Азот

Касиеттер

Азот II периодта, V топтыц Heri3ri топшасында орналаскан. Азоттан баска ол топшаны, фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb жене висмут Bi элементтер1 курайды. Бул элементтердщ ец сырткы энергиялык денгейшес1нде бес электрон бар. Мысалы, азоттьщ атомында электрондардыц орналасуы:

₇N

Электрондык формуласы:

Графиктш формуласы:

Азот атомы жетпей турган уш электронды     косып  альш, -3 тотыгу дережесш керсетеда. Ен жогары тотыгу  дережеа. +5.

Бос куйшде азот eKi атомнан туратын N₂    жай зат тузеда. Оньщ молекуласыныц курылымы:

: N :: N : немесе N = N

Азот топшасында азоттан бастап висмутка карай атомныц мелшер1 еседа, тотыксыздандыргыш касиет1 артады да тотыктыр­гыш касиет кемиді.

V топтыц Heriзri топшасындагы элементтердің ушкыш сутектг косылыстары ковалентп полюст1 байланыс тузеді, оньщ жалпы формуласы — RH₃, оттекпен тузетш оксидтер1 R₂O₅-Ke сейкес.Азотты алгаш рет агылшын химии Д.Резерфорд сипаттаган. 1772 ж. азоттыц ресми ашылган жылы болып есептеледд.

Табигатта кездесу1. Азот табигатта бос куйшде ауаныц нег!зг1 курам белш., келем1 бойынша — 78,1%.Косылыс куйшде азот туздары: мысалы, селитралары NaNO₃, KNO₃ тур1нде жене белокты заттар ппрггенде пайда болатын ешм—аммиак NH₃ туршде кездеседа. Азот органикалык косылыс ретшде барлык Tipi организм курамында болады. Мысалы, ол белокты заттар (протеин, протеидтер), нуклеин кышкылы курамында жене зат алмасу ешт — карбамид пен зер кьппкылында бар.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

Азоттың физикальқ касиеттерь Таза азот — туссіз, иіссіз газ. Калыпты жагдайда азот ауадан сел жещл, 1 л N₂ газдыц массасы 1,25 г. Азот -195°С-та кайнайды, -210°С-та катады.

Азоттыц химияльщ кдсиеттерь Азот молекуласы ете берш болуына байланысты реакцияга тусу каб1лет1 темен, химияльщ енжар.

1. Белме температурасында азот тек металл литиймен гана тшелей ерекеттеседа

N₂+ 6Li = 2Lі ₃N  литий нитриді

2. қыздырганда баска металдармен де осылайша әрекеттесеі:

N₂+3Ca = Ca₃N₂  кальций нитриді

3. Жогары температура мен кысымда, өршікi (катализатор) катысында азот сутекпен тікелей әрекеттеседі аммиак тузеді;

N₂+3Н ₂=2NН ₃+92кДж

4. Азот оттекпен электр ушкыны кезінде, 3000°С темпера-турада ерекеттеседд:

N₂ + О₂ = 2NO — Q

Табигатта бул реакция найзагай жаркылдаганда журедц.

Қолданылуы. Азот негізінен аммиак а луга, о дан epi азот кышкылы жене азот тынайткыштарын алу үшін колданылады. Азотты салгырт (инертт1) атмосфералык орта жасау үшін. де пайдаланады. Суйык азот салкындаткыш жуйелер саласында кенінен колданылады.

Азот молекуласы берік косы лыс. Ерекше жагдайда металдармен, сутекпен әрекеттесед1. Табигатта азот бос куйінде кездесед, ол ауаныц негізгі құрам бөлігі.Азот адам жене жануарлар, өсімдіктер организмінде маңызды тіршілік процестерін жузеге асыратын белоктың кұрамына кіреді. Аммиак

Алынуы. Лабораторияда катты аммоний хлорид1 NH₄C1 мен сөндірілген әкri Са(ОН)₂ араластырып, кыздырып аммиак алады (13-сурет).

Реакция теңдеуі:

2NH₄C1 + Са(ОН)₂ = 2NH₃+ СаС1₂+ 2Н₂О

өндірісте аммиакты азот пен сутектен тікелей синтездеп алады

Физикалық касиеттерь Аммиак — туссіз, өкір иісті ауадаь екі еседей жеңіл, туншыктыргыш газ. Балку температурась -77,8°С. Кайнау температурасы -33,4°С. 20°С-та жене 0,85 MПА кысымда суйылады.

Аммиак суда өте ерімтал: 1 көлем суда 700 көлем аммиак ериді (14-сурет). Аммиак суда ерігенде аммиак гидратын NH₃-H₂( тузед1. Аммиактың судагы epітіндісі аммиак суы немесе мусәтір спирті деген атпен дәріханада сатылады.

Химияльқ касиеттері.

1. Аммиактьң сумен ерекеттесуі.

Аммиак суда ерігенде темендеп тепе-тендак кке асады:

NH₃ + Н₂О = NH₃ •nH ₂ O= nh₄ + OH;

аммиак гидраты                  аммоний гидроксида

 

Аммиактыц судагы ер1тшд1с1 элсіз негіздік касиет керсетеді.. Ce6e6i соңгы тепе-теңдік сол жакка карай көб1рек ыгысатын-дыктан судагы ерітіндіде гидроксид ионы ОН» аз бола-ды. Өздеріне белгілі негіздерден аммоний гидроксидінің  айырмашылыгы — мунда оң зарядты ион NH₄ болды.

2. Аммиактыц оттекте жануы.Егераммиак пен оттек агынын тутандырса аммиак оңаи жанады. a) Өршіткі катыспаса бос куйдегі азот бөлінеді:

4NH₃+ЗО₂ = 2N₂+6Н₂О

е) Катализатор тотыгуынан (өршіткі— Pt) азот (II) оксида алына-

дьк

4NH₃+ 5О₂ = 4NO + 6Н₂О

3. Аммиактың кышкылдармен әрекеттесуі. Екі шыны таяк-шаны алып, 6ipiншісін— концентрлі аммиак суына, екіншісі — концентрлі туз кышкылына батырып, ек1 таякшаны 6ip-6ipme жакындатса, ак тутш пайда болады. Ол — аммоний хлоридінің өте усак кристалдары. Реакция теңдеуі.:

NH₃ + НСl = NH₄Cl

аммоний хлорида

Аммиак баска да кушті кышкылдарменәрекеттесіп, аммоний туздарын тузеді.

Колданылуы. Аммиактан минералдык тыңайтқыштар, дәрі-дәрмекпен, копарылгыш заттар, азот кышкылы жене нитраттар өндіріледі, аммоний туздары алынады .Аммиак төменгі кысымда (0,7—0,8 мПа) оңай суйылады, ол буланганда көп жылу сіңіретін касиетіне сәйкес тоңазыткыш кондыргыларда реагент реагент колданылады.

Лабораторияда аммоний туздарын сумен косып кыздырып, аммиак алады. Ал өнеркәсіпте сутек пен азотты косып, тікелей синтездеп алады. Олөткір иісті, туншықтыргыш газ. Аммиак суда жаксы epiп гидраттар тузеда, одан аздаган мөлшерде аммоний гидроксида бөлінеді. Аммиак кышкылдармен реакцияга тусіп, аммоний туздарын тузеді. Одан тыңайткыштар — нитраттар, азот қышқылы, копарылгыш заттар алынады.

§ 20. Фосфор

Д.И.Менделеев жасаган химиялык элементтердщ периодтык жуйесгнде фосфор Ш периодта, у топтьщ непзп топшасында орналас-кдн. Салыстырмалы атомдыкг’массасы — 31, реттш HeMipi—15.

Атом к,¥Р^ылысы. Фосфордыц соцгы энергиялык кабатында бес электрон бар, оныц ymeyi жуптаспаган:

₊₁₅Р )2g)8e)5e

Электрондык формуласы:

;                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              Is²2s²2p⁶3s²3p³

* Графиктж формуласы:

Is   2s       2p        3s       Sp

бамдктер

мен жануарлар

Фосфор косылыстарында  -3,  +3,  +5  тотыгу дережесш

керсетед1.

Азот^v пен фосфор электрондарыныц орбитальдарга орналасуына карасак, екеушщ ец сырткы энергиялык деыгейшесшдег1 электрон саны б1рдей, ал период саны ер турл1 болатынына сэйкес олардыц атом радиусындагы айырмашыльщты керем1з. Фосфор атомыныц радиусы азоттан em еседей улкен. Сол себепт1 булардыц касиеттер1нде 6ipa3 айырмашыльщтар байка лады. Мысалы, фосфордыц ушкыш сутект1 косылысы фосфин РН₃, азоттыц ушкыш сутект1 косылысы аммиакка NH₃ Караганда тураксыз, ауада тез тотыгып кететш зат.

Фосфорды 1669 ж. нем1с химип Х.Бранд ашкан.

Табигатта кездесу1. Табигатта фосфор тау жыныстары мен минералдарда косылыс туршде кездесед1. Мысалы, фосфорит жене апатитте кальций фосфаты Са₃(РО₄)₂ туршде болады. Кдзакстанда Жамбыл облысындагы Каратау мацында фосфорит кеншщ мол коры бар екеш 1935 жылдан белгШ. Kasip Каратау бассейш непзшде «Жацатас байыту комбинаты» жумыс  1стейд1. Актебе облысында фосфорит кен орнын (Шил1сай, т.б.) игеру жоспарланып отыр. Фосфорды ецдейтш заводтар Таразда, Шымкентте бар.

Азот тер1зд1 фосфор да, өсімдік пен жануар белогыныц Heri3ri курам боладыФосфор ес1мдштердщ деншде, жануарлардыц сутшде, канда, ми мен жуйке улпаларында кездеседь Мысалы, ересек адамдардыц суйегшде 600 г, ет улпасында 56 г, жуйке жуйесшде 5 г-га дейш фосфор болады.

Барлык суткоректшердщ cyfieri курамында фосфор Са₃(РО₄)₂ немесе ЗСа₃(РО₄)₂-СаСО₃-Н₂О туршде болады. Осындай фосфаттар суткоректыгер канкасына берштж касиет бередд.. Жануарлар мен адамдар фосфорды ес1мдш аркылы кабылдайды. Фосфор косылыс-тары TipinuiiKTeri барлык зат алмасу процестерше катысады.

Алынуы. Бос куйшдеп фосфорды алу ушш табиги фосфатты электрпеште кремний (IV) оксидд мен кем1рд1 косып, ауасыз кыздырады. Белшген фосфорды су астында ак фосфор Р₄ туршде белш алады. Реакция тецдеу1:

2Са₃(РО₄)₂ + 6SiO₂ + ЮС = Р₄ + 6CaSiO₃ + ЮСОТ

Физикальщ кдсиеттерь Фосфор элемент! жай зат ретшде б1рнеше аллотропиялык тур езгернзш тузед1. Оньщ мацыздылары — ак жене кызыл фосфор, ал кара фосфор аз кездесед1 (21-сурет). Темендегл кестеде ак жене кызыл фосфордыц касиеттер1 салыстырмалы турде бершген.

6-кесте

 жене кызыл фосфордыц непзп Kacnerrepi

Ак фосфор	Кызыл фосфор
1. Ак туст1 кристалл зат, тыгыздыгы 1,83 г/см3.	1. Аморфты зат, кристаллы емес, ты-гыздыгы 2,20 г/см3.
2.Царангыда жаркырайды.	2. Карангыда жаркырамайды.
3. Квдамп жагдайда 30 — 40С темпера-турада ауадагы оттекпен тотыгады.	3. Ауадагы оттекпен 260°С-та тотыгады.
4. От алгыш каушт1л1гше байланысты су астында сактайды.	4. Отка Kayiirri емес. Кыздырганда оталады.
5. Суда ер1мейд1, кук1ртквм1ртекте еридь	5. Суда да, кук1ртком1ртекте де ер1мещц.
6. вте кдушп, улы!	6. Улы емес.
7. 44°С-та балкиды, 280°С-та кайнайды.	7. 400°С-та балкиды.

ЗС1₂ = 2РС1₃  5С1₂ = 2РС1₅

Химияльщ касиеттерь Фосфор тотыктыргыш (азоттан темен) жене тотыксыздандыргыш касиет керсетеда. Тотыксыздандыргыш ретшде оттекпен жене белсенда бейметалдармен реакцияга туседа.

1.                                      Фосфор оттекте жанып пентаоксид тузеда:

4Р + 5О₂=2Р₂О₅

*1. Реакция жагдайына байланысты фосфор хлормен (70°С) ерекеттеап, фосфор трихлорид!н РС1₃ жене 300°С-та фосфор пентахлори_Д1н РС1₅ тузедк

2Р+3Cl ₂=2P Cl ₃

2Р+5Cl ₂=2P Cl ₅

2. Фосфор сутекпен ерекеттеап, фосфин РН₃ тузед!:

2Р + ЗН₂ = 2РН₃

Фосфин РН₃ — тусаз, ерекше nici бар, ете улы зат. Аммиаку Караганда нег1зд1к к,асиет1 влс1з.

3. Шырпынын, басына жангыш заттар — куюрт пен бертолле тузынын коспасы жагылады. Кораптын, жактауына к,ызыл фосфор мен шыны унтагь жел!ммен отыргызылады. Шырпынын басын к,орапк.а уйкегенде к,ызыл фосфор бертолле тузынан от алып тез тутанады (22-сурет). Реакция тендеус

5КClO₃ + 6 Р = 5КС1- + 3 Р₂О₅

2. Фосфор металдармен фосфидтер тузе ерекеттеседк

ЗСа + 2Р = Са₃Р₂

кальций фосфида

3Zn+2P=Zn₃P₂

мырыш фосфид1

Мырыш фосфида — зиянкес кетрупплермен куресуде колданы-латын препарат.

Колданылуы. Кызыл фосфор орщке ещщнсшде, пиротехникада жене фосфор кышкылын алуга пайдаланылады.

Фосфордыц ак жене кызыл тур eerepici бар. Ак фосфор химиялык белсенд1 болып келедь Сондыктан ак фосфорды карацгыда су астында сактайды. Кызыл фосфор cipiHKe енд1руде, пиротехникада кол даны лады. Фосфор жай жене курдел1 заттармен ерекеттеседь

Казакстанда Каратау бассейншдеп фосфориттен фосфор енд1р1ледь Фосфор шик1затыныц тагы 6ip коры Актебе облысында бар.

§ 21. Фосфордыц оттекп косылыстары

Фосфор (V) оксида Р₂О₅ — ак тусп унтак зат. Кедамг1 жагдайда )ылгал тартатын касиетше сейкес оны газдар мен суйыктарды ылгалдан кургату ушш колданады. Фосфор (V) оксщц Р₂О₅ кышкылдык касиет керсетш, сумен, сьпталермен жене непздш оксидтермен реакцияга тусед1.

Фосфор кышкылы. Су мен фосфор (V) оксид1 ерекеттескенде судыц мелшерше карай ер турл1 фосфор кышкылдарын тузетшш берілген реакция тецдеулерінен керуге болады:

Р₂О₅+H ₂O =  2НРО₃ метафосфор кышкылы  —

Р₂О₅+2H ₂O= Н₄Р₂О₇ дифосфор кышкылы

Р₂О₅+3H ₂O  =  2Н₃РО₄ ортофосфор кышкылы

Фосфор кышкылдарыныц ішіндегі аса мацыздысы ортофосфор кышкылы Н₃РО₄, оны квбше фосфор цыищылы деп атайды. Оныц курылымдык формуласы:

3Н — 3О — Р = О

Физикальщ касиеттер1. Фосфор кышкылы — тусс1з кристаллы, улы емес зат. Суда жаксы ерид1. Фосфор кышкылы Н₃РО₄ — орташа кышкыл катарына жатады.

Алынуы. 1. Лабораторияда фосфор (V) оксидше су косып алады:

Р₂О₅+3H ₂O  =  2Н₃РО₄ ортофосфор кышкылы

2. өнеркесіпте кальций фосфатына кук1рт кышкылын косып кыздыру аркылы алады:

Са₃(РО₄)₂ + 3H₂SO₄ = 3CaS0₄ + 2Н₃РО₄

Ортофосфор кышкылыныц судагы epiTUiziici елс1з кышкылдьщ касиет керсетеда.

Фосфор кышкылы суда ерггенде сатылап диссоциацияланады:

Н₃РО₄=Н⁺ Н ₂РО₄

дигидрофосфат ион

Н₂РО₄=Н⁺ Н РО₄

гидрофосфат ион

НРО₄=Н⁺ Н РО₄

фосфат ион

Ортофосфор кьппкылыныц алгашкы сатысьша қараганда келес1 сатыларында иондарга ыдырау мумкінд1г1 б1рт1ндеп темендейда. Сондыктан ерггшдще баска иондарга Караганда дигидрофосфат Н₂РО₄~ ионы кеб1рек болады.

Химиялык касиеттерь Фосфор кышкылы барлык баска кышкылдарга тен касиеттерда керсетеда.

1. Негіздік оксидпен ерекеттескенде ортофосфат тузыгеда:

2Н₃РО₄ + ЗСаО = Са₃(РО₄)₂4 + ЗН₂О

2. Ер1тшдадег1 фосфор кышкылы сілтімен сатылап ерекет­тескенде уш катар: орта жене екі кышкыл туз тузеда:

Н₃РО₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + Н₂О

натрий дигидрофосфаты

Н₃РО₄ + 2NaOH = NaHPO₄ +2 Н₂О

натрий гидрофосфаты

Н₃РО₄ + 3NaOH = Na ₃PO₄ + 3Н₂О

катты         натрий

фосфаты

3. Кышкыл аммиакпен ерекеттесш, аммоний дигидрофосфатын тузеді:

Н₃РО₄+NH₃ = NH₄H₂PO₄

Фосфор кышкылыныц азот кышкылынан айырмашылыгы, тотыгу-тотыксыздану касиетш керсетпейді.

4. Табиги фосфаттар суда ер1мейд1. Оларды фосфор кышкылы-мен енлеп ер1мтал туздарга айналдырады да, тыцайткыш ретшде пайдаланады. Мысалы:

Са₃(РО₄)₂ + 4Н₃РО₄ = ЗСа(Н₂РО₄)₂ кальций дигидрофосфаты

Фосфат ионга Р О₄ сапалык реакция: кум1с нитратыньщ 3—4 мл ертщцсш Н₃РО₄, Na₃PO₄ немесе Na₂HPO₄ ертнддлерше тамызса сары туст1 кумд.с (I) фосфаты тунбага тусед1:

Н₃РО₄ + 3AgNO₃ = 3HNO₃ + Ag₃P0₄

сары тунба

P0₄+3Ag⁺= AgзРО4

Колданылуы. Фосфор кышкылы дэрьдврмек жасайтын енеркесште пайдаланылады. Кальций дигидрофосфаты Са(Н₂РО₄)₂ нан гас1руде пайдаланатын жене алкогольс1з сусындар алуга арналган унтактар ретшде колданылады. Ал ситлш металдардьщ фосфаттарынан жугыш заттар алынады. Фосфор кышкылы жене оныц туздары кобшесе минералдык тыцайткыш алуга жумсалады (22-сурет).

Фосфор (V) оксид! ак. туей, су тартк.ыш к.асиет1 бар кдтты зат.

Ортофосфор кышкылы квп нег!зд1 кышкыл, ол цыпщыл жене орта туздар тузед1. Казакстанда табиги фосфаттардыц ipi бай кен орны бар. Табиги фосфаттардан фосфор кышкылы мен тыцайткыштар алынады.