Бейорганикалық химия: VI А бейметалдар және оның қосылыстары.

VI A топ бейметалдары (Оттегі, күкірт)

Оттегі – жердегі ең көп тараған элемент – 50% массалық үлесі. ЭТ ~ 3,5 болғандықтан барлық зерлік элементтермен әрекеттеседі. VI A топша элементтерінің V A топша элементтеріне қарағанда сутекті қосылыстары берігірек, себебі олардың ЭТ-гі (электр терістігі) жоғары, керісінше VI A топша элементтерінің оттекті қосылыстарының беріктігі азырақ.

Табиғатта кездесу. Оттегісі бар 1400 минерал кездеседі (кварц, слюда, дала шпаты, саз, ізбес). Оттегінің өте көп мөлшері химиялық байланысқан, еріген күйінде суда болады.

Атмосферада 10¹⁵ т., адам организмінде 65%.

1) 1.ауаны айдап ;

2) 2H₂O →^{электролиз} 2H₂ + O₂

Лаб. 2CrO₃ →^t0 2Cr+3O₂ ;

BaO₂(пероксид) →^t0 Ba+O₂ ;

2KNO₃ →^t0 2KNO₂+O₂ ;

2KClO₃→^t0 2KCl+3O₂ ;

2 KMnO₄ →^t0 K₂MnO₄+O₂+MnO₂ ;

O₂ суда аз ериді 100:3. 100 км жер бетінен жоғары атом күйінде болады, УФ-сәулесі

О₂ →^{фотолиз} О+O.

О₃ – озон оттегінің аллотропиялық түр өзгерісі, молекуласы диамагнитті.

O₂ –түссіз, О₃ – көк түсті газ, полярлығы және полярлылануы жоғары O₂ -ге қарағанда

3O₂ →^{эл.разряд} 2О₃

Атмосферада 3O₂ найзағай 2О₃

\(O_3+2H^++2e^- \rightarrow O_2+H_2O~E^0=+2,07~в\)

\(O_2+4H^++4e^- \rightarrow 2H_2O~E^0=+1,23~в\),

соңдықтан О₃ өте күшті тотықтырғыш Химиялық активтігі бойынша O₂ тек F₂ кейін. Г₂ , инертті газ, Pt, Au +O₂ → жүрмейді. Oттегі коваленттілігі – 4, max валенттілігі II. Қалған металл еместер O₂ әрекеттеседі. ЭТ оттегі және металл еместер айырмашылығы аз болғандықтан, оксидтері ковалентті байланыс түзеді. Соңдықтан металл емес оксидтері – газдар, ұшқыш сұйықтар, тез еритін қатты заттар. Металл емес оксидтері суда еріп, қышқыл түзеді. СО, NO, N₂O тұз түзбейтін оксидтер, суда ерімейді, себебі ол молекулалар өте берік. Металл еместің оксидтегі тотығу дәрежесі өскен сайын, олардың қышқылдық қасиеті артады:

P₄O₁₀(к)+6H₂O(су)=4H₃PO₄

SO₃(к)+H₂O(с)=H₂SO₄

Cl₂O₇(г)+H₂O(с)=2HClO₄

Металлдардың оксидтері : негіздік, қышқылдық, амфотерлік. Сілтілік және сілтілік-жер металдар оксидтері суда ериді, бұл оксидтерде иондық байланыс. Металдардың тотығу дәрежесі өскен сайын оксидтерде коваленті байланыс болады.

Пероксидтер, супероксидтер, озонидтер

\(K+O_3 \rightarrow K^+O_3^-\) oзонидтер қызыл түске боялады. \(K-1e^- \rightarrow K^+O_3+1e^- \rightarrow O_3^-\)

\(K+O_2 \rightarrow K^+O_2^-\)^,  супероксидтер \(K-1^e \rightarrow K^+O_2+1e^- \rightarrow O_2^-\)

\(2K_2+O_2 \rightarrow K_2O_2\) перосксид \(2K-2e^- \rightarrow 2K^+\)

\(O_2+2e^- \rightarrow O_2~^{2-}\)

Алу, қасиеттері, қолданылуы

3d-орбиталь болғандықтан, IV, VI валенттілік көрсетеді. Күкірт атомдары арасындағы байланыс өте берік, жер бетінде 0,05% : самород (бос) күйінде, сульфидтер FeS_{2 –} пирит , PbS – галонит, CaSO₄ – ангидрит, BaSO₄- барит кездеседі. Минералды су көздерінде – H₂S газ күйінде болады.

Алу. Самород ( бос ) кендерден.

Физикалық қасиеттері: бөлме t⁰-ромбалық (α-күкірт), сары суда ерімейді. S-ромб →⁹⁴₀ моноклинді, ß-күкірт (S₈), корона сияқты.

sp³ – гибридтелу

S₈ ↔⁴⁵⁰_0C↔S₆ ↔⁶⁵⁰_0C↔S₄ ↔⁹⁰⁰_0C↔S₂↔¹⁵⁰⁰_0C↔S

S₂ парамагнитті О₂ сияқты, қалғандары диамагнитті.

S+Me→ t⁰ сульфидтер Ме₂ S_{n –} металл валенттілігіне байланысты.

S+ О₂→ SО₂

S+ Г₂→ SCl₂ …

\(3S+6NaOH=2Na_2S^{2-}+Na_2SO_3^{+4}+3H_2O\) диспропорциалану реакциясы.

\(S+2e^- \rightarrow S^{2-}\)

\(S-4e^- \rightarrow S^{4+}\)

Қосылыстары, алу, қасиеттері

            S+ О₂→ SО₂ (4+) т.д.

\(SO_2+H_2O \leftrightarrow H_2SO_3 \leftrightarrow H^++HSO_3^- \leftrightarrow 2H^++SO_3^{2-}\)

SО₂ + NaOH→ NaHSO₃ – гидросульфит ;

SО₂ + 2NaOH→ Na₂SO₃(сульфит) +H₂O

S⁴⁺ тотықтырғыш та, тотықсыздандырғышта болады

SО₂ +2H₂S→ 3S+ 2H₂O ;

2 Na₂SO₃ + О₂→ 2Na₂SO_{4 ;}

2 NaHSO₃ – гидросульфиттер → ^t0 Na₂S₂O₅+H₂O пиросульфитке айналады, бірақ H ₂S₂O_{5 –} пирокүкірт қышқылы жоқ.

\(SO_2+PCl_5 \rightarrow POCl_3\) (оксихлорид) \(+S^{+4}O^{-2}Cl_2^-\) (тионилхлорид)

тотықсыздандырғыш

SОCl₂+2H₂O→2HCl+H₂SO₃ ; Na₂SO₃ +S→ Na₂S₂O₃ – тиосульфат

Na₂S₂O₃+HCl →2NaCl + H₂S₂O₃ – тиокүкірт қышқылы күкірт қышқылы сияқты күшті

қышқыл, бірақ тұрақсыз

H₂S₂O₃→ S+ SО₂ +H₂O Тиосульфаттар тотықсыздандырғыш, Na₂S₂O₃+J₂→2NaJ+Na₂S₄O₆

\(S^{+4}O_2+Cl_2 \xrightarrow{hu} S^{6+}O^{-2}_2 Cl_2^-\) – хлорлы сульфурил .

Ыстық суда ыдырайды

SОCl₂+2H₂O→2HCl+H₂SO₄

SО₂ + О₂→^NO2 2SO₃ ;

SO₃ + H₂O→ H₂SO₄ ;

H₂SO₄ – май тәріздес, түссіз, иіссіз моногидрат; H₂SO₄ – күшті тотықтырғыш ; Сілтілік және сілтілік-жер металдар сульфаттары термиялық тұрақты, ал активтігі төмен металдар сульфаттары айрылады:

ZnSO₄ →ZnO +SO₃;

AgSO₄ →2Ag+SO₂+O₂ ;

Гидросульфаттарды балқытса:

2NaHSO₄→ ^t0 Na₂S₂O₇ + H₂O дисульфат (пиросульфат) ;

H₂S₂O₇→ H₂SO₄+SO₃ ерітсе.

Егер H₂SO₄-те SO₃ ерітсе, олеум (май тәріздес деген сөз) түзіледі. Олеум күшті тотықтырғыш, су тартқыш. H₂SO₄ алу: контакт әдісі ( V₂ O₅ – катализатор) , нитроза әдісі ( NO₂ – катализатор). Al, Fe, Cr суық конц. H₂SO₄ пассивтеледі, оксид қабаты пайда болады.

Жеңіл металдар (ρ < 5 г/см³) + H₂SO_{4 конц.} →MeSO₄+ H₂S+ H₂O ;

(P-тобы металдарынан басқа)

Ме + H₂SO_{4 ыстықконц.} → SO₂ (S, H₂S) металл активтігіне байланысты +MeSO₄+H₂O ;

H₂SO_4конц. +Me → H₂ шықпайды, не SO₂ , не S, не H₂S түзіледі. H₂SO_{4 конц.} HJ, HBr

тотықтырады, HCl-ды тотықтырмайды.

H₂SO₄ +8 HJ→ H₂S+J₂ +4H₂O;

H₂SO₄ +4 HBr→ SO₂+2Br₂+2H₂O; H⁺₂SO₄ сұйытылған +Me→ H₂ бөлінеді + металл сульфаты.

Сұйытылған күкірт қышқылы +Pb→ жүрмейді, себебі Pb беті PbSO₄↓ жабылады.

H₂SO₄ тұздары → сульфат, гидросульфат түзіледі. Көп сульфаттарда кристалданған суы болады: \(Na_2SO_4 \cdot 10~H_2O\) глаубер тұзы. \(CaSO_4 \cdot 2H_2O\) – гипс; \(CaSO_4 \cdot H_2O\) – алебастр; \(CuSO_4 \cdot 5H_2O \); \(FeSO_4 \cdot 7H_2O\) – мыс, темір купоростары; қос тұздары асудас (квасцы) деп аталады \(KAl(SO_4)_2 \cdot 12H_2O\); \(KCr(SO_4)_2 \cdot 12H_2\)

\(S^{2-}\)-қосылыстары:

H₂ S газ, судағы ерітіндісі, Н₂ + S ® H₂ S ;

Әлсіз қышқыл

\(H_2S \leftrightarrow H^++HS^- \leftrightarrow H^++S^{2-}\)

H₂ S газ, улы газ , гемоглобин құрамындағы Fe²⁺ әрекеттеседі.

H₂ S →сульфид →гидросульфидтер суда жақсы ериді

Тұздары түсті HgS – қызыл, CdS – тоқ сары; ZnS – сары.

1). суда еритін сульфидтер: сілтілік, сілтілік-жер металдар сульфидтері, гидролизге ұшырайды.

2) cуда ерімейді, бірақ қышқылдарда (HCl, H₂SO₄) ериді. \(EK < 10^{-26}\)

3) азот қышқылда еритін CuS+4HNO₃ конц. →Cu(NO₃)₂ +S+NO₂+2H₂O