Азот. Азоттыц периодтык жуйедеп орны жене
Касиеттер
Азот II периодта, V топтыц Heri3ri топшасында орналаскан. Азоттан баска ол топшаны, фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb жене висмут Bi элементтер1 курайды. Бул элементтердщ ец сырткы энергиялык денгейшес1нде бес электрон бар. Мысалы, азоттьщ атомында электрондардыц орналасуы:
7N
Электрондык формуласы:
Графиктш формуласы:
Азот атомы жетпей турган уш электронды косып альш, -3 тотыгу дережесш керсетеда. Ен жогары тотыгу дережеа. +5.
Бос куйшде азот eKi атомнан туратын N2 жай зат тузеда. Оньщ молекуласыныц курылымы:
: N :: N : немесе N = N
Азот топшасында азоттан бастап висмутка карай атомныц мелшер1 еседа, тотыксыздандыргыш касиет1 артады да тотыктыргыш касиет кемиді.
V топтыц Heriзri топшасындагы элементтердің ушкыш сутектг косылыстары ковалентп полюст1 байланыс тузеді, оньщ жалпы формуласы — RH3, оттекпен тузетш оксидтер1 R2O5-Ke сейкес.Азотты алгаш рет агылшын химии Д.Резерфорд сипаттаган. 1772 ж. азоттыц ресми ашылган жылы болып есептеледд.
Табигатта кездесу1. Азот табигатта бос куйшде ауаныц нег!зг1 курам белш., келем1 бойынша — 78,1%.Косылыс куйшде азот туздары: мысалы, селитралары NaNO3, KNO3 тур1нде жене белокты заттар ппрггенде пайда болатын ешм—аммиак NH3 туршде кездеседа. Азот органикалык косылыс ретшде барлык Tipi организм курамында болады. Мысалы, ол белокты заттар (протеин, протеидтер), нуклеин кышкылы курамында жене зат алмасу ешт — карбамид
Азоттың физикальқ касиеттерь Таза азот — туссіз, иіссіз газ. Калыпты жагдайда азот ауадан сел жещл, 1 л N2 газдыц массасы 1,25 г. Азот -195°С-та кайнайды, -210°С-та катады.
Азоттыц химияльщ кдсиеттерь Азот молекуласы ете берш болуына байланысты реакцияга тусу каб1лет1 темен, химияльщ енжар.
1. Белме температурасында азот тек металл литиймен гана тшелей ерекеттеседа
N2+ 6Li = 2Lі 3N литий нитриді
2. қыздырганда баска металдармен де осылайша әрекеттесеі:
N2+3Ca = Ca3N2 кальций нитриді
3. Жогары температура мен кысымда, өршікi (катализатор) катысында азот сутекпен тікелей әрекеттеседі аммиак тузеді;
N2+3Н 2=2NН 3+92кДж
4. Азот оттекпен электр ушкыны кезінде, 3000°С темпера-турада ерекеттеседд:
N2 + О2 = 2NO - Q
Табигатта бул реакция найзагай жаркылдаганда журедц.
Қолданылуы. Азот негізінен аммиак а луга, о дан epi азот кышкылы жене азот тынайткыштарын алу үшін колданылады. Азотты салгырт (инертт1) атмосфералык орта жасау үшін. де пайдаланады. Суйык азот салкындаткыш жуйелер саласында кенінен колданылады.
Азот молекуласы берік косы лыс. Ерекше жагдайда металдармен, сутекпен әрекеттесед1. Табигатта азот бос куйінде кездесед, ол ауаныц негізгі құрам бөлігі.Азот адам жене жануарлар, өсімдіктер организмінде маңызды тіршілік процестерін жузеге асыратын белоктың кұрамына кіреді. Аммиак
Алынуы. Лабораторияда катты аммоний хлорид1 NH4C1 мен сөндірілген әкri Са(ОН)2 араластырып, кыздырып аммиак алады (13-сурет).
Реакция теңдеуі:
2NH4C1 + Са(ОН)2 = 2NH3+ СаС12+ 2Н2О
өндірісте аммиакты азот пен сутектен тікелей синтездеп алады
Физикалық касиеттерь Аммиак — туссіз, өкір иісті ауадаь екі еседей жеңіл, туншыктыргыш газ. Балку температурась -77,8°С. Кайнау температурасы -33,4°С. 20°С-та жене 0,85 MПА кысымда суйылады.
Аммиак суда өте ерімтал: 1 көлем суда 700 көлем аммиак ериді (14-сурет). Аммиак суда ерігенде аммиак гидратын NH3-H2( тузед1. Аммиактың судагы epітіндісі аммиак суы немесе мусәтір спирті деген атпен дәріханада сатылады.
Химияльқ касиеттері.
1. Аммиактьң сумен ерекеттесуі.
Аммиак суда ерігенде темендеп тепе-тендак кке асады:
NH3 + Н2О = NH3 •nH 2 O= nh4 + OH;
аммиак гидраты аммоний гидроксида
Аммиактыц судагы ер1тшд1с1 элсіз негіздік касиет керсетеді.. Ce6e6i соңгы тепе-теңдік сол жакка карай көб1рек ыгысатын-дыктан судагы ерітіндіде гидроксид ионы ОН" аз бола-ды. Өздеріне белгілі негіздерден аммоний гидроксидінің айырмашылыгы — мунда оң зарядты ион NH4 болды.
2. Аммиактыц оттекте жануы.Егераммиак пен оттек агынын тутандырса аммиак оңаи жанады. a) Өршіткі катыспаса бос куйдегі азот бөлінеді:
4NH3+ЗО2 = 2N2+6Н2О
е) Катализатор тотыгуынан (өршіткі— Pt) азот (II) оксида алына-
дьк
4NH3+ 5О2 = 4NO + 6Н2О
3. Аммиактың кышкылдармен әрекеттесуі. Екі шыны таяк-шаны алып, 6ipiншісін— концентрлі аммиак суына, екіншісі — концентрлі туз кышкылына батырып, ек1 таякшаны 6ip-6ipme жакындатса, ак тутш пайда болады. Ол — аммоний хлоридінің өте усак кристалдары. Реакция теңдеуі.:
NH3 + НСl = NH4Cl
аммоний хлорида
Аммиак баска да кушті кышкылдарменәрекеттесіп, аммоний туздарын тузеді.
Колданылуы. Аммиактан минералдык тыңайтқыштар, дәрі-дәрмекпен, копарылгыш заттар, азот кышкылы жене нитраттар өндіріледі, аммоний туздары алынады .Аммиак төменгі кысымда (0,7—0,8 мПа) оңай суйылады, ол буланганда көп жылу сіңіретін касиетіне сәйкес тоңазыткыш кондыргыларда реагент реагент колданылады.
Лабораторияда аммоний туздарын сумен косып кыздырып, аммиак алады. Ал өнеркәсіпте сутек пен азотты косып, тікелей синтездеп алады. Олөткір иісті, туншықтыргыш газ. Аммиак суда жаксы epiп гидраттар тузеда, одан аздаган мөлшерде аммоний гидроксида бөлінеді. Аммиак кышкылдармен реакцияга тусіп, аммоний туздарын тузеді. Одан тыңайткыштар — нитраттар, азот қышқылы, копарылгыш заттар алынады.
§ 20. Фосфор
Д.И.Менделеев жасаган химиялык элементтердщ периодтык жуйесгнде фосфор Ш периодта, у топтьщ непзп топшасында орналас-кдн. Салыстырмалы атомдыкг'массасы — 31, реттш HeMipi—15.
Атом к,¥Рылысы. Фосфордыц соцгы энергиялык кабатында бес электрон бар, оныц ymeyi жуптаспаган:
+15Р )2g)8e)5e
Электрондык формуласы:
; Is22s22p63s23p3
* Графиктж формуласы:
Is 2s 2p 3s Sp
бамдктер
мен жануарлар
Фосфор косылыстарында -3, +3, +5 тотыгу дережесш
керсетед1.
Азотv пен фосфор электрондарыныц орбитальдарга орналасуына карасак, екеушщ ец сырткы энергиялык деыгейшесшдег1 электрон саны б1рдей, ал период саны ер турл1 болатынына сэйкес олардыц атом радиусындагы айырмашыльщты керем1з. Фосфор атомыныц радиусы азоттан em еседей улкен. Сол себепт1 булардыц касиеттер1нде 6ipa3 айырмашыльщтар байка лады. Мысалы, фосфордыц ушкыш сутект1 косылысы фосфин РН3, азоттыц ушкыш сутект1 косылысы аммиакка NH3 Караганда тураксыз, ауада тез тотыгып кететш зат.
Фосфорды 1669 ж. нем1с химип Х.Бранд ашкан.
Табигатта кездесу1. Табигатта фосфор тау жыныстары мен минералдарда косылыс туршде кездесед1. Мысалы, фосфорит жене апатитте кальций фосфаты Са3(РО4)2 туршде болады. Кдзакстанда Жамбыл облысындагы Каратау мацында фосфорит кеншщ мол коры бар екеш 1935 жылдан белгШ. Kasip Каратау бассейш непзшде "Жацатас байыту комбинаты" жумыс 1стейд1. Актебе облысында фосфорит кен орнын (Шил1сай, т.б.) игеру жоспарланып отыр. Фосфорды ецдейтш заводтар Таразда, Шымкентте бар.
Азот тер1зд1 фосфор да, өсімдік пен жануар белогыныц Heri3ri курам боладыФосфор ес1мдштердщ деншде, жануарлардыц сутшде, канда, ми мен жуйке улпаларында кездеседь Мысалы, ересек адамдардыц суйегшде 600 г, ет улпасында 56 г, жуйке жуйесшде 5 г-га дейш фосфор болады.
Барлык суткоректшердщ cyfieri курамында фосфор Са3(РО4)2 немесе ЗСа3(РО4)2-СаСО3-Н2О туршде болады. Осындай фосфаттар суткоректыгер канкасына берштж касиет бередд.. Жануарлар мен адамдар фосфорды ес1мдш аркылы кабылдайды. Фосфор косылыс-тары TipinuiiKTeri барлык зат алмасу процестерше катысады.
Алынуы. Бос куйшдеп фосфорды алу ушш табиги фосфатты электрпеште кремний (IV) оксидд мен кем1рд1 косып, ауасыз кыздырады. Белшген фосфорды су астында ак фосфор Р4 туршде белш алады. Реакция тецдеу1:
2Са3(РО4)2 + 6SiO2 + ЮС = Р4 + 6CaSiO3 + ЮСОТ
Физикальщ кдсиеттерь Фосфор элемент! жай зат ретшде б1рнеше аллотропиялык тур езгернзш тузед1. Оньщ мацыздылары — ак жене кызыл фосфор, ал кара фосфор аз кездесед1 (21-сурет). Темендегл кестеде ак жене кызыл фосфордыц касиеттер1 салыстырмалы турде бершген.
6-кесте
жене кызыл фосфордыц непзп Kacnerrepi
Ак фосфор Кызыл фосфор
1. Ак туст1 кристалл зат, тыгыздыгы 1,83 г/см3. 1. Аморфты зат, кристаллы емес, ты-гыздыгы 2,20 г/см3.
2.Царангыда жаркырайды. 2. Карангыда жаркырамайды.
3. Квдамп жагдайда 30 — 40С темпера-турада ауадагы оттекпен тотыгады. 3. Ауадагы оттекпен 260°С-та тотыгады.
4. От алгыш каушт1л1гше байланысты су астында сактайды. 4. Отка Kayiirri емес. Кыздырганда оталады.
5. Суда ер1мейд1, кук1ртквм1ртекте еридь 5. Суда да, кук1ртком1ртекте де ер1мещц.
6. вте кдушп, улы! 6. Улы емес.
7. 44°С-та балкиды, 280°С-та кайнайды. 7. 400°С-та балкиды.
ЗС12 = 2РС13 5С12 = 2РС15
Химияльщ касиеттерь Фосфор тотыктыргыш (азоттан темен) жене тотыксыздандыргыш касиет керсетеда. Тотыксыздандыргыш ретшде оттекпен жене белсенда бейметалдармен реакцияга туседа.
1. Фосфор оттекте жанып пентаоксид тузеда:
4Р + 5О2=2Р2О5
*1. Реакция жагдайына байланысты фосфор хлормен (70°С) ерекеттеап, фосфор трихлорид!н РС13 жене 300°С-та фосфор пентахлориД1н РС15 тузедк
2Р+3Cl 2=2P Cl 3
2Р+5Cl 2=2P Cl 5
2. Фосфор сутекпен ерекеттеап, фосфин РН3 тузед!:
2Р + ЗН2 = 2РН3
Фосфин РН3 — тусаз, ерекше nici бар, ете улы зат. Аммиаку Караганда нег1зд1к к,асиет1 влс1з.
3. Шырпынын, басына жангыш заттар — куюрт пен бертолле тузынын коспасы жагылады. Кораптын, жактауына к,ызыл фосфор мен шыны унтагь жел!ммен отыргызылады. Шырпынын басын к,орапк.а уйкегенде к,ызыл фосфор бертолле тузынан от алып тез тутанады (22-сурет). Реакция тендеус
5КClO3 + 6 Р = 5КС1- + 3 Р2О5
2. Фосфор металдармен фосфидтер тузе ерекеттеседк
ЗСа + 2Р = Са3Р2
кальций фосфида
3Zn+2P=Zn3P2
мырыш фосфид1
Мырыш фосфида — зиянкес кетрупплермен куресуде колданы-латын препарат.
Колданылуы. Кызыл фосфор орщке ещщнсшде, пиротехникада жене фосфор кышкылын алуга пайдаланылады.
Фосфордыц ак жене кызыл тур eerepici бар. Ак фосфор химиялык белсенд1 болып келедь Сондыктан ак фосфорды карацгыда су астында сактайды. Кызыл фосфор cipiHKe енд1руде, пиротехникада кол даны лады. Фосфор жай жене курдел1 заттармен ерекеттеседь
Казакстанда Каратау бассейншдеп фосфориттен фосфор енд1р1ледь Фосфор шик1затыныц тагы 6ip коры Актебе облысында бар.
§ 21. Фосфордыц оттекп косылыстары
Фосфор (V) оксида Р2О5 — ак тусп унтак зат. Кедамг1 жагдайда )ылгал тартатын касиетше сейкес оны газдар мен суйыктарды ылгалдан кургату ушш колданады. Фосфор (V) оксщц Р2О5 кышкылдык касиет керсетш, сумен, сьпталермен жене непздш оксидтермен реакцияга тусед1.
Фосфор кышкылы. Су мен фосфор (V) оксид1 ерекеттескенде судыц мелшерше карай ер турл1 фосфор кышкылдарын тузетшш берілген реакция тецдеулерінен керуге болады:
Р2О5+H 2O = 2НРО3 метафосфор кышкылы —
Р2О5+2H 2O= Н4Р2О7 дифосфор кышкылы
Р2О5+3H 2O = 2Н3РО4 ортофосфор кышкылы
Фосфор кышкылдарыныц ішіндегі аса мацыздысы ортофосфор кышкылы Н3РО4, оны квбше фосфор цыищылы деп атайды. Оныц курылымдык формуласы:
3Н - 3О - Р = О
Физикальщ касиеттер1. Фосфор кышкылы — тусс1з кристаллы, улы емес зат. Суда жаксы ерид1. Фосфор кышкылы Н3РО4 — орташа кышкыл катарына жатады.
Алынуы. 1. Лабораторияда фосфор (V) оксидше су косып алады:
Р2О5+3H 2O = 2Н3РО4 ортофосфор кышкылы
2. өнеркесіпте кальций фосфатына кук1рт кышкылын косып кыздыру аркылы алады:
Са3(РО4)2 + 3H2SO4 = 3CaS04 + 2Н3РО4
Ортофосфор кышкылыныц судагы epiTUiziici елс1з кышкылдьщ касиет керсетеда.
Фосфор кышкылы суда ерггенде сатылап диссоциацияланады:
Н3РО4=Н+ Н 2РО4
дигидрофосфат ион
Н2РО4=Н+ Н РО4
гидрофосфат ион
НРО4=Н+ Н РО4
фосфат ион
Ортофосфор кьппкылыныц алгашкы сатысьша қараганда келес1 сатыларында иондарга ыдырау мумкінд1г1 б1рт1ндеп темендейда. Сондыктан ерггшдще баска иондарга Караганда дигидрофосфат Н2РО4~ ионы кеб1рек болады.
Химиялык касиеттерь Фосфор кышкылы барлык баска кышкылдарга тен касиеттерда керсетеда.
1. Негіздік оксидпен ерекеттескенде ортофосфат тузыгеда:
2Н3РО4 + ЗСаО = Са3(РО4)24 + ЗН2О
2. Ер1тшдадег1 фосфор кышкылы сілтімен сатылап ерекеттескенде уш катар: орта жене екі кышкыл туз тузеда:
Н3РО4 + NaOH = NaH2PO4 + Н2О
натрий дигидрофосфаты
Н3РО4 + 2NaOH = NaHPO4 +2 Н2О
натрий гидрофосфаты
Н3РО4 + 3NaOH = Na 3PO4 + 3Н2О
катты натрий
фосфаты
3. Кышкыл аммиакпен ерекеттесш, аммоний дигидрофосфатын тузеді:
Н3РО4+NH3 = NH4H2PO4
Фосфор кышкылыныц азот кышкылынан айырмашылыгы, тотыгу-тотыксыздану касиетш керсетпейді.
4. Табиги фосфаттар суда ер1мейд1. Оларды фосфор кышкылы-мен енлеп ер1мтал туздарга айналдырады да, тыцайткыш ретшде пайдаланады. Мысалы:
Са3(РО4)2 + 4Н3РО4 = ЗСа(Н2РО4)2
кальций дигидрофосфаты
Фосфат ионга Р О4 сапалык реакция: кум1с нитратыньщ 3—4 мл ертщцсш Н3РО4, Na3PO4 немесе Na2HPO4 ертнддлерше тамызса сары туст1 кумд.с (I) фосфаты тунбага тусед1:
Н3РО4 + 3AgNO3 = 3HNO3 + Ag3P04
сары тунба
P04+3Ag+= AgзРО4
Колданылуы. Фосфор кышкылы дэрьдврмек жасайтын енеркесште пайдаланылады. Кальций дигидрофосфаты Са(Н2РО4)2 нан гас1руде пайдаланатын жене алкогольс1з сусындар алуга арналган унтактар ретшде колданылады. Ал ситлш металдардьщ фосфаттарынан жугыш заттар алынады. Фосфор кышкылы жене оныц туздары кобшесе минералдык тыцайткыш алуга жумсалады (22-сурет).
Фосфор (V) оксид! ак. туей, су тартк.ыш к.асиет1 бар кдтты зат.
Ортофосфор кышкылы квп нег!зд1 кышкыл, ол цыпщыл жене орта туздар тузед1. Казакстанда табиги фосфаттардыц ipi бай кен орны бар. Табиги фосфаттардан фосфор кышкылы мен тыцайткыштар алынады.
