ჟანგბადი - ელემენტის მახასიათებლები, ბუნებაში გავრცელება, ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, წარმოება. ფტორისა და ქლორის შედარებითი მახასიათებლები ამოცანები დამოუკიდებელი მუშაობისთვის

ჟანგბადი Oაქვს ატომური ნომერი 8, რომელიც მდებარეობს მთავარ ქვეჯგუფში (ქვეჯგუფი a) VIჯგუფი, მეორე ტაიმში. ჟანგბადის ატომებში ვალენტური ელექტრონები განლაგებულია მე-2 ენერგეტიკულ დონეზე, რომელსაც აქვს მხოლოდ ს- და გვ-ორბიტალები. ეს გამორიცხავს O ატომების აღგზნებულ მდგომარეობაში გადასვლის შესაძლებლობას, ამიტომ ჟანგბადი ყველა ნაერთში ავლენს მუდმივ ვალენტობას II-ის ტოლი. მაღალი ელექტრონეგატიურობით, ნაერთებში ჟანგბადის ატომები ყოველთვის უარყოფითად არის დამუხტული (c.d. = -2 ან -1). გამონაკლისს წარმოადგენს OF 2 და O 2 F 2 ფტორიდები.

ჟანგბადისთვის ცნობილია ჟანგვის მდგომარეობები -2, -1, +1, +2

ელემენტის ზოგადი მახასიათებლები

ჟანგბადი არის ყველაზე უხვი ელემენტი დედამიწაზე, რომელიც შეადგენს დედამიწის ქერქის მთლიანი მასის ნახევარზე ოდნავ ნაკლებს, 49%-ს. ბუნებრივი ჟანგბადი შედგება 3 სტაბილური იზოტოპისგან 16 O, 17 O და 18 O (16 O ჭარბობს). ჟანგბადი არის ატმოსფეროს ნაწილი (20,9% მოცულობით, 23,2 მასის მიხედვით), წყლისა და 1400-ზე მეტი მინერალის შემადგენლობაში: სილიციუმი, სილიკატები და ალუმინოსილიკატები, მარმარილოები, ბაზალტები, ჰემატიტი და სხვა მინერალები და ქანები. ჟანგბადი შეადგენს მცენარეთა და ცხოველთა ქსოვილების მასის 50-85%-ს, რადგან მას შეიცავს ცილები, ცხიმები და ნახშირწყლები, რომლებიც ქმნიან ცოცხალ ორგანიზმებს. ცნობილია ჟანგბადის როლი სუნთქვისა და ჟანგვის პროცესებში.

ჟანგბადი შედარებით ოდნავ ხსნადია წყალში - 5 ტომი 100 მოცულობის წყალში. თუმცა, თუ წყალში გახსნილი მთელი ჟანგბადი ატმოსფეროში გადავიდოდა, ის დაიკავებდა უზარმაზარ მოცულობას - 10 მილიონი კმ 3 (ნ.ს.). ეს უდრის ატმოსფეროში არსებული ჟანგბადის დაახლოებით 1%-ს. დედამიწაზე ჟანგბადის ატმოსფეროს წარმოქმნა განპირობებულია ფოტოსინთეზის პროცესებით.

იგი აღმოაჩინეს შვედმა კ.შელემ (1771 – 1772) და ინგლისელმა ჯ.პრისტლიმ (1774 წ.). პირველში გამოიყენებოდა ნიტრატის გათბობა, მეორეში - ვერცხლისწყლის ოქსიდი (+2). სახელი დაარქვა ა. ლავუაზიემ („ჟანგბადი“ - „მჟავების დაბადება“).

თავისუფალ ფორმაში ის არსებობს ორი ალოტროპული მოდიფიკაციით - "ჩვეულებრივი" ჟანგბადი O 2 და ოზონი O 3 .

ოზონის მოლეკულის სტრუქტურა

3O 2 = 2O 3 – 285 კჯ
სტრატოსფეროში ოზონი ქმნის თხელ ფენას, რომელიც შთანთქავს ბიოლოგიურად მავნე ულტრაიისფერი გამოსხივების უმეტეს ნაწილს.
შენახვის დროს ოზონი სპონტანურად გადაიქცევა ჟანგბადად. ქიმიურად, ჟანგბადი O2 ნაკლებად აქტიურია ვიდრე ოზონი. ჟანგბადის ელექტრონეგატიურობა არის 3,5.

ჟანგბადის ფიზიკური თვისებები

O 2 – უფერო, უსუნო და უგემოვნო აირი, მ.პ. –218,7 °C, bp. –182,96 °C, პარამაგნიტური.

თხევადი O2 არის ლურჯი, მყარი O2 არის ლურჯი. O 2 წყალში ხსნადია (უკეთესი ვიდრე აზოტი და წყალბადი).

ჟანგბადის მიღება

1. სამრეწველო მეთოდი - თხევადი ჰაერის დისტილაცია და წყლის ელექტროლიზი:

2H 2 O → 2H 2 + O 2

2. ლაბორატორიაში ჟანგბადი მიიღება:
1. ტუტე წყალხსნარების ან ჟანგბადის შემცველი მარილების წყალხსნარების ელექტროლიზი (Na 2 SO 4 და სხვ.)

2. კალიუმის პერმანგანატის KMnO 4 თერმული დაშლა:
2KMnO 4 = K 2 MnO4 + MnO 2 + O 2,

ბერტოლეტის მარილი KClO 3:
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (MnO 2 კატალიზატორი)

მანგანუმის ოქსიდი (+4) MnO 2:
4MnO 2 = 2Mn 2 O 3 + O 2 (700 o C),

3MnO 2 = 2Mn 3 O 4 + O 2 (1000 o C),

ბარიუმის პეროქსიდი BaO 2:
2BaO2 = 2BaO + O2

3. წყალბადის ზეჟანგის დაშლა:
2H 2 O 2 = H 2 O + O 2 (MnO 2 კატალიზატორი)

4. ნიტრატების დაშლა:
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

კოსმოსურ ხომალდებზე და წყალქვეშა ნავებზე ჟანგბადი მიიღება K 2 O 2 და K 2 O 4 ნარევიდან:
2K 2 O 4 + 2H 2 O = 4KOH +3O 2
4KOH + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + 2H 2 O

სულ:
2K 2 O 4 + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + 3O 2

როდესაც K 2 O 2 გამოიყენება, საერთო რეაქცია ასე გამოიყურება:
2K 2 O 2 + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + O 2

თუ შეურიეთ K 2 O 2 და K 2 O 4 თანაბარი (ე.ი. თანაბარი) რაოდენობით, მაშინ ერთი მოლი O 2 გამოიყოფა 1 მოლ შეწოვილ CO 2-ზე.

ჟანგბადის ქიმიური თვისებები

ჟანგბადი ხელს უწყობს წვას. წვა - ბ ნივთიერების დაჟანგვის სწრაფი პროცესი, რომელსაც თან ახლავს დიდი რაოდენობით სითბო და სინათლის გამოყოფა. იმის დასამტკიცებლად, რომ კოლბა შეიცავს ჟანგბადს და არა სხვა გაზს, თქვენ უნდა ჩაუშვათ ადუღებული ნატეხი კოლბაში. ჟანგბადში მბზინავი ნატეხი კაშკაშა ციმციმებს. ჰაერში სხვადასხვა ნივთიერების წვა არის რედოქს პროცესი, რომელშიც ჟანგბადი არის ჟანგვის აგენტი. ჟანგვის აგენტები არის ნივთიერებები, რომლებიც "აშორებენ" ელექტრონებს აღმდგენი ნივთიერებებისგან. ჟანგბადის კარგი ჟანგვის თვისებები ადვილად აიხსნება მისი გარე ელექტრონული გარსის სტრუქტურით.

ჟანგბადის ვალენტური გარსი მდებარეობს მე-2 დონეზე - ბირთვთან შედარებით ახლოს. ამიტომ, ბირთვი ძლიერად იზიდავს ელექტრონებს თავისკენ. ჟანგბადის ვალენტურ გარსზე 2s 2 2p 4არის 6 ელექტრონი. შესაბამისად, ოქტეტს აკლია ორი ელექტრონი, რომლებსაც ჟანგბადი მიდრეკილია მიიღოს სხვა ელემენტების ელექტრონული გარსებიდან და მათთან რეაგირებს, როგორც ჟანგვის აგენტი.

ჟანგბადს აქვს მეორე (ფტორის შემდეგ) ელექტრონეგატიურობა პაულინგის მასშტაბით. მაშასადამე, სხვა ელემენტებთან მისი ნაერთების დიდ უმრავლესობაში ჟანგბადს აქვს უარყოფითიჟანგვის ხარისხი. ერთადერთი უფრო ძლიერი ჟანგბადი, ვიდრე ჟანგბადი, არის მისი მეზობელი იმ პერიოდში, ფტორი. ამრიგად, ჟანგბადის ნაერთები ფტორთან ერთად ერთადერთია, სადაც ჟანგბადს აქვს დადებითი დაჟანგვის მდგომარეობა.

ასე რომ, ჟანგბადი მეორე ყველაზე ძლიერი ჟანგვის აგენტია პერიოდული ცხრილის ყველა ელემენტს შორის. მისი ყველაზე მნიშვნელოვანი ქიმიური თვისებების უმეტესობა დაკავშირებულია ამას.
ყველა ელემენტი რეაგირებს ჟანგბადთან, გარდა Au, Pt, He, Ne და Ar ყველა რეაქციაში (გარდა ფტორთან ურთიერთქმედებისა), ჟანგბადი არის ჟანგვითი აგენტი.

ჟანგბადი ადვილად რეაგირებს ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონებთან:

4Li + O 2 → 2Li 2 O,

2K + O 2 → K 2 O 2,

2Ca + O 2 → 2CaO,

2Na + O 2 → Na 2 O 2,

2K + 2O 2 → K 2 O 4

რკინის წვრილი ფხვნილი (ე.წ. პიროფორიული რკინა) სპონტანურად აალდება ჰაერში, წარმოქმნის Fe 2 O 3 და ფოლადის მავთული იწვის ჟანგბადში, თუ წინასწარ გაცხელდება:

3 Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

2Mg + O 2 → 2MgO

2Cu + O 2 → 2CuO

გაცხელებისას ჟანგბადი რეაგირებს არალითონებთან (გოგირდი, გრაფიტი, წყალბადი, ფოსფორი და ა.შ.):

S + O 2 → SO 2,

C + O 2 → CO 2,

2H 2 + O 2 → H 2 O,

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5,

Si + O 2 → SiO 2 და ა.შ.

თითქმის ყველა რეაქცია, რომელიც მოიცავს ჟანგბადს O2, ეგზოთერმულია, იშვიათი გამონაკლისების გარდა, მაგალითად:

N2+O2 → 2NO–Q

ეს რეაქცია ხდება 1200 o C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე ან ელექტრული გამონადენის დროს.

ჟანგბადს შეუძლია დაჟანგვის რთული ნივთიერებები, მაგალითად:

2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O (ჭარბი ჟანგბადი),

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O (ჟანგბადის ნაკლებობა),

4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O (კატალიზატორის გარეშე),

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O (Pt კატალიზატორის თანდასწრებით),

CH 4 (მეთანი) + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O,

4FeS 2 (პირიტი) + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2.

ცნობილია დიოქსიგენილ კატიონის O 2 + შემცველი ნაერთები, მაგალითად, O 2 + - (ამ ნაერთის წარმატებულმა სინთეზმა აიძულა ნ. ბარტლეტი ეცადა ინერტული აირების ნაერთების მიღებას).

ოზონი

ოზონი ქიმიურად უფრო აქტიურია ვიდრე ჟანგბადი O2. ამრიგად, ოზონი აჟანგებს იოდიდს - I იონებს - Kl ხსნარში:

O 3 + 2Kl + H 2 O = I 2 + O 2 + 2KOH

ოზონი ძალიან ტოქსიკურია, მისი ტოქსიკური თვისებები უფრო ძლიერია, ვიდრე, მაგალითად, წყალბადის სულფიდი. თუმცა, ბუნებაში, ატმოსფეროს მაღალ ფენებში შემავალი ოზონი მოქმედებს როგორც დედამიწაზე მთელი სიცოცხლის მფარველი მზის მავნე ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან. ოზონის თხელი შრე შთანთქავს ამ გამოსხივებას და ის არ აღწევს დედამიწის ზედაპირს. დროთა განმავლობაში ამ ფენის სისქესა და გავრცელებაში მნიშვნელოვანი რყევებია (ე.წ. ოზონის ხვრელი ჯერ კიდევ არ არის დაზუსტებული);

ჟანგბადის გამოყენება O 2: თუჯის და ფოლადის წარმოების პროცესების გააქტიურება, ფერადი ლითონების დნობისას, როგორც ოქსიდიზატორი სხვადასხვა ქიმიურ მრეწველობაში, წყალქვეშა ნავებზე სიცოცხლის შესანარჩუნებლად, როგორც სარაკეტო საწვავისთვის (თხევადი ჟანგბადი), მედიცინაში, ლითონების შედუღებასა და ჭრაში.

ოზონის გამოყენება O 3:სასმელი წყლის, ჩამდინარე წყლების, ჰაერის დეზინფექციისთვის, ქსოვილების გასათეთრებლად.

ყველა ქიმიური ელემენტი, ატომების სტრუქტურისა და თვისებების მიხედვით, იყოფა ლითონებად, არამეტალებად და კეთილშობილ გაზებად. ასევე, ელემენტების მიერ წარმოქმნილი მარტივი ნივთიერებები კლასიფიცირდება ლითონებად და არალითონებად, მათი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების მიხედვით. წინა თავში გაეცანით ლითონებს. ახლა გადავიდეთ არალითონების განხილვაზე.

თვით სიტყვა „არამეტალები“ ​​მიუთითებს იმაზე, რომ არალითონური ელემენტების და შესაბამისი მარტივი ნივთიერებების თვისებები ეწინააღმდეგება ლითონების თვისებებს.

თუ ლითონის ატომებს ახასიათებთ შედარებით დიდი რადიუსი და ელექტრონების მცირე რაოდენობა (1-3) გარე დონეზე, არალითონის ატომებს, პირიქით, ახასიათებთ მცირე ატომური რადიუსი და ელექტრონების რაოდენობა გარე ენერგეტიკულ დონეზე. 4-დან 8-მდე (ბორს აქვს 3 ასეთი ელექტრონი, მაგრამ ამ ელემენტის ატომებს აქვთ მცირე რადიუსი). აქედან გამომდინარეობს ლითონის ატომების სურვილი, უარი თქვან გარე ელექტრონებზე, ანუ შემცირების თვისებებზე, ხოლო არალითონის ატომებისთვის - სურვილი მიიღონ სასურველი რვასთვის დაკარგული ელექტრონები, ანუ ჟანგვის თვისებები. ეს თვისებები ხასიათდება არამეტალების პოზიციით ელექტროუარყოფითობის სერიაში. ამრიგად, ფტორს აქვს მხოლოდ ჟანგვის თვისებები, ხოლო ჟანგბადი ავლენს შემცირების თვისებებს ექსკლუზიურად ფტორთან მიმართებაში და ა.

დღეს ცნობილ 114 ქიმიურ ელემენტს შორის (აქედან 92 ელემენტი გვხვდება ბუნებაში), 22 ელემენტი კლასიფიცირებულია, როგორც არამეტალები. დ.ი. მენდელეევის პერიოდულ ცხრილში ლითონებისა და არალითონების განლაგების შესახებ უკვე ვისაუბრეთ. აქ კიდევ ერთხელ აღვნიშნავთ, რომ დ.ი. მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში ლითონები ძირითადად განლაგებულია B-At დიაგონალის ქვეშ, ხოლო არალითონები განლაგებულია ამ დიაგონალის გასწვრივ და მის ზემოთ მთავარ ქვეჯგუფებში (სურ. 71).

ბრინჯი. 71.
არალითონური ქიმიური ელემენტების (წითლად მონიშნული) პოზიცია D.I.მენდელეევის პერიოდულ ცხრილში

არამეტალების მიერ წარმოქმნილი მარტივი ნივთიერებების თვისებები ძალიან მრავალფეროვანია. მიუხედავად იმისა, რომ ლითონებთან შედარებით გაცილებით ნაკლებია არამეტალები, ძნელია მათთვის საერთო დამახასიათებელი ნიშნების დადგენა.

თავად განსაჯეთ: წყალბადი H2, ჟანგბადი O2 და ოზონი O2, ფტორი F2, ქლორი Cl2, აზოტი N2 არის აირები ნორმალურ პირობებში, ბრომი Br2 არის თხევადი, ხოლო ბორი, ნახშირბადი (ბრილიანტი და გრაფიტი), სილიციუმი, ფოსფორი (წითელი და თეთრი). ), გოგირდი (პლასტიკური და რომბისებრი), სელენი, ტელურუმი, იოდი I 2, ასტატინი - მყარი.

თუ ლითონების აბსოლუტურ უმრავლესობას ახასიათებს მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერი, მაშინ არამეტალების ფერი - მარტივი ნივთიერებები მოიცავს სპექტრის ყველა ფერს: წითელი (წითელი ფოსფორი, წითელ-ყავისფერი თხევადი ბრომი), ყვითელი (გოგირდი), მწვანე (ქლორი - ყვითელ-მწვანე გაზი), იისფერი (იოდის ორთქლი).

არალითონების დნობის წერტილები ძალიან ფართო დიაპაზონშია: 3800 °C გრაფიტიდან -259 °C წყალბადამდე. არალითონების თვისებების ეს თვისება არის ორი ტიპის კრისტალური გისოსების წარმოქმნის შედეგი: მოლეკულური (O 2, O 2, N 2, ჰალოგენები, თეთრი ფოსფორი და ა.შ.) და ატომური (ბრილიანტი, გრაფიტი, სილიციუმი, ბორი და ა.შ.). ბროლის გისოსების სხვადასხვა სტრუქტურა ასევე ხსნის ალოტროპიის ფენომენს (გახსოვდეთ რა არის ეს). მაგალითად, ელემენტი ფოსფორი აყალიბებს მარტივ ნივთიერებას მოლეკულური კრისტალური ბადით - თეთრი ფოსფორი, რომლის მოლეკულებს აქვს შემადგენლობა P 4, ხოლო მარტივ ნივთიერებას ატომური ბროლის ბადით - წითელი ფოსფორი P.

ალოტროპიის მეორე მიზეზი დაკავშირებულია მარტივი ნივთიერებების მოლეკულებში ატომების სხვადასხვა რაოდენობასთან. ტიპიური მაგალითია ჟანგბადის მიერ წარმოქმნილი მარტივი ნივთიერებები: ჟანგბადი O 2 და ოზონი O 3 .

O2-ისგან განსხვავებით, რომელიც უფერო და უსუნოა, ოზონი არის ღია ცისფერი გაზი ძლიერი სუნით.

თქვენ უკვე იცით გასული წლის კურსიდან, რომ ჰაერში ოზონის შერევა, რომელიც ჩნდება ჭექა-ქუხილის შემდეგ, სასიამოვნო სიახლის შეგრძნებას იძლევა; ოზონი ასევე შეიცავს ფიჭვის ტყეებსა და ზღვის სანაპიროს ჰაერში.

ბუნებაში ოზონი წარმოიქმნება ელექტრული გამონადენის ან ორგანული ფისოვანი ნივთიერებების დაჟანგვის დროს, აგრეთვე ულტრაიისფერი სხივების ჟანგბადზე მოქმედების დროს. ლაბორატორიაში მიიღება სპეციალურ მოწყობილობებში - ოზონიზატორებში (სურ. 72) ჟანგბადზე წყნარი (ნაპერწკლების გარეშე) ელექტრული გამონადენის გამოყენებით.

ბრინჯი. 72.
ოზონატორი

ოზონი ბევრად უფრო ძლიერი ჟანგვის აგენტია, ვიდრე ჟანგბადი. მისი გამოყენება ეფუძნება ოზონის ძლიერ ჟანგვის უნარს: ქსოვილების გაუფერულება, ცხიმებისა და ზეთების დეზოდორაცია (სუნის მოცილება), ჰაერისა და სასმელი წყლის დეზინფექცია.

ოზონი ძალიან მნიშვნელოვანია ჩვენს პლანეტაზე მთელი სიცოცხლის შესანარჩუნებლად. შეგახსენებთ, რომ დედამიწის ოზონის შრე (სურ. 73), რომელიც მდებარეობს 20-25 კმ სიმაღლეზე, იჭერს ულტრაიისფერ გამოსხივებას, რომელიც დესტრუქციულ გავლენას ახდენს ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებზე. აქედან გამომდინარე, ცხადია, რამდენად მნიშვნელოვანია პლანეტის ამ „ოზონის ფარის“ დაცვა, რომელიც ძალიან მგრძნობიარეა სხვადასხვა ქიმიკატების მოქმედების, განადგურებისგან.

ბრინჯი. 73.
დედამიწის ოზონის შრე

ოზონი კლასიფიცირდება როგორც ჰაერის ცვლადი კომპონენტი. ჯერ კიდევ მე-18 საუკუნის ბოლოს. ა. ლავუაზიემ დაადგინა, რომ ჰაერი არ არის მარტივი ნივთიერება, არამედ აირისებრი არალითონების ნაზავი: აზოტი N2 (შეადგენს ჰაერის მოცულობის 4/5) და ჟანგბადი O2 (1/5 მოცულობითი წილადით). შემდგომში დაიხვეწა იდეები ჰაერის შემადგენლობის შესახებ. ამჟამად განასხვავებენ ჰაერის მუდმივ, ცვლადი და შემთხვევით კომპონენტებს.

ჰაერის მუდმივი კომპონენტებია აზოტი, ჟანგბადი და კეთილშობილი აირები (არგონი, ჰელიუმი, ნეონი და სხვ.). მათი შემცველობა ტროპოსფეროში იგივეა (ცხრილი 6).

ცხრილი 6
ჰაერის შემადგენლობა

ჰაერის ცვლადი კომპონენტებია ნახშირორჟანგი (დაახლოებით 0,03% მოცულობით), წყლის ორთქლი და ოზონი (დაახლოებით 0,00004% მოცულობით). მათი შინაარსი შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს ბუნებრივი და სამრეწველო პირობების მიხედვით.

ჰაერის შემთხვევითი კომპონენტებია მტვერი, მიკროორგანიზმები, მტვერი, ზოგიერთი აირები, მათ შორის ისეთებიც, რომლებიც ქმნიან მჟავე წვიმას: გოგირდის ოქსიდები, აზოტი და ა.შ.

ჰაერი, თავისუფალი ცვლადი და შემთხვევითი კომპონენტებისგან, გამჭვირვალეა, მოკლებულია ფერს, გემოს და სუნს, 1 ლიტრი ღამით. u. აქვს 1,29 გ ჰაერის მოლური მასა 22,4 ლიტრი (1 მოლი) არის 29 გ/მოლი.

ჰაერი არის გაზების ოკეანე, რომლის ფსკერზე ცხოვრობენ ადამიანები, ცხოველები და მცენარეები. აუცილებელია სუნთქვისა და ფოტოსინთეზისთვის. წყალში გახსნილი ჰაერის ჟანგბადი ემსახურება წყლის გარემოს მცხოვრებთა (თევზი, წყლის მცენარეები) სუნთქვას.

დიდია ჰაერის როლი ქანების ამინდობის (განადგურების) პროცესებში და ნიადაგის წარმოქმნაში (სურ. 74). ჰაერისა და ბაქტერიების გავლენით ხდება ორგანული ნარჩენების მინერალიზაცია - მოძველებული ორგანული ნივთიერებები გარდაიქმნება მინერალურ ნაერთებად და კვლავ შეიწოვება მცენარეებით.

ბრინჯი. 74.
ამინდის გაჟონვის შედეგად წარმოიქმნება უცნაური ფორმის ქანები.

აზოტი, არგონი და ჟანგბადი მიიღება თხევადი ჰაერიდან მათი სხვადასხვა დუღილის წერტილების გამოყენებით (სურ. 75). თხევადი ჰაერის გამოხდისას აზოტი პირველი აორთქლდება.

ბრინჯი. 75.
თხევადი ჰაერის დისტილაცია:
a - პროცესის დიაგრამა; გ - სამრეწველო მონტაჟი

ახალი სიტყვები და ცნებები

1. ლითონის ელემენტები და არალითონური ელემენტები. არალითონის ატომების სტრუქტურა.
2. მარტივი ნივთიერებები არის ლითონები და მარტივი ნივთიერებები არალითონები.
3. ალოტროპია. ჟანგბადი და ოზონი.
4. ჰაერის შემადგენლობა.

ამოცანები დამოუკიდებელი მუშაობისთვის

1. დაადგინეთ, რამდენჯერ უფრო მძიმეა (მსუბუქი) ჟანგბადი, ნახშირორჟანგი, წყალბადი, ვიდრე ჰაერი, ანუ განსაზღვრეთ ამ აირების ფარდობითი სიმკვრივე ჰაერში (D ჰაერი).
2. იცოდეთ ჰაერის მოცულობითი შემადგენლობა, იპოვეთ თითოეული აირის ნივთიერების რაოდენობა: აზოტი და ჟანგბადი 100 ლიტრ ჰაერში N. u.
3. განსაზღვრეთ მოლეკულების რაოდენობა: ა) ჟანგბადი; ბ) ოთახის ტემპერატურის 22,4 ლიტრ ჰაერში შემავალი აზოტი. u.
4. გამოთვალეთ ჰაერის მოცულობა (n.a.), რომელიც საჭირო იქნება 20 მ 3 წყალბადის სულფიდის დასაწვავად, თუ წარმოიქმნება წყალი და გოგირდის ოქსიდი (IV). გამოთვალეთ ამ ჰაერის მასა.
5. მოამზადეთ შეტყობინება ჟანგბადის გამოყენების შესახებ.
6. რა არის ოზონის ხვრელები? როგორ ავიცილოთ თავიდან მათი გაჩენა?

ტესტები ქიმიის მე-9 კლასში

დასკვნითი ტესტი ქიმიაში, მე-9 კლასი

ვერსია მოამზადა გ.რ.სუბხანოვამ.

ვარიანტი 1

1. ელემენტებს აზოტს და ფტორს აქვთ იგივე

1) ელექტრონების საერთო რაოდენობა

2) დასრულებული ენერგიის დონეების რაოდენობა

3) ელექტრონების რაოდენობა გარე დონეზე

4) პროტონების რაოდენობა ბირთვში

პასუხი:

1. ქიმიური ელემენტების სერიაში B→ C → N

1) მცირდება ატომის ბირთვების მუხტი

2) წარმოქმნილი ჰიდროქსიდების მჟავე თვისებები იზრდება

3) იზრდება ელექტრონული დონეების რაოდენობა

4) ელექტრონეგატიურობა იზრდება

5) ატომური რადიუსი იზრდება

პასუხი:

1. მათ აქვთ იგივე ტიპის ქიმიური ბმა

1) კალიუმის სულფატი და აზოტის ოქსიდი (I)

2) წყალბადის ბრომიდი და ალუმინის ოქსიდი

3) სპილენძი და ნატრიუმის ქლორიდი

4) ჟანგბადი და სილიციუმი

პასუხი:

1. ჩამოთვლილთაგან რომელ ნივთიერებასთან ურთიერთქმედებისას წყალბადი არის ჟანგვის აგენტი?

1) ჟანგბადი

პასუხი:

1. ალუმინის ურთიერთქმედება რკინის(III) ოქსიდთან ეხება რეაქციებს

1) ნაერთები, რედოქსი

2) გაცვლითი, ეგზოთერმული

3) რედოქსი, ჩანაცვლება

4) ნეიტრალიზაცია, ენდოთერმული

პასუხი:

1. კათიონების უდიდესი რაოდენობა წარმოიქმნება 1 მოლის სრული დისოციაციისას

1) კალიუმის ფოსფატი

2) ნატრიუმის ნიტრატი

3) სპილენძის (II) სულფატი

4) რკინის(III) ქლორიდი

პასუხი:

პასუხი:

1. ნატრიუმის სულფატის ხსნარიც და ნატრიუმის კარბონატის ხსნარიც ურთიერთქმედებენ

1) ალუმინის ფოსფატი

2) თუთიის ჰიდროქსიდი

3) ბარიუმის ქლორიდი

4) აზოტის მჟავა

პასუხი:

1. რკინის (III) ოქსიდი რეაგირებს

1) ალუმინის ჰიდროქსიდი

2) მაგნიუმის ქლორიდი

3) აზოტის მჟავა

4) ალუმინის ოქსიდი

პასუხი:

1. აცეტილენისთვის შემდეგი განცხადებები მართალია:

1) მოლეკულა შედგება ორი ნახშირბადის ატომისა და ორი წყალბადის ატომისგან

2) არის გაჯერებული ნახშირწყალბადი

3) ნახშირბადის ატომები მოლეკულაში დაკავშირებულია ორმაგი ბმით

4) რეაგირებს ქლორთან

5) დაშლის შედეგად წარმოიქმნება ნახშირორჟანგი და წყალბადი

პასუხი:

1. დაამყარეთ კორესპონდენცია ნივთიერების ფორმულასა და რეაგენტებს შორის, რომლებთანაც მას შეუძლია ურთიერთქმედება.

ფორმულის ნივთიერების რეაგენტები

ა) H 2 1) CuO, N 2

ბ) HBr 2) NO 2, Na 2 SO 4

ბ) CuCl 2 3) Si, H 2 O

პასუხი:

პასუხი:

1. ტრანსფორმაციის სქემა მოცემულია: AlCl 3 → Al(OH) 3 → X → NaAlO 2

დაწერეთ მოლეკულური რეაქციის განტოლებები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამ გარდაქმნების განსახორციელებლად

გამოსავალი:

AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 + 3NaCl

2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O

Al 2 O 3 + Na 2 O→ 2NaAlO2

1. კალიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარში 2,24 ლიტრი გოგირდის დიოქსიდის (ს.ო.) გავლის შემდეგ მიღებული იქნა 252,8 გ კალიუმის სულფიტის ხსნარი. გამოთვალეთ მარილის მასური წილი მიღებულ ხსნარში.

გამოსავალი:

2KOH + SO 2 → K 2 SO 3 + H 2 O

2) გამოთვალეთ რეაქციის შედეგად მიღებული კალიუმის სულფიტის ნივთიერების მასა და რაოდენობა:

რეაქციის განტოლების მიხედვითნ(ასე რომ 2 ) = ნ(კ 2 ასე რომ 3 ) = 0,1 მოლი

m(K2SO3) = n(K2SO3)*M(K2SO3) = 0.1მოლი * 158 გ/ მოლი = 15.8 გ

3) განსაზღვრეთ კალიუმის სულფიტის მასური წილი ხსნარში:

პასუხი: 6.25%

ვარიანტი 2

1. ელემენტის ატომში ორი ენერგეტიკული დონე ივსება ელექტრონებით, ხოლო მესამე შეიცავს 6 ელექტრონს. რა ელემენტია ეს?

1) სილიციუმი

2) ნახშირბადი

3) ჟანგბადი

უპასუხე

1. ქიმიური ელემენტების სერიაში Be → Mg → Ca

1) უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობა მცირდება

2) ატომური რადიუსი იზრდება

3) იზრდება ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობა

4) გაძლიერებულია წარმოქმნილი ჰიდროქსიდების ძირითადი თვისებები

5) გარე დონეზე ელექტრონების რაოდენობა მცირდება

პასუხი:

1. ქიმიური ბმა ამონიუმის ქლორიდის მოლეკულაში

1) კოვალენტური არაპოლარული

2) კოვალენტური პოლარული

4) წყალბადი

პასუხი:

1. ნახშირბადი განიცდის ჩანაცვლების რეაქციას

1) რკინის (III) ოქსიდი

2) ჟანგბადი

4) გოგირდის მჟავა

პასუხი:

გამოსავალი:

CuSO 4 + 2 KOH = კუ(ოჰ) 2 + კ 2 ასე რომ 4 ლურჯი ნალექის წარმოქმნა

პასუხი:

გამოსავალი:

აზოტის მჟავა ძლიერი მჟავაა. ამიტომ, წყალხსნარში იგი მთლიანად იშლება იონებად.

პასუხი:

გამოსავალი:
აქტიური ლითონები რეაგირებენ წყალთან ოთახის ტემპერატურაზე

პასუხი:

გამოსავალი:

ამონიუმის ქლორიდი და ბარიუმის სულფატი რეაგირებს ვერცხლის ნიტრატთან, რომელთაგან მხოლოდ ამონიუმის ქლორიდი რეაგირებს კალციუმის ჰიდროქსიდთან.

პასუხი:

გამოსავალი:

ეთილენი არის უჯერი ნახშირწყალბადი (ალკენი), რომელიც შეიცავს ორმაგ კავშირს, ამიტომ მას შეუძლია გაიაროს პოლიმერიზაციის რეაქცია.C 2 H 4 M = 28გ/მოლ

გამოსავალი:

მაგნიუმი:Mg + I 2 = MgI 2

Mg + CuCl 2 = MgCl 2 + Cu

ოქსიდი გოგირდის(VI) -მჟავა ოქსიდი:SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

SO 3 + Na 2 O = Na 2 SO 4

ZnBr 2 -მარილი:ZnBr 2 + Cl 2 = ZnCl 2 + Br 2

ZnBr 2 + 2KOH = Zn(OH) 2 + 2KBr

ა	ბ	IN
1	2	4

1. დაადგინეთ შესაბამისობა აირისებრ ნივთიერებასა და მისი ამოცნობის ლაბორატორიულ მეთოდს შორის. პირველი სვეტის თითოეული ელემენტისთვის აირჩიეთ შესაბამისი ელემენტი მეორე სვეტიდან.

ჩაწერეთ რიცხვები თქვენს პასუხში, დაალაგეთ ისინი ასოების შესაბამისი თანმიმდევრობით:

1. ტრანსფორმაციის სქემა მოცემულია: FeCl 2 → X → FeSO 4 → Fe

დაწერეთ მოლეკულური რეაქციის განტოლებები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამ გარდაქმნების განსახორციელებლად.

გამოსავალი:

FeCl 2 + 2KOH → Fe(OH) 2 + 2 KCl

Fe(OH) 2 + H 2 SO 4 → FeSO 4 + 2H 2 O

FeSO 4 + Zn → ZnSO 4 + Fe

1. როდესაც კალიუმის კარბონატის ჭარბი ხსნარი რეაგირებს ბარიუმის ნიტრატის 10%-იან ხსნართან, 1,97 გ ნალექი დალექილია. განსაზღვრეთ ექსპერიმენტისთვის აღებული ბარიუმის ნიტრატის ხსნარის მასა.

გამოსავალი:

1) შევქმნათ რეაქციის განტოლება:

კ 2 CO 3 + ბა(არა 3 ) 2 → BaCO 3 + 2 KNO 3

2) გამოთვალეთ რეაქციის შედეგად მიღებული ბარიუმის კარბონატის რაოდენობა:

რეაქციის განტოლების მიხედვითნ(BaCO 3 ) = ნ(ბა(არა 3 ) 2 = 0,01 მოლი

m(Ba(NO 3) 2) = n(Ba(NO 3) 2) * M((Ba(NO 3) 2) = 0.01მოლი * 261 გ/ მოლი = 2.61 გ

3) განსაზღვრეთ ხსნარის მასა (ბა(არა 3 ) 2):

პასუხი: 26,1გრ



VII ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფში შემავალ ელემენტებს ფტორი, ქლორი, ბრომი, იოდი და ატატინი ჰალოგენები ეწოდება. ეს სახელი, რომელიც სიტყვასიტყვით ნიშნავს "მარილის წარმომქმნელს", ელემენტები მიენიჭა ლითონებთან ურთიერთქმედების უნარის გამო, რათა შექმნან ტიპიური მარილები, როგორიცაა ნატრიუმის ქლორიდი NaCl.

ჰალოგენის ატომების გარე ელექტრონული გარსი შეიცავს შვიდ ელექტრონს - ორი s-ორბიტალში და ხუთი p-ორბიტალში (ns2np5). ჰალოგენებს აქვთ მნიშვნელოვანი ელექტრონებთან კავშირი. მათი ატომები ადვილად ამაგრებენ ელექტრონს, ქმნიან ცალკე დამუხტულ უარყოფით იონებს შესაბამისი კეთილშობილი გაზის ელექტრონულ სტრუქტურასთან (ns2np6). ელექტრონების მიღების ტენდენცია ახასიათებს ჰალოგენებს, როგორც ტიპურ არამეტალებს. გარე ელექტრონული გარსის მსგავსი სტრუქტურა განაპირობებს ჰალოგენების დიდ მსგავსებას ერთმანეთთან, რაც გამოიხატება როგორც მათი ქიმიური თვისებებით, ასევე მათ მიერ წარმოქმნილი ნაერთების ტიპებსა და თვისებებში. მაგრამ, როგორც ჰალოგენების თვისებების შედარება აჩვენებს, მათ შორის მნიშვნელოვანი განსხვავებებია.

F - At სერიაში ელემენტების ატომური რაოდენობის მატებასთან ერთად იზრდება ატომების რადიუსი, მცირდება ელექტრონეგატიურობა და სუსტდება ელემენტების არამეტალური თვისებები და ჟანგვის უნარი.

სხვა ჰალოგენებისგან განსხვავებით, მის ნაერთებში ფტორი ყოველთვის არის -1 დაჟანგვის მდგომარეობაში, რადგან მას აქვს ყველაზე მაღალი ელექტრონეგატიურობა ყველა ელემენტს შორის. დარჩენილი ჰალოგენები ავლენენ სხვადასხვა დაჟანგვის მდგომარეობას -1-დან +7-მდე.

ზოგიერთი ოქსიდის გარდა, რომელიც ქვემოთ იქნება განხილული, ყველა ჰალოგენური ნაერთი შეესაბამება უცნაურ ჟანგვის მდგომარეობას. ეს ნიმუში განპირობებულია Cl, Br, I და At ატომებში დაწყვილებული ელექტრონების თანმიმდევრული აგზნების შესაძლებლობით d-ქვედონეზე, რაც იწვევს კოვალენტური ბმების ფორმირებაში მონაწილე ელექტრონების რაოდენობის გაზრდას 3, 5-მდე. ან 7.

ჰალოგენის ატომების მიერ წარმოქმნილი მარტივი ნივთიერებების მოლეკულები დიატომურია. როგორც ატომური რადიუსი იზრდება F, Cl, Br, I, At სერიებში, იზრდება მოლეკულების პოლარიზება. შედეგად, იზრდება მოლეკულური დისპერსიული ურთიერთქმედება, რაც იწვევს ჰალოგენების დნობისა და დუღილის წერტილების ზრდას.

სერიაში Cl 2 - Br 2 -I 2, მოლეკულაში ატომებს შორის კავშირის სიმტკიცე თანდათან მცირდება. ჰალოგენის მოლეკულებში ბმის სიძლიერის დაქვეითება გამოიხატება სითბოსადმი მათი წინააღმდეგობის დაქვეითებით. ფტორი ცდება ზოგადი ნიმუშის მიღმა: მის მოლეკულაში ატომებს შორის კავშირის სიმტკიცე ნაკლებია და ხარისხი მოლეკულების თერმული დისოციაცია უფრო მაღალია, ვიდრე ქლორის. ფტორის ასეთი ანომალიური თვისებები შეიძლება აიხსნას მისი ატომის გარე ელექტრონულ გარსში d-ქვეშლის არარსებობით. ქლორის და სხვა ჰალოგენების მოლეკულაში არის თავისუფალი d-ორბიტალები და, შესაბამისად, ატომებს შორის არის დამატებითი დონორ-მიმღები ურთიერთქმედება, რაც აძლიერებს კავშირს.

F 2 მოლეკულის წარმოქმნის დროს მიიღწევა ელექტრონის ენერგიის შემცირება 2p-AO-ის ურთიერთქმედების გამო ფტორის ატომების დაუწყვილებელ ელექტრონებთან (1 + 1 სისტემა). მარტოხელა ელექტრონული წყვილების დარჩენილი p-AOs შეიძლება ჩაითვალოს, რომ არ მონაწილეობენ ქიმიური ბმის ფორმირებაში. ქიმიური ბმა Cl 2 მოლეკულაში, გარდა მსგავსი ურთიერთქმედებისა 3d-AO ქლორის ატომებს შორის (1+1 სისტემა), ასევე იქმნება ერთი ქლორის ატომის მარტოხელა ელექტრონული წყვილის 3p-AO ურთიერთქმედების გამო. სხვა (2+0 სისტემა) ვაკანტური 3d-AO. შედეგად, კავშირის რიგი C1 2 მოლეკულაში უფრო დიდია, ვიდრე F 2 მოლეკულაში და ქიმიური ბმა უფრო ძლიერია.

ჰალოგენები, მათი მაღალი ქიმიური აქტივობის გამო, ბუნებაში გვხვდება ექსკლუზიურად შეკრულ მდგომარეობაში - ძირითადად ჰიდროჰალიუმის მჟავების მარილების სახით.

ფტორიბუნებაში ყველაზე ხშირად გვხვდება ფტორსპარ მინერალის CaF 2 სახით.

ყველაზე მნიშვნელოვანი ბუნებრივი ნაერთი ქლორიარის ნატრიუმის ქლორიდი (სუფრის მარილი) NaCl, რომელიც წარმოადგენს ძირითად ნედლეულს სხვა ქლორის ნაერთების წარმოებისთვის.

ყველა ჰალოგენს აქვს ძალიან მკვეთრი სუნი. მათი მცირე რაოდენობით ჩასუნთქვაც კი იწვევს სასუნთქი გზების ძლიერ გაღიზიანებას და ლორწოვანი გარსების ანთებას. ჰალოგენების დიდმა რაოდენობამ შეიძლება გამოიწვიოს მძიმე მოწამვლა.

ჰალოგენები შედარებით ოდნავ ხსნადია წყალში. ერთი მოცულობის წყალი იხსნება დაახლოებით 2,5 მოცულობით ოთახის ტემპერატურაზე ქლორი . ამ ხსნარს ქლორის წყალს უწოდებენ.

ფტორიწყალში არ იხსნება, რადგან ის ენერგიულად ანადგურებს მას:

2F 2 + 2H 2 0 = 4HF + 0 2

ფტორი და ქლორიისინი ინტენსიურად რეაგირებენ ბევრ ორგანულ გამხსნელთან: ნახშირბადის დისულფიდთან, ეთილის სპირტთან, დიეთილის ეთერთან, ქლოროფორმთან, ბენზოლთან.

ჰალოგენების ქიმიური თვისებები.

თავისუფალი ჰალოგენები ავლენენ უკიდურესად მაღალ ქიმიურ აქტივობას. ისინი ურთიერთქმედებენ თითქმის ყველა მარტივ ნივთიერებასთან. რეაქციები, რომლებიც აერთიანებს ჰალოგენებს ლითონებთან, ხდება განსაკუთრებით სწრაფად და დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფით.

2Na + C1 2 = 2NaCl.

სპილენძი, კალა და მრავალი სხვა ლითონი იწვის ქლორშიშესაბამისი მარილების ფორმირება. ყველა ამ შემთხვევაში ლითონის ატომები თმობენ ელექტრონებს, ანუ იჟანგება და ჰალოგენის ატომები იძენენ ელექტრონებს, ანუ მცირდება. ელექტრონების მიმაგრების ეს უნარი, რომელიც აშკარად გამოხატულია ჰალოგენის ატომებში, არის მათი დამახასიათებელი ქიმიური თვისება. შესაბამისად, ჰალოგენები ძალიან ენერგიული ჟანგვის აგენტებია.

ჰალოგენების ჟანგვითი თვისებები ასევე ვლინდება რთულ ნივთიერებებთან ურთიერთქმედებისას. მოვიყვანოთ რამდენიმე მაგალითი.

1. როდესაც ქლორი გადადის რკინის (II) ქლორიდის ხსნარში, ეს უკანასკნელი იჟანგება რკინის (III) ქლორიდში, რის შედეგადაც ხსნარი მკრთალი მწვანედან ყვითლდება:

2FeCl 2 + C1 2 = 2FeCl 3

ქიმიური აქტივობა ფტორსგანსაკუთრებულად მაღალი. ტუტე ლითონები, ტყვია და რკინა იწვება ფტორის ატმოსფეროში ოთახის ტემპერატურაზე. სიცივეში ფტორი არ მოქმედებს ზოგიერთ მეტალზე (Al, Fe, Ni. Cu, Zn), რადგან მათ ზედაპირზე წარმოიქმნება ფტორის დამცავი ფენა. თუმცა, როდესაც თბება, ფტორი რეაგირებს ყველა ლითონთან, მათ შორის ოქროსთან და პლატინთან.

ფტორი ურთიერთქმედებს ბევრ არამეტალთან (წყალბადი, იოდი, ბრომი, გოგირდი, ფოსფორი, დარიშხანი, ანტიმონი, ნახშირბადი, სილიციუმი, ბორი) სიცივეში: რეაქციები ხდება აფეთქებით ან ალის წარმოქმნით:

H 2 (გ) + F 2 (გ) = 2HF (გ)

Si(K) + 2F 2 (r) = SiF 4 (r)

S(K) + 3F 2 (r) = SF 6 (r)

გაცხელებისას ქლორი, კრიპტონი და ქსენონი ერწყმის ფტორს, მაგალითად: Xe(g) + F 2 tr) = XeF 2 (r)

ფტორი პირდაპირ არ რეაგირებს მხოლოდ ჟანგბადთან, აზოტთან და ნახშირბადთან (ალმასის სახით).

ფტორის ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან ხდება ძალიან ენერგიულად. მის ატმოსფეროში იწვის ისეთი სტაბილური ნივთიერებები, როგორიცაა მინა (ბამბის მატყლის სახით) და წყლის ორთქლი:

Si0 2 (k) + 2F 2 (r) = SiF 4 (r) + 0 2 (გ)

2H 2 0 (გ) + 2F 2 (r) = 4HF(r) + 0 2 (გ)

თავისუფალი ქლორი ასევე ავლენს ძალიან მაღალ ქიმიურ აქტივობას, თუმცა ფტორზე ნაკლები. ის უშუალოდ ურთიერთქმედებს ყველა მარტივ ნივთიერებასთან, გარდა ჟანგბადის, აზოტისა და კეთილშობილი აირებისა. არალითონები, როგორიცაა ფოსფორი, დარიშხანი, ანტიმონი და სილიციუმი, რეაგირებენ ქლორთან დაბალ ტემპერატურაზეც კი; ეს ათავისუფლებს დიდი რაოდენობით სითბოს. ქლორის ურთიერთქმედება აქტიურ ლითონებთან ნატრიუმთან ხდება ენერგიულად,კალიუმი, მაგნიუმი და ა.შ. ოთახის ტემპერატურაზე განათების გარეშე ქლორი პრაქტიკულად არ რეაგირებს წყალბადთან, მაგრამ გაცხელებისას ან მზის კაშკაშა შუქზე რეაქცია მიმდინარეობს ჯაჭვური მექანიზმით აფეთქებით.

ქვითარი.

ფტორიმაღალი ელექტრონეგატიურობის გამო, ნაერთებისგან იზოლირება შესაძლებელია მხოლოდ ელექტროლიზით (KF+2HF შემადგენლობის დნობა ექვემდებარება ელექტროლიზს. ელექტროლიზი ტარდება ნიკელის ჭურჭელში, რომელიც არის კათოდი, ხოლო ნახშირი ემსახურება ანოდს) .

ქლორიამჟამად მიღებულია დიდი რაოდენობით ნატრიუმის ან კალიუმის ქლორიდების წყალხსნარების ელექტროლიზით.

ლაბორატორიებში ქლორი იწარმოება მარილმჟავაზე სხვადასხვა ჟანგვის აგენტების მოქმედებით.

Мn0 2 + 4НС1 = МnС1 2 + С1 2 + 2Н 2 0.

ჰალოგენების ნაერთები წყალბადთან.

წყალბადის ჰალოგენის მოლეკულებში ქიმიური ბმა არის პოლარული კოვალენტური: საერთო ელექტრონული წყვილი გადადის ჰალოგენის ატომში, რადგან ის უფრო ელექტროუარყოფითია. წყალბადის ჰალოგენის მოლეკულებში ქიმიური ბმების სიძლიერე ბუნებრივად მცირდება HF - HC1 - HBr - HI სერიებში: ეს გამოიხატება მოლეკულების ატომებად დისოციაციის ენთალპიის ცვლილებაში.

მაგალითად, HF-დან HI-ზე გადასვლისას, წყალბადისა და ჰალოგენის ატომების ელექტრონული ღრუბლების გადახურვის ხარისხი მცირდება, ხოლო გადახურვის რეგიონი განლაგებულია ჰალოგენის ატომის ბირთვიდან უფრო დიდ მანძილზე და უფრო ძლიერად სკრინირდება. შუალედური ელექტრონული ფენების გაზრდილი რაოდენობა. გარდა ამისა, F - Cl - Br - I სერიაში ჰალოგენის ატომის ელექტრონეგატიურობა მცირდება. მაშასადამე, HF მოლეკულაში წყალბადის ატომის ელექტრონული ღრუბელი უდიდეს ზომით გადადის ჰალოგენის ატომისკენ, ხოლო HC1, HBr და HI მოლეკულებში - სულ უფრო და უფრო ნაკლები. ეს ასევე იწვევს ურთიერთქმედების ელექტრონული ღრუბლების გადახურვის შემცირებას და ამით ასუსტებს კავშირს ატომებს შორის.

წყალბადის ჰალოიდები წყალში ძალიან ხსნადია. 0 °C ტემპერატურაზე ერთი მოცულობის წყალი იხსნება დაახლოებით 500 მოცულობით NS1, 600 ტომი HBr და დაახლოებით 425 ტომი HI (10 °C-ზე); წყალბადის ფტორიწყალთან შერევა ნებისმიერი თანაფარდობით.

წყალბადის ჰალოიდების დაშლას თან ახლავს მათი მჟავის ტიპის დისოციაცია და მხოლოდ წყალბადის ფტორიშედარებით სუსტად იშლება, დანარჩენი კი უძლიერეს მჟავებს შორისაა.

უარყოფითი წყალბადის ჰალოგენური იონები, გამოკლებით ფგორიდი-იონებს აქვთ აღმდგენი თვისებები, რომლებიც იზრდება Cl-, Br_, I- რიგით.

ქლორიდის იონი იჟანგება ტორუსიკალიუმის პერმანგანატი, მანგანუმის დიოქსიდი და სხვა ძლიერი ჟანგვის აგენტები, მაგალითად:

16NS1 + 2KMp0 4 = 5S1 2 + 2KS1 + 2MnS1 2 + 8N 2 0.

წყალში ფტორის ხსნარს ჰიდროფთორმჟავა ეწოდება. ეს სახელწოდება მომდინარეობს ფტორსპარიდან, საიდანაც ჩვეულებრივ მიიღება წყალბადის ფტორი კონცენტრირებული გოგირდმჟავას მოქმედებით:

CaF 2 + H 2 S0 4 = CaS0 4 + 2HF.

წყალბადის ფტორი რეაგირებს მეტალების უმეტესობასთან. თუმცა, ხშირ შემთხვევაში, მიღებული მარილი ოდნავ ხსნადია, რის შედეგადაც ლითონის ზედაპირზე ჩნდება დამცავი ფილმი.

წყალბადის ფტორის და ჰიდროფთორმჟავას ღირსშესანიშნავი თვისებაა მათი ურთიერთქმედება სილიციუმის დიოქსიდთან Si0 2, რომელიც შუშის ნაწილია; შედეგად, წარმოიქმნება აირისებრი სილიციუმის ფტორიდი SiF 4:

Si0 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 0.

მარილმჟავამიღებული წყალბადის ქლორიდის წყალში გახსნით. ამჟამად წყალბადის ქლორიდის სამრეწველო წარმოების ძირითადი მეთოდია წყალბადისა და ქლორისგან მისი სინთეზის პროცესი:

H 2 (გ) + C1 2 (G) = 2HC1 (G),

დიდი რაოდენობით HCl მიიღება აგრეთვე ორგანული ნაერთების ქლორირების გვერდითი პროდუქტი სქემის მიხედვით.

RH + C1 2 = RC1 + HC1,

ჰალოგენები ჟანგბადთან ერთად ქმნიან რამდენიმე ნაერთს. თუმცა, ყველა ეს ნაერთი არასტაბილურია და მიიღება არა ჰალოგენების ჟანგბადთან პირდაპირი ურთიერთქმედებით, არამედ მხოლოდ ირიბად. ჰალოგენების ჟანგბადის ნაერთების ასეთი მახასიათებლები შეესაბამება იმ ფაქტს, რომ თითქმის ყველა მათგანი ხასიათდება სტანდარტული გიბსის ფორმირების ენერგიის დადებითი მნიშვნელობებით.

ჟანგბადის შემცველი ჰალოგენური ნაერთებიდან ყველაზე სტაბილურია ჟანგბადის მჟავების მარილები, ხოლო ყველაზე ნაკლებად სტაბილურია ოქსიდები და მჟავები. ყველა ჟანგბადის შემცველ ნაერთში ჰალოგენები, გარდა ფტორისა, ავლენენ დადებით ჟანგვის მდგომარეობას შვიდამდე.

ჟანგბადის ფტორიდი OF 2 შეიძლება მომზადდეს ფტორის გაცივებულ 2% NaOH ხსნარში გადაყვანით. რეაქცია მიმდინარეობს განტოლების მიხედვით:

2F 2 + 2NaOH = 2NaF + H 2 0 + OF 2

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ჟანგბადის ნაერთები ქლორიმიღება შესაძლებელია მხოლოდ არაპირდაპირი მეთოდებით. დავიწყოთ მათი წარმოქმნის გზების განხილვა ქლორის ჰიდროლიზის პროცესით, ანუ ქლორსა და წყალს შორის შექცევადი რეაქციით.

S1 2 (p) + N 2 0 (F)<->HC1(R) + HClO(R)

რის შედეგადაც წარმოიქმნება მარილმჟავა და ჰიპოქლორმჟავა HOC1.

ბილეთი 16

წყალბადის ქიმია

წყალბადს აქვს სამი იზოტოპი: პროტიუმი, დეიტერიუმი, ან D და ტრიტიუმი, ან T. მათი მასური რიცხვია 1, 2 და 3. პროტიუმი და დეიტერიუმი სტაბილურია, ტრიტიუმი რადიოაქტიურია.

წყალბადის მოლეკულა შედგება ორი ატომისგან.

თავისუფალ მდგომარეობაში წყალბადი დედამიწაზე მხოლოდ მცირე რაოდენობით გვხვდება. ზოგჯერ ის გამოიყოფა სხვა აირებთან ერთად ვულკანური ამოფრქვევის დროს, ასევე ნავთობის წარმოების დროს ჭაბურღილების ბურღვიდან.მაგრამ ნაერთების სახით წყალბადი ძალიან გავრცელებულია.

მრეწველობაში წყალბადი ძირითადად ბუნებრივი აირისგან იწარმოება. ეს გაზი, რომელიც ძირითადად შედგება მეთანისგან, შერეულია წყლის ორთქლთან და ჟანგბადთან. როდესაც გაზების ნარევი თბება 800-900 ° C-მდე კატალიზატორის თანდასწრებით, ხდება რეაქცია, რომელიც სქემატურად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს განტოლებით:

2CH 4 + 0 2 + 2H 2 0 = 2C0 2 + 6H 2.

ლაბორატორიებში წყალბადი ძირითადად მიიღება NaOH-ის ან KOH-ის წყალხსნარების ელექტროლიზით. ელექტროდები ჩვეულებრივ მზადდება ნიკელის ფურცლებისგან. ეს ლითონი არ კოროზირდება ტუტე ხსნარებში, თუნდაც ანოდის სახით. საჭიროების შემთხვევაში, მიღებული წყალბადი იწმინდება წყლის ორთქლისა და ჟანგბადის კვალისგან. სხვა ლაბორატორიულ მეთოდებს შორის ყველაზე გავრცელებული მეთოდია წყალბადის გამოყოფა გოგირდის ან მარილმჟავების ხსნარებიდან მათზე თუთიის მოქმედებით.

წყალბადის თვისებები და გამოყენება.

წყალბადი არის უფერო, უსუნო აირი. წყალბადი ძალიან ოდნავ ხსნადია წყალში, მაგრამ ზოგიერთ ლითონში, მაგალითად, ნიკელში, პალადიუმში, პლატინაში, ის იხსნება მნიშვნელოვანი რაოდენობით.

ლითონებში წყალბადის ხსნადობა დაკავშირებულია მის უნართან, გავრცელდეს ლითონებში. გარდა ამისა, როგორც ყველაზე მსუბუქი გაზი, წყალბადს აქვს დიფუზიის ყველაზე მაღალი სიჩქარე: მისი მოლეკულები უფრო სწრაფად ვრცელდება, ვიდრე ყველა სხვა აირის მოლეკულები სხვა ნივთიერების გარემოში და გადის სხვადასხვა სახის დანაყოფებში. მისი დიფუზიის უნარი განსაკუთრებით დიდია ამაღლებულ წნევასა და მაღალ ტემპერატურაზე.

წყალბადის ქიმიური თვისებები დიდწილად განპირობებულია მისი ატომის უნარით, დათმოს მხოლოდ ხელმისაწვდომი ელექტრონი და გახდეს დადებითად დამუხტული იონი. ამ შემთხვევაში ჩნდება წყალბადის ატომის თვისება, რომელიც განასხვავებს მას ყველა სხვა ელემენტის ატომებისგან: შუალედური ელექტრონების არარსებობა ვალენტურ ელექტრონსა და ბირთვს შორის.

წყალბადის იონი, რომელიც წარმოიქმნება წყალბადის ატომის მიერ ელექტრონის დაკარგვის შედეგად, არის პროტონი, რომლის ზომა რამდენიმე რიგით მცირეა, ვიდრე ყველა სხვა ელემენტის კათიონის ზომა. ამრიგად, პროტონის პოლარიზებული ეფექტი ძალიან ძლიერია, რის შედეგადაც წყალბადს არ შეუძლია შექმნას იონური ნაერთები, რომლებშიც ის იმოქმედებს როგორც კატიონი. მისი ნაერთები, თუნდაც ყველაზე აქტიურ არამეტალებთან, როგორიცაა ფტორი, არის ნივთიერებები პოლარული კოვალენტური ბმებით.

წყალბადის ატომს შეუძლია არა მხოლოდ შემოწირულობა, არამედ ერთი ელექტრონის მოპოვებაც. ამ შემთხვევაში, ჰელიუმის ატომის ელექტრონულ გარსთან ერთად წარმოიქმნება უარყოფითად დამუხტული წყალბადის იონი. ასეთი იონების სახით წყალბადი გვხვდება ზოგიერთ აქტიურ მეტალთან ნაერთებში. ამრიგად, წყალბადს აქვს ორმაგი ქიმიური ბუნება, ავლენს როგორც ჟანგვის, ასევე შემცირების თვისებებს. უმეტეს რეაქციაში ის მოქმედებს როგორც შემამცირებელი აგენტი, აყალიბებს ნაერთებს, რომლებშიც მისი დაჟანგვის მდგომარეობაა +1. მაგრამ აქტიურ ლითონებთან რეაქციებში ის მოქმედებს როგორც ჟანგვის აგენტი: მისი ჟანგვის მდგომარეობა ლითონებთან ნაერთებში არის -1.

ამრიგად, ერთი ელექტრონის მიტოვებით წყალბადი აჩვენებს მსგავსებას პერიოდული ცხრილის პირველი ჯგუფის ლითონებთან და ელექტრონის დამატებით. - მეშვიდე ჯგუფის არალითონებთან. ამიტომ, პერიოდულ სისტემაში წყალბადი ჩვეულებრივ მოთავსებულია ან პირველ ჯგუფში და ამავე დროს ფრჩხილებში მეშვიდეში, ან მეშვიდე ჯგუფში და ფრჩხილებში პირველში.

ლითონებთან წყალბადის ნაერთებს ჰიდრიდები ეწოდება.

ტუტე და დედამიწის ტუტე ლითონების ჰიდრიდები მარილებია. ანუ მათში არსებული ლითონსა და წყალბადს შორის ქიმიური კავშირი იონურია. როდესაც წყალი მათზე მოქმედებს, ხდება რედოქს რეაქცია, რომელშიც ჰიდრიდის იონი H - მოქმედებს როგორც აღმდგენი აგენტი, ხოლო წყლის წყალბადი მოქმედებს როგორც ჟანგვის აგენტი:

N - - e~ = N 0; H20 + e - = H° + OH - .

რეაქცია წარმოქმნის წყალბადს და ფუძეს. მაგალითად, კალციუმის ჰიდრიდი რეაგირებს წყალთან განტოლების მიხედვით:

CaH 2 + 2H 2 0 = 2H 2 + Ca(OH) 2.

თუ ანთებული ასანთი მიიტანთ წყალბადის ნაკადს, რომელიც გამოდის რომელიმე ვიწრო ხვრელიდან, წყალბადი აინთება და იწვის არამკაფიო ალით და წარმოქმნის წყალს:

2H 2 + 0 2 = 2H 2 0.

დაბალ ტემპერატურაზე წყალბადი და ჟანგბადი პრაქტიკულად არ ურთიერთქმედებენ. თუ აურიეთ ორივე აირი და დატოვეთ ნარევი, მაშინ რამდენიმე წლის შემდეგაც კი ვერ შეამჩნევთ მასში წყლის ნიშანს.

წყალბადის ჟანგბადთან ურთიერთქმედების დაბალი სიჩქარე დაბალ ტემპერატურაზე განპირობებულია ამ რეაქციის მაღალი აქტივაციის ენერგიით. წყალბადის და ჟანგბადის მოლეკულები ძალიან ძლიერია; ოთახის ტემპერატურაზე მათ შორის შეჯახების დიდი უმრავლესობა არაეფექტურია. მხოლოდ ამაღლებულ ტემპერატურაზე, როდესაც შეჯახებული მოლეკულების კინეტიკური ენერგია დიდი ხდება, ზოგიერთი მოლეკულური შეჯახება ხდება ეფექტური და იწვევს აქტიური ცენტრების წარმოქმნას.

მაღალ ტემპერატურაზე წყალბადს შეუძლია ჟანგბადის ამოღება მრავალი ნაერთებისგან, მათ შორის მეტალის ოქსიდების უმეტესობისგან. მაგალითად, თუ წყალბადი გადადის ცხელ სპილენძის ოქსიდზე, სპილენძი მცირდება:

CuO + H 2 = Cu + H 2 0.

ატომური წყალბადი:მაღალ ტემპერატურაზე წყალბადის მოლეკულები იშლება ატომებად:

H 2<=>2N.

ეს რეაქცია შეიძლება განხორციელდეს, მაგალითად, ვოლფრამის მავთულის დენით გაცხელებით ძალზე იშვიათი წყალბადის ატმოსფეროში. რეაქცია შექცევადია და რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით მეტი წონასწორობა გადაინაცვლებს მარჯვნივ.

ატომური წყალბადი ასევე წარმოიქმნება წყნარი ელექტრული გამონადენის მოქმედებით მოლეკულურ წყალბადზე დაახლოებით 70 Pa წნევის ქვეშ. ამ პირობებში წარმოქმნილი წყალბადის ატომები დაუყოვნებლივ არ ერწყმის მოლეკულებს, რაც შესაძლებელს ხდის მათი თვისებების შესწავლას.

როდესაც წყალბადი იშლება ატომებად, დიდი რაოდენობით სითბო შეიწოვება:

N 2 (გ) = 2H (G)

აქედან ირკვევა, რომ წყალბადის ატომები ბევრად უფრო აქტიური უნდა იყოს, ვიდრე მისი მოლეკულები. იმისათვის, რომ მოლეკულური წყალბადი შევიდეს ნებისმიერ რეაქციაში, მოლეკულები უნდა დაიშალა ატომებად, რაც მოითხოვს დიდი რაოდენობით ენერგიის დახარჯვას. ატომური წყალბადის რეაქციებში ასეთი ენერგიის ხარჯვა არ არის საჭირო.

მართლაც, ატომური წყალბადი უკვე ოთახის ტემპერატურაზე ამცირებს ბევრ მეტალის ოქსიდს და პირდაპირ ერწყმის გოგირდს, აზოტსა და ფოსფორს; ჟანგბადთან ერთად ქმნის წყალბადის ზეჟანგს.

წყალბადის ზეჟანგი.

წყალბადის ზეჟანგი (პეროქსიდი) არის უფერო სიროფი სითხე. ეს არის ძალიან მყიფე ნივთიერება, რომელსაც შეუძლია ფეთქებად დაშლა წყალში და ჟანგბადში, გამოყოფს დიდი რაოდენობით სითბოს:

2H 2 0 2(W) - 2H 2 O (W) + 0 2(G)

წყალბადის ზეჟანგის წყალხსნარები უფრო სტაბილურია; გრილ ადგილას მათი შენახვა შესაძლებელია საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში.

წყალბადის ზეჟანგი წარმოიქმნება შუალედური პროდუქტის სახით წყალბადის წვის დროს, მაგრამ წყალბადის ალის მაღალი ტემპერატურის გამო იგი მაშინვე იშლება წყალში და ჟანგბადად. თუმცა, თუ წყალბადის ცეცხლს მიმართავთ ყინულის ნაჭერს, წყალბადის ზეჟანგის კვალი შეიძლება აღმოჩნდეს მიღებულ წყალში.

წყალბადის ზეჟანგი ასევე წარმოიქმნება ატომური წყალბადის ჟანგბადზე მოქმედებით.

წყალბადის ზეჟანგში წყალბადის ატომები კოვალენტურად არის დაკავშირებული ჟანგბადის ატომებთან, რომელთა შორისაც არის მარტივი ბმა. წყალბადის ზეჟანგის სტრუქტურა შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი სტრუქტურული ფორმულით: H - O-O - H.

H 2 0 2 მოლეკულებს აქვთ მნიშვნელოვანი პოლარობა, რაც მათი სივრცითი სტრუქტურის შედეგია.

წყალბადის ზეჟანგი უშუალოდ რეაგირებს ზოგიერთ ფუძესთან და ქმნის მარილებს. ამრიგად, როდესაც წყალბადის ზეჟანგი მოქმედებს ბარიუმის ჰიდროქსიდის წყალხსნარზე, წყალბადის ზეჟანგის ბარიუმის მარილის ნალექი ილექება:

Ba(OH) 2 + H 2 0 2 = Ba0 2 + 2H 2 0.

წყალბადის ზეჟანგის მარილებს პეროქსიდები ან პეროქსიდები ეწოდება. ისინი შედგება დადებითად დამუხტული ლითონის იონებისა და უარყოფითად დამუხტული O 2- იონებისგან. წყალბადის ზეჟანგში ჟანგბადის დაჟანგვის მდგომარეობა არის - 1, ამიტომ წყალბადის ზეჟანგს აქვს როგორც ჟანგვის აგენტის, ასევე აღმდგენი აგენტის თვისებები, ანუ ავლენს რედოქს ორმაგობას. მიუხედავად ამისა, მას უფრო მეტად ახასიათებს ჟანგვის თვისებები, რადგან ელექტროქიმიური სისტემის სტანდარტული პოტენციალია

Н 2 0 2 + 2Н + + 2е~ = 2Н 2 0,

რეაქციების მაგალითები, რომლებშიც H 2 0 2 ემსახურება როგორც ჟანგვის აგენტს, მოიცავს კალიუმის ნიტრიტის დაჟანგვას

KNO 2 + H 2 0 2 = KN0 3 + H 2 O

და იოდის გამოყოფა კალიუმის იოდიდისგან:

2KI + H 2 0 2 = I 2 + 2KON.

როგორც წყალბადის ზეჟანგის შემცირების უნარის მაგალითი, ჩვენ აღვნიშნავთ H 2 0 2 რეაქციას ვერცხლის ოქსიდთან (I)

Ag 2 0 + H 2 0 2 = 2Ag + H 2 0 + 0 2,

ფეისბუქი

Twitter

VKontakte

კლასელები

Google+