2010-yilgi dastur asosida yozilgan

Mavzu: IV-A-guruh elementlari.Uglerod va kremniy. Shisha va sement.
Reja.
- Uglerod guruhchasi elementlarining umumiy xossalari.
- Uglerod, uning olinishi, xossalari, oksidlari, karbonat kislota va uning tuzlari.
-Kremniy, uning olinishi, xossalari, oksidlari, silikat kislota va uning tuzlari.
- Shisha va sementning olinishi.


Uglerod guruhchasiga C, Si, Ge, Sn va Pb elementlari kiradi. Bular D. I. Mendeleyev davriy jadvali IV guruhning p–elementlari hisoblanadi. Ularning atomlarining tashqi energetik pog`onasida to`rttadan–ns²np² elektron bo`ladi. Guruhchadagi dastlabki ikki element atomlari tashqi pog`nasining elektron tuzilishini shunday tasvirlash mumkin:
₆C +6)₂)₄ 1s²2s²2p² ₁₄Si +)₂)₈)₄ 1s²2s²2p⁶3s²3p²
Uglerod guruhchasining elementlari kimyoviy birikmalarida +4 va –4, shuningdek, +2 oksidlanish darajalarini namoyon qiladi, yadroning zaryadi kattalashishi bilan +2 oksidlanish darajasi ko`proq namoyon bo`ladi.
Uglerod guruhchasi elementlari umumiy formulasi RO va RO₂ bo`lgan oksidlar, umumiy formulasi RH<sub>4</sub> bo`lgan vodorodli birikmalar hosil qiladi. C va Si yuqori oksidlarining gidratlari kislota xossalariga, qolgan elementlarning gidratlari esa amfoter xossalarga ega. Kislota xossalari Ge gidratlarida, asos xossalari esa Pb gidratlarida kuchliroq ifodalangan. C dan Pb ga o`tgan sari vodorodli birikmalari–RH₄ ning puxtaligi kamayadi: CH₄–mustahkam, barqaror modda, PbH₄ esa erkin holda ajratib olinmagan. Guruhchada tartib raqami ortishi bilan atomning ionlanish energiyasi kamayadi va atom radiusi kattalashadi, yani metallmaslik xossalari susayadi, metallik xossalari esa kuchayadi.

1–jadval. Uglerod guruhchasi elementlarining xossalari.

№	Xossalari	C	Si	Ge	Sn	Pb
1. 2. 3. 4. 5. 6.	Tartib raqami Valent elektronlari Atomining ionlanish energiyasi, eV Nisbiy elektrmanfiyligi Birikmalarida oksidlanish darajasi Atom radiusi, nm	6 2s^22p^2 11,3 2,50 +4,+2, –4 0,077	14 3s^23p^2 8,2 1,74 +4,+2, –4 0,134	32 4s^24p^2 7,9 2,02 +4, –4 0,139	50 5s^25p^2 7,3 1,72 +4, +2, –4 0,158	82 6s^26p^2 7,4 1,55 +4, +2, –4 0,175

Tabiatda uchrashi. Tabiatda uglerod erkin holda, olmos, grafit va karbin ko`rinishida, birikmalarida esa–toshko`mir, qo`ng`ir ko`mir hamda neft ko`rinishida uchraydi. Tabiiy karbonatlar–ohaktosh, marmar, bo`r–CaCO<sub>3</sub>, magnezit–MgCO<sub>3</sub>, dolomit–MgCO<sub>3</sub>•CaCO<sub>3</sub> tarkibiga kiradi. Organik moddalarning asosiy tarkibiy qismi hisoblanadi. C ning yer qobig`idagi miqdori 0,1 %. Havoda C CO₂ tarkibida bo`ladi.
Fizik–kimyoviy xossalari. Olmos–atom panjarali rangsiz kristall modda. Olmos kristallarida C atomlari sp<sup>3</sup>–gibridlanish holatida bo`ladi. Issiqlikni yaxshi o`tkazmaydi va elektr tokini deyarli o`tkazmaydi. Sof holdagi namunalari yorug`likni kuchli sindiradi (shu`lalanadi), shuning uchun bezaklar (brilliantlar) tayyorlashda, shisha kesish, tog` jinslarini burg`ulash va o`ta qattiq materiallarni silliqlash uchun ishlatiladi.
Grafit–salgina metall yaltiroqligi bor, ushlab ko`rilganda yog`lidek tuyuladigan to`q kulrang kristall modda. Grafit kristallarida C atomlari sp²–gibridlanish holatida bo`ladi. Grafit qalamlar o`zagini va elektrodlar (sanoatdagi elektrolizlar uchun) tayyorlashda ishlatiladi, texnik moylar bilan aralashma holida surkov materiali sifatida foydalaniladi. Grafit qiyin suyuqlanadigan va haroratning keskin o`zgarishlariga yaxshi chidaydigan bo`lgani uchun grafit bilan gil aralashmasidan metallurgiya uchun suyuqlantirish tigellari tayyorlanadi. Yadro reaktorlarida neytronlarni sekinlatuvchi sifatida ham foydalaniladi.
Karbin–qora rangli mayda kristall kukun. Karbin kristallari C atomlarining navbatlashib keladigan oddiy va uchlamchi bog`lanishlar orqali bog`langan chiziqsimon zanjirlardan tarkib topgan:
—C≡C―C≡C―C≡C―C≡C― yoki (―C≡C―)_n
Tabiiy C element sifatida ikki izotopdan : ¹²C (98,892 %) va ¹³C (1,108 %) dan tarkib topgan.
Uglerodli birikmalar termik parchalanganda qora massa–ko`mir hosil bo`ladi. Ko`mirning eng muhim navlari koks, pista ko`mir va qurum.
Koks toshko`mirni havosiz joyda qizdirish bilan olinadi. Metallurgiyada qaytaruvchi sifatida ishlatiladi.
Pista ko`mir havosiz joyda yoki havo oz bo`lganda yog`ochning qizdirilganda ko`mirlanishidan hosil bo`ladi. Metallurgiya sanoatida, temirchilik ustaxonalarida, qora porox olish, gazlarni yuttirishda va turmushda ishlatiladi.
Qurum uglevodlarni (tabiiy gaz, C₂H₂, skipidar) cheklangan miqdordagi havoda yondirish (yoki havosiz joyda termik parchalash) yo`li bilan olinadi.
Ko`mirning va boshqa qattiq yoki suyuq moddalarning o`z sirtida bug`, gaz va erigan moddalarni ushlab qolish xossasi adsorbsiya deyiladi. Yuzasida adsorbsiya sodir bo`ladigan moddalar adsorbentlar deyiladi. Adsorbilanadigan moddalar adsorbatlar deyiladi. Agar, masalan siyoh eritmasini mayda tuyulgan ko`mirga qo`shib chayqatilsa va so`ngra aralashma filtrlansa, u holda filtratda rangsiz suyuqlik–suv bo`ladi. Bu holda erigan boyoqning hammasi ko`mirga adsorbilanadi. Ko`mir–adsorbent, boyo`q–adsorbat.
C oksidlovchi sifatida ba`zi metallar va metallmaslar bilan reaksiyaga kirishadi. C ning metallar bilan hosil qilgan birikmalari karbidlar deyiladi.
4Al + 3C = Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub> CaO + 3C = CaC<sub>2</sub> + CO
Vodorod bilan ko`mir nikel katalizator ishtirokida va qizdirilganda ta`sirlashib metanni hosil qiladi: C + 2H<sub>2</sub> = CH<sub>4</sub>
Uglerod kislorod bilan ta`sirlashib oksidlar hosil qiladi:
2C + O₂ = 2CO C + O₂ = CO₂
Ko`mir Fe, Cu, Zn, Pb va boshqa metallarni ularning oksidlaridan qaytaradi, uning bu xossasidan metallurgiyada shu metallarni olishda keng ko`lamda foydalaniladi. Masalan,
2ZnO + C = 2Zn + CO₂ Fe₂O₃ + 3C = 2Fe + 3C
Uglerod (II)–oksid CO uglerodning kislorod yetishmaganda yonishi jarayonida hosil bo`ladi. Sanoatda u yuqori haroratda ko`mir cho`g`i ustidan CO₂ o`tkazish yo`li bilan olinadi:
2C + O₂ = 2CO C + CO₂ = 2CO
Laboratoriya sharoitida CO chumoli kislotaga qizdirib turib konsentrlangan H₂SO₄ ta`sir ettirish orqali olinadi: HCOOH = H<sub>2</sub>O + CO↑
CO–rangsiz, hidsiz, nihoyatda zaharli gaz. Ishlab chiqarish binolarida CO ning yo`l qo`yiladigan miqdori 1 L havoda 0,03 mg ni tashkil etadi. Yuqori haroratlarda CO kuchli qaytaruvchi. U ko`pchilik metallarni ularning oksidlaridan qaytaradi. CO ning bu xossasidan rudalardan metallar suyuqlantirib olishda foydalaniladi. Masalan, CO + CuO = Cu + CO₂
Havoda CO ko`kish alanga berib yonib, ko`p miqdorda issiqlik ajratib chiqaradi. Shuning uchun u boshqa gazlar bilan birgalikda gazsimon yonilg`ining ba`zi turlari–generator gazi va suv gazi tarkibiga kiradi.
2C²⁺O + O₂⁰ = 2C⁴⁺O₂^2–, ∆H⁰₂₉₈ = –572 kJ
Uglerod (IV)–oksid CO₂ tabiatda organik moddalar yonganida va chiriganida hosil bo`ladi. Hayvon va o`simliklar nafas olganida ajralib chiqadi. Laboratoriya sharoitida CO₂ marmarga HCl ta`sir ettirib olinadi:
CaCO<sub>3</sub> + 2HCl = CaCl<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub>↑
Sanoatda CO<sub>2</sub> ohaktosh kuydirilganda hosil bo`ladi:
CaCO₃ = CaO + CO₂↑
CO₂–rangsiz gazsimon modda. Havodan 1,5 marta og`ir, shu sababli uni bir idishdan boshqasiga quyish mumkin. Yonishga va nafas olishga yordam bermaydi. O`t oldirilgan cho`p CO<sub>2</sub> da o`chadi, CO₂ ning konsentratsiyasi katta bo`lganda odam va hayvonlar bo`g`iladi. U shaxta, quduq va yerto`lalarda ko`pincha xavfli miqdorlarda to`planib qoladi. CO₂ xona haroratida 6 MPa bosimda suyuqlikka aylanadi. Suyuq holda po`lat ballonlarda saqlanadi va tashiladi. Qattiq CO<sub>2</sub> quruq muz deyiladi. Kislotali oksid xossalarini namoyon qiladi: suv va ishqorlarning eritmalari bilan o`zaro ta`sirlashadi. 1 hajm suvda taxminan 1 hajm CO<sub>2</sub> eriydi, bunda H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> hosil bo`ladi. Reaksiya qaytar:
CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃
Ishqorlarning eritmalari bilan o`zaro ta`sirlashganda tuzlar hosil bo`ladi:
CO<sub>2</sub> + 2NaOH = Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O
Yuqori haroratlarda oksidlash xossalarini namoyon qiladi: ko`mir va aktiv metallar bilan reaksiyaga kirishadi. Masalan:
CO₂ + C = 2CO CO₂ + 2Mg = 2MgO + C
CO₂ soda, shakar ishlab chiqarishda, suv va ichimliklarni gazlashtirish uchun, suyuq holga–o`t o`chirgichlarda ishlatiladi. Quruq muzdan tez buziladigan mahsulotlarni saqlashda foydalaniladi.
Karbonat kislota–H₂CO₃ faqat eritmadagina mavjud bo`ladi. Qizdirilganda CO<sub>2</sub> va H<sub>2</sub>O ga ajraladi. U ikki asosli kislota sifatida bosqich bilan dissotsilanadi. Dastlab HCO<sub>3</sub><sup>–</sup> ga, so`ngra juda oz darajada CO₃^2– ga ajraladi:
H₂CO₃ ↔ H⁺ + HCO₃^– HCO₃^– ↔ H⁺ + CO₃^2–
Karbonat kislota ikki qator tuzlar: o`rta tuzlar–karbonatlar va nordon tuzlar–gidrokarbonatlar hosil qiladi. Karbonat kislota beqaror bo`lgani bilan uning tuzlari barqaror birikmalardir. Ishqoriy metallarning va ammoniyning karbonatlari va gidrokarbonatlari suvda yaxshi eriydi, natijada ishqoriy muhitga ega bo`ladi:
CO<sub>3</sub><sup>2–</sup> + HOH ↔ HCO<sub>3</sub><sup>–</sup> + OH<sup>–</sup>
CaCO<sub>3</sub> + CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O = Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>
Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> → CaCO<sub>3</sub>↓ + H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub>↑
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> suvda yaxshi eriydigan oq kukun. Kristall soda, ichimlik soda, shisha, sovun, qog`oz ishlab chiqarishda va ro`zg`orda yuvish vositasi sifatida ishlatiladi.
NaHCO₃ suvda kam eriydigan oq kukun. Tibbiyotda (jig`ildon qaynaganda ichiladi), ro`zg`orda, sun`iy mineral suvlar ishlab chiqarishda, o`t o`chirgichlarni to`ldirishda, qandolatchilikda va non yopishda ishlatiladi.
2NaHCO<sub>3</sub> = Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O + CO<sub>2</sub>↑
K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>–potash, suvda yaxshi eriydigan oq kukun. Suyuq sovun, qiyin suyuqlanadigan optik shisha, pigmentlar ishlab chiqarishda ishlatiladi.
CaCO<sub>3</sub> tabiatda bo`r, ohaktosh va marmar ko`rinishida uchraydi, ular binokorlikda ishlatiladi. Ohaktoshdan ohak va CO₂ olinadi.