Металдар еместердің химиясы және олардың қосылыстары

1.Көмірсутектер

2.Азот қосылыстары

3. Қышқылдар

4. Тұздар

5. Галогендер

6. Оксидтер

Метал еместер қосылыстардың негізгі компоненттері – көміртегі, сутегі, оттегі және азот және басқа да химиялық элементтер атомдары. Сондай-ақ қышқылдар, оксидтер, галогендер, көмірсутектер, оттекті органикалық қосылыстар, азотты органикалық қосылыстар.

1. Көмірсутектер – молекуласында тек қана көміртегі және сутегі атомдары ғана болатын қосылыстар. Олар өз кезегінде:

1) Қаныққан көмірсутектер:

а) ациклды (тармақталмаған және тармақталған тізбекті);

ә) циклды.

2) Қанықпаған көмірсутектер:

а) қос байланысты (ациклды, циклды);

ә) үш байланысты (ациклды, циклды);

б) ароматты.

2. Оттекті органикалық қосылыстар – молекуласында көміртегі, сутегімен қатар оттегі болатын органикалық қосылыстар.

1) Біртекті функциялы қосылыстар:

а) молекуласында гидроксил -ОН тобы бар (спирттер, фенолдар);

ә) молекуласында – С = О карбонил тобы (альдегидтер, кетондар);

ﺍ

б) молекуласында – С– ОН карбоксил тобы бар (карбон қышқылдары).

ﺍﺍ

О

2) Ангидридті қосылыстар – бастапқы қосылыстың екі молекуласынан су молекуласын алып тастау арқылы алынатын оттекті органикалық қосылыстардың туындылары. Оларға:

а) Жай эфирлер – спирттің екі молекуласынан алынатын ангидрид, жалпы

формуласы: R – O – R.

ә) Күрделі эфирлер – спирт молекуласы мен қышқыл молекуласынан алынатын

ангидрид, жалпы формуласы: R – COOR_1.

б) Қышқылдың екі молекуласынан түзілген ангидрид: R – COO – CO – R₁.

Бұл қосылыстардың барлығы өз кезегінде функционалдық топтар байланысқан радикалға байланысты жіктеледі.

3) Аралас функционалдық топты қосылыстар – молекуласында екі немесе одан да көп функционалдық топтары бар оттекті органикалық қосылыстар. Олардың негізгі кластарына:

а) оксиқышқылдар немесе спиртоқышқылдар – молекуласында бір мезгілде

гидроксил және карбоксил топтары бар органикалық қосылыстар:

ә) альдегидоқышқылдар немесе альдоқышқылдар – молекуласында альдегид және

карбоксил топтары бар органикалық қосылыстар

б) кетоноқышқылдар немесе кетоқышқылдар – молекуласында кето және карбоксил топтары бар органикалық қосылыстар:

O

ﺍﺍ

R – С – R – COOH

в) альдозалар және кетозалар – молекулаларында бір мезгілде альдегид немесе кето топ және бірнеше гидроксил топтары бар көмірсулар. Мысалы:

3. Азотты органикалық қосылыстар – молекуласында көміртегі, сутегі, оттегімен қатар азот атомы бар органикалық қосылыстар.

1) Аминоқосылыстар – құрамында амино – NН₂ тобы бар азотты органикалық қосылыстар. Олардың негізгілері:

а) аминдер – аммиак молекуласындағы бір, екі немесе барлық үш сутек атомдары

органикалық радикалдарына алмасқан қосылыстар: СН₃ – NН_2, (СН₃)₂ – NН,

(СН₃)₃ – N ;

ә) аминоқышқылдар – карбон қышқылында көмірсутек радикалындағы бір сутек

атомы амино топқа алмасқан қосылыстар;

б) аминоспирттер – спирттің көмірсутек радикалындағы бір сутек атомы амино топқа

алмасқан қосылыстар H₂N – R – OH;

в) амид қышқылдар – карбоксилдегі гидроксил тобы амино топқа алмасқан

қосылыстар R – CONН_2.

2) Нитроқосылыстар – молекуласында органикалық радикалдармен байланысқан нитро – NО₂ топтары бар қосылыстар.

3) Нитрозоқосылыстар – молекуласында органикалық радикалдармен байланысқан нитрозо – NО топтары бар қосылыстар.

4) Нитрилдер – молекуласында органикалық радикалдармен байланысқан циан – С ≡ N топтары бар қосылыстар.

Элементорганикалық қосылыстарға: фосфорорганикалық, құрамында күкірті бар, галогентуынды органикалық, кремнийорганикалық, металлорганикалық және т.б. қосылыстар жатады.

Бұл оқу құралында бірінші принцип жіктелуіндегі ациклды (алифатты) қосылыстарды қарастырады.

Қышқылдар

Қышқылдар - металл емес оксидтердің гидраты, сутегі атомы және қышқыл қалдығынан тұратын химиялық қосылыстар.

Қышқылдар құрамында оттектің болу-болмауына қарай оттексіз және оттекті қышқылдар болып бөлінеді, оттексіз қышқылдар құрамында оттегі болмайды. Оларға НҒ, НCL, НBr, НJ, H₂S, H₂Sе т.б. жатады. Оттексіз қышқылдардың аттары олардың сутекті қосылыстарының аттарына қышқыл деген сөз қосылып айтылады, мысалы: НCL-хлор сутек, ал оның судағы ертіндісі-хлор-сутек, Күкіртсутек- H₂S, ал оның судағы ертіндісі күкіртсутек қышқылы деп аталады.

Құрамында оттек атомдары бар қышқылдарды оттекті қышқылдар дейді. Мысалы: НNО₃, H₂SO₄, Н₃РО₄, Н₃СО₃, т.б.

Егер қышқылдар құрамындағы орталық атомның тотығуы дәрежесі периодтық жүйедегі, өзі тұрғын топтық номіріне тең болса, онда қышқыл атын атау үшін әлементтің атына "қышқылы" деген сөзді қосып атайды.

Мысалы: НNО₃-азот қышқылы, H₂SO₄,-күкірт қышқылы, HMnO₄ –марганец қышқылы.

Егер қышқылдың құрамындағы орталық атомның тотығу дәрежесі перриодтық жүйедегі өзі тұрған топ номерінен кем болса, онда қышқыл атын атау үшін элемент атына "ті", "ты" жұрнақтарына жалғап "қышқыл" деген сөзді қосып айтады. Мысалы: H₂SO₄,-күкірт қышқылы, НNО₂-азотты қышқылы, H₂MnO₄- марганецті қышқыл.

Галогендер бірнеше оттекті қышқыл түзетіндіктен ол қышқылдар аттары орталық атомның атына тиісті жалғаулар жалғау арқылы айтылады. Мысалы: НCLО₄-хлор қышқылы, НCLО₃-хлордау қышқылы,

НCLО₂-хлорлы қышқыл, НCLО-хлорлылау қышқылы.

Тотығу дәрежесі бірдей бір элемент қышқылдарын бір-бірінен ажырату үшін кейде орта –мета-пиро-деген сөздерді элементтің атына қосып айтады. Мысалы: Н₃РО₄-ортофосфор қышқылы. НРО₃-мета фосфор қышқылы, Н₄Р₂О₇-пирофосфор қышқылы.

Оттекті қышқылдарда кездесетін аниондардың аттары:

CLО-гипохлорит Р₂О₇-дисфосфор BО₃-ортоборат

CLО₂-хлорит АsО₃-арсенит SiО₃-силикат

CLО₃-хлорат АsО₄-арсенат СrО₄-хромат

CLО₄-перхлорат НSО₃-гидросульфит MnO₄-манганат

BrО-гипобромит NО₃-нитрат MnO₄-перманганат

BrО₃-бромат SО₃-сульфат SО₄-сульфат

СО₃-карбанат IО₃-иодат Сr₂О₇-дихромат

РО₃-метафосфор NО₂-нитрит B₄О₇-тетраборат

РО₄-ортофосфор BО₂-метаборат НСО₃-гидрокарбонат

НРО₄-гидрофосфат Н₂Р₂О₇-дигидродифосфат

НSО₄-гидросульфат Н₂РО-дигидрофосфать

Құрамындағы металға алмаса алатын сутек санына қарай қышқылдар:

Бірнегізді: НCL, НBr, НҒ, НJ, НNО₃, НCLО₄, СН₃СООН.

Екінегізді: H₂SO₄, H₂ SО₃, H₂S, НСО₃, Н₂ SiО₃, Н₂ СrО₄,.

Үшнегізді: Н₃РО₄, Н₃ВО₃, Н₃АsО₃, Н₃АsО₄. болып бөлінеді.

Алынуы: а) оттексіз қышқылдарды сутегі металл еместермен тікелей әрекеттесу арқылы, түзілген затты суда ерітеді:

Н₂+CL₂=2НCI

Н₂+S= H₂S

б) қышқылдық оксидтердің сумен әрекеттесуі арқылы:

СО₂+ H₂O=Н₂СO₃

SО₃+ H₂O=Н₂SO₄

в) төздармен қышқылдардың алмасу реакциясы арқылы:

Na₂ SiO₃+2НCI=Н₂SiO₃+2 Na СL

Химиялық қасиеттер

1.Кернеу қатарында сутегіне дейін орналасқан металдар қышқылдан сутегін ығыстырады:

Zn+2НCL=ZnCI₂+ H₂

2.Қышқылдар гидроксидтермен әрекеттеседі (нейтралдау реакциясы)

Н₂SO₄+2NaOH= Na₂SO₄+ 2H₂O

3.Қышқылдар негіздік оксидтермен әрекеттеседі:

СаО +Н₂SO₄= СaSO₄+ H₂O

4.Қышқылдар тұздармен алмасу реакциясына түседі:

Н₂SO₄+Ва (NО₃)₂= ВaSO₄+ H₂O

5.Оттекті қышқылдар қыздырғанда оксидке және суға ыдырайды:

Н₂SiO₃=SiO₂+ H₂O

Тұздар

Тұздар-қышқылдардағы сутегінің металға толық және жартылай алмасу өнімі.

Тұздар аттары

Оттекті тұздардың халықаралық аттары металл аттарынан және латын тіліндегі металл емес аттарына-ат, ит, деген жалғаулар жалғанып айтылады. Мысалы:

КCIО-калий гипохлориті LiBrO-литий гипобромиті

КCIО₂-калий хлориті MgCLO₄-магний хлораты

КCIО₄-калий перхлориты KМnO₄-калий перманганаты

Са(NО₂)₂-кальций нитриті LiBrO₃-литий бромиті

Са(NО₃)₂-кальций нитраты ALAsO₃-алюминий арсениті

Са SO₃-кальций сульфиты ALAsO₄-алюминий арсенаты

Са SO₄-кальций сульфаты KBO₂-калий метабораты

KBO₃-калий бораты Na₂CO₃-натрий карбанаты

KРO₃-калий метафосфаты ALРО₄-алюминий фосфаты

K₂МnO₄-калий манганаты

Ал оттексіз қышқыл тұздарының аты металл аты мен металл емес атына″иді″ деген жұрнақ қосу арқылы аталады. Мысалы:

NaBr-натрий бромиді NaJ-натрий иодиді

NaCL-натрий хлориді NaҒ-натрий фториді

Na₂S-натрий сульфаты

Егер металдың тотығу дәрежесі айнымалы болса, онда оның валенттілігі метал атынан кейін рим сандарынан көрсетіледі, мысалы:

FeSO₄-темір (ΙΙ) сульфаты

Fe₂(SO₄)₃-ntvih (ΙΙΙ) секmafns

Қышқыл тұздар қышқылдардың сутегі иондар металдарға толық алмаспауынан шыққан заттар. Сондықтан олардың құрамында металл болады. Қышқыл тұздарды көп негізді қышқылдар (Н₂СО, Н₂SO₄, Н₃РО₄, Н₂SiO₃, Н₂S т.б.) түзеді.

Қышқыл тұздардың халықаралық аттары сәйкес орта тұздардағы металл еместің латын тіліндегі аты алдына ″гидро″ деген сөзді қосып айтудан шығады. Егер тұздың құрамында бір сутегінің ионы болса ″гидро″ екі сутегі ионы болса ″дигидро″ деген сөздер қосылып айтылады. Мысалы:

NaH₂PO₄-натрий дигидрофосфаты

Na₂HPO₄-натрий гидрофосфаты

Негіздік тұздар көп қышқылды негіздің (Cu(OH)₂, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, AL(OH)₃ т.б.) гидроксид тобы қышқыл қалдықтарымен толық алмаспауынан түзіледі. Сондықтан олардың құрамында металл катиондары мен қышқыл қалдықтары аниондарынан басқа гидроксид иондар болады.

Негіздік тұздардың халықаралық аттары сәйкес оттекті тұздардағы металл еместің латын тіліндегі атының алдында ″гидроксо″ деген сөз қосыоып айтылады. Егер негіздік тұздар құрамында бір гидроксид-ион болса ″гидроксо″ , ал екі гидроксид ион болса ″дигидроксо″ деген сөздер қосылып айтылады. Мысалы: ALOHCL₂ –алюминий гидроксохлориді AL(OH)₂CL-магний дигидроксохлориді, MgOHCL- магний гидрокхлориды.

KAL(SO)₄ –калий –алюминий сульфаты

KNaCO₃-калий –натрий карбанаты

KNaC₄H₄O₆-калий-натрий тартраты

Алынуы: 1. Металл және металл еместердің әрекеттесуі:

2Na+ CL₂=2 NaСL

Ғе+S=FeS

2. Металдар қышқылдармен әрекеттесуі:

Zn+2HCL=ZnCL₂+H₂

3. Негіздік оксидтері қышқылдық оксидпен әрекеттесуі:

СаО+СO₂=СаСО₃

СаО+ SiO₂=СаSiO₃

4. Негіздік оксидтердің қышқылдармен әрекеттесуі:

СаО+2HNO₃=Ca(NO₃)₂+H₂O

5. Гидроксидтердің қышқылдық оксидтермен әрееттесуі

Са(ОН)₂+СO₂=СаСО₃+H₂O

6. Гидроксидтердің қышқылдармен әрекеттесуі

2NaOH+Н₂SO= Na₂SO₄+H₂O

7. Металдардың тұздармен әрекеттесуі

Zn+ CuSO₄=Cu+ZnSO₄

8. Қышқылдардың тұздармен әрекеттесуі

HCL+AgNO₃=AgCL+HNO₃

9. Амфотерлі гидроксидтер сілтімен әрееттесуі

Zn(ОН)₂+ Са(ОН)₂=СаZnO₂+2H₂O

10. Амфотерлі гидроксидтер қышқылдармен әрекеттесуі

Zn(ОН)₂+2HCL=ZnCL₂+H₂О

Химиялық қасиеттер

1.Металдардың кернеу қатарындағы әрбір металл, өзінен кейінгң тұрған металдары тұздарынан ығыстырып шығарады:

Zn+ CuCL₂=ZnCL₂+ Cu

2.Тұздар сілтілермен әрекеттеседі:

AL(NO₃)₃+3KOH=AL(OH)₃+3KNO₃

3. Тұздар қышқылдармен әрекеттеседі:

AgNO₃+HCL=AgCL+HNO₃

4. Көпшілік тұздар бірімен-бірі әрекеттеседі:

CaCL₂+Na₂CO₃=CaCO₃+2NaCL

Бейорганикалық қосылыстар кластары арасындағы генетикалық байланыс

Жай заттар, оксидтер, гидроксидтер, қышқылдар және тұздар арасында генетикалық байланыс болады. Мысалы жай зат-калий металы ауадан оттекті қосып алып оксидке айналады, сумен қосылып гидроксид береді, соңғысы қышқылымен қосылып тұз түзеді.Бұл өзгерісті мынадай схемамен көрсетуге болады.

KО→K₂O→KOH→K₂CO₃

Мұндай өзгерістерді металл еместерге де келтіруге болады. Мысалы: көміртегіне C→CO₂→H₂CO₃→K₂CO₃. Сонымен, бірдей тұз әртүрлі әдістермен алынған.

Керісінше жүруі мүмкін, тұздан жай заттарға көшу. Мысалы: мыс сульфатына сілтімен әсер ету арқылы мыс (II) гидроксидіне көшуге болады, одан соң оны қыздыру арқылы мыс (II) оксидіне, одан сутегімен тотықсыздандару арқылы жай зат-мыс алуға болады.

CuSO₄^→Cu(OH)₂^→CuO^→Cu.

Бейорганикалық қосылыстардың кластары арасындағы байланысты генетикалық байланыс деп атайды. Оны мына схемамен көрсетуге болады.

М етал→негіздік оксид→гидроксид

Тұз

Металл емес → қышқылдық оксид→ қышқыл

Оксидтер дегеніміз-екі элемент атомдарынан тұратын, оның біреуі оттегі болатын күрделі заттар.

Оксидтер үш топқа бөлінеді. Негіздік (типтік металдардың) оксидтері.Na₂O-натрий оксиді, К₂О-калий оксиді, ВаО-барий оксиді. Қышқылдық (металлеместердің) оксидтері-

N₂O₅- азот (V) оксиді; P₂O₅- фосфор (V) оксиді;

CO₂- көміртегі (IV) оксиді; SO₂- күкірт (IV) оксиді;

SO₂- күкірт(IV) оксиді; SiO₂- кремний (IV) оксиді;

Амфотерлі оксидтер-негіздік және қышқылдық оксидтердің қасиеттерін көрсетеді ZnO-мырыш оксиді, SnO-қалай оксиді, AL₂O₃-алюминий оксиді, Cr₂O₃-хром (ІІІ) оксиді.

Негіздік оксидтер

Алынуы. а) металдардың оттегімен тікелей әркеттесуі арқылы:

2Мg+O₂=2MgO

Ca(OH)₂=CaO+H₂O

б) Гидроксидтерді ыдырату арқылы:

2NaOH= Na₂O+H₂O

Ca(OH)₂=CaO+H₂O

в) Тұздарды ыдырату арқылы:

CaCO₃=CaO+Ca₂

Химиялық қасиеттері

1.Активті металдардың оксидтері сумен тікелей әрекеттесіп гтдроксидтер түзеді:

Na₂O+H₂O=2NaOH

CaO+H₂O= Ca(OH)₂

2. Көшпелік негіздік оксидтер (CuO MnO FeO т.б.) сумен тікелей әрекеттеспейді. Сәйкес келетін гидроксидтерді (Cu(OH)₂, Mn(OH)₂, Fe(OH)₃ т.б.) суда ерімейді, сондықтан оларды жанама жолдармен алады. Мысалы:

CuCI₂+2NaOH=Cu(OH)₂+2NaCI

FeCI₃+3KOH=Fe(OH)₃+3KCL

3. Барлық негіздік оксидтер қышқылдармен әрекеттесіп тұз және су түзеді:

CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O

CaO+2HCI+CaCI₂+H₂O

MgO+2HNO₃=Mg(NO₃)₂+H₂O

2BaO+2H₃PO₄=Ba₃(PO₄)₂+3H₂O

46. Кейбір негіздік оксидтер қышқылдық оксидтермен әрекеттесіп тұздар түзеді:

CaO+CO=CaCO₃

3CaO+P₂O₅=Ca₃(PO₄)₂

K₂O+CO₂=K₂CO₃

Қышқылдық оксидтер

Алыну: а) металл емес элементтердің оттегімен тікелей әрекеттесуінен түзіледі:

С+СО₂ =СО₂

4Р+5О₂=2Р₂О₅

б) қышқылдарды ыдырату арқылы:

H₂SO₄= H₂O+SO₃

H₂ CO₃= H₂O+ СО₂

В) тұздарды ыдырату арқылы:

CaCO₃= CaO+СО₂

K₂ SO₄= K₂О= SO₃

Химиялық қасиеттері

1.Кейбір қышқылдық оксидтер сумен әрекеттесіп қышқылдар түзеді:

СО₂+ H₂O= H₂ CO₃

SO₃+H₂O= H₂SO₄

3 H₂O= P₂O₅=2Н₃РО₄

2.Қышқылдық оксидтер гидроксидтермен әрекеттесіп, тұз және су түзеді:

СО₂+Ва(ОН)₂=ВаСО₃+ H₂O

SiO₂+2 NaOH=Na₂ SiO₃+ H₂O

3.Барлық қышқылдық оксидтер негіздік оксидтермен әрекеттесіп тұз түзеді:

N₂О₅+К₂О=2КNО₃

СаО+ SO₃=Ca SO₄

Бақылау сұрақтары

1.Көмірсутектер

2.Азот қосылыстары

3. Қышқылдар

4. Тұздар

5. Галогендер

6. Оксидтер

7. Фосфор қосылыстары

Негізгі және қосымша әдебиет

Негізгі әдебиет

1. Ахметов Н.С. «Жалпы және бейорганикалық химия». Баспа «Жоғары мектеп». М. 2005 г.

2. Глинка Н.Л. «Жалпы химия» - И. Интеграл-пресс. 2003.

3. Некрасов Б.В. «Жалпы химияның негіздері» т.1,2,3. Химия –М 1976 г.

4. Н.Н. Нурахметов, М.Б. Муратбеков, Ә.К. Тәшенов «Бейметалдар химиясы», Алматы, «Қазақуниверситеті», 2009 ж.

5. Н.Н. Нурахметов, Ә.К. Тәшенов «Бейметалдар химиясы», Алматы 2011 ж.

47. Бiрiмжанов Б., Нұрақметов Н. Жалпы химия. Алматы. Ана тiлi. 1992.

48. Ақанбаев Қ. Химия негiздерi. Алматы.: Мектеп. 1987.

49. Бегалиева Ж., Самыратов С., Қолұшпаева А. Химия курсы. Алматы.: ҚазКҚА. 2002, 292 б.