Հիդրօքսիդների և օքսիդների ամֆոտերականություն (հատկությունների երկակիություն):շատ տարրեր դրսևորվում են երկու տեսակի աղերի ձևավորման մեջ. Օրինակ, հիդրօքսիդի և ալյումինի օքսիդի համար.

ա) 2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3H2O.

Al2О3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O

բ) 2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 + 3H2O (հալվածի մեջ)

Al2O3 + 2NaOH(t) = 2NaAlO2 + H2O (հալված)

(ա) ռեակցիաներում Al(OH)3-ը և Al2O3-ը ցուցադրում են հիմնական հիդրօքսիդների և օքսիդների հատկությունները, այսինքն՝ նրանք ալկալիների նման փոխազդում են թթուների և թթվային օքսիդների հետ՝ առաջացնելով աղ, որում ալյումինը Al3+ կատիոնն է։

Ընդհակառակը, (b) ռեակցիաներում Al(OH)3 և Al2O3 հանդես են գալիս որպես թթվային հիդրօքսիդներ և օքսիդներ՝ ձևավորելով աղ, որում ալյումինի ատոմը AlIII անիոնի (թթվի մնացորդ) AlO2− մասն է։

Ալյումինի տարրն ինքնին այս միացություններում ցուցադրում է մետաղի և ոչ մետաղի հատկությունները: Հետեւաբար, ալյումինը ամֆոտերային տարր է:

Նմանատիպ հատկություններ ունեն նաև A-խմբերի տարրերը՝ Be, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi և այլն, ինչպես նաև B խմբերի տարրերի մեծ մասը՝ Cr, Mn, Fe, Zn, Cd և այլն։

Օրինակ, ցինկի ամֆոտերիականությունը ապացուցվում է հետևյալ ռեակցիաներով.

ա) Zn(OH)2 + N2O5 = Zn(NO3)2 + H2O

ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O

բ) Zn(OH)2 + Na2O = Na2ZnO2 + H2O

ZnO + 2NaOH(t) = Na2ZnO2 + H2O

Եթե ​​ամֆոտերային տարրը միացություններում ունի մի քանի օքսիդացման վիճակներ, ապա ամֆոտերային հատկություններառավել ցայտուն են միջանկյալ օքսիդացման վիճակի համար:

Օրինակ՝ քրոմն ունի երեք հայտնի օքսիդացման վիճակ՝ +II, +III և +VI: CrIII-ի դեպքում թթվային և հիմնային հատկություններն արտահայտված են մոտավորապես հավասար, մինչդեռ CrII-ում նկատվում է հիմնական հատկությունների գերակշռում, իսկ CrVI-ում՝ թթվային հատկությունները.

CrII → CrO, Cr(OH)2 → CrSO4

CrIII → Cr2O3, Cr(OH)3 → Cr2(SO4)3 կամ KCrO2

CrVI → CrO3, H2CrO4 → K2CrO4

Շատ հաճախ, +III օքսիդացման վիճակում գտնվող տարրերի ամֆոտերային հիդրօքսիդները նույնպես գոյություն ունեն մետա ձևով, օրինակ.

AlO (OH) - ալյումինի մետահիդրօքսիդ

FeO(OH) - երկաթի մետահիդրօքսիդ (օրտո ձևը «Fe(OH)3» գոյություն չունի):

Ամֆոտերային հիդրօքսիդները գործնականում չեն լուծվում ջրում, դրանց ձեռքբերման ամենահարմար միջոցը ջրային լուծույթից նստվածքն է, օգտագործելով թույլ հիմք՝ ամոնիակի հիդրատ.

Al(NO3)3 + 3(NH3 H2O) = Al(OH)3↓ + 3NH4NO3 (20 °C)

Al(NO3)3 + 3 (NH3 H2O) = AlO(OH)↓ + 3NH4NO3 + H2O (80 °C)

Եթե ​​այս տեսակի փոխանակման ռեակցիայի ժամանակ օգտագործվում է ալկալիների ավելցուկ, ապա ալյումինի հիդրօքսիդը չի նստում, քանի որ ալյումինը, իր ամֆոտիկության պատճառով, անցնում է անիոնի.

Al(OH)3(t) + OH− = −

Այս տեսակի ռեակցիաների մոլեկուլային հավասարումների օրինակներ.

Al(NO3)3 + 4NaOH (ավելցուկ) = Na + 3NaNO3

ZnSO4 + 4NaOH (ավելցուկ) = Na2 + Na2SO4

Ստացված աղերը բարդ միացությունների շարքում են (բարդ աղեր). ներառում են բարդ անիոններ − և 2−։ Այս աղերի անվանումները հետևյալն են.

Na - նատրիումի tetrahydroxoaluminate

Na2 - նատրիումի tetrahydroxozincate

Ալյումինի կամ ցինկի օքսիդների պինդ ալկալիների հետ փոխազդեցության արտադրանքները տարբեր կերպ են կոչվում.

NaAlO2 - նատրիումի դիօքսոալյումինատ (III)

Na2ZnO2 - նատրիումի դիօքսոզինկատ (II)

Այս տեսակի բարդ աղերի լուծույթների թթվացումը հանգեցնում է բարդ անիոնների ոչնչացմանը.

− → Al(OH)3 → Al3+

Օրինակ՝ 2Na + CO2 = 2Al(OH)3↓ + NaHCO3

Շատ ամֆոտերային տարրերի համար հիդրօքսիդների ճշգրիտ բանաձևերը անհայտ են, քանի որ ջրային լուծույթից հիդրօքսիդների փոխարեն նստում են հիդրօքսիդները, օրինակ՝ MnO2 nH2O, Sb2O5 nH2O:

Ամֆոտերային տարրերն իրենց ազատ տեսքով փոխազդում են ինչպես բնորոշ թթուների, այնպես էլ ալկալիների հետ.

2Al + 3H2SO4(dec.) = Al2(SO4)3 + H2

2Al + 6H2O + 4NaOH(կոնց.) = 2Na + 3H2

Երկու ռեակցիաներում էլ առաջանում են աղեր, և դիտարկվող տարրը մի դեպքում կատիոնի մաս է, իսկ երկրորդ դեպքում՝ անիոնի։

ալյումինի հալոգենիդներնորմալ պայմաններում - անգույն բյուրեղային

նյութեր. Ալյումինի հալոգենիդների շարքում AlF3-ը մեծապես տարբերվում է հատկություններով

իրենց գործընկերներից։ Հրակայուն է, ջրում քիչ լուծվող, քիմիապես

ոչ ակտիվ. AlF3 ստանալու հիմնական մեթոդը հիմնված է անջուր HF-ի գործողության վրա

Al2O3-ի կամ Al-ի վրա.

Al2O3 + 6HF = 2AlF3 + 3H2O

Ալյումինի միացությունները քլորի, բրոմի և յոդի հետ հալվող են, շատ

ռեակտիվ և բարձր լուծվող ոչ միայն ջրում, այլև շատերի մեջ

օրգանական լուծիչներ. Փոխազդեցություն ալյումինի հալոգենիդներ ջրով

ուղեկցվում է ջերմության զգալի արտազատմամբ: Բոլորը ջրային լուծույթում

բարձր հիդրոլիզացված, բայց ի տարբերություն բնորոշ թթու հալոգենիդների

ոչ մետաղներ, դրանց հիդրոլիզը թերի է և շրջելի։ Արդեն նկատելիորեն անկայուն է

նորմալ պայմաններում AlCl3, AlBr3 և AlI3 ծխում են խոնավ օդում

(հիդրոլիզի պատճառով): Դրանք կարելի է ձեռք բերել ուղղակի փոխազդեցությամբ

պարզ նյութեր.

Համալիր հալոգենիդներ(halogenometallates) պարունակում են բարդ անիոններ, որոնցում հալոգենի ատոմները լիգանդներ են, օրինակ։ կալիումի հեքսաքլորպլատինատ(IV)K2, նատրիումի հեպտաֆտորոտանտալատ(V) Na, լիթիումի հեքսաֆտորարսենատ(V) Li. առավելագույնը ջերմային Ֆտոր-, օքսոֆտոր- և քլորոմետալատները կայուն են: Կապերի բնույթով իոնային միացությունները մոտ են բարդ հալոգենիդներին։ NF4+, N2F3+, C1F2+, XeF+ կատիոններով և այլն։

Շատ հալոգենիդներ բնութագրվում են հեղուկ և գազային փուլերում ասոցացմամբ և պոլիմերացումով կամրջային կապերի ձևավորման հետ: առավելագույնը Դրան հակված են I և II խմբերի մետաղների հալոգենիդները, A1C13, Sb-ի պենտաֆտորիդները և անցումային մետաղները, MOF4 բաղադրության օքսոֆտորիդները: Հայտնի են մետաղ-մետաղ հալոգենիդներ, օրինակ. Hg2Cl2.

Ֆտորիդները էականորեն տարբերվում են Սուրբ դուքում մյուս հալոգենիդներից: Այնուամենայնիվ, պարզ հալոգենիդներում այդ տարբերությունները ավելի քիչ են արտահայտված, քան բուն հալոգեններում, իսկ բարդ հալոգենիդներում՝ դրանք ավելի թույլ են, քան պարզինը։

Շատ կովալենտ հալոգենիդներ (հատկապես ֆտորիդներ) ուժեղ Լյուիս թթուներ են, օրինակ։ AsF5, SbF5, BF3, A1C13: Ֆտորիդները սուպերթթուների մի մասն են։ Ավելի բարձր հալոգենիդները կրճատվում են մետաղներով և H2-ով, օրինակ.

V-VIII խմբերի մետաղների հալոգենիդները, բացառությամբ Cr-ի և Mn-ի, H2-ով վերածվում են մետաղների, օրինակ՝ WF6 + 3H2 -> W + 6HF:

Շատ կովալենտ և իոնային մետաղների հալոգենիդներ փոխազդում են միմյանց հետ՝ առաջացնելով բարդ հալոգենիդներ, օրինակ՝ KC1 + TaC15 -> K[TaC16]

Ավելի թեթև հալոգենները կարող են ավելի ծանր հալոգենները հեռացնել հալոգեններից: Թթվածինը կարող է օքսիդացնել հալոգենիդները C12, Br2 և I2 արտազատմամբ: Կովալենտ հալոգենիդների բնորոշ շրջաններից մեկը՝ փոխադարձ. ջրի հետ (հիդրոլիզ) կամ դրա գոլորշիները տաքացման ժամանակ։ (պիրոհիդրոլիզ), որը հանգեցնում է օքսիդների առաջացմանը՝ օքսի– կամ

օքսոհալիդներ, հիդրօքսիդներ և ջրածնի հալոգենիդներ: Բացառություն են կազմում CF4, CC14 և SF6, որոնք դիմացկուն են ջրի գոլորշիների նկատմամբ բարձր ջերմաստիճաններում:

Հալիդները ստացվում են անմիջապես տարրերից, փոխազդեցությունից։ ջրածնի հալոգենիդներ կամ ջրածնի հալոգենիդներ to-t տարրերի, օքսիդների, հիդրօքսիդների կամ աղերի, ինչպես նաև փոխանակման p-tions.

Հալոգենները լայնորեն օգտագործվում են տեխնոլոգիայի մեջ՝ որպես հալոգենների, ալկալիների և հողալկալիների արտադրության սկզբնական նյութեր։ մետաղներ, որպես ապակիների բաղադրիչներ և այլն inorg. նյութեր; դրանք արանքում են։ արտադրանք հազվագյուտ և որոշ գունավոր մետաղների արտադրության մեջ՝ U, Si, Ge և այլն։

Բնության մեջ հալոգենիդները կազմում են միներալների առանձին դասեր, որոնցում ներկայացված են ֆտորիդները (օրինակ՝ ֆտորիտ, կրիոլիտ միներալները) և քլորիդները (սիլվիտ, կարնալիտ), բրոմը և յոդը որոշ միներալների մաս են կազմում իզոմորֆ կեղտերի տեսքով։ Զգալի քանակությամբ հալոգենիդներ պարունակվում են ծովերի և օվկիանոսների ջրերում, աղի և ստորգետնյա աղի մեջ։ Որոշ հալոգենիդներ, օրինակ. NaCl, K.C1, CaC12, կենդանի օրգանիզմների մասն են։

Կրիոլիտ(այլ հունարեն κρύος - սառնամանիք + λίθος - քար) - հազվագյուտ հանքանյութ բնական ֆտորիդների դասից, նատրիումի hexafluoroaluminate Na3: Բյուրեղանում է մոնոկլինիկական սինգոնիայում; հազվագյուտ են խորանարդ բյուրեղները և երկվորյակ թիթեղները: Այն սովորաբար ձևավորում է անգույն, սպիտակ կամ մոխրագույն բյուրեղային ագրեգատներ ապակենման փայլով, որոնք հաճախ պարունակում են քվարց, սիդերիտ, պիրիտ, գալենա, խալկոպիրիտ, կոլումբիտ և կազիտիտ։ Հնարավոր է գունավորում օրգանական նյութերի կեղտոտությամբ։

Ներկայումս մշակված մեթոդներ արհեստական ​​կրիոլիտ ստանալը. Արհեստականորեն արտադրվում է ալյումինի ֆտորիդի և նատրիումի ֆտորիդի փոխազդեցության արդյունքում, ինչպես նաև սոդայի առկայության դեպքում ալյումինի հիդրօքսիդի վրա հիդրոֆտորաթթվի ազդեցությամբ։ Օգտագործվում է գործընթացում էլեկտրոլիտիկ արտադրությունալյումին, ֆտորաթթվի, ապակու և էմալների արտադրության մեջ։

Շիբ. Alum-ը ME(SO4)2 բաղադրության կրկնակի աղերի խմբի անվանումն է։ 12H2O, որտեղ M-ը կալիում K է, ռուբիդիում Rb, ցեզիում Cs, ամոնիում NH4, իսկ E-ն ալյումին է Al, քրոմ Cr, երկաթ Fe և այլ տարրեր օքսիդացման վիճակում (+ III), որոնք աղերի տարանջատման ժամանակ տալիս են երեք լիցքավորված կատիոններ: .

Շիբը շատ լուծելի է ջրի մեջ, դրանց ջրային լուծույթներն ունեն տտիպ թթու համ և թթվային ռեակցիա՝ հիդրոլիզի պատճառով, օրինակ.

3+ + H2O<<здесь знак обратимости >> 2+ + H3O+

Տաքացնելիս շիբը նախ հալվում է իր պարունակած ջրում, իսկ հետո այդ ջուրը կորչում է՝ առաջացնելով անջուր աղեր։ Հետագա տաքացումը շիբը վերածում է մետաղական օքսիդների խառնուրդի: Ալյումինա-կալիումական շիբը կարելի է ձեռք բերել մաքրված ալյումինի սուլֆատի արտադրության գործընթացը փոփոխելով: Նախ, կաոլինը եփում են ծծմբաթթվով։ Ծծմբաթթվի չեզոքացման ավարտից հետո ռեակտորում ավելացվում է նատրիումի սուլֆատ՝ նատրիումի շիբ ստանալու նպատակով։ Վերջիններս բարձր լուծելիության պատճառով գտնվում են լուծույթի մեջ։ Լուծույթը 1,33 գ/սմ3 խտությամբ նոսրացնելուց հետո այն առանձնացնում են սիլիցիումի նստվածքից, սառեցնում և խառնում կալիումի քլորիդի հագեցած լուծույթով։ Միաժամանակ նստեցվում է ցածր ջերմաստիճաններում վատ լուծվող ալյումին-կալիումական շիբը։ Մայր լիկյորում ալյումին-կալիումական շիբի բյուրեղների առանձնացումից հետո մնում են լուծելի կեղտեր՝ երկաթի միացություններ և նատրիումի քլորիդ 89։

Հիդրոլիզի ընթացքումհիդրացված ալյումինի իոնները կորցնում են պրոտոններ՝ առաջացնելով հաջորդական հիդրօքսո համալիրներ։ Երբ վերջին չեզոք համալիրը կորցնում է ջուրը, առաջանում է չլուծվող հիդրօքսիդ A1(OH)3:

Բարդ իոններ[A1(H20)5OH]2+ և [A1(H20)4(OH)2]+ մնում են լուծույթում, մինչդեռ A1(OH)3 հիդրօքսիդը ձևավորվելուց անմիջապես հետո նստում է: Տեղումները տեղի են ունենում ավելի քան 3 pH արժեքներով: Ամբողջովին ալյումինի հիդրօքսիդի ձևավորման դեպքում հիդրոլիզ առաջանում է ձևավորված պրոտոնների չեզոքացման պայմանով, օրինակ՝ ալկալիներով։

Խորը հիդրոլիզալյումինի սուլֆատի աղերը լայնորեն օգտագործվում են խմելու մաքրման և Կեղտաջրեր. Հիդրոնիումը, որը թողարկվում է հիդրոլիզի ժամանակ, փոխազդում է բիկարբոնատների հետ H30 + + HC03 = CO2 + 2H20, որոնք սովորաբար պարունակվում են ջրում: Այս դեպքում վերջնական արտադրանքհիդրոլիզ են կոլոիդ ալյումինի հիդրօքսիդը և ածխածնի երկօքսիդը:

Ալյումինի հիդրօքսիդի լուծույթի կոագուլյացիայի ժամանակ ստացվում է ծավալուն ժելատինե նստվածք, որը գրավում է կախովի մասնիկներն ու բակտերիաները և դրանք տեղափոխում ջրամբարի հատակը։ Ջրի մաքրման համար անհրաժեշտ ալյումինի սուլֆատի սպառումը կախված է ջրի աղտոտիչների բաղադրությունից և քանակից: Ալյումինի սուլֆատի չափաբաժինները բնական ջրերի մաքրման և կեղտաջրերի հետմաքրման համար տատանվում են 3-15 մգ/լ՝ համաձայն A1203-ի, իսկ քաղաքային կեղտաջրերի ֆիզիկաքիմիական մաքրման համար հասնում են 30-50 մգ/լ՝ ըստ A1203-ի: Ալյումինի սուլֆատի սպառումը պետք է ապահովի բավարար ձևավորում մեծ զանգվածփաթիլներ, որոնք անհրաժեշտ են ջրից աղտոտիչները հեռացնելու համար: Լուծույթի pH արժեքը պետք է իջեցվի մինչև 6,5-7,6, ինչը համապատասխանում է ալյումինի հիդրօքսիդի ջրի լուծելիության նվազագույնին: Ավելի բարձր կամ ցածր pH արժեքի դեպքում ալյումինի մի մասը մնում է ջրի մեջ լուծված վիճակում: Ցածր ալկալայնություն ունեցող ջրերում, երբ բիկարբոնատների պարունակությունը անբավարար է արձակված թթուն չեզոքացնելու համար, հիդրոլիզի պրոցեսը չի հասնում իր ավարտին pH-ի ուժեղ նվազման պատճառով։ Ալկալայնությունը բարձրացնելու, հիդրոլիզի գործընթացն ավարտելու և ջրի մեջ լուծված ալյումինի պարունակությունը նվազեցնելու համար ջրի մեջ կոագուլանտի հետ միաժամանակ ավելացվում են կրաքար և սոդա:

Եթե ​​հիդրոլիզի ժամանակ կուտակված պրոտոնները չեն չեզոքացվում, ապա հիդրոլիզի պրոցեսը դանդաղում է, ինչը հանգեցնում է հիդրոլիտիկ հավասարակշռության առաջացմանը, որը կարող է բնութագրվել հիդրոլիզի աստիճանով և հաստատունով։ Հիդրոլիզ ալյումինի սուլֆատի լուծույթները, որոնք Al2 (804) 3-ում սուլֆատ իոնների փոխարինման ռեակցիան է OH իոններով, որոնք առաջացել են ջրի տարանջատման արդյունքում, կարող են ներկայացված լինել. ընդհանուր տեսարանհավասարումը

2Ա13+ + (3 - -|-) EOG + aOH» + ad^ACONTSBOZH --^EOG + դժոխք,

որտեղ a-ն փոխարինման աստիճանն ու հիմնականությունն է:

Այս հավասարումը ցույց է տալիս, որ լուծույթում OH- իոնների կոնցենտրացիան, այսինքն՝ ջրի տարանջատման աստիճանը, որոշիչ ազդեցություն ունի աջ տեղաշարժի վրա: Ինչպես հայտնի է, թույլ հիմքով և ուժեղ թթու ունեցող աղերի համար k-ի հիդրոլիզի աստիճանը կապված է հիդրոլիզի հաստատուն A--ի, աղի կոնցենտրացիայի (s, mol "l), ջրի կիուի իոնային արտադրանքի և դիսոցման հաստատունի հետ: kb հիմքի վրա հետևյալ հարաբերությամբ.

/r \u003d UkTss \u003d UkiLs.

Եթե ​​A--ը ջերմաստիճանի հետ քիչ է փոխվում, ապա ksh-ը զգալիորեն մեծանում է, ինչը ջերմաստիճանի բարձրացման հետ առաջացնում է հիդրոլիզի աստիճանի զգալի աճ։

Ն.Ի. Էրեմինը, ձեռք բերված փորձարարական տվյալների հիման վրա, հանգեցրել է լուծույթի հիդրոլիզի աստիճանի ջերմաստիճանի և կոնցենտրացիայից կախվածության հավասարումների

ալյումինի սուլֆատի համար.

1e k \u003d - 2.23 + 0.05s + 0.0036t7 + 18 UTS, ամոնիումի շիբի համար.

18 L \u003d -1.19 + 0.29c + 0.0016G + 18ygSh կալիումի շիբի համար.

\ek \u003d - 1.17 + 0.29s + 0.00167 + 18 UPS,

նատրիումի շիբի համար.

18k \u003d - 1.18 + 0.29s + 0.0016t7 + \ e UPs:

Ինչպես երևում է այս հավասարումներից, կոնցենտրացիայի ազդեցությունը շիբի հիդրոլիզի աստիճանի վրա ավելի նշանակալի է, քան ալյումինի սուլֆատի համար:

Բոր. Բոր ստանալը. Քիմիական հատկություններ. Բորի և սիլիցիումի անկյունագծային նմանություն: Բորի հիդրիդներ. Դիբորան. Դիբորանի մոլեկուլում քիմիական կապի առանձնահատկությունները. Բորի հալոգենիդներ. Բորի թթվածնային միացություններ. Բորի օքսիդ և բորային թթուներ: Բուրա. Բորաթթվի ստացում. Բորոսիլիկատային ակնոցներ. Բոր էթիլ եթեր.

Բոր- տասներեքերորդ խմբի տարր (ըստ հնացած դասակարգման - երրորդ խմբի հիմնական ենթախումբ), երկրորդ շրջան. պարբերական համակարգ քիմիական տարրերՀետ ատոմային համարը 5. Նշվում է B նշանով (լատ. Borum): Ազատ վիճակում բորը անգույն է, մոխրագույն կամ կարմիր բյուրեղային կամ մուգ ամորֆ նյութ. Հայտնի են բորի ավելի քան 10 ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներ, որոնց առաջացումը և փոխադարձ անցումները որոշվում են այն ջերմաստիճանով, որում ստացվել է բորը։

Անդորրագիր.Ամենամաքուր բորը ստացվում է բորոհիդրիդների պիրոլիզի արդյունքում։ Նման բորն օգտագործվում է կիսահաղորդչային նյութերի և նուրբ քիմիական սինթեզների արտադրության համար։

Մետաղաթերմիայի մեթոդ (ավելի հաճախ մագնեզիումով կամ նատրիումով կրճատում).

Բորի բրոմի գոլորշիների ջերմային տարրալուծումը տաք (1000-1200 °C) վոլֆրամային մետաղալարի վրա ջրածնի առկայության դեպքում (Վան Արկելի մեթոդ).

Ֆիզիկական հատկություններ. Չափազանց կոշտ նյութ (ավելի զիջում է ադամանդին, բորի նիտրիդին (բորազոն), բորի կարբիդին, բոր-ածխածին-սիլիկոնի համաձուլվածքին, սկանդիում-տիտան կարբիդին): Ունի փխրուն և կիսահաղորդչային հատկություններ (լայն բաց

կիսահաղորդիչ): Բորն ունի ամենաբարձր առաձգական ուժը՝ 5,7 ԳՊա

Բնության մեջ բորը հանդիպում է երկու իզոտոպների՝ 10B (20%) և 11B (80%) ձևով։

10 Վ-ն ունի շատ բարձր ջերմային նեյտրոնների կլանման խաչմերուկ, ուստի բորաթթվի 10 Վ-ն օգտագործվում է միջուկային ռեակտորներում՝ ռեակտիվությունը վերահսկելու համար:

Քիմիական հատկություններ. Բորի իոնները բոցը կանաչ գույն են տալիս:

Բազմաթիվ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով ոչ մետաղական բորը նման է սիլիցիումի:

Քիմիապես բորը բավականին իներտ է և սենյակային ջերմաստիճանում փոխազդում է միայն ֆտորի հետ.

Տաքացնելիս բորը փոխազդում է այլ հալոգենների հետ՝ առաջացնելով տրիհալիդներ, ազոտի հետ՝ բորի նիտրիդ BN, ֆոսֆորի հետ՝ ֆոսֆիդ BP, ածխածնի հետ՝ տարբեր բաղադրության կարբիդներ (B4C, B12C3, B13C2)։ Թթվածնի մթնոլորտում կամ օդում տաքացնելիս բորը այրվում է ջերմության մեծ արտանետմամբ, ձևավորվում է B2O3 օքսիդ.

Բորն ուղղակիորեն չի փոխազդում ջրածնի հետ, թեև հայտնի են դրանցից մի քանիսը: մեծ թիվտարբեր բաղադրությունների բորոհիդրիդներ (բորաններ)՝ ստացված ալկալային կամ հողալկալային մետաղներթթու:

Երբ ուժեղ տաքացվում է, բորը դրսևորվում է վերականգնող հատկություններ. Նա կարող է, օրինակ, վերականգնել սիլիցիումը կամ ֆոսֆորը դրանց օքսիդներից.

Այս գույքըբորը կարելի է բացատրել բորի օքսիդում B2O3 քիմիական կապերի շատ բարձր ուժով:

Օքսիդացնող նյութերի բացակայության դեպքում բորը դիմացկուն է ալկալային լուծույթների ազդեցությանը։ Բորը լուծվում է տաք ազոտական ​​թթվի, ծծմբաթթվի և ջրային թթվի մեջ՝ առաջացնելով բորաթթու։

Բորի օքսիդը բնորոշ թթվային օքսիդ է։ Այն փոխազդում է ջրի հետ՝ առաջացնելով բորաթթու.

Երբ բորաթթուն փոխազդում է ալկալիների հետ, ձևավորվում են ոչ թե բորաթթվի աղեր՝ բորատներ (պարունակում են անիոն BO33−), այլ տետրաբորատներ, օրինակ.

Բոր- կիսահաղորդիչ, անկյունագծային նմանություն սիլիցիումի հետ.

1) Երկուսն էլ հրակայուն են, պինդ, կիսահաղորդիչներ: B - մոխրագույն-սև, Si- մոխրագույն:

I1 (B) = 8,298 էՎ; I1(Si)=8,151 eV: Երկուսն էլ հակված չեն կատիոնների առաջացմանը։

2) Երկուսն էլ քիմիապես իներտ են (չնայած բորը դեռ լուծվում է տաք օքսիդացնող թթուներում։ Երկուսն էլ լուծվում են ալկալիներում։

2B + KOH + 2H2O ® 2KBO2 + 3H2

Si + 2KOH + H2O®K2SiO3+ 2H2

3) Բարձր ջերմաստիճանում նրանք փոխազդում են մետաղների հետ՝ առաջացնելով բորիդներ և սիլիցիդներ՝ Ca3B2, Mg2Si՝ հրակայուն, էլեկտրահաղորդիչ միացություններ։

Բորի թթվածնային միացություններ. B2O3 - թթվային օքսիդ (SiO2 նույնպես) - և՛ պոլիմերային, և՛ ապակյա, միայն B2O3-ը հարթ ցանցեր է կազմում, իսկ SiO2-ը՝ եռաչափ կառուցվածքներ: Նրանց տարբերությունն այն է, որ բորի օքսիդը հեշտությամբ ջրվում է, իսկ ավազը (SiO2), ինչպես հայտնի է, ոչ։

H3BO3- օրթոբորաթթու:

H3BO3«HBO2+H2O մետաբորաթթու (100оС)

4HBO2 «H2B4O7 + H2Otetraboric թթու (140 ° C) - թույլ, երկուսն էլ Kd

H2B4O7 «2B2O3 + H2O գործնականում նույնն են՝ թթվային աղեր չկան

Օրթոբորաթթուն թույլ է, երբեմն գրվում է դրա դիսոցումը

B(OH)3 + H2O «B(OH)4 + H+

Սպիրտների հետ ձևավորում է եթերներ՝ H3BO3+3CH3OH®B(OCH3)3+3H2O

Հատկություններ.Բորը հայտնի է ամորֆ (շագանակագույն) և բյուրեղային (սև) ձևերով, մ.պ. 2300°C, b.p. 3700°C, p = 2,34 գ/սմ3: Բորի բյուրեղային ցանցը շատ ամուր է, դա դրսևորվում է նրա բարձր կարծրությամբ, ցածր էնտրոպիայի և բարձր հալման կետով: Բորային կիսահաղորդիչ. Բորի ոչ մետաղականությունը համապատասխանում է նրա դիրքին պարբերական համակարգում՝ բերիլիումի և ածխածնի միջև և անկյունագծով սիլիցիումի կողքին։ Հետեւաբար, բորը նմանություններ է ցույց տալիս ոչ միայն ալյումինի, այլեւ սիլիցիումի հետ։ Նրա դիրքորոշումից բխում է նաև, որ ազոտի հետ բորի միացությունները պետք է լինեն էլեկտրոնային կառուցվածքըև ածխածնի նման հատկություններ։

2BH3 (g) - B2H6 (g);

դելտա G= - 126 կՋ

3NaBH4+4BF3 ->2В2Н6 + 3NaBF4

6H2 (գ) + 2BC13 (գ) -> B2H6 (գ) + 6 HCl (գ)

ԴիբորանВ2Н6 - էներգիան նվազեցնող նյութ, օդում ինքնաբուխ բռնկվում է

B2H6 + 3O2 => B2O3 + ZH2O

Այն փոխազդում է ջրի հետ ջրածնի արտազատմամբ;

B2H6 + 6H2O =>. 2H3BO3+6H2

Եթերային միջավայրում B2H6-ը փոխազդում է լիթիումի հիդրիդի հետ՝ առաջանալով բորոհիդրիդ

B2H6+2LiH => 2LiBH4

Ավելի հաճախ, քան Li-ն, նրանք օգտագործում են ռեակցիայի արդյունքում ստացված Na.

4NaH + B(OCH3)3 => Na + 3NaOCH3

B2O3 + ZS => 2B + ZSO

2B2O3+P4O10 => 4BPO4

H3BO3 + H2O => [B (OH) 4] + H

H3BO3-ի չեզոքացում չի առաջանում օրթոբորատներ , որը պարունակում է իոն (BO3) 3-, և ստացվում են տետրաբորատներ, մետաբորատներ կամ այլ պոլիբորային թթուների աղեր.

4H3BO3 + 2NaOH => Na2BO4 + 7H2O H3BO3 + NaOH => NaBO2 + 2H2O

Բորի օքսիդ B2O3 - բորաթթվի անհիդրիդ, անգույն, բավականին հրակայուն ապակյա կամ բյուրեղային նյութ դառը համով, դիէլեկտրիկ:

Բորի ապակյա օքսիդն ունի շերտավոր կառուցվածք (շերտերի միջև հեռավորությունը 0,185 նմ է), շերտերում բորի ատոմները գտնվում են BO3 հավասարակողմ եռանկյունների ներսում (d B-O = 0,145 նմ): Այս փոփոխությունը հալվում է 325-450 °C ջերմաստիճանի միջակայքում և ունի բարձր կարծրություն։ Այն ստացվում է օդում բորը տաքացնելով 700 °C ջերմաստիճանում կամ օրթոբորաթթվի ջրազրկելով։ Բյուրեղային B2O3-ը, որը ստացվում է HBO2 մետաբորաթթվից ջրի զգույշ հեռացմամբ, գոյություն ունի երկու ձևափոխմամբ՝ վեցանկյուն բյուրեղյա ցանցով, 400 ° C և 2200 ՄՊա ջերմաստիճանում այն ​​վերածվում է մոնոկլինիկականի:

Արդյունաբերության մեջ բորակը ստացվում է բնական բորատներից՝ սոդայի հետ միաձուլման միջոցով . Երբ բնական բորի հանքանյութերը մշակվում են ծծմբաթթվով, բորաթթու . Բորաթթվից H3BO3 ստացվում է օքսիդ B2O3 կալցինացիայի միջոցով, այնուհետև այն կամ բորակը նվազեցնում են. ակտիվ մետաղներ(մագնեզիում կամ նատրիում) մինչև ազատ բոր.

B2O3 + 3Mg = 3MgO + 2B,

2Na2B4O7 + 3Na = B + 7NaBO2:

Այս դեպքում մոխրագույն փոշու տեսքով. ամորֆ բոր. Բարձր մաքրության բյուրեղային բորը կարելի է ձեռք բերել վերաբյուրեղացման միջոցով, բայց արդյունաբերության մեջ այն ավելի հաճախ ստացվում է հալած ֆտորոբորատների էլեկտրոլիզի կամ BBr3 բորի բրոմի գոլորշու ջերմային տարրալուծման միջոցով 1000-1500 ° C ջեռուցվող տանտալ մետաղալարի վրա ջրածնի առկայության դեպքում.

2BBr3 + 3H2 = 2B + 6HBr

Հնարավոր է նաև օգտագործել բորային կրեկինգ.

B4H10 = 4B + 5H2:

Բորային թթու(օրթոբորաթթու) - թույլ թթու, որն ունի քիմիական բանաձեւ H3BO3. Անգույն բյուրեղային նյութը՝ փաթիլների տեսքով, առանց հոտի, ունի շերտավոր տրիկլինային վանդակ, որում թթվային մոլեկուլները ջրածնային կապերով միացված են հարթ շերտերով, շերտերը փոխկապակցված են միջմոլեկուլային կապերով (d = 0,318 նմ)։

Metaboric թթու(HBO2) նույնպես անգույն բյուրեղ է: Այն գոյություն ունի երեք փոփոխությամբ՝ ամենակայուն γ-HBO2-ով խորանարդ վանդակավոր, β-HBO2՝ մոնոկլինիկ ցանցով, α-HBO2՝ ռոմբիկ վանդակով։

Երբ ջեռուցվում է օրթոբորային թթու կորցնում է ջուրը և սկզբում անցնում մետաբորաթթվի, այնուհետև՝ տետրաբորային H2B4O7-ի։ Հետագա տաքացումից հետո այն ջրազրկվում է մինչև բորի անհիդրիդ:

Բորային թթուն դրսևորվում է շատ թույլ թթվային հատկություններ . Այն համեմատաբար փոքր-ինչ լուծելի է ջրում։ Դրա թթվային հատկությունները պայմանավորված են ոչ թե H + պրոտոնի հեռացմամբ, այլ հիդրոքսիլ անիոնի ավելացմամբ.

Ka = 5,8 10−10 մոլ/լ; pKa = 9,24:

Այն հեշտությամբ տեղահանվում է իր աղերի լուծույթներից այլ թթուների մեծամասնությամբ: Դրա աղերը, որոնք կոչվում են բորատներ, սովորաբար արտադրվում են տարբեր պոլիբորային թթուներից, ամենից հաճախ տետրաբորային H2B4O7-ից, որը շատ ավելի ուժեղ թթու է, քան օրթոբորը: B(OH)3-ը ցույց է տալիս ամֆոտերականության շատ թույլ նշաններ՝ առաջացնելով ցածր կայուն բորի հիդրոսուլֆատ B(HSO4)3:

Երբ օրթոբորաթթուն չեզոքացվում է ալկալիներով ջրային լուծույթներում, (BO3)3– իոն պարունակող օրթոբորատները չեն ձևավորվում, քանի որ օրթոբորատները գրեթե ամբողջությամբ հիդրոլիզվում են՝ չափազանց ցածր [B(OH)4]– առաջացման հաստատունի պատճառով։ Տետրաբորատները, մետաբորատները կամ այլ պոլիբորային թթուների աղերը ձևավորվում են լուծույթում.

Ալկալիի ավելցուկով դրանք կարող են վերածվել մետաբորատների.

Մետա- և տետրաբորատները հիդրոլիզվում են, բայց ավելի փոքր չափով (հակադարձ ռեակցիաներ տրվածներին):

Բորատների թթվացված ջրային լուծույթներում հաստատվում են հետևյալ հավասարակշռությունները.

Բորաթթվի ամենատարածված աղը նատրիումի տետրաբորատ դեկահիդրատ Na2B4O7 10H2O է (տեխնիկական անվանումը՝ բորակ):

Բորային թթուն տաքացնելիս լուծվում է մետաղի օքսիդները՝ առաջացնելով աղեր։

Սպիրտների հետ խտացված ծծմբաթթվի առկայության դեպքում ձևավորում է էսթերներ.

Բորի մեթիլ եթերի առաջացում B(OCH3)3որակական ռեակցիա է H3BO3-ի և բորային թթուների աղերի նկատմամբ, երբ բռնկվում է մեթիլ-բորոն եթերը այրվում է գեղեցիկ վառ կանաչ բոցով։

Բորոսիլիկատ ապակի- սովորական բաղադրության ապակի, որում հումքի ալկալային բաղադրիչները փոխարինվում են բորի օքսիդով (B2O3): Սա ապահովում է քիմիական դիմադրության բարձրացում և ջերմային ընդլայնման ցածր գործակից՝ մինչև 3,3 10−6 20 °C ջերմաստիճանում լավագույն նմուշների համար: Բորոսիլիկատային ապակու համար այն շատ փոքր է, միայն քվարցային ապակու համար այն ավելի քիչ է (գրեթե 10 անգամ): Սա թույլ չի տալիս, որ ապակին ճաքի ջերմաստիճանի հանկարծակի փոփոխությունների ժամանակ: Դա պայմանավորված է որպես կրակի օգտագործման և այլ դեպքերում, երբ պահանջվում է ջերմային կայունություն:

ՕգտագործումըԱռօրյա կյանքում՝ բաց կրակի համար սպասքների, թեյնիկների արտադրության համար։ Այն օգտագործվում է որպես նյութ լաբորատոր ապակյա իրերի, ինչպես նաև քիմիական արդյունաբերության և այլ արդյունաբերության համար, օրինակ՝ որպես ջերմափոխանակիչ նյութ ՋԷԿ-երի համար։ Նաև օգտագործվում է էժան կիթառի սլայդներ պատրաստելու համար: Նաև բորոսիլիկատային ապակիները կարող են օգտագործվել ICSI-ի համար պիպետներ պատրաստելու համար, բլաստոմերային բիոպսիա, որն իրականացվում է նախաիմպլանտացիոն գենետիկական ախտորոշման համար՝ օգտագործելով բիոպսիայի բջիջները որպես գենետիկ նյութ: Գոյություն ունի պիպետտի 3 տարբերակ՝ 4 մկմ-ից մինչև 7,5 մկմ ներքին տրամագծերով: Պիպետտի երկարությունը 60-ից 75 մմ է և ունի 30° թեքության անկյուն: Պիպետները նախատեսված են մեկանգամյա օգտագործման համար:

ընդհանուր բնութագրերը IVA ենթախմբի տարրերը: Ատոմների կառուցվածքը. Օքսիդացման աստիճաններ. Բաշխումը և բնության մեջ գտնելու ձևերը. Ածխածնի ալոտրոպային փոփոխություններ. Ֆիզիկական և Քիմիական հատկություններ. Սև գրաֆիտի տարատեսակներ՝ կոքս, փայտածուխ, մուր:

IVA խմբի տարրերի ընդհանուր բնութագրերը IV խմբի հիմնական ենթախմբի տարրերն են՝ C, Si, Ge, Sn, Pv։ Արտաքին վալենտային մակարդակի էլեկտրոնային բանաձևը nS2np2 է, այսինքն՝ ունեն 4 վալենտային էլեկտրոն և դրանք p տարրեր են, հետևաբար IV խմբի հիմնական ենթախմբում են։ ││││ │↓│ np nS Ատոմի հիմնական վիճակում երկու էլեկտրոն զույգ են, իսկ երկուսը` չզույգացված: Ածխածնի ամենաարտաքին էլեկտրոնային թաղանթն ունի 2 էլեկտրոն, սիլիցիումը՝ 8, իսկ Ge, Sn, Pv՝ 18-ական էլեկտրոն։ Հետեւաբար, Ge, Sn, Pv միավորված են գերմանիումի ենթախմբում (սրանք ամբողջական էլեկտրոնային անալոգներ են)։ Այս p-տարրերի ենթախմբում, ինչպես նաև p-տարրերի այլ ենթախմբերում, տարրերի ատոմների հատկությունները պարբերաբար փոխվում են։

Այսպիսով, վերևից ներքև ենթախմբում ատոմի շառավիղը մեծանում է, հետևաբար նվազում է իոնացման էներգիան, հետևաբար մեծանում է էլեկտրոններ նվիրաբերելու ունակությունը, իսկ արտաքին էլեկտրոնային թաղանթը ութետան լրացնելու միտումը կտրուկ նվազում է, ուստի C-ից մինչև Pb, նվազեցնող հատկությունները և մետաղական հատկությունները մեծանում են, իսկ ոչ մետաղական հատկությունները նվազում են: Ածխածինը և սիլիցիումը բնորոշ ոչ մետաղներ են, Ge-ն արդեն ունի մետաղական հատկություններ և արտաքինից մետաղի տեսք ունի, թեև կիսահաղորդիչ է։ Անագի դեպքում արդեն գերակշռում են մետաղական հատկությունները, իսկ կապարը տիպիկ մետաղ է։ Ունենալով 4 վալենտային էլեկտրոն՝ ատոմներն իրենց միացություններում կարող են ցույց տալ օքսիդացման վիճակներ նվազագույնից (-4) մինչև առավելագույնը (+4), և դրանք բնութագրվում են նույնիսկ S.O.-ով՝ -4, 0, +2, +4; Ս.Օ. Մետաղներով C-ին և Si-ին բնորոշ է = -4: Այլ տարրերի հետ հարաբերությունների բնույթը: Ածխածինը ձևավորում է միայն կովալենտային կապեր, սիլիցիումը՝ նաև գերակշռող կովալենտային կապեր։ Անագի և կապարի համար, հատկապես Ս.Օ. = +2, ավելի բնորոշ է կապի իոնային բնույթը (օրինակ՝ Рв(NO3)2)։ Կովալենտությունը որոշվում է ատոմի վալենտային կառուցվածքով։ Ածխածնի ատոմն ունի 4 վալենտային ուղեծրեր, իսկ առավելագույն կովալենտությունը 4 է: Մյուս տարրերի դեպքում կովալենտությունը կարող է չորսից մեծ լինել, քանի որ կա վալենտային d-ենթամակարդակ (օրինակ՝ H2): Հիբրիդացում. Հիբրիդացման տեսակը որոշվում է վալենտային օրբիտալների տեսակով և քանակով։ Ածխածինը ունի միայն S- և p-վալենտական ​​ուղեծրեր, ուստի կարող են լինել Sp (կարբին, CO2, CS2), Sp2 (գրաֆիտ, բենզոլ, COCl2), Sp3 հիբրիդացում (CH4, ադամանդ, CCl4): Սիլիցիումի համար ամենաբնորոշ Sp3 հիբրիդացումն է (SiO2, SiCl4), սակայն այն ունի վալենտային d-ենթամակարդակ, ուստի կա նաև Sp3d2 հիբրիդացում, օրինակ՝ H2։ PSE-ի IV խումբը Դ.Ի.Մենդելեևի աղյուսակի միջնամասն է։ Այստեղ հստակ երևում է հատկությունների կտրուկ փոփոխություն ոչ մետաղներից դեպի մետաղներ։ Առանձին-առանձին կդիտարկենք ածխածինը, հետո սիլիցիումը, ապա գերմանիումի ենթախմբի տարրերը։

Ատոմ(հունարեն atomos-ից՝ անբաժանելի) - քիմիական տարրի միամիջուկ, անբաժանելի մասնիկ, նյութի հատկությունների կրող։ Նյութերը կազմված են ատոմներից։ Ատոմն ինքնին բաղկացած է դրական լիցքավորված միջուկից և բացասական լիցքավորված էլեկտրոնային ամպից։ Ընդհանուր առմամբ, ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է: Ատոմի չափը լիովին որոշվում է նրա էլեկտրոնային ամպի չափով, քանի որ միջուկի չափը չնչին է էլեկտրոնային ամպի չափի համեմատ։ Միջուկը բաղկացած է Z դրական լիցքավորված պրոտոններից (պրոտոնի լիցքը համապատասխանում է +1 դյույմ պայմանական միավորներ) և N նեյտրոններ, որոնք լիցք չեն կրում (պրոտոններն ու նեյտրոնները կոչվում են նուկլեոններ)։ Այսպիսով, միջուկի լիցքը որոշվում է միայն պրոտոնների քանակով և հավասար է պարբերական աղյուսակի տարրի սերիական համարին։ Միջուկի դրական լիցքը փոխհատուցվում է բացասական լիցքավորված էլեկտրոններով (էլեկտրոնի լիցք -1 կամայական միավորներով), որոնք կազմում են էլեկտրոնային ամպ։ Էլեկտրոնների թիվը հավասար է պրոտոնների թվին։ Պրոտոնների և նեյտրոնների զանգվածները հավասար են (համապատասխանաբար 1 և 1 ամու)։ Ատոմի զանգվածը որոշվում է նրա միջուկի զանգվածով, քանի որ էլեկտրոնի զանգվածը մոտավորապես 1850 անգամ փոքր է պրոտոնի և նեյտրոնի զանգվածից և հազվադեպ է հաշվի առնվում հաշվարկներում։ Նեյտրոնների թիվը կարելի է գտնել ատոմի զանգվածի և պրոտոնների քանակի տարբերությամբ (N=A-Z): Ցանկացած քիմիական տարրի ատոմների տեսակը, որի միջուկը բաղկացած է խիստ սահմանված թվով պրոտոններից (Z) և նեյտրոններից (N) կոչվում է նուկլիդ։

Քանի որ գրեթե ամբողջ զանգվածը կենտրոնացած է ատոմի միջուկում, սակայն դրա չափերը աննշան են՝ համեմատած ատոմի ընդհանուր ծավալի հետ, միջուկը պայմանականորեն վերցված է. նյութական կետհանգչում է ատոմի կենտրոնում, իսկ ատոմն ինքնին համարվում է էլեկտրոնների համակարգ։ Քիմիական ռեակցիայի ժամանակ ատոմի միջուկը չի ազդում (բացառությամբ միջուկային ռեակցիաների), ինչպես ներքին էլեկտրոնային մակարդակները, այլ ներգրավված են միայն արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի էլեկտրոնները։ Այդ իսկ պատճառով անհրաժեշտ է իմանալ էլեկտրոնի հատկությունները և ձևավորման կանոնները էլեկտրոնային թաղանթներատոմներ.

Օքսիդացման աստիճանը(օքսիդացման համարը, պաշտոնական լիցքը) - օժանդակ պայմանական արժեք օքսիդացման, նվազեցման և ռեդոքսային ռեակցիաների գործընթացները գրանցելու համար: Այն ցույց է տալիս մոլեկուլի առանձին ատոմի օքսիդացման վիճակը և էլեկտրոնների փոխանցման համար միայն հարմար մեթոդ է. դա մոլեկուլում ատոմի իրական լիցքը չէ (տես #Կոնվենցիա):

Տարրերի օքսիդացման աստիճանի մասին պատկերացումները հիմք են կազմում և օգտագործվում են քիմիական նյութերի դասակարգման, դրանց հատկությունների նկարագրության, միացությունների բանաձևերի պատրաստման և դրանց միջազգային անվանումների (նոմենկլատուրա) մեջ։ Բայց այն հատկապես լայնորեն կիրառվում է ռեդոքսային ռեակցիաների ուսումնասիրության մեջ։

Օքսիդացման վիճակի հայեցակարգը հաճախ օգտագործվում է անօրգանական քիմիավալենտություն հասկացության փոխարեն։

Ատոմի օքսիդացման աստիճանը հավասար է թվային արժեքին էլեկտրական լիցքվերագրվում է ատոմին՝ այն ենթադրության ներքո, որ կապող էլեկտրոնային զույգերը լիովին կողմնակալ են դեպի ավելի էլեկտրաբացասական ատոմներ (այսինքն՝ հիմնված այն ենթադրության վրա, որ միացությունը բաղկացած է միայն իոններից):

Օքսիդացման վիճակը համապատասխանում է էլեկտրոնների քանակին, որոնք պետք է ավելացվեն դրական իոնին՝ այն չեզոք ատոմի վերածելու համար, կամ վերցվեն բացասական իոնից՝ այն չեզոք ատոմի օքսիդացնելու համար.

Al3+ + 3e− → Ալ

S2− → S + 2e− (S2− − 2e− → S)

Ածխածին- առավելագույն քանակով նյութ [աղբյուրը նշված չէ 1528 օր] մեծ թվովալոտրոպիկ փոփոխություններ (ավելի քան 8-ն արդեն հայտնաբերվել են):

Ածխածնի ալոտրոպային փոփոխություններդրանց հատկություններն առավել արմատապես տարբերվում են միմյանցից՝ փափուկից մինչև կոշտ, անթափանցից մինչև թափանցիկ, հղկողից մինչև քսող, էժանից մինչև թանկ: Այս ալոտրոպները ներառում են ածխածնի ամորֆ ալոտրոպներ (ածուխ, մուր), նանոփրփուր, բյուրեղային ալոտրոպներ՝ նանոտրոպներ, ադամանդ, ֆուլերեններ, գրաֆիտ, լոնսդեյլիտ և կերաֆիտ:

Ածխածնի ալոտրոպների դասակարգումն ըստ ատոմների քիմիական կապի բնույթի.

Ադամանդ (խորանարդ)

Lonsdaleite (վեցանկյուն ադամանդ)

Ֆուլերեններ (C20+)

Նանոխողովակներ

Նանոմանրաթելեր

Astralens

ապակյա ածխածին

Հսկայական նանոխողովակներ

Խառը sp3/sp2 կաղապարներ.

ամորֆ ածխածին

Ածխածնային նանո երիկամներ

Ածխածնային նանոփրփուր

Այլ ձևեր՝ C1 - C2 - C3 - C8

Ածխածին (քիմիական նշան- C, լատ. Carboneum) - տասնչորսերորդ խմբի քիմիական տարր (ըստ հնացած դասակարգման - չորրորդ հիմնական ենթախումբը

խումբ), քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի 2-րդ շրջանը։ սերիական համար 6, ատոմային զանգված - 12,0107.

Ֆիզիկական հատկություններ.

Ածխածինը գոյություն ունի բազմաթիվ ալոտրոպիկ մոդիֆիկացիաներում՝ շատ տարբեր ֆիզիկական հատկություններով: Փոփոխությունների բազմազանությունը պայմանավորված է ածխածնի ձևավորման ունակությամբ քիմիական կապերտարբեր տեսակի.

Հիմնադրամներ - Դա քիմիական միացությունունակ է ձևավորվել կովալենտային կապպրոտոնով (Brönsted բազա) կամ մեկ այլ քիմիական միացության դատարկ ուղեծրով (Լյուիսի հիմք)

Հիմքերի քիմիական հատկությունները

ալկալիներ	Անլուծելի հիմքեր
Ցուցանիշների գույնի փոփոխություն
ֆենոլֆթալեին - ազնվամորու մեթիլ նարնջագույն - նարնջագույն լակմուս - կապույտ ունիվերսալ ցուցիչ - կապույտից մինչև մանուշակագույն	մի փոխիր
Փոխազդեցություն թթուների հետ (չեզոքացման ռեակցիա)
2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O	Cu(OH)2+2HNO3=Cu(NO3)2+2H2OCu(OH)2+2HNO3=Cu(NO3)2+2H2O
Փոխազդեցություն թթվային օքսիդների հետ
SO2+2KOH=K2SO3+H2O4SO2+2KOH=K2SO3+H2O4
Փոխազդեցություն ամֆոտերային օքսիդների հետ
Al2O3+6NaOH+3H2O=2Na3Al2O3+6NaOH+3H2O=2Na3 լուծույթում Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O հալված վիճակում
Աղի փոխազդեցություն
միջին (Berthollet-ի կանոն)՝ 2NaOH+MgSO4=Mg(OH)2↓+Na2SO42NaOH+MgSO4=Mg(OH)2↓+Na2SO4 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2ONaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
Տաքացման ժամանակ տարրալուծում
չեն քայքայվում, բացառությամբ LiOH-ի. 2LiOH−→−−−−−800∘C,H2Li2O+H2O2LiOH→800∘C,H2Li2O+H2O	Cu(OH)2=CuO+H2OCu(OH)2=CuO+H2O
Փոխազդեցություն ոչ մետաղների հետ
2NaOH(կոնց., սառը)+Cl2=NaClO+NaCl+H2O2NaOH(կոնց., սառը)+Cl2=NaClO+NaCl+H2O 6NaOH(կոնց., հորիզոն)+3Cl2=NaClO3+5NaCl+3H2O6NaOH(կոնց., հորիզոն)+3Cl2=NaClO3+5NaCl+3H2O

Հիմքերի ստացման մեթոդներ

1 . ջրային աղի լուծույթների էլեկտրոլիզակտիվ մետաղներ.

2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl22NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2

Մետաղների աղերի էլեկտրոլիզի ժամանակ, մի շարք լարումների մեջ կանգնելով մինչև ալյումին, կաթոդում ջուրը կրճատվում է` արտազատելով. ջրածնի գազև հիդրօքսիդի իոններ։ Աղի տարանջատման ժամանակ առաջացած մետաղի կատիոնները առաջացած հիդրօքսիդի իոններով հիմքեր են կազմում։

2 . Մետաղների փոխազդեցությունը ջրի հետ. 2Na+2H2O=2NaOH+H22Na+2H2O=2NaOH+H2 Այս մեթոդը գործնական կիրառություն չի գտնում ո՛չ լաբորատորիայում, ո՛չ արդյունաբերության մեջ։

3 . օքսիդների փոխազդեցությունը ջրի հետ. CaO+H2O=Ca(OH)2CaO+H2O=Ca(OH)2

4 . փոխանակման ռեակցիաներ(կարելի է ձեռք բերել ինչպես լուծելի, այնպես էլ անլուծելի հիմքեր)՝ Ba(OH)2+K2SO4=2KOH+BaSO4↓Ba(OH)2+K2SO4=2KOH+BaSO4↓CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaNO3.

Ամֆոտերային միացություններ - սանյութեր, որոնք, կախված ռեակցիայի պայմաններից, ցուցաբերում են թթվային կամ հիմնային հատկություններ։

Ամֆոտերային հիդրօքսիդներ - ջրի մեջ չլուծվող նյութեր, որոնք տաքացնելիս քայքայվում են մետաղի օքսիդի և ջրի.

Zn(OH) 2 = ZnO + H 2 O

2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O

2Al(OH) 3 \u003d Al 2 O 3 + 3H 2 O

Ամֆոտերային հիդրօքսիդի օրինակ է ցինկի հիդրօքսիդը: Այս հիդրօքսիդի բանաձևն իր հիմնական ձևով Zn(OH) 2 է: Բայց դուք կարող եք գրել ցինկի հիդրօքսիդի բանաձեւը թթվային տեսքով՝ առաջին տեղում դնելով ջրածնի ատոմները, ինչպես անօրգանական թթուների բանաձեւերում՝ H 2 ZnO 2 (նկ. 1): Այնուհետև ZnO 2 2-ը կլինի 2- լիցք ունեցող թթվային մնացորդ:

Ամֆոտերային հիդրօքսիդի առանձնահատկությունն այն է, որ այն քիչ է տարբերվում O-H և Zn-O կապերի ուժով: Այստեղից էլ՝ հատկությունների երկակիությունը։ Թթուների հետ ռեակցիաներում, որոնք պատրաստ են ջրածնի կատիոններ նվիրաբերել, ցինկի հիդրօքսիդի համար օգտակար է կոտրել Zn-O կապը՝ նվիրաբերելով OH խումբ և հանդես գալով որպես հիմք: Նման ռեակցիաների արդյունքում առաջանում են աղեր, որոնցում ցինկը կատիոն է, ուստի դրանք կոչվում են կատիոնային տիպի աղեր.

Zn(OH) 2 + 2HCl = ZnCl 2 + 2H 2 O

Ամֆոտերային օքսիդներ - աղ առաջացնող օքսիդներ, որոնք, կախված պայմաններից, ցուցաբերում են հիմնային կամ թթվային հատկություններ (այսինքն՝ դրսևորելով ամֆոտերիկություն): Ձևավորվում է անցումային մետաղներով։ Ամֆոտերային օքսիդներում մետաղները սովորաբար ունենում են օքսիդացման վիճակներ III-ից IV, բացառությամբ ZnO, BeO, SnO, PbO:

Ամֆոտերային օքսիդներ ունեն երկակի բնույթ. նրանք կարող են փոխազդել թթուների և հիմքերի (ալկալիների) հետ.

Ալ 2 Օ 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 Օ

Ալ 2 Օ 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2 Na:

Տիպիկ ամֆոտերային օքսիդներ : Հ 2 Օ, ԲեՈ, Ալ 2 Օ 3 , Քր 2 Օ 3 , Ֆե 2 Օ 3 և այլն։

9. Քիմիական թերմոդինամիկա. Համակարգի հասկացություններ, էնտրոպիա, էնթալպիա, քիմիական ռեակցիայի ջերմային ազդեցություն, Հեսսի օրենքը և դրա հետևանքները։ Ռեակցիայի էնդոթերմ և էկզոթերմ, թերմոդինամիկայի 1-ին և 2-րդ օրենքներ, Քիմիական ռեակցիայի արագություն (ազդող գործոններ), Վանտ Հոֆի կանոն, Վանտ Հոֆի հավասարում։

Քիմիական թերմոդինամիկա - գիտություն, որն ուսումնասիրում է համակարգերի և օրենքների կայունության պայմանները:

Թերմոդինամիկա - մակրոհամակարգերի գիտություն.

Թերմոդինամիկական համակարգ - շրջակա աշխարհի մակրոսկոպիկ մաս, որտեղ տեղի են ունենում տարբեր ֆիզիկական և քիմիական գործընթացներ:

ցրված համակարգ կոչվում է տարասեռ համակարգ, որտեղ մի փուլի փոքր մասնիկները հավասարաչափ բաշխված են մյուս փուլի ծավալով։

Էնտրոպիա (Հունարեն entropia-ից) - շրջադարձ, փոխակերպում: Էնտրոպիա հասկացությունն առաջին անգամ ներդրվել է թերմոդինամիկայի մեջ՝ էներգիայի անդառնալի ցրման չափը որոշելու համար։ Էնտրոպիան լայնորեն կիրառվում է գիտության այլ բնագավառներում. վիճակագրական ֆիզիկայում՝ որպես ցանկացած մակրոսկոպիկ վիճակի իրականացման հավանականության չափիչ; տեղեկատվության տեսության մեջ՝ ցանկացած փորձի (թեստի) անորոշության չափում, որը կարող է ունենալ տարբեր արդյունքներ: Էնտրոպիայի այս բոլոր մեկնաբանությունները խորը ներքին կապ ունեն։

Էնթալպիա (ջերմային ֆունկցիա, ջերմային պարունակություն) - թերմոդինամիկական ներուժ, որը բնութագրում է համակարգի վիճակը թերմոդինամիկական հավասարակշռության մեջ, երբ ճնշումը, էնտրոպիան և մասնիկների քանակը ընտրվում են որպես անկախ փոփոխականներ:

Պարզ ասած, էթալպիան այն էներգիան է, որը հասանելի է որոշակի մշտական ​​ճնշման դեպքում ջերմության վերածելու համար:

Ջերմային ազդեցությունները սովորաբար նշվում են քիմիական ռեակցիաների ջերմաքիմիական հավասարումների մեջ՝ օգտագործելով ΔH համակարգի էնթալպիայի (ջերմային պարունակության) արժեքները:

Եթե ​​ΔH< 0, то теплота выделяется, т.е. реакция является экзотермической.

Էնդոթերմիկ ռեակցիաների համար ΔH > 0:

Քիմիական ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը ռեակտիվների տվյալ քանակի համար արտազատվող կամ կլանված ջերմությունն է:

Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը կախված է նյութերի վիճակից։

Դիտարկենք ջրածնի և թթվածնի ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարումը.

2Հ 2 (Գ)+Օ 2 (Գ)= 2Հ 2 Օ(Գ), ΔH=−483.6կՋ

Այս գրառումը նշանակում է, որ երբ 2 մոլ ջրածինը փոխազդում է 1 մոլ թթվածնի հետ, գազային վիճակում առաջանում է 2 մոլ ջուր։ Այս դեպքում արտանետվում է 483,6 (կՋ) ջերմություն։

Հեսսի օրենքը - Իզոբարային-իզոթերմային կամ իզոխորիկ-իզոթերմային պայմաններում իրականացվող քիմիական ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը կախված է միայն սկզբնական նյութերի և ռեակցիայի արտադրանքի տեսակից և վիճակից և կախված չէ դրա առաջացման ուղուց:

Հեսսի օրենքի հետևանքները.

Հակադարձ ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը հավասար է հակառակ նշանով ուղիղ ռեակցիայի ջերմային ազդեցությանը, այսինքն. ռեակցիաների համար

դրանց համապատասխան ջերմային ազդեցությունները կապված են հավասարության հետ

2. Եթե մի շարք հաջորդական քիմիական ռեակցիաների արդյունքում համակարգը գալիս է մի վիճակի, որն ամբողջությամբ համընկնում է սկզբնականին (շրջանաձև պրոցես), ապա այդ ռեակցիաների ջերմային ազդեցությունների գումարը հավասար է զրոյի, այսինքն. մի շարք ռեակցիաների համար

դրանց ջերմային ազդեցությունների գումարը

Գոյացման էթալպիան հասկացվում է որպես պարզ նյութերից 1 մոլ նյութի առաջացման ռեակցիայի ջերմային ազդեցություն։ Սովորաբար, օգտագործվում են ձևավորման ստանդարտ էնթալպիաներ: Նշվում են կամ (հաճախ ցուցիչներից մեկը բաց է թողնվում, f - անգլերեն ձևավորումից):

Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը - Համակարգի ներքին էներգիայի փոփոխությունը մի վիճակից մյուսին անցնելու ժամանակ հավասար է արտաքին ուժերի աշխատանքի գումարին և համակարգին փոխանցվող ջերմության քանակին.

Համաձայն թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի՝ աշխատանքը կարող է կատարվել միայն ջերմության կամ էներգիայի այլ ձևի միջոցով։ Հետևաբար, աշխատանքը և ջերմության քանակը չափվում են նույն միավորներով՝ ջոուլներով (ինչպես նաև էներգիայով):

որտեղ ΔU-ն ներքին էներգիայի փոփոխությունն է, A-ն արտաքին ուժերի աշխատանքն է, Q-ը համակարգին փոխանցվող ջերմության քանակն է։

Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը - Հնարավոր չէ ոչ մի գործընթաց, որի միակ արդյունքը կլիներ ջերմության փոխանցումը ավելի սառը մարմնից ավելի տաք մարմնին

Վան Հոֆի կանոնը նշում է, որ ջերմաստիճանի յուրաքանչյուր 10° բարձրացման դեպքում քիմիական ռեակցիայի արագությունը մեծանում է 2-4 անգամ։

Այս կանոնը նկարագրող հավասարումը հետևյալն է. (\displaystyle ~V_(2)=V_(1)\cdot \gamma ^(\frac (T_(2)-T_(1))(10)))

որտեղ V 2-ը t 2 ջերմաստիճանում ռեակցիայի արագությունն է, իսկ V 1-ը t 1 ջերմաստիճանում ռեակցիայի արագությունն է.

ɣ-ը ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցն է: (եթե այն հավասար է, օրինակ, 2-ի, ապա ռեակցիայի արագությունը կավելանա 2 անգամ, երբ ջերմաստիճանը բարձրանա 10 աստիճանով):

Էնդոթերմիկ ռեակցիաներ - քիմիական ռեակցիաներ, որոնք ուղեկցվում են ջերմության կլանմամբ. Էնդոթերմիկ ռեակցիաների դեպքում էթալպիայի և ներքին էներգիայի փոփոխությունը դրական է (\displaystyle \Delta H>0)(\displaystyle \Delta U>0), ուստի ռեակցիայի արտադրանքները պարունակում են ավելի շատ էներգիա, քան սկզբնական բաղադրիչները։

Էնդոթերմիկ ռեակցիաները ներառում են.

օքսիդներից մետաղների վերացման ռեակցիաներ,

էլեկտրոլիզ (էլեկտրական էներգիան կլանում է),

էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիա (օրինակ՝ ջրում աղերի լուծում),

իոնացում,

ջրի պայթյուն - փոքր քանակությամբ ջրին մատակարարվող մեծ քանակությամբ ջերմություն ծախսվում է ակնթարթային տաքացման և հեղուկը գերտաքացվող գոլորշու փուլային անցման վրա, մինչդեռ ներքին էներգիան մեծանում է և դրսևորվում է գոլորշու երկու էներգիայի տեսքով՝ ներմոլեկուլային ջերմային: և միջմոլեկուլային ներուժը:

ֆոտոսինթեզ.

էկզոտերմիկ ռեակցիա - քիմիական ռեակցիա, որն ուղեկցվում է ջերմության արտանետմամբ. Էնդոթերմիկ ռեակցիայի հակառակը:

Մինչ հիմքերի և ամֆոտերային հիդրօքսիդների քիմիական հատկությունները քննարկելը, եկեք հստակ սահմանենք, թե ինչ է դա։

1) Հիմքերը կամ հիմնական հիդրօքսիդները ներառում են մետաղների հիդրօքսիդներ +1 կամ +2 օքսիդացման վիճակում, այսինքն. որոնց բանաձևերը գրված են կամ MeOH կամ Me(OH) 2: Այնուամենայնիվ, կան բացառություններ. Այսպիսով, հիդրօքսիդները Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2 չեն պատկանում հիմքերին։

2) Ամֆոտերային հիդրօքսիդները ներառում են մետաղների հիդրօքսիդներ +3, +4 օքսիդացման վիճակում և, որպես բացառություն, հիդրօքսիդներ Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2: Մետաղների հիդրօքսիդները օքսիդացման վիճակում +4, դյույմ ՕԳՏԱԳՈՐԾԵԼ առաջադրանքներչեն հանդիպում, հետևաբար չեն դիտարկվի:

Հիմքերի քիմիական հատկությունները

Բոլոր հիմքերը բաժանված են.

Հիշեցնենք, որ բերիլիումը և մագնեզիումը հողալկալիական մետաղներ չեն:

Բացի ջրում լուծվող լինելուց, ալկալիները նաև շատ լավ տարանջատվում են ջրային լուծույթներում, մինչդեռ չլուծվող հիմքերը ունեն ցածր աստիճանտարանջատում.

Լուծելիության և ալկալիների և չլուծվող հիդրօքսիդների միջև տարանջատման ունակության այս տարբերությունն իր հերթին հանգեցնում է դրանց քիմիական հատկությունների նկատելի տարբերությունների: Այսպիսով, մասնավորապես, ալկալիները քիմիապես ավելի ակտիվ միացություններ են և հաճախ ընդունակ են մտնելու այն ռեակցիաների մեջ, որոնց մեջ չեն մտնում անլուծելի հիմքերը:

Հիմքերի արձագանքը թթուների հետ

Ալկալիները փոխազդում են բացարձակապես բոլոր թթուների հետ, նույնիսկ շատ թույլ և չլուծվող թթուների հետ: Օրինակ:

Անլուծելի հիմքերը արձագանքում են գրեթե բոլորի հետ լուծելի թթուներՄի արձագանքեք չլուծվող սիլիցիումի թթվի հետ.

Հարկ է նշել, որ ինչպես ուժեղ, այնպես էլ թույլ հիմքերՀետ ընդհանուր բանաձեւ Me (OH) 2 տեսակը թթվի պակասով կարող է ձևավորել հիմնական աղեր, օրինակ.

Փոխազդեցություն թթվային օքսիդների հետ

Ալկալիները փոխազդում են բոլոր թթվային օքսիդների հետ՝ առաջացնելով աղեր և հաճախ ջուր.

Անլուծելի հիմքերը կարող են արձագանքել կայուն թթուներին համապատասխանող բոլոր բարձր թթվային օքսիդների հետ, օրինակ՝ P 2 O 5, SO 3, N 2 O 5, միջին աղերի ձևավորմամբ1.

Me (OH) 2 ձևի անլուծելի հիմքերը ջրի առկայության դեպքում արձագանքում են ածխաթթու գազով բացառապես հիմնական աղերի ձևավորմամբ։ Օրինակ:

Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O

Սիլիցիումի երկօքսիդի հետ, իր բացառիկ իներտության շնորհիվ, արձագանքում են միայն ամենաուժեղ հիմքերը՝ ալկալիները։ Այս դեպքում ձևավորվում են նորմալ աղեր: Ռեակցիան չի ընթանում չլուծվող հիմքերով։ Օրինակ:

Հիմքերի փոխազդեցությունը ամֆոտերային օքսիդների և հիդրօքսիդների հետ

Բոլոր ալկալիները փոխազդում են ամֆոտերային օքսիդների և հիդրօքսիդների հետ։ Եթե ​​ռեակցիան իրականացվում է ամֆոտերային օքսիդի կամ հիդրօքսիդի միաձուլման միջոցով պինդ ալկալիի հետ, ապա նման ռեակցիան հանգեցնում է ջրածնազուրկ աղերի առաջացմանը.

Եթե ​​օգտագործվում են ալկալիների ջրային լուծույթներ, ապա առաջանում են հիդրոքսոմպլեքս աղեր.

Ալյումինի դեպքում խտացված ալկալիի ավելցուկի ազդեցության տակ Na աղի փոխարեն առաջանում է Na 3 աղ.

Հիմքերի փոխազդեցությունը աղերի հետ

Ցանկացած հիմք փոխազդում է ցանկացած աղի հետ միայն այն դեպքում, եթե միաժամանակ երկու պայման կա.

1) մեկնարկային միացությունների լուծելիությունը.

2) ռեակցիայի արտադրանքների մեջ նստվածքի կամ գազի առկայությունը

Օրինակ:

Հիմքերի ջերմային կայունություն

Բոլոր ալկալիները, բացի Ca(OH) 2-ից, դիմացկուն են ջերմության նկատմամբ և հալվում են առանց քայքայվելու:

Բոլոր չլուծվող հիմքերը, ինչպես նաև մի փոքր լուծվող Ca (OH) 2-ը, տաքանալիս քայքայվում են։ Կալցիումի հիդրօքսիդի տարրալուծման ամենաբարձր ջերմաստիճանը մոտ 1000 o C է.

Չլուծվող հիդրօքսիդներն ունեն շատ ավելի ցածր տարրալուծման ջերմաստիճան: Այսպիսով, օրինակ, պղնձի (II) հիդրօքսիդը քայքայվում է արդեն 70 o C-ից բարձր ջերմաստիճանում.

Ամֆոտերային հիդրօքսիդների քիմիական հատկությունները

Ամֆոտերային հիդրօքսիդների փոխազդեցությունը թթուների հետ

Ամֆոտերային հիդրօքսիդները արձագանքում են ուժեղ թթուներ:

Ամֆոտերային մետաղների հիդրօքսիդները +3 օքսիդացման վիճակում, այսինքն. տեսակի Me (OH) 3, չեն փոխազդում թթուների հետ, ինչպիսիք են H 2 S, H 2 SO 3 և H 2 CO 3, քանի որ աղերը, որոնք կարող են ձևավորվել նման ռեակցիաների արդյունքում, ենթակա են անդառնալի հիդրոլիզի: բնօրինակ ամֆոտերային հիդրօքսիդ և համապատասխան թթու.

Ամֆոտերային հիդրօքսիդների փոխազդեցությունը թթվային օքսիդների հետ

Ամֆոտերային հիդրօքսիդները արձագանքում են ավելի բարձր օքսիդներ, որոնք համապատասխանում են կայուն թթուներին (SO 3, P 2 O 5, N 2 O 5):

Ամֆոտերային մետաղների հիդրօքսիդները +3 օքսիդացման վիճակում, այսինքն. տիպ Me (OH) 3, մի արձագանքեք SO 2 և CO 2 թթվային օքսիդների հետ:

Ամֆոտերային հիդրօքսիդների փոխազդեցությունը հիմքերի հետ

Հիմքերից ամֆոտերային հիդրօքսիդները փոխազդում են միայն ալկալիների հետ։ Այնուամենայնիվ, եթե օգտագործվում է ջրի լուծույթալկալիներ, ապա առաջանում են հիդրոքսոմպլեքս աղեր.

Իսկ երբ ամֆոտերային հիդրօքսիդները միաձուլվում են պինդ ալկալիների հետ, ստացվում են դրանց անջուր անալոգները.

Ամֆոտերային հիդրօքսիդների փոխազդեցությունը հիմնական օքսիդների հետ

Ամֆոտերային հիդրօքսիդները արձագանքում են, երբ միաձուլվում են ալկալային և հողալկալիական մետաղների օքսիդների հետ.

Ամֆոտերային հիդրօքսիդների ջերմային տարրալուծում

Բոլոր ամֆոտերային հիդրօքսիդները չեն լուծվում ջրում և, ինչպես ցանկացած չլուծվող հիդրօքսիդ, քայքայվում են, երբ տաքանում են համապատասխան օքսիդի և ջրի մեջ:

Անօրգանական քիմիական միացությունների երեք հիմնական դաս կա՝ օքսիդներ, հիդրօքսիդներ և աղեր։ Առաջինները բաժանվում են երկու խմբի՝ ոչ աղ առաջացնող (դրանք ներառում են ածխածնի օքսիդը, ազոտի օքսիդը, ազոտի մոնօքսիդը և այլն) և աղ առաջացնող, որոնք իրենց հերթին հիմնային են, թթվային և ամֆոտերային։ Հիդրօքսիդները բաժանվում են թթուների, հիմքերի և ամֆոտերային: Աղերը հիմնային են, թթվային, միջին և կրկնակի։ Ամֆոտերային օքսիդները և հիդրօքսիդները ավելի մանրամասն կներկայացվեն ստորև:

Ի՞նչ է ամֆոտերիկը:

Դա անօրգանական քիմիական նյութի կարողությունն է՝ դրսևորելու ինչպես թթվային, այնպես էլ հիմնային հատկություններ՝ կախված ռեակցիայի պայմաններից։ Նման հատկություն ունեցող նյութերը կարող են ներառել օքսիդներ և հիդրօքսիդներ: Առաջիններից կարելի է անվանել անագի, բերիլիումի, մանգանի, ցինկի, երկաթի (II), (III) օքսիդը և երկօքսիդը։ Ամֆոտերային հիդրօքսիդները ներկայացված են այդպիսի նյութերով՝ բերիլիում, ալյումին, երկաթի (II) հիդրօքսիդ, երկաթ, ալյումինի մետահիդրօքսիդ, տիտանի երկհիդրօքսիդ։ Վերը թվարկված միացություններից ամենատարածված և հաճախ օգտագործվողները երկաթն ու ալյումինի օքսիդն են, ինչպես նաև այդ մետաղների հիդրօքսիդները:

Ամֆոտերային օքսիդների քիմիական հատկությունները

Ամֆոտերային օքսիդներն ունեն և՛ թթվային, և՛ հիմնային միացությունների հատկություններ։ Որպես թթվային՝ նրանք կարող են փոխազդել ալկալիների հետ։ Այս տեսակի ռեակցիայի ժամանակ առաջանում են աղ և ջուր։ Նրանք նույնպես մտնում են քիմիական ռեակցիահիմնական օքսիդներով։ Ցույց տալով իրենց հիմնական հատկությունները՝ փոխազդում են թթուների հետ, որի արդյունքում առաջանում են աղ ու ջուր, ինչպես նաև թթվային օքսիդների հետ, որոնց շնորհիվ կարելի է աղ ստանալ։

Ամֆոտերային օքսիդներ ներգրավող ռեակցիայի հավասարումների օրինակներ

AI 2 O 3 + 2KOH \u003d 2KAIO 2 + H 2 O - այս ռեակցիան ցույց է տալիս ամֆոտերային օքսիդների թթվային հատկությունները: 2АІ 2 О 3 + 6НІ = 4АІСІ 3 + 3Н 2 О; AI 2 O 3 + 3CO 2 \u003d AI 2 (CO 3) 3 - այս հավասարումները ծառայում են որպես այդպիսի օքսիդների հիմնական քիմիական հատկությունների օրինակ:

Ամֆոտերային հիդրօքսիդների քիմիական հատկությունները

Նրանք կարողանում են քիմիական փոխազդեցության մեջ մտնել ինչպես ուժեղ թթուների, այնպես էլ ալկալիների հետ, իսկ նրանցից ոմանք արձագանքում են նաև թույլ թթուների հետ։ Նրանք բոլորը, երբ ենթարկվում են բարձր ջերմաստիճանի, քայքայվում են օքսիդի և ջրի: Երբ ամֆոտերային հիդրօքսիդը փոխազդում է թթվի հետ, առաջանում են աղ և ջուր։ Բոլոր նման հիդրօքսիդները ջրի մեջ անլուծելի են, հետևաբար, նրանք կարող են արձագանքել միայն որոշ միացությունների լուծույթների, բայց ոչ չոր նյութերի հետ:

Ամֆոտերային օքսիդների ֆիզիկական հատկությունները, դրանց պատրաստման և կիրառման եղանակները

Ֆերումի օքսիդը (II) թերեւս ամենատարածված ամֆոտերային օքսիդն է: Այն ստանալու մի քանի եղանակ կա: Այն լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերության մեջ։ Այլ ամֆոտերային օքսիդներ նույնպես օգտագործվում են բազմաթիվ ճյուղերում՝ մետաղագործությունից մինչև սննդի արդյունաբերություն։

Ֆերումի (II) օքսիդի տեսքը, պատրաստումը և օգտագործումը

Այն սև պինդ է։ Նրա բյուրեղյա վանդակը նման է ուտելի աղին: Բնության մեջ այն կարելի է գտնել վուեստիտ հանքանյութի տեսքով։
Այս քիմիական միացությունը ստացվում է չորս տարբեր եղանակներով. Առաջինը— երկաթի օքսիդի (ІІІ) նվազեցում ածխածնի երկօքսիդի միջոցով: Միաժամանակ այս երկու նյութերի նույն քանակությունը խառնելով՝ կարելի է ստանալ երկու մասի երկաթի օքսիդ (II) և մեկ մաս՝ ածխաթթու գազ։ Երկրորդ մեթոդստացում - երկաթի փոխազդեցությունն իր օքսիդների հետ, օրինակ՝ ֆերումի (ІІІ) օքսիդի հետ, մինչդեռ ոչ մի կողմնակի արտադրանք չի ձևավորվում։

Սակայն նման ռեակցիայի համար անհրաժեշտ է պայմաններ ստեղծել բարձր ջերմաստիճանի տեսքով՝ 900-1000 աստիճան Ցելսիուս։ Երրորդ ճանապարհ- երկաթի և թթվածնի ռեակցիան, այս դեպքում ձևավորվում է միայն երկաթի օքսիդ (II): Այս գործընթացն իրականացնելու համար կպահանջվի նաև ելանյութերի ջեռուցում։ Չորրորդ մեթոդստացումը գունավոր օքսալատ է: Նման ռեակցիան պահանջում է բարձր ջերմաստիճան, ինչպես նաև վակուում: Արդյունքում՝ ֆերումի (II) օքսիդը, ածխածնի երկօքսիդը և ածխածնի երկօքսիդ 1:1:1 հարաբերակցությամբ։ Վերոնշյալից կարելի է եզրակացնել, որ ամենապարզը և հատուկ պայմաններ չպահանջողն այս նյութի ստացման առաջին մեթոդն է։ Երկաթի օքսիդը (II) օգտագործվում է երկաթի ձուլման համար, այն նաև որոշ ներկանյութերի բաղադրիչներից է և օգտագործվում է պողպատի սևացման գործընթացում։

Երկաթի օքսիդ (III)

Դա ոչ պակաս տարածված ամֆոտերային օքսիդ է, քան վերը նկարագրվածը: Նորմալ պայմաններում այն ​​կարմիր-շագանակագույն պինդ է։ Բնության մեջ այն կարելի է գտնել հանքանյութի հեմատիտի տեսքով, որն օգտագործվում է ոսկերչական իրերի արտադրության մեջ։ Արդյունաբերության մեջ այս նյութը լայնորեն կիրառվել է. այն օգտագործվում է որոշ շինանյութերի ներկման համար, ինչպիսիք են աղյուսը, սալահատակները և այլն, ներկերի, այդ թվում՝ տպագրության և էմալների արտադրության մեջ։ Բացի այդ, տվյալ նյութը ծառայում է որպես սննդի ներկ, որը կոչվում է E172: Քիմիական արդյունաբերության մեջ այն օգտագործվում է ամոնիակի արտադրության մեջ՝ որպես կատալիզատոր։

Ալյումինի օքսիդ

Ամֆոտերային օքսիդներն իրենց ցանկում ներառում են նաև ալյումինի օքսիդը։ Այս նյութը նորմալ պայմաններում ունի պինդ վիճակ։ Այս օքսիդի գույնը սպիտակ է։ Բնության մեջ դրա մի մասը կարելի է գտնել ալյումինի, ինչպես նաև շափյուղայի և սուտակի տեսքով։ Այն հիմնականում օգտագործվում է քիմիական արդյունաբերության մեջ որպես կատալիզատոր։ Բայց այն նաև օգտագործվում է կերամիկայի արտադրության մեջ։

ցինկի օքսիդ

Այս քիմիական միացությունը նույնպես ամֆոտեր է։ Այն անգույն պինդ նյութ է, որը չի լուծվում ջրում։ Ստացվում է հիմնականում ցինկի տարբեր միացությունների տարրալուծման միջոցով։ Օրինակ՝ դրա նիտրատը։ Սա ազատում է ցինկի օքսիդ, ազոտի երկօքսիդ և թթվածին: Այս նյութը կարող եք ստանալ նաև ցինկի կարբոնատի տարրալուծման միջոցով։ Նման ռեակցիայի դեպքում, բացի ցանկալի միացությունից, այն նաև ազատվում է ածխաթթու գազ. Հնարավոր է նաև ցինկի հիդրօքսիդը քայքայել նրա օքսիդի և ջրի մեջ: Վերոհիշյալ երեք գործընթացներն իրականացնելու համար պահանջվում է բարձր ջերմաստիճանի ազդեցություն: Ցինկի օքսիդը օգտագործվում է տարբեր ոլորտներում, օրինակ՝ քիմիական (որպես կատալիզատոր) ապակու արտադրության համար, բժշկության մեջ՝ մաշկի արատների բուժման համար։

բերիլիումի օքսիդ

Այն ստացվում է հիմնականում միջոցով ջերմային տարրալուծումայս տարրի հիդրօքսիդը: Սա նաև ջուր է արտադրում։ Այն ունի անգույն պինդի տեսք։ Այս օքսիդը գտնում է իր կիրառությունը տարբեր ոլորտներում որպես ջերմակայուն նյութ:

Անագի օքսիդ

Այն ունի մուգ գույն, նորմալ պայմաններում ունի ամուր վիճակ։ Այն, ինչպես շատ այլ ամֆոտերային օքսիդներ, հնարավոր է ստանալ՝ քայքայելով դրա հիդրօքսիդը։ Արդյունքում առաջանում են խնդրո առարկա նյութը և ջուրը։ Սա նաև պահանջում է բարձր ջերմաստիճանի ազդեցություն: Այս միացությունն օգտագործվում է քիմիական արդյունաբերության մեջ որպես ռեդոքս ռեակցիաների վերականգնող նյութ, ավելի քիչ հաճախ օգտագործվում է որպես կատալիզատոր։

Ամֆոտերային հիդրօքսիդների հատկությունները, պատրաստումը և օգտագործումը

Ամֆոտերային հիդրօքսիդները օգտագործվում են ոչ պակաս լայնորեն, քան օքսիդները: Իրենց բազմակողմանի քիմիական վարքագծի շնորհիվ դրանք հիմնականում օգտագործվում են բոլոր տեսակի միացություններ ստանալու համար։ Բացի այդ, երկաթի հիդրօքսիդը (անգույն պինդ) օգտագործվում է մարտկոցների արտադրության մեջ. ալյումինի հիդրօքսիդ - ջրի մաքրման համար; բերիլիումի հիդրօքսիդ - օքսիդ ստանալու համար:

Տեսադաս 2. ամֆոտերային հիդրօքսիդներ. Փորձառություններ

Դասախոսություն: Հիմքերի և ամֆոտերային հիդրօքսիդների բնորոշ քիմիական հատկությունները

Հիդրօքսիդները և դրանց դասակարգումը

Ինչպես արդեն գիտեք, հիմքերը ձևավորվում են մետաղի ատոմներից և հիդրոքսո խմբից (OH -), ուստի դրանք այլ կերպ կոչվում են հիդրօքսիդներ: Հիմքերի մի քանի դասակարգում կա.

1. Ջրի հետ կապված դրանք բաժանվում են.

լուծելի,

անլուծելի.

Լուծվող հիմքերը ներառում են ալկալային և հողալկալիական մետաղների հիդրօքսիդներ, ուստի դրանք կոչվում են ալկալիներ: Ամոնիումի հիդրօքսիդը նույնպես կարող է վերագրվել նույն խմբին, բայց ի տարբերություն առաջինի, այն ավելի թույլ էլեկտրոլիտ է: Այլ մետաղներից առաջացած հիմքերը ջրի մեջ չեն լուծվում։ Ալկալիները ջրի մեջ p-re ամբողջությամբ տարանջատվում են մետաղական կատիոնների և հիդրօքսիդի անիոնների՝ OH-իոնների: Օրինակ՝ NaOH → Na + + OH - .

2. Այլ քիմիական նյութերի հետ փոխազդեցությամբ հիդրօքսիդները բաժանվում են.

հիմնական հիդրօքսիդներ,

թթվային հիդրօքսիդներ (թթվածին պարունակող թթուներ),

ամֆոտերային հիդրօքսիդներ.

Այս բաժանումը կախված է մետաղի կատիոնի լիցքից։ Երբ կատիոնի լիցքը +1 կամ +2 է, ապա հիդրօքսիդը կունենա հիմնական հատկություններ։ Հիդրօքսիդները համարվում են ամֆոտերային հիմքեր, որոնց մետաղական կատիոններն ունեն +3 և +4 հավասար լիցք։

Բայց կան մի շարք բացառություններ.

La(OH) 3, Bi(OH) 3, Tl(OH) 3 հիմքեր են.

Be (OH) 2, Sn (OH) 2, Pb (OH) 2, Zn (OH) 2, Ge (OH) 2 - ամֆոտերային հիմքեր:

Հիմքերի քիմիական հատկությունները

Հիմքերը ունակ են փոխազդելու թթուների և թթվային օքսիդների հետ։ Փոխազդեցության ընթացքում տեղի է ունենում աղերի և ջրի ձևավորում.

Ba (OH) 2 + CO 2 → BaCO 3 + H 2 O;

KOH + HCl → KCl + H 2 O:

Ալկալիները, ամոնիումի հիդրօքսիդը միշտ փոխազդում են աղի լուծույթների հետ՝ միայն չլուծվող հիմքերի առաջացման դեպքում.

2KOH + FeCl 2 → 2KCl + Fe (OH) 2;

6NH 4 OH + Al 2 (SO 4) 3 → 2Al (OH) 3 + 3 (NH 4) 2SO 4 .

Թթվի ռեակցիան հիմքի հետ կոչվում է չեզոքացում։ Այս ռեակցիայի ընթացքում H+ թթվային կատիոնները և OH- հիմքային անիոնները կազմում են ջրի մոլեկուլներ։ Դրանից հետո լուծույթի միջավայրը դառնում է չեզոք: Արդյունքում ջերմությունն ազատվում է։ Լուծումների մեջ դա հանգեցնում է հեղուկի աստիճանական տաքացման: Հզոր լուծույթների դեպքում բավականաչափ ջերմություն կա հեղուկի եռման համար։ Պետք է հիշել, որ չեզոքացման ռեակցիան տեղի է ունենում բավականին արագ։

Ամֆոտերային հիդրօքսիդների քիմիական հատկությունները

Ամֆոտերային հիմքերը փոխազդում են ինչպես թթուների, այնպես էլ ալկալիների հետ։ Փոխազդեցության ընթացքում առաջանում են աղ և ջուր։ Թթուների հետ որևէ ռեակցիա անցնելիս ամֆոտերային հիմքերը միշտ ցուցադրում են բնորոշ հիմքերի հատկությունները.

Cr(OH) 3 + 3HCl → CrCl 3 + 3H 2 O.

Ալկալիների հետ ռեակցիայի ժամանակ ամֆոտերային հիմքերը կարողանում են դրսևորել թթուների հատկությունները։ Ալկալիների հետ միաձուլման գործընթացում առաջանում են աղ և ջուր։