Alyuminiy
III A gurppachaning ikkinchi elementi alyuminiydir. Alyuminiydir atom radusi bgornikidan kattaroq bo’lgan sababli , ionlanish energiyasi kichikroq , shuning uchun ham alyuminiyning metalik xossalari bornikiga qaraganda kuchliroq nomoyonn bo’ladi. amfoter elementdir. A1 ning tabiyatda tarqalgan birikmalari.. — boksit ( korund), Me [2si2o8 ; Me5[AL2Si2O 10 ] ; KAI 2 [AISi3 O10 ] (OH)2 – muskovit , ( NA, k)2 [AL2 Si2 O8 ] – nefelin, AI4 [SI4 O10] (OH)8 – kaolinit, Na3 [AIF6]-krolit. AI ning yer postlog’idagi umimiy miqdordagi 5,5 at % ni tashkil etadi. tabiyatdan faqat birikma holiday uchraydi.
Olinishi. Alyuminiy, asosason boksit AL2 o3 . H2o dan elektroliz usuli bilan olinadi. Boksitning suyuqlanish temperaturasini pasaytirish uchun ftoridlar CaF3, MgF3, AIF3 qo’shiladi, elektroliz jarayoni quydagicha boradi;
A1 2 o 3 – AI + +AIO-33 ( suyuqlanma)
Kotodda: AI+3+3e-AI0
Anodda: 4AIO-3 3 – 12e-2AI2o3+o0
Elektrolizer ko’rpisi katod vazifasini bajaradi. Unda alyuminiy suyuq xolatda ajralib chiqadi. (T suyuqli = 66 0 C ). Grafikdan yasalgan anondda kislarod ajralib chiqadi va grafikni uglerod oksidlarigacha oksidlaydi.
Xossalari Ai-ok , kumushsimon , plastic ( yumshoq ), yengil elektorni yahshi o’tkazuchan , havoda oksidlanuvchi metal. Kimyovoy xossalari jixatidan,aktivlik qatorida ishqori-yer metallardan bevosita keng tursa – da , sirtida oksid parda xosil qilgani uchun passif metal xisoblanadi. AI – metallmasla raksaga kirishadi:
2AI + 3 SI 2 = 2 ALSI 3
Alyuminiy ishqoriy metallar , kabi gidrit xosil qilish xossasiga ega, ular oddiy va kompeleks gidritlar xolida bo’ladi.
2AI+N2 =2AIN
AISI 3 + 4 LIN = LI [ AI N 4] +3 LISI
3 LI [ AIN 4] + AISI 3 = 4 AIN 3 = 3 LISI
AIN 3 + NAH = NA [ AIH 4]
NA [ AIH 4 ] = 2 NAH = NA 3 [ AIH 6]
Alyuminy amfoter hossaga ega bo’lganligiga sababliham kislata,ham asoslarbilan reaciyaga kirishadi
2AI+6HCI=2AICI3+3H2
2AI+2NAOH+2H2O=2NAAIO3+3H
Shuningdek,kation kompleks va onion kompleks hosil qiladi:
2AI +6H+6H2O=2[AI(OH2)6]3 ++ 3 H2, e0 = — 1,66 B
2AI+ 6 H2O + 6OH-= 2[AI (OH) 6 ] 3 + 3H 2, E= -2 ,35B
2AI + NAOH + 6H2O = 2NA 3 [AI( OH ) 6 ]+3H2
Hosil bo’lgan ko’pleks tuz-natriy gegsagidroksaalyuminat deb aytiladi. Ai-metalli ishqorlarbilan kislotalarga nisbatan osonroq reaksiyaga kirishadi,cunki alyuminiyning kislotali muhdagi oksidlanish potenciyali qiymati ishqoriy muhitdagidan katta. Alyumiynining ustki oksid pardasini o’tkir asbob yordamida , yoki amalgama hosil qilib olib tashlansa , alyuminiy shiddat bilan suvda eriydi .
2ai+6h2o——-à2ai(oh)3+3h2
Nitrat va sulfat kislotalar bilan alyuminiy tasirlashganda ham uning sirtida oksid pardahosil bo’ladi va bu oksid himoya qavat vazifasini bajaradi.shu sababli alyuminiy metali bu kislotalar bilan qiyinroq tasitasirlashdi ,sovuq eritmalarda reaksiya bormaydi.
Alyuminiy oksidi-AI2O3 oq rangli,suvda erimayduigan modda. Amorf va kristall holatda mavjud bo’lib kislota va ishqorlarda eriydi. Yuqori temperaturaga chidamli modda .tabiatda AI203-boksid nomi bilan ataladiga mineral holida bo’ladi.ko’pincha AI(0H)3 termik parchalanib olinadi.
2AI (0H)3 —à AI2O3 + 3H2o
Bu usul bilan olinadigan AI2O3 glinozem deyiladi. Alyuminiy oksidi amfoter oksidligi sababli kislota va ishqorlarda eruydi:
AI2O3+3H2SO 4 = AI2 ( SO4 )3 + 3H2O (QIYIN BORADI)
AI2 O 3 + 2NAOH= 2NaA IO2 + H2O (OSON BO’LADI)
NaAAOI2 + 2H2O = NA [ AI( OH) 4 ]
Alyuminiy gidroksidi – AI (OH) 3 suvda (PH=7) erimaydigan, amfoter xossali, oq amorf madda. Lekin eritma muxiti keskin o’zgarsa ( Ph<7) kislotalar va ( Ph>7 ) ishqorlar tasirida eriydi.
AI(OH )3 + 3 H CI= AICI3 + 3H2O
AI(OH)3 +3H+—à AI 3 + + 3H2O = [ AI (H2O) 6] 3+
AI( OH) 3 + NaOH= NA { AI (OH)4 ]
AI(OH )3 + OH- à [AI(OH)4]-
Barcha suvda erimaydigtan gidroksidlar kabi alyuminiy gidrooksidi xam alyuminiy tuzlarga ishqor tasir ettirib olinadi:
AICI 3 + 3NAOH = AI (OH) 3 à +3 NACI
Reaksiya uchun olingan reagentlar tuz : ishqor = 1 : 3 qatiy ekvimolyar nisbatda bo’lishi shart.bu riaksiya quydagicha boradi. AI – tuzlari suvda eriganda AI3 + iyoni gidratlangan [AI(H2O)6 ] 3= xolda bo’ladi va reaksiyada shu ion ishtirok etadi:
[AI (H2O)6]3++ OH- = [AI(H2O) 5 OH]2++H2O
[AI (H2O)5OH] 2 ++ OH- = [AI(H2O) 4 )OH]2++H2O
[AI (H2O)4(OH)2 ] ++ OH- = [AI(H2O) 3 (OH)3]+H2O
Hosil bo’lgan birikma [AI(OH)3-(H2O)3 polimer tuzilishli bo’lib, AI (OH)3-XH2O tarkibga to’gri keladi.[AI(OH)3]-amfoter modda uning kislata va ishhorda erishini quyidagi umumiy (sxema)tenglama bilan tushuntirish mumkin .
N[ AI ( OH2 )6]3= à [ AI ( OH )3]n à n [ AI ( oh )6]3-
[ H3AI3] n
Bu tenglamadagi asosan kislotali (ph<7) eritmalardan alyuminiy kristallogidratlar;
AI2(SO4)3 . 18H3O, AI(NO3)3. 9H2O, AI CI 3 . 6H2O olinadi. Ishqoriy ( p H>7), eritmalardan turli alyuminat tuzlarri NA [AI(OH)4(H2O) 2], NA3 [ AI(OH)6] olinadi.
Alyuminiy tuzlari gidrolizlanadi.Gigroliz reaksiyaslari bosqichli tarizda boradi. Buni AI2 (SO4)5 tuzi misolida ko’rib chiqaylik:
1 bosqich: H2O
[ AI ( H2O )6]+3 à [ AI ( OH ) ( H2O )5]2+ + ( Ph< 7 )
Hosil bo’lgan kompleks ion – pentakavo-gigroksaolyuminat ion eritmaning pH iga , temperaturaga va tuzning konsentratsiyasiga bog’liq holda gigrolizlanishda davom etadi.
I I bosqich:
H2o
[ AI ( OH )( H2O )5]2+ à [ AI ( OH)2 ( H2O )4] + + H= ( Ph<7 )
III bosqich:
H2o
[ AI ( OH )2( H2O )4]+ à [ AI ( OH)3 ( H2O )3] + H +
Lekin oxirgi boschiq juda kam darajada ro’y beradi.odatda gidroliz I-II bosqichlarda to’xtaydi va alyuminiyning gidroksotuzlarri: [ AI (OH) (H2O) 5] SO4 ; [ AI ( OH)2 ( H2O)4]2 SO4 xosil bo’ladi. Agar gidroliz oxirgacha borganda edi, AI(OH)3 . x H2O suvda deyarli erimaydigan modda hosil bo’lar edi. Lekin AI 3= ko’pchilik tuzlari tiniq eritmalar xosil qiladi. Buning sababi alyuminiy tuzlari gidrolizining oxirgacha bormasligidir.
Alyuminiy gidroksidining degidratlangan, yani suzsizlantirilgan shakli ‘ alyumogol’ texnikada adsorbent sifatida ishlatiladi.alyumogelning mexanik va kimyoviy jixatdan barqaror bo’lishining sababi
AI (OH) 3 . x H2O tarkibidagi (> AI – O à AI <) ‘oksol’
|
H
Bog’larining temperature tasirida juda barqaror (> AI – O à AI <) — ‘oksol’ bog’larga aylanib ketishidir.
Alyuminiy qator gidroksi , o’rta va qo’sh tuzlar xosil qiladi. Bulardan galagenli , sulfatli, nitratli, asetatli tuzlar suvda yahshu eriydi.
Alyuminiy birikmalarining ishlatilishi. Alyuminiy oksidi AI2O3 ning tabiatda kiristall holatda uchraydigan turi korund deb ataladi. Qum aralashdan mayday korund ‘ jilvir’ deyiladi. Ozgina xrom qo’shimchasi bo’lgan korund kiristallari ‘yoqut‘ deb ataladi.
Alyuminiy ko’p ishlatiladiga soxa aviatsiya sanoatidir. Samolyotlar 23 qismi alyumiydan va alyuminiy qotishmalardan yasaladi.shuning uchun alyuminiyni qanotli metal ham deyiladi. Alyuminiydan kabellar , simlar tayyorlanadi.Mis bilan elektr o’tkazuchanligi juda yaqin bo’lgan alyuminiy buyumlarning massasi mis buyumlarnikidan ikki marta yengil bo’ladi.
Alyuminiy korroziyaga uchramasligi sababli undan mashinasozlikda turli detallar , nitrat kislota tashiladigan idishlar yasaladi. Avtobus , trolleybus va vagonlarning korpuslari alyuminiydan yasaladi. Alyuminiydan oziq-ovqat sanoatida turli xil idishlar va choynaklar yasaladi.
Alyuminiy va uning qotishmalari harbiy soxada tanksozlikda, artilleriyada,portlovchi moddalar , yorutuvchi va yondiruvchi snaryadlar tayyorlashdaham ishlatiladi.
Temir buyumlarni korroziyada saqlash uchun ularning sirti alyuminiy kukunidan tayyorlangan kumushsimon bo’yoq bilan qoplanadi.
Metallurgiyada ko’pgina metallar alyuminiy yordamida ajratib olinadi. U ko’pchilik metallarning oksidlaridan kislorodni tortib olidi.metallarning ularning oksidlaridan alyuminiy yordamida qaytarib olish usuli alyiminotermiya deyiladi:
2AI + Cr2O3 à AI2 O3 + 2 C r
Xrom , marganes , vanadiy , titan va boshqa metallarni ularning oksidlaridan qaytarib olishda , maxsus po’latlarni olishda alyuminotermiya usuli qo’llaniladi. Alyuminiy kukuni FE 3O 4 – temir kuyundisi bilan ekvimolyar nisbatlarida aralashtirilib metal ( temir ) sim ustiga qoplanilsa elektrpayvandlashdagi elektrod hosil bo’ladi. Metal sirtidagi qotishma termit deyiladi. Elektrpayvandlashda quydagi reaksiya boradi.
8 AI + 3 FE 3 O 4 à 4 AI 2 O 3 + 9 FE.
Bu reaksiyada ^ H= — 3300 kJ miqdorda ajralish chiqadigan issiqlik temir simni suyuq holga keltirish , temirdan yasalgan boshqa buyumning sirtiga o’tirib qolishiga sabab bo’ladi.
XROM VA UNING BIRIKMALARI.
Xrom – Cr ( Z = 24 ) Vi b gurppacha elementi bo’lib, bu gurppacha yana Mo ( molibden ) va W ( 5d 4 6s 2 ) ko’rishiga ega. Bu metallar kimyoviy jixatdan ancha passiv va yuqori temperaturada suyuqlanuvchan bo’lgani uchun korroziyaga ( Cr ) va o’tga chidamli metallar ( Mo va W ) deyiladi. Birikmalarning xossasi jixatdan bir- biriga o’xshash va keng qo’lanilgan uchun faqat xrom va uning birikmalari xissalariga to’xtalamiz.
Xrom turli fizik va kimyoviy xossalar namoyon qiladi. Ularning boshqa d – metallardan farqli yokiy ularga o’xshashligini sababi xrom elementining davriy sistemada joylashgan o’rni va atomining electron tuzilishi bilan tushuntiriladi.
-3e 0 -3e +6 0 0
Cr 0 ( Ar ) 3 D 5 4s à cR 3 + ( Ar ) 3D 3 4s à Cr ( Ar ) 3D 4S
0
Ko’rinib turibdiki , ( Cr ) metal holidagi xrom ( atomi ) da toq elektronlar soni 6 ta bo’lib, boshqa barcha elementlardagidan ko’p. shu sababli xromli qotishmalar magnit xossalarga ega. Cr3 + birikmalarga o’tganda toq elektronlar soni kamayadi, lekin magnit ( paramagnet, ferromagnit ) xossalari yo’qolmaydi, ommo Cr3+ ionida bosh orbitallar 4 s, 4 p, 3 d- soni ortgani uchun uning kompleks xosol qilishi va oktaedrit tuzilishi birikmalari soni ortadi. Cr6+ toq elektronlar yo’q, shu sababli uning magnit xossasi yo’q , aksaryat birikmalari sp3 – gibridlanish tufayli tetraeydik biriklamar hosil qiladi.
Tabiatda uchrashi. Bu metal asosan oksidli birikmalar Fe ( Cro 2 ) 2- xromit , xromli temirtosh: PbCro4 – krokent holiday uchraydi.
Olinishi. a) xrom asosan alyuminotermiya usuli bilan olinadi:
Cr 2 O 3 + 2AI =2Cr+ AI2 O 3 ^ G 298 = -510 k J MOL
b) ko’pchilik hollarda temirning xromitli brikmasi qotishmasi – xromtemirtoshdan, uni elektr pechida uglerod bilan qaytarib xrom olinadi:
t
Fe ( CrO 2 ) 2 + C == Fe + 2Cr + 4 CO
Oddiy birikmalar: Cr-Mo-W qatorida bu metallarning qattiqligi va o’tga chidamliligi ortada. Buning sababi metallar kristall panjarasida Me-Me kovalent bog’ining barqarorligini d- eletrronlar hisobiga kuchayishidir. Shu qatordabu elementlarning kimyoviy faolligi kamayib boradi. Bu ularning korroziyaga chidamliligini ortishiga olib keladi.
Xrom gurppachasi metallarning xossalari.
Xossalari element | Cr ( z=24 ) | Mo ( z=42 ) | W ( z=74 ) |
Tashqi elektrron tuzilishi | 3d5 4 s1 | 4d5 5s1 | 5d4 6s2 |
Zichligi, g/ sm3 | 7,2 | 10,2 | 19,3 |
Atom radusi, A | 1,17 | 1,37 | 1,40 |
E+ radusi,A | 0,35 | 0,65 | 0,65 |
t suyuqli 0 C | 1890 | 2620 | 3380 |
t qayin 0 C | 3390 | 4800 | 5900 |
Elektr o’tkazuvchanligi | 7,1 | 20,2 | 19,3 |
Er postlog’ini tarqalishi ( at% ) | 2*10-2 | 3*10-4 | 1*10-4 |
Xarakterli oksidlanish darajasi | 0;( +2 ); +3; +6 | 0;+2;=4;+6 |
Xrom HCI va suyultirilgan H 2 SO 4 eritmalarida eriydi:
Cr = H 2SO 4 = Cr SO 4 + H2 à
Konsentrlangan HNO 3 va H 2 SO 4 xromni passiblashtirib qo’yadi. Sababi , uning sirtida oksid parda Cr2 o 3 ning xosil bo’lishidir.
Juda maydalangan Cr kislorod tasirida oksidlanadi va Cr( II ) , Cr( III ) , va Cr( VI ) birikmalari xolida bo’lib oksidlanadlari, oksibirikmalari, kislota, gidroksidlar , tuzlari va kompleks birikmalari ko’rinishda mavjuddir.
Oksidlarlari. Cr ( OH ) 2 ( asosli ) , Cr ( OH ) 3 ( amfoter ) va H 2 CrO 4 ( xromat kislata ). Ko’rinib turibdiki, birikmalarda xromning oksidlanish darajasi ortib borishi bilan asosli xossa kuchsizlanib, kislatali xossa ortib boradi : Ск (OH)2 + H2SO4= CrSO4 + 2 H2O ( faqat kislota bilan tasirlashadi ). Cr 2 o 3 va Cr ( OH ) 3 amfoter moddalardir Cr 2 o 3 kislotalardan va ishqorlarda eriydi:
Cr2 O3 + 6HCI= 2CrCI3 +3H2O
Cr2O3 + 6NAOH (qat) =Na3 CrO3 + 3H2O
Cr (OH) ning amfeterligi:
[H+] [H+]
[ Cr ( H2O )6]3+ (eritma) à Cr ( OH )3( eritma) à
[OH]
H3CrO3
[ Cr(OH)6]3-(eritma)
Cr ( II ) ning birikmalari qaytaruvchilardur. Uning oksidlanish potensiali ( E 0 = — 0,4 v ) suvli va kislotali eritmalarda tez oksidlanish imkonini beradi.
CrCi2 + 2H2O= 2Cr(OH)CI2+H2
4[Cr(H2O)6+2 O2 +4H+= 4[Cr(H2O)6]3+2 H2O
Cr ( II ) ning birikmalari o’z tarkibiga ko’ra turli rangga ega bo’ladi. Bu uning kompleks birikmalari va qattiq holda ajralib olinadigan kristallogiadratlariga ham tegishlidir. Akvakompleks ioni [ Cr ( H 2O ) 6 ] 3 = ko’kimtir binafsha rangli bo’lsa CrCI3 6H 2 O binafsha rangga ega.
Xrom ( III ) ning keng tarqalgan birikmalari qatoriga sulfatli qo’shaloq tuzlari – xromli achchiqtosh lar kiradi.
Ulatga K2 SO 4 . Cr 2 ( SO4 ) 3 . 12 H2 O ( kaliy xromli achchiqtosh), ( NH4) 2 SO 4 . Cr2 ( SO4) 3 6 H2O (xrom ammoniyli achchiqtosh) misol bo’ladi. Ular quydagi reaksiya bo’yicha eritmada hosil bo’ladi va ajratib olinadi.
K 2 SO 4 + Cr 2 ( SO4 ) 3 + 12 H 2 O = K2 SO 4 . Cr2 ( SO4 ) 3 . 12 H2O
Bu tuzlar xromning boshqa nitratlari, xloridlari va asetatlari singari suvda yahshi eruvchanligi bilan o’ziga xosdir. Ular suvli eritmalarda va erish jaroyonida gidrolizlanadilar. Hosil bo’ladigan xromgidrooksid ionlari kuchsiz asos xossasi bo’lgani uchun aksariyat hollarda bu eritmalar kislatali muhitga ega bo’ladi ( pH<7).
Cr ( NO3)3 + 6H2O à [Cr( OH ) ( H2O ) 5 ] (HO3)2 +HNO3
Cr=3 + 6H2O à [Cr (OH) (H2O) 5]2 +H +
Hosil bo’ladigan gidroksopentaakvaxrom ( II ) kompleks ion bo’lib , uning tuzilishi ko’pgina dimmer yaki polimer holiday bo’ladi. OH – va kislota qoldig’I anionlari Cr 3 + ionlari o’rtasida ko’prik vositasini bajaradi. Cr ( III ) birikmalarning charm sanoatida oshlovchi modda sifatida ishlatilishi shunday kompleks birikmalar xosil bo’lishiga asoslangan. Ularda ko’pincha suv molekulalari o’rnini teri tarkibiga kiruvchi kollagan ning aminokislata qoldig’I egallaydi va hosil bo’lgan xromli kompleksbirikma teri to’qomalarni bir-biriga tikuvchi vosta rolini bajarib, uning mustaxkamligini keskin oshiradi, terining charmga aylanishini taminlaydi.
Xrom ( III ) ning karbonat va sulfide tuzlari qattiq holda mavjud emas. Chunki ularni olishda bu tuzlar eritmada hosil bo’ladi va tezda godrolizlanib Cr ( oh ) 3 va CO 2 yoki H 2 S gazlarini hosil qiladi.
2CrCI3 + 3Na2S+6H2O = 2Cr (OH )3 (cho’kma) =3H2S (gaz) + 6NACI
2Cr+ 3+ 3S2 -+ = 2Cr (OH )3 (cho’kma) =3H2S (gaz)
Xromning + 6 oksidlanish darajasidagi birikmalari Cro 3 qizil rangli, suzda kam eriydigan, sulfat kislatada yahshi eriydigan, oksidlovchi xossasiga ega kiristal modda. Sulfat kislatadagi eritmasi xrompik deb ataladi. Eritmada H 2 CrO 4 ( xrom ) yoki H 2 Cr 2 O 7 ( bixromat ) kislatalar holiday bo’ladi. Shu sababli CrO3 xromat angidrit deb ham aytiladi.
H 2 O + CrO 3 = H 2 CrO 4
Xromat kislata o’rtacha kuchli kislota , ionlanadi.
H2CrO4 à H+HCrO4 K1= 2*10-1
H2CrO4 à H+HCrO4-2 ( xromat- anioni )
Xromat va bixromat ionlari NA +, K + , NH 44 + ionlari bilan suvda yahshi eruvchan tuzlar xosil qiladi. Bu tuzlarning eritmalari kuchli oksidlovchi xossasiga ega:
K2cRo7 + 3 na2 so3 + 4h2so4=cR2(so4)3+ k2so4+4h2o+2na2so4
Oksidlovchi 2Cr+6 + 2* 3e à 2Cr+3 6 1
Qaytaruvchi S+4 – 2e à S+6 2 3
Umumiy kislotalar eritmalarda Cr ( V I ) ionining oksidlovchilik xossasi
Cr 2 O 7-2 + 14H = = 6 YO à Cr =3 = 7 H2O ( E0 =+1,33v)
Reaksiya bilan izoxlanadi. Suzli eritmalarda xromatlar bixromatlarga ( va aksincha ) aylanib turadi. Bu eritmaning muxiti ( pH ) ga bog’liq . agar xromatlarning ( sariq rangli ) eritmasiga kislota ( pH<7 ) eritmalari qo’shilsa qizg’ish – sariq rangli eritmaga ( Cr 7 0 7 -2 ) aylanadi. Agar bixromat eritmasiga H 2 O ( ko’p ) yokiy ishqor eritmasi qo’shilsa , och sariq rangga kiradi , bunda Cro 12 4
2 CrO 2 4 + 2H + = Cr2 O 2 7 + H 2O
2 CrO 2 7 + 2H + = 2Cr2 O 4 2 + H 2O
2 CrO 2 4- ionni Va ( II), Pb ( II), Ag (i) ionlari bilan sariq, sarg’ish qizil rangli cho’kmalar hosil qiladi. Bu xromat va Va ( II ) iyonlariga sifat reaksiyasi sifatida qo’llaniladi.
Va2 + = 2 CrO 2 4- = Va Cro 4
Agar xromatlar eritmalaridan H = — iyonlar ( kislota ) miqdori oshirilsa, bixromatlardan tahshqari , trixromat ( K 2 Cr 3 o 10 ) tetraxromat ( K 2 Cr 4 O13 ) lar xosil bo’ladi. Bu birikmalarning o’ashashlik tomoni shundaki , ularda CrO 2 4- gurppa tetraedik tuzulishiga ega bo’lib , ular o’zoro kislorod atomlari orqali bog’lanib trimer, tetpamer moddalarni hosil qiladilar.
Xrom va uning birikmalari quydagi sohalarda ishlatiladi. Xrom saqlangan qotishmalari korroziyaga chidamli maxsus po’latlar holiday ishlatiladi. Yani xrom legirlovchi metal vazifasini bajaradi. Sirti xromlangan detallar mexaynik ishqalanishga chidamli bo’lib , uzoq vaqt ishlaydi. Cr ( III ) tuzlar charm va mo’yna sanoatida oshlovchi modda, Cr ( VI ) birikmalari oksidlovchi moddalar sifatida qo’llaniladi. Xromning barcha birikmalari zaharli !
Temir va uning birikmalari.
Elementlar davriy jadvalning VIII V gurpachasi tuzilishi va undagi elementlarning joylashuvi bilan boshqa barcha gurppalardan keskin farq qiladi. Chunki bu gurpachasi kirgan elementlar vertical o’xshashlik o’rniga garizantal o’xshashlik namoyon qilgani uchun ungadi 9 ta element uchta oila ga yani triada ga bo’linadi.
Ular quydagilar: temir triadasi ( Fe, Co, Ni ) palladiy triadasi ( Ru, Rh, Pd ) va platina triadasi ( Os, Ir, Pt ). Shu triadalardan temir oilasi ( triadasi ) elementlari bilan yaqindan tanishamiz.
Tabiyatda tarqalishi. Temir oilasi elementlaridan faqat temir tabiatda ( osmon jisimlari ) erkin xolda uchrashi mumkin ( meteoritlar ). Temir alyuminiydan keyin tabiyatdan keng tarqalgan element bo’lib , oksidlar va sulfidlar xolida mvjud: Fe3 o 4 e ( magnitli emirtosh ) , Fe 2 o 3 ( qizil temirtosh ) , 2 Fe 2 O 3 #h2o ( qo’ng’ir temirtosh ) ,Fe CO 3 ( shpatli temirtosh ) , FeS 2 ( temir kolchedani yokiy pirit ) .
Olinishi. Temir sulfidli rudealardan oksidlarga o’tkazib, oksidlar koks CO gazi yordamida qaytarib olinadi:
4 FeS2 + 11O 2 = 2Fe2 O3 + 8 SO2
3 Fe 2 O 3 + C = 2Fe3O4 + CO
Fe 3O 4 + 4 CO = 3 Fe + 4 CO 2
Xossalari element | Fe ( Z=26 ) | Co ( Z=22 ) | Ni ( Z=28 ) |
Electron formulasi | ( Ar)3d6 4s2 | ( Ar)3d7 4s2 | ( Ar)3d8 4s2 |
Atom radusi,A | 1,26 | 1,25 | 1,24 |
r ion e+2,AE+5, A | 0,800,67 | 0,780,64 | 0,74— |
t 0 qayn 0C | 1539 | 1493 | 1453 |
t 0 qayn 0C | 2870 | 3100 | 2900 |
Zichligi, g/sm 3 | 7,87 | 8,84 | 8,91 |
E, v(e-2eàE=2) | -0,44 | -0,277 | -0,250 |
Er qobig’ida tarqalganligi, at % | 1,5 | 1*10-9 | 3*10-9 |
Metall holidagi temir 4 xil modifiaksiyada bo’ladi. Xona temperaturasidan 770 C gacha a- Fe modifikachiyasiyada mavjud bo’lib , hajmiy markazlashgan kubsimon tuzilishli, ferromagnit xossasiga ega bo’ladi.
770 C dan 910 C gacha B – Fe modifikasiyada ferromagnitlik xossasiy yo’qolib paramagnet xossali bo’ladi, ammo kristal panjara deyarli o’zgarmaydi.
910 C dan 1390 C gacha temirda polimorf o’zgarishlar ro’y beradi, u – Fe modifiksiyaga o’tadi. Kristal panjara yoqlari markazlashgan kub bo’lib, temirning paramagnet xosasiga saqlanib qoladi.
1390 C dan boshlab yana polimorf o’zgarish ro’y berib, d-Fe modifikasiya hosil bo’ladi. Bu modisikasiyada asosiy kiristall panjara turi – hajmiy markazlashgan kub bo’lib, u temir suyulguncha ( 1536 C ) saqlanib qoladi.
Temir boshqa d-elementlar singari turli qotishmalar hosil qiladi . Bu qotishmalar qatoriga Fe ning uglerod bilan xosil qilgan birikmalari kiradi. Bular sementit – Fe 3 C ( xom cho’yan ) , austent – a – Fe ning C bilan qattiq eritmasa, ferrit – B- Fe ning C bilan qattiq eritmasi shular jumlasidan kiradi. Bu qotishmalarning tarkibini , hosil bo’lish temperaturasini , sharoitini o’zgartirish bilan turli fizik – kimyoviy xossalarga ega bo’lgan qotishmalar olinadi.
Temirning o’ziga xos xususyatli oddiy va murakkab birikmalar hosil qilish sababli, uning tahshqi elektiron qavatining 3d6 4 s 2 ( 4po ) tuzilishi bilan izoxlanadi.
-2 e
Fe 0 ( Ar ) 3d64 s 2 ( 4p 0 ) à Fe + 2 ( Ar ) 3 d 6 4 s 0 ga
O’tganda tashqi qavatdagi 4 s 2 – elektronlar kimyoviy bog’lanishda ishtirok etadi. Bunda Fe 2+ — ko’pchilik s – metallarga o’xshash xossali ( rangsiz yokiy juda kuchsiz rangli ) birikmalar xosil qiladi. Ko’pchilik birikmalari suvda eriydi va osid asos xossasini nomoyon etadi. Birikmalari qaytaruvchi bo’lib , oson oksidlanadi:
-e
Аe 2+ ( Ar ) 3d64 s o ( 4p 0 ) à Fe 3+ ( Ar ) 3 d 4 s 0 Fe 2+
3d – orbitaldagi 6 ta elektrondan 1 ta elektronni berib , barqaror oksidlanish darajasiga [ (Ar) 3d5 4s 0 ] o’tgan Fe+3 ionida toq elektonlar soni 5 tani tashkil etadi. Bu Fe+3 – ning magnit xossalari va rangli ( d- metallar singari ) birikmalar hosil qilishga sabab bo’ladi.
Temirning oksidlanish darajalari + 2, +3 va + 6 bo’lgan birikmalari mavjud. Fe ( II ) ning asosiy birikmalari qatoriga Fe o ( qora ) Fe ( OH ) 2 ( ko’kimtir – oq ), Fe Co 3 ( oq ) , Fe CI 2 ( oq ) Fe SO 4 & H2O , ( och ko’kimtir – oq ) Fe ( CIO4 ) 2 6 H 2 O Fe ( NO 3 ) 2 6 H2 O ( NH 4 )2 Fe ( SO4)2 6 H2O ( och yashil- oq), ( Mor tuzi ) kabi moddalar kiradi.
FeO – asosli oksid. Suvda erimaydi . Kislata muxitli suvda eriydi va geksaakvaferrat ( II ) kompeleks ionini hosil qiladi:
Fe O + 2 H+ + 5 H2O = [ Fe ( H2O )6 ] 2 +
Fe ( OH )2 — temir ( II ) gidroksid asosli xossaga ega madda. Suvda erimaydi. Yangi tayyorlangan Fe ( II ) – ionli birikmalar ( tuzlar ) eritmalariga ishqorlar tasirida hosil bo’ladi. Lekin tez orada oksidlanib , qo’ng’ir tusga kiradi, chunki chunki quydagi jarayyon boradi:
4 Fe 2+ + 8 OH à 4 Fe ( OH ) 2 + 2 H2O à 4 Fe ( OH )
FeS – kam eruvchan modda bo’lib , Fe 2+ ga H2S gazi yoki suvda erimasi tasirida xosil bo’ladi.
Fe 2+ + H2S à FeS cho’kma + 2H +
Bu modda hosil bo’lishining o’ziga xos tomoni shundaki, agar havoda nafas olgan kishilar zaharlanib , nohush oqibatlarga sabab bo’lishi mumkin. Chunki havodagi H2S bilan nafas olinganda vodorod sulfide kishi qoniga o’tib, qonninin asosini tashkil etgan gemoglabindagi Fe2+ ionlarni bilan tasirlanishadi va bu qonning buzilishiga , oqibatda ko’ngilsiz hadisaga olib keladi. Shu sababli havoda H2S ning miqdori yo’l qo’yilganidan ( 0,001%) ( YQM h2s = 10 -3% ) oshmaslik kerak. FeCO 3 va Fe S lar ham tez buzilib, boshqa moddalarga aylanadi:
4 FeS+O2+ 10H2O = 4 Fe(OH )3+ 4H2S
Fe ( II ) ioni K3[ Fe( CN )6]- qizil qon tuzi tasirida turnbul ko’ki nomli yomon eriydigan birikmani xosil qiladi.
Bu reaksiyada analitit kimyoda Fe ( II ) ionini aniqlashda foydalinadi:
3 Fe2+ + 2K3 [ Fe(CN)6] = Fe 3 [Fe (CN)6]2 cho’kma +6k+
Fe ( II ) ioni qaytaruvchilik xossasiga ega . Ayniqsa , kislatalimuhitda E 0 = -0,46 v bo’lgani uchun Fe2= — e = à Fe=3 reaksiya oson bo’ladi. Fe ( II ) ning bu xususyatdanv foydalanib turli namunali tarkibidagi temir ionlari miqdorini hajmiy analizining permanganometriy usuli bilan aniqlash mumkun :
5Fe3+ + mMnO4 + 8 H=à Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O
Ikkinchi yarim reaksiya MnO4 + 8H+ + 5e à Mn2+ + 4 H2O ning E = + 1,51 bo’lganligi uchun galvanic jufda bu jarayon ro’y berayotgan elektrod ( + ) rolini o’ynab , unda qaytarish jarayoni sodir bo’ladi. Elementning EYUK E = 1,51 – ( 0,46 ) = 1, 976. tenglamasi keltirilgan oksidlanish – qaytarish reaksiyasi shubxasiz, o’ng tomonga yo’nalgandir.
Fe ( II ) ning kompleks birikmalari [ Fe ( NH3 ) 6 ] CI2 [ Fe ( H2O)6 ] SO4 va K4 [ FE(CN6] dan oxirgisi eng beqaror ( K = 4. 10 -36 ). Unga kislata H4 [ Fe(CN)6] – oq kristall modda mos kelib, suvda yahshi ( 150g / 100G H2O ) eriydi va kuchli kislata xossasiga ega. Uning kaliyli tuzi – K4 [ Fe ( CN)6] sariq qon tuzi nomi bilan ataladi.
Sariq qon tuzi qonga temir qopig’ini K2 CO3 bilan qo’shib qizdirish natijasida olingani sababli shunday nomlanadi. Bu tuzning Cu ( II ) , Fe ( II ) , Zn ( II ) ionlar bilan hosil qilgan brikmalarida CN- — Ionlar bevosita bu ionlar bilam ki,yoviy bog’ xosil qiladi.shunga ko’ra ularni aralash sianid tuzlari deyish ham mumkun. Bu moddalar suvda yomon eriydi va zaxarli.
Fe ( II ) ning birikmalari Fe2O3 – qizil qo’ng’ir rangli, suvda yomon eriydigan qisman asos xossalari amfoter oksid. Uning turli polimorf holatlari a – Fe2 CO3 ( gemetit) , B – Fe2o3 ferromagnit xossasi ( magnit lentalardagi jigarrang) modda ko’rinishlari mavjud. Bu modda tabiatda temir rudasining asosiy qismini tashkil etadi. FeS va FeS2 ni kuydirish bilan ham xosil qilinadi, temir va uning qotishmalarini olishda asosiy xomashyo hisoblanadi.
Fe ( OH )3 – qizil- jigarrangmodda ( zang ) , temir ( III ) gidroksidi deyiladi. O’zgaruvchan tarkibga Fe2O3 xH2O ega. Sharoitga qarab , haroratga bog’liq holda tarkibidagi H2O ni yo’qotib, Fe O ( OH ) tarkibili oksigidroksid hosil qiladi. Yuqori temperaturada qizdirilsa Fe2O3 ga aylanadi.
2Fe ( OH ) 3 à Fe2O3 = 3 h2o.
Kislotalarda Fe2O3 va Fe ( OH ) 3 erib tuzlar xosil qiladi.
Fe2 O3 + 6HIC=2FeCI3+3H2O
Fe ( III ) tuzlarining suvli eritmasi sariq rangli bo’ladi. Yangi xosil qilingan Fe ( OH )3 ishqorlarning konsentrlangan eritmalarida ham eriydi
Fe ( OH )3 + 3KOH = K3 [ Fe ( OH _6]
Geksagidroksoferrat ( III ) kaliy xosil qiladi. Xuddi shuningdek, Fe2 O3 ( amfoterli sababli ) kuchsiz kislotalari oksidlar singari ishqorlar va natriy, kaliy karbanatlari bilan qo’shilib qizdirilsa ferrit ( MFeO2 ) lar xosil qiladi:
Fe2CO3 + NA2 CO 3 = 2 NAFeO2 + Co2
Bu moddalar suvda yahshi eriydi. Fe ( II ) ningferriti Fe ( FeO2 )2 yoki Fe3O4 – magnetit ( temirning aralash FeO Fe2O3 oksidi ) deyiladi. Boshqa d – metallarning CO, Ni, Cu, Mn) M ( FeO2 )2 tarkibli ferritlari ferromagnit xossaga ega bo’lgani uchun texnikada turli magnitlar lentalar tayyorlashda ishlatiladi.
Suvli eritmada ajlarib olingan tuzlari FeCi3 6H2O Fe2 ( SO4 )3 7H2O; Fe ) NO3 )3 6H2O; Fe( CIO4 )3 10 H2O kabi kiristalogidratlar holiday bo’ladi. Tarkibida suv saqlanmagan tuzlari: Fe ( SCN )3 – to’q – qizil qon rangli; FeCI3 qo’ng’ir – jigarrang, FeF3- to’q – yashil rangli moddalardir. Bu tuzlarning deyarli xammasi suvga yahshi eriydi. Suvli eritmalarda Fe ( II ) va Fe ( III ) tuzlari gidrolizlanadi.gidroliz kation bo’yicha boradi, eritma muxiti kislatali ( pH<7 ) bo’lib, godroliz I yoki II bosqichida to’xtaydi. Temperature tasirida oxirgacha borishi mumkun , juda ko’p qizdirish va uzoq vaqt turushi natijasida bu tuzlar eritmasida qong’ir rangli cho’kma Fe ( OH )4 hosil bo’ladi. Agar biror kislata eritmasi qo’shilsa , yana tiniq sariq rangli eritma xosil qiladi. Gidroliz reaksiyasi:
FeCI3 + H2O = Fe ( OH ) CI2 + HCI
Yuqoridagi keltirilgan malumotlarga binoan mazkur eritmada boradigan reaksiya, quydagicha yozilsa, to’g’ribo’ladi:
[ Fe( H2O )6]3+ + 3CI + H2O à [ Fe ( H2O )5(OH ) 2+ H + 3CI-
Har bosqichda [[ Fe( H2O )6]3+ tarkibidagi bitta suv molekulasi OH- va H + — ioniga ajralib gidroksi birikma hosil qiladi. Gidroksi birikmalarda OH – ionlar Fe3+ ionlarni bir-biriga bog’lovcho “ ko’prik” vositasini o’taydi va bunday birikmalar polimet tuzilishga ega bo’lib, suvga eruvchanligi kam bo’ladi.
Fe( III ) ning turli kompleks birikmalari: M ++ 3[FeF6]; M== [FeCI4]: M3= [Fe( SCN6]: M3+ [Fe( CN6] mavjud. Ular ichida eng barqarori K bek = 1.10 -44 bo’lgan K3[Fe(CN)6 ] – geksasianferrat ( III ) kaliy bo’lib, u qizil qon tuzi deyiladi.suvda yahshi eriydi.
K3[ Fe ( CN )] à [ Fe ( CN )6]3-
Bu tuz Fe (II) ionini aniqlashda ( turnbul ko’kini xosil qilgan tufayli) ishlatiladi. Fe ( III ) ning barcha birikmalari oksidlovchi xossalarga ega:
2 FeCI3 + 2KJ = j2 + 2 FECI2 +2KCI
Shu jumladan kompelekslari ham:
2[ FE(CN)6]43 — + H2O2 +2 OH — = 2 [Fe(CN)6] 4 — + O2 + 2H2O
Fe+ ionini aniqlash uchun sariq qon tuzi eritmasidaqo’shilsa, to’q yashil rangli cho’kma “ Berlin lazuri”
Fe 34 + 3 k4 [Fe(CN )6] = Fe4[ Fe(CN)3 9(cho’kma) + 12K+
