ы . Е г е р А а т о м ы н ы н в а л е н т т і к д е ц г е ш н д е г і<br />

ү ш э л е к т р о н ж ү б ы н ы ц б і р е у і б а й л а н ы с т ү з у г е к - а т ы с п а с а , я ғ н и<br />

м о л е к у л а к ү р а м ы : А В 2 б о л с а , о н д а м о л е к у л а н ы ц қ ү р ы л ы с ы<br />

б ү р ы ш т ы б о л ы п б а й л а н ы с т ү з у г е к а т ы с п а й т ы н э л е к т р о н ж ү б ы<br />

ү ш б ү р ы ш т ө б е с і н е к а р а й б а ғ і і т т а л а д ы . М ы с а л ы , г а з к ү й д е г і<br />

S n C l 2- H iH п а й д а л а н ы л м а ғ а н э л е к Ү р о н ж ұ б ы б а р к ұ р ы л ы с ы м ы н а ­<br />

д а й : V .<br />

Sn<br />

/ ч<br />

C l<br />

сі<br />

В а л е н т т і к к а б а т т а ғ ы т ө р т э л е к т р о н ж ұ п т е т р а э д р т ө б е л е р і н е<br />

б а ғ ы т т а л а т ы н д ы к т а н А ^ м о л е к у л а л а р ы н ы н , ( м ы с а л ы , С Н 4 )<br />

к ұ р ы л ы с ы т е т р а э д р т ә р і з Д і б о л а д ы . А м м и а к : N H 3 ж э н е с у : Ö H 2<br />

м о л е к у л а л а р ы с и я к т ы в а л е н т т і к д е н г е й д е г і т ѳ р т ж ұ п т ы ц б і р е у і<br />

н е м е с е е к е у і б а й л а н ы с т Ү 3 У г е к а т ы с п а с а м о л е к у л а п и р а м и д а<br />

с и я к т ы ( N H 3 ) н е м е с е б Ұ р ы ш т ы ( Н 20 ) б о л а д ы . А л о л а р д а ғ ы<br />

127

п а й д а л а н ы л м а ғ а н э л е к т р о н ж ұ п т а р ы т е т р а э д р т ө б е л е р і н е б а ғ ы т т а -<br />

л а д ы :<br />

ө<br />

ө<br />

н / | \ н h / V ' - S<br />

н<br />

Н<br />

Д е м е к , ж а ң а т е о р и я б о й ы н ш а N H 3 ж э н е Н 2О м о л е к у л а л а р ы н -<br />

д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы ң м ә н д е р і м е т а н м о л е к у л а с ы н д а ғ ы д а й<br />

1 0 9 , 5 ° б о л у к е р е к . Б і р а к , і с ж ү з і н д е а т а л ғ а н м о л е к у л а л а р д а ғ ы<br />

в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы ң 1 0 9 , 5 ° - т а н к і ш і б о л а т ы н ы н б ұ р ы н н а н б і л е м і з<br />

( Ы Н з - т е 1 0 7 ° , Н 20 - д а 1 0 4 , 5 ° ) . Б ұ л б ы л а й ш а т ү с і н д і р і л е д і . Б а й ­<br />

л а н ы с т ү з у г е к а т ы с п а й т ы н э л е к т р о н ж ұ п т а р ы б а й л а н ы с т ү з у г е<br />

қ а т ы с а т ы н э л е к т р о н ж ұ п т а р ы н а қ а р а ғ а н д а к ө р ш і ж ұ п т а р д ы<br />

қ а т т ы р а к т е б е д і . О с ы н ы ң с а л д а р ы н а н N H 3 ж ә н е Н 20 м о л е к у л а -<br />

л а р ы н д а ғ ы в а л е н т т і к б ұ р ы ш т ы н , м ә н і 1 0 9 , 5 ° - т а н к і ш і р е й е д і .<br />

§ 5. Е С Е Л І Б А Й Л А Н Ы С Т А Р<br />

С у т е к Н 2 , ф т о р с у т е к Н Ғ ж э н е ф т о р Ғ 2 м о л е к у л а л а р ы н д а<br />

а т о м д а р б і р б а й л а н ы с п е н б а й л а н ы с к а н . 3 6 - с у р е т т е а т а л ғ а н<br />

м о л е к у л а л а р д а ғ ы б а й л а н ы с т ы ц т ү з і л у с х е м а с ы к е л т і р і л г е н . С у т е к<br />

м о л е к у л а с ы s - о р б и т а л ь д а р д ы н , ф т о р с у т е к s - п е н р - о р б и т а л ь д а р -<br />

д ы н , а л ф т о р р м е н р - о р б и т а л ь д а р д ы ң ж ұ п т а с у ы н ә т и ж е с і н д е<br />

т ү з і л е д і . 3 6 - с у р е т т е н о р б и т а л ь д а р д ы н , б ү р к е с у б ө л і г і б а й л а н ы с у ш ы<br />

а т о м д а р д ы ң я д р о л а р ы н ж а л ғ а с т ы р а т ы н т ү з у с ы з ы к т ы н , б о й ы н а<br />

о р н а л а с қ а н ы н к ө р е м і з . М ұ н д а й б а й л а н ы с т а р а ( с и г м а ) — б а й -<br />

л а н ы с т а р д е п а т а л а д ы . ст — б а й л а н ы с т а р s — s , р — р, s — р, s— d,<br />

р — d — d- о р б и т а л ь д а р д ы н , ө з а р а б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н д е т ү з і л е д і .<br />

Б і з о с ы ғ а н д е й і н г і к а р а с т ы р ы п к е л г е н б а й л а н ы с т а р о — б а й л а н ы с -<br />

т а р ғ а ж а т а д ы . о — б а й л а н ы с т а р д а н б а с к а я ( п и ) ж э н е ö ( д е л ь т а )<br />

о — б а й л а н ы с т а р д а б о л а д ы . М ұ н д а й б а й л а н ы с т а р е с е л і б а й л а ­<br />

н ы с ы б а р к о с ы л ы с т а р д а б а й қ а л а д ы . л — б а й л а н ы с п е н т а н ы с у<br />

ү ш і н а з о т м о л е к у л а с ы н ы н N 2 к ү р ы л ы с ы н к а р а с т ы р а й ы к . А з о т<br />

м о л е к у л а с ы н д а а з о т а т о м д а р ы ү ш э л е к т р о н к о с а ғ ы а р к ы л ы , я ғ н и ,<br />

ү ш ( ү ш е с е л і ) б а й л а н ы с п е н б а й л а н ы с к а н .<br />

Б ү л<br />

б а й л а н ы с т а р<br />

а з о т а т о м д а р ы н ы н ( 2 s 2 2 p 3<br />

U S<br />

Г нИ И I<br />

2 s 2рк2ру2р<br />

2 рх<br />

, 2 ру ж э н е 2 р г о р б и т а л ь д а р ы н ы ң ѳ з а р а<br />

S - S S - р р - р<br />

36-сурет. О р б и та л ь д а р д ы н бүркесу схем асы<br />

128

б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н д е п а й д а б о ­<br />

л а д ы . 3 7 - с у р е т т е а з о т а т о м ы н ы н ,<br />

б а й л а н ы с т ү з у г е қ а т ы с а т ы н 2 р-<br />

о р б и т а л ь д а р ы н ы ң<br />

п і ш і н д е р і<br />

ж ә н е о л а р д ы ң б ү р к е с у с х е м а -<br />

л а р ы к е л т і р і л г е н . М ұ н д а а з о т<br />

а т о м д а р ы б і р і н е - б і р і х о с і н і ң<br />

б о й ы м е н ж а к ы н д а с а д ы д е п<br />

е с е п т е л г е н . х о с і н і н б о й ы н а<br />

о р н а л а с к а н 2 рх о р б и т а л ь д а -<br />

р ы н ы ң б ү р к е с у б ө л і г і я д р о л а р -<br />

д ы ж а л ғ а с т ы р а т ы н т ү з у д і ң<br />

б о й ы н д а о р н а л а с а д ы д е м е к ,<br />

б ұ л о р б и т а л ь д а р д ы н , ө з а р а б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н д е о б а й л а ­<br />

н ы с п а й д а б о л а д ы . у ж э н е z о с ь т е р і н і ц б о й л а р ы н а о р н а л а с к а н<br />

2 ру ж э н е 2 / ѵ о р б и т а л ь д а р ы н ы н , б ү р к е с у у ч а с т о к т а р ы я д р о л а р д ы<br />

ж а л ғ а с т ы р а т ы н т ү з у д і ң б о й ы н а е м е с , с о л т ү з у д і ң е к і ж а ғ ы н а<br />

о р н а л а с а д ы б а с қ а ш а а й т к а н д а , б ұ л о р б и т а л ь д а р « ж а к т а р ы м е н »<br />

б ү р к е с е д і . О р б и т а л ь д а р д ы н « ж а қ т а р ы » б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н д е<br />

т ү з і л е т і н б а й л а н ы с т а р л - б а й л а н ы с т а р д е п а т а л а д ы .<br />

С о н ы м е н а з о т м о л е к у л а с ы н д а ғ ы ү ш б а й л а н ы с т ь щ б і р е у і а , а л<br />

қ а л ғ а н е к е у і л - б а й л а н ы с т а р . л - б а й л а н ы с т а р а з о т м о л е к у л а с ы н -<br />

д а ғ ы д а й р - о р б и т а л ь д а р д ы ң ө з а р а б ү р к е с у і ж э н е с о н ы м е н к а т а р<br />

р м е н d(p — d), d м е н d (d — d) о р б и т а л ь д а р ы н ы н ө з а р а б ү р к е с у і<br />

н ә т и ж е с і н д е д е т ү з і л е д і ( 3 8 - с у р е т ) . ст ж ә н е л - б а й л а н ы с т а р т ү з і л -<br />

г е н д е о р б и т а л ь д а р ә р т ү р л і д ә р е ж е д е б ү р к е с е т і н д і к т е н о л а р д ы н<br />

б е р і к т і к т е р і д е ә р т ү р л і б о л а д ы . л - б а й л а н ы с т а р д а н г ө р і с т - б а й л а -<br />

н ы с т а р т ү з і л г е н д е о р б и т а л ь д а р<br />

м о л ы р а к б ү р к е с е д і , с о л с е б е п т е н<br />

o - б а й л а н ы с т а р л - б а й л а н ы с т а р ғ а қ а р а ғ а н д а б е р і г і р е к к е л е д і .<br />

л - б а й л а н ы с т а р н е г і з і н е н а з о т м о л е к у л а с ы с и я к т ы е с е л і б а й л а ­<br />

н ы с т ы м о л е к у л а л а р д а б о л а д ы . М ы с а л ы , э т и л е н м о л е к у л а с ы н д а<br />

С Н 2 = С Н 2 к ѳ м і р т е к а т о м д а р ы к о с е к і е с е л і б а й л а н ы с п е н б а й л а ­<br />

н ы с к а н , о н ы н б і р е у і ст, а л е к і н ш і с і л - б а й л а н ы с . А ц е т и л е н м о л е к у ­<br />

л а с ы н д а С Н = С Н к ѳ м і р т е к а т о м д а р ы б і р а, е к і і ь - б а й л а н ы с п е н<br />

б а й л а н ы с к а н . а ж э н е я - б а й л а н ы с т а р д а н б а с к а 8 - б а й л а н ы с б о л а д ы<br />

д е д і к . 8 - б а й л а н ы с d - о р б и т а л ь д а р т ѳ р т ж а п ы р а к ш а л а р ы м е н б ү р -<br />

к е с к е н д е т ү з і л е д і ( 3 9 - с у р е т ) .<br />

37-сурет. А зот м олекуласы н д ағы<br />

эл ектр о н д ы к б ұ л ттарды ң бүркесу<br />

схем асы<br />

38-сурет. л — б ай л ан ы сты ң тү зіл у ж о л д ар ы<br />

129

§6. КОВАЛЕНТТІК БАЙЛАНЫСТЫН, ПОЛЮСТІГІ<br />

\ Б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ң м о л е к у л а д а ғ ы о р н а л а с у<br />

р е т і н е к а р а й к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с полюсті ж э н е полю ссіз б о л ы п<br />

е к і г е б ѳ л і н е д і . Б і р н е ш е м ы с а л д а р к а р а с т ы р а й ы к .<br />

Ф т о р м о л е к у л а с ы н д а ғ ы б а й л а н ы с ф т о р а т о м д а р ы н ы н , ( 2 s 22 p 5<br />

j~^jT| ц j ) ж а л қ ы э л е к т р о н д ы 2 р г - о р б и т а л ь д а р ы н ы н б ү р -<br />

2 s 2 рх 2 ру 2 р г<br />

к е с у і а р к ы л ы ж а с а л а д ы :<br />

0 0 + 0 0<br />

2Рг 2Рг Р - Р<br />

О +о о — О о о<br />

S 2 Pz S - Р<br />

Б ұ л м ы с а л ы м ы з д а э л е к т р о н б ұ л т т а р ы н ы ң б ү р к е с у б ө л і г і т у р а<br />

я д р о л а р о р т а с ы н д а б о л а д ы . Е к і ф т о р а т о м ы н ь щ д а э л е к т р т е р і с т і к -<br />

т е р і б і р д е й , с о н д ы к т а н о л а р б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ү л т ы н а<br />

б і р д е й к ү ш п е н э с е р е т е д і . Б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т ы<br />

е ш к а н д а й а т о м ғ а к а р а й ы ғ ы с п а ғ а н , е к і а т о м н ы ң е ш к а й с ы с ы н д а<br />

д а а р т ы к з а р я д ж о қ . М ү н д а й б а й л а н ы с п о л ю с с і з к о в а л е н т т і<br />

б а й л а н ы с д е п а т а л а д ы . Е н д і ф т о р с у т е к м о л е к у л а с ы н к а р а с т ы р -<br />

с а к , о н ь щ т ү з і л у і м ы н а д а й : ф т о р д ь щ э л е к т р т е р і с т і г і ( 4 , 0 ) , я ғ н и<br />

э л е к т р о н т а р т у қ а б і л е т і с у т е к т і к і н е н ( 2 , 1 ) ә л д е к а й д а ж о ғ а р ы ,<br />

с о н д ы к т а н ф т о р а т о м ы б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т ы н ( ж ұ -<br />

б ы н ) с у т е к а т о м ы н а к а р а ғ а н д а к ү ш т і р е к т а р т а д ы . О с ы н ь щ с а л д а -<br />

р ы н а н б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т ы ф т о р ғ а к а р а й ы ғ ы с ы п ,<br />

ф т о р а т о м ы н д а а р т ы к т е р і с ( — б ) , а л с у т е к а т о м ы н д а а р т ы к<br />

о н ( + 8 ) з а р я д п а й д а б о л а д ы . Қ а з і р г і д е р е к т е р г е к а р а ғ а н д а ф т о р<br />

а т о м ы н д а ғ ы а р т ы к з а р я д 6 f = — 0 , 4 5 , а л с у т е к а т о м ы н д а ғ ы<br />

а р т ы к з а р я д 6 H = - f O , 4 5 .<br />

С о н ы м е н , егер байланыст ыруш ы электрон булты қосьілы сқан<br />

екі атомның біріне қ а р а й ы гы сқан болса, ондай байланысты<br />

полюсті,ховалеяттік байланы с д е п а т а й д ы .<br />

Ш е к т і к ж а ғ д а й д а б а й л а н ы с т ы ­<br />

р у ш ы э л е к т р о н ж ұ б ы н а с а й к е л е -<br />

т і н э л е к т р о н б ұ л т ы к о с ы л у ш ы<br />

а т о м д а р д ь щ б і р е у і н е к а р а й т о л ы к ,<br />

ы ғ ы с ы п , а т о м д а р и о н д а р ғ а а й н а -<br />

л а д ы . М ұ н д а й ж а ғ д а й д ь щ м ы с а л ы<br />

р е т і н д е л и т и й ф т о р и д і м о л е к у л а ­<br />

с ы н а л у ғ а б о л а д ы , м ү н д а э л е к т р о н<br />

б ұ л т ы т о л ы ғ ы м е н ф т о р а т о м ы н а<br />

130

к а р а й ы ғ ы с к а н . Л и т и й ф т о р и д і м о л е к у л а с ы н ы ң к ү р ы л ы с ы н б ы л а й<br />

ө р н е к т е у г е б о л а д ы : L i + F ~ .<br />

Л и т и й к а т и о н ы м е н ф т о р а н и о н ы б і р і н е - б і р і э л е к т р о с т а т и -<br />

к а л ы қ к ү ш т е р а р к ы л ы т а р т ы л ы с ы п б а й л а н ы с а д ы . Л и т и й ф т о р и д і<br />

с и я қ т ы , и о н д а р д а н т ү р а т ы н м о л е к у л а л а р и о н д ы м о л е к у л а л а р<br />

д е п , а л о л а р д а ғ ы б а й л а н ы с и о н д ы к б а й л а н ы с д е п а т а л а д ы . С о н ы ­<br />

м е н б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н б ұ л т ы н ы ң ы ғ ы с у ы н а к а р а й х и м и я ­<br />

л ы к б а й л а н ы с : полю ссіз, полюсті ж э н е иондык, б о л ы п ү ш к е<br />

б ө л і н е д і . Б ұ л а р д ы ң і ш і н д е г і е ң ж и і к е з д е с е т і н і п о л ю с т і б а й л а н ы с ,<br />

а л п о л ю с с і з ж э н е и о н д ы к б а й л а н ы с т а р — п о л ю с т і б а й л а н ы с т ь щ<br />

ш е к т і к т ү р л е р і . П о л ю с т і б а й л а н ы с т ы б і р ш а м а и о н д ы к с и п а т ы б а р<br />

к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с д е п т е а т а й д ы . Б а й л а н ы с т ы ң и о н д ы к д э р е -<br />

ж е с і н е м е с е п о л ю с т і г і б а й л а н ы с у ш ы а т о м д а р д ь щ э л е к т р т е р і с т і к -<br />

т е р і н і ң а й р ы м ы ѳ с к е н с а й ы н а р т а д ы . Б ү л з а ң д ы л ы қ т ы 2 3 - к е с т е д е н<br />

б а й к а у ғ а б о л а д ы . О н д а е к і н ш і п е р и о д э л е м е н т т е р і н і ң ф т о р и д т е -<br />

р і н д е г і б а й л а н ы с т ь щ т и п т е р і к е л т і р і л г е н . F 2 м о л е к у л а с ы н д а ғ ы<br />

ф т о р а т о м д а р ы н ы н , э л е к т р т е р і с т і к т е р і б і р д е й , т а з а к о в а л е н т т і к<br />

б а й л а н ы с т ү з і л і п т ұ р , О Ғ 2 м о л е к у л а с ы н д а ғ ь і ф т о р м е н о т т е к т і ң<br />

э л е к т р т е р і с т і к т е р і н і ң а й ы р ы м ы 0 , 5 4 , б а й л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н<br />

б ұ л т ы э л е к т р т е р і с т і г і ж о ғ а р ы ф т о р а т о м ы н а к а р а й ы ғ ы с к а н ,<br />

с о н д ы к т а н б а й л а н ы с т ы н , и о н д ы к с и п а т ы б а р . А з о т п е н ф т о р<br />

а т о м д а р ы н ы н , э л е к т р т е р і с т і к т е р і н і н , а й ы р ы м ы 0 , 9 4 , я ғ н и N — Ғ<br />

б а й л а н ы с ы н ы ң и о н д ы к д э р е ж е с і О — Ғ б а й л а н ы с ы н і к і н е н ж о ғ а р ы ,<br />

т . с . с . А л л и т и й м е н ф т о р д ы н , э л е к т р т е р і с т і к т е р і н і н а й ы р ы м ы<br />

ѳ т е ү л к е н ( 3 , 0 0 ) , с о н д ы к т а н т а з а и о н д ы к б а й л а н ы с т ү з е д і .<br />

23-кесте<br />

Екінш і период элементтерінің фторидтеріндегі байланыстың типі<br />

Фтормен<br />

байланыскан<br />

Молекула Байланыс элементтердін<br />

электртерістік<br />

мәндері<br />

Фтордікі<br />

Электртерістіктер<br />

айырымы<br />

Байланыс типі<br />

ҒҒ ғ — ғ ғ 3,98 3,98 0,00 Коваллентті<br />

о ғ 2 о - ғ 0 3,44 3,98 0,54 „ байланыстың<br />

NF3 N—Ғ N 3,04 3,98 0,94 сипаты<br />

с ғ 4 с — ғ С 2,55 3,98 1,43 иондық<br />

ВҒз в — ғ В 2,04 3,98 1,94 артады<br />

... 1<br />

ВеҒо Be—Ғ Be 1,57 3,98 2,41<br />

LiF Li—Ғ Li 0,98 3,98 3,00 Иондық<br />

П о л ю с т і б а й л а н ы с т а р п о л ю с с і з б а й л а н ы с т а р ғ а к а р а ғ а н д а б е р і к<br />

к е л е д і . М ұ н ы с у т е к Н 2, ф т о р Ғ 2 ж ә н е ф т о р с у т е к Н Ғ м о л е к у л а ­<br />

л а р ы н ы н , б а й л а н ы с э н е р г и я л а р ы н ө з а р а с а л ы с т ы р у а р к ы л ы б а й -<br />

к а у ғ а б о л а д ы . С у т е к м о л е к у л а с ы н ы н б а й л а н ы с э н е р г и я с ы<br />

4 3 0 , 9 к Д ж / м о л ь ф т о р м о л е к у л а с ы н і к і — 1 5 4 к Д ж / м о л ь . Б ұ л м о л е -<br />

к у л а л а р д а г ы б а й л а н ы с т а р т а з а к о в а л е н т т і к б о л ы п е с е п т е л і н е д і .<br />

Е н д і ф т о р с у т е к м о л е к у л а с ы н к а р а с т ы р ы п , м ұ н д а ғ ы б а й л а н ы с т а з а<br />

к о в а л е н т т і к д е с е к , о н д а о н ы н э н е р г и я с ы £ нков с у т е к п е н ф т о р<br />

м о л е к у л а л а р ы н ы н б а й л а н ы с , э н е р г и я л а р ы н ь щ ж э н е а р и ф -<br />

м е т и к а л ы к о р т а с ы н а т е ң б о л ғ а н б о л а р е д і .<br />

131

^ ғ ков = = 130 ,9 + „1 5 4 = 2 9 2 > 4 5 к Д ж / м о л ь<br />

А л Н Ғ м о л е к у л а с ы н д а ғ ы б а й л а н ы с э н е р г и я с ы н ы н , т ә ж і р и б е ж ү з і н -<br />

д е а н ы қ т а л ғ а н м ә н і 5 6 0 , 6 5 к Д ж / м о л ь . Д е м е к , б а й л а н ы с э н е р г и я ­<br />

с ы н ы н , э к с п е р и м е н т т і к м ә н і а р и ф м е т и к а л ы к о р т а м ә н н е н<br />

2 6 7 , 7 к Д ж / м о л ь а р т ы қ . Қ а р а с т ы р ы л ғ а н м ы с а л д а н м ы н а д ѣ й ж а л п ы<br />

қ о р ы т ы н д ы ш ы ғ а р у ғ а б о л а д ы . A B , молекуласынын, байланы с<br />

энергиясы Ач ж э н е В г молекулаларыны н, байланы с энергияларының<br />

арифметикалык, ортасынан эрдайы м үлкен болады.<br />

2 4 - к е с т е д е A B м о л е к у л а с ы н д а ғ ы б а й л а н ы с э н е р г и я л а р ы н ы н<br />

э к с п е р и м е н т т і к ж э н е е с е п т е л г е н м э н д е р і к е л т і р і л г е н . К е с т е д е<br />

к е л т і р і л г е н д е р е к т е р ж о ғ а р ы д а а й т ы л ы п к е т к е н т ұ ж ы р ы м н ы ң<br />

р а с т ы ғ ы н д ә л е л д е й д і .<br />

AB типтес екі атомды молекулалардың байланыс энергиялары<br />

24-кесте<br />

Молекула<br />

Байланыс энергиясы, кДж/моль<br />

Байланыс<br />

энергиясынын.<br />

эксперименттік<br />

мэндері (Е АВ)<br />

Байланыс<br />

энергиясынын<br />

есептелген мэндері<br />

4 - ( Е а2 + Ев2)<br />

Эксперименттік<br />

жэне есептелген<br />

мэндердін айырымы<br />

Е А в - т ( Е д г4 -Е Вг)<br />

H F 560,6 292,9 267,8<br />

HCl 427,6 335,1 92,5<br />

Н В г 361,9 310,8 51,0<br />

Hl 294,9 290,3 4,6<br />

IF 192,4 149,7 42,6<br />

1C1 207,5 193,7 13,8<br />

ІВг 175,3 169,4 5,8<br />

A B м о л е к у л а с ы н д а ғ ы б а й л а н ы с э н е р г и я с ы н ы н « а р т ы к » м ѳ л ш е р і<br />

а т о м д а р а р а с ь ш д а ғ ы б а й л а н ы с т ы ң б і р ш а м а и о н д ы к б о л у ы н а н<br />

п а й д а б о л а д ы . А ж э н е В а т о м д а р ы н д а а р т ы к з а р я д т а р п а й д а<br />

б о л ы п А + 6 В “" 6 о л а р к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с к ү ш т е р і н е к о с ы м ш а<br />

э л е к т р о с т а т и к а л ы к к ү ш т е р м е н т а р т ы л ы с а д ы . О с ы н ы н с а л д а р ы -<br />

н а н Ä B м о л е к у л а с ы н д а ғ ы б а й л а н ы с э н е р г и я с ы т а з а к о в а л е н т т і к<br />

д е п е с е п т е л е т і н б а й л а н ы с э н е р г и я с ы н а н э р д а й ы м ү л к е н б о л а д ы .<br />

Б а й л а н ы с т ы н б і р ш а м а и о н д ы б о л у ы н а н т у а т ы н о с ы « а р т ы к »<br />

э н е р г и я н ы Л . П о л и н г ионды-коваленттік резонанстың энергиясы<br />

д е п а т а п , А а р к ы л ы б е л г і л е д і . О л т ѳ м е н д е г і д е й ѳ р н е к п е н а н ы к -<br />

т а л а д ы :<br />

^ = ( 1 )<br />

Б ұ л ѳ р н е к т е г і Е дв — A B м о л е к у л а с ы н д а ғ ы э н е р г и я н ы н<br />

э к с п е р и м е н т т і к м э н і ; £ Дг ж э н е Е ^ — А г ж э н е В г м о л е к у л а л а р ы н -<br />

д а ғ ы б а й л а н ы с э н е р г и я л а р ы н ы н м э н д е р і . 2 5 - к е с т е д е р е з о н а н с<br />

э н е р г и я с ы н ы н м ә н д е р і с о н ғ ы б а ғ а н а д а к е л т і р і л г е н . А н ы қ т а м а<br />

б о й ы н ш а т а з а к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с ү ш і н и о н д ы - к о в а л е н т т і к<br />

132

р е з о н а н с э н е р г и я с ы н ө л г е т е ц , а л б а й л а н ы с т ы ң п о л ю с т і г і , я ғ н и<br />

и о н д ы қ д ә р е ж е с і ө с к е н с а й ы н о н ы ң м ә н і а р т а д ы . Д е м е к , и о н д ы -<br />

к о в а л е н т т і к р е з о н а н с э н е р г и я с ы б а й л а н ы с т ы ң и о н д ы к д ә р е ж е с і н і ц<br />

ө л ш е м і б о л ы п т а б ы л а д ы . А л б а й л а н ы с т ы ң и о н д ы қ д ә р е ж е с і<br />

к о с ы л у ш ы а т о м д а р д ы ц э л е к т р т е р і с т і к т е р і н і ц а й ы р ы ­<br />

м ы н а т ә у е л д і е к е н і н ж о ғ а р ы д а а й т ы п к е т т і к . О л а й б о л а т ы н б о л ­<br />

с а , и о н д ы - к о в а л е н т т і к р е з о н а н с э н е р г и я с ы а т о м д а р д ы ц э л е к т р т е -<br />

р і с т і к т е р і н і ң а й ы р ы м ы н а б а й л а н ы с т ы б о л у ы к е р е к . П о л и н г б ұ л<br />

м ә с е л е н і б і р і н ш і б о л ы п з е р т т е п , А ж э н е В а т о м д а р ы н ы ц э л е к т р -<br />

т е р і с т і к т е р і м е н А - н ы ц а р а с ы н д а м ы н а д а й б а й л а н ы с б а р е к е н і н<br />

а н ы қ т а д ы :<br />

Э д — Э в = 0 , 2 0 8 V Ä ( 2 )<br />

м ұ н д а ғ ы Э д ж э н е Э в — А ж э н е В а т о м д а р ы н ы н э л е к т р т е р і с т і к т е р і<br />

( 2 ) т е ц д е у к ѳ м е г і м е н э л е к т р т е р і с т і к т е р і н і ң а й ы р ы м ы н ғ а н а е с е п -<br />

т е у г е б о л а д ы , а л ж е к е э л е м е н т т е р д і ц э л е к т р т е р і с т і г і н е с е п т е у<br />

у ш і н ә й т е у і р б і р э л е м е н т т і ң э л е к т р т е р і с т і г і н қ а л а у ь ш ы з ш а б ір<br />

с а н ғ а б а л а у к е р е к . П о л и н г е ц а к т и в т і б е й м е т а л л ф т о р д ы ц<br />

э л е к т р т е р і с т і г і н 4 - к е т е ц д е п а л ы п ( 2 ) ф о р м у л а к ө м е г і м е н<br />

б а с қ а э л е м е н т т е р д і ц э л е к т р т е р і с т і г і н е с е п т е у д і ұ с ы н д ы .<br />

I I I т а р а у д а э л е к т р т е р і с т і к т і ц и о н д а н у п о т е н ц и а л ы м е н э л е к т р о н<br />

т а р т к ы ш т ы ц ж а р т ы қ о с ы н д ы с ы а р к ы л ы а н ы к т а л а т ы н ы н а й т к а н -<br />

б ы з . О л э л е к т р т е р і с т і к т і е с е п т е у д і ц Р . М а л л и к е н ұ с ы н ғ а н ә д і с і<br />

е д і . Ж о ғ а р ы д а к а р а с т ы р ы л ғ а н П о л и н г ә д і с і М а л л и к е н ә д і с і н е н<br />

б ұ р ы н п а й д а б о л ғ а н . Қ а з і р г і у а к ы т т а б ұ л е к і ә д і с б і р д е й қ о л д а -<br />

н ы л а д ы . С о н ы м е н к о с ы л у ш ы а т о м д а р д ы ц э л е к т р т е р і с т і к т е р і э р<br />

т ү р л і б о л а т ы н б о л с а , о н д а о л а р д ы ц а р а с ы н д а г ы б а й л а н ы с<br />

п о л ю с т і б о л а д ы . П о л ю с т і б а й л а н ы с т а р т а з а к о в а л е н т т і к б а й л а -<br />

н ы с т а р д а н б е р і к к е л е д і . Б а й л а н ы с т ы ц п о л ю с т і б о л у ы з а т т ы ц<br />

х и м и я л ы к к а с и е т т е р і н е д е э с е р е т е д і .<br />

§ 7 . Д О Н О Р Л Ы -А К Ц Е П Т О Р Л Ы ( К О О Р Д И Н А Ц И Я Л Ы К ,) Б А Й Л А Н Ы С<br />

В Б э д і с і б о й ы н ш а к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с к о с ы л ы с а т ы н а т о м ­<br />

д а р д ы ц ж а л к ы э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р ы н ы ц б ү р к е с у і н ә т и ж е с і н -<br />

д е ж а с а л а д ы . Ж а л к ы э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р б ү р к е с к е н д е к о с ы ­<br />

л у ш ы е к і а т о м н ы ц е к е у і н е д е о р т а к э л е к т р о н ж ү б ы т ү з і л е д і .<br />

О р т а к ж ұ п к о с ы л ы с а т ы н а т о м д а р д ы ц б і р е у і н і ц к о с э л е к т р о н д ы<br />

о р б и т а л і е к і н ш і с і н і ц б о с о р б и т а л і м е н б ү р к е с к е н д е д е т ү з і л е д і .<br />

Б ү н ы ц м ы с а л ы р е т і н д е а м м о н и й и о н ы н ы ц т ү з і л у і н к е л т і р у г е<br />

б о л а д ы :<br />

N H 3 + H + - + N H 4+<br />

А м м о н и й и о н ы а м м и а к м о л е к у л а с ы с у т е к и о н ы м е н к о с ы л ы с қ а н д а<br />

т ү з і л е т і н д і к т е н а м м и а к м о л е к у л а с ы м е н с у т е к и о н ы н ы ц э л е к т р о н ­<br />

д ы к к ұ р ы л ы с ы н е с к е т ү с і р е й і к . А м м и а к м о л е к у л а с ы а з о т а т о м ы н ь щ<br />

( Е й I j f ) жалкы электронды 2рх, 2ру жэне 2рг<br />

2 s 2рх2ру2рг<br />

133

о р б и т а л ь д а р ы ү ш с у т е к а т о м ы н ы н , l s - о р б и т а л ь д а р ы м е н б ү р к е с -<br />

к е н д е т ү з і л е д і . А м м и а к м о л е к у л а с ы н д а ғ ы а з о т а т о м ы н ы н , б а й л а ­<br />

н ы с т ү з у г е к а т ы с п а ғ а н к о с э л е к т р о н д ы 2 5 - о р б и т а л і б а р , я ғ н и<br />

п а й д а л а н ы л м а ғ а н э л е к т р о н ж ұ б ы б а р , к ұ р ы л ы с ы м ы н а д а й :<br />

н<br />

I<br />

Н - N :<br />

Н<br />

С у т е к и о н ы н ы н , l s - о р б и т а л і б о с . С у т е к к а т и о н ы н ы ң б о с о р б и т а л і<br />

а м м и а к м о л е к у л а с ы н д а ғ ы а з о т а т о м ы н ы н к о с э л е к т р о н д ы о р б и -<br />

т а л і м е н ж ұ п т а с ы п , о л а р д ы н а р а с ы н д а к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с<br />

т ү з і л е д і .<br />

н<br />

н — N :-t-D H +-<br />

I<br />

И<br />

Г н п<br />

1<br />

1<br />

H - N 0 H<br />

1<br />

1<br />

и<br />

н е б о л м а с а<br />

Г н 1<br />

I<br />

1<br />

Н — N — И<br />

1<br />

1<br />

Н<br />

+<br />

С у т е к и о н ы н ы н а л д ы н д а ғ ы ү я ш ы к с у т е к и о н ы н ы ң б о с о р б и т а л і<br />

б а р д е г е н д і к ѳ р с е т е д і . А м м о н и й и о н ы н д а т ѳ р т к о в а л е н т т і к б а й л а ­<br />

н ы с б а р : о н ы н ү ш е у і ж а л к ы э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р д ы н , а л<br />

т ө р т і н ш і с і қ о с э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь м е н б о с о р б и т а л ь д ы ң б ү р к е с у і<br />

а р к ы л ы ж а с а л ғ а н . С о н ы м е н , а м м о н и й и о н ы н д а ғ ы б а й л а н ы с т а р<br />

э р т ү р л і ж о л д а р м е н т ү з і л г е н , б і р а к о л а р д ы н б а р л ы ғ ы н ь щ д а<br />

б е р і к т і г і б і р д е й . б і р і н е н - б і р і н і н е ш қ а н д а й а й ы р м а ш ы л ы ғ ы ж о к .<br />

^ Б і р а т о м н ы н к о с э л е к т р о н д ы о р б и т а л і е к і н ш і а т о м н ы н б о с<br />

о р б и т а л і м е н б ү р к е с к е н д е ( ж ұ п т а с қ а н д а ) т ү з і л е т і н к о в а л е н т т і к<br />

б а й л а н ы с д о н о р л ы - а к ц е п т о р л ы н е б о л м а с а к о о р -<br />

д и н а ц и я л ы қ б а й л а н ы с д е д а т а л а д ь ь Б а й л а н ы с ' т ү з у г е<br />

к о с э л е к т р о н д ы о р б и т а л і н , я ғ н и э л е к т р о н ж ұ б ы н ж ұ м с а й т ы н<br />

а т о м донор д е п , а л б о с о р б и т а л і н ж ұ м с а й т ы н а т о м акцептор д е п<br />

а т а л а д ы . Б і з д і н м ы с а л ы м ы з д а ғ ы д о н о р — а м м и а к м о л е к у л а с ы н -<br />

д а ғ ы а з о т , а к ц е п т о р — с у т е к к а т и о н ы .<br />

Б о р т р и ф т о р и д і б о р м е н а м м и а к т ы ц қ о с ы л ы с у ы д а д о н о р л ы -<br />

а к ц е п т о р л ы б а й л а н ы с т ы ц т ү з і л у і н е н м ы с а л б о л а д ы .<br />

t<br />

B F 3 + N H 3+ F 3B N H 3<br />

B F 3 м о л е к у л а с ы к о з ғ а н к ү й д е г і б о р а т о м н ы ц ( В<br />

2 рх 2 ру 2 р<br />

t<br />

а т о м д а р ы н ы ц ( F<br />

s p 2— г и б р и д т і б ү л т т а р ы ( о р б и т а л ь д а р ы ) ф т о р<br />

Ш<br />

2 s<br />

ШЗ m i n i л ) жалкы электронды 2pz<br />

2 р 2рх 2py2pz<br />

134

о р б и т а л ь д а р ы м е н б ү р к е с к е н д е т ү з і л е д і . С о н д ы к т а н В Ғ 3 м о л е к у -<br />

л а с ы н д а ғ ы б о р а т о м ы н ы н б о с о р б и т а л і б а р . В Ғ з ж ә н е N H 3 м о л е к у ­<br />

л а л а р ы б і р - б і р і н е ж а к ы н д а с қ а н д а б о р а т о м ы н ы н б о с о р б и т а л і<br />

( 2 р г ) а з о т а т о м ы н ь щ к о с э л е к т р о н д ы о р б и т а л і м е н ж ү п т а с ы п ,<br />

д о н о р л ы - а к ц е п т о р л ы б а й л а н ы с т ү з і л е д і :<br />

Ғ з В □ + : N H 3 ^ F 3B E D N H 3 н е м е с е F 3B — N H 3<br />

Б ү л м ы с а л ы м ы з д а ғ ы а к ц е п т о р — б о р ф т о р и д і м о л е к у л а с ы н д а ғ ы<br />

б о р а т о м ы д а , д о н о р — а м м и а к м о л е к у л а с ы н д а ғ ы а з о т а т о м ы .<br />

Д о н о р л ы - а к ц е п т о р л ы б а й л а н ы с к о м п л е к с т і к о с ы л ы с т а р д а ж и і<br />

к е з д е с е д і . М ы с а л р е т і н д е к о б а л ь т к а т и о н ы С о 3 + а м м и а к м о л е к у -<br />

л а с ы м е н э р е к е т т е с к е н д е п а й д а б о л а т ы н к о м п л е к с т і и о н н ы ц<br />

[ С о ( Ы Н з ) б ] 3 + т ү з і л у і н к а р а с т ы р а й ы қ :<br />

С о 3 + + 6 N H 3+ [ C o ( N H 3 ) 6 ] 3 +<br />

К о б а л ь т к а т и о н ы н ы ц к о б а л ь т а т о м ы н а н С о ~ ( 3 d 7 - 4 s 24 p ) ү ш<br />

э л е к т р о н ы к е м , с о н д ы к т а н к о б а л ь т к а т и о н ы н ы ц в а л е н т т і к қ а б а т ы -<br />

н ы ц э л е к т р о н к ұ р ы л ы с ы м ы н а д а й :<br />

C o + 33 d 64 s ° 4 p ° | и 1 1 ♦ 1<br />

3d<br />

□<br />

4 s 4 р<br />

Н е г і з г і к ү й д е г і к о б а л ь т к а т и о н ы н ы ц в а л е н т т і к қ а у ы з ы н д а т ө р т<br />

б о с о р б и т а л ь ( б і р « s » ж ә н е ү ш « р » о р б и т а л ь ) б а р . К о б а л ь т<br />

к а т и о н ы н к о з д ы р у а р қ ы л ы З г і - д е ц г е й ш е с і н д е г і ж а л қ ы э л е к т р о н -<br />

д а р д ы ө з а р а ж ұ п т а с т ы р ы п , б о с о р б и т а л ь д а р с а н ы н а л т ы ғ а д е й і н<br />

ж о ғ а р ы л а т у ғ а б о л а д ы :<br />

( C o 3 + ) 3 d 64 s ° 4 p ° . H I L t l t l t<br />

3 d<br />

□<br />

4 s 4 p<br />

( C o 3 + ) * 3 d 64 s 04 p ° W t i w<br />

3d<br />

□<br />

4 s 4 p<br />

Қ о з ғ а н к ү й д е г і к о б а л ь т к а т и о н ы н ы ц а л т ы : е к і «d», б ір « s » ж э н е<br />

ү ш « р » б о с о р б и т а л ь д а р ы б а р . А т а л ғ а н б о с о р б и т а л ь д а р а з о т<br />

а т о м д а р ы н ы ц к о с э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р ы м е н б ү р к е с к е н д е<br />

к о м п л е к с т і к а т и о н [ С о ( Ы Н з ) б ] 'і + т ү з і л е д і . К о м п л е к с т е р д і ц т ү з і л у і<br />

н е г і з і н е н о с ы д о н о р л ы - а ц е п т о р л ы ( к о о р д и н а ц и я л ы қ ) б а й л а н ы с<br />

а р қ ы л ы ж ү р е д і .<br />

§ 8. Э Л Е М Е Н Т Т Е Р Д 1 Н , М А К С И М А Л В А Л Е Н Т Т ІК Т Е Р І<br />

К о о р д и н а ц и я л ы қ б а й л а н ы с п е н т а н ы с к а н н а н к е й і н к о в а л е н т т і к<br />

б а й л а н ы с т ы ц т ү з і л у ж о л д а р ы н к е ц і н е н қ а р а с т ы р у ғ а б о л а д ы .<br />

К о в а л е н т т і к б а й л а н ы с м ы н а д а й ү ш ж а ғ д а й д а т ү з і л е д і :<br />

135

1 ) Ж а к ь ш д а с у ш ы е к і а т о м н ы н , б і р е у і н і ң б о с о р б и т а л і е к і н ш і с і -<br />

н і ң б і р э л е к т р о н д ы о р б и т а л і м е н б ү р к е с к е н д е т ү з і л у і . М ү н д а й<br />

ж а ғ д а й д а б і р э л е к т р о н д ы б а й л а н ы с п а й д а б о л а д ы . Б і р э л е к т р о н д ы<br />

б а й л а н ы с т ы ц б е р і к т і г і к э д і м г і е к і э л е к т р о н д ы б а й л а н ы с т і к і н е н<br />

ж у ы қ м ө л ш е р м е н е к і е с е к е м . Б і р э л е к т р о н д ы б а й л а н ы с ы б а р<br />

м о л е к у л а н ы ң м ы с а л ы , с у т е к т і ң м о л е к у л а л ы к и о н ы Н 2+ . С у т е к т і ц<br />

м о л е к у л а л ы к и о н ы — е к і п р о т о н н а н ж э н е б і р э л е к т р о н н а н т ұ р а т ы н<br />

м о л е к у л а . Е к і п р о т о н д ы б і р і м е н - б і р і н б а й л а н ы с т ы р ы п т ұ р ғ а н ж а л -<br />

ғ ы з э л е к т р о н . Н 2 + и о н ы н д а ғ ы б а й л а н ы с э н е р г и я с ы 2 6 7 к Д ж / м о л ь .<br />

Б ұ л ш а м а с у т е к м о л е к у л а с ы н д а ғ ы е к і э л е к т р о н д ы б а й л а н ы с т ы ц<br />

э н е р г и я с ы н а н ( Е н = 4 3 0 , 9 к Д ж / м о л ь ) е к і е с е г е ж у ы к к е м .<br />

2 ) К о в а л е н т т і к б а й л а н ы с ж а қ ы н д а с у ш ы е к і а т о м д а р д ы ц б ір<br />

э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р ы б ү р к е с к е н д е т ү з і л е д і . М ұ н д а й ж а г ­<br />

д а й д а к э д і м г і е к і э л е к т р о н д ы б а й л а н ы с т ү з і л е д і .<br />

3 ) К о в а л е н т т і к б а й л а н ы с ж а к ы н д а с у ш ы е к і а т о м н ы ц б і р е у і н і ц<br />

б о с о р б и т а л і е к і н ш і с і н і ц е к і э л е к т р о н д ы о р б и т а л і м е н б ү р к е с к е н д е<br />

т ү з і л е д і . М ұ н д а й ж о л м е н ө з і м і з ж о ғ а р ы д а к а р а с т ы р ы п ө т к е н<br />

к о о р д и н а ц и я л ы к б а й л а н ы с т ү з і л е д і . К о о р д и н а ц и я л ы к б а й л а н ы с ­<br />

т а р д а е к і э л е к т р о н д ы б а й л а н ы с к а ж а т а д ы . Б і р а к , о л а р д ы ц<br />

к ә д і м г і е к і э л е к т р о н д ы б а й л а н ы с т а р д а н а й ы р м а ш ы л ы ғ ы б а й ­<br />

л а н ы с т ы р у ш ы э л е к т р о н ж ұ б ы н ы ц ш ы ғ у т е г і н д е ғ а н а . К ә д і м г і<br />

б а й л а н ы с т а р д а о р т а к э л е к т р о н ж ү б ы н т ү з у г е к о с ы л у ш ы ә р<br />

а т о м б і р - б і р э л е к т р о н н а н ж ү м с а й д ы . А л к о о р д и н а ц и я л ы к б а й л а ­<br />

н ы с т а р д а о р т а к э л е к т р о н ж ұ б ы н к о с ы л ы с у ш ы а т о м д а р д ы ц б і р е у і<br />

ғ а н а б е р е д і .<br />

С о н ы м е н а т о м б а й л а н ы с т ү з у г е ж а л к ы ( б і р ) э л е к т р о н д ы<br />

о р б и т а л ь д а р м е н к а т а р , в а л е н т т і к к а б а т т а ғ ы б о с ж э н е т о л ы к<br />

т о л т ы р ы л ғ а н е к і э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р ы н д а п а й д а л а н а д ы<br />

е к е н . С о н д ы к т а н в а л е н т т і к т у р а л ы т ү с і н і к т і ж о г а р ы д а а й т ы л -<br />

ғ а н д а р ғ а с ү й е н е о т ы р ы п , к а й т а к а р а с т ы р а й ы к . Б ұ р ы н а т о м н ы ц<br />

в а л е н т т і г і о н ы ц с ы р т к ы в а л е н т т і к к а б а т ы н д а ғ ы ж а л к ы э л е к т р о н ­<br />

д а р с а н ы н а , б а с к а ш а а й т к а н д а б і р э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р<br />

с а н ы н а т е ц д е п к ѳ р с е т к е н б і з . Б і р а к , б а й л а н ы с т ы т е к ж а л к ы<br />

э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р ғ а н а е м е с , с о н ы м е н к а т а р б о с ж э н е т о л ы к<br />

т о л т ы р ы л ғ а н е к і э л е к т р о н д ы о р б и т а л ь д а р д а т ү з е д і . О л а й б о л а ­<br />

т ы н б о л с а а т о м н ы ц м а к с и м а л в а л е н т т і г і о н ы ц в а л е н т т і к қ а б а т ы н -<br />

д а ғ ы б а й л а н ы с т ү з у г е ж ү м с а л а т ы н о р б и т а л ь д а р д ы н ж а л п ы<br />

с а н ы н а т е н .<br />

М ы с а л ы , I I п е р и о д э л е м е н т т е р і н і ц т ѳ р т в а л е н т т і к о р б и т а л ь ­<br />

д а р ы ( б і р 2 5 - ж ә н е ү ш 2 р -) б а р . О л а р е ц к ө п д е г е н д е т ө р т к о в а л е н т -<br />

т і к б а й л а н ы с т ү з е д і д е м е к , м а к с и м а л в а л е н т т і к т е р і ' т ө р т к е т е ң .<br />

I I I п е р и о д э л е м е н т т е р і б а й л а н ы с т ү з у г е б і р 3 s , - ү ш 3 р- ж ә н е<br />

е к і 3d- о р б и т а л ь д а р ы н ж ұ м с а й а л а д ы , с о л с е б е п т е н о л а р д ы ң<br />

м а к с и м а л в а л е н т т і к т е р і а л т ы ғ а т е ц . А л d- э л е м е н т т е р б а й л а н ы с<br />

т ү з у г е б е с d - о р б и т а л ь , б і р s - ж ә н е ү ш р- о р б и т а л ь ж ұ м с а й д ы ,<br />

д е м е к о л а р д ы ң м а к с и м а л в а л е н т т і г і т о ғ ы з ғ а т е ц .<br />

f- э л е м е н т т е р д і ц м а к с и м а л в а л е н т т і к т е р і б ұ д а н д а ү л к е н .<br />

136

§ 9. М О Л Е К У Л А Л Ы Қ О Р Б И Т А Л Ь Д А Р Ә Д ІС 1<br />

Б В ә д і с і в а л е н т т і к т е о р и я с ы н а қ о й ы л а т ы н н е г і з г і с ү р а қ т а р ғ а<br />

д ұ р ы с ж а у а п б е р е д і . Б ұ л т е о р и я м о л е к у л а л а р д ы ц т ү з і л у с е б е б і н ,<br />

қ ұ р ы л ы с ы н ж ә н е в а л е н т т і к т і ц м ә н і н т ү с і н д і р і п м о л е к у л а л а р д ы ц<br />

т ә ж і р и б е ж ү з і н д е ә л і а н ы қ т а л м а ғ а н қ а с и е т т е р і н б о л ж а у ғ а м ү м -<br />

к і н д і к т у ғ ы з а д ы . Б і р а қ В Б т е о р и я с ы к е й б і р м о л е к у л а л а р д ы ц<br />

қ ұ р ы л ы с ы н ж ә н е к а с и е т т е р і н , ә с і р е с е м а г н и т т і к қ а с и е т т е р і н<br />

к а р а с т ы р ғ а н д а б і р а з к и ы н д ы қ т а р ғ а к е з д е с е д і . С ы р т к ы м а г н и т<br />

ө р і с і н і ц ы к п а л ы н а қ а р а й з а т т а р д ы ц д и а м а г н и т т і ж ә н е п а р а м а г -<br />

н и т т і б о л ы п е к і г е б ө л і н е т і н і б е л г і л і . Д и а м а г н и т т і м о л е к у л а л а р д а<br />

б а р л ы қ э л е к т р о н д а р ж ұ п т а с қ а н к ү й д е б о л а д ы , қ о с а қ т а л м а ғ а н<br />

ж а л к ы э л е к т р о н д а р б о л м а й д ы . П а р а м а г н и т т і м о л е к у л а л а р д а<br />

к о с а к т а л м а ғ а н ж а л қ ы э л е к т р о н д а р б о л а д ы ж э н е э л е к т р о н д а р<br />

с а н ы н е ғ ұ р л ы м к ѳ п б о л с а з а т м а г н и т ө р і с і н е с о ғ ұ р л ы м ж а қ с ы<br />

т а р т ы л а д ы . Г а з к ү й і н д е г і о т т е к т і ц м а г н и т т і к қ а с и е т т е р і з е р т т е л і п ,<br />

о н ы ц п а р а м а г н и т т і е к е н і ж э н е м о л е к у л а с ы н ы н қ ұ р а м ы н д а е к і<br />

ж а л к ы э л е к т р о н н ы ц б а р л ы ғ ы а н ы қ т а л д ы . А л В Б ә д і с і б о й ы н ш а<br />

о т т е к м о л е к у л а с ы н д а ж а л к ы э л е к т р о н д а р б о л м а у к е р е к . Ш ы н ы н д а<br />

д а В Б т е о р и я с ы б о й ы н ш а о т т е к м о л е к у л а л а с ы н д а г ы а т о м д а р<br />

к о с б а й л а н ы с п е н б а й л а н ы с к а н . О л б а й л а н ы с т а р о т т е к а т о м д а ­<br />

р ы н ы ц ( 2 s 22 p 4 ОШ ( Л Е Ш ) ж а л к ы э л е к т р о н д ы 2 р у ж э н е<br />

2 s 2 р х 2 ру 2 р г<br />

" 2 р г - о р б и т а л ь д а р ы н ы ц б ү р к е с у і ( ж ұ п т а с у ы ) а р к ы л ы п а й д а б о л а д ы .<br />

О т т е к а т о м ы н д а ғ ы ж а л к ы э л е к т р о н д а р м о л е к у л а т ү з і л г е н д е<br />

ж ұ п т а с а т ы н б о л ғ а н д ы к т а н м о л е к у л а д а д а ж а л к ы э л е к т р о н д а р д ы ң<br />

б о л м а у ы к е р е к е д і . Б і р а к В Б ә д і с і н е н ш ы ғ а т ы н б ұ л т ұ ж ы р ы м<br />

э к с п е р и м е н т т і к д е р е к т е р г е с а й к е л м е й , к а й ш ы л ы к т у ы п о т ы р .<br />

М ұ н д а й к а й ш ы л ы к т а р к о в а л е н т т і к б а й л а н ы с т ы ц т а б и ғ а т ы н к а р а с -<br />

т ы р а т ы н е к і н ш і ә д і с м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р э д і с і н д е б о л м а й д ы .<br />

М о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р ә д і с і н і ц н е г і з і н к а л а ғ а н Г у н д , М а л и к -<br />

к е н ж ә н е т . б . ғ а л ы м д а р .<br />

М о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р ( М О ) т е о р и я с ы б о й ы н ш а м о л е к у л а<br />

б ү т і н б ір т ү т а с ж ү й е д е п е с е п т е л і н і п , о н д а ғ ы к ү л л і э л е к т р о н д а р<br />

с о л м о л е к у л а ғ а о р т а қ д е п к а р а с т ы р ы л а д ы . Б ұ л ж е р д е М О ә д і с і н і ц<br />

В Б ә д і с і н е н н е г і з г і а й ы р м а ш ы л ы ғ ы н а ш ы п к ө р е е т к е н ж ө н . В Б<br />

ә д і с і б о й ы н ш а м о л е к у л а д а ғ ы а т о м н ы ц б а й л а н ы с т ү з у г е к а т ы с а т ы н<br />

о р б и т а л ь д а р ы ж э н е с о л о р б и т а л ь д а р м е н с и п а т т а л а т ы н э л е к т р о н ­<br />

д а р ғ а н а ө з г е р і с к е ұ ш ы р а й д ы , а л б а й л а н ы с т ү з у г е қ а т ы с п а й т ы н<br />

э л е к т р о н д а р ө з г е р і с к е ұ ш ы р а м а й д ы , ж е к е а т о м д а к а н д а й к , ү й д е<br />

б о л с а м о л е к у л а д а д а с о н д а й к ү й д е б о л а д ы д е п е с е п т е л і н е д і .<br />

М ы с а л р е т і н д е В Б ә д і с і т ұ р ғ ы с ы н а н ф т о р м о л е к у л а с ы н к а р а с т ы -<br />

р а й ы к . Ғ г м о л е к у л а с ы н д а ғ ы б а й л а н ы с ф т о р а т о м д а р ы н ы ц<br />

E g m i n u<br />

2 s 2 px 2 py 2р г<br />

жалкы электронды 2рг-орбитальдарыныц<br />

137

ө з а р а б ү р к е с у і а р к ы л ы ж а с а л а д ы . С о н д ы к т а н Ғ 2 м о л е к у л а с ы<br />

т ү з і л г е н д е т е к 2 р г- о р б и т а л ь д а р ы ғ а н а ө з г е р і с к е ұ ш ы р а й д ы ,<br />

а л в а л е н т т і к к а б а т т а ғ ы б а с к а о р б и т а л ь д а р ( 2 s - , 2 р х - ж ә н е 2 р у-)<br />

ѳ з г е р і с с і з к а л а д ы д е п е с е п т е л і н е д і . А л М О ә д і с і б о й ы н ш а а т о м д а р<br />

м о л е к у л а ғ а к о с ы л ы с к а н д а о л а р д ы н в а л е н т т і к ( с ы р т к ы ) к а б а т ы н -<br />

д а ғ ы э л е к т р о н д а р ж а л п ы м о л е к у л а ғ а о р т а қ б о л а д ы , я ғ н и м о л е ­<br />

к у л а л ы к э л е к т р о н д а р ғ а а й н а л а д ы . М о л е к у л а л ы к э л е к т р о н д а р<br />

а т о м д а ғ ы д а й т е к б ір я д р о н ы н е р і с і н д е ғ а н а е м е с , м о л е к у л а к ү р а -<br />

м ы н а к і р е т і н б а р л ы к я д р о л а р е р і с і н д е , я ғ н и м о л е к у л а н ы ң а л ы п<br />

ж а т к а н к е н і с т і г і н д е к о з ғ а л а д ы .<br />

А т о м д а ғ ы э л е к т р о н к о з ғ а л ы с ы а т о м д ы к о р б и т а л ь м е н ( а т о м д ы к<br />

т о л к ы н д ы к ф у н к ц и я м е н ) * с и п а т т а л а т ы н ы с и я к т ы , м о л е к у л а д а ғ ы<br />

э л е к т р о н к о з ғ а л ы с ы м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь м е н с и п а т т а л а д ы , я ғ н и<br />

м о л е к у л а л а р д а ғ ы ә р э л е к т р о н ғ а б е л г і л і б і р м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь<br />

с ә й к е с к е л е д і . А т о м н ы н э л е к т р о н д ы к к ү р ы л ы с ы а т о м д ы к о р б и -<br />

т а л ь д а р д ы э л е к т р о н д а р м е н т о л т ы р у а р к ы л ы а н ы к т а л а т ы н ы н<br />

б і л е м і з . Д э л о с ы с и я к т ы м о л е к у л а н ы н э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы с ы н<br />

к а р а с т ы р у ү ш і н о н ы н э л е к т р о н д а р ы н м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р ғ а<br />

о р н а л а с т ы р у к е р е к . М о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р а т о м ­<br />

д ы к о р б и т а л ь д а р с и я к т ы э н е р г и я л а р ы н ы н ѳ с у<br />

р е т і б о й ы н ш а т о л т ы р ы л а д ы , я ғ н и а л д ы м е н е н<br />

т ѳ м е н г і э н е р г и я л ы о р б и т а л ь д а р т о л т ы р ы л а д ы .<br />

М о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р ғ а э л е к т р о н д а р д ь щ о р н а л а с у ы П а у л и<br />

п р и н ц и п і м е н Г у н д е р е ж е с і н е с э й к е с ѳ т е д і .<br />

М О э д і с і б о й ы н ш а б а й л а н ы с т ь щ т а б и г а т ы н к а р а с т ы р у ү ш і н<br />

м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р д ы н э н е р г и я с ы н ж э н е п і ш і н і н б і л у к е р е к .<br />

М о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р д ы , я ғ н и м о л е к у л а л ы к т о л к ы н д ы к<br />

ф у н к ц и я л а р д ы к ұ р а с т ы р у д ь щ б і р н е ш е э д і с т е р і б а р . О л а р д ы н<br />

і ш і н д е г і е н ж и і к о л д а н ы л а т ы н ж э н е е н к а р а п а й ы м э д і с б о й ы н ш а<br />

м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь б а с т а п к ы а т о м д ы к о р б и т а л ь д а р д ы н с ы з ы к -<br />

т ы к к о м б и н а ц и я с ы н а т е н д е п е с е п т е л і н е д і . « С ы з ы к т ы к к о м б и н а ­<br />

ц и я » ж а ц а ф у н к ц и я н ы ц б а с т а п к ы ф у н к ц и я л а р д ы к о с у н е б о л м а с а<br />

а л у а р к ы л ы ж а с а л а т ы н ы н к ѳ р с е т е т і н м а т е м а т и к а л ы к т е р м и н . Б ү л<br />

э д і с б о й ы н ш а м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь а т о м д ы к о р б и т а л ь д а р д ы<br />

к о с у н е б о л м а с а а л у ( а з а й т у ) а р к ы л ы ж а с а л а д ы . М о л е к у л а л ы к<br />

о р б и т а л ь д а р ( М О ) т е о р и я с ы н ы ц н е г і з і н к ы с к а ш а б ы л а й т ү ж ы -<br />

р ы м д а у ғ а б о л а д ы :<br />

1 . М о л е к у л а — б ір т ұ т а с б ү т і н ж ү й е ж ә н е о н д а ғ ы к ү л л і<br />

э л е к т р о н д а р с о л м о л е к у л а ғ а о р т а к .<br />

2 . М о л е к у л а д а ғ ы э л е к т р о н а т о м ы н д а ғ ы д а й б і р я д р о н ы ц ә р і с і н -<br />

д е е м е с , м о л е к у л а к ұ р а м ы н д а ғ ы б а р л ы к я д р о л а р ѳ р і с і н д е б о л а д ы .<br />

3 . М о л е к у л а д а ғ ы ә р э л е к т р о н ғ а м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь ( м о ­<br />

л е к у л а л ы к т о л к ы н д ы к ф у н к ц и я ) с э й к е с к е л е д і .<br />

4 . М о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р г а э л е к т р о н д а р д ь щ о р н а л а с у ы<br />

* аО рбит аль», « толқындык, ф у н кц и я » ж эн е «кванттык, ұ я ш ы қ» деген терминдер<br />

бірдей м ағы н а білдіреді, д ем ек а т а л ғ а н терм индер — синоним дер.<br />

138

орбитальдар энергияларынын, ѳсу реті бойынша, Паули принципі<br />

мен Гунд ережесіне сэйкес ѳтеді.<br />

Байланыстыратын жэне босаң орбитальдар. МО теориясы<br />

тұрғысынан сутектіц молекулалык ионын Нг+ карастырамыз.<br />

Нг+ екі протоннан жэне бір электроннан тұратын ец қарапайым<br />

молекула. Электрон молекулалык орбитальга орналаскан. Молекулалык<br />

орбитальдар сутек атомдарынын валенттік Is- орбитальдарының<br />

комбинациялануы аркылы жасалады. Екі сутек<br />

атомынын, ls -орбитальдарын комбинациялаганда екі молекулалык<br />

орбиталь түзіледі.<br />

= V t ( 1s“ + 1s6)<br />

W2 = V - ^ ls“- l s a)<br />

мұндагы жэне — молекулалык орбитальдар;<br />

1 sa~ бір сутек атомынын, ал lSg-екінші сутек атомыньщ<br />

валенттік орбитальдары; ~\/-| коэффициент. ЧЛ жэне Ч'г<br />

молекулалык орбитальдарыныц касиеттерін карастырайык.<br />

Атомдык орбитальдарды ѳзара косу аркылы жасалган молекулалык<br />

орбитальдыц (Ѵі) пішіні 40-суретте келтірілген.<br />

Одан мынаны байкаймыз. Ч^ молекулалык орбиталіне орналаскан<br />

электрон ядролар (протондар) аралыгындагы кецістікте<br />

козгалып, ядролар арасында тыгыз электрон зонасын түзеді.<br />

Он зарядталган протондар осы теріс зонага тартылып, тұракты<br />

жүйе: Нг+ молекулалык ионын түзеді. Сонымен, атомдык<br />

орбитальдардын косылуы нэтижесінде түзілген молекулалык<br />

орбитальга (Ч*'і) орналаскан электрон ядроларды байланыстырады<br />

жэне мүндай молекулалык орбитальдыц энергиясы бастапкы<br />

атомдык орбитальдардікінен тѳмен. Сондыктан атомдык<br />

орбитальдардын косылуы аркылы жасалган<br />

молекулалык орбиталь байланыстыратын орбиталь<br />

деп аталады. Байланыстыратын ороитальмен сипатталатын<br />

электрон бұлтыныц тыгыздыгы ядроларды жалгастыратын<br />

түзудіц бойында орналаскандыктан (39-сурет), ол а (сигма)<br />

байланыстыратын орбиталь деп аталып, кыскаша а (байл.) —<br />

деп белгіленеді. Атомдык орбитальдарды бірінен-бірін алу аркылы<br />

жасалган молекулалык орбитальдыц ('Ғг) пішіні 41-суретте<br />

кѳрсетілген.<br />

(1 Sa 4 1SS)

41-сурет. Н2+ ионындағы босан. молекулалык<br />

орбитальдың түзілуі<br />

4 ^2— о р б и т а л і н е о р н а л а с қ а н э л е к т р о н я д р о л а р а р а с ы н д а г ы<br />

к е ң і с т і к т е б о л м а й д ы , ө й т к е н і о н д а г ы э л е к т р о н т ы г ы з д ы г ы н ѳ л -<br />

г е т е ң , я г н и я д р о л а р а р а с ы н д а т е р і с з о н а т ү з і л м е й д і . М ұ н д а й<br />

ж а ғ д а й а т о м д а р д ы ң ө з а р а т е б і с у і н е с э й к е с к е л е д і . С о н ы м е н ,<br />

а т о м д ы к о р б и т а л ь д а р д ы б і р і н е н - б і р і н а л у<br />

а р к ы л ы ж а с а л г а н м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь г а<br />

о р н а л а с к а н э л е к т р о н а т о м д а р Д ы б а й л а н ы с т ы р -<br />

м а й д ы , к е р і с і н ш е , т е б і с т і р е д і . С о н д ы к т а н , м ұ н -<br />

д а й м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь б о с а ң о р б и т а л ь д е п<br />

а т а л а д ы . Б о с а н , м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь г а с э й к е с к е л е т і н<br />

э н е р г и я б а с т а п к ы а т о м д ы к о р б и т а л ь д а р э н е р г и я с ы н а н ж о г а р ы .<br />

Б і з д і ң м ы с а л ы м ы з д а г ы б о с а ң о р б и т а л ь , б а й л а н ы с т ы р у ш ы о р б и ­<br />

т а л ь с и я к т ы , я д р о л а р д ы ж а л г а с т ы р а т ы н т ү з у г е с и м м е т р и я л ы , с о л<br />

с е б е п т е н сг — б о с а ң о р б и т а л ь д е п а т а л ы п , к ы с к а ш а с т бос— д е п<br />

б е л г і л е н е д і . С о н ы м е н , с у т е к а т о м д а р ы н ы н Is- о р б и т а л ь д а р ы н<br />

к о м б и н а ц и я л а г а н д а 0 баил-— б а й л а н ы с т ы р у ш ы ж э н е

Е<br />

/ \<br />

/ \<br />

^ 4 D — <<br />

\ /<br />

\<br />

43-сурет. С утек м о лекуласы н д а элек тр о н д ардьщ<br />

о р б и т а л ь д а р ға о р н аласуы<br />

о р т а б ѳ л і г і н д е к ѳ р с е т і л г е н . Д и а г р а м м а д а н а<br />

баил - б а й л а н ы с т ы р у ш ы<br />

о р б и т а л ь д ы ц б а с т а п к ы а т о м д ы к I s - о р б и т а л ь д а р д а н т ұ р а к т ы<br />

е к е н і , а л а б о с - б о с а ң о р б и т а л ь д ы ц к е р і с і н ш е б а с т а п к ы а т о м д ы к<br />

о р б и т а л ь д а р ғ а к а р а ғ а н д а т ұ р а к с ы з д а у е к е н і д е а й к ы н к ө р і н е д і .<br />

Н 2 + и о н ы н д а ғ ы ж а л ғ ы з э л е к т р о н е ц т ұ р а к т ы м о л е к у л а л ы к<br />

о р б и т а л ь , а байл - б а й л а н ы с т ы р у ш ы о р б и т а л ь ғ а о р н а л а с к а н . Н 2 +<br />

и о н ы н ы ц э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы с ы (а бл) ' д е г е н э л е к т р о н д ы к<br />

ф о р м у л а м е н ө р н е к т е л е д і .<br />

Н2 м о л е к у л а с ы н д а е к і э л е к т р о н б а р . П а у л и п р и н ц и п і б о й ы н ш а<br />

б ір о р б и т а л ь ғ а ( к в а н т т ы к ұ я ш ы к к а ) с п и н д е р і к а р а м а - к а р с ы<br />

е к і э л е к т р о н с и я д ы , с о н д ы к т а н с у т е к м о л е к у л а с ы н д а ғ ы э л е к т р о н ­<br />

д а р т ұ р а к т ы e r байл- б а й л а н ы с т ы р у ш ы о р б и т а л ь ғ а о р н а л а с а д ы<br />

( 4 3 - с у р е т ) . Н 2 м о л е к у л а с ы н ы н э л е к т р о н д ы к к ұ р ы л ы с ы ( 0 б аи л) 2<br />

ф о р м у л а с ы м е н ө р н е к т е л е д і .<br />

М О т е о р и я с ы б о й ы н ш а м о л е к у л а д а ғ ы б а й л а н ы с с а н ы б а й ­<br />

л а н ы с т ы р у ш ы о р б и т а л ь д а р д а ғ ы э л е к т р о н д а р с а н ы н а н б о с а ц о р б и -<br />

т а л ь д а р д а ғ ы э л е к т р о н д а р с а н ы н ш е г е р і п , е к і г е б ѳ л г е н г е т е н .<br />

Б а й л а н ы с с а н ы =<br />

Е<br />

Б айлан ы сты р у ш ы<br />

о р б и тал ь д а р д ағы<br />

эл ек тр о н д ар саны<br />

2<br />

Б о с ан орбитал<br />

д ағы электроғ<br />

V саны<br />

/ \<br />

\<br />

\<br />

\<br />

< 0 ) ^йайл.<br />

/<br />

/<br />

44-сурет. Нег «м о лекуласы н д а» электрон д ардьщ<br />

о р б и тал ь га орн ал асу ы<br />

141

Б ұ л ф о р м у л а б о й ы н ш а е с е п т е с е к с у т е к т і ң м о л е к у л а л ы к и о н ы н д а<br />

ж а р т ы , а л с у т е к м о л е к у л а с ы н д а б і р б а й л а н ы с б а р е к е н і н к ѳ р е м і з .<br />

А т о м д а р а р а с ы н д а ғ ы б а й л а н ы с с а н ы н е ғ ұ р л ы м ж о ғ а р ы б о л с а ,<br />

б а й л а н ы с т а с о ғ ұ р л ы м б е р і к б о л а д ы . М ұ н ы Н 2+ ж э н е Н 2 а р а л а -<br />

р ы н д а ғ ы б а й л а н ы с э н е р г й я л а р ы н ө з а р а с а л ы с т ы р ы п б а й к а у г а<br />

б о л а д ы . Н 2 + и о н ы н ы н , б а й л а н ы с э н е р г и я с ы 2 6 8 к Д ж / м о л ь ,<br />

а л Н 2 м о л е к у л а с ы н і к і 4 1 7 к Д ж / м о л ь .<br />

Не2 молекуласы. Г е л и й а т о м ы н ы н , ( I s 2 ) е к і э л е к т р о н ы б а р .<br />

Е г е р г е л и й д і н , е к і а т о м ы м о л е к у л а г а б і р і к с е , о н д а т ѳ р т э л е к т р о н<br />

( э р а т о м н а н е к е у д е н ) м о л е к у л а л ы к с г байл ж э н е с т бос о р б и т а л ь -<br />

д а р г а о р н а л а с а д ы . Э р о р б и т а л ь г а П а у л и п р и н ц и п і б о й ы н ш а е к і -<br />

а к э л е к т р о н с и я т ы н д ы к т а н , а т а л ғ а н т ѳ р т э л е к т р о н н ы й , е к е у і<br />

0 ва*л . б а й л а н ы с т ы р у ш ы , а л к а л ғ а н е к е у і с тб о с - б о с а н , о р б и т а л ь г а<br />

о р н а л а с а д ы . Н е 2 м о л е к у л а с ы н ы н э л е к т р о н д ы к ф о р м у л а с ы ( с т баил) 2<br />

( а бос) 2 ( 4 4 - с у р е т ) . Н е 2 м о л е к у л а с ы н д а г ы б а й л а н ы с с а н ы н ѳ л г е<br />

т е ң .<br />

„ „ о __ 2<br />

Ь а и л а н ы с с а н ы = 2 = 0.<br />

Д е м е к , г е л и й а т о м д а р ы б а й л а н ы с п а й д ы , Н е 2 д е г е н м о л е к у л а<br />

ж о к . М О т е о р и я с ы н а н ш ы г а т ы н б ұ л т ұ ж ы р ы м э к с п е р и м е н т т і к<br />

д е р е к т е р г е с а й к е л е д і , ѳ й т к е н і о с ы у а к ы т к а /u- и і н Н е 2 д е г е н<br />

м о л е к у л а т ә ж і р и б е ж ү з і н д е т а б ы л г а н ж о к .<br />

Қ а р а с т ы р ы л г а н м ы с а л д а н м ы н а д а й ж а л п ы к о р ы т ы н д ы ш ы -<br />

г а д ы . Б а й л а н ы с т ы р у ш ы о р б и т а л ь г а о р н а л а с к а н е к і э л е к т р о н<br />

а т о м д а р д ы к а н ш а л ы к т ы б а й л а н ы с т ы р а т ы н б о л с а , б о с а н о р б и т а л ь ­<br />

г а о р н а л а с к а н е к і э л е к т р о н с о н ш а л ы к т ы б о с а н д а т а д ы .<br />

м о л е к у л а н ы ң б о л м а у ы д а о с ы д а н .<br />

Н е 2 д е г е н<br />

§ 10. Е К ІН Ш І П Е Р И О Д ЭЛ Е М Е Н Т Т Е Р І Н1Н, Е К І А ТО М Д Ы<br />

М О Л Е К У Л А Л А Р Ы Н Ы Н , О Р Б И ТА Л Ь Д А Р Ы Ж Э Н Е Э Л Е К Т Р О Н Д Ы Қ<br />

Қ Ұ Р Ы Л Ы СТАРЫ<br />

Е к і н ш і п е р и о д э л е м е н т т е р і а т о м д а р ы н ы н в а л е н т т і к к а б а т ы н ­<br />

д а т ѳ р т о р б и т а л ь б а р , о н ы н б і р е у і — s, к а л ғ а н ү ш е у і р- т и п т е с<br />

о р б и т а л ь д а р . О с ы н д а й а т о м д а р ә с е р л е с к е н д е т ү з і л е т і н м о л е к у л а ­<br />

л ы к о р б и т а л ь д а р д ы н п і ш і н д е р і н<br />

к а р а с т ы р а й ы к<br />

142<br />

45-сурет. бj — байланыстырушы және босаң<br />

орбитальдардын, түзілу схемасы

2f$c(a)+2&(f)= 6 x<br />

46-сурет. 6X— байланыстырушы жэне босан,<br />

орбитальдардын түзілуі<br />

А т о м д ы қ 2 s - о р б и т а л ь д а р ә с е р л е с к е н д е о баил ж ә н е с т б0Со<br />

р б и т а л ь д а р т ү з і л е д і ( 4 5 - с у р е т ) . а б е л г і с і н і ң т ө м е н г і ж а ғ ы н д а ғ ы<br />

к і ш к е н т а й т а ң б а с ы s м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д ы ң а т о м д ы к s-<br />

о р б и т а л ь д а р д ы ң ғ а н а қ а т ы с у ы м е н ж а с а л ғ а н ы н к ө р с е т е д і .<br />

Қ о с ы л у ш ы а т о м д а р б і р і н е - б і р і х о с і н і ң б о й ы м е н ж а к ы н д а -<br />

с а д ы д е п е с е п т е л і к :<br />

о н д а 2 рх - о р б и т а л ь д а р ә с е р л е с і п , 4 6 - с у р е т т е<br />

к ѳ р с е т і л г е н д е й б а й л а н ы с т ы р у ш ы ж э н е б о с а н , о р б и т а л ь д а р<br />

т ү з е д і .<br />

Т ү з і л г е н м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р д ы н , т ы ғ ы з д ы ғ ы я д р о л а р д ы<br />

ж а л ғ а с т ы р а т ы н т ү з у б о й ы н а о р н а л а с к а н д ы к т а н , о л а р ох-<br />

о р б и т а л ь д а р д е п а т а л а д ы . ст б е л г і с і н і ң т ө м е н г і ж а ғ ы н д а ғ ы х т а н -<br />

б а с ы м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д ы н а т о м д ы к 2 хр- о р б и т а л ь д а р д ы н<br />

ә с е р л е с у і а р к ы л ы т ү з і л г е н і н к ѳ р с е т е д і .<br />

А т о м д ы қ 2 р 2- о р б и т а л ь д а р к о м б и н а ц и я л а н ғ а н д а т ү з і л е т і н<br />

м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р д ы н , п і ш і н і 4 7 - с у р е т т е к ө р с е т і л г е н .<br />

Т ү з і л г е н м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р д ы н т ы ғ ы з д ы к т а р ы я д р о л а р д ы<br />

ж а л ғ а с т ы р а т ы н т ү з у д і ң е к і ж а ғ ы н д а о р н а л а с а т ы н д ы к т а н о л а р я г<br />

о р б и т а л ь д а р д е п а т а л а д ы .<br />

2 р у о р б и т а л ь д а р э с е р л е с к е н д е я б а й л . б а й л а н ы с т ы р у ш ы ж э н е<br />

я бос- б о с а н м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р т ү з і л е д і . л у- о р б и т а л ь д а р ­<br />

д ы н п і ш і н і я г - о р б и т а л ь д а р д і к і с и я к т ы б о л ы п к е л е Д і .<br />

2Рг(а)+2Р215)=7ГрГ<br />

47-сурет. л г — байланыстырушы жэне<br />

босан орбитальдардын, түзілу схемасы

С о н ы м е н , е к і н ш і п е р и о д з л е м е н т т е р і н е н қ ұ р а л ғ а н е к і а т о м д ы<br />

м о л е к у л а л а р д а м ы н а д а й м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р б а р :<br />

байл бос байл бос байл<br />

а , а , а , а , я ,<br />

бос байл бос<br />

, Я , Я<br />

Z у у<br />

Б у л о р б и т а л ь д а р д ы н , э н е р г и я л а р ы 4 8 - с у р е т т е к ѳ р с е т і л г е н .<br />

А т о м д ы к о р б и т а л ь д а р д и а г р а м м а н ы н , е к і ш е т і н е о р н а л а с т ы -<br />

р ы л г а н . 2 s — о р б и т а л ь 2р о р б и т а л ь д а р ғ а К а р а г а н д а т ү р а к т ы ,<br />

с о н д ы к т а н д и а г р а м м а д а 2 s — о р б и т а л ь 2 р- о р б и т а л ь д а р д а н т ѳ м е н<br />

о р н а л а с к а н . 2 р- д е ң г е й ш е с і н д е г і а т о м д ы к 2 рх-, 2 р у ж э н е 2 р г-<br />

о р б и т а л ь д а р ы н ы н , э н е р г и я л а р ы б і р д е й , с о н д ы к т а н д и а г р а м м а д а<br />

о л а р б і р д е ң г е й д і ң б о й ы н а о р н а л а с т ы р ы л г а н . М о л е к у л а л ы к<br />

о р б и т а л ь д а р д ы н э н е р г и я л а р ы д и а г р а м м а н ы н о р т а б ѳ л і г і н д е к е л -<br />

т і р і л г е н . Б а й л а н ы с т ы р у ш ы о р б и т а л ь д а р ѳ з д е р і н е с э й к е с к е л е т і н<br />

б о с а н о р б и т а л ь д а р д а н т ұ р а к т ы . л ж э н е л б а й л а н ы с ­<br />

т ы р у ш ы о р б и т а л ь д а р д ы н э н е р г и я л а р ы б і р д е й , с о н д ы к т а н о л а р<br />

б і р т ү з у д і ң б о й ы н а о р н а л а с т ы р ы л г а н . л бос - ж э н е л бос- б о с а н<br />

о р б и т а л ь д а р д ы н д а э н е р г и я л а р ы б і р д е й .<br />

С о н ы м е н , м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р д ы э н е р г и я л а р ы н ы н ѳ с у<br />

р е т і б о й ы н ш а м ы н а д а й к а т а р г а о р н а л а с т ы р у ғ а б о л а д ы :<br />

бос , байл байл<br />

_о < а < я<br />

байл бос бос _ бос<br />

< я = я < іо<br />

у z у X<br />

Б ү л к а т а р м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р д ы н т ү р а қ т ы л ы к<br />

к а т а р ы д е п а т а л а д ы . М о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р д ы н т ү р а к -<br />

т ы л ы к к а т а р ы н а с ү й е н е о т ы р ы п , е к і н ш і п е р и о д э л е м е н т т е р і а т о м -<br />

д а р ы н а н к ұ р а л ғ а н к е й б і р е к і а т о м д ы м о л е к у л а л а р д ы н э л е к т р о н ­<br />

д ы к к ұ р ы л ы с ы м е н т а н ы с а й ы к .<br />

Азот молекуласы, N2. А з о т а т о м ы н ы н в а л е н т т і к к а б а т ы н д а<br />

б е с э л е к т р о н б а р . Е к і а з о т а т о м ы м о л е к у л а ғ а б і р і к к е н д е в а л е н т т і к<br />

к а б а т т а ғ ы о н э л е к т р о н ( э р а т о м д а б е с т е н , е к і а т о м д а о н э л е к т р о н )<br />

м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р ғ а о р н а л а с а д ы . О с ы о н э л е к т р о н д ы<br />

% о о<br />

- о<br />

Л»с.<br />

i S<br />

О (<br />

j б а й л . /<br />

J<br />

/<br />

48-сурет. Е кінш і период элем ен ттерін ің м олекулалары н д ағы<br />

эн ер гети к ал ы к деңгей лер

э н е р г и я л а р ы н ы н , ѳ с у р е т і б о й ы н ш а , П а у л и п р и н ц и п і м е н Х у н д<br />

е р е ж е с і н е с к е р е о т ы р ы п , м о л е к у л а л ы к о р б и т а л ь д а р г а о р н а л а с -<br />

т ы р а м ы з ( 4 9 - с у р е т ) . А з о т м о л е к у л а с ы н ы н , э л е к т р о н д ы к ф о р ­<br />

м у л а с ы :<br />

N 2 [ К К ( с т ° а й л ) 2 ( а s6oc ) 2 ( 0 ®а й л ) 2 ( л « а й л ) 2 ( я ^ б а й л ) 2 ] .<br />

К К т а н б а с ы м е н а з о т а т о м д а р ы н ы н б а й л а н ы с т ү з у г е к а т ы с п а й т ы н<br />

і ш к і К - к а б а т ы н д а г ы I s 2- э л е к т р о н д а р б е л г і л е н г е н . А з о т м о л е ­<br />

к у л а с ы н ы н б а й л а н ы с т ы р у ш ы о р б и т а л ь д а р ы н д а с е г і з , а л б о с а н<br />

о р б и т а л ь д а р ы н д а е к і э л е к т р о н б а р . Д е м е к , а т о м д а р ү ш б а й л а н ы с ­<br />

п е н б а й л а н ы с к а н . Б а й л а н ы с с а н ы = ( 8 — 2 ) : 2 = 3 , о н ы н б і р е у і<br />

CT-, а л к а л г а н е к е у і л - б а й л а н ы с т а р . ст- б а й л а н ы с т а р с а н ы ст б а й л а ­<br />

н ы с т ы р у ш ы о р б и т а л ь д а р д а г ы э л е к т р о н д а р с а н ы н а н ст- б о с а н о р б и -<br />

т а л ь д а р д а г ы э л е к т р о н д а р с а н ы н ш е г е р і п , е к і г е б ѳ л г е н г е т е н .<br />

л - б а й л а н ы с т а р с а н ы д а о с ы н д а й э д і с п е н т а б ы л а д ы .<br />

А з о т м о л е к у л а с ы н д а г ы б а й л а н ы с с а н ы ж э н е т ү р л е р і ж ѳ н і н д е<br />

М О ә д і с і н е н ш ы ғ а т ы н б ұ л м ә л і м е т В Б ә д і с і м е н с а й к е л е д і .<br />

0 2, Ғ2 және Ne2 молекулалары. 5 0 - с у р е т т е о т т е к , ф т о р ж э н е<br />

н е о н м о л е к у л а л а р ы н ы н о р б и т а л ь д а р ы н а э л е к т р о н д а р д ы н о р н а ­<br />

л а с у ы к ѳ р с е т і л г е н .<br />

В Б э д і с і о т т е к т і н п а р а м а г н и т т і к к а с и е т т е р і н ' т ү с і н д і р е а л м а й -<br />

т ы н ы н ж о ғ а р ы д а а й т ы п ө т к е н б і з . А л М О ә д і с і б о й ы н ш а ( 5 0 - с у р е т )<br />

о т т е к м о л е к у л а с ы н д а б о с а ң л вос- о р б и т а л ь д а р д а о р н а л а с к а н е к і<br />

ж а л қ ы э л е к т р о н б а р . Б ұ л ж а ғ д а й э к с п е р и м е н т т і к д е р е к т е р м е н<br />

т о л ы қ ү й л е с е д і .<br />

О т т е к т е н 0 2 н е о н ғ а N e 2 а у ы с к а н д а б а й л а н ы с с а н ы к і ш і р е й і п<br />

б а й л а н ы с т ы н б е р і к т і л і г і н а ш а р л а й д ы . Н е о н м о л е к у л а с ы н д а б а й ­<br />

л а н ы с т ы р у ш ы о р б и т а л ь д а р д а г ы э л е к т р о н д а р с а н ы б о с а н о р б и -<br />

т а л ь д а г ы э л е к т р о н д а р с а н ы н а т е н , с о н д ы к т а н N e 2 м о л е к у л а с ы<br />

т ұ р а к с ы з . Б ұ л н е о н а т о м д а р ы н ы н м о л е к у л а г а б і р і к п е й т і н і н<br />

к ѳ р с е т е д і .<br />

* 2S ~ / 4 9<br />

< у * - © -------<br />

\ /<br />

\ /<br />

4--------<br />

49-сурет. А зот м олекуласы ны н, о р б и тал ь д а р ы н а<br />

эл ек тр о н д арды н о р н аласуы

0 2 ғ2 Ne2<br />

, So с.<br />

Vx — — f t<br />

Ж у 7 % * ° с 4 - 4- 4+ Ц -и- 4+<br />

5 Г у ° Г З Г /° " 4 f И I f 44 44 14-<br />

j байл.<br />

^ Ч Б К і Х ><br />

У<br />

/<br />

'<br />

£<br />

а.<br />

4-------- ф ~-д><br />

бг<br />

-ш> ѵ<br />

^ ч й ><br />

•5айл<br />

51-сурет. СО молекуласынын орбитальдарына<br />

электрондардын, орналасуы<br />

ВБ эдісі бойынша да кѳміртек (II) оксидінде атомдар үш<br />

байланыспен байланыскан деп есептеледі. Онын, екеуі жалқы<br />

электронды орбитальдардын жұптасуы нәтижесінде, ал үшіншісі<br />

кѳміртектін (2 s2 2 p'x 2p[v 2 p'1г) бос орбиталі мен оттектіц (2s~2p-x<br />

2 p'y 2 р'г) кос электронды орбиталінің бүркесуі нәтижесінде<br />

жасалады. Сондықтан көміртек (II) оксидінің қүрылым формуласын<br />

былай жазу керек: С*=0. Стрелка үшінші байланыстың<br />

донорлы-акцепторлы жолмен түзілгенін жэне оттектіц донор, ал<br />

кѳміртектіц акцептор екенін кѳрсетеді.<br />

§ 1 1 . И О Н Д Ы Қ Б А Й Л А Н Ы С<br />

Жоғарыда иондык байланыс полюсті коваленттік байланыстыц<br />

шектік түрі екенін айтып кеткенбіз. Енді иондык байланыстыц<br />

табиғатын, иондык косылыстардыц құрылысы мен касиеттерін<br />

толығырак қарастыруға кірісеміз. Иондык байланыстыц бірінші<br />

теориясын 1916 жылы неміс ғалымы Коссель ұсынды. Қоссель<br />

теориясы бойынша иондык, байланыс қарама-қарсы зарядталған<br />

иондардың электростатикалық тартылысуынан болады. Коссель<br />

теориясыныц кағидалары мынадай:<br />

1) Сырткы кабатында 2 не болмаса 8 электроны бар инертті<br />

газдар химиялык, жағынан ѳте инертті, демек, олардыц сырткы<br />

электрондык кабаты ѳте тұракты. 2) Атомдар молекулаға<br />

біріккенде электрон беріп жіберу, не болмаса косып алу аркылы<br />

сырткы кабаттарын инертті газдардікіне ұксаткысы келеді.<br />

3). Әрекеттесуші атомдардыц электронын беріп жібергені оң<br />

ион — катионға, ал электрон к,осып алғаны теріс ион — анионға<br />

айналады. Түзілген иондар біріне-бірі Кулон зацы бойынша<br />

147

тартылысып, иондық байланыс түзіледі. Мысал ретінде натрий<br />

мен фтор атомдарынын әрекеттесуін карастырайық.<br />

Na + F<br />

NaF<br />

Натрий атомы (ls 2/2s 22p6/3s') сыртқы қабатындағы бір электронын<br />

беріп, электрондық құрылысы инертті газ неондікіне ұксас<br />

натрий катионына Na + (Is /2s 22p6) айналады:<br />

Na->-Na + + е~~<br />

Фтор (ls 2/2s 22p5) атомы бір электронды косып алып, сырткы<br />

электрондык кабаты периодтык системада ѳзінен кейін орналаскан<br />

инертті газ неондікіне ұқсас фтор анионына F~ (ls 2/2s 22p6)<br />

айналады.<br />

F + e_ -»-F~<br />

Түзілген натрий катионы Na+ мен фтор анионы F “ Кулон<br />

заны бойынша тартылысып молекулага бірігеді:<br />

Na+ + F_ .-v Na + F“<br />

Атомнын ионга айналу мүмкіншілігі онын иондану энергиясы<br />

мен электрон тарткыштыгының шамаларына тэуелді. Катиондарды<br />

иондану энергиясынын шамасы аз болып келетін I жэне II<br />

топтарда орналаскан сілтілік жэне сілтілік-жер металдар оңай<br />

түзеді. Ал аниондарды электрон тарткыштыгы жогары галогендер<br />

онай түзеді. Демек, галогендер сілтілік жэне сілтілік-жер<br />

металдармен эрекеттескенде ионды косылыстар береді. Жалпы<br />

ионды косылыстардың саны онша кѳп емес. Жогарыда аталып<br />

кеткен сілтілік жэне сілтілік-жер металдардын галогенидтерінен<br />

баска ионды косылыстарга олардын оксидтері, сульфидтері жэне<br />

оттекті қышқылдармен беретін тұздары жатады.<br />

Иондық байланыстың қасиеттері. Иондық байланыстың қасиеттерін<br />

коваленттік байланыстын касиеттерімен салыстырып<br />

қарастырамыз. Коваленттік байланыс канымдылык көрсетеді.<br />

Атомнын түзетін коваленттік байланыстарының саны оның валенттік<br />

орбитальдарынын санынан аспайды. Валенттік орбитальдар<br />

толык пайдаланылып біткен сон, атомнын коваленттік байланыс<br />

түзу мүмкіншілігі қанығады. Мысалы, сутек атомынын бір-ақ<br />

валенттік орбиталі бар, сутек атомдары сутек молекуласына<br />

біріккенде екі атомның екеуінің де валенттік орбитальдары толық<br />

пайдаланып бітеді. Сол себептен сутек молекуласы Нг сутектің<br />

үшінші атомын косып ала алмайды. Иондық байланыс карамақарсы<br />

зарядталган иондардын кулон күштері арқылы тартылысуы<br />

нәтижесінде түзіледі. Ал кулон күштері — қанықпайтын<br />

күштер, демек, иондык байланыс қанықпаган<br />

байланыс.<br />

Егер ионды зарядталган шар деп есептесек, оның электр<br />

күштері ионды коршаған кеңістіктің барлык жагына біркелкі<br />

148

а<br />

ö<br />

52-сурет. а) он, зарядталган ионнын электр күштерінің<br />

сызықтары, б) эр аттас иондар жақындаскан кездегі<br />

иондардын электр күштерінін өзара қанығуы<br />

бағытталған. Катион мен анион біріне-бірі жакындасқанда күш<br />

өрістерін толық каныктырмайды (52, б-сурет). Сол себептен<br />

катион да, анион да баска бағыттар бойынша қарсы зарядталған<br />

кѳптеген баска иондарды тартып, байланыска түсе алады.<br />

Коваленттік байланыс валенттік орбитальдардын, пішініне сай<br />

бағыттар бойынша ғана түзіледі, демек, коваленттік байланыс<br />

бағыттылык көрсетеді. Бұл мәселені жоғарыда қарастырып<br />

өттік. Иондык, байланыстыц кесімді бағыты жок, бағыттылык,<br />

көрсетпейді. Шынында да, иондық байланыс қарама-қарсы зарядталған<br />

иондардың электростатикалык күштер аркылы<br />

тартылысуынан болады. Ал электростатикалык күштер (Кулон<br />

күштері) ионды коршаған кеңістіктің барлык жағына біркелкі<br />

бағытталған (52, а-сурет), демек, кулон күштерінің белгілі бір<br />

бағыты жок.<br />

Иондық қосылыстардың қүрылысы. Иондык косылыстар<br />

кәдімгі жағдайда қатты кристалдык заттар. Иондык қосылыстардың<br />

кұрылысы қандай Енді осы мәселеге токталайық. Иондарды<br />

байланыстыратын қаныкпайтын және кесімді бағыты жок<br />

кулон күштері дедік. Сол себептен иондық қосылыстарда әр<br />

ион өзінін, өріс күштерін қанықтыру үшін, өзін карсы зарядталған<br />

иондармен мүмкіндігінше көбірек коршауға тырысады. Бірак<br />

аттас иондардың өзара тебісуінің салдарынан ионды коршаған<br />

карсы зарядталған иондардын саны белгілі шамадан аспайды.<br />

Мысалы, натрий хлоридінің кристалында натрийдін әрбір ионы<br />

хлордың алты ионымен коршалған (координацияланған), дәл осы<br />

53-сурет.NaCI кристалындагы Na+ мен Cl<br />

орналасу реті<br />

иондарынын

сиякты хлор ионы натрийдіц алты ионымен коршалған. Ионды<br />

коршап тұрған карсы зарядталган иондар саны сол ионнын<br />

координациялык саны деп аталады. Қарастырған мысалымызда<br />

натрий мен хлор иондарынын координациялык сандары<br />

алтыға тец (53-сурет). 53-суреттен мынаны байқаймыз. Натрий<br />

ионы, октаэдрдіц центрінде орналаскан. Мұндай коршауды<br />

октаэдрлік коршау, не болмаса октаэдрлік координация<br />

деп атайды. Сонымен, қосылыстағы ионныц координациялык саны<br />

алтыға тец болғанда, ол ион карсы зарядталган иондардын<br />

октаэдрлік коршауында болады. Енді цезий хлоридініц кристалдык<br />

кұрылысын карастырайық.<br />

Церий хлоридінде цезий катионы хлордыц сегіз ионымен коршалған,<br />

демек, цезий катионыныц координациялык саны сегізге<br />

тец. Дэл осы сияқты хлор анионыныц координациялык саны<br />

да сегіз 54-суреттен координациялык сан сегізге теқ болғанда<br />

орталык ион кубтыц центріне, ал оны қоршаушы карама-карсы<br />

зарядталган иондар кубтыц тѳбесіне орналасатынын кѳреміз.<br />

Мұндай коршау — кубтық коршау не болмаса кубтык<br />

координация деп аталады. Демек координациялык<br />

сан сегізге тец болғанда ион карсы зарядталган иондардын<br />

кубтыц коршауында болады.<br />

Мырыш алдамышында ZnS мырыш катионы мен сульфид<br />

анионыныц координациялык сандары тѳртке тец. Мұндай жағдайда<br />

орталык ион (мысалы, мырыш катионы) тетраэдрдіц<br />

центріне орналасады да, ал оны коршайтын карсы зарядталган<br />

иондар (мысалы, сульфид аниондапы) тетраэдрдіц тѳбелеріне<br />

орналасады. Демек, координациялык сан тѳртке тец болганда<br />

ион тетраэдрлік қоршауда болады.<br />

Сонымен, карастырылган мысалдардан иондык косылыстыц<br />

кұрылысы координациялык санмен сипатталатынын кѳрдік. Ал<br />

координациялык санныц мәні кристалды кұраушы иондар радиустарынын<br />

с алыстырмалы мѳлшеріне, баскаша айтканда,<br />

иондар радиустарынын катынастарына тэуелді. Катион ради'усыныц<br />

анион радиусына катынасы г+Д _ =0,41-=-0,73 аралыгында<br />

жатса, иондардын координациялык саны 6 -ға тең болады,<br />

демек, октаэдрлік координация түзіледі; катион радиусыныц<br />

анион радиусына катынасы г + / г- = 0,734- 1,37 аралығында болса,<br />

кубтык координация пайда болады; ион радиустарынын каты-<br />

54-сурет.CsCl кристалындағы Cs+ мен Cl<br />

иондарынын орналасу реті<br />

55-сурет. NaCI<br />

кұрылысы<br />

150

25-кесте<br />

Кейбір ионды косы лы старды к куры лы стары<br />

Кѵбтык корлинация. Октаэлрлік корлинация. Тетраэдр.і ік корлинация.<br />

косылыс Г+/2Г- косылыс r*/r~ КОСЫЛЫС г+Jr-<br />

CsCI 0,91 NaCl 0,54 Zns 0,36<br />

CsBr 0,83 NaJ 0,43<br />

CsJ 0,77 KCl 0,72<br />

TICI 0,83 RbJ 0,43<br />

TIBr 0,77<br />

насы г+/г- =0,23-=-0,41 аралығында болғанда тетраэдрлік<br />

координация пайда болады; 25-кестеде кейбір иондык косылыстардағы<br />

иондар радиустарынын катынастары жэне кұрылыстары<br />

келтірілген. Кәдімгі жағдайда иондык косылыстар — катты кристалдык<br />

заттар дедік. Олардыц кристалдык торыныц түйіндерінде<br />

эр аттас иондар алма-кезек орналаскан. 55-суретте NaCl кристалыныц<br />

кұрылысы келтірілген. Натрий хлоридініц кристалында<br />

эрбір ион карсы зарядталған алты ионмен шектелген. Оныц<br />

эрбірі ѳз кезегінде тағы да алты ионмен байланысады, т. с. с.<br />

Кристал кұрамында NaCl деген екі атомнан тұратын карапайым<br />

молекула жок. Бүкіл кристалды үлкен бір молекула деп<br />

есептеп, формуласын (N aC l), деп жазуга болады, я — үлкен<br />

сан. Ас тұзыныц NaCl деген карапайым формуласы кристалдағы<br />

катиондар мен аниондар саныныц катынасы бірге тец екенін<br />

гана кѳрсетеді. Дэл осы сиякты кальций хлоридініц СаСІг формуласы<br />

кристалда хлор аниондарыныц кальций катиондарынан<br />

екі есе кѳп екенін гана білдіреді. Сонымен, иондык косылыстардыц<br />

кристалдарында карапайым молекулалар болмайды. Бүкіл<br />

кристалды үлкен бір молекула деп карастыруға болады.<br />

Иондык. байланыс туралы казіргі заманғы ұғымдар. Бір иондык<br />

косылыстарды электростатикалык тұрғыдан карастырдық. Бірак<br />

казіргі заманғы үғымдар бойынша таза иондык байланыс болмайды.<br />

Кез келген иондык байланыстыц біраз болса да коваленттік<br />

сипаты бар. Басқаша айтканда электрон, Коссель теориясындагыдай,<br />

бір атомнан екінші атомга толык ауыспайды. Коссель<br />

теориясы бойынша байланыстырушы электрон булты анион деп<br />

есептелетін атомға карай толык ыгыскан, бірак кванттык механика<br />

бойынша электронныц катион мацында болу ыктималдығы<br />

нѳлге тец емес. Демек, байланыс еш уакытта таза иондык болмайды.<br />

Байланыстыц иондык дэрежесі косылысты кураушы атомдардыц<br />

электртерістіктерініц айырымына тэуелді. Атомдардыц<br />

электртерістіктерініц айырымы неғурлым үлкен<br />

болса, байланыстыц иондыгы согурлым жогары<br />

болады. 26-кестеде кейбір косылыстардагы байланыстыц иондык<br />

дэрежелері кѳрсетілген.

Кейбір қосылыстардағы байланыстың иондық дәрежесі жэне<br />

электртерістіктер айырымы<br />

26-кесте<br />

Косылыс<br />

Элсктртерістіктер<br />

айырымы, -Э g<br />

Байланыстын. иондык<br />

дәрежесі<br />

C s F з,з 9 3 %<br />

N a F 3,1 9 0 %<br />

LiF 3,0 8 9 %<br />

C sC l 2,3 8 8 %<br />

N aC l 2,1 8 4 %<br />

LiCI 2,0 8 2 %<br />

26-кестедегі мәліметтен байланыстыц еш уакытта таза иондық<br />

болмайтындығын көреміз. Бірақ сілтілік металдардың фторидтері<br />

мен хлоридтеріндегі байланыстыц иондык дәрежесі өте үлкен,<br />

сондыктан іс жүзінде бұл косылыстарды таза иондык косылыстар<br />

деп қарастыруға болады.<br />

§ 12. ВАЛЕНТТ1К- ЭЛЕМЕНТТЕРДЩ ТОТЫҒУ ДӘРЕЖЕСІ<br />

Валенттік — атомныц химиялық байланыс түзуге кабілеттілігі.<br />

Бір элементтіц өзі жағдайға қарай коваленттік не болмаса<br />

иондык косылыстар түзеді. Элементтіц ковалентті косылыстардағы<br />

көрсететін валенттігі коваленттік деп аталады. Коваленттіктіц<br />

сан мәні атомныц түзіп отырған ковалентті байланыстарыныц<br />

санымен аныкталады. Мысалы, азот молекуласында N 2 (N =N )<br />

әрбір азот үш ковалентті байланыс түзіп түр, демек, азоттыц<br />

коваленттігі үшке тец. Жалпы элем,енттің коваленттілігі оныц<br />

байланыс түзуге жұмсап отырған в^ленттік орбитальдарыныц<br />

санына тец. Элементтіц ионды косылыстардағы валенттігі электрваленттік<br />

деп аталады. Э л е к т р в а л е н т т і к т і ң с а н мәні<br />

косылыстағы элемент ионыныц заряд ымен<br />

аныкталады. Мысалы, натрий хлориді Na + C]~— ионды<br />

косылыс — натрий катионы мен хлор анионынан тұрады. Демек,<br />

натрий хлоридіндегі натрийдіц электрваленттігі + 1, ал хлордікі<br />

— 1. Натрий ионға айналғанда бір электронын береді, ал хлор —<br />

бір электронды косып' алады, демек оц электрваленттіктіц<br />

мәні атомныц катион түзерде беріп жіберген электрондар санымен,<br />

ал теріс электрваленттіктіц мәні анион түзерде алған<br />

электрондар санымен аныкталады.<br />

Валенттіктен баска тотығу дәрежесі деген шартты түсінік<br />

бар. Тотығу дәрежесі деп молекула құрамындағы<br />

атомдарды шартты т ү,р де электртерістігіне<br />

сай оц және теріс ионға айналды деп есептегендегі<br />

атомныц зарядын айтады. Тотығу дәрежесі<br />

«-(-» не болмаса «—» тацбасымен алынған рим сандарымен,<br />

белгіленеді. Атомдардыц тотығу дәрежелерін есептегенде мынадай<br />

жағдайларды басшылыкка алады:<br />

152

1) Молекула бейтарап бѳлшек; 2) Сілтілік металдардың<br />

тотығу дәрежесі эр уакытта + 1 : Сутектін тұз тәріздес гидридтерден<br />

(мысалы, LiH, СаН2, ВаНг жэне т. б.) баска косылыстарындағы<br />

тотығу дәрежесі -f- I; 3) Оттектін, пероксокосылыстардан<br />

баска косылыстарындағы тотығу дәрежесі — II. Осы<br />

жағдайларды ескере отырып элементтердін, тотығу дәрежесін<br />

оңай есептеуге болады. Мысалы, күкірт кышкылындағы H2SO4<br />

күкірттің тотығу дәрежесі + V I, ал фосфор кышқылындағы<br />

Н3РО 4 фосфордың тотығу дәрежесі + V.<br />

Тотығу дәрежесі — шартты түсінік, сондыктан көбіне элементен<br />

тотығу дәрежесі оның валенттігіне тең болмайды. Мысалы,<br />

көміртектін метандағы СН4, тотығу дәрежесі —IV, метил спиртінде<br />

СН3ОН — II, ал кұмырыска альдегидінде НСОН-нөл. Ал іс жүзінде<br />

көміртек атомы аталған косылыстардын барлығында да төрт<br />

валентті. Мұны төменде келтірілген кұрылым формулалардан<br />

көруге болады.<br />

Н<br />

Н<br />

' ' О<br />

Н - С - Н , Н - С - О Н н - с ^<br />

1 I ' \<br />

Кейбір жағдайларда тотығу дәрежесінің мәні бөлшек сандар<br />

болып келеді. Мысалы, -азотты сутек кышкылындағы HN3 азоттың<br />

тотығу дәрежесі —1/ з Ѵ к а л и й пероксидіндегі КО2 оттектін тотығу<br />

дәрежесі — 1 /2 т. с. с.<br />

Тотығу дәрежесінін шартты шама екенін тағы мынадан байкауға<br />

болады. Калий, хроматында К2С1-О4 хромның тотығу дәрежесі<br />

+ѴІ, ал шындығында бұл косылыста + 6 зарядталғаН<br />

хром ионы жок; хром атомындгғы он за.рядтын эксперимент<br />

жүзінде анықталған шын мәні +0,2. Дэл осы сиякты күкіртсутекте<br />

H2S күкірттін тотығу дәрежесі —2, ал күкірт^атомындағы<br />

теріс зарядтьщ шын мәні—0 , 1 .<br />

Ғ 2 және N 2 сиякты бірдей атомдардан тұратын полюссіз<br />

молекулалар кұрамындағы атомнын тотығу дәрежесі нөлге<br />

тен деп есептелінеді. Жоғарыда айтылғандар тотығу дәрежесінін<br />

шартты түсінік екенін көрсетеді. Бірак, шарттылығына карамастан<br />

элементтін тотығу дәрежесі туралы түсінік химияда кең<br />

колданылады. Бұл түсінік, әсіресе, тотығу-тотыксыздану реакцияларыньщ<br />

тендеулерін кұрастырғанда өте кажет.<br />

§ 13. МОЛЕКУЛАЛАР АРАСЫНДАҒЫ БАЙЛАНЫС<br />

Атомдар бір-біріне тартылысып молекула түзеді. Тартылыс<br />

күштері тек атомдар арасында ғана емес, молекулалар арасында<br />

да болады. Молекулалар арасында тартылыс күштерінін болатынына<br />

заттардын катты жэне сұйык күйде болуының өзі дәлел.<br />

Мынадай мысал келтірейік. Хлор — кәдімгі жағдайда екі атомды

молекуладан С12 тұратын газ. Енді газ күйіндегі хлорды суытатын<br />

болсақ, ол —34,0°С-та сұйык, ал — 101,4°С-та қатты күйге айналады.<br />

Қатты хлордың 1 грамм молекуласы (71 грамы) 35,5 мл<br />

кѳлем алады, ягни 6 ,0 2 -Ю23 молекуладан тұратын катты куйдегі<br />

хлор не бары 35,5 мл кѳлем алады. Осынша кѳп молекулалар<br />

жан-жакка бытырап кетпей, ѳзара бірігіп азғантай гана көлем<br />

алып тұр. Бұл катты хлордағы молекулалардың өзара тартылысып,<br />

байланысып тұрганын көрсетеді. Сонымен молекулалар<br />

да өзара байланысады екен. Молекулаларды байланыстыратын<br />

күштер, осы күштер туралы ұғымды ғылымға бірінші рет енгізген<br />

Голландия ғалымы Ван-дер-Ваальс есімімен Ван-дер-Ваальс<br />

күштері деп аталады. Ван-дер-Ваальс куштеріне. сәикес келетін<br />

энергия химиялык, байлЗныстың энергиясынан жуық мөлшермен<br />

ондаған есе аз. Мұны мынадан байкауға болады. Хлор молекуласындағы<br />

С12 хлор атомдары бірімен-бірі коваленттік байланыспен<br />

байланыскан, бұл байланыстың энергиясы 238,48 кДж/моль.<br />

Қатты хлорда хлор молекулалары Ван-дер-Ваальс күштерімен<br />

байланыскан, онын, энергиясы 12,5 кДж/моль. Сонымен, Ван-дер-<br />

Ваальс күштері — валенттік күштерге карағанда әлдекайда әлсіз<br />

күштер екенін көреміз.<br />

Ван-дер-Ваальс күштерінін, табигаты кандай Не себептен<br />

молекулалар біріне-бірі тартылысады. Бұл сұрактарга жауап<br />

беру үшін алдымен молекулалардың электрлік касиеттерімен<br />

танысамыз.<br />

Молекуланын, диполь моменті. Электрон тығыздығының<br />

тараулына сай молекулалар: полюссіз және полюсті<br />

болып екіге бөлінеді. Полюссіз молекулалардың мысалы ретінде<br />

бірдей атомдардан тұратын Н2, Ғ2, С12, Вг2, N2, 0 2 және т. б.<br />

молекулаларды атауға болады. Аталған молекулалардагы<br />

электрон тыгыздыгы екі атомнын, екеуіне де біркелкі таралған.<br />

Ал енді сутек фториді HF молекуласын алатын болсак, ондагы<br />

электрон тыгыздыгының таралуы біркелкі емес. Байланыстырушы<br />

электрон бүлты фтор атомына карай ыгыскан. Сол себептен<br />

фтор атомында артык теріс, ал сутек атомында артык он, заряд<br />

пайда болады. Сутек фториді сиякты бір бѳлігінде артык он, ал<br />

екінші бѳлігінде артык теріс заряд жинакталган молекулалар<br />

полюсті молекулалар деп аталады. Полюсті молекулаларды<br />

танбалары карама-карсы, бірак шамалары бірдей, бірінен-бірі<br />

белгілі кашықтыкта орналаскан зарядтардан ( + 6 жэне —б)<br />

кұралған диполь деп карастыруга болады (56-сурет).<br />

Зарядтардын, аракашыктыгы диполь үзындығы деп аталады.<br />

Молекуланын, полюстігі онын, диполь моментімен сипатталады.<br />

Молекуланын, диполь моменті ц диполь узындыгы / мен заряд<br />

шамасы б-ның кѳбейтіндісіне тен,<br />

Диполь узындыгы шамамен 1 0 ' 8 см, ал электронный заряды<br />

4,8-10" 10 эл. ст. бірлікке тең, демек, диполь моментінін, шамасы

10“ ' 8 маңында болады. Бұл шама бір дебай деп аталып, Д эріпі<br />

арқылы белгіленеді. Полюссіз молекулалардыц диполь моменті<br />

нөлге тең, ал полюсті молекулалардікі нөлден үлкен. 27-кестеде<br />

кейбір молекулалардың диполь моменттері келтірілген.<br />

27-кесте<br />

Молекулалар<br />

Диполь моменті<br />

(Дебай)<br />

н 2 0<br />

Н1 0,4<br />

НСІ 1,04<br />

С 02 0<br />

н 2о 1.84<br />

Екі атомды молекулалардын, диполь моменті ондағы байланыстың<br />

диполь моментімен аныкталады. Мысалы, екі атомды<br />

сутек молекуласындағы байланыс полюссіз, осыған орай молекула<br />

да полюссіз, онын, диполь моменті нөлге тең. Ал сутек хлоридінде<br />

байланыс полюсті байланыс, онын, диполь моменті І,04Д,<br />

осыған орай НС1 да полюсті молекула жэне онын, диполь моменті<br />

байланыстыц диполь моментіне тец. Көп атомнан тұратын молекулалардыц<br />

диполь моменті молекуладағы жеке байланыстардыц<br />

диполь моменттерініц геометриялык, косындысына тец. Бірнеше<br />

мысалдар келтірейік. Үш атомнан тұратын С 0 2 молекуласындағы<br />

жеке С — О байланыстарыныц диполь моменттері 2,7 JX, бірақ<br />

осыған карамастан молекуланын диполь моменті, нөлге тец,<br />

сондыктан молекула полюссіз. Мұныц себебін 57-суреттен оцай<br />

түсінуге болады. Диполь моменті — векторлык шама, ол оц полюс -<br />

тен теріс полюске карай бағытталған. Біздіц мысалымызда С — О<br />

байланыстарыныц диполь моменттері кѳміртек-тен оттекке карай<br />

бағытталған. С0 2 молекуласы сызыктық молекула, ондағы С — О<br />

байланыстарыныц диполь моменттері шама жағынан бірінебірі<br />

тец, бірак, карама-карсы бағытталған. Қарама-карсы бағытталған<br />

дипольдар бірін-бірі жойып, молекуланыц диполь моменті<br />

нөлге тец болады, осыныц салдарынан молекула полюссіз. Енді<br />

үш атомнан тұратын, бірак кұрылысы бұрышты болып келетін су<br />

молекуласын қарастырайық. Су молекуласындағы Н — О байлао<br />

= с = о<br />

Ш — О — т<br />

о с 0<br />

JU-ЖЛ^О<br />

а)<br />

56-сурет. Полюссіз (а) және<br />

полюсті (б) молекулалар<br />

57-сурет. СОг және<br />

диполь<br />

НгО молекулаларынын<br />

моменттері

ныстарының диполь моменттері 1,51 Д және бұл байланыстар<br />

бірімен-бірі 105° бұрыш жасай орналасқан. Су молекуласынын,<br />

диполь моменті Н — О байланыстарыныц диполь моменттерінің<br />

геометриялык косындысы сол вектордан кұралған параллелограмманың<br />

диагоналына тен, деген ереже бар. Енді осы ережеге<br />

сүйеніп су молекуласынын, диполь моментін есептесек ол 1,84 дебайга<br />

тен, болады (57-сурет). Сонымен көп атомды молекулалардың<br />

диполь моменті ондагы байланыстардың полюстігімен<br />

анықталады.<br />

Лездік және индукцияланған дипольдар. Молекуладағы<br />

электрондар мен ядролар үздіксіз козгалыста болады, осыған<br />

орай электрон тығыздыгының таралуы да үздіксіз ѳзгеріп отырады.<br />

Мысалы, хлор полюссіз молекула, оның тұрақты диполь<br />

моменті нөлге тең. Бірақ, электрондар мен ядролар үздіксіз<br />

козгалыста болатындыктан, кейбір уакыт моменттерінде хлор<br />

атомдарынын, бірінде электрон тыгыздыгы артып лездік диполь<br />

түзіледі: С1+ 6 —С1~ 6 не болмаса СІ+ 6 —С1 . Лездік дипольдар<br />

үздіксіз түзіліп, үздіксіз жойылып тұрады, сондыктан да хлордың<br />

тәжірибе жүзінде аныкталған диполь моменті нөлге тең.<br />

Егер молекуланы сырткы электр өрісінің ыкпалына үшыратса<br />

(мысалы, конденсатор өрісіндегі молекула) онын, электрон кауызы<br />

деформацияланады, яғни электрондар он, пластинкаға карай, ал<br />

ядролар теріс пластинкага карай ыгысады (58-сурет).<br />

Демек, сырткы электр ѳрісініц эсерінен полюссіз молекула<br />

полюстенеді, ал полюсті молекулалардың полюстігі одан ары<br />

артады. Баскаша айтканда, сырткы электр өрісінің<br />

әсерінен молекулада диполь пайда болады,<br />

мүндай дипольдар индукцияланган дипольдар<br />

деп аталады. Индукцияланган диполь сырткы электр ѳрісі болганда<br />

гана болады, сырттан эсер ететін электр ѳрісі жойылганда<br />

индукцияланган диполь да жойылады.<br />

§ 14. М О Л Е К У Л А Л А Р А Р А С Ы Н Д А ҒЫ К Ү Ш Т Е Р<br />

Сонымен молекулалардыц полюссіз жэне полюсті болатынын<br />

кѳрдік. Енді Ван-дер-Ваальс күштерініц табигатын карастырайык.<br />

Ван-дер-Ваальс күштерініц үш түрі бар: ориентациялық,<br />

индукциялық және дисперсиялык күштер.<br />

Ориентациялык күштер түракты диполь моменттері<br />

бар молекулалар арасында туады. Полюсті молекулалар бірінебірі<br />

жақындасканда бір молекуланын теріс полюсі, екінші молекуланыц<br />

оц полюсіне тартылысатындай болып бағдарласады. Бағдарласкан<br />

дипольдар бірін-бірі тартып байланысады (59-сурет, а).<br />

Әсерлесуші молекулалардыц диполь моменттері неғұрлым жоғары<br />

болса, ориентациялык күштердіц шамасы да согұрлым үлкен<br />

болады.<br />

Индукциялык күштер көпшілік жағдайда, полюсті<br />

молекулалар полюссіз молекулалармен әсерлескенде туады. Полюет!<br />

молекуланын электр ѳрісініц эсерінен полюссіз молекулада<br />

156

59-сурет. Ориентациялык, (а), индукциялык<br />

(б) жэне 'дисперсиялык күштер в) аркылы<br />

молекулалардыц байланысуы<br />

диполь индукцияланады (59-сурет, б). Тұракты диполь мен индукцияланған<br />

диполь біріне-бірі эр аттас полюстері аркылы тартылысады.<br />

Полюссіз молекулалар да ѳзара байланыса алады. Буран<br />

Н2, N2 жэне Ar сиякты полюссіз молекулалардан тұратын<br />

заттардын, суйык жэне катты күйде болуының өзі дәлел. Полюс -<br />

сіз молекулалар лездік дипольдарға жатады дедік. Лездік<br />

дипольдар да тұракты дипольдар сиякты бағдарласып тартылысады<br />

(59-сурет, в). Лездік дипольдердің әсерлесуі<br />

нәтижесінде туатын күштер дисперсиялык күштер<br />

деп аталады. Дисперсиялык күштер — барлық молекулалар<br />

арасында болатын универсал күштер. Түсінікті болу<br />

үшін ориентациялық, индукциялык жэне дисперсиялық күштер<br />

жеке-жеке карастырылады. Бірак, іс жүзінде бұл үш күштіц<br />

үшеуі де бір мезгілде болуы мүмкін. Муны 28-кестеде келтірілген<br />

деректерден байкауға болады.<br />

Кейбір заттардын молекулаларынын арасында туатын күштердін<br />

салыстырмалы үлесі<br />

Зат<br />

Ориентациялык<br />

күштер<br />

Салыстырмалы үлес (%)<br />

Индукциялык<br />

күштер<br />

28-кесте<br />

Дисперсиялык куштер<br />

н. 0 0 100<br />

НСІ 14,4 4,2 81,4<br />

NH.-) 45,0 5,3 49,7<br />

Н2О 76,9 4,1 19,0<br />

28-кестеден полюссіз молекулалар (Н2) тек дисперсиялык күштер<br />

көмегімен байланысатынын көреміз. Полюсті молекулалар<br />

(HCl) үш күштің үшеуініц де әсерімен байланысады. Полюстілігі<br />

өте үлкен су молекулалары негізінен ориентациялык күштер<br />

аркылы байланысады.<br />

Сонымен, катты жэне суйык күйдегі ковалентті косылыстардыц<br />

молекулалары Ван-дер-Ваальс күштері аркылы байланыскан.<br />

Ван-дер-Ваальс күштерініц валенттілік күштерінен мынадай айыр-<br />

157

машылыктары бар. Бірінші, Ван-дер-Ваальс күштері валенттік<br />

күштеріне қарағанда әлсіз күштер олардын энергиясы 4,184 —<br />

12,5 кДж/моль аралығында болады, ал химиялық байланыстьщ<br />

энергиясы шамамен 418,4 кДж/моль. Екінші, Ван-дер-Ваальс<br />

күштерінін эсер ету радиусы валенттілік күштерінін эсер<br />

ететін радиустарынан үлкендеу болады. Мысалы, иод Ь<br />

молекуласындағы I — I байланысыньщ узындыгы 0,268 нм, ал<br />

кристалл күйде иод молекулаларынын аракашыктығы 0,354 нм.<br />

§ '5. С У Т Е К Т І К Б А Й Л А Н Ы С<br />

60-суретте инертті газдар мен курамы СХ4 формуласымен<br />

ѳрнектелетін қосылыстардын қайнау температуралары келтірілген.<br />

Мүндағы X деп отырғанымыз Н, Ғ, С1 жэне Вг атомдары. Абциссалар<br />

осіне инертті газ немесе Х-атомы орналаскан, периодтардын<br />

нөмірлері, ал ординаталар осіне Кельвин шкаласы бойынша<br />

алынған температуранын мәндері салынған. 60-сурттен период<br />

нөмірі арткан сайын инертті газдар мен СХ+ косылыстарыньщ<br />

кайнау темгіератураларынын артатынын көреміз. Бұл заңдылык<br />

былай түсіндіріледі. Қосылыстын кайнау температурасы молекулалардын<br />

өзара тартылысу күшіне тәуелді. Молекулалар неғурлым<br />

мықты тартылысатын болса, косылыстын қайнау температурасы<br />

соғұрлым жоғары болады. Баскаша айтканда косылыстын<br />

кайнау температурасы сол косылысты кұрайтын молекулалардың<br />

ѳзара байланысыньщ беріктігін кѳрсетеді. Мысалы,<br />

көміртек тетрабромидінін кайнау температурасы көміртек тетрафторидінікінен<br />

жогары, демек, СВг4 молекулалары СҒ4 молекулаларына<br />

карағанда берігірек байланыскан, баскаша айтканда,<br />

СВг4 молекулаларын байланыстыратын Ван-дер-Ваальс куштерінін<br />

шамасы СҒ4 молекулаларын байланыстыратын Ван-дер-<br />

Ваальс күштерінін шамасынан үлкен. Ал, периодтык нѳмірі<br />

ұлғайған сайын СХ4 молекуласындагы электрондардын саны<br />

да кѳбейеді. Демек, косылыстын кайнау температурасы онын<br />

молекуласындагы электрондардын санымен аныкталады. Сонымен,<br />

карастырылған мысалдан мынадай зандылыкты байкаймыз:<br />

б ір типтес молекулаларды ѳзара байланыстыратын<br />

Ван-дер-Ваальс куштерінін шамасы м о -<br />

лекуладағы электрондар саны кѳбейген сайын<br />

артады.<br />

61-суретте VI негізгі топ элементтерінін сутекті косылыстарының<br />

кайнау температуралары келтірілген. Теллурсутектен<br />

селенсутекке, ал одан күкіртсутекке ауысканда молекуладағы<br />

электрондардын саны азаяды, демек, жоғарыда тұжырымдалған<br />

зандылык бойынша косылыстардьщ кайнау температулары тѳмендеуі<br />

керек. Бүл болжам тәжірибе жүзінде орындалады (61-<br />

сурет). Енді күкіртсутек пен суды салыстырайык. Су молекуласындағы<br />

электрондардын саны күкіртсутектікінен аз, сондыктан<br />

судын кайнау температурасы күкіртсутектікінен тѳмен болу<br />

керек. 61-суреттегі H 2S, НгЭе жэне НгТе аркылы ѳтетін түзуді<br />

экстраполяциялап, судын кайнау гемпературасын аныктасак,

500<br />

О<br />

Rn<br />

Период нем ір і<br />

< г з ч 5 в<br />

H2Te<br />

° " " " H*S<br />

-100 О 2 3 4 5<br />

61-сурет. VI негізгі топтағы<br />

элементтердің сутекті<br />

косылыстарынын, қайнау<br />

температуралары<br />

60-су рет. Инертті газдар мен СХ4<br />

косылыстарынын кайнау температуралары<br />

ол шамамен 80°-қа тен, болады. Судын тәжірибе жүзінде анықталған<br />

температурасы ( 1 0 0 °) экстраполяция көмегімен аныкталған<br />

температурадан (—80° С) әлдекайда үлкен. Бұл су молекулаларының<br />

күкіртсутек молекулаларына Караганда берігірек байланысатынын<br />

көрсетеді. Демек, су молекулалары кәдімгі Ван-дер-<br />

Ваальс күштеріне коса жаца күштермен байланысады. Енді<br />

су молекулаларынын арасында болатын осы жаца күштердіц<br />

табиғатын карастырамыз. Су молекуласындағы оттек пен сутекті<br />

байланыстыратын электрон бұлты оттекке қарай күшті ығысқан.<br />

Осының салдарынан сутекте оц заряд пайда болып, ол жалац<br />

протонға (Н+) айналуға жақын болады. Он зарядталған сутек<br />

атомы екінші су молекуласынын құрамындағы оттек атомынын<br />

электрон кауызына тартылып, су молекулаларынын арасында<br />

байланыс түзіледі. Мұндай байланыс ситекйк—байлш ш с^ деп<br />

аталады. Тѳменгі схемада сутектік байланыс нүктелі сызыкпен<br />

белгіленген:<br />

\ н<br />

ir.'i<br />

Сутектік байланыс кэдімгі Ван-дер-Ваальс күштеріне (байланысына)<br />

қарағанда беріктеу де, ал химиялык байланыска караранда<br />

элсіз, оныц энергиясы жуык. мѳлшермен 12,5—62,76 кДж/<br />

моль аралыгында болады. Мысалы, 0°С температурада су<br />

молекулаларынын ѳзара байланысу энергиясы 20,9 кДж/моль.<br />

Сутектік байланыс кұрамында сутекпен байланыскан Ғ, О жэне N<br />

сиякты күшті электртеріс элементтер бар молекулалар арасында<br />

ғана гүзіледі. Сутектік байланыс молекулалар арасында да жэне

молекула ішінде де түзілуі мүмкін. Осыған сай сутектік байланыс<br />

молекула аралык, жэне молекула ішіндегі болып бѳлінеді.<br />

Бұған бірнеше мысалдар келтірейік. Сұйық күйдегі фторсутек<br />

молекулалары сутектік байланыстың салдарынан екіден, үштен<br />

бірігіп, ассоциацияланып Жүреді:<br />

Н — Ғ ... Н—Ғ ... Н — Ғ<br />

Бұл жағдайда сутектік байланыс молекулалар арасында түзіліп<br />

тұр. Мүндай байланыс молекулааралық сутектік байланыс деп<br />

аталады. Жоғарыда қарастырылған су молекулаларынын арасындағы<br />

байланыс та молекулааралық сутектік байланысқа<br />

жатады. Молекулааралык сутектік байланыс бір заттың ғана<br />

емес әр түрлі заттардын молекулаларынын арасында да болады,<br />

мысалы, су мен сірке қышқылының молекулалары мынадай<br />

сутектік байланыста болады:<br />

//О... н ^<br />

Н ,с-с'<br />

он н /<br />

Салицил кышкылынын молекуласында, спирт тобындағы сутек<br />

карбоксил тобындағы оттекпен байланысады:<br />

о<br />

Бұл жағдайда сутектік байланыс молекуланын ѳз ішіндегі оттек<br />

пен сутек атомдары арасында түзіліп тұр. Мұндай байланыс<br />

молекула ішіндегі сутектік банланыс деп аталады.<br />

Сутектік байланыс заттын балку жэне кайнау температураларына,<br />

ерігіштігіне, тығыздығына, кристалдық торынын күрылысына<br />

жэне тағы да басқа көптеген физикалық жэне химиялык<br />

касиеттеріне әсерін тигізеді.<br />

§ 16. М О Л Е К У Л А Л А Р М Е Н И О Н Д А Р Д Ы Н . П О Л Я Р И З А Ц И Я С Ы<br />

Молекулалардыц өзара байланысатындығына заттардыц катты<br />

жэне сұйық күйде болуының ѳзі дэлел. Молекулаларды<br />

өзара электрлік күш байланьістырады. Полюсті молекулада<br />

зарядтар симметриясыз орналасқандықтан электр өрісі болады,<br />

сондыктан ондай молекулалар бір-бірімен кездескенде, теріс аттас<br />

полюстерімен біріне-бірі бағдарласу (бұрылу) нәтижесінде<br />

олардын арасында біріне-бірін тартатын ориентациялық күш<br />

туатынын бұрын айттык. Бағдарласумен кабат полюсті молекулаларда<br />

деформация болады, яғни ішкі курылысы әуелгі<br />

160

қалпынан өзгереді. Өйткені әр аттас полюстер бірін-бірі тартады<br />

да, аттас полюстер кейін шегініседі. Осының салдарынан поляризация<br />

туады, яғни молекуладағы дипольдың ұзындығы<br />

өседі. Сонымен молекуланыц бағдарласуы мен деформациясы, ол<br />

молекуланың поляризациясына әкеліп соғады.<br />

Молекулалардыц поляризациясы келіп молекулалар арасындағы<br />

байланысты күшейтеді.<br />

Молекулалардыц поляризациясы жайында айтылған жалпы<br />

үғымды, иондар поляризациясына да қолдануға болады. Сонда<br />

диполі бар иондар мысалы, ОН- , CN“ полюсті молекула сиякты,<br />

ал диполі жок иондар (бұлар иондардыц басым кѳпшіліті) полюсаз<br />

молекула сиякты болады.<br />

Жеке ионныц поляризациясы дейтініміз оныц электрондарыныц<br />

ядросына сай орналасуыныц әуелгі қалпынан аууы, дәлірек<br />

айтканда сырткы электрон кауызыныц дефор:<br />

м а ц и я с ы .<br />

Молекуланыц кұрамындағы иондардыц поляризациясы деп<br />

отырғанымызды аныктацқырап алайык. Молекула ионнан туратын<br />

болса, оныц біреуі катион, біреуі анион болады. Осыныц<br />

біреуі поляризациялаушы болса, екіншісі деформацияланушы<br />

болуы керек. Аниондарды алсак, бүларда поляризациялаушылық<br />

касиет жокка жакын екен, ал катиондарда<br />

деформацияланушылық ѳте кем. Сондыктан анионныц катионды<br />

поляризациялауын ескермей-ак, бірыцғай катионды — поляризациялаушы,<br />

анионды — деформацияланушы бѳлшектер деп карауымызға<br />

болады.<br />

Катиондардыц поляризациялағыштык әрекеті бірдей болмайды,<br />

ол олардыц кұрылымына тәуелді. Айталык, жалпы катиондарды<br />

салыстырғанда олардыц поляризациялағыштық әрекеті<br />

мына бағытта өседі:<br />

1. оц заряды кѳбейген сайын,<br />

2 . радиустары кішірейген сайын,<br />

3. электрон кауызыныц беріктігі ѳскен сайын.<br />

Катионныц электрон кауызыныц бёкемдігі оныцжатион күйіндегі<br />

сыртқы электрон кауызыныц құрылымына байланысты.<br />

Ондай кұрылымы жағынан катиондар төменде жазылған ірі<br />

3 топка бөлінеді. Осыныц әрбір келесісініц поляризациялаушы<br />

әрекеті бірдей жағдайда (заряды, радиусы), алдынғысынан<br />

күштірек: әрекеті басым:<br />

а) 8 электронды,<br />

б) 8 электроннан 18 электронға дейін кауызы күрылып бітпеген<br />

(Мп2+, Ғе2+, Ғе3+ т. б.)<br />

в) 18 электронды (Zn2+, Ag+ т. б), 2 электронды (Li+ ,<br />

Ве2+ т. б.) жэне 18 + 2 электронды (Sn2 + , As+ т. б.) иондар.<br />

Аниондардыц деформацияланғыштығы да олардыц зарядына,<br />

радиусына, электрон қүрылымына тэуелді. Аниондардыц деформацияланғыш<br />

кабілеті мына бағытта өседі:<br />

1. кұрылымы бірдей не ұқсас болған жағдайда:<br />

а) электрон кабаттарыныц саны көбейген сайын (периодты<br />

6—2065 161

системада вертикаль қатарларда орналаскан кұрылымы ұқсас<br />

элементтер). Мысалы:<br />

Ғ -- > С Г - ^ В г - - » І -<br />

б) теріс зарядтары кѳбейген сайын (периодтық системада<br />

горизонталь катардағы құрылымы бірдей элементтер). Мысалы:<br />

ғ - ^ о ci--»-s2-<br />

Бұл екі жағдайды қорыта келіп, анионный радиусы үлкейген<br />

сайын оныц деформацияланғыштығы күшейеді деуге болады.<br />

2. Заряды бірдей, радиусы жақын жағдайда, инертті газ<br />

типті иондардан гөрі 18 электронды (және 18 болып кұрылып<br />

бітпеген) иондар оңай деформацияланады.<br />

Қүрделі аниондардыц көпшілігінде зарядтары үлкен болмағандықтан<br />

деформациялануы нашар болады, олардыц .оцайырак<br />

деформацияланатындары OH- , CN- , С 032 -.<br />

Жалпы аниондарды салыстырсақ, олардыц деформацияланғыштығы<br />

мына катарда ѳседі:<br />

C1 0 4 - ^ F - ^ N 0 3- -^H 20 -^ 0 H - ^ C N - '-^Cl- -^ B r--^ I- ;<br />

S 0 4 2- -^H 20 -vC 0 3 2- ^ 0 2- -^ S2 - . ^<br />

Салыстыру үшін 1 және 2 валентті аниондардыц қатарына судыц<br />

молекуласы жазылады.<br />

Химиялык косылыстардыц кейбір қасиеттерін<br />

поляризация цұбылысы аркылы түсіндіру.<br />

Химиялык косылыстардыц қасиеттерін екі тұрғыдан түсіндіруге<br />

болады. Бір түрі нейтрал атомдарды негізге алып, сонан<br />

қосылу нәтижесінде оларда болатын езгерістерді карауға болады,<br />

екінші түрі, жеке иондарды негізге алып, олардыц қосылуын,<br />

поляризациясын тексёру аркылы химиялык косылыстыц шын<br />

мәнін түсіндіруге болады.<br />

Шынында да поляризация кұбылысы аркылы химиялык<br />

косылыстардыц негізгі қасиеттерініц (балкуы, еруі, диссоциациялануы,<br />

ыдырауы, тотығуы, тотыксыздануы, кышкылдылыгы, негізділігі,<br />

гидролизі, түсі т. б.) барлығын түсіндіруге болады. Мұны<br />

химияныц баска салаларында толык карайды. Гіоляризацияныц<br />

каншалыкты мацызды кұбылыс екендігін кѳрсету үшін химиялык<br />

косылыстардыц кейбір қасиеттеріне- тоқтап, оларды иондардын<br />

поляризациясы тұрғысынан түсіндірмекпіз.<br />

Қатты заттардыц балку температурасыныц<br />

жоғары не тѳмен болуы кристалдыц ішіндегі иондардыц бірінебірініц<br />

тартылу күшіне тәуелді болады. Кристалдык кұрылымы<br />

бірдей заттарды салыстырғанда құрамындағы иондардыц заряд<br />

саны кѳп жэне радиусы кішкене косылыстардыц балку температурасы<br />

жоғары болатындыгын кѳреміз. Мысалы, кристалдык<br />

құрылымы бірдей, катиондарыныц радиустары тенге жакын, эрі<br />

кұрылысы үксас LiF (t 6 842°) мен MgÖ (tfi 2800°) алсак, MgO

иондары зарядынын, екі есе артық болуы байланысын күшейтіп,<br />

онын, балку температурасын 2 0 0 0 градуска жуык кѳтереді<br />

екен.<br />

Заттың балқуына иондардын, поляризациясының әжептәуір<br />

ыкпалы болады: Мысалы кристалдык күрылымы, катиондарының<br />

заряды бірдей жэне радиусы ѳте жакын NaCl (t 6 800°) мен<br />

AgCl (t 455°) алсак, ол ыкпал балку температурасын тѳмендету<br />

жағына’қарай екенін көреміз. Оның себебі күміс катионы 18<br />

электронды, поляризациялағыштығы күшті катион болғандықтан,<br />

AgCl молекулалары едәуір деформацияланған, демек, оның балкуы<br />

да оңайырак болады. Сонымен, химиялык косылыстардың<br />

барлық сипаттамалары бірдей болған жағдайда, поляризациялағыш<br />

күші басым катионды косылыстар оңайырақ балкиды.<br />

Термиялык диссоциациялану. Кей заттар кыздырғанда<br />

опырылып, кұраған элементтеріне ажырайды. Өйткені<br />

затты кыздырғанда оның ішінде соншалыкты күшті бір жакты<br />

деформациялар болады, сондыктан кейбір электрондар анионнан<br />

катионға көшіп конады. Мысалы, алтынның галогенді тұздарын<br />

кыздырғанда диссоциациялануы АиГз ±=* АиГ+ Гг.<br />

Элементтік анион неғұрлым деформацияланғыш болса, оның<br />

электроныныц катионға көшуі соғұрлым жеціл болады. Сондыктан<br />

кандай да бір катионның галоген тұздарының термиялык<br />

тұрақтылығы катарында нашарлайды. Екінші жағынан,<br />

катионның поляризациялағыштығы күшті болған санын термиялык<br />

диссоциациялану оцай болу керек. Мысалы, Ү (г = 0,10.6 нм)<br />

жэне Zr4+(г = 0,087 нм) тұздарына карағанда Ti (г = 0,105 нм)<br />

жэне РЬ(г = 0,084 нм) тұздары кыздырганда оцай ыдырайды.<br />

Химиялык косылыстардыц балкуы жэне термиялык диссоциациялануын<br />

карастырғаннан байкалатын бір жағдай, затты поляризациялауды<br />

күшейту мен затты кыздырудыц эсері біріне-бірі<br />

ѳте үқсас, екеуінде де анионңыц электрон кауызы қозып, бекемділігі<br />

кеміп, деформацияланғыш болады.<br />

Химиялык косылыстардыц түсі — спектр сәулелерін<br />

өткізуге не өткізбеуге байланысты. Спектр сәулелерініц<br />

көрінетін бөлімін өз бойынан өткізетін болса, ондай зат мөлдір<br />

болады; егер сәуле толык шағылып кейін кайтарылатын болса,<br />

онда зат ақ не жылтыр болтаны; егер толык сіціріліп алынатын<br />

болса, онда кара болады; егер толык сіцірсе түсті болады,<br />

түсі спектрдіц сіцбеген сәулелеріне карай әр түрлі болады.<br />

Сәулелердіц сіцуі, атомныц электрон кауыздарыныц сыртқысын<br />

коздырумен байланысты, демек, ондағы электрондардын<br />

ядродан алысырак квант қабаттарына кѳшумен байланысты.<br />

Эрине ол электрон кауызыныц бекемдігі кем болып, демек деформацияланғыш<br />

болса, электрон кѳшу оцай болады.<br />

Заттыц түсті болуы мен оныц иондарынын электрон кауызыныц<br />

бекем еместігініц, деформацияланғыштыгыныц арасында<br />

үлкен жақындык бар.<br />

Заттыц түсті болуы кейде оны түзуші ионныц ѳзі түсті болуына<br />

байланысты, мысалы Рг3+ ионыныц тұздарыныц барлыгы жасыл<br />

6- 163

түсті. Кейде түссіз иондар бірін-бірі поляризациялау салдарынан<br />

түсті қосылыс түзеді. Мысалы, Hg2+, 0 2~, I- иондары түссіз,<br />

бірақ сынап (II) иодиді Hgl2— қызыл түсті, сынап (II) оксиді<br />

HgO — кызыл сары түсті. Заттың түсті болуын көпшілік жағдайда<br />

катионның поляризациялағыштығынан не анионның деформацияланғыштығынан<br />

деуге болады. Мысалы, галоген тұздарын алсак,<br />

фторидтар мен хлоридтарда түсті тұздар сирек деуге болады,<br />

бромидтарда көбірек, иодиттарда жиі кездеседі. Осы сияқты<br />

оксидтерге Караганда, түсті сульфидтер көп, гидроксидтерге<br />

Караганда түсті оксидтер көп. Катионның поляризациялағыштығы<br />

күшейгеннен химиялык косылыста түс пайда болуы IV период<br />

элементтерінің оксидтерінен анык көрінеді.<br />

КоО Г.яП ЯгоОз, ТіО^ V20 5 СгОз Мп20 7 (Ғе30 4)<br />

түссіз кара коңыр кызыл кою жасыл кара<br />

Бұл жазылған оксидтердің аниондары бірдей, катиондардың<br />

электрон құрылымы да бірдей / 2 / 8 / 8 /, бірак катиондардың заряды<br />

өсуде, онымен поляризациялағыштығы күшеюде, соған сәйкес<br />

оксидтерінің түсі де күшеюде.<br />

Кейбір заттарды еріткенде, қүрғак күйде түссіз болса да,<br />

ерітіндісі түсті болып шығады. Мысалы, CuS0 4 және СиҒ2 түссіз,<br />

ал ерітінділері көк түсті. Бұл арада түс пайда болуының<br />

себебі, поляризациялағыштығы күшті Си2+ катионыныц жакын<br />

айналасындағы, деформациялануы қиын S 0 42~ және Ғ~ иондарынын,<br />

орнына деформациялануы оцай су молекулаларыныц<br />

келуі, осыдан барып CuS0 4-5H20 кѳк түсті, судыц орнына, деформациялануы<br />

одан да оцайырак аммиакты алсак, косылыстыц<br />

түсі одан әрі күшейеді, CuS0 4 -4NH3 кәгілдіркүлгін түсті. Мұнан<br />

күргак зат пен оныц ерітіндісініц түсі әр түрлі болуы мүмкін<br />

екенін көреміз.<br />

Поляризациялауды күшейтумен кыздырудыц пара-пар екендігі<br />

айтылған, сондыктан түссіз затты кыздырсак, ол түсті болуы<br />

мүмкін, шынында да ZnO түссіз зат, кыздырғанда сарғаяды;<br />

ал калыпты жағдайда сары түсті күкірт өте суытылса (сұйык<br />

ауада) түсінен айрылып калады.<br />

§ 17. ҚАТТЫ ЗАТТЫҢ ҚҮРЫЛЫМЫ<br />

Қандай зат болсын ұсак бѳлшектерден (молекула, атом,<br />

ион т. т.) құрылады. Заттыц жалпы кұрылысын дұрыс бейнелеу<br />

үшін, осы бѳлшектер заттыц ішінде өзара калай орналаскан,<br />

бұлардыц орналасуында бір тәртіп, дүрыстык бар ма, не олар<br />

тәртіпсіз калай болса солай орналаса ма деген мәселені аныктайық.<br />

Барлык заттар агрегаттык үш күйде — газ, сүйык және<br />

катты — болатындығы белгілі. Газ және сұйык күйдегі заттардыц<br />

белшектері тәртіпсіз, әрі үздіксіз козғалыста болады.<br />

Сондыктан зат түзуші бѳлшектердіц ѳзара орналасуында<br />

164

бір тәртіп, дұрыстық болса, ол зат<br />

катты күйде болған кезде ғана<br />

болады.<br />

Қатты заттар а м о р ф т ы жэне<br />

к р и с т а л д ы к деп екіге бѳлінеді.<br />

Аморфты заттар дейтініміз тэртіпсіз<br />

тіркескен молекулалар агрегаты.<br />

Аморфты заттарды кыздырғанда,<br />

әуелі біртіндеп жұмсап, сонан<br />

сон, сұйылып, акырында ағатындай<br />

күйге келеді. Бұлардың белгілі<br />

балку нүктесі жок. Аморфты заттарды<br />

тұткырлығы күшті сұйык деп<br />

карайды. ІІІын мағынасындағы<br />

катты заттар — кристалдык заттар. 62-сурет. Кристалдық тор<br />

Кристалдык заттардын, кристалы<br />

белгілі дүрыс формада болуын оның ішіндегі, оны түзуші бөлшектердің<br />

дұрыс тәртіппен орналасуының сырткы көрінісі болар<br />

деп ертеден жорамалдайтын. 1912 жылы кристалдарды рентген<br />

сәулесі жәрдемімен зерттегенде бұл жорамалдың дұрыс екендігі<br />

аныкталды.<br />

Кристалл түзуші бөлшектер кеңістіктің кесімді нүктелерінде<br />

тәртіппен орналасады. Сондай нүктерлер кауымын кеңістік<br />

торы не кристалдык тор дейді. Кристалдык тор сол<br />

заттын, кұрылымының геометриялык формасын кѳрсетеді. Зат<br />

бѳлшектері орналаскан нүктелерді тордың түйіндері дейді (62-<br />

сурет).<br />

Тордың түйіндеріне орналасатын бөлшектің түріне карай төрт<br />

түрлі — молекулалык, атомдык, иондык жэне металдык тор<br />

болады (63-сурет).<br />

Молекулалык, торлы катты заттардын, кристалдарынын, түйіндерінде<br />

полюсті не полюссіз молекулалар орналасады, олар молекула<br />

аралык күштер (ван-дер-ваальс күштері) аркылы бірбіріне<br />

тартылып түрады. Бұл тарту эрине надіар, сондыктан<br />

молекулалык — қүрылымды кристалдык 'заттардын, қаттылығы<br />

кем, балку температуралары тѳмен болады. Мысалы: органикалык<br />

заттардын, кѳпшілігі (глюкоза, сахароза т. б.), катты күйдегі<br />

су, кѳмір ангидриді, аммиак.<br />

Атомдык, торлы кристалдык заттардын, түйіндерінде атомдар<br />

орналасады, олар коваленттік байланыс аркылы ілініскен<br />

(63-суретте сызыкпен кѳрсетілді). Барлык байланыстыц мэні<br />

бірдей болгандыктан жеке молекулалар болмай, куллі кристал-<br />

Лтомдыд Молекулалык И0НДЫҚ Металдык<br />

£ Э С Э<br />

Ө Ө Ө Ө О Ө О Ө<br />

• • •<br />

3) т) $1©ѳ©ѳ©о®о<br />

(£3 ө ©ө ѳ о'©’о‘ѳ<br />

63-сурет. Кристалдық торлардың негізгі түрлері<br />

165

ды бір дэу молекула деп карайды. Қовалентті байланыс берік<br />

ұстайтындықтан, атомдык торлы кристалдык заттар ѳте катты,<br />

балку температуралары жоғары болады. Мысалы, алмаз,<br />

кремний карбиді SiC, алюминий нитриді т. б.<br />

Иондык, торлы заттардын, түйіндеріне он жэне теріс зарядты<br />

иондар кезектесіп орналасады (63-сурет), олар ѳзара иондык<br />

байланыс аркылы берік косылыскан. Осынын салдарынан иондык<br />

торлы заттар да, киын балкитын заттар катарына жатады.<br />

Қатты заттардын кѳпшілігінін кристалдык торы иондык болады.<br />

Мысалы, тотык, негіз жэне тұздардың кѳпшілігі.<br />

Металдык, торлы кристалдар — металдарда болады, олардын<br />

туйіндерінде нейтрал атом мен он иондар орналасады, түйін<br />

арасында бос электрондар болады. Бос электрондардын-«злекгрон<br />

газының» болуы металдарға тэн ерекше касиет электр ѳтківгіштікті<br />

тудырады.<br />

Кристалды сипаттаушы бір манызды шаманы тордын констан<br />

т а с ы (d) деп атайды; ол кристалл түзуші екі бөлшектің<br />

ңентрлерінің ең кіші ара алшактығын көрсететін шама, мысалы,<br />

NaCl үшін d = 0,281 нм, металдык натрий атомы үшін d = 0,378 нм.<br />

Осыдан атом мен иондардын радиустары на<br />

кѳшуге боладьі- Егер, мысалга алынып ѳткен натрийдін атомдары<br />

шар формалы жэне кристалл ішінде біріне-бірі жанасып түрады<br />

деп келіссек, онда көрші атомдардын центрлерінін ара алшактығы<br />

олардын радиустарынын қосындысына тең болады. Осыдан<br />

натрий атомынын ридиусын (г) табу онай:<br />

= 0,189 нм<br />

Ион радиусын табу үшін тор константасыньщ шамасын білгеннен<br />

баска, кѳрші екі ионнын біреуінің радиусын білу қажет,<br />

ѳйткені эр аттас иондардын радиустары бірдей бола алмайды<br />

(64-сурет).<br />

Оптикалык эдістер жэрдемімея кейбір иондардын радиустары<br />

табылган болатын, мысалы, Ғ' —0,133 нм, 0 = 0,132 нм міне,<br />

осыған сүйене отырып баска иондардын радиустарын есептеп,<br />

одан келесі иондардын радиустарын<br />

табатын болды. Мысалы, натрий<br />

фториді торынын константасы<br />

d — 0,231 нм, ал фтор ионынын<br />

г = 0,133 нм-ге тен екендігі бёлгілі<br />

болғандықтан, натрий ионынын радиусы<br />

табылады:<br />

64-сурет. Кристалл ішінде<br />

түйісіп тұрған эр аттас<br />

иондар<br />

rNa = 0,231 -0,133 = 0,098 нм<br />

Натрий ионынын радиусы белгілі<br />

болғандықтан (натрий хлориді торынын<br />

константасы белгілі), хлор<br />

ионынын радиусын есептеп шыгаруга<br />

болады:<br />

гс, = 0,281 — 0,098 = 0,183 нм

Осылайша атомдар мен иондардыц радиустары есептеліп<br />

шығарылды, солардың кейбіреулері 29-кестеде көрсетілді.<br />

Кейбір элементтердің атомдары мен иондарынын радиустары (нм)<br />

29-кесте<br />

Натрий Калий Магний Кальций Фтор Хлор Иод Құкірт<br />

атом г 0,189 0,232 0,160 0,197 0,067 0,107 0,136 0,104<br />

ион г 0,098 0,133 0,078 0,106 0,133 0,183 0,220 0,174<br />

Бұл сандарға қарасақ металдардың иондарынын, радиусы<br />

атомдарынын, радиусынан қысқа, металл еместерде керісінше,<br />

иондарынын радиусы атомдардын радиусынан ұзын.<br />

Атомдар мен иондардын радиустарын булай есептегенде,<br />

біз ол бѳлшектер кристалдык торда жанасып тур деп қарадық.<br />

Бірак, шынында, кристалдык тордың түйіндеріне орналаскан<br />

бѳлшектердін арасында біраз орын болады. Сондыктан біз есептеп<br />

щығарған радиустар, кристалдык тордағы бѳлшектер каншалыкты<br />

жакындаса алагындығын кѳрсетеді. Бұл келтірілген<br />

шамаларды атомдар мен иондардын эффектілік радиустары den<br />

атайды. Бірак эффектілік радиустар накты радиустармен пропорционал,<br />

сондыктан атомдар мен иондардын қасиеттерін<br />

түсіндіруге бул шамаларды кен колданады.<br />

Кристалдык тордын энергиясы. Иондардан, атомдардан,<br />

молекулалардан кристалл түрілгенде, оган кабаттасып<br />

энергия бѳлініп шыгады, ол энергияны криста л"д ы к тордын<br />

энергиясы дейді. Иондардын зарядынын жэне олардын<br />

радиустарынын шамасына карап, кристалдык тордын энергиясын<br />

есептеп шыгаруга болады. Заттын каттылыгы; беріктігі, ұшкыштыгы<br />

сиякты т. б. касиеттері осы энергияга тэуелді.<br />

V тарау<br />

ХИМИЯЛЫК, РЕАКЦИЯЛАР ЖҮРУІНІҢ ЖАЛПЫ<br />

ЗАҢДЫЛЫҚТАРЫ<br />

Қазіргі химия гылымы заттардын курылысы мен касиеттерін<br />

гана зерттеп коймай, олардын бір-біріне ауысуын, яғни химиялык<br />

реакцияларын да жан-жақты қарастырады. Әрбір реакциянын<br />

берілген жағдайда жүруі онын жылдамдығы, реакциядан шығатын<br />

өнімдердің мѳлшері, химиялык ѳзгерулермен қатар болатын<br />

энергетикалык эффектер осы тарауда сѳз етіледі.<br />

Химиялык процестердін, барысын уакытпен бағалап зерттейтін<br />

бѳлімін химиялык, кинетика деп атайды. Оныц басты максаты —<br />

химиялык реакциялардыц жүру жылдамдығыныц эр түрлі факторларға<br />

тәуелділігін сипаттап, соған сай зацдылыктарды ашып<br />

беру.<br />

167

§ 1. Х И М И Я Л Ы Қ Р Е А К Ц И Я Л А Р Д Ы Ц Ж Ы Л Д А М Д Ы Ғ Ы<br />

Химиялык реакциялардың жылдамдықтары әр түрлі болады.<br />

Кейбіреулері өте тез өтеді (мысалы, копарылыс), баска біреулері<br />

сондай баяу, олардың нәтижесін байқау үшін айлар, жылдар,<br />

тіпті, ғасырлар да керек болады (мысалы, геохимиялық реакциялар).<br />

Химиялык реакциялардыц жылдамдығы, баска да процестердің<br />

жылдамдығы сияқты, уакытпен ѳлшенеді.<br />

Химиялык реакция кезінде реакцияласушы заттардыц мѳлшері,<br />

демек, концентрациясы ѳзгереді. Сондыктан химиялык<br />

реакцияныц жылдамдығын кесімді у а к ы т ішінде<br />

(секунд, сағат, жыл) реакцияласушы заттардыц концентрациясыныц<br />

ѳргеруімен ѳлшейді.<br />

Концентрация дейтініміз көлем бірлігіндегі заттыц мѳлшері,<br />

кѳбінесе Ілитрдегі моль саны. Мысалы, реакция басталмас<br />

бұрын заттыц концентрациясы Со (3 моль), реакция басталғанына<br />

/(5) минут ѳткеннен кейін ѳлшегенімізде Сt (2 моль)<br />

болған болсын, сонда реакцияныц жылдамдығы:<br />

ѵ = Со—Cf_ _ 3 —2_ __ q 2 моль/мин.<br />

t 5<br />

Химиялык реакцияньщ жылдамдығына, реакцияласушы заттардыц<br />

табиги касиетінен баска, реакцияға туғызған<br />

жағдай да эсер етеді. Реакцияныц жағдайыныц бастылары:<br />

температура, реакцияласушы заттардыц концентрациясы жэне<br />

катализатор катысуы.<br />

Осы жағдайлардыц әсеріне тэуелді химиялык реакциялардыц<br />

жылдамдығын зерттеуді — химиялык, кинетика дейді.<br />

Реакциялардыц кинетикасын зерттеудіц теориялык, жэне<br />

практикалык мацызы зор. Теориялык мэні — заттыц кұрылысы<br />

мен химиялык байланысы энергетикалык сипаттамаларыныц сол<br />

заттыц реакцияласу қабілетіне тигізетін әсері ашылады, соньь<br />

мен бірге химиялык әрекеттесулердіц механизмі мүкият зерттеліп<br />

оган жогарыда аталған жағдайлардыц әсері аныкталады. Практикалык<br />

мәні — адам кажеті үшін іске асырылатын химиялык<br />

реакциялардыц жылдамдығы мецгеріліп отырады.<br />

§ 2. Р Е А К Ц И Я Н Ы Ц Ж Ы Л Д А М Д Ы ҒЫ НА Т Е М П Е Р А Т У Р А Н Ы Ц ӘСЕРІ.<br />

А Қ Т И В Т Е Н Д ІР У Э Н Е РГИ Я С Ы<br />

Заттар әрекеттесу үшін олардыц бѳлшектері өзара кездесіп<br />

соктығысуы кажет. Соктығысу нәтижесінде бѳлшектердіц электрон<br />

бұлттарыныц тығыздыктары өзгеріп, жаца химиялык байла.-<br />

ныстар түзіледі. Тәжірибе жүзінде температура әрбір 10° С-қа<br />

артканда реакция жылдамдығы 2 —4 есе өсетіндігі анықталған.<br />

Бүл ереже оны ашкан автордыц есімімен В а н т-Г о ф ф ережес<br />

і деп аталады.<br />

Вант-Гофф ережесініц математикалық тецдеуін жылдамдык<br />

константаларыныц не жылдамдыктардыц арақатынасы аркылы<br />

ернектесек:<br />

168

у — жылдамдыктың температуралық коэффициенті, жоғарыда<br />

айтқандай оның мәні 2—4 аралығында жатады. Бұл катынастардың<br />

жуықтан орындалатынына карамастан көптеген процестердің<br />

температураға тәуелділігін білу маңызды роль аткарады.<br />

Айталық, t градус температурада 1 сағатта аяқталатын реакция<br />

t — 100 градуста 1-210, яғни 1000 сағатка немесе 40 күнге<br />

созылады, ал ^+ІОО градуста не бары Ь 2 _ 1 0 = 3,6 секундта<br />

өтеді.<br />

Қызудың аз ғана жоғарылауы химиялық процестіц жүру<br />

жылдамдығын неге арттырады. Температура артқанда бөлшектердің<br />

қозғалысы шапшацдап, соқтығысу саны көбейеді. Бірақ<br />

температура 1 0 градусқа жоғарылағанда бөлшектердің жылдамдыгы<br />

бар болтаны 1—2% қана артады екен. Соған қарамастан<br />

жылдамдықтыц күрт өзгеруінің сырын түсіну үшін әрекеттесетін<br />

ортада болатын активті бөлшектермен, олардыц ерекшеліктерімен<br />

танысқан жөн.<br />

Кез келген химиялық реакция жүру үшін кажетті әрі жеткілікті<br />

шарт — тек бөлшектердіц өзара соқтығысуы ғана болса,<br />

онда бірдей концентрациялы реагенттердіц әрекеттесу Жылдамдығыныц<br />

әр түрлі болуын түсіндіре алмас едік. Әр соқтығысудыц<br />

нәтижесінде әрекеттесу акты туа берсе, реакция атаулыныц бәрі<br />

қопарылыстыц жылдамдығындай шапшандықпен жүрер еді. Шынында<br />

1 с м 3 көлемдегі газдыц молекулаларынын соқтығысу саны<br />

бойынша жылдамдығын есептеп тапсақ, ол іс жүзіндегі жылдамдықтан<br />

миллиардтаған есе асып түсер еді.<br />

Қозғалыстағы бөлшектердіц бәрініц жылдамдығы бірдей болуы<br />

мумкін емес. Егер Максвелл зацына орай молекулалардыц кинетикалық<br />

энергиясы бойынша таралу қисығын салсақ (65-сурет)<br />

олардыц негізгі дені орташа бір жылдамдыкпен қозғалып, соған<br />

сай орташа кинетикалық энергияға ие болатынын көреміз. Ал<br />

біразынын, энергиясы одан көп не азырак боладу.<br />

Әрекеттесетін бөлшектердіц соқтығысқан<br />

кездегі энергиясы олардыц<br />

электрон қауыздарыныц бірін-бірі тебу<br />

күшінен басым болуы кажет, яғни барлык<br />

соқтығысулардыц бәрі емес, тек<br />

.активті соктығысулар ғана реакция<br />

жүруіне әкеп соғады. Міне осындай<br />

«активті» деп аталған молекулалардыц<br />

жылдамдығы орташа жылдамдықтан<br />

жоғары, соған сай энергиясы да мол<br />

болып келуі тиіс. Активті молекулалардыц<br />

энергия қоры олар түйіскен жерде<br />

эрекеттесе алатындай дэрежеде болады.<br />

Кез келген активсіз молекуланы<br />

активті ету үшін оныц кинетикалық<br />

65-сурет. Газдардыц екі Ті<br />

жэне Т2 температурадағы<br />

молекулаларынын<br />

кинетикалық энергиясы<br />

бойынша таралуы

энергиясын активті энергия шамасына Е жеткізу қажет. Сол<br />

үшін реакция жүріп жатцан ортаныц температурасын Ті ден<br />

Т2 дейін- жоғарылатып қыздырса, барлық бѳлшектердіц жалпы<br />

кинетикалық энергиясы артып, таралу қисығы оңға карай ығысады,<br />

активті бѳлшектердіц үлесі де молаяды (65-сурет). Жылдамдыктың<br />

температуралық коэффициентініц мәні де, әрекеттесудіц<br />

тездеуі де осы жоғары энергиясы Е бар молекулалардыц<br />

үлесіне тәуелді.<br />

Реакцияласушы заттардыц бір моліндегі молекулалардыц<br />

барлығы активті молекулаға айналдыру үшін жұмсалатын энергияныц<br />

мөлшерін активтендіру энергиясы деп атайды.<br />

Эр реакцияныц активтендіру энергиясы эр түрлі, оныц шамасы<br />

эрекеттесуші заттардыц табиғатына тэуелді. Кейбір заттардыц<br />

әрекеттесуіне аз ғана энергия қажет болса, басқаларына тым<br />

кѳп энергия жұмсауға тура келеді. Алғашқы жағдайдағы әрекеттесуші<br />

заттардыц соқтығысуыныц көбісі-ақ реакция жүруіне<br />

әкелсе, соцғыда олардыц азғантайы ғана реакция тудыра алады.<br />

Реакцияға түсетін заттардыц бір молін ақтивтендіруге қажетті<br />

энергия (активтендіру энергиясы) 40 кДж-дан аз болса, мүндай<br />

реакциялар калыпты температурада өте тез өтеді, ал оныц мөлшері<br />

120 кДж-дан артып кетсе, процесс тым баяу жүреді. Біріншісіне<br />

ерітіндіде иондардыц арасында жүретін реакцияларды, екіншісіне<br />

азот пен сутеқтіц кәдімгі жағдайға әрекеттесуін мысалға алуға<br />

болады. Эр аттас иондар ерітіндіде іс жүзінде бірден әрекеттесіп<br />

кетеді. Ал аммиак түзілуінін баяулығы соншама бүл реакцияныц<br />

жылдамдығын іс жүзінде байқау мүмкін емес. Активтендіру<br />

энергиясы 40-f-120 кДж/моль арасында болатын реакциялардыц<br />

жылдамдығын лабораторияда эксперимент нәтижесінде анықтап<br />

алуға болады.. Мысалы, сондай процестердіц катарына натрий<br />

тиосульфатыныц күкірт қышқылымен эрекеттесіп ыдырауы жатады.<br />

Na 2S20 3 + H2S 0 4 = N aS0 4 + S0 2 t + Sl + H20<br />

Ерітіндініц бүкіл өнебойында түзілетін күкірттіц тұнбасыныц әсерінен<br />

жүйеніц түсі барған сайын коюлана түскенін байқаймыз.<br />

Ауыспалы күй теориясы. Әрекеттесетін молекулалардыц бойындағы<br />

энергия оны активті күйге жеткізетіндей болса реакция<br />

жүре бастайды дедік. Бірак активтендіру энергиясына ие болған<br />

бөлшектердіц бәрі бірдей әрекеттесе бере ме Бұл сұраққа жауап<br />

беру үшін барлық молекулалардыц ішіндегі активтісініц санын<br />

біліп, оныц реакция жылдамдығымен байланысын табу кажет.<br />

Реакция жылдамдығы мен температураны байланыстыратын<br />

Вант-Гофф ережесі аса дэл емес. ІІіынында реакция жылдамдығы<br />

температураға экспоненциалды тэуелділікте болады. Осыған<br />

сай швед ғалымы Аррениус активтендіру энергиясы мен жылдамдық<br />

константасыныц байланысын кѳрсететін тендеу ұсынды:<br />

—^акт ғ<br />

k = А • е RT<br />

— F^акт<br />

Аррениус тецдеуіндегі е RT кѳбейткіш реакцияға қатыса<br />

170

алатындай активті энергиясы бар молекулалардыц улесін кѳрсетеді.<br />

Олай болса реакцияныц жылдамдығы (г) жүйедегі барлык<br />

соқтығысулар санын бойында активтік энергиясы бар бѳлшектердіц<br />

соқтығысуыныц үлесіне көбейткенде шығуға тиіс. Сондыктан<br />

Аррениус тецдеуіндегі бірінші көбейткішА жүйедеғі барлык<br />

молекулалык соктығысулар санына дәл келуі керек. Шынында<br />

кейбір газ күйіндегі заттардыц әрекеттесуі бул зацдылыкка<br />

жаксы бағынады. Мысалы, 700°С температурада йодты сутектіц<br />

ыдырауыныц жылдамдық константасы 2 , 1 0 - 1 0 3 л.моль^ сек~ 1<br />

ал оныц эксперимент жүзіндегі сан мбні 1,57 • 10 3.<br />

Соқтығысулар санына сай есептелген көптеген реакциялардыц<br />

жылдамдык константалары эксперимент жүзіндегіден әлдеқайда<br />

жоғары болып шығады. Яғни, бойында активтік энергия болғанына<br />

қарамастан белшектердіц әрекеттесе алмайтын тағы басқа<br />

сёбептері болуы мүмкін. Активті күйге ауыскан молекулалар ец<br />

әуелі әздерініц атомдарынын арасындағы химиялык байланыстарды<br />

босандатып, не үзіп, басқа атомдармен жаца байланысқа<br />

түсуге бейімделеді-. Әрекеттесетін бастапкы молекулалардыц атомдарыныц<br />

арасында байланыс саны кѳп болса, соқтығыскан<br />

кездегі энергия тек кажетті байланысқа берілуі шарт. Сонда<br />

ғана активті бѳлшектердіц соқтығысуы химиялык реакцияға<br />

жеткізеді. Будан әрекеттесетін молекулалардыц бойында активтік<br />

энергия болумен қатар олар соқтығысқан жерде тиімді бағдарланып<br />

орналасуы қажет деген қортынды шығарамыз.<br />

Бастапкы заттар реакция ѳнімдеріне айналмай түрып ец<br />

алғаш түраксыз уакытша біріккен агрегат — а к т и в тел ген<br />

комплекс түзеді. Активтендіру энергиясы мен бѳлшектердіц<br />

соктығысқан жерде геометриялык жағынан тиімді бағдарланып<br />

орналасуыныц ѳзі осы активтелген комплексті түзу үшін қажет.<br />

Оныц табиғатын валенттік байланыс (ВБ) әдісініц негізінде<br />

Лондон түсіндіріп берді. Химиялық байланыспаған атомдардыц,,<br />

электрон бүлттарыныц өзара тебісуі нәтижесінде энергетикалык<br />

барьер (тосқауыл) туады. Активтелген комплекстің бойындағы<br />

энергия будан артып түсіп, тым үлкен болатындықтан ол тұрақсыз<br />

күйде болады. Активтелген комплекстіц түрілуі реакцияныц жүруіне<br />

кепіл бола бермейді, ѳйткені ол бастапқы заттарға қайта<br />

ыдырап кете алады. Табиғаты бойынша алғанда активтелген<br />

комплексті химиялық қосылыс деуге келмейді, сондықтан оған<br />

валенттік бұрыштар, атомдар аралығы тәрізді ұғымдарды колдануға<br />

болмайды. Активтенген комплекстіц түзілуін сутек пен<br />

иодтыц әрекеттесіп иодсутек беруінен кѳруге болады:<br />

Н Н I Н -I<br />

н Н I Н -І<br />

бастапкы заттар активтелген комплекс реакция ѳнімдері.<br />

171

Реакция журуі<br />

,—,» Hz la<br />

„ö-

Егер алынған тендікте [А] = 1 жэне [В] = 1 болса, онда,<br />

v = k<br />

болады, демек, k — реакцияласушы заттардыц концентрациялары<br />

бірге тец (1 моль/л) болған жағдайдағы реакция жылдамдығы,<br />

k — эрбір реакцияныц өзіне лайыкты тұракты шама, ол тек<br />

кана реакцияласушы заттардыц жаратылыстық касиетіне қарай<br />

және температураға тәуелді өзгереді, сондыктан оны реакцияныц<br />

жылдамдык константасы деп те атайды.<br />

Реакцияласу үшін заттыц біреуінен тецдік бойынша бір емес<br />

бірнеше молекула керек болса, онда, реакция жылдамдығының<br />

тецдігі баска түрде болады, мысалы:<br />

2A + B = D не A + A + B = D<br />

Осы реакция жүру үшін А затыныц екі молекуласы мен В<br />

затыныц бір молекуласы бір мерзім ішінде түйісу керек. Мүндай<br />

жағдайда математикалык анализге сэйкес реакция жылдамдығыныц<br />

тецдігінде А заты концентрациясыныц мәнін екі рет алу<br />

кажет:<br />

v = k- [A] • [A] • [В] = k [А]2- [В]<br />

жалпы алғанда А затыныц т молекуласымен В затыныц п молекуласы<br />

реакцияласса:<br />

mA-j-„B = Г.<br />

реакцияныц жылдамдығыныц тецдігі мынадай түрге ауады:<br />

мысалы:<br />

v — k [А] т• [В]л<br />

СО + СІ2 = СОС12 ü = ä[CO] • [Cl2]<br />

2Н2 + 0 2 = 2Н20 v = k [Н2]2• [02]<br />

Егер реакцияға катты зат катынасатын болСа, олар эрдайым<br />

бар массасымен емес, тек сырткы бетімен ғана реакцияласады,<br />

сондыктан реакцияныц жылдамдығын анықтағанда оныц концентрациясы<br />

есепке алынбайды: газ жэне еріген заттардыц концентрациясы<br />

ғана есептеледі. Мысалы:<br />

■ С + С 0 2 = 2С0<br />

реакциясыныц жылдамдығы былай жазылады:<br />

v — k [СО2]<br />

Эрине, катты заттыц сырткы беті неғұрлым үлкен болса,<br />

мысалы, көмір ұсатылыцкыраган болса, реакция тезірек жүреді,<br />

бірак ол есепке алынбайды.<br />

Химиялык реакцияныц жылдамдығы реакцияласушы заттардыц<br />

концентрациясына тэуелді екендігін, газдар арасындағы<br />

173

реакцияларды мысалға алып, ен алғаш рет 1865 жылы орыс ғалымы<br />

Н. Н. Бекетов айткан болатын.<br />

Катализаторл ар дыц эс е р і. Химиялык реакциялардың<br />

барысына «бѳгде» заттардын эсер ететіндігі XVIII ғасырда-ак<br />

байқалған. 1812 жылы орыс химигі Кирхгоф крахмалға<br />

күкірт кышқылын араластырып кыздырса онын кантка айналатынын,<br />

бірак реакция нәтижесінде күкірт кышқылы өзгермей<br />

калатынын байқаған. Сөйтіп реакциялардыц жылдамдығына катализатор<br />

заттардыц үлкен эсер ететіндігі аныкталды.<br />

Катализатор дейтініміз — реакцияның жылдймдығын өзгертіп,<br />

бірак, реакция нәтижесінде өздері химиялык, өзгермей к,алатын<br />

заттар.<br />

Қалыпты жагдайда реакцияласпайтын біркатар заттар катализатор<br />

қатынасында реакцияласа бастайды. Катализаторлар<br />

реакцияныц жылдамдығын миллион есеге дейін өсіре алады.<br />

Катализатор катынасымен болатын процестер жаратылыста<br />

да, өнеркәсіпте де өте көп. Тірі организмде болатын толып жаткан<br />

процестер, мысалы ас сіціруде, толып жатқан органикалық катализаторлар<br />

— ферменттер, ѳсімдіктердіц коректенуінде топырақта<br />

болатын минералдык ферменттер катынасады. Қазіргі заманнын<br />

ѳнеркэсібінде, эсіресе химиялык ѳнеркэсіпте, катализаторлар<br />

ерекше орын алуда, ѳйткені олардыц катынасымен түрлі процестер<br />

тездетіліп, оцайланады, соныц нэтижесінде керекті заттардын<br />

ѳнімі өседі.<br />

Әрбір реакцияныц ѳзіне лайықты катализаторлары болады, ол<br />

катализатор баска реакцияларға эсер етпеуі де мүмкін.<br />

Кей жағдайда түрлі катализатор қолдану аркылы, бір заттан<br />

эр түрлі ѳнімдер алуға болады. Айталык, этил спиртінен, катализатор<br />

алюминий оксиді болса, этилен алынады:<br />

С2Н5ОН = С2Н4 + Н2ОІ<br />

катализатор фосфор қышқылдары болса, диэтил эфирі алынады:<br />

2 С 2Н5ОН = С 2 НОС 2Н 5 + Н 2О<br />

катализатор магний не қалайы оксиді болса, сірке альдегиді<br />

алынады:<br />

С 2Н 5ОН = СНзСНО + Н.».<br />

Реакцияга катализатор қатынаскандыктан ондағы актив молекулалар<br />

саны ѳседі, содан барып реакция жылдамдайды. Екінші<br />

жағынан катализатор катынасканда активтендіру энергиясы<br />

кемиді, мысалы, кант пен судыц арасындағы реакция:<br />

С 12Н22О 11+ Н .О = С6Н, 2Об + С„Н, 2О1,<br />

глюкоза фруктоза<br />

Осы реакцияны активтендіру энергиясы 113,4кДж/моль. Катализаторлар<br />

катынасында активтендіру энергиясы кемиді: күкірт<br />

174

қышқылы катынасса 107,1 кДж/моль, фермент катынасса<br />

10 кДж/моль болады.<br />

Катализаторлар катты, сұйык жэне газ күйінде де болады.<br />

Қатты катализаторлардың катализаторлык активтігінен айырылып<br />

калуы оп-оңай өйткені кейбір заттар өте аз мөлшерде болса<br />

да араласып кетсе, катализатор уланып калады, мұндай заттарды<br />

катализатордыц уы- деп атайды. Мысалы: HNC,<br />

H2S және As, Se, Те қосыльістары платина катализаторының<br />

уы. Катализаторлардын, уымен катар катализаторлардың активаторлары<br />

да белгілі, бұл өз бетінше катализаторлық активтігі<br />

жок, бірак аз мөлшерде катализаторға араластырса, оның активтігін<br />

кѳтеретін заттар; мұндай заттардын, промотр деп<br />

атайды. Реакция жылдамдығын тездететін катализатордан<br />

басқа реакцияны баяулататын қасиеті бар заттар да бар, оларды<br />

ингибитор деп атайды.<br />

Катализатор әсерінен жылдамдығы өзгеретін процестерді<br />

ккаталитикалық процесс немесе катализ den атайды.<br />

Енді катализдағы катализаторлардыц әсерініц механизмін<br />

түсіндіру үшін әуелі катализбен байланысты кейбір жалпы<br />

мәселелерге токтап өтеміз.<br />

Белгілі көлем ішіндегі жеке заттыц, немесе бірнеше заттыц<br />

коспасын, химияда жүйе деп атайды. Жүйе гомогенді яки<br />

біртекті (мысалы, газдар коспасы, тұздыц ерітіндісі, су т.б.)<br />

жэне гетерогенді болады. Гетерогенді жүйе екі не бірнеше<br />

белімнен тұрады, ол белімдердіц физикалық не химиялык қасиетінде<br />

айырмашылыгы болады және беттері »ғана жанасады, бірімен<br />

бірі араласпайды (мысалы, мұз бен еу, бензол жэне су сиякты<br />

араласпайтын сұйыктар).<br />

Гетерогенді жүйеніц баска бѳлімдерімен араласпай тұрған<br />

біртекті бѳлімі фаза деп аталады. Демек, гомогенді жүйе —<br />

бір фазалы, гетерогенді жүйе екі не кѳп фазалы болады.<br />

де^-ғ-а. л-і>х.-^іГдЧ__-жті£ ^ет^р-в+еЧт-д" f боя а дЬт<br />

Гомогенді катализде катализатор да, реакцияласушы заттар да<br />

бір фазада болады (мысалы, бертолле тұзынан оттек алғанда<br />

колданатын катализатор МпОг катты зат, КСЮз те катты зат),<br />

Гетерогенді катализде катализатор мен реакцияласушы заттар<br />

әртүрлі фазаға жатады (мысалы, күкірт кышкылын контакт<br />

әдісімен алғанда колданылатын катализатор Pt катты фазада,<br />

реакцияласушы заттар SO2 мен О2 газ фазасында болады).<br />

Гомогенді катализдегі катализатордыц эсері аралык косылыстар<br />

т ү з і л у і аркылы түсіндіріледі. Айталык А + Б =<br />

= АБ реакциясы ѳте баяу жүреді; оған катализатор К катынастырсак,<br />

реакция- тездейді, өйткені ол арада реакцияласкыш<br />

аралык косылыс АК түзіледі:<br />

А + К = АК ■<br />

Түзілген аралык косылыс АК, Б затымен реакцияласып<br />

бізге керекті АБ косылысын түзеді; катализатор К бос таза<br />

күйде бѳлініп шығады;<br />

175

А К + Б = АБ + К<br />

Бұл схемадан катализатор реакцияға қатынасканымен реакция<br />

нәтижесінде химиялық өзгермей қалатындығын көреміз.<br />

Мысалы:<br />

А + Б = АБ;<br />

09 + 2HL>S03=-2H2S04<br />

А + К = АК; 0 2 + 2N0 = 2N02|<br />

АК + Б = АБ + К. 2N0 2 + 2H2S 0 3 = 2H2S 0 4 + 2N0<br />

не болмаса,<br />

ВГ = В + Г; 2КС10з = 2КС1 + 3 0 2;<br />

ВГ + К = В + ГК:<br />

2КС10з + 6Мп0 2 = 2КС1 + 6Мп03;<br />

КГ = Г + К. 6Мп0 3 = 6Мп0 2 + 3 0 2.<br />

Катализатор қызметін атқаратын азот оксиді мен марганец<br />

диоксиді химиялық өзгерместен қалады.<br />

- Гетерогенді катализде катализатордыц әсері адсорбция аркылы,<br />

яки реакцияласушы заттардыц молекулаларын катализатор<br />

е з бетіне жинап сіціруі арқылы түсіндіріледі. Адсорбцияныц<br />

салдарынан катализатордыц бетінде реакцияласушы<br />

заттардыц молекулаларынын концентрациясы ѳседі, одан<br />

молекулалардыц ѳзара түйісулері жиіленеді, демек, реакцияныц<br />

жылдамдығы да артады. Сонымен катар катализатордыц эсерінен<br />

абсорбцияланған молекулалардыц химиялык .активтігі күшейеді<br />

(Д. И. Менделеев, 1886 жыл), сондыктан реакцияласушы<br />

молекулалардыц түйісу саны көбейіп, соған сэйкес реакция<br />

тездейді.<br />

Катализаторлардыц әсерін, катализдіц түр-түрі.ніц механизмін<br />

түсіндіретін теориялардыц авторлары акад. Н. Д. Зелинскийдіц<br />

мектебінен шыккан Совет Одағы ғалымдары.<br />

§ 3. Т І З Б Е К Т І Р Е А К Ц И Я Л А Р<br />

Өте шапшац өтетін химиялык реакцияныц мысалына біз копарылысты<br />

атадық. Айталык, сутек пен оттектіц коспасына от<br />

тигізсек қопарылыс болады, оныц нәтижесінде су түзіледі.<br />

Бұл реакцияныц тецдігі деп жазып жүрген тецдігіміз, тізбектескен<br />

көп аралық реакциялардыц ақтығы ғана. Шындығында<br />

реакция былай жүреді:<br />

Н2 + 0 2 = 2Н0<br />

Бұл тізбектіц басы, енді тізбек тарамдалады:<br />

н о + н 2= н 2о + н<br />

н + о 2= н о + о<br />

о + н 2= н о + н . . .<br />

Бұл тарамдар әрқайсысы тағы тармақтаЛып, «актив центрлер»-радикалдар<br />

(үстіне нүкте койып белгідейді) көбейіп, осылай-<br />

176

ша тізбектескен реакциялар қатарласып, каулап лезде тез<br />

ѳтеді.<br />

Химиялык реакцияларда тізбекті реакциялар жиі кездеседі,<br />

атаи ѳткен қопарылыс, жану, атом электростанциясыныц<br />

реакторындағы ядролық реакциялар, уран атом бомбасындағы<br />

реакциялар, полимерлер жасаудағы иолимерлену реакциялары<br />

барлығы осыған жатады.<br />

Тізбекті реакцияларды ашка^ Н. А. Шилов (1905 ж.)<br />

бұл реакциялардыц теориясын жэне оларды іске асыруды ашқан<br />

(1929 ж.) Нобель сыйлығыныц лауреаты акад. Н. Н. Се ме но в.<br />

Фотохимиялык реакциялар. Химиялык реакция<br />

басталу үшін реакцияласатын молекулалар активтену керек<br />

екендігі ѳткенде айтылды. Молекулаларды активтеуге жылу энергиясы<br />

ғана емес, жарык энергиясын да пайдаланады. Жарык<br />

энергиясы жеке-жеке квант (Е) турінде тарайды Е = /гѵ.<br />

Бір кванттағы энергия қоры толқыныныц тербеліс жиілігіне<br />

(ѵ) байланысты, бірак калай болғанда да реакцияласушы<br />

молекуланы активтендіру үшін кванттыц мөлшері молекуланы<br />

активтендіру энергиясынан басым болуы кажет. Мысалға,<br />

хлорсутек түзілу реакциясы жарыкта жақсы жүреді, өйткені:<br />

С1г + /гѵ = 2С1. Бүл хлор атомдарыныц әрқайсысы сутек молекуласымен<br />

реакцияласады:<br />

С1 + Н 2 = НС1 = Н<br />

Н + С1г = НС1+С1...<br />

Осылайша тізбекті реакция басталып кетеді. Әрине босап<br />

шыккан Н пен С1 қосылып кейбір тізбек токтап қалуы да мүмкін.<br />

Фотохимиялык реакциялар экзотермиялық реакция "болса, жарык<br />

квантыныц алғашкы эсерінен басталып, одан әрі ѳз жылуыныц<br />

есебінен жүре береді (мысалы, HCl түзілуі); эндотермиялык<br />

болса, жарық түсіру тоқтасымен реакцияда тоқтайды (мысалы,<br />

фотографияда AgBr ыдырауы).<br />

Фотохимиялык реакциялардыц мацыздысы жаратылыста күи<br />

сэулесіиіц энергиясын пайдаланатын кейбір процестер; мысалы,<br />

ѳсімдіктерде болатын фотосинтез. Ѳсімдіктердіц жасыл жапыра,-<br />

ғындағы хлорофилл күн сәулесі спектрініц қызыл шетіндегі<br />

электромагнит толқындарын сіціріп алып, көмір қышкыл газы<br />

мен судан органикалық заттар синтездейді, ал оттек бос күйінде<br />

бөлініп шығады:<br />

6 СО2 + 6 Н 2О -V С6Ні20 6 + 602 + 2,820 кДж.<br />

Радиациялық реакциялар. Үлкен энергиялы сәулелердіц<br />

(рентген сәулесі, альфа, гамма сәулесі, нейтрон т. б.)<br />

эсерінен туатын реакцияларды р адиациялық реакциялар<br />

дейді. Бүларды зерттейтін радиациялык химия — химияныц жаца<br />

бөлімі, аз зерттелген саласы. Мұнда болатын процестердіц<br />

фотохимиялыктан айырмашылығы — бұл сэулелер атомныц ішкі<br />

қабаттарына эсер етіп, олардағы электрондарды қоздырып немесе<br />

бөліп шығарады: осыдан барып молекула ішіндегі атомдардыц<br />

177

арасындағы байланыс бүзылы.п, бос радикалдар жэне валенттігі<br />

канбаған атомдар түзіледі. Мысалы, осындай әсерден оттекозонға,<br />

алмар-графитқа айналады т. т. с. с.<br />

Радиоактив сәулелерінің әсерінен болатын химиялык айрылу<br />

реакцияларын — р адиол из деп атайды. Мысалы, судын, р^адиолизі.<br />

Әуелі сәуле әсерінен су молекулалары қозады, кей<br />

біреулері ионданады:<br />

Н20 + ѵ -► Н 20*<br />

Н20 + ѵ —V НоО+ + е<br />

Түзілген ион — молекула Н20 + секундтың миллион бѳлігі<br />

ішінде Н20 молекуласымен реакцияласып, тұрақты ион ОН:і+<br />

пен радикал. ОН түзеді:<br />

Н20 + + Н20 = 0 Н ^ + ОН<br />

Босап шыққан электрон Н20 мен эрекеттесіп теріс ион<br />

молекула Н 20 ” түзеді, олар лезде түрақты ион ОН- пен атом<br />

радикал-Н айрылады.<br />

Н20 + е-ѵН20 _<br />

Н 20 _' = 0Н~. + Н<br />

ОН3+ жэне ОН- иондары эрекеттесіп, су молекуласы түзіледі,<br />

ал бос радикалдар одан эрі реакцияласа береді.<br />

Н + Н = Н2; 0Н + 0Н = Н 20 2; Н + 0 Н = Н20<br />

Н 20 2 + ОН = Н20 + Н 02; Н 0 2 + НО, = Н 20 2 + 0 2.<br />

Су радиолизінің нэтижесінде сутек, оттек жэне сутек пероксиді<br />

түзіледі.<br />

Айта кететін бір жайт, радиациялық химиядан баска радиохимия<br />

бар, ол радиоактив элемеиттердіц жэне олардын изотоптарының<br />

химиялык каснеттерін, колдану жолдарын зерттейтін<br />

химияның бір саласы.<br />

^<br />

§ 4 . Х И М И Я Л Ы Қ Т Е П Е - Т Е Ң Д І К<br />

Өзімізге таныс Бертолле түзынық айрылу реакциясын алсак,<br />

мүнда шыккан калий хлориді мен оттек, тікелей қосылып кайтадан<br />

Бертоле түзын түзе алмайды. Мүндай реакцияларды қайт<br />

ы м с ы з яки бір бағытты реакция дейді.<br />

Енді сутек пен қыздырған темір қағыныц тритеміртетраоксиді<br />

арасындағы реакцияны алсак, темір. қағы темірге айналып, сутек<br />

қақтағы оттекпен қосылып суға айналады:<br />

Ғез0 4 -|-4Н2 = ЗҒе + 4Н20<br />

Сондай жағдайда темір үнтағына су бѵымен әрекет етсек, қайтадан<br />

темір кағы мен сутек түзіледі:<br />

178<br />

ЗҒе + 4Н20 = Ғе30 4 + 4Н2

Сонымен бір температураның өзінде біріне-бірі қарама-қарсы<br />

екі реакция жүреді.<br />

Бірдей жағдайда қарама-қарсы екі бағытта жүретін реакцияларды<br />

қайтымды деп атайды. Қайтымды реакция екендігін<br />

көрсету үшін тецдік белгісініц орнына қарама-карсы екі стрелка<br />

кояды:<br />

Ғе30 4 + 4Н2г=£,ЗҒе + 4ҒҺО<br />

Солдан оцға карай жазылған реакцияны тіке, оцнан солға<br />

жазылған реакцияны к е р і реакция деп атауға келіскен.<br />

Қайтымсыз реакциялар ақтығына дейін барады, яғни реакцияласушы<br />

заттыц тым болмаса біреуі біткенше реакцияласады.<br />

Қайтымды реакциялар аяғына. жетпейді, оларды жеткізу үшін<br />

реакцияда түзілген заттарды қайта реакцияласпас үшін, біріненбірін<br />

ажырату керек.<br />

Химиялық реакцияларды қайтымды және қайтымсыз деп<br />

бөлудіц өзі де дэл емес. Химиялық реакцияларды жете тексеріп<br />

зерттегенде, қайтымсыз реакция деп жүрген реакциялардыц<br />

кѳпшілігі кайтымды болып шығып жатыр.<br />

Қайтымды реакцияныц біреуін алып соныц қалай ѳтетіндігін<br />

қарастырайық, мысалы:<br />

. СО + Н2О ^ С р 2 + Н*<br />

Реакцияға керекті СО мен Н20 эквивалентті мѳлшерде алсак<br />

та, олар толығымен реакцияласып бітпейді. Әуелі жап-жақсы<br />

басталғаи реакция біраз уақыт өткен соц токтап қалғаннан<br />

болады. Реакциядағы заттарды анализдесек онда — СО, Н20,<br />

С 0 2 жэне Н2 төртеуі де табылады.<br />

Реакцияныц «токтауы да», тѳрт заттыц бірдей табылуы да,<br />

реакциямыздыц кайтымды болуынан. Шынында да СО мен Н20<br />

араластырғанда олар реакцияласа бастайды, бірақ осыған байланысты<br />

концентрациясы бірте-бірте кеми түседі, демек реакцияныц<br />

жылдамдығы да баяулай береді. Осы уақыт ішінде<br />

тіке реакцияныц нәтижесінде түзілгеи С 0 2 мен Н2, бірте-бірте<br />

жиңалып, концентрациясы көбейген сайын олардыц арасынан<br />

туатын кері реакцияныц жылдамдығы да артады. Tike реакцияда<br />

СО мен Н20 концентрациясы кеміп жатса, кері реакцияныц<br />

нэтижесінде оныц орны толтырылып жатады. Осыланша тіке<br />

реакция мен кері реакция қатар жүріп жатады. Бір уақытта<br />

келіп, тіке реакция мен кері реакцияныц жылдамдықтары тецеледі,<br />

яғни әрбір кесімді уақыт ішінде СО мен Н20 неше молекуласы<br />

реакцияласса, кері реакцияныц нәтижесінен сонша молекуласы<br />

кайтадан түзіледі. Міне, осы уақыттан бастап реакцияласушы<br />

төрт заттыц тѳртеуініц де концентрациясы ѳзгермейді.<br />

Кайтымды реакцияда, тіке реакция мен кері реакцияныц жылдамдык,тары<br />

теңескен күйді, химиялык, тепе-теңдік дейді.<br />

Үстіртін қарағанда реакциялар тоқтаған сияқты болып көрінеді.<br />

Бұл шынында «сияқты болып көріну» ғана, ѳйткені реакциялар<br />

тоқтаған жоқ, бірақ бірініц нәтижесін екіншісі жоққа шығарып<br />

отыр.<br />

179

Химиялык, тепе-теңдік кезінде реакциялар тоқтамай, тек қарама-қарсы<br />

реакциялардыц жылдамдықтары ғана тецесетін процесс<br />

болғандықтан оны жылжымалы, динамикалық тепетецдік<br />

дейміз. Тепе-тецдікке келген жүйені, жағдайын өзгертпесе,<br />

қанша да болса ұзақ уақыт сақтауға болады. Ал, реакцияға<br />

қатынасушы заттыц біреуініц болса да концентрациясын болмашы<br />

өзгертсек болғаны, тепе-тецдігіміз бұзыльіп, ауып, басқа<br />

заттардыц барлығыныц концентрациялары езгере бастайды.<br />

Тепе-тецдіктіц бұзылуынан концентрациялардыц өзгеру процесін<br />

тепе-тецдіктіц аууы не ығысуы дейді.<br />

Енді тепе-тецдік туу жағдайын математика тіліне аударайық<br />

А + Б«=±В-|-Г деген жалпы тецдікпен жазылатын қайтымды<br />

реакцияны алайық.<br />

[А], [Б], [ В ] , [Г] сол заттардыц концентрациялары, ѵ\ тіке<br />

реакцияныц, у2 кері реакцияныц жылдамдыктары болсын. Сонда<br />

ім = *[А] [Б] ,V2 = k'2 [В] [Г]. Химиялык тепе-тецдік кезінде ѵ\ = vz,<br />

демек:<br />

ki [А] [Б] = k2[В] [ Г ]<br />

болады.<br />

.Концентрация мен жылдамдык константаларын тец-дік белгісініц<br />

екі жағына шығару үшін тецдіктіц екі бөлімін де &г[А][Б]<br />

бөлеміз:<br />

Ѣ = Щ Ы Л<br />

*2 [А] • [Б]<br />

k\ жэне /гг деген тұракты шамалар, олардыц қатынасы да тұрақты<br />

шама болу керек, оны К мен белгілеп, тепе-тецдік константасы<br />

деп атаймыз:<br />

К = [В Ы П<br />

14 [А] • [Б]<br />

Тепе-тецдік константасы эрбір реакцияны сипаттайтын ѳзіне<br />

ғана тэн тұрақты шама.<br />

Бұл формуланыц мағынасы — кайтымды реакцияларда түзілген<br />

заттардыц концентрацияларыныц көбейтіндісін алынған<br />

заттардыц концентрацияларыныц көбейтіндісіне бѳлгениен шыкканы,<br />

сол реакцияға лайықталған тұракты шамаға (К) тец<br />

болса тепе-тецдік туатындығын көрсетеді.<br />

К-ның физикалық мәні демек, концентрация бірге, тец<br />

болып, температура бірдей болған жағдайда, тіке реакцияныц<br />

кері реакциядан неше есе жылдам жүретінін кѳрсетеді. К концентрацияныц<br />

өзгергенінен өзгермейді, температурадан өзгереді.<br />

Тепе-теңдік константасын химиялық жұмыста көп жерлерде пайдаланады.<br />

Өткенде келтірілген реакцияныд тепе-теңдік константасын жазайық:<br />

[СР21■[Н21<br />

- [COJ - [Н20]<br />

Реакцияға алынған СО мен Н20 алғашқы концентрациялары 1 моль/л<br />

850 градуста тепё-тецдікке келген кезде әрқайсысыныц концентрациясы<br />

0,5 моль j л болды дейік, сонда:<br />

180

j<br />

Тепе-теңдік константасының мәнін білгеннен ' кейін осы тепе-теңдікке байланысты<br />

біраз есептер шығаруға болады. Мысалы, СО мен Н20 бастапкы<br />

концентрацияларын баскаша етіп алсак, жүйе тепе-тендікке келген кезде<br />

эрбір заттын концентрацияларының қандай болатынын білуге болады. Айталык<br />

бастапкы [СО] = 2 моль/л, [Н20] = 3 моль/л болсын, реакцияласкан СО мен<br />

Н20 моль саны бірдей боладъі, түзілетін С 0 2 мен Н2 моль саны да сондай<br />

мөлшерде болатындығы теңдіктен көрініп тұр; оны х арқылы белгілейік.<br />

Сонда іздегеніміз.<br />

1 демек,<br />

сонымен:<br />

[СО] = 2 —<br />

]С02) = х<br />

[Н20 | = 3 — х; [Н2] = х<br />

X2 '<br />

— s = 1 ; X = 1,2<br />

[2 —X] (3 —х]<br />

[СО] = 2 — 1,2 = 0,8 мольIл<br />

[H20] = 3 — 1,2=1,8 »<br />

[С 02] = (Н2] = 1,2 »<br />

Химиялык тепе-тецдіктіц константасын білудің іс жүзінде<br />

үлкен маңызы бар. Мысалы, осы айтылған реакцияда СО-ны түгел<br />

жұмсау керек болса, онда тіке реакцияныц жылдамдығын<br />

есіру керек, ол үшін НгО концентрациясын кѳбейтеді. Тепе-тецдік<br />

бүзылып оцға қарай ауады, жаца тепе-тецдік туады, бүл тепетецдікте<br />

концентрациялар баска болады, оныц ішінде CU аз,<br />

СО2 мен Н 2 кѳп болады. Осы айтылғандардан іс жүзінде қилданылатын<br />

мацызды ережелер шығады:<br />

1. Қайтымды процесте реакцияласушы заттыц біреуін толығырақ<br />

пайдалану үшін, оны екіншісініц артығымен әрекеттестіру<br />

керек.<br />

2. Түзілуші заттар кайта реакцияласа алмау үшін, оныц<br />

біреуін реакциядан шығарса, тепе-тецдік ыцғай сол шығарылған<br />

заттыц орнын толтыратын жаққа карай ауады, бұл жағдайда<br />

қайтымды реакция аяғына дейін барады. Бұл мысалда айталык<br />

СО2 сіціріп алынып, реакциядан шығарылса, су түгелімен Нг айналады.<br />

, Ле-Шателье принципі. Химиялык тепе-тецдік тұракты жағдайда<br />

ғ а н а қ а лп ы’ндг~бол'ады Г“Ж а ғ д а й ы н — концентрацияны, температураны,<br />

кысымды — өзгертсе, тепе-тецдік бұзылып, тіке немесе<br />

кері реакцияныц бағытына карай ауып ығысады.<br />

Концентрацияны өзгерткеннен тепе-тецдіктіц қалай өзгеретініжоғарыда<br />

каралды, енді температура мен кысымды өзгертудіц<br />

тепе-тецдікке тигізетін әсерімен танысайық.<br />

Жағдайын өзгерткеннен химиялык тепе-тецдіктіц ығысуыныц<br />

тәртібі Ле-Шателье принципі деп аталатын жалпы бір<br />

ережеге бағынады.<br />

Химиялык, тепе-теңдік күйіне келіп түрған жүйенің жағдайының<br />

(концентрация, температура, кысым) біреуін өзгерту,<br />

тепе-теңдікті сол өзгертуге к,арсы эрекет туғызатын реакция<br />

бағытына қарай ығыстырады.<br />

181

Ле-Шательенің (1887^ ж.) принципі химияға да, физикаға<br />

да ортақ жалпы принцип, біз оны бұл арада химиялық тепетеңдікке<br />

ыңғайлацқырап келтірдік.<br />

Химиялық тепе-тецдікке температураның әсерін білу үшін<br />

Ле-Шателье принципін қолданатын болсақ:<br />

Температура көтерілгенде тепе-теңдік эндотермиялық реакция<br />

бағытына қарай, ал температура төмендегенде экзотермиялык,<br />

реакция бағытына қарай ығысады.<br />

Муны В a m .. 1' о ф ф заньидап-.атяйпы _<br />

N 2 + 0 25=t2 NO АН° = — 179,9 кДж/моль<br />

2HIi=fcH2 + 12 АН° = — 50,2 кДж/моль<br />

Басқаша айтқанда, бұл қайтымды реакциялардыц тепетецдікке<br />

келіп тұрған жағдайында температурасын көтергенде,<br />

олар жылу сіціретін-эндотермиялық реакцияныц бағытынаоцға<br />

карай ығысады; температурасын төмендетсек, тепе-тецдік<br />

жылу шығаратын-экзотермиялық реакцияныц бағытына-солға<br />

қарай ығысады.<br />

Вант-Гофф зацы Ле-Шателье принципіне сәйкес тепе-тецдіктегі<br />

жүйеніц температурасын өсіргенде тепе-тецдік қарсы әрекет<br />

туғызатын бағытқа қарай ығысуы тиіс, демек сол берілген косымша<br />

жылуды сіціруі керек, олай болса эндотермиялық реакцияныц<br />

бағытына карай ауғаны дүрыс. Сөйтіп қарсы әрекеттіц нәтижесінде,<br />

яғни тепе-тецдік ығысуындағы реакциядан, түзілген өнімдердіц<br />

жиналуынан жүйе, соцғы температура жағдайында, қайтадан<br />

жаца тепе-тецдікке келеді.<br />

Химиялык тепе-тецдікте тұрған заттардыц ішінде газ күйіндегі<br />

заттар болса, онда тепе-тецдікке қысымныц да әсері болады.<br />

Ле-Шателье приципіне сэйкес тепе-тецдікте тұрған жүйеніц сырткы<br />

қысымын күше-йткенде тепе-тецдік жүйедегі молекулалардыц<br />

жалпы саны азаятын реакцияныц бағытына карай, демек жүйеніц<br />

ішкі қысымы (кернеуі) кемитін жаққа карай ығысады. Керісінше,<br />

сыртқы қысымды кеміткенде тепе-тецдік жүйедегі молекулалардыц<br />

жалпы саны көбейетін реакцияныц бағытына қарай, яғни<br />

ішкі қысымыныц өсуі жағына қарай ығысады. Мысалы,<br />

N2 + 3H2^ 2 N H :i<br />

бүл тепе-тецдіктіц сол жағында 4 молекула, оц жағында 2 молекула,<br />

демек, сыртқы қысым күшейгенде тепе-тецдік оц жакка,<br />

яғни аммиак түзілетін жаққа карай ауады.<br />

Тепе-тецдіктіц екі жағындағы молекулалар саны бірдей болса,<br />

мысалы,<br />

с о + н 2о ^ с о 2+ н 2<br />

онда кысымды өзгертудіц тепе-тецдікке ешбір әсері болмайды.

§ 5- Х И М И Я Л Ы К , Р Е А К Ц И Я К Е З І Н Д Е Э Н Е Р Г И Я Н Ы Н Ө З Г Е Р У І<br />

Табиғатта болмаса лабораторияда тәжірибе кезінде өтетін<br />

химиялык процестердің қай-кайсысын алсақ та азды-көпті‘ энергетикалык<br />

өзгерумен кабат жүріп отыратынын көреміз. Көбіне<br />

энергетикалык өзгерулер жылудын бөлінуі не сіңірілуі түрінде<br />

байкалады. Сондыктан химиялык реакцияларды энергетикалык<br />

жагынан алғанда экзотерм и ялы к — жылуды сыртка шыгаратын,<br />

эндотермиялык — жылуды ішке сіңіретін деп екіге<br />

бѳлген болатынбыз. Біріншісіне металдьщ оттек пен хлорда<br />

жанып мол жылу бѳЛуін, екіншісіне кальций карбонатыныц<br />

катты кыздырғанда ғана барып, мол жылу сіціріп, ыдырауын<br />

мысалға келтіруге болады.<br />

Химиялык реакция кезіндегі энергияныц ѳзгеруі тек жылу<br />

түрінде ғана байқалып коймайды. Магний лентасы ауада лап<br />

етіп түтанып, жылумен коса жарык та береді. Процестіц нәтижесінде<br />

тек жарық шығатын қүбылыстарда белгілі, ол суықтай<br />

сәулелену деп аталған люминесценция. Осындай жарықты қарацғыда<br />

фосфордыц жанып, баяу сәулеленіп тұрғанынан көруге<br />

болады. Арнаулы жолмен химиялык реакцияныц ■энергиясын<br />

бірден электр энергиясына да айналдыратын қондырғылар да<br />

бар (гальвани элементтері). Қопарылған заттардыц энергиясын<br />

бірден механикалық энергияға аударатын жолдар да аз емес.<br />

Энергияныц түрі эр килы болғанымен олардыц өзара эквивал<br />

ен т екендігі энергияныц сакталу зацынан айқын. Химиялык<br />

реакцияныц энергетикалык өзгерулері көбіне жылу түрінде<br />

болатындықтан әрі оны өлшеу жецілге түсетіндіктен химия<br />

ғьілымында бір ғана энергия түрі — жылу энергиясы<br />

кабылданған. Қандай да болмасын басқа энергиянын түрлері<br />

жылуға шағып беріледі.<br />

Химиялык реакцияға сай энергияныц өзгерулерініц практикалық<br />

та, теориялык та үлкен мацызы бар. Адамзат игілігіне<br />

ғасырлар бойы жарап келе жаткан отындардыц жануын, іштен<br />

жанатын двигательдіц жұмысын алайық. Тас көмір, мұнай, шымтезек,<br />

ағаш, газ т. б. кай отыннан мол кызу алуға болатыны, ракетаны<br />

алып ұшу үшін кай отын тиімді, козғалыстағы машинаныц<br />

шапшацдығын арттыру үшін мүнайдан алынатын қай өнімді<br />

колдану қаЖет, бәрі де химиялык реакцияныц нәтижесінде бөлінетін<br />

жылу мөлшеріне тәуелді, соған карап анықталады. Тіпті,<br />

тірі организмнің өмір сүруіне кажет энергия да биохимиялык<br />

реакциялардыц аркасында туады, олардыц ішіндегі ец бастысы<br />

углеводтардыц тотығуы болып саналады.<br />

Химиялык реакцияныц жылу энергиясын білудіц нэтижесінде<br />

кажетті реагенттерді тацдап алып, жылу балансын есептеуге<br />

мүмкіндік туады. Ракетаныц отыныныц түрін ѳзгертсек, оныц<br />

жану камерасы да жаца шарттарға сай келуі керек кой. Демек,<br />

химиялык реакцияны .энергетикалык сипаттаудыц қаншалықты<br />

мацызды екендігі осыдан түсінікті. Бірак химиялык реакцияныц<br />

энергетикасыныц аткаратын кызметі онымен шектелмейді, оньщ<br />

183

ғылыми бағасы аса зор. Себебі, көптеген процестердің жүрержүрмесін<br />

шешетін оның жылу эффектісінің мөлшері мен мәні<br />

болып табылады.<br />

Химиялық реакцияның жылу эффекті деп оның<br />

түрақты кысымда не тұракты кѳлемде ѳткендегі бөліп шығаратын<br />

немесе әзіне сіңіретін энергиясынын, мѳлшерін айтады.<br />

Химиялык реакциялардың энергетикалык эффектін және<br />

сол эффектің әрекеттесетін заттардын, құрамы мен кұрылысына,<br />

процестің өту жағдайына тәуелділігін қүрылысына, процестіц<br />

өту жағдайына тәуелділігін зерттейтін сала термохимия<br />

деп аталады. Термохимияның ѳзі әр түрлі процестердің энергетикалык<br />

ѳзгерулерін зерттейтін теориялык химиянын, басты<br />

саласы — т ермодинамикага кіреді. Термохимия эксперимент<br />

жүзінде химиялык процестердін жылу эффектерін анықтаумен<br />

катар, баска да термохимиялык шамаларды тауып, олардын,<br />

жағдайға сай ѳзгеруінін сырын ашып береді.<br />

Термодинамикада реакциянын жылу эффектініц тацбасы мектепте<br />

үйреншікті болтан таңбаға қарама-қарсы етіп алынады.<br />

Онын, себебі термодинамикада жылу эффектерініц бэрі де реакция<br />

жүріп жаткан жүйе тұрғысынан қаралып, соған катысты<br />

анықталады. Экзотермиялык реакция нәтижесінде бѳлінетін жылу<br />

жүйеден сыртка шығып жатқандыктан теріс тацбалы етіп алынып,<br />

жүйеніц энергиясынын азаятынын кѳрсетеді. Керісінше, жылу<br />

сырттан жүйеге сіціріліп жатса, оныц энергиясы артатындықтан<br />

жылу эффектінің таңбасы оц етіп алынады.<br />

Кѳптеген жагдайда химиялык реакцияныц тецдеуі жылу эффектісімен<br />

коса жазылады. Экзотермиялык реакцияныц жылу<br />

мѳлшерін тецдеудіц сол жағына теріс таңбамен белгілеп алады.<br />

Мәселен, судың түзілуін келтірейік:<br />

П2(г)+ -үОг(г)—241,8 кДж = Н 20(г)<br />

Мұндай химиялык реакцияныц тецдеуі оныц жылу эффектімен<br />

коса жазылған турін т ермохимиялык те ц д е у деп атайды.<br />

Термохимияны сѳз ететін бұл тарауда тек жабық жүйелерді<br />

қарастыратынымызды ескерте кетелік. Жабык жүйеде сырткы<br />

ортамен энергия алмасуы болып тұратынын бұрын айтқанбыз.<br />

Әр жүйені сипаттайтын басты 5 параметрді білеміз, олар: масса,<br />

энергия, қысым, температура, кѳлем; соцғы үшеуін үнемі әзгертіп<br />

тұруға болады.<br />

Энергиянын ѳзара эквивалентті түрде біріне-бірі ауыса<br />

алатынын ескере отырып, казіргі термохимияда қолданылатын<br />

өлшемдер бірлігін келтірейік. Соцғы кезге дейін термохимияда<br />

энергияныц ѳлшемі ретінде калория мен абсолют джоуль колданылып<br />

келді. Олардыц ѳзара эквивалента мѳлшері мынадай:<br />

184<br />

1 кал = 4,1840 абс. дж.<br />

Жылу энергиясынын ѳлшем бірлігі — калориямен бұрыннан

таныспыз 1 кал деп 1 г суды 14,5°-тан 15,5° С-ка дейін қыздырғанда<br />

жұмсалатын жылу энергиясынын шамасын айтамыз.<br />

Өлшеу бірлігінің халыкаралық (СИ) жүйесінде энергия<br />

өлшемі ретінде абсолют джоуль алынған. Ол жұмыс өлшемі<br />

де бола алады, әрі 1 дж= 107 эрг. Энергия өлшемінің бірі электровольтты<br />

(эВ), джоульға шаксақ: 1 эВ = 1,60207• 10~ 19 дж.<br />

Химиялық процестердегі жылу кайдан шығады. Оны түсіну<br />

үшін орта мектептегі физика курсынан таныс ішкі энергия ұғымына<br />

қайта оралайық.<br />

Әрбір дененің ѳзіндік ішкі энергиясы U бар. Ішкі энергия<br />

деп дененің әзінің потенциалдык және кинетикалық энергиясынан<br />

баска барлық энергиялардыц жиынтығын айтады. Потенциалдык<br />

энергия берілген дененің кецістікте орналасуына сай, кинетикалык<br />

энергия болса, оныц козгалысына сай ѳзгеріп отыратын<br />

шама. Ал ішкі энергия сол денені толыгымен сипаттайтын жэне<br />

оныц орналасуы мен козғалысына тэуелсіз шама. Ішкі энергия<br />

дененіц потенциалдык жэне кинетикалык энергияларынан элдекайда<br />

үлкен, тіпті, олармен салыстыруға келмейді десе де болады.<br />

Ішкі энергия ядроныц ядромен, электронныц электронмен, ядроныц<br />

электронмен эрекеттесуініц потенциалдык энергиясы, электрондардыц<br />

кинетикалык энергиясы, ядролык энергия, ядроныц<br />

тербелуіне сай энергия т. б. кіреді. Ішкі энергияны құрайтын<br />

энергия түрлері кѳп, олардыц барлыгы түгелдей анықталып<br />

болды деуге болмайды. Рас, термодинамика үшін ішкі энергияныц<br />

жалпы мѳлшерін білу қажет емес, оныц ѳзгеріске үшыраған<br />

мәлшерін білу жеткілікті.<br />

Ішкі энергия заттыц табиғатына массасына, түрған жағдайларына<br />

да тәуелді болуға тиіс. Мысалы, жабык жүйеде қалыпты<br />

жағдайда сутек газыныц 1г алдық дейік. Оныц ѳзіне тэн ішкі энергиясы<br />

бар еді. Газдыц жағдайын ѳзгертігі, қысып не қыздырып<br />

кѳруге болады, әрине оған сай ішкі энергия да өзгереді. Ал газдын<br />

жағдайын ѳзгертпестен оныц массасын арттырып екі еселеп<br />

алсак, ішкі энергиясы да жуыктап алғанда екі есе жоғарылайды.<br />

Енді химиялык реакцияға қайта оралайық. Рёакцияға қатысатын<br />

реагенттердіц бәрініц белгілі бір ішкі энергиясы бар, сол<br />

сияқты реакция нәтижесінде шығатын ѳнімдердіц де ѳзіндік ішкі<br />

энергиялары бар. Олар ѳзара тец болмайды. Сондыктан реакция<br />

жүріп ѳткенде бастапкы ішкі энергияныц косындысы ѳзгеріп: не<br />

артып, не кеміп кетеді. Ішкі энергия кемісе, проце.стіц нәтижесінде<br />

сыртқы ортаға энергия бѳлінеді, ал артса керісінше, энергия<br />

сырттан жүйеге сіціріледі. Демек, реакцияныц жылу<br />

эффекті дегеніміздіц ѳзі осы бастапкы заттар<br />

мен реакция, ѳнімд е рініц ішкі энергияларынын<br />

айырмасына сай шығады екен. Экзотерм и ялык<br />

реакцияда реагенттердіц ішкі энергиясы ѳнімдердіц ішкі энергиясынан<br />

артык болғандықтан сыртқа жылу түрінде бѳлінеді,<br />

ал э н д о т е р м и я л ы к реакцияларда керісінше ѳнімдердіц<br />

ішкі энергиясы реагенттердІкінен асып түсіп, жетпейтін энергия<br />

сырттан с і ц і р і л е д і.

§ 6. И З О Б А Р А Л Ы К , Ж Э Н Е И Р О Х О Р А Л Ы К , Ж Ы Л У Э Ф Ф Е К Т Е Р І.<br />

Т Е Р М О Д И Н А М И К А Н Ы Ң Б І Р І Н Ш І Б А С Т А М А С Ы . Э Н Т А Л Ь П И Я<br />

Ішкі энергия сырткы жагдайларга да тэуелді дедік. Олай<br />

болса, эр процестіц жылу эффекті белгілі бір жағдайда өлшенуге<br />

тиісті. Онда жағдай әдетте екі түрлі болады: бірі — процестің<br />

тұрақты қысымда, екіншісі — тұрақты келемде жүруі. Осылардың<br />

әрбірін жеке-жеке қарастырайық.<br />

Тұрақты қысымда жүретін реакцияға мынадай мысал алайық:<br />

процесс тұрақты салмақты ешбір үйкеліссіз қозғалып түрған<br />

(идеальды күйге жуықтату үшін) поршені бар цилиндрдің ішінде<br />

жүреді делік (67-сурет). Ол мырыш пен күкірт қышкылының<br />

әрекеттесуі болсын. Бұл реакцияныц нәтижесінде жылу бөлінетінін<br />

ескере отырып 1 моль ZnS0 4 үшін термохимиялык тецдеуін<br />

жазайық:<br />

Zn + H2SO —Q„ = ZnSO + Н t<br />

(«) 4(C) 4(c) 1 2(г) I<br />

Мүндағы Qp реагенттер мен ѳнімдердіц температурасы бірдей<br />

етіп алынғандығы түракты кысымдағы жылу эффекті, оны<br />

и з о б а р а л bi к жылу деп те атайды.<br />

Процестіц экзотермиялык болуы бастапкы заттар мен соцғы<br />

заттардыц ішкі энергияларынын арақатынасын байқатады, анык<br />

айтканда, реагенттердіц ішкі энергиясы Up өнімдердіц ішкі энергиясынан<br />

Ufi жогары, яғни (U —Up)

көлемнің өзгеруін береді SA/z = AV, сондықтан 1 моль газ істеген<br />

жұмыстың мәні:<br />

A = PAV. (1)<br />

Ішкі энергиянын. азаюы екі шаманың косындысына тең болуға<br />

тиісті, оның бірі — жүйеден сыртқа бөлінген жылу — Qp, екіншісі<br />

— жүйенің жасаған жұмысы А, олай болса:<br />

—AU = —Qp + A немесе AU = QP— A.<br />

(2,a)<br />

бұдан тұрақты кысымда жүретін процестің жылуын тапсак:<br />

Qp = AU + A. (2,6)<br />

Демек, жүйеге сырттан жылу берілсе ол ішкі энергияны арттыруға<br />

әрі белгілі бір жұмыс істеуге жүмсалады екен.<br />

Біз іс жүзінде термодинамиканың бірінші бастам<br />

а с ы н ы ң математикалық теңдеуін (2 ,6 ) корытып шығардық.<br />

Энергия сакталу заңының негізінде қалыптасқан термодинамиканың<br />

бірінші бастамасы — энергиянын жоқтан пайда болмайтынын,<br />

әрі өшпейтінін, тек бір түрден екінші түрге ауысып, өзгеріп<br />

отыратынын дәлелдеп, соған куә бола алады. Термодинамиканың<br />

бірінші бастамасының аныктамасын былайша да тұжырымдауға<br />

болады: ішкі энергия жүйе күйінің функциясы болып табылады,<br />

сондыктан жүйе 1- күйден 2- күйге ауысқанда іиікі энергияныц<br />

өзгеруі осы өзгеріс кезіндегі барлық энергиялардың (сыртқы<br />

ортамен алмаса алатын) алгебралык, қосындьісына тең.<br />

Термодинамиканың бірінші бастамасының теңдеуіндегі әрбір<br />

іііаманың ролін тереқірек түсіну үшін олардың әркайсысын<br />

жеке-жеке нөлге тең етіп карайық: егер А = 0 десек, онда Q > 0<br />

болғанда A U >0, яғни процестің нәтижесінде жұмыс істелмесе<br />

жүйе сырттан алған энергиясын түгелдей өзінің ішкі энергиясын<br />

арттыруға жұмсайды; ал Q = 0 десек, онда A>Q. болса A U

Тұракты қысымда өтетін, әрі жұмыс газдың көлем үлғаюына<br />

тщ жылу~3ффёктісінщ мәнін былайша өзгертіп жазайық:<br />

Qp = AU + А = AU + РЛѴ.<br />

Энтальпияны Н (аш) әрпімен белгілеп, оның мәнін жазсак:<br />

Н = и + РѴ не АН = AU + PAV.<br />

Шынында да (5) тецдеуді былайша ажыратып берсек:<br />

(4)<br />

(5)<br />

Qp= (U 2- U , ) + P (V 2- V ,) = (U 2 + PV2) - (Ui + PV,) =<br />

= Н2 — Hi = ЛН, яғни изобаралык жылу эффектінің шамасы энтальпияныц<br />

ѳзгеруіне тен, екендігін кѳреміз.<br />

Жүйеніц белгілі бір күйін сипаттайтын шамалар — U, Р, V<br />

тәрізді энтальпия да жүйеніц күй функциясы болады, себебі:<br />

ол осы шамалармен анықталып түр.<br />

Реакцияға қатысатын газдарды идеал күйде деп санап, Qp<br />

мен Qv арасындағы катынасты табуға болады. Ол үшін энтальпия<br />

мен ішкі энергияның өзгерулерін (3; 4) теңдеулердегі жылу<br />

эффектері арқылы белгілейік:<br />

АН = AU + РАѴ,<br />

Qp = Qv + -PAV.<br />

(6)<br />

Идеал газдарға арналған Менделеев-Клапейрон теңдеуін пайдалансақ:<br />

мұндағы Ап — реакциядан шыққан газ күйіндегі заттар мен<br />

бастапкы газдардыц моль сандарыныц айырмасы, R — универсал<br />

газ тұрактысы. Термодинамикалық есептеулерде универсал газ<br />

тұрактысының калориямен берілген мэнін пайдаланады. Ол үшін<br />

1 кал = 4,185-107 эрг екенін біле отырып есептейді:<br />

R = 8,314 • 1 0 7 — 1 987 ~ 2,0<br />

кал/град • моль w 8,35 Дж/К-моль.<br />

4 i r r . ю ’ ' ^ '<br />

Бүдан оныц физикалык мэні айкын кѳрініп тұр: ол 1 моль идеал<br />

газдыц кызуын 1° К-ка жоғарылату үшін істелетін жұмысты<br />

бейнелейді. Оны басқаша Менделеёв-Клапейрон тецдеуін пайдаланып<br />

та дәлелдеуге болады. Расында, Т температурадағы идеал<br />

газ күйініц тецдеуі PVi = «RT болсын, ал кызуы 1° К-ка жоғарылағандағы<br />

күйі PV2 = «R (Т + 1), соцғы тецдеуден бастапкыны<br />

алсак:<br />

188<br />

PV = nPT, PAV = A nRt, осыдан Qp = Qv + AnRT, (7)<br />

PV2 — PVi = « R ( T + l) —nR T ;n=l моль десек,<br />

Р(Ѵг —V,) =PAV = R = A. (8)<br />

Енді судыц 1 молініц калыпты жағдайда түзілуініц термо-

химиялық теңдеуі бойынша Qp мен Qv арасындағы айырмашылықтьі<br />

есептеп көрейік:<br />

Н2<br />

(г)<br />

.+ 4<br />

2.<br />

- 0 2,<br />

(г)<br />

= Н20 ,<br />

(г)<br />

Q<br />

^<br />

p = — 241,83 кДж/ моль;<br />

Ди ==(1 — 1,5)= —0,5; Q v = —241,83— ( —0,5)-2-298 =<br />

= —240,58 кДж/моль.<br />

I<br />

Әдетте, AnRT мәні реакцияныц жылу эффектісімен салыстырғанда<br />

әлдеқайда аз болып келеді, ол тек жоғары температураларда<br />

ғана айтарлыктай мәнге ие болады.<br />

Реакцняға қатысатын газ күйіндегі заттардыц моль саны<br />

өзгеріссіз қалса, онда изобаралық және изохоралық жылу эффектілері<br />

өзара тең: Оган N2 + 0 2 = 2N0 мысал бола алады.<br />

§ 7. ТЕРМОХИМИЯ ЗАҚДАРЫ<br />

Химиялык процестердегі жылу эффекттілерінің басын біріктіретін<br />

термохимияның екі заңы бар. Олардын екеуі де жалпы<br />

энергия сакталу заңының дербес түрлері болып саналады.<br />

Термохимияныц бірінші заңы Лавуарье -Лаплас зацы<br />

деп аталады. Оның анықтамасы мынадай: жай заттар қосылып<br />

күрделі зат түзгенде бөлінетін (не сіңірілетін) жылу мөлшері<br />

сол күрделі зат қайтадан жай заттарға ыдырағанда сіңірілетін<br />

(не бөлінетін) жылуға тең.<br />

Мысалы: Н2 -|-Ғ 2 = 2НҒ, QP= —537,22 кДж,<br />

2НҒ = Н 2 + Ғ2, Qp = 537,22 кДж.<br />

Термохимияның бірінші заңын кенірек мағынада былай деп те<br />

айта береді: тіке реакцияныц жылу эффекті кері реакцияныц<br />

жылу эффектіне тец, тек тацбасы. карама-карсы.<br />

Лавуазье-Лаплас зацыныц дүрыстығын логпкалык жолм.ен де<br />

дэлелдеуге болады. Айталык, тіке реакцияныц жылуы кері<br />

реакцияныц жылуынан аз болсын делік. Онда бір осы реакцияньі<br />

кезекпе-кезек екі бағытта жүргізіп отырып, жылу эффектерініц<br />

айырмасына сай жоктан бар етіп тегін энергияға ие болар едік,<br />

сѳйтіп, «мәцгі двигательдіц» көзі табылар еді. Эрине, олай' болмайтыны<br />

хақ. Энергияныц жалпы мөлшері өзгерместен сакталу<br />

үшін екі бағытта жүре алатын бір реакцияныц бірдей жағдайда<br />

алынған жылу эффектері өзара тец болатыны күмәнсіз.<br />

Термохимияныц екінші зацын орыс ғалымы Г. И. Г е с с ашкан.<br />

Бастапкы заттар бірдей болғанымен одан шығатын өнімдерді<br />

әр түрлі жолдармен алуға болады. Осындай бастапкы жэне<br />

соцғы заттар бірдей болып, бірак химиялык реакция эр түрлі<br />

сатылармен жүретін кездегі жылу мѳлшерін Гесс зацы аныктап<br />

береді. Ол химиялык, реакция тікелей жүрсін, бірнеиіе сатыда<br />

өтсін, бәрібір оған сай жылудың мөлиіері тұрақты болады<br />

дейді. Баскаша айтканда, химиялык реакцияныц жылу эффекті<br />

189

aHs>iaH6j ідН7 ідН8 fr оның жүру жолына тәуелді<br />

д Н, I л „ емес, тек реагенттер мен өнімлНг.<br />

|ДНз. I д_Н 4<br />

С,Д дердіц күніне тәуелді.<br />

Гесс заңының мағынасын<br />

схёмалық әдГспен і^өрсеткен<br />

68-сурет. Гесс заңының схемасы ЖѲН (68-сурет). Ол схема<br />

термодинамикалык бір функцияның-энтальпияның<br />

ѳзгеруін геометриялык тұрғыдан сипаттайтын<br />

болғандыктан Н мәндері таңбасына сай бір түзу сызықтыц<br />

бойына ғана салынады. Бастапкы А, В заттары бірнеше жолмен<br />

әрекеттесіп С, D реакция ѳнімдерін түзеді дейік. Бастапкы реагенттер<br />

мен соцғы өнімдердіц күші, яғни қызуы Т мен қысымы Р<br />

бірдей болып жабық жүйеде орналасқан болса, Гесстіц заңының<br />

айтуынша реакцияныц жылу эффектті<br />

A Hi = А Я2 + АЯз + А НА= А Я5 + А Я6 + А Н7 + А Я8<br />

Геометриялык түрғыдан алғанда да бүл тецдіктердіц ѳзара<br />

шамасы бірдей екені кѳрініп тұр.<br />

Гесс зацыныц пайдасы үлкен. Соныц бірі белгісіз реакциялардыц<br />

жылу эффектілерін табу. Мысалы, көміртектіц оттекте жанып,<br />

тек бір ғана кѳміртек оксидін СО түзуініц жылуын тікелей тәжірибе<br />

жүзінде табу қиын, ѳйткені СО әрі қарай тотығып С02-ге<br />

айналып кете береді. Бірак кеміртектіц (графит түрінде алынған)<br />

толык жанғандағы, сол сиякты СО-ныц көміртек диоксндіне<br />

айналғандағы жылу эффекттілері мәлім:<br />

С + 4г0 2 = С О АН,=Х"кДж<br />

(г) 2 (г) (г) ^<br />

С ° (Г)+ і - 0 2(г) = С 0 2(г)<br />

АН2= -282,84 кДж<br />

с + 0 2 = С 0 2 А Н з= —393,29 кДж<br />

(г) (г) (г)<br />

Бұлардыц басын біріктіріп бір схема түрінде көрсетсек,<br />

с ( г р ) , 0 2 ( г )<br />

дНз<br />

дНі 1 д Нг ^ С02(г)<br />

С О (г),02(г)<br />

бұдаң АЯ3 = А#і + АЯ2 екені көрініп тұр. Іздеп отырған алғашқы<br />

процестіц жылу эффектті<br />

1<br />

АЯг = АЯз — ДЯ2= [-393,29— (—282,84)] = — 110,45<br />

кДж<br />

яғни графиттіц 1 моль атом СО-ға дейін жанса, экзотермиялык<br />

процестіц нәтижесінде 110,45 кДж жылу бѳлінеді екен. Қөміртек<br />

оксидіне екінші оттек атомы қосылғанда 282 кДж шығады. Біз<br />

бұдан көмірді толық жағудыц каншалықты тиімді екендігін, әрі<br />

190

алдымен кѳмірді жартылай жағып, көміртек оксидінің жеке өзін<br />

отын ретінде пайдалану мүмкіндігін көреміз. Металлургияда<br />

жоғары қызуда көміртек оксидін әрі тотықсыздандырғыш, әрі<br />

отын ретінде жұмсайтыны осыдан.<br />

Гесс заңының айтуынша химиялык реакцияның жылу эффектісімен<br />

реагенттер мен өнімдердің физикалық күйіне тәуелді<br />

дедік. Оны тереңірек түсіну үшін мынадай екі процесті карастырайық:<br />

Н .,,, + т О !(ч -2 4 1 ,8 4 к Д ж - Н .О (г|<br />

Н=,г, + -2 8 5 ,7 7 к Д * = Н г° ю<br />

Бұл екі реакцияның айырмашылығы тек бөлініп шыққан судың<br />

агрегаттық күйінде: алғашқысында 1 моль су буы, екіншісінде<br />

1 моль сұйык су түзілген. Жылу эффектілері осыған бола эр<br />

түрлі. Олардын айырмасын есептеп тапсақ:<br />

HäO(c) +43,93 кДж = Н20 )г|<br />

1 моль судың булануына кажет жылудың мөлшері шығады.<br />

Осыдан-ак жылу эффектілерін белгілі бір күнге және жағдайға<br />

сай анықтаудың қажеттігі көрініп түр.<br />

§ 8. Ә Р Т Ү Р Л І П Р О Ц Е С Т Е Р Д ІН , Ж Ы Л У Э Ф Ф Е К Т І Л Е Р І .<br />

Э Н Т А Л Ь П И Я<br />

Т Ү Р Л Е Р І<br />

Термохимиялык мәліметтерді бір жүйеге келтіру үшін ғылымда<br />

белгілі бір стандартты жағдай қабылданған, ол температурасы<br />

25°С (298° К), кысымы 1атм (101,325 кПа) тен, жағдай. Осындай<br />

жағдайда анықталған жылу эффектілері стандартты деп аталады.<br />

Олардын түрлері көп-ак, солардың ішіндегі аса маңыздысы<br />

түзілу жылуы.<br />

Стандартты түзілу жылуы немесе стандартты түзелу энтальпиясы<br />

деп 1 моль заттың стандартты жағдайда өзіне сәйкес тұрақты<br />

жай заттардан түзілгендегі жылу эффёктйгің мөлшерін<br />

айтады, әрі АН (АН, Нгэв, Ніэв ) деп белгілейді.<br />

г Туз v ' тү з7<br />

Күрделі заттардың түзілу жылуын білу үшін жай заттардын<br />

стандартты жағдайдағы тұрақты түр ѳзгерістерін білу кажет.<br />

Мәселен, ақ және қызыл фосфор, графит жэне алмаз т. т. Стандартты<br />

жағдайда аққа қарағанда кызыл фосфор, алмазбен салыстырғанда<br />

графит тұрақтылау деп есептелеДІ. Шынында да<br />

калыпты жагдайда ақ фосфор тұрақты қызыл фосфорға, алмаз<br />

графитке ѳздігінен айналатыны (жылдамдығы тым аз) мэлім.<br />

Жай заттардын бірнеше түр ѳзгерістері болса, олардын, ѳзіндік<br />

түзілу жылуы болады. Мысалга тағы да графит пен алмазды<br />

алайык. Қалыпты жағдайда графиттің түзілу жылуы А//“з = 0,<br />

өйткені графиттен графитті алу үшін еш энергия жүмсалмайды<br />

ғой. Ал алмаздың түзілу жылуы АЩ* =2,30 кДж, себебі графиттен<br />

1 моль атом алмаз алу үшін 2,30 кДж жылу жұмсалады.

Гесс заңының маңызды екі салдары бар. Екеуі де реакцияның<br />

жылу эффектін табу жолдарын белгілеп береді. Біріншісінің<br />

айтуынша: химиялық реакцияның жылу эффекті (АН° г. )<br />

реакция өнімдерініц түзілу жылуларыныц қосындысынан бастапқы<br />

реагенттердің түзілу жылуларыныц қосындысын алып тастағандағы<br />

айырымға тең:<br />

АН %р =(2ДЛ<br />

түз<br />

0<br />

өнш<br />

— ZAH0<br />

түз реаг.<br />

) (9)<br />

Екіншісінде реакцияныц жылу эффектісін табу үшін өнімдер мен<br />

реагенттердіц жану жылуларыныц айырымын пайдаланады.<br />

ДН° = (2АН° — 2ДН° , , Л (10)<br />

X. р. жану (реаг.) жану (өнім)<br />

Гесс зацы бойынша реакцияныц жылу эффектін табу кец<br />

таралған. Мысалы, алюминий оксиді кристалдары (а — корунд)<br />

мен күкірт триоксиді әрекеттесіп кристалл күйдегі алюминий<br />

сульфатын түзуініц жылу эффектін есептеп шығарайық:<br />

АІ2° 3(к) + 3S° 3(r) == Ab ( s °4) з(к)<br />

-1670,2 —395,3 —3435,8<br />

0<br />

Д Я түз к Дж/моль<br />

ДHi р. = [—3435,8— (1670,2—3-395,3)] = —579,7 кДж<br />

Осылайша реакцияға түскен жэне одан шыккан заттардыц<br />

түзілу жылуларын қолдана отырып көптеген химиялык реакциялардыц<br />

жылу эффектілерін есептеп шығаруға болады. Қазір 8<br />

мыцнан астам заттардыц түзілу жылулары анықталып отыр.<br />

Бұлардыц негізінде әлденеше жүздегец мын реакциялардыц стандартты<br />

жағдайдағы жылу эффектілерін есептеуге мүмкіндік<br />

туады.<br />

Жылу эффектілерініц шамасы әр түрлі болуы мүмкін. Түзілу<br />

жылуыныц шамасы көбіне 40—400 кДж/моль шамасында болса,<br />

жану жылуы АН 0 400 кДж/моль асып түседі. Бұлардыц өздері<br />

белгілі бір химиялык реакцияныц жылуы болып табылатындықтан<br />

АН X, р. (химиялык реакцияныц жылу эффектті) шамасы<br />

да олармен қатарлас.<br />

Түзілу жылуы көбіне теріс мәнді келеді, оныц себебі эр заттыц<br />

түзілуі тиімді энергетикалык процестіц катарына жатады. Рас,<br />

оц мәнді түзілу жылу да кездесе береді. Түзілу жылуыныц аса<br />

үлкен мацызы бар, өйткені оныц шамасына карап жуыктау да<br />

болса сол заттыц беріктігін сипаттауға болады. Мысалға екі оксидті<br />

алайық, бірі АЬОз, оныц түзілу жылуы АН°= 1669,42 кДж/<br />

моль, екіншісі БіОг, А Н °=— 912;4 кДж/моль. Бүлардыц екеуінің<br />

де беріктігінде еш күмән жок, өйткені оларды кайтадан ыдырату<br />

үшін тым үлкен кызу кажет болар еді. Әрі бүл екі заттыц реакцияға<br />

түсу кабілеті де төмен. Алюминий оксиді мен кұмды қалыпты<br />

жағдайда ерітіп не жеп жіберетін заттар тым аз екендігі мәлім.<br />

Кремнийсутек — силанды алсак, оныц түзілу жылуы оц<br />

192

АЯ° = 29,3 кДж/моль. Бұл әрине тұраксыз косылыс, ол өзіненөзі<br />

ауада ыдырап, тұтанып жанып кетеді, яғни химиялык активтігі<br />

тым жоғары. V г<br />

Жылу эффекттерінің түрлері толып жатыр. Олар тек химиялык<br />

әрекеттесулерді сипаттап қоймай, кез келген фазалык өзгерулерді<br />

де әр түрлі физикалык және физика-химиялык процестерді<br />

де қамтиды. Химиялық әдебиетте жиі кездесетін энтальпия<br />

түрлерінің басын біріктіріп, схемалық диаграмма түрінде бейнелеуге<br />

болады (69-суретте). Газ күйіндегі жай заттардын ыдырап<br />

атомдарға айналуына сай атомдану жылуЫ А , үш түрлі<br />

агрегаттық күйдегі жай заттардын түзілу жылулары АЯтуз(г)<br />

АЯ9<br />

түз(с)<br />

, АЯ9<br />

түз(к)<br />

сол сияқты газдың сүйыкка айналуына сай<br />

конденсациялану жылуы АЯЧ конд сұйыктын кристалдану жылуы<br />

АЯ9<br />

кр немесе кату жылуы АЯ9 (К$Р процеске саи балку<br />

жылуы АЯ.9дкѵ), катты заттын суда еру жылуы А Я9<br />

еру Үш ТҮРЛІ<br />

агрегаттык күйдегі заттардын жану жылулары А Я9 , А Я9<br />

жану (г j жану (С/<br />

АЯжану (к) келтірілген. Бұлардың бәрі де заттардын, 1 моліне шағып<br />

аныкталады. Энергетикалык диаграмма баспалдақ тәрізді, заттың<br />

эр алуан күйіне біртіндеп ауысуға болатынын көрнекі етіп<br />

бейнелейді.<br />

Фазалык өзгерулерге сай энтальпия мөлшері көбіне 4—<br />

40 кДж/моль аралығында жатады.<br />

Бұдан бүрынғы өткен такырыптардағы кездескен энергетикалык<br />

маңызды шамаларды түгелдей дерлік энтальпиянын өзгеруі<br />

тұрғысынан қарауға да болады. Мысалға, кристалдык заттын<br />

иондарға ыдырауын алсак:<br />

CsF = C s+ + F~ ; АЯС' = —748,9 кДж/моль.<br />

(к) (г) (г)<br />

Мұндай процестін, жылу эффектін<br />

дН<br />

біздер бұрын кристалдык тор энергиясы<br />

деген едік. Осы сиякты<br />

Жеке атомдар<br />

азоттың атомдарға ыдырауын<br />

карайык:<br />

n 2 = 2N<br />

' (г) “*’ (г) ’<br />

дНат<br />

АЯ° = 941,4 кДж/моль,<br />

I<br />

мұндағы жылу мѳлшері диссоция-<br />

_ Жай заттад<br />

лану энергиясына тең. Дэл<br />

д Нтр 4 >' Нтуз<br />

осылайша иондану потенциалын газ.<br />

да, электрон тартқыштықты да<br />

^ѵйык<br />

энтальпия аркылы ѳрнектеуге<br />

крист •<br />

болады:<br />

еріт и Неру<br />

Na+ + e = N a ;<br />

(г) Г (г)’<br />

НжануД Ижану А Н жану<br />

АЯ° = 502 кДж/моль<br />

F + e = F~ ;<br />

(Г) ' (г)’<br />

1__L<br />

АЯ° = —330,5 кДж/моль<br />

Жану ѳнімдері<br />

Осыдан-ак эр түрлі заттардын жэне<br />

олар катыскан химиялык не энтальпиялық<br />

69-сурет. Эр түрлі процестердіц<br />

диаграммасы<br />

7— 2065

физикалық процестердің жылу эффектерін пайдалана отырып,<br />

белгісіз процестердің энтальпияларын есептеп алуға мүмкін екендігі<br />

көрініп тұр.<br />

Байланыс пен кристалдык, тор энергияларын есептеп шьіғару.<br />

Энтальпия мәндерін қолдана отырып кейбір молекулалардын<br />

ковалентті байланысыньщ энергиясын есептеп табуға болады.<br />

Мысал ретінде хлорсутектің түзілуін қарайық. Алдымен ІІ-косымшадан<br />

бұрыннан белгілі хлорсутектің түзілу жылуын АН° ^ =<br />

= —92 кДж/моль, сутек пен хлоцдың байланыс энергияларынын<br />

мәндерін АН н =435,1 кДж, АН Г| =242,7 кДж тауып аламыз.<br />

Стандартты жагдайда бұл заттын, түзілу схемасын былайша<br />

көрсетуге болады:<br />

д Hi<br />

АН2 _ і дНз<br />

2НГг)2СІ(г) Н2(г)С12(г) 2НСІ(г)<br />

мұндағы АН\ екі еселеген Н—Cl байланыс энергиясына тең<br />

(күрделі заттың атомдардан түзілу энергиясы байланыс энергиясына<br />

тен, екендігін бұрында айтқан болатынбыз), АН2 — Нч мен<br />

СІ2 байланыс энергияларынын, косындысы, Л//3 — хлорсутектің<br />

екі еселенген түзілу жылуы. Гесс заңы бойынша:<br />

АН{ = АН-2 + АН3<br />

\Н< = 2АНш {Н_а)<br />

Жоғарыдағы анықталған шамаларды пайдалансак:<br />

А//2 = А//°298 ,н_ні Н- А//°2»8 с / - с / = —435,1—242,7 =<br />

(Н Н|= -677,8 кДж<br />

Бұдан барып Н—Сі байланысыньщ энергиясын табамыз:<br />

2 АН ° „ , = — 677,8 — 184,1 = - 861,9 кД ж<br />

/ 'd o Ң _ Ql<br />

Ä / y °298 ,н -С 1 , = - 4 3 0 -9 К П Ж .<br />

§ 9. А К Т И В Т Е Н Д І Р У Э Н Т Р О П И Я С Ы<br />

Табиғатта болатын барлық өзгерістер өз бетінше белгілі бір<br />

бағытта жүретіні мәлім. Мәселен, бірімен-бірі қатынасып тұрған<br />

екі ыдыстың аралығындағы кранды ашсак, қысымы үлкен А шардағы<br />

газ ѳз бетінше ішіндегі ауасы сорылған В шарына ауысып,<br />

екеуіне де біркелкі тарап, бірдей кысымға ие болады (70-сурет).<br />

Сол сиякты температурасы әр түрлі екі металды беттестіріп<br />

түйістірсе, қызу өздігінше ыстықтан суықтау күйдегі металға<br />

беріліп, біраздан сон бірдей күйге ауысады. Мырыш таяқшаны<br />

тұз қышкылына батырғанда ѳз бетінше химиялык реакция жүріп<br />

мырыш хлориді мен сутек түзіле бастайды.<br />

194

Осы тәжірибелердегі өз бетінше<br />

жүрген табиғи процестің кері жүруі<br />

өздігінше іске аспайды. Газ қайта кысылып,<br />

екі ыдыстың біріне топтаса алмайды,<br />

салкын дене өз қызуын ысыған .<br />

денеге бере алмайды, мырыш хлориді А о<br />

мен сутек кайта эрекеттесіп бос мырыш 70-сурет. Екі катынас<br />

пен қышкыл түзе алмайды. Демек, мұн- ыдыстардағы газдардың<br />

дай табиғатта өз бетінше жүретін хи- өздігінен араласып<br />

миялык және физикалық процестер- энтропиясынын артуы<br />

діц сындарлы шарттары — критериі болуы керек. Рас, химиялық<br />

реакцияның жүру бағытын жабық жүйедегі ішкі энергиянын<br />

азаюы бойынша білуге болады мысалы, мырыштың тұз қышқылында<br />

еруі кезінде жылу бөлініп, жалпы ішкі энергиянын азаятын-<br />

■дығын көрсетеді, сондықтан мұнда \Н < 0 .<br />

Мынадай бір тәжірибе жасалық. Кобальт хлориді кристаллогидратына<br />

тионил хлориді деген сұйык затты құйып байқайық.<br />

Олар өзара куатты әрекеттесе бастайды:<br />

СоС12-6Н20 (к) +6SO C 12(C) = CoC12(k) +12HC1I<br />

+ 6 S 0 2(r)f<br />

Процестің жургені кызғылт түсті кобальт хлориді кристалдарының<br />

көкшіл түзға айналғандығынан, газдың мол бөлінгендігінен<br />

де айкын көрінеді. Реакция жүріп өткен ыдыстың сыртын ұстасақ<br />

оныц күрт суып кеткендігін көреміз, бұл процестіц эндотермиялық<br />

екендігін сипаттайды, яғни сыртқы ортаныц кызуы жүйеге<br />

беріліп, ішкі энергияны арттырады, сондыктан мұнда А/У>0.<br />

Бұл тәжірибеден химиялык реакцияныц жүруі бір ғана ішкі<br />

энергияныц азаюына сай бола бермейтіндігін, баска да бір белгісіз<br />

фактордыц әсеріне тәуелді екендігін байқаймыз. Ол фактор мацызды<br />

термодинамикалық функция —(Знтропи я_;деп аталады.<br />

Энтропияны дұрыстап түсіну үшін активтендіру энергиясы туралы<br />

ұғымға кайта оралайык.<br />

Біз бұрынғы такырыпшаларда химиялык реакция жүру үшін<br />

әрекеттесуші бөлшектердің бойында активтендіру энергиясына<br />

пара-пар энергия болу кажет дедік. Әрине, бұл реакция жүру<br />

үшін қажетті шарт, бірақ жеткілікті шарт па Мысалы, сутек<br />

атомы мен иод атомыныц гипотетикалык эрекеттесуініц микро<br />

жағдайын карастырайык. Шар тэрізді электрон бүлты бар Н атомы<br />

иодтыц атомымен соқтығысқанда кай жағымен түйіссе де<br />

бәрібір эрекеттесе алады (71-сурет). Ал I атомыныц сырткы<br />

кабатындағы валенттік 5 электроны гантель тәрізді үш р*, ру, рг<br />

электрон бұлттарын түзетінін білеміз. Олардыц екеуіндегі электрон<br />

бұлтыныц тығыздығы максималь күйде болғандыктан тек үшіншісімен<br />

ғана әрекеттесуге бейім. Олай болса, Н атом тек сол<br />

электрон бұлтымен түйіскенде ғана әрекеттеседі. Қецістікте баскаша<br />

орналасулар, яғни баскаша ориентацияланулар екі бөлшектіц<br />

бойында тиісті активтендіру энергиясынын болуына карамастан,<br />

химиялык реакцияныц жүруіне мүмкіндік бермейді.<br />

7*<br />

195

71-сурет. Сутек пен иодтьщ эрекеттесу схемасы<br />

Егер гипотетикалык атомдардыц эрекеттесуі емес шындыққа<br />

сай келетін сутек пен иод молекулаларынын, реакцияласуын<br />

алсақ, түйісу сәтінде бѳлшектердін, колайлы орналасуынын, іске<br />

асуы бұрынғыдан да күрделене түседі, кажетті ориентацияланудын,<br />

тууы киындайды. Демек, химиялык, реакция жүру үшін<br />

активтендіру энергиясымен катар, әрекеттесуші бөлшектердің<br />

кеңістіктегі орналасу реті, яғни ориентациясы — бағдарл<br />

а н у ы тікелей эсер етеді дей аламыз.<br />

Барлық мүмкін болатын ориентация санынық ішіндегі реакция<br />

тудыра алатын ориентация саныныц үлесі бөлшектердіц эрекеттесу<br />

ыктималдығын W" береді:<br />

^ әрекеттесуге әкелетін ориентация саны<br />

ориентацияның жалпы саны<br />

Осы ыктималдыктыц натураль логарифмініц Больцман түрактысына<br />

кѳбейтіндісі активтендіру энтропиясы деп аталып, S'<br />

деп белгіленеді:<br />

S'aKT = k ln W. (11)<br />

Бұл шаманы Авогадро санына кѳбейтіп, 1моль зат үшін активтендіру<br />

энтропиясын тапсак:<br />

S = S ' -N — k N ln W =R ln W, (12)<br />

акт акт v '<br />

ѳйткені k<br />

дығы:<br />

-j! ■ Реакцияға кажетті ориентацияның ыктимал-<br />

(13)<br />

Бұдан неғүрлым ықтидоалдықтыц шамасы үлкейген сайын, соғүрлым<br />

реакция жылдамдығы арта түсетіні көрініп тұр. Сондықтан<br />

жылдамдық константасы осы ықтималдыкка пропорционал шама<br />

болуы тиіс:<br />

S акт<br />

kae ~R~ а<br />

^<br />

— пропорционалдық таңоасы<br />

Жылдамдық константасыныц активтендіру энергиясымен байланысын<br />

сипаттайтын ( 1 1 ) теңдеуді толықтырып жазсақ:<br />

196

___ — E акт S акт<br />

kae RT -е R<br />

S<br />

акт<br />

Бұрын тұракты ретінде қабылдаған А мәніне өзгермелі е R<br />

шамасы кіретінін көреміз. Жаца пропорционалдык коэффициент<br />

Z пайдалансақ:<br />

Е акт °акт / 1 л \<br />

k = Z-e -~ W .е R [ '<br />

мұндағы е R — стериялық көбейткіш деп аталады. Бұл<br />

көбейткіш бөлшектің кецістіктегі ориентациялануын сипаттайды.<br />

Оған температураның мәні кірмейді, өйткені температура бөлшектіц<br />

ориентациялануына эсер етпейді. Соцғы тецдеу жылдамдық<br />

константасының әр түрлі факторларға тәуелділігін толық<br />

сипаттайды. Мәселен, катализаторлар тек активтендіру энергиясын<br />

азайтып қоймай, сонымен қатар активтендіру энтропиясын<br />

арттырады, яғни бөлшектердің кеңістікте қолайлы бағдарласу<br />

қабілетін арттырады.<br />

§ 10. Э Н Т Р О П И Я Н Ы Ң Ө З Г Е Р У І. Т Е Р М О Д И Н А М И К А Н Ы Ң<br />

Е К ІН Ш І<br />

Б А С Т А М А С Ы<br />

Энтропияныц өлшемі универсал газ тұрақтысының R өлшеміндей<br />

болып шығады, өйткені W атаусыз шама. Әдетте, энтропияныц<br />

өлшемі ретінде шартты э н т р о п и я л ы қ б і р л і к (э. б.)<br />

пайдаланылады, 1 э. б. = 4,1840 кДж/к-моль.<br />

Энтропияныц мәнін аныктау үшін ықтималдықтыц W' шамасын<br />

білу кажет. Ол аса үлкен санға.тец. Мысалы, не бары 10 бѳлшекті<br />

қарастырсак ыктималдықтыц мәні 104 жетеді. Ал энтропияныц<br />

мәні 1 моль затка, яғни 6,023* 1 0 23 бөлшекке сай табылатын<br />

болғандықтан ықтималдыктың шамасы орасан мөлшерге жетеді.<br />

Оны статистикалық механика әдісімен есептеп шь^ғаруға болады.<br />

Бірак энтропия тецдеуінде логарифмдеу болғандыктан оныц<br />

шамасы ондаған, кейде жүздеген э. б. теңеледі.<br />

Энтропияны химия ғылымында кең колданып, оған ретсіздік<br />

шамасы деген арнайы ат тағады. Бүл атаудыц мағынасын терец<br />

түсіну үшін 70-суретке кайта оралайық. Екі шарда әзара әрекеттеспейтін<br />

екі инертті газ бар дедік. Олардыц сыртқы жағдайы —<br />

қысымы мен температурасы бірдей болатын. Газдардыц мұндай<br />

алғашқы күйде орналасу ретсіздігі бар. Оны энтропия арқылы<br />

әрнектесек 5і = R ln W'i болып шыгады. Екі шарды жалғастыратын<br />

кранды ашып жіберсек, олардыц жағдайларының бірдей болғанына<br />

карамастан, газдар ѳз бетінше бей-берекет араласып диффузияға<br />

үшырап жаца бір ретсіздікке ие болады, ол жаца ретсіздік<br />

алғашқыдан сөзсіз жоғары, оны да энтропия арқылы ѳрнектесек<br />

S2 = R ln W2 тец. Осы ѳздігінен жүрген табиғи процестегі ретсіздік<br />

дәрежесініц өсуін энтропияларыныц айырмасымен сипаттасақ<br />

197

AS = S2- S , = / In W2- R In Г ,= / ІпЪ -<br />

WI (15)<br />

мұндағы W2> W\ жэне S2 — S i > 0, AS>0.<br />

Термодинамиканың екінші бастамасы жүйе<br />

күйінің функциясы болып табылатын термодинамикалык шама<br />

энтропиянын, өзгерулерін қамтиды, оны былайша тұжырымдауға<br />

болады: жабык, жүйе ықтималдылығы мол күйге ауысуға<br />

тырысады, сондыктан ондағы өз бетінше жүретін прбцестер<br />

ретсіздік дәрежесі артатын бағытта ғана жүреді.<br />

Табиғатта жүретін процестердің көбісінде энтальпия да,<br />

энтропия да бірдей ѳзгеріп отырады. Мұндай энтропия мен энтальпияныц<br />

коса өзгеруіне кѳптеген кұбылыстардан мысал келтіруге<br />

болады. Қатты заттыц балкуы, сүйыктыц булануы кыздырудың<br />

әсерінен болатыны мәлім. Бұл кездерде олардыц бөлшектерінің<br />

бейберекет козғалуы күшейіп, ретсіздігі артып энтропиясы ұлғаяды.<br />

Сол сиякты кристалдыц еруі, заттардыц диссоциялануы<br />

да энтропияныц өсуіне әкеледі. Керісінше, заттыц тығыздығы<br />

ұлғайса, жүйедегі рет артып, энтропиясы кемиді. Жылуды сыртқа<br />

шығара жүретін мүндай кұбылыстардыц катарына еріген заттыц<br />

кристалдануы, сұйыктың конденсациялануы, балқыған заттың<br />

катаюы мысал бола алады, 72-суреттегі температураныц жоғарылауына<br />

сай висмут металыныц энтропиясыныц артуы осыны<br />

дәлелдейді.<br />

Химиялык реакциялардағы энтропияныц артуы не кемуі<br />

оған катысатын газ күйіндегі заттардыц мөлшеріне көбірек тәуелді,<br />

өйткені катты заттар мен сұйықтардыц энтропиясы газдармен<br />

салыстырғанда әлдекайда төмен. Химиялык реакция нәтижесінде<br />

газдардыц көлемі артса энтропия ұлғаяды, керісінше газдыц<br />

көлемі кемігенде энтропия да кішірейеді.<br />

Термодинамикалык баска функциялар тәрізді энтропияныц<br />

өзгеруін жүйеніц бастапкы және соцғы күйіне сай табамыз:<br />

AS = Z S — 2 S T<br />

Т Т. өнімдер Т. реагенттер.<br />

Мысалға ашық атмосферада 298°К температурада кальций карбонатыныц<br />

ыдырауын алайық:<br />

СаСОз = С аО + С 0 2<br />

(к) (к) 1 ^ (г)<br />

s°298, Дж/к-моль 92,9 39,7 231,8<br />

S ° 298 — стандартты энтропия мәні, ол туралы түсінік келесі<br />

такырыпта берілді. Мүнда газдыц түзілуіне сай энтропия артуға<br />

тиісті. Шынында есептеп шығарсак:<br />

AS298 = (S298 сао + S298ca2) — 5 29вСаСОз =<br />

= 39,7 + 213,8 — 92,9=160,6 Дж/К-моль<br />

Сол сиякты 1500°К-та кызған көмірді көміртек диоксидімен<br />

тотыктырудыц химиялық реакциясына карап:<br />

198

t қайнау<br />

72-сурет. Висмут энтропиясының температураға тәуелділігі<br />

С<br />

(графит)<br />

+<br />

•<br />

С 0 2<br />

(г)<br />

=2СО<br />

(г)<br />

S° 1500- Дж/К ■моль 33,4 292,0 248,9<br />

бастапкы 1 моль газдын, орнына 2 моль газдыц түзілуіне орай<br />

энтропияныц ѳзгеруі оц шама болуга тиіс дейміз. Шынында да:<br />

AS0 і5оо = 25°со— (S°C+ S C02) = 2 -2 4 8 ,9 - (33,4 + 292,0) =<br />

= 172,4 Дж/К-моль<br />

Стандартты энтропия. Эр түрлі заттардыц энтропиясын ѳзара<br />

салыстыра алатындай болу үшін, әрі процесс кезінде олардыц<br />

ѳзгеруін есептейтіндей мүмкіндік тудыру үшін, жылу эффектілері<br />

тәрізді, стандартты жагдайды тацдап алады. Ол бүрыннан белгілі<br />

температураныц 25° С (298° К), қысымныц 101,325 Па, тец кезі.<br />

Стандартты жағдайда газдарды идеал күйде, ал ерітінділердің<br />

(не иондардыц) концентрациясын 1-ге тец деп санайды. Міне,<br />

осындай шартка сай анықталған энтропия мѳлшерін стандарт­<br />

ты энтропия деп атап, S°298 деп белгілейді.<br />

Стандартты энтропия шамаларын пайдаланып^.жоғарыда келтірілген<br />

кѳмірдіц кѳміртек диоксидімен эрекеттесуін 298°К сай<br />

есептеп шығарсак: S° 298 = 2 -197,56— (5,73 + 213,63) = 175,77<br />

Дж/Қ-моль тец болады. Бұдан қызу 1202°К-ка төмендегеніне<br />

карамастан энтропия не бары 3,59 Дж/К-моль ұлғайғанын<br />

кѳреміз. Біз осы мысалдан кѳптеген заттар үшін энтропияға<br />

кызудыц әсері онша айтарлықтай болмайтынын ацғарамыз.<br />

Сондыктан келешектегі есептеулерде, энтальпия сияқты энтропияны<br />

да температураға тәуелсіз деп стандартты мэнін ала<br />

береміз. Бұл ереже температура ѳзгерсе де заттардыц агрегаттық<br />

күйі өзгермейтін жағдайда ғана іске асады. Ал, шындығында,<br />

олардыц екеуі де температураға тәуелді термодинамикалык функциялар<br />

(терецірек физикалық химия курсында таныстырылады).<br />

Әр түрлі заттардыц стандартты энтропиясыныц мәніне зер<br />

сала отырып, бірнеше заңдылыктарды байқаймыз. Солардыц<br />

кейбірін келтірейік. Бірдей атом түрлерінен қуралған. жүйелер<br />

199

күрделіленген сайын олардың энтропиясы артады. Мәселен,<br />

S°298, О = 160,96, S°298, О2 = 205,01, S°298, O3 = 238,82 Дж / К - моль.<br />

Бұл өзінен-өзі түсінікті: атом күйдегі оттекке қозғалыстың бір<br />

ғана түрі — ілгерілемелі козғалыс тэн болады, ал 0 2 болса ілгерілей<br />

де, айнала да, тербеле де қозғала алады. Одан күрделі<br />

Оз-тің әр бағытта қозғалу мүмкіншілігі тіпті жоғары. Осыған<br />

орай бұл үш бөлшектің бірте-бірте энтропиясы ұлғаяды. Бір,<br />

екі, терт жэне алты атомнан тұратын қатты күйдегі күкірттерді<br />

келтірейік:<br />

S°Sl = 40,0, S°s2 = 54,5, S% = =73,1, S,6 ==90,0 Э . 6.<br />

Мүндай заңдылық газ, сұйық және қатты<br />

заттар үшін де анық байқалады:<br />

күйдегі<br />

күрделі<br />

1 w c i2W WCl4(ft) W Cl5(fe) w c 6W<br />

S°298, Д ж /К -м о л ь 129,7 209,2 276,1 313,8<br />

ССІ4(с) SiCl 4(c) GeCU(c) S n С14(c) РЬ Cl 4(c)<br />

S°298, Д ж /К -м о л ь 309,6 330,5 347,3 365,7 374,0<br />

SO (г) S02(r) S 03(r)<br />

S°298, Д ж /К -м о л ь 221,7 247,7 236,1<br />

Бір типті қосылыстардын, мәселен, тұздардың, энтропиялары<br />

бірінен-бірі онша алшақ кетпейді:<br />

ВаСОз ВаТЮз NaC102 СаСоз CaSi03<br />

S°298, Д ж /К -м о л ь 112,1 107,9 111,7 94,9 87,4<br />

Периодтык, жүйеде орналаскан табиғаты мен қүрылымы<br />

үқсас элементтердің энтропиясы да белгілі бір заңдылықпен<br />

өзгереді. Мысалы, топша бойынша алғанда:<br />

Ғ2(г) СІ2(;) Вг2(л) "І2(г)<br />

S°298, Дж/к-моль 202,7 222,9 245,4 260,5<br />

Be Mg Ca Sn Ba Ra<br />

S°298, Дж/К-моль 9,6 32,6 41,84, 53,1 66,9 71,1<br />

молекулалардағы не атомдардағы бѳлшектердін, сандары (электрон,<br />

протон, нейтрон) артқан сайын энтропия жоғарылай түседі.<br />

Период бойынша орналаскан элементтерді алсақ:<br />

Na Mg Al Si<br />

S°298, Дж/К ■моль 51,0 32,5 28,3 18,7<br />

200

олардын, атомдық массаларының артып, күрделілене түскеніне<br />

қарамастан энтропиялары кемиді.. Оның себебі бұл қатардағы<br />

атомдардың күрылымының ерекщеліктеріне сай қаттылығының<br />

арта бастауында, ец «жүмсақ» натрийдің энтропиясы «қатты»<br />

кремнийден әлдеқайда жоғары.<br />

Күрделі заттардын, энтропиясының оларды кұраушы элементтердің<br />

рет иөміріне тәуелділігін байқау үшін бір типті қосылыстарды<br />

бүтіндей периодтық жүйе бойынша алып карауға болады.<br />

Мысалы, 73-суреттен қатты күйдегі хлоридтер түзетін элементтердіц<br />

бәрінің стандартты энтропия мәндерінің (анығырак айтсақ,<br />

грамм-эквиваленттік энтропиясының) периодты түрде өзгеретінін<br />

көруге болады. Мұнда энтропиясы мол болып келетін сұйык,<br />

жэне газ күйіндегі хлоридтер келтірілмегенді.<br />

§ 11. Х И М И Я Л Ы Қ Р Е А К Ц И Я Н Ы Ң Б А Ғ Ы Т Ы Н А Н Ы Қ Т А Й Т Ы Н ЕК І Ф А К Т О Р .<br />

И З О Б А Р А - И З О Т Е Р М А Ж Э Н Е И З О Х О Р А - И З О Т Е Р М А П О Т Е Н Ц И А Л Д А Р Ы<br />

Химиялық процестің жүру бағытын анықтайтын екі фактор —<br />

энтальпия мен энтропия бар екендігін. білдік. Бірі — системаның<br />

өз бетінше ең аз энергияға ие болуға тырысуы, ол үшін өзінен<br />

энергия бөліп шығаруы, екіншісі — жүйенің өз бетінше ец ықтимал<br />

күйге жетуге тырысуы, соған сай ретсіздік шамасын арттыруы.<br />

Химиялык, реакциялардан баска процестер де осы екі күштіц<br />

екеуіне де бағынатынын көреміз. Жерді қоршаған атмосферадағы<br />

ауа молекулалары бойындағы потенциалдык энергиясын азайту<br />

үшін жер бетіне жуық шоғырланып, тығыздығын арттырады.<br />

ГS 29в) ЭСІІ-І<br />

п<br />

30<br />

-si—p)-Sl-p-)-Sl— d —hp -(-SI— d. —hp —|s|d|-- f 1— d —I—p —S|d|—f—|<br />

73-сурет. Кристалл күйдегі хлоридтердің стандартты энтропиясыныд Бгэа<br />

/п (кДж)~К-моль) элементтердің периодтык системадағы реттік<br />

нөміріне тәуелділігі<br />

201

Алекінші жағынан, ретсіздігін арттыру үшін жерден көтеріліп,<br />

кеңістікке біркелкі таралуға тырысады. Сол сиякты тұз бен судан<br />

тұратын жүйені алсак: ішкі энергиянын, ең аз кезі — тұздың<br />

қатты кристалды күйіне сай келеді, ал ең ықтимал күйі —<br />

тұздың су ішінде біркелкі таралып жүруі болар еді. Осы екі<br />

күштің әсерінен түз суда біраз еріп, белгілі қанығу дәрежесіне<br />

жетіп, тепе-тецдік күйге көшеді.<br />

Химиялық реакциялардың энтальпиясының шамасы молекулалардың,<br />

атомдардың өзара әсерін, бөлшектердің бірігіп іріленуге<br />

тырысуын сипаттайды, ал энтропия болса, керісінше, бөлшектердің<br />

үсақталып, бейберекет күйге ауысуын бейнелейді. Мысал<br />

ретінде аммиактың түзілуін қарайық:<br />

N2 + 3H2^ 2 N H 3 А Н ° = —92 Цж/моль<br />

Минимал ішкі энергияға ие болу үшін реакция оңға аммиак<br />

түзілу бағытына жүреді де, керісінше, максималь ретсіздікке<br />

ие болу үшін аммиак ыдырап, бөлшектердің саны екі есе артатын<br />

азот пен сутек түзу бағытында жүреді. Осы екі фактордың өзара<br />

теңесуі — жүйеде тепе-тецдіктіц тууына әкеліп соғады.<br />

Энтальпиялық және энтропиялық екі тенденцияның мөлшерлерін<br />

өзара салыстыру үшін екеуінің чөлшемдерін бірдей етіп алу<br />

қажет. Ол үшін энтропияны температураға көбейтіп, TAS деп<br />

алады. Тепе-теңдік кезінде AH = TAS болады. Екі фактордын<br />

екеуіне де заттың табиғатымен коса процестің жүру жағдайы,<br />

яғни температура, кысым жэне концентрация эсер етеді. Осыларға<br />

сай екі фактордың бірі басым келіп, берілген жағдайда процесс<br />

бір бағытта жүру қабілетіне ие бола алады.<br />

Оны аныктау үшін екі фактордыц айырмасын табады.бЕгер<br />

процесс жабык ыдыста, әрі тұрақты кысымда және тұракты<br />

температурада жүретін болса, ол айырма изобара-изотерма<br />

потенциалы (қыскаша изобаралык потенциал) деп<br />

аталып, AG (дельта жи деп окылады) деп белгіленеді:<br />

A G s АН-TA S (16)<br />

Химиялык эдебиетте изобара-изотерма потенциалыныц бірнеше<br />

синоним терминдері кездеседі. Ол түракты кысымдағы еркін<br />

энергия, еркін энтальпия, Гиббс функциясы деп те аталады.<br />

Изобаралык потенциал да жүйеніц күйін сипаттайтын<br />

функция болып есептелінеді, ѳйткені ол екі күй функциясыныц<br />

айырымына тец. Яғни, бүл потенциалдыц өзгеруі процестіц жүру<br />

жолына тәуелді емес, тек олардыц бастапкы және соцғы күйлерініц<br />

арасындағы айырмашылыкты сипаттайды.<br />

Изобаралык потенциалды бүкіл процестіц козғаушы күші<br />

деп қарау орынды, себебі, оныц кұраушылары АН пен TAS процестіц<br />

өз бетінше жүру мүмкіндігін аныктайды. Енді осы екі<br />

фактордыц әрбірініц әсерін жеке-жеке карап өтелік. Процесс<br />

кезінде жүйедегі энтропия өзгермейтіндей болсын, яғни AS = 0<br />

дейік, сонда процейтіц жүруі тек энтальпия мәніне ғана тәуелді<br />

болып қалады. Энтальпияныц кемуі яки А Я < 0 болуы (V. 19)<br />

202

теңдеуі бойынша изобаралық потенциалдың азаюына әкелігт<br />

соғады, сондыктан AG < 0. Бұған өзімізге танымалы экзотермиялық<br />

процестер мысал бола алады.<br />

Бұдан 100 жылдай бұрын қалыптаскан Бертло-Томсен<br />

принципінде энтальпияны химиялык реакцияны жүргізуші бірденбір<br />

күш ретінде караған. Бұл принцип бойынша «кез келген<br />

өздігінен жүретін процесс өзінен жылу бөле жүруге тиісті».<br />

Бертло-Томсен принципі механикалык жэне химиялык жүйелерді<br />

өзара үқсастырудан шыккан. Кѳлбеу жазыктыкта орналаскан<br />

шар тек еціске карай домалап, потенциалДы энергиясы<br />

ец аз болатын ой жерге барып түрактайтыны тәрізді, химиялык<br />

реакцияларда ѳз бетінше энергия бѳліп шығаратын бағытта<br />

жүріп, минималь энергиялы күйге ие болады деп ойлаған. Шынында<br />

процесс кезінде энтропияныц ѳзгеруі болымсыз не нѳлге тен<br />

болса, Бертло-Томсен принципініц үнемі іске асып тұратыны<br />

даусыз.<br />

Егер жүйенің энергиясы тұрақты болып, энтальпия ѳзгермейтіндей<br />

болса (АЯ = 0), ондағы процестіц өз бетінше жүруі<br />

энтропияныц артуына сай келетіндіғін жоғарыда айтқанбыз.<br />

Изобаралык потенциалдыц тецдеуіндегі энтропиялык мүшенің<br />

алдында «минус» тацбасы тұрғандыктан энтропия арткан сайын<br />

G < 0 болатынын кѳреміз. Яғни изобаралык потенциал ѳздігінен<br />

жүретін процестерде азаяды: AG 0 болса, кез келген температурада<br />

A G < 0, яғни процесс ылғи да тіке бағытта жүре алады. Бұған<br />

энтропиясы арта түсетін экзотермиялық реакциялар мысал болады.<br />

Қалыпты жағдайдағы сутек пероксидініц ыдырауын, оны<br />

сипаттаушы басты термодинамикалык функциялардыц ѳзгеруініц<br />

мәнін келтірейік:<br />

2 Я 2(г)= 2 // 2 0 (л) + 0 2(г); АН = — 211,3 кДж/моль<br />

AS = 129,7 Дж/К-моль<br />

AG = —250,2 кДж/моль<br />

203

Ал егер, органикалық заттардың жануын байқасақ, кызумен<br />

катар С 0 2 жэне Н20 газдарыныц бѳлінуіне сай энтропия артып,<br />

реакция ѳте куатты жүретінін кѳреміз.<br />

2-жағдай. А Я > 0, ASCO болсын, демек A G >0. Мұндай<br />

энтропия азаятын эндотермиялық процестер ешбір температуларда<br />

да тіке бағытта жүре алмайды. Мысалы, азот, пен оттектіц<br />

калыпты жағдайда әрекеттесу мүмкіншілігін карастырсақ:<br />

N2(r) + 0 2(r) = 2NO(r)<br />

AH = —67,8 кДж/моль<br />

AS = — 120 Дж/К-моль<br />

AG = 103,8 кДж/моль<br />

реакция тік бағытта жүрмейтінін көреміз (A G

Өз бетінше жүретін изохоралық процестер тек А Ғ сО болған<br />

жағдайда ғана іске асатынын, мүнда да оған екі фактордың<br />

AU және TAS эсер ететінін айтып, жоғарыдағыдай корытындыларға<br />

келуге болады. Бірақ химияда жиі кездесетін процестер<br />

изобаралык болатындығын ескеріп, көбіне химиялық әдебиетте<br />

AG шамасы келтіріледі. Рас, AG белгілі болса, АҒ табудың<br />

қиынға түспейтіні мынадай катынастардан көрініп тұр:<br />

AG = AH - TAS = AU + PA V — TAS = AF + PA V = AF + AnRT.<br />

Осындағы функциялардың бір-бірімен байланысын бір диаграммаға<br />

салып көрсетуге болады (74-сурет).<br />

Жоғарыда каралып өткен энтальпия мен энтропия тәрізді<br />

изобаралык потенциалдыц да стандартты жағдайға сай келетін<br />

мэндерін тауып, кестеге ендірген (1 1-косымшадан кара). Заттардыц<br />

түзілу потенциалы AG°298 деп аталған бұл шама стандартты<br />

жағдайда алынған энтальүпия мен энтропия мэндерінен<br />

барып шығатыны өзінен-өзі түсінікті. Сондыктан изобаралык<br />

потенциалдыц біртекті процестерге сай стандартты мэндері<br />

энтальпия мен энтропия мәндеріне ұксас периодты зацдылыкты<br />

жақсы байқатады (75-сурет).<br />

Химиялык реакциялар кезіндегі изобаралык потенциалдыц<br />

ѳзгеруін есептеу үшін реакцияға катысатын заттардыц стандартты<br />

изобаралык түзілу потенциалдарын пайдаланады. Мысалы,<br />

хром (III оксидін алюминиймен тотыксыздандыру мүмкіндігін<br />

карастырайық:<br />

AG°298<br />

тұз<br />

КДЖ/МОЛЬ<br />

Сг20з + 2А1 = А12Оз + 2Сг<br />

— 1050 0— 1576 0<br />

AG°298t ,з= — 1576— 1050= — 526,0 кДж/моль<br />

демек, реакция тіке бағытта жүре алады.<br />

Химиялык реакцияныц изобаралык потенциалыныц ѳзгеруін<br />

табудыц жалпы тецдеуін жазсак:<br />

AG°Xр = 2 A G ° — XG° (18)<br />

' тұз. өнім тұз. pear.<br />

Изобаралык потенциалдыц физикалык мәніне келетін болсақ,<br />

оныц азайған шамасы жүйе өндіретін максималь пайдалы жұмыска<br />

тец: — AG = A (19)<br />

Пайдалы жұмыс деТі процесс кезінде істе-<br />

А Н<br />

летін барлык жұмыстан көлем ұлғаю<br />

PAV жүмысын шығарып тастағандағы Г ли Э- PaV<br />

ГД5 лҒ П> v :<br />

қалғанын айтады. Изобаралык потенциалдыц<br />

физикалык мәнін біле отырып,<br />

> 5 Л t Л L-----^<br />

бөлінген энергияны пайдалы жұмысқа 74-сурет.<br />

айналдыра алатын реакциялар ғана өз Термодинамикалык.<br />

бетінше жүре алады деп корытынды функцияларды« өзара<br />

ж я г я й япямктч<br />

Жасаи аламыз.<br />

байланысын<br />

сипаттайтын схема<br />

205

75-сурет. Хлоридтердің стандартты изобаралық потенциалының<br />

298<br />

AG ——- — (кДж/моль) элементтердің периодтык системадағы реттік<br />

нөміріне тәуелділігі<br />

§ 12. Х И М И Я Л Ы Қ Р Е А К Ц И Я Н Ы Ң Ж Ү Р У Д Ә Р Е Ж Е С І<br />

Химиялық процестің жүру-жүрмеуіне кепіл болатын изобаралык<br />

потенциалдың мәнін тепе-теңдік константасымен байланыстырып<br />

та шығаруға болады. Ол үшін тепе-теңдік күйде тұрған<br />

А + В 5=ьС + Д жүйесінің константасын (VII. 16) тендеуді пайдалана<br />

отырып табайык:<br />

Sj Ej<br />

К'--<br />

RT<br />

[C] [£>] _ kT _ ZT 'e R<br />

И] [В] kk Sk Ek<br />

Zk.-e R - e~ RT<br />

Теңдеудің оң жағындағы -ү— тұрақты шаманы сол жағына<br />

К<br />

шығарып жаңа тепе-теңдік константасын К шығарсақ:<br />

К = (<br />

L i г ү<br />

~іГГ<br />

-«* -Jk.<br />

eR -e RT<br />

оны әрі карай былайша ѳрнектесек,<br />

Sj.—Sk Et— ~(Sl!<br />

K = e •е RT R RT<br />

Бүрыныракта карастырылып өткен энергетикалык диаграмманы<br />

(56-сурет) пайдалана отырып, энтальпияның өзгеруі мен тіке<br />

және кері реакцияның активтендіру энергияларынын, арасындағы<br />

байланысты аныктаймыз. Ол Еһ—Ет= —АН береді. Мүны<br />

жоғарыдағы теңдеудегі орнына койсак:<br />

206

AS - A H TAS- А Н<br />

Қ = е Я - е ^ =-е RT<br />

AS — тіке және кері реакциялардың активтендіру энтропияларының<br />

айырмасы, әрі ST> S K<br />

Тецдеудіц екі жағын да логарифмдесек:<br />

TAS — AH<br />

In K = ln е RT — SnrAH-<br />

RI<br />

бұдан RTln K = TAS — S.H; яғни — RTlti K = &H^TAS<br />

Егер натурал логарифмнен ондык, лагарифмге ауысып, эрі газ<br />

тұрақтысының мәнін = 8,3144 Дж/(К-моль) орнына койсақ,<br />

іс жүзінде қолдануға өте ыңғайлы мынадай формула шығады:<br />

AG = AH— TAS = —0,0192 Т lg Кр (21)<br />

Жоғарыда келтірілген есептеулер тепе-теңдік константасыныц<br />

шамаеы активтендіру энергиясына тәуелсіз екендігін көрсетеді.<br />

Ол тек температураға жэне реакцияның энтальпиясы мен энтропиясының<br />

өзгеруіне тікелей тәуелді. Активтендіру энергиясы<br />

жүйенің тепе-теңдік күйге жетуін ғана шапшаңдатады.<br />

Соңғы теңдеуден ■тепе-теңдік константасы неғұрлым үлкен<br />

болып, яғни тепе-теңдік күйдегі жүйеде реакция өнімдері<br />

мол болса, согұрлым изобаралык потенциалдыц мәні терісірек<br />

бола түсетінін көреміз. Тепе-тецдік константасыныц мәні бірден<br />

кіші болса (Кр

Бастапқы<br />

реагенттер<br />

Көп жағдайда химиялык. реакцияның<br />

298° К жүруінен гөрі баска<br />

температураларда өтетінін<br />

аныктап, соған сай тепе-теңдік<br />

константасын аныктау кажет<br />

болады. МұнДай есептеулердің<br />

нәтижесінде реакциядан алынатын<br />

өнімдердіц шығымын да аныктауға<br />

болады.<br />

Егер изобаралык потенциалды<br />

энтальпия мен энтропия тәрізді<br />

температураға тәуелді емес деп<br />

санасак ÄG мәні температураға<br />

сызыкты тәуелділікте болып шығады.<br />

Осыдан барып AG мэнін кез<br />

келген температура үшін есептеп<br />

табу мүмкіндігі туады. Эрине,<br />

процеске катысатын заттар қаралып отырған температура аралығында<br />

ѳздерініц бастапкы агрегаттық күйін сақтап қалса<br />

ғана S.G мәні шындыкка жуыктай шығады. Процесс кезінде фазалык<br />

өзгерулерге ұшырайтын не ерітіндіде жүретін реакциялар<br />

үшін мұндай есептеулер колданылмайды.<br />

Мысал ретінде газ күйіндегі азот диоксиді мен димерініц<br />

арасындағы тепе-тецдікті карайык:<br />

2Nü 2^ N 20 4<br />

Реакция<br />

өнімдері<br />

76-сурет. Қайтымды процестегі<br />

AG мәнінің өзгеру схемасы<br />

кызғылт коцыр түссіз<br />

Тепе-тецдіктіц ығысу. бағытын газ коспасыныц түсінен оп-оцай<br />

айыруға болады. Реакцияға катысатын заттардыц термодинамикалык<br />

функциялары мынадай:<br />

АН° 2 9 8 кДж/моль S ° 2 98 Дж /(Қ-МОЛһ)<br />

N 0 2 33,4 240,4<br />

N20 4 9,6 304,3<br />

Әуелі стандйртты жағдайдағы АН тауып алайык:<br />

АН°хр=АН° 2 АН° =<br />

түз N 2O 4 түз- N 02<br />

= 9,6 — 2 -3 3 ,4 = —57,7 кДж/моль<br />

Реакцияныц жылу эффектісін пайдаланып термохимиялык тецдеуді<br />

жазсак:<br />

2NOo = N20 4<br />

АН° — — 57,7 кДж/моль<br />

болып шығады. Бұдан кызудыц әсеріне сай тепе-тендіктіц ығысу<br />

бағытын Ле-Шателье принципі бойынша анықтаймыз. Егер жүйеніц<br />

температурасын жоғарылатсак, тепе-тендік эндотермиялык<br />

реакция бағытында, яғни кызғылт коцыр түсті азот диоксидін<br />

түзу бағытында ығысады екен. Жүйені суытсак, ондағы түстіц<br />

208<br />

JV2o,<br />

N 0 г

коюлығы бәсеңдеп бозара түседі, демек, тепе-теңдік димер түзетін<br />

экзотермиялық реакция бағытында ығысты.<br />

Енді осы реакциядағы энтропияныц өзгеруін есептейік:<br />

AS°xp= S ° — 2S° =304,3 —2-240,4= — 176,5 Дж/К-моль<br />

NüOj NO*<br />

Бастапкы заттардыц энтропиясы реакциядан шығатын ѳнімдердіц<br />

энтропиясынан мол. Егер процестің козғаушы күші ретінде<br />

тек энтропияныц ѳзгеруін алсак, онда реакция оныц арту бағытында<br />

жүріп, жүйеде азот диоксиді кѳбірек түзілуіне көмектесер<br />

еді. Ал энергетикалык фактор — энтальпия болса, реакцияныц<br />

тіке бағытта жүруін талап етеді, ѳйткені сонда ғана жүйедегі<br />

энергия коры азая түседі.<br />

Изобаралык потенциалдыц температураға тәуелділігін көрсететін<br />

жалпы тецдеу бойынша:<br />

\G = AH° — TAS° = —57,7 + 7-176,5<br />

Оны стандартты жағдайға сай, яғни 298°К үшін:<br />

AG = —57,7 + 298• 176,5= —5,4 кДж/моль<br />

Бастапкыда әрбірініц парциалды кысымы 1 атм етіп алынған<br />

екі газ бөлменіц температурасында ѳзара эрекеттесіп, азот<br />

диоксиді димерге айналып, жүйеніц потенциалы 5, 4 кДж кемігенде<br />

барып тепе-тецдікке келеді. Бұл кездегі оныц тепе-тецдік<br />

константасын табу үшін (2 1 ) тецдеуді пайдаланамыз:<br />

ДО = - 5 ,7 1 TlgK = —5,71 298 lgKP-КР= = ° ’ 9 5<br />

/Ср= 100'95 =8,9.<br />

Бастапкы кысымы 1 атм, тец газ қоспасында 298°К-та реакция<br />

жүріп, жаца катынасқа ауысады:<br />

Тепе-тецдікке келген жүйеде N2O4 азот диоксидінен элдекайда<br />

мол болып шыкты.<br />

Жеке баллондағы газ коспасын енді 0°С (273°К) тағы мұз<br />

бен судыц коспасына батырайық. Жүйеде түссіз димер дің<br />

молайғаныныц дәлелі ретінде коспаныц түсі бозац тартып, қоюлығы<br />

кемиді. Осыған сай изобаралык потенциалдыц ѳзгеруін<br />

есептесек:<br />

AG2 7 3= —57,7 + 273 176,5= —9,8 кДж/моль<br />

оныц мәні бұрынғыдан да терісірек болып, реакцияныц ѳз бетінше<br />

209

оңға карай жүру мүмкіншілігі арта түседі. Оны тепе-теңдік<br />

константасынан көруге болады:<br />

lg К р = - о;оШ20 273 = 1’88 Кр= 101'88 = 75,8<br />

Соңындағы газдардың кысымыныц аракатынасы PN0 =<br />

= 75,8 Р \ 0і,<br />

Енді баллондағы газ қоспасын кайнаған суға батырайык.<br />

Бірден оңыц түсі қоюланып қызыл-күцгірт тартып, тепе-теңдік<br />

азот диоксидінің түзілу бағытына ығысканын көреміз. Мұндағы<br />

потенциалдык ѳзгеруі:<br />

ДСз7з= — 57,7 —(—373 - 176,5 = 7,7 кДж/моль<br />

үлкен әрі оц тацбалы болуы реакцияныц тек кері бағытта жүре<br />

алатынын дәлелдейді. Демек, алғашкы екі температурада 0 мен<br />

25° С-та процестіц негізгі козғаушы күші энтальпия болып,<br />

реакция тіке бағытта жүрген болса, 100° С-та басты күш энтропия<br />

болып реакцияны кері бағыттайды. Яғни, температураныц жоғарылауы<br />

энтропияныц ролін арттыратынын көреміз.<br />

*<br />

373°К-тағы Кр<br />

мәні: Lg КР= ----- 0 0 1 9 2 -373 = — Ь09<br />

Қр= 10 ~ |,09 = 0,081. Қоспадағы газ кысымыныц катынасы<br />

^w2o4= 0>081^)2/vo, бастапқымен салыстырғанда димердіц азайып,<br />

диоксид молаятындығын кәрсетеді.<br />

Егер бастапкы стандартты жағдайда алынған газ коспасын<br />

бірден тепе-тецдікке келтіретіндей температураны білгіміз келсе<br />

р2<br />

Кр = —2N;0,= 1 деп аламыз. Бұдан AG = AH — T A S = —RT ln 1=<br />

p n o 2<br />

= 0, яғни AH=TAS немесе 57700 — T176,5 = 0 осыдан T = 329°<br />

К (56° С). Бастапкы газ коспасын бірден 56° С кызуы бар пеште<br />

үстасак олардыц түсі еш ѳзгеріссіз калар еді, ѳйткені жүйе тепетец<br />

күйде тұрады.<br />

Қаралып ѳткен мысалдан изобаралык потенциалдыц мәні<br />

химиялык реакцияныц жүру бағытын. ғана аныктап коймай,<br />

оныц әрекеттесу дәрежесін, яғни процестіц каншалыкты терец<br />

жүретінін кѳрсететінін білдік. Потенциалдыц ѳзгеру шамасын<br />

тепе-теңдік константасымен байланыстыра отырып, реакцияныц<br />

кай бағытта, қандай дәрежеде жүретінін есептеп шығардық.<br />

Тепе-тецдік константасыныц мәні реакцияға катысатын заттардыц<br />

концентрациясына тәуелсіз екенін білеміз, ол эр температура<br />

үшін бегілі бір мәнге ғана ие болады. Ал AG өзгеруі реакцияға<br />

катыскан заттардыц мѳлшеріне тікелей тәуелді. Сондыктан<br />

осыган дейін химиялык реакцияларды стандартты жағдайда ка-<br />

210

pan, соған сай АН° жэне AS0 мэндерін пайдаланып келдік. Егер<br />

жағдай стандартты болмай, бастапқы заттардын концентрациясы<br />

кез келген мэнге ие болады деп санасақ, жалпы түрде жазылган<br />

мынадай химиялык реакция үшін аА + bB±^dJX + еЕ.<br />

AG шамасы тѳмендегі формуламен аныкталады:<br />

Pd ,ре<br />

A.G — RT In ° £ RT In Кр, (22)<br />

РА 'РВ<br />

мүндагы Рд, РЕ, РА, Рв жүйедегі компоненттердіц тепе-тецдікке<br />

келмеген кез келген күйдегі парциалды қысымы (заттарды газ<br />

деп санасак).<br />

Кѳлемі мен температурасы тұрақты кезде жүретін реакция<br />

үшін изохоралық потенциалдыц мэні мынадай формуламен ѳрнектеледі:<br />

c d • се<br />

ДF = R T Іп^ — -— RT InKv, (23)<br />

t<br />

y~,CL<br />

A B.<br />

мұндағы Сд , , Сд , жүйедегі компоненттердіц тепе-тецдік<br />

емес кез келген күйдегі концентрациялары.<br />

Егер реакция Р д = Р Е, = Р А= Р в = 1 атм немесе Сд =<br />

= СЕ=Сд = Св=1 моль/л жағдайда өтетін болса, онда потенциалдардыц<br />

өзгеруі стандартты жағдайға сай келіп, (22) және<br />

(23) тецдеулері бұрыннан белгілі AG° = RT ln Кр, ДҒ° = — RT In Қ„<br />

формулаларына ауысатыны айқын көрініп тұр. Осы формулаларды<br />

пайдалана отырып кез келген мөлшерде алынған заттардыц<br />

арасында жүретін реакциялардыц потенциалдарыныц өзгеруін<br />

есептейтін жоғарыдағы тецдеулерді былайша етіп жазамыз:<br />

AG = AG° + R T \n J j^ ~ (24)<br />

АҒ = АҒ° + RT\n (25)<br />

С А 'С В<br />

Реакцияға қатысатын заттардыц мөлшері стандартты жағдайға<br />

сай келмейтініне қарамастан процестіц жүру-жүрмеуін потенциалдыц<br />

өзгеруіне қарап аныктаймыз. A G < О болса, реакция<br />

тіке бағытта жүре алады, өйткені<br />

pt .ре<br />

д £

р е а г е н т т е р г е қ а р а ғ а н д а ө н і м д е р д і ң ө з а р а ә р е к е т т е с у і т и і м д і ,<br />

с о н д ы к т а н п р о ц е с с к е р і б а ғ ы т т а л а д ы .<br />

Д э л о с ы н д а й т о п ш ы л а у л а р д ы А Ғ м ә н д е р і ү ш і н д е а й т у ғ а<br />

б о л а д ы .<br />

VI тарау<br />

ЭЛЕМЕНТТЕР ЖЭНЕ ОЛАРДЫН. ҚОСЫЛЫСТАРЫНЫҢ<br />

ЖАЛПЫ СИПАТТАМАСЫ МЕН АТАУЛАРЫ<br />

Х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і ң к а з і р г і к е з д е г і с и с т е м а т и к а с ы<br />

X I X г а с ы р д ы ц е к і н ш і ж а р т ы с ы м е н X X ғ а с ы р д ы ң б і р і н ш і<br />

ж а р т ы с ы н д а х и м и я ж э н е ф и з и к а ғ ы л ы м д а р ы н д а а ш ы л ғ а н ж а ң а -<br />

л ы қ т а р д ы ң н е г і з і н д е қ а л ы п т а с т ы . О л а р д ы б е л г і л і б і р ж ү й е г е<br />

к е л т і р у ү ш і н а т о м к ұ р ы л ы с ы ж а й ы н д а ғ ы к ө з к а р а с д а м ы п , а т о м -<br />

д а р д ы б а й л а н ы с т ы р а т ы н к ү ш т е р д і ң т а б и ғ а т ы т а н ы л ы п , ә с і р е с е<br />

Д . И . М е н д е л е е в ж а с а ғ а . н п е р и о д т ы к с и с т е м а д а ғ ы э л е м е н т т е р д і н<br />

о р н ы н ы ң м ә н і м е н п е р и о д т ы к а с и е т т е р д і ң і ш к і с ы р ы а ш ы л у ы<br />

к а ж е т б о л д ы .<br />

§ 1. Х И М И Я Л Ы К , Э Л Е М Е Н Т Т Е Р М Е Н К А Р А П А Й Ы М ( Э Л Е М Е Н Т Т І К )<br />

З А Т Т А Р Д Ы Н , К Л А С С И Ф И К А Ц И Я « . !<br />

Х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і к а с и е т т е р і н е с а й е к і к л а с к а — м е т а л * -<br />

д а р м е н б е й м е т а л д а р ғ а б ѳ л е д і У М е т а л л э л е м е н т т е р д і ң а т о м д а р ы<br />

к а р а п а й ы м о ң з а р я д т ы и о н д а р т у з у г е б е й і м к е л е д і , о л а р т е р і с<br />

з а р я д т ы к а р а п а й ы м и о н д а р ғ а а й н а л а а л м а й д ы , б а с к а ш а а й т қ а н -<br />

д а , т е к т о т ы к с ы з д а н д ы р ғ ы ш қ а б і л е т к ѳ р с е т е а л а д ы . А к т и в т і<br />

б е й м е т а л л э л е м е н т т е р к а р а п а й ы м т е р і с з а р я д т ы и о н д а р т ү з у г е<br />

б е й і м к е л е д і , я ғ н и т о т ы к т ы р ғ ы ш к а б і л е т к ө р с е т е д і . Б е й м е т а л л<br />

э л е м е н т т е р д і ң к а т а р ы н а и н е р т т і э л е м е н т т е р д е к і р е д і . А л а й д а ,<br />

о л а р д ы ң х и м и я л ы қ т а б и ғ а т ы н д а а й т а р л ы қ т а й а й ы р м а ш ы л ы к т а р<br />

б а р . И н е р т т і э л е м е н т т е р д і ң т о т ы қ т ы р ғ ы ш к а б і л е т і б о л м а й д ы ,<br />

к е р і с і н ш е , т о т ы к с ы з д а н д ы р ғ ы ш к а с и е т к ѳ р с е т е а л а д ы . О н д а й<br />

к а с и е т а к т и в т і б е й м е т а л л э л е м е н т т е р д і ң ө з д е р і н д е д е к е з д е с е д і .<br />

Б і р а қ , а к т и в т і б е й м е т а л д а р м е н и н е р т т і э л е м е н т т е р е к е у і д е<br />

о н , з а р я д т ы к а р а п а й ы м и о н д а р т ү з б е й д і .<br />

М е т а л д а р м е н б е й м е т а л д а р д ы ң а р а л ы ғ ы н д а е к і ж а к т ы к а с и е т<br />

к ѳ р с е т е т і н а м ф о т е р л і э л е м е н т т е р о р н а л а с к а н . О л а р д ы ѳ з і н ш е<br />

б і р к л а с к а ж а т к ы з у ғ а б о л а д ы . А р а л ы к э л е м е н т т е р а й к ы н м е т а л ­<br />

д ы к к а с и е т к ѳ р с е т п е г е н і м е н т о т ы к с ы з д а н д ы р ғ ы ш к а б і л е т і б а с ы м<br />

к е л е д і . О л а р д ы н к а т а р ы н а э р п е р и о д т а н е к і э л е м е н т т е н к і р г і з у г е<br />

б о л а д ы : б о р , к ѳ м і р т е к , к р е м н и й , ф о с ф о р , г е р м а н и й , м ы ш ь я к ,<br />

с у р ь м а , т е л л у р , в и с м у т , п о л о н и й .<br />

О с ы а й т ы л ғ а н д а р д ы ж и н а к т а й к е л е б а р л ы қ х и м и я л ы к э л е м е н т -<br />

т е р д і т а б и ғ а т ы н а с а й 4 к л а с к а б ѳ л і п к а р а й д ы : м е т а л д а р , б е й м е ­<br />

т а л д а р , а р а л ы к э л е м е н т т е р , и н е р т т і э л е м е н т т е р .<br />

Б а р л ы к х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і ц і ш і н д е е р е к ш е , ж а ғ д а й д а<br />

т ұ р ғ а н б і р г а н а э л е м е н т б а р , о л — с у т е к . О н ы н а т о м д а р ы о н<br />

з а р я д т а л ғ а н д а , т е р і с з а р я д т а л ғ а н д а и о н д а р б е р е а л а д ы . С у т е к -<br />

212

тің металл элементтерден айырмашылығы жеке қарапайым он,<br />

ион түзбейді, тек белгілі бір ортада (көбіне сулы ортада) еріткіштің<br />

әсерінен оң ионға айналып, оның молекулаларымен байланыскан<br />

күйде болады^<br />

Х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і ң к л а с с и ф и к а ц и я м к л а с т а р м е н ш е к -<br />

т е л м е й д і , о л а р д ы ц п е р и о д т ы к с и с т е м а д а ғ ы ұ к с а с т ы ғ ы н а с а й н е<br />

а т о м д а р ы н ы ц қ ұ р ы л ы м ы н ы ц і ш к і е р е к ш е л і к т е р і н е о р а й т о п т а р ғ а<br />

д а б ө л і п қ а р а й д ы . О с ы н д а й т о п т а р д ы ц к а т а р ы н а г а л о г е н д е р<br />

( Ғ , С 1 , В г , I , A t ) , х а л ь к о г е н д е р ( О , S , S e , Т е , P o ) , с і л т і л і к м е т а л -<br />

д а р ( L i - д е н C s - r e д е й і н ) , с і л т і л і к - ж е р м е т а л д а р ( С а - д а н R a - r e<br />

д е й і н ) , с и р е к - ж е р м е т а л д а р ы ( S c , Ү , Ь а - н а н L u к о с а а л ғ а н д а )<br />

л а н т а н о и д т а р ( р е т н ө м і р л е р і 5 7 — 7 1 э л е м е н т т е р ) , а к т и н о и д т а р<br />

( 8 9 — 1 0 3 э л е м е н т т е р ) ж а т а д ы .<br />

Химиялык элементтердіц казіргі кездегі атаулары мен символикасы,<br />

басты сипаттамалары периодтык кестеде берілген (мүкабадағы-кесте).<br />

Ә д е б и е т т е х и м и я л ы қ э л е м е н т т і ц т а ц б а с ы н ы ц т ө р т ж а к ш е т і н е<br />

с и м м е т р и я л ы е т і п а т о м н ы ц м а с с а л ы қ с а н ы н ( с о л ж а к ж о ғ а р ы д а ) ,<br />

а т о м д ы қ н ө м і р і н ( с о л ж а к т ө м е н д е ) , а т о м д а р с а н ы н ( о ц ж а к<br />

т ѳ м е н д е ) ж э н е з а р я д ы н ( о ц ж а к ж о ғ а р ы д а ) к ө р с е т у қ а б ы л д а н -<br />

ғ а н . М ә с е л е н : jj S ^ - б ұ л е к і а т о м н а н т ұ р а т ы н е к і о ц з а р я д ы б а р<br />

и о н д а н ғ а н м о л е к у л а , э р а т о м н ы ц р е т т і к н ө м і р і 1 6 , м а с с а л ы к<br />

с а н ы 3 2 .<br />

Қ ұ р а м ы н а б е л г і л і б і р а т о м н ы ц и з о т о п ы к і р е т і н к о с ы л ы с т а<br />

о н ы ц м а с с а л ы к с а н ы и н д е к с п е н б е л г і л е н е д і , м ы с а л ы , Н 235 S O 4<br />

а т а у ы н д а и з о т о п т ы ц с и м в о л ы к в а д р а т ж а қ ш а ғ а а л ы н ы п ж а з ы л а -<br />

д ы : к ү к і р т 35 к ы ш к ы л ы . Қ а р а п а й ы м я к и э л е м е н т т і к з а т т а р д е п<br />

б і р ғ а н а х и м и я л ы к э л е м е н т т і ц а т о м д а р ы н а н к ұ р а л ғ а н з а т т а р д ы<br />

а й т а д ы . О л а р д ы к е й д е г о м о я д р о л ы к о с ы л ы с т а р д е п т е а т а й д ы .<br />

Х и м и я л ы к э л е м е н т т е р д і ц б о с к ү й і н д е ө м і р с ү р у ф о р м а с ы о с ы<br />

к а р а п а й ы м з а т т а р т ү р і н д е б о л а т ы н д ы к т а н о л а р д ы ц ѳ з а р а к а с и е т -<br />

т е р і д е б і р д е й б о л ы п к е л е д і . С о н д ы к т а н х и м и я л ы к э л е м е н т -<br />

т е р д і ц к л а с с и ф и к а ц и я с ы к а р а п а й ы м з а т т а р ү ш і н д е с а й к е л у г е<br />

т и і с т і . Ш ы н ы н д а д а о л а р д ы т ѳ м е н д е г і д е й к л а с т а д / а б ѳ л е д і :<br />

к а р а п а й ы м м е т а л д а р - м е т а л л э л е м е н т т е р д і ц а т о м д а р ы н а н<br />

т ұ р а д ы . О л а р д ы ц к р и с т а л д ы к т о р л а р ы е р е к ш е к а т и о н д ы —<br />

э л е к т р о н д ы н е м е т а л д ы к т и п к е и е , ѳ з д е р і н і ц э л е к т р о н д ы к ѳ т к і з -<br />

г і ш т і г і ж о ғ а р ы , к а т т ы ж э н е с ұ й ы к к ү й д е э л е к т р о н д ы к э м и с с и я ғ а<br />

б е й і м б о л ы п к е л е д і . Г а з к ү й і н е а у ы с к а н м е т а л д а р к ө б і н е б і р<br />

а т о м д ы м о л е к у л а л а р т ү р і н д е ж ү р е д і .<br />

к а р а п а й ы м б е й м е т а л д а р а н ы ғ ы р а к а й т с а к , к а р а п а й ы м т о т ы к -<br />

т ы р ғ ы ш т а р — т о т ы к т ы р ғ ы ш э л е м е н т т е р д і ц а т о м д а р ы н а н т ұ -<br />

р а д ы . Г а з к ү й і н д е п о л ю с т і к о в а л е н т т і б а й л а н ы с т а р а р к ы л ы б а й ­<br />

л а н ы с к а н к о с а т о м д ы м о л е к у л а л а р т у р і н д е б о л а д ы . К о н д е н -<br />

с а ц и я л а н ғ а н к ү й д е г і б е й м е т а л д а р о ц а й ұ ш а т ы н э р і т о к ѳ т к і з б е й т і н<br />

з а т т а р , б е р і к т і г і а з м о л е к у л а л ы к т и п т і к р и с т а л д ы к т о р т ү з е д і .<br />

Аралык карапайым заттар — металдар мен бейметалдардыц<br />

аралығында орналаскан элементтердіц атомдарынан түрады.<br />

Олардыц кристалдык торлары атомдык типті берік болып келеді.<br />

213

о с ы ғ а н о р а й к ө б і н і ң ұ ш қ ы ш т ы ғ ы а з , к и ы н б а л қ и д ы ж э н е ш а л а<br />

ө т к і з г і ш т і к қ а с и е т к е и е .<br />

А с ы л г а з д а р - и н е р т т і э л е м е н т т е р д і ң а т о м д а р ы н а н т ұ р а д ы .<br />

О л а р д ы н , к р и с т а л д ы к т о р ы м о л е к у л а л ы к т и п т і б о л ғ а н ы м е н т о р д ы н ,<br />

т ү й і н д е р і н д е а т о м д а р о р н а л а с к а н , б е р і к т і г і н а ш а р , о ң а й ұ ш а д ы .<br />

Қ а р а п а й ы м з а т т а р д ы н ә р т ү р л і к л а с т а р ы н ы ң а р а с ы н д а ж о ғ а -<br />

р ы д а а й т ы л ғ а н а й ы р м а ш ы л ы қ т а р м е н к а т а р ѳ з а р а ұ қ с а с т ы к т а р<br />

д а а р а л а с к а с и е т т е р д е б а р . М ә с е л е н , м е т а л л к ү й д е г і г а л и й д і ц<br />

к р и с т а л д ы к т о р ы н ы ң т ү й і н д е р і н д е о ң и о н д а р д ы н о р н ы н а к о с<br />

а т о м д ы м о л е к у л а л а р о р н а л а с к а н , а л к а л а й ы н ы ң т ѳ м е н г і т е м п е -<br />

р а т у р а д а ғ ы т ү р ө з г е р і с і н і ң к р и с т а л д ы к т о р ы а т о м д ы к т и п т і б о л ы п ,<br />

ш а л а ѳ т к і з г і ш т і к к а с и е т к ѳ р с е т е д і ; м ұ н д а й к а с и е т к а т т ы к ү й -<br />

д е г і к а р а п а й ы м т о т ы к т ы р ғ ы ш т а р с е л е н м е н а с т а т т а д а б а р ;<br />

а р а л ы к к а с и е т т і а қ ф о с ф о р д ь щ ұ ш к ы ш т ы ғ ы б і р ш а м а ә р і к р и с т а л ­<br />

д ы к т о р ы ә л с і з м о л е к у л а л ы к т и п т і б о л ы п к е л е д і : о н ы ң « а ғ а й ы н -<br />

д а р ы » в и с м у т п е н п о л о н и й д і ң м е т а л д ы к э л е к т р ѳ т к і з г і ш т і г і<br />

б а с ы м .<br />

К е й б і р х и м и я л ы к э л е м е н т т е р б і р н е ш е к а р а п а й ы м з а т т а р -<br />

а л л о т р о п и я л ы к т ү р ө з г е р і с т е р і н т ү з е д і . О л а р д ы ң м о л е к у л а л а р ы<br />

б і р ғ а н а э л е м е н т т і ң а т о м д а р ы н а н к ұ р а л ғ а н ы н а к а р а м а с т а н<br />

ә р т ү р л і б о л ы п к е л е д і . Д е м е к , о л а р д ы ң к а с и е т т е р і н д е д е а й ы р -<br />

м а ш ы л ы к т а р б о л а д ы .<br />

Б і р ғ а н а к а р а п а й ы м з а т т ы н , ә р т ү р л і к р и с т а л д ы к п і ш і н б е р у і н<br />

п о л и м о р ф и з м д е п а т а й д ы .<br />

§ 2. Қ А Р А П А Й Ы М З А Т Т А Р Д Ы Н , Ф И З И К А Л Ы Қ Қ А С И Е Т Т Е Р І<br />

Қ а р а п а й ы м з а т т а р ә р т ү р л і а г р е г а т т ы қ к ү й д е б о л а д ы . О л а р ­<br />

д ы н с т а н д а р т т ы к к ү й і 2 5 ° С / 2 9 8 , 1 5 К / ж ә н е 1 а т м / 1 0 1 , 3 к П а / к а -<br />

с ы м д а т е р м о д и н а м и к а л ы қ е ң т ұ р а қ т ы к ү й і б о л ы п с а н а л а д ы .<br />

Ә р б і р к а р а п а й ы м з а т т ы ң а г р е г а т т ы к к ү й і б е л г і л і б і р т е м п е ­<br />

р а т у р а м е н қ ы с ы м а р а л ы ғ ы н д а с а к т а л а д ы . 7 7 - с у р е т т е о с ы н д а й<br />

к а р а п а й ы м з а т т а р ғ а т ә н ү ш т ү р л і к ү й д и а г р а м м а с ы к е л т і р і л г е н .<br />

О н д а з а т т ь щ к а т т ы , с ү й ы к ж э н е г а з к ү й і н д е б о л а а л а т ы н о б л ы с ­<br />

т а р ы к ѳ р с е т і л г е н . Д и а г р а м м а д а ғ ы О н ү к т е с і - ү ш т і к н ү к т е д е п<br />

а т а л а д ы , ѳ й т к е н і о с ы н ү к т е г е с а й к е л е т і н к ы з у м е н к ы с ы м д а з а т<br />

б і р д е н ү ш а г р е г а т т ы к к ү й і н д е с а к т а й а л а д ы , я ғ н и ө з а р а т е п е -<br />

т е ң д і к т е б о л а д ы . O B к и с ы ғ ы з а т т ы н б а л қ у т е м п е р а т у р а с ы н ы ң<br />

қ ы с ы м ғ а т ә у е л д і л і г і н с и п а т т а й д ы . А О с ы з ы ғ ы н ы н б о й ы н д а к а т т ы<br />

м е н б у , а л О С - д а с ү й ы к п е н б у ѳ з а р а т е п е - т е н д і к к е к е л і п , б і р г е<br />

ѳ м і р с ү р е д і . К а р а п а й ы м з а т т а р д ы н ә р б і р і н і ң ѳ з і н е т э н т ы ғ ы з -<br />

д ы ғ ы б о л а д ы . К о л е м б і р л і г і н д е г і з а т т ы ң м а с с а с ы м е н ө л ш е н е т і н<br />

б ұ л ш а м а к ә б і н е с ұ й ы к ж э н е к а т т ы к ү й д е г і к а р а п а й ы м з а т т а р д ы н<br />

ф и з и к а л ы к б а с т ы с и п а т т а м а л а р ы н ы н , б і р і б о л ы п е с е п т е л е д і . О н ы н<br />

с а н м э н і б і р ш а м а а р а л ы к т а ѳ з г е р е д і . М ы с а л ы , с ұ й ы к с у т е к т і ң<br />

т ы ғ ы з д ы ғ ы н е б ә р і 0 , 0 7 г / с м 3 б о л с а , қ а т т ы з а т т а р д ы ң і ш і н д е г і<br />

е ң ж е ң і л і л и т и й д і ң т ы ғ ы з д ы ғ ы 0 , 5 3 г / с м 3 т е ң , а л д ү н и е д е г і<br />

к а р а п а й ы м а у ы р з а т - о с м и й д і ң с ы б а ғ а л ы с а л м а ғ ы 2 2 , 5 г / с м 3 - к е<br />

ж е т е д і .<br />

З а т т ы ң т ы ғ ы з д ы ғ ы н а к е р і ш а м а - м е н ш і к т і к ө л е м - к а р а п а й ы м<br />

з а т т ы ң ә р б і р 1 с м 3 с а л м а ғ ы н а с а й к е л е м і н б е р е т і н к а ж е т т і с и п а т -<br />

214

т а м а л а р д ы ң қ а т а р ы н а ж а т а д ы . С о ­<br />

н ы м е н к а т а р х и м и я д а ж и і к е з д е с е -<br />

т і н м а ң ы з д ы ш а м а л а р д ы ң і ш і н д е<br />

к а р а п а й ы м з а т т ы ң 1 м о л ь - а т о м ы -<br />

н ы н , ж э н е 1 м о л і н і ң к ө л е м д е р і —<br />

а т о м д ы к ж ә н е м о л ь д і к к ө л е м д е р д е<br />

б а р .<br />

Қ а р а п а й ы м м е т а л д а р д ы н<br />

к р и с т а л д а р ы н ы н і ш к і к ү й і н і ң е р е к -<br />

ш е л і к т е р і н е с а й ш ы ғ а т ы н с и п а т т а -<br />

м а л а р д ы ң б а с т ы с ы — п л а с т и к а л ы қ .<br />

П л а с т и к а л ы к д е п д е н е г е с ы р т т а н<br />

э с е р е т е т і н к ү ш т і н н ә т и ж е с і н д е д е -<br />

ф о р м а ц и я л а н у ы н а й т а д ы , ә р і б ұ л к а с и е т с ы р т к ы к ү ш т о к т а ғ а н д а<br />

д а с а қ т а л ы п к а л а д ы . З а т т ы ң п л а с т и к а л ы ғ ы ж о ғ а р ы , а л т ү т к ы р -<br />

л ы ғ ы а з б о л с а , о л б о л ы м с ы з к ү ш т і ң ө з і н е н - а к д е ф о р м а ц и я л а н а д ы .<br />

Е г е р о н ы ң к р и с т а л д ы к т о р ы ө т е б е р і к к е л і п п л а с т и к а л ы ғ ы ө т е<br />

а з б о л с а ( н е т і п т і б о л м а с а ) с о л з а т т ы ң к а т т ы л ы ғ ы н к ө р с е т е д і ,<br />

м е х а н и к а л ы к б е р і к т і г і н с и п а т т а й д ы . Қ а р а п а й ы м з а т т а р д ы ң<br />

і ш і н д е к а т т ы л ы ғ ы а с а ж о ғ а р ы б о л ы п к е л е т і н к ө м і р т е к т і н б і р т ү р -<br />

ө з г е р і с і — а л м а з , к р е м н и й ж э н е б о р , с о л с и я к т ы к е й б і р м е т а л д а р<br />

х р о м , м о л и б д е н в о л ь ф р а м , р е н и й ) . Н а ғ ы з т и п т і к м е т а л д а р д ы н<br />

к а т т ы л ы ғ ы о н ш а ү л к е н б о л м а й д ы . К а р а п а й ы м з а т т а р д ы н к а т т ы<br />

б о л у ы о л а р д ы н , к р и с т а л д ы к т о р ы н ы ң б е р і к т і г і н е т ә у е л д і б о л ғ а н -<br />

д ы к т а н к и ы н б а л қ и т ы н к а с и е т к е и е б о л а д ы .<br />

К а р а п а й ы м з а т т а р ғ а т э н ж ы л у л ы қ с и п а т т а м а с ы н ы н б а с т ы с ы -<br />

ж ы л у с ы й ы м д ы л ы ғ ы . О н ы н е к і т ү р і б а р : м е н ш і к т і ж ы л у с ы й ы м -<br />

д ы л ы ғ ы н - 1 г з а т т ы 1 ° С к ы з д ы р у ғ а ж ү м с а л а т ы н ж ы л у д ы н м ѳ л ш е р і ;<br />

а т о м д ы к ж ы л у с ы й ы м д ы л ы ғ ы 1 м о л ь - а т о м з а т т ы 1 ° С к ы з д ы р у ғ а<br />

к а ж е т ж ы л у д ы н м ѳ л ш е р і . М е н ш і к т і ж ы л у с ы й ы м д ы л ы ғ ы н ы н<br />

м ә н і к е ң а р а л ы қ т а ө з г е р е д і , а л а т о м д ы к ж ы л у с ы й ы м д ы л ы ғ ы н ы ң<br />

ш а м а с ы ө з а р а ж у ы к б о л ы п к е л е д і .<br />

К а р а п а й ы м з а т т а р д ы н ж ы л у л ы к с и п а т т а м а л а р ы н ы ң к а т а р ы -<br />

н а ж ы л у ө т к і з г і ш т і к т е ж а т а д ы , о н ы ң ө л ш е м і Д ж ^ м - с - К . Ә д е т т е ,<br />

м е т а л д а р д ы н ж ы л у ө т к і з г і ш т і г і ж о ғ а р ы б о л ы п к е л е д і .<br />

К а р а п а й ы м з а т т а р д ы ң э л е к т р л і к к а с и е т т е р і н і ң б а с т ы с ы о л а р ­<br />

д ы н э л е к т р ө т к і з г і ш т і г і . О с ы к а с и е т і н е с а й м е т а л д а р д ы э л е к т р -<br />

ө т к і з г і ш т е р , б е й м е т а л д а р д ы д и э л е к т р и к т е р , к е й б і р а р а л ы к э л е -<br />

м е н т т е р д і ж а р т ы л а й ө т к і з г і ш т е р д е п б ө л е м і з .<br />

77-сурет. Карапайым заттардын<br />

күй диаграммасы<br />

§ 3. Х И М И Я Л Ы Қ Э Л Е М Е Н Т Т Е Р Д І Ң К Ү Р Д Е Л І Қ О С Ы Л Ы С Т А Р Ы<br />

А н о р г а н и к а л ы к к ү р д е л і к о с ы л ы с т а р д ы ң е н ж и і к е з д е с е т і н<br />

т ү р і - е к і э л е м е н т т е н к ұ р а л ғ а н б и н а р л ы к о с ы л ы с т а р . О л а р д ы ң<br />

қ ү р а м ы н д а ғ ы б і р э л е м е н т э л е к т р о ң - к а т и о н , е к і н ш і с і э л е к т р т е р і с -<br />

а ң и о н к ы з м е т і н а т к а р а д ы . М ы с а л ы № + С 1 - - н а т р и й х л о р и д і ,<br />

N O - а з о т ( I I ) о к с и д і . Б и н а р л ы к о с ы л ы с т а р д ы к ү р а й т ы н е к і э л е м е н т<br />

б і р н е ш е а т о м н а н к ү р а л ғ а н т о п к ұ р а й а л а д ы ; м ы с а л ы А Ь Э з - а л ю -<br />

м и н и й ( I I I ) с у л ь ф и д і , N 20 5 - a 3 0 T ( V ) о к с и д і . Е г е р к о с ы л ы с т ы н<br />

к ұ р а м ы н д а ғ ы э л е м е н т т е р д і н б і р н е ш е у і б і р і г і п т о п к ұ р а п , о л ө з і н е<br />

т э н к а с и е т к е и е б о л ы п , ө з г е р у л е р к е з і н д е с а к т а л а т ы н б о с а , о н ы<br />

215

к ү р д е л і қ о с ы л ы с т а р д ы ң қ а т а р ы н а ж а т қ ы з а д ы . Б ұ л т о п т ы ж а й<br />

қ о с ы л ы с т а р д а ғ ы а т о м д а р ғ а ұ қ с а т ы п қ а р а у ғ а ә р і б і р ғ а н а э л е к т р т е -<br />

р і с т і к м ә н і м е н с и п а т т а у ғ а б о л а д ы .<br />

К ү р д е л і к о с ы л ы с т а р д ы ц ө з д е р і н қ ұ р а м ы н д а ғ ы т о п т ы ц т а б и ғ а -<br />

т ы н а о р а й е к і г е б ө л е д і : ж а й т о п т ы ж э н е к о м п л е к с т і т о п т ы к о с ы ­<br />

л ы с т а р . К о м п л е к с т і т о п т ы ң б а с т ы е р е к ш е л і г і — о н ы к ұ р а й т ы н<br />

б а с т ы о р т а л ы қ а т о м н ы ң к о о р д и н а ц и я с а н ы с о л э л е м е н т т і ц т о т ы ғ у<br />

д ә р е ж е с і н і ц а б с о л ю т м ә н і н е н ж о ғ а р ы б о л ы п к е л е д і . М ы с а л ы ,<br />

N H ^ ж ә н е P O ! - т о п т а р ы н д а ғ ы о р т а л ы қ а т о м д а р д ы ц к о о р д и н а ­<br />

ц и я с а н ы 4 ж э н е 8 о л а р д ы ц т о т ы ғ у д э р е ж е л е р і н і ц а б с о л ю т<br />

м ә н д е р і н е н ( 3 п е н 5 ) ү л к е н , с о н д ы к т а н к о м п л е к с т і т о п т а р ғ а<br />

ж а т а д ы . Ж а й т о п т а р д ы ц м ұ н д а й к а с и е т і б о л м а й д ы .<br />

Қ ұ р а м ы н д а<br />

ж а й т о б ы б а р к ү р д е л і к о с ы л ы с т а р д ы ц ө з і н ү ш к е<br />

б ө л і п к а р а у ғ а б о л а д ы : с у б к о м п л е к с т і к о с ы л ы с т а р , п е р к о с ы л ы с т а р ,<br />

с у б к о с ы л ы с т а р .<br />

С у б к о м п л е к с т і к о с ы л ы с т а р д а э л е к т р о ц ы р а к э л е м е н т т і ц а т о м ы<br />

б а с к а э л е к т р т е р і с і р е к э л е м е н т т і ц а т о м д а р ы м е н ә р т ү р л і х и м и я л ы к<br />

б а й л а н ы с т ү з е д і , н е м е с е , к е р і с і н ш е , э л е к т р т е р і с э л е м е н т т і ц а т о м ы<br />

б а с к а э л е к т р о н э л е м е н т т і ц а т о м д а р ы м е н ә р т ү р л і б а й л а н ы с б е р е д і .<br />

О ғ а н м ы с а л р е т і н д е д и о к с о у р а н х л о р и д і н U O 2C I 2 а л а й ы к , м ұ н д а<br />

у р а н а т о м ы о т т е к а т о м ы м е н к о в а л е н т т і , а л х л о р м е н и о н д ы р а к<br />

б а й л а н ы с п е н б а й л а н ы с ы п т ұ р . Е г е р н а т р и й а м и д і н N a N H 2 к а р а -<br />

с а к , м ұ н д а а з о т а т о м ы н ы ц с у т е к п е н к о в а л е н т т і , а л н а т р и й а т о м ы ­<br />

м е н и о н д ы б а й л а н ы с т ү з е т і н і н к ө р е м і з . Б ұ л е к і к о с ы л ы с т ы ц<br />

е к е у і н і н і ц қ ү р а м ы н д а д а о ц ж э н е т е р і с ж а й т о п т а р д ы ц б а р<br />

е к е н д і г і к ө р і н і п т ұ р . С о н д ы к т а н о л а р д ы т а б и ғ а т ы б о й ы н ш а<br />

ж о ғ а р ы д а к е л т і р і л г е н ж а й к о с ы л ы с т а р д ы ц к л а с с и ф и к а ц и я с ы<br />

б о й ы н ш а к а р а ғ а н д ұ р ы с , я ғ н и ж а й т ұ з д а р ғ а н е ж а р т ы л а й т ұ з -<br />

д а р ғ а ж а т к ы з у о р ы н д ы . С у б к о м п л е к с т е р д і ц к а т а р ы н д а а с а<br />

м а ц ы з д ы г и д р о к о с ы л ы с т а р б а р . С о л а р д ы ц б а с т ы с ы г и д р о к с и д т е р -<br />

н е г і з д е р м е н о т т е к т і к ы ш к ы л д а р . Н е г і з д е р д і ц қ ү р а м ы н д а ғ ы<br />

о т т е к а т о м ы с у т е к п е н к о в а л е н т т і б а й л а н ы с с а , а к т и в т і м е т а л д а р м е н<br />

и о н д ы б а й л а н ы с а д ы . Қ ы ш к ы л д а р д а , к е р і с і н ш е , о т т е к а т о м ы<br />

ж а н ы н д а ғ ы э л е к т р о ц ы р а к э л е м е н т т і ц а т о м ы м е н к о в а л е н т т і б а й л а ­<br />

н ы с ы п , с у т е к п е н и о н д ы л а у б а й л а н ы с к а т ү с е д і . А м ф о т е р л і г и д -<br />

р о к с и д т е р д е е к і б а й л а н ы с т ы ц с и п а т ы у к с а с т а у к е л е т і н д і к т е н<br />

к а с и е т т е р і д е е к і ж а к т ы б о л ы п к е л е д і .<br />

П е р к о с ы л ы с т а р д ы к а з а к ш а а с к ы н к о с ы л ы с т а р д е п т е а т а й д ы .<br />

О л а р д ы ц қ ұ р а м ы н д а б і р і м е н - б і р і к о в а л е н т т і б а й л а н ы с к а н т о т ы қ -<br />

т ы р ғ ы ш э л е м е н т т е р д і ц а т о м д а р ы б о л а д ы . Е г е р о н д а й а т о м д а р<br />

б і р д е й б о л с а и з о м е р - к о с ы л ы с т а р ш ы ғ а д ы : — S — S — п е р с у л ь -<br />

ф и д т е р — О — О — п е р е к с и д т е р , а л к о в а л е н т т і б а й л а н ы с к а н<br />

а т о м д а р ә р т ү р л і б о л с а г е т е р о п е р к о с ы л ы с т а р т ү з і л е д і : — S — О —<br />

т и о о к с и д т е р , — N — О — н и т р о о к с и д т е р т . б . П е р к о с ы л ы с т а р -<br />

д ы ц і ш і н д е а с а м а ц ы з д ы л а р ы п е р о к с и д т е р б о л ы п е с е п т е л е д і .<br />

П е р о к с и д т е р д і ц к а т а р ы н а қ ұ р а м ы н д а O r т о б ы б а р с у п е р о к с и д -<br />

т е р ж э н е О - Г т о б ы б а р о з о н и д т е р д е ж а т а д ы .<br />

С у б к о с ы л ы с т а р д е п к ұ р а м ы н д а э л е к т р о ц э л е м е н т т е р д і ц а т о м ­<br />

д а р ы ѳ з а р а б а й л а н ы с к а н т о п т а р ы б а р з а т т а р д ы а й т а д ы . О л а р д ы<br />

д а и з о - ж э н е г е т е р о с у б к о с ы л ы с т а р д е п б е л у г е б о л а д ы . Х и м и я д а<br />

216

к е з д е с е т і н с у б к о с ы л ы с т а р д ы н , м а ң ы з д ы л а р ы : Ы 20 - а з о т ( I )<br />

о к с и д і , H g 20 - c b i H a n ( I ) о к с и д і т . т .<br />

§ 4. Х И М И Я Л Ы Қ Қ О С Ы Л Ы С Т А Р Д Ы Ң Н О М Е Н К Л А Т У Р А С Ы<br />

Қ а з і р г і х и м и я ә д е б и е т і н д е қ о л д а н ы л ы п к е л е ж а т к а н а т а у л а р<br />

ж ү й е с і ү н е м і ж а ң а л а н ы п , а з д а ғ а н ө з г е р і с к е д е ү ш ы р а п о т ы р а д ы .<br />

Ѳ т к е н у а қ ы т т а ш ы к к а н о к у л ы қ т а р д ы с а л ы с т ы р а к а р а с а б і р з а т ­<br />

т ы н , б і р н е ш е т ү р л і а т ы н к е з д е с т і р у г е б о л а д ы . Х и м и я л ы к н о м е н -<br />

к л а т у р а н ы ж ү й е г е с а л у ү с т і м і з д е г і ғ а с ы р д ы ң е к і н ш і ж а р т ы с ы н а н<br />

б а с т а п к ы з у к о л ғ а а л ы н д ы . Б і з а й т к а л ы о т ы р ғ а н н о м е н к л а т у р а<br />

о с ы ж а ң а е р е ж е л е р г е с а й к е л е д і .<br />

Формула және заттың жалпы атауы. А н о р г а н и к а л ы к з а т т а р ­<br />

д ы б е й н е л е у д і ң е ң к а р а п а й ы м ә р і т ү с і н і к т і ә д і с і о л а р д ы ң ф о р м у -<br />

л а с ы н а н ш ы ғ а д ы . Д ұ р ы с ж а з ы л ғ а н ф о р м у л а а т о м д а р а р а с ы н -<br />

д а ғ ы б а й л а н ы с т ы б а с к а д а м ә л і м е т т е р д і б е р е а л а д ы .<br />

Ж е к е м о л е к у л а л а р д а н т ұ р а т ы н з а т т а р д ы н ф о р м у л а с ы н о л а р ­<br />

д ы н , н а ғ ы з м о л е к у л а л ы к м а с с а с ы н а с а й е т і п ж а з ғ а н д ұ р ы с ,<br />

м ы с а л ы : Н 4 Р 20 6 ( Н 2 Р 0 3 о р н ы н а ) , S 2 C 1 2 ( S C I о р н ы н а ) . А л<br />

м о л е к у л а л ы к м а с с а с ы т е м п е р а т у р а ғ а с а й ѳ з г е р м е л і б о л ы п к е л е -<br />

т і н з а т т а р д ы н , е н , к а р а п а й ы м ф о р м у л а с ы н б е р г е н о р ы н д ы ; м ы с а ­<br />

л ы , S 8 , Р 4, N 20 4 о р н ы н а S , Р , N O ” 2 ж а з у к е р е к .<br />

Ф о р м у л а д а ғ ы з а т т ы н , э л е к т р о б ѳ л е г і ( к а т и о н ы ) а л д ы м е н<br />

ж а з ы л а д ы : K C l , C a S 0 4, Е г е р к о с ы л ы с т а б і р н е ш е к а т и о н б о л с а ,<br />

о л а р д ы б е л г і л і б і р р е т п е н ж а з ы п а т а й д ы . Е г е р м е т а л д а р б і р т о п -<br />

ш а д а о р н а л а с с а ф о р м у л а д а о л а р д ы ң т а ң б а л а р ы т ѳ м е н н е н ж о -<br />

ғ а р ы к а р а й , а л т о п ш а л а р д а б о л с а в а л е н т т і г і а ғ ы н а н к ѳ б і н е к а р а й<br />

ж а з ы л а д ы .<br />

Б и н а р л ы к о с ы л ы с т а р д ы н ф о р м у л а с ы н ж а з ғ а н д а , б ұ р ы н н а н<br />

к а л ы п т а с к а н д ә с т ү р г е с а й , а л ғ а ш қ ы о р ы н д ы т ѳ м е н д е г і к а т а р д а<br />

к е л т і р і л г е н э л е м е н т т е р д і н б ұ р ы н о р н а л а с к а н ы ж а з ы л а д ы :<br />

R n , X e , К г , В , S i , С , S b , A s , P , N , H , Т е , S e , S , A t , I , B r , C l , O , F .<br />

М ы с а л д а р : X e F 2 , N H 3 , H 2 S , S 2 C 1 2 , C 1 20 , O F 2 .<br />

Е г е р б і р о р т а л ы к а т о м ғ а е к і н е о д а н д а к ѳ п а т о м д а р т о б ы<br />

к е л і п ж а л ғ а с с а ф о р м у л а д а ғ ы а л ғ а ш к ы о р ы н ғ а о р т а л ы к а т о м ­<br />

н ы н с и м в о л ы ә р і к а р а й ж о ғ а р ы д а г ы к а т а р д а г ы о р н ы н а р е т п е н<br />

а т о м д а р д ы ң н е о л а р д ы н т о п т а р ы н ы ң т а н б а л а р ы ж а з ы л а д ы :<br />

М ы с а л ы , Р В г С 1 2 , S b C l 2 F . А л а й д а , с у т е к т і к ы ш к ы л д а р д а с у т е к<br />

а т о м ы ф о р м у л а д а ғ ы а л ғ а ш к ы о р ы н ғ а ж а з ы л а т ы н ы к а з і р д е с а к -<br />

т а л ы п о т ы р .<br />

И н т е р м е т а л д ы к к о с ы л ы с т а р д ы н ф о р м у л а л а р ы н д а ғ ы э л е м е н т ­<br />

т е р ж о ғ а р ы д а ғ ы д а й р е т п е н ж а з ы л а д ы . Б і р а к о л а р д ы н и о н д ы к<br />

с и п а т ы н т а н ы т у ү ш і н N a 3 B i 5 , н е ұ к с а с т а р ы н ѳ з а р а с а л ы с т ы р у<br />

қ а ж е т б о л ғ а н д а C u 5 Z n 8 , C u 5 C d 8 д е п е р е ж е н і б ұ з ы п т а ж а з а б е р е д і .<br />

Қ о с ы л ы с т а р д ы н , ж ү й е л і к а т а у л а р ы н д а о н ы к ү р а й т ы н а т о м -<br />

д а р д ы ң н е т о п т а р д ы ң а т ы , о л а р д ы н , с а н ы к е л т і р і л е д і . Ж о ғ а р ы д а<br />

а й т ы л ғ а н д а й к ә п т е г е н к ү р д е л і з а т т а р е к і б ө л і к т е н ( б и н а р л ы<br />

т и п ) т ұ р а д ы , н е о л а р д ы е к і б ѳ л і к т е н т ү р а т ы н д а й е т і п к а р а у ғ а<br />

б о л а д ы . С о н д а а л д ы м е н э л е к т р о н б ѳ л і г і ( к а т и о н ы ) а т а л а д ы .<br />

Б і р к о с ы л ы с т ы н е к і н е о д а н д а к ѳ п э л е к т р о н б ѳ л і г і б о л с а , о н д а<br />

217

ж о ғ а р ы д а ғ ы д а й р е т п е н а т а л а д ы . Б ұ л е р е ж е г е т е к с у т е к а т о м ы<br />

б а г ы н б а й д ы , о л к а т и о н д а р д ы ц е ң с о ң ғ ы с ы б о л ы п а т а л а б е р е д і .<br />

Е г е р к о с ы л ы с т а р д ы н , э л е к т р т е р і с б ѳ л і г і ( а н и о н ы ) м о н о а т о м д ы<br />

н е г о м о п о л и а т о м д ы б о л с а о н ы ң а т а у ы н ы ц ж а л ғ а у ы - и д п е н б і т е д і .<br />

Б и н а р л ы к о с ы л ы с т а р д ы н ф о р м у л а с ы н д а д а с о ң ғ ы э л е м е н т т і ц<br />

а т а у ы и д ж а л ғ а у ы м е н а я к т а л а д ы . Е г е р з а т т ы н э л е к т р т е р і с б ѳ л і г і<br />

г е т е р о п о л и а т о м д ы б о л ы п к е л с е ж а л ғ а у -ат б о л ы п ө з г е р е д і ( б ұ ғ а н<br />

б а ғ ы н б а й т ы н б і р а з к ө п а т о м д ы а н и о н д а р б а р , о л а р ж ә й л і к е й і н<br />

а й т ы л а д ы ) . М о л е к у л а д а ғ ы э л е к т р т е р і с б ө л і к т е р д і ң с а н ы е к і н е<br />

о д а н д а к ө п б о л с а ж о ғ а р ы д а ғ ы д а й п р и н ц и п т і п а й д а л а н а д ы .<br />

П о л и а т о м д ы т о п т а р ы б а р а н о р г а н и к а л ы к к о с ы л ы с т а р д ы н<br />

к ө б і с і к о м п л е к с т і к о с ы л ы с т а р д ы н к а т а р ы н а ж а т а д ы , о л а р д ы н<br />

ө з і н д і к н о м е н к л а т у р а с ы б а р ( Х Ѵ І І І - т а р а у д ы к а р а ) .<br />

Ф о р м у л а д а ғ ы с т е х и о м е т р и я л ы к к а т ы н а с т а р д ы к о м п л е к с т і<br />

қ о с ы л ы с т а р д а ғ ы т ә р і з д і г р е к с а н д а р ы н а с а й ш ы ғ а т ы н п р е ф и к с -<br />

т е р д і э л е м е н т т е р д і н а т а у ы н ы н а л д ы н а к о с ы п а й т у а р к ы л ы ө р н е к -<br />

т е й д і . О л а р : м о н о , д и , т р и , т е т р а , п е н т а , г е к с а , г е п т а , о к т а , э н т а ,<br />

д е к а т . б . А т о м д а р к ө п , ә р і о н ы ң с а н ы б е л г і с і з б о л ғ а н д а п о л и<br />

п р е ф и к с і к о л д а н ы л а д ы .<br />

Е г е р а т о м д ы к т о п т а р д ы н , с а н ы н к ө р с е т у к и ы н б о л с а , ә с і р е с е ,<br />

т о п т ы н а т а у ы н ы ң ө з і н д е с а н д ы қ п р е ф и к с т е р к е з д е с с е , о л а р д ы ң<br />

а л д ы н а к ө б е й т к і ш п р е ф и к с т е р қ о й ы л а д ы . К ө б е й т к і ш п р е ф и к с т е р<br />

л а т ы н ш а : б и с ( е к і ) , г р е к ш е : т р и с ( ү ш ) , т е т р а к и с ( т ө р т , п е н т а ­<br />

к и с ( б е с ) т . т . б о л ы п к е т е б е р е д і . К ѳ б е й т к і ш п р е ф и к с т е н с о н<br />

т ұ р ғ а н т о п т ы н а т ы ж а к ш а ғ а а л ы н ы п ж а з ы л а д ы . М ы с а л д а р :<br />

І Ч 2 0 - д и а з о т о к с и д і , Ы 0 2 - а з о т д и о к с и д і , М 20 4 - д и а з о т т е т р а о к с и д і ,<br />

и з 0 8 - т р и у р а н о к т а о к с и д і , С а з ( Р 0 4) 2 - т р и к а л ь ц и й б и с ( т е т р а о к с о -<br />

ф о с ф а т ы ) , С а ( Р С 1 6 ) 2- к а л ь ц и й б и с ( г е к с а х л о р о ф о с ф а т ы ) .<br />

З а т т ы ц а т а у ы н о л а р д а ғ ы б а с т ы т о п т ү з у ш і э л е м е н т т і ц т о т ы ғ у<br />

д ә р е ж е с і н н е з а р я д ы н к ѳ р с е т у а р к ы л ы д а б е р у г е б о л а д ы .<br />

Т о т ы ғ у д ә р е ж е с і д ѳ ц г е л е к ж а қ ш а ғ а а л ы н ы п , э л е м е н т т і ц а т ы н а н<br />

к е й і н ж а з ы л ы п , р и м с а н д а р ы м е н ( О , I , I I , III, I V , V т . б.)<br />

б е л г і л е н і п б е р і л е д і . М ы с а л ы : М п 0 2 - м а р г а н е ц ( I V ) о к с и д і ,<br />

А э г О з - м ы ш ь я к ( I I I ) о к с и д і , Р Ь 2 Р Ь 0 4- д и к о р г а с ы н ( I I ) к о р ғ а с ы н<br />

( I V ) о к с и д і . И о н з а р я д ы д а ж а к ш а ғ а а л ы н ы п а р а б с а н д а р ы ­<br />

м е н ө р н е к т е л е д і : Ғ С 1 2 - т е м і р ( 2 + ) х л о р и д і , Н я 2 С 1 2- д и с ы н а п<br />

( 2 + ) х л о р и д і , и 0 2 5 0 4- у р а н и л ( 2 + ) с у л ь ф а т ы , К И е С ^ - к а л и й<br />

т е т р а о к с о р е н а т ы ( I) .<br />

Ж ү й е л і к а т а у л а р д а а т о м д а р д ы ц , т о п т а р д ы ц с а н д а р ы ,<br />

т о т ы ғ у д ә р е ж е л е р і м е н и о н з а р я д т а р ы н а р н а й ы к ѳ р с е т у к а ж е т<br />

б о л м а с а о л а р д ы ц с т е х и о м е т р и я с ы е с к е р м е й к ы с к а р т а а т а й б е р у ­<br />

г е д е б о л а д ы . М э с е л е н : н а т р и й т е т р а о к с о с у л ь ф а т ы д е у д і ц о р н ы н а<br />

н а т р и й с у л ь ф а т ы , а л ю м и н и й ( I I I ) с у л ь ф а т ы н ы ц о р н ы н а а л ю м и ­<br />

н и й с у л ь ф а т ы д е й б е р у г е б о л а д ы .<br />

Ж ү й е г е к е л т і р і л г е н а т а у л а р м е н б і р г е б ү р ы н н а н к а л ы п т а с -<br />

к а н х а л ы к а р а с ы н д а к е ц т а р а л ғ а н з а т т ы ц к а р а п а й ы м а т а у л а -<br />

р ы н ы ц д ұ р ы с т а р ы н с а к т а п , к о л д а н а б е р у г е б о л а д ы . М ұ н д а й<br />

а т а у л а р д ы ц к ө п ш і л і к э д е б и е т т е ж и і к о л д а н ы л а т ы н ы н е с т е н<br />

ш ы г а р у г а б о л м а й д ы . М ы с а л ы : а с т ұ з ы , с ѳ н д і р і л м е г е н і з б е с , ч и л и<br />

218

с е л и т р а с ы , с а қ а р т . т . Қ а р а п а й ы м а т а у д ы ц қ а т е с і б о л ы п н е м а ғ ы -<br />

н а с ы д ұ р ы с б о л м а с а о д а н а у л а к б о л у к а ж е т .<br />

Иондардын атаулары. К у р д е л і к о с ы л ы с т а р д ы п с е в д о б и н а р -<br />

л ы к о с ы л ы с р е т і н д е к а р а п а т а у ж ү й е с і к а б ы л д а н ғ а н ы н і л г е р і -<br />

д е а й т т ы к .<br />

О л а р д ы н а т а у ы н д ұ р ы с а й т у ү ш і н ж а й ж э н е к ү р д е л і<br />

к а т и о н д а р м е н а н и о н д а р , о л а р д а н ш ы ғ а т ы н р а д и к а л д а р д ы ң<br />

н о м е н к л а т у р а с ы м е н т а н ы с к а н ж ѳ н .<br />

Б і р а т о м д ы ж э н е к ѳ п а т о м д ы к а т и о н д а р д ы ң б ә р і д е о л а р д ы н<br />

а т ы н а с а й а т а л а д ы , е ш б і р ж а л ғ а у , с у ф ф и к с т і н к а ж е т т і г і ж о к .<br />

М ы с а л ы : С и + - м ы с ( I ) и о н ы , С и 2 + - м ы с ( I I ) и о н ы , І + - и о д ( I )<br />

к а т и о н ы , Ы О + - н и т р о з и л к а т и о н ы N O + 2- н и т р и л к а т и о н ы . К у -<br />

р а м ы н а б а с к а и о н , а т о м н е м о л е к у л а к о с ы л а т ы н к ү р д е л і к а т и о н -<br />

д а р д ы н а т а у ы н д а д а о с ы п р и н ц и п с а к т а л а д ы . М э с е л е н : А 1<br />

( Н г О ) 6 3 + - г е к с а а к в а а л ю м и н и й ( I I I ) к а т и о н ы , [ C o C l ( N H 3) s ] 2 +<br />

п е н т а а м м и н х л о р о к о б а л ь т ( 2 + ) к а т и о н ы .<br />

Б і р а т о м д ы а н и о н ғ а б і р н е ш е с у т е к к о с ы л ғ а н д а ш ы ғ а т ы н к у р -<br />

д е л ! к а т и о н д а р д ы ц а т а у л а р ы а н и о н — э л е м е н т т і ц а т ы н ы ц т у б і р і -<br />

н е — о н и й ж а л ғ а у ы н ж а л ғ а у д а н б а р ы п т у а д ы . М ы с а л ы : N H ^ —<br />

а м м о н и й , A s H i 1"— а р с о н и й , S b H r — с т и б о н и й , H 3 S + — с у л ь ф о -<br />

н и й H 3 S e + — с е л е н о н и й , H 2 F + — ф т о р о н и й т . б .<br />

С у м о л е к у л а с ы н а б і р п р о т о н к о с ы л ғ а н д а т у з і л е т і н Н 30 + к ѳ п<br />

у а к ы т т а н б е р і г и д р о к с о н и й и о н ы д е п а т а л ы п к е л е д і . Ж о ғ а р ы д а<br />

а й т ы л ғ а н п р и н ц и п к е с а й о н ы ц а т ы н е н д і г і ж е р д е о к с о н и й д е п<br />

а т а у к а ж е т . Е г е р к а р а п о т ы р ғ а н м э с е л е д е г и д р а т т а н у д ы ц а й т а р -<br />

л ы к т а й м э н і б о л м а с а о к с о н и й и о н ы н с у т е к и о н ы д е п а т а й б е р г е н<br />

д у р ы с .<br />

Е н д і а н и о н д а р д ы ц а т а у л а р ы н а к е л е й і к . Б і р а т о м д ы а н и о н д а р ­<br />

д ы ц а т а у л а р ы э л е м е н т т і ц а т ы н а - и д ж а л ғ а у ы н ж а л ғ а ғ а н д а б а р ы п<br />

ш ы ғ а т ы н ы н ж о ғ а р ы д а а й т т ы к . М э с е л е н : Н ~ — г и д р и д и о н ,<br />

Ғ ~ — ф т о р и д и о н , О 2 - — о к с и д и о н , S 2 - — с у л ь ф и д и о н , Р 3 ~ —<br />

ф о с ф и д и о н , В 3 - — б о р и д и о н , С 4“ — к а р б и д и о н т . т . Ғ ы л ы м и<br />

э д е б и е т т е к е з д е с е т і н « х л о р и о н » т э р і з д і а т т ы т е к з а т т ы ц к р и с т а л ­<br />

д ы к к у р ы л ы м ы н с и п а т т а й т ы н н е м е с е с п е к т р о с к о п и я л ы к ж у м ы с -<br />

т а р ғ а б а й л а н ы с т ы к о л д а н а д ы .<br />

К ѳ п а т о м д ы а н и о н д а р д ы ц а т а у л а р ы н е г і з і н е н - а " т ж а л ғ а у ы м е н<br />

а я қ т а л а д ы . А л а й д а , к е й б і р к ѳ п а т о м д ы а н и о н д а р д ы ц а т т а р ы - и д<br />

ж а л ғ а у ы м е н д е б е р і л е д і . М ы с а л ы : N O - — г и д р о к с и д и о н , 0 § ~ —<br />

п е р о к с и д и о н , O f — г и п е р о к с и д и о н , O r — о з о н и д и о н , S 2 ~ —<br />

д и с у л ь ф и д и о н , J3_ — т р и и о д и д и о н , Н Ғ Г — с у т е к д и ф т о р и д и о н ,<br />

N r — а з и д и о н , N H 2 - — и м и д и о н , N H < r — а м и д и о н , C N - —<br />

ц и а н и д и о н т . б .<br />

А н и о н д а ғ ы б а с т ы э л е м е н т т і ц т о т ы ғ у д э р е ж е с і т ѳ м е н б о л ы п<br />

к е л с е а т а у - и т ж а л ғ а у ы м е н а я к т а л а д ы . О л а р м ы н а л а р : N O r —<br />

н и т р и т , A s0 3+ — а р с е н и т , S 0 3~ — с у л ь ф и т , Б г О І - — д и с у л ь ф и т ,<br />

SeO2 - — с е л е н и т , ClOr — х л о р и т , CIO“ — г и п о х л о р и т , т . б . о с ы<br />

с и я к т ы л а р .<br />

219

§ 5. Х И М И Я Л Ы Қ Қ О С Ы Л Ы С Т А Р Д Ы Ң Н Е Г ІЗ Г І К Л А С Т А Р Ы<br />

Ж о ғ а р ы д а а й т ы л ғ а н с у б к о м п л е к с т і к о с ы л ы с т а р а н о р г а н и к а ­<br />

л ы к к о с ы л ы с т а р д ы н , б а с т ы б ө л і г і н қ ұ р а й д ы . О л а р д ы н , с а н ы м ы ң д а п<br />

с а н а л а д ы . Б і р а к к о с ы л ы с т а р с а н ы к а н ш а к ө п б о л ғ а н ы м е н о л а р д ы<br />

к ұ р а м ы н а ж э н е к а с и е т т е р і н е к а р а п , н е г і з г і 4 к л а с қ а ж и н а к т а п ,<br />

ә р б і р к л а с т ы ө з і н с и п а т т а у ш ы е р е к ш е л і к т е р і н е к а р а й з е р т т е у г е<br />

б о л а д ы . О л к л а с т а р д ы о к с и д т е р ( б ұ р ы н т о т ы к т а р д е п а т а ғ а н ) ,<br />

н е г і з д е р , к ы ш к ы л д а р ж ә н е т ұ з д а р д е п а т а й д ы . Ә р б і р к л а с т ы ң ө з і<br />

т а ғ ы б і р н е ш е т о п т а р ғ а ж і к т е л е д і .<br />

Оксидтер класы. Э л е м е н т т і ң о т т е к п е н к о с ы л у ы н а н т ү з і л е т і н<br />

к о с ы л ы с т ы о к с и д д е п а т а й д ы .<br />

О к с и д т е р д і ң к ө п ш і л і г і ә р б і р э л е м е н т т і н о т т е к п е н т і к е л е й с и н -<br />

т е з і н е н а л ы н а д ы . М ы с а л ы , L i 20 , M g O , S 0 2 , P 2O 5 т . б .<br />

О к с и д т ү з у ш і э л е м е н т т і ң в а л е н т т і л і г і ө з г е р м е л і б о л ы п к е л с е ,<br />

с о ғ а н с а й б і р н е ш е о к с и д т е р т ү з і л у і м ү м к і н . М ы с а л ы :<br />

С О , С О 2, Ғ е О , Ғ е 20 3 , C u 20 , С и О<br />

О с ы ғ а н о р а й о л а р д ы ң а т а у л а р ы н а н е а т о м д а р с а н ы к ө р с е т і л і п ,<br />

н е о к с и д т ү з у ш і э л е м е н т т і ң т о т ы ғ у д ә р е ж е с і к ө р і н і п т ү р у ы ш а р т .<br />

Ж о ғ а р ы д а ғ ы к е л т і р і л г е н о к с и д т е р д і б ы л а й ш а а т а у ғ а б о л а д ы :<br />

к ө м і р т е к м о н о о к с и д і н е м е с е к ө м і р т е к ( I I ) о к с и д і , к ө м і р т е к д и о к с и д і<br />

н е м е с е к ө м і р т е к ( I V ) о к с и д і , т е м і р м о н о о к с и д і н е м е с е т е м і р ( II )<br />

о к с и д і , д и т е м і р т р и о к с и д і н е м е с е т е м і р<br />

н е м е с е м ы с ( I ) о к с и д і , м ы с ( I I ) о к с и д і .<br />

( I I I ) о к с и д і , д и м ы с о к с и д і<br />

Қ ұ р а м ы н д а е к і м е т а л д ы к э л е м е н т б о л т ы н к о с о к с и д т е р д е<br />

к е з д е с е д і . Э д е т т е - о л а р д ы н , ф о р м у л а с ы н ж а з ғ а н д а т ұ з д а р м е н<br />

ш а т а с т ы р м а у ү ш і н е к і м е т а л д ы н т а ң б а с ы н ж а к ш а ғ а а л а д ы .<br />

М ы с а л ы : ( С а Т і ) О з - т и т а н - к а л ь ц и й т р и о к с и д і .<br />

О к с и д т е р д і ө з д е р і т ү з е т і н о т т е к т і к ы ш к ы л д а р д ы н , а н г и д р и д і<br />

( с у с ы з к ы ш қ ы л д е г е н д і б і л д і р е д і ) р е т і н д е д е к а р а у ғ а б о л а д ы .<br />

М ы с а л ы : В 20 3 - б о р а н г и д р и д і , ө й т к е н і о л б о р к ы ш к ы л ы н ы ң с у с ы з<br />

т ү р і :<br />

2 Н з В О з В 20 3 + З Н 20<br />

О с ы т ә р і з д і S O 3 к ү к і р т а н г и д р и д і д е с е к S 0 2 к ү к і р т т і а н г и д р и д<br />

б о л ы п ш ы ғ а д ы , с е б е б і о ғ а н с а й к е л е т і н к ы ш к ы л к ү к і р т т і к ы ш к ы л .<br />

Ф и з и к а л ы к қ а с и е т і ж а ғ ы н а н о к с и д т е р ә р т ү р л і , к ө п ш і л і г і —<br />

к а т т ы з а т т а р , б і р а з ы — г а з , к е й б і р е у л е р і — с ұ й ы к т ы к -<br />

Х и м и я л ы к қ а с и е т і ж а ғ ы н а н , а л д ы м е н с у ғ а к а т ы н а с ы н к а р а й -<br />

д ы . О к с и д т е р д і ң к ө п ш і л і г і т і к е л е й б о л с ы н ж а н а м а ж о л м е н б о л ­<br />

с ы н с у м е н к о с ы л ы с т ү з е д і . М і н е , о с ы о к с и д т е р д і ң с у ғ а к а т ы н а с ы н а<br />

к а р а й , о д а н т ү з і л е т і н г и д р а т т ы ң к а с и е т і н е к а р а й , о к с и д т е р д і ,<br />

к ы ш қ ы л д ы қ , н е г і з д і к ж ә н е а м ф о т е р л і д е п б ө л е д і .<br />

Қ ы ш қ ы л д ы к о к с и д т е р д і , к ө б і н е б е й м е т а л д а р т ү з е д і , б і р а к<br />

к е й м е т а л д а р д ы н ж о ғ а р ы в а л е н т т і о к с и д т е р і д е ( С г О з , М п 20 7<br />

т . б .), к ы ш к ы л д ы к о к с и д . Қ ы ш к ы л д ы к о к с и д т е р д і ң к ө п ш і л і г і с у ­<br />

м е н т і к е л е й к о с ы л ы п к ы ш к ы л т ү з е д і .<br />

Н е г і з д і к о к с и д т е р д і ң б а р л ы ғ ы м е т а л л о к с и д т е р і . Ө т е а к т и в<br />

м е т а л д а р д ы н ( К , N a , C a т а ғ ы к е й б і р е у л е р і н і ң ) о к с и д т е р і б о л ­<br />

м а с а , к а л ғ а н н е г і з д і к о к с и д т е р с у м е н ә р е к е т т е с п е й д і .<br />

220

■<br />

А м ф о т е р л і о к с и д т е р д е ә р і к ы ш к ы л д ы к , ә р і н е г і з д і к о к с и д т е р -<br />

д і ң қ а с и е т і б а р . А м ф о т е р л і о к с и д т е р ж а й ы н д а « А м ф о т е р л і к »<br />

д е г е н т а р а у д а т о л ы ғ ы р а к ж а з ы л ғ а н ( V I I I т а р а у , § 8 ) .<br />

О с ы т а н ы с ы п ө т к е н о к с и д т е р д і ц ү ш т о б ы н ы ц о р т а к қ а с и е т і —<br />

т ұ з т ү з у , с о н д ы к т а н б ұ л а р д ы ң б а с ы н к ұ р а п т ү з т ү з у ш і<br />

о к с и д т е р д е п а т а у ғ а б о л а д ы .<br />

П е р и о д б о й ы н ш а о н н а н с о л ғ а к а р а й а у ы с к а н д а о к с и д т е р д е г і<br />

б а й л а н ы с т ы ц т и п і и о н д ы к т а н к о в а л е н т т і к к е а у ы с а д ы , о с ы ғ а н с э й ­<br />

к е с о л а р д ы н н е г і з д і к к а с и е т і б ә с е ц д е п , қ ы ш к ы л д ы қ қ а с и е т і<br />

а р т а д ы .<br />

N a 20 M g O A I 2O 3 S i 0 2, P 20 5, S 0 3 , C 1 20 7<br />

к ү ш т і н е г і з д і к а м ф о т е р л і к ү ш т і к ы ш қ ы л д ы к<br />

Е г е р э л е м е н т б і р н е ш е о к с и д т ү з е т і н б о л с а , о н д а о к с и д т ү з у ш і<br />

э л е м е н т т і ц т о т ы ғ у д ә р е ж е с і а р т к а н с а й ы н о к с и д т е р д і ц к ы ш к ы л -<br />

д ы қ к а с и е т і а р т а д ы . М ы с а л ы , C r O - н е г і з д і к , С г 20 3 - а м ф о т е р л і ,<br />

а л С г 0 3 - к ы ш к ы л д ы к .<br />

Т ү з т ү з у ш і о к с и д т е р г е қ а р а м а - қ а р с ы к а с и е т т і б і р н е ш е о к с и д<br />

б а р , о л а р т і к е л е й д е , ж а н а м а ж о л м е н д е , г и д р а т т ү з б е й д і , к ы ш -<br />

к ы л д а р м е н д е , с і л т і л е р м е н д е р е а к ц и я л а с п а й д ы . Б ұ л а р д ы т ұ з<br />

т ү з б е й т і н о к с и д т е р д е й д і , м ы с а л ы С О , N O .<br />

Қышкылдар класы. Қ ы ш к ы л д а р д ы , к ы ш к ы л д ы к о к с и д т і<br />

г и д р а т т а у а р к ы л ы , т ү з б е н к ү ш т і к ы ш қ ы л д ы р е а к ц и я л а с т ы -<br />

р у а р к ы л ы а л у ғ а б о л а т ы н д ы ғ ы м ә л і м .<br />

Қ ы ш к ы л д ы к о к с и д т е р д е н т ү з і л г е н к ы ш к ы л д а р д ы ц к ұ р а м ы н -<br />

д а э р д а й ы м о т т е к б о л а д ы , с о н д ы к т а н о л а р д ы о т т е к т і к ы ш -<br />

к ы л д а р д е й д і . Қ ы ш к ы л д а р д ы ң а з ы р а к б ө л і г і о т т е к с і з к ы ш қ ы л -<br />

д а р , м ы с а л ы : Н Г — г а л о г е н с у т е к к ы ш к ы л д а р , H C N — ц и а н -<br />

с у т е к , H 2 S — к ү к і р т с у т е к қ ы ш к ы л д а р ы .<br />

Б а р л ы қ к ы ш к ы л д а р д ы ұ к с а с е т е т і н , б ә р і н д е д е б а р о р т а к<br />

к а с и е т т е р б о л а д ы : к ы ш к ы л д а р д ы ц д ә м і к ы ш к ы л , л а к м у с т ы<br />

К ы з ы л т ү с к е б о я й д ы , к ұ р а м ы н д а ғ ы с у т е к т і ц б а р л ы ғ ы н , н е б і р<br />

б ө л і м і н м е т а л ғ а а у ы с т ы р ы п т ұ з т ү з е д і .<br />

Қ ы ш к ы л д а р д ы ң к ұ р а м ы н д а ғ ы м е т а л ғ а а у ы с а ^ а л а т ы н с у т е к<br />

с а н ы к ы ш к ы л д ы ң н е г і з д і л і г і н к ө р с е т е д і , м ы с а л ы : H N 0 3 , H C l ,<br />

H C N , Н С О О Н т . т . б і р н е г і з д і , H 2 S 0 4, H 2C 0 3 , H 2 S т . т . е к і<br />

н е г і з д і , Н 3Р О 4, Н 3В 0 3 т . т . ү ш н е г і з д і т . с . с .<br />

Қышқылдар. Қ а з і р г і к е з е ц д е к ы ш к ы л д а р д ы ж е к е к л а с с<br />

р е т і н д е қ а р а у д ұ р ы с е м е с ( Ѵ І І І - т а р а у д ы к а р а ) . С о н д ы к т а н<br />

о л а р д ы ц а т а у ы н т ұ з д а р ғ а ұ к с а т ы п , к ү к і р т к ы ш к ы л ы д е у д і ц<br />

о р н ы н а с у т е к с у л ь ф а т ы д е п а т а ғ а н о р ы н д ы б о л а р е д і . Ш ы н д ы -<br />

ғ ы н д а к ѳ п т е г е н к ы ш к ы л д ы к т а б и ғ а т ы б а р з а т т а р д ы , к е й і н г і<br />

ш ы к к а н о к у л ы қ т а р д а б ұ р ы н н а н к а л ы п т а с к а н д ә с т ү р л і к ы і й -<br />

қ ы л д а р д ы ц к а т а р ы н а к о с п а й , т ұ з р е т і н д е а т а у ж ү й е с і і с к е а с ы п<br />

о т ы р . Ғ а с ы р л а р б о й ы к а л ы п т а с к а н к л а с с и к а л ы к к ы ш к ы л д а р д ы ц<br />

а т а у л а р ы н б і р д е н ұ м ы т у ғ а б о л м а й т ы н д ы ғ ы д а д а у с ы з . С о н д ы к ­<br />

т а н х и м и я л ы к ә д е б и е т т е к е ц т а р а л ғ а н к ы ш к ы л д а р д ы ц д ә с т ү р л і<br />

а т т а р ы ә л і д е с а к т а л а б е р е т і н б о л а д ы ( 3 0 - к е с т е ) .<br />

221

30-кесте<br />

Формуласы<br />

О ксокы ш кы лдар<br />

атауы<br />

НзВОз<br />

ортобор немесе бор кышкылы<br />

нво2<br />

метабор кышкылы<br />

Н2СО3 V<br />

HOCN<br />

кѳмір кышкылы<br />

циан кышкылы<br />

HNCO<br />

изоциан кышкылы<br />

HONC<br />

күркіреуік кышкыл<br />

Н4 Si0 4<br />

ортокремний кышкылы<br />

H2S1 0 3<br />

метакремний кышкылы<br />

HN0 3 ^<br />

азот кышкылы<br />

h n o 2<br />

азотты кышкыл<br />

H3 P 0 4 .VJ<br />

ортофосфор кышкылы немесе фосфор кышкылы<br />

Н4 Р 2 0 7<br />

ди фосфор кышкылы<br />

НРОз<br />

метафосфор кышкылы<br />

Н4Р2 0 7<br />

д и фосфор кышкылы<br />

H3AS0 4<br />

"мышьяк КЫШКЫЛЫ<br />

НзАвОз<br />

ортомышьякты КЫШКЫЛ<br />

НАвОг<br />

метамышьякты кышкыл<br />

HSb(OH) 6<br />

гексагидроксосурьма кышкылы<br />

H2 SO4 V<br />

күкірт кышкылы<br />

H2 S2O7<br />

дикүкірт КЫШКЫЛЫ<br />

h 2s 2o 3<br />

тиокүкірт КЫШКЫЛЫ<br />

H2 S2O6<br />

дитион КЫШКЫЛЫ<br />

H2 SO3<br />

күкіртті КЫШКЫЛЫ<br />

H2 S2O5<br />

дикүкіртті КЫШКЫЛ<br />

H2 S3O3<br />

тиокүкіртті КЫШКЫЛ<br />

H2 S2O4<br />

H2Sx06(x = 3,4...)<br />

дитионДЫ КЫШКЫЛ<br />

политион кышкыл дары<br />

H2Se04<br />

селен кышкылы<br />

H2Se03<br />

селенді кышкыл<br />

НбТеОб<br />

ортотеллур кышкылы<br />

Н2СГ2О4<br />

хром КЫШКЫЛЫ<br />

Н2Сгг07<br />

дихром КЫШКЫЛЫ<br />

HBr0 4 бром КЫШКЫЛЫ<br />

НВгОз<br />

бромдау кышкылы<br />

НВ Юг<br />

бромды КЫШКЫЛ<br />

НВгО<br />

бромдылау кышкыл<br />

HsIOe<br />

ортоиод КЫШКЫЛЫ<br />

НЮ,<br />

метаиод кышкылы<br />

НЮз<br />

иодтау кышкыл<br />

НЮ<br />

иодтылау кышкыл<br />

НМп04<br />

марганец кышкылы<br />

Н2Мп04<br />

маргзнецті кышкыл<br />

НТс0 4<br />

технеций кышкылы<br />

Н2 ТСО4<br />

технецийлі кышкыл<br />

HRe04<br />

рений кышкылы<br />

H2Re04<br />

ренийлі кышкыл<br />

-<br />

Е г е р қ ы ш қ ы л д а р д ы ң к ұ р а м ы н д а ғ ы а н и о н д а р д ы ц а т т а р ы<br />

-ид ж а л ғ а у ы м е н а я қ т а л а т ы н б о л с а о н ы с у т е к т і ц к о с а р л а н г а н<br />

н е п с е в д о к о с а р л а н г а н қ о с ы л ы с ы р е т і н д е қ а р а г а н д ұ р ы с . О с ы г а н<br />

о р а й о л а р д ы ц а т т а р ы H C l - с у т е к х л о р и д і , Н г 5 - с у т е к с у л ь ф и д і ,<br />

H C N - с у т е к ц и а н и д і б о л ы п ш ы ғ а д ы .<br />

222

Кѳп атомды аниондары бар қышқылдардың атауларын да<br />

осындай принциппен құрастыруға болады. Олардын аниондары<br />

-ат жэне -ит жалғауларымен аяқталатыны бұрынырақта айтылады.<br />

Осыған сай НС103 сутек хлораты, НГчІОг-сутек нитриті<br />

болып аталады. Сонымен бірге дәстүрлі оттекті қышқылдарға<br />

тән -лылау, -лы, -лау, жалғаулары да сақталады. Мысалы:<br />

НСІО-хлорлылау кышкыл, НС102-хлорлы кышқыл, НСІОз-хлорлау<br />

кышкыл, НСЮ4-хлор кышкылы.<br />

Орто жэне мета префикстері кышкылдың кұрамындағы<br />

«судың» мөлшерін анықтау үшін колданылады, Айталык:<br />

НзВОз-ортобор кышкылы, Н 45Ю4-ортокремний кышкылы болса,<br />

олардан «суы» аздау НВ02-метабор кышкылы, Н28 Юз-метакремний<br />

кышкылы деп аталады. Орто жэне метакышкылдардың<br />

ортасында «суынын,» мѳлшері бойынша дикышкылдар<br />

тұра алады. Мэселен: Н3Р 0 4 (Р 20 5 -ЗН20 ) — ортофосфор кышкылы,<br />

Н 4Р 2О7 (P 20s-2H 20) дифосфор кышкылы, Н Р 0 3<br />

(Р20 5 - # 20)-метафосфор кышкылы болып аталады.<br />

Оттекті кышкылдың кұрамындағы —О— ионын пероксо<br />

—О—О— тобына алмастырудан туатын кышкылдардьщ атауын<br />

пероксопрефиксін косу аркылы кѳрсетеді. Мысалы: HN04-neроксоазот<br />

кышкылы, Н3Р 0 5-пероксомонофосфор кышкылы,<br />

Н4Рг08-пероксодифосфор кышкылы, Н25 0 5-пероксомонокүкірт<br />

кышкылы, Н2520 8-пероксодикүкірт кышкылы.<br />

Оксокышкылдардын кұрамындағы оттек атомын күкірт атомымен<br />

орын алмастырғанда шығатын тиокышкылдардың аттары<br />

мынадай болып келеді: НгБгОо-тиокүкіртті кышкыл, H2S20 3-thoкүкірт<br />

кышкылы, НзРБз-монотиофосфор кышкылы, H2CS3-TpHтиокѳмір<br />

КЫШКЫЛЫ т. б.<br />

Қышкылдардьщ кұрамына оттек пен күкірттен баска атомдар<br />

кіріп күрделене түскен кезде, оларды комплексті косылыстар<br />

ретінде атайды. (Комплексті косылыстар деген тарауды кара).<br />

Негіздер класы. Негіздерді, негіздік оксидті гидраттау аркылы<br />

алуға болатындығы мәлім. Олардың атауларында гидрооксид<br />

түзетін элементтін тотығу дәрежесі көрініп тұрады. Мысалы:<br />

Ғе(ОН)2-темір (II) гидроксиді, Сг(ОН)3-хром (III)'гидроксиді.<br />

Негіздердің көпшілігі суда ерімейтін заттар, еритіндерін<br />

сілті деп атайды, олардың мысалы: NaOH, КОН т. б.<br />

Күллі сілтілерді үксас ететін ортак қасиеттер болады: сілтілер<br />

ерітіндісі лакмусты көк түске бояйды, колмен ұстағанда жылпыс<br />

кағаз, мата (әсіресе ж^н), тері т. б. органикалык заттарды<br />

сілтілер жидітіп жібереді.<br />

.Тұздар класы. Қышкыл кұрамындағы сутеқтің орнына металл<br />

түрғаннан түзілген туындыны т ұ з деп атайды. Түздар дейтініміз<br />

анорганикалык косылыстардын ішінде ең көбі. Түздарды да<br />

кұрамына карай орта тұздар, кышкылдык тұздар, негіздік тұздар<br />

деп жіктеуге болады.<br />

Орта тұздар кышкыл кұрамындағы ауысуға мүмкіншілігі<br />

бар сутектердің барлығы металға ауысканнан түзілген косылыстар,<br />

мысалы: K2S 04, NaCl, Na2C 0 3 т. б.<br />

223

Орта тұздардың күрделі түрі кос тұздар, ол кышқылдың<br />

кұрамындағы (көпшілігінде көп негізді қышқылдардағы) сутек,<br />

бір емес, екі металға ауысканнан түзілген косылыстар, мысалы:<br />

K2SO4 • Al 2 (8 0 4 ) 3 • 24Н20 (ашудас), КС1 -MqCl2 -6H20 (карналит);<br />

CaC0 3 'M qC0 3 (доломит) т. б.<br />

Қос түздардың баска бір түрін комплексті тұздар дейді,<br />

оларме» ^комплексті қосылыстарды окығанда танысасыцдар.<br />

Қышкылдык тұздар — қышкылдағы сутектің бір бөлімі ғана<br />

металға ауысканнан түзілген косылыстар, мысалы: NaHS04,<br />

NaH2PO4#'’Na2H P 0 4 т. б.<br />

Негіздік тұздар — негіз кұрамындағы гидроксидтер, нейтралдану<br />

кезінде, кышқыл калдыктарына түгел ауыспағаннан<br />

түзілген косылыстар, мысалы: Cu2 (0 H)2C0 3, A1(0H)S0 4 т. б.<br />

Тұздардың бұрыннан келе жаткан аттарын алатын болсак,<br />

олардын, ішінде талай қателерін, сәтсіз тағылғандарын кездестіруге<br />

болады. Сондыктан казіргі номенклатура осы тараудың<br />

басында айтылған белгілі бір принциптерге сай күрылып тұздардын,<br />

карапайым заттарының кажетсіздерін колданбау жағына<br />

карай ауып отыр.<br />

Бинарлы косылыстардын, катарына жататын жай тұздардыц<br />

атаулары жоғарыда берілген жалпы принципке бағынады. Мэселен:<br />

СиС12-мыс дихлоридіне мыс (II) хлориді.<br />

Құрамында түгелдей алмасып үлгірмеген сутек атомы сақталған<br />

кышқыл тұздардың атыныц айырмашылығы анионның<br />

атауының алдында гидро (не сутек) деген сөзді қосып, кажет<br />

болғанда онын, саныныц көрсетілуі. Мысал үшін: МаНСОз-натрий<br />

гидрокарбонаты, ЬіН2Р 0 4-литий дигидрофосфаты. Ал сутектің<br />

орнында баска катион берілсе косарланған, тіпті, үш еселенген<br />

күрделі тұздардың шығатыны мәлім. Олардың атауы бинарлы<br />

тұздардың атауына ұксайды, тек катиондардың аты алфавиттік<br />

ретке сай кезегімен аталады. Мэселен: КМдҒ3-калий магний<br />

фториді, ЫаТі(Ы03)2-натрий талий (I) нитраты не натрий талий<br />

динитраты, MgNH4P 0 4 -6 H 2 0 -aMMOHHft магний фосфаты гексагидраты.<br />

Кѳп катионды тұз кышкылы болып келсе сутек жоғарыда<br />

айтылғандай өзінің анионныц атауыныц алдындағы орнын сақтайды.<br />

Ал катиондардың ішінде су молекулаларын косып алып<br />

гидраттанғандары болса оларды сол катионныц атымен бірге<br />

копмлексті ион ретінде атайды. Мысалы: KAI (S 0 4)2 - 12Н20 алюминий<br />

калий сульфаты 12 гидраты, №1ЧН4Н Р04-аммоний натрий<br />

гидрофосфаты.<br />

Кѳп анионды тұздардың атауында да комплекстік принцип<br />

сакталады. Айталық: Ыа6С1Ғ(504)2-гексанатрий бис (сульфат)-<br />

фториді-хлориді.<br />

Қүрамында 0 2~ жэне ОН” иондары бар негіздік түздардың<br />

_атаулары кос түздардыц атауларына ұқсайды, тек басты анионныц<br />

атынан бұрын оксид не гидроксид деген сѳз косылады.<br />

Мэселен: MqCl (ОН)-магний гидроксид-хлориді, ВіСІО-висмут<br />

оксид-хлориді.<br />

224

V II тарау<br />

ТОТЫҒУ-ТОТЫҚСЫЗДАНУ РЕАКЦИЯЛАРЫ<br />

СУТЕК, ОТТЕК ЖЭНЕ ОЛАРДЫҢ ҚОСЫЛЫСТАРЫ<br />

Қез-келген химиялық реакцияларда атомдардын, электрон<br />

бұлтының тығыздығы кайта топтасады. Егер эрекеттесуші<br />

атомдар типті металл мен бейметалдар болса, электрон толығымен<br />

біріне ауысып, ионды косылыс түзетінін білеміз.<br />

Тіпті, табиғаты жақын атомдар бірігіп, ковалентті косылыс түзгенде<br />

де электрон бұЛтының тығыздығы өзгеріске ұшырайды:<br />

бірінде артып, екіншісінде кемиді. Ал электрон бұлтының артуы<br />

не кемуі процеске катыскан атомдардын электртерістігіне тәуелді<br />

екендігін бұрынғы тарауларда сөз еткенбіз. Реакцияға катыскан<br />

атомдардын электрон тығыздығынын өзгеруін тотығу-тотыксыздану<br />

реакцияларынан айкын көруге болады.<br />

§ 1. Т О Т Ы Ғ У - Т О Т Ы Қ С Ы З Д А Н У П Р О Ц Е С І<br />

Анорганикалык химиядағы реакциялардын барлығын екіге<br />

бөлуге болады: 1 ) реакцияласушы элементтердіц валенттігі<br />

өзгермей реакцияласу, 2 ) валенттігі өзгеріп реакцияласу.<br />

Біріншісіне жататын түрлі иондар арасындагы алмасу реакциялары,<br />

ол реакциялардыц тецдіктерін де жазу оцай. Екіншісіне<br />

жататын қосылу, ығыстыру жэне бір сыпыра, кѳбінесе, күрделі<br />

болып келетін, химиялык реакциялар. Реакцияласушы элементтердіц<br />

валенттіктерініц ѳзгеруі, реакция кезінде оныц атомдарыныц,<br />

молекулаларынын, иондарыныц электрондары бірінён-біріне<br />

ауысып кетуінен болады, ондайда олардыц тотығу күйі (дәрежесі)<br />

өзгереді. Осындай реакцияларды тотығу-тотыксыздану<br />

реакциялары деп атайды. Мысалы:<br />

Mg + Cl2 = MgCl2<br />

Тотығу дәрежесініц оц, теріс жэне нөлдік болуы мүмкін,<br />

әдетте оны араб сандарымеи көрсетіп жаныиа + , тацбаларын<br />

жазып элементтіц символыныц үстіне жазылады.<br />

Тотығу деген термин ертеден келеді, ол кезде тотығу деп оттекпен<br />

косылуды ғана айтатын. Тотыксыздану, одан да ерте, алхимиктер<br />

заманында, оксидтерден таза металл шығарып алу кезінде<br />

колданылған. Сонымен тотығу — оттекті косып алу, тотыксыздану<br />

оттекті косылыстан тартып алу деген түсінік ұзак уакыт<br />

қолданылды.<br />

Берірек заманда тотығу деп, тек оттекті косып алу емес, сутек-<br />

Ti тартып алуды да атайтын болды. Сонымен кабат тотыксыздану<br />

деп тек кана оттекті тартып алу емес, сутекті косып алуды<br />

да айтатын болды.<br />

Одан да бергі кезде тотыгу деп оттекпен есептелген валенттіктіц<br />

ѳсуін, сутекпен есептелген валенттіктіц кемуін атады:<br />

осыған кері тотыксыздану деп оттек бойынша валенттіктіц кемуін,<br />

сутек бойынша валенттіктіц ѳсуін айтатын болды.<br />

8— 2065<br />

225

Мысалы,<br />

— 1 О + 1 + 3 + 5 + 7<br />

HCl С 12 н е ю Н С Ю 2 Н С Ю з Н С Ю 4<br />

хлор тотығады<br />

хлор тоты ксы зданады<br />

Қазіргі кездегі ғылым тотығу мен тотықсыздануды элементтен<br />

элементке электрон көшуіне тәуелді процесс деп түсіндіреді.<br />

Сондықтан тотығу жэне тотыксыздану деген терминдерді оттек<br />

пен еутекке ғана байланыстырмай, оларға кеңірек мағына<br />

береді.<br />

Тотығу-тотықсыздану процесініц осы күнгі теориясын жасаған<br />

біздіц еліміздіц ғалымдары — Л. В. Писаржевский, Я. И. Михайленко,<br />

А. М. Беркенгейм жэне С. В. Дайн. Ол теорияныц<br />

негізгі кағидалары мыналар:<br />

1. Тотығу дейтініміз, атомныц, молекуланын, ионныц электрон<br />

беру процесі. Мысалы:<br />

а) атом электронын берсе, оц зарядты ионға:<br />

Cl — 7е->-С1 + 7 айналады.<br />

б) теріс зарядты ион электрон берсе, нейтрал атомға:<br />

С1 + — е-*-С\, оц зарядты ионға Cl- —2е->-С1 + айналады,<br />

в) оц зарядты ион электрон берсе, онын оц заряды берген<br />

электрон санына сэйкес ѳседі: С1+ — 4е-ѵС1+5<br />

2. Тотыксыздану дейтініміз атомныц, молекуланын немесе<br />

ионныц электрон косып алу процесі. Мысалы:<br />

а) атом электрон косып алса, теріс зарядты ионға айналады:<br />

С1 + е = С1- ;<br />

б) оц зарядты ион электрон косып алса, заряд саны кеміген<br />

оц зарядты ионга: Cl+5-f-4e-vCl + , нейтрал атомға: Cl+5 + 5e->-Cl,<br />

теріс зарядты ионға: С1+5 + 6е->-С1_ айналады.<br />

3. Тотықтырғыш— электрон косып алушы бѳлшек<br />

(нейтрал атом, молекула, ион).<br />

4. Тотықсыздандырғыш— э лектрон беруші бѳлшек<br />

(нейтрал атом, молекула не ион).<br />

Біздіц бұл мәселе жайындағы ілгерідегі әцгімеміз үшін<br />

электрон бір атомнан екіншісіне түгел көше ме, яғни иондык<br />

байланыс туа ма, электрон реакцияласушы атомдардыц біреуінен<br />

екіншісіне карай ығысып, тартылып кана коя ма, оныц<br />

шешуші мәні жок. Түсінікті оцайлату үшін электрон берілді<br />

немесе косып алынды деп караймыз.<br />

Тотыктырғыш, тотыксыздандырғыш дейтініміз электрон<br />

алатын, беретін заттыц аты; тотығу, тотыксыздану дейтініміз<br />

электрон беру немесе алу процесініц аты. Тотықтырғыш<br />

электрон к^осып алатын зат, ал электрон к,осып алу процесі тотык,-<br />

сыздану деп аталады, демек тотыщтырғыиі реакция кезінде ѳзі<br />

тотыксызданады. Енді тотықсыздандырғыиі электрон беретін<br />

зат, ал электрон беру процесін біз тотығу дедік, демек тотық-<br />

226

8* 227<br />

Ѣ,<br />

с ы зд а н д ы р ғы іи р е а к ц и я кезін де<br />

өзі тотығады.<br />

Тотығуды электрон беру процесі<br />

дедік, бірақ осы процесте сол<br />

берген электронды алатын процесс,<br />

яғни тотыксыздану процесі<br />

болмаса тотығу процесі жеке<br />

бола алмайды. Демек, электрон<br />

көшуімен байланысты әрбір реакция<br />

карама-қарсы екі процестің —<br />

тотығу мен тотықсызданудыц —<br />

б і р л е с у і. Осындай реакциялардыц<br />

барлығын казіргі кезде тот<br />

ы ғ у-т отыксыздану реакция<br />

л а р ы деп атайтын болды.<br />

Элементтер атомдарыныц<br />

электрон беру не алу қабілетіне<br />

эсер ететін жағдайлар: ол алдымен<br />

Д. И. Менделеевтіц период -<br />

л. в. Писаржевский тык СИСТемасындағы элементтіц<br />

(1874—1938) орны, екінШі жағынан атомыныц<br />

радиусы мен ядросыныц оц зарядтарыныц саны, Атомныц (ионныц)<br />

радиусы неғұрлым үлкен болса, электронныц ядроға<br />

тартылуы соғұрлым кем болады, оны атомныц беруі соғұрлым<br />

оцай болады, демек атомныц тотықсыздандырғыштык кабілеті<br />

соғұрлым күшті болады. Мүндай атомныц баска атомнан<br />

электрон косып алуьі киын, демек, оныц тотыктырғыштык<br />

кабілеті кем. Атомныц (ионныц) радиусы неғұрым кішкене болса,<br />

электронный ядроға тартылуы соғүрлым күшті болады, оны<br />

атомныц беруі соғұрлым киын болады, демек атомныц тотықсыздандырғыштык<br />

кабілеті соғұрлым кем болады. Мүндай атомныц<br />

баска атомнан электрон косып алуы оцай, демек, оныц<br />

тотыктырғыштык кабілеті күшті.<br />

§ 2. Т О Т Ы Ғ У - Т О Т Ы Қ С Ы З Д А Н У Р Е А К Ц И Я Л А Р Ы Н Қ Ұ Р А С Т Ы Р У Ж Ә Н Е<br />

Т Е Ң Е С Т І Р У<br />

Тотығу-тотыксыздану реакцияларын тецестірудіц екі тәсілі<br />

бар, электронды баланс жэне и о н д ы-э л е к т р о н д ы<br />

тәсілдері. Екі тәсілдіц де негізі бірдей: ол — тотығу-тотыксыздану<br />

процесінде тотықсыздандырғыш берген электрондардьщ<br />

саны тотыктырғыш косып алған электрондар санына тец болуы<br />

шарт.<br />

Ец эуелі электронды баланс тэсілі бойынша мынадай реакцияны<br />

тецестіріп кѳрейік.<br />

H2S + KMn04+ H2SO4 —S + MnS04+ K2SO4 + H2O

I<br />

Реакция кезіңде тотығу дәрежесі өзгеретін элементтерді тауып,<br />

олардыц үстіне жазамыз:<br />

H2S 2 + KMnÖ4 + H2S04^ S + M nS04 + k2s o 4 + h 2o<br />

Тотықтырғыш пен тотыксыздандырғышты тауып, тотығу жэне<br />

тотыксыздану процестерін жеке-жеке жазамыз:<br />

тотыксыздандырғыш S — 2й = 5-тотығу процесі<br />

тотыктырғыш Мп7+ + 5е = Мп = тотыксыздану процесі<br />

Тотыксыздандырғыш берген және тотыктырғыш алған электрондарды<br />

баланска келтіру үшін, олардыц тецестіру коэффициентін<br />

табады. Тецестіру коэффициентін табу екі санныц, мысалы 2<br />

мен 5-тіц ец кіші ортак еселігін аныктаудан басталады. Әдетте,<br />

оны табу үшін екі санды өзара кѳбейтіп алады 2X5 = 10, содан<br />

соц кѳбейтіндіні әрбір атомныц алған не берген электрон санына<br />

бѳліп коэффициента аныктайды. Іс жүзінде тотыксыздандырғыш<br />

берген электрон санын тотыктыргыштыц коэффициенту<br />

тотыктырғыш алған электрон санын тотыксыздандырғыштыц<br />

коэффициент! етіп, айкастырып коя салады. Егер олар ѳзара<br />

еселеніп келсе, бірдей санға бөліп кысқартып немесе кажет<br />

болса еселеп кѳбейтіп жаза береді.<br />

S2~ — 2p=S 5<br />

Мп7+ + 5е = Мп2+ '2<br />

Аныкталған коэффициенті бойынша тотығу-тотыксьіздану реакциясына<br />

катыскан атомдардыц санын тецестіріп аламыз:<br />

5H2S + 2KMn04 + H2S 04-^5S + 2MnS04 + K2S 04 + H20<br />

Реакцияға катысқан, алайда тотығу дәрежесі ѳзгермеген атомдары<br />

бар заттардыц коэффициентін осы белгілі болған коэффициенттер<br />

аркылы шығарып алады. Реакция жүретін орта — күкірт<br />

кышкылы, ол жеткілікті мөлшерде алынған, сондыктан<br />

қажетті жеріне барып косыла алады. Мэселен, тецдіктіц сол<br />

жағындағы H2S 0 4 алдындағы коэффициент 1 тец, ал реакция<br />

ѳнімдерінен 3S02+4 кажет екендігі кѳрініп түр, оны бастапкы<br />

кышкыл молекулалары береді. Сондыктан 3 деген коэффициента'<br />

H2S 04 алдына коямыз. Элі есепке алынбаған сутек атомдары<br />

бар, реакцияға кіріскен 16Н-қа сай 8Н20 шыгады. Оган кажет<br />

8 оттек атомдары 2КМп04 молекуласынан алынады:<br />

5H2S + 2КМп04 + 3H2S 0 4 = 5S + 2MnS04 + K2S 0 4 + 8Н20<br />

Осылайша реакцияга катыскан жэне одан шыккан заттардыц<br />

атомдарын түгелдей санап, ѳзара тецестіреді. Іс жүзінде химиялык<br />

реакция тецдеуін әлденеше рет кайталап жазудыц кажеті<br />

болмайды, бірден тотығу-тотыксыздану коэффициенттерін<br />

койып, калғандарын соған қарап, ойша саңап тецестіру дүрыс.<br />

Осы келтірілген реакцияныц тецдеуін еиді ионды-электронды<br />

тәсіл бойынша кайта тецестіріп кѳрейік. Ол үшін реакцияға<br />

катысатын, яғни тотығып, тотыксызданатын не байланысатын<br />

бөлшектерді ғана қалдырып, реакцияныц иондык тецдеуін<br />

жазайык:<br />

228

H2S + M n04“ + H+->S + Mn2+ + H20<br />

Бұдан тотығуға және тотыксыздануға қатыскан бөлшектерді екі<br />

бөліп, тотығу жэне тотыксыздану жарты реакциялары түрінде<br />

жазамыз:<br />

H2S — 2e = S + 2H + 5<br />

M n 0 -4 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H20 2<br />

Сонғы тендеуде МпО~4 анионындағы 4 оттек атомын байланыстыру<br />

үшін 8Н+ керектігін бірдей ескеріп жазамыз. Табылған<br />

коэффициенттерге тецдеулердіц он. жағы мен сол жағын көбейтіп<br />

коссақ, иондық тецдеудіц теңескен түрі шығады:<br />

5H2S -1 0 e = 5S + 10H +<br />

2МпО- 4 + 16Н + - 1Ое = 2Мп2+ + 8Н20<br />

5H2S + 2MnO“ 4 + 6Н + = 5S + 2Мп2+ + 8Н20<br />

Бұған қарап реакцияның молекулалык теңдеуін толык етіп жазу<br />

киын емес: 5H2S -|-2KMn04 + 3H2S 0 4 = 5S + 2MnS04<br />

+ K2S 04 + 8H20<br />

Теңестірудің екі тәсілі де іс жүзінде бірдей колданылады.<br />

Біріншісініц максаты тек теңестіруге кажет коэффициенттерді<br />

тауып алу болса, екінші ионды-электронды тәсілде тотығу-тотықсыздану<br />

процесінің ішкі сыры ашыла түседі. Мэселен, МпО'_ 4<br />

ионынын, тотыксыздануы кезінде бѳлінген оттек атомдарын Н+<br />

иондары косып алып су молекулаларына айналатындығы айкын<br />

керініп тұр. Соңғы тәсіл бойынша кейін жеке жазылған тотығу<br />

жэне тотыксыздану жарты-реакцияларына сай потенциалдарын<br />

салыстыра отырып, процестің жүру-жүрмеуін аныктайтын<br />

боламыз.<br />

§ 3. Т О Т Ы Ғ У - Т О Т Ы Қ С Ы З Д А Н У Р Е А К Ц И Я Л А Р Ы Н Ы Ң Т И П Т Е Р І<br />

Барлык мүмкін болатын тотығу-тотыксыздану _реакцияларын<br />

үш типке бөліп қарауға болады.<br />

1. Атомаралык және молекулааралык тотығу-тотыксыздану<br />

реакциялары — әр түрлі атомдардын,, иондардын,, молекулалардың<br />

арасында электрон ауысуынын, нәтижесінде жүреді. Бұл<br />

ең жиі кездесетін реакциялар.<br />

Қоцыр түсті марганец диоксидін тұз кышкылыныц ерітіндісіне<br />

салғанда, еріп түссізденіп, ѳткір иісті газ — хлор бѳлгенін<br />

байкаймыз:<br />

Mn+40 2 + H C !-'^ M n + 2Cl2 + Cl2 + N20<br />

Коэффициенгтерді табу үшін екі әдісті де пайдаланайык:'<br />

Мп4+ + 2е = Мп2+ 2 2 М п02 + 4Н + + 2е = Мп2++ 2Н20 2 1<br />

2С1~ — 2е = СІ2 2 1 2 С |- - 2 е = СЬ 2 1<br />

Бөлінген Мп2+ иондарын байланыстыру үшін тағы да 2НС1<br />

кажет екендігін ескерігі, реакцияныц толык тецдеуін жазамыз:<br />

229

Мп0 2 + 4НС1 = МпСІ2 + СІ2 + 2Н20<br />

2. Молекула ішіндегі тотығу-тотықсыздану реакциялары —<br />

бір ғана молекуладағы екі түрлі атомныц бірінен-біріне электрон<br />

бұлтыныц ауысуынан болады. Қөбіне мұндай реакциялар күрделі<br />

заттардыц ыдырауына сай келеді. Мәселен, Бертолле тұзыныц<br />

ыдырауы:<br />

К С 10з^К С 1+ 0 2<br />

Баяу қыздырған бүл тұз өзгеріске ұшырап, өзінен жануды<br />

қолдайтын газ оттекті және кұрамында Aq+ иондары мен тұнба<br />

түзетін C1“ иондары бар тұз түзетінін ажырату қиынға түспейді.<br />

Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштыц алдындағы коэффициент<br />

бірдей болатындықтан тецестіру коэффициентін табарда<br />

атомдардыц арақатынасын молекуладағыдай етіп алады<br />

С 1:0= 1:3.<br />

Cl5+-f 6е = С Г<br />

302~ —6е = 3/ 20 2<br />

: 3<br />

2КС10з = 2КС1+30<br />

3. Өзіндік тотығу-тотықсыздану немесе диспропорциялану<br />

реакциялары — бір гана атомныц түрініц тотығып, әрі<br />

тотықсыздануынан шығады. Мұндай реакция жүру үшін, диспропорцияланатын<br />

атомныц тотығу дәрежесі аралық күйде<br />

болуы шарт, сонда ғана ол өзі тотығып әрі тотыксыздана алады.<br />

Мысалы, жасыл түсті К2М п04 судағы ерітіндісін кыздырғанда<br />

оныц күлгін түсті ҚМп04 түзетінін,. әрі қоцыркай түсті<br />

М п02 тұнбаға түсетінін кѳрер едік. Сонымен катар, бастапкы<br />

бейтарап орта, күшті негізді ортаға айналғандығын индикатормен<br />

аныктауға болады.<br />

Мп6+ — 1е = Мп7+<br />

Мп6+ + 2е = Мп4+<br />

К2М п04 + Н2СГКМп04 + М п02 + КОН<br />

МпО2” — 1е = МпО_ 4<br />

Мп0 і“ + 2Н20 + 2 е = М п02 + 40Н '<br />

Екі коэффициенттіц бір молекуланыц алдына койылатынын<br />

ескеріп, оларды ѳзара косып ортак коэффициент табамыз:<br />

ЗК2М п04 + 2Н20 = 2КМп04 + М п02 + 4КОН<br />

БарлыА, уакыттарда тотығу-тотыксыздану реакццялары осы<br />

үш типтін біреуіне ғана сай келеді деп ойлауға болмайды, кейде<br />

олар бірігіп, бір процесте де кездеседі.<br />

§ 4. МАҢЫЗДЫ ТОТЫҚСЫЗДАНДЫРҒЫШТАР IWEH ТОТЫҚТЫРҒЫШТАР<br />

Тотығу-тотыксыздану реакциялары жүруініц басты шарты,<br />

оған міндетті түрде тотықсыздандырғыш пен тотыктырғыш<br />

катысу кажет. Тотықсыздандыргыштар ретінде металдардыц<br />

бейтарап атомдары, (мысалы, Na°, Ca°, Al°), кейбір бейме-<br />

230<br />

*

I<br />

талдар (мысалы, С°, Si°, Н2), бейметалдардың теріс зарядты<br />

карапайым иондары, (мысалы, C1“ , В г", I- , S2” ) ѳздерініц<br />

тотығу дәрежесін арттыра алатындай кабілеті бар металдардын,<br />

он зарядты иондары, (мысалы, Ge2+, Sn2+, Сг3+) кұрамында<br />

аралык тотығу дәрежесіне ие атомдары бар, күрделі иондар мен<br />

молекулалар колданылады. Мысалы, S 02~ 3, NO” 2, Мп02” 4,<br />

SnCl2, FeS04, N2H4, Н3РО3. Техника мен лабораториялык<br />

жұмыстарда жиі колданылатын аса маңызды тотықсыздандырғыштардын<br />

катарына мына тѳмендегілер жатады:<br />

Кѳміртек С пен кѳміртек (II) оксиді СО-металлургияда<br />

оксидті кендерден металл алуға, кейбір активтігі аз металды<br />

ерітінділерінен бѳлуге жұмсалады; темір, мырыш, алюминий<br />

жэне калайы — органикалык заттарды өндіруде, әсіресе, нитрокосылыстарды<br />

тотыксыздандыруға кажет; кукіртті кышкыл<br />

H2SO3 жэне онын тұздары Na2S0 3 , ЫаНБОз-анорганикалык<br />

жэне органикалык заттарды ѳндіруде, фотографияда, мата ѳнеркэсібінде<br />

т. б. жерлерде колданылады; натрий сульфиді ЫагБ<br />

органикалык ароматты нитро-жэне азокосылыстарды тотыксыздандырады;<br />

натрий тиосульфаты МагЭгОз-бояу ісінде қажет,<br />

металл куйдегі натрий-титан топшасының элементтерін бос күйде<br />

бөліп алуға жұмсалады; атом күйіндегі-сутек-лабораториялык<br />

жұмыстар кезінде жиі колданылады; электр тогы-электролиз<br />

процесініц жүргізуші күші, оның аркасында көптеген металдар<br />

алынады. Тотыктырғыш ретінде күшті бейметалдар (Ғ2, С12,<br />

Вг2, І2, 0 2, Оз) кұрамында жоғары тотығу дәрежесі бар элементтердің<br />

атомы кіретін күрделі иондар (N 0~3, S 0 2_4, СЮ” 4,<br />

МпО~4, Сг02_4, Сг20 2~7, Ғе02_4) жогары валентті оксидтер<br />

(РЬ02, S 0 3, СгОз, Мп20 7), пассив металдардын иондары<br />

(Aq+ , Au+ , Cu2+). т. б. колданылады. Олардын ішіндегі аса<br />

маңыздылары мыналар:<br />

Оттек — металлургия жэне химия өнеркәсібінін. басты тоть(ктырғышы,<br />

жеке күйінде де, эрі баска газдармен коспа түрінде де<br />

жұмсала бёреді; озон-оттектен де күшті тотыктырғыш, кѳптеген<br />

бояғыш заттарды ағартып, толып жаткан анорганикалык заттарды<br />

тотыктырып, суды жэне ауаны зарарсыздандыруға кажет:<br />

калий пермаганаты КМп04 кѳптеген анорганикалык жэне органикалык<br />

заттарды тотықтыратын күшті тотыктырғыш; азот N,<br />

күкірт S, дихром қышкылы-бос күйіндегі металдар мен металл<br />

еместерді, күрделі анорганикалык жэне органикалык сан алуан<br />

заттарды тотыктыратын жиі колданылатын реагенттер; сутек<br />

пероксиді-жұмсак тотыктырғыш, сүйек, сабан, тері, бояуларды<br />

ағартады, медицинада дезинфекцияға кажет.<br />

Бүл келтірілгендерден баска да жиі колданылатын тотыксыздандырғыштардың<br />

катарына фосфорлы Н3РО3 , құмырска<br />

НСООН қышкылдарының ѳздері мен тұздары, спирттер, альдегиттер,<br />

глюкоза жатады, сол сиякты тотыктырғыштардын катарына<br />

хлорлау кышкыл НСЮ3 жэне оның тұздары, қорғасын<br />

диоксиді, марганец диоксиді, галогендер, калий жэне натрий<br />

гипохлоридтері NaClO, КСЮ, мен гипобромиттері NaBrO,<br />

231

КВгО, пероксокүкірт НгБОд, H2S20_ қышқылдары жэне оның<br />

аммоний түзы (NH4) 2S2 0 , «сұйықтық патшасы» жатады.<br />

Тотығу-тотықсыздану реакцйяларының мөлшерлік сипаттамасын<br />

VIII тараудыц 15 және 16-параграфтарынан қараңыз.<br />

Жаттығу: тотығу-тотықсыздану реакцияларынын мына теңдіктерін<br />

теңестіріңдер:<br />

Sb2Sg<br />

H N 0 3"*H3 Sb04 -j- H2SO4 + NO<br />

НСЮ3 + НСГСІ2<br />

FeS04 + H N 03 + H2S 04~Fe2 (S 0 4)3 + NO<br />

І2 + Н20-*НІ0з + НІ<br />

Na2S 0 3 KMn04 -f- H2S 0 4^N a2S 0 4 K2S 04 -)- M nS04<br />

Cu20 -f HNO;TCu (N 03) 2 + NO<br />

SnCl2-f- K2Cr20 7 -j- H2SÖ4^Sn (S 0 4)2 —|—С rC 13 —j—K2S 0 4<br />

M n02 + KNO3 + K0H’ K2M n04 + k n o 2<br />

Na2C r0 2-j-Br2-f- Na0H~Na2C r0 4 + NaBr<br />

Na3A s03 I2^N a3A s04 -(- HI<br />

§ 5. СУТЕК<br />

Табиғатта сутек бос жэне косылыс күйінде болады. Күллі<br />

элемді алатын болсақ, мүнда сутек ең көп тараған элемент.<br />

Күн бетін, жүлдыздарды, тұмандықтарды спектроскоппен, ал<br />

жұлдыз аралығындағы кеңістікті радиотелескоп жәрдемімен<br />

қарап зерттегенде барлығында да сутектін, өте кәп екендігі<br />

білінеді. Сутек бос күйде атмосфераның жоғарғы қабаттарында<br />

ѳте аз мөлшерде кездеседі. Жанар таулардың мұнай скважиналарынан<br />

шығатын газдардың құрамында болады. Қосылыстардың<br />

кұрамындағы сутекті есептемесе, жердегі сутек әте сирек элементтердің<br />

бірі болар еді. Ал косылыстардын, құрамында химиялык<br />

байланыскан түрде ѳте көп сутек бар, мысалы, судың салмағының<br />

11%, саз балшыктың 1,5% сутек үлесіне келеді. Оттек ѳсімдіктер<br />

мен жануарлар денесінде, мұнайда, табиғат газдарында, кейбір<br />

минералдарда химиялык косылысқан түрде болады. Жер кыртысы<br />

үш кабатынын, (атмосфера, гидросфера, литосфера) жалпы<br />

салмағының 1 проценті сутек.<br />

Тарихи мағлұмат. Ертеде адам баласы ауадан басқа газды білмейтін.<br />

Неміс дәрігері Парацельс (XVI ғасыр) күкірт кышқылына темір салса бір<br />

«жанғыш ауаның» бөлініп шығатынын байқаған. Ағылшын химигі әрі физигі<br />

Роберт Бойль (1660 ж.) темір қиқымын күкірт қышқылымен әрекеттеп,<br />

одан бөлініп шыққан «жанғыш ауаны» белек жинап алып, жағып көрген;<br />

оның жанғанда қопарылыс беретіні де белгілі болды. Бірақ бұл ғалымдар<br />

қолдарындағы зат жаңа элемент екендігін, оның касиеттерін, жанғанда кандай<br />

затка айналатынын білмеген.<br />

Бұл мәселелерді ағылшын химигі Генри Кавендиш (1766 ж.) шешті.<br />

Бұл газ жанғанда су түзцетін болғандықтан бері келе оны «гидрогениум»<br />

(гректің «һюдор»— су, «генан»-туғызамын деген сѳздерінен) сутек деп атаған.<br />

Біз бұл кітапта газ затымен алғаш кездсіп отырмыз, Соған байланысты<br />

айта кететін нәрсе — газ деген сѳзді ғылымға кіргізген XVII ғасырдың алхимигі<br />

Ван-Гельмонт болатын, содан кейін Р. Бойль ол газдарды ыдыска жинап<br />

232

сақтаудың әдісін тапты (78-сурет).<br />

. Ол әдіс оңай ғана әдіс еді — ішіне<br />

күкірт қышкылы құйылып, темір шегелер<br />

салынған бөтелкені азғана кукірт<br />

қышкылы бар ыдыска төңкерсе, бөлініп<br />

шыккан сутектің көпіршіктері<br />

жоғары көтеріліп, қышқылды ығыстырып,<br />

бөтелкенің ішін толтырады.<br />

Одан кейін Г е л ь с газ алынатын жер<br />

мен (79-сурет, а) газ жинайтын жердін<br />

(79-сурет, б) арасын бѳлді. Бұл<br />

принцип осы күнге дейін лабораторияларда<br />

сакталып келеді.<br />

А л у тэсілдері. Сутек-<br />

Ti алатын сарқылмас қор — су.<br />

Бұл мақсатта суды кѳбіне таза<br />

турде, кейде қышқыл немесе<br />

сілті ерітіп пайдаланады. Сутекті<br />

осы кезде табиғи газдардан<br />

да алатын болды.<br />

Сутекті алудын, тэсілдерін<br />

ғылыми негізі жағынан химиялык,<br />

физикалык жэне электрохимиялык<br />

деп ушке бѳлуге<br />

болады.<br />

Су молекуласындағы сутек<br />

оттекпен ѳте берік косылыскан.<br />

Парацельс<br />

(1493— 1541)<br />

Судын, бір молін (бу күйінде) айыру ушін 242,6 кДж керек.<br />

Демек, сутегін айырып алу үшін сумен реакцияластыратын затымыздын,<br />

оттекпенен қосылғыштығынан басым болуы қажет.<br />

Ондай заттар актив металдар мен он, зарядтылығы соларға<br />

жуык кѳміртек сиякты бейметалдар. Судағы сутек электронсыз<br />

ион Н+ күйіне жакын болады, сондыктан он, зарядтылығы күшті<br />

элементтер Н+ ионына электрондарын беріп, оны бейтарап атом-<br />

78-сурет. Сутек алудың алгашкы<br />

карапайым аспабы<br />

79-сурет. Гельс аппараты<br />

233

ға айналдырады. Судағы сутекті бөліп<br />

алудың химиялық негізі осы.<br />

Техникада әсіресе аммиак синтездеуде<br />

сутек алу үшін көп колданылатын<br />

химиялық әдістердің бірі — конверсия<br />

тәсілі.<br />

Өте кызған (1000° С шамасы)<br />

көмір бетімен су буын өткізсе, мынадай<br />

реакция жүреді:<br />

С + Н2О ^С О + Но<br />

Бұл реакция кезінде түзілген көміртек<br />

оксиді де, сутек те жанғыш газдар.<br />

Бұлардың қоспасын су газы деп атап,<br />

техникада отын ретінде қолданады.<br />

Су газындағы сутекті бөліп алу үшін<br />

су газына су буын араластырып, қоспасын<br />

қыздырған темір оксидініц (катализатор)<br />

үстімен өткізеді. Бұл реакциядан<br />

C0 + H 20§9# Н2 + С 0 2<br />

ҒегОз<br />

шыққан көміртек диоксиді сутектен<br />

оцай ажыратылады; ол үшін осы шыккан<br />

газдар коспасын ѳте кысып (2 -103<br />

кПа), сумен жуады.<br />

Соцғы реакцияны су газыныц<br />

1 Кавендиш<br />

\ І 1 0 Ѵ П Д П Ш о r p .<br />

(1731—1810) конверсиясы деп атайды. Гемір<br />

оксиді тек кана катализатор кызметін<br />

аткарады. Тѳмен температурада конверсия ѳте бояу жүреді, жоғары<br />

температурада тепе-тецдік кері ауады, сондыктан температураны<br />

450—500 дейін кѳтереді жэне су буын тецдік<br />

бойынша керегінен анағұрлым артык алады.<br />

Сутекті конверсия аркылы алу ец арзан жолдыц бірі; кейде<br />

су газыныц орнына, ішінде кѳміртек оксиді бар баска газдар<br />

коспасын, мысалы, генератор газын, колданады.<br />

Конверсия процесінде мынадай қосалқы реакциялар:<br />

2С0 = С + С 0 2 жэне С0 + ЗН20 = СН4 + Н20<br />

болуы мүмкін; бұл жагдайда метан мен күйе косымша түзіледі.<br />

Химиялық тәсілдің тағы біреуін темір — бу тәсілі деп<br />

атайды, бұл ертеден келе жатқан, бірак қазір мәні кеміген тәсіл.<br />

Мұнда, 700° дейін қыздырған темір жэне темір (II) оксиді мен<br />

судың буы әрекеттеседі:<br />

234

н 20 Ң- Fe = FeO + Н2<br />

Н20 + ЗҒеО = Ғе30 4 + Н2<br />

АН0 = — 37,2 кДж/моль<br />

АН° = — 69,8 кДж/моль<br />

Бұл реакцияда алынған су буыныц жартысы ғана сутекке<br />

айналады. Мына шыққан темір қағын су газымен эрекеттестіргенде,<br />

жаңағы жазылған реакциялар кері жүріп, темір алынып,<br />

ол кайтадан іске қосылады:<br />

Ғе30 4 + 4СО = ЗҒе + 4С02<br />

Ғе30 4 + 4Н2 = ЗҒе + 4Н20<br />

Бұл тәсілмен сутекті алу үздікті процесс болуы, су буының<br />

жэне су газыныц артык шығыны жэне оныц үстіне алынған сутектіц<br />

керектідей таза болмауы, бұл тэсілді экономика жағынан<br />

колайсыз етеді.<br />

Соцғы 10— 15 жылда кец қолданылыгі келе жатқан әдістіц<br />

бірі сутекті метаннан алу. АҚШ-та аммиак синтездеу үшін жұмсалатын<br />

сутектіц 70 процентіне жуығы метаннан алынады. Совет<br />

Одағында табиғи газдар көп, жыл сайын олардыц өндірісі<br />

өсуде. Табиғи газдардыц кейбіреулерінде 90—99%, кокс газдарыда<br />

25—30% метан болады, көмірді шала кокстегенде де ішінде<br />

метаны көп газдар шығады, метан мүнай өндірісінде де шығатын<br />

газдар коспасында болады.<br />

Метандағы сутекті түрліше әдіспен алады:<br />

1) метанды крекингілеу (қыздырып айыру):<br />

СН4 = С + 2Н2<br />

АН° = 70,7 кД ж / моль<br />

Метанды ішін отка берік кыш калыппен толтырған пештерде<br />

крекингілейді. Бүл процесс екі сатыда өтеді. Бірінші сатыда<br />

метанды ауамен араластырып, тұтандырып пештіц ішін 1 100 градуска<br />

дейін кыздырады. Екінші сатыда пешке метанныц өзін<br />

ғана жібереді, осы кезде жоғарыда жазылған эндотермиялык<br />

реакция жүре бастайды, пеш 900°-ка дейін дейін суыған кезде оны<br />

кайтадан қыздыра бастайды.<br />

Крекингтен шыккан сутекті аралас шыккан — метан, көміртек<br />

оксиді мен диоксиді, ацетилен, этилен, нафталйн тағы басқаларынан<br />

тазартады.<br />

Крекинг процесі нәтижесінде сутекпен бірге күйе шығады.<br />

Кейде, крекингті сутек алу емес, күйе алу үшін ғана жүргізеді.<br />

2) Метан мен су буыныц әрекеттесуі:<br />

CH4-f H20 = C0 + 3H2<br />

AH° = 205,8 кДж/моль<br />

3) Метанныц кѳміртек диоксидімен, не болмаса кѳміртек<br />

диоксиді жэне су буы коспасымен эрекеттесуі:<br />

СН4 + С 02 = 2СО + 2Н2 АН° = 251 МДж/моль<br />

немесе ЗСН4 + С 02 + 2Н20 = 4С0 + 8Н2 АН° = 663,5 кДж/моль<br />

4) Метанныц оттекпен эрекеттесуі:

2СН4 + С>2 = 2С 0 + 4Н2 АН°=— 67,3 кДж/моль<br />

Бұл әдістердің, біріншісінен басқасының бәрінде де сутекпен<br />

аралас едәуір мөлшерде көміртек оксиді түзіледі. Сутекті көп<br />

алу үшін бүл газдарды конверсиялайды.<br />

Кокс газын қатты салқындату — сутекті алудың физикалык<br />

тәсіліне жатады. Тас көмірді 900— 1 200°-та құрғақ айдағанда,<br />

ішінде 60%-ке дейін сутек бар, кокс газы деп аталатын,<br />

газдар қоспасы түзіледі. Осының ішіндегі сутегін ажырату үшін<br />

оны қатты салқындатады (— 190°). Бұл жағдайда сутектен<br />

басқа газдардың барлыгы сұйылып, сутек газ күйінде калады.<br />

Электрохимиялық тәсіл. Электр догасы ашылғаннан<br />

кейінгі электр жәрдемімен жасалған ең алғашқы электрохимиялык<br />

реакция суды айыру — судың электролизін 1800 жылы Карлейль<br />

мен Никольсон жасады, электролизден сутек әрі оттек<br />

жэне екеуі де өте таза күйде алынады. Осының аркасында<br />

газдарды тазартуға арналған күрделі, әрі кымбат косымша кондырғылардың<br />

кажеті болмай калды. 1 м3 сутек және 0,5 м3<br />

оттекті алу үшін болғаны 2 400 Ампер-сағат энергия жұмсалады.<br />

Электр энергиясы арзандаган сайын, бұл тәсілдің өндірістік<br />

мацызы артуда. Қазірде жер жүзінде өндірілетін сутектің 20%-<br />

тен артығы осы тәсілмен алынады.<br />

Сутекті лабораторияда алудың бірнеше әдісі бар; олардың<br />

ішінде мырыш пен кышкылдыц арасындағы реакция жиі колданылады.<br />

Реакцияны тездету үшін қышкылға азырак C u S 04<br />

ерітіндісін араластырады.<br />

Бұл мақсат үшін Кипп аппаратын (80-сурет) пайдаланады.<br />

Бұл аппарат лабораторияда газдар (Н2СО2) алу үшін өте колайлы.<br />

Аппаратты жүмыс жағдайына келтіру принципі мынадай:<br />

Б тесігі аркылы В шарына мырыш түйірлерін салады. Б тесігін<br />

резина тығынмен тығындайды. Тығынға Г шүмегі өткізілген.<br />

А резервуарын толтырғанша жэне В шарында жаткан мырыштыц<br />

бетін түгел жапканша шүмекті ашып 3 тесігінен сұйытылған<br />

күкірт кышкылын кұяды. Енді шүмекті жауып 3 тесігіне де<br />

тығын аркылы Е кұйғышын кигізеді. Шүмекті ашсак, Д шарындағы<br />

кышқыл А аркылы В-ға барып мырышпен реакцияласады.<br />

Шүмекті жапсак бөлініп шығып жаткан сутек, кышкылды басып<br />

В-дан А аркылы Д-ға ығыстырып шығады. Ж тесігі аппаратты<br />

жуғанда ғана пайдаланылады.<br />

Сутекті аралас шыккан баска газдардан тазарту үшін<br />

К М п04 + К0Н ерітіндісі, не хром коспасы (К 2СГ2О7-НЫЦ кою<br />

күкірт кышкылындағы ерітіндісі) аркылы өткізеді. Су буынан<br />

тазарту үшін H2S0 4 ерітіндісі, немесе кұрғак СаС12 аркылы<br />

өткізеді.<br />

Сутекті лабораторияда алудыц тағы бір әдісі: ұнтак түріндегі<br />

алюминийдіц кайнап түрған суға әрекеті; бүған бірнеше тамшы<br />

К М п04 ерітіндісі араласса, сутек өте көп мөлшерде және токтаусыз<br />

шығады.<br />

Мырыш немесе алюминиймен NaOH кою ерітіндісіне әрекет<br />

ету аркылы да сутек алуға болады.<br />

236

Физикалык жэне химиялык<br />

касиеттері. Сутек түссіз, иіссіз, дәмсіз,<br />

ауадан 141/2 есе жеціл газ л. салмагы 0,09 г.<br />

Суда еруі нашар (кѳлеммен алғанда 2:100).<br />

Платина, палладий сиякты кейбір металдарда<br />

жаксы ериді (900:1). Мұның сұйылу<br />

жэне кату температуралары өте тѳмен (сұйылуы<br />

—253°, қатуы — 259°).<br />

Сутек газдар арасында ен. жеңілі болғандыктан,<br />

онын, молекулаларынын, козғалуы<br />

баска молекулалардан жылдам, онын,<br />

диффузия жылдамдығы баска молекулалардан<br />

артык, сондыктан жылу ѳткізгіштігі де<br />

жоғары.<br />

Сутектіц екі модификациясы — о ртосутек<br />

жэне парасутек — болады.<br />

Онын, себебі Н2 молекуласын түзетін сутектін<br />

екі ядросы (протоны) ѳз осін айналған<br />

кезде, ортосутек — бір бағытта, ал парасутек<br />

— карама-карсы . бағытта айналады.<br />

Екеуініц де химиялык касиеттері бірдей, ал<br />

физикалык касиеттерінде — жылу СІНІрІМ- 80-сурет. Кипп аппараты<br />

ділігінде, кату, сүйылу температураларында<br />

шамалы айырмашылык бар. Қалыпты<br />

жағдайдағы сутектіц үш бөлегі ортосутек,<br />

бір бөлігі парасутек болады.<br />

Сутектіц молекулалары полюссіз болғандыктан оның реакцияласкыштығы<br />

нашар; бірак кыздыру әсерінен молекула ішіндегі<br />

атомдар арасындағы байланыс әлсіреп атомдар үзіліп шыкканда<br />

жаксы реакцияласады. Сутек химиялык реакцияларда кейде<br />

металдык, кейде бейметалдык касиет көрсетеді. Сондыктан ол<br />

периодтык кестеде эрі металдардын, (I), әрі бейметалдардың<br />

(VII) тобына жазылады. Ол кейбір реакцияларда металдар<br />

сиякты он, зарядты ион түзеді; бір металдын, е_рінші металды<br />

ығыстырғанындай, кейбір металдарды ығыстырып шығарады<br />

(H. Н. Бекетов 1865 ж.) Екінші' жағынан сутегінің физикалык<br />

күйі, органикалык косылыстарда оны бейметалдардыц (галогендердің)<br />

ығыстырып шығаруы және кейбір күшті металдармен<br />

реакцияласуы, оны бейметал сиякты етеді.<br />

Сутек көп реакцияларда сыртындағы жалғыз злектронын<br />

беріп, оц зарядты ионға айналуға бейім болады. Бірак бұл процесс<br />

толык түрде болмайды, сондыктан ец күшті деген бейметалдармен<br />

реакцияласканда иондык емес полюсті байланыс кана<br />

түзіледі. Сутек кѳп косылыстарда сутектік байланыс, кейде<br />

металдык байланыс та түзеді.<br />

Сутектіц химиялык активтігі кей жағдайда өте өсіп кететіндігі<br />

байқалады. Бүл сутекпен реакцияласатын зат сутек баска бір<br />

реакция нәтижесінде (мысалы, кышкыл мен мырыштыц реакцияласуынан)<br />

бөлініп шығатын жерде, бірге болатын жағдайда<br />

237

байкалады. Ол «бөлініп шығу моментіндегі» сутектіц активтігінің<br />

өсу себебі, мұндай жағдайда сутектің молекулалары емес атомдары<br />

реакцияласады. Өйткені, сутек бөлініп шығу кезінде жеке<br />

атом түрінде шығады. Ал сол бөлініп шыққан жерінде, онымен<br />

реакцияласатын зат болса, ол атомдар Н2 молекуласын түзбейак,<br />

сол бөлініп шыккан моментінде тез реакцияласады.<br />

Бұл айтылып отырғанныц дұрыс екендігі бертін келе атом<br />

күйіндегі сутекті газ күйінде алуды үйреніп, оның реакцияласкыштығын<br />

зерттегенде аныкталды. Газ күйіндегі сутекке баяу<br />

электр разрядтарын жіберсе, молекулалары атомға ажырайды,<br />

енді оны кысым күші кемітілген жағдайда сактаса, ол атомдардыц<br />

молекулаға кайта айналуы баяу жүреді, осы жағдай оныц<br />

касиеттерін зерттеуге мүмкіншілік туғызады. Атом күйіндегі сутектіц<br />

активтігі өте күшті: калыпты жағдайдыц өзінде-ак күкірт,<br />

фосфор, мышьяк т. б. элементтермен косылады, металл оксидтерін<br />

тотыксыздандырады, Cu, Pt, Ag сиякты металдарды түздарыныц<br />

ерітіндісінен ығыстырып шығарады. Бүл реакциялардыц<br />

ешкайсысына да молекулалык, сутектіц шамасы келмейді. Енді<br />

атом күйіндегі сутектің активтігініц себебін түсіндірейік. Қалыпты<br />

сутек реакцияласканда оныц молекулалары әуелі атомға ажырау<br />

керек, бүл өте эндотермиялык реакция:<br />

Н2 + 439,3 кДж ^2Н<br />

Демек, әрбір грамм-молекуласына 439,3 кДж жылу сіціреді,<br />

сондыктан сутек катынаскан реакциялардыц көпшілігі кыздыруды<br />

керек етеді. Ал, атом күйіндегі сутек реакцияласканда<br />

бұл энергияныц керегі жок, сондыктан ол көп заттармен оцай<br />

реакцияласады.<br />

Сутектін молекулаларын атомға ажыратуға жүмсалатын жылу<br />

мөлшері сол атомдар косылып молекула түзгенде бөлініп шығады.<br />

Міне, осыған сүйеніп, атомдалған сутек горелкалары жасалған<br />

(81-сурет). Баллоннан шыккан сутектіц ағыны, вольфрам сымдарынан<br />

жасалған электр доғасы аркылы етеді. Осы арада<br />

сутектіц молекулалары атомға ажырайды, оныц сыртында, бірак<br />

доғадан қашык емес жакын жерде атомдар косылысып, кайтадан<br />

молекулаға айналып, өте ыстык жалын түзеді. Жалынныц<br />

өте жоғары температурасы сутектіц жануынан емес, атомдар<br />

косылысып молекула түзуінен боЛады. Молекула түзілу процесі<br />

түрліше металдардыц бетінде өте жаксы етеді, соныц нәтижесінде<br />

металдыц езі 4000° жоғары кызады. Атом күйіндегі сутектіц<br />

жалынында барлык металдар, тіпті ец киын балкитыны вольфрамға<br />

дейін (t§ 3380°) балкиды.<br />

Атом күйіндегі сутекті сутектіц аллотроптық түрініц бірі деп<br />

тану керек.<br />

Сутектіц изотоптары. Изотоп дегеніміз (XXIII тарауда<br />

толығырак танысамыз) химиялык, элементтің атомдык, массасы<br />

әр түрлі, бірак, протон саны бірдей атомдар түрі. Демек,<br />

бір элементтіц изотоптарыныц рет саны жэне Менделеев кестесінде<br />

алатын орыны .бір болады.<br />

238

1932 жылы калыпты сутектен баска онын, изотопы ауыр<br />

сутек табылды. Оны дейтерий (таңбасы D) деп атады,<br />

(бұл сутегінің екінщі турі болғандыктан, аты гректің «екінші»<br />

деген сөзінен алынған). Осыған байланысты жай сутектің атомы,<br />

атомдар ішінде ен карапайымы болғандыктан (бір протон мен<br />

бір электрон) оны «протос»— жабайы деген сѳзден п р о т и й<br />

деп атады. Дейтерийдің протийден айырмашылығы ядросының<br />

курылысында. Дейтерийдін ядросы бір протон мен бір нейтроннан<br />

турады, сондыктан оның массасы протийден екі есе ауыр.<br />

Жаратылыста дейтерий кѳп емес, протийдің 6800 атомына<br />

оның 1 атомы келеді. Сутектің кѳп жиналғаң жері су болғандыктан<br />

дейтерий де суда болады. Қурамында дейтерий бар су<br />

молекулаларын (HDO, D20) ауыр су деп атайды. Ауыр<br />

су атомдык энергия алуда колданылады.<br />

Соңғы кезде Резерфорд сутектін, ушінші изотопы тритийд<br />

і (латынның ушінші деген сѳзінен) колдан жасаған.<br />

Тритий (танбасы Т) казірде атмосферадағы сутектен де<br />

(4- 10~15 атом. %), жаңбыр — кар суынан да (3-10~18 атом. %)<br />

табылды. Атмосферадағы азотка космос сәулелерінін, эсерінен<br />

тузілетін болар деп есептейді.<br />

Муның айырмашылығы ядросы бір протоннан жэне екі нейтроннан<br />

турады. Тритийдің радиоактивтік касиеті бар, ол ыдырағанда<br />

ß — бѳлшегін шығарады, жартылай — ыдырау мерзімі<br />

12,26 жыл.<br />

Сонымен, изотоптың құрамына карай сутек молекулаларынын<br />

мына турлері болады: жеңіл сутек — протий Н2 ауыр сутектер:<br />

дейтерий Z)2 тритий — Т2, протодейтерий HD, прототрийтий<br />

НТ: дейтеротритий DT т. б.<br />

Сутекті колдан у. Сутек жарык бермейтін жалынмен<br />

жанады, онын, жануының нәтижесінде су тузіледі:<br />

2Н2 + 0 2 = 2Н20<br />

ДН° = —537,2 кДж/моль<br />

Мүнда кѳп жылу бѳлініп шығатындыктан сутектің жалынының<br />

температурасы 1000°-ка таман барады. Бірақ температураны<br />

одан да жоғары 2 500—3 000° кѳтеруге болады, ол үшін сутектін,<br />

жалынына сол горелка аркылы оттекті артык мѳлшерде жібереді<br />

(82-сурет). Сырткы түтіктің ішімен келген сутекті тутандырып,<br />

одан кейін ішкі түтіктің бойымен сутек жалынының ішінде,<br />

әуелде, ептеп оттек жібереді. Бул сутекті-оттекті жалынды, балкуы<br />

239

қиын металдарды балкыту үшін, металдарды жалынмен кесуге,<br />

тесуге жэне біріктіруге (автоген) қолданады.<br />

Сутек ауада ұшу жұмысында 1783 жылдан бастап колданылды, бірак сутекпен<br />

толтырылған дирижабльдер өртке кауіпті, әрі самолеттер олардан анағұрлым<br />

қолайлы болды. Өткен Отан соғысында неміс-фашист басқыншыларының<br />

самолеттерінен корғану үшін кедергі аэростаттар кең колданылды. Москва,<br />

Ленинград, тағы баска калаларда кеш уақытында мыңдаған аэростаттар<br />

болат тростпен арқандалып аспанға көтеріліп тұратын. Мұндай жағдайда<br />

келген самолет төмендей алмайды, көздеймін деп төмен түскендері, тростка<br />

оралып апатка ұшырайды.<br />

Сутектің химиялык өнеркәсіпте көп колданылатын мацызды<br />

орындары: 1) аммиак синтезі; 2) жасанды сұйык отын алу:<br />

а) күшті кысым аркасында кѳмірді сутектендіру. б) СО мен<br />

Н2 коспасынан катализатор катынасында сүйык кѳмірсутектерін<br />

алу; 3) майларды гидрогендеу — сұйык өсімдік майларынаң<br />

катты май алу; 4) метил спиртін (метанол) ѳндіру:<br />

СО + 2Н2 = СНзОН,<br />

5) түрлі синтез, сутектендіру, тотыксыздандыру реакциялары.<br />

мысалы, нафталиннен тетралин мен декалин, нитробензолдан<br />

анилин алу т. б.; 6) НС1 тікелей синтездеу:<br />

Н2 + СІ2 = 2НС1<br />

§ 6. СУТЕКТІ КОСЫЛЫСТАР (ГИДРИДТЕР)<br />

Сутек элементтердің барлығымен бірдей косылыс түзе алмайды,<br />

кейбіреулерінде ерімейді де, бірак көпшілігімен әрекеттеседі.<br />

Гидридтерді Б. Н. Некрасов олардыц жалпы сипатына карай<br />

үлкен бес топка бөлуді ұсынған; әрбір топ элементтердің период<br />

системасындағы орнына сэйкес келеді (31-кесте).<br />

Гидридтердің топтары (Некрасовша)<br />

31-кесте<br />

Гидридтер тобы<br />

Үлкен перйодтағы орны<br />

Оны түзетін элементтер<br />

Баска элементтер<br />

I Тұз тәрізді 1—2 Li, Na ,<br />

11 Аумалы 3—5 лантаноидтер, актиноидтер<br />

III Металл тәрізді 6— 10 (Cu)<br />

ІѴ Полимерлік 11 — 13 Be, Mg, В, Al<br />

V Ұшкыш 14— 17 С, Si, N, P, О, S,<br />

F, Cl, (B, Ga)<br />

Т ұ з тәрізді гидридтер сілтілік (Li—Cs) жэне сілтілік-жер<br />

(Ca—Ва) металдарыныц сутекпен косылыстары, бүлар түссіз<br />

кристалдык заттар. Тұз тәрізді ғидридтерде сутек теріс зарядты<br />

ион Н~ түрінде болады. Бұлар галоген тұздарына ұксас иондык<br />

косылыстар. Түз тәрізді гидридтер химиялык актив заттар; олар<br />

240

сумен өте жақсы реакцияласып, сутекті бөліп шығарады,<br />

мысалы:<br />

NaH + Н20 - NaOH + Н2<br />

СаН2 + 2Н20 = С а(0Н )2 + 2Н2<br />

А у м а л ы гидридтер үлкен периодтыц 3—5 орнындағы элементтердің<br />

(және лантаноидтер мен актиноидтердің) сутекпен<br />

әрекеттесуінен шығады. Бұл накты химиялык косылыстар емес,<br />

бірак сутек ѳте кѳп мѳлшерде сіңірледі. Температураны кѳтергенде<br />

сіңірілген сутек бѳлініп шыға бастайды. Аумалы гидридтердегі<br />

сутектің күйі мына тѳмендегі тепе-теңдікке сэйкес болуы<br />

мүмкін:<br />

э+ + н - ^ э + н .<br />

Демек, мұндағы сутек кейде тұз тэрізді гидридтердегі сиякты<br />

теріс зарядты ион күйінде (мысалы, LaH3), кейде еріген күйінде<br />

болады.<br />

Металл тэрізді гидридтер үлкен периодтык 6— 10<br />

орындарындағы элементтер (жэне мыс) сутекті ішіне сіңіріп<br />

еріткеннен пайда болады. Сутек сіңгенде металдьщ сырткы түрі<br />

сакталғанмен кѳлемі едәуір үлғаяды. Ѳткен топтағыдай емес,<br />

температураны кѳтергенде сутектің ерігіштігі ѳседі. Металл тәрізді<br />

гидридтердегі сутектің күйі мына төмендегі тепе-теңдікке сәйкес<br />

болуы мүмкін:<br />

Ні=±Н+ + е.<br />

Полимерлік гидридтер. Үлкен периодтардын, 11 —<br />

13 орындарындағы элементтер және Be, Mg, В, Al молекула<br />

күйіндегі сутекті ѳз іштерінде ерітпейді (Cu баскасы) және онымен<br />

тікелей реакцияласпайды. Бүл аталған элементтердін, кейбіреулерінің<br />

(Cu, Ag, Au, Be, Mg, Zn, Al) гидридтері түрліше бөгде<br />

жолдармен алынды. Алынған заттар калыпты жағдайда тұрактылығы<br />

нашар, аморфты, катты заттар. Бұлай болуы олардын,<br />

полимерлік сипатын кѳрсетеді.<br />

Ұшкыш гидридтер. Үлкен периодтардың 14— 17 орындарындағы<br />

элементтер және кіші периодтардағы оларға ұксас<br />

элементтер. Ѳткен топтағы элементтер сиякты сутекті ѳз іштерінде<br />

ерітпейді, кей жағдайда онымен тікелей рёакцияласпайды да.<br />

Алайда, түрліше бөгде жолмен алынған гидридтер, түракты<br />

косылыстар катарына жатады, бірак периодтык системанын,<br />

топтарынын, бойымен жоғарыдан төмен карай ол тұрактылык<br />

нашарлайды.<br />

Ұшкыш гидридтер сумен әрекеттеседі, бірак бұл әрекеттесу<br />

де гидрид түзуші элементтің периодтык системасындағы орнына<br />

тәуелді; оны 32-кестеден кѳруге болады.<br />

Бұл гидридтер халык шаруашылығында, әсіресе кейбіреулері<br />

жаңа техникада, кен, колданылатын болғандықтан адам тұрмысында<br />

үлкен маңызы бар косылыстар.,<br />

241

32-кесте<br />

Периодтык<br />

системаның<br />

топтары<br />

Элементтер Сумен әрекеттесу түрі Реакцияның мысалы<br />

III, IV В, Si айырылып, Н2 бөлініп<br />

шығады<br />

IV, V<br />

С, Ge, Sn,<br />

P, As, Sb<br />

реакцияласпайды<br />

V N. Н+ иондарын косып алады<br />

VI<br />

O, S, Se, Te<br />

VII F, Cl, Br, 1<br />

әлсіз қышқылдық диссоциация<br />

күшті қышқылдық диссоциация<br />

SiH4 + 4H20 =<br />

= 4Н2| + Si(OH)4<br />

NH3 + H2O ^N H 4+ +<br />

+ он~<br />

H2S ^ H + H S '<br />

HCl^H+СГ<br />

§ 7. ОТТЕК<br />

Химиялык элементтердің ішінде оттек жаратылыста көп<br />

тараған элемент, ол бос күйінде де, химиялык қосылыстар қүрамында<br />

да кездеседі. Бос күйіндегі оттек ауада болады, ауаның<br />

көлем есебімен 20,9%, салмак есебімен 23,2% оттек үлесіне<br />

келеді. Жер қыртысы негізінен оттекті қосылыстардан тұрады.<br />

Судың 88,89, адам организмінің 65, саз балшықтың 56, кұмның<br />

53 проценті оттек. Жер қыртысының адам баласы өнері жетіп<br />

зерттеген тереңдігі 15 км, соны түзетін химиялык элементтердін<br />

массасынын, 50% оттек болады.<br />

Аспан әлемінде де оттек көп тараған, мысалы. Күн жэне баска сары жұлдыздардың<br />

атмосфера.сында 23%, тас түріндегі метеориттерде 36% оттек барлығы<br />

ашылған.<br />

Тарихи мағлұмат. VIII ғасырда өмір сүрген кытай ғалымы Мао-<br />

Хоа, ауа екі заттан («янг» пен «ин») түрады, оның біреуі («ин») дем алуға, жануға<br />

жәрдемдеседі деп есептеген. Бергі жерде итальян ғалымы Леонардо да<br />

Винчи де (1452— 1519 жылдар) солай түсінген. М. В. Ломоносов жану процесін<br />

аныктау жұмыстарында, жанған зат пен ауанын бір бѳлігі қосылатындығын<br />

айткан болатын (1748 ж.) 1772 жылы, Швеция химигі К а р л Шееле M g(N 03)2<br />

қыздырғанда бөлініп шыққан газды жинап, қасиетін байкап, оны «оттық ауа»<br />

деп атаған. Ағылшын химигі Джозеф Пристли 1774 жылы сынап оксидін қыздырғанда<br />

бѳлініп шыккан газды жинап қасиеттерін байкап, ол жайында білгенін<br />

Лавуазьеге жэне баска ғалымдарға хабарлаған., Шееле жұмысын 1777 ж.<br />

ғана хабарлағандықтан оттекті ашушы Пристли деп есептеледі. Бірақ Шееле де,<br />

Пристли де ѳздері ашкан заттыц ауада бар екендігін, оныц жану процесіндегі<br />

ролін, жалпы химияныц теориясына, дамуына қандай үлкен мацызы бар екендігін<br />

білмеген.<br />

Пристлидің тәжірибесін Лавуазье кайта жасап алынған газдын,<br />

қасиеттерін зерттеген, онын, ауанын, құрамында бар екендігін<br />

аныктап (1775 ж.) оны оксигениум деп атаған (гріктін «оксюс»—<br />

қышкыл «генан»— тудырамын деген сѳздерінен).<br />

А л у тәсілдері. Оттекті техникада сұйык ауадан алады.<br />

А уа— 140° жэне 3,7-103 кПа қысымда, түссіз мөлдір, сұйыкка<br />

242

Карл Шееле<br />

(1742—1786)<br />

Джозеф Пристли<br />

(1733— 1804)<br />

айналады. Ауаны сұйылтуға арналған эр түрлі көп машиналар<br />

бар. Солардың барлығы қатты қысқан ауаны босатқанда, ол<br />

кеңігеннен температураныц төмендейтіндік принципін қолданады.<br />

Әрбір атмосфераға температура 0,25° төмендейді. Мысалы,<br />

20-103 кПа-да қысылған ауа 101,3 кПа-ға дейін босатылғанда<br />

температурасы 50° төмендейді (әуелгісі +10° болса, енді —40°<br />

болады). Осылайша суытылған ауаны тағы қысып босатса, одан<br />

әрі суып ақырында сұйылады.<br />

Сұйылтамыз деген ауаны компрессорда (А) 2-103—20 X<br />

ХЮ 3 кПа-ға дейін қысып, (84-сурет) түтік (Б) бойымен салқындатқышқа<br />

(В) жібереді, онда ол мұз бен тұздың қоспасының<br />

жәрдемімен —20° С дейін салқындайды. Қысылған әрі салқындатылған<br />

ауа, біріне-бірі кигізілген, екі,қабат ирек түтіктердің<br />

(Г) ішкісіне жіберіледі. Соның бойымен төмендегі камераға<br />

(Д) келген жерде кысымы кемітіледі. Қысымнан босаған ауа кеңіп,<br />

соның салдарынан салқындай түседі (—60° С шамасына дейін).<br />

Салқындаңқыраған ауа ирек түтіктің сыртқысының бойымен<br />

жоғары көтеріліп түтік (е) арқылы компрекссорға қайта еніп,<br />

қайтара қысылып жаңағы айтылған жолмен тағы оралады.<br />

Сыртқы ирек түтіктің бойымен жоғары көтерілген ауа, ішкісінің<br />

бойымен төмен аққан ауаны салқындатыңкырай береді. Осылайша<br />

ауа әрбір оралған сайын салқындай-салқындай өзінің<br />

сүйылу температурасына жетеді, сөйтіп бір кезде камераға<br />

(Д) сүйық ауа жиылады, оны шүмек (3) арқылы құйып алады.<br />

Сүйылған ауанын, орнына сырттан шүмек (Ж) арқыла ауа енгізіледі.<br />

243

3<br />

84-сурет. Ауа сұйылту машинасының<br />

схемасы<br />

83-сурет. Сынап оксидін<br />

күн сәулесімен қыздырып<br />

оттек алу<br />

Сұйық ауаны арнаулы ыдыстарда сактайды, ол ыдыстар<br />

шыныдан не металдан жасалған кос кабырғалы болады; қабырғалар<br />

арасындағы ауаны сорып алады (85-сурет).<br />

Сұйық ауа 54% сұйық оттек (/к—183°) 44% сұйық азот<br />

(/к— 196°) жэне 2% сұйық аргоннан тұрады, бұларды бөлшектеп<br />

айдау арқылы бірінен-бірі ажыратады.<br />

Кейбір электроэнергиясы арзан жерлерде суды электролиздегенде<br />

сутекпен Катар оттекті де алады.<br />

Лабораторияда алу эдістері:<br />

1. Бертолле тұзын (марганец диоксидінің катынасында)<br />

қыздырып айыру:<br />

2КСЮз = 2КС1 + 302|<br />

2. Калий пермаганатын кыздырып айыру:<br />

2КМп0 4= К2Мп0 4+ Мп02+ 0 2|<br />

Лабораторияларда оттек жэне сол сиякты суда нашар еритін, онымен<br />

реакцияласпайтын газдар — газометр дейтін арнаулы ыдыста сақталады<br />

(86-сурет). Газометр жұмыс істеу үшін А жэне Б шүмектерді ашып койып<br />

В құйғышы аркылы су құйып толтырады. Енді шүмектерді жауып Г тесігіндегі<br />

тыгынды алып, сол тесікке газ келтіретін түтікті енгізеді, Газометрге газ енген<br />

сайын Г тесігінен су ағып шыгып оган орын босатады. Газ керекті мѳлшерде<br />

жиналган кезде Г тесігін жаксылап тыгындап, В құйгышына су кұйып, А<br />

шүмегін ашады. Міне осы күйде газометр Б шүмегін ашса болганы, газ беруге<br />

даяр.<br />

Физикалык жэне химиялык касиеттері. Оттек<br />

туссіз, иіссіз газ, сұйылуы—182,97°, катуы—218,8° 1 л салмағы<br />

1,4289 г, судағы ерігіштігі 0°—100:4,9, 20°— 100:3,1 кѳлем. Атом<br />

қүйіндегі оттектен басқа екі аллотропиялық түрі бар — кәдімгі

Cw<br />

a<br />

85-сурет. Дьюар ыдысы:<br />

а) 0,5— Іл; 'б) 5—25 л<br />

ö<br />

86-суре т. Газометр<br />

оттек пен озон. Оттектің үш изотопы бар — О 16, О 17, О 18, бұлардың<br />

коспадағы атомдар санының катынасы 3150:1:5. Бүл айтылған<br />

жаратылыста кездесетіндерден баска, жасанды екі изотопы<br />

бар — О 15 жэне О 19.<br />

Оттектіц молекуласыНдағы екі атомы екі байланыспен косылыскан,<br />

Нг, N2 молекулалары сияқты диамагнитты деп санальіп<br />

келді. (0 = 0) Шынында ол парамагнитті екен, олай болу себебі<br />

молекуласында екі жалкы электрон бар( О— О:).<br />

Менделеев кестесіндегі орнына сэйкес, оттек ѳте актив элемент,<br />

ѳйткені бейметалдардьщ электрон тарткыштығы, кестеде неғүрлым<br />

жоғары жэне он, жағында орналасса, соғұрлым күшті болады.<br />

Оттек оң жактағы жоғарғы бүрышта орналаскан.<br />

Оттектін, атомы химиялык реакцияларда ѳзіне екі электрон<br />

косып алады, теріс зарядты О2“ ионға айналып, реакцияласады.<br />

Оттек актив болғандыктан 90-ға жакын элементпен тікелей косылады.<br />

Ол галогендер Ғ2, СЬ, Вг2, Һ мен асыл металдардан (Au, Pt<br />

жэне т. б.) баска элементтердің барлығымен тікелей әрекеттеседі.<br />

Бейметалдардьщ ішінен оттекпен өте оңай әрекеттесетіндер —<br />

күкірт, фосфор және көміртек.<br />

S + 0 2 = S 0 2<br />

4Р + 5О2 = Р4О10<br />

С + 0 2 = С 02<br />

" 245

Кѳптеген металдар ауада немесе таза оттек атмосферасында<br />

жанып оксид түзеді.<br />

2Mg + 0 2 = 2Mg0<br />

4 А І+ 3 0 2 = 2А120 з<br />

ЗҒе + 202= Ғ е 30 4<br />

Mg оттекте жанғанда ѳте кѳп мѳлшерде жарық бѳлініп шығады.<br />

Сілтілік металдар ауада жанғанда, пероксидтер түзіледі. Мысалы,<br />

натрий пероксидініц Na20 2 түзілуі:<br />

2Na -|-02 = Na20 2<br />

Элементтердің оттегімен қосылу реакциялары то ты ғ у<br />

Хреакцияларына жатады. Тотығу реакциялары экзотермиялық<br />

болады. Мұндай энергия кѳп мѳлшерде жылу жэне<br />

жарық түрінде бѳлініп шығатын болса, ондай тотығуды жану<br />

деп атайды. Баяу ѳтетін тотығу процестерін, тотығатын затына<br />

карай кейде таттану (металдарда), быксу, шіру (органикалык<br />

заттарда) деп те атайды.<br />

Tipi организмдердегі т ы н ы с а л у процестері де тотығуға<br />

жатады. Тыныс алу кезінде тірі организмнің органикалык заттарындағы<br />

кѳміртек пен сутек, ауадағы оттекпен косылып тотығады.<br />

Осымен кабат өсімдіктер денесінде к о р ектену —<br />

күн сәулесініц әсерімен кѳмір кышкыл газ бен судан өзіне керекті<br />

заттарды синтездеу және судыц кұрамындағы оттекті, атмосфераға<br />

газ күйінде кайырып шығару процесі жүреді. Өсімдіктер<br />

коректену процесінде бөліп шығаратын оттектіц мелшері тірі<br />

организмдер тыныс алу процесінде сіціретін оттектен 20 еседей<br />

артык.<br />

Академик A. H. Б а х ұсынған (1897 ж.) аскын тотыктык<br />

(пероксидтік) теориясына сэйкес түрлі заттардыц ауадағы оттекпен<br />

тотығуы, эсіресе баяу тотығуы, екі сатыда ѳтеді. Бірінші<br />

сатыда оксид емес, пероксид түзіледі, екінші сатыда түзілген<br />

пероксид тотығатын затпен кайта реакцияласып калыпты<br />

оксид түзеді, мысалы: 1) Н2 + 0 2 = Н20 2<br />

2) Н2 + Н20 2 = 2Н20<br />

Оттекті колдану. Оттекті ауадан сұйык түрде алатын<br />

болғаннан бері оны алыска тасу арзандап, колданатын жері<br />

кѳбейді. Оттектіц ѳте бір кѳп колданатын жері металдарды автоген<br />

жолымен пісіріп-біріктіру, кесу, тесу, мүны су астында да<br />

қолдануға болады.<br />

Жацғыш кеуек заттардыц (ағаш үнтағы, күйе, сабан, шөп<br />

т. б.) сүйык оттекпен коспасы қопарылғыш келеді. Оларды<br />

оксиликвит деп атап, тау тесу, кен ою, жер қазу жұмыстарында<br />

кец колданылады. Оттек ѳте биікке кѳтерілгенде, су астына<br />

түскенде, медицинада, иіс тигенде колданылады. Химиялык<br />

ѳнеркэсіпте толып жаткан процестерде тотықтырғыш ретінде<br />

(мысалы, күкірт, азот кышкылдарыныц ѳндірісі) колданады. Ме-<br />

246

I<br />

таллургияда өте жоғары температуралар<br />

алу үшін, металл корыту<br />

процесін тездету үшін пешке үрлейтін<br />

ауаға оттекті араластырады<br />

(30% дейін).<br />

Озон. Электр машинаның<br />

не индукция катушкасыныц жанында<br />

тұрғанда шығатын иіс көпшілікке<br />

таныс. Ол ауадағы оттекке<br />

электр зарядтарыныц әсерінен<br />

түзілген озонныц иісі.<br />

Озон (гректің «иісті» деген<br />

сөзінен) 1840 ж. ашылды. Газ<br />

күйінде кәгілдірлеу түсті, сүйык<br />

озон-кара кѳк, катты озон — кара<br />

түсті. Озон сокканнан, сіліккеннен<br />

копарылады, суда оттектен<br />

жақсырак ериді (100:49).<br />

Озонныц молекулалык массасы<br />

48, демек оныц молекуласы оттектіц<br />

үш атомынан тұрады. Озонныц<br />

молекуласы тец кабырғалы<br />

үщбұрыш сиякты екен, эр қабырғасы 0,126 нм, табаны 0,226 нм.<br />

Ол молекулада екі ковалентті байланыс бар, ұзындығы 0,126 нм<br />

арасындағы бұрыш 127°.<br />

Озон алу үшін оттекке электрдіц баяу разрядтарымен эсер<br />

етеді. Озон алуға арналған аспапты озонатор деп атайды.<br />

Озонатордыц оцай түрі 87-суретте кѳрсетілген. Сымныц кѳрініп<br />

тұрған үштарын индукция катушкасына жалғастырады. Озонатордан<br />

шыккан оттекте бірнеше процент озон болады.<br />

3 0 2^ 2 0 з АН° = 284 кДж/моль<br />

Алексей Николаевич Бах<br />

(1857—1945)<br />

Қалыпты температурада озон тұракты, бірак жылытса болтаны<br />

айрылып, оттекке айналады:<br />

Химиялык жағынан озон тұраксыз косылыс, айрылуы екі<br />

сатыда ѳтеді, соныц біріншісінде оттек атомын бѳліп шығаратын<br />

болуы керек:<br />

I<br />

1) 2 0 з = 2 0 2 + 2 0<br />

2) 20 = Ог<br />

20з = 3 0 2<br />

Озонныц химиялык активтігі оттекке карағанда әлдеқайда<br />

жоғары. Кәдімгі жағдайда оттек әсерінен тотыкпайтын заттар<br />

озон әсерінен оцай тотығады. Мысалы, күміс, сынап жэне т. б.<br />

активтігі нашар металдардын озон әсерінен тотығуы мүмкін:<br />

Ag -)- Оз = Ag20 -)- O2<br />

Ag —e “ -^Ag +<br />

0 3 + 2e-^02 + 0 2-<br />

247

Келтірілген теңдеуден тотығу-тотықсыздану реакциялары кезінде<br />

озон молекуласының екі электронды қосып алып О2- ионына және<br />

оттек молекуласына айналатынын көреміз.<br />

Сондықтан түрлі заттарды тотыктырғанда, озон «үшінші»<br />

оттек атомымен ғана тотықтырып, оттек молекуласы реакциядан<br />

бос шығады. Мысалы, калий иодиді ерітіндісіндегі иодты тотықтыруы:<br />

2К1 + Н20 + 0 3= 2КОН + 12+ 0 2<br />

Озон күшті тотықтырғыш болғандыктан, бактерияларды өлтіреді,<br />

суды зиянсыздандыруға, ауаны дизенфекциялауға пайдаланылады.<br />

§ 8. СУ<br />

Сутек пен оттек косылыстарыныц ең мацыздысы — су.<br />

Жер планетасында су өте көп, мұндағы су агрегаттык үш<br />

күйдіц үш түрінде де кездеседі. Жер бетініц 71% су қаптаған,<br />

оныц массасы миллиард тонна шамасындай. Мүныц көпшілігі<br />

теңіз бен мұхиттарда, біраз су жердіц полюс шетіндегі мұздарда,<br />

биік таулардың басындағы мәцгі карда.<br />

Осылармен катар су, су буы жэне бүлт бөлшектері (тамшы,<br />

кар, мұз кристалдары) түрінде атмосферада болады, онда 10 мыц<br />

миллиард тонна су бар, бұл жер шарындағы барлык судыц<br />

0,001 процентінен кем.<br />

Жаратылыстағы су таза болмайды, оныц ішінде еріген, ерімеген<br />

заттар жэне бактериялар болады.<br />

Қүдык, бұлак, өзен, көлдіц тұщы деген суларыныц ѳзінде<br />

де топырактан еріген түрлі заттардыц мѳлшері 0,01—0,05%<br />

болады. Теціз, мұхит суларында еріген тұздардыц мелшері<br />

0,5—3,9% болады. Мысалы, Жерорта тецізінде — 3,9, Қара<br />

87-сурет. Озонатор<br />

0<br />

Н<br />

н<br />

■88-сурет. Су молекуласындағы<br />

атомдар ядроларының<br />

орналасуы<br />

н<br />

89-сурет. Су молекуласынын<br />

құрылысы<br />

248

теңізде— 1,9, Каспий тецізінде—1,3, Балтық теңізінде— 1,6<br />

Арал теңізінде—1, Балкашта—0,2, Алакөлде—0,8% тұз бар.<br />

Жаратылыс суында еріген заттардан баска, ерімеген жүзінді<br />

заттар — құмның, саз балшықтың, өсімдік, жәндікердің қалдықтары<br />

және түрліше микроорганизмдер болады.<br />

Жүзгін заттардан тазарту үшін суды арнаулы сүзгілер<br />

аркылы сүзеді, бактериялардың да көпшілігі сүзгіде калады.<br />

Ауыз суларына хлор жіберіп зиянсыздандырады. 1 тсуға 0,7 г<br />

ғана хлор жеткілікті болады.<br />

Еріген заттардан тазалау үшін суды ион алмастырғыш шайыр<br />

(смола) аркылы өткізеді, шайыр судағы еріген тұздардың иондарын<br />

ұстап калады. Таза су айдау аркылы алынады (дистилляция).<br />

Айдалған суды дестилденген су дейді.<br />

Су түссіз, қалың қабаты ғана көгілдір болады, таза су эллектр<br />

өткізбейді. Барлык сұйык жэне катты заттардыц ішінде судыц<br />

меншікті жылу сиымдылығы бәрінен үлкен, яғни салмағын<br />

бірдей етіп бірнеше зат алып, бір белгілі градуска дейін<br />

кыздырғанда, суды кыздыруға жылу соныц бәрінен жылу көп<br />

кетеді. Керісінше, салкындатқанда да, бірдей етіп алынған заттардыц<br />

ішінде, су жылуды көп шығарады. Сондыктан су жазда<br />

баяу жылынып, кыста баяу суып, жер шарыныц температурасын<br />

реттеуші кызметін аткарады.<br />

Судыц баска заттардан тағы бір өзгешелігі, оныц тығыздығы,<br />

салкындатқанда баска заттардікіндей үздіксіз өсе бермейді,<br />

судыц тығыздығыныц ец үлкен шамасы 4° та болады. Одан<br />

жоғары я тѳмен температураларда судыц тығыздығы кемиді.<br />

Судыц молекуласында оттектіц атомы бір жак шетінде,<br />

сутектіц екі атомы екінші жак шетінде болады (88-сурет), сондыктан<br />

судыц молекуласы эжептэуір полюсті молекула (диполь<br />

үзындығы 0,039 нм).<br />

Судыц молекуласыныц бүрышты молекула болуы, оттек атомыныц<br />

sp3— гибридты орбиталініц екеуі Н—О байланысыньщ<br />

екеуін түзуге жұмсалады. Қалған екі sp3— гибридты орбиталдарыныц<br />

әр кайсысында айрылыспаған электрон қосағы болады<br />

(89-сурет). "<br />

Су бу күйінде ғана, Н20 формуласына сэйкес жеке молекула<br />

түрінде болады; сұйьік судағы молекулалар ассоциацияланып<br />

жүреді, яғни жеке молекулалармен кабат, жалпы формуласы<br />

(Н20 )х сәйкес күрделі косындылар аралас болады. Бұл<br />

күрделі косындылар бір есе түзіліп, бір есе ыдырап жатады, оны<br />

мынадай схрмамен көрсетуге болады: хН20^±(Н20 ) х.<br />

Су молекулаларынын ассоциялануыныц себебі: сутектік<br />

байланыс' аркылы судыц молекуласындағы сутек атомы<br />

екінші молекуладағы оттекпен байланысады, мысалы:<br />

Н<br />

н<br />

о - н 0 — н<br />

249

осылайша 2, 3, 4 т. т. молекулалар бірігеді. Судын, ассоциацияланған<br />

молекуласындағы оттек атомдарынын арасы 0,276 нм<br />

О—Н арасы (коваленттік байланыс), 0,099 нм, О—Н арасы<br />

(сутектік байланыс) 0,177 нм<br />

Сутектік байланыстың энергиясы 18,8 кДж/моль. Демек,<br />

коваленттік байланыстыц энергиясынан кѳп кем, бірак ван-дерваальс<br />

күштерінен басымырақ.<br />

Судың салмак күрамы сутек 11,1% пен оттек 88,89%. Сутек<br />

пен оттекті косып су аламыз десек, екі кѳлем сутек пен бір көлем<br />

оттек реакцияласады; эрине суды айырғанда да бүл элементтер<br />

осы келем катынасында бѳлініп шығады.<br />

Су молекулаларынын кыздыруға беріктігі оныц айрыкша<br />

касиетініц бірі, тек 1000° мацында ғана ыдырай бастап, сутек<br />

пен оттек бѳлініп шығады:<br />

2Н20 ^ 2 Н 2 + 0 2<br />

АН° = 572,3 кДж/моль<br />

ЛегШателье приципі бойынша, температура ѳскен сайын тепетецдік<br />

оцға ауады.<br />

Судын, синтезі мен анализі. Кавендиш (1766 ж.) сутекті ашып, қасиеттерін<br />

зерттегенде оның жанатынын, копарылыс беретінін аныктағандығы жоғарыда<br />

айтылды. Бірақ жанғанда не түзілетіңін, қандай затқа айналатынын<br />

зерттемеген. Оны, достарымен ермек үшін жасаған бір кездейсоқ тәжірибелерінде,<br />

сутек пен ауаның қоспасы копарылыс беретінін,, копарылыс болған ыдыстың<br />

ішінде ылғал, дым пайда болатындығын Пристли байкаған. Пристлидің тәжірибелерін<br />

есіткеннен кейін Кавендиш (1782 ж.) бұрынғы тәжірибелеріне кайта<br />

оралып копарылыс нәтижесінде таза су түзілетіндігін анықтаған (бірак ол өз<br />

жұмысын 1784 жылы жариялаған). Осы тәжірибелердің нәтижесін есіткен<br />

Лавуазье бұған күмәнданып, ѳзі тексермек, болады. 1783 жылы Лавуазье сутек<br />

пен оттекті араластырып жағып, таза судын түзілетіндігіне кѳзі жетеді. Міне,<br />

осы 1783 жылдан бастап су жай зат емес, күрделі зат деп есептеледі'.<br />

Лавуазье бұл синтезбен токтап калмады, ол судың анализін жасамак болды.<br />

Бул жұмысты бастауға сол кезде жасалған эуе шарларын толтыруға кажетті<br />

сутекті кѳп мѳлшерде алудың арзан тэсілін табу себеп болды. Лавуазье, Меньемен<br />

екеуі (1783-ж.) суды қызған темірдің үстімен ѳткізіп айырған (90-сурет).<br />

Ретортада (а) қайнаған су буы, кызған темірдің үстімен (б) жүреді. Реакцияласпай<br />

қалған су буы суытқышта (в) конденсацияланып ыдыска (г) жиылады,<br />

сутек жинағышта (д) жиналады. Судық дәл синтезін 1843 жылы Дюма жасаған.<br />

Судыц үш күйініц диаграмм асы. Тѳмен температурада<br />

судыц буға айналуы тездейді. Жабык ыдыста су мен онан<br />

үшып шыккан будыц арасында динамикалық тепе-тецдік туады,<br />

250<br />

90-сурет. Суды алғаш айыру

яғни кесімді уакыт ішінде неше молекула буға айналса, сонша<br />

молекула будан суға көшеді. Сұйықтықпен тепе-тендікке келген<br />

буды к а н ык б у деп атайды<br />

Буга айналу эндотермиялык процесс болғандыктан темпераі<br />

тура кѳтерілгенде ЛегШетельеніц принципіне сэйкес тепе-тецдік<br />

бу түзілу жағына қарай ауады. Демек, температура жоғарылаған<br />

сайын будың тығыздығы (қысымы) өседі.<br />

Температура (С°) ... 0 10 20 30 40 50 60 80 100<br />

Бу кысымы (кПа) ... 0,6 1,22 2,33 4,23 7,36 12,36 19,8 47,3 101,3<br />

100° С судың буыныц (тығыздығы) кысымы атмосфера кысымына-101,3<br />

кПа тецесіп су кайнайды.<br />

Сүйықтықтың бетіндегі буының тығыздығы, сырттағьі атмосфералық<br />

қысымға теңескен температураны сұйықтықтың қайнау<br />

температурасы дейді.<br />

Қалыпты кысымда судыц кату температурасы 0° С. Мұздыц<br />

меншікті салмағы 0,92 демек ол судан жеңіл, сондыктан мұз<br />

судыц бетінде болып, судың астыцғы кабаттарын қатудан корғайды.<br />

Екінші жағынан сол 0° С мұздың балку, яғни еріп суға айналу<br />

температурасы, сондыктан «мүз-су» деген жүйе сырттан<br />

жылытпаса немесе суытпаса ұзак уакыт тепе-тендікте болады.<br />

Сүйыктыц кату не каттыныц балку температурасы дейтініміз<br />

— сол заттыц сұйығы мен каттысыныц тепе-теңдікте болу<br />

температурасы.<br />

Температура 0° С болғанда мұз бен сүйық судыц бетіндегі<br />

будың кысымдары тецеседі (0,6 кПа);<br />

Температура (С°) ... -50 -30 -20 -10 -8 -6 -4 -2 -0<br />

Бу кысымы (кПа). 0,004 0,04 0,1 0,25 0,3 0,37 0,43 0,60<br />

Сүйықтьіқтың бетіндегі буының қысымы сол заттың щатты<br />

кү.йінің бетіндегі буының тығыздығына теңескен температураны<br />

сұйықтың қату температурасы дейді.<br />

Мүз да су сиякты буға айналып үшады, мысалы, жайып<br />

қойған кір катты аязда да кебеді, кыс бойында түскен кардыц<br />

30% буға айналып ұшып кетеді.<br />

Су^±мүз деген тепе-тендіктегі мөлшерін бірдей етіп алған су<br />

мен мұздыц көлемін салыстырсак, мұздыц келемі үлкен, сондыктан<br />

қысым ѳскен кезде тепе-тецдік сол жакка ауады, демек<br />

кысым күшін өсірсе, мұз 0°-тан тѳмен температурада да балкиды<br />

(ериді).<br />

Температура мен кысымга байланысты судыц үш күйініц диаграммасын<br />

келтіруге болады ^ДІ-сурет). Абсцисс осінде — температура,<br />

ординат осінде — кысым мэндері келтірілген. AB—<br />

кисык сызығы сұйык судыц буыныц кысымын, АБ— мүз бетіндегі<br />

будыц тығыздығын, АГ — мұздыц балку температурасыныц<br />

кысымға тэуелділігін кѳрсетеді. Сонда диаграмма беті үшке<br />

бѳлінген, соныц эркайсысы судыц агрегаттык үш күйініц біреуініц<br />

тұрақтылык жағдайын кѳрсетеді, оларды бѳліп түрған сызьіктар<br />

251

екі жағындағы судын, екі күйінің тепе-теңдікке келіп қабат тұрақты<br />

болуының жағдайын (температурасы мен қысымын) көрсетеді,<br />

айталық AB сызығында суз^бу; АГ — мұз^су; АБ — мұз^бу<br />

тепе-теңдікте болады.<br />

А нүктесінде үш сызық та түйіседі, демек £ол нүктеге сәйкес<br />

жағдайда (0,01° пен судың үш күйі де (мұз, су, бу) тепетеңдікте<br />

тұрақты болады.<br />

§ 9. СУТЕК ПЕРОКСИДІ<br />

Сутек пен оттектің тағы бір қосылысы — сутектің пероксиді<br />

Н2О2. Жаратылыста ауадағы оттек түрлі заттарды тотыктырып<br />

оксид түзгенде, соған косалкы зат ретінде сутек пероксиді түзіліп,<br />

артынша 'айрылып жатады. Сутек пероксидінің молекуласынын,<br />

кұрылысы 92-суретте көрсетілді. О—О арасындағы байланыс<br />

энергия (210 кДж/моль), Н—О арасындағы байланыс энергиясымен<br />

салыстырғанда (468 кДж/моль), екі есеге жуык кем.<br />

Н2О2 молекуласындағы оттек атомдары полюссіз байланыс<br />

арқылы, ал оттек пен сутек атомдары полюсті байланыспен косылыскан.<br />

Н—О арасындағы байланыстар молекула ішінде<br />

симметриясыз орналаскандыктан, Н2Ог молекуласы ѳте полюсті<br />

молекула. Н2О2 молекулалары арасында туатын сутектік байланыс<br />

берік болып, молекулалар ассоциацияланьіп жүреді. Сондыктан<br />

сутек пероксиді калыпты жағдайда — түссіз, кою сұйыктык<br />

(S=1,44), кайнау температурасы да едәуір жоғары (150,2°С),<br />

катуы — 0,43° С. Н2Ог су сиякты сутектік байланыс түзетіндіктен,<br />

сумен кез келген мѳлшерде араласып ериді, ертіндіден кристаллогидрат<br />

Н202-2Нг0 түрінде (тұраксыз, t o = —52,0° С) бөлінеді.<br />

Лабораторияларда сутек пероксидін алу үшін, барийдің пероксидін<br />

күкірт қышқылымен, немесе көміртек диоксидімен<br />

әрекеттестіреді:<br />

В а0 2 -j- H 2SO4 = B aS0 4 + Н2С 2<br />

В а02 -|- СО2 -|- Н2О = ВаСОз -)- Н2О2<br />

Техникада сутек пероксидін алу үшін, күкірт кышкылының<br />

50 проценттік ерітіндісін электролиз деп, әуелі пероксокүкірт<br />

6<br />

0,007<br />

Температура °С<br />

92-сурет. Н2О2 молекуласы<br />

құрылысынын, схемасы<br />

91-сурет. Судың үш күйінің<br />

диаграммасы<br />

252

кышкылы H2S20 8 алып, оны сумен реакцияластырып айырып,<br />

сутек пероксидін алады:<br />

H2S20 8 + 2Н20 = 2H2S 0 4 + Н20 2<br />

Сатуда сутек пероксиді 3% жэне 30% су ерітіндісі түрінде<br />

болады. 30% сутек пероксидін «пергидроль» деп атайды.<br />

Сутек пероксиді түрақсыз қосылыс, өте оңай айрылады. Ж а­<br />

рык, жылу, әсіресе катализаторлар (мысалы, М п02) айрылуын<br />

өте тездетеді, айрылуы кейде копарылыска айналады. Реакциясы:<br />

2Н20 2 = 2Н20 + 0 2<br />

Сутек пероксиді оңай ыдырайтындықтан оны салкын, қараңғы<br />

жерлерде шынысы жарық өткізбейтін ыдыстарда сактайды.<br />

Сутек пероксидінің судағы ерітіндісі түрактырак болады.<br />

Сутек пероксиді күшті тотыктырғыштын. бірі, себебі бұл<br />

тұраксыз болғандықтан, әсіресе кышкылдык ортада, көбінесе<br />

тотықтыра ыдырау жолымен айрылады:<br />

0 2” + 2Г *- 202- тотыктырғыш<br />

мысалы PbS+ 4Н20 2 = PbS04-f4H 20<br />

Кейде, өзінен күшті тотықтырғыштардың катынасында, әрі<br />

сілтілік ортада сутек пероксиді тотыксыздандыра ыдырау<br />

жолымен айрылады.<br />

0 2“ —27 V 0 2 тотыксыздандырғыш<br />

мысалы Hg0 + H20 2 = Hg + H20 + 0 2<br />

Сутек пероксидінде аздап қана білінетін кышкылдык касиет<br />

те бар (К-иондану= 1,39-10-12) ; сілтілермен әрекеттескенде<br />

сол сілті түзуші металдың пероксидін түзеді.<br />

Ва (ОН) 2 + Н20 2^ В а 0 2 + 2Н20<br />

Сутек пероксидін кышкыл деп карасак, металл пероксидтерін<br />

соның түзы деуге болады. Пероксидтердің калыпты оксидтерден<br />

айырмашылығы, олардың кұрылысында ілгеріде айтылған о т-<br />

тектік тізбек пероксотізбек (О—О) бар, мысалы В а02<br />

мен Sn02 кұрылым формулалары:<br />

Ва<br />

О — О 0 = Sn = 0<br />

Сондыктан Ва02 — барий пероксиді, Sn02 — калайы диоксиді<br />

болады.<br />

253

Осыған байланысты пероксидтер мен қалыпты оксидтердің<br />

кышкылдармен реакцияласуы да түрліше болады, біріншілері<br />

сутек пероксидін, екіншілері су түзеді:<br />

В а02 + H2S 0 4 = BaS04 + Н2О2<br />

Sn02 + 2H2S 0 4 = Sn (S 04)2 + 2H20<br />

Алынған оттекті косылыс пероксид, не калыпты оксид екендігін,<br />

осылайша кышкылдармен реакцияластырып барып білуге болатындығын<br />

1871 жылы Д. И. Менделеев дэлелдеген.<br />

Сутек пероксидінің күрамындағы сутекті тек бейметалл кышкыл<br />

радикалдарына да ауыстыруға болады, онда түзілген<br />

кышкылдын, кұрылымында да пероксотізбек О—О болады, ол<br />

кышкылдарды пероксокышкыл деп атайды, мысалы, пероксодикүкірт<br />

H 2S2O8, пероксоазот HN04 кышкылдары:<br />

0 — Н о - S O 3 H о - н<br />

1 I , 1<br />

О — Н O - S O 3H о - n o 2<br />

Аскын тотыкты кышкылдардан баска пероксо негіз<br />

де бар, мысалы натрий гидропероксиді NaOOH.<br />

Сутектің пероксиді органикалык бояуларды тотыктырып,<br />

сіздендіретіндіктен оның сүйытылған ерітінділері (0,1<br />

ағарткыш зат ретінде колданылады. Сутек пероксиді п<br />

косылыстардын баска түрлерін синтездеуде жэне ракета<br />

ньщ тотыктырғышы ретінде де колданылады.<br />

VIII тарау<br />

EP1TIНДІЛЕР. ЭЛЕКТРОЛИТТІК ДИССОЦИАЦИЯ<br />

§ 1. ЖАЛПЫ ТҮСІНІКТЕР<br />

Адам баласының тЧршілік әрекетінде, өмірінде ерітінділердің<br />

маңызы аса зор. Химиялык процеспен байланысты өндіріс<br />

салаларыньщ барлығында дерлік ерітінді пайдаланылады. Адам<br />

және жануар, өсімдіктер ерітіндісіз өмір сүре алмайды, мысалы<br />

ас-азыктың ішіндегі коректік заттар организмге сіну үшін ерітіндіге<br />

.айналуы керек; организмдегі қан, лимфа сиякты сүйыктар<br />

ерітінді.<br />

Ерітінді дегеніміз дисперсті жүйенін бір түрі. Қандай да<br />

бір затка(екінші заттын өте ұсак бөлшектері араласуын дисперсті<br />

жүйе - (латынша dispersus — үсатылып тараған<br />

дегеннен) деп атайды. Араласатын заттың және араласатын<br />

ортанын агрегаттық күйіне карай дисперсті жүйенін мынадай<br />

9 түрі болады (г— газ, с— сүйык, к— катты):<br />

254

г + г мысалы ауа<br />

с + г тұман (ауадағЫ тамшы)<br />

к + г түтін<br />

г + с судағы ауа<br />

с + с судағы спирт<br />

к + с судағы тұз<br />

г + к Pt, Pd сияқты металдардағы Н2<br />

с + к ылғал болған қатты зат<br />

күймалар<br />

К + К<br />

Химия саласында бұл дисперсті жүйелердің ішінде араласатын<br />

орта сүйық күйде болатын жүйенің маңызы үлкен.<br />

Көбіне ондай сүйык — су болады.<br />

Дисперсті жүйелер араласатын заттың ұсатылған бөлшектерінің<br />

мөлшеріне қарай, әр түрлі болады. Келісім бойынша<br />

бөлшектердің мөлшері 100 нм-нан үлкен болса, ондай жүйені<br />

жүзгін (суспензия, эмульсия) дейді. Жүзгіннің бөлшектері микроскоппен,<br />

кейде жай көзбен де көрінеді.<br />

Бөлшектердің мөлшері 100 нм мен 1 нм арасында болса, ондай<br />

жүйені коллоид ерітінді дейді. Коллоид ерітінділердің бөлшектері<br />

ультрамикроскоппен ғана көрінеді.<br />

Бөлшектердің мѳлшері 1 нм-нан кіші болса, ондай жүйені<br />

шын, немесе молекулалык, ерітінді деп атайды.<br />

Ерітінді дейтініміз ең кем.і екі компоненттен (құрамына кіретін<br />

заттар) түратын бір текті жүйе. ЕрітінділерДің ең ■маңыздысы<br />

сұйық ерітінділер, демек газ, сүйық және қатты заттардын<br />

сүйықтағы ерітіндісі.<br />

^-Әрбір ерітінді еріген зат және еріткіштен түрады.<br />

Еріткіш деп ішінде еріген зат молекула, не тіпті ион түрінде<br />

біркелкі болып араласатын ортаны айтамыз. Кей жағдайда<br />

компоненттердің кайсысы еріген зат, кайсысы еріткіш екенін айыра<br />

қою онай да болмайды. Әдетте, дербес кездегі агрегаттык күйі<br />

ерітіндінің агрегаттык күйімен ұқсас компонент еріткіш болып<br />

саналады (мысалы —- қанттың судағы ерітіндісінде су — еріткіш).<br />

Егер еріместен бүрын екі компонент те бірдей- агрегаттык күйде<br />

болған болса, онда кайсысының мѳлшері кѳп болса соны еріткіш<br />

дейді.<br />

Ерітінділердің бір текті болуы, кейбір заттар ерігенде жылу<br />

белініп шығуы (не сіңуі), 'ерітінділерді химиялык косылыстар<br />

катарына жакындатады. Бірак мүнымен катар, ерітінділердің<br />

кұрамы, химиялык косылыстардағыдай түракты емес, өзгермелі;<br />

оның үстіне ерітіндідегі компоненттердің жеке касиеттерінің<br />

кебін ерітіндіде де табуға болатыны, оларды механикалық коспаларға<br />

жакындатады. Сонымен ерітінділер механикалык коспа<br />

да емес, химиялык косылыс та емес, екеуінің аралығынан орын<br />

алады.<br />

Ерітінді түзілгенде еріген зат пен еріткіштін арасында болатын<br />

процеспен жэне онын нэтижесімен танысамыз. Бір катты<br />

затты суға салалык. Қатты заттың сырткы бетіндегі молекулалар<br />

255

(не иондар) тербелмелі қозғалысының салдарынан жэне судыц<br />

полюсті молекулаларынын, әрекетінен, біртіндеп катты заттың<br />

кристалынан үзіліп шығып, одан енді диффузияның жәрдемімен<br />

еріткіштің бойына біркелкі болып араласады. Қатты заттың<br />

барлығы еріп біткенше осы процесс жүре берер еді; бірак мұнымен<br />

қатар, яғни еру процесімен катар, бұған карама-карсы процесс —<br />

кристалдану процесі жүреді. Еріген заттыц молекулалары диффузияныц<br />

салдарынан, әлі еріп болмаған катты заттыц кристалымен<br />

түйісіп, кей жағдайда соныц бетіне тартылып қонып,<br />

калып қояды. Эрине, ерітіндіде еріген заттыц молекулалары көбейген<br />

сайын, кристалдыц еруіне байланысты; сонымен біраз<br />

уақыт өткен кезде заттыц еруі кристалдануына тец болуы мүмкін,<br />

яғни кесімді мерзім ішінде неше молекула кристалдан ерітіндіге<br />

көшсе, сонш,а молекула ерітіндіден кристалл бетіне қонады.<br />

Демек, ^бұл қайтымды процесте динамикалық тепе-тецдік<br />

туады, оны'мына схемамен көрсетуге болады:<br />

ерімеген зат «=►еріген зат.<br />

Тепе-тецдіК туғаннан кейін сол температурада ерітіндініц<br />

концентрациясы өспейді, яғни ерітінді қанЫқ ерітіндіге айналады.<br />

Қанық ерітінді дейтініміз белгілі бір температурада затты<br />

одан әрі еріте алмайтын ерітінді.<br />

Қанық ерітіндініц концентрациясы берілген<br />

жағдайдағы заттыц ерігіштігініц өлшемі бола<br />

а л а д ы .<br />

Еріген заттыц жаца мөлшерін әлі еріте алатын ерітіндіні<br />

қанықпаған ерітінді дейді. Іс жүзінде қанық ерітінділер аз колданылады,<br />

көбінесе каныкпаған ерітінділер пайдаланылады.<br />

§ 2. ЕРІГІШТІК<br />

Эр заттыц ѳзіце лайыкты ерігіштігі болады, сондыктан эр<br />

түрлі заттыц суда ерігіштігі эр түрлі. Қатты заттарды алатын<br />

болсак, олардыц ерігіштігін 93-суреттегі ерігіштік схемасынан<br />

кѳруге болады. Онан ерігіштікке температураныц эсерін де кѳруге<br />

болады. Мысалға алынған тұздардыц 0 градустағы ерігіштіктері<br />

әр түрлі, ішінде ец жаксы еритіні Қ1, ец нашар еритіні КСЮз-<br />

Температураны көтерген сайын тұздардыц көпшілігініц ерігіштігі<br />

өседі, 70 градустан аскан кезде K.NO3 ерігіштігі бәрінен басым<br />

болады. Қейбір заттардыц'(мысалы NaCl) ерігіштігі баяу өседі,<br />

кёйбіреулеріні^і (мысалы, Са(ОН)2) кеміп те кетеді (94-сурет).<br />

Кейбір заттардыц ерігіштік схемасында сынык көрінеді, ол еріген<br />

заттыц кұрамында өзгеріс болғандыктан, мысалға кристаллогидрат<br />

Na2SC>4-10H20 алсак (95-сурет) температураны көтерген<br />

сайын ерігіштіктіц өте артатынын көреміз. Бірак 32,4° келгенде<br />

кисыкта сынык пайда болады, ѳйткені бүл температурада кристаллогидрат<br />

сусыз тұзға (Na2S 0 4) айналады; бұл сусыз түздыц<br />

ерігіштігі, температураны кѳтергеннен ѳспейді, кайта кемиді.<br />

Қатты заттардыц еруі термодинамикалык тұрғыдан алғанда<br />

256

энтальпиялык жэне энтропиялык факторлардын эсеріне тікелей<br />

тэуелді. Еру өздігінен жүретін процесс болгандыктан, жүйеніц<br />

нзобара-изотермиалык потенциалы кішірейеді, ягни:<br />

A G ,.|n = (H,.py- A S epv) < 0<br />

Еру нәтижесінде катты заттын кристалдык торы бузылса,<br />

бѳлшектер ерітіндіге ауысатындықтан эрдайым ерітіндініц энтропиясы<br />

жоғарылай түседі, демек \S,.py> 0 болып, еру процесіне<br />

колайлы жағдай туғызады. Қатты заттыц сұйыктарда еруі негізінен<br />

ДН1іру мэніне бағынады.<br />

Зат ерігенде байкалатын еру жылуы катты заттыц кристалдык<br />

гор энтальпиясы АН мен сольваттану энтальпиясыиыц АН<br />

косындысына тец. ''<br />

А Нсру = А Нкр + А Нсольв<br />

Мұндағы ЛНкр> 0 , ѳйткені эндотермиялык процесті синаттайды,<br />

себебі кристалдык торды бұзу үшін, энергия жұмсалады,<br />

ал АНС„.1Ь|1< 0 , ѳйткені еріген заттын бѳлшегі (молекула, атом,<br />

ион) мен еріткіштіц экзотермиялык эрекеттесуін сипаттайды.<br />

Осыдаи-ақ егер кристалл ѳте берік келіп (АНсру) > (АНСМЬВ)<br />

болса, еру кезінде жылу сіцірілетінін, керісінше, бѳлшектердіц<br />

еріткіш пен әрекеттесуі әте тиімді келіп, (АНсру) 0 болатындықтан кыздырғанда<br />

еріткіштігі арта түседі. Олардыц әртүрлі шамада артуы (93-<br />

суреттегі еріткіштік кисыктарын кара) еру жылуыныц тікелей

г I wo г суда<br />

0,15<br />

0,13<br />

0,11<br />

0,09<br />

0,0 7<br />

О 10 20 30 40 50 ВО 70 80 90 100 °С<br />

94-сурет. Кальций гндроксидініц<br />

ерігіштік кисығы<br />

93-сурет. Кейбір тұздардыц<br />

ерігіштік қисыіітары<br />

°C<br />

95-сурет. Натрий<br />

сульфатынын<br />

ерігіштік қисығы<br />

г/юогсуда<br />

60 ц<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

о /0 20 30 ifü 50 60 7080 90 ЮОпС<br />

мәндеріне тәуелді. Мысалы, натрий мен калий хлоридтерін салыстырсак,<br />

АН мәні аздауының ерігіштігі азырак,, көптеуінікікөбірек<br />

артатынын байкаймыз,<br />

Қатты заттардын кѳпшілігінін ерігіштігі қыздырғаннан өсетін<br />

болғандыктан, олардың қанык ерітінділерін салкындатса, артық<br />

зат криста лданып бөлініп шығады. Бірақ, кейбір заттарда<br />

ерекше қасиет болады, мысалы Na2S 0 4 қанық ерітіндісін еппен<br />

өте баяу салқындатса, ондағы еріген заттың артығы бөлініп<br />

шықпайды. Мүндайда а с а қанық ерітінді, яғни сол температурадағы<br />

ерігіштігіие сәйкес еруге тиісті меяшерден артық<br />

затты еріген күйде устайтын ерітінді түзіледі; аса қанык ерітінділер<br />

тұрақсыздау болады, мысалы онық ішінде еріген заттын, немесе<br />

кристалдык түрі ұксас заттыц, кішкене кристалын салса, артык<br />

еріген зат түгел, тез кристалданады; аса қанық ерітінді канық<br />

ерітіндіге айналады. Бұл аса канық ерітінділерді алғаш ашып<br />

зерттеген біздің еліміздіц академигі Т. Е. Ловиц (1794 т.).<br />

Сұйыктардың да көпшілігі суда ериді. Кейбіреулері мысалы,<br />

глицерин, спирт т. б. сумен кез келген кѳлемде араласып, бірініц<br />

ішінде бірі шексіз ернді, баска біреулері, мысалы эфир, белгілі<br />

мѳлшерде ериді, бірак. температура кѳтерілсе, бір-біріне еруі күшейіп,<br />

акырында белгілі температурада бір-бІрінде шексіз ериді.<br />

Егер бір зат бірімен-бірі араласпайтын, бірінде бірі ерімейтін<br />

екі сүйыктыкта бірдей ерісе, онда оныц эрбір еріткіштегі концентрацияларыныц<br />

катынасы тұрақты шама болып шығады,<br />

258

жэне ол шама еріген заттың концентрациясына тэуелді емес<br />

(таралу заңы).<br />

£ = К<br />

мұндағы сі жэне с2 еріген заттың эр түрлі еріткіштердегі концентрациялары<br />

К — тұрақты, таралу. коэффициенті деп аталады.<br />

Мэселен иодтыц кукірткѳміртек пен суда таралу коэффициенті<br />

600:1-ге тец, яғни иодтыц суда еруі кукірткѳміртекте еруінен<br />

600 есе кем.<br />

Газдардыц суда еруі тіпті эр түрлі. Кейбір газдар, мысалы,<br />

азот, сутек, суда ѳте аз ериді, ал аммиак пен хлорсутек жақсы<br />

ериді. Жабық ыдыстың ішінде суда газ еріткенде мынадай динамикалық<br />

тепе-теңдік туады:<br />

газ + еріткіш*=±еріген газ + Q.<br />

Газдыц еруін термодинамикалық тұрғыдан қарасақ мынадай<br />

қорытындыға келер едік: газ ерігенде энтропия кішірейеді A S < 0<br />

өйткені жалпы жүйеніц ретсіздік дэрежесі төмендей түседі.<br />

Олай болса энтропиялық фактор газдардыц сұйықтарда еруіне<br />

кедергі жасайды. Ал газдардыц еруі эрдайым экзотермиялык<br />

процесс АНеру

§ 3. ЕР1Т1 НДІЛЕРДІҢ КОНЦЕНТРАЦИЯСЫ<br />

Ж-оғарыда айтылған канық және қанықпаған ерітінді деген<br />

түсініктен басқа іс жүзінде тағы мынадай түсініктерді пайдаланады:<br />

ішінде еріген зат көп болса к,ою ерітінді, еріген зат аз<br />

болса суйык, ерітінді, ал өте қою ерітінділерді концентрленген ерітінді<br />

дейді. Бірақ бұл түсініктердің ешкайсысы ерітіндінің концентрациясын<br />

сандық мөлшермен көрсетпейді.<br />

Ерітіндініц концентрациясы дейтініміз ерітіндініц<br />

белгілі бір салмак мѳлшерінде, не белгілі<br />

бір кѳлемінде еріген заттыц мѳлшері.<br />

Ерітінділердіц концентрациясын, яғни ерітінділердіц құрамын<br />

кескіндеудіц бірнеше әдісі бар, біз солардыц химияда колданылатын<br />

кейбірлеулерімен танысалық.<br />

VI.Массалық процент пен ѳлшенетін (проценттік)<br />

ерітінділер, яғни ерітіндініц 100 масса бѳлігінде еріген заттыц<br />

массасы. Мысалы, канттыц 12 проценттік ерітіндісі десек, ол<br />

ерітіндініц 100 грамында 12 г кант, 88 г су бар.<br />

2. Мольдікпен өлшенетін (мольдік) ерітінділ<br />

е р . Ерітіндініц литрінде бір моль зат еріген ерітіндіні м о л ь д і к<br />

ерітінді дейді, сондықтан ерітіндініц бір литрінде мольдіц қаншасы<br />

ерігендігін кѳрсететін сан сол ерітіндініц мольдік концентрациясын<br />

кѳрсетеді; оны М әрпімен белгілейді. Мысалы, ЗМ делінсе, 1 л ерітіндіде<br />

3 моль, ал 0,2 М делінсе 0,2 моль зат ерігені.<br />

Мольдік концентрациясы бірдей ерітінділер эквимольді (эквимолекулалық)<br />

деп аталады.<br />

Мольдік ерітінділердіц бірдей етіп алынған көлемдерінде еріген<br />

заттыц молекулалар саны бірдей болатындыктан бүлар іс<br />

жүзінде колдануға ыцғайлы.<br />

3. Моляльдықпен өлшенетін ерітінділер.<br />

Еріткіштіц 1000 грамында еріген заттыц бір молі болса, ондай<br />

ерітіндіні молялёдық ерітінді деп атайды. Еріткіште еріген заттыц<br />

мѳлшеріне сай ерітінді 0,1 0,05, 2,0 т. б. моляльды бола алады.<br />

Мәселен, қанттыц С 12Н22О 11 судағы децимоляльды ерітіндісі<br />

34,2 г канттан және 1000 г (немесе 1 л) судан тұрады.<br />

4. Нормальдықпен өлшенетін (нормальдык)<br />

ерітінділер. Ерітіндініц бір литрінде бір моль-эквивалент<br />

зат еріген ерітіндіні нормаль ерітінді дейді, сондықтан<br />

ерітіндініц бір литрінде моль — эквиваленттіц (заттыц эквивалентіне<br />

тец етіп алынған грамм саны) қаншасы ерігенін көрсететін<br />

сан, сол ерітіндініц нормальдык концентрациясын кѳрсетеді;<br />

оны «н.» әрпімен белгілейді. Мысалы, ерітіндініц 1 литрінде<br />

3 моль эквивалент ерітілсе, оны 3 нормальдық (3 н), ал 0,5 моль<br />

эквивалент ерітілсе, оны жарты нормальдык (0,5 н) ерітінді<br />

дейді.<br />

§ 4. ЕРIТ1НДІЛЕРДІҢ ҚАСИЕТТЕРІ<br />

Бір затта екінші зат ерігенде еріткіштіц де, еріген заттыц<br />

да қасиеттерінде ѳзгеріс болады. Еріткіштіц қасиеті өзгеруден<br />

туатын жаца касиеттер барлық ертінділерге ортак қасиетке ай-<br />

260

налады. Ѳйткені еріген заттын, бөлшектері көбейген сайын, ерітіндінің<br />

кесімді көлеміндегі еріткіштің молекулаларынын, концентра-<br />

ЦИЯ.СЫ кемиді; осыныц салдарынан ерітіндіде еріткішпен салыстырғанда<br />

жаңа қасиеттер пайда болады және еріген зат мөлшері<br />

неғұрлым көбейе берсе, ол қасиеттер күшейе түседі. Мұндай<br />

жаңа қасиеттерден біздің окитынымыз: осмос, ерітінділер буының<br />

кысымы, ерітінділердің қату жэне кайнау температуралары.<br />

Осмос. Ерітінділердің, оның ішінде сұйык ерітінділердіц<br />

касиеттерін зерттегенде, ол ерітіндідегі заттың күйі газ күйіне<br />

өте ұксас екендігі аныкталды. Газдардың негізгі қасиеті — диффузия<br />

аркылы мейлінше кең көлем алуға тырысуы. Міне, осы<br />

касиет еріген затта да болады, оны былайша дәлелдеуге болады:<br />

бір ыдыска канттың концентрленген ерітіндісі кұйылады және<br />

оның үстіне араласып кетпейтіндей етіп, ептеп сол канттың сұйык<br />

ерітіндісін кұяды. Бүл жағдайда екі жақты диффузия басталады,<br />

яғни канттың молекулалары концентрленген ерітіндіден сүйык<br />

ерітіндіге, ал судыц молекулалары, керісінше, сұйык ерітіндіден<br />

концентрленген ерітіндіге диффузияланады. Біраз уақыт өткен соц,<br />

канттың да, судыц да молекулалары әбден араласып біркелкі<br />

орналасып, ерітіндіміз біртектіге айналады.<br />

Енді судыц молекулаларын өткізетін, одан ірірек кант молекулаларын<br />

өткізбейтін түбі шала өткізгіштен жасалған ыдыска<br />

кант ерітіндісін кұяды. Осы ыдысты ішіндегі ерітіндісімен таза<br />

су кұйылған екінші кеңірек ыдыстыц ішіне койса (96-сурет),<br />

б ір жакты диффузия байкалады. Мұнда су молекулалары<br />

0<br />

tt t2<br />

Температура °С<br />

t3 £4<br />

97-сурет. Су, мұз жэне ерітіндінін бу кысымының<br />

температураға тәуелді өзгеруінің қисықтары<br />

96-сурет. Осмос кысымын өлшейтін аспап

ғана диффузияланады, әрі олар қанттың ерітіндісі күйылған<br />

кіші ыдысқа тез көшеді, кері өтуі баяуырақ болады. Осыныц<br />

нәтижесінде қант ерітіндісініц концентрациясы кемиді. Осындай<br />

шала өткізгіш аркылы болатын, бір жакты диффузияны осмос<br />

деп атайды (грек тілінде osmos — итеру, басу деген мағынада).<br />

Жануарлар, әсіресе, ѳсімдік организмдерініц тіршілік әрекетінде<br />

осмос кұбылысы мацызды орын алады.<br />

Осмос салдарынан сырткы ыдыстан ішкі ыдыска кѳшкен<br />

су ондағы сұйыкты түтіктің бойымен жоғары көтереді. Ішкі<br />

түтікте туған гидростатикалық кысым белгілі шамаға жеткен<br />

кезде осмос токтайды. Осмос туғызатын күшті ерітіндініц<br />

осмос кысымы дейді. Осмос кысымын өлшеу үшін, осмос<br />

токтаған кездегі ерітіндіні сырттан басып тұрған кысым күшін<br />

аныктайды (түтіктегі сұйык бағанасыныц көтерілген биіктігі һ).<br />

Осмос кысымы ерітіндінің концентрациясына, температурасына<br />

тәуелді. 1886 жылы Вант-Гофф, бұл тәуелділік, бұрын<br />

газдарға қолданылып жүрген Бойль-Мариот пен Гей-Люссак<br />

зацдарына өте ұксас екендігін тапты:<br />

Р = cRT<br />

мұнда Р — ерітіндініц осмос кысымы; с — ерітіндініц мольдік<br />

концентрациясы; R — константа, сандык мәні газдар түрактысына<br />

тец ( 0,082 л'аг 'р^ ); Т — абсолют температура.<br />

Ерітіндінің осмос қысымы, сол еріген зат газ күйінде болып, осы<br />

температурада, ерітіндінің кѳлеміндей кѳлем алып турғандағы<br />

туғызатын қысымына тең (Вант-Гофф зацы).<br />

Бұл зацнан жэне оныц математикалық тецдігінен осмос<br />

кысымы, берілген температурада, тек кана мольдік концентрацияға,<br />

яғни ерітіндініц кѳлем бірлігіндегі еріген молекулалар<br />

санына тәуелді екенін кереміз.<br />

Айтылып ѳткен осмос зацы тек сұйық ерітінділерге сэйкес<br />

келеді. Қышкыл, гидроксид және тұздардыц ерітінділері бұл<br />

зацға бағынбайды.<br />

Ерітінділер буының қысымы. Ерітінділердіц бетіндегі буыныц<br />

кысымы сумен (еріткішпен) салыстырғанда едәуір тѳмен болуы<br />

ерітінділердін қасиеттерініц бірі.<br />

Әрбір сүйық белгілі температурада бетіндегі буымен тепетецдікте<br />

болады, яғни оныц бетінен үзіліп шығып буға айналатын<br />

молекулалар саны будан кайтып сұйыкка қонатын молекулалар<br />

санына тец болады.<br />

Үшқыш емес заттардыц ерітіндісінде оныц бетініц бірсыпыра<br />

жеріне еріген заттыц молекулалары (иондары) орналаскан,<br />

оныц үстіне ол молекулалар гидраттанған болса, ол гидраттыц<br />

кұрамына кірген су молекулалары ұша алмайтын болады. Осыныц<br />

бәрі ерітіндініц бетінен үзіліп шығып буға айналатын молекулалар<br />

санын кемітеді. Демек, еріген зат еріткіштіц бу кысымын<br />

тѳмендетеді. Сондыктан, таза еріткішке карағанда ерітіндініц<br />

262

б е т і н д е г і б у ы м е н а т м о с ф е р а қ ы с ы м ы н ы ң т е п е - т е ц д і к к е к е л у і т ө -<br />

м е н і р е к ( к е м і г е н ) б у қ ы с ы м ы н д а б о л а д ы .<br />

1 8 8 7 ж ы л ы ф р а н ц у з ф и з и г і Р а у л ь т о л ы п ж а т к а н е р і т і н д і л е р<br />

м е н ж ұ м ы с і с т е й к е л е м ы н а д а й з а ц а ш к а н :<br />

Электролит емес заттардыц сүйык, ерітінділерінің буының<br />

қысымының кемуі, еріткіштің кесімді. мөлшерінде еріген заттың<br />

мөлшеріне пропорционал.<br />

Е г е р т а з а е р і т к і ш т і ң б у қ ы с ы м ы н Р д е п , е р і т і н д і н і к і н P i д е п<br />

б е л г і л е с е к , Р — Р . б у к ы с ы м ы н ы ц к е м у і н к ө р с е т е д і , о н ы ә д е т т е<br />

А Р д е п б е л г і л е й д і . Е н д і е р і г е н з а т т ы ц м о л ь с а н ы н п д е п , е р і т -<br />

к і ш т і ц м о л ь с а н ы н N д е п б е л г і л е с е к , Р а у л ь з а ц ы м а т е м а т и к а т і л і -<br />

м е н б ы л а й ж а з ы л а д ы :<br />

Р а у л ь з а ц ы н а с ұ й ы к е р і т і н д і л е р г а н а б а г ы н а д ы .<br />

Қ ы ш қ ы л , г и д р о к с и д ж э н е т ұ з д а р д ы ц е р і т і н д і л е р і Р а у л ь з а ц ы н а<br />

б а г ы н б а й д ы .<br />

Еріт інділердіц цатуы ж э н е қай на уы . Ә р б і р т а з а з а т т ы ц<br />

ѳ з і н е т э н б е л г і л і к а т у ж э н е к а й н а у т е м п е р а т у р а л а р ы б о л а д ы .<br />

С ұ й ы к т ы ц к а т у т е м п е р а т у р а с ы д е й т і н і м і з о н ы ц с ұ й ы к ж э н е<br />

к а т т ы к ү й л е р і н д е б е т і н д е г і б у ы н ы ц к ы с ы м д а р ы б і р і н е - б і р і т е ц<br />

б о л а т ы н т е м п е р а т у р а е к е н д і г і ж о ғ а р ы д а а й т ы л г а н ( V I I т а р а у )<br />

А й т а л ы к 0 ° - т а м ұ з б е н с ұ й ы к с у д ы ц б е т і н д е г і б у ы н ы ц к ы с ы м ы<br />

т е ц б о л а д ы (0,6 к П а ) . С о н д ы к т а н 0 ° С т а з а с у д ы ц к а т у т е м п е ­<br />

р а т у р а с ы .<br />

0 ° С е р і т і н д і н і ц б е т і н д е г і б у ы н ы ц к ы с ы м ы 0 , 6 к П а ( с ы н . б а г.)<br />

к е м б о л а д ы , с о н д ы к т а н м ұ з б е н с у е р і т і н д і с і н і ц б і р г е б о л у ы 0 ° С<br />

т ѳ м е н і р е к т е м п е р а т у р а д а б о л а д ы . Д е м е к , е р і т і н д і н і ц к а т у т е м ­<br />

п е р а т у р а с ы т а з а е р і т к і ш т і к і н е н т ѳ м е н б о л а д ы . М ы с а л ы , т е ц і з<br />

с у ы н ы ц к а т у т е м п е р а т у р а с ы 0 ° С т ѳ м е н е к е н д і г і н 1 7 5 5 ж ы л ы<br />

М . В . Л о м о н о с о в а ш к а н б о л а т ы н .<br />

С ұ й ы к т ы ц к а й н а у т е м п е р а т у р а с ы д е г е н і м і з с ұ й ы к б е т і н д е г і<br />

б у ы н ы ц к ы с ы м ы с ы р т қ ы а т м о с ф е р а л ы қ қ ы с ы м ғ а т е ц е с е т і н<br />

т е м п е р а т у р а ; с у д ы а л с а к 1 0 0 ° С о н ы ц б у ы н ы ц к ы с ы м ы 101,3 к П а ,<br />

с о н д ы к т а н 1 атм к ы с ы м д а , с у 1 0 0 ° С к а й н а й д ы .<br />

С у д а б і р з а т т ы е р і т к е н д е , б у к ы с ы м ы к е м и д і . С о н ы ц с а л д а р ы ­<br />

нан 1 0 0 ° С е р і т і н д і н і ц б е т і н д е г і б у к ы с ы м ы 101,3 к П а к е м б о л а д ы ;<br />

оны а т м о с ф е р а л ы қ к ы с ы м ғ а ж е т к і з у ү ш і н , е р і т і н д і н і - 1 0 0 ° С ж о ғ а -<br />

ры к ы з д ы р у к е р е к . С о н д ы к т а н , е р і т і н д і н і ц к а й н а у т е м п е р а т у р а с ы<br />

е р і т к і ш т і к і н е н ж о ғ а р ы б о л а д ы . Д е м е к , е р і г е н з а т , е р і т і н -<br />

Дініц к а т у т е м п е р а т у р а с ы н т ө м е н д е т і п , к а й н а у<br />

т е м п е р а т у р а с ы н ж о ғ а р ы л а т а д ы .<br />

Т а з а с у д ы ц д а , е р і т і н д і н і ц д е б у к ы с ы м ы н ы ц т е м п е р а т у р а ғ а<br />

т э у е л д і л і г і н г р а ф и к а р к ы л ы б е л г і л е с е к , е р і т і н д і н і ц б у к ы с ы м ы н ы ц<br />

к и с ы ғ ы т а з а с у д ы ц б у қ ы с ы м ы н ы ц қ и с ы ғ ы н а н т ө м е н ж а т а д ы .<br />

9 7 - с у р е т т е е р і т і н д і н і н к а т у т е м п е р а т у р а с ы ( t \ ) с у д ы ц к а т у<br />

т е м п е р а т у р а с ы н а н (/2) т ѳ м е н е к е н д і г і , а л е р і т і н д і н і ц к а й н а у<br />

263

температурасы (t4) таза судың қайнау температурасынан (13 )<br />

жоғары екендігі көрініп тұр.<br />

ерітінділердің қату жэне кайнау температуларын өлшеп,<br />

осы мәселенің сан жағын есептеген Рауль болатын. Оның экспериментальдық<br />

корытындылары Рауль (1887 ж.) заңы деп<br />

аталады.<br />

1. Кату темпер ату расының төмендеуі, еріткіштің сол салмак,<br />

мөліиерінде еріген заттың мөлшеріне пропорционал.<br />

Мысалы: 100 г суда 20 г кант ерісе, ол ерітінді минус 1,08°<br />

қатады, ал 40 г кант ерісе, минус 2,16° қатады.<br />

2. Түрлі заттардыц эквимолекулалык, мөлшерлері бір еріткіштің<br />

бірдей етіп алынған мөлшерінде ерітілген болса, ол ерітінділердіц<br />

қату температурасы бірдей градус санына төмендейді.<br />

Мысалы: ғлюкозаның 0,1 молін (18 г) 1 000 г суға ерітсек,<br />

одан кату температура 0,186° С төмендейді. Енді этил спиртінің<br />

0,1 молін (4,6 г), немесе канттың 0,1 молін (34,2 г) ерітсек, олар<br />

да ерітінділерінің қату температурасын 0,186° С төмендетеді.<br />

Бір моль затты 1 000 г еріткіште еріткендегі кату температурасының<br />

төмендеуі әрбір еріткіштің өзіне тән тұрақты шама.<br />

Оны еріткіштін криоскопиялык константасы (34-кесте)<br />

дейді (грек тілінде kryos — салкын, skopeo — караймын).<br />

Ерітіндінің кайнау температурасының көтерілуі жөнінде де<br />

Рауль осындай зандар тапкан. Бір моль зат 1 000 г еріткіште<br />

ерігендегі кайнау температурасының көтерілуін еріткіштін<br />

эбулиоскопиялык константасы (34-кесте) дейді (латынша<br />

ebullire— қайнап біту).<br />

34-кесте<br />

Еріткіштер<br />

Криоскопиялык<br />

константа<br />

Эбулиоскопиялык<br />

Су 1 ,8 6 ° 0,52°<br />

Сірке қышқылы<br />

Бензол<br />

3,90°<br />

5,10°<br />

3,10°<br />

2,57°<br />

Рауль заңы математика тілінде былай жазылады:<br />

А< = К- С<br />

Мұндағы At қату температурасының төмендеуі, кайнау темперасының<br />

көтерілуі; К — криоскопиялык немесе эбулиоскопиялык<br />

константа: С — 1 000 г еріткіште еріген заттың моль саны.<br />

Моль саны дейтініміз заттың граммен алынған массасын<br />

молекулалык массаға бөлгеннен шығатыны бұрын айтылған,<br />

демек С орнына<br />

коямыз, сонда<br />

264

о н ы т ү р л е н д ір с е к ,<br />

М = К ~sr<br />

Осы формуланы еріген заттын молекулалык массасын табу үшін<br />

пайдалануға болады: ол үшін эксперимент аркылы 1 ООО г еріткіште<br />

еріген заттын массасын жэне сол ерітіндінің қату температурасынын<br />

тѳмендеуін, не кайнау температурасының жоғарылауын<br />

білу кажет.<br />

Мысалы, 2,5 г глицеринді 100 г суда еріткенде, кату температурасы<br />

0,506° тѳмендеген. Глицериннің молекулалык массасын табу керек.<br />

Алдымен, 1 ООО г суда еріген глицериннін салмағын есептеп табалык<br />

2,5-1000 ос<br />

т= 1бГ~ = 25 г<br />

енді молекулалык массаны табуға болады (судың криоскопиялык константасы<br />

(1,86°).<br />

М 1,86 - 25 Q2<br />

т ~ 0,506<br />

Рауль заңдарына да,^ Вант-Гофф зацына сиякты концентрлі<br />

ерітінділер жэне электролит ерітінділер бағынбайды.<br />

§ 5. ЕРІТІНДІЛЕР ЖАЙЫНДА ХИМИЯЛЫҚ ТЕОРИЯ<br />

Осы тараудыц § 1 ерітінділер механикалык коспа да емес,<br />

химиялык косылыс та емес екеуініц аралығынан орын алатындығы<br />

айтылды. Сондыктан еру процесі, еріген зат пен еріткіштіц катынасы,<br />

ерітінділердіц касиеттері үзак уакыт физикалык процесс<br />

деп танылды, оныц үстіне Рауль Вант-Гофф, эсіресе Аррениустыц<br />

жұмыстарынан кейін ерітінділер жайында физикалык теориялар<br />

ғана болып келді.<br />

Д. И. Менделеев күкірт кышқылыныц, этил спиртініц баска<br />

тағы бірсыпыра заттыц ерітінділерініц касиеттерін, онын ішінде<br />

физикалык касиеттерін зерттей келіп, оныц барлык қасиеттерін<br />

дүрыс түсіну үшін, еріген зат пен еріткіштіц арасында болатын<br />

химиялык әрекеттесудіц зор мәнініц барлығын көрсетті.<br />

Д. И. Менделеев, ерітінділерде еріген зат пен еріткіш арасында<br />

химиялык косылыс түзіледі, ол косылыстар түраксыз болғандыктан<br />

аздап ыдыраған күйде болады деген.<br />

Д. И. Менделеев ешуакытта физикалык факторларға карсы<br />

болған емес, бірак онымен катар химиялык факторлардыц барлығын<br />

кѳрсеткен.<br />

Менделеевтіц пікірін дамытып акад. Н. С. Курнаков<br />

құрамы накты (тұракты) қосылыстармен катар, ерітінділерде<br />

Кұрамы айнымалы химиялык косылыстардыц түзілетіндігін<br />

көрсетті.<br />

Д. И. Менделеевтен бергі уақыттағы зерттеу жұмыстарыныц<br />

265

нәтижесі еріген зат еріткішгіен химиялык косылысады деген Менделеев<br />

пікірін дәлелдейді. Ол қоеылыстарды сольват (латынша<br />

solvere — еріту) деп, еріткіш су болса, гидрат деп атайды. Еріген<br />

заттын, сумен косыдысу процесін гидратация дейді.<br />

Сольваттардың түзілуі еріген заттың полюсті молекулалары<br />

еріткіштің полюсті молекулаларымен (судын молекуласы өте<br />

полюсті молекула) косылысуынан.<br />

Гидраттар тұрақсыз косылыстар. Көпшілігі ерітіндіні суалтканда-ак<br />

ыдырап кетеді. Кей жағдайда гидраттанған су еріген<br />

затпен өте берік косылысатындыктан еріген зат бөлініп шықканда,<br />

су оның кристалының кұрамына кіреді. Құрамына судын,<br />

молекулалары кіретін мұндай кристалдык түзінділер — кристаллогидрат<br />

деп аталады, ондағы су — кристаллогидраттык, су деп<br />

аталады.<br />

Кристаллогидраттар күрамын сол кристаллогидраттын, бір молекуласына<br />

келетін су молекуласынын. санын кѳрсететін формуламен<br />

белгілейді; мысалы — CaS04-2H20, CuSÖ4-5H20, FeS04-<br />

• 7Н20, Na2S 0 4 • 10Н20, KAI (S 04)2- 12H20.<br />

Бірақ осымен катар NaCl, NH4C1, KNO3 тағы баска көп заттар<br />

ерітінділерінен сусыз кристалданатыны белгілі; енді осы<br />

факт, ол заттар суда ерігенде гидрат түзбейтіндігіне дәлел бола<br />

ала ма Жоқ, дәлел бола алмайды, өйткені әрбір химиялык косылыстьщ,<br />

оның ішінде гидраттың да, түзілуіне тиісті температура<br />

жэне кысым жағдайы керек. Жағдайын туғызсак, жайшылыкта<br />

кристаллогидраттык сусыз кристалданатын заттар,<br />

кристаллогидрат түзеді екен. Мысалы: NaCl температура —10° С<br />

темен жағдайда NaCl-2H20 түрінде кристалданады.<br />

Химиялык косылыстардын түзілу-түзілмеуі, онын кұрамы<br />

температура мен кысымға тәуелді екендігі бұрыннан да белгілі,<br />

оны кристаллогидраттардан алған мысалмен де дәлелдеуге<br />

болады. Температура өзгергенде (көтерілгенде) мына кристаллогидраттардың<br />

күрамы былайша өзгереді екен:<br />

CuS0 4-5H20; CuS04-3H20; CuS04.H.>0; CuS04,<br />

M gS04-7H20; M gS04-6H20; M gS04-H20; M gS04,<br />

Na2S 0 4• 10H20; N2S 0 4-7H20; Na2S 04-H20; Na2S 0 4.<br />

Бұл айтылып ѳткеннен мынадай корытынды шығаруға болады<br />

— заттар ерігенде, сумен кұрамы эр түрлі косылыстар түзуі<br />

мүмкін, ол косылыстар ерітіндіде еріген күйде болады, ал температура<br />

жағдайына карай оларды эр түрлі кристаллогидрат<br />

түрінде жеке шығарып алуға да болады.<br />

Криогидраттар. Кейбір тұздардың ерітіндісін салкындатса,<br />

біраздан сон одан ерігіштігіне сэйкес тұз бөлініп шығады,<br />

ал температура 0° С төмен түсіп кесімді бір шекке жеткенде, ерітінді<br />

түгел катады. Ол каткан бір текті зат, онын ішінен жеке<br />

тұз, не мүз табылмайды. Міне, осыны криогидрат дейді.<br />

Бұл күбылысты 1863 жылы Д. И. Менделеев ашкан. Ac тұзы<br />

— 23° С криогидрат түзеді екен, оның кұрамы NaCl — 58,5<br />

с. б. Н20 — 180 с. б. яғни NaCl • 10Н2О; бұл катты зат tb — 23°С.<br />

266

Кейіннен басқа тұздардың да криогидраттары табылды,<br />

мысалы:<br />

NaN03-7H20 т. б.<br />

Сонымен криогидрат дейтініміз ерітіндіде түзілетін химиялык,<br />

қосылыстың жаңа бір түрі — біртекті қатты зат, тұрақты қүрамы,<br />

кесімді кату жэне балку температурасы бар.<br />

Өзгермей қайнайтын ерітінділер. Екі сұйықтың<br />

қоспасын бір-бірінен ажырату үшін көбіне олардын, кайнау<br />

температураларының айырымына сүйеніп, айдау арқылы ажыратады.<br />

Бірақ бүл әдіспен ажыратып бөліп алуға болмайтын да<br />

ерітінділер бар. Мысалы, күкірт қышқылының сұйық ерітіндісінен<br />

қыздыру арқылы ондағы суды буландырып таза 100% күкірт<br />

қышкылын алуға болмайды. Өйткені кыздырғанда қайнау<br />

температурасы төмен болғандықтан әуелі су буланып ушканымен<br />

күкірт кышқылы концентрленіп 98,3% болған кезде, енді<br />

калған 1,7% суды кайнату аркылы ажыратып алуға болмайды;<br />

Оны одан әрі қыздыра берсек температура өсе-өсе 337° С жеткен<br />

кезде, 98,3% күкірт кышкылы сумен ажыраспаған түрінде түгел<br />

кайнайды. Мүның буын жинап, суытып анализдесек, 98,3%<br />

H2S 0 4, 1,7% су бар ерітінді екенін көреміз. Міне, осындай ерітінділерді<br />

— өзгермей қайнайтын ерітінді дейді (бұрын<br />

азеотроптык коспа дейтін). Мұндай ерітінділер көп кездеседі,<br />

мысалы: 37% HF, t°+112°C; 20,2% HCl t°+110° С; 57% HI<br />

t° + 127° т. б.<br />

Бұл өзгермей кайнайтын ерітінділердің түзілуі, еріген зат<br />

пен еріткіш арасында химиялык әрекеттесу барлығын көрсетеді.<br />

Сонымен ерітінділерде бір жағынан физико-механикалык процесс<br />

болып жатады, ол еритін заттыц бѳлшектері үзіліп шығып<br />

еріткіштіц молекулаларымен түйісуі; Вант-Гофф пікіріне сәйкес<br />

бұл арада ерітінділер газға ұксайды. Екінші жағынан ерітінділерде<br />

химиялык процестер жүреді.<br />

Қорытып келгенде осы күнгі ерітінділер теориясында физикалык<br />

жэне химиялык факторлар катар қаралады; бірак ерітінділердіц<br />

жалпы теориясы, айталык компоненттердіц таза<br />

күйіндегі қасиетіне ерітіндініц кұрамына карап, ерітіндінің касиеттерін<br />

болжауға мүмкіншілік беретіндей теория әлі кабылданған<br />

жоқ.<br />

§ 6. ҚЫШҚЫЛ, НЕГІЗ ЖӘНЕ ТҰЗ ЕРІТІНДІЛЕРІНІН, ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ<br />

Қышқылдар, негіздер, түздардың еруінен түзілген ерітінділердіц<br />

бір ерекшелігі ѳз бойынан электр тоғын өткізуі. Әдетте сұйық<br />

күйдегі таза сусыз кышкылдар токты тым әлсіз ѳткізеді. Олардыц<br />

судағы ерітіндісінің өткізгіштігі әлдекайда жоғары. Құрғак түздар,<br />

кышкылдар мен негіздер катты күйде ешбір ток әткізбейді.<br />

Таза судыц бойына да ток жүрмейді. Еріткіш (су) мен еріген<br />

зат (кышкыл, негіз, тұз) бірге келгенде күрделі ѳзгеріске үшырап<br />

электр тоғын өткізетін касиетке ие болады. Мүндай ерітіндісі<br />

то к ѳткізетін заттарды электролиттер, ток ѳткізбейтіндер-<br />

267

ді — б ейэлектролиттер деп атайды. Соңғысына мысал<br />

ретінде эфир, спирт, глицерин, сияқты заттардын, ерітінділерін<br />

алуға болады. Электролиттер — тұздар, негіздер қышкылдар.<br />

Электр тогын тұздар, негіздер, кышкылдардыц ерітінділері<br />

ғана өткізіп коймайды, оларды қыздырып балкытканда түзілетін<br />

балкымасы да өткізеді. Ерітіндініц де, балкыманыц да ток өткізуіне<br />

себепші болатын олардағы зарядты бөлшектердіц — иондардыц<br />

болуынан екендігімен төменде танысамыз. (Электролиттік диссоциациялану<br />

теориясынан.) Жоғарыда ерітінділердіц касиеттеріне<br />

тоқтағанда Вант-Гофф пен Раульдіц зацдарымен таныстык,<br />

енді біз осы заңдардыц басын косып карайтын болсақ,<br />

бұл сұйық ерітінділердіц осмос кысымы, кату жэне кайнау<br />

температуралары сиякты касиеттері, еріген бѳлшектер сацына<br />

пропорционал екендігін, яғни ол касиеттер еріген заттыц молекулалык<br />

концентрациясына пропорционал екенін дәлелдейтін зацдар<br />

екенін көреміз.<br />

Қышкыл, негіз және тұз ерітінділері Вант-Гофф жэне Рауль<br />

зацдарына бағынбайтындығы жоғарыда айтылды, мысалы ас<br />

тұзыныц 0,1 М ерітіндісініц — А^-сы Рауль зацына сэйкес<br />

д/ = К -С = 1,86-0,1 =0,186°С<br />

болу керек, эксперимент жүзінде табылғанын 0,361° С, яғни екі<br />

есеге жакын артык.<br />

Швецияныц ғалымы Сванте Аррениус (1887 ж.) кышкыл,<br />

негіз жэне тұздар суға ерігенде олардыц молекулалары оц<br />

жэне теріс зарядты иондарға ажырайды, яғни электролиттік диссоциацияланады<br />

деген пікір айткан.<br />

Электролиттік диссоциациялану салдарынан ерітіндініц ішіндегі<br />

белшектердіц жалпы саны көбейеді, өйткені әрбір молекула<br />

кемі екі, болмаса бірнеше иондарға ыдырайды. Сондыктан осмос<br />

кысымыныц көрсеткіші (кату жэне кайнау температураларыныц<br />

At мэні) концентрациялары бірдей болса да электролит емес<br />

ерітінділердікінен жоғарырак болады.<br />

Ол иондардыц санын табуды үйренгеннен кейін, ерітіндідегі<br />

жалпы бөлшек саны белгілі болды, одан соц электролит ерітінділері<br />

Вант-Гофф пен Рауль зацдарына бағынбайды деген пікір<br />

теріс екендігі анықталды.<br />

Вант-Гофф пен Раульдіц зацдарын электролит ерітінділеріне<br />

колдану үшін ерітінділердіц касиеттерініц концентрацияға<br />

тәуелділігін сипаттайтын тецдеулерге косымша түзету коэффициентін<br />

енгізеді, ол изотондық немесе Вант-Гофф коэффициент!<br />

деп аталып, і деп белгіленеді. Бүл коэффициент<br />

ерітіндідегі жалпы молекулалар мен иондар саны еріген молекулалар<br />

санынан неше есе артык екендігін көрсетеді.<br />

Электролит ерігіндісініц осмос кысымыныц тендеуі: P=/CRT.<br />

Аррениус өзі ерітінділердіц «физикалык» теориясын жактайтын<br />

болғандыктан, еріген зат еріткішпен эрекеттеседі деп ойламайтын,<br />

сондыктан еритін заттыц молекулалары ерісімен бос<br />

иондарға диссоциацияланады деп караған:<br />

268

Сванте Аррениус<br />

Иван Алексеевич Каблуков<br />

(1859—1923) (1857—1942)<br />

NaCl = N a + + C r .<br />

Сванте Аррениус — швед ғылымы, физик-химик. Стокгольм университетінің<br />

профессоры болған. 1887 жылы гипотеза түрінде электролиттік диссоциациялану<br />

теориясын ұсынған.<br />

Аррениустың астрофизикадан, физика мен химияны биологияға колдану<br />

жағынан істеген жұмыстары да белгілі.<br />

Аррениустың еріген затты еріген ортасынан (еріткіштен) бұлайша<br />

жекелеп қарауы, жалпы ғылыми тұрғыдан карағанда<br />

кате пікір еді.<br />

Молекулалардың ионға ажырауын дұрыс түсіну үшін Аррениустың<br />

гипотезасын, Д. И. Менделеевтің ерітіндіЛердің химиялык<br />

теориясымен ұластыру керек еді; бұл жұмысты И. А. Каблуков<br />

(1891 ж.) тамаша орындап шықты.<br />

И. А. Каблуков электролиттердің диссоциациялануының негізгі<br />

себебі-электролиттің судың полюсті молекулаларымен әрекеттесуі<br />

дейді. 98-суретте натрий хлориді кристалының ионға<br />

ажырау процесі көрсетілді. Судын. полюсті молекулалары NaCl<br />

кристалындағы иондарға, айталык натрий ионына теріс полюсімен,<br />

хлор ионына оң полюсімен, әуелі бағдарланып (ориентацияланып)<br />

одан кейін тартылады. Судын, молекулаларынын<br />

үздіксіз қозғалуыньщ энергиясы натрийдін және хлордын иондарын<br />

кристалдың бетінен үзіп шығарады. Үзіліп шыккан иондар<br />

суда бос жеке болмайды, гидраттанған күйде болады (99-сурет).<br />

Иван Алексеевич Каблуков Москва түбіндегі Пруссы деген селода<br />

туған. 1880 жылы Москва университетін бітірген. Әуелғі кезде А. М. Бутлеровтын<br />

269

98-сурет. N aC l кристалдарынын<br />

ионға аж ы рау процесінің<br />

схемасы<br />

99-сурет. Гидраттанған иондар<br />

қарамағы нда органикалы к химия саласында істей бастап, одан ф изикалык<br />

химияға кѳшкен біраз уакы т Аррениуспен бірге істеген.<br />

И. А. Каблуковты ң ерітінділерден, әсіресе, тұз ерітінділерінен және термохимиядан<br />

істеген жұмыстары теориялык химияда үлкен үлес болды, Каблуков<br />

М осква университетінде, Ауыл ш аруаш ы лы қ Академиясында көп жылдар бойы<br />

сабақ берген, анорганикалы к ж эне ф изикалык химиядан ж а зға н окулы қтары нан<br />

көп жастар білім алған.<br />

NaCl сиякты иондык молекулалар ғана емес, коваленттік байланысты<br />

полюсті молекулалар да ионға ажырай алады. 1 0 0-суретте<br />

НС1 сиякты полюсті молекуланын, диссоциациялануының схемасы<br />

кѳрсетілді. HCl молекулаларын судың полюсті молекулалары<br />

екі жакка айыра тартуының нәтижесінде, сутек пен хлор<br />

атомдарынын, арасындағы байланыс нашарлап, электрондардын<br />

ортак жұбы хлорға ауады. Сѳйтіп полюсті молекула ионды<br />

молекулаға айналып, акыры гидраттанған иондарға ажырайды.<br />

Гидраттанған иондарды бос иондардан (гидраттанбаған) белгілеу<br />

жѳнінде айырмашылығы болу үшін оң иондарға нүкте,<br />

теріс ионда'рға штрих белгісін кояды. Сонда NaCl молекуласынын<br />

диссоциациялануын дұрыс жазу үшін, өткенде жазғандай емес,<br />

былай жазу керек:<br />

NaCl = Na' + СГ.<br />

Сонымен ионды жэне полюсті молекулалы косылыстар диссоциацияланады,<br />

полюссіз косылыстар диссоциацияланбайды.<br />

Диссоциацияландыру эрекетін тек судын молекулалары ғана<br />

емес, полюсті болса, баска бір еріткіштіц де молекулалары да<br />

(мысалы, кұмырска кышкылы НСООН) жасайды. Полюссіз<br />

молекулалы еріткіштерде, мысалы, бензол С6Н6, электролиттер<br />

ионға диссоциацияланбайды.<br />

ЮО-сурет. Полю сті молекуланын диссоциациялану схемасы

Қышқылдар ерігенде сутек катионына жэне кышкыл калдығы<br />

анионына диссоциацияланады мысалы:<br />

HCl =Н’ + СГ<br />

H2S 0 4 = 2Н’ + S 0 4"<br />

Қышкылдың түріне карай бұл кышкыл калдыктары әр түрлі болуы<br />

мүмкін, бірак кышқылдардың бәріне ортак белгі, сулы ерітіндісінде<br />

сутек ионын түзу. Демек, кышкыл дейтініміз суға ерігенде<br />

сутек иондарын беретін косылыстар.<br />

Сутек ионы дейтініміз он зарядты — протон — ерітіндіде бос<br />

жеке бола алмайды, судын полюсті молекулаларымен ракцияласады:<br />

н- + н 2о = н 3о*<br />

НзО' ионын оксоний деп атайды.<br />

Сонымен кышкыл диссоциацияланғанда оның молекуласы бір<br />

жағынан ионға ажырайтын болса, екінші жағынан босаған протоны<br />

су молекуласымен реакцияласады, мысалы:<br />

НС1 + Н20 = Н30* + СГ<br />

Алайда, реакция тецдіктерінде жецілдік үшін Н30 ’ деп жатпай<br />

Н' деп жазады.<br />

Негіздер ерігенде металдардын катионына жэне су калдығы<br />

анионына диссоциацияланады, мысалы:<br />

NaOH = Na' + OH'<br />

С а(0Н ) 2 = Са + 20Н'<br />

Негіздердіц бэріне ортак белгі — су ерітіндісінде су калдығы<br />

гидроксид ионын түзу. Демек, негіз дейтініміз суға<br />

ерігенде гидроксид иондар ын беретін косылыстар.<br />

Нағыз кышкылдар мен нағыз негіздерден баска амфотерлі<br />

гидроксид дейтіндер белгілі; бұл кейде Н" ионын, кейде<br />

ОН7 ионын түзіп диссоциацияланатын, демек әрі кышкылдык<br />

әрі негіздік касиет көрсететін заттар. Мысалы, мырыш гидроксиді<br />

Zn(OH)2, алюминий гидроксиді А1(ОН)з, т. б. амфотерлі гидроксидтер<br />

жайында ілгеріде айтылады.<br />

Тұздар ерігенде металдардын катионы мен кышқыл калдығы<br />

анионына диссоциацияланады, мысалы:<br />

NaCl = Na- + Cr<br />

M g(N 0 3) 2 = Mg + 2N 0 3<br />

A12 (S 0 4) 3 = 2A1” ’ + 3SO"<br />

Түздар диссоциацияланғанда ешбір ортак иондар түзілмейді,<br />

сондыктан т ұ з дейтініміз суға ерігенде металл<br />

жэне кышкыл калдығы иондар ын беретін косылыстар.<br />

271

§ 7. К Ы Ш Қ Ы Л Ж Э Н Е Н Е П З Т У Р А Л Ы Қ А З І Р Г І Т Е О Р И Я Л А Р<br />

Қышқылдар мен негіздердіц карастырылып өткен электролиттік<br />

диссоциациялану теориясына негізделген түсініктері, олардың<br />

қасиеттерімен байланысты күрделі мәселелерді тегіс шеше алмады.<br />

Осыдан келіп, қышқыл мен негіз түсінігін кеңінен қарайтын<br />

америка химигі Франклин (1915 ж.), Дания химигі Иоган Николаус<br />

Бренстед (1923—1928 ж.ж.), Америка химигі Г ильберт<br />

Льюис (1923— 1938 ж.)-, Совет химигі М. Й. У с а н о-<br />

в и ч (1938 ж.) теориялары шықты.<br />

Аррениус теориясыныц негізінде суда болатын иондар арасындағы<br />

процестер тереқ зерттеліп, бүтіндей аквахимия дамып, толып<br />

жаткан нәтижелерге жетті. Кѳптеген жоғары оку орындарына<br />

арналған окулықтардың ѳзі осы бір ғана теорияға сүйенеді.<br />

Аррениус ұсынған кышкылдар мен негіздердің моделінің әлсіз<br />

жері кышқылдык-негіздік әрекеттесулерді тек сулы ерітінділерде<br />

карап шектеуі болды. Ғылыми зерттеулерде еріткіш ретінде баска<br />

сұйыктар алынғанда иондык теория түсіндіре алмайтын жәйттердің<br />

беті ашылды. Алайда, суда жүретін процеспен сулы емес<br />

еріткіште жүретін процестің арасында үлкен ұксастык бар екендігі<br />

байкалды. Мүны алғаш ашкан американ ғалымы Франклин<br />

1915 жылы өзінің сольвожүйелер теориясын үсынды.<br />

Судың диссоциациялануына сай аквахимия негіздері каланып,<br />

заңдары белгіленсе, дәл осыған үксатып сұйык аммиактың диссоциациялануын<br />

жазып аммонохимия негіздерін салуға болады.<br />

2Н20 = Нз0+ + 0 Н -<br />

2NH3 = NH4+-f NH2~<br />

Сұйык аммиак (—33°-та сүйылады) көптеген анорганикалык<br />

заттарды ерітеді. Бұл ерітінділер ток өткізеді, демек, еріген заттар<br />

электролиттік диссоциацияға үшырайды. Сонда сұйык аммиактын<br />

ерітіндісінде жүретін көптеген процестер сулы ерітіндіде жүретін<br />

процестерге тым ұксас келетіндігі анықталды. Тек ол үшін, аммонохимиядағы<br />

кышқылдар мен негіз дердің табиғатын дәл танып<br />

алса болғаны.<br />

Сулы ортада оксоний Н30 + катионын түзетін заттар кышкылдар<br />

болса, сүйык аммиакта аммоний NH^катионын бөле диссоциацияланатын<br />

заттар кышкылдык касиет кѳрсетуі тиіс. Сол<br />

сиякты судағы гидроксид ОН~ аниондарыныц орнына аммиакта<br />

NH ~ 2 амид аниондары жүретіндіктен KNH2 тәрізді заттар<br />

негіздерге жатады.<br />

Сольвожүйелер теориясында кышкылдар деп диссоциацияланған<br />

кезде еріткіштіц ѳзі түзетін он ионға ұксас катионлионий<br />

беретін заттарды негіздер деп, теріс ионға ұксайтын<br />

анион-лиат бѳлетін заттарды айтады.<br />

Енді сүйык аммиакта жүретін процестердің судағы реакцияларға<br />

ұксайтындығына біраз мысалдар келтірейік.<br />

Кәдімгі күшті кышкылдың күшті негізді нейтралдауын алайық:<br />

272

суда:<br />

аммиакта:<br />

H3OCI + NaOH = NaCl + 2H20<br />

NH4Cl + NaNH2 = NaCl-f-2NH3<br />

Екі жағдайда да кышкыл мен негіз әрекеттесіп тұз жэне еріткіш<br />

молекулаларын бөліп тұр.<br />

Кейбір реакциялар сулы ортаныц өзінде аммонохимия заңдарымен<br />

жүреді. Мысалы:<br />

Mg + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH3 + H2t<br />

өзіндей аквахимия ережесімен жүретін процеспен салыстырсак:<br />

Mg + 2H30Cl = MgCl2 + 2H20 + H2t<br />

екеуінде де металл мен кышкылдыц әрекеттесіп тұз, еріткіш<br />

молекуласы, сутек бөлетінін көреміз.<br />

Сілтімен ауыр металдардын еритін тұзына эсер еткенде ерімейтін<br />

гидроксидтердіц түзілетіні мәлім:<br />

CuS0 4 + 2K0H = Cu(0H )2t + K2S 0 4<br />

Дэл осылайша суйык аммиакта да ерімейтін аммонооксид алуға<br />

болады:<br />

Zn (N 03) 2 + 2KNH2 = Zn(NH2) 2 t + 2 KNO3<br />

(Суйык аммиакта тек К, Rb, Cs амидтері ғана ериді). Кей<br />

жағдайда сулы ерітінділерде тураксыз гидроксидтердіц орнына<br />

металл оксидтері шығатыны бар, мысалы:<br />

H g(N 0 3) 2 + 2K0H = H g 0 i+ 2 K N 0 3 + H20<br />

Осындай жағдай аммонохимияда да байкалып тунбаға оксидтіц<br />

аналогы нитрид түседі:<br />

HgCl2 + 6 KNH2 = Hg3N2| + 6 KCl + 4NH3<br />

Кейбір гидроксидтер сулы ерітінділерде амфотерлік көрсетіп,<br />

сілтініц артык мөлшерінде еріп, гидроксокомплекстер түзетіні<br />

белгілі:<br />

Zn (ОН) 2 + 2КОН = K2Zn (ОН) 4<br />

Мүндай жағдай аммонихимияда да бар:<br />

Zn(NH2)2 + 2KNH2 = K2Zn(NH2)4<br />

Амидтердіц арасында амфотерлік молырак кездеседі. Мэселен,<br />

стронций гидроксиді Sr (ОН) г күшті негіз болса, оныц аналогы<br />

Sr(NH 2) 2-амфотерлі-екі жакты касиетке ие.<br />

Сулы ерітіндідегі гидролиз процесіне аммиакта жүретін аммонолиз<br />

сэйкес келеді:<br />

HgCls + HOH^HgOHCl + HCl (дүрысы Н3ОС1)<br />

HgCl2 + 2 HNH2i=>:HgNH2Cl -)-NH4Cl немесе<br />

Қазірті кезде көптеген еріткіштерде өтетін реакциялар сольво-<br />

Күйелер теориясына бағынатыны эксперимент жүзінде дәлел-<br />

273

денді. Мұндай иондағыш еріткіштердің қатарына сұйық: НҒ,<br />

H2S, HCN; HN03, H ,S04, НСООН, СНз СООН, HCONH2, С2Н5ОН,<br />

В Ғ з , AsCl3, SbClö, SO2, N2O4, Һ т. б. жатады.<br />

Сольвожүйелер теориясынан қышкылдық-негіздік әрекеттесулерді<br />

көреміз. Оған дәлел ретінде аквахимия тұрғысынан<br />

ешбір логикаға симайтын мынадай мысал келтірейік. Еріткіш<br />

ретінде балқытылған сұйық КС 1алдык. дейік. Сонда бұл еріткіште<br />

ҚОН ерітсек, ионданғанда бөлетін лионий катионы К+ бірдей<br />

болғандықтан, ол қышқылдық касиет көрсетеді. Сол сиякты газ<br />

күйіндегі НС1 ерітсек, еріткішпен бірдей лиат анионын С1<br />

бөлетіндіктен негіздік қабілетке йе болады. Ал осы екеуінін<br />

әрекеттесуінің нәтижесінде тұз Н2О шығып, еріткіш КС1 қайта<br />

белінеді:<br />

ко н + нсі = н 2о + к с і<br />

қышқыл негіз тұз еріткіш<br />

Сольвожүйелер теориясы сулы емес еріткіштің қатысуымен<br />

ѳтетін кѳптеген реакциялардыц басын біріктіріп бір жүйеге келтірді.<br />

Сөзсіз, бүл теорияда қышкылдық-негіздік әрекеттесудің<br />

бәрін түгелдей қамти алмайды.<br />

Ііротонды теория деп аталған Бренстед көзқарасында сутек<br />

Н+ катионы қатысқан реакциялар протолитті реакциялар деп<br />

бѳлінеді (электрон катысатын реакцияларды тотығу-тотықсыздану<br />

реакциялары деген сиякты).<br />

Бренстедтіц айтуынша кышқыл — протон беретін зат, яғни<br />

протон доноры, ал негіз — протон косып алатын.зат, яғни протон<br />

акцепторы. Мүндай заттардыц кұрамында Аррениус теориясындағыдай<br />

Н+ жэне ОН “ иондарынын болуы да, эрі олардыц электролит<br />

болуы да шарт емес. Бұл теория бойынша қышқыл протон<br />

беріп жіберіп, тиісті негізге айналады:<br />

Қышкылі5=гпротон-|- негізі.<br />

Негіз протон косып алып, кышкылға айналады<br />

Негізг + протон±^кышқыл2.<br />

Демек,<br />

қышқылі -f- негізг^негізі +кышқыл2.<br />

Мысалы:<br />

кышкыл + негіз^негіз + қышкыл<br />

HC1 + NH3^ C 1 ” + [NH4I +<br />

НС1 + Н20^±С 1-+ [Н3ОІ +<br />

h 2o + n h 3^ o h - + [NH4I +<br />

Протонды теория бойынша қышкылдар мен негіздердіц катарына<br />

молекулалармен бірге иондар да жатады. Сондыктан<br />

оларды бейтарап, катионды, анионды деп бѳледі:<br />

274

бейтарап<br />

К Ы Ш К Ы Л<br />

катионды Н30 +<br />

NHf<br />

анионды<br />

НСЮ4<br />

СНзСООН<br />

HSOi*“<br />

HPOi”<br />

непз<br />

NH3<br />

C6H5NH2<br />

[Al (ОН) 2І +<br />

n h 2—n h 3+<br />

C104, Cl~<br />

O H '<br />

Көп негізді қыщқылдардың гидроаниондары амфотерлі қасиет<br />

көрсетеді екен. Су, аммиак тәрізді еріткіштер де амфотерлі зат<br />

ретінде кабылданады, өйткені олар протонды бөліп шығара да,<br />

косып ала да алады.<br />

Протонды теория казіргі кезде кең таралған теориялардың<br />

катарына жатады. Ол протон доноры (кышкыл) мен акцепторы<br />

(негіз) катысатын барлык кышкылдык-негіздік эрекеттесулерді<br />

бір жүйеге келтіріп карайды. Протонды теорияныц басты артықшылығы-аса<br />

маңызды шамаларды есептеп шығаруға болатын<br />

сандык тецдеулердіц болуы. Ол протолиттік реакциялардыц<br />

жүру терецдігін процеске қатысқан кышкылдар мен негіздердіц<br />

диссоциациялану константасымен байланыстырады, оған еріткіштіц<br />

әсерін ескереді.<br />

Льюис жэне Усанович теорияларыныц Аррениус пен Бренстед<br />

теорияларынан айырмашылығы, бұл теориялар сутекті кышкылдык<br />

касиеттіц бірден-бір иесі деп санамайды, яғни қышкыл кұрамында<br />

сутек болмауы да мүмкін.<br />

Л ь ю и с теориясы бойынша кышкыл — электрон жұбын<br />

косып алатын зат, демек электрон жұбыныц акцепторы, ал негіз<br />

— электрон жүбын беретін донор.<br />

Мысалы:<br />

Ғ: Н ••Ғ;Н<br />

Ғ :<br />

В + №Н -*;F; В ; Ы '• Н<br />

Ғ : Н<br />

•■Ғ-Н<br />

қышқыл негіз<br />

Бұл реакцияныц механизмі — негіз (донор) беретін электрон<br />

жұбыныц ортақтасуымен түсіндіріледі. Льюистіц түсінігі бойынша<br />

кышкыл мен негіз, арасындағы бейтараптану реакциясы<br />

нәтижесінде эрдайым комплексті қосылыс түзіледі.<br />

Льюис теориясыныц бір кемшілігі сутекті кышкылдарды НС1,<br />

HN03, H2S 0 4 т. б.) камти алмайды, өйткені олардыц құрамында<br />

электрон жұбы жетпей түрған атомдар жок, сондыктан олар<br />

ѳзіне электрон жүбын косып алмайды.<br />

Усанович теориясы кышкыл мен негіздік касиеттерді осы<br />

кезге дейін танысқан теориялардыц бәрінен кецірек қамтитын<br />

275

жалпылама теория. Усанович бойынша кышкыл — аниондар<br />

мен электрондар косып алуға немесе к а -<br />

тиондар (протондарды да) беріп жіберуге к а -<br />

білетті заттар. Бұл түсінікке сутекті әрі сутексіз (протоны<br />

жок) кышкылдардыц барлығы бағынады. Негіздер керісінше —<br />

протон мен катиондар косып алуға, не аниондар<br />

мен э л е к т р о н д а р беруге қабілетті заттар. Жалпы<br />

түрде тұжырымдап айтсақ: барлык катиондар — кышкыл, барлык<br />

аниондар — негіз. Демек, әрбір тұз кышқыл мен негізден<br />

тұрады.<br />

Кез келген түздың иондардыц бірігуінен түзілуі-қышқыл мен<br />

негіздердің әрекеттесуі болып табылады. Мысалы:<br />

Са2+ + СО§- = СаСОз<br />

кышкыл ію гі :і тұз<br />

Бұл теория бейтараптану реакцияларын тегіс камтиды, сонымен<br />

бірге тотығу-тотыксыздану процестерін де қышқылдыкнегіздік<br />

әрекеттесулердіц бір түрі деп қарайды.<br />

Бірнеше мысалдар келтірейік:<br />

Na20 мен S 0 3 әрекеттескенде, негіз (Na20) қышқылға (S03)<br />

анион (О") үзіп береді:<br />

Na20 + S 0 3 * 2Na+ + S O 4-<br />

негіз кышкыл кышкыл негіз<br />

Түзілген түз (Na2S0 4 ) баска түздар сиякты, қышқыл (Na + )<br />

жэне негізден (SO4 ) тұрғанымен бұл реакция бейтараптану.<br />

реакциясына жатады. Өйткені реакцияға дейінгі өте күшті негіз<br />

(Na20) бен өте күшті қышкылдан (S 03) реакциядан соц өте<br />

әлсіз қышқыл (Na" ) және әлсіз негіз (S 04~~) түзіледі.<br />

р с і 5+ а і с і 3= р с і + 4+ а і с і 4-<br />

реакциясында — негіз (РС15) кышқылға (А1С13) анион (С1_ )<br />

береді.<br />

N (С2Н5)з -j- С2НбІ—>-N (С3Нб) 4"^" — I—<br />

реакциясында кышкыл (С2Н5І) негізгі N(C2H5) 3 катионын<br />

(С2Н5+ ) беріп бечтараптап тұр.<br />

Пиридин мен бромныц әрекеттесуінде<br />

C5H5N + Br2^ C 5H5NBr+ + Вгосыныц<br />

алдындағы реакция сияқты — кышкыл (Вг2) негізге<br />

(C5H5N) катион (Вг + ) беріп бейтараптанады. Бұл жалпы алғанда<br />

бейтараптану реакциясы болғанымен, шын мәнісіне келсек, тотығу-тотыксыздану<br />

процесіне жатады, өйткені Вг2 молекулаласын<br />

түзуші екі атомныц біреуі тотығып катионға (Вг+ ), екіншісі тотыксызданып<br />

анионға (Вг~) айналып тұр.<br />

Металдардын галогендермен не сутекті кышқылдармен эре-<br />

276

кеттесуі тотығу-тотықсызданудың да бейтараптану реакцияларының<br />

бір түрі екендігінің тағы бір мысалы бола алады.<br />

2Na + Br2 -*■ 2N a+ + 2B r"<br />

2Na + H2SO4 Na2S 0 4 + H2<br />

Бірінші реакцияда негіз (Na атомы) қышқылға (Br атомына)<br />

электрон береді; екінші реакцияда сол негіз күкірт қышқылынын,<br />

протондарына электронын беріп түр.<br />

Келтірілген мысалдардан тұз түзілу реакцияларының барлығы<br />

қышқылдық-негіздік әрекеттесуге (бейтараптану) жататынын<br />

аңғару қиын емес.<br />

Бинарлы (екі элементтен тұратын) химиялық косылыстардын,<br />

да кышкылдык немесе негіздік қасиеттері болады. Ондай<br />

косылыстар эрдайым оң жэне теріс дэрежелі атомдардан тұратындыктан<br />

амфотерлі косылыс болып табылады, ѳйткені электрон<br />

атомдар оған кышкылдык, ал электртеріс атомдар негіздік<br />

касиет береді.<br />

Бинарлы косылыстарда кышкылдык не негіздік касиеттің қайсысының<br />

басым болуы оның кұрамына кіретін атомдардын,<br />

валенттіктеріне (тотыктырғыштык санына) тәуелді болып келеді.<br />

Электрон атомнын валенттігі жоғары болса, оның қышкылдық<br />

қасиеті басым болады. Егер электрон атомнан электртеріс атомның<br />

валенттігі жоғары болса, онда ол косылыс негіздік касиетке<br />

ие болады,<br />

Мысалы: А120з, АІСІ3, S 02, SO3 — қышкыл қасиетті, ал<br />

Na20 — негіз касиетті заттар. Оның ішінде А120 3 карағанда<br />

АІСІ3 кышкылырак, өйткені онда үш валентті алюминиймен<br />

бір ғана валентті хлор, ал А120 3 молекуласында — екі валентті<br />

оттек байланыскан. Сол сиякты S 0 2 карағанда S 0 3 қышкылдығы<br />

басым, өйткені біріншісінде күкірт терт валентті болса,<br />

екіншісінде ол алты валентті.<br />

Жалпы кышқылдар мен негіздердіц күштерін сипаттау үшін,<br />

Усанович теориясында ионды потенциал J шамасын пайдаланады.<br />

Бүл карапайым шама зарядты бөлшектің зарядыныц"мэнін 2 онын<br />

радиусына г қатынасымен ѳрнектеледі: J=-p Қарапайым<br />

кышкылдар мен негіздердің күштерінің өзгеруін олардын иондану<br />

потенциалының мәндеріне сай шығаруға болады. Мысалы, катионқышкылдардың<br />

күші ион заряды арткан сайын күшейе түседі:<br />

Na+ , M g’т , А13+. Сол сиякты анион негіздердің күші де заряд<br />

шамасы ұлғайған сайын артады: F~, S2" , N3^. Күрделі аниондар<br />

үшін де осы принцип сакталады, ОН-", SO2' , Р 0 4~ бағытында<br />

негіздердіц күші молая түседі. Егер катион мен аниондардыц<br />

зарядтары бірдей болып келсе, онда олардыц радиустарынын<br />

ѳзгеру бағытына сай күштерінің артып не кемитіндігін табамыз.<br />

Жоғарыдағы формулаға сэйкес ионныц радиусы кішірейген сайын<br />

кышкылдыц да, негіздің де күші арта бастайды: К+ , Na+ , Li +<br />

жэне I- , Br- , Cl- , F- .<br />

Усанович теориясы химия ғылымында жүретін процестің көбі-<br />

277

сін бір жүйеден қарауға мүмкіндік береді. Ал солардың барлығы<br />

дерлік иондар қатысуымен жүретіндіктен катион-кышқылдардың<br />

жэне анион — негіздердің күшін білудің үлкен манызы бар. Сондыктан<br />

ілгеріде гидролиз процесін Усанович теориясы түрғысынан<br />

қарап өттік. Гидролиз, жалпы алғанда, сольволиз процесі тұздардың<br />

еріткішпен әрекеттесуімен түсіндіріледі. Ал түздардың<br />

өзі кышқыл-катионнан және негіз-анионнан тұрады дедік. Олай<br />

болса, тұздың құрамындағы күштірек кышкыл мен күштірек<br />

негіз еріткішпен оңай әрекеттесіп бұрынырак гидролизденуге<br />

тиіс. Мәселен, Ғе3+, Аі3+ түзетін ерімтал тұздардың жақсы<br />

гидролизденетін себебі олар күшті қышқылдардын қатарына<br />

жатады. Әсіресе, темір (III), алюминий сульфидтері мықты гидролизденеді,<br />

өйткені олардың кұрамында күшті қышкылдармен<br />

қатар күшті негіздер S2“ бар.<br />

Усанович теориясы заттардын, қышқылдык-негіздік кабілетінің<br />

тууын сенімді жолмен түсіндіреді. Қарапайым шамаларбөлшектердің<br />

зарядтары (көбіне тотығу дәрежелері), радиустары,<br />

координация санын пайдалана отырып, реакцияныц жүруін,<br />

ондағы кышкылдык жэне негіздік заттардыц өзгеруін күні бұрын<br />

болжай алады. Теория заттыц гетерополюсті моделін жиі колданады.<br />

Мұны түсіну үшін бірнеше мысалдар келтірейік.<br />

Көміртек диоксиді С 0 2 кышкылдык табиғаты басым зат,<br />

өйткені оныц қүрамындағы электрон бөлшек CIV көміртектің,<br />

яғни кышқылдыц валенттігі электртеріс бөлшек оттектіц Оп, яғни<br />

негіздіц валенттігінен жоғары. Егер оған тағы бір бөлшек О 2<br />

қосып нейтралдасақ жаца С О г 2 негізі шығады. Бірак көміртек<br />

атомы әлі де түгелдей канығып болған жок, оныц бір координациялык<br />

орны бос тұр. Соған орай оған тағы да бір белшек<br />

негіз О- 2 қосып жаца аса күшті негіз СОГ4 аламыз. Дәл осы<br />

жәйді БОг-ден SOä“ 2 ауысқанда да байқаймыз. Танымалы зат<br />

алюминий триоксидініц негіздік касиетінен қышкылдығы басымдау,<br />

ѳйткені оныц молекуласындағы қышқылдыц заряды А13+<br />

негіздіц зарядынан О2- жоғары. Натрий оксиді сезсіз негіздік<br />

касиет кѳрсетеді: ондағы негіз О2- кышкылдан Na+ басымдау.<br />

Егер оны алюминий триоксидімен әрекеттестірсек кышкылдыкнегіздік<br />

процестіц нәтижесінде натрий алюминаты шығуға тиісті.<br />

Ал алюминий триоксидінен кышкылдығы басымдау күкірт триоксидін<br />

S 0 3 немесе кремний диоксидін Si0 2 алсак, олар ѳзара<br />

эрекеттесіп алюминий сульфатын не силикатын беретіндігі<br />

даусыз:<br />

Na20 -f- А12 0з = 2NaA102<br />

Na20 + S 0 3 = Na2S 0 4 ‘<br />

Na20 -j- Si0 2 = Na2Si0 3<br />

Алюминий оксидініц кышкылдык касиеті оныц галогенді косылыстарына<br />

ауЫсқанда күшейе түседі, себебі оларда кышкылды<br />

бейтараптайтын негіздің күші бұрынғымен салыстырғанда (О2'<br />

мен Г- ) төмендеу келеді. Сондыктан алюминий хлориді мен<br />

фториді оксидтен гөрі күштірек қышкыл болып саналады. Екі<br />

278

зарядты катиондардың косылыстарында да қышқылдық қабілет<br />

жөғары болады. Оны CuCl2 тәрізді қышқылдың одан әрі нейтралданып<br />

СиСІ4~ комплексті иондар түзуінен кѳреміз. Алюминий<br />

галогенидтері одан да күштірек нейтралданып АІҒІ- иондарын<br />

береді.<br />

Сутекті қышқылдарға келетін болсақ, олардағы Кышкылдык<br />

қасиет кѳрсететін сутек катионыныц Н+ заряды 1-ге тең болғанымен<br />

радиусы тым кіші болып кететіндіктен оныц иондык<br />

потенциалы жанындағы анион-негіздіц иондык потенциалынан<br />

жоғары болып шығады да бүкіл молекула кышкылдык кабілетке<br />

ие болады. Сондыктан сутекті кышқылдар көптеген әрекеттесулерде<br />

ѳзініц кышкылдык касиетін керсетеді.<br />

Усанович теориясынан туған аса мацызды қорытындылардыц<br />

катарына оныц бүрынғы ионды теорияны, химиялык теорияны,<br />

сольвожүйелер теориясын, протондык теорияны камтитындығы,<br />

олардыц бәрін бір түрғыдан карайтындығы, кышқылдар мен<br />

негіздер кластарын жойып, оларды әрбір бөлшекке тән функционалды<br />

касиеттер деп карастыруы, амфотерлік көптеген заттарға<br />

тән әмбебап касиет деп санауы, кышкылдык-негіздік әрекеттесудіц<br />

шецберін ұлғайтуы, мәселен, оған тотығу-тотыксыздану<br />

реакцияларын жаткызуы, кышкылдык-негіздік әрекеттесудіц<br />

нәтижесінде туатын басты енім-түз деп шешуі жатады.<br />

§ 8. А М Ф ОТЕРЛІК<br />

Қышкыл (оттекті) болсын, негіз болсын олардыц оксидтерініц<br />

сумен косылысы екендігін кѳреміз, сондыктан оларды г и д р о к-<br />

сидтер дейді. Мысалы, NaOH натрий оксидініц гидраты,<br />

HNO3 бес валентті азот оксидініц (N2O5) гидраты: натрий<br />

гидроксидіндегі гидроксид түзуші элементті R деп белгілесек<br />

ROH болады, ал HN03 орнына HONO2 жазып, гидроксид түзуші<br />

элементтіц радикалы 1NO2 орнына R деп жазсак ол да HOR немесе<br />

ROH (O2NOH) болып шығады. Сонда гидроксидтердіц жалпы<br />

формуласы ROH болады.<br />

Гидроксидтердіц кышкыл немесе негіз тобына ^жатуы оныц<br />

суға ерігенде кандай иондарга диссоциацияланатындыгымен<br />

аныкталады. Ѳткен тарауда айткандай, гидроксид суга ерігенде<br />

сутек катионын үзіп шығаратын болса кышкыл болады да, гидроксид<br />

анионын үзіп шығаратын болса негіз болады.<br />

Осыған байланысты гидроксидтердіц диссоциациялануыныц<br />

екі түрі бар дейміз:<br />

Қышкылдык түрі:<br />

Негіздік түрі:<br />

R—0 ~ H = R0/ -fH ' R - i- O — H = R ‘ + OH'<br />

0 2N—Op-H = N 03' + H* Na-j-0—Н = Na' -j-ОН'<br />

Сонымен гидроксид диссоциацияланғанда оныц молекуласы<br />

оттек пен сутек байланыскан жерден үзілуі мүмкін (кышкылдык<br />

түрі), оттекпен гидроксид түзуші R элементтіц байланыскан<br />

жерінен үзілуі мүмкін (негіздік түрі).<br />

279

Гидроксидтер суға ерігенде біреулері кышқылдык, екіншілёрі<br />

негіздік түрмен диссоциациялануыныц себебі не<br />

Диссоциацияланудың оңай не киын болуы молекуладағы атомдар<br />

арасындағы байланыстың полюстігіне тәуелді екендігі жоғарыда<br />

(§ 6 ) айтылды. Полюстірек байланыстың үзілуі оңайырак<br />

болады.<br />

Екі элемент арасындағы химиялык байланыстың полюстігі<br />

олардың өзара мызғымас касиеті емес, қайта ол екі элементтің<br />

әркайсысымен қосылысып тұрған басқа элементке де тәуелді.<br />

Мысалы, гидроксид ROH-тағы оттек пен сутек арасындағы байланыстың<br />

полюстігі, яғни беріктігі R орнына келетін атомнын,<br />

немесе радикалдың химиялык жаратылысына да байланысты.<br />

Екінші сөзбен айтканда R орнына келетін элемент, периодтык,<br />

системадағы орнына карай, ROH-тағы R мен оттек арасындағы<br />

байланыстардың салыстырмалы беріктігіне үлкен эсер етеді.<br />

Егер R орнына тұратын элементтік күшті металдык қасиеті<br />

болса, онымен оттек арасындағы (R—О) байланыс өте полюсті<br />

болады, онда О—Н арасындағы байланыстыц полюстігі кем болады.<br />

Енді R нағыз бейметалдар қасиеттес болса, R—О арасындағы<br />

байланыстыц полюстігі кем болып, өзі берік болады, ал<br />

О—Н байланысы ѳте полюстіге айналады.<br />

Қорытып айтканда ROH типті қосылыстар екі түрмен диссоциациялана<br />

алады:<br />

I II<br />

R : О Н<br />

Мысалы NaOH алсак, ондағы R орнындағы Na сутекке К а ­<br />

раганда анағүрлым күшті металл, сондыктан NaOH I түрмен<br />

(негіздерше) диссоциацияланады. Ал, азот кышкылындағы<br />

(O2NOH) радикал N 02 сутекке қарағанда бейметалл, сондыктан<br />

HNO3 И түрмен (қышқылдарша) диссоциацияланады.<br />

R химиялык касиеті жағынан сутектен алыс болмаса калай<br />

болады Онда оттектіц екі жағындағы байланыстыц беріктігі<br />

бірдей. Олай болса, ондай косылыс диссоциацияланудыц екі<br />

түрімен де диссоциациялануы мүмкін. Бірдей жағдайда әрі<br />

сутек иондарын, эрі гидроксид иондарын үзіп<br />

шығара алатын қосылыстарды амфотерлі деп<br />

а т а й д ы .<br />

Амфотерлі гидроксидтердіц қышқылдык жолмен, не негіздік<br />

жолмен диссоциациялануы реакциялык ортаға, яғни ерітіндініц<br />

кышкылдык немесе негіздік реакция көрсетуіне байланысты.<br />

Мысалы, Zn (ОН) г.<br />

негіздік ортада<br />

Zn" + 20H,^Z n0H - + 0 H 'ö Zn(0 H )2 = H2Zn0 2^ H - - f<br />

негізше диесоциациялану<br />

кышкылдык ортада<br />

280<br />

+ H Z n 0 2, ^ 2 H - + Z n 0 2 "<br />

кышкылша диесоциациялану

Амфотерлі гидроксидтер кышкылдык ортада негіздік түрімен<br />

диссоциацияланады, өйткені ортаныц Н' иондары мен гидроксидтіц<br />

ОН' иондары байланысып, нашар диссоциацияланатын<br />

су молекулаларын түзеді. Байланысып кеткен ОН' иондарыныц<br />

орнын толтыру үшін гидроксидтіц негізше диссоциациялануы<br />

үдеп, тепе-тецдік солай карай ауады. Енді негіздік ортада,<br />

гидроксид керісінше, диссоциацияланудыц қышкылдық түрімен<br />

диссоциацияланады, өйткені оның Н' иондары, ортаныц ОН'<br />

иондарымен косылысып су түзеді, сондыктан тепе-тендік кышкылдык<br />

диссоциациялану жағына қарай ауады.<br />

ROH типті косылыстардыц түрліше диссоциациялануы, R орнына<br />

тұратын элементтіц периодтык системадағы орнына тәеуелді<br />

екендігі айтылды. Элементтіц периодтык системадағы орнына<br />

көп қасиеті тәуелді, ал диссоциациялануға-элемент арасындағы<br />

байланыстыц беріктігіне, элементтің заряды мен радиусы үлкен<br />

эсер етеді. Сондыктан ROH типті косылыстардағы R элементініц<br />

заряд саны мен радиусыныц ұзындығы, ол косылыстыц диссоциациялану<br />

түріне қандай эсер ететініне токтап ѳтеміз.<br />

Д. И. Менделеевтіц периодтык системасыныц III периодындағы<br />

элементтердіц гидроксидтерініц диссоциациялануын каральщ.<br />

Гидроксид түзуші элементтердіц ион түріндегі зарядын жэне<br />

радиусын келтірелік (35-кесте).<br />

35-кесте<br />

Заряд саны Na + Mg+ + AI + + + Si+ + + + P+ + + + + S + + + + + +<br />

Радиусы, нм 0,098 0,078 0,057 0,039 0,035 0,03<br />

1 0 1-суретте кейбір гидроксидтердіц схемасы келтіріліп, пунктир<br />

сызыкпен тэжірибеде байкалатын диссоциациялану түрі кѳрсетілді.<br />

Қарама-карсы зарядты бѳлшектердіц эр кайсысыныц заряды<br />

неғұрлым көп болса жэне радиусы кішкене болса, олардыц<br />

ѳзара бір-біріне тартылуы соғұрлым күшті болады. NaOH пен<br />

Mg (ОН) 2 алсак, сутек ионыныц радиусы тіпті кішкене болуына<br />

байланысты, металдардан (Na мен Mg) гѳрі оттекпен ѳзара ѳте<br />

берік байланыскан. Сондыктан мұныц екеуі де негіздік жолмен<br />

диссоциацияланады. А1(ОН) 3 келеек, мұнда R-дыц заряды кѳбейеді,<br />

әрі соған байланысты радиусы кішірейеді, сондыктан<br />

оттектіц екі жағындағы байланыстыц беріктігі тецесуге жақындайды,<br />

содан келіп Аі(ОН) 3 амфотерлі электролит болып шығады.<br />

Қелесі төрт косылыста R-дыц заряды одан әр.і көбейеді, оған<br />

байланысты радиусы кішірейе береді, сондыктан О—Н арасындағы<br />

байланыс әлсіреп, олардыц барлығы кышкыл түрімен диссоциацияланады.<br />

281

Mg (ОН) 2<br />

101-сурет. Гидроксид түзуш і элементтің заряды мен радиусына<br />

қарай диссоциациялану түр ін ің ѳзгеруі<br />

§ 9. ДИ С С О Ц И А Ц И Я Л А Н У Д Ә РЕЖ ЕС І<br />

Электролит суға еріп диссоциацияланғаннан түзілген катиондар<br />

мен.аниондар көбейген сайын, олар ерітінді ішінде кездесіп,<br />

бірін-бірі тартып еріген заттың молекуласын қайта түзеді, демек<br />

электролиттік диссоциациялану дейтініміз қайтымды процесс,<br />

мысалы:<br />

диссоциациялану<br />

NaCU=*Na + Cl'<br />

молекулалану<br />

Қайтымды процесс болғандықтан мұнда тепе-тецдік тууы<br />

керек. Тепе-тецдік туған жағдайда диссоциацияланбаған молекулалар<br />

жэне иондар саны тұрақты қалыпқа келеді; корытып,<br />

айтқанда еріген заттыц молекулалары түгел диссоциацияланбайды.<br />

Еріген заттыц молекулаларыныц қаншасы диссоциацияланғандығын<br />

көрсететін шаманы диссоциациялану дәрежесі дейді,<br />

оны а деп белгілеп, д иссоциация л, анған молекулалар<br />

саныныц жалпы еріген молекулалар санына<br />

қатынасы аркылы кѳрсетуге болады:<br />

_ диссоциацияланған молекулалар саны<br />

барлык, еріген молекулалар саны<br />

Бүл катынасты 100-ге кѳбейтсе, диссоциациялану дәрежесі<br />

процентпен кѳрсетіледі. Мысалы, ас түзыныц еріген әрбір 100 молекуласыныц<br />

84 молекуласы диссоциацияланған болса,<br />

282<br />

« = 0,84-100, не 84%.

Диссоциациялану дәрежесіне ерітіндініц концентрациясы<br />

эсер етеді — ерітіндіні сұйылтқанда, электролиттіц қайсысыныц<br />

болса да диссоциациялану дәрежесі өседі. Өйткені, ерітіндіні<br />

суйылтқанда, еріткіштіц молекулалары көбейетіндіктен иондардыц<br />

арасы алшақтап, олардыц кездесуініц мүмкіншілігі кемиді,<br />

кайтымды процесте — молекула түзілу процесі де баяулайды.<br />

Диссоциациялану дәрежесін іс жүзінде ерітіндініц электр<br />

өткізгіштігін өлшеу және басқа әдістер арқылы табады.<br />

Сондай әдістердіц бірі қату температурасыныц төмендеуі,<br />

кайнау температурасыныц көтерілуі арқылы есептеп шығару.<br />

Іс жүзінде табьілған қату температурасыныц төмендеуі немесе<br />

кайнау температурасыныц кѳтерілуі — At', формула бойынша<br />

есептелген At=KC катынасы изотондық коэффициент береді:<br />

At'<br />

At<br />

Электролит емес ерітінділерде і— 1, электролит ерітінділерде<br />

i > 1, яғни еріген зат түгелімен екі ионға ыдыраса і = 2 , үш ионға<br />

ыдыраса ;' = 3 болып кете береді.<br />

Диссоциациялану дәрежесі мен Вант-Гофф коэффициентініц<br />

арасында мынадай байланыс бар. Суда еріген молекулалар саны<br />

— N; диссоциациялану дэрежесі — а. Эр молекуладан бѳлінген<br />

иондар саны — п десек, N -a — диссоциацияланған молекулалар<br />

саны, N-a-n — түзілген иондар саны, ал N—N-a=N<br />

(1—a) диссоциацияланбаған молекулалар санын береді. Ерітіндідегі<br />

иондар мен молекулалардыц жалпы саны N (1 —а) + N • а- п.<br />

Бул жағдайда Вант-Гофф коэффициент!<br />

~ l<br />

■= N (\~ a )+ N a n ^ бұдан a = J ^ i _<br />

Бул формула белгілі изотондык коэффициент бойынша диссоциациялану<br />

дэрежесін есептеп шығаруға мүмкіндік береді.<br />

Эр түрлі ерітінділердіц диссоциациялану дәрежесі қандай<br />

болады<br />

Ерітінділердіц диссоциациялану дәрежесін салыстыру үшін,<br />

олардыц концентрациясы салыстыруға қолайлы болу керек, оған<br />

концентрациясы нормалдықпен ѳлшенетін ерітінділер алынады.<br />

Полюсті байланысты косылыстардан иондык байланысты косылыстардыц<br />

диссоциялану дәрежесі жоғары болатындығы өткенде<br />

айтылды. Осыған байланысты, тұздарды алатын болсак олардағы<br />

металл мен кышкыл қалдығы эрдайым иондык байланысты<br />

болады. Бірақ, мұнда ондай байланыстыц санына карай диссоциациялану<br />

эр түрлі болады. Айталык бір байланысты тұздар<br />

К+—A“ (К — катион, А — анион) оныц мысалы КС1 т. б. диссоциациялануы,<br />

екі байланысты K+rt~= A мысалы, SrSC>4<br />

сиякты туздардан оцайырак болады.<br />

/ А - К +<br />

К + + НЕ ^А —<br />

4 А - К т<br />

283

(мысалы ВаСІг, К2СО3) сиякты түздардыц диссоциациялану<br />

дәрежесі олардыц ортасынан орын алады (36-кесте).<br />

Кейбір туз, К.ЫШҚЫЛ, негіздердің 0,1 Н ерітінділерінін<br />

диссоциациялану дэрежелері ( % )<br />

36-кесте<br />

Электролиттер a Электролиттер a<br />

Т ұ з д а р<br />

К ь і ш к ы л д а р<br />

К + — А - HCl 92<br />

КСІ 86 HNO 3 92<br />

NH 4CI 85 h 2s o 4 58<br />

NaCl 84 н 2с 2о 4 31<br />

A g N 0 3 81 H 3P 0 4 27<br />

N aC H 3COO 79 H2S 0 3 20<br />

HF 8,5<br />

^ A - СНзСООН 1,3<br />

K +-K н 2с о 3 0,17<br />

^ A H2S 0,07<br />

ZnCl2 73 HCN 0,01<br />

K + 4 4 A —<br />

н 3в о 3 0,01<br />

K + ^<br />

Н е г і з д е р<br />

N a2S 0 4 69 В а (О Н )2 92<br />

K+ + = A - - КОН 89<br />

Z n S 0 4 40 NaOH 84<br />

C u S 0 4 40 N H 4OH 1.3<br />

Алынған жағдайда диссоциациялану дәрежесі 30 проценттен<br />

артык электролиттерді күіиті, диссоциациялануы 30—3% арасындағыларды<br />

орташа, 3 проценттен кемін элсіз электролит деп<br />

аттауға келісілген.<br />

Күшті электролиттер суда түгелдей диссоциацияланады.<br />

Алайда олардыц ерітінділерініц электр ѳткізгіштігініц мѳлшері,<br />

кату температурасыныц тѳмендеуі мен кайнау температурасыныц<br />

жоғарылауы, күшті электролит молекулалары түгелдей<br />

ионға айналмаған тәрізді нәтижеге ие болады.<br />

Бұл жағдайды казіргі күшті электролиттер туралы теория<br />

былайша түсіндіреді: ерітіндідегі әрбір ион өзіне карама-карсы<br />

иондарды тартып шоғырланып иондык атмосфера түзеді. Бүл<br />

иондык атмосферадағы әрбір ион өз кезегінде баска шоғырға<br />

орталык болады. Міне, осы иондык атмосфера әрбір ионнын<br />

ерітіндіде еркін козғалуын тежеп, оныц электр өткізгіштігін төмендетеді,<br />

осыдан барып күшті электролит толык диссоциацияланбағандай<br />

көрінеді. Оныц диссоциациялану дәрежесі эксперимент<br />

жүзінде аныктағанда бірден кем болып шығатыны да түсінікті.<br />

Күшті электролиттердіц ерітінділерін сипаттау үшін олардыц<br />

иондарынын активті концентрациясы а деген үғым енгізілді. Бұл<br />

шама ерітіндідегі иондардыц бір-біріне әсерін есепке ала отырып,<br />

электр ѳткізгіштіктіц, кату температурасыныц тѳмендеуі<br />

мен кайнау температурасыныц жоғарылауыныц дэл мэндерін<br />

284

береді. Активті концентрация — иондардын шартты<br />

концентрациясы, ол күшті электролиттіц<br />

нағыз концентрациясына С тура пропорционал<br />

a = f- С<br />

Мұндағы f-активтік коэффициенту ерітіндідегі барлык иондардыц<br />

валенттігіне жэне концентрациясына тэуелді. / — мәні әдетте бірден<br />

кем, бірак электролит концентрациясы азайған сайын, ерітінді<br />

сұйылған сайын бірге жуыктай береді. Көбіне күшті электролиттердіц<br />

концентрациясы 0 ,0 0 0 1 моль/л төмендеу бастағанда<br />

f= 1 тец болып, актив концентрация мәні нағыз мәніне тецеледі.<br />

Біртіндеп диссоциациялану. Қүрамында көп<br />

валентті иондар бар электролиттер — көп негізді қышкылдар, көп<br />

атомды негіздер — барлык иондарына бірден диссоциацияланбай,<br />

біртіндеп диссоциацияланады.<br />

Көп негізді кышкылдар, мысалы, Н3Р 0 4, алдымен:<br />

н 3р о 4^ н - + р с ү<br />

тецдігі бойынша диссоциацияланады, мүны диссоциацияланудыц<br />

бірінші сатысы дейді. Диссоциацияланудыц екінші сатысында<br />

НгРО^ кұрамындағы сутек ионыныц ажырауы:<br />

Н 2 Р 0 /4 ^ Н - + Н Р 0 4"<br />

киынырак болады, ѳйткені оны екі зарядты НРО" 4 ионы тартып<br />

түр, сондыктан екінші сатысыныц диссоциациялану дәрежесі біріншінікінен<br />

кем болады.<br />

Диссоциацияланудыц үшінші сатысында<br />

Н Р0 4"^ Н - + Р(Ѵ"<br />

сутек ионын үш зарядты PO/" ионы тартып түрғандықтан, бұл<br />

сатыда іс жүзінде білінерліктей диссоциациялану тѳмен.<br />

Кѳп атомды негіздер де, мысалы, Ва(ОН ) 2 біртіндеп былай<br />

диссоциацияланады:<br />

Ва(ОН)2^В аО Н ' + ОН'<br />

В аО Н '^В а” + ОН'<br />

Қышқыл түздар мен негіздік түздар біртіндегі диссоциацияланады,<br />

мысалы:<br />

NaHSCW Na’ + HSCV<br />

H S O /^ H ' + SCV'<br />

NaHS04 күрамындағы натрий иондык байланыспен, сутек<br />

полюсті байланыспен косылыскан, сондыктан натрий алдымен<br />

бірінші сатыда диссоциацияланады, ал екінші сатыныц диссоциациялану<br />

дэрежесі ѳте кем; ерітіндіде сутек иондары ѳте аз болады.<br />

Негіздік тұздардыц ерітінділерінде<br />

285

Fe (OH) Cl25=±FeOH" + 2СГ<br />

металл мен гидроксидтің иондары жеке кездеспейді.<br />

§ 10. Д И С С О Ц И А Ц И Я Л А Н У К О Н С Т А Н Т А С Ы<br />

Электролиттердіц диссоциациялануы кайтымды процесс екендігі,<br />

онда тепе-тецдік туатындығы жоғарыда айтылды, демек ол<br />

процесс эрекеттесуші массалар зацына бағынып, электролиттік<br />

диссоциациялануды сипаттайтын тепе-тецдік константасы (К)<br />

болу керек, мысалға бір әлсіз электролиттіц диссоциациялануын<br />

алалық:<br />

СНзСООН^Н- + СНзСОО'<br />

Химияда келісім бойынша бір заттыц концентрациясын белгілеу<br />

үшін, ол заттыц химиялык тацбасын немесе формуласын<br />

тік жақшаға алып жазады, сонда жацағы жазылған сірке қышқылыныц<br />

диссоциациялану тепе-тецдігініц константасы былай<br />

жазылады:<br />

[СНзСОО'1 ■[Н-l<br />

[СНзСООНІ — к<br />

Бұл тепе-тецдік константасын (К) диссоциациялану<br />

константасы деп атайды. Ол электролиттіц ионға диссоциацияланғыштық<br />

қабілетін көрсетеді. К мәні неғұрлым<br />

үлкен болса, ерітінді тепе-тецдік ке жеткен<br />

кезде, иондар концентрациясы ныц көп болғаны,<br />

яғни ол электролит диссоциациялануыныЦ күшті<br />

болғаны.<br />

Диссоциациялану константасы мен диссоциациялану дәрежесініц<br />

арасында байланыс бар, оныц бірі белгілі болса, екіншісін<br />

есептеп шығаруға болады. Электролиттіц мольдік концентрациясын<br />

С аркылы, диссоциациялану дэрежесін а аркылы белгілесек,<br />

эр бір ионныц концентрациясы аС, ал диссоциацияланбаған<br />

молекулалардыц концентрациясы С (1—а) болады. Осыларды<br />

диссоциациялану константасыныц тецдеуіне эркайсысын ѳз орнына<br />

койсак, ол тецдеу мынадай болады:<br />

(f «)2 = К не К = - г ^ ~ -С<br />

С(1—а) 1—а<br />

Бұл тәуелділікті Оствальдтыц сұйылту зацы деп атайды.<br />

Диссоциациялану константасы, диссоциациялану дэрежесіндей<br />

емес, концентрациямен байланысты ѳзгермейді, сондыктан<br />

бұл диссоциациялану дәрежесінен гѳрі электролиттіц күйін дұрысырак<br />

толығырак сипаттайды.<br />

Ерітіндініц концентрациясы өзгерсе де, диссоциациялану конс-<br />

ТШТгасы өзгермейтінін сірке қышқылын мысалға алып көрсетуге<br />

болады; оныц 0,1 н ерітіндісініц а = 0,0132, енді константасын<br />

есептеп шығаралык:<br />

286

к = -г^— -С = -0,1=0,0000176 не 1,76- IO“ 5<br />

1 — а 1— O,uloz<br />

Сол ерітіндіні он есе сүйылтқанда 0,01 н болған кездегі а = 0,041<br />

болады, енді константасы:<br />

К = -0,01=0,0000175 не 1,75- 10~s<br />

Осы сияқты баска концентрациясын алып есептесек те диссоциациялану<br />

константасыныц ѳзгермейтінін кѳреміз.<br />

Электролиттердіц диссоциациялану константасыныц ѳзгермейтіндігін<br />

ерітіндідегі жеке иондардыц концентрациясын колдан<br />

ѳзгерту үшін, әсіресе сутектіц, гидроксидтіц иондарыныц немесе<br />

с і л т і л і г і н төмендеу үшін пайдаланады.<br />

Мысалға сірке кышқылы ерітіндісініц қышкылдығын кеміткіміз<br />

келген болсын. Оныц константасы:<br />

х ~~<br />

[СНзСООП-І НЧ<br />

[СНзСООНІ<br />

Қышқылдықты кеміту үшін СН3СОО' иондарыныц концентрациясын<br />

көбейту керек, онда К өзгермейтін болғандықтан, сутек<br />

иондарыныц концентрациясы кемиді. СНзСОО' иондарыныц концентрациясын<br />

кѳбейту үшін ерітіндіге сірке кышкылыныц бір<br />

тұзын, мысалы CH3COONa косу керек. Бүл тұз ѳте жаксы диссоциацияланатын<br />

болғандыктан, СНзСОО' иондарын көп береді,<br />

сондыктан ерітіндініц кышкылдығы кемиді. Осы сияқты<br />

NH4OH ерітіндісіне NH4C1 коссақ, ОН' иондары азайып, ерітіндініц<br />

сілтілігі кемиді.<br />

§ 11. ЕР1ГІШ ТІК КӨ БЕЙ ТІН ДІСІ<br />

Электролит беретін катты заттардыц көпшілігініц, әсіресе,<br />

түздардыц кристалдары ионнан тұрады, сондыктан олар ерігенде<br />

ерітіндіге көшетін молекула емес, жеке иондар. Кристалл ерумен<br />

кабат эрдайым кері процесс-еріген зат кристалға кайта қонып,<br />

кристалдану болып жатады. Сондыктан ерітінді Іс,анык күйге<br />

келгенде, ондағы туатын тепе-тецдік еріп болмаған катты заттыц<br />

түнбасы мен ерітіндіге көшкен иондар арасында болады.<br />

Мысалға нашар еритін CaS04-Tin канык ерітіндісін алсақ,<br />

оныц ыдыстыц түбінде ерімей жаткан тұнбасы мен ерітіндіге<br />

көшкен Са және S 0 4" иондарыныц арасында жылжымалы<br />

тепе-тецдік болады:<br />

CaS0 4i=tCa” + S 0 4"<br />

тұнба канык ерітіндіде<br />

Осы тепе-тецдікке әрекеттесуші массалар зацын колдансак<br />

(V тарау, §2 ), әрі ол зацныц ережесі бойынша катты заттыц<br />

концентрациясы, демек CaS0 4 концентрациясы, тепе-тецдік<br />

константасын былай жазамыз:<br />

[СаГ- [S 0 4"1 = К<br />

287

Бұл теңдіктен нашар еритін электролиттің канык<br />

ерітіндісіндегі иондары концентрациясыныц<br />

көбейтіндісі, сол температурада тұракты<br />

шама екендігін көреміз. Осы шама электролиттіц<br />

ерігіштігін көрсететін болғандыктан оны ерігіштік көбейт<br />

і н д і с і деп атап, Д деп белгілейді. Сонда соцғы тецдік орнына<br />

caso, Ек = [Ca] " [S04"]<br />

деп жазамыз.<br />

Электролиттіц молекуласында бір ионныц бірнешеуі болса,<br />

мысалы:<br />

Са3 (Р0<br />

4) 2^ 3 Са + 2Р(Ѵ"<br />

ол ионыныц концентрациясының дәрежесі ретінде кѳрсетіледі.<br />

с.,(Ро4), Е - [ С а **] 3 [Р О / " ] 2<br />

Ек сандык мэнін табу үшін ол электролиттің ерігіштігін білу<br />

керек. Мысалы, 20° С CaSCH ерігіштігі 1,5* 10~ 2 моль/л., CaS0 4<br />

диссоциацияланғанда эр молекуласы бір Са ионын, бір S 04"<br />

ионын түзеді, сондыктан олардыц эркайсысыныц концентрациясы<br />

1,5-10~ 2 г-ион/л болады. Сонда:<br />

caso, Қ = [Са*'] • [S04"1 = 1,5-10“ 2- 1,5- 10~ 2 = 2,25• 1 0 “ 4,<br />

Кальций сульфатыныц канык ерітіндісіне, күрамында баска жаксы<br />

еритін S 0 4" не Са ионы бар электролит, мысалы Na2S 0 4<br />

ерітіндісін коссак не болар еді SO4" иондарыныц концентрациясы<br />

кѳбейгендіктен [Са”’] [SÜ4//] иондары концентрациясыныц кѳбейтіндісі<br />

Caso, Ек асып кетеді, ерітінді аса канык түрге айналып,<br />

ондағы тепе-тецдік бүзылып, түнбадағы CaSCU көбею жағына<br />

карай ауады. Демек, нашар еритін электролиттіц<br />

ерітіндісіне аттас ион косса, э л е к т р о л и т т і ц<br />

ерігіштігі кемиді.<br />

Осы ережені химияда, әсіресе аналитикалык химияда көп<br />

колданады.<br />

§ 12. СУДЫҢ ДИССОЦИАЦИЯЛАНУЫ<br />

Су өте нашар диссоциацияланатын заттыц бірі. Таза су электр<br />

тогын тіпті нашар ѳткізеді, бірак ѳлшеуге келетін электр ѳткізгіштігі<br />

бар, ѳйткені су өте аз түрде болса да диссоциацияланады.<br />

2Н2 О^НзО' + ОН'<br />

оны оцайлату үшін былай жазады:<br />

Н 2О ^ Н - + О Н '<br />

Таза судыц электр ѳткізгіштігін ѳлшеу аркылы, ондағы сутек<br />

иондарыныц жэне әрине оған тец гидроксид иондарыныц концентрациясын<br />

есептеп шығаруға болады. Ол 1 0 - 7 моль/л тен.<br />

288

Судың диссоциациялануына әрекеттесуші массалар заңын<br />

қолданып, диссоциациялану константасын жазуға болады:<br />

не болмаса<br />

[H I • [ОН'1 = к<br />

[Н20)<br />

[Н*1 [ОН'] = [Н20]К<br />

Судыц диссоциациялануы өте нашар болғандықтан, диссоциацияланбаған<br />

молекулалар концентрациясын — [НгО] тұрақты<br />

шама деп қарауға болады. Сонда соцғы тецдеудіц оц жағындағы<br />

екі шаманыц екеу де тұрақты шама, сондықтан олардыц көбейтіндісі<br />

де [Н2О]. К тұрақты шама болады, оны КНго Деп белгілесек,<br />

[Н'1 [О Н '1=К Н2о<br />

болады. Бұл тецдеуден су да болсын, це* еұйык ерітінділер де<br />

болсын, температура өзгермеген жағдайда, сутек жэне гидроксид<br />

иондары концентрациясыныц көбейтіндісі тұракты шама екенін<br />

көреміз. Бұл тұрақты шаманы су иондарыныц көбейтіндісі<br />

дейді. Оныц сандық мәнін де табу қиын емес, ол үшін соцғы<br />

тецдеуде сутек жэне гидроксид иондары концентрациясыныц<br />

мэнін қоямыз:<br />

к ню = ю - м о - 7= ю - 14<br />

Осыны басқаша да есептеуге болады, ол үшін<br />

[Н*1 [ОН'1 = [Н20 ]Қ<br />

тецдігініц оц жағындағы екі түрақты шаманыц сандық мәнін<br />

табамыз.<br />

[Н20] дегеніміз судыц диссоциацияланбаған молекулаларыныц<br />

концентрациясы, ал судыц диссоциациялануы ѳте аз болғандықтан,<br />

айталық бір литр судыц ішіндегі диссоциацияланған<br />

молекулаларын есепке алмай-ак, ондағы су молекулаларынын<br />

барлығы диссоциацияланбаған деп қарап, оныц мольдік концентрациясын<br />

табамыз— 1000:18,016 = 55,56.<br />

Екінші түрақты шама К ол 22° С 1,8 - 10 тец, сонда<br />

[Н*1 [ОН'] = [Н20 | - К = 55,56-1,8- 10-16= 10“ 14,<br />

бәрі бір КНг0 = 1 • 10 — 14 болады.<br />

Су нағыз бейтарап зат. Сондықтан ішіндегі сутек жэне гидроксид,<br />

иондарыныц концентрациялары бірдей болып, әр қайсысы<br />

IO- 7 моль/л тец ерітінділер бейтарап ерітінді болады. Қышқыл<br />

ерітінділерде сутек иондары көбірек, сілтілік ерітінділерде гидроксид<br />

иондары көбірек; бірақ ерітіндіміз қышқыл немесе сілтілік<br />

болсын бәрібір Н' жэне ОН' иондары концентрацияларыныц<br />

көбейтіндісі эрдайым түрақты болады.<br />

Егер, таза суға қышқыл қосып сутек иондарыныц концентрациясын<br />

1 0 ~ 3 дейін кѳтерсек, гидроксид иондарыныц концентра-<br />

1С--2065 289

циясы кемиді, өйткені [Н*] [ОН'] көбейтіндісі 10 14 өзгермейді.<br />

Демек, бұл ерітіндіде гидроксид иондарыныц концентрациясы<br />

[ОН'] = ———= 10~м болады.<br />

,0-з<br />

Осыған керісінше, ерітіндіге сілті косып гидроксид иондарыныц<br />

концентрациясын 1 0 - 5 дейін кѳтерсек, онда сутек иондарыныц<br />

концентрациясы<br />

[Н‘1— 10-14 = Ю- 9 болаДы-<br />

1 1 ю -5<br />

Сутектік кѳрсеткіш. Ерітіндініц кышқылдығын<br />

немесе сілтілігін жоғарыда қолданылғандай теріс мәнді көрсеткіші<br />

бар сандармен жазу, жұмыс кезінде қиындық туғызады, сондыктан<br />

оған баска ыцғайлырақ әдісті қолданады: сутек иондарыныц<br />

нақты концентрациясыныц орнына, оныц теріс тацбамен алынған<br />

ондық логарифмын көрсетеді. Ол сутектік көрсеткіш<br />

деп аталып, pH аркылы белгіленеді:<br />

pH = — lg [Н‘1<br />

Мысалы, егер ]Н‘] = 10- 3 болса, онда рН = 3; егер Н’ = 10- 1 0<br />

болса, онда рН =10 т. с. с., осылай болғандыктан байтарап ерітінділерде<br />

рН = 7 болады, кышкыл ерітінділерде р Н < 7, ал сілтілі<br />

ерітіділерде pH > 7 .<br />

Осы айтылғанды схемамен кѳрсетуге болады (37-кесте).<br />

37-кесте<br />

Ерітіндінін,<br />

реакциясы<br />

Қышкыл<br />

lieft<br />

1 арап<br />

Сілтілік<br />

( Н + ) 10° 10 3 t o - 4 10-« іо -« Ю “ т Ю -» 1 0 -9 і о - - - 1 0 * м 1 0 -и<br />

p H 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 14<br />

Қышкылдық өседі<br />

Сілтілік еседі<br />

Ерітіндініц pH білу химиялык зерттеу жұмыстарында да, эртүрлі<br />

ѳндірістік процестерде де, тірі организмдерде жүретін<br />

күбыластарды түсіндіруде ѳте керек. Көпшілік жағдайда pH дәл<br />

мәнін емес, ерітіндініц реакциясы кандай, кышкыл ма, немесе<br />

сілтілік пе — соны сапалык түрде білу жеткілікті болады, ол үшін<br />

индикатор деп аталатын арнаулы реактивтерді пайдаланады.<br />

Ол индикаторлар сутек иондарыныц концентрациясына карай<br />

ѳз түсін өзгертіп, ерітінді — кышкыл, бейтарап не сілтілік екенін<br />

көрсетеді. Жиі колданатын индикаторлар: лакмус, фенолфталейн,<br />

метилоранж; солардыц қандай ортада кандай түске<br />

боялатындығы 38-кестеде көрсетілген.<br />

290

Индикаторлардыи тусін ѳзгертуі<br />

38-кесте<br />

Индикатор<br />

Ерітіндінің реакциясы<br />

Кышкыл Бейтарап Сілтілік<br />

Лакмус<br />

Фенолфталейн<br />

Метилоранж<br />

ҚЫ ЗЫ Л<br />

түссіз<br />

роза тусті<br />

күлгін түсті<br />

түссіз<br />

Кызыл сары<br />

кѳк<br />

малина түсті<br />

сары<br />

§ 13. ЕР1Т1НД1ЛЕРДЕГ1 РЕА К Ц И ЯЛ А Р<br />

Электролиттер диссоциациялану теориясы ерітіндідегі электролиттердің<br />

арасындағы реакцияларды тіпті жаца тұрғыдан түсіндірді.<br />

Анорганикалык химияда кездесетін күрделі заттардыц көпшілігі<br />

— кышқыл, негіз, тұз — электролиттер.<br />

Аррениустыц теориясынан кейінгі шыккан жаца түсініктерге<br />

сэйкес күшті электролиттер суға еріткенде түгел ионға ажырайтындығын<br />

дәлелдейді. Ал, әрбір ионныц өзіне лайыкты сипаттауыш<br />

касиеттері болады; ион қандай ерітіндіде болса да, керші<br />

иондардыц қандай болғанына қарамастан, сол касиеттерін сактайды<br />

екен. Мысалы, кандай кышқылдыц ерітіндісін алсак та<br />

сутек иондары лакмусты кызыл түске бояп, ерітіндіге кышкыл<br />

дәм береді. Сондыктан электролиттіц ерітіндісі дейтініміз иондардыц<br />

(гидраттанған иондардыц) су молекулаларымен коспасы,<br />

демек ол ерітіндініц қасиеттерініц бір сыпырасы сондағы иондардыц<br />

касиеттерінің косындысы.<br />

Күшті электролиттердіц өте кою ерітіндісі мен әлсіз электролиттер<br />

ерітінділерінде иондар мен диссоциацияланбаған молекулалар<br />

жүреді, олардыц өзінше 'касиеттері болады. Бірак<br />

бұл сирек болады.<br />

Жиірек кездесетін күшті электролиттердіц кою емес ерітінділерін<br />

араластырғанда, молекулалар емес иондар реакцияласады.<br />

Сол реакциялардыц калай жүретінін карастыральгк. Мысал үшін<br />

KCl мен NaN03 ерітінділерін араластырғанда, олардыц арасындағы<br />

реакция молекулалык түрде былай жазылады:<br />

KCl+ NaN03= NaCl+ KN03<br />

ic жүзінде бүл электролиттердіц ерітінділерінде молекулалар жоқ,<br />

олар ерісімен ионға ажыраған, сондыктан реакцияны иондык<br />

түрде жазамыз:<br />

К' + Cl' + N a ’ + N 03' = Na" -f-Cl'-f- K‘ -|- N 03'.<br />

Тецдік белгісініц екі жағындағы иондарды салыстырсак еш<br />

айырмашылығы жок, демек, ерітінділерді араластырмастан бұ-<br />

Рын да, араластырғаннан кейін де, онда еш өзгеріске үшырамаған<br />

бос күйде мынадай иондар бар:<br />

К-, Na', Cl', NCV.<br />

291

Сонымен иондык теорияға сэйкес бұл арада<br />

ешбір реакция болған жок.<br />

Ерітінділердегі иондар арасында реакция жүру үшін е р і -<br />

тінділердегі иондардан киын еритін не нашар<br />

диссоциацияланатын, не оцай үшып кететін<br />

заттар түзілу керек.<br />

Киын еритін зат түзілетін реакцияныц мысалы —<br />

күміс нитратыныц ерітіндісін алып, оған тұз қышкылымен немесе<br />

оныц кай түзыныц болса да, мысалы NaCl ерітіндісімен әрекет<br />

етеді.<br />

AgN03 + HCl = i AgCl + HNO3<br />

AgN03-j- NaCl = I AgCl + NaN0 3<br />

Мұныц екеуінде де, ақ түсті AgCl киын еритін зат болғандықтан,<br />

«ірімтік-ірімтік» болып түнбаға түседі.<br />

Реакцияныц мазмүнын иондык түрде жазсак түсініктірек<br />

болады.<br />

Ag' + NO/ + Н' + CK = j AgCl + Н' + N 0 /<br />

Ag- + N 03' + Na- + C l'= i AgCl + Na + NO/<br />

Мұнда AgCl ерімейтін тұнба болғандыктан ионға ажырамайды,<br />

сондыктан оны молекула түрінде жазамыз. Енді осы екі реакцияныц<br />

нақты корытындысы ерітіндіде Ag‘ жэне СК иондары<br />

кездесіп, ерімейтін AgCl түзу. H’, N a\ N 03' иондары реакцияға<br />

катынаспайтын болғандықтан, оларды жазбауға да болады, сонда<br />

бүл реакциялардыц иондық тецдеуініц кыска түрі былай болады:<br />

Ag- + Cl' = AgCl<br />

Демек, кышқылдар мен негіздердіц Усанович ұсынған жалпылама<br />

теориясына жүгінсек, кышкыл-күміс катионы мен негізхлорид<br />

анионы әрекеттесіп түз түзеді.<br />

Мынадай тецдеу бойынша жүретін реакцияларды<br />

СаС12+ Na2C 03= | CaC0 3 + 2NaCI<br />

CaCl2 + K2C 03= I СаСОз-f 2KC1,<br />

Кышкыл Ca“ жэне негіз С 03" иондарыныц косылысуы деп карау<br />

керек, бүл екі тецдеуді жацағы сиякты иондык тецдеудіц біреуімен<br />

ғана көрсетуге болады:<br />

Са” + С 03" = СаС03<br />

Мүнда екі заряды бар күштірек қышкыл мен негіздердіц<br />

әрекеттесуі түз түзуге әкеліп тұр.<br />

Нашар диссоциацияланатын зат түзілетін<br />

реакцияныц мысалына, кышкыл мен негіздіц арасындағы нейтралдану<br />

реакциясын алуға болады:<br />

немесе ион түрінде,<br />

292<br />

НС1 + Na0H = NaCl + H20<br />

H- + Cl' + Na- + 0H , = Na' + Cl/ + H20

Реакцияға катынаспаған иондарды еске алмасак, иондык<br />

теңдеудің кысқа түріне өте күшті қышқыл мен негіздіц әрекеттесуіне<br />

келеміз:<br />

Н' + 0Н ' = Н20<br />

Демек, нейтралдану реакциясы дейтініміз кышкыл<br />

сутек ионы мен негіз гидроксид ионынын,<br />

к о с ы л ы с ы п , элсіз электролит судын молекуласын<br />

т ү з у і .<br />

Нашар диссоциацияланатын зат түзілетін реакцияныц екінші<br />

мысалы, күшті кышкыл мен элсіз кышкыл тұзыныц арасындагы<br />

реакциядан әлсіз кышкылдыц түзілуі:<br />

НМОз + NaCN = HCN + NaN0 3<br />

НС1 + СНзСООК = СН3СООН + КСІ<br />

Иондык түрде жазатын болсак, элсіз кышкылдардан баскалары<br />

ион түрінде болады:<br />

H- + N0 3 , 4 -Na- + CN, = HCN + Na- + N 03/<br />

Н- + С1' + СНзСОО' + к* = СНзСООН + К‘ +С1'<br />

Реакцняга катынаспайтын иондарды жазбасак иондык тецдеудіц<br />

кыска түріне келеміз, ол да кышкыл Н+ пен негіз CN~<br />

эрекеттесіп, берік байланыскан әлсіз электролиттіц түзілуі болып<br />

шыгады:<br />

H- + CN' = HCN<br />

Н- + СНзСОО' = СНзСООН<br />

Нашар диссоциацияланатын зат түзілетін реакцияныц үшінші<br />

мысалы — күшті негіз (сілті) бен әлсіз негіздіц тұздары арасындагы<br />

реакциядан әлсіз негіздіц түзілуі:<br />

NH4C1 + K0H = NH40H + KC1<br />

Иондык тецдіктіц кыска түрімен жазсақ, ол да кышқыл NH^<br />

мен негіз ОН- әрекеттесуі:<br />

NH4' + OH' = NH4OH<br />

Оцай ұшатын зат түзілетін реакцияныц мысалына<br />

күшті кышқыл мен сульфидтердіц арасындагы реакциядан H2S<br />

түзілу реакциясын алуга болады:<br />

2НС1 + Na2S = j H2S + 2NaCl<br />

иондык түрде, бүл да кышкыл мен негіздіц әрекеттесуі:<br />

2Н’ + S" = H2S|<br />

Осылармен қатар реакция нәтижесінде берік емес, тұраксыз,<br />

аиырылып кеткіш косылыстар түзілетін реакциялар да осыган<br />

жатады, мысалы:<br />

N a2S 0 3 + 2НС1 = 2NaCl + H2S 0 3 (Н20 + S 0 21)<br />

K2C 0 3 + 2 HNO3 = 2 KNO3 + H2C 0 3 (H20 + C 0 21 )<br />

293

И о н д ы қ т ү р д е ,<br />

S 03" + 2H -= t S 0 2+ H 20<br />

C 03" + 2H- = fC0 2 + H20<br />

Бұл карап өткен реакциялардың барлығының басын косып<br />

айырылып алмасу реакциялары деп атайды,' ѳйткені<br />

мұнда бастапкы заттардан иондардыц алмасуы нэтижесінде<br />

жаца екі зат түзіледі.<br />

Қышқылдар мен негіздердіц жалпылама теориясы тұрғысынан<br />

алғанда жоғарыдағы келтірілген 4-мысалдыц барлығына ортак<br />

идеясы біреу ғана алмасу реакциясына 2 қышкыл мен 2 негіз<br />

катысады. Солардыц ішіндегі күштілері өзара бірігіп берік байланыскан<br />

әлсіз электролит түзеді, мысалы аммоний хлориді<br />

мен калий гидроксидініц әрекеттесуін кайта карасак:<br />

NH4+ CI“ + К+ OH“ = К+ Cl" + n h 4+ о н -<br />

қышқ. негіз қышк. пегіз кышқыл негіз әлсіз электролит<br />

n h 4+ + ОН- = n h 4o h<br />

кыш қыл негіз _ әлсіз электролит<br />

Баскаша айтканда барлык алмасу реакциялары иондардыц,<br />

яғни негіз бен кышкылдардыц ѳзара байланысу бағытында<br />

жүреді.<br />

§ 14. Т Ұ ЗД А РД Ы Ң ГИ Д РО Л И ЗІ<br />

Кей заттар суға ерігенде сумен әрекеттеседі, әрекеттескенде<br />

ол заттыц кұрамындағы бѳлшектер судыц кұрамындағы бөлшектерімен<br />

реакцияласады; соны, яғни жалпы айтканда, заттыц<br />

суға ерігенде айырылып алмасу реакциясына<br />

ұшырауын гидролиз дейді.<br />

Түздардыц кѳпшілігі суға ерігенде, оныц<br />

иондары, судыц сутек не гидроксид ионымен<br />

косылысады, мұны тұздардыц гидролизі дейді.<br />

Гидролиз кезіндегі еріген зат пен су күрамындағы иондардыц<br />

қосылысуы нәтижесінде нашар диссоциацияланатын заттар<br />

түзілетіндіктен сутек жэне гидроксид иондарыныц концентрациясы<br />

ѳзгереді. Сондыктан гидролиз нәтижесінде түздардыц кѳпшілігініц<br />

ерітінділері кышкылдык, не сілтілік реакция кѳрсетеді.<br />

Тұздыц ѳзін кышкыл мен негізден ягни катионмен анионнан<br />

тұрады деп карасак, онда негізінде тѳрт түрлі тұз болуы мүмкін<br />

екен: әлсіз кышкыл мен күшті негізден түзілген тұз, күшті кышкыл<br />

мен әлсіз негізден түзілген түз, әлсіз кышкыл мен әлсіз негізден<br />

және күшті кышкыл мен күшті негізден түзілген түздар. Осылайша<br />

түздардыц түзілу тегі әр түрлі болғандыктан олардыц гидролиз!,<br />

ягни гидролизден түзілетін ѳнімдері жэне олардыц ерітінділерініц<br />

кѳрсететін реакциясы да әр түрлі болады. Енді осы әр<br />

түрлі тұздардыц гидролизін каралык. Ол үшін электролиттік<br />

294

диссоциация теориясы мен кышкылдар мен негіздер жалпылама<br />

^ТриясТііll Оіріғ колданайык.<br />

(Т 1. Әлсіз қышқыл мен күшті негіздіц тұзы<br />

Дысалы NaCN, NaCH3COO, Na2C 03, Na2Si0 3 сияқты тұздар.<br />

NaCN тұзын суға ерітсе, ол тұз Na' және CN' иондарына диссоциацияланады.<br />

Судыц молекулалары аз да болса ионға ажырайтынын<br />

білеміз. Бұл иондар кездесіп, эквивалентті мѳлшерде<br />

NaOH жэне HCN молекулаларын түзуіне болар еді; бірак NaOH<br />

күшті негіз болғандыктан оныц молекулалары ерітінді жағдайында<br />

бүл иондардан түзіле алмайды, ал HCN — әлсіз кышкыл.<br />

Сондыктан күшті кышкыл Н' ионы мен күшті негіз CN' ионы<br />

к е з д е с іс ім е н нашар диссоциацияланатын HCN молекулаларын<br />

т ү з е д і. Осы айтылғанды схема мен былай кѳрсетуге болады:<br />

N aC N ^N a’ + CN'<br />

Н2О ^О Н ' + Н-<br />

It<br />

HCN<br />

Ерітіндіде сутек иондары азайғандығынан судыц диссоциациялану<br />

тепе-тецдігі бұзылып, HCN молекуласы құрамына Kipген<br />

сутек иондарыныц орнын толтыру үшін судыц молекулалары<br />

диссоциациялана түседі, одан түзілген сутек иондары CN'<br />

иондарымен тағы косылысып, HCN молекулаларына ауады,<br />

осымен кабат гидроксид иондары ерітіндіде кѳбейе береді. Демек,<br />

элсіз кышкыл мен күшті негіз түзыныц ерітіндісінде, гидролиз<br />

салдарынан гидроксид иондары бос күйінде болады;<br />

сондыктан ерітінді сілтілік реакция көрсетеді.<br />

Түздыц гидролизденуін молекулалык түрде,<br />

немесе иондык түрде,<br />

NaCN + H2O^HCN + NaOH,<br />

CN' + H2O ^H C N + O H '<br />

жазуға болады.<br />

Бүл танысканымыз күрамында күшті бір зарядты CN- негізі<br />

бар тұздыц гидролизі. Егер тұз екі не кѳп зарядты негізден тұрса,<br />

гидролиз біртіндеп сатылап жүреді. Мысалы:<br />

Na2C 0 3 гидролизі бірінші сатымен ғана токтап, кышкыл орнына<br />

кышқыл түз түзіледі.<br />

Na2C 0 3 + H20 ^ N a H C 0 3 + Na0H<br />

немесе, иондык түрде.<br />

СОз" + Н20^±НС03' + ОН'<br />

Ѳте сұйық ерітінділерде Na2C 0 3 гидролизі аздап екінші<br />

сатыға кәшеді:<br />

N a H C 0 3 + Н 20 ^ Н 2С 0 3+ NaOH<br />

295

н е м е с е , и о н д ы к т ү р д е ,<br />

НСОз' + Н2О ^ Н 2СОз + ОН'<br />

Мұнда да NaCN ерітіндісіндегідей гидроксид иондарынын<br />

концентрациясы ѳсіп, ерітінді сілтілік реакция кѳрсетеді.<br />

Қорыта айтканда, Усанович теориясы бойынша әлсіз кышкыл<br />

мен күшті негіздерден тұратын тұздыц гидролизге тек күшті<br />

бөлігі — негіз анионы ғана ұшырап орташа сілтілік мәнге ие етеді.<br />

Негіздердіц күші арткан сайын, яғни теріс зарядыныц мәні<br />

өскен сайын гидролиз терецірек бірнеше сатымен жүреді, ортаныц<br />

сілтілігі де арта түс§ді^)<br />

2 . Күшті кйшкыл мен әлсіз негізден тұратын<br />

түз. Оныц мысалы NH4C1, CuCl2, (NH4) 2S 0 4 т. т. NH4C1 түзын<br />

суға ерітсек, ерітіндідегі гидролиз процесін мына схемамен көрсетуге<br />

болады:<br />

NH4C1^NH% + C1'<br />

НзО^ОН' + Н-<br />

1 т<br />

n h 4o h<br />

Мұнда NH4‘ и о н ы судыц ОН' иондарымен косылысып нашар<br />

диссоциацияланатын аммоний гидроксидін түзеді. Хлор ионы мен<br />

сутек иондары косылыспайды, өйткені тұз кышкылы жаксы<br />

диссоциацияланатын күшті электролит. Осыныц нэтижесінде ерітіндіде<br />

ОН' иондарынан Н' иондары кѳбірек болады, ерітінді<br />

кышкылдык реакция кѳрсетеді.<br />

Бүл гидролизді де молекулалык жэне иондык түрде жазуға<br />

болады:<br />

NH4C1 + H2O ^ N H 4OH + HCl<br />

NH-4 + H20^:N H 40H + H-<br />

Бүл бір зарядты кышқылдыц NHi1- түзы. Егер тұз күшті<br />

екі немесе көп зарядты кышкылдыц түзы болса, гидролиз сатылап<br />

жүреді. Мысалы, СгСІз гидролизініц бірінші сатысы:<br />

иондык түрде,<br />

екінші сатысы<br />

иондык түрдё,<br />

СгС13 + Н2О^Сг(ОН)С12 + НС1,<br />

Сг--- + Н2О ^С г(О Н )” + Н,"<br />

Сг(ОН)С12 + Н2О ^С г(О Н ) 2С1+НС1,<br />

Сг(ОН)” + Н2О ^С г(О Н ) - 2 + Н’<br />

үшінші сатысы іс жүзінде болмайды. Мүнда негіз орнына негіздік<br />

тұз түзіледі, бірак күшті кышкыл мен әлсіз негізден түратын<br />

тұздыц кандайыныц болса да ерітіндісі кышкылдык реакция<br />

көрсетеді.<br />

296

Усанович теориясы бойынша қарастырсак күшті кышкыл мен<br />

ә л с із негіздерден түратын тұздың гидролизі дейтініміз — соның<br />

к ү ш т і бөлігі, яғни кышкылдың ғана сумен әрекеттесіп, кышкылдың<br />

а р т а беруі болып шығады.<br />

3 . Күшті қышкыл мен күшті н е г і з д е н түратын түз.<br />

Онын мысалы: CH3COONH4, А1(СНзСОО)з, (NH4)2S, A12S3,<br />

Cr2S3 т. т. Бұл тұздардыц катионы да, анионы да сумен реакциялас<br />

а д ы , ѳйткені екеуі де күшті. Гидролиздіц өнімдері әлсіз кышкыл<br />

мен әлсіз негіздіц молекулалары. Мысалы,<br />

CH3COONH44=tCH3COO'<br />

+NH%<br />

+ +<br />

H2O ^H -<br />

tl<br />

СНзСООН<br />

+ О Н '<br />

tl<br />

NH4OH<br />

Мұны молекулалык және иондық түрде де жазуға болады:<br />

CH3COONH4 + H2O ^C H 3COOH + NH4OH<br />

СНзСОО' + NH% + Н20^±СН3С00Н + NH4OH<br />

Аммоний ацетатыныц гидролизінен екі элсіз электролит:<br />

сірке кышкылы жэне аммоний гидроксиді түзілді, сырттай караранда<br />

Н' пен ОН' иондарыныц концентрациясы ѳзгерген жок.<br />

Бірак гидролиз ѳнімдері элсіз электролит болганымен аздап ионДана<br />

алатыны белгілі. Олай болса түзілетін кышкыл мен негіздіц<br />

күшіне карай, кайсысы басым болса, ерітіндініц реакциясы аздаган<br />

кышкылтым немесе азгана сілтілік болуы мүмкін. Қышкылдар<br />

мен негіздердіц жалпы теориясы бойынша күшті кышкыл-катион<br />

мен күшті негіз-анион түгелдей сумен эрекеттесіп, жаца тұздарэлсіз<br />

электролиттер түзеді.<br />

Демек, бастапкы алынған түзды суға салғанда баска заттарға<br />

айналып, өз касиетінен толык айырылады.<br />

4. Әлсіз кышкыл мен әлсіз негізден түратын<br />

түз. Мұндай. түздар көп, мысалға ас тұзын NaCl алалык,<br />

мүныц иондары Na' мен СГ, судан түзілетін Н* жэне ОН' иондарымен<br />

косылыспайды. Өйткені мұнда түзілетін наиіар диссоциацияланатын<br />

косылыстар емес. Сондыктан судан түзілетін иондардыц<br />

концентрациясы ѳзгермейді, ерітінді бейтарап реакция кѳрсетеді.<br />

Демек, э л с і з кышкыл мен әлсіз негіздіц түзы<br />

гидролизге ұшырамайды.<br />

Осы айтылғанныц бэрінен гидролиз — бейтараптану реакциясына<br />

кері реакция екенін кѳріп отырмыз. Демек, кышкыл мен<br />

сілтініц эквиваленттік мөлшері бар ерітінділерін араластырсақ<br />

электролиттер күшті болса ғана реакция аяғына дейін барады,<br />

ал егер кышкыл, не негіз әлсіз болса, онда араластырғаннан<br />

кейін ерітіндіде қышкылдыц, не негіздіц молекулаларыныц бірнещеуі<br />

ионданбаған калпында калады, сондыктан ерітінді бейтарап<br />

бола алмайды.<br />

Гидролиздену дәрежесі. Қарап танысып өткен<br />

мысалдардыц бәрінде де гидролиз кайтымды процесс екенін<br />

297

көрдік. Сондықтан гидролиз дейтініміз әрекеттесуші массалар<br />

заңына бағынуы керек, екіншіден гидролиз тепе-тецдігініц күйін<br />

гидролиздену дәрежесі сипаттай алуы керек.<br />

Гидролиздену дәрежесі дейтініміз тұздың гидролизденген<br />

мѳлшерінін, оныц жалпы еріген мѳлшеріне катынасы, оны а-аркылы<br />

белгілеп, әрі процентке шағуға болады:<br />

о/ _ тұздың гидролизденген моль саны iqq<br />

/o тұздың жалпы еріген моль саны<br />

Температураны кѳтергенде судын, диссоциациялануы күшейеді,<br />

демек тұздыц иондарымен реакция жылдамдайды. Одан<br />

гидролиз дэрежесі артады, мысалы CH3COONH4, ерітіндісініц<br />

температурасы 2 2 °-тан 1 0 0°-ка дейін кѳтерілсе, гидролиздену<br />

дэрежесі 0,4 проценттен 9 процентке дейін, яғни 20 есе артады<br />

екен.<br />

Ерітіндіні сүйылтканда да гидролиздену дэрежесі артады.<br />

Эрекеттесуші массалар зацына сэйкес гидролиздену тепетецдігіне<br />

эсер етуге болады, мысалы:<br />

NaCN + H2O^HCN + NaOH<br />

тецдігі бойынша жүретін гидролиз реакциясын кейін кайыруға<br />

болады, ол үшін ерітіндіге HCN немесе NaOH ерітіндісін кұяды.<br />

§ 15. Э Л ЕК ТРО Л И Т Е Р ІТ ІН Д ІЛ Е Р ІН Д Е П ОРНЫ Н БАСУ РЕА К Ц И ЯЛА РЫ<br />

Электролит ерітінділерінде жүретін эрекеттесулердіц бір тобы<br />

орнын басу реакцияларына жатады. Оған мысал ретінде металдардыц<br />

кышкылдармен әрекеттесуін алайык:<br />

иондык түрі:<br />

0 + 1 + 2 о<br />

Zn 2HC1 = ZnCl2 + Н2<br />

Zn + 2H' = Zn + H2<br />

Тецдеуден көрініп түрғандай, мырыш атомы ѳзініц сырткы<br />

қабатындағы валенттік 2 электронын сутектіц оц ионына беріп<br />

тотығады. Сутектіц оц ионы ѳзіне жетімсіз электронын косып<br />

алып тотыксызданады. Мүндағы Zn — тотыксыздандырғыш, Н '—<br />

•тотыктырғыш кызмет атқарып тұр.<br />

Металл атомдарыныц электронын оцай беруі оларды сипаттайтын<br />

негізгі касиетіне- жатады. Металдык касиеті айкын кѳрінетін<br />

элементтер күшті то.тыксыздандыргыштар катарына жатады.<br />

Бірақ металдардыц электронын беру кабілет'і эркайсысында<br />

эр түрлі болып келеді. Ол негұрлым ѳз электронын оцай берсе,<br />

согүрлым активті, ягни баска заттармен куатты түрде эрекеттесе<br />

алады. (ХІѴ-тарау — металдардыц жалпы сипаттамасын<br />

кара.)<br />

Демек, металдардыц ѳзара активтігін айыра білсек, олардын<br />

каншалыкты куатты тотыксыздандырғыш екенін де бағалаймыз.<br />

Металдардыц салыстырмалы активтігін тұздар ерітіндісіндегі<br />

екінші бір металл атомын ығыстырып шығару кабілетіне сай,<br />

яғни орнын басу реакциясына орай білуге болады. Мысалы<br />

298

мырыш таякшасын корғасынныц ерімтал тұздарының бірі —<br />

қорғасын нитратының ерітіндісіне салайық. Бұдан мырыш таяқшаныц<br />

аздап еріп, ерітіндіден қорғасынның бөлініп шығып, мырыштың<br />

үстіне қонғанын көреміз. Реакция теңдеуін жазсақ:<br />

иондык түрі:<br />

0 +2 0 +2<br />

Zn + Pb(N0 3)2=Pb+Zn(N0 3)2<br />

Zn + Pb" = Pb + Zn" +<br />

Бұл әрекеттесу де тотығу-тотықсыздану реакциясына жатады.<br />

Мырыш атомы өзінің 2 электронын қорғасыннын, екі валентті<br />

оң ионына беріп тотығады, қорғасын ионы ол электрондарды<br />

қосып алып тотыксызданады. Осыған керісінше, мырыш нитраты<br />

электролитін алып, оған қорғасын таяқшасын салсақ, ешбір<br />

реацияның болмайтынын байкар едік. Осының өзі-ак қорғасынмен<br />

салыстырғанда мырыштың актив екендігін, баскаша айтканда<br />

мырыш атомы корғасынға карағанда өз электрондарын оңай<br />

беріп, ал ионы — электрондарды әлсіздеу косып алатындығын<br />

көрсетеді.<br />

Дәл осылайша, корғасын мен мыстың өзара активтігін салыстырсақ,<br />

біріншісінің екіншісіне карағанда басым болып, мысты<br />

тұзының құрамынан корғасын ығыстырып шығарып, орнын<br />

басатындығын аныктаймыз:<br />

Pb + Cu" = Pb" + Cu<br />

Салыстыруға алынған металдар — мырыш, корғасын, мыс<br />

үшеуінің ішіндегі ең активті мырыш, ал корғасынның активтігі<br />

одан төмендеу, ең пассиві мыс болып шыкты.<br />

Бір металдьщ екінші металды оның косылыстарынан ығыстырып<br />

шығаруын алғаш рет егжей-тегжейлі зерттеген орыстың<br />

әйгілі ғалымы H. Н. Бекетов болды. Ол металдардын, активтігіне<br />

сай орналаскан катарын жасап, «Ығыстыру катары» деп<br />

атады. Бұл процеспен танысалык.<br />

Электродтык потенциал. Гальвани элементі<br />

туралы түсінік. "<br />

Таза суға мырыш пластинкасын батырсақ, оның беткі қабатындағы<br />

кристалдык тор кѳздерініц түйініндегі оц иондарыныц<br />

біразы полюсті су молекулаларынын әсерінен үзіліп ерітіндіге<br />

ѳтеді. Иондар ерітіндіде су молекулаларымен ұстасып гидраттанады.<br />

Металдьщ иондарынан айырылған беткі кабатындағы<br />

электрондары бос калып оны теріс зарядтайды. Міне, осы теріс<br />

зарядталған кабат ерітіндідегі оц иондар кабатымен электростатикалык<br />

тартылыста болатындықтан, ол иондар кайтадан металл<br />

бетіне келіп қонып та жатады жэне бүкіл гидраттанған оц иондар<br />

кабаты алыска кетпей бетке жакын орналасады. Барған сайын<br />

металдьщ беткі кабатынын еруі азайып, еріген иондардыц кайта<br />

келуі молаяды, акыры жүйедегі металдьщ еру жылдамдығы<br />

мен оныц металға кайта келіп кону жылдамдығы тецесіп тепетецдік<br />

калыпка келеді.<br />

299

Металл-І-су^гидраттанған металл ионы + электрондар<br />

(ерітіндіде) (металл кристалында)<br />

Металл мен ерітіндініц түйіскен жерінде түзілген қабатты<br />

электрлік кое кабатдеп атайды ( 1 0 2-сурет), кабат.тар арасындағы<br />

потенциалдар айырымын металдың электродтык потенциалы<br />

дейді (латынша potentia — мүмкіндік, қуат).<br />

Егер таза суға металдын, ерімтал түздарының бірін коссак,<br />

кабаттар арасындағы тепе-теңдік күй өзгереді. Ерітіндіде еріген<br />

металл иондарынын,*көбейюі оның металл бетіне барып кайта<br />

конуын арттырады. Неғүрлым еріген тұздың концентрациясы<br />

молайса, соғүрлым металдыц еруі азая береді. Жоғары концентрлі<br />

тұз ерітіндісіне малынған металл ерімей, зарядталған кабат түзілмеуі<br />

де мүмкін.<br />

Металл активтігі төмен болып, ерітіндідегі иондарыныц мелшері<br />

жеткілікті болса, керісінше оц иондар ерітіндіден бөлініп,<br />

металл бетіне барып жабылады да, ерітінді теріс, металл »ц<br />

зарядталады. Мүнда да белгілі бір электродтык потенциал айырымы<br />

туады. Ѳз тұздарыныц ерітіндісіне малынған электродтар<br />

активтігіне сай теріс (өте актив металдар), немесе оц (активтігі<br />

тым темен металдар) зарядталып отырады.<br />

Іс жүзінде суға яки электролит ерітіндісіне батырылған кез<br />

келген металды электрод деп ала береді.<br />

Айта кетерлік бір жай, металды ѳз тұзыныц ерітіндісіне салғанда<br />

ерітіндіге ауысатын иондар мѳлшері тым аз, оны химиялык<br />

әдіспен оп-оцай анықтау мүмкін де емес, бірак кос электр кабатыныц<br />

арасында туатын потенциалдар айырымын кашанда арнаулы<br />

күралдармен ѳлшеуге жетерліктей болады.<br />

Электродтык потенциал дегеніміз металл (электрод) мен сұйық<br />

фазаныц (су яки электролит ерітіндісі) түйіскен жерінде туатын<br />

электростатикалык потенциал болып табылады.<br />

Металл мен сүйыктыц арасында тұракталған тепе-тецдік<br />

күйді колдан ѳзгертуге болады, ол үшін металл бетіне жиналған<br />

артык электрондарды үздіксіз алып кетіп отырса болғаны. Дэл<br />

осы негізде жүмыс істейтін химиялык энергияны электр энергиясына<br />

айналдырып отыратын гальвани элементтері<br />

болады.<br />

Гальвани элементтерініц карапайымдарыныц бірі мыс-мырыш<br />

гальвани элементтіц схемасы 103-суретте кѳрсетілген. Мүндағы<br />

ѳз тұздары ZnS0 4 пен C11SO4 ерітіндісіне батырылған мырыш<br />

пен мысты гальвани элементініц электродтары деп атайды. Екі<br />

тұздыц ерітіндісі ѳзара кеуек тоспамен бөлініп тұрады.<br />

Актив металл мырыш пластикасыныц бетінде электрондар<br />

қалатындықтан теріс, ал активтігі тѳмен мыс пластикасына он<br />

иондар жиналатындыктан оц зарядталады. Егер осы екі пластинканы<br />

өзара сыммен жалғастырсак мьірыштағы артык электрондар<br />

тобы электрондар жетпей гұрған мыска карай ағады, нәтижесінде<br />

сырткы тізбекте электр тогы туады.<br />

4 .400 X<br />

\

Электрондар агыны<br />

102-сурет. Металл —<br />

сұйық түйіскен жеріндегі<br />

электрлік кос кабат<br />

П<br />

103-сурет. Даниэль — Якоби<br />

элементінде электр қозғаушы<br />

күшінің туу схемасы<br />

Мысқа ағылып келген электрондар онын бетіндегі мыс тұзының<br />

ерітіндісінен келген Cu — иондарын нейтралдап (зарядын<br />

жойып) отырады, ал жаңа түзілген нейтрал атомдар мыс электродтын<br />

бетіне жабысып жинала береді, CuS0 4 молекуласынан бѳлініп<br />

жеке қалған S 0 4"— сульфат иондары кеуек тоспадан ѳтіп мырыш<br />

пластинкадан келген мырыштың он ионы (Zn) мен эрекеттесіп<br />

ерітіндіде ZnS04 түзеді. Дәл осылайша Zn"— иондары да мыс<br />

сульфатыньщ ерітіндісіне карай ѳтіп ондағы S 0 4" — иондарымен<br />

косылып ZnS0 4 түзеді.<br />

Мырыш пластинкасының еруі өзінен 2 электрон беріп тотығуы,<br />

мыс иондарынын бейтараптануы өзіне 2 электрон косып алып<br />

тотыксыздануы болып табылады:<br />

Zn —2e = Zn”<br />

Си + 2е = Си<br />

Элементте жүретін тотығу-тотыксыздану процесі бір мезгілде<br />

өтеді, оның жалпы реакция тецдеуі мынадай:<br />

Zn + Cu"= Zn"+ Cu<br />

Тотығу процесі жүретін электрод анод, ал тотыксыздану<br />

процесі жүретіні — к атод деп аталады. Біз карастырып отырған<br />

гальвани элементіндегі анод-мырыш, катод-мыс.<br />

Гальвани элементініц негізіне алынган химиялык тізбекті<br />

арнайы схемамен белгілейді:<br />

( + )Cu| (CuS04) II (ZnS04) I Zn( — )<br />

Мұндағы ерітіндіге оц иондарын беретін мырыш электрод теріс<br />

полюс, ерітіндіден оц иондарды жинайтын мыс оц полюсті кѳрсетеді;<br />

екі ерітіндіні бѳлгіш тоспа — айырып түрады.<br />

Гальвани элементтерін ѳз түздарына батырылған кез келген<br />

екі металдан жасауға болады. Ѳйткені электр тоғы туу үшін<br />

екі электродта белгілі бір потенциалдар айырмасы туу жеткілікті

ғой. Мэселен, мырыш пен темірді ѳз тұздарына батырғанда екеуі<br />

де теріс зарядталады, соған қарамастан электродтарды өзара<br />

косканда активтірек мырышка жиналған электрондар, одан<br />

активсіздеу темірдегімен салыстырғанда молырак болғандықтан<br />

біріншісінен екіншісіне қарай ағылып электр тоғын тудырады.<br />

Бұл элементте жүретін реакция теңдеуі мынадай:<br />

Zn -f- Ғё*= Fe -(- Zn"<br />

Неғұрлым электрод ретінде алынған металдардыц химиялык<br />

активтік айырымы алшак болса, соғұрлым гальвани элементтерінде<br />

әтетін тотығу:тотықсыздану реакциясы куаттырак болып,<br />

мол электр тогы туады.<br />

Барлык металдардыц иондарыныц ерітіндідегі концентрациясын<br />

бірдей етіп алып, потенциалдарыныц мөлшерін аныктау<br />

олардыц активтігін езара салыстыруға мүмкіндік береді. Әдетте,<br />

әрбір жеке электродтыц абсолюттік потенциалын өлшеу тым<br />

киын, сондыктан іс жүзінде электродтардыц салыстырмалы*<br />

потенциалын тауып пайдаланады. Ол үшін бір металдьщ потенциалы<br />

екінші бір белгілі металдьщ (электродтыц) потенциалынан<br />

каншалыкты артык немесе каншалыкты кем екендігін аныктайды.<br />

Потенциалдарды салыстыруға арналған стандартты электрод<br />

ретінде к а л ы п т ы сутек электроды н алады (104-сурет).<br />

Ол сутек иондарыныц концентрациясы 1000 г суда 1 моль болып<br />

келген 2 н. күкірт кышкылыныц ерітіндісіне батырылған, беті<br />

ұсақ платина түйіршіктерімен кеуектеу етіп, капталған платина<br />

пластинкадан түрады. Осы ерітіндіден 25°С-та 101,3 кПа кысыммен<br />

таза газ күйіндегі сутек үзбей жіберіліп тұрады. Ол кеуек<br />

бетке сіціріліп бүкіл электрод сутектен жасалғандай эсер етеді.<br />

Электродтағы сутектен оц иондар ерітіндіге етеді: Н2 — 2е = 2Н + .<br />

Сонда электрод пен ерітінді арасында туатын сутек электродыныц<br />

потенциалын шартты түрде келісіп нѳлге тец деп алған.<br />

Кез келген металдьщ салыстырмалы потенциалын табу үшін<br />

бірі стандартты сутекті<br />

электродтан, екіншісі сол<br />

металдыц өзінен жасалған<br />

гальваникалық элемент<br />

күру кажет. Жэне ол металдыц<br />

ѳз тұзындағы<br />

иондарыныц концентрациясы<br />

1 моль 1 л болуы<br />

шарт. Осында аныктала-<br />

-CuSO<br />

тын салыстырмалы потенциал<br />

металдыц ка­<br />

[Си ]-1г-ион/л<br />

лыпты (стандартты)<br />

электродтык потен­<br />

104-сурет. Мыстын. калыпты потенциалын<br />

анықтауға арналған<br />

қондырғының схемасы<br />

циалы болып аталады.<br />

Калыпты электродтык.<br />

потенциалдыц шамасы<br />

302

түрлі таңбамен белгіленеді. Ол таңба біздің жэне баска біраз<br />

елдерде мынадай шартпен алынады: егер металл — стандартты<br />

сутек электроды жүбындағы металда тотығу процесі жүрсе теріс,<br />

тотыксыздану процесі жүрсе оң таңбалы болады. Минус таңба<br />

алынған металдың сутекпен салыстырғанда оңай тотығатындығын,<br />

ал металл иондары сутек иондарымен салыстырғанда<br />

киындау тотыксызданатынын көрсетеді. Қерісінше металл сутекке<br />

карағанда киындау тотығып, онын иондары сутек иондарынан<br />

оңай тотыксызданса электродтык потенциал мөлшері плюс тацбасымен<br />

алынады.<br />

Стандартты сутек электроды мен 1 л судағы Zn иондары<br />

концентрациясы 1 моль/л болып келген ZnS0 4 ерітіндісіндегі<br />

мырыш электродыныц потенциалдарыныц айырымы 0,76 В. Бұл<br />

мырыш металыньщ калыпты электродтык потенциалы, оны<br />

былайша суреттейді:<br />

E0zn/z n = -0 ,7 6 В<br />

Мұндағы гальвани тізбегініц иондык схемасы мынадай:<br />

( + )Н 2 12Н + (I Zn2+ I Zn<br />

0 — 0,76В<br />

Металдарды, сутекті коса, электродтар потенциалдарыныц<br />

алгебралык шамасыныц артуына сай орналастырса Н, Н. Бекетов<br />

тапкан кернеу катарына сай келетін химиялык активтігі біріненбірі<br />

кеми орналаскан калыпты электродтык потенциалдар катары<br />

шығады (39-кесте). Одан металдьщ калыпты электродтык потен- ,<br />

циалыныц алгебралык мөлшері неғұрлым кіші болса, соғұрлым<br />

химиялык активтігі жоғары болатындығын көреміз.<br />

Металдардыц калыпты электродтык потенциалы белгілі болса<br />

кез келген екі металдан түратын гальвани элемен.тініц<br />

электр қозғаушы күшін (э. к. к.) есептеп ‘шығаруға<br />

болады. Ол үшін алгебралык шамасы үлкен потенциалдан<br />

шамасы кіші потенциалды алу керек. Мысалы, өзіміз қарап өткен<br />

мыс-мырышты гальваникалык элементтіц э. к. к-ін есептеу үшін<br />

мыстың калыпты, электродтык потенциалынан (E ^/Cu« = +0,34)<br />

мырыштыц калыпты электродтык потенциалын аламыз.' Сонда<br />

Э.Қ.К. = Е°си,Си-Е°<br />

ш/т = ( + 0,34) - ( -0,76) = + 1,1 OB.<br />

Гальвани элементін кұрайтын металдардыц калыпты электродтык<br />

потенциалдары бірінен-бірі алгебралык шамасы бойынша<br />

алшак болған сайын оныц э. к. к. молая береді.<br />

Егер металдьщ ѳз тұзыныц ерітіндісіндегі концентрациясы<br />

1000 г суда 1 моль мѳлшерінен артык, не кем болса, оныц потенциалы<br />

калыпты электродтык потенциалынан ѳзгеше болады. Бұл<br />

жағдайда электродтыц потенциалын эйгілі физик-химик В. Нернст<br />

ұсынған формула бойынша есептейді:<br />

ЛЕ = Е °+ J Ä i g c ,<br />

зоз.

39-кесте<br />

М е т а л д а р д ы н кернеу к а т а р ы . С т а н д а р т т ы э л е к тр о д т ы к п о т е н ц и а л д а р Е°, 25°С<br />

Электрод Э лектродта ѳтетін эеакция E°<br />

Li/Li+ Li+ -(-e- 3=tLi — 3,02<br />

С а /С а + + Ca + + +2e's=!:Ca 5 — 2,84<br />

M g /M g + + M g + + + 2 e _ 3=!:Mg s 2 — 2,38<br />

AI/AI + + + 2 Al + + + + 3 e _ **Al - 1 ,6 6<br />

M n/M n+ + CO H M n + + + 2 e “ e M n ’h — 1,18<br />

D-<br />

пен мыс электродтар күкірт кышкылыныц ерітіндісіне батырылғандыктан<br />

тез істен шығатын. Қазірде гальвани элементтерінің<br />

түрі көп (XIV тарауды қара).<br />

§ 16. Э Л ЕК ТРО Л И З<br />

Электр өткізгіштерді екі ретке бөледі. 1 ретті өткізгіштер<br />

электрондар қозғалысына тәуелді (электрондык өткізгіштік).<br />

I ретті өткізгіштерден электр тогы өткенде оныц химиялык күрамы<br />

ешбір өзгеріске ұшырамайды, әрі ешкандай химиялык реакция<br />

жүрмейді.<br />

Электролиттер II ретті өткізгіштерге жатады. Олардағы өткізгіштік<br />

электр өрісінде иондардыц козғалысына негізделген<br />

(иондык өткізгіштік). II ретті өткізгіштерден ток жүрген кезде<br />

олардыц электродтарында тотығу-тотықсыздану реакциясы жүреді<br />

яғни электролизденеді. II ретті өткізгіштердіц катарына<br />

тұздар, кышкылдар мен негіздердіц судағы ерітінділері, сол сиякты,<br />

осы заттардыц балкыған күйдегі балкымасы да жатады.<br />

Электролиз — дейтініміз ерітінді немесе б а л -<br />

қыған күйдегі электролиттен ток өткен кезде<br />

жүретін тотығу-тотыксыздану процесі. Бүл процесте<br />

электр энергиясы химиялык энергияға айналады.<br />

Егер электролиттіц судағы ерітіндісіне тұракты ток көзімен<br />

жалғаскан электродтар салсак ерітіндідегі иондардыц тәртіпсіз<br />

козғалысы белгілі бір бағытка ие болады: катиондар катодка,<br />

аниондар анодка барып зарядсызданады, яғни катиондар катодтан<br />

электрондар алып, аниондар анодка артык электрондарын<br />

беріп бейтарап күйге ауысады (105-сурет). Осыдан-ақ электролиз<br />

процесініц ішкі сыры катодта ѳтетін тотыксыздану, анодта ѳтетін<br />

тотығу процесі екенін көреміз. Зарядсызданған атомдар, не<br />

атомдар тобы ерітіндіден бөлініп шығады немесе өзара әрекеттесіп<br />

электролиздіц екінші өнімі деп аталатын заттар түзеді.<br />

Мысал ретінде мыс дихлоридініц судағы ерітіндісініц электролизденуін<br />

карастырайық. Тұракты ток әсерінен ерітіндідегі С"и<br />

және СГ иондары әркайсысы карсы заряды бар ■электродтарға<br />

бағытталады да, мыс ионы катодта тотыксызданып, хлор ионы<br />

анодта тотығады:<br />

Cu"+2e = Cu<br />

2С1' —2е = С12<br />

Электролиз механизмін карағанда кез келген сулы ерітіндіде<br />

электролиттіц диссоциациялануынан пайда болатын иондардан<br />

баска да судыц диссоциациялануынан туатын сутек катионы мен<br />

гидроксид анионы болатындығын айту кажет. Олай болса, катодта<br />

зарядсыздана алатын екі ион: электролит (металл) жэне<br />

сутек катиондары болады. Дэл кай ионныц зарядсыздануы ец<br />

алдымен олардыц кернеу қатарында тұрған орындарына, содан<br />

соц иондардыц концентрациясы мен процесс ѳтетін электродтыц<br />

материалына біршама тэуелді.<br />

305

105-сурет. Электролиз<br />

схемасы<br />

Жалпы алғанда металл қаншалықты<br />

электронын оңай беретін болса, яғни калыпты<br />

электродтың потенциалының алгебралык<br />

мөлшері кіші болса, соншалыкты оның<br />

иондары қиын зарядсызданады. Сондыктан<br />

ең оңай зарядсызданатын металдар кернеу<br />

катарының соңына орналаскан, киын<br />

зарядсызданатын металдар қатардың басында<br />

тұр дей аламыз. Шынында, сутектің<br />

он, жағындағы активсіз металдардын, катионын<br />

зарядсыздандыру сутек катионын зарядсыздандырудан<br />

оңай болатындыктан электролиз<br />

кезінде катодта эдетте мыс, сынап т. т- металдар ѳздері<br />

бѳлініп шығады.<br />

Сутектің сол жағында орналаскан активті металдар ионы сутек<br />

ионына карағанда киындау зарядсызданатындықтан кернеу<br />

катарының басынан алюминийге дейінгі элементтердің орнына<br />

сутек ионы тотықсызданып катодта Н2 бѳлініп шығады.<br />

Мысалы NaCl ерітіндісінің электролизін алайык:<br />

NaCl->Na' -f-Cl'<br />

Катодта:Н -)- е = Н анодта: Cl' — е = С1<br />

Н + Н = Н2<br />

С1 + С1 = С12<br />

Сутектен бұрын орналаскан, бірак калыпты электродтык потенциалы<br />

сутекке біршама жуык металдардыц, мысалы Zn, Fe,<br />

Ni тұздарын электролиздегенде жағдай мүлдем өзгереді: теория<br />

жүзінде сутек ионы зарядсыздануы кажет болғанымен, іс жүзінде<br />

бүл металл иондарыныц ездері зарядсызданып бөлініп шыға<br />

бастайды. Мұныц мәні сутек иондарыныц тым мардымсыз бөлініп,<br />

әрі электродтыц материалына тәуелді зарядсыздануында: осыған<br />

орай электролиз жүргізу үшін кернеудіц артык мөлшерін<br />

кажет етеді (кейініректегі аскын кернеуді кара).<br />

Анодта кандай процесс ѳтеді Оған электролиттіц теріс ионы<br />

мен гидроксид тобы келеді. Егер электролиттіц теріс иондарыныц<br />

қүрамында оттек жок жалац Cl', Br', I, S", т. б. түрінде келсе,<br />

алдымен осылар зарядсызданады да анодта бѳлініп шығады.<br />

Себебі, гидроксид тобыныц бұлармен салыстырғанда, зарядсыздануы<br />

киындау. Теріс иондар күрамында оттек бар болып<br />

келсе, мысалы S 04", NO3', Р 0 4'" т. т., онда анодта оттек газы<br />

бѳлініп шығады. Себебі бұл жағдайда гидроксид тобы зарядсызданып<br />

тұраксыз ОН тобын түзеді, ол тез ыдырап су жэне оттек<br />

тудырады:<br />

4 0 Н '- 4 е = 2Н20 + 0 2<br />

Жалпы алғанда анодта ѳтетін процесс эрі электролитке, эрі

анод жасалған затқа тікелей тәуелді болып келеді. Анодтың екі<br />

түрі болады: ерімтал және ерімейтін.<br />

Ерімтал анодтар — электролиз кезінде өз ионын беріп отырад<br />

ы . Жоғарыда айтылған мыс дихлориді ерітіндісін электролиздегенде<br />

анод ретінде мыс пластинкасын алайык. Онда катодта<br />

м ы с бөлініп, анодта хлордың бөлінбейтіндігін байкаймыз. Демек,<br />

бұл жағдайда мыс атомы СГ ионымен салыстырғанда өз электрондарын<br />

оңай^ беретіндіктен атом-мыс мұжылып ери бастайды,<br />

ерітіндіге Cu түрінде шығып жатады. Бір мезгілде мыс тотықсызданып<br />

атомға, әрі тотығып ионға айналып жататындықтан<br />

ерітіндідегі Сіі' концентрациясы өзгермей түрақты болып тұрады.<br />

Сондыктан мыс аноды бар электролизердегі (электролиз өтетін<br />

ы д ы с ) CuCl2 ерітіндісінің электролизін мынадай схемамен өрнектеуге<br />

болады.<br />

СиСІ2->Си + 2С1"<br />

катодта Cu-)-2e = Cu<br />

анодта Cu — 2e = Cu<br />

Олай болса, хлор мыс ерітіндісінің электролизденуі дегеніміз<br />

анодтағы мысты катодка тасымалдау болып табылады.<br />

Ерімтал аноды бар электролиз процесі казірде аса таза металдар<br />

алу үшін, мэселен мысты электролиттік тазалау үшін, бір<br />

металды екінші -металмен каптау үшін колданылады. Металды<br />

никельдеу үшін анодты никельден, катодты бетіне никель жалату<br />

кажет металдан жасайды. Ерітіндіден ток жүрген кезде ондағы<br />

никель иондары тотықсызданып барып катод бетіне конады,<br />

ал оныц орнын анодтан еріген Ni иондары толтырып отырады.<br />

Электролиз жэрдемімен бір металды екінші металл бетіне жалату<br />

гальваностегия деп аталады.<br />

Электролиздіц техникалык аса мацызды колданылатын<br />

жерініц бірі — гальванопластика — бедерлі заттардыц<br />

кѳшірмесін металл бетіне түсіру. Гальванопластиканы ец алғаш<br />

рет орыс академигі Б. С. Я к о б и (1801 — 1874) ѳткен ғасырдыц<br />

30 жылдарында ашкан. Қазірде гальванопластикаНьщ кѳмегімен<br />

клише, металл статуя, барельефтердіц кѳшірмесі жасалады.<br />

Гальванопластика кезінде кѳбіне мыс анод колданылады, алай-<br />

Д а<br />

Ni, Ag тэрізді баска да металдарды пайдалануға болады.<br />

Ерімейтін анодтар эдетте алтыннан, платинадан, графиттен<br />

жасалады. Ерімейтін анод электролиз кезінде ешбір бүлінбейді,<br />

оныц бетінде кышкыл калдығыныц ионы немесе гидроксид ионы<br />

тотығады.<br />

Электролит концентрациясы эжептэуір болса ерітіндіде болатын<br />

оттексіз кышкылдыц аниондары — СГ, Br', Г, S" оп-оцай<br />

зарядсызданады, ал оттекті кышкылдыц аниондары — S 04",<br />

Р 04", іМОз зарядсызданбайды. Сондыктан оттекті кышкылды,<br />

яки оныц түзын электролиздегенде анодта гидроксид ионы тотығып<br />

оттекті бѳліп шығарады. Мэселен, NiS04 тұзыныц электролизініц<br />

схемасын көрейік:

катодта 2Ni + + + 4e = 2Ni<br />

NiS04-»Ni+ + + S 0 '4'<br />

анодта 40H' —4e = 0 2 + 2H20<br />

Егер тұракты ток активті металл мен оттекті кышкыл калдығынан<br />

тұратын тұздыц судағы ерітіндісінен өтсе не оның катионы,<br />

не анионы зарядсызданбайды. Бар болтаны судын, иондары<br />

катодта тотыксызданып, анодта тотыгады.<br />

Сондай тұздардыц бірі N aS0 4 ерітіндісі электролизінің<br />

схемасы төмендегідей:<br />

Na2S 0 4-»-2Na' -(- S 0 4<br />

катодта 4H'-f4e = 2H2 анодта 4 0 Н '—4e = 2H20 + 0 2<br />

Электролиттерді суда ерітпей бірден балкытып та электролиздеуге<br />

болады. NaCl тәрізді электролиттерді балкытқанда олардын,<br />

иондык кристалдык тор көздері бұзылады. Балкыған тұздың<br />

иондары ретсіз козгалыста болады, ерітіндідегі иондардан айырмашылыгы<br />

олар гидраттанбаған. Балкыған электролитте бір<br />

ғана катион, бір анион болатындыктан электродтарда солар<br />

зарядсызданады. Мәселен, NaCl балкымасы электролизінің<br />

схемасы:<br />

катодта Na‘ + e = Na<br />

NaCl-vNa' + Cl/<br />

анодта C l'— е = С1<br />

Cl ч-Cl = СІ2<br />

Қосылыстарының балкымасын электролиздеу аркылы казіргі<br />

кезде алюминий, магний, кальций, натрий т. б. кѳптеген металдар<br />

алынады.<br />

Электролиз заңдары. Катодта тотыксызданып, анодта тотығатын<br />

заттар мөлшері тотығу — тотыксыздану процесіне катынаскан<br />

электрондар санына, баскаша айтканда электролиттен<br />

ѳткен электр мөлшеріне тікелей тәуелді. Ағылшын ғалымы М. Фарадей<br />

осы зацдылыкты сан жағынан алғаш зерттеп, электролиздіц<br />

мына екі зацын ашты:<br />

1. Электролиз кезінде бөлінетін заттардыц<br />

мөлшері электролиттен өткен ток мөлшеріне<br />

тура пропорционал.<br />

2. Кез келген заттыц бір молін электролиздеп<br />

алу үшін бірдей ток мѳлшерін — 96500<br />

кулон (А-сек) жұмсау кажет.<br />

М. Фарадей зацдарыныц тецдеуі:<br />

m = -I - t = э •a<br />

rn F 96500 ч '<br />

Мұндағы m — электродта бѳлінген зат массасы, г<br />

Э — заттыц 1 моль массасы, г.<br />

308

F — 96500 кулон (Кл). Фарадей саны, яки тұрақтысы.<br />

/ — ток күші, A.<br />

t — электролиздеу уакыты, с.<br />

q — ток күші I мен уакытка t сай кулон (A-с) саны.<br />

формуладағы -j- шамасы электродтан 1 кулон ток ѳткен кезде<br />

бөлінетін элементтің яки радикал (топтың) массасынын мѳлшері.<br />

Бұл шама электрохимиялык эквивалент деп аталады.<br />

Фарадей заңынын математикалык тендеуін электролиттен<br />

электр тогы ѳткенде жүретін процестерге сай есептеулер жүргізу<br />

үшін кенінен колданады.<br />

Электролиз айтарлыктай жүру үшін электролит ерітіндісінен<br />

ететін токты белгілі бір кернеуде ұстап тұру қажет. Электролиз<br />

процесінің еркін жүруіне кажет кернеу мөлшері ыдырау кернеуі<br />

(баскаша ыдырау потенциалы, вольтаж деп те атайды) деп<br />

аталып Еыд., вольтпен ѳлшенеді.<br />

Ыдырау кернеуін тәжірибе жүзінде табады. 40-кестеде кейбір<br />

электролиттердіц ыдырау кернеуі берілген. Бірінші бағанада<br />

орналаскан кышқылдар мен сілтілердің ыдырау кернеуі бір шамалас.<br />

Оныц мәні бұл заттарды электролиздегенде тек су иондарыныц<br />

тотығу-тотыксыздануға үшырап сутек пен оттек бөлінетіндігін<br />

көрсетеді.<br />

Катиондар концентрациясы 1 моль/л болгандагы кейбір<br />

электролиттердің ыдырау кернеуі<br />

40-кесте<br />

Электролит Еыд Электролит F c ыд Электролит F с ыд<br />

H N 0 3 1,69 N a N 0 3 2 ,1 5 A g N 0 3 0 ,7 0<br />

H2S 0 4 1,67 N a2S 0 4 2,21 C1 1SO4 1,49<br />

H3 PO4 1,70 HCl 1,31 Z n S 0 4 2 ,3 5<br />

NaOH 1,69 HBr 0 ,9 4 NiCI2 1,85<br />

KOH 1,67 HJ 0 ,5 2 N iS O t 2,69<br />

Электролиз кезінде берілетін ток кернеуі ыдырауға кажет<br />

мөлшерге жетер-жетпес болса процесс токтап калады. Мүныц<br />

сырын түсіну үшін NіС 12 ерітіндісініц платина электродта ваннада<br />

электролизденуін алайык. Электролиз жүре бастасымен катодта<br />

Ni ионы тотыксызданып, анодта хлор тотығады:<br />

Ni"+2e = Ni —е = С\<br />

+ ini С1 + С1=С12<br />

Осыныц нәтижесінде катод беті никельмен, анод беті хлор молекулаларымен<br />

капталады да, гальвани элементі түзіледі:<br />

( + ) 2С1' I Cb ИNi I NM — )<br />

309

Бұл элементте мынадай тотығу-тотыксыздану процесі жүреді:<br />

Ni — 2

заттардың қоспасын құяды. Енді нго<br />

осыны одан да гөрі кеңірек ыдыск<br />

а 106-суреттегідей етіп орналастырып,<br />

оған су кұяды. Біраз уакыттан<br />

соң натрий хлориді мен<br />

тұз кышкылы, карынньщ көзге<br />

көрінбейтін ұсақ тесіктері арқылы<br />

сыртқы ыдыска көшкенін көреміз,<br />

а л кремний КЫШКЫЛЫ өте алмай<br />

106-сурет. Диализатор<br />

ішкі ыдыста қалады.<br />

Бір затты өткізіп екіншілерін өткізбейтін малдың қарны немесе<br />

пергамент сиякты заттарды шала ѳткізгіш дейді.<br />

(Ёріген заттардын кейбіреулері шала өткізгіштің тесіктерінен<br />

ѳте алмайтындығына сүйеніп, бірінен-бірін ажыратып алу әдісін<br />

диализ, ал аспапты диализатор дейді.<br />

Осы кремний қышкылы сиякты, баска да толып жаткан заттар,<br />

мысалы, жүмыртқаның ак уызы, желім, желатина т. б., шала<br />

ѳткізгіштерден ѳтпейді. Мұндай заттарды коллоид деп<br />

атайды.<br />

^Коллоид заттарын ерте уакытта-ак, орыс ғалымдары М. В. Л о-<br />

моносов (1751 ж.), Т. Е. Ловиц (1789 ж.), А. Мусин-<br />

Пушкин (1797 ж.) колдан алып, зерттеген болатын. Коллоид,<br />

коллоид ерітінділер деген түсініктің химияға енуі, ағылшын<br />

химигі Грэм еңбектеріне байланысты (XIX ғасырдың 60-жылдары).<br />

Грэмньщ бакылауында ерітіндіде шала ѳткізгіштен ѳтіп кететін<br />

заттар катты күйде кристалл құрылысты болған, ал шала ѳткізгіштен<br />

ѳтпейтіндер аморфты болған, сондыктан Грэм біріншілерін<br />

кристаллоид, екіншілері коллоид (гректін, «colla» —<br />

желім деген сѳзінен) деп атаган. Кристаллоид шын ерітінді, ал<br />

коллоидтар — коллоидты ерітінді береді деп ойлага_ьу<br />

Кешікпей-ак орыс галымы И. Г. Борщев кейбір зат жагдайына<br />

карай кристаллоид күйде де, коллоид күйде де бола<br />

алады деген пікір айткан. Одан бергі кездегі зерттеулер Борщевтын,<br />

пікірі дүрыс екендігін дәлелдеді, мысалвг, ас түзы суда<br />

шын ерітінді, бензолда коллоид ерітінді түзеді, ал сабын суда<br />

коллоид ерітінді, спиртте шын ерітінді түзеді.<br />

Сондыктан қазіргі кезде кристаллоид жэне коллоид деп заттарды<br />

жікке бөлу қойылды, заттын катты не сұйык күйі деген<br />

сияқты, тек қана заттын, кристаллоидтык не коллоидтык күйі дейді.<br />

Заттын коллоидтык күйі сол заттын ұсатылгандыгы, бѳлшегінін<br />

мѳлшеріне тәуелді (VIII тарау, § 1). Дисперс жүйеінде<br />

заттын, ұсатылган бөлшектерінің мөлшері 1 нм нан 100 нм-га<br />

дейін болса, зат ондай күйде коллоид ерітінді түзеді. Коллоид<br />

ерітінділерді золь деп те атайды.<br />

Сонымен коллоид ерітінділердін шын ерітіндіден айырмашылыгы<br />

ондагы дисперс бѳлшектердін мѳлшеріне байланысты.<br />

Шын ерітінділерде дисперс бѳлшегі молекула, тіпті ион болып<br />

келеді, ал коллоид ерітіндідегі бѳлшек — бірнеше кѳп молекула-<br />

31 I

лардан тұратын агрегат. Мысалы, сабынныц коллоид ерітіндісінде<br />

әрбір бѳлшек 20—50 молекуладан тұрады екен. Қей жагдайда<br />

молекуланын бір ѳзі ѳте үлкен болгандыктан, агрегат түзбей-ак<br />

коллоид ерітінді береді, мысалы, қанның кызыл бөлімі — гемоглобинный<br />

молекулалық массасы 6 8 1 00 көміртектік бірлікке тең,<br />

кейбір белоктардыц молекулалык массасы бірнеше миллион көміртектік<br />

бірлік болады.<br />

Заттың коллоидтык күйін зерттейтін химиянын. тарауын —<br />

коллоидтік химия деп атайды, бұл саладагы ірі советтік ғалымдар<br />

A. В. Д у м а н с к и й, Н. П. Песков, П. А. Р е б и н д е р,<br />

B. А. К а р г и н т. б. болды.<br />

Заттын, коллоидтык күйінің, тек химияда емес, биология, медицина,<br />

технология жэне ауыл шаруашылығында үлкен мацызы<br />

бар.<br />

§ 18. К О Л Л О И Д Е Р ІТ І Н Д ІЛ Е Р Д I А Л У Ж Э Н Е О Л А Р Д Ы Н Қ А С И ЕТТЕРІ<br />

Коллоид ерітінділерді алу үшін екі эдіс колданылады, оныц<br />

бірі дисперсиялау эдісі, онда коллоид жасаймыз деген затты коллоид<br />

диірменінде, механикалық .жолмен үгітеді, одан шыққан<br />

бөлшектіц диаметрі 10 нм дейін болады. Екінші әдіс — конденсациялау<br />

әдісі, онда жеке молекулаларды, атомдарды, иондарды<br />

керекті мөлшерлі агрегаттарға дейін біріктіреді. Олай жасау<br />

үшін белгілі жагдайда түрлі химиялык реакциялар жүргізеді,<br />

мысалы, мышьякты қышқыл ерітіндісіне күкірт сутек жіберсек:<br />

2H3As0 3 + 3H2S = As2S3 + 6Н20<br />

Мышьяк сульфиді тұнбаға түспейді, оныц молекулаларыныц<br />

бірнешеуі бірігіп ірірек агрегат түзеді, ол агрегат золь түрінде<br />

ерітіндіде калады; ол алтындай — сары түсті мөлдір болады.<br />

Электр доғасы жәрдемімен металдардыц золін жасау да конденсациялау<br />

әдісіне жатады.<br />

Коллоид ерітінді өткінші сәуле жарығында ғана мөлдір, ал<br />

шағылған сәуле жарығында, ерітіндіде жарық шашыраудыц<br />

салдарынан, олар лайлау болып кѳрінеді. Егер коллоид ерітіндіге<br />

жаркыраған сәуле шогын жіберсе, ерітінді ішінде жарык конусы<br />

айқын көрінеді (107-сурет). Бұл кұбылысты физикада Тиндаль<br />

э ф ф е к т і дейді, ол эффектіц коллоид ерітіндіде болуыныц<br />

себебі, ерітіндідегі коллоид бѳлшегі өзіне тіке түскен сәулені<br />

шашыратады, сондыктан ол моментте, бөлшек жаркырап тұрган<br />

нүктеге айналады, содан ерітінді ішіндегі сәулелердіц ізініц барлыгы<br />

кѳрініп тұрады.<br />

Коллоид жүйелерін, әдетте, екіге бөліп: лиофиль және<br />

л и о ф о б коллоид дейді (грек тілінде Іуо — ерітемін, рһііео<br />

сүйемін, phobos — жиіркенемін деген сездерден).<br />

Коллоид су еріті.ндісінде болса гидрофиль жэне гидрофоб<br />

коллоид дейді. Гидрофиль өз сыртына судыц молекулаларын<br />

адсорбциялайтын коллоид, оныц мысалы, желім, белок,<br />

крахмал, кремний кышкылы жэне баска заттардыц кілегейленген<br />

ерітінділері.<br />

312

107-сурет. Тиндаль эффекті<br />

ф<br />

ф<br />

108-сутер. Мицелла құрылымының<br />

схемасы<br />

Гидрофоб бѳлшектері сыртына судын, молекулаларын адсорбцияламайтын<br />

коллоид, онын мысалы, алтын, күміс сиякты металдардын,<br />

сульфидтердін зольдері. Бұл коллоидтар ерітіндіде<br />

кейде ірімтік, не ұнтак түрінде >£үреді.<br />

Металдар гидроксидінін коллоидтары, осы екі коллоид жүйесінін<br />

аралығынан орналасады.<br />

Зольдегі коллоид бөлшектері, жай ерітіндідегі молекулалар<br />

сияқты, үздіксіз диффузиялык козғалыста болады. Осы козғалыста<br />

бөшектер кездесіп түйісуге тиіс, одан бірігісіп бұрынғысынан<br />

да үлкенірек агрегат түзіп, акырында салмағы ауырлағандықтан<br />

тұнбаға қонуы керек. Іс жүзінде бүл байқалмайды, коллоид<br />

жүйесі түрақты, жағдайы келіссе үзак уақыт өзгеріссіз<br />

тұрады, мысалы, Фарадей даярлаған зольдер осы уакытка дейін<br />

өзгермей тұрса керек. Коллоид ерітінділердін тұракты болу<br />

себебі неден<br />

Коллоид белшектері ыңғай электролитті ортада түзіледі.<br />

Коллоид бѳлшектері ѳз сыртына электролиттен ион адсорбциялайды,<br />

сөйтіп ѳзі де электр зарядты болып шығады. Алынған<br />

коллоид жүйесіндегі коллоид бѳлшектердіц барлыгы аттас<br />

заряд алады, мысалы, крахмал, сульфидтер, гуммиарабик, металдар,<br />

күкірт т. т. теріс зарядты болады; металл гидроксидтері,<br />

гемоглобин, органикалык бояулар оц зарядты болады. Коллоид<br />

бѳлшегінде заряд бар екенін жэне оныц мэнін электролиз аркылы<br />

оцай білуге болады. Коллоид ерітінді аркылы ток жібергенде<br />

болатын процесті электрофорез дейді. Электрофорез<br />

қүбылысын 1809 жылы Москва университетініц процессоры<br />

Ф. Ф. Рейес ашкан.<br />

Коллоид бѳлшектерініц заряды бір аттас болғандыктан олар<br />

біріге алмайды, ірірек агрегат түзбейді.<br />

Зарядталған коллоид бѳлшектерімен аралас ерітіндіде карсы<br />

мэнді иондар болады, оларды карсы ион деп атайды. Зарядталган<br />

каллоид бѳлшегі жэне оны бейтараптайтын иондардан<br />

күрылған жүйені мицелла деп атайды, мицелла күрылымыныц<br />

схемасы 108-суретте кѳрсетілген.<br />

Коллоид бѳлшектерініц заряды болу гидрофоб коллоидтардыц<br />

тұрактылығын жаксы түсіндіреді, ал гидрофиль коллоидтардыц<br />

түрақты болуына негізінде ѳткенде айтылған, оныц сыртына<br />

s<br />

313

адсорбцияланған су молекулалары, олардын, бірігісіп ірірек<br />

агрегат құруына бѳгет болады. Сондыктан гидрофиль коллоидтар<br />

гидрофоб коллоидтан да гөрі тұрақтырақ болады.<br />

§ 19. КОАГУЛЯЦИЯ<br />

Коллоидтардыц тұрақтылығы, олардын, бѳлшектерінде адсорбцияланган<br />

зарядтыц болуынан жэне су молекулаларынын, коршауынан<br />

екендігі жогарыда айтылды, ал осы себептерді жойса,<br />

коллоидтардыц тұрактылыгы кемиді, бѳлшектер біріне-бірі жабысып,<br />

бірігісіп, ірірек агрегат түзеді, оның актык нэтижесі олар<br />

ауырлап тұнба болып шѳгеді. Осы процесті ұю не к оагуляция<br />

дейді.<br />

Коллоид ерітіндіні ұйыту үшін оган үйытқы ретінде электролит<br />

қосылады.<br />

Коагуляция (ұю) процесін былай сипаттауга болады. Коллоид<br />

ерітіндіге электролит косқанымызда, ерітіндіде иондардыц<br />

жалпы концентрациясы артады, сондыктан зарядты коллоид бѳлшегініц<br />

карсы зарядты ионмен кездесуініц, демек бейтараптануыныц<br />

мүмкіншілігі ѳседі; зарядсыз бѳлшектер жабысып, бірігісіп<br />

ірі агрегат түзіп, тұнбага түседі. Гидрофиль коллоидтар гидрофоб<br />

коллоидтарға Караганда оцайырак коагуляцияланады.<br />

Электролиттан гана емес, зарядтары қарама-карсы коллоидтар<br />

араласса да коагуляция болады, мысалы теріс зарядты<br />

мышьяк сульфиді мен оц зарядты темір гидроксиді коллоидтарын<br />

•араластырса, бүлардыц арасында ешбір химиялык реакция болмаганымен,<br />

коллоидтар бірініц зарядын бірі сѳндіргендіктен бірлесіп<br />

коагуляцияланады. Кейбір эр түсті сияларды араластырганда<br />

іріп кетуде осы коагуляциядан; өйткені сия органикалык<br />

бояулардыц коллоид ерітіндісі, солардыц бірі оц, екіншісі теріс<br />

зарядты болып кездессе коагуляцияланады.<br />

Кейбір коллоид ерітінділер қыздырганнан коагуляцияланады,<br />

ѳйткені кыздырганда коллоид бѳлшектерініц адсорбциялағыштығы<br />

кемиді, одан>оныц зарядтары азаяды, демек бірін-бірі кейін<br />

тебу нашарлайды.<br />

Коагуляция нәтижесінде шегетін түнбалар әр түрлі болады.<br />

Гидрофоб коллоидтар жалбыр-жүлбыр болып, не үнтақ түрінде<br />

тұнады, олардыц күрамында еріткіш болмайды деуге болады.<br />

Гидрофиль коллоид ѳзімен бірге суды ала тұнады, сондыктан<br />

олар дірілдек, кілегей түрінде болады, оларды гель деп атайды.<br />

Гель біраз тұрса сығылып, кішірейіп бойындағы суын бөліп<br />

шығарады, кѳпшілігі кайтадан су араластырса — оны бойына<br />

сініріп ісініп кайтадан гельге айналады, температурасын кѳтерсе<br />

зольға да айналады.<br />

Заттыц коллоидтык к ү й д е б о л а а л у ы н ы ң , коллоидты жүйелердіц<br />

ѳнеркэсіптік үлкен мацызы бар.<br />

314

Екінш і бөлім<br />

НЕГІЗГІ ТОПТАРДЫҢ ЭЛЕМЕНТТЕРІ<br />

Анорганикалык химиядағы процестерді ғылымның соңғы<br />

табыстарының тұрғысынан түсіндіретін теориялық мәселелердің<br />

көпшілігін карап өттік. Ендігі жерде сол теорияльж, материалға<br />

сүйеніп химиялык, элементтермен, олардын, Менделеев кестесіне<br />

орналасу реті бойынша, оқып таныспақсыз. Осы кезде калыптаскан<br />

тәртіпте алдыменен негізгі топтардың элементтерін, одан<br />

кейін косымша топтардыц элементтерін окиды.<br />

Негізгі топтардың элементтері дейтініміз Менделеев кестесінің<br />

кыска түрінде екінші және үшінші периодтагы (Менделеев өзі<br />

типтік деп атаған) элементтердің астына тура келтіріп жазылған,<br />

ал ұзын түрінде I—VIII А топтарындағы элементтер. Бұл негізгі<br />

топтардыц кейбіреулерінде бейметалл кейбіреулерінде металл<br />

элементтер болады.<br />

Электрондык кұрылымы жағынан карағанда бұл топтардыц<br />

элементтері s жэне р электронды элементтер (III тарау, § 8 ).<br />

Негізгі топтардағы элементтердіц атомдарынын сырткы кабатындағы<br />

электрондары бір типті болғанымен, бұл топтарға кіретін<br />

элементтер қатарында өте күшті металдан бастап өте күшті<br />

бейметалға дейін бар, өте актив, реакцияласкыш элементтермен<br />

қатар касиеттері оларға карама-карсы элементтер де бар. Негізгі<br />

топтардагы элементтер алдымен өтілетін болгандыктан, жаңагы<br />

мәселелерді шешетіндей түсінік беріп, негізгі топтардагы элементтердіц<br />

жалпы сипаттамасын айтпакпыз.<br />

Элементтердіц химиялык сипаты бірімен-бірі әрекеттескенде<br />

білінеді. Химиялык әрекеттесу кезінде электрондардьщ бір атомнан<br />

баска атомга ауысуы немесе электрон жұбы түзілуі нәтижесінде<br />

атомдардыц электрондык құрылымы өзгереді.<br />

Элементтердіц кѳпшілігініц атомдары сыртқы валенттік электрондарын<br />

баска атомдарга беріп жіберуге бейім келеді, оларды<br />

металдар немесе тотықсыздандырғыштар деп атайды. Электрондарын<br />

берген металл атомдары оц иондарга айналады, олар<br />

элементар теріс ион түзбейді. Металдар кѳп, осы кезде белгілі<br />

элементтердіц 75 процентке жуыгы металдар. Бұлар периодтык<br />

системаныц косымша топтары мен косымша катарларында жэне<br />

кейбір негізгі топтарда орналаскан s (Н пен Не баска), d, f жэне р<br />

элементтер.<br />

Химиялык элементтердіц тагы бір тобы ѳздеріне электрон<br />

косып алуга немесе тартуга бейім келеді, олар тотыктыргыш<br />

элементтер немесе бейметалдар деп аталады. Бұлар электрон<br />

косып алып теріс иондарга айналады, ѳздері периодтық системада<br />

315

негізгі топтарда орналасқан р — элементтерге жатады. Бейметалдар<br />

айкын білінетін тотықтырғыш қасиеттерімен бірге тотықсыздандырғыш<br />

касиет те көрсетеді. Бұл қасиет бейметалл элементтердің<br />

атомдары ѳзара әрекеттескенде анық байқалады.<br />

Элементтердің тотықтырғыш және тотыксыздандырғыш қасиеттері<br />

периодтык системада белгілі бір тәртіппен өзгереді.<br />

Периодта солдан оцға карай тотыксыздандырғыш (металдық)<br />

касиет әлсіреп, тотықтырғыш (бейметалдык) касиет күшейеді.<br />

Топ ішінде s—, р— жэне III В тобындағы, d —, / — элементтерінде<br />

тотыксыздандыру активтігі (металдык) жоғарыдан төмен қарай,<br />

ал қалған тоғыз топтың d — элементтерінде тәменнен жоғары<br />

қарай өседі бейметалдарда, яғни р — элементтер орналаскан<br />

негізгі топтарда тотықтырғыш қасиеті төменнен жоғары карай<br />

еседі.<br />

Элементтердің химиялық активтігін салыстырмалы түрде<br />

санмен кѳрсетуге де болады, ол үшін химияның соңғы жетістіктеріне<br />

сүйеніп табылған элементтердің электртерістігімен пайдаланады<br />

(2 1 -сурет). ><br />

Элементтің электртерістігінің шамасы кѳп болса тотықтырғыш<br />

қасиеті күшті, ал тотықсыздандырғыш қасиеті әлсіз болады.<br />

2 1 -суретті пайдаланып әрбір негізгі топтың ішіндегі элементтерді<br />

мелшерлік кәрсеткіштері арқылы бірімен-бірін салыстыруға болады.<br />

Топ ішіндегі элементтерді жоғарыдан темен карай кезекпен<br />

қараса, оларда өткенде айтылғандай осы бағытта электрондардьщ<br />

квант кабаттары кѳбейген сайын, төменгі элементтердің атомдарынын,<br />

радиусы үлкейеді, соған тәуелді электртерістіктің мәні<br />

да кішірейеді, сондыктан металдык касиет басым бола береді.<br />

Период ішіндегі элементтерді солдан оңға қарай алғанда,<br />

атом радиусының кішіреюіне тәуелді, электртерістік мәні үлкейеді,<br />

сондыктан бейметалдык қасиет басым бола береді.<br />

Негізгі топтардағы элементтердің электртерістігін салыстыру<br />

арқылы бір периодтың не бір топтың ішінде ғана орналасқан<br />

элементтер түгіл, эр периодта, әр түрлі топта орналаскан элементтердің<br />

де активтігін бірімен-бірін салыстыруға болады.<br />

Біз негізгі топтар элементтерімен Менделеев кестесі бойынша<br />

оңнан солға карай (VIII, VII, VI... II, I А топтар) танысамыз.<br />

Сонда алдымен бейметалл элементтермен танысамыз.<br />

Бейметалдар оттекпен кѳбінесе кышқылдық оксидтер түзеді;<br />

сутекпен — HCl, H2S; РН3 т. б. сиякты ұшкыш гидридтер түзеді;<br />

металдармен кѳбінесе иондық байланысты (түз тәрізді) косылыстар<br />

түзёді. Ѳздері ол косылыстарда теріс зарядты болады,<br />

мысалы Na + F~ т. б.<br />

О тобыньщ элементтері атомдарынын, күрылымына карағанда<br />

s жэне р электронды элементтер, оларды негізгі топтардын, элементтеріне<br />

косатынымыз осыдан.<br />

316

IX тарау<br />

СЕГ131НШ1 ТОП<br />

Негізгі топтардың элементтерін VIII А тобындағы инертті<br />

газдардан бастаймыз. Бұл газдар ашылғаннан кейін, олардын<br />

инерттілігін көрсету үшін нөлінші топқа орналастырылган еді,<br />

әлі күнге дейін сол орында келеді. Бірак атомдарынын электрондык,<br />

кұрылымына Караганда инертті газдар сегізінші топта болуы<br />

керек, соңгы кестелерде олар осы топка орналастырылган. Инертті<br />

газдар аѵанын күрамында болады.<br />

§ 1. АУА<br />

Ғалымдар ауаны ѳте ерте уакыттан-ак зерттегенімен онын<br />

кұрамы ұзақ уакыт белгісіз болып келеді; Пристли, Шееле,<br />

Лавуазьенің тәжірибелерінен (VII тарау, § 3) ауаныц күрамында<br />

оттектің барлыгы анықталғаннан кейін гана ауанын күрамы<br />

зерттелді. Сөйтіп, оттектің ашылуы, ауаны және оньщ кұрамын<br />

зерттеуге әкеп соқты.<br />

Жер шарын айнала коршаған атмосфераның жалпы массасы<br />

5 - 1 015г деп есептеледі, бұл масса бетінін әрбір шаршы сантиметрін<br />

1 кг салмакпен басып түрады. Атмосфераның құрамы күрделі,<br />

оның жер бетіне жақын қабатын тропосфера деп атайды; бұл<br />

тропосферанын қалыңдығы экваторда 18 км, полюстарда 8 км.<br />

Жер бетінен жогары көтерілетін ауа ағынынын араластыруынын<br />

әсерінен тропосферанын кұрамы биіктік бойына біркелкі болады'<br />

Ауаның к.үрамы<br />

41 -кргтр<br />

Ауаның кұрамы Кѳлем С алм ак<br />

түрі бөліктері мѳлшері (% )<br />

Тұрақты<br />

азот<br />

оттек<br />

инертті газдар<br />

78,16<br />

20,0<br />

0,94<br />

75,5<br />

23,2<br />

1,3<br />

Аумалы<br />

кѳміртек диоксиді<br />

су буы<br />

- 0 , 0 3<br />

©<br />

to<br />

1 to<br />

сл<br />

Кездейсок<br />

шаң,<br />

аммиак<br />

күкір т ( II) оксиді күкіртсутек,<br />

азот оксидтері<br />

Ауанын күрамын тұракты, аумалы және кездейсоқ<br />

кұрам беліктері деп 3 түрге бөледі (41-кесте).<br />

Кеміртек диоксиді ауаға ж.ану, шіру, демалу процестерінін<br />

нәтижесінде жэне жанар таулардан тарайды. Көміртек диоксиді<br />

ауаға үздіксіз косылып жатканымен, онын шамасы 0,03 процент-<br />

317

тен артпайды себебі оны ѳсімдіктер сіңіреді жэне сумен жанасканда<br />

суға ериді.<br />

Ауда су буы проценттіц ондык бѳлігінен бірнеше процентке<br />

дейін болады (0,2—2,5 масса %), оған жергілікті ауа райы<br />

жэне температура эсер етеді. Температура неғұрлым жоғары<br />

болса, ауада су буы соғұрлым кѳбірек болады, сондықтан жазбен<br />

салыстырғанда кыста ауада су буы кем болады.<br />

Ауаға кездейсок араласатын кұрам бөліктері ѳте аз мөлшерде<br />

болады, эрі олардын, кѳпшілігі жаңбыр суына еріп ауадан<br />

кетеді.<br />

Ауанын, касиеттері. Аумалы жэне кездейсок коспаларынан<br />

арылған таза ауа — түссіз, иіссіз, дәмсіз болады. 1 л салмағы<br />

1,293 г (0° пен 760 мм сын./бағ.). Ауанын, молекулалык<br />

массасын орташа есеппен 29 деп алады (22,4 • 1,293 = 29).<br />

Д. И. Менделеев периодтык системаны жасағанда инертті<br />

газдар белгісіз болатын, Бірак Менделеев 1870 жылы жаратылыста<br />

атомдык массасы ~ 4 жэне ~ 2 0 тең элементтердің сол<br />

кезде элі белгісіз екендігіне назар салды, олар бар болса, периодтык<br />

системада, біріншісі сутек пен литийдің, екіншісі фтор мен<br />

натрийдің аралыктарынан орын алар еді деген болатын.<br />

Біздің еліміздің ғалымы, революционер Н. А. Морозов<br />

(1854—1946), Шлиссельбург камалында түрмеде отырып, 1883<br />

жылы химиялык инертті элементтердіц бар<br />

екендігін болжаған. H. A. Морозов оны Менделеевтіц периодтык<br />

системасы мен ѳзі жасаған көмірсутектердіц периодтык системасыныц<br />

дүрыстыктарына сүйеніп отырып болжаған. Морозов<br />

олардыц газ екендігін жэне оларды ауадан іздеу керек екендігін<br />

де айтқан болатын.<br />

Инертті газдар ашылуы периодтык системаның дүрыстығын<br />

дәлелдей түсті, эрі инертті газдардыц екеуінен баскасы периодтык<br />

сисгеманыц жэрдемімен табылды.<br />

Инерті газдардыц ашылуы. Агылшын физигі Рэлей<br />

1882 жылы ауадан алынған азоттыц бір литрініц салмағы 1,2572 г,<br />

ал қосылыстарынан (NH4N 02) бөлініп алынған азоттыц бір литрініц<br />

салмағы 1,2505 г екендігін тауып, ауадан алынған азоттыц<br />

неге ауыр екендігін шеше алмады. Ағылшын химигі Рамзай<br />

(1858— 1916) ауадан алынған азотка араласкан ауырырақ газ<br />

бар шығар деген жорамал айтып, Рэлеймен бірігіп ауа азотын<br />

зерттеді. Рэлей ауадағы азотпен оттекті косып, азот оксидтерін<br />

сілтімен реакцияластырып карағанда, алынған азоттан баска<br />

біраз газдыц қалатынын байкаған. Рамзай баскаша жолмен,<br />

ауадағы азотты магниймен реакцияластырып MgsN2 айналдырғанда,<br />

ол да азоттан баска калатын азғана газды табады. Оны<br />

зерттегенде, бұрьін белгісіз жаца элемент екендігі анықталды.<br />

Осы жұмыстарыныц нэтижесінде Рамзай мен Рэлей 1894<br />

жылы аргон (грекше жалкау) деген жаца элемент ашкандыктарын<br />

жариялайды.<br />

318

H. A. Морозов<br />

(1854— 1946)<br />

Вильям Рамзай<br />

(1852— 1916)<br />

Бұл кезде Бунзен мен Кирхгоф тапкан спектр анализі колданыла<br />

басталған еді. 1868 жылы күн тұтылғанда, соның протуберанцтарының<br />

біреуінің бетінен ол кезде жерде жок жаңа<br />

элементтің сызығын табады, оны күннен тапкандықтан гелий<br />

деп атаған.<br />

Америкада табылған клевеит деген минералды тұз кышкылы<br />

мен әрекеттегенде, одан азотқа үқсас бір инертті газ бөлініп шығады<br />

дегенді Рамзай естиді. Рамзай (1895 ж.) сондай етіп, ол<br />

газды жинап алып спектрін зерттейді де, оның гелий екендігін<br />

аныктап, гелийді. жерден табады.<br />

Рамзай мен Рэлей аргонды тапканнан кейін-ак, оны периодтык<br />

системанын жана нѳлінші тобының бірінші элементі деп есептеген,<br />

енді гелий де сол топка жазылды. Менделеев бүл ұсынысты<br />

макұлдаған болатын.<br />

Сегізінші топка гелий мен аргон орналасканнан кейін, периодтык<br />

системанын занына сэйкес, сол топта тағы бірнеше элементтін<br />

орны бос екендігі анықталды. Сөйтіп, инертті газдар екеу емес,<br />

тағы бар екендігіне, оларды әлі іздеу керек екендігіне жол көрсеткен<br />

периодтык система болды.<br />

Рамзай Менделеев эдістерін колданып жок элементтердің<br />

қасиеттерін болжайды (неонды), сонынан ауадан ол элементтін<br />

ѳзін де табады. 1896—98 жылдарда криптон (жасырынды),<br />

неон (жаңа), к с е н о н (бѳгде) ашылды. Кейінірек 1900 радиоактив<br />

күбылыстарын зерттегенде радон табылды.<br />

Аудагы инертті газдардыц мѳлшері ѳте аз, сондыктан олардыц<br />

бар екендігіне көз жетіп отырғанмен тауып ашу өте киын болған-<br />

Дьіғын мына мысалдан кѳруге болады: ауанын 1 куб метрінде<br />

319

аргон—9,3 л, неон—18 мл, гелий—5 мл, криптон— 1 мл, ксенон<br />

— 0,08 мл гана болады.<br />

Қасиеттері жэне қолдануы. Инертті газдардың біркатар<br />

физикалык. қасиеттерін 42-кестеден керуге болады.<br />

Инертті газдардың физикалык, қасиеттері<br />

42-кестё<br />

Қасиеттері<br />

Гелий<br />

Не<br />

Неон<br />

Ne<br />

Аргон<br />

Ar<br />

Криптон<br />

Kr<br />

Ксенон<br />

Xe<br />

Po ДОН<br />

Rn<br />

1 л салмағы (г) 0,1784 0,8990 1,7868 3,736 5,891 9,96<br />

б/ (С°) — 272 — 249 — 189 — 157 112<br />

K t (С°) - 2 6 9 - 2 4 6 — 186 — 153 108 — 62<br />

Инертті газдар түссіз, молекулалары бір атомды. Баска газдармен<br />

салыстырғанда электр өткізгіштігі жогары, ток өткенде<br />

әр түрлі түс беріп жарқырайды: гелий — ашық сары, неон оттай<br />

қызыл. Мұньі үлкен қалаларда реклама жасау үшін және маяктарға<br />

пайдаланады. Бұлардын сүйылу және қату температуралары<br />

да өте төмен, гелийдің сүйылу t° — 269 С, бул абсолюттік нөлден<br />

4° қана жоғары, сондықтан мұны төмен температураларда<br />

істелетін ғыльіми жұмыстар үшін пайдаланады. 1929 ж. катты<br />

гелий алынды.<br />

Инертті элементтердін радиустары ѳскен сайын олардын,<br />

атомдарынын поляризациялануы күшейіп, олардын арасындагы<br />

ван-дер-ваальс күштері молайып, балку жэне кайнау температуралары<br />

гелийден радонға қарай жоғарылай бастайды. Осы<br />

бағытта асыл газдардын судағы органикалык еріткіштердегі еріткіштігі<br />

ұлғаяды, сол сияқты адсорбциялану кабілеті артады.<br />

Осыға-н орай инертті газдардын сумен түзетін ену косылыстарынын<br />

Аг-6Н20, Қг-6Н20 және Хе-6Н20 беріктігі арта түседі.<br />

Инертті газдардын сыртқы кауызы 8 электронды (гелийде 2)<br />

тұрақты болады, сондыктан олар электрон беріп не алып реакцияласпайды<br />

— инертті.<br />

Қалыпты жағдайда асыл газдар химиялык түрғыдан алғанда<br />

инертті. Бірақ аса катты кыздырса (электр разряды кезінде)<br />

ионданған гелий мен неон кос атомды молекулалар түзіледі:<br />

Не2+ , Ne2+ . Бірақ олар өте активті, тұрақсыз бөлшектер, өздеріне<br />

тиісті электронды қайта косып алып, 2 бейтарап бөлшекке бөлініп<br />

кетеді.<br />

Осы сонғы кезде, тек Ван-дер-Ваальс күштері емес, коваленттік<br />

байланыс (р — орбитальдарының каптасуы) арқылы түзілетін<br />

инертті элементтердін әлденеше косылыстары алынды.<br />

Ксенонньщ иондану энергиясы оттек молекуласынын иондану<br />

энергиясынан аздап кішілеу. Олай болса, оттектін он молекулалык<br />

ионы түзетін O^tFeT (оттек гексафтороплатинаты) тэрізді<br />

косылысты ксенон да түзуге тиіс. Ѳте күшті электрон тарткыш<br />

320

касиеті бар PtF 6 ксенонның бір электронын өзіне алып Xe + PtF

9-кестеде келтірілген электрондык күрылымға қарағанда<br />

барлык галоген өте ұксас — бәрінін, сырткы кабатында 7 электрон<br />

бар. Демек, бұлардың барлыгы бір электрон косып ала алады,<br />

сѳйтіп теріс бір валентті ионга айналады, ол олардың нағыз<br />

бейметалл екендігін көрсетеді. Галогендер оң валенттік көрсеткенде<br />

ең көбі жеті валентті болуы керек, электрондык кұрылымының<br />

ұксастығы галогендерді химиялык жағынан өте жакындастырады,<br />

бірак әркайсысының өзгешелігі де бар.<br />

43-кестеде галогендердің сипаттамасы келтірілді.<br />

Элемент фтор хлор<br />

Галогендердің сипаттамасы<br />

- т<br />

бром иод астат<br />

43-кесте<br />

Белгісі F СІ 1 At<br />

А том ды к<br />

массасы<br />

18,98 ■ 35,453 79,909 126,904 [210]<br />

Изотоптары 19 35,37 79,81 127 —<br />

Рет нөмірі 9 17 35 53 85<br />

Валенттік<br />

электрондары<br />

Атомд.<br />

радиусы, нм<br />

2s22p5 3s23ps 4.s'-4p5 5s25p5 6s26p5<br />

0,071 0,099 0,114 0,133<br />

Э ~ ионынын<br />

радиусы, нм<br />

Э7+ шартты<br />

радиусы, нм<br />

Электрон<br />

тарткы ш -<br />

тығы, эВ<br />

Иондану<br />

энергиясы,<br />

Э°—>-Э~, эВ<br />

Ашылуы<br />

1,33 0,181 0,196 0,220<br />

--- 0,026 0,039 0,050<br />

3,6 3,8 3,54 3,29<br />

17,43 13,01 11,84 10,45<br />

1886 1774 1826 1811 Термоядролык<br />

М уассан Ш ееле Б алар Куртуа синтез<br />

Ж аратылыс<br />

мѳлшері<br />

(салм. % )<br />

0,08 0,2 1,10 1,10~4 ІЗІ<br />

Тығыздығы<br />

(р )г/с м 3<br />

1,11<br />

(сұйы қ)<br />

1,57<br />

(сұйы қ)<br />

3,12 4,93<br />

t„°C — 223 — 100,98 — 7,2 + 113,5 + 299<br />

/,° С — 187 — 34,15 + 58,75 + 184,5 + 411<br />

А грегатты к<br />

күйі<br />

газ газ сүйы к катты катты<br />

322

§ 1. Ф Т О Р<br />

Барлық галогендер ѳте реакцияласкыш болғандықтан жаратылыста<br />

дербес күйде кездеспейді. Фтор түрлі тау жыныстары,<br />

түздар күрамында, бытыраңқы болып кездеседі. Фтор д а л а л ык<br />

шпат (флюорит)— СаҒг деген минерал кұрамында кѳп болады.<br />

Фтордын ѳзін де, оның басқа қосылыстарын да осы шпаттан алады.<br />

Далалык шпат Байкал көлі маңында, Тәжікстанда, Қазакстанда<br />

бар.<br />

Фтор бар, екінші минерал криолит— AlF3-3 N aF — бұл Гренландияда<br />

ғана табылған.<br />

Фтордың ерімтал қосылыстары суда (өзен с.уларында<br />

0,00002%), мұхит суында (0,0001%) болады. Жануарлар организмінде<br />

— тіс, сүйек қүрамында 0 ,0 2 процентке жуык болады.<br />

Тістің сыртқы эмалінің қүрамы Са5Ғ (Р 04)з жақын.<br />

Фторды бос күйде алу, химиялық элементтерді алудағы қиыншылықтың<br />

ірісінің бірі болды. Өйткені фтор өте улы зат, әрі<br />

өте реакцияласкыш, ыдыс-құралдың материалдарымен реакцияласады.<br />

1886 жылы, Муассан еңбегініц нәтижесінде, фторды алудың<br />

әдісі табылды. Осы кезде фтор өнеркәсіптік кѳлемде сол<br />

әдіс негізінде алынады.<br />

Бұл әдіс электролиз кезінде фтор ионын фтор атомына (молекуласына)<br />

айналдыруға негізделген.<br />

Ғ~ —е—>-Ғ; Ғ + Ғ = Ғ2<br />

Электролиздеу үшін оцай балқитын (t6 70°) коспа жасалады,<br />

оның құрамы КҒ-2НҒ. Электролизер металдан (болат,<br />

никель, мыс) электродтар графиттен жасалады. Процесс нэтижесінде<br />

түзілетін өнімдер өзара әрекеттесіп копарылыс болмау<br />

үшін катод пен анод орналаскан кецістіктерді арнайы бөліп<br />

тастайды.<br />

Барлык элементтердіц ішінде химиктерге фтордай кеселін<br />

тигізген элемент болмас. Фторды алам деуші талай химиктердіц<br />

денсаулығына закым келді, біразы ажал тапты. Кѳп химиялык<br />

ЗДементтерді ашкан атакты Дэви уланып мерзімінен бұрын<br />

Қайтыс болды. Ирландия ғылым академиясының мүшесі Томас<br />

Нокс қаза болды, сол академияның тағы бір мүшесі Георг<br />

Нокс уланып мүгедек болды. Нансидагы белгілі химик Джерон<br />

Никлес кѳп азап шегіп, кайтыс болды. Бельгияның химигі проф.<br />

П. Луйэ. Нокстардыц не болғанын біле түрса да, осы фтордан<br />

Каза болды. Белгілі ғэлым Гей-Люссак, оныц қызметтесі химик<br />

{енар фтордан уланган болатын. Кѳп киыншылыктардан кейін<br />

фторды жецген Муассан да бір кѳзінен айрылган. Фтормен жұмыс<br />

21«<br />

323

істеу өте үлкен ұқыптылықты керек етеді, сәл салақтық болса<br />

фтор ец кемі адамның тісін күйретіп, тырнақтарына зақым<br />

келтіреді.<br />

Бос күйіндегі фтор екі атомды молекулалардан тұратын<br />

түссіз (қалың кабатында жасыл-сары), өте өткір иісті, улы газ.<br />

Химиялык жагынан фтор бейметалдардьщ ен, активі. Онын,<br />

бірнеше себебі бар: фтордын молекуласынын, атомға ажырауы<br />

Ғ2—>-2Ғ) оңай, оган 159 кДж/моль (хлорга 243 кДж/моль,<br />

0 2—494 кДж/моль) керек, оның үстіне фтор атомдарыныц<br />

электрон тартцыіитығы үлкен, яғни сыртында сегізге дейін жетпейтін<br />

электронды өте шабыттыкпен косып алады, бұл процесс<br />

экзотермиялык процесс.<br />

Ғ + е = Ғ~<br />

АН° = —398 кДж/моль<br />

398 кДж/моль — электрон тарту күшінің сандык көрсеткіші.<br />

Осы косылған электронды үзіп аламыз десек те осыншама<br />

энергия жүмсау керек. Сондыктан фтор атомдарыныц валенттік<br />

байланысы баска бейметалдармен салыстырғанда берік болады.<br />

Мысалы, Н—Ғ байланыс энергиясы 565 кДж/моль, ал Н—О<br />

ондай энергиясы 460 кДж/моль, Н—С одан да кем 431 кДж/моль.<br />

Металдардыц кѳбісі фтормен калыпты жагдайда косылады.<br />

Бірак кейбір металдардын бетінде (Cu, Ni, Mg) жүка берік фторид<br />

кабыкша түзілетіндіктен процесс су болмаса бірден токтап<br />

калады.<br />

Фтор бейметалл жай заттармен куатты әрекеттесіп эр түрлі<br />

фторидтер түзеді. Мысалы: НҒ, ГҒ„ (мүндағы Г-галоген, 1, 3, 5, 7),<br />

ОҒ2, ХҒ3, (N, В), XF4 (С, Ni), XF5 (P), XF6 (S, Se, Те) жэне т. б.<br />

Ол ауыр инертті газдарды да тотыктырады:<br />

Хе(Г) + 2Ғ2(Г) =Х еҒ4(Г)<br />

ЛН°= — 155 кДж/моль<br />

Фторда аса берік деген кремний диоксидінің өзі де жанады:<br />

Si0 2(KBapu)+ 2 F 2(r) = SiF4(r, + 0 2(r) AG° = —715,8 кДж/моль<br />

Бүл реакцияныц жүруі Si—F байланысыньщ аса берік болуымен<br />

598 кДж/моль түсіндіріледі.<br />

Химиялык косылыстардыц кѳпшілігі фтордын, эрекетінен айырылып<br />

ыдырайды. Мысалы, фтордыц сумен реакцияласуы да баска<br />

галогендерден ѳзгеше.<br />

Ғ2 + Н20^±2НҒ + 0<br />

Бѳлініп шыккан атом күйіндегі оттек косымша бірнеше, катарласып<br />

жүретін реакциялар туғызады:<br />

324<br />

0-)-0 = 0 2; Н20 + 0 = Н20 2,<br />

Ғ2 + 0 = Ғ20; 0 2 + 0 = 0з

Анри Муассан Алексей Порфирьевич Бородин<br />

(1 8 5 2 — 1907) (1 8 3 4 — 1887)<br />

ОҒг— оттек дифториді түссіз, иісі озонға ұксас газ.<br />

Бос күйіндегі фтор осы соцғы кезде ғана бірнеше бағалы<br />

заттар алу үшін, органикалык заттардың кұрамындағы сутектердің<br />

орнына енгізщетін болды. Мұндай заттарды алу әдісін<br />

А. П. Бородин (1862 ж.) ұсынған.<br />

§ 2. Ф ТО РД Ы Ң Қ О С Ы Л Ы СТАРЫ<br />

Фтордың косылыстарының ішінде ең маңыздысы фторсутек.<br />

Фторсутек тікелей қосылу реакциясында түзіледі:<br />

Нз + Ғ2 = 2НҒ<br />

А Н °= —536 кДж/моль<br />

Бұл реакция карацғыда, өте төмен температурада-ак көп<br />

жылу шығару нәтижесінде копарылыс беріп жүреді.<br />

Фторсутек өткір иісті, түссіз газ +19,5° кайнап, —83°<br />

Қататын зат. Ауада «түтіндене» баста.йды, себебі ауадағы су<br />

буында еріп, ерітіндініц үсак тамшылары түзіледі, НҒ буы тыныс<br />

жолдарын күйдіреді.<br />

Фторсутек сутек фториді молекуласы HF күшті полюсті<br />

(ц = 0,64. IO '2* Кл •м, бғ=0,4) болып келеді әрі осыған сай<br />

325

молекулалардыц арасында туатын біршама берік сутекті байланыстың<br />

(—40 кДж/моль) нәтижесінде ассоциацияланып зигзаг<br />

тізбектер түзеді.<br />

2ҒІҒ(Г) = Н2Ғ2(Г)<br />

А Н ° = —250 кДж/моль<br />

Фторсутек газ күйінде де Н2Ғ2, Н3Ғ3, Н4Ғ4... полимерлерінің<br />

қоспасы түрінде жүреді.<br />

Фторсутек кұргақ күйде металдардын, жэне металл оксидтерініц<br />

көпшілігімен реакцияласпайды.<br />

Азда болса су бар жерде металл (Me) оксидтерімен мына<br />

схема бойынша реакцияласады:<br />

МеО + 2НҒ = МеҒ2 + Н20<br />

Бейметалдар оксидтерімен де осылай реакцияласады, мұндагы<br />

бір мацызды реакция кремнийдіц диоксидімен Si0 2 (қүм,<br />

кварц) реакцияласуы:<br />

Si0 2 + 4HF = tSiF4 + 2H20<br />

Кремний диоксиді шыныныц құрамына кіретіндіктен фторсутекті<br />

шыны ыдысқа сактауға болмайды; оны қоргасын, эбонит,<br />

парафиннен жасаган ыдыстарда сақтайды.<br />

Бұл реакция әсерінен шыныдагы Sі0 2 кететін болгандықтан<br />

шыныныц ол жері мөлдірлігінен айырылып күцгірт тартады,<br />

сондықтан бүл реакцияны шынының, шыны бұйымдарыныц<br />

бетіне белгі, түрлі өрнек салуға пайдаланады.<br />

Сүйык күйдегі фторсутек судан кейінгі күшті еріткіштердіц<br />

бірі, тіпті, кейде одан асып та кетеді. Оныц өзіндік иондануы<br />

судан күштірек:<br />

н 2ғ 2= н 2ғ+ + ғ - К298 = Ю - 10<br />

Ғ - + Н Ғ = НҒ2(Н2Ғз", Н3Ғ4” , т. с. с.)К* = 5,1<br />

Сондыктан сүйык фторсутек өзінде еріген заттарды иондарға<br />

мықты ыдыратады. Онда еритін заттар көбіне Н+ иондарын<br />

өзіне косып алып, НҒ^"иондарыныц ерітіндідегі мөлшерін арттыратындыктан,<br />

протолиттер теориясына сай, негіздер болып<br />

саналады. Мысалы:<br />

KN03 + 2HF = K+ + H N 0 3 + H F-<br />

HN03 + 2HF = H2N 03+-f HF“<br />

Ал кейбір фторидтер (ВҒ3, AsFs, SbF5, SnF4)F~ ионына «кұмар»<br />

күшті акцептор болып, ерітіндідегі Н2Ғ+ иондарыныц концентрациясын<br />

жоғарылатады, сөйтіп кышкылдар ролін аткарады.<br />

Мысалы:<br />

326<br />

SbF5 + 2HF = H2F + + S b F 6“<br />

Фторсутек суда шексіз ериді, әрі бүл кезде Н30 + және Ғ-

иондарын түзеді: H F-f H20 = H 30 + -fF K = 7 ,2-10 4<br />

Бөлінген бос Ғ_ иондары ѳз кезегінде фторсутек молекулаларымен<br />

әрекеттесіп күрделі НҒ;Гт. б. иондар түзетінін жоғарыда<br />

айттык. Осының нәтижесінде ерітіндідегі Н20 + иондарынын,<br />

концентрациясы барлык еріген фторсутек мөлшеріне шакканда<br />

азайып, кышкылдыц күші орташа болып шығады. Қышкылды<br />

фторсутек кышкылы немесе балкыткыш кышкыл деп атайды.<br />

Фторсутек кышкылын бейтараптағанда, фторидтердің орнына<br />

гидрофторидтер түзіледі. Мысалы:<br />

КНҒ2(/6алк =239°С), КН2Ғз(ібал, = 62°С)) КНзҒ4(^балк. = 6 6 °С) т.т.<br />

Фторсутек кышкылыныц түздарының кѳпшілігі суда ерімейтін<br />

түздар, сондыктан да ол кышкылда металдар жаксы реакцияласып,<br />

ери бастағанымен реакция токтап калады, ѳйткені<br />

металдьщ бетіне еруі киын түз конып, кышкылдың әрекетінен<br />

қорғайды.<br />

Фторсутектіц өзі, не оныц кышкылын алғанда өндірісте тікелей<br />

күкірт кышкылымен әрекеттейді:<br />

CaF2 + H2S 0 4 = 2HF + CaS0 4<br />

Процесс, болаттан жасалған айналмалы пештерде 120—150—<br />

250 градуста 2,5 сағат жүреді. Қорғасыннан жасалған мүнаралардыц<br />

төменгі жағынан НҒ үстінен су шашыратылып карсы ағыс<br />

принципімен 15—22% НҒ кышкылы алынады. Содан кейін 40—<br />

45% дейін концентрленеді.<br />

Фторсутек кышкылы — шыныға өрнек салуға, металдан<br />

кұйған бүйымдардағы Si0 2 ерітуге, мүнай өнеркәсібінде өте<br />

сапалы бензин синтездеуге, спирт өндірісінде зиянды бактерияларды<br />

кыруға, минералдар анализінде және NaF мен криолит<br />

AlF3-3NaF алу үшін колданылады.<br />

Фторсутек кышкылыныц тұздарын ф торидтер деп атайды.<br />

Фторидтердің типтері ж эне олардын, табиғаты. Бір периодта<br />

орналаскан элементтердіц химиялык касиетініц белгілі бір зац-'<br />

дыльщпен ѳзгеруіне сай олардыц фторидтерініц де табиғаты<br />

негіздіктен кышқылдыкка ауысады. Мысалға И период элементтері<br />

түзетін фторидтерді алайык:<br />

Химиялык NaF MgF2 A1F3 SiF4 PF 5SF6 C1F5<br />

табиғаты негіздік амфотерлі кышқылдык.<br />

IА жэне ІІА топшасыныц элементтері ионды кристалдар,<br />

яғни тұздар түзеді. Олардын балку температуралары жоғары<br />

болып келеді. III А топшасыныц элементтерініц фторидтеріамфотерлі,<br />

түзетін байланыстары күшті полюсті, сондыктан<br />

ионды-ковалентті қосылыстарға жатады. Ал IVA—VIІА топшасы<br />

элементтерінің фоторидтері ковалентті байланысты, газдар не<br />

сұйыктыктар түрінде болады.<br />

327

Бұлардың ішінде суда еритіндері Na, К, Ag, Al, Sn жэне<br />

Hg тұздары. Бұл кышкылдыц тұздарының барлығы улы; маңызды<br />

фторидтер:<br />

Натрий фториді NaF — ақ түсті, суда еритін (100:4),<br />

гигроскоптығы жок ұнтақ зат, оны өндірісте мына реакция бойынша<br />

алады:<br />

2HF + Na2C 0 3 = |2NaF + C 0 2 + H20<br />

Ауыл шаруашылығының зиянды жэндіктерін кұрту үшін<br />

(инсектицид), әсіресе құрылыска жұмсалатын, шпал жасайтын<br />

ағаш шірімес үшін оларға натрий фториді ерітіндісін сіңіреді.<br />

Криолит AlF3-3NaF не Na3AlF6, ак түсті ұнтак. /б = 900°,<br />

суда аз ериді. Мұны бізде фторсутек қышқылынан мына реакция<br />

бойынша алады:<br />

2Al(0H)3+12HF + 3Na2C 0 3= |2Na3AlF6 + 3C0 2 + 9H20<br />

Криолит мацызы өте зор түз, мұныц 1—2-сорты алюминий<br />

өндіруде электролит ретінде, 3-сорты шыны, эмаль өндірістерінде<br />

колданылады.<br />

Далалык шпат СаҒ2, бүл жаратылыста минералдар<br />

кұрамында кездесетін түз; фтор мен фторсутек алудан баска<br />

металлургияда — металды, корытканда шихтаның балку температурасын<br />

төмендету үшін араластырады. Осыдан балкыткыш<br />

шпат деп аталған; бұдан алынатын HF кышкылын «балкыткыш<br />

кышкыл» деп те атайды.<br />

Бейметалдардьщ фторидтері — кѳпшілігі соңғы 20—35 жыл<br />

ішінде ашылған. Біразы жацада ашылғанмен де жаксы касиеттерініц<br />

аркасында шаруашылыктыц түрлі саласына колданылады.<br />

Бұл косылыстар 44-кестеде келтірілген.<br />

Бүлардыц ішіндегі мацыздылары:<br />

Дифтордихлор метан СҒ2С12 t° = —• 30°, улы емес,<br />

металдармен реакцияласпайды, буға айналғанда көп жылу сіціріп<br />

алады; сондыктан оны техникада фреон деп атап үйде, техникада<br />

колданатын тоцазыткыштарға суық туғызатын реагент<br />

ретінде пайдаланады.<br />

Тетрафтор этилен СҒ2 = СҒ2 полимері ( —СҒ2—<br />

— СҒ2—)х техникада тефлон не фторопласт цеп аталатын тамаша<br />

касиетті пластмасса. Тефлон — жұка болса түссіз, қалың кабаты<br />

ак түсті, 60°—200° дейін диэлектрик касиетін ѳзгертпейтін, электр<br />

изоляциялаушы материал; сілті, кышкылдардыц эрекетіне Pt<br />

мен Au-нанда берік, оньщ үстіне кесуге, жонуға ағаш сиякты икемді<br />

зат.<br />

Қазірде тефлоннан синтетикалык торка да жасайтын болды.<br />

328

Бей м етал д ар д ы н ф торидтері<br />

44-кесте<br />

период<br />

in IV V VI VII VIII<br />

1<br />

2 В<br />

ВҒз<br />

С<br />

с ғ 4<br />

с ғ 2<br />

3 Si<br />

S iF 4, Sa'Fe<br />

SiFaCl,<br />

S iF2C l2,<br />

S iF C IB r2<br />

(көп)<br />

N<br />

n f 2, n f 3,<br />

n h 2f , n h f 2,<br />

n o 2f , n o 3f<br />

p<br />

РҒз, PF5, РҒСІ2,<br />

PF2C1, P F B r2,<br />

P O F3,'P O F 2CI,<br />

Р О ҒС І2,<br />

PSFCls<br />

PSF2CI, PSF3<br />

0<br />

O F2<br />

s<br />

SF6, SF4<br />

S2Fio, S2F2,<br />

S 0 2F2,<br />

S 0 2FCi,<br />

S O FC l<br />

F<br />

Cl<br />

C1F,<br />

C 1F3<br />

Ne<br />

Ar<br />

4 Se<br />

SeF4, SeF6,<br />

SeOF2<br />

5 Те<br />

TeF6<br />

Br<br />

B rF , B rF 3><br />

B rF 5<br />

1<br />

1F5, IF 7<br />

Kr<br />

Xe<br />

XeF2,<br />

XeF4, XeOF,<br />

XeF2, XeOF,<br />

XeF2<br />

§ 3. ХЛОР<br />

Жер қыртысын түзуші элементтердің атом санын салыстырғанда<br />

хлор мен фтордын атом саны бірдей (екеуі де 0 ,0 2 %). Салмак<br />

процентімен есептегенде хлор артык. Хлор жаратылыста тұздар-<br />

Дын, (NaCl, KCl, MgCl2 т. б.) құрамында кездеседі.<br />

Хлор өте маңызды элемент болғандықтан оны лабораторияда<br />

алу әдістерінен баска өнеркәсіптік әдістері де барГ<br />

Тарихы жайында. Карл Шееле 1774 жылы «марганецпен»<br />

(Мп02) «теңіз кышкылыныц» (НС1) эрекеттесуін зерттей<br />

отырып сары түсті, тұншыктырғыш газ бөлініп шыкканын<br />

байқайды. Шееле флогистон теориясын жактаушы болатын, сондыктан<br />

теціз кышкылыныц флогистонын марганец алған екен<br />

Деп ойлап, ол газды «флогистонсызданған теңіз кышкыл» деп<br />

атайды.<br />

Соцынан бұл газды Бертолле (1780 ж.) зерттеп, оныц судағы<br />

ерітіцдісі HCl мен 0 2 беретінін байкап (С12 + Н20 = 2НС1 + О),<br />

бұл газда оттек бар екен деп ойлайды да, оны «тотыккан туз<br />

кышкылы» деп атайды. Россияда В. М. Севергин (1800 ж.)<br />

А- Н. Шерер (1807 ж.) Захаров (1810 ж.) тотыккан туз кышкыл<br />

газ деп атаған. Сѳйтіп, хлор оттекті косылыс деген ұғым, әсіресе<br />

берцелиустыц қолдауымен, нық орнаған болатын.<br />

329

Гей-Люссак пен Л. Ж. Тенар 1808—1809 жылдарда НСІ-ға<br />

натриймен әрекет еткенде сутектің бөлініп шыкканын байқайды,<br />

екінші жағынан солар сутек пен «тотыққан теціз кышқылы»<br />

(С1) қосылып НС1 түзетінін тәжірибеден көреді: олай болғанда<br />

«тотыққан теңіз қышқылы» жай зат деп қорытынды шығаруға<br />

батылы бармайды, ѳйткені ол жай зат болса оныц ішінде оттек<br />

болмайды; ол мүмкін емес деп ойлайды. 1810 жылы осылардыц<br />

барлығына Дэви карсы шығып, тотыккан теңіз кышкылы деп<br />

жүрілген күрделі зат емес жай зат деп оған хлорин деген<br />

ат береді. Дэвидіц пікіріне Бертолле (1811 ж.) соңынан Гей-<br />

Люссак пен Тенар (1812 ж.) қосылады. Гей-Люссак хлор деп<br />

ат береді. Берцелиус бастаған бір топ химик кѳніцкіремей жүріп,<br />

Дэви мен Гей-Люссактыц косымша тэжірибелерінде ол газда<br />

оттек жок екендігі дэлелденген соц, олар да кояды.<br />

Россияда 1813 жылы Гизе тұзтуғызушы, 1820 жылдан бастап,<br />

әсіресе Гесстыц жүмыстарында (1835 ж.) хлор деп аталады,<br />

Швейгер 1811 жылы хлордыц натрий мен тікелей косылысканын<br />

бакылағаннан кейін химияға галоген деген сѳзді енгізеді.<br />

Сѳйтіп хлор 1774 жылы ашылғанымен 36 жыл кейін ғана<br />

толық мойындалды.<br />

А лу жолдары. 1 . Злектрохимиялык әдіс, бүл<br />

әдіс бойынша ас тұзының кою ерітіндісін (310 г/л) электролиздейді<br />

(109-сурет). Ерітіндіде:<br />

N aC l^N a' + СГ<br />

н 2о«н*+он-'<br />

Na", Н", СГ, ОН' иондары бар. Анодта —-<br />

ерітіндіде С Г > О Н ' жэне СГдыц электронын<br />

анодка беруі OH'-тан жеңілірек<br />

болғандыктан, мына процесс ѳтеді:<br />

2СГ —2е=2С1;<br />

2С1= | С12<br />

Катодка — Н" жылжуы Na-дан шапшацырак<br />

(Н’ = 0,2 см/м> Na’ = 0,027 см/<br />

м) әрі зарядсыздану потенциалы кем<br />

Н* = 0,415 В < Na" = 2,71 В). Сондыктан<br />

Н' иондары катодка бүрын барып<br />

зарядсызданып бѳлініп шығады.<br />

2Н’ + 2е = 2Н; 2Н=|Н 2<br />

Сѳйтіп анодта С12 катодта Н2 бѳлініп<br />

шығады. Электролизердегі ерітіндінін<br />

109-сурет. Хлор алатын литріне 100— 125 г NaOH, 180—195 г NaCl<br />

электролизердің калады, бѵдан NaOH ѳндіріледі.<br />

схемасы ѵ Г<br />

Хлорды жинап, кысу аркылы сүиыл-<br />

1-кѳмір анод, 2— темір тор катод, тып, болаттан жасаған баллондарға,<br />

4-Naci%6pWHAicTpa5-NaOH Цистерналарға күйып тұтынушыларға<br />

ерітіндісі<br />

жібереді.<br />

330

Жер жүзінде жылына 1 млн т хлор өндіріледі, оның 70 процент!<br />

сұйык түрде алынады. Россияда хлор 1915 жылдан бастап<br />

ѳндірілді-<br />

2 . Химиялык э д і с. а) НС1 т о т ы к т ы р у. 1890 жылға<br />

д е й ін М п02, КМп04, КСЮз сиякты тотыктырғыштармен HCl<br />

тотыктыру аркылы хлор алатын еді. Қазіргі кезде бұл әдісті<br />

хлор алу үшін тек лабораторияда ғана пайдаланады:<br />

М п0 2 + 4НС1 = МпС12+ I СІ2 + 2Н20<br />

2КМп04+16НС1 = 2КС1 + 2МпСІ2 + 5С12 f + 8 H 20<br />

б) Мына реакцияның келешегі үлкен.<br />

2N aC l+4H N 0 3 = | Cl2 + 3NaN03 + N 0 C l+ 2 H 20<br />

өйткені мұнда хлормен кабат, бірнеше қымбат заттар (NaOH,<br />

КОН, сода) шығады.<br />

в) Хлорды хлорсутектен оттекпен тотыктырып та алады<br />

(катализатор СиС12):<br />

4НС1(Г) + 0 2(Г) = 2Н20 (Г)+2СІ2(Г,<br />

Қасиеттері. Бос күйінде хлор сары-жасыл түсті газ.<br />

Молекуласы екі атомды. Сұйык хлордыц tқ—34,2°, t6—101,0°<br />

рсұй=1,57. Суда еруі 1:3, одан түзілген ерітіндіні «хлор суы»<br />

дейді. Фтор сиякты өткір иісті, ішке кетсе тыныс жолдарын<br />

талауратады, улы зат. Өндіріс орындарындағы ауада хлор 0,001<br />

проценттен артык болмауы керек. Ауада хлор 0,01% болса адам<br />

уланып ауырады. Хлормен уланганда спирт пен эфирдіц коспасыныц<br />

буымен дем алу керек. Мұсатір спиртін иіскесе де тәуір<br />

болады.<br />

Хлордың атомдары (3s2 3ръ 3d°) бірігіп екі атомды, гантель<br />

тәрізді, ковалентті молекула түзеді. Хлор атомында, электрондардын<br />

айрылыспаган жұптары мен катар бос жаткан 3d —<br />

орбитальдары болгандыктан С12 молекуласында а — байланысынан<br />

баска, донор — акцептор механизмі бойынша, орыны бекімеген<br />

л — байланыс түзіледі:<br />

3 s 2 Зр5 3d 0<br />

tl II I<br />

3d° З р 5 3s2<br />

Алынган элементтіц бір атомы донор екіншісі акцептор болатын<br />

донор-акцептор байланысын д а т и в т і байланыс деп те<br />

этайды.<br />

I<br />

I I<br />

I I<br />

331

Химиялык жағынан хлор да фтор сияқты ѳте актив бір валентті<br />

бейметалл, электрон тарткыштығы 356 к Дж.<br />

Хлор активтігінің аркасында жай металдардын күллісімен<br />

жэне С, N, О баска бейметалдардьщ барлығымен тікелей<br />

косылысады. Хлор металдардын кѳпшілігімен реакцияласканда<br />

аздап кыздырғанды, не дымкылдык болғанды тілейді. Дымкылдық<br />

болмаса хлор темірмен де реакцияласпайды, сол себепті оны<br />

кұрғак күйде болаттан жасаған баллондарда, цистерналарда<br />

тасиды. Сондықтан заводтан шығатын хлорда мемлекеттік<br />

стандарт бойынша 0,004—0,06% артык су болмау керек.<br />

Бос күйіндегі хлор химия өнеркәсібінің әртүрлі салаларында<br />

тотьщтырғыш ретінде жұмсалады (мата, кағаз, т. т. ағарту) жэне<br />

ауыз суды зарарсыздандыру үшін кажет. Оны хлорорганикалык<br />

өнімдер алуға да пайдаланады. Хлордың түсті металлургиядағы<br />

маңызы да зор.<br />

§ 4. ТҮЗ Қ Ы Ш Қ Ы Л Ы<br />

Хлор сутекпен тікелей реакцияласады:<br />

Н 2 + С12 = 2НС1<br />

Д Н ° = — 184 кДж/моль<br />

реакция калыпты температура мен шашырацкы жарыкта ѳте<br />

баяу ѳтеді, шамалы кыздырса, не күн сәулесі тіке түссе, реакция<br />

жылдамдап копарылыс беруге дейін барады. Реакция копарылыссыз<br />

жүру үшін екі газды біріне-бірін әрекеттесу зонасында<br />

ғана қосады.<br />

Бүл реакцияны жете тексергенде ол біріне-бірі жалғасқан<br />

жеке сатыдан түратын тізбекті реакция екендігі аныкталды.<br />

Әуелі күн сәулесі не жылу энергиясы (/іѵ) хлордыц молекуласын<br />

айырады, босаған атом өте актив радикал (•) ретінде сутек молекуласымен<br />

реакцияласып, былайша тізбектеседі:<br />

1). С12 + /гѵ==С1+С1<br />

2) C l - f Н 2 = НС1 + Й<br />

3) H + C h = HCl + £l т . т .<br />

Осылайша тізбектесіп әрі жүре береді; осыныц нәтижесінде<br />

сырттан алған энергия әсерінен айырылған С12-ныц әрбір молекуласына<br />

100 мыцға дейін НС1 молекулалары түзіледі екен.<br />

Хлорсутек, ѳткір иісті, түссіз газ,— 84° сұйылады,— 112°<br />

катады. Қүрғак күйде реакцияшыл емес, оттектің ѳзі оны тек<br />

кыздырғанда ғана тотыктырады.<br />

Хлорсутек ауада, фторсутек сиякты «түтіндене» бастайды.<br />

Хлорсутекті алудыц екінші әдісі ас түзы NaCl мен концентрленген<br />

H 2S 0 4 реакцияласуы:<br />

332<br />

NaCl 4 -H 2S 0 4 = N a H S 0 4+ t HCl<br />

NaCl + N a H S 0 4 = N a2S 0 4+ \ HCl<br />

Бүл екі реакцияныц біріншісі калыпты температурада жүре

береді, екіншісі жоғары температура тілейді. Бұл әдіспен хлорсутекті<br />

лабораторияда алады; Бұрын техникада да осы әдіспен<br />

алатын, бұл әдіс қазірде де кейбір кәсіпорындарында колданылады.<br />

Бұл әдіспен туз кышкылын алуды 1648 жылы неміс дәрігері И о г а н и<br />

Рудольф Глаубер тауып, оны «туз спирті» деп атаған, 1772 жылы<br />

Пристли касиеттерін зерттеп оны «түз қышқылы» деп атаған, N a 2S 0 4, глаубер<br />

тұзы деп атау осыдан келеді, бірак тұз кышкылын ол кезде аз колданатын.<br />

Тұз кышкылы ѳндірісіне сода ѳндірісі эсер етті, XIX ғасырда соданы<br />

Л е б л а н эдісімен кѳп ѳндіретін болды, ол ушін Na^SO-i керек, оны ж аңағы реакциядан<br />

алды, сонда хлорсутек артық, әрі зиянды қалды к болды. Ол ауаға<br />

таралғанда, манайдағы халықты, егінді, бау-бақш аны уландырды. Суға ерітіп<br />

ө з е н г е ағызса, одан балы қ қырылды, суы ішуге келмейтін болды.<br />

Бұл апатқа қарсы тәсілді тағы химиктер тапты. Хлорсутекті тотыктырып<br />

хлор алуды ұсынды. Одан біртіндеп тұз қышқылынын да керек жері көбейді.<br />

Сөйтіп бұл реакция хлорсутек алудың реакциясына айналды.<br />

Техникада органикалык заттарды хлорлағанда, косалкы өнім<br />

ретінде HCl түзіледі.<br />

R H -f C12 = RC1 + HC1 (R — органикалык радикал)<br />

Хлорсутектің судағы ерігіштігі өте үлкен: калыпты жағдайда<br />

судың I көлемінде газдың 450 көлемі ериді. Ол тіпті ауадағы<br />

су буына «еріп» тұманданып түрады. Суда ерігенде хлорсутектің<br />

мол жылу бөліп шығаруы оның күшті гидраттанатынын көрсетеді:<br />

н с і(Г) + н 2о = н 3о+ + сі-<br />

Хлорсутектің судағы ерітіндісі-х л о р с у т е к кышкылы<br />

не' техникада тұз кышкылы деп аталады.<br />

Түз кышкылы күшті кышкылдыц бірі, металдардыц асыл<br />

металдардан баскаларыныц, бэрін ерітеді. Концентрленген тұз<br />

кышкылыныц меншікті салмағы 1,19, онда еріген 37% хлорсутек<br />

болады. Тұз кышкылыныц халык шаруашылығында үлкен мацызы<br />

бар. Химия ѳнеркэсібінде — пластмасса, сірке кышкылы, ѳзініц<br />

тұздарын, спирт, бояулар ѳндіру үшін жэне ағаштыТидролиздеуге<br />

колданады; одан баска гидрометаллургияда (Pt, Au, Ag ѳндіруде),<br />

гальванопластикада, тері илеуде, мата ѳндірістірінде т. б. кѳп<br />

жерлерде пайдаланылады. Капиталистік елдерде ғана жылына<br />

1 млн тоннадан артык ѳндіріледі.<br />

Түз кышкылын техникада алудыц негізгі эдісі хлор мен сутектің<br />

тікелей косылуы; мүныц екеуі де ас тұзыныц электролизінде<br />

бөлініп шығатыны жоғарыда айтылған.<br />

110-суретте хлорсутек синтездейтін кондырғының схемасы кәрсетілген.<br />

Хлор мен сутек коспасын түтандырып жіберсе, үздіксіз жана<br />

береді, одан түзілген хлорсутек катар қойылған екі адсорбциялык<br />

мұнарадан өтіп, суға ериді. М ұнараларда карсы ағын принципі<br />

(газ — тѳменнен жоғары, су — жоғарыдан төмен) колданғаңдыктан<br />

хлорсутек түгел еріп, процесс үздіксіз жүреді. Бұл процесте<br />

333

НсҚгаз)<br />

* “ Т Г<br />

110-сурет. Хлорсутек синтездейтін<br />

кондырғының схемасы<br />

хлор мен сутекті алдын ала тазалап,<br />

ерітуге дистилляцияланған<br />

су алынса химиялык таза<br />

тұз кышкылын алуға болады.<br />

Тұз кышкылының концентрленген<br />

ерітіндісін кыздырғанда<br />

алдымен HCl буланып ұшады,<br />

бірак концентрациясы 20,2% жеткенде<br />

HCl ұшуы токталып, температура<br />

110° жеткенде ерітінді<br />

кайнап айдала бастайды.<br />

Тұз кышкылыныц сұйык ерітіндісін<br />

кыздырғанда әуелі су<br />

ұшып, концентрациясы 20,2% көтерілгенде<br />

ерітінді түгел айдалады.<br />

Бұл өзімізге таныс өзгермей кайнайтын ерітіндініц<br />

түзілуі. Осымен катар тұз кышкылы тѳмен температурада<br />

НС1-Н2СУ, НС1-2Н20 , НС1-ЗН20 сиякты кристаллогидраттар<br />

түзеді. Олардыц балку температуралары жазылу ретіне сэйкес<br />

— 15, — 18, — 25°. Сүйык хлормен С12НС1, С12-2НС1 сиякты<br />

косылыстар түзеді, жазылуына сәйкес 4° = -— 115°, — 121°.<br />

§ 5. ТҰЗ Қ Ы Ш Қ Ы Л Ы Н Ы Ң ТҰЗДА РЫ<br />

Тұз кышкылыныц тұздарын хлоридтер деп атайды.<br />

Олардын кѳбісі суда жаксы ериді. Ерімейтіндер: AgCl, CuCl,<br />

AuCl, TIC1, PbCl2.<br />

Фторидтер тәрізді хлоридтердің де табиғаты топтар жэне<br />

периодтар бойынша алғанда белгілі бір зацдылыкпен ѳзгереді.<br />

Мысалы, III периодтыц элементтері түзетін хлоридтерді алайык:<br />

NaCl M gC l2 АІСІз SiCl4 РС15 (SCI6)<br />

Тбалку 800 714 193 — 70 159 (бірден булану)<br />

табиғаты негіздік амфотерлі кышкылдык<br />

Бүл катардагы хлоридтердіц химиялык байланысы алгашкыда<br />

иондык болса, соцында коваленттікке айналады. Ионды хлоридтердіц<br />

бастылары сілтілік, сілтілік-жер (Li мен Be баскасы)<br />

металдары жэре лантаноидтердіц кѳбісі түзетін тұздар — катты<br />

кристалдар, ѳзіндік жогары балку температуралары бар. Ковалентті<br />

хлоридтерді бейметалдар береді, олар газдар, сұйыктыктар<br />

не оцай балкитын катты заттар.<br />

Бұларды табиги түздар жэне жасанды тұздар деп екі топка<br />

белуге де болады.<br />

Табиғи тұздардыц бастылары — а с тұзы (галит) NaCl,<br />

сильвин КС1, магний хлориді M gCb, сильвинит NaCl-KCl<br />

жэне карналит K C l-M g C b -6Н20 сиякты кос түздар жэне<br />

т. б. Бүл табиғи тұздар жаратылыста үш түрде: суларда (бұлак<br />

334

ө зен , көл, теңіз т. б.) еріген күйде, ащы (тұзды) көлдерде шөгінді<br />

әрі сөлінде еріген күйде және жер қабатында казба қатты тұз<br />

түрінде кездеседі. Бұлардын. ішінде ең көбі, әрі көп қолданылатьіны<br />

а с түзы.<br />

Өте ерте зам анда жер шары түзіле бастаған кезде, оны корш аған заттар<br />

элемент күйінде — газ не бу түрінде ғана болған. Біртіндеп соныц бәрі суи<br />

келе, газ күйіндегі хлор мен натрийдің буы косылысып натрий хлориді түзілген,<br />

одан сутек пен оттек қосылысып су гүзілген. Ол су ж ердің бетіне келіп ондағы<br />

ойпаттарды толтырған, сөйтіп алғаш қы мұхит пайда болады. Атмосферадағы<br />

ж әне жер бетіндегі суға ерімтал заттар мұхит суына ж иылады, сөйтіп ас тұзы<br />

ол магма катып тау түзілгенде, тау денесінде болды, бірак ж ы лдар бойы ж ауған<br />

жанбыр мен кар суы оны да ерітіп, бұлак, өзен суы аркы лы мұхитка жинады.<br />

Тұнғыш мұхит ас тұзыньщ алғаш коры еді, біздін заманымы здағы жер бетінде,<br />

жер кабаты нда, жер кыртысында кездесетін еріген, шөккен не тас болып каткан<br />

ас тұзы осыдан тараған.<br />

Қазіргі кездің теңіз, мүхит суларында орта есеппен 3%-ке<br />

жуык еріген ас тұзы бар. Ол қатты түрде болса 20 миллион кубкилометр<br />

көлем алар еді; мұның өте көп екендігін байқау үшін<br />

ол түзды жердің құрғақ бетіне (149 миллион км'2) жайған болсақ<br />

қалыңдығы 100 м артық кабат болар еді. Еріген түз бұлактардың,<br />

езен, көлдің суында болады. Кейбір ащы көлдердегі түз мөлшері<br />

26% дейін барады, міне, осы көлдер суалғанда түз түбіне ш ѳ г е -<br />

д і. Бізде ондай ірі кѳлдер Эльтон, Баскұншак, Ж ақсыкылыш<br />

(Арал теңізінің мақы), Тобылжан, Каряков (Павлодар облысы),<br />

Орқаш (Қостанай облысы). Осылармен қатар ас түзы<br />

жер кабатында катты тұз түрінде кездеседі, мұны қазба<br />

тұздар қатарына қосады. Мұндай орында Артемьевск (Донбасс),<br />

Елек (Орынбор түбі), Солотвино (Закарпатьеде), Шөладыр<br />

(Алматы маңы) жэне Кавказ, Сібір т. б. жерлерде бар. Қазба<br />

тұздар ерте уакытта болған теңіздердің, үлкен ащы көлдердін<br />

суалғаннан кейінгі калдығы.<br />

А л у жолдары — теңіз суындағы тұзды алудың әзірге<br />

арзан жолы табылған жок. Көлдердегі шөгінді түз түз комбайыны<br />

не т ү з сорғыш (солесос) деген машина (ІІІ-сурет) жәрдемімен<br />

алынады. 1-болаттан жасалган айналмалы үсатқыш,<br />

2-пневматикалык труба, 3-үсатылған тұзды сөлімен араластырып<br />

сорып ілгері айдайтын насос, 4-қүбыр, 5-тұз жинайтын резервуар,<br />

6-элеватор — шығырдағы сияқты айналып тұратын, бірак асты .<br />

тесік бакырлар; резервуардағы түзды күреп алып бара жаткан<br />

жолында, шашырап тұрған су бакырдағы тұзды жуып тесігінен<br />

ағып өтеді; бакырдағы тұзды элеватор тура темір жол вагонына<br />

тиейді.<br />

Бір комбайн 7 мың кісінің жүмысын істейді.<br />

Жер қойнындағы қатты тұзды шахта жасап ѳндіреді (112-<br />

еурет).<br />

Ac тұзының адамның тіршілігіне, шаруасына керектігі сондай,<br />

орта есеппен, бүкіл жер жүзінде, әрбір адамға жылына 8 кг ас<br />

түзы ұсталады екен.<br />

Тұз қышкылының, табиғи түздарының ішінде, тағы бір ете<br />

маңыздысы калий хлориді — КС1, оны сильвиннен не сильвинит-<br />

335

I t 1-сурет. Тұз комбайны:<br />

а) схемасы, б) сыртқы кѳрінісі<br />

*<br />

112-сурет. Тұз ш ахтасында<br />

тен, не карналиттен алады. Калий хлориді көп мөлшерде ауыл<br />

шаруашылығында тыцайтқыш ретінде колданылады.<br />

Тұз кышкылының кейбір тұздары жаратылыста жок, бірак<br />

шаруашылык салаларында өте кажет болғандыктан колдан<br />

жасалады; ол үшін хлорды металменен тікелей косады, немесе<br />

N aC l-дан алмасу реакциясы аркылы алады.<br />

Кальций хлориді СаС12-6Н20 , тоңазыткыш қоспалар жасау<br />

үшін, сусыз кальций хлориді СаС12 лабораториялар жүмысында<br />

эфйрді, баска органикалык заттарды күрғату үшін колданады.<br />

Сынап дихлориді NgCl2 не алмас өте күшті у. Ағаш заттарын,<br />

анатомиялык препараттарды консервілеуге, сынаптың баска<br />

косылыстарын жасау үшін және медицинада дезинфекциялаушы<br />

дәрі ретінде колданады.<br />

Күміс хлориді AgCl, фотография қағазын және пластинкаларын<br />

жасау үшін жүмсалады. Магний хлориді M gCl2-6H20<br />

мұның минерал түрін б и ш о ф и т деп атайды. Оны карналиттен<br />

де алуға болады. Осы соңғы кезде бұл тұз еріген түрде, өте көп<br />

мөлшерде Ж алаулы, Теке, Кызылкак қөлдерінде (Аркада) табылып<br />

отыр. Ж акында өндірісі ұйымдастырылмак.<br />

§ 6 . Х Л О Р Д Ы Ң ОТТЕКТІ Қ О С Ы Л Ы С ТА РЫ<br />

Хлор оттекпен тікелей қосылыспайды, хлордың толып жаткан<br />

оттекті қосылыстары жанама жолдармен алынған. Бүл косылыстарды<br />

тұракты берік косылыс деп есептеуге болмайды, ішіндегі<br />

түрактырағы оттекті кышкылдардыц тұздары, тұраксызырағы<br />

оксидтері. 45-кестеде хлордыц оксидтері, оттекті кышкылдары<br />

жэне олардыц тұздары келтірілді.<br />

336

Валенттік<br />

(тотығу<br />

дэреж.)<br />

1<br />

С120 дихлороксиді<br />

(хлорлылау ангидрид)<br />

Оксидтер Қышкылдар Тұздарынын аттары<br />

нею<br />

хлорлылау<br />

гипохлориттер<br />

2 — — —<br />

3 —<br />

4<br />

нсю2<br />

хлорлы<br />

хлориттер<br />

СЮг хлор диоксиді — —<br />

5 —<br />

НСЮз<br />

хлорлау<br />

хлораттар<br />

6 С12Об дихлоргексаоксиді — —<br />

45-кесте<br />

7 С120 7 дихлоргептаоксиді<br />

НСЮ 4<br />

хлор<br />

перхлораттар<br />

Оксидтері. Дихлор оксиді С120 (хлорлылау ангидрид)<br />

алу үшін хлордьі кұрғақ сынап оксиді аркылы өткізеді:<br />

2 H g 0 + 2Cl2 = HgCl2 + Cl20.<br />

Қошқыл сары түсті, колайсы з иісті газ, тыныс ж олдары н ауыр ж арақаттайды.<br />

Оңай сұйылады. Эндотермиялық қосылыс, қопарылыс беріп айырылуы<br />

оңай (қыздырса, жанғыш заттармен ж анасса, суык күйде бір ыдыстан екінші<br />

ыдысқа құйғанда д а ):<br />

2С120 = 2С12 + 0 2 ДН° = 150 к Д ж / м оль<br />

Сумен оңай реакцияласатын ангидрид:<br />

С120 + Н 20 = 2НС10.<br />

СІ20 молекуласы сызык, бойымен тіркескен:<br />

:С 1 — Q — CU<br />

Хлор диоксиді С Ю 2— алу жолы: -■<br />

2КСІОз + Н 2С 20 4 = К 2СО3 + I С 0 2-4“ Н 20 - |- j 2СЮ 2<br />

реакцияны 60° температурада ѳткізеді. С 102 ж асы л-сары түсті, + 1 0 ° сүйылатын<br />

газ, С 0 2 ажыраты п алу үшін осы қасиетін пайдаланады . Эндотермиялық<br />

тұрақсыз, қопарылғыш косылыс. Суда ж аксы ериді, бірақ наш ар реакцияласады ,<br />

ал сілтілермен ж ақсы реакцияласады :<br />

2C 102 + 2K 0H = K C I0 3 + K C102 + H 20<br />

Бұл реакцияда хлорлау ж әне хлорлы кы ш қы лдарды ң тұздары түзілгеніне<br />

Караганда С 102 екі қыш қылдың аралас ангидриді болуы керек.<br />

Хлор диоксиді ыдырауға бейімдіктен бос С12 мен 0 2 түзіп,<br />

күщті тотықтырғыш касиет көрсетеді. Мәселен,<br />

15C102+ 1 7 P = 5PCl3 + 3P 4O in<br />

P b 0 + 2C102 + 2N a0H = P b 0 2 + 2N aC102+ .H 20<br />

337

, yTf О •<br />

СЮ 2 молекуласында электрон ; С І саны тақ, әрі ол<br />

/<br />

парамагнитті, пішіні үш бұрышты молекула, О— Cl— О байланыстарының<br />

арасындағы, хлор түбіндегі бүрыш 118°.<br />

Дихлоргексаоксидін С120 6, алу жолы:<br />

6СІО2<br />

2О 3 = ЗСҺОб,<br />

бұл қошқыл-қызыл түсті сұйықтық органикалык заттармен копарылыс<br />

береді. Сумен реакцияласып екі кышкыл түзеді:<br />

С120 6+ Н 20 = НСЮз + НС104,<br />

/ /<br />

демек, бұл да екі кышкылдыц аралас ангидрвді.<br />

Хлор ангидридін СІ2О7 алу жоДы:<br />

2НСЮ4 + Р205 = 2Н Р0з + С І,0 7<br />

түссіз сұйыктык, органикалык заттармен копарылыс бермейді,<br />

сумен реакцияласады:<br />

C120 7 + H 20 = 2HC104<br />

Қышқылдары жэне түздары. Хлорлылау кышкыл<br />

Н — О— С1. Хлордыц сумен реакцияласуы нәтижесінде түзіледі:<br />

С12 + Н 20 = НС10 + НС1<br />

онымен катар түзілетін тұз кышкылын реакциядан бѳліп алу<br />

үшін HgO араластырады, сонда:<br />

2Cl2 + 2 H g 0 + H 20 = 2HC10 + Hg20 C l2<br />

калыпты температурада тек ерітінді түрінде гана болады, тѳмен<br />

температурада кристаллогидрат Н С 10-2Н 20 түзеді.<br />

Хлорлылау кышкыл түраксыз, еріген күйінде де косарлана<br />

үш реакция бойынша айырылып жатады, бұл реакцияларды<br />

мына тецдіктермен кѳрсетуге болады:<br />

1. НС10 = НС1 + 0<br />

2. 2НС10 = С120 + Н 20<br />

3. ЗНС10 = 2НС1 + НС10з<br />

Шыгатын заттардыц кажеттігіне карай бұл үшеуініц ішінен<br />

керекті реакцияны тездетіп, калгандарын баяулатудыц тәсілдері<br />

бар. Хлорлылау қышқыл өте күшті тотыктырғыш (1 реакция),<br />

хлор суыныц тотыктырғыштығы да осыдан.<br />

338

Егер хлорды суга емес, сілті ерітіндісіне (суыкта) жіберсе,<br />

мысалы:<br />

2К 0Н + С12==КС1 + КС10 + Н 20<br />

калий гипохлориті түзіледі. Гипохлориттер де ѳте жаксы тотыкхыргыш,<br />

оны боялган заттарды, қағазды ағарткыш ретінде колданады;<br />

гипохлориттің тотыктырғыш болуының себебі ауадағы<br />

көмір кышкыл газдыц әрекетінен ерітіндісінде хлорлылау кыш ­<br />

кыл түзіледі:<br />

КС10 + С 0 2 + Н 20 = КН С0з + НС10<br />

Сілтілердің арзаны кальций гидроксидімен С а(О Н )2 хлор<br />

реакцияласқанда хлор әгі түзіледі; оныц түзілу реакциясын<br />

тура дәл болмағанымен де мына теңдікпен көрсетуге болады:<br />

С12 + С а(О Н )2 = С а + Н 20<br />

\ О С І<br />

Демек, хлор әгі тұз кышкылыныц жэне хлорлылау кышкылдыц<br />

аралас тұзы. Хлор әгі ак түсті, ащы иісті ұнтак, күшті тотыктыргыш<br />

касиеті бар зат.<br />

Хлор әгі ауамен жанасканда ондагы С 0 2 мен реакцияласады:<br />

Са0С12 + С 0 2 = СаСОз -(- С12<br />

2C a0C l2 + C02 = C a C 0 3-f СаС12 + СІ20<br />

Бұл екі реакция кабат жүреді, бірак екінші реакция басымырак.<br />

Бу катысканда:<br />

2Са0С12 + С 0 2 + Н 20 = СаС0з + СаС12 + 2НС10<br />

Бұл реакциялардыц кайсысынан болса да бөлініп шЫтатын хлордыц<br />

оттекті косылыстары күшті тотыктырғыштар.<br />

Хлор әгініц сапасы «актив хлордыц» проценттік мөлшерімен<br />

аныкталады («актив хлор» дейтініміз әктіц хлор эквивалентіне<br />

шағылган тотыктыргыштык қабілеті). Сатудагы стандартты хлор<br />

әгінде 35% актив хлор болуы керек.<br />

Хлорды сұйык түрде өндіре бастаганнан бері хлор әгініц<br />

мәні аздап кемігенімен, әлде де кѳп жерлерде колданады — целлюлоза<br />

және кағаз ағарту, хлороформ, хлорпикрин синтездеу;<br />

ацетилен, керосин тазалау; дезинфекция, дегазация, арам шѳппен<br />

күресу т. б.<br />

Хлорлы қышқыл Н — О— С 1 = 0 , СЮг гидролизінде түзіледі:<br />

2C 102 + H 20 = H C 102 + H C 103<br />

Оның тұздары хлориттер де солай:<br />

22* 339

г е ю ;. + 2 К 0 Н = К С 102+ КСЮ з + Н 20<br />

Хлорлы қышқылды жекелеп алудын, да жолы бар:<br />

2 СЮ 2 + В а 0 2 = В a (CIO 2) 2 + О 2<br />

B a (C 1 0 2) 2 + H 2S 0 4 = B a S 0 4 + 2 H C 1 0 2<br />

Хлорлы кышкыл тұрақсы з кышкыл, іс жүзінде еш ж ерде колданбайды<br />

Тұздары копарылғыш.<br />

ллорлау кышкыл тт ѵ<br />

КЫЛДЫҢ айырылуынан түзіледі: Н ~ 0 “ СІ^ Хлорлылау кыш-<br />

ЗНСЮ = НС10з + 2НС1,<br />

бірақ оны тұзынан алады:<br />

0<br />

B a(C 103)2 + H 2S 04 = 2HC103 + B aS04<br />

Хлорлау кышкыл суда еріген күйде ғана болады, ерітіндісі<br />

түссіз, 50%-дейін ғана концентрлеуге болады* өте күшті бір негізді<br />

кышкыл, тотыктырғыш.<br />

Тұздары хлораттар түссіз, кыздырғанда оттек бөліп шығаратын<br />

копарылғыш, әрі улы заттар ішіндегі маңыздысы калий<br />

хлораты — КС103 (Бертолле тұзы).<br />

Күйдіргіш калидің ыстык ерітіндісіне хлор жіберсе, онда болатын<br />

реакциялардың актығы былай жазылады:<br />

ЗСІ2 + 6К 0Н = КС103+ 5 К С 1+ ЗН 20<br />

енді осы ерітіндіні салкындатса, КС103 суык суда нашар еритіндіктен,<br />

тұнбаға түседі.<br />

Бертолле тұзы өте маңызды тұз болғандыктан, айтылып өткен лабораторияда<br />

алу әдісінен баска, техникада алудын. екі әдісін келтіреміз:<br />

1. Химиялык әдіс.<br />

6 С а ( 0 Н )2 + 6 СІ2 = З С а (С 1 0 ) 2 + З С аС 1 2 + 6Н 20<br />

ЗС а(С 10)г = С а (С ! 0 з) 2 + 2 С аС І 2.<br />

6 Са (О Н ) 2 —|—6 С 12 = Са (СІОз) 2 “I- 5СаС12“ЬбНгО<br />

Са (СЮз) 2 + 2КС1 = 2 К С 1 0 з + СаС1г<br />

ерітіндіні салкындатып, КСЮ з сүзіп алады .<br />

2 . Электрохимиялык әдіс. Калий хлоридінің 25% ерітіндісін<br />

диаф рагм асы з (Х-тарау, § 3) электролиздейді, алдымен ерітіндіде мынадай<br />

реакция болады:<br />

СІ2 + 2 К 0 Н = КС1 + КСЮ + Н 20 ,<br />

одан кейін анодта С Ю ' ионының тотығу процесі болады:<br />

6 С Ю ' + ЗН 20 + 6е->-2СЮ, з + 6 Н -^ • + 4СІ' + 3 0<br />

Бертолле тұзы жанғыш (күкірт, көмір, фосфор) заттармен<br />

өте копарылғыш коспа беретіндіктен оны артиллерияда запал<br />

(от бергіш) жасау үшін және пиротехникада колданады; шырпы<br />

340

өндірісінде жұмсалады, шырпының басындағы коспаның .50%<br />

осы бертолле тұзы. Бертолле тұзы кыздырғанда 356° балқып,<br />

400° маңында катализатор (М п 0 2 т. б.) катынасында айырыла<br />

бастайды:<br />

2КС10з + 2КС1 + 3 0 2<br />

Д Н °= — 109 кДж/моль<br />

катализаторсыз кыздырса, өте қопарылғыш зат ҚСЮ 4түзіп айырыла<br />

ды:<br />

4КС10з = ЗКСЮ 4+ КС1<br />

Хлор кышкылы<br />

ДН° = — 148,5 кДж/моль<br />

0<br />

II<br />

Н — О —СІ — О<br />

II<br />

О<br />

Бұл қышқылды алу үшін калий перхлоратын концентрлі күкірт<br />

қышқылымен әрекеттейді<br />

КСЮ 4+ H2S 0 4^ K H S 0 4+ НС104<br />

НС104 түссіз ашық тұрса түтіндене бастайтын сұйықтық, қат.<br />

t = — 112°. Хлор кышқылы таза күйінде өте тұраксыз, өзіненөзі<br />

қопарылуы мүмкін; судағы ерітіндісі копарылмайды, тотықтырғыштығы<br />

хлордың басқа қышқылдарынан нашарлау; кышкылдың<br />

қасиеті — барлык белгілі кышқылдардың күштісі.<br />

Перхлораттар да хлорат сиякты электрохмиялық тотықтыру<br />

аркылы алынады; копарылғыш зат жасау үшін жэне пиротехникада<br />

колданылады.<br />

Хлордың оттекті қосылыстарымен танысуға байланысты айтып<br />

кететін бір жай бар. Фтор — элементтер ішінде ең электр терісі,<br />

ол әр дайым теріс бір валентті. Оның себебі фтордың валенттік<br />

7 электроны L — кабатта, ал ол кабат электронға толы болу<br />

үшін бір электрон жетпейді. Фтор бірден артык валенттік білдіру<br />

үшін, L — қабаттағы электрон жұбының біреуі ажырап, энергетикалык<br />

жоғарырак М — кабатындағы орбитальга көшуі керек.<br />

Бұлай болу фторда мүмкін емес екен.<br />

Енді хлорғл келсек, ол оң бір, үш, бес, және жеті валентті<br />

бола алады:<br />

'■<br />

О<br />

О ч<br />

'I<br />

: С I - О Н О = C I — О Н C I — О Н 0 = G I - 0 H<br />

" о 7 " 11<br />

u<br />

О<br />

Хлордың валенттік 7 электроны М — қабаттағы, s — және<br />

Р-қатпарындағы орбитальдарда орналаскан, бірак сол М-кабатынын,<br />

d — катпары бос түр. Хлор атомы реакция кезінде козған<br />

күйғе келіп, электрон жүптарын жазса, олар d — қатпарыныц<br />

орбитальдарына орналаса алады және ол қатпар алыс болмаған-<br />

1<br />

341

дыктан энергетикалык жагынан да оғдн көшудің мүмкіншілігі<br />

бар екен.<br />

Шынында да келтірілген формулаларға қарасақ, хлорлы<br />

кышкылда хлордың айналасында — 10, хлорлау кышкылда — 12,<br />

ал хлор қышкылында хлордын айналасында — 14 электрон бар.<br />

Бұлай болу үшін, әрине жұбынан айрылысқан электрондар 3dкатпардагы<br />

орбитальдардын үш валентті хлорда — біреуін, бес<br />

валенттіде — екеуін, жеті валенттіде — үшеуін алып орналасуы<br />

керек.<br />

Хлордын оттекті косылыстарымен танысканнан кейін, негізгі<br />

қасиеттерін салыстырсак мынадай корытынды шыгаруга болады;<br />

хлордын валенттігі ѳскен багытта барлық<br />

оттекті косылыстарының беріктігі өседі, жалпы<br />

тотықтыргыштыгы кемиді, қышқылдарының<br />

к ү іііі артады.<br />

CIO“ — С102- — СЮ з- — СЮ 4_<br />

қатарында хлордың тотығу дәрежесі өскен сайын аниондардың<br />

тұрақтылыгы артады. Оны СЮ ~-ден СЮ 4~ ауысқанда байланыс<br />

түзуге катысатын электрондар санының өсуімен түсіндфуге болады.<br />

СІОГионында хлордың барлык валенттік электрондары коваленттік<br />

байланыс түзуге қатысатын болгандықтан, бұл ион ерекше<br />

тұрақты:<br />

о<br />

1<br />

1<br />

/<br />

о<br />

о<br />

1<br />

1<br />

1<br />

° Ч Ч 0<br />

\ /<br />

СГ<br />

хо<br />

CIO- — СЮіГ— С10:Г— С Ю г қатарында аниондардьщ тұрактылыгы<br />

артуына байланысты тотыктыргыш активтігі төмендейді.<br />

Мысалы, гипохлориттер кандай орта болсада тотыгу-тотықсыздану<br />

әрекеттесуіне қатыса береді. Хлораттар болса тек күшті<br />

қышқыл ортада тотықтырады:<br />

С10з~ + І- + Н 20<br />

►реакция жүрмейді<br />

с і О з - + б і - + б н + ► с і - + з ь + з н 2о<br />

СЮ Гионы болса ерітінділерде тотыктыргыш касиет көрсетпейді.<br />

НСЮ — НС102 — Н С Ю з— НС104 катарында хлордыц тотыгу<br />

дәрежесі өскен сайын кышкылдардыц күші артады:<br />

НС10 НСЮ 2 НСЮз НСЮ 4<br />

342<br />

рК 7,3 1,97 1 ~ —10<br />

Осы фактіні СЮ ~ — СЮг"— СЮ Г— СЮ Г катарында оттек

атомдарынын, саны ѳскен сайын О— Н байланысыньщ оттектін<br />

белгілі бір атомымен тұрактылығй кішірейуін түсіндіруге болады.<br />

Бром топіиасы. Бром, иод жэнё астат электрондык кұрылымы<br />

жағынан толык ұксас элементтер (аналогтар). 'Гипті элементтермен<br />

де ұқсас болғанымен, үлкен валенттік көрсететін косылыстарында,<br />

бром топшасындағы э|лементтердін d — және f.—<br />

орбиталінің әсері білінеді.<br />

Бром топшасыньщ элементтерінің жай заттарының касиеттері<br />

берілген. Олардын молекуласы екі атомнан құралған. Фтордан<br />

бастап астатка дейін галогендердің жай заттарының физикалык<br />

касиеттері белгілі бір зандылыкпен өзегереді. Айталык, Вг2 -<br />

І2 — At2 катарында ядро аралығының ұзындығы арта түсетіндіктен<br />

молекулалардыц диссоциациялану энергиясы азаяды. Осы<br />

бағытта ядролар алш ақтаған сайын байланыстырушы электрон<br />

бұлттарының бүркесуі бәсецдейтіндіктен молекулалардыц поляризациялануы<br />

артады. Осыған орай жэне молекулалык салмак<br />

өскен сайын Вг2 — Һ — At2 бағытында молекулааралық әсерлесудін<br />

күшейуіне сай жай заттардын балку жэне кайнау температуралары<br />

артады (43-кесте).<br />

§ 7. БРОМ ЖЭНЕ ОНЫН К.ОСЫЛЫСТАРЫ<br />

Бром да табиғатта тек косылыс түрінде кездеседі. Ол калий,<br />

натрий, магниймен түзгек түздар түрінде, хлордыц сондай тұздарымен<br />

аралас, бірак одан элде неше есе аз мѳлшерде болады.<br />

Бромды алу үшін кейбір тұзды көлдердің тұзды суын (0,01 —<br />

0,5% Вг), мүнай скважинасынан шыққан суды (0,01—0,1 % Br)<br />

және теңіз суын (0,007% Br) пайдаланады.<br />

1825 жылы Гейдельберг университетінде (Германия) проф. Гмелинніц карамағында<br />

Л евиг деген студент ащы булакты н суын зерттейді, суға хлор жібергенде<br />

коиыр түс^і сұйықтык. бөлінін шығатынын көреді, оны көбірек жинап<br />

содан кейін зерттё.мек болады.<br />

Б ірак бүл зерттеу бітпес бүрын 1826 жылы Ф ранцияда Балар бром<br />

деген ж аңа элемент ашыпты деген хабар ж арияланады . Гмелин мен Левигтын<br />

зерттейміз деп жинап қойган сұйыктығы ж ана аш ы лған бром екен.<br />

Балар теніз суын суалтып оғап хлор жібереді. түзілген коңыр түсті сұйыктықты<br />

айдагі ажыраты п алып, зерттеу аркылы ж аңа элемент екеніне көз:<br />

жетіп, оны м у р и д деп атайды.<br />

Ф ранция академиясының дәстүрі бойынша сайланған комиссия — Вокелен,<br />

Тенар, Гей-Лю ссак — Баларды ң ж ана элемент аш қанды ғы н дүрыстайды.<br />

Сол комиссияныц ұсынысы бойынша оны бром (бромос — сасы қ) деп атайды.<br />

Неміс химигі атакты Либих, Баларды н бром аш қанды ғы н естісімен лабораториясында<br />

кѳп уакы ттан тұрған, үстіне «хлор- мен иодтың қосылысы»<br />

Деп ж азы п қойған сүйықты зерттесе ол бром екен. Либих уакытында жете<br />

тексермегеніне ѳкініп, сонш алы к үлкен ғылыми табыс колында бола тұра, оның<br />

абыройы, атағы, бүрын ешкімге белгісіз Б алар ға бұйырғанына іші күйіп ызаланып,<br />

ғалым адамныц айтуына лайыксыз «Бромды аш кан Б ал ар емсс, Баларды<br />

аш кан бром» деп ащы сөз айтыпты.<br />

Бромды мына реакция нэтижесінде алады:<br />

M gB r2 + Cl2 = M gCl2 + B r2<br />

ЧЗ-суретте бром алуға арналған, сырты кыздырылып тұратын<br />

343

Бромидтар ерітіндісі<br />

колонка кѳрсетілген (ішіне керами-<br />

< ка кесектері салынған, калғаны<br />

суреттен түсінікті).<br />

Бромды лабораторияда калий<br />

бромиді мен концентрлеген күкірт<br />

кышқылын жэне марганец диоксидін<br />

кыздыру аркылы алады:<br />

2KBr + 3H2S 0 4+ M n 0 2=<br />

= 2K H S 04+ M n S 0 4+ 2H20 + B r2<br />

Бром калыпты жагдайда кызылқоцыр<br />

түсті ауыр, бірақ ұшкыш сүйыктық,<br />

7 градустан төмен температурада<br />

кристалды массаға айналады.<br />

Суда ерігіштігі 35 г. Органикалық<br />

еріткіштерде жақсы ериді. Исі өткір,<br />

улы зат.<br />

Хлорид ерітіндісі<br />

Бром соцғы кезде көп қолданыла<br />

бастады; оныц қосылыстары антидетонатор<br />

ретінде сапасы жоғары<br />

ІІЗ-сурет. Бром алу<br />

мотор бензиндеріне араластырылады,<br />

сонымен қатар бұрынғыша органикалык бояулар синтезінде,<br />

формацевтика, фотокино өнеркәсібінде колданылады.<br />

Химиялық қасиеті жагынан бром бір валентті актив<br />

бейметалл, активтік орыны хлор мен иодтыц арасында (X тарау,<br />

§ 2), электрон тарткыштыгы 322 кДж.<br />

Бром сұйык күйінде де, бу күйінде де кѳптеген элементтермен<br />

тікелей косылады, тіпті, кейбірімен жалын жанады, мысалы:<br />

фосфор, мышьяк, сурьма, висмут жэне калайы. Алюминиймен<br />

де ѳте куатты эрекеттеседі. Аса бағалы активтігі өте темен алтын<br />

мен платинаның бромға әсері екі түрлі: алтын тотығып трибромид<br />

АиВгз түзеді, ал платина эрекеттеспейді.<br />

Бром сутекпен қыздырғанда ғана қосылысады. Бромсутек<br />

лабораторияда фосфор трибромидініц гидролизі аркылы алынады:<br />

РВгз + ЗН 20 = НзРОз + ЗНВг<br />

Бромсутек ауада түтінденетін, суда жақсы еритін түссіз<br />

газ. — 66,7° сүйылады, — 88° қатады. Ерітіндісі бромсутек<br />

қышкылы деп аталады. Бромсутек қышқылы ауадағы оттекпен<br />

тотығады:<br />

4 Н В г+ 0 2 = 2Н20 + 2Вг2<br />

осы онай тотығатындығынан бромсутек кышкылын мына реакция<br />

2NaBr + H2S 0 4= N a2S 0 4+ 2HBr<br />

аркылы алуга болмайды, өйткені НВг бөлініп шығысымен күкірт<br />

қышкылымен әрекеттесіп тотығады.<br />

344<br />

2HBr + H2S 0 4 = S 0 2 + Br2-f-2H20

Бромсутек кышқылының тұздары — б ромидтер, бұлардың<br />

к өп ш іл ігі суда ерігіш тұздар. Натрий және калийдің бромидтері<br />

медицинада дәрі есебінде ұсталады. Күміс бромиді фотоқағаз,<br />

пленка жасауда қолданады.<br />

Бромның судағы ерітіндісі бром суы деп аталып, лабораторияларда<br />

колданылады. Ол ерітіндіде мына реакция<br />

Br2 + H 20 = HBr + H B r0<br />

нәтижесінде араласқан күйде екі кышкыл болады.<br />

Отте кт i к о с ы л ы-с т а р ы н а н Вг20 , В г 0 2, Вг30 8,<br />

ВгОз оксидтерін жэне бромдылау қышқыл НВгО, оныц түздары<br />

гипобромиттер; бромдау қышқыл НВгОз оныц тұздары б р о м а т-<br />

т а р д ы атап кетуге болады.<br />

§ 8. ИОД ЖЭНЕ ОНЫҢ ҚОСЫЛЫСТАРЫ<br />

Иод жаратылыста ѳте аз сирек элементтіц бірі (40-кесте),<br />

оныц үстіне иод өте бытырацқы шашылған элемент. Оныц кѳбірек<br />

жиылған жері теціз суы (0,000005%), мұнай суы (0,003%).<br />

Өткен ғасырдың басында Наполеониың толып ж атқ ан баскынш ылық<br />

соғыстарына өте көп керекті «мылтық дәрісін» (порох) ж асауға селитра<br />

каж ет болды; селитраны теңіз балдырынан алуды көп кісі кәсіп кылды. П ариж дің<br />

түбіндегі аптека ұстаушы К у р т у а селитра заводын салады . Селитра қайнататын<br />

қазанны ң түбінде калаты н бір белгісіз тұздарды зерттей келе, оны күкірт<br />

кышкылымен әрекеттесе күлгін түсті будың ш ыкканын байкайды , буды жинаса<br />

ол металл сиякты жылтыр кристалдарға айналады. Куртуа бұл затты таныс<br />

профессоры Клеманға, ол Гей-Лю ссакка береді. Гей-Лю ссак оны қонакка келген<br />

Дэвиға көрсетеді. Гей-Лю ссак пен Д эви мұның қасиетін зерттеп Куртуаның<br />

тапканы ж аңа элемент екенін анықтайды. Оны и о д (грекше «йодос»— күлгін,<br />

түс) деп атайды.<br />

А л у жолдары. 1. Теңіз суындағы иод, теціз балдырыныц<br />

әсіресе ламинария деген балдырдыц бойына жиылады, соны<br />

өртеп күлін сумен шаймалап, суалтып, кристалдап түрлі баска<br />

тұздарды (NaCl, N a2S 0 4) бөліп алып, калған сөліндегі еріген,<br />

натрий иодидініц құрамындағы, иодты былай алады:<br />

2NaI + 2H2S 0 4= 2 N aH S 0 4+ 2HI '<br />

2HI + M n 0 2 + H 2S 0 4= M n S 0 4+ 2H20 + I2<br />

2NaI + 3H2S 0 4+ M n 0 2 = 2 N aH S 0 4+ M n S 0 4+ 2H20 + I2<br />

не болмаса<br />

2NaI + Cl2 = I2 + 2NaCl<br />

2. Иодты мұнай суынан алуды 1930 жылы совет инженері<br />

Б- П. Денисович үсынған болатын; бүл эдіс Совет Одағында иод<br />

алудыц негізгі әдісіне айналды. Бүрын пайдаланылмайтын мұнай<br />

суларынан арзан иод алуға мүмкіншілік туды жэне иод шетел-<br />

Ден сатып алынбайтын болды. Денисович эдісімен иод алудыц<br />

мынадай сатылары бар:<br />

345

а) судағы иод иондарын Г тотықтырып (H2S 0 4-f N aN0 3<br />

немесе Cl2) дербес иодқа айналдырады;<br />

б) дербес иодты активтелген көмірге адсорбциялайды;<br />

в) көмірге қонған иодты сілтімен әрекеттеп тұзға айналдырады:<br />

I2 + N a0 H = NaI + N aI0 + H 20<br />

NaIO = NaI + -і-0 2;<br />

г) Nal ерітіндісін тағы тотықтырып (С12, ҚС103 т. б.) иодты<br />

дербес күйінде алады.<br />

Қасиеттері. Иод кристалдык қатты зат, суда аз ериді<br />

(5 000:1), көміртек дисульфиді, хлороформ, спирт және басқа<br />

органикалык еріткіштерде жаксы ериді. Суға KI араластырса<br />

онда жаксы еріп кетеді, себебі<br />

KI + І2 = КІз<br />

түзіледі, бұл КІз суда жақсы ериді. Иодтың иісі ұнамсыз, буы<br />

тыныс орындарын талауратады, улы. Иодтың бір ерекше касиеті,<br />

калыпты жағдайда бетінен бу шығып түрады, кыздырса одан ә£>і<br />

балкып сүйык болмай-ақ, бірден буға айналады. Заттардың<br />

қыздырғанда бірден буға айналу қабілетін сублимация деп атайды.<br />

Буын жинап суытса, сұйылмай бірден кристалға айналады.<br />

Иодты тазалау үшін осы қасиетін пайдаланады.<br />

Қ о л д а н у ы. Иодты органикалык синтезде, медицинада түрлі<br />

дэрілер ж асау үшін қолданады.<br />

X и м и я л ык ' К а с и е т і жағынан иод бір валентті бейметалл<br />

электрон тартқыштығы 301 кДж. Иод сутекпен едэуір кыздырса<br />

ғана косылысады, әрі түгел реакцияласпайды, ѳйткені<br />

түзілген иодсутек, кызудың әсерінен айырылып — кері реакция<br />

басталады. Лабораторияда бромсутек алғандай етіп алады:<br />

РІз + ЗН20 = Н з Р 0 з + f ЗНІ<br />

Иодсутек түссіз газ, ауада түтінденеді, суда жақсы ериді. .<br />

Ерітіндісі иодсутек қышқылы деп аталады; бул галоген сутекті<br />

кышкылдардыц ішінде ец күштісі, көп қасиеті НВг қасиеті<br />

сиякты. Иодсутек қышқылыныц тұздары иодидтер деп<br />

аталады. Иодидтер суда ерігіш, кѳпшілігі кандай да бір түске<br />

боялған болады. Мацыздылары — натрий иодиді жэне калий<br />

иодиді, аммоний иодиді; фото, кино ѳндірісінде жэне дэрі жасау<br />

үшін колданылады. -<br />

Отте к т і к о с ы л ы с т а р ы: оксидтері — иоддиоксид І0 2<br />

иодтау ангидрид ҺО5, кышқылдары — иодты лау<br />

кышкыл<br />

НЮ , оныц тұздары гипоиодиттер; иодтау кышкыл<br />

НЮз, оныц түздары иодаттар, иод кышқылдары —<br />

Н 3Ю 5, Н4І20 9, Н 5Ю 6 бұлардыц түздары периодаттар.<br />

346.

§ 9. ГАЛОГЕНАРАЛ ЫҚ К.ОСЫЛЫСТАР. ПОЛ И ГАЛОГЕН ИДТЕР<br />

Галогендермен галогендер бірігіп ѳзара косылыстар түзеді.<br />

Неғұрлым олар бірінён бірі алыстау түрса, соғұрлым косылыстағы<br />

атомдар саны арта түседі. Мәселен: ВгСІ, ІС13, ВгҒ5, ІҒ7. Периодтык<br />

системанын, бір тобында катар тұрған екі галоген өзара косылыс<br />

түзсе көбіне I валенттік көрсетеді.<br />

Галогенаралык косылыстардын кұрылымы біршама дәл<br />

аныкталған. Бір атомнан тұратын эквимолекулалы C1F тәрізді<br />

косылыстар түзу сызықты гантель тектес молекулалар беретіні<br />

өзінен өзі түсінікті. Ал С1Ғ3, ВгҒ3 молекулаларынын кеністіктегі<br />

пішін Т-тәрізді, ІС13 болса, димер күйінде болады. ІҒ5 молекуласынын<br />

пішіні квадрат пирамидаға үқсайды.<br />

Галогенаралык косылыстар оңай ұшады, ен қиын буланатын<br />

судан аз ғана артык кызуда қайнай бастайды. Бұлардын барлығы<br />

дерлік тұрақтылығы аз заттар, соған қарамастан бірде бірі қопарылмайды.<br />

Галогенаралык косылыстардын бәріде экзотермиялы<br />

косылыстар, сондыктан оларды тікелей синтез әдісімен алуға<br />

болады:<br />

СІ2 + і2 = 2ІС1 С12 + ЗҒ2 = 2С1Ғ3 A G °= -2 3 5 ,5 кДж/моль<br />

немесе Ғ2 + С1Ғ = С1Ғ3<br />

Галогенаралык косылыстар реакцияға түсуге өте кабілетті<br />

заттар. Олар куатты тотықтырғыштар болып саналады. Көптеген<br />

жай заттармен әрекеттесіп галогенидтердін коспасын түзеді.<br />

Галогенаралык косылыстардын басты бір касиеті гидролизге үшырауға<br />

бейімділігі. Өздерінің табиғаты кышкылдык болғандыктан<br />

көбіне гидролизденгенде екі кышқыл береді.<br />

5ВгС1 + ЗН20 = 5НС1 + 2Вг2 + 2Н В г03<br />

ЗІС13+ 6Н 20 = 9НС1 + НІ + 2НЮ з<br />

Сілтілік металдардын галогенидтері бос галогендермен қосылып<br />

полигалогенидтер түзуге бейім келеді. Солардын ішіндегі<br />

тұрақты полииодид ионы Іэ" калий иодидінін ерітіндісінде иодты<br />

ерітіп, кристалдағанда түзіледі:<br />

КІ —|—Iг = К Iз ДН° = 16,7 кДж/моль К = 1 4 0<br />

§ 10. ЖЕТІНШІ НЕГІЗГІ ТОПШАДАҒЫ ЭЛЕМЕНТТЕРД!<br />

ЖЭНЕ ОЛАРДЫН, ҚОСЫЛЫСТАРЫН САЛЫСТЫРУ<br />

Жетінші негізгі топша нағыз бейметалл — галогендердің —<br />

топшасы. Д. И. Менделеевтін периодтык занына сәйкес бұл<br />

элементтердің өздері де, бұлардын косылыстары да өзара ұксас;<br />

онымен катар топ ішінде кесте бойымен жоғарыдан төмен қарай<br />

не кері қарастырсак, элементтердін де косылыстарының да<br />

Касиеттерінде периодтык системаға сәйкес занды өзгерістер —<br />

аиырмашылықтар болады.<br />

Олардын жоғарыдан төмен карай квант кабаттарынын<br />

347

саны артқан сайын бейметалдык касиеті әлсірей бастайды.<br />

Мұны иондану энергиялары мен электрон тартқыштығының<br />

кемуінен айкын кѳреміз. Иод пен астат, тіпті, біршама амфотерлік<br />

касиетке ие болады.<br />

Тѳрт галогеннің химиялык касиеті — активтігі, реакцияласкыштығы<br />

— эр түрлі екенін көрдік, оньщ себебін, әрине, электртерістігі<br />

(IV тарау, § 2; екінші бөлім, кіріспе) аркылы да түсіндіруге<br />

болады, бірак галогендер реакциялардьщ көпшілігінде электрон<br />

косып алып теріс ион түзеді және бұлардың электрондык кұрылымы<br />

бірдей, бір топтың элементтері болғандыктан бұлардың<br />

касиеттерін электрон тарткыштығы (ІѴ-тарау, § 2) аркылы ғана<br />

түсіндіру дүрысырак болады.<br />

Галогендердің активтігінін әр түрлі болуы электрон тарткыштығының<br />

әр түрлі болуынан, ал бір негізгі топқа жиналған элементтердін<br />

электрон тартуынын әр түрлі болуы олардын радиустарынын<br />

ұзындығына байланысты, галогендердің осы екі кѳрсеткіші<br />

мына төменде келтіріледі:<br />

Г а л о г е н д е р ..................................................Ғ Cl B r I<br />

Радиустары, нм . .<br />

Электрон тартуы, эВ<br />

Радиус неғұрлым ұзын болса, яғни үзіп алынатын электрон<br />

ядродан неғұрлым алыс болса, оның тартылуы соғұрлым нашар,<br />

яғни сол атомнын электрон тарткыштығы соғұрлым нашар<br />

болады, демек онын баскадан активтігі кем болады.<br />

Галогендердін бірін-бірі косылыстарынан ығыстырып шығаруы<br />

осымен түсіндіріледі, мысалы:<br />

2NaBr + Cl2 = 2NaCl + B r2<br />

реакциясынын себебі хлордын электрон тарткыштығы (356 кДж)<br />

бромнан (322 кДж) артык. Бұл заттардын ерітіндісінде болатын<br />

процестерді мына жазылған тендіктер аркылы түсінуге болады:<br />

2N a‘ + 2Br, + Cl2 = 2N a' + 2Cl, + B r2<br />

2Вг/ + СІ2 = 2СГ + Вг2<br />

Вг' + С1 = СГ + Вг<br />

В г '— e = Br — 322 кДж/моль<br />

C l+ е = СГ + 356 кДж/моль<br />

Br' + Cl = С Г + Br + 34 кДж/моль<br />

0,133 0,181 0,196 0,2^0<br />

3,6 3,8 3,54 3,29<br />

Хлордын атомдары электрон косып алып ионға айналғанда<br />

бѳлініп шығатын жылу, бром ионынын электронын үзіп алуға<br />

еркін жетіп, оның үстіне 34 кДж/моль артылып бөлініп шығатын<br />

болса, мұндай реакция әрине ѳте жаксы жүреді.<br />

Ж атты ғу ретінде өздеріңіз мына реакцияның неге жүретіндігін есептеп<br />

көріңіз:<br />

348

2N aI+C l2 = 2NaCl + I2.<br />

Ғалогендердің сутекті косылыстарын салыстырып каралык<br />

(4б-кесте)<br />

46-кесте<br />

Галогендердің сутекті косылыстарының кейбір қасиеттері<br />

Қасиеттер нғ HCI нв Hl<br />

. і Қысылысу<br />

ж ағдайы<br />

Қ араңғы да,<br />

өте суыкта<br />

(—253°С)<br />

ш апш ан копарылыспен<br />

Ж ай ж ары кта<br />

баяу. Тіке түскен<br />

күн сәулесінде,<br />

кыздырғанда<br />

ш апш аң<br />

қопарылыспен<br />

Қыздырса<br />

ғана<br />

Қыздырса<br />

ғана<br />

2 Түзілу (элементтерден)<br />

жылуы<br />

(кдж /м оль) — 268,61 — 92,30 — 35,98 + 25,94<br />

3 Айырылу<br />

ж ағдайы<br />

Қиын, электр<br />

ұш кынынан<br />

1800°<br />

басталады<br />

800°<br />

басталады<br />

180°<br />

басталады<br />

4 Н— Г байланысының<br />

полюстілігі 0,45 0,17 0 ,1 2 0,05<br />

5 0 , 1-н ерітіндісінің<br />

0 ,8 92,6 93,5 95,0<br />

6 Еру жылуы<br />

(к Д ж /м о д ь)<br />

48,5 73,2 83,3 80,3<br />

Кестеде келтірілген косылыстар касиеттерінің айырмашылығы<br />

бірден көзге түседі. Алғашкы үш қасиеттің өзгеру реті галогендердің<br />

электрон тарткыштығының өзгеру ретімен бағыттас;<br />

шынында да бұл касиеттердіц барлығы галогендердің электрон<br />

тарткыштығына, дәлірек айтқанда атомыньщ радиуеының ұзындығына<br />

тәуелді қасиеттер, сондыктан радиустың ұзындығы өзгеруі<br />

тұрғысынан қарасак, бұл касиеттердің неге әр түрлі болатындығы<br />

түсінікті.<br />

Галогенсутекті кышкылдар тотыктырғыштардың әсерінен бос<br />

галогенге айналатынын көрдік. Оньщ ішінде HF мен НС1<br />

, Караганда НВг мен HI, әсіресе HI, оңай тотығады. Тотығу<br />

бұл косылыстардағы Г атомына айналуы ғой, демек галоген<br />

ионынын, тотығуы — артык электронын үзіп алу, олай болса ол<br />

да эрине галогендердід электрон тарткыштығына тәуелді процесс.<br />

Галогенсутек косылыстардыц молекулаларынын полюстігі<br />

фтордан иодка карай кемитінін кѳреміз (46-кесте 4 жол), соған<br />

байланысты диссоциацияланғыштығы өседі; бұл эрине атом<br />

арасыныц кышыктығыныц өсуіне жэне байланыс энергиясынын<br />

кемуіне де (VI-тарау, § 5) тәуелді. Міне, осы себепті галоген-<br />

349

сутек кышқылдарының күштісі HI, әлсізі HF (46-кесте 5 жол).<br />

Галогендердің сутекті косылыстарындағыдай емес оттекті<br />

косылыстарында өзара ұқсастық кем, фторды былай қойғанның<br />

өзінде, қалған үшеуініц ұқсастығы НГО және Н Г 0 3 қышқылдары<br />

жөнінде ғана білінеді.<br />

НСЮ — НВгО— НЮ қышқылдар катарын алсак, алыну жолдары<br />

бірдей, бәрі де тұрақсьіз, әрі күшті тотыктырғыш, кышкылдык<br />

касиеттері бар. Бірак осы жазылған бағытта тұраксыздығы<br />

да, тотыктырғыштығы да, кышкылдык касиеті де кемиді. Тіпті<br />

НОІ амфотерлік касиеті бар, әрі кышкылша диссоциацияланудан<br />

негізше (І+ -)-О Н )_ диссоциациялануы басым.<br />

НСІО үш түрлі жолмен ыдырайды, НВгО мен Н Ю екі түрлі<br />

жолмен ыдырайды:<br />

1. НГО = НГ + 0.<br />

2. ЗНГО = 2НГ + НГОз<br />

НСЮ з— НВгОз—НЮ з кышкылдарыныц осы жазылған бағытта<br />

— тотыктырғыштык жэне кышкылдык касиеті әлсірейді. Бұл<br />

кышкылдардыц түздарыныц ерігіштігі және тотықтырғыштығы<br />

кышкылдар жазылған бағытта кемиді. ,<br />

XI тарау<br />

АЛТЫНШЫ НЕГІЗГІ ТОП<br />

Д. И. Менделеевтіц периодтык системасынық алтыншы негізгі<br />

(VIA) тобына — оттек, күкірт, селен, теллур жэне<br />

полоний элеменеттері жатады. Оттекпен бұрын таныстык,<br />

полоний химиялык касиеттері толык зерттелмеген радиоактив<br />

элемент. Күкірт, селен, теллурмен танысамыз.<br />

47-кестеде бұл элементтердіц сипаттамасы келтірілді.<br />

Бұлардыц электрондык күрылымы біріне-бірі үксас, демек<br />

химиялык касиеттерініц ортақ сипаттары бар. Атомдарыныц сырткы<br />

электрон кабатында алты электрон болуы, бүлардыц е к і<br />

электрон косып ала алатын бейметалл екендігін кѳрсетеді. Biрак,<br />

бұлардыц активтігі галогендерден бәсец, өйткені бұларға<br />

екі, ал галогендерге бір ғана электрон керек. Бұлар металдармен<br />

жэне сутекпен косылғанда теріс екі валенттік көрсетеді. Бұл<br />

элементтер ѳздерінен гѳрі электртерістігі басым элементпен (мысалы<br />

оттек, галогендер) кездескенде электрондарын беріп жіберіп<br />

оц валенттік кѳрсете алады. Электрондык кұрылымына<br />

карасак, сыртындағы 4р электронын берсе, төрт валентті, s2/4<br />

электрондарын берсе, алты валентті болады. Галогендермен салыстырғанда<br />

бұл топтағы элементтерге электрон беріп оц ионга<br />

айналу жецілірек.<br />

Менделеев кестесініц кандай тобындагы болсын элементтердіц<br />

рет саны ѳскен сайын, олардыц физикалык жэне химиялык<br />

касиеттері тиісті тэртіппен ѳзгереді. Рет саны ѳскен сайын<br />

жаца электрон кабаттары косылады, демек ол атомдардыц ра-<br />

350

47-кесте<br />

Алтыншы негізгі топ элементтерінін сипаттамасы<br />

Элемент Күкірт Селен Теллур Полоний<br />

Белгісі s Se Те Ро<br />

Атомдык 32,064 78,96 127,60 (2 1 0 )<br />

массасы<br />

Изотоптары 32, 33, 34, 36 74; 76—78; 1 2 0 ; 122— 126 —<br />

80; 82 128; 130<br />

Рет нөмірі 16 34 52 84<br />

Валенттік<br />

электрондары 3 23pJ 4 24 р 4 5 25 р 4 6 26 р ‘<br />

Атом радиусы.<br />

нм 0,104 0,114 0,132 —<br />

Ион // " /<br />

радиусы, нм 0,182 0,193 0 , 2 1 1 —<br />

Эа+ ИОНЫНЫҢ<br />

шартты р,а^<br />

диусы, нм 0,029 0,035 0,056 —<br />

Иондану<br />

энергиясы, !0,36 9,75 9,01 8,43<br />

Электрон<br />

тарткыштығы 2,08 2 , 0 2 2 , 2 1,35<br />

Ашылуы өте ертеден 1817 1782 1898<br />

Берцелиус Клапрот Кюри<br />

Табиғаттағы<br />

мѳлшері<br />

(масса % ) 0,03 1 1 0 —5 (1,3 10— 7) 2 10<br />

Тығыздығы 2,07 (ромб)<br />

(р )= 1 см 1,96 (монокл) 4,8 6,24 9,3<br />

°.С<br />

1 1 2 , 8 (ромб)<br />

tK°c<br />

119,3 (монокл) 2 2 450 254<br />

444,6 6 8 990 962<br />

Агрегаттык<br />

күйі катты катты катты катты<br />

и о<br />

О<br />

диусы ұзарады, одан электрон тарткыштығы кемиді, атомдардын<br />

тотықтырғыштығы н а ш а р л а п, теріс иондарынын<br />

тотыксыздандырғыштык касиеті күшейеді.<br />

Демек, топ бойымен жоғарыдан төмен түссек бейматалдык<br />

қасиеттер әлсірейді, ал металдык касиеттер күшейеді. Мұндай<br />

қасиеттер жетінші топта да бар, бірак кесте бойымен оннан сол-<br />

Fa көшсек, бұл айкынырак бола береді, сондыктан алтыншы топта<br />

күкірттен теллурға көшкенде едәуір айқын білінеді. Төменде<br />

VI негізгі топшадағы элементтердін сутекті косылыстарының<br />

кейбір қасиеттері көрсетілген.<br />

H2S —HäSe—Н 2Те катарында молекулалардағы Э— Н байланысының<br />

ұзындығы артып, энергиясы төмендейді. Осыған сәйкес<br />

аталған катар бойынша сутекті косылыстардын тұрактылығы<br />

кемиді. Иондану константасының мәні артып, олардын кышкылдык<br />

қасиетінін өсетінін көреміз.<br />

VII жэне VI негізгі топтардағы элементтердің косылыстарын<br />

351

Сигіаттама H2S HaSe НгТе<br />

48-кесте<br />

t<br />

t e. ° с —85,6 — 65,7 — 51,0<br />

114-сурет. Күкіртті айдап<br />

тазалау ға арналған пеш<br />

о<br />

ООО<br />

б ц<br />

115-сурет. Күкіртті балкытуға<br />

арналған автоклав<br />

темірден жасалған цилиндр. Кенге 15% су араластырып автоклавтыц<br />

үстінен салады, астынан 140— 150° дейін қыздырған бу<br />

жіберіледі. Үш сағаттан кейін астындағы құбырдан (2) балкыған<br />

кукіртті ағызып қалыптарға құяды, екінші кұбырдан (3) калган<br />

күм-топырақты шығарып, жұмысты қайта бастайды. Мұның<br />

үздікті істейтіндігі қолайсыз, күкірттіц бағасын қымбаттатады.<br />

Бұл екі әдіс те жер бетіндегі күкіртті алуға арналған.<br />

3. Ж е р қойнауында балкыту (Ф раш тың әдісі). АҚШ -та күкірт<br />

жер қойнауында 200—400 м тереңдікте кездесетіндіктен бұл әдіс сонда колданылады.<br />

116-суретте көрсетілген бір-біріне кигізілген үш құбыр күкірт бар<br />

жерге енгізіледі. Сыртқы ж әне ортадағы құбы рларды ң арасымен, 170° дейін<br />

қыздырған су буын қысып айдайды, ең ішкі кұбырмен қысылған ыстық ауа жіберіледі;<br />

сонда балкыған күкірт ішкі ж әне ортадағы құбы рларды ң арасымен<br />

ж оғары, жер бетіне көтерілуге мәж бүр болады. Оны калы птарға кұяды, мұндай<br />

күкіртті жіліншік (черенковая) күкірт дейді.<br />

Косылыстар кұрамындағы күкіртті алу әдістері.<br />

4. Термиялык айда у. Бұл әдіс Орал заводтарында<br />

колданылады. Шахта пешін 600°-қа дейін кыздырып ішіне темір<br />

колчеданын салады; онда өтетін реакция FeS2 = FeS + S нәтижесінде<br />

газдармен бірге ұшып шыккан күкіртті салкындатып<br />

барып, ажыратып алады.<br />

5. Қүкірт диоксидін тотыксыздандыру. Түсті<br />

металлургияда сульфидтердегі металды (мыс, мырыш, қорғасын<br />

т- б.) алғанда ондағы күкірт, күкірт диоксиді S 0 2 түрінде, «калдық»<br />

ретінде далаға зая жіберіліп келді. Міне, осы күкірт диоксидін<br />

енді кызған көмірдіц үстімен өткізіп тотыксыздандырып,<br />

■шіндегі күкіртті алатын болды:<br />

S 0 2 + C ^ C 0 2 + S<br />

2 S 0 2 + 2 C ^ S + 2 C 0<br />

353

Күкірт<br />

А у а<br />

-су<br />

- Күкірт<br />

* " Т §<br />

ІЗГ<br />

117-сурет. S 2 (aJS(,(6 ), S o o ( b)<br />

молекулаларынын. схемасы<br />

Аса<br />

цыздырылган<br />

су<br />

балқыган<br />

кукірт<br />

116-сурет. Күкіртті жер койнауында<br />

балқытып ш ығаруға арналған құбы рлар<br />

Реакцияны қажетті бағытта тездету үшін катализатор (боксит,<br />

ҒегОз т. б.) араластырылады.<br />

Күкірт өте маңызды зат, оны ауыл шаруашылық зиянкестерін<br />

қыруға, бояу,.шырпы, қопарылғыш заттар өндірісінде, пиротехникада,<br />

каучук вулканизациясында, медицинада, қағаз өндірісінде<br />

колданады. Кей елдерде күкірт кышкылын өндіру үшін де<br />

жүмсайды.<br />

Қасиеттері. Атомдар құрамында дара электрондар саны<br />

көбейген сайын, ондай атомдардан түзілетін молекулалардың<br />

күрамы әр түрлі бола береді. Күкірт атомында (3s Зр4) жұптаспаған<br />

екі р — электрон болады (• S •), ондай атомдар иректелген<br />

гомотізбек түзгіш келеді:<br />

S<br />

S<br />

s s 7 " s 7<br />

Мұндай тізбектер тұракты болады, түракты болуының себебі<br />

мұндағы атомдар sp3— гибридті күйде болады екен, SSS — бұрышы<br />

107°55'. Валенттік бұрыштың бұл мәні, молекуланын пішінін<br />

ирек тізбекті сегіз мүшелі сакина етіп тұйыктайды — Sg<br />

(117-сурет). Ж ағдайына карай күкірт атомдары S6, S 4 сакиналы,<br />

S »о — ашық тізбек және S 2 гантель тэрізді молекулалар да түзеді.<br />

Күкірттін физикалык касиеттері кѳбіне онын аллотропиясымен<br />

байланысты. Аллотропияның екі түрі де — полиморфизм<br />

жэне полимерия — күкіртте бар.<br />

Күкірттің полиморфизм і.<br />

Күкірт бірнеше түрлі (20 шакты) кристалды пішіндер түзеді.<br />

Соның лаборатория жағдайында жиі кездесетін бір екі түрімен<br />

танысайык.<br />

354

Күкірт сары түсті, қатты крситалдық зат, тығыздығы 2,07;<br />

t6= 112,8°C; суда ерімейді, күкірт көміртекте, бензолда жақсы<br />

ериді. Осы ерітіндідегі еріткішті буға айналдырса, еріген күкірт<br />

мөлдір, сары түсті, ромбалық жүйеге жататын октаэдр пішінді<br />

кристалдар түзеді (118, а-сурет). Мұны ромбалық күкірт<br />

дейді. Сатудағы күкірт осыған жатады, бірақ кристалдары ұсақ,<br />

сынык болуы мүмкін.<br />

Енді сол күкіртті балкытып, оны баяу салкындатып, шала<br />

ката бастаған кезде төгіп тастасақ, ыдысымыздың ішкі кабырғасына<br />

жабысып каткан, толып жаткан кошқыл сары түсті ине<br />

тәрізді кристалдар көреміз. Бұлар моноклиндік жүйе пішіндегі<br />

кристалдар (118, б-сурет). Моноклиндік күкірттің меншікті<br />

салмағы 1,96 te = 119,3°С. Бірак күкірттін аллотропиялык бұл<br />

түрі 96°С жоғары жағдайда ғана тұракты, одан төмен температурада<br />

ұзак шыдамай, біртіндеп ромбалык күкіртке ауа бастайды.<br />

Бұл екі модификацияньщ бірініқ-біріне ауу температурасы<br />

96°.<br />

Күкірттің полимериясы. Полимерия молекуланын<br />

кұрамындағы атомдар санының өзгеруі. Кәдімгі күкіртті баяу<br />

кыздырып, бакыласа біраз кызык кұбылыстар көрінеді. Әуелі<br />

1 12,8°-та балкып, сары түсті су сиякты сылдыраған сұйыкка айналады,<br />

одан әрі 160° шамасында түсі қошкыл тартып күңгірттене<br />

бастайды, ал 250° маңында койылып төңкергенде ыдыстан төгілмейтін<br />

болады. Қыздыра берсек, 300°-тан аскан кезде сұйылып,<br />

бірак түсі коңыр калпында калады, 444,6°-та кайнайды.<br />

Салкындатканда жаңағы күбылыстар кері кайталайды.<br />

Балкып кайнауға жакындаған күкіртті жіңішке етіп сорғалатып<br />

салкын суға кұйса, бұл резина тәрізді жұмсак, жіп тәрізді<br />

болып созылатын массаға айналады (119-сурет). Қүкірттің бұл<br />

модификациясын пластикалык күкірт дейді. Пластикалык күкірт<br />

те біраз уакыт өткен соң ромбалык күкіртке ауады.<br />

Мұнда болған кұбылысты түсіну үшін мынаны ескеру керек.<br />

Кәдімгі жағдайда күкірттің молекуласы сегіз атомнан тұрады<br />

— Sg. Қыздырғанда 160°-тан бастап S6айналып, 9])0°-ка дейін<br />

355

дарға айналады. Салкындатқанда полимеризация күбылысы жүреді.<br />

Эрине осы полимерия құбылыстарына байланысты күкірттің<br />

қасиеттері өзгереді.<br />

Пластикалык күкіртті алу үшін кайнауға жақындаған күкіртті,<br />

демек ішінде S8 бен S6 аралас күкіртті, суға кұйып жіберіп,<br />

Эб кайтадан Sg болып полимерленуіне уакыт бермей катырады.<br />

Пластикалык күкіртті Sa бен S6 коспасы деп есептейді.<br />

Күкірттің химиялык касиеттері оныц Менделеев кестесіндегі<br />

орнымен аныкталады. Қүкірттіц алты валенттік электрондары<br />

(3s'2p43d°) бар, бірак осы VI топтыц бас элементі оттектен<br />

айырмашылығы мұныц 3d орбиталі де валентті бола алады.<br />

U<br />

3s Зр 3d<br />

Күкірттіц коваленттігініц максимумы — алты, ал тұракты<br />

күйі sp3 — гибридті күйі. Электр терістігініц мәні (2,52) тек галогендер,<br />

оттек жэне азоттан ғана кем. Күкірт металдармен жэне<br />

электртерістігі ѳзінікінен тѳмен бейметалдармен әрекеттескенде<br />

тотыктыргыш:<br />

t°<br />

Zn + S = Z n S ~ 2<br />

ал электртерістігі өзінікінен жоғары бейметалдармен әрекеттескенде<br />

тотыксыздандырғыш болады:<br />

s + o 2= s + 4o 2<br />

Сонымен қатар күкірт өзіндік тотығу-тотыксыздану реакциясына<br />

түсіп, диспропорцияланады. Мысалы, күкірттіц кайнап жаткан<br />

сілті әсерінен диспропорциялануы:<br />

3S + 6N a0H = 2N a2S - 2 + N a2S 0 4+ 3H20<br />

Күкірттің тотығу дәрежесі — 2,0, + 2 , + 4 , + 6 тец. Күкірт<br />

VIII А топтағы (инертті газдар) элементтерден баска элементтердің<br />

барлығымен косылысады.<br />

Күкірт галогендермен оцай реакцияласады. Аздап кыздырғанда<br />

сутекпен жэне металдардыц көпшілігімен әрекеттеседі.<br />

Бұл реакциялардыц барлығы экзотермиялык. Күкірт бейметалдардыц<br />

біразымен әрекеттеседі, бірақ ол реакциялар онша<br />

шабыт жүрмейді.<br />

Тұз қышкылы күкіртке эсер етпейді, ал күкірт кышкылы 300<br />

градустан жоғары температурада тотыктырып, күкірт диоксидіне<br />

айналдырады.<br />

356

§ 2. КҮКІРТТІҢ СУТЕКПЕН, МЕТАЛДАРМЕН ЖЭНЕ<br />

ГАЛОГЕНДЕРМЕН ҚОСЫЛЫСТАРЫ<br />

Күкірт пен сутектің косылысы күкіртсутек деп аталады. Қүкіртсутек<br />

жаратылыста вулкандардан шығатын газдарда, Мацеста,<br />

Пятигорск, Алмаарасан, Қапаларасан сиякты жерлерде шығатын<br />

кайнарлардың суында еріген түрде болады және өсімдік,<br />

жәндіктердің калдыктары шірігенде түзіледі.<br />

Күкірт сутекпен тікелей тек 310°-тан бастап қосылысады,<br />

ал 400°-тан асса кайтадан айрылады:<br />

H 2 + Ss=>:H2S<br />

Д Н °= —20,9 кДж/моль<br />

Лабораторияларда күкіртсутекті алу үшін сульфидтерді<br />

сұйытылған кышкылмен әрекеттейді, мысалы:<br />

F e S +2Н С1 = ҒеС12+ fH 2S<br />

Күкіртсутек — түссіз, шіріген жұмыртка иістес газ. Адам<br />

мұның иісін өте сезгіш, ауанын 100 000 көлеміне H2S — бір көлемі<br />

болса да сезіледі. Ауадан ауыр — 60,7°-та сұйылып, 83°-та катады.<br />

Судағы ерігіштігі 1: 2,5. Судағы ерітіндісін күкіртсутек суы<br />

деп атайды; бұл жарык жерде біраз тұрса айрылып күкірт бөлініп<br />

щықкандыктан ылайланып кетеді. Күкіртсутек — у, ауада 0,05%<br />

болса, катты уландырады. Уланғанньщ белгісі адамның мұрны<br />

«иіс сезбей» калады.<br />

Күкіртсутек молекуласы бүрышты молекула HSH бүрышы<br />

92°, d(S H ) = 0,133 нм, сондыктан полюсті (ja = 0,98D) болады.<br />

H2S-Tin сутектік байланыс түзуі нашар, сондыктан да күкіртсутек<br />

кәдімгі жагдайда — газ.<br />

Күкіртсутек ауада көгілдір түсті жалынмен жанады:<br />

2H2S + 0 2 = 2H20 + 2S<br />

оттек жеткілікті болса, онда күкірт те тотығады:<br />

2H2S + 3 0 2 = 2H20 + 2 S 0 2<br />

күкіртсутек оңай тұтанғыш зат, онын ауамен коспасы копарылады.<br />

Күкіртсутек жаксы тотыксыздандырғыш, мысалға мына реакцияларды<br />

келтіруге болады:<br />

H 2S + C 1 2 = 2HC1 + S<br />

FI2S + 2 H N 0 3 = 2 N 0 2 + 2Н20 + S<br />

H2S + H2S 0 4= S 0 2 + 2H20 + S<br />

2H2S + S 0 2 = 2H20 + 3S<br />

Күкіртсутек сұйык күйде нашар диссоциацияланады:<br />

H2S . . . . H 2S ^ s h 3+ + s h -<br />

357

су ерітіндісінде тәуірірек диссоциацияланады:<br />

H 2S ^ H + + H S “<br />

H S " ^ h + + s 2-<br />

Күкіртсутектіц ерітіндісі лакмусты қызыл түске бояйды, ол<br />

екі негізді, әлсіз кышкыл (Кі = 1 - 10~ 7, Қ2= 1 - 10~ 14) к ү к і р т-<br />

с у т е к қышқылы деп атайды. Күкіртсутек кышкылыныц түздарын<br />

сульфидтер деп атайды. Сульфидтер күкірт пен металдардыц<br />

тікелей қосылуынан түзіледі:<br />

F e -fS = FeS<br />

ЛН° = —95,4 кДж/моль<br />

Сульфидтердіц көпшілігін тиісті металдыц тұздарының ерітіндісін<br />

күкіртсутекпен әрекеттеп алуға болады, мысалы:<br />

C u S 0 4+ H 2S = jCuS + H 2S 0 4<br />

не болмаса сульфидтер ерітіндісімен әрекеттеп алуға болады,<br />

мысалы:<br />

F e S 0 4- f N a 2S = JFeS + N a2S 0 4<br />

Күкіртсутек қышқылыныц бұл тұздарынан баска, қышқыл<br />

түздары болады, оларды кышқыл сульфид, гидросульфид<br />

деп атайды.<br />

Қышқыл сульфидтердіц барлығы суда жаксы ериді, нормаль<br />

сульфидтердіц ішінен сілтілік металдардыц сульфидтері ж ақсы '<br />

ериді. Ауыр металдардыц сульфидтері суда ерімейді, олардыц<br />

кейбіреулері сұйытылған кышқылдарда да ерімейді. Сульфидтердіц<br />

осы қасиеттерін химиялык анализ жасағанда пайдаланады.<br />

Күкіртсутек кышқылы әлсіз кышкыл болғандықтан оныц<br />

түздары оцай гидролизденеді, мысалы N a2S ерітіндісініц 90%-тейі<br />

гидролизденеді:<br />

N a2S + HOH ^ NaOH + NaHS<br />

Екінші топтыц металдарыныц сульфидтері суда ерімейді, бірақ<br />

гидролизденеді:<br />

2CaS + 2НОН = Са (OH) 2-|-Са (HS) 2<br />

Көп валентті элементтердіц сульфидтері A12S 3, C r2S 3, т. б.<br />

ѳте жаксы гидролизденеді.<br />

Күкіртсутек кейбір металдармен ауада тікелей реакцияласып<br />

сульфид түзеді, мысалы:<br />

4Ag + 2H2S + О: = 2Ag2S + 2Н20<br />

Алтын, күміс, мыстан жасалган бұйымдардыц ауада күкіртсутек<br />

бар жерде күцгірттеніп, не қарайып кететіні осыдан.<br />

358

Сульфидтерді ауада кыздырғанда көпшілігі оксидке айналады,<br />

ондай реакциялар бұрыннан да мәлім, мысалы:<br />

2ZnS + 3 0 2 = 2Z n0 + 2 S 0 2<br />

кейбіреулері тотығып сульфатқа айналады, мысалы:<br />

CaS + 2 0 2 = C a S 0 4<br />

немесе<br />

F e S + 2 0 2 = F e S 0 4<br />

Сульфидтердің ішінде мацыздысы — натрий сульфиді — сода<br />

өндірісінде, бояғыштар жасағанда, түсті металлургияда колданылатын<br />

зат болғандықтан көп өндіріледі. Натрий сульфатын<br />

тас көмірмен араластырып, айналмалы цемент пештерінде кыздырады.<br />

Онда болатын негізгі реакция:<br />

N a2S 0 4+ 4C = N a2S + 4 C 0<br />

Натрий сульфидін бұлайша алу өнімсіз болды, өйткені процесс<br />

үздікті, пеште реакция толык жүрмейді, таза натрий сульфид!<br />

шықпайды, сондыктан оны суға ерітіп, сүзіп, қайта кристалдап,<br />

бірнеше косымша операциялар ж асау керек. Оныц үстіне<br />

пештен адамныц ден саулығына зиянды тозац, газ бөлініп<br />

шығады. Осы өндірістіц технологиясы артта калғандыктан натрий<br />

сульфидін шетелден сатып алуға мәжбүр болдык.<br />

1951 жылы Қазактыц Мемлекеттік университетініц кызметкерлері,<br />

Қ азақ ССР Ғылым академиясыныц және Балқаш металлургия<br />

заводыныц қызметкерлерімен бірлесе отырып натрий<br />

сульфидін өндірудіц жаца өнімді әдісін ұсынды.<br />

Бұл әдіс бойынша натрий сульфаты мен тас көмір үздіксіз<br />

істейтін шахта пешінде қыздырылады. Онда реакция толык жүреді<br />

натрий сульфиді бірден керекті кондицияда шығады. Өндірістіц<br />

өнімділігі артты, зиянды заттар бөлініп шыкпайтын болды.<br />

Содан бері Балқаш заводыныц химия цехы осы әдіспен істейді.<br />

Күкірттіц гомотізбек түзгіштік кабілеті толып ж-аткан персуль-<br />

.фидтерде (полисульфидтерде)— M 2S„ көрінеді. Персульфидтерді<br />

алу үшін сульфидтіц концентрлі ерітіндісін күкіртпен реакцияластырады:<br />

N a2S + (п — 1) S = N a2S„<br />

Персульфид радикалы ирек тізбек түзеді:<br />

: S S •<br />

Күкіртсутектіц ѳзініц толып жаткан персульфидтері алынған,<br />

жалпы формуласы H 2S„ (ондағы п = 2 — 23) оларды сульфандар<br />

деп атайды. Бүл май сияқты, сары түсті сұйықтықтар.<br />

359

H 2S 2 сутек пероксидінің Н 20 2 аналогы, B aS2 де В а 0 2-нің<br />

аналогы т. т. с. с. Персульфидтер жаратылыста да кездеседі,<br />

мысалы минерал пирит FeS2 темір персульфиді:<br />

Персульфидтерде пероксидтер сияқты, жағдайына қарай тотықтырғыш:<br />

немесе тотыксыздандырғыш<br />

N a2S 2 + SnS = S nS 2 + N a2S<br />

4FeS2+ 11 0 2 = Fe20 3+ 8 S 0 2<br />

кейде әрі тотықтырғыш, әрі тотыксыздандырғыш<br />

N a2S 2 = N a2S “FS<br />

болып реакцияласады.<br />

Күкірттің галогендермен қосылыстары кѳп, бірак фтордан<br />

иодқа қарай азая береді. Фтормен-гексафторид SF6, тетрафторид<br />

S F 4, дикүкірт дифторидін S 2F 2 береді, хлорменен-тетрахлорид<br />

SC14, дихлорид SC12, дикүкірт Дихлоридін S 2CI2 түзеді, броммендикүкірт<br />

дибромид S 2B r2 ал иодпен косылыспайды. Бұлардыц*<br />

мацыздысы дикүкірт дихлориді қүрылымы 0 2Ғ 2 сиякды ирек<br />

/ Ч<br />

Cl<br />

S<br />

Сі<br />

/ болады, күкірттіц үстімен хлор жібергенде түзіледі:<br />

2S -|- С 12 = S2С 12 колайсыз иісті сары түсті сүйыктық. р = 1,71,<br />

te = —80° t K= 138. Каучукты вулканизациялауға колданады.<br />

Дикүкірт дихлоридінен көміртек тетрахлориді алынады:<br />

2S2C12 + C S2 = CCU + 3S2.<br />

Негіздік жэне кышкылдык сульфидтер эрекеттесуден т и о -<br />

түздар түзіледі N a2S-f-C S2 = N a2C S3, оныц кышкылы тиокөмір<br />

қышқылы H2CS3 тұрақсыз оцай айрылады:<br />

H 2CS3 = H 2S + C S2<br />

бүл айрылу оттекті көмір кышкылыныц айрылуы сияқты:<br />

Н 2С 0 3= Н 20 + С 0 2<br />

§ 3. КҮКІРТТІҢ ОКСИДТЕРІ<br />

Күкірттіц екі оксиді бар — S 0 2, S 0 3.<br />

Күкірт диоксиді S 0 2. Бұл төрт валентті күйде, косылыс<br />

түзген күкіртте ажыраспаған электрон жүбы (3s2) болады.<br />

Осы ажыраспаған электрон жұбы жэне о — байланыстырушы<br />

электрондар жұптарыныц есебінен күкірт атомы sp2, (S 0 2) кейде<br />

sp3— гибридті (SO2 - ) байланыс түзеді.<br />

Күкірт диоксиді мацызы ѳте зор косылыс, ѳнеркэсіпте көп<br />

мѳлшерде ѳндіріледі, оны алу жолдары мынадай:<br />

а) күкіртті жағу:<br />

360<br />

S + 0 2 = S 0 2<br />

ДН° = 297 кДж/моль

бірақ мүнда S 0 2 мен аралас 2,5 — 7% дейін S 0 3 болады.<br />

б) сульфидтерді ѳртеу:<br />

4FeS2+ 1102 = 2Fe20 3+ 8S02<br />

в) күкірт кышқылын тотыксыздандыру, 1774<br />

жылы Пристли газ түріндегі S 0 2 алғаш алғанда күкірт кышқылын<br />

көмірмен және сынаппен тотықсыздандырган болатын:<br />

Hg + 2H2S 0 4= S 0 2 + 2H20 + H g S 0 4<br />

Осы кезде лабораторияда күкірт диоксидін мына реакциямен<br />

алады:<br />

Cu + 2H2S 0 4= S02 + 2H20 + C u S 0 4<br />

Күкірт диоксидінің физикалык касиеттері — түссіз,<br />

өткір иісті, ауада 0,2% болса әуелі тамак қарлыктырып, біраздан<br />

соң адамды есінен тандырады; — Ю°-та сұйылады, — 73°-та<br />

қатады, судагы ерігіштігі 1 : 40.<br />

Күкірт диоксиді негізінде күкірт қышқылы өндірісінде және<br />

тоқыма, кагаз өнеркәсіптерінде, дезинфекция, ветеринария мен<br />

медицинада (қотыр емдеу), тоцазыту өндірістерінде, бояулы заттарды<br />

түссіздендіру т. б. колданылады.<br />

Күкірт диоксиді химиялык қасиеті жагынан өте активті,<br />

реакцияласкыш зат. Молекуласы sp2 — гибридизациясы<br />

арқылы түзілген бұрышты молекула. ё<br />

//ь \<br />

О о<br />

S 0 2 молекуласы, 0 з ( 0 0 2) — озон молекуласы сияқты, OSO<br />

бұрышы =119,5°, d(SO) = 0,143 нм.<br />

Суда ерігенде күкіртті қышқыл түзеді:<br />

S 0 2 + H 20 = H2S 0 3<br />

Күкірт диоксиді фосфор пентахлоридімен реакциаласып,<br />

тионилхлоридін түзеді:<br />

S 0 2 + PC15= S0C12 + P0C13<br />

SO C b-тионил хлориді, sp3 — гибридизация аркылы түзілген<br />

молекуласы<br />

t<br />

О<br />

I4 I<br />

CI<br />

СІ<br />

пирамида тәрізді күрылган, түссіз сұйыктык, р = 1,18, ол сумен<br />

әрекеттескенде<br />

S0C12 + 2H20 = H2S 0 3+ 2HC1<br />

қышкыл түзетіндіктен ангидрид болтаны, ягни тионил хлорид!<br />

хлорангидрид, мұнай галогенангидридтерм<br />

е н ілгеріде талай кездесеміз.<br />

Күкірт диоксидініц — тотыксыздандырғыштык<br />

та<br />

361

касиеті бар, демек онын, құрамындағы он төрт валентті күкірт<br />

тағы электрон беріп реакцияласады, оныц нәтижесінде өзі тағы<br />

тотығыцкырап шығады, мысалы:<br />

s o 2+ J_ 4- 2 o 2= s o 3<br />

Бүл реакцияға катализатор керек, ал хлор еш катализаторсыз-ак<br />

тотықтырады:<br />

SO2 —|—С12 = SO 2CI2<br />

БОгСЬ-сульфурил хлориді, түссіз ащы иісті сұйықтык, ^ б Э 0,<br />

t« = — 50°, p = 1,71. Ыстык сумен реакцияластырса екі кышқыл<br />

береді:<br />

S 02Cl2 + 2H 20 = H 2S04 + 2HCl<br />

демек, сульфурил хлориді де хлорангидрид.<br />

Күкірт диоксидініц — т о т ы к т ы р ғ ы ш т ы к та қасиеті<br />

бар, демек оныц құрамындағы оң төрт валентті күкірт әзіне<br />

электрон косып алып реакцияласа алады, оныц нәтижесінде ѳ»і<br />

тотыксызданып шығады, мысалы:<br />

s o 2+ c = s + c o 2<br />

Күкіртсутекті оцайырак тотықтырады:<br />

S 0 2 + 2H2S = 2 H 20 + 3S<br />

4. Кѵкірттіц триоксиді S03 күкірт атомыныц<br />

sp гибридтенуі арқылы түзіледі, күкірттіц атомыныц 3d<br />

орбитальдары да екі я — байланысын түзуге қатынасады. Түзілген<br />

молекула үш бүрышты болады:<br />

4 5<br />

«<br />

О<br />

Күкірт триоксиді әнеркәсіпте үлкен мацызы бар оксид. Алынуыныц<br />

химиялық жағы мынадай:<br />

SO 2+ -jj-02 = S 0 3<br />

Ä H ° = — 96,2 кДж/моль<br />

реакция 420° қызу жэне катализатор (Pt немесе Ѵ2Об) катысында<br />

жақсы жүреді. Күкірт қышқылын контакт әдісімен алу<br />

осы реакцияға сүйенеді.<br />

Күкірт триоксидініц молекуласы координациялык канбаған<br />

молекула болғандықтан оцай полимерленіп сакина тәрізді немесе<br />

ирек тізбекті молекула түзеді:<br />

/°<br />

^ s/ 0 0 о<br />

S 1 ' / / О S 7 XS S /<br />

II / s s s' 1 1 II<br />

о с / \ 0/ \ о 0 о О<br />

362<br />

s ° 3 ( s o \ ( 5 ° з ) х<br />

м о н о м ер 4 ' попимрп<br />

тример<br />

полимер

Күкірт триоксидінің осы айтылғандай кұрылымы әр түрлі<br />

болғандықтан оның бірнеше түрі (модификация) болады. Күкірт<br />

триоксиді әуелі ак түтін түрінде түзіледі (SO3), ол конденсацияланып,<br />

^К=44,8°С сұйыктыкка айналады, ол сұйық сақиналы<br />

(БОз)з молкулалардан тұрады. Сұйықтыкты салқындатканда<br />

мұз тәрізді ^б=16,8°С түссіз массаға айналады. Бұл БОз-тің<br />

V — модификациясы, құрылымы (50з)з. Күкірт триоксидініц<br />

у— модификациясы 25 градустан жоғары температурада тұракты<br />

болады, одан төменгі температурада не жай сактағанныц өзінде<br />

де біртіндеп екінші а — түріне ауады. Мұныц кристалдары ақ<br />

түсті, жібектің талшығындай, күрылымы ирек полимер — (S 0 3)*,<br />

50°-та балқымастан ұшып газға айналады. Екі түрі де гигроскопиялы.<br />

а — түрі реакцияласкыш.<br />

Күкірт триоксиді сумен косылып бірнеше кристаллогидрат<br />

түзеді (49-кесте).<br />

Кұкірт триоксидінің кристаллогидраттары<br />

Формуласы 6t° Аты<br />

49-кесте<br />

2 SC>3 - H 2O я H 2S 2O 7 36° д и к ү к і р т К Ы Ш К Ы Л Ы<br />

S 0 3 -H 20 h 2s o 4 10,4 к ү к і р т<br />

S 0 3 -2H 20 ^ H 2S 0 4 -H 20 8,5 м о н о г и д р а т<br />

S 0 3 -3H 20 » H 2S 0 4 -2H 20 — 39° д и г и д р а т<br />

S 0 3 -5H 20 » H 2S 0 4 -4H 20 — 25° т е т р а г и д р а т<br />

Күкірт триоксидініц гидратациясы экзотермиялык процесс<br />

S 0 3(c) + H 20 = H2S 0 4(c)<br />

H 2S 0 4(с) + aq = H2S 0 4ag<br />

AH° = — 89,1 кДж/моль<br />

AH° = — 75,3 кДж/моль<br />

Қүкірт триоксиді судан баска заттармен де қосыла реакцияласады:<br />

а) S 0 3+ M g 0 = M g S 0 4 магний сульфаты<br />

э) S0 3+ H 202 = H2S 05 пероксомонокүкірт қышқылы (Каро<br />

қышкылы) "<br />

б) 2 S 0 3-f Но02 = H2S20 8пероксодикүкірт кышкылы (Маршал<br />

кышкылы)<br />

в) 4S03 + H202 = H 2S 40 i4 пероксотетракүкірт кышкылы<br />

г) 4 S 0 3+ 0 = 2S 207 дикүкірт гептаоксиді<br />

д) S 0 3+ S = БгОз дикүкірт триоксиді<br />

е) S03 + HC1 = S 0 3HC1 хлорсульфон қышқылы<br />

§ 4. КҮКІРТТІН. ОТТЕКТІ Қ Ы Ш Қ Ы Л Д А Р Ы Ж Э Н Е О Л А РДЫ Н , ТҮЗДА РЫ<br />

Күкірттіц оттекті қышкылдары көп. Біз оныц бірнешеуімен<br />

танысамыз.<br />

1. Күкіртті қышкыл H2SO3 түраксыз болғандыктан,<br />

тек сүйылтылған су ерітінділерінде ғана болады, оныц өзінде де<br />

екі изомер түрі біріне-бірі ауысып отырады:<br />

363

*<br />

J<br />

s<br />

/ II \<br />

Н О о O H о / о 4 O H<br />

Мұндай екі (одан да көп) изомердің біріне бірінің кайтымды<br />

түрде оңай көшуін таутомерия дейді.<br />

Күкіртті кышкыл ангидридінен, не тұздарынан алынады, орта<br />

күшті кышкыл (36-кесте), оның ерітіндісінде мынадай жылжымалы<br />

тепе-теңдіктер болады:<br />

Н 20 + S 0 2^ H 2S 0 3^ H " + H2S0 ^ 2H ' + SO3<br />

Күкіртті кышкылдыц ерітіндісінен S 0 2 иісі шығып тұруы және<br />

кышкылды бос күйде ала алмаушылыктыц себебі осы. Ерітіндіні<br />

кыздырып кайнатса тепе-тецдік сол ж акка ауып күкірт диоксиді<br />

ерітіндіде.н түгел кетеді, ал салкындатқанда немесе сілтімен эсер<br />

еткенде, керісінше оңға карай ығысады.<br />

Күкіртті кышкылдыц түздары сульфиттер деп аталады.<br />

Сульфиттердіц барлығы түссіз келеді. Күкіртті кышкыл екі негізді<br />

болғандыктан оныц кышкыл жэне орта тұздары болады.<br />

Қ ы ш к ы л тұздар, гидросульфиттер, суда жаксы ериді, кейбіреулері,<br />

мысалы C a (H S 0 3) 2, ерітіндіде ғана болады.<br />

Калий гидросульфиті қыздырғанда айрылады:<br />

н<br />

I<br />

s<br />

2 K H S 03 = K2S 20 5 + H 20<br />

Бұл бос күйде белгісіз кышкыл (H 2S 20s) тұзы — калий пента-.<br />

оксодисульфаты — фотографияда, мата бояғанда колданылады.<br />

Орта тұздар — с ульфиттер — аммоний мен сілтілік металдардыц<br />

сульфиттерінен басқалары еруі киын тұздар. Сульфиттер<br />

химиялык реакцияласкыш заттар. Сульфиттердіц реакцияласкыш<br />

болуыныц себебі бар. Оныц анионы SO§“ пирамида<br />

сиякты кұрылған<br />

S<br />

II'<br />

О<br />

Күкірт атомындағы ажыраспаған электрон жұбы, а — байланыстырушы<br />

электрон жұптары мен sp3 — гибридизациялануынын<br />

салдарынан, пирамиданыц жоғарғы ұшына карай бағытталған<br />

болады. Сондыктан SO§~" анионы электрон беретін жақсы донор,<br />

соныц салдарынан ѳзі SO§_ немесе SO3H - сиякты тетраэдр<br />

иондарына айналады.<br />

Осы себептен сульфиттер оцай тотығып, сульфатка айналады,<br />

сондыктан тотыксыздандырғыш ретінде колданылады. Мысалы,<br />

натрий сульфитініц ерітіндісі ауада ашык тұрса:<br />

2N a2S 0 3 + 0 2 = 2N a2S 0 4<br />

Сульфиттерді оттек түгіл күкірттіц өзі де тотыктыра алады:<br />

364

Na2S 0 3 -(- S = Na2S20 3<br />

Судьфиттерді қыздырса айрыла бастайды (600°С)<br />

4K2S 0 3 = 3K2S 0 4+ K2S<br />

(бұл хлораттардың айрылу реакциясы сиякты). Сульфиттердің<br />

көпшілігі іс жүзінде маңызды, мынадай орындарда колданады:<br />

«Сульфит сілтісі»— C a (H S 0 3) 2— ерітіндісі целлюлоза өнеркәсібінде;'<br />

натрий гидросульфиті N a H S 0 3 — маталар өндірісінде<br />

ағартқыш, тотықсыздандырғаш ретінде; натрий сульфиті N a2S 0 3-<br />

• 7Н20 — медицинада — антисептик, фото жэне консервілер ж а ­<br />

сау жұмысында; калий сульфиті K2S 0 3-2H20 мата бояуда —<br />

тотыксыздандырғыш.<br />

2. Дисутеқ тетраоксодисульфаты H 2S 20 4 бул кышкыл бос куйде<br />

алы нбаған, ерітіндіде тураксы з, біртіндеп айрыла беретін зат. Тұздарының<br />

маныздысы-натрий тетраоксодисульфаты, оны алу ушін натрий гидросульфитінін<br />

ерітіндісіне бѳліну моментіндегі сутекпен (атом түрінде) әрекет етеді:<br />

2 N a H S 0 3 + 2Н = N a 2S 20 4 + 2Н 20<br />

N a 2S 20 4 -2H 20 — туракты, ж ақсы еритін, оңай тотығатын түз, бояу жүмысында<br />

күшті тотықсыздандырғыш ретінде колданады. Қурылым формуласы:<br />

N a— О — S — S —О — Na<br />

II I<br />

О О<br />

3. Тиокүкірт қышкылы H2S 20 3 — бос күйде белгісіз,<br />

аламыз деп талаптанғанда айрылып кетеді:<br />

H 2S 20 3 = H 2S 0 3-|- S<br />

Қышқылдың құрамындағы екі күкірттіц бірі оц алты валентті,<br />

екіншісі теріс екі валентті (оттек ролінде), құрылым формуласы<br />

Н — О \ , 5<br />

/ S Мұныц дүрыс екендігі тиокүкірт кышкылыныц<br />

Н - О<br />

гидролизі<br />

^ О<br />

h 2s 2o 3+ h 2o = h 2s o 4+ h 2s<br />

дәлелдейді.<br />

Бұл қышқылдың орта тұздары ғана бар, оларды т и о с у л ь-<br />

ф а т т а р деп атайды. Тиосульфаттар — түссіз, суда жаксы еритін,<br />

тұрақты тұздар; барийдіц тұзы киын ериді, күмістіц түзы<br />

нашар ериді; кышкылдар әсерінен айрыла бастайды, мацыздысы<br />

натрий тиосульфат ы.<br />

Натрий тиосульфаты N a2S 20 3-5H20 — түссіз, 48,5°-та балкып,<br />

өзініц кристалдык суында еритін зат, аса канык ерітінді түзуге<br />

бейімділігі бар.<br />

Натрий тиосульфатын алу үшін мына реакцияны пайдаланады:<br />

• 3 S + 6 N a 0 H = N a2S 0 3-+ 2N a2S + 3H20<br />

365

(бұл реакция галогендердіц сілтімен реакцияласуы сияқты);<br />

осыдан шыққан натрий сульфитіне күкірттің артығы қосылады.<br />

N a2S 0 3 -(- S = N a2S 2О3<br />

+ s = 4 s '<br />

Натрий тиосульфатын алудыц тағы бір қызык жолы сілтілік<br />

ортада күкірт диоксидімен күкіртсутектіц реакцияласуы<br />

4 S 0 2 + 2H2S + 6NaOH = 3N a2S20 3+ 5H20<br />

Натрий тиосульфата — қүрамында теріс екі валентті күкірт<br />

болғандықтан тотықсыздандырғыш қызметін атқарады, сол қьізметіне<br />

сай антихлор ретінде, фото жұмысында<br />

N a2S 20 3+ 4Cl2 + 5H20 = 2H 2S 0 4+ 2 N aC l+ 6H C l<br />

жэне химиялык анализде (иодометрия) колданылады.<br />

4. Политион кышқылдары (Н28*Об) жоғарыда жазылған<br />

S 0 2 + 2H 2S = 2H 20 + 3 S<br />

реакцияны су катысында өткізсек, яғни күкіртті қыш қылдың ерітіндісіне<br />

күкірсутекті жіберсек, реакцияның барысы күрделірек болады, , реакцияның<br />

тендігін ж алпы лап былай ж азуға болады:<br />

a H 2S 0 3 + 6 H 2S = H 2Sa:C>6<br />

Реакция нәтижесінде түзілген сұйы кты қта, жеке күйіндегі күкірттен басқа,<br />

политион кышқылдары деп аталаты н бірнеше кыш кылдыц коспасы<br />

болады. Ондағы л: = 3 — 6 дейін болады'.<br />

Политион қыш кылдарының түзілуін ж аңағы айтқан рёакцияда, дербес<br />

күйде алы нбаған дисутек диоксодисульфат H 2S 20 2 ертітіндіде деген жорамал<br />

аркылы түсіндіреді. Ж орам ал реакцияларды ц тецдіктері:<br />

yS<br />

H2S + S 0 2 = H 2S 20 2<br />

H 20 + S 0 2 = H 2S 0 3<br />

H 2S 20 2 + 2H 2S 0 3 = H 2S 40 6 + 2H20<br />

онымен қабат: H 2S 20 2 + H 2S = 2H20 + 3S<br />

Одан кейін: H 2S 406 + S = H 2S506<br />

H2S5O6+ S — НгБбОб<br />

Бұл қы ш қы лдарды ц құрылым формуласы біріне-бірі ұксас, мысалы:<br />

О<br />

it<br />

/ s \ s \ s \<br />

H O II S / S / (| OH<br />

О<br />

0 о<br />

баска күкірттер екі валентті болып ортадағы күкірттердіц арасы на кона береді.<br />

Политион кыш кылдарыныц барлығы тек еріген күйде болады. Тұздары Ч ұрактырак,<br />

кристаллогидрат түрінде дербес алы нғандары бар.<br />

366<br />

I

5. Дитион кышкылы H 2S 2O 6 бурьін политион қышқылдарының бірі<br />

деп есептелетін. Олай емес екендігін 1870 жылы Д . И. Менделеев дэлелдеген.<br />

Шынында да күкіртті кышкыл мен күкіртсутек реакцияласканнан түзілген<br />

заттарды н ішінде дитион кышкылы болмайды.<br />

Дитион кышкылы былайш а тузіледі:<br />

Mn02+ 2S02 = MnS20 6<br />

M nS206 + Ba (О Н ) 2 = Мп (ОН) 2 + ВаЗгОб<br />

ВаБгОб “Ь H2SO4—BaS04 H2S2O6<br />

Дитион кышкылы да ерітіндіде ғана болады, кы зды рса-ак айры ла бастайды:<br />

H 2S 2O 6 — H 2SO 4 -f“ S 0 2<br />

Менделеев оның курылым формуласын былай кескіндеген<br />

О О<br />

II II<br />

H - о — S —S - 0 - H<br />

II II<br />

о о<br />

(екі карбоксил радикалынан кұры лған қымыздық кышкылы сиякты ).<br />

К ү к і р т кышкылы H2SO4 жэне оның туздары.<br />

Таза күкірт кышкылы түссіз, май тәрізді сұйыктык,<br />

10,37°-та кристалдык масса болып катады. Сатудағы концентрленген<br />

күкірт кышкылы 96,5% болады, оныц тығыздығы 1,84.<br />

Қүрылым формуласы о^, / 0<br />

S/<br />

/ \<br />

тетраэдрга жакын н о он<br />

H2SO.4 сусыз ѳзі сұйык күйінде аздап диссоциацияланады<br />

H 2SO4... H 2S C W S 0 4H3+ + H S 0 4“<br />

100 проценттік H2S 0 4 алу үшін, оныц сұйык ертіндісін кайнатып,<br />

суын түгел шыгаруга болмайды, өйткені күкірт кышкылы<br />

98,3% концентрацияда өзгермей кайнайтын ерітінді түзеді<br />

(4 = 338°С). 100% H 2SO4алу үшін концентрациясы белгілі H2S 0 4<br />

ерітіндісіне, есептеп керек мөлшерде күкірт триоксидін S 0 3<br />

косады.<br />

Екінші жагынан 100% күкірт кышкылын айыраліыз, ішіндегі<br />

күкірт триоксидін шығарамыз деп кыздырсак, күкірт триоксиді<br />

әуелі шыға бастайды да, бірак кышкылдыц концентрациясы<br />

98,3% келген кезде токтайды, температура 338°-ка жеткен кезде<br />

күллі ерітінді кайнайды.<br />

Күкірт кышкылында 18—25% күкірт триоксиді S 0 3 ериді. Ондай<br />

ерітінділерді о леум деп атайды. Олеумнен күкірт кышкылы<br />

мен күкірт триоксидініц косылысы = д и к ү к і р т кышкылын<br />

H2S 20 7 катты күйде бөліп алуға болады.<br />

Бұл арада болатын процесс былай түсіндіріледі. Күкірт триоксидіндегідей<br />

SO i~ — ионындағы алты валентті күкірттіц де<br />

полимерлену кабілеті бар. Полимерлік сульфаттар да тетраэдр<br />

тәрізді болады.<br />

Жоғарыда айтылған S 0 3 күкірт кышкылында ерігенде, толып<br />

жатқан поликүкірт кышкылдары түзіледі:<br />

367

о о<br />

,1 О, „<br />

н о ч ІІ /°\!І / 0Н<br />

s S<br />

и II<br />

о О<br />

Н2S 20 т<br />

дикүкірт кышкылы<br />

I! II II<br />

О о о<br />

H 2S 50 10<br />

трикүкірт КЫШКЫЛЫ<br />

HjO-xSO j<br />

п о л и кү к ір т КЫШКЫЛЫ<br />

Шынында олеум дейтініміз H 2S 0 4, H 2S 2O7, H2S 3O 10— коспасы.<br />

Еріткенде су молекулаларынын, эсерінен S— О—S байланысы<br />

үзіліп, поликүкірт кышкылдары кәдімгі күкірт кышкылына<br />

айналады.<br />

Күкірт кышқылы суда өте жақсы ерумен катар, суды (ылғал,<br />

дымкылды) бойына күшті тартып сіңіреді, сондыктан оны құрғаткыш<br />

ретінде колданады. Құрамында сутек пен оттек бар органикалык<br />

косылыстардан (клечатка, кант) суды тартып алу үшін техни-.<br />

када пайдаланады. Күкірт кышкылы денеге тигенде, күйдіріп<br />

жара түсіреді. Жұмыс кезінде денеге, киімге жазатайым күкірт<br />

кышкылы тисе, ол араны тез қүрғак шүберекпен немесе орамалмен<br />

сүртіп алып, ағын суға жуып, одан кейін аммиак ерітіндісімен<br />

шайып, соңынан тағы жуу керек.<br />

Күкірт кышкылы суға ерігенде 1 молі 79,5 кД ж жылу бөліп<br />

шығарады, өйткені ол сумен гидрат түзеді. Кейбір гидраттары<br />

ерітіндіден катты күйде бөліп шығарылған:<br />

H2S 0 4-2H20 (t6— 38°), H 2S 0 4-4H20 (t6- 2 7 ° ) .<br />

Сондыктан күкірт кышкылын суға еріткенде едәуір сактык<br />

керек. Ол үшін күкірт кышкылын ептеп суға кұяды. Керісінше<br />

жасаса, бөлінген жылудын, әсерінен су кайнап ыдыстан шашырап<br />

аткылауы да мүмкін.<br />

Тұз кышкылы — күкірт кышкылынан күшті, бірак күкірт<br />

кышкылының кайнау температурасы жогары болғандыктан, ол<br />

тұз кышкылын оның тұздарынан ығыстырып шығарады. Ал,<br />

күкірт кышкылының өзін тұздарынан, кайнау температурасы<br />

жоғары болғандыктан, кремний кышкылы ығыстырып шығарады.<br />

Концентрленген күкірт кышкылы өте күшті тотыктырғыш,<br />

өзі S 0 2 кейде S, тіпті H2S дейін тотыксызданады. Күкірт кышкылы<br />

осылайша металдарды (Cu, Hg т. б.) бейметалдарды (S, С, т. б.),<br />

химиялык косылыстарды (HBr, HJ, т. б.) тотыктырады, кыздырса<br />

ол реакциялар тіпті жаксы жүреді, өйткені кыздырғанда күкірт<br />

кышкылы былайша айрылады:<br />

368

2H2S 0 4 = 2H20 + 2S02 + 0 2<br />

Концентрациясы 93 проценттен жоғары күкірт қышкылы темірдіц<br />

бетін пассивтейді, соны пайдаланып күкірт қышқылын цистерна<br />

ға қүйып тасиды.<br />

Бүл айтылғанныц барлығы концентрленген күкірт кышқылы<br />

жайында. Сүйытылған күкірт кышқылы активтік қатарына сутектіц<br />

алдында тұратын металдардыц барлығымен реакцияласады,<br />

ол реакцияларда сутек бөлініп шығады. Бұл реакциялар да<br />

тотығу-тотыксыздану реакцияларына жатады, бірак мүнда тотыктырғыш<br />

күкірт кышкылыныц күрамындағы күкірт емес, сутектіц<br />

он ионы, ол өзіне электрон косып алып жеке күйде бөлініп шығады.<br />

Мысалы:<br />

Zn + H 2S 0 4= Z n S 0 4+ I H2<br />

(сұйық.)<br />

Концентрленген күкірт қышқылында бұл реакция былай жүреді:<br />

Zn -f- 2H2SO 4= Z n S 0 4<br />

(конц.)<br />

SO 2 “I- 2H2O<br />

Сонымен катар мына реакциялар да жүреді:<br />

3Zn + 4H2S 0 4= 3 Z n S 04+ S + 4H 20<br />

(конц.)<br />

4Zn + 5H2S 0 4= 4 Z n S 0 4+ H 2S + 4H 20<br />

(конц.)<br />

Активтік катарында сутектен кейін тұрған металдарға сұйык<br />

күкірт кышкылы еш эсер етпейді.<br />

Күкірт кышкылы күшті кышкылдыц бірі; су ерітіндісінде ол<br />

Н' және HSO'4 иондарына диссоциацияланады; диссоциацияланудыц<br />

бұл бірінші сатысы аяғына дейін толык өтеді.<br />

Сульфаттар. Күкірт кышкылы екі негізді кышкыл болғандықтан<br />

екі катар тұз береді, Күкірт кышкылыныц орта тұздарын<br />

— сульфат, кышкыл тұздарын — гидросульфат дейді.<br />

Сульфаттардыц көпшілігі түссіз жаксы еритін тұздар, нашар<br />

еритіні C a S 0 4, P b S 0 4, ерімейтіндер B a S 0 4, S r S 0 4, Ag2S 0 4.<br />

Сульфаттарды кыздырғанда байкалатын өзгерістерге қарап<br />

оларды екіге белуге болады. Біркатар сульфаттар (мысалы<br />

Na, К, Ва тұздары) 1000° дейін кыздырғанда да балқығанымен<br />

айрылмайды, екінші бір бөлігі (Fe, Cu, Al тұздары) төмен температурада-äK<br />

металл оксиді мен күкірт триоксидіне айрылады.<br />

Сульфаттардыц біразыныц кристалдык суы болады, мысалы:<br />

C u S 0 4-5H20 м ы с купоросы (тотыяйын), F e S 0 4-7H 20 — темір<br />

купоросы, N a2S 0 4-10H20 мирабилит, C a S 0 4-2H20 гипс г. б.<br />

Сульфаттардыц ішінде колдануы жағынан өте мацыздылары,<br />

бұлардыц алыну жолдары, колданылуы күрамындағы металдарды<br />

окығанда, кейінгі тарауларда айтылады.<br />

369

7. Дикүкірт қ ы ш қ ы л ы H2S2O7. Өткенде айты лғандай күкірт кышқылының<br />

ішінде күкірт триоксидін ерітсе кұрамы H 2S 0 4x S 0 3 ерітінді түзіледі, егер<br />

х = 1 болса, пирокүкірт кышкылы түзіледі, бұл кристалдык., зат. tg = 35°.<br />

Д икүкірт кышқылы — күшті тотыктырғыш , сумен былай реакцияласады :<br />

H 2S 2O 7 -j- Н 2О — 2 H 2S O 4.<br />

О рганикалы қ бояулар синтезінде қолданылады. Тұздарын дисульфат деп<br />

атайды, оларды гидросульфаттарды қыздырып барып алады:<br />

2NaHS04= Na2S207+ H20<br />

Д исульф аттар түссіз кристалдык заттар, қы зды рғанда айрыла реакцияласады :<br />

N a 2S 20 = N a 2S 0 4 + S 0 3<br />

Пероксокүкірт кышкылдары. Пероксо қы ш қы лдар күкірттікі болсыи,<br />

азоттікі, көміртектікі болсын, бұларды ц барлығы сутек пероксидінің туындылары<br />

деп есептеледі.<br />

Сутек пероксидіндегі сутекті ауысты рғанда:<br />

а) м еталға ауыстырса, металдың пероксиді болады:<br />

0 —Н O-Na<br />

1 ; I<br />

q __ j_j 7 q (Na2C>2— натрий пероксиді)<br />

ә) қы ш қы лды к топка ауыстырса, пероксо қышқыл болады:<br />

О ,0<br />

/ н л<br />

о<br />

0<br />

II<br />

НО II o' но It 0 - 0 - S<br />

\ s / II 4 он<br />

s о<br />

о<br />

II<br />

о<br />

H 2S O s H2S 20 8<br />

пероксомонокүкірт<br />

кышкылы<br />

пероксодикүкірт<br />

кышкылы<br />

Екеуі де түссіз, гигроскоптык кристалды к зат, өте күшті тотықтырғыш тар.<br />

Бүл кы ш кы лдарды ц екеуі де оцай гидролизденіп сутек пероксидін түзеді:<br />

H2S05 + H20 = H2S04+ H202<br />

H 2S 2O 8 -]- Н 20 = 2H 2S04 И- Н г 0 2<br />

Тұздары пероксосульфат деп аталады.<br />

§ 5. KYK1PT К Ы Ш Қ Ы Л Ы Н Ы Н Ө Н Д ІРІС І<br />

Күкірт кышкылы өндірісі негізгі химиялык өнеркәсіптің (кышкылдар,<br />

негіздер, тұздар, минералдык тыңайткыштар жэне хлор<br />

өндіретін саласының) негізгі бір тарауы. Химиялык өнеркәсіпте<br />

күкірт кышкылындай көп өндірілетін бірде-бір зат жок.<br />

Күкірт кышқылы минералдык тыңайткыштар (суперфосфат,<br />

аммоний сульфаты т. б.) ѳндірісінде колданылады. Қандай<br />

кышқылды болса да тұзынан алғанда күкірт кышкылы колданылады,<br />

қопарғыш заттар өндірісіне көп жұмсалады.<br />

Керосин, мүнай майларын, кокс-химия өндірісінін өнімдерін<br />

(бензол, толуол) тазалауға, түрлі купоростар жасауда, бояу<br />

істеуде т. б. максаттар үшін күкірт кышкылы керек. Күкірт<br />

кышқылысыз ешбір химиялык лаборатория жұмыс істей алмайды.<br />

Қүкірт кышкылын өндіру үшін өнеркәсіпте, алдымен күкірт<br />

диоксидін алады, сонан соң оны күкірт триоксидіне аудару<br />

370

үшін тотықтырады, ары қарай кукірт триоксидін күкірт қышқылына<br />

айналдырады. Осы айтылғандардыц әрқайсысын техникалык<br />

орындаудың өнеркәсіптік бірнеше әдістері бар.<br />

Күкірт диоксидін керекті мөлшерде алу үшін темір колчеданын<br />

өртегенде (XI тарау, § 3), күкіртті ж акканда (XI тарау,<br />

§ 3). не түсті металлургияда сульфидтердегі металды алғанда<br />

бөлініп шығатын (XI тарау, § 1) күкірт диоксидін пайдаланады.<br />

Соңғы кездегі технологиядағы техникалык прогресс табысының<br />

бірі — ұсатылған катты заттарды «қайнаушы кабатта»<br />

өртеу — өндірістің түрлі салаларында өріс алуда. Бұл әдістің<br />

мазмұны мынау — ұнтақталған материалды (мысалы пирит)<br />

астынан кысымнан шыккан ауамен катты үрлеп араластырып,<br />

ұнтак затты бұркылдатып, кайнап жаткандай түрге келтіреді,<br />

соны «кайнаушы кабат» дейді. Мұндай «кайнаушы кабатта»<br />

катты заттың ұнтағы ауамен (баска газбен) жаксы араласып,<br />

еркін жанасатын болғандыктан, ондағы химиялык реакция ѳте<br />

жоғары жылдамдыкпен жүреді, ѳндірілетін заттыц (күкірт<br />

диоксидініц) шыгымы 3— 4 есе артады.<br />

Мұндай «кайнаушы кабатта» реакцияластыру сульфид кендерін<br />

ѳртеу ѳндірісіне енгізілуде, сонымен катар химиялык<br />

өнеркәсіптің баска салаларында — баска заттарды жағуда,<br />

сұйыктыктарды айдау аркылы тазалағанда, катты заттарды кыздыр'ып<br />

балқытканда, салкындатқанда, кұрғатканда жэне хлорлағанда<br />

колдануға мүмкіншілік бар.<br />

Көп мөлшерде өндірілетін күкірт кышкылына керекті күкірт<br />

диоксидін алудыц бір коры — түсті металлургияныц пештерінен<br />

соцғы кезге дейін далаға жіберіліп келген газдар. Қазіргі кезде<br />

бұл газдар, әсіресе түсті металдардыц қазынасы, Қазакстанда<br />

(Шығыс Қазакстан, Балкаш ) күкірт кышкылын алуға жұмсалады.<br />

Айтылып отырғанныц каншалыкты мацызды кор екендігін<br />

мына мысалдан көруге болады: 1 т мыс өндірілгенде 7,5 т күкірт<br />

диоксиді шығады, одан 10 т артык күкірт кышкылын алуға<br />

болады.<br />

Күкірт диоксидін тотыктырып күкірт кышкылын алудыц екі<br />

әдісі бар: контакт әдісі жэне нитроза әдісі. "<br />

Контакт әдісі түсінікті әрі жеткілікті кѳлемде орта мектеп<br />

оқулығында жазылған.<br />

Нитроза әдісі. Контакт әдісі әткен ғасырдыц аяк кезінде<br />

гана іске асырылды, ал нитроза әдісі XVIII гасырдыц ортасынан<br />

колданылып келеді, оныц химиялык мазмұны екі реакцияға<br />

негізделген.<br />

I S 0 2 + N 0 2 + H 20 = H 2S 0 4+ N 0;<br />

II 2N О + 0 2 = 2NОг^<br />

Бірінші тецдікте күкірт диоксидін тотыктырушы азот диоксиді;<br />

ол өзі тотыксызданып азот оксидіне (NO) айналады, екінші тецдік<br />

бойынша тотығып кайтадан азот диоксидіне (N 0 2) айналады.<br />

Сонымен бұл реакцияда азот оксиді оттек тасушы болып табы-

лады, яғни күкірт диоксидін тотыклыру реакциясыныц катализаторы<br />

(VI тарау, § 2).<br />

Нитроза әдісімен өтетін реакцияларды бұрын қорғасын камераларында<br />

жасаушы еді (к а м е р а л ы ә д і с ) ; бұл реакция<br />

20-жылдардан бері арнаулы мұнараларда (мұнаралы әдіс)<br />

жүргізіледі.<br />

Мұнаралы әдіс бойынша жүмыс істейтін аппараттардыц схемасы<br />

120-суретте келтірілген. Колчедан пешінен шыккан, шыңынан<br />

тазартылған, кұрамында күкірт диоксиді бар, кыздырылған газ<br />

«өнім мұнараларға» (I жэне II) астынан енгізіледі. Мұнаралардың<br />

іші керамикадан жасаған сакиналармен толтырылған,<br />

жоғарыдан оныц ішіне нитроза шашыратылып кұйылып тұрады.<br />

Нитроза дейтініміз ішінде нитрозил гидросульфаты (N 0 H S 0 4)<br />

еріген күкірт кышкылы, ал нитрозил гидросульфаты дейтініміз<br />

күкірт кышкылы мен азотты кышкылдыц (H N 0 2) аралас ангидрид!,<br />

оны мына схемадан кѳруге болады.<br />

О<br />

I<br />

H -0 -S -О -<br />

I<br />

О<br />

О<br />

.............., I<br />

H+H-Oi-N=0-*-H-O-S-0-N=Ot-H20<br />

.................. -J ll<br />

О<br />

Ол мұнараларға (I, II) нитрозадан баска тағы су жіберіледі.<br />

Газдардан мұнараныц іші кызады, бұл жағдайда нитрозил<br />

гидросульфаты гидролизденіп, оныц нәтижесінде күкірт кышкылы<br />

жэне азотты кышкыл шығады:<br />

NOHSO4+ Н 20 = H2S 0 4+ h n o 2<br />

Күкіртті диоксидімен судан түзілген күкіртті кышкылды<br />

азотты кышкыл тотыктырып күкірт кышкылына айналдырады:<br />

H 2S 0 3+ 2 H N 0 2 = H 2S 0 4+ 2N 0 + H 20<br />

Түзілген күкірт кышкыл I мұнарадан шығып салқындатылып<br />

Азот қышқылы<br />

372<br />

Қыьиқыл<br />

120-сурет. М ұнаралы ж үйенің схемасы

(1), жинайтын ыдыска (2) барады; онын, бір бѳлегі V мұнараға<br />

ЖІберіледі; II мұнарадағы кышкыл салкындатылғаннан (I)<br />

«ейін IV мұнараға жіберіледі, II мұнарадан шыккан газдар<br />

III мұнараға келеді, бұл арада II мұнарадан келген газдардың<br />

ішіндегі NO-ныц бір бөлігі тотығып N 0 2 айналады. Сөйтіп NO<br />

және N 0 2 бар газдар IV жэне V адсорбциялык мұнараларға<br />

жіберіледі. Бұл мұнаралардың іші керамика сакиналарымен<br />

толтырылған, үстінен күкірт кышкылы шашыратылып күйылады.<br />

Адсорбциялык мұнараларда кайтадан нитрозил гидросульфат<br />

түзіледі:<br />

N 0 2 + NO + 2H2S 0 4 = 2NOH SO4+ H 20<br />

Бұл процесте аздап кеміген азот оксидтерініц орнын толтыру<br />

ушін I— II мұнараларға азот кышкылы жіберіледі.<br />

Күкірт кышкылы химия өнеркәсібініц «наны» деп аталады,<br />

өйткені ол өте үлкен көлемде фосфор тыцайткыштарын өндіруде,<br />

мұнай өнімдерін тазартуда, органикалык заттар синтездеуде,<br />

түсті металдар алуда т. б. көптеген салаларда колданылады.<br />

Революцияға дейінгі Россияда 1913 жылы 120 мыц т. күкірт<br />

кышкылы өндірілген. Қазіргі кезде шығарылатын күкірт кышкылыныц<br />

мөлшері 26 млн. тоннадан асты (1985).<br />

Селен топшасы. Бұл алтыншы негізгі топтыц ішіндегі топша,<br />

оған селен, теллур жэне полоний жатады.<br />

Бұлардыц ец ауыры полоний радиоактивті элемент, химиялык<br />

жағынан аз зерттелген. Селен мен теллур біріне-бірі ұксас<br />

(жетінші негізгі топта бром мен йод сиякты), екінші жагынан<br />

күкіртке де көп ұксастығы бар.<br />

§ 6 . С ЕЛЕН Ж Э Н Е ОНЫҢ Қ О С Ы Л Ы СТАРЫ<br />

Селен жаратылыста эжептэуір кѳп болғанымен, кор болып<br />

жиналмай, аз мѳлшерде сульфидтерімен PbS, C u2S, Ag,S т. б.<br />

коспа түрінде кездеседі. Сондыктан оны бытырацкы элемент<br />

дейді. .Селен PbSe, Ag2Se, Cu2Se түрінде болады. Темір колчеданын<br />

өртегенде шыккан күкірт диоксидін шацнан тазалағанда,<br />

бұл косылыстар сол шац камераларында жиналады. Селенді<br />

негізінде сол шацнан алады; сонымен катар корғасмн, мырыш<br />

кендерін металга айналдырғандағы калдыктардан және мысты<br />

электролиз аркылы алғандағы электролиттіц түбінде калатын<br />

шламнан да алады.<br />

Селен алу үшін жоғарыда айтылған ѳндіріс шацдарын (не<br />

баска қалдықты) азот кышкылымен не бертолле түзымен әрекеттеп<br />

ішіндегі селенніц косылысын селен кышкылына H 2S e 0 4<br />

Дейін тотыктырады. Селен кышкылы тұз кышкылы катысында<br />

селенді кышкылға H 2S e 0 3 тотыксызданады. Селенді кышкылдыц<br />

ерітіндісін декантациялап кұйып алып, суалтып, күкірт диоксидін<br />

жіберіп элемецттік селенге дейін тотыксыздандырады.<br />

Селен күкіртке де, теллурға да ұксайды. Селенніц де а/ілотропиялык<br />

түрлері бар: кристалдык селен сұр түсті,<br />

металдык жалтырлығы бар, тығыздығы 4,8 морт омырылғыш<br />

зат. Мүныц ерекше бір касиеті жарык түссе' электрөТкізгіштігі<br />

373

өте өсігг кетеді, сондықтан оны түрлі оптикалық күралдарда<br />

(фотометр), сигнал беруші аспаптарде, телевизорда т. б. колданады.<br />

Аморфты селен қызыл-қоңыр түсті ұнтак, тығыздығы<br />

4,3.<br />

Химиялык касиеті жағынан күкіртке ұқсас, бірақ селеннің<br />

электрон тартқыштығы кем, жалпы алғанда активтігі нашар.<br />

Селеннің қосылы стары. Селенсутек H 2Se алынуы<br />

күкіртсутек сияқты; жаман иісті түссіз газ, оттекпен тотығады<br />

ерітіндісінің кышқылдык касиеті бар. Түздағы селенидтер, сульфидтер<br />

сияқты.<br />

Селенді ауада немесе оттек ішінде ж акса S e 0 2 түзіледі, ол<br />

жаман иісті қатты зат. S e 0 2 кышкылдык оксид, ол суда еріп<br />

селенді кышкыл H 2S e 0 3, ал сілтілермен әрекеттесіп селениттер<br />

түзеді:<br />

S e 0 2 -|- H 20 = H2S e 0 3<br />

S e 0 2 + 2N a0H = N a2S e 0 3+ H 20<br />

Күкірт жоғары температурада S e 0 2 ішіндегі Se ығыстырып шығарады,<br />

колчеданды өртегенде селеннің ығысып шығуы да осыдан.<br />

Селенді кышкыл түссіз кристалдык зат, оңай айрылады, екі<br />

негізді. Оның молекуласынын күрылысы ж азы к үшбүрышты.<br />

Селенді кышкылдьщ тұздары — селениттер — улы заттар, ерігіштіктері<br />

сульфиттердікіне ұксас.<br />

Селен триоксиді S e 0 3(t6= 113,5°S,

нын кұрамына колданылады. Онымен катар жылу жэне жарык<br />

энергиясын тікелей электрге айналдыратын термоэлемент ѳндіруге,<br />

шалаѳткізгіштер материалына колдануға кең жол ашылмак.<br />

§ 7. Т Е Л Л У Р Ж Э Н Е ОНЫҢ Қ О С Ы Л Ы СТАРЫ<br />

Теллур сирек элементтердің катарына жатады. Теллурды<br />

да селен алатын калдык, шаңдардан алады, екеуі кѳбіне бірге<br />

кездеседі. Екеуін ажырату үшін селен жэне теллур бар ѳнімдерді<br />

күкірт кышкылымен эрекеттестіреді, сонда мысалы NagSeCb<br />

ерітіндіде кала береді де, теллур оксид түрінде тұнбаға түседі:<br />

ЫагТеОз-f-H 2SO4= N a2S0 4-j- J ТеОг-І-НгО<br />

Теллурдың да аморфты жэне металл сиякты жалтыраган кристалдык<br />

түрі бар. Теллур жылуды, электрді жаксы ѳткізеді, ол<br />

жагынан металдарга жакындайды.<br />

Теллурсутек жэне теллуридтер, күкірт пен селеннің сондай<br />

косылыстарына өте ұксас. Теллур диоксиді ТеОг жэне теллурлы<br />

кышкыл Н2Т е 0 3 селеннің сондай косылыстары сиякты.<br />

Теллур кышкылы кұрамы, кұрылысы жэне касиеттері жагынан<br />

күкірт пен селен кышкылдарына мүлдем ұксамайды. Онын, молекуласынын<br />

формуласы Т е(О Н )6= Н 6ТеОб, кұрылысы октаэдрлі.<br />

Теллур кышкылы — ак түсті кристалдык зат, ^б=136°С , тыгыздыгы<br />

3,158 г/см3, ыстык суда жаксы ериді. Н6Т е0 6-алты<br />

негізді әлсіз кышқыл. Сілтімен бейтараптағанда, әдетте, кышкыл<br />

бір немесе екі сутек атомы ғана металл атомына алмасып, кышкыл<br />

тұздар — гидротеллураттар түзіледі. Мысалы, М' Н5Т е0 6, Мг<br />

Н4ТеОб. Орта тұзды, мысалы натрий теллуратын N a6Te06 теллур<br />

кышкылын натрий сілтісіне косып балкыту аркылы алады.<br />

Ag6Te06, H g6TeÖ6 сиякты тұздары да алынган.<br />

Қыздырса, екі молекула су шығарып, Н 2Те04 айналады, одан<br />

эрі кыздырса ТеОз — теллур триоксидіне ауады.<br />

Теллур триоксиді Т е 0 3(^б= 195°С)— кызғылт — сары түсті,<br />

суда ерімейтін кристалдык зат. Сілтілерде ериді.<br />

Теллур триоксиді T e03( /s = 195°С)— кызғылт-сары түсті,<br />

ғыштығын жаксарту үшін, кышкылға беріктігін к^шейту үшін,<br />

электр өткізгіштігін көтеру үшін тағы баска касиеттерін жаксарту<br />

үшін косады.<br />

§ 8 . П О Л О Н И Й Ж Ә Н Е ОНЫН, Қ О С Ы Л Ы С ТА РЫ<br />

Полоний сирек элементтерге жатады. Полонийдін тұракты<br />

изотоптары белгісіз, тек радиоактивті изотоптары ғана болады.<br />

Полоний изотоптарының ішіндегі маңыздысы — 210 Ро. Ол а —<br />

бөлшектердін көзі есебінде колданылады.<br />

Полоний сутек Н2Ро — өте тұраксыз, кәдімгі жагдайда тез<br />

арада өздігінен элементтерге ыдырап кетеді.<br />

Полонийдің РоО жэне Р 0О2 оксидтері бар. Полоний оксидінің<br />

РоО касиеттері толык зерттеліп бітпеген. ТеО-ға карағанда<br />

РоО түракты. Полоний мен оттекті.тікелей әрекеттестіру аркылы<br />

полоний диоксиді-РоОг алады. Оның негіздік касиеті кышкылдык<br />

375

қасиетінен әлдекайда басым. Р 0О2 сілтілермен балқытқанда ғана<br />

әрекеттеседі, ал қышқылдармен негіздік оксидтер сиякты әрекеттесіп<br />

Ро4+ катионының тұздарын түзеді:<br />

Р о 0 2 + 2H2S 0 4= Po (S 0 4) 2 + 2Н20<br />

Полоний триоксиді Р 0О3 әлі алынбаған.<br />

XII тарау<br />

БЕСІНШІ НЕГІЗГІ ТОП<br />

Д. И. Менделеевтіц периодтық системасының бесінші негізгі<br />

тобына — а зот, фосфор, мышьяк, сурьма жэне<br />

висмут жатады.<br />

51-кестеде бұл элементтердің жалпы сипаттамасы келтірілді.<br />

Бул топтағы элементтердің электрондык формулалары ұксас,<br />

демек, баска топтардағы сиякты химиялык касиеттері де ѳзара<br />

ұксас. Атомнын сырткы электрон кабатында бес электрон<br />

болуы, бұлардың электрон косып алуға бейім екендігін кѳрсетеді,<br />

демек, оларды бейметалл деп сипаттауға мүмкіншілік береді.<br />

Бірак бұл элементтердің активтігі (электртерістігі) жетінші және<br />

алтыншы негізгі топтардағы сәйкёс элементтерден кем. Бұлар<br />

металдармен жэне сутекпен косылғанда, теріс үш валентті бей-.<br />

металіл болып реакцияласады.<br />

50-кестеде V негізгі топшадағы элементтердіц сутекті косылыстарыныц<br />

кейбір касиеттері көрсетілген.<br />

•' Снпатта.ма H3N Н,Р H3As H3Sb<br />

50-кесте<br />

t 6, ° с - 7 7 ,8 - 1 3 3 ,8 — 1 16 - 8 8<br />

t K, ° с - 3 3 - 8 7 ,7 — 62 — 18<br />

d ЭН, нм 0 , 1 0 2 0,144 0,152 0,171<br />

Е э н , кД ж /м о л ь 380 323 281 256<br />

LH3H 107,3° 93,3° 92° 91°<br />

Д иполь моменті, D 0,48 0,19 0,07 0,04<br />

Н түз, к Д ж /м о л ь —46,19 5,4 66,4 145<br />

H 3N — Н 3Р — H 3As — H 3Sb — Н 3Ві-катарында Э — Н байланысының<br />

полюстігі мен тұрактылығы төмендейді. Валенттік<br />

бұрыштың LH 3H мәні 90°-қа жуықтайды жэне молекулалардыц<br />

дипольдік моменті төмендегені байкалады. Осы катар бойынша<br />

түзілу энтальпиясы да төмендейді.<br />

Сутекті косылыстарын жетінші жэне алтыншы негізгі топтардағы<br />

элементтердіц сондай косылыстарымен салыстырғанда<br />

полюстігі кем, сондыктан бүл косылыстар суға ерігенде диссоциацияланып<br />

сутек ионын үзіп шығармайды, демек ерітінділерінін<br />

кышкылдык қасиеттері жок. Бұл элементтер өздерінен гөрі<br />

электртерістігі басым элементтермен кездессе, сырткы электронда-<br />

376

51 -кесте<br />

Элемент Азот Фосфор Мышьяк Сурьма Висмут<br />

Белгісі f N р As Sb Ві<br />

Атомд. массасы 14,0067 30,942 74,9216 121,75 208,980<br />

Изотоптары 14; 15 31 75 121; 123 209<br />

Рет нөмірі 7 15 33 51 83<br />

Валенттік электрондары 2 s 2 2 р 3 3s 23p3 4s 24p3 5s 25p3 6 s 26 p 3<br />

Атом радиусы нм ’0,070 0,130 0,148 0,161 0,182<br />

Ион (Э 3 _ ) радиусы, нм, 0,148 0,186 0,192 0,208 0,213<br />

Ион (Э5+ ) радиусы, нм • 0,015 0,035 0,047 0,062 0,074<br />

Иондану энергиясы, эВ 14,53 10,484 9,81 8,639 7,287<br />

Ашылу жылы ■1772 1669 1250 ертеден 1529<br />

Д . Резерф<br />

орд<br />

X. Бранд Альберт<br />

Великий<br />

Василий<br />

Вален- '<br />

тин<br />

Агрикола<br />

1739<br />

Потт<br />

Ж ер кыртыс. мѳлшері 0,04 0 ,1 2 5 -1 0 — 4 5 -1 0 " 5 2 - 10~5<br />

(м ас.% )<br />

Тығыздығы г/см<br />

1,25 182(ак) 5,73 6,62 9,8<br />

t6°c — 2 1 0 44,2 (ак)<br />

590 (кы ­<br />

2 , 2 (кызыл)<br />

t;.c — 195,8<br />

зыл)<br />

275 (ак)<br />

423 (кы з.)<br />

(ұш ады )<br />

817/<br />

3,55М Па<br />

610 (Г)<br />

ұш ады<br />

630,5 271,3<br />

1635 1560<br />

Агрегаттык күйі газ катты катты катты катты<br />

рын беріп жіберіп он, валентті болады. Бұлардың сыртқы электрондары<br />

біркелкі емес, оның ішінен р3 электрондарын берсе он үш<br />

валентті (Э2О3, ЭГ3 сияқты), s2p3 электрондарын берсе, он бес<br />

валентті (Э2О5, ЭГ5 сиякты) болады. Электрондарын беріп реакцияласуы,<br />

ѳткен топтардағы элементтермен салыстырғанда<br />

оңайырак, әрі одан түзілген косылыстар берігірек болады.<br />

Алтыншы топтың кіріспесінде айткандай, бүл топтың да<br />

ішіндегі элементтердін атомдарынын радиусы өскен бағытта<br />

(жоғарыдан төмен) тотыктырғыштығы кемиді, демек<br />

металдык касиет күшейеді, оны осы элементтердін физикалык<br />

жэне химиялык касиеттерін салыстырса айкын кѳруге болады.<br />

Корытып айтканда жетінші топ пен алтыншы топты салыстырғанда<br />

байкалған периодтылыкка тәуелді заңды өзгерістер<br />

бесінші топка көшкенде де көрінеді, ал топ ішіндегі радиуска<br />

байланысты өзгерістер өткен топтардағыдан мүнда айкынырак<br />

білінеді.<br />

§ ). АЗОТ<br />

Жаратылыста азот дербес күйінде және қосылыс кұрамында<br />

кездеседі. Барлык химиялык элементтердің ішінде (инертті газдарды<br />

санамағанда) осы жалғыз азот, баска элементтермен<br />

косылғысы келмегендей, олардан аулак дербес күйде атмосферада<br />

болады (9-тарау, § 1). Ж ер кыртысының 1 т салмағына 1 кг<br />

377

азот келеді, бірақ бұл азот негізінде органикалык косылыстар<br />

түрінде болады.<br />

Ж ер шарының кей жерлерінде Оңтүстік Америка (Чили),<br />

Закавказье, Орта Азияда азоттың минералдык косылыстар<br />

түрінде біркатар қорлары бар (N a N 0 3 K N 0 3 түрінде). Азот<br />

белок заттарының күрамында болады. Азоттың атомдарымен<br />

иондары күн атмосферасынан табылган. Уран мен нептунда ол<br />

аммиак түрінде кездеседі.<br />

Азотты н тарихынан. Ауада азот бар екендігі Қытайда<br />

VIII ғасырда Мао-Хоаның жұмыстарында жазылған. Европада,<br />

азоттың ашылуы ауаның күрделі қоспа екендігін білумен кабат<br />

жүрді. Осы бағытта азотты алғаш 1772 жылы зерттеген Даниэль<br />

Резерфорд оның дем алуға, жануға жәрдемсіз екендігін аныктап<br />

«улы ауа» деп атаған; сол жылы, ағылшынның екінші ғалымы<br />

Пристли азотты баскаша жолмен алып «флогистонданған ауа»<br />

деп ат қойған. 1773 жылы Карл Вильгельм Шееле (Швеция)<br />

ауаныц екі газдан тұратынын, оныц бірі «бұзылған ауа» екендігін<br />

аныктайды. Сол уакытта Кавендиш те (Англия) сондай корытындыға<br />

келеді. 1776 жылы Антуан Лоран Лавуазье осы айтылған<br />

«улы», «флогистонданған», «бүзылған ауаны» тексеріп соныц<br />

барлыгы бір зат екендігіне кѳзі жетіп ауаныц бұл бѳлігін азот<br />

(грекше «а» өзінен кейінгі сөзді теріс мағынаға аударатын<br />

бөлшек «зоэ»— тіршілік) тіршіліксіз деп, азотсыз тіршіліктіц.<br />

жок екендігін білмегендіктен, Л авуазье азотка кате ат қойған.<br />

Азотты, англо-саксон тілінде сѳйлейтін елдерде Nitrogen «селитра<br />

тугызушы», неміс тілінде Stickstoff —«тұншыктырғыш материя»<br />

деп атайды.<br />

Лавуазье атын теріс койғанмен, азот тіршілікке ѳте керек<br />

элемент. Азот белок күрамына кіретіндіктен, бүкіл ѳсімдік пен<br />

жануарлардыц дене кұрамында болады. Клеткаларда болатын<br />

белоктардыц түрлі ѳзгерістері тіршілік процестерініц негізі,<br />

сондыктан белоксыз, демек азотсыз тіршілік жок.<br />

А л у жолдары. Азотты ѳндірісте сүйылткан ауадан,<br />

оттекпен екеуініц кайнау температураларыныц айырымы 12,8°С<br />

( 0 2= — 183°С, N 2= — 195,8°С) пайдаланып ажыратып алады.<br />

(VII тарау, § 7). Азот пен оттекті ажырату үшін бұларды бір ‘<br />

конденсациялайды.<br />

Кайнау температурасы жоғарырак сұйык оттектіц буы, кайнауы<br />

тѳмен сүйық азотпен ж анасқанда конденсацияланады.<br />

Оттек буыныц конденсациялануы кезінде бѳлініп шыгатын жылу<br />

есебінен сүйык азот буға (газға) айналады. Осы айтылғанды<br />

бірнеше мәртебе кайталаса, газ күйінде таза азот, сүйықтык<br />

түрінде таза оттек алынады.<br />

Азот аз мѳлшерде, лабораторияда керек болтан кезде, оны<br />

мына эдістердіц бірімен алады.<br />

1. Аммиакты кыздырған мыс оксидініц арасымен ѳткізеді:<br />

378<br />

3C u0 + 2NH3= 3Cu + 3H20 + N2<br />

2. Аммоний нитритін айырады:

N a N 0 2 + N H 4Cl = NaCl + N H 4N 0 2<br />

N H 4N 0 2 = 2H20 + N 2<br />

3. Ауаны кыздырған мыс қиқымының арасымен өткізгенде,<br />

ауадағы оттек мыспен косылысып қалып кояды да,' азот өтіп<br />

шығады.<br />

Қасиеттері. Таза азот — түссіз, иіссіз, дәмсіз, суда аз<br />

еритін (100:2) газ. Ауадан сәл жеңілірек: 1 л салмағы 1,25 г.<br />

Химиялык, қасиеті жағынан азот — инертті, қалыпты жағдайда<br />

ол реакцияласпайды. Инерттілігі екі атомды молекуласынын<br />

N2 өте беріктігіне байланысты; бұл молекуланы айыру үшін<br />

711,2 кДж/моль энергия жұмсау керек. Азотты 3000° С дейін<br />

қыздырғанда да молекулалык азоттьщ 0,1% ғана диссоциацияланады.<br />

N2 молекуласынын берік болу себебі ондағы атомдар үш<br />

байланыспен біріккен (N = N), оныц бір байланысы ст— типті,<br />

екеуі л — типті ( 121-сурет) болады.<br />

Азот калыпты жағдайда тек кана литиймен, ал кыздырғанда<br />

баска металдармен жэне кейбір бейметалдармен эрекеттесіп,<br />

тотыктыргыштык касиет кѳрсетеді, тек фтор мен оттекпен эрекеттескенде<br />

ғана тотыксыздандырғыш болады.<br />

Азотты электр шамдарын толтыруға колданады, бірак ауадан<br />

алынатын азоттыц дені синтетикалык аммиак, кальций цианамйдын<br />

синтездеу үшін жұмсалады.<br />

§ 2. АЗОТТЫН, СУТЕКТІ Қ О С Ы Л Ы С ТА РЫ<br />

Азоттың сутекпен бірнеше косылысы бар: аммиак N H 3 гидразин<br />

N 2H4, азидсутек қышқылы H N 3 және бұлардыц туындылары.<br />

Бұлардыц ішіндегі өте маңыздысы аммиак.<br />

Аммиак. Органикалык заттардыц шіруі нәтижесінде түзіліп<br />

бөлініп шығады, ауада эрдайым азғана мелшерде араласкан<br />

түрде, әсіресе халык тұратын жерде болады.<br />

Аммиакты алудыц бірнеше әдісі бар, олардыц ішінде мацыздысы,<br />

әрі осы кезде көп колданылатыны — аммиак синтезі<br />

деп аталатын азот пен сутекті тікелей косатын әдіс:<br />

N 2 + 3H2=^2NH3 ' Л Н ° = —92,04 кДж/моль<br />

Бұл тепе-тецдікті аммиак<br />

шығатын ж акка карай ауда-<br />

РУ үшін үлкен кысым керек;<br />

аммиак шығатын жақтыц<br />

реакциясы экзотермиялык<br />

болғандыктан, жоғары температура<br />

колайлы болмайды.<br />

Қөп зерттеулерден кейін<br />

колайлы деп табылған жағдайдыц<br />

б ірі— Ю7= 1 0 8 Па,<br />

— 500 С, К 20 жэне 121-сурет. Азот молекуласындағы<br />

А120 3 араластырылған темір<br />

электрон бұлттарының каптасуы<br />

379

катализатор. Соның өзінде аммиактың шығымы 15— 20%; түзілген<br />

аммиакты ажыратып алу үшін газдар қоспасын салкыкдатып,<br />

аммиакты конденсациялайды. Реакцияласып үлгірмеген<br />

азот-сутек коспасына кажетті мөлшерде азот пен су*гекті косып<br />

процеске кайта жібереді (рециркуляция). (Аммиактыц синтезініц<br />

технологиясы орта мектеп окулығында біраз толык жазылган<br />

). Аммиак алудыц екінші бір әдісі цианамид әдісі, ол<br />

кальций карбидініц азотпен тікелей косыла алатындығына<br />

негізделген.<br />

Алдымен кальций карбидін алу үшін кальций оксидін (CaO)<br />

не әктасты (СаСОз), тас көмірмен араластырып электр пеиіте<br />

кыздырады:<br />

СаО + ЗС = С аС 2 + СО.<br />

Қыздырған кальций карбидініц бір жеріне туралап азотты<br />

үрлейді. Сол арада карбид пен азот реакцияласады:<br />

CaC2 + N2 = CaCN2 + C<br />

ДН° = -2 8 9 ,5 кДж/моль<br />

Реакциядан бөлініп шығатын кѳп жылу айналадагы карбид<br />

массасын кыздырып реакция каулап, карбид реакцияласып<br />

болтан кезде тана токтайды.<br />

Кальций цианамиді кара сұр түсті ұнтак; осыган 110°С —<br />

кыздырылган жэне 600 к Па кысылтан су буын жіберсе мынадай'<br />

реакция жүреді:<br />

CaC N 2-|-3H 20 = CaC03-|-2N H 3<br />

Д Н ° = — 75,3 кДж/моль<br />

1904 жылдан 1920 жылдарга дейін аммиакты цианамид эдісімен<br />

алып келді, одан бергі жерде аммиак алатын заводтардыц<br />

барлыгы, алгаш 1913 жылы шыккан, синтез эдісіне сэйкес<br />

салынды.<br />

Лабораторияда аммиакты мына реакция бойынша алады:<br />

C a ( 0 H )2 + 2NH4Cl = C aC l2 + 2NH3 + 2H20 .<br />

Жер жүзінде ѳндірілетін аммиактыц 75 проценті тыцайткыш<br />

жасауга жұмсалады, фосфор мен калийден гѳрі азот тыцайткыштарыныц<br />

колданылуыныц күшті дамуы аммиак алудыц арзан<br />

жолдарын табу міндетін койып отыр. Аммиак алудыц арзан<br />

жолдары аммиакты: а) мүнай ѳцдейтін заводтардыц риформингтарынан<br />

шығатын газдардан, б) кокс пештерініц газдарынан,<br />

в) табиғи газдардан алу."<br />

Физикалык касиеттері. Аммиактыц молекуласы үш<br />

бұрышты пирамида тэрізді (93-сурет). Пирамиданыц табанындағы<br />

үш бұрыштыц бір жағы, 0,16 нм, пирамиданыц биіктігі,<br />

0,038 нм, gJ(NH) = 0,102 нм. Аммиак ауадан жецілірек 1 л салмағы<br />

0,77 г. Аммиакты сактағанда, тасығанда, сұйык түрде<br />

6 — 7-105 Па кысымды болат баллондарда ұстайды. Суда өте<br />

жаксы ериді: 20 градуста 1:700; 0 градуста 1:1200 көлем. Аммиактыц<br />

суда жаксы еруі, N H3 пен Н 20 молекуласынын арасында<br />

380

122-сурет. Аммиак молекуласы<br />

құрылысының түрі<br />

123-сурет. ЫНз<br />

молекуласында электрон<br />

тығыздықтарының<br />

орналасуы<br />

сутектік байланыс түзілуімен түсіндіріледі. Ерігенде жылу бөлініп<br />

шығады (33,47 кДж/моль) судағы ерітіндісін кейде м ұ с а т ы р<br />

с п и р т і деп атайды. Сатудағы концентрлёнген ерітіндісі 25%<br />

болады, оныц р = 0,91. Қыздырғанда ерігіштігі кемиді. Төмен<br />

температурада ерітіндісінен N H 3-H 20 , N H 3-2H20 кристаллогидраттарын<br />

бөліп шығаруға болады.<br />

Молекуладағы орталык атом түзетін байланысыньщ саны<br />

төрттен кем болса да sp3 гибридизациясы болуы мүмкін, бірак<br />

ол атомда бѳлінбеген дербес электрон жұбы болуы керек. N H3<br />

молекуласында Н — N арасындағы байланыс, N атомыныц р —<br />

орбитальдарыныц таза ѳзінен емес, аздап sp3 — гибридизацияға<br />

үшыраған орбитальдардан түзілген. Осыныц салдарынан азот<br />

атомыныц бѳлінбеген 2 s — электрон жүбы кецістіктіц бос жағына<br />

карай бағытталады (123-сурет).<br />

Сондыктан N H3 молекуласы донорлы-акцепторлы эрекеттесуге<br />

бейімділік кѳрсетіп, онда донор кызметін аткарады, ѳзі әжептәуір<br />

полюсті молекула болып (ц. = 1,46 D) табылады.<br />

Бѳлінбеген электрон жұбыныц болуы жэне Н — N байланысыныц<br />

полюсті болуы, H 3N молекулаларынын арасында сутектік<br />

байланыс тудырады. Сондыктан сұйык аммиакта, _аммиактыц<br />

молекулалары, сутектік байланыс аркылы ассоциацияланған.<br />

Сұйык аммиактыц ассоциациялануымен байланысты, газға айналу<br />

жылуы өте үлкен (23,4 кДж/моль), аммиактыц кризис<br />

температурасы да жоғары ( -J- 133°) сондыктан сүйык аммиак<br />

газға айналғанда, ол айналадан кѳп жылу тартып алады; аммиактыц<br />

осы касиетін тоцазыткыш машиналарда пайдаланады.<br />

Химиялык касиеті аммиактыц молекуласы калыпты<br />

жағдайда тұракты, берік, әжептәуір активтігі бар молекулалар<br />

катарына жатады. Аммиактыц химиялык касиеттерін үш түрлі<br />

реакцияларға топтастырып көрсетуге болады. 1) косып алу,<br />

2 ) т о т ы f у жэне 3 ) кұрамындағы сутегі баска заттарғ<br />

а а у ы с у реакциялары.<br />

1. Аммиак косып алу реакцияларына ѳте бейім. Аммиак<br />

суға ерігенде N H3 молекулалары H20 молекулаларынан гѳрі<br />

электрон бергіш — донор (бос электрон жүбы бар, 123-сурет)<br />

381<br />

ф<br />

✓<br />

•

болуынан су молекуласынын протонын косып алып, ерітіндіде<br />

мынадай иондар түзілу процесі болады:<br />

н<br />

1<br />

г н<br />

1<br />

1<br />

+ "<br />

Н - N - . • • • н - О : 1 ;<br />

Н - N - Н + ■ о -<br />

1 1 1 \<br />

н н L Н J . н<br />

Бұрынғы түсінік бойынша N H 4+ жэне О Н - иондары косылысып<br />

N H 4OH молекуласын (аммоний гидроксидін) түзеді дейтінбіз,<br />

шынында олай емес екен, аталған екі ион әрекеттесуінен кайтадан<br />

N H3 жэне Н 20 молекулалары түзіледі, бүлар өзара сутектік<br />

байланыспен ілініскен. Демек, N H 4OH деп жүрген, өзі әрі иондық<br />

молекула деп есептелетін косылыс ерітіндіде өте аз болады.<br />

Бірак схемада келтірілген процесс нәтижесінде аммиактыц<br />

судағы ерітіндісінде ОН' иондары түзілуінен ол ерітінді сілтілік<br />

касиет көрсетеді. Сонымен бірге тепе-тецдіктіц кері бағытта,<br />

яғни су мен аммиак түзілу жағынан ығысуына байланысты ерітіндіден<br />

аммиак исі шығып түрады.<br />

Сатудағы аммиактыц концентрациялы ерітіндісінде 25% NH3<br />

болады. Аммиак сумен реакцияласканы сиякты баска да протон<br />

бере алатын заттардыц протонын косып алып реакцияласады.<br />

Қышкылдар протондарын судан гѳрі оцайырак беретіндіктен,<br />

олардыц ерітіндісінде N H 4+ иондарыныц концентрациясы кѳбірек<br />

болады, бұларды аммоний тұздары деп атайды.<br />

Эрі кышкыл неғұрлым күшті болса, сол бағытта аммоний<br />

тұзыныц тұрактылығы артады, мысалы N H 4F — N H 4C1 -<br />

NH 4Br — N H 4I бағытында түздардыц тұрақтылығы өседі.<br />

Аммиактыц бос электрон жұбына протон косылған сиякты,<br />

оған баска оц зарядты иондар да косыла алады, айталык ауыр<br />

металдардыц иондары, одан түзілетін косылыстар аммиакат деп<br />

аталатын химиялык косылыстардыц үлкен бір тобына жатады.<br />

Аммиакаттыц кѳпшілігі тұракты кристалдык заттар, кристаллогидраттарға<br />

ұксайды. Кристалдык аммиакаттардыц мысалы<br />

PtCI4-6NH3, C u S 0 4-4N H 3, AgCl -2NH3.<br />

2. Аммиак калыпты жағдайда ауада тотыкпайды, бірак оттек<br />

ішінде жанады, реакцияныц тецдігі:<br />

4N H3+ 3 0 2 = 6H 20 + 2N2<br />

Д Н ° = - 1292,9 кДж/моль<br />

Катализатор катынасында аммиактыц кұрамындағы тек сутек<br />

кана емес, азот та тотығады:<br />

4NH3 + 5 0 2 = 4 N 0 + 6H 20 ДН° = -9 0 3 ,7 кДж/моль<br />

Соцғы реакцияныц техникалык үлкен мацызы бар, оны аммиактан<br />

азот кышкылын алуда пайдаланады.<br />

382

Баска тотыктырғыштардан аммиакты хлор жэне бром тотыктыра<br />

алады:<br />

2NH3+ 3 r 2 = 6H r + H2<br />

Аммиак тотыкканда, жағдайын туғызса кұрамындағы азот<br />

та, сутек те тотьіғады, бірак кѳбіне тек сутек ғана тотығады, ал<br />

кейбір жағдайда сутек атомдары түгел тотыкпайды, оны ілгеріде<br />

кѳреміз.<br />

3. Алтыншы жэне жетінші топтардағы бейметалдардың<br />

сутекті косылыстарындай аммиактың көрініп тұрған айкын<br />

кышкылдык касиеттері жок- Бірак аммиактын күрамындағы сутек<br />

металға ауыса алады.<br />

Ж оғары температурада сутектін металға ауысуы оңайырак<br />

өтеді:<br />

2 A I+ 2 N H 3= 2 A IN + 3 H 2 Д Н ° = — 577,4 кДж/моль<br />

Аммиак кұрамындағы үш сутек те металға ауысканнан түзілген<br />

косылыстарды нитридтер деп атайды. Ж алпы алғанда<br />

нитрид дейтініміз, азот жоғары температурада металл жэне<br />

бейметалдар тотыктырып, өзі теріс үш валентті болатын<br />

косылыстар (M g3N 2, BN, H3N).<br />

Нитридтердін касиеттері, оларды түзуші элементтердін периодтык<br />

системадағы орнына тәуелді өзгереді, мысалы кіші периодтарда:<br />

Элемент<br />

Na, Mg, AI, Si, P, S, CI<br />

Нитрид N a 3N, M g 3N2, A1N, Si3N4, P 3N 5, S 4N4, CI3N<br />

Касиеті Негіздік Амфотерлі Кышкылдык<br />

I жэне II топтағы s — элементтердіц нитридтері (N a3N, M g3NL>) —<br />

кристалдык заттар 300° С жоғарыда айрылып кетеді, химиялык<br />

жағынан актив заттар, мысалы сумен былай реакцияласады:<br />

N a3N + 3H20 = 3N a0H + NH3<br />

Галогендердіц нитридтері— эндотермиялык косылыстар, бос<br />

күйінде C13N — ғана (ДН° = 229 кДж/моль) бөлініп алынған.<br />

химиялык жағынан өткенде айтылғандай кышкылдык касиеті<br />

бар:<br />

C13N + 3H 20 = 3HC10 + NH3<br />

BN жэне Si3N4— сиякты нитридтер катты полимер заттар,<br />

балку температуралары жоғары (1800— 3000° С), химиялык<br />

тұракты келеді. Бүлардыц диэлектрик не шалаөткізгіштік касиеттері<br />

бар.<br />

d — элементтердіц нитридтері — металдык косылыстар, олардыц<br />

кұрамы мына формулаларға: 3N (TN, VN, CrN, 3 2N<br />

(Nb2N, C r2N, Mo2N) жэне 3 3N (T13N, V3N, Mo3N) сэйкес).<br />

Бұл нитридтер — металл тэріздес жылтыр, ѳте катты, термиялык<br />

383

1<br />

және химиялық тұрақты. Ауаның, судың қьішкылдардың, балқыған<br />

металдардын әрекетіне төзімді — тұрақты. Осы қасиеттеріне<br />

байланысты бұл нитридтер аса тұрақты материалдар қажет<br />

орындарда пайдаланылады.<br />

Аммиактыц кұрамындағы сутектердің екеуі металға ауысканнан түзілген<br />

қосылыстарды имидтер дейді; оларды ң кұрамында екі валентті радикал =<br />

= NH (и м и и о — топ) болады, ал сутектің біреуі ғана металға ауысканнан<br />

түзілген косылыстарды а м и д т е р дейді; оларды ң кұрамында бір валентті<br />

радикал — N H 2 (а м и и о — топ) болады, мысалы 350° С қы зды рған натрийдің<br />

үстімен кұрғаты лғаи NH3 жіберілсе:<br />

2Na + 2NH3 = 2N aN H 2 + H 2<br />

Д Н ° = — 175,7 кД ж /м оль<br />

түссіз кристалдык натрий амиді түзіледі. Сумен былайш а гидролизденеді:<br />

N aN H 2 + H 20 = N a 0 H + N H 3<br />

Натрий амиді кейбір индиго, сульфидин сиякты органикалы к заттарды н синтезінде<br />

колданылады.<br />

Аммиактын құрамындағы сутек галогендерге де ауыса алады,<br />

мысалы аммоний хлоридінің кою ерітіндісіне хлор жіберсе:<br />

N H 4C1 + ЗСІ2 = 4НС1 + C13N<br />

май сияқты сұйық, өте қопарылғыш азот трихлориді түзіледі,<br />

қопарылуының теңдігі:<br />

2C13N = N2 + 3C12<br />

Д Н ° = — 460,2 кДж/моль<br />

Аммиактьщ кұрамындағы сутек гидроксидке де ауыса алады,<br />

онан N H 2OH — гидроксиламин түзіледі. Гидроксиламинді<br />

алу үшін азот кышкылын электрохимиялык жолмен бөлініп<br />

шығу сәтіндегі сутекпен тотыксыздандырады.<br />

H N 0 3+ 6Н ->2Н 20 + N H 2OH<br />

Гидроксиламин түссіз, улы, кристалдык зат (t6 = 33°)<br />

N H 2OH = электрондык жұпта донор болатын, сутектік байланыс<br />

түзетін, сумен кез-келген катынаста араласатын, элсіз негіз<br />

(К = 8,8-10-9)<br />

Қышкылдармен гидроксиламмоний (NH3OH + ) тұздарын түзеді.<br />

Мысалы: N H 3OH Cl, N H 3OH NO3 жэне т. б.<br />

Гидроксиламмоний тұздары суда еритін түссіз, кристалды заттар.<br />

Гидроксиламин сілтілік ортада күшті тотыксыздандырғыш болса,<br />

кышкылдык ортада тотыктырғыштык касиет кѳрсетеді. N H 2OH<br />

кыздырғанда диспропорцияланып ыдырайды<br />

3NH20 H = H 3N + N 2 + 3H20<br />

Гидроксиламин жэне гидроксиламмоний тұздары негізінен органикалык<br />

синтезде кен колданылады.<br />

Аммиак азот тьщайткыштарын ѳндіруде колданылады, олардын<br />

маныздылары: азот кышкылынын аммоний жэне баска туздары,<br />

сода ѳндіру үшін де аммиак кажет. Ѳндірілген аммиактын<br />

едәуір бѳлігі тоңазыткыш кондыргыларда пайдаланылады.<br />

384

Аммоний тұздары. Аммиак суға ерігенде оның косып<br />

алу реакциясына бейімділігінен ерітіндіде NH4+ — аммоний ионы<br />

жэне гидроксид иондарынын түзілетіні жогарыда айтылды.<br />

Аммиактың судағы ерітіндісіне бір күшті кышкылдың (HCl,<br />

H2SO4 т. б.) біреуінін ерітіндісін косса, екі турлі реакция болады.<br />

Қышкылдағы сутек иондары Н + ерітіндідегі гидроксид иондарымен<br />

де, бос журген аммиак NH3 молекулаларымен де косылысады:<br />

NH4+ + O H - + H + = N H 4+ + H 20<br />

n h 3+ h + = n h 4+<br />

Осыныц нэти>ііесінде ерітіндіде аммоний иондары мен коскан<br />

кышкылдыц анионы калады, ерітінді бейтарап болады.<br />

Осы ерітіндіні суалтсак, аммоний ионы мен кышкыл анионы<br />

косылып кристалдык, нағыз тұздар касиеттес катты зат түзеді.<br />

Оларды аммоний тұздары деп атайды.<br />

Аммоний түздарын газ түріндегі аммиакпен сусыз кышкылдарды<br />

тікелей реакцияластырып та алуга болады:<br />

NH3+ HC1 = N H4C1<br />

Д Н °= — 175,7 кДж/моль<br />

Химиялык лабораториялардыц ауасында осы газдардыц екеуі<br />

де болатындыктан, түрлі заттардыц, эсіресе шыны заттардыц,<br />

бетін аммоний тұздары дактандырып, жүка кабатпен каптап<br />

тұрады.<br />

Аммоний тұздары түссіз, суда ерігіш, жаксы диссоциацияланғыш<br />

заттар, ерітінділері сэл кышкылдык реакция кѳрсетеді.<br />

Аммоний тұздары сілті ерітіндісініц эрекетінен оцай айрылады:<br />

N H 4+ + O H - ^ N H 3 + Н 2О<br />

бѳлініп шыккан аммиакты иісінен, сулаған кызыл лакмус кағазын<br />

кѳгерткеннен білеміз. Осыны химиялык анализде, аммоний<br />

ионын ашудыц реакциясы ретінде пайдаланады.<br />

Аммоний тұздары кыздырганда оцай айрыладьк Бірак айрылуы<br />

түз түзіп түрған кышкылдыц күшіне, тотыктырғыштығына,<br />

тұрактылығына карай әр түрлі болады. Тұз түзуші кышкыл<br />

неғұрлым әлсіз болса, аммоний түздары соғұрлым тұраксыз<br />

болады. Мына жазылған кышкылдар катары бойымен олардыц<br />

аммоний тұздарыныц түрактылығы төмендейді:<br />

HI— H B r— HCl— H2S 0 4— H3P 0 4— H2C 0 3— H2O<br />

Аммоний тұздарын кыздырганда айрылу реті былайша: тұз<br />

түзуші кышкыл тотыктыргыш болса, аммонийдегі азот бос азотка<br />

дейін:<br />

N H4N 0 2 = 2H 20 + N 2><br />

тіпті азот (I) оксидіне дейін де тотыгады:<br />

NH4N 03 = 2H20 + N20<br />

13 —2065 385

Қышқыл тотықтырғыш болмаса, онда тұздың айрылуы қышкылдың<br />

ұшқыштығына қарай әр түрлі болады. Қышқыл ұшқыш<br />

болмаса (H 2SO 4, Н 3РО 4) аммиак өзі ғана бөлініп шығады:<br />

( N H 4 ) 3 P 0 4 = H 3P 0 4 + 3 N H 3<br />

(N H 4) 2S043= ° N H 4 H SO 4 + N H 3<br />

қышқыл ұшкыш болса (НСІ), аммиакпен бірге ұшып, салқындатқанда<br />

қайта қосылады:<br />

N H 4C1 = N H 3 + H C 1 = N H 4C1<br />

аммоний карбонаты толығымен ыдырайды:<br />

( N H 4 ) 2 C 0 3 = 2 N H 3 + C 0 2 + H 2 0<br />

Аммоний тұздары көп жерлерде колданылады. Оның ішіндегі<br />

маңыздылары аммоний сульфаты — (N H 4) 2S 0 4, аммоний нитраты<br />

— N H 4N O 3 . Бұлар тыңайтқыштар болғандықтан ѳте кѳп<br />

мѳлшерде ѳндіріледі. Аммоний хлориді N H 4C1 немесе<br />

м у с э т і р мата бояуда, металл дәнекерлеуде жэне гальваникалык<br />

элементтерде колданылады.<br />

Г идразин N 2H4, азоттыц сутекті косылысының бірі, аммиактағы сутек<br />

толық тотықпаудан түзіледі:<br />

2 N H 3 + N aC 10 = N 2H ,4 -N a C l + H 20<br />

Гидразин — түссіз, түтінденіп тұратын, суда ерігіш сүйықтык,

N = N = N — H<br />

I<br />

+ - H - + H<br />

: N = N —N 7 ■*— > .'N = N = N /<br />

II "<br />

III<br />

Бұл екі түр біріне-бірі ауысып тұратынды ктан кышкылдыц нактылы формуласы<br />

осы екеуінің аралы ғы нда болуы керек.<br />

Ол азот кышқылына үксас, себебі онық күрамындағы О2 - орнына N3 - түр.<br />

Азидсутек қышкылының тотыктырғыш тык касиеті бар, мысалы:<br />

HN3+ 3Ha = NH4Cl + N2+ Cl2,<br />

сондыктан бүл да «патш а сұйығы» сиякты, асыл металдарды (Pt, Au) ерітеді.<br />

М еталдармен де тотыктыра реакцияласады :<br />

Cu + 3HN3= Cu(N3 )2 + N 2 + H3N<br />

Азидсутек кышкылыныц да галоген ангидридтері бар, мысалы:<br />

СІІОН+Н N 3 ^ C 1 N 3 + H 20<br />

C1N3 — хлор азиді деп аталады , сол сиякты F N 3, B rN 3, IN 3, S 0 2(N 3)2<br />

сульфурил азид т. б. белгілі.<br />

§ 3. А ЗО Т Т Ы Ң OTTEKTI Қ О С Ы Л Ы С ТА РЫ<br />

Азоттын. оттекті қосылыстарынан:<br />

N20 n o n 2o 3 n o 2 n 2o 5<br />

диазот азот диазот азот диазот<br />

оксиді оксиді триоксиді диоксиді пентаоксиді<br />

азот оксидтерінің кейбір касиеттері тѳмендегі кестеде беріледі<br />

Азот оксидтерінің кейбір касиеттері<br />

52-кесте<br />

Тотығу<br />

дәрежесі<br />

Оксид<br />

Агрегаттык<br />

күйі түсі<br />

Балку, кайнау<br />

температуралары<br />

Стандартты<br />

энтальпия<br />

кДж/моль<br />

Кышкылдык,<br />

негіздік<br />

касиеттері<br />

+ і - n 2o түссіз газ —91 82,0 тұз түзбейді<br />

+ 2 NO түссіз газ — 163,6/ 90,25 — «—<br />

— 151,6<br />

+ 3 N 2 0 3 сұйық, көк — 2 0 0 49,4 КЫШКЫЛДЫК<br />

оксид<br />

+ 4 n o 2 газ, қы зы л-<br />

күрең<br />

— 11,2/21% 33,5 кы ш кылдык<br />

оксид<br />

N 2 0 4 крист, зат<br />

түссіз<br />

+ 5 N 2 0 5 түссіз, крист,<br />

зат<br />

3°С -та к ұрғак<br />

айдалады<br />

-43 КЫШКЫЛДЫК<br />

эксид<br />

қышқылдарынан: азотты кышкыл H N 0 2, азот кышкыл H N 0 3<br />

жэне олардын тұздарымен танысамыз.<br />

Бұлардың барлығын азот кышкылынан, не оньщ тұздарынан<br />

алуға болады. Химияньщ, тіпті жалпы ғылымнын даму тарихын-<br />

13*<br />

387

да азот оксидтерінің ерекше маңызы болды. Гей-Люссакқа бұлар<br />

көлем қатынас- заңына жақсы мыса-л^Дальтонға еселі катынас<br />

заңына көрнекті дәлел болды; Энгельс азот оксидтерін диалектиканың<br />

санның өзгеруінен сапаның өзгеретіндік заңынан мысал<br />

ретінде пайдаланды.<br />

Диазот оксиді N2O алу үшін аммоний нитратын балқытып<br />

(169°С), одан әрі қыздырса, 190°С шамасында айрылады<br />

(Пристли, 1776):<br />

N H4N 0 3= 2H20 + N 20<br />

Аса кыздырса, 300°-та копарылыс береді.<br />

Диазот оксиді — түссіз, ұнамды иісті, суда еритін (1:1,3) газ.<br />

Сумен қосылыс түзбейді.<br />

N 20 эндотермиялық косылыс болғандықтан, кыздырғанда<br />

(700° С) айрыла бастайды:<br />

2N20 = 2N2 + 0 2<br />

АН0= -1 6 3 ,2 кДж/моль<br />

сондыктан бұл кыздырган жагдайда тотықтырғыш, мысалы шала<br />

жанган шыра, фосфор, күкірт сиякты жангыш заттар мұның<br />

ішінде жаксы жанады.<br />

Аз мѳлшерде оттекпен араластырып дем алуға пайдаланса,<br />

адам ауырғандыкты сезбейді, міне, мұны жеңіл операцияларда<br />

қолданады. Біраз уакыт дем алса, адам көңілденіп шаттана бастайды,<br />

сондыктан оны «шаттандырғыш» газ деп те атаган.<br />

Диазот оксидінің бұл касиетін алғаш зерттеушінің бірі атакты<br />

Дэви (1798 ж.) оны иіскегеннен «мен лабораторияда есалаң<br />

кісідей биледім» деп жазған.<br />

N 20 суда нашар ериді, ерітіндісі бейтарап тұз түзбейтін<br />

оксидтерге жатады. Алайда ол азоттылау, кышкыл айрылғанда<br />

түзіледі, осыған карап оны осы кышкылдыц ангидриді деп есептеу<br />

ге де болады:<br />

НО — N = N — 0 H ^ H 20 + N = N = 0<br />

Рентген күрылымдык анализ бойынша N 20 зерттегенде, оның<br />

кұрамындағы үш атом тіке сызық бойымен орналасканы аныкталды,<br />

электрлік диполь моменті бар (|л = 0,14D ). Азоттың (N + )<br />

sp — гибридизациясы аркылы түзілген онын молекуласынын кұрылымы<br />

мына біріне-бірі ауысып отыратын, екі кұрылымнын<br />

аралығында болады:<br />

:Ы ~ М ~ о Г ^Г ;~ Ы = Ы = Ö:<br />

• #<br />

Азот оксиді NO. Азот пен оттек 1200° жогары температурада<br />

(электр ұшкынында) реакцияласа бастап, температура<br />

жоғарылаған сайын (3000° С) мына тепе-теңдік оңға ығыса<br />

береді (Кавендиш, 1785):<br />

N 2 + 0 2^ 2 N 0 ;<br />

АН0= 179,9 кДж/моль<br />

Атмосферада найзағай әсерінен көп мөлшерде азот оксиді түзіледі.<br />

388

Бір жазылған есеп бойынша найзағай әсерінен атмосфера азотынан<br />

жылына 100 млн т оксид түзіліп, жанбыр суымен жерге<br />

түсетіндігі келтірілген.<br />

Лабораторияда азот оксидін, азот кышқылы мен мысты реакиияластыру<br />

аркылы алады:<br />

3Cu + 8 H N 0 3 = 3 C u (N 0 3)2 + 2 N 0 + 4H20<br />

Азот оксиді түссіз, сұйылуы, еруі киын газ. t° кайнау=<br />

— 151° С, t°KaTy= - 163,7° C.<br />

Химиялык жагынан азот оксиді бейтарап — кышкыл түзбейтін<br />

оксид, кұрамындағы оттегін фосфор сиякты өте тотыккыш<br />

заттарга гана береді, жанган шыра, күкірт сиякты заттар азот<br />

оксидінде сѳніп калады.<br />

Азот оксидін сипаттауыш касиет — косып алу реакциялары,<br />

ол оттекті ѳздігінен оцай косып алып, диоксидке айналады:<br />

2 N 0 + 0 2 = 2 N 0 2 АН° = — 112,9 кДж/моль<br />

хлормен косылып нитрозил хлоридін түзеді:<br />

2 N 0 + C12 = 2N0C1<br />

NO судагы ерітіндісі бейтарап демек ол ангидрид емес.<br />

Қазіргі кезде белгілі косылыстардыц ішінде, жалпы электрон<br />

саны так, косылыстар аз, N 0 соныц бірі (2 электроны бар), демек<br />

бүл парамагнитті косылыс.<br />

NO-ныц күрылымы 1, II, III формулалар мен не (Полингтыц<br />

айтуынша) IV формуламен кескінделеді.<br />

:N - о : 4- -> : N = Ö :

м ен — 10° пен + 140° С аралығындағы температурада N 0 2 мен<br />

N 2O4 молекулалары бірімен-бірі тепе-теңдікте болады:<br />

N 20 4^ 2 N 0 2 AH“ = 58 кДж/моль<br />

— 10° + 1 40°<br />

түссіз кычыл копир<br />

140 градустан жоғары температурада диоксид, оксид жэне<br />

оттекке айрылады. Азот диоксиді күшті тотықтырғыш, оның әсерінен<br />

көмір, күкірт, фосфор түтанып жанады.<br />

Азот диоксиді суға ерігенде сумен реакцияласып, азотты<br />

кышқыл жэне азот қышқылын түзеді:<br />

2 N 0 2 + H20 = H N 0 2-t-H N 0 3 Д Н ° = — 59,1 кДж/моль<br />

Азотты қышқыл тұрақсыз болғандықтан, лезде айрылып<br />

кетеді:<br />

3 H N 0 2 = H N 0 3+ 2NO + HoO ДН° = 76,27 к Д ж / м о л ь<br />

Сондыктан азот диоксидінің сумен әрекеттесуі іс жүзінде мына<br />

теңдік бойынша жүреді:<br />

3 N 0 2 + H 20 = 2 H N 0 3+ N 0<br />

Бүл теңдік жоғарғы екі теңдікті косканнан шығады. Азот кышкылын<br />

алуда осы реакцияны пайдаланады.<br />

Азот диоксиді судың орнына, сілтімен реакцияласканда,<br />

кышқылдардың орнына тұздары түзіледі:<br />

2 N 0 2 + 2N a0H = N a N 0 2 + N a N 0 3 + H 20<br />

N 0 2 бұрышты молекула ( < O N O = 1 3 2 ° ) күрылымы I формулаға<br />

сэйкес:<br />

О: : Ö . Ö:<br />

. . j . . . . и<br />

Қатты күйде N O + N O r түрінде болады. N 0 2 молекуласында<br />

электрон саны так (17) сондыктан ол парамагнитті, одан барып<br />

димерленгіш (II формула) келеді. Азот диоксидін нитрлеуші<br />

агент ретінде, сусыз нитраттарды алуға колданады.<br />

Диазот триоксиді N20 3. Азот оксиді мен азот диоксиді<br />

онай косылысып, диазот триоксиді N20 3 түзеді:<br />

N 0 + N 0 2j± N 20 3 Д Н ° = — 41,84 кДж/моль<br />

реакция кайтымды болғандықтан, тепе-тецдікті оц ж акка ығыстыру<br />

үшін салкындату керек, сонда ангидрид көк түсті сұйыктык<br />

түрінде жиналады. /к= 4°, тұраксыз катты күйде ионды косылыс<br />

N O + N 0 2 бүған азотты кышкыл H N 0 2 сэйкес келеді.<br />

Ы20 3-тіц күрылымы Z' ^ \ •• / ^ ^<br />

: 0 0<br />

390

Диазот пентаоксиді N2Os-Ti алу үшін азот кышкылыныц<br />

кұрамындағы суды лифосфор пентаоксидімен тартып алдырады:<br />

2HN0 3 + P 205 = N 205 + 2HP03<br />

Диазот (III) триоксиді — кышкылдык. оксид, оны негіздер оңай<br />

сіңіріп, нитриттер түзеді:<br />

N 203 + 2N a0H = 2N aN 02 + H 20<br />

Диазот пентаоксиді — катты кристалдык зат, tt,= 30°, күшті<br />

тотыктырғыш, органикалык заттардын кѳпшілігі жанасып кеткенде-ак<br />

от алады. Ол суда оп-оңай еріп, реакцияласып, азот<br />

кышкылын түзеді.<br />

N 2O5 кәдімгі жағдайда айрылып N 0 2 жэне 0 2 түзеді, кыздырса<br />

копарылыс жасайды. Қатты күйде ион түрінде болады N Ö ^<br />

n o 2-<br />

Азотты кышкыл H N O2 алу үшін, калий нитратын,<br />

не натрий нитратын кыздырады; бұл жағдайда тұз құрамынан<br />

бір оттекті бөліп шығарып, азотты кышкылдыц тұзына айналады<br />

(корғасын катынасса оттекті косып алып реакция оцайырак<br />

ѳтеді).<br />

K N 0 3 + Pb = K N 0 2 + P b0.<br />

Калий нитратына күкірт кышкылыныц сүйык ерітіндісімен<br />

әрекет етсе, азотты кышкыл ығыстырылып шығарылады:<br />

2KNO2 + H2S 0 4= K2S 0 4+ 2 H N 0 2<br />

Азотты кышкыл тек еріген түрде ғана белгілі, ерітіндініц<br />

концентрациясын арттырғанда, не кыздырғанда, азотты кышкыл<br />

айрылады.<br />

2HN02 = N 0 + N 0 2 + H 20<br />

Азотты кышкыл элсіз кышкыл, күші сірке кышкылындай<br />

(к = 5 • 10~ *■), бірак күшті тотыктырғыш, екінші жағынан өзінен<br />

күшті тотыктырғышпен кездессе тотықсыздандырғыш ретінде өзі<br />

тотығып азот кышкылына айналады.<br />

Азот (III) туындылары да тотыксыздандырғыштык касиетпен<br />

катар тотыктырғыштык касиет кѳрсетеді.<br />

2 N aN 0 2-(-2Hl + 2H2S 0 4= I2 + 2NO-|- K2SO 4+ N a2S 0 4-|-2H20<br />

тотыктырғыш<br />

5 H N 0 2 + 2K M n04+ 3H2S 0 4= 2 M n S 04+ 5 H N 0 3 + K2S 0 4+ 3H20<br />

тоты ксызда нды p ғы ш<br />

Сонымен катар диспропорциялануға да бейім.<br />

3 H N 0 2^ H N 0 3 + 2 N 0 + H 20<br />

H N 0 2 кұрылысы біріне-бірі ауыса алатын мына екі таутомерлі<br />

күрылыммен кескінделеді:<br />

Н . + //°

Азотты қышқылдың тұздарын нитриттер деп атайды.<br />

Нитриттер түссіз, суда ерігіш, кыздырганда кейбіреулері ғана<br />

болмаса көпшілігі айырылып кетеді, барлығы улы заттар.<br />

§ 4. АЗОТ Қ Ы Ш Қ Ы Л Ы H N 0 3 Ж Ә Н Е ОНЫҢ ТҰ ЗДА РЫ<br />

Азот қышқылының құрылысы мына біріне-бірі ауысып тұратын<br />

екі шеткі кұрылымның аралығында<br />

н. н<br />

: О / - /<br />

••О<br />

Таза азот қышкылы түссіз сүйыктык, меншікті салмағы 1,53,<br />

tK° С = 82,6, tKaT° С = 41,6. Ауада ашык тұрса, тұз кышкылы<br />

сиякты, «түтінденеді». Суда жаксы ериді.<br />

Азот кышкылының сүйык ерітіндісін суалту аркылы 68,4<br />

проценттен артык концентрлеуге болмайды, өйткені бұл өзгермей<br />

кайнайтын ерітінді, оныц tк= 121,9°. Сатудағы азот кышкылыныц<br />

концентрациясы‘көбіне осы 68,4%, меншікті салмағы 1,4 болады.<br />

Азот кышкылыныц концентрациясын 96—98% дейін кѳтеруге<br />

де болады, ол үшін суын тартып алуға күкірт кышкылы колданылады.<br />

Мұны түтінденіп тұратын азот кышкылы деп<br />

атайды, ішінде еріген азот диоксиді оған кызыл-коцыр түс береді.<br />

Азот кышкылы ец күшті кышкылдардыц бірі, оныц с^йытылған<br />

ерітіндісінде H N 0 3 молекулалары түгел диссоциацияланған.<br />

Азот кышкылы химиялык тұракты зат емес, жарықтыц жылудыц<br />

эсерінен-ак айрылып, су, оттек жэне азот диоксидін береді:<br />

4 H N 0 3 = 2H 20 + 4N02 + 02<br />

Қышкыл неғұрлым концентрленген болса, солғұрлым температура<br />

кѳтерілген сайын оныц айрылуы тездейді.<br />

Азот кышкылын негізгі сипаттаушы касиет оныц айкын тотыктырғыштығы.<br />

Азот кышкылы — өте күшті тотыктыргыштыц<br />

бірі. Біркатар бейметалдар азот кышкылында<br />

тотыкканнан, тиісті кышкылына бірак айналады, мысалы:<br />

күкірт — күкірт кышкылына, фосфор — фосфор кышкылына айналады.<br />

Органикалык заттар жаксы тотыккыш болғандыктан, азот<br />

кышкылымен жанаскан кезде тотығудан бөлініп шығатын жылудыц<br />

көптігінен тұтанып, жанып та кетеді, мысалы ағаш үнтағы,<br />

скипидар т. б.<br />

Металдардыц алтын, платина жэне кейбір сирек металдардан<br />

баскаларыныц барлыгы, азот кышкылыныц әсерінен тотыгып<br />

азот кышкыл тұздарға айналады.<br />

Осы айтылып отырған азот кышкылыныц тотыктырғыштығы,<br />

оныц молекуласынын берік емес, тұраксыздығына жэне оныц<br />

кұрамында ец жоғарғы дэрежесіне дейін тотыгып, оц бес валентті<br />

392

болып тұрған азоттың болуына байланысты. Азот кышқылы<br />

баска затты тотыктырғанда, ѳзі тотыксызданып, электрон косып<br />

ала берген сайын мына косылыстарга не солардьщ туындыларына<br />

айнала алады:<br />

+ 5 + 4 + 3 + 2 + 1 0 — 3<br />

H N O a ^ N O o ^ H N O a -^ N O ^ N s O ^ N s^ N H a<br />

Тотыксызданган дэрежесіне карай азоттын формаль валенттігі<br />

де косылыстардын формулаларының үстіне жазып кѳрсеткендей<br />

өзгереді.<br />

Азот кышкылынын кай дэрежеге дейін тотыксыздануы, ол<br />

бір жағынан оның сол арадагы концентрациясына, екінші ж агынан<br />

тотығып жаткан тотықсыздандырғыштың активтігіне байланысты.<br />

Қышқыл неғұрлым сұйык болса, ол соғұрлым оңай<br />

тотыксызданады. Концентрленген азот кышқыл эрдайым N 0 2<br />

дейін гана тотыксызданады, ал сұйытылған азот кышкылы кѳбіне<br />

NO дейін тотыксызданады, тотыксыздандырғыш ретінде актив<br />

металдар, мысалы — Fe, Zn, M g болса, N20 дейін де тотыксызданады.<br />

Қышкыл өте сұйытылған болса, аммиак — N H3 дейін<br />

тотыксызданып, түзілген аммиак реакцияласып болмаған азот<br />

кышкылымен, азот аммоний тұзын N H 4N 0 3 түзеді.<br />

Осыны көрсету үшін азот кышкылынын түрлі металдарды<br />

тотыктыруын келтірелік:<br />

4Zn + 10H N 03 = 4Z n (N 0 3)2 + N H 4N 0 3 + 3H20<br />

өте сұйық<br />

4 M g + 1 0 H N 0 3 = 4 M g (N 0 3)2 + N 20 + 5H20<br />

сүйык.<br />

3Cu + 8 H N 0 3 = 3 C u (N 0 3)2 + 2 N 0 + 4H20<br />

сұйык<br />

Cu + 4 H N 0 3= Cu (N 0 3) 2<br />

кони.<br />

2 N 0 2 -f- 2H20<br />

^<br />

Азот кышкылынын металдармен әрекеттесуінің бір ерекшелігін<br />

М. В. Ломоносов байкаған болатын; кейбір металдар (темір,<br />

алюминий т. б.) сұйык азот кышкылында жаксы ерігенмен,<br />

концентрленген салкын азот кышкылында ерімейді. Ѳйткені азот<br />

кышкылы бұл металдарды пассивтендіреді. Оныц мағынасы<br />

металдьщ кышкылмен жанаскан беті бірден тотығып, түзілген<br />

оксид жүка, кабыршак түрінде металдьщ бетін каптап кышкылдыц<br />

одан әрі әрекетінен корғайды; түзілген оксидтіц молекулалары<br />

біріне-бірі өте тыгыз, әрі оксид молекуласынын оттек ж ак<br />

шеті, кышкылға жанасатын бет жағына орналасады.<br />

Азот кышкылында ерімейді деген асыл металдар азот кыш ­<br />

кылы (1 кѳлем) мен түз кышкылыныц (3 келем) коспасында<br />

ериді. Ерте уакытта металдардыц патшасы — алтын деп есептейтін<br />

заманда, сол «патшаны» еріте алатын сүйыкты «патша<br />

393

сүйығы» (орысша «царская водка», латынша aqua regia — патша<br />

суы дегеннен) деп атаған. «Патша сұйығының» әрекеті былай<br />

түсіндіріледі, әуелі азот қышқылы тұз кышкылын тотыктырады;<br />

онда бос күйіндегі хлор жэне нитрозил хлориді NOC1 түзіледі.<br />

HN03 + 3HC1=C12 + 2H20 + N0C1,<br />

енді нитрозил хлориді айырылып азот оксиді NO мен хлор Cl2<br />

түзіледі.<br />

Осы реакциялардан бѳлініп шыккан хлор алтынмен косылып<br />

алтын трихлоридін түзеді, алтын трихлориді суда ерігіш түз,<br />

сондыктан үстіртін Караганда алтын «патша сұйығында» еріген<br />

болып көрінеді, реакцияныц нәтижесін былай жазуға болады:<br />

Au + 3HCl + H N 03 = AuCl3 + N0 + 2H20<br />

AuCl3 + HCl = H[AuCU]<br />

Азот кышкылы, азот косылыстарыныц ішінде, ѳте кѳп жэне<br />

эр түрлі мацызды жерлерде колданылатын зат. Азот қышкыллы<br />

кѳп мѳлшерде, азот тыцайткыштары жэне органикалык<br />

бояғыштар ѳндірісінде колданылады. Химиялык ѳнеркэсіпте кѳп<br />

процестерде тотықтырғыш ретінде, сонымен катар түтінсіз мылтык<br />

дэрісін, копаргыш заттарды жасауда колданылады.<br />

Т ү з д а р ы. Азот кышкылыныц түздарын нитраттар<br />

деп атайды. Оларды алу үшін кѳбінесе азот кышкылымен тиісті<br />

металға, не оныц оксидіне эрекет етеді.<br />

Нитраттарды, Менделеев кестесініц кѳрші топтарындағы<br />

туздармен, бір жағынан сульфаттар, екінші жагынан карбонаттармен,<br />

салыстыруға болады. Нитраттар сульфаттардан гөрі<br />

түраксызырак келеді, сондыктан булардыц саны олардан аз,<br />

мысалы кейбір оцай тотығатын ( C r --), не жеціл гидролизденеѴін<br />

катиондардыц (Sb"', Sn-") сульфаттары бар, ал нитраттары<br />

жок. Карбонаттар нитраттардан да тураксызырак, мысалы<br />

Fe, Cr, Al, Cu нитраттары бар, карбонаттары жок.<br />

Нитраттардыц барлыгы да суда жаксы ериді, температура<br />

кѳтерілсе ерігіштігі ѳседі. Қурғак нитраттардыц бәрі кыздырғанда<br />

айырылып, оттегін бөліп шығарады, оттектен баска бөлініп<br />

шығатын өнімдер нитрат түзуші металдьщ активтігіне карай, әр<br />

түрлі болады. Активті магнийге дейінгі металдардыц нитраттары<br />

оттектен баска нитрит береді, мысалы:<br />

2NaN03 = 2NaN02 + 0 2<br />

Магнийден бастап мыска дейінгі металдардыц нитраттары<br />

оттекпен катар оксидтер береді, мысалы:<br />

2Cu(N03)2 = 2Cu0 + 4N 02 + 0 2<br />

Мыстан активтігі нашар металдардыц нитраттары, оттектен<br />

баска азот диоксидін жэне дербес металл береді,<br />

мысалы:<br />

394<br />

2AgN03 = 2 Ag + 2NOs + 0 2

Нитраттар осылайша, оттек үзіп шығаратын болғандықтан,<br />

жоғары температурада күшті тотықтырғыш болып табылады,<br />

ал еріген күйде ондай қасиеттері болмайды.<br />

Нитраттардың ішінде маңыздылары — натрий, калий, аммоний<br />

жэне кальций нитраттары, бүларды кѳбіне селитра деп атайды.<br />

Натрий нитраты NaN03 табиғи қор түрінде кездеседі;<br />

тыңайтқыш ретінде жэне азоттыц басқа косылыстарын алу үшін<br />

колданылады.<br />

Калий нитраты KN03 жаратылыста аз кездеседі, көбіне<br />

натрий нитраты мен калий хлоридініц арасындағы алмасу реакциясы<br />

аркылы алынады. Калий нитраты кара түсті, мылтык<br />

дәрісін жасауға колданылады. Қара дэрі селитра (75%), күкірт<br />

(10%) жэне көмір (15%) үшеуініц коспасы. Мылтык дәрісі<br />

оталғанда бірнеше күрделі реакциялар өтеді; оларды жобалап<br />

мына тецдікпен көрсетуге болады.<br />

2KN03 + 3C + S = N2 + 3C02 + K2S<br />

Мұндағы түзілетін газдардыц көлемі «дәрініц» көлемінен<br />

2000 есе артык, оныц копарғыш күші де осыған байланысты.<br />

Аммоний нитраты NH4N 03 азот кышкылын аммиакпен<br />

бетараптау, аркылы алынады. Бұл азотты тыцайткыштардыц<br />

негізгісініц бірі жэне органикалык заттармен коспасы қопарылғыш<br />

болғандықтан, ондай коспаны аммонал деп атап, ѳнеркәсіптік<br />

жұмыстарда копаргыш зат ретінде колданады.<br />

Кальций нитраты C a(N 03)2, осы кезде азот кышкылын<br />

экпен бейтараптау аркылы алынады; бүл да тыцайткыш<br />

ретінде колданылады.<br />

§ 5 . А З О Т Қ Ы Ш Қ Ы Л Ы Н Ы Ң Ѳ Н Д І Р І С І<br />

Азот кышкылын ѳндірудіц бірнеше эдісі бар. Олармен тарихи<br />

ретімен танысамыз.<br />

1. Селитрадан алу. XVII ғасырдыц ортасынан XX<br />

гасырдыц басына дейін, 2,5 гасыр бойы, бүкіл жер жүзінде<br />

азот кышкылын алудыц эдісі, натрий селитрасын .концентрленген<br />

күкірт кышкылымен араластырып кыздыру (Глаубер), эдісі<br />

болды.<br />

NaN 03 + H2S 0 4 = NaHS04 + HN03<br />

Бұл әдіс казіргі кезде лабораторияларда ғана және кейбір<br />

натрий селитрасы көп жерлерде колданылады.<br />

2. Ауадан алу. 1905 жылы Норвегия елінде (Беркиланд<br />

пен Эйде) ауадагы азот пен оттекті косып, азот кышкылына<br />

аударудыц техникалык эдісі табылды. Мұндағы химиялык<br />

реакциялар осы тараудыц § 3 жазылган. Электр доғаныц жалынын<br />

екі күшті электромагниттіц арасына орналастырса, онда жалын,<br />

диск тәрізді дѳцгелек түрге келеді (124-сурет), осы максатка<br />

колданылатын доғалардыц дисклерініц диаметрі 3 м-ге жетеді,<br />

енді осыны арнаулы пештерге орналастырып ішіне ауа үрлейді,<br />

пештіц ішініц температурасы 3000—3500° С болады; соныц<br />

395

Ауа иіргізетін<br />

Нитроза газдар 600°<br />

124-сурет. Магнит ѳрісіндегі электр<br />

доға<br />

125-сурет. Аммиак тотықтыруға<br />

арналған аппараттардың схемасы<br />

өзінде пештен шыгатын газдарда 2—3% азот оксиді болады.<br />

Бұл газдар қоспасын 1000 -1100° С дейін суыту процесінде,<br />

ондагы азот оксиді оттек косып алып диоксидке айналады, оны<br />

суга сініріп азот кышкылына аударады. Бұл әдіс те, электр энергиясы<br />

арзан жерлерде болмаса, өте кымбат әдіс болгандыктан,<br />

колданудан калып келеді.<br />

3. Аммиакты тотықтырып алу. Аммиак катализатор<br />

катынасында тотыкканда азот оксидіне айналатындыгы жогарыда<br />

айтылды (XII тарау, § 2). Бул реакция ертеден белгілі<br />

болганымен, оны азот кышкылын заводтык кѳлемде алу үшін<br />

XX гасырда гана колдана бастады. Біздіц елімізде азот кышкылын<br />

аммиактан алудыц негізін салушы инж. И. И. Андреев еді.<br />

И. И. Андреев 1914 жылдан бастап. Донбаста кѳмірді кокстегенде<br />

бѳлініп шыгатын аммиакты тотыктырып азот кышкылын<br />

алуга болатындыгын дэлелдеп, 1917 жылы Юзовкада (казір<br />

Донецк) бірінші завод салынды.<br />

125-суретте аммиакты тотыктыруга арналган аппараттардыц<br />

схемасы келтірілген, мундагы реакция:<br />

4NH3 + 5 0 2 = 4N0 + 6H20<br />

Д Н ° = -903,74 кДж/моль<br />

1-вентилятор аркылы урлеген ауа, 2-жылу айырбастагышта<br />

(2) 300°-ка дейін кызып, 3-газ араластыргышка келеді; 4-вентилятордан<br />

урленген аммиак та осы араға келіп ауамен араласады,<br />

аммиак-ауа коспасы (10 проценттік аммиак температурасы 250°<br />

шамасындай) 5-контакт аппаратына енеді. Контакт аппаратында<br />

жацағы жазылған реакция болады, оған катализатор —5—7%<br />

родий араластырылган платинаныц жіцішке (0,04—0,09 мм) сымынан<br />

жасалған жиі тор (1 см2 ауданда 1000—3500 туйін бар)<br />

колданылады. Контакт аппаратынан шыккан ыстык газдар<br />

жылу айырбастагышка барып, жылуыныц біразын оларға карсы<br />

багытта келе жаткан ауаға беріп, ѳзі 500—550°-ка дейін салкындайды.<br />

Қалған жылу бу казандарына беріледі.<br />

Осыныц нәтижесінде әуелдегі алынган аммиактыц 96—98%<br />

азот оксидіне айналады, осы газдар ендігі жерде сіціргіш муна-<br />

396

раларға барып, сол арада, диоксидке дейін тотығып, азот кышкылына<br />

айналады:<br />

2N0 + 02i=s2N02<br />

АН°= — 112,9 кДж/моль<br />

Бұл реакция жаксы жүру үшін температура 200 градустан томен<br />

болу керек, контакт аппаратынан шыккан газдарды салкындату<br />

себебі де осы.<br />

Одан кейін:<br />

3N 02 + H20 ^ 2 H N 0 3 + N0<br />

АН°= — 135,9 кДж/моль<br />

Осы процеске қатынасатын газдар қоспасында, негізгі реакциялармен<br />

кабаттасып, мынадай реакциялар да болады:<br />

1. 2 N 0 2ö N 20 , Д Н ° = — 56,90 кДж/моль<br />

б ір а к суға араласып ерігенде:<br />

A H °= - 5 9 ,1 1 кДж/моль<br />

N 20 4 + H 20 = H N 0 3 + H N 0 2<br />

3 H N 0 2 = H N 0 3 + 2 N 0 -|-H 20 ДН° = 76,27 кДж/моль<br />

2. N 0 + N 0 2 = N 20 3 ДН° = — 41,84 кДж/моль<br />

Сіціргіш мұнаралардан шыккан кышкылдыц концентрациясы<br />

50—55% болады. Қышкылдыц концентрациясын арттыру кажет<br />

болса, күкірт кышкылымен (суын тартып алу үшін) араластырып<br />

кайнатып, айдайды.<br />

Соцғы кезде шыккан жаца эдіс азот к ы ш к ы л ы н т і-<br />

келей синтездеу эдісі. Ол үшін азот диоксидін сұйылтып,<br />

оттек катынасында, 5-10® Па кысымда, 70°-ка дейін кыздырып<br />

сумен реакцияластырады:<br />

4N02 + 2H20 + 0 2 = 4HN03<br />

. А Н °= —59,41 кДж/моль<br />

Бұл реакциядан шыккан азот кышкылыныц концентрациясы<br />

98% болады.<br />

§ 6. Ф О С Ф О Р<br />

Фосфор жер кыртысында әжептәуір мѳлшерде болады, бірак<br />

ѳте тотыккыш болғандыктан, дербес күйінде кездеспейді. Қосылыстарының<br />

мацыздысы фосфорит деген минерал, оныц негізі<br />

фосфор кышкылыныц кальций тұзы — Са3(Р 04Л>. Фосфорит эр<br />

жерлерде кен түрінде кездеседі; Совет Одағында фосфорит Жамбыл<br />

каласыныц жанындағы Қаратау өцірінде, Актөбе мацында<br />

т. б. жерлерде бар. Қаратау жер жүзіндегі фосфоритке өте бай<br />

жердіц бірі, әрі сапасы әте жоғары. Фосфордыц табиғи косылысыныц<br />

тағы бір мацыздысы апатит деген минерал, оныц негізі<br />

Са5Х(РО)2 не Са3(Р 04)2-2СаХ2, мүндағы X = F кейде С1~ не<br />

ОН“ . Совет Одагында апатиттыц ѳте кѳп жерін, 1926 жылы<br />

акад. А. Е. Ферсман мен Л. Н. Лабунцов, Кола түбегінен, Хибинск<br />

деген жерден тапкан.<br />

Фосфор ѳте мацызды элемент, ѳйткені ол ѳсімдіктердіц де,<br />

жануарлардыц да белоктарыныц кұрамына кіреді; ѳсімдіктерде —<br />

дэнініц, жануарлардыц — сүт, кан, ми’жэне нерв ткані белоктарыныц<br />

күрамында болады. Онымен катар сүйек жэне тістіц<br />

күрамында Са3(Р 04)2 түрінде болады.<br />

397

Тарихынан. XVII ғасырдың алхимигі Геннинг Бранд (Германия,<br />

Гамбург, 1669) жастық элексирін іздеу талабында адам несебін кѳп етіп жинап,<br />

кайнатып суалтып, кұрғатып кұм және ағаш көмірін араластырып, ауа қатынастырмай<br />

өте күшті қыздырып, актығында бір қызык зат алады, онысы:<br />

караңғыда жаркырайды, ыстык. суға тастаса «бу» шығарады, ол буы ауада<br />

тұтанып кетеді т. б. Бұл жаңа зат көп жұртты қызықтырды. Бранд өзінің<br />

бұрынғы саудагер купецтігіне тартып осындай тәжірибелер көрсеткені үшін<br />

ақы алды, жаңа заттың болмашы мөлшерін көп алтынға сатты. Біраз уақыт<br />

өткен сон, Бранд фосфорды жасау кұпиясын Дрезден химигі Крафтка сатады,<br />

ол да қала-қаланы аралап Брандтың кәсібімен көп акша жинайды.<br />

Мұнан 11 жыл кейін Бойль (Англия) фосфор алудын әдісін табады, ол<br />

да одан пайда шығармак болыпты, бірак максатына жете алмай кайтыс<br />

болады. Боильдың ассистенті Гауаквиц жеке ғалымдарға, ғылыми мекемелерге<br />

фосфорды сатып көп байлық жинап алады.<br />

1743 жылы химик А. Марграф фосфор алудын. оңай әдісін тауып, оны<br />

жариялайды, содан бастап «фосфор саудасы» тыйылады «фос» грек тілінде —<br />

жарық, «феро»— экелем деген сѳздер. Фосфор караңғыда жарқырайтындығынан<br />

«жарык әкелуші»— фосфор деп аталған.<br />

А л у жолы. Фосфорды бос күйде алу үшін фосфоритті<br />

кұм жэне кѳмірмен араластырып электр пеште (126-сурет)<br />

1500°-ка дейін кыздырады, онда болатын реакциялардың жалпы<br />

теңдігі былай жазылады:<br />

Ca3(P 04)2 + 3Si02 + 5C = 3 CaSi0 3 + 5C0 + 2P.<br />

ДН° = 1359,8 кДж/моль<br />

Бөлініп шыққан фосфор буы салкындатылып, катты күйге<br />

аударылган фосфор, судын астына жиналады.<br />

Қасиеттері. Фосфордың екі аллотропиялык. түрі бар: ак<br />

жэне кара фосфор, алайда олардын арасында — күлгін, кызыл<br />

түрлері бар.<br />

Фосфордыц атомдары<br />

болып бірігеді.<br />

О° ОО Оу<br />

126-сурет. Фосфор алынатын<br />

электр пештің схемасы<br />

398<br />

Р4, не Р2оо полимерлі молекула<br />

К<br />

Рг молекулалары N2 сиякты<br />

кұрылған, бірак 1000° С жогары<br />

температурада гана тұракты,<br />

2000° С артык температурада<br />

атомга ажырайды. 1000° тѳмен<br />

жагдайда Р4 молекулалары тұракты,<br />

олар тетраэдр тэрізді болады<br />

(127-сурет).<br />

А к фосфор (d — модификация)<br />

фосфор буын тез салкындатканда<br />

түзіледі, катты кристалдык<br />

зат, меншікті салмагы 1,82°,<br />

t6° С = 44,1, t° С = 275 сұйык, не<br />

бу күйінде 1000°-ка дейін молекуласы<br />

Р4 одан жогары температурада<br />

Рг айналады.<br />

Ак фосфор таза күйінде түссіз<br />

болады, бірак сатудағы ак фосфор<br />

саргылт тарткан балауыз тэрізді<br />

болып келеді. Тѳмен температурада<br />

морт сынгыш, 15°-тан жо-

о<br />

-о<br />

о<br />

( У<br />

jL ^ o — сУ j6— & л<br />

e r 6 — - e r . о — e r<br />

O'°<br />

127-сурет. А—ак фосфордың Р4, Б — кара^ фосфордың құрылымы<br />

ғары жұмсап, пышақпен оңай кесіледі. Ауада оңай тотығады,<br />

әрі қараңғыда жарык шығарады, сәл кыздырса, мысалы үйкесе<br />

болғаны, жанып кетеді, жанғанда көп жылу бөліп шығарады.<br />

Фосфор ауада тотыға келіп, шыккан жылудың әсерінен өзіненәзі<br />

жануы да мүмкін. Ак фосфорды тотығудан сактау үшін су<br />

астында сақтайды: суда ол ерімейді, көміртек дисульфидінде,<br />

бензолда ериді.<br />

Ак фосфор — ѳте күшті у, ѳзіне тэн исі болады.<br />

Ак фосфорды 280-340°-қа дейін ауаныц қатысынсыз<br />

қыздырса, аллотропиялык екінші түрі — қызыл фосфорға айналады.<br />

Ак фосфорды ұзак сактаса, жарықтың әсерінен біртіндеп,<br />

ѳте баяу қызыл фосфорға айналады, сатудағы ақ фосфордың<br />

сарғылт болуы осыдан.<br />

Р4 молекуласында валенттік бұрыш 60°, яғни р — электрондардын<br />

әдетте түзетін бұрышынан кѳп кіші. Сондыктан Р — Р<br />

байланысы оңай үзіледі. Ақ фосфордың актив болуы, сактаганда<br />

полимерлі молекулата айналуы да осыдан.<br />

Қ ы з ы л фосфор, ақ фосфордан ѳзгеше оны балкытуга<br />

болмайды, кыздырса, бірден бута айналады (416°), буын жинап<br />

салкындатса, ак фосфорта айналады; ауада ѳте баяу тотытады,<br />

карацтыда жарык шығармайды. 260°-ка дейін кыздырганда гана<br />

жанады, күкіртті кѳміртегінде де, бензолда да ерімейді, улы<br />

емес. Меншікті салмагы 2,20. Қызыл фосфордың молекуласы ак<br />

фосфордың күрделі полимері деп есептеледі.<br />

Қызыл фосфор ешбір еріткіште ерімейтін болғандыктан, онын<br />

молекулалык салмағы аныкталтан жок. Ерімейтіндіктің бір<br />

себебі макромолекулалар, өте комакты үлкен болғандыктан ерітіндіге<br />

кѳше алмайды, екінші себебі макромолекуладаты атомдарды<br />

біріктіріп түртан валенттікті үзуге еріткіштің шамасы<br />

келмейді.<br />

Қара фосфорды алу үшін ак фосфорды 200°-та және<br />

1,2* 1010 Па қыздырады. Соңты кезде кысымсыз сынап катализаторыньщ<br />

жәрдемімен алатын болды. Қара фосфорда атомдар<br />

коваленттік байланыс аркылы алты бұрыш жасайды. (127-сурет)<br />

олардан макромолекула түзіледі. Қара фосфор графитка ұксайды,<br />

р = 2,7, шала еткізтіш. \<br />

Химиялык касиеті жағынан фіэсфор ѳте реакцияласкыш<br />

элемент, кѳпшілік заттармен тікелей косылысады, әрі кѳп мөлшерде<br />

жылу бөліп шығарады. Оттек, галогендер, күкірт және<br />

бірсыпыра металдармен ѳте оңай косылысады.<br />

399

I<br />

Осы арада айта кететін бір мэселе жай заттардын, активтігі<br />

олардын құрылымына өте тәуелді. Айталык, азоттыц электртерістігі<br />

(3,04) фосфордан (2,19) жоғары, бірак азотқа Караганда<br />

ак фосфор анағұрлым активті. Азот тотығу үшін 3000° қызу<br />

керек, ал ак фосфор кәдімгі температурада түтанып кетеді.<br />

Бұлай болу себебі азоттыц молекуласы берік, оныц атомдары үш<br />

байланыспен (N =N ) біріккен, ал Р 4 молекуласында (127-сурет,<br />

А) атомдар бір байланыспен ғана ілініскен. Мұндағы Р = Р<br />

байланыс энергиясының шамасы бар болғаны 200 кДж/моль.<br />

Қ о л д а н ы л у ы. Фосфор көп мөлшерде шырпы өндірісінде<br />

колданылады. Ак фосфор жанғанда будак-будак калыц кабатты<br />

ак түтін (фосфор (V) оксиді) түзіледі, сондыктан оны «түтін<br />

шымылдығын» жасау үшін снаряд, бомбаларға салады. Зиянкес<br />

жәндіктерге карсы дәрі жасауға фосфор-органикалык препараттар<br />

синтезіне колданылады.<br />

§ 7. ФОСФОРДЫҢ СУТЕКПЕН ЖЭНЕ ГАЛОГЕНМЕН ҚОСЫЛЫСТАРЫ<br />

Фосфордың сутекпен екі косылысы бар: РН 3 (газ), Р 2Н 4<br />

(сұйык) -<br />

Фосфор сутекпен нашар косылады:<br />

2Р-{-ЗН2«=*:2РНз<br />

АН° = —20,92 кДж/моль<br />

Бұл реакцияны 350° жэне 2-107 Па кысымда жүргізгенде де<br />

РНз шығымы болғаны 2%.<br />

Сондыктан фосфорсутекті не фосфинді РНз алу үшін кальций<br />

фосфоридін тұз кышкылымен, тіпті сумен эрекеттейді:<br />

Са3Р 2 + 6НС1 =ЗСаСЬ + 2РНз<br />

Са3Р 2 + 6 Н 20 = ЗС а(0Н ) 2 + 2РН3<br />

Бұл реакция аммиак алынатын реакцияға ұқсас. РНз баска<br />

Жолмен ак фосфорды сілтілік ортада (50% ерітінді) реакцияластырса<br />

да түзіледі:<br />

Р 4 + ЗК0Н + ЗН20 РН 3 + ЗКН2Р 0 2<br />

2Р 4 + ЗВ а(0Н ) 2 + 6Н20 ^ 2 Р Н 3 + ЗВа(Н 2Р 0 2) 2<br />

Газ түріндегі фосфин — түссіз, сарымсак иісті, улы зат; күшті<br />

тотыксыздандырғыш, ауада 150 градуста ѳзінен-ѳзі оталады.<br />

Құрылымы NH3 сиякты, пирамида тэрізді<br />

/ N<br />

н I Н<br />

н<br />

РНз-тіц бөлінбеген кос электронды бүлты нашар гибридтанғандыктан<br />

оныц электрон донорлык касиеті NH3 карағанда әлсіздеу,<br />

сондыктан фосфин аммиак сиякты емес, косып алу реакцияларына<br />

бейімділігі кем, фосфоний РН 4 тұздары кейбір кышкылдарда<br />

ғана (НСЮ4, НС1, HBr, HI) болады, эрі ѳздері тұраксыз.<br />

Фосфин суда ерігенмен косылыс түзбейді. Фосфин да фосфоний<br />

400

туындылары да — күшті тотыксыздандырғыш, РНз 150°С ауада<br />

өздігінен тұтанады.<br />

Р 2О4 — дифосфин, гидразинныц аналогы<br />

Н<br />

• • .<br />

Н "<br />

түссіз сұйыктық, фосфидтардың гидролизінде РН3-пен қабат түзіледі.<br />

Күшті тотықСыздандырғыш, ауада өздігінен тұтанады.<br />

Фосфидтер. Фосфор кыздырғанда барлық металдармен<br />

дерлік қосылысып фосфидтер түзеді. Металдын қасиетіне карай<br />

фосфидтер әр түрлі болады. Айталык, s — элементтердің фосфидтер!<br />

— Э3Рг — иондық-коваленттік косылыстар, олар тұз тәрізді.<br />

Олар суда оңай ыдырайды:<br />

Mg3P 2 + 6 Н 2О = 3Mg (ОН) 2 + 2РН3<br />

d — элементтердің фосфидтері — ЭР, ЭР2, ЭзР сұр не кара<br />

түсті болады, металдык жылтыры бар, электр ѳткізгіш келеді.<br />

Химиялык активтігі нашар.<br />

Фосфор галогендердің барлығымен ѳте жаксы косылысады,<br />

олардын ішінде мацыздысы хлормен түзген косылыстары.<br />

Фосфор трихлориді РС 1.3 алу үшін кѳп етіп алып балкыткан<br />

фосфордыц үстімен хлор жібереді, сонда фосфор солғын<br />

сары түсті жалынмен жанып:<br />

2Р + ЗС12 = 2РС1з<br />

ДН° = —644,3 кДж/молъ<br />

фосфор трихлоридін түзеді. Бұл түссіз сүйык, ^қ = 75,3° ылғалды<br />

ауада «түтінденеді», сумен ѳте жаксы реакцияласады (гидролизденеді):<br />

РС1з + ЗН20 = НзР0з + ЗНС1<br />

Фосфор трихлориді — фосфорлы кышкылдыц хл-орангидр<br />

и д і екенін көреміз.<br />

Фосфор трихлоридіне кѳп мѳлшерде хлор жіберсе, ол түссіз<br />

кристалдарға айналады:<br />

РС1з + С12^ Р С І 5<br />

ДН °=-» 125,5 кДж/моль<br />

Фосфор пентахлориді — фосфор кышкылыныц хлор ангидрида<br />

гидролиз реакциясы екі сатыда ѳтеді:<br />

РСІ5 + Н20 = Р0СІз + 2НС1<br />

РОСІз + 3H20 = Н3РО4 + ЗНС1<br />

РОСІз — ф осфор оксо-трихлориді түссіз сұйыктық.<br />

РСІз, PCI5, РОСІ3 бүлар түрлі органикалык заттар синтезінде<br />

пайдаланылады.<br />

401

Фосфордың үш оксиді бар: Р 20 3, Р 20 4, Р 20 5.<br />

Дифосфор триоксиді — Р 20 з фосфор баяу тотыққанда,<br />

немесе оттек жеткіліксіз болғанда түзілетін, ақ түсті кристалдык<br />

зат 16 = 23,8°, t к= 175,4 ° С . Төмен температурада полимер.іеніп<br />

Р4Об түзеді. Суык сумен косылып фосфорлы кышк<br />

ы л Н 3 Р О 3 түзеді, жылы сумен реакцияласканда, фосфорлы<br />

кышқылдың термиялык айрылуында түзілетін заттар шығады<br />

( 4 Н з Р 0 з ^ Р Н з + З Н з Р 0 4 ) .<br />

Р 20 3 ауада 50—60°С өздігінен тотығып, 70°С түтанып, екеуінде<br />

деР20 5 айналады. Р 20з ак фосфордың өзіндей улы.<br />

Дифосфор триоксидтің кристалы, Р 40б молекулаларынан түзілген<br />

молекулалык тордан тұрады. Р 40б молекуласы, Р 0 3-тің<br />

төрт пирамидасынан тұрады, ол пирамидалар ортак оттек атомдары<br />

аркылы қосылыскан (128-сурет). Р 20 3-тің тағы бір модификациясы<br />

полимерлік косылыстар, мұның екеуі де күшті тотықсыздандырғыштык<br />

касиеті бар заттар.<br />

Дифосфор тетраоксид і Р 20 4, түссіз, жылтыр кристалдык<br />

зат. Бұл оксидті, N 20 4 сиякты, аралас ангидрид деп карауға<br />

болады, ѳйткені сумен реакцияласканда:<br />

Р 20 4 + ЗН20 = НзР0 4 + НзРОз<br />

фосфор жэне фосфорлы кышқылдар түзеді.<br />

Дифосфор пентаоксиді P2Os фосфор ауада, не<br />

оттек ішінде жанғанда ак кар сиякты кѳп кѳлем алатын масса болып<br />

түзіледі, / б = 563°С.<br />

Фосфор (V) оксиді сумен ѳте шабыт косылады, суды тіпт-і<br />

баска заттан тартып алып та косылады, сондыктан мұны су тартып<br />

алғыш зат ретінде де колданады. Фосфор (V) оксиді бу күйініц<br />

ѳзінде де Р4Ою молекулаларынан түрады. Р4Ою молекуласы,<br />

Р 0 4-тің төрт тетраэдрынан күралған, оныц эр кайсысы кѳрші<br />

жаткан үшеуімен ортак оттек атомдары аркылы косылыскан.<br />

(128-сурет).<br />

Қатты P2Os бірнеше модификациясы бар, айырмашылыктары<br />

§ 8. Ф О С Ф О РД Ы Ң ОТТЕКТІ ҚО С Ы Л Ы С ТА РЫ<br />

Р 0 4 тетраэдрларыныц орналасуында (ромб сиякты, шыны<br />

тәрізді) бүлардың барлығы P2Os<br />

полимерЛері (келесі бетті кара).<br />

Фосфор қышқылдары. Ф о с -<br />

форлылау (Н3Р 0 2), фосфорлы<br />

(Н3РО 3) жэне о р то -<br />

фосфор (Н3Р 0 4) кышкылдарының<br />

күрамында бір ғана атом<br />

фосфор бар. Фосфорлылау кышкылда<br />

бір атом, фосфорлыда екі<br />

128-сурет. Фосфор оксидтері P (0 6<br />

жэне P4Oio кұрылымы<br />

(ш трихталғаны — Р,<br />

ш трихталмағаны — О)<br />

402<br />

ортофосфор кышкылында үш<br />

атом сутек металға ауысып түз<br />

түзе алады, мысалы: NaH 2P 0 2,<br />

Ыа2НРОз, Na3P 0 4. Осыған карап

0 0 о о<br />

и I I I<br />

- Р - 0 -Р<br />

1 1<br />

0 0 о 0<br />

\ / \ /<br />

р ,р<br />

0'| 0<br />

^ 1<br />

о 0<br />

1 0 1 о<br />

р^<br />

Р^<br />

/ \ t ' \<br />

,<br />

О о 0 0<br />

0- -<br />

1<br />

01<br />

0<br />

1О.-<br />

-О -Р -О -Р -О —Р - 0 - Р -<br />

I I I 1<br />

о о О О<br />

бұл кышқылдар бір, екі жэне үш негізді екендігі және құрылым<br />

формулалары анықталған (53кесте).<br />

Бұл кышқылдардың күші бір шамалас (Кі = ~ 1 0 ~ 2) екен.<br />

Барлығында да, фосформен байланыскан атомдардын жалпы<br />

саны (фосфордың координациялаушы саны) тѳртке тец. Кѳптеген<br />

фосфаттарды зерттегенде фосфат-ион Р 0 4~ дұрыс тетраэдр<br />

тэрізді екендігі аныкталды, ал фосфат жэне гипофосфит иондары<br />

бұзылган тетраэдр тэрізді болады. Мұнын барлыгы фосфор sp —<br />

гибридизация күйінде екендігін көрсетеді.<br />

Ортофосфор қышқылы (Н3РО 4)— фосфордыц кышқылдарыныц<br />

ішіндегі ец мацыздысы, мұны көбіне фосфор қыш-,<br />

қылы деп атайды, оныц түзілу жолы мынадай. Дифосфор пентаоксиді<br />

Р 2О5 суық суға еріткенде реакцияласып метафосфор кышкылын<br />

,(НРОз)л түзеді. Мұндағы «==3,4, 5,6 т. т. болуы мүмкін.<br />

Осы метафосфор қышкылыныц ерітіндісін қайнатса, оған судыц<br />

молекулалары тағы косылып ортофосфор кышкылы Н3РО 4 түзіледі:<br />

(HP0 3 )x-t-xH 20 = xH3P 0 4<br />

Фосфор қышкылдарыныц тағы бір типтерімен танысу үшін<br />

фосфор ангидридініц гидратациясын карайык. Гидратацияныц<br />

алғашкы стадиясында тетраметафосфор (х = 4) кышкылы<br />

(Н Р03)4 түзіледі:<br />

Р 40іо + 2Н20 = (Н Р0 3 ) 4<br />

0 0<br />

II II<br />

Н О - Р - о - Р - О Н<br />

I I<br />

P 4O 1 0 4- 2 H2O — о 0<br />

I I<br />

НО — Р - О - Р - о н<br />

II II<br />

о о<br />

яғни<br />

403

Фосфордың кышкылдары<br />

53-кесте<br />

Ф ормуласы<br />

Аты<br />

Негізділігі<br />

кұрылым формуласы<br />

Тұздарды ң аты<br />

Н3Р О 2<br />

Н4Р Ю 5<br />

(Р20 з + 2Н 20 )<br />

фосфорлылау<br />

дифосфорлы<br />

2<br />

1 Н— 0 \ / н<br />

р<br />

O S \ н<br />

0 0<br />

I<br />

I<br />

Н— О — Р — 0 — Р— О— н<br />

1 1<br />

н н<br />

гипофосфиттер<br />

дифосфиттер<br />

Н3Р О 3<br />

(Р20 з + ЗН20 )<br />

фосфорлы<br />

2 н— о \ н<br />

р /<br />

Н — 0 ' % 0<br />

фосфиттер<br />

Н ,Р20 6'<br />

фосфорлау<br />

4<br />

0 0<br />

I I<br />

Н — 0 — Р— Р — 0 — н<br />

1 1<br />

н— о о— н<br />

гипофосфаттар<br />

НРОз<br />

(Р20 5+ Н 20 )<br />

метафосфор<br />

1 Н— 0 — р = о<br />

I<br />

0<br />

метафосфаттар<br />

Н4Р 2 0 7<br />

(Р20 5 + 2Н 20 )<br />

дифос<br />

фор<br />

4 0 0<br />

I I<br />

Н— О— Р— О— Р— о— н<br />

1 1<br />

Н— 0 0 — н<br />

дифосфаттар<br />

НзРО,<br />

(Р20 5+ З Н 20 )<br />

ортофосфор<br />

3 0<br />

I<br />

Н — О — Р— 0 — н<br />

1<br />

о— н<br />

ортофосфаттар<br />

О д а н ә р і т е т р а о р т о ф о с ф о р к ы ш к ы л ы н а а й н а л а д ы :<br />

( Н Р 0 : і )4 + Н 20 = Н , ; Р 40 і і<br />

я ғ н и О О О О<br />

II II II II<br />

но-р-о-р-о-р-о-р-он<br />

I I I I<br />

Он он он он<br />

М ұ н а н к е й і н , г и д р а т т а н у м е н к а б а т Н 3Р 0 4 м о л е к у л а л а р ы ш ы -<br />

г ы п э у е л і т р и о р т о ф о с ф о р к ы ш к ы л ы т ү з і л е д і :<br />

404<br />

Н«Р4Оіз -f- Н2О = НзР04 -{- Н5Р3О 10 яғни

0 0 0<br />

II II II<br />

Н О - Р - О - Р - О - Р-ОН<br />

1 I I<br />

он он он<br />

одан кейін дифосфор кышкылы:<br />

Н5РзО,0 + Н2О = Н,РО4 + Н4Р2О7 яғни<br />

0 о<br />

II I<br />

Н О - Р - О - Р - О Н<br />

1 I<br />

он он<br />

акырында ортофосфор кышкылынын өзі түзіледі:<br />

Н4Р2О7 + Н20 = Н3РО4 + Н3Р 0 4<br />

Лабораторияда фосфор кышкылын алу үшін кызыл фосфорды<br />

азот кышкылымен тотыктырады:<br />

ЗР + 5НЫ0з + 2Н20 = 5Ы0 + ЗНзР0 4<br />

Ортофосфор кышкылы— түссіз кристалдык зат, t 6 = 42°C,<br />

су тарткыш болғандыктан ашык ауада ылғал тартып, былжырап<br />

кетеді; сатудағысы 85%-тік ерітінді, бүл кою шырын сиякты<br />

зат, суда жаксы ериді. Фосфордың баска косылыстарындай,<br />

фосфор кышкылы улы емес. Фосфор кышкылын кыздырса, одан<br />

су бөлініп шығып, ѳзі дифосфор кышкылына кайта айналады.<br />

2 Н3РО4 = Н4Р 2О7 + Н20<br />

Фосфор кышкылы орташа күші бар кышкыл, (Кі = 7,52-103,<br />

К2 = 6,31 -108, Кз = 1,26 -1012) су ерітіндісінде бірінші сатысына<br />

ғана диссоциацияланады, демек ерітіндісінде кѳбірек болатын<br />

иондар Н+ пен Н2РОГ, тотыктырғыш касиеті жок. Үш негізді<br />

болғандыктан үш катар тұз түзеді; тұздарын фосфат деп атайды:<br />

а) кышкыл тұздары — NaH2P 0 4, Са(Н2Р 0 4)2 — дигидрофосфат,<br />

Na2H P04, СаНР04 — гидрофосфат, б) орта туздары -<br />

Na3P 0 4, Са3(Р 04)2 — фосфат.<br />

Дигидрофосфаттардыц барлығы суда жаксы ериді, гидрофосфаттардыц—<br />

натрий, калий, аммоний фосфаттары, фосфаттардан<br />

кейбіреуі ғана ерімтал. Фосфаттар кѳп жерлерде колданылады,<br />

бірак ѳте кѳп мѳлшерде колданатын орыны ауыл шаруашылығы,<br />

егістік топыракты кұнарлайдыру.<br />

Фосфаттардыц термиялык ыдырауыныц бірнеше жолы болады:<br />

NaH2P 0 4 = N aP03 + H20<br />

2Na2H P04 = Na4P20 7 -f H20<br />

Ортофосфаттардан тек кана аммоний фосфаты ыдырайды:<br />

(ЫН4)зР0 4 = ЗЫНз + НзР0 4<br />

К 405<br />

>

Фосфорлау қ ЫІц к ы л (Н4Р 20 6) дейтініміздің баска<br />

кышкылдарға караранда құрылымы өзгеше. Баска қышқылдарда<br />

фосфордың атомдары оттек аркылы Р — О — Р байланыскан,<br />

ал мұнда Р р байланысы бар. Кызыл фосфорды натрий<br />

гипохлоритімен тотықХЫрҒанда осы кышкылдың тұзы — натрий<br />

гипофосфаты түзілед; дйтзлык корғасын гипофосфатын H2S пен<br />

әрекеттесе фосфорлау ҚЬІІцкыл түзіледі; бұл 70°С балкитын кристалдык<br />

зат.<br />

Полифосфор қЬішкылдар жэне полифосф<br />

а тт а р. Ортофосфор кышкылын кыздырса, шамасы 350°С<br />

маңында, өткенде Жазылған процестерге кері, одан су молекулалары<br />

бөлініп шығып, метафосфор кышкылы түзіледі. Н 3Р 0 4->-<br />

->-НР03 + Н 20. Бұл заттый полимер касиеті бар (НРОз)га.<br />

Осы ортофосфор қЫШ«ылынын түздарын, оның ішінде кышкыл<br />

тұздарын кыздырсак, полимер түздар — полифосфат-<br />

тар түзіледі:<br />

«NaH2P O i^ (N aP03)„ + rcH20,<br />

nN а (N Н4) Ңрд 4 -> (N а РО3) „ «Н20 -f «N Нз-<br />

Метафосфаттардың 0СЬІ қасиетіне сүйеніп түрлі полифосфаттарды<br />

алуға болады полифосфаттардың күрылымы 1950 ж.<br />

зерттелді. Өткенде Ро4~ ^ ионы дүрыс тетраэдр тәрізді екенді-<br />

гін айттык. Р 2От_ ионьінда екі тетраэдр төбесіндегі оттекті<br />

ортактастырып косылыскац, осы сиякты 3, 4... одан да көп тетраэдр<br />

косылыса алады, Бұл тетраэдр цикл не с а к и н а тэрізді<br />

болып косылысса, оларды бүрынғыдай метафосфат (циклофосфат)<br />

дейді, ал аЦ]ЫҚ тізбек неациклды болып біріксе,<br />

п о л и фосфат<br />

(тізбекті фосфат) дейді; соцғылардыц кұрамында<br />

су бар (NaP0 3)„-H2O) деп есептейді. Полифосфаттар су<br />

ерітінділерінде біртіндеп ғана мына бағытта гидролизденеді:<br />

триметафосфат трИОрТофосфат дифосфат ортофосфат.<br />

Қандай болмасын полифосФаттыц гидролизініц акырғы өнімі -<br />

ортофосфат.<br />

Натрийдіц дигидр0 ф0Сфатын (NaH 2P 0 4), онша жоғары емес<br />

температурада, ұзақ уакыт кыздырса, біріне-бірі ауысып түзілетін<br />

бірнеше полифосфаттар шығады. Аттары алғаш алған<br />

адамыныц есімімен аталады (*. У. z = (102— 106) :<br />

N a H 2PO<br />

150°<br />

I<br />

ЫагНгРгО-------- -»-(ЫаРОз)л; л (NaP03)i/ ■< (NaPCb) z<br />

дифосфат М адре^ь Ту зЫ Курроль т. Грэм тұзы<br />

> 230° >500° >500° 300—600<br />

NasPsCb-------------------- .-NaPOa I<br />

триметафосфат 61 о_640° балкыма<br />

§ 9 - Ф О С Ф О Р Т Ы Ң А Й Т Қ Ы Ш Т А Р Ы<br />

Егінніц бітік ш ы руына минералдык тыцайткыштардыц мацызы<br />

зор екендігі казірДе ^ұрттың бәріне мәлім. Өсімдік өскенде<br />

жерден түрлі еріген заттарДЬІ (тұздарды) тамыр аркылы бойына<br />

406

тартып қорек етеді, егінді жинағанда жерден алынған заттар<br />

бірге кетеді, мысалы мына өсімдіктердің әрбір тоннасы, өзімен<br />

мынадай мөлшерде фосфорды алып кетеді: картоп — 3 кг, жаздық<br />

бидай 10,5 кг, кара бидай — 11 кг. Жер жүзінде жыл сайын<br />

ондаған млн. т фосфорды (Р2О5 есебімен) егін өзімен жерден<br />

алып кетеді екен, сөйтіп топырақтың нәрі азайып құнарсызданады.<br />

Жаратылыстың өзінде мұның орнын толтыратын процестер<br />

жоққа жакын, сондықтан топыракта фосфор тапшылығы басталады.<br />

Соған қарсы әрекет ретінде, адам фосфордың түрлі тұздарын<br />

егістік жерге сеуіп, топырақты қайтадан күнарландырадьі;<br />

бір тонна фосфор тыцайтқышы (Р 2О5 есебімен) мактаныц<br />

түсімін гектарына 5— 6 г, кант қызылшасын 8 —9 т, картоп —<br />

40—45 тарттырады.<br />

Тыңайткыш түрінде өсімдікке берілетін үш элементтің (фосфор,<br />

азот, калий) ішінде фосфордың орны ерекше, фосфор ѳсімдіктің<br />

дәніне жиналады, басқалары — сабағы, жапырағы, тамырына<br />

жиналады.<br />

Фосфор да азот сиякты протоплазманыц мацызды бѳлігін<br />

түзеді, тірі организм ѳсіп ѳнуіне қатынасатын түрлі органикалык<br />

заттардыц кұрамында болады, тіршілік процестеріне үлкен эсерететін<br />

— фермент, гармон, витаминдердіц кұрамына кіреді.<br />

Сондыктан фосфор тыцайтқыштары егінніц өнімін арттырумен<br />

кабат түсімніц сапасын жақсартады (кызылшаныц — кантын,<br />

картоптыц — крахмалын, мактаның — талшығыныц беріктігін<br />

арттырады).<br />

Фосфор ашылғаннан 150 жыл ѳткеннен кейін ғана (1830—1840 жылдарда),<br />

оның өсімдіктер тіршілігіндегі мацызы зор екендігі аныкталды.<br />

1760 жылы кальций фосфаты — суйектің негізгі белімі екендігі анықталды.<br />

1840 жылы Либих сүйекті күкірт кышкылымен әрекеттеп, ондағы кальций<br />

фосфатын өсімдікке сіцімді түрге айкалдырып, оны тыцайткыш ретінде пайдал<br />

а ну ды ұсынды:<br />

Ca3(P 0 4 b + 2 H2SO(= C a(H 2P 0 4 b + 2CaS04<br />

Либихтың осы ұсынысы тыңайткыштар өнеркәсібінің алғаш қадамы<br />

болды.<br />

Фосфордың жаратылыста кѳп мөлшерде кездесетін косылыстары<br />

фосфорит пен апатит, екеуінде де фосфор кальций фосфаты<br />

Саз(Р0 4) 2 түрінде болады. Бүл тұз ерімейтін түз, демек бұл күйінде<br />

өсімдікке сіцімсіз, топырак күнарландыруға жарамайды;<br />

оны бұл максатка ұстау үшінэуелі кышкыл түздардыц біреуіне<br />

айналдыру керек. Міне, фофорлы тыцайткыштар жасайтын<br />

өнеркәсіптіц негізгі жұмысыи жалпы түрде айтканда — ол кальций<br />

фосфатын Саз(Р0 4) 2 кьшкыл түздыц біріне Са(Н 2Р 0 4) 2,<br />

СаНР0 4 айналдыру. Фосфорлы тыцайткыштардыц бастыларымен<br />

танысып ѳтейік.<br />

Суперфосфат жасау үшін әбден ұсаткан фосфоритка<br />

күкірт кышкылын кұйып, жаксылап араластырып, үздіксіз істейтін<br />

камераларға салады, онда мына реакция жүреді:<br />

Са3 (РО4) 2 + 2H2S 0 4= 2CaS04 -f Ca (H2P 0 4) 2<br />

407

Бірак бұл реакция жүріп аякталғанша біраз уакыт өтеді. Түзілген<br />

гипс пен оцай еритін дигидрофосфат коспасы суперфосфат<br />

деп аталады, оны ұсатып не түйіршікке аударып барып устайды.<br />

Суперфосфатта өсімдікке сіцімді Р 20 5 20% болады. Суперфосфат<br />

ѳндірісі осы соцгы жылдарга дейін тыцайткыштар ѳндірудіц<br />

ірі саласы болып келеді.<br />

Преципитат — химиялык өнеркәсіпте казіргі күнде, суперфосфат<br />

сиякты, көп шығаратын тыцайткыш, мүныц күрамында<br />

гидрофос-фат СаНР0 4 болады, ол суда нашар ерігенмен<br />

топыракта болатын түрлі кышкылдарда жаксы ериді.<br />

Перципитатты алу екі сатыда өтеді: әуелі фосфориттан фос^<br />

фор кышкылын алады, ол үшін фосфоритты, мына тецдік бойынша<br />

реакцияластыру үшін, күкірт кышкылымен 'әрекеттейді:<br />

Ca3 (P 0 4 ) 2 + 3H2S 0 4 = |3C aS0 4 + 2H3P 0 4 .<br />

Енді түнған гипстыц үстіндегі фосфор кышкылын кұйып алып,<br />

оған гидрофосфат түзілетіндей есеппен әк суын араластырады:<br />

Н3Р 0 4 + С а(0Н ) 2= |С а Н Р 0 4 -Н20 + Н 20 '<br />

преципитат<br />

Преципитатта 30—35% P2Os болады. Тыцайткыштар өндірісініц<br />

соцгы кездегі жаца бағыты — концентрленген жэне курдел!<br />

курамды тыцайткыштар даярлау болып отыр. Қ о с суперфосфат<br />

осы міндетті шешуге арналған тыцайткыш.<br />

Қос суперфосфатты алу ушін фосфор кышкылы мен фосфоритті<br />

эрекеттестіреді:<br />

Са3 (Р 0 4) г + 4Н3Р 0 4 = ЗСа (Н 2Р 0 4) г<br />

Мунда 40—45% Р 20 5 бар.<br />

Айтылып ѳткен тыцайткыштардыц барлығында да кальций<br />

фосфатындағы кальцийдіц жарым-жартысыныц орнына сутек<br />

енгізіліп кышкыл тұз алынады, ол үшін көп мѳлшерде күкірт<br />

кышкылы керек.<br />

Фосфаттағы кальцийдіц орнына сутек емес, айталык натрий,<br />

калий сиякты сілтілік металл енгізудіц әдісі ізделуде.<br />

Фосфоритті сілтілік металдардыц тұздарымен жоғары температурада<br />

кыздырса, курамында CaN aP0 4 не баска сол сиякты<br />

туз зат тузіледі екен, оны термофосфат деп атайды.<br />

Термофосфат касиеттері жэне ѳсімдікке сіцімділігі жағынан<br />

суперфосфаттан кем емес.<br />

Қазіргі кезде колданылып жүрген тағы бірнеше фосфорлы<br />

тыцайткыштар бар:<br />

Томас шлак — металлургия өндірісініц калдығы, ішінде<br />

17— 18% Р 2р 5 болады.<br />

Сүйек уны — тазартылған сүйекті унтактайды, ішінде<br />

25% дейін Р 20 5 болады.<br />

Фосфорит, не апатит ұны — үсак унталған фосфорит<br />

не апатит, ішінде 2 0 %-тей Р 2О5 болады.<br />

Соцғы кездегі негізгі бағыттыц бірі күрделі курамды<br />

тыцайткыштар даярлау дедік, ондайлар:<br />

408

Аммофос — NH4H2PO 4 — моноаммоний фосфат, ішінде<br />

11% N, 44% Р20 5 бар.<br />

Д и а м м о ф о с — (NH4)2H P 04— диаммоний фосфат, ішінде<br />

20% N, 52% Р20 5 бар.<br />

Азофоска — диаммоний фосфатпен (NH4)2HP04 калий<br />

нитратын KN03 араластырып даярлайды, ішінде азот, (азо),<br />

фосфор (фос) жэне калий (ка) бар тьщайткыш.<br />

Мышьяк топшасы. Бесінші негізгі топтың ішіндегі мышьяк,<br />

сурьма, висмут — үш элементті мышьяк топшасы дейміз, бұлардың<br />

жалпы касиеттері азот, фосфорға ұқсас болғанымен<br />

олардан өзгешелігі де бар, оның себебі бұлар үлкен периодтың<br />

элементтері, бұлардың барлығында, аиау екеуіндей емес, электрондык,<br />

күрылымында d — электрондар бар.<br />

Мышьяк топшасыныц элементтерінің дербес күйде металдык<br />

түрі болады, жылуды, электрді жаксы өткізеді, өйткенімен морт,<br />

нәзік, сондыктан ұнтактау оңай. Активтік катарында сутек пен<br />

мыстыц арасынан орын алады. Үшеуінің де ерімтал косылыстары<br />

улы заттар.<br />

§ 10. мышьяк<br />

Мышьяк жаратылыста кейде ғана бос күйде, көбінесе күкіртпен<br />

немесе металдармен қосылысып кездеседі. Мышьякты көбіне<br />

мышьякты колчеданнан FeAsS алады, колчеданды<br />

кыздырғанда ол айрылып:<br />

FeAsS = FeS -(-As<br />

мышьяк ұшкыш болғаидыктан оны буын салкыдатып жинап<br />

алып, тағы тазалау үшін рафинациялайды.<br />

Мышьяктың аллотропиясы. Жаңағы айткан эдіспен<br />

шығатын кристалдык мышьяк, кара сүр түсті, металл<br />

сиякты жылтыр, меншікті салмағы 5,73; жэне мышьякты сутекті<br />

айырғанда бөлініп шығатын аморфты кара мышьяк бар.<br />

Мышьяк суда ерімейді, ауада ѳте баяу, ал кыздырса ѳте тез<br />

тотығып димышьяк триоксидке AS2O3 айналады, осы сиякты<br />

кыздырғанда баска да кѳп элементпен косылып, косылыстарында<br />

үш жэне бес валенттік кѳрсетеді.<br />

Мышьяктың ѳзі де косылыстары да күшті у. Мышьяк жеке<br />

күйінде кѳп колДанылмайды. Қейбір кұймаларға — оларға каттылык<br />

және коррозияға түрактылык касиет беру үшін косылады.<br />

Мышьяктын косылыстары тірі организмге физиологиялык<br />

күшті эсер ететіндіктен оларды кѳп пайдаланады. Мысалы, медицинада<br />

кѳп заманнан дәрі есебінде түтынылады, ауыл шаруашылығында<br />

зиянды жәндіктерді кыру үшін колданады.<br />

Енді мышьяктың косылыстарына келелік.<br />

Мышьяксутек AsH3 а р с и н. Мышьяктын кандай болмасын<br />

косылысын, сутекпен бѳлініп шығу моментінде тотыксыздандырса,<br />

арсин түзіледі.<br />

As20 3 + 6Zn + 6H2SO4 = 2AsH3 + 6ZnS04 + 3H20<br />

409

АзНз-суйытылган қышқылдармен арсенидтерге эсер ету нәтижесінде<br />

де түзіледі.<br />

Mg3As2 + 6 HCl = 3 MgCl2 + 2AsH3<br />

Арсин түссіз, өте улы сарымсақ иісті газ, өзі тұрақсыз, кыздырса<br />

айрылып сутек жэне аморфты қара мышьяк береді. Арсинның<br />

оңай түзіліп, оцай айырылатындык қасиетін, мышьякты<br />

іздегенде бірдеңеге аралас жүрген, азғантай да мышьякты табу<br />

үшін пайдаланады.<br />

Аммиак сияқты емес, арсин су қосып алып реакцияласпайды,<br />

суда ерігіштігі де анағүрлым нашар: (1:5), ауада мынадай<br />

реакция бойынша жанады:<br />

2 AsH3 -{- 30 2 —As20 3 -f- ЗН2О<br />

Мышьяктың оттекті косы л ы стары. Мышьяк<br />

екі оксид түзеді — димышьяк триоксиді AS2O3 жэне димышьяк<br />

пентаоксиді AS2O5, осыған сэйкес екі қышқылы жэне олардыц<br />

түздары бар: мышьякты кышкыл H3As0 3 жэне м ышьяк<br />

кышкылы H 3As04.<br />

Мышьяк жанганда димышьяк триоксиді AS2O3 түзіледі, бұл<br />

ақ түсті кристалдык зат. Суда еруі нашар, бірақ амфотерлі<br />

гидроксид түзеді:<br />

As20 3 + 3H20 ^ 2As(OH ) 3 ^ 2H3As0 3<br />

As20 3-TiH Р 20з-тен ерекшелігі ол галогенсутек қышкылдармен<br />

әрекеттеседі.<br />

As2 0 3 - f 8 HCl = HAsCl4 + 3H20<br />

Бул гидроксид суға еріген күйде гана болады, кышкылдык касиеті<br />

едэуір басым.<br />

Мышьякты кышкыл H3As0 3 — өте әлсіз қышқыл. Туздары<br />

арсениттер сілтімен нейтралдағанда түзіледі:<br />

As20 3 + 6 NaOH = 2N a3As0 3 + 3H20<br />

Арсениттер көбіне метаарсенит NaAs0 2 түрінде болады. Үш валентті<br />

мышьяктыц қосылыстары — күшті тотықсыздандыргыш.<br />

Мышьякты кышқылды не димышьяк триоксидті, азот кышкылы<br />

сиякты, күшті тотыктырғышпен тотықтырғанда мышьяк кышкылы<br />

H 3As0 4 түзіледі:<br />

3As20 3 + 4HN0 3 + 7H20 = 6 H3As0 4 -f 4N0<br />

Бул катты зат, суда ерімтал. осы орто-кышкылдан баска, фосфор<br />

қышқылындағы сиякты, мета жэне ди-кышкылдары да белгілі.<br />

Мышьяк кышкылыныц куші — фосфор қышқылындай, туздары<br />

арсенаттар, туссіз, еруі киын туздар. Фосфаттарга<br />

ѳте уксас; мышьяк кышкылын катты кыздырса, айырылып димышьяк<br />

пентаоксидін As20s береді, бул ак тусті шыны сиякты<br />

масса.<br />

Мышьякты кышкыл мен мышьяк кышкылын салыстырсак,<br />

410

соңғысының қышқылдық қасиегі күштірек. Бұл оарлык элементтерде<br />

де бар ортақ заңдылыктың көрінісі — э лементтің<br />

валенттігі жоғарырак гидроксидінің кышкылдык<br />

қасиеті күштірек, негіздік касиеті<br />

әлсізірек болады.<br />

Мышьякты ң күкіртпен жэне галогендермен косылыс<br />

т а р ы. Мышьяктың кышкылдарына тұз кышкылын араластырып барып<br />

күкіртсутек жіберсе, димышьяк трисульфиді AS2S 3 жэне димышьяк пентасульфид!<br />

AS2S5 — түзіледі. Ондагы болатын реакцияларды былай жазуға болады:<br />

H 3A s0 3 + 3HC1 = AsCls + ЗН2О<br />

2AsC13 + 3H2S = As2S 3 + 6HC1<br />

H 3AsO, + 5HC1 = AsCb + 4H20<br />

2AsC15 + 5H2S = A s 2S5+ 10HCI<br />

Бүл мышьяк сульфидтерін сілтілік металдың сульфидімен әрекеттесе тиомышьякты<br />

H3AsS3 және тиомышьяк H 3AsS4 қышкылдарының тұздары — тиоарсенит<br />

және тиоарсенат түзіледі:<br />

As2S 3 3 Na2S = 2Na3AsS3 AS2S 5 -(- 3N агЭ = 2Na3AsS4<br />

Бұлардыц кейбіреулері ауыл шаруашылык зиянкестерімен күресте колданылады.<br />

Мышьяк галогендермен тікелей косылады АвГ3 сиякты косылысты барлык<br />

галогендермен де түзеді. Asrs-тен тек AsFs жэне AsCls бар. Барлыгы суда жаксы<br />

гидролизденеді.<br />

§ 11. СУРЬМА<br />

Сурьма жаратылыста сурьма сульфиді не антимонит<br />

Sb2S3 (сурьма жылтыры) түрінде кездеседі. Сурьманы алу оңай,<br />

сурьма сульфидін катты кыздырса, тотыгып, оксидке Sb20 3 айналады,<br />

оны барып кѳмірмен тотыксыздандырады, не болмаса<br />

мына реакциямен алады:<br />

Sb2S3 + 3Fe = 2Sb + 3FeS<br />

Сурьма күмістей ак жылтыр металл, каттылығы 3 тең. Металдык<br />

сурьмадан баска онын аллотропиялык үш түрі бар: сары<br />

сурьма (ак фосфор жэне сары мышьякка сэйкес), кара сурьма<br />

жэне аморфты сурьма.<br />

Сурьма күймаларға каттылык беру ушін косылады. Сурьма,<br />

қорғасын жэне калайы куймасынан баспахана шрифтаоын жасайды.<br />

Подшипникке, бытыра, шрапнель октарын жасауға уста<br />

йды.<br />

Химиялык касиеттері жағынан сурьма мышьякка уксайды,<br />

бірак одан металдык касиеттері басым.<br />

Сурьмасутек SbH3 — с т и б и н арсин сиякты, касиеттері<br />

де сондай, улы газ.<br />

Оксидтері мен гидроксидтері. Дисурьма триоксиді<br />

БЬ20 з сурьмалы ангидрид деп атағанмен ол нағыз а м ф о -<br />

т е р л і оксид, мысалы:<br />

Sb20 3 + 2K0H = 2KSb02 + H20<br />

Sb20 3 + 6HCl=2SbCl3-f 3H20<br />

шынына келгенде Sb2C>3 негіздік касиеті басымырак. Үш валентті<br />

сурьманын гидроксидін алу үшін түзын сілтімен әрекеттейді:<br />

411

SbCl3 + 3NaOH = !Sb(O Hh + 3NaCl<br />

Sb(OH)3 амфотерлі болғандықтан сілтіде де, кышкылда да<br />

ериді, өйткенімен оны сурьмалы кышқыл деп атайды.<br />

Үш валентті сурьманың тұздары әлсіз негіздін тұздары болғандықтан<br />

суға еріткенде гидролизденеді. Гидролизінін бір ерекшелігі:<br />

SbCl3 + 2H2O ^ S b ( O H ) 2Cl+2HCl,<br />

бұл түзілген негіздік тұз, бір молекула су бөліп шығарып негіздік<br />

тұздың басқа түріне ауады:<br />

Sb(0H )2Cl = Sb0Cl + H20<br />

Осы тұздағы Sb тобы, бір валентті металл сияқтылық көрсетеді,<br />

оны антимонил деп, түзілген тұзды антимонил хлориді не<br />

оксосурьма хлориді деп атайды.<br />

Бес валентті сурьманың оксиді Sb2Os дисурьма пентаоксиді,<br />

оның қышқылдық қасиеті басым, үш кышқыл түзеді-мета<br />

(HSb03), ди (H4Sb20 7) және орто (H3Sb04) қышқылдары,<br />

әрқайсысына сай тұздар бар.<br />

Сурьмада аралас оксид-дисурьма тетраоксиді-5Ь20 4 бар,<br />

оның ішіндегі сурьманың біреуі үш, екіншісі бес валентті оны<br />

ортосурьма қышқылының сурьма тұзы SbSb04 деп қарайды.<br />

Оксидтің тұз болып есептелетінімен ілгеріде де кездесеміз.<br />

Сурьманың сульфидтері Sb2S3, Sb25>5 мышьяктың сульфидтеріне<br />

өте ұксас, солар сияқты тиотұздар да түзеді, шырпы және<br />

резина өндірісінде колданылады.<br />

§ 12. ВИСМУТ<br />

Висмут жаратылыста дербес күйде, кѳбіне косылыс — в исмут<br />

охрасы Ві20 3, висмут жылтыры Bi2S3 түрінде<br />

кездеседі. Висмутты алѵ әдісі алдынғы мышьяк пен сурьманікі<br />

сиякты.<br />

Висмуттын касиеттерінде металдык касиет ѳте басым, ол<br />

онын периодтык системадағы орнына, яғни бейметалдардьщ<br />

тобында болғанымен, бүл 7 не 6 топта емес 5 топта, эрі онын, ен<br />

соңғы элементі болғандығына тура келетін касиет. Дербес күйде<br />

висмут кызғылт тар.ткан ак түсті жылтыр, бірак морт металл.<br />

Висмуттын балкуы онай (45—47°С), кұймалар жасау үшін колданылады.<br />

Висмуттын косылыстарынан мыналарды келтіруге бйлады.<br />

Висмутсутек ВіН3 — ѳте түраксыз зат.<br />

Оксидтері мен гидроксидтері. Висмуттын, терт<br />

оксиді бар ВіО, Ві20 3, Ві20 4 жэне Bi2Os. Висмутты ауада катты<br />

кыздырса Ві20 3 висмут оксидіне айналады, мүның тек кана негіздік<br />

касиеті бар, кышкылдарда ғана ериді, ал Bi2Os элсіз кышкылдык<br />

касиеті бар оксид. Висмут гидроксиді Ві(ОН)3 мынадай<br />

реакциямен алынады:<br />

Bi(N03)3 + 3N a0H = |B i(0H )3 + 3NaN03<br />

412

Висмут тұздарының кѳпшілігі суда ерімтал, оңай гидролизденіп<br />

негіздік тұз не оксовисмут (ВіО) тұздарын түзеді.<br />

Мысалы:<br />

Bi(N0 3 ) 3 + 2H20 ** Ві(ОН)2NO3 + 2 HNO3<br />

ВіС1з + 2Н2О ^ В і( О Н ) 2С1 + 2НС1<br />

Ві (ОН) 2C1 = BiOCl н 2о<br />

XIII тарау<br />

ТӨРТІНШІ НЕГІЗГІ ТОП<br />

Периодтык системанын тѳртінші негізгі (не IV А) тобынын<br />

бірінші элементі кѳміртек, екіншісі кремний, бүлардан кейін сырткы<br />

электрон кауызы жағынан осылармен ұксас, бірак үлкен<br />

периодтардың элементтері — г ерманий, қалайы жэне<br />

қорғасын болады.<br />

54-кестеде бүл элементтердін жалпы сипаттамасы келтірілді.<br />

Төртінші негізгі топ элементтерінің сипаттамасы<br />

54-кесте<br />

Элемент кѳміртек кремний германий калайы корғасын<br />

с Si Ge Sn Pb<br />

Белгісі<br />

Атомдық<br />

массасы 12,01115 28,086 72,59 118,69 207,19<br />

Изотоптары 12; 13 28; 29; 30 70; 72—74; 112; 114— 202; 204<br />

76<br />

120; 122; 206—208<br />

124<br />

Рет нөмірі<br />

Валенттік<br />

6 14 32 50 82<br />

электрондары<br />

Атом<br />

2s22p2 3s2Зр2 4s24p- 4s25p2 6s26p2<br />

радиусы, нм 0,077 0,134 0,139 0,158 0,175<br />

Ион (Э4+)<br />

радиусы, нм 0,020 0,039 0,044 0,067 0,076<br />

Ашылуы ертеден 1811 — 1823 1886 ертеден ^ ертеден<br />

белгілі Гей- Винклер белгілі белгілі<br />

Люссак,<br />

Тенар,<br />

Берцелиус<br />

Жер кыртыс.<br />

мѳлшері<br />

(Ферсманша,<br />

масса %)<br />

ТЫҒЫЗДЫҒЫ,<br />

r/CMJ<br />

0,35<br />

алмаз 3,51<br />

26 ы о - 4 8 - 10~3 ' 1,6- 10-J<br />

графит 2,25<br />

аморфты<br />

кѳміртек<br />

1,8—2,1 2,4 5,36 7,30 11,34<br />

Өткен негізгі топтардағыдай, төртінші негізгі топтың элементтерінің<br />

электрондык кұрылымы, демек химиялык қасиеттері<br />

де ұксас. Сырткы электрон саны тѳртеу болғандыктан бұлардың<br />

тотығу дәрежесі —4, -)-4-ке тең болады.<br />

бірак ол төрт электронный ѳзі s2 р2 болгандыктан, бесінші топтын<br />

кіріспесінде айтылғандай, р2— электронын ғана берсе, оң<br />

тотығу дәрежесі — 2, ал s2p2 — электрондарынын бәрін берсе,<br />

тотығу дәрежесі + 4 болады.<br />

Топ бойымен жоғарыдан тѳмен (С —►Pb) жүргенде элементтердін<br />

атомдарынын келемі үлкейетіндіктен, олардын электрон<br />

тарткыштығы, демек, бейметалдык касиеті кемиді, сонымен кабат<br />

электрон беруі, демек, металдык касиеті ѳседі. Шынында да<br />

германийға келгенде-ак металдык касиет білініп, калайы, корғасынға<br />

барғанда металдык күшейіп, бейметалдык анағүрлым<br />

басым болады. Сонымен бүл топта бастапкы екі элемент кана<br />

бейметалл калған үшеуі металл.<br />

§ 1. К Ѳ М І Р Т Е К<br />

Кѳміртек ѳте кѳп тараған элементтер катарына жатпайды.<br />

бірак онын манызы ерекше, ѳйткені оның қосылыстары бүкіл<br />

тірі организмнің негізі болып табылады. Көміртек жаратылыста<br />

дербес күйде, әрі толып жаткан әр түрлі косылыстардыц кұрамында<br />

болады.<br />

Кѳміртек барлык тірі организмдердің бойында болумен катар,<br />

солардың ыдырауыныц нәтижесінде жаралған тас кәмір, мұ-'<br />

най т. б. органикалык заттардыц, онымен катар анорганикалык<br />

заттарда да, кѳпшілік минералдардыц кұрамында болады. Ондай<br />

минералдар — жер бетініц эр жерінде тау-тау болып, жиналып<br />

кездесетін кальцит — СаСОз (эктас, мрамор, бор түрлерінде)<br />

жэне магнезит MgCOs пен доломит — CaC03-MgC03. Кѳміртек<br />

кѳміртек диоксиді түрінде жер шарын айнала коршаған атмосферада<br />

жэне табиғи сулардыц барлыгында еріген түрде болады.<br />

Кәміртектің табигатта тұракты екі изотопы бар: 12С (98,892%)<br />

жэне 13С (1,108%). Космос сәулелерініц эсерінен ß — радиоактив-<br />

тігі бар изотоп 14С түзіледі:<br />

'In -\-Ьп = 1вС + !н<br />

Мұнан баска массасы 10-нан 16-га дейінгі радиоактивті изотоптары<br />

да алынды.<br />

Жер кыртысында дербес кѳміртек екі жай зат алмаз жэне<br />

графит түрінде кездеседі. Жаратылыста кѳп кездесетін казба<br />

кѳмірлердіц де кейбіреулерініц кұрамында 99% дейін кѳміртек<br />

болады. Кѳміртектіц казір зерттелген косылыстарыныц гана<br />

саны миллионная артыктау, ал калган барлык элементтердін<br />

барлык косылыстарыныц саны 25—30 мыцнан артпайтындыгы<br />

кѳміртектіц ерекше мацызы бар екенін кѳрсетеді.<br />

414

Көміртектің аллотропиясы. Көміртектің негізгі екі<br />

аллотроптык түрі бар — алмаз жэне графит.<br />

Карбин колдан алынған модификациясы. Кейде аморфты<br />

көміртегін (ағаш көмірі, күйе) көміртектің аллотроптык<br />

үшінші түрі деп есептейді, оны графиттын ерекше түрі деп те<br />

карайды; бүл жайында кесімді келісім жок. Алмаз — түссіз, мөлдір,<br />

катты заттардын ең қаттысы, р = 3,5. Графит — кара сұр<br />

түсті, күңгірт, сәл жылтыр, өте жүмсак, денеге жүккыш, кристалдык<br />

зат, тығыздығы 2,2 г/см3.<br />

Көміртектің аллотропиясын — кристалданғанда атомдарынын<br />

әр түрлі орналасуы — аркылы түсіндіреді.<br />

Алмаз бен графиттің ішкі күрылысындағы айырмашылык<br />

рентген сәулесі аркылы аныкталды.<br />

Алмазда көміртектін әрбір атомы, көміртектін баска терт<br />

атомымен байланыскан, барлык атомдардын ара кашыктыгы<br />

бірдей (0,154 нм). Кѳміртек атомдары алмазда sp3 гибридтік<br />

күйде болады. Алмазда кеміртектің әрбір атомы дұрыс тетраэдрдің<br />

центрінде, калған тѳртеуі тетраэдрдін төбелерінде орналаскан<br />

(129-сурет). Сонымен алмаздың кристалын үлкен молекула<br />

деп карауымызға болады. Мұндағы атомдар арасындагы<br />

байланыс ковалентті, катты заттардағы байланыс ковалентті<br />

болса, ондай заттар эдетте, балкуы киын, эрі ѳте катты болады.<br />

Графитте кѳміртектін атомдары дурыс алты бүрыштын бұрыштарында<br />

орналаскан, ол алты бүрыштардьщ ѳздері параллель<br />

жазыктыктарда жатады (130-сурет). Эрбір кѳрші жазыктыктың<br />

арасы 0,341 нм, алты бүрышты түзуші керші атомдардын<br />

арасы 0,145 нм, жазыктыктар арасынын байланысыньщ<br />

нашарлығынан графит (карындаш) жүккыш болады. Кѳміртек<br />

атомдары графитте sp2 гибридтік күйде болады. Алмаз бен графиттен<br />

баска кѳміртектін карбин деген жакында синтезделген<br />

түрі бар.<br />

Карбин — тіке сызыкты С оо тізбектерінең күрылған гексаго-<br />

415

наль торынан тұрады, ондағы көміртектің әрбір атомы екі 6-,<br />

екі л- байланыс түзеді.<br />

Қарбин шымқай кара түсті зат. Карбин-көміртек атомдары<br />

sp-гибридтелуге ұшыраған тізбекті полимер. Карбинніц екі түрі<br />

болады, көміртек атомдары өзара үш байланыс жэне бір байланыспен<br />

кезектесе байланысатын полиинді:<br />

CsC-CsC —CsC---------<br />

және үздіксіз кос байланыстан тұратын кумуленді:<br />

= с = с = с = с = с = с =<br />

Карбин көміртектің термодинамикалык ең түракты түрі екені<br />

аныкталды. Карбин шала өткізгіш.<br />

Көміртектің бүл аллотроптық түрлерінің ішінде түрактысы<br />

графит, 1000°С жогары (ауасыз) кыздырганда алмаз графитке<br />

айналады. Графитті алмазға айналдырудын да әдісі табылып<br />

жасанды алмаздар өндіру жолға койылды.<br />

Алмаз онша ірі емес кристалдар түрінде тау жыныстарына<br />

аралас шашыраңкы кейде жиналыңқы болып кездеседі. Алмаз<br />

кендері Конгода, Онтүстік Африкада бар, соңғы кезде Якутияда<br />

өте бай кені табылды. Графит Мексикада, Австрияда кездеседі,<br />

Шығыс Сібірде, Алтайда мол қорлары бар.<br />

Графитті казіргі кезде колдан алатын болды; ол үшін кокстың<br />

үсақ түйірлерін шайыр (смола) жэне кремний^оксидімен<br />

араластырып, күшті айнымалы ток жібереді, соның салдарынан<br />

кокс коспасы катты кызып, 24—26 сагат ішінде кѳмір графитке<br />

айналып болады. Жасанды графиттің табиги графиттен сапасы<br />

артык.<br />

Алмаз аса катты болғандықтан, түрлі катты материалдардын<br />

бетін ѳндеуге, шыны кесуге, жер бұрғылауға колданылады.<br />

Алмаз жарык сәулесін ѳте күшті сындыратындыктан, түрлі әдемі<br />

түс шығарып жаркырай алады, соны күшейту үшін, алмаздың<br />

таза дүрыс түзілген кристалдарын, алмаздын өз ұнтағымен үйкеп<br />

өндейді, мұндай алмазды гауһар дейді, бүл кымбат тастын<br />

бірі.<br />

Графит электродтар, металл балқытатын казандар, машиналардың<br />

жогары температура жағдайында үйкелетін бөлшектерінің<br />

арасын «майлауға», карындаш, бояу жасауға колданылады.<br />

Соңғы кезде ядролык реакторлардагы реакцияларды баяулаткыш<br />

ретінде пайдаланылады.<br />

Алмаз бен графиттен баска көміртек, жоғарыда айткандай,<br />

кемірдіц кұрамында болады. Кѳмір қай заттан алынғанына және<br />

кандай әдіспен алынғанына карай әр түрлі болады. Қәмірдің<br />

техникалык түрлері мыналар: кокс, ағаш көмірі, сүйек көмірі,<br />

күйе.<br />

Кѳміртектіц ерекше бір касиеті кыздырганда балкымайды,<br />

416

3500° маңында бірден ұша бастайды. Қөміртек колданылып жүрген<br />

еріткіштердің ешқайсьісында ерімейді, бірак балкыған металдарда,<br />

мысалы, темір, никель, платинада ериді; ол металды салқындатканда<br />

графит түрінде бөлініп шығады.<br />

Химиялык жағынан кеміртек, кәдімгі жагдайда инертті зат,<br />

бірак жоғары температураларда химиялык активтеніп металдардын<br />

да, бейметалдардьщ да кѳпшілігімен реакцияласады.<br />

Кѳміртек әсіресе оттекпен жаксы косылады, сондыктан оны тотыксыздандыргыш<br />

ретінде колданады.<br />

§ 2. АДСОРБЦИЯ<br />

Қатты заттардыц сырткы бетіменен газ, бу жэне еріген заттарды<br />

сіціре алу кабілетін адсорбция деп атайды, 1785 жылы<br />

Россия академигі Т. Е. Л о в и ц кѳмірдіц еріген заттарды адсорбциялайтындыгын<br />

алгаш ашып, оны этил спиртін тазалауға<br />

пайдаланған.<br />

Заттыц адсорбциялағыш қабілетін 131-сурет аркылы түсіндіруге<br />

болады. Әрбір катты заттыц бѳлшектері (молекула, атом,<br />

ион) белгілі тәртіппен орналасатындығын білеміз. Заттыц сырткы<br />

бетіндегі бѳлшектері ішкі кабатындағы бөлшектерден баска<br />

жағдайда болады. Ішкі кабаттағы бѳлшекті (А) баска бѳлшектер<br />

жан-жағынан бірдей коршап түр. Ол бѳлшектіц баска бѳлшектерді<br />

өзіне тарту күші кѳрші бѳлшектердіц сондай күшімен кездесіп<br />

бірін-бірі тецестіреді. Ал, сырткы кабаттағы бөлшектіц<br />

(Б) сырткы бет жағында кѳрші бөлшектер жок болғандыктан,<br />

оныц тарту күшініц бірсыпырасы бос тұр. Әрбір заттыц сырткы<br />

бетінде бос тұрған тарту күші болады, міне, сол күш адсорбциялык<br />

ѳріс туғызады, сондыктан сырткы бетке жанаскан газ, бу<br />

жэне еріген заттыц бѳлшектері оған тартылып адсорбцияланады.<br />

Адсорбциялык ѳрістіц күші адсорбциялаушы заттыц табиғатына,<br />

оныц бетіндегі бѳлшектердіц орналасуына тәуелді. Сондай-ак<br />

адсорбциялагыштык кабілет, адсорбциялаушы беттіц аумағына<br />

да тэуелді. Адсорбциялык процестердіц сырын ашуға<br />

H. A. Шилов (1872— 1930) жэне В. Г. Хлопин (1890— 1950) ецбектері<br />

кѳп жәрдем етті.<br />

Адсорбцияланып конған бөлшек козғалмайтындай болып<br />

бекімейді, үнемі тербелісте болады. Қейбіреулері үзіліп кетеді,<br />

оныц орнына баскасы адсорбцияланады,<br />

актығында а д -<br />

сорбциялык тепе-тецд<br />

і к туады, демек кесімді мерзім<br />

ішінде адсорбциялағыштыц<br />

беті канша бөлшек сіцірсе,<br />

сонша бөлшек үзіліп шығады.<br />

Бүл тепе-тецдікке концентрация<br />

жэне температура, Ле-<br />

Шателье принципі бойынша 131-сурет. Адсорбциялык ѳрістіц туу<br />

схемасы<br />

эсер етеді.<br />

14 2065<br />

417

Заттың сыртқы бетінің аумағы неғұрлым үлкен болса, оның<br />

сіңіре алатын бөлшектерінін саны кѳбірек болады. Сондыктан<br />

кеуек заттар, ұнтакталған заттар беті тегіс заттарға карағанда<br />

анағүрлым адсорбциялағыш келеді.<br />

Затты ұсатып ұнтактағанда оның сыртқы бетінің каншалыкты<br />

ѳсетіндігін 55-кестеден кѳруге болады.<br />

Кубтың кабырғасынын,<br />

ұзындығы<br />

Затты ұсатқаннан сырткы бетінің өсуі<br />

1CMJкубик<br />

саны<br />

Жалпы беті<br />

Кубтын<br />

кабырғасының<br />

ұзындығы<br />

1 см3 кубик<br />

саны<br />

55-кесте<br />

Жалпы беті<br />

1 см 1 6 см2 1 000 нм ю 12 6 м2<br />

1 мм 103 60 “ 1 нм ю 21 6000 м2<br />

0,1 мм 106 600“ 0,1 нм ю 24 60000 м2■<br />

Көмірдің, оның ішінде ағаш көмірінің, адсорбциялағыш қабілеті<br />

ѳте күшті, өйткені ол кеуек, екінші жағынан оның кұрылымы<br />

графиттың кираған алты бұрышы сипатты болғандықтан<br />

ондағы кѳміртек атомдарыныц бос түрған валенттіктері болады.<br />

Жай кѳмірден активтелген кѳмірдін адсорбциялағыштығы<br />

күшті болады. Кѳмірді активтеу дейтініміз оның кеуек, куыс санлауларын<br />

тазалау; оган су буын, не кәміртек диоксидін үрлейді.<br />

Активтелген кѳмірді кѳп жерлерде колданады, мысалы, ауаға<br />

араласкан еріткіштердің буын, табиғи газбен бірге шығатын бензин<br />

буын бойына сініретіндіктен тазалау жүмыстарында колданылады.<br />

Сондай-ак катализатор ретінде де колданылады.<br />

Бірінші дүние жүзі соғысы кезінде, 1915 жылы, немістер колдана<br />

бастаған улы газдан (хлордан) корғану үшін акад. Н. Д. Зелинскийдің<br />

ұсынысы бойынша, активтелген кѳмір колданды.<br />

Содан бастап активтелген кѳмір газ тазалағыштарда (противогаз)<br />

колданады.<br />

1 г активтелген көмірдің адсорбциялай алатын беті 300—<br />

1000 м2 болады.<br />

10 г активтелген кѳмір 50 г хлор сіңіріп алады; 50 г хлор калыпты<br />

жагдайда 50 л кѳлем алады. 56-кестеде 1 г активтелген<br />

көмірдің 15°С жэне калыпты кысымда, түрлі газдардан канша<br />

сіңіре алатыны кѳрсетілген.<br />

56-кесте<br />

Көм ірдің түрлі газдарды адсорбциялауы<br />

Г аздар so2 NH3 H2S со2 о2 n2<br />

Адсорб. газдыц<br />

мѳлшері (мл.)<br />

380 181 98,9 47,6 8,2 8,0<br />

Газдьщ tK, °С — 10,0 —33,4 —60,2 —78,5 — 183 • — 195<br />

418

Кестенің соңғы жолынан кайнау температурасы жоғары газдардын,<br />

демек сұйылуы оңай газдардың, адсорбциялануы да<br />

жаксы екені көрінеді.<br />

§ 3. отын<br />

Қөміртектіц табиғи косылыстарынан кұрамында көміртек көп<br />

заттардын бірі — түрлі отындар.<br />

Отын катты, сүйык жэне газ түрінде болады.<br />

Қатты отын — казба көмірлер, шымтезек, ағаш және жанғыш<br />

сланецтер.<br />

Сұйык отын — мұнай жэне онын туындылары.<br />

Газ түріндегі отын — табиғи, генератор, су, кокс және жер<br />

асты газдары.<br />

Отыннын маңызы ерекше, ол өнеркәсіптіц кай саласында<br />

болмасын, ауыл шаруашылығында, үй шаруашылығында шешуші<br />

орын алады.<br />

Отын күрамында негізінде көміртек, сутек, жэне оттек болады,<br />

көміртек пен сутек неғұрлым көп болса, сол отынның жылу<br />

бергіштік кабілеті жоғары болады. 57-кестеде түрлі отындардың<br />

жылу бергіштігі келтірілді.<br />

Түрлі отындардың жылу б ергіш тігі к Д ж /к г<br />

Отын дн Отын ли Отын дн<br />

57-кесте<br />

Мұнай<br />

Бензин<br />

Керосин<br />

44000<br />

44000<br />

44000<br />

Тас кѳмір<br />

антрацит<br />

ағаш кѳмірі<br />

35000<br />

34000<br />

34000<br />

қоңыр кѳмір<br />

шымтезек<br />

ағаш (кайыц)<br />

28000<br />

23000<br />

19000<br />

Қатты отын. Қазба көмірлер — отынныц ец көп<br />

тараған түрі. Бұл ерте замандағы ағаштардык ауанын катынасынсыз<br />

айрылғанынан түзелген заттар. Мұндай айрылу кезінде<br />

оттек пен сутек бөлініп шығады, демек, калдығында кеміртек<br />

кебейеді. Көмір неғұрлым ерте түзелсе, соғұрлым ішінде көміртек<br />

кѳбірек болады. Қазба кәмірлерді тікелей жағуға да, әрі<br />

отыннын бағалырак түрлерін — кокс, сұйык отын, газ түріндегі<br />

отын да алуға да пайдаланады.<br />

Жер жүзінде казба көмірдің әзіргі белгілі коры ~8000 млрд. т.<br />

Қазба кѳмірдін коры жагынан Совет Одағы жер жүзінде бірінші<br />

орын алады.<br />

Патшалык Россияда ѳнеркэсіп каншалыкты нашар болғанымен,<br />

соның ѳзін канағаттандырарлыктай кѳмір ѳндірілмейтін,<br />

кѳмірді шет елден сатып алатын. Совет үкіметі кезінде кѳмір<br />

өнеркәсібі саласында ѳте зор ѳзгерістер болды. Донбастан ѳндірілген<br />

кѳмір мѳлшері элденеше есе арттырылды, кѳп орындар<br />

Кузбасс, Караганды, Москва мацы. Орал, Шыгыс Сібір, Кавказ,<br />

Орта Азия, Воркута, Печерск т. т. жацадан ашылып, іске косыл-<br />

14' 419

ды. Қазақстанда Қарағандыдан<br />

басқа Екібастұз сиякты жердің<br />

көмірі өте көп екендігі ашылып,<br />

ол да іске косылды.<br />

Қазба көмірдің басты үш түрі<br />

бар:<br />

1. Антрацит — казба көмірлердің<br />

ескісі, тығьіз, жылтырап<br />

тұрады, құрамында 96%-тей<br />

көміртек болады.<br />

2. Т а с көмір — казба көмірлердіц<br />

ец көбі, тығыз, кара<br />

түсті, кұрамында 75—91% көміртек<br />

болады.<br />

3. Қоңыр көмір — көмірлердіц<br />

жасы, күлі кеп (7—<br />

38%), кұрамында кәміртек 65—<br />

70% ғана, сондыктан ѳндірілетін<br />

жерінде колданады. Соңғы кезде<br />

қоңыр көмірді катализатор ка-<br />

Николай Дмитриевич Зелинский<br />

(1861— 1953)<br />

тынасында сутекпен араластырып<br />

кысып, кы\дырып — г и д р о-<br />

г е н д е п (сутектендіріп) бензинге, керосинге айналдыратын<br />

болды.<br />

Шымтезек көміртек түзілу процесініц бірінші сатысында<br />

түзілетін өнім. Шымтезек шалшыкты жердің өсімдіктерінен (мүк)<br />

түзіледі. Шымтезекте көміртек 65 проценттен артпайды, Шымтезектіц<br />

кемістігі — күл кѳп калады. Шымтезек те жергілікті отын.<br />

Шымтезекпен істейтін бірңеше ірі электр станциялары бар.<br />

Шымтезекті кұрғак айдаса, бірнеше бағалы химиялык ѳнімдер<br />

бөлініп шығып шымтезек коксы калады, мүнда күкірт аз<br />

болғандықтан, оны жоғары сапалы шойын корытуға. колданады.<br />

Ағаш отында 50%-тей кѳміртек болады, үй шаруашылығында<br />

болмаса, өнеркәсіпте колдануы азайып келеді.<br />

Жанғыш сланецтер — негізінде жануарлар, калдықтарынан,<br />

не ѳсімдік текті органикалык зат пен минералдык<br />

косылыстардан (мысалы, әктас) тұратын жыныстар. Сланецтерде<br />

56—82% кәміртек, 5,8—11,5 процент сутек жэне азот, күкірт,<br />

оттек болады.<br />

Сұйык отын — жаратылыста тек мүнай түрінде гана кездеседі.<br />

Мүнайда 83—86% кѳміртек, 11 —14% сутек болады.<br />

Мүнай жылуды кѳп беретін жаксы отын, бірак оны отын етіп жакканнан<br />

да, химиялык ѳцдеп, мотор отынын, машина майларын<br />

жэне түрлі химиялык, эсіресе газ түріндегі ѳнімдер алған әлдекайда<br />

пайдалы.<br />

Г а з түріндегі отын. Отындар ішіндегі ец бір қолайлысы.<br />

Ѳндірістердіц кѳпшілігінде отынныц жылу бергіштігінен<br />

баска, оныц беретін жылуыныц кызуы, яғни оныц туғыза алатын<br />

420

ең жоғары температурасы қажет. Ол температураны ж а н у д ы ң<br />

пирометриялық эффекті дейді.<br />

Қатты отыннын пирометриялык эффекті онша болмайды, суйык<br />

отын — мұнайды форсунка деп аталатын аспаппен оттыктын<br />

ішіне буріккенде, оның ұсақ тамшылары ауа мен өте жақсы<br />

араласып, кызу жанып қатты отыннан гөрі жоғарырақ температура<br />

береді.<br />

Газ туріндегі отын ауамен өте жақсы араласады. Сондыктан<br />

оның пирометриялык эффекті бәрінен жоғары, оның үстіне жанғыш<br />

газды да, ауаны да пешке жіберіп жақпас бұрын, алдын ала<br />

кыздыруға болады, осының аркасында газ отыны 1800° дейін<br />

кызу бере алады, мұндай кызуды баска еш отын бере алмайды.<br />

Табиги газ жер койнауынан бөлініп шығатын жанғыш<br />

газ, негізінде метан жэне баска канык кѳмір сутектерден турады.<br />

Табиғи газды ѳте куатты, эрі арзан отын ретінде пайдалану -<br />

мен катар, ол органикалык синтезге, эсіресе, казіргі кезде ѳте<br />

ѳркендеп жаткан полимер заттарының синтезіне колданатын экономикалык<br />

жағынан колайлы шикізат.<br />

Генератор газы, не ауа газы кызған кѳмірдін ара-арасымен<br />

ауа урлегеннен түзіледі. Бүл газды алу ушін арнаулы генератор<br />

(132-сурет) деген пеш болады. Генератордын астьщгы<br />

жағында әуелі кѳміртек диоксиді түзіліп:<br />

C-j-02 = C 02<br />

Д Н °= —395 кДж/моль,<br />

ол генератор бойымен жогары кѳтерілгенде кызган кѳмірмен тотыксызданады:<br />

СОг + С=2С О<br />

ЛН°= — 172 кДж/моль<br />

Түзілген газдын курамы 58-кестеде келтірілді.<br />

Отын газдардын курамы ж эне ж ы лу бергіш тігі<br />

(1 ма жанганда шыгатын кДж)<br />

58-кесте<br />

Құрамы<br />

Отын газдар<br />

со n2 СО2 н г с н , АН0<br />

Генератор газы 25 70 4 — — 2300—4200<br />

Су газы 40 4—5 5 50 — 11700<br />

Аралас газ 30 50 5 15 — 5 500<br />

Кокс газы 8 3 2 50 32 23 000<br />

Жер асты газы 15 13 18 50 4 5 500<br />

Реакцияның біріншісінде бѳлініп шыгатын жылу, екіншісіне<br />

керектіден анагүрлым артык, сондыктан генератордагы кѳмір<br />

вне бойы кызған күйде болады.<br />

421

С у газы генератор ішіндегі қызған көмірдің ара-арасымен<br />

су буын үрлегенде түзіледі:<br />

С + Н20 = С0 + Н2<br />

АН°= — 117,5 кДж/моль<br />

Мүнда әрі көмір оксиді әрі сутек түзілетіндіктен оның жылу<br />

бергіштігі жогары (58-кесте). Су газы құрамындагы сутегін ажыратып<br />

алу үшін де колданылады (VII тарау, § 1).<br />

Су газы тузілу реакциясы эндотермиялык реакция, сондыктан<br />

генератор тез суып калады. Олай болмас ушін генераторга<br />

бір есе ауа, бір есе су буын үрлеп, бір есе ауа газын, бір есе су газын<br />

алады, сонда аралас газ шыгады (58-кесте).<br />

Кокс газы — тас кѳмірді ауа катынастырмай катты кыздырып,<br />

кургақ айдаганда бѳлініп шыгатын газ. Бұл газдыц ѳзін,<br />

немесе табиги газбен коспасын ѳнеркэсіпте, лабораторияда, шаруашылыкта<br />

кѳп колданады. Эсіресе курамындагы сутекті, немесе<br />

метанды химиялык ѳнімдер алуда кѳп пайдаланады.<br />

Ж е р асты газы. 1888 жылы Д. И. Менделеев кѳмірді<br />

жер бетіне шыгармастан сол жаткан жерінде жанғыш газға айналдыруга<br />

болады деген идея усынган. 1913 жылы В. И. Ленин<br />

бул идеяны унатып колдаган болатын, ал 1918 жылы оны «казіргі<br />

техниканыц улы міндеті» деп жариялап, азамат согысы журіп<br />

жатса да, кѳмір ѳнеркэсібі кызметкерлеріне осы идеяны іске<br />

асыруды тапсырган болатын. 1932 жылы Донбаста (Лисичанск),<br />

жер жүзінде бірінші болып жер астынан газ жасап шыгару станциясы<br />

салынып, 1934 жылы алгашкы газ берілді. 133-суретте<br />

132-сурет. Генератордың схемасы<br />

ІЗЗ-сурет. Тас кѳмірді жер астында<br />

газға айналдырудың схемасы<br />

422

көмірді газға айналдырудыц принципі көрсетілді. Штректегі кемір<br />

жандырылып, бір жағынан ауа, не оттек пен су буының коспасы<br />

урленеді, екінші жагынан жер астында түзілген жанғыш газ жер<br />

бетіне шығарылып газгольдерлерде жиналады.<br />

Жер асты газының сипаттамасы 58-кестеде келтірілген.<br />

§ 4. К Ө М ІР Т Е Қ Т ІҢ Х И М И Я Л Ы Қ Қ А С И Е Т Т Е Р І<br />

Кәдімгі температурада кѳміртек инертті, тек күшті тотыктырғыштармен<br />

ғана реакцияласады. Қыздырғанда көміртектіц активтігі<br />

ѳседі, металдармен де, бейметалдармен де реакцияласады.<br />

Металдармен косылыстарын жалпы карбидтер деп атайды, бейметалдармен<br />

— сутек, оттек, күкірт, кремний, бор т. б. косылыс<br />

түзеді.<br />

Кѳміртектіц металдармен, галогендермен, күкіртпен жэне азотпен<br />

түзетін косылыстарымен танысып ѳтеміз.<br />

Карбидтер. Кѳміртектіц металдармен жэне ѳзінен гѳрі<br />

электртерістігі кем элементтермен косылыстарын карбидтер<br />

деп атайды.<br />

Металды кѳмірсутектердіц буында, болмаса металдьщ ѳзін<br />

не оксидін кѳміртекпен кыздырганда карбид түзіледі.<br />

Карбидтер катты кристалдык заттар, ерімейді, үшпайды,<br />

балкуы да киын. Кэдімгі температурада инертті, жоғары температурада<br />

реакцияласа бастайды, металлургияда тотыксыздандырғыш<br />

ролін аткарады.<br />

Карбидтерді үш топка бѳледі:<br />

1.тұз тәрізді карбидтер — бұл периодтык кестенің I — III топтарындағы<br />

электр оң металдардыц карбидтері, бұларда иондык косылыстардыц<br />

сипаты болады. Ѳздері түссіз, мѳлдір кристалдар, ѳз бойынан электр ѳткізбейді,<br />

құрамындағы кѳміртек теріс зарядты болады. Су жэне сұйық кышкылдардыц<br />

эсерінен кѳмірсутек бѳліп шығарады. Бұлардыц бір бѳлігі мысалы ВегС,<br />

АІ4Сз гидролизденгеиде СН4 бөліп шығарады, мысалы:<br />

Ве2С + 4НоО = 2Ве(ОН)2 + СН4<br />

екіншілері СаСг, А12(С2)з, Na2C2, К2С2 гидролизденгенде С2Н2 бөліп шығарады;<br />

мысалы:<br />

^<br />

СаС, + 2Н20 = С2Н2 + С а(О Н )2<br />

2. Сіцу карбидтері — бұл периодтык кестенің IV, V, VI косымша<br />

топтарындағы металдардыц карбидтері. Бұлар түзілген металдардыц кристалдык<br />

торларында металл атомдарыныц арасындағы бос орындарға кѳміртектіц<br />

атомдары, құрамы кішкене болғандықтан, сіңіп кетіп түзіледі. Қасиеттері жағынан<br />

да металдарға ұқсас — ѳте катты балкуы киын, су жэне кышкыл әрекеттеріне<br />

ұшырамайды.<br />

3. Қалған карбидтер — VII, VIII косымша топтардағы металдардыц<br />

жэне Cr мен Mo карбидтері, бұларда сіцу карбидтеріндегідей ерекше касиет<br />

жок, бұлар судың әрекетінен гидролизденеді.<br />

Карбидтердіц ішінде казіргі кездегі мацыздысы кальций карбид!<br />

СаСг, оны электр пеште жогары температурада, мына реакция<br />

бойынша алады:<br />

СаО + ЗС = СаС2 + СО<br />

423

Кальций карбиді ацетилен жэне кальций цианамидін (тыцайткыш)<br />

алу үшін колданылады.<br />

Көміртек тетрахлориді ССЦ. Қөміртектіц галогендермен<br />

косылыстарыныц күрамы СГ4 формуласына сэйкес. Бірақ<br />

галогендердіц ішінен тек фтор гана кѳміртекпен тікелей косылысады.<br />

Булардыц мацыздысы кѳміртек тетрахлориді ССЦ, оны<br />

мына реакция бойынша алады:<br />

CS2 + 2C12 = CC14 + 2S<br />

ССЦ түссіз, ұшкыш (tK° = 78°C), жанбайтын, еріткіш сұйық. Химия<br />

лык инертті. Майларды, бояуды, шайыр заттарды жаксы еріткіш<br />

ретінде, әрі түтанып кетуге кауіпсіз болгандыктан, кец колданылады.<br />

Күкірткөміртек CS2 — көміртек дисульфиді. Қызган<br />

көмірдіц ара-арасымен күкірт буын өткізгенде түзіледі:<br />

C + 2S = CS2<br />

түссіз, үшкыш (tIt=46°C), сасык, оцай түтангыш, улы, еріткіш<br />

сүйык. Күкірт, фосфор, иод, майлар, шайыр заттарды жаксы ерітеді.<br />

CS2 көбіне жасанды маталар өндірісінде вискоза дайындау<br />

үшін, біразы ауыл шаруашылык зиянкестерін кыру үшін жұмсалады.<br />

CS2 химиялык жагынан, тиокөмір кышкылынын (Н2СБз) ангидрид!,<br />

оның тұзы:<br />

BaS + CS2 = BaCS3<br />

тиокѳмір барий тұзы, ауыл- шаруашылык зиянкестерін кыруга<br />

ұсталады.<br />

Циансутек кышкылы HCN. Электр дога температурасында<br />

көміртек азотпен тікелей косылып, түссіз, улы газ<br />

C2N2 — дициан түзеді. Дицианды мына реакциямен де алуга<br />

болады:<br />

Hg(CN)2 = Hg + C2N2<br />

АН° = 45,9 кДж/моль<br />

Мунда кѳміртек тѳрт, азот үш валентті N = C — C = N. Цианның<br />

химиялык касиеті галогендерге үксас, сутекпен косылысып<br />

HCN — ц иансутек түзеді.<br />

Циансутек кышкылы — түссіз, өте ұшқыш, өткір иісті, ө т е<br />

у л ы сұйық (0,05 г адамды уландырып өлтіреді), тиген жерін<br />

көгертіп жібереді. Қышкылдық касиеті нашар — әлсіз кышкыл.<br />

Сондыктан оны көгерткіш кышкыл деп те атаган. Оны алу<br />

үшін мына реакцияны пайдаланады:<br />

2KCN + H2S 0 4 = K2S 0 4 + 2HCN<br />

Циансутек кышкылыныц туздары — цианидтар деп аталады.<br />

Цианидтар да ѳте кушті y.<br />

J<br />

Натрий жэне калий цианидтарыныц ерітінділері алтын, күмісті<br />

еріте алады, сондыктан соларды алуда пайдаланылады;<br />

одан баска органикалык синтезде, алтын жалату жумысында,<br />

424

фотографияда тұтынылады. Циансутек қышқылы да, оның туздары<br />

да таутомерлі екі турде болады:<br />

Н —C = N ^ H - N = C<br />

улысы он, жақтағысы деп есептеледі.<br />

Калий циандінін ерітіндісін күкіртпен араластырып қайнатса:<br />

K C N +S = KCNS<br />

тиоциан кышкылынын (HCNS) тұзы калий тиоцианаты<br />

түзіледі. Тиоцианқышқыл да, оның түздары да түссіз, ерімтал,<br />

тұракты заттар; аммоний жэне калий туздары жиі колданылады.<br />

Қүрылымы Н — S — C = N.<br />

Дициан да, галоген сықылды, сілтілермен реакцияласып екі қышқылдың<br />

тұздарын береді:<br />

(CN)2 + 2K0H = KCN + KCN0 + H ,0<br />

мұныц екінші KCNO циан қышқылының (Н — N = C = 0 ) калий тұзы. Циан<br />

қышқылыныц полимері үш негізді цианур кышкылы (НОСЫ)з дейтін болады.<br />

Цианур кышкылыныц таутомері<br />

Н—О—C ^N ^H -O —N=C<br />

күркіреуік кышкыл деп аталады, оныц тұзы Hg(ONC )2 сынап дицианаты<br />

детонатор ретінде колданылады.<br />

§ 5. КӨМІРТЕК (II) ОКСИДІ СО<br />

Қөмір, не көміртекті косылыстар, оттек жетімсіз, бірақ жоғары<br />

температура жағдайында жанса, көміртек (II) оксиді түзіледі:<br />

2С + 0 2 = 2С0<br />

(төмен температурада көміртек диоксиді түзіледі), жоғарыда<br />

айткандай көміртек диоксидімен қызған көмірдің реакциясынан<br />

да:<br />

С 02 + С 2СО АН° = 172 кДж/моль<br />

көміртек (II) оксиді түзіледі.<br />

СО молекуласында (N2 сиякты) үш байланыс бар, оның екеуі<br />

электрондар қосақтасуы арқылы түзілген, үшіншісі .донорлы-акцепторлы<br />

байланыс (оттектің электрон жубы мен көміртекте<br />

бос турған 2р — орбитальдыц болуынан):<br />

J 3.<br />

: С = £ О : Н Е М Е С Е : с = О :<br />

Кѳміртек оксиді — туссіз, иіссіз, ауадан жеціл улы газ, — 192°<br />

сұйылады, —267° катады. Суда ѳте аз ериді, эрі сумен реакцияласпайды.<br />

Кѳміртек оксидін иіс газы деп те атайды, ѳйткені иіс<br />

тиіп, бас ауырып, улану бэрі пештегі отын шала жанганнан (пештіц,<br />

төбесін ерте жапканнан) бѳлініп шығатын кѳміртек оксиді<br />

эсерінен болады. Бірақ, иіс, ол пештен бірге араласып шығатын<br />

425

басқа газдардын, иісі. Көміртек оксиді 0,05% бар ауамен бір сағат,<br />

0,3% бар ауамен 15 минут дем алса, адам уланып өлуі мүмкін.<br />

Көміртек оксидінің уландыратын себебі ол қанның гемоглобині мен косылып,<br />

гемоглобин өкпеден ткандарға оттек таси алмайтын болып калады. Таза<br />

ауанын әсерінен ол косылыс айрылып гемоглобин өз кызметін аткара бастайды.<br />

Сондыктан иіс тигенде таза ауамен дем алдыру керек.<br />

Кѳміртек оксидін химиялык жагынан ангидрид деп карауга<br />

болады, ѳйткені құмырсқа кышқылынан суды тартып алса (күкірт<br />

кышкылымен араластырып кыздырып) көміртек оксиді бѳлініп<br />

шыгады:<br />

н с о о н = н 2о + с о<br />

Лабораторияда кѳміртек оксидін алу үшін осы реакцияны<br />

пайдаланады.<br />

Екіншіден сілтінің ыстық ерітіндісіне көміртек оксидін жіберсе:<br />

NaOH + CO = HCOONa<br />

күмырсқа кышқылының тұзы түзіледі.<br />

Демек көміртек оксиді күмырска қышкылының ангидриді.<br />

Көміртек оксиді химиялык реакцияларда косып алу реакцияларына<br />

бейім, ол реакциялардыц кѳпшілігінде, кѳміртек оксидіндегі<br />

кѳміртектіц валенттігі артады.<br />

Кѳміртек оксиді жангыш газ:<br />

2СО + 0 2 = 2С02<br />

АН0 = — 568,5 кДж/моль<br />

Реакция кезінде кѳп жылу бѳлініп шыгатын болгандыктан,<br />

кѳміртек оксидін, не кѳміртек оксиді араласкан газдарды отын<br />

ретінде тұтынады.<br />

Кеміртек оксиді хлорды да косып алады:<br />

СО + С12 = СОС12 АН0 = — 108,7 кДж/моль<br />

Бул реакцияга ерекше жагдайдыц керегі жок, жарык жерде<br />

ѳздігінен жүреді. Реакцияда түзілген. СОС12 — фосген иісі<br />

жок, улы газ.<br />

Фосген химиялык жагынан — хлор ангидрид гидролизденгенде<br />

кос кышкыл түзіледі:<br />

С0СІ2 + 2Н20 = Н2С 0 з + 2НС1.<br />

Кѳміртек оксиді күкіртті де косып ала алады:<br />

CO + S = COS,<br />

бұл көміртектіц күкірт аралас оксиді.<br />

Көміртек оксидініц косып алу реакцияларыныц бір түрі ауыр<br />

металдар мен тікелей косылып (катализатор, кысым) карбонил<br />

деп аталатын косылыстар тузілуі. Ондай карбонилдар —<br />

Cr, Mo, W карбонилдары М(СО)6 типті, Fe(CO)5, Nі(СО)4 болады.<br />

426

Карбонилдардыц формулалары, бізге мәлім валенттік ережесіне<br />

жатпайтын болғандыктан, олардыц күрылымы теория жағынан<br />

кызықты. Жай карбонилдардың формуласын түсіну үшін<br />

былай қарау керек: көміртек оксидін әрбір молекуласы металмен<br />

коваленттік байланыс түзу үшін екі электрон береді; карбонил<br />

түзетін металл, өзінде бар электрондардьщ үстіне, ілгері алдында<br />

түрған инертті газдай болу үшін, жетпейтін электрондарды<br />

беретіндей етіп, көміртек оксидінің молекулаларынын соншасын<br />

косып алады.<br />

Мысалы, темірдіц пентакарбонилын Fe(CO)s алалық: темірде<br />

26 электрон бар, СО әрбір молекуласы екі электроннан, 5 молекуласы<br />

он электрон береді, түзілген карбонилда 36 электрон болады;<br />

темірдің ілгері алдындағы инертті газ криптонныц электрон<br />

саны да 36. Қалғандары да сол сияқты.<br />

§ 6. КѲМІРТЕК диоксиді со2 ЖЭНЕ КѲМІР қышқылы н2со3<br />

Қөміртек диоксиді көмір қышкыл газ деп те аталады. Көмір<br />

қышқыл газ барлык жану, шіру, тыныс алу процестерінде түзіледі,<br />

одан баска арасан сулардан, жанар таулардан бѳлініп шығады.<br />

Өнеркәсіпте көміртек диоксидін әктасты кыздырып, айырып<br />

алады:<br />

СаС03 = Са0 + С 0 2;<br />

лабораторияларда мраморга тұз кышкылымен әрекет етіп алады:<br />

СаС0з + 2НС1 = СаС12+ Н 20 + С 0 2<br />

Көміртек диоксиді — түссіз, ауыр газ. Бір ыдыстан екіншісіне<br />

сұйыктык сиякты құюга келеді. Суда ерігіштігі 1:1. Қатты кысса<br />

(60 мПа) калыпты температурада-ак суйылады; суйык күйінде<br />

болаттан жасаган баллондарға кұйып тасиды. Сүйык С 0 2 катты<br />

суығанда кар сиякты массаға айналады, оны тығыздап кесеккесек<br />

етіп бұзылатын тамактарды тоңазыту үшін тұтынады, оны<br />

«күрғак мүз» дейді.<br />

Көмір кышкылы Н2С 03 тек еріген күйде ғана бола алады, өзі<br />

әлсіз кышкыл, судагы диссоциациялану тепе-тецдігі солға карай<br />

ауыскан:<br />

С 02 + Н20 ^ Н2СОз ^ Н‘+НСС^3<br />

Н • + С 0 3"<br />

Көмір кышкылыныц ерітіндісін кыздырсак С 02 түгел ұшып<br />

кетеді.<br />

Көмір кышкылы екі негізді кышкыл болғандыктан екі катар<br />

туз түзеді: орта тұздарын — к арбонаттар, кышкыл тұздарын<br />

— г идрокарбонаттар дейді.<br />

Көмір кышкылыныц туздарын туз алудыц жалпы әдістерімен<br />

алуға болады — ол үшін көміртек диоксиді мен сілтіні әрекеттестіруге<br />

болады; мысалы:<br />

427

К0Н + С 0 2 = КНС0з<br />

КНСОз + КОН = К2СО3 + Н20<br />

немесе тұздар арасындагы екі жакты алмасу реакциясы аркылы<br />

алады, мысалы:<br />

СаСІ2+ К 2СОз = |СаСОз + 2КС1.<br />

Туздардыц ерігіштігі жағынан: гидрокарбонаттардың барлығы<br />

да ерімтал, карбонаттардан натрий, калий жэне аммоний карбонаттары<br />

ғана ерімтал, олардың ерітінділері гидролиздің салдарынан<br />

сілтілік реакция көрсетеді:<br />

Na2C 03 + H20 ^ NaHC03 + N.a0H<br />

немесе<br />

СОз" + Н20 ^ НС03' + ОН'.<br />

I<br />

Кыздырғанда сілтілік металдардыц туздарынан баскаларының<br />

бәрі айрылып көміртек диоксидін бөліп шығарады:<br />

MgC03 = M g0 + C 02<br />

Са(НС0з)2 = СаС0з + С 0 2 + Н20<br />

СаС0з = С а0 4 -С 0 2<br />

Карбонаттар әлсіз кышкылдыц тұзы болғандыктан, сірке кышқылындай<br />

әлсіз кышкылдыц да әрекетінен айрылады, онда да<br />

көміртек диоксиді бөлініп шығады:<br />

СаС03 + 2НС1=СаС12 + С 0 2 + Н20<br />

2NaHC03-f H2S 0 4 = Na2S 0 4 + 2H20 + 2C02.<br />

Көмір кышкылы туздарыныц ішінде мацыздылары бар, бірак<br />

біз оларды, қурамындағы металдарды окығанда, ілгеріде өтеміз.<br />

§ 7. КРЕМНИЙ<br />

Төртінші негізгі топтыц көміртектен соцғы келесі элементі<br />

кремний. Кремний, жаратылыста таралуы жағынан салмак процент!<br />

бойынша оттектен кейін екінші орын алады (54-кесте).<br />

Кѳміртек органикалык заттардыц қурамындағы негізгі элемент<br />

болатын болса, кремний жер кыртысын тузетін минералдык заттардыц<br />

курамыңдағы негізгі элемент. Кремний жаратылыста<br />

косылыстар турінде гана болады; ол косылыстары: кремний<br />

диоксиді Si02 (кварц, кум), жер кыртысыныц негізгі массасы<br />

силикатты жыныстар (далалық шпат, слюда, каолин т. б.). Кремнийдіц<br />

туракты уш изотопы бар: 28Sі (92,27%), 29 Si (4,68%),<br />

30 Si (3,05%).<br />

Кремнийді алу үшін, ак киыршык усак кумды магниймен<br />

араластырып кыздырады:<br />

428<br />

Si02 + 2Mg = 2Mg0 + Si<br />

Д Н °= —372 кДж/моль<br />

Кремнийді MgO жэне реакцияласпай калған ЭіОг-ден тазар-

ту үшін, реакциядан шыккан массаны тұз кышкылымен жэне<br />

фторсутек кышкылымен әрекеттейді. Магнийдіц орнына тотыксыздандырғыш<br />

ретінде алюминий, кѳміртек (техникада) алуға<br />

болады.<br />

Мұнда шығатын аморфты кремний, сұр түсті ұнтак зат, тығыздығы<br />

2,35 г/см3-ке жуык,. Кремнийді балқыған металда ерітіп<br />

кайта кристалдауға болады, онда кристалдык кремний түзіледі;<br />

бұл болат сияқты сүр, металдық жылтыры бар, катты кристалдык<br />

зат, тығыздығы 2,4 г/см3.<br />

Кремнийдіц сырткы электрондык күрылысы 3s23p2, оныц<br />

атомында sp3 — гибридизация болады. Ол оған үш өлшемді,<br />

алмаз тәрізді тұрақты кұрылымы тән (129-сурет).<br />

Кремний түрлі құймалардыц күрамына араластыруға колданылады.<br />

Мысалы, кремний көп қосылған темір кұймалары қышкылға<br />

берік болады, 4% кремний араласқан темір электр трансформаторларын<br />

жасау үшін жүмсалады. Соцғы кезде кремнийді<br />

шалаөткізгіштер техникасында колданатын болды; ол үшін<br />

алынуы жоғарыда жазылған техникалык кремний (95—98% Si)<br />

жарамайды, өте таза кремний керек, ондай кремнийді алу үшін<br />

SiCl4 мырыш буымен тотықсыздандырады:<br />

SiCl4-(-2Zn = Si-(-2ZnCl2<br />

. немесе кремний гидридін кыздырып, айырады:<br />

SiH4 = Si + 2H2<br />

§ 8. К Р Е М Н И Й Д ІҢ М Е Т А Л Д А Р М Е Н , С У Т Е К П Е Н , А З О ТП Е Н Ж Э Н Е<br />

Г А Л О Г Е Н Д Е Р М Е Н Қ О С Ы Л Ы С Т А Р Ы<br />

Химиялык касиеті жагынан кремнийдіц кристалдык түрі инертті,<br />

аморфты түрі реакцияласкышырак. Айталык, фтормен калыпты<br />

жагдайда-ак, оттек, хлор, бром жэне күкіртпен 400—<br />

600°, азот жэне көміртекпен ѳте жоғары температурада реакцияласады.<br />

Жеке кышкылдар кремнийге еш эсер етпейді, кайта пассивтеніп<br />

кетеді, кремний HF мен HNO3 коспасында ериді:<br />

3Si + 4HN03+18HF = 3H2SiF6 + 4N0 + 8H20;<br />

Сілтілердіц эрекетінен кремний тұзға айналады:<br />

Si + 2K0H + H20 = K 2 S i0 3 + 2H2.<br />

Қүм мен кокеты тиісті мѳлшерде араластырып қыздырса,<br />

кремний мен көміртектіц косылысы — кремний карбиді SiC түзіледі,<br />

оны көбіне карборунд деп атайды.<br />

Si02 + 3C = SiC + 2C0.<br />

Таза карборунд — түссіз кристалдык, ѳте катты зат, қаттылыгы<br />

алмаздан гана кем, тығыздығы 3,2 г/см3. Техникада карборунд<br />

кѳп мѳлшерде ѳндіріп, каттылыгын пайдаланып, кайрак<br />

429

тастар, шлифтайтын дөңгелектер жасауға т. б. жэне отка берік<br />

материал ретінде пайдаланады.<br />

Құм мен магний арасындагы реакцияда, магнийді артығырак,<br />

алса, тотыксызданып шыққан кремний магниймен косылып магний<br />

силицидін Mg2Si түзеді:<br />

4Mg + Si02 = Mg2Si-(-2Mg0<br />

Металдарды кремниймен тотыктырғанда (700—1200°С) металл<br />

оксидімен кремнийді араластырып инертті атмосферада<br />

кыздырғанда да силицидтер түзіледі:<br />

6Mn0 + 5Si = 2Mn3Si + 3Si02.<br />

Силицидтер касиеті жэне қүрылымы жагынан да карбидтарга<br />

укса'йайды. Қосылушы металдыц касиетіне тәуелді силицидтердегі<br />

байланыс ионды, коваленттіден металдыкка дейін<br />

ѳзгере береді, осыған байланысты кейбір силицидтер өткізгіш,<br />

кейбіреулері шалаөткізгіш болып келеді.<br />

Силицидтер катты кыздырганда айрылмайтын косылыстар,<br />

кейбір актив металдыц силицидтері сумен, кышкылмен реакцияласады.<br />

Силицидтерді отка берік, кышқылға төзімді кұймалар, жогары<br />

температурада үсталатын шала ѳткізгіштер (CrSi2, COSi2,<br />

ReSi2) жасауда колданады. Кейбір силицидтер атомдык техникада<br />

пайдаланылады.<br />

Магний силицидіне хлорсутекпен эрекет етсек, кремний<br />

сутексилан деп аталатын зат түзіледі:<br />

Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4<br />

Силан SiH4 — түссіз, ауада өзінен-өзі түтанып, жанып кететін<br />

газ, жанганда кремнийдіц диоксиді және су түзіледі.<br />

SiH4 + 2 0 2 = Si02 + 2H20<br />

ДН°= — 1287,4 кДж/моль<br />

SiH4 баска тагы бірсыпыра силандар деп аталатын кремнийсутекті<br />

косылыстар — Si2H6, SізНв, SieHu бар; бұлар метанныц<br />

гомолог катары сиякты. Бірақ көміртек атомдарыныц арасындагыдай<br />

емес, кремний атомдарыныц арасындағы байланыс<br />

нашар болғандыктан бұлардыц тұрактылығы кем, реакцияласкыш<br />

болады.<br />

Кремний галогенидтерініц жалпы формуласы SіГ4, тікелей<br />

синтезбен Si + 2 r2 = Sir4 алынуы мүмкін. Бүлардыц барлыгы да<br />

түссіз, SiF4— газ, SiCl4, SiBr4— сүйыктык, Sil4 — катты зат. Іс<br />

жүзінде баска жолмен де алуга болады:<br />

Si02 + 4HF = SiF4 + 2H20<br />

Si02 + 2C + 2Cl2 = SiCl4 + 2C0<br />

Кремнийдіц галогенидтері сумен жақсы реакцияласады, реакцияларыныц<br />

жалпы схемасы мынадай:<br />

Sir4 + 2H20 ^ Si02 + 4Hr<br />

430

Кремний фторидін S'iF4 суға жіберсе, онда кремний фторсутек<br />

кышкылы сутекгексафторосиликаты H2SiF6 түзіледі:<br />

3SiF4 + 3H20 = 2H2SiF6 + j H2Si03<br />

Кремний фторсутек кышкылын былайша, тікелей де алуға<br />

болады:<br />

2HF + SiF4 = H2SiF6<br />

Ерітіндісін салкындатса екі молекула суды коса кристалданады.<br />

Кремний фторсутек кышкылы H2SiF6 кушті кышкылдардыц<br />

бірі, 0,1 н. ерітіндісінің диссоциациялану дәрежесі 75%. Күшті<br />

дезинфектор. Түздары — ф торосиликаттар, көпшілігі<br />

ерімтал, өсімдік зиянкестерін кыруға тутынылады, Na2SiF6 эмаль<br />

жасағанда жумсалады.<br />

Кремнийдіц азотты косы л ы стары. Кремний<br />

нитриді Si3N4 химиялык ѳте туракты, ыстыкка тѳзімді (/б =<br />

= 1900°С) косылыс. Ол фторсутек әсеріне тѳзімді, балқыған металдар<br />

мен сілтілерде ѳзгеріске ұшырамайды. S3N4 кристалдары<br />

түссіз, гексогоналды күрылымы бар шала еткізгіш (АЕ = 3,9 эВ).<br />

Кремний нитриді отка, коррозияға тѳзімді материалдар, қиын<br />

балкитын куймалар жасауда шалаөткізгіштер алуға пайдаланылады.<br />

§ 9. КРЕМНИЙДІҢ ОТТЕКТ1 ҚОСЫЛЫСТАРЫ<br />

Кремнийдіц көп кездесетін, әрі өте туракты косылысы оныц<br />

диоксиді Sі02, оныц элементтерден түзілуі оңай, әрі кѳп жылу<br />

бөліп шығаратын реакциялар катарына жатады:<br />

Si-{102 = Si02<br />

АН0 = —848,5 кДж/моль<br />

Кремний диоксиді — түссіз катты зат, ^6=1713°С.<br />

Кремнийдің бұдан баска оксиді (SiO)x бар, жаратылыста кездеспейді,<br />

колдан алады (1700“С):<br />

Si02+ Si = 2Si0<br />

Қошкыл сары түсті борпылдак, ұнтак, баяу тотығып Si02айналады, «монокс»<br />

деген бояу жасау үшін жэне изоляцияға колданылады.<br />

Кремнийдіц диоксиді — кремний ангидриді жэне кремнезем<br />

деп те аталады; бул жаратылыста кѳп кездесетін зат, дербес<br />

күйінің өзі жер кыртысы массасыныц жартысынан артыгы кремний<br />

диоксиді үлесіне келеді. Кремнезем кристалдык жэне<br />

аморфты күйде болады.<br />

Кристалдык кремнеземніц мацыздысы к варц деген минерал,<br />

ол түссіз, мѳлдір алты кырлы призма, ұшы алты кырлы пирамида<br />

болып бітетін кристалдар, оны т а у хрусталі (134-сурет)<br />

деп атайды. Тау хрусталі түрлі түздар араласуынан түсі ѳзгереді,<br />

оныц жасылдауын — а метист, күцгірттеуін түтінді<br />

(дымчатый) топаз дейді» Кварцтыц бір түрі шакпак тас, Кварцтыц<br />

ѳте усак кристалды түрін агат, яшМа деп атайды.<br />

431

Кәдімгі к ұ м да кварц. Ак киыршык<br />

кұм таза кварц, бірақ түрлі қоспалардыц<br />

(көбінесе темір тұздарыныц)<br />

араласқанынан түсі өзгеріп сары кұм,<br />

Кызыл күм, кара кұм деп аталады.<br />

Аморфты кремнезем жаратылыста<br />

азырак. Кейбір карапайым су ѳсімдіктерініц<br />

панцырі (тас кабығы) негізінде<br />

аморфты кремнеземнен кұрылған.<br />

Сондай панцырьлардыц көп жиылып<br />

калған жерінде трепел, и н -<br />

фузор топырағы деп аталатын<br />

тау жынысыныц бір түрі пайда болады.<br />

Кремний кышкылын кыздырса,<br />

суы ұшып, калған кремний диоксиді<br />

ақ түсті, аморфты, сусылдақ ұнтақка<br />

айналады.<br />

К ы ш к ы л д а р ы. Кремний диоксид!<br />

Si02 кремний кышкылыныц ангидриді болғанымен, суда<br />

ерімейді, эрі онымен реакцияласпайды. Кремний диоксидіне сэйкес<br />

келетін кышкыл ортокремний кышкылы H4Si04, ол<br />

кышкыл оцай конденсацияланып полиметакремний кышкылын<br />

(H2Si03)„ түзеді, оны кыскартып H2(SiÖ3)„ деп те жазады.<br />

Кремний кышкылын алу үшін эдетте Na2Si03 не K2Si03 ерітіндісін<br />

күкірт, не тұз кышкылымен әрекеттейді, сонда алдында<br />

мөп-мөлдір ерітінді кілегейленіп катады, не коллоид<br />

к ү й І н е көшеді, ол ерітіндіде түзілген кремний кышқылы, бұл<br />

процестіц тецдігі мынадай:<br />

Na2Si03 + 2HCl = H2Si03 = 2NaCI<br />

Бүл тецдікте кремний кышкылыныц формуласы да келісім<br />

бойынша шартпен жазылып отыр, өйткені бүл реакциядан кұрамын<br />

бір формуламен жазатын бір қышкыл түзілмейді. Фосфордағы<br />

сиякты, кремнийдіц де, бірнеше толып жаткан кышкылдары<br />

бар, айырмашылығы кұрамдарындағы судыц мѳлшерінде.<br />

Жацағы реакция нэтижесінде сол кышкылдардыц коспасы түзіледі.<br />

Кремний кышкылдарыныц курамын x-Si02-yH20 деп жазады.<br />

X пен у мэні реакция жағдайына карай ѳзгере береді, онда<br />

кышкылдардыц курамы да ѳзгереді, мысалы (59-кесте):<br />

1 болса оларды поликремний кышкылдары дейді, жер кыртысын<br />

тузетін минералдар осы поликышкылдардыц туындылары.<br />

Кремний кышкылдары силикаттардыц кышкылмен эрекеттесуінен<br />

баска кремнийдіц кейбір қосылыстарыныц (галогенид,<br />

сульфид т. б.) гидролизінен де тузіледі. Мысалы, SiS2 гидролизінде<br />

эуелі ортокремний кышкылы H4Si04 (Кі = Ю_ |0, К2= 1 0 ~ 12)<br />

түзіледі:<br />

432

Кремний кы ш кы лдары<br />

59-кесте<br />

X<br />

У<br />

формуласы<br />

Кышкыл дын<br />

аты<br />

1 \ H 2S i0 3 мета<br />

1 2 H 4S i0 4 орта<br />

2 1 У H 2S i0 5 димета<br />

2 3 H 6S i20 7 диорто<br />

\ / ^ \ ^ \ ^ Ч / 'ч<br />

/ S4 / S i( c ; / S i\ s / ( S iS a ) ^ + H 20<br />

Н 0 Ч о н НО\ /О Н НОч /О Н<br />

s і ^<br />

; s k<br />

н 0 / ^ОН НО о н НО^ ОН Н4 Si 0<<br />

Бұл қышқыл суда ерімтал, бірақ біраз тұрса полимерленіп<br />

кетеді. Сол полимерленудің жеке сатылары ретінде мынадай<br />

кышкылдардыц түзілуін көруге болады:<br />

2H4Si0 4—H20 = H 6S b0 7 (2Si02 • 3H20)<br />

ОН ОН<br />

I I<br />

НО- S i — О — s i —ОН<br />

I I<br />

ОН он<br />

Бұл диортокремний кышкылынан тетраортокремний кышкылы<br />

түзіледі: 2H6Si20 7 — H2O = Hi0Si4Oi3 (SiO2 -5 H 2O)<br />

ОН ОН ОН ОН<br />

I I 1 I .<br />

НО — si-0 —Si-O —Si-о - si—он<br />

I I I I<br />

OH OH о н OH<br />

Акырында, сакина түйыкталған кезде тетраметакремний кышкылы:<br />

H 10S 4O 13 — Н20 = (H2Si0 3 ) 4 (Si0 2-H20 ) түзіледі.<br />

НО<br />

V /<br />

ОН<br />

н о о ' ѵ0 о н<br />

\ _ / ' о : '<br />

Si<br />

\ ^ гг<br />

, S ' N 0 H<br />

НО' / ^ о 0 /<br />

s i<br />

Н О ' Ч 0 Н<br />

433

Кремний кышкылы өте әлсіз кышкыл, оған ерітіндіде болатын<br />

мына реакция дэлел:<br />

N а25Юз<br />

(еріт-)<br />

СО2 = N а2СОз -(- Si02<br />

ал бұларды кұрғак катты күйінде кыздырған кезде, сол реакция<br />

кері бағытта жүре алады:<br />

Na2C 03 —(—S ІО2 = Na2Si0 3<br />

СО2<br />

Бұл реакция кремний кышкылыныц қыздырғанда ұшкыштығыныц<br />

кемдігініц, тұрактылығыныц дәлелі.<br />

Біз окып өткен кышкылдардыц кейбіреулерін, күші өсуі ретімен<br />

орналастырсак, олардыц кыздыруға беріктігі сол ретке кері<br />

бағытта орналасады, оны мына схемадан көруге болады:<br />

қыздыруға беріктігі өседі<br />

HCl H2SO4 Н3РО 4 H2Si03<br />

күші өседі<br />

Тұздары. Кремний қышкылдарыныц тұздарын силикат<br />

т а р деп атайды, оларды ж а й силикаттар жэне к ү р д е л і<br />

силикаттар деп екіге бөледі. Кремний кышкылдарыныц күрамындағы<br />

сутектер түгел, жарым-жартылай түрліше металдарға<br />

ауысканнан түзілген косылыстарды жай силикат дейді. Силикаттардыц<br />

кұрылымы өте көп түрлі, бірак сол көп түрде мынадай<br />

зацдылык бар; көршілес кремний оттекті тетраэдрлар (Si04) бірімен-бірі<br />

оттектіц бір атомы аркылы косылысады. Si04 тетраэдрлары<br />

екіден (SijOf), тұйык тізбек түзгенде үштен (БізОд- ),<br />

төрттен (Si4O fr), алтыдан (SібОII“ ) бірігеді (135-сурет). Осы<br />

айтылғанныц мысалы мына минералдар: циркон — ZrSi04, тортвейтит<br />

— Sc2 [Si20 7] , бенитоит ВаТі [БізОд], нептунит Na2(Fe,<br />

Mn) Ti[Si40i2], берилл ВезА12 [Si60is] ■<br />

Жоғарыда аталған жеке күрылымдар өзді-өзі тағы бірігіп<br />

тізбек, таспа (лента), тор — түзе алады (135-сурет). Жаратылыста<br />

күрделі силикаттар көбірек кездеседі, ал күрделі силикат<br />

дейтініміз жалпы формуласы x3203-ySi02-zH20 болып жазылатын<br />

кышкылдардыц туындылары. Мұндағы Э ол Al, Fe,<br />

Cr т. б., ол А1 болса, бұларды алюмосиликат деп атайды.<br />

Алюмосиликаттар далалык шпаттарға жатады, оныц негізгілері:<br />

ортоклаз К20 - Al20 3-6Si02 не K2Al2Si60 i6<br />

альбит Na20 - Al20 3-6Si02"Na2Al2Si60i6<br />

анортит CaO-Al203-2Si02"CaAl2Si208<br />

Жер кыртысын кұрайтын минералдардыц салмағыныц жартысынан<br />

кѳбі осылардікі.<br />

Слюда 2Э20 • 2Н20 • 3А120 3• 6Sі02(Э = Na, К)<br />

нефелин 4320-4Al20 3-9Si02 дейтін минералдар да осы<br />

алюмосиликаттарға жатады.<br />

434

01 02 «3<br />

1 3 5 - c y p e r . Силикаттар радикалдарының бастылары (1— екі тетраэдрға ортақ<br />

оттек, 2— тетраэдрдың біреуіне ғана тэн оттек, 3— кремний)<br />

Жаратылыстың түрлі факторларының, әсіресе көміртек диоксид!<br />

мен судың, әсерінен жердің сырткы бетіндегі силикаттар,<br />

алюмосиликаттар ыдырап күйрейді. Күйрегеннен босап шыккан<br />

заттардын, ерімталы түрлі сулармен әуелі өзендерге, одан<br />

теңізге апарылады; ерімейтіндері кварц (SіОг) — кұм түрінде<br />

жэне каолин Al20 3-2Si02-2H20 не H4Äl2Si20 9 негізінен саз<br />

түрінде топыракта калады.<br />

Алюмосиликат ортоклаздың күйреуін мына схемамен кѳрсетуге<br />

болады.<br />

K2Al2Si60 16 + C 02 + 2H20 = K2C03 + H4Al2Si209 + 4Si02<br />

ортоклаз каолин кварц<br />

Саз (каолин) бен күм (кварц) топырактыц кай түрініц болса<br />

да минералдык күрамыныц негізгі бѳлімі.<br />

Шпат сиякты, слюдалар да ыдырап күйреп жатады, бірак<br />

бұлардағы процесс ѳте баяу жүреді.<br />

Ақ түсті таза каолин сирек кездеседі, оны фарфор жасау үшін<br />

пайдаланады. Біздіц саз деп колданатынымыз каолин мен түрлі<br />

(түсті) заттардыц коспасы.<br />

§ 10. ЖАСАНДЫ СИЛИКАТТАР<br />

VАдам силикаттарды табиғи күйінде пайдаланумен катар жасанды<br />

силикаттар түрінде де колданады, ол үшін силикаттар

мен кремнеземнен шыны, керамика бұйымдарын, фарфор, фаянс<br />

жэне қүрылыс материалдарын жасайды. Осы аталған ѳндіріс<br />

саласын силикат ѳнеркэсібі дейді.<br />

Ш ы н ы. Кальцийдің не натрийдің карбонатын құммен араластырып<br />

катты кыздырып кұйыстырса, мынадай реакция болады:<br />

СаС03-|- Si02 = CaSi02 = CaSi03-|-C02<br />

Na2C 03 —S іОг = Na2Si03 СО2.<br />

Бұл түзілген жай силикаттар, егер кұмды артығырак алса<br />

полисиликат түзіледі, мұндай полисиликаттар аморфты кұйма<br />

түрінде болады, оларды эдетте шыны деп атайды.<br />

Терезе шынысы, сондай-ак бѳтелке, стакан жэне баска шыны<br />

ыдыстар жасайтын шыныныц кұрамын мынадай полисиликат<br />

формуласымен Na20-C a0 -6 S i0 2 кескіндеуге болады.<br />

Эдетте шыны жасау үшін — күм, сода жэне эктас не бор алынады.<br />

Осылардыц белгілі бір катынаста алынған мөлшерлерініц<br />

коспасын шалкыма (отражательная) не регенератов пеште<br />

кыздырып (генератор не баска газдыц жалынымен) балкытып<br />

кұйыстырады.<br />

Кѳпшілік жагдайда натрий карбонатыныц орнына натрий<br />

сульфаты алынады, ол кѳміртекпен тотыксызданып натрий сульфитіне<br />

Na2S 0 3 ауып, одан кейін күммен реакцияласып натрий<br />

силикатына Na2Si03 айналады:<br />

2Na2S 0 4 + 2Si02 + С = 2Na2Si03 + 2S02 + С 02<br />

Қандай шыны болмасын оныц негізгі қасиеті — оны<br />

балкыған сұйык күйінен салкындатса, бірден катты затка айналмайды,<br />

біртіндеп әуелі койылып, тұткырланып, содан біркелкі<br />

болып катады. Шыныныц кату, балку температурасыныц болмайтындығы<br />

осыдан.<br />

Шыныныц осы касиетін пайдаланып, одан кандай пішінді<br />

болса да, бұйымдар жасауға болады; ол күю, жаю, преске салу,<br />

штампка басу, кесу, тесу, аралау әдістерініц барлығына көнеді.<br />

Шыны касиетіндегі бір кемшілік, адам денсаулығына өте кажетті<br />

ультракүлгін сәулелерді өткізе алмайтындығы. Инфракызыл<br />

суәлелерді, яғни жылу сәулелерін, нашар ѳткізетіндігі пайдалы<br />

касиет болып шыкты, ѳйткені кыста терезеніц шынысы аркылы<br />

үй жылуы жылу сәулелері түрінде сыртка тарамайды деуге болады.<br />

Шыныныц арнаулы сорттарын жасау үшін оныц күрамын<br />

ѳзгертеді, кұрамындағы бѳлімдердіц мѳлшерін өзгертеді.<br />

арнаулы коспалар араластырады.<br />

Соданыц орнына сакар алынса, жоғары температураға шыдамды<br />

химиялык ыдыстар жасайтын киын балкитын шыны шығады.<br />

Осыған корғасын оксидін араластырса, ѳте мѳлдір, ауыр<br />

хрусталь деп аталатын шыны шығады. Одан оптика аспаптарын<br />

жэне эсем ыдыстар жасайды.<br />

Шыныға бор оксидін араластырса, (Si02 орнына) шыныныц<br />

436

қаттылығы артып, түрлі химиялык әрекеттерге берік болып, температураның<br />

бірден өзгеруіне де шыдамдырак болады. Одан<br />

сапасы жоғары химиялык ыдыс жасайды.<br />

Түсті шыны жасау үшін оған арнаулы коспалар араластырады,<br />

мысалы, хром (III) оксиді Сг2Оз — жасыл, марганец диоксид!<br />

M n02 — кызғылт күлгін, кобальт оксиді СоО кѳк түс<br />

береді.<br />

Шыны жасау кай уакытта басталғаны, кім тапқаны белгісіз, бірак біздің<br />

жыл санауымыздан 3— 4 мың жылдар бұрын өмір сүрген ертедегі Египет правительдерінің<br />

қабірінен шыны моншак, шыны ыдыстардың сынығы табылған.<br />

Түсті шыны жасауды М. В. Ломоносов (1773 ж.) бастаған.<br />

Академик И. Г. Гребенщиков кѳбік шыны жасаудыц эдісін<br />

тапты. Кѳбік шыныны кұрылыс жұмысында колданады, ол кеуек,<br />

өте жеціл, дыбыска, жылуға изоляциялық кабілеті бар.<br />

Балкыған шыныны фильераныц көзінен өткізу аркылы, өте<br />

жіңішке, диаметрі 2—10 мм талшык-жіп алуға болады, оны ш ы -<br />

н ы т а л ш ы қ деп атайды. Шыны талшык кәдімгі шыныдай<br />

морт сынғыш емес, оцай үзілмейді де. Одан токылған мата жанбайды,<br />

электр тогын, жылуды өткізбейді, дыбысты нашар өткізеді,<br />

химиялык тұракты. Мұнан жасаған материалдар техниканыц<br />

түрлі салаларында, әсіресе электротехникада колданылады.<br />

Шыны талшык пен түрлі жасанды шайырларды араластырып,<br />

конструкциялык материал — шыны пластик жасалады.<br />

Шыны пластик болаттан 3—4 есе жеціл, бірак беріктігі<br />

сондай, сондыктан оны машина жасауда, күрылыс жұмысында<br />

металл, ағаш орнына үстайды; мысалы, автомашиналардыц,<br />

кемелердіц корпустарына, мұнай айдайтын кұбырлар (коррозияланбайды)<br />

жасауға жұмсайды.<br />

Цемент. Жасанды силикаттардыц ѳте мацыздысыныц бірі<br />

— цемент.<br />

Цемент жасау үшін өте үсаткан әктас күрамында Si02 көп<br />

сазды тиісті мөлшерде араластырып, арнаулы айналмалы<br />

пештерде «пісіп» калғанынша (1400— 1600°) өртеп кыздырады.<br />

Ондай пеш ұзындығы 40— 150л

Цемент казіргі заманньщ құрылыс материалыньщ ең маңыздысының<br />

бірі. Цементтің кұм және сумен коспасын цемент<br />

е р і т і н д і с і дейді. Цемент ерітіндісіне ұеақ тас араластырса,<br />

бетон деп аталады. Бетонды темір шыбықтарымен ұстатса, т е -<br />

мір-бетон деп аталады.<br />

Германий топшасы. Топшалардағы элементтердіц барлығы<br />

үлкен периодтың элементтері, олардыц сырттан екінші кабатында<br />

18 электрон бар.. Міне, соның салдарынан олардыц касиеттері<br />

негізгі топтыц бастапкы элементтеріне карағанда өзгешерек, атап<br />

айтканда оларда металдык касиет біліне бастайды. Осы өзгешелік<br />

селен топшасында нашарлау болса, мышьяк топшасында<br />

одан күштірек, германий топшасында әжептәуір айкын көрінеді.<br />

Топшалардағы элементтердің касиеттерініц өзгерісі, периодтык<br />

системаныц жалпы зацына сэйкес, топ ішінде жоғарыдан<br />

төмен, топтар арасында оцнан солға карай металдык касиет өсіп<br />

отыр.<br />

Осы айтылғанға сэйкес, германий топшасындағы элементтердіц<br />

электрон косып алып реакцияласуға бейімділігі нашар,<br />

мысалы кѳміртек пен кремний сиякты сутекті косылыстар тузгенмен,<br />

ол косылыстар тұрақсыз. Ал электрон беріп реакцияласуы<br />

оцайырак, әрі гермаНийдан корғасынға карай жецілдей береді.<br />

Сондыктан германийда металдык касиет пен бейметалдык касиет<br />

бірдейге жакын, қалайыда, әсіресе корғасында металдык<br />

касиет басым. Қалайы мен корғасын физикалык касиеттері жағынан<br />

нағыз металдар, тек химиялык косылыстарында ғаиа ѳте<br />

нашар бейметалдык касиет кѳрсетеді.<br />

§ 11. ГЕРМАНИЙ<br />

Германийдай элемент болу керек екендігін 1871 жылы<br />

Д. И. Менделеев периодтык зацды ашканда болжаған болатын.<br />

1885 жылы Винклер германийді ашып соныц растығын аныктады.<br />

Менделеевтіц периодтык зацыныц дұрыстығына мұнан күшті<br />

дэлел табу эрине киын еді. Жер кыртысындағы германийдіц<br />

жалпы мѳлшері, корғасын мѳлшерінен кем емес, бірак бул бытырацкы<br />

элемент болғандыктан жиналыцкы кендер тузбейді. Германий<br />

баска элементтердіц кендерінде аралас ѳте аз мѳлшерде —<br />

германит 6CuS -GeS2 жэне аргиродит 4Ag2S -GeS2 минералдары<br />

турінде кездеседі. Германийді тас кѳмірлердіц күлінен,<br />

түтін, мұржалар тозацынан, мырыш жэне темір кендерінен<br />

ажыратып алады. Ол үшін германийді үшкыш косылыс, хлоридке<br />

GeCl4 айналдырады, хлорид айдау аркылы тазартылып, одан<br />

гидролиздендіріліп диоксидке веОг аударылады, диоксидті сутекпен<br />

тотыксыздандырып таза германий алады. Аса таза германий<br />

алу үшін жацагы германийді балкытып одан германийдіц монокристалын<br />

ѳсіріп шығарады.<br />

Германий күмістей ак металл, ете морт сынғыш. Қыздырғанда<br />

да онша тотыкпайды. Қышкылдардан күкірт жэне азот<br />

кышкылдары тотықтырады, ал сілтілерде еріп кетеді. Оттекпен,<br />

галогендермен жоғары температурада ғана реакцияласады.<br />

438

Германий қазіргі заманда ерекше маңызды элемент, ол шалаөткізгіштер<br />

жасауда таптырмайтын ѳте қажет зат болады, кейбір<br />

құймаларға да араластырылады.<br />

Екі валентті германийдің қосылыстары тұраксыз, терт валенттіге<br />

оңай ауады.<br />

Германий, сол сияқты кремнийді, шалаөткізгіштер жасау үшін қолданады,<br />

өйткені бұлар металл тәрізді бейметалдар — бұлар бір жағдайда металдардай<br />

электрді жақсы өткізсе, екінші жағдайда бейметалдардай изолятор болып қалады.<br />

Шалаөткізгіштердің атомдарындағы электрондардын ядроға тартылуы<br />

нашар болғандыктан, сәл энергиянын (жылу, жарық) әсерінен ақ үзіліп, олардын<br />

бойымен ток жүре бастайды. Сондыктан шалаөткізгіштер, ѳте тѳмен абсолют<br />

нѳлге жақын температурада изолятор болса, калыпты жағдайда электрѳткізгіштігі<br />

күшейіп, ал жылудын, жарыктын әсерінен мүлдем күшейіп кетеді.<br />

Шала ѳткізгіштердін осы касиеттеріне сүйеніп оларды радиотехникада,<br />

электроникада, электрондык санағыш машиналарда колданады.<br />

Шалаѳткізгіштік касиет ол заттардын атомдарында электрондардын орналасуына<br />

байланысты.<br />

Германий де, кремний де алмаз сиякты кристалданады. Германийдін эрбір<br />

атомы баска тѳрт атоммен байланыскан, ол байланыс эр атомнан бір электроннан<br />

беріліп түзілген жұп аркылы, ковалентті байланыс болады. Міне, осы валенттік<br />

электрондары кремнийде де, германийде де ѳте нашар ілініскендіктен,<br />

жылудын, жарыктын әсерінен байланыстырып тұрған атомдарынан оп-онай үзіліп<br />

бос электронға айналады. Осы бос тұрған электрондар кремний мен германийда<br />

— электрѳткізгіштік туғызады, оны электрондык ѳткізгіштік деп<br />

атайды.<br />

Жұп түзіп тұрған электрон бос күйге кѳшкенде, жүп ішінде бос орын («тесік»)<br />

болады. Ол тесіктерге көрші атомдарды байланыстырып гұрған жұптардағы<br />

яғни ковалентті байланыстағы валенттік электрондар келіп орналасуы мүмкін<br />

(136-сурет). Электрондардын осылайша тесіктен тесікке көшуі салдарынан,<br />

жанағы айтылған электрондык ѳткізгіштікке косымша «тесіктік» өткізгіштік<br />

деген туады.<br />

- Германийге түрлі заттарды (сурьма, бор) араластыру аркылы оның тесіктік<br />

өткізгіштігін күшейтуге болады. Осыған сүйеніп шалаөткізгіш пластинканың<br />

бір бетін электрондык ѳткізгіштігі, екінші бетін тесіктік өткізгіш жасауға болады,<br />

сонда ол ѳз бойымен электр тогын бір бағытта өткізсе, кері бағытта өткізбейтін<br />

болады. Міне, мұндай пластинкаларды айналмалы токты түракты токқа<br />

туралауға колданады, мысалы сыртқы беті ІООл2 кристалл куаты 400 кПа күшіне<br />

тен электровозға керекті энергияны туралауға жарайды.<br />

Германий (II) оксиді GeO — қара түсті ұнтақ, тұрақсыз. Германий<br />

гидроксиді Ge (ОН) 2 ерімтал, амфотерлі-зат, кышқылдығы<br />

сәл басым, оны былай алады:<br />

* )<br />

X G e X G e X G e X G e X G e X G e x<br />

X<br />

( t<br />

S ) X G e S G e 5 G e G e 5 G e g G e *X<br />

X<br />

в ) ө ü G e ; G e І G e S G e І G e G e Г ®<br />

136-сурет. Электрондык жэне «тесіктік» ѳткізгіштін схемасы:<br />

а) бүкіл ковалентті байланыстардын, электрондары орнында: б) екі электрон босап шықты,<br />

екі тесік пайда болды, в) үздіксіз сызық —бос электронный, жылжуы —электрондык ѳткізгіштік,<br />

үздікті сызык —тесіктік өткізгіштік<br />

439

GeCl2 + 2KOH = Ge(OH)2 + 2KCl<br />

Терт валентті германийдіц кос ылы стары.<br />

Германий диоксиді Ge02— кристалдык ак түсті зат. Амфотерлі.<br />

Германий кышкылы тұраксыз. Тұздарын германат деп атайды.<br />

Германий галогендермен, мысалы германий тетрахлориді<br />

GeCU, күкіртпен дисульфидін GeS2 түзеді.<br />

§12. ҚАЛАЙЫ<br />

Қалайы кей кезде дербес күйде де табылып жүрді. Негізінде<br />

ол калайы тасы деп аталатын S n02 түрінде кездеседі. Қалайы кені<br />

Шығыс Сібірде, Якутияда, Чита облысында бар. Шет елдерде<br />

Индонезия, Вьетнам, Малайя, Боливия жерлерінде бар. Қалайыны<br />

алу үшін калайы тасын кокс жәрдемімен тотықсыздандырады.<br />

Қасиеттері. Қалайы күмісше жылтырайтын ак түсті,<br />

ауада өзгермейтін, оңай балкитын металл. Қалайы мырыштан<br />

жұмсак, корғасыннан каттырак, бірак жұкартып жаншып фольга<br />

(станиоль) жасауға келеді. Қалайы темен температурада<br />

(13,2°С төмен) сұр түсті үнтакка айналады, ол сұр қалайы деп<br />

аталатын аллотроптык екінші түрі, тығыздығы 5,7 г/см3.<br />

Қалайыны кыздырғанда (161 °С жоғары) үшінші түрі ромбалык<br />

калайыға айналады, бұл түрі өте морт, сынғыш келеді.<br />

Қалайы сұйытылған азот кышкылында металдык касиетін көрсетіп,<br />

реакцияласып, калайы нитратына айналады:<br />

3Sn + 8HN03 = 3Sn(N 03)2 + 2N0 + 4H20<br />

Концентрлі азот кышкылында тотығып калайы кышкылына<br />

айналады:<br />

Sn + 4HN03==H2Sn03 + 4N 02 + H20<br />

Концентрлі тұз кышкылында НгБпСЦ айналады.<br />

Сілтілер ерітіндісінде кыздырса еріп кетеді:<br />

Sn + 2K0H + 2H20 = K2[Sn(0H)4] + Н2<br />

Қ о л д а н ы л у ы. Өндірілетін калайының жартысы ак каңылтыр<br />

жасау үшін темірдің бетіне жалатуға, калғаны кола<br />

(9—11%, басқасы Си), баббит (82—84%, баскасы Sb), дәнекер<br />

(30—70%, баскасы Pb), баспаханалык кұйма (5—30%, баскасы<br />

Pb, Sb) сиякты тағы баска да кұймалар жасау үшін колданылады.<br />

Қосылыстарда калайы теріс 4, он, 2 жэне 4 тотығу дәрежесін<br />

көрсетеді. Теріс терт валенттікті металдармен косылысканда<br />

көрсетеді. Өзінің аналогтары сиякты магниймен<br />

Mg2Si, Mg2Ge, Mg2Sn, Mg2Pb (силицид, германид, станнид, плюмбид),<br />

баска да s — жэне f.— элементтермен, мысалы Na2Sn,<br />

NaSn, NaSn2, CaSn, CaSn2 сиякты косылыстар түзеді.<br />

440

Қалайынык (II) қ о с ы л ы с т а р ы. SnO — қалайы<br />

оксиді, қара-сұр түсті үнтак. Sn (ОН) 2 ак түсті, суда ерімейтін<br />

зат, мына реакция аркылы алынады:<br />

SnCl2 + 2KOH = 2KCl+ j Sn (ОН)2<br />

Қышкылдарда да, сілтілерде де еритін амфотерлі косылыс,<br />

сілтілермен әрекеттескенде:<br />

Sn (ОН) 2 + КОН = К [Sn (ОН) з]<br />

станнит деп аталатын гидроксидті тұздар түзіледі.<br />

Калайы дихлориді SnCl-2H20 — екі молекула сумен кристалданады,<br />

бұл күшті тотыксыздандырғыштыц бірі, мысалы:<br />

2FeCl3 + SnCl2==2FeCl2 + SnCU<br />

2HgCl2 + SnCl2= j Hg2Cl2 + SnCl4<br />

Hg2CI2 + SnCl2 = 2Hg + SnCl4<br />

Калайы ныц (IV) косылыстары БпОг — калайының<br />

диоксиді. Бұл жаратылыста да кездеседі, калайыны тотыктырып<br />

колдануға болады.<br />

Қалайының гидроксиді (не оны калайы кышкылы деп атайды).<br />

Ол кышкылдыц а — калайы кышкылы жэне ß — калайы<br />

кышкылы дейтін екі модификациясы болады.<br />

Қалайы (IV) косылыстарынан SnCl4 калайы тетрахлориді,<br />

SnH4 калайының гидридін атап кетуге болады.<br />

§ 13. ҚОРҒАСЫН<br />

Қорғасын да калайы сиякты ерте заманнан белгілі металл. Тіпті<br />

кѳп уакытка дейін — алхимия дәуіріне дейін — корғасын мен калайы<br />

екі баска металл екендігін білмейтін. Қорғасын жаратылыста<br />

түрлі косылыстар күрамында болады. Қорғасын, уран мен<br />

торийдан басталатын радкоактивтік процестердіц ең акырғы токтайтын<br />

радиоактив емес элементі. Торийден түзілген корғасынның<br />

атомдык массасы 208, ураннан түзілетін корғасындікі 206; бұл<br />

корғасынныц екі түрлі изотопы.<br />

Қорғасынның маңызды кені — к орғасыя жылтыры<br />

PbS. Қорғасын кендері оңтүстік және шығыс Казакстанда, Іііығыс<br />

Сібірде, Осетия жэне баска жерлерде бар. Шет елдерден<br />

Австралия, Канада, АҚШ, Мексика, Германия жерлерінде бар.<br />

Қорғасын өндіру үшін оныц кенін флотация аркылы байытады,<br />

одан шыккан концентратта 40—80% РЬ болады. Концентраттағы<br />

корғасында кәбіне пирометаллургия эдісімен алады,<br />

ол екі сатыдан тұрады.<br />

1. Өртеп күйдіру. Кенді механикалык пештерде ауа<br />

үрлеп өртейді (600°С), онда мына процесс жүреді:<br />

2PbS + 302 = 2Pb0 + 2S02<br />

2. Т о т ы к с ы з д а н д ы р у. Шахта пештерінде тотыксыздандырғыш<br />

әрі отын ретінде кокс алынып, мынадай процесс өткізіледі<br />

(1400—1500°С):<br />

441

PbO + C = Pb + CO<br />

Пирометаллургия әдісінің екінші түрі бар, ол да екі сатыдан<br />

тұрады:<br />

1. Өртеп күйдіру процесінде жоғарыда айтылған реакциямеи<br />

катар мына реакция да өтеді:<br />

PbS + 202= P b S 0 4<br />

Бұл процестер арнаулы пеште ѳткізіледі, одан кейін ауаныц<br />

келуін токтатып, сол пештіц ѳзініц ішінде, температурасын 800—<br />

900°С дейін көтеріп, ѳртеліп болмаған PbS пен ѳртеліп шыккан<br />

ѳнімдерді реакцияластырады:<br />

PbS + 2Pb0 = 3Pb + S 0 2<br />

PbS + PbS04 = 2Pb + 2S02<br />

Бұл шыққан қорғасын кебіне, Cu, As, Sn, Sb, Bi жэне асыл<br />

металдар (Ag, Au) коспасы болады. Бұлардан тазалау ѳзіѳз<br />

алдына бір сала жұмыс.<br />

Қорғасын — жұмсак, балкуы оцай, ауыр металл, ауада оцай<br />

тотығып жука кабыршакпен капталады, ол кабыршак эрі тотыкпауына<br />

корғауыш болады. Қорғасын сумен реакцияласпайды,<br />

бірак суда еріген оттек эсерінен, мына реакцияға сэйкес біртіндегі<br />

ери береді:<br />

2Pb + 2H20 + 0 2 = 2Pb(0H )2<br />

Қорғасын азот кышкылында жаксы ериді, ал кукірт жэне<br />

тұз кышкылдары тиген жерінде реакцияласып, сол араны ерімейтін<br />

туздармен PbS04, РЬС12 каптайды. Қорғасын сілтілерде еріп<br />

п л ю м б и т (ілгеріден карацыз) түзеді.<br />

Бүкіл жер жүзінде жылына 2 000 000 тоннадан артык корғасын<br />

өндіріледі. Ол корғасынныц кѳпшілігі аккумулятор жэне<br />

кабель жасау үшін жүмсалады, біразы ок, бытыра жасауға, күкірт<br />

кышкылы ѳндірісінде мұнаралардыц, камералардыц ішін<br />

каптауға усталады. Қорғасын біраз күймалардыц (баббит, кола,<br />

баспаханалык куйма, дәнекер) кұрамына кіреді. Рентген жэне<br />

радиоактив сәулелерінен, эсіресе ү-сэулелерінен корғау үшін<br />

колданылады.<br />

Қорғасын косылыстарында 2 жэне 4 валентті, бірак 4 валентті<br />

косылыстары тураксыз келеді. Суда еритін косылыстарыныц<br />

барлығы да улы болады.<br />

Қорғасынныц (II) косылыстары. Балкыған коррасы<br />

нды кыздырса — сарғылт түсті ұнтак, корғасын о к с и -<br />

д і н е РЬО айналады. Бұл оксид шыныныц күрамына және<br />

аккумулятордыц үяларына салуға пайдаланылады.<br />

Қорғасын гидроксиді РЬ(ОН)2 мынадай алмасу<br />

реакцияларында:<br />

442<br />

Pb (СНзСОО) 2 + 2NaOH = Pb (ОН) 2 + 2CH3COONa

түзіледі, амфотерлі, қышкылдарда ериді. Сілтілерде де еріп плюмбит<br />

береді:<br />

РЬ (ОН) 2 + 2NaOH = Na2Pb02 + 2Н20<br />

плюмбит дейтініміз екі валентті корғасын кышкылыныц тұзы.<br />

Екі валентті қорғасынның толып жаткан тұздары бар, олардын<br />

галогенидтері, сульфаты, сульфнді, карбонаты суда ерімейді,<br />

ерімтал тұзы қорғасын ацетаты РЬ(СНзСОО)г, оны дәмі тәтті<br />

болғандықтан корғасын канты деп те атайды. Бұл тұз лабораторияларда<br />

реактив ретінде жэне металдарды бояу жұмысында<br />

колданылады.<br />

Қорғасынныц 4 валентті косылысынан 2 валентті косылыстары<br />

тұракты болғандыктан, қалайыдағыдай емес, корғасынның<br />

екі валентті косылыстарының тотыксыздандырғыштык касиеті<br />

жок.<br />

Қорғасынның (IV) к о с ы л ы с т а р ы. Қорғасынды<br />

электролиз жолымен, не оның оксидін, күшті тотыктырғыш әрекетімен<br />

тотыктырғанда кара коңыр түсті ұнтак корғасын<br />

д и о к с и д і РЬ02 түзіледі. Бұл да амфотерлі оксид, бірак кышкылдык<br />

касиеті басымырак- Диоксидтің метакорғасын Н2РЬ03<br />

және ортокорғасын Н4РЬ04 кышкылдары болу керек, олар өздері<br />

бос күйінде алынған емес, бірак өте тұракты тұздары бар.<br />

Қорғасынның аралас оксиді РЬ20з, мұндағы<br />

корғасын әрине үш валентті емес, мұның біреуі екі, екіншісі төрт<br />

валентті, косылыстыц ѳзі оксид емес тұз, дәлірек айтканда метакорғасын<br />

кышкылыныц корғасын түзы РЬРЬОз.<br />

Қорғасын жосасы деп аталатын кұрамы РЬ30 4 қосылысы<br />

бар, бұл шымкай кызыл түсті зат, майға жаншып кызыл<br />

бояу ретінде ұсталады. Міне, осы жосаны корғасын ортоплюмбаты<br />

деп карауға болады. Оныц дұрыс екендігін жоса мен азот кышкылыныц<br />

арасындағы реакция дәлелдейді:<br />

Pb2Pb04 + 4HN03 = 2Pb (N 03)2 + Pb02 + 2H20<br />

Тѳрт валентті корғасынныц айтылып ѳткен сиякты кышкылдык<br />

касиеттерімен катар негіздік касиеттері (pap, ол РЬС14,<br />

P b(S 04)2 сиякты тұраксыз тұздар түзуі.<br />

Қорғасынныц төрт валентті қосылыстары тұраксыз болғандықтан<br />

күшті тотықтырғыш болып келеді.<br />

Аккумуляторлар. Химиялык энергияны ѳз бойына<br />

жинап алып, кажетті кезінде электр энергиясына айналдырып<br />

бере алатын кұралдарды аккумуляторлар деп атайды.<br />

Жалпы алғанда кез келген кайтымды гальвани элементін аккумулятор<br />

ретінде колдануға болады. Бірак іс жүзінде кец таралған<br />

аккумуляторлардыц екі түрі кездеседі: кышкылдык (корғасын<br />

аккумуляторы) жэне сілтілік (темір-никель, кадмий-никель, күміс-мырыш<br />

аккумуляторлары). Осыларды карап өтелік.<br />

Қорғасын аккумуляторы. Қорғасын аккумуляторы,<br />

төрт валентті корғасынныц тотыктырғыштығына, ол тұракты<br />

екі валентті күйге көшетіндігіне сүйеніп жасалған.<br />

443

Аккумулятор жасау үшін корғасын тақташаларын ыдысқа<br />

қатар-қатар қойып, арасына корғасын оксидін РЬО салып, күкірт<br />

қышқылын кұяды (р = 1,5— 1,2; 22—28%); аккумулятор<br />

ішінде алдымен мынадай реакция өтеді:<br />

Pb0 + H2S 0 4 = PbS04 + H20<br />

Енді аккумуляторды зарядтау үшін оған тұракты ток жібереді,<br />

онда мынадай процесс болады:<br />

катодта<br />

анодта<br />

PbS04 + 2е = Pb + S 0 4"; PbS04 — 2e + 2H20 = Pb02 +<br />

+ 4 H '+ S 0 4"<br />

Екі тецдікті коссақ аккумуляторды зарядтағанда болатын реакциялардыц<br />

жалпы тецдігі шығады:<br />

2PbS04 + 2H20 = Pb + Pb02 + 4H' + 2S04"<br />

Зарядтау нәтижесінде аккумулятордыц бір электродында<br />

тотыксыздандырғыш қасиетті металл күйдегі қорғасын, екінші<br />

электродында тотықтырғыш қасиетті қорғасынныц диоксиді пайда<br />

болады екен. Олардыц арасында белгілі бір потенциалдар айырымы<br />

туатындықтан мынадай гальвани элементі түзіледі:<br />

( - ) P b I H2S 0 4 УРЬ021РЬ( + )<br />

Зарядталған аккумулятор, жинаған энергиясын қай уақытта<br />

болса да гальваникалык, элемент сияқты беруге даяр. Аккумулятор<br />

зарядсызданғанда мынадай процесс болады.<br />

теріс электродта<br />

оц электродта<br />

Pb - 2е + S 0 4" = PbS04; РЬ02 + 2e + S 0 4" + 4Н’ = PbS04 +<br />

+ 2H20<br />

Екі тецдікті қоссақ аккумулятор жұмыс істеп зарядсызданғанда<br />

болатын реакциялардыц жалпы тецдігі шығады:<br />

Pb + P b02 + 2 S 0 4" + 4H = 2 P b S 0 4 + 2H20<br />

Зарядтау мен зарядсыздану процесін бір ғана қайтымды реакция<br />

теңдеуімен өрнектеуге де болады:<br />

. „ зарядталу<br />

2PbS04 + 2H20 Pb + P b02 + 4H + 2 S 0 4"<br />

зарядсыздану<br />

Қорғасын аккумуляторыныц зарядсыздануы кезінде туатын<br />

электр тогыныц кернеуі 2В асады.<br />

Сілті аккумуляторлар. Бұл түрдегі аккумуляторлардыц<br />

ішінде жиі ұсталатыны темір-никель аккумуляторы. Оныц<br />

теріс электроды темірден, оңы — никель гидроксидінен Ni(OH)3<br />

жасалады. Электролит ретінде калий гидроксидініц судағы 23%-<br />

тік ерітіндісін (р = 1,21 г/сж3) пайдаланады.<br />

Сілті аккумуляторларын арнайы зарядтамайды, электродтар-<br />

444

ды электролит ерітіндісіне малса болғаны, аккумулятор жұмысқа<br />

дайын. Зарядсыздану кезінде темір-никель аккумуляторында<br />

жүретін химиялык процестер мынадай:<br />

теріс электродта<br />

Fe + 2e + 20H' = F e(0 H )2<br />

он, электродта<br />

Ni (ОН) 3+ е = Ni (ОН) 2 + О Н '<br />

Бастапкы зарядталу кезінде жүретін процесс осыған карамакарсы<br />

болғандыктан екеуін біріктіріп бір ғана кайтымды реакция<br />

тецдеуімен ѳрнектесек: зарядталу<br />

Fe + 2Ni(OH)3 ... .__rFe(OH)2 + Ni(OH)2<br />

' зарядсыздану<br />

Темір-никель аккумуляторлар беретін электр тогыныц кернеуі<br />

1,35 В.<br />

Аккумуляторлар автомобильдерді, тепловоздарды, сүцгуір<br />

кайықтарды, телефон-телеграф станцияларын, радио кондырғыларды,<br />

әртүрлі электр кұралдарын, машиналарын энергиямен<br />

коректендіруге колданылады.<br />

Отын элементтер і. Гальвани элементтері мен аккумуляторлар<br />

электр энергиясын химиялык жолмен шығарып отыратын<br />

кез болып табылады. Отын элементтерінде химиялык энергия<br />

да, химиялык эрекеттесу нэтижесінде бѳлінетін жылу энергиясы<br />

да түгелімен электр энергиясына айналу мүмкіндігі бар.<br />

Отын элементтерініц жалпы схемасын мына түрде беруге болады:<br />

С I (электролит) || 0 2 | (активсіз электрод).<br />

Теория жүзінде мүндай элементтіц Э. Қ. күші кѳмірдіц<br />

С + 0 2 = С 02 түзіп жанатын жылуыныц мөлшерімен аныкталып,<br />

1,05 В болуы тиіс. Мұнда отынныц тотығуымен оттектіц тотықсыздануы<br />

электрохимиялык жолмен жүруі кажет. Отын элемент -<br />

терінде барлык энергия толығымен пайдаланылып, электр энергиясына<br />

ауысатындыктан оныц пайдалы эсер коэффициенті<br />

100%-ке жуыктауға тиіс.<br />

Қазіргі кезде көптеген елдерде отын элементтерініц жаца, әрі<br />

тиімді түрлері іздестірілуде. Жанғыш зат ретінде отын элементтінде<br />

көміртектен баска да отындар (көбіне жанғыш газдар:<br />

сутек, көмір тотығы) колданылу мүмкіндігі зерттелуде. Әзір кец<br />

таралмағанмен кейінгі техниканыц дамуы отын элементтерініц<br />

үлкен болашағы бар екендігін дәлелдеп отыр.<br />

XIV та р а у<br />

МЕТАЛДАРДЫН. ЖАЛПЫ СИПАТТАМАСЫ<br />

Барлык химиялык элементтердіц 4Д-нен кѳбі металдар.<br />

Менделеев кестесін сол жактағы жоғарғы бұрышынан оц жактағы<br />

төменгі бұрышына карай, Be, Al, Ge, Sb, Po элементтерініц<br />

үстімен екіге бөлсек, астыцғы үшбұрышта (жэне 8-топта) металдар<br />

болады. Кестеден металдар негізгі топтарда да, косымша<br />

топтарда да бар екенін, ал косымша топтардағы элементтердіц

барлығы металдар, негізгі топтардан, біз әлі оқымаған, III, II, I<br />

топтардыц да элементтерінің көпшілігі металдар екенін көреміз.<br />

Бұл тарауда металдардын, жалпы сипаттамасына, табиғатта<br />

таралуына, алу тәсілдері, физикалык жэне химиялык, қасиеттеріне<br />

т. т. тоқталамыз.<br />

§ 1. ТАБИҒАТТАҒЫ МЕТАЛДАР ЖЭНЕ ОЛАРДЫ АЛУДЫҢ<br />

НЕГ13Г1 ТӘСІЛДЕРІ<br />

Табиғатта металдар көбіне түрлі косылыстар түрінде кездеседі,<br />

кейбіреулері бос, еш затпен қосылыспаған күйде болады.<br />

Ондай жеке кездесетін түрін сап металл дейді, ол — платина, алтын,<br />

күміс жэне мыс, калайы, сынап сиякты металдар. Сонғы үш<br />

металл, кѳбіне косылыс түрінде болады.<br />

Металдардын, жер кыртысында кездестін косылыстары, түрлі<br />

минералдар түрінде болады.<br />

Ішінде металдардын косылыстары бар минералдар мен тау<br />

жыныстарын, кұрамындағы металды ѳнеркэсіптік жолмен шығарып<br />

алу экономика жағынан тиімді болса, к е н (руда) деп атайды.<br />

Демек кандайда болсын кен кұрамында керекті бѳлігімен<br />

катар, керексіз күм, саз, әктас т. б. бос жыныс деп аталатын<br />

бѳлімі болады. Мысалы, темір кендерінде таза темір 50—70%<br />

болса, ондай кенді іске асыру экономика жағынан пайдалы дейді,<br />

мыс кендерінде, таза мыс 1% болса да, ол бай кен болып саналады,<br />

ал алтынға келеек, онда проценттің оннан, жүзден бѳліктері<br />

бар жыныстардың өзі тиімді деп есептеледі.<br />

Металдардын кені болып саналатын косылыстар кѳбіне оксидтер,<br />

сульфидтер жэне түрлі тұздар (карбонат, галогенид, сульфат,<br />

силикат, фосфат т. б.).<br />

1. Оксид-кендердін, мысалдары — кызыл темір тас<br />

(Ғе20 3), коныр темір тас (2Ғе20 3-ЗН20 ) , магнитті темір тас<br />

(Ғе0-Ғе20 3); боксит (А120 3-2Н20 ) ; пиролюзит (Мп02); калайы<br />

тас (Sn02) ; кызыл мыс кені (Cu20 ) , хромды темір тас [Fe(Cr02)2]<br />

т. т.<br />

2. Сульфид кендері, жер кыртысында біраз терен,-<br />

дікте жатады, мысалы, колчедандар: мыс колчеданы<br />

(CuFeS2); темір колчеданы (FeS2); жалтырлар: мыс жалтыры<br />

(Cu2S); корғасын жалтыры (PbS); алдауыштар:<br />

мырыштікі (ZnS), күмістікі (Ag2S), сыр (HgS) т. б. Сульфид кендерінін,<br />

кѳпшілігінде бірнеше металл аралас болады, мысалы,<br />

корғасын мен мырыш аралас, оның үстіне алтын, күміс т. б. коспасы<br />

болады. Мұндай кѳп металды кенді поли металды кен<br />

деп атайды.<br />

3. Т ұ з к е н д е р і. Кей металдар, эсіресе, периодтык системаның<br />

I, II негізгі топтарындағы металдар жэне сирек металдардын<br />

біразы жаратылыста кѳбінесе тұздар турінде кездеседі.<br />

Ол түздар теңіздердің, не ащы кѳлдердін, суында еріген күйде<br />

жэне казба түз түрінде жер кабатында болады (бұлар да бұрынғы<br />

теңіздердің қалдығы). Ол тұздардың да химиялык кұрамына<br />

карай химиялык атымен катар минералдык аты бар. Айталык,

г а л о г е н и д т е p.— карналит (KCbMgCh-öbbO), сильвинит<br />

(KCl-NaCl), сильвин (КС1), галит (NaCl), флюорит (CaF2),<br />

бишофит (MgCl2-6H20), с у л ь ф а т т а р — каинит (КС1-<br />

• M gS04-3H20), кизерит (M gS04-H20), полигалит (K2S 0 4-<br />

• M gS04*2CaS04-2H20), лангбейнит (K2S 0 4-2MgS04), эпсомит<br />

(MgS04-7H20), гипс (CaS04-2H20 ), ангидрит (CaS04), тенардит<br />

(Na2S 0 4), мирабилит (Na2S 0 4- 10Н20 ) , карбонаттар —<br />

доломит (CaC03-MgC03), мрамор (СаСОз), сидерит (ҒеСОз),<br />

смитсонит (ZnC03), церусит (РЬС03) сода (Na2C 03- 10Н20) т. б.<br />

Енді кен ішінде осы косылыстар түрінде болатын металдарды<br />

шығарып алу мэселесіне келелік. Металды адам баласы мұнан<br />

5 ООО жылдай бүрын өндіре бастаган. Содан кейінгі жердегі<br />

адамзаттың материалдык, рухани және мәдени түрмысыныц дамуы,<br />

металл алу жэне оны пайдалана білумен байланысты болтан.<br />

Бірак, XX гасырдыц басында бар болтаны 15 металл, негізінен<br />

темір, мыс, коргасын, калайы, мырыш, күміс, алтын гана<br />

колданылып келді. Соңғы кыска мерзімде алюминий, магний,<br />

хром, никель, марганец жэне баска металдардыц мацызы артып,<br />

сонымен катар казіргі ғылым мен техника металдардыц бэріне<br />

де колданылатын орын тауып, барлыгын адам баласыныц кызметіне<br />

косты.<br />

Қазіргі кезде адам керегіне тұтынылатын металл мѳлшері<br />

орасан кѳп, мысалы, осы гасырдыц ортасында бүкіл жер жүзінде<br />

жылына 150 миллион тонна темір, мыс, коргасын, алюминий<br />

эркайсысы 2 миллион тоннадан, калайы, никель эркайсысы<br />

200 мыц тоннадан артык ѳндірілді.<br />

Отанымызда металл ѳндіру жыл сайын ѳсуде, әсіресе темір<br />

(шойын) ѳндірісі жедел дамуда.<br />

Металл коры жағынан, оны өндіруде Қазакстанныц косар<br />

үлесі зор. Қазакстан Ғылым академиясыныц президенті, академик<br />

Қ. И. Сәтпаевтын айтуынша Қазакстан еліміздіц<br />

гауһар коры; Қазакстан хром жэне ванадий байлыгынан жер<br />

жүзінде бірінші орын алады, ал темір, мыс, корғасын, мырыш,<br />

күміс, кадмий, ванадий, хром, вольфрам, молибден жэне баска<br />

кейбір металдардыц коры жѳнінде біздіц елде .бірінші орын<br />

алады.<br />

Кен құрамындағы металды шығарып алатын ѳнеркэсіп саласын<br />

металлургия дейді. Химия металлургиямен тығыз байланысты<br />

ғылым, ѳйткені металл ѳндіру процестері химиялык реакцияларға<br />

негізделген. Металлургия сол химиялык реакцияларды<br />

ѳндірістік масштабта жүргізудіц әдістерін, оган керекті аппараттарды<br />

табады.<br />

Қазіргі заман металлургиясыныц теориялык жэне практикалык<br />

негіздерін кұруға Д. K.. Чернов, Н. С. Курнаков, М. А. Павлов,<br />

И. П. Бардин т. б. Кецес .ғалымдары үлкен үлес косты.<br />

Кендегі металды шығарып алудан бұрын кѳп жагдайда ол<br />

кенді эуелі б а й ы ту керек. Кенде керекті бѳлігімен катар,<br />

керексіз кұм, саз, эктас т. б. сиякты, бос жыныстар болады, ол<br />

бос жыныстар кейде өте көп те бол-ады, кенніц сол керекті бѳлімін<br />

447

бос жыныстан бѳліп ажыратуды кенді байыту деп атайды. Кен<br />

байытудың карапайым түрлерінен баска флотация (ағылшынша<br />

flotation қалкып шығу деген сөзден) көп коланылады.<br />

Флотацияныц техникасы оцай, оныц негізі — кен мен бос жыныётың<br />

бөлшектерінің адсорбтағыш касиеттерінің әр түрлі болуында.<br />

Флотация жасау үшін кенді өте ұсак етіп ұнтақтап, сумен<br />

араластырып (пульпа түрінде) арнаулы ыдысқа қүяды; суға<br />

полюстілігі нашар бір органикалық зат, айталык қарағай майын<br />

косады (1 ткенге 400 г есебінен). Бос жыныс бөлшектерініц сыртына<br />

су молекулалары адсорбцияланады (өйткені олар гидрофильдік<br />

заттар), кеннің, әсіресе сульфидтің, бәлшектерінің сыртына<br />

су молекулалары адсорбцияланбайды (ѳйткені олар гидрофобтык<br />

заттар) ал майдыц молекулалары адсорбцияланады.<br />

Ыдыстыц астыцғы жағынан сығылған ауа жібергенде, сол ауа<br />

кѳпіршіктерініц сырты майдыц жұка кабыршағымен капталады.<br />

Осындай ауаныц кѳпіршігі жоғары кѳтеріліп ыдыстыц бетінде<br />

кѳбік түзеді, оныц сыртындағы маймен адсорбцияласкан кенніц<br />

бѳлшектері, ілесіп жоғары шығып, кѳбік ішінде болады. Бѳлшектеріне<br />

су сіцген бос жыныс ауырлап ыдыс түбіне шөгеді.<br />

Кѳбікті сыпырып алып, сығып байытылған кенді алады (137-<br />

сурет).<br />

Кен ішіндегі металды алу әдісі — оныц химиялык<br />

құрамына байланысты.<br />

Оксид-кендері тотыксыздандырып барып ішіндегі металды<br />

алады. Тотыксыздандырғыш ретінде кѳбінесе кѳміртек колданылады,<br />

мысалы:<br />

Sn02 + 2C = Sn + 2C0<br />

Ғеа0 3 + ЗС = 2Ғе + ЗС0<br />

Кенмен араласып пешке түскен бос жыныстарды (олар көбіне<br />

кұм Si02) бөліп шығару үшін шихтаға флюс, немесе балкыткыш<br />

араластырады. Бос жыныспен флюс реакцияласып оцай балкитын<br />

косылыстар — шлак түзеді. Шлак жеціл болғандыктан суйык<br />

куйде балқыған металдыц үстінде болады, оны пештіц арнаулы<br />

аузынан бѳлек ағызып алады. Кейбір киын балкитын металдарды<br />

алуда тотыксыздандырғыш ретінде алюминий колданады,<br />

ѳйткені алюминий тотыққанда өте кѳп жылу бѳліп шығарады<br />

(бір моль (А120з) түзілгенде 1,61033 кДж), бүл реакцияны<br />

шағын ыдыста өткізсе, 3 500°-ка дейін кызу береді. Бул әдісті<br />

алюминотермия дейді, оны орыс ғалымы Н. Н. Бекетов<br />

(XIV тарау, § 5) усынған. Хром, марганец, молибден жэне баска<br />

киын балкитын металдар осы алюминотермия аркылы алынады:<br />

МоОз + 2А1 = Мо + А120з<br />

Таза металл жэне сирек металдар алу үшін тотыксыздандырғыш<br />

ретінде сутек колданылады:<br />

448<br />

Сульфид<br />

W 03 + 3H2 = W + 3H20<br />

кендерін эуелі арнаулы пештерде (конвертор,

4 немесе ватержакет) күйдіріп, күрамындағы күкіртті де, металды<br />

да оксидке айналдырады:<br />

2ZnS + 302 = 2Zn0 + 2S02<br />

2Cu2S + 302==2Cu20 + 2S02.<br />

Одан әрі, оксидтерді жоғарыда айткандай тотықсыздандырады.<br />

«Қайнаған тәрізді күйде» күйдіру. Ұсақталған<br />

катты заттарды «қайнаған тәрізді күйде» әрекеттестіру,<br />

өнеркәсіптің түрлі салаларында өріс алды. Ұсак үнтақталған<br />

затты шілтер үстіне салып, астынан шілтердің тесік-тесігінен ауа<br />

(баска газ) үрлейді, сонда ұнтақ заттың ауа тесіп шыққан беті<br />

бүлкілдеп, қайнап жаткан тәрізді болады. Соның нәтижесінде<br />

үнтак зат, тозаң түрінде көтеріліп, ауамен (басқа газбен) жаксы<br />

араласып, бұл «қайнаған тәрізді күйде» реакцияласуы өте жылдам<br />

болады.<br />

Сульфид кендерін қүйдіріп өртегенде осы әдісті қолданатын<br />

болды, сонда өндірістің өнімі 3—4 есе артады.<br />

Т ұ з кендеріндегі литий, натрий, калий, кальций, магний,<br />

бериллий т. б. сиякты металдарды, ол тұздарды балкытып, электролиздеп<br />

алады. Алюминийді балкыған глиноземді (А120з)<br />

электролиздеп алады.<br />

Түздар кұрамындағы металдар, оц зарядты ион турінде болады.<br />

Электролиздегенде ол оц иондар теріс электродка (катодка)<br />

келіп, тиісті мѳлшерде электрон косып алып, нейтрал атомға<br />

айналып, балқыған тұздан бөлініп шығады.<br />

Электролиз әдісін тек балкыған емес, еріген тұздарға және<br />

мыс, никель т. б. металды тазалауға (рафинация) колданады.<br />

Электролизден баска әдістердіц барлығы жоғары темпаратурада<br />

жүреді, оларды пирометаллургия әдістері деп<br />

атайды.<br />

Қейбір кендерде керекті металдыц аздығы сондай, олар флотациямен<br />

де байымайды, ондай кендерге гидрометаллургия<br />

әдістерін колданады. Оныц мазмұны — кенді өте ұсактап<br />

түрлі реагенттермен (кышқыл, сілтілердіц ерітінділері) әрекеттейді.<br />

Сонда ерітіндіге тұз түрінде көшкен металды көбінесе<br />

электролиздеу аркылы шығарып алады.<br />

Бүл айтылған металдарды алудыц жалпы ортак әдістері, жеке<br />

металды алудыц будан ѳзгеше ерекшеліктерімен сол металды<br />

ѳткенде танысамыз.<br />

Таза металдар алу. Қазіргі металлургияныц алдында<br />

турған басты міндеттердіц бірі — кейбір металдарды аса таза<br />

куйінде бѳліп алу. Оныц себебі, олар бүгінгі техникада шектен<br />

асқан таза куйінде колданылады. Мэселен, жартылай (шала)<br />

ѳткізгіштерде ядролык реакторлар мен казіргі аса тѳзімді болаттыц<br />

арнайы түрлерінде металдардыц тазалығы ѳте жоғары болуы<br />

талап етіледі. Осыған орай ѳнеркэсіп кейбір металдардыц<br />

тазалығын 99,999999%-тен астам етіп отыр.<br />

Металдарды тазалаудыц эр түрлі әдістері бар. Мэселен, вакуумда<br />

айдау мен кайта балкыту аркылы металдардыц эртурлі<br />

1-5—2065<br />

449

ұшкыштығына сай қоспадан бөліп алады. Ал, кейбір металдар<br />

төменгі температурада аса ұшқыш косылыстар тузеді, оларды<br />

катты кыздырса, ыдырап таза металл бѳледі. Зоналап балкыту<br />

әдісі коспаның катты жэне балкыған металда эртурлі еруіне<br />

негізделген. Ѳте жоғары кызуы бар зонадан эрлі-берлі баяу<br />

жылжып өтіп туратын металдьщ таза кристалдары ортасына<br />

шоғырланып, коспасы шеттеріне ығысады. Осылайша кѳптеген<br />

кайталаулардан соң ѳте таза металл алынады.<br />

Ѳте таза куйдегі металдардын касиеттері калыпты жағдайдағыдан<br />

біршама ѳзгеше болады. Мысалы, олардың серпімділігі,<br />

иілгіштігі өте жоғары болып, электр, жылу өткізгіштігі артады.<br />

§ 2. МЕТАЛДЫҚ БАЙЛАНЫС<br />

Металдардағы химиялык байланыстың табиғатын түсіну үшін,<br />

оның бұрын карап өткен коваленттік жэне иондык байланыстардан<br />

басты екі ерекшелігі бар екенін білу кажет. Біріншісі —<br />

металдардын жоғары электрөткізгіштігі мен жылуөткізгіштігі,<br />

екіншісі — калыпты жағдайда кристалдык күйде болуы (сүйык<br />

сынапты коспағанда). Металдарға ғана тэн бірінші ерекше касиет<br />

онын, өне бойында еркін козғалатын электрондардын, (бұрын<br />

«электрон газы» деп атаған) болатынын кѳрсетсе, екінші касиет<br />

кристалдағы атомдар өзара кос электронды локальданған (бір<br />

жерге шоғырланған) байланыспен үстаса алмайтындығын көрсетеді,<br />

себебі олардын, арасындагы валенттік электрондар саны<br />

мұндай кос электронды ковалентті байланыстар түзуге жетімсіз<br />

келеді.<br />

Металдардағы химиялык байланыстың табиғаты, әрі олардағы<br />

ерекшеліктерді литийді мысалға ала отырып түсіндірейік. Литий<br />

кубтык көлемді центрлеген тор кура кристалданады (138, а-сурет)<br />

демек, оның кубтың ортасында орналаскан 1 атомы кѳрші<br />

турған бурыштардағы 8 атоммен байланыс түзеді. Кәдімгі ковалентті<br />

кос электронды 8 байланыс түзу үшін, ортадағы литий<br />

атомы 8 электрон жумсар еді, ал оньщ бар болғаны бір ғана валенттік<br />

2s1электроны бар. Кристалдык тор тузіп атомдар жакындасканда<br />

кѳрші орналаскан атомдардын, валенттік орбиталь-<br />

Г ѵ Л<br />

450<br />

1 3 8 -с у р ет . Металл литийдін,<br />

энергетикалык деңгейлерінің<br />

орналасуы<br />

ш я ш т Ш т 1 3 7 -с у р ет . Флотация схемасы<br />

5) 1 2 3 =<br />

а з N<br />

Атомдар саны

дары қаптасады. Әрбір литий атомынан байланыс түзуге 4 валенттік<br />

орбитальдар (бір s, үш р) қатынасады. Ал, әрбір литий атомы<br />

байланыс түзуге бір ғана электроннан беретін есепке алсак,<br />

кристалдағы орбитальдар санынан электрондар саны элдекайда<br />

аз болатыны өзінен-өзі түсінікті. Сондыктан ортак электрондар<br />

бір орбитальдардан екінші орбитальдарға оңай ауыса алады.<br />

Онын үстіне металдардын иондану энергиясы кішірек келетіндіктен,<br />

валенттік электрондардын бѳлінуі оңай болады, олар бүкіл<br />

кристалдың вне бойында еркін козғалады. Осы еркін электрондар<br />

барлык атомдардын арасында металдык байланыс туғызады.<br />

Сонымен, коваленттік жэне иондык косылыстармен салыстырғанда<br />

металдарда аз ғана электрондар кѳптеген атом ядроларын<br />

ѳзара байланыстырып, еркін козғалыста болады. екен.<br />

Баскаша айтканда металдағы химиялык байланыс локальданбаған<br />

болып шығады. Олардын, электрөткізгіштігінін, жоғарылығы<br />

да осымен түсіндіріледі.<br />

Металдык байланыс түзетін элементтердің атомдарынын, сырткы<br />

деңгейінде аз ғана электрондар саны болады, олар s- жэне d-<br />

металдар. Бірак байланыскан атомдардын, қаптасатын орбитальдарынын,<br />

кѳптігі сондай олар энергиясы жуыктау (ns пен пр)<br />

болғандыктан ѳзара бірігіп бір ѳткізгіштік зона береді (138, б-<br />

сурет). Сырткы өрістің эсерінен электрондар өткізгіш зонаға ауысып,<br />

металдык өткізгіштікті іске асырады.<br />

Металдык байланыс катты күйдегі, сүйық күйдегі металдардын<br />

бәріне тэн. Тек бу күйіне ауыскан металл атомдары өзара<br />

ковалентті кос электронды байланыспен байланыскан. Кристалдағы<br />

байланыс, металдьщ бу күйіндегі молекуласындағы байланыстан<br />

берік, сондыктан металл катайып кристалданғанда<br />

кѳп жылу бѳліп шығарады.<br />

Мысал ретінде литийдін, металл жэне молекула түріндегі<br />

энергетикалык сипаттамаларын келтірейік. Кристалдағы Li-Li<br />

байланысыньщ ұзындығы 0,300 нм, ал Li2 молекул а сындағы<br />

0,267 нм. Бірак, металдын, кристалынын, атомдану энергиясы<br />

АН>,Т =163,1 кДж/моль, молекуланікі АҢт = 108, кДж/моль,<br />

яғни моль-атомға шакканда кристалдағы металдык байланыс<br />

энергиясы газдағы коваленттік байланыстан 3 еседей берігірек<br />

келеді.<br />

Металдык байланыс металдардын барлык касиеттерін: физикалык,<br />

механикалық, оптикалык, магниттік т. б. түсіндіре алады.<br />

§ 3. МЕТАЛДАРДЫН ФИЗИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ<br />

Металдарды сипаттаушы касиеттерінің бастылары — олардын<br />

электр-және жылуөткізгіштігі, бұлар бұрында айтылған бос<br />

электрондардын болуынан. Металдардын бүл касиетін электртехникада,<br />

кыздырғыш жэне суытқыш аспаптар жасауда кен<br />

колданады. Электрѳткізгіштік пен жылуѳткізгіштік пропорциялы,<br />

бір бағытта ѳзгереді (60-кесте). Жылуды да, электр тогын да<br />

15*<br />

451

жақсы өткізетін элементтер — күміс, мыс, алтын мен алюминий<br />

болып есептеледі.<br />

60-кесте<br />

Металдар Ag Cu Au Al W Fe Pt Bi<br />

Электрѳткізгіш 59 56,9 39,6 36,1 17,5 9,8 9,7 0,8<br />

Жылуѳткізгіш 48,8 46,2 35,3 26 19,2 9,5 8,3 1,0<br />

Кейбір металдар абсолюттік нѳл температурасына жуық<br />

суыганда, аскынѳткізгіштік деп аталатын касиет көрсетеді. Бұл<br />

кезде металдар электр тогының өтуіне ешбір кедергі келтіре алмай,<br />

іс жүзінде өзінің бойынан кез келген мѳлшерлі токты ѳткізіп<br />

. жіберіп отырады. Металдардын аскынѳткізгіштік касиеті<br />

температура тѳмендеген сайын туа бастамайтын, белгілі бір кризистік<br />

температурада бірден пайда болатын кұбылыс.<br />

Металдардын барлыгы жалтырайды, онын себебін былай<br />

түсіндіреді. Жарык сэулесі жолында кездескен заттан бѳгелмей<br />

ѳтіп жатса, ондай зат біздін кѳзімізге мѳлдір (шыны) болып кѳрінеді,<br />

сәуле түгел сініп жатса, зат кара (күйе) болып көрінеді.<br />

шағылысып бетінен қайтып жатса-ак, ақ жалтыр болып көрінеді,<br />

Демек, металдардын жалтырауы түскен сәуленін шағылуынан.<br />

Металдар тек кесек, түтас күйінде жалтырайды, ұнтак түрінде,<br />

алюминий мен магнийден баскасы, жалтырамайды. Металдардын<br />

өте жалтырауығы күміс, одан кейін палладий; бұлардың<br />

ол касиеттерін айна жасауға пайдаланады.<br />

Металдардын пластикалык — созылғыш, иілгіш, соғылғыш —<br />

касиеті .де ішкі күрылымымен байланысты. Сырттан механикалык<br />

эсер еткеңде ион кабаттары жанаскан жерлерінде ығысып,<br />

сәл ауысады. Ертедегі адам металды балқытудан бұрын<br />

оны соғып, керекті балға, балта, садақ жебесін т. т. жасауды<br />

білген. Пластикалык жағынан металдарда бірінші орынды алтын<br />

алады — алтыннан тарткан сым кылдан жіңішке, көзге көрінеркөрінбес<br />

болады. Сурьма мен висмут морт келеді.<br />

Бұл айтылған қасиеттерден баска металдарды іс жүзінде<br />

колданғанда керекті бірнеше касиеттері бар, ол — балкығыштык,<br />

каттылык және меншікті салмағы.<br />

Металдардын балқу температуралары әр түрлі — оны мына<br />

кестеден көруге болады (61-кесте).<br />

Кейбір металдардың балқу температуралары<br />

6 1 - к е с т е<br />

Металдар W Os Ir Cr Pt Fe Mn Cu Al Zn Sn Na Cs Hg<br />

t6°C 3370 2700 2440 1800 1773 1535 1250 1083 659 419 232 98 28 — 39<br />

452

Эдетте металдардын балку температурасы 800°-тан кем болса,<br />

о ң ай балкитыңдар 800°-тан жоғары болса, киын балқитындар<br />

деп бѳледі. Бу күйіне ауысқанда металдар жеке-жеке атомдардан<br />

тұрады.<br />

Металдардын сынаптан баскасы катты болғанымен, каттылығы<br />

эр түрлі, мысалы, хромға алмаздан баска еш катты зат<br />

батпайды, ал калийді саз балшыктай саусакпен илеуге болады<br />

(62-кесте).<br />

62-кесте<br />

Кейбір металдардыц қаттылығы (Мосс шкаласы)<br />

Металдар Сг Os, w iR Mo. Mn Fe Cu, Ai, Ag Sn Li К Cs<br />

Қаттылығы 9 7 6,5 6 4,5 3 2 0,6 0,5 0,2<br />

Меншікті салмак жағынан да металдардын айырмашылығы<br />

үлкен; жер бетінде белгілі катты заттардын ен ауыры осмий, ен<br />

жеңілі литий, екеуі де металл, бірінен бірі 40 есе ауыр.<br />

Металдарды ауыр, жеңіл деп бѳледі, шартты келісім бойынша<br />

5-ке тен меншікті салмак (63-кесте) шекаралык меншікті<br />

салмак деп алынады.<br />

Кейбір металдардын меншікті салмағы<br />

63-кесте<br />

Металдар Os Pt Au Hg Pb Cu V Al Mg Ca Na Li<br />

d 22,5 21,5 19,3 13,6 11,3 8,9 5,9 2,7 1,7 1,5 1 0,5<br />

Металдарды тегіне сай, химиялык үксастығына, табиғатта<br />

таралуына карай мынадай топтарға бѳледі:<br />

Қара металдар — бүған темір жэне оньщ кұймалары<br />

жатады; түсті металдар — бұған темірден баска барлык<br />

металл біткен кіреді; Асыл металдар: Ag, Au, Pt, Ir; сілт<br />

i л i к металдар: Li, Na, К, Rb, Cs, Fr. Сілтілік-жер металдар:<br />

Ca, Sr, Ba, Ra; сирек кездесетін металдар: V, Mo, Be,<br />

In, Zr, La, Nb, Re, Ge. (Сирек металл деген үғым металдьщ табиғаттағы<br />

корыньщ молаюына карай, әрі оларды таза күйінде алу<br />

әдісінін женілдеуіне сәйкес өзгеруі де мүмкін, онда ол сирек металдар<br />

катарынан шығып қалуы ыктимал.)<br />

§ 4. Қ Ұ Й М А Л А Р<br />

Осы кезде металдарды жеке, таза күйінде сирек колданады,<br />

өйткені ғылым мен техниканьщ талабын жеке металдардын касиеттері<br />

қанағаттандыра алмайтын болды. Металдарды араластырып<br />

кұйма жасаса, күаймалардың құрамын кажетке сәйкес<br />

453

өзгерту арқылы, техниканын, талабына сай, арнаулы касиеті бар<br />

кұймалар алуға болады. Сондыктан жер жүзінде өндірілетін<br />

металдардын, дені түрлі кұймалар жасауға жұмсалады.<br />

Қазіргі кезде өнеркәсіп пен өндірісте 8000-нан астам құймг<br />

лар колданылады. Ал олардын әркайсысын арнайы өңдеуден өткізіп,<br />

калаған максатта колданылатын түрлерін алуға болады.<br />

Құйма жаеау үшін керекті металдарды тиісті мөлшерде алып<br />

араластырып, отка төзімді казандарда, не арнаулы пештерде<br />

балкығанша кыздырады. Металдардын көпшілігі балкыған күйде<br />

бірінін ішінде бірі жаксы ериді, араласады. Сол балкыған күйдегі<br />

металдар қайтадан каткан кезде кұйма түзеді. Кейбір кұймалардын<br />

курамы жэне колданатын жері 64-кестеде келтірілді.<br />

Қуйм алар<br />

64-кесте<br />

Аты Қурамы (масс. %) Қолдануы<br />

Жеңіл кұймалар<br />

Дюралюминий А1 93—96; Си 3—5; Авиа жэне машина<br />

Электрон<br />

Mg 0,5— 1; Mn 0,5— 1<br />

Mg 94—96; Al 3—4;<br />

өнеркәсібі<br />

Авиа өнеркәсібі<br />

Zn 0,5—1; Mn 0,5—1;<br />

Магналий Al 70—90; Mg 10—30<br />

Арнаулы болаттар<br />

Марганецті болат Fe 83; Mn 12; С I Бронь, ұсатқыш машина<br />

ауырлык түсетін бөлшектер<br />

Хромды болат Fe 83,7; Cr 12; С 0,3 Даттанбайтын болат<br />

Никельді болат Fe 75; Ni 25; С 0,3 Бронь<br />

Вольфрамды болат Fe 70—85; W 12—23; Тез кесетін аспап<br />

Cr 2—6; С 0,5—0,6<br />

Антифрикциондык<br />

кұймалар<br />

Қорғасынды баббит Pb 80—82; Sb 16—18<br />

Қалайылы баббит Sn 82—84; Sb 10—12 > подшипниктер<br />

Cu 6 )<br />

Түсті құймалар<br />

Кола Cu 89—91; Sn 9—11 машина бѳлшектерін,<br />

Жез Cu 66—73; Zn 27—34 эсем заттар кұю<br />

Константан Cu 45—60; Ni 40—55<br />

Нихром<br />

Mn 1,4; С 0,1<br />

Ni 54—80; Cr 10—12;<br />

машина жасау<br />

электрмен қызатын<br />

Fe —2—5,1<br />

приборлар<br />

Дэнекер Pb 67; Sn 33 Дэнекерлеу<br />

Мельхиор Cu 80; Ni 18—20;<br />

Fe 0,5— i Ұсак. ақша т. т.<br />

Құйманың не екендігін түсіну үшін металдар балқысып, кұйысып<br />

катып кұйма болғанда, олардын арасында не күбылыс<br />

454

болатындығын каралық. Онда үш түрлі құбылыс болуы мүмкін.<br />

1. Балқыған күйде араласқанмен, қатқан кезде эр металл<br />

өз жөнінде кристалданады. Мүндай жағдайда құйма дейтініміз<br />

жеке металдардын таза кристалдарыньщ коспасы. Ондай кұйма<br />

біртекті болмайды. Оған мынадай металдар жұбынан шығатын<br />

кұймаларды мысалға алуға болады: Pb — Sn, Bi — Cd, Ag — Pb.<br />

Бұлардын кристалдары Ван-дер-Ваальс күштерінін аркасында<br />

байланысып тұрады. Микроскоппен карағанда онда эр металдьщ<br />

кристалдарының жеке тұрғандығын байкау қиын емес.<br />

2. Құйма түзуші металдар бірініц ішінде бірі ериді. Қаткан<br />

кұйманы катты ерітінді деп атайды. Кдтты ерітіндіде<br />

металдар, кристалдык күрылымын бұзбай, бірінін орнына екіншісі<br />

тұра береді. Қатты ерітінді біртекті.<br />

Мәселен, Ag —Cu, Cu —Ni, Mn —Fe, Ag —Au, Pt —Au кұймалары<br />

катты ерітінділер түзеді.<br />

Қатты ерітінділердің беріктігі де, каттылығы да, серпімділігі<br />

де, электротехникалык касиеттері де, химиялык тұрактылығы да<br />

оны құрайтын металдардікінен әрдәйім жоғары болады. Тот<br />

баспайтын болаттар осы топка жатады.<br />

3. Қүйма түзуші металдар кұрамы кесімді химиялык косылыс<br />

түзеді (AuZn, AueZns, AuZn3, Na4Sn, NaSn, NaSn2). Мұндай<br />

косылыстарды иңтерметалдык қосылые дейді Металдар<br />

ғана емес кейбір бейметалдар да балқыскан күйде металдармен<br />

химиялык косылыстар түзеді (ҒезС, ҒезЭі2, Cu3P, Cu2Si).<br />

Мүндай жағдайда да кұйма біртекті.<br />

Интерметалдык косылыстар металдардын, валенттігіне сай<br />

түзілмейді, олардын кұрамы біртіндеп баяу өзгереді. Сондыктан<br />

оларды бертоллидтер деп те атайды. (Құрам тұрактылык заңын<br />

кара.)<br />

Эдетте, бір металл периодтык системадағы белгілі бір топтьщ<br />

екінші бір металымен интерметалдык косылыс түзсе, калғандарымен<br />

де әрекеттесіп, косылыстар түзеді, мысалға (NaCds,<br />

NaHg4; ал бірімен әркеттеспесе сол топтьщ баска өкілдерімен<br />

де әрекеттеспейді.<br />

Бірак көпшілік жағдайда қүйма біртекті болмайды, өйткені<br />

кұймалардьщ көпшілігі, онда түзілген интерметалдык қосылыспен<br />

косылыспай, артык калған металдьщ коспасы болып табылады.<br />

Құймалардың касиеті әрине оның кұрамына тәуелді, бірак<br />

онымен катар шыныктыру әдісіне (температураға) байланысты.<br />

Ғылым мен техниканьщ өскелең талабына сай керекті жана<br />

құймалар жасау өте кауырт дамуда. Мысалы, Ұлы Отан соғысы<br />

кезінде совет ғалымдары а с а катты құймалар жасап<br />

шығарды, ол үшін болаттарға бор, азот жэне баска элементтер<br />

қосылды. Металдардын ең жеңілі литийді негізге алып а с а<br />

жеңіл құйма жасап шығаруда алыс болмас деп сенуге болады.<br />

455

Қосмостық ракеталарымыз, кемелерімізді жасауда да әрине<br />

құймалар өзіне сай орын алды.<br />

Физика-химиялық анализ жайында түсінік. Құймалардың<br />

әсіресе интерметалдық косылыстардыц кұрамын аныктағанда<br />

химиялык анализді қолдана алмаймыз, өйткені ол интерметалдык<br />

косылысты кұймадан жекелеп ажыратып ала алмаймыз, сондыктан<br />

физика-химиялык анализ эдістері колданылады.<br />

Физика-химиялык анализдіц теориясына сүйеніп, жұмыс істеу<br />

әдістерінің негізін салып, өркендеткен совет ғалымы Н. С. Курнаков<br />

(1860—1941 ж. ж.).<br />

Николай Семенович Қурнаков. Вятскі губерниясының,<br />

Нолинск каласында туған. 1882 жылы Петербургтағы<br />

тау институтын бітіріп, 1885 ж. диссертация корғап, сол институтта<br />

химиядан сабак берген. 1893 жылы профессор атағын алады,<br />

1913 жылы академик болып сайланады. Н. С. Курнаков 200-<br />

ден артык ецбек жазды, оныц көпшілігі кұймаларға жэне тұз<br />

проблемасына арналған.<br />

Н. С. Курнаков химияға, химияныц жаца бөлімі — физикахимиялык<br />

анализді енгізеді.<br />

Н. С. Курнаков тұздар жайында, теориялык ірі ецбектермен<br />

катар, Қарабұғаз, Соликамск, Құлынды, Индер, Батыс Казакстанныц<br />

тұз байлығын ашып, оларды халык шаруашылығының<br />

кызметіне койған.<br />

Физика-химиялык анализ дейтініміздін мазмүны — бір, екі,<br />

үш немесе төрт заттан тұратын жүйеніц химиялык кұрамыныц<br />

ѳзгеруіне карай физикалык касиетініц біреуініц (балку температурасы,<br />

электр ѳткізгіштік т. б.) ѳзгеруін зерттеу. Осы зерттеуден<br />

алынған мэліметтерді пайдаланып, «к ұ р а м — касиет»<br />

деп аталатын диаграмма сызылады. Диаграмманын абсциссасында<br />

жүйедегі компоненттердіц проценттік күрамы, ал ординатасында<br />

— зерттелетін касиеттіц сандык мәні керсетіледі.<br />

Квпшілік жағдайда, әсіресе кұймалар зерттеуде, термографиялык<br />

анализ колданылады; бұл арадағы «құрам — касиет»<br />

диаграммасы, кұйма түзуші металдардыц (компоненттердіц)<br />

проценттік кұрамы мен ол күйманыц балку температурасыныц<br />

арасындағы тәуелділікті көрсетеді, мұндай диаграммаларды<br />

балқығыштык диаграммасы дейді.<br />

Бірнеше мысалдар келтіреміз. 39-суретте кадмий мен висмуттан<br />

кұралған куйманыц балкығыштық диаграммасы кѳрсетілген.<br />

Бул кұймада кадмий мен висмут химиялык (интерметалдык)<br />

косылыс, катты ерітінді түзбейді. Диаграммадағы А нүктесі<br />

— таза Cd, В — таза Ві балку температураларын кѳрсетеді.<br />

Егер кадмийге аз-аздан біртіндеп висмут араластыратын<br />

болсак, оныц балку температурасы да тѳмендей-тѳмендей С нуктесіне<br />

келеді.<br />

Жуйеге араластыратын висмуттыц мѳлшерін одан эрі ѳсіре<br />

берсе, куйманыц балку температурасы кѳтеріле-кѳтеріле В<br />

нүктесіне жетеді; бул таза висмуттыц балку температурасы.<br />

Осы істегенді кері бағытта ѳткізіп, таза висмутка біртіндеп<br />

456

кадмий араластырып, онын<br />

мѳлшерін ѳсіре берсе, құйманын<br />

балку температурасы 13-<br />

дан С нүктесіне дейін тѳмендеп,<br />

одан кѳтеріліп А нүктесіне барады.<br />

Сонымен АС жэне ВС<br />

кисыктары С нүктесінде түйіседі,<br />

ол нүкте бүл екі металл өз<br />

ара түзе алатын кұймалардын<br />

ішінде ен онай балкитынынын<br />

кұрамын жэне балку температурасын<br />

көрсетеді (40% Cd мен<br />

60% Ві, / в 146°). Балкығыштык<br />

диаграммасында бұл нүкте<br />

эвтектикалык нүкте деп<br />

аталады, осы нүктеге сай кұй-<br />

Николай Семенович Кѵрнаков<br />

(1860— 1941)<br />

ма — эвтектика<br />

деп аталады<br />

(грекше eutektos — онай<br />

балкитын). Эвтектика қаткан<br />

кезде Cd мен Ві ѳте ұсак кристалдарынын<br />

коспасын түзеді.<br />

Егер сүйык күйманын кұрамы<br />

эвтектикадан ѳзгеше болса,<br />

оны суыткан кезде, одан алдымен, эвтектикалык кұрамына<br />

Караганда артығырак мөлшерде жүрген металдын, сол артык бѳлімі<br />

кристалданады. Қалған сұйык кұйманын кұрамы эвтектикаға<br />

жеткенде ол түгел барлығы бірден катады.<br />

Демек, кез келген кұйманьщ кұрамы эвтектикадан өзгеше<br />

болса, ондай кұйма каткан кезде эвтектика жэне артык металдьщ<br />

кристалдарынан тұрады.<br />

Құрамында косылыс, не катты ерітінді түзілмейтін кұймалардьщ<br />

барлығынын балку диаграммасы осы Cd — Bi кұймасыньщ<br />

диаграммасы типті, бір эвтектикалы болады.<br />

Енді арасында химиялык (интерметалдык) косылыс түзіле-<br />

Висмуттьің масс. %<br />

139-сурет. Бір эвтектика ғана<br />

түзілетін балқығыштык<br />

диаграммасының түрі<br />

юоо<br />

900 • ■<br />

« 800<br />

3s<br />

§■ Му<br />

I 600<br />

А<br />

Mg3SB2<br />

А 96' “<br />

1 700а 650,9°<br />

__/б 26° j \ Еse<br />

- В 1 1/ 630°<br />

, 1, л<br />

0 20 ҺО 60 80 100<br />

Сурьманың м а с с .<br />

140-сурет. Химиялык косылыс<br />

түзетін металдардын<br />

балкығыштык диаграммасынын<br />

түрі<br />

457

тін металдардын, құймасының балкығыштық диаграммасын<br />

(140-сурет) қаралық. Мысал үшін магний мен сурьманың құймасын<br />

алсақ, онда Mg3Sb2 косылысы түзіледі.<br />

AQCDE қисық сызығындағы С максимумы бұл екі металдан<br />

түзілетін интерметалдық қосылыстың балку температурасын<br />

(961°) жэне оның кұрамы Mg 3Sb2 екендігін кѳрсетеді. Диаграммада<br />

екі эвтетикалык В және D нүктелері бар. В нүктесі магний<br />

мен Mg3Sb2 тұратын құйманың ен тѳмен балкитын нүктесі (626°).<br />

Ондай күйма (40% Sb, 60% Mg) каткан кезде магний мен<br />

Mg3Sb2 ұсак кристалдарынан түрады. D нүктесі, сол сиякты,<br />

Mg3Sb2 мен Sb құймасынын эвтектикасы. Ондай кұйма қатқан<br />

кезде Mg3Sb2 мен Sb ұсак кристалдарынан түрады.<br />

Сонымен ABC кисығы бойындағы нүктелер Mg мен Mg3Sb2<br />

тұратын кұймалардың балку температураларын кѳрсетеді, ал<br />

CDE кисығындағы нүктелер Mg3Sb2 мен Sb тұратын >кұймалардын<br />

балку температураларына сэйкес.<br />

ABCDE кисығы бойында бір ғана максимум бар, ол Mg мен<br />

Sb түратын кұймада, бір ғана химиялық косылыс болатындығын<br />

көрсетеді.<br />

141-суретте Cu — Mg жүйесінін балкығыштык диаграммасы<br />

келтірілді. Ондағы екі максимум (797 және 570°) ол жүйесінін<br />

екі интерметалдык косылыстын (Cu2Mg және CuMg2) түзілетіндігін<br />

кѳрсетеді. Диаграммада үш эвтектиканьщ болатындығын<br />

кәрсеткен үш эвтеңтикалык нүктелер бар (730, 550 және<br />

485°).<br />

Енді катты ерітінді түзілетін екі металдын кұймасынын балқығыштык<br />

диаграммасына келелік. Бүл диаграммаларда эвтектиканы<br />

кѳрсететін минимум, немесе интерметалдык косылысты<br />

кѳрсететін максимум болмайды. Қатты ерітінді түзетін құймалардын<br />

бір ерекшелігі, олардын балку температуралары, кату<br />

температураларымен үйлеспейді. Мысал үшін Cu — Ni жүйесін<br />

(142-сурет) алалык, ондағы жоғарғы нақты сызык — кату<br />

кисығы, астынғы пунктирмен жазылған сызык — балку қисығы.<br />

Бұл екі кисық тек таза металдардын балку температураларында<br />

киысады.<br />

Құймаларды зерттеуде кұйманың балкығыштык диаграммасын<br />

түсіріп алып, оның түріне карап-ак кұйманьщ кандай (эвтектика,<br />

катты ерітінді не интерметалдык) косылыс екенін білуге<br />

болады.<br />

Интерметалдык косылыстар. Термо-анализдін<br />

жәрдемімен кұймаларда интерметалдык косылыстардын болатындығы<br />

аныкталды. Интерметалдык косылыстардын түзілу тэртібі<br />

валенттік ережелеріне жатпайды. Кѳпшілік жағдайда екі<br />

металл ѳзара бір емес бірнеше кѳп интерметалдык косылыстар<br />

түзеді, мысалы: NaSne, NaSn4, NaSn3, NaSn2, NaSn, Na4Sn3,<br />

Na2Sn, Na3Sn, Na4Sn, NaHg4, Na7Hg8, NaHg, Na3Hg2, Na5Hg2,<br />

Na3Hg.<br />

Интерметалдык косылыстар түзілгенде жылу бѳлініп шығады,<br />

мысалы:<br />

458

Л/і<br />

/ М52'<br />

О 20 40 60 30 100<br />

Мвгнийлың м асс. ^<br />

141-сурет. Бірнеше химиялык<br />

косылыс жэне бірнеше эвтектика<br />

түзетін металдардын<br />

диаграммасы<br />

О 25 50 75 ЮО<br />

Никельдіқ м а с с . %<br />

142-сурет. Қатты ерітінді түзетін<br />

металдардың диаграммасының<br />

түрі<br />

Na + 2Hg = NaHg2<br />

ДН° = — 75,3 кДж/мол<br />

Интерметалдык косылыстар көбі ѳте жоғары температураға<br />

шыдамды болады, сұйык аммиакта ериді, ерітіндісі ток өткізеді.<br />

Интерметалдык косылыстағы металды екінші металл ығыстырып<br />

шығып орнын баса алады.<br />

Интерметалдык косылыстардын, түзілуін түсіндіретін теория<br />

әзір жок.<br />

§ 5. М Е Т А Л Д А Р Д Ы Н , Х И М И Я Л Ы Қ ҚАСИЕТТЕРІ<br />

Металдардын, химиялык реакцияласу кабілетін химиялык<br />

касиеті дейміз. Металдар химиялык реакцияласканда эрдайым<br />

электрондарын беріп оц валенттік кѳрсетеді. Металдарды химиялык<br />

жағынан толығырак сипаттаушы касиеті — бос жеке оц иондар<br />

түзуі. Бейметалдарда мұндай касиет жок, айталык бейметал<br />

дардыц кейбіреулері электрондарын беріп оц валентті болады,<br />

мысалы СОз", N 03', S 0 4" күрамындағы кѳміртек, азот жэне<br />

күкірт оц валентті, бірак олар металл сйякты оц валентті жеке<br />

бос ион түзіп тұрған жок, оттек атомдарымен қосылыскан курдел!<br />

ион түзіп тұр.<br />

Нағыз металдар еш уакыт ѳзіне электрон косып алмайды,<br />

реакцияласушы екінші затка үнемі электронын беріп отырады,<br />

Демек, бұлар тотыксыздандырғыш болады.<br />

Металдардыц электрон бергіштік кабілеті, демек химиялык<br />

активтігі, эрине бірдей емес, электронын неғұрлым оцай беретін<br />

металдар актив металл болады, олар оцай реакцияласкыш<br />

болады.<br />

Металдардыц активтігін салыстыру үшін олардыц химиялык<br />

реакцияларда бірін-бірі ығыстыруын салыстыру өте колайлы.<br />

Мысалы, корғасын түзыныц ерітіндісіне бір түйір мырыш сал-<br />

459

сак, бұлар реакцияласа бастайды, мырыш еріп, ерітіндіден корғасын<br />

бөлініп шығады, бұл ығыстыру реакциясынын. теңдігі өздеріңе<br />

бұрыннан таныс:<br />

ион түрінде:<br />

Zn + Pb(N03)2= Pb + Zn(N03)2<br />

Zn + Pb = Pb -+- Zn<br />

Бұл арада мырыш корғасынды ығыстырып шығарып оты'р,<br />

демек мырыш корғасыннан гѳрі актив екенін көреміз. Реакцияның<br />

мазмұнына келеек, мырыш атомдары өзінін, валенттік электрондарын<br />

Pb иондарына беріп, олар нейтралданып, металдык<br />

қорғасын түрінде бөлініп шыкты.<br />

Қорғасынды мыспен салыстырсак:<br />

Pb + Cu = С и + РЬ ,<br />

корғасынның мыстан актив екендігін көруге болады, сонымен бұл<br />

салыстырған үш металдын, активтігі мына бағытта төмендейді:<br />

Zn->-Pb->-Cu.<br />

Металдардын активтігін алғаш рет толык зерттеп салыстырған<br />

.H. Н. Бекетов (1865 ж.) болды; металдарды активтігінің<br />

төмендеу ретімен тізіп, оны «ығыстыру катары» деп атаған.<br />

Қазіргі кезде Бекетовтың тәжірибелері де, айтканы да дұрыс<br />

екендігі аныкталды, ол бұрын ығыстыру катары, не активтік<br />

катары деп аталатын катарды<br />

казірде металдардын<br />

кернеу катары деп атайды,<br />

ѳйткені ол катардағы эр<br />

бір металдын орыны, осы күнгі<br />

көзқарас бойынша, онын электрлік<br />

кернеу шамасымен аныкталады,<br />

яғни сол металды ѳз<br />

тұзының ерітіндісіне батырранда<br />

туатын кернеу айырымымен<br />

аныкталады.<br />

460<br />

Николай Николаевич<br />

Бекетов (1826—1911) кѳп уакыт<br />

Харьков университетінің профессоры<br />

болды, кейін академик ірі окымысты<br />

Бекетовтың негізгі ғылыми жұмысы<br />

заттын жалпы касиеті мен химиялык<br />

кұбылыстардың байланысын табуға<br />

арналды. Н. Н. Бекетовтын тамаша<br />

еңбегі «Бір элементтін екінші элементті<br />

ығыстырып шьіғару кұбылыстарын<br />

зерттеу» 1865 жылы жарияланды.<br />

Алюминийдін баска металдарды ок-

сидтерінін кұрамынан ығыстырып шығаратындығын ашып, ол алюминотермия<br />

процесіне негіз болды. Бекетовтың термохимия жөнінде де көп белгілі еңбектері<br />

болды.<br />

H. Н. Бекетов физикалык химияны жеке ғылым деп танытып, бұл жөнінде<br />

М. В. Ломоносовтың жолын куды.<br />

65-кестеде металдардын кернеу катары жэне металдьщ сондағы<br />

орнына карай химиялык қасиеттерінің өзгеруі көрсетілді.<br />

Металдардын кернеу катары жэне кенбір химиялык қасиеттері<br />

65-кесте<br />

Кернеу қатары<br />

К Na Ва Ca Mg AI Mn Zn Fe Co Ni Pb Sn H Cu Bi Sb Hg Ag Pt Au<br />

Атомдарынын<br />

электрон<br />

бергіштігі<br />

кемиді<br />

Иондарынын<br />

электрон<br />

косып<br />

алғыштығы<br />

күшейеді<br />

Жаратылыста<br />

кездесуі<br />

Тек қана химиялык<br />

косылыс кұрамында<br />

Қосылыс кұрамында<br />

жэне дербес нүйде<br />

Кендегі металды<br />

алу тәсілі<br />

Балкыған түздарды<br />

электролиздеу<br />

С, Н2, А1 мен тотыксыздандыру;<br />

ерітінділерін<br />

электролиздеу<br />

Жай<br />

кыздыру<br />

Аффинаж<br />

Ауада тотығуы Оңай тотығады Қалыпты температурада-ак<br />

тотығады<br />

Қыздырғанда<br />

тотығады<br />

Тотыкпайды<br />

Сумен әрекеттесуі<br />

Қалыпты температурада<br />

сутегін<br />

ығыстырып шығарады<br />

Қалыпты температурада судағы сутекті<br />

ығыстырып шығара алмайды<br />

Қышкылдармен<br />

әрекеттесуі<br />

Қышкылдардағы сутекті<br />

ығыстырып шығарады<br />

Сутекті ығыстырып<br />

шығармайды<br />

конц. HNO3<br />

пен H2SO4<br />

тотыктырады<br />

Ол кышкылдар<br />

тотыктыра<br />

алмайды<br />

Бұл кернеу катары металдардын ерітінділердегі реакцияларда<br />

химиялык кандай езгерістерге ұшырайтындығын көрсетеді:<br />

1. Бұл катардағы әрбір металл (және кысымға алынған сутек)<br />

өзінен кейін орналаскан металдардыц барлығын, олардын<br />

тұздарының ерітінділерінен ығыстырып (тотыксыздандырып)<br />

461

шығарады. Ал, онын, өзін алдында тұрған металдьщ кез келгені<br />

ығыстырып шығарады.<br />

2. Сутек те сол сиякты, онын, алдында тұрған металдар оны<br />

кышкылдардыц сұйытылған ерітіндісінен ығыстырып шығарады.<br />

Сутектен кейін келетін металдар сутекті кышкылдардан ығыстырып<br />

шығара алмайды.<br />

3. Қатар бойында сол жакта тұрған металл активтеу болады-.<br />

Реакцияласушы екі металдыц арасы неғүрлым кашығырак болса,<br />

бірінен біріне электрон кешу оцайырак болады.<br />

Кернеу катарындағы сутектіц орнын H. Н. Бекетов мынадай<br />

тәжірибе жасау аркылы тапкан. 143-суретте кѳрсетілген бірнеше<br />

рет иілген түтіктің ішіне біріне-бірін жанастырмай металл тұзының<br />

ерітіндісі, кышкыл жэне мырыш орналастырылады (суретті<br />

караңыз). Түтіктіц аузын балкытып жауып, енді мырышты жылжытып<br />

кышкылға түсіреді, бөлініп шыккан сутекке барар жер<br />

жок — кысымда калған калпында тұз ерітіндісімен әрекеттеседі.<br />

Сонда сутектен кейін жазылған металдардыц барлығын сутек<br />

ығыстырып шығарады екен.<br />

Бұл такырыпта металдардыц химиялык касиеттерін олардыц<br />

электрон бергіштігі яғни кернеу катары аркылы түсіндірдік. Шынында<br />

бұл касиеттер де Менделеевтіц периодтык системасына<br />

жэне металл атомдарыныц электрон кұрылысына негізделген. Металдар<br />

орналаскан бір топтыц жэне бір периодтыц элементтерін<br />

жазып жэне олардыц р.адиустарыныц ұзындығын келтірсек,<br />

осы айтылғанныц дұрыс екендігін көреміз.<br />

Li Be<br />

1,57 1,13<br />

Na Mg<br />

1,92 1,6<br />

462

К Са Sc Ti V Cr Mn Fe<br />

2,36 1,97 1,65 1,45 1,36 1,28 1,31 1,27<br />

Rb Sr<br />

2,53 2,16<br />

Cs Ва<br />

2,74 2,25<br />

Топ ішінде жоғарыдан төмен, период ішінде оңнан солға карай<br />

козғалғанда, демек металл атомдарынын радиусы ұзайған<br />

сайын электрон бергіштік, яғни металдык, металдардын химиялык<br />

активтігі күшейеді.<br />

Кернеу катарында да металдардын орналасуы осы айтылған<br />

тәртіпте, жалғыз-ак онда металдар бір катарға жазылған.<br />

§ 6. КОРРОЗИЯ<br />

Коршаған ортаның әсерінен металдын жана химиялык косылыс<br />

тузе күйреуін коррозия дейді.<br />

Коррозияның күнде кездесетін мысалы — темірдін таттануы<br />

— темір ауадағы оттекпен тотығып, беті таттанады<br />

(Ғе20 3-Н20 не ҒеО(ОН))<br />

Коррозия-металдарды қоршаушы ортаның әсерінен, өздігінен<br />

тотығу процесі; былайша айтканда, коррозия металдарды кеннен<br />

(оксид-кендерден) алу процесіне кері процесс. Бір есеп бойынша<br />

коррозияныц зардабынан жыл сайын істен шығатын темірдіц<br />

мөлшері, оның бір жыл ішінде өндірілетін мөлшерініц '/ 4 бөлігіне<br />

тец.<br />

Казіргі заманда көп заттарды жасау үшін металдарды, олардыц<br />

кұймаларын тутынады, сондыктан бул металдарды коршаушы<br />

орта ѳте эр турлі жэне оныц металды күйрету әрекеті де<br />

эр турлі болады.<br />

^Коррозияныц бір түрін хим«даіык коррозия дейді, ол кышкыл,<br />

сілті, туздардыц ерітінділерініц (жаратылыстағы судыц бэрінде<br />

де еріген туз болады) жэне турлі газдардыц (С02, H2S,<br />

S 02, HCl т. т.), тікелей эрекеті, мысалы металдан жасалған көп<br />

заттар — машиналар, көпірлер, түрлі каркастар, станоктар, механизмдер,<br />

уйдіц шатыры, рельс, провод т. б. ашык ауада, судыц,<br />

турлі ерітінділердін жэне газдардын эсері тиетін жерлерде болады.^<br />

І_Бірак, халык шаруашылығыныц түрлі салаларына ѳте кѳп<br />

зиян келтіретін электрохимиялык коррозия)<br />

^Электрохимиялык коррозия болу ушін электрохимиялык процесс<br />

ѳту керек; ондай процесс үшін екі электрод жэне электродтар<br />

батырылып туратын электролит болуы шарт.<br />

Металл таза болса коррозияланбайды. Тіпті темір сиякты<br />

металдыц ѳзі де таза болса таттанбайды. Бірак техникада алынатын<br />

металдар еш уакыт таза болмайды, оларда аралас кѳбіне<br />

баска металдар коспалары болады, міне, осыдан коррозияға колайлы<br />

жағдай туады.<br />

463

Металдардағы қоспалардың коррозияға колайлы жағдайды<br />

калай туғызатындығын түсіну үшін, әр түрлі екі металл бірінебірі<br />

жанаскан күйде ылғал ауада тұрса не болатындығын каралык.<br />

Мысал үшін алюминийден жасалған екі калакша біріктіру<br />

үшін мыс шегемен екі жағынан кағылған болсын (144-сурет).<br />

Металдар өзінің сыртына ылғал адсорбциялайды, сондыктан<br />

олардын, сырты судың жұка кабыршағымен капталады, ауадан<br />

көшкен көмір кышкыл газ ол судын, ішінде еріп көмір кышкылына<br />

айналады. Бүл көмір кышкылынын, ерітіндісі эрине электролит,<br />

онда мынадай иондар болады':<br />

Н2О ^ Н + О Н '<br />

Н гС О з^ Н + НСОз'<br />

Сонда мыс пен алюминий, сумен емес, осы электролитпен<br />

капталған болады. Бұл деген гальваникалык элемент (гальваникалык<br />

жұп), алюминий — теріс электрод, мыс — он, электрод.<br />

Екі электрод тығыз жанаскандыктан, элементіміз үздіксіз<br />

жұмыс істейді: алюминий электролитке иондарын жібереді, артылып<br />

калған электрондар мыска ауысып, сол арада сутек иондарын<br />

бейтараптайды. Ерітінді ішінде алюминий иондары, судын,<br />

гидроксид иондарымен кездесіп А1(ОН)3 түзеді:<br />

2А1 = 2А1- + 6е<br />

6Н- + 6 е = |ЗН2<br />

2А1 + 6 0 Н / = 2А1(0Н)з<br />

Сейтіп бұл арада алюминий оп-оңай коррозияға ұшырайды.<br />

Біз караған мысалда коррозияға себеп болып тұрған бірі активті,<br />

екіншісі активті емес (кернеу катарын караңыз), екі металдың<br />

арасында контакт болуы. Техникалык металдарда болатын<br />

коспалардың да ролі осындай, олар коррозияға себеп болады.<br />

Қоспа араласкан металдарда, эсіресе бір-екі металдан жасалған<br />

күймаларда, екі металдын, контактынан толып жаткан гальваникалык<br />

жұптар түзіліп, ол металға не күймаға ылғал тиісімен,<br />

олар гальваникалык элемеңтке айналады, сонда эрдайым, жұптағы<br />

активірек металл коррозияланады.<br />

Коррозия кезінде ѳтетін тотығу-тотыксыздану процесі металдардын,<br />

түйіскен жерінде ғана өтіп коймайды, бір металдьщ әр<br />

жерінде де өтуі мүмкін. Мэселен, болаттың коррозияға ұшырауы.<br />

Болатта негізінен темір, цементит деп аталатын темір карбиді<br />

Ғе3С және көмір үшеуі бірге кездеседі. Міне, осы үшеуі болат<br />

бетіне электролит тиісімен толып жатқан микрогальвани элементтерін<br />

түзеді: мүндағы темір-анод, цементит не кѳмір-катод<br />

кызметін аткарады. Коррозия кезінде темір ионға айналып, бүлінеді.<br />

Темірдің таттануы ауадағы ылғалдың мѳлшерініц артуына<br />

сай артып отырады (145-сурет).<br />

Жердегі топырактыц ішінде болатын газ, су, мұнай кұбырлары<br />

баска’ металл бұйымдар топырак кышкылдарыныц немесе<br />

сондай баска заттардыц эсерінен тез тотығып, істен шығады.<br />

464

Cu<br />

AI<br />

144-сурет. Металл<br />

коррозиясынын, схемасы ВО 0 0 100<br />

(X<br />

s<br />

о<br />

а<br />

а .<br />

О<br />

145-сурет. Ауанын, ылғалдығына сэйкес коррозиянын ѳршуі<br />

Бірак әртүрлі болады (146-сурет). Ылғалдық аз, не тым кѳп<br />

болғанда тоттану баяу ѳтеді, онын, сыры біріншісінде — коррозияға<br />

кажет ортанын болмауы да, екіншісінде — судын мол болуынан<br />

топырактын ішіне оттегінің бармауынан болады.<br />

Коррозиянын ерекше түрінін бірі — кезбе ток тудыра тоттану.<br />

Токпен жүретін электр транспорты, баска да әртүрлі тетіктер<br />

біраз ток мөлшерін жерге шашыратады (147-сурет). Міне,<br />

осы шашыраған ток жер бетіндегі, эрі жер астындағы металл<br />

бұйымдарды коррозияға ұшыратып, тез істен шығарады. Кезбе<br />

токтын мелшері ондаған амперге жетеді. Ал, 1 ампер токтың өзі<br />

жылына 10 кг темір немесе 37 кг қорғасынды бүлдіре алады.<br />

Кѳптеген металдардын бетін азот қышкылы тәрізді тотықтырғышпен<br />

өңдегенде коррозия процесі күрт баяулайды. Металл<br />

бетінде түзілетін оксидтің жұка кабаты оны тоттанудан көп уакыттар<br />

бойы сактап түра алады. Мұндай металл бетінде корғаушы<br />

қабат түзіп тоттануды азайтатын заттарды пассиваторлар<br />

дейді. Керісінше, коррозияны ѳршітетін заттар а к -<br />

тиваторлар деп аталады. Оған С1' ионы мысал бола алады,<br />

теніз суы осы ионның әсерінен металдарды ѳте тез бүлдіреді.<br />

Суда еріген оттек те коррозияны ѳршіте алады.<br />

Коррозиямен күрес ғылыми жэне техникалык мэні<br />

зор, халыкшаруашылыктык міндет. Академик В. А. К и с т я -<br />

ко в с к и й 1909 жылдан бастап коррозия мәселелерімен шұғылданған,<br />

Cr, Al, Mg т. б. металдардын оксид қабыршағымен<br />

капталып пассивтену теориясын ұсынған. Соңғы Кёзде Г. В. Аки-<br />

А У А & А ҒЫ ӨТКІЗГІШ<br />

РЕЛЬС<br />

Ю 20 30<br />

Судық ТО П Ы РА ҚТАҒЫ МѲЛШЕРІ, °/0<br />

146-сурет. Топырак<br />

ылғалдығының болаттын<br />

даттануына әсері<br />

ж E P<br />

кұ Б Ы Р<br />

147-сурет. Кезеген токтың әсерінен<br />

даттану схемасы<br />

465

мов (1927 жылдан), H. A. Изгаришев, C. A. Балезин т. б. осы<br />

жұмысқа көп еңбек сіңіруде.<br />

Коррозиямен күресудіқ қазіргі кезде көп әдістері бар. Олардын,<br />

маңыздылары: 1) сыртын каптау, 2) тұракты құйма жасау,<br />

3) қоршаушы ортаны өзгерту, 4) электрохимиялык корғау. Металдардын,<br />

ішінде көп өндірілетіні де, тез бүлінетіні де темір<br />

болғандыктан бұл әдістердің көбі темірге арналған.<br />

I. Сыртын каптаудың өзі үш түрлі болады:<br />

A) металмен каптау — ол үшін коррозияға беріктігі бар Zn,<br />

Al, Pb, Sn, Cd, Ni, Cr т. б. металдарды алып, коррозияланатын<br />

металдьщ сыртын мынадай түрлі әдіспен, каптайды:<br />

1. Балкытып батыру — оңай балкитын Zn (

сайды. Бірак екінші металл корғайтын металымыздан актив<br />

(кернеу қатарында сол жағында тұратын) болуы керек. Мысалы,<br />

бу казандарының бір жеріне бір кесек Zn жанастырып бекітіп'<br />

кояды, бул үздіксіз істейтін гальваникалык жұп болып шығады,<br />

бірақ казан жасаған шойынымыз аман калып мырыш<br />

коррозияланады. Осындай әдісті су кемелерін жүргізетін винттерін<br />

корғау үшін, Саратов — Москва газ жолында күбырларды<br />

корғау үшін т. б. жерлерде кең колданады.<br />

XV тарау<br />

ҮШІНШІ НЕГІЗП ТОП<br />

Д. И. Менделеевтің периодтык системасының үшінші тобында,<br />

баска топтардай 8—9 элемент емес, өте көп (36) элемент бар.<br />

Әрі бұл топ бейметалдар мен металдардын тең аралығында<br />

орналаскандыктан, мұндағы элементтердін касиеттерінде түрлі<br />

ерекшеліктер бар.<br />

Үшінші негізгі топка жататын элементтердін біріншісі бор,<br />

одан кейінгі алюминий, екеуінін касиеттеріндегі үксастык олардын<br />

валенттік электрондарыньщ (2s2p') ұксастығына байланысты,<br />

дегенмен бор көпшілік касиеттерінде алюминийге ұксамайды,<br />

кайта онын химиясы кремнийдін химиясына ұксайды.<br />

Электрондык курылымы бойынша (III тарау § 8 сонғы электрон<br />

s не р катпарына конатын элементтерді негізгі топтын<br />

элементі дегенбіз) галлий топшасындағы — галлий, индий жэне<br />

таллий — осы негізгі топқа жатады (ѳткендегі бром, селен, мышьяк<br />

жэне германий топшалары сиякты). Бул уш элементтін сырткы<br />

кабатында бор мен алюминийдегідей — уш электроннан<br />

(s2pl) болады, бірак онын астындағы екінші кабаты 18 электронды,<br />

сондыктан булар типтік элементтерге толык уксас та емес.<br />

Үшінші топтын калган элементтері былай жіктеледі. Сонғы<br />

электроны d-катпарына конатын скандий топціасындагы —<br />

улкен периодтардын так катарларындагы 4 элемент косымша<br />

топ түзеді. Осы топтагы скандийден кейін келетін 14 элементтің<br />

(рет нѳмірі 58 Се —71 Lu) III тарауда айткандай соңгы<br />

электрондары, сырткы емес, сырттан екінші де емес, сырттан<br />

үшінші ішкі кабаттың 4f . — катпарында бос турган 7 уяга конады.<br />

Сонан сон актинийден кейін келетін 14 элементте де (рет<br />

нѳмірі 90ТҺ — 103 Lr) сонгы электрондары сырттан үшінші<br />

кабаттың 5/-— катпарына конады. Сонымен бул элементтер<br />

f — электронды элементтер, алдыңғы 14 элементті лантаноид<br />

Деп, сонғы 14 элементті актиноид деп атап, кестеде косымша<br />

катарлар деп берілген орнына сай, негізгі топтын да, косымша<br />

топтын да элементтерін окып болғанңан кейін белек ѳтіледі.<br />

66-кестеде де үшінші негізгі топтағы элементтердін жалпы сипаттамасы<br />

берілді.<br />

467

I<br />

Үшінші негізгі топ элем енттерінің си п аттам асы<br />

66-кесте<br />

Элемент Бор Алюминий Г аллий -індий Т аллий<br />

Белгісі В А1 Ga In Т1<br />

Атомд. масса 10,811 26,9815 69,72 114,82 204,37<br />

Изотоптары 1 0 ,1 1 27 69,71 113,115 203,205<br />

Рет нѳмірі 5 13 31 49 81<br />

валенттік<br />

электрондары 2s22p' 3s23p' 4s24p' 5s25p' 6 s 26 p '<br />

Атомд. радиус, нм 0,091 0,143 0,139 0,166 0,171<br />

Ионд. радиусы, нм 0 , 0 2 0 0,057 0,062 0,092 0,105<br />

Иондану энергиясы<br />

Э-

Бура балкыткыш ретінде ертеден белгілі зат. 1702 жылы Гомберг бураны<br />

кѵкірт кышкылымен эрекеттеп бор кышкылын алғаш рет алған. 1808 жылы<br />

Гей-Люссак пен Тенар бор кышкылын кыздырып В2О3 айналдырып, оны калиймен<br />

тотыксыздандырып борды жеке шығарып алған, артынша Дэви оны электролизбен<br />

алу жолын усынды.<br />

Бор атомы электрондык конфигурациясына (ls2 2s2 2р') сай<br />

sp2 — не sp3 — гибридті күйде болып, көбіне а — байланыс түзеді.<br />

sp2 — гибридтену болғанда онын түзген жай молекулалары<br />

(ВСІз, ВҒ3) жэне комплекстары да (ВОі~) жазык үш бүрышты<br />

болып келеді. Бордың sp2— гибридті күйі (көміртекте де осылай)<br />

л — байланысы аркылы беріктенеді (стабилизация), л — байланыстыц<br />

түзілуі, бор атомындағы бос түрған 2pz — орбиталімен<br />

оған косылатын атомныц ажыраспаған электрон жұбы өзара<br />

катынасуынан болады.<br />

Осы күні борды алу үшін бураны бор кышкылына, оны бор<br />

оксидіне айналдырып магниймен не натриймен тотыксыздандырады:<br />

B2 0 3 + 3Mg = 3MgO-)-2B А Н °= —531,3 кДж/моль<br />

Мұнда шығатын аморфты бор, бұл коцыр түсті ұнтак. Кристалдык<br />

түрін айналдыру үшін балкыған алюминийде ерітіп, катырады.<br />

Осылайша алынған бор онша таза болмайды. Аса таза<br />

(99,5%) бор алу үшін балкыған фторбораттарды электролиздейді.<br />

Таза борды, бо^ бромидін тотыксыздандыру не бордыц сутекті<br />

косылысын кыздырып айыру аркылы алады:<br />

2ВВг3 + ЗН2 = 2В +6НВг<br />

В2Нб = 2В + ЗН2<br />

Бордын бірнеше аллотроптык түрлері бар, олардыц тұрактысы<br />

— т етрагональ турі. Мунда бор В)2 туратын уя тузеді<br />

ол уя икосаэдр тэрізді (жиырма кырлы) болады. Ол икосаэдрлар<br />

кристалын тузу схемасы 148-суретте кѳрсетілген. Кристалдык<br />

бор шалаѳткізгіш, (Д£=1,55 эВ) калыпты жағдайда ол электрондык<br />

ѳткізгіштік, кыздырғанда немесе сәуле түссе, тесіктік<br />

ѳткізгіштік кабілетке ие. Элементтік бор — кара Түсті, өте жоғары<br />

температурада балкиды (2300°С) және кайнайды (2550°С).<br />

Бор аз мөлшерде (0,001—0,01%) күймаларға араластырылады.<br />

Төртінші периодтыц типтік элементтерімен салыстырғанда,<br />

борда бейметалдык касиет тағы әлсірей түседі. Бул жағынан<br />

бор кремниймен уксас (периодтык системада диагональдык<br />

ұқсастык), бор да кремний сиякты, атомы оц заряд кѳрсететін<br />

косылыстар түзуге бейімірек. Онымен катар бор металдык байланыс<br />

аркылы да косылыс тузеді.<br />

Калыпты жағдайда бор инертті зат, кыздырса, оттек, галогендер<br />

түгіл, кукірт, азот, кѳміртекпен де косылады. Бор металдармен,<br />

эсіресе, сілтілік жэне сілтілік-жер металдарымен эрекеттесіп<br />

боридтер тузеді, мысалы:<br />

3Mg-|-2B = Mg3B2<br />

469

148-сурет. Тетрагональ бордын<br />

кұрылымы. Бес икосаэдрдын<br />

проекциясы<br />

Боридтердіц көпшілігінің кұрамы<br />

да, кұрылымы да ѳте курдел!.<br />

Алыну жағдайына карай<br />

бір элемент кұрамы әртүрлі боридтер<br />

түзеді, мысалы, Nb2B,<br />

Nb3B2, NbB, Nb3B4, NbB2;<br />

Cr4B, Cr2B, СгВ, Cr3B4. Отка,<br />

ыстыкка төзімді Cr, Zr, Ti, Nb,<br />

Та боридтері жэне олардын,<br />

күймалары реактив двигательдерін<br />

жасауда жэне т. б. колданылады.<br />

Бор суда ерімейді, концентрленген<br />

кышкылдар, (патша сұйығы) мен сілтілерде реакцияласып<br />

ериді:<br />

4B + 6H2S 0 4 = 4H3B 03 + 6S02<br />

2B + 2Na0H + 2H20 = 2NaB02 + 3H2<br />

Бор сутекпен тікелей реакцияласпайды, бірак магний боридін<br />

туз кышкылымен эрекеттегенде газ түрінде борсутектердіц<br />

(борандардыц) бірнеше коспасы бѳлініп шығады, мысалы<br />

6MgB2+12HCI = H2 + B4H,0 + 6MgCl2 + 8B.<br />

Мунда түзілген боранның атауы: тетраборан (10), бор атомдарыныц<br />

әрі сутектіц саны көрсетіледі.<br />

Борсутектер — көмірсутектерге, кремнийсутектерге де уксайды.<br />

Қазіргі кезде бірнеше борсутек белгілі: В2Нб, В4Ню (газ);<br />

В5Н9, В5Н 11, В6Ню (суйық); ВіоНи (катты).<br />

Борсутектер түссіз, өте сасык иісті, к,алыпты жағдайда турақсыз,<br />

ауада өздігінен тұтанып кететін, улы заттар. Жанғанда<br />

В20 3 жэне су түзіледі, бул жануда өте көп жылу бөлініп шығады<br />

(В2Нб молі 2025 кДж). Сондыктан борсутектер реактивтік отын<br />

ретінде колданылады.<br />

Бор сутектердіц формуласына карағанда олардыц курылымы<br />

түсініксіз сиякты. Бул косылыстарда бор валенттік байланыска<br />

уш электронын түгел пайдаланып, калған жеріне сутектік (IV тарау)<br />

байланысты (курылым формулада пунктирмен көрсетілді)<br />

пайдаланады:<br />

Н н<br />

,'Н \ • Н<br />

\ н .<br />

'В / н<br />

4 в ' “ чв('<br />

Н 7 'Н '' Н<br />

Н \ / Н ч / В;<br />

„ в ; ;в N'<br />

Н/ 'Н ^ ч н<br />

ВН3 + ВН3<br />

ВН3 + В2Н4 + ВН3<br />

ВоН 6 диборан (6) (В4Ню) тетраборан (10)<br />

Бордыц галогенді косылыстары элементтерді кыздырып, тікелей<br />

реакцияластырғанда түзіледі, жалпы формуласы ВГ3. Булар<br />

түссіз заттар, ауадағы дымкыл мен гидролизденетін болта<br />

ндыктан<br />

470<br />

н<br />

‘Н

В Г з + З Н 20 = Н з В 0 з + З Н Г<br />

түтінденіп тұратын сияқты көрінеді.<br />

Борсутектер жэне бордын, галогенді косылыстары негіздік заттармен<br />

комплексті тұздар-бораттар түзеді. Олардың маңыздылары-тетрафторбораттар<br />

[ВҒ4| “ және гидридобораттар [ВН4)~.<br />

Тетрафторбораттар негіздік-NaBF4, Са(ВҒ4)г кышкылдык<br />

ІВҒ4, NOBF4 және амфотерлі- АІ(ВҒ4)з, Zn(BF 4>2 болады. Сутектетрафторбораты<br />

НВҒ4 таза күйінде алынбаған. Оның судағы<br />

ерітіндісі күшті кышкыл.<br />

Сілтілік және сілтілік-жер металдарының гидридобораттары<br />

типтік түздар, катты күйінде өте тұракты. Баска элементтердің<br />

де гидридобораттары белгілі: А1[ВН4]3, Іп[ВН3]з, Ве[ВН4]2 т. б.<br />

Гидридобораттар суда ыдырайды, күшті тотыксыздандырғыштар<br />

болып келеді. Олар әртүрлі синтездерде колданылады.<br />

Бордын оттекті косылыстары. Борды кыздырса<br />

ауадағы оттекпен тікелей қосылысып,<br />

4В + 302 = 2В20з<br />

дибор триоксидін түзеді. Бұл түссіз шыны тәрізді масса, суда еріп<br />

реакцияласып әуелі полиметабор (НВОг)з, сонан соң полиортобор<br />

HsB30 7, акырында ортобор кышкылынын, өзін түзеді:<br />

1 он<br />

'<br />

в<br />

В<br />

/ \<br />

/ \<br />

о о<br />

0 о<br />

i I +H.O 1 I +Нг0<br />

в в -Л- в в —-<br />

N0/40 /X0 / НО ^ Ч 0 44 он<br />

(в.о,)»<br />

(нво2)з<br />

но. ° ,°ч он он<br />

ч в7 4 в7 + нго I<br />

1 I 1 - L / в ч -<br />

он он он НО он<br />

НаВ>°7<br />

Н.во,<br />

бұлай болу себебі, су косылғанда (гидраттанғанда) В — О — В<br />

байланыстары біртіндеп үзіледі.<br />

Бор кышкылы балыктың кабыршағы сиякты кристалданатын,<br />

ак түсті зат, суык суда нашар ериді. Қыздырса ерігіштігі<br />

артады. Бор кышкылы элсіз кышкылдар катарына жатады (Кі =<br />

= 5,8-10 ).<br />

Бор кышкылын эмаль, бояу жасауға, тері илеуде, консервілер<br />

өндірісінде жэне медицинада колданады. Бор кышкылын<br />

ѳндірісте алу үшін жоғарыда аталган минерал туздарын кукірт<br />

Кышкылымен әрекеттейді, мұнда түзілуі мумкін полибор кыш-<br />

471

кылдары окай гидраттанатын болғандықтан, ортобор кышкылынын,<br />

ѳзі түзіледі, мысалы:<br />

N агВ-іСЬ -j- H 2S O 4 = N a 2S 0 4 -j- H 2B 4O 7<br />

H 2B 4O 7 -f- З н а й = 4 H 3B O 3<br />

Бор кышкылыныц ерітіндісін кайнатса судын буымен бірге<br />

бор кышкылынын ѳзі де буланып ұшады, вулканды жерлерде<br />

жер жарығынан шығатын'буда Н3ВО3 болу себебі де осыдан.<br />

Бор кышкылын, кыздырса, ол біртіндеп күрамындағы суын<br />

жоғалтады:<br />

НзВ0 з = НВ0 2 + Н2 0 ( 1 0 0 °, метабор кышкылы)<br />

4 НВ0 2 = Н 2В4 0 7 -ЬН 20 (140°, тетрабор кышкылы)<br />

Одан эрі кыздырса дибор триоксидіне айналады:<br />

Н 2В4О7 = 2 В2О3 -)- Н2О.<br />

Су араластырып кыздырса бұлардың барлығы кайтадан бор<br />

кышкылына айналады. Бор кышкылын бейтараптағанда онын<br />

ѳз тұзы емес, полибор кышкылынын тұзы түзіледі, онын себебі<br />

бүл реакцияда су бөлініп шығатындыктан, борды сипаттаушы<br />

байланыс В — О — В кайта туып, полибораттар түзіледі.<br />

3H3B 0 3 + 3Na0H = (NaB0 2) 3 + 6H20<br />

4 Н3ВО3 + 2 КОН = К2В4О7 + 7Н20.<br />

Бор кышкылдарыньщ тұздарын борат деп атайды. Бораттардың<br />

ішінде маныздысы — Na2B40 7 *ЮН20 бура. Бураны<br />

кыздырғанда суынан айрыла бастайды. 50 градустан жоғары —<br />

Na2B40 7 -5 H 2 0 зергерлер бурасына айналады, 400° суынан түгел<br />

айрылып, 880° шыны сиякты кұймаға (моншак тэрізді) айналады.<br />

Бура глазурь жасау үшін жэне арнаулы болаттар құрамына<br />

енгізіледі. Бораттардын глазурь, эмаль жасауға колдануы, бораттарда<br />

силикат, фосфат сиякты шыны тәрізді күйге онай кѳшеді.<br />

Бураны d — элементтердің косылыстарымен кыздырғанда,<br />

олар полимерлік кос тұздарға айналады, мысалы: ІЧІаВОг-<br />

•Сг(В02)з (жасыл түсті), 2 NaB0 2-Co(B0 2 )2' (көк түсті).<br />

Бордын өсімдіктер өмірінде манызы үлкен. Макта, кант кызылшасы,<br />

темекі т. б. өсімдіктер жаксы шығу үшін бор тұздары<br />

тыңайтқыш ретінде колданылады.<br />

Пероксобор қышқылы жэне пербораттар. Бор кышкылын,<br />

не бораттарды пероксо косылыстармен әрекеттесек:<br />

4 Н 3ВО3 -f- ЫагОг = N a2B40 s -(-6 Н 2О<br />

Na3B0 3 + H20 = 2Na0H + NaB0 3<br />

пероксобор кышкылы, не онын тұздары — пербораттар түзіледі. Натрий пербораты<br />

ЫаВОз-4НгО жэне басқалары жүн, жібек маталарды түссіздендіруге,<br />

жууға жэне дезинфекцияға жұмсалады.<br />

472

§ 2. А Л Ю М И Н И Й<br />

Алюминий III периодтың элементі, мұның алдында осы периодтын<br />

р — элементтері — Cl, S, Р, Si таныстык," енді мұнан<br />

кейін 5 — элементтер Mg мен Na-Fa кѳшеміз. Осы бағытта айтылған<br />

элементтердің валенттік электрондары кеміп, онымен қатар<br />

бос тұрған валенттік орбитальдар саны өсе береді. Осының салдарынан<br />

кос электронды байланыстыц беріктігі әлсіреп, орныкпаған<br />

(локализацияланбаған) электрондар аркылы туатын байланыстар<br />

ѳсіп, одан металдык байланыста тууға бейімділік күшейеді.<br />

Міне, период ішімен р — элементтерден s элементтерге карай<br />

жылжығанымызда валенттік электрондардьщ азаюынан, әуелі<br />

молекулалык кристалдык торы бар бейметалдардан (Ar, Cl2,<br />

Р4), атомдары тізбектелген (Soo) кабыршакты (Р2 0 0 ) каркас<br />

түзген Зізоо), күрылымды бейметалдар аркылы, металл тэріздес<br />

кристалдык күрылымға келеміз.<br />

Осы кұрылым өзгерген бағытта, химиялык байланыстыц типі,<br />

оған тәуелді жай заттардын касиеттері де өзгеріп отырғанын<br />

көрдік, соған тағы мысал Ar, Cl, S — диэлектрик, кремний —<br />

шала ѳткізгіш, ал Al, Mg, Na — металл (ѳткізгіш).<br />

Алюминий бор сиякты р — элемент, сырткы валенттік электрондарыныц<br />

саны бірдей болғандықтан үксастығы да көп, алайда<br />

сырттан екінші кабат ѳзгеше, әсіресе алюминийде 3d— орбитальдардыц<br />

бар болуы, оныц үстіне атомдардыц кұрамыныц<br />

эр түрлі болуы олардыц касиеттерінде айырмашылык тудырады.<br />

Алюминий бор сиякты тотығып, оц үш валенттік кѳрсетеді,<br />

теріс валенттік білдіруі бордан да сирегірек.<br />

Алюминий нағыз амфотерлі элемент. Алюминий косылыстарыныц<br />

кѳпшілігінде sp3 — гибрид жэне sp3d2 — гибридтену күйінде<br />

де жиі болады.<br />

Алюминийдіц бордан айырмашылығы, оныц А1 — О — Al тізбегі<br />

В —О —В сиякты су әрекетінен үзіліп кетпейді, сондыктан алюминийдіц<br />

оттекті косылыстары түракты, табиғатта, да жиі кездеседі.<br />

Жер кыртысында бар металдардыц ец кѳбі алюминий. Бүл<br />

косылыс түрінде болады. Алюминий алуға жарайтын косылыстар<br />

боксит А120 3-хН20, алунит K2S 0 4-xAl2(S04)3-yAl20 3-<br />

•2Н2О, нефелин 4 Na20 -4 Al20 3 -9 Si0 2. Бұлардыц ішінде әзірше<br />

алюминий алу үшін көбірек колданып келе жатканы боксит.<br />

Біздіц елде алюминийлі кендер өте көп. Бокситке бай<br />

жерлер Қазакстанда Торғай алкабында, Орал тауында, Башкұртстанда<br />

бар, сонымен катар Хибинда апатитпен аралас нефелин<br />

бар, Сібірде де алюминий кендері көп.<br />

Алюминий кендері жер кыртысын түзуші атпа жыныстармен<br />

Д е, шөгінді жыныстармен де байланысты.<br />

Атпа жыныстар гранит — далалык шпат, слюда жэне кварц.<br />

Далалық шпат пен слюда алюмосиликат<br />

473

х(Э20з-у5102-2Н20Э = А1, Cr, Fe)<br />

деп аталады (XIII тарау § 7).<br />

Бул алюмосиликаттар куйреп каолин тузеді, мысалы:<br />

К 2О • АІ2О3 • бЭіОг —(—СО2 —Н 2 Н 2О = К2СО3 -f- А12Оз - 25іОг *2НгО -f-<br />

+ 4Si02<br />

Каолин куллі саздардың негізі, мунда алюминий мен кремний<br />

ажыраспай қалады. Алюмосиликаттар куйрегенде көбінесе, ақтық<br />

ѳнім осы каолин (саздар) болады.<br />

Кей жағдайда (тропика, субтропикада) алюмосиликаттардыц<br />

куйреуѵ одан да эрі журіп алюминий кремнийден ажырасып, эр<br />

кайсысы жеке гидраттар тузіп, сол гидраггар коспасы турінде<br />

болады; сонда алюминий АЬОз-лгНгО боксит туріне айналады.<br />

Атпа жыныстардыц куйреуінен осылайша келіп шѳгінді<br />

жыныс — боксит тузіледі.<br />

Алюминий алу. Бокситтің формуласын алюминий оксид!<br />

түрінде жазғанмен, ол онын ішіндегі негізгісі ғана, алюминий<br />

оксидінен баска онда Si02 (2—20%) жэне ҒегОз болады.<br />

Алюминий алудағы техналогиянын бас міндеті осы коспалардан<br />

арылу. Бокситтен алюминий алудын екі сатысы бар.<br />

1. Бокситтен глинозем (АІ20 3) алу, гшінде Si02—0,2%,<br />

Ғе20 3 — 0,04%-тен артык болмау керек.<br />

2. Глиноземнен алюминий алу.<br />

Бірінші сатыны ѳткізу ушін Байер (Россия) усынган сілтілік<br />

эдісті колданады. Ол ушін бокситті усатып, автоклавка<br />

салып, NaOH не Na2C 03 ерітіндісімен шаймалайды. Сонда:<br />

А120з + 2NaOH = 2NaAI02 + H20<br />

реакцияның нэтижесінен алюминий алюминат түрінде ерітіндіге<br />

көшІп, Si02 мен ҒегОз тунбада калады.<br />

Реакцияның шарттары: NaOH — 300 г/л ; t 20°, қысым 1215 кПа уақыты-З—3,5 сағат.<br />

Енді алюминат ерітіндісін су араластырып сүйылтса, ол гидрол<br />

из денеді:<br />

NaA102 + 2'H 20^N a0H + | Al (ОН)3<br />

Кристалданған А1(ОН)з сузіп алып, айналмалы пеште 1 200°-та<br />

суынан айырады:<br />

2А1(ОН)з = АІ20з + ЗН20<br />

Қалған NaOH кайтадан процеске косылады.<br />

Бокситтен глинозем алудьщ электротермиялык эдісі де бар,<br />

оны Кузнецов-Жуковский үсынған.<br />

Боксит пен эктасты араластырып доғалы электр пеште 2000°та<br />

балкытады, соныц нэтижесінде БЮг мен ҒегОз тотыксызданып<br />

ферросилиций кұймасы түзіледі, ал А120 3 пен СаО шлак<br />

474

Ca(A102)2 түзеді. Шлакты NaOH немесе Na2C 03 ерітіндісімен<br />

шаймалайды.<br />

Ca(A102)2 + 2Na0H = j. C a(0H )2 + 2NaA102<br />

NaA102 ерітіндісін сілтілік әдістегідей глиноземға айналдырады.<br />

Алюминий өндірісінін екінші сатысы глиноземнен алюминий<br />

алу. Оны электр пештерінде өткізеді. Темір жәшіктің іші табактабак<br />

графитпен капталады, осы графит әрі катод кызметін аткарады<br />

(149-сурет); анод та көмір не графиттан жасалады.<br />

Электролит ретінде криолит (3NaF-AlF3) алынады, 950 градуста<br />

криолитта глинозем жаксы ериді, электролиз сол темпарутарада<br />

жүргізіледі. Алюминий катодта, оттек анодта бѳлініп шыгады.<br />

Бул процестін, ғылыми негізін ѳркендетуде П. П. Федотьев үлкен<br />

еңбек сіңірді.<br />

Ашудастың латынша аты «алюмин», оны өте ерте уакытта-ақ алып, бояу<br />

жұмысында басыткы есебінде колданған. Ашудастың негіздік бөлімі глиноземді<br />

1754 жылы ғана жеке шығарып алған Лавуазье глиноземді зерттей келе,<br />

бұл оттекті өте мыктап ұстайтын металдьің оксиді болар деп шүбәланған, бірак<br />

ондағы оттегін бөліп ала алмаған. Дэви да электролиздеп көрген, ештеңе өндіре<br />

алмаған.<br />

1827 жылы Вёлер алюминий хлориді металл түріндегі калиймен әрекеттеп<br />

алюминийді бөлек шығарып алған. Девильдің ұсынысына сәйкес кымбат<br />

тұратын калий орнына натрий қолданылды.<br />

1858 жылы Парижда болған көрмеде Девилльдін алюминийі «Саздан алынған<br />

күміс» деген атпен жұрты таң қалдырған. Ол кездерде 1 кг А1 500 сом туратын,<br />

1885 жылы бүкіл жер жүзіде 13-ак тонна алюминий өндіріліпті, оны зергер,<br />

әшекей заттар жасауға ғана түтыпатын.<br />

Бірак 1886 жылы америка елінің<br />

жаңа ғана оку бітірген жас (22 жасар)<br />

химигі Холл және франциянын<br />

да сондай жас химигі Эру, бір біріне<br />

қатыссыз алюминийді электролиз аркылы<br />

алудын негізін тапкан.<br />

Алюминийдің касиеттері<br />

және колдануы.<br />

Алюминий күмістей ак<br />

жұмсак металл (мыстан жұмсак,<br />

калайыдан каттырақ).<br />

Сығылғыш, созылғыш, жайылғыш<br />

касиеттері алтыннан<br />

ғана төменірек. Электреткізгіштігі<br />

мыстан теменірек, бірак<br />

мыс және алюминийден жасаған<br />

электрөткізгіш сымдарды,<br />

көлденеңін емес, салмағын салыстырса,<br />

алюминий жеңіл,<br />

сондыктан ол электрөткізгіш<br />

жасауда мыстың орнына жұмсалады.<br />

Алюминий ѳте жеңіл,<br />

айталык темірден үш есе жеңіл,<br />

475

сондыктан транспорт кұралдарын (цистерналар, вагон, самолет<br />

т. б. бөлімдерін) жасауға таптырмайтын металл. Алюминий ѳте<br />

жұмсак болгандыктан онын түрлі күймалары колданылады. Алюминийдің<br />

дуралюмин (95% А1, 4% Cu, 0,5% Mg, 0,5% M n),<br />

магналий (12% Mg), силумин (10—14% Si, 0,1% Na)<br />

кұймалары бар.<br />

Шойын жэне болаттан жасалған заттарды балкыған алюминийге<br />

батырып алса, алюминий қызған шойыннын ѳте тар<br />

санлауларына сініп онымен катты ерітінді түзеді, бүдан ол заттар<br />

900° дейін тотыкпайтын болады. Бүл процесті алитирлеу деп<br />

атайды. Алюминийдің ұнтағын — бояу ретінде, кейбір қопарғыш<br />

заттар кұрамында, ракета жасауда жэне алюминотермияға колданады.<br />

Үй түрмысында керекті бұйымдар (кастрөл, касык, казан<br />

т. б.) жасауға да алюминийдін жұмсалатыны мәлім.<br />

Алюминийдін косылыстары калыпты жағдайда<br />

полимерлі заттар, сондыктан барлығы катты заттар.<br />

Алюминий сутекпен тікелей әрекеттеспейтін болғандыктан,<br />

онын полимерлі гидридін (АІНз) алюминий хлоридімен гидроалюминаттардын<br />

эфирдегі ерітіндісімен әрекеттестіру арқылы<br />

алады:<br />

3Li [AIH4] +А1С1з = 4А1Нз + ЗЫС1<br />

4п А1Нз-^п Al [AlН4] з ^4(А1Н3)Л<br />

Алюминий гидриді ақ түсті, кристалдык зат, 105°С айрылып,<br />

сутегін бөліп шығарады.<br />

(А1Н3) эфирдегі ерітіндісі негіздік гидридтермен әрекеттескенде,<br />

гидридоалюминаттар түзеді.<br />

nN aH + (AlH3)n = nNa [A1H4]<br />

2NaH + Na [A1H4] = Na3 [A1H6]<br />

Гидридоалюминаттар — ак түсті катты заттар. Суда шабытты<br />

айрылады. Күшті тотыксыздандырғыштар. Гидридоалюминаттар<br />

органикалык синтезде колданылады.<br />

Алюминий оксидінін 9 модификациясы бар, тұрақтысы а —<br />

А120з (ромбоэдрлы торлы) мен у — А120 3 (куб торлы). Алюминий<br />

оксиді А120 3 оны глинозем деп те атайды; табиғатта корунд<br />

деп аталатын минерал түрінде кездеседі. Корундтың каттылығы<br />

Алюминиі<br />

агызып<br />

шығарать<br />

жер<br />

149-сурет. Алюминийді электролиз<br />

аркылы алу<br />

. 150-сурет. Алюминий<br />

шыбығының балкығаннан<br />

салбырауы<br />

476

9, кайрактас ретінде колданады. Корундка баска заттар араласса,<br />

мысалы хром араласса, кызыл түсті болады, оны рубин дейді,<br />

темір мен титан араласса кѳк түсті болады, оны сапфир<br />

дейді- Рубин мен сапфир асыл тастар катарына жатады. Рубиндерді<br />

казір колдан жасайтын болды, олар дэл приборлар механизміне,<br />

сағат тасы ретінде жэне эшекей заттардын сақина, түйреуіш<br />

т. б. көзіне салынады. Корундтың ұсак түрі наждак, егеу, кұм<br />

ретінде колданылады. Қайрак тас жэне отка берік зат ретінде,<br />

бокситтер жасалған а л у н д (А120 3) деген зат та колданылады.<br />

АЬОз— кристалдык модификациясы ѳте туракты, сумен жэне<br />

кышкылдармен эрекеттеседі. Сілтілермен кѳп уакыт кыздырганда<br />

ыдырайды. Диалюминий триоксидінін негізгі колданылатын<br />

саласы — металдык алюминийді ѳндіру.<br />

Алюминий бейметалдармен, онын ішінде оттекпен, галогендермен<br />

ѳте шабыт косылатындығына карамай ол ауамен, сумен<br />

жанасканда коррозияға ұшырамайтындығы ғажап, түсініксіз<br />

сиякты. Мүнын себебін мына тәжірибе айқын түсіндіреді. 150-а<br />

суреттегі алюминий шыбығынын төменгі үшын кыздырса,алюминий<br />

балкып, тамшы тәрізді төмен түсуі керек еді. Бірак шыбыктын<br />

төменгі үшы майысып, тѳмен карай салбырап тұрады (150-6<br />

сурет). Шыбыктьщ майыскан ұшы дорба сиякты, онын ішінде<br />

балкыған сұйык металл күмістей жылтырап тѳмен карай іркіліп,<br />

дорбаньщ түбін керіп, бірак тесіп шыға алмай тұрғанын кәреміз.<br />

Дорба деп отырғанымыз — алюминийдін сыртын каптаған<br />

онын оксиді. Оксид ете жұка кабатты (0,00001 мм) болғандыктан<br />

мѳлдір болады, ішіндегі металдын жалтырлығына дейін кәрініп<br />

тұрады. Екінші жағынан бүл оксид кабатынын ѳте тығыз,<br />

берік екенін кѳреміз. Міне, алюминий ауамен жанасқан жерде<br />

бірден тотыгып осындай оксид кабыршағымен капталып коррозиядан<br />

корғалады.<br />

Алюминий гидроксиді полимерлі зат, лабораторияда<br />

А1(ОН)з алюминий туздарынын сілтілермен реакцияласуында<br />

түзіледі, ѳзі кілегейленген коллоидтык күйде болатын зат:<br />

А1(ОН)з — нағыз амфотерлі гидроксид: ,<br />

А1(0Н)з + ЗНС1 = А1С1з + ЗН20<br />

Al(OH)3 + NaOH = Na [AI (ОН) 4)<br />

Na [Al (ОН)4] — натрий алюминаты, бұрын оны метаалюминат<br />

түрінде жаздык.<br />

Алюминий сілтіде ерігенде де алюминат түзіледі.<br />

2 A l+ 2N a0H + 6H 20 = 2Na[Al(0H )4] + З Н 2<br />

Қалыпты температурада алюминий галогендермен эрекеттесіп,<br />

галогенидтер түзеді, мысалы:<br />

2А1+ЗҒ2 = 2А1Ғз<br />

Баска галогенидтерге Караганда АІҒз алюминий фторидінін касиет}<br />

ѳзгеше. Ол суда ерімейді, кыздырғанда балкымайды<br />

477

(1040°С) бірден буланады, химиялык активсіз. Алюминий хлорид!,<br />

бромиді, иодиді ковалентті димерленген косылыстар калыпты<br />

жағдайда оңай балқитын кристалдык заттар. Қалыпты температурада<br />

ушкыш, өте ылғал тартқыш. Суда жэне органикалык<br />

еріткіштерде жаксы ериді. Алюминийдіэ туздарында Al" ионы<br />

туссіз болады. Күшті кышкылдардың туздары суда жап-жаксы<br />

ериді. Ерітінділерде гидролизденіп<br />

АІСЬ + Н гО ^ АЮНСІ2 + НС1<br />

А13+ + Н 20 ^ АЮН2+ + Н +<br />

кышкылдык реакция көрсетеді.<br />

Алюминийдіц туздарыныц ішінде маңыздылары:<br />

Алюминий трихлориді А1СІЗ. Алюминий хлормен<br />

тікелей реакцияласканда АІСІз тузіледі. Бул органикалык синтездерде<br />

катализатор ретінде тутынылады. Гидраты А1С13 -<br />

•6Н20.<br />

Алюминий сульфаты A12(S04)3- 18Н20 күкірт кышкылымен<br />

глинозем (таза саз) арасындагы реакциядан түзіледі.<br />

Су тазалауда, кагаз ѳндірісінде колданады.<br />

Алюминий ашудасы KAI (S04)2- 12Н20 — алюминийдіц<br />

техникалык мацызы зор тузы,көп мөлшерде тері илеуде,<br />

мата бояуда колданылады.<br />

Ультрамарин — кѳк бояу, кір жуганда ніл ретінде колданылады.<br />

Бул Na2S пен алюмосиликаттыц косылысы. Оны жасау<br />

ушін каолин, күкірт жэне соданы араластырып кыздырады.<br />

Галий топшасы<br />

§ 3. ГАЛЛИЙ, ИНДИЙ, ТАЛЛИЙ<br />

Бул уш металдыц бор мен алюминийге карагандагы ерекшелігі,<br />

ѳткендегі бром, селен, мышьяк жэне германий топшаларындагы<br />

элементтердей, булардыц да сырткы кабаттагы валенттік<br />

уш электроннан кейінгі екінші кабатта 18 электрон болады.<br />

Сондыктан буларды топ ішінде жекелеп галлий топшасы дейді.<br />

Бул уш металдыц ушеуі де табигатта аз кездеседі (66-кесте),<br />

оларды алу үшін түсті металлургияныц, оныц ішінде мырыш<br />

концентраттарынан мырышты алганнан кейінгі, калдыгын пайдаланады.<br />

Үшеуі де кумістей ак, жумсак эрі оцай балкитын металдар.<br />

Галлий мен индий ауада ѳзгермейді, таллий оксидпен каптала<br />

ды. Үшеуі де кышкылдарда ериді, галлий мен индий сілтілерде<br />

де ериді. Қалыпты жагдайда хлор жэне броммен косылысады<br />

кыздырса оттек, күкірт жэне иодпен де реакциласады.<br />

Галлий вакуум техникасына, сигнал приборларына керек.<br />

Онан жоғары температуралар ѳлшейтін термометр жасайды<br />

(*б29,8°, / к2250°).<br />

Индий оцай балкитын куймалар курамына кіреді, рефлекторлардыц<br />

жылтыр бетіне жалатуға жүмсалады.<br />

478

Үшеуі де од валенттік көрсетеді, бірақ таллий оң бір валентті<br />

болуға бейімірек. Т1(ОН) таллий гидроксиді, таллий оксидінің<br />

ТІ2О сумен косылуынан түзіледі, жаксы еритін, негіздік қасиеті<br />

күшті зат.<br />

Галлий, индий, таллийдің оксидтері (Э20 3) суда ерімейді.<br />

Оларға сэйкес гидроксидтері де суда ерімейтін заттар, бірак<br />

амфотерлі қасиеттері болғандықтан қышкылдар мен сілтілерде<br />

реакцияласып ериді. Қышкылдарда ерігенде аквокомплекстер<br />

түзеді:<br />

G a(0H )3 + 3H30 + = G a (H 20 ) 3+<br />

Сілтілерде ерігенде гидроксогаллат — жэне гидроксоиндат иондар<br />

түзеді:<br />

Jn (ОН)3 + ЗҚОН = K3Jn (ОН)6<br />

Т1(ОН)з амфотерлі касиеті жоқ, негіздік қасиетті зат, сондыктан<br />

кышкылдарда ғана ериді.<br />

Галлий, индий, талий галогенидтері ЭГ3 оңай балкитын, суда<br />

жылу шығарып еритін заттар. Бүл косылыстар негіздік галогенидтермен<br />

комплексті галогенидтер түзеді, мысалы:<br />

ЗКГ + ЭГ3 = К3[ЭГб]<br />

Галлийдің және индийдің сутекпен косылыстары (гидридтері)<br />

алюминий гидроксидіне уқсас полимерлі заттар. Кейбір гидридогаллаттар<br />

да белгілі, мысалы:<br />

Ji [GaH4], Tl [GaH4]<br />

Таллийдің косылыстары арнаулы оптикалык шыны жасауда,<br />

жылтырауык коспалар жасағанда жэне фотография мен медицинада<br />

колданылады.<br />

XVI тарау<br />

EKIHU1I НЕГ13П ТОП<br />

Периодтык системанын, екінші тобындағы элементтердің барлығының,<br />

окып ѳткен баска топтардағы элементтермен салыстырғанда,<br />

екі ерекшелігі бар: біріншісі — булардың барлығының<br />

сырткы электрондык курылымы бірдей екі электроннан турады,<br />

екіншісі — сырттан екінші кабаты да электрондары толык курылып<br />

біткен кабат болады. Сондыктан бул топтын, негізгі жэне<br />

Косымша тобының элементтері касиет жағынан бірінен бірі алыс<br />

емес. Екінші топтың элементтерінің сырткы кабатында екі электрон<br />

болғандыктан, ол элементтер енді электрон косып ала алмайды,<br />

кайта екі электронды оңай беріп жіберіп, он, екі' зарядты<br />

ионға айналғыш екенін көрсетеді.<br />

Бул екінші топтыц типтік элементтері бериллий мен<br />

магний. Электрондык кұрылымы жағынан ұксас (сырттан<br />

екінші кабаты 8 электронды, соңғы конатын электрондары s жэне<br />

479

р электрондар) болғандыктан үлкен периодтардың Жуп катарларының<br />

элементтері — кальций, стронций, барий<br />

жэне радий осыларға жатады. Осы алты элемент екінші негізгі<br />

топтыц элементтері болып табылады.<br />

Улкен периодтардыц так катарларында орналаскан, сырттан<br />

екінші кабаты 18 электронды, ѳздері d электронды элементтер —<br />

мырыш, кадмий жэне сынап косымша топка жатады.<br />

Негізгі топтыц элементтерінің барлығы (Be басқасы) металдар.<br />

Бос жеке күйде булар күмісше жалтырдған, жеціл металдар.<br />

Екінші негізгі топ элементтерініц жалпы сипаттамасы 67-<br />

кестеде келтірілді.<br />

Бул элементтер химиялык жағынан актив металдар катарына<br />

жатады, сырткы электрондарын оцай бёреді, сондықтан калыпты<br />

температурада-ак ауада оцай тотығып, судан сутекті ығыстырып<br />

шығарады.<br />

Е кінш і н е гізгі топ элементтерінің жалпы сипаттамасы<br />

67-кесте<br />

Элемент Бериллий W.ii и ни Кальций Стронций Барий Радий<br />

Белгісі Be Mg Са Sr Ва Ra<br />

Атомд.<br />

массасы<br />

9,0122 24,305 40,08 87,62 137,34 226<br />

Изотоптары 9 24, 25, 26 40, 42—<br />

44, 46, 48<br />

84, 86—<br />

88<br />

130, 132,<br />

134—138<br />

Рет нѳмірі 4 12 20 38 56 88<br />

валенттік<br />

электрондар<br />

Атомд.<br />

радиусы нм<br />

Ионд.<br />

радиусы нм<br />

Иондану<br />

энергиясы:<br />

Э°---- *Э + , эВ<br />

2s2 3s2 4s2 5s2 6s2 7s2<br />

0,113 0,160 0,197 0,215 0,221 0,235<br />

0,034 0,074 0,104 0,120 0,138 0,144<br />

9,32 7,64 6,11 5,69 5,69 5,28<br />

Ашылу жылы<br />

1829<br />

Велер<br />

1808<br />

Дэви<br />

1808<br />

Дэви<br />

1808<br />

Дэви<br />

1808<br />

Дэви<br />

1898<br />

Кюри<br />

Жер кыртысында<br />

“мѳлшері<br />

(масс.%)<br />

4 -1 0 -4 2,35 3,25 0,035 0,05 2 - 10_ |и<br />

ТЫҒЫЗДЫҒЫ,<br />

г/см'!<br />

1,82 1,74 1,54 2,6 3,5 5,0<br />

t6°C 1287 651 842 768 727 960<br />

t K°C 2507 1095 1495 1390 1640 1500<br />

480

■ r<br />

Химиялык касиеті жағынан алдыцғы екі элемент-бериллий<br />

алюминийге, магний мырышка уксайды. Бұлар сумен реакцияласканда<br />

да баяу реакцияласады, өйткені реакцияда түзілетін<br />

гидроксид нашар еритін зат, ол металдыц бетін каптап сумен<br />

эрекеттесуге кедергі жасайды.<br />

§ 1. БЕРИЛЛИЙ<br />

Бериллий табиғатта берилл Be3( S i0 3)6 түрінде кездеседі.<br />

Түсті берилл асыл тас, жасыл түстісі — зүмреттас (изумруд)-<br />

Хром косылысы араласканнан кѳкшіл жасылын — а к ­<br />

вамарин деп атайды.<br />

Бериллийді алу үшін бериллий хлоридін балкытып, электролиздейді.<br />

Бериллий сұрғылт келген ак, әжептәуір катты, бірак морт,<br />

жеціл, ауада тұракты (оксид кабыршағымен капталған) металл.<br />

Бормен салыетарғанда бериллийдіц металдык касиеті күшейеді.<br />

Ол алюминийге ұксас. Алюминий сиякты амфотерлі элементерге<br />

жатады. Сондыктан бериллй калыпты жагдайда жай<br />

иондармен катар комплексті катиондар мен аниондарды да тузеді.<br />

Бериллийді коргауыш кабыршагы сумен реакцияластырмайды,<br />

бірак кышкылдарда жэне сілтілерде еріп кбмплекс түзеді:<br />

Ве + 20Н +-(- 2Н20 = Ве(Н20) 4]2+ Н2<br />

Ве + 2Н20 + 2 0 Н - = [Ве(ОН)4]2' + Н2<br />

Концентрленген салкын HNO3 пен H2S 0 4 бериллийді (Al сиякты)<br />

пассивтендіреді.<br />

Құймаларга 2—3% араласса, оныц қаттылығын, коррозияға<br />

карсылығын, беріктігін өсіреді мысалы,2% Be, 6% С араласкан<br />

темір болаттай катты болады.<br />

Косылыстары. Бериллий сутегімен тікелей әрекеттеспейді<br />

сондыктан бериллий гидридін бериллий хлориді мен литий<br />

гидридініц арасындағы алмасу реакциясыныц нәтижесіцде алады.<br />

Бериллий гидриді ВеН2 — полимерлі катты зат, касиеттері<br />

А1Н3 ұксас.<br />

Судыц әсерінен айырылып, сутекті бөліп шығарады.<br />

Бериллий оксиді ВеО ак түсті, балкуы киын ұнтак<br />

(t6 = 2o30oC) химиялык тұракты, арнаулы керамика жасауда<br />

жэне атомдык энергетикада нейтрондарды тежеуші ретіндекол-<br />

Данылады. Қыздырғанда ВеО кышкылдармен жэне сілтілермен<br />

эрекеттесіп, комплексті аниондар мен катиондар тузеді. Оксид<br />

сумен косылып суда ерімейтін гидроксид Ве(ОН)2 тузеді. Гидроксид!<br />

Ве(ОН)2 амфотерлі зат, кышкылдада да, сілтілерде де<br />

еРиді, бірак негіздік касиеті сәл басымырак:<br />

Ве(0Н )2 + 2НС1 = ВеСЬ + 2Н20<br />

B e(0H )2 + 2Na0H = Na2Be02 + 2H20<br />

Бұл түзілген натрий бериллаты.<br />

|6-2065 481

Бериллий туздарыныц кѳпшілігі суда жаксы ериді, ерімейтіндері:<br />

ВеСОз, В е(Р04)2 және т. б. Ерімтал тұздары ерітіндіден<br />

кристаллогидраттар түрінде бөлінеді. Бериллийге кос түздар —<br />

берилаттар түзы тән:<br />

(NH4) 2СО3 + ВеСОз = (NH4) 2СО3 • ВеСОз<br />

Сұйытылған ерітінділерде берилаттар айырылады.<br />

Бериллий ядролык реакторларда көп мөлшерде колданылады.<br />

Бериллийдіц косылыстары у.<br />

§ 2. МАГНИЙ<br />

Магний табиғатта магнезит M gC03, доломит МдСОз-СаСОз,<br />

карналит MgCl2-КС1-бНгО, бишофит MgCl2-6H20, оливин<br />

Mg2Si04 минералдар кұрамында, теніз суында (0,38% MgCl2),<br />

ащы кѳлдер сѳлінде (30% дейін MgCl2) кездеседі.<br />

Магний күмістей ак, жалтыраған металл. Ауада оксид кабыршағымен<br />

капталып, коррозияға үшырамайды,суда нашар еритін<br />

гидроксид түзілетіндіктен ерімейді. Қышкылдарда жаксы еріп,<br />

сутек бөліп шығарады. Сілтілермен әрекеттеспейді.<br />

Магний галогендермен өте жеңіл әрекеттеседі, кыздырғанда<br />

ауада жанады, күкірт жэне азот оны тотыктырады. Металдармен<br />

эвтектикалык коспалар, катты ерітінділер жэне металдык<br />

косылыстар түзеді.<br />

Магний электрон, магналий т. б. жеңіл кұймалар жасау үшін<br />

жэне пиротехникада, фотографияда колданылады.<br />

Цирконий араласкан магний кұймаларының механикалык<br />

беріктігі жоғары жэне коррозияға тұракты, ол алюминий куймаларынан<br />

20—30% жеңіл. Магний араласкан шойынньщ сапасы<br />

өте, жоғары.<br />

(Магний алу үшін сусыздандырылған карналитты не MgCb<br />

балкытып электролиздейді (t = 720—750°C p<br />

Мұнан баска, магнийді катты кызған доломитты ферросилициймен<br />

не алюмосилициймен тотыксыздандырып та алады:<br />

2(CaO-MgO) + S i = Ca2S 0 4 + 2Mg<br />

бұл процесс электр пешінде 1200—1300°С, вакуумда ѳткізіледі.<br />

Ұшып шыккан магний буын конденсаторға жинайды. Кейде<br />

MgO-ны электр пешінде 2100°С-та кѳмірмен тотыксыздандырады.<br />

Таза магний (99,999%) алу үшін технкалык магнийді вакуум<br />

ішінде бірнеше рет сублимациялайды.<br />

Магний косылыстарыныц барлығында да тотығып оц екі валейттік<br />

кѳрсетеді, бірак косылушы элементтіц касиетіне карай<br />

байланыс турі ѳзгереді, мысалы, III периодтың p — элементтерімен<br />

түзеген косылыстарында — Mg3A!2—Mg2S—Mg3P2—MgS—<br />

—MgCl2 байланыс түрі металдыктан басталады (Mg3Al2). Ол<br />

байланыс біртіндеп элсіреп, иондык байланыс күшейеді, акырында<br />

иондык байланыспен (MgCl^ бітеді.<br />

Косылыстары. Сутегімен магнии тікелей әрекеттеспей-<br />

482

ді, жанама жолмен кұрамы MgH2 — ак түсті, катты зат, бериллий<br />

жэне алюминий гидридтеріне карағанда термиялык тұрақтырак-<br />

Суда айырылады.<br />

Магний оксидін MgO — магнезитті MgC0 3 кыздырып айырып<br />

алады:<br />

M gC C W M gO + CC>2<br />

MgO — ѳте киын балкитын (/. 2800°) ак түсті ұнтак. Ұсак<br />

кристалды түрі активті зат, сумен. С0 2 мен реакцияласады, кышкылдарда<br />

оцай ериді. Күшті кыздырғанда аса қатайып пассивтенеді,<br />

сумен жэне кышкылдармен реакцияласпайды. MgO-ны<br />

отка берік заттар жасауда, мысалы кұрылыс материалдарын<br />

жасау үшін жумсайды жэне металдык магний алу үшін резина<br />

өндірісінде мүнай ѳнімдерін тазалауда пайдаланады.<br />

Магнезиялы цемент — магний оксидін магний хлоридініц<br />

канык ерітіндісімен араластыру аркылы алынады.<br />

M g0 + MgCl2 + H20 = 2Mg0HCl.<br />

Түзілген негіздік тұз бірнеше сагаттан кейін тутасып, кататын<br />

зат. Осы магнезиялы цементті негізге алып бірнеше кұрылыс<br />

материалдарын колдан жасайды. Мысалы, ксилолит жасау ушін<br />

магнезиялы цемент пен агаш кикымын, фибролит ушін агаш<br />

жацкасын араластырып, керекті пішінге келтіріп катырады.<br />

Магнийдіц гидроксиді M g(OH)2Hauiap еритін зат;<br />

негіздерше диссоциацияланады, орта күші бар, айталык NH4+<br />

косылыстарынан NH3 ыгыстырып шыгарады:<br />

2NH4C 1+ M g(0H ) 2 = MgCl2 + 2NH3 + 2H20.<br />

Магний т ү з да р ы н ы ц кѳпшілігі суда жаксы еритін туздар,<br />

Mg2+ ионы түссіз, оныц араласканынан тұздарда ащы дэм<br />

болады. Магний туздарыныц мацыздылары:<br />

Магний хлориді MgCl2-6H20. Карналиттагы КС1-ды<br />

тыцайткыш ретінде ажыратып алғанда, MgCl2 калып кояды.<br />

Магний хлориді — магнезиялы цемент жасауга, токыма ѳнеркэсібінде,<br />

медицинада (онымен катар Mgl2) колданылады. Магний<br />

хлоридініц криеталдары туссіз, дымкыл ауада былжырап езіле<br />

бастайтын, ерігіш зат. Ас тузыныц кейбір түрініц дымкыл тартуы,<br />

аралас магний хлоридініц болуынан.<br />

Магний сульфаты, M gS0 4 -7H20, табигатта эпсомит<br />

M gS0 4 -7H20, кизерит M gS0 4-H 20, каинит M gS04-<br />

•КС1-ЗН20 турінде кездеседі. Муны ащы тұз деп те атайды. Кыздырса<br />

200° жогары, суынан айрыла бастайды. Суда жаксы ериді<br />

(сілтілік жер металдарыныц сульфаттарынан айырмасы). Магний<br />

сульфаты токыма жэне кагаз ѳнеркэсібінде, медицинада колданылады.<br />

Магний карбонаты, MgC03. Табигатта магнезит ту-<br />

Рінде кездеседі, оны содамен эрекеттесе 3MgC0 3 -M g(0H )2-<br />

•оҢ20 а қ магнезия деп аталатын негіздік тузга айналады;<br />

483

міне, осы ак магнезия каучук жэне кагаз ѳндірісінде, косметикада,<br />

медицинада колданылады.<br />

Магний, өсімдіктердің хлорофилініц құрамына кіреді, сондыктан<br />

өсімдіктердің корегіне керек элемент. Магний тұздары<br />

топырақта аз мөлшерде эрдайым болады, жеткіліксіз болғанда<br />

тыцайткыш түрінде топыраққа енгізеді.<br />

Бул тұздардан баска магнийдің табигатта кездесетін силикаттары<br />

— т альк 3M g0-4Si02-H20 жэне асбест 3M g0-3Si02-<br />

'•Н20 бар, булар да кѳп жерде колданатын заттар.<br />

Сілтілік-жер металдары. Сілтілік-жер металдар ы<br />

дейтініміз — кальций, стронций жэне барий, қазір бұлардыц катарына<br />

радий да косылады. Ертеде, Са, Sr, Ва металдары бар<br />

екендігі белгісіз кезде, бұлардыц оксидтері белгілі болатын, ол<br />

оксидтердіц курделі зат екенін білмей, жай зат — элемент деп те<br />

есептеп жүрді. Бүл оксидтер топыракта болатын заттар, ол кезде<br />

тіпті Ломоносовтан бастап, осы сияқты металл оксидтерініц кѳбін<br />

топырак, жер, жерлер (земли) деп атайтын, мысалы Si02—<br />

кремнезем, А120з — глинозем т. б. осы кезге дейін калды, екінші<br />

жагынан бул жерлердіц (оксидтердіц) судагы ерітіндісі сілтілік<br />

касиет кѳрсететін сілтілік оксидтер, сілтілік-жерлер болды. Сондыктан<br />

XIX гасырдыц басында сілтілік-жерлердіц курамындагы<br />

металдар ашылган кезде, ол металдарды сілтілік-жер металдары<br />

деп атады.<br />

Сілтілік-_жер металдары катты, ак түсті, жалтыраган металдар.<br />

Қасиеттері топша ішінде периодтык зац бойынша ѳзгереді.<br />

Оксидтерініц жалпы формуласы ЭО, олар сумен тікелей реакцияласып<br />

гидроксид Э(ОН)2 тузеді, булардыц ерігіштігі де, куші де<br />

Са —►Ва карай ѳседі. Сілтілік-жер металдары сутекпен гидрид<br />

ЭН2, азотпен нитрид ЭзИг, кѳміртекпен карбид ЭС2 түзеді.<br />

Бұл элементтердіц атомдық радиустары (67-кесте) окып өткен<br />

элементтермен салыстырғанда едәуір үлкен, сондыктан химиялык<br />

реакция кезінде сырткы электрондарынан оцай айрылып,<br />

оц ионга айналады.<br />

Сілтілік-жер металдарыныц тұздарыныц көпшілігі (сульфат,<br />

карбонат, фосфат) нашар еритін заттар. Раддий, эсіресе барий<br />

касиеттес болганымен, радиоактивті болгандыктан оныц химиясы<br />

аз зерттелген, ол бұл тарауда окылмайды.<br />

§ 3. КАЛЬЦИЙ<br />

Кальций табигатта эжептэуір кѳп тараган элемент. Оныц косылыстары<br />

кальций карбонаты СаСОз, гипс CaS0 4 -2 H 20 , фосфорит<br />

Са3(Р 0 4)2, балкыткыш шпат CaF2, толып жатқан силикаттар.<br />

Кальцийді алу ушін оныц /балкыган тузын электролиздейді.<br />

Кальцийді жэне баска металдарды да балкыган түздарынан<br />

электролиздеп алуга арналган пештіц схемасы 151-суретте кѳрсетілді.<br />

Пештіц ішкі кабырғалары графитпен капталған, түбі<br />

сумен салкындатылады, анод — графит, катод — темір. Токтын<br />

484

кернеуі 20—30 Вольт, күші 3000 Ампер. Кальций катодка конған<br />

сайын катодты жоғары кѳтере береді, сонда акырында кальцийдін<br />

ѳзі катод болады.<br />

Кальций ауада, корғаушы оксидтің жұка кабыршағымен капталады,<br />

кыздырса, қызыл түсті жалын шығарып жанады. Суық<br />

сумен нашар, ыстык сумен жаксы реакцияласады.<br />

Кальций органикалык синтезде жэне подшипник жасайтын<br />

құймаға қолданылады.<br />

К а-л ь ц и й д і ц косылыстары. Кальцийдіц гидриді<br />

СаН2 — кристалдык зат, сумен реакцияласып сутек бѳліп шығарады:<br />

СаН2 + 2Н20 = Са(0Н)2 + 2Н2.<br />

Аэростаттарға керекті сутекті алу үшін колданады. Кальцийдіц<br />

ѳзі де, оныц ұқсастары да ѳте актив элемент болғандыктан,<br />

олар перкосылыстар түзгіш, мысалы, С а02(Э02). Кальций пероксид!,<br />

надпероксиді Э (0 2)2, персульфидтер 3Sn(n = 2— 5),<br />

пернитридтер 9 3N4, перкарбидтер ЭС2 т. б.<br />

Кальций оксиді CaO — ак түсті, балкуы киын (t°~<br />

~3000°) ұнтак зат. Оны алу үшін шахты пешін пайдаланады<br />

(152-сурет). Пешке эктас пен кѳмірді кабат-кабат кезектестіріп<br />

салып астынан от жағады. Пеште эндотермиялык реакция ѳтеді:<br />

СаСОз CaO-f С 02 АН0 = — 179,9 кДж/моль<br />

485

Шыққан кальций оксидін күйдірілген әк деп те атайды, онымен<br />

катар көміртек диоксиді С 02 түзіледі. Мүндай әкті бүкіл жер<br />

жүзіиде бірнеше ондаған миллион тонна ѳндіреді. Әкті металлургия,<br />

химия, кағаз, шыны т. б. енеркәсіптер кажетіне жұмсайды.<br />

Әкті ерте заманнан кұрылыс материалы ретінде қолданып келеді.<br />

Кальцийдіц гидроксиді Са(ОН)2— суда нашар<br />

еритін (20°, 1л суда 1,56 г) күшті негіз. Оның қанық ерітіндісін<br />

ә к с у ы дейді.<br />

Күйдірілген әкке су құйса, су әуелі сіңіп кетеді, сонан соң көп<br />

жылу шыгарып реакцияласады:<br />

Са0 + Н20 = С а(0Н )2 ДН° = —66,9 кДж/моль<br />

Бүл процесті сырттан қарап тұрса, шоққа су құйып сөндіргенге<br />

ұқсас, сондықтан оны «әкті сендіру» деп, түзілген Са(ОН)2<br />

сөндірілген әк, әуелдегі СаО - с ендірілмеген әк<br />

деп атайды.<br />

Са (ОН) г негіздердің ец арзаны болгандытан техникада ѳте көп<br />

колданылады. Сѳндірілген әкті құммен, сумен араластырып илеп,<br />

«әк ерітіндісі» деп атап кұрылыс жұмысында кірпіштерді біріктіруге,<br />

кабырғаларды сылауга колданады. Бүл ерітінді біраздан<br />

соц ұстасып, катып калады. Оның катуы күрделі процесс, бірақ<br />

болатын реакциялардыц негізгісі мыналар:<br />

С а(0 Н )2 + С 0 2 = СаС03 + Н20 АН°= — 71,1 кДж/моль<br />

Кристалданып Са(ОН)2 бѳлініп шыгады, кальций силикаттары<br />

түзіледі, ауадагы С 02 әсерінен СаСОз түзіледі.<br />

Кальций түздарыныц ішінде де мацыздылары бар.<br />

Кальцийдіц галогенидтері — СаГ 2. Бүлардыц<br />

біріншісі СаҒ2 суда ерімейтін тұз, ол жайында еткенде айтылды<br />

(X тарау, § 2). Қалған галогенидтер суда жаксы еритін түздар,<br />

оныц мацыздысы кальций хлорид і.<br />

Кальций сульфаты CaS04-2H20. Гипс-табиғатта<br />

кездеседі, суда ерімейтін зат. Гипсті кыздырса, 150° мацында,<br />

ол күйген гипс, немесе алебастрға 2CaS04-H20 айналады, осыны<br />

суға илесе, біраздан соц катып кайтадан CaS04-2H20 айналады.<br />

Осы касиетін пайдаланып гипсті түрлі мүсін жасауға, кұрылыс<br />

жұмысында жэне хирургияда колданады.<br />

Кальций нитраты C a(N 03)2-4H20 колдан жасалып,<br />

тыцайткыш ретінде колданады.<br />

Судыц к е р м е к т і г і. Табиғи суларда еріген күйде Са<br />

мен Mg түздары кѳп болса, ондай сукермек су деп аталады.<br />

Карбонаттык кермектік, карбонаттык емес кермектік деген болады.<br />

Карбонатты кермектік суда еріген Са(НС03)2<br />

жэне M g(HC03)2 болудан, карбонаттык емес кермектік — сол<br />

металдардыц хлоридтері мен сульфаттарынан болады.<br />

Бізде кабылданған стандарт бойынша судыц кермектігін<br />

1 л судағы Са2 + , Mg2 + иондарыныц миллиграмм-эквивалент<br />

санымен ѳлшейді. Судыц күрамындағы иондардыц саны 4 мг-

экв/л болса ол су жұмсақ су болады, 8—12 мг-экв/л — кермекті,<br />

ал 12 мг-экв/л жогары болса аса кермекті болады.<br />

К а р б о н а т т ы к к е р м е к с у д ы к а й н а т с а , о н д а г ы е р і г е н<br />

Са(НСОз)2= I CaC03 + C 02f + H20<br />

дигидрокарбонат карбонатка, ерімейтін тұзға айналып, су тұщиды.<br />

Сондыктан карбонаттык кермектікті у а к ы т ш а кермектік,<br />

ал кайнатканга болмайтын кермектікті т у р а к т ы кермектік<br />

дейді.<br />

Карбонаттык жэне карбонаттык емес кермектік катар кездессе<br />

жалпы кермектік болады.<br />

Бу казандарына кермек су куйылса, жогарыда жазылган<br />

реакцияның нәтижесінде, оның ішіне таскаспак турып, казанның<br />

кабыргасының жылуөткізгіштігін төмендетіп, артык отын жагылып<br />

шыгын артады, мысалы таскаспақтың калыңдығы 6 мм болганда,<br />

отын 50% артык жағылады.<br />

Кермек су технологиялык процестерге де, эрине ішуге де жарамайды,<br />

сондыктан ондай суды алдын ала жумсартады.<br />

Суды жумсарту дейтініміз Са жэне Mg катиондарының концентрациясын<br />

кеміту, ол ушін оларды ерімейтін косылыс курамына<br />

аударады.<br />

Судыц кермектігін кетіру ушін химиялык тэсіл колданады,<br />

ягни оны түрлі реактивтермен әрекеттейді.<br />

Карбонаттык емес кермектікті кетіру ушін сода немесе сѳндірілген<br />

эктас косып, еруі киын косылыстарға айналдырады,<br />

мысалы:<br />

CaS04 + Na 2C0 3 = СаС03| + N a 2S 0 4<br />

M gS04 -f- Ca (OH) 2 = Mg (OH) 2| + CaS04<br />

Казіргі кезде, суды жумсарту ушін катионды к алмастыру<br />

эдісін колданады.<br />

Кермек суды, суга ерімейтін катты заттыц— катиониттыц к а-<br />

тиониттык кабат-кабаты арасымен ѳткізеді; ол курамындағы<br />

натрий катионын судағы кальций жэне магний катионына<br />

алмастырады. Алмастыру реакциясыныц схемасы мынадай:<br />

R — курамы курделі анион.<br />

2NaR + Ca2+ ^ CaR2 + 2Na +<br />

2NaR + Mg2+ ^ MgR2 + 2Na+<br />

§ 4 . С Т Р О Н Ц И Й Ж Э Н Е Б А Р И Й<br />

Стронций жэне барий табиғатта сульфат жэне карбонат ту-<br />

Р ' н д е болады. Целестин SrS04, стронцианит SrC03,<br />

барит BaS04 жэне витерит ВаСОз. Буларды алу ушін<br />

к а л ь ц и й алудагы сиякты, хлоридтерін балкытып, электролиз-<br />

Д е и д і . Стронций де, барий де кальцийден активтірек — тотыгуы<br />

° н , а и , ^сумен шабытты реакцияласады, кѳпшілік элементтермен<br />

т і к е л е й косылысады.<br />

487

Оксидтері мен ги дрокси дтері кальцийдікіне ұқсас,<br />

бірақ активтірек. Тұздары да кальций тұздарына үқсас. Сульфаттары<br />

мен карбонаттарының суда тіпті аз еритіндігін аналитикалык<br />

химияда, стронций жэне барий катиондарыныц анализінде<br />

пайдаланады.<br />

XVII тарау<br />

БІРІНШІ НЕГІЗГІ ТОП<br />

Периодтық системаны негізгі топтарындағы элементтердің<br />

бүл соңғы тобы. Негізгі топтардағы элементтерді оқығанда, ең<br />

күшті бейметалдардан бастап (VII, VI топтар) бейметалдығы<br />

біртіндеп бәсеңдейтін элементтерді оқып, (V, IV топтар),<br />

одан амфотерлі элементтер (III топ) аркылы металдарға токтадық<br />

(II топ), енді I топтағы металдардыц ец активімен таныспакпыз.<br />

Бірінші топтағы элементтердіц барлығыныц да сыртқы кабатында<br />

бір s — электрон болуы, олардыц электрон косып ала алмайтындығын,<br />

кайта жалғыз электронын беріп жіберіп, оц бір валентті<br />

катион түзеді деп күтуге мүмкіншілік береді.<br />

Бұл топтағы элементтердіц сырттан екінші кабатындағы<br />

электрон саны екі түрлі: бір топ элементтерде ол кабат 8 электронды,<br />

әрі соцғы электроны, s, р электрондар, бұл ли т и й,<br />

натрий және үлкен периодтардыц жұп катарларыныц элементтер!<br />

— к а л и й , рубидий, цезий жэне франций.<br />

Қүрылымы мүндай элементтерді, әуелдегі келісім бойынша н е -<br />

гізгі топка жаткызамыз. Қалған м ы с, к ү м і с және ал -<br />

ты элементтерініц сырттан екінші кабатында 18 электрон болады<br />

әрі соцғы электрондары d-электрондар, олар косымша<br />

топка жатады.<br />

Сілтілік металдар. Бірінші негізгі топтыц элементтерін кѳптен<br />

сілтілік металдар дейді, ѳйткені ертеде, бұл металдар белгісіз<br />

кезде, натрий мен калийдіц гидроксидтері белгілі болатын, оларды<br />

сол кезде «сілті» деп атайтын. Бері келе 1807 жылы, Дэви сол<br />

сілтілерді балкытып, электролиздеп натрий мен калийді жеке<br />

шығарып алған. Натрий мен калий сілтіден алынғандыктан сілтілік<br />

металл деп аталған, одан кейін бұларға үқсас — литий,<br />

рубидий, цезий жэне франций — сілтілік металдар катарына косылды.<br />

Сілтілік металдардыц сырткы жалғыз электроны ядродан<br />

әжептәуір кашық орналасқандытан, оныц ядроға тартылуы нашар,<br />

берілуі оцай болады, сондыктан сілтілік металдар барлык<br />

металдардыц ішіндегі активтісі. Баска топтардағы сиякты топ<br />

бойымен жоғарыдан төмен түссек, демек металдардыц рет нѳмірі<br />

ѳсіп, радиусы үзарған сайын, электрон бергіштігі, металдык касиет!,<br />

активтігі күшейеді. Сілтілік металдардыц жалпы сипаттамасы<br />

68-кестеде келтірілді.<br />

488

С ілтілік м етал д ар д ы н ж ал п ы си п аттам асы<br />

68-кесте<br />

Элемент Литий Натрий Калий Рубидий Цезий Франций<br />

Li Na к Rb Cs Fr<br />

Атомдык 6,94 22,99 39,1 85,47 132,9 (223)<br />

массасы<br />

Изотоптары 6 23 39—41 85,87 133<br />

Рет нѳмірі 3 11 19. 37 55 87<br />

Валенттік 2s1 3s1 4 s 1 5 5 1 6s1 7s1<br />

электрондары<br />

Атомд. 0,155 0,189 0,136 0,248 0,268 0,280<br />

радиусы, нм<br />

Ионд. 0,068 0,098 0,133 0,149 0,165 0,175<br />

радиусы, нм<br />

Иондану энер­ 5,39 5,14 4,34 4,176 3,89 3,98<br />

гиясы, Э°-^<br />

^ Э + , эВ<br />

сындағы мөлшері<br />

(масс.%)<br />

Тығыздығы, 0,534 0,97 0,85 1,5 1,9<br />

г/см3<br />

t«,°c 179 97,8 63 39 - 29<br />

tK, °C 1350 883 776 689 666<br />

§ 1. ЛИТИЙ<br />

Литий — ақ түсті, жылтыр, жұмсақ металл. Металдардыц<br />

арасындағы ец жецілі. Литий химиялык, ѳте активті. Оттекпен<br />

ж э н е азотпен калыпты жағдайда әрекеттесетін болғандықтан,<br />

ауада тотығады. 200°-тан жоғары температурада жанады. Фторм<br />

е н хлордыц уасында жэне бром мен, иодтың буында ѳздігінен<br />

тұтанады. Қыздырғанда күкіртпен, көміртекпен, сутекпен жэне<br />

т. б. бейметалдармен эрекеттеседі. Металдармен литий^металдык,<br />

косылыстар түзеді.<br />

Литий сумен шабыт әрекеттесіп, сутегін ығыстырады:<br />

2Li + 2H20 = 2Li0H + H2<br />

Ашылу жылы 1818 1807 1807 1861 1860 1939<br />

Дэви Дэви Дэви Кирхгоф Бунзен<br />

Жер қырты- 5 -10-3 2,4 2,35 8 - 10^3 1• IO“ 3<br />

Қышқылдармен де өте оңай әрекеттеседі. Литийді LiCl — KCl<br />

эвтектиклык коспаны электролиздеп алады. Li құймалар өнді-<br />

Р У Д е атом реакторларында жылу сақтағыш ретінде, бір катар<br />

минералдары эмальдар өндіруде жэне т. б. колданылады.<br />

Литийдін косылыстары. Литийдіц косылыстары —<br />

тҮссіз, кристалдык зкттар. Көбіне тұздар немесе түз тәріздес<br />

заттар болып келеді.<br />

Литий оксиді Li20 — ак түсті қатты зат, жай заттар-<br />

Дың тікелей әрекеттесуі аркылы алынады:<br />

4Li + 0 2 = 2Li20<br />

489

Қышқылдармен, кышкылдык<br />

амфотерлік оксидтерімен әрекеттесіп,<br />

тұздар түзеді. Сумен<br />

әрекеттескенде гидроксид түзіледі.<br />

Литий гидроксиді<br />

LiOH — түссіз, өте гидроскопгы,<br />

суда еритін зат. Күшті<br />

негіз. Басқа сілтілік металдардын<br />

гидроксидтеріне Караганда,<br />

кыздырганда LiOH айырылады:<br />

2Li0H ^Li20 - f Н2О<br />

LiOH литий хлоридінін судагы<br />

ерітіндісін электролиздеумен<br />

алады. Оны электролит ретінде<br />

аккумуляторларда колданады.<br />

§ 2. НАТРИЙ<br />

Натрий баска да сілтілік<br />

металдар сиякты табигатта,<br />

тек косылыс күйінде гана<br />

кездеседі. Натрий силикаттар<br />

кұрамында болады. Құрамында натрий бар минералдардын<br />

маныздылары — ас тұзы NaCl — тұзды көлдерде шөккен түрде<br />

кездеседі, одан баска Соликамск, Артемовен, Елек (Илецк) т. б.<br />

жерлерде казынды тұз түрінде болады.<br />

Натрий алу үшін онын гидроксидін, немесе натрий хлоридін<br />

балкытып электролиздейді. 153-суретте металдык натрийді алуға<br />

арналган пештің схемасы көрсетілді. Пештің іші шамотпен капталған,<br />

анод (А) графиттен, катод (К) айналдыра қоршаған<br />

темірден жасалды, бұл екеуінін арасына торлы диафрагма кондырылады.<br />

Натрий катод бѳлімінде айрылып шыгып, жогары<br />

калкып, жинагышка барады. Хлор жеке бѳлініп шыгады. NaClды<br />

керегінше косып отырады, электролиз процесі үздіксіз жүреді.<br />

Натрий өте жүмсак, оны пышакпен оңай кесуге болады. Кесілген<br />

жері ә дегенде жып-жылтыр болганымен, тез тотыгатындықтан<br />

лезде күңгірттенеді, сондыктан оны керосинге салып сактайды.<br />

Натрийдіц косылыстары. Натрийді хлор ішіне<br />

апарса жанып кетеді, броммен тек сырт жағы, иодпен кыздырганда<br />

гана реакцияласады. Бұлардың жалпы формуласы NaT.<br />

Натрий күкіртпен де, сутекпен де шабыт косылысады. Натрий<br />

жанганда Na20 2 айналады, бул натрий пероксиді, оны<br />

техникада алганда натрийді алюминийден жасаган ыдыста жагады:<br />

490<br />

2Na + 0 2 = Na20 2<br />

ДН°= -f 519 кДж/моль

ЫагОг — сары түсті ұнтақ түйір зат.<br />

ІЧіагОг — сумен әрекеттескенде гидролизденеді:<br />

Na20 2 + 2H20 ^ 2NaOH + Н2О2<br />

Осы реакцияға сүйеніп натрий пероксидін түрлі заттарды<br />

түссіздендіруге қолданады.<br />

Натрий пероксидінің көміртек диоксидімен реакцияласуын сүцгуір<br />

кайыктарда, аластауыш газқорғауыштарда, оттек алу үшін<br />

пайдаланады.<br />

2Na20 2 + 2C02 = 2Na2C 03 + 0 2 АН°= — 431 кДж/моль<br />

Натрий океидін тікелей тотықтырып емес, жанама<br />

жолмен алады, ол да ак, түсті катты зат, сумен өте жақсы реакцияласады.<br />

Na20 әзір еш жерде колданбайды.<br />

Натрий гидроксиді NaOH — түссіз, ѳте гигроскоптык,<br />

өзі жанаскан затын күйдіргіш катты зат. Сондыктан к ү й -<br />

діргіш сілті, күйдіргіш натр деп атайды. Күйдіргіш<br />

натр оцай балкыгыш, әрі айрылмай үшатын зат, балкыган күйде<br />

шыны, фарфор, платина ыдыстарын «жеп» кояды, сондыктан<br />

мұны күміс, никель, темір ыдыстарда балкытады.<br />

Күйдіргіш натр суда (спиртте де) жаксы ериді, ерітінділерінде<br />

толык диссоциацияланады, сондыктан бүл ец күшті сілтініц<br />

бірі.<br />

Натрий гидроксидін (күйдіргіш натр, каустикалык сода,<br />

каустик) өнеркәсіптіц түрлі салалары өте көп мөлшерде тұтынады.<br />

Бүкіл жер жүзінде жыл сайын бірнеше миллион тонна өндіріледі,<br />

әрі оныц көпшілігі ас тұзы ерітіндісін электролиздеу<br />

(X тарау), § 3) аркылы алынады. Оны мынадай алмасу реакциясы<br />

аркылы да алады:<br />

Na2C 03-f Са(ОН2) = | CaC03 + 2Na0H<br />

Түздары. Натрийдіц катионы түссіз. Белгілі туздарыныц<br />

барлыгы суда ерімтал. Галогенді туздарыныц мацыздысы ас тузы<br />

NaCl. Ас тузы тамакка жумсалуымен катар ѳте кѳп мѳлшерде<br />

ѳнеркэсіпте колданылады. Жыл сайын ондаган миллион<br />

тонна ѳндіріледі.<br />

Натрий сульфаты Na2S 0 4 ' 1 0H 20 суда жаксы ериді.<br />

Техникада, эсіресе шыны, натрий сульфиді (Na2S) т. б. ѳндіруде<br />

к ө п колданылады. Бул туз табигатта ащы кѳлдерде шѳккен түрде<br />

к е з д е с е д і . Техникада натрий сульфатын кыскартып «сульфат»<br />

Д е й д і . Біздіц еліміз сульфатка ѳте бай — Қара Бугаз, Арал тецізінің<br />

мацы, Қүшік көлі, Балкаш көлінің айналасы — Қашқан<br />

т е ц і з , Қарашыган, Майкамыс, Тектүрмас, Қарасуат т. б. ащы<br />

К ө л д е р , Нұра тецізі, Тузкөл т. б.<br />

Каспий, Арал, Балкаш, т. б. туйык теціздерді ашык теціз-<br />

Дермен салыстырганда суында S 0 4" анагұрлым кѳп болады.<br />

Осы теціздерден үзіліп кұргаган, солардыц айналасында толып<br />

Жаткан ащы көлдерде негізгі түз сульфат болады; ол м и р а б и -<br />

491

л и т Na2S 0 4 • 10Н20, тенардит Na2SC>4 минералдары түрінде<br />

болады.<br />

Натрий нитраты N aN 03 азот кышкылын ѳндіргенде<br />

косымша ѳнім ретінде шығады. Тыңайткыш ретінде колданылады.<br />

Натрий гидрокарбонаты NaHC03 ерітіндіден ұсак<br />

кристалл түрінде, кристалдык сусыз бѳлініп шыгатын зат. Ерігіштігі<br />

нашар, кыздырганда кұрғак түрі де, еріген түрі де былай<br />

айрылады:<br />

2NaHC03 = Na2C 0 3 + C 0 2 + H20<br />

Натрий гидрокарбонаты ас содасы деп атап медицинада, кондитер<br />

ѳнеркэсібінде пайдаланады.<br />

Натрий карбонаты не сода, химиялык ѳнеркэсіп ѳндіретін<br />

заттардыц маңыздысыныц бірі; сусыз түрін.Ыа2С 03 кальцинирлеген<br />

сода, кристаллогидрат түрін Na2C 03-10H20 кристалдык<br />

сода дейді, кристалдык сода ауада ашык қалса сусызданады.<br />

Соданы кѳп жерде — химиялык, шыны, сабын, кағаз, токыма,<br />

мүнай т. б. өнеркәсптерде колданады.<br />

Сода өндіру. XVIII ғасырдың аяғына дейін сода өндірудіц<br />

техникалык әдісі болмады.<br />

Оны теніз балдырлары мен өсімдіктердің күлінен шаймалап<br />

алатын жэне жаратылыста эр жерлерде (Египетте) кездесетін<br />

содалы көлдерден алатын.<br />

Ол кезде өсіп келе жаткан түрлі өндірістерге сода өте керек<br />

болды, оны Испаниядан өте қымбат бағаға сатып алатын, сондыктан<br />

францияныц Ғылым академиясы, соданы арзан, әрі мол<br />

зат, ас түзынан алудыц әдісін табуға. 1775 жылы бәйге жариялады.<br />

Осыдан 16 жылдан кейін (1791 ж.) француз дәрігері Николай<br />

Леблан сода алудыц жаца әдісін ұсынады.<br />

Леблан әдісі бойынша, ас тұзы алдымен натрий сульфатына<br />

айналдырылады:<br />

2NaCl + H2S 0 4 = 2HCl + Na2S 0 4<br />

Сульфатты эктаспен жэне кѳміртекпен араластырып кыздырады,<br />

ондағы реакциялар екі сатыда ѳтеді:<br />

Na2S 0 4 + 2C = Na2S + 2C02<br />

Na2S + CaC03 = Na2C 03 + CaS<br />

Осылайша реакцияласқан тұздар күймасын сумен әрекеттегенде<br />

ондағы сода ериді. Ол ерітінді, ішінен сода кристалдана<br />

бастағанша суалтылады.<br />

1863 жылы Бельгияныц инженері Эрнест Сольвей<br />

соданы ас түзынан аммиак аркылы алудыц әдісін ұсынған.<br />

Бұл әдіс бойынша ас тұзыныц концентрленген ерітіндісін<br />

салкындатып оған канғанынша аммиак косады жэне одан кейін<br />

492

әктасты күйдіру нәтижесінде алынған көмір қышкыл газ жіберіледі.<br />

Ерітіндіде алдымен аммоний гидрокарбонаты түзіледі:<br />

NH34-C 02 + H20 = NH4HC03,<br />

ол ас тұзымен алмаса реакцияласып натрий гидрокарбонатына<br />

айналады:<br />

NH4HC03 + NaCl = |N aH C03 + NH4Cl<br />

Натрий гидрокарбонаты салқын суда нашар еритін зат болгандыктан<br />

тұнбага түсіп, одан сүзіліп алынады, оны қуырып<br />

кыздырса:<br />

2NaHC03 = Na2C 03 + C02 + H20<br />

натрий карбонаты — сода түзіледі.<br />

Өткен реакцияда түзілген аммоний хлоридінің ерітіндісін<br />

әктаспен араластырып кыздырса, аммиак кайтадан бөлініп шығады:<br />

2NH4Cl + C a(0H )2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H20<br />

Осы күні барлық жерде сода өндірісінде Сольвей әдісін колданады.<br />

§ 4. КАЛИЙ, РУБИДИЙ ЖЭНЕ ЦЕЗИЙ<br />

Калий жэне баска да сілтілік металдар, физикалык жэне<br />

химиялык касиеті жағынан натрийға ұксас, бірак периодтык<br />

системадағы орнына сай, активтіктері әр түрлі.<br />

Табиғатта калийлі минералдар: карналит KCl-MgCl2-<br />

•6Н20, сильвинит KCl-NaCl, полигалит K2S 0 4-<br />

•MgS04-2CaS04-2H20.<br />

153-сурет. Металдык натрий<br />

алуға арналған электролизердің<br />

схемасы<br />

154-сурет. Әсімдіктің шығымына<br />

калий тұздарының әсері<br />

493

Рубидий жэне цезий калий минералдарыныц құрамында болады.<br />

Франций радиоактивті, тұрақты изотоптары жок болғандықтан<br />

касиеті аз зерттелген.<br />

Калнйді т. б. сол сиякты баска сілтілік металдарды, натрий<br />

сиякты, тұздарын балкытып, электролиздеп алады.<br />

Калий топшасыныц элементтері К, Rb, Cs пышакпен оцай<br />

кесілетін жүмсак, жеціл, ак-күміс түсті, оцай балкитын, өте активті<br />

металдар. Калий ауада тез тотығады, цезий мен рубидий<br />

өздігінен тұтанады. Фтор жэне хлордыц ортасында К, Rb, Cs калыпты<br />

жағдайда тұтанады. Сұйык броммен копарылыса, ал иодпен<br />

аздап кыздырғанда әрекеттеседі. Кыздырғанда күкірт, сутек<br />

жэне т. б. бейметалдармен жеціл әрекеттеседі. Металдармен<br />

көпшілігінде металдык косылыстар түзіледі.<br />

Калий жэне оныц аналогтары металдардыц кернеу катарыныц<br />

ец басында түрады. Калий сумен өздігінен тұтанып, ал рубидий<br />

жэне цезий копарылыса эрекеттеседі. Rb жэне Cs су күрамындағы<br />

сутегін тіпті — 108°-та ығыстырып шығарады.<br />

Қыздырғанда жэне жарык түсіргенде электрондары оцай<br />

бөлініп кететіндіктен К, Rb, Cs фотоэлементтер жасауда колданылады.<br />

Калийдіц жэне баска сілтілік металдардыц да косылыстары<br />

натрийдіц косылыстарына үксас. Бірак калий тұздарыныц кристалдык<br />

суы болмайды.<br />

К — Rb — Cs катарында элементтердіц металдык касиеттері<br />

күшейетіндіктен, түздарыныц тұрактылығы да пероксидті косылыстар<br />

түзу кабілеті де артады. Литий мен натрийға карағанда<br />

К, Rb, Cs жанғанда пероксидтер ЭОг түзеді. Жанама жолмен<br />

Э2О2 пероксидтерін де алуға болады.<br />

Бұл металдардыц пероксидтері — күшті тотыктырғыштар. Су<br />

және сұйык кышкылдардыц әсерінен тез ыдырайтын заттар.<br />

Мысалы:<br />

2 КОг + H 2SO 4 = K2SO4 -)- Н2О2 О2<br />

Пероксидтерді металдармен тотыксыздандыру аркылы оксидтерді<br />

ЭгО алуға болады:<br />

К 02 + 2К = 2К20<br />

Калий оксиді К 2О — ак, рубидий оксиді Rb2Ü — сары, цезий оксиді<br />

— CS2O — кызыл-сары түсті, реакцияласуға кабілетті заттар.<br />

Сумен шабытты әрекеттесіп, гидроксидтер ЭОН түзеді.<br />

Гидроксидтер ЭОН — түссіз, өте гигроскопты, суда көп жылу<br />

шығарып еритін катты заттар. Судағы ерітінділері, натрий гидроксид!<br />

сиякты, күшті негіздер — сілтілер болып кёледі. Бүл<br />

гидроксидтердіц арасындағы техникада ец мацыздысы — КОН.<br />

К, Rb, Cs жэне Fr косылыстары медицинада колданылады.<br />

Калий түздарының ауыл шаруашылығы үшін мацызы орасан<br />

зор. Калий ѳсімдіктерге кажет, бірак топыракта жеткіліксіз<br />

элементтіц бірі. 154-суретте ѳсімдіктіц шығымына калий тұзда-<br />

494

рьінын әсері көрсетілген. Он. жақтағысының топырағына калий<br />

түздары араластырылған.<br />

Тың топыракта біраз калий болады, бірак егінді жинап алғанда<br />

онымен бірге топырактағы калий де кетіп, оның қоры бірте-бірте<br />

азаяды. Соның орнын толтыру үшін калий түздары топырак<br />

тынайтқыш ретінде колданылады. Калий тыңайткыштары<br />

ретінде калийдің жаратылыстағы минералдары алынады.<br />

Карналиттағы калий хлоридін шығарып алу әдісі калий хлоридіне<br />

карағанда магний хлоридінің анағұрлым жаксы еритіндігіне<br />

негізделген. Карналитты ыстык суда (дүрысын айтканда<br />

MgCb ерітіндісінде) ерітеді. Енді ерітіндіні салкындатканда ондағы<br />

еріген калий хлоридінің көпшілігі кристалға айналып тунбага<br />

түседі. Магний хлоридінің ерігіштігі жаксы болғандыктан<br />

ерітіндіде калады. Осы калған ерітіндіні суалтып, салкындатканда,<br />

онан жасанды карналит (KCl-MgCb-öhbO) кристалданады.<br />

Оны ажыратып алып табиғи карналит сиякты кайтадан іске<br />

косады. Бұл карналит бөлініп шыккан ерітіндіде әлі де көп мөлшерде<br />

магний хлориді болады. Міне, осы калдык ерітінді кыздырылып,<br />

ыстык күйде кайтадан карналит ерітуге жұмсалады.

Үшінші бөлім<br />

К О С Ы М Ш А Т О П Т А Р Д Ы Ң Э Л Е М Е Н Т Т Е Р І<br />

Д. И. Менделеевтің периодтык системасындағы әрбір топтың<br />

элементтері негізгі жэне косымша топ элементтері болып екіге<br />

бөлінетіндігі (VIII және нөлдік топтардан баскасы) бұрыннан<br />

мәлім. Негізгі топтардағы элементтермен танысып болдык, енді<br />

косымша топтардағы элементтермен танысамыз. Периодтык системанын,<br />

ұзын түрінде, бұлар В топтардағы элементтер.<br />

Косымша (не В) топтардагы элементтердіц барлыгы ауыр<br />

металдар. Косымша (не В) топтардағы элементтердін, атомдарынын,<br />

кұрылысы жағынан ерекшелігі — бұлардың соңғы электроны,<br />

негізгі топ элементтеріндегідей сырткы кабатта емес, сырттан<br />

екінші ішкі кабатта, әрі оның ішінде d катпарында орналаскан.<br />

(III тарау, § 6). Косымша (не В) топтардағы элементтерді<br />

d-электронды элементтер деп те атайды. Сондыктан, радиусы<br />

кыскарак болады; радиусының кыскалығы, онын, электрон тарткыштығын<br />

күшейтеді, демек, химиялык активтігін кемітеді. Осы<br />

айтылғанды айкындау үшін I топтағы негізгі жэне косымша топ<br />

металдарыныц радиустарын және ионға айналдыру үшін жұмсалатын<br />

энергияны (электрон вольтпен көрсетілген иондану потенциалын)<br />

салыстыруға болады (69-кесте).<br />

I негізгі жэне қосымш а (неВ ) топтардағы металдардын<br />

атомдарынын радиусы ж эне иондану потенциалы<br />

69-кесте<br />

Период Металдар Атом радиусы, нм Иондану потенц. (эВ)<br />

4<br />

к<br />

Cu 0,238 0,128<br />

4,3<br />

7,7<br />

5<br />

Rb<br />

Ag 0,251 0,144<br />

4,2<br />

7,5<br />

6<br />

Cs<br />

Au 0,270 0,144<br />

3,9<br />

9,2<br />

Косымша (не В) топтардагы металдардыц химиялык активтігі<br />

негізгі топтардағы металдардан анағүрлым кем.<br />

Косымша (не В) топтардагы металдардыц ѳзара химиялык<br />

активтігі де бірдей емес эрі металдардыц периодтык кестеде орнына<br />

карай ѳзгереді; атап айтканда кестеде период бойымен сол-<br />

496-

пан онға карай, яғни ол металдардағы d-электрондардыц саны<br />

көбейетін бағытта (III-тарау, § 8) жүрсек, химиялык активтігі<br />

аздап та болса кемиді (70-кесте).<br />

70-кесте<br />

К,осымша (не В) топтардағы металдардын химиялык активтігінің ѳзгеруі<br />

Ton I н ill IV V VI VII VIII<br />

Косымша<br />

(не В) топтын<br />

бас элементі Си Zu<br />

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni<br />

Ионданудын<br />

орта энергиясы<br />

(к Д ж /<br />

моль)<br />

782,4 920,5<br />

539,7 669,5 677,8 708,4 721,7 778,2 794,9<br />

Сонымен осы карап шыккан бағытта бұл металдардын, тотыксыздандырғыш<br />

кабілеті, демек, металдык касиеті кемиді.<br />

Бұл косымша топтар (не В) элементтерінің негізгі топтын<br />

металдарынан, әсіресе сілтілік жэне сілтілік-жер металдарынан<br />

бір айырмашылығы комплекс косылыстар түзуге бейім келеді.<br />

Мұндай косылыстарды кейбір негізгі топтардын, мысалы<br />

III А, IV А жэне V А топтарынын элементтері де түзеді.<br />

Ендігі жерде косымша топ элементтерін жекелеп окуға кіріспес<br />

бүрын комплекс косылыстарымен танысып ѳтейік.<br />

XVIII тарау<br />

КОМПЛЕКСТІ ҚОСЫЛЫСТАР<br />

Валенттік жайындағы ілім химияға әбден орныкканнан кейін<br />

химиялык косылыстардын барлығы карапайым не атомдык<br />

косылыстар жэне комплексті немесе молекулалык косылыстар<br />

делініп екіге бѳлінгендей болды.<br />

Біздін осы уакытка дейін окып келген косылыстарымыздын<br />

басым кѳпшілігі элементтердін атомдары косылысудан түзілген<br />

атомдык косылыстар. Бірак осымен катар біз кейбір күрделі<br />

косылыстармен де таныспыз, олар: кристаллогидраттар (Na2S 0 4-<br />

•ЮН20), аммиакаттар (CuS04-4NH3), ашудас (KA1(S04)2-<br />

• 12Н20), тиоарсенаттар (Na3AsS4), криолит (Na3AlFe) (X тарау,<br />

§ 2), фторсиликаттар (Na2SiF6) (XIII тарау, § 8), кремний фторсутек<br />

кышкылы (H2SiF6).<br />

Комплексті косылыстар туралы ілімнің негізін жасаған Швейцария<br />

ғалымы Альфред Вернер (1893 жыл). Вернердіц пікірі<br />

бойынша косылыстарды бірінші ретті (карапайым) жэне жоғары<br />

ретті деп екі топка бөлуге болады. Жогары ретті косылыстар<br />

бірінші ретті (карапайым) косылыстардын ѳзара бірігуі нәтижесінде<br />

түзіледі. Олардын кейбіреулері катты күйінде де және<br />

еріген күйінде де тұракты болады, ал енді біреулері катты күйінде<br />

497

тұрақты болғанымен, ерітіндіде<br />

құрам бөліктеріне ыдырап<br />

кетеді. Мысалы, Na2SiF6<br />

және CuS0 4-4NH3 қатты жэне<br />

еріген күйінде тұрақты, ал<br />

A12(S 04) • K2S 0 4-24H20 катты<br />

күйінде тұракты, ерітіндіде<br />

алюминий А13+, калий Қ+ жэне<br />

сульфат S 0 4“ иондарына<br />

ыдырайды. Мұндай катты<br />

күйінде де және еріген<br />

күйінде де тұракты<br />

болып келетін ж о -<br />

ғары ретті косылыстар<br />

комплексті косылыстар<br />

деп аталады.<br />

Комплексті косылыспен танысу<br />

үшін мынадай мысал келтірейік.<br />

НҒ мен SiF реакцияласканда:<br />

2HF + SiF4 = H2SiF6<br />

Лев Александрович Чугаев „ ,<br />

(1873—1922) кремнии фторсутек кышкылы<br />

түзіледі. Мүндай химиялык косылыстың<br />

түзілуін валенттікке сай химиялык байланыстың түрлерімен<br />

түсіндіре алмаймыз, шынында HF мен SiF4 молекулаларынын,<br />

курамындағы атомдардын, валенттіктері қанык, бүл молекулаларда<br />

химиялык байланыстың негізі —- электрон жубын<br />

түзетін не булттары тоғысып каптасатын жалкы электрон жоқ.<br />

Солай бола түрса да бул екі газ жап-жаксы реакцияласады, су<br />

ерітіндісінде екеуі түгел косылысады.<br />

Мундағы косылысудыц ретін түзілген H2SiF6 касиеттері көрсетеді;<br />

бул екі негізді күшті кышкыл, былай диссоциацияланады:<br />

H2SiF6 4=t 2H -f SiF6"<br />

SiF6" ионыныц түзілуі нейтрал молекула SiF4 фтор ионымен Ғ'<br />

косылысатындығын көрсетеді. Айталык, НҒ мен SіҒ4 арасындағы<br />

реакцияны көрнекі түрде былай жазуға болады:<br />

Н Ғ - Ғ-<br />

2HF + SiF4 =<br />

Si4 +<br />

Н' _Ғ+ ғ+ Ғ-1<br />

Демек, SіҒ4 курамындағы кремний HF күрамындағы Ғ_ ионын<br />

өзіне тартып алады. Осы арадағы теріс зарядты фтор иондары,<br />

эрине, кейін тебіседі, бірак оц зарядты кремнийдіц оларды<br />

ѳзіне тартуы басым болғандыктан, оц 4 зарядты бір кремний<br />

теріс зарядты алты фтормен бірігіп, ѳткенде кѳрсеткендей комплекс<br />

тузеді, ол комплекс теріс 2 зарядты ион болып шығады.<br />

Комплекс иондары эдетте квадрат жакшаға алып жазылады.<br />

498

Қ ұ р а м ы н д а о с ы н д а й к о м п л е к с и о н ы б а р к о с ы л ы с т а р к о м -<br />

плексті к о с ы л ы с т а р ғ а ж а т а д ы .<br />

Комплексті косылыстарды ғылыми тұрғыдан Альфред<br />

Вернер (1866—1919 ж.) зерттеген; бұл жайындағы Вернердін<br />

жұмысы координациялык теория деп аталады.<br />

Жоғары келтірілген компл.ексті косылыстардыц аныктамасын Вернер<br />

ұсынған.<br />

XX ғасырдан бастап комплексті косылыстарды жете тексерген<br />

теориялар біздің елімізде шыкты, бұл салада үлкен ецбек<br />

сінірген біздіц ғалымдар Д. И. Менделеев, Н. С. Курнаков, эсіресе<br />

Л. А. Чугаев жэне осы кезде акад. И. И. Черняев, т. б.<br />

Л е в Александрович Чугаев Москвада туган. Москва университетін<br />

бітірген. Эуелгі кезде органикалык химиямен айналыскан, 1907 жылы<br />

Л. А. Чугаев Петербург университетінің анорганикалык химия кафедрасын<br />

менгеруге сайланады. Л. А. Чугаев комплексті косылыстардан кѳп ірі жұмыстар<br />

істеген, осы кезде Совет Одагында комплексті косылыстарды зерттеушілер Чугаевтың<br />

шэкірттері.<br />

Л. А. Чугаевтьщ платиналык металдардын химиясы жѳнінде істеген жұмыстары<br />

ерекше, сол металдарды алу эдістерінін осы күнгі теориялык негізі<br />

Чугаевтан шыккан. Ғылым академиясында 1918 ж. платина институтын ұйымдастыруға<br />

да Чугаев көп еңбек етті.<br />

Координациялык теория бойынша комплексті косылыста орталык<br />

орын алып тұрған ион, не атом (біздіц мысалымызда кремний)<br />

комплекс түзуші деп аталады. Мысалы, мына косылыстар<br />

CuS04-4NH3 не PtCl4-2КС1 комплексті косылыстар болады.<br />

Бұлардағы [Cu(NH3)4] S 0 4, Кг[(PtCl)б] мыс жэне платина<br />

иондары комплекс түзуші.<br />

Комплекс түзушініц айналасына, соныц әсері жететіндей жакындатканда<br />

жиналған, яки координацияланған иондарды не молекулаларды<br />

лигандтар (аддендтер) деп атайды. Міне, осылар<br />

(комплекс түзуші мен лигандтар) бірігіп, комплексті косылыстыц<br />

ішкі сферасын кұрайды. Ішкі сферага орналаспай<br />

калган иондар комплекс түзушіден алысырак орналасады, олар<br />

комплексті косылыстыц сырткы сферасын кұрайды.<br />

Комплексті косылыстарды жазганда олардыц ішкі жэне сырткы<br />

сфераларын айырып кѳрсету үшін іщкі сфераны жогарыда<br />

айтқандай квадрат жакшага алады. Мысалы:<br />

[Pt(NH3)4], С12, [NH4]C1, [Pt (NH3) гС12] Cb т.-б.<br />

Комплексті косылысты суга еріткенде сырткы сферадагы<br />

иондар диссоциацияланып кетеді. Сондыктан оныц комплекс<br />

ионмен байланысы иондык болады. Енді ішкі сферада координа-<br />

Цияланган иондар болсын, не молекулалар болсын, олар комплекс<br />

түзушімен байланыскан калпында диссоциацияланбайтын<br />

комплекс болып кала береді. Мысалы: PtCl4-4NH3 сиякты аммиакат<br />

комплексті косылыс [Pt(NH3)4Cl2)Cl2 былай диссоциацияланады:<br />

[Pt(NH3)4Cl2] CI2 ** [Pt(NH3) 4CI2] +2СГ<br />

Комплекстіц ішкі сферасында координацияланатын лигандтар<br />

499

иондар не бейтарап, бірак полюеті молекулалар болуы мүмкін,<br />

онымен катар бұлар аралас болуы да мүмкін, мысалы СгС13-<br />

•5NH3 дұрысында мынадай комплексті косылыс [Cr (NH3)5C1] С12.<br />

Комплекс түзушініц айналасына координацияланған лигандтардың<br />

жалпы саны сол комплекс түзушінің координациялык<br />

саны деп аталады. Жиі кездесетін комплексті косылыстарда координациялык<br />

сан алтыға не тѳртке тец, сирегірек екіге, не үшке тең<br />

болады.<br />

Комплекс ионныц заряд саны сырткы иондар зарядының қосындысына<br />

тец, бірак кері мэнді болады, мысалы H2[SiF6] комплекс<br />

ион теріс екі валентті, себебі сырткы сферада оц бір<br />

валентті сутектіц екі ионы бар. [Pt (NH3) 4CI2] Cl2 косылысында<br />

комплекс ион оц екі валентті, [Pt(NH3)2Cl4] косылысында сырткы<br />

сфера жок, сондыктан бұл косылыс суда диссоциацияланбайды,<br />

бейэлёктролит.<br />

Комплексті косылыстыц кұрамы белгілі болса, комплекс түзущініц<br />

зарядын табу киын емес. Ол үшін комплексті косылыстыц<br />

формуласына кіретін баска иондардыц барлығыныц зарядтарыныц<br />

алгебралык косындысын шығарып, оган теріс мэн кояды,<br />

мысалы [Pt (NH3) 4С12] СІ2 оныц косындысы (4-0) + (2 — ) —<br />

+ (2 — ) = (4 —), демек, бүл арада комплекс түзуші платина оц<br />

тѳрт валентті.<br />

Осы уақытка дейін оқыған және алдымызда оқитын атомдық (қарапайым)<br />

косылыстардын жалпы санына қарағанда комплексті косылыстардын саны<br />

әлдеқайда көп. Өйткені, біріншіден элементтердін көпшілігі, оның ішінде металдар,<br />

әсіресе косымша топтардағы металдардын барлығы, комплекс түзуші бола алады.<br />

Екіншіден, комплекстің ішкі сферасына лиганд ретінде кіретін бөлшектер<br />

өте көп, олар:<br />

1. Кұрамында оттек бар косылыстар — су (комплексті косылыс — кристаллогидраттар<br />

түзеді), спирттер (алкоголяттар түзеді), кышқылдар (ацидат<br />

түзеді), альдегидтер мен кетондар да комплекстін ішкі сферасына кіре алады.<br />

2. Құрамында азот бар косылыстар — аммиак (аммиакаттар түзеді),<br />

органикалык аминдер (аминат түзеді), нитридтер, амидтер т. б. косылыстар да<br />

ішкі сфераға кіре алады.<br />

3. Құрамында күкірт бар косылыстар — сульфидтер, тиоспирттер, тиоэфирлер<br />

т. б. косылыстар да ішкі сфераға кіріп комплекс түзеді.<br />

4. Тұздар және тұздардын кос тұз типті комплексті косылыстары.<br />

5. Полигалогенид, полисульфид сиякты комплексті косылыстар.<br />

6. Күрделі кышқылдар (изополикышқылдар, гетерополикышқылдар).<br />

Химияда неше комплекс түзуші элемент болса, соның әрқайсысы осы аталған<br />

лигандтармен комплекс түзе алады. Осының өзінен комплексті косылыстардын<br />

каншалыкты көп екендігін байкауға болады:<br />

Комплекс иондарыныц беріктігі әр түрлі болады, мысалы<br />

K2[PtCl6] даты [PtCl6]" ионы берік ион, ол туз суға ерігенде бүл<br />

ион диссоциацияланбайды, ерітіндіде Pt + + + + не С1' иондары<br />

білінбейді, ал енді [Cd(NH3)3]Cl тұзыныц ерітіндісінде Cl' иондарымен<br />

катар Cd+ + иондары жэне NH3 молекулаларынын бар<br />

екендігі білінеді, демек бұл түз суға ерігенде: [Cd(NH3)4]Cl2<br />

5=t [Cd(NH3)4] + 2 0 ' осылайша диссоциацияланумен катар.<br />

[Cd(NH3)4] ^ Cd +4N H 3<br />

500

с « К О О Р Д И Н А Ц И Я Л Ы К Т Е О Р И Я . К О М П Л Е К С Т І К О С Ы Л Ы С Т А Р Д Ы Ц<br />

S '• * Қ Ұ Р Ы Л ы с ы<br />

К о о р д и н а ц и я л ы к с а н 2 б і р в а л е н т т і к ү м і с Ag, а л т ы н Au ж э н е<br />

ыстын Cu комплексті косылыстарында кездеседі. Мысалы,<br />

[CuCb]- . [Ag(NH3)2] + , [AuC12] ". Мұндай комплекстерде орталык<br />

атом мен екі лиганд бір түзудіц бойына орналасады, демек,<br />

кұрылысы түзу сызыкты болады (1-формула).<br />

- Орталык, атом<br />

О © О<br />

о - Лиганд<br />

Координациялык сан 3 сирек<br />

кездеседі. Мысал ретінде сынаптың мынадай<br />

комплексті косылысын: [(СН3) 3S ] [HgJ3]<br />

келтіруге болады. [HgJ3] “ ионыныц кұрылысы<br />

теңкабырғалы үшбұрыш сиякты (11-<br />

формула).<br />

Комплекс түзушінің координациялык<br />

саны 4 болғанда комплексті ионныц күрылысы<br />

тетраэдр немесе квадратты болып<br />

келеді (III жэне IV формулалар).<br />

Тетраэдрлі комплекстерді бейметалдар жэне<br />

кейбір металдар түзеді. Мысалы, [BeF4]<br />

[BF«]“ , [ВС14] - , [BBr4] - , [ZnCl4] II:<br />

[ZnBr4]2- [Cd(CN)4]2- ,<br />

I 2-<br />

[Hg(CN),<br />

жэне т. б.<br />

Жазык квадратты комплекстерді эдетте,<br />

d-металдар түзеді. Мысалы, [Pt(NH3)4]2+<br />

[PtCl4]2+, [PdCU]2“ , [AuC14] - жэне т. б.<br />

Координациялык саны 5 болып<br />

келетін комплекстер онша кѳп емес. Мұндай<br />

комплекстердіц кұрылысы үшбүрышты<br />

бипирамида немесе квадратты пирамида<br />

сиякты болады (V жэне VI формулалар).<br />

Ец жиі кездесетін координациялык сан<br />

6. Мұндай комплекстердіц күрылысы октаэдр<br />

сиякты (ѴІІ-формула). Алтыдан үлкен<br />

координациялык сандар сирек кездеседі.<br />

Ондай комплекстерді 5-жэне 6-периодтагы<br />

d-металдар, лантаноидтер жэне актиноидтер<br />

түзеді.<br />

Шынында да кос түздар мен комплексті<br />

тұздардыц арасында үлкен айырмашылық<br />

жок. Кос түзды координациялык ішкі<br />

сферасы берік емес, тұраксыз комплексті<br />

Косылыс деп карауымыз керек. Бұл екеуініЦ<br />

негізгі айырмашылығы еріген кезде кос<br />

тұздар құрамындағы иондарга диссоциацияланады:<br />

501

1<br />

KA1(S04)2**K- + A l - + 2 S O f<br />

ал комплексті тұздар комплекс ион түзеді.<br />

K2[PtCl6] ^ 2 K ' + [PtCl6]"<br />

Сондыктан кос тұздарды комплексті тұздардан айырмашылығын<br />

көрсету үшін Кг[СиС14] деп жазбайды, СиСІ2-2ҚС1 деп<br />

жазады.<br />

Комплексті косылыстардын, беріктігін сипаттау үшін, комплекс^<br />

ионның диссоциациялану тепе-теңдігін алып, комплекстің<br />

тұраксыздық константасын есептейді. Мысалы:<br />

_ [Pt4+1 fC l-16<br />

141 ~ [PtC 1б2 ]<br />

Неғүрлым Қт мәні кіші болса, соғұрлым комплексті ионныц беріктігі<br />

арта түседі.<br />

Комплексті ионныц диссоциациялануы қайтымды процесс<br />

болғандықтан оған термодинамика зацдарын қолдануға болады:<br />

G ° = — RTInKp = АН° — TAS°<br />

Бірнеше бөлшектердіц бірігіп, үлкен комплексті ионныц түзілуікөбіне<br />

экзотермиялы болады, өйткені жаца байланыстар түзіп<br />

жүйе экзотермиялык түрақты күйге ауысады. Ал ретсіздік дәрежесіне<br />

келсек, керісінше, көп жағдайда оныц кемігенін көрер<br />

едік (A S< 0), яғни, ол ионныц түзілуіне кері әсерін тигізеді.<br />

§ 2. К О М П Л Е К С Т І Қ О С Ы Л Ы С Т А Р Д А Ғ Ы Х И М И Я Л Ы Қ Б А Й Л А Н Ы С Т Ы Ң<br />

Т А Б И Ғ А Т Ы<br />

Қазіргі кезде комплексті қосылыстардағы байланыстыц<br />

табиғатын карастыратын үш теориялык әдіс бар:<br />

1) валенттік байланыс әдісі, 2) кристальдык өріс теориясы,<br />

3) молекулалык орбитальдар әдісі. Осылардыц алғашкы екеуін<br />

карастырамыз. Валенттік байланыс' әдісі. Валенттік<br />

байланыс әдіс бойынша орталық атом мен лиганд донорлыакцепторлы<br />

жолмен байланысады. Эдетте, орталык атом байланыс<br />

түзуге бос орбитальдарын, лиганд пайдаланылмаган<br />

электрон жүбын (баскаша екі электронды орбиталін) жұмсайды.<br />

Демек, орталык атом (ион)-акцептор, лиганд-донор. Молекула<br />

немесе ион лиганд ролін атқару үшін оныц құрамындағы<br />

атомныц пайдаланылмаған электрон жұбы болу керек.<br />

Орталык атомныц бос орбитальдарыныц саны оныц комплексті<br />

косылыстағы координациялык санына тец болады. Енді осы<br />

тұрғыдан кобальт катионы Со3+ аммиак молекуласымен эрекеттескенде<br />

пайда болатын<br />

Со3+ +6N H 3-----►[Co(NH3)6]3+<br />

комплексті ионныц (Со(ЫН3)б]3+ түзілуін карастырайык.<br />

Кобальт катионыныц кобальт атомынан<br />

502<br />

Со 3d7 4s2 4ро<br />

|Н |Н | t 11 11 I [Hl<br />

3d 4s 4p

үш электроны кем, сондыктан кобальт катионыныц валенттік<br />

кябатынын электрон құрылысы мынадай:<br />

„2<br />

Со3+ 3d 4s 4р° І П I п □<br />

3d<br />

4s 4 р<br />

Кобальт катионыныц валенттік қауызында тѳрт бос орбиталь бар<br />

(бір «4s» жэне «4р» орбиталь). Кобальт катионын коздыру аркылы<br />

З^-децгейшесіндегі жалкы электрондарды ѳзара жұптастырып,<br />

бос орбитальдар санын алтыға дейін жоғарылатуға<br />

болады:<br />

Со3+<br />

3d 4s° 4p(- M M<br />

3d<br />

^_E__.(Co3+)* 3d6 4s° 4p° НІІНИІ I I □<br />

3d 4s 4p<br />

Жүлдызша (*) белгісі кобальт катионыныц козған күйде екенін<br />

көрсетеді. Қозған күйдегі кобальт катионыныц алты бос орбиталі:<br />

екі «3d», бір «4s» және үш «4р» орбитальдары бар. Аталған бос<br />

орбитальдар байланыс түзуге қатыспастан бұрын d2 5р3-гибридті<br />

орбитальдарға айналады.<br />

Кобальт катионыныц аталған алты орбиталі аммиак молекуласынын<br />

құрамындағы азот атомыныц екі электронды орбиталімен<br />

(басқаша пайдаланылмаған электрон жұбымен) жұптасканда<br />

комплексті катион [Co(NH3)6]3+ түзіледі. Кобальт катионыныц<br />

d2 5/3-гибридті орбитальдары октаэдр төбесіне багытталғандыктан,<br />

түзілген комплекстіц күрылысы октаэдр болады.<br />

Сонымен валенттік байланыс әдісі бойынша комплексті косылыстары<br />

орталык атом (ион) мен лиганд арасындағы байланыс<br />

донорлы-акцепторлы жолмен түзілетін коваленттік байланыс.<br />

Комплексті ионныц кецістіктегі күрылысы орталык атомныц байланыс<br />

түзуге жұмсайтын бос орбитальдарыныц типіне байланысты.<br />

Орталык атом байланыс түзуге s/7-гибридті екі орбиталін<br />

пайдаланса сызыктық, 5/2-гибридті үш орбиталіи пайдаланса<br />

жазық үшбүрышты, 5р3-гибридті төрт орбиталін пайдаланса<br />

тетраэдрлік, dsp2-гибридті төрт орбиталін пайдаланса квадратты<br />

комплекстер, гі5р3-гибридті бес орбиталін пайдаланса үшбұрышты<br />

бипирамида тәрізді комплекс, d2sp3-rnбридті алты орбиталін<br />

пайдаланса октаэдрлік комплекс түзіледі, т. с. с.<br />

Валенттік байланыс әдісі комплексті косылыстардағы орталык<br />

атом мен лиганд арасындағы байланыстың түзілу механизмін<br />

және комплекстердіц кецістіктегі құрылысын түсіндіре алады.<br />

Енді валенттік байланыс әдісі комплексті косылыстардыц магнитт<br />

і к қасиеттерін калай түсіндіреді екен, соны карастырайық.<br />

Тәжірибелік деректер бойынша үш валентті кобальттыц аммиакт<br />

ы комплексі [Co(NH3)6]3+ димагнитті, жалкы электрондары<br />

жоқ, ал фторокомплексі [СоҒ6] 3-парамагнитті, төрт жалкы<br />

электроны бар. Бұл құбылысты түсіну үшін аталған комплекстер-<br />

□<br />

4s<br />

4 p<br />

503

дің түзілуінің жолдарын қарастырамыз. Бос күйіндегі кобальт<br />

катионының төрт жалқы электроны бар, ал аммиакты комплекс<br />

құрамындағы

[Agl2] - түзілуін талкылаймыз. Күміс катионы Ag+ мен иод I-<br />

аниондары эрекеттескенде молекула Agl жэне комплексті ион<br />

[Agh] — түзілуі мүмкін. Кулон занына еүйеніп Agl молекуласы<br />

мен [Agh]- комплексті ионның түзілуі энергияларын есептеп,<br />

өзара салыстырайык. Алдымен молекуланын, түзілу энергиясын<br />

есептейміз. Ол үшін күміс катионы мен иод анионын сығылмайтын<br />

катты шар, ал Agl молекуласын біріне бірі такасып тұрған<br />

күші e2/Ro ал тартылысу энергиясы e2/R 0 (мұндағы е-электроннын<br />

заряды; Ro-катион мен анионның арақашықтыгы, ол катион<br />

және анион радиустарынын, қосындысына тең Ro = r Ag + ri — )<br />

Комплексте катионға екі анион тартылады (155, б-сурет), оның<br />

әркайсысыньщ катионга тартылу энергиясы e2/R 0, демек, комплексті<br />

иондардын тартылысу энергиясы<br />

А,— 2е2<br />

комплекс қүрамындагы иондардын жалпы эсерлесу энергиясы<br />

тартылысу энергиясынан тебісу энергиясын алганга тен:<br />

р _д д 2е2 е2___ 3_ _е^ _і г е2<br />

С — Аі /г2— р ор —о’ р —А,0 * р<br />

Ко А К0 К0<br />

я ғ н и , к о м п л е к с т і ң и о н н ы ң т ү з і л у э н е р г и я с ы<br />

A g + + 2 I -= A g I 2- + l,5- £<br />

0 _<br />

Сонымен молекулага Караганда комплексті ион [Agl2] түзілгенде<br />

1,5 есе кѳп энергия бѳлінеді. Бүл дииодокомплекстің<br />

[Agb] ~ молекулага Караганда түракты екенін көрсетеді. Егер<br />

осындай әдіспен трииодо- [Agb] 2~, тетраиодо-[Agl4]3_ және<br />

т. с. с. комплекстердін түзілу энергияларын есептесек, олардың<br />

дииодокмплекске қараганда тұрақсыз екенін көз жеткізуге<br />

болады.<br />

Біз жогарыда тәжірибелік деректерге сүйеніп дииодокомплексті<br />

[Agl2] _ сызыктык деп карастырдык. Электростатикалык<br />

(иондық) модель дииодокомплекстің сызықтык екенін дәлелдей<br />

ала ма Электростатикалык модель бойынша комплекстің кұрылысын<br />

аныктау үшін мүмкін бола алатын әртүрлі конфигурациялардын<br />

түзілу энергияларын есептейді. Түзілу энергиясы ен<br />

үлкен, демек ен түракты конфигурация комплекстіц шын конфигурациясы<br />

деп есептелінеді. Түсінікті болу үшін күмістіц дииодокомплексініц<br />

ец тұракты конфигурациясын аныктап көрейік.<br />

Ол үшін екі шектік жағдайды салыстырамыз: 1) дииодокомплекстіц<br />

конфигурациясы (кұрылысы)-сызыктык (3, б-сурет);<br />

2) дииодокомплекстін күрылысы-бүрыштык (156-сурет). Сызыктык<br />

конфигурациясыныц түзілу энергиясы 1,5e2/R 0. Бұрыштык<br />

конфигурациядағы екі анионныц катионға тартылысу энергиясы<br />

Аі = 2е /R 0, ал аниондардыц тебілісу энергиясы A2 = e2/V2-R0,<br />

демек, бұрышты конфигурацияның түзілу энергиясы:<br />

Е2 = А ,- А 2= - | £ І - - ^ 7=- = 1,29. f -<br />

R ко Ro-V2 ко<br />

Ьұл шама сызықтық конфигурацияныц түзілу энергиясынан<br />

кіші, олай болса қарастырылған екі конфигурацияныц түрақ-<br />

505

о) Ro<br />

КАд+<br />

6) 2R0<br />

m<br />

155-сурет. Иодты күміс Agl молекуласы (а)<br />

мен дийодокомплекстің (б) иондык моделі<br />

156-сурет. Күмістің<br />

дийодокомплексінің<br />

бұрыштык моделі<br />

157-сурет. Октаэдрлік<br />

комплекстегі лигандтард,ьщ<br />

орталық атомының<br />

- айналасына орналасуы<br />

және (a) dx2—/<br />

(б) Лхуг — орбитальдар<br />

тысы-сызықтық конфигурация, демек ол комплекстіц шын құрылыеын<br />

еипаттайды.<br />

Сонымен карапайым иондык модель комплексті косылыстардыц<br />

түзілуін жэне кецістіктегі кұрылысын түсіндіре алады. Кристалдык<br />

өріс теориясында лиганд эсерінен комплекс түзушініц<br />

d-децгейшесініц калай ѳзгеретіні жэне бұл ѳзгерістердіц комплекса<br />

косылысты касиеттеріне калай эсер ететіні де карастырылады.<br />

§ 4 . Л И Г А Н Д Т А Р Ө Р І С І Н Д Е d - Д Е Ң Г Е Й Ш Е С І Н І Ң Ж І К Т Е Л У І<br />

Көпшілік жагдайда комплекс түзуші d-элементтіц катионы<br />

болып келеді. d-децгейшеде бес орбиталь бар. Олардыц пішендері<br />

бірдей, тек кецістікте әртүрлі орналаскан.

тальдарының жапырақшалары (электрон тығыздығы) лигандтарға<br />

карай, ал dxy-, dyz-, гіг*-орбитальдарының жапырақшалары<br />

(электрон тығыздығы) лигандтар арасындағы кеңістікке бағытталғанын<br />

көреміз. Лигандтардың теріс заряды болатындыктан<br />

d-орбитальдар (электрондар) олардан тебіледі. Нәтижесінде<br />

^-орбитальдардын (электрондардын,) энергиясы артады. Бірак<br />

d x2— y2 орбитальдар dxy, dyz, d ^-орбитальдарға Караганда<br />

лигандтарға жақындау орналаскандыктан, каттырақ тебіледі,<br />

энергиясы да көбірек артады (158-сурет). Сонымен бос ионда<br />

бес d -орбитальдьщ бесеуінің де энергиялары бірдей, ал ион октаэдрлік<br />

коршауға түскенде оның d -орбитальдары энергиялары<br />

әртүрлі екі топка жіктеледі: dxy—dzx -орбитальдардын (баскаша.<br />

de-тобындағы орбитальдар) энергиясы d 2-, d 2 у2 орбитальдардын<br />

(басқаша dy -тобындагы орбитальдар) энергиясынан<br />

тѳмен болады. de жэне dy -орбитальдарының энергия айырымы<br />

Д -жіктелу энергиясы деп аталады. Жіктелу энергиясынын<br />

шамасы лигандтардын табиғатына байланысты болады. Лигандтын<br />

тудыратын өрісі күшті болса d -деңгейшесі катты жіктеліп,<br />

А-нын мәні үлкен болады. d -деңгейшесін жіктеу кабілетіне карай<br />

лигандтар спектрохимиялык катар деп аталатын мынадай<br />

катарға орналасады:<br />

со, CN- , no2_ > nh3> n c s- > h2o> f - > oh^ > ci- ><br />

> B r - > I-<br />

Бұл қатардағы эрбір лиганд өзінен сон орналаскан лигандтарға<br />

қарағанда d -денгейшесін күштірек жіктейді. Жіктелу энергиясынын<br />

шамасына орталык атомнын табиғаты да эсер етеді. Орталык<br />

атомнын валенттілігі (тотығу дәрежесі) жоғарылаған сайын<br />

жіктелу энергиясынын шамасы да артады.<br />

Комплекс түзушінін d -деңгейшесі тетраэдрлік квадратты<br />

жэне сызыкты комплекстерде де жіктеледі. Тетраэдрлік комплекстерде<br />

^-орбитальдар (dxy-, dyz-, dzx-), df-орбитальдарға<br />

карағанда лигандтарға жакындау орналаскан (159-сурет).<br />

Сондыктан олар каттырак тебіледі. Демек, тетраэдрлік комплекс -<br />

те d -орбитальдардын жіктелуі октаэдрлік комплекстерге керісінше<br />

болады (160-сурет). Тетраэдрлік комплексте dy-орбитальдардьщ<br />

энергиясы de -орбитальдардікінен тѳмен. d -денгейше<br />

dx2y2,dz2(dy)<br />

7 г<br />

X<br />

dxy,

тетраэдрлік комплексте октаэдрлік комплекске қарағанда<br />

нашарлау жіктеледі. Тетраэдрлік комплекстің жіктелу энергиясы<br />

Аг лигандтары бірдей октаэдрлік комплекстің жіктелу энергиясынан<br />

9/4 есе аз болады.<br />

Д т— -д- Д0<br />

мұндағы Д-ның төменгі жағындағы Т жэне О әріптері тетраэдрлік<br />

жэне октаэдрлік қоршау деген мағына білдіреді.<br />

Квадратты комплекс октаэдрлік комплекстегі z -осьтерінің<br />

бойындағы екі лигандын алыстатқанда түзіледі. Октаэдрлік комплексте<br />

сІг2-, dx2 у2 -орбитальдарынын энергиялары бірдей, ал<br />

квадратты комплексте айырмашылык пайда болады. Себебі квадратты<br />

комплексте z -осінің бойында орналаскан d 2 -орбиталіне<br />

тікелей эсер ететін лигандтар жок, ал d 2—у2 -орбиталі х-жэне<br />

у-осьтерінін бойына орналаскан лигандтардун ыкпалында болады<br />

(5-6 суреттерді кара). Сондыктан квадратты комплексте<br />

d 2—у2 -орбиталінін, энергиясы d 2 -орбиталінін, энергиясынан<br />

үлкен. Квадратты комплексте dxy -орбиталінің төрт жапыракшасынын,<br />

тѳртеуі де лигандтар орналаскан жазыктыкта (XVжазыктығы),<br />

ал dyz-, dzx -орбитальдарынын, лигандтар орналаскан<br />

жазыктыкта тек екі жапыракшалары гана болады. (157-<br />

суретке кара). Демек, квадратты комплексте dxy -орбитальдары<br />

dyz-dzx -орбитальдарына Караганда лигандардан каттырак<br />

тебіледі, сондыктан онын, энергиясы dyz-, dzx -орбитальдарынын,<br />

энергиясынан жоғары болады. 161-суретте d -деңгейшесінің<br />

октаэдрлік жэне квадратты комплекстердегі жіктелу схемалары<br />

келтірілген.<br />

Сонымен комплекс кұрамындағы ионнын, d -деңгейшесі жіктеледі.<br />

d -денгейшесінің жіктелу схемасы мен энергиясы комплексен,<br />

конфигурациясына (кұрылысына), лиганд пен комплекс<br />

түзушінің табигатына байланысты болады.<br />

§ 5. К О М П Л Е К С Т І К О С Ы Л Ы С Т А Р Д Ы Н , М А Г Н И Т Т ІК Қ А С И Е Т Т Е Р І<br />

Кристалдык ѳріс теориясы бойынша комплексті косылыстардын,<br />

магниттік касиеттерін түсіну үшін, электрондардын жіктелген<br />

d -орбитальдарға орналасу ретін білу керек. Электрондардын,<br />

d -орбитальдарға орналасу реті жіктелу энергиясы Д мен<br />

электрондардын өзара жұптасу энергияларынын Р шамасына<br />

Вос ионның<br />

d - орбитальдары<br />

Тетраэдрлік комп -<br />

лекстегі<br />

d - орбитальдар<br />

160-сурет. JleraHÄfapÄbiH, тетраэдрлік<br />

өрісіндегі d — деңгейшесінің жіктелуі.<br />

508<br />

161-сурет. Октаэдрлі жэне квадратты<br />

комплекстердегі d-деңгейшенің<br />

жіктелуі

байланысты болады. Егер, лигандтың тудыратын өрісі элсіз<br />

болса, жіктелу энергиясынын шамасы электрондардын жұптасу<br />

энергиясынан аз болады (А < Р ). Онда барлык d-орбитальдар<br />

алдымен бір электронмен, одан сон екінші электронмен толхырылады.<br />

Егер, лигандтын тудыратын ѳрісі күшті болса, жіктелу<br />

энергиясынын шамасы электрондардын жүптасу энерГгиясынан<br />

үлкен болады, (Д*>Р), онда алдымен тѳменгі энергиялы<br />

орбитальдар, одан сон жогары энергиялы орбитальдар толтырылады.<br />

Мысал ретінде үш валентті кобальттын фторокомплексі<br />

[СоҒб]3- мен аммиакты [Со(ЫНз)6]3+ комплексіндегі d-электрондардын<br />

орналасуын қарастырамыз. Со3+ ионындағы d -электрондарды<br />

өзара жүптастыру үшін 251 кДж/моль энергия кажет,<br />

фторокомплексте жіктелу энергиясы Д = 156 кДж/моль.<br />

аммиакты комплексте жіктелу энергиясы Д = 265 кДж/моль.<br />

Ягни, фторокомплексте жіктелу энергиясынын шамасы электрондардын<br />

жұптасу энергиясынан аз, сондыктан фторокомплексте<br />

электрондар de жэне dy орбитальдарына орналасады. Аммиакты<br />

комплексте жіктелу энергиясы электрондардын жұптасу энергиясынан<br />

үлкен, электрондар de -орбитальдарына орналасады<br />

(162-сурет). Фторокомплексте 4 жалкы электрон бар, ал аммиакты<br />

комплексте жалкы электрондар жок, демек, СоҒб3^ көп спинді<br />

комплекс, ал Co(NH3)63+ -аз спинді комплекс. Қарастырылған<br />

мысалдан мынадай жалпы корытынды шығаруға болады. d -денгейшесін<br />

нашар жіктейтін лигандтардын комплекстері көп<br />

спинді, ал күшті жіктейтін лигандтардын комплекстері аз спинді<br />

болып келеді.<br />

Комплексті косылыстардын түсі. Комплексті<br />

косылыстардын түсі (бояуы) электронный жарык сәулесі әсерінен<br />

төменгі d -орбитальға (мысалы, dy -орбитальға ауысуынан<br />

пайда болады. Мысал ретінде үш валентті титан Ті3^(3£Г) су<br />

ерітіндісінде күлгін түсті [Ті(Н20)б]3+ аквокомплекс түрінде<br />

болады. Аквокомплекстегі жалғыз d -электрон dt -орбиталінан<br />

dy -орбиталіна ауысканда жарык энергиясы, жарық сәулесі<br />

ä£ .<br />

[Cof6] з- ..<br />

Со' з+ \<br />

dr<br />

д2=2,8 эВ<br />

CCo(NH3)6]3+<br />

162-сурет. C 03+ ионындағы d —<br />

электрондардын октаэдрлік фторо —<br />

жэне аммиакты комплекстегі жіктелген<br />

d — орбитальдарға таралуы<br />

•о<br />

г<br />

§■<br />

§<br />

&<br />

3:<br />

Гі3+<br />

/ т — d*<br />

< Д=һ0<br />

df<br />

СТі(Н20)6]3+<br />

163-сурет. [Ті.(Н20 6)]3+<br />

комплекстегі d — электронный<br />

жарык сәулесі әсерінен<br />

төменгі dt денрейшесінен<br />

жоғары dy — деңгейшесіне<br />

ауысуы<br />

509-

жұтылады (163-сурет). Ен, көп жұтылатын сәуленің толқын<br />

ұзындығы мынадай формуламен есептелінеді:<br />

к = — = С - ^<br />

у Д<br />

мұндағы С -жарык жылдамдығы; һ -Планк тұрактысы; А -жіктелу<br />

энергиясы. Титанның аквокомплексі [Ті(Н20 6)]3+ негізінен<br />

толкын ұзындығы 500 нм сәулені жұтады Және аз мелшерде<br />

толкын ұзындықтары 400-700 нм- аралығындағы сәулелерді<br />

жұтады. Бұл толқын ұзындыктары сары, жасыл сәулелерге<br />

сэйкес келеді. Демек, үш валентті титанның судағы ерітіндісі<br />

аркылы ѳткен ак сәуленің сары, жасыл сәулелері ерітіндіде жұтылып.<br />

калады да, кызыл және күлгін сәулелер ерітінді аркылы<br />

өтеді. Сондыктан да титан аквокомплексінін ерітіндісі кызылкүлгін<br />

түске боялған болады. Баска комплекстердің түстілігі де<br />

осылай түсіндіріледі.<br />

Сонымен кристалдык ѳріс теориясы комплексті косылыстардын<br />

кѳптеген касиеттерін түсіндіре алады.<br />

§ 6. КОМПЛЕКСТІ ҚОСЫЛЫСТАРДЫҢ КЛАССИФИКАЦИЯМ! ЖЭНЕ<br />

АТАЛУЫ<br />

Комплекстер ішкі сферасынын зарядына карай, катионды,<br />

анионды жэне бейтарап болып үш топка бѳлінеді.<br />

Катионды комплекстер орталык ионның айналасына бейтарап<br />

молекулалар (N 2O, NH3 жэне т. б.) координацияланғанда түзіледі.<br />

Мысалы, [AI (Ы20)б] С13 жэне [Cr (NH3) 4] С13. Бѵл косылыстардагы<br />

комплексті [А1(Н20 ) 6]3+ жэне [Cr(NH3)6]3+ иондар<br />

он зарядталган.<br />

Анионды комплекстерде комплекс түзушінін ролін он зарядталган<br />

ион, ал лигандтар ролін аниондар аткарады. Мысалы,<br />

К4[Fe(CN)6] , K2[BeF4] , Na2(Zn(OH)4] , жэне т. б. K4(Fe(CN)6] “<br />

-да комплексті анион Fe(CN)64~ темір катионының Ғе2+ айналасына<br />

CN“" аниондары координацияланғанда түзіледі.<br />

Бейтарап комплекстер атомнын айналасына молекулалар<br />

координацияланганда (мысалы, [Ni(CO)4] ) немесе он зарядталган<br />

комплекс түзушінін айналасына анион мен молекулалар<br />

катар координацияланғанда түзіледі (мысалы, [Pt(NH3)2С12] )<br />

Бейтарап комплекстердін сырткы сферасы болмайды.<br />

Комплекс түзушінің ролін кез-келген элемент аткаруы мүмкін.<br />

Бірақ, ен жиі ұшырасатын комплекс түзушілер d -жэне f.-элементтер<br />

болып табылады. Лигандтар орталык атоммен бір атом<br />

аркылы немесе бірнеше атом аркылы байланысуы мүмкін. Осыган<br />

сэйкес олар монодентатты (бір түсті), бидентатты (екі түсті),<br />

тридентатты... полидентатты болып бѳлінеді. Монодентатты<br />

лигандтарға Cl~, Br- , Ғ - , ОН“_, NH3, FI20 т. б. жатады. Бидентаты<br />

лигандтарға этилендиамин NH2 —СН2 —СН2 — NH2 (кыскартылған<br />

белгісі еп) мысал бола алады. Этилендиамин орталык<br />

атоммен кұрамындағы екі азот аркылы байланысып, хелатты<br />

(сақиналы) комплекстер түзеді:<br />

510

[ cu(nH3)a] 2 + [Cu(en)2] 2+<br />

Хелатты комплекстер өте тұракты болады. Хелатты комплекстер<br />

түзетін бидентатты лигандтарға этилендиаминнен баска СОз2 -,<br />

S042- жэне т. б. жатады.<br />

Бидентатты лигандтар орталык атоммен екі атомы немесе бір<br />

атомы аркылы байланысуы мүмкін:<br />

Бірінші комплексте сульфат ион орталык атоммен бір оттек аркылы<br />

байланысып монодентатты лиганд ролінде болса, екінші<br />

комплексте орталык атоммен екі оттек аркылы баланысып бидентатты<br />

лиганд есебінде тұр.<br />

Комплекстердің аталуы. Комплексті косылыстардын<br />

аттары ұзак уакыт бойы Вернердін номенклатурасы бойынша<br />

аталып келеді. 1962 жылдан бастап Химиктердің Халыкаралык<br />

одагы (IUPAC) ұсынған жаңа номенклатура колданылады.;<br />

Жаңа номенклатура бойынша комплекс кұрамындагы теріс<br />

зарядталган лигандтардын атауына о деген жалгау жалганады.<br />

Мысалы: С1~ (хлоро), Вг~ (бромо), SÖ2~ (сульфато),<br />

SCN~ (тиоцианато), т. с. с. Электробейтарап лигандтар былай<br />

аталады: Н2О (акво), NH3 (аммин), СО (карбонил), N0 (нитрозил)<br />

жэне т. б. Комплекс кұрамындағы лигандтардын саны<br />

грек сан есімдерімен белгіленеді: ди (екі), три (үш), тетра (тѳрт),<br />

пента (бес), гекса (алты), т. с. с.<br />

Комплексті катионды атағанда алдымен саны кѳрсетіліп<br />

теріс зарядталган лигандтар, одан сон саны кѳрсетіліп бейтарап<br />

лигандтар, одан сон барып орталык атом аталады. Орталык<br />

атомнын тотығу дэрежесі жакша ішіндегі рим цифрымен белгіленеді.<br />

Мысалы: [Со(ІЧНз)4СІ2]. дихлоротетрааммин кобальт<br />

(III). Орталык атомнын тотығу дәрежесі нѳл болғанда (0) белгісі<br />

колданылады. Комплексті анионнын аталуы комплексті<br />

катионның аталуына ұқсас, тек орталык атомнын атауына ат<br />

Деген жалғау жалғанады. Мысалы:<br />

511

[BeF4]2-<br />

[Fe(CN)6]4-<br />

Комплекс толык аталғанда<br />

аталады. Мысалдар:<br />

[Co(NH3)6] Clз<br />

[Сг(Н20 ) 4С12]С1з<br />

Кз [А1(С20 4)3]<br />

К4 [Fe(CN)6]<br />

K3[Co(CN)5N01<br />

-тетрафторбериллат (II)<br />

-гексацианоферрат (VI).<br />

алдымен катион, одан сон, анион<br />

-Гексаамминкобальт (III) хлорид<br />

-Дихлоротетрааквохром (III) хлорид<br />

-Калий триоксалатоалюминат (III)<br />

-Калий гексацианоферрат (II)<br />

-Калий пентацианонитрозилкобальт (III).<br />

Сонымен халыкаралык номенклатура бойынша формула<br />

«басынан соцына» карай окылады. Бірак орыс тіліндегі эдебиетте<br />

ескіден калган эдет бойынша формуланы «керісінше» оку<br />

кездеседі, ягни, алдымен формуланыц соцында орналскан анион<br />

одан соц барып катион аталады. Мысалы, [Co(NH3)6]Сіз -хлорид<br />

гексаамминкобальта (III) казакшасы — гексаамминкобальттьщ<br />

(III) хлориді.<br />

К4[Ғе(СЫ)б] -гексацианоферрат (II) калия казакшасы:<br />

калийдің гексацианофеорраты (II).<br />

Күрделілиганды бар комплекстердіц аталуы.<br />

Аталуы күрделі болып келетін лигандтардыц атауы жакшага<br />

алынып, саны бис (2), трис (3), тетракис (4), пентакис (5),<br />

гексакис (6) косымшаларымен кѳрсетіледі. Мысалы:<br />

[Соепз]С1з<br />

Трис (этилендиамин) кобальт (III) хлорид<br />

[Ni(РҒз)4]<br />

Тетракис (фосфор III) фторид никель (О)<br />

[Fe(CN) (CNCH2C6N5) 5] Cl-Цианопентакис (бензилизоцианид)<br />

темір (II) хлориді<br />

К ѳп ядролы комплекстердіц аталуы. Күрамында<br />

екі немесе одан да көп орталык атомдар болатын комплексті<br />

косылыстар кѳп ядролы комплекстер деп аталады. Мүндай<br />

комплекстерде орталык атомдар бірімен-бірі бір немесе бірнеше<br />

лигандтар аркылы байланысады: ><br />

NH3 NH3<br />

НзМч | 3Н \* /Щ<br />

H3 N -C 0 -O -C 0 -NH, с і5к3<br />

н<br />

- 3<br />

I<br />

NH,<br />

|4^NH3<br />

NH, 3-<br />

С| Cl<br />

\ / С|\ /<br />

C I-T I-C I--T L -C I<br />

СІ / 44 с/<br />

\<br />

СІ<br />

(I)<br />

(II)<br />

(еп)2Со (Г<br />

. N H \<br />

^ С о Ы г<br />

Cl:<br />

н<br />

512<br />

(III)

(I) комплексте орталык атомдар Со3+ бірімен-бірі гидроксил<br />

(ОН), ал (III) комплексте-гидроксил жэне имид (NH2~) аркылы<br />

байланыскан. (II) комплексте орталык атом ролін аткарып тұр-<br />

Ған таллий иондары Т13+ үш хлор иондарынын кѳмегімен байланысып<br />

тұр. Орталык атомдарды ѳзара байланыстыратын атомдар<br />

мен топтар байланыстырушы (мостиковый) лигандтар<br />

деп аталады. Біздін мысалымыздагы байланыстырушы (мостиковый)<br />

лигандтар ОН- , NH2- жэне С1~. Кѳп ядролы комплексті<br />

атаганда байланыстырушы (мостиковый) лигандтардын атауынын<br />

алдына |л белгісі (символы) койылады. Демек, жогарыда<br />

карастырылган (I) комплекс-пентааминкобальт (III) (і, -гидроксопентааммин<br />

кобальт (III) хлорид, (II) комплекс-калийтрихлороталлий<br />

(ІІІ)-(х -трихлороталлий (III) немесе калий-гексахлоро-<br />

^-трйхлородиталлий (III), ал (II) комплекс-бис (этилендиамин)<br />

кобальт (ІІІ)-ц -имидо-|х -гидроксобис (этилендиамин) кобальт<br />

(III) хлорид деп аталады.<br />

§ 7. КОМПЛЕКСТІ КОСЫЛЫСТАРДЫН, ИЗОМЕРИЯСЫ<br />

Құрамдары бірдей бірак кұрылысы мен қасиеттері әртүрлі<br />

заттар изомерлер деп аталады. Изомерия күбылысы комплексті<br />

қосылыстарда өте кен таралган.<br />

Гидраттык изомерия су молекуласынын комплекс<br />

қүрамында әртүрлі орналасуынан болады. Мысалы, кұрамы<br />

СгСІз*6Н20 формула-сымен өрнектелетін кристаллогидраттың<br />

күлгін, көгілдір-жасыл жэне жасыл түсті үш изомері бар. Күлгін<br />

түсті изомердегі барлык су молекулалары ішкі сферада орналаскан,<br />

ал күлгін-жасыл жэне жасыл түсті изомерлерде бір<br />

жэне екі су молекулалары сырткы сферада орналаскан:<br />

[Сг (Н20 ) в] С1 з [Сг(Н20 ) 5СІ]С1-Н20 [Сг(Н20 ) 4СІ2]С1-2Н20<br />

күлгін күлгін-жасыл жасыл<br />

Бұл изомерлердің судагы ерітінділеріне Ag+ иондарын косқанда<br />

күлгін түсті изомердің ерітіндісінде үш хлор ионы," күлгін-жасыл<br />

түсті изомердің ерітіндісінде екі хлор ионы, ал жасыл түсті изомердін<br />

ерітіндісінде бір гана хлор ионы тұнбаға түседі.<br />

Иондык изомерия аниондардын ішкі сфера мен сырткы<br />

сферага әртүрлі таралуынан болады. CoBrS04-5NH3-Tin кызылкүлгін<br />

жэне жасыл түсті екі изомері бар. Қызыл-күлгін түсті<br />

изомердін сырткы сферасында болады ионы, ал кызыл түсті<br />

изомердін ішкі сферасында ионы болады:<br />

[Co(NH3)5B r]S04<br />

кызыл-күлгін<br />

[Co(NH3)5S 0 4] Br<br />

қызыл<br />

Қызыл-күлгін түсті изомер ерітінді де [Co(NH3)5Br]2+ жэне<br />

SO2- иондарына, ал кызыл түсті изомер [Co(NH3)5S 0 4+ ] мен<br />

Вг иондарына ыдырайды.<br />

Координациялык изомерия екі түрлі лигандтардын<br />

П —2065 513

екі комплекс түзушінін, айналасына әртүрлі<br />

циялануынан болады. Мысалы:<br />

[Co(NH3)6] [Cr(CN)6]<br />

I<br />

жолмен координа-<br />

[Cr(NH3)6] [Co(CN)6]<br />

II<br />

I изомерде Со3+-тың айналасына аммиак молекулалары, ал<br />

II изомерде CN- аниондары координацияланган.<br />

Геометриялык изомерия комплекс күрамында кем<br />

дегенде екі түрлі лиганд болганда байкалады. Мысалы, квадратты<br />

комплекс — дихлородиаммин платинаның цис- жэне трансизомерлері<br />

бар:<br />

N Н ,<br />

pt<br />

N H , C I NH,<br />

(41<br />

CI n h ' ^ - ^ c i 3<br />

Цис- изомер (сары түсті) транс- изомер (ашык сары түсті).<br />

Цис- изомерде аттас лигандтар (мысалы, аммиак молекулалары)<br />

квадраттың көрші төбелерінде де, транс- изомерде квадраттың<br />

карама-карсы тѳбелерінде орналаскан. Цис- жэне транс- изомерлер<br />

октаэдрлік комплекстерде де байкалады. Мысалы, тетрахлородиамминплатинанын<br />

[P t(NH3) 2CI4] изомерлері:<br />

C I—<br />

I X<br />

CI<br />

P t<br />

CI<br />

цис- изомер<br />

(қызғылт түсті)<br />

.NH<br />

NH<br />

транс- изомер<br />

(сары түсті)<br />

NH.<br />

Әрбір лиганд ѳзіне транс- багытта орналаскан лиганд пен<br />

орталык атом арасындагы байланыстын беріктігіне эсер етеді. Бұл<br />

күбылыс лигандтардын, транс- эсері деп аталады (И. И. Черняев,<br />

1928 жыл). Лигандтар транс- эсері бойынша мынадай катарга<br />

орналасады:<br />

CN“ , С О > N O > NOr > I“ > SCN- > Br~>Cl_> OH~ ><br />

> N H 3> H 20<br />

Транс- орналасу кезінде б ү л катардагы әрбір лиганд<br />

өзінен сон орналаскан лигандтын, орталык<br />

атоммен байланысын нашарлатады, ал алдында<br />

орналаскан лигандтың орталык атоммен байланысын<br />

беріктендіре түседі.<br />

514

5 ұл катарга сүйене отырып комплексті қосылыстар қатысымен<br />

жүретін реакциялардың көптеген ерекшеліктерін түсіндіруге<br />

болады. Мысал ретінде дихлородиамминплатина (II) [P t(N H 3)2<br />

Cb] изомерлерінің түзілуін қарастырайық. Транс- изомер тетраамминплатина<br />

(II) хлоридке [P t( NHa-)-4] СІ2 түз кышкылымен<br />

эсер еткенде, ал цис- изомер калийдің тетрахлороплатинатына<br />

K2[P t(C l) ] 4 аммиакпен эсер еткенде түзіледі:<br />

fPt (N H 3) 4] СІ2 + 2НСІ = |Pt (N H 3) 2CI2] + 2N H 4CI<br />

транс<br />

K2 [PtCl6] + 2N H 3 = [P t(N H 3) 2CI2] + 2К С І<br />

цис<br />

Т р ан с- изомерлердің түзілуі былай түсіндіріледі. Реакцияның<br />

бірінші сатысында бір аммиак молекуласы хлор ионына алмасады:<br />

- —2 + —<br />

+<br />

N Н , N Н<br />

3 3 N Н3 NH<br />

\ / — \ / з<br />

Pt + CI = Pt + N Н<br />

/ \ / \<br />

ы н з N H 3 NH CI<br />

C1“ лигандтар катарында аммиактан бүрын тұр, сондыктан ол<br />

өзіне транс- багытта орналаскан аммиактың платинамен байланысын<br />

нашарлатады. Сол себептен келесі С1_ осы аммиактын<br />

орнын басып, транс- изомер түзіледі:<br />

-------<br />

‘NH<br />

NH<br />

-J\ /<br />

Pt<br />

NH<br />

CI<br />

3<br />

-fei =<br />

CI<br />

/ рч<br />

NH<br />

NH<br />

CI<br />

+ NH<br />

ТетрахлоропЛатинатка аммиакпен эсер еткенде алдымен бір<br />

хлор ионы аммиакка алмасады:<br />

СІ<br />

\ /<br />

Pt<br />

/ \<br />

СІ<br />

СI<br />

СI<br />

2 -<br />

+ N Н.<br />

СІ СI<br />

Ч Р1^<br />

/ \<br />

CI NH3<br />

+ CI<br />

Аммиак лигандтар катарында хлордан сон орналаскан, сондыктан<br />

жогарыда тұжырымдалған заңдылык бойынша аммиакка<br />

транс- багытта орналаскан С1- -дьЛ. платинамен байланысы<br />

17* 515

беріктенеді. Демек, келесі NH3 платинамен нашарлау байланыскан<br />

бірінші енген аммиакка цис- бағытта орналаскан хлор<br />

ионыныц орнына енеді:<br />

CI<br />

CI<br />

\<br />

iClj<br />

Pt<br />

/ nnh<br />

•+ NH<br />

CI<br />

\<br />

CI / РЧ NH<br />

+ CI<br />

XIX тарау<br />

БІРІНШІ ЖЭНЕ ЕК1НШ1 ҚОСЫМША<br />

ТОПТАРДАҒЫ МЕТАЛДАР<br />

Қосымша топтардагы металдарды Менделеев кестесінің<br />

бірінші тобынан бастап сегізінші тобына карай, бұрынғы негізгі<br />

топтардағы элементтерді окыған бағытка карама-карсы<br />

бағытта өтеміз.<br />

Мыс топшасы. Бірінші косымша топка — мыс, күміс жэне<br />

алтын жатады. Бұл косымша топтағы бірінші элемент мыс болғандыктан<br />

бірінші косымша топты мыс топшасы деп те атайды.<br />

Бұл элементтер үлкен периодтардыц так катарына орналаскан,<br />

бүлардың жалпы сипаттамасы 71- кестеде кѳрсетілді. Мыс<br />

Мыс томшасындагы металдардыц сипаттамасы<br />

71 -кесте<br />

Элемент Мыс Күміс Алтын<br />

Белгісі Си Ag Аи<br />

Атомдык массасы 63,546 107,868 196,967<br />

Рет нѳмірі 29 47 79<br />

Валенттік электрондары 4s1 5s1 6s1<br />

Ашылу жылы ертеден ертеден ертеден<br />

Жер кыртысындағы мѳлшері,<br />

(масс. %)<br />

3,6-10~3 1,6- IO“ 5 5-10“ 8<br />

Тығыздығы (р), г/см3 8,94 10,50 19,32<br />

tj,°C<br />

t K, °С<br />

1084,5<br />

2540<br />

961,2<br />

2170<br />

1046,49<br />

2947<br />

Атом радиусы, нм 0,128 0,144 0,144<br />

Э+ ионынын шартты<br />

радиусы, нм 0,098 0,113 0,137<br />

Электр ѳткізгіштігі 57 59 40<br />

Жылу ѳткізгіштігі (Hg = 1) 46 49 35<br />

Иондану энергиясы, эВ<br />

Э —>Э+ + 1е + 0,520 + 0,799 + 1,692<br />

Э —>-Э2+ + 2е + 0,34 — —<br />

Э —->Э3+ + 3е -5- — + 1,498<br />

Жаратылыстағы изотоптары 63—69,1% 107—51,35% 197— 100%<br />

65—30,9% 109—48,65% —<br />

516

топшасындағы үш металл да ауыр металдар, табиғатта бос күйінде<br />

кездесуіне байланысты ѳте ерте заманнан белгілі, мыстан баска<br />

екеуі сирек, бытыраңқы металдар катарына жатады. Үшеуінің<br />

де сыртында бір электрон болғандыктан бір валентті, бірак сырттан<br />

екінші 18 электронды кабат жаңа толған (III тарау), әлі<br />

калыптасып тұракты күйге келгендіктен кей (d) электрондарын<br />

химиялык байланыс түзуге бере алады. Сондыктан мыс бір<br />

валенттілікпен катар екі валентті болады, тіпті оның ондай косылыстары<br />

тұрактырак. Алтын да үш валентті бола алады. Күміс<br />

көбіне бір валентті болғанымен, екі және үш валентті косылыстары<br />

да бар.<br />

§ 1. мыс<br />

Мыс кейде сап күйде кездескенмен негізінен косылыстар<br />

күрамында болады. Мыс кендеріндегі оньщ мацызды минералдары<br />

— мыс жылтыры — Cu2S, м ы с колчеданы —<br />

CuFeS2, сирегірек кездесетіндері куприт — Cu20, малахит —<br />

Cu(OH)2CuCÖ3.<br />

Мыс темірден кейін кѳп ѳндірілетін 3—4 металдыц бірі. Совет<br />

Одағында мыс кендері Қазакстан, Орал, Армения т. б. жерлерде<br />

кѳп кездеседі.<br />

Қазакстанда мыс кендері шыгатын жерлер: Жезказған,<br />

Қоцырат, Бозшакөл т. б.<br />

Кен құрамында мыс мөлшері көп болмағандыктан, ол кендерді<br />

алдымен байытады (флотация аркылы, XVI тарау, § 1).<br />

Кенде мыс оксид түрінде болса, оны тотыксыздандырып<br />

алады:<br />

Cu20-|-C = 2Си -f-CO.<br />

Мысты ѳндіруде пирометаллургиялык жэне гидрометаллургиялык<br />

процесстер колданылады.<br />

Кенде мыс сульфид, эсіресе колчедан CuFeS2 түрінде болса,<br />

ондағы мысты алуда пирометаллургиялык эдіс пайдаланылады.<br />

Колчеданды алдымен айналмалы механикалык "пештерде ѳртеп<br />

күйдіреді, сонда оныц ішіндегі күкірттіц біразы S 0 2 айналып<br />

бѳлініп шығады. Оны әрі карай тотықтырып күкірт кышкылына<br />

айналдырады.<br />

Осыдан шыккан кенге флюс (мысалы Si02) араластьірып<br />

шахта, немесе шарпыма пеште балкытады. Мүнда кен ішіндегі<br />

бос жыныс пен темірдіц бір бѳлімі (FeSi03 түрінде), шлак түзеді.<br />

Мыс пен калған темір, Cu2S жэне FeS түрінде, тағы баска коспалармен<br />

«штейн» деп аталатын кұйма түзіп, пештіц түбіне<br />

(шлактыц астында) жиналады.<br />

Енді мысты темір мен күкірттен тазалау үшін, балкыған<br />

штейнді конверторларга аударып, конвертордыц астыцғы жағьіна<br />

катты кысылып, сығылган ауа үрлеп, тотыктыру-тотыксыздандыру<br />

реакцияларын ѳткізеді.<br />

Конверторда мынадай реакциялар болады:<br />

517

2FeS + 3 0 2 = 2Fe0 + 2S 02<br />

2Cu2S + 3 0 2 = 2Cu20 + 2S 02<br />

2Cu20 + Cu2S = 6C u + S 0 2<br />

Fe0 + S i02 = Fe.Si03<br />

А Я ° = —966,5 кДж/моль<br />

Л Н ° = —765,7 кДж/моль<br />

ДН° = 891,2 кДж/моль<br />

A H ° = —24,7 кДж/моль<br />

Мұндағы реакциялардьщ кѳпшілігі экзотермиялык болғандыктан,<br />

конверторда керекті 1 100°—1 200° С кызу өзінен-өзі<br />

болып тұрады.<br />

Қонвертордан шығатын мысты шикі немесе тазартылмағ<br />

а н мыс дейді, онда 95—98% Си болады (қоспалары — Zn,<br />

Ni, Fe, Pb, Ag, Au т. 6.).<br />

Шикі мысты тазалау (рафинирлеу) үшін кайтадан балкытып<br />

ауамен араластырады, тотыккан коспалар шлак түрінде<br />

калкып шығады, мұнан 99,5% Cu бар мыс шығады.<br />

Электр сымдарын жасауға жұмсалатын мыс ѳте таза болуы<br />

керек, ѳйткені азғана мѳлшердегі коспа болса да металдьщ<br />

электрѳткізгіштігін тѳмендетеді, ондай мыс алу үшін, мысты<br />

электролиз аркылы тазалайды. Ол үшін электролит ретінде<br />

CuS04 ерітіндісі алынады. Анод — тазартылмаған мыс, катод —<br />

таза мыс. Ток жібергенде, анодтағы мыс жэне кернеу катарында<br />

мыстын алдында тұратын металдар (Zn, Fe, Ni) катион түрінде<br />

ерітіндіге көшеді. Қалған коспалар электролиздің түбіне шөгеді,<br />

оны анод шламы деп атайды. Ерітіндідегі катиондар катодка<br />

келген жерде, жіберілген ток кернеуінің мөлшері тек мыс катиондары<br />

ғана катодтан электрон алып металл түрінде бөлініп шығатындай<br />

болады. Сөйтіп катодта өте таза мыс алынады. Анод<br />

шламынан күміс, алтын, селен баска да бағалы заттар алынады,<br />

олар кымбат болғандыктан барлык өндіріс шығынын актайды.<br />

Мыс — халык шаруашылығында ѳте кен, колданылатын<br />

металл.<br />

Мыс электр сымдарын жэне кабель жасау үшін колданылады,<br />

сонымен катар машиналар мен аппараттар жасау үшін пайдаланатын<br />

әртүрлі кұймалардың кұрамына кіреді. Мыс кұймаларының<br />

ішіндегі ең маңыздылары мыналар: (90% Cu, 10% Sn),<br />

томпак (90% Cu, 10% Zn), мельхиор (68% Cu, 30% Ni, 1% Mn,<br />

1% Fe), нейзильбер (65% Cu, 20% Zn, 15% Ni), латунь (60% Cu,<br />

40% Zn) жэне тиын жасауға колданатын кұймалар.<br />

Мыс кызыл түсті, созылғыш, соғылғыш металл. Құрғак ауада<br />

өзгермейді, дымкыл ауада сырты жасыл какпен капталады,<br />

ондағы реакция:<br />

2Си + 0 2 + Н20 + С 02 = СиСОз • Си (ОН) 2<br />

Мысты 375° С дейін қыздырғанда, CuO одан жоғары температурада<br />

Си20-ға айналып кетеді. Құрғак галогендер калыпты<br />

температурада эсер етпейді. Су буы бар жерде фтор, бром жэне<br />

хлор мысты тотыктырады. Мысты кыздырса, хлорда жэне күкіртте<br />

жанып, CuCl, Cu2S айналады.<br />

Сутек, кѳміртек, азотпен мыс тікелей реакцияласпайды. Жоғары<br />

температурада кѳміртекпен Cu2C— карбид түзеді.<br />

518

Мыс (сол сияқты күміс пен алтын да) металдардын, кернеу<br />

катарында сутектен кейін орналаскандыктан, оған тек анионынын<br />

тотыктырғыш касиеті бар кышкылдар ғана эсер ете алады.<br />

Қышкылдардың ішінде мысты жаксы ерітетін концентрленген<br />

күкірт кышкылы (кыздырганда) мен сұйытылған жэне концентрленген<br />

азот кышкылы:<br />

Cu + 2H2S 0 4 = CuS04 + SO2 + 2H2O<br />

Cu + 4 HN03 = Cu(N 0 3)2 + 2 N02 + 2H20<br />

Мыс қосылыстарда бір және екі валенттік көрсетеді.<br />

Б ір валентті мыстың косылыстары — мыстыц<br />

(I) оксиді Си20 табиғатта кездеседі. Қолдан алуға да болады.<br />

С112О кыздырғанда (200°С жоғары) диспропорциялан<br />

а д ы .<br />

Cu20 -+- Cu20 = 2CuO -j- 2Cu<br />

CU2O сәл негіздік қасиеті бар, бірак суда ерімейді, жанама жолмен<br />

алынған CuOH-та суда ерімейтін зат.<br />

СигО— кызыл түсті шыны жасауға, кемелердің суға батып<br />

тұратын жерін бояуға колданылады. Мыстыц (I) оксиді мен тұз<br />

кышкылы реакцияласкан кезде мыс (I) хлоридінің түссіз ерітіндісі<br />

түзіледі, осыған су араластырсак, ол суда ерімейтіндіктен,<br />

ак түнба түрінде шөгеді. Табигатта кездесетін мыс жылтыры<br />

CU2S, мыспен күкірт тікелей косылғанда түзіледі.<br />

Бір валентті мыстыц баска тұздары, екі валенттіге ауысуға<br />

бейім келеді. Комплексті косылыстарынан тұрактылары амминокомплекстер,<br />

сондыктан бір валентті мыстыц суда ерімейтін<br />

косылыстары NH3 катынасында еріп кетеді, мысалы:<br />

CuCl + 2NH3= [Cu(NH3)2]C1<br />

Осы комплекс типтес гидроксидтер [Cu(NH3)2] (ОН) бар, оларда<br />

сілтілік касиет білінеді. Ал, Си20 амфотерлі болғандыктан, күшті<br />

сілтілермен әрекеттескенде кышкылдык касиет көрсетіп куприттер<br />

түзеді, мысалы:<br />

Cu20 + 2NaOH + Н20 = 2Na [Cu (ОНЫ<br />

Суда ерімейтін тұздары, концентрленген галогенсутек кышкылдарында<br />

ериді:<br />

СиСІ HCl = Н [CuCl2]<br />

Е кі валентті - мыстыц косылыстары. Мыс (II)<br />

оксиді CuO— мысты ашық ауада кыздырса кара түсті оксид —<br />

CuO айналады. Бірак оны каттырак (800°) кыздырса, мыс<br />

(I) оксидіне айналады:<br />

4СиО = 2СигО + О2<br />

Мыс (И) оксидін алу үшін мыстыц негіздік карбонатын немесе<br />

нитратын, гидроксидін кыздырса да болады:<br />

C u C 0 3- C u ( 0 H ) 2 = 2 C u 0 + С О 2+ Н 2О<br />

519

Мыс оксидініқ тотықтырғыш касиеті бар, оны кей жерде,<br />

әсіресе органикалык анализде, колданады.<br />

М ы с (II) г и д р о к с и д і Cu (ОН) г— екі валентті мыс тұзы<br />

сілтімен әрекеттескенде түзіледі, мысалы:<br />

CuS04 + 2Na0H = |Cu (0H )2 + Na2S 0 4<br />

Мыс (II) гидроксиді — көк түсті, суда еруі киын зат, әлсіз<br />

негіздік касиеті бар. Аздап кыздырғанның өзінде-ак айрылып<br />

мыс (I) оксидін және су түзеді:<br />

C u(0H )2 = Cu0 + H20<br />

Екі валентті мыстьщ тұздарының ішінде мацыздысы мыс сульфаты,<br />

оны алу үшін мыс калдыктарын мына заттармен эрекеттейді:<br />

1. Ауа катынасында сүйылтылған ыстык күкірт кышкылы:<br />

2Cu + 0 2 + 2H2S 0 4 = 2CuS04 + 2H20<br />

2. Концентрленген ыстык күкірт кышкылы:<br />

Cu + 2H2S 0 4 = CuS04 + ги ге + S 0 2<br />

Мыс (II) оксидін күкірт кышкылында еріткенде де мыс (II)<br />

сульфаты түзіледі.<br />

Мыс (II) сульфаты суда жаксы ериді, ерітіндісі кѳк түсті<br />

болады. Ол мыс катионыныц гидраттанған комплекс ионыныц<br />

[Си(Н20 ) 4]" түсі. Екі валентті мыстыц баска тұздарыныц да<br />

судагы ерітіндісі осы түсті болады. Судағы ерітіндісінен мыс (II)<br />

сульфаты CuS0 4-5H20 кристаллогидрат түрінде кристалданады.<br />

Оны мыс купоросы дейді. Мыс купоросын кыздырса, ак<br />

түсті ұнтак (CuS04) жэне су түзіледі. Ак үнтакка су тиген жері<br />

кѳгеріп шыға келеді, өйткені кристалдык су косылады:<br />

CuS 0 4 + 5H20 = CuS 0 4-5H20<br />

Бұл процесс (гидратация) экзотермиялык процесс.<br />

CuS0 4-5H20 судыц ролі эр түрлі, олардыц бір бѳлігі сутектік<br />

байланыс аркылы аквокомплекспен SOf- иондарыныц арасын<br />

жалғайды, оныц схемасы:<br />

Н2°х /ОН,<br />

Си<br />

н о о н „<br />

г +<br />

; о<br />

\<br />

,н —<br />

н -------<br />

2 —<br />

Сондыктан CuS0 4-5H20 дэлірек формуласы [Си (НгО) 4] S 0 4-<br />

• н 2о.<br />

Басқа кристаллогидраттардыц қүрамындағы су молекулаларыныц<br />

саны так болып келетіндері (FeS04-7H20, M gS04-<br />

•7H2O т. б.) осы принциппен күрылған.<br />

520

Мыс купоросы баска металдарға мыс жалатканда, кейбір<br />

бояулар жасауда, ауыл шаруашылығы зиянкестеріне карсы күресте<br />

т. б. жерлерде колданылады.<br />

Мүнан баска, мыстын,— мыс (II) хлориді CuC12-2H20, мыс<br />

нитраты Cu(N03)2.3H20, г и д р о к с о к а р б о н а т ы СиС03-<br />

.Си(ОН)2, мыс ацетаты Си(СН3С 0 0 )2-Н20 сиякты эр түрлі іске<br />

жаратылатын тұздары бар.<br />

Мыс тұздарының барлығы у, сондыктан мыстан жасаған<br />

ыдыстардыц барлыгын калайы лайды.<br />

Күшті кышкылдардыц тұздары суға ерігенде гидролизденіп<br />

негіздік түздарға айналады, ерітіндісі кышкылдык реакция<br />

көрсетеді, мысалы:<br />

CuCl2 + H2O^Cu(OH)Cl + HCl<br />

Баска тұздардыц гидролизініц салдарынан суда нашар еритін<br />

— Cu(N03)2-3Cu(0H )2, CuS 0 4-2Cu(0 H )2, кейде CuCl2-<br />

• 3Cu(OH)2—«негіздік тұздар» түзіледі. Бүл түздар полимер тузген<br />

катионныц туындысы<br />

н н н<br />

О О О<br />

/ \ / \ / \<br />

■\ С а / С и<br />

/<br />

О / \ о 7<br />

\ О<br />

н н н<br />

деп қарастыруға болады.<br />

Екі валентті мыс катионы комплекс түзгіш катион, әсіресе<br />

аммиак молекулаларын координациялағыш.<br />

Мысалы, мыс сульфаты ерітіндісіне аммиак коссак:<br />

CuS 04 + 4NH3= [Cu ( NH3) 4] S 04<br />

түзіледі, осы ерітіндіні суалтса, [Cu (NH3) 4] S 0 4 • H20 кара көк<br />

түсті кристалдары бөлініп шығады. Комплекс түзу екі валентті<br />

мыс ионыныц касиеті болғандыктан мыстыц гидроксиді де комплекс<br />

түзеді:<br />

Cu(OH)2 + 4NH3— [Cu(NH3)4] + 2 0 Н '<br />

Бұл түзілген ерітіндініц бір мацызды касиеті клетканы<br />

(кағазды, мактаны т. б.) ерітеді, сондыктан оны жасанды маталар<br />

жасағанда колданылады.<br />

Бұл айтылып өткен комплекстердіц барлығы катионды к<br />

ком_плекстер, бұлармен катар мыстыц анионды к комплекс -<br />

тері — к упраттар бар.<br />

Мыс гидроксиді концентрленген сілтілерде де ериді, онда<br />

мьінадай реакцияныц нэт{іжесінде: Cu (O H )2-f-2NaOH-*-<br />

—Na2[Cu(OH)4] натрий тетрагидроксокупрат (II) түзіледі.<br />

Бір назар салатын нәрсе, комплекс түзуші мыс катионы бұл<br />

аРада бейтарап молекула емес, гидроксид аниондарын'координа-<br />

521

циялап отыр, сонын, салдарынан түзілген комплекс катионы<br />

емес, комплекс анионы болады. Осындай аниондық комплекстердің,<br />

мысалы М2[Си(ОН)4]— гидроксид купрат, M2'[Cu(CN)4] —<br />

цианокупрат, К2[СиС03)2]— карбонаткупрат т. б.<br />

§ 2. KYM IC<br />

Күміс табигатта сап дербес күйде жэне косылыстар кұрамында<br />

кездеседі. Қосылыстарыныц маңыздысы күміс жылтыры —<br />

аргентит Ag2S (мыс жэне қорғасын кендерінде кездеседі).<br />

Біздің елде күміс кендері Оралда, Қазакстанда, Алтайда,<br />

Қавказда жэне т. б. жерлерде бар.<br />

Кен ішіндегі мыс пен корғасынды алганда күміс бірге шыгады.<br />

Мыстагы күмісті калай алатындыгымен таньісып өткенбіз.<br />

Қоргасын мен күмістің коспасын балкыган күйден қатырганда<br />

корғасын кристалдары бет жағына шығады. Астыңғы<br />

жағындағы күмісті корғасыннан бөлу үшін ауа үрлейді, онда<br />

қорғасын тотығады да, күміс таза калады.<br />

Күміс-жалтырауық, жұмсак, жаксы созылғыш, жылуды<br />

жэне электр тогын жаксы өткізетін, ақ түсті металл. Сол жұмсактығынан<br />

өзі жеке көп пайдаланылмайды. Оның кұймасын<br />

түрлі бүйымдарды касык, пышак, түрлі ыдыстар, әшекей заттарды<br />

т. б. жасауға колданады. Күмістіц мұндай бүйымдар жасау<br />

үшін жиі колданылатын кұймасында 87,5% күміс, 12,5% мыс<br />

болады. Күміс заттарда сынама (үлгі) дейтін болады. Ол мың<br />

грамм құймадағы күмістің грамм мөлшерін көрсететін сан. Мысалы,<br />

875‘-іңші сынаманың әрбір 1000 грамында 875 грамм күміс<br />

болады. Алынатын күмістің көпшілігі баска металдардын бетіне<br />

жалатуға, бір бөлімі күміс-мырыш аккумуляторларын жасауға<br />

жұмсалады.<br />

Күміс актив емес металл (активтік қатарыньщ соңында),<br />

ауада да, оттекте де тотыкпайды. Күміс озонмен әрекеттесіп,<br />

кара түсті күміс (II) оксиді түзіледі<br />

Ag + 0 3 = Ag0 + 0 2<br />

Күміс кышкылдардан азот кышкылында ғана ериді. Онда<br />

күміс нитраты AgN03 түзіледі:<br />

Ag0 + 2HN03 = AgN03-f N02 Н20. Концентрленген ыстык<br />

күкірт кышкылында да ериді.<br />

Күміс тұзының ерітіндісіне сілтімен әрекет етсе, күмістін<br />

гидроксиді AgOH түзіледі, бірак берік косылыс болмағандыктан<br />

айрылып Ag20 айналады:<br />

2AgN03 + 2Na0H = 2NaN03 + Ag20 + H20<br />

1 Күмістің ертеректегі сынамасы 84 болды. Ол бір қадақтағы 96 мыскалдын<br />

84 мысқалы күміс деген сөз. Процентке шакса, 87,5% болады.<br />

522

ионды к. тү р д е,<br />

2 A g - + 2 0 Н ' = A g 20 + H 20<br />

Ag20, 200° С жоғары кыздырса, молекуласы өздігінен тотығу-тотыксыздану<br />

процесіне ұшырайды:<br />

2Ag2Q — 4 A g -f0 2<br />

Ag20 сумен реакциясы кайтымды:<br />

Ag20 + H20^2 A g 0 H<br />

Күміс косылыстарының көпшілігінде тізбекті кристалл түзеді,<br />

мысалы .*<br />

— Ag — C = N — Ag — C=N — Ag — C =N —<br />

Күмісте бір валентті мыс сияқты аквокомплекс бермегенімен<br />

амминокомплекс түзеді<br />

Ag20 + 4NH3 + H20 = 2[Ag(NH3)2] (ОН)<br />

Галогенидтері суда ерімейді, бірақ күміс иодиді калий иодидінде,<br />

күміс бромиді тиосульфат ерітінділерінде комплекстер түзе<br />

ериді:<br />

Agl + Kl = К [Agl2]<br />

A gB r+ 2Na2S20 3 = Na3[Ag(S20 3)2] -f NaBr<br />

Соңғы реакция фотографияда кецінен колданылады.<br />

Күміс тұздарының маңыздылары: Күміс нитраты<br />

AgNÖ3, оны ляпис деп те атайды. Түссіз мѳлдір кристалдар,<br />

суда жаксы ериді. Бұл тұз айна жасауда, гальванопластикада,<br />

фото жұмысында жэне медицинада кішкене жаралардыц аузын<br />

күйдіріп бүрістіруге колданады.<br />

Күміс бромиді AgBr — фото пластинкалардыц, пленкалардыц<br />

жэне фото кағаздыц бетіндегі жарык еезгіш кабатыныц<br />

кұрамына кіреді,. Жарык әсерінен бұл түз айр«лып кұрамын-к<br />

дағы күміс өте ұсак түрде кара түсті болып бөлініп шығады.<br />

Күміс те комплекс түзгіш зат. Азот күміс тұзыныц ерітіндісіне<br />

калий цианидын артығырак етіп косса, комплексті тұз<br />

K[Ag(CN)2] түзіледі:<br />

AgN03 + KCN = J-AgCN + KN03<br />

AgCN + KCN = К t Ag (CN) 2]<br />

Күмістіц AgCl, Ag20 сиякты суда ерімейтін косылыстары<br />

аммиакта жаксы ериді. Оныц себебі, күміс катионы аммиак молекулаларын<br />

айналасына координациялап, комплекс ионын түзеді:<br />

AgCl+2NH3= [Ag(NH3)2] Cl<br />

Түзілген комплексті тұз суда ерімтал тұз.<br />

523

§ 3. А Л Т Ы Н<br />

Алтын табиғатта сап түрде кездесетін металл. Алтынның<br />

ұсақ түйірлері кварц ішінде, немесе кварц құмы арасында шашырацқы<br />

күйде болады. Алтынның табиғаттағы қосылысы алтын<br />

теллуриді (калаверит) АиТе2 құрамында жэне мыстыц, корғасынныц<br />

сульфид кендерінде болады.<br />

Біздіц елде алтын Сібірде, Оралда жэне Орта Азия<br />

мен Қазақстанда да кездеседі.<br />

Құмда шашылған аз алтынды (тоннасына 2—4 г) ажыратып<br />

алу үшін әр түрлі әдіс қолданады. Ец оцай, көптен қолданылып<br />

келе жатқан әдіс — құмды ағын сумен жуу, сонда құм қиыршықтары<br />

суға ілесіп кете береді де, алтын ауыр болғандықтан<br />

қалып кояды. Екінші бір әдіс алтынды амальгамаға айналдыру.<br />

Сынап көпшілік металдарды өз ішінде еріте алады, ол<br />

ерітіндіні амальгама дейді. Амальгамадағы алтынды шығарып<br />

алу үшін, амальгаманы қыздырса, еынап ұшып кетеді, оныц буын<br />

жинап, салқындатып кайтадан іске қосады. Бірак бүл екі әдіспен<br />

де құмдағы алтын түгел алынбайды, көп болса, 75% ғана алынада.<br />

Бұлардан гөрі тәуірірек әдіс цианид әдісі. Ішінде алтын<br />

калган жынысты KCN тұзыныц 0,02—0,2% ерітіндісімен 2—3 рет<br />

кайталап шаймалап жуады, сонда:<br />

4Au + 8NaCN+2H20 + 0 2 = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH<br />

Комплексті косылыс құрамындағы алтынды мырыштыц, жәрдемімен<br />

ығыстырып шығарады:<br />

2Na [Au(CN)2] + Zn = Na2[Zn(CN)4] + 2Au<br />

Бүл шыққан алтынды мырыштан тазалау үшін сұйык күкірт<br />

кышкылымен жуады, мырыш еріп кетеді. Күміс сиякты баска<br />

коспалардан тазалау үшін концентрленген ыстык күкірт кышкылымен<br />

жуады, онда күміс Ag2S 0 4-Ke айналады. Кейде күмістен<br />

тазалау үшін электролиздеуді колданады — анод — тазартылмаған<br />

алтын, катод — таза алтын, электролит ретінде Н [АиСЦ]<br />

ертіндісін колданады сонда күміс анод шламы түрінде қалады.<br />

Алтын — жүмсак сары түсті, соғылғыш, созылғыш, жайылғыш,<br />

ауыр, жұмсак металл. Қалыцдығы, 0,0001 мм фольга жасауға<br />

болады.<br />

Алтын жүмсак болғандыктан таза түрде емес, мыс және<br />

күміспен араластырылған құйма түрінде колданылады. Түрлі<br />

алтын заттарды алтын мец мыстыц кұймасынан жасайды, ол<br />

кұймада көбінесе 58,3%/ алтын болады (алтын заттардын,<br />

пробасы 583).<br />

Алтын да күміс сиякты тізбекті косылыстар түзеді, мысалы<br />

Aul:<br />

/<br />

/ I<br />

Au \<br />

/ ^ Aux | / A a /<br />

524

Алтын активтігі тіпті нашар металл, активтік қатарында<br />

ол акырғы орында тұр. Оттекпен тікелей еш жағдайда да косылмайды.<br />

Сұйық заттардан тек калий немесе натрийцианидынык<br />

ерітіндісінде, хлор суында жэне «патша сұйығында» ериді.<br />

«Патша сұйығы» үш көлем тұз кышкылымен бір көлем азот<br />

кышкылынын коспасы<br />

3HCI + H N 0 3 = 2C1 + NOCl+2H20<br />

A u -f 2C1 + NOC1 =AuC13 + NO<br />

AuC13 + HC1 = H[AuC14].<br />

Алтын селен кышкылында да (күшті тотықтырғыш) ериді:<br />

2Au-|-6H 2S e 0 4 = Au2(S e 0 4) 3 + 3 S e 0 2 + 6H20<br />

Алтын ұсак ұнтак түрінде хлормен, 400—650° С фосфор<br />

буымен реакцияласады.<br />

Алтыннан монета (акша) жасайды (түтынуға шығарылған<br />

кағаз ақшаныц қорғауышы ретінде банкта жатады); тіс салады,<br />

баска металдардын бетіне жалатады және әсемдікке тұтынатын<br />

әшекей бүйымдар жасайды.<br />

Алтынның косылыстары. Алтын косылыстарда бір<br />

және үш валенттік көрсетеді, бірак үш валентті косылыстары<br />

берігірек. Бір валентті алтынныц тұздары бір валентті мыстыц<br />

косылыстары сиякты диспропорцияланып үш валентті<br />

косылыс жэне дербес алтын береді:<br />

3AuCl = AuCl3 + 2Au<br />

3AuC1 + KC1 = K[AuC14] + 2 A u<br />

Бір валентті алтынныц комплексті косылыстары ауриттер<br />

түрақтырақ, мысалы K [A u(C N )2]. Алтынныц (I) оксиді да<br />

кыздырса тотығу-тотыксыздану реакциясына ұшырайды<br />

2Au20 = 4 A u - f 0 2<br />

Алтынныц үш валентті косылыстары көбірек.<br />

Алтынныц (III) оксиді Au20 3— кара коцыр, Au2S3— кара,<br />

Au(OH)3— күрец түсті барлығы катты заттар, суда еритіні тек<br />

AuCl3.<br />

Алтынныц (III) гидроксиді Au(OH )3 амфотерлі зат, сілтілерде<br />

жэне кышкылдарда еріп аниондык комплекстер түзеді:<br />

NaOH + Au(OH )3 = Na [Au(OH)4] ,<br />

Au(OH ) 3 + 4HC1 = H[AuCI4] + 3 H 20<br />

A u (0 H ) 3 + 4 H N 0 3 = H [A u (N 0 3) 4] + ЗН20<br />

Аниондык комплекс түзілуінен алтынныц галогенидтері галогеноаураттарға<br />

айналғыш келеді:<br />

NaBr + AuBr3 = Na [AuBr4]<br />

AuCl3 гидролизінде аквокышқылдар түзіледі.<br />

A uC13 + H 20 = H 2 [A u 0 C 1 3]<br />

525

Алтынның оңайырақ алынатын қосылысы AuCl3, өзге косылыстары<br />

осыдан алынады. Алтынның барлык косылыстары айырылғанда<br />

металдык алтын бөлініп шығады.<br />

Мырыш топшасы. Екінші косымша (II В) топшаға мырыш,<br />

кадмий жэне сынап металдары кіреді, топшадағы бірінші металы<br />

мырыш болғандыктан, мырыш топшасы деп атайды. Бұл металдар<br />

да, мыс топшасы сиякты, үлкен периодтардын, так катарларының<br />

элементтері, олардың жалпы сипаттамасы 72-кестеде<br />

келтірілген. , 0<br />

г<br />

72-кесте<br />

Мырыш топшасындағы металдардыц сипаттамасы<br />

Элемент Мырыш Кадмий Сынап<br />

Б е л г іс і Z n C d H g<br />

А т о м д ы к м а с с а с ы 6 5 ,3 7 1 12,40 2 0 0 ,5 9<br />

Р е т н ѳ м ір і 3 0 4 8 8 0<br />

В а л е н т т ік э л е к т р о н д а р ы 4 s 2 5 s2 6 s 2<br />

А ш ы л у ж ы л ы Е р т е д е н 1817<br />

Ш т р о м с и р<br />

Е р т е д е н<br />

Ж е р қ ы р т ы с ы н д а ғ ы м ѳ л ш е р і,<br />

\ ( м а с с .% )<br />

0,001 8 - IO “ 6 6 - 1 0 - 7<br />

Т ы ғ ы з д ы ғ ы ( р ) , г / с м 3 7 ,1 4 8 ,6 5 13,55<br />

t S,°C 4 1 9 ,5 32 - 3 8 , 9<br />

t K,°C 9 0 6 7 6 7 3 5 7<br />

А т о м р а д и у с ы , нм 0 ,1 3 9 0 ,1 5 6 0 ,1 6 0<br />

И о н р а д и у с ы , нм 0 ,0 8 3 0 ,0 9 9 0 ,1 1 2<br />

Э л е к т р ѳ т к із г іш т іг і ( H g = l ) 16 13 1<br />

И о н д а н у э н е р г и я с ы , (э в ) 9 ,3 9 8 ,9 9 10,44<br />

Н о р м а л ь п о т е н ц и а л ы<br />

Ээг±Э2+ + 2 е<br />

— 0 ,7 6 3 — 0 ,4 0 2 0 ,8 5 4<br />

Ж а р а т ы л ы с т а ғ ы и з о т о п т а р ы 6 4 — 4 8 ,8 9<br />

6 6 — 27,81<br />

§ Z - - < 1 1<br />

6 8 — 18,57<br />

7 0 — 0 ,6 2<br />

1 0 6 — 1,215<br />

108— 0 ,8 7 5<br />

110— 12,39<br />

111 — 12,75<br />

1 12— 2 4 ,0 7<br />

1 13— 12,26<br />

1 14— 2 8 ,8 6<br />

116— 7 ,5 8<br />

1 9 6 — 0 ,1 4 6<br />

1 98— 10,02<br />

1 99— 16,84<br />

2 0 0 — 2 3 ,1 3<br />

201 — 13,22<br />

2 0 2 — 2 9 ,8<br />

2 0 4 — 6 ,8 5<br />

Бұл металдардын сырткы кабатында 2, ал сырттан екінші ішкі<br />

кабатында 18 электрон болады. Мыс тобының металдарындай<br />

емес,' мұндағы 18 электронды кабат калыптасып түракты күйге<br />

526

келген, реакция кезінде ондагы электрондар химиялык байланыс<br />

түзуге катынаспайды, сондыктан бүл металдар тек кана екі<br />

валентті.<br />

Мьірыш топшасындагы металдардыц негізгі топтагы сілтілікжер<br />

металдармен салыстырганда химиялык активтігі біраз кем.<br />

0рі негізгі топтағыдай емес, бұл топта (баска да косымша топтардағыдай)<br />

атомдык масса ѳскен сайын, металдардыц активтігі<br />

кемиді. (Активтік катарын карацыз.) Бұлардыц металдык касиеті<br />

кем болумен катар, тотыгуы да киынырақ, сумен де кэдімгі жагдайда<br />

реакцияласпайды; гидроксидтері суда ерімейді, негізділігі<br />

де кемірек, тіпті мырыштыц гидроксиді амфотерлі касиет кѳрсетеді.<br />

Бүл топтыц элементтері сырткы 2 электронын беріп сыртқы<br />

кабаты 18 электронды оц зарядты ион түзеді. Иондары түссіз,<br />

сондыктан косылыстарыныц көпшілігі түссіз. Бұлар оцай деформацияланатын<br />

анионмен кездескенде түсті косылыс түзеді. Поляризациялаушы<br />

күші Zn+ + тен H g+ + -re карай ѳсетіндіктен,<br />

сынаптыц түсті косылыстары кѳбірек. Поляризациялаушы эсері<br />

ѳсумен бірге термиялык тұрактылығы кемиді, сондыктан сы.наптыц<br />

көпт.ег.ен косылыстары кыздырғанда оцай айрылады.<br />

§ 4. МЫРЫШ<br />

Мырыш табиғатта косылыс түрінде кездеседі, ішіндегі мырышты<br />

алуга жарайтын минералдар-мырышты алдамыш және<br />

галмей.<br />

Біздіц елде мырыш кендері Қазакстанда Шығыс Қазакстан,<br />

Оралда, еліміздіц шығысында, Сібірде бар.<br />

Мырыш кендеріндегі мырыштың мөлшері аз болғандыктан,<br />

ол кенді әуелі байытып, сонан соц өткенде айтылған тәсілмен<br />

(XIV тарау, § 1) күрамындағы мырышты бѳліп алады. Таза<br />

мырыш электролиз аркылы алынады.<br />

Мырыш кѳкшіл тарткан ак .металл, калыпты жағдайда морт,<br />

Ю0-150°-та иілгіш, жайылғыш, созылғыш күйге келеді, ал 200°тан<br />

жоғары температурада кайтадан морт болады (келіге салып<br />

үгуге келеді).<br />

Ауада мырыштыц сырты оксидпен немесе негізді карбонатпен<br />

Қапталады. Ол кабыршақ оны әрі карай тотығуынан корғайды.<br />

Мырыш сумен реакцияласпайды, ѳйткені оныц сыртын бірден<br />

түзілген гидроксид корғап түрады. Мырыш кышкылдарда да,<br />

сілтілерде де ериді. Ол оныц амфотерлік касиетін кәрсетеді.<br />

Мысалы:<br />

Zn + 2НС1 = ZnCl2 + H2f<br />

Мырыштыц азот кышкылымен. әрекеттесуі тотығу-тотыксыз-<br />

Дацу реакцияларына айналады:<br />

527

4Zn + 8H N 0 3 = 4 Z n (N 0 3) 2 + 8H<br />

(сұйық)<br />

8H + H N 0 3 = NH3 +.ЗН 2О<br />

4Zn + 9 H N 03(C) = 4Zn (N0 3) 2 +<br />

+ NH 3 + 3H20<br />

Zn + 2H N 0 3 = Zn (N 0 3) 2 -f~ 2H<br />

(конц.)<br />

2H + 2H N 0 3 = 2 N 0 2 + 2H20<br />

Zn -(-4HNC)3 = Zn (N 0 3) 2-(-<br />

+ 2 N 0 2 + 2H20<br />

Күкірт кышқылының сұйытылған ерітіндісінде<br />

Zn + H 2S 0 4 = Z n S 0 4 + H 2<br />

Күкірт кышкылынын, концентрациясы 50%-тен жоғары болса,<br />

оныц SO" ионы тотыктыргыш кызметін аткарып ѳзі S 0 2-re кейде<br />

H2S-Ke дейін тотыксызданады<br />

Zn + 2H2S 0 4 = Z n S 0 4 + S 0 2' + 2H20<br />

4Zn + 5H 2S 0 4 = 4Z nS0 4 + H 2S + 4 H 20<br />

Сілтілермен реакцияласуы:<br />

Zn + 2H20 = Z n (0 H ) 2 + H 2<br />

Zn (OH) 2 + 2NaOH = Na2Z n 0 2 + 2H20<br />

Zn + 2N a0H ==N a 2Z n 0 2 + H 2<br />

Ѳндірілетін мырыштыц жарымынан кѳбі темірдіц бетін каптауға<br />

жалатуға (тотығудан корғау үшін) жұмсалады, ал калганы<br />

кұймалардыц кұрамында, (жез —60% Cu, 40% Zn;<br />

томпак—90% Cu, 10% Zn; нейзильбер—65% Cu, 20% Zn,<br />

15% Ni) гальваникалык элемент жасауға, мырыш кацылтырын<br />

жасауға, металлургияда (Au, Ag алу үшін) колданылады.<br />

Мырыштыц косылыстары.<br />

Мырыш косылыстарында амфотерлік касиет кѳрсетеді.<br />

Мырыш оксиді ZnO галмейді (ZnC03) , не мырыштыц ѳзін<br />

күйдіру аркылы алынады. Ак түсті борпылдак ұнтак. Техникада<br />

мырыш эгін жасау үшін, жұмсак резинаның салмагын арттыру<br />

үшін араластырылады, медицина мен косметикада түрлі майлар<br />

күрамына араластырылады.<br />

Мырыш гидроксиді Zn (ОН) 2. Мырыштыц ерімтал туздары<br />

мен сілтілер арасындагы реакцияда түзіледі:<br />

Zn" + 2 0 H '= 4 Z n ( 0 H ) 2<br />

Өзі көлемді, ак түсті тұнба. Бірак амфотерлі касиетті болғандыктан<br />

кышкылдарда да, сілтілерде де ериді, мысалы:<br />

Z n (0 H ) 2 + H2S 0 4 = Z n S 0 4 + 2H20<br />

Zn (OH ) 2 + 2NaOH = Na2Z n 0 2 + 2H20<br />

Мьірыш негізінен комплекс түзгіш катион, координациялык<br />

саны тѳртке тец, сондыктан Zn(OH ) 2 дэл формуласы [Zn(OH) 2<br />

(ОН2Ы . Жацагы келтірілген реакциялар былай жазылады:<br />

[Zn(OH)2- (ОН2) 2] + H 2S 0 4= [Z n(0H 2) 4] S 0 4<br />

[Zn(OH)2- (ОН2)2] +2N aO H = Na2[Zn(OH)4] + 2 Н 20.<br />

528

Натрий цинкатынын, Na2Z n 0 2 комплекс анионы бар түрін<br />

гидроксидті цинкат дейді, ол суда ериді.<br />

Мырыш гидроксиді аммиак ерітіндісінде де ериді, ѳйткені бұл<br />

жағдайда да комплекс түзіледі.<br />

Zn (ОН) 2 + 4NH3= [Zn (NH3)4] " + 20Н'<br />

Мырыш тұздары жалпы ауыр металдардын көпшілігінің туздары<br />

сиякты суда ерімейді. Еритіндері күшті кышкылдардыц —<br />

тұз, күкірт жэне азот кышкылдарының тұздары. Ерітінділері<br />

түссіз, олардан тұз қайта кристалданғанда кристаллогидрат<br />

түрінде бөлініп шығады—Z n (N 0 3) 2*6H20 , ZnS0 4 '7H20 .<br />

Мырыш түздарының маңыздылары мырыш сульфиді — ZnS<br />

мырыш хлориді — ZnCh, мырыш сульфаты — Z n S 04, мырыш карбонаты<br />

— ZnC03, мырыш ацетаты — Zn(CH 3COO)2.<br />

Мырыш сульфиді — ZnS табиғатта кездеседі. Қолдан<br />

алынғаны ак түсті болады. Суда ерімейді, іс жүзінде литопон<br />

деген ак бояу кұрамына кіреді:<br />

BaS + Z n S 0 4==BaS0 4 + ZnS<br />

ZnS радиотехникада колданылады. Кристалдык ZnS-ке азғана<br />

активатор (Cu, Mn, Те т. б.) косса, шамалы сәуленіц эсерінен<br />

жаркырайтын касиетке ие болады. Осындай бояуларды сағаттың<br />

циферблатына, баска шкалаларға жағуға пайдаланады.<br />

Мырыш хлориді — ZnCl2. Мырыш хлоридін алу үшін<br />

Zn, ZnO не ZnS-ті тұз кышкылында ерітеді. Ол суда ерігіш,<br />

гигроскопиялык, дымкыл тартып былжырап кететін зат.<br />

Темір жол шпалдары үшін оларга алдын ала ZnCl2 ерітіндісі<br />

сіціріледі. Металдарды дэнекерлеуде, органикалык синтезде мата<br />

бояу жұмысында колданады, ZnCl2 комплексті тұздар түзуге де<br />

бейімділігі бар, мысалы M 2[ZnCl4] (М — сілтілік, сілтілік-жер<br />

металдары). ZnCl2 сияқты жалпы мырыштыц баска галогенидтері<br />

концентрленген ерітінділерінде комплекс түзеді.<br />

ZnCl2 + 2H2O ^ H 2[Zn(OH)2Cl2]<br />

Бұларды гидроксидті галогеноцинкат 'деп атайды.<br />

ZnCl2 металдарды дэнекерлеуде колдану себебі металдардыц<br />

бетіндегі оксид не гидроксидтер ZnCh ерітіндісінде, комплекс<br />

түзу нәтижесінде еріп кетеді. Мысалы, мырыш бетіндегі Zn(OH ) 2<br />

былай ериді:<br />

■<br />

ZnCl2 + 3Zn(OH ) 2 =<br />

/ н о ч '<br />

Zn \ н о / 2 "у 1<br />

СІ£<br />

Мырыш сульфаты Z n S 04. Бұл тұз ерітіндіден кристаллогидрат<br />

Z n S 0 4-7H20 түрінде бөлініп шыгатындығы айтылды,<br />

°ны мырыш купоросы деп те атайды. Электролиз жолымен мырыш<br />

алғанда, мата бояуда, медицинада колданылады. Мырыштыц<br />

529

комплекстерінік ішінде амминокомплекстер түрақты<br />

келеді, олар аммиак ерітіндісінде оцай түзіледі.<br />

Z nS0 4 + 4NH 3 = [Zn (NH3) 4] S 0 4<br />

Мырыштың күшті қышқылдардан түзілген тұздары тез гидролизденеді:<br />

2Z nS0 4 + 2 H 0 H ^ Z n 2(0 H ) 2S 0 4 + H 2S 0 4<br />

§ 5. КАДМИЙ<br />

Кадмийдің көп касиеті мырышка ұксас болғандыктан мырышпен<br />

аралас, мырыш кендерінде кездеседі. Сондыктан алынған<br />

мырышта әуелгі кезде эрдайым кадмий болады.<br />

Мырыштағы кадмийді ажыратып алу үшін, бұларды фракциялап<br />

айдайды, қайнау температураларының айырмашылығы<br />

(140°) (52-кесте) фракциялауға мүмкіншілік береді. Бүл екі<br />

металды ажыратудың тағы бір тәсілі-мырыш ұнтағын кукірт<br />

кышкылында ерітеді де, активтік катарындағы орындарына сай<br />

кадмийді мырышпен ығыстырып шығарады.<br />

Кадмий — ак түсті, жылтыр, пышакпен кесілетін жұмсақ,<br />

созылғыш металл.<br />

Кадмий судан сутекті ығыстырып шығарады:<br />

Cd + 2H20 = Cd.(0H ) 2 + H2<br />

Сілтілерде ерімейді, кышкылдарда ериді:<br />

Cd + 2H C l= C dC l2 + H2<br />

бұл реакция ептеп кыздыруды кажет етеді, өйткені кадмий мырыштан<br />

активтігі кемдеу элемент (мырыштыц электродтык потенциалы—0,76<br />

В, кадмийдікі—0,40 В). Азот жэне күкірт кышкылдарымен<br />

тотыға эрекеттеседі.<br />

Кадмий электротехникада үйкелетін сымдар (трамвай, троллейбус<br />

сымдары) жасауға, оңай балкитын кұймалар кұрамына<br />

(мысалы: Вуд күймасы: Bi — 7 — 8 б., Sn—2 б., Cd—1—2 б.,<br />

t6 70°; Липовиц кұймасы: Bi — 15 б., Pb — 8 б., Sn — 4 б., Cd<br />

3 б., t6 60°; тез дәнекер: Sn — 50%, Pb — 25%, Cd — 25%, t6<br />

149° т. т.) жэне баска металдардыц, болаттардыц бетіне жалатура<br />

(кадмийлеуге), сілтілі аккумуляторларда, тіс полмбасына<br />

колданылады.<br />

Кадмийдіц косылыстары. Кадмий оксиді CdO коныр<br />

түсті зат, кадмийдіц карбонатын, нитратын, гидроксидін кыздырғанда<br />

түзіледі:<br />

3Cd( N 0 3) г = 2CdO + 4 N 0 2 + 0 2<br />

C d (0 H ) 2 = C d 0 + H 20.<br />

CdO негіздік касиеті бар, сумен реакцияласпайтын, кышкылдарда<br />

еритін оксид.<br />

Кадмийдің гидроксиді, ерімтал тұзымен сілті арасындағы<br />

530

алмасу реакциясында түзіледі, Zn(0 H )2 сиякты борпылдак ак<br />

тұнба, аммиак ерітіндісінде аммиакат түзе ериді.<br />

Cd(OH ) 2 + 6 NH3 = [Cd(NH3)e] (OH) 2<br />

Cd (OH) 2 негіздік касиеті ете басым косылыс, кышкылдык<br />

касиеті2п(ОН)2-ден анағұрлым кем. Концентрленген сілті ерітіндісімен<br />

араластырып ұзак кайнатканда гидроксидті к а д-<br />

м а тт ар К2 [Cd (ОН) 4] , Ba2[Cd(OH)6J т. б. түзеді. Кадмий<br />

комплекс түзгіш, тіпті автокомплекс те түзеді. Мысалы:<br />

3Cdl2 = Cd [Cdl3] г<br />

Кадмий сульфиді алмасу реакциясы аркылы алынады:<br />

C d S 0 4 + N a2S = |CdS + N a 2S 0 4<br />

CdS сары кейде қызыл сары түсі болады, бояу есебінде колданылады.<br />

§ 6. С Ы Н А П<br />

Сынап ѳте сирек сап түрінде тау жыныстарында тамшытамшы<br />

болып кездеседі. Негізінде сынап сыр деп аталатын минерал<br />

HgS сынап сульфидініц кұрамында болады. Сыр айкын<br />

кызыл түсті болгандыктан кызыл сыр ретінде де колданылады.<br />

Совет Одагында сынап Донбасс мацында ѳндіріледі.<br />

Сынапты алу үшін сырды арнаулы пештерде күйдіреді, онда<br />

күкірт күкірт диоксиді түрінде бөлініп шығады, сынап буы арнаулы<br />

жинағышта салқындатылып, жиналады;<br />

HgS + 0 2 = Hg + S 0 2<br />

Сынап — сұйық металл, күмістей ак, жалтырап тұрады,—<br />

39°С қатты күйге көшеді.<br />

Кыздырганда 0— 100°С арасында көлемі газдардай ұлғаяды.<br />

Сынап калыпты температурада-ак ұшып буға айналады. Буы y.<br />

Сынап кец колданылады — кѳп сынап күркіреуік сынап деп<br />

аталатын қопарылғыш зат жасауға жұмсалады, ол барлык, октардыц<br />

пистондарыныц кұрамына кіреді; біраз сынаіі физикалык<br />

аспаптар — термометр, барометр, насостар т. б. жасауға кетеді;<br />

сынап амальгама жасауға пайдаланылады.<br />

Мырыш топшасындагы металдардыц активтігі нашары сынап,<br />

оныц электрон беруі басқасынан киын. Күкірт, тұз кышкылдары<br />

сұйық кейде жэне сілтілер сынапка еш эсер етпейді. Азот кышкылында<br />

оцай ериді: Hg + 4H N 0 3 = H g (N 0 3) 2 + 2N 02 + 2H20<br />

сынап артык алынса, түзілген түзда [Hg2] 2+ ионы болады<br />

2Hg + 4 H N 0 3 = [Hg2] (N 0 3)2 + 2 N 0 8 + 2H20.<br />

Сынап (Hg2+, [Hg2] 2+) мырыш пен кадмийға карағанда едәуір<br />

күшті тотыктыргыш, концентрленген күкірт кышкылында кыз-<br />

ДЬірса ғана ериді.<br />

Сынаптыц косылыстары.. Сынап металдардыц көпшілігін<br />

ерітіп амальгама түзеді. Амальгама да қүйма (XIV та-<br />

531

pay, § 4), сонда кейбір амальгамалар металдың сынаппен интерметалдык<br />

косылысы болып табылады, мысалы: Hg9K, H g9K.2i<br />

H g3K, H g2K, HgK т. т. Терт металл Mn, Fe, Co, Ni амальгама<br />

түзбейді.<br />

Сынап сырт қарағанда 1 жэне 2 валентті, соган сэйкес Hg20 —<br />

сынап (I) оксиді (кара түсті), FlgO — сынап (II) оксиді (қызыл<br />

түсті) дейді . Бірак шын анықтығына келгенде Hg20 косылыстардағы<br />

сынаптың атомдары да екі валентті екен, бірак валенттігінің<br />

біреуі өзара байланысуына жұмсалады. Сынап (II) оксиді<br />

FlgO медицинада колданылады.<br />

Сынапты ауада кыздырғанда да тотыға қоймайды, қайнау<br />

температурасына такап ұзақ уақыт кыздырса ғана тотыгып HgO<br />

сынап II оксидін түзеді; енді осыны кыздырыцқыраса кайтадан<br />

сынап пен оттекке айрылады.<br />

Сынапта, бір кызығы, гидроксид жоқ, тұздарын сілтімен<br />

әрекеттесек гидроксидтіц орнына оксидтері түзіледі:<br />

[Hg2] (N 0 3) 2 + 2Na0H = j. [Hg2] 0 + 2N aN 0 3 + H20<br />

H g (N 0 3) 2 + 2N a0H = |H g 0 + 2 N aN 0 3 + H20<br />

Сынаптың косылыстары у екендігі жоғарыда айтылды. Туздарыныц<br />

уландыру күші диссоциациялану дәрежесіне тәуелді<br />

өзгереді. H g (N 0 3) 2— күшті, HgCl2 — әлсіз, H g(C N )2— одан да<br />

әлсіз электролит. Осы багытта, яғни диссоциациялану дэрежесі<br />

кеміген сайын, уландыру күші әлсірейді.<br />

Сынап туздарыныц мацыздылары:<br />

Б ір валентті сынап хлориді [Hg2] С12, муны к а л о -<br />

мель деп атайды, ақ түсті, суда ерімейтін унтак зат, оны алу<br />

ушін:<br />

не болмаса:<br />

[Hg2] (N 0 3) 2 + 2NaCl = ^ [ H g 2]C l2 + 2 N aN 0 3<br />

HgCl2 + H g = [Hg2] СІ2<br />

Каломель медицинада ішті тазалайтын дэрі ретінде колданылады:<br />

[Hg2] 2+ ионыныц косылыстары жағдайына карай бірде тотыктырғыш:<br />

бірде тотыксыздандырғыш:<br />

[Hg2]C l2 + SnCl2= 2 H g + SnCl4<br />

[Hg2]CI2 + Cl2 = 2HgCl2<br />

касиет көрсетеді. Осы ионныц косылыстары диспропорцияланғыш<br />

келеді:<br />

[Hg2] 2+ = H g ° + H g2+.<br />

i 2 —J—<br />

Кей жагдайда бул реакцияныц тез жүретіндігі сондай, [Hg2j<br />

532

ионынын келесі бір туындыларын, мысалы [Hg2] (CN ) 2 не [Hg2] S<br />

сияктыларды, жекелеп шығарып алуға болмайды:<br />

[Hg2] (N 0 3) 2 + 2 K C N = H g + H g(C N ) 2 + 2K N 0 3<br />

[Hg2] (N 0 3) 2 + H 2S = Hg + HgS + 2H N 0 3<br />

Е к і валентті сынап хлориді HgCl2 бұл сулема<br />

деп те аталатын, түссіз, нашар еритін зат. Сулеманы ел арасында<br />

алмас деп атайды. Оны алу үшін:<br />

H g S 0 4 + 2NaCl = HgCl2+ N a2S 0 4<br />

Алмастын ерітіндісі ток өткізбейді, өйткені бүл ионға диссоциацияланбайтын<br />

азғана түздын бірі.<br />

Алмас та, сынаптын ерімтал түздары сиякты, күшті у,<br />

0,2— 0,4 грамы адамды өлтіреді. Өте сұйык ерітіндісін (1:1 000)<br />

медицинада дезинфекция үшін қолданады.<br />

Б ір валентті сынап нитраты [Hg2] (N 0 3) 2— бұл<br />

«бір валентті» сынап түздарыныц ішінде ерімталыныц бірі, оны<br />

алу үшін артығымен алынған сынапқа салқын азот кышкылымен<br />

әрекет етеді:<br />

6Hg + 8H N 0 3 = 3Hg2(N 0 3) 2 + 2 N 0 + 4H20<br />

медицинада колданылады.<br />

Е к і валентті сынап нитраты H g (N 0 3) 2 жаксы<br />

ерімтал, оны алу үшін ыстык азот кышкылымен сынапка эрекет<br />

етеді. Сынаптыц баска косылыстарын алу үшін ұсталады. Сынап<br />

та комплекс түзуге бейім.<br />

XX тарау<br />

ҮШІНШІ, ТѲРТІНШІ ЖЭНЕ БЕСІНШІ ҚОСЫМША<br />

ТОПТАРДАҒЫ МЕТАЛДАР<br />

Үшінші, тѳртінші жэне бесінші косымша (III В,-'IV В, V В)<br />

топтардағы металдарға — скандий, титан жэне ванадий<br />

топтарындағы металдар жатады.<br />

Косымша (В) топтардыц элементтерініц күрылыс жағынан<br />

ерекшелігі, олардыц d-катарында электрон болуына байланысты.<br />

Біз окып ѳткен мыс жэне мырыш топшасыныц металдарында<br />

ол катпарда d'° электроннан бар.<br />

Үлкен периодтардағы элементтердіц электрондарын орналастырғанда,<br />

әрбір үлкен периодтыц үшінші элементіне келгеніміз-<br />

Де, оныц соцғы электроны, сырткы кабатка емес, сырттан санағанда<br />

екінші ішкі кабаттағы d-катпарға орналасатындығын<br />

еске түсірейік (III тарау). Міне, сол үлкен периодтардыц үшінші<br />

элементтері — енді танысатын скандий топшасыйдағы металдар.<br />

Демек, скандий топшасыныц металдарында — екі электрон,<br />

ванадий топшасыныц металдарында — үш электрон болады. Бұл<br />

533

электрондар валенттік байланыс түзуге катынасатын электрондар.<br />

Осыған байланысты бүл металдар үлкен периодтардың бірінші<br />

бөлімінде болғандықтан, бүлардың барлығы жүп катарлардың<br />

элементтері болып табылады.<br />

Скандий топшасы<br />

§ 1. С К А Н Д И Й Т О П Ш А С Ы Н Д А Ғ Ы М Е Т А Л Д А Р Д Ы Н . Ж А Л П Ы<br />

С И П А Т ТА М А С Ы<br />

Бұл сипаттаманың кыскаша түрі 73-кестеде келтірілген.<br />

Бұл металдардын косылыстары жиналыңкы түрде сирек кездеседі.<br />

Бүлардың ѳздері де, косылыстары да әзір колданыла<br />

койған жок. Жеке алынып (ЬаСІз электролизі аркылы) зерттелгені<br />

лантан. Ол ак түсті, калайыдан гәрі каттырақ, химиялык<br />

активтігі күшті металл. Скандий мен иттрийдің де белгілі касиеттері<br />

осы лантанға ұксас. Барлығы да үш валентті. Қатар<br />

түрған галлий топшасымен салыстырғанда бүлардың металдык<br />

касиеті басым — суды калыпты температурада-ак айырады,<br />

қышқылдарда оңай ериді, кейбіреулері сутекпен гидрид түзеді<br />

(LaH3).<br />

Скандий топшасындағы металдардын сипаттамасы<br />

73-кесте<br />

Элемент Скандий Иттрий Лантан Актиний<br />

Белгісі Sc Y La Ас<br />

Атомдык массасы 4 4 ,9 5 6 8 8 ,9 0 5 138,91 (227)<br />

Изотоптары 45 89 138; 139<br />

Рет нѳмірі 21 39 57 89<br />

Валенттік электрондары 4s2 3d' 5s2 Ad' 6s2 5d' 6d' 7s'2<br />

Ашылу жылы 1879 1828 1839 1899<br />

Нильсон Велер Мосандер<br />

Ж ер кыртысындағы мѳл- 6 -1 0 “ 3 з - ю - 3 2 - 1 0 ~ 3<br />

шері (масс.%)<br />

Тығыздығы р (г/с м 3) 3 5,51 6 ,1 5<br />

t« ,°C 1400 1450 826<br />

tK,°c 24 0 0 2 5 0 0 1800<br />

Атом' радиусы, нм 0,1 6 4 0,181 0 ,1 8 7 0 ,2 0 3<br />

Э 3+ ион шартты 0 ,8 3 0 ,0 9 7 0 ,1 0 4 0,111<br />

радиусы, (нм)<br />

Электр ѳткізгіштігі<br />

( H g = 1)<br />

Иондану энергиясы (эВ) 6 ,5 6 2 6,2 2 5 ,5 8 5,1<br />

Нормаль потенциалы, В — 2 ,0 8 — 2 ,3 7 — 2 ,4 — 2 ,6<br />

Ä “ f "<br />

Жаратылыстағы изотоптары<br />

■45— 1 0 0 % 8 9 — 1 00% 138—<br />

— 0,089%<br />

139—<br />

— 99,91 %<br />

534

Скандий, итрий жэне лантанның оксидтері ак түсті, балкуы<br />

киын ұнтактар, суда ерімейді, бірак жаксы қосылысып гидроксид<br />

(Э(ОН)з) түзеді. Гидроксидтері суда ерімейтін заттар, барлығының<br />

да негіздік қасиеттері бар, эрі ол касиет топ бойымен<br />

тѳмен карай күшейеді, демек La(OH)3 күшті негіз. Sc-", Y“ \ La-"<br />

иондары түссіз. Хлоридтері, нитраттары және ацетаттары оңай<br />

ериді, Sc—La бағытында негіздік касиет күшейетіндіктен гидролиздену!<br />

де сол багытта кемиді.<br />

Скандий топшасының металдары косымша топта болғанымен,<br />

галлий топшасына карағанда типтік элементтерге (В, Al), әсіресе<br />

үш валентті косылыстарында, ұксасырак.<br />

Титан топшасы. Титан топшасына титан, цирконий,<br />

гафний жэне курчатовий элементтері жатады; олардыц<br />

жалпы сипаттамасы 74-кестеде келтірілген.<br />

Титан топшасындағы металдардын жалпы сипаттамасы<br />

74-кесте<br />

Элемент Титан Цирконий Г афний<br />

Белгісі Ті Zn Hf<br />

Атомдык. массасы 4 7 ,9 0 9 1 ,2 2 178,49<br />

Изотоптары 4 6 — 50 9 0 — 9 2 ; 9 4 ; 96 174; 176— 180<br />

Рет нѳмірі 22 40 72<br />

Валенттік электрондары 3 d 4 s- 4 d 25 s 2 5 d 26 s 2<br />

Ашылу жылы 1791 1824 1923<br />

Берцелиус Хевещи, Косте<br />

Жер кыртысындагы мѳлшері 0,61 0,021 3 , 2 - 10“ 4<br />

(масс.%)<br />

Тығыздығы (р), г/см 3 4 ,5 1 5 3 6 ,5 0 5 13,1<br />

ts°C 1668 1855 2 2 2 2<br />

t K°C 3210 4 7 0 0 5400<br />

Атом радиусы, нм 0 ,1 4 6 0 ,1 6 0 0 ,1 5 9<br />

Ион радиусы, нм 0 ,0 6 4 0 ,0 8 2 0 ,0 8 2<br />

Иондану энергиясы, э В 6,82 6 ,8 4 7,3<br />

Нормаль потенциалы, В — 1,75 — 1,43 — 1,57<br />

Электр ѳткізгіштігі ( H g = l ) 1 2 3<br />

Бұл металдар кѳптен-ак белгілі, жер кыртысындагы мѳлшері,<br />

айталык иод пен сурьмадан кѳбірек, ал титан кѳміртектен<br />

кѳп, бірақ олардай игеріліп, іс жүзінде колданылуы кем, өйткені<br />

бұлар бытырацкы кездеседі жэне алу тәсілдері киын.<br />

Бұлардың сыртындағы s2 электрондары мен ішкі d'2 электрондары<br />

валенттік байланыс түзуге катынасады, сондыктан<br />

бұлар оц тѳрт валенттік кѳрсетеді; теріс валентті болмайды.<br />

Ец сырткы кабатта 2 гана электрон болғандыктан, бұлар германий<br />

топшасындағы металдарға қарағанда, негіздік (металдык)<br />

касиеті күштірек, әрі топ бойында, жоғарыдан төмен карай<br />

күшейе түседі, мысалы Ті(ОН ) 4 амфотерлі, ал Hf(OH ) 4 негіздік<br />

Касиеті әлдекайда басым.<br />

Мүның үшеуі де болатка үксас сүр металл, механикалык өцдеуге<br />

икемді, балку температулары жогары.<br />

535

Үшеуі де ауада, суда өзгермейді. Бұл элементтерде металдык,,<br />

яғни тотықсыздандырғыш қасиеттері болады. Қәдімгі жағдайда<br />

түракты, ец агрессивті ортаның өзінде коррозияға үшырамайды.<br />

Балқу температураларына жеткізе қатты қыздырғанда<br />

химиялық активтігі бірден өседі. Бұл жағдайда галогендермен<br />

әрекеттесіп, тетрагалогенидтер түзеді:<br />

Ті + 2С12 = ТіСІ4<br />

Оттекпен титан 1200°— 1300° С, цирконий 600°—700° С косылады:<br />

2Zr + 0 2 = Zr02<br />

Оксидтерінің амфотерлі касиеті бар. Титан топшасыныц элементтер!<br />

температура әсерінен күкіртпен, азотпен жэне кѳміртекпен<br />

эрекеттесіп сульфид, нитрид (MeN) жэне карбид (МеС)<br />

түзеді. Соцгы екеуі ѳте катты (TiN— каттылығы алмаздай) жэне<br />

киын балкитын косылыстар (> 3 0 0 0 °С ).<br />

Титан топшасыныц металдары салкын суға эсер етпейді,<br />

кайнап тұрған судан сутекті ығыстырып шығарады.<br />

Ме + 4Н20 = М е (0 Н )4 + 2Н2|<br />

Түзілген гидроксид металдыц бетін каптап, реакцияныц ары<br />

карай жүруіне кедергі жасайды.<br />

Эдетте, бұл топка жататын элементтердіц гидроксидтерін<br />

туздарыныц ерітінділерін сілтімен эрекеттестіріп алады. Гидроксидтер!<br />

— кілегейленген коллоид ерітінділер. Жалпы формуласы<br />

М е(ОН ) 4 болғанымен кұрылысы түрліше болып келеді.<br />

Мысалы, титанныц ортокышкылы — Н4ТІ04 жэне метакышкылы<br />

— Н 2Т і0 3 бар. Гидроксидтері сілтілерде ерімейді, күшті<br />

қышкылдармен ғана әрекеттеседі, яғни негіздік касиеті басым.<br />

Бул касиет топ ішінде жоғарыдан темен карай күшейе түседі.<br />

Титан топшасы металдарыныц бетінде корғаныш кабығы болатындыктан<br />

оттекті кышкылдар эсер етпейді, тек олары бүлінсе<br />

ғана тотыгу реакциясы жүреді:<br />

ЗТі + 4HN03 + Н20 = ЗН2ТЮз + 4NO<br />

Ti + 4H2S04 = Ti(S04)2 + 2S02 + 4H20<br />

Титан топшасыныц металдары «патша сүйығында» оцай<br />

ериді:<br />

3Zr + 4H N 0 3= 12H C l = 3ZrCl4 + 4 N 0 + 8H20<br />

§ 2. Т И Т А Н<br />

Табиғатта титан мынадай минералдар кұрамында кездеседі:<br />

рутил ТіОг, ильменит ҒеТіОз, титаномагнетит<br />

ҒеТі0з-пҒе30 4.<br />

Біздіц елде титан минералдары Оралда, Қазакстанда<br />

бар.<br />

Титан казіргі техникада мацызды орын алды, оныц мацызы<br />

мыс, мырыш, корғасындардан кем емес. Титанды көбіне металлур-<br />

536

гияда арнаулы болат, құйма жасау үшін колданады, мысалы,<br />

О 1% Ті косылса ондай болат ѳте катты, серпімді болады, онан<br />

рельс, вагондардың осін, дѳнгелегін жасайды. Титан араласкан<br />

металдар ѳте маңызды конструктивтік материал болды. Титанды<br />

күймалар өте жоғары температураға ұзак уакыт шыдамды<br />

келеді. Титан карбидінің каттылығы алмаздай.<br />

Титанды алу үшін мына реакцияны пайдаланады:<br />

TiCl4.+ 2Mg = 2MgCl2 + Ti<br />

Титан алюминийден сәл ауыр, бірак одан үш есе берік. Ти-,<br />

танның адам баласына келтіретін пайдасының келешегі мол.<br />

Титанның косылыстарынан, оның диоксиді Т і0 2 ақ бояу ретінде<br />

(титан әгі), отка берік лабораториялык ыдыс жасауға<br />

колданылады.<br />

§ 3. Ц И Р К О Н И Й<br />

Цирконий табиғатта циркон ZrSi0 4 жэне баддалеит<br />

Zr02 деген минералдар түрінде кездеседі.<br />

Біздің елде цирконий Кола түбіндегі, Донбаста бар.<br />

Қазіргі кезде цирконий да кец колданылатын болады. Оныц<br />

коррозияға тѳзімділігі жэне нейтрондарды сіцірмейтіндігі оны<br />

атомдык реакторлар (сүңгуір кайыктарда) жасауга таптырмайтын<br />

материал етті. Цирконий кұймаларға араластыруга да<br />

өте керекті бағалы зат болады, мысалы мыс, магний, алюминийге<br />

аздап та болса цирконий араластырса, олардыц беріктігі,<br />

тѳзімділігі бірнеше есе ѳсумен қабат негізгі касиеттері — электрөткізгіштігі<br />

(Си мен Al), жецілдігі (Mg мен Al) кемімейді.<br />

Англияда 1947 жылы барлык кұймаларға 0,5% ғана Zr араластырса,<br />

1953 жылы 56,5% араластырған.<br />

Цирконийдіц косылыстарынан мацыздылары — цирконийдіц<br />

диоксиді Z r0 2 отқа берік (t°C = 2700°), химиялык<br />

әрекетке төзімді, сондыктан отка берік бүйымдар, мысалы тигель,<br />

балкуы киын шыны, глазурь, эмаль жасауга колданылады.<br />

Цирконий карбиді ZrC титанныц к-арбиді сиякты, алмаз<br />

орнына ұсталады.<br />

Гафний. Гафнийдіц жер кыртысындағы мѳлшері күмістен<br />

25 есе, алтыннан 1000 есе артык, бірак ѳте бытырацкы, бір жерде<br />

көп болып кездеспей, циркониймен аралас кездеседі.<br />

Гафнийдіц химиялык касиеттері цирконий касиетіндей, физикалык<br />

қасиеттерінде айырым бар (74-кесте).<br />

Гафний оксидін цирконийдіц оксиді колданатын жерлерде<br />

колданады, жэне ол электрон лампаларына керекті кұйма ж а­<br />

сау үшін пайдаланады.<br />

Ванадий топшасы. Ванадий топшасына ванадий, ниобий<br />

жэне тантал кіреді; бұлардыц жалпы сипаттамасы 75-кестеде<br />

кѳрсетілді. Скандий жэне титан топшасы сиякты ванадий топшасындагы<br />

металдар үлкен периодтардыц жуп катарларыныц<br />

элементтері.<br />

Бул косымша (V В) топтағы металдардыц негізгі топтагы<br />

537

элементтермен үксастығы жогарғы валентті қосылыстарында,<br />

бұлардың сырткы кабатындағы электрон саны аз ( 1-2 ) болғандыктан<br />

металдык касиеттері басым. Бұлардың төмен валентті<br />

косылыстары негіздік қасиетті болады да, жоғары валентті косылыстары,<br />

мысалы, оксидтері кышкылдык өйткені оларға сәйкес<br />

кышкылдар және тұздар бар. Топ бойымен жоғарыдан төмен<br />

карай, кышкылдықтан амфотерліге карай өзгереді, демек металдык<br />

қасиет күшейеді.<br />

Ванадий топшасындағы металдардын жалпы сипаттамасы<br />

75-кесте<br />

Элемент Ванадий Ниобий Тантал<br />

Белгісі V Nb Та<br />

Атомдык массасы 50,42 92,906 180,948<br />

Изотоптары 50; 51 93 181<br />

Рет нѳмірі 23 41 73<br />

валенттік электрондары 3d34s2 4rf45s' 5d36s"<br />

Ашылу жылы 1830 Сефстрем 1844 Розе 1802 Экаберг<br />

Ж ер кыртысындағы мѳлшері 0,015 2-10~4 1,7 -10~5<br />

(масс. % )<br />

ТЫҒЫЗДЫҒЫ ( р ) , г/см 3 5,98 8,58 16,69<br />

te,°c 1826 2468 2998<br />

ь,°с 3396 4300 5296<br />

Атом радиусы, (нм) 0,132 0,143 0,143<br />

Ион радиусы, (нм) 0,059 0,066 0,066<br />

Иондану энергиясы (эВ) 6,74 6,88 7,88<br />

Электр ѳткізгіштігі (Hg = 1) 4 5 6<br />

Бүл үш металдьщ үшеуі де өте маңызды металл болғандықтан<br />

алу технологиясы киын болғанымен, оларды бос жеке күйде<br />

алуға тырысады. Үшеуін де таза түрде алюминотермия жолымен<br />

алуға болады:<br />

ЗЭ20 5 + 1 0 А 1 = 5 А 1 20 з + 6Э.<br />

Алюминийдің орнына кальций не магний алса тотыксыздану<br />

процесі жаксырак ѳтеді.<br />

Ванадий, ниобий жэне тантал жылтыраған сұр түсті металдар.<br />

Таза күйінде түрлі химиялык әрекеттерге берік, эсіресе<br />

538

ниобий мен тантал кышкылдарда да (HF, HNO3) жэне олардын<br />

коспаларында да ерімейді.<br />

Бұл металдардыц атомдык жэне иондык радиустарына карасак<br />

ниобий мен танталдікі бірдей, ол эрине лантаноидтык<br />

жиырылудың салдары. Бұл металдардыц физико-химиялык<br />

касиеттері олардыц таза болуына ѳте тэуелді. Айталык Н, О, N<br />

не С араласса, олардыц беріктігін, иілгіштігін тѳмендетеді, каттылығын<br />

өсіреді.<br />

Ванадий, ниобий жэне тантал — оттек, талогендер, азот, кѳміртек,<br />

сутек жэне баскалармен реакцияласады. Бірак бүлардыц<br />

активтігі — жоғары температурада ғана білінеді, өйткені мұндай<br />

жағдайда, бүларды пассивтендіріп тұрған, сыртын каптаушы<br />

оксид қабыршағы бұзылады. Оттекпен кыздырғанда реакцияласып<br />

оксид (Me2Os) түзеді, кіші валентті оксидтері де<br />

(Ме2 04, Ме20 3, Ме20 2) белгілі.<br />

Галогендермен де кыздырганда реакцияласып VF5 —<br />

түссіз кристалдык зат түзеді, Nb мен Та ұшкыш галогенидтер<br />

түзеді. Галогенидтері гидролизденгіш:<br />

NbCl5 + 4H20 —H3N b0 4 + 5HCl<br />

Ванадий топшасы металдарымен сутек тікелей реакцияласпай,<br />

металдардыц бойына кѳп мѳлшерде сіціп кетеді. Бірак сутек<br />

осы сіціп еруде кѳп жылу бѳліп шығарады, демек ол химиялык<br />

косылыс түзгендігініц белгісі. Азотпен 1000—1100°С жоғары<br />

кұрамы MeN типтес нитридтер түзіледі. Таза нитридті термиялык<br />

диссоциацияланган аммиак буында алуга болады:<br />

V20 2 + 3H2 + N2—2VN + 2H20 + H2<br />

2NH3<br />

Бул нитридтер, катты, балкуы киын тұракты косылыстар Nb2N,<br />

NbN «патша сүйыгында» да айрылмайды.<br />

Ванадий, ниобий жэне тантал балкыған күйде кѳмірсутекпен<br />

тікелей эрекеттесуінен карбидтер түзіледі: Ѵ5С, Ѵ2С,<br />

Ѵ4С3 жэне VC, Nb2C; NbC; Ta2C, ТС. Карбидтер электр ѳткізгіш<br />

заттар, ѳздері баска металдарда ериді.<br />

Кремниймен де балкыган күйде реакцияласып,'силицидтер<br />

MeSi2 түзеді. Бұлар катты, балкуы киын, отка берік заттар ѳндірісінде<br />

үлкен роль аткарады. Химиялык өте түрақты заттар.<br />

Борид, сульфид, фосфид косылыстары да бар.<br />

Сумен бұл металдар, коргауыш кабыршагы болгандыктан<br />

реакцияласпайды.<br />

Кышкылдарға катынасына келеек, азот кышкылында<br />

ванадий тотыгады.<br />

ЗѴ + 5HN03—ЗНѴОз + 5NO + Н20<br />

Түзіл ген ванадийдіц метакышкылы ерімейтін гидратка (V2Os-<br />

•xH20 ) айналады.<br />

Nb мен Та «патша сұйығында» не HF араласкан H N 0 3 ериді:<br />

3Nb + 5HNQ3(HF)— 3HNb03 + 5N0 + H20<br />

539

Осымен қабат:<br />

3Nb + 5HN03 + 21HF—3H2 [NbF7] + 5NO+10H 20.<br />

Сілті ерітінділерімен V, Nb, Та 'реакцияласпайды. Балкыған<br />

сілтілерде, бетіндегі оксид кабыршактарда реакцияласу<br />

есебінен, металдар біртіндеп күйрейді:<br />

Ме20 5 + 2КОН = 2 ҚМеОз + Н20.<br />

Оттек катынасында былай реакцияласады:<br />

4Ме + 502+ 12К0Н = 4Кз[Э04] + 6Н20.<br />

§ 4. В А Н А Д И Й<br />

Ванадий табиғатта шашырацкы, бытырацкы элемент; мөлшері<br />

0,1% ванадий бар кенді жаксы кен деп есептейді. Ванадий<br />

көбінесе темір және полиметалды кендер кұрамында болады.<br />

Біздің елде ванадийлі кендер Керчьте, Кола түбегінде, Фергана<br />

мацында бар. Қазакстанда, Жамбыл мацындағы Қаратауда<br />

түйе мойнит — СаО-2ѴОз-V20s-4H20 деген минерал құрамында<br />

бар.<br />

Ванадий көбіне болатка косылатын болғандықтан, оны кѳбіне<br />

темірмен аралас кұйма — феррованадий (20—25%)<br />

түрінде өндіреді. Шамамен 0,1—0,25% ванадий косылса ондай<br />

болат берік, серпімді, үзілмейтін, кажалмайтын болады; ол көбіне<br />

автомашиналар өндірісіне мотор, цилиндр, рессор, ось жасауга<br />

жұмсалады. Алюминий кұймаларына араластырса олардыц каттылыгы,<br />

ѳцдеуге икемділігі, теціз суына шыдамдылыгы (гидросамолет,<br />

глиссер кайык) артады.<br />

Ванадийлі болат ѳте берік болғандықтан одан жасаған конструкциялардыц<br />

салмагын 30% кемітуге болады. Мысалы, темір<br />

жол вагонын алсак, оныц салмағын 2,5—3 тоннага кемітуге болады,<br />

сонда жылына эр вагоннан 5— 6 жүз сом, оны миллиондап<br />

шығарылатын вагон санына көбейтсек миллиардтаған сом үнем<br />

болады.<br />

Тез кесетін аспаптар жасайтын болатка да ванадий косылады,<br />

ол металл ѳцдеуді тездетеді, кұралдың қызмет істейтін мерзімін<br />

ұзартады.<br />

Ванадийде төрт оксид бар: VO, V20 3,— негіздік касиетті;<br />

V 02— диоксиді, амфотерлі, V2Os ванадий ангидридініц айкын<br />

кышкылдык қасиеті бар. Ец мацыздысы — ванадий (V) оксиді<br />

Ѵ2О5— кызыл сары түсті, суда, сілтілерде жаксы еритін катты<br />

зат. Оған сэйкес.<br />

Ѵ20 5 + Н20 -2 Н Ѵ 0 3 ванадийдің метакышқылы<br />

Ѵ20 5 + 2Н20 —Н4Ѵ20 7 диванадий кышкылы<br />

Ѵ20 5 + ЗН20 - 2 Н 3Ѵ04 ванадийдің ортокышкылы бұлардың<br />

тұздарын в а н а д а т деп атайды, мысалы, NH4V 0 3 аммоний<br />

метаванадаты. Ванадий диоксиді Ѵ02 сілтілермен реакцияласып<br />

тетраванадий кышкылыныц түзын түзеді<br />

540<br />

4Ѵ02 + 2NaOH—Na2V40 9 + H20

Сол диоксид кышкылдармен реакцияласып оксотұздар<br />

(Ѵ02+) түзеді, оның ішіндегі бар атом оттек ванадиймен ковалентті<br />

байланыскан:<br />

Ѵ 02 + H2S 0 4—v o s o 4 + Н20<br />

Ванадий триоксиді кышкылдармен реакцияласып тұз түзеді<br />

Ѵ20 3 + 3H2S 0 4—Ѵ2 (S 0 4) з + 3H20<br />

эсіресе кос түздары тұракты KV(S04)2-12Н20.<br />

Ванадий (II) оксиді VO — негіздік оксид. Түракты тұздары —<br />

кос тұздар Me2S 0 4- VS0 4-6H20.<br />

Бес валентті ванадий косылыстары күкірт кышкылын ѳндіруде<br />

кымбат платинаныц орнына катализатор ретінде жұмсалады.<br />

Ванадийдіц баска косылыстары -— резина, шыны, керамика,<br />

бояу, фото материалдар ѳнеркэсіптерінде жэне медицинада<br />

колданылады.<br />

Ванадийдіц косылыстары у.<br />

§ 5. НИОБИЙ ЖЭНЕ ТАНТАЛ<br />

Ниобий мен тантал колумбит Fe (ІМЬОз) 2 жэне танталит<br />

Ғе(Та03) 2 минералдары түрінде Кола түбегінде, Оралда кездеседі.<br />

Бұларды жеке күйде алу ѳте киын, мысалы ниобий 1844 жылы<br />

ашылғанмен, оны алудыц эдісі тек 1907 жылы табылды.<br />

Ниобий мен тантал коррозияға ерекше тұракты, тіпті ол жағынан<br />

платинадан да артык. Ѳздері платинадан кѳп арзан болғандыктан<br />

химиялык ыдыс, химиялык аппараттардыц негізгі бөлімдерін<br />

жасауда платинаны ығыстырып шығарып келе жатыр.<br />

Бұл металдардыц t£ ѳте жоғары болғанымен, кыздырылмаған<br />

күйде оларды механикалык ѳцдеу, жаю (прокат), созу, соғу<br />

оцай. Ниобий мен танталдыц карбидтері, аса катты зат ретінде,<br />

кесуші-тілуші кұралдардыц өткір үшын жасауға таптырмайтын<br />

заттар. Ұзак кыздыруға, үлкен кысымға шыдамды, сондыктан<br />

турбинаға, реактивті самолетке керекті күймаларға 1—4%<br />

ниобий болуы міндет.<br />

Тантал хирургияда сынған сүйектерді біріктіруге жүмсалатын<br />

болды, ейткені дене тканін бүлдірмейді. Оксидтері — Nb2Os,<br />

Та20 5 катты заттар, гидроксидтері Э20 5-Н20 коллоидты тұнба,<br />

қасиеттері амфотерлі.<br />

XXI тарау<br />

АЛТЫНШЫ ЖЭНЕ ЖЕТІНШІ ҚОСЫМША<br />

ТОПТАРДАҒЫ МЕТАЛДАР<br />

Менделеев системасынын алтыншы жэне жетінші топтарындағы<br />

косымша (VI В, VII В) топтар хром жэне марганец топтарыныц<br />

металдары үлкен периодтардыц жұп катарыныц эле-<br />

541

менттері: бұларда да өткен косымша топтардың металдарындағыдай,<br />

әрбір соңғы электрон сырттан санағанда екінші ішкі<br />

кабаттың d-катпарына 4—5-электрон болып конады.<br />

Қосымша (В) топтардағы элементтердің барлығы да физикалык<br />

мағынада металдар, химиялык жағынан, сырткы электрон<br />

кабатында 1— 2 электрон болатындыктан, темен валенттіктерінде<br />

он, валентті болып негіздік (металдык) касиет кѳрсетеді<br />

жэне ол касиеті катар түрған негізгі топтағы элементтерден<br />

анағұрлым күштірек.<br />

Қосымша (В) топтардағы металдардын жоғары валенттігі<br />

аркылы түзетін ко< ылыстарыныц қасиеттерінде айырмашылық<br />

байқалады. Біріншіден, төмен валентті косылыстармен салыстырғанда<br />

жоғары валентті косылыстары кышкылдык касиетке<br />

бейімділік көрсетеді. Ол бейімділік топтан топка солдан оңға<br />

карасак күшейіп отырады, мысалы Sc(OH) 3 негіз болса,<br />

Ті (ОН) 4 амфотерлі, ал ванадий, хром, марганецтін жоғары валентті<br />

гидроксидтері кышкылдар.<br />

Бұлай болу периодтык занға тәуелділік. Қосымша топтардағы<br />

металдар жоғары валентті косылыстарында сол топтардың<br />

типтік элементтерімен касиеттес, ал типтік элементтердін бейметалдығы<br />

(кышкылдык касиеті) кесте бойымен, солдан онға,<br />

топтан топка қарай күшейіп отырады.<br />

Жоғары валентті косылыстардын касиеттері топ ішінде де<br />

өзгеріп отырады, жоғарыдан төмен карайтын болсак, негіздік<br />

(металдык) қасиет басым.бола береді.<br />

Хром топшасы. Хром тобына хром, молибден жэне вольфрам<br />

жатады; бүлардың жалпы сипаттамасы 76-кестеде келтірілді.<br />

Бүл үш элементтін маңызы зор, әрі бірнеше валенттік күйде<br />

болып, көптеген косылыстар түзеді. Сг—Мо—W катарымен<br />

карағанда иондану энергиясы өседі, яғни атомдардын электрон<br />

кауыздары тығыздалады екен, әсіресе ол Мо-нен W көшкенде<br />

кѳрінеді (76-кесте). Олай болу себебі, лантаноидтык жиырылудьщсалдары.<br />

W атомынын да, ионынын да радиустары Mo жакын,<br />

сондыктан касиеттері жағынан Mo мен W хромнан гѳрі бірінебірі<br />

ѳте үксас.<br />

Бұл элементтердін рет нөмірі жүп болғандыктан, түракты<br />

изотоптары кѳп болады (76-кесте).<br />

Хром тобынын элементтері металдар, олардын тотыксыздандырғыш<br />

касиеті Сг—Мо—W бағытында әлсірейді. Хром тобынын<br />

элементтері калыпты жағдайда фтормен ғана, кыздырғанда<br />

түрлі бейметалдармен — оттек, күкірт, азот, кѳміртекпен әрекеттеседі.<br />

Бұлардың барлығы хлормен, молибден, хром — броммен,<br />

тек хром ғана иодпен реакцияласады. Сутекпен косылыстары<br />

тек хромда бар — СгН, СгН2, олары түраксыз оцай<br />

айрылады. Сутек хромда ериді (5%-ке дейін). Молибден мен<br />

вольфрам сутекті 1200° С жоғары температурада сіціреді де,<br />

салқындағанда кайтадан бѳліп шығарады.<br />

Азотпен 1000° С артык температурада қосылысып, кұрамы<br />

Cr2N, CrN, Mo2N, Mo3N, MoN, W 2N, WN нитридтер түзіледі.<br />

542

Хром топшасындағы металдардын жалпы сипаттамасы<br />

76-кесте<br />

Элемент Хром Молибден Вольфрам<br />

Белгісі Сг Мо W<br />

Атомдык массасы 51,996 95,94 183,85<br />

Изотоптары 50; 52—54 92, 94—98; 100 180; 182— 184;<br />

186<br />

Рет нѳмірі 24 42 74<br />

Валенттік электрондары 3 (M s1 4d55s' 5d46s-<br />

Ашылу жылы 1797 1781 1783<br />

Жер кыртыеындағы<br />

мѳлшері (масс. %)<br />

0,03 з- ю- 4 3-10"4<br />

тығыздығы (р), г/см1 7,2 10,2 19,1<br />

t»,°c 1850 2621 3390<br />

°с 2530 4810 2650<br />

Атом радиусы, нм 0,125 0,136 0,137<br />

Э6+ ион радиусы, нм 0,035 0,065 0,065<br />

Иондау энергиясы (эВ) 6,764 7,10 7,98<br />

Электр ѳткізгіштігі (Hg = 1 4 20 18<br />

Нидридтер өте катты заттар, түрлі металдардын, бетін беріктеуге<br />

жұмсалады.<br />

Жоғары температурада түзілетін карбидтерінің жете зерттелгендері<br />

—Сг4С, Сг7Сз, СГ3С2, Мо2С, МоС, W2C, WC. Карбидтер!<br />

де киын балкитын аса катты заттар.<br />

Вольфрам карбидінің каттылығы алмаздан кем^емес. Барлығы<br />

да химиялык түрлі реагенттердің әсеріне берік.<br />

Кремниймен бұл металдар жоғары температурада реакцияласып<br />

— Me3Si, Me5Si3> MeSi2 типті силицидтер түзеді. Хром<br />

молибден жэне вольфрам металдарыныц сырткы бетін осы<br />

силицидке айналдырса, ол металдар жоғары температураларда<br />

да ѳзгермейтін болады.<br />

Бормен де Сг, Mo, W жоғары температурада Ме2В, МеВ,<br />

МеВ2 жэне Ме2В5 типті боридтер түзеді. Боридтер де силицидтер<br />

сияқты металдардыц бетін корғау үшін өнеркәсіптік мацызы<br />

бар косылыстар.<br />

Күкіртпен де, фосформен де жоғары температурада<br />

косылысып сульфид жэне фосфид түзеді. Мысалы MoS2—<br />

графит сиякты үйкеліске берік материал ретінде жанасканда үйкелісетін,<br />

кажасатын тетіктердің арасына салынады.<br />

543

§ 1. Х Р О М<br />

Хром жаратылыста хромды теміртас Fe0 -Cr20 3, Fe(Cr0 2) 2<br />

не крокоит РЬСг04 түрінде кездеседі. Кендегі Сг20 3 мөлшёрі<br />

12—55 проценттей болады.<br />

Біздін елде хром кендері Оралда, Қазакстанда (Ақтөбе<br />

облысы, Хромтау) бар.<br />

Хромды теміртасты электр не домна пештерінде кыздырып тотыксыздандырғанда:<br />

Fe(Cr0 2) 2 + 4C = Fe + 2Cr + 4C0<br />

хром мен темір кұйма түрінде феррохром (50—70% Cr)<br />

шығады, болаттарға араластыруға осы түрінде жұмсалады.<br />

Таза хром алу үшін хромды теміртасты натрий хроматына<br />

айналдырады:<br />

4Ғе (Сг02) 2 + 8Na2C 0 3 + 702 = 8Na2C r0 4 + 2Ғе20 3 + 8С0 2<br />

натрий хроматын тотыксыздандырып, Сг20 3 айналдырады, одан<br />

алюминотермия аркылы таза хром алынады:<br />

Сг20 3 + 2А1 = А120 3-(-2Сг<br />

ЛН° = 430 кД ж / моль<br />

Таза хромды екінші жолмен — екі хромды түздарды электролиздеп<br />

барып алады.<br />

Хром — ак түсті, ѳте жалтырауык, ѳте катты (каттылығы 9-ға<br />

тең) металл. Қалыпты температурада химиялык эрекеттерге тѳзімді.<br />

Жоғары температурада 0 2, Fe2, S, N, С, Si, В реакцияласады.<br />

Сүйық күкірт жэне тұз кышкылдарында еріп, сутек<br />

бѳлініп шығады. Салкын азот кышкылында ерімейді, ал концентрленген<br />

күкірт жэне азот кышкылыныц эсерінен, алюминий<br />

сиякты, пассивтенеді.<br />

Хром кашаннан морт сынғыш, ешбір пластикалык (иілгіш,<br />

созылғыш, соғылғыш, жайылғыш) касиеті жок металл деп есептелетін.<br />

Соңғы кезде вакуум ішінде электрон сәулесімен кайта<br />

балқыту аркылы хромныц пластикалы түрін шығаратын болды.<br />

Одан ѳте жіцішке сым жасайды.<br />

Хромныц жэне баска да металдардыц пластикалык касиетіне,<br />

металл ішінде еріген (металды алған кезде ішіне еріп араласкан)<br />

газдардыц әсері тиеді. Мысалы, электролиз жолымен алынған<br />

таза хромныц ѳзінде »0,03% сутек болуы мүмкін. Демек, 1 кг<br />

хромда 3,36 л сутек болады. Бұл сутекті шығару үшін хромды<br />

400°С дейін кыздырады. Одан да тиімдісі — вакуум ішінде кайта<br />

балкыту.<br />

Хром металлургияда кец колданылады. Хром араласкан болаттардыц<br />

механикалық беріктігі және коррозияға берілмейтіндігі<br />

еседі. Таттанбайтын және ұзак уакыт отка берік болаттарда<br />

хром (12%) болады. Аспап-кұралдар, мылтық, үлкен зецбіректердіц<br />

оқпанын, бронь-қалкандарды, химиялык заводтардыц<br />

аппараттарын, үй бұйымдарын (шанышкы, пышак) т. б. жасауга<br />

колданады. 35%Fe, 60% Cr, 5% Mo түратын күйма кышкыл-<br />

544

дарды ѳндіретін аппараттар, оларды құйып сактайтын резервуарлар<br />

жасауға жұмсалады.<br />

Хромды басқа металдын, бетіне жалатуға — хромдауға да<br />

колданылады, хромдалған зат тотықпайды, қажалмайды, үйкелмейді,<br />

әрі жалтырап тұрады (автомашиналар).<br />

Хромның косылыстары. Хромның карбиді Сг3С2<br />

ѳте катты, киын балкитын зат, аса катты кұймалар жасауға<br />

колданылады.<br />

Хромныц оттекпен үш түрлі косылысы бар (СгО, Сг20 3, Сг03),<br />

баска заттармен де үш түрлі (2 , 3 және 6 ) валенттік кѳрсетіп реакцияласады<br />

(Сг02 жэне СГ2О5 алынған, бірак тұрақсыз).<br />

Е кі валентті хром косылыстары аз, әрі тұраксыз<br />

болады. Хромды, айталық, түз кышкылында ерітсек 2НС1 +<br />

_j_Cr = CrCl2 + H2. Бүл кәк түсті хром (II) хлоридіне сілті косса<br />

Сг(ОН)2— хром (II) гидроксиді, сары түсті тұнба түрінде<br />

түседі. Екі валентті СгО, CrS0 4 т. б. косылыстары бар, барлығы да<br />

ауада тотығып үш валентті хром қосылыстарына айналады. Cr<br />

(II валентті) косылыстары, реакциялар кезінде негіздік касиеттер<br />

білдіреді, қышқылдармен ғана реакцияласады:<br />

Сг0 + 2Н30 + + З Н 20 = [Cr(H20 ) 6]2+<br />

СгО — кызыл түсті болса, аквокомплекстер [Сг(Н20)б ] 2 +<br />

көк түсті. Cr (II валентті) тұздарыныц кристаллогидраттары<br />

да CrS0 4-7H20, СгС12-4Н20 т. б. кѳк түсті.<br />

Cr (II) тұздары хромды кышқылдарда еріткенде не (III)<br />

валентті тұздарын тотыксыздандырғанда (кыздырып) түзіледі:<br />

СгС13+1/2Но—СгСҺ + НСІ<br />

Cr (II) тұздары күшті тотықсыздандырғыш, мысалы суды<br />

айырады:<br />

2СгС12 + 2Н20 = 2Сг(0Н)С12 + Н2,<br />

ауадағы оттекпен де оцай тотығады:<br />

4СгС12 + 4Н С 1+0 2 = 4СгС1з + 2Н20<br />

Үш валентті хром косылыстары. Хром (III) оксиді<br />

—Cr20 3 оны алу үшін:<br />

K2Cr20 7 + 2NH4Cl = (NH4) 2Cr20 7 + 2KCl<br />

(NH4) 2Cr20 7 = Cr20 3 + N2 + 4H20<br />

A H °= —514,632 кДж/моль<br />

Cr20 кристалы ѳзі кара түсті зат, бірак ұнтак түрінде күцгіртжасыл<br />

түсті, суда, қышкылдарда ерімейді, инертті, киын балкитын<br />

(2265° С) зат.<br />

Сг20 3 амфотерлі калийдіц гептаоксодисульфатымен (VI)<br />

балқытканда:<br />

Сг 20 з 3K2S 20 7 = Cr 2 (S0 4) з -(- 3K2S 0 4<br />

негіздік касиет, ал сілтілермен балкытып эрекеттестіргенде кышкылдык<br />

касиет кѳрсетеді:

Cr20 3 + 2КОН = 2КСг0 2 + Н20.<br />

Сг2Оз жасыл бояу ретінде кең колданылады.<br />

Хром (III) гидроксидін — Сг20 3хН20 — кыскартып Сг(ОН) 3<br />

деп жазады, бұл амфотерлі зат, оны алу үшін үш валент+і хром<br />

тұздарына сілтімен эсер етеді:<br />

CrCl3 + 3NaOH = |C r(O H ) 3 + NaCl<br />

Сг20 3-Н20 деп жазылу себебі, ол жаңа тұндырылған кезінде<br />

кұрамы аумалы болып келеді. Бүл өзі көп ядролы координацняланған<br />

полимер, оның лигандтары ОН пен Н20, мұнда<br />

ОН — тобы ядроларды байланыстыру кызметін аткарады. Алыну<br />

жағдайына байланысты құрамы мен күрылымы мынадай өнім<br />

түзеді:<br />

Н г О Н Н г О Н н 2о<br />

1 / < Ч І / 0 \ І /<br />

) С Г Х / С г \ / С Г \<br />

/ I ^ О I о ' !<br />

Н О<br />

2<br />

Н Н О Н Ht O<br />

Сг20 3-Н20 біртіндеп Cr(OH ) 3 айнал’ып, активтігінен айрылады.<br />

Жаңа түндырылған Сг(ОН) 3 (яғни Сг20 3-Н20) координациялык<br />

полимеріндегі байланыстары кышқылдар мен сілтілердіц<br />

әсерінен үзіліп реакцияласады:<br />

кышкылдармен<br />

С г(0Н ) 3 + ЗН30 + — [Сг(Н20 ) 6]3+<br />

сілтілермен<br />

Сг(ОН) 3 + ЗОН^— [Сг(ОН)6]3"<br />

Демек, үш валентті хром әрі катиондық, әрі аниондык комплекс<br />

түзетін болды.<br />

Катиондық аквокомплекстердіц кұрамы, жағдайына (температура,<br />

концентрация, кышкылдык) қарай өзгеріп тұрады, соған<br />

сәйкес ол қосылыстардың' түсі де күлгіннен жасылға дейін өзгереді,<br />

мысалы:<br />

[Сг (Н20)б] Cl3 — көгілдір-күлгін, [Cr (Н20 )5СІ] С12- Н20 — ашык<br />

жасыл, [Cr (Н20 ) 4С12) -2H2Ö — кою жасыл түсті.<br />

Cr (III) косылыстары суға ерігенде әркайсысы гидролизденеді,<br />

мысалы:<br />

[Сг(Н20 ) 6] 3+ + Н 20 ^ [С г (0 Н ) (Н20 ) 5]2+ + 0Н 3+<br />

одан әрі бұл комплекстен полимер түзіледі.<br />

Аквокомплекстерден баска катиондык аминокомплекстер<br />

[Cr(NH3)6]3+ бар (күлгін түсті). Бұл аммиакаттар катты күйде<br />

түракты, суда ерігенде айырыла бастайды:<br />

546<br />

[Cr(NH3)6]Cl3 + 6H2O^Cr(OH)3 + 3NH4C l+ 3N H 4OH

Сондыктан аммиакаттардын судан баска еріткіштерде, не<br />

сұйык аммиакта алады.<br />

Cr (III) аниондык комплекстерінің туындылары — хромиттер<br />

алуан түрлі болады, мысалы:<br />

ЗКОН + Сг (ОН)з = Кз [Сг (ОН)6] (жасыл тусті)<br />

калий гексагидроксохромиті (III)<br />

ЗКСІ + СгС13 = Кз[СгС1б] (қызыл түсті)<br />

калий гексахлорохромиті (III)<br />

ЗКСЫ + Сг(СЫ)3 = КзСг(СЫ)б] (сары түсті)<br />

калий гексацианохромиті (III)<br />

3H2S04 + Cr2(S04)3 = 2H3(Cr(S04)3] (жасыл түсті)<br />

сутек трисульфатохромиті (III)<br />

Осы комплекстермен катар, Cr2(S04)3 жэне Me2S04 ерітінділері<br />

әрекеттескенде күлгін түсті Me2S0 4 -Cr2(S0 4 b - 2 4H20 —<br />

ашудастар түзіледі, бұлар комплекс емес кос тұз екендігі<br />

аныкталды, мысалы, хром калий ашудасы — KCr(S04)2- 12H20,<br />

көгілдір күлгін түсті кристалдык зат, тері («хром» деп аталатын<br />

терінің сортын алғанда) жэне токыма ѳнеркэсіптерінде колданылады.<br />

Cr(N 03)3, Cr2S3, Cr2(S0 4)3 сиякты тұздары бар, оларда алюминийдің<br />

тұздары сиякты, гидролизденгіш.<br />

Алты валентті хром косылыстары. Cr (VI<br />

валентті) бір катар косылыстары бар: CrF6, СгОз, аралас оксидтері<br />

C r0 2F2, C r0 2Cl2 — о к с о г а л о г е н и д т е р . Сг0 2С12-хром<br />

диоксид-дихлориді — кызыл коңыр түсті сұйық (t6= —95,5° С,<br />

tK= 117° С), кұрғак СгОз пен газ күйдегі HCl реакцияласуынан<br />

түзіледі:<br />

Сг0 з + 2НС1 = Сг0 2С12 + Н20<br />

Күкірттің осы сиякты косылыстарынан айырмашылығы, мұның<br />

гидролизі кайтымды реакция:<br />

Сг0 2С12 + 2Н20 ^ Н 2Сг0 + 2НС1<br />

Хромныц бұл оксогалогенидіне сәйкес тұздар да бар:<br />

KCl + СгОз = К [Cr03Cl]<br />

Дихроматтың канык ерітіндісіне концентрлеген күкірт кышкылымен<br />

әрекет етсе:<br />

К2Сг20 7 + H2S 0 4 = |2СгОз + K2SO4 + Н20<br />

Кошкыл кызыл түсті, ине тәрізді кристалдар түзіп, СгОз түнбаға<br />

түседі. Бұл күшті тотыктырғыш, органикалык заттармен копарылыс<br />

береді; күшті у (0,6 г улатып өлтіреді). Тотыктыргыш<br />

ретінде колданады. Алты валентті хромныц бірнеше кышкылы<br />

бар, көбірек белгілісі:<br />

2Сг0<br />

Сг0 3 + Н 2 0 = Н2Сг0 4 хром қышқылы<br />

3 + Н20 = Н2Сг207 дихром кышкылы<br />

547

Хром ангидридінің ерітіндісінде бұл екі қышқыл мынадай тепетеңдікте<br />

болады:<br />

2H2Cr04^=sH2Cr 2О7 -f- Н20<br />

ерітіндіні сұйылтса тепе-теңдік солға ығысады.<br />

Хром қышқылдарының түзілуін, хромның комплекс түзгіштігімен,<br />

онын, ангидридіндегі оттектері лиганд ретінде координациялайтындығымен<br />

түсіндіреді. Хромның (баска да 6 валентті<br />

элементтердің) оттекке деген координациялык саны 4-ке тең.<br />

0<br />

1<br />

О - С г + О Н 2 =<br />

I<br />

0 '<br />

1<br />

п<br />

0<br />

О - С р О<br />

1<br />

с J<br />

О<br />

+ 2Н *<br />

демек, СгОз судың бір ғана молекуласын косып ала алады. Biрак<br />

одан кейін хром ангидридініц екінші молекуласы, СгО" ионын<br />

ѳзіне былайша косып алады:<br />

0<br />

1<br />

О - С г +<br />

I<br />

О<br />

0 - C r - 0 — О - С г - О - С г - О<br />

I<br />

1<br />

1<br />

0 J 0<br />

О<br />

Бүл дихром кышкылынын [Сг20 7]" түзілуі; осылайша трихром<br />

[СгзОю]", тетрахром [Сг40 |3]" кышкылдары түзіледі.<br />

Cr (VI) аниондық комплекстерініц полимерлік туындылары<br />

осылайша түзіледі. Полихроматтардын жалпы формуласы<br />

Кг [Сг04(Сг0з)*_і]. Бұл полихроматтарға сэйкес кышкылдар<br />

дербес күйінде бөлініп алынбаған.<br />

Хром кышкылынын түздары хромат, мысалы, Na2Cr04<br />

натрий хроматы; дихром кышкылынын түздарь№ д и х р о м а т ,<br />

мысалы Na2Cr20 7 натрий дихроматы деп аталады. М2[Сг04]<br />

сары, М2[Сг20 7] кызыл сары, М2 [Сг30ю] кошкыл-кызыл,<br />

М2 [Сг40із] коныр-кызыл түсті болады.<br />

Полихроматтарды алу үшін монохроматқа кышқылмен әрекет<br />

етеді, сонда онын әуелдегі сары түсі кызыл сарыға ауысады, себебі<br />

дихром кышқыл түздар түзіледі:<br />

2K2Cr04 + H 2S 04 = K2Cr20 7 + K2S 04 + H20 ,<br />

Қышкылдан тағы да коса түссек, түсі кошкыл-кызыл болады,<br />

ол трихром кышкыл тұздын түзілгендігінін белгісі:<br />

ЗК2Сг 20 7 H2S04 = 2КгСгзОю + K2S 0 4 + H20.<br />

Полихроматтардын ерітіндісіне сілтімен әрекет етсек, келтірілген<br />

процестер кері бағытта жүріп, кайтадан хромат түзіледі.<br />

Хроматтардыц ерітіндісі сілтілік реакция көрсетеді, дихроматтардыц<br />

ерітіндісі кышкылдык реакция көрсетеді. Өйткені,<br />

хром кышкылы Н2Сг04 екі негізді кышқыл болғанымен, диссоциациялануыныц<br />

екінші сатысы өте нашар болады; міне, сон-<br />

548<br />

о<br />

н

дыктан хроматтың ерітіндісіндегі СгО" анион сумен НСг04 түзеді-<br />

СгО + НОН^НСгО'4+ О Н '<br />

ерітіндіде бос ОН' иондары болғандықтан, ол сілтілік реакция<br />

кѳрсетеді. Енді дихроматтар ерітіндісіндегі Сг20 " аниондары сумей<br />

былайша реакцияласады:<br />

Сг20 " + Н О Н ^2НСгО'4^2Н - + 2СгО"<br />

Соцғы тецдікке сэйкес реакциялык ортаны ѳзгерту аркылы<br />

тепе-теңдікті калаған жакка ығыстыруға болады. Егер ерітіндіге<br />

кышкыл (Н- иондарын) коссак, тепе-тецдік солға ығысады,<br />

сілті (ОН' иондарын) коссак, тепе-тецдік оцга ыгысады. Осыныц<br />

аркасында дихроматтан хромат, хроматтан бихромат алуға<br />

болады:<br />

К2СГ2О7 + 2КОН = 2К2Сг0 4 + Н20<br />

2К2Сг0 4 + H2S 0 4 = К2Сг20 7 + K2S 0 4 + Н20.<br />

Хроматтар Да, дихроматтар да өте күшті тотыктыргыш, олардыц<br />

осы қасиетін химия жүмыстарында ұдайы қолданып отырады.<br />

'<br />

Дихроматтармен тотыктыруды кышкыл ортада өткізеді, реакция<br />

нәтижесінде хром үш валентті катионға Сг‘" айналады. Мысалы:<br />

К2Сг20 7 -j- 4H2S0 4 + 3H2S = Cr2 (SO4) 3 -f- K2S 0 4 -(- 3S -(- 7H20<br />

K2Cr 2О7 -(- 7H2S 0 4 6F eS0 4 = Cr2 (S 0 4) 3 K2S0 4 -)-<br />

+ 3Fe2(S 0 4) 3 + 7H20.<br />

Шынына келгенде Cr (III) катионы, катиондык комплекс<br />

[Сг(Н20)б]3+ түрінде түзіледі.<br />

Сілтілік ортада Cr (III) аниондык комплексініц [Cr(OH)6]3_<br />

туындылары түзіледі:<br />

K2Cr20 7 + 3(NH4)2S + 4K0H + 7H20 = 2 K3[Cr(0 H)6] +<br />

+ 3S + 6NH4OH.<br />

Бейтарап ортада Cr (III) гидроксиді түзіледі:<br />

K2Cr20 7 + 3(NH4)2S + 7H20 = 2C r(0H ) 3 + 3S +<br />

+ 6NH4OH + 2KOH.<br />

Лабораторияларда күшті тотыктыргыш ретінде хром коспасы<br />

дейтінді колданады, бұл 1 келем кою күкірт кышкылы<br />

мен 1 келем калий дихроматыныц канык ерітіндісі; мұндағы тотықтырушы<br />

— аздап бѳлініп шыгатын хром ангидриді.<br />

Хромныц косылыстары ерітінді түрінде болсын, құрғак күйде<br />

(шацы) болсын — у, олармен жүмыс істегенде сактык шараларын<br />

орындау керек.<br />

§ 2. М О Л И Б Д Е Н<br />

Молибден жаратылыста молибден жылт<br />

ы р ы , не молибденит MoS2 жэне қорғасынныц сары кені

РЬМо04, түрінде кездеседі. Молибден бұлармен қатар мыстыц<br />

сульфид кендерінде де болады.<br />

Молибденді алу үшін, молибденитті әуелі флотациялайды<br />

(70% MoS2 дейін), одан кейін:<br />

2MoS2 + 702 = 2M o0 3 + 4S02<br />

Молибден ангидридіндегі молибденді сутекпен не алюминиймен<br />

тотықсыздандырады. Сутекпен тотыксыздандырғанда, молибден<br />

үнтак түрінде шығады, өйткені балку температурасы жоғары<br />

болғандыктан ол кесек түрінде түзілмейді.<br />

Молибден (вольфрам да сол сиякты) ұнтағын таякша түріне<br />

келтіріп, преске жаншып, сығылыстырады, одан күшті<br />

айнымалы ток пен сутек ішінде қыздырып, балкуына дейін жеткізеді,<br />

осы массаны жоғары температура жағдайында соғып не<br />

жайып керекті формаға келтіреді. Балқуы жоғары металдар<br />

үнтағын осылайша біріктіріп кесектеуді үнтактык металлургия<br />

деп атайды; ол балкуы киын металдардан керекті<br />

бұйым жасап алуда прогрессивтік эдіс болып саналады.<br />

Молибден ұнтак түрінде күнгірт сұр түсті. Кесек түрінде күмістей<br />

ақ, жалтыраған металл. Қалыпты жағдайда ауада езгермейді,<br />

кыздырса тотығады (МоОз). Сұйық түз және күкірт кышкылдары<br />

еш әрекет етпейді. Сілтілерде ерімейді.<br />

Молибден негізінде, болаттьщ арнаулы сорттарын жасау үшін<br />

жүмсалады. Молибден араласканнан болаттың серпімділігі<br />

артады, беріктігі, ұзак уакыт отка шыдамдылығы және коррозияға<br />

төзімділігі ѳседі. Авиа жэне автомобиль өнеркәсіптерінде<br />

молибденді болат ѳте кажет, сонымен катар мылтык жэне баска<br />

қарулардың окпанын жасауға, бронь-калкандарды істеуге колданады.<br />

Молибден мен тантал кұймасынан жасалған лабораториялык<br />

ыдыс платинадан жасалған ыдыстың орнына жүреді.<br />

Таза молибденді электртехникада (пеш кыздыратын сым<br />

жасау үшін) колданылады.<br />

Молибденнің косылыстары. Молибден косылыстарында<br />

2, 3, 4, 5 жэне 6 валентті бола алады.<br />

Mo (II) мен Mo (III) косылыстары W (II) жэне W (III)<br />

сиякты ѳте аз.<br />

Mo (VI) косылыстары'Cr (VI) косылыстарынан тұрактырак,<br />

мысалы:<br />

MoF6 — түссіз, tf = 18°C, t =34°C, M0OF4 — түссіз, t6 =<br />

= 1 10°C, tK - 186°C.<br />

M0O2F 2 — түссіз катты зат. M o03— жасыл, t6 = 791° С (үшып<br />

кетеді).<br />

Мүнан баска тұракты MoFf- , MoS4“ , M0O3N3” косылыстары<br />

бар.<br />

МоҒб кышкылдык қасиеті бар, негіздік фторидтермен реакцияласады:<br />

550<br />

2КҒ + МоҒ6 = К2[МоҒ8].

Күкірттің осы сиякты косылыстарындай емес М 0О2СІ2-НІҢ<br />

гидролиз! кайтымды:<br />

М о02С12 + 2Н2О ^ Н 2М о04 + 2НС1<br />

Бұл күкіртпен, хлормен салыстырғанда да молибденнің кышкылдык<br />

касиеті кем екеңдігінің белгісі. Оныц кышкылдык касиеті<br />

сілтілерде ерігенде білінеді:<br />

МоОз + 2 КОН = Қ2М о04 + Н20<br />

Молибден кышкылынын хром кышкылына қарағанда кышкылдык<br />

касиеті кем, ол тіпті күшті кышкылдармен сілтілік касиет<br />

білдіріп реакцияласады:<br />

Мо02 (ОН) 2 + 2НС1^М о02С12 + 2Н20<br />

Тұздары молибденаттар, олардыц ішінде периодтык системанын<br />

бірінші тобындағы s-элементтермен жэне магниймен тұздары<br />

— суда ерімтал.<br />

Молибденаттар хроматтар сиякты полимер аниондық комплекс<br />

түзеді.<br />

Mo (VI) тотыктырғыштык касиеті ѳте күшті тотықсыздан-<br />

-дырғыштармен реакцияласканда білінеді. Полимолибденат, мысалы,<br />

аммоний молибдаты (NH4) 6Mo7 0 24-4 H20 — бұл тұз аналитикалык<br />

химияда кец колданылады.<br />

§ 3. В О Л Ь Ф Р А М<br />

Вольфрам, вольфрам кышкылыныц түздары түрінде кездеседі<br />

оныц мацыздысы вольфрамит xFeWÖ4, yMnW04 жэне<br />

шеелит CaW 04 деген минералдар.<br />

Вольфрам кенін эуелі байытады, сонан соц оны содамен, ауа<br />

жіберіп араластырып балкытады:<br />

4FeW04+4Na2C 0 3 + 0 2 = 4Na2W 0 4 + 2Fe20 3 + 4С0 2<br />

Натрий вольфраматын сумен шаймалап, тұз кышкылымен эрекеттейді:<br />

^<br />

Na2W 0 4 + 2HCl = H2W 0 4 + 2NaCl<br />

Қыздырғанда: H2W 0 4 = W 0 3 + H20. Сутек не көміртекпен тотыксыздандырғанда,<br />

ұнтак түрінде (Мо сиякты) вольфрам шығады.<br />

Вольфрам ұнтағы ашық сүр түсті, кесек түрінде ак, жалтыраған<br />

металл.<br />

Вольфрам кып-кызыл болып кызғанда ғана тотығады. Кышкылдардыц<br />

барлығында, «патша сүйығында» ерімейді, жалғызак<br />

азот кышкылы мен фторсутек кышкылыныц қоспасында<br />

ериді.<br />

Вольфрам да өткен металдар сиякты кұймаларға жэне болаттыц<br />

арнаулы сорттарына араластыруға жүмсалады. Вольфрам<br />

араласканнан күймалардыц каттылығы, икемділігі жэне үзілуге<br />

беріктігі өседі.<br />

551

Өндірілетін вольфрамның бір бөлімі электр шамдарыныц<br />

сымын жасауға колданылады. Вольфрамның да карбидтері<br />

WC, W2C каттылык жағынан алмаска бергісіз. Вольфрамның<br />

карбидтері араластырылған аса катты кұймалар мысалы «победит»<br />

металл өңдеуші (кесуші, жонушы) өнеркәсіптіц өнімділігін<br />

біраз арттырады.<br />

Вольфрам косылыстарында бірнеше (2— 6 ) валенттік көрсетеді,<br />

мысальп WC16 W 0 3 W S 3<br />

WC15 w 2o 5 —<br />

WCU W 0 2 W S 2<br />

WC13 — - —<br />

WC12 — -<br />

Қосылыстарында маңыздылары вольфрам кышкылы<br />

H2WO4 жэне оның вольфрамат деп аталатын тұздары.<br />

Вольфрамат, мысалы M 2W 0 4 — металл оксиді мен вольфрам<br />

триоксидінен тұратын M20 - W 0 3 деп карауға болады. Бұл екі<br />

оксидтің ара катынасының өзгеруі мүмкін — M20 - 4 W 0 3 (мета<br />

вольфрамат), 5M20 -1 2 W 0 3 (пара вольфрамат).<br />

Г етерополикышкылдар. Вольфраматт^рдыц ерітіндісінде<br />

кремний кышкылы еріп суалғанда, бір кристалдык<br />

тұздын түзілетіндігі байкалады, оларды кремний вольфраматы<br />

деп атайды, мысалы— S i0 2- 12W 03-8K0H • 10Н20,<br />

не болмаса H4S i0 4- 12W 03-8KOH-8Н20 . Бұл 1862 жылы ашылған<br />

еді, бері келе ол жалғыз кремний кышкылымен емес, бор,<br />

фосфор, мышьяк жэне баска кышкылдармен де сондай күрделі<br />

косылыс түзетіндігі аныкталды, мысалы:<br />

Н3В 0 3- 12W 03-5K0H • 14Н20 — боровольфрамат,<br />

Н3Р 0 4- 12W 03-3K 0H -2,5H 20 фосфоровольфрамат,<br />

H3A s0 4 ■9W 0 3 • ЗКОН • 4Н20 арсеновольфрамат.<br />

Бұл келтірілгендердің барлығын күрделі тұздар, демек курдел!<br />

кышқылдардын, тұздары болып табылады. Осындай күрделі<br />

(комплексті) кышкылдарды — түзілуіне ең кемі екі кышкыл<br />

калдығы катынасатын кышкылдарды гетерополикышк<br />

ы л дейді.<br />

Гетерополикышкылдардың кұрылысын түсіну ушіц Вернердің<br />

координациялык теориясына (XVIII тарау) кайта ораламыз.<br />

Мысалы, кремний вольфрам кышкылы (H4S i0 4- 12W03-<br />

•2Н20 ); кремний кышкылында H4S i0 4-2H 20 ( S i 0 2-4H 20 ) кремний<br />

4 валентті, координациялык саны = 6, сонда ол лиганд ретінде<br />

оттектіц алты атомын координациялайды:<br />

О

Кремний кышкылы, кремний вольфрам кышкылына айналранда,<br />

комплекстің ішкі сферасындағы оттектің орнына, екі<br />

вольфрам кышкылыныц (H2W 20 7) алты калдығы W 20" тұрады.<br />

H 8[S i0 6] — H8[Si(W 20 7)6]<br />

Баска гетерополикышкылдар да сол сиякты Н зВ 03-ЗН20 —<br />

Нэ[ВОб] •H9[B(W 20 7)6]-—НзВОз-12W 03-3H20 боровольфрам<br />

кышкылы, Н5Р 0 5-Н 20 — Н7 [Р 0 6] ; Н7 [Р (W20 7) 6] — Н 5Р 0 5 •<br />

. 12W03-H20 фосфоровольфрам кышкылы.<br />

Сонымен, оттекті кышкылдардын күрамындағы оттек ионынын<br />

орнына баска кышкылдардыц калдығы тұрғаннан түзілген<br />

комплексті кышкыл, гетерополикышкыл болады.<br />

Изополикышкылдар. Оттекті кышкылдың кұрамындағы<br />

оттек ионыныц орнына сол кышкылдыц ѳз анионы тұрғаннан<br />

түзілген комплексті кышқыл изополикышкыл деп<br />

аталады. Мысалы: H2S 0 4— H 2S 20 7,<br />

H 2C r0 4— H 2C r07,<br />

h 2w o 4-> h 2w 2o 7.<br />

Марганец топшасы. Менделеевтіц периодтык системасыныц<br />

VII В тобыныц элементтерін марганец топшасы дейді.<br />

Маргенец топшасына марганец, техниций жэне рений жатады;<br />

бұлардыц жалпы сипаттамасы 77-кестеде келтірілді.<br />

Бүл элементтердіц электрондык кұрылымына карасак, олардыц<br />

сырттан екінші кабатынын d — катпарында 5 электроннан<br />

болады екен, оныц біреуі жалкы, сонда сырткы кабаттагы екі<br />

s — электронмен алғанда, химиялык реакцияларға бұл элементтерден<br />

7 электрон катынасады.<br />

Бүл элементтердін ішінде мацыздысы марганец, рений.<br />

Химиялык касиеттері жагынан рений марганецтен гѳрі W мен<br />

Os ұксайды.<br />

Оттекпен ұнтак түріндегі марганец пен рений шабытты<br />

реакцияласып, М п 0 2 жэне Re20 7 түзеді. Тұтаскан түріндегі<br />

металды тотықтырса, олар пассивтеніп өте жұка оксид кабыршағымен<br />

капталады. Галогендермен оцай реакцияласып,<br />

галогенидтер түзеді. Марганецтіц тұракты косылыстары: МпҒ2,<br />

МпС12, MnBr2, Мп12.<br />

Марганецтіц оксидтерін галоген, сутек қышкылдарымен<br />

әрекеттесе, жоғарырак дәрежеде тотыккан косылыстары түзіледі:<br />

Мп20з + 6НҒ = 2МпҒ3 + ЗН20<br />

М п0 2 + 4НС1 = МпС14 + 2Н20<br />

МпС14 тұраксыз болғандыктан оцай айрылады (молекула<br />

ішіндегі тотығу-тотыксыздану) МпС14 = МпСІ2+ С 12.<br />

Ренийде бірнеше косылыс бар:<br />

ReF2, ReF4, ReCl5, ReCl6.<br />

Сутекпен бұл металдар реакцияласпаганымен оны өз<br />

•шінде ерітеді.<br />

Азотпен жоғары температурада (1200° С) кұрамы әр түрлі<br />

553

М а р г а н е ц то п ш а с ы н д а ғ ы м е т а л д а р д ы н си п а т т а м а с ы<br />

77-кесте<br />

Элемент М арганец Технеций Рений<br />

Белгісі Мп Те Re<br />

Атомдық массасы ■54,9380 (99) 186,2<br />

Изотоптары 55 185,2<br />

Рет нѳмірі 25 43 75<br />

Валенттік электрондары 3 d 4 s 2 4rf55s2 5d55s2<br />

Ашылу жылы 1774 1937 1925<br />

Жер қыртысындағы<br />

мөлшері (масс. %)<br />

0,01 жок. 1• IO '7<br />

тығыздығы (р), г/см'! 7,21 11,5 20,99<br />

t°6,°C 1247 2127 3175<br />

и О£<br />

О<br />

2146 3927 5760<br />

Атом радиусы, нм 0,129 0,136 0,137<br />

Э2+ ион радиусы, нм 0,052 — 0,072<br />

Э7 + ион « 0,46 0,56 0,56<br />

Иондану энергиясы (эВ) 7,432 7,28 7,87<br />

нитридтер тузеді. Mn5N2, МпзИг, Mn2N, Mn4N. Осылардан баска<br />

аралык косылыстары да болуы мүмкін. Марганец нитридтері<br />

— катты, химиялык түракты заттар. Марганецті болаттардыц<br />

беріктігін арттыруда бүл нитридтердіц мэні зор. Марганец нитридтер!<br />

түзілуде d — катпарындагы электрондар үлкен роль аткарады.<br />

Олардыц кейбіреулері, мысалы, Mn4N ферромагниттік<br />

касиеті бар, эрі электр өткізгіш. Ренийде — Re2N нитриді белгілі.<br />

Көміртекпен марганец балкыган күйінде реакцияласады,<br />

одан — Мп4С, МпзОе, Мп3С, МП5С2, Мп7С3 сиякты косылыстар<br />

түзіледі. Құрылымы хромныц темірдін карбидтері сиякты.<br />

Жаксы зерттелгені Мп3С, цементит (Ғе3С) сияқты, ромбалык<br />

торлы, аса катты зат, болатка марганец араластырганда<br />

каттылыгын арттырады.<br />

Кремни имен марганец — Mn3Si, Mn5Si3, MnSi, MnSi2<br />

рений Re2Si, ReSi, ReSi2, ResSi3 силицидтер түзеді. Силицидтер<br />

металдар сиякты электрѳткізгіштер.<br />

Б о р м ен марганец — Мп4В, Мп2В, МпВ, Мп3В4 сиякты<br />

боридтер түзеді. Бұл боридтер химиялык актив заттар, кышкылдармен,<br />

ыстык сумен де айрылады.<br />

Күкіртпен марганец екі сульфид — MnS, MnS2 түзеді. Хи-<br />

554

миялык актив заттар, MnS2 жаратылыста минералдар құрамында<br />

кездеседі. Екеуі де қыздырса ауада жана бастайды, кышкылдар<br />

әрекетінен айрылғыш. Болаттар металлургиясында улкен<br />

мэні бар косылыстар.<br />

Ренийдіц де ReS2, Re2S7 сиякты сульфидтері бар. Фосформен<br />

марганец Мп5Р2, Мп3Р, МпР2, МпР, рений — ReP3, ReP2,<br />

ReP, Re2P фосфоридтерін түзеді.<br />

Сумен тек ұнтак түріндегі марганец, кыздырған кезде реакцияласып<br />

сутекті бөліп шығарады.<br />

§ 4. М А Р Г А Н Е Ц<br />

Марганец табигатта пиролюзит МпОг, гаусманит Мп30 4 ,<br />

браунит Мп20 3, марганец шпаты МпС03, родонит<br />

MnSi03, марганец жылтыры MnS жэне т. б. кұрамы<br />

күрделі минералдар түрінде кездеседі.<br />

Біздіц елде марганец кендері Украинада (Никополь) Закавказьеде<br />

(Чиатур), Оралда, Қазакстанда, Батыс Сібірде және<br />

баска жерлерде бар. Марганецке бай кендерден біздіц ел дүние<br />

жүзінде бірінші орын алады.<br />

Марганец алюминотермия эдісімен алынады, ондай марганецте<br />

4—6% А1, Si, Fe болады, алюминотермиялык марганец түсті<br />

металдардыц күймаларын даярлауға ұсталады.<br />

Марганецті кремнийтермия эдісімен де алады:<br />

M n02 + Si = Mn -+- S ІО2<br />

Таза марганец алу үшін оныц сульфатыныц не хлоридініц<br />

ерітіндісін электролиздейді. Сонда катодта:<br />

анодта:<br />

2Н20 + 2е = Н2| + 20Н -<br />

Mn2+ + 2e = Mn<br />

4 0 Н - — 4е = 2Н20 4-Oof<br />

Марганец — катты, жалтыраған, морт сынгыш металл; сырт Караганда<br />

темірге ұқсайды. Ауада сырты коргаушы оксид қабыршағымен<br />

капталады. Сұйык кышкылдарда оцай ериді, активтік<br />

Катарындагы орны алюминий мен мырыштыц арасында болгандықтан<br />

тұз кышкылымен, сұйык күкірт кышкылымен, шабытты<br />

реакцияласып сутекті бѳліп шығарады. Ал, азот кышкылы жэне<br />

қою күкірт кышкылымен эрекеттескенде Мп2+ ионына дейін тотыгады:<br />

3Mn + 8HN03 = 3Mn(N03)2 + 2N0 + 4H20<br />

Mn + 2H2SO4 = M nS04 + S 0 2 + гиге<br />

Салкындаткан азот кышкылында марганец, ауадағы оттектіц<br />

әсерінен түзілетін оксид-кабыршағынан да гөрі берік тыгыз<br />

Кабыршакпен капталады.<br />

Марганец металлургияда болаттардыц және күймалардыц<br />

5 5 5

құрамына араластыруга колданылады. Ол үшін таза марганец<br />

емес, оны ферромарганец жэне «айна» шойын түрінде<br />

колданады. Ферромарганецті алу үшін пиролюзитты,<br />

темір кенін жэне кокеты араластырып, электр пеште балкытады,<br />

одан шыккан ферромарганецте 60—80% Мп болады. «Айна»<br />

шойынды алу үшін темір жэне марганец кендерін домна пештерінде<br />

кокспен тотыксыздандырады, онда 15— 20% Мп болады.<br />

Марганец араласкан болат ерекше катты, берік, коррозияга<br />

ұшырамайтын, ұрып-сокканга тѳзімді жэне тозбайтын болады.<br />

Сондай болаттыц біреуі 83—87% Fe, 12— 15% Mn, 1—2% С-тен<br />

тұрады. Мұндай болат тас үгетін диірмендер, экскаваторлар,<br />

темір жол рельстерін, ақша сактайтын сейф т. б. жасау үшін<br />

колданылады. Соғыс техникасына керекті заттар жасау үшін<br />

бүл болатка тагы хром косады.<br />

Электртехникага өте керекті манганин (85% Cu, 12% Mn,<br />

3% Ni) деген кұйма жасалады, оныц электр өткізгіштігі температурадан<br />

ѳзгермейді (реостат, ѳлшеуші аспаптар т. б. жасалады).<br />

Марганецтіц косылыстары. Марганец 2—7 валенттік<br />

білдіріп, химиялык косылыстар түзеді. Марганец жогары<br />

температурада күкірт, азот, кѳміртекпен косылысады. Марганец<br />

оксидтерініц формулалары жэне олардыц валенттікке байланысты<br />

касиеттерініц ѳзгеруі мынадай:<br />

МпО Мп20 3 М п 0 2 (М п03) Мп20 7<br />

о ксиД оксид диоксид марганецті марганец<br />

\ ^ ( И ) ( И І )у (IV) (VI) (VII)<br />

— - ѵ —1 амфотерлі ^ангидрид ангидридіj<br />

негіздік оксидтер оксид ” ■ ■<br />

кышкылдык оксидтер<br />

Марганец косылыстарыныц ішінде 2,4 жэне 7 валентті косылыстары<br />

мацызды..<br />

Е к і валентті марганец косылыстары. Марганец<br />

(II) оксиді MnO-марганец оксидтерін сутекпен тотыксыздандырганда,<br />

жасыл түсті ұнтак түрінде түзілетін негіздік оксид, шалаөткізгіштік<br />

касиеті бар, оган сәйкес гидроксиді М п(ОН ) 2 негіз,<br />

екі валентті марганец тұздары мен сілті әрекеттесуінен түзілетін<br />

ак түсті тұнба. Ашык ауада тотыкканнан түсі күцгірттеніп<br />

М п(ОН ) 4 айналады.<br />

M n S 0 4, МпС12 т. б. тұздар, тиісті кышкылдармен марганецтіц<br />

табиги косылыстарына әрекет етуден түзіледі.<br />

Mn (II) косылыстарыныц кѳпшілігі суда ерігіш. Нашар еритіндері<br />

МпО, MnS, MnF2, М п(О Н )2, М пС03 жэне Мп3(Р 0 4)2,<br />

Суга еріген тұздары диссоциацияланып [Мп(Н20 ) 6] 2+ типтес<br />

кызгылт түсті аквокомплекс түзеді. Mn (II) кристаллогидраттары<br />

да, мысалы M n (N 0 3) 2-6FI20 , M nSiFV6H20 т. б. кызғылт<br />

түсті болып келеді.<br />

Су молекулаларынын саны аз кристаллогидраттарда аниондар<br />

лиганд ролін аткарады, бірак Mn (II) координациялык саны<br />

алтыдан кемімейді, мысалы:<br />

556

МпС12-4Н20<br />

M nS04 • 4HäO<br />

C I н о 0 \ 0<br />

H.° N , /° H. H tO N |e o X o ° , \ h<br />

/ Mn ^ Mn ^ 4 Mn ^ г<br />

Ha° l Х о н г н 2° I X o o /<br />

CI H ,0 X S / 0H 2<br />

^ 44<br />

0 ' 0<br />

Mn (II) косылыстары химиялық қасиеттері жағынан амфотерлі<br />

болғанымен, негіздік касиеттері басым.<br />

Mn (II) оксид МпО да, гидроксиді, Мп(ОН >2 де кышкылдармен<br />

оп-оцай реакцияласады: Валенттігі өзгермей реакцияласканда<br />

олар көбіне катиондык комплекс түзеді.<br />

М п0 + 2 0 Н 3+ + З Н 20 = [Мп(Н 20 ) 6] 2+<br />

M n0 + 2H N 03-f 5Н20 = Мп(Ы0 з)2-6 Н20 .<br />

Сілтілермен ұзак уакыт, күшті кыздырғанда ғана реакцияласады:<br />

М п (0 Н ) 2 + 40 Н ~ = [Мп(ОН) 6 I't-<br />

Осындай гидроксидті косылыстардан дербес күйде алынғандары<br />

К4 [М п(ОН)в], Ba2[M n(OH)6] т. б.<br />

Mn (II) аквокомплекстерінен баска аминокомплекстері де<br />

бар, мысалы [Mn (NH3)6] СЬ, [Мп(ЫН3)б] (С104)г. Бұл комплекстер<br />

тек кана катты күйде тұракты, суға ерітсе айрылып кетеді:<br />

[Mn (NH 3)в] СІ2 + 6H 2O ^M n (ОН)<br />

+ 2NH 4C1 + 4 N H 4OH<br />

Mn (II) косылыстары амфотерлі дедік, енді оныц кышкылдык<br />

белгілерімен таныскымыз келсе, Mn (II) косылысыныц аниондас<br />

косылыспен әрекеттесуін карау керек. Мысалы, M n(CN ) 2<br />

суда ерімейтін зат, бірақ KCN катынасса комплекс түзілу салдарынан<br />

еріп кетеді:<br />

Сол сиякты:<br />

Mn (CN) 2 + 4KCN = K4 [Mn (C N )6] ;<br />

MnF2 + 4KF = K4 [MnF6]<br />

МпСІ2 + 2KC1 = Кг [MnCl4]<br />

Mn (II) комплексті косылыстары (цианидтерден баскалары)<br />

түрактылығы жағынан комплексті косылыстардан гѳрі кос туздарға<br />

жакын. Сүйытылған ерітінділерінде олар кұрамындағы<br />

барлык иондарға диссоциацияланады. Бүл Mn (II) де катион<br />

түзгіштік кабілет басым екендігін білдіреді.

Mn (II) туындылары тотықтырғыштар катынасында тотықсыздандырғыш<br />

касиет көрсетеді. Сілтілік ортада Мп(ОН) 2 ауадағы<br />

молекулалык оттекпен де тотығады:<br />

Mn (II) түгелімен тотығып, Mn (VI) ай­<br />

Күшті сілтілік ортада<br />

налады:<br />

6Мп(ОН) 2 + 0 2 = 2Мп2Мп04 + 6Н20 .<br />

3MnS04 + 2KCI03+ 12Қ0Н = ЗК2Мп04 + 2КС1 +<br />

+ 3K2S 0 4 + 6H20.<br />

Өте күшті тотықтырғыштар айталык, РЬ0 2 (ол қышқыл ортада<br />

тотыктыратын тотыктырғыш) Mn (II) косылыстарын<br />

Mn (VII) туындыларына айналдырады:<br />

2MnS04 + 5Pb0 2 + 6HN03 = 2HMn04 + 3Pb(N0 3) 2 +<br />

+ 2PbS0 4 + 2H20.<br />

Терт валентті марганец косылыстары. Марганецтіц<br />

косылыстарыныц ішінде тұрактысы терт валентті косылыстары<br />

(Mn02). Темен валентті косылыстар тотыкканда да,<br />

жогары валентті косылыстары тотықсызданғанда да осы М п0 2<br />

түзіледі. М п0 2 амфотерлі болганымен оныц негіздік те, кышкылдык<br />

та касиеттері нашар білінеді.<br />

М п0 2 (кара-коцыр), Мп(ОН) 4 (сұрғылт-коцыр) суда ерімейді,<br />

концентрленген HN03, H2S 0 4 эрекетінен M nS0 4 сияқты<br />

тұраксыз косылыстар түзіледі.<br />

МпОг мен Мп(ОН) 4 сілтілермен косып балкытканда<br />

Ме2Мп03 жэне Ме4М п0 4 сиякты оксо-түздар түзіледі:<br />

М п0 2 + 2К 0Н = К2М п0 3 + Н20<br />

Табигатта кездесетін Мп30 4— гаусманитті, марганецтіц<br />

II<br />

IV<br />

оксо-түзы (Мп2Мп04) деп карауға болады.<br />

Мп02 арзан тотыктыргыш ретінде лабораторияда және өнеркәсіпте<br />

колданылады. Мп0 2 — жаксы катализатор.<br />

Mn (IV) косылыстары күшті тотыктыргыштармен реакцияласканда<br />

Mn (VI) жэне Mn (VII) туындылары түзіледі, мысалы:<br />

ЗМп02 + КС103 + 6K0H = 3K2M n0 4 + K C l+ 3H20<br />

2Mn02 + 3Pb0 2 + 6HN03 = 2HMn04 + 3Pb(N 0 3)2 + 2H20.<br />

Алты валентті марганец косылыстары. Пиролюзитты<br />

КОН-тыц 50% ерітіндісімен араластырып 250° ауадагы<br />

оттекпен тотыктырса:<br />

2Мп02 + 4К0Н + 0 2 = 2К2М п04 + 2Н20.<br />

калий манганаты К2Мп04 түзіледі, бұл марганецті кышкылдыц<br />

Н2Мп0 4 тұзы.<br />

Марганецті кышкыл түраксыз:<br />

558<br />

• ЗН2Мп0 4 = 2НМп0 4 + Мп02 + 2Н20.

Оның тұздары манганаттар сәл түрактырак, бірак олар да<br />

айрылады (диспропорцияланады):<br />

ЗК2Мп0 4 + 2Н20 = 2КМп04 + Мп02 + 4К0Н<br />

Алты валентті марганец косылыстары тотыктыргыш; марганец<br />

тотыксызданып,— терт валентті М п 0 2 (сілтілік ортада), не екі<br />

валентті Мп" (кышкыл ортада) косылыстарга айналады. Бірак<br />

екінші жагынан күшті тотыктырғыштар әсерінен жеті валентті<br />

марганец косылысына айналып тотыгады:<br />

2К2Мп04 + СІ2 = 2К М п04 + 2КС1<br />

Жеті валентті марганец қосылы стары. Марганец<br />

ангидриді МП2О7 — марганецтіц ец жогары валентті<br />

оксиді — жасыл тарткан коцыр, май сиякты сұйыктық. Тұраксыз,<br />

арнаулы шара колданбаса, өздігінен, копарылыспен айрылады:<br />

2Мп20 7 = 4МпОг -|- 3 0 2<br />

Мп20 7 де МпОзҒ екеуі де күшті тотыктырғыш, мысалы органикалык<br />

зат, айталык, спирт онымен жанаскан жерде от<br />

алады.<br />

Марганец ангидридіне сэйкес марганец кышкылы НМ п04 болады,<br />

марганец ангидриді сумен шабыт реакцияласады, мысалы:<br />

Мп20 7 + Н20 = 2НМп04<br />

МпОзҒ + Н20 = НМп04 + НҒ.<br />

Марганец кышкылы тек су ерітіндісі түрінде (20% дейін) гана<br />

белгілі, өте күшті кышкыл. Оныц түздары перманганаттар<br />

деп аталады.<br />

Көп колданылатыны калий перманганаты — КМ п04, кошкыл<br />

күлгін, тіпті кара түсті деп айтуға да болатын кристалдык зат,<br />

суда жаксы ериді. Ерітіндісі күлгін (М п0 4 ионыныц түсі) түсті<br />

болады. Күшті тотыктырғыш.<br />

Калий перманганатын кыздырганда 200° С ша^іасында, мына<br />

тецдік бойынша айрылады:<br />

2КМп04 = К2Мп04 + М п0 2 + 0 2.<br />

Лабораторияларда кейде оттекті осылайша алады.<br />

Калий перманганаты ерітіндісін химиялык жүмыста тотыктыргыш<br />

ретінде кец колданады, бірак реакция жүретін ортаныц<br />

кышқыл, бейтарап, не сілтілі болуына карай тотыктыру процесі эр<br />

түрлі болады. Кышкыл ортада жеті валентті марганец, екі валентті<br />

ионға M tv дейін тотыксызданады, мысалы:<br />

2KM n04 + 3H2S 0 4 + 5K2SO3 = 2M nS04 -f 6K2S 0 4 + 3H20,<br />

ион түрінде:<br />

2 M n O '4 + 6 Н ' + 5 S Ö = 2 M n ” + 5 S 0 4" + 3 H 20 .<br />

559

Бейтарап ортада жеті валентті марганец тѳрт валентті марганецке<br />

Мп0 2 дейін тотыксызданады, мысалы:<br />

2KMn04 + H20 + 3Na2S 0 3= |2 M n 0 2 + 3Na2S04 + 2 K0 H,<br />

ион түрінде:<br />

2Mn'4 + Н20 + 3SO = і 2Мп02 + 3SO + 20Н'.<br />

Сілтілі ортада реакция кѳбіне бейтарап ортадағыдай жүреді. Сілті<br />

ѳте кѳп жагдайда жеті валентті марганец алты валенттіге<br />

МпО" айналады, мысалы:<br />

2KMn04 + 2K0H + Na2S 0 3 = 2K2M n04-f Na2S 0 4 + H20,<br />

ион түрінде:<br />

2МпО'4+ SO + 20Н' = 2МпО + SO + Н20<br />

§ 5. Р Е Н И Й Ж Э Н Е Т Е Х Н Е Ц И Й<br />

Рений сирек, тіпті ол түзетін жеке минерал жок, ѳте аз мѳлшерде<br />

молибден кендерімен араласкан күйде кездеседі.<br />

Рений аздыгы, бытырацкылыгынан көпке дейін белгісіз<br />

болып келді, ол 1871 жылы Д. И. Менделеев болжап айткан элементініц<br />

бірі (экамарганец) болса да, тек 1925 жылы гана ерлізайыпты<br />

Ноддактар кѳп іздеп, мұкият зерттеулерініц аркасында,<br />

рентген спектріндегі оны сипаттаушы сызығы аркылы ашты.<br />

Ренийді алу үшін калий перренатын KRe04 тотыксыздандырады.<br />

Мұнан рений үнтак түрінде шығады, оны тұтас кесекке айналдыру<br />

үшін, вольфрамды алғандағыдай «пісіреді». Өйткені мұныц<br />

да балку температурасы өте жоғары (3175° С).<br />

Рений ак түсті металл, сырттан Караганда платината ұксайды.<br />

Түз, күкірт кышкылдары сұйык күйде ренийге эсер етпейді,<br />

азот кышкылы оны тотықтырып HRe04 айналдырады.<br />

Рений Ъндірісте кец колданыс табу да,— электр лампыларындагы<br />

вольфрам сымыныц сыртына рений жалатса, ол оныц беріктігін<br />

арттырады, тұтыну мерзімі ұзарады. Рений мен платинаның<br />

күймасынан 1900 градуска дейін температура ѳлшейтін<br />

термоэлемент жасалады. Ренийдіц баска күймалары катты,<br />

тозбайтын, коррозияланбайтын түрлі тетіктер, автокаламдардын<br />

ұшы т. б. жасау да, ренийді катализатор ретінде де колданады.<br />

Ренийдіц косылыстарыныц біразы марганецке ұксайды: бірак<br />

ренийде екі валенттілік болмайды. Терт валентті ренийде де<br />

Re02, R r4, МеЖеОз, Me2Rer6 сиякты косылыстар бар. Алты<br />

валёнтті ренийдіц косылыстары марганецтікінен тұрақтырак,<br />

бірак саны жағынан олардыц өзі көп емес, мысалы:<br />

ReF6 ReCIe ReOF, ReOCI, Re03<br />

солғын сары жасыл КӨК кызыл-қоныр КЫЗЫЛ<br />

t°6 19° 2 2 ° 108 29° 160<br />

■t°<br />

к<br />

560<br />

со<br />

о<br />

— 172° 228 —

Мұнан баска мынадай комплекстері-де белгілі:<br />

Ка [ReFe], К2 [ReHs], K2[Re(CN)8]<br />

Re (VI) косылыстарыныц кышкылдык касиеті бар. Бұлар су әсерінен<br />

диспропорцияланып, гидролизденеді:<br />

3R e0F 4 + 9H20 = 2HRe04 + Re(0<br />

H )4- f l 2HF.<br />

Re (VI) оксиді су жэне кышкылдармен әрекеттеспейді, сілтілерде<br />

өздігінен тотығу-тотыксыздануға ұшырап тұздар түзеді:<br />

3R e0 3 + 4КОН = 2KRe04 + K2RO3 + 2Н 20.<br />

Re (VI) косылыстары тотыксыздандырғыш, ауадағы молекулалык<br />

оттекпен тотығады:<br />

4K2R e0 4 + 0 2 + 2Н20 = 4KRe04 + 4КОН.<br />

Жеті валентті ренийдіц косылыстары марганецтің<br />

сондай косылыстарынан тұракты, мысалы марганецте<br />

тек МП2О7 мен МпОзҒ ғана болса, ренийде болуы мүмкін косылыстардыц:<br />

ReF7— ReOFs— R e0 2F3— R e0 3F— Re2C>7 барлығы бар<br />

Re20 7 — рений ангидриді сары түсті катты зат, \сумен<br />

рений кышкылыныц H R e0 4 түссіз ерітіндісін береді,<br />

HReC>4 марганец кышкылына Караганда тұракты кристалдык зат,<br />

ерітіндісі күшті кышкыл. Оныц тұздары — перренаттар кѳпшілігі<br />

суда жаксы ериді.<br />

Технеций. Табиғатта жок, оны 1937 жылы, ядролык реакция<br />

42Мо (а, п) аркылы молибденнен колдан жасап алга-н. Бүл<br />

технеций техникалык жолмен колдан жасалган элементтердіц<br />

тұцғышы, аты да осыдан шыққан.<br />

Технецийдіц болмашы мѳлшері жер кыртысынан да табылды.<br />

Жорамал бойынша, ол технеций молибден, ниобий, рутений<br />

минералдарына космостан келетін өте кыска сәулелердіц әрекетінен,<br />

не уран ядроларыныц спонтанды ыдырауынан түзілсе керек.<br />

Технецийдіц синтезі кейбір жұлдыздарда, Күн бетінде жүзеге<br />

асады.<br />

Жер бетінде технецийді кѳбірек мѳлшерде жасау үшін атомдык<br />

өнеркәсіптіц калдығын тұтынады.<br />

Технецийдіц химиялык активтігі марганецтен кем, ол активтік<br />

катарда сутектен де кейін орналаскан. Тс сұйытылған HCl<br />

жэне H4SO 4 пен реакцияласпайды, тек H N 0 3— пен эрекеттесіп<br />

пертехнат түзеді:<br />

ЗТс + 7H N 0 3 = ЗНТс04 + 7NO + 2Н20<br />

Технеций коррозияға берік; әрі нейтрондар эрекетіне тѳзім-<br />

Ді, сондыктан атомдык реакторлар жасауда конструкциялык<br />

материал ретінде колданылады.<br />

Технецийдіц екі валентті косылыстары жок. Тс (IV валентті)<br />

сияқты косылыстары бар.<br />

Т с0 2, ТсГ4, Ме2Т с03, Ме^ЭГ6<br />

561

Тс (IV) косылыстары Mn (IV) мен Re (ІѴ)-тен гѳрі тұрақты.<br />

Тс (VI) косылыстары Мп (VI) Re (VI) сиякты кышкылдық<br />

касиеті бар, гидролизденгенде диспропорцияланады:<br />

3TcF6+ 12H20 = 2HTc04 + Tc(0H ) 4+ l8 H F<br />

Mn (VI), Re (VI) сиякты Тс (VI) косылыстары ауадағы молекулалык<br />

оттекпен тотығады.<br />

4Қ2Тс0 4 + 0 2 + 2Н20 = 4ҚТс04 + 4К0Н<br />

Тс (VII) косылыстары да кышкылдык касиет кѳрсетеді. Оксиді-ангидрид,<br />

технеций кышкылын Н Тс04 тузеді, бұл кристалдық<br />

зат, ерітіндісі күшті ингибиторлар. Ішінде ауа бар 250° С температурадағы<br />

суға азғана мөлшерде (5- 105 — 5- 10 М) пертехнат<br />

араласса болат коррозияланбайды.<br />

XXII тарау<br />

СЕПЗІНШ І ТОПТАҒЫ МЕТАЛДАР<br />

Периодтык системаның сегізінші тобында кіші периодтардыц<br />

элементтері болмайды, әрі мұндағы элементтер баска топтардағыдай<br />

негізгі жэне косымша топтарға да бөлінбейді. Өйткені<br />

олардыц атомдарыныц электрондык кұрылымында ондай айырмашылык<br />

жок. Сегізінші топтыц элементтері d-электронды элементтер;<br />

бұлар улкен периодтардыц жуп катарларынан так қатарларына<br />

көшудегі аралык элементтер. Осыған байланысты<br />

булар физикалык жағынан металл, химиялык жағынан төменгі<br />

валентті косылыстарда металл, ал жоғары валентті косылыстарда<br />

бейметалдык касиет көрсетеді.<br />

1. Tefiip топшасы, буған темір, кобальт, никель жатады; бұлардыц<br />

касиеттері ѳз ара жакын жэне сол топтағы баска металдардан<br />

айырмашылығы үлкен.<br />

2. Платиналык жеціл металдар, бұлар — рутений, радий, палладий.<br />

3. Платиналык ауыр металдар, бұлар — осмий, иридий ж э­<br />

не платина.<br />

Бул соцғы екі топ тарауындағы металдардыц меншікті салмактары<br />

жағынан үлкен (2 есеге жакын) айырмашылығы бар,<br />

әрі эрбір топ тарауындағы металдар өзара уксасырак. Бірак<br />

соцғы екі топ тарауын косып платиналык металдар деп атайды.<br />

Темір топшасы. Темір топшасындағы аталған үш металдын<br />

кыскаша сипаттамасы 78-кестеде келтірілді.<br />

Бул элементтердіц атомдарыныц электрон күрылымынын.<br />

ерекшелігі, бүлардыц сырттан екінші кабатындағы d-катпары<br />

курылып бітуге жуык: темірде — 6, кобальтта — 7, никельде —<br />

8 электрон бар. d — катпардыц электрондары кѳбейіп, толуға<br />

жакындауынан, бул элементтер косылыстарында байланыс түзуге<br />

беретін электрон саны кемиді.<br />

562

Бұл элементтер нормаль косылыстар берумен катар комплекст<br />

і косылыстар түзгіш.<br />

Темір топшасындағы металдардын сипаттамасы<br />

78-кесте<br />

Элемент Темір Кобальт Никель<br />

Белгісі Fe Со Ni<br />

А том ды к массасы 55,47 58,9332 58,72<br />

И зотоптары 51; 56; 58 59 58; 60; 62; 61<br />

Р ет нөмірі 26 27 28<br />

В аленттік электрондары 3d64s2 3d74s2 3da4s~<br />

Аш ылу жылы, авторы<br />

Ертеден<br />

белгілі<br />

1735<br />

Г. Брандт<br />

1751<br />

А. Кронштедт<br />

Жер кыртысындағы<br />

мѳлш ері (массасы %)<br />

5,10 3- ю ~ 3 8 - IO“ 3<br />

Тығыздыры (р), г/см3 7,86 8,33 8,90<br />

te,°C 1539 1495 1453<br />

tK. °с 2756 2580 2436<br />

Атом радиусы, нм 0,124 0,126 0,124<br />

Иондану энергиясы (эВ) 7,83 7,80 7,6<br />

Физикалык касиеті жағынан темір, кобальт, никель полиморфты<br />

кристалдар түзгіш таза күйінде едэуір берік пластикалык<br />

металдар.<br />

Химиялык касиеті жағынан рет нѳмірі ѳскен сайын химиялык<br />

активтігі тѳмендегідей, себебі d — катпарында электрон саны<br />

ѳскенде, онын, тұрақтылығы артады.<br />

Оттекпен, темір кэдімгі температурада баяу тотығады,<br />

катты кыздырганда жанады.<br />

4Ғе + 3 0 2 = 2Ғе20з<br />

Кобальт пен никельдіц тотығу жылдамдығы темірден нашар,<br />

әрі олар бір оттекті оксид (ЭО) түзеді. Майда ұнтак түрінде бұл<br />

металдар ауада өздігінен түтанып кетеді, демек пирофорлык қасиеттері<br />

бар.<br />

Галогендермен жоғары температурада (су буы катынасса<br />

тіпті жаксы) реакцияласып тотығады<br />

2Ғе + ЗСЬ = 2ҒеСІ3<br />

Со (Ni) + Cl2 = C o(N i)C l2<br />

Галогенидтер, әсіресе темірдікі, үшкыш, сумен кристаллогидрат<br />

түзеді, Кристаллогидраттарыныц түсі кұрғак тұзынан<br />

563

ѳзгеше болады, мысалы: С0СІ2— кѳк, СоС12-6Н20 кызғылт түсті.<br />

Галогенидтердің барлығы да суда ериді және гидролизденеді.<br />

Сутекпен темір, кобальт, никель қосылыс бермейді, бірақ<br />

қатты және балқыған күйде оны өзінде еріте алады. Мұндай<br />

еріген сутектің болуы олардың механикалық сапасын кемітеді. Сутекті<br />

едәуір көп ерітетін никель органикалык косылыстарды сутектендіру<br />

үшін колданылады.<br />

Азотпен де темір, кобальт, никель тікелей косылыспайды.<br />

Құрамы Fe4N, Fe2N, C03N, C02N, Ni3N болатын нитридтері<br />

жанама жолмен алынады. Бүлардын ішінде тұрактылары<br />

және маңызы зоры — темір нитридтері. Болатты және болаттан<br />

жасаған бұйымдарды химия-те'рмиялык өңдеу кезінде.азот сіцірілсе,<br />

олардың каттылығы, коррозияға және үйкеліске беріктігі<br />

артады.<br />

Көміртекпен темір тобының металдары жоғары температурада<br />

әрекеттесіп, жалпы формуласы Ме2С, Ме3С карбидтерін<br />

түзеді. Олар, әсіресе никельдің карбидтері түрақсыз. Темірдің<br />

карбиді — цементит Ғе2С шойын мен болат өндіруде маңызды<br />

роль аткарады. Цементит ромб тәрізді кристалды өте<br />

катты зат, t6— 1650° С, тығыздығы 7,4 г/см3.<br />

Кремниймен косылып силицидтер Fe3Si, Co3Si, Ni3Si түзеді.<br />

Силицидтердің маңызы зор, олар кұймалардың қаттылығын,<br />

жоғары температураға төзімділігін және коррозияға беріктігін<br />

арттырып, сапасын жаксартады.<br />

Б о р м е н темір, никель, кобальт боридтер түзеді. Олардыц<br />

жалпы күра.мы — МеВ, бұдан баска никель Ni3B, Ni3B2, Ni2B3<br />

сияқты косылыстар түзеді. Боридтер балку температурасы<br />

жоғары заттар.<br />

Күкіртпен темір, кобальт, никель үнтак түрінде реакцияласып<br />

MeS типті сульфид түзеді, баскаша жолдармен түзілетін<br />

сульфидтер де болады, олардыц жалпы формуласы Me2S3, MeS2,<br />

бұлардан баска кобальт пен никель Me3S4 сиякты да сульфид<br />

түзеді.<br />

Бұл сульфидтердіц, темір, кобальт, никель металлургиясында<br />

мацызы ѳте зор, металл бойында аз да болса күкірт калса,<br />

оныц механикалык касиеттерін нашарлатады. Сондыктан болаттардан,<br />

кұймалардан, мемлекеттік стандарт бойынша рұксат<br />

етілгеннен артык күкіртті аластау, металлургияныц ѳте мацызды,<br />

эрі киын міндеті.<br />

Фосформен де темір, кобальт, никель кэп жылу бѳліп<br />

шығарып реакцияласады, одан фосфидтер — Ме3Р, Ме2Р, МеР,<br />

МеР2 түзіледі. Фосфидтер балкыған металдарда ерігіш, одан<br />

барып металдыц механикалык касиеттері тѳмендейді. Болат пен<br />

күймаларға фосфордыц зияны күкірт сиякты. Сондыктан оларды<br />

фосфордан бѳлу металлургияныц киын жэне басты міндетініц<br />

бірі.<br />

564

§ 1. Қ А Р А М Е Т А Л Л У Р Г И Я<br />

Шойын, болат және темірдіц, былайша айтқанда кара металдардың<br />

ѳндірісін кара металлургия дейді. Халык шаруашылығын<br />

ѳркендету жоспарларының кай уакыттағысын карасак<br />

та, ондағы алдыцғы орынньщ бірін, жетекші рольді кара металлургия<br />

алып келеді. Халык шаруашылыгы салаларының кайсысын<br />

алсак та оның өсуінің бір жағы металдар ѳндірісіне, оның<br />

ішінде кара металдарға тіреледі.<br />

Қара металдардын негізі темір. Бүкіл ѳндірілетін металдармен<br />

салыстырғанда бір темірдін өзі 20 есе артык өндіріледі. Темір<br />

космостан түскен метеориттарда ғана таза күйінде болады. Жер<br />

ядросы темірден тұрады деген жорамал бар. Жер кыртысын<br />

түзетін элементтер ішінде, кѳптігі жагынан темір елеулі орын<br />

алады, ол металдар ішінде, алюминийден кейінгі ен көп тараған<br />

металл. Жер қыртысындағы темір — оксид, сульфид карбонат<br />

жэне силикат түрінде болады.<br />

Темір кендерінде темір мынадай минералдар түрінде болады:!<br />

магнетит Ғез0 4— магниттік касиеті бар, ен бай кендерінде<br />

73% Fe болады. Біздін елде — Оралда (Магнитная, Высокая,<br />

Благодать деген таулар), жэне Қазақстанда (Қостанай<br />

облысы Соколов-Сарыбай) бар. Қызыл темір тас ҒегОз,<br />

Кривой Рогта (50—70% Fe) ѳндіріледі. Қоцыр тем ір тас<br />

2Ғе2 0 з-ЗҒҺ0 (Халилово, Керчь, Бакальск кендері). Ш патты к<br />

темір таста (ҒеСОз) 47% Fe болады.<br />

Қазақстанда бүрын кара металдар ѳндірілмейтін, 60-жылдарда<br />

нағыз «үлкен кара металлургия» басталды. Темір кендерінің<br />

аныкталган коры жагынан Қазакстан Орал мен Украинаны<br />

басып озып, біздін елде бірінші орынга шыкты, сонымен<br />

катар ол кендер Қостанай жэне Караганды облыстарында, кѳмір<br />

бассейндеріне жақын. 1960 жылы Қарағандыда ірі металлургия<br />

заводы іске косылды<br />

Қазір одактык кара металлургия ѳнеркэсібіне Қазақстан да<br />

үлкен үлес косып отыр.<br />

§ 2. Ш О Й Ы Н<br />

Темір кендері негізінен оксид болғандыктан оларды кѳмірмен<br />

тотыксыздандырады. Бірак, балқыған темір ѳз ішінде кѳмірді<br />

ерітеді, міне, сондыктан тотыксызданган темір таза түрде емес,<br />

ішінде еріген, 1,7—5% көміртек жэне баска қоспалары бар күйма<br />

түрінде шығады, ол кұйма шойын деп аталады. Шойында<br />

кеміртектен басқа күкірт, кремний, фосфор, марганец т. б. элементтер<br />

болады.<br />

Шойынды домна пештерінде алады.<br />

Домна пешініц биіктігі 25—30 м ішкі диаметрі — 6 м, іші отка<br />

берік кірпіштермен каланган, жармасы 164-суретте кѳрсетілген.<br />

165 -суретте оныц негізгі бѳлімдерініц аттары, аткаратын кызметі<br />

келтірілген.<br />

Домнада болатын процеске шикізат ретінде керегі: кен,<br />

565

отын, флюс жэне ауа. Кен ретінде еткенде (§ 1) айтылған темір<br />

оксидтері алынады. Домнаның отыны — кокс. Кокстың маңызы<br />

1) өте жоғары температурада өтетін темірдің тотыксыздану процесіне<br />

керекті жылу береді, 2 ) тотыксыздандырғыш, 3) балқыған<br />

темірде еріп оны шойынға айналдырады. Қандай кенде болсын<br />

бос жыныс болады, ол көмірден калған күлмен араласып, домнаныц<br />

ішінде керексіз (балласт) затты көбейтеді. Міне осылардан<br />

күтылу үшін домнаға керексіз заттармен химиялык реакцияласып,<br />

оцай балкитын шлак түзетін заттар — флюс салынады.<br />

Флюс ретінде эктас СаСОз немесе доломит СаСОз- MgCÜ3 алынады.<br />

Домнадағы кокстыц жануына ѳте кѳп ауа жүмсалады, оныц<br />

каншалыкты кѳп екендігін мына есептен кѳруге болады. 1 тшойынға<br />

1г кокс керек, ол жану үшін 4 000 м3 ауа керек. Сонда<br />

бір тәулікте 1 ООО т шойын ѳндіретін домнаға 4 ООО ООО м3,<br />

немесе 5 ООО т ауа керек. Демек, минутына 3 500 ауа үрлеу<br />

керек.<br />

Домнада жүретін химиялык процестер тѳрт<br />

түрлі болады:<br />

1.Темірдіц жэне баска аралас жүрген элемента<br />

ердіц тотықсыздануы, 500— 1000° С шамасында<br />

ѳтеді.<br />

Домнаныц фурмдарыныц аймағында (165-сурет) кызған кокс<br />

ауамен реакцияласып жанады:<br />

С + 0 2 = С 0 2<br />

ДН = 409,1952 кДж/моль<br />

Домнаныц заплечнигінде жоғары температурада түзілген<br />

С 0 2 отынныц кѳміртегімен тотыксызданып, кѳміртек (II) оксидін<br />

түзеді:<br />

СО* + С = 2СО ДН° = 160,6656 кДж/моль (2,8)<br />

Осы реакциялар нәтижесінде ѳте қызған, газдар қоспасы<br />

түзіледі, оньщ 35% СО, 65% N 2 (ауамен келген азот). Кѳміртек<br />

(II) оксиді домна бойымен жогары кѳтеріледі, оған карсы жоғарыдан<br />

төмен түскен темір кенімен жанасып, ондағы темірді<br />

тотыксыздандырады:<br />

Ғе20 3 + ЗС0 = 2Ғе + ЗС 0 2 (5—7)<br />

Кендегі аралас жүрген оксидтер де темірмен кабаттаса, тотыксызданады:<br />

МпО + С = Mn + СО<br />

S i0 2 + 2C = Si + 2C0<br />

Р 2О5 -f- 5С = 2Р -f- 5СО<br />

ДН° = 278,236 кДж/моль<br />

ДН° = 618,8136 кДж/моль<br />

ДН° = 921,3168 кДж/моль<br />

2. Ш о йын түзілуі. Темір алғаш тотыксызданғанда кат-<br />

1 Реакциялардың нөмірі 165-суретке сәйкес.

Колошник<br />

Шахта •<br />

Р л с п л р<br />

К ѳ е ік<br />

164-сурет. Домна пеші<br />

жармасының схемасы<br />

165-сурет. Домна пешінін негізгі<br />

бѳлімдері жэне онда болатын<br />

химиялык процестер<br />

ты күйде болады, домнаның төменіндегі жоғары температуралы<br />

бѳліміне келгенде балкып, ішіне кѳміртегін ерітіп, онымен катты<br />

ерітінді түзеді. Онымен катар химиялык косылыс — темір<br />

карбиді немесе цементит ҒезС түзіледі.<br />

ЗҒеО + 5СО = Ғе3С + 4С02,<br />

ЗҒе-(- С = ҒезС<br />

Түзілген цементит те темірде ериді. Осылайша көміртектенген<br />

темір төмен түсіп, горнға (көрікке) келген жерде сол арада<br />

тотыксызданып шыккан марганец пен кремнийді (пайдалы коспа)<br />

жэне күкірт пен фосфорды (зиянды коспа) ѳз ішіне тағы ерітіп,<br />

шойын түзеді. Шойынныц балку температурасы 1140—1150°,<br />

ол сұйык күйде горнға жиналып, содан дүркін-дүркін ағызылып<br />

шығарылады.<br />

3. Шлак түзілуі. Флюс ретінде алынатын карбонаттар<br />

Домнаныц жоғарғы бөлімінде-ак (5009 мацы) айрылады:<br />

СаСОз = СаО + С 0 2; M gC 0 3 = M g0 + C 0 2<br />

Кендегі бос жыныс дейтініміз негізінде, кремнезем Si02.<br />

Осы оксидтер домнаныц кызу жері — распардан темен түсісімен<br />

реакцияласып, кальций мен магнийдіц силикатын түзеді:<br />

СаО + Si02 = CaSi03;<br />

MgO + Si02 = MgSi03.<br />

567

Осы екі тұздың құймасы алғашқы шлак, ол горнға келген жерде<br />

кокстың күлін ерітіп, актык шлак түзеді.<br />

Шлактың меншікті салмағы 2, 3, шойындікі 7, сондыктан<br />

шлак шойыннын үстіне жиналып, екеуі араласпайтын екі қабат<br />

түзеді, әрі шлак шойынныц бетін тотығудан корғайды.<br />

4. Домна газының түзілуі. Домнадан бөлініп шыгатын<br />

газды домна не колошник газы дейді, ол негізінде — азот, кѳміртек<br />

оксиді және көміртек диоксидінен тұрады. Мұндағы азот<br />

ауамен келеді, СО мен СОг түзілуі өткен реакцияларда каралып<br />

өтті.<br />

Біздіц елде казіргі кезде, домнаға ауаныц орнына оттеки<br />

немесе оттекпен байытылған ауа үрленетін болды, одан домнаныц<br />

ѳнімділігі артып, процесс тездеп, отын7 шығыны кемиді.<br />

Домнадан шыгатын домна газы отын ретінде колданылады.<br />

Домнага алдымен кокс салынады, соныц үстіне кабаттап,<br />

кезектестіріп кен, кокс, флюс тагы кокс жэне т. с. салына береді.<br />

Домнадагы процесс үздіксіз процесс, домна бірнеше жыл<br />

тоқтамастан істейді, тиісті мерзімі жеткенде оны токтатып, тазалап<br />

жѳндейді.<br />

Сонымен шойын дейтініміз темір (90—93% ), оныц ішінде epiген<br />

— кѳміртек, цементит, марганец, кремний, фосфор, күкірт<br />

болады. Кейбіреулерінде әуелдегі темір кенімен келген хром,<br />

никель, ванадий жэне баска металдар болады. Шойынныц қүрамындагы<br />

осылардыц эркайсысы ѳзінше шойынныц касиетіне<br />

эсер етеді.<br />

К ѳ м і р те к катты темірде 4 проценттен артык болмау керек,<br />

сұйық темірде кѳбірек ериді. Шойындагы кѳміртек не бос күйде<br />

(графит түрінде), не цементит ҒезС түрінде болады. Осы кѳміртектіц<br />

шойын ішінде кандай түрде болуына байланысты, шойынныц<br />

касиеттері эр түрлі болады.<br />

ШойыҢды баяу суытса, ондагы цементит ҒезС айрылып, темір<br />

мен кѳміртекке (графитке) айналады. Сол графиттіц қаралығынан<br />

шойынныц да жарылған Жері күцгірт тартып тұрады, мүны<br />

с ү р шойын дейді. Мүнда кремний біраз (2—3,5%) болады.<br />

Сұр шойын, ішінде цементит болмағандыктан жұмсак болады,<br />

калыпка (формаға) жаксы кұйылады, бірак оцай жарылады.<br />

Сұр шойыннан машиналардыц тұлғасын, кұбырлар, плиталар<br />

т. б. ірі заттар күйылып жасалады.<br />

Шойынды тез суытса, ондағы цементит айрылып үлгермейді,<br />

ол шойын ішінде сол калпында калғандыктан шойынға каттылык,<br />

әрі томырыктык касиет береді. Жарылған беті жаркыраған,<br />

акшыл таза болғандыктан оны а к шойын деп атайды. Мұнда<br />

кремний аз (1%), бірак біраз марганец (1— 1,5%) болады. Ак<br />

шойын сол калпында колданылмайды, оны тагы ѳцдеп болат<br />

жэне темірге айналдырады.<br />

Шойынныц құрамындағы кѳміртекті азайтса, катты болат<br />

(С— 0,3— 2%) жэне жүмсак болат (С—0,3% кем) ягни темір<br />

алынады.<br />

Шойындагы баска і^оспалардыц да мынадай эсері бар.<br />

568

Марганец шойынныц ішінде темір карбиді Ғе3С түзілуне<br />

сөйтіп онда көміртек кө.бірек калып, ак шойынға айналуына<br />

эсер етеді. Хром мен ваннадийдіц де әсері осындай.<br />

Кремний, керісінше, шойын суығанда темір карбидінің<br />

айрылуына, демек сұр шойынныц түзілуіне себепкер болады.<br />

Никельдіц де әсері сондай.<br />

Фосфор аз мөлшерде пайдалы, шойынды жақсы балкып<br />

бір тегіс кұйылатын етеді, бірак мөлшері артып кетсе, ондай<br />

шойын жарылғыш, томырык болады.<br />

Күкірт араласкан шойын кызған күйінде де соғуға келмейді,<br />

жарылып, сынып кетеді.<br />

§ 3. Б О Л А Т<br />

Шойынныц механикалык касиеттері мактарлыктай емес.<br />

Қанша дегенмен де ішіндегі көміртек оны томырык, оцай жарылып<br />

сынғыш етеді. Сондыктан өндірілетін шойынныц 25% ғана<br />

шойын калпында ұсталып, 75% болат және темірге өцделеді.<br />

Шойынды болатка аударудағы негізгі жұмыс кұрамындағы<br />

көміртекті азайту, ол үшін кѳміртекті жандырып, оксидке айналдырып<br />

ұшырады, бұл жандыру кезінде марганец пен кремний де<br />

тотығады. Фосфорды шлакка аудару аркылы азайтады. Ал күкірттен.<br />

кұтылу киын жұмыс.<br />

Шойынды болатка аудару үшін Бессемер, Томас, Мартен<br />

жэне электр балкыту эдістері колданылады.<br />

Бессемер (1856 ж.) ұсьінған эдісі бойынша балкыган<br />

шойынныц ішімен ауа үрлеп ѳткізеді.<br />

Металдагі жасалган үлкен 40— 50 т шойын сиятын, ішкі<br />

қабырғасы отка берік кірпішпен каланған ретортаны — конвертор<br />

дейді. Конвертор тѳцкеруге келетіндей етіп бекітіледі<br />

(166-сурет). Конвертордың түбіндегі тар тесіктер арқылы қатты<br />

сығылып үрлеген ауа, шойынныц тұла бойын тесіп өтіп,<br />

ондағы қоспаларды тотыктырады. Алдымен кремний мен марганец,<br />

одан кейін кѳміртек тотығады. Бессемерлеу— 10— 12<br />

минутта бітеді, одан кейін конверторды төцкеріп босатып, келесі<br />

шойынды бессемерлеуге даярлайды. Бір конверторда,бір тәулікте<br />

процесті 40—45 рет кайталайды.<br />

Шойындағы фосфордан арылу үшін Томас пен Джилькристтіц<br />

ұсынысы бойынша, конвертордыц ішкі калауын (футеровкасын)<br />

доломит пен әктіц коспасынан жасайды. Осылардыц ішіндегі<br />

кальций оксиді тотыккан фосформен (Р 2О5) реакцияласып<br />

4Са0 -(-Р205 = Саз(РС)4)2, С а0 АН° = 667,35 кДж/моль<br />

шлак түзеді, оны то м а е ш л а к деп атап, тыцайткыш ретінде<br />

пайдаланады.<br />

Бессемер, Томас эдісініц мынадай кемшіліктері де бар:<br />

1. Процесс тез жүретіндіктен оны баскару киын, металга<br />

Шлак араласады, сондыктан жоғары сапалы болат алу да киын.<br />

2. Шойындагы темірдіц 10% тотығып кетеді.<br />

569

166-сурет. К онвертор ж ар м асы н ы н схем асы<br />

3. Конверторға кұятын шойын сұйык болуы колайсыздык<br />

туғызады.<br />

Мартен (1865 ж) ұсынған әдісте бұл кемшіліктер жок.<br />

Мартен әдісінде регенератив пеші (167-сурет) колданылады.<br />

Пеште тѳрт регенератор — камера бар (I—IV), олардын іші отка берік<br />

кірпішпен арасынан газ өтетіндей етіп каланган. Газ өткізгіш (1) аркылы<br />

IV регенераторға ауа, ал газ ѳткізгіш (2 жэне 3) аркылы III регенераторга<br />

жангыш газ (генератор газы) енгізіледі.<br />

Екі газ араласып пештін алкабында жанады. Жанганда түзілген ыстык<br />

газдар генератор (I жэне II) аркылы ѳтіп, онын кірпішін кыздырып, кубыр<br />

(4) аркылы мұр>аддан шыгып кетеді. Шүмектерді (5 жэне 6) бұраса, газдардын<br />

бағыты ѳзгереді: ауа мен жангыш газдар I жэне II регенераторга барады,<br />

мұндағы қызған кірпіштен температурасы 900—1000° С.дейін кѳтеріліп, ѳздері<br />

жанғанда 18009 дейін қызу береді; жанғаннан түзілген газдар енді III—IV<br />

регенератордың кірпіштерін ысытып, одан кейін мұржаға кетеді.<br />

Мартен әдісінде, пешке шойынды (катты күйде), темір сыныктарын,<br />

кенді үшеуін араластырып салып, балқытады. Тотыктыру-ға<br />

керекті оттек ауамен және кенмен бірге келеді.<br />

Осы үшеуін араластырғанда салмак катынастарын ѳзгерту<br />

аркылы, кұрамында керекті мѳлшерде кѳміртек бар болат алуға<br />

болады.<br />

Соңғы кезде болат корытуға электр пештер колданатын<br />

болды, мүнда температура 2000° дейін жеткізіледі. Қорыту процесі<br />

мартен пешіндегіге үксас, бірак пештін режимін баскарып<br />

отыру оңай болғандыктан, алынатын болаттың сапасы жоғары<br />

болады.<br />

Қай әдіспен болса да, шойыннан болат алу дейтініміз, шойындағы<br />

көміртектің және тағы баска коспаларының мөлшерін азайтатынтотығу<br />

процесі.<br />

570

Темірді домнасыз алу соцғы кезде шыққан келешегі зор әдіс.<br />

Ол әдіс бойынша кұрамында темірі аз («кедей») кендерді де өцдейді,<br />

әрі кокс аз шығындалады. Мұнда шойын орнына кесеккесек<br />

болып темір шығады, оның қоспалары да аз болады. Ондай<br />

темірден болат жасау үшін шойынмен қосып балкытады (көміртек<br />

араластыру үшін).<br />

Болатты химиялык жэне термиялык жолмен<br />

ѳндеу. Болаттың физикалык, әсіресе механикалык, касиеттері<br />

оның ішкі кұрылымына байланысты. Болаттың кұрылымын<br />

жаксарту үшін оны термиялык еңдейді; термиялык өңдеудің<br />

маңызды әдісі болатты с у а р у және жасыту.<br />

Болатты суарғанда 760—900° дейін кыздырып, бірден суға<br />

малып суытады, мұның нәтижесінде болат катты және берік<br />

болады, бірак томырык, морт сынғыш келеді.<br />

Суарған болатты кайта кыздырып, біртіндеп суытсак, болат<br />

босап, жүмсап, жасиды.<br />

Термиялык өңдеу кезінде болат ішінде химиялык процестер<br />

жүреді. Суару процесіндегі болатын ѳзгеріс былай түсіндіріледі.<br />

Болат күрамындағы цементит жоғары температурада темірмен<br />

аустенит деп аталатын (балкыған ү — Ғе-дегі кеміртектіц<br />

ерітіндісі) қатты ерітінді түзеді, аустенит ѳте катты зат, әрі<br />

жоғары температурада ғана тұракты, бірақ кыздырған болатты<br />

суға малып, бірден суытканда аустенит айрылып үлгермей, суарған<br />

болат күрамында кала береді. Шын мәнісінде, болатты суарғанда<br />

күрамындағы аустенит ѳзгеріп, айтылған жағдайда өзінен<br />

гері қаттылығы артык мартенситке (а — Ғе ішіндегі көміртектің<br />

аса канык ерітіндісі) айналады. Ал, болатты жасытқанда —<br />

ол баяу суыған кезде, аустенит айрылып, кайтадан цементит<br />

пен феррит (а. — Fe ішіндегі С ерітіндісі) түзіледі, содан болат<br />

жұмсарады.<br />

Болаттан жасалған кейбір заттардыц сырты катты, іші жүмсак<br />

болуы керек кездер болады, мысалы автомашинаныц ось темірініц<br />

сырты кажалмайтын катты болумен бірге машинаны ойшұкырда<br />

соккан кезде, ось морт сынып кетпес үшін ішкі денесі<br />

жүмсак болу керек. Міне, осындайда металдыц сыртіузі бетініц<br />

химиялык күрамын ѳзгертетін бірнеше эдістер бар:<br />

Цементтеу — жүмсак болаттан жасалған заттыц сырткы<br />

бетіне кѳміртек сіціреді, ол үшін бүл затты кѳміртек (II) оксиді<br />

ішінде, не кѳмір толтырған ыдыста кыздырады. Сонда оныц сыртыныц<br />

0,5—2 мм кабаты катайып, берік болады.<br />

Азотта.у үшін болаттан жасалған затты аммиак ішінде<br />

500—600°-та 20 минут үстайды. Аммиактан ажырап шығатын<br />

атомдалған азот диффузия аркылы металдыц бетіне сіціп, сол<br />

арада нитридтер — Fe2N, Fe4N жэне AIN, CrN т. т. түзеді (нитридтер<br />

ѳте катты заттар).<br />

Циандау — болаттан жасалған заттыц сырткы бетін кѳміртек,<br />

әрі азотпен байыту. Ол үшін бүл затты натрий цианидініц<br />

баска тұздармен балкыған коспасына (NaCN + NaCl + Na2C 0 3)<br />

малады, сонда металдыц бетінде нитрид, карбидтердіц коспасы<br />

571

түзіледі (қалыңдығы 0,1—0,2 мм). Осы сияқты жылу арқылы<br />

силицийлеу, алюминийлеу (алитирлеу), хромдау әдістері бар.<br />

Болаттардың кұрылымын өзгерту аркылы сапасын жақсарту<br />

әдістерін алғаш ұсынған атақты металлург Д. Қ. Чернов<br />

(1839— 1921) болды.<br />

Осы күні болатты таза күйде қолдану сиреп барады. Болаттың<br />

арнаулы, сапалы (легированная сталь) түрлері алынады, ол<br />

'үшін оған тиісті мөлшерде бір,' не бірнеше металл араластырады,<br />

ол жайында сол металдарды өткенде айтьицған болатын.<br />

§ 4. Т Е М І Р Ж Ә Н Е О Н Ы Қ Қ О С Ы Л Ы С Т А Р Ы<br />

Темірді таза түрде алу біраз қиын жүмыс, ол үшін онын, таза<br />

оксидін сутекпен тотықсыздандырады, немесе тұзын электролиздейді,<br />

содан кейін вакуумда кайта балкытады. Таза темір күмістей<br />

ақ, жалтыраған, таттанбайтын металл.<br />

Темірдің төрт аллотроптық түрі бар.<br />

а — Ғе, ол қалыпты жагдайда 770° С дейін түрақты түрі колем<br />

ішіне центрленген куб торлы, өзінің ферромагниттік қасиеті<br />

болады.<br />

ß — Ғе температура 770° С жоғары кѳтерілгенде а — Fe, ß —<br />

Fe ауады, кристалдық қүрылымы өзгермегенімен ферромагниттік<br />

касиеті жойылып, парамагнитті болады.<br />

у — Ғе, темірді ары карай кыздырганда 906° С полиморфтык<br />

өзгеріске ұшырайды, кристалы жак ішіне центрленген куб торына<br />

ауады, бүл у — Ғе, металл парамагнитті калпында кала<br />

береді. б — Ғе, темірді катты қыздырып 1401° С барғанда тағы<br />

бір полиморфтык өзгеріс болып, темірдің кристалдык торы келем<br />

ішінде центрленген куб түріне кайта айналады, ол 6 — Fe,<br />

сол түрінде балку температурасына дейін (1539° С) ѳзгермейді.<br />

Темір химиялык активтігі орташа металл. Құрғак жағдайда<br />

темір пассивтеніп тұрады, ылғалды ауада темір оңай тотығып,<br />

бетін тат каптайды. Темір кыздырса (әсіресе үсак түрде болса),<br />

бейметалдардьщ барлығымен дерлік реакцияласады. Нәтижесінде<br />

реакцияласу жағдайы мен бейметалдыц активтігіне карай,<br />

катты ерітінділер (С, Si, N, P, В, H), металл<br />

тәрізді (Fe3C, Fe3Si, Ғе3Р, Fe4N, Fe2N) нетұз тәрізді<br />

(ҒеГ2, ҒеО, FeS) косылыстар түзіледі.<br />

Темірді кыздырганда таттанып, оның оксидтері Ғе30 4(Ғе20 3-<br />

•ҒеО) түзіледі. Қызған темірді ұсталар сокканда, ұшып түсетін<br />

темір кагы да осы косылыс. Темір сұйык кышкылдарда оцай еріп,<br />

сутекті ығыстырып шығарады. Концентрленген күкірт кышкылы<br />

салкын күйде темірге эсер етпейді. Концентрленген азот кышкылы<br />

да темірге эсер етпейді (өткенде айтылған алюминий жэне<br />

хром сиякты «пассивтенеді»). Сілтілер темірге эсер етпейді.<br />

Темір, баска да d —’элементтер сиякты, онша актив емес<br />

бейметалдар мен металдык байланыс аркылы біріккен косылыстар,<br />

мысалы, кѳміртекпен карбид (Fe3C — цементит), катты<br />

ерітінділер (аустенит, феррит) эвтектикалык коспалар<br />

(темір кѳміртек, цементит пен аустенит, темір мен цементит т. б.)<br />

572

Ш ■<br />

түзеді. Бұл темір мен көміртек косылыстарыныц түзілу жағдайын,<br />

касиеттерін зерттеудіц, темір-көміртекті кұймалардыц<br />

(шойын, болат, жұмсақ темір) кұрамы, касиеті, құрылымын<br />

түсінуге үлкен мәні бар.<br />

Темір-көміртекті кұймалардыц физика-хиямиялык касиеттері,<br />

оларды легирлейтін компоненттер араластырғанда (Cr, Mn, Ni,<br />

Ti, V, W, Mo, Cu, Si, В, Zr т. т.) өте күшті өзгеріске ұшырайды.<br />

Осы айтылып отырған жағдайда, жаңағы легирлеуші компоненттер<br />

темірмен, көміртекпен жэне олардан түзілген қосылыстармен<br />

әрекеттесіп жаца металдык (металдык байланысты)<br />

косылыстар түзеді. Осыныц нәтижесінде болаттыц — механикалык,<br />

физикалык жэне химиялык касиеттерініц барлығы өзгереді.<br />

Темір косылыстарында нөл, екі, үш жэне алты валенттік<br />

көрсетеді.<br />

Н ө л валентті косылыстары. Темір, донор-акцепторлык<br />

әрекеттесу аркылы химиялык косылыс түзе алады. Темір<br />

ұнтағын СО ағынында 150—200°С-қа дейін кыздырып, 101,3-<br />

• 102 кПа кысыммен қысса, темірдіц пеитакарбонилі Fe(CO)s<br />

түзіледі.<br />

F e+ 5 0 0 = Fe (СО) 5<br />

Темір пентакарбонилі — сары түсті ұшқыш сұйыктык (t6 =<br />

= — 20° C. tK= 103° С) суда ерімейді, бензол, эфирде ериді.<br />

Оныц молекуласынын конфигурациясы-тригональды бипирамида<br />

(168-сурет), яғни 5/г!-гибридті байланыскан.<br />

Карбонилдерден таза темір алуға болады, ол үшін карбонилды<br />

кыздырады.<br />

Карбонилдер тотығу-тотыксыздану' (күрамындағы темірі) ре-<br />

168-сурет. Темір пентакарбонилі<br />

Ғе (СО) 5 молекуласынын курылыс<br />

схемасы<br />

Aya<br />

167-сурет. Регенератив пешінін схемасы<br />

I<br />

573

I<br />

акцияларына катынасады, бұл реакцияларда координацияланған<br />

СО — топтары қалып қояды немесе біразы бөлініп шығады.<br />

Темір пентакарбонилі сұйык аммиак ішінде металдық натриймен<br />

реакцияласады:<br />

Fe(CO ) 5 + 2Na = Na2 [Fe- 2(CO)4] + СО.<br />

Спирт ішінде ерген сілтімен реакцияласуын былай көрсетуге<br />

болады:<br />

Ғе (СО) 5 + 4КОН = Кг [Ғе (СО) 4] +.К 2СО3 + 2Н20.<br />

Нөл валентті темірдің нитрозилі — Fe(NO)4, нитрозил—<br />

карбонилі Fe(CO)2(NO) 2 белгілі.<br />

Е кі валентті темірдіц косылыстары. Темір<br />

(II) оксиді ҒеО жасыл-сұр түсті, суда, сілтіде ерімей, қышқылдарда<br />

оңай еритін, оңай тотыққыш ұнтақ зат. Оны алу үшін<br />

темір оксидін көміртек (II)’оксидімен 500° шамасында тотЫқсыздандырады:<br />

Ғе20 3 + С0 = 2Ғе0 + С 0 2.<br />

Темір (II) гидроксиді — Ғе(ОН ) 2 екі валентті темірдіц тұздарына<br />

сілтімен әрекет еткенде түзілетін, ак, түсті көлемді<br />

тұнба:<br />

FeS04 + 2Na0H = Fe(0H )2| + Na2S 0 4.<br />

Бүл негіз. Ауада ашық тұрса әуелі көгеріп, сонан соц күрец<br />

тартады, ол тотығып, темір (III) гидроксидіне айналғанныц<br />

белгісі:<br />

4Ғе(ОН) 2 2Н20 -)- 0 2 = 4Ғе (ОҒІ) 3.<br />

Екі валентті темірдіц 'күшті кышқылдардан түзілген тұздары<br />

— сауда е.рімтал, гидролиз салдарынан сәл кышқылдық реакция<br />

көрсетеді. Әлсіз кышк.ылдардыц (СО3', Р 0 4") тұздары нашар<br />

еритін заттар болады.<br />

Ғе-- ионы ерітіндіде гидраттанғандықтан солғын жасыл түсті,<br />

түздарыныц кристаллогидраттары да сондай түсті болады.<br />

Мацызды тұздары — темір сульфаты FeS0 4-7H20, оны алу<br />

үшін темір қиқымын 20—30% күкірт кышкылында ерітеді, өсімдік<br />

зиянкестерін кыруға, бояу жасауда т. б. жерлерде колданады.<br />

Қыздырғанда былайша айрылады:<br />

2FeS04 = Fe20 3 + S 0 2 + S 0 3.<br />

Ашық ауада кристалдары да, әсіресе ерітіндісі, тотығып үш<br />

валенттіге айналады:<br />

4FeS04 + 0 2 + 2Н20 = 4Ғе (OH) S 0 4.<br />

Fe (II) әрі катиондык, әрі аниондык комплекс түзеді. Fe (II)<br />

оксиді (ҒеО), гидроксиді (Ғе(ОН)2), сульфиді (FeS), карбонаты<br />

(ҒеСОз) барлығы да сүйытылған қышқылдарда жаксы ериді,<br />

нәтижесінде а к в о к о м и л е к с түзеді<br />

574

Ғе0 + 2Н30 + + З Н 20 = [Ғе(Н20 ) 612 +<br />

Ғ ее0 3 + 2Н30 + + З Н 20 = [Fe(H20 ) 6] 2+ + С 0 2<br />

Fe (II) туздарыныц толып жаткан кристаллогидраттары: ҒеС12-<br />

• 6Н20, Fe(N 0 3)2-6H20, FeS0 4-7H20 т. б. осы аквокомплекстер.<br />

Fe (II) аквокомплекстерінен баска, аминокомплекстері<br />

де бар — [Fe(NH3)e]2+ • • Fe (II) аммиакаттары тек катты<br />

күйінде ғана тұракты, су ерітінділерінде оңай айрылады:<br />

[Fe(NH3) 6]Cl2 + 6H2O ^F e(O H ) 2 + 2NH4C l+ 4N H 4OH<br />

Fe (II) аниондык комплеқстері ферраттар, олардын, көпшілігі<br />

тұраксыздау, кос тұздарға ұксас, оларға жататындар:<br />

Me'2[FeCl4] , Ме' 2 [FeCNS) 4] , (NH4) 2Fe(S0 4) 2-6H20<br />

(Mop тұзы) т. б.<br />

Аниондык комплёкстіц тағы біреуі — цианидтер, бұл Ғе<br />

(II) цианидтері баска да d — элементтердің цианидтері сияқты<br />

тұракты келеді, түзілуі былай:,<br />

4KCN + Fe(CN)2= K 4[Fe(CN)6]<br />

Бүл калий гексацианоферратына күшті кышкылмен әрекет етсе,<br />

H4[Fe(CN)6] гексацианоферрат (II) кышкылы бөлініп шығады,<br />

бұл күшті кышкыл.<br />

Гексацианоферрат кышкылыныц кышкыл түздары суда ерімтал,<br />

мысалы сары түсті гексацианоферрат (II) калий К4 [Ғе(СІЧ)б]<br />

не суда ерімейтін ашык түсті гексацианоферрат (II) темір (III)<br />

Fe4 [Fe(CN)6] 3.<br />

Y hi валентті темірДіц косылыстары. Темір<br />

(III) оксиді Ғе20 3 кызыл коцыр түсті зат, оны алу үшін Ғе(ОН) 3<br />

сусыздандырады. Бүл' сусыздандыру процесінде аралык косылыс<br />

ретінде түзілетін үлкен молекулалы зат ҒеООН темірдіц көптеген<br />

минералдарыныц негізі болып саналады.<br />

Темір (III) гидроксиді Ғе(ОН)3, кірпіштей кызыл түсті<br />

тұнба, үш валентті темір тұздары сілтімен әрекеттескенде түзіледі:<br />

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH ) 3 + 3NaCl.<br />

Темір (III) гидроксиді суда ерімейдІ. Қышкылдарда оцай ериді,<br />

онымен катар ысыткан концентрленген күшті сілтілерде де ериді,<br />

демек мұның сәл амфотерлік қасиеті бар. Қышкылдык касиетініц<br />

мысалы феррит дейтін (алюминат сиякты) тұздар, бір негіз-<br />

ДІ темірлі кышкылдыц НҒе02 түздары: натрий ферриті —<br />

NaFe0 2, темір ферриті — Ғе(Ғе0 2) 2 (былайша айтқанда магнитті<br />

темір тас).<br />

Үш валентті темірдіц тұздары екі валентті темірдіц тұздарын<br />

тотықтырғаннан (азот кышкылы, калий перманганаты, хлор т. б.<br />

тотыктырғыштар әрекетінен) оцай түзіледі. Мысалы:<br />

10FeS04 + 2KMn04 + 8H2S 0 4 = 5Fe2(S0 4) 3 + K2S 0 4 +<br />

+ 2M nS0 44-8H20,<br />

575

6 F e S 0 4 + 2 H N 0 3 + 3 H 2S 0 4 = 3 F e 2 ( S 0 4) 3 + 2 N O + 4 H 20 .<br />

Бұл түздар суда жақсы ерімтал. Ғе20 3, Fe2S3, Ғе(ОН ) 3 косылыстары<br />

кышкылдарда еріп, [Ғе(Н20 ) 6]3+ типтес аквокомплекс<br />

түзеді. Қышкыл аралас ерітінділерден үш валентті темір косылыстарының<br />

мынадай кристаллогидраттары түзіледі: ҒеС13.<br />

•6Н20, Fe(N 0 3) 3-6H20, Fe(N 0 3) 3-9H20, Fe(S04)3- 18Н20-<br />

•Ғе(ОН ) 3 әлсіз негіз болғандыктан оның түздары күшті гидролизденгіш.<br />

Түздарының маңыздылары: тёмір трихлориді ҒеС13.<br />

•6Н20. Темірдің ерітіндІсін хлормен әрекеттеп алады. Органикалык<br />

бояғыштар синтезінде, медицинада (кескен жердің канын<br />

токтатуға) колданады. Үш валентті темір тұздарыныц туындыларында<br />

кос тұздар, мысалы, темір ашудасы KFe(S0 4) 2- 12Н20,<br />

әсіресе комплексті тұздар болады, мысалы HCN циансутек<br />

кышқылынан, комплексті гексацианоферрат (III) кышкыл<br />

H3 [Fe(CN)6] түзіледі. Оныц түздарында жаксы еритіні гексацианоферрат<br />

(III) калий К3 [Ғе(СІМ)б], ол суда ерімейтін гексацианоферрат<br />

(III) темір (II) Fe3 [Fe(CN)e] 2 түзеді.<br />

Үш валентті темірдіц косылыстары, екі валенттідей емес ауада<br />

түракты, тотыкпайды, кайта оцай тотығатын затты (H2S, S 0 2><br />

HI т. б.) өздері тотыктырады.<br />

Алты валентті .темірдің косылыстары, темір (III) оксидін<br />

сілті бар ортада селитрамен араластырып кыздырса, темір қышқылының<br />

тұзы калий ферраты түзіледі:<br />

Ғе20з + 4К0Н+ЗКЫ0з = 2К2Ғе04 + ЗКЫ02 + гиге<br />

ферраттардьің барлығы перманганаттан да асқан күшті тотықтырғыштар.<br />

Темір кышкылы не оньщ ангидриді ҒеОз дербес күйде әлі алынбаған заттар.<br />

Темірді, эдетте, кобальт жэне никельмен бірге бір топка жаткызып,<br />

бірге карастырады. Бірак темір электрондык кұрылымы<br />

жагынан рутений мен осмийдіц аналогі екенін осы кітаптыц соцындагы<br />

периодтык системанын ұзын периодты түрінен жэне<br />

элементтердің электрон кабаттарының толуы кестесінен көруге<br />

болады.<br />

§ 5. К О Б А Л Ь Т<br />

Кобальт дербес күйде жер кыртысында болмайды, метеориттерде<br />

кездеседі. Табигатта күкіртті мышьякты косылыстар түрінде,<br />

никельдіц, темірдіц сондай косылыстарымен аралас кездеседі,<br />

мысалы кобальт CoAsS, шмальтит CoAs2.<br />

Кобальтты алу ѳте киын. Ѳйткені ен алдымен никельмен<br />

екеуін темірден, сонан сон бірінен бірін ажырату керек, сонымен<br />

катар бұл үш металдыц қасиеттерінде көп ұксастык бар.<br />

Кобальт күмістей ак, жалтыраған металл. Ауа мен судын эрекетіне<br />

берік. Сұйык кышкылдарда ериді.<br />

Кобальттыц радиоактивті изотопы Со —60 бар, жартылай<br />

ыдырау мерзімі 5 жыл. Бұл кобальттан өте күшті түрде у— сәулелері<br />

шығады, сондыктан металдардын дефектоскопиясында<br />

576

(металдардын калын кабатындағы акауларын табу), медицинада<br />

кауіпті ісіктерді емдеуде колданылады.<br />

Кобальт кұймалар кұрамына кіретін мацызды металдыц бірі,<br />

ол кұймаларға ерекше каттылык касиет береді, мысалы стеллит<br />

деген кұйма (C r—ТБ—35%, W — 10—25%, С о —40—60%<br />

(не Ni), С —0,5—2,5%, калганы темір) жогары температурага<br />

шыдамды тез кесетін кұралдар жасауга жұмсалады. Победит<br />

— біздіц елімізде шыгарылган аса катты кұйма, белгілі<br />

кұймалардыц ец каттысыныц бірі (каттылығы 9,7—9,9). Мұныц<br />

да кұрамында 10% Со бар. Қобальттыц қосылыстарын көк бояу<br />

жасауга колданады.<br />

Кобальт екі жэне үш валентті болады. СоО — кобальт (II)<br />

о к с и д і, оныц гидроксиді Со (ОН) 2-ніц негіздік касиеті бар.<br />

Кобальтта аралас оксид Со30 4 бар, ол Со20 3 • СоО-кобальт (II),<br />

(III) оксидтері. Бұлардан баска СоОг бар. Ішіндегі ец тұрактысы<br />

СоО.<br />

Со (ОН) г тотыгып, Со(ОН)з айналады.<br />

2Со (ОН) a + NACIO + Н20 = 2Со (OH) 3 + NaCl.<br />

Енді Со(ОН)з кышқылмен әрекеттесек, үш валентті кобальттыц<br />

тұзы түзілмей екі валентті кобальттыц түзы жэне оттек<br />

түзіледі:<br />

4Co(OH) 3 + 4H2SO4==4CoSO4+ 10H2O + O2.<br />

Сонымен үш валентті кобальттыц оксиді де, гидроксиді де<br />

марганец (IV) оксиді сиякты тотыктыргыш.<br />

Галогендермен кобальт кыздырганда косылысады:<br />

Со + С1о = СоС12<br />

Азотпен тікелей эрекеттеспейді, тек жанама жолмен косылысып<br />

нитрид түзеді.<br />

Кѳміртекпен жогары температурада реакцияласып<br />

Со3С, Со2С типтес карбид береді.<br />

Кремниймен де жогары температурада косылысып күрамы<br />

эр түрлі силиицидтер, бормен түрлі боридтер, куйртпен сульфидтер<br />

түзеді.<br />

Концентрленген азот кышкылында кобальт, темір сиякты<br />

пассивтенеді. Баска кышқылдарда кобальт темірден гѳрі тұрактырак,<br />

сілтілермен тіпті реакцияласпайды.<br />

Нөл валентті кобальттыц косылыстарынан карбонилдер<br />

белгілі, оныц қарапайымы Сог(СО)8— дикобальт октокарбонил.<br />

0 С \ / С\ / ° ° п<br />

ОС— Со Со —СО<br />

ос/ чс7 ^со<br />

о<br />

|1> 2П(іг. 577

Бұл кос ядролы косылыс. Әрбір Со атомынын сг-байланысы бар.<br />

Оның тѳртеуі донорлы-акцепторлы механизммен Со-молекуласындағы<br />

жұптарымен түзілген, ал бесінші Со атомындағы бір<br />

а-электронды жұптыц Со-молекуласындағы бос л-орбиталінің<br />

катысуымен шығады, алтыншысы екі Со атомынын жұптаспаған<br />

электрондарыныц катысуынан туады. Мұны сутекпен араластырып<br />

кысым беріп кыздырғанда, сутек тетракарбонил кобальтаты<br />

түзіледі.<br />

Со2(СО)в + Н2 = 2Н[Со(Со)4].<br />

Гидрокарбонил сілтілермен түз түзеді, мысалы К [Со (СО) 4]<br />

NH4 [Со (СО) 4] . Гидрокарбонилдер бірнешеу: Н[Мп(СО)5] ^<br />

-*Н 2 [Fe(CO)4] —Н [Со(СО)4] , осы бағытта бұлардыц кышкылдык<br />

күші арта бастайды.<br />

Екі валентті кобальттыц аталып ѳтілгендерден баска да толып<br />

жаткан косылыстары бар, олардыц барлығы түсті (көк,<br />

жасыл, кара) болады. Кобальт комплекс түзгіш металдардыц<br />

бірі.<br />

Екі валентті кобальттыц катиондык комплекстерініц кѳпшілігі<br />

аквокомплекстер. [Со (Н20) г,]катионы ерітіндіге<br />

кызғылт немесе кызыл түс береді, ондай комплекстердіц мысалы<br />

мына кристаллогидраттар:<br />

CoF2-6H20, Co(N03) 2*.6H20, CoS0 4-6H20, CoS04-7H,0 t . 6 .<br />

Екі валентті кобальттыц аммиакаттары темірдікінен тұрактырақ<br />

болғанымен су әсерінен айрылып кетеді. Сондыктан су ерітінділері<br />

ішінде олар түзілу үшін аммиакты артыгымен алу керек:<br />

[Co(OH2) 6)C12 + 6NH3^ [C o (N H 3}6]CI2 + 6H20<br />

Екі валентті кобальттыц аниондык комплекстерініц көпшілігі<br />

тұрактылығы жағынан кос түздар катарына жатады, өздері<br />

көк не күлгін түсті болады.<br />

Үш валентті кобальт косы лы стар ы.Үш валентті<br />

кобальттыц жай косылыстары тіпті аз, өйткені түраксыз.<br />

Тұрактырағы Со20 3 коцыр түсті, кобальт (III) оксиді, Со20 3-<br />

күшті тотыктырғыш.<br />

Үш валентті кобальттыц аквокомплекстері болмайды, бірак<br />

толып жаткан аммиакаттары бар. Мысалы [Co(NH3)6]3+ гексамминокобальтат<br />

ионы (сары түсті) көптеген аниондарымен<br />

комплексті тұздар түзеді.<br />

Үш валентті кобальттыц аниондык комплекстері де көп, мысалы,<br />

Me3[Co(CN)e], Ме3[Со(Ы 02)б] ■ Осыларға сэйкес үш негізді,<br />

әрі күшті кышкыл—H3[Co(CN)e] алынды.<br />

Со (III вал.) катиондык жэне аниондык комплекстерінен баска<br />

бейтарап комплекстері белгілі. Оларды катиондык комплекстен<br />

(мысалы [Со(NH3)б] 3 + ) аниондык комплекске (мысалы,<br />

[Со(N0 2) б]3_) ауысу кезінде түзілген аралык косылыс деп карауға<br />

болады:

[Co (NHa) б) CI3—>- [Со (NH3) 5NO2] Cl2— [Со (NH 3) 4 (NO 2) 2] Cl—►<br />

— [Со(ЫНз)з(Ы02)з]— K[Co(NH 3) 2(N 02)4] — K2[Co(NH3)<br />

(N 0 2)s] — Кз [Со(N 0 2)б] -<br />

Со (III) комплексті косылыстарынын көп түрлілігінін тағы<br />

бір себебі олардын изомерлері болуынан.<br />

Кобальт электрондык кұрылымы жағынан темір мен никельден<br />

гөрі радий мен иридийге ұксайды.<br />

§ 6. Н И К Е Л Ь<br />

Никель де метеориттарда кездеседі, жер кыртысынын кұрамында<br />

дербес кездеспейді. Ол да күкіртті жэне мышьякты косылыстар<br />

түрінде кобальттын жэне темірдін сондай косылыстарымен<br />

аралас болады, мысалы, никель жылтыры NiAsS,<br />

купперникель NiAs, миллертит NiS.<br />

Біздің елде никель кенінің коры жөнінде дүние жүзінде екінші<br />

орын алады. Оралда, Қазакстанда, (Батыс Қазаксан, силикатты<br />

кендер) жэне Таймыр, Қола түбегінде ірі никель кендері<br />

бар.<br />

Никель де, кобальт сиякты, күрделі технологиялык әдіспен<br />

алынады. Ен акырында таза никель электролиз аркылы алынады.<br />

Таза никель сарғылттау ак түсті, ѳте жылтырауык, катты металл.<br />

Никель ауада ѳзгермейді, азот кышкылында оңай ериді.<br />

Никель негізінде кұймалар жасауда колданылады. Құрамында<br />

никель көбірек күймалар тіпті коррозияланбайды. Мұндай<br />

кұймалар химиялык өнеркәсіпте аппаратура жасауға, кеме,<br />

самолет жасау өнеркәсібінде колданылады. Құрамында никель<br />

азырак кұймадан (никельді кола) тиын акша жасалады.<br />

Бұлардан баска никельдін манызды, арнаулы күймалары<br />

бар: инвар —35% Ni бар болат, ісіну коэффициенті жокка<br />

жуык (сағат жэне баска күралдардын механизимі); нихром —<br />

никель мен хромнан тұрады (электрмен кызатын пештер), платинит<br />

—0,15% С, 44% Ni бар болат, ұлғаю коэффицйенті шыныныкіндей<br />

(электр шамдарының сымы).<br />

Никельдін мыспен аралас кұймалары: Константин (45%<br />

Ni) жэне никелин (электр сымдар).<br />

Никель химиялык активтігі жағынан темір мен кобальттан<br />

нашар, онын себебі никельдін d — катпары электронға толыскандыктан,<br />

онын атомы тұрактырак болады.<br />

Никельдін тотығуы''темірден кем, бірак ұнтак түрінде бұл<br />

да өздігінен тұтанып пирофорлык касиет көрсетеді. Никельдін<br />

тұрақты косылысы NiO (никель (II) оксиді) жасыл сұр түсті<br />

зат, оған сәйкес гидроксиді Ni(OH)2— ашык жасыл түсті тұнба,<br />

никельдің түздарымен сілтінін реакцияласуынан түзіледі,<br />

кыздырғанда NiO-ға айналады.<br />

Никельдін Ni20 3, Ni30 4 сиякты оксидтері бар. Ni20 3 300—<br />

400° жоғары температурада айрылып Ni30 4, акырында NiO

айналады. N12O3 күшті тотықтырғыш, оның гидроксиді да<br />

Ni(OH ) 3 күшті тотықтырғыш болғандыктан темір-никель аккумуляторларында<br />

колданады. Аккумуляторды зарядтағанда,<br />

анодтык тотыктырѵ аркылы Ni(OH ) 3 алынады, ол енді Ni(OH ) 3<br />

кайта дан Ni (ОН) 2 айналатын кері процесте электр тогы бѳлініп<br />

шығады:<br />

2Ni (ОН) —ie (Ol 1i,.<br />

— :t2Ni (OH) 3+ Fe<br />

ѵгіри.цыздану<br />

Никель г и дроке и ді Ni(OH ) 3 кара коңыр түеті зат,<br />

никель гидроксидін күшті тотыктыргыш әрекетімен тотыктырғаннан<br />

түзіледі:<br />

2Ni(OH) 2 + Cl2 + 2KOH = 2Ni(OH) 3 + 2KCl<br />

Қызған никельді галогендер, күкірт, селен, фосфор, мышьяк,<br />

сурьма т. б. тотыктыра алады. Баска да d — электронды элементтер<br />

сиякты никель олармен металдык байланысты косылыстар<br />

түзеді, мысалы Ni3S2, Ni3Se2, Ni3P, NiAs, Ni3C, Ni2B, NiB.<br />

Сутекпен никель катты ерітінді түзеді, сутекті өте көп мөлшерде<br />

сіңіріп алады.<br />

Никель металдармен кейде катты ерітінді, кѳбіне металдык<br />

байланысты косылыстар түзеді, онын, маңыздылары: Ni3Al,<br />

Ni3Ti, Ni3Mn, Ni3Cr, Ni3Fe, NiAl, NiMn т. б. Осы косылыстар<br />

түрлі кұймалардың кұрамына кіріп, олардың механикалык, физика-химиялык<br />

касиеттерін жақсартады.<br />

Н өл валентті никельдің косылыстары. Ұнтак<br />

никельге 60—80°С кәміртек (II оксиді СО мен әрекет етсе<br />

Ni(CO)4 никель тетракарбонилі түзіледі. Бұл түссіз, ta =19,3°С,<br />

t =43°С сүйық. Бүл косылыс орталык атомнын зр3-ғибридтелген<br />

орбитальдарынын катысуымен түзілетіндіктен, тетраэдр<br />

пішіндес болып келеді. 180° С никель карбонилы айрылады, оны<br />

таза никель алу үшін жэне катализатор ретінде органикалык<br />

синтезде пайдаланады.<br />

Нѳл валентті никельдін К4 [Ni (CN) 4] типтес комплексті косылыстары<br />

да бар. Бүл катты зат, ѳте күшті тотыксыздандырғыш,<br />

мысалы, судан сутекті ығыстырып шығарады:<br />

К4 [Ni (CN) 4] + 2 Н 20 = Кг [Ni(СN)4] + 2КОН + Н2.<br />

Е к і валентті никельдің косылыстары. Ni (II)<br />

комплексті косылыстар түзгіш, ол косылыстарда координациялык<br />

саны 6 жэне 4-ке тец.<br />

Ni (II) катиондык комплекстері — а к в о жэне а м и н о -<br />

комплекстер барлығы да тұракты келеді.<br />

Аквокомлекстері жэне кристаллогидраттары шымқай жасыл<br />

түсті болады. Мысалы, NÜV 6 H 2O, Ni(NÖ3) 2 -6 H20 , NiC03-<br />

•6 Н2О т. т.<br />

Аммиакаттар кѳк түсті болып келеді, оцай түзіледі, мысалы,<br />

катты NіС12 газ түріндегі аммиакпен реакцияласады:<br />

580

NiCb-f 6 NH3= [Ni (ІМНз)бСІ2<br />

Аммоний тұздары бар жерде осы аммиакат түзетіндіктен<br />

Ni (ОН) 2 еріп кетеді:<br />

Ni (OH) 2 + 6 NH3= [Ni (NH3)e] (OH ) 2<br />

Ni (II) аниондык комплекстерінен тұрактырағы<br />

сары түсті [NiCN)4]2~ оны алу үшін Ni (II) косылыстарына негіздік<br />

цианидтермен әрекет етеді:<br />

NiS0 4 + 2KCN = Ni (CN) 2| + K2S 0 4<br />

Ni (CN) 2 + 2KCN == K2 [Ni (CN) 4]<br />

Платиналық металдар<br />

§ 7. П Л А Т И Н А Л Ы Қ М Е Т А Л Д А Р Д Ы Н . Ж А Л П Ы С И П А Т Т А М А С Ы<br />

Периодтык системанын бесінші жэне алтыншы периодтарының<br />

жүп катарынан так катарына көшердегі, VIII (не VIII В)<br />

топта орналастырылган аралык элементтерді (рет нѳмірі 44—<br />

46 жэне 76—78) платиналык металдар деп атайды. Олардын<br />

жалпы сипаттамасы 79-кестеде келтірілді.<br />

Рет нѳмері так элементтрде түрақты изотоптар аз: радийда<br />

— біреу, иридийда — екеу. Рет нѳмері жүп элементтерде изотоптар<br />

кѳп: рутений мен осмийда — жетіден, палладий мен платинада<br />

— алтыдан. Бүл элементтердін радиоактив изотоптары<br />

ѳте кѳп.<br />

79-кестеге карасақ, бұл элементтердін d — катпарынын<br />

электрондары толуға жақын. Платиналык металдардын, сол VIII<br />

топтағы Fe, Co, Ni — ден бір айырмашылығы, бұларда электрон<br />

конбаған, бос тұрған 4 f. және 5 /. катпары бар, осы элементтердін<br />

химиялык қасиеттеріне ерекшелік береді. Бұл металдар<br />

жай қосылыстардан баска комплексті косылыстар түзуге өте<br />

бейім. „<br />

Платиналык металдардын аллотропиялык түрлері көп, өздері<br />

таза күйінде пластикалык касиеті мол, берік металдар.<br />

Платиналык металдардын химиялык активтігі нашар болады.<br />

Оттек, галогендер, баска да тотыктыргыштар күшті кыздырган<br />

кезде гана эсер етеді. Бұлардың активтірегі осмий, сонан сон<br />

рутений, ал активтігі нашары иридий мен платина. Платиналык<br />

металдардын химиялык қасиеттерін қарағанда, олардын электрондык<br />

кұрылымдарынын, ұксастыгын есепке алу кёрек, онда<br />

мынадай ұксас жұптар байкалады (периодтык кестенін ұзын<br />

түрін караныз):<br />

Ru Rh Pd<br />

Os Ir Pt.<br />

Оттекпен бұл металдардын ішінде онайырак реакцияласатыны<br />

рутений мен осмий.

Платиналык металдардың жалпы сипаттамасы<br />

79-кесте<br />

Элемент Рутений Родий Палладий Осмий Иридий Платина<br />

Белгісі Ru Rh Pd Os Іг pt<br />

Атомдык массасы 101,07 102,9 106,4 190,2 192,2 195,09<br />

Изотоптары<br />

QQ.<br />

98— І 04<br />

103 102;<br />

104— 106<br />

108; 110<br />

184;<br />

186—190;<br />

192<br />

191; 193 190; 192;<br />

194—196;<br />

198<br />

Рет нѳмірі 44 45 46 76 77 78<br />

Валенттік<br />

электрондары<br />

4rf75s' 4 /5 s ' 4 d'° 5d66s2 5d76s2 5rf96s'<br />

Ашылу жылы,<br />

авторы<br />

1844<br />

Клаус<br />

1803<br />

Волластон<br />

1803<br />

Волластон<br />

1803<br />

Теннант<br />

1804<br />

Теннант<br />

1735<br />

Жер кыртыс.<br />

мѳл. (масс.%) 5 - 10~7 1■IO“ 7 1■Ю^6 5 -10~6 Ы О ^ 7 5 - 10~7<br />

Т ЫҒЫЗДЫҒЫ<br />

(р), r/CMJ<br />

12,8 12,42 12,03 22,7 22,65 21,45<br />

te,°c 2400 1966 1555 — 2700 2454 1774<br />

и о<br />

— 4200 ~ 3900 — 3170 -4 6 0 0 -4 5 0 0 — 3800<br />

Атом радиусы, нм 0,132 0,134 0,137 0,133 0,135 0,138<br />

Рутений калыпты жағдайда оксид кабыршағымен капталып,<br />

эрі карай тотыкпайды. Ұнтак түрде 1 0 0 °-та тотығып Ru0 2 ,<br />

1000°-тан жоғарыда R u0 4 айналады. Осмий рутений сиякты,<br />

бірак активтірек, ұнтақ түрде калыпты жағдайда тотығып 0 s0 4<br />

түзеді.<br />

Родий 600° бастап тотығып Rh20 3 қабыршағын түзеді, ал иридий<br />

бұл жағдайда 1г0 2 айналады.<br />

Палладий 700° С бастап PdO түзеді. Балқыған палладий өз<br />

іші-нде оттекті еріте алады.<br />

Платина оттек әрекетіне берік. Тұтас күйде ол реакцияласпайды,<br />

ұнтак платина ғана 450° С PtO түзеді.<br />

Платиналык металдардыц оксидтері жоғары температурада<br />

тұраксыз, мысалы, Ru0 4—»Ru0 2 + 0 2, 0 s 0 4— ұшкыш жэне диспропорциялана<br />

бастайды:<br />

2 0 s0 2 = 0 s0 4 + 0 s<br />

21г20 з = 3 1 г 0 2 + 1г<br />

Осмий мен рутенийдің ұшкыш оксидтері ѳте улы. Кейбір<br />

оксидтері кыздырғанда металға дейін айрылады, мысалы:<br />

:>Н2

1 г О г = 1 г —f— О 2<br />

2Pd0 = 2Pd + 0 2<br />

2Pt0 = 2Pt + 0 2<br />

Галогендермен платиналык металдардын барлыгынын<br />

да косылыстары бар, бірақ фтор жэне хлормен гана тікелей эрекеттеседі.<br />

Реакция жасаудыц температурасына карай, түзілетін галогенидтердегі<br />

платиналык металдардын тотыгу дэрежесі эр түрлі<br />

болады. Жогары валентті галогенидтер (OsF8, lrF6> RuF5 т. б.) —<br />

ковалентті косылыстар болады. Олардыц балку температуралары<br />

тѳмен, ѳздері үшқыш келеді. Металдардыц валенттігі —4, + 3,<br />

+ 2 , + 1 болып түзілетін галогенидтері полюсті не ионды байланыс<br />

аркылы түзілген. Бұл күшті тотықтырғыштар, мысалы:<br />

РЬС12+'СО + НоО = РЬ + С 0 9 + 2НС1<br />

PtCl4 + 2SnCl2 + 4H C l=2H 2 [SnCl6] + Pt<br />

Платиналык металдардыц галогенидтері баска металдардыц<br />

галогенидтерімен толып жаткан комплексті косылыстар түзеді,<br />

мысалы:<br />

PtCl4.+ 2NH4Cl = (NH4) 2 [PtCl6]<br />

PbCl2 + 2KCl = K2 [PbCl4]<br />

Сутекпен платиналык металдар косылыс түзбейді, бірак<br />

үнтак түрінде, әсіресе, платина мен палладий сутекті бойына<br />

көп мөлшерде сіціреді, мысалы, палладийдің № көлемі 940 көлем<br />

сутек сіціреді.<br />

Азот жэне кѳміртекпен платиналык металдар реакцияласпайды.<br />

Сумен де платиналык металдар эрекеттеспейді, тек осмий<br />

катты қызган күйде су буын айыра алады.<br />

Қышқылдармен жэне олардыц коспаларымен тотыктыргыш<br />

касиеті болса гана, платиналык металдар реакцияласады.<br />

Рутений «патша сұйыгында» (оттек катынасында) еріп комплексті<br />

косылыс — гексахлорорутений (IV) кышкылын түзеді.<br />

3Ru+ 18HCl + 4HN0 3 = 3H2 [RuCl6] + 4N0 + 8H20<br />

Осмий (ұнтақ) концентрленген азот кышкылымен былай<br />

реакцияласады:<br />

0s + 8HN0 3 = 0 s 0 4 + 8N0 2 + 4H20<br />

Осмий родий жэне иридий тұтас күйде кышқылмен, тіпті<br />

«патша сұйыгымен» де реакцияласпайды. Соцгы екеуі ұнтақ түрінде<br />

«патша сүйыгында» ериді.<br />

Палладий түтас күйде кышкылдар әрекетіне тұрақты, бірак<br />

түтінденіп тұратын азот кышкылында, «патша сұйыгында»<br />

ериді.<br />

3 P b + 18НС1 + 4 H N 0 3 = 3 H 2 [P b C l6] + 4 N 0 + 8H 20<br />

58:5

Карл Карлович Клаус<br />

(1796—1864)<br />

Қайнап тұрған күкірт кышкылымен<br />

де реакцияласады:<br />

Pb + 2H2S 0 4 =<br />

= PbS0 4 + S 0 2 + 2H20<br />

Платина тек «патша сұйығында»<br />

ғана еріп гексахлороплатина<br />

(IV) кышкылын түзеді.<br />

3Pt-f 18HC1 + 4HN0 3 =<br />

= ЗН2 [PtCle] + 4 N 0 + 8 H20<br />

Сілтілермен тотыктырғыштар<br />

катынасында балкытса,<br />

ерімейтін оксидтерге айналады,<br />

ал рутений мен осмий осы<br />

жағдайда, рутенат жэне осмат<br />

(K 2R u0 4 жэне K20 s0 4) түзеді.<br />

Бұл платиналык металдар<br />

жер кыртысында аз кездесетін<br />

металдар. Бұлар сап турінде<br />

ѳте аз мѳлшерде, күйреген<br />

тау жыныстарында барлығы<br />

бірге аралас кездеседі.<br />

Платиналык металдар бытыраңкы болғандыктан, адам баласына<br />

кеш мэлім болады. Алдымен 1738 жылы платина ашылды,<br />

сонан соц ѳткен ғасырдың басында родий, палладий, осмий жэне<br />

иридий ашылды, ец соцғысы болып 1844 жылы рутений табылды.<br />

Рутенийді Орал платина кенінен Казан универсйтетініц профессоры<br />

К- К. Клаус тауып, Россияныц кұрметіне рутений<br />

(латынша — Ru tenia — Россия) деп атаған.<br />

Платиналык металдарға бай кендер Оралда, Отанымыздыц<br />

солтүстік аймақтарында бар. 1 ткенде бірнеше грамм болса бай<br />

кен деп есептеледі. Сондыктан бұл металдарды ажыратып алу<br />

технологиясы күрделі жұмыс. Платиналык металдарды баска<br />

аралас заттардан ажыратып алу үшін бұлардыц барлығынын<br />

комплекс түзгіштігін пайдаланады.<br />

Платиналык металдар түрлі (2 , 3, 4, 6 , 8 дейін) валенттік кѳрсететін<br />

болганымен барлыгы да төрт валентті косылыстар түзуге<br />

бейім, онымен катар барлығы да комплексті қосылыстарын<br />

түзеді; химиялык косылыстарыныц кейбірі 80-кестеде көрсетілді.<br />

Платиналык металдардан көбірек өндірілетіні де, көбірек<br />

колданылатыны да платина, иридий, палладий жэне родий.<br />

Платина калайыға ұксас металл. Алтын мен күмістен<br />

кейінгі жүмсак, жайылғыш (жұка кағаздай), созылгыш.<br />

Платина кѳп процестерде катализатор (H2S 0 4, NH3, органикалык<br />

синтез т. б. ѳнеркэсіптері) ретінде, химиялык арнаулы<br />

колданатын ыдыстар (казан, тостаган, т. б.), аспаптардын Де "<br />

тальдары (сым, электрод, жоғары температуралык пештер т. б.),<br />

сонымен катар эсем заттар жасауга колданылады.<br />

584

Платиналық металдардын түрлі валенттікті қосылыстарының түрлері<br />

2 вал. 3 вал. 4 вал. 6 вал. 8 вал.<br />

80-кесте<br />

Ru<br />

Ru02<br />

M [RuXel<br />

M2Ru0 4<br />

(рутенит)<br />

Ru04<br />

Rh<br />

Rh20 3R hr3<br />

Rh (OH]j<br />

[Rh (N H 3 ) б] Хз<br />

M3 [RhX6]<br />

Rh02<br />

M [ RhX6]<br />

Pd<br />

Pd (N 03)2<br />

PdCl2.2H20<br />

K2 [Pd (N02)4<br />

P d02<br />

M[PdX6]<br />

Os<br />

OsOi<br />

M[OsX6]<br />

M20 s 0 4<br />

(осмат)<br />

OsF8<br />

0 s 0 4<br />

Ir<br />

Pt Кг [Pt (N0 2)4]<br />

Ir20 3; ІгСІз<br />

(Іг(ЫНз)б]Хз<br />

Мз[ІгХ6]<br />

Ir0 2<br />

Mi [IrX6]<br />

P t0 2; P tr 4<br />

Pt(O H )4<br />

[Pt(NH3)6]X4<br />

H2 [Ptcie]<br />

Иридий — күміс тәрізді жалтыраған, бірақ аса катты, балкуы<br />

киын, химиялык өте тұракты металл. Иридийге ешбір кышкыл<br />

жэне «патша сүйығы» да эсер етпейді. Таза иридий сирегіек,<br />

көбіне платинамен кұймасы ( 1 0 % 1г), физикалык аспаптар<br />

жасауға, халыкаралык эталон (метр мен килограмм) істеуге<br />

колданады. Осмий мен оның кұймасынан, ерекше катты болғандыктан,<br />

калта сағаттарының, компастардың o'ci жасалады.<br />

Палладий — жалтырауык, жұмсак, платиналык металдардын,<br />

ішіндегі ең жеңіл металл.<br />

Палладийді біркатар максаттар үшін платина орнщ.на үстайды,<br />

оның негізгі колданылатын жері әсем заттар жасау, тіс салу.<br />

Палладийдің алтын, күміс, платинамен кұймалары тотыкпауға<br />

тиісті контакт (дәл аспаптарда) жасауға ұсталады. Палладий<br />

соңғы кезде баска металдардын, бетіне жалатуға, үнтак палладий<br />

вакуум туғызуға, газ сіңіруге колданылады.<br />

Родий — сырт Караганда алюминийге ұксас. Платинамен<br />

құймасы термопара, контакт торы, айна жасау контакттар сыртын<br />

каптауга колданылады. Родий араласкан платина кұймалары<br />

катты, тозбайтын болады.<br />

Рутений ѳте катты болғандыктан платиналык металдарга<br />

араластырылып электр контакт, автоқаламдар ұшына ұсталады.<br />

Осмий платиналык металдардын ең киын балкитыны,<br />

платинаға араласса, каттылыгын, серпімділігін арттырады. Ири-<br />

Диймен аралас күймалары аспаптар бөлшектерін жасауға тұтынылады.<br />

I 585

Төртінші бөлім<br />

ПЕРИОДТЫҚ СИСТЕМАНЫҢ ҚОСЫМША<br />

ҚАТАРЛАРЫНЫҢ ЭЛЕМЕНТТЕРІ<br />

XXIII та р а у<br />

ПЕРИОДТЫҚ ЗАҢНЫҢ ДАМУЫ<br />

1937 жыл қарсаңында химиялық элементтердің периодтық<br />

системасы уранмен (№ 92) бітіп, оныц ішінде № 43, 61, 85, 87<br />

элементтердің орындары бос болатын. Д. И. Менделеев периодтык<br />

заңға сүйеніп № 43, 85, 87 злементтерді жэне ураннан кейін<br />

де элементтер болуы мүмкің екендігін болжап айтқан болатын.<br />

Периодтык системанын алғашқы кестелерінде катар саны<br />

1 2 еді. Алтыншы периодта лантан (№ 57) мен танталдын<br />

(№ 73) арасында 15 элементтін орны болатын, оларды косканда<br />

VI период құрамында 8 , 9, 10, 11 тѳрт катар болатын. VII периодтағы<br />

осы күнгі 1 0-катар, 1 2 -катар болып есептелетін.<br />

Бері келе атомдардын электрондык кұрылымы аныкталғаннан<br />

кейін (III тарау, § 7) негізгі топтардағы элементтер s жэне<br />

р-электрондармен, косымша топтардағы элементтер d-электрондармен<br />

байланысты екендігі аныкталады. Сонда /.-электронды<br />

лантаноидтар деп аталатын (№ 58—71) элементтер, касиеттері<br />

жағынан негізгі не косымша топтарға жатпайтын болғандықтан,<br />

оларға кестеден орын болмады. Оларды бір уакыт, сырттан<br />

бірінші жэне екінші қабаттарында орналаскан электрондарының<br />

саны лантанға ұксас болғандыктан, барлығын лантанмен бірге<br />

сол орынға (№ 57) жазбак та болады. Бірак көпшілік кестелерде<br />

бүл лантаноидтарды кестенін астынғы жағына жеке тізіп<br />

жазып жүр.<br />

1940 жылдан бергі кезде, ураннан кейінгі элементтердін синтез!<br />

басталады. Бүл 7- период элементтерінің электрондык<br />

күрылымын карасак, олардын әрбір сонғы электроны, сырттан<br />

үшінші, іштен 5 кабаттьщ /.-катпарына орналасады екен. Мұндай<br />

элементтер актинийден (№ 89) кейін келетін болғандыктан актиноидтар<br />

деп аталды. Демек, электрондык кұрылымы жағынан<br />

(III тарау, § 7) актиноидтар лантаноидтар сиякты, баска да физикалык,<br />

эсіресе химиялык касиеттері жағынан бұлардын бірбіріне<br />

біраз ұксастығы бар.<br />

Осының барлығын ескере келе лантаноидтар мен актиноидтардын,<br />

біріне-бірі үксас жүптарын бірінін астына бірін жазып,<br />

екі катар етіп (периодтык кестеде 11 жэне 1 2 катарлар) кестенін<br />

аяқ жағынан 11 және 12 косымша катарлар етіп бөлек<br />

жазғанды колайлы деп таптык. Сонда бұрын тұрақты орыны<br />

болмай келген лантаноидтар да, жанадан ашылған актиноидтар<br />

да орналасады. Бүлай орналастырғанда негізгі жэне косымша

топтардағы элементтердің кестеде<br />

өз тәртібімен орналасуына<br />

бұлардың бөгеті болмайды,<br />

әрі бұлардың да ѳзара ұқсас<br />

элементтері бірінің астына бірі<br />

жазылғандықтан, екі элементтік<br />

топша құрайды; ондай 14<br />

топша болуы керек.<br />

Эрине, лантаноидтар мен<br />

актиноидтарды орналастырудың<br />

жэне жалпы кестедегі баска<br />

элементтерді де орналастырудың<br />

түрліше баска варианттары<br />

бар.<br />

Бүл тарауда периодтык системанын,<br />

косымша катарлары-<br />

Іа Се Pr Nd PmSm£и Get Tb Dy Но Er TuYb Lu<br />

169-сурет. Жер кыртысындағы<br />

лантаноидтардың мѳлшерін<br />

бірімен-бірін салыстыру<br />

нын, элементтері лантаноидтар мен актиноидтарды окумен катар,<br />

актиноидтардың ашылуына себеп болған ядролык процестермен<br />

де танысамыз.<br />

Бұл ғылыми табыстардыц барлығы Д. И. Менделеевтің периодтык<br />

зацынын, элі де ѳрлеп дамуының дәлелі.<br />

§ 1. ЛАНТАНОИДТАР<br />

Ѳткенде айтылғандай косымша катарға жазылған VI периодтын,<br />

лантаннан кейінгі 14 элементі (№ 58—71) касиет жағынан<br />

біріне-бірі өте ұксас, оның себебі бұл 14 элементтің сырттан<br />

бірінші және екінші кабаттарының электрондык кұрылымы<br />

үксас, айырмашылығы тек үшінші қабаттарының 4 f катпарында<br />

ғы электрондар La-нан Lu-ға дейін 18-ден 32-ге дейін кәбейеді<br />

( 14/-электрондар).<br />

81-кестеде келтірілген электрондык күрылымын карасак,<br />

лантаноидтарды мынадай жалпы электрондык формуламен<br />

4f2_ 145s25/65c(0_l6s2 кескіндеуге болады.<br />

Сырттан бірінші 6 кабат бәрінде бірдей (6 s2), екіцші 5 кабат<br />

басым кѳпшілігінде бірдей (5s25p6), сонда, электрон толтырылатын<br />

4f кабат екен. Осы 4/. кабатка электрон кону ретіне карасак,<br />

бұл лантаноидтар екіге бѳлінетін сиякты. Алғаш жеті элементте<br />

(Се—Cd) 4/ — орбитальда бір электроннан қонады, бұларды церий<br />

топшасы дейді, келесі жеті элементте (Tb — Lu) 4f.— орбитальға<br />

тағы бір электроннан конады, бүларды тербий топшасы<br />

деп атайды (81-кесте).<br />

Сонда 4/ 7 жэне 4f 14 тұракты конфигурация болып табылады.<br />

Осы түракты конфигурацияныц үстіне келетін электрон (Cd мен<br />

Lu) 5d — катпарына орналасады (La—да сол сиякты).<br />

Химиялык реакция кезінде лантаноидтардыц атомдарын коздырғанда,<br />

4f — күйдегі электронныц біреуі (кейде гана екеуі)<br />

5d — күйге кѳшеді. Қалған 4f.— электрондарды, олардын сыртын<br />

коршаған 5 s25 p6— электрондар калкалап, сырткы коздыру-<br />

587

Лантаноидтардың қыскаша сипаттамасы<br />

8 I -кесте<br />

Рет нѳмірі<br />

Элемент<br />

Символы<br />

Электрондык<br />

күрылымы<br />

41 5s o p 5d 6s<br />

Атом<br />

радиусы,<br />

нм<br />

Ион<br />

радиусы, нм<br />

-г<br />

к<br />

Ьн X а<br />

СО<br />

57 Лантан La __ 2 6 1 2 0 ,1 8 7 7 0,104 8 75 3 370 3<br />

58 Церий Се 2 2 6 — 2 0 ,1 8 2 5 0 ,1 0 0 804 3 470 3,4<br />

59 Празеодим Р г 3 2 6 — 2 0,1 8 2 8 0 ,1 0 0 9 35 3017 3 ,(4 )<br />

60 Неодим Nd 4 2 6 — 2 0,1821 0 ,0 9 9 1024 3 210 3<br />

61 Прометий Pm 5 2 6 — 2 — 0 ,098 1072 1670 3<br />

62 Самарий Sm 6 2 6 — 2 0 ,1 8 0 2 0,097 1072 1670 3 ,(2 )<br />

63 Европий Eu 7 2 6 — 2 0 ,1 0 4 2 0,0 9 6 826 1430 3,2<br />

64 Г адолиний Cd 7 2 6 1 2 0 ,1 8 0 2 0,0 9 4 1312 2 8 3 0 3<br />

65 Тербий Tb 7 + 2 2 6 — 2 0,1 7 8 2 0,0 9 2 1368 2 4 8 0 3,4<br />

66 Диспрозий Dy 7 + 3 2 6 — 2 0 ,1 7 7 3 0,091 1380 2 3 3 0 3 ,(4 )<br />

67 Гольмий H o 7 + 4 2 6 — 2 0 ,1 7 7 6 0 ,0 8 9 1500 2 3 8 0 3<br />

68 Эрбий Er 7 + 5 2 6 — 2 0 ,1 7 5 7 0 ,0 8 7 1525 2390 3<br />

69 Тулий Tu 7 + 6 2 6 — 2 0 ,1 7 4 6 0 ,0 8 6 1600 1720 3 ,(2 )<br />

70 Иттербий Yb 7 + 7 2 6 — 2 0 ,1 9 4 0 0 ,0 8 5 824 1320 3 ,(2 )<br />

71 Лютеций Lu 14 2 6 1 2 0,1 7 3 4 0 ,0 8 4 1675 2 6 8 0 3<br />

72 Г афний H f 14 2 6 2 2 0 ,1 5 9 — 22 2 2 5400 4<br />

шы әрекеттен қорғап қалады. Сонымен лантаноидтардың химиялык<br />

касиеттері 5d'6s2 орбитальдарындағы үш электронмен аныкталады.<br />

Бұлардың көпшілік жағдайда 3 валентті жэне III топтағы<br />

элементтерге (Sc, Ү, La) ұксас болуы да осыдан шы-<br />

Fa ды.<br />

Сонымен лантаноидтардың айырмашылығы сырттан санағанда<br />

үшінші катпарында болғандыктан, ал ол кабат бұлардың химиялык<br />

касиеттеріне көп эсер ете алмайтын кабат болғандыктан,<br />

лантаноидтар бірімен-бірі өте ұксас болады.<br />

Лантаноидтардың осы өзара ұксастығынын салдарынан, әрі<br />

бұлардың скандий, иттрий және лантанға үксастығын пайдаланып<br />

осылардың барлығын сирек-жер элементтері<br />

деп атайды.<br />

Лантаноидтар үксас болғанымен кейбір касиеттерінде айырмашылығы<br />

да бар. Церийден бастап лютецийге дейін карағанда<br />

бүлардың кейбір касиеттері бір элементтен. екіншісіне көшкенде<br />

біртіндеп өзгереді, баска бір касиеттері периодты түрде өзгереді<br />

екен.<br />

Лантаноидтардың касиеттері біртіндеп әзгеруі — лантаноидтык<br />

жиырылу (қысылу) деп аталатын ѳзгеріс<br />

аркылы түсіндіріледі..<br />

Лантаноидтарда Се ден Lu-re дейін рет нөмірі (58-71), соған<br />

орай ядроның заряды да, электрон саны да ѳседі, бірак жанадан<br />

косылатын электрондар, сырттағы алыс кабаттарда емес, ішкі<br />

4/ — орбитальға орналасады, демек бүлар ядроға жакынырак<br />

588

орналасатындыктан, ядроныц оларды ѳзіне тартуы күштірек болады,<br />

сондыктан 4/.— орбиталь жиырылынкы болып шығады.<br />

Осының салдарынан церий ионыныц радиусы 0,102 нм болса,<br />

акырғы лантаноид лютеций ионыныц радиустары 0,080 нм 61-<br />

кесте. Осыны лантаноидтык жиырылу деп атайды.<br />

Лантаноидтык жиырылудан туатын лантаноидтардыц касиеттеріндегі<br />

айырмашылык онша үлкен болмағанымен, осы металдарды<br />

бірінен-бірін ажыратып алуға біраз жәрдем етеді.<br />

Лантаноидтардыц касиеттері периодты түрде өзгеретіндігі,<br />

олардыц 4f.— орбитальға электрон толтырылуыныц периодтылығымен<br />

аныкталады.<br />

Лантаноидтардыц периодты түрде өзгеретін касиетініц мысалы<br />

ретінде олардыц тотығу дәрежесініц өзгеруін алайык. Ол<br />

үшін бүл элементтерді, 4/.— катпарында электрондар толтырылу<br />

тәртібімен жазып, касына тотығу дәрежесін көрсетейік:<br />

La4fu<br />

3<br />

4 /2<br />

Се<br />

3,4<br />

4/3<br />

Pr<br />

3, 4, 5<br />

N'd<br />

3<br />

4/4<br />

Pm<br />

3<br />

4f5<br />

Sm<br />

3,2<br />

4 /6<br />

Eu<br />

3,2<br />

4 /7<br />

Gd<br />

3<br />

4 /7<br />

4 f7 + i<br />

Tb<br />

3,4<br />

4 f7 + 3<br />

Dy<br />

3,4<br />

4/ 7 + 4<br />

Ho<br />

3<br />

Er<br />

4/7+s<br />

3<br />

4 f7+6<br />

Tu<br />

3,2<br />

4/7 + <br />

Yb '<br />

3,2<br />

Lu<br />

3<br />

4 f14<br />

Бұл жазылған тізімде үш элементтіц орыны белек, олардыц<br />

электрондык кұрылымына көз жіберейік. Ол элементтер лантан<br />

(4/°), гадолиний (4f7), лютеций (4f14). Бұлардыц үшеуініц<br />

де валенттіктері үшке тец. Бұл элементтер периодты системадағы<br />

инертті газдар сиякты; инертті газдардын алдында түратын галогендер<br />

эдетте бір электрон косып алып, ал инертті газдардан<br />

кейін келетін сілтілік металдар бір электронын беріп жіберіп<br />

өздерініц электрондык кұрылымын инертті газға -үксас етуге<br />

тырысатындығын білеміз. Лантаноидтарда да сол сиякты, жацағы<br />

аталған (La, Gd, Lu) элементтердіц алдында түратын не олардан<br />

кейін келетін элементтер осыларға ұксас болуға тырысады,<br />

сол себепті олардыц валенттіктері де аумалы. Церийді алсак,<br />

ол үш валентті болумен катар, лантанға ұксас болу үшін төрт<br />

валентті болады (ол жагдайда оныц екі (4/.— электроны 5о-катпарга<br />

көшеді). Празеодимда 4 және 5 валентті бола алады. Европий<br />

алдағы гадолинийге ұксас болу үшін кейде екі валенттік<br />

керсетеді.<br />

Енді тербий топшасына келеек, онда да осы сиякты күйді<br />

кездестіреміз. Тербий мен диспрозий (гадолинийге ұксау үшін)<br />

үш валенттіктіц үстіне тѳрт валенттік кѳрсетеді, ал иттербий мен ><br />

тулий (кұрылымы лютецийға ұксау үшін) екі валентті бола<br />

алады.<br />

589

Жер кыртысында лантаноидтар едәуір таралған, айталык. иод,<br />

сурьма, мыс сиякты элементтерден, олардын жер кыртысындагы<br />

мѳлшері кем емес, бірак бұлар өте бытырацкы, барлығы бірге<br />

лантан жэне иттериймен аралас кездеседі, мысалы кұрамында<br />

лантаноидтар бар 250 минерал бар екен. Лантаноидтардын жер<br />

кыртысында ең көп кездесетіні церийді (0,0005) бір деп алса,<br />

калғандарының қанша екендігін 132-суреттен көруге болады.<br />

Жаратылыста, ядросы так зарядты лантаноидтар жұп зарядты<br />

,.і-фші лантаноидтардан азырак болады; так зарядтылардың изотоп<br />

саны да бірден аспайды, ал жұп зарядтылардьщ изотоп<br />

саны б—7 болады.<br />

Лантаноидтарды алу үшін монацит деген минерал колданылады,<br />

ол негізінде осылардыц фосфаты. (МеРО^, одан баска<br />

бастанзит (МеҒСОз) минералыныц да кұрамынан алынады. Лантаноидтар<br />

өзара өте ұксас болгандыктан, оларды бір-бірінен бѳліп<br />

алу ѳте киын. Лантаноидтар таза күйінде барлығы бірдей<br />

алынып та болған жок, алынғандары — Се, Рг, Nd, Sm, Eu. Moнациттан<br />

эдетте «аралас металл» алынады, ол негізінде лантан<br />

мен церий жэне баска лантаноидтардыц коспасы. «Аралас металл»<br />

ауада өздігінен тұтанып кете алады.<br />

Лантаноидтар 1955 жылга дейін жѳнді колданылган жок еді.<br />

Қазіргі заман техникасында, әсіресе металлургияда, кара жэне<br />

түсті металдарға араластыруға (легирлеуге) түтыну жыл<br />

санап күшейіп келе жатыр. Лантаноидтар араласса металдардыц<br />

кұрылымы, механикалык және кұйылу касиеттері жаксарады,<br />

олардыц пластикалығы, соғылғыштығы, отка және<br />

коррзияға тұрактылығы артады.<br />

Шойынға церий мен магний араластырса, ол легирленген, болат<br />

сиякты болады жэне одан кѳп арзанға түседі. Совет Одарында<br />

1961 жылдан осы шойыннан (ФЦМ-6 ) Волга, Чайка,<br />

трактор дизелі СМД-17 сиякты машиналардыц иінді біліктері<br />

жасалады.<br />

Церий мен неодим жэне баска лантаноидтарды магнийдіц<br />

жеціл кұймаларына араластырса, олардыц отка беріктігі 1 0 0 —<br />

150% кѳтеріледі. Ондай күймаларды дыбыстан жүйрік самолеттердіц,<br />

жѳндеп отырылатын снарядтардыц детальдарын, жасанды<br />

серіктердіц сыртын істеуге пайдаланады. Церий мен торий<br />

араласкан магний күймасы ядролык реакторларда конструкциялык<br />

материал ретінде түтынылады. Церий мен торий араластырылган<br />

А1 — Си — Ni кұймасы жогары температурға берік<br />

химиялык ыдыстар жасауга колданылады.<br />

Лантаноидтар оттек, сутек жэне баска газдарды да сіціргіш,<br />

сондыктан тотыксыздандыргыш ретінде, вакуум аспаптардагы<br />

газдар калдыгын, болаттардагы сутекті сіціруге пайдаланылады.<br />

Лантаноидтардыц ѳзара түзген күймалары — ѳте мацызды,<br />

оларды аралас металл (межметалл) деп атайтындыгы айтылды.<br />

Мүныц ѳздігінен түтанатын касиетін автомашина, самолеттердіц<br />

стартерлерін жасау үшін пайдаланады. Олар тотыкканда<br />

590

кѳп жылу бѳліп шығаратындықтан, балкуы киын металдарды<br />

(Ni, Со, Мп, Сг т. б.) алуда олардын тотыктарын тотыксыздандыру<br />

үшін колданады.<br />

Лантаноидтар колданылатын маңызды бір сала — атомдык<br />

техника. Гадолиний, самарий жэне европий үшеуі де нейтрондарды<br />

жаксы сіңіреді. Сондыктан ядролык реакторлардың айналасын<br />

коршаушы керамика калкандарға араластырылады.<br />

Тіпті реактордын ішін салынатын ядролык реакцияны тежеуші<br />

кадаулар жасау үшін де осы металдар колданылатын болды.<br />

Бұлар, бұрын колданылып жүрген кадмийға карағанда жоғары<br />

температураға шыдамды.<br />

Лантаноидтардың (Eu, Gd, Tu, Pm) радиоактивті изотоптары<br />

да маңызы ѳте зор орындарда колданылады.<br />

Лантаноидтарды к қасиеттері. Лантаноидтар дербес күйде<br />

күмістей ак металдар, прозеодим мен неодим ғана сарғылт<br />

тарткан болады. Лантаноидтардьщ барлығы — ауыр металдар,<br />

меншікті салмағы 5,245 тен 9,849 г/см 3 дейін ѳзгереді, бұлардын<br />

балку жэне кайнау температуралары да жогары (81-кесте),<br />

жалгыз-ак церий, европий жэне иттербий үшеуінікі тѳменірек.<br />

Лантаноидтардыц кѳпшілігі парамагнитті, гадолиний, диспрозий,<br />

жэне гольмий ферромагнитті. Лантаноидтар химиялык автивтігі<br />

жагынан тек сілтілік жэне жер металдарына ғана жол береді.<br />

Лантаноидтар тұтас күйде, кұрғак ауада тұракты, ылғалды<br />

ауада күцгірттене бастайды. Қыздырса 200—600° арасында жанып,<br />

оксидтар мен нитридтер коспасын түзеді.<br />

Лантаноидтар галогендермен кыздырган кезде азот, күкірт,<br />

кѳміртек, кремний, фосфор, сутек т. б. реакцияласады. Металдардыц<br />

кѳпшілігімен кұйма түзеді, күйма дейтініміз СеАІ,<br />

Се3А1, CeMg3, CeMg, PrCu 2 CeCu2, РгАІ сиякты металлидтер<br />

түзеді.<br />

Сумен лантаноидтар баяу ракцияласады, кыздырса реакция<br />

тездеп, сутек бѳлініп шыгады:<br />

2Nd + 6H20 = 2N d(0H ) 3 + 3H2.<br />

Кышкылдармен лантаноидтар жаксы реакцияласады, одан ерімтал<br />

тұздар түзіледі. Жалғыз-ак Н2Ғ2 жэне Н 3Р 0 4 кышкылдарымен<br />

реакцияласпайды, ѳйткені мұнда түзілетін тұздар ерімейтін<br />

заттар, сондыктан олар металдыц сырткы бетін каптап эрі карай<br />

реакцияласудан корғап тұрады. Лантаноидтар сілтілерде<br />

ерімейді.<br />

Лантаноидтардыц косылыстары. Ѳткенде айтылғандай лантаноидтар<br />

кѳпшілік жагдайда үш валенттік кѳрсетеді. Лантаноидтардыц<br />

толып жаткан жай косылыстары бар — Ме20з, МеГз,<br />

MeN, МеС2, МеН3 т. б. Осылармен катар түрліше тұздар да түзеді.<br />

Оксидтері түзілгенде кѳп жылу бөлініп шығады, демек бүлар<br />

берік косылыстар, әрі балкуы киын заттар. Суда білінерліктей<br />

ерімейді, бірак реакцияласып (жылу шығарып) гидроксид<br />

түзеді.<br />

591

МегОз кышқылдарда (HCl, HNO3) жақсы ериді. Сілтілермен<br />

реакцияласпайды,<br />

Лантаноидтардыц гидроксидтері Ме(ОН)3— алмасу реакциялары<br />

арқылы алынады, аморфты, суда нашар еритін заттар,<br />

Сел+ — Lu3+ бағытында лантаноид иондарыныц радиусы кішірейетін<br />

болғандыктан, сол багытта негіздік қасиеттері де сәЛ бәсецдейді;<br />

термиялык тұрақтылығы кемиді, ерігіштігі де нашарлайды.<br />

Үш валентті лантаноидтардыц хлоридтері, нитраттары, сульфаттары<br />

суда жақсы ериді, сульфидтері, фторидтері, фосфаттары,<br />

карбонаттары мен оксалаттары нашар ериді. Лантаноидтар<br />

аквокомплекс түзеді, ола.рдыц түсі 4/.-катпарынДағы электрондар<br />

орналасу зацдылығына қарай әр түрлі-болады, мысалы 4 f.°,<br />

4f7, 4f 14 жэне 4f' мен 4f3 кұрылымы барлары түссіз, қалғандары<br />

әр түрлі түсті болады.<br />

Лантаноидтардыц органикалык лигандты катиондык комплекс -<br />

тері бар, ол комплекстер сирек жер металдарды бірінен-бірін<br />

ажырату жүмысында үлкен кызмет атқарады.<br />

Атомдық ядро химиясы<br />

§ 2. АТОМ ЯДРОСЫНЫҢ ҚҮРДЕЛ1Л1П<br />

Атомныц электрондык кұрылымы, әсіресе ядросы, күрделі екендігіне<br />

алғаш айғақ болған ғылыми дәлел радиоактивтік болатын.<br />

Радиоактивтік. Атом ядросыныц өздігінен ыдырауын біз радиоактив<br />

кұбылыс түрінде бакылайтындығымыз өткенде айтылған<br />

болатын (III тарау, § 4). Мүндай радиоактивтік касиет<br />

периодтык системада висмуттан кейін орналаскан элементтердің<br />

бэрінде де бар болатындыктан, ол элементтерді радиоактивті<br />

элементтер дейді.<br />

Радиоактив кұбылысында кѳзге кѳрінбейтін сәуле шығады,<br />

ол сәулені зерттеп, оныц үш түрлі екендігі аныкталды. а-сәулелері,<br />

теріс полюске киыстайды, өйткені ол a -бѳлшегі дейтініміз<br />

2 оц заряды бар, массасы 4 к. б. тец, гелий ядросы сиякты бѳлшек.<br />

Ядродан шыккандағы жылдамдығы 20 мыц км/сек тец<br />

(зецбірек оғыныц жылдамдығы 2 км/сек).<br />

а-бѳлшегі ауада бірнеше сантиметр ұшады.<br />

ß-сәулелері — электрондар дғыны. Жылдамдығы әртүрлі,<br />

максимумы 300 ООО км/сек жуьғқ. ß-бѳлшегі 100 см дейін ұшады.<br />

ү-сәулелері — ретнген сәулелеріне ұксас сәулелер.<br />

Радиоактивті элементтіц ыдырау нәтижесінде, екінші радиоактивті<br />

элемент түзіледі. Қазіргі кезде радиоактивті элементтердін<br />

ыдырауыныц тѳрт катары белгілі. Олардыц түцгыш элементтеp<br />

i— уран (№ 92), торий (№ 90), актиний (№ 89)— бүл үшеуініц<br />

де ыдырау катарыныц акырғы ыдырамайтын, түракты элемент)<br />

корғасын. Тертінші радиоактивтік қатардыц түцғыш элемент!<br />

жасанды элемент нептуний (№ 93), ол катардыц акыргы<br />

элементі 'висмут. 82-кестеде табиғи радиоактивті элементтердін<br />

ыдырау катары келтірілген.<br />

592

Радиоактивті элементтердің бір-біріне айналуы әртүрлі жылдамдыкпен<br />

өтеді. Радиоактивті элементтін алынған мөлшерінің<br />

жартысы ыдырайтын мерзімді — ж.артылай ыдырау<br />

мерзімі деп атайды. Бұл мерзім әр түрлі элементтерде секунд<br />

бѳлімінен бастап миллиард жылдарға дейін созылады<br />

(82-кесте).<br />

Радиоактивтік ыдырауда элементтердің бір-біріне айналуы<br />

жылжу заны дейтін заңға бағынады: радиоактивті элемент ядросынан<br />

а-бөлшегі бѳлінетін болса, ядроның заряды екіге кеміп,<br />

түзілген элемент периодтык системада екі орын кейін жылжиды.<br />

Жаңадан түзілген элементтің масса саны да тѳртке кемиді,<br />

мысалы:<br />

234,, 230т , . 4Н<br />

92 90 ТҺ+ 2Не<br />

а — бѳлшегін лактырып ыдырау ауыр элементтерде кездеседі.<br />

Радиоактивті элемент ядросынан ß-бѳлшегі бѳлінетін болса,<br />

ядроныц заряды бірге артады, онда түзілген элемент бір орынға<br />

ілгері жылжиды. Мысалы:<br />

234-р. 234n . a—,<br />

90 91 Pa + P<br />

2 1 Or, - 2 1 0 d . д ,<br />

83 91 Po + ß + V<br />

Шынын айтканда ядрода тұрған ß-бөлшектері жок, олар шығу<br />

үшін ядродағы нейтронный, біреуі ыдырауы керек:<br />

P + ß“ +У<br />

Нейтрон ыдырағанда бѳлініп шығатын энергиянын, бір бѳлімін,<br />

осында түзілетін нейтрино — у алып кетеді. Нейтрино — заряды<br />

жок, тыныштык массасы да жок элементар бѳлшек.<br />

Радиоактивтік ыдырауда ѳте кѳп мѳлшерде энергия бѳлініп<br />

шыгады. Мысалы, радийдің бір моль атомы (226 г) түгелімен<br />

қорғасынға айналатын болса 2011 млн. кДж жылу бѳлініп шыгады,<br />

бул 80 тонна кѳмір жакканда шыгатын жылуга пара-пар.<br />

Ядроны колдан бузу үшін ағылшын ғалымы Э. Р е ­<br />

зерфорд (1919 ж.) радиоактивтік ыдырауда бѳлініп шыгатын<br />

а-бѳлшектерінін, ѳте үлкен кинетикалык энергиясын пайдаланғаң.<br />

Резерфорд а-бѳлшектеріме.н азот атомдарын аткылағанда,<br />

онда мынадай ѳзгеріс болган:<br />

+ 2 Не = ^gO+ Jh (протон) не (а, р) ^ О<br />

(ядролык реакция жазу тэртібінде, химиялык элементтіц тацбасыныц<br />

оц жагынан жоғарырак атомдык массасы, тѳменіректе<br />

ядро заряды жазылады. Соцгы кезде тіпті кыскартып алдымен<br />

жогаргы жэне тѳменгі индекстерін койып аткыланатын ядроны<br />

жазады, одан кейін жақшаныц ішінде атқылайтын бөлшек-<br />

593

Табиғи радиоактивтік катарлар<br />

1 Іериодтык<br />

системаньік<br />

топтары<br />

IV<br />

VI<br />

VII<br />

Ядроның ОН<br />

заряды<br />

81<br />

82<br />

83<br />

84<br />

85<br />

Уран қатары<br />

26,8 м<br />

RaB *<br />

214<br />

3,05 м<br />

КаА<br />

218<br />

1,32 ж<br />

RaC"<br />

210 -<br />

19,7 л<br />

-RaC -<br />

214<br />

І.К-ІО 'с<br />

•RaC'<br />

214<br />

22,3 ж<br />

RaD -<br />

210<br />

тұракты<br />

Pb ч<br />

206<br />

5 к<br />

RaE<br />

210<br />

138 к<br />

' Еа.<br />

210<br />

— I<br />

Актиний<br />

катары<br />

4,76 м<br />

AcC" .<br />

207<br />

тұракты<br />

AcD<br />

207<br />

36,1 M<br />

AcB -<br />

211<br />

!<br />

2,16 м<br />

■AcC ~<br />

211<br />

5- I0~;ic<br />

^ AcC'<br />

211<br />

1,8- 10-J<br />

- AcA<br />

215<br />

Торий катары<br />

тұракты<br />

Pb<br />

IS- 208 -<br />

3,1 м<br />

ТҺС" •<br />

208<br />

10,6 с<br />

ТҺВ •<br />

212<br />

60,5 м<br />

- ТҺС -<br />

212<br />

з. I о 7с<br />

„ТҺС'<br />

212<br />

0,16 с<br />

- ТҺА

8 2 -кесте<br />

in<br />

Актиноидтар<br />

86 87 88 89 90 91 92<br />

3.8 к<br />

~Rn "<br />

222<br />

8,104 ж<br />

Jo<br />

230<br />

24,1 к<br />

Uxi —<br />

234<br />

1,2 л<br />

>Ux2-<br />

234<br />

2,5-10<br />

-U,,<br />

234<br />

4,5-10 ж<br />

' U<br />

238<br />

8 - 108ж<br />

- Ac U<br />

235<br />

АсЕт,<br />

21 м<br />

Аск<br />

223_<br />

1 1,2 к<br />

АсХ<br />

223<br />

25,5 с<br />

U.. —<br />

231<br />

18,6/г<br />

. PdAc<br />

227<br />

3,4-10'<br />

■ч—Ра<br />

231<br />

6,7 к<br />

MsThi<br />

228<br />

1,4-10"<br />

Th<br />

232<br />

54,5 с<br />

♦JhEin^-<br />

220<br />

3,64 к<br />

_ Thx „<br />

224<br />

60 car<br />

-A\sTh2 +<br />

228<br />

1,9 ж<br />

„RdTh<br />

228<br />

Е с к е р т у : әрбір белгінің астындағы сан атомдык масса. Үстіндегі жартылай<br />

ыдырау мерзімі (ж — жыл, к — күн, car.— сағат, м — минут, с — секунд)<br />

595

ті, оныц жанына реакция нәтижесінде тузілетін бөлшекті .жазып<br />

,жақшаны жауып, сыртына реакциядан түзілетін ядроны индексгермен<br />

жазады).<br />

Бұл — ядроны қолдан бұзғанда болған ец алғашқы ядролық<br />

реакция. Мұнда а-бөлшегі, яғни гелий ядросы, азот атомыныц<br />

ядросымен түйісіп, одан протон, ягни сутек атомыныц ядросын<br />

ыгыстырып шыгаратындыгын кѳреміз. Азот атомы ядросыныц<br />

қалдығы а-бѳлшегін сіціріп алып, оттек изотопына (О17) айналады.<br />

Бұдан кейінгі кезде, протонды баска да элементтер атомдарыныц<br />

ядросынан шыгаруга болатындыгы аныкталды; соныц<br />

нәтижесінде бір элемент' екінші элементке айналдырудыц мүмкіншілігі<br />

табылды.<br />

Нейтрон мен позитронныц ашылуы. Ядроныц кұрамында<br />

протон бар екенін Резерфорд ашканнан кейін, ядро протон мен<br />

электроннан тұрады деген түсінік туды. Бірак бұл түсінік<br />

10 жылдан әрі бармады. 1930 жылы Бот жэне Беккер бериллийді<br />

а-бѳлшектерімен аткылағанда, одан өткіштік кабілеті зор<br />

ерекше сәулелердіц шығатынын байқаған. Зерттей, келгенде ол<br />

нейтрондар агыны екені аныкталды. Нейтрондарды 1932 ж.<br />

Чэдвик бөліп алган болатын. Оныц түзілу реакциясын былай<br />

жазуга болады:<br />

^Ве + ^Н е= *gC + Qn (нейтрон)<br />

Нейтрон — массасы протондай ғана, бірак заряды жок бейтарап<br />

бѳлшек, ядродан ѳте үлкен жылдамдыкпен шыгады. Жалғыз<br />

бериллий емес литий, бор, фтор, алюминий тағы баскаларын<br />

аткылағанда да нейтрон бөлініп шығатындығы аныкталды.<br />

1929 жылы академик Д. В. Скобельцин, элем кецістігінен<br />

біздіц жер бетіне келетін космос сэулелерін зерттей<br />

келе, бұрын белгісіз бір сәулелерді байкаған. Одан үш жыл кейін<br />

Америка ғалымы Андерсон, бұл сәуле позитрондар<br />

ағыны екенін анықтайды. Позитрон — массасы электрон массасындай,<br />

бірақ оц заряды бар бөлшек. 1933 жылы Ирен жэне<br />

Фредерик Жолио-Қюри, кейбір жеціл элементтерді<br />

а-бөлшектерімен атқылағанда одан да позитрон бөлініп шығатынын<br />

ашкан, мысалы:<br />

^дАІ 2 ^ е = -Һ -(-е+ (позитрон)<br />

Ядроныц кұрамы жайында совет физиктері Д. Д. Иванеңко<br />

мен Е. Н. Гапон, оларға катынассыз неміс физигі Гейзенберг<br />

(1932 ж.) ұсынып дәлелденген теория бойынша, атомдардыц ядролары<br />

протондар мен нейтрондардан тұрады, ядро кұрамында<br />

электрон болмайды. Бұл екі бөлшекті — протон мен нейтронды<br />

бір атпен нуклон деп атайды.<br />

Ядро тығыздығы ѳте жогары (1014 г/см3 мацы) бѳлшек,<br />

596

ол ондағы нуклондар керемет бір күшпен ұстасып турғандығының<br />

дәлелі. Ол ядролык күштер өте жакын жерге эсер етеді<br />

онын, бар жоғы Ю ^1' см ғана (1 - 1 0 13 см= 1 ферми).<br />

Ядролық күштердін, өрісінін, кванты я — мезон деп есептеледі<br />

(л — мезон — элементарлык бөлшектің бірі тыныштық массасы,<br />

электронный 270 массасына тен,, зарядтары (я+ , я~, л° тен).<br />

Ядроның ішінде оны түзуші бөлшектерінің арасында өне бойы<br />

біріне бірі ауысу процестері болып отырады:<br />

р (протон) —п (нейтрон)<br />

Бұл процестердін болуынын. себебі, олар өзара л — мезондарын<br />

ауыстырып отырады. Нуклонның біреуі я — мезонын бөліп шығарса,<br />

екіншісі оны сіңіріп алады<br />

п + р^р + л^ + р^р + п<br />

р -j- П++П + л + + п^+п -+- р<br />

Массалық сан сол элементтің атомының ядросындағы нуклондардың<br />

жалпы санын көрсетеді, мысалы, натрий атомынын<br />

массалық саны 23-ке тең, демек натрий атомының ядросында<br />

23 нуклон (яғни протон мен нейтрон) бар.<br />

Протонный, оң заряды болады, оның шамасы электронный<br />

зарядына тен,. Бул зарядты бірге тең деп алады.<br />

Нейтрондарда заряд болмайтындықтан, атом ядросының<br />

заряды, ондағы протондар санымен аныкталады, мысалы, натрийдін.<br />

атом ядросынын, заряды 1 1 -ге тек, демек онын, ішінде<br />

11 протон бар болғаны.<br />

Элементтін рет нѳмірі, атом ядросынын зарядынын, санына<br />

тен, екендігі бұрын айтылған, демек нейтрон саны (N), массалык<br />

сан (А) мен рет нөмірінің (Z) айырымына тен,:<br />

N = A — Z,<br />

Мысалы, магнийде А = 24, Z = 12, демек нейтрон саны<br />

N = A — Z = 24— 12=12<br />

Сонда A = Z + N, демек ол ядродағы нуклон санын кѳ-рсетеді. Ядросында<br />

протон саны (Z) мен нейтрон саны (N) эр түрлі, бірақ<br />

жалпы нуклон саны (А) бірдей атомдарды — изобарлар; баскасы<br />

эр түрлі нейтрон саны (N) бірдей атомдарды — изотондар;<br />

баскасы эр түрлі, бірак протон саны (Z) бірдей атомдардыизотоптар<br />

деп атайды, мысалы:<br />

Изотоптар<br />

40г<br />

2 0<br />

42г<br />

2 0<br />

43г<br />

2 0 а<br />

(20р 20п) (20р 22п) (20р 23п)<br />

Изобарлар<br />

4 0 А г<br />

18<br />

40к<br />

19<br />

40г<br />

2 0 а<br />

(1 8р 22п) . (1 9р 21 п) (20р 20п)<br />

597

Изотондар 136Y 13BD 139,<br />

54 56 57<br />

(54p 82л) (56p 82п) (57р 82гг)<br />

Соңғы кездегі мэлімет бойынша нейтрондары аз (жеңіл элементтердіц<br />

ен жеңіл изотоптары) ядроларда позитрондық<br />

ыдырау болатынын анықталған, яғни олар ыдырағанда позитрон<br />

(ß+) бөліп шығарады екен. Позитрон дегеніміз массасы электронға<br />

тең оң зарядты элементаралық бөлшек.<br />

Позитрондык ыдырау — ядродағы протонный, біреуініц нейтронға<br />

айналуының салдары:<br />

р^п + >+ + ү<br />

Позитрондык ыдырауда ядроның заряды бірге кемиді, массалық<br />

саны (ß~ — ыдыраудағы сиякты) өзгермейді. Позитрондык<br />

ыдырауының мысалы, көміртек — 11 изотопының бор — 11<br />

изотопына айналуы:<br />

1J c ^ 1‘B + ß++Y<br />

Ядрода болатын электрон жұту процесі де, ядродағы позитрондык<br />

ыдыраудан туатын өзгерісіне әкеледі. Электрон<br />

жұту дейтініміз ядроға жакын кабаттағы электронныц біреуін<br />

ядроныц жүтып алуы. Соныц нәтижесінде ядродағы протонныц<br />

біреуі нейтронға айналады:<br />

мысалы:<br />

p-j-e- — п<br />

40„ , _ 40д, ,<br />

19 -*18Аг + ү<br />

Радиоактивтік ыдыраудыц біразында ү-сәулелері бөлініп шығады.<br />

Ол жацадан түзілген ядроныц козған күйден калыпты күйге<br />

көшуіне байланысты.<br />

Атом ядроларының түзілу энергиясы. Масса дефектісі. Ядро<br />

құрамында нейтрондармен катар протондар бар. Олай болса,<br />

аттас зарядты протондардыц кейін тебісуінен ядролар неге<br />

ѳздігінен ыдырап жатпайды. Оныц себебі ядро түзетін нуклондар<br />

арасында ерекше ядролык тарту күші болады, ол күш кейін<br />

тебу күшінен басым болады дедік.<br />

Нуклондарды біріктіріп атом ядросын түземіз десек, сонда<br />

бѳлініп шыгатын керемет кѳп энергия ядролык күштіц өте үлкен<br />

екендігін көрсетеді. Мысалы, гелий атомы 2 протон жэне 2 нейтроннан<br />

тұрады. Протон массасы 1,007276 к. б., ал нейтрон массасы<br />

1,008665 к. б. тец. Гелий атомыныц ядросын түзетін протондар<br />

мен нейтрондардыц массасыныц косындысы 4,031882.<br />

Гелий атомы ядросыныц накты массасы 4,001506 к. б. тен,<br />

яғни есептеп шығарғанымыздан 0,030276 к. б. кем.<br />

Жалғыз бұл емес, баска ядролардыц массасын есептегенде<br />

598

де осындай болып шығады. Шынында да эрдайым ядролардын<br />

массасы, оны түзуші бөлшектердің (протон мен нейтрон) массаларының<br />

косындысынан кем шығады. Осы кубылысты масса<br />

дефектісі деп атайды.<br />

Атом ядросы түзілгенде массаның кемуін казіргі ғылым оңай<br />

түсіндіреді.<br />

Альберт Эейнштейн масса мен энергиянын арасында Е = тс2<br />

тэуелдік бар екенін тапты (II тарау, § 10). Бул тендік бойынша,<br />

массанын эр бір кішкене ѳзгеруі, тиісті мѳлшерде энергияны<br />

да ѳзгертеді.<br />

Біздін мысалымыздағы гелийдін бір молі тузілгенде, массанын<br />

дефектісі 0,030276 г болды. Ол кеміген масса Эйнштейн<br />

тендігі бойынша энергия түрінде бѳлініп шығады:<br />

£ = me2 = 0,030276-(3-101°) = 28,2 мВ.<br />

(\.мэВ = \06эВ). Осы шыккан энергия 650 миллион килокалория,<br />

яғни 750 мың киловатт-сағат. Бул Днепрогэс қатарлы электростанциялардың<br />

бір сағатта беретін энергиясына пара-пар немесе<br />

жаксы тас көмірдін 80 тоннасы жанғанда шыгатын ѳте көп энергия.<br />

Алынған атом ядросы түзілгенде бѳлініп шығатын энергияны<br />

ядро тузілу энергиясы немесе ядро іші б а й -<br />

ланысынын энергиясы дейді.<br />

Кун жэне баска жулдыздардьщ энергиясы — оларда болатын<br />

сутектен гелий ядролары түзілу процесінде бѳлініп шыгатын<br />

энергия.<br />

1 0 - 2 0 мин. кызу кезінде кун мен жулдызда мынадай сутектін<br />

гелийге айналу табиғи ядролык реакциясы журеді:<br />

4 ] H - ^ He + 2ß+<br />

Сонымен химиялык элементтердін атомдарынын ядросынын ѳзі<br />

ѳте курделі бѳлшек, онда ен кемі тѳрт бѳлшек бар: протон,<br />

нейтрон, электрон жэне позитрон, ал күрделірек бѳлшектерден<br />

атом ядросынын химиясына мыналардын мэні бар: ^гелий ядросы<br />

— гелион (а-бѳлшегі) жэне дейтерий ядросы — дейтрон (дейтон).<br />

Бул аталган бѳлшектердін кыскаша сипаттамасы (83-<br />

кесте) берілген.<br />

Ядро тұзуші бѳлшектердін сипаттамасы<br />

83-кесте<br />

Аты протон нейтрон электрон позитрон гелион дейтрон<br />

Тацбасы р П ß (не е~ ) е + а d<br />

Заряды 1+ 0 1— 1+ 2 + 1+<br />

Массасы 1,00276 1,008665 0,000549 0,000549 4,001506 2,015941<br />

599

§ 3. ЖАН.А ЭЛЕМ ЕНТТЕР ЖАСАУ<br />

Ядроныц кұрамын білген кейбір ядролык реакцияларды<br />

ашкан соц, химиктердіц ертедегі, баяғы алхимия дәуірінен бергі<br />

арманы, бір элементтен екінші элементті жасау іс жүзіне асуға<br />

айналды.<br />

Ол жайындағы табыстарға көшпес бұрын изотоптарға тоқтап<br />

жэне жасанды радиоактивтікпен танысу керек.<br />

Изотоптар. Атом деген түсінік химияға енгелі бір элементтіц<br />

атомдарыныц барлыгы бірінен-бірініц айырмашылығы жок, бірдей<br />

деп саналатын. А. М. Бутлеров жэне баска да ғалымдар олай<br />

емес деген пікір айтканмен, ол пікірлер елеусіз калды.<br />

Үстіміздегі ғасырдыц бірінші ширегінде, элементтіц атомдарыныц<br />

ядро заряды бірдей болса да массасы эр түрлі бола алатындыгы<br />

аныкталды.<br />

Элементтіц атомдарыныц массасында айырмашылыгы<br />

бар әрбір түрі изотоп' деп аталады.<br />

Изотоптардыц атомдык массалары эр түрлі болганымен атом<br />

ядросынын заряды бірдей болып, химиялык касиеттері ұксас<br />

болады, период системасында бір жерден орын алады.<br />

Изотоптарда протон саны тец болып, нейтрон саны эр түрлі<br />

болады.<br />

Элементтіц атомдык массасы дейтініміз сол элементтіц түрлі<br />

изотоптарыныц массалык сандарыныц орта саны, мысалы:<br />

хлордыц екі изотопы бар С135 жэне С137, кэдімгі хлорда оныц эр<br />

кайсысынан мынадай, мѳлшерде болады: С135—75,4%, С137—<br />

24,6%. Сонда хлордыц біз пайдаланып жүрген атомдык массасы<br />

•35,46 орта атомдык масса.<br />

Кейбір элементтердіц изотопы кѳп болады, мысалы, ксенонда<br />

9, калайыда 10 изотоп бар. Жалпы элементтер санынан изотоптар<br />

саныныц артык болатыны осыдан.<br />

Изотоптар ашылғаннан кейін элемент деген түсінікке мынадай<br />

аныктама береді.<br />

Химиялык элемент дейтініміз — ядросынын<br />

заряды бірдей атомдар түрі.<br />

Жаратылыста кездесетін атомдардын ядролары — тұракты<br />

жэне радиоактивті болып екіге бѳлінеді. Ауыр ядролардыц тұрактылыгы,<br />

Бор параметрі ягни Z2 (А катынасыныц мэнімен<br />

сипатталады). Осы катынас 33 деген саннан кѳп болса, онда ядро<br />

тұраксыз, радиоактивті болтаны. Тұракты изотопы бар элементтщ<br />

соцғысы gg9Bi. Одан кейінгі жаратылыста кездесетін Z = 84<br />

тен 92 дейінгі элементтердіц еш кайсысыныц да тұракты изотопы<br />

жок, барлыгы да радиоактивті (Z2 (А>33). Рет немірі 9 3 -тен<br />

104 дейінгі, ядролык реакциялар аркылы колдан жасап алынган<br />

элементтердіц изотоптарыныц барлыгы радиоактивті. Бұлардан<br />

баска, ѳздері жецілдеу элементтер болганымен — технеций<br />

(Z=43) мен прометий (Z = 61)— екеуінде тұракты изотопы жок.<br />

600<br />

1 Грек тілінде isos — бір, бірдей, topos — орын.

Қазіргі кезге дейінгі мәлімет бойынша, сексен бір элементе<br />

н 280 жуық тұракты изотопы бар. Қейбір элементтерде ондай<br />

изотоп саны онға дейін барады, кейбіреулерінде біреуден.<br />

Бір ғана тұракты изотопы бар элементтерді таза не моноизотопты<br />

элемент деп атайды, ондай 26 элемент бар, олар: ®Ве,<br />

9 9 Ғ ’ 3 А І ’ 5 Р - 2 I S c ’ 2 5 М п ’ г5 / 0 0 ’ 33A s ’<br />

gY. “ Nb, IfRh, i ‘5In, ‘f l , ‘f c s , 'fL a, JJ'Pr,<br />

>frb, {«но. »JBlu. 7 3 *Ta, «fRe, g b i .<br />

Қарасацыз бұл элементтердің (Be баскасының) рет нѳмірі де,<br />

массалык, саны да так сандар.<br />

Тұракты изотоптарының саны екі не одан да кѳп элементтерді<br />

аралас, полизотопты немесе шок деп атайды, айталык:<br />

т ұ р а қ т ы и з о т о п с а н ы 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />

э л е м е н т с а н ы ........................ 17 5 6 6 8 9 2 2 1<br />

Изотоптарды казіргі кезде ғылым мен техниканың түрлі салаларында<br />

кең колданатын болды, сол себепті изотоптарды<br />

бірінен бірін ажыратып, соларды ѳндіретін арнаулы кэсіп<br />

орындары бар.<br />

у — сәулелерін, үлкен энергия шығаратын түрлі элементтердін,<br />

радиоизотоптары Н(Со60, Cs137, Tu 170 т. б.), металдардын,,<br />

кұймалардың, дефектоскопиясында (ішкі кабаттағы тесік, жарык,<br />

куыс т. т. табу), үй, завод салатын құрылыс орындарыньщ топырағының<br />

тығыздығын аныктауда, кен, мұнай, табиғи газ бар<br />

жерлерді табуда, у — сэулелі терапияда (рак сиякты катерлі<br />

ісіктерді емдеу) колданылады.<br />

ß~ — сэулесін беретін элементтер (Sr90, Y90, Pm 147) атомдык<br />

батареяларда колданылып, олардан электр тогын алады.<br />

Қейбір изотоптар «таңбалы атом» әдісі үшін колданылады.<br />

Өсімдіктің, жануарлардыц организміне «таңбалы атомдарды»<br />

енгізіп ондағы зерттелмек процестердің барысын карайды.<br />

Баска толып жаткан — металдардыц тозуын, жер койнауындағы<br />

судыц кѳлемін, микроэлементтердіц ролін химиялык реакциялардыц<br />

жылдамдыгын т. б. аныктағанда радиоактивті изотоптар<br />

колданылады.<br />

Радиоактивті сәулелер түрлі заттарға эсер еткеннен, ол заттарда<br />

химиялык ѳзгеріс болады, оларды химияныц жаца эрі<br />

өте мацызды саласы — радиациондык химия зерттейді.<br />

Жасанды радиоактивтік. Ирен Кюри мен Фредерик Жолио-<br />

Кюри 1933 жылы алюминийді а-бѳлшегімен аткылағанда ол<br />

процесте позитрон бѳлініп шығатындығын ашкан деп мынадай<br />

реакция жазғанбыз (осы тарау, § 2 ):<br />

6(Н

f:'AI + 4He==30si+>n + e<br />

(позитрон)<br />

Бұл реакцияда позитроннын,<br />

бөлініп шығуын Ирен жэне<br />

Фредерик Жолио-Қюри,<br />

ол реакцияның екі сатыда өтетіндігімен<br />

түсіндірген. Әуелі:<br />

ізА* 2^ е = оп<br />

реакциясы нәтижесінде фосфордын<br />

жасанды изотопы —<br />

радиофосфор P^j түзіледі. Бізге<br />

белгілі кәдімгі фосфорда мүндай<br />

изотоп жок., сондыктан бүл<br />

жасанды изотоп радиоактивтік<br />

қасиеті бар, тұрақсыз болу керек,<br />

ол ѳздігінен ыдырап кремний<br />

изотопына айналады:<br />

3üp=30Si , е +<br />

15 14<br />

Фредерик Жоли°-Кюри<br />

Радиофосфордын жартылай<br />

ыдырау мерзімі 3 минут 15 секунд.<br />

Мұнын мағынасы а-бөлшектерімен аткылағанда кейбір элеметтердін<br />

атомдары, радиоактивті атомдарға айналады екен, ол<br />

атомдардын да кесімді ыдырау мерзімі бар, бірак олар ыдырағанда<br />

а не ß-бөлшектерін емес, позитрон бөліп шығарады.<br />

Міне, осылайша жасанды радиоактивтік ашылған. Онымен<br />

бірге радиоактивтік ыдыраудын а және ß шығару түрінен баска<br />

жана түрі — позитрондык ыдырау ашылған.<br />

Олай болса өткенде айтылған (осы тарау, § 2) жылжу занына<br />

мынадай косымша керек: радиоактивті элемент<br />

ядросы нан позитрон бѳлінетін болса, онын<br />

заряды бірге кеміп, түзілген элемент периодтык<br />

системада бір орын кейін жылжып кона ды<br />

(массалык саны ѳзгермейді).<br />

Жасанды радиоактивті заттар алу үшін а-бөлшегі ғана емес,<br />

тиісті атомдардын ядроларын протон, дейтрон, нейтрон жэне<br />

баска бөлшектерден де атқылауға болады. Мысалы, алюминийді<br />

нейтрондармен аткылағанда, натрийдін радиоактивті изотопы<br />

түзіледі:<br />

13A1 + ön = n N a + 2H e<br />

Жасанды радиоактивті изотоптардын саны барған сайын көбеюде.<br />

Фредерик Жолио-Қюри Франциянын ірі ғалымы жэне белгілі<br />

халыкаралык коғам кайраткері.<br />

Жолио-Қюри 1900 жылы, 19 наурызда туған, Мария СкладовіН)2

ская-Қюридін басшылығымен жұмыс істеген. Сол лабораторияда<br />

зайыбы Ирен Кюримен бірге бірнеше ғылыми жаңалыктар ашкан,<br />

1934 ж. жасанды радиоактивтік құбылысын ашкан, осы үшін<br />

екеуіне де Нобель сыйлығы берілді.<br />

1948 ж. Жолио-Кюри Францияныц бірінші атомдык реакторын<br />

кұрған. Жолио-Кюри бейбітшілік үшін күрестін ірі қайраткері,<br />

бүкіл жер жүзілік Бейбітшілік Советінін үздіксіз президенті<br />

болды. 1958 ж. кайтыс болды.<br />

Синтезделген элементтер. 1869 ж. Д. И. Менделев периодтык<br />

занды ашкан кезде не бары 63 элемент белгілі еді. Д. И. Менделеев<br />

периодтык заң келешекте жойылмайды, кайта ѳсіп дамиды<br />

деген болатын. Шынында, периодтык заң атом курылысын,<br />

ядро кұрылысын зерттеуде жетекші роль аткарды. Жана элементтердін<br />

ашылуы да периодтык зан дамуынын куэсі.<br />

Д. И. Менделеев периодтық занға сүйеніп 12 жана элементтін<br />

болуы керек екендігін, олардын келешекте табылатынын болжап<br />

кеткенді. Солардын ішінен үшеуінін (Ga, Ge, Sc) физикалык<br />

жэне химиялык қасиеттерін дэл айтып берген. Менделеевтін<br />

кѳзі тірісінде, бұл үшеуі жэне олардан басқа тағы 19 элемент<br />

табылды. Периодтык система жасалғаннан 60 жыл ѳткен сон<br />

25 элемент табылып, одан ѳздеріне лайык орын алды. Сѳйтсе де<br />

периодтык системада 43, 61, 85 жэне 87 орындар бос тұрды, олардын<br />

элі ашылмау себебі, тұракты изотоп түзбейтіндіктен деп<br />

есептелінді.<br />

Ядролык химиянын изотоптар жэне жасанды радиоактивтік<br />

туралы табыстары ғана бұл элементтерді синтездеуге мүмкіншілік<br />

туғызды. Түрлі элементтердін ядроларын өте тез жылдамдыкпен<br />

ұшатын бѳлшектермен, онын ішінде әсіресе нейтрондармен<br />

аткылағанда, барлык белгілі элементтердін радиоактивті изотоптарын<br />

алуға мүмкіншілік болды. Сондай-ак ураннан кейін<br />

элемент бар ма деген сұракка, ураннан кейін көп элемент бар,<br />

оларды колдан жасауға болады деген жауап беруге мүмкіншілік<br />

туды. Ядроны аткылауға баска бѳлшектерден гѳрі нейтронный<br />

Колайлы болуы, онын протон, дейтрон не гелион сиякты он заряды<br />

жок, сондыктан оны ядро кейін тебе алмайды, ѳл үлкен жылдамдыкпен<br />

келе жаткан қаркынымен ядроға онайырак кіреді.<br />

Онын үстіне, нейтрон атқыланып тұрған атомнын ядросын коршаған<br />

электрондармен де еш реакцияласпайды.<br />

Сѳйтіп ауыр элементтердіц атом ядроларын нейтрондармен<br />

аткылау аркылы, жаца элементтерді колдан жасауға мүмкіншілік<br />

туды.<br />

Осындай синтезделген элементтердіц біріншісі 43 орындағы<br />

технеций болды, ол 1937 ж. молибденді дейтронмен аткылау аркылы<br />

алынды:<br />

“ Mo + fH ^gT c + Jn<br />

1939 ж. актинийдіц ыдырауынан 87 элемент франций түзілетіндігі<br />

аныкталды:

2 2 7 Д 2 2 3 p , 4 Н<br />

8 9 87 ' 2<br />

Одан кейін 1940 ж. висмутты а-бѳлшектерімен аткылап астат<br />

алынды.<br />

2 < . At<br />

1947 ж. уран ыдырағанда түзілетін заттар ішінен 61- элемент<br />

прометий табылды. Сөйтіп уранға дейінгі 92 элемент түгелденді.<br />

Осыдан кейін ураннан сон, орналасуға тиісті элементтер синтез!<br />

басталды. Олардын ішінен ен алдымен 1950 жылы нептуний<br />

(Np) алынды. Уран-238-ді нейтронмен атқылағанда, ол оны сіціріп<br />

алып тұрақсыз ß-радиоактивтік қасиеті бар уран-239-ға<br />

айналады, оның жартылай ыдырау мерзімі 23 минут. Уран-239<br />

ß-бөлшегін қайта бѳліп, рет нѳмірі, 93, жана элементке айналады,<br />

соны нептуний деп атаған. Мүндағы реакцияларды мына<br />

тецдеулермен жазуға болады:<br />

238 . , . 1 239 ,<br />

92 U + 0 П = 92 U<br />

239 , , 239 м I —<br />

92 U = 92 N р -|- е<br />

Сонымен нептуний де ß-радиактивтік касиетті екендігі аныкталды.<br />

Ол ыдырап, рет нѳмірі 94- элементке айналады, оны<br />

плутоний (Pu) деп атады.<br />

239 , — 239 п . _<br />

92. . Р I 94 Р Ц + g<br />

Міне, осы эдістермен Д. И. Менделеев кестесінде орны бос<br />

тұрған № 43, 61, 85, 87 элементтер алынып, касиеттері зерттеліп<br />

қатарға косылды. Сонан соц трансуран элементтері деп аталатын,<br />

ураннан соңғы № 93— 104 элементтер де осы айтылған<br />

әдіспен алынды.<br />

1945 жылы № 95—96 америций (Am) жэне кюрий (Cm)<br />

элементтері ашылды. Оларды алу реакциялары мынадай:<br />

29328 U + 2 Не = 294 4 Pu + in<br />

294] P u = 294 Am + e -<br />

239 n I 4 u 242 ^ , 1<br />

94 P u 2 H e = ge Cm + о n<br />

1950 жылы америций мен кюрийді а-бѳлшектерімен аткылау<br />

аркылы № 97—98 элементтер — берклий (Bk) жэне калифорний<br />

(Cf) алынды.<br />

Содан кейін 1954 жылы № 99— 1 0 0 э й н ш т е й н и й (Es) мен<br />

фермий (Fm) алынды, 1955 жылы № 101 менделевий<br />

(Md), 1957 жылы № 102 нобелий (No), 1961 жылы № 103<br />

лоуренсий (Lr) алынды.<br />

Г)04

1964 жылы Дубна каласында ядролык зерттеулер жайындағы<br />

біріккен институттың, Г. Н. Флеров баскарған бір топ қызметкері<br />

өте күшті циклотронда плутоний —242-ні неон —22-ніц ядролар<br />

ағынымен атқылап № 104 элементті алады.<br />

'2Ц P u + fo2 N e^fo4 104 + 4 in<br />

Бұл жаңа элементті Совет елінің үздік ғалымы И. В. Курчатовтың<br />

құрметіне курчатовий (Ки) деп атады.<br />

1967 ж. Дубнада америций-243-ті (Z-95) неон-22 ядросымен<br />

аткылағанда 105-элементтін алғашқы ядролары синтезделді. Ол<br />

атом ядросынын, сырын алғаш зерттеген ғалымның құрметіне<br />

нильсборий деп аталды:<br />

243 д I 22* т 206 Xті j г- I<br />

95 Am + 10 Ne 105 Nb -(- 5 0 п<br />

Беріректе қорғасын изотоптарын хром-54 және марганец-55<br />

иондарымен атқылау аркылы 106 және 107 элементтер синтезделді.<br />

§ 4. ЯДРОЛЫҚ ЭНЕРГИЯ<br />

Ядролык реакцияларда өте көп энергия бөлініп шығады, ол<br />

кәдімгі экзотермиялык химиялык реакциялардагыдан бірнеше<br />

миллион есе артык. Бірак ол энергияны іске асырып пайдалануга<br />

кѳп кедергілер болды, оныц бастысы — белгілі ядролык реакциялардыц<br />

ішінде бір басталганнан кейін мысалы, көмірдіц жанғаны<br />

не кейбір баска химиялык реакциялар сиякты, токтамай<br />

жүре беретіні болмады. Ядролык реакция жүру үшін, өне бойы<br />

сырттан, айталык нейтронмен аткылап отыру керек.<br />

1939 жылдыц басында неміс ғалымдары Ган жэне Штрассман<br />

уран ядросын нейтронмен аткылауды зерттей отырып, ядро энергиясын<br />

пайдалануға мүмкіншілік беретін бірнеше мацызды кұбылыстар<br />

байкаған.<br />

Уран изотопы U 235 нейтронмен атқылағанда, ол ядро жарылып,<br />

одан екі «сынық» пайда болады, ол сынык айталык барий<br />

жэне криптон элементтерініц ядролары. Бұл кұбылыс казірде<br />

атомдык ядроныц бѳлінуі деп аталады. U 235 ядросы бѳлінгенде<br />

орасан кѳп энергия бѳлініп шығады, мысалы 1 кг уран бѳлінгенде<br />

шығатын' энергия 2 500 т көмір жанғандағыға пара-пар<br />

(84 млрд. кДж). Оныц үстіне, уранньщ эрбір ядросы бѳлінгенде,<br />

ядродан 2 —3 нейтрон бѳлініп шыгады.<br />

Міне, осы гылыми жацалык, оныц эсіресе соцгы айтылган<br />

фактісі, ядролык энергияны пайдалану проблемасын шешіп<br />

берді.<br />

Ядрога кірген бір нейтрон, жацадан 2—3 нейтрон бѳліп шығаратын<br />

болса, ол нейтрондар уранньщ баска ядроларымен<br />

кездесіп, ѳз ретімен оларды бѳліп жаца 4—9 нейтрон шығарып,<br />

одан эрі осы ретпен нейтрондар тез кѳбейіп, ядролык процесс<br />

ѳрбіп, керемет жылдамдыкка кѳшеді. Осылайша каулаған, яғни<br />

605

170-сурет. Тізбекті ядролық<br />

реакцияның схемасы<br />

жылдамдығы үсті-үстіне артып<br />

жатқан ядролык. бөліну процесі<br />

тізбекті ядролык реакция<br />

деп аталды (170-сурет).<br />

Совет физиктері К. А. П ет р-<br />

ж а к жэне Г. Н. Ф л е р о в (1940<br />

жылы) уран ядролары, оларды<br />

нейтронмен аткыламай-ак, ѳздігінен<br />

екіге бѳлініп эр бір бѳлінген<br />

ядродан 2 —3 нейтрон шығатынын<br />

ашты.<br />

Осы жөніндегі келесі зерттеулер<br />

Pu239 және Тһ233, уран235<br />

сиякты бөлінетіндігін көрсетті.<br />

Уран-235 оцай, жақсы бөліну<br />

ушін нейтрондардыц жылдамдығы<br />

бәсец болғаны колайлы екен.<br />

Жылдамдықты бәсецдету үшін<br />

нейтрондарды графит, не ауыр су<br />

сиякты баяулаткыштар<br />

аркылы ѳткізеді.<br />

Осыныц бәрін іске асырудағы<br />

бір киындык мынау болды. Ядросы бөлінетін изотоп U235, ал<br />

жаратылыстағы уранда, U 238 —99,3%, U 235 —0,7%, міне.осы изотоптарды<br />

бір-бірінен ажыратып U 235 жинау өте киын жұмыс<br />

болды, бірак бұл мәселе де шешілді.<br />

Тәжірибе үшін америкада алғаш жасалған ядролык реактор<br />

1942 жылдыц желтоксанында іске қосылды; оныц ішінде 6 ттаза<br />

уран бар еді; бүл реактор дұрыс жұмыс істеу үшін керекті уранныц<br />

ец аз мөлшері.<br />

Ядролык энергияны алуды көп кешікпей-ак Совет Одағы да<br />

мецгерді.<br />

ССРО-да 1954 жылы 27 маусымда ядролык энергиядан істейтін<br />

дүние жүзіндегі ец бірінші электр станция іске косылды. Онда<br />

«ядролык отын» ретінде ішінде 5% U 235 изотопы бар уран колданылды.<br />

Станцияныц куаты 5000 квт, ол тәулігіне 30 г уран<br />

жұмсайды ( 1 0 0 ткѳмірге пара-пар).<br />

§ 5. АКТИНОИДТАР<br />

Ураннан кейінгі № 93, 94 элементтер — нептуний мен плутоний<br />

белгілі болған соц олардыц касиеттері топ бойында олардан<br />

жоғары тұрған рений жэне осмийге ұқсас болу керек деген<br />

жорамал акталмады. Мұныц үстіне бұлардыц баска да ерекшеліктері<br />

мэлім болып, оныц бэрі электрондык кұрылымынан екендігі<br />

анықталды.<br />

Актинийден (№ 89) кейінгі — торий, протактиний, уран жэне<br />

ураннан соцғы колдан жасалған элементтердің барлығынын<br />

соцғы электроны, лантаноидтар сиякты, сырткы емес, сырттан<br />

үшінші кабатка конады екен, ядродан санағанда бүл 5 -кабат-<br />

ЫИІ

тың, f-катпары. Сонымен актинийден кейінгі — торий, протактиний,<br />

уран, нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний,<br />

эйнштеиний, фермий, менделевий, нобелий жэне лоуренсий<br />

— актиноидтар деп аталады.<br />

Ураннан кейін келетін ауыр (№ 93—104) элементтер ашыла<br />

бастағанда, оларды периодтык системада орналастыру жайында<br />

үлкен талас туды.<br />

Ураноидтар теориясын жасаушылар ураннан кейінгі элементтердіц<br />

барлығы да уранға ұқсас болуы керек, сондыктан олар<br />

ураннан әрі қарай жазыла беруі тиіс деп санайды. 1969 ж. күзінде,<br />

периодтык системаныц 1 0 0 жыл толуымен байланысты Ленинградта<br />

болған, X. Менделеев съезіне келген Франция ғалымы<br />

Гайсинский ураноидтар теоремасын колдап сѳйледі.<br />

Актиноидтар теориясы. 1944 жылы 95 жэне 96-элемент<br />

ашылған соц оларды орналастыру киындык туғызды; ѳйткені<br />

оныц алдында алынған 93 элемент нептунийді ураннан кейін<br />

жазғанда ол ренийдіц астына келеді екен, бірақ ренийге ешбір<br />

ұксамайтындығы аныкталды. Нептунийден кейінгі элементтер<br />

де сол сиякты болып шыкты. Сондыктан, 94—101 элементтерді<br />

ашқан америка ғалымы Глен Сиборг актиноидтар теориясын<br />

ұсынады. Ол теория бойынша актинийден кейінгі 14 элемент<br />

(лантаноидтар сиякты) актиноидтар тобын түзуі керек. Біздіц<br />

еліміздіц академигі А. А. Г р и н б е р г те осындай пікірде болған.<br />

Ол уран VI Топка жазылмауы керектігін, ѳйткені уранньщ касиеттері<br />

VI топтағы Cr, Mo, W ұксамайтындығын дәлелдеген.<br />

Актиноидтар теориясы дұрыс болса, актиноидтар катарыныц<br />

акыргы элементі 103 элемент болып шектелуі керек. 104 элементтіц<br />

касиеттері периодтык системаныц IV тобыныц элементі — гафнийге<br />

ұксас болуы керек деп жорамалдайды; ол 104 элемент<br />

ѳзініц алдындағы 103, 102, 101 т. т. элементтерге ұксамауы тиіс.<br />

Осы талас 20 жылга созылды. 1964 ж. курчатовий ашылып,<br />

оныц касиеттері кѳп киыншылыкпен зерттелді. Курчатовий гафнийге<br />

ұксас болып шыкты.<br />

Сондыктан периодтык системада лантаноидтар мен актиноидтар<br />

бѳлек косымша катар болып жазылады.<br />

Актиноидтардыц касиеттері. Бұл элементтер<br />

жаратылыста аз, кѳпшілігі жакында гана ашылғандыктан, олардыц<br />

касиеттері жайындағы мэлімет те аздау болғанымен 64-<br />

кестеде жинакталып келтірілді.<br />

Актиноидтар ішінен уран, торий жэне протактиний табиғатта<br />

бар заттар, олар ертерек ашылған. Қалған актиноидтар жаратылыста<br />

жок (нептуний мен плутонийден басқасы) 1940 —61<br />

жылдар арасында алынған элементтер.<br />

Актиноидтар ішінде жете зерттелгендері торий, протактиний,<br />

уран, нептуний жэне плутоний.<br />

Актиноидтардыц барлығы да радиоактивті заттар. Осы себепті<br />

бұлардыц химиялык қасиеттерін зерттегенде олар не ыдырап<br />

кетеді, не ыдырауда бѳлініп шығатын бөлшектер зерттеп отырған<br />

заттарға эсер етіп касиетін өзгертеді.<br />

607

Актиноидтарда рет нѳмірі ѳсу бағытымен жүрсек, әрбір жаңа<br />

электрон 5f. катпарына конады екен. Сонда торийдан кюрийға<br />

дейін 5/. болуға тиісті 14 электронный жетеуі толтырылады, берклийдан<br />

бастап лоуренсийға дейін екінші жартысы толтырылады,<br />

(84-кесте). Сонда бұл актиноидтарды лантаноидтардағы сияқты<br />

екі топшаға бөледі. Біріншісін торий топшасы, екіншісін берклий<br />

топшасы деп атайды.<br />

Торий топшасынын элементтерінде 5/ѵтегі жэне бгі-электрондарының<br />

энергетикалык күйлері біріне-бірі жакын, сондыктан<br />

бұлар кейде, f, кейде d элемент касиеттерін кѳрсетеді, бұл элементтердің<br />

валенттігі аумалы болуы да осыдан (84-кесте).<br />

5 [-катпарыныц электрондары кѳбейген сайын, ондағы электрондар<br />

кұрамыныц түрақтылығы артады, сондыктан енді 5f.<br />

электрондар 6 d кѳшпейді. Сол себепті берклий топшасындағы<br />

актиноидтар нағыз f — элементтермен ұқсас болады, сондықтан<br />

бұл топша лантаноидтарға жақын.<br />

Актиноидтардың қысқаша сипаттамасы<br />

84-кесте<br />

н 5<br />

п ®<br />

Элемент<br />

Символы<br />

Электрондык<br />

күрылымы<br />

5/ 6 d 7s<br />

Atom<br />

радиусы.нм<br />

э:,+<br />

радиусы,нм<br />

и<br />

«о<br />

Валеігг.<br />

88 Радий Ra _ _ 2 0 ,2 3 5 _ 2<br />

89 Актиний Ас — 1 2 0 ,2 0 3 0,111 — 3<br />

90 Торий ТҺ — 2 2 0 ,1 8 0 0 ,1 0 8 1842 (3 ) , 4<br />

91 Протактиний Ра 2 1 2 He5/.'6d27s2 0,1 6 2 0 ,1 0 6 1550 ( 3 ) , 4, 5<br />

9 2 Уран и 3 1 2 0 ,1 5 3 0,104 1133 3, 4, 5, 6<br />

93 Нептуний Np 4 — 2 0 ,1 5 0 0 ,1 0 2 6 40 3, 4, 5, 6<br />

94 Плутоний P u 6 — 2 0 ,1 6 2 0,101 6 3 9 ,5 3, 4, 5, 6<br />

95 Америций Am 7 — 2 — 0 ,1 0 0 — 3 (4 , 5, 6)<br />

96 Кюрий Cm 7 1 2 — — — 3 (4)<br />

97 Берклий Bk 7 + 2 — 2 ne5/*6d7s2 — — 3<br />

98 Калифорний C i 7 + 3 — 2 — — 3<br />

99 Эинштейний Es 7 + 4 — 2 — — 3<br />

100 Фермий Fm 7 + 5 — 2 — — — 3<br />

101 Менделевий Md 7 + 6 — 2 — — 3<br />

102 Нобелий (No) 7 + 7 — 2 — — 3<br />

103 Лоуренсий Lr 14 1 2 — — 3<br />

104 Курчатовий Ku 14 2 2 ■ 4<br />

Торий, протактиний, уран, нептуний, плутоний, америций<br />

жэне кюрий жай зат түрінде күмістей ак металл. Кюрийден кейінгі<br />

актиноидтар дербес күйінде жай зат түрінде алынбаған элементтер.<br />

Олардыц кѳпшілігініц бар-жоғы бірнеше атомы алынған.<br />

Аталған актиноидтар ауыр металдар (тығыздыктары 11 —<br />

20), балку температуралары да жоғары (84-кесте).<br />

Актиноидтар химиялык активті элементтер. Ашык ауада оларды<br />

оттек түгіл азоттыц ѳзі де тотыктыра алады. Торийдін пиро-<br />

,08

форлык касиеті бар, оны керосин ішінде сактайды. Бұлар тотыкқанда<br />

түрақты валенттік көрсететін оксидтерін түзеді, мысалы:<br />

Т Һ + 0 2 = ТҺ02<br />

4Ра + 502 = 2Ра20 5<br />

З и + 4 0 2 = из 0 8(и 0 2-2 и 0 з)<br />

Pu -f- 0 2 = P u02<br />

Актиноидтар (әсіресе торий мен уран) бойына сутек сініреді, сутекпен,<br />

ЭНз, ЭН4 типті гидридтер түзеді.<br />

Актиноидтар металдармен құйма түзеді, құймалардыц құрамында<br />

металдық косылыстар кездеседі, мысалы плутоний кұймаларында<br />

мынадай металлидтер табылған: РиА12, РиАіз;<br />

РиАЦ, PuCo2, РиҒео, PuMn2, RuNi2 т. б.<br />

Актиноидтар активтік катарында сутектің алдында орналасады,<br />

сондықтан сумен жэне кышкылдармен жаксы реакцияласады<br />

сілтілермен эрекеттеспейді.<br />

Актиноидтар химиялык ѳте актив болғандыктан, оларды<br />

алу үшін косылыстарын балкытып электролиздейді не термиялык<br />

айырады. Айталык, уран мен торийді алу үшін, олардыц комплекса<br />

фторидтерін (кѳбіне КЭҒ5) балкытып электролиздейді.<br />

Торий, нептуний, плутоний, америций жэне кюрийді алу үшін,<br />

олардын фторидтерін барийдіц, натрийдін не лантанныц буымен<br />

тотыксыздандырады:<br />

NpF,-f 2Bä = Np + 2BaF2<br />

СтҒз + La = Cm -f- LaF3.<br />

Ал, протактинийді алу үшін оныц косылыстарыныц біреуін кыздырып<br />

айырады:<br />

2РаСІ5 = 2Ра + 5СІ2.<br />

Актиноидтар іс жүзінде үлкен мацызы бар элементтер, олар<br />

негізінде атом ішіндегі энергияны пайдалану орындарында колданылады.<br />

„<br />

Жер кыртысында азда болса кездесетіні торий (8 -10“ 4(,% ),<br />

уран (3-10~4%) жэне протактиний (1-10~|и%), бұл жер кыртысын<br />

түзуші элементтердін ец азыныц бірі.<br />

Бұл элементтердіц химиясы ѳте кызык, бірак элі толык зерттелген<br />

жок.

ХИМИЯЛЫК. ЭЛЕМЕНТТЕРДІК<br />

ЖЕР КЫРТЫСЫНДАҒЫ МѲЛШЕРІ<br />

1 КОСЫМША<br />

Шамасы (нешс<br />

проценттен<br />

артык)<br />

Салмактык % есебімсн<br />

10 0(49, 13); Si(26)<br />

1 AI(7,45), Fe(4,2), Са(3,25), Na(2,4), Mg(2,35),<br />

К (2,35), H( 1). 1)A<br />

0,1 Ti(6,1), С (3,5). 10“<br />

0,01 Мп (9), Р (8), S (5), С1(4,8), N(4), Sr (4), В а(3,9),<br />

Rb(3,1), F (2,7), Сг(2), Z r(2), Ѵ( 1,5), N i(l), C u(1) 10--<br />

0,001 W (6,9), Li(6,5), Zn(5), Co(4), S n(4), Ir(3). P b(1.6).<br />

Mo( 1,5), Th(1,3). 10“ ’<br />

0,0001 Ge(7), Cs(7), Be(6), Sc(6), As(5), H(4), Ar(4),<br />

Hf(3,2). Ce(3,1), В (3), Nd(1,8), B r(1,5), G a(1). 10“ '<br />

0,00001 La(7), Yb(7), Dy(7), Gd(7), Sm(7). Er(6), Se(6),<br />

S b(5), C d(5), P r(5), Nb(3,2), 1(3), T a(2,4), Lu(l,5),<br />

0,0000001 Ho( 1,2), T b(l), In(1), Ti(1), A g(1)• 10-й<br />

He( 1). 10“<br />

0,0000001 P t(5), Au(5), Ne(5), Rh(1). Ir(1), Re(1),<br />

Kr(2. I“ 8); Xe(3. 10-), Ra(2. 10-"’); Pa(7. 1 0 -").<br />

10“ '<br />

*) Соңгы багандагы онның теріс көрсеткіші дәрежелері процент мөлшерін<br />

ыкшамдап жазѵ үиіін колданылған. Мысалы, С (3,5) деген жазѵдыН<br />

толығы С(3,5"10 ').<br />

Г)ІО

ЭЛ ЕМЕНТТЕРДІҢ ЖЭНЕ ОЛАРДЫН ҚОСЫЛ ЫСТАРЫНЫН,<br />

ТЕРМОДИНАМИКАЛ ЫҚ СИПАТТАМАЛ АРЫ<br />

I К О С Ы М Ш А<br />

ЭЛСМОНТ но<br />

косылыс<br />

Агрегат<br />

кү й і<br />

\н°2„„.<br />

кал/моль<br />

S<br />

кал/моль<br />

град<br />

Элемент не<br />

косыл ыс<br />

Агрегат<br />

йі<br />

'4 2!Жкал/<br />

мол і><br />

sv,«.<br />

ка.і/мо.іь<br />

град<br />

AgCl К — 30300 23.0 CtlSO, К — 235800 17.4<br />

Ag,S К —7600 34.5 СІ2 К —986200 57.6<br />

AgNO.i К —29430 33.68 C0 C 12 К -77800 25.4<br />

AICl.i К — 166800 26.3 Со (ОН) 2 к -131200 19.6<br />

AI >0 i К —400400 12.2 C0 S0 4 к -207500 27.1<br />

AI(OH);, К —384200 20.4 Сг.О:, к —270000 19.4<br />

As К 0 8.4 к к -103500 23.9<br />

AsHi Г + 41000 53.2 CsOH к —97200 18.6<br />

AsCI:, С —80200 55.8 Cu к 0 7.97<br />

As2Os К —218500 25.2 CuCI, к -49000 27.0<br />

AuCI, К -27500 35.4 Cu (ОН), к — 107200 19.0<br />

ВҢ j Г +18000 44.9 Cu SO, к -184000 25.3<br />

BF;, Г —265400 60.8 F, г 0 48.5<br />

B2 0 3 . К —306100 12.9 Fe к ' 0 6.49<br />

HBO> К — 186900 11.0 FeCI3 к —81500 28.7<br />

BaCI2 к —205600 30.0 ҒеСІз к - 95700 34.8<br />

BaO к -133000 16.8 FeO к —64300 13.4<br />

Ba (OH) 2 к —226200 24.8 Fe.iO-i к —266900 36.2<br />

BaSOi к —350200 31.6 ҒегО.і к -196300 20.9<br />

BaCO., к —290000 26.8 Fe (ОН2 к -135800 19.0<br />

BaCO:, к —290000 26.8 Ғе(ОН) 1 к -22800 16.1<br />

Be(OH)) к —216800 13.3 FeS2 к —42400 12.7<br />

BiC 1:1 к —90600 36.4 FeS04 к —220500 25.7<br />

Bi(OH):, к — 169600 29.8 GeCI, г -122000 83.0<br />

С (графит) к 0 1.361 GeO, к — 129000 12.5<br />

С (алмаз) к + 453 0.583 H. г 0 31.21<br />

CH, г — 17890 44.5 HF г —64200 23.9<br />

СО г —26420 47.3 HCl I' -22241 46.04<br />

СО, г —94100 51.1 HBr г -8600 47.5<br />

HCN г + 32000 48.2 HI г —3000 49.4<br />

C,H, г + 54190 48.0 H2 0 к —68436 10.54<br />

C2H4 г +12500 Н2О с с —68300 16.75<br />

С2Н„ г -20236 54.85 H.o г —57Й00 45.13<br />

С 2Н5 0 Н с —66350 38.50 H2 0 2 с —44700 25.3<br />

СаСІ2 к — 189500 27.2 H.s г —4800 49.1<br />

CaO к — 151900 9.5 І2 к 0 27,9<br />

Са (ОН) 2 І2 г +14880 62.25<br />

Са:,(РО+2 к —288440 21.2 к к 0 15.3<br />

СаСОз КСІ к к — 104200 19.7<br />

(аргонит) к —288480 22.2 K2O к —86400 23.5<br />

СаСО;, к —0 12.3 КОН к -101800 14.2<br />

(кальцит к —93000 31.2 КС Юз к —93500 34.17<br />

Cd к —221400 29.4 КС104 к -103600 36.1<br />

CdCb г 0 53.3 K.s к — 102400 26.6

Ж алғасы<br />

Элемент не<br />

косылыс<br />

Агрегат<br />

күйі<br />

ЛН°29И,<br />

кал/моЛь<br />

кал/моль<br />

грая<br />

Элемент не<br />

косылыс<br />

Агрегат<br />

күйі<br />

ДН°29Ч,<br />

кал/моль<br />

S°298,<br />

кал/моль<br />

град<br />

K2S 0 4 К —342600 42.0 РЛак) К 0 10.6<br />

KAI (SO , ) 2 К —589200 48.9 РСІз Г —66700 74.6<br />

KNOj К — 117760 31.77 РСЬ К — 110700<br />

K2CO3 К —273930 33.16 р 2о 5 К —370000 32.5<br />

К2СЮ 4 К —331900 47.8 НРОз К -228200<br />

К2СГ2О 7 К —486400 69.6 Н3РО 3 К —232200<br />

LiCl К —96900 13.9 НзРО., К —304000 26.4<br />

LiBr К —83.400 17.0 Н3РО4 С —302500<br />

Li20 К — 142500 9.06 Н4Р 20т К —538000<br />

LiOH К — И 6600 10.2 РЬС12 К —85800 32.6<br />

Mg К 0 7.77 РЬОг К —66100 18.3<br />

MgCl2 К '—153400 21.4 РЬ(ОН) 2 К — 123000 21.0<br />

MgO К —143700 6.44 P bS04 К —219500 5.2<br />

Mg(OH) 2 К —221000 15.1 РҺ (NO3) 2 К — 107350 50.9<br />

MgSO, К —305500 21.9 РЬСОз к 167300 31.3<br />

2MnCl2 К — 112000 28.0 Pt к 0 10.0<br />

МпО 2 К — 124300 12.7 PtCU к Г) Юно 50.0<br />

M0O3 К — 178200 18.6 RbCI к 102900 21.9<br />

N2<br />

Г 0 45.77 Re<br />

к 0 8.9<br />

NH3 Г — 11000 45.97 S (орто.-<br />

NO Г + 21600 50.34 ромбылык) к 0 7.62<br />

N 0 2 Г + 57.46 57.46 S (моно-<br />

N2O4 Г + 2309 72.73 клиникалык) к + 70 7.78<br />

HNO3 г —32280 63.34 S г (>5200 40.1<br />

NHtG

I I I К О С Ы М Ш А<br />

КЕЙБІР ҚЫШҚЫЛДАР МЕН НЕГІЗДЕР ЕРІТІНДІЛЕРІНІҢ<br />

ПРОЦЕНТИК КОНЦЕНТРАЦИЯСЫ ЖЭНЕ МЕНШІКТІ САЛМАҒЫ<br />

%----------------<br />

% НСІ HNO:, HaSO, NaOH кон<br />

4 1,019 1,022 1,027 1,046 1,033<br />

8 1,039 1,044 1,055 1,092 1,065<br />

12 1,059 1,068 1,083 1,137 1,100<br />

16 1,079 1,093 1,112 1,181 1,137<br />

20 1,100 1,119 1,143 1,225 1,176<br />

24 1,121 1,145 1,174 1,268 1,217<br />

28 1,142 1,171 1,205 1,310 1,263<br />

32 1,163 1,198 1,238 1,352 1,310<br />

36 1,183 1,225 1,273 1,395 1,358<br />

40 — 1,251 1,307 1,437 1,411<br />

44 — 1,277 1,342 1,478 1,460<br />

48 — 1,303 1,380 1,519 1,511<br />

52 — 1,328 1,419 1,560 1,564<br />

56 — 1,351 1,460 1,601 1,616<br />

60 — 1,373 1,503 1,643 —<br />

64 — 1,394 1,547 — —<br />

68 — 1,412 1,594 — —<br />

72 — 1,429 1,640 — —<br />

76 — 1,445 1,687 — —<br />

80 — 1,460 1,732 — —<br />

84 — 1,474 1,776 — —<br />

88 — 1,486 1,808 — —<br />

92 — 1,496 1,830 — —<br />

96 _ 1,504 1,840 — —<br />

100 — 1,522 1,838 — —

IV К О С Ы М И !Л<br />

КЕЙБІР МАҢЫЗДЫ МИ Н EPAJ1ДАРДЫ Ң ХИМИЯЛЫК КѴРАМЫ<br />

Л ты Химиялык күрамы Аты Химиялык курамы<br />

Агат . . . . хальцедонды қара Касситерит,<br />

Азурит . . . . Си(ОН)г-2СиСОі Калайылы тас SnO.<br />

Аквамарин берилды қара Кварц . . . . Si02<br />

Алунит . . . . K2S 0 4-AI2(S 0 4)3 ■ Кизерит . . . . M gS04-H20<br />

-Al (ОН):, Корунд . . . . AI,О.,<br />

Аметист . SiO, Криолит . AlF:i-3NäF<br />

Ангидрит C aS04 Куприт Cu20<br />

Антимонит Sb,S3 Лазурит NaAISi04-Na2S<br />

Апатит . . . . 3Ca,(PO,), Лимонит, коцыр<br />

не СаС12(СаҒ2) теміртас . . 2Fe20 3- 3H20<br />

Ca5(F, Cl) (Р 0 4), Магнезит . MgCO:s<br />

Арагонит . . СаСОі Малахит CaC03- Cu (0 H )2<br />

Аргентит Ag,S Марказит . . FeS2<br />

Арсенопирит . . FeAsS Мирабилит . Na2SOi • 10H)0<br />

Асбест . . . 3MgO • 2SiO, • 2H,0 Молибденит MoS)<br />

Астрахани! Na2S 04-M gS04-4H,0 Нефелин (Na.K),AI,Si20 ,<br />

Аурипигмент . . As-.S 1 Оливин (Mg, Fe)2S i04<br />

Барит . . . . B aS04 Опал . . . . Si0,nH ,0<br />

Берилл. . Be>.A 1l>(SiO:s) () tie 1Іиролюзит MnOj<br />

3BeO • AI .О:, • 6SiO, Пирит . . . . FeS2<br />

Бирюза . . . . СиАІб(Р0)4(ОН)и- Реальгар . . AsS<br />

• 5H-.0 Родонит, орлец MnSiO:t<br />

Боксит . . . . A1,Ö,-2H,0 Рутил . . . . Ti02<br />

Б у р а ..................... Na-.B iO;- 10H20 Серпентин . . . H,Mg,SiO„<br />

Вольфрамит . (Fe, Mn) W 04 Сильвин . KCl<br />

Гадолинит . . . Be,FeY,Si,0,„ Смитсонит . ZnCO.i<br />

Галенит . . . PbS Сыр . . . . HgS<br />

Галит . . . . NaCl Тальк . . . . H.;Mg3Si40 ,,<br />

Гематит . Fe20 :1 Топаз . . . . AI,(F, OH)2SiO,<br />

Гетит . . . . Fe20 c H20 Флюорит . CaF,<br />

Гидраргилит . . м ,о 3-зн ,о Фосфорит . CasF (P 0 4) ,<br />

Г и п с...................... C aS04-2H>0 Хальцедон . . SiO,<br />

Диаспор . . . ai2o ,- h 2o Халькопирит . . CnFeS, не Fe2S3<br />

Доломит . C aC 03-MgC0:i •Cu,S<br />

Зүмрет тас . . берилды кара Хромит FeCr20 4<br />

Ильменит . Ғ е0-Т і02 Церуссит . . . PbCOi<br />

Каинит . . . . VlgS04-KCl-3H.0 Циркон . . . . ZrSi04<br />

Кальцит . . . CaCO:, Шеелит . CaW 04<br />

Каолин . . . A l,0 r 2Si0.>-2H,0 Шпинель . . . Mg0-Al,0:,<br />

Карналит . . KCI-MgCI2-6H.O Эпсомит . M gS04-7H,0

TYPJ1I ТҮЗДАРДЫҢ 100 ()“ 100*<br />

Аммоний хлорлы 29,7 37,1 55,3 77,3 23,0 27,1 35,6 4,3,6<br />

Ашудас . . . . 3,0 6,0 25,5 154.0 2,9 5,6 20,4<br />

Барий хлорлы . . 31,6 35,7 46,4 58,7 24,0 26,3 31.7 37,0<br />

Калий азоткышк<br />

ы л .................... 13,9 31,6 106,2 245 12.1 24.0 51.5 71,0<br />

» хлорлы . 28,2 34,4 45,6 56,2 22,0 25,5 31,3 36,0<br />

Кальций хлорлы 59,5 74,5 115,3 159,0 37,3 42,7 57,5 61,3<br />

Куміс азоткышк<br />

ы л ..................... 115,0 215,5 171,0 024,0 53,5 68,5 82,5 90,1<br />

Мыс кукірткышк<br />

ы л .................... 14.8 20,9 39,1 73,6 12,9 1ГТз 28,1 42,4<br />

Натрий азоткышк<br />

ы л ..................... 73,3 88,0 124,7 176,0 42,2 46,8 55,5 63,6<br />

» кѳміркышкыл . 6,9 21,6 46,2 44,5 6,3 17,8 31,7 30,8<br />

» хлорлы . . . 35,6 35.9 37,0 39,2 26,3 26,4 27,0 28,1<br />

Б. Кейбір негіздерлің ерігіштігі<br />

(100 мл суда еритін сусыз заттын грамм саны)<br />

203 40" 80<br />

NaOH.................... . . .107 126 313.7<br />

КОН..................... . . . 111.4 136.4 160,0<br />

Ва(ОН). . . . . . 3.9 8.2 102<br />

См [ОН к . . . . . ■. 0.156 0.13 0,09<br />

615

V II К О С Ы М Ш А<br />

ЕРІГІШТІК КѲБЕЙТІНДІСІ (ЕК)<br />

Формула t° С ЕК Формула 1° c EK<br />

AgBr 25 6,3- 10“ 13 C aS04 •2Н20 25 6,1 • IO“ 5<br />

Ag2CO:, » 6,1- і с г 1- Cu2S 18 2 - IO“ 47<br />

AgCl » 1,6- 10~10 CuS 25 4 • 10“ 3e<br />

Ag2C r0 4 » 4,1- 10” ** FeS » 3,7- IO““'9<br />

Ag2Cr20 7 » 2 - 10-7 HgS 18 4 • 10~59<br />

Agl » 1,5-10“ '6 MgS 25 2 - 10~15<br />

Ag:iPOl 20 1,8- І0“ 'к MnS 18 5,6- IO“ 16<br />

Ag2S 25 5,7- IO“ 51 PbCI2 25 1,7- IO“ 5<br />

А1(ОН)з<br />

кышк. »<br />

PbS » 1,1 -IO“ 29<br />

AI (OH) 3<br />

негіз » 3,7- 10" PbS04 »<br />

ВаСОз »<br />

Sb2S3 » M O - 31<br />

ВаСг04 » 2,3-10 SrSOi j, 1• IO-2”<br />

BaS04 » 1,1 ■IO“ 10 SnS . 25 . . 2,8-10“ '<br />

СаСОз »' 4,8-10-9 ZnS 25 1,1 • IO-24<br />

Са (ОН) 2 » 3,1 • 10~5 CaC20 4- H20 18 1,78- IO“ 9<br />

СаН Р04 » 5-10-16 SrCOa 25 9,42-IO“ 10<br />

Х а з (ß.0,1) и— __- ы о - 25<br />

1 О<br />

05<br />

ОО<br />

о 1<br />

КЕЙБІР КОСЫЛЫСТАРДЫН, ТҮЗІЛУ<br />

РЕАКЦИЯЛАРЫНЫҢ ЖЫЛУЫ<br />

00<br />

О i<br />

VIII К О С Ы М Ш А<br />

Зат<br />

Түзілу AH<br />

Түзілу ДН<br />

Зат<br />

КДЖ/моль ккал/моль кдж/моль ккал/моль<br />

HoO(r) —241,88 —57,798 С2Н5ОН —277,7 —66,35<br />

H20(c) —285,91 —68,317 с н 3с о о н —484,0 — 115,7<br />

CO(r) — 110,55 —26,416 Na20(K) —421 — 100,7<br />

CO., —393,62 —94,054 NaOH —428 — 102,3<br />

s o 2 —297,0 —70,96 NaF —571 — 136,5<br />

S 0 3 (r) —395,3 —94,45 NaCl —413 —98,6<br />

S 0 3(k) —462,5 — 110,52 NaBr —361,8 —86,45<br />

NO + 90,4 + 21,60 Nal —290,0 —69,3<br />

N 02 + 33,5 + 8,00 Na2S 0 4 — 1396,0 —333,5<br />

NH3 —46,20 — 11,039 MgO —602,0 — 143,84<br />

HF —269 —64,2 M gfOHb —924,9 —221,00<br />

HCl —92,33 —22,063 MgCb —642 — 153,4<br />

HBr —36,6 —8,74 M gC03 — 1113 —266<br />

HI + 26,3 —6,29 M gS04 — 1279 —305,5<br />

H2S —20,15 —4,815 CaO —636 — 151,9<br />

CH4 —74,87 — 17,889 Ca(OH)2 —987 —235,18<br />

C2H6 —84,69 —20,236 CaF. — 1215 —290,3<br />

C2H4 + 52,30 + 12,496 a i2o 3 — 1670,2 —399,09<br />

C2H2 + 226,80 + 54,194 CuO — 155 —37,1<br />

СбНб (с) + 49,0 — 11,72 C uS04 —770 — 184,0<br />

СНзОН —238,6 —57,02 MnO —385 —92,1<br />

616

IX Қ ОСЫ М Ш А<br />

ТОҢАЗЫТК.ЫШ «ҚОСПАЛАР»<br />

Кейбір заттарды, көбінесе тұздарды сумен, кармен не мұзбен кесімді мөлшерде<br />

араластырса, түзілген «қоспаның» температурасы нөлден төмен болады.<br />

Осында сондай «коспалардын» қүрамы келтірілді. Кестелердегі А =100 г<br />

суға не карга есептелген араластырылатын тұздың грамм саны, t° — араластырғаннан<br />

кейінгі мүмкін төмен температураның ең төмені (С°). Араластырар<br />

алдында, араластыратын заттардын температурасы 10—15° болѵ керек.<br />

Туз A t Туз A t<br />

Тұз бен су<br />

NaC 2H30 2-H20 85 —4,7 СаСЬ-бНгО . . 250 — 12,4<br />

NHiCI . . . . 30 . —5,1 NHjNOs . . . . 60 — 13,6<br />

NaNOi . . . . 75 —5,3 NH4CNS . . . 133 — 18<br />

Na3S 20 3-5H20 . . 110 —8 ,0 KCNS . . . . 150 —23,7<br />

Түз бен к.ір (не муз)<br />

СаС12-6Н>0 . 41 —9,0 NaN0 3 . . . . 59 — 18,5<br />

СаС12 . . . . 30 (NH4)2S0 4 . . . 62 — 19<br />

Na2S 20 3-5H20 . . 67,5 I 11<br />

N a C l..................... 33 —2 1 ,2<br />

K C l..................... 30 ) 11 f 82 —21,5<br />

NH4CI . . . . 25 — 15,8 СаС12 -6Н20 < 125 — 10,3<br />

n h 4n o 3 . . . . 60 — 17,3 I 143 —55<br />

X К О С Ы М Ш А<br />

ХИМИЯЛЫК ӘДЕБИЕТТЕ КОЛДАНЫЛАТЫН ҚЕЙБІР ЛАТЫН<br />

ЖЭНЕ ГРЕК СӨЗДЕРІНІҢ ТҮБІРЛЕРІ МЕН ШЫЛАУЛАРЫНЫҢ<br />

МӘНІ<br />

а, ан — емес деген магынада сѳз алдына койылады, мысалы: аморфты анорганикалык;<br />

алло — грекше аллос — басща. мысалы: аллотропия;<br />

анти — грекше анти — қарсы, мысалы антихлор хлордын залалды эрекетіне<br />

карсы колданатын зат;<br />

би — латынша — екі еселенген, сѳз алдына койылып екі еселенгендікті, екі<br />

жактылыкты көрсетеді, мысалы: биметалл;<br />

гало — грекше галос — туз; "<br />

ген — грекше геннао — тудырамын, содан галоген;<br />

гео — грекше геос —*жер; геохимия;<br />

гидро — грекше гюдор — су, мысалы гидраттар, гидратация; бул сиякты сумен<br />

байланысты сездерден баска осы түбірді пайдаланатын, бірак сѵтекпен<br />

байланысты терминдер бар, мысалы гидрлеу—>сутек косу, кѳмірді<br />

гидрогендеѵ;<br />

гипо — грекше — тѳменгі, гипохлорит — хлорлылау, гипосульфит — күкірттілеу<br />

кышкылдардыц тұздары;<br />

гомо, гомео — грекше гомос — бірдей үйлес, мысалы: гомологтар катары, гомеополюсті<br />

байланыс;<br />

де — кері процесті көрсетеді, мысалы дегидрлеу — сутегін тартып алу, десорбция<br />

адсорбцияга кері процесс;<br />

ди — грекше дис — екі рет, екі есе, мысалы дитион кышкылы;<br />

изо — грекше изос — уқсас, соның өзі; мысалы: изомер, изоморфизм;<br />

макро — грекше — макрос — үлкен, макромолекула;<br />

микро — грекше микрос — кішкене, микроэлементтер — жануарлардыц немесе<br />

ѳсімдіктердін денесінде ѳте аз мѳлшерде болатын химиялык элементтер:<br />

тио — грекше — кукірт, тиоқосылыстар, күкірт аралас косылыстар.<br />

617

XI КОСЫМША<br />

Х И М И Я Л Ы К Э Л Е М Е Н T T Е Р Д I H. Т Ү Р Л І Х А Л Ы К Т А Р Т І Л 1 Н Д Е Г І А Т Т А Р Ы<br />

Казакша Орысша Агылшынша Фраицузша Нс.ѵіісшс* Латынша<br />

Азот Азот Nitrogen Azote Stickstoff Niro gen iu in<br />

Актиний Актиний Actinium Actinium Acktinium Actinium<br />

Алтын Золото Gold Or Gold Aurum<br />

Алюминий Алюминий Aluminium Aluminium Aluminium Aluminium<br />

Америций Америций Americium Americium Americium Americium<br />

Аргон Аргон Argon Argon Argon Argon<br />

Астат Астат Astatine Astatine Astatine Astatine<br />

Барий Барий Barium Barium Barium Barium<br />

Бериллий Бериллий Beryllium Glucinium Beryllium Berylliu m<br />

Берклий Берклий Berkelitim Berkelium Berkelium Berkelium<br />

Бор бор Bore Bore Bor Bo rum<br />

Бром Бром Bromine Brome Brom Bromum<br />

Ванадий Ванадий Vanadium Vanadium Vanadin Vanadium<br />

Висмут Висмут Bismuth Bismuth Wismut Bismuthum<br />

Вольфрам Вольфрам Tungsten Tungstene Wolfram Wolfram<br />

Г адолиний Г адолиний Gadolinium Gadolinium Gadolinium Gadolinium<br />

Г ал и й Г алий Gallium Gallium Gallium Gallium<br />

Гафний Гафний Hafnium Celtium Hafnium Hafnium<br />

Г ел ий Гелий Helium Helium Helium Helium<br />

Германий Германий Germanium Germanium Germanium Germanium<br />

Гольмий Гольмий Holmium Holmium Holmium Holmium<br />

Диспрозий Диспрозий Dysprosium Dysprosium Dysprosium Dysprosium<br />

Алгашкы атыпыи vi;>ці<br />

Селитра туғызушы (грек.)<br />

Нұрлы (грек.)<br />

Таң сәрісі (латын:)<br />

Ашудас (латын)<br />

Америка деген сезден (грек.)<br />

Жалкау (грек.)<br />

Астатос (грекше — түраксыз)<br />

Ауыр (грек.)<br />

Тәтгі (грек.)<br />

Берклийдің кұрметіне<br />

Бура (араб.)<br />

Тұншықтырғыш (грек.)<br />

Ванадис — Бак құдайы (Скандинавия.)<br />

Ак зат (неміс.)<br />

Каскыр аузынын кѳбігі (неміс.)<br />

Гадолин деген кісінін құрметіне.<br />

Галлий — Франция елінін ертедегі аты<br />

Гафниаль — ертедегі Копенгаген каласьшын<br />

аты<br />

Кун (грек.)<br />

Герман елі деген сѳзден<br />

Гольмий — Стокгольмнін латынша аті<br />

Колга киын түсетін (грек.)<br />

Қазакша Орысша Ағылшыиша Француз in a Немісше Латынша Алғашкы атының мәні<br />

Европий Европий Europium Europium Europium<br />

Индий Индий Indium Indium Indium<br />

Europium Европа деген сѳзден<br />

Indium Спектрдегі индиго — кѳк түсті сызығынак<br />

аталған<br />

Иод Иод Jodine Jode Jod Jodum Фиалка (грекше — күлгін)<br />

Иридий Иридий Jridium Jridium Jridium Jridium Кемпіркосак түстес (латын.)<br />

Иттербий Иттербий Ytterbium Ytterbium Ytterbium Ytterbium Швейцариядағы Иттерби деген жердін<br />

атынан<br />

Иттрий Иттрий Yttrium Yttrium Yttrium Yttrium Иттербийдіқ алғашқы жартысы<br />

Кадмий Кадмий Cadmium Cadmium Cadmium Cadmium Кадмийден (грек.)— цинк оксидінен<br />

алынған<br />

Калий Калий Potassium Potassium Kalium Kalium Күйдіргіш сілті (араб.)<br />

Калифорний Калифорний Californium Californium Californium Californium<br />

Кальций Кальций Calcium Calcium Calcium Calcium Әк (латын.)<br />

Кѳміртек У глерод Carbon Carbone Kohlensfoff Carboneum Көмір (латын.)<br />

Күкірт Сера Sulfur Soufre Schwefel Sulfur Ашық-сары (латын.)<br />

Күміс Серебро Silver Argent Silber Argentum Ақ, ашық (латын.)<br />

Кобальт Кобальт Cobalt Cobalt Kobalt Cobaltum Кобальд — тау жынысы<br />

Кремний Кремний Silicon Silicium Silicium Silicium Кремень (латын.)— шакпақтас<br />

Криптон Криптон Krupton Krypton Krypton Krypton Жасырын (грек.)<br />

Ксенон Ксенон Xenon Xenon Xenon Xenon<br />

Кюрий Кюрий Curium Curium Curium Curium Кюрийдін. құрметіне<br />

Калайы Олово Tin Etain Zinn Stannum Тұрақты, берік (латын.)<br />

Корғасын Свинец Lead Piomb Blei Plumbum Корғасын (латын.)<br />

Лантан Лантан Lanthanum Lanthane Lanthan Lanthanum Тығылған (грек.)<br />

Литий Литий Lithium Lithium Lithium Lithium Тастан алынған (грек.)<br />

Магний Магний Magpesium Magnesium Magnesium Magnesium Магнезия (ертедегі Грециядагы бір аймактын<br />

аты)<br />

619

Ой)<br />

Қазақша Орысша Ағылшынша Французша Немісше Латынша Алғашкы атының мәні<br />

Марганец Марганец Manganese Manganese Mangan Manganum Магнее (латын.)— сырткы түрі магнит<br />

ұқсас, сондыктан магнит аталынган<br />

Менде-<br />

Менде­ Mende- Mende- Mende- Mende- Менделеевтің кұрметіне<br />

леевий левий leviun leviun leviun leviun<br />

,<br />

Молибден Молибден Molybdenunum<br />

Molybdene Molybdän Molybdae-<br />

Кара түсті минерал (грек.)<br />

Мыс Медь Copper Cuivre Kupfer Cuprum Мыска бай Кипр аралынан<br />

Мышьяк Мышьяк Arsenic Arsenic Arsen Arsenicum Кушті у (грек.)<br />

Натрий Натрий Sodium Sodium Natrium Natrium Сода (латын.)<br />

Неодимий Неодимий Neodymium Neodyme Neodym Neodymium Жана егіз<br />

Неон Неон Neon Neon Neon Neon Жаңа (грек.)<br />

Нептуний Нептуний Neptunium Neptunium Neptunium Neptunium Нептун планетасыныц атымен<br />

Никель Никель Nickel Nickel Nickel Niccolum Жарамсыз (неміс.)<br />

Ниобий Ниобий Columbium Colombium Niob Niobium Танталдың кызы Ниобийдіц атынан (екеуі<br />

табигатта бірге кездеседі)<br />

Нобелий Нобелий Nobelium Nobelium Nobelium Nobelium Нобельдің кұрметіне<br />

Осмий Осмий Osmium Osmium Osmium Osmium Иіс (грек.)<br />

Оттек Кислород Oxygen Oxygene Sauerstoff Oxygenum Кышкыл түзуші<br />

Палладий Палладий Palladium Palladium Palladium Palladium Ақылдылықтың құдайы Паллада атынан<br />

Платина Платина Platinum Platine Platin Platinum Күміске үқсас (испан.)<br />

Плутоний Плутоний Plutonium Plutonium Plutonium Plutonium Плутон планетасыныц атымен<br />

Полоний Полоний Polonium Polonium Polonium Polonium Полоний — Польша деген сѳз<br />

Празеодими Празеоди­ Praseo- Praseo- Praseodum Praseo­ Жасыл — коцыр (грек.)<br />

мий dymiume dyme dymium<br />

Протакти­ Протакти­ Protaktini­ Protaktini­ Protaktini­ Protactini­ Нұрлылау (грек.)<br />

ний ний um um um um<br />

Прометий Ірометий Promet­ Promethi­ Promethi­ Promethihium<br />

um um um<br />

Казакша Орысша Ағыл шынша Французша Немісше Латынша Алғашкы атының мәні<br />

Радий Радий Radium Radium Radium Radium Нұрлы (латын.)<br />

Радон Радон Radon Radon Radon Radon Радий деген сезден<br />

Рений Рений Rhenium Rhenium Rhenium Rhenium Рейн ѳзенінін. латынша аты<br />

Родий Родий Rhodium Rhodium Rhodium Rhodium Қызгылт (түзыныц түсі бойынша)— грек.<br />

Рубидий Рубидий Rubidium Rubidium Rubidium Rubidium Спектрдегі қошқыл-қызыл сызык атынан<br />

Рутений Рутений Ruthenium Ruthenium Ruthenium Ruthenium Россияныц ескіше аты<br />

Самарий Самарий Samarium Samarium Samarium Samarum Орыстын тау-кен инженері Самарскийдің<br />

құрметіне аталынган самарскита<br />

минеральшан<br />

Селен Селен Selenium Selenium Selenium Selen Ай — теллурдыц (жер) серігі (грек.),<br />

Теллурмен табигатта бірге кездесетіндіктен<br />

Скандий Скандий Scandium Scandium Scandium Scandium Скандинавйя деген сезден<br />

Стронций Стронций Strontium Strontium Strontium Strontium Шотландиядағы Стронциан жеріиін атымен<br />

Сутек Водород Hydrogen Hydrogene Wasserstoff Hydrogeni- Су түзуші (грек.)<br />

Сурьма Сурьма Antimony Antimoine Antimon Stibium Сурьма жалтыры (грек.)<br />

Сынап Ртуть Mercury Mercure Quecksilber Hydrargyrum<br />

Сұйық күміс (грек.)<br />

Таллий Т аллий Thallium Thallium Thallium Thallium «Көк бүтақ» (грек.) спектрдегі түс :<br />

Тантал Т антал Tantalum Tantale Tantal Tantalum Грек мифологиясындағы Тантал атынан<br />

Темір Железо Jron Fer Eisen Ferrum Қамал (латын.)<br />

Технеций Технеций Technetium Technetium Technetium Technetium Технетос (грек.)— жасанды<br />

Теллур Теллур Tellurium Tellure Tellur Tellurium Жер (латын.)<br />

Тербий Тербий Terbium Terbium Terbium Terbium Швейцариядағы Иттерби жерініц атынан<br />

о го

If<br />

3 «3<br />

£<br />

w 5S *<br />

40 - к<br />

X 5 I<br />

“ i S 5 *<br />

c— * 12 о S- X 3X<br />

о X д 7 _ .3 £<br />

£ 1Ё!" — з *“ та <br />

■я s ^ 3 H S -Q — S 3 'O<br />

о cq=s cx x ^ a . 3<br />

к озта^ ~ s >; E uf- ь-о та<br />

Xet I Я o. S cTi-r * B-'J >- H 2 £ л -5 3 *<br />

gSx^'J £ * £ £ & 5 ^ ° « - у - * : | . 3 :<br />

Я® 5 з « l3;i3 - tu « 'i:5 s “ i ;<br />

|S u S -S - S 5 § 3 l^ g |g -S = S e-5 !<br />

2 ä | 2 і : І ! Ш ~ Э - ! “ х’! |<br />

щ^й^ЧсвтайЯ пака)^*^^!<br />

о. о >-> си % P’v' >♦■та о с J5 ^ o>sS<br />

С—. н f—>5 в О са о со cj üj 3 < н ст)<br />

СЛ<br />

_ __.cS Е E g<br />

Е р с ЕЕ^ о еЕ3 „з з<br />

1 I I ! -э-і-&S 5 Е 1 1 1 1 I!<br />

I S з ёЁ5 8 § 5 £ І - Э | 8 Ц<br />

л; -с je ^сии;-сх!-сх:шси.5.і:Т;.Е<br />

н н f - D q. ild. u. u u u u n n i u m<br />

Е Е Q Е --1-<br />

Ё5 з.2 .2 г_'зоа.,_1_ЕЕ г ^Е StÜ Ее--<br />

t_ О —< з я c ,. E ев c tо ß 2° n o C UЙ .i V Уд о J<br />

_п х : J- си и- х -х j = х : -.cz си .Е .£=«-.££<br />

Ь Ь- DQ«tJuCLtuUUU

АЛФАВИТТІК КӨРСЕТКІШ<br />

Абсолют джоуль 184<br />

Авогадро 37<br />

-зацы 31<br />

-саны 37 196<br />

Автоклав 474<br />

Автокомплекс 531<br />

Агат 431<br />

Агрегаттык күй 164<br />

Агрикола 7<br />

Агаш отын 120, 183<br />

Адсорбция 417<br />

Адсорбциялык тепе-теңдік 417<br />

Азидтер 386<br />

Азот 378, 376, 542<br />

-алынуы 378<br />

-нитридтері 383<br />

-кышкылы 391, 392, 397<br />

-сутектік косылыстары 379<br />

-оксиді 388<br />

Азоттау 466, 571<br />

Азотты ангидрид 390<br />

-кышкыл 391<br />

-азидсутек кышкылы 386<br />

Азофоска 409<br />

Айна шойын 556<br />

Айырылып-алмасу реакциясы 294<br />

Аквамарин 481<br />

Аквокомплекс 574<br />

Аквокышкылдар 525<br />

Аккумуляторлар 443<br />

Актив молекулалар 169<br />

Активатор 465<br />

Активтелген 177<br />

Активтелген кѳмір 346, 418<br />

Активтендіру энергиясы 170, 207<br />

Активтендіру энтропиясы 196, 194<br />

Активті концентрация 285<br />

Активті коэффициент! 285<br />

Активті куй 170<br />

Актиноидтар 607, 606<br />

-гидридтері 609<br />

-пирофорлык касиет! 608<br />

-теориясы 607<br />

-оксидтері 609<br />

Акцептор 134<br />

Ак магнезия 483<br />

Алебастр 486<br />

Алитерлеу 476<br />

Алмаз 415<br />

Алмас 533<br />

Алтын 488<br />

-галогениді 525<br />

-гидроксиді 525<br />

-оксиді 525<br />

Алунд 473, 477<br />

Алунит 473<br />

Алюмин 475<br />

Алюминий 477<br />

-гидроксид! 477<br />

-ашудасы 478<br />

-галогенидтері 476<br />

-гидриді 476<br />

-сульфаты 478<br />

-оксиді 474<br />

Алюминотермия 448<br />

Алюмосиликаттар 434<br />

Альбит 434<br />

Амальгама 524<br />

Америций 604<br />

Амидтер 384<br />

Аминокомплекстер 530<br />

Аминотоп 384<br />

Аммиак 379<br />

-синтезі 379, 240<br />

Аммиакаттар 382<br />

Аммонал 395<br />

Аммоний гидрокарбо'наты 493<br />

-молибдаты 551<br />

-нитраты 395<br />

-сульфаты 386 "<br />

-хлориді 386<br />

Аммофос 409<br />

Аморфты заттар 165<br />

-кѳміртек 415<br />

Амфотерлік 280<br />

Анализ 45<br />

Ангидрид 447<br />

Анион деформациялангыштыгы 161<br />

Аниондык комплекс 521, 581<br />

Анод 301<br />

-ерімтал 307<br />

-ерімейтін 307<br />

Анортит 434<br />

Антимонит 411<br />

Антрацит 420<br />

Апатит 408, 397<br />

-ұны 408<br />

623

Аралас<br />

-металл 590<br />

Аралык косылыстар 175 1<br />

Аргентит 522<br />

Аргон 318<br />

Аррениус тендеуі 170<br />

Арсенаттар 684, 410<br />

Арсениттер 410<br />

Арсеновольфрамат 552<br />

Ас тузы 334<br />

Асбест 484<br />

Аскын кернеу 310<br />

Ассоциациялану 249<br />

Асыл газдар 214, 46, 317<br />

Атмосфера 317<br />

Атом 67, 29, 238<br />

-абсолют массасы мен<br />

мѳлшері 35<br />

-кѳлемі 35<br />

-күрделі кұрылымы 59<br />

-ядро көлемі 58, 600<br />

-ядролық моделі 58<br />

-электрондык кұрылымы 82<br />

-электронный орналасуы 82<br />

Атом-молекулалык теория 29<br />

Атомдык орбиталь 138, 79<br />

-масса 25, 30, 50<br />

-торлы заттар 165<br />

Атомдылык 109<br />

Атомистика 24<br />

Атомдар саны 35<br />

Атомнын массалык саны<br />

Ауа 317<br />

-сұйылту 317<br />

-кұрамы 317<br />

Ауриттер 525<br />

Аустенит 571<br />

Ауыр су 239<br />

-шпат 352<br />

Ауыспалы элементтер 94<br />

Әрекеттесу ыктималдылыгы 196<br />

Эрекеттесуші массалар заны 172<br />

Эк 486<br />

-ерітіндісі 486<br />

-сѳндіру 486<br />

-тас 414, 436, 38<br />

-хлор 339<br />

Багдарласу 190<br />

Баддалеит 537<br />

Багыт<br />

-горизонталь 90<br />

-вертикаль 90<br />

-диагональ 91<br />

Байланыс<br />

-бағыттылығы 117, 149<br />

-берушілік 113<br />

-валенттік 101, 502<br />

-донорлы-акцепторлы 134<br />

-еселенген 129<br />

-кесімді<br />

-коваленттік 110<br />

-координациялык 134<br />

-металдык 450<br />

-полюсті 130<br />

-полюссіз 130<br />

-саны 141<br />

-сутектік 159<br />

-узындыгы 114<br />

-электроваленттік 152<br />

-энергиясы 114<br />

Балар 343<br />

Бальмер еериясы 65<br />

Балку температурасы 162<br />

Балкыгыштык диаграммасы 456<br />

Балкыткыш кышкыл 328<br />

-шпат 328<br />

Барий 480<br />

Барит 487<br />

Баяулаткыштар 606<br />

Бейэлектролиттер 268<br />

Берилий 481<br />

Бериллат 481<br />

Берилий 479, 481<br />

-оксиді 481<br />

-гидриді 481<br />

Берклий 604<br />

Бертолидтер 21<br />

Бертолле 340<br />

-тузы 340<br />

Бенитоит<br />

Бишофит 336, 447<br />

Боксит 474, 473<br />

Болат 571, 569<br />

-балкыту эдістері 571<br />

-пештері 570<br />

Бор 543<br />

-аторфты 469<br />

-галогенді косылыстар 470<br />

-кышкылы 470<br />

-гіероксиді 472<br />

-метабор 472<br />

-ортобор 471<br />

-тетрабор 472<br />

-полиметабор 471<br />

-полиортобор 471<br />

-оттекті косылыстары 471<br />

-параметрі 600<br />

Бор-теориясы 61<br />

Борандар 470<br />

Борат ион 470<br />

Бораттар 472<br />

Борацит 468<br />

Боридтер 470<br />

Боровольфрамат 552<br />

Бот 596<br />

Браунит 555<br />

Брэкет сериясы 66<br />

Бром 321, 343<br />

-алу 344<br />

-суы 345<br />

-оттекті косылыстар 345<br />

Броматтар 345

Бромдау кышкылы 345<br />

Бромидтер 345<br />

Бромсутек 344<br />

** -кышкылы 344<br />

Бура 472, 468<br />

Валенттік 105<br />

-бүрыш 114<br />

-күштер 148<br />

Ванадий 537<br />

-галогенидтері 539<br />

-карбидтері 539<br />

-кышкылдары 540, 539<br />

-нитридтері 539<br />

-силицидтері 539<br />

-оксидтері 540<br />

Ван-дер-Ваальс куштері 154, 320<br />

Вант-Гофф заңы 182, 262<br />

Висмут 376, 412<br />

-гидроксидтері 412<br />

-жылтыры 412<br />

-охрасы 412<br />

-оксидтері 412<br />

Висмутсутек 412<br />

Витерит 487<br />

Вольфрам 551<br />

-карбиді 552<br />

-кышқылы 552<br />

Вольфрамат 552<br />

Вольфрамит 551<br />

Вуд құймасы 530<br />

Газ инертті 46, 317<br />

-отын 420<br />

Газометр 244<br />

Галит 334<br />

Галий 467<br />

Галогендер 321<br />

-кышкылдары 349<br />

-радиусы 348<br />

-сутек кышкылдары 349<br />

-электрон тартуы 348<br />

Галогенангидрид 361<br />

Гальвани элемент 303, 299, 300<br />

-эле'ктр козғауыш 303<br />

-күші 303<br />

Гальванопластика 307<br />

Гальвоностегия 307<br />

Га пои 596<br />

Гассенди 18<br />

Гаусманит 555<br />

Гафний 535<br />

Гебер 6<br />

Гелий 319, 478<br />

Гелион 599<br />

Гель314<br />

Гельс аппараты 233<br />

Генератор газы 421<br />

Генри заңы 259<br />

Германий 413<br />

Гетерогенді катализатор 175<br />

Гесс заны 190<br />

Гибридтену 122<br />

Гибридті орбитальдар 121<br />

Гидрат 266<br />

Гидраттану 257<br />

Гидратация 266, 520<br />

Гидридоалюминаттар 476<br />

Гидридтер 240<br />

-туз тәрізді 240<br />

-аумалы 241<br />

Гидрогендеу 420<br />

Гидролиздену дэрежесі 297<br />

Гидрофиль 312<br />

Г идрофоб 312<br />

Гипохлорит 339<br />

Глаубер тұзы 333<br />

Гомогенді катализатор 175<br />

Гомогендік жүйе 175<br />

Г ранит 473<br />

Графит 415<br />

Г рэм<br />

-тұзы 406<br />

Гуммигут 37<br />

Далалык шпат 323, 328<br />

Дальтон заны 259<br />

Дальтонидтер 21<br />

Дебай 155<br />

Добрейнер 47<br />

Дейтерий 239<br />

Дейтрон 599<br />

Денгейше<br />

Дуралюмин 476<br />

Дефектоскопия 599<br />

Деформация 161, 160<br />

Диализ 311<br />

Диализатор 311<br />

Диаммофос 409<br />

Диполь 154<br />

-индукцияланган 156<br />

-лездік 156<br />

-моменті 154<br />

-ѳлшемі 155<br />

-узындыгы 154<br />

Дисперсті жүйесі 254<br />

Диспропорциялану ,230, 519, 525<br />

Дистильденген су 249<br />

Диссоциациялану 163<br />

-біртіндеп 285<br />

-дәрежесі 282<br />

-константасы 286<br />

-термиялык 163<br />

Дисульфаттар 370<br />

Дифтордихлорметан 328<br />

Доломит 224, 414<br />

Домна 566<br />

-пеші 567<br />

-процесі 566<br />

-шикі заттары 565<br />

Донор 134<br />

Дьюар ыдысы 245<br />

Дюлонг-Пти заны 34<br />

Екіншілей периодтык 106<br />

Еріген зат 255<br />

625

Ерігіштік 255<br />

-көбейтіндісі 287<br />

Еріткіш 255<br />

Ерітіндісі 257<br />

-аса қанык 258<br />

-коллоид 255<br />

-концентрленген 260<br />

-каныкпаған 256'<br />

-канык. 256<br />

-катты '455, 572<br />

-металл тәрізді<br />

-молекулалык 255<br />

-мольдік .260<br />

-моляльдық 260<br />

-нормальдык 260<br />

-осмос кысымы 262<br />

-өзгермей кайнайтын 267, 334<br />

-массалык проценті 260<br />

-шын 311, 255<br />

Ерітінділер 263, 254<br />

-кайнауы 263<br />

-катуы 263<br />

Жангыш сланецтер 420<br />

Жасанды силикаттар 435<br />

Жер асты газы 422<br />

Жүзгін 255<br />

Жылдамдық константасы 173<br />

Жылжу заңы 593<br />

Жылу ѳткізгіштік 451<br />

Жіліншік күкірт 353<br />

Зац әрекеттесуші массалар 172<br />

-Дюлонг-Пти 34<br />

-еселі катынастар 23<br />

-зат массасы сакталуы 14<br />

-жылжу 593<br />

-кѳлем катынастар 27<br />

-касиет тұрактылық 42<br />

-кұрам тұрактылык 20<br />

-материяның сакталуы 9<br />

-Мозли 60<br />

-периодтык 51<br />

-Фарадей 38<br />

-эквивалент 22<br />

-энергия сакталу 9<br />

Зат атомдык торлы 4 165<br />

-еру жылуы 255<br />

-инондык торлы 166<br />

-кристалды 165<br />

-кристалдык торлы 165<br />

-металдык торлы 166<br />

-малекулалық торлы 165<br />

-катты аморфты 165<br />

полиморфты 354<br />

-тазалау 41<br />

-химиялык күрылыс теориясы 109<br />

Заттар карапайым 52, 212<br />

-күрделі 55, 22<br />

Золь 311<br />

Зүмреттас 481<br />

626<br />

Изобаралык. процесс 186<br />

Изобара-изотерма потенциалдары 202, 21<br />

Изобарлар 597<br />

Изомерлер 513<br />

Изоморфизм 91<br />

Изополикышкылы 553<br />

Изотоптар 600, 238<br />

Изотондык коэффициент! 268<br />

Изохоралык процесс 187<br />

Ильменит 536<br />

Имидтер 384<br />

Инвар 579<br />

Ингибитор 175<br />

Инертті газдар 46, 318, 94<br />

Инертті элементтер 318, 94<br />

Индий 478<br />

Индикатор 290<br />

-түсін ѳзгерту<br />

-аралығы 21, 458<br />

Интерметалдык косылыстар 21<br />

Иод 321<br />

к<br />

Иодаттар 346<br />

Иодиттер 346<br />

Иодсутек 346<br />

-кышкылы 346<br />

-Иодтылау кышкыл 346<br />

-Иодтау кышкыл 346<br />

Иондар 312<br />

-полимеризациясы 161<br />

-радиусы 166, 98<br />

Иондык байланыс 147<br />

Иондык косылыстар 148<br />

Иридий 585<br />

Иттрий 534<br />

Кадмий 480, 530<br />

-гидроксиді 530<br />

-оксиді 530<br />

Каинит 488<br />

Калаверит 524<br />

Калий 488<br />

-перхлораты 341<br />

Калифорний 604<br />

Каломель 532<br />

Кальций 480, 484<br />

-алынуы 484<br />

-аскын пероксиді 486<br />

-галогенидтері 486<br />

-гидриді 485<br />

-гидроксиді 486, 485<br />

-карбидтері 4<br />

-нитраты 395, 486<br />

-нитридтері<br />

-сульфаты 486<br />

Каолин 435<br />

Карбид 423<br />

-тұз тәрізді 423<br />

-Карбин 415<br />

-Карбонил топ 426<br />

Карборунд 429<br />

Карлейль 236<br />

Карналит 493

Қ а т а л и з 175<br />

К а т а л и з а т о р 174<br />

К а т а л и з а т о р д ы ц у ы 175<br />

К а т и о н и т 48 7<br />

- а л м а с т ы р у 4 87<br />

- п о л я р и з а ц и я л а ғ ы ш т ы к<br />

-ә р е к е т і 161<br />

К а т о д 301<br />

-с ә у л е с і 54<br />

К а у с т и к а л ы к с о д а 491<br />

К в а н т с а н д а р ы 68, 74<br />

- б а с 68<br />

- к о с ы м ш а 74<br />

- м а г н и т 75<br />

-с п и н 76<br />

К в а н т қ а б а т т а р ы н т о л т ы р у 8 0<br />

- м е х а н и к а с ы 72<br />

-т е о р и я с ы 72<br />

К в а н т у я ш ы к т а р ы 78<br />

К в а р ц 431<br />

К в и н т э с с е н ц и я 44<br />

К е ң іс т ік т о р ы 165<br />

К е р м е к су 4 8 6<br />

К е р м е к т ік 4 8 7<br />

к а р б о н а т т ы к 4 8 6<br />

- к а р б о н а т т ы к е м е с 4 8 7<br />

-к е т ір у 4 8 7<br />

- т ұ р а к т ы 4 8 7<br />

- у а к ы т ш а 4 8 7<br />

К е р н е у а с к ы н 3 1 0<br />

- к а т а р ы 4 6 0<br />

К и з е р и т 4 8 3<br />

К и п п а п п а р а т ы 2 3 7<br />

К л а п е й р о н - М е н д е л е е в т е н д е у і 3 3<br />

К л е ч к о в с к и й к а т а р ы 7 9<br />

К л и н к е р 4 3 7<br />

К о а г у л я ц и я 3 1 4 •<br />

К о б а л ь т 5 76<br />

- а з о т т ы к о с ы л ы с т а р ы 5 7 7<br />

-а .к в о к о м п л е к с т е р і 5 7 8<br />

- г а л о г е н и д т е р і 5 7 7<br />

- г и д р о к а р б о н а т ы 5 7 8<br />

- г и д р о к с и д і 5 7 7<br />

- к а р б о н и л ь д е р і 5 7 8 , 5 7 7<br />

-к ѳ м ір т е к т і к о с ы л ы с т а р ы 5 7 7<br />

- к р е м н и й к о с ы л ы с т а р ы 5 7 7<br />

-о к с и д т е р і 5 7 7<br />

К о в а л е н т т ік 152<br />

К о к с г а з ы 2 3 6 , 4 2 2<br />

К о л л о и д т а р 311<br />

К о л л о и д е р іт ін д іл е р і 3 1 2<br />

-к ү й 4 32<br />

- к о с ы л ы с т а р 3 1 2<br />

К о л у м б и т 541<br />

К о л ч е д а н п е ш і 3 7 2<br />

К о м п л е к с а н и о н д ы 5 1 0 , 5 4 9<br />

- д и с с о ц и а ц и я л а н у ы 5 0 0<br />

- а т а л у ы , и з о м е р и я с ы 5 1 1 , 5 1 2<br />

-и о н 5 1 0<br />

- к а т и о н д ы 5 1 0<br />

- к о с ы л ы с т а р 4 4 8 , 5 0 9<br />

-к ѳ п я д р о л ы 5 1 2<br />

-с ы р т к ы с ф е р а с ы 4 9 9<br />

-н е й т р а л 4 9 8<br />

-т ү з ү ш і 4 9 9<br />

- х е л а т т ы 511<br />

К о м п л е к с т ү з іл у т е о р и я с ы 49 9<br />

- т ү р л е р і 5 1 0<br />

К о н в е р с и я 2 3 4<br />

К о н в е р т о р 5 6 9<br />

К о н с т а н т а 166<br />

- д и с с о ц и а ц и я л а н у 2 8 6<br />

- ж ы л д а м д ы г ы 173<br />

- к р и о с к о п и я л ы к 2 6 4<br />

- т е п е - т е н д ік 180<br />

- э б у л и о с к о п и я л ы к 2 6 4<br />

К о н т а к т а п п а р а т ы 3 9 7<br />

К о н ц е н т р а ц и я 168, 181, 172, 2 6 0<br />

- м о л я л ь д ы к 2 6 0<br />

- н о р м а л ь д ы к 2 6 0<br />

-п р о ц е н т т ік 2 6 0<br />

К о ң ы р т е м ір т а с 5 6 5<br />

К о о р д и н а ц и я л ы к б а й л а н ы с 134<br />

-с а н 501<br />

- т е о р и я 4 9 9 , 150<br />

К о р р о з и я 4 6 3<br />

- к ү р е с у ә д іс т е р і 4 6 5<br />

- т ү р л е р і 4 6 3<br />

К о р у н д 4 7 6<br />

К о с м о с с ә у л е л е р і 5 9 6<br />

К ө м ір т е к<br />

- а л л о т р о п и я с ы 4 1 5<br />

- и з о т о п т а р ы 4 1 4<br />

- с у л ь ф и д і 4 2 4<br />

К р е м н и й 5 4 3<br />

- а л у 4 2 8<br />

- в о л ь ф р а м а т ы 5 5 2<br />

-д и о к с и д і 4 3 0 , 431<br />

- к ы ш к ы л ы 4 3 2<br />

-м е т а 4 3 2<br />

- о р т о 4 3 2<br />

- с и л и к а т т а р ы 4 34<br />

- ж а й 4 3 4<br />

-к ү р д е л і 4 3 4<br />

-с у т е к к о с ы л ы с т а р ы 4 3 0<br />

-х л о р и д і 4 3 0<br />

К р е м н е з е м 431<br />

- а м о р ф т ы 431<br />

- к р и с т а л д ы к 431<br />

К р и о г и д р а т 2 6 6<br />

К р и о л и т 3 2 8<br />

К р и с т а л д а н у 2 5 8<br />

К р и с т а л д а р 165<br />

- э н е р г и я с ы 167<br />

К р и с т а л д ы к ѳ р іс т е о р и я с ы 50 4<br />

К р и с т а л л о г и д р а т т а р 2 6 6<br />

К р и с т а л л о г и д р а т т ы к с у 266<br />

К р и с т а л л о и д 311<br />

К р и п т о н 3 1 9<br />

К р о к о и т 5 44<br />

К р у к с 54

Купраттар 521<br />

Қуприттер 519, 517<br />

Купферникель 579<br />

Күйдіргіш сілті 491<br />

Күкірт 350, 543<br />

-аллотропиясы 354<br />

•алуы 351<br />

-оксидтері 360<br />

-полимерленуі 355, 356<br />

-полиморфизмы 354<br />

Күкіртті кышкыл 363, 361<br />

-гидросульфиттері 358<br />

-сульфидтері 358, 352, 361<br />

Күкіртсутек 361<br />

-кышкылы 361, 358<br />

Күміс 488<br />

-бромиді 523<br />

-жылтыры 522<br />

-нитраты 523<br />

-самород 522<br />

Күшті электролит теориясы 284<br />

Кюрий 604<br />

Казба көмір 419<br />

Казынды тұз 490<br />

«Кайнаушы кабат» 374<br />

Кайтымды реакция 179<br />

Қайтымсыз реакция 178<br />

Калайы 413, 440<br />

-гидриді 441<br />

-гидроксиді 441<br />

-диоксиді 441<br />

-кышкылдары 440<br />

-оксиді 440<br />

-хлориді 441<br />

Қалайылау 521<br />

Калдык 40<br />

-кышкылдык 40<br />

-негіздік 40<br />

-су 40<br />

Калыпты сутек электроды 302<br />

Канык бу 251<br />

-аса 258<br />

Кара металдар -565<br />

-металлургия 565<br />

Карапайым металдар 212<br />

Карапайым бейметалдар 212<br />

Карсы ион 313<br />

Катпардагы электрон саны 80<br />

Катты отын 419<br />

Коныр кѳмір 420<br />

Қорғасын 413<br />

-аккумуляторы 443<br />

-аралас оксиді 443<br />

-ацетаты 442<br />

-галогенидтері 443<br />

-гидроксиді 523<br />

-жосасы^ 443<br />

-карбонаты 443<br />

-диоксиді 353, 360<br />

-кышкылдары 522<br />

-кені 522, 441<br />

-сульфатты 443<br />

-сульфиді 443<br />

-оксиді 522, 442<br />

Кос оксидтер<br />

Кос суперфосфаты 408<br />

Кос тұздар 224, 500<br />

Кос электр кабаты 500<br />

Косылыстар интерметалдык 458<br />

-иондык 148, 152<br />

-комплексті 497<br />

-полюсті 130<br />

-түзілу реакциясының<br />

-жылуы 616<br />

Қүймалар 455, 453<br />

Күм 432<br />

Кызыл темір тас 565<br />

Кызыл фосфор 399<br />

Кышқыл-негіз туралы теория<br />

Кышқылдар 271, 539<br />

-класы 221<br />

-концентрациясы 611<br />

Кышкылдык оксидтер 221<br />

Лавуазье-Лаплас зацы 189<br />

Лайман сериясы 66<br />

Лантан 586, 582<br />

Лантаноидтар 587<br />

-ва^енттігі 588<br />

-гидроксидтері 592<br />

-металидтері 591<br />

-косылыстары 591<br />

Лантаноидтык жиырылу 588<br />

Леблан<br />

-эдісі 333, 492<br />

-боридтері 554<br />

Левкипп 18<br />

Лездкі диполь 156<br />

Ле-Шателье принципі 181<br />

Лиганд 499, 514<br />

Лиофильдік 312<br />

Лиофобтык 312<br />

Литий 488<br />

-оксиді 489<br />

-гидроксиді 490<br />

Литопон 529<br />

Литосфера 46<br />

Локальдану 473<br />

Магналий 476<br />

Магнезия ак 483<br />

Магнезиялы цемент 483<br />

Магнезит 482<br />

Магнетит 565<br />

Магний 479, 482<br />

-гидроксиді 483<br />

-карбонаты 483<br />

-сульфаты 483<br />

-оксиді 483<br />

-хлориді 336, 483<br />

Мадрель тұзы 406<br />

Малахит 517<br />

628

Манганат 558<br />

Манганин 556<br />

Масса 71<br />

Марганец 555<br />

-ал $ы 555<br />

-боридтері 554<br />

-галогенидтері 553<br />

-гидроксидтері 556<br />

-жылтыры 555<br />

-карбидтері 554<br />

-кышкылдары 558, 559<br />

-нитридтері 554<br />

-силицидтері 554<br />

-сульфаты 558<br />

-сульфидтері 554<br />

-оксиді 553<br />

-шпаты 555<br />

-ферромагниттік касиеті 556<br />

-фосфоридтері 555<br />

Мартенсит 571<br />

Маршал кышкылы 363<br />

Масса дефектісі 599<br />

Мезон 597<br />

Меншікті жылу сыйымдылык 34, 249<br />

Металдар 212<br />

-активтігі 459<br />

-асыл 453<br />

-кені 449, 446<br />

-калыпты электродтык<br />

потенциалы 302<br />

-кара 453<br />

-сирек кездесетін 46, 453<br />

-сілтілік 453, 488<br />

-сілтілік-жер 453, 484<br />

-түсті 453<br />

-химиялык касиеті 212, 459<br />

Металдык байланыс 450<br />

Металлургия 449, 565<br />

Минералдар курамы 614<br />

Мирабилит 491, 351<br />

Мицелла 313<br />

Молекула 29<br />

-атомдардын арасы 153<br />

-беріктігі 144<br />

-полюссіз 154<br />

-полюсті 154<br />

-Молекулалык масса 30<br />

-орбиталь 138<br />

Молибден 549<br />

-жылтыры 549<br />

-кышкылы 550<br />

-фториді 550<br />

Молибденат 551<br />

Моноизотоп 601<br />

Моль 30<br />

Мономер<br />

Монофосфат<br />

Мурит 343<br />

Мүсәтір спирт 381<br />

Мунай 420, 18о<br />

Мыс 488, 517<br />

-ацетаты 521<br />

-гидроксиді 520<br />

-дихлориді 521<br />

-жылтыры 517<br />

-карбиді 518<br />

-колчеданы 517<br />

-купоросы 520, 369<br />

-негіздік туздары 520<br />

-нитраты 521<br />

-самород 517<br />

-сульфаты 520<br />

-оксидтері 517, 519<br />

Мышьяк 376, 409<br />

-аморфты 409<br />

-оксиді 410<br />

-колчеданы 409<br />

-кристалдыц 409<br />

Мышьякты кышкыл 410<br />

-оксиді 410<br />

-сутек 409<br />

Натрий 491, 488<br />

-алынуы 490<br />

-пероксиді 490<br />

-гидрокарбонаты 492<br />

-дихроматы 548<br />

гидросульфиті 365<br />

-карбонаты 492<br />

-нитраты 491<br />

-сульфаты 491<br />

-сульфиті 365<br />

-тиосульфаты 365<br />

-оксиді 491<br />

-хлориді 490<br />

-хроматы 548<br />

Негіздер 254, 271, 223<br />

-пероксо 254<br />

-ерігіштігі 615<br />

-меншікті салмағы 613<br />

-нроценттік концентрациясы 613<br />

Негіздік оксидтер 220<br />

-туздар 40, 521, 224^<br />

Нейтралдау реакциясы 293<br />

Нейтрон 599, 596<br />

Нейтрино 593<br />

Неон 319<br />

Нептуний 608<br />

Нифелин 434, 473<br />

Никель 579<br />

-а квоком плекстері 580<br />

-аккумуляторы 580<br />

-гидроксиді 580<br />

-жылтыры 579<br />

-кристаллогидраттары 580<br />

-тетракарбонилы 580<br />

-оксидтері 579<br />

Никелин 579<br />

Никельсон 236<br />

Никлес 323

Ниобий 537<br />

-гидроксидтері 541<br />

-оксидтері 541<br />

Нитраттар 394<br />

Нитридтер 383<br />

Нитроза 371, 372<br />

Нитрозил гидросульфаты 372<br />

Нихром 579<br />

Нуклон 596<br />

Нильсборий 605<br />

Озон 247<br />

Озонатор 247<br />

Оксид 488<br />

Оксиликвит 246<br />

Олеум 361<br />

Орбита квантталган 63<br />

-радиусы 62<br />

Орбиталь байланыстырушы 139<br />

-босаң 140<br />

Ортоклаз 434<br />

Осмий 585<br />

Осмос 262<br />

-кысымы 262<br />

Оттек 351, 539, 242<br />

-алу 243<br />

-изотопы 245<br />

Оттектік тізбек 253<br />

Отын газ түріндегі 419, 420<br />

-катты 419<br />

-реактивтік<br />

-элементтері 445<br />

Охра 412<br />

Ѳзгермей кайнайтын ерітінділер 267<br />

Ѳнім мұнаралары 372<br />

Палладий 585<br />

Пандермит 468<br />

Патша сұйығы 387, 525<br />

Паули принцигіі 80<br />

Пашен сериясы 66<br />

Пербораттар 472<br />

Период 88<br />

-кіші<br />

-үлкен<br />

Периодтык заң 51<br />

-система 50, 88<br />

-бірінші варианты 50<br />

-екінші варианты 52<br />

-жасалуы 50, 51<br />

-күрылысы 88<br />

Периодаттар 346<br />

Перманганаттар 559<br />

Пероксокышкыл 254, 370<br />

Пероксонегіз 370, 254<br />

Пероксотізбек 253<br />

Перренаттар 561<br />

Пероксосульфат 370<br />

Персульфидтер 360, 359<br />

Пиролюзит 555<br />

Пирометаллургия 449<br />

Пирометриялық эффект 421<br />

Плутоний 608<br />

Протактиний 608<br />

Плюмбит 442<br />

Планк<br />

-турақтысы 57<br />

Платина 584<br />

-гексахлорид кышқылы 584<br />

Платиналык металдар 582<br />

-галогенидтері 583<br />

-оттекті косылыстары 582<br />

-ұшқыш оксидтері 582<br />

Платинит 579<br />

«Победит» 577<br />

Позитрон 598, 599, 596<br />

Позитрондык ыдырау 598<br />

Полибораттар 472<br />

Полигалит 493<br />

Поликүкірт кышкылы 367<br />

Полимер 360<br />

Полиметабор кышкылы 471<br />

Полимолибденат 551<br />

Полиморфизм 354, 214<br />

Полиморфты заттар 354<br />

Полинг 121<br />

Полиортабор кышкылы 471<br />

Политнон кышкылдары 366<br />

Полифосфор кышкылы 406<br />

Гіолифосфаттар 406<br />

Полихроматтар 548<br />

Поляризация 161, 162<br />

Преципитат 408<br />

Проба 522, 524<br />

Промотр 175<br />

Протон 599, 276<br />

Пфунд сериясы 66<br />

Радий 480<br />

Радикал 40<br />

Радиоактивтік 56, 592<br />

-сэулелері 592, 178, 601<br />

Радиоактміті элементтер 46, 592<br />

-жартылай ыдырау мерзімі 593<br />

-ыдырау катары 592<br />

Радиоактивтік табиғи 594<br />

Радиоизотоптар 601<br />

Радиолиз 178<br />

Радиофосфор 602<br />

Радиохимия 178<br />

Радиус 95<br />

-атом 95, 166<br />

-ион 97, 166<br />

Радон 319<br />

Рауль заңы 264<br />

Реакция айрылып, алмасу 381<br />

-бейтараптану 293, 297<br />

-жылдамдыгы 168<br />

-жылу эффектісі 184, 185, 616<br />

-кайтымды 179<br />

-кайтымсыз 178<br />

630

-кышкылдык 296<br />

-орын басу 298<br />

N -сілтілік 295<br />

-теңестіру 227<br />

-тізбекті 176<br />

-тотыгу 227, 246, 225<br />

-тотыксыздандыру 227, 225<br />

-фотохимиялык 177<br />

-химиялык 5<br />

-экзомтермиялык 185<br />

-эндотермиялык 185<br />

Ребиндер<br />

Рений 560<br />

-косылыстары 560, 561<br />

-оксиді 561<br />

Рентген сэулёсі 56, 177<br />

Роданит 555<br />

Родий 585<br />

Рубидий 488, 494<br />

Рубин 477<br />

Рутений 585<br />

Рутил 536<br />

Ридберг константасы 56<br />

Сапфир 477<br />

Селен 350, 214, 373<br />

-аморфты 374<br />

-кристалдык 373<br />

-кышкылы 374<br />

Силандар 430<br />

Силикат ѳнеркэсібі 436<br />

Силикаттар жасанды 434<br />

Силицидтер 430<br />

Силумин 476<br />

Сильвинит 334, 493<br />

Синтездеу аммиакты 379<br />

-жаңа заттар 10, II, 45<br />

Синтезделген элементтер 46, 603<br />

Скандий 553<br />

Сланец жангыш 420<br />

Слюда 434<br />

Сода 492, 447<br />

-каустикалык 491<br />

Сольват 266<br />

Сольваттану 257<br />

Спектр 54<br />

Спектрохимиялык катар 507<br />

Спин 76<br />

Стандартты энтальпия 191<br />

-энтропия 199<br />

Стронций 477<br />

-гидроксидтері 488<br />

-оксидтері 488<br />

Стронцианит 487<br />

Су 248<br />

-анализі 250<br />

-ассоциациясы 249<br />

-ауыр 239<br />

-газы 422<br />

диссоциациялануы 288<br />

-дистильденген 249<br />

-иондарынын кѳбейтіндісі 289<br />

-кермектігі .486<br />

-меншікті жылу сыйымдылыгы 249<br />

-куйінін диаграммасы 250<br />

Субкомгілексті косылыстар 216<br />

Субкосылыстар 216<br />

Сублимация 346<br />

Сульфандар 359<br />

Сульфаттар 369, 447<br />

Сульфит сілтісі 365<br />

Сульфидтер 358, 364<br />

Сульфурил хлориді 362<br />

Супеофосфат 407<br />

Сурьма 376, 411<br />

-гидроксидтері 411<br />

-оксидтері 411<br />

-кышкылдары 412<br />

Сурьмалы кЫшкыл 412<br />

Сутек 237, 232. 542<br />

-пероксиді 232, 252<br />

-жанаргысы 238<br />

-изотоптары 238<br />

-орто 237<br />

-пара 237<br />

Сутектік байланыс 249<br />

-кѳрсеткіш 290<br />

-косылыстар 240, 118<br />

-энергиясы 69<br />

Суйык балку температурасы 251<br />

-кайнау 251<br />

-кату 251<br />

-отындар 420<br />

Сүйек-уны 408<br />

Сыгылу 96<br />

-лантаноидтык 96<br />

-актиноидтык 96<br />

Сынап 477, 480, 531<br />

-куркіреуік 531<br />

-нитраты 533<br />

-хлориді 533<br />

-оксидтері 532<br />

Табиги газ 421<br />

-радиоактивтік 594 „<br />

Талий 478, 467<br />

Тальк 484<br />

Тантал 537<br />

Танталит 541<br />

Таралу коэффициент 259<br />

Таутомерия 364<br />

Тау хрусталі 431<br />

Теллур 350, 375<br />

-аморфты 375<br />

-кристалды 375<br />

-кышкылы 375<br />

-оксидтері 375<br />

-сутек 375<br />

Тел л урлы кышкыл 375<br />

Геллуридтер 375<br />

Темір 234, 572<br />

-аквокосплексті 574<br />

-аллотропиясы 572<br />

631

-аминокомплексі 575<br />

-бормен косылыстары 564<br />

-галогендермен косылыстары 563<br />

-күкіртті косылыстары 564<br />

-купоросы 369<br />

-кұймалары 565<br />

-косы тұздары 575, 576<br />

-кышкылы 576<br />

-нитрозилы 574<br />

-пентакарбонилы 573<br />

-туздары 575<br />

-гидроксидтері 574, 575<br />

-ферриттері 575<br />

-цианидтері 575<br />

-оксидтері 563, 572<br />

Темірбетон 438<br />

Температура кайнау 264<br />

-кату 264<br />

Тенардит 492<br />

«Теціз кышкылы» 329<br />

Тепе тендік жылдамдыгы 179<br />

-жылжымалы 180<br />

-константасы 180<br />

Тербеліс жиілігі 177, 64, 65<br />

Термиялык айыру 609<br />

-диссоциациялану 163<br />

-ѳндеу 571<br />

Термофосфат 408<br />

Термохимия 184, 189<br />

-тендік 184<br />

Тетрафторэтилен 328<br />

Тефлон 328<br />

Технеций 561<br />

Технология процестері 11<br />

Тиндаль эффекті 312<br />

Тиокүкірт кышкылы 365<br />

Тиосульфаттар 365<br />

Тиотүздар 360<br />

Тиоциан кышкылы 425<br />

Тиокѳмір кышкылы 360<br />

Типтік элементтер 94<br />

Титан 535<br />

-алуы 535, 537<br />

-эгі 537<br />

-гидроксиді 535, 536<br />

-кышкылдары 536<br />

-тетрагалогенидтері 536<br />

-оксиді 536<br />

Титаномагнетит 536<br />

Толкындык функция 73<br />

Толкындык механика 73<br />

Толкындык табигат 69<br />

Томас шлак 408, 569<br />

Томпак 528<br />

Тоцазыткыш коспалар 617<br />

Топ аналог 93, 89<br />

-косымша 89, 467<br />

-негізгі 89<br />

Тордың константасы 166<br />

Торий 606, 608<br />

Тотыяйын 369<br />

Тотыгу 381, 226<br />

-дэрежесі 152<br />

-реакциялары 381, 225<br />

«Тоттыкан тұз кышкылы» 329<br />

Тотыксыздану 226<br />

-реакциялары 227<br />

-тендеу 227<br />

Тотыксыздандыргыш 361, 226<br />

Тотыксыздандыра ыдырау 253<br />

Тотыктыра ыдырау 253<br />

Тотыктыргыш 362, 377, 226<br />

Трансмутация 44<br />

Трепел 432<br />

Триада 48<br />

Түтінді топаз 431<br />

Туз кышкылы 333<br />

-табиги тұздары 334<br />

Туздар 223, 271<br />

-алу жолдары 335<br />

-гидролизі 294<br />

-казынды 490<br />

-калыпты 223<br />

-катты 335<br />

-негіздік 224<br />

-соргыш 335<br />

-суда ерігіштігі 615<br />

-шѳгінді 335<br />

Турактылык катары 144<br />

Тыгыздык 32<br />

Тізбек реакция<br />

-ядролык реакция 606<br />

Ультрамарин 478<br />

Универсал газ турактысы 188, 33<br />

Ураноидтар теориясы 607<br />

Уран 604<br />

Үнтақтык металлургия 550<br />

Үштік нукте 214<br />

Фарадей заны 308<br />

Ферромарганец 556<br />

Феррохром 544<br />

Феррит 575<br />

Феррованадий 540<br />

Физикалык-химиялык анализ 456<br />

Флогистон 7<br />

Флотация 448<br />

Флюс 517<br />

Фосфорит 408<br />

-уны 408<br />

Фосфорлау кышкылы 406<br />

Фосфорлы кышкыл 402<br />

-хлор ангидриді 401<br />

Фосфоровольфрамат 552<br />

Фосген 426<br />

Фосфии 400<br />

Фосфоридтер 400, 401<br />

Фосфор 371, 543<br />

-алу 398<br />

632

к -пентахлориді 401<br />

-тетра кышкылы 403, 406<br />

-тетрамета кышкылы 403, 406<br />

-тетраорто кышкылы 404<br />

-оксидтері 402<br />

-трихлориді 401<br />

Фосфордың аллотропиялык түрлері 399<br />

Фотон 57, 70<br />

Фотохимиялык реакциялар 177<br />

Франций 488<br />

Фтор 321<br />

-оксиді 326<br />

-электрон тарткыштығы 324<br />

Фторбораттар 469<br />

Фторидтер 327<br />

Фторсутек 325<br />

-кышкылы 327<br />

Фторопласт 328<br />

Фторосиликаттар 431, 327<br />

Хампфри сериясы 66<br />

Хибин апатиті 4<br />

Химия ғылымы<br />

-ѳнеркэсібі 12<br />

-табыстары 9<br />

Химиялык байланыс 109<br />

-бағыттылығы 117<br />

-кинетика 168, 167<br />

-косылыстардын негізгі<br />

кластары 202<br />

-спектрі 163<br />

-күрылыс теориясы 109<br />

-реакцияның жылдамдығы 168<br />

-теңдік 40<br />

-формула 38<br />

-карапайым 39<br />

-накты 39<br />

-күрылым 39<br />

-эмпирикалык 39<br />

-элемент 43, 600<br />

. -жер кыртысындағы мѳлшері 168<br />

-энергия 114<br />

Хлор 30, 321, 339<br />

-алуы 330<br />

-кышкылдары 341<br />

-сульфон 363<br />

-сынап түзы 363<br />

-оксидтері 337, 342<br />

Хлорангидрид 338, 361, 401, 362<br />

Хлораттар 340<br />

Хлорин 330<br />

Хлорлау кышкылы 338, 340<br />

Хлоридтер 334<br />

Хлорлы кышкыл 339<br />

Хлорлылау кышкыл 340<br />

Хлорсутек 333<br />

-кышкылы 333<br />

Хром 544<br />

-алу 544<br />

-ашудастары 547<br />

-гидриді 542<br />

-карбиді 545<br />

-кристаллогидраттары 545<br />

-коспасы 542, 549<br />

-нитриді 545, 542<br />

-сульфиді 547, 543<br />

-оксогалогенидтері 546, 547<br />

-фосфиді 543<br />

-кышкылдары 548, 547<br />

-диоксид-дихлориді 547<br />

Хроматтар 548<br />

Хромиттер 547<br />

Хромды теміртас 547, 544<br />

Хрусталь 436<br />

Цезий 488, 494<br />

Целестин 487<br />

Цемент 438, 437<br />

-ерітіндісі 438<br />

-магнезиялы 483<br />

-ұстасуы 437<br />

Цементит 567<br />

Цементтеу 571<br />

Цианамид эдісі 380<br />

Циандау 466, 575<br />

Цианидтер 424, 524, 575<br />

Циансутек 424<br />

-кышкылы 424<br />

Цианокупрат<br />

Цинкат гидроксидті 529<br />

Циркон 537<br />

-карбиді 537<br />

-диоксиді 537<br />

Цирконий 535, 537<br />

Шала ѳткізгіштер<br />

Шеелит 551<br />

Шлак 567<br />

Шойын 566, 568<br />

-коспалары 568<br />

-түрлері 568<br />

Шпаттык темір тас 565<br />

Шын ерітінді 255, 311<br />

Шыны пластик 437<br />

-талшык 437<br />

-тәрізді кү.й 436<br />

-түрлері 436<br />

Ыктималдық 196 "<br />

Ығыстыру катары 299<br />

Ыдырау потенциалы 309<br />

Ыктималдык тығыздыгы 73<br />

Ішімдік сода 492<br />

Ішкі энергия 185<br />

Іштей периодтык 107<br />

Эвтектика 457<br />

Эвтектикалык нүкте 457<br />

Эквивалент 21<br />

-электрохимиялык 309<br />

Экзотермиялык процесс 183<br />

Электр ѳткізгіштері 305<br />

Электролит арасындагы реакция 291<br />

-ерігіштігі 288<br />

-күшті 288<br />

Электролиттер 267<br />

633

Электросгатистикалык күштер 149<br />

Электрод калыпты сутек 302<br />

потенциалы 299, 300, 302<br />

-абеолютты 302<br />

-салыстырмалы 302<br />

Электролиз 305<br />

-заңдары 308<br />

Электрон 54, 598, 599<br />

-ашылуы 54<br />

-бұлты 69, 74<br />

-газы 166<br />

-дифракциясы 72<br />

-жүбы 110<br />

-жұту процестері 598<br />

-жылдамдығы 64<br />

-заряды 54<br />

-козғалыс мөлшері моменті 62<br />

-массасы 54<br />

-орбитасы 69<br />

-тарткыштык 103, 324<br />

-толкындык сипаты 71<br />

Электропеш 570<br />

Электр терістік 104<br />

Электрофорез 313<br />

Электр ѳрісі 156<br />

Элемент Гальвани 301, 303<br />

Элементтер 45, 46<br />

-рет нѳмірі 60<br />

-таралуы 46<br />

-түрлі тілдердегі атаулары 618<br />

-электрондык кабатын толтыру 83<br />

Элементтердің тотыгу дэрежесі 152<br />

Электрондык кұрылыс 82<br />

Электрондык күрылым 81<br />

Экрандау 100<br />

Энергия<br />

-активтендіру 170<br />

-байланыс 114<br />

-жарык 177, 183<br />

-иондану 100<br />

-кинетикалык 185, 64<br />

-механикалык 183<br />

-потенциалдык 185<br />

-сакталу зацы 9<br />

-сутектік байланыс 250<br />

-түзілу 191<br />

-химиялык 183<br />

-электр 183<br />

Энергетикалдык барьер 171<br />

-децгей 68, 78<br />

-күй 68'<br />

-саты 64<br />

Энтальпия 188<br />

Энтропия 195<br />

Эффектілік радиус 167<br />

Ядро<br />

-байланыс энергия 599<br />

-бѳлінуі 605<br />

-заряды 60<br />

-кѳлемі 59<br />

-тығыздығы 596<br />

-түзілу энергиясы 599<br />

-центрге тарткыш күш 62<br />

-центрден қашыктау күші 62<br />

Ядролык отын 606<br />

-тізбекті реакция 606<br />

Ядрохимия 7<br />

Яшма 431

М А З М Ү Н Ы<br />

Бірінші бөлім<br />

ТЕОРИЯЛЫК МӘСЕЛЕЛЕР<br />

Алғы с ө з ................................................................................................................................3<br />

I тарау. К ір ісп е................................................................................................................. 4<br />

§ 1. Химия ғы лы м ы .................................................................................. —<br />

\ 2< Химия дамуының негізгі кезең дері..............................................................5<br />

Химияның табы с тары ............................ ".........................................................9<br />

§141 Химия өнеркэсібі........................................................................................ 12<br />

§ И Казақстанның химий ө н ер к әсіб і................................................................... 16<br />

II тарау. Атом-молекула т е о р и я с ы ........................................................... 18<br />

§ 1. Атом жэне молекула жайындағы түсініктін басталуы . . . “. . —<br />

§ 2. (ХимияныН алғ^шкы з а н д а р ы .............................../* .................. 19<br />

.Зат массасынын. сакталу заны. Косылыстардын күрамы түрактылык<br />

заны. Эквивалент заңы. (Еселі катынас за н ы /......................................—<br />

§ 3. Атомистиканын кайта т у у ы .............................................................. 24<br />

§ 4. Атомдык массаны і з д е у ................................................................... 25<br />

§ 5. Молекула жайындағы түсініктің кайта туып өркендеуі. Колем катынас<br />

заңы. Авагадро заңы.........................................................................................27<br />

< § 6. Газ күйіндегі заттардың молекулалык массаларын табу .<br />

§ 7. Атомдык массаны т а б у ........................................................................<br />

§ 8. Атомдар мен молекулалардың табигатта анык барлыгы . . . 36<br />

§ 9. Химия тілі . 37<br />

§ 10. Заттардың тазалығы жайында түсінік. ...................................... 41<br />

III тарау. Химиялык элементтердін периодтык системасы жэне атомдардын<br />

электрондык курылымы<br />

§ 1. Химиялык элем енттер.........................................................43<br />

§ 2. Элементтердің Менделеевке дейінгі классификациясы.............................48<br />

§ 3. Периодтык заң жэне периодтык с и с т е м а .......................................49<br />

§ 4. Периодтык зан жэне атомнын күрделілігі.......................................51<br />

§ 5. Атомнын, электрондык күрылымынын күрделілігі............................ 59<br />

6. Нильс Бор тео р и ясы ................................................................... 61<br />

§ 7. Материалды дүниенің екі жакты т а б и ғ а т ы ...................................... 69<br />

§ 8. Квант с а н д а р ы ............................................ I .............................................. 74 /<br />

§ 9. Периодтык система жэне атомдардын электрондык курылымы . 81<br />

§ 10. Д. И. Менделеевтін периодтык системасынын курылымы. Атом<br />

кабаттары мен катпарларын толтырудағы ерекшеліктер . . . 88<br />

§ 11. Элементтердін касиеттёрінін периодтылығы........................# . . 95<br />

§ 12. Периодтык занның м а н ы з ы ................................................................... 107<br />

IV тарау. Химиялык байланыс<br />

§ 1. Химиялык байланыс туралы угымнын д а м у ы ....................................1 0 9 ^<br />

§ 2. Валенттік байланыс э д і с і ...................................................................113<br />

§ 3. Коваленттік байланыстын бағы тталуы .............................................. 117-<br />

§ 4. Кейбір карапайым молекулалардын күрылысы ...............................125<br />

§ 5. Еселі байланы стар.................................................................................. 128<br />

§ .6. Коваленттік байланыстын полю стігі....................................................130<br />

§ 7. Донорлы-акцепторлы (координациялык) б а й л а н ы с.................... 133<br />

§ 8. Элементтердің максимал вален ттіктері.........................................135<br />

§ 9. Молекулалык орбитальдар э д і с і ........................................................ 137<br />

§ 10. Екінші период элементтерініц екі атомды молекулаларынын<br />

орбитальдары жэне электрондык қүрылыстары..........................142<br />

§ 11. Иондык б а й л а н ы с .................................................................................. 147,<br />

§ 12. Валенттік. Элементтердін тотығу дәреж есі.........................................152<br />

§ 13. Молекулалар арасындагы б а й л а н ы с ..............................................153<br />

% 14. Молекулалар арасындагы к у ш т е р ......................................... 156<br />

§ 15. Сутектік б а й л а н ы с ...............................• ..................................................... 158<br />

635

§ 16. Молекулалар мен иондардын поляризациясы<br />

§ 17. Катты заттын к у р ы л ы м ы ..........................<br />

V тарау. Химиялык реакциялар жүруінің жалпы зандылыктары<br />

§ 1. Химиялык реакциялардыц ж ы лдам ды ғы ...................................<br />

§ 2. Реакцияныц жылдамдыгына температураныц эсері. Активтендіру<br />

энергиясы ......................................... .........................................................<br />

§ 3. Тізбекті р е а к ц и я л а р ..............................................................................<br />

§ 4. Химиялык т е п е -т е н д ік ............................. -..........................................<br />

§ 5. Химиялык реакция ке^іиДе энергиянын ѳзгеруі.........................<br />

§ 6. Изобаралык жэне ибЙхоралык жылу эффектері. Термодинамикаңың<br />

бірінші басуамасы. Э нтальпия....................................................<br />

§ 7. Термохимия з а н д а р ы ..............................................................................<br />

§ 8. Эр 1%'рлі процестердіц жылу эффектілері. Энтальпия түрлері .<br />

§ 9. Активтендіру эн тр о п и ясы .......................................................... . .<br />

§ 10. Энтропияныц өзгеруі. Термодинамиканын екінші бастамасы .<br />

§ 11. Химиялык реакциянын, багытын аныктайтын екі фактор. Изобараизотерма<br />

жэце изохора-изотерма потенциалдары..........................<br />

§ 12. Химиялык реакциянын жүру дәреж есі...............................................<br />

VI тарау. Элементтер жэне олардын. косылыстарынын жалпы сипаттамасы<br />

мен атаулары ................................................................................................<br />

§ 1. Химиялык элементтер мен карапайым (элементтік) заттардыц'<br />

классификациясы....................................................................................<br />

§ 2. Карапайым заттардыц физикалык касиеттері..............................<br />

§ 3. Химиялык элементтердік күрделі косылыстары....................<br />

§ 4. Химиялык косылыстардыц номенклатурасы.........................................<br />

§ 5. Химиялык косылыстардыц негізгі кластеры....................................<br />

160<br />

164<br />

167<br />

168<br />

168<br />

176<br />

178<br />

183<br />

186<br />

189<br />

191<br />

194<br />

197<br />

201<br />

206 V<br />

212<br />

214<br />

215<br />

217<br />

220<br />

VII тарау. Тотығу-тотыксыздану реакциялары. Сутек, оттек жэне олардын<br />

косылыстары ..................................................................................................<br />

іА § 1. Тотыгу-тотыксыздану п р о ц есі....................................<br />

§ 2. Тотыгу-тотыксыздану реакцияларыныц ти п т е р і..........................<br />

§ 4' Мацызды тотыксыздандыргыштар мен тотыктыргыштар . . .<br />

§ 5. С у тек ...........................................................................................................<br />

§ 6. Сутекті косылыстар. (Гидридтер) ....................................<br />

§ 7. О т т е к ........................................................................................................<br />

§ 8. Су . ..............................................................<br />

§ 9. Сутек пероксиді • ■ ■ ....................................................<br />

VIII тарау. Ерітінділер. Электролиттік диссоциация....................................<br />

§ 1. Жалгіы түсініктер . . . .<br />

§ 2. Е р ігіш тік.................... .....<br />

§ 3. Ерітінділердіц концентрациясы . .<br />

§ 4. Ерітінділердін касиеттері 'ß<br />

5. Ерітінділер жайында химиялык теория<br />

6. Кышкыл, негіз жэне туз ерітінділерініц ерекшеліктері<br />

§ 7. Қышкыл жэне негіз туралы казіргі теориялар . . .<br />

§ 8. А м ф отерлік.............................................................................<br />

§ 9. Диссоциациялану дәреж есі.................................................<br />

§ 10. Диссоциациялану константасы .........................................<br />

§ 11. Ерігіштік көбейтіндісі . '...............................................<br />

§ 12. Судың диссоциациялануы ...............................................<br />

§ 13. Ерітінділердегі р еакция л а р ......................................... .<br />

§ 14. Туздардыц гидролизі . ...............................................<br />

§ 15. Электролит ерітінділеріндегі орнын басу реакциялары<br />

§ 16. Электролиз ..............................................................<br />

§ 17. Заттыц коллоидтык куйі.........................................................<br />

§ 18. Коллоид ерітінділеңді алу жэне олардын. касиеттері<br />

§ 19. К оагуляция..............................................1.......................<br />

V!<br />

225<br />

229<br />

230<br />

232<br />

240<br />

242<br />

248<br />

252<br />

^254*><br />

636

ч<br />

Екінилі бөлім<br />

НЕГІЗГІ ТОПТАРДЫҢ ЭЛЕМЕНТТЕРІ.<br />

IX тарау. Сегізінші т о п ..............................................................................<br />

§ 1- А у а ........................................................................................................<br />

§ 2. Инертті газд ар .....................................................................................<br />

X тарау. Ж етінші иегізгі топша. Г а л о ге н д е р ..............................................<br />

§ 1. Ф т о р ..................................' ................................................................<br />

§ 2. Фтордың косылыстары ....................- ......................................<br />

§ 3. Хлор .................................................... ....................................<br />

§ 4. Туз кы ш қы лы ...................................................<br />

§ 5. Туз кышқылынын. т у зд а р ы .........................................................<br />

§ .6. Хлордың оттекті косылыстары....................................................<br />

§ 7. Бром жэне онын косы лы стары ...............................................<br />

§ 8. Йод жэне оның косылыстары.........................................................<br />

§ 9. Галогенаралык косылыстар. Полигалогенидтер . . . .<br />

§ 10. Жетінші негізгі топшадағы элементтерді жэне олардын, косылыстарын<br />

салыстыру...........................................................................<br />

X I тарау. Алтыншы негізгі т о п ...........................................................................<br />

§ 1. Күкірт . . . ; ■<br />

§ 2. Күкірттің сутекпен, металдармен жэне галогендермен косылыстары<br />

.....................................................................................................<br />

§ 3. Күкірттің о к си д тер і..............................................................................<br />

§ 4. Күкірттіқ оттекті кышкылдары жэне олардын туздары<br />

§ 5. Кукірт кышкылынын ѳ н д ір іс і.........................................................<br />

Селен т о п ш а с ы .............................................................................................................<br />

§ 6. Селен жэне онын косылыстары.........................................................<br />

§ 7. Теллур жэне онын косылыстары...................................................<br />

§ 8. Полоний жэне онын косылыстары....................................................<br />

317<br />

318<br />

321<br />

323<br />

325<br />

329<br />

332<br />

334<br />

336<br />

.343<br />

345<br />

347<br />

X II тарау. Бесінші негізгі т о п ....................................................... 376 .<br />

§ 1. А з о т .......................................................................................<br />

377<br />

§ 2. Азоттын сутекті косы лы стары ....................................<br />

379<br />

§ 3. Азоттын оттекті косы лы стары ....................................<br />

387<br />

§ 4. Азот кышкылы НЫОз жэне оның туздары . . .<br />

392<br />

§ 5. Азот кышкылынын ѳндірісі ..........................<br />

395<br />

§ 6. Ф о с ф о р ..................................................................................<br />

397<br />

§ 7. Фосфордын сутекпен жэне галогенмен косылыстары<br />

400<br />

§ 8. Фосфордын, оттекті косылыстары ..........................<br />

402<br />

§ 9. Фосфор ты найткы ш тары ..............................................<br />

406<br />

Мышьяк т о п ш а с ы ..................................................................................................<br />

§ 10. М ы ш ь я к ..................................................................................................<br />

§ П. С у р ь м а ...................................................................................................<br />

§ 12. Висмут . ...................................................................................................<br />

XIII тарау. Тѳртінші негізгі т о п ...................................................................<br />

§ 1. К ѳ м ір т е к ...................................................................................................<br />

§ 2. А дсорбция.................................................................................................<br />

§ 3. О т ы н ................................................................................................................<br />

§ 4. Қөміртектің химиялык касиеттері....................................................<br />

§ 5. Кѳміртек (II) оксиді С О ...................................................................<br />

§ 6. Кѳмір диоксиді С 02 жэне кѳмір кышкылы Н2С О з .....................<br />

§ 7. К р е м н и й ........................................................................................................<br />

§ 8. Кремнийдің металдармен, сутекпен, азотпен жэне галогендермен<br />

косы лы стары ............................................................................................<br />

§ 9. Кремнийдін оттекті косылыстары....................................................<br />

§ 10. Жасанды силикаттар . . ...............................................................<br />

350<br />

352<br />

357<br />

360<br />

363<br />

370<br />

373<br />

375<br />

409<br />

411<br />

412<br />

413<br />

414<br />

417<br />

419<br />

423<br />

425<br />

427<br />

428<br />

429<br />

431<br />

435<br />

637

Германий топшасы<br />

§ 11. Герм аний........................................................................................................... 438<br />

§ 12. К а л а й ы ...............................................................................................................440<br />

§ 13. Қ оргасы н........................................................................................................... 441<br />

XIV тарау. Металдардын жалпы сипаттамасы....................................................... 445<br />

§ 1. Табигаттагы металдар жэне оларды алудын негізгі тәсілдері . 446<br />

§ 2. Металдык. б а й л ан ы с.......................................................................................450<br />

§ 3. Металдардын физикалык касиеттері.........................................................451<br />

§ 4. К у й м а л а р ............................................................................................................453<br />

§ 5. Металдардын. химиялык қасиеттері............................................................459<br />

§ 6. К о р р о з и я ............................................................................................................ 463<br />

XV тарау. Үшінші негізгі т о п ........................................................................... 467<br />

§ 1. Б о р ............................................................................................................. 468<br />

§ 2. А лю миний............................................................................ 473<br />

Галлий то п ш а с ы .....................................................................................................478<br />

I § 3. Галлий, индий, т а л л и й .........................................................................<br />

ЖVI тарау. Екінші негізгі т о п ...........................................................................479<br />

§ 1. Б е р и л л и й ........................................................................................................... 481<br />

, § 2. М а г н и й ...............................................................................................................482<br />

ѵСЧлтілік жер металдары<br />

§ 3. К а л ь ц и й ............................................................................................................ 484<br />

/ § 4. Стронций жэне б а р и й .................................................................................487<br />

^СѴІІ тарау. Бірінші негізгі топ. Сілтілік м е т а л д а р ..................................488<br />

§ 1. Л и т и й .................................................................................................................489<br />

§ 2. Н а т р и й ............................................................................................................... 490<br />

§ 3. Калий, рубидий жэне ц е з и й .......................................................................493<br />

Үшінші бѳлім<br />

КОСЫМША ТОПТАРДЫҢ ЭЛЕМЕНТТЕР!<br />

XVIII тарау. Комплексті косы лы стар ...........................................................497<br />

§ 1. Координациялык теория. Комплексті косылыстардын курылысы . 501<br />

§ 2. Комплексті косылыстардағы химиялык байланыстыц габигаты . . 502<br />

§ 3. Кристалдык ѳріс т е о р и я с ы ........................................................................504<br />

§ 4. Лигандтар ѳрісінде d — денгейшесінің ж ік т е л у і..............................506<br />

§ 5. Комплексті косылыстардын магниттік к аси е тт ер і..............................508<br />

§ 6. Комплексті косылыстардын классификациясы жэне аталуы . . 510<br />

4 7. Комплексті косылыстардын изом ериясы ............................................. 513<br />

XIX тарау. Бірінші жэне екінші косымша топтардагы металдар . . . . 516<br />

Мыс топшасы<br />

§ 1. Мыс .................................................................................................................517<br />

§ 2. К у м і с ................................................................................................................. 522<br />

§ 3. А л т ы н ................................................................................................................ 524<br />

Мьфыш топшасы<br />

§ 4. Мырыш • • 1..................................................................................................527<br />

§ 5. Кадмий ........................................................................................................... 530<br />

§ 6. Сынап ........................................................................................................... 531<br />

XX тарау. Үшінші, тѳртінші жэне бесін-ші косымша топтардагы<br />

м еталдар'............................................................................................................ 533<br />

Скандий тоПшасы.<br />

§ 1. Скандий топшасындагы металдардыц жалпы сипаттамасы . . . 534<br />

638<br />

I

Титан топшасы<br />

§ 2. Т и т а н ......................................................................... 536<br />

§ 3. Ц ерконий............................................................................................................ 537<br />

Ванадий топшасы<br />

§ 4. В а н а д и й ............................................................................................................. 540<br />

§ 5. Ниобий жэне т а н т а л ......................................................................................541<br />

XXI тарау. Алтыншы жэне жетінші косымша топтардағы металдар . . . —<br />

Хром топшасы<br />

§ I. Х р о м ................................................................................................................... 544<br />

§ 2. М олибден........................................................................................ • • 549<br />

§^3»^§ольф рам.......................................................... 551<br />

Марганецготадсы<br />

§ 4. М арган ец ............................................................................................................ 555<br />

§ 5. Рений жэне тех н ец и й .................................... 560<br />

XXII тарау. Сегізінші<br />

Темір топшасы<br />

топтагы м еталдар..................................................................562<br />

§ 1. Қара м еталлурги я ........................................................................................565<br />

§ 2. Ш ойы н ........................................................ •• • —<br />

§ 3. Б о л а т.....................................................................................................................569<br />

§ 4. Темір жэне онын. косылыстары ............................ 572<br />

§ 5. К о б а л ь т .................................................... 576<br />

§ 6. Никель ........................................................................................ 579<br />

§ 7. Платиналык металдардын жалпы сипаттамасы .......................................581<br />

Тѳртінші бѳлім<br />

ПЕРИОДТЫК СИСТЕМАНЫН ҚОСЫМІІІА КАТАРЛАРЫНЫН<br />

ЭЛЕМЕНТТЕРІ<br />

XXIII тарау. Периодтьіқ заңнын д а м у ы ...................................................................586<br />

§ 1. Л а н тан о и д тар...................................................................................................587<br />

§ 2. Атом ядросынын күрделілігі.......................................................................... 592<br />

§ 3. Жана элементтер ж а с а у .......................................... 600<br />

• § 4. Ядролык э н е р г и я .........................................................................................605<br />

§ 5. А ктиноидтар...................................................... 606<br />

I косымша. Химиялык элементтердін жер кыртьісындагы мѳлшері . . . . 610<br />

II косымша. Элементтердін жэне олардыц косылыстарыныц термодннамикалык<br />

сипаттамалары .............................................................................................611<br />

III косымша. Кейбір кышкылдар мен негіздер ерітінділерінің проценттік<br />

концентрациясы жэне меншікті с а л м а гы .......................................... 613<br />

IV косымша. Кейбір мацызды минералдардын химиялык кұрамы f . . 614<br />

V косымша. Түрлі тұздардыц 100 г суда ерігіштігі..........................................<br />

VI косымша. Кейбір катты заттардын суда ерігіштігі......................................... 615<br />

VII косымша. Ерігіштік кѳбейтіндісі ( Е К ) ........................................................ 616<br />

VIII косымша. Кейбір косылыстардын түзілу реакцияларынын жылуы . . —<br />

IX косымша. Тоцазыткыш « к о сп ал а р » ............................................................. 617<br />

X косымша. Химиялык эдебиеттерде колданылатын кейбір латын жэне<br />

грек сѳздерініц түбірлері мен шылауларынын м э н і ......................................—<br />

XI косымша. Химиялык элементтердін түрлі халыктар тіліндегі аттары . . 618<br />

Алфавиттік кѳрсеткіш 623

1 І - 5 0<br />

Учебное издание<br />

Беремжанов Б. А., Нурахметов H. Н.<br />

ОБЩ АЯ Х И М И Я<br />

(на казахском языке)<br />

Редакторлары С. Рақымова, Ә. Сейдалиева<br />

Кѳркемдеуші ред. К■ Ѳтебаев, Ш. Бэйкенова<br />

Техникалык ред. О. Рысалиева<br />

И Б № 20<br />

Теруге 06.12.90 жіберілді. Басуға 03.01.92 кол койылды. ГІішімі 60Х901/ 1в. Офссттік<br />

кағаз. Әріп түрі «әдеби». Офсеттік басылым. Шартты баспа табағы 40 + 0,25 косарбет.<br />

Шартты бояулы беттаңбасы 40,25. Есепті баспа табагы 37.89+0.34 косарбет. Тиражы<br />

5ОООлана. Заказ № 2065. Багасы келісім бойынша.<br />

Казакстан Республикасы Баспасөз және бұкаралык акпарат министрлігінің «Аиа тілі»<br />

баспасы, 480124, Алмагы каласы, Абай проспекті, 143-үй.<br />

•ч.<br />

Казакстан Республикасы Баспасөз және бұкаралык акпарат министрлігінін, «Кітап»<br />

полиграфиялык кәсіпорындары өндірістік бірлестігінін Кітап фабрикасы, 480124, Алматы<br />

каласы. Гагарин проспекті, 93-үй.

logo

products

Resources

Company

Terms of service
Privacy policy
Cookie policy
Cookie settings
Imprint
Change language
Made with love in Switzerland
© 2024 Yumpu.com all rights reserved

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!