2. Қанықпаған көмірсутектер. Этилен

Құрамындағы көміртек атомдары еселі байланыстар (қос және үш) арқылы жалғасқан қанықпаған көмірсутектерді қарастырамыз. Қанықпаған көмірсутектердің үш түрі болады. Олардың қарапайым өкілдері: этилен, бутадиен, ацетилен. Қанықпаған қосылыстар көмірсутектер арасында кең тараған, практикалық маңызы зор топты құрайды. Қаныққан көмірсутектер қатарының метаннан басталатыны тәрізді, қанықпаған көмірсутектері үлкен тобының қарапайым өкілі этилен болып табылады.

Этилен

Этиленнің (этеннің) С2Н4 құрамында бір қос байланыс бар. Этиленнің құрылымдық формуласы: СН2 = СН2.

Этилен молекуласының құрылысын шарөзекті модельмен бейнелеуге болады. Этилен молекуласында әр көміртек атомы екі сутек атомдарымен дара байланыстармен байланысады және өзара қос байланыс арқылы жалғасады.

Этиленді алу

Химиялық белсенді болғандықтан қанықпаған көмірсутектер таза күйінде табиғатта өте сирек кездеседі. Этилен қатарының көмірсутектерін жоғары температурада сутек бөле отырып, алкандарды айыру арқылы алады. Мысалы, этаннан этилен алуды қарастырайық: С2Н6 → С2Н4 + Н2

Сутек бөліне жүретін айырылу реакциялары дегидрлену реакциялары деп аталады.

Физикалық қасиеттері

Этилен — түссіз, иісі жоққа тән, ауадан аздап жеңілдеу, суда нашар еритін, жанғыш газ.

Химиялық қасиеттері

1. Құрамы метан сияқты көміртек пен сутектен тұратындықтан этиленнің жануы нәтижесінде де су мен көміртек (IV) оксиді түзіледі. Этилен ауада жарқыраған жалын шығарып жанады: С2Н4 + 3О2 → 2СО3 + 2Н2О

2. Қанықпаған көмірсутектерге қосылу реакциялары тән. Құрамында қанықпаған қос байланыс болғандықтан, этилен қосылу реакцияларына оңай түсіп, атомдарды және атом топтарын қосып алады. Реакция нәтижесінде этан немесе оның туындылары түзіледі және көмірсутек молекуласындағы қос байланыстың біреуі оңай үзіліп, дара байланыс қалады.

а) Өршіткі (никель, платина) қатысында этилен сутекті қосып алып этанға айналады: Немесе осы реакцияны ықшамдап жазсақ:

С2Н4 + Н2 → С2Н6

Сутек қосыла жүретін, реакция гидрлену реакциясы деп аталады.

ә) Этилен галогендерді қосып алады. Ол броммен әрекеттескенде бромның қызыл қоңыр түсі жойылып, түссіз дибромэтан түзіледі:

СН2 = СН2 + Вr2 → ВrСН2 — СН2Вr

немесе

С2Н4 + Вr2 → С2Н4Вr2 (дибромэтан)

Бұл этиленнің сапалық реакциясы, бромның түссізденуі бойынша этиленнің бар-жоғын анықтауға болады.

Этиленге хлор қосып, дихлорэтан С2Н4Cl2 алуға да болады.

б) Этилен қос байланыс арқылы су молекуласын қосып алып, этил спиртін түзеді: Н2С = СН2 + Н—ОН → Н3С — СН2ОН немесе С2Н5ОН

Бұл реакцияның өнеркәсіптік маңызы зор. Қазақстанда Шымкент пен Атырау химия зауыттарында осы реакция бойынша этиленнен этил спирті алынады.

3. Этилен полимерлену реакциясына түседі. Молекула құрамындағы қос байланыстың біреуінің үзілуі нәтижесінде этилен молекулалары өзара тізбектеліп қосылып, полиэтилен түзеді:

mСН2 = СН2 → ... — СН2 — СН2 — СН2 — СН2 — СН2 — СН2 — ...

Этиленнің полимерлену реакциясын қысқартып былай жазуға болады: nСН2 = CH2 (-СН2 - СН2 -)n

Бірдей молекулалардың қосылып үлкенірек молекула түзу процесі — полимерлену реакциясы деп аталады. Бұндай реакция нәтижесінде түзілетін өнім полимер деп аталады.

Грекше поли — "көп", мерос — "бөлшек" деген мағынаны білдіреді. Полимерлер бірнеше мыңдаған атомдардан тұрады. Формуладағы n жақша ішіндегі қарапайым буындардың санын көрсетеді. Реакцияның жүру жағдайына байланысты қарапайым буындардың саны 10 000-нан да артық болуы мүмкін.

Этилен мен оның туындыларының қолданылуы

Этиленнің жеміс-жидектердің пісуін тездететін ерекше қасиеті бар. Алмұрт, қызанақ, қауын, лимон сияқты ауылшаруашылық өнімдерін шала піскен күйінде жинап алып, жабық қойма ауасына этилен жібереді. Осылай алынған өнімдер сақтағанда бұзылмайды.

Этиленнен тұрмыс пен техникаға аса қажетті полиэтилен, этил спирті, хлорэтан, дихлорэтан, т.б. заттар алынады.

Полиэтилен — диэлектрик, сондықтан оқшаулағыш материал ретінде электротехникада қолданылады. Су мен газды өткізбейтін болғандықтан, полиэтилен тағамдық, өнімдер мен әр түрлі бұйымдарды орап сақтауға және үлпек қабыршықтар мен құбырлар жасауда қолданылады. Сонымен қатар жылыжайлар мен саяжайларда шынының орнына кеңінен пайдаланылады.

Этил спирті медицинада, тамақ, химия өнеркәсіптерінде кеңінен пайдаланылатын зат. Одан көксағыз (каучук), резеңке, т.б. заттар алынады. Этилен қатарындағы көмірсутектер химиялық активтігі жоғары болғандықтан, көптеген органикалық заттар синтезі үшін бағалы шикізат болып табылады, сондықтан олар жанармай ретінде қолданылмайды. Органикалық заттар алуға әсіресе этилен кеңінен пайдалынады.Дихлорэтан – нашар тұтанатын, ұшқыш сұйықтық. Көптеген органикалық заттар жақсы еритін болғандықтан, ол нымды(смоланы) еріту үшін, тоқыма материадарын тазарту т.б. үшін қолданылады. Дихлорэтан ағзаға әсер етуші зат ретінде, ауыл шаруашылығында астық қоймаларын тазарту үшін және жүзімнің филликсерасымен күресу үшін қолданылады. Шайырларды ерітуде, текстил материалдарын тазартуда пайдаланылады.

Хлорэтанның тез буланып кетіп, орнын қатты суытатын қасиеті бар. Осы қасиетіне байланысты хлорэтан медицинада жеңіл операциялар жасаған кезде пайдаланылады.

Этанол(этил спирті) өндіру этиленнің суды қосып алуына да негізделген, ал этил спирті көп мөлшерде синтездік каучук алу үшін жұмсалады. Этилен мен пропиленнің полимерленуі арқылы техникада және тұрмыста кеңінен тамаша кеңінен қолданылатын полиэтилен және полипорпилен алады. Және жеміс-жидектердің(қызан, алмұрт, қауын, лимон, т.б.) пісуін тездететін этиленнің тамаша қасиеті де іс жүзінде қолданыла бастады. Жемістерді жақсы сақтау мақсатымен, оларды піспеген күйінде қоймаға тасып, сол жерде пісіреді, ол үшін жабық қойма ауасына аз мөлшерде этилен араластырады.

Билет5

1.Азот

Азот ( гр. ázōos – тіршіліксіз) — 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.[1] 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%).

Жалпы мәліметтер

Азотты 1772 жылы ағылшын ғалымы Даниэль Резерфорд ашқан. Жер қыртысындағы азоттың мөлшері 0.03%. Табиғатта азот дербес және қосылыстар күйінде кездеседі және негізгі қоры екі атомнан тұратын молекула түрінде ауа құрамында болады. Азоттың ауадағы салмақ үлесі 75.6% , көлем үлесі 78.1%. Жер қыртысының 1 т массасына 1 кг азоттан келеді, әрі ол бейорганикалық және органикалық қосылыстар күйінде кездеседі. Оның бейорганикалық қосылыстарының негізгілеріне натрий нитраты (чили селитрі), калий нитраты (үнді селитрі) жатады. Органикалық қосылыстар күйіндегі азоттың негізгі қоры барлық тірі ағзалардың ақуыздарында құрамына кіреді. Кезінде жанбайтын қасиетіне байланысты “тіршіліксіз” деп аталып кеткенімен азот тіршілікке өте керек элемент. Қалыпты температурада азот түссіз, иіссіз газ. Қайнау температурасы – 196 °C, қату температурасы – 210 °C. Су бір өлшем көлемінде (20 °C-та) 0.0154 көлем азот ериді, яғни азоттың суда ерігіштігі оттектің ерігігтігінен төмен. Ауадан аздап жеңіл болады.

Азот молекуласының атомдары өзара үш байланыспен тартылатындықтан, оларды бір-бірінен ажыратуға көп энергия керек. Сол себепті азот кәдімгі жағдайда тұрақты болып келеді де, литийден басқа ешқандай жай және күржелі затпен әрекеттеспейді. Химиялық белсенділігінің төмендіг жөнінен азот инертті газдардан кейінгі орынды иемденеді. Азотты қыздырса, көптеген металдармен әрекеттесіп, нитридтер түзеді. Бейметалдармен аса жоғары температурада ғана әрекеттеседі. Мысалы, оның оттекпен әрекеттесуі 3000-4000 °C-та басталады. Өнеркәсіпте азот ауаны сұйылту арқылы алынса, лабораториялық жағдайда аммоний нитритін немесе бихроматын қыздырып алады. Азот негізінен аммиак өндіруге, ал инертті болғандықтан, электр шамдарын толтыруға қолданылады.[3] Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде азот II периодта, V топтың негізгі топшасында орналасқан. Азоттан басқа ол топшаны, фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb және висмут Ві элементтері кұрайды. Азотты алғаш рет 1772 жылы ағылшын ғалымы Д. Резерфорд ашты. Азот грекше «өмірді қуаттамайды» деген мағына береді.

Периодтық жүйедегі орны. Азот екінші периодтың, бесінші топтың негізгі топшасының элементі, реттік нөмірі 7. Олай болса азоттың ядросында 7 протон мен 7 нейтрон бар. Электрондарының жалпы саны да 7. Осы 7 электрон екі электрондық қабатта былай бөлініп орналасқан: 1s22s22p3.

Сондықтан азот қосылыстарында үш валентті, негізгі жағдайдағы қосылыстарында азоттың тотығу дәрежелері -3, 0, +3 болады, мысалы:

NH3, N2, N2O3

Қосылыс түзген кезде азот атомында бос d қабаты болмағандықтан 2s деңгейшесіндегі электрон жұбы ажырайды. Байланыс түзу үшін бір электрон электртерістілігі басымырақ элементке ауысып, азоттың тотығу дәрежесі +1, әрі қарай +2, +3, +4, +5-ке дейін жетеді.

Бұл тізбеде N2О мен NО тұз тұзбейтін оксидтер. Қалғандары қышқылдық оксидтер; оларға сәйкес қышқылдарының формулалары HNО2 - азотты қышқыл, HNО3 - азот кышқылы.

Физикалық қасиеттері

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. ауада1 л азот газының массасы 1,25 г. Азот -196°С-та сұйылады, -210°С-та қар тектес

Құрылысы

Азот молекуласында екі азот атомы өзара үш еселі байланыспен байланысқан, сондықтан оның химиялық, белсенділігі төмен газ. Азот - 19б°С температурада сұйықка айналады.

Ол тіпті ауадағы күшті тотықтырғыш оттегімен де әрекеттеспейді, бірақ найзағай отында мына реакция жүреді: N2 + О2 = 2NO

Азоттың маңызды қосылыстары селитралар: NaNО3 (чили селитрасы), KNO3 (үнді селитрасы). Топырақта нитраттар күйінде кездеседі. Өсімдік пен жануарлар ағзасында маңызды рөл атқарады.

Биологиялық маңызы

Азот нәруызды заттардың негізгі құрам бөлігі болғандықтан, тіршілік үшін аса маңызды элемент. Ауа азотын сіңіре алатын кейбір азот бактериялары болмаса, басқа тірі организмдер азотты қосылыс түрінде ғана сіңіре алады. Өсімдіктер топырақтан азотты нитрат және аммоний тұздары түрінде алады. қосып алып, -3 дәрежесі +5. жай зат түзеді. Жануарлар организмінде азот мөлшері 1%-дан 10%-ға, ал малдың мүйізінде, жүнінде 15%-ға дейін жетеді. Азот адам денесінің 3%-ын құрайды.Адам азотты ауадан емес, азотты қосылысы бар тағамдар арқылы алады. "Нәруызсыз тіршілік жоқ, азотсыз нәруыз жоқ" деген қағидалы сөз осының дәлелі болса керек.

массаға айналып қатады.

Химиялық қасиеттері

Aзот химиялық реакцияларда әрі тотықтырғыш, әрі тотықсыздандырғыш. Азот оттегімен, фтормен әрекеттескенде тотықсыздандырғыш болса; фосформен, сутегімен, алюминиймен әрекеттескенде тотықтырғыш болады. Азот молекуласы өте берік болуына байланысты реакцияга түсу қабілеті төмен, химиялык енжар зат. Жоғары температура мен кысымда, өршіткі (катализатор) қатысында азот сутекпен тікелей әрекеттесіп, аммиак түзеді:

Бос күйдегі азот оттекпен электр ұшқыны кезінде әрекеттеседі:

Табиғатта бұл реакция найзағай жарқылдағанда жүреді. Бөлме температурасында азот тотықтырғыш ретінде тек металл литиймен әрекеттеседі:

Қыздырғанда басқа металдармен де осылайша әрекеттеседі:

Қолданылуы

Азот химиялық синтезде инертті атмосфера жасау үшін пайдаланылады. Тоңазытқышта, медицинада, аммиак алу үшін қолданылады.[4] Сұйық азот салқындаткыш жүйелер саласында кеңінен қолданылады. Азот, негізінен, аммиак алуға, одан әрі азот қышкылы және азот тыңайтқыштарын алу үшін қолданылады. Азотты салғырт (инертті) атмосфералық орта жасау үшін де пайдаланады (электр лампасын толтыруға, т.б.).

Азот молекуласы — берік қосылыс. Ол тотықтырғыш ретінде ерекше жағдайда металлдармен, сутекпен әрекеттеседі. Табиғатта азот бос күйінде кездеседі, ол ауаның негізгі құрам бөлігі. Селигралардың құрамында болады. Азот адам және жануарлар, өсімдіктер организмінде маңызды тіршілік процестерін жүзеге асыратын нәруыздың құрамына кіреді.

Түрлері

Байланысқан азот — молекулалық азоттан басқа кез келген химиялық қосылыстың құрамына кіретін азот.

Молекулалық азот - N2 молекуласы түріндегі азот.

Нәруыздық азот — нәруыз құрамындағы азот.

Нитраттық азот - қосылыстардың құрамына нитротоп түрінде кіретін азот.

Сіңімтал азот— өсімдіктер сіңіре алатын түрдегі азот.[6]

Азот қышқылы

Азот қышқылы — күшті бір негізді қышқыл, түссіз сұйықтық.

Азот фиксациясы

Азот фиксациясы — ауадағы азотты химиялық қосылыстар түзе байланыстыру процесі; ауадағы молекулалық азотты өсімдіктерге сіңімтал азотты қосылыстарға ауыстыру, табиғи жағдайда арнайы микроорганизмдердің көмегімен іске асады.[6]

Азот өлшегіш

Азот өлшегіш — реакция нәтижесінде бөлініп шыққан бос азотты өлшеуге арналған аспап.

Азоттау

Азоттау — металл бұйымдарының беткі қабатын азотпен қанықтыру процесі; олардың қаттылығын, жемірілуге тұрақтылығын және тозуға беріктігін арттыру үшін қолданылады.[6] Азоттау (нитрлеу) — болат және титан бұйымдарының сыртқы бетін қатайту және тот баспайтын ету үшін аммиакке салып (қызуы 480—650°С) азотқа қанықтыру процесі. Бұл процесті нитрлеу деп атайды.[7].

Азоттың табиғаттағы айналымы

Азот табиғатта өте көп тараған элементтің бірі болып есептеледі. Жер бетіндегі оның негізгі түрлері — литосферадағы байланысқан және атмосферадағы молекулалық азот. Атмосферадағы бос азотты өсімдіктер өздігінен сіңіре алмайды. Органикалық заттар шірігенде ондағы азоттың біраз белігі аммиакқа айналады. Топырақтағы нитрлеуші бактериялардың көмегімен сол аммиак азот қышқылына дейін тотығады. Өз кезегінде топырақтағы карбонаттар СаС03 қышқылмен реакцияға түсіп, нитратқа айналады да өсімдікке сіңеді. Шіру процесі кезінде азоттың біраз бөлігі атмосфераға бос күйінде бөлініп отырады. Табиғи жағдайда топырақтағы байланысқан азоттың мөлшері кемімейді. Ауадағы бос азот та түрлі себептермен толықтырылып отырады. Мысалы, ағаш, шымтезек (торф), таскөмірді жаққанда, органикалық заттар шірігенде, атмосфераға азот бөлінеді. Топырақта тіршілік ететін кейбір бактериялар да ауа жетіспейтін жағдайда нитраттардан оттекті өзіне тартып, атмосфераға бос азот бөледі (19-сурет). Осы процестер нәтижесінде табиғатта үздіксіз азот айналымы жүріп отырады.

Азот — өсімдікке қажетгі қоректік элемент. Азот қышқылының тұздары — нитраттар және аммоний тұздары минералдық тыңайтқыштар ретінде қолданылады. Күміс нитраты хлорид ионын табуға қажетті реактив. Ағаш, таскөмір, органикалық заттар жанғанда, шірігенде ауаға бос азот бөлінеді. Организмдегі азот нәруыз (белок) синтездеуге қатысады.

2.

Билет6