1.Бейметалдардың периодтық жүйедегі орны және электрондық құрылысы

Нағыз бейметалдар негізгі топшалардың элементтері болады, сыртқы электрондық кабаттары аяқталуға жақын жөне атомдық радиустары кіші болып келеді. Сондықтан олар сыртқы қабатына электрон қабылдауға бейім келеді. Бұл қасиеттері периодтарда солдан оңға қарай, ал топтарда төменнен жоғары қарай артады. Электрондарды оңай косып алып, олар негізінен тотықтырғыштық (т-т-ш) қасиет көрсетеді.

Бейметалдар өр түрлі агрегаттық күйде кездеседі. Күкірт, фосфор, кеміртек қатты күйде болады. Олардың кристалдық торларының түйіндерінде атомдар орналаскан.

Ал молекулалык кристалды0 торлы заттар газ күйінде жүреді, мысалы, 02, Н2, N2, Сl2, т.б. Бейметалдар жылу мен тоқты өткізбейді, суда нашар ериді. Олардың кейбіреулері бос күйінде кездеседі (S, 02, Н2, т. б.), ал көпшілігі қосылыстар күйінде жүреді.

 

Көміртек байланысқан күйінде мұнайда, тас көмірде, табиғи жәнө мұнайға серік газдардың құрамында болады. Оның бос күйіндегі жай заттары алмаз, графит жөнө карбин. Көмірдің коры Екібастүз, Қарағанды көмір бассейндерінде көптеп кездеседі, сол жерлерде өндірістік көлемде алынады.

2. Химиялық құрылыс теориясы

XIX ғасырдың бірінші жартысында қарқындап дамып келе жатқан өнеркәсіпке қажет көптеген органикалық заттар (әр түрлі бояулар, дәрі-дәрмек, жарылғыш заттар, т.б.) алынып, зерттеле бастады. Сондықтан жинақталған тәжірибелік материалдарды жүйелеп түсіндіретін ілім қажет болды. Сол кезде көптеген мәселелер түсініксіз болды. Мысалы, "Екі ғана элемент — көміртек пен сутектен тұратын қосылыстардың саны неге өте көп (СН4, С2Н2, С2Н4, С2Н6, С6Н6 және т.б.)?", "Бұл қосылыстардағы көміртек атомдарының валенттіктерін қалай түсіндіруге болады?", "Құрамдары (формулалары) бірдей кейбір заттар (С6Н12О6 — глюкоза мен фруктоза, С2Н6О — этил спирті мен диметил эфирі) неліктен әр түрлі қасиет көрсетеді?" деген сияқты сансыз көп сұрақтар туды.

Неміс ғалымдары А. Кекуле мен А. Кольбенің зерттеулері нәтижесінде (1857 жылдары) көміртек атомының валенттіктері төртке тең екені және басқа көміртек атомдарымен тізбек түзе байланыса алатындығы белгілі болды. Сол кезден бастап көміртек атомы оның валенттіктерін бейнелейтін төрт сызықша арқылы байланысқан "С" таңбасы арқылы белгіленді.

Кекуле Фридрих Август (1829-1896) Неміс химигі. Кольбемен қатар көміртектің төрт валентті екенін болжады (1857 жылы). Көміртек атомдарының n санымен байланысқан сутек атомдарының саны 2n+2-ге тең болатындығын алғаш дәлелдеді. Бензол молекуласының циклді пішінін ұсынып (1865 жылы), Бутлеровтың химиялық құрылыс теориясын ароматты қосылыстарға пайдаланды. Ароматты қосылыстар теориясын жасады. Карлсруэде өткен химиктердің I Халық- аралық конгресін ұйымдастырушылардың бірі.

Кольбе Адольф Вильгельм Герман (1818-1884) Неміс химигі. Төртхлорлы көміртекті элементтерден синтездеуге болатынын (1843 жылы) дәлелдеді. Карбон қышқылдарының тұздарынан электрохимиялық жолмен қаныққан көмірсутектерді электролиздеп алу әдісін ашты (Кольбе реакциясы). Екіншілік және үшіншілік спирттердің болатынын болжады. Кекулемен қатар көміртектің төрт валентті екендігін айтты. Радикалдар теориясын қолдады.

Бірақ бұл ғалымдар органикалық химияда сол кезде түсініксіз болған көп сұрақтарға жауап беретін жалпы теорияны шығара алмады.

Осындай көп мәселелерді Қазан университетінің профессоры Александр Михайлович Бутлеров 1861 жылы негізін қалаған органикалық қосылыстардың химиялық құрылыс теориясы түсіндірді. Ол теорияның негізгі қағидалары мыналар:

1.Органикалық зат молекуласындағы атомдар ретсіз орналаспайды, олар өздерінің валенттіктеріне сай белгілі бір ретпен байланысады. A. М. Бутлеров молекуладағы атомдардың байланысу ретін заттың химиялық құрылысы депатады.

2.Заттың қасиеті оның молекуласының құрамына, қандай атомдардың қанша мөлшерде кіретіндігіне тәуелді болуымен қатар молекуладағы атомдардың өзара байланысу ретіне де (яғни, химиялық құрылысына) тәуелді болады. Молекуладағы атомдардың байланысу реті көрсетілген химиялық формула құрылымдың формула немесе құрылыс формуласы деп аталады. Зат молекуласының құрылысын осы заттың өзіне ғана тән жалғыз құрылымдың формуласы арқылы өрнектеуге болады.

3.Молекула құрамындағы атомдар мен атом топтары бір- бірінің химиялық қасиетіне әсер етеді. Бір-бірімен тікелей байланысқан атомдар мен атом топтарының өзара әсерлері күштірек болады.

4.Заттың қасиеті арқылы оның молекуласының құрылысын анықтауға және керісінше оның молекуласының химиялық құрылысы бойынша заттың қасиетін болжауға болады.

Билет4

1.Күкірт

Күкірт (ағылш. Sulfur), S – элементтердің периодтық жүйесінің VІ тобындағы химиялық элемент; ат. н. 16, ат. м. 32,06. Тұрақты 4 изотопы бар. Сондай-ақ жасанды жолмен алынған 6 изотопы белгілі. Күкірттің жер қыртысындағы салмақ мөлшері 0,05%, теңіз суында 0,08 – 0,09%. Күкірт біздің заманымыздан 2000 жыл бұрын белгілі болған. Қалыпты жағдайда күкірт сары түсті, бейметалл. Табиғатта бос күйінде (саф К.) және сульфидті (мысалы, пирит, галенит, антимонит, т.б.), сульфатты (гипс, ангидрит, барит, мирабилит, т.б.), т.б. минералдар түрінде кездеседі. Күкірттің бірнеше кристалдық түрлері белгілі, оның ішіндегі орнықтылары ромбылы α-күкірт және моноклинді β-күкірт. Күкірттің тығыздығы 2,07 г/см3 (α-түрі) және 1,96 г/см3 (β-түрі), балқу t 112,8°С, қайнау t 444,6°С, жылу өткізгіштігі 0,208 Вт/(м·град). К. суда ерімейді, бензолда жақсы ериді, қыздырғанда молекуласындағы атом саны бірте-бірте кемиді: S8→ S6→ S4→ S2 соңында 2000°С-тан жоғары қыздырғанда К. буында жеке атомдар пайда болады. Салқындатқанда осы процесс кері айналып полимерлену құбылысы жүреді. К. қосылыстарында –2-ден +6-ға дейін тотығу дәрежелерін көрсетеді. Азот, йод, алтын, платина және инертті газдардан басқа элементтердің бәрімен әрекеттеседі. К. металдармен реакцияда болғанда өте көп жылу бөлініп шығады. Оттекпен бірнеше оксид түзеді. К. саф К., полиметалдық кендер, газ және мұнайды тазалау кезінде олардан қосымша өнім ретінде алынады. К. негізінен химия өнеркәсібінде күкірт қышқылын алу үшін пайдаланылады, сондай-ақ қағаз, резина, сіріңке жасауда, тоқыма өнеркәсібінде мата ағартуға, дәрі-дәрмек, косметик. препараттар дайындауда, пластмасса, қопарғыш заттар, тыңайтқыш, улы химикаттар алуда кеңінен қолданылады.Мазмұны [жасыру]

Периодттық жүйедегі орны

Күкірт III периодтың, VI топтың негізгі топшасының элементі, реттік нөмірі 16. Олай болса ядро заряды +16, протон саны 16, нейтроны да 16; электрондарының жалпы саны 16.

Электрондық құрылысы. Осы электрондар үш электрондық қабаттарда бөлініп орналасады, күкірттің электрондық формуласы: 1s22s22p63s23s4

Күкірт II, IV, VI - валентті бола алады, ал тотығу дәрежелері -2,0, +4, +6 болып келеді.

Физикалық қасиеттері

Күкірт - сары түсті, суда нашар еритін, су жұктырмайтын, жылу мен тоқ өткізбейтін, морт келетін қатты зат. Балку температурасы 119°С. Күкірт атомының сыртқы валенттілік кабатында екі дара электроны болғандыктан, олар өзара байланыса алады.

Табиғатта таралуы. Күкірттің табиғи қосылыстары

Балқаш, Шығыс Қазақстан облысында сульфидтер (ZnS, PbS, FeS2, т.б.) күйінде болса, сульфаттары (CaSO4 • 2Н2O - ғаныш (гипс), Na2SO4 • 10Н2O - мирабилит, FeSO4 • 7Н2O - темір купоросы) т. б. болады. Күкірт қосылыстары мұнайда және тас көмірде де кездеседі. Бос күйіндегі күкіртті тау жыныстарынан балқыту арқылы алады.

Вулкан атқылағанда газбен ілесе ұшқан күкірт сыртқа шығып кристалл түрінде қатаяды. Ондай күкіртті вулканмен байланысты арасан көздерден (фумаролдардан), тау жыныстарының жарықтарынан, қуыстарынан кездестіруге болады.

Сульфид минералдардың тотығуынан пайда болатын күкірт кендері көбінесе сульфид кендерінің үстіңгі қабатында болады. Бұл жағдайда пайда болатын күкірттің реакциясын мынадай түрде көрсетейік.

RS + Fe2(SО4) 3 = 2FeSO4 + RSO4 + S

Қолданылуы

Күкірт каучукты резинаға айналдыру (вулканизация) үшін, медицинада, тұрмыста жертөлені және қоймаларды аластау үшін, оқ-дәрі жөне сіріңке өндірістерінде қолданылады.

Кен орны

СССР-де шөгінді күкірт кенінің ең көп жері — Орта Азияда (Қарақұм, Гаурдақ, Шорсу), Поволжьеде (Куйбышев қаласы маңында).

Вулкандық күкірт кендері Кавказда, Камчаткада және Курил аралдарында кездеседі. Шет мемлекеттердегі күкірт кені Италияда, Сицилияда бар. Техас және Луизиана штаттарындағы (АҚШ) күкірт кендері тау жыныстарының жарығында кездеседі. Вулкандық күкірт кендері Италияда, Жанонияда, Чилиде» т. б. жерлерде бар.

Күкіртті сутек, сульфидтер

Физикалық қасиеттері

Күкіртті сутектің өзіне тән жағымсыз иісті(шіріген жұмыртка иісіндей), түссіз, улы газ.

Химиялық қасиеттері

Күкіртті сутек суда нашар ериді. Нәтижесінде екі негізді, әлсіз күкіртті сутек қышқылы (лакмус пен метилоранжды қызартатын) түзіледі. Оның тұздары сульфидтер деп аталады.

Күкіртті сутек қышқылы сатылы диссоциацияға түседі.Сілтілік және сілтілік жер металдары суда жақсы ериді. Ауыр металдардың сульфидтері суда аз ериді немесе ерімейді.

Күкірттің сутекті қосылысы күкіртті сутек, ол көбінесе вулкан газдарында, табиғи шипалы сулардың құрамында кездеседі (Барлық Арасан) және органикалық заттар шірігенде бөлінеді

Күкіртті сутек қышқылы қышқылдарға тән барлық қасиеттерді көрсетеді:

1) активтік қатарында сутекке дейін тұрған металдармен әрекеттесіп сутегі бөледі:

H2S +Mg = MgS + Н2↑

2) негіздік оксидтермен тұз және су түзеді:

H2S + ҒеО = FeS↓ + Н20

3) негіздермен әрекеттесіп тұз және су түзеді:

H2S + 2NaOH = Na2S + 2Н20

4) тұзбен әрекеттескенде суда ерімейтін жаңа тұз және жаңа қышқыл түзіледі:

H2S + Pb(N03)2 = PbSl + 2HN03

Бұл реакцияның жүру себебі PbS ерімейтін зат болғандықтан, көбінесе әлсіз қышқыл (H2S) күшті қышқылды (HN03) оның тұзынан ығыстыра алмайды.

2Н+ + S2- + Pb2+ + 2N03 = PbS↓ + 2Н+ + 2N03

Бұл реакцияның толық иондық теңдеуі.

Күкіртті сутек пен оның тұздарын анықтау үшін суда да, қышқылда да ерімейтін қара түсті PbS түзілу реакциясы қолданылады: Pb2+ + S2 -> PbS↓ кыскартылған иондык теңдеуі. Басқа сульфидтерінің де түстері бар. Мысалы, ZnS - ақ, MnS - қызғылт.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларында күкіртті сутек қышқылы және оның тұздары тек тотықсыздандырғыш болады. Оның себебі кұрамындағы күкірт ең төмен тотығу дәрежесінде болады.

Қолданылуы H2S - емдік қасиеті бар, буын ауруларын емдеуде күкіртті сутек ванналарында пайдаланылады.

Күкірт оксидтері

Күкірт екі түрлі оксид түзеді: S (IV) оксиді - SO2 (күкіртті газ немесе күкірттің диоксиді), бұл түссіз, тұншықтырғыш өткір иісті газ. Күкірт (VI) оксиді, күкірт ангидриді - SО3, ұшқыш, түссіз сұйықтық. SО3+17°С температурада қатты зат. Олар суда жақсы ериді, нәтижесінде күкіртті қышқыл H2SО3 және күкірт қышқылы H2SО4 түзіледі, олай болса, бұлар қышқылдық оксидтер екен.

SO2+H2О=H2SО3 күкіртті қышқыл

SO3+H2О=H2SО4 күкірт қышқылы

Алынуы

Зертханада күкіртті ауада жандырғанда күкірт (IV) оксидін (ауа тартқыш шкафта) алуға болады. Сол сияқты бұл оксидті натрий сульфитінің кристалына, қышқыл ерітіндісін қосып та алады.

S+O2=SO2

Na2SO3+HCl=2NaCl+H2O+SO2↑

Өндірісте сульфидтерді жандыру арқылы:

2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2↑

2SO2+O2↔2SO3↑

Химиялық қасиеттері

1) негіздік оксидпен әрекеттесіп тұз түзеді:

SO2+Na2O=Na2SO3

SO3+Na2O=Na2SO4

2) негізбен әрекеттескенде тұз және су түзіледі:

SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O

SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O

Күкірт (IV) оксиді тотығу-тотықсыздану реакцияларында әрі тотықтырғыш, әрі тотықсыздандырғыш; себебі күкірттің тотығу дәрежесі аралық мәнде (+4) болады.

Қолданылуы

SO2 ағартқыш ретінде және зиянды микроағзалардан көкөніс қоймаларын тазартады.