Ш. А. Матмуратовнинг физика факультети физика ва астрономия йўналиши 1 курс талабалари учун

1. Металларни уларнинг оксидларидан углерод ёки углерод (II) оксид билан қайтариш:

• 1. Металларни уларнинг оксидларидан углерод ёки углерод (II) оксид билан қайтариш:
• SnO2 + C → CO2 + Sn
• Fe2O3 + 3CO → 3CO2 + 2Fe
• 2. Сульфидларни куйдириб сўнгра ҳосил қилинган оксидларни кўмир ёки водород таъсирида қайтариш:
• 2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2
• ZnO + C → CO + Zn
• 3. Металларни уларнинг оксидларидан нисбатан актив металлар таъсирида қайтариш. Бу усул металлотермия деб аталади. (Алюминий ёрдамида қайтариш жараёни алюминотермия дейилади):
• 3MnO2 + 4Al → 2Al2O3 + 3Mn
• Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr
• 4. Гидрометаллургия усули. Металл кислота, ишқор ёки бирор тузнинг сувдаги эритмаси таъсирида рудадан бирикма ҳолида ажратилиб олинади. Шундай усул билан ҳосил қилинган эритмани электролиз қилиб ёки активроқ металл билан қайтариб металл олинади.
• CuO +H2SO4 → CuSO4 + H2O
• CuSO4 + Fe → Fe SO4 + Cu
• 5. Суюқланмаларни электролиз қилиш (Na, К, Са, Mg, Al лар шу усулда олинади).

Металларнинг умумий физик хоссалари улар­нинг кристалл панжаралари алоҳида тузилишга эга эканлигига боғлиқдир. Барча металлар ўзига хос металл ялтироклигига эга, чунки металлар ўз сиртидан ёруғлик нурларини яхши қайтаради. Металлар радиотўлқинларини ҳам қайтаради. Бу ҳодисадан радиотелескопларда, Ернинг сунъий йўлдошлари радионурланишларини тутиб қоладиган ва самолётларни катта масофалардан пайқаб оладиган радиолокаторларда фойдаланилади.

• Металларнинг умумий физик хоссалари улар­нинг кристалл панжаралари алоҳида тузилишга эга эканлигига боғлиқдир. Барча металлар ўзига хос металл ялтироклигига эга, чунки металлар ўз сиртидан ёруғлик нурларини яхши қайтаради. Металлар радиотўлқинларини ҳам қайтаради. Бу ҳодисадан радиотелескопларда, Ернинг сунъий йўлдошлари радионурланишларини тутиб қоладиган ва самолётларни катта масофалардан пайқаб оладиган радиолокаторларда фойдаланилади.
• Металлар электр токи ва иссиқликни яхши ўтказувчилардир. Бу, металл кристалл панжараларида осон қўзғаладиган электронлар борлиги сабабли, улар электр майдонида маълум йўналишда ҳаракатланадиган бўлиб колади. Электр ўтказувчанлик ва иссиқлик ўтказувчанлик Hg дан Ag гача ортиб боради:
• Hg, Pd, Fe, Zn, Mg, Al, Au, Cu, Ag
• Электр ўтказувчанлиги яхши бўлган металлар кумуш, мис, олтин ва алюминийдир, шунинг учун улар электр токи ўтказувчилари сифатида ишлатилади.
• Кўпчилик металлар пластик бўлиб, улар яхши болғаланади. Бу хусусият ҳам металл боғланиш асосида тушунтирилади. Агар металл панжараларида ионлар бир-бири билан бевосита боғланмаган бўлса, уларнинг алоҳида қаватлари бир-бирига нисбатан эркин силжий олади. Металларнинг бу хоссасидан уларга механик ишлов беришда фойдаланилади. Кўпчилик металлар (ишқорий металлар, олтин, кумуш, мис) болғаланувчан (олтин – 0,001 мм қалинликда лист ҳосил қилиши мумкин, бу одам сочидан 50 марта ингичка) ва улардан баъзилари (хром, марганец, сурьма) жуда мўрт. Энг мўрт металлар Д. И. Менделеев даврий системасининг V VI. ва VII группаларида жойлашган. Бу элементларнинг атомларида бештадан еттитагача эркин электронлар бўлади. Эркин электронларнинг кўп бўлиши ионларнинг алоҳида қаватлари мустаҳкам бўлиб қолишига сабаб бўлади ва уларнинг эркин сирпанишига ҳалақит беради, шу сабабдан металларнинг пластиклиги камаяди.
• Зичлик, қаттиқлик ва суюқланиш температураси металларда ниҳоятда хилма-хил. Масалан, ишқорий металлар энг кичик (литийники 0,53 г/см3), осмий энг катта зичликка эга (22.48 г/см3). Зичлиги бешдан кам бўлган металларни енгил металлар, зичлиги бешдан катта бўлганларини оғир металлар деб аташ шартли равишда қабул қилинган.
• Металлар қаттиқлиги жиҳатдан олмосга таққосланади, олмоснинг қаттиқлиги 10 деб қабул қилинган. Энг юмшоқ металлар ишқорий металлар (калий ва натрий пичоқ билан кесилади), энг қаттиқ хромдир. Симобнинг суюқланиш температураси энг паст (-39 0С), (цезийники 28 0С) вольфрамники эса энг юқори (3410 0С). 1000 0С дан юқори температурада суюқланадиган металлар-қийин суюқланадиган, 1000 0С дан паст температурада суюқланадиган металлар-осон суюқланадиган металлар ҳисобланади. Металлар рангига кўра қора ва рангли металларга бўлинади. Қора металларга темир ва унинг қотишмалари (чўян, пўлат) киради, қолган металларнинг ҳаммаси рангли металлар ҳисобланади.

Металлнинг номи	Атом оғирлиги	Солиштирма оғирлиги, г/см3	Суюқланиш температураси, 0С ҳисобида
ЕНГИЛ МЕТАЛЛАР Литий…………… Калий…………… Натрий………..... Кальций……….. Магний………… Цезий…………… Алюминий……… Барий……………. ОҒИР МЕТАЛЛАР Хром………… Рух……………… Калий…………… Марганец……….. Темир…………….. Кадмий……………. Никель……………... Мис……………….. Висмут…………….. Кумуш……………… Курғошин…………. Симоб……………… Вольфрам………….. Олтин……………… Платина……………. Осмий……………..	6,940 39,100 22,991 40,08 24,32 132,91 26,98 137,36   52,01 65,38 118,70 54,94 55,85 112,412 58,71 63,54 209,00 107,880 207,21 200,61 183,86 197,0 195,09 190,2	0,53 0,86 0,97 1,54 1,74 1,9 2,70 3,5   7,14 7,14 7,30 7,4 7,87 8,65 8,9 8,9 9,8 10,49 11,34 13,55 19,3 19,3 21,45 22,6	186 63 97,7 851 651 28 660,1 704   1800 419,5 231,9 1250 1539 320,9 1453 1083,2 271,3 960,8 327,4 -38,87 3380 1063 1769 2700

Металларнинг энг муҳим кимёвий хоссалари улар атомларининг кимёвий реакцияларида валент электронларини бериб, мусбат зарядланган ионларга айланишидан иборатдир, яъни металлар реакцияларда қайтарувчи ҳисобланади.

• Металларнинг энг муҳим кимёвий хоссалари улар атомларининг кимёвий реакцияларида валент электронларини бериб, мусбат зарядланган ионларга айланишидан иборатдир, яъни металлар реакцияларда қайтарувчи ҳисобланади.
• 1) Металлар электроманфийлиги юқори бўлган галогенлар билан реакцияга киришади:
• Ca + Cl2 → CaCl2
• Mg+ Cl2 → MgCl2
• 2) Металлар кислород билан бирмунча шиддатли реакцияга киришади:
• 2Mg+O2→2MgO
• 4Al+3O2→2Al2O3
• 3) Олтингугурт билан айрим металлар реакцияга киришади:
• Cu+S = CuS
• Fe+S = FeS
• 4) Металларнинг сув, кислоталар ва туз эритмалари билан реакциялари:
• 2Na + 2H2O → 2NaOH +H2 ↑
• 2К + 2H2O → 2 КOH + H2 ↑
• Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 ↑
• CuSO4 + Fe → Fe SO4 + Cu
• 5) Айрим металлар кислород билан бирикиб пероксид ҳосил қилади.
• 2Na+ O2 → Na2 O2
• 2K+ O2 → K2 O2
• 6) Ишқорий металлар водород оқимида қиздирилса, МН типидаги моддалар ҳосил бўлади, бу моддалар гидридлар деб аталади.
• 2Na+ H2 → 2NaH
• 2K+ H2 → 2KH
• 7) Айрим металлар катализатор вазифасини ҳам бажаради:
• Fe, Ni, Pt ва бошқа металлар турли хил синтезларда ишлатилади.

Агар фақат алоҳида изоляция қилинган атомлардан валент электронларни тортиб олиш учун сарфланадиган энергиянинг ўзини ҳисобга оладиган бўлсак, бу ҳолда металларни маълум тартибда жойлаштириш мумкин бўлади. Металларнинг 1865 йилги рус олими Н.Н.Бекетов томонидан таклиф этилган бундай жойлаштирилиши гарчи ўша даврда даврий қонун ҳам, атомларнинг тузилиши ҳам маълум бўлмасада, уларнинг даврий системадаги ўрнига мувофиқ келади. Масалан, ишқорий металлардан литий атомларида ионланиш энергияси энг катта (яъни литий энг пассив бўлиши керак эди), франций атомларида эса пассивлик энг кам бўлиши керак.

• Агар фақат алоҳида изоляция қилинган атомлардан валент электронларни тортиб олиш учун сарфланадиган энергиянинг ўзини ҳисобга оладиган бўлсак, бу ҳолда металларни маълум тартибда жойлаштириш мумкин бўлади. Металларнинг 1865 йилги рус олими Н.Н.Бекетов томонидан таклиф этилган бундай жойлаштирилиши гарчи ўша даврда даврий қонун ҳам, атомларнинг тузилиши ҳам маълум бўлмасада, уларнинг даврий системадаги ўрнига мувофиқ келади. Масалан, ишқорий металлардан литий атомларида ионланиш энергияси энг катта (яъни литий энг пассив бўлиши керак эди), франций атомларида эса пассивлик энг кам бўлиши керак.
• Агар фақат ионланиш энергиясининг, яъни алоҳида изоляция қилинган атомлардан электронлар тортиб олишга кетадиган энергиянинг ўзигагина эмас, балки кристалл панжарани бузишга сарф бўладиган энергияни, шунингдек ионлар гидратланишида ажралиб чиқадиган энергияни ҳам ҳисобга олсак, у ҳолда металларни уларнинг гидратланган ионлар ҳосил қилиш хоссасига қараб қуйидагича жойлаштириш зарур:
• Li, К, Са, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Сd, Со, Ni, Sn, Рb, H, Cu, Ag, Hg, Pt, Au. 
• Бу қатор металларнинг электрокимёвий кучланиш қатори деб аталади. Бу қаторда литий энг актив бўлиб чиқади. Лекин, ишқорий металлардан литий ионланиш энергиясининг кийматига қараганда энг пассив бўлиши лозим. Бироқ литий ионининг радиуси натрий ва калий ионларининг радиусларидан анча кичик. Шунинг учун литий ионлари атрофида вужудга келадиган электр майдон натрий ва калий ионлари атрофида юзага келадиган электр майдонлардан анча кучли бўлади. Шу боисдан, литий ионларининг гидратланиши натрий ва калий ионларининг гидратланишига қараганда нисбатан осон боради. Бунинг натижасида литий ионларининг эритмага ўтиш жараёни жуда тез бўлади, унинг электрокимёвий кучланишлар қаторидаги ўрни шу билан тушунтирилади.
• Электрокимёвий кучланиш қаторида чапда турган металл ўнгда турган металлни унинг тузлари эритмаларидан ёки суюқланмаларидан сиқиб чиқара олади. Шу қатордан фойдаланиб, масалан, никель мисни унинг тузи эритмасидан сиқиб чиқаришни олдиндан айтиб бериш мумкин:
• Ni + CuSO4 = NiSO4 +Cu
• Ni0 – 2e = Ni2+
• Cu2+ + 2e = Cu0
• Бу ҳолда электронлар актив металл (Ni) атомларидан ажралади ва активлиги камроқ металл ионларига (Си2+) бирикади.
• Актив металлар сув билан реакцияга киришади, бунда сув оксидловчи бўлади. Масалан:
• 2Na + 2H2O = 2Na+ + 2OH- + H2↑
• Na0 – e = Na+
• 2H2O + 2e = H02 +2OH-
• Гидроксидлари амфотер бўлган металлар, одатда, кислоталарнинг эритмалари билан ҳам, ишқорларнинг эритмалари билан ҳам реакцияга киришади. Масалан:
• Be + 2НС1 = ВеС12 + Н2
• Be + 2NaOH + 2Н20 = Na2 [BeOH4] + H2
• Шундай қилиб, металларнинг металлмаслар, кислоталар, активлиги камроқ металлар тузларининг эритмалари, сув ва ишқорлар билан ўзаро таъсири уларнинг асосий кимёвий хоссаси — қайтарувчанлик хусусиятини тасдиқлайди.

Металлар бир-бири билан ҳам кимёвий бирикмалар ҳосил қилиши мумкин. Уларнинг умумий номи — интерметалл бирикмалар ёки интерметаллидлар. Буларга баъзи металларнинг сурьма билан ҳосил қилган бирикмалари мисол бўла олади: Na2Sb, Са3 Sb2, NiSb, Ni4Sb3 FeSb. Уларда кўпинча металлмаслар билан ҳосил қилган бирикмаларига хос бўлган оксидланиш даражасига риоя қилинмайди. Одатда, булар бертоллидлар ҳисобланади.

• Металлар бир-бири билан ҳам кимёвий бирикмалар ҳосил қилиши мумкин. Уларнинг умумий номи — интерметалл бирикмалар ёки интерметаллидлар. Буларга баъзи металларнинг сурьма билан ҳосил қилган бирикмалари мисол бўла олади: Na2Sb, Са3 Sb2, NiSb, Ni4Sb3 FeSb. Уларда кўпинча металлмаслар билан ҳосил қилган бирикмаларига хос бўлган оксидланиш даражасига риоя қилинмайди. Одатда, булар бертоллидлар ҳисобланади.
• Улар ташқари кўринишидан металларга ўхшайди. Интерметаллидларнинг қаттиқиги, одатда, уларни ҳосил қилган металларникидан юқори, пластиклиги эса анча кам бўлади. Кўпчилик интерметаллидлар амалда ишлатилади. Сурьма — индий JnSb, сурьма — алюминий AlSb ва бошқалардан ярим ўтказгичлар сифатида кўп фойдаланилади.

Металлар соф ҳолда, асосан, кам ишлатилади. Асосан, уларнинг қотишмалари ишлатилади. Қотишмалар, кўпинча, уларни ҳосил қилган металларнинг хоссаларидан фарқ қиладиган хоссаларга эга бўлади. Масалан, темир, алюминий каби металлар нисбатан юмшоқ бўлиб, уларнинг бошқа металлар билан қотишмалари етарли даражада қаттиқ бўлади.

• Металлар соф ҳолда, асосан, кам ишлатилади. Асосан, уларнинг қотишмалари ишлатилади. Қотишмалар, кўпинча, уларни ҳосил қилган металларнинг хоссаларидан фарқ қиладиган хоссаларга эга бўлади. Масалан, темир, алюминий каби металлар нисбатан юмшоқ бўлиб, уларнинг бошқа металлар билан қотишмалари етарли даражада қаттиқ бўлади.
• Қотишмаларнинг олиниши суюқлантирилган металларнинг бир - бирида эришига асосланган. Суюқлантирилган металларда баъзи металлмаслар ҳам эрийди. Совитилганда керакли хоссаларга осон суюқланувчан, иссиққа ва кислоталар таъсирига чидамли ҳамда шу каби хоссаларга эга бўлган қотишмалар ҳосил бўлади.
• Қотишмаларни таркиби ва хоссаларига қараб қуйидаги гpynnaларга бўлиш мумкин:
• 1. Қотишма совитилганда бир жинсли кристаллар ҳосил бўлади. Бунда кристалл панжараларнинг тугунларида ҳар хил металларнинг атомлари жойлашади ва қаттиқ эритмалар ҳосил бўлади.
• Қотишма совитилганда алоҳида металларнинг кристаллари ажралиб чиқади. Бундай ҳолларда қотишма металларнинг механик аралашмасидан иборат бўлиб, қаттиқ эритма ҳосил бўлмайди.
• Металлар бир-бирида эриганда уларнинг атомлари ўзаро реакцияга киришади: интерметалл бирикмалар деб аталувчи бирикмалар ҳосил бўлади. Металлмаслар суюқлантирилган металларда эритилганда ҳам кимёвий реакциялар содир бўлади. Масалан, темир атомлари углерод атомлари билан реакцияга киришиб чўянга алоҳида қаттиқлик ва мўртлик хоссаларини берадиган темир карбид Fe3C — цементит ҳосил қилади.
• Металларнинг суюқлантирилган ҳолатда фақат механик равишда аралашиб қолмай, балки бир-бири билан (металлмасларнинг атомлари билан ҳам) турли хил бирикмалар ҳосил қилиши қотишмаларнинг уларни ҳосил қилган металлардан физик хоссалари бўйича кескин фарқ қилишининг сабабларидан биридир. Чунончи, бир қисм қўрғошин ва икки қисм қалайдан иборат қотишма (кавшар) 180° С да суюқланади, холбуки, қўрғошин 328° С да, қалай эса 231° С да суюқланади.
• Энг муҳим қотишмалардан бири дюралюмин таркибида 98% А1, 1% Си, 0,5% Мn ва 0,5% Mg бўлади. У енгиллигини сақлаб қолади, аммо алюминий ва мисга нисбатан анча қаттиқ бўлади. Дюралюминий самолётсозликда кўп ишлатилади. Кўпгина бошқа қотишмалар ҳам маълум. Ҳозирги вақтда айрим қотишмалар кукун металлургияси усули билан тайёрланади. Металларнинг аралашмаси кукун ҳолида олинади, катта босим остида прессланади ва юқори ҳароратда қайтарувчи муҳитда қовуштирилади. Бу усул билан ўта қаттиқ қотишмалар олинади.

Литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs ва франций Fr Д. И. Менделеев даврий системаси I группасининг асосий группачасида жойлашган бўлиб, ишқорий металлар ҳисобланади.

• Литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs ва франций Fr Д. И. Менделеев даврий системаси I группасининг асосий группачасида жойлашган бўлиб, ишқорий металлар ҳисобланади.
• Булар s- элементлардир. Атомларининг ташқи энергетик поғонасида биттадан электрон бўлади. Улар кимёвий реакцияга киришганида валент электронларини бериб, +1 га тенг доимий оксидланиш даражасини намоён қилади.
• Бу элементларнинг оддий моддалари ишқорий металлар дейилади. Ишқорий металларнинг ҳаммаси — кучли қайтарувчилардир. Улар энг актив металлар бўлиб, деярли барча металлмаслар билан бевосита бирикади. Бирикмаларида кўпинча ионли боғланиш хосил бўлади.
• Тартиб рақами ортиши ва ионланиш энергияси камайиши билан элементларнинг металлик хоссалари кучайиб боради. Булар металл элементларнинг энг хос вакилларидир. Даврий системанинг ҳар қайси даври (биринчидан бошқаси) шу элементлар билан бошланади.
• Литий группачасининг элементлари кислород билан R2O оксидлар ҳосил қилади. Бу оксидлар сув билан бирикиб, асос ROH ҳосил килади:
• R2O + Н2O =2ROH
• Асосларнинг кучи литийдан цезийга ўтган сари кучайиб боради, чунки шу йўналишда атомнинг радиуси ортиб боради.
• Ишқорий металларнинг водородли бирикмалари RH формулага мувофиқ келади. Булар металларнинг гидридлари — оқ кристалл моддалар. Гидридларда водороднинг оксидланиш даражаси -1 бўлади.
• Физик хоссалари. Барча ишқорий металлар ўз туси билан бир - биридан бир оз фарқ қиладиган кумушсимон оқ рангли, енгил, юмшоқ ва осон суюқланувчи металллардир. Уларнинг қаттиқлиги ва суюқланиш температуралари литийдан цезийга томон камайиб боради.

Элементнинг номи	Символи	Атом оғирлиги	Тартиб номери	Электронларнинг қаватларда тақсимланиши
Литий	Li	6,941	3	2	1
Натрий	Na	22,989	11	2	8	1
Калий	К	39,098	19	2	8	8	1
Рубидий	Rb	65,467	37	2	8	18	8	1
Цезий	Cs	132,905	55	2	8	18	18	8	1
Франций	Fr	223,019	87	2	8	18	32	18	8	1

Элементнинг номи	Элементнинг тартиб номери	Нисбий атом массаси	Суюқланиш температураси, 0С	Қайнаш температураси, 0С	Зичлиги г/см3	Қаттиқлиги
Литий Натрий Калий Рубидий Цезий	3 11 19 37 55	6.94 22.997 39.1 85.48 132.91	180.5 97.9 63.5 39,3 28,5	1340 886 771 690 672	0,53 0,97 0,86 1,53 1,90	0,6 0,4 0,5 0,3 0,2

Ишқорий металлар кучли қайтарувчилардир. Улар водородни ҳам кўшиб ҳисоблаганда барча металлмаслар билан шиддатли реакцияга киришади. Бу реакцияларнинг схемаларини кўздан кечирайлик (ишқорий металл Me ҳарфи билан белгиланган):

• Ишқорий металлар кучли қайтарувчилардир. Улар водородни ҳам кўшиб ҳисоблаганда барча металлмаслар билан шиддатли реакцияга киришади. Бу реакцияларнинг схемаларини кўздан кечирайлик (ишқорий металл Me ҳарфи билан белгиланган):
• Кислород билан борадиган реакцияда фақат литий оксид ҳосил бўлади:
• 4Li + О2 → 2Li2О
• Қолган ишқорий металлар пероксидлар ҳосил қилади, масалан:
• 2Na + О2 →Nа2О2
• Натрий пероксиди Na2О2 нинг тузилиши.
• (Na – О – О – Na)
• Ишқорий металларнинг активлигини ҳисобга олиб, уларни керосин остида сақланади, ишқорий металлар керосин билан реакцияга киришмайди.
• Ишқорий металлар, айниқса, цезий, ёруғлик таъсирида мусбат зарядланган ионларга айланиш хоссасига эга. Унинг бу хоссасидан фотоэлементларда — ёруғлик энергиясини электр энергияга айлантирадиган асбобларда ва автоматик ишлайдиган аппаратлар ясашда фойдаланилади. Цезийнинг сирти ёритилганда электронлар ажралиб чиқади, занжир вужудга келади ва аппарат автоматик ишлай бошлайди. Улардан энг амалий аҳамиятга эга бўлганлари натрий ва калий ҳисобланади.