Читать онлайн (cкачать в формате PDF) - Щелкни!
<Вернуться> | <Пояснение: Как скачать?>
. Затем в новом окне сверху справа - СТРЕЛКА ВНИЗ 
. Для чтения - просто листай колесиком страницы вверх и вниз.
A-PDF Men
DF.com to remove the
O, Г. Ярошенко
УДК т5:ГИ I ГИ 1(075.:}) lUiK 2Ая72\
Я 77
Мш1Ш'шврсш(юм обра:ш(тшя и пауки Ун}шппы (upimKi мои Украшш М> 177 аш (У^ХУ^.^О Ю /..)
М»дшю ,и\ сч(‘г 1чк'уднрствснных c|)c;(CTit. 11|юдаж«1 запрещена
1||щхи.ч(И'о*т*Д}п огичсскую акспертнау iii)o»»vu*h<>
II IlmTinyie Hwiai'oinKM ИЛИИ Ук]>Я11ти.
v)i(cii(‘p'n>i, осуществлявшие экспертизу:
1>ираш)пасаи XL //., у'|1Г1чуц.*м(тодис'г ‘Гул ьч и некого С)У»} I-) 11 п. иптернача; littuffo Т. Н., учп’гельЛупшпспш лнцея иностранных язык(ж;
Уш'дЛ. И., учнтсд|*‘М("|'одиг|' городского Mi к:и|)СД)’<>н химии, додспг (ч гспнсти>-гсогр<и|т«1(г-кого факульчетл Киро1тграл<'кого госуларгпичтого педагогического \чшиер-ПГТГГ4 ММ. Нинт1чгкко. хаклндат химичепенх наук.
Псрсвелско с калатш:
Ярошсико О, Г- Х|М1я: Пиручн. хля 10 кл. зага.'1ыюогв1Т. кавч. зак.л. (piutiii» стаазарт\*.акалсм1чний (нвень). - К.: rpavf>-та.2010 - 224c.:li.
Ярошенко О. Г.
Я 77 Хими51 : УчеЛи. хтя 10 кл. о^еобразоват. >^е6н. -иве.х с руг. ях обуч. (уронгнь гтанларта. акалелшческин уровень). К.: Грамота, 2010. 224 г.: ilx
ISBN 978-%6-34У-277-3
ymyiiiiift. отвгчагт .кйствую1Ц1лч прцфамыам (уровень тииа{ла, Л!см1гитмш N'jKiwHu) МОН Укра»1НЫ- В>*чс6чшкевьиержа1н»сли1ктпотго*
рСТМЧСГ1и1Х.11ЫМИЙ. MCnxV»HX 1Н}9ПМПШ..ТОСТИЖСНИНОТС*{СГТВС11НоГП(а>1П1 и ХИ.Ч1ГЧГГКОЙ мрочыиистюгп!. праклгческогп применения aiciiiHH.
Учебный материки, который изучается т!ько на акалеми'ичгком уровне, RMiKTeti н отлс.1!.ную рубрику.
и1к<х11лый :»Kcnq)HMe}!T прелставлен всеми сп> шма)>т: описано xai выпо.1Ш'Иня и ре:{у.'!ьгагы лслюистраннонныл ся!ытхщ. .laitu залання и ннгг|)укцин 1ю ы>ша'нкч1ию.1абораториы.х опытов н нраклнкгких работ.
Методический анна^дат охватиязет paaiKiypoiiiicKiac вопросы и зала* iimi, сорж'1гги|)(шаш1Ые на возрастные ocixK’HHomi лссятнк.1асснпков.
УДК 373.5:54+541(075.3) ЬБК 24я721
ISBN 978-966-349-277-3
4'.^ Ягкииоии» о Г. 2010 €) (f:uaTr.ibcm>«t*{Uutna». 2010
ДШЮП!Е ДЕСЯТИК.ЪЧССННКИ!
И ;)гом учебном году ны iiitMiiiiacTH оснания i i> iiomiiii этап н oB;ia;u'-imn химмчггкпмп .шамиямп. Огныпе каждому на наг ирсдогтанлястси
fu* :моЖН«К'Т>. И.;ум.01. Ю, Ии И> \цу\ '.|Н1ВИеГ| .Иг}н{м;'«'М!ШаиИИ
1и'г. чс1тя н ' гаршей iiiKair спшларга и агадсмпчсч к*о>1. г>1от учи"»* ник отвечает г«>су;и1рспм.’11иым тр^-иованиям к сюучгиию химии на двух уронпях. Материи.!, o6iunii для об{Н1Х ур«)пжч'1 ооумсппя. солгр-жнггя в iiaparpailjax, а мап.‘рия.'к который roivniciio учебным программам. 11рел11а:и(ачеи11ьп'| толычо для it;ty>i('moi па акадсмижч’ком у]юнме. нг>/кт я rn/Hv»bn()jjjw6piib'(’ «Для тех, кто научает химин! на академическом уровне» Исчи. .!. :i lictaiir v4i.rj.o’> < ^ 1ягл>втгя :
л*н1упным граз> на двух ;,|><»ння\ и is'HemiH химии, чакчнйтнует га мостоятслыюму оп.'):1дсиии> .01апиямн по лто.му пр<'Д.мт' тем ил пат. кто желает их parmiipim., er.iii класс и.чучает химию па уровне гтан-лирта.
Учсбнтс начинается с краткого иовторпшя нажнейшнх вопросов иа курса химии. n.TV4ae.Ntbf.v м оечктпон »пшл(‘ Oj iu'chкча. с ноиимапн-г\\ \. :»ю\1\ маТ'рни4V. ч»д», дв\л о м lit \:г:.\ i аипчкиг
элементы и их сослиис-пия' и • Мет.и.’1ичегкиеэлсме1Г1Ы и их пкиииг-пня- — осионаи<» имепно на .иих .шапинх. Текп naj«irpa ма14‘рилча. ИЫ С.МОЖ/‘7е .lonj) 1тгыскагь 1Г.АИ1К- вах? понятэв и ш термин и го»«^бъяси1 вне ecu лержаиии иарагр1н|)а.
lloRiaii материал пе|Х'М1*жёв1|1вае1ся за.ыниями Х1Я аюл-ализаинм анамни со значком . Мх нааначент* - обеспечить вату активную са-люстояте.'н.ную работу и Hp(»:iecc<* научения ikjhoi’o мат<‘рнала. Масть па этих аалаипи вы будете вьлюлштП) нол ])уковолпиом учителя на
4jM)| г. й Ч.1- ' •: М-;Г т ; I.; 5 •
fH:Houl|(*i: 'Hi-u !• вы ммоли, виомжжи У»'н ВОЬСЯ Н Ж1ЖПОПП химпче<'когоэ1<сперп.мента как срсл< тка п мтюда обучения. Поэтому в [ею то параграфов imiicama и н])011л.1юстрнр1жаны опыты, которые учнте.г1ь буш‘т лсмоип'])И))овагь на у))о1<е, а в рубрике ^Исследуем вещества 11 их свойства» номечнемы задания и рско.мсидаинн но bi.i-iio-mcimio .чаб-ораторн ых опытов вантх кра*тковремсмных Hcc.'Kvm-
ПоМНЙ iK« \1>окаХ Ц*-.'Мч .UIMV.:: i. им;г |с мртггмгммч Hpi('«'i|)TTCmnJ\
anamiii. Orit опы1Ы помог, i ва.м iumHib химпчсск.п яв.кч(ия. лучше ycBOim. ма repHiLi.
.'iaBcpinaionieii pyopiiKoii нарапхв|юи яв.1яется рубрика «Иопросы паадапиядля самоконтроля зпаппЙ» ^ . 11х соде1)жапис сориоптнру-ет вас на то. какш- задания будет нред.мгнить учнт(‘ль на paaiiiiix отанах усвоения анашиТ Чтобы xopoifjo но.'иотовнться к (амоколтро.'1Ю.
»ыпо.111яГпт н<-To.7bKt» р.бриьи Н'- и мод«)6мьл s.uuHir.-: -
tuviHiiKvibito 11о;1ьзуя< ь с.Гюрипкнмп за/^)ч п уп|)«гжпе111111. ])а6очими чч‘.т)П1Дями м -|. II. Т|к>|>М(‘ПС11С п усдожм('чш1*1с амдття pyupiiicn
обогдипк'иы аи1'алочко11 (*). Оп1)атайт<’ па них нпммаши-, сгараГпчча. МОПЯТ1. и яыподимтьэт 11 лшшния. ^>ти буягтсвши’Т1*.'1ьстш)натьо панкам И1ггср(4‘с к изучению химии, и II тоже н(к*мя cn«K‘(Wk*TB(maTb ;нх“гиже* нню пыгокнх результ4»н1н в учс'-'':» Bbtiiii.itfcmu Т1м>рче' mix за.иш|Г| нрсл>ч:матрива1 * испатии>ваит' »|>ушн»ы»;| с|юрмы «ipi-amiJiuiiiH v4i.4i-iioii д<'Я'№.|11>Ш1ГГ11, что имжио 1И' Т(П1Ы<о 1г iioamma'iToiiiimM luiams no и лдя ф(||)мп]>01иш11я умс’пмя общаться, ко.'1лск’Л1иии сташт. и рппать кош<р(‘Т11ые залапия.
IloMiiine. что иа мсжп|нимстмой општ* ш)зм()жи<м|н)рмиро-mimie (чтествеимо-паучиои каршмы .мири, всеми сшячюами рса.имуГ»-ге мсж11|Н'дмегиис свя.т химии с друюми уимны.ми прелм4*та.ми. Вучеб||ик< на ./швассп|же1гп1руегсолсржз1шеиар.и-ра(|кщ и тв»1р'«:ч -
ких залинш'1.
3na4imvn>iii*iu но объёму п.члкктратпппып матермал (рш’уикн, таблицы, схемы и г. н.) преднааиачен растн1>пть иознана гсльные ноя-можцоегм учебника, соадавать условия .ыя самостоят1‘Льио11 проработки текста па|>аграфон.
П«м \f: каж.то11 темы иимсщг<« м,»;срна i lunus ieHHt>ri иг i на паинем «Обобщим изученное»,. Несколько страниц этой руч>рики да-
воаможмоп'ь onpcvie.'iirrh оежнише мл того, что вы иаучц.|Ц| на уроках м что яв.аяется общим для лпамптельио!! группы всикч ги и явлс11И11 Злумчиио прорабатыиабте магерщи aroii рубрики, Ю1ж.и)е из общих ио.южеиий ил;ж«'грируЙ1Ч‘собспичшыми конкретными примерами.
Пзумеиис темы .таягршает рубрика «Готовимся к тсиатичегкоиу
Koirrpo.iH) знании» ] . В иен прииидп1Ь1 разные гк» гидержаишо и
уровню сложиогт тостотлтг залмиия и ладаиия с открытым отж'гол!. которые иомогу'1 иа.м iipoiicj)HTi. готовность к тематическому комтро-.'ио зиаит'г. буду! способегвовать подготовке к ииошиому и^.кшппкмо-му оцеиииаиин» учебных достижений тем из вас. кто будет и.меть желание принять учагтие Bt> виешж м независимом оиеимваиии таииё. по химии в выпускном кллгп
Чтоб])! ваша еамоетч)ЯТЧ'Л]>иая учебная лсяте.ч])Ност). была бо.аес оффоктниион. ппюльззчйте магсриа.»1ы рубрик «С’ловарь терминов». «/Ъ|фа1штиый указатель». «Список дополнительной литератл'ры и )пггсрие т-источинков»
Желак! ва.м ралвишкгь mrrc|)cr к и.зучеишо химии, успешноои.ки<*-вать уч<*биым млтериа.|пм. <|юрми}>овать п'омпеичггиости. связанные с и-оретич1‘ Ким1! .тиаииями и зк<. 1ь.*римситальными у.мениим1ь
Успещио1Ч) вам учебшя'о гола1
А(шюр
J/
■ ■ V.
ПОВТОРЕНИЕ
ВОПРОСОВ из КУРСА химии основной школы
^ 1. Общие сисдервкя о иажиейших «.'laccitK неорганических соединений
И ocHoum>ii uik(vk- ш.» уже п.чучп/iM тлкт* 1С.мм<гы iiro|)j*nMii4(4'-ких rotvuiMf'HMii, 1сак окп1лы. мкмотм. осиоиапия. со. ги.
Вепомктч* их onix'.uvieiutH и расирчмслигг прЖА’денные «{юрму-лы но ^ lacatw соелиненнГ|. eci’a'iTH.» NaOH, ('uSOv,
C:rO. Ж 1. HNO^.SO';. JV(01l)v.
('рели иеоргамичгскпхспелиисплй п[и‘об.’ишк>т нрелплшпелн именно этих jcikircuH Хоти. к|н>мс mix. нам нлтхгты ам^ютерныг гилрнжснлы (ал11>миш1Й п1Д|Х>кгнл, цинк п*Я1>оксид и лр.), иерок-силы (пьлрогоп порокеил и лр.У
П(‘|ц<‘< гна.(|к)рму.'1ы кчич»|>|.|\от11(к'лт1Я к одному ician'v, иолоб-ны по сосгаву. но шлнчакггся |1)11ипм(‘скнми и Х11мнч1ч:кимн Г1Ю1*!С* тнами. Это Лй1'т опишаииг для к,1.«ч*ификацш1 их в отдельные rpyiiiii.i. 1 laiipiiMep. и .атпгпмогт от ai'piTrmioro <чи'Г(>ат1я ((|шаи-ч(ч*кая характсрмстпкя) океплы леляго! па iHopabte <пап|)Имор. |(к>сфор(\') ок<11л). жидкие (например, пода). пи<к>бра-шыс (например. KajVWMi(I V) окенд).
11))П|}сял1-е (4)6rrncHiiiiie примеры окгпжт. которые а обычных уг-'И>Ж1ях иахолягея и рааном ai penniioM еоегоямип.
По rworoftfftXTm/pomieopnmbc^eeotf* кпглоты. оаюпаипя и cant делятся па распюримые. малорасл иорпмые и iiopiKTiiopiiMi.ie. 11аиримср. гу.чь(|1агмая кме.-тта хорошо рагшормлш. С11лнкап1;1я Kiitvioia норас’-тш)р11ма. купрум(11) гилрокгил пе|Х1СТ»оримск* ixTioniuiiic*. !1а'ф1ч'‘| гал|хжгпл (частворпхюсо! ;и*ми<-.к;иьцинпи|К1каи рнмоеоаготшне, Haiiim'i x.!iopia;i parаноримая голь, ftapiiii гу;1ы|1ат nr]>arj иорммш] с‘< 1ль, Ka.'ii>unii гу.чнфаг ма.чорас i («)1;)имгШ со.чь. 11>'»спо номннть, что абго.потно пержтворпмых шшхтв не сутестиует.
Растворимые чкгно1тния оЛ()азун>т .мылкие ра1Творы. «след-ппие чего ати яениптш но.тучили иааваиис щёлочи. 1)то: .'iirrun гид])оксил. нат1)11Й пь’цнжтил. ка.’шй гилрокгмд, кальций Г11Л)Ю* кгнд. барий гилрокенл н некоторые другие. Их mpa;uo меньше, чем мераг1Ш)рн.мых iKTiominnii.
Среди разных к.1агсифнкашЙ1 неорганических веществ наиоо' .'lee часто уч(>*|'Р^'1^'»7гмой яилдпся 1<лагап])11каиия 110л*г/з/мче<‘/гнл/ свойстаам.
Окс1С1Ы Вам известно, что оксиды - .гго бинарные соелннмгня .|;1Сментас()кс.нгеном, и коюрыхоп ii[)OHB.'H-i(4‘(Teiieni>oKii(vienjiH -2. Они бьшаюг с(рлеобрш1/7ощие и иесплеобразщощые. Солеобразу-
ющш- (>icni;ihi и ланисимогт от их хлмичсских акжстн ратдоляют нп оактиые. кислотные н амфотерные.
Осибниыс — :-)то оксиды. плаимоде1ктиующис с кислотами, с обралоиаммсм соли и йоды.
К ним гтюсятся .iiiiiti»оксиды металлических длемеитоисосте-Ш'ПЫО ОКМСЛ(Ч1ИЯ ! 1. t реже-НЗ.
Гидратами оксидои (гидрат11ымн формами)^ кото|)ые (д>отт'гста\'1о'Г остонлым оксидам, являются основания. Например: Na.O NaOli QiO - Cu(OH)^,
Cu^O CuOH, FcO- Fe(OH)2
()iipr/uviiri’c гг(ли*11Ь окисления атомов мггси1личе<:клх алемет’ов н ii|)uii| гпих-^ся !>' • • :ео6разуюпи1еоксиды неметаллических ani’McinesH и окпиы lu-Kwiupux металлических элементов с высокими гтепеиями окисления (-5. -6. -7).
Гнлратамн оксидов (шлратными формами), которые с^юпи-тгтиуюткнслотиым окснда.\(.
Я1ияются кислоты. Например:
SiO. i l.Si() V. Г .Or, - Н3РО4. МП2О7 - НМпОд
Что касается кш лотимх оксидов к соответствующих им гидратов оксидов (liKcmviUK'tuvp^.amitx кислот), то дтя них также характерна ;*акоиомерИ(к гы оонаргженная у основании: атомы кнелото-о6{шую1!Ш.\ aae.MenTtm н кислотиом оксиде и аяттветствующей ему кислоте имеют одииаковую степень окистс1!ня.
.Чапишите <|к»рму.1Ы с‘ льф>*р( 1\') счссида и сульф>Т)(VI) оксида и ctHJTiicTcrnyiomiix им тдратов оксидов.
Амфотерные океиды это те, что о6раз\тот соль и воду как с кислотой, так и со шаточью,
К ЛИМ 11р1пки.’|сжлг тЧмзлыш>е количество оксидов мета.тли-ческнх ;*лем<'ИТов: 1к-(). Л1;.0 ,. ZnO. PbO. СгзОз м некоторые другие.
1'илратами okciuob (пшратнымтт фор.мами). которые соответствуют алтфотерным оксидах!. яв.тяк»тся амфотерные гидроксиды. Например:
\к<) Ве(ОИ)2, AI2O3 - Л1(ОН)-1
Кислоты. Кислоты пр|1м;и.1еж:1т к сюжным веществам, общую
формулу которых п('|х;даст объёмное изображепио:
П
кислотный остаток
Кислоты это аичаратиты, иэторые в водном
рагп(0)Н‘Дисеоимируи)т ил ка'пюны I’n^i^oreim и ашюиы кислотного остатка. Например:
HCI=i Н‘ + GI
Нз50, = 21Г - sol
В pacTBopiix кислот имеются катношя Гнлрогеиа, которые обус.:1овлмиают общие cHoiicTmi кислот. '1'ак, кис.'югы паапмодейс-■гвую'гс; 1) индикаторами; 2) металлами (расположеипымп и ряде ак'1 HiiHDci ii до водо|)о;1а); 3) oettoenhijuu и амфотерньши оксидами; 4) основаниями и амфотерными гидроксидами;
5) солями других кислот, если один из прод>'ктов реакции выпадает и осадок или в|.*дсляе’1Ч'Я в газообразном слн тояиии.
Прицедите примеры ypainicmin peaKiutii. ir»i;iK>(Tpiipyi(>iii.iie ii(‘p(‘-чис.чспиые сппйггва кислот.
К.ттоиы fiuporiMia г^бугловливают общие, а кислотные остатки — спец.н<}»ическт* С1юиства кнсл<гг.
Oeiioiiainoi. Осионашш япляюгся сло>к1гымп п(чцеггш1мп. общую (|)opM\viy которых норедаёт г)бьё.мпо(‘ и.ч()браж(щж‘:
п
Me I (ОН)„
Основания — это элeктpoли'J•ы, которые дис.соцммруют с о6ра:к)вати*м катионов .металлического ;-)лемента IT п1лроксил-анно1юв. Например:
КОМ-К -он
Юпс нам ианегтпо. С’1>с'дн ociiouaiiiin сн.-п.пыми :)лекгро.нггамп являются щёлочи. Наличие гплроксил-ионоп обуслоилинаег общие сш>Г|гг»а шаючей: 1) действие на индикаторы; 2) взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидачи; 3) ejau.vodetic-твие с кислотами (реакция 1кчгф;и1!заиии); 4) взаимодействие с амфотерными гидроксидами; 5) (шпшодействие с солями, (ч ли
8
один из продл'ктов реакции выпадает в осадок iliii иылеиттся в га:«> образном состоянии.
Приведите прю1гры уравне!шй реакций, ju.ikx ipupywuute iiepe-чнслснные общие снойггва щелочей.
>*1ля nepacmeopiL\t*fi.x {>сшшшши характоршам япляется взаимо-,TriicTBHe: 1) с кислотииими и а.У1фотерными оксидами (п}>и П1.^1анленпи в твердом cocTf»iiniH): 2) с кислотами; 3) разложение при иагревашш.
Приведите примеры ураипсиий реакций. и.'1Л10(1рируютне перечисленные общие еиоГи пед иерап иориммх оеиоиаиий.
Соли. Со.'ш :*)То сложные вощеч-пщ. общую (формулу которых ||(’рслаёт о6ъёмпо(‘ 11зобриж(‘1тс:
п
т
Me„j || (кислотный остаток),,
Соли — агто элсктрол*пы, которые лиссошшрчтот с образованием катионов металлического щемента н aHiiOHOB кислотного остатка. Напри.мср;
К.ГОз = 2К’ + СО^.
Как виштм. в состав cормул и N'paBi^eHiiH химических реакций, не лк-нее важно прав(иьш> щичыватъ вещсстгсс Вы уже ознакомлены с coBpeMciiHOH утсраннскоГ! химической номеиклату1юп, повторить
K<>'i»>I>VlU nviMi»Kn JiluniniM 1- П1>11 MOHTOpCI 11 III НуЖМО tlOMIIim., что oK<'it;ioii. oriioiuimu"! ii co.k'ji cviuccniyer общее* правило иомен-
Все иадваппя состон‘1 на дпух слов.
Наананис элемент:», и:* атомов которого о6разрвал;кь первая сосгаи/1Я1<>1цая вотсства. iiiiiiiyT с маленькой буквы в 11мсшт*;1Ы1ом i адеже. а и случае проя15;|ення нм перемеииой валсчтюсти €c6t<« прам^^жутка ука.швают после па.'5ваш1я элелкмгш и круглых ско6га*х римской ШК|}роГ1.
Тпблици 7
Н1>меиклл п'ра HcopraiiimecicHX соеншетш разных к.1ассов
Кап ГС ('огишляютиг иая1шнин Иримерм j
Оксиды , па.шати \пмич1'гм>п» 1 .VirrMC'MTII М ПМС1 nirCVM>- 1 MOM надеже + оксид СаО ь.1.ц»ииГ| оксид И1*трп|‘с>|( 1\') оксид
Осно- вания паатшие мс>.ип.»пиич [со-гоа'К’Мспта ♦ тдроксил С'а(()П)'> - калыиш гидроксил Oi(OH)2— купрум(П) тлро-ксид
IChcjioh.i iiaaiiamu' aiiimim г до> бав.1С1П1('м гжончлннм -пая ^ кислота 1IC1 х.’юрплная кислота 11\‘Оз нитратная клс.1ог»<
Го;ш 1ш:и«1мие металлического элемента ^ название ки<-;1от||ого остагка (.TiCl2 — wobiuiii х.(орид ^ t.uCNO:^);; кунрум(И) mivpai
Оеобенпости протекания химических реакций не«>ргт1имее.-кмх исчцеств в растворах. Впачителыпп] часть химических реакций '•('Ж.чу пеоргаимчсч’кмми пепвч-твами пр«1Исхол1гг в растворе.
К какому бы ic’iaccy не 1гр1ша;и1ежало неорганическое соединенне. в волнам рагпю|)е ei*o химические cpoiicTiia опрсделшот попы, на которые <5Но ;шссоииирует.
1’мес.мотрпм итог biiIbcvi па коикрепних примерах и повторим, мпиуг по П1ЫС и гокращоииые 1юпные у)>авнекня р<гакций.
10
riptcwf) 1. Реакция iici'n jia пиаиии (в;цшмод<ч'н*п1Ис ск iioikihhh с КИСЛОГО!i):
NaOM * HCl = NaCI-l!.0
NV + Oil ’ И C't ^ Na * CI + \UO
jr-)Q)l “И..О
Пример 2. Реакции ионного обмена основания, кнслагм н соли с: солыо:
2NaOH » CuCi? « 2NaCl <’ii(()ll)vj
2Na- +20H - (V - 2C1 > 2Na - 2CI - С:и(ОЫЫ
Cu^‘ -f 2011 =Cu(OMbl
2HCI + Na.CO.T 2N’aCi + 11.0 • СО3Г
2H‘ + 2CI ^ 2Na^ ГО^; 2Na' + 2CI + 1 UO ^ CO,!
2H‘ +C0I - II .О f Cf*),1
ZnCljf N'a.CO. -ZiiCO;i - 2NaCI
Zn2* 4 2Cl I 2Na t COl ZnCO;,! + 2Na + 2C!
Zn^' 4co!! - Zncoji
2
Воп|кк:ы H задания ;ия са.моконтро;1я знаний
1. Укижитг. к какому к;гагс>' пк-линеииП прт1а;ичежат lu'iuecmi. <|k)|)mv.'mj кгл гфых:
\iO. .W),. (U2O. РЬО. СО. .Мн^.От. \'iO>
K.’iaccn([)mmjn »11C жмцсч’тна » ирак‘лах клж'са. muoDifa* пчоинсния.
2. сРорму.мы m-iiu-rru какогч! класса ирсоГ^ла/шю! и привслстюм Перечне*
СО,. ПМаО,. ZnC:Ot. НлО. Мп(ОИ)з. ГгСОИЬ-I1N0> К;,14)4. PvO;,. KCl. MhSO.iV
На;ю8ите тчцсч- гиа соглапп» сон|>емешк)й мау‘0!ом аом(чцш1туре.
3. Наиитиге yiximu'iiHH |wraKiiiin соглаеио схеме Н1к?вр;ипеи»1Й: loiKiMUiiijii ^ juHoMiimiii оксмл — Mniinii iiiirpai -*• iuioMHimfi
гнлронсид — sLiiOMHiiii^ оксид,
4. HcTi. кчдегтиа: .itmiii океил, 11ИТ|>агнля кислота, 1гунру>|(П)
гидроксид. фер))ум(П) пкс!1д. ка.ч!.иий П1дроксид.сул1.фааиая кисл(»-та. барий х.1о[)их шшк су.1ьф;п, ка))боп( IV) <п«*ид. Какие на ;>тнх не* ществ бул>т KsaifMaiciicTwwni. с ,хлор»иж1Й кисл<гтой. а какз1с -с натрии raaptiKOKioM '*
Отоет пол.твсрдите ypamiemiH.N .1 |и■alfИllй. Для гжиелите.чмт' иосстаиоиительиых р«’акиий иапшиигс :ш'кт|.чч)1и.1й Гаалаие. л.чя реакц|гГ| ионмоп» 1>6ме1т мачскулярныс, л также полные и coKpif тёпиые моишас урлниеши| реакции.
I!
5*. I iaimiinrir ]ii\u .xHivKiio 5o;iMnc yp^imicmiii рслкциП. 11|)0луктм кого[)1и\ ли.1т’К'}| м:и him'I хлорид.
()'. ('nciamiTc с хему •‘Оежитыс ic.i;icci*i иео}>1ями‘Кч ких счимпие-И1111». уми11>жаи де'М'11ме ипитпых Kviaecoii на отдольпые группы.
]!| 1 § 2. 11(‘рм(>/и*чсгкий закон и с'фоение атома,
j Виды хнмимсгкоп связи
IJi-pHo.'ppK'CKnii закон и форму.чироваиим Д. И. Мсидслссиа. IJcpiKViiiMffKiiii закон. o'lKphi i'hin и 18G9 г. Лмт)>мсм ! liiaiioHiPirM Мг11Л1'.*ич'ным. rra.’i одним из ос иовпых с роди общих законов природы. М оглимт* ог ntoiix мрсл1т:ггвонт1ков россиГк'кин учёнгин. т1»удовая лсят(‘ДыюгП) кото))ого пачима.аас‘ь а Украмно, к.ча(Ч'ш|>п-lUipoBa.’i Xимичсгкне з.'К’менты на осноис ха)Х1Ю‘григп1Кп. прису-lucii iK'c.M без iinsViioMriiioi хммичсч’кмм злсмппам н н(Ч1змп1поГ| во мрс.мя хмм||ч(ч'К11х iiponpaiiioniiii. TaKoi'i xajnHто гюзсол?ио у'К'Иому п}к>рму.П1-
1*1 *Н.И '• III {»И<1 о 14143.05 МКО!Г
CitoHcTiia простых wmvcnu а также свойства сослинетнгн чимичггии.у ♦л'-М' и!1И1 находятся в периодтнч'коП .Е1вис11ж»сти ОТ ислнчины атомного веса.
Г' - X . • • .щкп'Т'Уе* • Ч' " ■
1Н>. гьх» . • , If ‘ .и*3 .Ч:ч' И:| Я1иЯС7СЯ ОГС\ТСТ!ШГ 1Я.-Н*
imr.i ны|у:и1.гни1’ f» i; (|н1рл:улы или у|тв11сння. которая его
^•:^rбp33:3! г Вм1 U'CTl'V • >t 35ИСОИСЛП1!СТВСИ!1ЫИСреЛИЛрУ“Н\ 35«-
K.iii м. ON'.-. ‘ 1;мс1н1Ч!г .«ч !1Ыр51жеине п аиле г/ср//<к>г/чегктя> f :^г/яc-
мы MLMU4i ■ м *irAti4if):f
Псрнолическая сисгсм;! химипсочтос элементов Д. И. .Mciuc-лес1ш .40 у11о;>ал«Ч1 м «• ми1Щч<.чг^(» хи.мичсскн.ч :х1СУ51.чпов и их 1ЛГ •• ^н сттемы ‘к"т5чП п|ук‘;и‘-
жниаг'тсл iru’HO.uua'Mfi \и\м1чссчт\лле.чгегттов в BocbMit 1и*ртпк;ив-|1Ы\ С1С 3." 1М\ /рупппх .к '.'уг ::а ’.оторых !:%пчт cmm номер и pa.w.HU'TC“ на /.4.- модгруипы. и всеми горп.юн-
!Я Па*ЫЧ ро ;.iX периодах * -Г'рых 11С1>ВЬ*.С три шиучнли HHi .U//гмг. 3 1)гга.1Ы1!»|е '
Группа - это wpTui4.ab!ib*ii столбец химических • i.uMv-nr-n - \-‘,г ч.о. р'*'з!^’Пст?»а.м обрпзо1кшиых м\*и С(Х‘ЛИКСННГ$.
12
I Ьшшлтсэлементы V группы глаимой и побочной iio;ii руин. В чём прояюнктся схолегтичитгги гоеди1ич1мй элемеигоилтоп фупны?
Период ото п)рмж)птн;1Ы1ЫЙ ряд химических олемеитон, раамепцчшых н 1юрядк(; 1юа))аста11Ия их атомных масс,
icc>']*o)Hiiii пачимае1‘<:я щелочным мегаллическ'им о.чомоитом, а закаичнваеггя инертным мгментом.
Срапшпе первый, rprniit а чеп;‘рт а, пср|(Олы и^июличо 'ч"« системы и слслайто вывод. почемУ: аи матря на ра.)игк* количество :Lie\U!HTc»u и иернт»м а трсты'М иериодах. их (тпкм ит к мх1Ым ||е|)нощ1М. U четпертыи к большим.
KaKoii период иг иачиинстся щелочным мс'т1.И1четким :хпем(Ч1-том.а какой не .такаичтыето! инертным элементом?
Под!нержд<*1шем иерио/инкч'кого ii.iMniciiioi CHoiiiTii химических ЭЛСМ(‘ПТ(Ж, форм и CHOliCTH их СО(?Л11ИС‘Ш1Й ЯНЛЯПЧ'И то, что каждая группа ммсот ;)лемеит1>1 с нолобпымп <*т)й(тнами и олпма-KOBoii формоГ| оксидов, гилрагон oktiuok. .чегл-чих водорганых го-сдннсн1иг lloJTOMv НС ciyHaiiHO в имжиеи масти снсте.\1ы для ^Т1ж-лой группы чисто отмечакп общие <)»ормулы вьилиих чкто;г. и летучих нодо^июиых соединений неме1тхиичсских хлемеипюв.
Место кажлого химического элемента в псриолическп|1 систе.ме четко опр<-лелено (исключением является I идроат. его располагают и в первой, и в седьмо!'! (руппах). ла каячдым .-ще.мем гом aitKpeii-.’len сто норшЫовыи номер.
Атомы сос тоят из ядра и ллсктроиио!! оболочки. 1^ iU'Lpe ctwji-жатся протоны и нейтроны.
11о.-11)ауясь нсрноднческон nicTCMoi'i. у1сазсите, naxihioj nixmatoH, иейтромок и з.кчсгронов содержится и ачомих хнупеитких ллг-\нч1т ш с гн^ ’.мшыми ifOMcpaMii “ - м
Открытие физиками в начале XX в. сложного cT])(x*ii!in атома полтверд1ио гтниалыюсть Д. И. Meiatvieei*.a ktik тш^раа ncpJttu»!-ческого BiiKoiia. Ока:^а’!ось, что все без !1склн>чсш!я химические элементы рас1го;южсны п iicpiio.umccKOii системе по возрастанию заряда ядер их атомов, а периодическое и.змежчтс свойс тв :>.и\мс’Итов и их cocvimieimii связано с особей постя .ми строения атомоп химических элементом в мреде.чах одной груниы и одного периода. Э'то да.'!о основания /1.'01 современной форл/у.чнроанн т?рж)Д11Ч('ског<> закона:
('вопетш! хилгическлх ;vie.\iei!TOB. а ■т;нсже^)б|тошшных
ими счк 111неш1Й !!пхо,1ягся в iu-piuri-eiccKOH зависимости от величины iap^i.iOB ато.моь.
13
Вмяс/игиш- tt)ll.ill»NrKUt'j cvni IU‘|)lUVUI‘K‘t‘K’iiib>h а* ючке атома:
• КОЛИН1Ч1ВО uoihi>()iiun в ядре а гома ратю paaimnf между отпоен re.ii.iioii aiDMHoir Maceoii ,\и.мнч1ч:кого элемента м сто норялюшым ж*мером:
• номер иориода c.o»oi<»/iac*i с 1Сол1Р1сетпом aiiepiorn'KX’Kiix ypoHMcii (rvieKTpoiiiHaxtvKjeii) В длектронний оГюлочко ато\за:
• химические алс мсп’ы 0;1нпй зюд^^^пиы г'мсют одннаков>то .1лектронную ^|ю))мулу виепнито онерп'гншткого vjvnnw (a^ieKipotFiioro слои);
• э.’1ементон r.iaHHUX uonipymi Ь'мичество .»лектр<»нов на liiicnmcM :)Mej>i4HH4eci«iM у]п)ши*сош1д/и1ет е номером i pyiiiibi:
• Н1.1снтя ш%’1ентногП| ачомов химического :i.'iOMeina в оксидах равна номеру 1*|)уппы (суш<'<твую1 ис^ лю^кчшя ):
• количест!ю неснарсиных гзлет ротж и гномах псм(та.'1.'1нчос-KI1X ;исменгов V Vll групп можно onp(vuviim> ле('|ствпем вычитания: 8 - номер грчпты.
Электронные формулы атоли)в. В аюме ж* сущоггиусг даже ;iBvx олтшковых :)ЛС1а|Юпов. Это яв. nieiCH основамнем ;yui иапи-слннн .»лект|)ониых формул атомов, е гй»горы\- ми^ражены отличия между формой шпомпых орбииииеи (rcoMC i рнч(х:кнх оГ)ра;юн оГла'ма околг>ядсрпого пространпва. в ко'1о|юм нероитмоггь нре-бышшня элскт|К)|и| састав.1яет 90 95 "о). • каяшг количечтво элек-'гронов 11*1 подуровнях и уровнях.
Элект1;>ошшя формула атома - ато ;iainK’u рнспределеиня .»лекгро1Ю1» в атом»*. гл«* числами ымиилчпктт эмер|гпгк'скне yi)0Biivi (1. 2....), буквами - но/о'Р*)1Ш11
(s,p. d, f) и uepxiniMH индексами - кол^жестоо электронов на нолч'ровнях. Папрнмер: [ jSi К-г 2*г 2р^ Зл“ Зр.
1'рафим(4’кне элсЕПропные формумни .‘ioiio;itHiior нш|)ормацн1о о строеинн алсчпрожЕон оболочки аи»ма свелениямн о количестве .в1ерготнческих ячеек (каж>1ую ячейку обо-ньекти кв;ир;тид)М) \\ ааполнеппн их a/jeinpon;iMi-i. /1в<1 <Л1а|нчшых a’lC'icrpona одной ячейки обс>:шач;1ЮТ днумя и[ктишгюложт> нгшргшлсниымн гтрел-KaMH[_iij. исч*па|>еииый .»лек‘П>*'" ^.лиoй^JJ.
1'рифичсекая электронная формула - это <1’1об1>аже1ше
распределемшя алектрогюв в :тлек“гронной оболочке атома с ПОМОШ1.Ю :)нер|*стнческпх ячеек и стро.шж.
14
I]]niM('l) графической улоктрошшй (iJopMV.'ii.i, где оисрсетичес-Knesj4eiiicn иаобрнлсеиы объемно, прелгтиюи'п на рисунке 1.
и
2/J
Рис 1 ()6*0емног ujodfKUft i »:ш /рифич
аткма Cuiu ши
лр
rKnifHjtm'iu ffiopsiym
ri.iniiia.rx- ис’ктриннун» и гр;ир ..гкуш .j/rjrrpojfiiyiD «{юрмулы ат1»моь химических элсмент1:1!1 с иорядкиимми номерами 2 и t3. И какЧ1М илатомоеотхг.ттвухгг mviiareiJfiMf ^лектр(и1ьг?
Виды химической связи. Оснот li 7ct>pua хн.уичсской с ^я.ш. ЯШ1ЯСГ01 1ид-'юженис о том. что оГ)р; ло1кии1с химических свялс»! сопронождагтея дос-цжечиеч. атомами зпиер’исниого строении mieuuiero лпергетического уронги.
Висчиинй эиергетмческ'И11 урошчн> счн 'аетгя Ш6epuiёнnы^^. если он сол(;ржит 8 элсюроноп (;tiH rn.”.iHjrr,ia it 1елия - 2). При об-ра;ки(мнми химических CHaaeii ядра атомос не и/.менягстся. излч-не-Ш1Я происходят лишь I* улектроииых »бо,1очках
Химической связью назЬишюг а:и4ичн>д('Ги'1’1^иех;ежду агомамн, кеггорое обусловливает об1)а:чж<1Ид£ мешекул м к1)исталлоо,
15ы ужч' изучали коа<Ы('иптун* ыоииую и t>*yhy
Вы уж<* :{иа(те<к-ущести()в;1им11 лвухаюмиых милокул 11)юг1ых встестп водорода Из и кпслорола О9, мачскул волы Н^О и вешес-гвг) исмолскуля1>но10 стрся'пия н;п|)им хлорида NaO. Bt iioMiiUM, тсакмм ( чгособом aт<>^fы Гилроггла. Оксиг еиа. Хлорп и Иач рмя достигали заш*ршг1шо/о atifmettuM внешнего э11ср1отичех:к<»1*о уровня в каждом из :»шх иеиихтн,
Илп’ютпнся у атома Гмд])огсз1а I аасктроп ('оставляет полошшу от количества лавершсшкпт) ;у|я нет (лвух:)лектромно1о) внешнсчч> лнсргетнчсского \'р1>вня. У атома Окенгена на виешием aKiTJirmHe* (•.ком у]М)впс {> алею'Гюнов, ro есть ом блнжж к за верп ion пому л.‘ЧЯ ие-14J 1кх:пмиа;1е1ар(Л11пяму ссхлчшу. Имея иил(»шшу и 6(x>icc половины электронов, чем их есть на завершённом энер1'етнческт>м \тх>вне. атомам этих элемсн сов .)11С|Я'е'тческн вытлмее не оглапап. :).'гскгрО' иы. <1 присоединять шж о5разовы(Ш'П| общие электронные nai>bi. Ианример. в молекуле нолорола ЛШ1 атома Г|и.|К)геиа достигают за* нершённостм внепнкл'о aiiepixmi4ecKor<^ уровня пугём ои]>аз(шаиня (vuiofi общем элею'ронпои пары, и молекуле кислороли — двух <рнс. 2).
Риг. 2. Слгл^ы хиииыесьаи межд1/ аыюлш ми оОпп/п
MLUWtecKo/fi элемента: Гид/ю/еин (а): Ot:i'ueena (б)
У обеих мо.чскул общие э.'юктронные лары равноудачеиы от ядер атомов, между которыми оГ»рз;ювалась химичечтоя сая.чь.
li молекуле ПОЛЬ! атомы также сос;и*исны общими электронными иаралж (рис. 3), с.мещёнными блмясе к атому Оксигеиа.
1G
Н- + ' о • + -н
Н ю: Н
Рис. 3. Cmva -праюнания химической tt Maiexy.te воды
Смешение электр«111иых пар произошло потому, что Оксиген по сравнению с Пирогеном имеет большую элсктроотрнцатель-ность — условную величину, которая характе[Н1зует способность
аюмн и с(Х’Липеш1Н 11]»п)нгпвать к себе элсчпроны.
11смаал.пмчс(:1спс и.чемопты хгфакгор1К)уит'я болыней по С])аи-пепшо с M0Ta.?j;in4(’(’KiiMii алемептамм ал(!ктро()трмцатолмюстыо, поэтому между атомами неметаллических алемептон химическая гияаь об]>аауется аа счёт общих алектроппых пар, а по путём отдачи IUMI ирпсоединеппя а.гк'ктропов.
Химическую сшнп» с помощью общих алектролпых пар называют ковалентной. Если общие этк'ктроиные пары равноудалены от ядер обоих атомов, она неполярная, а если смецищы н сгороиу более эле1СТ1кмУгрицатслыюго атома — полярная.
Напишите з.1ект^и>1П1ую с}к>рмулу атома I leoiia, Выск«1Ж1гге предположение о химич«*ко1! акшвносги атомов этого химическот aieiJeHTiL
Объясн»пт, какой иил ковалситнеж связи образуется между атомами: а) 1Чироп:ил и Брома в шдроггн бро.чиие НВг 6) межлу ап>ма.м}| Spouii в мак'куле брома Вг^
I larrpirii хлорид, в отличие от водорода, kiu\и1(юла и воды, является веществом псмо.и(*1су.чярпо1'о (Т1К)еиня. Поэтому образование химической связи происходит по-другому. Лтом i 1агрия отдаёт едиист-веппын алеасгроп и11е)11иеп>;Я1ер1гтическо) (>у))0иия и превращается и кагиои, в которох* внешний :)П(‘р1х;тичес]^'ий уровень .завертёи (им спиювтчз! щ>елпос.чсд11т'1 :>пс])1Ч1тический урош'иь атома На-лзня). 11озтому Хло])у ■зиерготичоски вьнодио Г1|)исоелиптт. этот электрон па Biiemiinii энергетический уровень и 3am;piiiirri* его. При этом ней-•фа-’1Ы1ыс атомы Натрия и Хлора превращаются в заряженные частицы ионы: р
Na
:С1: - Na' [ :С1:1
Связь, о6ра:1ук)щаяся в веществах и\тё.м притягивания разноимГчптзаряженных ионов. на:)ывается ионной связью.
. Юс-
17
Э.'1екг1К)не1^тралыше атомы всех MeirUi.m-iMtjeKHX элементом способны к отдаче, а не к прнсоедимепию электронов.
Ш.
?!
Сделайте вывод о вашожности суш1‘гтвшиж1« амиомив у Гплро* гена и мггагчических эломоичов.
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
В 9 классе вы ознакомились с нодоролнсн'1 связью, которая яо1голж-п'слы1() возникает м(*жлу молекулами (в некоторых случаях между отде;И)Пыми частями од*юГ| NKwicKy-лы) за счёт электростатичсско1Х) притяпшаиня атомов Гидропм1а одной молек'улы к атомам Окгигена друп)й. Например, она существует меаду молску;1ами воды, молекулами спирта и обесп(Н1ивас'т в обтямных условиях жидкое aq)eraTHoe соспттянис этих веществ. У сотминенпн с самым сложным строештем молекул — 6елко5» - водородная С1шзь можеч’ оГ)]>азовыпаться между от;К‘.чьньами частями олно11 и той же мо.чекулы.
Вспомните изученную в прошлом учебном году «торичну») структуру белков. имеюп1ую вил спиряли, <1к»рмл копт^юй подгер-жнпается 1юло|)олш»1мн сиязямн.
Однако водородтгая связь значительно слабее кова.чеит-ной п легко разрушается обычным нагр<.‘иаиием. Как вам из-ве<- гио. вола при темиерат^дх* +)0(ГС и а гл50сл)к'.1>пом давлении переходи'1’ в нарообразн(зе (газообразное) cocto>iihu\
Л.
Вопросы и ;ia4aiiHa/Ч.1Я самоко1ггро.1я званий
1. Класснфииируйтг химические элементы е порялкопы>ш номе ))ами и иорнолической гнегеме 5.8. 13. 18. 25. .8.5 по таким мри:н1г1кал»:
а) :).чем1?нчы (одного iicpinvia; б) элементы чшнон пзуины: Ji) э.челнчггы одной 110ЯГ|)у1М1Ы.
2. Нашншггс электронную и г1«и|)нчсгк>то электронную
лы ич1а и ^1>оа()ора. Что o\>»Ue.txi и строенин :9.'1(‘КТ|Ю1шых оболочек ато.мо» этих ;)лсм('мтов?
3. Папннште электронную и графическую ivic^Kipoimyio формулы атомов xii.NHtMccKHx :ue.MCHTOB Л1агння н Сульфу^». Что общего в строении электронных оболочек их атомон?
4. Объясните пбрачовакие химических сьязом на приме])!* вс-шсс'тв: г|т>рн 1*\), гнд))огеи ^)торилн Ш*. .'ж тий (1>то]жда Lil\
18
H30
co^ ^ c
L feiOJ
ft®
§ и. 11с*мгп1/1лнчсские элементы, расположение It мерн<>;шм(‘С1Сой системе, общая характеристика
B(>cii(>.m>:toHiinmiu;ii {|)|);1гмеитом периоднческой системы химических млемситом Д. 11. Мемделеева (рис. 4), ознакомьтесь с названиями и СИМ1ЮЛИМИ м<‘м<‘талл11чсских элементов, которые изображены па роаоиом и жёлтом (|)oiiax.
|«^1мм t'uii
I I
а х
а л
4
4
.V
I М
И I t.wn>
jr-'y.W-
МС 1*АЖ1
I I' У п п ы 9 Л т. sr i; и т о п IV V VI vir
(И)
Нс
с«««»
и и ( "''fcrd' *aV;V..........................fr'/jiy -fff
ifM i»Mi; ».1T
. . I>M* *ч4в«У>«1» ■ Ччя
Пя. nUl« IBl in Al >4 sC II y.lC s:t7 Cf-td Ai ■ : КЖ I " ,Н«»1И i*uit »«4 as.4is;
fti* «« -K«* i
_ . (шт .J . V*"** iHVbWifwx Oft»*ncw; xav'.
iH yfj'n w.
■ ««, ’ '41НИ \*ш тмц
MimmI '•(■mm IiiIM 'бм^Т-.-. <4ЫмГ' iJtilii'ttfiii I r*infini14MM durtCOlMHtM (1«ШМ МИ(*
‘мм
>fi*l ?|l C.u’ M fin! .VI Лч .11 Sc;v, nf.v, Ki
».«M' MAM
*/V*MVr«' l)m' 1*4Ы'' Ouv*' CpM>
«I ел *r'J*'■ к'c t=r «I B« a
tB? ' '
. .........................
M4i kvu uni tm
ел11 пемепо/тческих элементов хотя бы одни, расположенный в побочпоГ! подгруппе?
Искме iipnmvu'MHoii поисковой деятельности сформулируйте обшиП нынол о мите т-метапличсских элементов в грушпьх. нолгрупиах. нсриолах и рядах.
21
Особенности строения атомои неметаллических химических элементов. Вы уже повторили строение атома, выполнили задания 2 и 3 HJ § 2. поэтому на конкрет11ых примерах выясним, что общего и чем различается сфосшп* элек'11ЮШ1ЫХ оболочек атомов нсме-таллмч(хких элементов одного периода и олиоЛ нодгруг1пы.
Пример 1. Лемегпаги/ческие :%7е.иенты одного периода.
11емста.'»лические элементы !5ор, Карбон, Интропм!, Окенген, Флуор и Пеон принадлежит ко второму периоду лернолической системы химических элементов н н.%(еют такие электронные н фа-фическне элект(Ю11пые (1юрмулы атомов:
Ш QE
зИ \^2s^2p' gC \^2s^2jr
,N ls-2.v^2p'*
gO U~2.<^2p* sF l.f^25-2/r’ ,oNe \!?2s-2p''
Ш Ш
mm
ши
Ш Ш
iiii
ЛТТТ
11
II !t t
m nriuiutiiii
!л 2л 2p
В этих (}к>рмулах чётко проазеживается onifflaKOBtx* строение первого :)нергетича'.коп) уровня атомов и(.'металличеа(их химических :);jeMemмер*е*1Нческом уровне.
Особенностью атомов ие.металлических химических элементов яатястся то. что количество электронов на внешнем энергетическом уровне совпадает с номером групны. Поэтому без :^аписи :-)лск-тронной (})0|>му.'1ы атома, например атома неметаллического аче-.мента VII группы Астата, можно с уверенностью сказать, что из 85 электронов его :^лектрониой оболочки 7 iiaxtvtHrcTi на шимпнем Э11е[>гег11че<:кч>м уроинс.
22
ИЗУЧИВ ЭТУ ТЕМУ, Ш»1 ОВОГЛТИТЕ свою ОБЩШиРАЗОИАТОЬПУЮ ПОДГОТОВКУ по ХИМИИ ЗН.ЛШ1ЯМИ О:
I !еиегд.1лич1'ских химических aicMcifrax и tix рагпа1«>же1И1М в !tcpmu.H* ческой системе.
Особеииоп ях строения атомов 1ггмета.'|;1»ркч клх а.ч<'Л»онтт)» олногг» мери-ода и одной иолгругты.
Филических и химических свойствах п^юстых щ'шеств неметадлов. ОбусЛ1П»ле11Ности свойств неметвллоп и ох’лит иий неметаллических аломентоп <*TpocmioM n’i'OMon.
Л.плотропин и а.'1ЛО'ф()П11ЫХ вн/юиамемеппих. уЧлеорбиии и алс<>р6с1гп1Х.
Распрострзнснш11юмсталлнчсских злемеитов я 11(Нфидс. применении ихсос/шнсиий.
Ияжиейншх оксидах, гидратах окемдо» и солях Карбона, 11и грогома. Сулы|)ура. Фосфора.
Летучих водородных сосдш1еннях нсиетал.1нчсг1а£х атементов М нне}):1.'1ьных улоб|>ениях.
(>гронтелы1 ых .ма1(фмалах.
Ю«чсст1№Н!ГЫХ реакциях.
Кислотном дожде.
Ппрмнковом .•»ф(}к:ктс.
И.чтшпи нитратов н угарного гааа на органпам че.'ювека и животных.
РАЗВИТИЮ BAlintX ОБП1ЬОБРЛЗОВЛТ£.'1ЬНИХ УМЕШ1Й БУД>7 СПОСОБСТВОВ.^Т!.:
С'остаил<ч1ие вами <|юрмул соеллнений нсмегал.’тчсскмх элементов, уравнении [к^акний. хл|)актернлу|1ицнх основные хн.\и1ческне свойства неметаллов и соединений неметхгтнчсских дтемппов ОГк>снона1те 1тамн ирнмеиения соедниеши'! ме.металлнческнх э.чемент'ов Н.Х свойствами, значения соелпиегтй 11емета.чличегкпх элементов в .хозяйственном комплексе.
Решение экснеричентальнмх и расчетных задач.
Моблк>дсюиг .та ле.чюти'грациоти^мн опытами ч'’01тсля.
В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ БУДУТ СОВЕРШЕНСТВОВАТЬСЯ ВАШИ ПРЕЛМЕТИЫЕ У.МЕНИЯ:
И'лз]>шатт> вещества в гоотв(‘Г("гит1 с современной yicpaiittcivnE химической номенклатурой.
XiiparcTcpiooiiaTb хнмичг.'скне эле%1енты по паюжению в периодической системе н строению атома.
Планн{К)ва1 ь и въшолиятт»oKnit'pMMeirrajibHiiie ш!г.чсдог{аин>1. Осупюствлять расчёты, испо.тьзуя химические формулы и уравнгчшя химнчсч кнх реакций.
Р<миать экспер>1мг1ггалькые за.1а«ти на ипрелеленне и распаитавание вешеств.
Нысгкя:и.жятв eiT) периода и едапайтс тлюл, '\'Ю «>Г)Щ(‘Го и чем ра:о111ЧЖ''М’я п]хк‘ние их ааскт]Х)иных оГюлочек.
Ма инучепмого и 9 кла<чч* вспомните, почему в 6олыпнмст1к* ео-елптчтй 1<я])Ги>и чегы))ёхши1е1п нын. а не двухиалсптный.
Пример 2. Пели^1(шшч<гкие эмеметпы odnoii подгру?ты.
КарГ)011 п ('нлпций рт мо.аожсиы и четвёртой группе глашюй под1‘])упт’ п(‘|)1ЮДПЧ(*(‘кой пи темы химических влемептов, то есть являются олемстпмп o/Uioii грзшлы и подгруппы. Напишем апек-тропиую 11 грас|шчепсую ялсктроппую формулы атома Силиция:
iSi i,v'-'2r2/)'‘:t.v‘'*:V
Ш ШШК
(л‘ 2s 2р
й й 1 1
3s Зр
Поспо.авауемея алектроппой и фафической электронной формулами аюма Карбона иа примера 1 и сравним электронные формулы атомов этих химжич ких элементов. Резуль1*аты еравпеиия указывают на то. чтч) элект]ю1шые оболочки их атомов отличаются катиччттвом 3Hq)ixrrii4ecKii\ уровнен, однако на внешнем энерге-тческом ч^ровне у них олинлковое катнчество атектронов и оно численно равно ио.меру группы.
Элект]х>ш1ыс ()юрмулы атомов Карбона и Cilthuhb подтверждают. что атомы не.мчтатлическнх атементов четвертой группы главной полфуппы имеют одинаковое строение внешнего энерге-П1ческого уровня и что количество электронов на нем равно половине .тлектргииж ииешиего .свершённого восьмнэлектронного энергетического уровня.
Натшцгте .огрстронны! п графические злектронные формулы атом(ж нем1 i .Li.ueMCKiix оасмектов V’ группы главной подгруппы l iiiqxirt'Ha и Ф«ю{м1|>а. СлслаГгте вывод что общего и чс.м paxin-чаетсн гт|Х1е11мг их .1.1ект{ц>иных обаючек.
С<|)ор.ч|у.и!руйтс В14ВОД пб общсм н различном в строеннн элск-гропных (ккиочек аго.мпи неметаллическихаю.мснтов одной под-фуипы.
[^итмогрше ст|кн*И1И' ялекгронной оболочки атома Гидрогена и докажите, что «^бмаружеиная вами :{авнсимостъ выпол1сястся Д1я .иоп»хими'ич*кого '.leMeitTa.
Знание гт|н>ет1Я атгкмов и места в перподическон системе неметаллических элементов шхшоляет составлять их общую характеристику с укгюаиие.м группы, подгруппы, периода, ряда, строения атома, формул летучих водородных соелиненнГ!. оксидов с нанные-meii гт(Чнч|Ы(1 oKiic.’ieiiHH.
23
пример 3. Характеристика tir.uema.uimecKO/.o лииическо/о эле^ мента по cmjtorHum amosta и паюжеиию в периосШча'кой системе.
Хнмнческ1|Г| элемент с про10{тым числом 52 Телл\ф Те -распапожен в периодической cnrreNie химических элементов в пятом периоде, седьмом рял>*. \'1 гр>т1пс. главном мадгр>т1пе.
OniocjmMidKw атомная Ntacci 12& Ядро атохс* имл-т заряд -52 н состоит из 52 протопоп и 7(> исптропоп (12й - 52 ■" 7())- ^Xtincrponnan оГюлочка ачт^ма иасч1гп>шасг 52 ;vj(*icrpona, которые* распо;южеш>1 па пяти опсргстпчспспх уровнях. Па niiciiiiioMOHcpixmiMccKOM урошюрас-положены Г> алектропов. поэтому максимальная ва.'нчттогть Теллура 6, макеимачьиая стпиап» окисл(‘1тя ч (). <1>ормула m.iciiieio окспла * ТеОз. 11ск'ко;1ьку Теллур — аиа.чог (так i ызывают 5);к*мен ты одиоп под-П)\тшы) Окс'пгепа п Сульфура. то ото ласт возможнос ть отписать элек-т|Х)што копфшл'|хишк) внепшеп) .(нергетичсского у|К)ппя как ...ач" 5//* и счхггавпгь ею 1’рафичсск\т<> ;i.'ieKTix>nnvH> (.{юрм\',1\*;
- Ш
Ss
II
эр
Соглааю пифической электронной формуле внешнего энергетического уровня. Х1Я его завершения не хватает 2 ;иектронов, по-
.пл>му е riiAiJoiTHoM Теллур оо|г.1зует сосдипсиие с.
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Змапне физического смысла iiporomjoi'o и муклонпогт^ чисел, номера периода и группы, в которых расположен не-металлпч(ткш"1 элемент, строения электронной оболочки атома ласт возможность выно;шять разиот)бразпые зала-Ш1Я и упражнения. Рас< мотрим примеры.
Зеи^ача /. Лтом химического элемента и.меет на 7 электронов Гюльше. чем ион Натрия. Назовите элемент, составьте aicKTpOHiifaie с|>ормулы его атома и иона.
Решение
1. Запишем атектроиную форм\*лу атома Натрия; ,
„Na 15'-'-2>2/з/
Поскольку его внешний эпе])гстическпй уровень содержит лить \ электрон, то это мега.члическпй элс'монт. который в химических реакциях отдаёт его и превращается в катион Пачрия:
Na*^ - Na* ,
Рассмотрим, какие изменения нроизотли в строении злекгроииой оболочки атома Натрия:
24
,ь
II
1 iNa” 2f^' 2p^ З5* ‘Л _ < -iiNa" и'^2н' 2р^ ^ ^
Какш1дим.кашчествоа;к‘Ктронаввно1(еНятрияравно 10.
2. BbS4Hc,iH>L cKaibKo элесстроиов имеет искомый немс* таллнческин химический хтемент:
10ё + 7в - \1ё
Такое количество элскт[К)нов входит в состав электронной оболочки атома Хлора.
3. Запинкам электронную формулу атома Хло)>а:
17CI 1a‘^2V'^27?®3s^3//
4.Запишем электронную формулу иона Хлора, Поскольку* на внешнем энсратическом уровне X-iop имеет 7е. то после прпсоелшюиня электрона BFieminiH энергсти-ч«*кий уровень образованного нона приобретёт завершённую 8-электропную конфигурацию и отрниатсльный заряд.
СР ь le—Ci“
„Cl" 2s^ 2/;" 3,v2 3/
„Cl - l-P 2s'^ 2/>" 3.s'^ 3//
'ЛаЪама 2. Нахождение неметалличееко]^) элемента ло его положению в периодической системе.
Назовите неметаллический зле.мент, если изшчтио, что он находшх’я п 4-а* периоде периодической системы, образует летучее соединение с Гидрогеном, а его выспиш оксид соответствует общей <|)ормуле Е2О5.
Решен не
Мысиик* оксиды с o6iu(!ii фо1)муло11 Н2О5 o6j)iwyu)T эле-м(.'иты V группы. В четвертом иермод(' расположены два элемента этой группы — Иападий и Лрс.еи. Ванадий — элемент побочной подгруппы, а побо*1ные подгручшы образованы лишь из металлических алементов. у которых летучие соедтшення с Птдрогеном отсутствуют. Следовательно, искомый кимически11 элемеет — Арсен.
5
Вопросы и задания для самоконтроля знаний
1. Согласно госу.тарствеиным требованиям к усвоению .{наапи. вы-# # а>'ск1шкиосж>анин шкоты датжзш знать cifMBaiM и названия не менее
25
20 химических э;1смсиго8. !U)ii|mh>S4Vjv пи иямяти иос11)юи:тс‘С1И как можно oo.'ibiiic с11МИо;иж и iicxurnui/MiMCCicitx :л/1смеигов.
2. ОГ»ьяпп1тс |Ki3.ni4iU‘ и схожечть ст|юс1шя атомов нсмег.1ллн* 4Cf'»CHx 'лем»'1гтв олиой подгруппы: л) Окстгпа ч\ Сульфура: Hirr* [млч'иа и Фг)гфац.\: в) Kupi^oim и Силиция.
'I. ООьж’шШ’ рлгиичиг и иолобжк'п. <т|ми.чши атомов иемпты-.iiiMi.TKiix :члсмснитолт)П) 1и«1)жш: л) и Ге.пш: 6) Ючк"»-
па и ^1)лус1рз: в) Сулы!»)^^ ** Х.к»ра.
i, О пс'лк‘1а‘1лич(чч«>.м :>лем(чгг<^ идсЬ’ |k;4Ii: расположен и тре-
тьем tiej)fio;i(‘. на пиетнем .Tiiepavnimcckom yjwrmc им(‘ет Г> электронов?
5. Укажите хим>гч1Ч*кт* элементы, имсюпше олииаковое crp|к>вня: В, X. ХЧ*. Р. Лг.
()*. Сотая fjjopMy.'ja кислоты М2КО4. лЪпчп роииля оГтлочка атома KiHvnrmof'tpa »у«пшс1« t irMi-itTr нм чч ц)м :)т*рптнчг('кнх уровня. Ма:в)П1пе xiiMOMiTmiit эломпп и гоггаиьи ||к1рмул\ tiKcicu, соот-петгтпунчтчи тж кис.нш'.
§4. Проспае вещества нсметаухлы. Яилсинс ПЛЛОТрОМПР!
1 laaitaiiHH и ф<»рмулы hcmi*t:li;h>«. 11рог 1 ые вспнчтва, о6ра;к))»ии-пыс' агомамп псмтч'ал/шчгскмх .элсмтмгтв; м.меюг общее naaitamie -tieMemoJUbt. В coomtHCTnmi с ('авремоткя) ук|)и11т*кой химичепаж иохач1кл;гп*рж. щиваипя ие.мепсхюв пишут с матекькой буквы. Они не всегда соип<1дают с паднацпямп соотмотггиующнх им iicMtTa.'i.’Jii-чегких .ч.'к'мг'итои. Мотгкч »*' 1П'мета.ч;|ои м(плт (‘г>г1Т)ят|. in разного катичехтва атомов. >’ «iiaii и тЧ 1>то.м боитьше п.т таГенщы 2.
7а6л1Л(//2
Нпакапия т'мсталличсчтих элемси гоп и иемета.'1:1ов и соответствии с современной украииско!! х’имнческоГс номенклатурой
Химический ЭлеМогг Ирис юс ИС1ЦС('Т1Ю Химич<ч*кий элемент Простое 11<‘ЩССГМО
Иазиание Сим- В<1Л Иавшише Of»p- M>.ia Иа.1ваш1с Сим- ват Иазваинс ^**1* Mv.ia
Гидрогеп И поло1>о;1 н. 1>ром I.^r бром П|*2
11итр<»гсл X а.чот N? 1ГоЛ I ИОД Ij
Оксиген 1 кнелорол 1 олои о, О:, f КарГкж 1С углерод (гра(|)1П'. 1 С 1 iui|)6mi)
<|)луор I- Fj CioittuHif Si noimuiii j Si
Хлор Г1 X. М>1> си Cy;ii)(|iyp S сера f S
20
Аллотропия. Вы, imiu'piKH*. ооратп/Ш ипимапме, ч гг) для Окси-гена в таблице 2 дано ие одно, а два простых Bt'inccTna. а дли Карбона—три. 'Гакос явлепмс иолучи.'Ю иаввапиейллот/^опня, а встст-гва — аллотропные видоинмепепия.
А’1ло'1'ропня — супитгионапие одного и 'I'oj'o же »!мическо1т) атсмент;! в виде нескольких простых веществ, отличающихся между собоп стр<кг||ием и свойствами. Аллотропные вилоизмснения - это проспдс вешестпа, о6разова{шысм)диим химимсч ким атсмоптом.
Аллотропные видоизменения Oicciireiia. Кш'.щюд и плои известны вам из уроков 11])ироловс;к‘ипя м химии и onioBiioii школе. С'равиим состав и свойства ;»i их простых иеик’стк (таблица 3).
Тп6;нш,а ^
Состав и cBoiu' iBa кис.'10]>одп и озопа
Уе Призшпен сравнения
1||)(и*гмо lUMiK'rnia
1чИС.101ШЛ
Олои
1 Ф(»рмула О. "
2 Строение мо.юкулярти' ^!о.:еьу;шр11«кг
3 Относительная мо.юкулявиая масса 32 18
4 Лгрегитиор состояние газообра.'нюе газообразное
5 0тт)(‘ител1>иая ll.ilO’J'llOri li по воздуху ].1 (i.'i
6 Запах ;<на\ П«’ЖСГП1
7 Цвет в <У>ычиых условиях бсЧ*ШК*Т11Ы|'| uoii
8 Растворимость н воде растворзеп*я 11.10X0 раегш1рш*тся в 11) раз jvMine кис имюда
9 Хи м 11 чес кая акти ш в icr i. — uiiicoKaa им( иь высокая
Более в1.1С(и<ая, чем у кмсло])ода, хммичепчая аь'тгшппсть озона проявляется в том. ччо некоторые всчцегпы (нап1>пмср. (|>ос{]юр. атанол) и озож? самовоспламеняются, каучук из ;).'iacTM4iioio становится хрупким, цветные красители обесцвечиваются. Причипой этого яв.1яется то. что молекулы озо|*з неустойчивы н .кч ко разлагаются:
2СЬ ' 30.
27
Олиако сначала из одной молекулы оаона образус-тся одна мо-.'юкула кислорода и атомарпьп'! Окспгеп. ()и бо;ше эш^ргичпо рея-гирусг с нешествями, чем к|илород, что объясняет большую, по сратюппю с ним. химическую актшшость озона.
Как видим, несмотря на то. что кислород и озон образованы атомами одного и того же химического злемеита, ■ зто разные иростьк* иеш(чт1зя.
На.1И'ше у Оксигсна аллотропных видоизменении кислорода и озона обуслоатено разным количеством a voMoii п можжуле.
Кпс.'юрол -- шч'ьма распространёшюе н природе нетестпо. Достаточно вспом1!ить, что воздух на I /';) состоит из кислорода. Это .чллспзюгшос видоизменение Оксигена iniKieT важнук> роль в про* tieccax дыхания, горевши, обмена веществ и апс))пж. произмолстт* мпал.’юи II т. и.
Но сравиоиию с киспородом н ириро.де гораздо меньше озона Если мыслсити-жат1. пол атмскфериы.м лаатеиисм и (>авно%(срно распо* лпжш ь вокруг Зc.^L^и кислород. нахо.гяштк*я в атмосфере, и аюн ш озонопого слоя iiaiiK'ii п.’шисты. толщина кислородною слоя была 6)*i ракна почти S км, тогда как озонового вс<м'о лишь 3 мм. Небольшое KiviHMCCTBO озона образуется из кислорода ноздуха во щхгмя фозы и IHvn'.TbTJ'.Te окт имения иепич-гвематы хиоГшых .деревьев. 11оэтому вш-л\'х после гр(Х1ы II в xBoiiiioM лесу имеет особы!! запах свежести.
Озоиовый слой и его зпичсиие. Упнкгщьмын озоновый cvioii нахо;11ПЧ'я от поие[)хш)гт Земли иа высоте 11риблизи14'льж) 20 10 км. П))011с.\ожлеиие отого слоя свя.тано с те.м. что в верхних слоях атмос(1ч'пы мпд ио.аейстш1см ультрафиолетового иатч'чення Солжщ кис.10|х)д щн’Вратастся в озон;
30. 20з
Эту реакцию иесможмо провести II в .таГюрагторных условиях в приборе и:«)бражёипом иа ))нсупко5.
Благодаря наличию озонового слоя поглощаются .пучи.опасные д.ая .тлоропья человека и всего живого, то есть аглотропное вилоизмеиенне Окешеиа озон становится своеобразным фил1.тром. который з.шер' V tmtr'or aoiBaer ультраг[ишлетовое И .элс1Гфо-
0L1M пшуигним олшш машитное излучение Солнца.
28
Озон 3T(j природный надёжный защитник всего живого па нашей планете от н;иубного воздЫ^ствия солнечного излучения.
В настоящее время на толщину озонового слоя (Л |шиателыю влияет хозя11ПВ1;иная леятелыюП1» человека. Ввиду зтого в науке существует пмютеза о разрушетш озонового с.'1ол, суть которой заключается J* том, что из-за выГ)рос,ов в aiMoccliepy вредных веществ, в чагтос-ти фреона - органического соединения, которое содержится и а:)|юзо.иы1ых упаковках, ох.палитс;;п>мых системах холодильников и т и., озоновый слой игтоичается. в иём образуются так называс.мые шоиовые дыры. Как следствие ланш гное действие стоя >Т£ул1нается.
Впервые (юиаружив озоновун) дыру больших рхгмсрив нал Антарктидой н 1985 г., у'чёные заГпии тревогу. В 1987 г. с целью сохранения озомо1юго слоя посредством снятия с производства р:ифушаюшнх его веществ, был нриият Монрс;иьскиГ| протокол, к которому присослпиился н СС’СР. В 1991 г. Украина нолтверли-.la спою правопреемственность зтого решения.
А;1ЛОтр011Ные 11идоизмсм1ення Карбона. Распрострапснными ирпродиымн а.||.мотрош1ымн видоизменениями КарГя>на являются шшаз (рис. i^a) и графит (рис. 1а). ^)ти жпцества раз.'1ичаются |)аз-мещеннем атомов в узлах кристаллпшчжих решёток.
В алмазе относительно любого атома Карбона четыре^ сосс/тних атома расноложеш.! л углах i]paBH.fibHO)t>7XTp^i:>;ij)a (рис. (>б). Благола-1>я 7вкo^n’ распа1«»женню атомов Карбона все связи равношяшы. а расстояния межд>* ато.ма.ми — ошнаковы. Такое строение кристаллической решеткн обеспечивает выгок>*ю твёрдость ал.ма^ ои является самым твёрдым ггриродны.м всщество.м. .Алмаз прозрачен.
Рис. 6. Аг.ши (а) и модель его кристаиииеской реш^ки (6;
29
х’оромю ирешмляет сип. .Л.'1мг1;1ы iiriio-'iKWKn л.\а 1>с‘:«1нкя гтоюа. Г>уре1гия горных пород (алма;1иыс uhTj- и1(|и)1ь1.п,иы. круги). д-1я резания н шлн-
с|юи;шия C'iirJiiHi.ibii()o6pa6oraMiiuiii fuiMaa на:н>1иа10т6])и.м-
jHum m.M дорогим юигдирпым украшением.
В к|)Нстагтнч1ч.'ко11 решетке iijatinmi атомы Карбона pacmxio жены огдедьимми с.пом.ми. В iipcvuvjax одного слоя они объединены и шестматомные ко.тыш (рис. 76).
Вис. 7. Гjtatpum и издс.гшг uj нгго (а)у KiHicmtLViu^eaiOu ргшетки /ра~
(fnima (6)
Сня;ш в nptvxe.Tox ол*юш слоя атомов намного сгктьнее, чем с ато мами соседнего слои, к тому *же ргкчдч»тие лк'жд^'' слоями почти в
2,5 р:ш больше носравиетиое расстояниями между атомами в 11реле-дах олн< 11*0 слоя. Блаюдаря так» >м>' строению кристаллической решётки 1рафит лсп<о pan цепляется паченгуйки и при 1юзначитслыюм ма-жатп и па карл1глаш с |ра(1)итовым поржием можно писать и рисовать.
1'|>афит непрозр;»чен. ceiwro цвета, с металлическим блсасом. жнриы11 на ощупь и д(к:таточт> мягкш'к В отличие от алмаза оп проводит :).?1екгрпческиГ| ток и теи.к). Кик мягкое лешество срафи-товмм порошок нсгихл1.зук)Т для смазки подвижных частей машин и механизмов, чтобы умеиышпь силу rpiaimt. Благодаря ачсктро-нроводпмости его используют в химической промышленности как материат для электродов, а благодаря Ten.Tonj)OBOTi!MocTH — в теплообменниках.
Следовательно, ввиду разного (тросшш кригга.плических решеток а.1маз и г|)аф|1т щюявляют разные физические свойства.
Налиммеу Карбона а-?1лотроп11ых видоизменений графита и алм<»з;» обусловлено р<1зным расположением атомов в кристаллически?; решётках.
30
в пр|фолесвоб<1Лныи Кл|/юн встречается чаше пггто в виде ipa* фита и очень редко в bilk* оглетышх кристхпои ;имаза_ В иасто-ящл' время налажено пр<1МЫ11(лсн[нк‘ п|Х)Изв<исг|м синтетически>: :LiM;t:u)B. В г. Киеве с{^уик11иомируот Пиститчт снерхтверлых мате-pHiuoB имени В. М. 1>аку.1я В 1961 г. его учГ'Ными впервые в СССР ОЫ.1 осушествлеи пппхм ll(•кvccтвeпIl^>lx алмааов па графита. Прпо-ритетпыми раараасш.ами ппслтта являютел: п<».1учепие моно* кристаллов сиптстпчеекю. алмааов болыипх paaNiepoH. шлп(|)ональ-ши.ч iiojxmiKOB n;j niiiri : п'кгкпх m.imbbob, снерхтперлых магерпааоп дли иаготоплечтя ('1и*|>хи|и<чиих пиструмепто». которые использу-юто! при ретапим. uypiTimi и г. и. Нпггрумеиты. 11а1'01овлеммы(‘ пи пгкуспвеппых алмазов, не упупают п:ич>т(>вл(*ппым т природных алмазов, однако они гора.чдо дешевле.
Так нааываем1>п'| а.лю1н1пшй угяеро() (сажа, лревеспьп'! уго.-'п») 1В- прппадлсжт- к сл.могтояклыпям аллотропным впдоиамеисчгп' ям Карбона, а яв.чят'ся очень мелки.мм ра::Июспрпети|)ова11пы'мн к[)псч'аллами граг|)ичд.
1:щёодт?а.гтпт|нппь<- 1и»лопзме1Кчп;с tiap'jond карбин — сна-•ьгта патуч1ин синтегп'в ским способом,.«:к^и.аи*ж1ин в природе в виде iifXjAM.joK и ш.|Х1П.тениП в пхи'аиг \.«мы Карбона в карбине соелмиеиы ■ прямолинсЙ1!ые Kapoon-Kat/MiHOBue цепи ''С*-Г=С= *!ли "С^С . 1К1сположениые шлраллелыю,
Карбин и.мсст иолуп1Х)волииковые CBoiicnu'i. которые усилива-ютсн пол действием света.го его свойство пахолт практическск' примопеиие в фотоате.мет-их.
Общие физические cBoifCTBa нс.ме-TJwi.'ioB. При 1гормалы1ых услошгях пе-мета.'1лы (водород I It. фтор I';*, хлор CI2. кислород 02' 0;i, ааог N;,*) и пперт-
пые газы (i cvniii Не. iKoii Ne. а]>гон Лг. криптон Кг. кс(Ч1оп Хе, pa,ioii Ни) находятся в 1-ааообразпом агреппиом состом-ппп, бро.м Вь - жидкость, а остальные пеметалЛ1>1 -- тие|)Д1>и' вешеггва.
11(;мста,а.11Ы отличаюгея цвотом.
В чагшостм, водород, юн-.'юрод. азот —
Г:»-«*чттныс газы; (jrmp '1?«л.!->-жё.ттый. а хлор — жетгозахиип ядовитые газы с резким спеш|фическч1м лап:1М>.м: бром
тёмно-красная жилк<кть. жёлто-бурые _ - %
' „ . • ^ Пш тит^^т rtsepxmaeptbdx
пары которой именл- pe;iKiiH. разлража- мптгршит
Hininff запах, а при поп;иа!нн1 на кожу пчеии Н.И.Впкрлм вызывают сильные ожоги. Фосфор ИЛИ Украины
31
красный —твёр;1оепешество красного цвета, фсх'фор белый - твердое вешество белого цвета. Cef>a — гвёрд1>г вещество жатгого цвета. Иод —
твсрлос Ч1фно-фж>лггояо(' иепич'пю <’ м<‘та.'1лнч(4'кмм блеском (])ис. 8).
8. Обращы немегтшхую: а) хлор: 6) фосф^>р: о) бром; г) иод
Иосколыа' неметаллы имеют ратные агрегатные состояния, то н темпсратч'ры нх (ьтавления и кипения находятся в широких преде-л<1Х. Газообразные иоме1ЛЛЛЫ (полород. ютслорол, азот) при пор-мальпых ус-^ювиях кипят при низких температурах (около -200 *С). Твёрдое исщестмо под при иа1’реванп1! сублимиррткя — С1)азз' перС" ходит из твердого соггоянпя в газообразное. Для того чтобы расплавить серу, достаточно температлфы спиртовки пли сухоп) горючего, тогда как одно из аллотропных вцдоизменеш5И Карбона алмаз — имеет температл'ру плавления свыше +;W00 'С.
Больш(шспи) неметаллов не проводят атектрическнн ток. то есть являются диэлектриками. Силиций — 1го.1|у|1рс)иодммк, а ipa-фит— проводник улектрическоготока. Нсмета.п.чы плохо проводят тепло. х|^уикие. рапворнмость в вод(^ не явлжпчз! их характерным общим свойством. Одиако многие из них хорошо растиор>мотся п органических растворителях. Наилучшую рапворнмость в воде имек»т галогены. Раствор брома в воле известен вам под иазпапием бромная вода.
Среди гаэоо6ра.зных неметаллов иема.то таких, чтолетс возалтса.
32
Вычломт' ii.'ioniorn. ik» воздуху гелия и хлора. Какой шарик — иа11олжчтмГ| при »1ДИНиковых условиях гелием или хлором - будет иодиимагьгя пргми гелыю вверх?
Иодпрпд и а|Л'п11 смсша.чи в равных объемах и иолучемиой смс*еыо апиолиилп р1‘;1И11пиый шарик. Вудст ли такой игарик иодииматься к iKJTo.fiKvV ()т1кл твп'верлнч'с 1)асчётами.
У1ля овшисомлепич I’ ()тд('Л1>иыхж физическими <:1юйг1чшм11 по* К()’го])|>1Х пехк'та.ялой \\ыиод\\\ууешбораг7гориьш опыт 1.
Исследуем нстсстиа и их свойстна
JiaOopamofmbiii опыт 1. Ознакомление с образцами простых вепичуги 1к;металлоп.
3(u}атл^ру алаачелия и киш'ния :-)Тих ие-мета.1Лов mtiHcinrrr в справочной лшгсратл'ре,
Результаты шаполненпя заланнн оформите в рабочих тстра.гях в ьидетаб.1ицы.
^ Дпя тех, кто изучает химию на академическом
errv
Кроме Окгигена и Карбона, аллотропные вилонзмене-иия и.меют и лрупн' неметаллические алементы. в частности Ф(н:фор и Гул1»фм>-
Лл.'ютрониыс внлоиаменення Фосфора. Среди апло-троииых вилоиамеиений Фосфора наибатее распр<чтра-непы: белый (|к>сфор (молекулярное строение кристалли-HccKoii [к'шётки), красный и чёрный фос4>ор (ато.мное гтроеиие кристаллической решётки)- Все они - твёрдые nemecTWi. цвет котор1»гх соответствует названию. Изменяя температуру, одно аллотропное видоизменение Фос^юра можно ли несколько часов npeBpa*n!Tb в дрчтое.
Б^лый фосфор .мягкое, бесцветное, с чесиочшам запахом uocKoo6p;i:HHK‘ вещество, светящееся в те.мноте, очень ялоштю, самовоспламеняющееся на воздухе при те.мперату|к* +50 '( , И.з-за высокой хи.мнческой аюнвнся-ти его хранят под полон и по возможности в темноте.
Красный фосфор (рис. 86) по сравнению с белым б(хчее стойкий к иагренаиик). без запаха менее реакционно способный и неядовитый. Его используют в производстве
3~Xv«Uktn* 10 ип
33
СШ1ЧСК (входит в состав намазки с пичечного коробка). При быспюм провеленнн raioBKoii сннчки по намжже фос*с|)ор окисляется имеюиишся в ней веществом калшЧ хлоратом KCIO3. От этого др\тое вешество 1*аювки — сера — вос'пла-меняется и зажигает деревяшсую часть спички.
Чёрный фосфор 1{меет строеине. подобное строению грас|)1гга и проводит атектрический ток,
Аллсп^пншые вндоизмезЕ1е1тя Сульфура. npHptJAm^M ал,чот])0Ш1ым видоизменением Сульфу]>а яв,пяется ромбическая сера. Это лимопно-жё.чтос*. хрупкое, к])иета.'1лм-ческое иемцч'тио без запаха, иерапворимое в гюде. Название связано с тем, что ее кристаллы имеют- форму
Рис. 9. Аьютропные eufk/u^HeHcHiut Ctf.1ьфypa: ромбичг^у:ая (а), моноклинная (о) и пластическая (e)cejM
Молекула тшеон cei>bi сюет'оп г из восьми атомов Суль-фура (и ураниениях реакций шни)зу10тся записью одшя о атома S).
При температуре +119,v5 ромбическая сера плавится и превршца(!’]‘ся в моиоклиищро серу — почти белые к])пс-талличечмеие п.частиики (рис. 96). Эго млотропное вп/ю-изменепме Сульфура иестойк()с и уже при температуре +95,6 *С опять превращается в ромбнчсюкую серу.
Если доведённую до кипения серу (температура кипения +444,6 *С) вылить в хололнук! воду, то вследствие резкого нер.)?
5*. Составьге и .иикхииггс сраыштгмьные тлб.шпы а.1Лотропных видоизменений: а) Су.ты1)ура: б) <1>ос(|к>ра.
6*. Проведите rjiyinionyio т>исковук» леятельнехть для выяснения сути и iiepcncKTifH |1ле.г}мч4ия илнотсхнаюпи!. иодиугивьтесь к прс-эс1П<щии се |Н'4улыатов.
35
ij
m
§ 5. OciiomiMC химические свойства н и)>имеие11ие неметаллов. Расгтространеиие неметаллических олеменгои в природе
Основные химические свойства неметаллов. Неметаллы. :т мсключенном пнортных (благородных) газов, являются лолол1»но Х11М11ч(!ски актиипымп простыми веществами, которые иваимо-/leiicTityroT с. мпти/ламы. <)р1/гими неметаллами, а покото])))К‘ также со vjffKmihfMn (Г(щегт1шмы (например, горение и хлорирование метана С\ 1^, lopemn; огапола
Имея па висиим'м энергетическом уровне половину м более но-ЛОШ1Ш.1 ;)Л(гктро1ЮВ, чем их находится на завершённом внешнем энергетич(!Ском уровне, атомам нсметал.аичсских злементов злер-гетическн выгод1и?е 11рпсоелш1Я'п>, а нс отдавать aiicKTi)OHiii. Jlooio-му в реакциях v металлами атомы неметаллических злементов присоединяют :)Л(;ктропы, а в реакциях с немета.плами образуют обшис злек77К)11пые мары, .^^■^нaть. к а^х>му когорогт) нз двух немегад-лнческнх злем4чт>11 смешаются общие электронные пары в моле-кч'ле. помогает ряд ;1лект|ххугр1шательноспс
F, О, N. С1. Вг, L S, С, Se. Н, Р. .As, В, Si
Т.1сктр(АГ7ри1{2нгльшхтъ Ч’мтыиастгя
Важно также помнить, как нзмснякггся нсмстаиътичсские свойства элемс1т)и, [)асшыоженны\ в одном периоде н одной под1р\т1пе.
В пределах одио/о периода с увеличением порядкового номс|Х1 неметаллические свойства химических элемептов усиливаются.
В пределах одной подгруппы с увеличением порядкового номера неметал.’шческие свойства химических апементов остабевают.
Рассмотрим конк|хт11ые примеры химических свойств неметаллов.
/. Взаимодействие неметаллов с металлами:
2Мц + О2 = 2MgO (мапши оксид)
6Li N\. = 2U3N (литии нитрид)
2Л1 + 3CI2 = 2.AICI3 (а1юмииий хлорид)
Са + = СаНг (катьпий гидрид)
1'с + S FeS (феррум(П) сул!>фид)
36
Во rtc’cx случаях оорняошшись бинарные соелнлеиня, формулы м иазялния которых (•оггииляют но таким общим правилам:
• обычно первым iimiiyi' символ менее электроотрнцателыюго :);jt;Mem a (с иолож1ггсл1»ной степеныо OKMCJjenmi), а после ncit> - более ;)ле1С1'ро{Л рицателыкл'о (с отрицательной степенью окисления);
• псарным паиынтог в ммеиительиом падеже мепес с)ле1ароогри-цатс'.пьный ;>лем('1гг (алемеи'г с положительной степенью окиалония);
• если алемент мро>1нляет переменную валентность, ее ука:н>жа1о'г и ма;ш;шии римской цифрой;
• вторым указывают и именительном надеже ]1азвание или часть пааиамия более :)Л(‘1проотрицателыюго элемента (с шрица-■л'лыкя'з стененыо окисления), то ес'п» нсметадлического, добавляя при этом суф(1)икс -ид.
Выясним, принадлежит ли уравнение! реакции магния с кислородом к окпслт*слы1о-|юсп'ановитслы1ым:
О +2 -2
2Mfi * Oj » 2MgO
Прсисюпьк) изменешк* степеней ошеленкя Магния и Оксиге1Ш. CTcaoBaitUbHo. этоок11СЛ11тельно-восстанов!ггЕльная реакция. Напишем сс апек~т)хжмый банане, определим окисл1гтель и воегтановнтель: О -2
Мк
О 2
О. - - 20
восстанов1Ггель, окис>1сине
1 окислитель, восстановление
Л как изменилось crpotHiiic электронных оболочек ато^юв Магния и Оксигеиа в ображзванно.м сосаинении?
О О
,jMg I.v2 2s^2/ar gO Is^irV
+2 ^ -2? -2 ^ i2iMg \s^2s^2p'‘ gO
Как ВИЛИМ. в обоих случаях внеиишс энергетические >тюв1ш приобрели завершенную Koiu[»iiiypauHK>; Мапеня — за счёт отлавания JBVX электронов, Окснпчш за счёт присоединения двл'х атектронов,
()киглите.1||Мо-11(н.чта1ювптельные процессы в других прицеленных у)кшж.'ииях ышнмодсйствия не.мста.г108 с лнталламн рассмотрите самостоятельно.
2. Взаимодействие неметаллов с неметалла.ми. При определённых усл(1ниях нем(Тал.1Ы взаимодействуют между собой, образуя соединении с к{)валентноп химической связью, которые называют согласно вышеуказанным правжтам.
37
Влаимодействие неметаллов с кислородом:
С + = С()2 (карГ)0и(1 V) о1сс1!л)
(2Л)
О о
*1 2
'СО,
воссташ)«нтс;| ь. окисление
О ц
с - - с
о 2
—* 20 oKiHViHT(vib, иосстаповлоиие
yU) реакции атомы Карбона и Окспгсна входят в состав простых пешсмгтв со степенями окисления 0. В обр;ас^в;шном оксиде менее ;-)лек! раотрииатслы1Ы11 Карбон имеч^т степень окисления -4, тогда как у бодсс :-)JKMcq)oorpiiiiaT дле-МШШ1 Окспгсна:
-р-+ с +-р--.р; с :р;
^>тo можно нсредать структ\^)ной ({юрмулой 0=С=0.
Рассмотрите окие;лпчУ1Ы1о-иоесганонигел1»ные пролеееы и обрато-Biiiiiie химической гвя:ш на П|)ИМ4’|«' \^>авие14ия 2112 О2 * 21UO. укажзггс OKiuvimr-ib и «осстаио«нп::.1Ь.
Продук’Е'амй вааихюдсйствш! неметаллов с кислородом чаще всею яа’1яются бинарные соединения с ко»але1ггной полярной хииической С1шзь») — оксиды. Степень окисления Океигена в них -2.
Кроме ОКСИДОВ, более актЕшпые мегг^тлы, а также Гшфоген образуют пероксиды (например. ХазО,. К2<)>, ВаО,. U3O3).
Киачогный характер со.1собраз>'К)щих ок<м1дое* пемсталли'-меских олсмептов. Иео солеобраауюнше оксиды псметаллич<ч’ких злемеито» - киелотпые. В полтнорждеппе этого выполним демонстрационный опыт со сжЕЕганнем серы ее докажем ке1СЛотный харак-lep обрааоЕЕакЕЕОЕ'о ОЕСсида. {Вншш?ше1 Отит выполияемгея а вы-пшжпом шкафу.) Напо.мппм метачдическуго ложечку для сжш апия пеиич'тв па \/*Л серой ее пагрмчм её ее ЕыамепЕЕ nai pcBiiтсльноео прибора. Сначала сера плавЕттся.а вш>слелствЕЕЕ1 еезчинжт горетьсЕЕне'
ЗН
патым luifiMciioM (риг. I \ а). После этого внесём ложечку в колГ>у с кислородом и плотно вшсрск’М пробкой. В кислороде горение стано-
ШПТЯ Мг1М1101<» Яр'1С‘ (]Н1Г. 116).
Рис. 11. Ibpnmr иа (юндухе (q) и а }шс.щн>()е (б)
С)Г)1»я(чип‘<' иоч1'му 1‘0|ич1ие cepi»i н icurjiojxw я))че, чем па иоадухс.
После полного мрекритепия горения вынем ложечку я ежн-I’aiiMu иа колбы, а стемкм колбы снюлоснём 3-А мл дис'тлли1)01иш-1ЮЙ 1ЮЛЫ. По.'|умет1ыГ| 6ес1имт}{ый прозрачный раствор отааье.м в пробирк)' м испыгаем ин^шкатором. например мепкювым оранжевым. Раствор ripHiWipf^raer свойственную кислой среде розов>то ок-раск'у. Г1оито))им о41ыт. но уже с фсналфталенио.м. Посте добавления к раствору нескольких капель этого чувствительного к ЩС.10ЧНОЙ среде 11н.1Икато|>а появл^п1е малиновой окраски не наб-лкиастся. Следовательно, пролл-ктом вза1СМоле1!ствия воды с образованным в результате сжигания серы всшеством яатястся кислота. Зашш1см уравнения осуществлённых реакций:
S * О; SO2 (с>’льфур( IV) ОКСИД)
SOt + П >0 - H2SO3 (сульф1ггная кислота)
Согласно нривё'Дённы.м уравнениям, продуктом горения серы ЯВ-1ЯСТСЯ кислотный оксид SO2. который с водой образует сульфитную кислоту lijSOi.
Oii|KMe.iim*. при11.*1.г1('Ж1ГТ ли реаюшя сульф\т)(1\') оксида с водой к окислителм1о-|«игтанов1гге-тьным.
Взаим(н)ействие иемета.ьчов с водородом: (2-2)
И> ^ CI2 2НС1 (тдроген хлорид, юи .хлороводорол) И,. ■ S lIjS (гидроген сульфид, или сероводород)
При изаимоде1итв11и нем1таллов с водородом образуются бинарные гоелниения с кова;1снтной полярной химической свя:1ью. Подтвердим ;лч) иа при.мерс' (ч-роводорода, У атома Сульфура до .ча-кершеиия иметигго .чпгргетческого уровня не достаёт двух :члек-тронон. а у атома Гнлрогспа — одного. Вследствие обра:ювания
39
Сульф\7Н)м двух общих :1Лсктронных пар с лвумя атомами Fiupi*-гена внешний энергетичсскн1! \"ровеиь эле1стронноГ| оболочки атома Сульфура стаиовкто! .«авершённмм. Поскшькл' Сульфур более алс§орси1Т1)ицателькы11, П) общие электронные пары смешаются н сторону его атома и об1)ааус‘тся ковалсмгтая полярная сияаь:
II--I-+-11 = i :i:s:ii
в реаультате роакинм rrtMiemi окмслемим атомои изменяются; о о ' I -2 Нг + S = II2S
Пирогеи и Сульфл'р не нриналлс>»и»т ми к одному периоду, ни к ОД1ЮЙ полфуипе. Поэтому для выяснешш. какой из неметаллов окпс-литеть, а какой — востнюнитель. вос1кхи>зуе.мся рядом атектроот-рицательностн. Как вюим. Гндроген менее атсктроотрнцателен. чем С-ульфу]), слсдогс\телы1о, н алсктршш^^м С^алансс пулом) ш>к<\э<ш> от-дапинмс ;)лектр(И101з Гндрогеиом, а присоединение Суль<1)уром:
О ^ Я
Иг —— 2Н иоспаиош1те.'п>, окисление
О ^ 2
S + 2г — S окислитель, носгпшопленис
Взанмоленствие немггаплов с водородом принадлежит к окнслнтельно-восстановитетьным реакциям. Образуются л<тучне (газообразные tun ж1икости) бинарные соединения.
К каким Iииам химических рсакишк 1<)юмс окнаштелыю-аоссл’а-|101штольных, по папи'му MiteiiHio. 11|Л1иа;у1ежат j)CriKiuni .мстаилон (' неметаллами, неметаллов с иодпродом?
ВзаимоОеНствие неметаллов с другими неметаллами. (2.3) Кроме изаимодейгпшя с кислородом и нодорол<^м. иеметал.'зы также вступают в реакции с другими пометалламн. иаиример:
С + 2vS CSo (Kiip6oH(lV) су.чьфил)
Si 2CU = SiCIt (С11лицнн(1Л^’) хлорид)
Продуктами взаимодействия двух неметаллов являются вещества с разным агрегатным состоянием, нмеюшие ковалентный тип химической связи, общие электронные пары
KOjopofi t’MCUiaiOTCM к а'з’ому 6ол/.ч? электроотрицательного неметаллического :)лемента.
11()льзуя<;ь рядом ;)лект1мнгг|)ица7е.'1ыим*тп, 011ред<‘лите г темени окм* слеммя :)Л(?меит()11 и Ka|>uoii(lV) суль(|)иле и силпипй( IV) хлориде.
40
Распростраиепие немгта^ьчов в природе. Г1еме1и1.;|ы и природе Гюлее рск прсн гранепьк м(,‘м м('га.члы. В счн' гав воалуха ихо;1ят; азот, кислород, инертные гляы. С'('1>а обрятует .пиюжи самородной серы. Мссторождснмя (аморо;ни)11 г(;ры в Предкариатьс — один па самых болыпих в мире. Супкхпнуют место])ождет1я графита, очень ]>едко псг|)ечаючся дч.мазы. М)Х)мы1нленн1>(.м меги^рг^сюиием rparj)ma i* Украине яатяется Завальс!*^ KL>*. место[)«»»аенпе. сырье которот испать-луег Мари>т1ол||Скин графиюный комбинат В нескгхи.ких репюнах Укразшы обиарч'жепы залежи порол, которые могут содержать алх!а-зы (в чаетшлти. в Ж(пч).мп1К'кой облает, на Волыни), однако про-мьшхчеишле мстторождеиня норса ещё не открыты. Гораачс» больше атомов iu*x!tn7Li.rin4CCKHX элементов (кбргшуют pii3H(K/>pa;niue сложные Bciiux-tHn. среди KOTopi.ix доминируюг окси;1ы, соли.
Вспомните и:) гео)'р:|ф|т и химии Я клпсса расиростр;икчшс окси-• дои и со.чей и iipuiHVie.
Применение пемста.||лои. Ирнмсненно аллочроиных индоизмс-нений Октигена и Карбона мы \^е расс.\ют1>ели в прелылущем па-paq>a(t)c. Друше нс.мсталлы также ifMcior разнообразжч' применение. Ознако.митъся с ним поможет рисунок 12 (с.м. г. 42).
На рисунке 12 в описании применения углерода >т1отр<'блён новый хтя вас терлпш- алсорбция. Адсорбция — это пкк’обносп» некоторых BetU('( ТВ ((1Лсо[)бентов). в частности угл<рола. у.терживать на свсх’й новерхности часгины 1*аза или растворенного вещества. При этом адсорбент не изменяется, а ;мшп* удс1)жпвае1' пкюн пористой моверхиостыо газ и.аи жидкость. Чтобы вернуть адсорбету (пособиость к адсорбции и извлечь адсо]>бирова1то(г нещсство, достачоч 11 о 11 агрсвап и я.
Адсорбция — способность одних веществ удерживать на своей поверхшк“ги частицы л])>тих вешсстн.
Регенерация — возвращение адсорбенту' (например, углю) способности адсорбировать вещества.
На адсо1м'ишошю1Г пкк-обпости угле1юла базируется его исио.чь-зовапие в мели цине с лечебной пачью - эк» тдб.четкн или капсулы активмронатюго угля. Их применяют мнут рь мри отранл(?иии.
Украинскому ученому доктору хи.ммческнх паук, профессору, члеиу-корресноидепту 11Л11 Украины Kaimejno Николаю Тимофее-пину 11рИ11ад.м<*жмт создание адсо1)бентои медииииского назиачеиия, в частности углеродных гс'мосорбентов, с;о»(местимых с к|)овыо.
В алсорбанонно1( спсю^биостн ут.тя можно убел1гп1ся, проведя такой 1>емош'т{хшдонный опыт (риг. 13). В шьттир. ншюлненный газоо6ра;п1ЫМ Hi!rporcii( 1\ ) оксидом и закрытый пробкой (рнс- 13о).
41
Применение немоталлое
Водород
произэодсгво аммониака. клориД' ной кислоты, метанола. г^)етрашекие яидких трое а Tsepiibie. сезриаание и резание гут оп>>авких металлов, восст анов-люние металжн» ии руд
V
Бор
составляющая нрйт ронопоглоща-ющих материамои идориых реакторов. защита пи1шрх1юстсй стальных изделий от коррозии, о полупровод>ткооой технике, изготовление преобразователей тепловой энергии в электрическую
Фосфор
белый ~ для производства красного фосфора, ярлсиый — для прсмзвшнггвэ спичек
Углород
графит ~ литойпоо, металлургическое, радиотохничоскоо произ* еодстоо; изготомломии ыккумулп-торов; в нефт01 лзодрб1ипающей промышленное ж для проведения буровых работ; изготовление аитикоррозиоииых покрытий; различных смазочных материалов, умоньшоюи^их силу трения: алмаз — изготовление инструментов для бурения и резания, абразив»тмй материал, ювелирные укрошомия
Сера
получение сульфатной кислоты, изготовление резины из каучука, производство слмчек и чёриог о пороха, изготовление лечебных
препаратов ^
' Азот
газообразный — для производства аммониака, создания инортмой среды при сваривании металлов, в вакуумных установках. электрических лампах; жидкий — как х/1адагент в морозильных установках, медицине
Силиций (кремний) а электронике и электротехнике для изготовления схем, диодов, транэмсторое. Фотоэлемектоа.
ПрО««380ДСТ8а СЛЛ3808
/
Хлор
11|Х)ИНПОДСТВО хлоридной кислоты. мтогих органических растворителей, лекарств, мо-иомероэ в производстве пластмасс. о’беливателей; как дезинфицирующее средство
1*|1с. \2./[римгнгние нгмгтииоа
42
I -
Рис. \Z. Адсорбция шищю^{(!\^ OK. Подобны!! ошат можно провести с раствором черн ил.
Лдсорбцноиную способиость углерода ипюльзотич П. Д. Зс-лмнеми"! в изобретён пом им в 191Я г. уго.'п.иом противогазе средстве ииднвидуачыюи защиты органов д|.1хамия, лнна и глаз чс~ лоиека от в<.)здействня врелшах в(‘ще(тв. находящихся в атмоефсчя?. В 19И> 1'. был организован iipoMbniuieimiaii выпуск мзобрстсипого y'leiH.iM противогаза, ото спасло жизни eOH'ii чысяч со.адат во время llepitoi'i мировой воГии.1. Усовертепствоваиный iipoTHiJoraii (рис. М) иримсмиктся и в nacToBBLce нремя.
Зелинский Иигсолай Дмшириевич (1^01 /У.5 У) — <ш(ктщы/'{сл ipubihtu //х-pautWKOi'o пр(шсх(гж(кипя, академик.
('речЬ/ее оСщтшагше получил в Ршиелат-i'KM лицее (г, Одегса), высшее в Ново российском университете (г. Одестп).
Ilix.ie окончания университета ра(ютпл нргподанателем.
Научные роботы учёного шквяш^л'ны uicieikMiaHuio аминокислот и белков, со-стина нефти и продуктов её nepefMOowKU. каташшторое Дгя реакции ор/апич> ^ кu^ соебинешш. Его вклад в пауку отмечен miWMA Госубарствегтыми hijcmummu СССР и Оругиин высокими наградами.
Николаи Зелинский
43
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Особенносп! строе}1ня атомов неметаллических ате-
ментон, обусловливающие химические свойства пеметал-лов. Из нзу'кмпшго на уроках химии в основной школе вы змасгс, что высшгщ Baficm iiocj b атомов химических олсмеи-тов равна номеру фу1ти, однако существуют ж'ключения.
Обратите? внимание на приведённые в § 3 1'|)афичсскис :wcKTpK)HHbie (|)ор.\(улы атомов неме'г,и1лнческ1!х элементов и вы увидите, что. кроме Гилрогена. у всех друп1х меметал-личесюсх aicMeirroB катичсство н(чгпаренных электронов на внешнем энергетическом >фовне в ifx атомах меньше но-Meiia группы. Как известно, валектиогп» равна количеству lUK’HaixBHUiix элемпропов. '1’огда поч(*му максима.']ышя ва-лснгность н нанвысшго) степень окнелення атомов многих неметаллических элементов совшшаюте номером группы? 11рнчииу этоп) выясним на нриме]Х' Оксигеиа м Сул]*фу-ра !1смеТ(и1лических элементов VI группы гляшюГ! под-ipyimid периодической системы химических элементов.
Оба элемента на виешне.м энергетическом уровне атомов имеют но шесть электронов:
нО \г2^2р*
,eS 1л- 2,2//‘ 3/ Зр'
11 все же Оксигсч! не бывает шестнлгиентным, тогда как у Сульфура су1иествун)т соединения с валснтноп'ыо 6 и iiauBbicmeii стененью окнслеиия Чем это об7>яснить? Обратимся к графическим электронным формулам атомов этих э.чементов:
80
шш
Ь’ 2.V
l(i
2р
1.^2л'^2/За’^ЗУ
Ш ПЛПГППТ1
Ijr 2х 2р
it it t т
35
Зр
3^/
Исходя иэ г|)афнческих электронных формул атомов Окенгена и Сульф>т>а. делае.м выюд, что у Оксигена от-сутств>тот свободные знергст1!ческ*1е ячеша{ и ато.м не может nepifiiTH в возбужутСчшое состояние и иметь более
и
лнух iit4:iia|)('iiiibix (малентных) алсктроиои, тогда как для Сул1>(|)ура ато реально, потому что наличие свободных ячеек на г/“|1одурош1С третьего энергетического уровня ноаволяот спаренным электронам стать неснареннымм:
KJ
iS* I.v^2y-2/y‘.V
ini И1II11 111 111 |IT r T t t
1л 2s Зл 3/; Zазованне химических связей и химические пишетва неметаллов как простых веществ, лают возможность сде;1аггъ такие выводы;
• все валентные электроны в атомах неметаллическ*их элементов расположены на внешнем энергетическом уровне, который солеряагг паювнну или более патовины атектронов, чем завершённый энергетичесга!н ч'ровень (атектроииый стоп):
• атомы неметаллических элементов могут переход1Пъ в воэбужлёшик* состояние, есш имеют на внешнем энергетическом уровне свободные энергетические ячейки, увеличивая этим колттчество неспаренных электронов. В этом с-тучае иаивысшая валентность и максимальная степень окисления ито.ма неметаллического элемента совпадают с номером группы;
• в химических poaraxiinx атомы неметаллических элементов достигают завершённости внешнего Э1шргетичес-К€)Го уровня припк'линением электронов jlth образованием общих :элсктротн»сх пар. Каким именно способом это происходит, зависит от строения электронных оболочек атомов peaiTHTon.
а:. j.V
■
45
I
Вопросы 11 аалания для самокотроля зннпи^к
!. ()хл1К1Ктср1Ш'Гггс оснтжыс химические riKinrnia неметаллов и приведите примеры урзвнеиим |)сакш1Н. (’ассмот)>ите окислительж)-восстанош1Т1МЫ1ис процессы, которые гтроисхатят в приведённых вами п(жмп»х.
2. Иаиинттс химические у{»акисния взанмид<.*Лствня;
а) сп.'шиия f к11сл{)))с>лом: Г>) пипщия с 1н)до)>одом; н) цинка с хлором: г) (|)ог(|)0|т с хл(>))ом. I Ькюимтс обрасютшные (•(«ушпоимя.
niiJMiiiviiiJC o6ijC^m i'ji;i|hhcii су.ч1»<1)]1да, Koropijiii ибрааусчея па водорода -1/1.8 ;i (и. у.) и достагочцого количеп на серы.
4. 11п1оль:шван рис. 12. оГг||Ж'11пто, на каких 4|н|амч1ч:к*их и химических cMojicrnax момста.ч;ю11 опюшшо практиччч’жш иримс'Ж'иие каждого иа них.
5*. С'ослшкчше Флуора г Оксигсиом имеет <|>орл(улу ОРу. Ио.чь-зуясь рядом :*Л(’Ктроатршит‘;И|Ш)пт|. выяснигс. к как<1му из элементов cML'iiiaKiTCH общие д.пект|ижиые пары. Объясните, почему это сослииеит* не называют оксидо.м. K:ik бы ны епо назвали?
6.* Испо,’п»з>’я дополните.жиую лнтерату’ру и .iHainiH по хи.мии. фттзико. бисиопш и географпи. иод1хгговьте сообщение о рехти неметаллических эл<*меятов в ири|)олс-
Л: гичке noддных соединений ие.металлнческнх эле.ментов припедены в периодической системе.
Образование лет>*чнх волоро;ц1ых соединений Х.юра и Нитро-гена. Общим способом лобыкшия летл'чнх водородных соединении является взаимодействие водо(>ола с сгхттветгтвующнм неметаллом;
Ну -I- “ 21КЛ (гнлршч'и х.?1о]жд, или хдо]>оиодор()д)
N2 ■■■ 3112' 2NJ 1я (гидрогон нитрид, или аммониак, аммиак)
П/тмеишше: летучее. »оло))одноо сооднненж* Пнтрогена традиционно продо.'1жак)т гдшпсьпщть N11;.|, хотя :)локгро<>||н|цателыюсп1 Питрогеиа лнамцтолыю болыис. чем 3.'icKT|)ooTpmumvTMiotTb Гил-ропмщ. Что каежтея названия, то его составлякп но общему правилу - спачача назьшают мсиее :).тоЕстроотрицател1*иый 1'нлроген.
46
и ofjoMX случаях проижимли реакции (■.o(viiim<4ii«i. Исходя из электронного ст1юеиия атомон 1'нл1)опта, Хлора, Интрогсла, рас-смог)1им aaeiCT^iiOHiujje и прук'1'у)>ныс (])0)>му.чы иролуктов этих реакций. ио сначала зашгшем электронные и графические алектрон-ные формулы атомов:
Ш
15
,11 15*
tN 1л- 2^ V
DO ШЕЕЕЕ
J5 2s 2р
,7С1 i.v3 2s=2p«.V3/;^ ПО ПОНЖПП ШПЕПЕВ
Is 2s
2Р
35
Зр
Атому Хло|)а достаточно обра-ювать одну общую электронную пару с одним атомом Гилрогрна. чтобы инетпнй энергсп-тческнй уроисчп» обоих атомов стал завер111ё|тым:
м +-С1: = II .ci:
Атом 1 ImporcHa за счет трёх неспаречтых амсктронов micnine-го.')Нс|)гс’Т11'И'ского ур^шня образует три общих электронных пары с тремя агомали! Гидрогена. При ;лол1 Biiemmiii энергетический уровень каж/ии‘о из атомов становится завершённым:
N•+11+11+11
11 .N. 1-1
«
II
И рнсгмотрениых соединениях существует ковалентная полярная еш131>. Общие элсктронпьи? пары смени'ны в сторону бож^е эл(‘ктроогрицателым11х атомов Хлора и Питрогепа.
Летучие водородные соелинеиия — это бинлрше сосли1{сния Гидрогспл с мгм1та.1лическ1гмн ател1еитамн. Лто.мы в их молекулах соелпнены ковале11Т11ыми свялями.
11схо;1я из электродных формул, нашпнем структурные:
И-С1 II И X Н
И
С'.ледов;1тельно. Хлор в летучем водородном сослиненин нр<»яв-ляег шиентность 1. Ннтрогси 3.
47
Только 410 были parcMOTjX'Hbi :-)л<‘КТ|и)11кая и структурная формулы a.MMomiittwk Панишитс а1екгронньи' и структурные «{юрмулы летл'чих ЯП (opoyuHiix с1)слннсннГ| K.i(/>oHii (мсг«ш). Ока1гена Пи> да). Флуор;» (фтороводорол). Сделайте пы»юл относнтслыю илме-неттия IUI ii.Mirm»» ni иемсталлнчсскнч пгмпггов одного период.» и летучие »»к ЛИНе1ШЯ>
Физические свойства летучих водородных соедниепии. Г>и-|»арныс соедии* (»ич I идрогеиа с немсиигтичтсними элементами по.пучи.ин мтучие eodopoOmtU'(■oixium'inoi потому, что при
по1)ма.1|Ы1ых условиях имеют газооб])а:ню(' аг1кчатмое состояние (х.ло|)01ЮдороД| аммониак, с.ороиодород) ii.’in янляются жидкостями с пенысокими температурами кипения, ш-ледстнис чего легко нсфеходят и газообрааиое состояние (иода).
Аммониак (гидрогеи пшприд) NU t беецнеч нын l aa с резким запахом. TOKCiiMiH.iii. Идыхание его и ма.'нлх дозах помогает выиес-пт человека на состояния обморока. В лоаах, которые провынинт’ предельно донугтмые (и воздухе 0.04 miv м^). вызывает нораженме глаз и отёк легких. нопреж;1аст нервную систему. Это газообразное вещество с наибол1.шен езтели известных nuoit растворимостьн> и воле (при температуре ^20 ’С около 7()0 :\ в 1 л волы). ИзвестныГ| н мелицннской практике нашатырный спирт является волныл! рас-тЕюро.м а.ммо!!иака с .массовой лолс1! растворённого BfintK’TBa 10 "о.
Самостоятельно вычислите, легче или тяжелее а.ммоннак посрав-нениг» ‘ 1и1.‘ iy.M>vi и еле-тайте вы1м» i игчд>.х tlth внттз дном н\ ■».»»«* держать nj^'-mpHy при запатаскни *» .»ммониакпм.
Валтеь.|\ »||>о.1Л| ;ся }»ашатъфный cmi;i: и i посул» '.• \г
ного циг и uMi< т и\!»»е:ьн« 150 .\lt При и:»;; г. \ ’'шхтъ иагаатырн..: и спирта за 1 г/m.’i, 1»ычпслнто, каков обьем аммониака ])асход.уе1'ся на прпготов.'К'иие ])acTnoj)a д.чя одного такого (|)лакоиа.
Хлорооодород (гидроген хлорид) НС! газ без цвета с резким запахом, раздражаюте лейстиует над1.1хателы1ые и^п-м. «дымит» на воздухе из-за гого. что е парами воды, которые всегда прнсут<’тву-нгг в п()злухс, образует мелкие капли хло])идно1! кислоты. Как и ах?-моииак. П1ДроГ(Ч1 хлорид хорошо растворяется в воде (при темне-ра*гуре+20“С прпблизтолыюбООл в 1 л
Са.мосгоятслыю вычислите отиопцельную плотность Xviopoiiu-дорода МО воздуху.
Водные растворы хлороводорола и аммониака. Известная вам х-торилная кш'лоп! яачяется водным jXicmopo.M хлороводорола и П1юявляет все общие пюйства кислот, п члгтштгти действует на ин-жкаторы: униве(и*;иы1ая индикаторная бy^^aп^. лак.мус. метн.н»-вын оранжевый в ней приобрстакгг pр11жсииый на рисунке 15, и поместим п нетемн'ьрсат!-тои. Пробирку .iaiqx'HUM е 11С’бс>лыш!М наклоном в сторону пробки м натреем. Уже при исзиачитслыюм про1рснаиии начммпетсл |К‘актшн е ображжаннсм аммониака, который :ы1юлтк*г аакрсплен' ную иверх дном м штатши* пробирку. Унлажнепная 1П1ЛИкато))п;н1 бумага. 11оди<ч;ёлная к отнеретню иро6и]жи, приобретает синий ниш'.
Проведенным реакциям соответ-ствушт такие Х1«мичегкнс чравнепия:
Рие. 15. Ишп^шчше oMMoinumt
2N'H.,C[ * Са(ОН). CaCI,- 2ХНД)Н
/■
2S\U^
\r
211.0
NH,iIIiO = NH^OH — аммоний пирокенд
Хотя вола и принадлежит к слабы.м элсктр(хти гам. отдельные её .молекулы лиссоцинруют на П-прогеи-катнои М* и шдроксид— анион 01Г:
ll.pz±H* tOH
15 процессе растнорения и ней аммониака Гилрок'п-катиои присоединяется к Ммт[)огену за счёт имеющейся у исто сноболн(Я1 пары элск-тронок, образуя по.пожителыю заряженный аммоний-катион N11/:
ХЧЬг' IbO^^Nli; -I ОН
Как видим, ()лпон1)емсчпю с катионом аммелтя и 1)аст1Юро появляются свободные гнлроксид'-аииоиы.
ii1саза.1а на наличие щелочной среды.
Аммоштй-катион (нон аммония) — это одшхтарядный полож$гтельный ион М Г/ образуннцийся в результате 1Грисоединсния Г|ирогси-катиола к матекуле ах!.мониака.
4 ~ХММЙ4*. Юкл
49
Нн<\ 16. Vfu mmificHur tiMMotwnhu Httinir (4г^штал»)
Лммоиий гидроксид Л7^.^0// не-обычней* оспоматк!. Ио-1К’риых, у што отсутстиус’т катпои мгталличеч'К'ого '?.мсм(*пта. имеете ;лч>г» есть awMoirnii-катноп, обраа()аампы|'| па пяти атомоа двух пометаллпчеч'ких адемептов. Во-вторых, 011 существует л мим. в растворе. B-i perijUx - :л*о cvw6biii ;)Л(чсгро.(1М1‘, ico-торып самопромаволыю разлагается па воду и амм<>11иак‘.
Высокую растио|)имость аммониака и щс-аочмую среду (чо ])аствора подтверждает деАштшр(1ы^1({И1Ш>ш oimm пол пааваписм «фонтам». ('об(’рем прибор, как мокааапо ма рнсумщ' К>. Напо.гшеппую аммониаком колбу 1 закрос.м гг|>обкой 2 со сгсклятюН трубкой J. конец ко71.|юй оттянет внутрь KfuGbi. В кристаллн ?:1гт'р 4 нальем воды и KarfHtM исскольк-» капель фе1юлф7а.11*:ша-К<и6у помеч-тнм нал тапатне1шой н<»л*'н *-мк<к гыо laK. *гттюы сгекляш1;1я трубка 3 почти полностып была нчпо жепа в волу. н*я -Л1 тип отк-^юем крап 5. Аммониак, которы.м загю шена к т ио-гтепешю растиоряется в воле, лаатснис в колбе налает и вола стремительно (фоигамообра.шо) aanaiuntT ko.iov. При ичч! приобретает M.i.imioiiyir> <*краск>'.
Лайтг салихтояимьноеоаъяспение иа:шнг>тип цвет^; -iJkihttihb*.
В ocHOBiioii школе вы Hav'ia.in .хобываиис и ■ ^«>йства хл(грид-ной кислоты II .Hiaiit*. что. в отличие от pai п«»ра аммониака, раствор хлороволорол;» имеет кпс.т>'ю срелу. С^хшиив растшрим(Н'ть в воле аммониака и хло|м>волорола. иа которого 1ЫГОто»ляют -Ч-Ю-рилную кислоту, ле. lae.M вывод, что оба летучие в<)доролные соели-меиия хорошо fiucTiuipHMU в воле, олпако «б|)а.м>ваи11Ыг [хьл воры имеют разиун> срелл*. Объясняется :->то отличиями в (кмультатах [кк'тоореиия аммониака NH3 и хлороволорола ИС1 в воле. В молекуле а.ммоинака свя.ти ис разрушаются, а за счёт своболно!! пары :>лсктроиои атома Питрогена к нему присоелиияетсн катион Гид-роп.‘на II*. o6iKi;joHamniiii в результате лнссоциации волы. хло-ронолорода связь М(.*жлу атома.ми I'lLiporeHa и Х.юра ржтрушается (всиомимте ллектролигичсскую днесоииаиин) соел.ииеиий с котм-деитиой поля[шой синзью). образованные капюиы И' п CI перехо-
50
ляг \i раггж)|), гд(' ка гпоп I идрогсиа при<:()(:ди11ястся к молекуле 1к>ды;
11-^0 I 1Г 11(0 (катион гпд1юка)1111я)
Itpiauwnmc: аип11гыиая ураипепмя ])еакций inaiiioro обмена с участием icikviot, «)Г)1|емм) .чаписыиают П а не ИзО'.
Для тех, кто изучает химию нз академическом уровне
И1>пм(шешк; и общая схема получения аммониака п
111)ом1»иилс1111ос;п1. AwNfOunaK в бо.чьшом количсстие ио 11ол1»ауют для проиаподстиа шпразнон кнслсп'ы, минералi>-пых у/а>Г>])(.'11ж'», иарынчатых ие1Н(!ети, пластмасс, и агрегатах холодн.мьиых устаношж и т. п. Па удо]^>кгпю])(яте нужд огсчесттчиюй химической промышлеиностп и аммониаке, а также с целью .>Kniojrra его во многае страны мира работают открытые акин(ч(ерные обгаества ^.Лзог»- (г. Черкассы), ^Кониерн C'TiifMvi» (г. Горловка Ло11е11кой обл., где в I9il г. m lyiiiLT в ет]н>й первый в Украшк? завод по прою-волству сшпе гичо кчго алсмон1!ака). Одесский припортовый завод <1нк: Южное Одесской обо.). Севсродоиеикос объелитмнк' (.Чугаиская обл.), -«Ровпоазот* (г. Ров-
но). «Диепроа:к»т» (i Лнепролзержинск Днепропетровской обл.).
XiiMHMWKiie 11|м»син)лсгва обычно характернзуктг по такому luaiiy: f) ojtpbe, 2) аппараты и уапановки, где протекают .хи.ыич(\'кие реакции: 3) химизм производапвенпо/о npoufi'f:(i: 4) пр(м)укц1Ш произеодстей,
1.Сырье. Аммониак в промышленности синтезируют нз а;к>та и 1юло|юлл. Азот добывают га воздуха. Для этого воздух ежнжакл* (с пимошью охлаждения н высокого лав-ления переводят и жидкое состояние). Сжиженный воздух нач ревакгг. первым нз него испаряется азот (тем-нерату|>а кинеиня 196 X). а кислород (температл’ра кн-пения 183 С) и осшльпые газы остаются в жидком состоянии.
Осиоинуи) массу водорода добывают из нрироднот га-;ia, котор!.1Й в снециальных установках при тсмператл'[н* +800 Ч’ иолиергают взаимодействию с водо|Ч: СН|-1ЬО-СО-ьЗН2
51
15я одно прохождение ажт)-вс)дорс)дпой смеси череп колонну еннтоаа pejinipycrr почти 20 % смеси. Чтобы достичь ремтабельногт проммиодства. смесь пепрореагирожшшнх гааои Ц11ркулм])у1*т м(‘рез колонну несколько раз.
4. И|>одукп.и$1. ]Jj)OA,yKTOM отого нроизволстиа является аммопигпе, кото))ый на выходе нз колонши синтеза находится в 1’азооб]>азиой смеси с азотом и !1с>до]х>дом. Смесь охлаждаю'1', аммониак пс])ево;и1тв жидкое сосч'ояние и от-д<‘ЛЯ1от от азота и водорода. Его храня т и жидком состоя-IIИИ в сиениалыпах ёмкостях. Траисиоргируют в стальных ба.'июиах, железнодорожных и автомоби./и>пых цистернах, (:11(‘ималы1ых ганкерах (водным путём), а также ио тру* бои])оиодам.
А6,
:Г.гД1
Вопросы н задания лдя самоконтроля званий
1. Нз нриыс^к- !1гиетал.’шческих атементив V! группы выясните, иамсиястся ли fuuciiTHwn* элементов одной подгр>*ппы в летучих водородных гоелингнимх.
2. Согтаиьп* формулы соединенпн нсмета.хтнческих aicMcirroB. пбразопаиных атчшлми;
а) и Гил|К1Г1чы: б) Иола и Гндрогека.
Напннтте у7мпш’1ше их патл'чення из простых веществ.
3. Сixiuiiiire (трскгинс молек>*л и свойства хлороваюрола и аммониака.
■i. Вычислите <»Г|Ы'М <н. у.), который занимает аммониак массой
6.8 г. ЧНС.10 атомов и мсиекул взтоИ его порции.
.5. Где бсиьше .молекул: в поршш хдоров*>дорола массой 73 г или в иорцин аммшшака ко^тмчсством вещества 2 мать?
б*. Какой обыгм а.ммоми.чка скнтсзирова;т ip азота и водорота. сч:* ли Ш1.ту'1ениая гм«ч:ь га.им)6разиых веществ имеет im 10 л м<ч1ьшиГ| объём. *к*м начальная? It< с из.мерення сделаны при одинаковых условиях.
7*. Вычис.тите масговую датю хлороводорола в хлоридиой кислоте, получ(чп1ой jMin w)pciHicM 500 .т шдроач! .хлорида (и. у.) в 1 .ч вилы.
53
§ 7. Оми аммс’ки iv-аммония п хло
• -пчыс
ifOH
Понятие о солях аммония. .\лгм<>ииак и хлор1>т)дород — вс-
nu-CTisa с ]>а:л1ыми П50)1ст»ами, мю локиаьшаот rimnti; их иааимодс»!-гпши между <’0Г>0|).
В!>1Пол1111м (и'Мшп'.трпцппииьт опыт. Ополотом одну чисто иы.мытую колбу копнситрпромппиым ]>астш)ром аммониака, ДРУ1710 — lajiiuoiiTpnpoBaimoii хлормдной кислотой (рис. I8tf). С-оодмпим отмсрстмя колб, как покахапо на рис. 18(^. Череа какое-то время колбы ааполнятся белым «дымом» таком вид имеют мелкие кристаллики аммонии хлорида — продукта реакции соединения ;»тих двух летучих водородных соедмнетм"! неметаллов:
\ЧЦ HCI = NII^C! (аммоний хлорид)
о 6
Вис, 18.1к<(шма<кйствш' оммопиака с тО^ю/ои .кщтОом
В этой 1ЧХ1КЦ1Ш катионы i iUfKirviia, на которые диссоциировал HCI. присоедн1шлись к мехтекулам а»1МОИиакгк и о6рнзова.*ш ка-люнм аммония
Катион К'Иц имеет раднл с близкий к радиусу катиона Ка.1ня и подобно ему может образовывать соли, получившие название СО.ЧМ аммотт. Иаатшис этих солеи состоит ив слова «аммоний» н наввани>з к'нслотпоз'о остатка в пмснителынкм падеже, например:
NII.^NO^ — аммоний нитрат аммоний сульфат
Соли аммония кристаллические, хорошо растворимые в воде соединения.
54
Хммп»кч:кис свойстна солей аммситя.
1. Р(шшжеиие при иагреваиии. ('оли :1М.\*оиия иеуаойчиШ)! лаже к исаиачителапому пагрсвапжо:
(MItbSO. =2КП^ H.SO.
/•
(ХНОзСО 2SH: ^ • 11,0 - СО, I
2. Электролитическая диссоциация. Почти все соли аммония являкггся гюьными электхюл1ггами. которые п водных растворах диссониирч'ют с образокшием катиоиои аммония и amioiioB сскгг-вотгтпл'юкпгх кислопилх остатков:
(NM,)2S0^ 2NHi + S05
3. B^wuModeucmeue со щёлочами (н растворе происходит 044NM. Ги.ил|ю):
(K\UhSO.i + 2KOII = K;.S(Ji + 2NH.,0H 2N'IliiS0j* -2K -20I1 -2К-+S05 2КН;И-ь2Н20
2N'1I^ +20II -2Nn, I ' 211,0 NIU ’ on - NII3 1 ^ IbO
Аммониак, ш»1леляю1цнГю1 при нтим.обларужннаютс помощью уи.чаж11С'1111с>й 1П1дикаторт>й бумаги.
Качописшшя реакция на ноиы аммония. Л как будут вааимо-денгтттять со тачомами /цп'гпс соли аммония? Чтобы ответить па :-)Тот иоирос. проведём (к'моистрещыоииый опыт. Возьмём раелтюр аммоний карбоната и иод(Щст1:уем иа ш'го распюром калий гидроксида (рис. И)). 1'еакция щхгисходмт сразу н <‘оировоадается выделением 1'а:и)образно1Т) продукта. Направив к г('бс .аёгким двнжепиом руки »о:1д\'х от 41тверстия стакана, где про-ьол1Ы1с реакцию, почувствуем :*апах ал1Акн1иака. Ув.1аж}{сииая шииютор-пая бч'мага. поднесённая к отверстию ciBKaifa. приобретает ашнй цвет (рис.
19). fCuiiil тдроктцд не мог и(шлияп> на неё, шккольку это нетсту'1се соолн-иепце. Повгому измонспие luieni ии-лик;ш)|к1 яцтястия резудьгатом деис-тиия иа lu.To a.MMomiii ni.iptiKciua, обр;ионашптх*я из аммоииакл и ж»* лы. которой была смочена бумапь
КОН
Рис. 19. Качеетвеиная реакция на uo/t аи.иония
IlimiiiiioM полное и сокраицемтое ионные ураи-
иеппя 11])()медё11110Й penKiuiii;
(N41 »):!<-■();, -I- 2КОН = К2СО3 + 2КЧ1з t + 2Н2О
2N1U * col 1 2К' 20И = 2]С + C()f+ 2ШЬ 1 •>- 21 l^O
2NIi;l t 20Н =2NH3T+ 2II2O
N41.1+ 01Г =NH;,1 + И2О
11ои’го|)им опы т, no другой солью аммония — аммоний opnj-фо(ч|>ат()м (N11^):й^()^, Как и в лрсдылутой решецни, обнаружим o6i)aaomiHiic аммониака. Напишем ураш1сние проведённой реакции в мо1нк)*молекулярной (|шрме:
(К4 1>).ч1Ю^ I ЖОН ■= КзРО^ I- ЗК41з 1 + ЗП2О
ЗКЧ \ .1 -I IK)'] I :ж' I :юи •= ЗК* + 1Ч)^ + ЗК’Мз т + ЗНгО
Сократив q>a3v ко.‘)ффиш!енты перел ионами, напишем сокра-ионшх* N^KiBHCHHe:
NH;^0H-XHjT*^H30
I Itjik. и в этом опыте взаимодействие соли аммония со щеючью сопровождается вылслеимем аммониака.
C'paiiimTv сокрошенные ионные >~равнсния реакпий аммоний сульфата, аммоний карбоната. а.ммпний ортофосфата со щёлочью. Одниаконыг (N111IL1H разные?
С[К1ВНОИИ1' Лдтёт возможность утверждать, что незавнгнмо or того, кнк1Ш сам. аммония 1С1;шмодснствует со щёлочью, реакциям со-orittTi-niycT одно и HJ же сокрашёпиос нотюе >т>авнсние:
N4i; - ОН -ХНз1-НзО
Pcaiciitui. которые иод1к»ляют обнаружить конкретное вешесты) или С(х*лшим1ня одного класса либо одного катиона илн аниона, получили шиваине качественные реакции. Они протекают в соответствии с одним и тем же сокрашенным ионным уравненне.м.
Кач(ч*Т1К!1той реакцией на соли аммония (а%!Моний-катион) является 1сшнмолеГ1ствие с раствором щёлочи. Реакция со11рош)ж;щегся ныделение.м аА1МОНиака. Koropuii обнаруживают но запаху или посинению увлажнённой индикаторной 6\^iani:
nh; + ОН =хнз т + Н2О
56
Vwv. 2{). Качестшшпи (нш’шш на
IINOi
\0з
Знакомясь в 9 клдсгс с важнейшими орпшиисскими соедннения* МП. вы ч'же npoMuiLiit качественные реакции по пыяалетио шчш* сышенных угле|ииородов. глицерина. глкжи.|м. сахарозы, крах* мала. Вспомните и inctoBirrc их.
С помошью качсч*т1К‘Ши.1х реакций .ч!ожно гакж<* обнарч'жинать ♦шиоиы. Прювелем (к'лшисшрациошши опыт, и К1>тором в хлорид-иун) кисюту добаним тгколько каиачь раствори аргеитум(1) интриги (растворы солей Лргенгума чувствите.чьпы к действию света, погггому их хранят в баиомках н.^ тёмного стекла). Сразу буд1.:м наблюлать ш.и1адеиио тш)рожнсто-бо.чога осадка.
Повторим опыт, но уже с раствором кальций хлорида (рмс. 20). Рс-.1у.‘|ьтат будет aiia.'ioni4<*ii первому.
Чтобы понять, какой из продук-тон реакцим вынада<‘Т в осадок, паии"
111{‘м Mo.'ieicy.'iiJjHibic и ионные уравие-ния проведённых реакций обмена:
па AgNCb= i 1Г - CI - .V ХОз * .AgCl . ^ П -ьа -/\gci 1
СаПг + 2Л>;ХОз= 2AgCl i + Са(Х()зЬ Са2’ 2Ci + 2Лй ^ 2ХОз = 2ЛмС! [ + Са^' - 2ХОз ;\g* CI = AgCi i
И.З yixiBiiemiii видим, что обе реакции ггропчоиот по одному м тому же сокращённому жпшому ypamieniiio, а среди продуктов обеих реакций перастиоримым веществом является лишь аргеп-тум(1) хло])ИЛ AgC.l
Качественной реакцией на хлорид-ионы (х.'юридную кислоту' и со СО.ПИ) ЯШ1ЯСТСЯ взаимолейгтвпе г раствором аргентум(1) нитрата. Реакция сопровождается выпадением ч'вор(>>1С11слч)-бс.мо1*о осдд1са нерастворимой в воде и в сильных кислотах соли
а])геитум(1) хлорида AgCl. Сокращёшик* ионное У'равнсине качественной реакции имеет biu
Ag*4-a =AgCI.
На уроках .химии в «к ковкой шктые вам часто врихо.'Ш.тосъ обнаруживать наличие щелочи в parreopi*. Как вы лто де^тали? Само-стоятелыю с()х}рму.'1ируите вывод о кащч'имчшой реакшт ил пыроксид-апиоиы.
57
lloT|H'mi|)yiiTOt:i. и м|^>асдеии» капсгтиоппых реакции, выпол-мим лаСю1)(шюр}1ыг <шь1шы 2 и Я ииггрукцмя по пыиолпеиик) кото-piiix приведена в рубрике «Исследуем вещества и их свойства’^.
Прнмепепие co.'UB'i аммония. Соли аммония широнч^ применяют как а;кш1ые удобрения (аммонмГ| нитрат, aMMOiinii гуль(|)ат), как комиопенгы нарывчатых смесей (аммоний нитрат), в нро-иашшстве сухих гальванических алементов, при iiaiiKC (аммоний хлори/и НЛП *у1К(шаитрь»), в хлсбоиекирском л кондиторасом нро-иаводстш' (амм<шпй тдрогепкарбоиат').
Г
‘Л.
е .‘.Jg
И(ч*лсду<-М и<чи.е<*'*1*а и их сиойспш
Либораториыи опыт 2. Выяв.чепис хлорнд-ноиов в 1>аетт>}>е.
ИалеГпч' в пробирку 1 мл раствора аммоний хлорида, добаш.'к^ 2 ,'t каи.ли раствора а))гонтум(1) иит|)ач‘а. Мто пабл1одае1е?
.Чашгтн'т/* в 'гег(1адях \(о.ч<*кулярйое и иог^иые х'равие-ння 11|х>1км<*имой Ш1ХП1 реакции.
Подтверлили ли рс^льтаты псслеловання шх1\''1енные вами :таи1Ы о качественной реакции на x.iopiu-iio*ibiV
Лабораторный опыт 3. Выявление ионов axLMOHHA в растворе.
Зшишис /. Налейте в пробирку 1 хи раствора ал!М011НЙ \.i4Jpiua. Лоб.1иьтс к нему 1 мл раствора !1ат])ий пцроксн-да. К отверстию и()об1трки полиеагге увлажнённую ннлн-квторную бумаг>\ Что наблюдаете?
Объясните ре:1ультат наблюдения, запишите в рабочую тетр;иь .матекуляриое и ионные x'paBHcmiH пр<^ведё11-null вами реакции
Г1о;гп»срл1ии ли резх^тьтаты исс.те:юва{{ия пол>''1ениые вами знания о кач(ч твенной реакции на катионы аммония?
Задато' 2. ^i;iK|)enHTe умение экспериме1гпиьно оир*.*-лслять кис.'юты. х.’1орил-ашюиы. поиы аммония в процессе роии*иия аксие|)иментальных задач.
Задана Л Н какой из пробирок без этикеток содержится аюрилиам кислота, а в какой - раствор се соли кать-иий хлорида?
Задана 2. В какой из пробирок без этикеток содержатся растворы аммоний гидроксида аммошЙ! хлор»иа и иат-piiii хлорида?
11олуче)И1ые результаты, молекулярные и ионные уравнения иропедГчшых реакш1Й запишите в рабочую тетрать.
58
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Расчётиьк'. :ш()аии: Bbi4Hдпче<'тво вещества) продуктов ]>сакз1ии мопыпе по cpamiemtio с вычисленными но уравнению реакции. Поэтому iio.^iy'ieiiiiyio в дсчЧствительностн п])одук-цнк) mutBii.iiii iipaicTiiMecKHM выходом, а вычисленную но урашк’пию р('акц1111, то есть без учёта П])оизводствс1шых 1кяч*рз>, теоретическим выходом.
Teop(4'ii'U4’Knii и]*1Ход н]юду1сга |)еакции гх)ставляет 100 %, *1Х)гда как иракгимеекпй - всезда меньше 100 %.
Для химпческош П1К)изводстпа важным является вычисление MacioBoii Т] (;>га) и объемной <р (фи) долей выхода продукта p(siKuim.
Массовая доля пракгическою выхода г\ — эю опкж/с-нис ма<хы 11|к»ктичегки патучптого продукта рсакшш к сю массе, вычисленной по у^равненню рсакшш:
m
т
'Я,.
. lUin Т|
оушгт.
100%
Объемная латя практического выхода ф — это отношс-инс объема пр;нсгическ>1 naiN'neimoro проллтега реакции к* объему. расо1итпнно.м>" по уравнению реакшш:
, JLTH ф^—• 100
IV
тгор.
Массопун) и обыЧмную доли практического выхода вы-чигляют в долях ог I НЛП в процентах от 100.
Рассмотрим пр11М(*ры.
3atkj4o 1. Ил ш>ло|юда массой 180 г синтезировали ам-.моннак массоГ| 1000 г. Вт>пшслите массовую долю практп-ЧСЧКОК1 ны.чолл п|>олукта рсакзши.
Решен ие
!. .'laiHHiie.M к()лткое условие задачи.
Дано:
mil-» - 180 1
wNIU ИЮО V
Л-?
59
2. Заш1111(.*м ypamujHHe реакции;
К. + ЗН2 = 2КНз 3 Mo;ii> 2 мол1>
3. По ypaniK'iinio ]>еакцин вычналим ма<ху теоретического выхода продукта реакции:
а) Vila " 1Н0 : 2 “ 90 (моль);
Г)) 11оекол1>ку vl : VNI-I3 3 : 2, то VNH3 составляет
ко молы vNI 1;, - • 2 = 60 (моль):
«>
Ji) “ GO • 17 - 1020 (г).
4. [вычислим массовую долю практического выхода продукта реакции:
. 1000 г
Т1
1020 г
0,98, или 98 %
Отт'ш: массовая доля црактнчеС1«>го выхоли гцюлукти реакции составляет 98 %.
Задача 2. Из азота объёмом 10 патучнлн аммониак объёмом 16,4 м*. Вычистите объёмную долю гтрактическо-го вых<1да 11род>'1ста реакции, если все юмерення сделаны при ол|Ц{аковы\ условиях.
Решение
1. Запишем краткое условие задачи.
Да»ю:
VN,= I0m^
VNHi= 16.4
ф - ?
2, Запишем у(>ависние реакшш:
N2 ЗНз = 2NH3
3. Вычислим теоретический выход прод>тста реакции. Поскольку нее вещества находятся в газообра:?1!ом ctx:-
тояиим, шк’пользуемся законом объёмных отношений газов:
N, + ЗН, - 2NH3 IV 2V
Как видим, объём аммониака вдвое больше, чем o6i»om ;сюта, и равен 20 ;i (10 • 2 = 20).
60
•1. 1^1)1'шслмм оГш'Мпую долю выхода продукта реакции:
16,4 л
<Р
20 л
0,82, или 82 %
объёмная доля праю'нческого шяхода продукта реакции соспанляет 82 %.
2
Вопросы II аадяпия /у*я самоконтроля знаний
1. Ирмислигс н|тмс])ы солей аммония. Что в их составе особенного но сраинстно е дру) имл солями?
2. 1 ]а примере аммоний сулы|)ата панжиите ypaimemoi ])оакиий, ха))актернау10щих осноппые химические свойства солей аммония.
8. Дж'1те OHiHVMViemu* качественных реакций. 11рнведи1е примеры качественных релкнш'! нах.чорид-а]нюны. aмл^^)ний-^caт)^ollы. гил-рг)кг11д*анионы. пиротъкапюяы.
4. Составьтг фо|>му.1Ы .твч-х солеи аымони5к которые не рассмат-р||ва.1мсь в тексте iupatpa(|}a. и напишите матск>мярно-ионные сравнения взаимолс|'1гг1шя нх с oapifH nupofxiuoM.
.5. Какой объём аммониака можно па'П'читъ из аммониГ| с>'льфа-та количегтве^м веиичтпа 4 .моль (н. у.)?
6* Как вы cMirraere. ил чем основано применение аммонии гнлро-геикарбоиата в хлсбопсхарском деле? Ответ подтаерд1Гтс лравненисы реакции.
7*. Вычисл1гтс массовую и объёмную дати выхода хлороваюрата. сч*лн из .х.тора катиместпом вегаествз 5 мать пат>’Ч1стн х,юроводорол массой 'МО г.
^ S Оъгн 1ы н штраты (гнлратиые формы) оксидов m vieia-un'iecKH.x злеиектов
Окенлы неметаллических атементов. Согласно ювестной ва.м обшей классиф||кацни оксиды неметаллических элементов разделяют на сачеобразукмщ4е (их большинство) и иеса1ео6раз1/ющие (например, СО. NO. N3O). Среди них - газообразные вещества (наприлтер. кар-бон(П) OKCILT, Ka|)6tm(IV) оксид, с>'льф>р(1Ч*) оксид), твердые вещества ((1хкЧ^Юр(\') оксид). Ж1!ЛК<КГП1 (вода. .ЧЛОр(\'11) OKCIU).
Во всех без иск-иочепия оксидах соединенные с Оксигеиом ато-.мы неметаллических элементов имеют положительную степень окисления.
61
MamiuiHTC молекулярные формулы иа:)ваш1ых нмтс оксилов и опрслсЛ1Пс гпепени окигления атим<ш и них.
В завипс\!01т! от киеитносп!. а с.юловагслыю. и cncncini окисления. один и тот же неметаллический иемент cn(K-o6eii образо-
ныиать окс.нлы pasiioi'o количсствошинч) состава. Например, для I lnTporcHfi павсстны оксиды t‘.o стстеиямп 0KIK7IC1IMM or +1 до +5.
1 IniimiHlTC М0.ЧСКу.ЛЯрМ1.10 формулы ОКСМ.ЧОН Hirrpni CMJI со ИССМИ из-В1'ГГ11ЫМ11 степенями окнслгнпя аюмоиотош химп'ич'кого :)ле.меига,
Соле()бразуюшис окси.чы. как вам панестно. раалоляют на WHOBHbie, а.М(1я)терпые и кислотные.
Солсобразующнс оксш1Ы неметаллических а1емснт1зв принадлежат к к»*стотным оксидам.
Кислотный характер сатеобразуиипих оксидов неметаллических :-)деме1пч)11. Болып1П1СТ1«) со.пеобримующих оксидов шгмета.ч.?ш* чеччеих aJit-'McuToH B.^anMov^oiU^j'uyKn’ с вш)ои, образуя 1смс.чо1'ы, а так-Ж(^ с основаниями и.пм основными оксидами с o6ixi3oiiaiincM соли той кнслоч'Ы, коТ(зрая соогвстствуст 01*:с1ЬЧ,У (имеет с ним олипако-ную (тсш'пь окисления кнс.'ютообргшуннцет иеметач.пмческош элемента). Укгишпныс хи.мические свойства иаабражены па рис. 21.
Оемдб'
ный
окекд
Солъ
КиСЛОТ'
ный
оксид
-( Кислота }— Н3О
[ Соль+H^ j
Осно-
вание
I^irc. 21. XuMtetf CKuc {Ж/йства ми.тишых оканЬа
Выполнн.м де.ионсп11ШЩЮ1шый опыт, татверждающий кислотный характер фосфор(\') oKciLia. Скача.la добудем оксид сжиганием фосфора (рис. 22«7, 6), потом растворим его в горячей воде н испытаем p;icTBop шщтгкатором (рис. 22т).
Метиловый оранжевый измснн.1 «*1шГ| цвет на р<кювый. Стезо-tsaTcvibiio, псачсдусмый раство]) имеет к1к:.мую среду. Образовавшаяся орто(|)осфагмая кш\чота в водном рап ио])е дисс.оцнм роняла с образованием тд1)огс11-ка'Пшш)в, прж-утггвие которых обнаружил индикатор:
02
z
am ” . rt - L
Рис. 22. Горение фосфора на возОухе (а), в Kuciopoch (6) и итьпшшш' риатора ишЫкатором (в)
+ 1ЬР()^
II;,14), J=iir4 МТЧ)?
||>о
П ' 4 РО'*
Ис1ю.’И)Нуя |>игужж 21. lUHiiiiiiHTc ypaunnnui ргакпий. k<)TO]ii.u: пол'1'вс|)жд«»ют кш'.'юч'иый xajWKTcp <:y.’ib(|»yp(l V) oivcH/ia.
1’мдра'1'ы (гндрагиыс ф(»риы) оксил<»и 11смега.»1.>1ических эле-мсктпв. Ввил>*того. что сачсобразутошнс оксиды покиталлнческн.ч
a.n vcirro8 пр11нал.1<.'ж;1Т к кислотны.м okcilium. их гмлратимми (|юрмами являются кислородсодержащие кислоты. !их1ЫШ1НСТВо IU них получают при прямом взаимодействии аюпктствутощего оксида с водой. CymcciByair исключения, например снлншп1(1\') оксид. которыГ! илнесгеи №чм как основная акггаа1яюшая речного песка. В таком случае кислоту добывают, всмлечнугвуя иа растворимую её соль более ch;ii»ho1i кислотой:
NaoSiO;^ + IbSO^ = NagSOi + UaSiOj 1 Hainiimirc iio.im)e n сокрашенжк' полные vpaimeiimi атой реакции Лля лучшеч о (чрметиротшия в рассмотренном материале лос-
иольнуптсп» таблицей А.
Таблица -1
Октпды исмстал.чич(ч:ких химических элем<чпов и их шдраты оксидоп
<]>ормула Ch'Ciicnii ОКИ(:лс)щ>1 Kif<:.tio'ioo5puayiomn 0 алемеша Гидра'па оксидов
о1ссила <1)орму.»1а Мааиаиис кислоты
ЩОг, *Г) llNO;t нитратная
SiU 4-4 ГутЬ<(»ИГ{!ЛЯ
Stb *6 H-SO, сульфатная
со. *4 НгСОд карбоиаптан
SiO: ^4 HjSiOj Г11.1икат?1ая
*'.05 -5 НзРО, <)1>тгя|юс(1к1П!ая
63
Лали.\( характорттику отдельных И|ямставиголе»1 оксидов но-металлнчес»о*х .ие>и*мтпв.
Угарный газ. или карбон(П) окснд, СО. при нормальных условиях -- газ без цвета и запаха, относительная п.ютшхть по воздуху почти 1,окижа**тся при очень низкой тгмпсфатл'рс (t,= -192 Ч ). ма.торэстворимий в воле.
Вычисли»' <'ТН*КИК‘ЛЬНу»1 ПЛОПИХ ГЬ ИО B03A,\v и ВОЛ<Н>‘>’.'» >тарноп> T«VM.
В химических 1)еакцпях он п)ю>г».мигт иосс.талоннтельныг
снойпия. ОГп.ш'ИЯП'си :)то тем, что происходит досжислсчше ■*/. • А
Карбоиа по сх('М(‘:(' С. Иосспшошпсльиьмм пюйствами угарного газа обьяспяется его применение и иыплмисе металлов из руд, iianiJiiMcp: РеО * СХ) Ре + СО^ и как топлива и смет с другими горючими газами (юрит синеиатым пламенем):
l^C'O * - 2СОз. ЛН ;")(>(» кДж
Составьп .тлскт|ктпые 5а.т.шсы р.'нтмопн.чжых окнслнто.тыие-шкстаион1пелы1ых реакции с примсисиигм к;«р<иж(П) оксида.
Фнзнолоп1ческос ленствне \тарного I'aaa. Ка{>6о!{(П) оксид fWHb ятов1ггое Bt'iuecnto. С.мертельнон до:ю11 Л1я человека яатяс'тся иятичис 0.2 % клрбои(И) окпоа в воздухе. Смерть напуттастоттпго. что >тарнь1Й ra:i прочие». чем кислород ст-линяется * тоюглобшнл! крови II прскрапк»ет перенос кисторола в клетки орпшнзма. При-шл-ками отраатення ма.1ы.ми лозами >т^поп> пш яатяетгя нсчюычтз яркш1 цвет крови. С1сты1ая головная боль, ииоглд hotcj>h стхягания
Уга15ший газ образуется uini иеиолиом сгщяшни тоилипа и но
чах:
2C -f 02 = 2С<).
но нргмя работы дш1гате.ч<'й имутренж'го сгорания, ои выделяется с табачным дымом. Нот почему [<\'))смие вредит не только курильщику, по и не и Meiibtiieii стсмюии тем. кто находится рядом.
Первая iioMoiuii мри поражении угарным газом обеспечить поступление чистого но;|духа.
Карбон(ГУ) оксид, или углекислый газ, СОч — бссаиетньп! ra:i с кисловатым и|Я1ику1тт\! и запахом, в 1.5 {заза тяжечее воздуха,
и.меет ллщщую по сравпопшо с угарным пиом растворимость в воле (при комнатной температуре в I л воды [растворяется почти 1 л углекислого raj;i). Пол ;iaaгением углекислый газ легко перехолн г в твердое состоянш Твёрдый кар6он{1\') оксид ещё называю) Г1/ЛТСИ льдом.
64
Химические свойства углекислого газа. Как кислитный окай, углекнстый газ проявляет их общие свойства: взаимодействует с водой. щелочах»!, оксидами щелочных и щеюч!1о:1емелы1ых металлических элементов.
О том. что в результате взаимодействия Kap6oii(IV) оксида с
ВОД0Г1 образуется кислот;», свидетельствует {УкювьЙ! цвет ипдика-т<1|кт метрового оранжевого, лакмуса в её раство|и*:
И-Л-О:, Н‘+ НСО:,
IICO.J 5= t СО^
Ka|)6ou(IV) оксид достаточно чл'вствитслси к раствору кальцш”! п|дро!ссида (извепкоиой воде). После ei*o 1кч|родо.1житсль!шго пропускания через этот раствор образуез’ся осадок белого шипа (напомним, что в химии .fiio6oe iioMyTiteime считают осадком): Са(()П)й -I СО2 “ СаСОз 1 i I hO
Взанмодсйс‘!1ше icap6oH(IV) окенла с изведпчеовой водой сопровождается выпадением белого осадка ка^1ьиин карб1>ниги СаСОз и исии.тьзуегея .г.1Я качественного определения наличия углекислого газа.
Углекислый газ не горит. Благодаря этому свойству, а также ввиду того, что он знач(гге.1ьио тяжетее воздуха, у|*лекпатъш газ применяют в ошетушнтслях.
Углекислотный ошетупштель (рис. 23а) ирелнгтиачен для гашения т^больших возгораний. Он состоит (рис. 236) н.ч стального корпуса /, иаполнениоп) ка|)6ои(1У) оксидом пол лавлемием 5.7 МПа, |'ор.човины 2 с вмоптп1Юв;пп1011 в нее чекой, и рааруба 3.
Рнс. 23. Внешний нной трубке > пол .ывленисм пост^-пает к раструбу. Опнтушитсль готов к пспаикмишнию. За считанные ми-н\*ты зона возгорания охлаждается, покрыиагт^ н негорючим t икм СО2, реакция горсиня прекращается.
Распространение углекислого газа в природе» его значение. Атмосфера Всш’]>ы па \)5 % сс)стонт из уг;к‘кисло1‘о газа. Содержание этого всщее.тна и воздухе нашей п-чаисты состаапяст 0,03 %. Уг-.ЧСКИС.ЧЫЙ газ гаюке содержится в вулканических газах и миие1)ал11-иых водах.
Благодаря у('лскт’.аому газу осушестм.чжтся один из важмгн-ших ироцессоп в живой природе - фочопштез.
Всполпт гссут1»(|)отосш1теза и при каких условиях ом 11|юисх(>д)п.
Углекислый газ участвует сшё в одном приролиом яв.:1ешт парниковом аффекте. С\'ть парниюшого .)(1)фек'та зак.’1ючае'1'ся в том. что в aiM(K'(l>epe поддерживается рашювесне между тешшм Солнца, KOTOptK* достигаот поверхност;! Зе.м.'ж, и тегиовы.м излуч1'-иием нашей планеты. По оценке >^ёных. бгм парникового эф<1к*кта температура 3cnuh Ги>иа бы на 25—30 'С ниже, чем есп» в леГктви-тельностн. Матекулы находящихся в коз.тулс в<»ды, утлекиаю) * > la за, озона, .метана влияют на это равновсч'ие. Они фуикшюнирхтот как сгекло втепл1ша.\. .тавая возможность с<ии» миым лучам про!Шг .»гь во Bifyrpb помещения и .шерживать ииф(К1краспые .тл'чи. боапмаря чему обеспечив.н'Тся шеиежащая теми» .и»я роста parnTiiiif.
I l.T-3'л этой сшкч»би(к'ти vix иа.^1явают порввкомылш тмши.
Умеренный 1жрптс<)ш>1Й эффект создаёт б.!1а10прмятмые’шмиера-туриыс условия Л.ЧЯ жизни на нашей планете, не шхню.чяя ей переох-.чаждатю!. Уие.-’1им11ная выбросы парпик'оиы.х пгюв в Л1мос(]юру (работа транспорта, сжигание 'ииишва в большом ко.)тчегпк\ проштволп по электрознергнп п г. и.). ны)1убывая леса, .'поди нарушают гепловоГ! ба-.чаис. создавасм1.п'| веками. Лсспыс пожа]я.1 п извержения вулканов го-Xvx* 1Г)пнюдят к пикоплеиню уг.пекислош г;ш в атм(к:(1к*ре. С уватичеин-ем коицеитрации парниковых газов раегёг парниковый зфф('К1 и температура на нашей планете мовышасчея. Iuti> щюпкхяя. тго мопы-шемие сратней К'мтчхпуры Scnwh на L5 Ч' можгг iipfinaoirm ух<е до 2025 г. Потеп-чеине уг1Х)жаст таянием лединкоп н снегов в .зоне Bt*'moii мераклъ!. что в .ULibiieiinieM может noBJinib нежелатольное повыип'мие уровня волы в мировом океане.
Пути решения пробле.мы парникового эффекта, Рассмот|)нте рисунок 24 и вы убедитесь, что эту njxMXic.My .можно рюшить и) гем
66
Отражение от туч и пыли
Иапучомио Солнро (виДимыйспекгр)
N
Парникоале
ггэы
iwwio. заа^кчрваеыое ла|5тосозым>т1азшм
ПромьАИленкая
деятельность
бырубка лесов и лосные пожары
Погло1ден1<*е
псбер»юсгыо Зешм .
>
Отра*<)1?ие цу посорхностм '
СО»ймоттт "
мэ союсенного ^ _f.
муссы [
Водяной пар Автомобили
Рис. 24. Факторы пар1ШК(шо/о<*ффекта
умспыпспмя выбросов парниковых ганов н атмосферу и увеличения количества зелёных растений поглотителей уптекислого !'аза.
Сульфур(1У) оксид, и.ми сернистый газ, SO2 негорючий бес-цвстт>111 газ, с резким запахом (зтот запах мы ощущаем при зажигании спичек), в 2,2 раза тяже.'кч; нопдуха. хорошо раство1)имый в поле, Он входит в состав вулкаиическнх газтти. газообрази1.1х продуктов горения топ.лива, и котором гкегда содт-ржатся примеси серы и соединений Сульфура. Болыпе вг(ЧЧ) загрязттяют атмосферу сернистым газом теплов1.ю млсктроггамммп, металлурт'ические и химич(Ч'кие заводы. По подсчетам yneiiitix. его годовые выбросы в ач'мосферу соспавляюг око.чо 1.60 млн т. Попадая в атмосферу, сернистый газ наносит вред окружающей среде.
Химические свойства и применение су.чьфур(1У) оксида. Поскольку сульфу]>(1У) оксид является типичным кислотным ок-сидоль 'j'o он проявляет вег их хили14(‘псие свойства, в чаезиоезн взанмодействует с водой:
HjO - SO, H2SO3
Ссриигтая (суль4пгтная) кнетота M.NOt электролит средней силы.
Сернистый газ при.меняют как сырьё при производстве сульфатной кислоты, как от^тивающее средство а текстилънш!. бч^мажной и са.\ариой промышленности. Он имеет дезинфицирующие свойства, поэтому и.%( обкуривают погреба, oBotiio.xfxiMii.nmia н винные бочки.
Сульфур(У1) OKCIU, или серный aiinupfu, SO3 — легкокнпя-щая жидкость с непрнятны.м запахом, беецнетна. хорошо раствори-.ма в воде и очень п1гроскош1чиа.
67
с т)до11 су;М)фур(У1) оксид образует сульфатную (серную) 1смсл(>чу:
НуО S0.4“ H2SO4
Ociiomioe нрнмоимик* гульфур(У1) оксида — нромсжуточпы!) нр{)дукт U 11ромзи(>дгпк' сульфатной кислоты. В природе он не |ит1)(’чает(31, t‘ro добынают доокислеиием су.?1ьфур(1У) оксида;
/мoo•w^5o х:
2S(yy\ О2 =* 2SO3 V2O5
Hnr|)oreii(IV) оксид NOj — газ бурого циста с иеириятным ;ш-нахом, ОМОН) ядонптый, хорошо ]>аст1юримый и иоде. Растиорсние (•оп])01южда(Тся образонанмем диух кислот — нитратной и iinTpiri -ной;
2Wh ■' Н2О = HNO:, + HNO2
В природе; КЧ)^ об|)а:1уггся во время грозы. В области улскт])и-ческого разряда температура составляет -2000 ’С. н азот, устончн-вый при обычных условиях к действию кислорода, реагарует с пнм, образуя iiHTporcii(Il) оксид, который легко превращается в |1Итрогеи(1\') оксид:
N, - О. - 2X0 2NO ^ СЬ = 2ХОз
06pa:toBainioro mrr|x>mi(!\') окоиа не настатько много, чтобы ом составлял угрозу хюровью человека. Наибатыиее загрязнение возлл'ха inrrporeii(IV) оксидом происходит во вре.мя сгорания го-ришего в цилиндрах лвигатетей автомоб1Ь1ей — образуется ХО. а из него - ХОд.
Понятие о кислотных дождях и причинах нх возникновения. Приходилось ли вам иаблкшть. как после долгожданного лешего дождя растения, вместо топ) чтобы расп! и давать урожаГ!. желтеют. вянут и .тажо пошбанп (достаточно часто это сл\^ается с огур-ца.мн)? С большой вср^)ятностью можно >твсрждать. что дождь 6fj.t не обычный, а кисютный, и нанес вред растениям. Кислотные дожди нон(н*жлпк>т листья, разр>тнают нх защ»гтныс восковые noKjM)Bi.i. вследствие чего тс становятся легкопроницаемымн для насекомых, вредных грибов и микроорганизмов. Кроме растений, кислотные дожди наносят вред животным, водоёмам и почве.
Химический а1шлиз кислотных дождей показывает наличие в их составе сульфатно!! н нитратной кислот. Появление этих всшеств следствие рассмотренных химических нреобразош1Ж1Й оксидов Сульфура и Нитрогена в атмосфере.
68
Кш^лотный дождь — .4ТО дождь, и кото))ом содержится определённое; *<олимо('.тио iciic.tioT, оСразовагшых II результате ш1апмолейгтнил иолы с имеюихимлся в Bo;iii\Tie такими загрязнителями, как оксиды Сульфура II Нитропсна.
Ежегодно в рез>*льтате сжигания твёрдого топлива, работы лвн-пггслен шилрениего сгорания, промыиисниых выбросов заводов по прои;1Ш)Дсгву сульфатной и нитратной кислот конпентрация этих оксидов п возд>'хе увеличивается. Поэтому кнслотаые дожди создают реальную утрату человеку, pacrirrcwibnoMy н животному миру.
• «
Вопросы н задашш для самоконтроля знаний
1. Па примере фосфор(\') okch.ui оха1Х1ктеризуйте химические сиоПстиа кислотных оксидов. Есгь.и1 с|н*ли приведённых ва,ми уравнений |к.*акций окислт1*.1ьно-в«)гпано|шгеды1ые? Ответ мотивируГгге.
2. (впишите работу огиетумш ге.тя.
3. Что является npiriimoii кислотных дождей? СделаГпг* вывод, насколько они вредны для здоровья ‘к?лопска.
Л. Объясните суть парниковою 0(|к|)ск1а.
5*. Гидраты кислотных оксидов - кислоты — вегунают в реакник) нейтрализацин с осноианиями и обра.тукп соли. Учитывая, что мти гоосиовиые кис.чоты лиссоиипруюг счуш*нчато. согтаиьтс «|юрмулы с|)слиих и кнс.тых co.Tcii сульфатном и оргофосфатти)»! кислот.
б*. Используя литературные псточникн н сеть 11нт- |)нет, .межнред-MirnibU! связи химии, физики, биологии и кчпрафии, 11од1чт)вьте и ир(‘.»1чггунт'с проект «] лобалыюе иотчч1ле11ие: что за ним крттся».
Сулг»фа’!'ная кислота и с.уль(|)аты
Сулы{)атная кислота H2SO, яв.1Ж!Тся важнейшей продукш!ен химической промышленности. Её ежеппиос производство составляет око,10 150 ТЫС- т. что свилегелылиу. i и широко.м нспатыими-Ш1И этого вещества. (Х’поваипо.м на еп> riuiiicntax.
Физнчсчжие свойства слмьфатнон кнс.юты. Сульфатная кислота — тяжё.тая маслянистая жидкость с и иткктъю 1.838 г/см\ (.и*снь тгроскопична, разъедает б>т4аг>' и тюиш. вы:1ыпаетожог кожи. Работая г се концептрпроваштымн растж>рами. одевают зашитые Виимшше! Во оремя 1ю6оты с а/лы1*птиой кислотой любой кош^т-mfmtpiu ир.юш осторожиоаиь. Вы уже зиапт'. »гго при ргитворешш сулы|ктий*1 кислоты в воле [киттюр (xtioiiicHiicTCH наспиько. »гш
69
Pm*. 2t\ И(г.тЬш(шиг ttwiVfoao/o иффскша nf fu pavmmf^emm гты1штши/
$CUf
I может закипеть. Это очень опасно. Г1о-
I этому при приппоилснии ))астиора для
I более равномерного смешивания
I кислоты с водой сё льют в воду, а не
I наоборот!
Убедиться в том, 'П’о растворение ^ЩЯг сульфатной кнслот1>1 — процесс эюкпер-
|- f/ мический, поможет такой Оелюлстраци-
1 !» ошфш опыт. Соберём 11рн6о|) (рис. 25):
номееггим в c'laicaii закреплённую в .чайке штатива пробирку, и которую налито .чсч'кокипящее (tKim. ^ 40 ‘’С) ор1'аничос-кое вещество — диэтиловым этёр. В химический с'гакап ма.пьсм 50 мл воды комнатной 1емпе1)ач’уры. ]1осле oioro медчемно, по cieionjnnoH палочке, время от времени помешивая, вольём в пакан 50 iLT коние}прированнои с>'льфатш>н KifciOTbL Будем наблюдать, как жидкость в пробирке лакипасг н испаряется OpitHiiHa этого явления - по-вьииешю TeMiwparyTSbi раствора. Если поднести к отверстою пробирки зажжённую л>‘чинк>'. пары эпгра вспыхтт (рис. 25).
BenovNum* ф|инко*х11М1{ческ>'Ю суть растворения веществ в воде II объясшгтг. почему раствор сульфатной кнеюты раэснревается во время < о tipimnutLiemiH.
Химические свойства сульфатной кноюты. Разбавле!П1ая суль-4>атиая кислога (в }XLi6aiueiiHOM растворе .массовая датя кистоты со-стаиляст 10- 30 "о} прояшяст все обипю свойства кислот. Она взапмо ле*'|ствуит г. 1) М4гта.гтми, расположенными в ряде активности до водорода; 2) отоеньсни и амфотерными оксидами; 3) основаниями; 4) ам*(ютериыми гидроксидами; 3) солями, естн во время p>c:iKTuni вьиелягтся тот или ныпадает осадок.
11а ириме[№ нинк;| и его соединений нодтвердше общне химические с1юмггиасулм|к1Тной кислоты.
Кош1ентрн1м>1шниая сульфатная киатота — сильный окислитель. который iwan-MoneiicTByer нс только с .металлами, распато-жемными в ряде актииносги металлов до водорода, но н с металлами. расположенными после водорода, обугливает органические ueiuecTim. в частности сахар н неллюлату.
Вьикыним де.хюпстращшнпый опыт, известный под названием -тменилимые чернилам, и убедимся в водоотбирающнх свойствах коинеигрироиат loii сул1а1)атной кислоты. Для этого на ват.мане на-
70
miiiJCM су;л1(|»»гной кислотой ИгЗО^ (вместо кисти
исиольаовав пг‘кляипуи> палочку) (рис. 26а) и начнем снизу иагре-вить надпись на умеренном огне, держа бумагу от прямого огня на таком рас'П'ояпнм, ЧГ061.1 она не воспламенилась. Через пекоторех? в])смя надннп» ('таиет видимой — буквы приобретут чс]>ио-серый цвет (рис. 266).
Объясняется а го тем. ч то при нагревании вследствие испарения ш)Д1л из раствора Koiiiieiri paiiHB сульфатной кислоты увеличилась наггольгео, что всмиесгво начало проявлять свои окислитслын>ю cjJoiicTBa. Как вам iiatjermo из 9 класса, целлюлоза (из неё изгогон-леи ватман) природный полимер, состав которого пс])едаётся (|юрму.чой (('а!] 1|»Ог,),/. Концентрированная сульфа'пшя кислота окисляет целлюлозу с об|)азова1шем углерода (его цвет проявился в надписи) и воды, которая испаряется.
На ис)до()гГ)И1>аютих свойствах концентрированной сул1>(|)ат-ной КИС.1ГОТЫ опговап 6а\шиппрацш}1шь1й опыт, «зскимо па iia.>i04-10'». Для его 111)оведс1шя сахарную пудру С12И22О11 смачивают ме-6о.1ьшим количеглюм коишчпрнрованной сульфатной кислоты и тшатгльно перемешивают. Содержимое ёмкости темнеет (обугливается). увеличивается в объёме наспхтько. что выходит за пределы емкости, сохраняя ее контуры (рис. 2бв, г).
т
Рис. 26. Окиелгниг ор/онич^с7сих вещести сульфатной кислотой
В реакциях с мета^гтами окисл|ггельные свойства конце1ггрнро-B«'uni<>ii сулы1)пл10|‘'| кислоты прояатяются в том. что водород не выделяется. а оГ)1)а:?усгся соль сульфатаой кислоты, вода и одш! ю продуктов в<к:с7апоа1ения Сулы|лфа (рис. 27).
H2SO4
(конц.)
соль
(сульфат)
одян из продуктов восстажжления вода ч- кислотъ!:
•i О -2 ЗОг. S. HjS
l^ic. 27. азаимодействия коицентри^нмоишш сульфатной кислоты с метагшии
71
KoMUonTpii|)oniiima>i сульфатшш киаюта взаимодействуете медью, продуктом моггт;шоил(М1ия является сульфур(1У) оксид:
Си I 211.SO4 = CuSO.< + 2I-I2O + SO21
'Гаким споеобол! добывают сернистый газ в лаборатории.
11ол1)зуж’1> cxeMoii, гостапьте yiWBneiiHC* рсакцнм иника с копцеи-( рнроиавиой (•у.'1Ь<|>п‘1’иой кислотой, в кото]Л)й продуктом Boc.tvra-itoioinimi валж'тгв г<‘ра.
Качестиештм peaicuioi на сульфат-ионы. Наличие <‘.ул1>фа*г и-оиоп в растворе tmiKVUvinioT с помощью катионов Бария.
Ип1о.п1.;кжа» таблицу растворимости, y6cvHCJ'ecb, ч-jo среди ука-заппых в Hcii сульфатов барий су.чьфат является ие1)астворим111М в воле вещестпом.
Это (зюйс.тво барий с.у.чьфага используют для качественного шаявлония суль(|)ач'- И()Ш»* в растворе.
Проведём Зе.ионстрационный опыт. В одну пробирку нальем f>acTBop сулы|)ат11с>|'| кислоты, в лр>туго — раствор натрий сульфата, в третью — раствор купрум(П) сульфата. К одной нз них датьём раствор барий нитрата, ко второй — бар1ш гидроксида, к третьей — барий х.1орила (рис. 28). В каждой нз трёх npo6iqx)K. взятых хтя провелсиня опыта. обр:1;юва1ся одинаковый белый меткокрнстал-лнческий осадок. Выясним, почелсу разные вешества обр^ва.тм одинаковый осадок. Все реагенты — растворимые в воде вещества, позтому лиссоини|к>ва.1и на ноны
IUSO**= ZH-^SOf N3^804= 2Na*-^SO^
C11SO4» с«2- +soJ'
Ba(N03)2 = Ва-’ ^ 2NO3 li;l(0Il), = Ba^*-20H BaCI. = Ba-- - 2Ci-
Пз урапменим электродмтпческон лиссо1шацпп видим, что растворы в пробирках имели общие анионы SOj . а растворы, добааюи-ные к нажатому из них. содержат катионы Ва^'. Как свидетельствует таблица растиор1*м(нтн. к;1Тионы Бария с сульфат-анионами образуют iiepacTHopnAiVHi соль барий сульфат BaSOj.
iiaimiiiiiTc мо.1скуляр|{ыс и по.шые ионные у^эавнения реакций, провелёиных в лтом лсмонстрацнонно.м опыте (во второй н третьей 1Ц)обнрках).
72
у'
.0 . Щ OuSO^ ’
^С=э
\- лл
Oe^NO^,|, вк(ОИ)^ Sect, j
.•»5
- JU
12 3
Рис. 28. Kanecjneeufuut peoKUfiM на сульфат‘ио}ш
Качественной peaKiuieil на сульфат-анноны яв.ггястся их взаимодействие с катионами Бария (растворимыми и воде соедиисчтями Бария), и рсзульгепс чшо образуется белый мелкок|)И(‘таллический осадок барий су.ш>фата. Сокращённое иопное у])авнсши' качественной реакцин:
‘SOf-BaSO*!
Закрегпгте знания о качеч^твеннон рсак'цин на сулм|к1т-ионы. ш>толнии задания лабораторного опыта 5.
Важнейшие природные сульфаты — nine CaS04'2H-20: глауберова соль Na^iSO^- lOI IijO; горькая соль MgS0.i*7Il20. Как видно из указанных формул. :rm вещесгиа - }срист(могиОраты, то есть они содержат кристшштациоиную (шОр, которая hihi нагревании исиа|)яе'1ч:я. На атом свойстве кр1П"галло1Идргпч)в осиовапо производство алебашра 2CaS04*H20 из природного пшеа, который нагревают ло 120 -190в результа те чего он 'j‘0|)m волы. При смачивании водой комнатной тсмпсра7Л1)ы алебастр легко присоединяет вод>’ и опять превращается в гипс. Это происходит каждый раз при наложе11ии пшеовых повязок на травмнровашше участки тела, во время нзг(т)вления гипсовых изделжЙ художественного и строительного назначения. Глауберооу соль НазЗО.^-ЮИзО применяют в иронзводстне стекла, соды, красок, и .мединпне. Горькую соль MgS04*7ll20 используют в обработке ■псаисй> дублем ни кожи, изго тов-гюнии медмцинскмх нренаратов.
Закрепите знания о природных сосдншгниях Сульфу|)а. вьшо.ч-IIив задание лабораторного опыта 4.
Прнмеисине сульфатной кислоты. 1^а<хмотри'го рисунок 29, который отображает примонеШ1е сулы{»ат11он кислоты н ;iaer всхт-можностъ понять, почему зто вешество иа:И|{ва1ат 'росолержаших загрязшггелей окружающей среды 1шк|болсе вредным яа1яется сульф>'р(1\') оксид и П!дрог<М1 сульфид, или сероводород Нз5. О вредности первого вещества вы узнали в § 8.
Нужно отли'Тип> высокую токсичность гилрогеи сульфида — га-лообразнпт в<мц(ч“ГШ1 с неприятным запахом тухлых янц (образуется при ntMcitHii баака куриного яйца и вызывает его неприятный запах). ^D^цшoлoпIчccкoc лс*1ствие гадроген сульфида проявляется в то.м. что он блокирует Л11|хатслькьи'1 цемтр. Смертельной до:юй для 'le.nolUTca ни;1тття вды.хаиие на протяжении 5-10 MHn\*T воздуха. • мьемная доля тдрогеп сульфида в котором составляет 0,08 %.
74
Загрязняют воздух сул1.(!'Ургодоржа!ипмп i.v ukimh пыоро-сы нефтеперерабатываюицг .ниюлои. тен-ют.н • кктткх-гопшш. Охрана окр>*жаю1цен сролм 1;:к.1к>частся а lU’pnykm'irptMb в уменьшении выбросов, а слелпн^т .:м1о. а Mo.a piit: г nixmawut'TBa,
виел{>енин технологии ламК11\тот mncia. uoiaa ииы. которые являются отходами назвампых iij>oii.mo;k*Ta. испо.п.луют в кач(Ч*тве сырья для друп!х произволств. Иолы^;* от лгого .uioiinaH — нс загрязняется окружающая среда, а полученная п.» i ii;ii)oreii сульфидных отходов асфтсмерерабатываютеГ! npoMiaiibieiiiiocTH сульфатная кислота имеет наименьшую стоимость.
Усовершенствованием технологии производства сульфатной кислоты занимался украипски!) химик Ииап F.e/funjxxmu Лдадурав (1879-1938).
Исследуем нещссгва и их свойства
Лабораторный опыт 4. Ознакомление с образцами природных соо;|иненнй Сульфу|)а.
Задание. О.знлко.мьтесь ^ вьсшниыми вам образцами су^1ьфашв и iy.ib<|iit.ioB. ilcc.aMviiie !акие их физические свойства: цвет, распюрнмоггь в ноле. 11спользуя .межпредметные связи с географией. иа;юв1гге мсгто1ЮЖЛСШ!Я природных сульфатов н сл'льфщтов в Укр;ш11е.
Полу'чеиные результаты (к|юрмнте в |Х|6очейтетради э виде таблицы:
Соеднненне .Лгрегат- нос состояние Физические снойстии
Название Формула Uiiet Рнсгиорн-мость и поде
Место-рож.тення в Украине
Лабораторный опыт 5. Эксиеримептальное выявление сульфат-иоиоп.
Задание 1. Проведите качественную реакцию на сул1>-фат-ионы. 11але.‘1гге в п]Х)6и1жу J 2 мл ])ас'пюра суль(])ат-ной КИСЛОТ!)!, долейте 1 мл ]>астт)раба]>пй нитрата или барий хлорида. Наблюдав! за н])оизожсдшпми изменениями, лайте нм объяснение. Напишите пашос и сокращённое ионные ч'раннения проведённой реакиии.
Задание 2. Прсдложзгге способ (шепознавания воды, сульфатной кисл<ггы и расп лра iiuTpiiii сульфата в пробирках без этикеток. Проверьте выдвинутую пнютезу экспериментально. ЗШ1М1ВИТС уравнения прове.тоииых реактшй.
75
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Расчётные задачи: вычмсленне массы (объёма, количества вещества) продукта реакцш< по массе (объему, количеству вещества) реагентов, один из которых взят в избытке.
Для проведения химической реакшп5 можно взять любую масс>' iLJiH объём реагентов, но это совсем не означает, что они без остатка превратятся в продукты реакции. Каждый из них iiptipeanipyer в каанчестве, на которое >1сазывают количественные отношения вешеств в реак-шш. Например, взаимодействие нитратной кнетоты с маг-!шй ОКСИДОМ отображает уравнеине реакции:
211N():i I- 1МдО = 1Мй(К0з)й+ Н2О
Ко-)ффици('пты iieiHVl<])01>мулами реагентов симдетельс* тиуюг о том, ч то ненцкгта нзапмодейсл'вуют без остатка, если для проиедения реакции иит]>атную кислоту и Marmiii оксид взять в количествсипом соотношении 2:1. Peai enT, количество впцепла которого но условию г^алачи мепынс, чем в устаиовлетюм согласно уравнению реакции количественном 0Т1Ю11КЧН111 2 :1, будет находиться в недостатке и в реакшш ]>а(’холуется полностью. Bropoii |)еагеит прореагирует мсполмостыо, и какая-то его часть останется.
С) таком реагенте 1Ч)во[)я г. что он в.чят с избытком.
Для реш<чжя ;*a;ia4H, в условии которой указаны масса, объём или количество вещества обоих реагентов, необходимо выяснить нх количественное соотношенмо. И если один из реагентов взят в избытке, то за;13чу решавгг, пользуясь данными о находящемся в нежютаткс веществе.
Задача. Вычисл1гп» Miiccy «хлика, который о6рз.^у«.‘Тся из бар^т хлорзшл .магсом 41.6 г и натрий сульфата .массой 42.6 г.
Решен не
1. Запишем сок|кииён11Ыс условия задачи. Дано:
mBaCi? = 41,6 г mNa^SO.! 42.6 г
ш
оса/ис»
— 7
76
2. Напишем ypaiiiieime реакции:
BaCIv NWSOj “ BaSOj J-i 2NaC]
1 моль 1 мачь ! моль
3. Определим по уравнению реакции количественные соотношения реагентов и нерастворимого продукта:
vBaCU; vNa^SO^ : vBaSO^ -1:1:1
Определим каличественные соотношения реагентов по
уеювшо задачи. Для этого сначала вычислим колнчсчгтво
ве1цс‘ства каждого из реагентов но (}юрмуле v = :
М
. 41,6
vBaCl2 =* 0*2 (моль)
42,6
vNa2SO^ - “0.3 (моль)
vBaCb: vNazSO.! = 0,2:0,3 - 2:3 “ 1 : 1,5
Как видим, по условию задачи с п:1Г)ЫТком взят Na2SO;j, а HaCl2 прореагирует полпосгыо. Потому вычисление массы образовавшегося осадка BaSO.( проводим с испол!>-;101кшием данных о BaCl2, а не о Na^SO.^ — всшсстве, в:ш-том в избытке.
4. Вычисляем количество всшегпш барий суль<1)ата.
11оскольку количсч:тве1ты(? соогпоцичшя vBaCl^: vBaSO^ в ai'OM реакции составляют 1:1, то:
vBaSO.i “ vBa(^2 - 0,2 моль
5. Вычисляем массу барий суль(1>а'1'а 1Соличеством вещества 0,2 моль по (|)0))му.че:
m “ V • М
mBaSO^ “ 0J2 мать - 233 г/моль = 46,6 г
Ответ: масса образовавшепкя осадка барин сл'льфата равна 46.6 г.
П
Вопросы н задания ляя самоконтроля знаний
1. тфйнильиыс угш.'рж.юния относктельно сульфатной
к‘|1с;к>ты
Л ()Д11(Ю('||()1т;1>1 Б днухопгоимая В П1ДЫ1ЫГ| j.ii'Ki|им(И
Г слабым .J,K’KT|>CVUI I
Д окп1гсио<'од(гр:кл1иая Е 6«01ССНГТИ0«ЛЯ
2. Как книжно pai'iiojHijiTi* |ки"пю|)ы cy.ibcImTnOH кислоты, мммо-iiiiii кло]Н1л<1 II nMMomiii cy.'iM|uira. которые находятся а пробирках OIM отикс'гок? O rJ3i*r 11оя’1в<*рд|1тс записью молекулярных и ионных YpaHHciiHii реакций.
3. С каким ид норочнслемны.ч ветстти вгАаимодсйствуст раибав-лпжая сулы^штая кислегга: лч'.п*.к>. кунрум(И) оксид, медь, натрии nupoKciu. нитратная кислого. кл.ии\ laipGoKoT. нитрогсн(!1) оксид?
Манишптг молекулярные у1«итс11ия реакций, укажите их типы.
А*. Предложите (110(4)6 рапюзнанання кониомтрироианной и ()ад* 6аш1еш1011 суль{|>а'тоГ1 Kiitvioi ы, находящихся в банках без этикеток. Мотннирунте его.
5*. Вычислите массовую долю кристаллизационной воды в трь-Koii cant.
6*. Вычислил? .ченту амлюнии с>'лы|кга. которым о^шч'ется при про пускшти Mqxy раствор сулы1хп1юй кн». n>rw массой 2(Ю г с массовой до* ;ieii расгвор(т1ио1Ч) веикчтва f).H % аммониака об1»ёмом 1 j ,2 л (и. у.).
§ 10. |{|Гфатная кислота к нитраты
Как и сулы1)1гт;ш, интратиам ы - ",ia | lN()j принадлежит к основным продуктам химической кр^ о;;,сии<)сти.
Физические свойства н1ггратном кис.юты. Нитратная кискгга — бесцветная жидкость с гиотностыо \3\ г/см^ и резким характерным :tanaxoM. При х^жненин па свету ир1кх>1ктаст бурый цвет вследствие рааиож(мшя с ш>1дсясшк‘м питропм1(ТУ) озссида. Ст'ойкоЙ в хранении яилясчся питрагмая киадога с Maceonoii долей рапноремшого в(чцес-тла 60 68 %. В случае иоигщанмя па кожу вызывает ожоги, обра^юва-ине жё;1тькч п>псн (вспомните пнетные реакции на бечкн). Внимание! Обращаться с нитрагттой киаютой нужно осторожно.
Химические свойства нитратной кислоты. Нитратная кислота — си.:п*нын /)ло*стролпт, лиссоциируютий па ионы:
IINO3 I-P ч No;^
78
Как и вес кислоты, шггратиая кислота вааимо;кп(гтп>чт с i) .we-таллами; 2) основнг>1ми и амфотеригими оксидами; 3) основа ииями; 4) амфотерными гидроксидами; 5) солями, (к ли во ирг мя реакции нылсляс'1ся гаа. Однако её изаи.модсчк'тти? с металлами отличается от общих свойств кислот, а является 1юдоГ>1м.1м взаимо лействиюс ними ко11ист1трпроватшй сульфатной Kii(Vion7i.TO0cTb происходит образовапне соли, воды и одного из и1и)дуктов постановления кислоты (рис. 30).
Гм]
е
т
а
л
л
HNOi
соль
(нитрат)
вода
один из продуторв восстановление кислоты. -4 *2 Ч О -3
hiOz. NO. N7O Ns. NH3
Рис. 30. Схема взшсиодействия itumfMfrmou кис.юты г металлами
Концеятриронанная нитратная кислота при iiai ptMiamui взанмол.(м'и*1Н\ч^т с большипегмом мета;1лов, кроме .uviora, платины и некоторых других. 11а холоде час ть металлов, в чжтпо1"П1 железо и хром, ие взаимодсмк'твуют с нитра'пшн кщ'лотой.
Ко|{цектрирова11ная н(ггратиая кислота в реаюшях с .металлами и неметаллами восстанавливается до ннтрогсн(1\*) оксида
Си ^ 4IIXO3 = Си(ХОз)з ^ 2NO, 2II3O S г 6ITNO3 - IbSOi 6NO2 Г- 2II2O
В реакциях разба&1е1шой нитратной кислоты с .металла.мн имеет .значение активжкпъ мстал;1а и массовая доля кистнпы в pai^Bti-ре. однако чаще Bceio происходит иоссгановленце до митрогепСП) оксида NO:
3('11 + 811N0.4 = 3Cii(N();,)'^ + 2NO f-t- А11./)
Взаи.молсйствис цнтратпой кислоты с ослюнпыми и ам(|хлч'1>-иыми оксидами, осиовапиями, амфотерными гид])оксидами и солями пронсходич’ так же, как и у Л|)угих кислот.
Наиншите уравнения pcaKiUiii нитратной кис,юты с окстиом. пи-poKciMOM и солью Магния (\*«ггнте. что саль латжна быть обра:ю-Baiia кислотой слабым эле1ст|кх11пом. например ка|У)(ятат}юй).
79
Ещё об одном гвойствс нитратной кнс.юты — разлагапля мп свету или при нагревании — мы уже вспомнпалн. Оно описываелся таким уравн<'нием:
4IINO3 * iNOj 2И2О + О2 I
Изч'^аяв 11 классе свойства органических соединеннГ!. БЫ >'3113’ сте также о взанмолсйствии нитратной кислоты с органическими веществами.
Применение нитратной кислоты покаагшо на ])нсумке 31.
Нитролаки
Варывчатые
вещества
Фотоплёнка
Xu^ftmvKue
но.чокж
HNO
Д<шифш/,ыррющие
средства
Красители
Пластмассы
ydoSpffuu^i
Мкорстаешые
средства
Рис. 31. Схема примеиеиия иитратиои кислоты
Весомьпг вклад к развитие технологии производства нитра тной кислоты из азота воздуха сделал украинский хгемик доктор технических наук, н|ик|>ессор Вааичий Иванотт Лгпрош/енко (1906-1991).
Нитраты. В (чютветствии с названием иитрат-иока, который образуется при лиссоинацни нтратшн! кислоты, её соли казыштют нитратпалш. Ншраты Катия. Натрия, аммония. Кальция называют ещё селитрами, например: KNO3 калий нитрат, или калиевая
80
C(Vin r|)a, ('а(КЮн)'^ - кальции нитрат, или ка.'1ьцненая селитра, Се-лм'гры легко раалаггзютси при иагремапмп е иыделспием кислорода:
2KN4) ; О "
[)то и\ свойство примпшют в mipcm'XiinKc. Однако ocw^Hot' на iimMcma * и.теГ! шгградной кистоты 4Pp-жалшми охапнениямн. которые хорошо илл*.ты в сельском xtcwHc-TUC lutK .MiiHqxLibiibic улобрения. в «кклтнхтн. *тмо!П1ач1ШЯ. }!атриевая II катиевая селитры. Чтг>бы лета.1ыич.- изилкочпгтъся со CBr»iicTBaMM шгтр.1пт и солей аммония, выполите .ин»>;м1гщп{ый опыт 6.
1*ас< мотрнте таблпцх' pac-rBopHMiicrii и уоедитссгк что среди МП ПК1Т0В не существует нерастворимых вопи <тв.
Всссати шттратиой кислоты xo|Hnno |растворяются в воле и яа'1Я1отся сильными :);11'кг|юлнта-мн.
Распространение нитратов в природе. 1к’ледстзис высоко!*! рас'1во|>11М(к-ти в воде нитриты редко обраауют затежи. Круииоо М(ч го[)ожлеиие naTpitoBoii селитры опрааоналось на америкаигко.м К01П иието в Чили. 1К);-л ому за атим исщеп мом закрепилось назна-мпе чи.^14гЬ'т-Я селшг?ра. Исболыпие кодцмс'пва солеГ! iniTjjarnoii кмслты моявлякяся и почве из-за деятельности нитрифицирующих бактери!*!. которые снязытно! (зюболны|'| азот воздуха, образо-иыиая нитро1еиосодержатие cotviiiiK'iiiia.
Проблема содержания нитратов и пищевых продуктах. Д;1Я че-.'юнека, масса тела которо1Ч) ()(} кг, нр(*дслы1о допустимая суточная норма ни г)>атов составляет 0,76 мг на I кг массы. В пределах допустимых норм нитраты ПС наносятотутимого вреда здоровью чело1юка.
Исходя н:ч масп.1 (•(>б(Т1кч1пого Kvia. и111чмглито wniiy предслыи) допупммую зюрму суточного ПОТ|)(‘б.'1С111И1 нитратов.
Однако избыточное использование 1нп|»агов как миисрал1>ных \'лобсич1им и как ншновых добавок, которые н))илаютмясным изделиям шмм нат>т>алы!ого мяса. п{Н)Л '.'ччн-к i .чра{1ен11я мясных ИЗ.ЧСЛИЙ и сыра, создаёт опастк'ть превышения ггрелетьно допус-тнмыч норм пх сл-точиого потреблеиня. Следствием этого может быть тг»кс11чное лействне нитратов на ^«ргашщм четовека. Оно заключаем а в развип!!! пшоксни - кмг,1о|>одш>го гаюланпя тканей, а также >'П1етенн1! действия ферментов, которые катализируют iipoiui'cu тканевого дыхания. Симптомами отраатення яазяются тошнота, рвота, посинение кожного покрова тела и слизистой оболочки рта. которые появлян>тся че^я'л 4 6ч посте принятия пищи с ВЫСОКИМ содержалнем нитратов. Осабешк! опасны нитраты л-1я детскоп! организ.ма-
6 ~Химия*. Юкп
8i
Овощи и молоко сольгржат го|>«Ш(1 больше 1штратои. чем мясо. Меры 111зелосторожи(х*п1, к которым слатует прибегать <гчя набежа-ння отраапення имеющимися в 11|юд>’ктах питания шггращми. такие:
1) соблюдение правил агротехники выращивания сельскохозяйственных культур:
2) потребление воды и .молока. прошелТших анатиз на содержание в них Н1Ггратов:
3) ограниченное потробление овощных культур, выращенных в теплицах:
4) соблюдение р1‘ко.менлацин относительно ч'меньшеиня содержания тггратов в пр<»иессс приготовления овош|{ых блюл
Испатьзовав л^лнатнительную лшературу. подготовьтг памятку
<Как в ломаижнх усл1звнях уменышггъ солержаншг ниг|>ятов в
продуктах питания)^.
Исследуем ие1и.естна и их смойстиа
ЛаборашорпыИ опыт 6’. Ознакомление с образцами нигратов и солей аммония.
Озиакомьт(ч*ь с выданными нам образцами солей нитратной кис;юты и aN*MoiiM>i. И ходе опыта выясшт':
а) какой цвет имеют co.iii! иит])а гной кислоты н аммония;
б) к как'нм 1нч1ич'тнам - хороню растворимым или П.-10Х0 растворимым в иоде — прина;исжат соли нитрат-ной кмс.аоты и аммония:
в) имени ли запах соли нитратной кислоты и аммония. Полученные результаты зантните в рабочую тетрадь в
виде таблицы:
Соль
На.-)ванме Форму.1а
Физвчсскне СВОЙСИВ1
Пнет
Раствори-.мость в воле
Лпплх
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Ортофосфатная кислота. Элементом-соседом Пигро-гена по подгруппе является Фосфор. Имея на внешнем энергетическом уровне пять электронов и свободные энергептческне ячейки на ^/-подуровне, атом Ф(нг(|>ара переходит в возбуждённое состояние, чем обеспе*л1вает о6разоваш!е оксида н кислот со степенью окистення Фосфора +5, наиример; фо\'.фор(\') оксид мсгафосфат-
82
11{1>1 Kiuviom IОртофосфатная Kticx-’Kna Орто-
фо(’(|1ягиу1о KiicMory II eo соли применяют чаще, чем ме-1И(|юс(|);т1уи). И природе ортофосфаты встречаются в со* пав<* г<)рмых пород фосфоршпоа и апттитов, ив них ии.чучаюг кислоту, подвергая сырьё обрабопа' суль(1)ггг-иои кислотой:
Са:,( 14)02'3H2SO4 = 2МзРО^ + 3CaSO^
()рт()фос(|тг11аи кианота Н^РО^ — Tueivioo. хорошо I'jacTHopuMot* л иоде, неядовитое псщсство, электро-пмт средпей СИ.11Ы. Применяют н прои:ик)ДСтве удобрений, MMa.iHni, :шма:юк для склеивания фарфора, в фа])мацевти* ческой и niiiuenoii иромытленности.
Оргофосфигмая кислота является трёхосновной, она ;oircoumipyt‘T ступенчато и обрадует т)>и вида анионов:
И" \1>Р(У^ IbPOt - П - MPOf
lH'Oj = II
1*0;
('лигилрогсш)]тгофос.()»а'1') ( п1дро генортофосфат) (ортофосфат)
1ЬРО|==ЗП* • РО:
Пашшипг форм\лы средней н кислых сол«! Бария н ортофосфатной кис.иггы.
Ввиду тх^можтк'ти образования сален ортофосфатной кислоты с кислотным остатком разного состава, при решении з;ьлач. но услоиням которых одно нз вешеггв взято в п;1бытке. иужш> р;нсматривать каличествепные соотношения в TfK'X у|К1Нпе111!ях.
ЗагШч/г. Вычисли п» масел* соли, которая образуется в реакции opT(KtK)C(jMiTiiori кис.лоты количеством вещества
0.! M 1 мо.^ь
в) ;Ж011 ^ ■ K:iPO.^ 4-31^0
3 MO.Mh I МОЛЬ i МОЛЬ
Г!*) урависшпо а) vKOI! : vKH^PO^ =1:1
Поурсишонию 6)vK0H : vK2HPO.j= 2:1
По урапиению в) ч*К()П ; vK^POi = 3:1
3. Рж’смотрим количес1т*имыесоотноик‘1тя веществ по усюнию залачн. Сначс^а по формл ле v —— вычислим количество вещества ка.чин пироксида:
V КОИ = 11 »2 г; 56 г/моль * 0.2 моль
C.'oiviaciio услошпо ;1илачи vKOH : vllal4)^ •= 0,2 : 0,1, или 2:1
M;j возможных ураиипшй реакций в |с0лпчепвстюм соотиовкмши 2 : 1 (без оггатка!) вещества изаимодейству-ют но уравнению б) с образованием кнелон сами калшй п1дрог(‘норт(п[к)сфата. Поэтому послелуютно ш»1числе* имя будем осуществлять но этому \'равнемию.
4. Вычислим КОЛЭ1ЧОСТВО вещества кан1Й гилрогенорто-фос(|к1та:
vKvHPO, = VH3PO4 * 0.1 мазь
По известному катченггву вещества вычнс1яем массл’ о^киованшенея сати'
шК^МРО^ - V - - 0,1 • 174 - 17.4 (г)
Omwm: всмцоа’ва Hpop(‘anii)oH(UiH без огмчггка, образовалась кислая соль калмГ! П1дрс)1'енор10(|>оефат Maccoii
17.4 г.
Д -Л Д
■I ■!*^/**'
* ■' 'Pi, -
84
?
Вопросы и задания для самоконтроля знаний
1. Химизм 11ро11зво.|стпй HirrpaTHoTf кислоты отображает схема:
-02
N4
^И2 О^. кдт.
—► *\Из -----------► N*0
- НгО
N02 ---HNO3
Натшште по схеме )к1оле1а*.тярмые уравнения |)<*акциГ|. Вуд\т ли :)ги реакции ок»1слитслыю-восстанови7ельными?
2. Гинстпч1.‘скук» сия.и. ||м>с<1х)ра и cm cotvunRimii огображает схема:
Р ”* 1М)д-НзРО4-Ваз(И).02
Подтвердите ее ;ктш’ыо молекулярных ypaimeimil реакций иос-ледмео уравнение растмотрите в ион11о мп;|екуляр1ии’| форме.
3. Приведите мри.меры ис'иолы^оваиия iiinparHoii кислоты и ни'гра*
T01J.
4. Оцепите нитратов иа :ш)ровье человока, приведите
примеры доиочки иитаиия» но которой иитрат л могут попасть з) ор* Ггшн:^м челотчеп.
5*. Вычислите, хнатзгг .'зи меди массой 32 г /wui нолучсчшя куи* румСП) иит|)ага. если лли |)еакции нс1юль:«шат1» коииепт)>31ров<шиу1о Mirrpaniyio Ю1СЛОТУ массой 600 г с массовой долей растворённого вещества
б*. Какая caib обралусггя в результате взз11м<исзйтвия раствора иэтрий пшроксида массой 50 г с массовой ло.тсЛ ийЬлочн 16 % и раствора ортофосфапюй кислеггы Maccoii 200 г с массожзй датей рагтво-1>ённого вещества 9.8
§11. Общие снедсиля о мниера-тьиых УлДобреннях
ll.iy'iuH приролоиедепш', вы улпати о с*ут::п воиажш удобре-miii веществ или их смсссч'|, которые обопшииот почву имтатсль-иымп всщсствамп, сиоеоиггпуют получепмзо ш.кчзкпх у|К)жасв.
Удобрения — :iro щчдсч’тва н.чи смеси ж.ч и'сги, кото])ые содержат хим11Ч1Ч'К1И* олементч)!, необходимые для роста и ])аз1и-1тия рт’тсчжй. Удо6))емия шюсят в почву для ч'велнчення ч'рожаГпиктн се1ьско.\<хзяГи.твенных культур и повышения их стойкости к неблагоприятным климатическим условиям.
И растительных организмах насчитывается около 70 химических злементов (их ещё низм1шк>т элементами питания растений).
83
Рнс. 32, liuvuiuur пршшаки (ккпшточио/п fj6ecne4c>tUM Hum/m/i*uau (а, в) и не<кнупатка Uumjyo/jcua
(6. /> Н .1Н»'Л?Ы1.Г
табакп и кпрто<})еля
Рис. 33. Вш‘шиш> npuimaku недостатки Фш фори
Риг. 'М. Ииешиае пр1шшки не.доагштка Кшшя « лнаиьях: картофе.пя (а), клевера (6). чёрной (.MOfmduiUM (е)
I'iiKiie Х1смепты. как Иитрогек, Ка-ли11. Фосфор погп’пают в растения из гияшы в наиГкхн.шем ксдличестт*. Бел П|Гфогена н<- могут образоиы-ааться белковые молекулы, без Фос <|нфа — нуклеиновые кислоты, Bin.e Л1И11Ы. Нлгноларя Калию у(‘КО]>ястся фотоемптез, >viy'imaercH иакоплеиио ('яха|к>з1>1 \i caxa|nioii споклс и крахмала и картофсуп*, укрс11.'1як)Т<:я стеб ли з.паковых paciciiiiii.
liHCiiiHMMM iipiMiiaKiiMii недостатка I Imporcna яп.'1якт я лгелколнгт-иость, замедление \югга растети'к ослабленное обриаоаание бокошах побешв и корнеГк /1иггья прнобрега-KJT бледно-зеленыii цвет, начинают отмн1>ать (рис. 32)
Мелостаток Ф*к<{к>ра нроявляет-■ я изменением .мменон окраски ли» -тьен па сипсвато-зелёпую с броп-aoHiiiM оттенком, они nanoiorroi мелкими и узкими (рис. 33). Кроме* отого, ;1амодл>1С1чт1 рост |)астепш'| п лозреианио урожая.
Из-за недостатка Калия у рапч*-ним желтеют листья, пожелтение начинается с кра<*н. uoTopj.ic 'mio-слодстнни CTaiioHHioi бурыми, .(а-мелляется растяпшание и рост клеток (рис. 34).
Для восстановлення содержания лгих атс.ментоБ в почве естественным способом нужно хтителынм
н^к'.мя, иоатому Гк’з дчиолнтыьнии) ипсссния удобр(*п11и урожаи из гола м год нп1з6<;жн<» (‘нижаклся. Чтобы нрслотнратить ото, изготозлякл и иносяг а почву минеральные и oi,na нические улобргппя. 1 ]одсмитаии. ч гс) в условиях Украины 1 фн. .затраченная на произножтво удобрснпГк даёт н среднем 2 3 грн прибыли.
8в
1 *iK*. ЗГ). Сшки^ с мш1ерамышлш i/добреишши
И хнмпчсч’ко/! 11р()М1»1ш.1|('1шостн произ1ю;1ят ра:шичлыс удобрения (|>мг. 35).
}^(UTM(»ipnTc риеугшк 3() и ознакомьтесь с к.пассифшсаииен улоб-jjeiniii но iiponcNOMOieiirno и еолоржаииюиитательпых ueuierm.
Удобреят!
Минеральные \ (неорганичес1Сие)
Органа^чеосие
ч______________у'
Михроудобрения
Азотные
Фосфорные
Калийные
Риг. 36. Ciftwo классификации удобрений
I \л биологии IWM и:*Н1ч тио. что растения усваивают вещества нз почвы только в растворённом состояния. Под воздействием поляр>-ных .\(о;к*кул полы происходит электролитическая диссоциация соелииеши!. которые входят в состав мштеральиых удобрений, на
87
fooTBt'TCTBvrauuie ионы. В дальнейшем они всасываются KopHCRoii с1!Стсмой и транс1шрп1руются по стеблю ко всем органам pacTCHiiic
Ионы, в составе которых элемент питания ностл’пает в растительный организ.\<. патучилн название форма услоеиия уЪобрений. Формами усвоения Нитрогена являются катионы N41 [ и анионы NO3.
Калия — катионы К', Фосфора - анионы H^POj .
Действующее (imi-aTe.iibiioe) вещесгмо и удобрении. Сразу ог-метим, что пш'нтолыюс вещество н форма усвоения удобрсмнГ! разшле нонятя.
Действующее вещество — это общспринягая характеристика удобрений, K(>TO]jyio используют tipn сравпсмип удобрений в расчётах нормы их внесения
в TI04BV.
Для азотных улс>бр|'ннГ{ действующим веиич типм выбран Hurnpfi-ген, л-'1я калшп1ых - калии оксид, для ф(хч1и)рш.1Х — фоа!юр(У) оксид. Содержание дей(твуюшего вещества вычисляют, исходя из формул!а удобрения. Например, чтобы вычистить содержание лсйствугошсго вещества в азотном улобретш аммоний сул1л|>атс. н>’ж}ю вычислить массов>то латю зле%!снта Н»гтрогека в этом соединении:
ct) (N)
.VUNH4)2S0,
-= 0,2121. iun2Ul %
Соо]'в<п*стш'Н11о, сод(‘рж<1Ш1(^дсйству1(иисп) нсщ(чггва калий оксида
.. ^ , /!/ /ЧЧ МгК20
в IWIUHIIblX улоорспиях вычисляют по формуле: Ш(К20) "Л7Т—-----------.
^ '^Г улоГ))кчшя
я содержание фос(|)ор(У) оксида в фосфорных уд<1брениях — по (|)ор-
му.чс: со(Р20л) - .
*'М' удоорсиня
Вычнс.'Ягп? сод1‘ржаш1с лоттвуютнх ныиссти в ка;тйном y;u»6-рении Kii.'inil нитрате в «|юсфориом улобреиии двойном супс(и|н»с-фате. ()к»[»мула которого Ca(H2PO|)v.
Удобрения всегда содержат опр<‘делёниую часть npuMC-reii, поэтому в ленстпительн(хгп1 содержание ннг.»тсльного вещеепш несколько .меньше вычисленного теоретически.
88
11риме|)Ы удобрений м их отлслы1Ы(* х;фактс]>истикм приведены в таблице 5.
Таблица 5
Миперильные удобрения
ы
3
Си
о
е
U
с
е
Иаапаиие
Калийная
сел»гтра
Лммошп'п1ая
саштра
KuiU'iuHi
со.?1итра
Натр}|евая
caiHTpa
Аммоний
хлорид
AMMonm't
суль(|)ат
.Аммониачная
вата
Просто!!
супе[)(|)0(т|)ат
<1>(!рмул«
КХОз
МИ,,N4)3
Са(М()з)2
NaNO^
КЩС1
(NH^bSO,
ХНз - fJjO
Са(ПзРО.02-^2Са8О,
Диой.и.п с^(,.|^р(),),.1Ь0 су1»(‘1)фог(|)ат ' ^ 'i// г
!
I
Прешшигат СаНРО* • 2НзО
<1’наичсскпе характеристики Вес1шеп1ая. крнгта.хтнчег
кая. {!СГНГрОСК(НШЧ!Ш
Белого JUH желтоватого цвета. П1Гр<х’ко|Ц1Чна. при
иысыханцц образует комки. может нарываться и разлагаться с !!ыделеммсм аммониака
Гранулы серого ткма, хорошо растворяются в воде, слёжнвакпея, имеют высокую ГНГрОСКОШ1ЧКОСТЪ
Белого или желтоватого цвета. п1гроско!1ичнз. слёживается
Белого или желтоватого ивета. малопц роскопич-
lIliIH
Белого цвета (иа-за имеющихся примесей может Гв.1ть серого или аелсиона-того), кристаллический, матогиг|ях’К'оии»шьай Жюкостъ с pcJKiiM запахом аммониака
Порюшок JLTII гранулы се-|)ого цвета, глс1'ка слежн-нается. плохо растворимы!! в подо
Впетие напоминает простой суперфосг|)пт, имеет хо]Д)шую 1>ас11юримо(.г1, в воде
Серое, ciu'T.To-cepoe вещества плохо pacTBojwcT-ся в воде, не с;|ёжнвастся
89
ИроОолж. таблицы
HxtBaiiMr Форму.1а ф|гшчсские характеристики
<1>(к:(}»ормтиан мука Са.нР04>2 Порошок серого iltti бурого цвета, изготов.теинмй р:1;та.1Ы1кшпсм прнрииых <1мхфор1гтов
Лмм(х1)0<‘ Nll.ilbPO^ Порошок беюго (нЗ':а име- юшнхея 11])ИМСЧХ‘Й — сгрош) цвпа, к))иет<ш1ИчоаспП, 1кь 1ИГЮСК<ШМЧПЫЙ
KfUiijii х.'юрмд КГ1 1)(»лое л1с71кокристал.'1пчес-кое »е1Ц(?гпю, хорошо рае-тпорим(Я‘ в воде, неппро-CKoiiii'Hioe, при храпении силыю слёживаегся, поэтому выпускают в граиулиро-наииой (|юрмс
Каинит KCI • MgSOj - 3 HjO Kpuc^aLviiiHCCKoe вешеечво; сштло-серого или СС|>ОГО! инета
V.» Сильвинит KCI • NaCl Крнсга.1Лпчсч:кос вешехчво; pас-1Ш»рят*я в воде
КалиГс сульфат K^SO^ Белые кристаллы, хорошо )>т уворяютсй в воде, не-mr хк'Копмчпы
Поташ K.C(>( М1.*л1с(жрмггал;1ичсч:кмй 6tv лыи по|)ошо1С имеет пькч)-КУ HJ I I П рОСКОИ и Ч1ЮСТ1 •
Ка.'1ийнаи соль K('l примеси NaCl 1 '| 1 Грос KOI m ч н а, слеж и на * i.'TCJi
Выполите .шбораториый опыт 7 и убедитесь в физических CBoiicTBax удобрений, указаииых в таблице.
Рать x]L\um и {кмиемши иродоволы:твеи11<»й проблемы. В настоИ' тее время npoiiamvuTiK) продуетов тштия. в*истиости растительио-т происхождения. бесп(Жо»гг всё четот^аепю. С п>далш посевных • 1иииаей стаиотптя нес лкчшше и меньше, а имонлшюгя обедпянягя •и» содержанию аюжчгпю питания Выходу из так(ж критической
90
(■1Г1’уиц|111 смошбстиуот |)miiioii;i.’ii)iio[- iini().'’ii);i()H:iiiiic‘ y;ioojX‘iiiiii. li im-дм1тлуг1.чы1ых xckwihctimix iiiX'iiMyiuir'mcmio iinux'iihiyiOTopinnii'imcot'
к к<а:*<чсппи{ы\ fU'opnrftruTKiif' v.7o6(X7Mf«.
ЫЧ П) \*ло6{)сш!Я BiMicjrr uin>»«»v lui нрсми па\<лы..\«тя практику-exi я и гфик*»р»Н'пая i: i’* :?»;гии1нн1 la't^Tainui.
Кимш1П1ыо ратмпш ihi.iM>VLUiiLii**i |ut liu.jxAi rav*tmaibiu» ih>-Д(м>();)шюй смео! удобрении fwciioii и в иамалг ита. Чтобы улс^брсния iipiuitA’tLiii наибольшуки1а1Ь.{\. пуА|и».ишгь. к«м ш и какиеул<)бреиия лучше f« en> использовать, како») счнмчл' атгеиия и.х>ра')'Ь, каксог.ш-соватъ н(к*мя внесения улобреиия с покаиыми >хловнямм и многое Лрчтое. .')тс>яклястся ирсаметом иа ледопапия ш/нт^иии.
Агрохимия — наук"а. которая иаучаег п,1аимосвяза1ише хилшческис н биолоппкч'кие процгггы в почве и растениях, (Шрабатыиаег ио!1ЫНгет1Я
Ч'рожайггостн сеЛ1)СКпхо.ан11ТиеП11Ы\ культ\'р.
1$ 8 классе вы y uKL'iii. что пыла1о1Ц1н"кч| рмтп“|еки1) учём1»п*1 Д. I I. Менделеев нс то. м.ко отк'ры I ii(‘|)iHuiiMeriaiM лакон и iipe.vio-жил е1’<11 ра(1)нческое »ы|)Я/|ач1н^ и инл<' HeiUKUii'iecKoii системы, но II 1икк: месомый вклад в равшти: pitaiUd.N отраг icii пауки, нромыш-лешюгт. сельского хоая1”к*тна. Нго логп1Ж<’ти'м в агрохимии <’та-лн |)a:ipa6ujKH мстолов лобт>1вант1 MiMirpa.’ii.iii.ix удобрент"| и хн* мичопало анализа почвы.
0)у||дамснталы1ые псслсдоышня интаиня pacTemiii и прнменс-инм удобр(Ч1нП. ко'горьк'Л11.'1Л10'1'(‘Л nriiueiipii-BiaiiHbiMii в агрохимии II гнпгка.чп MHiwiioc п]н1знапме, псу1ие1тт1л ро<ч*ннскнй учёный Л. 11. 11р>111МИЖНК0В.
Дмитрий Ииколаашч Пряишшшиои (tH(n 1948) (ричшк // тн'я<чишшш'ль К. Л. iuMUim:mia, пишор гаыии- '>'}0 иауч}п>(х шруОов, vp(u)u которых оактнымы яаляютси труОы по ширшым основам ишиаиш! раашпшй, )тт (н)шси ив fbpzanmamopoe научно^urr.mh-eamt'.fht'KOA} института. конну*ый и wo«7w> мну*- 'у>е.ця имеет плавание Ищршо-таг ikttwme.tbrKuu институт шрашиии имени Л fl Пряншиникоеп. Ему nfn/Hndir.wam пи*и рии /1.ютного питания растегшй, схема щн'щншуния нит^югеносодержащих ас* иуч'пт е1 Jшcmeнuяx, атгропация fHUJUAX микм ytu3(f рашппш и пош ИкладД. //. Прялиишыкова ft иауш/
6huiouvnenвыткилшгосу()(фагш(пты.\шнаградами ССХ'Р.
Произволство улобренин в Украине, В нашей ст|>ане Гюлыие всего производят азотных уд^и^ренин. K;tK сырьё испатъзуют аз<гг.
KoTopbiii BXtvujT и cocran воздуха.
Иопторптг своПстиа cotviiiiK'niiii Пнтрогена п ианититс yiWBMr* ипя pi'aKuiiii. с помощью которых проп:июдят азотныеулоб|кгиим. ttr.iii схема и.х про1иводс1нз TaiaiBa:
азот —* (LMMonuoh mtmpoieii(I!) oh'cuo numporcu{IV) мксио иитратшш киашта — калий шппраш (натрий нитрат, илшоиий нитрат).
Приме|юм того, как отходы одного производства ^(oжиo ис-по-ть-ювать.1ЛЯ получения деиноп продукции.является производство азотных улоо)>еннй из аммопиачноп иолы, образуемой при кок* соиапип угля, Пропзнолгггю азотных удоброппн сосредотомечю па Донбассе и п Приднепровье. <*ырьём для производства калийных \лоб|Ч‘НпГ1 являются природные катиевые сати отечеспюнных мссти|м>жде1шн. Промышленное п|хм1зволстт» калийных улобр*^-ппй ско1Щ1мгтрп]м)иаи<) в Занадпоё) Украмие, носко-мьку там пан-болыппе месторождения ка.’жГпни.ч co.'ieii: КалушскоТлмнскси*, С’тсЧ>шшкос II Борпслаискос- ЛоСыпают к;имйпые соли и ни Донбассе. вблизи городов Славянска и Лртё.мовска.
Пронзэ1)Лство фос4(>орных удобрений основывается преиму-мичтиеимо ira ммиортнроиаппых из Роп-нм ф(к-фо1нггах. Заводы построены II Сумах. Конетанииювке. Олсссо. осфпрпые удобрения также производят м[>сд!1риятия чёрной и hbctiioh .MOTJi.Tiyp-пш. U частности завод «.*^юв4*т:сть» (г. Марнутюль).
У крапп.» прои.зволш' мннер<иьные удоб1>*ния не только д.1я нужд (тмк‘ггн(.*ш101Ч) (xviiiCKoro хозя11П ва. по м aifcuojyrnpyeT их за i раипну.
Исследуем всщсстна н их cBoiirrea
Лабораторный опыт 7. Озпшсом.'1сние с образп,ами азотных, фосфорных и ка.пийных удобрений.
Задание 1. Озиакомьтеж* с образцами выданных вам неорганических yaoopennii. разделите их на фуппы: азотные. калийные. фос(|юриыа
yiadamw 2. Мсследуйи* ])апв()римо(‘Г1> выданных вам обрамгюв удобр(мшй при колшатноГ! температуре.
Чтобы вышь'мит» ого за;1апие. в:»вск‘ые одинаковые noje шш удобрений, поместите их н одинаковые объемы волы, пе-
92
1>|‘мс1шштсп'(‘1ч;|ит1ыми пачочкамл кг1>кдую лзсмессн и л<\-(|)iiK(:ii|)yiirc‘, кмкчх* уяоброшс |)аст1Ю)ж*юсь 6г>к*.т|хк^ исего, какое мод.а<*1111(ч*, а какое — неполностью. ('д<мийте иыиод о l)acl•иo^)и^к)Clll нылашплх вам образцов удобрсппн.
3a()fiHiw У, Названия, форлгулы ncineri'ii н некоторые нх (|н1зпч(ч:кпе характеристики запишите в рабочую тетрадь в виде таблицы, к^шссифицировав удобрения но имеющимся элементам питания:
Па:яш1Ш(‘ Формула
Лгрегатпое
состояние
Растпори-
Цнет МОСТЫ1 Запах воде
Hmkinue^L Иыяспите^есть.аи с:роди рассмочреншах вами {)бразион сложные удоб1)опия (иесколысо олемеп'гов iiH iinniB в составе одного соединения).
Зш1аниг 5.1:гли удобрений соднн.м и тем же питательным ве1цеч*т1К)м л\м\ или бальше. вычислите, где солержа-нне питательного 1кчаества наибатьшее, и сдетанте вывод. како.му из улобречти отдано предпочтение.
. Для тех, ICTO изучает химию на академическом уровне
По иаличню питательных всшсств удобрения делятся на ПДОСЛ1ЫГ (содержат один питательный элемент) и комплексные (содержат несколько шттательных элементов).
Промыт.теиность выпускает полные комплексные удобрения (солгрж4»т элел*е1гш Нтроген. Фосфор, Ка-лш!) и неполные (содержат два пнтателысых атемента -itlKHiMymccTttctiiio llinporeii и Фосфор).
В зависимости от способа полч'^ения комплексные улс»брення бывают сложными и сложносмешаиными.
Сложные удобрения содержат несколько питательных элс.ментов в СОСТ.НК* одного х>1Дшческого соединения: ам-MO(f)oc юыннная селитра KNO3 и др.
К сложносмешанным, или комбинированными, удоб-реиия.и от1!Осятся комплексные удобрения, полл'чеиные в едином техмолотчсском шпехе. которые содержат два или три основных элемента питания в одно*! грануле. Часто на основе простых удобрений изготавливают смешанные • смеси некоторых простых удобрений.
93
которые можно ел|сшив;1ть ;ия jiImIjoktiibhocth их .и*ис-твия. Л-1И 11лптиеи’'Ч1я TiiKiixyaoojxMiiii’i ра}|К1ботаиы i xe-
MbJ CMrummuniii. Преммумкч'гт.) <*мс*11нптых удобрс'пнМ над сложными и сложногмошаппыми. iiMciniutiMi-i иопчз-япиын состаи. состоит в том, что во время их ГКН’ОТОШКЧШЯ можно намснятв. ft аавиенмопч! от нсч>бхолпмости. содержимое того ILTH иного элемента пигания. П сов|)еменном сельском хозя!‘1стве преимущество отдают исиользоваиню коматексиых удоГ>|м.’Ш!й. «юогашёииых мнкрозлемешчши.
Пз прироловедения и оис»логии вы диасгте, ч т\) к битным се'11.скг)Хо:оЙ1(тмсмиым культу|)ам в Украиис прннад-;|сжат ж'рповыо и овощные кулыгуры, сахарная свёкла. Чтобы иметь стабильно в1ясокие урожаи этих и других культур, аютпые удобрения вносят из расчёта от 30 до 180 КТ Иит|>ог1*иа на 1 га, 4}кк*(|нчриые -- 45 90 кг Р'.*0-, па 1 га. ка.тиГшые 15-60 кг КгО fia 1 га. Эти обише нормы нзменякяся в зависимости от почвенно-климатических yc.MOBMii II выращиваемых <гль(’Кохо:1Я11ств(Ч1ных K^vii/ry]).
liivni вы нроживасн- в cc;jbcic4»ii местности, выясните, какую н.ло-вкив* :<аи11макя (Ч1.'1ьс1«)х<ш|”к riu‘imbie ку.чьтуры олвого ил ко-тнж-
ПШИЫХ Х€»:ЫН1.ТВ, и ИЫЧИСЛИТГ 1‘ЖСГа1НуК> СП> П0Г|Н*6Н(ХТЬ в миис-рстльиых улобрепиях (п расчёте на лсиствуютис вешегтна н конкрепнж* улобрети*).
В
а
|Й;
7.
Вопросы и .шдания ;ия самоконтроля знаний
1. ЛаГт* mipc.ic,K4iiK* мннс1хь1ьным члобренням. приветите при-меры
2. Обск'иуГме j>o;ni химическв.ч удо6])сний как m >v»MmiKon мине-рн.чыюго ||1гта1111я ])a<'Tr'iiiiii.
3. И как»»м 113 азотных улобр<чти - aMMOimiiiioii сслм1|и^ или кальциевой селитре содоржнген болыпе иитатслыю1о вошества?
•1. Как вы счнтартс. т>чему ;ия хлеборобов важно зиат1> о гш ро-СКОИИЧН1ХП И улобрсчпж?
5*. В сосганс лтлых \”ic6hux ipyiiii оцеиитг мгачешм* ириизв(Х)ггва и р;1Шино.тыи)С11 киг1КХ1ь.м»кшия улмбреиий дтя решсчшя прсиоеатытвен* ж»й iipooiicMi.». В1ЯПОЛИИП учебный npocia ио lewe <»Мши.^альш.’л' улоб* ])П1ня: 11<ш>жтш'.>1Ы1Ы(г и от|)1тат(‘ЛЫ1ысиосл('ЛПття iipiiMciieiiiBi».
б*. Ilcvih И1»1 ув.лскаетсгь B))!p;iNin»aimeM ко.мнатмых pacTciMiii. выясните но равным ннформацио1Н1ЫМ источникам, какими удоб)>еж1-я.чш и когда нужно полкпрмливать ваши растения. 1^ассчитай ге нормы их питания.
94
'J
'A
§ 12. Карбоштшн кислота. Соли карбопат^юй кислоты, их распростраисние и ирммеиоиш*
Как отмсча.'юп. п § 8. после проиускампя углекислою ;а;:а чергм иоду индикатор!.! укааынают на пояилсннс и 1)^к пюре kih . luii среды, поскольку Kapf)oii(lV) оксид яилжтся ктмогным окенлом и с подои обраиуст ка11Г!оиатиу1о кислоту П_Х'0> В отлично ог *'>лы])ат-пой млн нитратной карбешатиая кислота с^'шбая п шл-сччннишая, сутостиуст лишь и раабаил(*11иом рагп'.оре. |н>|дели п. иа которого t'c пс'иоаможно, потому что при пагроиаиим кислота разлагается па иоду и угл(чс11с.'1ый газ. 1'ассмотрсч1Иыо химические явления отоГ)])ажист ураишчик* обратимой реакции;
('0,-1 Н20?:^Н,С0:,
Псноммитс, что и у|)аш1(мн|»х обратимых редакций о.тачают iiaim* <41 и.'кчшй II ираиой частях.
Эп1 АЛ* редакции iifKiHcxoairr во время иасы1ш*!иы панткон уг.к-юкглым газом. пат»му. уппгтребляя ifx. мы чл'вгтв>'см кислый привкл*
Химические свойггпа карбонатной кислоты н карбонатов
f. Электролитическая (Ыссоциация. Изменение цвета шии-катора после пропускапия углск1!слого газа через воду свидетельствует о появлении катионов Гндрогена. Ка{)6онатиая кислота является слабым злскт|кх1итом. в растворе диссоциирует на катионы Гплрогеиа и клрбонат-аиионы СО3 . а также пирогенкарбо-нат-аиионм ИС'О ; .
1Ь('Оз= Н' - НСОэ
нсоз - н' - col
В с<к1тветгтв11и с зтим двухосновпая карбонатная кислота образует кислые соли пиЦ)шенка}ЮОпаты и средние — карСюнаты. Вал1 хор<.1ШО известны примеры этих солеи. Так. кальши! ка1)6онат CaCOj яатяется <к*ноиной составляющен мела и мра.мора, а mm»e-вая гид*1 не что иное, как натрий гидрогенкарбонат N'aHCO^.
Ill) таблице iwrrnopuMiHrm кнетот. оснований и солем вьи1аште р;итиор)1м<к Г1» карбона гов в воле, при велите два примера уравис-ипй aieKTpojMmeiecKoii диссоцнацнн карбонатов.
2. Ълаимодеистоие. солей карбонатной кислоты с кислотами. Обшнм свойс твом солей карбонатной кислоты (средних н кислых, рас т воримых и нерастворимых в воле) яатяется взаимодеГте-
95
тииес кислот;1Ми. Реакция соп1>от)жлается вылелснием >тлекнгли* го газа. Всгю.чижте. *гто во вр уксусной кислотой:
ХаНСОл^ СНзСООН CHjCOOXa * lIjO СО^ I
Ив npiiiHVU'iiiioro примера имдпо, насколько слабой является ка1>6о11атная кислота, если даже слабый электролит уксусная кислота ваанмодейгтвуот с ее солями.
Вэаимодсйс'гвие ка)>6ошгтов с кис.мотами испольвуют в химических меииых опютушмте.чях.
Приииин /leiicTima химического пенного огиступштеля заключается в том. что в результате взаимоде|1ствия карбюната (ггтдрогенкарбоиата) с сштьион кнелотоГт (например, сульфатной) образуется неустойчивая ка|)6оиитния кнелша. которая сразу разлагается на чтлекислыи газ и воду. Оба этих вещества не горят, поэтому нх используют в пожаротушсиин.
Na^CX);^ -ь M^SO^ - N92^0^ + (Х)^! i 1Ь0
Качествеипая реакция на карбонат-ион COi^. Kaji6oiiaT-ainio-иы распознаю т с помощью iciicjiot. 1^^акиия сопровождается ак тивным выделением углекис;юго та;ш. Убедиться, что выделяется именно угл1‘К11с.*1ЫЙ газ, а не какой-либо другой, можно двумя способами: 1) подиестп зажжечтую cничк>^ и она быстро погасиег:
2) пропустит!» га:» в раггвор Kiuibiuiii пироксида (и;»всстковую ио-iiy) и наблюдать образование белого осадка.
Как пример, рассмотрим изаич(одейств»1е калий карбоната с сул!»фатной кислотой (р!»с. 37).
км:<\
И,МЦ КЛГ1.
J /
II,чц к.са 11.41)
2 3
Рис. 37. Качествпчшя 1т1щия на Kajtfxmatim
96
Il>()
К:,СО.., I lbS().i KjSO^ I H2CO3 - COat
2K* t col * 2ir + SOj + II2O + CO2I
21Г + col " ' ^-О-Л
KaMCtvi'iu'iiiion реакцпс*й ira соли Kaj)6aiiaTiioii кисло']'ы (ка])6омат-шик)иы) является их взаимодействие с рас'гморами кислот. Реакция соировождаотся пыдсж!1Ш(!М уг.чокж:.'1ого газа, который определяю!’ с. II0M01HI.J0 зпжжешюй спички или извеа’Коврй воды. Сокршцспиос ионное уравнение качеетвешюн реакции имеет такой вид:
21 г 1 COf = И2О + СО2Г
а. Ранложеиш; cojteu карбонатной кислоты при нагревании. ]1е1)ги"ПЮ])пмые iCiii)(>onim>i, а также гидрогсикарбомапи при паг]>е-ваннн разлагаются;
СаСО -CaO-CQ>r
2\аИСОз \агСОз - Н.О - СО.;
В соответспиж с nc|Hu>i'i реакштей в промышленности добыва-ют ка.тышн оксид (иепипёную известь) СаО.
Растворимые в воде карбонаты стойкие к разложению.
Убел1ггесь в свойствах карбонатов, выпатнив лабораторный опыт S.
PacnpocTpaiicmie саюй карбонатной кислоты в природе. Кар-бомат1|| супк'ггеуют в пр»1родс прешгуществешю в виде калышй карбоната СаСОч одного из самых распростра>|ённых на Земле неорганических соединений. Так, .всл, мрамор, известняки, ракушечник— все это ка.'1ыцц”| карбонат <’ и(*бо.1ьшим содержанием искарбопатных при.месей. Чистый ка.1ыиц’« карбонат встречается в природе в в*ие
Рис. 38. Мш1Сра,1ы: кальцит (а): исландский шпат (6)
7*Химия*. 10 КП
97
М11не|)а-ча кальшгга (рис. 38«). Исландский шпат ка1ьш!14 к;*|м>оиат высокой чистоты (рис. Звб") иримс-
ИЯКП в 01ГТИКС.
среди карбонатов больше всего испол1ьзустся известняк (риг. 39).
Известняки разных .\их*то|Х)жле-пий отличаются количесгвом примесей. вс-1сдствие чего имеют paaiiuii цвет — от белого и.тп светло-желтого до тёмного. Их нспатьзугот в метал-лч'рпш. о чём вы \*знасте в следующей теме, как строительный материал и в производстве стекла, цемента^ кальций карбида, iieraiiiiiJion и гатоиои нзжчти и т. и. Изнсггтпсами укрепляют Д01ЮГИ, из1К‘('-|-1суют кмапыс иач)зы, Знамони-j-isic одссхмсие
Рис. 39. Образец известимА'/t
а 6
Рис. 40. 06pa.t(n\ ракишечника (о) и его зш1ежи (б)
Рис. 41. Залежи мела
кагакомбы — это ;*аброшсшп.1с камс-ноломии. в которых добытый ракушечник (риг. 40) — известняк opiami-ческого происхождения.
К карбонатам органического происхождения относится также кальций карбонат, вхооящш! в согтав костей человека и животных.
Мол (рис, 41) используют в бумажной II резиновой промытлсннос-тн как напатннтель. в стро1Пгльствс и во вре.мя ремонта помещений. Конечно же, нам известно, ч'ю он входит
9S
и cocTfUl ;iy6iit)i‘() 11С11)0111Кя, им де.чают записи па классной доске. Украинской Tpa/uiUHcil является побелка мелом стен в доме. Дом от :п01*о мм(ч*т иарядиыГ) привлекательный вид, а прожниание в таком 1ЮМС1ЦОНИИ — око.ш>1'мчески безопасное и полезное для здоровья.
Природных запасов мрамора (рис. 42а) зиачитслыю мепыпе, чем манегтяка и мола. I [муг мрамора — белый, однако наличие разных нрммессй нрндяет ому раззтын оттенок. В crponTti-UbCvnu! ого используют как облицовочный материал (рис. 42^) Мз мрамора изго-тоиляют скульптуры (рис. 42в).
Рис 42. Обрамщ мрамора (а) и изделия из него: ееатшбюль станции метропагитена, о6.гицоеаняый мрамором (6); скульптура (в)
Кроме карбонатов Юиьцня. в природе существуют карбонаты Мапшя (доломит MgCQ» ■ СаСОз) (рнс. 4^). Купрума (малахит Си2(С)И)2СОз (рис. 436). Феррума (сидерит РеСОз) (рнс. 43в), II некоторые лруп 1C.
Риг. 43. 06ра:щ,ы карбонатов: Магния — доломит (а); Крпрума малахит (6): Феррума — сидерит (в)
99
Добываино углекислого га.ча из солей карбонатной кислоты и его иревращеиня в кальций карбонат и кальци|( гидрогенкарбо-нат. В лаборатории мерастворимы11 в воде ка.1ьций карбонат ис-па1ь.зуют с целью пол\*чения углекислого газа. Для этого лл’чше всего подходит мразьюр. поскольку’ он шотнее Mi-ia и (зеакция протекает мсхтеннее. Выпапним де.ианстрационный опыт.
Добудем Kai>6oii(IV) оксид м приборе для молуиеиия газов (рис. Л4) из ка.чьций карбоната и кислоты. Не ирск1)атая взаимодействие. продо.;гжим исследование свойств у171скислого 1*аза и карбо1татов. (' aroii иелз^ю в химический стакан с извсстково11 воло11 опустим конец га.зоотводмой трубки прибора для получения газов. Г>удем наблюдать, как достаточно быстро появится помутнение, поскольку продукт взаимодействия кальций гид-
1)оксида с углекислым газом кальцин карбонат нерастворимый в воле:
Са(ОЫ)2 - СО. - СаСОз 1+ HjO
Продолжим пропускать углекислый газ в образованную суспензию из 1сь11|Ций карбоната и ш)ды и через некоторое время увидим, что осадок исчез, раствор в химическом стакане опять стал прозрачным. Обьясижгтея это тем, ч то )юраство])им»1Я с))едпяя соль кальций ка]1боиат ii]}CBpa jii.4acb и кислую соль ка.чьцин гидроген-ка1)6онат Са(11СХ).ч)?, которая растворима в воде:
CaCO;i+ J'bOi СЧ)2»Са(ИСОцЬ
В сутучае избытка углекислого газа при наличии воды карбонаты превращаются в птдрогеикарбопаты.
Если получечтый раствор к.'ыышй пирогепка1)б<жата прокипятить, то опять выпадет осадок ктыьций карбоната:
Са(НСОз)2 = СаСОз ’ СО.
В провелёнио.м опыте мы смоделировали в:ьти.мииреврашении сатей карбоилтной кислота, которые имеют место в природе и приводят к разрулимпио трпых пород, образоваинк! шчцс]) и т. и.
Исследуем вещества и их свойства
Мабораупориый о?шт Исследование свойств карбонатов.
У1ля мровслепия опыта вам понадобя тся: качьцпй карбонат (мрамор или мел), раствор одного из карбонатов.
100
химические пикапы, вода, разбавленная хлорндиая или питрагная кислота, известковая пода, спнчкн. стеклянные палочки, 11|)оГ>мркп, штатив, прибор для получения газов, шнатель, ппицег,
Задати* I. Рассмотрите коллекцию карбонатов, о5|>а-тите виммамие на их цвет, выясните растворимость и воде. Рыявлеиные нами (|)изические свойства карбошп'ов запишите ji рабочую тетрадь.
91
Рис. 44. Прибор для получения газов {а) и (к)бы«ание углекислого газа в нем (6)
Задание 2. Проведите реакцию между Karbuni! карбо-»1ат(1М II кнелотой. Хтя этого паюжите на диск прибора для 11олу’1сння газов (рис. 44д). а в самодельном приборе — нл ЛИО п(х>6иркн. кусочек мрамора шн мела, датентс 2-3 мл pacTBOfwi кислоты. Понаблгоданте, как пронс.ходнт вылсление га:й1 (рис. 446). С помощью качественион реакции установите, какоГг газ выдатяется. Нашшште NTJaBne-ния Г1|юнелё|шых вами реакций в ношю-молеку-тярной ({юр.ме.
Задание 3.1 louTopirre предыд\тцин опыт, но уже с раствором одного из клр()онатов.
Напишите уравнение проведенной реакции в иоиио-молекуляриой ([юрме.
Сравните рс?:1у.тьтаты обоих опытов.
101
7 Для теХ| кто изучает химию на академическом уровне
И химических лабораториях углекислый газ (а также подород) получают п специальном приборе — аппарате Киппа (рис. 'iH), из1Х)тош1емиом из стекла.
к
г
Рис. -15. Аппарат Кшта, подготоедеиный к работе (а) и в действии (6)
Аппарат Киппа состоит из основной части А и воронки Б (рис. 45л). Основная часть имеет сферический реактор /. полусферическую опорн>то часть 2 и три отверстия {3. 4, 5). Отверстне 3 предназначено д,тя устанавливания воронки, отверстие 4 — хтя периодического сливания от-работаииого раствора Через отверстие 5 прн подготовке аппарата к работе .шр^ткают твердый реагент, а во время работы аппарата — отводят газ. Между реактором н опорной частью размешают рез>шовый ш!ск в (может быть изготовлен из другого, стойкого к действию кислот материала). Отверстие 4 герметически закрывают пробкой 7, отверстие 5 - пробкой 8 с вмонтированной в неё
стеклянной трубкой с поворотным крапо.м 9 и газоотводной резиновой трубкой 10,
Аппарат Кнппа — прибор периодического длительного действия. Поместив в него твёрдый реагент (мрамор, если д^-)бывают уг.чекнслый газ. или Ш1нк, если добывают водо-
102
род), :*адл15а1()'г кислоту так, чтобы жидкость заполнила опорную часть аппарата, длинный стебель воронки м приб-мпаикл/п^по па 1 /3 сферическую сс часп ь. Прибор ста-поаптся пригодным для многократного использования, JlpenMyiiKK'TitoM прибора является также то, что рсакцик» можно iciiif пама Г1>, 'l aic и прекратить, повернув крап 9.
На iHicyiiKc изображён аппарат Киппа, нолпп'ов-лсп1П)1Й к ги иользоиапжо. Г1ос,че открывания крана Я воздух из реактора ныйд(п- наружу, а на его место погтупит кислота и мачпё'гся р<‘акция (рис. 456). Полученный уг.че-1СИСЛЫЙ газ \iv.j\CA за воздухом будет В1»1деляться из рсакто-ра и ш) газоотводной трубке направляться к ёмкости для собирания газа.
71
Вопр<кы и залания .гая самоконтроля знаний
J. Назоп}пг eeiiiccTva, фг*рмулы которых приведены н>1же:
СЮ. М§СОз. М^(НСОзЬ СО
2. В какой из caicH ки.тыиш карбонате (ыи кальций тдрогею Kap6oгтратной кислотой и ИС ИСПОЛ1кЗуЮТ сулы|к|гпую.
103
§ 13. Практическая работа 1. Ilo-iyncimc yi.icKiKMoro BiiiiiiMoiipoupauiCHiiH карбонатов и пироггикарбонатов
В природа Д-тя фотосшггеза расгеипн углекислого газа впатнс лостаточио. В Гкдлыно.м кол11ч«1ве он 1»бр*иуегся iipti лылажт и
пшении. нз ro.w в юл увеличивается гик*т\чиеиис этого оксида в воздч^ в р>ез>'льтате сжигания р»зны\ видов ToiLiiiBa. работы мс-
тал;|у]>гнчсских и химических э;шодо», двмгл п'леп аитотрапсиорта и т. и. Д..ЧЯ нужд химическом (п его среде мсрекпчиигнот легконос-|1ламеия101ииеея 1Н)щеп’»и) и imiiicHOii промытлеииосгм (нзготон-.?|<чм1я газирон;м111Ых мяиткои) cnemifr’ii.iiiix заводов ио п))опа водству углские.'юго laaa ис строят, а исиолыуют газ. являк)Ш1и”к я побочным продуктом других иромзводсти, в частпости, получения 1кташсиой изнесI и. птртового брожения г.'иокозы.
Для провед<чм1я опытов углекисл1»м‘| п>з и лабораторных условиях получают Известной вам peaKuncii между твёрдым калыии! карбюиатом (мрамором или мелом) и раствором кислоты.
Нель этоГг практичечжоГ! работы состоит в том. чтобы mii собственноручно осуществили получение углекислого ra.ia и исследовали его свойства, а также свойства солей карбонатной кислоты.
Для провелемня опытов ва.м пона;в>бятся: мра.чир или .мел. piu* гкшленная хлоридная или нитратная кислота, химические стаканы, вода, индикаторы, маленькая свеча, и.*в<чтковая вода, прибор хля по.1>’'1ения газов (может быть самодельный в виде пробирки с пробкой и вм<и{п1{м>ваииой в неё газ^ютволнон трубкой), пробирки, штатив, слшчки, шищет.
Задание 1. 11о.чучнте углекислый гаа.
Внимание! Прежде чем приступишь к иыполиеиию практической работы, поаиюршпе праеила безопаашепш при работе слабора-торной посудой н на/,резательными при6о})ами.
Перед тем как получить углекислый гах тшматель7ю прочи-тайте инапрукуию ко всей практический работе и подготовьте всё необходимое дли выполнении очедующих ладаиий, поскольку вы будете получать н шпюльзпвать углекислый гаи не делай перерывов между опытами 2, 3 и
Перед выполнением задания I сначд'Н! по.чготовьте прибор .т;1Я получения газон и проверьте его на герметичность. После этого положите в него 2 .3 кусочка мрамора и;1и мгла. Долейте 2-3 .м.-i ра:)-6aaieiiHon хлорилиой к»*слоты. Сразу же :тк[>о*1Тс отвереше п^хйз-кой с газоотподной трч’бкой (если прибор са.молельиый). 1 !абдюданте за тем. что происходит в приборе.
104
Задание 2. Экспериментальным путем докажите, что углекислый гаа ПС иоддержпнаот горения.
]1ом(’ст1гге п хмлжческнй стакан ноболыную свечу и зажгите сё. Налфавьтс газоотводную трубку прибора л,1я натучепия углекислого газа н химический стакан н держите ес там. пока не погаснет (;гго произонлет доволыш быстро). Об1>яснитс. почему свеча norac-ia.
Задашн'З, Ианраиые глкютнодную трубку прибора ;uui получения газон п пробирку, наполненную 2-3 мл диггиллиронашиит волы и песколькнмн кандямл инднкагора Kiitvioii С1К7ДЫ. Наблюдайте за измспеннем цвета индикатора. Обьиснтс, что происходит при нро-пусканнн углекислого газа через днстиллиро1*аниу1о иоду.
Задшше 4. Напр;нн1тс псю(ти);шую трубку прибо(Х'1 Л’т но.7у-чення га.тон в пробирку, напашеиную 2-3 xli нзвесткоы)й воды, и наблюлаГгте за о6р:1:и>ванием схадка. Проладжаите пропускание чтлскислого газа, пока осадок не истчееднет. Об1,ясните. как:кя реакция прои:к)шла г*ри 1!ропускашп| углекислогг) газа через известковую вод>' в елч^ае об(>азовашы ociUKa и почему при нослодуютем пропускании углскжмого газа осадок исчез.
Задаиие 5*. С иомощыо качесггвеииых реакиш! распознайте pacTHopj)! натрии суль((>ата, аммоний су.чьфага и натрий карбоната в пробирках без атнкеток.
Результаты наблмдлешдя. объяснения, молскч'лярные и ионные л'раннсния проведённых ва.ми химических реак!шй зашипите в тетрадь Д1я практических работ.
В выводе отмсп»тс. какие знания о неорганических соединениях Карбона вы закрепили, какие у.мсния развили.
14. Строн гс.чьиыс ма1(;])иалы: е и'кло, 1цем(Ч1т, бет(Н1, их исио.чь;{оваии<^
В нат>ящее время широко испатьзуют такие строительпые .ма-териазы, как це.иеит, ('lemon, кирпич, кергшика. Высокие лома и г.ту-бокис тоннели, мосты через режи и множество друпдх строении вш-ведсно с их ис11о;гь:.юваимсм. Красивая и практичная посула, современные телевизоры и медпцмиская аппаратура, окна домов, аичонов ашт).моби.ме11, еамолётои, поездов изгогав-пивают с использованием стекла.
Дс’мент, бетон, ioi|)i шч, керамика, стек.чо прод.укцш1 cujttmm-ной праиышленности. !1азвание подсказывает, что к il\ производству причастен Cilihiiiih. а точнее, его соединення.
105
Понятие о стекле. Сог.часио архсолоп!ческт1м находкам этот материал иэиестен людям уже 5 6 тыс. лет. Первое ею при.менение бы.10 свяаано с изготовлением женских ук^шнентг В настоящее время стекло настатько широко используют в ра.жых отраслях щюмышлежвк'.ш и се,пьс1ч1)1ч> хоэяистия, ч го мы ужо 11 не иродотав-.пясм нашу жизнь бел ншч» (рис. /16).
Г1оп;ои)Г|Илогь миош ирем{‘им, чтоГии .'поди на^^жлмоь ио.п\п|гш> разнообразные виды rrt'uvia 11 (])<)рм11ронн11) н.чдечж! из немо выду-тгп» (ToiCHiHiihic ёмкости, прокатывать стекло li тонки<’ нластппы, вытягивать н нити. HaroixMOKMiHo стекаянных изделий возможно лиш1> ИИ юрямей расапакленмоГ| массы, а размиР1:гп>ся стаею начинает ггри тохшератл'|Х' 900 *С. жидким становится при те.\тературе I5W) ’С.
Изготаплинают (варят) о6ычно<' оконное ст<'Кло из соды ХазСОз- илвесгшшка CaCOj и xeapt^eo/a песка S1O2 при тсыперату-\Х2 1500 X' II специальных йенах непрерывного действия. За сутки одна печь д;и т до 300 т щхиукшнь Можете себе прелепшить размеры такой 1И'чн, если сё варочный басеччон имеет дииму '^tO м, ширину 10 м и высоту 1.5 м! Химизм изготчт.меиия стекла 1)С1юиывастся на свойс'пи^ карбонатов разлагаться ii[>ii нагревании и свойстве основных II кнс.чотиых оксидов взаимод('нствовать между собой. У нрошённо его передают шкне уравнения реакций:
( аСОз - СаО - СО-^ |
Ca0 + Si02=CaSi03
NajCO, • SiO^ = Xa^SiOj ^ CO, '
CaCO , S1O2 = CaSiO, ^ CO, ’
Сырьё берут в ccKmioiiieiiMiK обеснечмваклцем получение стекла с нри6.1П1;нт*лы1(5таким согтгшом: Na^iO'C'aO-OSiOy.
Стекло обычное (из и(Ч'о И31отапл11ва1ог оконные стёкла, стеклянные банки н буты.аки) — 11ро:1рачпый аморфный сплав смеси иатрнГ! силиката <' кгьтышй силикатом м кварцевым нс*ском, со* гав которого;
NajO * СаО • 6S1O2
Такие сшшства creicw, как »тюсо6носгь пропхгкатъ счинечные лучи. гюстспеншяй переход и.» твердого состояния в ж*икое из-за отсут-п вия постоянной точки 11лавл('ния и khih'iiihi, стойкость к действик) кислот, iH(vio4eii и т. н., а также ))a:moo6i)a;uie других его (|)ипическмх х^факгорнп'пк' :ia счёт вт'денмя добавок обеснечи.лм на.'шчис разных видов стек.ча и соотвстств<‘Ино пшрокое ею иримемепие.
106
Заменой одних icoMiioiifirroii па другие,
гшедеписм ])азиоо6|)а:шых добажж, памсиеинем соде)шаиия огдачьиых (Х)Стан.'П1иицих слекла изштавлнвактт разные его иилы.
PaaiiOBHJHocnf стек-та и его применение. Если натрий карбо-нат заменить на калин карбонат, то обра;п'ется стекло, намного крете оконного. Из него изготаа1Ивают химическую посуду, в ко-Topofi можно кипятить жилкткти и не бояться, что пос>’да треснет.
i6. Им)елия UJ cmeKi/j: rmetiN (kiuti ( 'и1юр.\иение входа метро (6): о<Рормление nomatKO (в): мебель (г): .чгктричекая лампочка (д); ip4imoKaMepa (е): ёлочные i/KfHunenitM (г): .хрусталь (ж): бытовая поеуОа (л)
107
Рис. 47. Фро/мгшп молоинпою no umiia 1 fiainiati» ^:ам oam^i >чя>‘. чиого
М. В. Ломоыососым
Hc.ni чистый кварцскый песок
])ac»i.»uniMTi>. :i мгпем да'п> мсууи'ние) осты'п., то обряиустся mapi^eaoe сшек-:ю. Лабораторную посулу, пзготоп-лепиую из такого стекла, можно |К1С-катить до& ла после чего опустить в холодную волу, н она не треснет Jк\'|уч11, :лч)СГС)(‘1»)пство используют н мелишп1е (кнаршмпас лампы), са-шрнях,
Усталовлено. что ({хгррум(1П) ок-с»а придаёт t гекл>- кор1тчневый цвет.
Ко6а.м1»'г{]1) оксид лела(П‘ (’T(!jc;io синим, хро.м(Ш) оксид - зелёным. От л.с)баил(.'пмя пс5().г1ыиого количества порошка золота стск.по становится рубиновым, то есп. пурпурно-красным Известный российский y^ieiiuff М. В. Ломожч'он провел свьши 1000 опьггоп по установлению завненмостн межлу цветом »тс'кла и цветом добавленных к стек,10мас.се сосдииетпк 1^му 11р11палл(‘'жит 11;и‘отоши*1-жс сныше ^00 об])азцов ст<‘кла. 11о.'1'тавосую битву, .*Ю0-л(Т11с которой отмечалоп* в 20(И) г., учГ'Пып и его учению i увековечили и панорамной картине ■* Полтавская батааия'*. которую создали i(3 изготоааепных ими о6р.чз!юв цы'тиого стекла (рнс. 47).
Одним и ; (кгтиж мий химической {шуки XX гт. стало-тлдпжю стеклонитей и стекловолокна (^рис. 4й). В настоятсс время ctciujcj-нити используют п качестие световодов для передачи изображсчшя и звуков, без чего не сущссгионало бы кабельное телевидение, в те-ле<.1)онной связи, приборах, KOTopi.ie дают возможность врачам ли-апюстмрюват11 вц_\т1кчп1пс органы человека.
Хррст{-1ьное < .* ^тташвакм if3 калий
ка1>бопата. илк>мбум(1)) оксида, с-олержание которого состав.чяет около 24 %, и кварцевого н('с-ка. Это стекло имеет высокий кол(^^фшшсит преломления света, поэто.му его используют и oimiKc {||:1готов.1спне лин.з и призм). Поскольку хругтальн(к* стекло и.%^. г яркий блеск его гра-шгг. чтобы изготовить красивые вазы м гголовую посуду (рис.. Абж).
.Эмалпровашьтя посула вам хорошо известна.
Э.шиь — .по .материал, пзготовленны|‘1 из обычной €текл(»массы путем добшыемия к пей ‘ ».!-HV'iilV) оксида. Из цве^пня! зм;ин пз1Чпавлн*1а-ют картины, посулу, украшепмя (pijc. 49).
Рш
1-S.
л • и
СШГК,1(Ш0.!Ю1ОШ
юн
в опрсделёншлх услоппях аморфную стс'Клома<ч*у iio;mc|)i'aiu'i частичной перс'крпстализацни с ооразона-ннсм пемрозрачмого )i крепкого материала, иолучишпсч'о пазнашк; си-тали. Из 11(‘П) изготаюшнаютоб-тию-иочную 1ШИТКУ и бытовую ГП)С>'Д>*.
Цемент. Сооружения пысоко11 прочностн н хпггелыюго налЕачеиия (дома, тоннели, мосты) строят с обязательным использованием цемента (за иск.’1к>чеиием дсревяшп.ьч домиков и 11с6о;||>1ннх MocTiiW)» местного значения). ,')тот матсриа.ч имеет pe;i‘ кое cBoiiCTiu) - с годами пюрлоегь (ТО увел ими нас гея.
Есть paaiH.ici сорта цемента, с))сдм самых употребляемых - порштй)т~ мент. Как сы1>ьё атя производства цс-\fGna пс1юльз\’кгг извегшяк и плш1у. реже мергель природную смесь этих ;ш\"х всщсчггв. <1>ормулу известняка вы знаете, считан глины вы|)ажа(тся формулой: Al203*2Si02*2H20.
Если нсрсдат!» состав цемента (|)орму.чами мксидов, то он м))иблизи-тельпо с-одержит СаО ((>2 7(i %), SiO^
(20"2-1 %), AlvOa (4"7 %), и не:шачи-тельном ко.ипчесте Fc^O^ н MgO,
Измельчённое сырьё (три части ю-|$естняка и одна часть глины) .larpyxa-ют в печь обжига. Изготиачена она из 1тати в ((юрме грубы, ммечтатнну око-;ю 200 -м. днамст]) — около 5 м. расположена naicMoiiHo (угол наклона 2-5^) и всё Hpt'MJi iipaitiaeTca. И отличие от ироизипда на стетсла, процессе протекает и твёрдом СОСТОЯНИИ. И ])азиых частях печи Г(^м1К‘рачура |Х1зная. начиная со 100 *(' и ДО 1400-1450 “С на выходе
и.з 1к*чм. 'I'aKoi’i темперачурньн'* режилА обесш'чишет иенаренне волы, разложение глины н известняка на оксшия. азакмодейгттк^ okcjuob с образованием спечённой смсч:н ка.тьиий ciuuKara CaSiO и кг.тьш1И
Рис. 49. Х1/()о.иа’ственпые изОелия с ыаюльзовапием элт.'ш: картина (а); (6); t/K/fftmeHtai (а)
109
;с1ЮМ4М'11.1><ката ^''niKOt' шиванис имеют ы. в составе которых
есть iiTOMH Алкк\шш*я) зсленовато-сс|К1ГО или тсмио-сстюго цвета. Спочёииую СМ1'П> и:^м<м1ьчаг<)'1 м порошок, шюдя г иокогорыо доГкплси и получают цемент, г<тшын к мсполиаованию но паамачепто. Ма гг[)оите.’1Ы"Гие (ТО CMC'iiinmuor (' песком и подоГк Полученную смесь называют цаиеипшим \ i.ni anpfmme.ibwu.\t раатюром. со временем он ГП1НОПИТСЯ каменистым. Цемен П1ын р;1ггворяв 1ястгя незаменимым связыв.'.= иш!м матершьюм л.1я кирпичи, стронтелытых ^юков и т. п. От»е])Денш‘ происходит в (ш.иу того, что состлидякицш* цемент ве-тсстиа реаги|.)уют с гюдой с ооразошшием со()'тет<тнуютих крис-т;с1лоп1лратон. Дрсшшй Киев ниши прел,км ст]10олис иснользовапп' см вяжущей массы ироле цемента, которую изготаи.чива'т мз извсстимка и иыжжениой глины *ц1смяикн». Первые цемстгтые заводы в Украине были щягтроемы на Доишссе и Рлтвнсшцннев конце XIX в, Лрх1Ш‘КТор В. Городецкий в 1903 г. исш>ль.юва.ч отсчсятасн-ный ncMt'ifj- ;д.'1и iiBi-oToiviciiHJi отделки -нын кирпич (ри<‘. 52^7) (его производя г больше всего), ка(|)ель, об-.мнцолочные плитки. [jaKOBmiiii умыва.1Ы1иков. посуда из (j:)ap(|>opa и (|)аянса и т. и. (рис. .526).
OcoocHHOtTbio керамическ*чг» производства яатяется то. »гто сформир*Н1ан11ме издг.'шя обжигают. Кирпимные заводы счроят
Рмг. 50.//C.W г химерами 110
^ *
Г:
• \
1
Рис. 51. И('шо1шые whwim
з6л1гш месторож;1сннн мины ч ш.*с-ка. Иа (>лноролж)п смсч*п глины, исткл и волы формируют кирпичи, а затем высушивают их в прсди.'|-игачети.1\ }1Л'Л ;гто1ч) печах. Г.шиа. смоченная во-дои, (таиовится похожей на ii.’iarm .чип и ой можно нрияивпть разную 4к>рму. Это С1ЮНСТКО Iлиим лежит л основе /0H4^/pt r7i6a. Амфор1а, клишн-ны. миски — лти и лрупю гончарные изделия находят археологи при рм:-коиках лрепних носеле1Нн1 II в настоящее и)>емя. несмотря на болышк* разпо(/11>азие материа.тюв. .'иоди ш‘ атказа.пись от’ соидаиия roiiHajiHiiix н.зле.'1Н11 ('рис 6Х >'к]>аииа славшая гак>1ми изделиями, их нзготов-леиие.м :{анимакт'я гончары в разных репюнах. в частности и поселке Оппшня IIo.TTiHicKoii области.
Ешс в Древнем Китае была и.звес-тна технология нроизводства фарфора, из KOToiioro мзготаилмва.?т 1С|хк7ж\чо (|)арфоровую нг)гулу — чашки, блюдца, .чжски. художм-твсниые шлелия (рис >\а). однако рецепт дсрж;1ли в тайне. В Европе его на\^ги-лись изгогавлпнать лишь в ХМ ст. Как основное сырьё для изготовления (|)а)>фора используют белую глн иу каолин ЛЕО;! • 2Si()4 • 211^0, в монывем количеепш Гн^ру г нолсчюм шпат KjO • AljO^ • eSiOj и кварцевый
Риг 52. И 'V.rKii fLi r.-'iHVtwM. кирпич iu): кщютиеные издсл11Я (6)
Рис. 53. Археолшинескос /хппшрта (а):
фирмщиишиин и.лия из /яины (6)
ш
— I II
I’nc. 5^. (I>ap(l»of)Oisw' (utjht: китайтал (a): ркраиш кие (6)
песок Si02- Готовые изделия украишют рисунками (рис. 54). В технике применяют электроизоляционные свойства фарфора, cm .хн-мнчсчкую стойкость.
мснео очищенного сь}|>1»я, чем то, нз которого ijikhimboaht фарфор, получают бо/1се rpy6i.iii мат(‘рма.м — фштс, который имсп* аиаюгичмос фарфору Н|)ммсисмие.
Как вилам, разные 0Tj)a< MH хозяйстш! используют в больиюм колимс^стве пролукш1ю пьтикгшюй п1М)мы1илсиностп.
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Как иы уже знаете из текпа пнраг[)ж1)а. к изготовлеииго каждого из строителыи.1х материалов имеют апюшеш!с со-лииения Силиция. Хнмичсск1!м злеме1гг Сшшций зашгм^кгт второе место по распрогтранеиию в при|х)де тюсле OKOimia. Если Kaii6on :>.noNsenT oniioii г- ним mvirpyiini-i ” яв.чж“Г(У1 iviamJiiiM :)лем(чГ1ом живой пр11]>оды. го Силиций — огиои-пой э.'юмеит неживой природы. Em сск-дпиения (чютавляют около 75 % массы земной коры. Просгос вeщ^ч:твo сияшщй (крем«пм) имеет твёрдое агрегатное ахптмжпе. сталыюй цвет, схожее с алмазом crpoeiiue кристаллов. Cii-Tiumii наделён полуп]х>водниковыми свойствами, что с успехом используется в (|кпх)ачсмсптах, ст)лпечных батареях и т. и.
Сижжатная кислотн Точное, её нужно было бы
назва1’ь M(rracii./nnca'nioji, поскачьку у Сн.миция существуют КНСТ1ГГЫ VI лр\чх)го состава и даже полнкнелоты. Г1оэтому состав кислот, кислогтообразующнм aaeNtciiroM которых яштя-стся СlUHUHH. обозначают общей формулой nSiO^ • тН;0.
Сгтщий(1У) оксмд нс ijac’rBopHOTca в воле. Чт()бы реализовать генетнчогкую связь кыаюпшый (шеид ш'-лотг, сначала нужно сплавить оксид со щёлочыо, а потом
112
IK) получониук) |жп'Ж)|жмую соль иоденстьонать сильной KiuvjoTofj:
/•
2Na()l I + Si02 = Na^SiOa + II2O No^SiO;, -I 2! INO3 = HsSiOa 1 + 2NaNO:i
t hiiimiiirii' Ho.'iHur n ткращеннос ис)Ш1Ысураш1сипя рсакним-
Силикаты aro оГицее иааианис солтпств>'ет в атмо* с<1тере. мспспно |и.фушастся. превращаясь в глнпл' н песок.
IloeiopHic 1L1 прир1М<1Ш*ления н пкнрафити как происходит раз-рччление горных пород и изменение рс.тьсфа.
Нерастворимые силикаты (батьшей частью глины) являются сырьём в противолстве строительных материалов. Растворимый натрт!!! силикат исиатьзуют для пропитки древесины с целью защиты её от гниения, и тканей, после чего те становятся негорючими. Растворимое стекло применяют в строительстве - добаачеиие его небольшого количества к строительному раствору способствует батее быстрому его отш‘рденпю.
■ Я в-вЯвВ Ш_яв
А
7
Вопросы н залаиия для са.моконтроля знашш
1. Иа;юпито изттп1ые ва.м строитслы1Ыс мaтq^мaлы.
2. Как рааиые лобапкн 1иияют на свойства стекла?
3. Объясните, па каких i вонствах crcicia. цемента. Сетона основа-но их исноль.{и1и||1ие
А. Вынгните, какие иещн в вашем доме ниготов.'1сны н.< стекла, не-Meimi, беюна, керамики, с|»а|>фора. (|>нянса. Сколько нанваннй наечн*
'Химии*. Юи/t.
ИЗ
тываст их перечень? Сделайте вывод о значении ^гих материалов в з:ш1еГ| жизни.
.“i*. Известный российский учёный М. В. Лозкжосов в стхотворе'
мни «Письмо о пользе ст<ч(ла...» «Пою перед тобой н not торге
похвалу ПС камням до])0П1М. ми злату, но cTeiC'iy». Обьясии ге. как вы 0T4J попимаете.
й*. Одни из сортов (л роста и |>а.1вит1гя, и высвобождается ;)исргия, пеобходпмая для 'жизислсят(\мы10сти организма.
В бо.пыпом количес тве кислород расходуется ма сжигание разных видов топлива па тепловых стаппиях. в печах ипливилуа.чмю-го отоил(мп1я помстеиин. двигателях Hiiyipemicix) сгорания аито-мобнлеп!. самолетов. [)акет. на пшент* 1)станкон распггельиых и животных организмов, как сырье некоторых химических производств и т. п. В целом всё это приводит к огромному расходоваиню OKCJmMia н виде м|>остого вс(иества.
Казалось бы, что из года в год содс^ржаиис кислорода в воздухе должно было бы ощутимо умепынаты я, м(‘го в дсйстштдьиости ПС пропеходит. Объясняется ото тем, что 1гсрем(чцс11ис атомов Ок-сигена происходит не в односторониом порядке. То есть они не то;1ько изы.маются )!3 состава во.здуха. ио и возвращаются в irero. Так. при дыхании образуется углекислый газ н вола, массовая доля Оксигсиа в которых составляет 73 % и 89 % соответствен ио. Оба
UA
ncmccTBil являются участпикями фотосиптеаа, в ]зезультате кого|)о-го атомы ()кс111Ч'11л oium. иоапращаются в атмосферу в составе простого вещества кислорода:
фотосиитсл
()С()2 Н ()1|./) = СйН,йОб + СЮ2 1
глюкоза
Слс!ловатслы1о. aanaciti Оксигсиа, использованного в ]>(?ак'имях окисления, когорьк* происходят в живой природе (дыхание) и хозяйственной дея гелыюпи ч(’лоз)Ска, пополняются 6лагода))я фото-сните:^у.
Ми гание животных м человека играет свою роль в круговороте Оксмгена. Н ча(“г11оет1ь Океиген с кормом и одой иомаджм' в их о))-гапизмы и (чн'таие моле1сул бе.иков, жиров, углеводов. Во:-5В1)ащеине Оксжч'на но mieiiii ПОИ) cixviy происходит в составе воды и углекислого газа.
Об’ьединт* ))accMOTpeniii)ie процессы, получим круговорот Ок-сигеиа (рис. 55).
Круговорот химического элемента — это послелователыюс перемещение его атомов в биосфере при участим тел ж1!вой и неж1гвон природы.
Биомасса
Рис. 55. Круговорот Оксигеип 115
Круговорот Оксигепа зак 1и)ча<'тся и том. ^гго атомы Оксигсна 11ч)Глощак»тся при дмхаит*, питании, П)^>ении>
ппи’пии, а п результате {])отост1Теза atVJOiibix раетспин и uo;u)|>(H-.'ieii опять возираиииот<’м н атмоеферу.
Мока ещё рпиновегие Океигепа ио.гп^ржипастея. 11 неё же пслсдст'пмс актппной хози|'!спк*ниоп лсятапикнти ;iK);ieii умеиыпа-ются плошали прп|х>лны\ ;«*лё>!ых иасаа. имп!Й. \ть лнчших1П'я piicxoai.t кислориа nai пI^‘♦пt.ccы п Mt ллешь»**, окис.н‘Н1тя.
11 win m* Гнч'.пикошьо! U еохрапспип ii прмумиож^чмп! iiacTtaiiiiK не осут<чтплят1. понскн лкологммеекм миетых иплои тои.чипа. аль-тсрпатм1Н1ых пегоч1П1кои :)мс|)пп1. патеп планете угрожает ум<пн>-шение еолержапля кпсл<»рода в атмсх’фсрг. Чтобы лого ис произошло каждый человгк должен заботиться о сохранении имеюшихся зелёных 11асаж.,ення.\ и их при'м пожени и.
Круговорот I lirrporeiia. Как вы жезнае н . Иит|)1м < н - одни из |])ёх огнонных :i/K‘MeirroH шпапия \т,и.тсиии и является злелвапим-органогеном. Рагемот|жм (чч> HC])eMeiucnije н 6iioc(|)epe. I? отличие от круговорота Окенгена пропое вещество анпт. Kontpom больше веего в составе воздуха, к KpyionopoTv Интрогеиа причастен незна-чнтельмо, Так. некоторым жтдам бактерий свойсттчшы окиелп-гслыю-иск:станивнтслып.м рсакшн! i ч'часгием азота, в результате чего*)б]ытуютгя ИИ 11Ч)ген»к одерж тли-с<к' нни-ипя. п|>тт)лньн‘.пя питания лруп1Х орпшизмов. Во время грозы создаются темперагур-пы<\ус.чо1Н1я, при которых часть азота воздуха соеднмяется с кислородом 11 образует оксиды I Jin porciia. Из прмиелёнпых прмморои видим. ч го .’ннпь 11«‘значите;| ьиая часri> азота, содержание которого в составе воздухе сопгавляст 78 %. залс11ств0впна в кру1т>гюроте 11ит-р(неиа
Оаюпиой Kpvn>BopOT 11итрогема нрпхолнк я наминсра.тыю< ии-гаинерасюиип..« также пикник жии1 >о1Ы.\ и 'овека. К растепию из н<т1вы вмечте с водой поступают ка'|-мо1п>1 аммония N1 и ннт]>ат-аниоша КЧ).*?. 13 eoBepHieHHoii природной .забора горни. icaicoBOii явля* СТО! живая клетка, происходят химическтв* [и-акцнм. в резу.’и.т;гш которых т)бразу10'гся иит1И)геи(х:олерж;ииие органические всшестпа растений. В дальнейшем растениями питаю'П'Я животные и человек, го есть иере.мещеине атимов Нш|^1гена И|х>лолж;ится. Большая часть уногреблёпногп жшютныхи! г чт ловеком Hinponna принимает участие в образовании иигро1тчюсодс1)жащмх 01)ганичсскмх вс-Ш(чтв их ojiraiHiHMOB, менммая выводится из организма с мочой. Мри отмирании и нос.-юлующем гитчит организмов на ннтроп'ноео-.чержаших органических вепкч-тв обр;шуются iieopraHiHiecKiie соединения 11итр<.вгчы. среди которых больше всси> аммониака. Пол воз-
И6
Нитроген
воздуха
^ 5
Нитрогон растений и животных
Нитроген почвы
Рис. 5(). Крул(ншр(ип Иитрогсиа
/М^Пстиисм имеющихся и почж'Гкт гсрт) iipc'iipaiuonnr лммоииака за-исршастся ()пра:юиж1иом шшои N11^ и N();j , м ]]iri poi (!)i опять иоа-jipaiuam’H и помпу. Кругопо|ютаамыкжтся (рлс. 5Ci).
Основная Ntaci.i Hirrporeiia пс|л v щается в ;*к«« iuтемах цепями питания. Как вам известно в on* - т ’^ ии. и^ь питания это такая ftocaedoeame.ibWM’nis оргаиихиов, Koaki каждый ир*:^)ыаиыщй сууганихп ^'KiHemcH едой iin г~-т)ующ^го. Цепи шпания иачииают« • г растений.
Как утке отмечаюсь в § И. .ю п>л [хцггения поглошзкгг Hirrpore-1ш из почвы Гю:и1Ш1\ чем его возв|)а1иается в резу.тыате птения, нозтомулля по;итержания равновесия вносят ^иглиые у;и)брения.
Прппелвге 11)>имеры аз<»тиых y;ionpemni в отмеп.гс, в ewraue ка-км.ч ИОВОВ в них соде])Ж1пея I linporen.
Круговорот Карбона. В 9 к.ча(те вы озиакомилмсь с важнейiinixni ор1'аиичсскилв1 cotvunicBBBNBi в умма.'М1, что все ojbi без всюпочсввя содержат атомы Карбона. Bisbicbiim ву гв переметеммя атомов Kai)6o-ва в биосс|)ере и учас-пшков otojx) процесса. Связующим зи(шом между Ж1!вой и B03fBBf)it 1гри|.к4ло|1 в Kpymi«)jx>Te Kaj^>na вьгг'гу2шег)т.че-киатыйгзз. ()няа1Я‘'тсяко\иь i ■ ; у н<тзлутса.солерж.; . я в воле рек, морей.океанов. IVb j^'niin ш>г.в»цангт . лекистъи'т пс? и м npoiaxtrc(jx>-т^ктштеза npc'eiwmat-тего в »|)гаш ч1 кие вещества.
117
Транянистые piicreiniH служат кормом хтя чивотных. немаю раст1гге,1ыюй пншн потребл-^-г чело1« & .ikh жиры. >т.ч воды пищи сначала п^)еваривоются ^рас.плсиликяся ил 6ол«с и^ккггыс (чк'таилЯ1ощис, koto|)1iH' и ])агп1()рёпним состояипм через стенки топкого кишечника исаеываютс.я в Kpfmi.). Крош. транспоргпрует их ко всем органам, где они пановятся стронтел11Пым мате[Я1:июм клеток организма и источником оисртм ;у1я Ж11зи(даяте.’1ы10стп животных и человека. Эти процессы сон|)01К)ждакт'я выделением анерпш. <»6разоваиием волы и углекислою газа.
Пос-и iN!HpaHii>: органи '*ов к круговороту Карбона, :ак и к ;р>тово|яо ч И1Гф*»*ена. iipuc' ца»ч>< я ирган»ммы. к<яорые nirnixyT-(*я веществами отмерших *тч отдельные rpyriiii»i грибов и бактерий. Влагодиря их деятельности 0]>гаш1мсскне всщсч’гва разлагаются на пео|Я':тические. и тех* числе и углекислы11 laa. 'Гак Ka|)6oii опять воапришастся в атмос<|)еру. Конечно, обмен :»'кл' иераиноцсч!-иый атомов Ка|>боиа в организмах осшётся больше, чем Т1ылеля-ется с углекнатым гжюм во время дыхания. Однако в гтри|к»ле не ощущает- я .дефицит углекислого газа. 1ниг - того, о ^о>1амн содержз-шп его ы: тх-хеп^хтепенш .! щнвае''''я. потому что кру1Т){юрот Ка])боиа не ограничивасггся ра<д:мотрс11пыми процессами живой
природы. Тдк, мощные запасы Карбона, которые п давние 1'сологи-ческис нремсна нрнпаддежалн жипым организмам, «законсерпиро-^ иалжз)» It виде зачеже1'1 yjvin, иеф'т, нрмродпого газа. В паслоятсс время нх нспатьз>тот в бальшом kixiiihcctbc как горючее, его сгорание соп[м>({ожлается образованием углекислого газа, который в aa^ibiieiuiu M становится участником ({клосиитеза.
Рассматр1геая круговорот Карбона, слслует пспомтпъ. что к нему причастны также вулканические н геотер.\!альные процессы, разрушемия горных пород, а также такие Ж1гтелн водоёмов, как ма1люскм. раксюбразные. кораллы, которые, кроме общего с друп!-ми животными перемещения Карбона, нсполыьют Карбон для о6-разовашгя защитного панциря.
С'оставите схе.му крутово^юта Кл|>6ана. связанного с жизис,1ея-тельностью животных, живути.ч в водт'млх.
Общая информация о круговороте Kitj/xma предегаатена на рисунке 57.
Ирпиедёпиая в параграфе иш1)(>рмацня позволяет сделать ны-иод. что в настоящее время и на ;и1лёкую перспективу таких зле-метон-органогсиои. как Оксигеи, Нитрогеи. Карбон вполне достаточно для продолжения жизни на Земле. Однако деятельность человека приводит к HapyHieiniio равновесия между содержанием зтмх :)лем(?нтов в телах жшюн н нежн1шн природы, что негативно отражается на акологнческом равиовеенм намин планеты. Отсюда (тановп 1(31 понятным стремлеиш? мировою сообщества к заключо-НИН) М(*жгосударственных соглаикнни'! о сотрудничестве в дело за-щты II приумножения окружающей среды.
?!
Вопросы и задания для самоконтроля знаний
1. ()б1>ясннте, что в науке вомнмакн' иод кругопо])()том химпчос-1C их :>.!|смо11то«.
2. Охаракте])нзуйтс круговорот Окпвснв, 11итрогеиа, Карбона.
Л. Поишсресутпссь. сколько .нгтров бсили^ш е среднем рисходу-
ffTCB определённы.ч biuom автомоб1мьноп> тр;тспорта на КЮ км пу-I н Учитывая, что бензин является сакчып углеводородов, в матеку-.1дх kOTo|HiEx содержится от 5 до 8 атомов Карбона. вычисл}гге объём Kill ло{юлв. рсашрующет с згой порцией гор»>чсго. н объём углекис-.10Г0 tata. который выде.тяется при .пом п атмосферу. Прокомме1гп1-рун и* после.тствня сжигания бензина в двигателях авто.\!обилей д.1я круп>ворота Окенгена и Карбона.
4• Согласно меткому высказыв^жню фрлш1>*зского писателя Л, дс Сент-Экзюпери, «вода - .что нс н|югтп тгшество, необходимгк* хлм жи.ши. она - сама жизнь». h!a iKTiotummi .maiiitfi о воде, приобре-трвных при изучении бип.логии. химии, а*ографни.физики.составьте схему крчтоворсута волы и n|>e:ieHTyihe ее на .шиятии.
119
!
ОБОБЩИМ ИЗУЧЕННОЕ
Ученики! Вы заверипии изучение темы ^Нгметаыи-ческие элгмеы/пы и icv соеВинеиия*^. На каждо.и уроке ««-еый учебный материт касшсм одного из её аспектов. Прииао ef}fMM сде.шть обобщённые выводы, :ш единичным увидеть общее, проверить, насколько каждый lu нас понял и мо.шет объяснить, подкрепив конкретны.ми примерами, все пункты общи,х выводов. Лля caмonpoв<^pкu по каждачу и.г них приведите и запишите собственные примеры в раб*гчей mrmpaifu. Так вы подготовитесь к nfx>ee-дению тематического контроля знаний.
HcMerajiviH^ecKiu* лл^‘.м<*ть; слкглииляют uosTii 1/5 u.iiuwiUAX химических аасмсигоп. И 11(^)110дмчсс1сой системе химичегких илсмептои оин ))апи)Л()Ж{‘пы и копдс иориодои, за исключением гюрлоп) и седьмого перподоп, м являются элементами только главных подгруни.
Налетные элсктроин) и атомах иемета,пл11чсскнх элементов рас110Л[)жеШ)Т и нодуровнях .v и р па ппсшиом эмерптическом уровне, 1ю:-)тому т нр(‘мя химических реакций маменемпя происходят ЛИНН, на э том уровне.
Количество элсмстронои на внешнем энергетическом уронпе равно номеру группы м составляет ноловииу или болеч* половины количества электронов завершённогоАПя опреде'лёпиого неметаллическоп» элемента вжтнсто энергетического уровня (исключение — 1)Ор).
Атомам неметаллических элементов более свойственно присоединять электроны, чем отдавать или образовывать общие электронные пары. Поэтому otni являются типичными окислителями. В соелннениях с немета-тлическнми эле.ментамн они образуют общие электронные пары (ковалентная химическая связь), в coe.iiiiiciniBX с .м(ггаллическ11мн элемемт^ьми присоединяютатектроны (>1шшая химическая связь).
Лто.мы неметаллических э.|ел(ситов одной полгр\ттпы имени одинаковое строенпе внешнего энергетического %фовня. которое .можно предсташггь общей :1аписью: ..м^прё. где л номер внешнего энергетического уровня: $нр — условные обозначения noiixpoBHejh г и у число электронов на подуровнях. Атомы немета.х111ческих .ие.мшаов одной подгруппы имеют разное катпчеепм» энераиических >тювне}к но одинаковое количество атектроиов на внеишем энергетическом N^wmie.
С увелнчсниех! uiHiT\Hiuoto числа исметаллнческих элемстов одной 1юд1руш1ы ув('л мчнвастся радиус a'joMoij, поэтому ум(чп>-
120
шастся мрочиость гиязи Ба.?1он'тых элокгропои <.• яд])ом, слсл* спшсм чего сТсИ1о1тт{.я ослаб.'К'Иис псм(''пи1лическмх CBoiic.rii. Л'1Ч)м»я исмстачли'К'псих ачсмспч'ов шшоп) и(‘риолг1 плимо'1’ ояи-наков(»<* число ансрптическнх >'р*)вней. с утмичсннг-м П 'рялко вош номера увеличивается 1Д)личеств<) ллекгропов на внешнем э*!ергегическом ^юине а1сктро|шой обаючкн нсл!ста.а1имеск1»-го аюмонта и лостшаст максимума у инертных элсментон.
13 пределах одной» периода с уиеличсиием протонного числа несколько уменьшается радиус атомов, поэтому прочность свяап валентных влектропои с ядром унелпчипаотся, следствием чего етапсяжтея усилепж? неметаллических свойств алсментов одного iicjHioAa.
Атомы неметал.*шч(^ских ачементов xaixiKrepitayKJiCH шсоког/ .^.u‘Kmf)oompunamr.if*HOcmbfo, По величнш* элскт)п>огрипа-тельнот! первое mi?cto .внимает Флуор. второе Пксиген, третье Нитроген.
У п[К)сгых вещесгв немспил{»в отсутегнуе» выражешшя общность физических свойств. При нормачьных условиях среди них встречаются тв(‘рдые всчц<гтва, жидкости и газ1я. которые млп'Ю'г/)аз/1ын paanyjo растж)|)нмоп'ь в поде, ранную тсм-нера'туру кнненпя. Наибольшая обшногп» их ())11нических CBoiic.TB проя]Ы1Жлчгя в том, что об]хшованные ими нроа'ыс BcmeiTiw не гтрово,тят электрпческнн пьч, гг» есть ншяютгя дна!' ктрнками (иск-почение с^нтавляют углерод и силиции). Немспилам CBoiicTBcHiia ахютротшя — яв.1ение сущсччт1вання иемети.'ишчсск<»т а;1емента в виде нескольких пр(кты\ жчцеств. Соглапю современной ук1>аинской химим^кой моме11к;1ат>т>е. у некоторых иемега'шов название всшсства не совшишет е названием химического элемента. Пом ти треты [(‘металлов в свободном состоянии имеют лвух^гшмиыс молекулы, а Окешен и двух^ а'том!П.1С' молекул!)! кислорода, и трёхатомпые молеку.чы озона.
Б х!1\!мческом отм(»шс?ти неме'Шамы ()огштючло актылиш ве-щегтгма. С металлами они обра-отот бннарш^»- соедшн пня. в м -торых м.%!еют оггрнш!тельн\то спчюнь окне k/hiw. С кислородом немела. 1лы рсап!рук1Тсобраэо11;шнем оксидов, в которых (‘тепснь окисления Оксигена равна 2 {исключение составляет соеднне-ииес^1>.туором). Kik»mcкислоро;шнемота|.чы j>eaiTipyK)Tcdpt/ш-лш иемлттшмп, в образованных сое/шнеимях немепи1ЛИ'1еский элемен т с MeiHiiiieii злок'трснирлцат’е.'няюс'п.ю имач' по^южитоП)-иун) гт(‘иеш> окисления, а н('М*‘гаплическтн1 злемепт с больше!') aneicrpoOTpHuaixvii.iiocTiao (ярнцатс/н.нуюсгенсньоюк'.-'кзшж Cт оксиген-»содер-
121
жаише KiuvioTb*. Степень окисления кислотообразующего неметаллического элсмет'а одинакова в оксиде и юсслоте. Характерными бинарными соединениями неметаллических элементов являются летучие соелинення с Гидрогеном, которые можно патучить взаимодействием водорода с неметаллом. Традишюинос их 1!азваиие — летучие вс>дородиые соединения. Химическая свя.зь в матек>’лах этих в<чцеств — ковалентная, число электронных пар равно числу неспаренных атектроиов в атоме: иеметл.'1Л11меско1-о элемента, соединённого с Гидрсятчюм. Имеют разную 1)аптюримость в под<\ Хорошо ])аст1юрж*'гся гнд))оге1] хлорид (хлоронодорол) с об]1азотшием хлоридпо)! кислоты, амм<л1иак с образопашк'М основания аммоний гидроксида NH^OIl. который диссоциирует иа аммоннй-каттюи N41/, и гид1'икс11ЛЫ1ук) группу 01J .
Аммоний-катион входит в состав солей, которые nMCiar обиид-название голи аммония. Качественной реакцией иа катиош|| аммония является взаимодейетште со щелочами. кото[)ому соответствует такое сокращённое ионное уравнение:
n’h; + oh- = nh-, I г н.О
Появляется резк1|й ;«шах аммониака, увлажнённая индикаторная бумага синеет.
Сульфатная 11,504 и нитратная IlN'Oj кислоты пр*шахлежат к c]Lльным :^лект|)о.11гтам. 6 разбав.лемиых растворах прояв.ляют все обшнг химические свойства кмглог наменяют цвет инли-каторов. образуют соли (сульфаты, пырогенсульфаты, шггра-ты соответственно) с основными и амфотернымт! оксила.чш, основаниями и амфатериьти гая]хиа идами.
Качественной реакцией на су.лы|)ат-жшы яв.чяется взаимо-дсйсчвие с рас'пшрамы везиеав. которые диссоциируют с образованием катиона Бария Ва^' (иаиример, 6а]>нй хлорид, барий HHTixir, барий гилроксцд). Образуется белый осадок ис1)аство|)имо1'о в воде барий сулмрага. С'-окрашётигое иошшс уравнение качественной реакции:
Ва^*’ + SOf = BiiSO.J
KoHueHTpH|xmainnia су.льфапшя а также и нитр;1тная киезюга parmoii Ktmueinpaiuni яшляются cилыt^■I.ми окислителями. Осо-бешюсть окнслителыю-вск:становительиых (>еакцнй эпех кислот с металлами П1юяв.лясгся в том. что П[х>дуктахш реакций являются сать, жзла (а нс водород) и один из возможных продуктов BoccxaHOBv'U'HHH кнелоты (какой именно aamicirr от активности мста.хла. а л.1я тггратион кнелоты и конц«гграшш).
122
Kapбoнaл^aя кислота H2CO;i - слабый электролит, стеству-ет т(ш»ко п растворе, образует средние соли кар(к>наты и киапыс соли гилрогетпсарпоиаты.
Качествен noil реакцией на карбонат-иои ныде-'юние
углекислого газа при действии кислоты иа рапноримые или iicpacTBopiiMi.ie соли Kaf)6oiiaTiioii кисло'па. Реакция протекает согласно такому сокращённому попиому ураименню;
* 2Н- + СО|; П^О-^-СОз!
Доказать, что мыде.пяется углсчснслый, а не какой-то шюй I’aa, можно с noMiHUbfo зажжённой <иичкн (при наличии углекислого газа ома пр< крашает ropi-: t»lth пропускаиигм газа через известковую н<#лу (появляется пом\тнение ввиду об|)азовання нерастворим41Го кальций карбоиата)-
Карбоната.м и п1дрогенкарГюнатам свойственно 1шимное превращение но схеме: раалт}ри.иая соль карбонатной киаюты — нерастворимый карбонат — раагшпримый гибро/енкарбонат.
В П1)ироде иемекстличсскне элементы более pacitpoc фанены в составе соединений — сулы|>атои. карбонатов. х.'1оридов, оксидов. сульфидов, а ие простых вешеств.
Для обеспечения по.мпоцешияч» мкнсралыияч) итания растений в почву вносят минеральные* удобрения вечцества или смеси веществ е высоким содс'ржаинем :')лем(чггов питания. Больше licero промышленность производит азотных, калийных и <)кк‘фо])ных удобрс’ний.
Хозяиствениая л*.*ятелыгость лиией (разштк* хихнгн гюк прога водств, 7ран< н*»рта. сж1пшше \т.1Я и 1аза на тиьтотлх .»л<чароста11-Ш1ЯХ и т п.) нар>тиает равновесие в OKp>^aK>uieH срелс, что становится причиной возникновения нежелателын.»ч ягиештй cjmecnKMiHom \пк!личешш парнико1юго :к[х|)екг»и вындлеття кислотных долсич!. превышения Н(н‘лельно допусп!мон) содержшшя нитратов в Г11х>д>'ктах шпаиия. При таких условиях ох1»аиа окружающем! среды iipnoGjXTacT 1чк*ул^!р(твепиосзначение, (таиовтся личиостиозначимой я-'ш каждот жите.1я naiiieii илашты. Соединения Карбона, iipenMymernteiiiio карбонаты, и соединения Силиция. ирсммущ(чтве111ю силиций(1У) оксид и силикаты Алюмиипя и Калия, являются ценным С1Л])ьом для производства широко п|)11мсм1яе.мых CTpoincviiaibix магериа-лов ■■ сч'скла, цемемч-а, бетона. Украина имес!Т /кхз’ач'очио месторож.;(.мжй (iaic3iu>ix и< кчи.юмыххмя их производства. Элсмс1ггы-<фганс)гены Окемген. Питроген. Карбон, а также Пироген в 6iBH tj>r|4* переменьткт*я и тел неживой природы в живые оргаинз.мы и в обратном иапр;шленни. Это ятеиие пат>'чн-ло название кру'^гео^ют .шмнч* > ки\ элементов в бш*п/>ере.
t23
Готовимся к тематическому контролю aiiauidi
yuifHUKu! Эти задания дадут eoauojn^ormb каждому из вас осуш£ствитъ самооценку уровня учебных дости* жений по теме ^Иенетахшческие элементы и их со*
доююньш образом поЬгошотться к тема* тическому rco?impojno знаний. Выполните их и будьте уверенны а своих достижениях!
1. Укажите перечень, состаилениый только \гл наанапий неметаллических :)лементов
А Су.чьфур, Оксигсм, Калт*!, Куирум Б Хлор. Гелий, Гидрогем, Фосфор В Флуор. Феррум. Нитроген, Натрет Г Силиций. Машин. Цинк
2. Укаж1!те исметаллнческнГ| элемент того же периода, что и Сульф>т>
А Na Б \>
В Сг Г N
3. Укажи те символ иемета.чличсского элемента, агом которого на внешнем энергетическом уровне имеет 4 электрона
А 'П Б VU В Si Г Be
4. Укажите неметаллические элементы, которые прш1аллежат к одноГ! с Бромом подгруппе
А Окенген н Флуор Б Хлор и Манган
В Селем н Кртпон Г (1>луор и Хлор
5. Укажите неметаллические элементы, которые принадлежат к одной подгруппе
А I iiirporcH и Фосфор Б Ллюминин и Скандий В Литий и Натрий Г Хлор и Лргоп
124
6. Укаж1гге, скшшко неспаренных электронов имеет и нозб>окден-ном состоянии атом Карбона
А 1 Б 2 В 3 Г 4
7. Укажите», какой рялсостоитлить иа названий a.'uioTpoiiiibix ви-доиамсноний
А сера ромбическая, сера моноклинная, сернистый газ Б граф|гг, алмаз, карбнн В фосфор белый, фосфор красный, фосфин Г кислород, озон, вода
8. Укажите сумму индексов в формуле оксида Фосфора, в которой он проявляет макенматьмую степень окисления
А 3 Б 5 В 6 Г 7
3. Устаношл е соответавие между названиями и (])01>мулами бинарных соедткчтй неметаллических ачементон с. OKCJ^rcnoM и Гилроппшм.
i Гшрогсм хлорид А СОз
2 Пироген сульфю Б HCI
3 Kap6on(lV') оксид В Нг$
4 ClLlHUHH(IV) OKC1U Г SiO.
Д СО
!0, Укажите пккк)бразное вещество, плотность но Bcw/iy.xy которого меньше единицы А тот Б озон
В ХЛОрОШ)ДОрОД
Г сульфур(1У) (жспд
11, Укажите вени.'спю с иаиболыжм! растпоримостыо в иоде А кис.1орол Б водород В аммониак Г азот
125
12. Установите соответствие между названиями и ({юрмулами
соелииониГ! Нптро1ч*на
1 HirrporeH(IV) оксид
2 Лммониа1К II Аммоний 1И1Т])нт h Нитратная кислота
А
Б
В
Г
д
ХНз
ХН*\Оз
НКЮз
HNO2
13. Установите соотпетсгиис меж;1у (|)<>рмуламм и шиианиями соединений Карбона
1 CIIi А упфиый газ
2 СОо Б ка.1ьци}'1 пироген карбонат
3 Са(НСОз>2 В ка.1ьш1Й карбонат
4 СО Г \тлскисльш га;»
Д мотай
14. Расположите неметаллические y.iicMoiiJ bi в ряд но ионрасташно эле1<троо‘1рниательног1’и
Л Окенген Б Карбон В Гндрогс!!
Г Интроген
15. Укажите, какому хи.мическо.му .злегмепту прина;иеж1гт электронная 1|юрмула 15^ 2s^ 3^^ 3/г^
А Карбону Б ClUllilifiO
в Сулвфуру Г сРосфору
16. Установите соотвегствие ^feжлy ?газваиием и формулой мине-
рала
1 Кальцит
2 1'иис
3 Доло.м1гг
4 Каолинит
А CnSOr2HoO Б CaCOrMgCO,
В Al->03-2Si0->*2H->0 Г СаСОз Д KCI
17. Одииаков\то эле1а|юш1ую формулу с сульфид-ашюиом имеет Л атом <1>луо])а Б аииои Хлора В атом Неона Г кагнои Магиня
126
18. Установите соответствие между неметаллическими :>.'[емеита-ми и э.г|ектр01шым строением ннешмнх онергетимссклх уровней их атомов
1 ОКСигеи А
2 Хлор Б
3 С\'л ьфзф В
4 HirrporeH Г
...2л'=^ 2/г’^ ...3.S-2 3// „.25-^ 2// ,3sf^3/r^
Д ,.3s^3fr^
19. Укажите химический элемент, расположенный во втором периоде. IV фуппе, главной подгруппе
А Бериллии Б Карбон В Кальций Г Неон
20. Назовите а.цемент V груины главной подгруппы, пм(Ч(пиий об-ш>то формул)’ окснгсносодержатен киглоты НЕО3, в которой он проявляет канвысшую степень окисления, а плотность его летучего водородного соединения по т>лороду равна 8.5
А Фосфор Б Арсен В Ванадий Г Иитроген
21. Расположите указанные (|юрмулы согласно схеме геип ичсскон связи соединений ('уль(|)ура
Л SO:;
Б Н>5()ч В BaSOi Г SO,
2Z Устаповнтесосхгветствт*межд,у ионами н вещесгвамн.с пом<нцьк1 которых можно обнаружить в растворе наличие каждого из них
SOj А вода
Б щсл<гн1
В хлорилная кислота С1 Г барий хлорид
Д аргсшумО) нитрат
1
2 3 А
N1U
СО 5
127
23. Укажип* пару веществ, при взаимодействии которых Нитрогеи яа1яетгя восстановителем А шкп’ и водород
Б натрий пироксил и нитратная гасслота В Ш1троген(П) оксид и кислород Г медь и нитратная кислота (конц.)
2^1. Сокращённое иошюе уртшеиие Ва^' Soj “ ISnSO^ характе-ризуст взаимодействие еудьфатпон кисло'п»! с А Г)пр1п'| хлоридом В барием
Б 6а])ий окепдом Г барий карбонатом
25. Отличить натрий карбонат от аммоний сульфата .можно при помощи
А пргеитум(1) .хлорида Б х;1орилной кислоты В натрий п1лрокс1ша Г барий шгграта
26. Распапож1гтс поршш газообразных веществ по возрастанию их объема (н. у.)
Л () I* водорода Б 8 г кме.лородн
В 12,(М • И)^'^ молекул аммониака Г 22 г yivieiauvioro газа
27. Вычислите объём (и. у.) и массу аммониака, полученного из аммоний суль(|»ата количеством нешсства 0,5 моль.
28. 11о >’р;»иненню [хакшш иол>''1ет1я углекислою гжт из катъииГ| карбонап» и достаточного катчества тгграпшй кислопя вычис-лше:
1) объё.м газа, который выдсл>гтся при взаимодействии аыи массой 20 п
2) катичегтво мазекч'л углекислого газа в этом объёме;
3) плоттптъ >тлекислогс> газа по азоту,
29*.Опрсделитс ()бъём1зую до.'гю выхода углекислоп) газа, если на капьциЙ ка|)боната Maccoii 5001- получили угл(;кисльп1 газ о6‘1*ё-мом 100 л (и. у.).
30*. Смсша.111 раствор массой 200 г с массово/1 долей натрий сульфата 1^.2 % и рас твор массой 200 г с массовой лолеГт барий х.чо-рида 5.2 %. Вычислите массу обрагювавшегося осадка.
128
9*Х«»м«и’. 10 »л.
ИЗУЧИВ ЭТУ ТЕМУ, вы ОБОГАТИТЕ С ВОЮ ОБ!ЦЕОБР.ЛЗОВЛТНЛЬНУЮ ПОДГОТОВКУ по химии 31ШШЯМИО:
Метвл.1)1чесюгх химим(х'ких :АЛсли’Итах и их ]К1сположенни в nefiinvui'icT' кон системе.
Особенностях строении итомоп металлических элементоводного периола и одной 1юлгруппы.
Металлической связи
Физических и Х1тлп1чсгких cwH(ctb:ix ытгталлов.
Обусловлсякосп! cBoilmi мстал.то« и сосдшккпй металлических элементов cipoeHiteM агс»м»ш
Коррогши. послелствияк корр^хши »R4i6xai>iMocni прелотвраюеиии корро*
ЗИН.
Распространении теепсгитческих лкментив в природе, прнмевешш их соединсиик.
Иажиейшмх оксидах, гпдрсппх оксидоп и со.г1ях щелочных и щелочноэо* мс.иьпых э.псмснтон. Магии», A.'iiOMimiHi, Феррума.
I5iio.4oni4(4iKOH роли мсталличсч’ки.х олс.мсптон, » частиости jwiiiommiiiiiMX CipoMUitM и Ц<*зия.
Оснониых мета.оичегких )>y/uix и п.ч м«(‘го)К)жд(М!иях.
Металлургических npoi*;mo;»rniax Украит.1.
Cn.ijaitax а.'110мниня и же.'Н'аа.
Жёсткогш 1КШЫ и си(ич)Г)(1Х сс уп ратмшя.
РАЗВИТИЮ влпшх оыц1;оБРлзовлтг:;1Ы1ЫХ умений БУЛУТ CIlOCOliCrBOBATb:
Составление вами формул coivuiifcniiii .мотп-члических элемет-он. уриние-иий реакций, характстииунмиих oriinimtiie .химические свойстш! метш1лоп и соелииспий мстчитлических ;1Лжепы. определит<' но рисунку 58.
Рис. 58. Ftmtait»rnt^HUt .vrnut.i гичесхих э,={ементов в периодич^кой rarmc.M»* .n/.virtecKu:v з.1ементое
11оль;|умп» рш'уиком. ycraiioBifre:
1. Расположены .т мепилнчсскне эаементы в начале периодов? Какое сутсч.*твуег иааючение?
2. Свойггв<*иио ли металл 1ГЧССКНМ элементам расположение в конце периолов? Какое существует исключение?
X В каких группах все элементы, за исключением одного, прн-наллежат к мпа.ип1чегкп\г?
4. Из металлических или неметаллических элементов состоят шюочиые по-ируины?
5. KiiKMe из рядов Ги1лыин.ч периодов — четные или нечт1ые — обра.зов<тиы только и:* М1чаплических химических элемс1ггов?
После щюкел(Ч11101'1 iioiK KOBoij леяте.чьност п|>ормулируйте н rxiiijium IV в ра(н)чуи) ret piuib общий вывод о месте металлических
j.'u».McHTOH и периодах, группах, рядах. Учтт*с и то. 'гго лшггапоп-ды п актиноиды также металлические элементы.
9'
131
Из рисунка 58 пилим, что в первом периоде мета1лические элементы отс\тствуют. Но втором периоде их два .'hixitit и Бс[)ил-лнн. В треты'м периоде три металличегких элемента — Натрии. Машин. Алюминии: в четвёртом — тринадцать: это все 10 элементов четвёртоп) ряда, а также Купрум. Цинк и Гагши. распаюжеи-ные в пятом ряду.
Отышни о 1иД)1К1Лнчсской atcTCMe мет;|Л.шчесюи:.элсмсяты чег-т;)лч>П) пириолп ‘нт1Й?рто1Х> ряда, мапптито и тет))адь их iipuroii' ныо числа II с'ИМ(кх’1ы.
Особенноети проемпя аюмов мегн.||личееких элементов. Н от-.;||1чж; от псм('та;итчсскмх атомы мегал.мпческпх ;vicmoiito]i. как правило, имеют ма mieiiiiicM энергетическом уровне 1 или 2 элсястро-на. хотя естЕ> iicionoMeiiiiH. частиосгн, в атомах /Uhomumhh. Гал-.1МЯ — по 3 гхпекгроиа, Сганнума м Млюмбума — по А. Висм\та Г), Полония — б элетронов.
Внешни!! энерт ический зфовень аячзмов мст;»лл1шеских элементов далёк до завершения, на нё.м расположены преимупич’тветш 1 или 2, реже 3 и более .электронов.
Рассмотрим электронные и графические электронные формулы атомов .металлических элементов трет1»сп) перио.та Натрия. Мапшя. Ллгоминия:
„Ка IT IT Ш
и 2s 2p 3s
Is^ Ъг V Яг ;Ч litlfF ;t!.: Ш
Is 2s 2p :i.v
1:,Л1 1a-^2.v*2/3s''*3/;’ DD Е III IITF Iji
\s 2s 2/1 ‘As
Зр
Самостомте.'1Ы1п нап1шштс*злсктрпти)И‘ и 1(>афическне элск! репные форму.'1Ы атомов Силиция и бЧнфора.
Э.пектронмые г|юрмулы расгмотренммх атолюв .мстаалическнх и исмотачлических элементов третьего iiepiio;ta главных подгрунн ука;чыв;1ютна отличия в ст1юеиин внешнего энергетического уровня, тогда как пре.'нкк ледний :)нергетический уровеш. у всех атомов iri их элементов и.мест олинако!ЮС строение и яачястся :*авсршёш!ым.
По сравнению с ис.металлическимн :)лемсита.ми атомы мепи-лнческих атемемтои имеют небольшие лиачения .электроот|)11ца“ те.1ьности. Пл'гтому при образовании химических связен с атомами исметалл11чески.ч аче.ментов они отдают валентные .ачсктроны их
132
атомам. Отдай :vu‘KTpoiii.i ни а1юргетмчсскош уровня, атомы м(‘'га.||Л1РКчаа1Х оломоптои главных подгрупп прев])а1иа1отся в катионы V aam'piiK’iiiii.iM :)1К'1)1ч;тическим уровнем (им сташшшигл эиертиииоскии t/potuu/h, lawiopbiu был предпоследним а элеющютши оболочке атома). Г*;ктмотрпм это на примере Ллюминия;
1)
,.(Л1 1.V'
■‘Ле
1.V 25
it Й й й 1
й й й
2,, 3.V Зд
'Лё
.Жп'уипх водородных еосдипенпй с Гидрогепом металличепспе :-vu?MenTbj по обравуют. С'пмые активные тслочные и щелочновс-м(01Ы1ые металлические алелн'нты образуют с Гидрозхшом кристаллические бинарные eo(vimieiiHB, например калий 1идрнд КП, кальций гидрид Cal);/.
Как itMM уже иатм'тно, аиаиия о положении элементов в перио-анчегк*оГ! системе и (троемнн атомов позватяют охарактер1!зовать химический .пемеит.
OxapaKTepiuyihi* Мапшй. уч1гтывая сто положеш1с в периолм-ческой tiicmie н rrptxrmte атома.
Метал.1ы как мрсктые вещества. Мета.хтич1ч:кнс .элсх1снты су-lUecTBvinT всикюлиом охтоятш в виде просты.ч ueeuvTB.venMLXToe.
В современной украиигкон номенклатуре названия некоторых мсти.хшческих .хи*.меитон и образованных ими ичцести не совпада-игг (табл. 6).
Ta6.wUiit 6
Примеры MFnLLioB, lujBamix которых ас совпадают с названиями
.i.icMctrron в срответетшт с современной укралнекон номсшс.1ат>'рой
Химический элемент
Мста.1.1 Символ Название
Ге Фер()ум
моль См Купрум
cepc/iixi Лк Лрт1тум
ртуть 11к Меркурий
CHIIMI’H р|) Плюмбу.м
n.mm> Sn Стаппу.м
.10Л(П41 Ли Лурум
133
Мс'таллам не свойственна .хтлотропня, и они лишь и газообразном согтояиии суик'ствуют в виде одноатомных матск>*л. В твёрдом нлн Ж1ЫКОМ агрегатном состоянии мета.1лы состоят нз атачов,
7штиошш н (iipiHiavinwKJiiiiiix с]шу многим ато"
мам) шчапрон-ов ()>нс. 59).
J ■Hi*' ( 4' / t
ir \ +
»• %
^ \ f - 'j/=* V 'J
+ 1 -h + * 3 '•t'
Г^нс. 59 Схема (убразоватш четал.шт^:кой сня:ш
Особ<*нность такоп) строения простых пешеств металлов обусловлена натичием металлической связи.
Образование .мста.1Лнческой связи. Причиной возникиовения
:-яой сиязн япляслся то» что \\л шк'.шием .п1С1)и;Л1чегком уроши; ачектропмых оболочек атолюи метл.чличсскпх :->лсмепто1* находится малоачектроноп и r)tin слабо 111)т ягпиа1от<'я к ядру. Часть злектро-нов на определённое время теряет связь с ядром своего атома. Отдав электрг>пы. такие атомы превращаются в кашыоиы, а алектроны. которые потеря;!!! связь со своими атомами, гиободио перелгещают-ся 80 Bceii массе .\*ег;ила. то есть п*а!!овятся обобгцеста.и'иншш.
Нужно номшгг!., что в .массе .металла псн’тояино происходит нс татько отлавание иектронов атомами, но и присоединение атек-троион к н.меющимся в металле кал!0}1ам. .IpyniMii ctoikimj!. оорз-зованз'И' лила.влмческоп связи (Ч)ир(яюждается !)дловр('мен110 и от-даванием :).пектроиов, и их присчк'лммеиием. Поэтому на схеме вы видите* обозначение атомов, ионов и свободтих алсктронои.
Металлическая связ!* :)то химическая] связь, обусловленная инлнчпем в .метдалах обобществлённых электронов (ими гтановятея электроны внепших aHepiTrTiiMecKHX уровней, которы» потеряли связь с ядрами своих атомов), катионов (обраэова.1нсь в результате потерн атомами вале1гп1ЫХ электронов) н ашо.чов. в которых сох(минлась связь нале1г]'ных э.7кчсгронов с ядром.
13/|
Mowi.ini4trican cmiai. 11|)о‘П1ая. Подтверждением отогоянлжптя то, что, как и coiviHiKMiiHi v ионным типом связи, металлы твё])-дые (нпелючеине еогпшляет рт>п'ь). кристаллические, нренмунцт-твепио ту|’онл{1Вкис в(М11(*<* гиа.
Могалличеек1и* крн<'таллические решётки. Чмсгыс Me']'a.fi.'ibi в твёрдом состоянии имеют кристаллическое строение. В узлах их к])исталлич(Ч’кпх решёток и опреде.пёшк>м геометрическом порядке |)ап1ол(зжепы атомы п ионы, а обобществлённые олектроиы от-иоентелыи) citorjfvuio lIep^*^(eщJ)K)тcя но всему металлу.
1^1зш’ГП1ы гекса/оиш/ьшт (шестиугом*1Шя) и кубическая (четгярёхугояьиия) криета.чличсские решетки металлов. Куби-мсчасая быиает /.раш‘4(чппри}юшипшя и о6ьё.шюцеит})ироаатшя. Па рисунке GO и:юб|)ажеш»1 указанные типы к1)нсталлнческнх решё'1чж .пи„.,иж. ■
"0.
Рнс. 60. flpu.uepht KfutfmauuHnroLTрешёток мппал.юв разяьис типо^‘
а) ки^тчгскля /{мигпг.чтрироваташя: б) гексагональная: ti) кубяуггкаи Ык^чноцентриромнная
lIcitaibJVM рисунок 60 и модели кристаллических решеток, про-лсмонстрироианиых у*ште.тсм. выясните, какое отличие меж^1У граиепгигрировлм1!ои и объемнопс1Гфирова1шой кубическими кригта.пичогкими |>е1иёт камк мета.1.1ов. ositaKOMbTCCb с образцами ыспл.юп, ктпорые имеют тот ILTH инонтшг кристаллической решётки.
Металлы с кубич1ч-коА объёмноцаггрировашюй (щелочные, щелочноземельные, железо) н кубической грансие*ггрнрованной кристаллическими реинткамм (алюминий, медь, серебро, з^хюто) более пластичны, че.м .мета.1лы с гексагональной кристаллической решёткой (GepHvXiMH. Manniii. цинк). Щелочные .мета.г1Ы настолько пластичны, что легко режчлея ножом.
Распространённость .мепииических э.те.ментов и ifx соединений в природе. I !<) рап1р<кт|Х1мёнп()сгп1 в природе .металлические элементы уступаня неметлдичегким. В частности, на са.мый распрост1)а-иёиный взе.мио»'! коре мега.1лический ате.меит/Хлюминий приход*{т-ся лишь 7,^5 % массы ae.Miioi'i коры. Вторым по распространённости в природе металлическим элементом является Феррум (4.2 %).
135
Ci^aBHMTr. iKi сколько pan содержание ()кстг‘ни превышает сояер* жанис само1‘о расп|)ост|)аненного «(rnuLui'iecKorD атемента в при*
роде - /\.1И*МИИНЯ.
Метал,ты. (>аит11а1ожеиные в ряду активности металлов до водорода. на Зелие п сш.>6олном состоянии не встечаются. Hcзlfaчитeль-ные залежи, отдельные вкрзп.тения в горны.ч породах образуют мель, серебро. :к1лото.
Срелн прир«»лных соелнненнГ{ металлически.ч.злсмектов преоб-
.чадают 0Kcu(h>L сульфиды, хлориды, карбонаты, сульфаты, орто^ дюсфаты.
О распростргшепмп тчеоторых из mix иы узнали, изучая т(?му «Исмсталличопемо алемеиты н их соедииеимя». Детальную иж1л>р" манию о рас11ро<*трамсч1ии со(гдииеш1Й металличеч-кмх злеметои вы пайдсз'С в г.аелующих параграфах.
"7Г^
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
В iiepMO/iHHL'CKoii системе первые 20 химических элементов все без ]1сключе1шя яашются элементами главных подгрупп. Электроны, которые появляются в их атомах с увеличением порядкового но.мера. запатняют внешние энергетические чревни. В результате их постепенного :т-патнепня металлический элемент с порядковым номе(юм 20 — K^Libiuiit - имеет такие аи'ктроннлто и графическую электр<ишую фор.мулы атома:
д)Са 12s^ 2// Яг Зр® 4s^
Ш nriiniiiui шшжш L
\х 'As 2р 35 3/^
As
Под порядковым номером 21 в периодической системе расноложеп Скандий Sc. В от.кичт? от Кальция — это ме-та.чличсскпЛ o.'icmcitt побочной псуо рупиы, у ко'юрого :т-иолнсиие оле1сг|ЮИ11ой оболочки атома электронами иное, чем у мегал.'|ических элементом главных luvnpyiin. Внешний энергетический уровень остаётся бе.ч изменений (иа нём. как и у атома Катьция. содержится 2 ллектропа), а атслуют1Й'| 21-ii электрон располагается на подуровне ^/. KOTophiii до ;ш)го осташ1;1ся незаполненным.
2tSc 2.Г 2/У’ Яг Зр® ' -1г
шшиж
1д
п
II
!? I?
3^
3//
3d
lU
136
11ос.'к* С'каидпя расположены ещё 9 мегаллнмсских химических элемеито!» побочных подгрупп |>п;п1ых групп. У них, к;»к и у Скандия, сохраняется олинакопое с Ка'(ышем crjxje-Ш1С внешнего эиерлетнчсского уровня атома (исклк>ченне ссктавяяют Хром 2<Сг и Купрум jqCu, в атомах которых на внешнем А’-подуровпе остаётся один ал(‘К*п>011. а BTopoii перемещается на г/-ноду]юпень третьего упергстичесгсого уровня и удоктроиов (ам становится иа один 6cnii»]iic). 'Го есть a’leKTpoiiaAui занатняется шдд>'1ювень d н{к*л1юсле;иЕего уровня. В атоме Цшгка ом достигает макепмалыю возмож-ноп) количества .гяектроиов на //-подуровне — десяти:
то
Zn
шш
I’ |1ри I ШШШи U? lit ЬПи |и1 ПО
!а 2а
2р
35
гр
4s
У металлических элементов побочных нодгрупн электрон, который появляется в атоме каждого слсдующет элемента, располагается не па внеш1*ем niicpj erivjccKOM У'ровне. а на ирсл1Ю1‘лел11ем в полу|ювне //
()6рат*тге винмамне, что химический элемент Ga с по-рядковыл* номером 31 [)ас.положеи уже в 171авш)н под1руп-1IC, Поэтому 31-й э.чсктроп, как н у всех атом(ш элементов iViannwx иол^’рунп. 1)аснолагается на виенмк'М :оие1)гетп-ческом У1К1В31С в />-под>'1х>вне - ._4а^4//.
Сравните электроткк? ггр(»ение пто.\шв Алюминия и Г:и1лия и выясните, ч то у шех обпкч о.
А .
Вопросы и аадания для самоконтроля анаиий
I. Paciipe/uviirfeMera/uii'ieeKHeaJB'MCHTbr Фср)5ум. Кш1Ы|нн. Литий. 1Ьшк. Пагрмй на грчины по таким к.1агги(|н1каи1н>нныи характер ист1пса.м:
а) в оксидах имеют ностояпиую степень окисления ^2;
б) ириш1д.’1ежат к одной группе;
в) прн11ад.чежат к одной молгруние;
!•) 11рнлад»|сжат к одному [и-риоду.
137
2. Mi галлп'1гскиГ| • к*моиг »>6pa:iyeT высшпЛ оксид КО. отно-
ппч;лы1и>1 мо.п'куля|ж?т мжта к<|п>|)Ого 80. На^юпитс алеАИ'ИТ, пх<1()актс|и|:*у11гг (‘ГО иг).‘и>ж<*111к> а исрполп'кч’кой сиггомс.
'i ОГи,япм1Г1М)Г)риЖ1тшш' мста/ь'иик'скгж хмми'ич’коЙ спязи.
1. Mi’T.LXiiiMeTKUM мгмспт «)6рд-<>Ч'Т .члорил ЕПг- Нанмигге ме* тх1лич<.чж1!1! .^H'Mcirr. C4V1H ОН принагн'жт к tpeniCMv периоду.
->•. Лтом >1ста.1.1лнсскогг» ;%1сзисегга имеет на три ;i.ic#rrpoi» бо.1ьшс> '\v\4 катион Натрия. Пазошпч' :).п<‘м(Я1Т. JCaicoe место но расиростра-iK'iniio п 11рир<л'И' он aamiMao’j'V
Н*. Ни осмоианни aiiaiinii о (ipooiiim ат(»ма и струшуре ||('рно.чИ' 'U4 Kf>j'i гппемы докажии*. что Manniii пришииежиг к мегаинчсс* КИМ. а Гу.1ы|)у]> к Н1'\н'та.^1личсч*ким .»лгмситам.
СТГ'
ifeiiiu
\iM'S
общие (()и;«1мгские снойстиа металлов. Налиммем сиоГюдиых относи голыю noami/Kiiiii.N :^ле1Сфоио1» f)6ъя<•няютcя такт* o6uoic CHoiuTBa .МСГХ1ЛОИ. кик электроп|х>П()л 1ииггъ. теадопроводиость, .мс-пиличоский блеск, нлгкличность. Отличия в проявлен ин этих
гжи'й’ти HbKHifHibi |>азмеримп ггрук'0'])пых ‘larmti металлом (атомом
М ИОШИ»)- КОЛММССТМОМ обобщССТПЛСШИОХ олск гроши*. СИЛ011 ИрИ'1'И-
жепия между 1Лрукту|.ш1.1М1! частицами, строением крист;с'1личег-ких рошеток, атомными массами.
В технике .\игта.гты принято 1К13дслять на группы в зависимое' ТП от их фи.ИРЦ'СКИХ смоГктм.
По /f/srmif .Mcni.'i.'ii.i делят па чёрные (железо, хром, мамгаи) и цветные (все остя.'1Ы1ые)‘
По птттшстп ра;пичают .vci'KMe (плотность .менее 5 г/см^) м тяжё,1ые .металлы (плотность свыше 5 г/см^). Примерами легких являются щелочные и ще.!и>мт);я'ме.пы1ые металлы, алюминий. К гяжслы.м п]ипшлл('жат олово, гиипец, ртуть, железо, осмий и др.
В иависимости (гг тгмтрапп/ры пттения .металлы бывают ле/л'оялавлгме (температу|)а плаат1чп1я не превышает 350 *С) и тугоплавкие (темпсрат>т>а илавлеипя свыше 350 'С). К де.гкоп.тав-KT1.M относят щ^аий. натрии, кали1*1. o.tojh), свинец, тугоплавким ж(‘лсдо> хром. иол1н|>рам.
Агрегатное состояние. В обычш>1х условиях металлы и.меют твсрд< агреппжк' гостоя1Шс. и только один lu них ртуть — жил-м»о (риг. б1в).
138
Рис. (И. 06/яицы простыл /ищсгтв urnutuo*f (чпуть (а): м<'дь foXv/ rwvw/wV (п)
Электропров<и)постъмстал.1ов. 11.ч (]jii:ич(!скмй ток уто иа11));шлсппо(‘лнпжсши' ^а))П/1.с(чшых 'шс-тиц. Такими ‘иктицами и металлах яа.!1Я1отс>1 улсм'ропм.
liC!K>Minn' акпс -4.С!ШЫ». ГИЦЫ • U'.i » .f*VT|>»
njXJBaiHOni. ILin pjiCII.UBOB ■> I - и
г»*ёрлим ПК-ЮЯМИ1: .fru wuicrrifii iir проно.ип • •l•к*r^m•и•l•киГl Tf>K
Чс‘М11Ш)иами no улсктропроволпогпг среди мспилон тияютси ccpefipo, мель (рис. 61^) и а.'Поммипй (рис, (Иг*)-
Тешюпроводиостъ Mv.ma.4.40то объяспястся тем* что метатты имеют нысок>’к> теплоп1к>-ВОДИОСТЬ и ТСГ1ДГ1 ладони 6ьгггр« Г1Г|И-Л.и’ГС;* Ml . ,1Лу. он спин^вшея более тёплым, а.'шдонь xoлt^'uч*т. /liwm-cniia и.юхо проводш тепло, поутому, прикасаясь pvKoii i: деревямному пзле. ii" >, мы не чувстиу-см холода, как при касакпп к металлшич'.ким над* шм
I 1и11мепыпу10 тепло! 1р01ШДШ)(!ТЬ пм<чгт ртуть. 1Шпбо.1ЫиуЮ серебро, мель. acvioTo. а.чюмпмий.
Все металлы имеют высокл'ю улектропроводзаить и теплопроводность.
Л/етлллмческмй блеск, Н компактом ви.те (и.жггинка. ciyc-токс гладкой поиерхиостьи») мет;е1лам cuoncTJU'iicii мегаллическшй б.чсск. ()|1 яшик'тся слелгпшсм отражения света (тг их 1юие1>хиости. Это <1>п;шческое свойгпк) лучше тч го прояш1иется у се])еб]1;1.
Ь.кч'к мепьчлов преи.муикч'твашо сч*ребрнп*ый. хотя у пеаия и .чо-лота ои желты11. у мели кирш1Ч1К» к'раснып (рис, 62).
139
Мак*. ()2. Ihficmwim. шм}itю^k'u•t^^tы^^ n:i р<шых лн'чшхит: Mv(ht (а); <июмшшя (6): жшпш (и): шшка (f)
В порошкообразном актоямни мста.1лы свой блеск \трачнвают, за
пск.-почешк'М алюминия, icoitjpbiii п н поропмсообризпом состоянии iiMcc'i’чётко ныражеины!! ме'пиплнчсч'кпй блоск.
Металлы не пропускают не только световые волны, но и радиоволны.
Плотность и температура плав-леиия мепшялов. Но ятнм (|)и;-1мч('псим хари1чгсриП131сами м<м’ал.?1ы (■yiuec'i'm'n-ио о гличаю гся между (:o6oii. I кшримср, самый лёпхий Mcnti.'i ли mil — имеет плотность 0.53 г/см \ пзгда как caMbiii тяжёлый - осмий — 22^ г/см .
Ui>i4iKVnm\ носко.чько раз осмий тяжелее ли'з ия и чему paiMKi ко-ЛИЧССТ1Ю ие1Ц(!СГ1»а li тш<'(м<ях (,)бои.\ мета,и.'юн Maceoit Я7 г каждая.
Самая ии.зкая тсмиератл^ра илав/юмпя у ц(‘аия - iiceio -ь28 'С. Папвыстук) темпсрат\'ру 1ьтаи;1сиия имеет волы|>р;ш +-З.Ш) ‘С.
Пластичность. Досгаточио степса стл кнл'ть молотком по стеклянному нллспно, чтобы оно разбилос'ь на мелкие кх'сочкн. С ые-тал.’ирчсекимп излс'лнямм атогп лс случается. Г>.яа10да]>я мста'1.ли-4(4*Koi'i связи ст|)уктур11Ы(' частицы мс'1'алда между co6oii иасто.м1>ко ирочпез сг-язапм. что пол ударами (одни .меныlUM'i, другие — большей силы) они .тишь изменякгг форму деформыруитгея. Слон ат(»моп it 110ЧОИ с.'решдрнгггя. но свободные электроны ие лают им оторвап^^ ‘Г- массы мглехта.
Пластичность аюйстно мстал.пслз Д('фор>и1роваться бей 1зяарушеи11я иод иоздсйствием оиредслсиио/! нагрузки.
Иашкхтыиая пласгичнос-ть у платины и затота. .Золочение к\*полов храмов о1 утествляют золеггом голщннон
0.03 мм (рис. (^3). Зо.иото можно иытя-путь Н провод, ИСВИДНМЫЙ МСИ001)ужёи-иым глазом.
Расс.мотрспиые оГицис «|)п:шческие своГктва металлов сшистьствук1т « V *'т»».вотличнео? немгтамои.метлi-
.'h.t ч.чи-itn Ги1лыпес схолстао cBoiirn*. 0/ч.'.1г11с11ме зтому металлическая
140
Металлическая связь пбепгечипает ^>6jniie физнчепсне свойства металлов - высокую слектропроводность и тсплопроводмость. моталлнческ1и1 блеск, пластнчность. твёрдое агрегатное состояние, о.хнако каждый металл наделён paaiioii степеиьн) их проявления.
Для более нолробжв'о оанакомлепия <: мропыми («мцествамн металлами и их (|)из]1ческ11ми свонстиами т>1лолшг1ч^ лаСюратор-пьш отит 9.
npHMCHeinie метахюв. Среди м1ча.х1ов есть такие, которые >"же негкатько тысячелетий использ>тотся чслож'ком. а есп» и открытые ма.много новже.
Впюмните из iKToiBiH. какие зиохи получили названии металлои пли их сплавов.
1>лаюдаря своим физическим CBoiicTBaM мспилы доиыис нахо-;UJTimi|>OKOCiii)aK’m4cc.Koc примсиоиие. 15ол1>п10 всего до^^ьшают и ис-нолипчотже.тело. 1£го мг*(Кшая добыча ириблгьантелыю н 20 рго пре-вышас! добычу всех лрутх металлов, вместе изятьих. Основная отр;и'ль применения зггоп) .металла машиностроение. В самолётостроении ис11а.-1ик)ваиис же.чеза шрамичено ил*за его iliotiiocth. которая почти Bi piH’oaibiiie, чем уа-июмииня. Же.чсзо нсмолытуют в виде сп.мавов чугриа и апа/ш, с которыми вы олмакомитесь в § 26.
Подавляюпич* бо.'иипмпство коис1|)укциоипых материалов яи* .ЧЯ10ТС.Я сплавами.
Сотавы это системы, ображкоанные посредством сплавления двух и батее ком1ГОне1ггов (металлов с мета_х1ами шли .\1етххтов с неметалла.ми). Сплавы п|)оявляют как общие свойства .метахюв, так и новые, отсчпгствуюгнис у каждого отдельно взятого компонента.
Же.'юдо и его сплаши имеют уникальную способность ирнтяш-вагься магиитом. Ма o'i'om свойстве осповапо их исш).:11»;к»вапие и грузоио.тьё.мнпках. Пе.чж-гатко.м xe.’j(':ta является его нодвержеи-ностъ коррозии разрччпенню под воэдействне.м факторов внешней среды (с.м. с. 150).
Электрически!! ток пс|хмаётся от источника тока ио х*1юми1ш-свым и.тн медным проводам. Хотя алюмини11 но электропровол-iiorm находится на третьем месте нос.че cepe6i>a и меди, болыие всего амсктрмческнх Н1)овпдов производят именно из него. Объяс* iinei'CH ото, в(>-11с]>вых, раснростраиеннем алюминия в природе, во-вто))ых, он самый легкий cjxviH :-л их ля’таллов, в-третьих, с(?бесгои-.мостъ npo}t3Bo.icT!ta алюмниня са>1ая низкая.
141
. г, ■: : ...
ук)/шпи ииго щшчшШашш Ait 2?'j ^A'lfHoi»
.Ллю.^иний прниаллс'.чнт к л<'1*ким \K*iu.i:uiM ть 2.7 i/ см'). <>iu и
;i|)vmc ('14) снонгпш Cbii pa-ni оп|Я';к*“ .1яю111.ую роль в 11римепсч111и aiioMii* мня II оп) см-^авов и ракето-. самамсто*. ав»)- и кораблесгроении. I 1\^уки<» от-\*пттггы *mi свыше 60 % корпчхл г;L^^o--нпл состгнгг *13 сплавов ап -мнппя с м(’лып, магнием, тптгпюм, си.-'шпгх'м. пглелгпше чего за ним aaKiK'Hii.'ion» н;мвапи(' крылатого метла (риг. 6-1).
Mtfdb согпнияет гк'иону масктротсхиики. Достаточно paciipocr|ia-иёнными яатятпгся сштавы меди opottta (основу С(К.*таа'1ян>тмель и ло»о). tamwib (оежжу согтаа1я*ат меть и шшк). челмиор (основу С(К"1ав1ЯИ1Т медь и 1шке.аь). Благо/ифя шчшым мехаинчеекмм саойг-твам^ c.ToiHcornI к’ корро:н1м, лё1'К0.му ii./jair-'i('irnio м обработке сп.'сшье на оеноие меди тм|)око iinio.ibayior п технике, naroTofrieiiiiit ко.аоко-лоп ;liji храмов (рис. 65/'/). посуды, .чудожестненных н других нзделиГ* (рис. 6Г>^). В HiuTHocTH, ил бро1иы *1зп)товлены памятиики Боыаиу Хмелыишко.му (риг. 65«) и Та^хку Шенчоико в Киеве.
Рмс. (I.T. И:и)е/П/}{ гп сплшш» ме()и
Титаи вдвое крепче стали ** не намного тяжелее* «июмииия. имсс-т пыпжук» температуру п.тавлеиия и стойкий к коррозии. ’1'н* таиовая пластинка может голами налаипься иод воло*| и не подвергаться Koppu.Hin. Сплавы слобавлеипем ‘ппана .'lonaie. крел1си(?» airniKoppoaiaoiim.ie. поэтому титан, как и а.томиний. ll(*;^^l^■шнмм в корабле-. jjaiccro- н самолётостроении.
Стиец к ■П1жс.’и>1л» л oniof-im'. jj.iio мягким мотн-.г
лам. испалытитя в изп)1»-ь leiiifs* p . \ аккумуляторов. подшипников, с 1И{И* »{ ' I... ./ц'- П|Я И* hi ;
скне и другие ирелные тучи 1и>.*го>гу гш 1Н1м>;и».уч к. и изштош1с.*иии сре;иггв :шшигы от обучения. Чг<»Г>ы л»)ка.1изо1«т. опапин* иалучемпг noc.ir кагагграфы на 4r|>iio6bLTi.cKitii А\К (см. с. К>1), на pa.i])Yiiioniii»iii реактор и npiKieraioiuyio '|•(•pplIтopmo 6ы.1|и гброшепы тысячи томи етиичи’иаержамтх матсриа.’кт.
Тонким слоем цинка покрывикл поверхиос'ги же.'1(?:мм>»х изделий /'чатового налиачпп' * м',.; ч |дёжн«1 .иеип» ;..
их от коррозии.
Ел1111ствеш1Ы11 /КИЛКШ1 при «обычных уг.!«и;ия.\ MC'nu.t ртуть испо.чып'ют в ядерпых реакторах для отвслсипи гспла. п медииии* ских термамш'рах.
Олово и)Н1М(Ч1яют в производстве разных en/iaBOB. IJ чаптюсти. пьшо;1ИЯя пая.чьиыс рабо'па. ио.чьзуюгся .иткои.тавким (чиавом олова <•() шиицом, которьй) им<'от иазваиж' иртюы. К'пмесфвиьк' банки игпплри покрывают юнких^ cuK'.ct гпова
Тантал имеет свойеио. иголств* • ■ в .ip> s»N мета.1-
лах. ом невзаимолействуетеживыми тканями орга1!изма челове ка. является Л.1Я них \имн|я-;и1ым. Ьдагодаря атому в чирчргии еги используютхтя екрсалсии» костей при пере.чома.ч. из нею и.яотаи-.чивакл XHpypi ичеекие иипрумеи гы.
I!роизводетт) еовреметюго явтомобп.пя ме обходится без ва-гш()ыя. ./fnnib 0,1 0,2 % иаиадия. добавлен!кяо к еталн. /Kviaer ei-стойкой к трепню. Из laKOfXI СП.7аВЛ производя! !!ОД!П!Ж!Г!.)е л<та7!) машин. *ао6ы п^яматврапыть их п.иытиважн .
Высокх'ю стойкость к коррозш! обс1Т1счтгеакл ‘Тсстьным и .делия.м доб<шк11 хрома. 11зпестмая вам nq»KaBc‘N)iiiafl глеи» •хае|>жи1 в своем cocraiu.’ 1В % х^юма и 8 % иике.чя. Хрс.>м г|)сдп мст.илоп имеет иаибать-шую твёрдость и высокун! noi'iKOdb к кор|ю.зии. 11а отих I'lMHinnax ос-пова11ох1юмир!)ваи1!с noBC[)xnocTeiii жч'дезших изделий с ue.'ii.ioзапит»! от коррозии и ua]>aiinn. 11ричё*м тсияимпа xpoMoHoii ii;kmikm еоетавляег
О.ОО.б мл». Все б.чепявшс' ча!*Т1! автомобтикд! покрыты raKoii и.иёпкон.
За лолотом и.тдавна .закрепи.ми ь налвашв •-иарь .ut’maxutr. • Золото • это не только 6.}И'ГЯ1Ш1|’| я{>ьо-/Келтьи1 apiiroueanNii ул тал-1. широко исполь.туе.мый в п|х>изводстпе кикмирпых и.аелмй. I I лоиыме 6умажп»ле леиы и и монеты, выпускаемые госуларггва-мн в обращение, только тогда илшют пеипоп ь. ec. in они иолкрепле-ны па.чичием в государгпачшой казне опрелелёмиого кчлтчсства зо.а()та. Влагодаря химической ст'опкос.ти п n.'iacTHMUorin его ис-1ю.|и»зук)т в химической И]>ом1»ш1ле1111ос.ти, '1'ехиике. И:з I г золота .можно ИЗГОТОВИТ!» до 50 м* т»)ненькой .золотой пленки.
143
Iic3 серебра, как и бе:« ,w>лcгr;i, ис о6хол1птя 1гапгговлен1(е юве.1ир*
1П»1х yKpJMiH'imfi. Однако Гп).!|ын(^ нечто t'ltj мспольлуют п тсхзинсс (ма-готозик'нме itpcvioxpaiurnvKM’i, радиолепикч'! и т. м.). 'Гонким слоим серебра чисто нокрьтают понерхм<кть зс'ркал. tlao4*ibic украшения.
311ачнтелы1ук> часп» .и»быт1:и! татшш используют в качестве катз.111затора 8 п|я>пзв<>л<'Т8е яысок«жачество1шого 6он:<шга. тст-ратшл! кислоты, и окмслсннн аммониака.
Ьлтч)да|>м тугонлашеостм «оль0/т.мд из него ii.siTJinn.’iiiHaioi’ нити мака.чпнания улею рпческих .чамп.
Ошканис применения .мстатлов можно было бы продолжить. Однако приведённых примеров вполне .чостаточно. чтобы понять: физические снонстна мега.‘1.чон пшсобстнук)! их iiinpoKOMy прмме-исшпо н хоаяйс'гтчсшюм компл1'ксс Ук]>аш1Ы.
Производство мета,'1Лов и сплавов называют металлургическим производством.
Исследусл» вещества и их свойсч ва
Jiuoopomuptihtii опыт 9. Ознакомление с образцами метал.10н и сплавов.
Ознакомьт1*сь с внеотпм biciom, цветом, способиос-ччло ири'гягиваться магшггом выда1шых вам об1)нзиов металлов и смланои. 15 справочной .читерачуре iiaiiAirre luior-norn. и TCMiiepa iypy их шчан-чения. состав сплавай.
Результаты наблюдения и ((тзпческне шмичипы запн-Ш1ПС в рабочей тетради в ви.че таблицы.
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Как вы уже знаете, м^ча^гчнческпе хнш1ческне :н1смен-ты распо.чожены в главных и в ш/ючных подгрупшах. Причём побочные liOAi pynnbi еостояч’ мскл1очит(7П>1ю из м(ггаллмч(ч:кмх а.чел1С1гп,ш. 0(’обсм1Н(н:ть счроения атомов мспинтческих з.чсментов иавпыхnothpynn заключается и том. что все вачеитпые злектроиы расположены на внешнем .тереетическом уровне на s- н р-подуровнях. Они и принимают участие в образовании химических свя.5сй, то есть являются na.neiri HbiMM.
В агомах металлпчепсих у;|емсчггов побочных 7Ю<кргрт, кроме э,чектронон апешмего эисргетическош уровня, в образовании химпчсч'кпх связей ладе|'1Ствоваиы электроны друп1х уровней.
\и
Ра(:(‘М()11>им :)Г0 im примере металлического улс^мепта Мапгана, у которого 25 электронов его атома расположены и y.'icKTjioniioii оболочке па четырёх энергетических уровнях так: 2г, йс. 13ё, 2d Электронпгш формула нодроб* мс:е o'i‘o6pa>ua(vr это 1>аспредслсние:
злМ п I .ч'2 2^2 2// 3s- Зр^ 3d^
Имеющиеся на внеишем — четвёртом — энергетическом у роимо дна электрона обоснечнвают атому Мамгама воаможмость об])а;ювывать химичссю-ie соедииемня, в которых ом нро>1Вляет степень окисления ^ 2> а аа с^чёт ещё нити г/-э;к‘КТ|)ош>и иредпослслнез'О (третзкчч)) :)не|)геги-ческого уровня — (ч>единеиня с максимааыюй стононыо окислеинн -17. Сутестиуюттакже соединения со степенью (жисл(‘Н11>1 Мангана 14.
Напишите фо])мул||| гиссилов Мангана с указанными ггснеиямн окнглення. Какой из них будет проявлять основные свойства, а какой - кислотные?
2
Вопросы и .1алан11я для самоконтро.1я знаний
t. Назовите илвестные вам общие физические свойства металлов. Ф Сдс.1айтс вынол о том. чем они об\гловлеиы.
2. ПриработаГтте текст 1ираграфа и залатните соответствующей |1И|{юрмл1111гЙ та6.тицу;
MenLU IUM ciuan
Применение
Свойства, которые олрслслнлн применение
3. Ис1!ОЛ1ч*унте ловолиитсльную информацию из разных источ-киков II пидтотоньте сооГнценне о свойствах н нрименении металлов и ni.ianuii. о которых не iii;ia речь в параграфе.
i* Всттаием;и1ых ipymi подготовьте проект меж1фед.метиогосо-лерж;шия на тему < Мешллургнчсское производство в Украине и ого разяигне*.
10'Хим)1М* IOkii
145
^ Общие чн.ммми:■••M'HC'i'Ut 'li'rii,i.:r?n. кчф(И'.ши
Имея па висшпем :-)1к;ргет1Ркн'К(>м урошк' меньше половипы :)ЛСКтроиом. чем их нужно для (‘Го aai3cpiiieiiiHi, атомам лк'галлов знергетнчееки выгоднее отдавать, а нс прнеоелннять олекгроиы. [1оэтому в реакциях они отлаюг ати алсктропы чаггицам (а томам или ионам), благодаря чему внешнизз энергегпчсскт! ур^звень атих частиц нрнобретает жшершенноеть.
Металлы - активные вещества. Батыпищ тво из них л(К'гаточ-но легко встл'пает в редакции соеОингмия с неметаллами, о чём вы узнали, изучая химические с?у:1Йства иехкгга.ь-И)В, а \ш'ал в рх^акции тмтирлшм е аодой, кислотами, comsimu. Ипсноченис еог|'авляют молтгго, t:(‘p(‘6]B>, платина и некоторые друпк' металлы.
Спо{:обность атомов металлических химмческ'нх элементов OTTiiuiaTb. а нс нрисоединя ть электроны, является их характерной особенностью. Отдавая ааектроны, атомы металлов превращаются в ноложитатьно заряженные ионы катионы:
О п'
Мс — \\с. - Мс
Рассмотрим на конкретных приме|)ах химические своГ|сгва мс-чал.'юв.
1. Взаимодействие, металлов с неметаллами. 11[юдуктамн взаимо;ич*1ств11Я мепи1лов с Ж'мсталламн являются бннирньге соединения. Конкретные примеры были нрииелены в § .5.
lloBTopirre ноиснк.'штуру ьнш1рных очмтн’ний не\1Г1а.тлн*{ос-ких длемс!гтпн OxaireHa. Х-к^ра. Брозва. Митрогенп. Гульфчт».
<1)(кл)и)ра.Ирпиедиге прилзеры соедитзввн.
Взаимо<)ействие металлов с кислородом. (1 ■ 1)
Illejiouutm и щелоииозвмельпые металлы изаимодейстауют с кислородом при комиатшш темпераии/рс, а другие гуш ширевшшю образуя оксиФл (активные мета-шы образуют также пероксады).
В частностн. се1Н"бр11сто-бе1ый кальцш'ь которым л<х*т:игн из-под слоя керосина, на воздухе быстро теряет б.тсск (рис. Ш>д). потому что при комнатной техшературе он peanipyer с кистородом:
1с
2Са I- О
7.
+2 2
2Са() (ка.711>цт"| оксид)
11(>
Рассмотрим окнслительпо*посстамоитч\?и»11ыс процессы» кш’о-рыс происходят при ;-)том:
О +2
2 I восстановитель, окисление
Са — 2ё — Са
О -2
а + 4е'-20
I 1 окислитель, носстаиовлоине
Для того чтобы магний нача.1 реатронать с кислородом, необходимо незначительное нагревание. Для п(Х)велення опыта возьмем мапшевую лент>\ .тажмём её в пннцете и внесём в 1ыамя спиртовки- Магшш сразу вспыхивает и гор^гт ослепительно-бслым пламенем (рис. 6^). При этом о6ра:»уется маптй оксид:
2Mg ^ Оч = 2MgO .магний окош
а 6
1*ис. Г)(). B^auAtodenamnw шпьцын (а) ы .uo/nu)t (б) с кислородом
Взаимодействие металлов с тлогешши, (1*2)
Мс‘Тс1Л.м1.1 активно взаимодействуют с liUJorcaaMii. Например, алюммипй при обычных условиях загорается в парах брома;
6f>
О-"' ^0 -*-3 1
2Л1 + ЗВг2“2Л1Вгд (алюминий бромид)
о тз
Л1-Зе:-> Л!
О -I
Вг,-2ё-2Вг
2 I во(;ста11оиит(‘.7л>, окисаепио
3 I
окислитель, восстаноатение
Рассмотр1гте окнсиггельно-впсгтаиитпслысые процессы в рсак-iimi натрия с хлором, укажите воа'таношгте.ть и окислитель.
Взаи.модействие металлов с серой.
При нигревании железо рсашрует с се^юй.
(1.3)
Вычислите соотношент* масс злеменпж flVppvMa н Сульфурс* в ферр\"м(П) сульфиде и вы iioitMcre. почему порошкообраанме железо н ромбическую серу д'1Я проведения этой реакции берут в соогношекни 7:4.
10'
147
Смссъ жслк^а и серы тщательпо перемсшаечс и убедимся, что новые вепинтва не образошсчись. Для этого £тоднссё%! магнит к смеси — порошок железа притянется к нему, а жёлтого цвета порошок серы останется.
Прппутовим опять поро111коо6разн>то смесь из 7 г жатеза н 4 г серы, которую поместим в пробирк>' и начнём нагревание. Достаточно скоро уиидим, что смесь и 11ро6л|жс !га1<алплмгь п продолжает такой бы ть после прскрапк'ппя нагревания. /)то является евпле-тедьгпюм протекания экзотермической реакции. После того как реакция завершится и про6и|>ка остынет, сё придётся разГмггь. чтобы лобрат1»ся до образованного нещества чёрного цвета, измельчить и исследовать его. Окажется, что оно нс притягивается магии-том. Следовательмо. прои:«янла химическая реакция, в которой железо и сера соединились с образоваинем новош вещества с Л|>у-гими. отличающимися от реагентов свойствами;
Fe + S = FeS (<|я*ррум(П) сулы|»ил)
Расс.могрите окислителыю-всхгстановнтельиыс процессы в этой реакции. иа.юв)ггс окислитель и восстанопитсль.
Взаи.модействие .металлов с <^tfгuмu неметаллами, (1.4)
Метал.шя рс^атируют такж<‘ с азочом, фос<|юром. угле])олом п
д])угими ием(‘та.члами при еооти<‘тс'п*ук)щих условиях.
Паиниште м().1|ску.тярмые уршшспня |}занмод(м'1С'пшя магнии с этими исм(т«01.'1ами. Отметьте в каждой реакции, какой pcaiein явлиеггя 1юсстаиовше.'1ем, а какой - окисл1пелсм.
2. Взаимодействие метал,1ов со сложг1Ыми веществалш. Ме-та.тлы вступают в реакции замеии'иия с водой, кислотами и сатями.
Взаимодействие метал^юв с водой, (2.1)
Изу^чая в 8 классе щёлочи, вы на6лк>дали за лс.моистрацней учителем взаимодействия натрия с водой. Повтт>рим этот демонстро' щлониый опыт еще раз. Кусок натрия освободим от слоя керосина, отрежем от него иебатьшой кусочек (рис. б7а) и поместим в волу, в которую И|н?дварительно ,и)бавнм uccKOvibKO каие.аь
ч
Vrt
щ:.
Рис. 6/. Взаимгк)гйапвые HomptiH с шиЬй
148
Л1;нна (рис. 676^). Убедимся, что и.»аил5одсйствне натрия с водой 11[Ю11сходнт настолько быстро, что водород самачатр;|еп'я (рис. 61в), а в растворе появл^гется щелочь (фенолфталеин приобретает в ис.ч* малиновый цвет):
2Nci+2II01I-2NaOH- П2 1
Щелочные, 1целочпс)земе.'1Ы1Ы0 металлы и ал1оммиш'|,
оснобож;хёш1Ы11 от оксидной плёнки, при т>рма.||ы|ых услоннмх jxianipyioT с водой по (‘хеме:
п
Me + Н2О - ^ Нг ■
При пропускании волы нал накалённым железом её пары взаимодействуют с металлом и обра:1уется железная ока.1шга РсзОд:
ЗРе + ШуО = РозС)^(Ре20з- FeO) ^ ПЬ t
Ж(?;и;:ю, мапшй и ш;кот()|,>ые другие мепиип»! взанмолпн’пзччот с водой при высокой темиера'Пфе но схеме: п
Me + МуО - Ме^Оп t
Взаимодействие мета,ъ1ов с кислотами. (2.2)
Эго взаимодействие вы осущсстатяли неоднократно. Например. чтобы пол>'Ч1Гть водород, брали гра}т>'лы пипка п разбавленную хлоридную НЛП сул11фат11ую кислоту. Что является продуктами такого взаимолействия. по.может вспомтшть приволенпое ниже уравнение реакции:
Мй + ПаТ
2t!
о-"
Мд I 2Н* + 2С1- “ -f 2С1 + 112 I
Металлы, расположенные в ряду активности до водорода, ;^амс1цаи>т атомы Гидрсп'она в кислотах. Реакция происходит в 1>ас'пшре по сх(^ме:
Металл кислота сать + Т
Примечание. Вы >‘жс выч'чнли. что шггратная н концентрнро-шшная су.тьфатиая кислоты взаичшлсйствуют с .мега.тлами 11начс.
149
Повторип*. как нитр.1тная и концскфИ|ювлнная сулм{»а‘П1ая кислоты взанмолсигтпуют с iieraxiaMH. иаилитс н исправьте ошибк>*. ло-пушениую учеником, который }iannca.i такое уравнение реакции:
РЬ ‘ 2ПХОз=Р!Ч\(Ь). ‘
Взаимодействие мema,'^,^oв с солями. (2.3 )
Олин ю примеров такого в.та1тмодеГ|ствия вам хорошо -тен. Железные пкхии iuh скрепки, пофужённые в раствор гшубо-
го цвета купрумОО сульфата, достаточно 01»и'Тро стапошпея -?мсД' 11ЫМИ» — мокры паю гея кмрпмчмо-крж’мым слоем мели. В то же время цист ])аетиора 1ымемяотся с голубого па cmnvio-acvicin.in, сж>йстиеш1ый 1’олям <1>еррума(] I);
1*(; н- CuvSO^ = l-VSO^ -I Си 2с
1-V" Н Сч^'+ SOf “ I V+SOf + Си‘'
Примечание. Поскольку взаммоденггш1е металлов с кислотами и солями происходит » растворе, не стоит для осушсствлеиия таких рсакциГ| 11Сполы101ьтгь щелочные и 1целс)чио;к*.мельные металлы, потому что они также будут нзаих!одс1и'ТШ)иать с водой.
Как вы уже поняли, для шшнмодейсГ1шя металла с растворами кислот и солс11 имеет значение место ли'талла в ряду активности.
Бол<*е активные металлы восстанавливают менее активные из растворов их caicii.
Некоторые читтылы взаимодействуют с органичссюкчи вешсс-твамн. Об этом ны риаете в 11 классе.
Коррозия мсл'пллон. I^accMOTpeiiHbie ш.мпе общие химическж* (■иойсгва MCTa-'J.'iOH касаются их взаимодейстния с д]>угнми uenitrc-гвами и искусггшчто созданных ус.товш1х, благан]>нятиых для протекания окпа11гг(\'1ьшмюсстамовителы1ых процессов. Однако и ок-руасающей среде мета.чл1>1. на которых uMiorou.'ieiiiii машины, pнсхол1ггот латии. corrosio — разъедание.
Раз.1ичают коррозию .хи.ыинескгро и злектрохимическрю
150
Химпчегкия корроаи» — ;>та разрушение металлов в резул1|Татс.* их хими'К'г.кого взаимодействия с сухими газами ИЛ1» жидкоетями-пезлектролитами» имеющимися II (>к]>ужа1ошей среде.
и мапиостп. в aiMiapaiax химических заводов, в соплах роак-тиииых самолётов iipii высокой температуре металлы реагируют с кислор<)дом. хлором. угл(?кш'.чым газом и некоторыми Д1>угими ве-ивч'твами, например;
2/п I Оц 2/.пО
0 '2
/п 2с - - /П 2
0 2 А
► 20 1
1 I
восстановитель, окисление
окислитель, BO(X"i‘aiioB.?ieiiiic
Paci’.MO'iртч‘ ()К11с.||пт(‘.чыш-1юсс'1«июви'1'с.чып>10 процессы в \)Ш<-iimi алюминия с х.'юром. oiipoae-unTe окнелитечь и 1Ю(;сгат>шпсль.
Электрохимическая коррозия — это разрушение металлов
в рез>'льтате их химим1ч:кого взшшолействня с веществами окружаютеГ| срелы при нал1гшп раствора атектролта.
Элеюрохи.чшч^ ская корразия npoiicxoairr, если в окружающей металл среде с*гп. во,та и окислители — кислород, кистоты. сати. Влажный вшлух с |Х1ст1м»|>ё|шымн в нём чтлекистым или сернистым ттсюм - ;fTO тактке электролит, поскалькл" содерж1ПГ ионы кар-гюнапюй или сулы1пгп*ой кислоты. При таких условиях атомы Фер()ума на по^рхности металлического изделия подвергаются окислению и прев|>ашикпс я сначала в катион Fc^’. а затем в катион Fe^'. П.тдслне iiocTeiieiiiio |);ир>т1гается. часть атомов Феррума превращается в ржавиии^, которая преимущественно состоит из фер-рум(П1) пирокгила и имеет коричневый щлн коричнево-бурый цвет.
Ме.хаиизм ллектрохимичсской коррозии достаточно сложен. В у11|ющёш|ом виде электрохимическую коррозию железа можно отоГ)ра:пт1 ур^шпение.м:
il-e г бИзО - ЗОз = 4Ре(ОН)з
Кс.ли в оп|>еде;1(‘11И()м изделии контакллгруют два металла, то коррозии подвергается более активный из них.
Последствия коррозии металлов и средства .таиипы. Кор|кхп1Я иаи(х;ит б(Щ1.шоГ1 м|кгд тем. *по .металл теряет нрочносп» (например, метлыли'ич'ющ крыши дома иа*шнаст гтротекать): механизмы выходят из строя и «ктаиашииицгтся рабегга всеГ! машины из-за увеличения
151
трения её подпижиых чупч'й; проложенные в всмл(‘ т|)уГ)ы ржавеют, что с годами неминуемо приводит к прорывам тепло-траа‘ и снаем волоепаГ>жс:пия. Особенно опасной является Koj^poaiiM иигг(‘рп, в которых по жс^лсзпой дороге трипспоргмру-ют эко;101'нчоски опасные вещества. Па рисупко 68 изображены последствия icop-1?0зии,
Для :ш1цит1)1 мспаллов и сплавов o'i-К01)розии прибегают к ]>азпым срел<”1‘пам предотв])атения проявления агого не-же.иате;1 ы i ort) я вл cj ж я.
В частпосги, 1юверхпост1> металла пок]>ываюг ]Cl)acкa^JM, лаками, ма<‘лами, омалыо (рис. С)9«, б). Практикуют защиту uoBCpxnorn-f одних металлов дру1'Н-ми. батее активными (оцинкованные жетезкые ёмкости хтя воды - вёдра, KopiiiTa. тазы н т. п.). Лля предотвращения коррозии проложенных п земле стальных труб испотьзчтот протектор}ц/ю мпцитр, например, кусок батее активного мета.ча соединяют про-вадом с труГн)»“| и закапывают рядом. Пока не нсгюрлггся весь м<-та-1Л nptymtfKmoffa, ста iwi;w тр>-ба не будет повреждаться коррозиеГ!.
1^ис. ()8. Корр(К1Ыя мсшалличтшх tu(h/iuu
Рис. 69. CffVfk rruifj предоте^уащения корротш мегткьгюв
152
npOTCKTopnyia 'пиипту применяют также с цс.т1ыо прсдотпратсиим коррапж днищ К4>ра6лей. катеров (рис. 69в). Ле1К"гвсяным способом .ташиты мста-1лов от коррозии является изготовление стойких к корро;ип1 (за счет добавления хрома, никеля, титана, коб^стьта) сплавов (рис. бО^'). Это так ижшваомые нержавеющие сниии. Все чаше металлические изделия заменяют пластмассовыми гам. где это возможно (рис. G9f)).
Вспомните, что ката.'жжпоры ускоряют химические реакции. Для зам(!длсиня ко1)розии учёные изобрели иепи'ства с иротгиюио-ложным ката.114.чатора:к1 дейс7 ннем. то есть :^aмc;L'штcли |«'акч£ий. ингибиторы. В чагпюсти. кислоты Т}>анспортируют по железной дороге, добавляя в цистерны ннтбиторы.
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Программой т химии djM шого ррошш общео6ра:ша~ тезъной тм)готовки старшекуасашков предрсмотргио вы-поляение .чабораторных опытов по сравччению .тмической активчиюпи .иета.ыов, исследованию вмпшодейстаия .ие-таллоа с ргшшми кислотами. Эти два опыта (Л 1, /К2) пошли в следующею рубрику.
Исследусгм вешесша и их снойсгна
Лабораторный опыт Л1. Сравнение хнлшчеекой ак-ТНВИОСП1 металлов.
Хтя проведоиия опыта вам понадобятся р;1Сгворы мапти(1 сульфата, цинк сулы|шта. купрум(П) сул!»фата. феррум( 11) суль([>ата с одинаковым содержанием раство-рсшюго вещества, мет;и|.пы — Marnnii, железо, цинк, медь, а также штапш, пробирки, пиицег.
Задание 1. Четыре пронумерованные ироГяцжм на* 1Ю.^и!?гге иа 1/3 растворами ео.аен иос.»1(уцжате.пьпос'1И. соответствующей расположению металлов,, ноны которых входят в состав солеи, в ряду активности.
Задание 2. Сп|>о1‘нозируйтс, какие ir.i имеющихся ме-татлоп будут взанмодействонать с растворами выданных вам солей, а какие нет.
Задание 3. Проверьте свои предположения экспери-меитальным путём.
Peзyльтa•J•ы иаб.тодеиий запииипч^ 14 тетрадь.
153
Лабораторный опыт А2, ВзаимодеЙстви!^ металл ов с рас' гиорами кислот.
Для провслепия опыта мам попадоПятся: металлы — шшк. железо, медь: разбаа^еиные растворы .хлорилнп]( и сулы{>ат110н кисют с од}шаковым количественным содержанием рап’иорёниого т-ш.еггиа» п])1м')1^ркн, шта тивы для пробирок.
Задание 1. Понаб.чюдайте за изанмолействие.м пинка, же.чеза. меди с .ч-юрилно»! кислото1г.
Задание 2. Проведите иа5,1ЮЛоние за взаимодействием цника, жашма, меди е pa36au..'ie)inoii еулы|):тюй кис-.fiOToii.
1 !роволя опыты. 11сполы1уГггс каждый ра;> но 2 грану-ль! ИЛИ ш»6олыиое количество порошкообразных м*ггал-лов и лазнваГгте по 2 - 3 мл кислоты.
Резул1.та'1Ъ1 паб-лкшоний и ураппенми реакций аапи ши г(^ и рабочих тетрадях. СлслаЙ1ч^ вывод о соо гветегвни активности MCTiUL'ia ci*o 1)аснок-южеии1о в ряду актинностп и общносл! свойств кислот » реакциях с .металлами
/)Lt
п * л
J'f
д
Вопросы и задания ;у1я самокои’гро.'1я знаний
1. Наипшиге урависчшя практически возможных реакции, назовите об})аловавишеся продукты реакций:
а) юлпто Kiir.iopiu; 6) цинк Kucmfioj: в) .моль * вода: г) кэ-
уЗий-! кода; д) ргуть ^ х.ш>]111Д11ая кислота: с) i сульфатная
кис.чота.
2. KaKoii обьём водорода (и. у.) ныле.'иггся в рсау.аьтатс вааи.мо-.те/ктвия бария массой 13,7 t с досгаточным количеством воды?
3. В каком случае будет испоа1»;юван больший o6itev кислорода: ни в.еанмоленстш1е с медью ко.'ШЧ1‘Ством вещееша 0,4 mivh> и.ш Hi> внаимолсПствнс с матиисм массой 'i.H !• (и. у.)?
i. Обьясиитс сутжмть коррозии. [1очему иужио заишшлть .ме-TtL'i.ibi 01 корро:«ин?
.S*. В р;итвор м;к*сой 200 гс массовой лолей купрум(П)сулы|>атп !6 % оиуспин железную иластннку массой 100 г. Вычисл1пг .масс>'
меди. ск’.с1Ш1сй ИИ н.частиикс. и массу иластитш после реакция.
(j*. Ра:1работайте п.чяи провслеиия пааил(оле11аиия магния с хлорид* ноГ| кисютой. в котором предусмотри те: выя1счеш1е водор(С1а: выявление cairn локаза гельст ш> топ), что об|зазовавшаяся соль хлориа
154
§ IV. Щ.- и. Wa
Vi{
Положение 1ц(;лочпых металлических элементон и периоди-ч(чжой системе, сгроенис их атомоп. К ссмсйггпу (цемочкыг эле-мешпов ирнмал'и'жаг расположенные и ] фушк* глашюй нодгруние .Литий Li, Натрий Na> Калий К, Рубидий НЬ, Цеаий C's, Ф])апш1Н 1*1'. Название семейства п])оисходнт от того, что i.)ai"rmii>aMH их гидратов оксидов являкпея мылкие на ошуиь т.ё.чочи. И 8 tc^iacce вы узнали, что это самые активные мстахтическне ллсмекты. Чем объясняется их высокая химическая активность? Ответ кроется в ст|юении внешнего .тергетичсского уровня электронных обаючек атомов. У всех без т клгочеашя щелочных элементов он состоит из одного s-элсктроиа. Бесспорно, что таким атол!ам энергетически нытодно отдавать окислителя.м елнпственньпк к том\* же слабо связанный с ядром атома валентный электрон, то есть проявлять сильные гюсстаиови гельные cHoiicnia,
Пашниптс электронные и графические злектроши.ю формулы атомов Литии. Натрия и Калии.
С уислмчсчнк'м порядкового ном(^ра 1цсл()чиых э.11смс'нтав от .йнтия к Фраицжо увеличниается радиус атома, а следоватолыю, и )>асстоялне .мемеду ядром я вгикчп-шим aucKjptmoM. Ч1‘0 облегчжп-его отлавание лрушм атомам. Поэтому, имея обшне свойства, каждый стедуюодин щелочной элемент пр«>являет большук» по сравнению с нрелылу'шнм химическую аклниность.
Наличие у атомов щелочных элеме1пов лишь одного валентного электрона, который они легко отлают в химических реакциях другим атомам, обусловливает высокую химическую активноа ь [цслочных мсгга.алов, возрастающую от ;мгтя к францию.
Шелочиьи? мста.'1лы ммсчог иазштня, котор1>1е совладают с названиями элементов.
Физические свойства щелочных мета.члов. Исч? они cepc6i)nc-онбелого цвета, мягкие (легко р<*жутся ножом) (см. рис. 67о). лёгкие (по сравнеиню с др\тимн мста.ы. щг имеют нанменьшуто илот-иостъ). легко1иапкнс (у лития темшч>ат>т>а luaaicmw -^1793 ‘С. у цезия -*-28и5 ('). хорошо проводят зпскт])НЧ1ч:кий ток и тепло.
155
Рис. 70. OKfHuwufanur nja.ut*HU иоиами Натр1ля (а) и Ко.1ия (б)
Поэтому Л}ГП1 й II натрий при\№няклг в ялерпмх
реакторах как гс11Лои(кагг(\чм. Ионы Начрпя (жраптвтот 11..')амя п желтым цвет (рис. 70(7). иоиы Kiunm — It (jHio.tieTOBbiii (рис.
Химические свойства щелочных металлов. Шеючные метхтлы проявляют общие citoHcnw металлов, рагсмоттнчшые в § 18, причем ш'с реакции происходят быстро. Не (viy-чайпо :>гн металлы хранят иод слоем керосина. Если кусочек 1иелочмо1’о металла осгавш’ь на вшдл'хе без :ющ1ггы. ои будет реагпрош1ТЬ с кислородом, водой, углекислым глм>м. н.мск>-щимся в воздухе, и покрыватся слоем иалста — смесьн^ 0КСИ/1Я. 1'идроксида и карбоната щелочного элемента. Активное взаммодейс'пик? этих металлов с водой вам неоднократно лс.монстриро*щ.1и в предыдущих классах. Щелочные металлы соединяются со всеми неметаллами, к)юме инертных газов.
На примере лишя напишите уравнение реакций, которые харак-гериауют химические гвойстнп щелочных .металлов.
Kpfi.Me рассмотренных общих свойств металлов, щелочные ме-
т;*ллы реагируют с водородом и пбразуюг гиОриОы — '1И(?рдыо би-париьк! соедмипшя с Гидрогеиом:
2К Иг ** 2КН (калий шдрил)
Определите степень окислен ИЯ Гилрогена в калий тлриле.
Щатючшпс металлы - самые акч'инньк! из всех мечаллов.
В реакциях соединения с псмеч-а.ялами, реакцш1Х замещения со сложными вещес'п^ами они выступают восстановителями по схеме о
Me - - Me
Осмб1ШЬ1Й характер оксидов и гидроксидов 1цслочимх элементов. Генетическую связь соединений щелочных элементов отображает схе.ма:
Щелочной глетплл Мо^О —’ МеОН —* соль
156
Оксиды и гидроксилы щелочных элементов имеют четко выраженный оснбипый характер, что проявляется во иваммодействии е КНСЛОТИ1ЯМИ оксилами и кислотами;
NayO I СОг- Ыа^ГОз
NaOIl •illN03“NaN()^-i II2O
Гилрока!Ды щелочных элементов принадлежат к ифлонам — растворимым в воде основаниям, которым. К|х>ме реакции иеГ{тра.'шэаш1и. свойспидию в:}аимодействие с кислотными оксилами и солями.
71лм нодтверждопмя пинкчт} окенлои и тлр<жсид(Я1 щелочных ме7'<и1Л11Ч(чч<их :ш‘М(чпов нашпиите ураинеинм реакций калий гидроксида о су.'1»»фур(1 V) океидомом и купрум(П) сульфатом.
И отличт* от псрастворнмых onioHaiiiiii щелочи croiiiCHe к на-грованию.
Положсш1е щелочно;1е.мельных металлических эле.ме1ггов в пе> рнолнческой системе, строение их ато.мов. К семейству щелочноземельных атементов прииаллежагг метахтическне атементы П группы главной подгруппы: К^тьцнй Са. Стронций Sr. Bapiiii На и Радий Ra. В на^ваипи ccMciicTBa присутствует составляют^! и{е:ючнои нагому. что растворы их гидратов оксидов тоже мылкие иа ощупь. Вторая состаачяющая ма:щаиия — земельные связана с тем, что оксиды этих :).»1см('итов luiepmiii? были пыде.'1еи1>1 из миие])алои Ж!Миой Kopi>i. У всех предсташпелей ;пч)го семейства одинаковое стро<ч1ие ши'иищчх)
:1ис1>гетическо1ч) у])оиия, иа иём ])азм(чцеиы 2 атек'гроиа. Как и у шелочшях метачлов. названия Ш£1*»чи<х>емельных элс.мснгов и обраюван-1ГЫХ ими простых веществ совпадают.
Физические свойства щедочноземсльных .металлов. Они схожы с (1)1!:тческими сио1**сгвами ЩСЛОЧ11ЫХ .мещллов. однако несколько уступают им. Аиалотчио щелочным ачементам ионы ще-лочиоземсльиых также окрашивают пламя. Например, ионы Качьция м кириичио-красиый иве'г(р1и:.71«),иоиы Бария 1!зеш1ый (рис.71(5).
Химичес1сие свойства щс.ч.очиозсме.1и»ных металлов. Атомы щелочноземельных м(Л'а.п.'ювв реакциях лспсо отдают 2 валегггных атектрона внешнего змергешчсского у[ювня. Эп1Л! объясняется высокая химическая акшвиостъ простых
IMic.71. Ощшшиваиие пла.ыгии ионами Kawt^ (а) и Кария (6)
157
веществ, обра^ваниых атомами щелочнатемельных хнм1Щ1Ч’ких злемент€)в. Её можно аагшсать в шие обшей схемы окислення:
О 12
Мс - 2г - Me
Щелочноземельные металлы пступакгг в одни и те же реакции, что и щелочные металлы, их п!дрок<'нды также являются щёлочами. Однако по химической активнехти щсло*1ноземелы1ые мепьтлы несколько уст>Ч1ают щелочным.
С увеличенном 1Ш])ялкоиого iiOMi-pa ще.110чи()земельных зле-ЛКМ1ТОВ 01' Ка.лыищ к Радию увеличивается (uuuiyc атома и ослабляется связь вален гиых электронов с ядром. В реаул ьтат<‘ этого химическая активноегь образованных ими веществ растёт.
Самостоятельно каннингтг ыа1ек>лярные уравненш!. подтыржла-н>1Ц1Н’ обшие Х11Щ1Чсч‘ки1* свойства щело'ишл^х^едьиых металлов.
Гопетпческую связь шелочиоземельных металлов м их соедиие-imi'i передаёт сх{?ма:
Щелочноземельный металл ' МеО ^ Ме(ОН)2 соль
Окоиы И шлроксилы щслочнож'ме.тьных атементов имеют четко выражезшые оашвшяс свойства. В подтверждение этого проведё.м cte-люистращлшый tmhmi. К мебол1>1пол1у ксхвичесгву no)>oimм рлс'пюрс, Koropj.iif имеет на.чиаиие laecivmKtHfaM вода, (|х,‘полфта.’1сп11 ириобрггает мадниоиый цист), ои является мало-растворимым HciuerntoM.
Ь 11()лтне1)жле1ии‘ осиоииых оюнггв окенлов и п1Л|)оксидо» те-.ui‘iJUiU Vie.7bHHX зисыс^ггов нашишпс сравнения соогветству*»-iiLiix {к-акпий
FJ периодической системе вместе со щелочноземельными элементами в главной полп)унне II групиь* расположен металлический элемс!гг Магний, атом которого также имеет ;шч1 вштентиых
улектро!1а на внешнем лнергегичсч'ком уровне.
lIjiimiiBiTC алсюроииуи) н графическую элскт|юпму1о формулы гт^мп Мапшя.
Coiviacnt) ялсюроннон (|)()рмуле до ;тве])шенмя внешнеп) апер-гетичес.кого уровня у ач’ома Магния не хватает О :-)лекг))оиов. Л в случае от;шилния нмею.иихся на нём двух электронов атом превращается в катион Мапшя у которого внешним энергетичес-
ким уровнем СТЭИОВ1ГГСЯ прсмпослелний. а он завертсм:
i2Mg® 25^ 2/У‘ 'isr
15^2.^ 2//' ^
Этим обкяагяется еходство соединении Мапшя н еоелнненнй |целоч11о.чел!ел1>ных химических элементов.
Сп>ра>1 на воалух(г, магний образует ()сн6шнян оксид МдО. а CMV соотвегггнуст малораство|>имое оп1(>вание магний гидроксид
Mg(bHb.
Магннй принахтежггг к аюшвным метатлам. Мапшй окай
MgO и пират oKciua Mg(OH>2 имеют основные свойства.
Биолотческая роль щелочных н щелочноземе.1Ы1ых элемен-гов. Поны Натрия активно у'частвуют п ноя!!о-сол<‘вом обмене и поддержатиш кислотно-щелочиош рашищеспя н opi ainuMe животных и человека. Они сод(*1)жатся вэритроцнгах н плазме крови, ни* щеварительных соках. В кропи и тканях тела человека содержится около 100 г ионов Натрия, которые ши'тунают в организм преимущественно в составе кух<я1ной со.чи Nat’l. Суточная потребность челозичса в этом вещс'пчк* (если нет нро’пнияюказашн"!) составляет 10-15 1-. Как недогтаток, так и избыток на'Т])ий хло1)ида в питании человека вредны хзя хюровья.
Мв1«'овая ДО.ТЯ нэгпн1И хл<>р(ша в крови человека состаачяетО.Э %. С таки.м п)Д^гжанисм этого вещества фармацевты готовят физиаюги-
Х59
чеашй раствор. каторы11 исиа1ьзук>т в кач(*сгве вр^’метюн :шмсиы IUB3M' ; крови и вводят с и< люшыо капс^1ьнииы виутривсшю.
Роль Натрия для расклши до конца ж* установщика.
Ка.нии является жи:1)К!И1ш 1К'о<")ходимым элем(‘1ПЧ)м пнтаиия pacTcimii. Ионы Кшжя всегда ирнсутствуип* в клетках жишпиого оргаппвма и чел1)1к*ка. Организм изр()сло)*о человека солержнт около 175 г помов Катя, а суточная питребнсн’ть в ннх гостаа'1яст не oaiec Л г. Ионы Калия ноложительно влияют на р;1Гют\' серлечно-сосудштой ofCTt-мы. обеспечивают норма. 1ьиоефуикш1(Жир<иш1ие мягких тканей (например, k_ictok мп;»га и ш*чсни). повышают тонус г.'1алкнх ^^ышu. Моны Ка.'тя играют важную роль и но^июржашж автоматама сокращения сердечном мыпщь1 миокарда. ()})ганизм человека но.пучает ионы Калия нренмушееттмшо с растительной едой. И частносш. цсч1Ш.1мн источиикамм ионов К;кчия яв.'1Я10тся картсн|н’ль. (]>а<'о.‘[ь. бананы. алслмч1иы. абрикосы, пинищинк. чёрная и ».ратная сморо.игна, кал>'ста. орехи.
Как отмсчаюс!» в § 11 нсдостагок агтот з.аеменга б почт* отри-иатс.п)»но влияп па ]>а;ши гие раах'ний: их рос.т замед.||яется, листья желтеют, илод1.1 становятся меисч* сладки.ми, а семена I’epMio'i' всхожесть. По:пч)му наряду с ижп иыми н ([юсфорнымп улсюреннямн в сельском хозяйстве нримсЧ1як>т к;инйиые улобрепн)!.
Обычно кали|'шые удобрения - ;-уго измельченные прм]юлные соли Калия: OLtf>*mfwm KC'l • N'aC’l и калийиам гать KCI.
Приведни примеры и.свестных вах1 кхкийных удибрений.
Мсксл орым растениям и почвам в|)еднт избыток аимшюв Хлора. в:>том случаенспо.чьзуют ка.чии)!у|0селитру и.1и Ka.inii сульфат.себестоимость кш'орых более высокая, поскольку их ирпхолшся по-лу'шть в :яшодских условиях.
Ионы/Сольция присугствукл во всех тканях и жцлкостях организма Ч( ывека. они 1с\*жны д,чя иорчиетькой {щбеггы мьшщ исч^ёрты-
ваемос1и к|юви. Сзчслст позвоночных, твердый нокрся} ])акооГ)раз-Н1*1х. черс'нах, моллюске)]*, кораллы образованы кальций ортофос(|)агом п кальций карбонатом.
Ми/гшй — иензномио необхолимый элемент не только для растений. но н Д1Я всего живого на Земле. Ле.'ю в том. что хлорофилл, при участии которого в растениях п|К)исходит фо-пх иитез. имеет в своём с^нтаве ш»иы Мапшя.
Опасными ,ия живой пр]фодь\ являются ра<Шоактивиш^ мло-гтты таких нредставшчглен семейства щс^зочных и щелочнозе-Mcvibiibix .)лемеито1к как ('тронцшт н Цезии. Обр<13овамис радиоактивных нзотоион. в частногт н:ю1онов Цезия н изотопа Стронция нронсхолнт при расщеплении ялериого топлива в
160
Рис. 73. Разрушенный энергоблок Чернобшьгкай АЭС сразу после атрии
атомных реакто1>ах. Иааиаипыс паогоны до.'И'ожниущж* (пс])110Д полураспада псриого {Ч)ста1».1яст около 2,3 млн лет, игорого ,30.17 млн лет. трегьегт; - 29.12 .чин лст/
Зап)ялмсиие биос^ры ралиолкт1шммм11 lu^i топами происходщ- вслелстш1с '*nt .за-
водов. которые \T1LlII3lipyiOT отходы и lOMMU.V а-и кт[)останшп1. а также .1ТХОДОВ пр<ш;.-водсти. которые работают с т*поль.г1в;н1ием р;ьгио;1ктиш[ых веществ и матсриа.юв По нам*
6o.iмкпм11. а зубы крошатся и Bbiiiii/uiioT. При дчнтслыюм лоступлетш даже небольшого ко.'шмос-тва радноакгивного Стронция ввиду иостояпмого облучения коегмон ■|каи11 может проиаой'ги :Vi\(xv\i)mu\\{\!Uii4Kf’AJueu и;шраком коаей.
lio иабежание пост>ч1Л(чн1я oiuumimx радиоактивных химических алем(чп'ов в оргапиам на об'ычсгах, работа которых связана с нсиольаопамием радиоактивных веничтв или образованием |>адж>-актнвных изотонеш, ос упустил я ют радиоактивный контро.пь. Продукцию сельского хозяйства, продукты питания, почву и воду
А
1^вс И.Дожнепгр (а},мопи.1иш2мЛ1тико рш)иологическдм лаборашори^г (б), 1рн'0упреж{)антий тггк (в)
11 'Жим^н*. 10 trt
161
Распросгранённосп. соелинент! телоч1гых, шелочиозсмельшях Х1емеято» и Маптя в природе. В литтхч|л?р».* :mi м жтречают-
ся татько R составе coe.iHiicmiii. среди ыпорых npe»"ViajraKTr сата. Украина Гх)гага запасами каменной avm. или гал1гта NaCI. которая
» измелъм1*ши)м шщс 11гш>.1П)Зуспся как кухонная П).И]>. Мсталлн-чспсий а.1К‘мс'1П‘ Калий обраауот прпродш.к* аамежи ка.'шмной соли, гильниита, поленого пша га, oproicia^a. Вы также яиаетс, что оломоит Кальций 11х<»дит а еоалн KtUiMuna. мрамора. м(‘Ла. паисстляка, ргг кутсчпика. пик*а. Наийо.чее 1)ас11|югграмёп1П»»м миперачом iMarmiM ягляется доломит MgCO ( • СаСОд. ICtk пилим, ото соль лнух металлических эяемеиток (двойная соль)-
tl.i ратч* плученногс1 на уроках пя1Г|ы<|жи и химии испоммите. где в > краинс есть .t.tM .i:ii сослинснии щелочных. пи'.и»чнолемель' НЫЧ .i.Ii‘MCHTDB и Млшкя.
Вв;щ\’ топ>, что Зехыя на 2.^ покры ш г- -дои, содг'ржаиис металлических ялемоптон и г11Д])<)г.фсфо по м(;пыие, чем а лт'осфе]>е. Но-данлякацее их Гюлыпишл ао находи тся а растаоре а виде иошж. Стоит лишь аст>м11ить. что I . i морской йоды содержит около 3.5 !■ солен.
Понятие о качестве аоды. Обитатели мо]>ей и океашя! ирисиосо-бились к су1иест1н)аани1о а co.'iciioii воде, а нот маасмт.1.м [)астс1шям ;ыя иитамия. .полям и жинотпым с\тли ;tia питья нужная И|жт1ая вода - в<)да с нсболыии.м содержаиие.м pan iiofH’HHbix а neii веществ, которые ИИ 1т»с1И)й воде придают вкус. Мод(к:иабжеиие жителем ооль' ших городов осл’щсствлястся водой рек и подюмными 140да.ми. В частости. днепровскую вол> потребляю! жители Киева. Днепропетровска. Зя11о|м>жья и друшх юродов. Вам и.*вестно. что, прежде чем вода появится в квартирах, её очищают и обеаааражпш1Кя, постоянно (>сущс'П‘а.11яя кошпромь качегшва ш)ы.
Коигроль качества воды заключается а выявлении соотаете гаия состава питьевой полы у(‘таиоа.1К*иным государственным нормам.
В спеии;ь'1ьных лаб*)раториях спсишиисты, имеюшне соответствующую \и.мико-6но.и)П1чсск'ук> подготовку, ироволят качествен иын II катнчественньп! аиялн.т питьевой воды на сол*‘ржаш1С в Heii катионов мегаллпческих .элементов и 1'илрогена. ашиишв кислотных остатков. врсд1шх микроорганизмов, а также родных органических шмиеста, заз-ря.чпемж* воды 1сото|)ыми можсл iipcniaoirm li рсзу.?1ьта*1'1! хомяйст1Юин()й деятельности человека.
h папояшее время ( ra.'ni широко употреблять мниеральиые воды.
164
Минеральная вода :»Tf> взятая из пагк-мных источ1шкоп патл, которая содержит растворённые нстгства. полезные для человеческого о|>1аиизмп-
По }{а.11шсям на :п имтках разных лж-иср<иь}|ы\ ш)Д иыигмите. какие ионы в них мрисупхтвунгг 1! дпмииирукгг по K(j.i»4ctTBCHM(JMy содержанию.
Г'
•и
:Л
6
Рис. 76.
Мш1еральпые аоОы Унраииы:
*Mujm>pobcK(ia^ (а) и «Моришиащя* (6)
Достаточно часто миис|чиьн?>1е воды насыщают углскислы.м га.юм для более длительного хранепмя.
Поразмы111.'1И11те. благодаря чему :ш\ процедура 111)г>ллеиасг срок храпения долы II что oniiicm » пей с нс-11Шл>зова1тсм уксуспоГ) кнемоты по время Konce])Biipn]miimi овощей.
Ксли в составе nirru Hi>H или минеральной виды ктппопы Кальция II Магния являкяся тхте.шыми. то для волы, в Ktrropofi стирают бельё, которую кипятят (приготовленне битюд. ч;ц|. кофе и т. п.). использукуг в системах шоа1ения помешемши. их присутствие не-же.татетьно и в нзвестиом степени вредно. С наличием в воле солей Калышя и Мапшн гндро1тнкар6онатов. хлоридов м сульфатов свя:шно понятие жёсткшупь воды.
Понятие о жёсткости воды. Вода. I л wvropiHi содержит до 2 ммоль ионов Са“‘ м М>4"\ считается мятт. Вола с содержанием свыше 10 .ммодь/л попов Са“* и Mg-' считается жгапкои. Примером мягкой воды является дождевая, жсстко11 иода морен и океанов. Как видим, содержанпе солен Кальция и Мапшя в мягкой воле и несколько раз мепыиг. чем в жост1а>1"|.
11а1Ш111ИТсформу.'1М cu'icn. которые {>6y(VioiL'iiin;noT жёсткость воды.
1^и-1.ч11ма1ш в/Ж'ЖЛ//(///о, пог.тояпирю н об1щро жсс гкост1> воды.
Жёсткоп'ь ВОД1.Ц обу(%г1овлсипу10 (*oдc^pжaмIleм в ней кал1>ций гндрогопкарбопата и мапшн гндрогешеарбешата, 1шы\ш(п времешшы, или карботшшои, жштсостыо.
Ее можно уггран1ггь кипячением.
Как вал! известно. П1Л|ян еикарбонзты при нагревашш превра-иинотся в карбонаты:
Са(НСО:>, СаСО.^ . - И/) ГО. ^
;>га рсакпия происхо;пгг при кипячении 1«)лм, жёсткость кото-fK)fi является временной и обусловлена наличием в ней ка.ты1ий
165
Риг. 77.
На/ревагш^льиый -ки’менш. покрытый с.1ое.и накипи
П1лроп?нк;||)Гктата и Miininii п1дрс>генкар6о-иата. Нер;*гтворн5гые и воле карбонаты, обра-.»уи)щисся при этом, (к'слают на внутренней
иоворхлоггп со(^ула в илдс белого о<’ад1са, а если (мть Г)р1ьм('(‘н соедшк'пнй Ф(‘р]>ума. то с icopHMHOBi.iM оттенком, обрааовынаи итшпь. И OIJJI14W* от мста.чла накипь iiM1 и воду калыпи! гидроксил (гашёпую и.чиесть).
1 laiiHimiTc уранигиие peaicium. которая ироиг.чоднт и|>и атом.
Ознакамливаясь и iciacce с важмез'пиими ор1а!гич(ч*кими со-елинениямн. вы узшин, что мы.ю CijM^COONa яв-гяется натриевой сольи> органич*.ч.*кой creapHiioBoif кислоты. Как п все соелинс-ния Нзт|жя. МЫ.10 хорошо рэст1к»ряется в ноле и в растворенном
состоянии ирояв.аяс! своё мо501пее лейгтвие. Однако при начични в водсиоиси* Кальция или Магния мыло вступает в ]Нгаким10 обмена с о6]>азомаццем пераство|)имых (чн'димеинй Кальция и Mai пня. Это их «хлонья^> MI.I видим па иоверхшктп жсчг1ко|'| йоды, Koi/ia пробуем стирать в пей вещи мылом. 1[о w\ noj). пока катионы Ка. чышя и Маптя не 6уд>т пгревелены в перлстиорнмос состояние, моющее действие мыла прояилястся слабо. Это увеличивает расходы мыла и ухудшает оруктуфу и качество тканей. В отличие от мыла синтетн-чсскнс МОКИШ1С срелепи (стир«е1ьиые порошки, пасты, жнлкостн) не o6paiyют нерастворимых сатен Кальш!Я и Мдпшя. благодаря чему обесш’чивают У(|)ф(ч<тиш1у10 стн1)ку и -жоиомпое расходование моющих с|)(.‘дсгв как в мягкой, laK и в жёсткой воде.
Кроме со.чей ка|)бопатпой кпс.'1оты. в вод<’могут быть соли хло-ридпой и <‘.ульфати(и"| кислот, которые нельзя удалить из раствора кипячением.
На-шчис в воде сулы|>атов и х.юридов К;иьция и Магния обус.ювливает постоянную, или мекарбоиатную, жесткость воды.
В отличие от врс.мепной, постояинуто жёсткость нельзя устрашт> кипячением. Не устраняют химич(*ским с1Ю(ч>бом, исиольдуя веще-
т\
ства которые перево.игт тн1Ы Кальция и Мапшн lu р;нтвора в гтрактически ицкитворамые спелинсиия. Это может быть натрий 1и1|)6ииат (ка.1ышниргясш-HiiH сода) ХазСО> Как и н случае с врс\\!енпой жёс-тыч'тью, сх^разуется мс1)астнорнмый карб^ямг MgSOt + ХагСОз = MgC-Оз 1 + NasSO*
1 lepciiCKTMBHbiM и vHlKln'Ki пвным пюс:обом усгра-понпя жёсткости поды ЯШ1ЯСТСЯ 1троиускам11сеё moik':* ионообменные колонки (рнг. 78). Они занолигпы |ия1ооГ)меш1ылш матсриачамм. котор!>1с пра1спнкч'|см ПС растиорякпея н 1М)ле, но содержат нодпмяанж* ноны, например Натрия, которые обменинакт-л на мрмсутствуюмин' 1* жёстко)! поде ноны Ka.'fi>iu'M и К4:тшя. В реау.мьтате 'laKoro обмена катионы Каш.-1ШЯ и Магния (хтаются н ионообменной ко.чонке н иода ("j'aiionH'TCH mhi'koii. Важно чакжето, ччо ионооб-^r<‘ннu/l .матернач ио;даёчгя fXTOiiepaoHH.
Рис. 78.
Умя<^чение aoOhi II лаборапшрпыл' г/словиш сиаюльзованием иоиообмвииои колонки
Постоянную жёстк<к* гь волы устраняют с помощью веществ, которые образуют с катнона.мн Юь1ьш1я и Магния нерастворимые соединения, iltii волу пропускают через ионообменные колонкк.
'Гермниом 001Щ1Я жтдАччтль характеризуют одной])eNteHHOc при-суп"твнс в воде coc;iHHCHHii. которые обусловлтинот временную и птк'тоянную жёсткост!». Ка'нчтво природных вол характеризуют нре-имутествеиио атнм tcij.mhiiom. шхжольку в б<).ч1И11Ннствс случаев нрнр(;дпая вода содержит и карбонаты, и хлориды, и сульфаты.
1'|цё с одним способом умяпюимя воды дистилляцией вы уже (хзнакомлепы.
По|)г13мыш.)Я))чг. какой виджосткогт иодь уп|);111як>тдттп.чля-цвеГт
Исследуем в(Ч1цч*.гва и их свойства
Лаборапюриын опыт 12. Устранение naicHim с поверхности бытовых приборов (оныт следует выпатнять в до.чашних ус.1овиях).
Лля опыт вам понадо6|ггся: чайник, кастрюля >ии лр\тая иытшичя нек уда, на стенках KOTopoii от хтительио-го кннячеиия юлы образовп-чась накинь нерастворимых карбонатов: .тимонная кислота ilih спешюльное средство для удаления накипи, приобретённ<м.* в магазине.
167
Зш)ание 1. Угтртштс накипь i: поверхмск’ти любого бытового прнбо|)а. *Хтя этого ианол1Нггс еп) на 2/3 водой,
всыпьте лимонную КТКЛОТЛ' (»Ч ЛН ВМССТИМ^КТЬ ПОСЛ'ДЫ
3 л. то лостаточно 0ДН011 \tuikobkh лимонной кислоты).
эакро1\те Kyjbju'Koii и *к>сгс1въ'и: кипятить иа 30 мии. После срока кипячения 11<>ложд1гп\ пока жидкость осты11(‘т (тем нр1'М£ЧК‘М реакция может ещё продолжаться). Вы.юйтс раствор из посулы н тшатсльно ополосните её. Какие и.чмепепия произошли со етенками посулы?
Результаты П1)онедёшюго опыта заппимпе в [)а6оч\то тспраль. лайте им (чбьяснешк*. Сделайте вывод о счые :).1ект()ол*1тсмз карбонатной и лилчошюй кислот.
Задание 2. Если имеете возможшкть 1Трио6|К‘гп1 одно нзсрелсгв. прелшаначенпых хж устранения iiaKtinii, вы-ШХЗННТС опыт. ШМ.’ШХДКЮВсШи1МСЬ II.M. При ныиолненпи опыта чётко прндерживаГгтссь инструкции. г1рилагае.мой к <*редству. Резу.шлаты п1)011елё'П1Юго ош»!та зшжтмте в ]>а* Гшчуи) тет1>ал1.. а также; отме'П.чч' основное вепизл во в со-ггшче средства, ирелиазпамепшп'о для снятия накнин.
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Нанс вам нзвесто. чистск; вещество не содержит примесе<1 лрупос веществ. В природе, технике, быту вы не найдёте чисты.ч веществ. Олиако. с>!ешиваясь с др}|Тн.м11 веществами, коп^е имект отличчггельныс свойства, вепцства не теряют своих иидивидуальпых своипв и проявляил- их во время химических 1к‘акинй. Поэтому к компонентам смеси нногла применяют термпша ос?кшное вещвств<^ и )?римеси.
Примесями называют вещее гна. которые огличаняся по составу и сво11ствам от ochobhoix) реагента, но находятся с инм п смеси.
Содержание примесей определяй)! в долях единицы щтн в !троцентах. Лр'тпмн словами, примеси являются своеобразным балластом, не прини.маюошм участия в ре-aEiuiH, н вы.ходнролукта реакции зав*1С1гттатько от содержания чистого веишетва. Бычпслеиис но химическим у|)ав11еи11ям количества вещесгиа, массы или объёма (для газообразных вешеств) Н1)одуктов |)еакции по количеству ччешества. массе и.пп об1>сму решента. icoTOjnaii солержи]-
168
опр<.'Лс;1ённую долю иримтч^ нам ипают с того, что по нз-ijen iioi'i массовой доле примесей и^ршеляют их массу или об'Ы’м и вычитают от общей массы млн объёма mi|)un] i вс-щсч'тва. Мз прииедёииого текста становится поиятио, что:
ij. n- ^-^2 lip. “ ^:maw;a и. с up.,
ttiH:
0>м.в.-*^й)ир.= 1 (1(Ю%)
Отгн)да:
ч. в. ~ ^3 маета в. с пр. ” ^2 нр.,
или:
f^*i. в. = ^ (^ЙО %) - Сй„р.
Рассмотрим ириме]>ы.
Задана 1. Какую массу iiei’ameiiuii нз1К*('.ти можно иолу-Ч1ггь нз швестияки массой 500 г. coлq)жaниe нскарбонат-ных прнмесеГ| в кото^ю.м составляет 20 %?
Решен и е
1. 3:1Ишпе.м сокращённое условие задачи.
Дано:
т известняка =• 500 г (I) примесей = 20 % или 0,2
wCaO - ?
2. Вычислим массу чиач)1Ч> кальций карбоната в известняке массой 500 г
Вычислеш!с -МОЖНО провести двухся спос<юамн.
IhfHibai способ. Вычисляем массу примесей и вычитаех! её от общей массы известняка;
т„р, - 500 • 0,2 - 100 (г)
wCaCO;t = 5C)0 ИЮ = 400 (г)
Ипюрой способ. г)’Гот же результат получим, если сначала вычислим мжчтжую долю чистого вещества, п, использовав получеимый роультат, установим ма<ч;у кальций карбоната:
wt'aCO, = 100 % 20 % = 80 %. и.зи 0.8
тСаСОз = 500 • 0.8 = 400 (г)
169
по 1СЮ г pacTBopii ка.1ЬШ(н»рованнои соды с массовом aairfi KarpMii карбоната 5 %. tlufsTopirre опыт со всеми порШ1ями волы.
Оп)1Ш1тте р^'лультаты наблюдения за са1сржкмым сосудов, (Пом*
шпс, что любое U0NJ>TneHJte н химии счип аечся ое.11Лком.> Уд<)лс>еь .пи Ш1М на оеновс т1зуалы1ых наблюдений <)бна|)ужи'1'Ьг какай пода нмс' лп мампыешук). а какая — самую низкую жёсткость?
5. Какой объём кар6ом(1У) оксида (н. у.) можно получить из угля .sjaccofi 50 г. массовая доля негорючих iipiiMeccii в котором состав* лжгт Л %?
в*. Предложите способ опречтиепия морской йоды, который .можно было бы испоамовать в экстрсма-тыюй ситуации прсбышшпя человека в открытом море без запаса пресной виды
7*. Босаать.«овавпшсь ус.кжиялш задач, решение Koropiiix приведено в р>*брнке «Дтя те.ч. кто из>-ча€т химию на академическом >*ров-нп*, составьте и решите прямую и обратиуи) задачи на получение оп-))(’дслё1111ого обьё'Ма yr.iicKM<*.‘ioro газа.
2i ■ Л.1И)м1т1!Т' кат веии ' ’ К
:u40CJ::iir .« Л -
-lijMCin л ll|”t; ЮС
Ллюмнннн как химический элемент. Этот хим1гческнп элемент имеет пиридкопый помер 13 и пе|)Ж)дичсско11 еистеме.
Оха|)акторпзуйтс иоложеит* Л.?1юмин1ш li iiepno;ui4ecKoii системе хи.мичсских а.чементои и « троение пт» атома.
В аюгветствнп с ;).’1ектроппоп формулой атома Алюминия
,зА1
его 13 ллсктронов |>ас11а7ожены на трёх энергетических уровнях, из них три содержатся на внешнем энергетическом уровне. Обратите вних*аиие на то, что и одном с Ллюм»ншем иорноле слева paemwo* жеи металлический о.вомепт Магний, cnpaim — исмспаллически!'! элемент Силиций. Такое положите Алюминия, а также наличие па впечиием энергетическом уровне трёх алпегропов оп])(.‘дс.'ш.чп xapaiciep .\н\И1ческих свойств мета.чла аткьминия. оксида и гидроксила Л.’1Ю.М11ПИЯ.
.ЛЛЮМИШ1Й — металлический хнмнчсчгкин элемент, оксид и пьчроксид которшх) наделены ачфотериы.ни гвонствамп. то есть в завногмостн от реагентов эти соедннснпя проявляют и основный, н кпс,ао1‘11ый харак‘1(?|).
^72
Рис. 79. и/ш/ю(Ь//)/г соес)шшш}/ А.чюмшшл: кло/ш// (^0> i^op//ffd (6):
6(MiCUtfl (и)
Л^ломипий иходит 1гг]>ойку 11ЛпГк>.л(1е ]>acnp()rrpк:о-ки.ми етектро- и теи,'к)И[К)1К>лшм'ТЫо, пюсобмостыо к обрачоважпо легких, крепких и кпррозиониосп>ики\ сплавов (повгтор»гге § 17. где расс.матрнвастся применение металлов, в частности а.иом1шия).
XifMH4ecKiie свойства алюминия. В ряд>' активности металлов алюминий расположен сразу .та шелочными. шслочтхк’.мельны.ми М!.пга.хлами и магиие.м. что укаэышигт на его высоктю хи.мическую активность. Для .Ллк*мнння характерна степень окисления +3.
1. Взаи,\юдействие алюминия с кислородом.
На гюзлухе алюминий окисляется, покрывается тонкой плём-к’ой оксида ЛиОц II приобретает матовый оттенок. Эта и.!|ёика толщиной всего 5 10 им надёжно защившет металл от 11ое.,*1сду101него в;шимодейгтви>1 с кислородом и boaoi'i, которые всегда п1)1К‘ут’ству-ю г в воздухе.
В кислород(^ порошок И.7Ж (Т|)ужка а.июмниия сгорают при высокой темпера туре с г>бразов;ши(*.к( окччща:
4AI * ЗС>2 = 2.М,Оз
Наишшгте •.1пстронныГ| 6а.танс .>той рсакшш. укажите процессы окисления и нг>сстанов.'1сния.
173
2. Взаимодействие алюминия с дрг/гими неметаллами.
При pa:iiibix температурных условиях, в некоторых случаях с применением катализаторов, а.тюминии реагирует с большинством неметаллов (исключение составляют волород и инертные тазы):
Gt
t' ,
“ Al2S5 « 2Л)С1з
«2А11з
На:шнмтс продукты paояв.1ЯЮШ11Й восстановительные свойства.
.Ллюмииий оксид /МгОз н алюминий гидроксид .Л1(ОН)з. Алюминий оксид твердое тугстлавкос вещество белого цвета, нерастворима* в воде. Основная отрасль применения — добывание а.тк»-миния. Круннокрпстшьтический алюминий оксид, или корунд.
175
является драгоценным камнем (руГжи. сапфир), цвет которой» о6условливак»т примеси других минер;иов.
Алюминий оксид — хнмиттки стонюш. С кислотами он а>анмодейгтвуст в случае палч'чення прокатванием атюминин
тл|к)ксидн. При сплаилсяшм алюминий оксид pearnpytvi’ со щёлочами и ]К'1с<>то])ымм солями;
Г
Л1:,0;1 i 2KOJI -2КЛ1(Ь + \\^0
jcajjnii мота<1.'1юмина1
Г
-М^Оз + Na.jCO^ = 2NiiAl02 + СО2 Т
натрий читаалюмикат
Алюминий гидроксид - нерастворнмсх.* в воде нещество, которое при нагревании до 600-800 “С теряет водч^
г*
2Л1(0Н)з-Л120з + ЗН20
Как иы уже амаото n;i 8 класса» алюминий гидроксид проявляет амфотерные свойства при ооычиых усглоииях он р(‘ап1рует с кио лотами и щёлочами. Вспомцить оти пю11ства вам нолшжет выполнение/ш/»о/>йто/?//ого отита 13. Вы ло.'1жпы гюлучнп! ajitoMHiniii тлроксил |я*акцией ионного обмена между растворимой в воде солью Алюминия и щёлочью и подтвердить эксиернм<*ита.1ьио амфотерные свойства полученного вещества.
В реакции с кисло гой а.1юминиГ| тдроксил растворится, пос-кольк-у продуктом взаимодействия является растворимая в воде сать. Если нспатьзовать, иаирнмер, х-и>ридную кнетоту, то образу ется алюмпимм хлорид AlC^I^:
Л1(011)з -* ЗНС! = Л1С1.-( -I ЗМуО
В реакции со щёлочью, например натрий гидроксидом, также npoiiaoii.iCT растворение(к*адка алюминий гилрокендя, вместо;ти'о обра.зуется растворимая соль натрий гсксагилроксоалюмииат Ка(1А1(()П)б|. В первой соли Атюминий находится в составе катиона Л1’*. во второй он является счктавной частью аниона |А1(ОН)й1’ . Подробпеч' об атом изложено в рубрике «Для тех, кто изучает химию на академическом ypciBue*.
Л.1ЦОМН11ИЙ гид1)01сснд пришумк'ЖИ'г к амф()Т(‘1>1п»1м сослинс1Ш>1м, 1«)торыевааимодейсгву1от’ с кислотами и щёлочами» обриаоиывая растворимые соли и воду.
176
А
‘Л
Исследуем исщсстиа и их свойства
Лаборгппирпыы опыт 13. Получение алюминий гидроксида и под тверждение его амфотерности.
У1ля ироведсиим опыта вам понадобятся: раствор со.ми Ajiiomihjmh. пап|>им(‘р алюминии хлорида или алюмимий (\улм|)ага; кислота, мап])имср сульфатная; раство]> щёлочи, например натрий гидроксид; три чистых пробирки, шта-гив для 11роГя1рок.
Зпдпиш* 1. Получите иорастпоримый алюминий гидроксид. /1.ЛЯ итого в п])обирку налейте 3-4 мл растт)1)а щёлочи 11 1И‘бо.»1ыт1Ми по])ииямн добавляйте ])аствор со-.чн Л.Ч10МЖ1Т1Я. Как только обра:^уется осадок, нрек1)атите доливат!) растш>р соли. Напишите попио-молекулярпое уравш'ПШ' итого иааимолействня bciucc'i b.
Задаиш'- Получожый осадок равномерно 1)аадслите н три пр()би1)кн. Первая будет коптролыюн> во вго|)ой мрг)би|.же проведиче »ши^к>дсйс1’виеалк№1инин )-ил;хжси-да с кнелотон, в третьей — со щёлочью.
SatkiHur 3. К осалк>" во второй пробирке aoneirre 1 -2 мл кислоты. наблк>Л21гте за изменениями в пробирке, лайте им обыитк>ние. Напишите молеку.тярное п ионные ч^равнения рсакднн.
Задпииг 4. К осадкл- в третьей пробирке долейте 12 мл щелочи, 1шиаблюданте за изменениями в пробирке. Мапск'улярнск* и ионные ч'равнеиия подобного взанмо-лештвня приведены в рубрике ♦Для тех. кто н:?\^аст химик» на лка,1емическо.м ч'ровпе»^.
О клкн.х пюйствач п.1иминий пирокгила С8илетел»ктвуют ре-зул1»т;1гы выпашевия лаборатор1Юго опыта?
% Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Взан.модейстпне а.тюмнння со щёлочью. ;\.1ю.мини11
активно ашимолеЙствует с растворами щёлочей:
2Л1 + GNaOIl + 611.0 = 2Хаз|Л1(ОН)б| - ЗНз t
натр)ж а‘ксап1др^)КСоалк1.мтгат
KiiK эксиеримсигально .чоказать, что при взаимодействии а.чк>-мшши с jKiCTnojKiM щелочи выделяется водород?
12*)(>1Мия' Шкп
177
13ы110Л11Я>1 лабораторный опыт 13, вы убедились, что при обычных условиях а.аюминий гидроксид взаимодействует с раствором щёлочи, о чём евндетелыгвуст исчезшпичте осадка. Продугсгом этого взаимодействия является растворимая в поде соль na'j pHH 1'ексагидроксо-ал KJM м I la'i' Na;j| Л1 (ОН )fij;
Л1(01 l);t + 3NaOH = Наз1А1(ОН)б1
Диссоциацию соли в раство])е передаёт у])авиеиие ]>е-акции:
Наа|Л1(ОН)б] = 3Na^ + |Al(OH)fiJ
а-
Обратите шжманиепа анион соли. On имеет сложное (комплексное) п'роеиие и заряд 3“. Вапичипа заряда такого комплексиоп) иона определяется 1)азиипей между суммой отрицательно за])яженпых шеелн гидроксильных rj>yini ОН и положите;;ьпым зарядом о;шоп) иоиа аР*. Нсхжольку сумма патожительных зарядов ионов в соединении равна сул!ме отрицательных, nocie химического символа 11атр1{я записан индекс 3.
При меньшем количественном соотношении реагентов образуется натрии ■гетрап1зроксоалюмннат:
А
ЛКОНЬ + NaOH =Na|Al(OH)4)
li#
2
Вопросы н задания для самоконтроля знании
1 Охарактеризуйте химический элемент .А7ю.мнкий и физические свойства образованного им простого вещества.
2, По*1ему не;1ь:1Я лержать щёлочи в алюминиевой посуде?
3. Напишите химичп'кие уравнения по с.хсме превращений: AI4C3
Л1С!з — Л1(ОН)з —А1гОз — А1
А1 -
AIN
4. В:юи.молсПст1ше с какими веществами свнлетсльствует об ам-^нэтериых химичкких свойствах алюминий гидроксида?
5. Сплав .мели и алю.мнния .массой 15 гобработали избытком хло-рилноЙ кислоты и получили водород объё.мом 13.44 л (н. у.). Вычислите массовые доли металлов в сплаве.
178
(х iifPirwy исм«и|>аи ма «ысокую химическую актив-
иогть плюмпиии и папщ)1М1:шюй из него посуле можно кипятить волу. nmmm ii оду.
7*. И состгпи' милых ipynn выполните учебный п|>0(чп на тему ♦ К|)ЫлатыГ| металл»*, и larropOM нро1>а6отайто такие вопросы:
а) снойстна, которые нрелонрелсляют широкое ипю.чь:к)в1Н1ИС алюмпнин и ранных отраслях народного хозяйства;
б) нромзводп'ио алюмпния в Украине;
в) сплавы алюминия;
г) 11родук1и1>1| Ktmipyio выпускают в Украине с нрилкшепием алю-
МИНИМ и (Ч'О С(М'ДП1В'НИЙ.
§ Ш. «1>ер[)ум ICI1K химический элемент.
Ирогтое нещестко железо. Соелкиення «1>ер[»умя(11) и Ф’еррума(П1)
Феррум как химический элемент. В отл11чнс от рассмотренных металлических элсмг1пов Феррум Fe (протонное число 26) является элсмс1гтм лобсянюй подгрутты VIII грутиш. Обратите внимание на особсипости .исментного состава этой гр>тшы. Побочные полгр>Т1ПЫ в ней представлены нс одним, а тремя металлическими атс%1снг4мм от каждого периода. В частности, в четвёртом периоде это мета.’ьтическис .»ле.менты Феррум Fe. Кобальт Со и Ннкат (Никель) Ni. Р;ииусы их атомов, температуры тиаатеиия и кипения. 11Л(УП10сть и химические свойства образованных ими простых веществ ловол1»по схожие.
Воспатьзовлншись пориапшеской ciicreMoTt химических элементом. укажите нуклонжх' число атома Феррумз, катнчество элск-троииы и нейтроиов.
Выясним, почему металличесюп! элемент Феррум размещён в VIII группе, если общим пр1!знаком атомов всех металлических элементов является иеболыш^е количество :wcKTponoB на внешпе.м энергетическом уровне (чаще всего t. 2). Для этого рассмотрим электронную ||юрмулу атома Феррума:
2вРе 2.S- 35^ Зр* Зг/® 4г
Как в»ишм. ннттий {чепшртый) энергетический уровень его атома имеет типич||(к‘;1ля металлических элементов строение — на нём ра:1метены 2 5-а;1скт|юн:и В то же время на d-подуровне предпоследнего (третьего) энергетического уровня содсрж|ггсл 6 электронов.
179
и госдиисппях <1>('|)|)ум проявляет ггепсШ) окисления +2 и +3, хотя при оп))гделёппых условиях можно (голучить вощсстпасо сте-iicni.ui «жислсиия К) и л|».
Раснростраиепие Феррума в природе. По jiacnpocTpaiieiniocm и природе t'My примад-межит четвёртое место, а ср(*ди металлических ;)Л('меи г(т второ!'. с1>сррум встречается, как правило, в соста-1К‘ оксидов, су.чы|и1д<т. карГюиатов, которые составлякп' основу (то мн11('])алов 11 руд. Простое вещество желево, обрааовашюс атомами 0>еррума, в природе встрсчаш-я редко, upenMyiuecTBCinio в оГк'юм' ках м(“1чч)рит!Ш, логтипних иовсрхмости Земли. И ис^амачмп'лыю.м к()лич('!тв(' (1>1-ррум входит в состав жишях органилмои.
За.асжи Ж(!л<':тых 1>уд оГ)рааук>т минералы магнетит (магиитпыГ) же.'кмияк) (рис.. Юм),.!шмопшп(бурый жоледшпе) • //! 1;Д), гематит (красный жслс.чияк) (])нс. 82(?), сидерит (жсм1евпы1‘1 imiai ) I'oC'Oi^, пирит (же.леамый колчедан) ]*cSo(pHc. И2а).
Рнг 82- Ж\
ма/нгтит (а): гемг/тшп гг"1 >трит ( i
В пашен c*;v(iiu находятся батьшис запасы железных
р\м - окаю 30 . ра:1№.ым1пахнатсрр{ггорим СНГ залежей. Напбеиь-пше NH -тгф^/^' Лчшя. на Tia-rt- которых ослществляют 1пюмыии1сшк=; прои:«юлство и еп) сшшвов в Украпне. открыты в Крнвор1>ж-
ском. Кре.мепчугскоче и Ы логорском жазезорудных бассейнах,
В орглшимс ш»1>ос;юго человека содерапгтея около 1-.5 г Феррума. из которых 65 "" It составе гемоглобина крови.
Поив гсдк.ч:уйтесь k^ikiio продукты питания листолот и врачи ■'о-штутгг уиот|К'б.1Я1ь дтя поддержания кашчества Феррума в ир-гатшн* чсл1иака.
Физические свойства железа. Железо — сере6рпсто-белы1'| с сероватым оттенком металл (в порошкообразном состоянии блеск теряется, шит сганоимтся серовато-чёрны.м). Железо имеет плотность 7.87 г/см"* н те.мпературу плавления 1539 ’С. При иака-'шва-иии мега.1л легко и|м>катынается. куётся. Ншии прадеды исполыю-BiLTii зто ег() сжвптно ,адя изготовления в кузницах илугои. бором, колёс, топорои, полкой, молотков, лопат и т. п. Тралиш1п кузпечио-
180
го poM<*c;ia иадгшпа раанниадцсь н Ук])аш1С. Нс случайно среди иер-сопажей *lit?4cpoii на хуторе близ Дикапьки» II. В. Гоголя н комс-дмп «За диумя аа11цамм« М. IT. Старицкого есть кузнецы — 13акулп п Стемнш.
Железо н его енланы прнтягниаются мапнггом п .пегко намаг-пнчпааются и магнитном иоле, яв-аяются хорошими ироиодникамп тока и тепла.
И иодгиераештс пюгиблосги железа jiaMariiii4naaTj>oi иолпоемте машт кЖ(м1с:я1ым гкргчна^м,J4 иы VBivanc, icaKoim прикрепилма^ш' тплы(с> к ланиту, но и Д)>у1*к ;ii)yi7 маподобис гир.чяиды.
ManiHTiHiie CHoiin iia же.'иза и его енлано)* лежат и осноие их нс-|1ользоиа1ш>] как материа.ма для изгогоиленмя се1)дсч1нпсон 'ipaHo-(|ю])маторои, 1'1)уас>нод'ьГ'м11П1Сон, телефонных мсмб])аи н т. н.
Хнмм‘ик'.кие сиойс'пш аселеза. Же.че;ю с высокой сленсныо чнс-’1‘оты малоактивно и ш- подвергается коррозии. Например» из1чтш-л[ешк1Я (ч#ын/е )60Й лет пи:тч н Ивлии жслезнвя колошга высотой 721 м I! до настоящего Hf>eMii нс повреждена коррозией.
BcnouiiHTt ощногть коррозии, калиипггс уравнение, схсмашчес-ки сзгго6{)ажа1ишог 311гК7рох1!МНчеалто {юрроамю железа.
Однако .г;»жс иНюльш1>е каднчество разных прн.мсссй увелнчн-ваег акгивткт!» железа во lu'cx химических реаюшях.
Подобно большинству металлов железо окисляется кнеюродом II другими ие.металла.ми. вептает в реакшш ;1амстеи11я с кислотами и сатямн менее активных мепьттичсских .цементов, взаимодействует при иа1реванш1 с водой.
1, Влаимодейстяие железа с кислородом.
Ва.м >'же приходилось наблюдать, как за считанные сек>ч1лы топкая железная игла страет в кислороде ослепительным шта.ме-ием. а (н>|)а.з<>иаш1ый прол>'кт реакшш — железная окалина FC3O.1 р;и'ирост1хшяет< я но wre стороны, напоминая бенгальские опт:
3Fe 20-; I'c^O^ (железная окалина)
-2 -Я (FcO . Fe.Oi)
Как отмечено н скоГжах. железная OKaaima яаляется двойным оксидо.м. и кото|)ом один атом Феррума прояатяет степень окисления +2. а два другие +3.
181
2. Взаимодействие железа с другими неметаллами:
2Fe + зек - 2РсС1з 2Fe + N2 “ 2FeN Fe + S - FeS
I-U30BHTC обра.ю№1НШ1КЧ'я соединения. опрсдсл!гге СТГИГШ! окисления э.1еме)П1>н
5. Взаимодействие с кислотами,
Взаимоленствне железа с К1!слотамн зависит от темпе|>атуры и концеитраини Ю1слоты. Убедтъся в этом можно на таком (^е.чо«с-
трещиоитм onuim, Возьмём А пробирки и поместил! в каждую па них немного желеа1К)1Ч) порошка. В первую пробирку до.ньём несколько MH;ijjH;3HjpoB раабав.чсппой хлорилпой кисло’п») и yjiii-ЛИМ, что достаточно скоро попвнтся пузырьки газа. Для ускор(гпш1 реакции содержимое пробп])ки подогреем.
Ио вторую пробирку na.fibCM гго.чысо же раствора раабаш1еппой суль(1дп11ой кислот)11. Роаул1)Та1'ы паблюлоиия будут апалоз'мчпы первому взаимодействию.
Напишем уранпеипя этих p(Nuauiii:
Fe f*21ICI“FcCl2+ll2!
l-e > 1 bSO.i - FeSO.i II2 \
Как доказать, что выдо.чя(пся водород, а нс другой газ?
Обратите внамшше! В реакциях с разбавленными хлормдпой и су.пьс}>атиой кислотами железо обр;и!уст соль Феррума(П), тогда как расс.мотренное выше н,чаимолеГ1ствце железа с хлором обусловливает образование соли Феррума(1П).
К каким »t3 ипжч'гмых нам ишов химических рсакалп принадлежат рзссмотр(Ч1иыс реакции?
В третью пробирку дольём ко1щеитрированную сульфатную кнелоту', а в четвертую кииие1ггр11|юванную н(ггратную. В o6t‘iix пробирках видимых изменений не будет происходить, потому что при нормальных условиях жатезо с ними не взаимодействует. Вот почему концентрированную нитратную и концентри1юван|1ую сульфатную кислоты м1>жно транспортировать по жслезноГ| дороге ц ('тальных цисте]>пах.
182
4, Вжшмодейстиие железа с водой.
При iij)oiiy('Kaiiini паром моды над нагретым порошком жсдсаа происходи’!' |!сакии>1, продуктом которой ЯШ1ЯЮТСЯ двойной оксид Fc^O^ и подород:
Г
3Fc t /И ЬО « Рез04 4/ШП
5. Взаимодействие железа с солями.
Лч’омЗ)! С>01)рума аамшцают ионы менее активного металличсс-К01Ч) аломепта jj рагнюрс? его соли. Прмм(?р такой реакции вам из-исстеп: и растворе m(vuioi'o купороса па железные предметы (гвозди, скрепки, кнопки и т. п.) достаточно быстро оседает восс7апо]!леп11аи медь, 01С|)апшвая их в краслю-ки15пичный цвет;
2с
О
1’е
12
C11SO4
+2 О
FeSO^ + Си
Оксиды Феррума. Кроме двойного оксида железной окалины Fe^Oi (темно-серого цвета), с^тцествуют ферруы(П) оксид FeO (чёрного цвета) н фсррум(П[) оксид РезОз (красно-коричневого цвета). Все три соедииснця твёрдые, нерастворимые в воде и тугоплавкие.
Феррум(11) окай встречается в природе очень редко, тогда как феррум(1]]) оксид образует залежи бурого и красного железняка.
В лаборатории <})е1>{)ум(11Г) окаш РегОз можно патучить разложением при наг1)евашп1 С(хзтветствующего шлрокендз:
С
2Fc(Ollb= РегОз-ЗН2О
Выястгте, является ли реакция разложения фсррум(1П) гнлро-ксмла окислитсльмо-восстановительнон.
Оксиды Феррума вз;и1модействуюгг со мношмн кислотами с образованием раствори.мых в воде солей:
РегО:^ т 6П\Ч>з = 2Ре(КОз)з + ЗНзО
Наптпнте мгхтскулмриое и ионные зравнення реакции фер-рум(!П) OKcicui с х.чоридной кислотой.
Гидраты оксидов Феррума. Расс.мотрснным оксида.м соответствуют п!Д1юксилы Ре(ОН)2 и Ре(ОН)з.
Фсррум(И) гидрокенд Ре(ОН)г — нерастворимое в воде вещество, зелеиовато-болого цвета, быстро приобретающее ржаво-
183
ico[)ii'im*nbiii щкт lu’-fiivLCTHiie последующего окисления Феррум« кпоюролом т* прмсутстппп моды:
АЫО\\h 1 О2 + 2Н2О = 4Fe(OH);i Рлггмот))1пс (тнслтч’лыю-воссгаиовительныс процессы н s>Toii
{Я'ЛКЦПП.
Фе|)рум(И) гидроксид — иеустойчижн* соединение, которое при )с<)мнатиой температуре превращается и фсррум(1П) гидроксид.
Ио премя итого пр1*вра1исиия происходит изменение ст<м10ни окисления Феррума н окраски BCinec'j'B.
(1>еррум(11) гидроксид вступает п 1)еакцию нейтрализацни с кислотами:
Но(()Н)з - M,SO| = FeSO< + 2Н,0
Феррум(111) гидроксил Ре(ОН)з — нерастворимое в воде вещество ржано-коричневого цвета. Аналогично феррум(П) пи-роксилу с})еррум( 111) nupoKciu проявляет свойства нерастворимых П1Дроксидов: 1) разлагается при нагревании: 2) рсашрует с кислотами.
Полтиерлнте химичегкиесвойства феррум(Ш) тлрокенда за!Ш-с’ыо ypiTBHcmiA реакций.
Фс{>рум(111) nupoKciu !1рояатяет слабые амфотерные свойства. Он. как и ам(]к1териын алю.миний пироксил, peanipycr со щёлочами JtiH основными оксидами при сплавлении.
Как II все нерастиоримые пироксилы. феррум(И) пироксил и фстрру.мС [ 11) пироксил можно получить, подействовав на раствор соотистствующей соли рагтноро.м шёлочи:
(*eS04 + 2КОН = K2SO4 -г Fe(OH)2 i i 1н11ишите yiKHUiemir образования ферр^'мСИГ) пырокенда.
11ол>''Н1те :>ти гидроксилы, выполнив лабораторный о?шт 14.
184
Исследуем вещества и нх свойства
Лабораторный опыт 14. Добывание фсррум(П) гидроксида и феррум(1И) гидроксида.
Для ирон(;лс*ння oiiiiiTa вам 1И)иалобят(‘и; раствор солп с1)(*ррума{Л), раствор соли Фсд)рума(111), раство]» тсломи, пробирки, ппатив дня npo6nj)oic.
Задание 1.1\<ктуч}тп'({jeppj^KlI) парокпи. Дтя .лого на-.leirre н пробирку 1 раствора сати Феррума( II) н лалейте к
нему статько же рагпю(Х1 щёаочи. Понас^кшттте :*а ивменс-ииями, которые произошли в u[X)6iipKo,:iauTe им об-|.яс'нсш1е.
Рсаульга1'ы иаб.'иодеиия, объяснение, молску-пяриое и ноптаеуравнения iiponcvicimoii речнонт aatiHiiiim' в рабо* 4yi(j 'гс'Традь.
Задание 2. Получите феррумПП) гил|юкс1и. Ныно.7-н1гте;1То задание по о6|>азпу задания 1. Результаты иаблю-деч!ня. объяснение, мсиеку'ляриое н ионные уравнения протгдёиноП реакции запишите в рабочую тетра;|ь.
Задание У. Ировелпте паблюдсиие за clieppyM(ll) гил-рокендом. После того как сделаете все нужные записи в тетради относительно иыполпеппых заданий, иос'мотрмтс? на содержимое 1(роб|1|жи, и которгж лоб]»ияиж фс))румП1) пгдроксял. Как и почему изменился цвет осадка? О нроте-кании какого явления физического или хнмнч^чгкого -это свидетсльс гвует? Ответ обся'иунте.
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Мм иасышеипого paiTuopa 0)ер-рум(П) сульфата можно получтгь крнствллопират FeSO^ - ТН^О. который получил на:1ваш1е железный купорос (рис. 83).
Прзиюлпто примеры известных вам крнс-■]'ал.яо111Д))атов, о которых В1и yami.'iH в 9 lojaece в теме «Растворы».
Рис. 83. Кристаллы жепешт) щрюроса
Железны!! купорос - твёрдое кристаллическое itemec-тво зеленокт>го цвета, хорошо растворн.мое в воле.
Его ирнл!еняютдля уничтожения вредителей сада (насекомых и слизней), в очистке сточных вод, в изготовлении чернил и красок, для иропнтки древесины с цел1ж> нредот-враш.е11мя сё иорчи под воздействием дчнтоаыивх иебла-1Х1ггрпя'!иых >’словий внешней среды. Это имее*)* важное
185
3!{U4cHitc И ирокладьшапии ясапезждарожных магистралей, «СЛ1* шпалы ;ic'peB>mtiWc и находятся под открьтим небом.
Ион1)1 можнообмаружитьс помощью растворовро-doHudoH, нанри.мср калий ролан1иа KSCN (рис. 1). Нескольких канел11 этой со.чн достатомио, 'побы исследуемый раствор, и Kетает синий цвет (рис. 84г).
Ионы Fe^' можно распознать в растворе с помошью красной кровяной соли (рис. 84(7, 3), при добавлении ие-сколысих капель к<9торон щэ(;т ра<”гвора HSMCHHCi'CH па синий (рнс. 84«), тогда как в раслюре солей Феррума(1П) пол действием этого вещества аналогичное явление не наблюдается.
■.у.
в
т
Ряс. 84. Кацистаснньн' па катионы Fe2+ и
иримечаше. Жё.тгая кровяная соль, красная кровяная
со.чь и 1]])оду'Кты пх взаимодействия с солями Фс])рума имеют сложное комплексное строепне, изучение кото])ого не нредус.мотрсно программой.
1&Д( JtTTLM.
Вопросы и :iaдaння для самокошроля лнаннй
1. R чём заключаются особенпосги (Т|юсч1ия атома Фер])у.ма и еш положения в псрмолическо!! системе но сравнетппо с уже и.зучсниы-ми валп1 .мети:1иче(!кнм11 элементами?
2. Выч(кл}гге массовые доли Феррумл в мнисра.1ах (сы. с. 180) и слслайтс вывод, какой т них имеет нанб()лы1к?е содержание этот хим ич1‘П(оп) элелк'нта.
186
М. 11аЗО»1ПЧ; (н иоиныс ЖС.'К'ЗОрудПЫС MtltirpiUJbl к их мосторожлс-
Ш1Я и Укратк’.
4. 11о схеме iipi'MpaincMHii lumimu-ne уртинчтя реакций, мазаните образованные прсмчюы:
.Fed -Fe(OH).
FeC ; i
I'eC'l., - Fe(OH), - Fe,Oj - Fe
5. Из биолопш нам и:шести«) о наличии у растений зеленого пш -меита хлорофи;|.ча. а у aaiHoiuiiix н челонека — кра<иок) imr.Meifni кропи i (‘Morjia6iina, Ксиомитч*. какую роль (ШИ Hqxiurr и жжюй природе. Иос.тмьзонаншись 1ии|и)рмициоииыми ипочииками, и часгмгк -ти Umepiiei-oM, т.1нсшпе, какие отиошеиис к инм им(М!|- 0)сррум, (*(|)()рл»у.гш))у]п'е пыиод о бмо.>]огичсской )Х).'И1 (]>сррул1а.
G* Вичис.иггг ^i.ircy хследнпга купороса и пбъсы воды, Ш'обходи-ыыс Л1Я гтрнпиовлснкя раствора ф(^у>|( 11) сульфата массе»й 200 г с массошй датеи рюворенного 1н*шества 19 .»
§ 23. Применение химических знаний в нсс:л(гдовательс1сой леятслыюсти. Практическая paftoma 2. Решение экс11еримеита.')М11их задач
Подход^п к кч)ни>' ^'чебный гох на проггяжешт котирого вы изучали не.метал-тичсчгкне и .чсгдтлическ1н* ллемекты и их соединения. Благодаря пр!и/)|)стёш1ым лмаиия.м вы можете но только *ia-зывать вещества п соответствии с совре.мсииой украинской химической помеиклатурой, ирмиодцть примеры гоелинепий нсметал.ямчсскмх и мет^шлических олсмоитон, с,оставлять (|юрмулы оксилои, опюваиий, кислот, с.олеГ!, ха])акте|)Т1:и)ва1т> и оГюсиопы-В(ПТ> химические iipoiu’c-cbi с участмем ж'щегтп разных классов, по и ири.мелягь их при ироволешш хмлшческого .’ojccncpuMenT;!.
Вс1юмн1гте. что хнлжчсскны жс11ериме1т>\г назыжиот 1{а>''1мый опыт по нзучению яа1см1Н11 и своисто веществ.
13 чём зак;т)члгт(.я от.шчис <|>изичоских яп.1ений (п химических?
Как вам иивестно, .жспериментдтьпьп! .меюл Bciyiuiiii в хими-чсч:ко11 науке, а (:.||елоиатол1>ио. н в обучепим хнмнн. I к'ма.то законов, в частпостн закон сохранения массы игикчт закон t)6bOMiii.!X OTiiomciiHii дазов. были выведены ;>KcnopiiMeina.ribiio. /Ipyi nMii словами, М. 13. JIoMoiioitoB, Ж. Л. Гей jlio саксдела.чи свои открытия па основе г<)<к'тве1шо{)учнооргани;юищ!ного н провеленнот химического зкпи’римснта. У ваг тоже -«ть »мм'‘-:иостъ гьтлиировать н
187
§ 2-i ' )бшг " спо< * гто учеоим \(г?г. юв. Развпгие металлургии в Украине
Понятие о металлургии Люл1* излавна испол1*;юва.1Н мстал.'1ы. правда. Х11шчьн0е щп^мя orpaninieHiio. Лаже М. В. Ломоносов выделял тольк<> 7 металлов: зоиюто, cej>c6po. медь, олово, свинец, железо, ртуть, и мастояинч* время ло^>ынакгг около 70 л)сп-аллои, а на их основе iiaroiaiuiiiuaioT гньмие 5000 смлгнюи. 'Ото оОуглоалепо потребностями хоняГитмениого комплекса н ценных д.1И .мазпимо-и самолетостроения мстаъпах и сп. lanax. что стало емззможным благодаря лосп1Ж=-ииям современной металлургии.
Металлурзия наука, к()то]>ая 1>аз])аба‘1ымаег теорию мсталлуртчсскнх процессов, способы получении метгьчлов и изготсисчекия счшавов.
Это же к«г1ваине имеет проммниенная отрасли которая осу-
нич'.тчж'т пропз1юлгт1ю мечн.ч.мсш. Она Л('Л1тгся нм иёрщю мепшл' лурпао (н])011:шодслио железа н CJ’o силлнон) и и,а<шщро (произ-1н)лстж; оста-'Н.пых металлои и их сшгавогО
Сплавы гвсрлыс смеси. оГ»р;13оваишяе силаитсинем
нсско;1ьких могаллот!, а такж^- мстамлов с ]1екоторымн неметаллами. При смешиваи'таи расч1лавлсип1,1.ч металлов
ii|.ioncxo;urr растворение одного мст;и!ла в другом, или образование их химических соелиненин.
Современттая MeraxiN-pniH больше всего производит сплавов
железа, алюминия, меди.
Обицте способы иолу четно! мегаллов. Bj*i уже знаете;, что мета.члы и природе нахо;1Я'1х:я iipeir.MyiuonBcnmj не в пюбол1К1М состоянии, л и сослинениях. Среди (К!зных счклтгнеиий наиболее {«спрозтраисниы-ми ЯВ.1ЯЮТСЯ окпиы. х.1ориды, сулм|жды и сат>! оксигеж)содержа-1ЦИХ кткмот (ка})6онаты. султд()<1ты. пиикаты). Эго соедиткчшя с тюи-пой химической связью, и luj-'iyiem te лютал.'Ю!* из них гшключаечч'я в восстанонлсиип катио! гоп металлов ,чо сиоболных аголгов но схеме:
Mt;"* -ПС Ме^
УчГч1ые-металлурги нзоб|тели ританые способы осуществления зтого нроцесси (рис. S5).
190
Основные способы полуменмя металлов
Пирометаллургия
Гидрометаллургия
Электрометаллургия
Металлотермия
Рис. 85. Схема кчассификации спосо^юе получения .ыетаи/ш
Пирометаллургия - то восстановление мет;и1лов из рул при высокой температуре с использованием сильных восстамомнтслс*!!, к KOTopiiiM п])пиадлежат кош\ карбсш(П) океш) и.пи угарлыы /аз, (ю-дород. Г')тим методом по.чучают бол1>]тшство мепшюв, м'н первую очере;п» железо.
Восстаноаленне железа нз руд происходит по обшей схеме;
-СО +СО Ч'О
Ре.Оз FC3O4 FeO Fe
СО2 -COj СО2
при переработке жс^шзпых руд па заводах ‘B*i)noii металлурпш получают- пе чипчн! железо, а ei'o сплав с угле|)одом (от 2 до А %) и пс;шачмте.ш>иыми примесями серы, силиция (кремния), (|>(х;фара и мшп'апа (мар?'апца). Наглитие aroi o cu.iiana — чугуи. On твёрже железа. олиако хрупк1ш. нековкий н разбивается пол уларом. Из чуг>' на производят тр\'бы, детали и массивные стапнпы машин, маховые колёса, канатнзациоппые люки и т. п. Однако (к-новпую ма<-су чуг> -на перерабатывают на сталь — сплав па основе железа, по го значительно меньшим содержанием примесей: до 2 % углерода, мсныне 0,1 % серы, СИ.ПИЦИЯ, фосфо])а и мапгана. В зашк'м.мости от количества угл('рода и снеииалын>1Х добавок ироизволят- ]>азиые ма1>ки cm-ли. В отличие от чуг>'иа сталь имеет бб.пыную ковкость и пластттм-ностъ. Поэпгох*у те использование значнтелыш шнр<* Каркасы зданий, опоры м<нтов, телевизионные вышки, железные логюп1. кабины и к-узова авт<>мобило|'| и многое другое изготовлено из пали.
Ознакомьтесь со cn-fiawiMii желегти и других металлов *ю время выполнения лабораторио/.п опыта 13.
Для получения металлов, чистых от примесей углерода, в 1Ш]>о-мега.м.иурп-ш используют водород;
Г
\\^Оз * ЗН, - W ^ ЗН3О
19!
Электрометаялургхш (:->лсЮ|)олни) — HoccTriiiolWKMme актил-пых MOTa.ij.'ioit э./1С'1стр11Ч(‘скпм током на pacri^ianoii оксплов, хлоридов л гидроксидов.
В распю|>ах или р;1С|ишша злсктра1Итов под л^»1ств»(с‘м а1сктри-чсч'кои! токи Kimioiibi вогстшшвлииаются, а аииоиы — окислиюня. Иа фивмк'п вам итк'ггио. чуош'ЮЩЮ(Ь,1 имеют протипоположныеааряды каюд ааряжем огрицагел1»!Ю, анод — иоложмтс^тыю. Если элект1х>-лит ихходится в растворе 1шн расилаво, то в алектрнчсском поле кап*-оны лвигакгтся к игтр1шате-1ьно зарзгжениому кагшд>' (отсюда пр<И1схо-диг iia:mami(j кап-ютюв), тогда как aiinojiiii — к положите.аьло ааряжемиому аноду. 11апример, па грий Х-'Шрид в |?aciuiai5c днссопиЛ' руст па катионы Натрия и анионы Хлора:
NaCi----------►Ха- - С1
На като()е (К"), где им(чтся избыток электронов, носстамавли-fiacTCH мет;1.'1л:
К Ха - 1ё—Ха®
11а аио(к (А*) нпиопы X.nojja окисляются. I'o (Ч'ть огдают алск-громы и прев)>ашаются в HciiTpa;uiitbie атомы:
Л^\2С\ 2с —2(’1®-С12
Таким обравом, п]>оду1пами fj.'ieK'jpojjn3a раси.чава натрий хлорида являются натрий и хлор:
3.ic‘hTpaiH:i
2ХаС1----------► 2Ха CU I
Pxn.w«
Элеш ромста.члургмчсскпм методом можт» восстановить мстаал ■чюбой актмииостп и.ч соедитмтй ионного типа, однако этот метол нрмл1еняют в нро1ивол<тве металлов. KOTopi.ie друтми способами iKxiy'MHib практически невозможно. Это <1.тю.\1нн11й. ще.1очныс и шелон новем(М1Ы1Ы(5 мега.члы. Ochohih>im аппаратом :)лек'1'рометаллургичс*С1«)1Ч) производства является етектрашзёр-ная ванна. !{апатненная расп.таво.м алскт|юдита, в которую погружены rpacl>HTOBi.ie :дл1Чстроды (рис. 86).
Эпектромегаллургическоеирои;^-водство нуждается и болтиинх .*атра-тах злсктроэнсрП!И. но благодаря :-)тому сжив^бу сзало допуииым п (л-ноемтелыю дешёвым промышленное производство а’1ю,мииия.
Ха
о 0 ° Napl ■ ‘1|
о О ,
•' / L '"с|- : -V
Лш)Д Катод
Рис. но. Cx^.stfiAirK/npojnuepa
102
11<).>гуч(Ч1ию мстал.гюи путём ancicT|)(}.'iii:ia рясллавои посвящспы пяучпы<‘ 1К'.(:лелоиапня украммског*) химика, академика JOpu^t Кои-шашшишаычаДелшшрскоко (19()/3 11)90).
Гидрометаллг^ргия — виссгаи(>плем11(‘ vtiTa^xia более активным хнталлом или электрическим током в водном растворе его со-елииення. Металлнческл'ю руду снача.та обрабатывают растюрамн кислот или щёлочей, в результате чего ионы металлического эле-мситц ие(н'холят в раствор, и.ч кото|К)го их тнчтанавлнвают батсс активным металлом или электрическим током, например:
Си50д * 1-с = FeSO, * Си
Этим гиособом получают ииик. м:ипам. медь, никель, золото, платину и некоторые лр>тке металлы nurё с неболыним содержанием металла.
^fema,'tлomep^шя разиовилпост1> ннро.мггатлурти, основанная на нроцесса.х восстановления мет;и1лон из их соединений более активными металлами или птлиинем. Как иосстаиопитель чаше И(Что применяют аномишиЧ. .Maniiiii и силиций:
ТЮ^ ь 2Мм = Т1 -I 2МцО
Метал.тотермичсчжие процессы с<л1р<тождаются выделением бо.)11>1ного количества тс'ила.
I lamiimrre yj)aiHK;mie iu)rtTaiH)B.4enmi желеан из фер)П'м(Ш) оксида алюмнипе.м.
Ценность метал.тютермнп состоит и том. что получеииый ме-та.чл не содер*жит иежелатс.мьных iipiiMereii уг.мерода, которые? есть в иролук'1'ах пиромста..’1ур]’ии. иолученн1.1Х с нримепсиисм кокса.
Мега.ч.»|<)термическим мподом ио.'|уча1от тигам, вольф])ам, 1Н?д-кие II драгоценные мета.ч.пы.
Суиичтвуют разные способы пату'чения металлов, однако все они основаны на 8оагпшо1С1сч1нн металлов нз ifx соед1ше1Шн аиьными восстановителялш (угарным газом, коксом, водородо.м. мета.-иами с высокой химической активностью, маири.мер ;июлшннем). аюктрнческим током.
Развитие металллрппсского нронзводства в Украине. Отечественная чёрная .металл\рп1Я как нромышленпал отрасль зародилась и 70-е годы XIX ст. До :)того гутегтвои;с1о немало кустарны.ч нрон:з1юдств .мета.лла. где восстано15ленне осупахтвляли с нспользо-ваиие.м древесного угля.
t Л*Хм«и«*, 10*л
193
Рис. 87. Доищнии AHnmwiy}nuM('nл. работающий на коксе, построили в 1872 г. в Донецке (на то время К).1ивка)
Наличие на территории Украины запасов ж* и шых. марганцевых н друшх ч( iiLUM4i.*CKHx pyx коксующегося >! »я (пособгтвоватн интсн-сишюму iJjiaiiimiK) металлургии. Об ;гтм сш1Д('Г(';1ьг1’иуо1' то г факт, ч то и 1913 г, и Ук1)гпше pa6ora.rj 21 металлургический аамод.
В 1:с1)сдиие XX ст. черпая лклаллурпш и Украине гг|)емите.11Ы1о раавииачась, рс'коипруироть’шсь п<фые и noaiKviiomcj> новые м(чал-луртчсскиеааноды, комбинаты, среди которых доныне остаются мощ-нсГшшми «Лзоаст;ин>1» (рис. 88), «Запорожскь'и»» и «s:KpnBO]x»KCTiuii»». Их мощность с(К'таш1яет свыше 5 млн т мсгал.’1а в юл. Спад иромыш-.теииого прошволс гиа, который |шбдюла.'1ся во время Первой и Вкзрой MnrKjBbix воен, быст|ю иаве{к*тывался носсп<шг)1иенне.м мошжк’тей. строительством новых обьоктов. Своего ианвысшего >ропня Mcraiuyp-пшеское пронзводетш) в Ук*р;шнс atxmir.io в 80-г годы XX ст.
Сейчас это также нрнб|*щьмая отрас и. она насчитывает свыше 30 мета.Х1урП1Ч(ч*ких .К!Ы^дов и 1{юр,мнр\ ет октио 40 % бюджета государства.
Из la'pr.j 1ко|тмичсск»й гс«'грэфии гл помните н нл;к»
внтесамы» Гюлыши.* мета.иургич»» к»ч‘ ’.jHiicitmacTBa Украины
В иастояиич'н^к’мя nepiMMcrra.i.ij'pucuvKoii иромьпи.лекнск т\>ю Украины стои т задача её молерпизаини и Т(;хт1ческс>н реконструкции .с це.ш>ю пошишеиия конкуретчи'пособпости огечсствениой иродукции чёрной мсталлу|ят1п иа мировом рынке.
Охрана окружающей среды при п])оиаво/щгвс н испольвонании металлов. CojaieMirmiine тсхш;лслли измповлсиин мегаалов не нозво-V .’1ЯЮТ избежам» .sarp>i3HeiiHH окружаю-
щей C|X!;;iiii. Как cvKvia'Bne. на тсррнп>-риях с рязитой чёрной метаатургмей повышено содержанне вредных ве-щсчггв в luxmyxc, воде, нродз'кции растем исводсти;» II жпвопюводства.Та1а1Я не6лап)пршгп1ая зкатошческая ситуация является предметом внимания Рис. 88. Мета.пуршч^ий тсхнатоп)В. врачей, экатогов и друшх
комбинат *Ayj*^frmnib♦ специатж.тов.
194
с utvibio ()Г)<‘{*п<"К'111и1 охраны окружающей среды iiini проиа-иолсч’не II ппюльаоианмм металлов научные исследования ведутся п iieCKo.'ibKMx направлениях. Но-первых, раарабатьшаются и внедряются беаотходные гехно.лотн.
11смо.ч1»нуя ашпиш акомомическон географии Украины, orriiBcnif-тс*. н чём ;янсл1()час*тся их сущность.
Ио-шгшрыХу нронаво/к гио нс])еволигся на иамкнутый пию1 водо-нотреСзлепия. /1,ело в том, что на мсггал.лургических комбинатах ладен-стиовано бо.льнюе ко.мн'нх‘гво воды, и нс всегда водоочисгмтс:.ч1>ш>1с сооруж(!НИя <)бе<'ш*чнвают по-лиую её очиегку от вредных нримес<’й, прежде мс'м отработанная вода попадет за предел!»! завода в водоемы.
В-тр&тыа\ м(Ч‘тная власп», руководплю металлу)>1'ич(Ч*.ких нредн]>нятнй несут оти<‘Т(‘твсшшс'п> за соб.чюденж' санитарных ш>1)м, за сохранение н прпумноженнс ;^елёных насаждений,- кото-])ые играк!т важную ро.'н» в улучшении состава воздуха, оздоровлении окружающей cpc.iM
В-четвёртых, врачи, ({фармацевты и днетолот направляют свои действия на разр*тботку иа.иежапшх рашюпов питания, средств профилактики и .1сч(ЧИ1я профессиональных забатеваний и т. п.
Внелрешк' на пролприятиях чёрной мсталлУрпш новейших тех-нологических процессов но пр<я1зводств>* метахтов ласт возможность свести к минимуму п{м>мыпы1;нные отходы и выбрсх'ы в атмосферу. В таком важном деле, как охрана окружаюп^й среды, упиия учёных, власти н каждош пФажлакииа имеют немаловажное значение.
Исследуем вещества и их свойства
Лабораторный опыт 13. Ознакомление с. образцами сплавов металлов.
Задание 1. Расс.мотрите выданные вам образцы сплавов металлов или изделий из них. Воспальзу|*1тесь текстом учебника и друш.ми ииформаиионны.ми источннка--ми и выясните состав каждого сплава, его применение и свойства, обусловливающие испальзованис.
Задание 2. Результаты выполие!!ного опыта (к}юр.мите в виде 'П|блииы.
Сплин
Маявшше Состав
____ I
Цвет Прн.мененне Свойства, обусловливающие нсполышвание сплава
13*
195
Вопросы и ;тд1П111)1 для самоконтроля знаний
1. 11азоиитсоГ»тио 1*11оа)6ы по-чучсшо! mctходимо1Ч)Д.'/>1 получения 1 т чугуна, содержание железа в котт»рим с«х‘П1Вляет 95
§ 25. IlpoiuBo.icTBo чутуна и стали
^^аинам mr.wi отсутствует в программе по хгечии на уровне cmaufJopma, но вхоОит в програ.ч.чу. предназначенную для обучения на ака€^чичетом уровне.
Для тех, кто изучает химию на академическом уровне
Производство чугуна
Охарактеризуем это производство в соответствии с уже и:1всчт1ым нам планом.
1. Сырье. Для п|х>изводства чутлтга сырьём яатяется лге-лезная pytUt, кокс (твердый проллтст нагрсваты высококачественного каменного утля без достут^а воздуха). извеап}1як или (ккшчит, воздух. Назмачев1ие железной руды очев1сяно. Kt)KC и воздух тч)6ходимы дтя образования в домне oatoe-шио восстановителя железа из руды — угарного газа СО (сам кокс также является восстанов1ггелем). Кроме того, кокс служит 1ИПЛМНИКОМ тепла, благодаря его сгоранию иоддержипастся и(ч)бход1тмая для производства чугуна тем-перату1Х1. Изшчгшяк и доломит (флюсы) ггспольз\пот для
196
ii|H4i|>aiiu'imM гуп>млавкой nyrroii порол»,I. 11рс‘11мушсч> rm.'iiiio SiC)^, и Ж'ГК(Ш.п<шкие ni.'niKiiTM Kiuiutmn n Мапшя,
М1)01ШИ()дп’исп110(‘ название которых шмакы,
Руду 11:»м(!ЛЬч;нот до раз-мерои* пригодных для ис-|1ольз(ша1тя и моталлургн-ческо!» пегн'раГюгке, при иооГ)ходимоп'и обогащают (HOBi»iiimiur (:()д<'ржаиие железно»! руды путём умепыпепия количества пусто»! но])о-Д1>1). Кок(’ II И31ИЧТНЯК или доломит также доводят до по-()Г)Ходмм111Х размеров и всю смесь твёрдых всчцеств. ко г(>1)ая 11Н31|Шается шихта (1)ис. 89), загружают в <)омен~ пию прШ) ОСНОВНУЮ устаношп^ по произволсл'ву чугуна.
2. Установки н аппараты. Яаиеняоя печь, или домна, установка испрсфышюго действия. Это башенное соору-жеино высотой с Ю-этажный дом (окаю 40 м) к лнамет-ром в самой ши|юкой части ло 16 .м (рис. 90).
Рнс. 89. Комптепты шихты дпм оьтлаакы чугуна
Рис. 90 Домна: аиешний вид (а) и схема строения (6)
С imeiiuien стороны домна обшита листами прочной стали. а вн\т|>и ньшожеиа огаеупорным кирпичом. Толшнна (тен уие.'111чинается сверху вниз, и в самой ши1ЮКой части
197
составляет 1,5 м. Домны бышлот o6i>cmom 1000-5500 Доменная пе*!ь работает непрерывно нескатько лет. после чего ее раГя-тгу прекращают и проводят профилактику’ (l-ш ремонт.
Шихту загру-жают сверху вагонетками (загрузки проводят через каждые 10-15 мин).
Нагретый до температуры 800 *С воздух подают черс;< два нижних отверстия доменной nc*iii — фу'рмы.
Медленш) перемещаясь к пмау домны, шихта иагрспа-етсл и п|>ож'Х()Ля'1' химические реакции при участии кокса, воздуха, ру/Щ! и флюсов (иаиегтяка, доломита).
Температура в разных частях домны разная, в нижнем части она iiaiiin>iciiia>i и составляет 1800 “С. При TaKoii гемперитуре иоссгановлешше h;j руды железо плави'кз! и стекает нииз, в нём растворяется определённая часть у1ле-рода, серы. f|»oci|)opa, силиция и маигана. Так образуется егшав же.'юза — чугун, Легкогикшкне силикаты — результат взаим*)дсйствия основных оксидов СаО и MgO с пустой по|>одоГ1 также плавятся и стекают вниз. Их плотность меныпе. чем чугуна, позтому они и некоторые друше iRniifCTBa, образовавппач'Я в ходе доменного процесса, собираются в нижней части домны над слоем ч>'гу-на. Это так называемые шлаки, Чуг>’Н и шлаки периодически (каждые 4-6 часов) выпуткают из домны чер1м отверсп!я. распагоженные на (>азиых уровнях (рис. 90),
3. Химизм производства чугуна. Среди известных вам химических производствиагучеииечутунаотлтгчасП ' ся зшенп'елыш болымим ]сол1екч:твом превращении не-лщетв. 1’асемот])им их:
а) сжигание ткса:
(’ I (>2 ■= СОй, АП = -;Ш кДж СО. 4 С - 2СО, АЫ = И 72 кДж
б) вошнашшент ууды:
31*С2(Зз 4 СО = 2РезОл + СО^
Ре/)., 4 СО - ЗРеО + СО^
РеО + СО = Ре 4 СОо РеО + С “ Ре 4 СО
в) термическое разложение флюсов:
СаСО^ “ СаО 4 СОз MgCO, ' MgO - CO.
198
г) о6р(Ш(Ш(шш’. шпаков:
MgO t SiO;,= MgSiOa CaO * SiO.^ = CaSiC)3
liwHrinm*. laiKiic из .mix процсссон являются окислмтелыюмюс <тгт()ии'гсл1||1ымм.
Пролаиодс'пи) чугуна баамрустся ма uoccraiioiWjeiinH жол(‘аа на 1)уд-оксидов у]*аршям газом и koiccom п]>и иысокоп (ч^мпературе. Источником тепла в;г1ч>м 11ир()М('галлур1ическом nponcc.ee явлж?тся анергия, пыделяютаяся п])и горении кокса.
06}шшишс ииимштв, чт(> химизм п|юиз]юдст1*а чугуна j-изволстве цемета, шлакоблоков; даыенный /аз - смесь угарного, углекислого, сернистого газов, азота и некоторых друшх направляют к возд>'хонагреватетям, в которых пс|>ел подачей в лопгу нагревают воздух.
Упра1иение доменным процессо.м автоматизировано, осущсегатяетх'я 1их'тскпшьшмон1гторннг протекания химических реакний. n^^шepaт^^)ы. подач*! шихты. В доменном 1Пюи;нк»лсты* (как и на других металл\’ргичсских объектах) заленстш>|ишм инженеры.техно-ЛОП1 с счютытчтвуюши.м высшим техническим «юразованпем. раГкяают высококналифшшро-iKuniue р^абочие (рис. 91).
Пронзводстно сча.'1н из чугуна
11з § 24 вы узшии» в чс.м отличие между чуп'иом и сталью.
Мснытг содержание примесей в стали по срапиеипю с чхтуном VKiLiijHiicr на го. что перер^гботка
Рис. 91. Управление пронесении nept*pa6omKU чу/уиа
199
чугуна и гпип. ааключастся и умспыпепнн содоржапия при-мссгй. которые ухудшают качество металла, и доведении их i;4ViM4(4!Tiia до уггамовленных ло|Ж1. Как ai'o;iwiaioT?
1. Сырьё сталеплавильного производства. В П1юизш)дс-Tiu^ n-ajjii n:i nyiyiia используют жидкий nyi’yii, кислород, неболыпие количегша жа71ез1юй рулы, мстшигмссксяч) лома. (1).(11огы, ра(’кисли*1-ег1и — вещества, вос( raiuiBjiiiBaioiune железо и:( оксида и коип^е сл'аг1силсШилы1ого пропахтг
2. Уста11ошси и аппараты. Современным методом про* И31ШДСТИИ стали является кисл()род1ю-ко11ве1)те)И1ын. KucJtopodubiii конвертер — ото сл‘ал])1Ю0 соорул<с11нс грушсиидной формы, вмепииошее (Зимине 400 т металла (рис. \)2а). (\ммые Гюлылие кислородные конвертер].! установлены иа заводе «Лзовсталь«>.
1ч>]).>10шша
фу^^ма
ч
поворотный
механизм
\
Pm*. 92. Кш\ю;ю(}ныи KOHftrfmep: внешний вид (а), схема строения (6)
Кне-юролный конвертер (рис. 92^) осншиён поворотным .механизмом, с помощью которого его нак-юняют. чтобы аафузнть через горловинл' сырьё и сл1ггь сталь пекле :tamrputemfB штавкн.
Плавка полный шгкл процесса производства стали из чугуна, В кнсюролнол! конвертере прололж1гтел1.иость плавки составляет 30-40 мин.
Конвертеры разл!ешают на одном ко.мбннате с доменными печами. 1ккле загрузки сырья в конвертер погружают фурму (рис. 926) — длинную трубу, по которой под лавлеми(‘м продувается кислород. Флюс (известняк) засыпают отдельными порциями в процсч:се варки сг«ии.
200
3. Химизм процесса производства стали из чуг>на.
Как и н производстве чугуна, мри выплавке стали п|х>тс' кают окисд1нтольно-в(дчтаиовит('ЛЬ!!ые реакции. Отличие заключается в том. что ослопу иропзиодства nyiyna сопамляет вос('шаш)в.тше. жежна, то1-да как оспопиым в производстве (’тали яилж'тся о?шслтие именщиха/« чугуне при.иесей углс[юда. сч^ры. фос<|к>ра, петиция и маигаиа.
Сиа*тла примет окшляют, поте чего образованные ок-сиша с иомощьи* флюсов нрсвраншют в более легкий, чем стань, шлак, Koropbiii k;ik и в до.чичпюм гпюцессо. ие смешивается со станыо, а паоГ)0|)от. леп<о отдтип’ся от неё и удаляется. Основным окисли’гелем выступает ilieppyM(ll) оксид FeO, 110яв.чепис кото|)ого 11|х*дусм<>пн-чо т^^хиологпчес.ким npo*iecco>L Он <1браз\*егся нри часпршом окнслппш +.* лсза в кш1ве|угере киснораюм. нродуиаемом **ерез фурму:
2Fe + О2 = 2FeO
ОГ>ра:}Ова1ты11 феррум(И) оксид растворяется в расплавленном чугуне и благодаря кисло1)олио1* продувке распространяется в объёме конвертера, вст>ч1ая в ;жзо-гс'р.мическме реакпим с нри<;.утс'] вуювп1ми в чугут; еи.7Ш’ цием. фосфором, машншом. \тл<*рсиом. серой:
Si * 2FeO - Si02 "*■ 2Fe 2P ^ 5FeO P2O5 + 6Fe Mn + FeO MnO + Fe C t FcO - CO H Vc.
S t 2FcO “ SO2 21-(>
Образованные oKciuiii peanipywrc флми-ом н становятся шлаком. После завершения ок1*с11ггелык>-восстановн-те.*1ып.1х реакций определённая часть (1к‘ррум(П) оксида ещё осгаётс.я. Чтобы и:1бав1ггься от неГ* и восстановить железо, в конверте]) н конце 1к:р("работки чугуна в rraai» добавляют 1)апшслите.чп. в часпикти а,1иминш1.
В отличие от непрерывного доменного производства стш1еплавш1Ы1ын процесс периодический. После завершения плаъки подачу кислорода npejcpaiuaioT, (|>урму
1^ис. 93.1*(шивка стали
201
поднимают, а конигргср поворачивают так. чтобы onu>6t)-дить его от шдака и наполнить ковш ста.тыо (рис. 93).
Основой кисло1юлио-коивертсрного способа производства пали из чугуна является пропгсс уменьшения содержания присчтствующкх в жидком чуглие углероля. пижшя. серы, фосфора и мангана путём их ок!к*ления *(н*ррул!< 11) оксидом н поателунипим превращением в iiliek.
Необходимая ,г*1я штавки тг'.мпература поддержнш1гтся за счёт тепла »к;ютермических рсакинй. которые ироисхо.тят в конвертере.
В настояпкг время пгягти две трет мировою проианодг-
тиа С1‘а.?ж осут(!стп.'1яют К1к'..породпо-ко1ше])те]яи>)м мп-о-лом. 22 апреля 1936 г. шюрные н мировой праюнкс продувку жидкого чугуна кпс.оородом сверху осущести11.п выпускник Кжми'кого по.!ттехпичсско*о института (в настоящее время 11;щ11оиа.мьпый технический университет Украины «Kiu'BCKMii ио.!1итехпичсский института»)
II. И. Мозговой па Кж'иском заводе «1н)лыпевнк>. Kmvio-родмая продувка чугуна в промышлешюм масштабе м коп-всртс))ах внедрена в Hloli i-. на заводе мм. Г. И. Петровского в Днепропетровске, а в И).*)? г. ввели в-жеплуатацию кнело-родно-конвертер1шй‘| нех на х*стал.чурпи1сском комбниаге чКр1шорожета.'1Ьс. Украина спита вторым госулар1гвом в мире (после Лнетрпи), icoToptx* успешно освоило про-мышлепиое ш*по.Т!|Зовапие кислородных конвертеров.
4. Продукция. Ilpo;iyKuneii стхт(;плав»иьноп) производства является сталь к{)вкий сплав жс.те.^а с углсро-лом (обычно не более 2 %), серой, силицием. фосфор<>м и машаном, содержание которых составляет около 0,1 %. Высококачсстнениьв.* стгити содержат меньше 0.2 % углерода.
Мета.хт)рп»чегк;1я нро.мыпите1шость производит ратные марки стали. Для .»того в конвертер добавляют специальные добавки. »мменяют условия проведения {>еакций. осуществляют п кшку в открытых и вакуу-чных электропечах, в нгеертной атмосфере и т. п. Пат>-ченн>'ю сталь подвергают п»рячей обработке — Л1ггью. прокатыванию, ковке. шта.\шоваиик> (рис. 94).
Как и производство чуп.'на. сталеюавютное производство мехвиизироваио и авто.матизировано. а с.юлова-
202
l^iic. 9A. IJepepfjOoniKd стали: лшшлюы (a) и рсиШюлачши (б)
прокаты
TaibHo, нужластся в поразованных. хорошо пол1“Товлен-иых poooTiuiKax.
Вклад хлсраннскнх х'чёных в развитие \feTa.i,n*prHH.
С именем выдающегося нзобреп1Тсля и учён<)1Ч)-метал-лурга И. И. Мозп)1шго связ;шы открытие и гцмумышлен-пое ииедрение современного кт:л(^р<)дно-ко1ше1)тср1Ю1Х) способа переработки чугуна в rta'ib. Ему И1Н1падлежит приоритет исж).г|ьги)вания кисло])ода для продува в металлургических процессах, iipoBtvBBine (жытои но пзуче-иию скорости химических peaiauni кислорода с жидким чугуном в зависимости от коли'ич’.тва поданного кислорода, счхя'попюпня оГн>ёл*а JConm'p:j'e-ра и металла.
Николай Илларионович Мозговой (1901 -1959). Выдающийся U3o6pt’mame.ih а учёный. Родился в г. Киеве, высшее образование по.1учил на .чеханыиеснпм факультете Киевского полигпехнического шюнитута. В 1956 г. первым применил продув мгпдкого чугуна кислородом. Ра.у?а6атьшал теоретические ocnototi кислородно-коивертериого процесса и рекомендации для их праншычес-кой ресиизации. Научные досгпиження учёного отмечены высокими правительственными наградами.
HUKiKUrit
203
Вм.ыюашГ|Ся русский >*чёныи-мета.г1ург с мировым
илк'ном 14. И. Барлип был 'iccno спязап с Укрампон. Bi>ic-шес оГ)))азомш1ие получи.') и Кпспском 11о.читсх11мческ'ом институте, окончни его в 1910 г. с дипломом иижсиера-тсх-наюга по спешгалы1остн #.металл у рпш*. 11екото|кх? время работал на Юзовскмм (Донецком) мета.1Л>рпгческом aaito-ле, слхгтоял на р^тсньюдяших датжностях Енакиснского металлургического ааиода, аанода имени Д.тержшгского (г. Лао1гжи11ск). В 1927 р. на заводе и.чк'пи Д.зсржннско1Ч) блап)даря I I. П. Бардину 6ы;ш запущена псрв<»я 100-т()И-ная ло.меиная псчз> (до этого строили 50-тоиаые). В 1944 г. был иншшатором «амлания металлуртческого <1>акультета в Kiit-ncKCANt полшехническом цнституп'. Иван Павлович модуи'рживат И. И. Мо:вх)Иого в его исследованиях, вся'ин:-ки снособс'гвоидл их провс'лепию.
Ивт< Павлович Бщ>дин (18S3 Выдающийся .иеталлург, акадечик Академии иш/к СССР, проектировщик Mov/,}fhix Me.\WfU3UptnuwnhLy л{(т?ащ/ргтесшх пред-приятий в СССР. Вкла()ом в науку стали работы учёного по гупемгнелию Kucjopixfu в доменном процессе, интенсификаиии th-менного процесса, непрерывной разливки c?mf.4U, втОрегшзо кыслородно-коиеертерио-го метода проитодегшш стали и др. Труд учёиого отмечен высокими прави-те.икжвеиными ншрадеши. Он быт избран академиком четы^уех итктраиных академий наук.
Иван Бардин
В Украине функ11иоми|)уют науч1Ю-исслсдонате.'1ьаа1е институты, осущестатяюшис иссзсловшгия в области металлургии, в частиосш Фи:шко-тел-ншо/ический институт .иетахюв и сплавов НАН Украины. Учеными этого иистшута созданы новые марки стгн1ез1 н муг’уна ра.зно1'о назначения, jcxiro.aoi'iiii их тх^гучсиия, образцы .'ппчм'пюго оборудования, систем контроля н у11рав.'и!иия мегдтиурт-ческимм процессами, сделано мноп) друтх открытий. Труды научных раГютников Института прс>б.тс,м ма-териаловед^'ния ilu. И. Н. Франгу'вича ИЛИ Ук(ншны по n()pr)iHKOjJoii м<угаллу|)гим, раз])аботкс новых ма1ч?рна.иов
204
изиеп'иы далеко аа пределами государства. Основателем и первым его ру1Д)Иодителем был академик ЛИ УССР Иван Никитович Францевич, чьё имя носит в насгоятес в]>емя инпитут.
Иван Никитович Францевич (190‘>^
1985)^ Физикохимик и материаловед, организатор науки, академик Академии наук УССР. Г(яксчся 6 Полтаве, вьишее o6iHuoea-ние получил в Харьковском нагуюшиьном университете гсчеии В. И. Каразина. Научные труды посвящены го.чдатгю новых Mamepufinon с :тдаи1шми свойагшшш для .жстрелшльных условш4 экаку/атацни, иаж-даванию в о6.тсти порошковой металлургии, синтезу новых .тталлических сплавов и тугоплавких соадитнии в дисперсном состоянии, получению мета.иокерам1П4еск1И‘материалов.
Иван Фраш4рвич
А - _ в ^
Л
т
71
Вопросы и задания для (Самоконтроля знаний
1. I laaoiiH’j'c сы])ьё (тял(П1;1аввлык)1'(» мр()нзв()лг1ва.
2. Охарактеркз>*ите суишостъ химичсгких процессов произеолг' тва стали из ч>т>*на.
3. Что является источником энергии в npoiueiucTHc 4\T>na, а*гго - 0 11|)онзводствс стали?
4*. Ра.1работш(те гттупнойые проекпй мп тем)': чМегаллы и С1ишны в совргтавля»от около 4, 5 нлвестных хн-MU'iwKiix ncMcinoii. Каж.1ый пср)шл пернолнческг>й системы химических :)ломп1гои, зл ипсточеиисм it('i>iK>ro, ицчшиктся с м(тлллмч<ч‘кого элемента, Из металлических з.'К?М1?птоа со* с']'оят I, fl и 1П (пе|с.-поч(мте 1‘идро1(Ч1, 1>ор) rp.viiiii*i перио-личеекой пктсмы. нее побочные подфупиы. семейства лаига-иоилов и iKTinioiuoB. С огласно современной украинской химнчсско^к номешс'штуре названия некоторых металлических хпмичес*кнх алеменкне не сдишадают с иа.чшиимми п]х>стых
IK.'ltU'Cnt.
Ва.’ичтплезлектроиы и атомах металличс(*ких злемеитов главных ггодгруии располагаются на инешием энергетическом З^юние в подуровнях s и р. И атомах мсталличечких злементов пс»6очиых полгрупн. кроме .исктржов внсчпнего .жергетичес-кого уровня, iiareHTiiuMH могчт Оы тъ с/- или /- э^тектроиы одного на виутр(*11Ш1х :)иергетмч<'(гких уровней. Общая сумма таких злектромов.за iic6o.'imiiiim исключением, равна ttoMej>y группы. [1а BHCimK'.M знергггическо.м уровне атомов .металличс(ч<их элементов солерж1птя немного -1.2. реже 3 (в отдел1»иых случаях больше) электрона.
.Лтомы металличеч ких элементов в химических реакциях легко о'гдают а.пектропы, 11р(>янля>г мрз1 этом носста11(звмтель-пые свойства, л ript‘Bp;nuaiorcM в ио.?южителыю ааряжсчшые ноны капюиы. Заряд катиона равен количеству отданных электроио1г
Me® nr = Me"'
Люмы металлических элс.меитои ол1ЮЙ подптунпы имеют одинаковое crpotMiiie вл(Ч1тсго эио]>гетичес.кого ^уровня. С’ увелммсчмк'м нротониот числа уве.аичииается радиус ато-
21Ж
MOB, вялотпые а'юктрот,! отдалякпог от ядра, при этом умопыиаотся прочиопь свяяи с ядром и атом легче их отдаёт, сл(71етпмем чего етаио-вится угилеиие металлических свойств.
• С|1осоГ)и^)еть отлавап* э/к'К'гроша я}Г'1ягдч'Я характгч’нюй особенностью атомов всех \ита.Х1нческих • гементов
• Атомы мшитлнческнх элементов характеризуются низкой электроотр1шатетыю< гыо. По знач(чшю элсктрсютрицатель-ности все немета-хпнческис элементы сильнее их. Мо-тому в сложных веществах атомам мета.т;тческих .хчементои свойс-твечша только положи тельная стешчп. окисления.
• Простые ис1цестна металлы и твёрд(>м состоянии имеют крис-тахчическос^ строение. Им снойгпкчты reKcaroiia.ibiiuc и кубические криста.чли'кч'кие решётки.
• У мегал.пов ирос-чежимается зныраясеиная обтиос'п» физических сиойелв. 1-^то M1.ICOKHC элеюро- и тсилонрот)диост1>, метач.мзчсскин блеск. тв#'*рдоеагрептюссостояние (исключение ртлть). ковк<м ть. 1ыастнчиость. Обпшосгз» физических ciimIcTB металлов о6услов.1еиа начичнем .ucmaxiU' ческой соялы,
• Mew(Lvm4n'Kan связь это химическая связ1» .между атомалзи. катионами и обобтсствлёнными электронами.
• В химмч(ччсом отношеиим метал.чм {hamimounu оншштые ее-ш^есшва. Их химичсч'кие свойпва обус.чоилопы 111»исутствием в атомах слабо связанных с napoNi налеитиых э.'кчстрошш. К самым активным мс'тал.пам принадлежат пк^ючпыс и щ<-' лоч1юзсм<‘.мы1ые MCTa.'i.iii.i. Однако простые вещества метжалы прояв-тякзт разную химическую активность, сравнение которой можно ослтцссгв.1ягь на<ч:монанни распо.{оЖ1Ч1ии мств.ъча в ряду активности. Б<х1Ышшство .M*Ta.uoB встуш1ют в реакцию сччмииения с кисло|>одом и друшми немега-ыами. Металлам CBoiicTBcmHii рс'пкиии замещения с кислотами, солями мета.'1лических э;1е.мептов. распо;кгжешзыми в [)млу активности ирамее от них, maoii (щелочные и тс;ючноземел1»ные npit обычшах условиях). Некоторые метал.чы (например, алюминий, цинк) взаимод(ч1ству10т со щёлочами.
• Изанмож'нствие мета.чл(ж г кониентрированной су.чьн|)а’П1ой и HH'j'paTiioH кисло тами разных концентраций от.'тчае1(’я от типичного их в.эаимолс'йгт’ния с другими киазотами Т(‘м. что к))о-ме coin образхтотся Bi>.ia »i один из продуктов восстановлсшся кислоты.
207
МегАПы 5(мшф1-аю1ся коррозии ралрушекню под во:игй-1тви*.*м BciuivTU окружапицей ^рсды. 11]К‘луи1н^1птсды1ыс ме|>ы помогают пабежач ь корроаии или aaMcvuii-m. (ч* ход. Сргли оксилои мета.'|;1ичс'склх алсмситои раалмчают оактпыг!, a\f(/n)rfwpHhif ч киаюшпыг.
ОксшЫ мешшических з.у/меитов со степенью окисления + I. -2. ‘2 по 6о.1»»шей чп» гп прояпляи»т основные С1и»йггва, а нс-к(т»г>ыс (ZnO. ВсО. Л1-.0 ;, Сг-?0.) - а.м*(ютсрныс Оксиды м»-тал.пикч’ких алсме1пч»н с высокой степенью окисления +6, *7) являклч’я KHCvioTHbiMM окемдамп.
!'ид1):пы окепдпи |цс.чочпых. тг.'ючиоасмельных мптьтлп'кч'-кпх адемемгом. Магния, Феррума(П) проявляют осиоипые cBoiirnta. ,\,чюм1жия п (^еррума(1П) — амг|)отсрмые.
По расиространёшкх^гн в прм|х)ле мег.ылические элементы уст>тшк)т неметалличсч кмм. Наибатыпеесодсрж;ише (по мас-coBi)ii доле) и природе Ллюмниня> на вто]н>м меч и- находтся <1>ор|)ум, па грслъсл! Кальции.
В природе металлич(ч*кпе э.'le^!enты сущ<ч’тнуют преиму-тегпк'пио в виде соедппепий оксшчои. сульфпдои. карбома-тв. еи.шкатов. В свободпом с(»стояиип пстречаипгя лишь .металлы. распаюженные в ряду активности после водорода. Некоторые ак*л1шення мcтa.^лнмecкfI^ .•лсментпв обратуют лгктежн. кото|>1»Н’служен сь!рьем д.ш многих ироиаиодств. Вна-чит('лы1<)(‘ количечтво катиоиои металлмч(*гкнх :>.'i(‘Mt‘irj<)n находи гея в parinopcniioM виде и природной воде океаиои. мо-peii. рек, минеральных hctomiiiikob.
FiaiiiMHc в воде катионов Ка,чы1пя и Магния обусловливает её жёсг?1К(Х'ть. \*:ил\\чвкпefHrjieHHi/Hjжёсткость.которЫг ха-раьл'срными являются П1лрокар6онап>1 .тгих металлических элементов, н шктояюа/ю, обуслов.темную наличием хлоридов, сл'льфатои Кальции и Мапгия. Нременпую жесткость можно уст1):п1ить клмячсчшсм. постоянную - добавлением вешеегв, кот»»рые обраауют иераетиоримме карбошгп»1.
Катионы мега.т;шчсскнх элементов в растворе можно определят!. с noMoim.Ht качплы‘нных |к-акций: капюны Ре- . 1'е| ,\1^* с помощью анианов ОН : Ва- SO^ . с ;г - СО" 11омы Ре- *чф1-.и*ляю1 также при помощи рзст!ч>ра KpacHoit кровяной co.'iii, а ионы — жё.чтой KpomiHoii (юли. ploiibi Па'грия, Ка;н1>1, Кальция. 1>ария можно расиоэиатт. но цтлу нламемт.
208
Суш<ч гвуктт разные < п<«ч)6ы п<* ?уче1шя мсталл(»н пиромг-
пшл.'4}^р/.ия, т*1п>мегпшл1^ргия, ;ш'ятром<:т/шп/ргыя п мешал-.Ю7?п’рмия. Несмотря па рязпыс ycjiomin и cbijii.o, суть нсех этих способом заключается п посстапоплеимп катмопов металлических элементов до tieiiTpa.'ii»iibix атомов:
Me - ~ ПС Me**
В пр^пимодстш металлов как в»я ‘"гановителн Hcn«viui>TOT карбон! 11) ()1ссид, водород, дру|'и<; мс;талл]>( (a.<’jioMnitiiii, мангап), ticK''ык>т_ пиавы. Crnatfht — это сиегемы. состоящие ил двух и бачее металлов, а также мстал.иов и неметаллом. Свойгпь» а1ланов размообра:щы н отличаются от смойстм исходных комномсП' топ. Нти.м no.'ib;ivioTC>i создания спллмом с нужными свойствами. Ме1Ч1.'1Л1*1 и их си,чав1.1 - цен!(ые коиггрукииопиые матершым con|K.‘Mt4iHoii техники.
Мег.илуртчсская промыгалснмость больше всего 1троизвол1гт чг/гу»ш и rmavt сплашт желе*,* с >тлер|>-10м. гилицмем. серой, (1м1сфор^»м, маштиюм, которьш отличаются сдтержаиисм и них мримссей (н чугуне их мроц<‘ит 6олыш1Й, чем метали). Химизм переработки nyiyiia в сталь заключается в удалении избытка углерода, силиция, серы. <|>ос(}юра. мангаиа и\тсм их окисления.
MoTiid МИОП1Х метал-тичсских элемигтов играют 11*тжную бмо-лоп!чегк>'ю \ю.1ъ. Опасность атя живых органи.ьмов составляют радиоактиииые ионы, в част ности Г гроиция и 11езия. Укрещиа име<'‘1’хорошо развитую металлургическую и)>()МЫ1И' .тешккть. которая обссисчипает потребности общее твечтого хозя11Ггва rocy/iapcTBJi в Merai.'tax и cn.’iaiiax и дает во:^.мож-иость зкеиортировать их в другие странг»!.
В рз-твитие мет:1ллурп1м как irayKii н о*п>асли промышленнск'-ти вечомый вк^тад сделали украинские учёные как XX ст., так и учёные XXI сг., которые **|)оло.тжают ж с.иедо1)а1 ь мета.ч.чы и сапавы в современных научно-исследомательских нпстмту гах 11аииоиальиоп акаутемии наук Ук1>алиы
209
Готовимся к тематическому контролю знаний
Ученики! Эти задания дают еоз.цожиость каждому
из вас осуществить самоо14^еику у}юхшя учебиш (Jocmw-жешт 7ю теме ^Метшишчеасие эмементы и их соедипе-uustp, должным образом подготоеиты н к тематическому коинцюлю знаний. Выполните их и будыне уверены а своих достижениях!
1. Укаж1гте перечень, в который boiiwh назкапня только металлических злементои
А Хлор, Окенген, Калий. К>Т1рум Б Гешн. Гнлрогсн. Фоо^юр. Манган В Куирум, Форрум, Кальцин. Haipiiii Г Mai'HiH'i, Цинк, Силиций, Карбон
2. Отм<гг1.тс символ металлического элемента, который находится в одном периоде с с^еррумом
А Na Б Вг В Са Г Sc
3. Укажите названия металлических элементов, атомы которых на внешнем энергетическом уровне имеют 2 электрона
А Кальций Б 1’елнй В с1>еррум Г Магний
{
4- Выберите названия предстаШ1телсй семейства щелочных элементов
А Фл>'ор н Хлор Б Литий и Калий В Калий и Кальций Г Натрий и Куцрум
5. Укажи те признак металлической связи
А притяжение разиоимё|1т):шряжснных ионов Б образование общих электронных нар В притяжение между катионами, атомами и свободными обобшествлёииымн электронами Г соединение двух атомов разных молекул или одной молс1сулы за счёт частично за1)яженм ых атомов Г11Д]>01члга
210
(). Укажите iiaaiumiie м('1а.’1лнческого элемента, игом которого имеет алек! роимую (формулу Kv^ 2// 3.v^ 3/У’
Л Хлор В Ллюмммий
Ь llarpiiii Г Калий
7. И1|[6с'рите пару металлмче(жих элементов, атомы которых нмезот <>д|11Им«)во(* колп'кч тио .v-элск'фонов в элслсгропиой формуле
Л Maniiiii и ЛЛ10М1ШНЙ Ь 11ат1>им и Miu iiin'i И Ллкшиний II Кальций Г MaTi>iiii 11 Kiuiin’i
Н. 11<>д6ерит(’ елопо плп еловосочетанис. которое слелает полным вырлжемме: ^liunuutn'i уровень электронной обо-
мочки attroMott мгпшммичгпшх эмемаплов...»
Л Г)лиэок к эа)1(»рш('1;ию Б ла.10к от .<а|и.*ршг1П1я В :к1вершеи
Г вгегла запатиен напатовит*
9. Укаж1пе. *гго яв.1Ж’ГСи а
А KfUMsecTBo элект|)онов на внешнел* энергетическом NpOBiie Б количсчгтво эиср1 ГП1ЧССКНХ уровней В катичество иесмаренных электронов Г количество нейтронов
К). Укажите, как »илач1яю1тя мета.гтнческно свойства химических .тлемеитов в периодах с увеличением протонного числа А \тиливаг1тся Б ослаГк'вают В (ктак)тгм без изменений Г в разных периодах изменяются по-разному
11. Укажите, как изменяются металлические свойства химич(^ких элементов в главных иодтрлттах с \^елнчением протонного числа
Л уеилинаются Б (К'лаГкчшют В остаются без нзмеисннй Г 11 разных мол1руннах из.моняются по-ра:пюму
211
12. Выберите общую формулу окенлон и гидроксиднв щелочноземельных злемеитов
А МсО и Мс011 В МезОч и Ме(ОН)з
Б МсзО и Мс(ОН)2 Г МоО и Мс(ОН>2
13. Укажите мета-тлы, которые при обычных условиях взаимодействуют с водой
А калш*1 В желе.ю
Б ка.'Л)Цпп Г медь
14. Укажите иощеспю, с которым ие нмаммодействуст капьцин ок-емд
А вода
Б патриГ! гидроксид В (:уль(|)лтмая kikviot«4 Г карбон( IV) оксид
15. Укажите вещества, с которыми взаимодействует иатргй! гидроксид
А сулы1>ур( IV') оксид Б вода
В хл4)рилиая кислота Г барий су.*1ы|);1т
16. OrxteTbTc. как можно пол>'ч*ггьферрум(11) пирокенл
А взаи.модсйствпсм ферр>’м(!1) оксида с водой
Б B3anM(Vieiirnj]'ieM же.чеза с водой В взаимод(‘йстиием же.ч(;за с (;у./1Ь(|)гтюй кмс-иотой Г взаимодействием фсррум(П) сульфата с калий гидроксидом
17. Укажите, осадок какого вещества |)а(творяотся в избытке щёлочи
А барий сульфат Б алюминий гидроксил В феррум(П) гидроксид Г маигаи(П) оксид
18. Расположите ма.чгяшия химических алсмеитов по возрастанию числа электронов на внешнем энер1Ч*тическом уровне их атомов
А Магмий В Карбон
Б Ка.!нй Г А1ЮМИННЙ
212
19. Укажите вещество, которое в;*а11Модейсп»ует г алсмоннй карбонатом. феррум(И) слмьфатом. алюминий шггратом и (}>ер-рум(1П) х-юрндом
А аргеитум(1) нитрат В с.ул1,())атиая кнелота
Б натрий гидрокгид Г барий хлорид
20. Но npnmvu-ииым схемам иаиппипч* уравиеиия реакций и установите послсдовагсмыюсть. раамещения ураппепий в порядке увеличения общей суммы коэ<1)фши1еитоп
А Сг(ОН)з - СггОз - Н3О Б К + Н.О - КОН т Нг В /V1.(S04)3 ВаСЬ — BaSO* ^ AICI3 Г Fc + CuCU - Си + FeClz
21. Вы6с|)итс пары вс'пкч-ти, между которыми нретзойдёт химическая реакция
А натрий и вола Б куирум(П) (жеид и вода В магний оксид и .члоридг1ая кислота Г алюминий гидроксид и калий гидр^жеил
22. Установите соотв<'Гстт1е между названиями и формулами минералов
1 бурый желолияк
2 магнитный железняк
3 пирит
4 сидерит
Л
Б
В
Г
Д
FeS^ РсзО^ FeCO-j РезОз * Fe4h
пНзО
23. Установите соответствие .между мета.1лом и цро.мышл(чшым способом его патучения из руды
1
2
3
4
железо
натрий
М(?дь
хром
А П1Дро.мсталл>*рпш Б алюминотермия В пиромегаллуртя Г з.^1ектролиз Д адсорбция
24. Сокрашёимое ионное уранцение Са^* + СО;"{ ^ теризуст взаи.моде1и'гш1с
А кальция с натрий карбонатом Б ка.1ьций оксида с углекислым газом В кальций гилрокс^иа с углекислым газом
Г кальций хлорида с najpufi карбонатом
СаСО;{ харак-
213
25. Установите 1нк*леловатсльность реагентов и условий, при которых протек;ж>т реакции в цепочке прсврашений
А1 - .МзОз- AICI3 - А1(()ИЬ - AI2O3 А тср.мнч(!ское разложение Б хло|>»цшая кис-юта В щёл«>чь
Г сжнпшие в кислороде
26. Установите с'.оотиегствне между пазиапмями химических оле-метов и их мсч’том и пе])иоднческой пк-темс?
1 Литий
2 Mariiiiii
3 Феррум
4 Ллюммиий
А 3 период, 1]1 rpyima, глашшя 1юдгру|м|п Б 4 период, VIII группа, побочная |къчг|зуппа
В 2 период, I ipyiina, главигш подгручша Г 3 период, П группа, главная подгруппа Д 3 период, I] i pyniia. побоч>гая подгруппа
27. Установите иослеловательность расположения назвашш металлических алементов по распрост|)аиёпмости нх в природе
А А.1юмммпй В Кальций
Б Калии Г Феррум
28. Укажите на.1№шие щелочного металла, «лн его навеска массой
68.4 г в реакции с водой вытесняет волорат <^бъемом 8.96 л (н. у.)
А ру’билий В натрий
Б калий Г литий
29. Укажите количесп’по встеггиа boajjI, которое образуется при термическом разложении (|)сррум(111) гидроксида массой 42,8 г
Л 0,1 моль В 1 моль
Б 0,6 моль Г 6 моль
30*. Укажите массу ocaiiKa, получежкяч* в результате сливания раствора Harpiiii гидроксида массой 200 г с массовой долей щёлочи 6 % и рас твора феррум(П) су;1Ь(|)ата .массой 100 г с массовой долей соли 15,2 %
А 2.14 г В 9 г
Б 3.21 г Г 10.7 г
214