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

X.боб BOSH GRUPPACHALAR METALLARI
10.1. Мавзу: Litiy, natriy, kaliy metallari, O'yuvchi ishqorlar, tuzlar
Litiy Li, natriy Na, kaliy K, rubidiy Rb, seziy Cs va fransiy Fr D. I. Mendeleyev davriy sistemasi I gruppasining asosiy gruppachasida joylashgan bo'lib, ishqoriy metallar hisoblanadi.
Bular s- elementlardir. Atomlarining tashqi energetik pog'onasida bittadan elektron bo'ladi. Ular kimyoviy reaksiyaga kirishganida valent elektronlarini berib, +1 ga teng doimiy oksidlanish darajasini namoyon qiladi.
Bu elementlarning oddiy moddalari ishqoriy metallar deyiladi. Ishqoriy metallarning hammasi kuchli qaytaruvchilardir. Ular eng aktiv metallar bo'lib, deyarli barcha metallmaslar bilan bevosita birikadi. Birikmalarida ko'pincha ionli bog'Ianish hosil bo'ladi.
Tartib raqami ortishi va ionlanish energiyasi kamayishi bilan elementlarning metallik xossalari kuchayib boradi, Bular metall elementlarning eng xos vakillaridir. Davriy sistemaning liar qaysi davri (birinchidan boshqasi) shu elementlar bilan boshlanadi.
Litiy gruppacliasining elementlari kislorod bilan R₂O oksidlar hosil qiladi. Bu oksidlar suv bilan birikib, asos ROH hosil qiladi:
R₂O + H₂0 =2ROH
Asoslarning kuchi litiydan seziyga o'tgan sari kuchayib boradi, chunki shu yo'nalishda atomning radiusi ortib boradi.
Ishqoriy metallarning vodorodli birikmalari RH formulaga muvofiq keladi. Bular metallarning gidridlari — oq kristall moddalar. Gidridlarda vodorodning oksidlanish darajasi — 1 bo'ladi.
Fizik xossalari. Barcha ishqoriy metallar o'z tusi bilan bir-biridan biroz farq qiladigan kumushsimon oq rangli, yengil, yumshoq va oson suyuqlanuvchi metalllardir. Ularning qattiqligi va suyuqlanish temperaturalari litiydan seziyga tomon qonuniy ravishda kamayib boradi.
Kimyoviy xossalari. Tshqoriy metallar kuchli qaytaruvchilardir. Ular vodorodni ham qo'shib hisoblaganda barcha metallmaslar bilan shiddatli reaksiyaga kirishadi.
Kislorod bilan boradigan reaksiyada faqat litiy oksid hosil bo'ladi:
4Li+O₂₌2Li₂0
Qolgan ishqoriy metallar peroksidlar hosil qiladi, masalan: 2Na+O₂₌₌₌ Na₂O₂
Peroksidlar vodorod peroksidi H₂O₂ ning tuzlari hisoblanadi.( Na-O-O-Na)
Ishqoriy metallarning aktivligini hisobga olib, ular kerosin ostida saqlanadi, ishqoriy metallar kerosin bilan reaksiyaga kirishmaydi.
Ishqoriy metallar, ayniqsa, seziy, yorug'lik ta'sirida musbat zaryadlangan ionlarga aylanish xossasiga ega. Uning bu xossasidan fotoelementlarda — yorug'lik energiyasini elektr energiyaga aylanti-radigan asboblarda va avtomatik ishlaydigan apparatlar yasashda foydalaniladi. Seziyning sirti yoritilganda elektronlar ajralib chiqadi, zanjir vujudga keladi va apparat avtomatik ishlay boshlaydi. Ulardan eng amaliy ahamiyatga ega bo'lganlari natriy va kaliy hisoblanadi.
Natriy va kaliy. Tabiatda ishqoriy metallar erkin holda uchramaydi. Natriy va kaliy turli birikmalar tarkibiga kiradi. Ulardan eng muhimi natriyning xlor bilan birikmasi NaCl bo'lib, u toshtuz qatlamlarini hosil qiladi. Natriy xlorid dengiz suvida va sho'r suv manbalarida bo'ladi. Odatda, toshtuz qatlamlarining yuqori qavatlarida kaliyli tuzlar bo'ladi. Ular dengiz suvida ham bor, lekin natriy tuzlariga nisbatan ancha kam miqdorlarda bo'ladi. Kaliyli tuzlarning dunyodagi eng katta zaxiralari Uralda -Solikamsk tumanida joylashgan (silvinit NaCI • KC1 va karnallit KC1 • MgCl₂ • 6H₂O minerallari), Belorussiyada (Soligorsk sh.) kaliyli tuzlarning yirik qatlamlari topilgan va ulardan foyda-lanilmoqda.
Natriy va kaliy ko'p tarqalgan elementlar qatoriga kiradi. Yer po'stlog'ida natriyning miqdori 2,64%, kaliyniki - 2,6%.
Fizik xossalari. Natriy va kaliy kumushsimon - oq metallar, natriyning zichligi 0,97 g/ sm³, kaliyniki - 0,86 g/sm³,juda yumshoq, pichoq bilan oson kesiladi.
Tabiiy natriy bitta \\ Na izotopdan, kaliy esa ikkita barqaror izotop
³⁹₁₉ K(93,08%) va ₁₉^41K (6,91 %) hamda bitta radioaktiv 40 K 19 (0,01%) izotopdan tarkib topgan. Ilmiy tekshirishlarda sun'iy yo'l
bilan olinadigan radioaktiv izotoplar ²²₁₁ Na,²⁴₁₁ Na va ⁴²₁₉K ishlatiladi.
Natriy va kaliyning olinishi. Natriy suyuqlantirilgan natriy xloridni yoki natriy gidroksidni elektroliz qilib olinadi. NaCl suyuqlanmasi elektroliz qilinganda katodda natriy
Na⁺ + e = Na

2C1- -2e – Cl₂

anodda esa xlor ajralib chiqadi:
NaOH suyuqlanmasi elektroliz qilinganda katodda natriy (reaksiyaning tenglamasi yuqorida keltirilgan), anodda esa suv bilan kislorod ajralib chiqadi:
4OH-4e = 2H₂0 + O₂
Natriy gidroksid qimmat bo'lganligi sababli natriy olishning hozirgi asosiy usuli NaCl suyuqlanmasini elektroliz qilish hisoblanadi.
Kaliy ham suyuqlantirilgan KC1 va KOH ni elektroliz qilib olinishi mumkin. Lekin kaliy olishning bu usuli texnik qiyinchiliklar (tok bo'yicha unumi kamligi, xavfsizlik texnikasini ta'minlash qiyinligi) tufayli keng tarqalmagan. Hozirgi vaqtda sanoatda kaliy olish quyidagi reaksiyalarga asoslangan:
KCl + Na = NaCl + K (a)
KOH + Na = NaOH + K (b)
(a) usulda suyuqlantirilgan kaliy xlorid orqali 800 °C da natriy bug'lari o'tkaziladi, ajralib chiqadigan kaliy bug'lari esa konden-satsiyalanadi; (b) usulda suyultirilgan kaliy gidroksid bilan suyuq natriy orasidagi reaksiya qarshi oqim bilan 440 °C da, nikeldan yasalgan reaksion kolonnada o'tkaziladi.
Kaliy bilan natriyning qotishmasi ham xuddi shu usullar bilan olinadi, u atom reaktorlarida issiqlik tashuvchi suyuq metall sifatida ishlatiladi. Kaliyning natriy bilan qotishmasidan titan ishlab chiqarishda qaytaruvchi sifatida ham foydalaniladi.
Kimyoviy xossalari. Natriy va kaliy atomlari kimyoviy reaksiyalarda valent elektronlarini oson berib, musbat zaryadlangan ionlar Na⁺ va K" ga aylanadi. Bu metallarning ikkalasi — kuchli qaytaruvchidir. Ular havoda tez oksidlanadi, shu sababli kerosin ichida saqlanadi. Ko'pchilik metallmaslar — galogenlar, oltingugurt, fosfor va boshqa-lar bilan oson reaksiyaga kirishadi. Suv bilan shiddatli reaksiyaga kirishadi. Qizdirilganda vodorod bilan gidridlar hosil qiladi. Ular suv ta'sirida oson parchalanib, tegishli ishqor bilan vodorodni hosil qiladi:NaH+H₂O=NaOH+H₂
Natriy ko'proq miqdordagi kislorodda yondirilganda natriy peroksid Na₂O₂ hosil bo'ladi, u havodagi nam karbonat angidrid bilan reaksiyaga kirishib, kislorod ajratib chiqaradi:

2Na₂0₂₊

O₂
2C0₃ = 2Na₂C0₃ +
Natriy peroksidning izolyatsiyalangan protivogazlarda qo'llani-lishi va suvosti kemalarida kislorod olish uchun va yopiq binolarda havoni regeneratsiya qilish uchun ishlatilishi ana shu reaksiyaga asos­langan.
Ishqoriy metallarning sanoatda olinadigan muhim birikmalari. Gidroksidlarning umumiy formulasi MeOH. Ular tegishli xloridlarni elektroliz qilish natijasida olinadi. Bular suvda yaxshi eriydigan oq kristall moddalar bo'lib tipik ishqorlardir. Natriy va kaliy gidroksidlari amaliy jihatdan, ayniqsa, katta ahamiyatga ega.

H₂O₂
Oksidlari va peroksidlarining umumiy formulalari Me₂O va Me₂O₂. Natriy peroksid amaliy ahamiyatga ega. Uni, asosan, natriy metalini yondirib olinadi. Agar natriy peroksidga sovuq sulfat kislota ta'sir ettirilsa, vodorod peroksid ajralib chiqadi:

Na₂0₂ +

H₂SO₄=

+Na₂SO₄
Natriy peroksid suvda yoki suyultirilgan kislotalarda eritilganda. vodorod peroksid hosil bo'lganligidan, natriy peroksid metal-larni, jun, poxol, pat va shu kabi narsalarni oqartirishda keng ishlatiladi.
Natriy gidroksid NaOH oq, qattiq, nihoyatda gigroskopik modda bo'lib, 328 °C da suyuqlanadi. Natriy gidroksid gazmollarga, ko'n (teri)ga, qog'oz va boshqa organik moddalarga kuchli ta'sir etib, ularni juda o'yib yuboradi, shuning uchun natriy gidroksid o'yuvchi natriy, deb ham ataladi.
O'yuvchi natriy suvda eriganda juda ko'p issiqlik chiqadi, chunki bunda har xil gidratlar hosil bo'ladi.
O'yuvchi natriy og'zi juda yaxshilab berkitiladigan idishlarda saqlanishi kerak, chunki u havodagi karbonat angidridni oson yutib olib, sekin-asta natriy karbonatga aylanadi.
O'yuvchi natriy kuchli kristallogidrat bo'lgani uchun havodagi namni o'ziga oson biriktirib oladi. Suyuqlantirilgan ishqor chinni va shishalarni erita oladi:

H₂O

2NaOH+
SiO₂ = NaSiO₃ +
O'yuvchi natriy olishning asosiy usuli osh tuzining suvdagi erit-masini elektroliz qilishdir. Eritmadan elektr toki o'tkazilganda katodda vodorod ionlari zaryadsizlanadi va, shu bilan bir vaqtda, gidroksid ionlari katod yoniga to'planadi, buning natijasida o'yuvchi natriy hosil bo'ladi; anodda xlor ajralib chiqadi. Elektroliz natijasida hosil bo'ladigan mahsulotlar zinhor bir-biriga aralashib ketmasligi kerak, aks holda o'yuvchi natriy xlor bilan reaksiyaga kirishib, NaCl va NaCIO hosil qiladi:

H₂O

C1₂ + 2NaOH = NaCl + NaCIO+
.
Akkumulyatorlarda elektrolit sifatida
Texnikada o'yuvchi natriy ko'pincha, kaustik soda deb ataladi. Kaustik sodaning g'oyat ko'p miqdori neft sanoatida neftni qayta ishlashda chiqadigan mahsulotlarni tozalash uchun, sovun pishirish sanoatida, qog'oz, to'qimachilik sanoatlarida, sun'iy tola ishlab chi­qarishda va bir qator boshqa sohalarda ishlatiladi.
Kaliy gidroksid, boshqacha aytganda, o'yuvchi kaliy, xuddi o'yuvchi natriyga o'xshab, kaliy xlorid eritmasini elektroliz qilish yo'li bilan olinadi. O'yuvchi kaliyning ta'siri, garchi o'yuvchi natriyning ta'siriga o'xshash bo'lsa ham, u ancha qimmat turgani uchun o'yuvchi natriyga qaraganda kamroq ishlatiladi. Natriy va kaliy gidroksidlarning umumiy holda ishlatilish sohalarini yuqoridagi sxema bilan ifodalash mumkin.