1-Ma`ruza. Mavzu: Metallmaslar. Vodorod. Suv. Reja. Metallmaslarning davriy jadvalda tutgan o`rni. Metallmaslarning umumiy xossalari

2-Ma`ruza.

Mavzu: Azot va fosfor. Mineral o`g`itlar.

Reja.

1. 
   Azot guruhchasining umumiy tavsifi.
   
2. 
   Azot, ammiak, ularning olinishi va xossalari.
   
3. 
   Azot oksidlari, nitrat kislota va uning tuzlari.
   
4. 
   Fosfor, oksidlari, fosfat kislotalar va ularning tuzlari.
   
5. 
   Mineral o`g`itlar.
   

Yangi darsning bayoni.

1. Azot guruhchasining umumiy tavsifi.

Azot guruhchasiga azot–N, fosfor–P, surma–Sb, mishyak–As va vismut–Bi elementlari kiradi. Bular davriy jadval V guruhining p–elementlaridir. Ular atomlarining tashqi energetik pog`onasida 5 tadan elektron bo`ladi–ns² np³. Shu sababli bu elementlarning yuqori oksidlanish darajasi +5 ga, quyi oksidlanish darajasi –3 ga teng, ba`zan +3 oksidlanish darajasida ham bo`ladi.

2. 1-jadval. Azot guruhchasi elementlarining xossalari.

№	Xossalari	N	P	As	Sb	Bi
1. 2. 3. 4. 5. 6.	Tartib raqami Valent elektronlari Atomining ionlanish energiyasi, eV Nisbiy elektrmanfiyligi Birikmalarida oksidlanish darajasi Atom radiusi, nm	7 2s^22p^3 14,5 3,07 +5,+4, +3,+2, -3,-2,-1 0,071	15 3s^23p^3 10,5 2,1 +5,+4, +3,-3, -2 0,13	33 4s^24p^3 9,8 2,2 +5,+3, -3 0,15	51 5s^25p^3 8,6 1,82 +5,+3, -3 0,16	83 6s^26p^3 7,3 1,67 +5,+3,-3 0,18

N +7)₂ )₅ 1s²2s²2p³ P +15)₂ )₈ )₅ 1s²2s²2p⁶3s²3p³

Azot guruhchasidagi elementlar H bilan RH₃ tarkibli birikmalar, O bilan R₂O₃ va R₂O₅ tarkibli oksidlar hosil qiladi. Masalan, NH₃–ammiak, PH₃–fosgen, N₂O₃ va N₂O₅–azot oksidlari, P₂O₃ va P₂O₅–fosfor oksidlari.

Guruhchada tartib raqami ortishi bilan metallmaslik xossalari susayadi, metallik xossalari esa kuchayadi. Guruhchadagi elementlarning xossalari bir-biridan keskin farq qiladi. M: azot–metallmas (x=3,07), vismut–metall (x=1,67).

2. Azot, ammiak, ularning olinishi va xossalari.

Tabiatda uchrashi. Azot tabiatda asosan erkin holda uchraydi. Havoda uning hajmiy ulushi 78,09 %, massa ulushi 75,6 % bo`ladi. Oz miqdorda tuproq tarkibida, oqsil moddalar va ko`pchilik tabiiy birikmalar tarkibida bo`ladi. Yer po`stlog`idagi azotning umumiy miqdori 0,01 %.

Olinishi. Texnikada azot suyuq havodan olinadi. Azot olish uchun havo suyuq holatga o`tkaziladi, so`ngra bug`latish yo`li bilan uchuvchanligi kamroq bo`lgan kisloroddan ajratiladi.

(azotning T_qaynash= -195,8 ⁰C, kislorodning T_qaynash= -183 ⁰C )

Laboratoriyada sof azot ammoniy nitritni qizdirib parchalash orqali olinadi:

NH₄NO₂ = N₂↑ + 2H₂O

Orbitallar birikayotgan atomlarning markazlarini bog`lovchi chiziq bo`ylab bir-birini qoplaganida hosil bo`ladigan kovalent bog`lanish sigma–σ bog`lanish deyiladi.

Orbitallar birikayotgan atomlarning markazlarini bog`lovchi chiziqning ikkala tomoni bo`ylab bir-birini qoplaganida vujidga keladigan kovalent bog`lanish pi–π bog`lanish deyiladi.

Azot molekulasida bitta σ–bog`lanish va ikkita π–bog`lanish, hammasi bo`lib uchta bog`lanish mavjud.

Fizik–kimyoviy xossalari. Azot–rangsiz, hidsiz, ta`msiz va havodan yengil gaz. 20 <sup>0</sup>C da 1 l suvda 15,4 ml azot eriydi. Tabiiy azot massa sonlari 14 (99,64 %) va 15 (0,36 %) bo`lgan ikkita barqaror izotopdan tarkib topgan.

Azot molekulasi ikki atomdan iborat. Ular orasidagi bog`lanishning uzunligi juda qisqa–0,109 nm. Xona temperaturasida azot faqat litiy bilan bevosita birikadi:

N₂ + 6Li = 2Li₃N

Azot turli metallar bilan yuqori haroratda birikib nitridlar hosil qiladi:

3Ca + N₂ = Ca₃N₂ 2Al + N₂ = 2AlN

Azot vodorod bilan yuqori bosim va haroratda katalizator ishtirokida birikadi: N₂ + 3H₂ = 2NH₃

Elektr yoyi haroratida (3000-4000 ⁰C) azot kislorod bilan birikadi:

N₂ + O₂ = 2NO

Azot vodorod bilan bir necha xil birikma hosil qiladi, ulardan eng muhimi ammiak–NH₃ dir.

Laboratoriya sharoitida ammiak odatda ammoniy xlorid bilan so`ndirilgan ohak aralashmasini ohista qizdirish orqali olinadi:

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O

Sanoatda ammiak azot bilan vodorodni sintez qilish orqali olinadi:

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃, ∆H⁰ = -92,4 kJ.

Ammiak o`ziga xos o`tkir hidli rangsiz gaz, havodan deyarli ikki marta yengil. Bosim oshirilganda yoki ammiak sovitilganda u osonlik bilan rangsiz suyuqlikka aylanadi (T_qaynash= -33,4 ⁰C). Suvda juda yaxshi eriydi (20 ⁰C da 1 hajm suvda 700 hajm NH₃ eriydi). Uning suvdagi eritmasi ammiakli suv yoki navshadil spirti deyiladi.

NH₃ + H₂O ↔ NH₃•H₂O (NH₄OH) ↔ NH₄⁺ + OH^-

Ammiak kislotalar bilan o`zaro ta`sirlashib ammoniy tuzlarini hosil qiladi:

NH₃ + HCl = NH₄Cl NH₃ + H₃PO₄ = NH₄H₂PO₄

Ammiak kislorodda va qizdirilgan havoda yonib, azot hamda suv hosil qiladi: 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O

Katalizator ishtirokida ammiak kislorod bilan ta`sirlashib azot (II)-oksid va suv hosil qiladi: 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

Qizdirilganda ammiak mis (II)-oksidni qaytaradi, o`zi esa erkin azotga qadar oksidlanadi: 3CuO + 2NH₃ = 3Cu + N₂ + 3H₂O

Ammoniy tuzlari ammoniy kationi bilan kislota anionidan tarkib topgan. Ammoniy tuzlari ammiakni yoki uning suvdagi eritmalarini kislotalar bilan o`zaro ta`sir ettirib olinadi. Masalan,

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃ ; NH₃•H₂O + HNO₃ = NH₄NO₃ + H₂O

Ammoniy tuzlari ishqorlar, kislotalar va boshqa tuzlarning eritmalari bilan reaksiyaga kirishadi:

NH₄Cl + NaOH = NaCl + H₂O + NH₃↑ ; 2NH₄Cl + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄ + 2HCl↑

(NH₄)₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2NH₄Cl

Ammoniy tuzlarining hammasi qizdirilganda parchalanadi yoki haydaladi masalan: (NH₄)₂CO₃ = 2NH₃↑ + H₂O + CO₂↑

3. Azot oksidlari, nitrat kislota va uning tuzlari.

Azot (II)-oksid NO–rangsiz gaz, suvda yaxshi erimaydi. Havo kislorodi bilan bevosita birikib, qo`ng`ir gaz–azot (IV)-oksid hosil qiladi: 2NO + O₂ = 2NO₂

Laboratoriya sharoitida NO suyultirilgan HNO₃ bilan Cu ni o`zaro ta`sir ettirib olinadi: 3Cu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

Cu – 2e^- = Cu²⁺ │2 │3

N⁵⁺ + 3e^- = N²⁺ │3 │2

Azot (IV)-oksid NO₂–o`ziga xos hidli qo`ng`ir gaz, havodan og`irroq, zaharli, nafas yo`llarini yallig`lantiradi. Laboratoriya sharoitida konsentrlangan HNO₃ bilan Cu ni o`zaro ta`sir ettirib olinadi:

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Cu – 2e^- = Cu²⁺ │2 │1

N⁵⁺ + e^- = N⁴⁺ │1 │2

Azot (IV)-oksid suv bilan o`zaro ta`sir ettirilganda HNO₂ va HNO₃ lar hosil bo`ladi: 2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂

N⁴⁺ - e^- = N⁵⁺ │1 │1

N⁴⁺ + e^- = N³⁺ │1 │1

2N⁴⁺ = N⁵⁺ + N³⁺

HNO₂ beqaror kislota, shuning uchun qizdirilganda tez parchalanib ketadi. NO₂ issiq suvda eritilganda HNO₃ va NO hosil bo`ladi:

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO

N⁴⁺ - e^- = N⁵⁺ │1 │2

N⁴⁺ + 2e^- = N²⁺ │2 │1

3N⁴⁺ = 2N⁵⁺ + N²⁺

Kislorod mo`l bo`lganda faqat HNO₃ hosil bo`ladi:

4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4HNO₃

N⁴⁺ - e^- = N⁵⁺ │1 │4

O₂⁰ + 4e^- = 2O^2- │4 │1

4N⁴⁺ + O₂⁰ = N4⁵⁺ + 2O^2-

Nitrat kislota laboratoriya sharoitida uning tuzlariga konsentrlangan H₂SO₄ ta`sir ettirib olinadi: KNO₃ + H₂SO₄ = HNO₃ + KHSO₄

Sanoatda HNO₃ ammiakni katalitik oksidlash yo`li bilan olinadi. Bu uch bosqichda amalga oshiriladi: 1) ammiakni Pt katalizatorida NO ga qadar oksidlanadi: 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

2) NO ni havo kislorodi ta`sirida NO₂ ga qadar oksidlanadi: 2NO + O₂ = 2NO₂

3) NO₂ ni mo`l kislorod ishtirokida suvga yuttiriladi: 4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4HNO₃

HNO₃–o`tkir hidli, rangsiz suyuqlik, juda gigroskopik, havoda «tutaydi», chunki uning bug`lari havodagi namlik bilan tuman tomchilarini hosil qiladi, suv bilan istalgan nisbatda aralashadi, 86 ⁰C da qaynaydi.

Suyultirilgan HNO₃ kuchli kislotalar qatoriga kiradi. Suvdagi eritmalarda dissotsilanadi: HNO₃ ↔ H⁺ + NO₃^-

Issiqlik ta`sirida va yorug`da qisman parchalanadi:

4HNO₃ = 4NO₂ + 2H₂O + O₂

Nitrat kislota metallar bilan o`zaro ta`sirlashganda odatda vodorod ajralib chiqmaydi; u oksidlanib, suv hosil qiladi.

Ag + HNO₃ (kons) → AgNO₃ + NO₂ + H₂O ;

3Ag + 4HNO₃ (suyul) → 3AgNO₃ + NO + 2H₂O

Nitrat kislota ko`pchilik metallmaslar bilan reaksiyaga kirishib, ularni tegishli kislotalarga qadar oksidlaydi, masalan:

S + 2HNO₃ = H₂SO₄ + 2NO ; 3P + 5HNO₃ + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO

B + 3HNO₃ = H₃BO₃ + 3NO₂ ; C + 4HNO₃ = CO₂ + 2H₂O + 4NO₂