химия практика 13. 1. Азот, фосфор, физикалы асиеттері. Тотыу дрежелері р трлі азот жне фосфор осылыстарыны алуантрлілігі
 Скачать 31.63 Kb.
|
|
1.Азот, фосфор, физикалық қасиеттері. Тотығу дәрежелері әр түрлі азот және фосфор қосылыстарының алуантүрлілігі. Aзoт - жep aтmocфepacының біp бөлігі, ekі aтomды moлekyлaлap түpіндe. Aтmocфepaның жaлпы kөлemінің шamameн 78% -ын aзoт құpaйды. Coныmeн қaтap aзoт өcіmдіkтep meн жaнyapлap opгaнизmдepіндe бeлok түpіндe keздeceді. Өcіmдіkтep тoпыpaқтaғы нитpaттapдың kөmeгіmeн aқyыздapды cинтeздeйді. Oндa нитpaттap тoпыpaқтa keздeceтін aтmocфepaлық aзoт пeн ammoний қocылыcтapынaн түзілeді. Aтmocфepaлық aзoтты өcіmдіkтep meн жaнyapлap cіңіpe aлaтын түpгe aйнaлдыpy пpoцecі aзoтпeн бaйлaныc (нemece фиkcaция) дeп aтaлaды. Фocфop, aзoт cияқты, тіpшіліk үшін maңызды элemeнттepдің біpі бoлып тaбылaды жәнe бapлық тіpі opгaнизmдepдің бөлігі бoлып тaбылaды. Oл cүйek тініндe бoлaды жәнe жaнyapлapғa meтaбoлиkaлық пpoцecтepдe энepгияны caқтay үшін қaжeт. Фocфop тaбиғи түpдe құpamындa kaльций фocфaты бap aпaтит cияқты mинepaлдapдaн тaбылғaн. Жыл caйын әлem бoйыншa шamameн 125 mиллиoн тoннa фocфaт keні өндіpілeді. Oның kөп бөлігі фocфaт тыңaйтқыштapын өндіpyгe жұmcaлaды (13 тapayды қapaңыз). Aқ фocфopды фocфaт keнінeн шamameн 1500 ° C тemпepaтypaдa элekтp пeшіндe kokc пeн kpemний диokcиді қocпacындa kaльцилey apқылы aлaды. Бұл жaғдaйдa okcид түзілeді, coдaн keйін oл kokc қocпacындa қыздыpy apқылы aқ фocфopғa дeйін aзaяды. Қызыл фocфopды aқ фocфopды ayaғa жeтпeй шamameн 270 ° C тemпepaтypaдa біpнeшe kүн қыздыpy apқылы aлaды. Қызыл фocфop cіpіңke жacay үшін қoлдaнылaды. Oлap cіpіңke қopaбының бeтін жayып тұpaды. Maтч бacтapы kaлий, mapгaнeц (IV) okcиді meн kүkіpттeн жacaлғaн. Cіpіңkeні қopaптapғa ыcқылaғaндa фocфop тoтығaды. Қaзіpгі yaқыттa aқ фocфopдың kөп бөлігі фocфop қышқылын өндіpyгe жұmcaлaды. Өндіpіcтe фocфop қышқылы қoлдaнылaды. 2.Азот және фосфордың қышқылдық-негіздік тотығу-тотықсыздану және қышқылдық-негіздік қасиеттері, қышқылдары. Азот ( гр. ázōos – тіршіліксіз; латын. Nitrogenium; N) — химиялық элемент – түссіз, иіссіз, дәмсіз – суда аз еритін газ. Бұл элемент аминқышқылдарының амидтердің ақуыздардың-нуклейін қышқылдарының-нуклеотидтердің және өмірде өте маңызды басқада көптеген органикалық қоспалардың құрамына енеді.[2] N – элементтердің периодты жүйесінің V тобындағы химиялық элемент, реттік нөмірі – 7, атом салмағы – 14.0067. Табиғатта екі изотопы кездеседі: 14N (99.635%), 15N (0.365%).Азот көлемі бойынша ауаның 78%-ын құрайды. Ол - түссіз, иіссіз, суда нашар еритін, ауадан сәл ғана жеңіл D (ауа) = 0,97,D (H2) = 14 болатын, жануды қолдамайтын, тыныс алуға жарамсыз газ. Ауадағы 1 л азот газының массасы 1,25 г. Азот -196°С-та сұйылады, -210°С-та қатады (қар тектес). 209,86 °C кезінде азот қатты күйде қарға ұқсас масса немесе үлкен қарлы ақ кристалдар түрінде өтеді. Ауамен жанасқан кезде одан оттегіні сіңіреді, бұл ретте азотта оттегі ерітіндісін түзе отырып, ерітіледі. Қатты азоттың үш кристалды модификациялары белгілі. 3.гексагональды тығыз қаптамасы бар β — N2 фазасы бар, p63/mmc кеңістіктік тобы, тор параметрлері a=3,93 Å и c=6,50 Å. 36,61 К-ден төмен температурада pa3 немесе P213 кеңістіктік тобы және A=5,660 Å периоды бар α-N2 текше торлы фазасы бар. 3500 атмосферадан астам қысым мен 83 K төмен температура астында γ-N2 гексагоналды фаза түзіледі. Фосфор (лат. phosphorus, көне грекше: φωσφόρος; P) — элементтердің периодтық жүйесінің V тобындағы химиялық элемент, реттік нөмірі – 15, атомдық массасы 30,97. Бірнеше түрі бар: ақ фосфор – тығыздығы 1,828 г/см3; балқу температурасы – 44,14°С; қызыл фосфор – тығыздығы 2,31 г/см3; балқу температурасы – 593°С. Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде фосфор III периодта, V топтың негізгі топшасында орналасқан. Салыстырмалы атомдық массасы 31, реттік нөмірі (ядро заряды) 15. Фосфор элементі жай зат ретінде бірнеше аллотропиялық түрөзгерісін түзеді. Оның маңыздылары — ақ және қызыл фосфор. Ақ фосфор улы жөне тез тұтанатын болғандықтан аса ұқыптылықты қажет етеді. Оның буымен демалуға болмайды. Ақ фосфорды шыны ыдыста, су астында, сыртынан құм салынған металл банкаға орналастырып сақтайды. Ақ фосфор ауасыз кеңістікте қыздырғанда қызыл фосфорға, ал жоғары қысымда қара фосфорға айналады. Қара фосфор аз кездеседі 3.Электронды құрылысы. Металдармен әрекеттесу механизмі туралы түсінік. Фосфор металдармен фосфидтер түзе әрекеттеседі Мырыш фосфиді — зиянкес кемірушілермен күресуде қолданылатын препарат. Реакция жағдайына байланысты фосфор хлормен (70°С) әрекеттесіп, фосфор трихлоридін РСІ3 және 300° С-та фосфор пентахлоридін РСІ5 түзеді: Фосфор сутекпен әрекеттесіп, фосфин РН3 түзеді: Фосфин РН3 — түссіз, ерекше иісі бар, өте улы зат. Аммиакқа қарағанда негіздік қасиеті әлсіз. Шырпының басына жанғыш заттар — күкірт пен бертолле түзының қоспасы жағылады. Қораптың жақтауына қызыл фосфор мен шыны үнтағы желіммен отырғызылады. Шырпының басын қорапқа үйкегенде, қызыл фосфор бер- толле тұзынан от алып, тез түтанады (21-сурет). Реакция теңдеуі: 2Р + ЗСl2 = 2РСl3 галогендермен галогенидтер береді 2Р + 3S = P2S3 күкіртпен сульфид түзеді ЗСа + 2Р = Са3Р2 металмен фосфид түзеді Фосфор өзінің аталуына сәйкес (грекшеден аударғанда “жарық шығарғыш” деген мағынаны білдіреді) ауада оттекпен жарық шығара отырып, қарқынды әрекеттеседі. Осы тәжірибені жасап көрейік. Әуелі шыны қалпақшының тығыны зат жағатын темір қасықшаны өткізеді.Себебі фосфор жанғанда, ақ түтін будақтап, оның оксиді түзіледі. Ол ауада шашылмас үшін қасыққа салынған фосфорды спирт шамы жалынында қыздырып, жана бастағанда шыны қалпақшаға кіргізіп тығындайды. Сонда түзілген фосфор (V) оксиді бірте-бірте төмен қонып, суда ериді. Енді реакция теңдеуін жазайық: 4Р + 5O2 = 2Р2O5 оттегімен оксид түзеді 4P + 3O2→ 2P2O3[2] 4. Азотты қышқыл және азот қышқылы, ортофосфор және метафосфор қышқылының физико-химиялық қасиеттері қандай? Азотты қышқыл HNO2 - сұйық ертінді түрінде ғана кездесетін бір негізді, әлсіз қышқыл. Түсі - ақшыл аспан көк. Тұздары - нитриттер - улы, күшті электролиттер, түгелдей дерлік суда жақсы ериді. Ең маңыздысы - натрий нитриты, медицинада қолданады. Азот қышқылы, HNO3 — тұншықтырғыш, иісі бар, түссіз, сұйық зат. Таза күйінде тығыздық 1,51 г/см3. Ол — 42oС-та мөлдір кристалға айналып қатады. Ауада су буымен майда тамшылар түзеп “түтіндейді”. Азот қышқылы жарық әсерінен біртіндеп ыдырайды: 4HNO3=4NO2+O2+2H2O. Бөлініп шыққан азоттың қос тотығы қышқылда еріп, оны қоңыр түске бояйды. Азот қышқылы аса өткір қышқыл, қуаты жоғары тотықтырғыш. 5.Азотты және азот қышқылы, ортофосфор қышқылының өнеркәсіпте алу процесінің химиялық теңдеулерін жазыңыздар Фосфор (V) оксиді Р206 — ак түсті үнтақ зат. Кәдімгі жағдайда ылғал тартатын қасиетіне сөйкес оны газдар мен сүйыктарды ылғалдан құрғату үшін колданады. Фосфор (V) оксиді Р205 қыш- қылдык касиет көрсетіп, сумен, сілтілермен және негіздік оксидтермен реакцияға түседі. Су мен фосфор (V) оксиді өрекеттескенде, судың мөлшеріне қарай өртүрлі фосфор кышқылдары түзіледі: Фосфор қышқылдарының ішіндегі аса маңыздысы, ортофосфор қышқылы Н3Р04, оны көбіне фосфор қыіиқылы деп те атайды. Ол — күші орташа қышқыл. 6. Теріс тотығу дәределі қосылыстары. Аммиак. Фосфин. Аммиак Алынуы. Лабораторияда катты аммоний хлориді NH4C1 мен сөндірілген әктi Са(ОН)2 араластырып, қыздырып аммиак алады. Реакция теңдеуі: 2NH4C1 + Са(ОН)2 = 2NH3+ СаС12+ 2Н2О өндірісте аммиакты азот пен сутектен тікелей синтездеп алады Физикалық касиеттері. Аммиак — түссіз, өткір иісті ауадан екі еседей жеңіл, тұншықтырғыш газ. Балқу температурасы -77,8°С. Қайнау температурасы -33,4°С. 20°С-та және 0,85 MПА қысымда сұйылады. Аммиак суда өте ерімтал: 1 көлем суда 700 көлем аммиак ериді. Аммиак суда ерігенде аммиак гидратын NH3-H2 түзеді. Аммиактың судағы epітіндісі аммиак суы немесе мүсәтір спирті деген атпен дәріханада сатылады. Химиялық қасиеттері. 1. Аммиактың сумен ерекеттесуі. Аммиак суда ерігенде төмендеп тепе-тендік іске асады: NH3 + Н2О = NH3 •nH 2 O= nh4 + OH; аммиак гидраты аммоний гидроксиді Аммиактың судағы ерітшдісі әлсіз негіздік қасиет көрсетеді. Ceбeбi соңғы тепе-теңдік сол жаққа қарай көбірек ығысатындықтан судағы ерітіндіде гидроксид ионы ОН" аз болады. Өздеріне белгілі негіздерден аммоний гидроксидінің айырмашылығы — мұнда оң зарядты ион NH4 болады. 2. Аммиактың оттекте жануы. Егер аммиак пен оттек ағынын тұтандырса аммиак оңай жанады. a) Өршіткі катыспаса бос күйдегі азот бөлінеді: 4NH3+ЗО2 = 2N2+6Н2О ә) Катализатор тотығуынан (өршіткі— Pt) азот (II) оксиді алынады: 4NH3+ 5О2 = 4NO + 6Н2О 3. Аммиактың қышкылдармен әрекеттесуі. Екі шыны таякшаны алып, бipiншісін — концентрлі аммиак суына, екіншісін — концентрлі тұз қышкылына батырып, екі таякшаны бip-бipіне жақындатса, ақ тұнба пайда болады. Ол — аммоний хлоридінің өте ұсак кристалдары. Реакция теңдеуі: NH3 + НСl = NH4Cl аммоний хлориді Аммиак басқа да күшті қышұылдармен әрекеттесіп, аммоний тұздарын түзеді. Қолданылуы. Аммиактан минералдық тыңайтқыштар, дәрі-дәрмек пен қопарылғыш заттар, азот қышкылы және нитраттар өндіріледі, аммоний тұздары алынады. Аммиак төменгі кысымда (0,7—0,8 мПа) оңай сұйылады, ол буланғанда көп жылу сіңіретін касиетіне сәйкес тоңазытқыш кондыргыларда реагент ретінде қолданылады. Тәжірибеде аммоний тұздарын сумен қосып қыздырып, аммиак алады. Ал өнеркәсіпте сутек пен азотты қосып, тікелей синтездеп алады. Ол өткір иісті, тұншықтырғыш газ. Аммиак суда жақсы epiп гидраттар түзеді, одан аздаған мөлшерде аммоний гидроксиді бөлінеді. Аммиак қышкылдармен реакцияға түсіп, аммоний тұздарын түзеді. Одан тыңайткыштар — нитраттар, азот қышқылы, қопарылғыш заттар алынады. 7. Оң тотығу дәрежелі қосылыстары, оксидтері, стереохимиясы мен байланыс табиғаты. Аммиак — өткір иісті, тұншықтырғыш газ. Өнеркәсіпте сутек пен азотты қосып, тікелей синтездеп, ал лабораторияда аммоний тұздарын сілтімен қосып қыздырып, аммиак алады. Аммиак суда жақсы еріп, аммоний гидроксидін, ал қышқылдармен реакцияға түсіп, аммоний тұздарын түзеді. Одан тыңайтқыштар — нитраттар, азот қышқылы, қопарылғыш заттар алынады. Аммоний тұздарының барлығы суда жақсы ериді. Оларды қыздырғанда, аммиак бөле ыдырайды. Аммоний тұздары азот қышқылын алуға, тыңайтқыштар өндіруге, қопарылғыш заттар жасауға қолданылады. 8. Азот және фосфор оксидтерінің қышқылдық-негіздік және тотығу-тотықсыздандырғыштық қасиетері. Фосфор екі түрлі оксид және соларға сәйкес бірнеше қышқыл түзеді. Фосфорды оттегін жетістірмей біртіндеп қыздырған кезде фосфор (III)оксиді Р-О, түзіледі: 4Р + 302 — 2Р203 Ол төменгі температурада димер түрінде болады Р4О6- Фосфор (III) оксиді ақ түсті кристалл зат. Ол бөлме температурасында суда еріп фосфорлы қышқыл түзеді: Р205+ЗН20 = 2Н3Р03 Бұл қосылыстарында фосфордың тотығу дәрежесі +3 болғандықтан, олар күшті тотықсыздандырғыштар болып табылады. Фосфорлы қышқыл суда жақсы еритін ақ түсті кристалл. Судағы ерітіндіде ол екі түрлі таутамер түрінде болады: Сілтілер әсерінен тепе-тендік солға жылжиды да екі негізді қышқыл болып табылады. Оның тұздарын фосфиттер дейді. Ішіндегі белгілілері — NаН2РО3 натрий дигидрофосфиті және гидрофосфиті — NаН2РО3 Фосфорлы қышқылдың үш сутегі орын алмастырған тұздары белгісіз. Фосфор ауада жанғанда фосфор (V) оксидін түзеді: 4Р + 502 = 2Р205 Фосфор (V) оксиді өте гигроскопиялық ақ түсті кристалл зат. Ол су сіңіргіш зат ретінде колданылады. Фосфор (V) оксиді өзіне суды біртіндеп сініріп, түрлі қышқылдар түзеді. Ол суық суда ерігенде алғаш метафосфор кышқылы түзіледі: Р2О5+Н2О = 2НРО3 Басқа тсмпературада одан әрі суды сіңірсе пирофосфор (Н4Р2О7) және ортофосфор (Н3Р04) қышқылдарына айналады: Р2О5+2Н2О = Н4Р2О7 Р2О5+3Н3О = 2Н3РО4 Осы қышқылдар ішінде ең маңыздысы ортофосфор нсмесе жай фосфор қышқылы Н3РО4, Техникада ортофосфор қышқылын экстракция және термиялық әдіспен алады. Экстракция әдісінде табиғи фосфаттар күкірт қышқылымен өнделеді: Са3(Р04)2 +3Н4SO4 =2Н3РO4 +3Са3O4↓ Түзілген фосфор қышқылы біртіндеп тұнбадан бөлініп отырады (экстракция). Бұл әдіс арқылы алынған қышқыл құрамында көптеген қосындылар болады. Оны көбінесе тыңайтқыштар алу үшін пайдаланады. Термиялық әдіс үш сатыдан тұрады. Бірінші сатыда фосфаттарды тотықсыздандырып фосфор алады: 2Са3(РО4)2+ 10С + 6SiO2= 4Р + 6СаSiO3+ 10СО↓ Фосфорды жағып фосфор (V) оксиді Р2O. алынады: 4Р + 5O2 = 2Р2O5 Ең соңында фосфор (V) оксидін суда ерітіп фосфор қышқылын алады: Р2O3+3Н2O = 2Н3РO4 Бүл әдіспен алынған қышқыл таза, концентрлі болады. Таза фосфор қышқылы 42.35°С-та балқитын ақ түсті кристалл зат. Ол суда жақсы ериді, улы емес. Суда ерігсн кезде үш сатыда диссоциацияланады. Күші орташа қышқыл, Н3РО4Н+ + Н2РO-4 2Н+ + НРО3Н+ + РО І- саты ІІ- саты ІІІ – саты Фосфор бірнеше оксидтер түзеді. Олардың ішіне маңыздылары: Р О және РО. Олардың формуласын қысқартып, көбінесе Р О және Р О 9. Фосфордың қандай аллотропиялық модификациялары бар? Фосфордың екі аллотропиялық түрі бар: ақ және қара фосфор, алайда олардың арасында-күлгін, қызыл түрлері бар. Фосфордың атомдары Р2, Р4, не Р2∞ полимерлі молекула болып бірігеді. Заттың кристалдық торларындағы атомдардың әртүрлі орналасуы кейбір модификациялардың пайда болуына әкеледі. Мысалы, қара фосфор графитке өте ұқсас. Ол жанасқан кезде майлы болып табылады және жартылай өткізгіштік қасиет көрсетеді. Өнеркәсіпте материал ақ фосфордан алынады, соңғысын 200 ° C дейін қыздырып, 12000 атм қысымға ұшыратады. Қызыл фосфор - улы емес ұнтақты зат. Оны егжей-тегжейлі зерттеу барысында қосылыс фосфор модификациясының қоспасы екендігі анықталды, олар бір-бірінен кейбір сипаттамаларымен, мысалы түсімен ерекшеленеді. Тағы бір аллотропиялық модификация - ақ фосфор. Бұл металл ба немесе металл емес пе? Бұл зат әдеттегі металл емес қасиеттерді көрсетеді және сонымен қатар өте улы. Ол фосфор буларын концентрациялау арқылы алынады. Қызыл түрлерден айырмашылығы, ол көміртегі дисульфидінде еруі мүмкін. Егер ақ фосфор ұзақ уақыт әлсіз қыздыруға ұшыраса, ол қызыл фосфордың модификациясына айналады. 10. Азот пен фосфор қандай заттармен әрекеттескенде тотықтырғыш, тотықсыздандырғыш, әрі тотықтырғыш әрі тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді? Фосфор қосылыстарында - 3, +3, +5 тотығу дәрежесін көрсетеді. Фосфордың ұшқыш сутекті қосылысы фосфин РН3 мен аммиак NH3 молекулалары формасы жағынан ұқсас болғанмен, фосфин молекуласы берік емес, улы, тұрақсыз газ, тез тотығып кетеді. Табиғатта кездесуі Табиғатта фосфор тау жыныстары мен минералдарда қосылыс түрінде кездеседі. Мысалы, фосфорит және апатитте кальций фосфаты Са3(Р04) 2түрінде болады. Қазақстанда Жамбыл облысының Қаратау маңында фосфорит кенінің мол қоры бар екені 1935 жылдан белгілі. Қазір Қаратау бассейні негізінде "Жаңатас байыту комбинаты"жұмыс істейді. Ақтөбе облысында фосфорит кен орнын (Шилісай, т. б.) игеру жоспарланып отыр. Осы кен орындары негізінде фосфорды өңдейтін зауыттар Таразда, Шымкентте және Ақтөбеде бар. Азот тәрізді фосфор да өсімдік пен жануар нәруызының негізгі құрам бөлігі. Фосфор өсімдіктердің дәнінде, жануарлардың сүтінде, қанда, ми мен жүйке ұлпаларында кездеседі. Мысалы, ересек адамдардың сүйегінде 600 г, ет ұлпасында 56 г, жүйке жүйесінде 5 г-ға дейін фосфор болады. Осындай фосфаттар сүтқоректілер қаңқасына беріктік қасиет береді. Жануарлар мен адамдар фосфорды өсімдік арқылы қабылдайды. Фосфор қосылыстары тіршіліктегі барлық зат алмасу процестеріне қатысады. 11. Фосфин аммиактан қандай қышқылдық-негіздік және тотығу-тотықсыздандырғыштық қасиетерімен ерекшеленеді? Фосфин малекуласы аммиакқа қарағанда берік емес улы газ. 12.Фосфор қышқылының азот және күкірт қышқылынан ерекшелігі Фосфорды оттегін жетістірмей біртіндеп қыздырған кезде фосфор (III)оксиді Р-О, түзіледі: 4Р + 302 — 2Р203 Ол төменгі температурада димер түрінде болады Р4О6- Фосфор (III) оксиді ақ түсті кристалл зат. Ол бөлме температурасында суда еріп фосфорлы қышқыл түзеді: Р205+ЗН20 = 2Н3Р03 Бұл қосылыстарында фосфордың тотығу дәрежесі +3 болғандықтан, олар күшті тотықсыздандырғыштар болып табылады. Фосфорлы қышқыл суда жақсы еритін ақ түсті кристалл. Судағы ерітіндіде ол екі түрлі таутамер түрінде болады: |