Ii боб Кимёда даврий қонун ва Д. И. Менделеевнинг элементлар

Табиатда тарқалишига кўра лантаноидлар икки группачага бўлинади. Биринчиси (церий группачаси)га — La, Се, Рг, Pm, Sm ва иккинчиси (иттрий группачаси)га Y, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Ег, Tm, Yb, Lu киради. Умуман лантаноидлар табиатда 170 дан ортиқ минераллар ҳолида тарқалган.
Улар ичида атом оғирлиги катта ва тартиб рақами тоқ бўлганлари камроқ тарқалган. Улардан, монацит (Се, La, Nd...)PO₄; (Се, La..)FCO₃ — бастнезит; Ce₂Si₂O₇ -церит, (V, Eu, Gd)PO₄ — ксенотимлар кўп учрайди.
Бу минераллардан лантаноидларни ажратиб олиш анча мураккаб, чунки бу элементларнинг кимёвий хоссалари бир-бирига жуда ухшаш, атом радиуслари деярли бир хил ва уларни бир-биридан ажратиш усуллари унчалик тако-миллашмаган булиб, булаклаб (дифференциал) кристаллашга асосланган. Бу усулга биноан лантаноидлар нитрат ва сульфат тузларига утказилиб "мишметалл" — лантаноидларнинг церий ва лантан билан ҳосил қилган қотишмаси (40-45% Се, 20-25%, La - 15%, Nd - 10% бошқа лантаноидлар ва 5% гача Fe) ҳолида ажратиб олинади. Ҳозирги вақтда хроматография ва экстракция усуллари билан 99,7—99,9% гача тозаликдаги лантаноидлар ажратиб олиняпти. Ажратиб олинган бирикмалардан La лар: а) фторидларидан магний ва кальцийтермия усули; б) LaCl₃ ларнинг суюқланмасини электролиз қилиш билан олинади. Олинган металлнинг тозалик даражасини ошириш учун вакуумли қайта ишлаш усулидан фойдаланилади.
Физик хоссалари. Лантаноидларнинг барчаси кумушсимон оқ-ялтироқ металлар бўлиб, нам ҳавода хиралашади. Церий группачаси металлари пластик ва юмшоқ бўлиб, тартиб рақами ортиши билан қаттиқлиги ортиб боради. Иттрий группачаси металлари анча қаттиқ бўлиб, улардан иттрий болғаланувчан ва жуда юқори электр ўтказувчанлик хусусиятига эга металл. Лантаноидлар — парамагнит металлар, лекин Eu, Gd, Er хона температурасидан пастда ферромагнитлик хоссасини намоён қилса, бy температурага боғлиқ ҳолда парамагнит, ферромагнит ва антиферромагнит хоссаларни намоён қилади. Барча лантаноидлар юқори суюқланиш температурасига эга.
Кимёвий хоссалари. Фаоллиги жиҳатидан лантаноидлар ишқорий металларга яқин туради ва уларнинг электрод потенцияли La(-2,483 в) -- Lu(-2,255 в) қийматга эга. Сув билан жуда шиддатли реакцияга киришади:
2La + 6Н₂О -» 2La(OH)₃ + ЗН₂
HF ва Н₃РО₄ дан бошқа барча суюлтирилган кислоталарда эрийди:
2La + 3H₂SO₄ -* La₂(SO₄)₃ + ЗН₂
Ҳосил бўладиган тузлари сувда яхши эрийди. LaF₃ ва LaPO₄ лар сувда эримайди. Нисбий электроманфийлиги 1,2—1,3 қийматларни ташкил этади, барча металлмаслар билан реакцияга киришиб, қайтарувчи хоссаларини намоён қиладилар.
Оксидлари — La₂O₃ жуда барқарор бирикмалар бўлиб (АН* ^б = -1661 - -1910 кЖ/моль) А1₂О₃ ники билан тенглашади.
Барча лантаноидлар жуда осон оксидланадилар:
4La + ЗО₂ н» 2La₂O₃ - АНшу сабабли улар бензол остида сақланади.
Барча оксидлари оқ рангли моддалар бўлиб, сувда қийин эрийди.
Эриш жараёнида катта иссиқлик чиқаради:
La₂0₃ + ЗН₂0 -> 2La(OH)₃ - АН
Оксидларини олиш учун нитратли ва фосфатли тузлари гидроксидлари термик парчаланади:
2LaP0₄ -> La₂0₃ + P₂O₅; 2La(OH)₃ ^ La₂O₃ + ЗН₂О
Барча La(OH)₃ лар кучли асослар бўлиб, сувда яхши эрийди. Гидроксидларининг кучи лантаноидларнинг ион радиуси камайиши билан камайиб боради, шу сабабли Yb(OH)₃ ва Lu(OH)₃ лар амфотер хосса намоён қилади.
Галогенли бирикмалари ичида фторидлар эримайди, бошқалари сувда ва спиртларда яхши эрийди.
Водородли бирикмалари: LaH₂ ва LaH₃ таркибли ион боғланишли моддалар бўлиб, ишқорий-ер металларининг гидридлари сингари сувда осон гидролизланади:
LaH₃ + ЗН₂О -> La(OH)₃ 4- ЗН₂
Олтингугурт, фосфор ва азот билан LaS, La₂S₃, La₃S₄, LaS₂ (металлсимон бирикмалар), LaP ва LaN таркибли моддаларни ҳосил қиладилар. Уларнинг ҳаммаси утга чидамли (t°_nap4 = 2900°C) моддалар бўлиб сув таъсирида (нам ҳавода) водород сульфид ва аммиак ҳосил қиладилар:
La₂S₃ + 6Н₂О -» 2La(OH)₃ + 3H₂S LaN + ЗН₂О -» La(OH)₃ + NH₃
Углерод билан LaC₂ таркибли карбидлари мавжуд. Улар сув таъсирида ацетилен ҳосил қиладилар. Булардан ташқари, La ларнинг катор комплекс бирикмалари, қўш тузлари, La⁺⁴ ва La⁺² ларнинг турли карбонат, перхлорат, аралаш оксидлари ҳамда сульфатлари синтез қилинган.
Лантаноидларнинг ишлатилиши: Бу металлар пўлатга легирловчи қўшимчалар сифатида қўшилганда унинг оксидланиш температурасини 1200—1300°С га чиқаради. Магнит ва алюминийли қотишмаларга иттрий қўшилса "мустаҳкамловчи"лик хоссасини намоён қилади.
Атом техникасида, электроника, электро- ва радиотехникада нейтронларни ушлаб қолувчи ва турли деталлар таркибида қўлланилади.
YbPt₂, YbRu₂, LaRu₂ ва YIr₂ таркибли қотишмалари ута юқори электр ўтказгич (сверхпроводник)лар сифатида ишлатилади. Лантаноидлар керамика саноатида, СеО₂ радиоактив нур таъсирида аралашмайдиган шиша олишда ишлатилади.
XXI. 7. Актиноидлар ва уларнинг бирикмалари Актиноидлар (актинийга ўхшаш элементлар) VII даврнинг IIIB группача f-элементлари бўлиб, уларнинг сони 14 та ва 90— 103-элементларни ўз ичига олади. Бу металларда 5f — орбиталлар электронлар билан тўлиб бориб: Th(...5P6s²6p⁶7s²); Pa(...5f²6s²6p⁶6d^l7s²); U(...5P6s²6p⁶6d'7s²); Np(...5P6s²6p⁶6d'7s²); Pu(...5f6s²6p⁶6d²7s²) ва шу тақлидда давом этиб Z = 103 Lr да (...5f⁴6s²6p⁶6d'7s²) бўлади. 5fорбиталлар энергиялари бўйича 6d — орбиталларга жуда яқин ва фақат 5f — орбиталлар электронлар билан тўлиб боргани учун бу металлар ва уларнинг бирикмалари хоссалари ўзаро бир хил. Уларнинг барчаси радиоактив металлардир.
Табиатда учраши. Торий, протактиний ва уран жуда оз миқдорда, нептуний ва плутоний табиатда кўпроқ тарқалган.
Кўп тарқалган минераллари: (Се, La, Th...) PO₄ (монацит, 12% гача ThO₂), торит ThSO₄ 77% гача ThO₂), торианит (Th, U)O₂(93% гача ThO₂), торогуммит Th(SiO₄),__x, уранит UO₂, настурин UO_x(x = 2,0—2,6), карнотит K₂(UO₂)₂(VO₄)₂ • nH₂O(n = 1-3), тюямунит Ca(UO₂)₂(VO₄)₂x xnH₂O(n = 4-10), отэнит Ca(UO₂)₂(PO₄)₂ • nH₂O(n = 8-12).
Торийнинг ер пўстлоғидаги миқдори 6 • 10~⁵% узоқ яшовчи изотопи ²³²Th(T_l/2 = 1,4 • 10'° йил), яна 13 хил (223 -235) изотопи мавжуд. Протактиний (=1 • 10~'°%), ²³¹Ра(Т_1/2 = = 3,4- 10⁴ йил). Актиноидлар ичида кўп ўрганилгани уран бўлиб, унинг мисолида актиноидларнинг хоссалари билан танишиб чиқамиз.
Уран — ₉₂U радиоактив бўлиб, унинг 14 хил изотопи (224 — 237) мавжуд. Уран (3 • 10^⁴%) нинг энг узоқ яшовчи изотопи ²³⁸U(99,274%) бошқа (²³⁵U, ²³⁴U) изотоплари билан бирга табиий уранни ташкил этади. Шунингдек, 11 хил сунъий 227—223, 236, 237 изотоплар ҳам бор. Улардан ²³³U — ядро ёқилғиси сифатида аҳамиятлидир. Бошқ актиноидлар сунъий йўл билан олинади.
Олиниши. Барча актиноидларнинг табиатда тарқалиш миқдори (0,05—0,05% U) кам бўлгани учун уларнинг рудалари аввало бойитилади. Бойитилган руда фторли бирикмалар билан қайта ишланиб UF₄ га ўтказилади. UF₄ дан кальций ёки магний таъсирида қайтариш билан техник уран олинади :
техник уран вакуумда қайта ҳайдаш усули билан тозаланади.
Уранни олишдаги асосий муаммо унинг изотопларини ажратишдир,
чунки фақат, ²³⁵U — изотопи ядро бўлиниши реакцияларига киришади. Бунинг учун газсимон UF₆ тузи термодиффузия усули билан ғоваксимон тузилишли фильтрлардан ўтказилади. Ураннинг бирикмалари билан ишлашда унинг "критик масса"сига, яъни ядро бўлиниши реакцияси бошланадиган энг кам миқдорига эътибор бериш керак. Шунга кўра, унинг кўп миқдордаги тузлари ёки эритмалари билан ишлаш мумкин эмас.
Физикавий хоссаси. Оқиш-кулранг пўлат рангли, оғир металл (р = 19,12 г/см³), 1132°С да суюқланади. Уч хил полиморф модификацияси мавжуд: (орторомбик тузилиши) (тетрагонал) (ёкларида марказлашган куб)
Актив металлар (Е°_из+_/и0 =-1,789 в) қаторига киради ва кўпчилик элементлар билан бирикмалар ҳосил қилади.
Оксидлар. Кислород билан бирикиб қатор оксидлар ҳосил қилади:
U+0₂ 150° _? (U0₂, U₄0₉, U₅0_|3, U₃0₈, U0₃)
Буларнинг орасида UO₂ ва UO₃. LJO₂ — асосли, UO₃ - амфотер (кислотали хоссаси юқорироқ) оксид, H₂U₂O₇ ва H₂UO₄ таркибли кислоталарни ҳосил қилади. Кислоталар билан UO₃ таъсирлашиб, UO₂SO₄ ва UO₂(NO₃)₂ ypaнил тузларини ҳосил қилади.
Галогенли бирикмалари. Фтор билан оддий шароитда 2U + 3F₂ 2УР₃(ёки UF₄)ни ҳосил қилади. Бошқа галогенлар билан қиздирилганда бирикади. UF₆ ва UC1₆ жуда актив моддалар бўлиб сув таъсирида гидролизланади ва оксигалогенидларни ҳосил қилади:
UF₆ + 2H₂O^ UO₂F₂+ 4HF
UO₂²⁺ — уранил (II) иони дейилади, катионларга хос хусусиятлар намоён қилади.
Уран S, Se, Те лар билан таъсирлашиб US, U₂S₃, US₂, USe, U₂Se₃, USe₂, UTe, U₃, UTe₂ таркибли халькогенидларни ҳосил қилади.
Ураннинг тузлари. Сариқ рангли моддалар бўлиб, UO₂SO₄, UO₂(CH₃'COO)₂ ва UO₂(NO₃)₂ сувда яхши эрийдиган, UO₂HPO₄, NaUO₂(CH₃COO)₂ ва NH₄UO₂PO₄ ёмон эрувчан моддалардир.
Турли таркибли [UO₂F₃]-, [UO₂F₅]³', [UO₂(CO₃)₂(H₂O)₂p, [UO₂(SO₄)₂]²-, [UO₂(NO₃)₄]²- комплекслари мавжуд.
Ишлатилиши. Уран ва унинг бирикмаларини ишлатилиш соҳаси ядро энергетикасидир. ²³³U ва ²³⁵U изотоплари "ядро ёнилғиси" ва ²³⁸U — изотопи плутоний ²³⁹Ри изотопини олиш манбаидир. ²³⁸U ва ²³⁵U - изотоплари аралашмасини ишлатиш иқтисодий жиҳатдан қулай бўлиб, бир вақтда ядро бўлиниши ва плутоний ҳсил бўлиши ҳисобига кўп энергия ҳсил қилади. Шундай мақсадларда UO₂, U₃O₈, UN ва UC ҳам ишлатилади. Баъзи тузлари UF₄ уран олиш мақсадида, UF₆ изотопларни ажратишда, UJ₄ тоза уран металини олишда ишлатилади.
_{XIII боб
Углеводородлар
13.1} Туйинмаган углеводородлар, Этилен ва ацетилиннинг гамологик қатори, умуммий хоссалари, олиниши, ишлатилиши. Полимерланиш.
Режа.
1. Этилен молекуласининг тузилиши ва номланиши.
2. Изомерияси.
3. Этилен ва унинг гомологларининг олиниши.
4. Физик хоссалари, кимёвий хоссалари.
5. Полимерланиши.
6. Ацетилен молекуласининг тузилиши ва изомерияси.
7. Физик кимёвий хоссалари.
8. Туйинмаган углеводородларнинг тиббиётдаги аҳамияти ва ишлатилиши.
Молекулаларида бир бири билан қўшбоғ ёки учламчи боғланишлар билан боғланган углерод атомлари бор углеводородлар туйинмаган углеводородлар дейилади. Уларнинг молекулаларида водород атомлар сони туйинган углеводородлардагига қараганда кам бўлади. Туйинмаган углеводородлар гомологик қаторининг дастлабки аьзолари этилен (қўшбоғли) ва ацетилен (учламчи боғланишли).
Н Н
С=С Н—С==СН
Н Н
Қўшбоғ ва учламчи боғланишларининг электрон табиати 3,2 ва 10.2 – ларда кўриб чиқилган. Қўшбоғ битта о -боғ ва битта п -боғдан таркиб топган.Табиати жиҳатидан п-боғланиш о - боғланишдан кескин фарқ қилади - п боғланишда электрон булутлар молекула текислигидан ташқаридан бир бирини қопланганлиги учун бу боғланишнинг пухталиги камроқ бўлади. Қўшбоғ 2та бир хил чизиқча билан тасвирланганлигига қарамай, уларнинг тенг эмаслигини доимо назарда тутиш керак. Учламчи боғланиш битта о - боғланиш ва 2та π - боғланишдан таркиб топган. Бу ацетилен ва унинг гомологларида баьзи ўзига хос хусусиятлар борлигига сабаб бўлади. Электрон тузилишидан кўриниб турибдики, каррали (қўш ва учламчи) боғланишлар кимёвий реакцияга нисбатан осон узилади.
Этиленнинг гамологик қаторидаги бирикмалар умумий СпН2п формула билан ифодаланади. Гомологларининг ратционал номенклатурага кўра номи тегишли туйинган углеводородлар номидан- ан қўшимчани -илен қўшимчага алмаштириш йўли билан ҳосил қилинади. Масалан, этан С2Н6 - этилен С2Н4, пропан С3Н8 - пропилен С3Н6 ва ҳ.
Ўринбосар номенклатурага кўра этилен углеводородларининг номи туйинган углеводородларнинг номидан –ан қўшимчани –ен қўшимчага алмаштириб ва қўшбоғдаги углерод атомининг номерини кўрсатиб ҳосил қилинади. Масалан,