Шпаргалка по "Химии"

26.Судың  иондық көбейтіндісі. Сутектік көрсеткіш.  Су-әлсіз электролит, ол өте аз мөлшерде ыдырайды:Н2О- Н+ + ОН- Кез келген бейорганикалық қосылыстардың су ерітіндісінде Н+ және ОН- иондары болады. судың диссоциациялық константасы мынадай:

                             [H+]*[OH-]

                    Кд =     H2O               не Кд*(Н2О)=[H+] [OH-]

   Кд-1,8*10-16 судың 22ºС

   [H2O]= 1000г/л    1000г/л/18г/л=55,56моль/л

   Онда [H+] [OH-]=1.8*10-16*55.56=10-14 моль/л

  Суда  және кез келген су ерітіндісіне  Н, ОН иондары концентрациясының  көбейтіндісі- тұрақты шама, оны  судың иондық көбейтіндісі деп атайды және Кс  және КШ деп белгілейді. Теріс дәрежелі көрсеткіштер санын қолдану өте қолайсыз. Сондықтан сутек иондарының концентрациясын сутектік көрсеткіш арқылы бейнелейді және оны рН деп белгілейді. Сутектік көрсеткіш(рН) су ерітінділеріндегі сутек иондарының концентрациясын көрсетеді. Ол сандық түрінде моль/л өлшенетін сутек иондары (Н) концентрациясының теріс ондық логарифмне тең:(рН=lg[H]  не pH=-lgc(H)). Бейтарап ерітіндіде рН-7, қышқылда рн<7, сілтіде рН>7.  

28.Комплексті  қосылыстардағы хим-қ  байланыстың табиғаты. Валенттік байланыс әдісі тұрғысынан комплексті қосылыстардың құрылысы. Төмен, жоғары спинді және сыртқы, ішкі комплекстер. Спектрохимиялық қатар. Қазіргі кезде комп.қосылыстардағы байланыстың табиғатын қарастыратын 3 теориялық әдіс бар: 1) ВБ; 2) кристалдық өріс теориясы; 3)МО әдісі; ВО әдісі б/ша орталық атом мен лиганд донорлы-акцепторлы жолмен байланысады. Әдетте, орталық птом байланыс түзуге бос орбитальдарын, лиганд пайдаланылмаған электрон жұбын жұмсайды. Демек, орталық лиганд рөлін атқару үшін оның құрамындағы атомның комплекс түзушілер әдетте металдардың иондары бола алады, себебі олардың бос валенттік орбитальдары болғандықтан, олар Льюис қышқылдарының рөлін атқарады. Бөлінбеген электрон жұптары бар болғандықтан, лигандтар  Льюис негіздерінің қасиеттерін көрсетеді. Орталық атомның бос орбитальдарының саны оның комплексті қосылыстағы к.с.тең болады. Сонымен ВБ әдісі б/ша комплексті қосылыстағы орталық атом мен лиганд арасындағы байланыс-донорлы-акцепторлы жолмен түзілетін коваленттік байланыс. Комплексті ионның кеңістіктегі құрылысы орталық атомның байланыс түзуге жұмсайтын бос орбитальдарының типіне байланысты.Орталық атом байланыс түзуге sp-гибридті 2 орбиталін пайдаланса-сызықтық, sp2-гибридті 3 орбиталін пайдаланса жазық үшбұрышты, sp3-гибридті 4 орбиталін пайдаланса квадаратты тетраэдрлік, dsp2-гибридті 4 орбиталін пайдаланса квадратты комплекстер;dsp3-гибридті 5 орбиталін пайдаланса үшбұрышты бипирамида тәрізді комплекс, d2sp3- гибридті 6 орбиталін пайдаланса октаэдрлік комплекс түзіледі.ВБ әдісі комплексті қосылыстардағы орталық атом мен лиганд арасындағы байланыстың түзілу механизмін және комп-ң кеңістіктегі құрылысын түсіндіре алады. Лигандтың тудыратын өрісі күшті болса Д-деңгейшесі қатты жіктеліп, ∆-ның мәні үлкен болады. Д-деңгейшесін жіктеу қабілетіне қарай лигандтар спектрохимиялық қатар деп аталатын мынадай қатарға орналасады: CO, CN,NO2 >NH3>NCS>H2O>F>OH>Cl>Br>I бұл қатардағы әрбір лиганд өзінен соң орналасқан лигандтарға қарағанда Д-леңгейшесін күштірек жіктейді. Жіктелу энергиясының шамасына орталық атомның табиғаты да әсер етеді. Орталық атомның валенттігі жоғарылаған сайын жіктелу энергиясының шамасы да артады.      

30.Кристалдық  өріс теориясы. Октаэдрлік, тетраэдрлік, квадратты  клмплекстердің өрісінде  Д-орбитальды деңгейшенің  жіктелуі. Жіктелу энергиясы. Қазіргі заманғы кристалдық өріс теориясы Коссель (1916ж) ұсынған электростатикалық модельдің жалғасы болып табылады.КӨ теориясында комп.қосылыстардағы байланысты иондық деп қарастырады. Электростатикалық модель б/ша комплекстің құрылысын анықтау үшін мүмкін бола алатын әртүрлі конфигурациялардың түзілу энергияларын есептейді. Түзілу энергиялары ең үлкен, демек ең тұрақты конфигурация комплекстің шын конфигурациясы деп есептеледі. Сонымен қарапайым  иондық модель комплектсі қосылыстардың түзілуін және кеңістіктегі құрылысын түсіндіре алады.

  Комплекс  түзушінің Д- деңгейшесі тетраэдрлік  квадратты және сызықты комплекстерде  де жіктеледі.Тетраэдрлік комплестерде  Дε – орбитальдар Ду- орбитальдарға  қарағанда лигандтарға жақындау  орналасқан, сондықтан олар қаттырақ тебіледі. Демек, тетраэдрлік комплексте Д-орбитальдардың жіктелуі октаэдрлік комплекстерге керіснше болады. Әртүрлі комплекстердегі ионның қоршауында Д-деңгейшенің жіктелуі:1-сфералық;2-сызықтық қоршауда;3-тетраэдрлік;4-жазық квадрат;5-октаэдрлік; 

32. Комплексті қосылыстардың  тұрақтылығы. Комплексті  қосылыстардың изомериясы. Черняев транс  әсерінің эффектісі.  Құрамдары бірдей, бірақ құрылысы мен қасиеттері әртүрлі заттар изомерлер д.а. комп.қосылыстардың изомерлерінің түрлері:  құрылымдық(координациялық, орындық),стереоизомерия( геометриялық,оптикалық) изомериялар. Құрылымдық изомерия.  Құрылымдық изомерия  өте жиі кездеседі. Олардың атомдарының кеңістіктік орналасуы әртүрлі, хим-қ қасиеттері де әртүрлі. Мысал ретінде координациялық изомерия мен орындық изомреияларды келтіруге болады. координациялық изомерия. Осы изомерияның бір түрі гидраттық изомерия. Бұл жағдайда лиганд пен комплекс түзуші арасында тікелей координациялық байланыс пайда облады, келесі жағдайда координациялық сфераның сыртында кристалдық торда орналасады.  Координациялық изомерияның тағы бір түрі – ионық изомерия аниондардың ішкі сфера мен сыртқы сфераға әртүрлі тарлуынан болады. орындық изомерия. Лигандтың иондары комплекс құрамында әртүрлі орын алады. Мұндай изомерлер өте сирек кездесетін бірақ өте қызық изомерлердің бір түрі. Мысалы, нитрит-ион  NO2 азот арқылы немесе оттек арқылы координациялана алады. Ал азот арқылы координацияланған изомер- «нитро» изомер д.а. және осы изомерлердің хим-қ және физ-қ қасиеттерінде көп айырмашылықтары  бар. Стереоизомерия- изомериялардың ішіндегі ең маңыздысы. Оларда хим-қ байланыс бірдей, бірақ кеңістіктік орналасуы әртүрлі. Изомерияның бұл түріне геометриялық мен оптикалық изомериялар жатады. Геометриялық изомерия комплекс құрамында екм дегенде екі түрлі лиганд болғанда байқалады.мысалы, квадратты комплекс-дихлородиаммин платинаның  цис- және транс- изомерлері: цис- изомері сары түсті, ал транс-изомері ашық сары түсті. Цис- изомерде аттас дигандтар квадраттың көрші төбелерінде де, транс-изомерде квадраттың қарама-қарсы төбелерінде орналасқан. Цис- және транс- изомерлер октаэдрлік косплекстерде де байқалады.  Комплекстің  құрамына кіретін лигандтардың реакцияға түсу қабілеттігі комплекс түзушінің табиғаиына ғана емес, басқа лигандтың түріне де тәуелді.   

 Транс-жағдайдағы  лигандтың реакцияға түскіштігінің  өзгеру эффектісі басқа лигандтың  табиғатына байланыстылығы И.И.Черняев  (1926ж)лигандтардың  транс әсері д.а. әрине, бұл эффект цис-, трнас- изомерлер түрінде болатын жазық квадрат және октаэдрлік комплекстерде ғана пайда болады.Изомерияның келесі түрі- оптикалық-айналы изомерия. Оптикалық изомерлер бір бірімен үйлеспейтін бейнелі изомерлер. Ондай комплекстер оптикалық белсенді заттар, себебі олар жарықтың поляризациялану жазықтығын айналдырады. Оптикалық изомерлердің біреуі жазықтықты оңға, екіншісі –солға айналдыратындықтан бір-бірінен өзгеше болады.  бір-біріне қарағанда айнадағыдай кескіні бар оптикалық изомерлердің молекулаларын немесе иондарын хиральдық д.а.

34.Металдардың жалпы сипаттамасы.Металдардын физикалык жане химиялык касиеттеры бойынша жктелу.Металдардын алу жолдары.

Барлық  химиялық элементтердің ⁴/5-нен көбі металдар. Менделеев кестесін сол жақтағы жоғарғы бүрышынан оң жақтағы төменгі бұрышына қарай, Be, A1, Ge, Sb, Po элементтерінің үстімен екіге бөлсек, астыңғы үшбұрышта (және 8-топта) металдар болады. Кестеден металдар негізгі топтарда да, қосымша топтарда да бар екенін, ал қосымша топтардағы элементтердің барлығы металдар, негізгі топтардан, біз әлі оқымаған ІІІ-, II-, І-топтардың да элементтерінің көпшілігі металдар екенін көреміз.Табиғаттағы металдар және оларды алудың негізгі тәсілдері. Табиғатта металдар көбіне түрлі қосылыстар түрінде кездеседі, кейбіреулері бос, еш затпен қосьілыспаған күйде болады. Ондай жеке кездесетін түрін сап металдар дейді, ол — платина, алтын, күміс және мыс, қалайы, сынап сияқты металдар. Соңғы үш металл, көбіне қосылыс түрінде болады.Металдардың жер қыртысында кездесетін қосылыстары, түрлі минералдар түрінде болады.Ішінде минералдардың қосылыстары бар минералдар мен тау жыныстарын, қүрамындағы металды өнеркәсіптік жолмен шығарып алу экономика жағынан тиімді болса, кен (руда) деп атайды. Демек қандайда болсын кен қүрамында керекті бөлігімен қатар, керексіз қүм, саз, әктас т.б. бос жыныс деп аталатын болімі болады. Мысалы, темір кендерінде таза темір 50-70% болса, ондай кенді іске асыру экономика жағынан пайдалы дейді, мыс кендерінде, таза мыс 1% болса да, ол бай кен болып саналады, ал алтынға келеек, онда пайыздың оннан, жүзден боліктері бар жыныстардың озі тиімді деп есептеледі.Металдардың кені болып саналатын қосылыстар кобіне оксидтер, сульфидтер және түрлі түздар (карбонат, галогенид, сульфат, силикат, фосфат т.б.).

    1. Оксид кендерінщ мысалдары - қызыл темір тас (Ғе₂Оз), 
қоңыр темір тас (2Ғб2Оз-ЗН2О), магнитті темір тас (ҒеО- Ғв2Оз); 
боксит  (А1₂Оз-2Н2О);  пиролюзит  (МпО₂);   қалайы тас   (SnCh);қызыл мыс кені (Си₂О), хромды темір тас [Ғе(СгО₂)2І т.т.

    2. Сульфид   кендері,   жер   қыртысында   біраз терендікте жатады, мысалы, колчедандар: мыс колчеданы (CuFeS₂)i; темір колчеданы (FeS₂); жалтырлар: мыс жалтыры (Cu₂S); қорғасын жалтыры (PbS); алдауыштар: мырыштікі (ZnS), күмістікі (Ag₂S);сыр (HgS) т.б. Сульфид кендерінің көпшілігінде бірнеше металл аралас болады, мысалы, қорғасын мен мырыш аралас, оның үстіне алтын, күміс т.б. қоспасы болады. Мұндай көп металды кенді полиметалды кен деп атайды.

    3. Түз кендері. Кейбір металдар, әсіресе, периодтық жүйенің І-, ІІ-негізгі топтарындағы металдар және сирек металдардың біразы жаратылыста көбінесе тұздар түрінде кездеседі. Ол тұздар теңіздердің, не ащы көлдердің суында еріген күйде жөне қазба тұз түрінде жер қабатында болады (бұлар да бұрынғы теңіздердің қалдығы). Ол тұздардың да химиялық құрамына қарай химиялык атымен катар минералдық аты бар. Айталық, галогенидтер — карналит (KCl-MgCl₂-6H₂O), сильвинит (KCl-NaCl), сильвин (КС1), галит (NaCl), флюорит (СаҒ₂), бишофит (MgCl₂-6H₂O).

Сулъфаттар каинит (KCl-MgSO₄-3H₂O), серит (MgSO₄-H₂O),полигалит (K₂SO₄-MgSO₄-2CaSO₄-3H₂O),

лангбейнит (K₂SO₄-2MgSO₄), эпсомит (MgSO₄-7H₂O), гипс (CaSO₄-2H₂O), ангидрид (CaSO₄), тенардит (NaSO₄), мирабилит (Na₂SO₄-10H₂O).

    Карбонаттар — доломит (CaCO₃-MgCO₃), мрамор (СаСО₃), сидерит (FeCO₃), смитсонит (ZnCO₃), церусит (РЬСО₃), сода (Na₂CO₃40H₂O) т.б.

    Енді  кен ішінде осы қосылыстар түрінде болатын металдарды шыгарып алу мәселесіне келелік. Металды адам баласы мұнан 5000 жылдай бұрын өндіре бастаған. Содан кейінгі жердегі адамзаттың материалдық, рухани жөне мәдени тұрмысының дамуы, металл алу және оны пайдалана білумен байланысты болган. Бірақ, XX ғасырдың басында бар болғаны 15 металл, негізінен темір, мыс, қорғасын калайы, мырыш, күміс, алтын ғана қолданылып келді. Соңғы қысқы мерзімде алюминий, магний, хром, никель, марганец және басқа металдардың аңызы артып, сонымен қатар қазіргі ғылым мен техника металдардың бәріне де қолданылатын орын тауып, барлығын адам баласының қызметіне қосты.Қазіргі кезде адам керегіне түтынылатын металл мөлшері орасан көп, мысалы, осы ғасырдың ортасында бүкіл жер жүзінде жылына 150 миллион тонна темір, мыс, қорғасын, алюминий әрқайсысы 2 миллион тоннадан, қалайы, никель әрқайсысы 200 мың тоннадан артық өндіріледі.Металл қоры жағынан, оны өндіруде Қазақстанның қосар үлесі зор. Академик Қ.И. Сәтпаевтың айтуынша Қазақстан еліміздің гауһар қоры; Қазақстан хром және ванадий байлығынан жер жүзінде бірінші орын алады, ал темір, мыс, қорғасын, мырыш, күміс, кадмий, ванадий, хром, вольфрам, молибден және баска кейбір метаддардың қоры жөнінде біздің елде бірінші орын алады.Кендегі металды шығарып алудан бүрын көп жағдайда ол кенді әуелі байыту керек. Кенде керекті бөлігімен қатар, керексіз құм, саз, әктас т.б. сияқты, бос жыныстар болады, ол бос жыныстар кейде өте көп те болады, кеннің сол керекті бөлімін бос жыныстан бөліп ажыратуды кенді байыту деп атайды. Кен байытудың қарапайым түрлерінен басқа флотация (ағылшыншы flotation қалқып шығу деген созден) көп қолданылады. Флотацияның техникасы оңай, оның негізі — кен мен бос жыныстың болшектерінің адсорбциялағыш қасиеттерінің әр түрлі болуыңда. Флотация жасау үшін кеңці өте үсақ етіп үнтақтап, сумен араластырып (пульпа түрінде) арнаулы ыдысқа қүяды; суға полюстілігі нашар бір органикалық зат, айталық қарағай майын қосады (1 т кенге 400 г есебінен). Бос жыныс бөлшектерінің сыртына су молекулалары адсорбцияланады (өйткені олар гидрофильдік заттар), кеннің, әсіресе сульфидтің, болшектерінің сыртына су молекулалары адсорбцияланбайды (өйткені олар гидрофобтық заттар) ал майдың молекулалары адсорбцияланады.Ыдыстың астыңғы жағынан сығылган ауа жібергенде, сол ауа көпіршіктерінің сырты майдың жүқа қабыршағымен қапталады. Осындай ауаның көпіршігі жоғары көтеріліп ыдыстың бетінде көбік түзеді, оның сыртындағы маймен адсорбцияласқан кеннің бөлшектері, ілесіп жоғары шығып, кобік ішінде болады. Бөлшектеріне су сіңген бос жыныс ауырлап ыдыс түбіне шөгеді.

    Көбікті сыпырып алып, сығып байытылған кенді  алады.Кен ішіндегі металды алу әдісі — оның химиялық қүрамына байланысты. Оксид-кендерін тотықсыздандырып барып ішіндегі металды алады. Тотықсыздандырғыш ретінде көбінесе коміртек қолданылады, мысалы:

SnO₂+2C=Sn+2CO Fe₂O₃+3C=2Fe+3CO

    Кенмен араласып пешке түскен бос жыныстарды (олар көбіне құм) бөліп шығару үшін шикіқүрамға флюс, немесе балқытқыш араластырады.Бос жыныспен флюс реакцияласып оңай балқитын қосылыстар — қож түзеді. Қож жеңіл болғандықтан сүйық күйде балқыған металдың үстінде болады, оны пештің арнаулы аузынан бөлек ағызып алады. Кейбір қиын балқитын металдарды алуда тотықсыздандырғыш ретінде алюминий қолданады, өйткені алюминийтотыққанда өте көп жылу бөліп шығарады (бір моль (А1₂Оз) түзілгенде 1,6'10³³ кДж), бүл реакцияны шағын ыдыста өткізсе, 3500°-қа дейін қызу береді. Бұл әдісті алюминотермия дейді, оны орыс ғалымы Н.Н.Бекетов үсынған. Хром, марганец, молибден және басқа қиын балқитын металдар осы алюминотермия арқылы алынады:

МоОз+2А1=Мо+А1₂О₃

    Таза  металл жене сирек металдар алу үшін тотықсыздандырғыш ретінде сутек қолданылады:

WO₃+3H₂=W+3H₂O

     Сульфид кендерін әуелі арнаулы пештерде (конвертор, немесе ватер жакет) күйдіріп, қүрамындағы күкіртті де, металды да оксидке айналдырады:

2ZnS+3O₂=2ZnO+2SO₂ 2Cu₂S+30₂=2Cu₂O+2SO₂

    "Қайнаган тәрізді күйде" күйдіру. Үсақталған қатты заттарды "қайнаған тәрізді күйде" әрекеттестіру, өнеркәсіптін түрлі салаларында өріс алды. Үсақ ұнтақталған затты шілтер үстіне салып, астынан шілтердің тесік-тесігінен ауа (басқа газ) үрлейді, сонда үнтақ заттың ауа тесіп шыққан беті бүлкілдеп, қайнап жатқан тәрізді болады. Соның нәтижесінде үнтақ зат. тозаң түрінде көтеріліп, ауамен (басқа газбен) жақсы араласып, бүл "қайнаған тәрізді күйде" реакцияласуы өте жьшдам болады.

    Тұз кендеріндегі литий, натрий, калий, кальций, магний, бериллий т.б. сияқты металдарды, олардың түздарын балқытып, электролиздеп алады. Алюминийді балқыған глиноземді (АІ2О₃) электролиздеп алады.Тұздар қүрамындағы металдар, оң зарядты ион түрінде болады. Электролиздегенде ол оң иондар теріс электродқа (катодқа) келіп, тиісті мөлшерде электрон қосып алып, бейтарап атомға айналып, балқыған түздан бөлініп шығады.Электролиз әдісін тек балқыган емес, еріген түздарга және мыс, никель т.б. металлы тазалауга (рафинация) қолданады.