Հաստատված է ՀՀ կրթության և գիտության նախարարության

կողմիցª որպես դասագիրք ավագ դպրոցի 10-րդ դասարանի

ընդհանուր և բնագիտամաթեմատիկական հոսքերի համար

ՀՏԴ 373.167.1:54(075.3)

ԳՄԴ 24 ց72

Խ — 282

Խաչատրյան Ա., Սահակյան Լ.

Խ—282

Քիմիա: 10-րդ դասարան: (Ընդհանուր և բնագիտամաթեմատիկական

հոսքեր)/ Ա. Խաչատրյան, Լ. Սահակյան. Եր., Զանգակ-97, 2010, - 224 էջ:

ՀՏԴ 373.167.1:54(075.3)

ԳՄԴ 24 ց72

ISBN 978-99941-1-795-6

Հրատարակչության տնօրենª

Էմին Մկրտչյան

Խմբագիրª

Հովհաննես Զաքարյան

Գեղարվեստական խմբագիրª

Արա Բաղդասարյան

Տեխնիկական խմբագիրª

Նվարդ Փարսադանյան

Վերստուգող սրբագրիչª

Լիանա Միքայելյան

Համակարգչային ձևավորումըª

Վիտալի Ասրիևի

Տպագրությունըª օֆսեթ: Չափսըª 70x100 1/16

Թուղթըª օֆսեթ: Տառատեսակըª ՙԴպրոց՚

Ծավալըª 12 տպ. մամուլ, 15,6 պայմ. մամուլ

Տպաքանակըª 31 000 օրինակ

ՙԶԱՆԳԱԿ-97՚ ՀՐԱՏԱՐԱԿՉՈՒԹՅՈՒՆ

0051, Երևան, Կոմիտասի պող. 49/2

Հեռ.ª (+37410) 23 25 28, ֆաքսª (+37410) 23 25 95

Էլ. փոստª info@zangak.am, էլ. կայքª www.zangak.am

ԳԼՈՒԽ

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԻ ՎԵՐԱԲԵՐՅԱԼ

¢ 1.1

ՏԵՍԱԿԵՏՆԵՐԻ ԶԱՐԳԱՑՈՒՄԸ

Ինչքա±ն կարելի է մանրացնել նյութը, մինչև ի±նչ աստիճան և ո±ր չա-

փը: Հույն փիլիսոփա Դեմոկրիտոսը ենթադրում էր, որ նյութի փոքրա-

գույն մասնիկը պետք է լինի, այսպես կոչված, ատոմը, որը բառացիորեն

նշանակում է անբաժանելի: Ատոմի չափի ու ձևի մասին անորոշ պատկե-

րացումը գոյատևեց շուրջ երկու հազար տարի, մինչև անգլիացի քիմիկոս

Ջ. Դալթոնը զարգացրեց նյութի կառուցվածքի ատոմական տեսությունը

(18-րդ

դար), համաձայն որիª

բոլոր պարզ նյութերը

բաղկացած են

ատոմներից, ընդ որումª դրանք պատկերացվում էին որպես գնդաձև ու

անբաժանելի մասնիկներ:

Սակայն 19-րդ դարի ընթացքում բացահայտվեցին մի շարք երևույթ-

ներ, որոնք կասկածի տակ

էին

առնում

ատոմի

անբաժանելիության

սկզբունքը: Անդրադառնանք այդ երևույթներից երեք գլխավորներին:

Էլեկտրական հոսանքի անցումը էլեկտրոլիտների ջրային լուծույթնե-

րում (1833 թ., Մ. Ֆարադեյ): Մենք հիմա գիտենք, որ դա պայմանավոր-

ված է դրական և բացասական լիցք կրող իոններով, իսկ դրանք գոյա-

նում են, երբ ատոմը տալիս կամ վերցնում է էլեկտրոն:

Էլեկտրական հոսանքի անցումը նոսրացված գազերում, երբ էլեկտրոդների

միջև կիրառվում է բարձրª մոտ երկու հազար վոլտ լարում (կաթոդային ճառա-

գայթներ, 1870 թ.): Այժմ հայտնի է, որ

դրանք էլեկտրոնների հոսք են, որոնք

շարժվում

են կաթոդից դեպի անոդը:

Հասկանալի է, որ այդ մասնիկները դուրս

են

գալիս կաթոդ ծառայող մետաղի

ատոմներից: Կաթոդային ճառագայթ-

ները լայնորեն կիրառվում են ռադիո-

Նկ. 1.1.1. Կաթոդային

և հեռուստասարքերում: Անգլիացի ֆի-

ճառագայթների առաջացումը

զիկոս Ջ. Թոմսոնին հաջողվեց հետա-

էլեկտրոնային խողովակում

Գլուխ 1

քրքիր գիտափորձերով որոշել (նկ. 1.1.1) էլեկտրոնի

լիցքը և հարաբերական զանգվածը (1897 թ.):

3. Ռադիոակտիվությունը (որոշ քիմիական տարրե-

րի կողմից անտեսանելի ճառագայթների արձակ-

ման երևույթը), որը հայտնագործել է ֆրանսիացի

ֆիզիկոս Ա. Բեքերելը (1896 թ.): Ինչպես հայտնի է,

ռադիոակտիվ

ճառագայթումը

բաղկացած

α-մասնիկներից (հելիումի ատոմի միջուկներª ⁴

2He),

β-մասնիկներից

(էլեկտրոններª

)

և γ-ճառա-

-1e

գայթներից, որոնք գերկարճ ալիքի երկարություն

ունեցող էլեկտրամագնիսական ալիքներ են:

Ուրեմն օրակարգի խնդիր էր դարձել ատոմի

Ջոզեֆ Ջոն

բուն կառուցվածքի բացահայտումը:

Թոմսոն

Անգլիացի ֆիզիկոս

Է. Ռեզերֆորդը

գիտա-

(1856—1940)

փորձով ցույց տվեց, որ ատոմն ունի միջուկային

կառուցվածք, ընդ որումª միջուկն ունի դրական

Անգլիացի ֆիզիկոս:

1897 թ. կաթոդային ճա-

լիցք և ատոմում զբաղեցնում է շատ փոքր ծավալ:

ռագայթների հետազո-

Այդուհանդերձ,

ատոմի

գրեթե ողջ

զանգվածը

տության հիման վրա

կենտրոնացած է միջուկում: 1910 թ. գիտնականը,

հայտնագործել է էլեկտ-

իր աշակերտների հետ որպես թիրախ ընտրելով

րոնը, իսկ 1898 թ. որո-

մեծ պլաստիկությամբ օժտված ոսկու բարակ թի-

շել է դրա լիցքը: 1911 թ.

թեղը,

դա

ՙռմբակոծում՚

է α-մասնիկներով,

մշակել է իոններն ըստ

զանգվածների

բաժա-

որոնց մեծ մասն անարգել անցնում էր թիթեղի

նելու

եղանակը: Մե-

միջով և հետք թողնում դրա հետևում տեղադրված

տաղների

էլեկտրոնա-

լուսարձակող էկրանի վրա (նկ. 1.1.2): Այդ մաս-

յին տեսության հիմնա-

նիկների շատ փոքր մասն էր շեղվում ուղիղ ըն-

դիրներից

է:

Արժանա-

թացքից (գ), և միայն հատուկենտներն (տասնյակ

ցել

է Նոբել յան մրցա-

հազարներից մեկը (բ)) էին հետ դառնում:

նակի (1906 թ.):

Նկ. 1.1.2. Ալֆա

մասնիկների անցումը

մետաղի միջով

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

Հետագայում, պատմելով իր հանրահայտ գիտափորձի և α-մասնիկների հետ-

դարձի մասին, Է. Ռեզերֆորդն այսպես է նկարագրել այդ ուշագրավ երևույթը.

ՙԴա նույնքան անհավանական է, որքան եթե 15-դյույմանոց արկով կրակեք ծխա-

խոտի թղթի վրա, և արկը դարձացատկով հետ դառնա ու ընկնի ձեզ վրա՚:

Այսպիսովª իրողություն էր, որ ատոմն ունի բարդ կառուցվածքª բաղկա-

ցած դրական լիցքավորված միջուկից և բացասական լիցք կրող էլեկտրոննե-

րից: Ըստ Ն. Բորիª էլեկտրոնները պտտվում են միջուկի շուրջը շրջանաձև

ուղեծրով, ինչպես մոլորակներնª Արևի շուրջը (1913 թ.): Սա ատոմի կառուց-

վածքի մոլորակային մոդելն է: Եթե ատոմի, մասնավորապես ջրածնի ատոմի

տրամագիծը շուրջ 10^-10 մ է, ապա միջուկի չափը մոտ 10^-15 մ է, այսինքնª մի-

ջուկը 100 000 անգամ փոքր է ատոմից:

Ներատոմային մասնիկների հայտնաբերման առումով կարևոր էր պրո-

տոնի (1886 թ.) և նեյտրոնի (1932 թ.) բացահայտումը: Դրանց որոշ բնու-

թագրեր բերված են աղ յուսակ 1.1.1-ում:

Աղյուսակ 1.1.1

Ներատոմային

Լիցքը

Զանգվածը, ԶԱՄ

մասնիկներ

Պրոտոնª p

Նեյտրոնª n

Էլեկտրոնª e

-1

1/1823

Կաթոդային ճառագայթների համար թիրախ ընտրելով տարբեր մե-

տաղներª Հ. Մոզլին (1914 թ.) կատարեց շատ կարևոր մի հայտնագործու-

թյուն. ցույց տվեց, որ քիմիական տարրի միջուկի դրական լիցքը Մենդե-

լեևի պարբերական համակարգում հավասար է տարրի ատոմային համա-

րին: Այսպիսովª տարրի ատոմային համարը ստանում է խիստ որոշակի և

կարևորագույն ֆիզիկական իմաստ: Քիմիական տարրի ատոմային համա-

րը ցույց է տալիս նաև ատոմում պարունակվող էլեկտրոնների թիվը, քա-

նի որ ատոմը էլեկտրաչեզոք մասնիկ է:

Գլուխ 1

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Էլեկտրոլիզի երևույթն ինչպե±ս կարող է վկայել, որ ատոմը բաժա-

նելի մասնիկ է: Չեզոք ատոմներից ինչպե±ս են առաջանում իոններ: Դա

ցուցադրե°ք Na⁺ և Cl^- իոնների առաջացման օրինակով:

2. Ինչպե±ս կարելի է արձանագրել (ՙտեսնել՚) α-, β- և γ-ճառագայթու-

մը: Ինչպե±ս է պատկեր գոյանում հեռուստատեսային էկրանին:

3. Եթե տարրից հեռանա 2 α-մասնիկ, ապա ատոմի զանգվածը և լից-

քը կփոխվեն համապատասխանաբար հետևյալ միավորներով.

1. 4 և 1

3. 8 և 2

2. 2 և 2

4. 8 և 4

4. Եթե β-մասնիկների հոսքն անցկացվի էլեկտրական դաշտի միջով,

ապա կշեղվի դեպիª

1. դրական բևեռը

2. բացասական բևեռը

3. մի մասըª դրական, մյուս մասըª բացասական բևեռը

4. չի շեղվի ուղղագիծ ընթացքից

5. Ինչ

±ւ

էր Է. Ռեզերֆորդը α-մասնիկների համար որպես ՙռմբակոծ-

ման՚ թիրախ ընտրել ոսկու թիթեղը: Չէ±ր կարելի վերցնել այլ մետաղ:

6. Կաթոդային

ճառագայթները, հարվածելով

անոդին,

այնտեղից

դուրս են կորզում ճառագայթներ, որոնք կոչվում են ռենտգենյան:

±նչ

գիտեք այդ ճառագայթների կիրառության մասին:

¢ 1.2

ԻԶՈՏՈՊՆԵՐ

Իզոտոպների գոյությունը բացահայտվել է 1906 թ., իսկ հիմնովին հաս-

տատվել և ուսումնասիրվել է 1920 թ., երբ նորաստեղծ զանգված-սպեկտ-

րաչափ գործիքով հնարավոր դարձավ մեծ ճշտությամբ որոշել ատոմի և

տարրական մասնիկների հարաբերական զանգվածները:

Նույն տարրիª տարբեր զանգվածներով ատոմների հայտնագործման լուրը

ծանր կացության մեջ դրեց Դ. Մենդելեևին: Ինչպե±ս վարվել, պարբերական համա-

կարգում որտե±ղ տեղադրել այդ ատոմները, չէ± որ դրանց զանգվածները տարբեր

են: Ականավոր գիտնականին խորհուրդ տրվեց դրանք տեղավորելու հենց նույն

վանդակում, այստեղից էլ առաջացավ ՙիզոտոպ՚ անվանումը, որը բառացիորեն

նշանակում է ՙնույն տեղը՚:

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

Նույն տարրի իզոտոպներն իրարից տարբերվում են միայն միջուկի բա-

ղադրությամբ: Դրանք ունեն նույն թվով պրոտոններ (Z), սակայն տարբեր

թվով նեյտրոններ (N): Այդ թվերի գումարը կոչվում է իզոտոպի զանգվա-

ծային թիվ (A).

A = Z + N

Պրոտոնների թիվը պայմանավորում է միջուկի լիցքը, հետևաբարª

տարրի ատոմային համարը, իսկ իզոտոպների զանգվածների տարբերու-

թյան պատճառը տարբեր թվով նեյտրոնների առկայությունն է:

Միջուկի լիցքը և զանգվածային թիվն ընդունված է նշել տարրի քիմիա-

կան նշանի ձախ կողմում: Օրինակª

³H

²³⁸U

Երբեմն ներքևի թվերը չեն նշում, քանի որ տարրի նշանն արդեն մատ-

նանշում է իզոտոպի միջուկի լիցքը.

¹H

²H

¹⁶O

³¹P

³⁵Cl

⁴⁰K

²³⁸U

Երբեմն էլ իզոտոպները նշագրում են այսպեսª թթվածին-16, թթվա-

ծին-17, քլոր-37, նեոն-22 և այլն:

Միևնույն քիմիական տարրի

ատոմների տարատեսակները,

որոնք ունեն միջուկի նույն լիցքը, բայց տարբեր զանգվածներ, կոչ-

վում են իզոտոպներ:

Գրեթե բոլոր տարրերն ունեն իզոտոպներ, սակայն նույն տարրի իզո-

տոպները բնության մեջ տարածված են ոչ հավասարաչափ: Օրինակª

ջրածնի բնական իզոտոպներըª ¹H և 2H, որոնք կան ջրածին պարունակող

ցանկացած նյութում

2O, CH4, C12H22O11), հանդիպում

են

99,98 • 0,02

տոկոսային հարաբերակցությամբ: Քլորի ³⁵Cl և ³⁷Cl իզոտոպները հանդի-

պում են 75,53 % և 24,47 % քանակներով:

Պետք է իմանալ, որ նշված տոկոսները ցույց են տալիս ոչ թե զանգ-

վածային, այլ մոլային

(ատոմային) արժեքներ, և դա արտահայտում է

քիմիական տարրի իզոտոպային բաղադրությունը:

Հասկանալի է, որ իզոտոպի զանգվածային թիվըª A, և նույն տարրի

հարաբերական ատոմային զանգվածըª Ar, նույնը չեն: Վերջինս միջին մե-

ծություն է և պայմանավորված է տարրի իզոտոպային բաղադրությամբ:

Օրինակª

75,53 • 35 + 24,47• 37

Ar(Cl) =

= 35,49

100

Գլուխ 1

Քիմիական տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածը (Ar)

տարրի ատոմի միջին զանգվածի հարաբերությունն է զանգվածի

ատոմային միավորին:

Տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածները որոշված են մեծ

ճշտությամբ և բերվում են պարբերական համակարգում:

Միևնույն տարրը կարող է ունենալ ինչպես կայուն, այնպես էլ անկա-

յուն, այսինքնª ռադիոակտիվ իզոտոպներ: Օրինակª ջրածնի բնական երկու

իզոտոպներից բացիª ¹H (պրոտիում), ²H (դեյտերիումª D), գոյություն ունի

³H (տրիտիումª T) արհեստական իզոտոպը: Վերջինս, սակայն, անկայուն է

և միջուկային ռեակցիայով ստացվելուց հետո սկսում է տրոհվել ու վերած-

վել կայուն իզոտոպների:

Ռադիոակտիվ իզոտոպներն ընդհանրապես բնութագրվում են, այսպես

կոչված, կիսատրոհման պարբերությամբª t

1/2, որը հաստատուն մեծություն

է յուրաքանչյուր տարրի համար և կախված չէ տվ յալ իզոտոպի սկզբնա-

կան քանակից: Դա այն ժամանակամիջոցն է, որի ընթացքում իզոտոպի

քանակությունը կիսվում է. դիցուքª 1 գրամը դառնում է 0,5 գ, 0,5 գրամըª

0,25 գ, 0,25 գրամըª 0,125 գ և այլն: Օրինակª տրիտիումի կիսատրոհման

պարբերությունը 12,3 տարի է:

Ռադիոակտիվ իզոտոպ ունի նաև ածխածինըª ¹⁴C, որը, հիմնականª ¹²C-ի հետ հա-

մեմատած, չափազանց քիչ է հանդիպում բնության մեջ: Ռադիոակտիվ այդ իզոտոպի

արձակած ճառագայթների քանակի չափման հիման վրա մշակվել է մի եղանակ, որով

որոշում են հազարամյա հնություն ունեցող բուսական կամ կենդանական ծագման գտա-

ծոների տարիքը:

Պարբերական համակարգում փոքր կարգաթիվ ունեցող տարրերի

միջուկներում նեյտրոնների թիվը հիմնականում հավասար է պրոտոննե-

րի թվին: Օրինակª ¹⁶O-ում կա 8 պրոտոն և 8 նեյտրոն, ¹⁴N-ումª 7 պրո-

տոն և 7 նեյտրոն: Այնինչ մեծ կարգաթիվ ունեցող տարրերի դեպքում

նեյտրոն • պրոտոն հարաբերությունը փոխվում է հօգուտ նեյտրոնների, և

ատոմները դառնում են անկայուն: Ուրանի ռադիոակտիվ իզոտոպներից

մեկումª ²³⁵U-ում, այդ հարաբերությունը կազմում է 143 : 92 = 1,55 : 1:

Իզոտոպների կիրառությունը: Իզոտոպները, հատկապես ռադիոակ-

տիվները, ունեն լայն կիրառություն գիտության և բժշկության մեջ, ինչպես

նաև մարդկային գործունեության ամենատարբեր ոլորտներում:

Եթե ածխածին-14 իզոտոպը հիմք է ծառայում օրգանական ծագում

ունեցող

գտածոների տարիքի որոշման համար, ապա անօրգանական

նմուշների պարագայում օգտվում են դրանցում գտնվող այլ տարրերի ռա-

դիոակտիվ իզոտոպների քայքայման օրինաչափություններից:

Ջրածին-2 և թթվածին-18 ոչ ռադիոակտիվ իզոտոպներն օգտագործ-

վում

են քիմիական ռեակցիաների մեխանիզմի բացահայտման համար

(հետևում են, թե ելանյութերից որ վերջանյութի մեջ են դրանք անցնում):

Այս եղանակը կոչվում է նշանակիր ատոմների եղանակ:

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

Ռադիոակտիվ իզոտոպները վիթխարի կիրառություն ունեն էներգետի-

կայումª միջուկային տրոհման և սինթեզի ռեակցիաներով ջերմային էներ-

գիա ու էլեկտրականություն ստանալու համար:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Նույն տարրի իզոտոպների բնութագրման համար ճիշտ են հետևյալ

արտահայտությունները: Դրանք ունենª

ա) նույն զանգվածային թիվը

բ) տարբեր զանգվածային թվեր

գ) պրոտոնների նույն թիվը

դ) նեյտրոնների տարբեր թվեր

ե) նեյտրոնների նույն թիվը

Նշե°ք ճիշտ պատասխանները:

2. Ի±նչ բաղադրություն ունեն հետևյալ տարրերի ատոմների միջուկնե-

րը© ա) ³⁵Cl, ³⁷Cl, բ) ²⁰Ne, ²²Ne, գ) ²⁴Mg, ²⁵Mg, ²⁶Mg:

3. Որոշե°ք բորª B, տարրի հարաբերական ատոմային զանգվածըª

ելնելով բնության մեջ այդ տարրի իզոտոպների տարածվածությունիցª

¹⁰B 19 %, ¹¹B 81 %:

4. Ջրածնի ո±ր իզոտոպներով է որոշված այդ տարրի հարաբերական

ատոմային զանգվածի արժեքը:

5. Լրացրե°ք հետևյալ աղ յուսակի ազատ վանդակները և անվանե°ք

իզոտոպները.

Քիմ.

Պրոտ.

Նեյտր.

Էլեկտր.

Զանգվ.

տարր

Անվանումը

թիվը

(իզոտոպ)

6. Օգտագործելով

զանազան գրավոր աղբյուրներª ներկայացրե°ք

ուսումնասիրություններ հետևյալ թեմաներով.

ա) Օրգանական և անօրգանական ծագում ունեցող գտածոների տա-

րիքի որոշման եղանակները:

բ) Ռենտգենյան ճառագայթների և ռադիոիզոտոպների կիրառությու-

նը հիվանդությունների ախտորոշման ու բուժման նպատակով:

Գլուխ 1

¢ 1.3

ՄԻՋՈՒԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Նախորդ դասում հիշատակված ածխածին-14 ռադիոակտիվ իզոտոպի ճառագայ-

թումը պայմանավորված է հետևյալ միջուկային ռեակցիայով.

6C ⎯→¹⁷N +

–1e

Միջուկի տրոհումից արձակվում է մեկ էլեկտ-

րոն, որը նեյտրոններից մեկիª պրոտոնի փոխարկ-

ման հետևանք է.

⎯→¹

1p +

–1e

Այդպիսի միջուկային ռեակցիա է տեղի ունե-

նում այն տարրերի ռադիոակտիվ իզոտոպներում,

0n →11p +

–1

որոնք ենթարկվում են β-տրոհման: Օրինակª բնա-

կան պայմաններում ուրան-235-ի տրոհումը.

Նկ. 1.3.1. Նեյտրոնի տրոհումը

235

պրոտոնի և էլեկտրոնի

92 U ⎯→²⁹³ Np +

–1e

Ինչպես երևում է նշված միջուկային ռեակցիաների հավասարումներից, տարրերի

β-տրոհման հետևանքով ստացվում է մի նոր տարր, որի ատոմային համարը մեկով

ավելանում է: Տարրի α-տրոհման ժամանակ առաջանում է նոր տարր, որի ատոմային

համարը, ընդհակառակը, փոքրանում է 2 միավորով, այսինքնª պարբերական համա-

կարգում տարրը տեղադրված է 2 վանդակ ձախ: Օրինակª

226

88U ⎯→²⁸⁶Rn + 42He

Այն ռեակցիաները, որոնց ժամանակ տեղի է ունենում ատոմնե-

րի միջուկների բաղադրության փոփոխություն, կոչվում են միջուկա-

յին ռեակցիաներ:

Միջուկային ռեակցիաների հավասարումները կազմելիս պետք է նկատի ունենալ

լիցքի պահպանման օրենքը, որը դրսևորվում է նշանների ներքևում գրված թվերի հա-

վասարությամբ, և զանգվածի պահպանման օրենքըª վերևում գրված թվերի հավասա-

րությամբ:

93 և ավելի մեծ ատոմային համար ունեցող տարրերը (հետուրանային տարրեր) չեն

հանդիպում բնական պայմաններում: Դրանք բոլորը ստացվել են արհեստականորենª մի-

ջուկային ռեակցիաներով, հանրահայտ գիտական կենտրոններում, որոնք ԱՄՆ Բերկլի և

ՌԴ Դուբնա քաղաքներում են:

Յու. Հովհաննիսյանի ղեկավարությամբ Դուբնայում սինթեզվել են մի քանի նոր քի-

միական տարրեր:

Մեծ քանակի ջերմություն է անջատվում այն միջուկային ռեակցիաներում, երբ ծանր

տարրերի անկայուն միջուկները տրոհվում են փոքր մասերիª բեկորների: Այս երևույթը

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

կոչվում է միջուկային տրոհում, որը սովորաբար ուղեկցվում է նեյտրոնների (n) անջատ-

մամբ: Օրինակª ուրանի ²³⁵

92U իզոտոպի տրոհման ժամանակ գոյանում են 2 կամ 3 նեյտ-

րոններ, դրանք իրենց հերթին կարող են տրոհել նոր միջուկներ, որի հետևանքով ուրա-

նի զանգվածում զարգանում է շղթայական միջուկային ռեակցիա:

Յուրի Հովհաննիսյան

(ծնվ. 1933 թ.)

Միջուկային ռեակցիաների ֆիզիկայի և քի-

միայի խոշոր մասնագետ, ֆիզիկամաթեմատի-

կական գիտությունների դոկտոր, ՌԴ ԳԱԱ ակա-

դեմիկոս, մի քանի նոր քիմիական տարրեր, այդ

թվում նաև 116 ատոմային համարով տարրը

սինթեզած (Դուբնա, 2000 թ.) աշխատանքային

խմբի ղեկավար:

Հայաստանում շուրջ երեք տասնամյակ խաղաղ նպատակներով օգտագործվում է

միջուկային ռեակցիան, և նախատեսվում է կառուցել ավելի մեծ հզորության (1200 ՄՎտ)

նոր ատոմակայան:

Անհամեմատ ավելի շատ էներգիա է անջատվում այն միջուկային ռեակցիաներում,

երբ իրար են միանում փոքր ատոմային համար ունեցող տարրերի իզոտոպները: Օրինակª

+ ³

H ⎯→⁴

2 He + ⁰n + էներգիա

Այսպիսի գործընթացն անվանում են միջուկային սինթեզ, որն ավելի դժվար

կառավարելի է: Միջուկային սինթեզը խաղաղ նպատակներով օգտագործելու համար

մարդկությունը դեռևս ճանապարհ ունի անցնելու:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. 1 գ զանգվածին համապատասխանող պրոտոնների թիվն էª

1. 1

2. 1000

3. 6,02 • 10²³

4. 3,01 • 10²³

2. Ածխածին-14 ռադիոակտիվ իզոտոպը մշտապես առաջանում է մթնո-

լորտումª ազոտի ատոմները նեյտրոնային ռմբակոծության ենթարկվելիս£

Վերջիններս թափանցում են մթնոլորտ տիեզերական ճառագայթների

հետ միասին£ Ավարտե°ք այդ միջուկային ռեակցիայի հավասարումը©

7N + 10n ⎯→ 1⁶C + ®

Գլուխ 1

3. Վերջնական տեսքի° բերեք հետևյալ միջուկային փոխարկումներըª

աստղանիշերը փոխարինելով համապատասխան մասնիկների նշաններով.

Be + ⁴He →12

N + ²H →16

6C + *

9F + *

232

H + ²H →3

Th →²²⁸

2He + *

88 Ra + *

Ածխածնի ¹⁴C իզոտոպը ռադիոակտիվ է և բնութագրվում է 5700

տարի կիսատրոհման պարբերությամբ£ Քանի± անգամ կփոքրանա որո-

շակի

զանգվածով

այդ իզոտոպի

ճառագայթման ինտենսիվությունը

11 400 տարի հետո©

1© 4

3© 2

2© 3,5

4© 1,5

5. Ատոմային էլեկտրակայանների որոշ տեսակի փոխարկիչներում

(ռեակտոր) որպես դանդաղեցուցիչ (նեյտրոնների կլանիչ) օգտագործ-

վում է ՙծանր ջուր՚, որը սովորական ջրի (H₂O) և ծանր ջրի (D₂O) խառ-

նուրդ է: Նման մի խառնուրդի գոլորշու խտությունն, ըստ ջրածնի, 9,8 է:

Որոշե°ք ջրածնի ծանր իզոտոպի զանգվածային բաժինն այդ խառնուր-

դում (օգտվե°ք կլորացված հարաբերական ատոմային զանգվածներից):

6. Պարբերական համակարգում ի±նչ տեղ է զբաղեցնում այն տարրը«

որն ստացվում է ²³⁵Np ռադիոակտիվ իզոտոպի β-տրոհման արդյունքում£

¢ 1.4

ԱՏՈՄԱՅԻՆ ՕՐԲԻՏԱԼ: ՔՎԱՆՏԱՅԻՆ ԹՎԵՐ

Ատոմային օրբիտալ: Քիմիական ռեակցիաների ժամանակ ատոմի

միջուկը

փոփոխության չի

ենթարկվում,

փոփոխվում

է միայն

ատոմի

էլեկտրոնային կառուցվածքը: Ուստի քիմիական երևույթները հասկանալու

համար կարևոր է պարզել, թե ինչ վիճակում են էլեկտրոններն ատոմում,

ինչպես են դրանք բաշխվում միջուկի շուրջը:

Համաձայն ատոմի կառուցվածքի ժամանակակից տեսությանª էլեկտ-

րոններն ատոմում կարող են ունենալ ոչ թե ցանկացած, այլ խիստ որոշա-

կի էներգիաներ: Այսինքնª էլեկտրոնները միջուկի շուրջը բաշխվում են

որոշակի էներգիական մակարդակներով:

Ընդ որումª միջուկին ամենամոտ մակարդակը քիչ էներգիա ունի, իսկ

միջուկից հեռանալու հետ էներգիան ավելի ու ավելի է մեծանում: Էլեկտ-

րոնիª մի էներգիական մակարդակից մյուսին անցնելիս ատոմը կլանում

կամ արձակում է որոշակի էներգիայով էլեկտրամագնիսական ալիք, եր-

բեմնª լույսի ձևով (նկ. 1.4.1):

Այսինքնª էլեկտրոնի էներգիան քվանտացված է, ատոմը կլանում կամ

արձակում է ճառագայթային էներգիա որոշակի բաժիններովª քվանտներով:

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

Ջրածնի ատոմն ունի մեկ էլեկտրոն, և եթե

վերջինս

ամենաստորին էներգիական մակար-

դակում է, ապա ատոմը, այսպես կոչված, հիմ-

նական վիճակում է: Համապատասխան ալիքի

երկարության, նույնն է թեª որոշակի էներգիա

ունեցող ճառագայթով ազդելիս էլեկտրոնն անց-

նում է երկրորդ կամ ավելի բարձր էներգիական

մակարդակ: Այս վիճակն ատոմի համար անկա-

Նկ. 1.4.1. Էլեկտրոնների

յուն է և կոչվում է ատոմի գրգռված վիճակ, քա-

անցումները մի

նի որ ատոմն ունենում է ավելցուկային էներ-

մակարդակից մյուսը

գիա: Կարճ ժամանակ անց, էներգիա ճառագայ-

թելով, էլեկտրոնը վերադառնում է իր հիմնական վիճակին:

Էլեկտրոնի և միջուկի միջև գոյություն ունի էլեկտրաստատիկ ձգողու-

թյան ուժ, որով և էլեկտրոնը պահվում է այս կամ այն էներգիական մա-

կարդակում: Էլեկտրոնը որքան մոտ է միջուկին, այնքան մեծ է այդ ուժը,

այնքան ամուր է կապված միջուկին: Եվ հակառակըª էլեկտրոնը որքան հե-

ռու է, այնքան թույլ է կապված միջուկին:

Համաձայն ատոմի կառուցվածքի ժամանակակից տեսությանª պետք է

խոսել ոչ թե միջուկի շուրջը էլեկտրոնի որոշակի տեղի, այլ միայն այդ տե-

ղում գտնվելու հավանականության մասին: Այսինքնª հնարավոր է որոշել

էլեկտրոնիª միջուկից այս կամ այն հեռավորության վրա գտնվելու հավա-

նականությունը: Օրինակª ջրածնի ատոմի համար դա մեծ է միջուկին հա-

րող ամենամոտ տարածության մեջ, միջուկից հեռանալիս հավանականու-

թյունը աստիճանաբար փոքրանում է: Դա պատկերավոր դարձնելու հա-

մար հավանականությունը նշում են կետերով, ընդ որումª դրանց խտությու-

նը, ինչպես երևում է 1.4.2 նկարից, աստիճանաբար փոքրանում է միջուկից

հեռանալիս: Պետք է նկատի ունենալ, որ նկարում պատկերվածը իրական

գնդաձև պատկերի լայնական կտրվածքն է միայն:

Նկ.

1.4.2-ում ներկայացված է ջրածնի ատոմի ատոմային օրբիտալը

(վերջինիս սահմանումը տրված է ՙՔիմիա 9՚ դասագրքում): Այդ միակ էլեկտ-

րոնը կարծես բացասական լիցք ունեցող ամպ է առաջացնում միջուկի շուր-

ջը, այդ իսկ պատճառով ատոմային օրբիտալը հաճախ կոչվում է նաև էլեկտ-

րոնային ամպ: Դուք գիտեք, որ գոյություն ունեն ոչ միայն գնդաձև, այլև մար-

զագնդաձև ու երկրաչափական այլ տեսք ունեցող օրբիտալներ (նկ. 1.4.3):

Քվանտային թվեր: Ըստ ատոմի կառուցվածքի քվանտամեխանիկա-

կան մոդելիª էլեկտրոնների վիճակն ատոմում, էներգիան, օրբիտալի ձևը,

տարածական կողմնորոշումը կարելի է ներկայացնել, այսպես կոչված,

չորս քվանտային թվերով:

1. Գլխավոր քվանտային թիվª n: Էլեկտրոնը բնութագրող ամենակարևոր

մեծությունը գլխավոր քվանտային թիվն է, որը ցույց է տալիս, թե էլեկտրո-

նը որ էներգիական մակարդակում է: Այն ընդունում է ամբողջ թվերի ար-

Գլուխ 1

ժեքներª 1, 2, 3 և այլն: n-ի մեծացման հետ, ինչպես

արդեն վերը նշվել է, էլեկտրոնի էներգիան մեծանում

է:

Էլեկտրոնների այն վիճակը, որը բնութագրվում է

միևնույն գլխավոր քվանտային թվով, կոչվում է էներ-

գիական մակարդակ:

Գլխավոր քվանտային թիվը ցույց է տալիս նաև

տվ յալ մակարդակի ատոմային օրբիտալների ՙչափե-

րը՚, այդ պատճառով էներգիական մակարդակը եր-

բեմն անվանում են էլեկտրոնային շերտ: Վերջիններս

Նկ. 1.4.2. Ատոմային

օրբիտալի

նշանակվում են լատինական այբուբենի տառերով:

(էլեկտրոնային ամպի)

լայնական կտրվածքը

Գլխավոր քվանտային թիվ (n)

և այլն

Էլեկտրոնային շերտ

M N

P Q

և այլն

2. Օրբիտալային քվանտային թիվª l: Վերջինս ընդունում է ամբողջ թվե-

րի արժեքներª մինչև (n-1) արժեքը, ներառյալ նաև զրոն.

= 0, 1, 2, ..., (n-1)

Այսինքնª օրբիտալային քվանտային թվի արժեքների քանակը կախ-

ված է գլխավոր քվանտային թվից և հավասար է n-ին: Այսպես.

n = 1

= 0

(1 արժեք)

n = 2

= 0 և 1

(2 արժեք)

n = 3

= 0, 1 և 2

(3 արժեք)

n = 4

= 0, 1, 2 և 3

(4 արժեք)

Այս քվանտային թիվը կոչվում է օրբիտալային, որով-

հետև ցույց է տալիս օրբիտալի տեսքը: Օրբիտալային քվան-

տային թվերն ունեն նաև տառային նշանակումներª s, p, d, f.

s-օրբիտալը գնդաձև է, ինչպես հենց ջրածնի ատոմի օր-

բիտալը, այսինքնª տարածության բոլոր ուղղություններով

նույն համաչափությունն ունի: p-օրբիտալի տեսքը նման է

մարզագնդի (նկ. 1.4.3), տարածության մեջ ունի որոշակի

ուղղվածություն: d- և f-օրբիտալների տեսքը փոքր-ինչ ավե-

լի բարդ է:

Բազմաէլեկտրոնային ատոմներում, ինչպիսին քիմիա-

կան տարրերի (բացառությամբ ջրածնի) ատոմներն են,

Նկ. 1.4.3. s-, p-

էլեկտրոնի էներգիան, գլխավորապես պայմանավորված լի-

և d-օրբիտալ-

նելով n-ի արժեքով, որոշ չափով կախված է նաև l-ի ար-

ների տեսքը

ժեքից: Այլ կերպª էներգիական մակարդակները բաժան-

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

վում (ճեղքվում) են ենթամակարդակներիª

s, p, d, f: Ընդ որումª s, p, d, f շարքում էներ-

գիան մեծանում է:

Այսպիսովª առաջին էներգիական մա-

կարդակը (n=1) ներկայացվում է հենց մեկ

ենթամակարդակով (l = 0) (նկ. 1. 4. 4):

Երկրորդ մակարդակը (n = 2) ունի երկուª

s և p ենթամակարդակներ (l = 0 և l = 1):

Երրորդ մակարդակը (n = 3) ունի երեքª

s, p և d ենթամակարդակներ (l = 0, l = 1 և

= 2):

Չորրորդ մակարդակը (n = 4) ունի չորսª

s-, p-, d- և f-ենթամակարդակներ (l = 0,

Նկ. 1.4.4. Էներգիական

= 1, l = 2 և l = 3):

մակարդակների ճեղքումը

ենթամակարդակների

Նշված ենթամակարդակներում գտնվող

էլեկտրոններն այդպես էլ կոչվում ենª s-, p-,

d-, f-էլեկտրոններ:

3. Մագնիսական քվանտային թիվª m

l: Սա որոշում է օրբիտալի կողմ-

նորոշումը տարածության մեջ: Այս քվանտային թվի հնարավոր արժեքնե-

րը պայմանավորված են օրբիտալային քվանտային թվի արժեքով և ունե-

նում են 2l+1 արժեքներª - l-ից մինչև + l, ներառյալ նաև զրոնª -l ≤ m

≤ +l:

Օրինակª p ենթամակարդակի (l=1) համար m

l -ն ընդունում է -1, 0, +1ª

միասին վերցրածª 3 արժեք: Այսինքնª մարզագնդաձև p օրբիտալները տա-

րածության մեջ ունեն

երեք կողմնորոշումª x, y, z կոորդինատային

առանցքների ուղղությամբ և նշանակվում են p

x, py

և p

(նկ. 1.4.5):

Նկ. 1.4.5. p_x, p_y, p_z օրբիտալները

Այսպիսովª միևնույն

ենթամակարդակում

գտնվող p-էլեկտրոններն,

ունենալով նույն էներգիան, իրարից տարբերվում են միայն օրբիտալի տա-

րածական կողմնորոշմամբ. դրանք իրար փոխուղղահայաց են:

l-ի յուրաքանչյուր արժեք ունեցող օրբիտալը ներկայացվում է մեկ

վանդակով (բջիջով): p-էլեկտրոններն ունեն երեք, այսպես կոչված, քվան-

տային բջիջ.

Գլուխ 1

x py pz

Հասկանալի է, որ բոլոր էներգիական մակարդակների s ենթամակար-

դակները (m

= 0) ներկայացվում են մեկ բջիջովª

d ենթամակարդակն ունի 5 բջիջ.

= 2, m

= -2, -1, 0, +1, +2

ենթամակարդակն ունի 7 բջիջ (վանդակ)

= 3, m

= -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

Այսպիսովª օրբիտալների ընդհանուր թիվը յուրաքանչյուր էներգիական

մակարդակում հավասար է n² (աղ. 1.4.1):

Աղյուսակ 1.4.1

Էլեկտրոնների բաշխումը էներգիական մակարդակներում

և ենթամակարդակներում

ԷԼԵԿՏՐՈՆՆԵՐԻ

ՕՐԲԻՏԱԼՆԵՐԻ ԹԻՎԸ

Էներգ.

Ենթա-

ԱՌԱՎԵԼԱԳՈՒՅՆ ԹԻՎԸ

Օրբի-

մակար-

մակ.

տալներ

ենթամակար-

մակար-

ենթամակար-

մակար-

դակª n

թիվը

դակում

1 (K)

2 (L)

3 (M)

4 (N)

Համաձայն Պաուլիի սկզբունքիª յուրաքանչյուր օրբիտալում կարող է

լինել ոչ ավելի, քան երկու էլեկտրոն (¢ 1.5): Հետևաբար ենթամակարդակ-

ներում ամենաշատը կարող են լինել հետևյալ թվով էլեկտրոններ.

Ուստի էլեկտրոնների առավելագույն թիվը յուրաքանչյուր էներգիական

մակարդակում որոշվում է հետևյալ բանաձևով.

N = 2n²

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

Առաջին մակարդակում կա 2 էլեկտրոն, երկրորդումª 8, երրորդումª 18,

չորրորդումª 32 և այլն: Ինչպես տեսնում եք, սրանք համապատասխանում

են ՊՀ պարբերություններում գտնվող քիմիական տարրերի թվին:

4. Սպինային քվանտային թիվª m

Այս թիվը ևս բնութագրում է էլեկտրո-

նի վիճակն ատոմում և ունենում է միայն երկու արժեք: Ըստ այդմª քվանտա-

յին բջիջում էլեկտրոններից մեկը նշում են դեպի վեր ուղղված սլաքովª ↑,

մյուսըª ներքև ուղղված սլաքովª

↓:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ո±ր դեպքում է ատոմը ավելի մեծ էներգիայով ճառագայթ կլանումª

երբ էլեկտրոնն անցնում է երկրորդ էներգիական մակարդակից երր

±ր-

դը, թ

երրորդիցª չորրորդը (օգտվե°ք նկ. 1.4.1-ից):

2. Առավելագույնը քանի± էլեկտրոն կարող է պարունակվել չորրորդ

էներգիական մակարդակում (n=4):

±նչ

ենթամակարդակներ գոյություն

ունեն այստեղ, և յուրաքանչյուր ենթամակարդակում քանի± էլեկտրոն կա-

րող է տեղավորվել:

3. Ատոմային օրբիտալըª

1. այլ կերպ կոչվում է էլեկտրոնային ամպ

2. օրբիտն էª էլեկտրոնի շարժման ուղեծիրը

3. միջուկի առաջացրած մագնիսական դաշտն է

4. միջուկի և էլեկտրոնի միջև ձգողության ուժն է

4. Եթե գլխավոր քվանտային թիվը 3 է, ապա օրբիտալային քվանտա-

յին թիվն ընդունում է հետևյալ թվով արժեքներ.

1. 4

2. 3

3. 2

4. 1

5. M

էլեկտրոնային շերտում (n=3) օրբիտալների և էլեկտրոնների

առավելագույն թվերը հավասար ենª

1. 16 և 32

3. 4 և 8

2. 9 և 18

4. 1 և 2

6. Թվարկե°ք այն արժեքները, որ ընդունում է մագնիսական քվան-

տային թիվը, երբ օրբիտալային քվանտային թիվն ունենում էª ա) 2, բ) 3

արժեքներ:

Գլուխ 1

ԷԼԵԿՏՐՈՆԱՅԻՆ ՇԵՐՏԵՐԻ

¢ 1.5

ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Քիմիական տարրի ատոմային համարը ցույց է տալիս միջուկի դրա-

կան լիցքը, հետևաբար նաևª էլեկտրոնների թիվը: Տարրի քիմիական հատ-

կությունները պայմանավորված են ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքով,

հատկապես վերջին, որոշ դեպքերումª նաև նախավերջին էլեկտրոնային

շերտերի էլեկտրոններով:

Քիմիական տարրերի ատոմներում էլեկտրոնները լրացվում ենª ըստ

հետևյալ երեք սկզբունքների.

1. Նվազագույն էներգիայի սկզբունք: Սա բնական երևույթների մեջ

գերիշխող սկզբունք է, համաձայն որիª մարմինները ձգտում են այնպիսի

վիճակի, որը

բնութագրվի հնարավոր նվազագույն

էներգիայով: Նույն

երևույթը առկա է նաև ատոմում: Էլեկտրոնը նախ զբաղեցնում է ամենա-

ցածր էներգիական մակարդակը (n=1), այնուհետևª երկրորդ մակարդակը

(n=2),

և այդպես շարունակ: Էներգիական մակարդակներում և ենթամա-

կարդակներում էլեկտրոնների լրացման կարգը, ինչպես նաև որոշ տարրե-

րի

դեպքում նկատվող լրացման շեղումները

բացատրվում

են նշված

սկզբունքով:

2. Պաուլիի արգելման սկզբունք: Այս սկզբունքը մեկ բջիջում ամե-

նաշատը երկու էլեկտրոն է թույլատրում, այն էլ մի պայմանովª եթե դրանք

ունեն հակառակ սպիններ

, այսինքնª բացառվում է

կամ

վիճակը:

↑↓

↑↑

↓↓

3. Հունդի կանոն: Այս կանոնի հետ առավել հաճախ առնչվում ենք այն

ժամանակ, երբ ներկայացնում ենք տարրերի էլեկտրոնաբջջային գծա-

պատկերը: Այդ կանոնը պարզեցված ձևով հնչում է այսպես. տվ յալ ենթա-

մակարդակում էլեկտրոնները սկզբում լրացվում են մեկական նույն ուղղու-

թյան սլաքներով, հետո զուգավորվում են:

Նշված սկզբունքների մասին խոսվել է նաև նախորդ դասարանների

դասագրքերում:

Պարբերական համակարգի I, II և III պարբերությունների տարրերի

ատոմներում էլեկտրոնների լրացման կարգը և էլեկտրոնային բանաձևերը

ներկայացված

են

ՙՔիմիա

7-9՚

դասագրքերում:

Այստեղ

դիտարկենք

էլեկտրոնների բաշխումը IV պարբերության տարրերումª կալիումից մինչև

կրիպտոն: Մինչ այդ վերհիշենք III պարբերության վերջին տարրիª արգո-

նիª Ar, էլեկտրոնային բանաձևը.

18Ar 1s²2s²2p⁶3s²3p

Արգոնի, ինչպես և մյուս ազնիվ գազերի արտաքին շերտն ունի 8-էլեկտ-

րոնանոց (օկտետ) կայուն փոխդասավորություն (հելիումի դեպքում երկու

էլեկտրոն է):

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

Կալիումիª K (Z = 19), և կալցիումիª Ca (Z = 20), էլեկտրոնային կառուց-

վածքը դիտարկելիս թվում է, թե ավելացող էլեկտրոնները պետք է տեղ

զբաղեցնեն 3-րդ շերտում, քանի որ այդտեղ կա d ենթամակարդակ, որը

դեռևս լրացված չէ և ամբողջությամբ ազատ է: Սակայն էլեկտրոնը տեղա-

վորվում է 4-րդ շերտում, բնական էª ամենաքիչ էներգիա ունեցող s ենթա-

մակարդակում

(էներգիական մակարդակների

ենթամակարդակների

տրամագիրը ներկայացված է ¢ 1.4-ում).

19K` 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

կամ

19K` Ar4s

Երկրորդը համառոտ գրության ձև է, որում Ar-ը խորհրդանշում է, որ

4s¹-ին նախորդում է արգոն տարրի էլեկտրոնային փոխդասավորությունը:

Նույն ձևով նաև կալցիումի համարª Ca` Ar4s² : 21-30 ատոմային համար

ունեցող տարրերի ատոմներում լրացվում են նախորդ շերտում թափուր

մնացած 3d օրբիտալներըª թվով 10 տարր.

1) Sc` Ar3d¹4s²,

2) Ti` Ar3d²4s²,

3) V` Ar3d³4s²,

4) Cr` Ar3d⁵4s¹,

5) Mn` Ar3d⁵4s²,

6) Fe` Ar3d⁶4s²,

7) Co` Ar3d⁷4s²,

8) Ni` Ar3d⁸4s²,

9) Cu` Ar3d¹⁰4s¹,

10) Zn` Ar3d¹⁰4s²:

Ինչպես նկատեցիք, Cr և Cu տարրերում օրինաչափությունը մի փոքր

խախտվել է, տեղի է ունեցել մեկ էլեկտրոնի անցում 4s-ից 3d ենթամա-

կարդակ: Սա ևս բացատրվում է էներգիական նկատառումներով:

Նշված տարրերին հաջորդում են 31-36 ատոմային համարով p-տար-

րերը, որոնց ատոմներում սկսում է լրանալ 4p ենթամակարդակը.

1) Ga` Ar3d¹4s²4p¹,

2) Geª Ar3d¹4s²4p²,

3) As` Ar3d¹4s²4p³,

4) Se` Ar3d¹4s²4p⁴,

5) Brª Ar3d¹4s²4p⁵,

6) Krª Ar3d¹4s²4p⁶:

Նույն օրինաչափությամբ էլեկտրոններն ավելանում են նաև պարբերա-

կան համակարգի 5-րդ պարբերության տարրերումª ռուբիդիումից (Rb)

մինչև քսենոն (Xe):

Միջուկի շուրջը

էլեկտրոնների

բաշխման նույն օրինաչափությունը

դիտվում է նաև 6-րդ պարբերության տարրերում, մի տարբերությամբ մի-

այն, որ լանթանի (La) և հաֆնիումի (Hf) միջև կա 14 տարր, որոնց ատոմ-

ներում սկսում է լրանալ 4f ենթամակարդակը: Դրանք f-տարրեր են և ստա-

ցել են լանթանոիդներ (լանթանակերպներ) ընդհանուր անունը:

Այդ երևույթը կրկնվում է նաև 7-րդ պարբերությունում: Ակտինիումին

հաջորդում են ակտինոիդները (ակտինակերպներ) (թվով 14 տարր), որոնց

ատոմներում լրացվում է 5f ենթամակարդակը: Ինչպես գիտեք, 7-րդ պար-

բերությունն անավարտ է, կարող է լրացվել արհեստական ճանապարհով

ստացվող ռադիոակտիվ նոր տարրերով:

Գլուխ 1

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Քանի± չզույգված էլեկտրոն կա ա) նատրիումի« բ) կալցիումի« գ) սիլի-

ցիումի« դ) երկաթի« ե) պղնձի« զ) բրոմի ատոմների էլեկտրոնային շերտերում£

2. Ներկայացրե°ք C և S տարրերի էլեկտրոնային բանաձևերը և էլեկտ-

րոնաբջջային գծապատկերները£ Քանի± չզույգված էլեկտրոն կա այդ

տարրերի ատոմներում£

3. 24 ատոմային համար ունեցող տարրի ատոմում էլեկտրոնային շեր-

տերի թիվը, արտաքին շերտերում էլեկտրոնների թիվը, նախավերջին

շերտում էլեկտրոնների թիվը հավասար ենª

1. 4, 2, 12

2. 4, 1, 13

3. 1, 4, 5

4. 5, 1, 4

±նչ

էլեկտրոնային բանաձև կունենա ալ յումինը« եթե ատոմը տա

էլեկտրոններ և ձեռք բերի +3 լիցք©

1© 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

3. 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

2. 1s²2s²2p⁶

4. 1s²2s²2p⁶3s²

5. Միմյանց հետ ի±նչ զանգվածային հարաբերությամբ կարող են միա-

նալ այն տարրերը, որոնք ունեն հետևյալ էլեկտրոնային բանաձևերը.

1s²2s²2p⁶3s²3p⁴, 1s²2s²2p⁴:

ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳԸ

¢ 1.6

ԵՎ ՏԱՐՐԵՐԻ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Պարբերական համակարգի կառուցվածքը: Քիմիական տարրերի

պարբերական համակարգը բնության հիմնարար օրենքներից մեկիª Դ. Մեն-

դելեևի հայտնագործած պարբերական օրենքի գծագրական պատկերումն է:

Սովորաբար գործածվում են համակարգի երկու ձևերª կարճը և երկարը:

Առաջինը ձեզ ծանոթ է նախորդ դասագրքերից, իսկ երկրորդը, որում 1-5

պարբերությունները ներկայացված են մեկական շարքով, տրված է 25 էջում:

Պարբերական համակարգի կառուցվածքը և որոշ օրինաչափություն-

ներ, մասնավորապես տարրերի հատկությունների փոփոխության պարբե-

րականությունը ներկայացվել են միջին դպրոցի դասագրքերում: Ի±նչ ընդ-

հանրացումներ կարելի է անել պարբերական համակարգի և էլեկտրոնա-

յին շերտերի կառուցվածքի ու տարրերի կարևորագույն հատկությունների

վերաբերյալ:

1. Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգը կազմված է 7 պար-

բերությունից և 8 խմբից (կարճ ձև): 1-3 պարբերությունները կոչվում են

փոքր (պարունակում են քիչ թվով տարրեր), իսկ 4-7-ըª մեծ պարբերու-

թյուններ (7-ը անավարտ է): Երկար ձևում խմբերի թիվը 18 է, ընդ որումª

դրանք տարբերակվում են նաև տառերով, այսպեսª 1A, 2A, 3B և այլն:

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

2. Պարբերական համակարգի կարճ ձևում յուրաքանչյուր խումբ բաժան-

ված է երկու ենթախմբիª գլխավոր և երկրորդական: Գլխավորի մեջ մտնում

են տարրեր և° փոքր, և° մեծ պարբերություններից, իսկ երկրորդական են-

թախմբերը բաղկացած են միայն մեծ պարբերությունների տարրերից:

3. Առաջին և երկրորդ խմբերի գլխավոր ենթախմբերի տարրերը, ինչ-

պես նաև հելիումը (He) s-տարրեր են: Դրանց ատոմների արտաքին շեր-

տում լրացվում է s ենթամակարդակը: Պարբերական համակարգում դրանք

սովորաբար նշվում են կարմիր գույնով:

III-VIII խմբերի գլխավոր ենթախմբերի տարրերը կոչվում են p-տար-

րեր, որոնք սովորաբար պատկերվում են նարնջագույնով: Դրանց ատոմնե-

րում լրացվում է արտաքին շերտերի p-ենթամակարդակը:

Պարբերական համակարգի երկար ձևում s- և p-տարրերը տեղադրվում

են ՙA՚ խմբերում:

Պարբերական համակարգի երկրորդական ենթախմբերի բոլոր տար-

րերը (նշվում են կապույտ գույնով) d-տարրեր են (Sc-Zn, Y-Cd և այլն):

Դրանց ատոմներում լրացվում է նախավերջին շերտի d ենթամակարդակը:

Երկար ձևում դրանք տեղադրված են ՙB՚ խմբերում: Այդ տարրերի արտա-

քին էլեկտրոնային շերտում պարունակվում է հիմնականում 2, որոշ բացա-

ռություններովª 1 էլեկտրոն:

Պարբերական համակարգի և° կարճ, և° երկար ձևում երկու առանձին շար-

քով ներկայացվում են f-տարրերը (նշվում են սևով): Դրանցում էլեկտրոնները

լրացնում են վերջից երրորդ շերտի ազատ մնացած f ենթամակարդակը:

4. Տարրի ատոմային համարը (1-110) ցույց է տալիս միջուկում պարու-

նակվող պրոտոնների թիվը, այսինքնª միջուկի դրական լիցքը և հետևաբարª

տարրի ատոմում բոլոր էլեկտրոնների թիվը:

5. Պարբերության համարը (1-7) ցույց է տալիս տվ յալ պարբերության

տարրերի ատոմներում էներգիական մակարդակների կամ էլեկտրոնային

շերտերի թիվը: Պարբերությունները սկսվում են ալկալիական մետաղով և

ավարտվում ազնիվ գազով (բացառությամբ առաջինի և յոթերորդի):

Խմբի համարը (կարճ ձև) ցույց է տալիս գլխավոր ենթախմբի տարրե-

րի արտաքին էլեկտրոնային շերտի էլեկտրոնների թիվը (որոշ բացառու-

թյուններով):

Քիմիական տարրերի հատկությունների փոփոխության պարբե-

րականությունը: Հայտնագործելով բնության կարևորագույն օրենքներից

մեկըª Մենդելեևը, ինչպես և նրա ժամանակակիցներից որևէ մեկը, չէր կա-

րող բացատրել, թե ինչով է պայմանավորված պարբերականության երևույ-

թը: Այդ և բազմաթիվ այլ հարցերի պատասխանները հնարավոր եղավ

ստանալ միայն 20-րդ դարում ատոմի կառուցվածքի տեսության շնորհիվ:

Քիմիական տարրի գլխավոր հատկանիշը միջուկի լիցքն է, այլ ոչ թե

հարաբերական ատոմային զանգվածը: Հիշենք իզոտոպների գոյության

հանգամանքը: Այդ պատճառով պարբերական օրենքը սահմանվում է

նորովի:

Գլուխ 1

Քիմիական տարրերի, ինչպես նաև դրանց պարզագույն միացու-

թյունների հատկությունները պարբերական կախման մեջ են միջու-

կի լիցքից:

Ինչպես երևում է պարբերական համակարգից, միջուկի լիցքը տարրից

տարր մեծանում է մեկ միավորով, սակայն տարրերի հատկությունները

փոխվում են պարբերական ձևով: Ներկայացնենք դրանցից մի քանիսը:

1. Քիմիական տարրի ատոմի շառավիղը (r) դիտվում է որպես մի-

ջուկից մինչև վերջին էլեկտրոնային շերտը եղած հեռավորություն: Այն ար-

տահայտում են նանոմետրով (1 նմ = 10^-9 մ): Օրինակª

(Na) = 0,186 նմ

(Cl) = 0,099 նմ

Երրորդ պարբերության տարրերի ատոմների և իոնների համեմատա-

կան չափերը տրված են նկար 1.6.1-ում:

ԱՏՈՄՆԵՐ

ԻՈՆՆԵՐ

Na⁺

Mg²⁺

Al³⁺

P^3-

S^2-

Cl^-

Նկ. 1.6.1. Երրորդ պարբերության տարրերի

ատոմների և իոնների համեմատական չափերը

Քիմիական տարրերի ատոմների շառավիղները խմբերում ատոմային

համարի աճման հետ մեծանում են, որովհետև պարբերությունից պարբե-

րություն շատանում են էլեկտրոնային շերտերը:

Տարրերի շառավիղները նույն պարբերությունում ատոմային համարի

մեծացման հետ (ձախից աջ) փոքրանում են, թեև էլեկտրոնային շերտերի

թիվը մնում է նույնը: Դա կապված է միջուկի լիցքի մեծացման և, դրանով

պայմանավորված, շերտերի ավելի ու ավելի սեղմման հետ:

2. Էլեկտրաբացասականությունը (ԷԲ) քիմիական տարրիª այլ տար-

րի ատոմից վալենտային էլեկտրոն ձգելու ունակությունն է: Խմբերում

ԷԲ-ն փոքրանում է, իսկ պարբերությունումª մեծանում:

3. Քիմիական տարրի մետաղական հատկություն ասելովª հասկա-

նում են տարրիª էլեկտրոն տալու հատկությունը: Ոչմետաղականը ուրիշ

տարրից էլեկտրոն վերցնելու հատկությունն է:

ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

Քիմիական տարրերի մետաղական հատկությունները պարբերություն-

ներում ատոմային համարի մեծացման հետª թուլանում, իսկ ոչմետաղա-

կան հատկություններն ուժեղանում են: Խմբերում մետաղական հատկու-

թյունն ուժեղանում է (գլխավոր ենթախմբում), իսկ ոչմետաղական հատկու-

թյունըª նվազում:

4. Վալենտականությունը տարրիª ընդհանրացված

էլեկտրոնային

զույգեր (կամ կովալենտային կապեր) առաջացնելու հատկությունն է: Քի-

միական տարրերի առավելագույն վալենտականությունը, ինչպես և բարձ-

րագույն դրական օքսիդացման աստիճանը, որոնք կապված են արտաքին

շերտում, հաճախ նաև նախավերջին շերտում էլեկտրոնների թվի մեծաց-

ման հետ, պարբերություններում մեծանում են 1-ից մինչև 8-ը (որպես վեր-

ջինի օրինակª OsO

4, H4XeO6 և այլն):

5. Իոնացման էներգիան տարրի կարևորագույն բնութագրերից մեկն է:

Իոնացման է կոչվում այն էներգիան, որն անհրաժեշտ է ծախսել

ատոմից մեկ էլեկտրոն հեռացնելու համար:

Նկար 1.6.2-ում ցուցադրված է առա-

կՋ/մոլ

ջին քսան տարրերի իոնացման էներգիա-

ների

փոփոխությունը:

Ակնառու

է, որ

նշված հատկությունը ատոմային համարի

աստիճանական մեծացման հետ փոխ-

վում է պարբերականորեն. մեծանում է և

կտրուկ փոքրանում, դարձյալ մեծանում և

կտրուկ փոքրանում է:

Ինչպես վերը նշված հատկություննե-

րըª

ատոմի շառավիղը, էլեկտրաբացա-

սականությունը, տարրերի մետաղական

կամ ոչմետաղական հատկությունները,

վալենտականությունը

և օքսիդացման

աստիճանը, իոնացման էներգիան և մի

շարք այլ հատկություններ ևս փոխվում

Նկ. 1.6.2. Իոնացման էներգիայի

են պարբերականորեն: Այժմ կարելի է

կախումը տարրի ատոմային

կռահել, թե ինչն է դրա պատճառը: Ատո-

համարից

մի կառուցվածքի տեսությունը հրաշալի

բացատրում է այդ զարմանալի երևույթը:

Պարբերականության երևույթը կապված է քիմիական տարրերի

էլեկտրոնային շերտերի կառուցվածքի պարբերական կրկնության

հետ և պայմանավորված է հենց դրանով:

Գլուխ 1

Քիմիական տարրերը հանդես են գալիս պարզ նյութերի ձևով, ինչպես

նաև առաջացնում են բարդ նյութերª քիմիական միացություններ: Ուշա-

գրավն այն է, որ ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների փոփոխու-

թյան պարբերականությունը դրսևորվում է նաև դրանցում:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչ

±ւ

զանգվածը չի կարող տարրի գլխավոր տարբերիչ հատկա-

նիշը լինել: Ի±նչ օրինակներ կարող եք բերել այդ եզրակացությունը հիմ-

նավորելու համար:

2. Ինչ

±ւ

են տարրերի ատոմների շառավիղները ատոմային համարի

մեծացման հետ տվ յալ պարբերությունում փոքրանում: Ինչպ

±ս

դա

դրսևորվում տարրի հատկությունների մեջ:

3. Ինչպե±ս են փոխվում ալկալիական մետաղների հիդրօքսիդների հիմ-

նային հատկությունները մետաղի ատոմային համարի մեծացման հետ:

4. HRO₄ բանաձևով թթվին համապատասխանող օքսիդում թթվածնի

զանգվածային բաժինը 61,2 % է: Նշված միացությունում R տարրի ատո-

մում գրգռված վիճակի անցնելու ժամանակ տեղի են ունեցել էլեկտրոն-

ների հետևյալ անցումները.

1. p → d, s → d

3. s → p

2. 2(p → d), s → d

4. p → p, p → d

5. 26,7 գ RCl₃ պարունակող լուծույթը մշակել են ամոնիումի հիդրօք-

սիդի լուծույթով, որի հետևանքով անջատվել է 15,6 գ նստվածք: Վերջի-

նիս մոլեկուլում, պայմաններից կախված, կարող է խզվելª

1. միայն RO-H կապը

3. և° RO-H, և° R-OH կապը

2. միայն R-OH կապը

4. կապերից ոչ մեկը

6. R₁, R₂ և R₃ տարրերը պատկանում են պարբերական համակարգի

առաջին խմբի գլխավոր ենթախմբին: Դրանց զանգվածային բաժինները

համապատասխան նիտրատներում կազմում

են նույն հերթականու-

թյամբª 38,61 %, 10,14 %, 27,06 %: Նշված մետաղների իոնացման էներ-

գիաները նվազում են հետևյալ շարքում.

1. R₂ → R₁ → R₃

3. R₁ → R₃ → R₂

2. R₂ → R₃ → R₁

4. R₃ → R₁ → R₂

ԳԼՈՒԽ

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԿԱՊԻ ՏԵՍԱԿՆԵՐԸ:

¢ 2.1

ԻՈՆԱՅԻՆ ԿԱՊ

Քիմիական կապի հիմնական տեսակները: Քիմիական կապի տե-

սությունը քիմիայի կարևորագույն ուսմունքներից է, առանց որի հնարավոր

չէ հասկանալ մոլեկուլների տարբեր կառուցվածքների և փոխազդունակու-

թյան պատճառները:

Քիմիական տարրերի թիվը 110 է, այնինչ պարզ և բարդ նյութերի թիվն

անցնում է 20 միլիոնից: Դրանց զգալի բաժինն, անշուշտ, կազմում են

բարդ նյութերըª քիմիական միացությունները: Նշված երևույթի պատճառն,

ինչպես գիտեք, տարրերի ատոմներիª իրար հետ միանալու և մոլեկուլներ

առաջացնելու հատկությունն է: Ատոմներն իրար հետ կապվում են որոշա-

կի ուժերովª առաջացնելով քիմիական կապ:

Բնության մեջ կատարվող երևույթների ընդհանուր համաշարում քի-

միական կապի

առաջացումը

ՙշահավետ՚

գործընթաց

է, որովհետև

ուղեկցվում

է ջերմության անջատումով: Մոլեկուլներն ունեն ավելի քիչ

էներգիա, քան մեկուսացած ատոմների էներգիաների գումարն է:

Քիմիական կապն ընդհանուր առմամբ ունի էլեկտրաստատիկ բնույթª

պայմանավորված տարբեր ատոմների դրական լիցքավորված միջուկների

և բացասական լիցքավորված էլեկտրոնների փոխձգողությամբ: Ինչպես

նշվել է նախորդ գլխում, քիմիական կապերի առաջացմանը մասնակցում

են տարրերի վալենտային էլեկտրոնները: Ատոմները, էլեկտրոն տալով

կամ վերցնելով, ձգտում են իրենց արտաքին շերտը դարձնելու ութէլեկտ-

րոնանոցª ձեռք բերելով համապատասխան ազնիվ գազի էլեկտրոնային

կայուն փոխդասավորություն` ութնյակ:

Ատոմների միջև առաջացող փոխձգողության առանձնահատկություն-

ներից կախվածª զանազանում են քիմիական կապի հետևյալ հիմնական

տեսակներըª իոնային, կովալենտային, ջրածնային և մետաղային:

Իոնային կապ: Այս կապն առաջանում է միայն տարբեր տարրերի

ատոմների միջև, այնպիսի տարրերի, որոնց էլեկտրաբացասականության

տարբերությունը շատ մեծ է: Եթե այդ տարբերությունը 2 և ավելի միավոր է,

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

ապա էլեկտրոնը մի ատոմից գրեթե ամբողջությամբ է անցնում մյուս ատո-

մին, և գոյանում են իոններ:

Քննարկենք իոնային կապի առաջացումը նատրիում և քլոր տարրերի

միջև, որոնց ԷԲ-ների տարբերությունը հավասար էª 3,16 - 0,93 = 2,23:

Իրար մոտենալիս քլորի ատոմը նատրիումի ատոմից վերցնում է մեկ էլեկտ-

րոն, որի հետևանքով և° առաջինը, և° երկրորդը ձեռք են բերում ազնիվ գա-

զերի էլեկտրոնային փոխդասավորություն (մեկըª նեոնի, մյուսըª արգոնի):

Na^o - 1e → Na⁺

Cl^o + 1e → Cl^-

կամ

–

Na • +

→ Na⁺[

]

Գոյացած իոնների միջև առկա է էլեկտրաստատիկ ուժեղ ձգողության

ուժ, որը և կոչվում է իոնային կապ:

Իոնային կապն առաջանում է I և II խմբերի բնորոշ մետաղների (Na, K,

Ca, Mg և այլն) և VI ու VII խմբերի բնորոշ ոչմետաղների (F, Cl, Br, O, N և

այլն) ատոմների միջև: Տարրերի էլեկտրաբացասականության տարբերու-

թյան նվազման հետ քիմիական կապի ՙիոնականությունը՚ պակասում է,

և սկսում է գերակշռել կովալենտային կապը:

Իոնային կապ կարող է լինել ոչ միայն երկտարր միացություններում,

ինչպիսիք ենª NaCl, CaF

2, CsBr, այլև բազմատարր միացություններում, օրի-

նակª NaNO

3, KClO4, MgSO4, NaOH և այլն:

Իոնային բյուրեղացանց: Այն միացությունները, որոնցում գոյություն

ունի իոնային կապ, առաջացնում են իոնային բյուրեղացանց: Օրինակª

նատրիումի քլորիդի բյուրեղացանցն իոնային է, որում յուրաքանչյուր Na⁺

իոն շրջապատված է 6 Cl^- իոնով, և նույն ձևով յուրաքանչյուր Cl^- իոնª

6 Na⁺ իոնով (նկ. 2.1.1, ա): Նատրիումի քլորիդի բյուրեղացանցի երկրաչա-

փական պատկերը խորանարդ է.

Նկ. 2.1.1. NaCl-ի (ա) և CsCl-ի (բ) իոնային բյուրեղացանցերի

գծապատկերները

Իոնային կապի կարևոր առանձնահատկությունն է ուղղորդվածություն

և հագեցվածություն չունենալը: Սրանք պայմանավորված են հենց իոնի

բնույթով:

Իոնի լիցքը գնդային մակերևույթի վրա բաշխված է հավասարաչափ,

այդ պատճառով իր էլեկտրական դաշտի ազդեցությունը հավասարապես

Գլուխ 2

է տարածում բոլոր ուղղություններով: Գոյություն չունի որևէ արտոնյալ ուղ-

ղություն, որով իոնը կապվի միայն մեկ իոնի հետ: Իոնը միևնույն ուժով

կարող է ձգել հակառակ լիցք կրող իոններ բոլոր ուղղություններով: Ուրեմն

իոնային կապը ուղղորդվածություն չունի: Դա հանգեցնում է այն բանին, որ

իոնային կապը չունի նաև հագեցվածություն: Նատրիումի և ցեզիումի քլո-

րիդների (ա, բ) բյուրեղացանցերի օրինակը դրա վկայությունն է:

Իոնային բյուրեղացանց ունեցող նյութերը, շնորհիվ իոնային կապի մեծ

ամրության, բնութագրվում են հալման բարձր ջերմաստիճանով: Դրանց

բնորոշ է նաև որոշ կարծրություն:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Կալիումի պերմանգանատիª KMnO₄, բյուրեղն ունի մորու գույն, իսկ

ամոնիումի երկքրոմատինըª (NH₄)₂Cr₂O₇, նարնջագույն է: Ո±ր իոններով

են պայմանավորված այդ գույները:

2. Na⁺, K⁺, Li⁺ իոններից ո±րն ունի լիցքի ամենամեծ խտությունը (միա-

վոր մակերևույթին բաժին ընկնող լիցքի արժեքը):

3. Ինչպե±ս է փոխվում լիցքի խտությունը Na+, Mg2+, Al3+ իոնների շարքում:

4. 3,06 գ բարիումի օքսիդը լուծել են աղաթթվում և այդ լուծույթը մշա-

կել նատրիումի սուլֆատի լուծույթով: Անջատվել է սպիտակ նստվածք,

որի զանգվածը և բյուրեղացանցի տեսակը ներկայացված են ստորև.

1. 4,16 գ, ատոմային

3. 4,66 գ, իոնային

2. 2,33 գ, իոնային

4. 9,32 գ, մոլեկուլային

5. Բյուրեղային նյութերը բնութագրվում են բյուրեղացանցի էներգիա-

յով: Վերջինս այն էներգիան է, որն անհրաժեշտ է ծախսել 1 մոլ նյութն

ամբողջությամբ իոնների տրոհելու համար: LiCl-ի բյուրեղացանցի էներ-

գիան 840 կՋ/մոլ է, NaCl-ինըª 772,8 կՋ/մոլ: Մեկնաբանե°ք այդ արժեքնե-

րի տարբերությունը:

¢ 2.2

ԿՈՎԱԼԵՆՏԱՅԻՆ ԿԱՊԻ ԱՌԱՋԱՑՈՒՄԸ

Կովալենտային կապի առաջացման փոխանակային եղանակ:

Նյութերի գերակշիռ մասում, այդ թվում և օրգանական միացություններում

առկա է կովալենտային կապը: Վերջինս ավելի ընդհանրական կապ է.

մյուս երեք կապերն այս կամ այն չափով կարելի է բացատրել կովալենտա-

յին կապի միջոցով:

Կովալենտային կապը գոյանում է էլեկտրաբացասականությամբ իրա-

րից շատ չտարբերվող քիմիական տարրերի ատոմների միջև: Այն կարող

է առաջանալ նաև նույն տարրի ատոմների միջև:

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Քննարկենք կովալենտային կապը ջրածնի մոլեկուլի առաջացման օրի-

նակով: Ուրվագրով դա ներկայացվում է այսպես.

H• + •H → H^•H

Այն կապը, որ գոյանում է ատոմների միջև ընդհանրացված

էլեկտրոնային զույգի միջոցով, կոչվում է կովալենտային կապ:

Կետերի միջոցով կովալենտային կապի պատկերումը պայմանական

բնույթ ունի, քանի որ էլեկտրոնը, ինչպես գիտենք, հանդես է գալիս օրբի-

տալի տեսքով: Ուստի ավելի ճիշտ է այդ կապը ներկայացնել օրբիտալնե-

րի միջոցով.

•

→ •

•

Նկ. 2.2.1. Ատոմային օրբիտալների փոխծածկումը

Ջրածնի ատոմներն իրար մոտենալիս s գնդաձև օրբիտալները (էլեկտ-

րոնային ամպերը) սկսում են ձգվել դրական միջուկների կողմից: Դրա

հետևանքով ամպերը կարծես մխրճվում են միմյանց մեջ, փոխծածկվում

(վրածածկվում), և այդ ձևով ատոմները կապվում են իրար: Հետևաբար կո-

վալենտային կապը կարելի է սահմանել մի այլ կերպ:

Այն կապը, որ գոյանում է ատոմային օրբիտալների փոխծածկ-

ման միջոցով, կոչվում է կովալենտային կապ:

Այն հանգամանքը, որ էլեկտրոնային ամպերն իրոք մխրճվում են իրար

մեջ, հաստատվում է ջրածնի մոլեկուլում միջուկների միջև ստեղծված հե-

ռավորությամբ: Դա կոչվում է կապի երկարություն (նկ. 2.2.2):

Փորձնական ճանապարհով որոշված է, որ ջրածնի մոլեկուլում կապի

երկարությունը հավասար է l (H-H) = 0,074 նմ: Եթե ատոմները պարզապես

հպվեին իրար, ինչպես ուրվագծված է նկարում, ապա միջուկների միջև հե-

ռավորությունը պետք է լիներ 0,106 նմ: Հիշենք,

որª r (H) = 0,053 նմ: Այնինչ ատոմների միջև եղած

հեռավորությունն ավելի փոքր է: Հասկանալի է, որ

ամպերն ինչքան շատ մխրճված լինեն իրար մեջ,

այնքան ավելի ամուր կլինի կովալենտային կապը:

Անշուշտ, կարող

է հարց ծագել, թե ինչու

ատոմներն իրար ավելի շատ չեն մոտենում, ինչու

ատոմային օրբիտալներն ավելի շատ չեն մխրճվում

իրար մեջ: Բանն այն է, որ դրան խոչընդոտում են

Նկ. 2.2.2. Օրբիտալների

դրական լիցքավորված միջուկները, որոնց միջև

փոխծածկը ջրածնի

մոլեկուլում

վանող ուժը սկսում է ավելի մեծանալ: Այսպիսովª

Գլուխ 2

ձգողության և վանողության ուժերը միջուկների միջև իրար հավասարա-

կշռում են մի այնպիսի հեռավորության վրա, որը հանգեցնում է մոլեկուլի

առավել կայուն վիճակի առաջացման:

Կովալենտային կապը կարելի է պատկերել նաև քվանտային բջիջների

օգնությամբ.

↑

↓

H → H

↑↓

Նկ. 2.2.3. Ջրածնի մոլեկուլի առաջացման

պատկերումը քվանտային բջիջներով

Ատոմային օրբիտալներից գոյանում է մի ընդհանուր օրբիտալª երկու

միջուկների միջև մի ընդհանուր տիրույթ, որը կոչվում է մոլեկուլային օր-

բիտալ: Այստեղ ևս դրսևորվում է Պաուլիի արգելման սկզբունքը. մոլեկու-

լային օրբիտալում էլեկտրոնները պետք է ունենան տարբեր սպիններ: Այս

նույնը կարելի է ներկայացնել մի փոքր այլ ձևով (նկ. 2.2.4).

↑

↓

↑↓

Նկ. 2.2.4. Ատոմային օրբիտալներից մոլեկուլային

օրբիտալի առաջացման էներգիական գծապատկերը

Ջրածնի առանձին ատոմների գումարային էներգիան ավելին է, քան

ջրածնի մոլեկուլինը, և հենց այդ տարբերությունն է (ինչպես երևում է նկա-

րից) կոչվում քիմիական կապի էներգիա, որը հավասար է 436 կՋ/մոլ:

Ատոմներից ջրածնի մոլեկուլների առաջացման ջերմաքիմիական հավա-

սարումը կունենա հետևյալ տեսքը.

H + H = H

+ 436 կՋ

Հարկ է նշել, որ ջերմության նշված քանակն անջատվում է ոչ թե ջրած-

նի մեկ, այլ Ավոգադրոյի թվով մոլեկուլների, այսինքնª 1 մոլի առաջացման

ժամանակ:

Կովալենտային կապի առաջացմանª վերը նշված ձևը կոչվում է փոխա-

նակային եղանակ, երբ կապ առաջացնող տարրերից յուրաքանչյուրը տրա-

մադրում է մեկ էլեկտրոն:

Կովալենտային կապի առաջացման դոնորակցեպտորային եղանակ:

Կովալենտային կապը կարող է գոյանալ նաև այլ ձևով, երբ ատոմներից մե-

կը տրամադրում է իր ունեցած էլեկտրոնային զույգը, իսկ մյուս տարրըª

ազատ օրբիտալ: Այդ ձևը կոչվում է դոնորակցեպտորային եղանակ:

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

ՙՔիմիա 9՚ դասագրքում պատկերված է այս եղանակը ամոնիակի մո-

լեկուլից և ջրածնի կատիոնից ամոնիում իոնիª NH⁺

առաջացման օրինա-

կով: Այստեղ ներկայացնենք հիդրօքսոնիում իոնիª H

3O⁺, կազմավորումը:

Ջրի մոլեկուլում, շնորհիվ թթվածնի

երկու չզույգված

էլեկտրոնի,

ստացվել է երկու կովալենտային կապª

, իսկ թթվածնի ատոմում կան

HOH

չբաժանված երկու զույգ էլեկտրոններ: Եթե ջրում լուծում են թթու, ապա վեր-

ջինիս դիսոցման հետևանքով լուծույթում հայտնվում են ջրածնի իոններª H⁺:

Այս իոնը փաստորեն զրկված է էլեկտրոնից, և դրա օրբիտալն ազատ է: Ջրի

մոլեկուլի և ջրածնի իոնի միջև գոյանում է կովալենտային կապª

H⁺ + H

2O → H3O⁺

որին մասնակցում են թթվածնիª չբաժանված էլեկտրոնային զույգերից մե-

կը և ջրածնի իոնի ազատ օրբիտալը.

H⁺ → H O

կամ

H-O→H

[

]

[

]

Նկ. 2.2.5. Դոնորակցեպտորային

կապի առաջացումը հիդրօքսոնիում կատիոնում

Դարձյալ գոյանում է ընդհանրացված էլեկտրոնային զույգª կովալեն-

տային կապ, որը հատկություններով ոչնչով չի տարբերվում փոխանակա-

յին

եղանակով ստեղծված կապից: Էլեկտրոնային զույգ տրամադրողըª

թթվածնի ատոմը, հանդես է գալիս դոնորի, իսկ էլեկտրոնային զույգ ըն-

դունողըª ջրածնի իոնըª ակցեպտորի դերում: Դոնորակցեպտորային կապը

երբեմն պատկերում են սլաքովª դոնորից դեպի ակցեպտորը:

Կովալենտային կապի այս տեսակն առկա է համալիր միացություննե-

րում, մասնավորապեսª համալիր աղերում, օրինակª K

4[Fe(CN)6], [Ag(NH3)2]Cl

և այլն:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ի±նչ կապեր կան NH+իոնում: Ինչպե±ս են դրանք առաջացել:

2. Հետևյալ շարքերից մեկի բոլոր միացություններում առկա են միայն

կովալենտային կապեր: Նշե°ք ճիշտ պատասխանի համարը.

1. CO₂, CCl₄, C₄H₁₀

3. HF, HNO₃, NH₄Cl

2. CO, SO₃, NaCl

4. NH₃, H₂SO₄, CH₃COONa

3. SiCl₄, HI, CaO, CsCl, N₂O₅, BeF₂, NaBr, CO բանաձևերն ունեցող միա-

ցություններից որոնցո±ւմ կանª

ա) կովալենտային կապեր« բ) իոնային

կապեր£

Գլուխ 2

4. Խողովակում դեմ հանդիման բաց են թողել 1,12-ական լիտր ամո-

նիակ և քլորաջրածին: Գոյացել է սպիտակ փոշի, որի զանգվածը, ինչ-

պես նաև մոլեկուլում իոնային և կովալենտային կապերի թվերը բերված

են ստորև.

1. 2,675 գ, 0, 5

3. 5,35 գ, 4, 1

2. 2,675 գ, 1, 4

4. 5,35 գ, 1, 3

5. Ինչի± է հավասար կովալենտային կապերի թիվը հիդրօքսոնիում

իոնում: Ի±նչ զանգվածով նշված իոն է մասնակցել հիդրօքսիդ իոնի հետ

ռեակցիայում, եթե դրա հետևանքով ստացվել է 7,2 գ ջուր:

ԿՈՎԱԼԵՆՏԱՅԻՆ ԿԱՊԻ ՏԵՍԱԿՆԵՐԸ

¢ 2.3

ԵՎ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Բևեռային և ոչ բևեռային կովալենտային կապեր:

Եթե կապը

ձևավորվում

է նույն տարրի

(հիմնականում ոչմետաղների)

ատոմների

միջև, ապա կոչվում է ոչ բևեռային կովալենտային կապ:

Պատկերենք Cl

մոլեկուլը: Եթե ջրածնի մոլեկուլում փոխծածկվում են s - s

գնդաձև օրբիտալները (նկ. 2.2.1), ապա քլորի մոլեկուլում կապն առաջանում է

p - p օրբիտալների փոխծածկման միջոցով (նկ. 2.3.1 ա, բ):

ա)

Cl + Cl

→

Cl Cl

բ)

→

գ)

Նկ. 2.3.1. Ոչ բևեռային կովալենտային կապի առաջացումը քլորի մոլեկուլում

Ընդհանրացված էլեկտրոնային զույգը (ա) կամ օրբիտալների փոխ-

ծածկըª ուրվագծված մասը (բ), միջուկներից հավասար հեռավորության

վրա է: Դրանցով պայմանավորվածª բացասական լիցքը երկու միջուկների

միջև բաշխված է համաչափորեն, և չկա դրական ու բացասական լիցքերի

բևեռացում (գ):

Ոչ բևեռային կովալենտային կապ ստեղծվում է նաև ալմաստ, գրա-

ֆիտ, կարմիր ֆոսֆոր, բոր և ատոմային կառուցվածք ունեցող որոշ այլ

նյութերում, ինչպես նաև O

2, N2, F2, Br2, Ι2 և մոլեկուլային կառուցվածք ունե-

ցող այնպիսի միացություններում, որոնց մոլեկուլներում կան կապեր նույն

տարրի ատոմների միջև: Օրինակª H

2O2, N2H4, C2H6 և միլիոնավոր այլ օր-

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

գանական միացություններում: Կովալենտային կապը նշում են գծիկով,

օրինակ` H-H, Cl-Cl, H-Cl և այլն:

Այլ է պատկերը HCl-ի մոլեկուլում (նկ. 2.3.2 ա, բ), քանի որ քլորի ատո-

մը ջրածնի ատոմի համեմատ ավելի էլեկտրաբացասական է, էլեկտրոնա-

յին ամպն ավելի շատ խտացված է քլորի միջուկի շուրջը (գ), որի հետևան-

քով տեղի է ունենում լիցքի բևեռացում: Քլորաջրածնի մոլեկուլի այդ մասը

ձեռք է բերում մասնակի բացասական, իսկ մյուս մասըª դրական լիցք:

Մասնակի լիցքերը նշում են δ (դելտա) տառով:

ա)

Cl → H

բ)

→

δ+ δ—

գ) H — Cl

Նկ. 2.3.2. Բևեռային կովալենտային կապի

առաջացումը քլորաջրածնի մոլեկուլում

Բևեռային կովալենտային կապի այլ օրինակներ են քիմիական կապե-

րը

բազմաթիվ

անօրգանականª H

2O, H2S, NH3,

և օրգանականª CH

2H5OH, CH3COOH, նյութերի մոլեկուլներում:

Որքան մեծ լինի տարրերի ԷԲ-ների տարբերությունը, այնքան ավելի

բևեռացված կլինի կապը: Սահմանային դեպքում, երբ այդ տարբերությու-

նը 2 և ավելի միավոր է, բևեռային կովալենտային կապը ՙվերածվում՚ է

իոնականի, այսինքնª ընդհանրացված էլեկտրոնային զույգը գրեթե ամբող-

ջությամբ անցնում է տարրերից մեկի ատոմին:

Սիգմա և պի կովալենտային կապեր: Մեր քննարկած դեպքերումª H

2, HCl, օրբիտալների փոխծածկը կատարվում է երկու ատոմների միջևª

միջուկները միացնող առանցքով: Կովալենտային կապի այդ տեսակը կոչ-

վում է σ-կապ: Ատոմների միջև այդպիսի կապի առկայության դեպքում

կարող է ստեղծվել նաև երկրորդ կովալենտային կապը: Դա առաջանում է

p մարզագնդաձև օրբիտալների կողային փոխծածկման միջոցով, որը կոչ-

վում է π-կապ (նկ. 2.3.3):

Նկ. 2.3.3. π-կապի առաջացումը p օրբիտալների

կողային փոխծածկման միջոցով

Գլուխ 2

Չնայած այս դեպքում փոխծածկումը տեղի է ունենում միջուկները

միացնող առանցքի երկու կողմերում, սակայն ծածկման ընդհանուր տի-

րույթըª ստվերագծված մասը, մեծ չէ, և այդ պատճառով π-կապն ավելի

թույլ է, քան σ-ն: Այդուհանդերձ, երկրորդ կապի առաջացումը հանգեցնում

է ատոմների միջև քիմիական կապի երկարության փոքրացմանը և կապի

էներգիայի մեծացմանը:

Ներկայացնենք N

2-ի օրինակը: Ազոտի ատոմի երկրորդ էներգիական

մակարդակում կան 1 զույգ s- և 3 չզույգված p-էլեկտրոններ.

↑↓

↑

N N N≡N

Վերջիններիս միջոցով ազոտի ատոմների միջև առաջանում է 3 ընդ-

հանրացված զույգ, որոնցից 1-ը σ-կապ է, 2-ըª π-կապ: Բազմակի կապե-

րի պատճառով ազոտի մոլեկուլում քիմիական կապի գումարային էներ-

գիան մեծանում և դառնում է 946 կՋ/մոլ:

Կան բազմաթիվ նյութեր, որոնց մոլեկուլներում կապերը միջանկյալ

բնույթ ունենª մաքուր իոնային և մաքուր ոչ բևեռային կովալենտային կա-

պերի (սահմանային դեպքեր) միջև: Նկար 2.3.4-ում գծապատկերով ներ-

կայացված են այդ երկու սահմանային (ա, դ) և միջանկյալ դեպքերը. իոնա-

յին կապըª մասնակի կովալենտային բնույթով (բ), և կովալենտային կապըª

մասնակի իոնային բնույթով (գ):

ա)

բ)

գ)

դ)

Նկ. 2.3.4. Իոնային և կովալենտային կապերի սահմանային և միջանկյալ վիճակները

Կովալենտային կապի հատկությունները: Այս կապի կարևոր հատ-

կություններն են կապի երկարությունը, էներգիան, ուղղորդվածությունը և

հագեցվածությունը:

1. Կապի

երկարությունը իրար հետ կապված

ատոմների միջուկների

միջև եղած հեռավորությունն է: Այն կախված է ատոմների շառավիղ-

ներից, էլեկտրոնային ամպերի փոխծածկման աստիճանից, π-կապի

առկայությունից և այլն: Ստորև բերվում են որոշ կովալենտային կապե-

րի երկարություններ:

Աղյուսակ 2.3.1

Քիմիական կապը

H—H

F—F

Cl—Cl

Br—Br

C—C

C=C

C≡C

Կապի երկարությունը, նմ

0,074

0,142

0,199

0,228

0,154

0,134

0,120

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

2. Քիմիական կապն այնքան ամուր է, որքան

փոքր է կապի երկարությունը: Սակայն կապի

ամրության հիմնական քանակական չափանիշը

կապի էներգիան է:

Այն էներգիան, որն անհրաժեշտ է ծախ-

սել քիմիական կապը խզելու համար, կոչ-

վում է կապի էներգիա:

Որքան մեծ է կապի էներգիան, այնքան ավե-

լի

ամուր է տվ յալ կապը. կովալենտային կապի

էներգիան սովորաբար կազմում է 100-500 կՋ/մոլ:

Որքան էներգիա է ծախսվում կապը խզելու հա-

Լայնուս Փոլինգ

մար, բնական է, նույնքան էլ անջատվում է կապի

(1901—1994)

առաջացման ժամանակ: Ստորև բերվում են որոշ

կովալենտային կապերի էներգիաներ:

Ամերիկացի նշա-

նավոր ֆիզիկոս

Աղյուսակ

2.3.2

քիմիկոս, Նոբելյան

մրցանակի կրկնակի

Քիմիական կապը

H—H

Cl—Cl

H—Cl

N≡N

դափնեկիր (քիմիայի

և խաղաղության հա-

Կապի էներգիան, կՋ/մոլ

436

242

426

946

մար): Աշխատանքնե-

րը հիմնականում վե-

Անշուշտ, հասկանում

եք, որ քիմիական

րաբերում են քիմիա-

կան կապի և մոլե-

ռեակցիաները ջերմային երևույթներով ուղեկց-

կուլների կառուցված-

վում են այն պատճառով, որ ռեակցիայի ընթաց-

քի բնագավառներին:

քում տեղի են ունենում կապերի խզում (ելանյու-

թերի մոլեկուլներում)

և կապերի

առաջացում

(վերջանյութերի մոլեկուլներում):

Ի տարբերություն իոնային կապիª կովալենտային կապն ունի և° ուղ-

ղորդվածություն,

և° հագեցվածություն: Ջրածնի, քլորի, ինչպես նաև

մյուս մոլեկուլների օրինակով համոզվեցինք, որ էլեկտրոնային ամպե-

րի խտացումը կատարվում է կապն առաջացնող ատոմների միջև: Այ-

սինքնª կապն ուղղորդված է երկու ատոմների միջև, և ատոմներից յու-

րաքանչյուրը չի կարող իր ազդեցությունը տարածել որևէ այլ ուղղու-

թյամբ: Դա համեմատե°ք իոնիª շառավղային բոլոր ուղղություններով

հավասար ազդեցության հետ: Իզուր չէ, որ կովալենտային կապը բնու-

թագրում են որպես երկէլեկտրոն և երկկենտրոն կապ: π-կապի դեպ-

քում ևս կովալենտային կապն ուղղորդված է. օրբիտալների փոխծած-

կումը դարձյալ կատարվում է երկու ատոմների միջև:

Կովալենտային կապի ուղղորդվածությունը հանգեցնում է նաև կապի

հագեցվածության, այսինքնª մեկ ատոմը մեկ կապով կարող է կապվել մի-

այն մեկ ատոմի և ոչ թե մի քանիսի հետ:

Գլուխ 2

Կովալենտային կապի ուղղորդվածությունն ու հագեցվածությունը հան-

գեցնում են մոլեկուլների որոշակի տարածական կառուցվածքների: Երեք

և ավելի ատոմներից կազմված մոլեկուլների պարագայում հնարավոր են

զանազան երկրաչափական պատկերներով կառուցվածքներ, որոնք կներ-

կայացնենք ¢ 2.5-ում:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ստորև բերված ո±ր պատկերն է ճիշտ արտացոլում ֆտորաջրածնի

մոլեկուլում քիմիական կապի էլեկտրոնային խտության բաշխումը երկու

ատոմների միջև©

H F

F H

H F

F H

2. Ի±նչ կովալենտային (σ կամ π) կապեր կանª ա) H2, բ) Cl2, գ) N2, դ) H2O

մոլեկուլներում£

3. Ջրածնի հետևյալ մասնիկներիցª H⁰, H⁺, ո±րը կարող է մասնակցել

դոնորակցեպտորային կապի առաջացմանը£ Ինչ

±ւ£

4. Նյութերի հետևյալ երկու շարքերիª

ա) չոր սառույց« յոդ« նավթալին« ©©©

բ) սառույց« շաքար« կարագ« ©©©

տարբերիչ ֆիզիկական հատկությունն էª

1© պնդությունը

3© սպիտակությունը

2© դժվարահալությունը

4© ցնդելիությունը

5. Հետևյալ ո±ր զույգ նյութերի միջև տեղի կունենան փոխարկումներ.

ա) Na և H

2O, բ) Cu և HCl, գ) Al2O3 և H2SO4, դ) Al2O3 և NaOH, ե) Zn և MgSO4:

Գրե°ք հնարավոր ռեակցիաների հավասարումները:

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

ՎԱԼԵՆՏԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

¢ 2.4

ԵՎ ՕՔՍԻԴԱՑՄԱՆ ԱՍՏԻՃԱՆ

Վալենտականություն: Վալենտականությունը քիմիական տարրի հիմ-

նարար հատկություններից է, որը պայմանավորված է տարրի էլեկտրոնա-

յին կառուցվածքովª վալենտային էլեկտրոնների թվով: Վալենտային են հա-

մարվում s- և p-տարրերի դեպքում արտաքին էներգիական մակարդակի

էլեկտրոնները, իսկ d-տարրերի դեպքումª նաև նախավերջին մակարդակի

d-էլեկտրոնները:

Օրինակª ֆոսֆորª P, և կալցիումª Ca, տարրերի դեպքում (ինքնուրույն

ներկայացրե°ք դրանց էլեկտրոնային բանաձևերը և էլեկտրոնային շերտե-

րի կառուցվածքային գծապատկերները) վալենտային են համապատաս-

խանաբար 3s²3p³ և 4s² էլեկտրոնները:

Տիտան d-տարրի էլեկտրոնային բանաձևից և կառուցվածքային գծա-

պատկերիցª

+22

))

)

22Ti 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s

2 8 8+2 2

հետևում է, որ վալենտային էլեկտրոնները 4-ն ենª 4s² և գերութնյակային

երկու էլեկտրոնըª 3d²:

Վալենտականության ժամանակակից սահմանումը, ըստ ատոմի կա-

ռուցվածքի տեսության, հետևյալն է:

Վալենտականությունը քիմիական տարրիª որոշակի թվով ընդ-

հանրացվող էլեկտրոնային զույգեր առաջացնելու հատկությունն է:

Այլ կերպª վալենտականությունը քիմիական տարրի առաջացրած

կովալենտային կապերի թիվն է:

Վերևում ներկայացված P, Ca և Ti տարրերի դեպքում, իհարկե, առավե-

լագույն վալենտականությունները հավասար են հենց վալենտային էլեկտրոն-

ների թվին, այսինքնª համապատասխանաբարª 5, 2 և 4: Այլ է ազոտ տարրի

(N) պարագան, որի առավելագույն վալենտականությունը 4 է այն դեպքում,

երբ ազոտն արտաքին շերտում, ինչպես և ֆոսֆորը, ունի 5 էլեկտրոն:

Ներկայացնենք Be, C, N, P և Fe տարրերի էլեկտրոնաբջջային գծապատ-

կերները և դրանցից բխողª նշված տարրերի վալենտականությունները:

Բերիլիումª Be:

↑↓

Սա ատոմի հիմնական վիճակն է, որը

հեշտությամբ կարող է անցնել գրգռված վիճակի: Նույնիսկ այն էներգիան,

որն անջատվում է իր մասնակցությամբ ընթացող ռեակցիաներում, բավա-

րար է, որ մեկ էլեկտրոնն անցնի 2p ենթամակարդակ (ատոմի գրգռված

վիճակ)ª

↑

Այսպիսովª բերիլիումն ունենում է երկու չզույգված

էլեկտրոն, հետևաբարª Վ = 2:

Գլուխ 2

Ածխածինª C: Գրգռված վիճակում ատոմն ունի 4 կենտ էլեկտրոն,

առաջացնում է 4 կապ, այսինքնª Վ = 4.

գրգռում

↑↓

↑

⎯

⎯⎯→

↑

Ազոտª N:

Ատոմում (երկրորդ մակարդակում) չկա

↑↓

↑

ազատ օրբիտալ, չկա գրգռման հնարավորություն, և հետևաբարª 3 չզույգ-

ված էլեկտրոնի միջոցով ազոտը կարող է առաջացնել 3 կապª Վ=3: Դոնոր-

ակցեպտորային եղանակով ևս մեկ կապ կարող է առաջացնել չբաժանված

զույգի միջոցով, և այսպիսովª ազոտի առավելագույն վալենտականությու-

նը կարող է լինել չորսª Վ = 4:

Այլ է օքսիդացման աստիճանի խնդիրը. ազոտը գոյացող չորս կապի

միջոցով տրամադրում է իր բոլոր հինգ էլեկտրոնները, և հետևաբարª

ՕԱ-ն կարող է լինել +5: Իրենից ավելի պակաս ԷԲ-ով տարրերի հետ (ջրա-

ծին, մետաղներ) ընդունում է 3 էլեկտրոն և ցուցաբերում -3 ՕԱ:

Ֆոսֆորª P: Ատոմի հիմնական վիճակի էլեկտրոնաբջջային գծապատ-

կերիցª

↑↓

↑

⎯→

↑

երևում է, որ ատոմն ունի 3 չզույգված էլեկտրոն, կարող է ցուցաբերել 3

վալենտականություն: Սակայն, ի տարբերություն ազոտի, այստեղ կա d են-

թամակարդակ (թափուր օրբիտալներ), հետևաբարª էլեկտրոնի 3s → 3d

անցման հնարավորություն: Ունենալով 5 չզույգված էլեկտրոնª կարող է

առաջացնել նաև 5 կապ: Այսպիսովª ֆոսֆորին բնորոշ են 3 և 5 վալենտա-

կանությունները: Իսկ ՕԱ=-3, +3 և +5:

Երկաթª Fe: Այս d-տարրի էլեկտրոնաբջջային գծապատկերն ունի

հետևյալ տեսքը.

↑↓

↑

↑↓

Գծապատկերից հետևում է, որ երկաթը, շնորհիվ 4s → 4p անցման, ար-

տաքին շերտում կարող է ունենալ երկու չզույգված էլեկտրոն, հետևաբարª

Վ=2, ՕԱ = +2: Երկաթը 3d ենթամակարդակից հեշտությամբ տրամադրում

է ևս մեկ էլեկտրոն և հանդես բերումª Վ = 3, ՕԱ = +3: Սրանք են բնորոշ

վալենտականությունները և օքսիդացման աստիճանները:

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Ինչպիսի±ն է վիճակը f-տարրերում: Սրանք իրենց ատոմների վերջին

և նախավերջին շերտերի կառուցվածքով նման են լանթանին ու ակտի-

նիումին, և այդ պատճառով գրեթե բոլորը ցուցաբերում են հիմնականում

և° 3 Վ, և° +3 ՕԱ:

Օքսիդացման աստիճան: Քիմիական տարրի օքսիդացման աստիճա-

նը, ի տարբերություն վալենտականության, ավելի պարզ հասկացություն է.

դա լրիվ կամ մասամբ տեղաշարժված էլեկտրոնների թիվն է: Վերջինս

պայմանավորված է նրանով, թե քիմիական կապեր առաջացնելիս (լինի

կովալենտային թե իոնային) տվ յալ տարրը քանի էլեկտրոն է ընդունում այլ

տարրից (բացասական ՕԱ) կամ, ընդհակառակը, քանիսն է տրամադրում

այլ տարրի (դրական ՕԱ):

Օքսիդացման աստիճանը միացությունում ատոմի պայմանական

լիցքն է, որը նա կունենար, եթե քիմիական կապերը լինեին իոնային:

Օրինակª HCl-ի մոլեկուլում ո°չ ջրածինն ունի ամբողջական +1, և ո°չ էլ

քլորըª -1 լիցք: Դրանք միայն մասնակի լիցքեր են, որոնք դիտում ենք որ-

պես ամբողջական լիցքեր և անվանում օքսիդացման աստիճան:

Օքսիդացման աստիճանը, ամբողջ թվերից բացի, կարող է ունենալ կո-

տորակային և անգամ զրո արժեքներ: Օրինակª Fe

3O4-ում ՕԱ(Fe) = +8/3,

իսկ C

6H12O6-ում ՕԱ(C) = 0:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Հետևյալ բանաձևերի հիման վրաª 1s²2s²2p⁶3s², 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁰4s²4p¹,

Ar3d⁰4s², որոշե°քª

ա) տարրի ատոմային համարը

բ) տարրի տեսակը (s, p, d, f)

2. Տարրի էլեկտրոնային բանաձևիª 1s²2s²2p⁶3s²3p², միջոցով նշե°ք տար-

րիª ա) ատոմային համարը, բ) հարաբերական ատոմային զանգվածը,

գ) վալենտային էլեկտրոնների թիվը, դ) չզույգված էլեկտրոնների թիվն

ատոմի հիմնական վիճակում:

3. Նշե°ք տարրերի օքսիդացման աստիճանները հետևյալ նյութերի բա-

նաձևերում© C₂H₆, C₃H₈, SiCl₄, CH₃COOH, C₁₂H₂₂O₁₁:

4. Պատկերե°ք ջրածնի պերօքսիդի մոլեկուլիª H₂O₂, կառուցվածքային

բանաձևը£ Թթվածնի վալենտականությունը և օքսիդացման աստիճանը

հավասար են համապատասխանաբարª

1. 1, -1

3. 2, -2

2. 1, +1

4. 2, -1

5. Էլեկտրոնային հաշվեկշռի եղանակով կազմե°ք երկաթի հարուկի

հետ ալ յումինի վերօքս ռեակցիայի հավասարումը և նշե°ք օքսիդիչի մեկ

մոլեկուլի վերցրած էլեկտրոնների թիվը:

Գլուխ 2

ՀԻԲՐԻԴԱՑՈՒՄ: ՄՈԼԵԿՈՒԼՆԵՐԻ

¢ 2.5

ՏԱՐԱԾԱԿԱՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Հիբրիդացում: Կովալենտային կապի ուղղորդվածությունից հետևում

է, որ քիմիական նյութերի մոլեկուլները կունենան որոշակի տարածական

կառուցվածք, այսինքնª ատոմներիª իրար նկատմամբ փոխդասավորությու-

նը կառաջացնի երկրաչափական այս կամ այն ձևը: Դա պայմանավորված

է ինչպես էլեկտրոնների տարածական կողմնորոշմամբ, այնպես էլ օրբի-

տալների հիբրիդացմամբ:

Հիբրիդացումը որոշ օրբիտալների ձևի փոփոխությունն է, որը

կատարվում է կովալենտային կապի առաջացման ժամանակª օրբի-

տալների առավելագույն փոխծածկում ապահովելու համար:

Օրինակª գնդաձև s-օրբիտալի և մարզագնդաձև մեկ p-օրբիտալի հիբ-

րիդացման հետևանքով գոյանում են երկու միանման օրբիտալներ, որոնք

տվ յալ դեպքում միջուկի շուրջը դասավորվում են մեկ առանցքով (նկ. 2.5.1):

Նկ. 2.5.1. Օրբիտալների ձևի փոփոխությունը հիբրիդացման ժամանակ

Հիբրիդային օրբիտալն ունի ոչ համաչափ մարզագնդի տեսք. էլեկտրո-

նային ամպի չափերը միջուկի մի կողմում ավելի մեծ են, քան մյուս կող-

մում: Հարկ է իմանալ, որ գոյացող հիբրիդային օրբիտալների թիվը նույնն

է, ինչ հիբրիդացմանը մասնակցող օրբիտալների թիվը:

Հիբրիդացման հետևանքով նույնացվում է ոչ միայն օրբիտալների տես-

քը, այլև էներգիան (նկ. 2.5.2): Այսինքնª հիբրիդացման հետևանքով առա-

ջանում են ձևով և էներգիայով նույնատեսակ նոր օրբիտալներ:

Մենք դիտարկում ենք հիբրիդացման երեք հիմնական տեսակ. sp (էս-պե),

որին մասնակցում են մեկ s- և մեկ p-օրբիտալներ (նկ. 2.5.1), sp² (էս-պե-եր-

կու), որին մասնակցում են մեկ s- և երկու p-օրբիտալներ, sp³ (էս-պե-երեք),

որին մասնակցում են մեկ s- և երեք p-օրբիտալներ: Վերջին երկու հիբրիդա-

ցումները ցուցադրված են 2.5.4 և 2.5.5 նկարներում: Հիբրիդացման մյուս տե-

սակները, որոնց մասնակցում են նաև d-օրբիտալներ, քննարկվում են բուհա-

կան դասընթացում:

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

↑

sp³

հիբրիդային

օրբիտալներ

↑

Նկ. 2.5.2. Օրբիտալների էներգիաների նույնացումը

հիբրիդացման ժամանակ

Մոլեկուլների տարածական կառուցվածքը: Ներկայացնենք որոշ մո-

լեկուլների տարածական կառուցվածքները, որոնք առաջանում են նշված

հիբրիդացումների հետևանքով:

BeCl

մոլեկուլում իրականանում է sp հիբրիդացում, որը պայմանավոր-

ված է Be-ի ատոմում (գրգռված վիճակ) առկա մեկ s- և մեկ p-օրբիտալ-

ներով (¢ 2.4): Այնուհետև հիբրիդային օրբիտալներն առաջացնում են փոխ-

ծածկ քլորի երկու ատոմի մարզագնդաձև p-օրբիտալների հետ (նկ. 2.5.3):

Այս հիբրիդացմանը բնորոշ են 180° անկյունը և հետևաբարª գոյացող մո-

լեկուլի գծային կառուցվածքը.

Նկ. 2.5.3. BeCl

2-ի գծային մոլեկուլը

Մոլեկուլում քիմիական կապերի միջև ձևավորվող անկյունը կոչվում է

վալենտային

անկյուն:

Բերված օրինակում վալենտային

անկյունըª

∠ ClBeCl = 180°:

Այսպիսի հիբրիդացում գոյություն ունի ուրիշ այլ նյութերի, այդ թվում

և ացետիլենի մոլեկուլումª H - C ≡ C - H:

BCl

մոլեկուլում առկա է sp² հիբրիդացում: Ինքնուրույն ներկայացրե°ք

բոր տարրի էլեկտրոնային բանաձևը և ատոմի գրգռված վիճակի էլեկտրո-

նաբջջային գծապատկերը: Հիբրիդացմանը մասնակցում են մեկ s- և եր-

կու p-օրբիտալները (նկ. 2.5.4).

Նկ. 2.5.4. sp² հիբրիդացումը

Գլուխ 2

Հիբրիդային օրբիտալները միջուկի շուրջը դասավորվում են այնպիսի

ուղղություններով, որ դրանց միջև անկյունը լինի առավելագույնը (իրար

վանելու պատճառով): Օրբիտալների առանցքները մեկ հարթության վրա

են և 120° անկյան տակ: Ահա սա էլ պայմանավորում է BCl

մոլեկուլի

եռանկյունաձև հարթ կառուցվածքը. բոլոր չորս ատոմների կենտրոնները

նույն հարթության վրա են:

Այսպիսովª sp² հիբրիդացմանը բնորոշ են 120° անկյունը և հարթ կա-

ռուցվածքը: sp² հիբրիդացում առկա է նաև էթիլենի մոլեկուլումª C

2H4:

մոլեկուլում տեղի է ունենում sp³ հիբրիդացում (նկ. 2.5.5): Առաջա-

ցած հիբրիդային օրբիտալներն (ա) ուղղված են դեպի քառանիստի գա-

գաթները, և այդ պատճառով մեթանի մոլեկուլն ունի հենց այդպիսի կա-

ռուցվածք (բ): Ջրածնի ատոմները տեղավորված են քառանիստի գագաթ-

ներում, իսկ ածխածնի ատոմըª կենտրոնում.

ա)

բ)

Նկ. 2.5.5. sp³ հիբրիդացումը և մեթանի մոլեկուլի կառուցվածքը

Ուրեմն sp³ հիբրիդացմանը հատուկ են 109°28° անկյունը և քառանիս-

տային կառուցվածքը:

Պարզվում է, որ ջրի և ամոնիակի մոլեկուլներում ևս առկա է sp³հիբ-

րիդացում:

Մոլեկուլների

բևեռայնությունը: Կովալենտային կապի

առկայու-

թյան պարագայում մոլեկուլների բևեռայնությունը պայմանավորված է

դրանց տարածական կառուցվածքով:

Երկատոմ մոլեկուլներում կապի բևեռայնությունը պայմանավորում է

նաև մոլեկուլի բևեռայնությունը: Այսպիսի մոլեկուլներում դրական և բա-

ցասական լիցքերի էլեկտրական կենտրոնները չեն համընկնում մի կե-

տում, այլ որոշակի հեռավորության վրա են: Այդպիսի մոլեկուլները կոչվում

են երկբևեռ (դիպոլ) (նկ. 2.5.6).

Նկ. 2.5.6. Երկբևեռ մոլեկուլ

Երկբևեռ մոլեկուլներ ենª HCl, HF, HBr, HΙ, NO, CO և այլն: Հասկանա-

լի է, որ նույն տարրի ատոմներից կազմված մոլեկուլները, լինեն դրանք

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

երկատոմ թե բազմատոմ, օրինակª H

2, O2, N2, Cl2, P4, S8

և այլն, երկբևեռ

չեն: Պատճառն, անշուշտ, ոչ բևեռային կովալենտային կապերն են:

Բազմատոմ մոլեկուլներում խնդիրն ավելի բարդ է: Անգամ մեծ բևեռայ-

նությամբ կովալենտային կապի առկայության պարագայում մոլեկուլը կա-

րող է բևեռային չլինել, և դա պայմանավորված է մոլեկուլների տարածա-

կան կառուցվածքով:

Համեմատենք ջրիª H

2O,

և ածխածնի երկօքսիդիª CO

2, մոլեկուլների

բևեռայնությունը: Ինչպես արդեն գիտենք, ջրի մոլեկուլն ունի անկյունային

կառուցվածք, իսկ H—O կապերը մեծ բևեռայնությամբ կովալենտային կա-

պեր են.

δ - δ-

δ- δ+ δ+ δ-

δ+

Hδ+

O=C=O

ա)

բ)

Նկ. 2.5.7. H

2O և CO2 մոլեկուլների տարածական կառուցվածքը

Թթվածնի ատոմի միջուկի մերձակայքում էլեկտրոնային ամպի մեծ

խտացման պատճառով (հաշվի° առեք նաև թթվածնի մյուս երկու հիբրիդա-

յին

երկէլեկտրոնային խիտ ամպերը) ջրի մոլեկուլը

դառնում

է խիստ

բևեռային (նկ. 2.5.7. ա):

Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլում

(բ) թեև C = O կապերը նույնպես

բևեռային են, սակայն մոլեկուլն, ամբողջությամբ վերցրած, բևեռային չէ:

Գծային կառուցվածքի պատճառով դրական և բացասական լիցքերի կենտ-

րոնները համընկնում են մի կետում:

Մոլեկուլի բևեռայնությունն իր ՙկնիքն՚ է թողնում նյութերի քիմիական

և ֆիզիկական հատկությունների վրա: Քիմիական ռեակցիաների մեխա-

նիզմը, էլեկտրոլիտային դիսոցման երևույթը, միջմոլեկուլային փոխազդե-

ցությունների բնույթը, լուծելիությունը և բազմաթիվ այլ հարցեր պայմանա-

վորված են մոլեկուլների բևեռային կամ ոչ բևեռային կառուցվածքով:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Միացություններ առաջանալիս ինչո±ւ է տեղի ունենում որոշ տարրե-

րի օրբիտալների հիբրիդացում:

2. Բերիլիումի հետ փոխազդել է 896 մլ քլոր (ն.պ.): Ստացված միացու-

թյան զանգվածը, մոլեկուլում տարրերից մեկի հիբրիդային վիճակը և

ատոմների միջև անկյունը հետևյալն են.

1. 3,2 գ, sp, 180°

3. 1,6 գ, sp², 120°

2. 3,2 գ, sp², 180°

4. 1,6 գ, sp³, 109°

Գլուխ 2

3. Ավարտուն տեսքի° բերեք հետևյալ ռեակցիաների հավասարումնե-

րը`

աստղանիշերը փոխարինելով նյութերի բանաձևերով և ընտրելով

համապատասխան գործակիցներ.

2O + * → HClO4

CO + H

2O → * + *

Fe(OH)

+ O

+ * → Fe(OH)

* + * → Fe3O4 + H2

4. 2,8 լ ջրածնի և 1,4 լ թթվածնի խառնուրդի պայթյունից գոյացած

միացության զանգվածը, մոլեկուլում հիբրիդացման վիճակը և հիբրիդա-

յին օրբիտալների տարածական

դասավորությունը ներկայացված

են

ստորև: Գազերի ծավալները տրված են նորմալ պայմաններում.

1. 1,125 գ, sp³, քառանիստ

3. 2,25 գ, sp³, քառանիստ

2. 1,125 գ, sp², հարթ եռանկյուն

4. 2,25 գ, sp², քառանիստ

5. R տարրի ի±նչ հիբրիդացման մասին կարող է խոսք լինել RH

միա-

ցության մեջ, եթե ∠HRH անկյունը լինիª ա) 107°, բ) 120°: Բերե°ք երկու

նյութի օրինակ:

¢ 2.6

ՋՐԱԾՆԱՅԻՆ ԵՎ ՄԵՏԱՂԱՅԻՆ ԿԱՊԵՐ

Ջրածնային կապ: Սա շատ յուրատեսակ կապ է, որն առաջանում է

միայն որոշակի տարրերի ջրածնային միացություններում: Այդպիսի դե-

րում առաջին հերթին հանդես են գալիս F, O և N, հազվադեպª Cl, Br և S

տարրերը:

Ջրածնային կապն առաջանում է ջրածին պարունակող այնպիսի

միացություններում, որոնցում ջրածինը միացած է խիստ էլեկտրա-

բացասական տարրի ատոմին:

Իսկ ինչո±ւ է այդ կապը հենց ջրածին տարրին բնորոշ, որից էլ ստացել

է իր անունը: Պետք է նկատի ունենալ, որ ջրածինը, ի տարբերություն մյուս

տարրերի, ունի ամենափոքր ատոմային շառավիղը և կարող է ավելի մեծ

չափով մոտենալ այլ տարրի ատոմի: Բացի այդ, ջրածինն, իր միակ էլեկտ-

րոնը տալու կամ տեղաշարժելու ժամանակ գրեթե վերածվելով ՙմերկ՚

պրոտոնի, ձեռք է բերում դրական լիցքի բավական մեծ խտություն և այդ

պատճառով կարող է մեծ ուժով ձգվել այլ մոլեկուլներիª բացասական լիցք

կրող ատոմների կողմից: Ներկայացնենք ջրածնային կապի առաջացման

որոշ օրինակներ:

Հեղուկ ֆտորաջրածին: Ջրածին և ֆտոր տարրերի ԷԲ-ների մեծ տար-

բերության պատճառով ֆտորաջրածնի մոլեկուլում կովալենտային կապը

խիստ բևեռացված է, և այդ տարրերի ատոմներն ունեն դրական ու բացա-

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

սական լիցքի մեծ խտություն: Այդ պատճառով մի մոլեկուլի ջրածնի ատո-

մը բավական մեծ էլեկտրաստատիկ ուժով կապվում է մյուս մոլեկուլի ֆտո-

րի ատոմի հետ: Առաջանում է ջրածնային կապ, որի շնորհիվ երկու մոլե-

կուլները կապվում են իրար.

δ+ δ-

H — F . . . H - F

(HF)

Ջրածնային կապ առաջանում է հիմնականում հեղուկ և պինդ նյութե-

րում: Ջրածնային կապը թույլ կապ է, մոտ 15-20 անգամ թույլª կովալեն-

տային կապի համեմատ: Դա նշում են ոչ թե գծիկով, այլ, որպես կանոն,

երեք կետով: Այդուհանդերձ, նյութի մեջ այդ կապերը խզելու և մոլեկուլ-

ներն իրարից հեռացնելու համար որոշակի էներգիա է պահանջվում: Այդ

պատճառով ջրածնային կապ ունեցող նյութերն ունեն հալման և եռման

համեմատաբար բարձր ջերմաստիճաններ: Ջրածնային կապը ազդում է

հիմնականում նյութի ֆիզիկական հատկությունների վրա:

Ջուր: H—O կապերի մեծ բևեռայնության պատճառով ջրի մոլեկուլների

միջև ևս գոյանում են ջրածնային կապեր.

H—O . . . H—O . . . H—O

2O)n

Ջրի մոլեկուլային զանգվածը (18) շատ փոքր է, և պետք էր ակնկալել,

որ ջուրը լիներ գազային վիճակում, այնինչ այն հեղուկ է և ունի անկանոն

բարձր եռման ջերմաստիճանª 100 °C, որը բացատրվում է ջրածնային կա-

պերի առկայությամբ (նկ. 2.6.1):

Ջրածնային կապերով և սառույցի բյուրեղացանցի յուրահատուկ կառուց-

վածքով է պայմանավորված նաև ջրի մյուս անկանոնությունըª ծավալի մե-

ծացումը ջերմաստիճանը 4 °C-ից իջեցնելիս: Մոլեկուլներն այդ ջերմաստի-

ճանում ունեն ՙդարսման՚ ամենամեծ խտությունը, դրանից բարձր և ցածր

ջերմաստիճանում դարսման խտությունը, այսինքնª ջրի ընդհանուր խտու-

թյունը փոքրանում է: Այս երևույթը կարևոր նշանակություն ունի մեծ ջրավա-

զաններում կենդանական և բուսական աշխարհի պահպանման համար:

Նկ. 2.6.1. Ջրածնային կապերի առաջացումը ջրում

Գլուխ 2

Ջրածնային կապ գոյանում է նաև մի շարք օրգանական միացություն-

ներումª սպիրտներում, կարբոնաթթուներում, ամինաթթուներում, սպիտա-

կուցներում: Չափազանց կարևոր նշանակություն ունի ջրածնային կապը

բուսական և կենդանական օրգանիզմներում, մասնավորապեսª ԴՆԹ և ՌՆԹ

մոլեկուլներում:

Մետաղային կապ: Մետաղային տարրերի

ատոմներն

արտաքին

էներգիական մակարդակում ունեն քիչ թվով էլեկտրոններ, հիմնականումª

1 կամ 2, առավել քիչ դեպքերումª 3 և 4 էլեկտրոններ: Մետաղները ոչմե-

տաղների համեմատ ունեն մեծ ատոմային շառավիղ, որի պատճառով վա-

լենտային էլեկտրոնները թույլ են ձգվում միջուկների կողմից: Անգամ քիչ

էներգիայի առկայությամբ էլեկտրոնները կարող են անցնել ավելի բարձր

էներգիական մակարդակներ կամ նույնիսկ հեռանալ ատոմից: Բյուրեղա-

յին վիճակում, երբ մետաղների ատոմներն իրար կողքի են, վալենտային

էլեկտրոնները, ինչպես կովալենտային կապի ժամանակ, ընդհանրացվում

են: Սակայն, ի տարբերություն կովալենտային կապի, այդ ընդհանրացումը

կատարվում է ոչ թե երկու ատոմների, այլ մետաղի բյուրեղում եղած բոլոր

ատոմների միջև (նկ. 2.6.2):

Նկ. 2.6.2. Մետաղային կապի պատկերումը

Oրբիտալներն ընդհանրացվելով առաջացնում են մի վիթխարի ՙգեր-

օրբիտալ՚ª բացասական լիցքավորված ՙէլեկտրոնային գազ՚, որով կար-

ծես ամրացվում են մետաղի դրական իոնները:

Այն փոխազդեցությունը, որն առաջանում է մետաղի ատոմների

վալենտային էլեկտրոնների ընդհանրացված օրբիտալների և մե-

տաղի իոնների միջև, կոչվում է մետաղային կապ:

ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Մետաղային կապը ապատեղայնացված կապ է, գործում է ոչ թե երկու

կամ իր շուրջը գտնվող մի քանի ատոմների, այլ մետաղի կտորի բոլոր

ատոմների միջև: Մետաղային կապին բնորոշ է մետաղային բյուրեղացանցը,

որի հանգույցներում մետաղի դրական իոններն ենª շրջապատված ազատ

տեղաշարժվող վալենտային էլեկտրոններով:

Մետաղային կապին և մետաղային բյուրեղացանցին բնորոշ են պլաստի-

կությունը, լավ էլեկտրա- և ջերմահաղորդականությունը, մետաղական փայ-

լը: Դրանք, ինչպես և որոշ այլ հատկություններ, ներկայացվում են VI գլխում:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչպե±ս կբացատրեք մեթանի և ջրի եռման ջերմաստիճանների

տարբերությունը:

2. Պատուհանի ապակու վրա ձմռանն առաջանում են սառցե զարդա-

նախշեր: Ջրածնային կապը կարո±ղ է որևէ դեր ունենալ այդ պատկերնե-

րի առաջացման մեջ:

3. Գրքերի էջերը թերթելիս մարդիկ մատը հաճախ թրջում են լեզվով:

Նույնն

անում են նաև մեծաքանակ թղթադրամ հաշվելիս: Ինչ

±ւ:

Այդ

երևույթը որևէ առնչություն ունի± քիմիական կապի տեսության հետ: Փոր-

ձե°ք տալ հիմնավորված մեկնաբանություն:

4. Ջրածնային կապ կարող է առաջանալ հետևյալ նյութերում. ա) CH

բ) NH

գ) NaH, դ) H

2O, ե) CH3OH, զ) HCOOH, է) C6H12O6: Ճիշտ պատաս-

խանը հետևյալն է.

1. բ, դ, ե, զ, է

3. դ, ե, զ, է

2. ա, բ, գ, դ, է

4. ա, ե, զ, է

5. Ինչպե±ս են բացատրվում մետաղների լավ էլեկտրահաղորդականու-

թյունը« ջերմահաղորդականությունը« մետաղական փայլը« պլաստիկու-

թյունը£

6. Շատ մետաղներ թթուների ջրային լուծույթի հետ փոխազդելիս ան-

ջատում են ջրածին£ Փորձե°ք արտածել մաթեմատիկական մի բանաձև«

որով հնարավոր լիներ հաշվել գոյացող ջրածնի ծավալը (V, լ)ª կախված

մետաղի հետևյալ տվ յալներիցª զանգվածից (m, գ)« մոլային զանգվածից

(M) և օքսիդացման աստիճանից (n)£

Այդ բանաձևը հնարավո±ր է կիրա-

ռել այն դեպքերի համար« երբ մետաղը ջրածին անջատում է ալկալու լու-

ծույթի հետ փոխազդելիս£

ԳԼՈՒԽ

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ

ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

ՆՅՈՒԹԻ ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ:

ՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ԵՎ ՈՉ ՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ

¢ 3.1

ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔՈՎ ՆՅՈՒԹԵՐ

Նյութի ֆիզիկական վիճակները: Ցանկացած նյութ բաղկացած է

ատոմների, մոլեկուլների կամ իոնների վիթխարի բազմությունից, և, կախ-

ված դրանց միջև առկա փոխազդեցության ուժերի բնույթից, ինչպես նաև

արտաքին պայմաններից, նյութը կարող է լինել պինդ, հեղուկ կամ գազա-

յին վիճակներում:

Պինդ և հեղուկ վիճակներում նյութը կազմող մասնիկները (մոլեկուլ-

ներ,

ատոմներ, իոններ) իրար մոտ են, միջմասնիկային հեռավորու-

թյունները համաչափելի են մասնիկների բուն չափերին: Այդ պատճա-

ռով նշված վիճակները կոչվում են նյութի կոնդենսացված (խտացված)

վիճակ: Այստեղ միջմասնիկային փոխազդեցության ուժերը հատկապես

ատոմային և իոնային կառուցվածքով նյութերում չափազանց մեծ են, և

սա ևս պայմանավորում է նշված վիճակների որոշ հատկությունների

նմանությունը:

Գազային վիճակում տասնապատիկ ավելի մեծ են միջմոլեկուլային հե-

ռավորությունները, և, ընդհակառակը, չափազանց թույլ են միջմասնիկա-

յին փոխազդեցությունները, այդ պատճառով նշված վիճակը էականորեն

տարբերվում է հեղուկ և պինդ վիճակներից:

Նյութը և մարմինը նկարագրող կարևորագույն ֆիզիկական հատկու-

թյուններ են սեփական ծավալը, ձևը, սեղմելիությունը, խտությունը, մաս-

նիկների շարժման բնույթը, դիֆուզիան և այլն: Ֆիզիկայի դասընթացից

հիշենք, որ դիֆուզիան նյութի ինքնաբերաբար ներթափանցումն է մի այլ

նյութի մեջ:

Աղ յուսակ 3.1.1-ում բերված են որոշ հատկություններ, որոնք բնորոշ

են գազերին, հեղուկներին և պինդ նյութերին:

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

Աղյուսակ 3.1.1

Սեղմե-

Մասնիկների

Խտու-

Դիֆու-

Ծավալ

Ձև

լիու-

շարժման

թյուն

զիա

թյուն

բնույթ

համընկնում

ընդունում է

Գազեր

է անոթի

մեծ

փոքր

քաոսային

կա

անոթի ձևը

ծավալին

զբաղեցնում է

անոթի ծավա-

համեմա-

Հեղուկներ

որոշակի

լը ամբողջո-

փոքր

տաբար

քաոսային

կա

վին կամ մաս-

մեծ

նակիորեն

գործնա-

Պինդ նյու-

մարմինն ունի

կանում

որոշակի

մեծ

ոչ քաոսային

չկա

թեր

որոշակի ձև

բացա-

կայում է

Ջերմաստիճանի ազդեցությամբ նյութը կարող է անցնել մի վիճակից

մյուսը, որն անվանում են ֆազային անցում: Օրինակª ջուրը հեղուկից կա-

րող է վերածվել պինդիª սառույցի, և գազային վիճակիª գոլորշու: Ֆազա-

յին

անցումներն ունեն անվանումներª գոլորշացում, պնդացում, ցնդում

(սուբլիմացում) և այլն.

հալում

գոլորշացում

Պինդ

Հեղուկ

Գազ

պնդացում

հեղուկացում

ցնդում

Պինդ

Գազ

կոնդենսացում

Պինդ վիճակից հեղուկի անցումը կոչվում է հալում և բնութագրվում է

հալման ջերմաստիճանովª T

հլմ: Հեղուկից գազի անցումը կոչվում է գոլոր-

շացում և բնորոշվում է եռման ջերմաստիճանովª T

եռմ:

Նյութի վիճակի նկարագրության համար կարևորագույն ֆիզիկական

մեծությունը ջերմաստիճանն է: Գիտական հետազոտություններում օգտա-

գործվում

է ջերմաստիճանի

երկու սանդղակ: Ցելսիուսի սանդղակի

ձևավորման համար հիմք են ծառայել սառույցի հալումը (0 °C) և ջրի եռու-

մը (100 °C): Զրոյից բարձրը համարվում է դրական, իսկ ցածրըª բացասա-

կան ջերմաստիճան, նշանակում են t տառով: Հաճախ է հնչում ՙսենյակա-

յին ջերմաստիճան՚ արտահայտությունը, որը պայմանական հասկացու-

թյուն է և դիտվում է մոտ + 20 °C ջերմաստիճանը: Մյուսը Կելվինի բացար-

ձակ ջերմաստիճանների սանդղակն է (նկ. 3.1.1):

Գլուխ 3

Կելվինի

Ցելսիուսի

սանդղակ

Ջրի եռման

373,15 Կ

100 °C

ջերմաստիճան

Ջրի պնդացման

273,15 Կ

0 °C

ջերմաստիճան

Բացարձակ

0 Կ

-273,15 °C

զրո

Նկ. 3.1.1. Ջերմաստիճանի Ցելսիուսի և Կելվինի սանդղակները

Հարկ է նշել, որ Կ-ի մոտ աստիճանի նշան չի դրվում: Նշված երկու

ջերմաստիճանները միմյանց հետ կապված են հետևյալ առնչությամբ.

T(Կ) = t(°C) + 273,15

Ատոմամոլեկուլային ուսմունքի ձևավորման սկզբնական շրջանում

(18-րդ դար) ենթադրվում էր, թե բոլոր նյութերը բաղկացած են բացառա-

պես մոլեկուլներից: Սակայն հետագայում պարզ դարձավ, որ կան բազմա-

թիվ նյութեր, որոնց կազմության մեջ մտնում են ոչ թե մոլեկուլներ, այլ

ատոմներ կամ իոններ: Ներկայումս ընդունված է, որ, ըստ կառուցվածքի,

բոլոր նյութերը, իսկ դրանց թիվն անցնում է 20 միլիոնից, բաժանվում են

երկու մեծ խմբիª մոլեկուլային և ոչ մոլեկուլային կառուցվածքով նյութեր:

Մոլեկուլային կառուցվածքով նյութերը բաղկացած են մոլեկուլներից,

օրինակª H

2, O2, Br2, Ι2, NO, CO2, H2SO4, CH4, C4H10, CH3OH, CH3COOH և

այլն: Այս խմբի մեջ են նաև ազնիվ գազերը: Նյութերի գերակշիռ մասն ունի

մոլեկուլային կառուցվածք: Այս նյութերն ունեն ցածր հալման և եռման ջեր-

մաստիճաններ, մի զգալի մասն էլ սենյակային ջերմաստիճանում հեղուկ

կամ գազային վիճակում է: Այս երևույթի պատճառը մոլեկուլների միջև քի-

միական ամուր կապերի բացակայությունն է:

Հիշենք, որ մոլեկուլային կառուցվածքով քիմիական միացությունների

համար կիրառելի է բաղադրության հաստատունության օրենքը (ՙՔիմիա 7՚):

Ոչ մոլեկուլային կառուցվածքով նյութերի խմբին պատկանում են իո-

նային, ատոմային և մետաղային բյուրեղացանց ունեցող նյութերը, որոնց

մասնիկների միջև առկա են ուժեղ փոխազդեցություններª իոնային և կո-

վալենտային ամուր կապեր: Սրանք պինդ վիճակում են և ունեն բարձր

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

հալման ջերմաստիճաններ, օրինակª KCl, Cu(NO

3)2, B, SiO2, TiO, Fe, W և

այլն: Մետաղների պարագայում հալման ջերմաստիճանները փոխվում են

լայն տիրույթում:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչ

±ւ

ատոմային կամ իոնային կառուցվածք ունեցող նյութերն

ունեն բարձր հալման ջերմաստիճաններ:

2. Հետևյալ նյութերից` O₂, NH₃, KCl, B, SiO₂, AgNO₃, C₃H₈, CH₃OH, TiO,

NH₄Cl, որո±նք ունեն` ա) մոլեկուլային, բ) ատոմային, գ) իոնային կառուց-

վածք:

3. Ատոմային կառուցվածք ունեն հետևյալ նյութերը. ա) N

2, բ) C, գ) SiO2,

դ) Si, ե) CO, զ) KCl: Ճիշտ պատասխանը հետևյալ շարքերից ո±րն է.

1. ա, գ, ե

3. բ, դ, զ

2. բ, գ, դ

4. գ, ե, զ

Ավարտե°ք հետևյալ ռեակցիայի հավասարումը և նշե°ք, թե ինչ

կառուցվածք ունեն ելանյութերն ու վերջանյութերը.

SiO

+ C ⎯⎯→

5. Փորձերից մեկի ժամանակ արձանագրվել է, որ 1,000 գ տիտանին

միացել է 0,401 գ թթվածին: Արտածե°ք այդ օքսիդի բանաձևը (թթվածինը

ներկայացնելով ոչ ամբողջ թվային դասիչով): Տիտանի և թթվածնի հա-

րաբերական ատոմային զանգվածներն ընդունե°ք համապատասխանա-

բար 47,90 և 16,00:

ՆՅՈՒԹԻ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿԻ

¢ 3.2

ՕՐԻՆԱՉԱՓՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Նախորդ դասում ներկայացվեց, որ նյութի գազային վիճակը էականո-

րեն տարբերվում է հեղուկ և պինդ վիճակներից: Գազերին բնորոշ են մեծ

սեղմելիությունը, փոքր խտությունը, դիֆուզիան և այլն: Կան օրենքներ և

օրինաչափություններ, որոնք հատուկ են միայն գազային վիճակին: Ֆիզի-

կայի դասընթացից ձեզ ծանոթ են Բոյլ-Մարիոտի, Գեյ-Լյուսակի և Շառլի

օրենքները (կրկնե°ք այդ թեմաները):

Բոյլ-Մարիոտի օրենքը կապ է ստեղծում գազի ճնշման և ծավալի միջև:

Միևնույն ջերմաստիճանում որոշակի զանգվածով գազի ծավալը հակա-

դարձ համեմատական է ճնշմանը.

pV = const

կամ p

1V1 = p2V2

(3.2.1)

Գլուխ 3

Նշված հավասարման օգնությամբ կարելի է որոշել, թե ինչ ծավալ կու-

նենա գազը մի այլ ճնշման տակ:

Գեյ-Լյուսակի օրենքը սահմանում է, թե ինչպես է փոխվում գազի ծա-

վալըª ջերմաստիճանից կախված (երբ p = const): Իսկ Շառլի օրենքով կապ

է հաստատվում գազի ճնշման և ջերմաստիճանի միջև (երբ V= const):

Ավոգադրոյի օրենքը: Քիմիայի դասընթացից հայտնի է նաև Ավոգադ-

րոյի օրենքը, համաձայն որիª միատեսակ պայմաններում տարբեր գազերի

հավասար ծավալներում պարունակվում են միևնույն թվով մոլեկուլներ

(ՙՔիմիա 8՚):

Ավոգադրոյի օրենքը մաթեմատիկորեն կարելի

է ներկայացնել

հետևյալ հավասարումով.

£V

= N

£N

(3.2.2)

Այս օրենքից բխում է երկու հետևություն.

1. Տարբեր գազերի միևնույն թվով մոլեկուլները միատեսակ (նույն ջեր-

մաստիճանի և ճնշման) պայմաններում կունենան նույն ծավալը:

2. Տարբեր գազերի 1-ական մոլերը, քանի որ պարունակում են նույն

թվով մոլեկուլներ, կգրավեն նույն ծավալը:

Եվ իրոք, փորձնական ճանապարհով հաստատվել է, որ նորմալ պայ-

մաններում (0 °C և 1 մթնոլորտ ճնշում) այդ ծավալը նույնն է և հավասար

է 22,4 լ: Այդ ծավալը կոչվում է գազի մոլային ծավալ.

m = 22,4 մոլ/լ

Գազի մոլեկուլային զանգվածի որոշումը: Գազերը միմյանց հետ հա-

մեմատելու համար (թե մեկը մյուսից քանի անգամ է ծանր կամ թեթև)

oգտագործում են գազի հարաբերական խտություն հասկացությունը` D:

Վերջինս միևնույն ծավալով երկու գազի զանգվածների կամ խտություննե-

րի հարաբերությունն է, որը ցույց է տալիս, թե մի գազը քանի անգամ է

ծանր մյուս գազից.

(3.2.3)

Գազերի հարաբերական խտությունները որոշվում են փորձնական ճա-

նապարհով:

Ավոգադրոյի օրենքի և հարաբերական խտության միջոցով հնարավոր

է որոշել անհայտ գազի մոլեկուլային զանգվածը (M): Այդպիսի առնչություն

ստանալու համար կատարենք որոշ ձևափոխություններ.

= n

1M1

= n

2M2

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

1M1

D¹

(3.2.4)

2M2

(քանի որ n

= n

Ավոգադրոյի օրենք):

Իբրև համեմատության գազեր հաճախ օգտագործվում են ջրածինըª

որպես ամենաթեթև, և օդըª որպես ամենամատչելի գազ: Անհայտ գազը,

դիցուքª 1-ը, նշանակելով x-ով, կարելի է ստանալ երկու առնչություն.

= D^x

(3.2.5)

^H2 • M(H2) = 2Dx

^H2

= D^x

օդ• M(օդ) = 29Dxօդ

(3.2.6)

Սրանք լայնորեն օգտագործվում են քիմիական զանազան խնդիրներ

լուծելիս: Հասկանալի է, որ Ավոգադրոյի օրենքը կիրառելի է ոչ միայն

առանձին գազերի, այլև գազային խառնուրդների համար: Եթե հայտնի են

խառնուրդի ծավալային բաղադրությունը (%), գազերի ծավալները կամ

քանակները,

ապա դժվար չէ հաշվել խառնուրդի միջին մոլեկուլային

զանգվածը` M

(խ).

1•M1 + ϕ2• M2

(խ) =

(3.2.7)

100

1• M1 + V2 • M2

(խ) =

(3.2.8)

1 + V

1• M1 + n2 • M2

(խ) =

(3.2.9)

1 + n2

Եթե խառնուրդը բաղկացած է երեք և ավելի գազերից, ապա բերված

հավասարումներում կավելացվեն նոր գումարելիներ:

Ծավալային հարաբերությունները ռեակցիաներում: Գազերի մաս-

նակցությամբ ռեակցիաների հավասարումներում քանակաչափական գոր-

ծակիցները, համաձայն Ավոգադրոյի օրենքի, ստանում են մի նոր իմաստ.

ցույց են տալիս ծավալներ: Սա կարելի է արտածել (3.2.2) հավասարման

միջոցով.

= n

1NA

= n

2NA

1 : N2 = n1NA : n2NA = n1:n2

(3.2.10)

1:n2 = V1:V2

Գլուխ 3

Այս հավասարումը ևս մեծ չափով օգտագործվում է խնդիրներ լուծելիս:

Օրինակ` ամոնիակի ստացման ռեակցիայի հավասարումից`

2 (գ) +

2 (գ)

= 2NH

3 (գ)

հետևում է, որ նշված գազերի ծավալները հարաբերում են ինչպես 1 : 3 : 2:

Եթե ջրածնի և թթվածնի միացման ռեակցիայի հավասարումը տրված

է այս տեսքով`

2 (գ)

+ O

2 (գ)

= 2H

2O(հ)

այսինքնª ջուրը գոյանում է հեղուկ վիճակում, ապա ծավալային հարաբե-

րությունը վերաբերում է միայն ջրածնին ու թթվածնին` 2 : 1:

Գազի վիճակի հավասարումը: Վերը նշված չորս օրենքները կարելի

է միավորել մեկ առնչության մեջ, որը կոչվում է Մենդելեև-Կլապեյրոնի հա-

վասարում, այլ կերպ նաև` գազի վիճակի հավասարում.

pV = nRT

(3.2.11)

Այստեղ նորությունը R-ն է, որը կոչվում է գազային հաստատուն: Բո-

լոր գազերի համար R-ն ունի նույն արժեքը: Եթե ճնշումն արտահայտված

է մթնոլորտով, ծավալը` լիտրով, ապա R = 0,082 լ • մթն/(մոլ • Կ), իսկ եթե

պասկալով ու խորանարդ մետրով, ապա R = 8,314 Ջ/(մոլ • Կ):

Հասկանալի է, որ Մենդելեև-Կլապեյրոնի հավասարման օգտագործ-

ման ոլորտներն ավելի լայն են: Կարելի է հաշվել գազի ծավալը, եթե

տրված են գազի քանակը (n), ճնշումը և ջերմաստիճանը, կամ հաշվել

ճնշումը, եթե տրված են մյուս մեծությունները: Այդ հավասարման միջոցով

հնարավոր է որոշել, թե ինչ ծավալ կունենա գազը, եթե մի պայմանից

1«T1) անցում կատարենք մի այլ պայմանի ¥p2«T2

¤:

Քիմիական զանազան խնդիրներ լուծելու համար խորհուրդ է տրվում

օգտվել հետևյալ հաշվեկանոնից.

III

Նկ. 3.2.1. Խնդիրների լուծման ընդհանուր հաշվեկանոն

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

Այդ հաշվեկանոնը մանրամասնորեն ներկայացված է ՙՔիմիա 8՚ դա-

սագրքում, որում օգտագործվում

են հետևյալ

երեք հանրահայտ

բա-

նաձևերը` n =m/M, n = V/V

m, n = N/NA:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ի±նչ ծավալ է զբաղեցնում 127 °C-ում և 5 մթն ճնշման տակ գտնվող

11,2 լ գազը նորմալ պայմաններում (0 °C, 1 մթն):

2. Քանի± գրամ թթվածին պետք է վերցնել, որ պարունակի այնքան մո-

լեկուլ, որքան մոլեկուլ պարունակվում է a գ ջրածնում:

3. Հնարավ

±ր

է ստանալ օդից թեթև խառնուրդ հետևյալ գազերից.

ա¤ ծծմբային գազ և թթվածին, բ¤ արգոն և ջրածին, գ¤ հելիում և ազոտ,

դ¤

ազոտի(IV) օքսիդ և քլոր:

4. Հաշվե°ք ածխածնի(II) օքսիդի և քսենոնի 2 : 1 ծավալային հարաբե-

րությամբ խառնուրդի խտությունն ըստ ջրածնի:

5. Ածխածնի(IV) և ծծմբի(IV) օքսիդների տրված խառնուրդի խտու-

թյունն ըստ ջրածնի 28 է: Այդպիսի խառնուրդն ավելցուկով վերցրած

նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթի մեջ անցկացնելիս ստացվել է 29,5 գ

աղերի խառնուրդ: Հաշվե°ք տրված գազային խառնուրդի ծավալը:

¢ 3.3

ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐ

Լուծույթներ: Մարդն ամենուրեք առնչվում է տարբեր նյութերի լու-

ծույթների, առավել հաճախª ջրային լուծույթների հետ: Արդյունաբերական

և լաբորատոր բազմաթիվ գործընթացներ իրականացվում են ջրային մի-

ջավայրում: Կենսաբանական ռեակցիաները ևս ընթանում են ջրի մասնակ-

ցությամբ:

Նյութերի լուծվելը ջրում պայմանավորված է վերջինիս կառուցվածքի

առանձնահատկություններով: Ջուրը խիստ բևեռային լուծիչ է, ունակ է առա-

ջացնելու ջրածնային կապեր, և այդ պատճառով ջրում լավ լուծվում են իո-

նային և բևեռային կովալենտային կապերով միացություններ:

Եթե նյութը, ջրի հետ խառնվելով, մանրանում է մինչև մոլեկուլներ կամ

իոններ, և նյութի մասնիկները տեսանելի չեն անզեն աչքով կամ մանրա-

դիտակով, ապա առաջանում է համասեռ լուծույթ, որը երբեմն անվանում

են իսկական լուծույթ:

Լուծույթն այն համասեռ համակարգն է, որը բաղկացած է լուծի-

չից, լուծված նյութից և դրանց փոխազդեցության արգասիքներից:

Գլուխ 3

Օրինակ` ծծմբական թթվի ջրային լուծույթում

առկա են ոչ միայն

նշված նյութերի մոլեկուլներ, այլև դրանց փոխազդեցության հետևանքով

գոյացած H⁺, HSO

և SO

^2- հիդրատացված իոններ:

Լուծման գործընթացն ուղեկցվում է և° ֆիզիկական, և° քիմիական երևույթ-

ներով: Լուծվող նյութի մասնիկներն անցնում են ջրի միջմոլեկուլային տարա-

ծություններ, բաշխվում են լուծույթի ամբողջ ծավալում, և միաժամանակ տե-

ղի են ունենում նյութի մասնիկների հիդրատացում, էլեկտրոլիտների դեպ-

քումª նաև դիսոցում և այլ երևույթներ: Նշված պատճառներով էլ նյութերի

լուծման ժամանակ անջատվում կամ կլանվում է ջերմություն:

Եթե նյութը վատ է լուծվում ջրում, ապա որոշակի պայմանների առկա-

յությամբ կարող է առաջանալ կախույթ (սուսպենզիա) կամ էմուլսիա, այ-

սինքնª անհամասեռ խառնուրդ: Երբ անհամասեռ խառնուրդում մասնիկնե-

րի չափերն այնքան փոքր են, որ չեն երևում անզեն աչքով, ապա այդպի-

սի համակարգերը կոչվում են կոլոիդ լուծույթներ (¢ 3.5):

Լուծելիություն: Ըստ ջրում լուծվելու հատկությանª նյութերը կարելի է

բաժանել երեք խմբի` լավ լուծվող, քիչ լուծվող և չլուծվող (գործնականում

անլուծելի) (աղ. 3.3.1):

Լուծելիությունը լուծվող նյութի առավելագույն զանգվածն է, որը

տվ յալ ջերմաստիճանում կարող է լուծվել 1 լ ջրում:

Աղյուսակ 3.3.1

Տարբեր լուծելիության նյութերի օրինակներ

Չլուծվող

Լավ լուծվող

Քիչ լուծվող

(գործնականում)

NaCl, Mg(SO)

4, Cu(NO3)3,

AgCl, BaSO

4, CuS,

Պինդ նյութեր

MgS, Ag

2SO4

KOH, Ba(OH)

ճարպ

2SO4, HClO4, C2H5OH,

Հեղուկ նյութեր

12H26, ձեթ

3COOH

Գազային նյութեր

3, HCl

2, CO2

2, He

Լուծելիությունը նշանակում են s տառով.

m (լ .ն.)

s =

(3.3.1)

V (լչ)

Այստեղ m (լ.ն.)-ն լուծվող նյութի զանգվածն է (գ), իսկ V(լչ)-ն լուծիչի,

մասնավորապեսª ջրի ծավալն է (լ):

Նախկինում լուծիչի 1 լիտրի փոխարեն ընդունված է եղել 100 գրամը

(նկ. 3.3.1): Խնդիրներում կարող է հանդիպել նաև այս մեծությունը: Նյութե-

րի լուծելիության արժեքները բերվում են տեղեկատու աղ յուսակներում:

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

Լուծելիությունն,

անշուշտ, կախ-

ված է ջերմաստիճանից, քանի որ լուծ-

140

ման բուն գործընթացն ունի քիմիա-

կան բնույթ:

120

Պինդ նյութերի լուծելիությունը, որ-

պես կանոն, ջերմաստիճանի

բարձ-

100

րացման հետ մեծանում է, որովհետև

դրանց լուծման ժամանակ մեծ մա-

սամբ դիտվում է ջերմության կլանում:

Գազերի լուծելիությունը, ընդհա-

կառակը, ջերմաստիճանի բարձրաց-

ման հետ

փոքրանում

է: Սա

բա-

ցատրվում է այն հանգամանքով, որ

NaCl

գազերի լուծումն ուղեկցվում է ջեր-

մության

անջատմամբ: Գազերի լու-

ծելիության վրա ազդում է նաև գազի

ճնշումը. որքան մեծացվում է ճնշու-

t, ° C

մը, նույնքան մեծանում է լուծելիու-

Նկ. 3.3.1. Լուծելիության կորեր

թյունը:

Լաբորատոր փորձ: Նատրիումի հիդրոկարբոնատի լուծելիության կախումը

ջերմաստիճանից

50 մլ-անոց երեք բաժակի մեջ լցնել հավասար ծավալներով տարբեր

ջերմաստիճանների ջուր` ~15° (ծորակից), 20° և 30°: Յուրաքանչյուր բա-

ժակի մեջ ավելացնել փոքր գդալով սննդային սոդա և լավ խառնել ապա-

կե ձողով: Կարելի է տեսնել, որ լուծումը կատարվել է տարբեր չափերով:

Հեղուկների լուծելիության կախումը ջերմաստիճանից ունի բարդ բնույթ:

Եթե լուծույթը պարունակում է առավելագույն քանակով լուծված նյութ,

ապա կոչվում է հագեցած, այսինքնª այլևս հնարավոր չէ տվ յալ պայմա-

նում լուծել նոր քանակներ: Աղի հագեցած լուծույթ կարող է ստացվել նաև

այն դեպքում, երբ մեծ քանակով աղը հպման մեջ դրվի ջրի հետ: Որոշ ժա-

մանակ անց կստեղծվի հավասարակշռություն. միավոր ժամանակում որ-

քան աղ նստվածքից անցնի լուծույթ, նույնքան աղ էլ կանցնի լուծույթից

նստվածք: Նստվածքի վրայի լուծույթը կլինի հագեցած:

Եթե լուծույթը պարունակում է ավելի քիչ լուծված նյութ, քան համապա-

տասխանում է հագեցած վիճակին, ապա կոչվում է չհագեցած, այսինքնª

կարելի է լուծել նոր քանակներ:

Որոշ դեպքերում հնարավոր է ստանալ նաև գերհագեցած լուծույթ, որը

տվ յալ պայմանում պարունակում է ավելի շատ նյութ, քան հագեցած լու-

ծույթում

է: Սակայն այդպիսի լուծույթները չափազանց անկայուն են, և

դրանց ստացման համար պահանջվում են հատուկ պայմաններ: Գերհագե-

Գլուխ 3

ցած լուծույթը թափահարելիս կամ դրա մեջ լուծված նյութի փոքր բյուրեղ

գցելիս նյութի ավելցուկն անմիջապես անջատվում է նստվածքի ձևով, և

գերհագեցած լուծույթը վերածվում է հագեցածի:

Լուծույթի բաղադրության արտահայտման եղանակները: Լուծույ-

թի քանակական բաղադրությունն առավել հաճախ արտահայտում են լուծ-

ված նյութի զանգվածային բաժնով և լուծույթի մոլային կոնցենտրացիայով

(թնդություն), որոնք ձեզ ծանոթ են ՙՔիմիա 8՚ դասագրքից:

Լուծված նյութի զանգվածային բաժինը (ω) լուծված նյութի զանգվածի

հարաբերությունն է լուծույթի զանգվածին: Այն հաճախ արտահայտում են

տոկոսով.

m (լ.ն.)

ω (լ.ն.) =

կամ

ω (լ.ն.) =

•

100 %

m (լթ)

Լուծույթի մոլային կոնցենտրացիան (c) լուծված նյութի քանակի հարա-

բերությունն է լուծույթի ծավալին (արտահայտված լիտրով).

n (լ.ն.)

c =

V (լթ)

Գոյություն ունեն լուծույթի

բաղադրության արտահայտման այլ եղա-

նակներ ևս, ինչպես, օրինակ, մոլային

բաժինը, մոլալությունը, որոնք

տրվում են բուհական դասընթացներում:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Աղի 400 գ լուծույթ պատրաստելու նպատակով վերցրել են որոշա-

կի զանգվածով աղ և ջուր« ընդ որումª վերջինիս զանգվածը 200 գրամով

ավելի է

աղի զանգվածից£ Որոշե°ք աղի զանգվածային բաժինը (%)

ստացված լուծույթում£

2. Ի±նչ զանգվածով նատրիումի նիտրատ պետք է լուծել 250 գ ջրում

(20°) աղի հագեցած լուծույթ ստանալու համար£ Նատրիումի նիտրատի

լուծելիությունը նշված ջերմաստիճանում 87,6 գ է (100 գ ջրում)£

±նչ

զանգվածով 15 %-անոց և 90 %-անոց լուծույթներ պետք է

վերցնել 500 գ 60 %-անոց լուծույթ ստանալու համար£

4. 100 գ ջրում 20 °C-ում առավելագույնը լուծվել է 115,5 գ դառը աղª

MgSO₄ •7H₂O: Որքա±ն է անջուր աղի լուծելիությունը տվյալ ջերմաստի-

ճանում£

5. 2 լ լուծույթը պարունակում է 0,2 մոլ քլորաջրածին« 0,2 մոլ ծծմբա-

կան թթու« 0,2 մոլ

ազոտական թթու£ Որոշե°քª ա) ծծմբական թթվի«

բ) ջրածնի իոնների մոլային կոնցենտրացիան տրված լուծույթում£ Ընդու-

նե°ք, որ նշված թթուները դիսոցված են ամբողջությամբ:

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

ՄԱՔՈՒՐ ՆՅՈՒԹԵՐ ԵՎ ԽԱՌՆՈՒՐԴՆԵՐ:

ԽԱՌՆՈՒՐԴՆԵՐԻ ԲԱԺԱՆՄԱՆ

¢ 3.4

ԵՂԱՆԱԿՆԵՐԸ

Մաքուր նյութեր և խառնուրդներ: Բնության մեջ քիմիական նյութերը

հանդիպում են հիմնականում խառնուրդների ձևով, ինչպես, օրինակª ծո-

վի կամ աղբյուրի ջուրը, որը պարունակում է լուծված աղեր, ինչպես նաև

գազերª թթվածին, ածխաթթու գազ և այլն: Անձրևաջուրը կարող էր հա-

մարվել մաքուրª աղեր չպարունակող, սակայն այս դեպքում ևս առկա են

օդից լուծված գազեր: Անգամ սուտակ թանկարժեք քարի հրաշալի թա-

փանցիկ բյուրեղըª Al

2O3, որ թվում է արտակարգ մաքուր, այնուամենայնիվ,

որպես խառնուկ պարունակում է Cr

2O3, որով և պայմանավորված է այդ

բյուրեղի կարմիր գույնը:

Օդը նույնպես խառնուրդ էª բաղկացած ազոտից (78 %, ըստ ծավալի),

թթվածնից (21 %), արգոնից և այլ ազնիվ գազերից (շուրջ 1 %), քիչ քա-

նակներով ածխաթթու գազից, ջրային գոլորշուց և փոշուց:

Արդյունաբերության զանազան ճյուղերում, լաբորատորիաներում մար-

դիկ առնչվում են պինդ, հեղուկ և գազային խառնուրդների հետ: Դրանց

որակական և քանակական բաղադրությունը պարզելու, ինչպես նաև մա-

քուր նյութեր ստանալու համար հաճախ են դիմում խառնուրդների բաժան-

ման եղանակների: Սրանք գլխավորապես հիմնված են խառնուրդը կազ-

մող նյութերի ֆիզիկական հատկությունների տարբերությունների վրա:

Օրինակª լազերային տեխնիկայում

և օպտիկական հետազոտական

սարքերում օգտագործվում են NaCl և NaBr աղերի գերմաքուր մենաբյուրեղ-

ներ, որոնց ՙաճեցման՚ համար պահանջվում են օրեր, նույնիսկ շաբաթներ:

Խառնուրդների բաժանման եղանակները: Որոշ եղանակներ ձեզ

ծանոթ են ՙՔիմիա 7՚ դասագրքիցª պարզեցում, զտում (ֆիլտրում), շոգիա-

ցում, թորում և այլն:

Զտում: Անհամասեռ հեղուկ խառնուրդից պինդ մասնիկները հեշտու-

թյամբ են անջատվում, եթե խառնուրդն անց է կացվում զտիչի միջով, որն

ունի բազմաթիվ մանր անցքեր: Զտիչի դեր կարող են կատարել թուղթը,

բամբակը, ծակոտկեն ապակին և այլն: Քաղաքների ջրամաքրման կայան-

ներում գետի կամ աղբյուրի ջրերից մաքուր ջուր ստանալու համար օգ-

տագործում են մաքուր ավազի հաստ շերտ, որը որսում է ջրերում պա-

րունակվող պինդ խառնուրդները: Հայաստանյան աղբյուրների բարձրո-

րակ ջրերի մաքրությունը պայմանավորված է երկրակեղևի տուֆե և բա-

զալտե հաստ շերտերով, որոնց միջով անցնում են ձյան հալոցքի և

անձրևի ջրերը:

Պարզեցում: Այս եղանակը ևս ունի մեծ կիրառություն հատկապես կեն-

սաբանական պատրաստուկների բաժանման համար, երբ ջրային խառնուր-

դում պինդ մասնիկների չափերը չափազանց փոքր են, և զտման եղանակն

Գլուխ 3

անարդյունավետ է: Այդպիսի խառնուրդ պարունակող փորձանոթը հատուկ

սարքերում (ցենտրիֆուգ) ենթարկում են արագ պտտական շարժման, որի

հետևանքով նրբագույն մասնիկներից

բաղկացած զանգվածը, շնորհիվ

կենտրոնախույս ուժի, անջատվում և հավաքվում է անոթի հատակին:

20-րդ դարասկզբի երևանյան հյուրասիրության նկարագրություն: ՙՍեղանի մեջ-

տեղում եռոտանու վրա դրված է սև տուֆից պատրաստված փոքրիկ ջրաթորիչը,

տակն էլ մի աման, որի մեջ կաթիլ-կաթիլ թափվում է ջուրը՚:

Գ. Ջանիբեկյան, ՙԻմ աշխարհից՚, Եր., 1977, էջ 51

Թորում: Այս

եղանակով հիմնականում բաժանում են հեղուկներից

բաղկացած համասեռ խառնուրդները, եղանակ, որի հիմքում ընկած է բա-

ղադրիչ նյութերի եռման ջերմաստիճանների տարբերությունը:

Օրինակ` էթանոլը ջրային լուծույթից անջատելու համար վերջինս են-

թարկում են տաքացման: Երբ ջերմաստիճանը հասնում է 78 °C, սպիրտը

սկսում է անջատվել խառնուրդից, գոլորշանում է և, անցնելով սառնարա-

նի միջով, վերածվում հեղուկի ու հավաքվում որպես ընդունիչ ծառայող

սրվակի մեջ:

Թորման եղանակը լայնորեն օգտագործվում է քիմիական արդյունաբե-

րությունում և լաբորատոր պրակտիկայում: Նավթամշակման գործարաննե-

րի հսկայական բարձրություն ունեցող աշտարակներում թորման միջոցով

ՙհում՚ նավթից ստանում են զանազան արգասիքներ` բենզին, կերոսին,

սոլ յարայուղ, մազութ:

Հետազոտական և բժշկական նպատակներով հաճախ անհրաժեշտ է

լինում ստանալ մաքուր ջուր, այդ պատճառով ջուրը ենթարկում են թոր-

ման` լուծված աղերից ազատելու համար:

Մաքուր ջրի հարցն այժմ դարձել է մտահոգիչ համաշխարհային խնդիր,

և մի շարք զարգացած երկրներ, ստիպված լինելով հսկայական էներգիա-

կան ծախսումներ կատարել, ծովի ջրից ստանում են թորած ջուր:

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչպե±ս բաժանել արծաթի և նատրիումի քլորիդներից բաղկացած

խառնուրդը և ստանալ նշված աղերն առանձին-առանձին:

2. Ի±նչ եղանակ կառաջարկեքª անջատելու համար մեթիլսպիրտը բու-

թիլսպիրտի հետ համասեռ խառնուրդից: Մեթանոլի (CH₃OH) և բութանո-

լի (C₄H₉OH) եռման ջերմաստիճանները հավասար են համապատասխա-

նաբարª 65 և 118 °C:

3. Տրված է կալցիումի աղերի խառնուրդ, որն աղաթթվով մշակելիս

անջատվել է կրաջուրը պղտորող և նեխած ձվի հոտով անգույն գազերի

խառնուրդ: Տրված միացությունները կարող են լինել.

1. CaCl

2, Ca3N2

3. CaCO

3, CaSO4

2. Ca(NO

3)2, CaH2

4. CaCO

3, CaS

4. Ի±նչ ծավալային հարաբերությամբ պետք է խառնել միևնույն մոլա-

յին կոնցենտրացիայով Al(NO₃)₃ և KOH նյութերի լուծույթները, որպեսզի

գոյացող նստվածքի զանգվածը լինի առավելագույնը:

5. Ծծմբական և ազոտական թթուներ պարունակող 200 գ ջրային լու-

ծույթն ավելցուկով վերցրած բարիումի քլորիդի լուծույթով մշակելիս ան-

ջատվել է 23,3 գ նստվածք: Վերջինիս հեռացումից հետո լուծույթի չեզո-

քացման համար պահանջվել է կալիումի հիդրօքսիդի` ρ = 1,185 գ/սմ³

խտությամբ 118 մլ 20 %-անոց լուծույթ: Որոշե°ք թթուների զանգվածային

բաժինները (%) տրված ելային լուծույթում:

6. Օգտվելով համացանցից և այլ աղբյուրներիցª ներկայացրե°ք ակ-

նարկ, թե ինչպես են ստանում գերմաքուր բյուրեղներ:

ՑՐԻՎ (ԴԻՍՊԵՐՍ) ՀԱՄԱԿԱՐԳԵՐ:

¢ 3.5

ԿՈԼՈԻԴՆԵՐ

Վատ լուծվող մի շարք նյութերի դեպքում ստացվում են անհամասեռ

խառնուրդներ, որոնք այլ կերպ կոչվում են ցրիվ համակարգեր: Դրանցում

ցրված (մանրացված) նյութը ավելի խոշորª հազարավոր մոլեկուլներից

կամ իոններից կազմված մասնիկների ձևով է: Ըստ մասնիկների չափերիª

ցրիվ համակարգերը բաժանվում են երկու խմբիª կոլոիդներ (կոլոիդ լու-

ծույթներ) և կոպտացրիվ համակարգեր:

Կոպտացրիվ համակարգերը կախույթներն ու էմուլսիաներն են, որոնց

բնութագիրը տրված է ՙՔիմիա 7՚ դասագրքում: Այդպիսի համակարգերում

մասնիկների չափերն անցնում են 500 նմ-ից, դրանք այնքան խոշոր են, որ

երևում են անգամ անզեն աչքով: Հիշենք կավաջուրը (կախույթ) կամ ջրի և

բուսական յուղի լավ թափահարված խառնուրդը (էմուլսիա), որոնք, ինչպես

գիտեք, անկայուն խառնուրդներ են:

Գլուխ 3

Կոլոիդները միջանկյալ դիրք են գրավում իսկական լուծույթների և

կոպտացրիվ համակարգերի միջև: Այստեղ մասնիկների չափերը մեծ են

1 նմ-ից, սակայն փոքր են 100 նմ-ից, երբեմն կարող են հասնել 200, ան-

գամª 500 նմ-ի (աղ. 3.5.1):

Աղյուսակ 3.5.1

Լուծույթների և ցրիվ համակարգերի ընդհանուր բնութագիրը

Ցրիվ համակարգեր

Իսկական

լուծույթներ

Կոպտացրիվ

Կոլոիդ լուծույթներ

համակարգեր

Մասնիկների

1 նմ-ից փոքր

1-100 նմ

500 նմ-ից մեծ

չափերը

Արտաքին տեսքը

թափանցիկ

պղտոր

համեմատաբար

Կայունությունը

կայուն

անկայուն

կայուն

Կաթը, մրգային թանձրահեղուկները (կիսելներ), սոսինձները, լաքերը,

ներկերը, թանաքը և այլն կոլոիդներ են:

Ցրիվ միջավայրի (պինդ, հեղուկ, գազ) և ցրվող նյութի բնույթից կախ-

վածª կոլոիդ համակարգերը բաժանվում են օդակախույթների (աերոզոլեր),

փրփուրների, զոլերի, դոնդողների և այլն: Աղ յուսակ 3.5.2-ում

բերված են

այդպիսի համակարգերի որոշ օրինակներ:

Աղյուսակ 3.5.2

Կոլոիդ համակարգերի որոշ տեսակներ և օրինակներ

Կոլոիդ համակարգի

Կազմությունը

Օրինակներ

տեսակը

ա) մանրացված հեղուկը

գազում

մառախուղ,

Օդակախույթ

բ) մանրացված պինդ

ծուխ, փոշի

նյութը գազում

օճառի փրփուր, հարած

Փրփուր

գազը հեղուկում

կաթնասեր

կամ ձվի սպիտակուց

մանրացված հեղուկը

Էմուլսիա*

կաթ, մայոնեզ

հեղուկում

մանրացված պինդ նյութը

Au, S, Fe (OH)

Զոլ

հեղուկում

H2SiO3ª ջրում

մանրացված հեղուկը կամ

դոնդողակ, սառեցված

Դոնդող

գազը պինդ նյութում

խաշ, մարգարիտ

* Էմուլսիա անունն են կրում ինչպես համապատասխան կոլոիդ, այնպես էլ կոպ-

տացրիվ համակարգերը:

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

Կոլոիդ լուծույթներն ունեն յուրահատկություններ, որոնցից կներկա-

յացնենք երկուսը:

1. Կայունություն: Կոլոիդները պակաս կայուն են, քան իսկական լու-

ծույթները, սակայն անհամեմատ ավելի կայուն են, քան կախույթները և

էմուլսիաները: Օրինակª Մ. Ֆարադեյի կողմից ստացվածª ոսկու վառ կար-

միր զոլը ավելի քան 150 տարի պահպանվում է անփոփոխ վիճակում:

Անհրաժեշտ է իմանալ, որ կոլոիդ համակարգերի, մասնավորապես զո-

լերի մասնիկներն ունեն մեծ տեսակարար մակերես (միավոր զանգվածով

նյութի մակերեսը): Սիլիկաթթվի զոլից ստացված սիլիկադոնդողը (սիլիկա-

ժել) լավ մակակլանիչ է և ունի մեծ կիրառություն:

Կոլոիդ լուծույթ առաջանալիս կոլոիդ մասնիկները, պայմաններից կախ-

ված, հաճախ ձեռք են

բերում

դրական կամ բացասական լիցք (այդ

երևույթը քննարկվում է բուհական դասընթացում):

Էլեկտրոլիտ ավելացնելիս կոլոիդ լուծույթների մասնիկները կորցնում

են իրենց լիցքը, սկսում են խոշորանալ, և մանրացված նյութն անջատվում

է միջավայրից:

Կոլոիդ մասնիկների խոշորացումը և նստվածքի առաջացումը

կոչվում է կոագուլում:

Որոշ կոլոիդներ կոագուլման ժամանակ առաջացնում են դոնդողանման

զանգված, որն անվանում են դոնդող (ժել): Դոնդողներին դուք ծանոթ եք

առօրյա կյանքից, օրինակª մարմելադը, մածունը, մսի դոնդողը, մրգային

դոնդողները և այլն:

2. Օպտիկական հատկություններ: Կոլոիդները մեծ մասամբ թա-

փանցիկ են և արտաքինից չեն տարբերվում իսկական լուծույթներից: Սա-

կայն մի պարզ փորձի միջոցով դրանք կարելի է հեշտությամբ իրարից զա-

նազանել:

Մթնեցված սենյակում կամ մութ արկղի մեջ կոլոիդ լուծույթ պարունա-

կող բաժակի վրա կողքից լույսի փունջ գցելիս նշմարվում է լուսավոր կոն,

որն իսկական լուծույթի դեպքում չի երևում (նկ. 3.5.1):

Նույն լուսավոր կոնն առաջանում է նաև մառախուղի ժամանակ ավտո-

մեքենաների լապտերների արձակած լույսից: Կոլոիդ լուծույթներին բնո-

րոշ այդ երևույթը կոչվում է Տինդալի երևույթ: ՙԿենսաբանություն՚ առար-

կայից ձեզ հայտնի գերմանրադիտակը կառուցված է հենց այդ երևույթի

հիման վրա: Ի տարբերություն սովորական մանրադիտակիª այդ գործի-

քում լույսն ընկնում է կողքից, և ընդհանուր սև խորապատկերի վրա առ-

կայծում են լուսավոր կետեր: Մարդը տեսնում է ոչ թե բուն մասնիկը, այլ

մասնիկից անդրադարձած և ցրված լույսը:

Կոլոիդ մասնիկների չափերն այնպիսին են, որ լույսի մեջ պարունակ-

վող որոշ ՙգույնի՚ ճառագայթներ շրջանցում են այդ մասնիկները և անց-

Գլուխ 3

նում, իսկ մնացածները ցրվում են: Այդ պատճառով միևնույն նյութի կո-

լոիդ լուծույթը, կախված մասնիկների չափերից, կարող է ունենալ տար-

բեր գույներ:

Նկ. 3.5.1. Լույսի ցրումը կոլոիդ մասնիկների կողմից

Դրանով է պայմանավորված նաև այնպիսի մի զարմանահրաշ երևույթ,

ինչպիսին մայրամուտի ժամանակ արևի նարնջագույնն է և երկնքի կար-

միր հրացոլքը: Բանն այն է, որ մայրամուտի ժամանակ արևի ճառագայթ-

ներն անցնում են Երկրի մակերևույթին մոտ գտնվող մթնոլորտի ավելի եր-

կար շերտի միջով, որում փոշու մանրագույն հատիկների քանակությունը

զգալի է: Վերջիններիս չափերն այնպիսին են, որ ավելի շատ ցրում են

կարճալիք կապույտ ճառագայթները և, հակառակը, անարգել անցկացնում

են երկարալիք կարմիր ճառագայթները:

Կոլոիդներն ունեն կենցաղային, արդյունաբերական, գյուղատնտեսա-

կան և դեղագործական մեծ կիրառություն: Սննդի գրեթե բոլոր տեսակնե-

րը, ինչպես նաև ճարպերը, սպիտակուցները, բարդ ածխաջրերը օրգանիզ-

մում կոլոիդային վիճակում են: Կենդանի օրգանիզմների բաղադրիչ մասե-

րըª ֆերմենտները, արյունն ու մյուս հեղուկները, մկանային հյուսվածքնե-

րը, ոսկորը, մաշկը և մազերը, նույնպես կոլոիդներ են:

Դեղագործության մեջ օգտագործվում են զանազան պատրաստուկներ,

ինչպես, օրինակª զարդաջրերը (լոսյոններ), քսուքները, որոնք տարբեր յու-

ղերի էմուլսիաներ են ջրում կամ, հակառակը, ջրի էմուլսիաներª յուղերում:

Վերջին տարիներին մեծ կիրառություն են ստացել ալ յումինե փոքրիկ

գլանանոթների մեջ պարունակվող օդակախույթային ներկերը, թունաքիմի-

կատները, հոտազերծիչներն ու օծանելիքային հեղուկները:

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ջրի հետ խառնելիս հետևյալ նյութերիցª KBr, AgΙ, H₂SiO₃, H₃PO₄,

C₂H₅OH, CH₃COOH, Fe(OH)₃, որո±նք կարող են առաջացնելª ա) իսկական

լուծույթ, բ) կոլոիդ լուծույթ:

2. Ջրում չլուծվող հետևյալ նյութերիցª Au, Fe(OH)₃, AgBr, ձեթ, դեկանոլ

(հեղուկ սպիրտ), կերոսին, կուպր, որոնցի±ց կարելի է ստանալ զոլ:

3. Կաթի մեջ քիչ քանակությամբ CaCl₂-ի լուծույթ ավելացնելիս տեղի

է ունենում կաթնաշոռի անջատում: Ինչպե±ս կբացատրեք այդ երևույթը:

4. AgNO₃ և NaΙ աղերի ջրային լուծույթների փոխազդեցությամբ կա-

րելի է ստանալ AgΙ-ի զոլը, որի մասնիկները մի դեպքում լիցքավորված

են

դրական, մի

այլ

դեպքումª

բացասական լիցքով:

Ելանյութերից

AgNO

3-ի ավելցուկի դեպքում առաջանում է դրական, իսկ NaΙ-ի ավել-

ցուկի դեպքումª բացասական լիցք: Ի±նչ բացատրություն կարելի է տալ

այդ երևույթին:

5. Որպես ՙտագնապի գույն՚ ընտրված է կարմիրը և ոչ թե, դիցուք,

կանաչը:

Զուգահե°ռ

անցկացրեք

այդ իրողության

և տրանսպորտի

երթևեկությունը կարգավորող լուսացույցի գույների միջև: Փորձե°ք հիմ-

նավորել այդպիսի ընտրությունը:

¢ 3.6

ԲՅՈՒՐԵՂԱՅԻՆ ԵՎ ԱՆՁԵՎ ՆՅՈՒԹԵՐ

Ցածր ջերմաստիճաններում գործնականում բոլոր նյութերը պինդ վի-

ճակում են, միջմասնիկային հեռավորությունները շատ փոքր են, որը և

պայմանավորում է դրանց միջև ուժեղ փոխազդեցություններ: Պինդ նյութի

մասնիկների շարժումները սահմանափակված են գրաված դիրքի շուրջն

աննշան տատանումներով և պտույտներով, իսկ համընթաց շարժումները

բացակայում են: Սա հանգեցնում է մասնիկների ներքին կարգավորվածու-

թյան և որոշակի դիրքերում դրանց տեղադրման: Այդ պատճառով պինդ

մարմիններին բնորոշ են ուրույն ձևը, հաստատուն ծավալը (գործնակա-

նում չեն սեղմվում), մեխանիկական ամրությունը:

Ըստ մասնիկների կարգավորվածությանª պինդ նյութերը բաժանվում

են երկու խմբիª բյուրեղային և անձև:

Բյուրեղային նյութեր: Այսպիսի նյութերում մասնիկների (ատոմներ,

մոլեկուլներ, իոններ) դասավորությունը միմյանց նկատմամբ ստեղծում է

տարածական կարգավորված ցանց: Բյուրեղացանցերը, ըստ մասնիկների

տեսակի և դրանց միջև փոխազդեցության բնույթի, լինում են իոնային,

ատոմային, մոլեկուլային և մետաղային:

Գլուխ 3

Եթե ցանցի հանգույցներում միմյանց հետ իոնային կապով միացած

իոններ են, ապա այդպիսի բյուրեղացանցը կոչվում է իոնային: Իոնային

կապի մեծ էներգիայի պատճառով շատ դժվար է այդպիսի ցանցերը քան-

դել, այդ պատճառով իոնային նյութերն ունեն բարձր հալման ջերմաստի-

ճաններ և լուծվում են միայն բևեռային լուծիչներում, օրինակª ջրում: Իո-

նային բյուրեղացանցը բնորոշ է աղերին:

Եթե ցանցի հանգույցներում տեղադրված են կովալենտային կապերով

միացած ատոմներ, ապա բյուրեղացանցը կոչվում է ատոմային: Նման բյու-

րեղի հալումը կապված է բազմաթիվ կովալենտային կապերի խզման հետ,

որի պատճառով դրանք նույնպես ունեն շատ բարձր հալման ջերմաստի-

ճաններ: Ատոմային բյուրեղացանցով նյութերը գործնականում չեն լուծվում

լուծիչներում:

Ատոմային բյուրեղացանցը բնորոշ է, օրինակ, ածխածնի

տարաձևերինª ալմաստ, գրաֆիտ (նկ. 3.6.1):

Ատոմային բյուրեղացանց առաջացնում են ոչ

միայն որոշ պարզ նյութեր, այլև մի շարք երկ-

տարր միացություններ (¢ 3.1):

Մոլեկուլային բյուրեղացանց առաջացնում են

մոլեկուլները. սրանք միմյանց հետ կապված են

թույլª վանդերվալսյան ուժերով:

Բնական է, որ

այդպիսի նյութերի հալման ջերմաստիճանները

զգալիորեն ցածր են: Դրանց մեջ կան նույնիսկ

այնպիսիները, ինչպես, օրինակª Ι

2, CO2, որոնք

Նկ. 3.6.1. Գրաֆիտի

պինդ վիճակից միանգամից անցնում են գոլորշի

ատոմային

բյուրեղացանցը

վիճակի:

Լաբորատոր փորձ: Բյուրեղային յոդի ցնդումը

Փորձն անպայման կատարվում է օդահան պահարանի մեջ, քանի որ յո-

դի գոլորշին թունավոր է: Հախճապակե թասի մեջ դնել յոդի 1-2 բյուրեղիկ

և տաքացնել սպիրտայրոցով կամ էլեկտրական սալիկով: Բյուրեղներն

առանց հեղուկանալու վերածվում են գոլորշու:

±նչ գույն ունի յոդի գոլորշին: Ինչպե±ս բացատրել դիտված երևույթը:

Մոլեկուլային կառուցվածքով նյութերի լուծելիությունը կախված է մոլե-

կուլների բևեռայնությունից: Բևեռային նյութերը, որպես կանոն, լավ լուծվում

են բևեռային լուծիչներում, օրինակª ջրում, իսկ ոչ բևեռային նյութերը լուծ-

վում են օրգանական լուծիչներում:

Մետաղային բյուրեղացանց առաջացնում են մետաղները և մետաղա-

կան համաձուլվածքները: Ցանցի հանգույցներում մետաղի կատիոններն

են, որոնք շրջապատված են ազատ էլեկտրոններով (¢ 2.6): Մետաղական

նյութերին բնորոշ է պլաստիկությունը, ինչպես նաև լավ էլեկտրա- և ջեր-

մահաղորդականությունը:

ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

Անձև (ամորֆ) նյութեր: Այսպիսի կա-

ռուցվածքը

բնորոշ

այնպիսի նյութերի,

որոնց մոլեկուլները

բաղկացած են 10⁴-10⁶

ատոմներից:

Այդպիսի կառուցվածք ունեն

հիմնականում բարձրամոլեկուլային միացու-

թյունները, լինեն

դրանք օրգանական (օրի-

նակª պոլիէթիլենը) թե անօրգանական (օրի-

նակª ապակին, պոլիսիլիկատները): Երկար

մոլեկուլները հեշտությամբ ոլորվում և միա-

հյուսվում են այլ մոլեկուլների հետ, որը հան-

գեցնում է մասնիկների անկանոն դասավո-

րության (նկ. 3.6.2):

Նկ. 3.6.2. Անձև կառուցվածք

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ո±ր նյութի լուծույթի էլեկտրահաղորդականությունը մեծ կլինիª կա-

լիումի քլորիդի±, թե± շաքարի:

2. Բերթոլ յան աղըª KClO₃ (T_հլմ = 368 °C), ունի հետևյալ կառուցվածքը.

1. մոլեկուլային բյուրեղային

3. ատոմային բյուրեղային

2. իոնային բյուրեղային

4. անձև (ամորֆ)

3. Թվարկե°ք բյուրեղային և անձև նյութերի հատկությունների երեք-

չորս տարբերություն (կարելի է օգտվել նաև ֆիզիկայի դասագրքերից):

4. Ժամանակի ընթացքում (մի քանի ժամ) պլաստիկ (պոլիմերային)

ծծմբի առաձգական զանգվածը վերածվում է դեղին փոշուª α-ծծմբի:

±նչ

անցման մասին է խոսքը.

1. պինդիցª հեղուկի

3. անձևիցª բյուրեղայինի

2. հեղուկիցª պինդի

4. իոնայինիցª ատոմայինի

5. Ապակու ստացման ժամանակ ընթացող ռեակցիաներից մեկի ուր-

վագիրն այսպիսին է.

Na₂CO₃ + SiO₂ →

Ավարտուն տեսքի° բերեք ռեակցիայի հավասարումը և պատասխանե°ք

հետևյալ հարցին. ինչպե±ս է փոխվում ելանյութերի զանգվածը ստացվող

պինդ զանգվածի համեմատ. մեծան

±ւմ է, փոքրան

±ւմ է, թե± մնում է ան-

փոփոխ:

Գլուխ 3

ՏՐՎԱԾ ՄՈԼԱՅԻՆ ԿՈՆՑԵՆՏՐԱՑԻԱՅՈՎ

ԼՈՒԾՈՒՅԹԻ ՊԱՏՐԱՍՏՈՒՄԸ:

¢ 3.7

ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ԱՇԽԱՏԱՆՔ 1

Օգտվելով կշեռքից և լաբորատոր պիտույքներից, որոնք դրված են սե-

ղանների վրաª չափիչ կոլբ (100 կամ 200 մլ-անոց), պիպետներ, քիմիական

բաժակներ, լվացող սրվակ, ապակե ձողեր և այլն, անհրաժեշտ է պատ-

րաստել որևէ աղի հայտնի մոլային կոնցենտրացիայով լուծույթ:

Դիցուքª պահանջվում է պատրաստել պղնձի սուլֆատիª CuSO

0,1 լ

ծավալով և 0,05 մոլ/լ կոնցենտրացիայով լուծույթ: Աշխատանքը կարելի է

կատարել փոքր խմբերով:

Մոլային կոնցենտրացիայի հայտնի բանաձևով պետք է հաշվել, թե ինչ

զանգվածով անջուր աղª CuSO

4, պետք է կշռել.

c =

^•V

մոլ

m(CuSO

= c • V • M(CuSO

= 0,05

• 0,1լ • 160

= 0,8 գ

մոլ

Ժամացույցի ապակու վրա կշռե°ք 0,8 գ պղնձի սուլֆատի սպիտակ

փոշիª նախապես որոշելով ապակու կշիռը: Կշռումները կարելի է կատա-

րել վերլուծական (անալիտիկ) կամ տեխնիկական կշեռքով: 0,1 լիտրանոց

(100 մլ) չափիչ կոլբի վրա դրե°ք ապակե ձագար և կշռված աղը զգուշու-

թյամբ տեղափոխե°ք կոլբի մեջª օգտագործելով լվացող սրվակից մղվող

թորած ջրի շիթը: Մինչ լուծույթի մակարդակը չափիչ նիշին հասցնելը ան-

հրաժեշտ է կոլբի պարունակությունը թափահարել, որպեսզի աղն ամբող-

ջովին լուծվի: Դրանից հետո միայն թորած ջուր ավելացնելով և խառնելովª

մակարդակը հասցրե°ք նիշին:

Այսպիսովª կունենաք պղնձի սուլֆատի 0,05 մոլ/լ կոնցենտրացիայով

0,1 լ լուծույթ: Չմոռանաք կոլբի վրա թաղքագրիչով (մարկեր) նշել կոն-

ցենտրացիայի արժեքը:

Պատասխանե°ք հետևյալ հարցերին:

1. Ինչո±ւ լուծույթը ստացավ կապույտ գույն:

2. Ինչո±ւ լուծույթի մակարդակը նիշին հասցնելուց առաջ անհրաժեշտ է

նյութն ամբողջովին լուծել:

Գործնական աշխատանքի կատարման ընթացքը և ձեր դիտարկում-

ներն ու եզրահանգումները հաշվետվության ձևով ներկայացրե°ք ուսուցչին:

ԳԼՈՒԽ

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ

¢ 4.1

ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ

Քիմիական անհամար ռեակցիաների ուսումնասիրությունը դյուրացնե-

լու և համակարգելու նպատակով դրանք բաժանում են խմբերի: Դասակար-

գումը կատարվում էª ըստ ռեակցիայի որևէ հատկանիշի, դիցուքª ելանյու-

թերի և վերջանյութերի թվական հարաբերակցության, ջերմության ան-

ջատման կամ կլանման, դարձելիության կամ անդարձելիության, փոխազ-

դող մասնիկների բնույթի (ռադիկալ, իոն, մոլեկուլ) և այլն:

Այս դասի ընթացքում ներկայացնենք ռեակցիաների պարզագույն դա-

սակարգումնª ըստ ելանյութերի և վերջանյութերի թվական հարաբերակ-

ցության և բնույթի: Սրանք միացման, քայքայման, տեղակալման և փոխա-

նակման ռեակցիաներն են, որոնք ձեզ ծանոթ են քիմիայի նախորդ դասըն-

թացներից:

Միացման են կոչվում այն ռեակցիաները, որոնց ժամանակ երկու

կամ ավելի նյութերից գոյանում է մեկ նյութ:

Օրինակª

2Cu + O

= 2CuO

+ H

2O = H2SO4

+ 3H

= 2NH

4NO

+ O

+ 2H

2O = 4HNO3

2H2 + 2Br2 = C2H2Br4

CaCO

+ CO

+ H

2O = Ca(HCO3)2

Միմյանց հետ կարող են միանալ ինչպես պարզ, այնպես էլ բարդ նյու-

թեր, որոնց հետևանքով, հասկանալի է, ստացվում է մեկ բարդ նյութ:

Միացման ռեակցիաներ տեղի են ունենում նաև բնության մեջ.

+ O

= 2NO

2NO + O

= 2NO

Քայքայման են կոչվում այն ռեակցիաները, որոնց ժամանակ մեկ

նյութից ստացվում է երկու կամ ավելի նյութ:

Գլուխ 4

Օրինակª

2HgO = 2Hg + O

2Al(OH)

= Al

2O3 + 3H2O

2O2 = 2H2O + O2

Cu(OH)

2 •CuCO3 = 2CuO + CO2 + H2O

4Cl = NH3 + H2O

2KMnO

= K

2MnO4 + MnO2 + O2

Տեղակալման են կոչվում այն ռեակցիաները, որոնք ընթանում են

պարզ և բարդ նյութերի միջև, և որոնց ժամանակ պարզ նյութի

ատոմները տեղակալում են բարդ նյութի բաղադրիչներից մեկին:

Տեղակալման ռեակցիայի հետևանքով գոյանում են պարզ և բարդ

նյութեր: Օրինակª

Fe + 2HCl = FeCl

+ H

+ 2KBr = 2KCl + Br

Fe + CuSO

= FeSO

+ Cu

Cu + 2AgNO

= Cu(NO

3)2

+ 2Ag

Փոխանակման են կոչվում այն ռեակցիաները, որոնք ընթանում

են երկու բարդ նյութի միջև, և որոնց ժամանակ դրանք փոխանա-

կում են իրենց բաղադրիչ մասերը:

Ba(NO

3)2

+ K

2SO4 = BaSO4 + 2KNO3

CaCO

+ 2HNO

= Ca(NO

3)2

+ CO

+ H

2HCOOK + H

2SO4 = K2SO4 + 2HCOOH

Al(OH)

+ 3HCl = AlCl

+ 3H

4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O

Փոխանակման ռեակցիան իրականանում է միայն այն դեպքում, երբ

արգասիքներից մեկը կա°մ նստվածք է, կա°մ գազ, կա°մ թույլ էլեկտրոլիտ,

մասնավորապեսª ջուր:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Հետևյալ հավասարումներից որո±նք են պատկանումª ա) միացման«

բ) տեղակալման ռեակցիաներին.

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂

2Cu + O₂ = 2CuO

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

Ba(OH)₂ + 2HNO₃ = Ba(NO₃)₂ + 2H₂O

Cl₂ + 2KBr = 2KCl + Br₂

(NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

2. Հետևյալ հավասարումներից որո±նք ենª ա) քայքայման« բ) փոխա-

նակման ռեակցիաներ.

2NaOH + H

2SO4 = Na2SO4 + 2H2O CH4 = C + 2H2

KCl + AgNO

= AgCl + KNO

2O + H2O = 2RbOH

2O2 = 2H2O + O2

Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

3. Քանի± տոկոսով կարող է նվազել կալիումի պերմանգանատի զանգ-

վածը, եթե ենթարկվի տաքացման:

4. Ի±նչ ծավալով գազ կարող է առաջանալ կայծակի ժամանակ, եթե

միացման ռեակցիային մասնակցի 7 կգ ազոտ:

5. 4,98 գ կալիումի յոդիդ պարունակող լուծույթը փոխազդեցության

մեջ են դրել բրոմաջրի հետ: Ստացված լուծույթը գոլորշացնելուց և չոր

զանգվածը տաքացնելուց հետո (300 °C-ից բարձր) մնացել է 4,04 գ

պինդ մնացորդ: Գտե°ք փոխազդած բրոմի զանգվածը:

ՆՅՈՒԹԵՐԻ ԶԱՆԳՎԱԾԻ ՊԱՀՊԱՆՄԱՆ

¢ 4.2

ՕՐԵՆՔԸ: ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՀԱՎԱՍԱՐՈՒՄ

Նյութերի զանգվածի պահպանման օրենքը: Նախ Մ. Լոմոնոսովը

(1748 թ.), իսկ որոշ ժամանակ անց նաև Ա. Լավուազիեն (1789 թ.) հայտ-

նագործեցին բնության հիմնական օրենքներից մեկըª քիմիական ռեակ-

ցիաներում նյութերի զանգվածի պահպանման օրենքը:

Ռեակցիայի մեջ մտնող նյութերի զանգվածը հավասար է ռեակ-

ցիայի հետևանքով ստացվող նյութերի զանգվածին:

Ընդհանուր ձևով գրված հետևյալ ռեակցիայի համարª

A + B = C + D

այդ օրենքը մաթեմատիկորեն կարելի է ներկայացնել այսպես.

m(A) + m(B) = m(C) + m(D)

Նյութերի զանգվածի պահպանման օրենքը վիթխարի նշանակություն է

ունեցել քիմիայի և ընդհանրապես բնագիտության զարգացման համար:

Մասնավորապես այն հնարավորություն է տվել քիմիական ռեակցիան ներ-

կայացնելու հավասարման տեսքով, այսինքնª ելանյութերի և վերջանյութե-

րի միջև դնելու հավասարման նշան: Իսկ դա նշանակում է, որ քիմիական

հավասարման միջոցով կարելի է լուծել զանազան տեսական և գործնա-

կան խնդիրներ: Նշված օրենքը բնագիտության մեջ հիմք է ծառայել բազ-

մաթիվ նոր օրենքներ ու օրինաչափություններ հայտնագործելու համար:

Գլուխ 4

Ատոմամոլեկուլային ուսմունքը ձևավորվել է նյութերի զանգվածի պահ-

պանման և մի շարք այլ օրենքների հիման վրա: Այդ օրենքը նաև կարևոր

դեր է կատարել ու կատարում աշխարհընկալման առումով: Ինչպես Երկրի

վրա, այնպես էլ Տիեզերքում ոչինչ չի անհետանում և չի առաջանում ոչնչից:

Քիմիական հավասարում: Քիմիական հավասարումը նյութերի զանգ-

վածի պահպանման օրենքի դրսևորումն է քիմիական ռեակցիաներում.

ելանյութերի և վերջանյութերի միջև դրվում է հավասարման նշան: Քիմիա-

կան հավասարումը կազմելիս նյութերի բանաձևերի առջև դրվում են քա-

նակաչափական գործակիցներ, որոնք ցույց են տալիս ատոմների թվերի

հավասարությունը ձախ և աջ կողմերում: Օրինակª

2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

3Cu + 8HNO

(նոսր)

= 3Cu(NO

3)2

+ 2NO + 4H

Քիմիական հավասարումը ռեակցիայի արտահայտումն է նյութե-

րի բանաձևերի և գործակիցների միջոցով:

Վերօքս ռեակցիաների դեպքում գործակիցների ընտրությունը կատար-

վում է հատուկ եղանակով, որում հաշվի են առնվում վերականգնվողի

տված և օքսիդիչի վերցրած էլեկտրոնների թվերը:

Եթե գործակիցները դեռևս ընտրված չեն, ապա հավասարման նշանի (=)

փոխարեն դնում են սլաք (→), որը ցույց է տալիս, թե այսինչ ելանյութերից

առաջանում են այսինչ վերջանյութերը: Դա կոչվում է ռեակցիայի ուրվագիր.

+ O

→ H

Երբեմն ուրվագրի տեսքով արտահայտում են քիմիական հավասարման

մի հատվածըª ուշադրությունը կենտրոնացնելով մի որոշակի դրվագի վրա.

→ H

Հիշե°ք, որ հաշվարկներ կատարելուց առաջ անհրաժեշտ է ուրվագիրը

վերածել ռեակցիայի հավասարման:

Օրգանական քիմիայում հավասարումներ կազմելիս ելանյութերը կամ

վերջանյութերը հաճախ ներկայացնում են գրաֆիկական տեսքով, որոն-

ցում կարող են լինել կրկնակի կամ եռակի կապեր: Եվ որպեսզի շփոթու-

թյուն չառաջանա, հավասարման նշանը պայմանականորեն փոխարինում

են սլաքով: Օրինակª

CH ≡ CH + H

→ CH

= CH

Քիմիական հավասարման աջ կողմում լուծույթից և պինդ միջավայրից

գազի անջատումը և լուծույթից նստվածքի

անջատումը մատնանշելու

նպատակով երբեմն այդ նյութերի աջ կողքին դրվում է սլաքª ուղղված

վերև և ներքև:

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Հայտնի է, որ քիմիական ռեակցիաներն ուղեկցվում են ջերմության

անջատմամբ կամ կլանմամբ, որը ևս հարկ եղած դեպքում ներկայացնում

են հավասարման մեջ (աջ կողմում): Ջերմաքիմիական հավասարումներում

անհրաժեշտաբար նշվում

են նաև նյութերի ֆիզիկական վիճակներըª

պինդ, հեղուկ, գազային: Օրինակª

CaCO

3 (պ)

= CaO

(պ)

+ CO

2 (գ)

- 170 կՋ

Քիչ ռեակցիաներ կան, որոնք ընթանում են սենյակային ջերմաստիճա-

նում, մեծ մասի իրականացման համար անհրաժեշտ է տաքացում, բարձր

ջերմաստիճան: Սա արտահայտում են t տառով, որը դրվում է հավասար-

ման նշանի կամ սլաքի վրա:

Արդյունաբերությունում որոշ ռեակցիաներ իրականացվում են հավել-

յալ ճնշման (p) պայմաններում կամ կատալիզատորի առկայությամբ, որոնք

նույնպես երբեմն ցուցադրում են հավասարման նշանի կամ սլաքի վրա,

օրինակª ամոնիակի ստացումը.

t, p, կատ

+ 3H

2NH

Հարկ եղած դեպքում նշում են ջերմաստիճանի և ճնշման փաստացի

արժեքները, ինչպես նաև կատալիզատորի բանաձևը: Դասերը սերտելիս

անհրաժեշտ է մտապահել նաև ռեակցիայի իրականացման պայմանները:

Դարձելի ռեակցիաների հավասարումներում դարձելիության հանգա-

մանքն ընդգծելու նպատակով հավասարման նշանի փոխարեն դնում են

երկկողմանի սլաքներ: Օրինակª

+ I

L 2HI

Քիմիական հավասարումը մեծ տեղեկույթ է պարունակում ռեակցիայի

մասին:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ընդհանուր ձևով A + B = D + E քիմիական ռեակցիան իրականաց-

նելիս պարզվել է« որ D և A նյութերի զանգվածների տարբերությունը

հավասար էª m(D) - m(A) = a գ£ Որքա±ն է m(E) - m(B) տարբերությունը£

2. Հախճապակյա թասի մեջ տաքացրել են 50 գ զանգվածով կավիճ:

Որոշ ժամանակ անց թասի մեջ մնացել է 28 գ զանգվածով փոշի (մեկ

նյութ): Դա հետևանք է այն բանի, որª

1. տեղի է ունեցել զանգվածի անհետացում

2. հեռացել է 22 գ ածխաթթու գազ

3. անջատվել է ածխածնի(II) օքսիդի և թթվածնի 22 գ խառնուրդ

4. տաք կավճի զանգվածն ավելի փոքր է, քան սառինը

Գլուխ 4

3. Ստորև ներկայացված են որոշ ռեակցիաների հավասարումների

միայն աջ մասերը: Դրանց հիման վրա վերականգնե°ք ձախ մասերը:

= 2N₂ + 6H₂O

= 2SO₂ + 2H₂O

= FeCl₂ + H₂

= PCl₃ + Cl₂

4. 10,7

գ ամոնիումի քլորիդ պարունակող լուծույթին ավելացրել են

30,6 գ արծաթի նիտրատ պարունակող լուծույթ£ Գտե°ք նստվածքի« ինչ-

պես նաև լուծույթում առկա աղերի զանգվածները£

5. 3,2 գ պղնձի սուլֆատը լուծել են ջրում£ Ստացված լուծույթը գոլոր-

շացնելուց հետո թասի մեջ մնացել է 5,0 գ կապույտ պինդ նյութ£ Արտա-

ծե°ք ստացված բյուրեղահիդրատի բանաձևը£

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՅԻ ՋԵՐՄՈՒԹՅՈՒՆ:

¢ 4.3

ՋԵՐՄԱՔԻՄԻԱԿԱՆ ՀԱՎԱՍԱՐՈՒՄ

Քիմիական ռեակցիայի ջերմություն և ջերմաքիմիական հավա-

սարում: Այս թեման ընդհանուր գծերով ներկայացվել է ՙՔիմիա 8՚ դասա-

գրքում:

Դուք գիտեք, որ ջերմության անջատումով ուղեկցվող ռեակցիաները

կոչվում են ջերմանջատիչ (էկզոթերմ), իսկ կլանումովներըª ջերմակլանիչ

(էնդոթերմ):

Ինչ

±ւ

են քիմիական ռեակցիաներ ընթանալիս

դիտվում ջերմային

երևույթներ, ինչո±ւ մի դեպքում ջերմություն անջատվում է, մի այլ դեպքումª

կլանվում: Ինչպես քիմիայի, այնպես էլ ֆիզիկայի դասընթացից ձեզ հայտ-

նի է, որ յուրաքանչյուր նյութ ունի էներգիայի որոշակի ՙպաշար՚:

Քիմիական ռեակցիաների ժամանակ ելանյութերի մոլեկուլներում տե-

ղի է ունենում քիմիական կապերի խզում, որը պահանջում է էներգիայի

ծախս: Իսկ վերջանյութերի մոլեկուլներում գոյանում են նոր կապեր, որոնք

ուղեկցվում են էներգիայի արձակմամբ: Սա է պատճառը, որ քիմիական

ռեակցիաներում դիտվում են ջերմային երևույթներ:

Եթե A + B = D + E ռեակցիայի ելանյութերի էներգիաների պաշարըª

էնթալպիան (H), մեծ է վերջանյութերի էնթալպիայից, ապա ռեակցիան

ջերմանջատիչ է, հակառակ դեպքումª ջերմակլանիչ (նկ. 4.3.1):

Քիմիական ռեակցիայի ջերմությունը որոշվում

է վերջանյութերի

ելանյութերի էնթալպիաների տարբերությամբª ΔH.

ΔH = ΣH

վրջ

- ΣH

ել

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

ելանյութերի

էնթալպիա

վերջանյութերի

էնթալպիա

վերջանյութերի

ելանյութերի

բ)

ա)

էնթալպիա

Նկ. 4.3.1. Ջերմանջատիչ (ա) և ջերմակլանիչ (բ)

ռեակցիաների էներգիական գծապատկերը

Ջերմանջատիչ ռեակցիաների

դեպքում ռեակցիայի ջերմությունըª

ΔH-ը, ինչպես երևում է 4.3.1 նկարից, ունի բացասական, իսկ ջերմակլա-

նիչի դեպքումª դրական արժեք:

Ջերմանջատիչ ռեակցիաª

ΔH < 0

Ջերմակլանիչ ռեակցիաª

ΔH > 0

Նախորդ դասում հիշատակվել է, որ եթե ռեակցիայի հավասարման մեջ

տրված է նաև ջերմությունը, ապա դա կոչվում է ջերմաքիմիական հավասա-

րում: Վերջինիս ներկայացման համար ընդունված է երկու ձև. կա°մ ջերմու-

թյունը նշում են աջ կողմումª անմիջապես հավասարման մեջª արտահայտ-

ված կՋ-ով, կա°մ նշում են հավասարումից անջատª կՋ/մոլ-ով: Օրինակª

2 (գ)

+ O

2 (գ) =

2O (h) + 572 կՋ

կամ

2 (գ)

+ O

2 (գ)

= 2H

2O(h)

ΔH = -286 կՋ/մոլ

Առաջին դեպքում 572 կՋ ջերմության քանակն արտահայտում է ռեակ-

ցիայի քանակաչափական գործակիցներով պայմանավորված 2 մոլ ջրի

առաջացումը: Երկրորդ դեպքում 286 կՋ/մոլ-ը վերաբերում է 1 մոլ ջրի առա-

ջացմանը: Եթե ջուրը գոլորշի վիճակում էª H

2O (գ), ապա ΔH = -242 կՋ/մոլ:

Ջերմաքիմիական հավասարումներում քանակաչափական գործակից-

ներն արտահայտում են միայն մոլային քանակներ, հետևաբար դրանք կա-

րող են լինել նաև ոչ ամբողջական թվեր: Այդպիսի հավասարումներում

պետք է նշված լինեն նաև նյութերի ֆիզիկական վիճակները, քանի որ մի

վիճակից մի այլ վիճակի անցումը նույնպես ուղեկցվում է ջերմային երևույ-

թով: Ջերմաքիմիական հավասարումների հետ կարելի է կատարել տար-

բեր գործողություններª բազմապատկել որևէ թվով, միմյանց գումարել կամ

մեկը մյուսից հանել և այլն:

Գլուխ 4

Ջերմաքիմիայում լայնորեն գործածվում են նյութի գոյացման ջերմու-

թյուն, իսկ այրվող նյութերի պարագայումª նաև այրման ջերմություն հաս-

կացությունները: Գոյացման ջերմությունը վերաբերում է միայն բարդ նյու-

թերին (միացություններին), իսկ այրման ջերմությունըª այրվող նյութերին:

Գոյացման ջերմությունը (ΔH_գ

ոյ) պարզ նյութերից 1 մոլ բարդ նյու-

թի առաջացման ժամանակ անջատված կամ կլանված ջերմության

քանակն է:

Օրինակª ΔH

գոյ

(NH

= -46 կՋ/մոլ: Այս գրառումը վերաբերում է հետևյալ

ռեակցիային.

2 (գ)

= NH

3 (գ)

Այրման ջերմությունը (ΔH_ա

յր) 1 մոլ նյութիª թթվածնով այրման ժա-

մանակ անջատված ջերմության քանակն է:

Սա վերաբերում է այրվող թե° պարզ, թե° բարդ նյութերին: Օրինակª

ΔH

այր(C) = -394 կՋ/մոլ, ΔHայր(CH4) = -890 կՋ/մոլ:

Նյութերի գոյացման և այրման ջերմությունները ստանդարտ պայման-

ների համար (1 մթն ճնշում և 298 Կ ջերմաստիճան) բերվում են տեղեկա-

տու աղյուսակներում, որոնց միջոցով կատարվում են զանազան հաշ-

վարկներ:

Ներկայացնենք երկու եղանակ, որոնց հիման վրա հաշվում են քիմիա-

կան ռեակցիաների ջերմությունը:

1. Քիմիական ռեակցիայի ջերմությունը հավասար է վերջանյութե-

րի գոյացման ջերմությունների գումարի և ելանյութերի գոյացման

ջերմությունների գումարի տարբերությանը:

Դիցուքª պետք է հաշվել ընդհանուր ձևով գրված հետևյալ ռեակցիայի

ջերմությունըª ΔH.

aA + bB = dD + eE

ΔH = ?

Ըստ նշված եղանակիª

ΔH = [dΔH

գոյ (D) + eΔHգոյ (E)] - [aΔHգոյ (A) + bΔHգոյ (B)]

2. Քիմիական ռեակցիայի ջերմությունը հավասար է ելանյութերի

այրման ջերմությունների գումարի և վերջանյութերի այրման ջերմու-

թյունների գումարի տարբերությանը:

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Նշված ռեակցիայի ջերմությունն, ըստ երկրորդ եղանակի, կորոշվի

այսպես.

ΔH = [aΔH

այր (A) + bΔHայր (B)] - [dΔHայր (D) + eΔHայր (E)]

Ներկայացնենք հաշվարկի մեկ օրինակ:

Տիպային խնդիր: Ռեակցիայի ջերմության որոշումը

Խնդիր: Հաշվել C

(պ)

+ H

2O(գ)

= CO

(գ)

+ H

(գ) ռեակցիայի ջերմությունըª

ա) գոյացման ջերմությունների, բ) այրման ջերմությունների միջոցով, եթե

տրված ենª

ա) ΔH

գոյ (H2O) = -242 կՋ/մոլ, ΔHգոյ (CO) = -112 կՋ/մոլ

բ) ΔH

այր (C) = -394 կՋ/մոլ, ΔHայր (CO) = -282 կՋ/մոլ, ΔHայր (H2) = -242 կՋ/մոլ

Լուծում

ա) ΔH = ΔH

գոյ (CO) + ΔHգոյ (H2) - ΔHգոյ (C) - ΔHգոյ (H2O) = -112 + 0 - 0 -

(-242) = 130 կՋ/մոլ

Պետք է նկատի ունենալ, որ պարզ նյութերի գոյացման ջերմություննե-

րը հավասար են զրոյի:

բ) ΔH = [ΔH

այր (C) + ΔHայր(H2O)] - [ΔHայր (CO) + ΔH այր (H2)] = (-394 + 0) -

(-282-242) = 130 կՋ/մոլ

Ջուրը չայրվող նյութ է, և այրման ջերմությունը զրո է:

Ինչպես նկատեցիք, երկու հաշվարկն էլ հանգեցնում են ռեակցիայի

ջերմության նույն արժեքինª ΔH = 130 կՋ/մոլ, որից հետևում է նաև, որ

տրված ռեակցիան ջերմակլանիչ է:

Պատ.ª ΔH = 130 կՋ/մոլ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Գրաֆիտիª մինչև ածխածնի(II) օքսիդ այրման ջերմությունը գործ-

նականում հնարավոր չէ որոշել« քանի որ նշված օքսիդի հետ միասին

գոյանում է որոշ չափով նաև ածխածնի(IV) օքսիդ£

Դրան հակառակª մեծ

ճշտությամբ որոշվում են գրաֆիտիª մինչև CO₂ այրման, ինչպես նաև

CO-ի այրման ջերմություններըª

C + O₂ = CO₂ + 394 կՋ

CO + 1/2O₂ = CO₂ + 282 կՋ

Հնարավո±ր է սրանց միջոցով լուծել առաջադրված խնդիրը£

2. Գլ յուկոզի օքսիդացման ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավասարու-

մը հետևյալն է©

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O

ΔH = -2816 կՋ

Որքա±ն էներգիա կանջատվի մարդու օրգանիզմում« եթե օքսիդանա

45 գ գլ յուկոզ£

Գլուխ 4

3. Կազմե°ք էթանիª C

2H6, այրման ռեակցիայի ջերմաքիմիական հավա-

սարումըª ունենալով տվ յալներ հետևյալ նյութերի

գոյացման ջերմու-

թյունների վերաբերյալ© ΔH_գ

ոյ (C2H6)= -85 կՋ/մոլ, ΔHգոյ (CO2)= -394 կՋ/մոլ,

ΔH_գ

ոյ (H2O)= -286 կՋ/մոլ: Ներկայացրե°ք նաև էթանի այրման ջերմությու-

նը (կՋ/մոլ):

4. Որևէ քիմիական ռեակցիայում ելանյութի կամ վերջանյութի նյութա-

քանակիª n, և անջատված կամ կլանված ջերմության քանակիª Q, միջև

կապը կարելի է արտահայտել հետևյալ բանաձևով©

n = ----------

Այստեղ Q

m-ը փոխարկման մոլային ջերմությունն է£ Որոշե°ք 1 մ³ ացե-

տիլենի այրման ժամանակ անջատված ջերմության քանակը« եթե հայտ-

նի է« որ ացետիլենի այրման ջերմությունը 1305 կՋ/մոլ է£

5. Սպիտակ հացի և կաթի կալորիականությունները հավասար են հա-

մապատասխանաբար 12 կՋ/գ և 3 կՋ/գ£ Որքա±ն էներգիա կարող է ան-

ջատվել մարդու օրգանիզմում 100 գ սպիտակ հաց և 200 գ կաթ օգտա-

գործելիս£

6. Ալ յումինաջերմային եղանակով Fe₃O₄-ից երկաթի ստացման ջեր-

մաքիմիական հավասարումն է©

3Fe₃O₄ + 8Al = 9Fe + 4Al₂O₃ + 3195 կՋ

Ի±նչ զանգվածով երկաթ է գոյացել, և ալ յումին է ծախսվել« եթե օքսի-

դի վերականգնման ժամանակ անջատվել է 639 կՋ ջերմություն£

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՅԻ

¢ 4.4

ԱՐԱԳՈՒԹՅՈՒՆԸ: ԿԱՏԱԼԻԶ

Ռեակցիայի արագությունը£ Քիմիական ռեակցիաների ժամանակա-

յին ընթացքի օրինաչափությունների

դրա վրա ազդող գործոնների

ուսումնասիրությամբ զբաղվում է քիմիայի այն բաժինը, որը կոչվում է

քիմիական կինետիկա£

Այդ ուսմունքի հիմնական հասկացությունը ռեակ-

ցիայի արագությունն է, որին դուք ծանոթ եք ՙՔիմիա 9՚ դասընթացից£

Կան արագընթաց ռեակցիաներ, որ սկսվում և ավարտվում են շատ

արագ, օրինակª պայթյունով ուղեկցվող կամ լուծույթում ընթացող չեզո-

քացման ռեակցիաները, և, ընդհակառակը, կան շատ այլ ռեակցիաներ, որ

տևում են ժամեր, օրեր, նույնիսկ տարիներ£

Ռեակցիայի արագություն ասելովª հասկանում ենք, թե ժամանակի

ընթացքում ինչպես են փոխվում ելանյութի կամ վերջանյութի քանակու-

թյունները:

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը ռեակցիային մասնակցող

նյութերից որևէ մեկի (ելանյութ կամ վերջանյութ) կոնցենտրացիայի

փոփոխությունն է միավոր ժամանակում.

ΔC

- C

v = +

= +

(4.4.1)

Δt

- t

Այստեղ v-ն ռեակցիայի արագությունն է, ΔC-ն (կամ C

2-C1)ª մոլային կոն-

ցենտրացիայի փոփոխությունը, որը տեղի է ունեցել Δt ժամանակամիջոցում£

Միշտ հաջորդ պահի (t

2) կոնցենտրացիայիցª C2, հանվում է նախորդ

պահի (t

1) կոնցենտրացիանª C1: Եթե ռեակցիայի արագությունը որոշում են

ելանյութի սպառմամբ, ապա C

2-C1 տարբերությունը բացասական է (C2 < C1),

և որպեսզի արագությունը բացասական չլինի, վերցնում են (4.4.1) հավա-

սարման նշաններից ՙ-՚-ը: Վերջանյութի դեպքում այդ տարբերությունը

միշտ դրական է, և վերցնում են ՙ+՚ նշանը£

Տարբերում են համասեռ ռեակցիաներ, որոնց դեպքում փոխազդող նյու-

թերի միջև չկա բաժանման մակերևույթ (օրինակª լուծույթում կամ գազային

միջավայրում ընթացող ռեակցիաները), և անհամասեռ ռեակցիաներ, երբ

կա բաժանման մակերևույթ (օրինակª մետաղի և թթվի միջև ռեակցիան)£

Ռեակցիայի արագությունը կախված է մի շարք գործոններիցª ելանյու-

թերի բնույթից ու կոնցենտրացիայից, ռեակցիայի ջերմաստիճանից, կա-

տալիզատորի առկայությունից և այլն:

Կոնցենտրացիայի ազդեցությունը£ Ուսումնասիրությունները ցույց

են տվել, որ համասեռ ռեակցիայի արագությունն ուղիղ համեմատական է

փոխազդող նյութերի (ելանյութերի) կոնցենտրացիաների արտադրյալին£

Ընդհանուր ձևով գրված A + B = D ռեակցիայի համար դա արտահայտվում

է այսպես.

v = k • C

A•CB

(4.4.2)

Այստեղ k-ն համեմատականության գործակիցն է և կոչվում է ռեակ-

ցիայի արագության հաստատուն£ Դա այն արագությունն է, երբ փոխազ-

դող նյութերը վերցված են 1-ական մոլ/լª k = v£ Յուրաքանչյուր ռեակցիայի

համար k-ն հաստատուն մեծություն է, և դրա արժեքով է որոշվում տվ յալ

ռեակցիայի արագ կամ դանդաղ ընթացքը£

Նշված (4.4.2) առնչությունը քիմիական կինետիկայի հիմնական հավա-

սարումն է, կոչվում է նաև զանգվածների ազդման օրենք, որովհետև դրա-

նում արտահայտված է արագության կախումը փոխազդող նյութերի կոն-

ցենտրացիաներից (զանգվածներից):

Կարող է հարց առաջանալ, թե ինչու է ռեակցիան արագանում կոնցենտ-

րացիայի մեծացումից£ Դա բացատրվում է բախումների տեսությամբ, ըստ

որիª ռեակցիա տեղի ունենալու համար ելանյութերի մոլեկուլները պետք է

Գլուխ 4

հանդիպենª բախվեն իրար, որպեսզի առաջանան վերջանյութերի մոլեկուլ-

ներ£ Հասկանալի է, որ կոնցենտրացիայի մեծացման հետ մեծանում է նաև

բախումների թիվը, և հետևաբարª ռեակցիայի արագությունը£

Բախումների թվի աճով է բացատրվում նաև տարասեռ ռեակցիաների

արագության մեծացումը նյութերի հպման մակերևույթի մեծացման հետ£

Հիշենք աղաթթվի ռեակցիան ցինկի խոշոր կտորի և նույն մետաղի խար-

տուքի հետ£

Պարզ, այսինքնª միափուլ ռեակցիաների դեպքում փոխազդող նյութե-

րի քանակաչափական գործակիցները հանդես են գալիս արագության հա-

վասարման մեջª որպես կոնցենտրացիաների ցուցիչներ: Օրինակª

2NO + O

= 2NO

v = k • C²

NO • C

(4.4.3)

Արագությունն իր առավելագույն արժեքը, որպես կանոն, ունենում է

ռեակցիայի սկզբում, երբ ելանյութի կոնցենտրացիան ամենամեծն է£ Վեր-

ջինիս փոքրացման հետ արագությունը նույնպես աստիճանաբար նվազում

և վերջում հավասարվում է զրոյի£

Ջերմաստիճանի ազդեցությունը£ Փորձերը ցույց են տվել, որ ջեր-

մաստիճանը 10°-ով բարձրացնելիս քիմիական ռեակցիաների արագու-

թյունները մեծանում են երկուսից չորս անգամ (Վանտ-Հոֆի կանոն)£ Յու-

րաքանչյուր ռեակցիայի համար դա որոշակի թիվ է և կոչվում է արագու-

թյան ջերմաստիճանային գործակիցª γ£

Նշված օրինաչափությունը մաթեմատիկորեն կարելի է ներկայացնել

այսպես.

- T

^•γ

T2 = V

(4.4.4)

Դիցուքª մի ինչ-որ ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանային գոր-

ծակիցը γ = 2 է, և եթե ջերմաստիճանը բարձրացնենք 100°-ով, ապա ռեակ-

ցիան կարագանա շատ մեծ չափով.

100

= 2

= 2¹⁰ = 1024

Բերված օրինակից երևում է, որ ջերմաստիճանն ավելի խիստ է ազ-

դում արագության վրա, քան կոնցենտրացիան£ Ո±րն է դրա բացատրությու-

նը£ Պարզ տրամաբանությամբ թվում է, թե դա պետք է կապված լինի բա-

խումների թվի մեծացման հետ£ Սակայն հաշվարկները ցույց են տալիս, որ

բախումների թիվը նշված դեպքում մեծանում է հազիվ 1,5 անգամ, այնինչ

ռեակցիան արագանում է ավելի շատ անգամներ£

Այդ երևույթի բացատրությունը տրվում է Արենիուսի ակտիվացման տե-

սությամբ£ Հայտնի է, որ փոխազդող մոլեկուլների հանդիպման ժամանակ

տեղի են ունենում քիմիական կապերի խզում և նոր կապերի առաջացում:

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Էներգիայի այն նվազագույն քանակը, որ պետք է ունենան մոլե-

կուլները, որպեսզի դրանց բախումն ավարտվի ռեակցիայով, կոչ-

վում է ակտիվացման էներգիա£

Ռեակցիայի ջերմաստիճանը բարձրացնելիս մեծանում է էներգիայով

հարուստ մոլեկուլների թիվը, հետևաբար բախումների ընդհանուր թվի մեջ

էականորեն մեծանում է ակտիվ բախումների թիվը, որն էլ պայմանավո-

րում է ռեակցիայի արագության զգալի մեծացումը£

Կատալիզ: Կան ռեակցիաներ, որոնք արագանում են այս կամ այն

նյութի առկայությունից£ Այդ երևույթը կոչվում է կատալիզ, իսկ այդպիսի

ռեակցիաներըª կատալիտիկ£

Օրինակª ծծմբի(IV) օքսիդը նույնիսկ տաքացման պայմաններում շատ

դանդաղ է օքսիդանում օդի թթվածնովª

2SO

+ O

= 2SO

(4.4.5)

Սակայն NO գազի կամ V

2O5 պինդ նյութի առկայությամբ ռեակցիան

ընթանում է բավական արագ£ Ազոտի(II) օքսիդը կամ վանադիումի(V) օք-

սիդը նշված ռեակցիայի համար կատալիզատորներ են£

Կատալիզատոր է կոչվում այն նյութը, որը, մասնակցելով քիմիա-

կան ռեակցիային, արագացնում է այն, սակայն վերջում մնում է ան-

փոփոխ:

Կարևոր է տարբերել համասեռ և տարասեռ կատալիզ հասկացություն-

ները£

Համասեռ է կոչվում այն կատալիզը, երբ կատալիզատորի և փո-

խազդող նյութերի միջև չկա բաժանման մակերևույթ£

Այդպիսին է հենց վերևում բերված օրինակը, երբ օգտագործվում է NO-ն

(բոլոր նյութերը գազային վիճակում են):

Տարասեռ է կոչվում այն կատալիզը, երբ կատալիզատորի և փո-

խազդող նյութերի միջև գոյություն ունի բաժանման մակերևույթ£

Այս դեպքում ռեակցիան տեղի է ունենում կատալիզատորի մակերևույ-

թի վրա£

Այդպիսի օրինակ է դարձյալ ծծմբային գազի օքսիդացման ռեակ-

ցիան, սակայն վանադիումի(V) օքսիդի օգտագործման պարագայում£ Տարա-

սեռ կատալիզի օրինակ է նաև արդյունաբերական մեծ նշանակություն ունե-

ցողª ամոնիակի և թթվածնի միջև ռեակցիան պլատինի առկայությամբ.

4NH

3 (գ)

+ 5O

2 (գ)

4NO

(գ) +

2O (գ)

ΔH = - 900 կՋ

Գլուխ 4

Բնականաբար, հարց է առաջանում, թե ինչու է արագանում քիմիական

ռեակցիան կատալիզատորի առկայությամբ£ Հաստատվել է, որ անկախ

կատալիզի տեսակից (համասեռ թե տարասեռ), կատալիզատորը ռեակ-

ցիայում մասնակցում է միջանկյալ տարբեր միացությունների առաջացմա-

նը, որոնք օժտված են մեծ ակտիվությամբ£

Օրինակª NO-ի առկայությամբ (4.4.5) ռեակցիան կատարվում է երկու

փուլով, որոնցից յուրաքանչյուրն ընթանում է շատ ավելի արագ, քան բուն

ռեակցիան.

NO + 1/2O

= NO

+ NO

= SO

+ NO

Պետք է իմանալ, որ կատալիզն ունի ընտրողական բնույթ: Գոյություն

չունի մի այնպիսի համընդհանուր կատալիզատոր, որը կարողանա ազդել

բոլոր ռեակցիաների վրա£

Ամեն մի կատալիզատոր արագացնում է նման

ռեակցիաների մեկ խումբ կամ նույնիսկ միայն մեկ ռեակցիա£

Երբեմն անհրաժեշտ է լինում ոչ թե արագացնել, այլ, ընդհակառակը,

կանխել կամ դանդաղեցնել ոչ ցանկալի քիմիական ռեակցիան£ Այդ նպա-

տակով ավելացնում են չնչին քանակով նյութեր, այսպես կոչվածª արգելա-

կիչներ, որոնք, ի տարբերություն կատալիզատորների, ծախսվում են ռեակ-

ցիայի ընթացքում£ Բենզինի, պոլիմերային նյութերի և ձեթերի ինքնօքսի-

դացումը, որոշ սննդամթերքների փչացումը կանխելու համար դրանց ավե-

լացնում են տարբեր արգելակիչներ£

Կատալիզը հսկայական նշանակություն ունի քիմիական արդյունաբե-

րությունում£ Յուրաքանչյուր տասը արտադրությունից իննում օգտագործ-

վում են կատալիզատորներ£ Բուսական և կենդանական օրգանիզմներում

ընթացող ռեակցիաներում բացառիկ դեր են խաղում կենսաբանական կա-

տալիզատորներըª ֆերմենտները£

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ջրային լուծույթում իրականացրել են A + B = 2D + E ռեակցիանª

ելանյութերի սկզբնական կոնցենտրացիաները վերցնելով

0,4-ական

մոլ/լ£ 30 րոպե անց A-ի կոնցենտրացիան նվազել և դարձել է 0,1 մոլ/լ£

Այդ տվ յալների հիման վրա լրացրե°ք աղ յուսակը և որոշե°ք A նյութի

սպառման արագությունըª մոլ/(լ • ր)£

t, րոպե

A, մոլ/լ

B, մոլ/լ

D, մոլ/լ

E, մոլ/լ

0,4

0,1

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

2. Ռեակցիայի արագությունը 20 °C ջերմաստիճանում 0,2 մոլ/(լ • վ) է«

իսկ ջերմաստիճանային գործակիցըª 2£ Որքա±ն կդառնա արագությունըª

ա) 40 °C-ում« բ) 50 °C-ում« գ) 10 °C-ում£

3. Ռեակցիայի արագությունը 0 °C ջերմաստիճանում 0,1 մոլ/(լ • վ) է£

Վանդակավոր թղթի վրա կառուցե°ք այդ ռեակցիայի արագության ջերմաս-

տիճանային կախվածության գծապատկերը« եթե հայտնի է« որ ջերմաստի-

ճանային գործակիցը 3 է£ Ընտրե°ք համապատասխան սանդղաչափª օրդի-

նատում տեղադրելով արագությունը« իսկ աբսցիսումª ջերմաստիճանը£

4. Լրացրե°ք հետևյալ աղ յուսակըª նկատի ունենալով« որ հետազոտվող

ռեակցիայի ջերմաստիճանային գործակիցը 3 է©

T, °C

v, մոլ/(լ •վ)

0,3

5. Ինչպե±ս է բացատրվում կատալիզատորի դերը ռեակցիայի արագու-

թյան մեծացման մեջ:

ԴԱՐՁԵԼԻ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ£ ՔԻՄԻԱԿԱՆ

¢ 4.5

ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՇՌՈՒԹՅՈՒՆ

Դարձելի ռեակցիաներ£ Ըստ դարձելիության հատկանիշիª քիմիա-

կան ռեակցիաները պայմանականորեն կարելի է բաժանել երկու խմբի£

Առաջին խումբը գործնականում անդարձելի ռեակցիաներն են, որոնք ըն-

թանում են մեկ ուղղությամբ, և ելանյութերը գրեթե ամբողջությամբ վերած-

վում են վերջանյութերի£ Հիշենք նստվածքի, գազի կամ քիչ դիսոցվող նյու-

թի գոյացմամբ լուծույթում ընթացող փոխանակման և այլ տեսակների

բազմաթիվ ռեակցիաներ£

Մյուս խումբը դարձելի ռեակցիաներն են, որոնք ընթանում են ինչպես

մեկ, այնպես էլ հակադարձ ուղղությամբ£ Դրա հետևանքը լինում է այն, որ

ելանյութերը ոչ թե ամբողջությամբ, այլ մասամբ են վերածվում վերջանյու-

թերի£

Դարձելի են կոչվում այն ռեակցիաները, որոնք միաժամանակ

ընթանում են երկու հակադիր ուղղություններով£

Օրինակª

+ O

L 2NO

3CH2OH + HCl L CH3CH2Cl + H2O

Գլուխ 4

Այսպիսի ռեակցիաներում հավասարման նշանի փոխարեն դնում են

դարձելիության նշանª հակադիր սլաքներ£

Քիմիական հավասարակշռություն£ Դարձելի ռեակցիաներում ի վեր-

ջո հաստատվում է քիմիական հավասարակշռություն£ Ի տարբերություն

ջրածնի հետ քլորի ռեակցիայիª յոդի ռեակցիան դարձելի է. այն իրակա-

նացնում են տաքացման պայմաններում ( ~ 300 °C ).

+ Ι

L 2HΙ

Ելանյութերի խառնման պահին ուղիղ ռեակցիայի արագությունըª v

ուղ,

համաձայն զանգվածների ազդման օրենքի, ունի ամենամեծ արժեքը£ Սա-

կայն ժամանակի ընթացքում ելանյութերի կոնցենտրացիայի նվազման

հետ փոքրանում է ուղիղ ռեակցիայի արագությունըª v

ուղ

(նկ. 4.5.1)£ Հակա-

դարձ ռեակցիայի արագությունըª v

հկ, ընդհակառակը, սկզբում զրոյի հա-

վասար լինելով, աստիճանաբար սկսում է մեծանալ յոդաջրածնի կոնցենտ-

րացիայի մեծացման հետ.

v_ուղ

v_ուղ= v_հ

v_հկ

t_h

t, ժամանակ

Նկ. 4.5.1. Քիմիական հավասարակշռության հաստատումը

Բնական է, որ որոշ ժամանակ անց ուղիղ և հակադարձ ռեակցիանե-

րի արագություններն իրար կհավասարվեն, և այդ պահից հետո (t

հ) ինչ

արագությամբ ջրածինն ու յոդը վերածվեն յոդաջրածնի, նույն արագու-

թյամբ էլ յոդաջրածինը կքայքայվի ջրածնի ու յոդի.

ուղ

= v

հկ

Ռեակցիայի ընթացքի այդպիսի վիճակը կոչվում է քիմիական հավա-

սարակշռություն£

Քիմիական հավասարակշռությունը համակարգի այնպիսի վի-

ճակն է, երբ ուղիղ և հակադարձ ռեակցիաների արագություններն

իրար հավասարվում են£

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Ելանյութերի և վերջանյութերի կոնցենտրա-

ցիաները դրանից հետո մնում են անփոփոխ£

Դրանք կոչվում

են հավասարակշռային կոն-

ցենտրացիաներ և նշանակվում են քառակուսի

փակագծերի մեջª [H

2],

[Ι

2],

[HΙ]£

Հավասարակշռության ՙդիրքի՚ մասին կա-

րելի

դատողություններ անել նաև ելանյութի

փոխարկման աստիճանի կամ ռեակցիայի ելքի

միջոցով£

Քիմիական հավասարակշռության տեղա-

շարժը, Լե Շատել յեի սկզբունքը£ Քիմիական հա-

վասարակշռությունը ոչ թե դադարի, այլ շարժուն

վիճակ է և այդ պատճառով արտաքին գործոննե-

րիª կոնցենտրացիայի, ջերմաստիճանի և ճնշման

փոփոխության

ազդեցությամբ կարող

է տեղա-

Անրի

շարժվել աջ կամ ձախ£ Այսինքնª կարող է փոխվել

Լե Շատելյե

հավասարակշռության դիրքըª փոփոխելով ռեակ-

(1850—1936)

ցիայի ելքը (ելանյութերի փոխարկման աստիճա-

նը)£ Հավասարակշռության տեղաշարժը որոշվում

Ֆրանսիացի ֆիզիկա-

քիմիկոս: Հետազոտու-

է Լե Շատել յեի սկզբունքով£

թյունները վերաբերում

են ֆիզիկական քիմիա-

յին: 1884 թ. ձևակերպել

Եթե հավասարակշռության մեջ գտնվող

է քիմիական հավասա-

քիմիական ռեակցիայի վրա ազդում է ար-

րակշռության տեղաշար-

տաքին գործոնª կոնցենտրացիայի, ջեր-

ժի մասին ընդհանուր

մաստիճանի կամ ճնշման փոփոխություն,

օրենքը: Հետազոտել

ապա հավասարակշռությունը տեղաշարժ-

նաև քիմիական գործըն-

վում է այն ուղղությամբ, որը թուլացնում է

թացները մետաղարտա-

կիրառված գործոնի ազդեցությունը£

դրությունում:

Լե Շատել յեի սկզբունքը պարզեցված ձևով կարելի է անվանել ՙհակա-

ռակության՚ սկզբունք. եթե դրսից ավելացվում է ինչ-որ բան, ապա հա-

վասարակշռության դիրքը տեղաշարժվում է դրա պակասեցման ուղղու-

թյամբ£ Եվ, ընդհակառակը, եթե պակասեցվում է, ապա ռեակցիան ձգտում

է ավելացնելուª տեղաշարժելով հավասարակշռության դիրքը համապա-

տասխան ուղղությամբ£

Կոնցենտրացիայի ազդեցությունը£ Հավասարակշռության տեղաշարժի

մասին կարելի է դատել ելանյութերի փոխարկման աստիճանի փոփոխու-

թյան միջոցով£

Օրինակª

2SO4

3COOH + C2H5OH L CH3COOC2H5 + H2O

Գլուխ 4

Էսթերացման ռեակցիայում խիտ ծծմբական թթուն, ՙկապելով՚ վեր-

ջանյութ ջուրը, պակասեցնում է վերջինիս կոնցենտրացիան, և դա լրացնե-

լու համար թթվի ու սպիրտի նոր քանակներ են փոխարկվում էսթերի, և

հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է դեպի աջ£

Լուծույթում ընթացող այն փոխանակման ռեակցիաները, որոնց վեր-

ջանյութերից գոնե մեկը նստվածք է, գազ է կամ քիչ դիսոցվող նյութ, գործ-

նականում ընթանում են մինչև վերջª հենց վերը նշած սկզբունքի համա-

ձայն (վերջանյութի կոնցենտրացիայի փոքրացում)£

Ջերմաստիճանի ազդեցությունը£ Դարձելի ջերմակլանիչ ռեակցիաների

դեպքում ջերմաստիճանի

բարձրացումը տեղաշարժում

է հավասարա-

կշռությունը դեպի աջ, որպեսզի դրսից տրված ջերմությունը պակասեցվի£

Իսկ ջերմանջատիչ ռեակցիայի հավասարակշռությունը դեպի աջ տեղա-

շարժելու համար պետք է իջեցնել ջերմաստիճանը£ Օրինակª

2NO

L N

2O4 + Q

Այս փոխարկումը ջերմանջատիչ է, և որպեսզի մեծացվի N

2O4-ի ելքը,

այսինքնª հավասարակշռությունը տեղաշարժվի աջ, ռեակցիան պետք է

տանել ցածր ջերմաստիճանում:

Ճնշման ազդեցությունը դրսևորվում է միայն այն դարձելի ռեակցիանե-

րում, որոնցում մասնակցում է գազ (կամ գազեր), և տեղի է ունենում ծա-

վալի փոփոխություն£ Օրինակª

+ 3H

L 2NH

Տվ յալ ռեակցիայի դեպքում ճնշման մեծացումը տեղաշարժում է հավա-

սարակշռությունը դեպի ծավալի կրճատման կողմը (ազդեցությունը թու-

լացնելու համար), որի հետևանքով մեծանում է ամոնիակի ելքը£ Ճնշումը

չի ազդում այն ռեակցիաների վրա, որոնց ժամանակ տեղի չի ունենում ծա-

վալի փոփոխություն, օրինակª վերևում բերվածª յոդաջրածնի ստացման

ռեակցիայի վրա, քանի որ 2 ծավալ ելանյութերից գոյանում է 2 ծավալ

վերջանյութ£

Հարկ է իմանալ, որ կատալիզատորը չի ազդում հավասարակշռության

դիրքի վրա: Այն միայն կրճատում է հավասարակշռության հաստատման

ժամանակը:

Լե Շատել յեի սկզբունքը կիրառվում է ոչ միայն քիմիական ռեակցիա-

ների, այլ նաև հավասարակշռական այլ գործընթացների նկատմամբ, ինչ-

պիսիք են նյութերի եռումը, բյուրեղացումը, լուծումը և այլն£ Այդ սկզբունքն

ունի գործնական մեծ նշանակություն նաև քիմիական արտադրական գոր-

ծընթացների իրականացման համար£

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Դարձելի ռեակցիայում քիմիական հավասարակշռություն հաստատ-

վում է այն ժամանակ, երբª

1. ելանյութի միայն կեսն է վերածվում վերջանյութի

2. օգտագործվում է կատալիզատոր

3. հավասարվում են ուղիղ և հակադարձ ռեակցիաների

արագությունները

4. վերջանյութերը հեռացվում են միջավայրից

2. Իրականացրել են H

+ Ι

L 2HΙ ռեակցիանª ջրածնի և յոդի համա-

պատասխանաբար 0,4 և 0,3 մոլ/լ ելային կոնցենտրացիաներով: Հավա-

սարակշռություն հաստատվելուց հետո խառնուրդում յոդի կոնցենտրա-

ցիան նվազել է 80 %-ով: Հաշվե°ք նշված դարձելի ռեակցիայի նյութերի

հավասարակշռային կոնցենտրացիաները:

3. Հետևյալ դարձելի ռեակցիայի հավասարակշռությունըª

N_2(գ) + 3H_2(գ) L 2NH₃

(գ)

ΔH = -92 կՋ

դեպի աջ կարելի է տեղաշարժել, եթեª

1. օգտագործվի երկաթ կատալիզատոր

2. ռեակցիայի ջերմաստիճանը բարձրացվի

3. ռեակցիայի ջերմաստիճանը ցածրացվի

4. ճնշումը ռեակցիայում փոքրացվի

4. 2 լ ազոտից, 4 լ ջրածնից և 2 լ ամոնիակից բաղկացած խառնուր-

դը կատալիզատորի առկայությամբ տաքացնելիս հաստատվել է հավա-

սարակշռություն, որում ջրածնի ծավալային բաժինը կազմել է 38,89 %:

Որոշե°ք հավասարակշռային խառնուրդում ջրածնի ծավալը:

5. Հետևյալ ռեակցիայումª 2CO + 2H₂ L CH₄ + CO₂, հավասարակշռու-

թյուն հաստատվելուց հետո բոլոր նյութերի կոնցենտրացիաները եղել են

նույնը: Ո±ր ուղղությամբ կտեղաշարժվի հավասարակշռության դիրքը,

եթե փոքրացվի հավասարակշռային գազային խառնուրդի ճնշումը:

Գլուխ 4

ԷԼԵԿՏՐՈԼԻՏԱՅԻՆ ԴԻՍՈՑՄԱՆ

¢ 4.6

ՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆ

Էլեկտրոլիտների դիսոցումը: Էլեկտրոլիտների դիսոցման երևույթը

բացահայտվել (Մ. Ֆարադեյ) և ուսումնասիրվել է (Ս. Արենիուս) 19-րդ դա-

րում: Ջրային լուծույթներում էլեկտրական հոսանք հաղորդելու կամ չհա-

ղորդելու հատկանիշով նյութերը բաժանվել են երկու խմբի (կրկնե°ք ՙՔի-

միա 8՚ դասընթացի համապատասխան բաժինները):

Էլեկտրոլիտներª աղեր, թթուներ, հիմքեր:

Ոչէլեկտրոլիտներª այլ անօրգանական նյութեր (օրինակª Br

2, Ι2)

և օր-

գանական նյութերի գերակշիռ մասըª սպիրտներ, ալդեհիդներ, էս-

թերներ, ածխաջրեր և այլն:

Այն նյութերը, որոնց ջրային լուծույթները կամ հալույթները հա-

ղորդում են էլեկտրական հոսանք, կոչվում են էլեկտրոլիտներ: Իսկ

այն նյութերը, որոնց ջրային լուծույթները կամ հալույթները հոսանք

չեն հաղորդում, կոչվում են ոչէլեկտրոլիտներ:

Ի±նչ փաստարկներ կան, որ էլեկտրոլիտները ջրում

լուծվելիս դիսոցվում են իոններիª լիցքավորված մաս-

նիկների:

1. Ամենացայտուն ապացույցը էլեկտրոլիտի լուծույ-

թի էլեկտրահաղորդականությունն է, որը կարելի է բա-

ցահայտել պարզագույն սարքի միջոցովª էլեկտրոլիտի

լուծույթ պարունակող էլեկտրական շղթայում լամպ տե-

ղադրելով: Հենց այդպես է հայտնագործել Մ. Ֆարադե-

յը լիցքավորված մասնիկների առկայությունը էլեկտրո-

լիտների լուծույթում: Կարելի է որոշել նաև էլեկտրահա-

ղորդականության արժեքըª այդ նույն շղթայում լամպի

փոխարեն տեղադրելով էլեկտրահաղորդականությունը

Նկ. 4.6.1

չափող սարք (նկ. 4.6.1):

Էլեկտրոլիտի

2. Լուծույթներն ունեն որոշ հատկություններ, որոնք

լուծույթի

կախված են միայն լուծված նյութի մասնիկների թվից և

էլեկտրահաղորդա-

կախված չեն այդ մասնիկների քիմիական բնույթից:

կանության որոշումը

Այդպիսի հատկություններից է լուծույթիª լուծիչի համե-

մատ ավելի ցածր ջերմաստիճանում պնդանալը, որը կոչվում է լուծույթի

պնդացման ջերմաստիճանի անկում: Մյուս հատկությունը կենսաբանությու-

նից ձեզ հայտնի օսմոսի երևույթն է և, դրանով պայմանավորված, օսմոտիկ

ճնշումը: Վերջինս ևս կախված չէ լուծված նյութի բնույթից, այլ պայմանա-

վորված է միայն լուծույթում առկա լուծված նյութի մասնիկների թվից:

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Հաստատվել է, որ, իրոք, էլեկտրոլիտների դեպքում լուծույթի պնդաց-

ման ջերմաստիճանի անկումը և օսմոտիկ ճնշման մեծացումը նույն կոն-

ցենտրացիայի պայմանում տեղի են ունենում ավելի մեծ չափով, քան

ոչէլեկտրոլիտների պարագայում է:

Ինչ

±ւ

են էլեկտրոլիտները դիսոցվում ջրում լուծվելիս, ո±րն է դրա մե-

խանիզմը: Այստեղ էական նշանակություն ունի ջրի մոլեկուլի կառուցված-

քը: Հիշենք, որ ջրի մոլեկուլում առկա է sp³ հիբրիդացում, վալենտային

անկյունը 104,5° է, կովալենտային կապերն ունեն մեծ բևեռայնություն, և

մոլեկուլն, ամբողջությամբ վերցրած, երկբևեռ է.

Նկ. 4.6.2. Ջրի մոլեկուլի կառուցվածքը

Իոնային միացությունների (աղեր և որոշ հիդրօքսիդներ) դեպքում մե-

խանիզմը ավելի պարզ է: Նյութն ունի իոնային կառուցվածք, բյուրեղացան-

ցի հանգույցներում գտնվում են իոններ, և լուծվելիս ջրի երկբևեռ մոլեկուլ-

ները, կապվելով ցանցի իոնների հետ, խարխլում են այն, նյութը լուծվում

է, և միաժամանակ առաջանում են իոններ.

Ca(NO

3)2

L Ca²⁺ + 2NO^-

3COONa L CH3COO^- + Na⁺

KOH L K⁺ + OH^-

Կովալենտային միացությունների պարագայում տրոհվում են այն մոլե-

կուլները, որոնցում առկա են մեծ բևեռայնությամբ օժտված կապեր: Օրի-

նակª HCl, HΙ, H

2SO4, HClO4, HCOOH.

HCl L H⁺ + Cl^-

HCOOH L HCOO^- + H⁺

Դուք գիտեք, որ իոնները լուծույթում ջրի մոլեկուլների հետ կապված,

հիդրատացված վիճակում են: Սակայն պարզության համար դիսոցման, ինչ-

պես նաև էլեկտրոլիտների լուծույթներում ընթացող ռեակցիաների իոնա-

կան հավասարումներում իոնները պատկերում են առանց ջրի մոլեկուլների:

Դիսոցումը դարձելի գործընթաց է, հավասարման մեջ դրվում է դար-

ձելիության նշան, ինչը նշանակում է, որ եթե մոլեկուլներից առաջանում են

իոններ, ապա վերջիններս կարող են միավորվելª ասոցվել, և առաջացնել

չեզոք մոլեկուլներ:

Դիսոցման աստիճան: Էլեկտրոլիտի դիսոցման չափը, այլ կերպª էլեկտ-

րոլիտի ՙուժը՚ բնութագրվում է ՙդիսոցման աստիճան՚ հասկացությամբ.

Գլուխ 4

Էլեկտրոլիտի դիսոցման աստիճանը (α) տրոհված էլեկտրոլիտի

մոլեկուլների թվի և լուծված էլեկտրոլիտի ընդհանուր մոլեկուլների

թվի հարաբերությունն է:

α =

Այս բանաձևում n-ը դիսոցված մոլեկուլների թիվն է (կամ նյութաքա-

նակը), իսկ N-ըª լուծույթ ներմուծված էլեկտրոլիտի մոլեկուլների ընդհա-

նուր թիվը (կամ նյութաքանակը): Դիսոցման աստիճանը կարող է ունենալ

0-ից մինչև 1 արժեքներ, այն կարելի է արտահայտել ոչ միայն բաժնով

(մասով), այլև տոկոսով.

α =

•

100 %

Օրինակ, եթե որևէ էլեկտրոլիտի դիսոցման աստիճանը 0,8 է (կամ

80 %), նշանակում է, որ

դիսոցման ենթարկվել է լուծույթ ներմուծված

էլեկտրոլիտի 0,8 մասը կամ 80 %-ը: Այսինքնª յուրաքանչյուր 100 մոլեկու-

լից 80-ը դիսոցված է:

Ըստ դիսոցման աստիճանիª էլեկտրոլիտները բաժանվում են հիմնա-

կանում երկու խմբիª ուժեղ էլեկտրոլիտներ, որոնց դիսոցման աստիճանը

մեծ է 30 %-ից (սա պայմանական թիվ է), և թույլ էլեկտրոլիտներ, որոնց

α-ն փոքր է նշված թվից:

Հարկ է իմանալ, որ դիսոցման աստիճանի արժեքը քիչ նշանակություն

ունի էլեկտրոլիտի փոխազդունակության համար: Օրինակª ֆտորաջրած-

նական թթունª HF, ի տարբերություն քլորաջրածնականիª HCl, թույլ թթու

է, սակայն դա չի նշանակում, որ այն HCl-ից պակաս փոխազդունակ է:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ճանապարհի մերկասառույցը հալեցնելու համար

±ր

աղը կլինի

ավելի արդյունավետª NaCl-ը, թե± Al2(SO4)3-ը, եթե երկուսից էլ օգտագործ-

վի հավասար զանգվածով:

2. Պղնձի սուլֆատը բյուրեղային սպիտակ նյութ էª կազմված Cu²⁺ և

SO^2-

Ի±նչ փոխազ-

4 իոններից£ Դրա ջրային լուծույթը« սակայն« կապույտ է£

դեցության մասին կարող է վկայել գույնի առաջացումը£ Կազմե°ք այդ փո-

փոխության ուրվագիրը£

3. Ծծմբական թթվի 0,1 մոլ/լ կոնցենտրացիայով լուծույթում հայտնաբեր-

վել են ջրածնի 0,18 մոլ իոններ£ Որքա±ն է այդ թթվի երկրորդ փուլի դիսոց-

ման աստիճանը (%), եթե առաջին փուլում թթուն դիսոցվել է ամբողջապես£

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

4. Քացախաթթվի 100 մլ 1 մոլ/լ լուծույթը լրիվ չեզոքացնելու նպատա-

կով աշակերտը տեղեկատու աղ յուսակից վերցրել է թթվի դիսոցման աս-

տիճանի արժեքըª 4 %« և այդ հաշվարկով ավելացրել լուծույթին 0,16 գ

նատրիումի հիդրօքսիդ£

Արդյ

±ք ճիշտ է վարվել աշակերտը£ Ինչ

±ւ£

5. Ստորև բերված են զույգ նյութեր, որոնք ունեն լավ էլեկտրահաղոր-

դականություն և չեն փոխում թթվային հայտանյութերի գույնը:

1. NaCl, KOH

3. KCl, NaNO

2. MgSO

4, HCl

4. LiOH, H

2SO4

6. Որոշե°ք ցիանաջրածնային թթվի (HCN) դիսոցման աստիճանը (%),

եթե հայտնի է, որ 1 լ ծավալով 0,1 մոլ/լ լուծույթում հայտնաբերվել է

3,01• 10¹⁸ ջրածնի կատիոն:

ԹԹՈՒՆԵՐԻ ԵՎ ՀԻՄՔԵՐԻ

¢ 4.7

ԱՌԱՆՁՆԱՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Թթվի և հիմքի ընդհանուր բնութագիրը: Թթուների, հիմքերի և աղե-

րի դիսոցումը ջրային լուծույթներում հանգամանորեն ներկայացվել է 8-րդ

դասարանի դասընթացում (կրկնե°ք այդ թեմաները):

Ըստ էլեկտրոլիտային դիսոցման տեսությանª թթուներն այն

էլեկտրոլիտներն են, որոնց դիսոցման հետևանքով առաջանում են

ջրածնի կատիոններ և թթվային մնացորդի անիոններ:

HCl L H⁺ + Cl^-

HCOOH L HCOO^- + H⁺

HBr L H⁺ + Br^-

3COOH L CH3COO^- + H⁺

Բազմահիմն թթուները դիսոցվում են փուլերովª յուրաքանչյուր փուլում

անջատելով ջրածնի մեկ կատիոնª H⁺, ընդ որումª հաջորդ փուլերն ընթա-

նում են ավելի ու ավելի քիչ չափով.

2SO4 L H⁺ + HSO^-

3PO4 L H⁺

+ H

2PO4

HSO^-

L H+ + SO

^- L H⁺

+ HPO

2PO4

HPO

^2- L

H⁺ + PO^3-

Օրինակª ծծմբական թթվի պարագայում 1-ին փուլն ընթանում է բա-

վական մեծ չափով (դիսոցման աստիճանը մեծ է), քանի որ այդ թթուն

ուժեղ էլեկտրոլիտ է: Առաջին փուլի համեմատ երկրորդ փուլը տեղի է ունե-

նում փոքր դիսոցման աստիճանով, այսինքնª հավասարակշռությունը տե-

ղաշարժվել է ձախ, ինչը բացատրվում է Լե Շատել յեի սկզբունքով: Բանն

Գլուխ 4

այն է, որ երկրորդ փուլի վրա ազդում է առաջին փուլով գոյացած և լու-

ծույթում առկա H⁺ իոնների կոնցենտրացիայի մեծացման գործոնը: Հենց

այդ պատճառով է հավասարակշռությունը տեղաշարժվել ձախª համաձայն

նշված սկզբունքի: Հայտնի է նաև, որ կատիոնի անջատումը բացասական

լիցքավորված մասնիկից ավելի դժվար է, քան չեզոք մասնիկից:

Ֆոսֆորական թթվի դեպքում 1-ին փուլն արդեն ընթանում է քիչ չա-

փով (այդ թթուն միջին ուժի է), 2-րդ փուլն ընթանում է տասնապատիկ,

իսկ երրորդ փուլըª հարյուրապատիկ քիչ չափով:

Հիմքերի հետ փոխազդելիս ինչպես միահիմն, այնպես էլ բազմահիմն

թթուներիª վերը նշված դիսոցման հավասարակշռությունները տեղաշարժ-

վում են դեպի աջ, քանի որ, OH^- իոնների հետ կապվելու պատճառով,

ջրածնի իոնների կոնցենտրացիան անընդհատ փոքրանում է:

Ըստ էլեկտրոլիտային

դիսոցման տեսությանª հիմքերն

այն

էլեկտրոլիտներն են, որոնց դիսոցման հետևանքով առաջանում են

մետաղի կատիոններ և հիդրօքսիդ անիոններ:

Ամոնիումի հիդրօքսիդի դեպքում մետաղի կատիոնի փոխարեն առա-

ջանում է միալիցք ամոնիումի կատիոն.

NaOH L Na⁺ + OH^-

Al(OH)

L Al³⁺ + 3OH^-

Ca(OH)

L Ca²⁺ + 2OH^-

4OH L NH⁺⁴ + OH^-

Ձեզ հայտնի է, որ հիմնային օքսիդներն ու հիմքերն առաջանում են մի-

այն մետաղներից, իսկ թթվային օքսիդներ և թթուներ առաջացնում են ինչ-

պես ոչմետաղները, այնպես էլ բարձր օքսիդացման աստիճան ցուցաբերող

մետաղները:

Ընդհանրապես, թթուն և հիմքը կարելի է դիտել որպես քիմիական

տարրի հիդրատ, որպես հիմնային կամ թթվային օքսիդի և ջրի փոխազդե-

ցության արգասիք: Ե°վ թթուն, և° հիմքը ունեն նմանատիպ կառուցվածք, մո-

լեկուլի նույնանման դրվագ, որում քիմիական տարրը (R) ջրածնի հետ միա-

ցած է թթվածնի միջոցովª R - O - H:

Թթվի և հիմքի հատկությունների կախումը պարբերական համա-

կարգում տարրի գրաված տեղից: Ի±նչ օրինաչափություններ են դիտվում

պարբերական համակարգում: Ինչպե±ս են փոխվում թթուների և հիմքերի

հատկությունները: Քննարկենք III պարբերության տարրերի հիդրատների

հատկությունների փոփոխությունը.

NaOH, Mg(OH)

Al(OH)

2SiO3, H3PO4, H2SO4, HClO4

Նշված բոլոր միացություններում

առկա է հետևյալ հիմնային կամ

թթվային խումբը.

R - OH (որպես հիմք)

կամ

RO - H (որպես թթու)

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Պարզության համար այստեղ պատկերված չեն R-ի մյուս կապերն այլ

OH խմբերի կամ O-ի ատոմների հետ:

Լուծույթում իոնների առաջացումը սերտորեն առնչվում է նաև կապի

բևեռայնության հետ: Որքան ավելի բևեռային է կապը, այնքան ավելի մեծ

չափով է կատարվում էլեկտրոլիտի դիսոցումը:

NaOH-ը ուժեղ հիմք է, խզվում է Na-OH կապը, քանի որ դրա բևեռայ-

նությունը շատ մեծ է: Մագնեզիումի և ալ յումինի դեպքում շառավղի փոք-

րացման և լիցքի մեծացման հետ R-OH կապն ամրանում է, բևեռայնությու-

նըª

փոքրանում, այդ պատճառով դիսոցումը պակասում է: Al(OH)

3-ում

Al-O կապի ամրացման հետ, բնականաբար, թուլանում է O-H կապը, այդ

պատճառով կարող են խզվել ինչպես Al-OH, այնպես էլ AlO-H կապերը:

Այսինքնª Al(OH)

3-ը երկդիմի (ամֆոտեր) է:

Սիլիցիումից մինչև քլոր անցնելիս տարրի շառավղի փոքրացման և

լիցքի մեծացման հետ R-OH կապը սկսում է առավել ամրանալ, և, հակա-

ռակը, RO-H կապըª թուլանալ: Այդ պատճառով նշված էլեկտրոլիտները

թթուներ են, և տարրի կարգաթվի մեծացման հետ թթվի ուժը մեծանում է:

Սիլիկաթթուն շատ թույլ թթու է (ավելի թույլ, քան ածխաթթուն է), ֆոսֆո-

րականըª H

3PO4, միջին ուժի թթու է, իսկ ծծմբականըª H2SO4, և պերքլորա-

կանըª HClO

4, ուժեղ թթուներ են. վերջինս առավել ուժեղ է:

Այսպիսովª պարբերություններում տարրի ատոմային համարի մեծաց-

ման հետ հիմքերի ուժըª փոքրանում, իսկ թթուների ուժը մեծանում է:

Պարբերական համակարգի գլխավոր ենթախմբերի մետաղների հիդ-

րօքսիդների հիմնային ուժը (դիսոցման աստիճանը) ատոմային համարի

մեծացման հետ մեծանում է, որը պայմանավորված է տարրի շառավղի մե-

ծացման և, հետևաբար, R-OH կապի թուլացման հետ: Օրինակª երկրորդ

խմբում Be(OH)

2-ը երկդիմի հիմք է, Mg(OH)2-ըª թույլ, իսկ մյուսներն արդեն

ուժեղ հիմքեր են:

Խմբերում օրինաչափորեն փոխվում են նաև թթվածնավոր թթուների

հատկությունները. ատոմային համարի մեծացման հետ ուժը փոքրանում է:

Օրինակª HNO

3, H3PO4, H3AsO4 շարքում շառավղի մեծացման հետ թուլա-

նում է R-OH կապը, որի հետևանքով ուժեղանում է RO-H կապը, իսկ դի-

սոցման

աստիճանը, հասկանալի

է,

փոքրանում

է. HNO

3-ը ուժեղ

է,

3PO4-ը միջին ուժի է, իսկ H3AsO4-ը թույլ է:

Պատկերն այլ է անթթվածին թթուների պարագայում: Խմբերում ատո-

մային համարի մեծացման հետ թուլանում է H-R կապը, հետևաբար մեծա-

նում է թթվի ուժը.

HF, HCl, HBr, HI

թթվի ուժը մեծանում է

Նույն օրինաչափությունը դիտվում է նաև VI խմբի գլխավոր ենթախմբի

տարրերի թթուներումª H

2S → H2Se և այլն, թեև բոլորն էլ ընդհանուր առ-

մամբ թույլ են:

Գլուխ 4

Եթե վերլուծենք նույն տարրի առաջացրած թթվածնավոր թթուների

հետևյալ զույգերը, ապա կարելի է հիմնավորել, որ ավելի ուժեղ է այն

թթուն, որում տարրի օքսիդացման աստիճանը մեծ է.

HNO

2SO3

2SO4

HClO

Տարրի լիցքի մեծացումը և, դրա հետ կապված, շառավղի փոքրացու-

մը համատեղ հանգեցնում են R-OH կապի ամրացմանը և, ընդհակառակը,

RO-H կապի թուլացմանը:

Որոշ թթվածնավոր թթուներ հանդես

են

գալիս օրթո-

և մետա-

ձևերով: Օրինակª

–H

3PO4

HPO

օրթոֆոսֆորական

մետաֆոսֆորական

թթու

-H

4SiO4

2SiO3

օրթոսիլիկաթթու

մետասիլիկաթթու

Ինչպես տեսնում եք, օրթո- և մետա- ձևերը միմյանցից տարբերվում են

ընդամենը մեկ մոլեկուլ ջրով: Գոյություն ունեն նաև երկթթուներ, որոնք

առաջանում ենª թթվի երկու մոլեկուլից մեկ մոլեկուլ ջուր պոկելով: Օրինակª

-H

3PO4

4P2O7

-H

2SO4

2S2O7

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Պարբերական համակարգի IV խմբի տարրերի հետևյալ թթուներըª

H₂CO₃, H₂GeO₃, H₂SnO₃, H₂SiO₃, դասավորե°քª ըստ թթվային ուժի մեծաց-

ման:

2. Ալ յումինի սուլֆատի լուծույթի վրա կաթիլներով ավելացրել են I և

փուլերում մեկ նյութի« իսկ III և IV փուլերումª մեկ այլ նյութի լուծույթ£

III

(SO

4)3

→

Նստվածք

→

Լուծույթ

→

Նստվածք

→

Լուծույթ

Ի±նչ նյութեր կարող են լինել դրանք£ Գրե°ք ռեակցիաների հավասա-

րումները£

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

3. Համարակալված երեք փորձանոթներում տրված են հետևյալ նյութե-

րի ջրային լուծույթներըª 1) BaCl₂-ի և Ա անհայտ նյութի լուծույթների խառ-

նուրդ« 2) K₃PO₄, 3) KOH: Ցանկացած երկու փորձանոթի հեղուկների խառ-

նումից որևէ փոփոխություն չի դիտվում« այնինչ երեք փորձանոթների լու-

ծույթների խառնումից գոյանում է նստվածք£ Ա նյութը կարող է լինելª

ա) HCl

բ) NaOH

գ) KCl

դ) NaNO₃

4. Թթվի և հիմքի միջև ընթացող հետևյալ ռեակցիայումª

HA + MeOH = MeA + H₂O

պարզվել է« որ m(MeA) - m(HA) = 11 գ, իսկ m(H

2O) = 9 գ:

Գտե°ք մետաղը£ Ներկայացրե°ք A թթվային մնացորդի բանաձևերի

հնարավոր տարբերակներ£

5. 58,8 գ ծծմբական թթու պարունակող 100 գ լուծույթը մշակել են

33,6 գ կալիումի հիդրօքսիդով և 24 գ նատրիումի հիդրօքսիդով£ Գտե°ք

սուլֆատների զանգվածային բաժինները (%) ստացված լուծույթում£

¢ 4.8

ԻՈՆԱՓՈԽԱՆԱԿԱՅԻՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Ինչպես գիտեք ¢ 4.5-ից, փոխանակման ռեակցիաներն ընթանում են եր-

կու բարդ նյութերի միջև, երբ փոխանակվում են դրանց բաղադրիչ մասերը:

Հայտնի է նաև, որ գործնականում տեղի են ունենում այն փոխանակման

ռեակցիաները, որոնց հետևանքով գոյանում է նստվածք, գազ կամ թույլ

էլեկտրոլիտ, մասնավորապեսª ջուր: Հարց է ծագում, թե ինչու են միայն այդ

պայմաններից որևէ մեկի առկայությամբ ընթանում նշված ռեակցիաները:

Ո±րն է այն ՙշարժիչ ուժը՚, որ դրանք իրականություն է դարձնում: Այս հար-

ցերի պատասխանները կարելի է գտնել, եթե համադրենք էլեկտրոլիտների

դիսոցման և քիմիական հավասարակշռության մասին տեսությունները:

Փոխանակման ռեակցիաները հիմնականում իրականացվում են ջրա-

յին լուծույթներում, որոնց մասնակցում են գերազանցապես թթուներ, հիմ-

քեր և աղեր: Դա նշանակում է, որ լուծույթում առկա են իոններ, և փոխազ-

դեցությունը կարող է կատարվել հենց դրանց միջև: Այդպիսի ռեակցիանե-

րը կոչվում են նաև իոնափոխանակային, քանի որ փոխանակումը կատար-

վում է իոնների միջև: Ներկայացնենք վերը նշված պայմաններով փոխա-

նակման ռեակցիաներն առանձին-առանձին:

1. Թույլ էլեկտրոլիտի, մասնավորապես ջրի գոյացում: Հայտնի է,

որ թթվի և հիմքի միջև ռեակցիաները, որ կոչվում են չեզոքացման, գործ-

նականում ընթանում են մինչև վերջ, ելանյութերը գրեթե ամբողջությամբ

վերածվում են վերջանյութերի: Օրինակª

Գլուխ 4

HCl + NaOH = NaCl + H

(4.8.1)

Ելանյութերի լուծույթներում թթուն և հիմքը, լինելով ուժեղ էլեկտրոլիտ-

ներ, գրեթե լրիվ դիսոցված ենª առաջացնելով հետևյալ իոնները.

HCl L H⁺ + Cl^-

(4.8.2)

NaOH L Na⁺ + OH^-

(4.8.3)

Քաոսային շարժման ընթացքում իոնները կարող են միմյանց հանդի-

պել, միայն թե նույնալիցք իոնների հանդիպումը խիստ դժվար է, քանի որ

դրանց միջև գործում են էլեկտրաստատիկ վանողության ուժեր: Բացի այդ,

հայտնի չեն H⁺ և Na⁺, ինչպես նաև Cl^- և OH^- իոնների միացման արգասիք-

ներ: Մնում է քննարկել տարալիցք H⁺, OH^- և Na⁺, Cl^- իոնների զույգերի

միջև փոխազդեցության հնարավորությունը:

Ջրային լուծույթում չեն կարող միաժամանակ գոյություն ունենալ շատ

H⁺ և OH^- իոններ, որովհետև դրանց հանդիպման և միացման արդյունքում

գոյանում է չափազանց թույլ էլեկտրոլիտª ջուր.

H⁺ + OH^- L H

(4.8.4)

Այս հավասարակշռությունը շատ մեծ չափով տեղաշարժված է աջ, քա-

նի որ հակառակ գործընթացը, այսինքնª ջրի դիսոցումը կատարվում է

աննշան չափով: Լե Շատել յեի սկզբունքի համաձայնª (4.8.2) և (4.8.3) հա-

վասարակշռությունները ռեակցիայի ընթացքում շարունակ տեղաշարժվում

են աջ, քանի որ H⁺ և OH^- իոնների կոնցենտրացիաները շարունակ փոք-

րանում են: Ի վերջո ելանյութերն ամբողջությամբ սպառվում են:

Լուծույթում առկա տարալիցք Na⁺ և Cl^- իոնների հանդիպումը միմյանց

հետ, անշուշտ, հնարավոր է, սակայն դրանց միացումը տեղի չի ունենում,

որովհետև NaCl-ը, ուժեղ էլեկտրոլիտ լինելով, ձգտում է լինելու դիսոցված

վիճակում:

Այսպիսովª (4.8.1) ռեակցիան իրականում H⁺ և OH^- իոնների միջև է, և

այդ ռեակցիայի կրճատ իոնական հավասարումն ունի (4.8.4)-ի տեսքը:

Շարադրվածից բխում է, որ այն բոլոր չեզոքացման ռեակցիաները,

որոնք ընթանում են ուժեղ թթվի և ուժեղ հիմքի միջև, պետք է ներկայացվեն

նույն կրճատ իոնական հավասարումով: Սրա մասին է վկայում նաև այն

փաստը, որ այդպիսի չեզոքացման ռեակցիաների ջերմություններըª ΔH,

նույնն են և պայմանավորված են հենց (4.8.4) ռեակցիայով:

Ինքնուրույն ներկայացրե°ք հետևյալ ուժեղ թթուներիª H

2SO4, HNO3, և

ուժեղ հիմքերիª KOH, Ca(OH)

2, միջև ռեակցիաների մոլեկուլային, լրիվ և

կրճատ իոնական հավասարումները:

Չեզոքացման ռեակցիան կարող է տեղի ունենալ նաև անլուծելի հիմ-

քի և ուժեղ թթվի միջև: Օրինակª

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Fe(OH)

+ 2HCl = FeCl

+ 2H

Այս դեպքում կրճատ իոնական հավասարումն ունի այսպիսի տեսք.

Fe(OH)

+ 2H⁺ = Fe²⁺ + 2H

Թույլ էլեկտրոլիտի առաջացմամբ իոնափոխանակային ռեակցիաների

օրինակներ

են նաև

աղի և ուժեղ թթվի միջև ռեակցիաները, որոնց

հետևանքով գոյանում է թույլ թթու: Օրինակª

(CH

3COO)2Ca + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2CH3COOH

3COO^- + H⁺ = CH3COOH

Այստեղ ուժեղ թթուն դուրս է մղում թույլին իր աղի ջրային լուծույթից:

2. Գազի գոյացում: Նատրիումի սուլֆիդի և աղաթթվի միջև ռեակ-

ցիան նույնպես ընթանում է մինչև վերջ, որովհետև աղից ու թթվից գոյա-

ցած S^2- և H⁺ իոնները շարունակ միանում են իրարª առաջացնելով ջրում

քիչ լուծելի գազային նյութ.

2S + 2HCl = 2NaCl + H2S ↑

S^2- + 2H⁺ = H

Այս օրինակում դրսևորվում է ոչ միայն գազի, այլև թույլ էլեկտրոլիտի

2S-ը թույլ թթու է) առաջացման գործոնը: Նմանատիպ ռեակցիաներ են

նաև կարբոնատների և սուլֆիտների փոխազդեցությունները, ուժեղ թթու-

ների կամ ամոնիումի աղերի փոխազդեցությունը ալկալիների հետ.

2CO3 + 2HNO3 = 2NaNO3 + CO2↑ + H2O

2SO3 + H2SO4 = K2SO4 + SO2 ↑ + H2O

CaCO

+ 2HCl = CaCl

+ CO

2↑ + H2O

(NH

4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2NH3↑ + 2H2O

Ներկայացրե°ք այս ռեակցիաների կրճատ իոնական հավասարումնե-

րըª նկատի ունենալով, որ կալցիումի կարբոնատն անլուծելի է և գրվում է

չդիսոցված ձևով:

3. Նստվածքի գոյացում: Այս դեպքերում ևս ռեակցիաներն ընթանում են

մինչև վերջ, որովհետև իոնները, միմյանց միանալով, առաջացնում են լուծույ-

թից հեռացող պինդ նյութերª աղեր, հիդրօքսիդներ, թթուներ: Օրինակª

BaCl

+ CuSO

= BaSO

4↓ + CuCl2

Ba²⁺ + SO^2-

= BaSO

4↓

FeCl

+ 3KOH = Fe(OH)

3↓ + 3KCl

Գլուխ 4

Fe³⁺ + 3OH^- = Fe(OH)

3↓

2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓

SiO^2-+ 2H+ = H

2SiO3↓

Վերոբերյալ օրինակներից կարելի է նկատել, որ իոնափոխանակային

ռեակցիաների շարժիչ ուժը իոններիª միմյանց հետ միանալու ձգտումն է,

որի հետևանքով գոյանում են լուծույթից հեռացող նստվածք կամ գազ և

կամ լուծույթում գոյացող թույլ էլեկտրոլիտ:

Յուրատեսակ իոնափոխանակային ռեակցիա է տեղի ունենում, երբ

ջրում անլուծելի որոշ պինդ նյութեր հպման մեջ են դրվում որևէ էլեկտրո-

լիտի լուծույթի հետ: Թեև տեսանելի փոփոխություններ չեն կատարվում

պինդ նյութի հետ (մնում է անլուծելի), սակայն վերջինիս բյուրեղացանցում

գտնվող կատիոնները կարող են փոխանակվել լուծույթում գտնվող էլեկտ-

րոլիտի կատիոնների հետ: Այսպիսի ՙիոնափոխանակիչները՚ կոչվում են

կատիոնիտներ: Օրինակ, երբ RH բաղադրությամբ կատիոնիտի շերտի մի-

ջով աղի, դիցուքª NaCl-ի լուծույթ է անցկացվում, տեղի է ունենում ջրած-

նի իոնների փոխանակում նատրիումի իոնների հետ.

RH + Na⁺ = RNa + H⁺

Անիոնիտների պարագայում փոխանակվում են լուծույթի անիոնները:

Ծովի ջրից կալիում կորզում են մեծ ընտրողականությամբ օժտված պոլիմերային

կատիոնիտի միջոցով, որի մոլեկուլում առկա է կառուցվածքային հետևյալ դրվագը:

Ծովի ջուրն անցկացնելով կատիոնիտ պա-

րունակող խողովակի միջովª NH խմբի ջրածի-

նը հեշտությամբ փոխանակվում է կալիումի

կատիոնով: Հագենալուց հետո կատիոնիտը

լցնում են աղաթթվի խիտ լուծույթի մեջ, որում

կատարվում է հակառակ գործընթացը:

Կատիոնիտի ակտիվությունը վերականգնվում է, իսկ լուծույթում գոյացած

կալիումի քլորիդից այնուհետև էլեկտրամետաղարտադրական եղանակով ստա-

նում են մետաղը:

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ո±ր

դեպքում կարող է դիտվել գազի անջատում, եթե միմյանց

խառնվեն հետևյալ իոններ պարունակող լուծույթներª ա) H⁺ և OH^-, բ) H⁺

գ) Ag⁺ և Br^-, դ) NH⁺

և OH^-, ե) CH₃COO^- և H⁺: Գրե°ք հնարավոր

բոլոր ռեակցիաների կրճատ իոնական հավասարումները:

2. Ո±ր

դեպքում կդիտվի տեսանելի

փոփոխություն,

եթե BaCl₂

պարունակող ջրային լուծույթի վրա ավելացվի իոն պարունակող լու-

բ) NO^-

ե) CH₃COO^-: Ճիշտ պատասխանը

կարելի է գտնել ներքոբերյալ շարքերից մեկում.

1. դ, ե

3. ա, բ, դ

2. ա, դ

4. գ, դ, ե

3. Պղնձի սուլֆատի կապույտ լուծույթի մեջ դանդաղորեն անցկաց-

նում են ծծմբաջրածին£ Նկարագրե°ք« թե ինչ փոփոխություններ կարող են

դիտվելª պատասխանելով հետևյալ հարցերին© ա) լուծույթի կապույտ

գույնը կանհետանա անմիջապ

±ս« թե± կպահպանվի մինչև ռեակցիայի

ավարտը« բ) կառաջանա± սև նստվածք« թե± նշված պայմաններում դրա

առաջացումը բացառվում է« գ) լուծույթը ձեռք կբերի± մի այլ գույն£ Տվե°ք

հիմնավոր պատասխան£

4. Ի±նչ զանգվածով կալիումի քլորիդ պետք է տալ հողին« որ համար-

ժեք լինի 69 կգ պոտաշինª K₂CO₃:

5. Տրված է կալիումի հիդրօքսիդի 400 գ 5,6 %-անոց լուծույթ, որը

չեզոքացրել են անհրաժեշտ քանակով 7,3 %-անոց աղաթթվով£ Որոշե°ք

աղի զանգվածային բաժինը (%) ստացված լուծույթում£

¢ 4.9

ՀԻԴՐՈԼԻԶ

Որոշ չեզոք աղերի ջրային լուծույթներն, իրոք, չեզոք են և չեն ցուցաբե-

րում թթվային կամ հիմնային հատկություն, օրինակª NaCl, KNO

3, Li2SO4 աղե-

րի ջրային լուծույթները: Հակառակ դրանցª մի շարք այլ աղեր ջրում լուծե-

լիս լուծույթը ձեռք է բերում թթվային կամ հիմնային հատկություն: Այդպիսի

աղերի օրինակ կարող են լինել Na

2CO3, K2S, FeCl3, CH3COONH4 և այլն: Այդ

հետաքրքրական երևույթի պատճառը հիդրոլիզն է, այսինքնª ջրի ազդեցու-

թյամբ աղի ՙքայքայումը՚, որի հետևանքով գոյանում է թթու կամ հիմք:

Ընդհանրապես աղերը կարելի է դիտել որպես հիմքի և թթվի փոխազ-

դեցության արգասիքª կազմված հիմքի կատիոնից և թթվի անիոնից: Ըստ

հիդրոլիզիª աղերը կարելի է բաժանել 4 խմբի:

Գլուխ 4

1. Աղեր, որոնք կազմված են ուժեղ հիմքի կատիոնից և ուժեղ թթվի

անիոնից, օրինակª KCl, Ca(NO

3)2, Na2SO4 և այլն: Սրանք հիդրոլիզի չեն են-

թարկվում, և ջրային լուծույթի միջավայրը չեզոք է:

2. Աղեր, որոնք կազմված են ուժեղ հիմքի կատիոնից և թույլ թթվի

անիոնից, օրինակª Na

2CO3, K2S, K2SO3 և այլն: Այսպիսի աղերը ենթարկվում

են հիդրոլիզի, և լուծույթը դառնում է հիմնային:

Քննարկենք նատրիումի կարբոնատի հիդրոլիզը, որը կարող է ընթա-

նալ երկու փուլով: Նախ գրենք աղի դիսոցման հավասարումը, որից հետո

վերլուծենք, թե որ իոնը (կատի

±նը, թ

անիոնը) կարող է փոխազդել ջրի

մոլեկուլի հետ.

2CO3 L 2Na⁺ + CO2-3

(4.9.1)

Նատրիումի կատիոնը, լինելով ուժեղ հիմքի

բաղադրիչ, ձգտում

լինելու

դիսոցված վիճակում

և չի

փոխազդում ջրի հետ: Կարբոնատ

անիոնը, ընդհակառակը, լինելով թույլ թթվի իոն, ձգտում է վերածվելու

թթվի մոլեկուլի. առաջին փուլում ջրի մեկ մոլեկուլից պոկում և իրեն է

միացնում ջրածնի մեկ կատիոնª վերածվելով հիդրոկարբոնատ անիոնի.

CO^2-

+ HOH L HCO^-

+ OH^-

(4.9.2)

Այդ փոխազդեցության հետևանքով աղի լուծույթում ի հայտ են գա-

լիս ավելցուկային հիդրօքսիդ անիոններ, այսինքնª լուծույթի միջավայրը

դառնում է հիմնային:

Նշված աղի հիդրոլիզի մոլեկուլային հավասարումը կստացվի ինքնա-

բերաբար, եթե գումարենք վերը բերված երկու հավասարումները.

2CO3 + HOH L NaHCO3 + NaOH

(4.9.3)

Ընդհանրապես, աղի հիդրոլիզը ներկայացնելիս պետք է առաջնորդվել

հետևյալ կանոններով.

ա)

Գրել աղի դիսոցման հավասարումը, որից ակնհայտ է դառնում, թե որ

իոնը (կատի

±նը, թ

անիոնը կամ թերևս և° կատիոնը, և° անիոնը) կա-

րող է փոխազդել ջրի հետ:

բ)

Գրել հիդրոլիզի կրճատ իոնական հավասարումը ջրի մեկ մոլեկուլի

հետ, որից կարելի է եզրակացություն անել, թե ինչ միջավայր է ունե-

նում լուծույթը: Հավասարումը կազմելիս պետք է հետևել, որ չխախտ-

վի լիցքի պահպանման օրենքը. ձախ և աջ կողմերում լիցքերը պետք

է լինեն հավասար:

գ) Հիդրոլիզի մոլեկուլային հավասարումը

գրելու համար պարզապես

պետք է գումարել առաջին երկու հավասարումներըª անհրաժեշտու-

թյան դեպքում դրանք նախապես բազմապատկելով համապատասխան

գործակիցներով:

դ)

Աղի հիդրոլիզը դարձելի ռեակցիա է, ընթանում է քիչ չափով, ամենու-

րեք պետք է դնել դարձելիության նշան:

100

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Վերևում ներկայացվածը Na

2CO3-ի հիդրոլիզի 1-ին փուլն է, որը կարող

է շարունակվել 2-րդ փուլովª գոյացած NaHCO

3-ի հիդրոլիզով.

NaHCO

L Na⁺ + HCO^-

HCO^-

+ HOH L H

(4.9.4)

2CO3 + OH^-

NaHCO

+ HOH L NaOH + H

2CO3

Ածխաթթուն չի գրվում քայքայված վիճակով (CO

2 + H2O), ինչպես սո-

վորաբար դա արվում է այլ տեսակի ռեակցիաներում, քանի որ այստեղ

առաջանում է աննշան քանակով: Ընդհանրապես, հիդրոլիզի 2-րդ փուլն

ընթանում է ավելի քիչ չափով, քանի որ (4.9.4) ռեակցիայի հավասարա-

կշռության վրա ազդում է OH^- իոնի կոնցենտրացիայի մեծացման գործո-

նըª պայմանավորված 1-ին փուլով գոյացած և լուծույթում առկա OH^- իոն-

ներով (4.9.2): Համաձայն Լե Շատել յեի սկզբունքիª (4.9.4) ռեակցիայի հա-

վասարակշռության դիրքը տեղաշարժվում է դեպի ձախ:

3. Աղեր, որոնք կազմված են թույլ հիմքի կատիոնից և ուժեղ թթվի

անիոնից, օրինակª FeCl

3, Cu(NO3)2, Al2(SO4)3 և այլն: Սրանք ենթարկվում են

հիդրոլիզի, և միջավայրը թթվային է: Օրինակª

FeCl

L Fe³⁺ + 3Cl^-

Fe³⁺ + HOH L (FeOH)²⁺ + H⁺

FeCl

+ HOH L (FeOH)Cl

+ HCl

Պայմաններ ստեղծելիս, օրինակª տաքացնելիս, այս աղը կարող է զգա-

լի չափով հիդրոլիզվել նաև 2-րդ և 3-րդ փուլերով: Ինքնուրույն կազմե°ք

դրանց հավասարումները:

4. Աղեր, որոնք կազմված են թույլ հիմքի կատիոնից և թույլ թթվի անիո-

նից, օրինակª CH

3COONH4, (NH4)2S և այլն: Սրանք ենթարկվում են հիդրոլի-

զի, միջավայրը, սակայն, չեզոք է կամ մոտ է չեզոքին: Այս դեպքում հիդրո-

լիզը կատարվում է ավելի մեծ չափով, որովհետև ջրի հետ փոխազդում են և°

կատիոնը, և° անիոնը:

Այս տեսակի աղերի օրինակները շատ չեն, քանի որ դրանց մեծ մասը

ջրում անլուծելի է, իսկ հիդրոլիզի մասին խոսք կարող է լինել միայն այն

դեպքում, երբ աղը լուծելի է: Հարմար օրինակներ են ամոնիումի աղերը,

որովհետև դրանց գերակշիռ մասը լուծելի է.

3COONH4 L CH3COO^- + NH⁴

NH⁺

+ HOH L NH

4OH + H⁺

3COO^- + HOH L CH3COOH + OH^-

Լուծույթում չեն կարող միաժամանակ շատ լինել ջրածնի և հիդրօքսիդ

իոնները, որոնք, միանալով իրար, վերածվում են ջրի մոլեկուլների: Այդ

պատճառով էլ միջավայրը չեզոք է.

101

Գլուխ 4

H⁺ + OH^- L H

Մոլեկուլային հավասարումը համապատասխան կրճատումներից հետո

ստանում է հետևյալ տեսքը.

3COONH4 + HOH L CH3COOH + NH4OH

Աղի հիդրոլիզը աղի իոնների և ջրի մոլեկուլների միջև տեղի

ունեցող իոնափոխանակային ռեակցիա է, որի հետևանքով գոյա-

նում է թույլ թթու կամ թույլ հիմք:

Հիդրոլիզի խորությունը գնահատելու համար օգտագործվում է ՙհիդ-

րոլիզի աստիճան՚ հասկացությունը, որը, ինչպես և դիսոցման աստի-

ճանը, նշանակվում է α տառով: Սա հիդրոլիզի ենթարկված աղի նյու-

թաքանակի (n) հարաբերությունն է լուծույթ ներմուծված աղի նյութաքա-

նակին (N).

կամ

• 100 %

(4.9.5)

Ինչպես արդեն նշվել է, հիդրոլիզը կատարվում է քիչ չափով, α-ն ար-

տահայտվում է տոկոսի մասերով կամ մի քանի տոկոսով: Նկատի° ունեցեք,

որ հիդրոլիզի հակադարձ ռեակցիան չեզոքացման ռեակցիան է:

Հիդրոլիզի աստիճանը կախված է պայմաններից, առաջին հերթինª լու-

ծույթի կոնցենտրացիայից և ջերմաստիճանից:

ա) Լուծույթի նոսրացման հետ աղի հիդրոլիզի աստիճանը մեծանում է,

հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է աջ:

բ) Ջերմաստիճանի բարձրացումը նույնպես մեծացնում է հիդրոլիզի աս-

տիճանը, քանի որ հիդրոլիզը ջերմակլանիչ ռեակցիա է, և Լե Շատել-

յեի սկզբունքով հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է աջ:

Հիդրոլիզի աստիճանը կարող է փոխվել դրսից ներմուծված ուժեղ թթվի

կամ հիմքի քիչ քանակներից: Այս ձևով կարելի է ճնշել հիդրոլիզը (փոք-

րացնել α-ն) կամ, ընդհակառակը, խորացնել այն (մեծացնել α-ն):

Հիդրոլիզը լայնորեն օգտագործվում է քիմիական արդյունաբերությու-

նում. այն կարևոր դեր է խաղում նաև օրգանիզմների կենսագործունեու-

թյան մեջ:

102

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Հետևյալ աղերիցª SrCl₂, HCOOK, ZnCl₂, MgSO₄, Li₂SO₄, BaHS, որ

±նք

են ենթարկվում հիդրոլիզի:

2. Ի±նչ միջավայր կստեղծեն հետևյալ աղերը ջրում լուծելիսª ա) BaCl2,

բ) NaHSO₄, գ) KHCO₃, դ) AlCl₃, ե) KHS, զ) K₂S: Պատասխանը հիմնավորե°ք

համապատասխան հավասարումներով:

3. Կալիումի սուլֆիդը ջրում լուծելիս ենթարկվում է հիդրոլիզի£ Վեր-

ջինս ճնշելու համար անհրաժեշտ էª

1© լուծույթը տաքացնել

3© ավելացնել ուժեղ հիմք

2© ավելացնել ուժեղ թթու

4© լուծույթը նոսրացնել

4. Հետևյալ երկու չեզոք աղիª NaCl, CH₃COONH₄, ջրային լուծույթների

միջավայրը իսկապես չեզոք է£ Ինչի± մասին է դա վկայում© երկու դեպքում

էլ չկա± հիդրոլիզ« թ

գոյություն ունի այլ բացատրություն£ Տվե°ք հիմնա-

վոր պատասխան£

5. Ալ յումինի սուլֆատի և նատրիումի սուլֆիդի լուծույթներն իրար խառ-

նելիս և երկար թողնելիս գոյացել է նստվածք, որի բաղադրությունն էª

1. Al₂S₃

3. Al(OH)S

2. Al(HS)₃

4. Al(OH)₃

6. Պատրաստել են 0,04 մոլ/լ կոնցենտրացիայով կալիումի կարբոնա-

տի ջրային լուծույթ և հայտնաբերել, որ այն պարունակում է 0,002 մոլ/լ

հիդրօքսիդ իոններ: Հաշվե°ք այդ աղի հիդրոլիզի աստիճանըª ընդունե-

լով, որ հիդրոլիզն ընթացել է միայն մեկ փուլով, և որոշե°ք կարբոնատ ու

հիդրոկարբոնատ իոնների մոլային կոնցենտրացիաները:

ՕՔՍԻԴԱՑՄԱՆ-ՎԵՐԱԿԱՆԳՆՄԱՆ

¢ 4.10

ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Օքսիդացում, վերականգնում: Եթե փոխանակման ռեակցիաներում

տեղի չեն ունենում տարրերի օքսիդացման աստիճանի (ՕԱ) փոփոխություն-

ներ, ապա բոլոր տեղակալման, ինչպես նաև մի շարք միացման և քայքայ-

ման ռեակցիաներում դիտվում են ՕԱ-ի փոփոխություններ: Այդ հատկանի-

շով պայմանավորվածª նմանատիպ ռեակցիաներն առանձնացվում են մի

յուրատեսակ դասի մեջ և կոչվում օքսիդացման-վերականգնման, կարճª վե-

րօքս ռեակցիաներ:

Այն ռեակցիաները, որոնց ժամանակ տեղի են ունենում տարրե-

րի օքսիդացման աստիճանի փոփոխություններ, կոչվում են օքսի-

դացման-վերականգնման ռեակցիաներ:

103

Գլուխ 4

Եթե փոխվում է տարրի օքսիդացման աստիճանը, նշանակում է, որ

այն տալիս կամ վերցնում է էլեկտրոն: Օրինակª հետևյալ ռեակցիայում եր-

կաթի ատոմը տալիս է երկու էլեկտրոն, իսկ պղնձի իոնը վերցնում է այդ

երկու էլեկտրոնը.

Fe + CuSO

= FeSO

+ Cu

Էլեկտրոն տվող տարրը օքսիդանում է (ՕԱ-ն մեծանում է), իսկ

էլեկտրոն ընդունող տարրըª վերականգնվում (ՕԱ-ն փոքրանում է):

Այդ երկու երևույթներըª օքսիդացումը և վերականգնումը, հանդես են

գալիս միաժամանակ. չկա օքսիդացում առանց վերականգնման, և հակա-

ռակըª վերականգնում առանց օքսիդացման: Բերված ռեակցիայում մետա-

ղական երկաթըª ^oFe, վերականգնիչն է, իսկ պղնձի իոնըª Cu²⁺, կամ պղնձի

սուլֆատըª CuSO

4ª օքսիդիչը:

Էլեկտրոն տվող տարրը կամ նյութը կոչվում է վերականգնիչ, իսկ

էլեկտրոն ընդունող տարրը կամ նյութըª օքսիդիչ:

Վերօքս ռեակցիաների հավասարեցումը: Վերօքս ռեակցիաներում

նյութերը ներկայացնելիս ընդունված է պահպանել հետևյալ հերթականու-

թյունը: Ձախ կողմում նախ գրում են վերականգնիչը, ապաª օքսիդիչը, այ-

նուհետևª միջավայր ներկայացնող նյութը (եթե դրա կարիքը կա), իսկ աջ

կողմումª վերականգնիչի օքսիդացման արգասիքը, ապաª օքսիդիչի վերա-

կանգնման արգասիքը և հետոª մյուս նյութերը: Օրինակª

FeSO

+ KMnO

+ H

2SO4 = Fe2(SO4)3

+ MnSO

+ K

2SO4 + H2O

Վերօքս ռեակցիաների հավասարումներում քանակաչափական գործա-

կիցների ընտրությունը սովորական եղանակով հաճախ առաջացնում է

դժվարություններ: Այդ պատճառով այդպիսի ռեակցիաների հավասարեց-

ման համար օգտագործում են էլեկտրոնային հաշվեկշռի եղանակը, որը

հիմնված է տված և վերցրած էլեկտրոնների թվի հավասարեցման վրա:

Սա ձեզ ծանոթ է ՙՔիմիա 8՚ դասընթացից: Գրված ռեակցիան հավասա-

րեցնենք էլեկտրոնային հաշվեկշռի եղանակով.

Fe — 1e → Fe

Mn + 5e → Mn

104

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Էլեկտրոնները հավասարեցնելու համար

առաջին կիսառեակցիան

բազմապատկում են 5 գործակցով, իսկ երկրորդըª 1-ով: Միայն թե այստեղ

նպատակահարմար է այդ գործակիցները կրկնապատկել, քանի որ հավա-

սարման աջ մասումª երկաթի աղի բանաձևում, մետաղի ատոմները հան-

դես են գալիս զույգ թվով.

10FeSO

+ 2KMnO

+ H

2SO4 = 5Fe2(SO4)3

+ 2MnSO

+ K

2SO4 + H2O

Հավասարեցումը դեռևս ավարտված չէ, մյուս տարրերը հավասարեցնում

են սովորական եղանակով: Ինչպես տեսնում եք, աջ կողմում երկաթի, ման-

գանի և կալիումի իոնների կապման համար անհրաժեշտ է 18SO^2-

իոն,

որոնցից 10-ը անցել են ելանյութ FeSO

4-ից: Մնացած ութը պետք է ապահովի

ծծմբական թթուն, հետևաբար դրա առջև պետք է դնել 8 գործակից: Ջրածնի

և թթվածնի ատոմները հավասարեցնելու համար ջրի առջև դարձյալ գրվում

է 8 գործակիցը: Հավասարումը վերջնականապես կունենա այսպիսի տեսք.

10FeSO

+ 2KMnO

+ 8H

2SO4 = 5Fe2(SO4)3

+ 2MnSO

+ K

2SO4 + 8H2O

Որպես կապող նյութ կարող է հանդես գալ վերականգնիչը կամ օքսի-

դիչը: Օրինակª

Cu + HNO

(նոսր) = Cu(NO

3)2

+ NO + H

Cu — 2e → Cu

N + 3e → N

Հավասարումից և էլեկտրոնային հաշվեկշռից երևում է, որ 2HNO

3-ը

վերածվել է 2NO-ի: Պղնձի իոնները կապելու համար անհրաժեշտ է 6NO^-,

այսինքնª ևս 6HNO

3, ընդհանուր թիվը դառնում է 2 + 6 = 8: Սա նշանակում է

նաև, որ ջրի առջև պետք է դնել 4 գործակիցը.

3Cu + 8HNO

= 3Cu(NO

3)2

+ 2NO + 4H

Լուծույթներում

էլեկտրոլիտների մասնակցությամբ ընթացող վերօքս

ռեակցիաները կարելի է հավասարեցնել նաև իոնաէլեկտրոնային եղանա-

կով, որը ներկայացվում է բուհական դասընթացում:

Վերօքս ռեակցիաների տեսակները: Վերօքս ռեակցիաներն իրենց

հերթին բաժանվում են երեք խմբիª միջմոլեկուլային, ներմոլեկուլային և

անհամամասնական:

1. Միջմոլեկուլային են կոչվում այն վերօքս ռեակցիաները, որոնցում օք-

սիդիչ և վերականգնիչ տարրերը տարբեր նյութերում են: Վերևում ներ-

կայացվածները հենց միջմոլեկուլային վերօքս ռեակցիաներ են:

105

Գլուխ 4

2. Ներմոլեկուլային վերօքս ռեակցիաներում օքսիդիչ

և վերականգնիչ

տարրերը միևնույն նյութում են. մի տարրն օքսիդանում է, մյուսըª վե-

րականգնվում: Օրինակª

O , t

⎯

2KClO

2KCl + 3O

–2

2O — 4e → O

-1

Cl + 6e → Cl

Այլ օրինակներª

(NH

4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O

2O2 = 2H2O + O2

3. Անհամամասնական են կոչվում այն վերօքս ռեակցիաները, որոնցում օք-

սիդիչը և վերականգնիչը մեկ նյութում գտնվող միևնույն տարրն է. ատոմ-

ների մի մասն օքսիդանում է, մյուս մասըª վերականգնվում: Օրինակª

-1

4KClO

⎯⎯→ KCl + 3KClO

Cl — 2e → Cl

-1

Cl + 6e → Cl

Այլ օրինակներª

+ 2KOH = KCl + KClO + H

2NO

+ H

2O = HNO3 + HNO2

Արդյունաբերությունում և լաբորատորիայում լայնորեն օգտագործվում

են հետևյալ վերականգնիչներն ու օքսիդիչները.

վերականգնիչներª C, CO, H

2, CH4, HCl, N2H4 (հիդրազին), սպիրտներ, մե-

տաղներ (Mg, Al, Zn, Fe) և այլն,

օքսիդիչներª O

2, O3, F2, KClO3, KClO4, H2O, HNO3, H2SO4 (խիտ), KMnO4 և այլն:

Վերօքս ռեակցիաներ տեղի են ունենում բնության մեջª անկենդան և

կենդանական աշխարհում: Քիմիական արդյունաբերությունում հանքանյու-

թերից մետաղների, ինչպես նաև ծծմբական թթվի, ամոնիակի, ազոտա-

կան թթվի և այլ քիմիական նյութերի ստացման հիմքում ընկած են վերօքս

ռեակցիաներ: Լայն տարածում ստացած էլեկտրական հոսանքի բոլոր քի-

միական աղբյուրներումª գալվանական սնուցիչներում, կուտակիչներում,

վառելիքային սնուցիչներում, օգտագործվում են վերօքս ռեակցիաներ:

106

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

Գրե°ք ռեակցիաների իոնական հավասարումներª ա) երկաթի և

ծծմբական թթվի նոսր լուծույթի միջև« բ) կալիումի բրոմիդի լուծույթի և

քլորի միջև« գ) մետաղական մագնեզիումի և պղնձի նիտրատի լուծույթի

միջև£

Էլեկտրոնային հաշվեկշռի

եղանակով հավասարեցրե°ք հետևյալ

վերօքս ռեակցիաներըª աստղանիշերի փոխարեն գրելով համապատաս-

խան նյութերի բանաձևեր.

HCl + KMnO

→ Cl

+ MnCl

+ * + *

Mg + HNO

(ն) → Mg(NO

3)2

+ N

+ *

3. Վերօքս ռեակցիաների ո±ր դասերին են պատկանում հետևյալ ուրվա-

գրերով ներկայացված ռեակցիաները©

HCl + MnO₂ → Cl₂ + MnCl₂ + H₂O

NO₂ + O₂ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

KClO₃ → KCl + KClO₄

KClO₃ → KCl + O₂

Հավասարեցման համար օգտագործե°ք

էլեկտրոնային հաշվեկշռի

եղանակը£

4. Որոշակի ծավալով ամոնիակը ենթարկել են մասնակի քայքայման

և ստացված 22,4 լ գազային խառնուրդն անցկացրել ավելցուկով վերց-

րած 189,8 գ աղաթթվի միջով: Լուծույթում գոյացած աղի զանգվածային

բաժինը կազմել է 16,05 %: Որոշե°ք ամոնիակի քայքայումից ստացված

գազային խառնուրդի բաղադրությունը (% ըստ ծավալի):

5. Քլոր գազն անցկացրել են նատրիումի սուլֆիտ պարունակող լու-

ծույթի մեջ« որի հետևանքով լուծույթում գոյացել է 0,426 գ նոր աղ£ Ելա-

յին աղի զանգվածը և քլորի ծավալը եղել ենª

1. 0,252 գ, 0,448 լ

3. 0,378 գ, 0,0672 լ

2. 0,252 գ, 0,672 լ

4. 0,378 գ, 1,344 լ

6. 3,16 գ կալիումի պերմանգանատը մշակել են ավելցուկով վերցրած

աղաթթվով և անջատված գազը լուծել 11,2 գ կալիումի հիդրօքսիդ պա-

րունակող 46,45 գ լուծույթի մեջ (սենյակային ջերմաստիճանում): Որոշե°ք

լուծույթում գոյացած աղերի զանգվածային բաժինները (%):

107

Գլուխ 4

¢ 4.11

ԷԼԵԿՏՐՈԼԻԶ

Էլեկտրոլիզ նշանակում է էլեկտրական հոսանքով նյութի քայքայում:

Էլեկտրոլիտային դիսոցման տեսությունը քննարկելիս ասվել է, որ իոննե-

րը ստանում են ուղղորդված շարժում, երբ էլեկտրոլիտի լուծույթը կամ հա-

լույթը տեղավորում են էլեկտրական դաշտում: Դրական լիցքավորված իոն-

ներըª կատիոնները, շարժվում են դեպի բացասական էլեկտրոդըª կաթոդը,

իսկ անիոններըª դեպի դրական լիցք կրող էլեկտրոդըª անոդը:

Որպես իներտ էլեկտրոդներ սովորաբար օգտագործվում են գրաֆի-

տից, պլատինից և չժանգոտվող պողպատից պատրաստված թիթեղներ:

Կաթոդն ունի ավելցուկային էլեկտրոններ, որոնք շարունակ մատակարար-

վում են հաստատուն հոսանքի աղբյուրից, իսկ անոդն, ընդհակառակը,

ունի էլեկտրոնային մեծ պակասուրդ:

Էլեկտրոլիզն իրականացնում են էլեկտրոլի-

զարար կոչվող տաշտակում (նկ. 4.11.1), որը

պարունակում է էլեկտրոլիտի լուծույթ կամ հա-

լույթ,

և որի մեջ տեղադրվում են հաստատուն

հոսանքի աղբյուրին միացված էլեկտրոդներ:

Էլեկտրոլիզի համար չի պահանջվում հո-

սանքի մեծ լարում, բավարար է միայն մի քա-

նի վոլտը, սակայն անհրաժեշտ է հոսանքի մեծ

ուժ (ամպեր), քանի որ էլեկտրոլիզին մասնակ-

ցում են վիթխարի թվով էլեկտրոններ:

Էլեկտրոլիզն ունի մեծ կիրառություն մե-

տաղարտադրությունում և քիմիական արդյու-

Նկ. 4.11.1. Էլեկտրոլիզարարի

գծապատկերը

նաբերության զանազան ճյուղերում: Էլեկտրո-

լիզը մասնակիորեն ներկայացվել է ՙՔիմիա 9՚

դասընթացում:

Քննարկենք էլեկտրոլիզի առանձին դեպքեր:

1. NaCl-ի հալույթի էլեկտրոլիզը: Կերակրի աղը իոնական միացու-

թյուն է, հալույթում ևս դիսոցված է իոնների: Էլեկտրոլիզի ջերմաստիճա-

նը մոտ 800 °C է.

NaCl

(հալ) L Na⁺ + Cl^-

Նատրիումի կատիոնը, որ զրկված է էլեկտրոնից, մոտենալով կաթո-

դին, վերցնում է այնտեղից էլեկտրոն և վերածվում ատոմային նատրիումի:

Նատրիումի կատիոնը վերականգնվում էª ՕԱ-ն փոքրանում է, և կաթոդի

մոտ կուտակվում է մետաղական նատրիում.

(Կ) Na⁺ + 1e → Na^o

108

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Կաթոդի վրա միշտ կատարվում է վերականգնման գործընթաց:

Քլորիդ իոնը, ընդհակառակը, ունի էլեկտրոնի ավելցուկ, և անոդին մո-

տենալիս վերջինս խլում է այդ էլեկտրոնը, ու տեղի է ունենում քլորիդ իո-

նի օքսիդացում.

(Ա) Cl^- - 1e → Cl^o

2Cl^o → Cl

Երկու ատոմ, միանալով իրար, առաջացնում են քլորի մոլեկուլ: Անոդի

մոտ անջատվում է քլոր գազը:

Անոդի վրա միշտ կատարվում է օքսիդացման գործընթաց:

Կերակրի աղի հալույթի էլեկտրոլիզի ընդհանուր հավասարումն ունի

այսպիսի տեսք.

էլ

2NaCl

(հալ)

⎯⎯→ 2Na + Cl

Էլեկտրոլիտների, մասնավորապես աղերի ջրային լուծույթների էլեկտ-

րոլիզը մի փոքր ավելի բարդ է, քանի որ էլեկտրոդային գործընթացներին

կարող են մասնակից դառնալ ջրից գոյացած H⁺ և OH^- իոնները կամ հենց

ջրի մոլեկուլները: Այս դեպքերում անհրաժեշտ է հաշվի առնել կաթոդային

և անոդային գործընթացների օրինաչափությունները, որոնք կախված են

լուծույթում առկա կատիոնների և անիոնների բնույթից:

Կաթոդային օրինաչափություններ

ա. Եթե աղի մետաղը էլեկտրաքիմիական շարքում լիթիումից մինչև

ալ յումինն է (ներառյալ), օրինակª K, Na, Ca, ապա կաթոդի մոտ վերա-

կանգնվում է ոչ թե մետաղի կատիոնը, այլ ջուրը:

բ. Եթե աղի մետաղը ալ յումինից հետո էª մինչև ջրածինը, օրինակª Zn, Ni,

Fe, ապա կաթոդի մոտ վերականգնվում են և° ջուրը, և° մետաղի կատիոնը:

գ. Եթե աղի մետաղը ջրածնից հետո է, օրինակª Cu, Ag, ապա վերա-

կանգնվում է միայն մետաղը, իսկ ջրի հետ փոփոխություն տեղի չի ունենում:

Անոդային գործընթացներ

դ. Եթե աղի անիոնը անթթվածին թթվից է, օրինակª Cl^-, Br^-, Ι^-, S^2-(բացի

F^--ից), ապա անոդի մոտ օքսիդանում է անիոնը, իսկ ջուրը մնում է ան-

փոփոխ:

ե. Եթե անիոնը թթվածնավոր թթվից է, օրինակª SO^2-

4 , NO-3, C

ապա օքսիդանում է միայն ջուրը, իսկ անիոնը մնում է անփոփոխ:

Ներկայացնենք աղերի ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզի մի քանի բնո-

րոշ դեպք:

2. NaCl-ի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզը: Թեև լուծույթում աղը լրիվ

դիսոցված էª

NaCl

(ջր) L Na⁺ + Cl^-

սակայն կաթոդի մոտ վերականգնվում է միայն ջուրը (ա. կետ).

(Կ) 2H

2O + 2e → H2 + 2OH^-

Այս կիսառեակցիան կոչվում է ջրի կաթոդային վերականգնում:

109

Գլուխ 4

Անոդի վրա օքսիդանում է քլորիդ իոնը (դ. կետ).

(Ա) 2Cl^-

- 2e → Cl

Ընդհանրապես, էլեկտրոլիզի գումարային հավասարումը գրելու հա-

մար անհրաժեշտ է առաջին հերթին հաշվի առնել կաթոդային և անոդա-

յին

գործընթացներին մասնակցող էլեկտրոնների հավասարության պայ-

մանը: Էլեկտրոնները հավասարեցնելու համար համապատասխան հավա-

սարումները պետք է բազմապատկել անհրաժեշտ գործակիցներով: Միայն

դրանից հետո կարելի է գումարել հավասարումներըª կատարելով անհրա-

ժեշտ կրճատումները ձախ և աջ մասերում:

Կերակրի աղի էլեկտրոլիզի կաթոդային և անոդային կիսառեակցիա-

ների հավասարումներից երևում է, որ էլեկտրոնների թիվը նույնն է, մնում

է միայն դիսոցման հավասարումը բազմապատկել 2 գործակցովª 2 Cl^- իոն

ունենալու համար: Նշված հավասարումները գումարելուց ու կրճատում-

ներն անելուց հետո կստանանք էլեկտրոլիզի վերջնական հավասարումը.

էլ

2NaCl + 2H

⎯⎯→ H

+ Cl

+ 2NaOH

Աջ կողմում գրվում են նախª կաթոդի, ապաª անոդի վրա անջատվող,

այնուհետևª լուծույթում գոյացող նյութերը:

Նատրիումի քլորիդի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզով արդյունաբերությու-

նում մեծ քանակներով ստանում են ջրածին, քլոր և նատրիումի հիդրօքսիդ:

Այդ ճանապարհով ստանում են նաև այլ ալկալիներª LiOH, KOH և այլն:

3. CuCl

2-ի էլեկտրոլիզը: Եթե հաշվի առնենք գ. և դ. կետերը, ապա

այս աղի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզը կգրվի այսպես.

էլ

CuCl

2 (ջր)

⎯⎯→ Cu + Cl

Ինքնուրույն կազմե°ք կաթոդային և անոդային կիսառեակցիաների հա-

վասարումները:

4. CuSO

4-ի էլեկտրոլիզը: Եթե կաթոդի վրա վերականգնվում է մետա-

ղը (գ. կետ), ապա անոդի վրա պետք է օքսիդանա ջուրը (ե. կետ).

CuSO

L Cu²⁺ + SO^2-

(Կ) Cu²⁺ + 2e → Cu^o

Ջրի մոլեկուլում կարող է օքսիդանալ միայն թթվածինը (ՕԱ= -2), և O

առաջանալու համար անոդին պետք է տրվի 4 էլեկտրոն.

(Ա) 2H

- 4e →

+ 4H⁺

110

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Այս կիսառեակցիան էլ կոչվում է ջրի անոդային օքսիդացում:

Նախքան վերջին երեք հավասարումները գումարելը պետք է առաջի-

նը և երկրորդը բազմապատկել 2 գործակցով.

էլ

2CuSO

+ 2H

⎯⎯→ 2Cu + O

+ 2H

2SO4

Էլեկտրոլիզով ստանում են ոչ միայն զանազան անօրգանական, այլև

որոշ օրգանական նյութեր:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Կերակրի աղի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզը կարելի է այնպես

իրականացնել« որ անոդի վրա անջատվող քլորը չհեռանա լուծույթից£

Այդ

դեպքում ի±նչ ռեակցիա կընթանա էլեկտրոլիզային տաշտակում£

Որևէ կիրառություն ունի± ստացվող այդ լուծույթը« եթե այո« ապա ի±նչ

հատկության շնորհիվ£ Գրե°ք բոլոր ռեակցիաների հավասարումները£

2. Աղի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզի ժամանակ տեղի է ունեցել ջրի կա-

թոդային վերականգնում, որի հետևանքով ստացված գազը բավարար է եղել

2,23 գ կապարի(II) օքսիդը վերականգնելու համար: Գազի առաջացման հա-

մար կաթոդի կողմից տրված կամ վերցրած էլեկտրոնների թիվը հավասար էª

1. 1,204 •10²² (տրված)

3. 1,204 •10²² (վերցրած)

2. 1,204 •10²³ (տրված)

4. 6,02 •10²¹ (վերցրած)

3. Կալիումի քլորիդի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզի ժամանակ ստացված

լուծույթը չեզոքացնելու համար ծախսվել է ազոտական թթվի 50 մլ 2 մոլ/լ

կոնցենտրացիայով լուծույթ: Էլեկտրոլիզի ենթարկված կալիումի քլորիդի

զանգվածը և գոյացած գազերի ծավալների գումարը հավասար ենª

1. 14,9 գ, 4,48 լ

3. 7,45 գ, 2,24 լ

2. 7,45 գ, 4,48 լ

4. 14,9 գ, 2,24 լ

4. Իրականացրել ենª ա) որոշակի զանգվածով պղնձի քլորիդի հալույ-

թի էլեկտրոլիզ և բ) նույն զանգվածով պղնձի քլորիդ պարունակող ջրա-

յին լուծույթի էլեկտրոլիզ£ Երկու դեպքում էլ կաթոդի վրա անջատվել էª

1© նույն զանգվածով մետաղ

3© նույն ծավալով ջրածին

2© տարբեր զանգվածներով մետաղ

4© նույն ծավալով քլոր

5. Նատրիումի հիդրօքսիդի 100 մլ 10 %-անոց լուծույթի ( ρ = 1,11 գ/սմ³)

էլեկտրոլիզի հետևանքով կաթոդի վրա անջատվել է 2,8 լ ջրածին£ Որոշե°ք

նատրիումի հիդրօքսիդի զանգվածային բաժինը (%) լուծույթում էլեկտրո-

լիզը դադարեցնելուց հետո£

6. Ի±նչ նյութեր են առաջանում կաթոդի վրա հետևյալ աղերի ջրային լու-

ծույթների էլեկտրոլիզի դեպքում© ա) NaCl, բ) K

2SO4, գ) CuCl2, դ) AgNO3: Ներ-

կայացրե°ք համապատասխան կաթոդային գործընթացների ուրվագրերը£

111

Գլուխ 4

ՓՈԽԱՆԱԿՄԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

ԷԼԵԿՏՐՈԼԻՏՆԵՐԻ ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐՈՒՄ:

¢ 4.12

ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ԱՇԽԱՏԱՆՔ 2

Երկդիմի հիդրօքսիդի հատկությունների ուսումնասիրումը

1. Փորձանոթի մեջ լցրե°ք նատրիումի հիդրօքսիդի 1-2 մլ նոսր լուծույթ և

ապակե ձողով խառնելու պայմաններում քիչ-քիչ ավելացրե°ք ալ յումի-

նի սուլֆատի կամ քլորիդի լուծույթ: Ի±նչ տեսք ունի գոյացող նստված-

քը: Այնուհետև նույն փորձանոթի մեջ կաթիլներով ավելացրե°ք աղա-

թթու: Նկարագրե°ք դիտվող երևույթներն ու գրե°ք ընթացող ռեակցիա-

ների մոլեկուլային և իոնային հավասարումները:

2. Փորձանոթի մեջ լցրե°ք ալ յումինի սուլֆատի 1-2 մլ լուծույթ և կաթիլնե-

րով վրան ավելացրե°ք նատրիումի հիդրօքսիդի ոչ խիտ լուծույթ:

±նչ

երևույթ է դիտվում: Շարունակե°ք ավելացնել ալկալու լուծույթըª ապա-

կե ձողով խառնելով փորձանոթի պարունակությունը: Նստվածքը լուծ-

±ւմ է, թ

± մնում է անփոփոխ: Ի±նչ փոխարկումներ են տեղի ունենում:

3. Փորձանոթի մեջ լցրե°ք նատրիումի հիդրօքսիդի 1-2 մլ ոչ խիտ լուծույթ:

Դադարներ տալովª վրան կաթիլ-կաթիլ ավելացրե°ք ալ յումինի սուլֆատի

լուծույթ:

±նչ երևույթներ են դիտվում, և ինչպե±ս են դրանք մեկնաբան-

վում: Ի±նչ տարբերություն կա երկրորդ կետում կատարված փորձի հետ:

Աշխատանքի արդյունքները հաշվետվության ձևով ներկայացրե°ք ձեր

ուսուցչին:

112

ԳԼՈՒԽ

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 5.1

ՋՐԱԾԻՆ

Ջրածինը պարբերական համակարգի առաջին տարրն է, ատոմն ունի

պարզագույն կառուցվածք, կազմված է դրական լիցք կրող միջուկից և մեկ

էլեկտրոնից:

Բնական միացություններում ջրածինը հանդես է գալիս երկու իզոտոպ-

ների ձևովª պրոտիումª¹H, և դեյտերիումª 2 H (D): Ջրածնի երրորդ իզոտոպ

տրիտիումըª ³ H (T), ռադիոակտիվ է և կարող է առաջանալ միայն միջուկա-

յին ռեակցիաների հետևանքով: Այդ իզոտոպի մասնակցությամբ փոխար-

կումներ տեղի են ունենում Արևի և աստղերի ընդերքում, որոնք ուղեկցվում

են հզոր պայթյուններով և վիթխարի էներգիայի անջատմամբ:

Ջրածինը հեղուկանում է -253, իսկ պնդանում է -259 °C ջերմաստիճանում:

Հաջողվում է գազային ջրածինը վերածել հեղուկիª բարձր ճնշման տակ, հեղուկ

ազոտով սառեցմամբ (-196 °C):

Ջրածինը ամենատարածված տարրն է Տիեզերքում և° ատոմների թվով,

և° զանգվածով, կազմում է Արևի զանգվածի մոտ 80 %-ը, մնացածը բաժին

է ընկնում գերազանցապես հելիումին: Կազմում է երկրակեղևի 1 %-ըª ըստ

զանգվածի, և 16 %-ըª ըստ ատոմների թվի:

Ջրածինը s-տարր է, միակ էլեկտրոնն առաջացնում է գնդաձև օրբիտալ.

1s¹

↑

Ատոմի կառուցվածքով (1 էլեկտրոն, s-տարր) և որոշ բնութագրերով

(1 վալենտականություն, +1 օքսիդացման աստիճան) ջրածինը նման է

ՊՀ I խմբի տարրերին, այդ պատճառով տեղադրվում է հենց այդ խմբում:

113

Գլուխ 5

Սակայն որոշ այլ հատկություններով նման է հալոգեններին. ոչմետաղ է,

առաջացնում է մոլեկուլª H

2, ցուցաբերում

-1 ՕԱ, այդ պատճառով

ջրածնի նշանը երբեմն տեղադրում են նաև VII խմբում:

Այդպիսի խնդիր ծագում է նաև հելիումի պարագայում: Ատոմի կառուց-

վածքով այդ տարրը նման է II խմբի գլխավոր ենթախմբի տարրերին, s տի-

պի է, արտաքին և միակ շերտում ունի 2 էլեկտրոն, սակայն ֆիզիկական և

քիմիական հատկություններով նույնական է ազնիվ գազերին, այդ պատ-

ճառով տեղադրվում է նշված գազերի խմբում:

Ատոմներից ջրածնի մոլեկուլների առաջացումն ուղեկցվում է մեծ քա-

նակի ջերմության անջատմամբ, որն օգտագործվում է դժվարահալ մետաղ-

ների եռակցման աշխատանքներում, միացման տիրույթում իրականացնում

են նշված ռեակցիան (ատոմաջրածնային այրիչներ), որի հետևանքով ջեր-

մաստիճանը բարձրանում է մինչև 4000 °C.

H• + •H → H^•H

ΔH = -436 կՋ/մոլ

Քանի որ միացություններում ջրածինը ցուցաբերում է +1 և -1 ՕԱ,

ապա կարող է և° օքսիդանալ, և° վերականգնվել.

→ 2 H⁺

օքսիդացում

→ 2 H^-

վերականգնում

Ջրածինը փոխազդում է բազմաթիվ ոչմետաղների հետª հանդես գալով

վերականգնիչի դերում: Օրինակª

+ F

= 2HF

+ S L H

t, կատ

+ N

2NH

+ Br

= 2HBr

t, Ni

+ C

+ O

= 2H

Նշված բոլոր հիդրիդներում քիմիական կապերը կովալենտային են:

Ջրածնի վերականգնիչ հատկությունը դրսևորվում է նաև մետաղների

և որոշ ոչմետաղների հետ փոխազդելիս.

2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O

2O + H2 = N2 + H2O

Ոչմետաղների ջրածնային միացությունները գազեր են: Դրանց մի

մասի ջրային լուծույթները թթուներ են, ինչպես, օրինակª հալոգենաջրած-

նական և ծծմբաջրածնական թթուները: Ի տարբերություն սրանցª ամո-

նիակն ունի հիմնային բնույթ. ջրից իրեն միացնելով ջրածինª լուծույթում

առաջացնում է հիդրօքսիդ իոններ:

Չորրորդ խմբի ոչմետաղների ջրածնային միացություններըª CH

4, SiH4,

չեն լուծվում ջրում և չունեն թթվային կամ հիմնային հատկություններ:

114

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Ջրածինը, լինելով նաև օքսիդիչ, տաքացման պայմաններում փոխազ-

դում է միայն ակտիվ մետաղներիª ալկալիական և հողալկալիական մե-

տաղների հետª առաջացնելով հիդրիդներ: Օրինակª

t, p

2Na + H

2NaH

Ca + H

CaH

Իոնային բնույթի հիդրիդները սպիտակ բյուրեղային նյութեր են, ունեն

բարձր հալման ջերմաստիճան: Սրանց հալույթները բնութագրվում են մեծ

էլեկտրահաղորդականությամբ, էլեկտրոլիզի ենթարկվելիս ջրածինն ան-

ջատվում է անոդի վրա: Հիդրիդները քայքայվում են ոչ միայն ջրով, այլև

թթուներովª անջատելով ջրածին: Օրինակª

CaH

+ 2H

2O = Ca(OH)2 + 2H2

NaH + HCl = NaCl + H

Ջրածինը վիթխարի քանակներով օգտագործվում է քիմիական արդ-

յունաբերությունումª ամոնիակի, քլորաջրածնի, մեթանոլի և այլ նյութերի

ստացման համար, սննդի արդյունաբերությունումª մարգարինի, մետաղ-

արտադրությունումª հանքաքարից անմիջական վերականգնումով երկա-

թի ստացման համար: Ջրածինն ամենամեծ ջերմատվությամբ օժտված

վառելիքն է (ՙՔիմիա 8՚, ¢13), օգտագործվում է ծանր հրթիռներում (հե-

ղուկ վիճակում):

Լաբորատորիայում ջրածնի ստացման համար առավելապես հիմք են

ծառայում մետաղների փոխազդեցությունը թթուների և մետաղների հիդ-

րիդների փոխազդեցությունը ջրի հետ: Օրինակª

Zn + 2HCl = ZnCl

+ H

2Na + 2H

2O = 2NaOH + H2

LiH + H

2O = LiOH + H2

Արդյունաբերությունում ստանում են գերազանցապես բնական գազից,

կոքսի գազացումից, ինչպես նաև ջրի էլեկտրոլիզից.

800 °C

+ H

CO + 3H

C + H

CO + H

էլ

C + 2H

2 + O2

Ներկայումս վառելիքի խնդիրը ստացել է կարևորագույն նշանակու-

թյուն: Էներգիական ճգնաժամը և նավթամթերքների այրման արգասիքնե-

րով շրջակա միջավայրի աղտոտումը ստիպում են ուղիներ գտնելª մատչե-

լի եղանակով ջրածնիª որպես էկոլոգիապես մաքուր վառելիքի ստացման

համար:

115

Գլուխ 5

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչպե±ս կիրականացնեք հետևյալ փոխարկումները: Գրե°ք ռեակ-

ցիաների հավասարումները և նշե°ք դրանց պայմանները.

2O → H2 → CaH2 → H2 → NH3

2. Տրիտիում իզոտոպում պրոտոնների, նեյտրոնների և էլեկտրոնների

թվերն են համապատասխանաբարª

1. 3, 0, 1

3. 1, 1, 2

2. 1, 2, 1

4. 2, 1, 1

3. Ներկայացրե°ք 2-ական նյութի օրինակ, որոնց ջրային լուծույթի կամ

հալույթի էլեկտրոլիզի ժամանակ ջրածինն անջատվիª ա) կաթոդի, բ) անո-

դի վրա:

4. Տրիտիումը ստանում ենª լիթիումի իզոտոպը նեյտրոններով ռմբա-

կոծելով: Ավարտե°ք հետևյալ միջուկային ռեակցիայի հավասարումը.

Li + ¹n → ® + ®

5. Մետաղական բարիումի և ջրածնի միացման ռեակցիայում տեղի է

ունեցել ծավալի կրճատում

11,2 լ-ով: Որոշե°ք

գոյացած

արգասիքի

զանգվածը:

6. Ի±նչ ծավալով օդ է անհրաժեշտ 10 մ3 ջրագազըª ածխածնի(II) օքսի-

դի և ջրածնի խառնուրդն այրելու համար£ Օդում թթվածնի պարունակու-

թյունն ընդունե°ք 20 % (ըստ ծավալի)£

Արդյ

±ք պակաս տվ յալ կա« թ

խնդիրը կարելի է լուծել եղած տվ յալներով£

7. Անհայտ մետաղի հիդրիդը« որի զանգվածը 21 գ է« մշակել են ջրով£

Որոշե°ք մետաղի հարաբերական ատոմային զանգվածը« եթե հայտնի է«

որ ռեակցիայի հետևանքով անջատվել է 2 գ գազ£

ՀԱԼՈԳԵՆՆԵՐ

ՀԱԼՈԳԵՆՆԵՐԻ ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ

¢ 5.2

ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ ԵՎ ՍՏԱՑՈՒՄԸ

Հալոգենների ընդհանուր բնութագիրը: Հալոգենները Մենդելեևի

պարբերական համակարգի VII խմբի գլխավոր ենթախմբի (կարճ ձև) կամ

XVII խմբի (երկար ձև) տարրերն ենª ֆտոր, քլոր, բրոմ, յոդ և աստատ.

Cl,

Br,

Ι,

Այդ ընդհանուր անունը ստացել են այն պատճառով, որ բազմաթիվ մե-

տաղների հետ դրանք առաջացնում են մեծ գործածություն ունեցող աղեր

(հուն.ª hals - ՙաղ՚, genos -ՙծնող՚):

116

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Առաջինը հայտնագործվել է քլորըª 1774 թ., մյուսներըª մի քանի տաս-

նամյակ անց. ֆտորըª 1886 թ., բրոմըª 1826 թ., յոդըª 1811 թ.: Աստատը ռա-

դիոակտիվ է, գործնականում չի հանդիպում բնության մեջ, ստացվել է ար-

հեստական ճանապարհովª միջուկային փոխարկման միջոցով, 1940 թ.:

Հալոգենային տարրերի որոշ բնութագրեր տրված են աղ յուսակ 5.2.1-ում:

Աղյուսակ 5.2.1

Հալոգենային տարրերի բնութագրերը

Հալոգեն

Ատոմային համարը

Վալենտային էլեկտրոններ

2s²2p⁵

3s²3p⁵

4s²4p⁵

5s²5p⁵

6s²6p⁵

Ատոմի շառավիղը, նմ

0,064

0,099

0,114

0,133

0,144

Իոնի (R^-) շառավիղը, նմ

0,133

0,181

0,195

0,220

0,23

Իոնացման էներգիան, կՋ/մոլ

1,68 • 10³

1,25 • 10³

1,14 • 10³

1,01• 10³

0,89 • 10³

Խնամակցությունն էլեկտրոնի

3,38 • 10²

3,47 • 10²

3,38 • 10²

3,18 • 10²

—

նկատմամբ, կՋ/մոլ

Պարունակությունը

երկրակեղևում, % ըստ

2,7• 10^-2

4,5 • 10^-2

1,6 • 10^-4

4•10^-5

հետքեր

զանգվածի

Ինչպես երևում է աղ յուսակից, շառավիղները ատոմային համարի մե-

ծացման հետ մեծանում են, որը բացատրվում է էլեկտրոնային շերտերի

ավելացմամբ, ինչն իր հերթին պայմանավորված է պարբերության համա-

րի աճմամբ: Շառավղի մեծացումը հանգեցնում է տարրիª էլեկտրոն տալու

հեշտացմանը, ինչը դրսևորվում է իոնացման էներգիայի արժեքների փոք-

րացման մեջ: Հիշենք, որ իոնացման էներգիան ատոմից մեկ էլեկտրոն պո-

կելու (հեռացնելու) վրա ծախսվող էներգիան է:

Հալոգեններն օժտված են մեծ էլեկտրաբացասականությամբ, ունեն

ուրիշ ատոմներից իրենց էլեկտրոն միացնելու մեծ հակում: Ատոմների շա-

ռավղի մեծացման հետ էլեկտրոն միացնելու ուժը որոշ չափով պակասում

է, որն արտահայտվում է էլեկտրոնի նկատմամբ խնամակցության էներ-

գիայի արժեքների փոքրացմամբ: Վերջինս այն էներգիան է, որն անջատ-

վում է, երբ ատոմն իրեն է միացնում մեկ էլեկտրոն:

Հալոգենները p-տարրեր են, արտաքին շերտում ունեն յոթ էլեկտրոն

և էլեկտրոնային ութնյակը լրացնելու համար ընդունում են մեկ էլեկտրոնª

ցուցաբերելով -1 օքսիդացման աստիճան: Սա ամենաբնորոշ ՕԱ-ն է, որ

դրսևորում են հալոգեններըª որպես տիպիկ ոչմետաղներ առավել շատ

միացություններումª հալոգենաջրածիններում և հալոգենիդներում: Ֆտո-

117

Գլուխ 5

րից բացի, մյուսներն առաջացնում են այնպիսի միացություններ, որոնցում

հանդես են բերում նաև դրականª հիմնականում +1, +3, +5, +7, երբեմն էլ

միջանկյալ ՕԱ-ներ:

Ֆտորի ատոմումª 2-րդ էներգիական մակարդակում, չկա d-օրբիտալ,

հետևաբար այդ տարրին, շնորհիվ իր մեկ չզույգված էլեկտրոնի, բնորոշ է

1 վալենտականությունը.

↑↓

↑

Մյուս հալոգենները ցուցաբերում են նաև բարձր վալենտականություն-

ներª հիմնականում 3, 5, 7, որովհետև ունեն d-օրբիտալներ և p-ից d էլեկտ-

րոնների անցման հնարավորություն: Օրինակª

↑↓

↑

Հալոգենները սովորական ջերմաստիճաններում հանդես են գալիս եր-

կատոմանի մոլեկուլներից բաղկացած պարզ նյութերի ձևով.

Մոլեկուլային զանգվածի մեծացման հետ օրինաչափորեն փոխվում են

նաև պարզ նյութերի ֆիզիկական վիճակները:

Հալոգենները չափազանց ակտիվ նյութեր են, եռանդուն կերպով փո-

խազդում են ջրածնի, մյուս ոչմետաղների և մետաղների հետª առաջացնե-

լով հալոգենիդներ և հալոգենաջրածիններ: Բազմաթիվ կիրառություններ

ունեն նաև հալոգենների թթվածնային թթուներն ու դրանց աղերը:

Բնության մեջ գտնվելը և ստացումը: Հալոգենները բնության մեջ

հանդիպում են գերազանցապես միացությունների ձևով:

Ֆտորի

ամենատարածված միացություններն

են ֆլ յուորիտըª CaF

կրիոլիտըª Na

3AlF6, և ֆտորապատիտըª 3Ca3(PO4)2 • CaF2: Ֆտորը ստանում են

հիմնականում կալիումի ֆտորիդի հալույթի էլեկտրոլիզով.

էլ

2KF

(հալ)

⎯⎯→2K + F

Քլորի բնական միացություններից են կերակրի աղըª NaCl, սիլվինըª KCl,

կառնալիտըª KCl • MgCl

2•6H2O, և այլն: Արդյունաբերությունում քլորը ստա-

նում են կերակրի աղի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզով.

էլ

2NaCl + 2H2O ⎯⎯→ H2 + Cl2 + 2NaOH

Լաբորատորիայում ստանում են աղաթթվի օքսիդացմամբ MnO

2-ով

կամ KMnO

4-ով.

118

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

4HCl + MnO

= Cl

+ MnCl

+ 2H

16HCl + 2KMnO

= 5Cl

+ 2MnCl

+ 2KCl + 8H

Բրոմի և յոդի միացություններ են պարունակում բնական ջրերը, որոն-

ցից էլ կորզում են այդ հալոգեններըª օգտագործելով քլորի օքսիդիչ հատ-

կությունը.

2KBr + Cl

= 2KCl + Br

2KI + Cl

= 2KCl + Ι

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Որ

±նք են հալոգենները£ Ինչ

±ւ

են դրանք այդպես կոչվում£ Ներկա-

յացրե°ք դրանց ջրածնային միացությունների բանաձևերը£

2. Ֆտորի և քլորի ատոմների էլեկտրոնային բանաձևերի ու էլեկտրո-

նաբջջային գծապատկերների հիման վրա ներկայացրե°ք այդ հալոգեն-

ներին բնորոշ վալենտականություններն ու օքսիդացման աստիճանները£

Ինչ

±ւ

է ֆտորի օքսիդացման աստիճանը միշտ բացասական£

3. Ատոմային համարի մեծացման հետ հալոգենների իոնացման էներ-

գիաները փոքրանում են, որը բացատրվում էª

1. ատոմի շառավղի փոքրացմամբ

2. ատոմի շառավղի մեծացմամբ

3. էլեկտրոնների շատացմամբ

4. միջուկի լիցքի մեծացմամբ

4. Ի±նչ զանգվածով 10 %-անոց ֆտորաջրածնի լուծույթ կարելի է ստա-

նալ 3,9 գ կալիումի ֆտորիդից, եթե վերջինս փոխազդեցության մեջ դրվի

ավելցուկով վերցրած ծծմբական թթվի լուծույթի հետ, իսկ ստացված

գազը լուծվի ջրում:

5. Կալիումի բրոմիդի 400 գ լուծույթի մեջ անցկացրել են անհրաժեշտ

ծավալով քլոր, որի հետևանքով ստացվել է 40 գ բրոմ: Որոշե°ք տրված լու-

ծույթում աղի զանգվածային բաժինը (%) և ծախսված հալոգենի ծավալը:

6. Լիթիումի յոդիդի լուծույթի միջով անցկացրել են ազոտի և քլորի

հավասարամոլային գազային խառնուրդ£

Դրա հետևանքով լուծույթից

անջատվել է 0,762 գ յոդ£

Գտե°ք գազային խառնուրդի ծավալը£

119

Գլուխ 5

ՀԱԼՈԳԵՆՆԵՐԻ ՔԻՄԻԱԿԱՆ

¢ 5.3

ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Հալոգենները քիմիապես շատ ակտիվ նյութեր են, փոխազդում են

բազմաթիվ պարզ և բարդ նյութերի հետ: Ներկայացնենք հալոգեններից

յուրաքանչյուրի քիմիական հատկություններն առանձին-առանձին:

Ֆտոր: Ֆտորն ամենաէլեկտրաբացասական տարրն է (ԷԲ = 3,98) և

օժտված է ուժեղագույն օքսիդիչ հատկությամբ:

Բացառիկ բուռն են ընթանում ֆտորի ռեակցիաները պարզ նյութերիª

մետաղների և ոչմետաղների հետ: Ֆոսֆորի և ծծմբի հետ ռեակցիաներն

ընթանում են նույնիսկ գերցածր ջերմաստիճաններում (-200 °C).

2P + 5F

= 2PF

S + 3F

= SF

Մետաղների հետ առաջացրած ֆտորիդների մեծ մասն իոնական կա-

ռուցվածքի միացություններ են.

2K + F

= 2KF

Mg + F

= MgF

Եթե քլորը ջրածնի հետ փոխազդում է լույսի ազդեցությամբ, ապա

ֆտորի ռեակցիան ջրածնի հետ ընթանում է պայթյունով անգամ մթության

մեջª առաջացնելով ֆտորաջրածին.

+ F

= 2HF

Ֆտորն օքսիդացնում է նույնիսկ ազնիվ գազերըª Kr, Xe, Rn.

Xe + 2F

= XeF

Ի դեպª քսենոնի մյուս բոլոր միացությունները, դրանց թվում նաև օքսիդներն ու

թթուները, ստացվում են նշված ֆտորիդից:

Քլոր: Չնայած կապի էներգիան քլորի մոլեկուլում բավական մեծ էª

242 կՋ/մոլ, սակայն քլորը քիմիապես շատ փոխազդունակ է, օժտված է

մեծ էլեկտրաբացասականությամբ: Քլորի ատոմն ուժգնորեն իրեն է միաց-

նում 1 էլեկտրոն և վերածվում շատ կայուն քլորիդ իոնի.

Cl^o + 1e → Cl^-

Քլորն ուժեղ օքսիդիչ է և եռանդուն կերպով փոխազդում է բոլոր մե-

տաղների ու բազմաթիվ ոչմետաղների հետ: Անմիջականորեն չի փոխազ-

դում C-ի, N

2-ի, O2-ի և ազնիվ գազերի հետ:

Մետաղներից շատերն այրվում են քլորի մթնոլորտումª առաջացնելով

սպիտակ փոշի (ծուխ), որը կազմված է քլորիդների մանր բյուրեղներից.

2Na + Cl

= 2NaCl

Cu + Cl

= CuCl

2Fe + 3Cl

= 2FeCl

2Al + 3Cl

= 2AlCl

120

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Ֆոսֆորի այրման ժամանակ կարող է գոյանալ երկու քլորիդ.

2P + 3Cl

= 2PCl

2P + 5Cl

= 2PCl

Յուրահատուկ ռեակցիա է քլորի փոխազդեցությունը ջրածնի հետ, որը

խթանվում է լույսի ազդեցությամբ և ընթանում է ջերմության անջատմամբ.

+ Cl

= 2HCl

Այս փոխազդեցությունն ունի ռադիկալային շղթայական բնույթ (¢ 5.5), այդ

պատճառով կարող է վերածվել պայթյունի, եթե ելանյութերից բաղկացած

գազային խառնուրդը ենթարկվի ուժեղ լուսավորման:

Քլորը լուծվում է ջրում (1 լ ջրումª 2,3 լ քլորª սենյակային ջերմաստի-

ճանում)ª առաջացնելով քլորաջուր, որում հալոգենի մի մասը դարձելիորեն

փոխազդում է ջրի հետª ըստ հետևյալ հավասարման.

+ H

2O L HCl + HClO

Սակայն քլորի մեծ մասըª շուրջ 70 %-ը, քլորաջրում լինում է մոլեկուլ-

ների ձևով: Ի դեպª բրոմի և յոդի ջրային լուծույթներում ևս, որոնք կոչվում

են բրոմաջուր և յոդաջուր, հալոգենները գերազանցապես մոլեկուլային

տեսքով են:

Քլորաջուրն օժտված է գունաթափող և օքսիդացնող հատկությամբ, ին-

չը հիմնականում պայմանավորված է հիպոքլորային թթվի քայքայման

հետևանքով գոյացող ատոմային թթվածնով.

լույս

HClO ⎯⎯→HCl + O

Յուրահատուկ է նաև քլորի փոխազդեցությունը սենյակային ջերմաս-

տիճանում ալկալիների ջրային լուծույթի հետ, որի հետևանքով գոյանում է

երկու աղիª քլորիդի և հիպոքլորիտի խառնուրդ: Օրինակª

+ 2KOH = KCl + KClO + H

Բրոմ: Սովորական պայմաններում բրոմը կարմրագորշ, թունավոր հե-

ղուկ է: Ուժեղ օքսիդիչ է և անմիջականորեն փոխազդում է շատ մետաղնե-

րի ու գրեթե բոլոր ոչմետաղների հետ, բացառությամբ O

2, N2, C և ազնիվ

գազերի.

2Al + 3Br

= 2AlBr

+ Br

= 2HBr

Առավել կայուն են այն միացությունները, որոնցում բրոմը ցուցաբերում

է -1 և +5 ՕԱ: Քիմիական փոխարկումներում որպես օքսիդիչ հաճախ օգ-

տագործվում է կալիումի բրոմատըª KBrO

Բրոմը տալիս է միացման ռեակցիաներ չհագեցած օրգանական միա-

ցությունների, օրինակª էթիլենի հետ.

= CH

+ Br

→ CH

2Br - CH2Br

121

Գլուխ 5

Այդ ռեակցիաներում հաճախ օգտագործվում է բրոմաջուրը, որը ծա-

ռայում է նաև որպես չհագեցած միացությունների հայտնաբերման միջոց:

Ռեակցիայի հետևանքով բրոմաջուրը գունաթափվում է:

Յոդ: Սովորական պայմաններում յոդը սև-մանուշակագույն բյուրեղա-

յին նյութ է, որը թույլ տաքացնելիս փոխարկվում է մանուշակագույն գոլոր-

շուª առանց հեղուկանալու.

2 (պ)

⎯⎯→ Ι

2 (գ)

Յոդի ցնդումը պայմանավորված է մոլեկուլային բյուրեղացանցով և

միջմոլեկուլային թույլ փոխազդեցության ուժերով:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Գրե°ք ֆոսֆոր« ծծումբ« սիլիցիում« ալ յումին« երկաթ« պղինձ նյութե-

րի հետ քլորի միացման ռեակցիաների հավասարումները£

2. Ստորև բերված ո±ր նյութերի հետ է փոխազդում քլորը© ա) O

բ) Cu,

գ) H

դ) NaF, ե) S, զ) Al: Ընտրե°ք ճիշտ պատասխանի համարը և գրե°ք

հնարավոր ռեակցիաների հավասարումները©

1© բ, գ« ե« զ

3© ա« գ« ե

2© ա« գ« ե« զ

4© գ« դ, ե

3. Ֆտորի թթվածնային միացությունն ունի հետևյալ բաղադրությունը©

70,37 % F և 29,63 % O (ըստ զանգվածի)£ Ո±րն է այդ նյութի բանաձևը£

Ինչպ

±ս կանվանեք դաª ֆտորի օքսի±դ« թե± թթվածնի ֆտորիդ

£ Ինչ

±ւ£

4. 3,16 գ կալիումի պերմանգանատի և ավելցուկով վերցրած աղաթթվի

փոխազդեցությունից ստացված գազն անցկացրել են տաքացած պղինձ

պարունակող խողովակի միջով£ Գտե°ք գոյացած քլորիդի զանգվածը£

5. Բարձր ջերմաստիճանում (300 °C) անոթի մեջ խառնել են հավա-

սար ծավալներով ջրածին և յոդի մանուշակագույն գոլորշի£ Ժամանակի

ընթացքում խառնուրդի մանուշակագույնըª

1© մնացել է անփոփոխ

3© անհետացել է

2© մի փոքր նվազել է և այլևս չի փոխվել

4© մգացել է

Փորձի ընթացքում խառնուրդի սկզբնական ջերմաստիճանը պահել

են անփոփոխ£

6. Կալիումի ֆտորիդի, քլորիդի և յոդիդի 61,35 գ խառնուրդը լուծել են

ջրում և վերջինս մշակել քլորաջրով, որի հետևանքով անջատվել է 25,4 գ

յոդ: Նույն քանակով լուծույթը արծաթի նիտրատի լուծույթով մշակելիս

գոյացել է 90,05 գ նստվածք: Որոշե°ք տրված խառնուրդի զանգվածային

բաղադրությունը:

122

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

ՀԱԼՈԳԵՆԱՋՐԱԾԻՆՆԵՐ

¢ 5.4

ԵՎ ՀԱԼՈԳԵՆԻԴՆԵՐ

Հալոգենաջրածինները և դրանց ջրային լուծույթները, հատկապես քլո-

րաջրածնական ու ֆտորաջրածնական թթուները, ինչպես նաև հալոգենիդ-

ներն ունեն մեծ կարևորություն լաբորատոր հետազոտություններում

արդյունաբերական արտադրություններում.

Հալոգենաջրածիններն ունեն HHl ընդհանուր բանաձևը:

HF, HCl,

HBr,

HI,

HAt

Հալոգենաջրածիններում բևեռային են ոչ միայն կովալենտային կապե-

րը, այլև մոլեկուլներըª ամբողջությամբ վերցրած (երկբևեռ), ինչով և բա-

ցատրվում է այդ նյութերի լավ լուծելիությունը ջրում:

Հալոգենաջրածինների ջրային լուծույթները թթուներ են, որոնք կոչ-

վում են ֆտորաջրածնական, քլորաջրածնական (տեխնիկական անունըª

աղաթթու),

բրոմաջրածնական, յոդաջրածնական թթու: HF-HCl-HBr-HI

շարքում թթվի ուժը, այսինքնª դիսոցման աստիճանը մեծանում է, որը

պայմանավորված է H-Hl կապի աստիճանական թուլացմամբ: HF-ը միջին

ուժի, իսկ մյուսներն ուժեղ թթուներ են.

HHl L H⁺ + Hl^-

կամ

HHl + H

2O L H3O⁺ + Hl^-

Հալոգենաջրածինները և դրանց թթուները վերականգնիչներ են, ինչը

պայմանավորված է Hl^- մասնիկի առկայությամբ, ընդ որումª վերը բերված

շարքում վերականգնիչ հատկությունն ուժեղանում է:

Հալոգենաջրածնական թթուները դրսևորում են թթուներին բնորոշ բո-

լոր քիմիական հատկությունները, փոխազդում են մետաղների (էլեկտրա-

քիմիական շարքում ջրածնից ձախ գտնվողների), հիմնային օքսիդների,

հիմքերի, աղերի և ամոնիակի հետ: Օրինակª

Fe + 2HCl = FeCl

+ H

2Al + 6HCl = 2AlCl

+ 3H

ZnO + 2HF = ZnF

+ H

CaCO

+ 2HCl = CaCl

+ CO

+ H

3COOLi + HBr = LiBr + CH3COOH

AgNO

+ HCl = AgCl + HNO

+ HΙ = NH

4Ι

+ HF = NH

Ինքնուրույն ներկայացրե°ք լուծույթում ընթացող նշված ռեակցիաների

կրճատ իոնական հավասարումները:

123

Գլուխ 5

Հալոգենաջրածնական թթուներն առաջացնում են կայուն աղերª ֆտո-

րիդներ, քլորիդներ, բրոմիդներ, յոդիդներ, որոնք ունեն լայն կիրառություն-

ներ: Դրանց մեծ մասը ջրում լուծելի է:

Հալոգենիդ իոններըª Cl^-, Br^-, Ι^-, հայտնաբերում են արծաթի իոնիª Ag⁺,

միջոցով, որի հետ դրանք առաջացնում են նստվածքներ: Արծաթի քլորի-

դը սպիտակ շոռանման, իսկ բրոմիդը և յոդիդըª AgBr, AgI, դեղին նստվածք-

ներ են: Օրինակª

Ag⁺ + Cl^-

= AgCl↓

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ստորև բերված են նատրիումի հալոգենիդների լուծելիությունները

սենյակային ջերմաստիճանում©

Հալոգենիդ

NaF

NaCl

NaBr

NaΙ

Լուծելիություն

4,44

35,86

88,76

177,9

(գ/100 գ)

Աղ յուսակից երևում է« որ հալոգենի կարգաթվի մեծացման հետ աղի

լուծելիությունը մեծանում է£ Ինչպե±ս կարելի է բացատրել այդ երևույթը£

2. Յոդաջրածնի անգույն լուծույթն օդում թողնելիս սկսում է կարմրել«

այնինչ քլորաջրածնի լուծույթը (աղաթթու) կայուն է և որևէ փոփոխու-

թյան չի ենթարկվում£ Ի±նչ է կատարվում յոդաջրածնի հետ£ Կդիտվի± այդ

նույն երևույթը« եթե նշված լուծույթը պահվի արգոն գազի մթնոլորտում£

3. Մեկ ծավալ ջրում 0 °C ջերմաստիճանում լուծվում է 600 ծավալ բրո-

մաջրածին£ Ի±նչ մոլային հարաբերության մեջ են ջուրն ու բրոմաջրածինն

այդ լուծույթում£

4. 1,49 գ կալիումի քլորիդի և 1,19 գ կալիումի բրոմիդի խառնուրդ պա-

րունակող խողովակի միջով տաքացման պայմաններում անցկացրել են

ավելցուկով քլորի հոսանք£ Փորձի ավարտից հետո պինդ մնացորդի

զանգվածը (գ) խողովակում եղել էª

1© 1,49

3© 2,235

2© 0,745

4© 2,68

5. 1,755 գ նատրիումի քլորիդի և 1,16 գ կալիումի ֆտորիդի խառնուր-

դը տաքացման պայմաններում մշակել են խիտ ծծմբական թթվով£ Գտե°ք

անջատվող գազի ծավալը£

6. Տրված է լուծույթ« որը պարունակում է 2,925 գ նատրիումի քլորիդ

և 2,1 գ նատրիումի ֆտորիդ£

Ի±նչ զանգվածով նստվածք կառաջանա« եթե

այդ լուծույթին ավելացվի 17,0 գ արծաթի նիտրատ պարունակող լուծույթ£

124

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 5.5

ՇՂԹԱՅԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Գոյություն ունեն

գազային նյութերի միջև բազմաթիվ ռեակցիաներ,

որոնք ընթանում են շատ մեծ արագությամբ: Դրանց մեջ քիչ չեն նաև այն-

պիսիները, որոնք ուղեկցվում

են պայթյունով: Ուսումնասիրությունները

ցույց են տվել, որ նման ռեակցիաներում էական դերակատարում ունեն մո-

լեկուլներից

գոյացող

ազատ ռադիկալները, որոնցից յուրաքանչյուրը

սկզբնավորում է փոխարկումների մի մեծ շղթա և այդպիսով ապահովում

ռեակցիայի մեծ արագություն: Այդպիսի ռեակցիաներն, ինչպես արդեն

նշվել է ¢ 5.3-ում, կոչվում են ռադիկալային շղթայական ռեակցիաներ:

Վերջիններիս առանձնահատկություններին ծանոթանալու համար քննար-

կենք ջրածնի և քլորի միջև ընթացող համեմատաբար պարզ ռեակցիան.

hν

(գ)

+ Cl

(գ)

⎯⎯→ 2HCl (գ)

Մի շարք շղթայական ռեակցիաներ, որոնց թվում նաև նշվածը, հարուց-

վում, խթանվում են լույսով: Լուսային էներգիան բավարարում է, որ ելա-

նյութ քլորի մոլեկուլում տեղի ունենա կապի խզում, ընդ որումª վերջինս

խզվում է համաչափորեն.

hν

Cl Cl ⎯⎯→ 2Cl^•

Առաջանում են քլորի ատոմներ, որոնք, ունենալով չզույգված (կենտ)

էլեկտրոն, կոչվում են նաև ռադիկալներ: Վերջիններս ունեն շատ էներգիա

և երբ հանդիպում են ջրածնի մոլեկուլին, հարկադրում են կապի նույնպի-

սի խզում, որի արդյունքում ստացվում են ջրածնի ատոմ և քլորաջրածնի

մոլեկուլ.

Cl • + H H → H : Cl + H •

Գոյացած ջրածնի ատոմը նույնպես օժտված է մեծ էներգիայով, շատ

ակտիվ է և կարող է փոխազդել քլորի մոլեկուլի հետ.

H• + Cl Cl → H : Cl + Cl^•

Այնուհետև նոր ստացված քլորի ատոմը կարող է առաջ բերել երկու

նույնպիսի տարրական ռեակցիա, որոնց ժամանակ, ինչպես տեսնում եք,

սպառվում են ելանյութերը,

և գոյանում է վերջանյութ:

Վերջին երկու տարրական փոխարկումները կոչվում են շղթայի զար-

գացման փուլեր և միասին կազմում են զարգացող ՙշղթայի՚ մեկ օղակը:

Վերջիններիս թիվը կախված է շղթայական ռեակցիայի ելանյութերի բնույ-

թից. քլորաջրածնի սինթեզի ռեակցիայում դա մոտ 100 000 է, այսինքնª

սկզբում գոյացած քլորի 1 ատոմը առաջացնում է այդքան թվով զույգ

ռեակցիաներ:

125

Գլուխ 5

Լուսաքիմիական ռեակցիաները

բնութագրվում

են քվանտային

ելք

հասկացությամբ, որը ցույց է տալիս, թե շղթայի քանի օղակ է առաջացնում

կլանված մեկ ֆոտոնը:

Միգուցե հարց առաջանա, թե որքան կարող է շարունակվել շղթաների

զարգացումը, ինչը կարող է շղթայի ՙհատման՚ պատճառ դառնալ: Ան-

շուշտ, ենթադրում եք, որ դա կարող է տեղի ունենալ այն ժամանակ, երբ

ռեակցիայի արագ ընթացքն ապահովող միջանկյալ ակտիվ մասնիկներըª

ռադիկալները, հանդիպեն իրար և կորցնեն իրենց ակտիվությունը.

Cl • + • Cl → Cl

H• + •H → H

H• + •Cl → HCl

Սրանք կոչվում են շղթայի հատման փուլեր, որոնք ավելի հաճախակի են

դառնում ելանյութերի սպառմանը զուգընթաց:

Այսպիսովª ռադիկալային շղթայական ռեակցիաներում առանձնացվում է

երեք փուլ.

1. Հարուցման փուլ, որի ժամանակ ծնվում են ազատ ռադիկալներ լույսի

կամ ավելացվող հարուցիչ հատուկ քիմիական նյութերի ազդեցությամբ:

Զարգացման փուլ, որի ընթացքում հիմնականում սպառվում են ելա-

նյութերը, և գոյանում են վերջանյութերը:

3. Հատման փուլ, որի ժամանակ դադարում է շղթայի զարգացումը, ինչի

հետևանքով դանդաղում և ի վերջո ավարտվում է ռեակցիան:

Շղթայական ռեակցիաներ կարող են ընթանալ ինչպես գազային, այն-

պես էլ հեղուկ և պինդ միջավայրերում:

Շղթայական ռեակցիաները կարևոր դեր են խաղում այրման, պոլիմե-

րացման, միջուկային տրոհման և միջուկային սինթեզի ու այլ տեսակի գործ-

ընթացներում:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ի±նչ փուլերից է բաղկացած շղթայական ռեակցիան: Ո±ր փուլում է

իրագործվում չզույգված էլեկտրոնի (ազատ վալենտականության) պահ-

պանման սկզբունքը:

2. Հարուցման փուլումª

1. ծնվում են իոններ

3. ծնվում են ռադիկալներ

2. ծնվում են մոլեկուլներ

4. մահանում են ռադիկալներ

3. Լուսաքիմիական ռեակցիաներում ի±նչ է ցույց տալիս քվանտային ելքը:

126

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

4. Շղթայական ռեակցիաներում ռադիկալների կոնցենտրացիան շուրջ

10^-8 մոլ/լ է: Այդքան քիչ լինելովª ինչպե±ս են դրանք ապահովում ռեակ-

ցիաների արագ ընթացքը:

5. Ապակե փակ անոթում ջրածնի և քլորի 12 լ խառնուրդը ճառագայ-

թահարել են արևի ցրված լույսով: Որոշ ժամանակ անց պարզել են, որ

քլորի քանակությունը նվազել է 80 %-ով, իսկ գոյացած խառնուրդը պա-

րունակում է 30 % քլորաջրածին: Որոշե°ք ելային և վերջնական խառ-

նուրդների ծավալային բաղադրությունը (%):

6. Արևի լույսի ազդեցությամբ պայթեցրել են ջրածնի և քլորի 3 լ խառ-

նուրդը: Ստացված խառնուրդը, որ բաղկացած է երկու գազից, սառչելուց

հետո անցկացրել են ավելցուկով վերցրած նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույ-

թի միջով, որի ընթացքում կլանվել է ստացված խառնուրդի միայն 80 %-ը:

Որոշե°ք գազերի ծավալային բաժինները (%) ելային խառնուրդում և լուծույ-

թում գոյացած նատրիումի քլորիդի զանգվածը:

ՀԱԼՈԳԵՆՆԵՐԻ ԿԻՐԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ

¢ 5.6

ԵՎ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ՆՇԱՆԱԿՈՒԹՅՈՒՆԸ

Հալոգենների կիրառությունը: Հալոգեններն ու դրանց միացություն-

ներն ունեն վիթխարի կիրառություններ մարդկային գործունեության ամե-

նատարբեր ոլորտներում, ինչպես նաև կենսաբանական կարևորագույն նշա-

նակություն բույսերի և կենդանիների նորմալ աճի ու գոյատևման համար:

Ֆտոր: Ֆտորը լայնորեն օգտագործվում է որոշ օրգանական նյութերիª

սառնագենտների և ֆտորապլաստների արտադրության համար:

Ձեզ ծանոթ է սառնարաններում գործածվող ֆրեոնª CCl

2F2,

դյուրաեռ

հեղուկը, որը գոլորշացման ենթարկվելիս (ճնշումը կտրուկ փոքրացնելու

միջոցով) շրջապատից խլում է մեծ քանակով ջերմություն: Նշված նյութը,

որի քիմիական անունն է երկքլորերկֆտորմեթան, օգտագործվում է նաև

որպես պրոպելենտ (ցնդելիություն ապահովող նյութ) զանազան օդակա-

խույթներում և կենցաղային հոտազերծիչներում:

Ֆտորաջրածնական թթունª HF, օգտագործվում է ապակին խածատե-

լուª վրան նախշեր և գրություններ անելու համար, որը հիմնված է ձեզ ար-

դեն ծանոթ հետևյալ ռեակցիայի վրա.

SiO

+ 4HF = SiF

4↑ + 2H2O

Հեղուկ ֆտորըª F

(հաճախ թթվածնի հետ միասին), ծառայում է որպես

օքսիդիչ հրթիռային վառելիքի համար:

127

Գլուխ 5

Ֆտորը լայն կիրառություն է ստացել ինչպես սովորական, այնպես էլ ՙհարստաց-

ված՚ ուրանի արտադրության մեջ: Ուրանի հանքաքարից նախ ստանում են այդ մետա-

ղի քառաֆտորիդըª UF

4, որից էլ այնուհետևª մետաղական ուրանը: Հարկ է իմանալ, որ

ատոմային էլեկտրակայաններում որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործվում է ոչ թե

բնական, այլ ²³⁵U իզոտոպով հարստացված ուրանը: Վերջինիս պարունակությունը

բնական ուրանում շատ քիչ էª շուրջ 2 %, այնինչ այդ ռադիոակտիվ իզոտոպի տրոհ-

ման շղթայական ռեակցիան իրականացնելու համար անհրաժեշտ է մեծացնել դրա

պարունակությունը բնական ուրանում: Այդ նպատակին հասնում ենª օգտագործելով

դիֆուզիայի երևույթը, որի հիմքում գազային վիճակում ²³⁵UF

և ²³⁸UF

մոլեկուլների

շարժման տարբեր արագություններն են:

Քլոր,

բրոմ, յոդ:

Արդյունաբերությունում քլորից ստանում

են քլո-

րաջրածին և աղաթթու: Քլորի ջրային լուծույթի մանրէասպան հատկության

վրա է հիմնված բնակչությանը ջուր մատակարարող կայաններում գազա-

յին քլորի օգտագործումը, հատկություն, որը պայմանավորված է ատոմա-

յին թթվածնի գոյացմամբ.

+ H

2O L HCl + HClO

HClO = HCl + O

Քլորից ստանում են նաև ժավել յան հեղուկ, որն օգտագործվում է սպի-

տակեղենի լվացման համար: Մեծ քանակներով արտադրվում է քլորակիր,

որը կիրառվում է թղթի արդյունաբերությունումª թղթային զանգվածի և

մանրաթելերի արտադրությունումª մանրաթելերի սպիտակեցման համար:

Քլորակիրը երկու աղի խառնուրդ է, որն առաջանում է հանգած կրի կա-

խույթի մեջ քլոր անցկացնելիս.

2Cl

+ 2Ca(OH)

= CaCl

+ Ca(ClO)

+ 2H

Այդ աղերը հաճախ ներկայացվում են մեկ միացյալ բանաձևովª CaOCl

Հիպոքլորիտներըª KClO, Ca(ClO)

2, ինչպես նաև քլորի(IV) օքսիդըª ClO2, օգ-

տագործվում են նաև ախտահանման նպատակներով:

Կալիումի քլորատըª KClO

3, ուժեղ օքսիդիչ է, վերականգնիչների հետ

առաջացնում է պայթուցիկ խառնուրդներ, օգտագործվում է լուցկու, բենգալ-

յան կրակների և հրավառության համար խառնուրդների արտադրությունում:

Նատրիումի քլորատըª NaClO

3, ծառայում է որպես մոլախոտերի դեմ պայքա-

րի միջոց: Կալիումի և ամոնիումի պերքլորատներըª KClO

4, NH4ClO4, օգտա-

գործվում են հրթիռային տեխնիկայում որպես օքսիդիչներ:

Մեծ քանակներով քլոր օգտագործվում է քլոր պարունակող օրգանա-

կան նյութերª լուծիչներ, մոնոմերներ և պոլիմերներ, թունաքիմիկատներ,

ստանալու համար:

Արծաթի բրոմիդըª AgBr, լուսազգայուն նյութ է և օգտագործվում է լու-

սանկարչական թղթի ու ժապավենի արտադրությունում.

լույս

2AgBr ⎯⎯→ 2Ag + Br2

128

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Արծաթի յոդիդիª AgΙ, փոշին ցրելով ամպերի մեջª առաջացնում են ար-

հեստական անձրև և այդպիսով կանխում հնարավոր կարկուտը:

Յոդը լայնորեն օգտագործվում է վերլուծական քիմիայումª յոդաչափա-

կան եղանակով զանազան նյութերի ճշգրիտ քանակներ որոշելու համար:

Յոդի հետքերի հայտաբերման նպատակով այդ հետազոտություններում

գործածվում է նաև օսլայաջուր, որը հալոգենի աննշան քանակներից ան-

գամ ստանում է վառ կապույտ գույն:

Կենսաբանական նշանակությունը: Հալոգենները կենսականորեն

շատ անհրաժեշտ տարրեր են և օրգանիզմում բացառապես -1 օքսիդաց-

ման աստիճանում են:

Ֆտորը հիմնականում տեղայնացված է ատամներում, եղունգներում և

ոսկրային հյուսվածքներում: Ատամի արծնի հիմնական բաղադրիչ մասը

ֆտորապատիտն էª 3Ca (PO

4)2 • CaF2, որի պակասուրդը առաջ է բերում կա-

րիես հիվանդությունը: Դա կանխելու համար ատամի մածուկի մեջ ներմու-

ծում են կալիումի ֆտորիդª KF:

Քլորի զանգվածային բաժինն օրգանիզմում կազմում է 0,15 %: Քլորիդ

իոններ է պարունակում արյան պլազմանª գերազանցապես NaCl և KCl

աղերի լուծույթների ձևով:

Դրանք կարգավորում են օսմոտիկ ճնշումը,

ապահովում են իոնների հոսքը բջջային մեմբրանների միջով, ակտիվաց-

նում են ֆերմենտները: Կերակրի աղի օրական պահանջը 5-10 գ է:

Մարդու և կենդանիների ստամոքսում արտադրվում է աղաթթու, որը

կազմում է ստամոքսահյութի 0,3 %-ը և անհրաժեշտ է սննդի նորմալ մար-

սողության, ինչպես նաև սննդի հետ օրգանիզմ ներթափանցող հիվանդա-

գին մանրէները ոչնչացնելու համար: Բժշկության մեջ լայնորեն օգտա-

գործվում են կերակրի աղի ֆիզիոլոգիական և հիպերտոնիկ լուծույթները:

Ֆիզիոլոգիական լուծույթª NaCl-ի 0,9 %-անոց ջրային լուծույթ

Հիպերտոնիկ լուծույթª NaCl-ի 3-10 %-անոց ջրային լուծույթ

Կենտրոնական նյարդային համակարգը շատ զգայուն է բրոմիդ իոնիª Br^-,

նկատմամբ, որն ունի հանդարտեցնող ազդեցություն: Այդ պատճառով բրոմ

պարունակող դեղամիջոցներն օգտագործվում են նյարդային գրգռվածու-

թյամբ տառապող հիվանդների բուժման համար:

Մարդու օրգանիզմը պարունակում է շուրջ 25 մգ յոդ, որը հիմնակա-

նում կուտակված է վահանաձև գեղձում: Վերջինում յոդի պակասը առաջ է

բերում խպիպ ծանր հիվանդությունը, որի կանխման համար կերակրի

աղին խառնում են կալիումի յոդիդ (1 կգ NaCl-ինª 1-2 գ KI): Յոդի սպիր-

տային լուծույթը (5-10 %-անոց) օգտագործվում է բժշկության մեջ մաշկի

բորբոքումների և վնասվածքների դեպքումª որպես վարակազերծող և ար-

յան հոսքը դադարեցնող միջոց:

129

Գլուխ 5

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ներկայացրե°ք հալոգենների և դրանց միացությունների կիրառության

ոլորտները: Ի±նչ քիմիական հատկությունների վրա են դրանք հիմնված:

2. Ինչպե±ս կիրականացնեք հետևյալ փոխարկումները.

F₂ → SiF₄ → HF → KF → HF → SiF₄

3. Ինչպե±ս է դրսևորվում քլորակրի օքսիդացնող, սպիտակեցնող և վա-

րակազերծող հատկությունը: Ի±նչ քիմիական ռեակցիաներով կարելի է

դա հիմնավորել:

4. Վինիլքլորիդումª CH

= CH-Cl, ածխածնի օքսիդացման աստիճա-

նը կարող է համարվելª

1. -4

3. -2

2. -3

4. -1

5. Թվարկե°ք հալոգենների կենսաբանական նշանակությունը վկայող

դրսևորումներ:

6. Խպիպ հիվանդության պատճառներից մեկը մարդու սննդում յոդի

ոչ բավարար քանակն է£ Այդ նպատակով վաճառքի հանվող կերակրի

աղին (ՙյոդացված աղ՚) ավելացված է լինումª

1© բյուրեղային յոդ

3© երկաթի յոդիդ

2© կալիումի կամ նատրիումի յոդիդ

4© օսլայի և յոդի խառնուրդ

7. Քլորը լուծել են կալիումի հիդրօքսիդի լուծույթում (20 °C) և ստացել

երկու աղ պարունակող նոր լուծույթ« որում դրանցից մեկի զանգվածա-

յին բաժինը 7,45 % է£ Որքա±ն է մյուս աղի զանգվածային բաժինը (%)«

եթե հայտնի է« որ վերջինիս մոլեկուլային զանգվածն առաջինից մեծ է£

ՀԱԼՈԳԵՆՆԵՐ:

¢ 5.7

ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ԱՇԽԱՏԱՆՔ 3

Կարևոր նշանակություն ունեն հալոգենիդ իոնների հայտաբերումը և

աղաթթվի հատկությունների բացահայտումը:

Գործնական աշխատանքը կարելի է կատարել փոքր խմբերով:

1. Հալոգենիդ իոնների հայտաբերումը: Վերցրե°ք չորս փորձանոթ,

համարակալե°ք և դրանց մեջ լցրե°ք 1/4 չափով չորս տարբեր աղերիª KF,

NaCl, KBr և KI, լուծույթներ: Այնուհետև փորձանոթների մեջ ավելացրե°ք ար-

ծաթի նիտրատի խիտ լուծույթի 1-2 կաթիլ: Գրանցե°ք դիտված արդյունքնե-

րը: Ո±ր փորձանոթում առաջացան նստվածքներ: Ինչո±ւ: Նկարագրե°ք դրանց

տեսքը և գույնը:

130

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Աշխատանքի արդյունքները, հիմնավորված քիմիական ռեակցիաների

մոլեկուլային և կրճատ իոնական հավասարումներով, ներկայացրե°ք ձեր

ուսուցչին:

2. Աղաթթվի հատկությունների ուսումնասիրումը: Երեք փորձանո-

թի մեջ լցրե°ք մոտ 1-ական գրամ ցինկի, չհանգած կրի և մարմարի փոշի-

ներ: Յուրաքանչյուր փորձանոթի մեջ ավելացրե°ք աղաթթուª 1/4 չափով, և

պարունակությունը խառնե°ք ապակե ձողով: Գրանցե°ք դիտված երևույթնե-

րը: Ձեռքի ափով հպվելով փորձանոթներինª կարելի± է եզրակացություն

անել ընթացող ռեակցիաներում ջերմության անջատման կամ կլանման

մասին: Ո±ր փորձանոթներում են առաջանում գազեր: Դրանք ն

±ւյնն են, թ

տարբեր: Գրե°ք ռեակցիաների հավասարումները և հաշվետվությունը ներ-

կայացրե°ք ձեր ուսուցչին:

ԹԹՎԱԾՆԻ ԵՆԹԱԽՈՒՄԲ

ԹԹՎԱԾՆԻ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ

¢ 5.8

ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Թթվածնի ենթախումբը կազմում են ՊՀ VI խմբի գլխավոր ենթախմբի

(կարճ ձև) կամ XVI խմբի (երկար ձև) տարրերը, որոնք p տիպի են. էլեկտ-

րոնները լրացվում են արտաքին շերտի p ենթամակարդակում (աղ. 5.8.1):

Աղյուսակ 5.8.1

Թթվածնի ենթախմբի տարրերի բնութագիրը

Տարր

Ատոմային համարը

Արտաքին շերտի

2s²2p⁴

3s²3p⁴

4s²4p⁴

5s²5p⁴

6s²6p⁴

էլեկտրոնները

Ատոմի շառավիղը, նմ

0,074

0,104

0,114

0,132

0,152

Պարունակությունը երկ-

0,05

5•10^-6

1•10^-7

2•10^-14

րակեղևում, %ª ըստ զանգվածի

131

Գլուխ 5

Ածխաջրերի լուսասինթեզի ռեակցիայումª

nCO

+ mH

2O = Cn(H2O)m + nO2

կանաչ բուսականության միջոցով և մանրէների գործունեության շնորհիվ տարե-

կան կլանվում է մոտ 300 մլրդ տ ածխաթթու գազ, անջատվում է 200 մլրդ տ

թթվածին, և առաջանում են 150 մլրդ տ օրգանական նյութեր: Միաժամանակ քի-

միական էներգիայի ձևով պահածոյացվում է 4,5 • 10¹⁹ կՋ արևային էներգիա:

Բնության մեջ ամենատարածված տարրը թթվածինն է, կազմում է ջրո-

լորտի շուրջ 85 %-ը, մթնոլորտի 21 %-ըª ըստ ծավալի, կամ 23 %-ըª ըստ

զանգվածի: Հայտնի է թթվածին պարունակող շուրջ 1400 հանքաքար:

Ծծումբը ևս տարածված տարր է, հանդիպում է և° ազատ, և° միացու-

թյունների ձևով:

Թթվածինը և ծծումբը բնորոշ ոչմետաղական տարրեր են, սելենը և տե-

լուրը օժտված են կիսահաղորդչային հատկությամբ, իսկ պոլոնիումն ունի

մետաղական հատկություններ: Վերջինս խիստ ռադիոակտիվ է (t

1/2

=138 օր):

Էլեկտրոնային ութնյակ լրացնելու համար այդ տարրերը կարող են ըն-

դունել 2 էլեկտրոն և ցուցաբերել -2 ՕԱ: Թթվածինը ֆտորից հետո ամենա-

էլեկտրաբացասական տարրն է և միլիոնավոր միացություններում հանդես

գալիս բացասական ՕԱ-ով, միայն ֆտորի հետ միացություններում է

դրսևորում դրական ՕԱ: Ենթախմբի մյուս տարրերը իրենցից ավելի նվազ

ԷԲ-ով տարրերի հետ ցուցաբերում են հիմնականումª +2, +4 և +6 ՕԱ: Պո-

լոնիումին բնորոշ չէ +6 ՕԱ-ն:

Ի տարբերություն թթվածնիª մյուս տարրերն ունեն d ենթամակարդակ,

գրգռված վիճակում էլեկտրոնների անցման հնարավորություն և այդ պատ-

ճառով կարող են ի հայտ բերել բարձր վալենտականություններ.

↑↓

↑

↑↓

↑

Ենթախմբի տարրերի համար բնորոշ են զույգ թվով վալենտականու-

թյուններըª 2, 4, 6:

Ենթախմբի տարրերից միայն թթվածինն է առաջացնում կայուն, երկատոմ

մոլեկուլª O

2, հանդես է գալիս նաև անկայուն մոլեկուլիª O3-ի տեսքով:

Ծծումբը ևս դրսևորվում է մոլեկուլային կառուցվածքով, սակայն ութ ատո-

մից կազմված ոչ շատ կայունª S

տեսքով: Մնացած տարրերին բնորոշ չէ

մոլեկուլային կառուցվածքը:

132

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Թթվածնի ենթախմբի տարրերը, փոխազդելով ջրածնի հետ, առաջաց-

նում են H

2R բանաձևով գազային միացություններ.

2Se

2Te

Ջուրը հեղուկ է և ունի բարձր եռման ջերմաստիճան միայն այն պատճա-

ռով, որ ջրածնային կապերի շնորհիվ առաջանում են մոլեկուլների միավո-

րումներª (H

2O)n: Տարրի շառավղի մեծացման և ԷԲ-ի նվազման հետ նշված

նյութերի կայունությունը նվազում է: Սրանց ջրային լուծույթները ի հայտ են

բերում թույլ թթվային հատկություններ:

Հայտնի են RO

բանաձևով բարձրագույն օքսիդներ, որոնք թթվային

բնույթ ունեն, և որոնց համապատասխանում են հիմնականում երկհիմն

թթուներ.

2SO4

2SeO4

2TeO4

Նշված շարքում ամենաուժեղը ծծմբականն է, ատոմային համարի մե-

ծացման հետ թթվի ուժը թուլանում է (¢ 4.7):

Ենթախմբի տարրերն առաջացնում են նաև RO

բանաձևով օքսիդներ,

որոնց բնորոշ են H

2RO3 կազմության թույլ թթուներ: Տելուրի և պոլոնիումի

պարագայում նման միացություններն ունեն երկդիմի հատկություններ:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Թթվածնի ենթախմբում տարրի ատոմային համարի մեծացման հետ

ինչո±ւ ենª ա) մեծանում ատոմային շառավիղները, բ) փոքրանում իոնաց-

ման էներգիաները:

2. ՊՀ VI խմբի գլխավոր ենթախմբի տարրերիª R, օքսիդիչ հատկու-

թյունները և դրանց իոններիª R^2-, վերականգնիչ հատկությունները ատո-

մային համարի մեծացման հետ համապատասխանաբարª

1. մեծանում, փոքրանում են

3. փոքրանում, փոքրանում են

2. մեծանում, մեծանում են

4. փոքրանում, մեծանում են

3. H

2SO4 և H2SeO4 թթուներից

±րն է ավելի ուժեղ: Ինչպե±ս է դա բա-

ցատրվում:

4. Ինչպե±ս կիրականացնեք հետևյալ փոխարկումները.

2O2

Se → SeO

→ Li₂SeO₃ ⎯⎯⎯→ ? → BaSeO₄

5. RO

բանաձևով օքսիդում R-ի զանգվածային բաժինը 71,17 % է:

Գտե°ք R տարրը և գրե°ք այդ օքսիդի ռեակցիաների հավասարումները

հետևյալ նյութերի հետ. ա) H

2O, բ) Na2O, գ) KOH:

6. Ծծմբաջրածնի և սելենաջրածնի 8,96 լ խառնուրդը, որի խտությունն

ըստ ջրածնի 22,875 է, լուծել են նատրիումի հիդրօքսիդի 200 գ 20 %-անոց

լուծույթի մեջ: Որոշե°ք լուծույթում գոյացած աղերի զանգվածները:

133

Գլուխ 5

¢ 5.9

ԹԹՎԱԾԻՆ

Ստացումը: Լաբորատորիայում թթվածին կարելի է ստանալ մի շարք

նյութերի քայքայումից.

2HgO

2Hg + O

2O2 MnO2

2O + O2

t, MnO

2KMnO

2KClO

2KCl + 3O

2MnO4 + MnO2 + O2

Արդյունաբերությունում թթվածինը ստանում են օդիցª վերջինս ճնշման և

սառեցման պայմաններում հեղուկացնելով, այնուհետև թորման ենթարկելով:

Թթվածինը լցվում և պահվում է կապույտ ներկված պողպատե գլանանոթ-

ների մեջ 15 ՄՊա ճնշման տակ:

Լաբորատոր փորձ: Թթվածնի ստացումը և հավաքումը ջրի դուրսմղման

եղանակով

Թթվածնի ստացման համար կարելի է օգտագործել կալիումի պեր-

մանգանատով ջրածնի պերօքսիդի օքսիդացման ռեակցիան: Փորձի կա-

տարման համար պետք է նախապատրաստել գազատար խողովակով հա-

մալրված փորձանոթ, սպիրտայրոց, ջրով թաս, փորձանոթներ և անհրա-

ժեշտ նյութերըª ջրածնի պերօքսիդի 5-10 %-անոց լուծույթ, կալիումի

պերմանգանատ և այլն:

Փորձանոթի մեջ լցրե°ք 1/3 չափով ջրածնի պերօքսիդ, ավելացրե°ք պեր-

մանգանատի մի քանի բյուրեղ և փորձանոթը փակե°ք գազատար խողովա-

կով: Վերջինիս ծայրը մտցրե°ք ջրով թասի մեջ և հավաքե°ք անջատվող գա-

զը ջրով լցված ու բերանը շուռ տված փորձանոթի մեջ: Փորձի ընթացքում

կարելի է լցնել 2-3 փորձանոթª դրանք փակելով ռետինե խցաններով: Այ-

նուհետև թթվածնով լցված փորձանոթների մեջ կարելի է դիտել մարխի

բոցավառումը, ինչպես նաև ծծմբի կամ ֆոսֆորի այրումը:

Թթվածնի հատկությունները: Թթվածինն անգույն, անհոտ գազ է,

հեղուկանում և պնդանում է շատ ցածր ջերմաստիճաններում (T

պնդ = -219,

եռմ = -183 °C): Բնության մեջ հանդիպում է 3 կայուն իզոտոպների ձևովª

հետևյալ ատոմային հարաբերությամբª ¹⁶O (99,759 %), ¹⁷O (0,037 %) և

¹⁸O (0,204 %):

Թթվածինը միլիոնավոր միացություններում ցուցաբերում է -2, միայն

ջրածնի և մետաղների պերօքսիդներումª -1 ՕԱ:

Այն ուժեղ օքսիդիչ է, անմիջականորեն փոխազդում է բոլոր տարրերի

հետ, բացառությամբ ազնիվ գազերի, ազնիվ մետաղների և որոշ այլ տար-

134

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

րերի: Հայտնի են թթվածնի միացությունները բոլոր տարրերի հետ, բացա-

ռությամբ He-ի, Ne-ի և Ar-ի:

Մինչև 300 °C ջերմաստիճանը թթվածինը գործնականում չի փոխազ-

դում ջրածնի հետ, ռեակցիան տեղի է ունենում ավելի բարձր ջերմաստի-

ճաններում: Սակայն կայծի առկայության պարագայում փոխազդեցությունը

ջրածին + թթվածին խառնուրդում սկսում է արդեն սենյակային ջերմաստի-

ճանում և ուղեկցվում է պայթյունով: Ռեակցիան խիստ ջերմանջատիչ է, ըն-

թանում է ռադիկալային շղթայական մեխանիզմով.

+ O

= 2H

ΔH = -286 կՋ/մոլ

Պետք է իմանալ, որ ջրածնի և թթվածնի (կամ օդի) խառնուրդը (հատ-

կապես 2 : 1 ծավալային հարաբերությամբ, իսկ օդի դեպքումª 2 : 5) խիստ

պայթյունավտանգ է, և անհրաժեշտ է դրսևորել մեծ զգուշություն: Մաքուր

ջրածինն օդում կամ թթվածնի միջավայրում այրվում է կայուն բոցով:

Թթվածնում կամ օդում այրվում են նաև այլ ոչմետաղներ: Օրինակª

C + O

= CO

2C + O

= 2CO

4P + 5O

= 2P

2O5

4P + 3O

= 2P

2O3

S + O

= SO

Si + O

= SiO

Ազոտի հետ ռեակցիան ջերմակլանիչ է և դարձելի, ընթանում է միայն

1500 °C-ից բարձր ջերմաստիճաններում.

+ O

⎯→ 2NO

ΔH = 90 կՋ/մոլ

Թթվածինը հալոգեններից միայն ֆտորի հետ է անմիջականորեն միա-

նում, այն էլ շատ բարձր ջերմաստիճանում (1500 °C).

+ 2F

⎯→ 2OF

Փոխազդում է բոլոր մետաղների հետ, բացառությամբ ազնիվ մետաղ-

ների (Ag, Au, Pt և այլն): Օրինակª

4Na + O

(օդում) = 2Na

2Na + O

(թթվ. մեջ) = Na

2O2

2Mg + O

= 2MgO

4Al + 3O

= 2Al

2O3

2Cu + O

= 2CuO

3Fe + 2O

(թթվ. մեջ) = Fe

3O4

Թթվածինը փոխազդում է նաև բազմաթիվ բարդ նյութերի հետ: Օրինակª

սեն. ջերմ.

2NO + O

2NO

2CO + O

= 2CO

t, V

2O5

2SO

+ O

2SO

4NO

+ O

+ 2H

2O = 4HNO3

135

Գլուխ 5

2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

2S + O2 = 2S + 2H2O

t, Pt

4NH

+ 5O

4NO + 6H

4NH

3+3O2 (թթվ. մեջ) = 2N2 + 6H2O

Մետաղների սուլֆիդներն օդում բովելիս փոխարկվում են մետաղի օք-

սիդի և ծծմբային գազի: Օրինակª

2CuS + 3O

= 2CuO + 2SO

4FeS

+ 11O

= 2Fe

2O3 + 8SO2

Օրգանական նյութերը, բացառությամբ մի քանիսի, այրվում ենª առա-

ջացնելով հիմնականում ածխաթթու գազ և ջուր:

Թթվածնի կիրառությունը: Արտադրվող թթվածնի կեսից

ավելին

ծախսվում է սև մետաղարտադրությունումª թուջի և պողպատի ձուլման

գործընթացն արագացնելու համար: Թթվածինն օգտագործվում է նաև գու-

նավոր մետաղների արտադրությունում:

Մեծ քանակով թթվածին ծախսվում է ազոտական և ծծմբական թթունե-

րի, ինչպես նաև մի շարք այլ նյութերի ստացման համար: Թթվածինն օգտա-

գործվում է ացետիլենային այրիչներում մետաղների հատման և եռակցման

համար, քանի որ ընթացող ռեակցիայի արդյունքում ջերմաստիճանը բարձ-

րանում է մինչև 3200 °C: Հեղուկ թթվածինն օգտագործվում է որպես օքսի-

դիչ հրթիռային վառելիքի համար:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչպե±ս է բացատրվում թթվածնի պարամագնիսական հատկությունը:

2. Գրե°ք հետևյալ փոխարկումներն արտահայտող ռեակցիաների հա-

վասարումներ.

→ NO → ? → HNO

→ NaNO

→ O

3. Ի±նչ ծավալով օդ պետք է ծախսել 360 մ3 թթվածին ստանալու հա-

մարª ընդունելով, որ թթվածնի պարունակությունն օդում 20 % է (ըստ ծա-

վալի), իսկ արտադրական կորուստները կազմում են 10 %:

4. Բժշկական պրակտիկայում օգտագործվում է թթվածնով հարստաց-

ված օդ« որում թթվածնի պարունակությունը 70 % է (ըստ ծավալի)£

±նչ

ծավալներով օդ և թթվածին պետք է վերցնել 100 լ պահանջվող խառ-

նուրդ պատրաստելու համար£

5. Որոշակի զանգվածով ածխածնի այրման ժամանակ ծախսվել է

6,72 լ թթվածին: Ստացված գազերի խառնուրդի խտությունն ըստ ջրած-

նի կազմել է 15,6: Որոշե°ք փոխազդած ածխածնի զանգվածը:

136

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

6. Մագնեզիումի հետ միանալիս թթվածինը

դրանից վերցրել

1,204 • 10²² էլեկտրոն: Փոխազդած մետաղի զանգվածը և թթվածնի ծավա-

լը կազմում են համապատասխանաբարª

1. 0,24 գ, 112 մլ

3. 0,24 գ, 0,448 լ

2. 0,48 գ, 224 մլ

4. 0,12 գ, 1,12 լ

7. Ծծմբի և ֆոսֆորի 22 գ խառնուրդի լրիվ այրման համար ծախսվել

է 17,92 լ թթվածին: Այրման արգասիքները լուծել են նատրիումի հիդրօք-

սիդի 20 % զանգվածային բաժնով 400 գ լուծույթում: Հաշվե°ք լուծույթում

գոյացած աղերի զանգվածային բաժինները (%):

¢ 5.10

ՕԶՈՆ ԵՎ ՋՐԱԾՆԻ ՊԵՐՕՔՍԻԴ

Օզոն: Օզոնըª O

3, թթվածին տարրի երկրորդ տարաձևությունն է, որի

մոլեկուլն ունի անկյունային կառուցվածք.

O O

Օզոնում O - O կապերի երկարությունը միակի և կրկնակի կապերի

միջինն է: Օզոնը թունավոր, սուր հոտով կապույտ գազ է, հեղուկ վիճա-

կում մուգ կապույտ է: Հեղուկ և պինդ վիճակներում խիստ պայթյունա-

վտանգ է:

Բնական պայմաններում օզոն առաջանում է մթնոլորտային թթվածնից

գերմանուշակագույն (ուլտրամանուշակագույն) ճառագայթների ազդեցու-

թյամբ 20-30 կմ բարձրությունների վրա.

hν

⎯⎯→ 2O

O + O

→ O

Մթնոլորտում օզոնը կլանում է արևից եկող վտանգավոր գերմանուշա-

կագույն (ԳՄ) ճառագայթները և, այդպիսով, կատարում երկրագնդի վրա

կյանքի պահպանման համար ՙօզոնային վահանի՚ դեր: Որոշ չափով օզոն

գոյանում է նաև կայծակների ժամանակ. սրանցով ուղեկցվող անձրևներից

հետո օդում առաջացող սուր հոտը դրա հետևանք է:

Օզոն ստանում են օզոնարար կոչվող սարքում (ՙՔիմիա 8՚) էլեկտրական

պարպումների միջոցովª O

2-ը փոխարկելով O3-ի: Հնարավոր չէ ստանալ

100 %-անոց օզոն, քանի որ 3O

L 2O

ռեակցիան դարձելի է: Օզոնարա-

րից դուրս եկող գազային խառնուրդում օզոնն ամենաշատը 10 % է:

137

Գլուխ 5

Օզոնի պարունակությունն օդում մեծ չէ: Եթե ամբողջ օզոնը խտացվի, ապա

կառաջացնի 3 մմ-անոց բարակ շերտ: Սակայն այդքան քիչ քանակն անգամ ունի

կենսաբանական կարևոր նշանակություն Երկիր մոլորակի վրա կյանքը պահպա-

նելու համար:

Օզոնն ուժեղագույն օքսիդիչ է, փոխազդում է անգամ ազնիվ մետաղ-

ների հետ: Օրինակª

2Ag + O

= Ag

2O + O2

Ի տարբերություն O

2-իª օզոնը փոխազդում է կալիումի յոդիդի ջրային

լուծույթի հետ, որի հետևանքով լուծույթը ստանում է կարմրագորշ գույն

(գոյացող յոդի պատճառով): Եթե լուծույթին ավելացված է օսլայաջուր,

ապա լուծույթը ստանում է կապույտ գույն.

2KI + O

+ H

2O = Ι2 + 2KOH + O2

Այս ռեակցիան օգտագործվում է օզոնի որակական և քանակական

որոշման համար:

Օզոնն օգտագործում

են որպես էկոլոգիապես անվտանգ օքսիդիչ,

մասնավորապեսª խմելու ջրի վարակազերծման

և թափոնային ջրերի

մաքրման համար:

Ներկայումս հաստատվել է, որ մթնոլորտում օզոնը տեղ-տեղ պակա-

սել է, գոյացել են ՙօզոնային ճեղքեր՚: Դա կարող է մարդու արդյունաբե-

րական գործունեության հետևանք լինել: Այժմ ուսումնասիրություններ են

կատարվումª պարզելու օզոնային ճեղքերի առաջացման պատճառները:

Ջրածնի պերօքսիդ: Անջուր ջրածնի պերօքսիդը անգույն հեղուկ է

եռմ

= 150, T

պնդ = -0,43 °C): Սովորաբար օգտագործվում են դրա 30 կամ

3 %-անոց ջրային լուծույթները:

Ջրածնի պերօքսիդը հեշտությամբ քայքայվում էª անջատելով թթվածին.

2O2 = 2H2O + O2

Քանի որ մոլեկուլում թթվածնի ՕԱ-ն -1 է, ապա ջրածնի պերօքսիդը

կարող է հանդես գալ և° օքսիդիչի, և° վերականգնիչի դերումª կախված նրա-

նից, թե ինչի հետ է փոխազդում: Օրինակª

2KI + H

2O2 + H2SO4 = Ι2 + K2SO4 + 2H2O

2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Մոլեկուլում թթվածնի ատոմների միջև առկա է -O-O- պերօքսիդային

կոչվող ոչ ամուր կովալենտային կապը:

138

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Լաբորատոր փորձ: Ջրածնի պերօքսիդի օքսիդիչ հատկությունը

Փորձանոթի մեջ (1/4 չափով) լցրե°ք կալիումի յոդիդի նոսր լուծույթ,

ավելացրե°ք մի քանի կաթիլ ծծմբական թթու: Այնուհետև կաթոցիկով քիչ-

քիչ ավելացրե°ք ջրածնի պերօքսիդի 3 %-անոց լուծույթ: Գունային ի±նչ փո-

փոխություն կատարվեց և ի±նչ պատճառով: Գրե°ք ընթացող ռեակցիայի հա-

վասարումը: Ստացված լուծույթին ավելացրե°ք 1-2 կաթիլ օսլայաջուր: Ինչ-

պե±ս փոխվեց լուծույթի գույնը: Ինչի± հետևանք է դա:

Նատրիումի պերօքսիդն օգտագործվում է սուզանավերումª անձնակազ-

մի շնչառության հետևանքով օդում ավելացող ածխաթթու գազի կլանման

համար.

2Na

2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2

Այս ձևով մասնակիորեն լրացվում է նաև շնչառության վրա ծախսված

թթվածինը:

Ջրածնի պերօքսիդն օգտագործում են առավելապես որպես օքսիդիչª

գործվածքի և թղթի սպիտակեցման համար, հրթիռային տեխնիկայում,

ինչպես նաև բժշկությունումª որպես վարակազերծիչ, գեղահարդարման

մեջª որպես մազերի գունաթափման միջոց:

Պերօքսիդներից բացի, գոյություն ունեն նաև, այսպես կոչված, ՙգերօք-

սիդներ՚, որոնցում թթվածնի պարունակությունն ավելի մեծ է, և որոնք

ունեն O^-

խմբավորումը, օրինակª KO

Մթնոլորտի աղտոտվածության պատճառով սկսում են խամրել այն գեղանկար-

ները, որոնցում օգտագործվել է կապարային սպիտականերկըª Pb(OH)

2•PbCO3:

Վերջինս, փոխազդելով օդում պարունակվող ծծմբաջրածնի հետ, վերածվում է սև

կապարի սուլֆիդիª PbS: Նկարը կարող է ստանալ իր սկզբնական տեսքը, եթե

մշակվի ջրածնի պերօքսիդով, ինչի շնորհիվ սև սուլֆիդը փոխարկվում է սպիտակ

սուլֆատի.

PbS + 4H

2O2 = PbSO4 + 4H2O

Այս եղանակով վերականգնում են մթագնած գեղանկարները:

139

Գլուխ 5

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Որոշակի ծավալով ջրածնի այրման համար պահանջվել է 8,96 լ օզոնաց-

ված թթվածին, որի խտությունն ըստ ջրածնի 20 է: Հաշվե°ք տրված ջրածնի ծա-

վալը և գոյացած արգասիքի զանգվածը:

2. Ջրածնի պերօքսիդ պարունակող 56,67 գ ջրային լուծույթին ավելացրել են

մանգանի(IV) օքսիդ և հավաքել անջատվող ամբողջ գազը: Վերջինիս ծավալը

կազմել է 5,6 լ: Գտե°ք ջրածնի պերօքսիդի զանգվածային բաժինը (%) տրված

լուծույթում:

3. Օզոնարարի միջով 500 մլ թթվածին անցկացնելիս տեղի է ունեցել ծավալի

կրճատում 20 մլ-ով: Հաշվե°ք օզոնի ծավալային բաժինը (%) ստացված խառնուրդում:

4. Ջրածնի պերօքսիդում ջրածնի ՕԱ-ն և զանգվածային բաժինը (%) հավա-

սար են համապատասխանաբարª

1. -1, 11,76

3. +2, 2,94

2. -2, 5,88

4. +1, 5,88

5. Ավարտուն տեսքի° բերեք հետևյալ ռեակցիաների հավասարումներըª աստ-

ղանիշերը փոխարինելով նյութերի բանաձևերով.

* + 2CO2 = 2Na2CO3 + *

2O2 + * = Na2SO4 + *

* + KI + * = I2 + K2SO4 + *

* = H2O + *

6. Կալիումի յոդիդի լուծույթի մեջ անցկացրել են որոշակի ծավալով օզոնաց-

ված թթվածին, որի հետևանքով գոյացել է 7,62 գ յոդ, իսկ լուծույթից հեռացել

է 14,112 լ գազ: Որոշե°ք օզոնացված թթվածնում օզոնի ծավալային բաժինը (%):

¢ 5.11

ԾԾՈՒՄԲ

Ծծմբի տարաձևությունը և ֆիզիկական հատկությունները: Ծծումբը

մարդուն հայտնի է վաղնջական ժամանակներից: Երկրակեղևում ծծմբի

պարունակությունը 0,05 % է, հանդիպում է ինչպես ազատ (բնածին ծծումբ),

այնպես էլ միացություններիª գերազանցապես սուլֆիդների, օրինակª ZnS,

PbS, Cu

2S, FeS2, և սուլֆատների, օրինակª CaSO4 • 2H2O, Na2SO4 • 10H2O, ձևով:

Ծծումբն առաջացնում է երեք տարաձևություն, որոնցից ամենակայու-

նը շեղանկյուն կամ α-ծծումբն է, որը սովորաբար ստանում են դեղին փո-

շու տեսքով: Հալվում է 113 և եռումª 445 °C ջերմաստիճանում:

Հալված ծծումբը սառեցնելիս առաջանում են բաց դեղնավուն ասեղ-

նաձև (մոնոկլինային տեսակի) բյուրեղներª β-ծծումբ, որը հետագա սառեց-

ման ընթացքում դանդաղ վերածվում է α-ծծմբի:

140

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Նշված երկու տարաձևություններն առաջացնում են տարբեր տեսքի

բյուրեղներ, սակայն երկուսն էլ ունեն մոլեկուլային կառուցվածքª բաղկա-

ցած S

մոլեկուլներից: Ծծմբի մոլեկուլը նման է ՙթագի՚ (նկ. 5.11.1).

Նկ. 5.11.1. Ծծմբի մոլեկուլի կառուցվածքը

Հալված ծծումբը սառը ջրի մեջ լցնելիս գոյանում է շագանակագույն

առաձգական զանգված, որը կոչվում է պլաստիկ ծծումբª երրորդ տարաձևու-

թյունը:

Պլաստիկը ևս, նման β-ծծմբին, անկայուն է և աստիճանաբար վերած-

վում է α-ծծմբի:

ՙՔիմիա 9՚ դասընթացից դուք արդեն գիտեք, որ ծծումբը ջրում չի

թրջվում, և, նույնիսկ ծանր լինելով (ρ = 2,1 գ/սմ³), ծծմբի փոշին մնում է

ջրի մակերևույթին: Մետաղների սուլֆիդները նույնպես օժտված են այս

հատկությամբ, որի հիման վրա զատում են այդ միացությունները հանքա-

քարում պարունակվող դատարկ ապարներից:

Ծծմբի քիմիական հատկությունները: Ծծումբը քիմիապես ակտիվ

տարր է և կարող է անմիջականորեն միանալ գրեթե բոլոր տարրերի հետª

բացառությամբ ազոտի, յոդի, ոսկու, պլատինի և ազնիվ գազերի: Միացու-

թյուններում ծծմբի բնորոշ օքսիդացման աստիճաններն ենª -2, +4 և +6:

Ծծումբն այրվում է թթվածնում կամ օդումª առաջացնելով ծծմբի(IV) օք-

սիդ: Վեցավալենտ օքսիդն առաջանում է աննշան չափով, քանի որ ռեակ-

ցիայի

արագությունը չափազանց

փոքր է: Տաքացման պայմաններում

ծծումբը փոխազդում է ջրածնի հետ.

S + O

= SO

S + H

= H

Հալոգենների հետ միանում է սենյակային ջերմաստիճանում, իսկ ած-

խածնի և ֆոսֆորի հետª տաքացման պայմաններում.

2S + Cl

= S

2Cl2

S + 3F

= SF

C + 2S = CS

2P + 5S = P

2S5

Ալկալիական և հողալկալիական մետաղների, ինչպես նաև սնդիկի

հետ ծծումբը փոխազդում է սենյակային ջերմաստիճանումª առաջացնելով

սուլֆիդներ.

Ca + S = CaS

Hg + S = HgS

141

Գլուխ 5

Վերջին ռեակցիայի շնորհիվ կարելի է վնասազերծել թափված սնդիկը,

որի գոլորշին, ինչպես գիտեք, թունավոր է:

Բարդ նյութերի հետ փոխազդեցություններից նշենք ծծմբի ռեակցիա-

ները օքսիդիչ թթուների հետ.

S + 6HNO

(խ) = H

2SO4 + 6NO2 + 2H2O

S + 2H

2SO4 (խ) = 3SO2 + 2H2O

Ծծմբի կիրառությունը: Արդյունահանվող ծծմբի գրեթե կեսն օգտա-

գործվում է ծծմբային գազ, այնուհետև ծծմբական թթու ստանալու համար:

Մեծ քանակներով ծծումբ ծախսվում է ռետինի ստացման համար: Oգտա-

գործվում է խաղողի և բամբակի թփերի վնասատուների դեմ պայքարելու,

բժշկությունում մաշկային հիվանդությունների բուժման նպատակով քսուք-

ներ պատրաստելու համար: Այն ծախսվում է նաև ներկերի, լուսակիրների,

ծծմբածխածնի, լուցկու արտադրություններում:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. α-

և β-ծծումբների

բյուրեղացանցի տեսակը և մոլեկուլներում

ատոմների թիվը, համապատասխանաբար, այսպիսին են.

1. մոլեկուլային, ատոմային, 8

2. մոլեկուլային, մոլեկուլային, 8

3. ատոմային, մոլեկուլային, 4

4. մոլեկուլային, մոլեկուլային, 2

2. Ստորև բերված ո±ր նյութերի հետ է փոխազդում ծծումբը. O

2, He, C,

Al, H

2S, H2SO4(խ), H2SO4(ն), KCl: Գրե°ք ռեակցիաների հավասարումները:

3. Գրե°ք ռեակցիաների հավասարումներ, որոնցով կարելի է իրագոր-

ծել հետևյալ փոխարկումները.

S → MgS → H

2S → CuS → SO2 → K2SO3

Վերօքս ռեակցիաները հավասարեցրե°ք

էլեկտրոնային հաշվեկշռի

եղանակով:

4. Ծծմբի և ածխածնի 12 գ խառնուրդն այրել են անհրաժեշտ քանակով

թթվածնում, որի հետևանքով ստացվել է 11,2 լ (ն.պ.) գազային խառնուրդ:

Հաշվե°ք նյութերի զանգվածային բաժինները (%) տրված խառնուրդում:

5. Ի±նչ զանգվածով ծծումբ կարող է փոխազդել այն գազի հետ, որը

ստացվում է 11,2 գ երկաթի և ավելցուկով վերցրած նոսր ծծմբական

թթվի փոխազդեցությունից: Նկատի° ունեցեք, որ օգտագործվում է գազի

միայն 75 %-ը:

6. Թթվածնազուրկ պայմաններում տաքացրել են երկաթի և ծծմբի

որոշակի զանգվածով խառնուրդը« որից հետո ամբողջ պինդ զանգվածը

մշակել են նոսր ծծմբական թթվով£ Ստացված 15,68 լ գազն անցկացրել

են ավելցուկով վերցրած կալիումի հիդրօքսիդի լուծույթի միջով, և մնա-

ցել է 6,72 լ չլուծված գազ£ Գտե°ք տրված խառնուրդում երկաթի զանգ-

վածային բաժինը (%):

142

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 5.12

ԾԾՄԲԱՋՐԱԾԻՆ ԵՎ ԾԾՄԲԻ ՕՔՍԻԴՆԵՐ

Ծծմբաջրածին: Ծծմբաջրածինն անգույն, նեխած ձվի հոտով թունա-

վոր գազ է: Բնության մեջ հանդիպում է հրաբխային գազերում և հանքա-

յին ջրերում,

առաջանում է նաև սպիտակուցային նյութերի քայքայման

հետևանքով:

Լաբորատորիայում սովորաբար ստանում

են

երկաթի սուլֆիդի

աղաթթվի փոխազդեցությամբ.

FeS + 2HCl = FeCl

+ H

2S↑

Օդում ծծմբաջրածինն այրվում է երկնագույն բոցովª առաջացնելով

ծծմբի(IV) օքսիդ:

Անբավարար օդի պայմաններում գոյանում է ազատ

ծծումբ.

2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

2S + O2 = 2S + 2H2O

Ծծմբաջրածինն ուժեղ վերականգնիչ է, հեշտությամբ տալիս է էլեկտ-

րոններ, ինչը պայմանավորված է ծծմբի ցածրագույնª -2 օքսիդացման աս-

տիճանով: Փոխազդում է անգամ թույլ օքսիդիչների, օրինակª յոդի հետ.

2S + I2 = S + 2HI

Ծծմբաջրածնի ջրային լուծույթը կոչվում է ծծմբաջրածնային ջուր և

ցուցաբերում է թույլ թթվային հատկություն: Ծծմբաջրածնական թթուն կա-

րող է դիսոցվել (դիսոցման աստիճանը շատ փոքր է) երկու փուլովª առա-

ջացնելով երկու թթվային մնացորդ և, հետևաբար, երկու խումբ աղերª

սուլֆիդներ և հիդրոսուլֆիդներ.

2S L H⁺ + HS^-

HS^- L H⁺ + S^2-

Բոլոր հիդրոսուլֆիդները լուծելի են, իսկ սուլֆիդներից լուծելի են մի-

այն ալկալիական մետաղներինը: Այս հատկությամբ է պայմանավորված

ծծմբաջրածնի օգտագործումը վերլուծական քիմիայումª մետաղների զա-

նազանման համար: Լուծույթում սուլֆիդ իոնըª S^2- (ծծմբաջրածնի կամ լու-

ծելի սուլֆիդի տեսքով), հայտնաբերում են Cu²⁺ կամ Pb²⁺ իոնների միջոցով,

որոնց ազդեցությամբ առաջանում է այդ մետաղների սուլֆիդիª ջրում և

թթուներում անլուծելի սև նստվածք:

Ծծմբի օքսիդները: Ծծումբն առաջացնում է երկու կայուն օքսիդª SO

և SO

3: Ծծմբի(IV) օքսիդը հաճախ կոչվում

է նաև ծծմբային գազ, իսկ

ծծմբի(VI) օքսիդըª ծծմբական անհիդրիդ:

Լաբորատորիայում ծծմբային գազը ստանում են հետևյալ ռեակցիա-

ներով.

2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2↑ + H2O

143

Գլուխ 5

Cu + 2H

2SO4 (խ) = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

Արդյունաբերությունում ստանում են ծծմբից կամ ծծմբային միացու-

թյուններից: Օրինակª

2CuS + 3O

= 2CuO + 2SO

Ծծմբի(IV) օքսիդը օդից 2,2 անգամ ծանր, բնորոշ սուր հոտով, անգույն,

ջրում լավ լուծվող գազ է: Սակայն լուծված օքսիդի միայն մի փոքր մասն

է քիմիապես փոխազդում ջրի հետª առաջացնելով ծծմբային թթու.

+ H

2O L H2SO3

Վերջինս երկհիմն, միջին ուժի թթու է:

Մետաղարտադրական, նավթամշակման, կոքսաքիմիական գործարաններ,

ջերմային էլեկտրակայաններ ունեցող մեծ քաղաքների մթնոլորտում պարունակ-

վում է զգալի քանակներով ծծմբային գազ, որը ՙթթվային անձրևների՚ պատ-

ճառ է դառնում:

Ծծմբային գազը, լինելով թթվային օքսիդ, փոխազդում է հիմքերի հետª

առաջացնելով սուլֆիտ և հիդրոսուլֆիտ: Օրինակª

+ 2NaOH = Na

2SO3 + H2O

+ NaOH = NaHSO

Ծծմբային գազըª որպես գունաթափող նյութ, օգտագործվում է գործ-

վածքը և ծղոտը սպիտակեցնելու, իսկ որպես մանրէասպան նյութª մրգերն

ու հատապտուղները ծխահարելու և նեխումը կանխելու համար:

Ծծմբի(VI) օքսիդն արդյունաբերությունում ստանում են ծծմբային գազի

օքսիդացումով.

2SO

+ O

= 2SO

Սենյակային ջերմաստիճանում ծծմբական անհիդրիդն անգույն, դյու-

րաշարժ և ցնդող հեղուկ է: Ջրում լուծվելովª առաջացնում է ծծմբական

թթու: Ծծմբի(VI) օքսիդը, ինչպես նաև ծծմբային գազն օժտված են թթվա-

յին հատկություններով:

144

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Տրված են հետևյալ նյութերը. ա) H₂S, բ) O₂, գ) H₂, դ) Fe, ե) H₂SO₄,

զ) MgCl₂, է) Ca(OH)₂: Դրանցից որո±նց հետ է փոխազդում ծծմբի(IV) օքսի-

դը: Ճիշտ պատասխանը հետևյալ շարքերից մեկն է.

1. ա, բ, գ

3. ա, բ, է

2. բ, ե, է

4. գ, դ, զ

2. Ի±նչ ծավալով ծծմբային գազ կառաջանա 4,48 լ ծծմբաջրածինը 11,2 լ

թթվածնում այրելիս:

3. 6,32 գ կալիումի սուլֆիտը մշակել են ծծմբական թթվի լուծույթով,

իսկ ստացված գազն անցկացրել են ավելցուկով վերցրած ծծմբաջրածնա-

յին ջրի մեջ: Հաշվե°ք անջատված նստվածքի (կախույթի ձևով) զանգվածը:

200 մ³

աղտոտված օդում ծծմբաջրածնի ծավալային

բաժինը

5,6 • 10^-3 % է: Այդ թունավոր գազից ամենաքիչը որքա±ն (գ) պետք է հե-

ռացնել, որպեսզի տրված օդը շնչառության համար դառնա անվտանգ:

Ծծմբաջրածնի ՍԹԿ-ն (սահմանային թույլատրելի կոնցենտրացիա) 1 մ³

օդում 10 մգ է:

5. Փակ անոթում իրականացրել են ծծմբային գազի և թթվածնի փո-

խազդեցությունը կատալիզատորի

առկայությամբ, որի հետևանքով

ճնշումն անոթում նվազել է 20 %-ով: Հաշվե°ք ստացված ծծմբի(VI) օքսի-

դի ծավալային բաժինը (%), եթե ելային խառնուրդը պարունակել է 40 %

ծծմբային գազ:

6. Ծծմբաջրածին պարունակող անգույն ջրային լուծույթին ավելացրել

են մեկ-երկու կաթիլ օսլայաջուր« այնուհետև կաթիլներովª յոդի կարմիր

ջրային լուծույթ£ Որոշ քանակից հետո անգույն լուծույթը դարձել է կա-

պույտ£ Ինչպ

±ս կբացատրեք գույների նշված փոփոխությունները£

±նչ

զանգվածով ծծմբաջրածին է եղել տրված լուծույթում« եթե գունավորման

պահին ծախսվել է 0«1 %-անոց 127 գ յոդաջուր£

¢ 5.13

ԾԾՄԲԱԿԱՆ ԹԹՈՒ

Մոլեկուլի կառուցվածքը: Ամենամեծ կիրառություն ունեցող քիմիա-

կան միացություններից մեկը ծծմբական թթուն է, ինչը պայմանավորված է

դրա ֆիզիկական և քիմիական առանձնահատկություններով: Ծծմբական

թթուն անգույն, օշարականման հեղուկ է, կայուն և ուժեղ թթուներից է:

Եռում է 280 °C-ում: Մոլեկուլի էլեկտրոնային և գրաֆիկական բանաձևերն

ունեն հետևյալ տեսքը.

H O O

H O

145

Գլուխ 5

Ծծմբական թթվի մոլեկուլում ծծումբը վեցավալենտ է, առաջացրել է 6

կովալենտային կապ, իսկ օքսիդացման աստիճանը առավելագույնն էª +6,

այսինքնª կարող է հանդես գալ միայն օքսիդիչի դերում:

Ծծմբական թթվի ստացումը: Ծծմբական թթվի արտադրությունը մա-

սամբ ներկայացվել է ՙՔիմիա 9՚, իսկ ավելի մանրամասնորեն կներկայաց-

վի ՙՔիմիա 12՚ դասագրքում: Այն բաղկացած է երեք հիմնական փուլից:

Առաջին փուլում ստանում են ծծմբային գազª որպես հումք օգտագոր-

ծելով ծծմբով հարուստ ծծմբային կոլչեդանըª FeS

բնածին ծծումբª S,

ծծմբաջրածին, մետաղների սուլֆիդային հանքաքարեր.

FeS

}

MeS

Երկրորդ փուլում իրականացվում է ծծմբային գազի օքսիդացումը տա-

քացման պայմաններում (450 °C) և կատալիզատորի (V

2O5) առկայությամբ:

Երրորդ փուլում կատարվում է ծծմբական անհիդրիդի հիդրատացումը:

Խիտ ծծմբական թթվի հետ աշխատանքը պահանջում է մեծ զգուշու-

թյուն, քանի որ մաշկի վրա ընկնելիս կարող է առաջացնել ծանր այր-

վածքներ: Ծծմբական թթուն ունի մի ուշագրավ հատկությունª իր մեջ լու-

ծելու ծծմբի օքսիդ, որի հետևանքով գոյանում է օլեում: Կարելի է ասել,

որ օլեումը H

2SO4-ի և SO3-ի ՙխառնուրդն՚ է:

Ծծմբական թթվի հատկությունները: Ծծմբական թթուն երկհիմն

ուժեղ թթու է, դիսոցվում է երկու փուլովª առաջացնելով երկու թթվային

մնացորդª հիդրոսուլֆատ և սուլֆատ.

2SO4 L H⁺ + HS

HSO^-

L H+ + SO^2-

Ծծմբական թթվի նոսր ջրային լուծույթն օժտված է թթուներին բնորոշ

հատկություններով: Փոխազդում է մետաղների, հիմնային օքսիդների, հիմ-

քերի, աղերի և ամոնիակի հետ: Ներկայացնենք որոշ օրինակներª կրճատ

իոնական հավասարումներով հանդերձ.

Mg + H

2SO4 = MgSO4 + H2

Mg + 2H⁺ = Mg²⁺ + H

CuO + H

2SO4 = CuSO4 + H2O

CuO + 2H⁺ = Cu²⁺ + H

2Fe(OH)

+ 3H

2SO4 = Fe2(SO4)3 + 6H2O

2Fe(OH)

+ 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 6H

2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O

CO^2-+ 2H+ = CO

+ H

2NH

+ H

2SO4 = (NH4)2SO4

+ H⁺ = NH⁺

146

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Ծծմբական թթվի օքսիդիչ հատկությունները (ծծմբով պայմանավոր-

ված) դրսևորվում են թթվի խիտ լուծույթում և անջուր թթվում: Այդպիսի

թթուն այլ կերպ է փոխազդում մետաղների հետª առաջացնելով աղ, ջուր

և թթվի վերականգնման արգասիք, հիմնականումª SO

2, քիչ դեպքերումª S

կամ H

2S: Օրինակª

Zn + 2H

2SO4 (խ) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

Խիտ ծծմբական թթուն սենյակային ջերմաստիճանում չի փոխազդում

որոշ մետաղների, մասնավորապես երկաթի և ալ յումինի հետ, որի շնոր-

հիվ մեծաքանակ խիտ թթուն տեղափոխում են երկաթե ցիստեռններով:

Ջրի հետ ուժգին փոխազդելու հատկությամբ է պայմանավորված խիտ

ծծմբական թթվի խոնավածուծ հատկությունը, որը հաճախ օգտագործվում

է լաբորատորիայում և քիմիական արդյունաբերությունում գազերը չորաց-

նելու համար:

Այս նույն հատկության շնորհիվ ծծմբական թթուն կարող է ՙջուր կոր-

զել՚ անգամ օրգանական նյութերի, մասնավորապես ածխաջրերի, օրի-

նակª շաքարիª C

12H22O11, մոլեկուլներից: Դրա հետևանքով սպիտակ ածխա-

ջուրը սևանում, ածխանում է.

2SO4

12H22O11 (պ)

12C

(պ)

+ 11H

2O (հ)

Ծծմբական թթուն ունի շատ լայն կիրառություն: Նշենք միայն հիմնա-

կանները. պարարտանյութերի, հանքային (անօրգանական) թթուների, պայ-

թուցիկ նյութերի, ներկանյութերի,

դեղանյութերի, օրգանական մի շարք

կարևորագույն նյութերի, կուտակիչների արտադրություն:

Ծծմբական թթվի աղերը: Սուլֆատները շատ կայուն են, սովորաբար

սպիտակ, ջրում լավ լուծվող աղեր են: Դժվարալույծ են CaSO

և PbSO

աղե-

րը, գործնականում անլուծելի է BaSO

4-ը:

Սուլֆատներից մի քանիսն առաջացնում են բյուրեղահիդրատներ, ինչ-

պես, օրինակª Na

2SO4 • 10H2O (գլաուբերյան աղ կամ միրաբիլիտ), MgSO4 • 7H2O

(դառը աղ):

Դրանցից մի քանիսը կոչվում են արջասպներª CuSO

4•5H2O

(պղնձարջասպ), FeSO

4•7H2O (երկաթարջասպ) և այլն: Հիդրոսուլֆատներից

կայուն են միայն ակտիվ մետաղների աղերը, օրինակª NaHSO

4, KHSO4:

Սուլֆատ իոնի հայտանյութը բարիումի իոնն է (որևէ լուծելի աղի ձևով).

SO^2-

(լ)

+ Ba²⁺

(լ)

= BaSO

4 (պ)

Ամոնիումի սուլֆատըª (NH

4)2SO4, օգտագործվում է որպես ազոտային

պարարտանյութ, նատրիումի սուլֆատըª ապակու, թղթի, օճառի արտա-

դրությունում, պղնձարջասպըª գյուղատնտեսությունումª որպես վնասատու-

ների դեմ պայքարի միջոց, երկաթարջասպըª տեքստիլ արդյունաբերությու-

նումª գործվածքի ներկման համար:

147

Գլուխ 5

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ծծմբական թթվի մոլեկուլի էլեկտրոնային բանաձևում պատկերվող

բոլոր էլեկտրոնային զույգերի թիվը հավասար էª

1. 6

3. 12

2. 8

4. 16

2. Ի±նչ ռեակցիաների օգնությամբ կարելի է իրականացնել հետևյալ փո-

խարկումները.

FeS

→ SO

→ H

2SO4 → SO2

Վերօքս ռեակցիաները հավասարեցրե°ք

էլեկտրոնային հաշվեկշռի

եղանակով և նշե°ք ռեակցիաների պայմանները:

3. Ծծմբական թթվի նոսր լուծույթը փոխազդում է հետևյալ նյութերից

մի քանիսի հետ. ա) Cu, բ) Fe(OH)

2, գ) Fe(OH)3, դ) Zn, ե) SiO2, զ) KCl: Ճիշտ

պատասխանը հետևյալ շարքերից մեկն էª

1. բ, գ, դ

3. բ, դ, զ

2. ա, բ, դ

4. դ, ե, զ

4. Անհրաժեշտ է պատրաստել 1,140 գ/սմ³ խտությամբ 100 մլ ծծմբական

թթվի 20 %-անոց ջրային լուծույթ: Դրա համար ի±նչ զանգվածով ծծմբական

թթվի 93,6 %-անոց լուծույթ և ջուր պետք է իրար հետ խառնել:

5. 3,2 գ մետաղական պղնձի և ավելցուկով վերցրած խիտ ծծմբական

թթվի տաքացման հետևանքով գոյացած գազն օքսիդացրել են թթված-

նով (կատալիզատորի առկայությամբ), իսկ ռեակցիայի արգասիքըª փո-

խազդեցության մեջ դրել 3,72 գ նատրիումի օքսիդի հետ: Հաշվե°ք վեր-

ջին ռեակցիայում ստացված նյութի զանգվածը:

6. Ծծմբական թթվի 0,2 մոլ/լ կոնցենտրացիայով լուծույթում հայտնա-

բերվել են ջրածնի 0,32 մոլ իոններ: Որոշե°ք թթվի երկրորդ փուլի դիսոց-

ման աստիճանը (%), եթե առաջին փուլում այն դիսոցվել է ամբողջապես:

Ի±նչ ծավալով կալիումի հիդրօքսիդի 0,5 մոլ/լ կոնցենտրացիայով լուծույթ

է անհրաժեշտ 0,05 լ այդպիսի լուծույթի չեզոքացման համար:

ԹԹՎԱԾՆԻ ՍՏԱՑՈՒՄԸ:

¢ 5.14

ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ԱՇԽԱՏԱՆՔ 4

Փորձանոթի մեջ գցե°ք կալիումի քլորատի (բերթոլ յան աղ) և մանգանի

երկօքսիդի մի քանի բյուրեղ ու տաքացրե°ք սպիրտայրոցի բոցով: Խառ-

նուրդը սկսում է հալվել, այնուհետև եռալ, ինչը նշան է թթվածնի անջատ-

ման: Վերջինիս

առաջացումը հաստատելու համար

փորձանոթի մեջ

մտցրե°ք առկայծող մարխ: Մարխի բոցավառումը վկայում է թթվածնի ան-

148

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

ջատման մասին: Մարխը դուրս հանելուց և բոցը մարելուց հետո վերջին

գործողությունը կարելի է կրկնել ևս մեկ-երկու անգամ:

Գրե°ք բերթոլ յան աղի քայքայման ռեակցիայի հավասարումը և փորձի

արդյունքները ներկայացրե°ք ձեր ուսուցչին:

ԱԶՈՏԻ ԵՆԹԱԽՈՒՄԲ

ԱԶՈՏ: ԱԶՈՏԻ ՇՐՋԱՊՏՈՒՅՏԸ

¢ 5.15

ԲՆՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ

Ազոտի բնութագիրը: Ազոտը գտնվում է V խմբի գլխավոր ենթա-

խմբում, որը հաճախ կոչվում է ազոտի ենթախումբ: Այդ ենթախմբում են

նաև ֆոսֆոր, արսեն, ծարիր և բիսմութ տարրերը, որոնց ընդհանուր բնու-

թագիրը տրված է ՙՔիմիա 9՚ դասագրքում:

Դրանք p-տարրեր

են,

արտաքին

էլեկտրոնային շերտում ունեն

5-ական էլեկտրոնª s²p³ վիճակում: Ատոմային համարի մեծացման հետ

տարրերի ոչմետաղական հատկություններըª նվազում, իսկ մետաղական-

ներն ուժեղանում են: Ազոտ տարրին բնորոշ է նվազագույնըª -3 օքսիդաց-

ման աստիճանըª ջրածնի և մետաղների հետ միացություններում, և +5-ըª

ավելի էլեկտրաբացասական տարրերի հետ միացություններում: Օրինակª

-3

3N2

HNO

NaNO

Ազոտն առաջացնում է նաև միացություններ, որոնցում ցուցաբերում է

միջանկյալ ՕԱ-ներ:

Ազոտի վալենտային հնարավորությունները և օքսիդացման աստիճան-

ները քննարկվել են ¢ 2.4-ում (կրկնե°ք այդ դասը):

Վերջերս ստեղծվել է բարձրջերմաստիճանային լուսասնուցիչª հիմնված ալյու-

մինի ու գալիումի արսենիդների վրա, որոնք միավորված են մեկ բյուրեղի մեջ:

Այդպիսի սնուցիչի ՕԳԳ-ն հասնում է 25 %-ի:

Ազոտն առաջացնում է շատ կայուն երկատոմ մոլեկուլ, որում ատոմնե-

րը միացած են երեք կովալենտային կապով, որոնցից մեկը σ է, 2-ըª π.

N N

N ≡ N

149

Գլուխ 5

Այդ մոլեկուլում կապի էներգիան չափազանց մեծ էª 944 կՋ/մոլ, ինչն էլ

պայմանավորում է մոլեկուլի կայունությունը և ազոտ պարզ նյութի ոչ մեծ

քիմիական ակտիվությունը: Ազոտի ռեակցիաները սովորաբար իրականա-

նում են բարձր ջերմաստիճաններում և կատալիզատորների առկայությամբ:

Երկրային մթնոլորտի հիմնական բաղկացուցիչ մասը ազոտն էª N

որին բաժին է ընկնում շուրջ 78 %-ը (ըստ ծավալի): Սպիտակուցների ձևով

ազոտ պարունակվում է նաև բույսերի ու կենդանիների մեջ: Որոշ քանա-

կությամբ ազոտ պարունակվում է նաև հողումª նիտրատների և ամոնիու-

մային աղերի տեսքով, որոնց միջոցով բույսերը սինթեզում են սպիտակուց-

ներ: Ազոտի քանակը երկրակեղևում կազմում է 0,04 %:

Ստացումը և հատկությունները: Լաբորատորիայում ազոտ ստանում

են ամոնիումի նիտրիտի ջերմային քայքայումով.

4NO2 ⎯t → N2 + 2H2O

Արդյունաբերությունում ստանում են հեղուկ օդիցª թորման եղանակով:

Ազոտի եռման ջերմաստիճանը -196 °C է: Աշխարհում տարեկան արտա-

դրանքը կազմում է 50 մլն տոննա:

Ազոտն անգույն, անհոտ, ոչ թունավոր գազ է: Ջրում լուծվում է չափա-

զանց քիչ քանակով: Թթվածնի հետ ազոտը միանում է միայն շատ բարձր

ջերմաստիճանում: Բնության մեջ այդ ռեակցիան ընթանում է կայծակի

ժամանակ.

+ O

L 2NO - Q

Դժվար ընթացող ռեակցիա է նաև փոխազդեցությունը ջրածնի հետ:

Ազոտը միանում է ակտիվ մետաղներինª տաքացման և ճնշման պայմաննե-

րում: Միայն լիթիումի հետ է փոխազդում սենյակային ջերմաստիճանում.

t, p

3Ca + N

3N2

6Li + N

= 2Li

Նիտրիդները փոխազդում են ջրի և թթուների հետ: Օրինակª

3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3

Ազոտի շրջապտույտը: Հողում նիտրատներն առաջանում են նաև այն-

տեղ պարունակվող ամոնիումային աղերից: Մթնոլորտային ազոտի փոխար-

կումը նշված միացությունների կոչվում է ազոտի կապում, ամրակայում: Սա

կարող է կատարվել երկու եղանակով:

Առաջինª կայծակների հետևանքով օդում գոյանում են ազոտի օքսիդ-

ներ, որոնք, լուծվելով ջրում, առաջացնում են ազոտական թթու և հողում

վերածվում նիտրատների: Երկրորդª մթնոլորտային ազոտը մի ինչ-որ ձևով

հողում վերածվում է ամոնիակի, որն այնուհետև մանրէների ազդեցությամբ

փոխարկվում է նիտրատների: Այդպիսի մանրէներ պարունակվում են հատ-

կապես լոբազգի բույսերի (օրինակª առվույտ) արմատներում:

150

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Հողի մեջ նիտրատներ ներմուծվում են նաև ազոտային պարարտանյու-

թերի ձևով: Բույսերի և կենդանիների մահից հետո դրանցում պարունակ-

վող սպիտակուցների փտման հետևանքով հողում գոյանում են նիտրատ-

ներ և գազային ազոտ, որն անցնում է մթնոլորտ:

Քիմիկոս և կենսաբան գիտնականների առջև ծառացած է կարևորա-

գույն խնդիրª բացահայտել բույսերի կողմից մթնոլորտային ազոտի ամրա-

կայման գաղտնիքը, ինչը հնարավորություն կտա ավելի դյուրին և արդյու-

նավետ կերպով ստանալու ազոտային միացություններ:

Բնության կենսունակությունը չխաթարելու համար անհրաժեշտ է պահ-

պանել ազոտիª հազարամյակների ընթացքում ձևավորված շրջապտույտը

բնության մեջ:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Հայտնի է« որ C և N տարրերն այլ տարրերի ատոմների հետ կա-

րող են առաջացնել դոնորակցեպտորային կապ£ Նայելով դրանց էլեկտ-

րոնաբջջային գծապատկերներինª կարելի± է ասել« թե որն է հանդես գա-

լիս դոնորի, և որըª ակցեպտորի դերում£

↑↓

↑

↑↓

↑

2. Ազոտի ատոմի արտաքին էլեկտրոնային շերտում չզույգված էլեկտ-

րոնների թիվը կարող է լինելª

1. 1

3. 4

2. 3

4. 5

3. Ըստ էլեկտրոնային կառուցվածքիª

±ր հալոգենի և ո±ր ալկալիական

մետաղի իոններին է նման ազոտի (-3) լիցք կրող իոնը.

1. Cl^-, Na⁺

3. F^-, Na⁺

2. F^-, Li⁺

4.Br^-, K⁺

4. Տրված է ազոտաջրածնային խառնուրդ, որում գազերի ծավալային

հարաբերությունը համապատասխանում է ամոնիակի ստացման ռեակ-

ցիային: Հաշվե°ք այդպիսի խառնուրդի հարաբերական խտությունն ըստ

ջրածնի:

5. 7,2

գ մագնեզիումը փոխազդեցության մեջ են դրել ավելցուկով

վերցրած ազոտի հետ և ստացված արգասիքը լուծել 200 մլ 1,10 գ/սմ³

խտությամբ, 20 % զանգվածային բաժնով աղաթթվում: Որոշե°ք ստաց-

ված երկու աղի զանգվածային բաժինները (%) վերջնական լուծույթում:

6. Ազոտի և ջրածնի որոշակի ծավալով խառնուրդն անցկացրել են

տաք կատալիզատորի վրայով, որի հետևանքով ստացվել է 2 լ նոր

խառնուրդ: Վերջինս ծծմբական թթվի լուծույթի միջով

անցկացնելիս

մնացել է 1,6 լ չկլանված գազ, որի խտությունն ըստ ջրածնի 7,5 է: Որո-

շե°ք ազոտի ծավալային բաժինը (%) տրված խառնուրդում:

151

Գլուխ 5

¢ 5.16

ԱՄՈՆԻԱԿ

Մոլեկուլի կառուցվածքը: Ամոնիակը ազոտի և ջրածնի պարզագույն

միացությունն էª NH

3, որի մոլեկուլի էլեկտրոնային և գրաֆիկական բա-

նաձևերն են.

H N H

N H

Մոլեկուլն ունի

բրգաձև կառուցվածք, և վալենտային կապերի միջև

∠HNH անկյունը կազմում է 107°, ինչը պայմանավորված է ազոտի ատո-

մում ատոմային օրբիտալների sp³ հիբրիդացման տեսակով, որին մասնակ-

ցում են 1 s (2 էլեկտրոնով) և 3 p (3 չզույգված էլեկտրոնով) օրբիտալները:

Հիբրիդացված 4 օրբիտալներն ունեն հետևյալ տեսքը.

Նկ. 5.16.1. Հիբրիդացված օրբիտալների տեսքը

Վալենտային անկյունը 109°28°-ից մի քիչ ավելի փոքր լինելը բացա-

տրվում է կենտէլեկտրոնանոց օրբիտալների վրա զույգէլեկտրոնանոց օր-

բիտալի վանող ազդեցությամբ:

Բրգաձև կառուցվածքը և N -H կապերի մեծ բևեռայնությունը պայմա-

նավորում

են

ամոնիակի մոլեկուլի

բևեռայնությունն

ամբողջությամբ

վերցրած: Այս վիճակն ավելի է ընդգծվում չբաժանված էլեկտրոնային

զույգի առկայությամբ, որի օրբիտալն ուղղված է N -H կապերի հակառակ

կողմը:

Ստացումը և հատկությունները: Լաբորատորիայում ամոնիակ ստա-

նում ենª ամոնիումի քլորիդի և կալցիումի հիդրօքսիդի խառնուրդը սպիր-

տայրոցի բոցով տաքացնելով.

2NH4Cl + Ca(OH)2 ⎯ t→ CaCl

+ 2NH

3↑ + 2H2O

Մոլեկուլի մեծ

բևեռայնությունը և ջրածնային կապեր առաջացնելու

ունակությունը պայմանավորում են այդ նյութի ֆիզիկական յուրահատկու-

թյունները: Բոլոր գազերի մեջ ամոնիակն ամենամեծ լուծելիություն ունե-

152

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

ցողն է (1 լ ջրումª 700 լ), հեշտությամբ է հեղուկանում անգամ սովորական

ճնշման տակ: Գոլորշանալիս շրջապատից խլում է մեծ քանակի ջերմու-

թյուն, որի շնորհիվ էլ օգտագործվում է սառնարանային կայանքներում:

Ամոնիակը սուր հոտով անգույն գազ է, օդից թեթև է 1,7 անգամ: Ջրա-

յին լուծույթում ամոնիակի մոլեկուլների միայն շատ փոքր մասն է քիմիա-

պես փոխազդում ջրի հետª ստեղծելով թույլ հիմնային միջավայր.

+ H

2O L NH4OH

Ըստ էության, ամոնիակի մոլեկուլը ջրի մոլեկուլից պոկում և իրեն է

միացնում ջրածնի կատիոն (դոնորակցեպտորային մեխանիզմով), և լու-

ծույթում ի հայտ է գալիս հիդրօքսիդ անիոն.

+ HOH L NH⁺

+ OH^-

Ամոնիակը ջրային միջավայրում փոխազդում է թթվային օքսիդների,

թթուների, աղերի հետ: Օրինակª

+ CO

+ H

2O = NH4HCO3

2NH

4OH + H2SO4 = (NH4)2SO4 + 2H2O

+ NH

4H2PO4 = (NH4)2HPO4

2NH

4OH + CuCl2 = Cu(OH)2 + 2NH4Cl

Կարևորագույն ռեակցիա է օդի թթվածնի հետ ամոնիակի փոխազդե-

ցությունը տաքացման պայմաններում (800 °C) և կատալիզատորի (պլա-

տին, ռոդիում) առկայությամբ.

t, Pt, Rh

4NH

+ 5O

4NO + 6H

Ազոտի թթվածնային միացությունները ստանում են հենց այս եղանա-

կով գոյացող ազոտի(II) օքսիդի միջոցով:

Ամոնիակն օդում չի այրվում, սակայն այրվում է թթվածնի միջավայ-

րումª վերածվելով ազոտ պարզ նյութի.

4NH

+ 3O

= 2N

+ 6H

Ամոնիակը, դրսևորելով վերականգնիչ հատկություն, վերականգնում է

որոշ մետաղներ վերջիններիս օքսիդներից.

3CuO + 2NH

= 3Cu + N

+ 3H

Ամոնիումի աղերը: Սրանք ջրում լավ լուծվող և լավ դիսոցվող աղեր

են, ունեն աղերին բնորոշ հատկություններ. փոխազդում են աղերի, թթու-

ների և ալկալիների հետ.

4Cl + AgNO3 = AgCl↓ + NH4NO3

(NH

4)2CO3 + 2HCl = 2NH4Cl + CO2↑ + H2O

153

Գլուխ 5

Ալկալու հետ փոխազդեցությունը նաև ամոնիումի աղերի հայտաբեր-

ման ռեակցիա է.

(NH

4)2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2NH3↑ + 2H2O

NH⁺

+ OH^- = NH

3↑ + H2O

Անջատվում է բնորոշ սուր հոտով ամոնիակ գազը, որի գոյությունը կա-

րելի է հաստատել նաև լակմուսի թրջած թղթի օգնությամբ:

Ամոնիումի բոլոր աղերը տաքացնելիս քայքայվում են: Օրինակª

(NH

4)2CO3 ⎯ ⎯→ 2NH3 + CO2 + H2O

Յուրահատուկ ձևով են քայքայվում նիտրիտը և նիտրատը.

4NO2 ⎯ ⎯→ N2 + 2H2O

4NO3 ⎯ ⎯→ N2O + 2H2O

Ամոնիումի աղերը հիմնականում օգտագործվում են որպես պարար-

տանյութեր:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Օգտագործելով միայն լակմուսի թրջած թուղթª հնարավո±ր է իրա-

րից զանազանել հետևյալ գազերը© N

2« NH3 և SO2

2. Ստորև բերված ո±ր մասնիկներում կա դոնորակցեպտորային եղանա-

կով գոյացած կովալենտային կապ© ա) H

2, բ) H2O, գ) H3O⁺, դ) OH^-, ե) N

Ցո°ւյց տվեք ձեր ընտրած մասնիկներում նշված կապի առաջացումը£

3. Ամոնիակի և ծծմբային գազի հավասար ծավալներից կազմված

գազային խառնուրդն ամբողջությամբ լուծել են ջրում, որի հետևանքով

լուծույթում գոյացել էª

1. (NH

4)2SO3

3. NH

4OH և H2SO3

2. NH

4HSO3

4. (NH

4)2SO4

4. Որպես խառնուկª ամոնիակ պարունակող 200 լ թթվածինն անցկաց-

րել

են ծծմբական թթվի 24,5 %-անոց 500 գ լուծույթի միջով£

Դրա

հետևանքով հավաքվել է 197,2 լ գազ£ Որոշե°ք ամոնիակի ծավալային բա-

ժինը (%) տրված թթվածնում£ Ի±նչ աղ է գոյացել լուծույթում և որքա±ն (գ)

5. Հիդրազինըª N

2H4 (հեղուկ նյութ), ուժեղ վերականգնիչ է և օգտա-

գործվում է որպես հրթիռային վառելիք£ Գրե°ք թթվածնով այդ նյութի այր-

ման ռեակցիայի հավասարումը և հաշվե°ք« թե ինչ ծավալով ազոտ

կստացվի 8 գ հիդրազինի այրումից£

6. Ամոնիակի ջրային լուծույթում հիդրօքսիդ իոնների կոնցենտրա-

ցիան 0,15 մոլ/լ է (չհաշված ջրի դիսոցումից գոյացածը)£ Որոշե°ք 0,5 լ

ծավալով այդպիսի լուծույթում ամոնիումի կատիոնների զանգվածը£

154

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 5.17

ԱԶՈՏԱԿԱՆ ԹԹՈՒ

Ստացումը: Լաբորատորիայում ազոտական թթուն ստանում են նատ-

րիումի նիտրատի (չոր աղ) և խիտ ծծմբական թթվի փոխազդեցությամբª

տաքացման պայմաններում: Այս դեպքում ազոտական թթուն գոյանում է

գոլորշու ձևով, որն այնուհետև անցկացնելով սառնարանի միջովª վերա-

ծում են հեղուկի.

NaNO

+ H

2SO4 (խ) = NaHSO4 + HNO3↑

Արդյունաբերությունում ստանում ենª ազոտի(IV) օքսիդը թթվածնի առ-

կայությամբ ջրում լուծելով.

4NO

+ O

+ 2H

2O = 4HNO3

Արտադրությունն առավել հանգամանորեն ներկայացվում է ՙՔիմիա 12՚

դասագրքում:

Հատկությունները: Ազոտական թթուն հեղձուցիչ, սուր հոտով, օդում

ծխացող անգույն հեղուկ է: Ուժեղ թթու է և ցուցաբերում է թթուներին բնո-

րոշ բոլոր հատկությունները. փոխազդում է հիմնային օքսիդների, հիմքե-

րի և ամոնիակի հետ: Օրինակª

MgO + 2HNO

= Mg(NO

3)2

+ H

Fe(OH)

+ 3HNO

= Fe(NO

3)3

+ 3H

3COOK + HNO3 = KNO3 + CH3COOH

+ HNO

= NH

4NO3

Ազոտական թթուն նաև ուժեղ օքսիդիչ է. փոխազդում է զանազան վե-

րականգնիչների հետ: Ընդ որումª օքսիդիչ ուժը կախված է թթվի լուծույթի

կոնցենտրացիայից, սովորաբար գործածում են ՙնոսր՚ և ՙխիտ՚ թթուներ:

Վերօքս ռեակցիաներում ազոտը +5-ից կարող է վերականգնվել +4 և ավե-

լի ցածր ՕԱ-ներ, ընդհուպ մինչև -3, որը կախված է ինչպես թթվի կոն-

ցենտրացիայից, այնպես էլ վերականգնիչի ուժգնությունից:

Կարևոր նշանակություն ունի ազոտական թթվի ՙվարքը՚ մետաղների

հետ: Օրինակª խիտ ազոտական թթուն սովորական պայմաններում չի փո-

խազդում որոշ մետաղների, մասնավորապես Fe-ի և Al-ի հետ, ինչը հնա-

րավորություն է տալիս մեծաքանակ թթուն տեղափոխելու նշված մետաղ-

ներից պատրաստված տարողություններում: Դրան հակառակª նոսր թթուն

փոխազդում է երկաթի և ալ յումինի հետ:

Մետաղների հետ ազոտական թթվի ռեակցիաներում գոյանում են մե-

տաղի աղ, ջուր և թթվի վերականգնման արգասիք (աղ. 5.17.1):

155

Գլուխ 5

Աղյուսակ 5.17.1

Ազոտական թթվի վերականգնման արգասիքը

մետաղների հետ ռեակցիաներում

Խիտ HNO

Նոսր HNO

Ոչ

ակտիվ

Ակտիվ

Ակտիվ մետաղների,

Ոչ ակտիվ

Fe, Al, Cr, Au, Pt

մետաղների

ինչպես նաև Zn-ի,

մետաղների

և այլն

հետ

Fe-ի հետ

հետ

Չի փոխազդում

4NO3 (NH3)

Մեկ անգամ ևս ուշադրություն դարձնենք այն հանգամանքին, որ մե-

տաղների հետ ազոտական թթվի ռեակցիաներում ջրածին չի անջատվում:

Ազոտական թթվի աղերըª նիտրատները, շիկացնելիս քայքայվում են,

ընդ որումª քայքայման արգասիքները կախված են մետաղի ակտիվությու-

նիցª էլեկտրաքիմիական շարքում մետաղի դիրքից: Այդ օրինաչափությու-

նը տրված է հետևյալ գծապատկերում, որում մետաղըª Me, ներկայացված

է ընդհանուր ձևովª առանց վալենտականության հաշվառման:

MeNO

+ O

(եթե մետաղը Mg-ից ձախ է)

(եթե մետաղը Mg-ից մինչև Cu-ն է նե-

MeNO

MeO + NO

+ O

րառյալ)

Me + NO

+ O

(եթե մետաղը Cu-ից աջ է)

Նիտրատ իոնըª NO^-

ասել

է թեª նիտրատները հայտաբերում

են

հետևյալ կերպ: Ենթադրվող աղին խառնում են պղնձի փոշի և ազդում խիտ

ծծմբական թթվով: Տաքացման պայմաններում գոյացող գորշ գազի (NO

առաջացումը կվկայի նիտրատի առկայության մասին: Ընթացող ռեակցիա-

ները կալիումի նիտրատի պարագայում ունեն հետևյալ տեսքը.

2KNO

+ H

2SO4 ⎯ ⎯→ K2SO4 + 2HNO3

Cu + 4HNO

⎯⎯→ Cu(NO

3)2

+ 2NO

2↑ + 2H2O

Ազոտական թթուն և նիտրատներն ունեն մեծ կիրառություն: Պայթեց-

ման աշխատանքներում լայնորեն օգտագործվում են դինամիտը (եռնիտ-

րոգլիցերին) և տրոտիլը (եռնիտրոտոլուոլ), որոնք ստացվում են ազոտա-

կան թթվի հետ գլիցերինի և տոլուոլի ռեակցիաների միջոցով: Այդ ռեակ-

ցիաները ներկայացվում են ՙՔիմիա 11՚ դասագրքում:

Մեծ քանակներով ազոտական թթու ծախսվում է ազոտային և ֆոսֆորա-

յին պարարտանյութերի, ինչպես նաև ներկանյութերի արտադրություններում:

156

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

Գրե°ք ռեակցիաների հավասարումներ, որոնք արտահայտում են

հետևյալ փոխարկումները.

→ NO → NO

→ HNO

→ NH

4NO3 → H2O

2. Տրված ազոտի օքսիդներիցª ա) N

2O, բ) NO, գ) N2O3, դ) NO2, ե) N2O5,

որո±նք են փոխազդում կալիումի հիդրօքսիդի հետ: Ճիշտ պատասխանը

հետևյալ շարքերից մեկն է.

1. ա, բ, ե

3. ա, գ, դ

2. բ, գ, դ

4. գ, դ, ե

3. Գրե°ք հնարավոր ռեակցիաների հավասարումները նոսր ազոտա-

կան թթվի և հետևյալ նյութերի միջև. ա) ZnO, բ) CaCO

գ) NH

դ) Fe,

ե) Cu, զ) Mg(OH)

4. Տրված են հետևյալ աղերը. Mg(NO

3)2, Zn(NO3)2, Cu(NO3)2, NaNO3,

KMnO

4: Սրանցից որ

ո±նք կարելի է օգտագործել լաբորատորիայում մա-

քուր թթվածին ստանալու համար: Գրե°ք ընտրված աղերի ջերմային քայ-

քայման հավասարումները:

5. Ամոնիումային աղը պարունակում է 11,9 % N, 3,4 % H, 30,2 % Cl

և 54,5 % O: Արտածե°ք այդ միացության քիմիական բանաձևը, գրե°ք կա-

լիումի հիդրօքսիդի հետ դրա փոխազդեցության հավասարումը և հաշ-

վե°ք նոր ստացված աղում թթվածնի զանգվածային բաժինը (%):

6. Փոխազդեցության մեջ են դրել 3,84 գ պղինձը և 56,5 մլ 20 %-անոց

(նոսր) ազոտական թթվի լուծույթըª 1,115 գ/սմ³: Որոշե°ք անջատված գա-

զի ծավալը և լուծույթում գոյացած աղի զանգվածային բաժինը (%):

¢ 5.18

ՖՈՍՖՈՐ

Բնության մեջ գտնվելը, ստացումը և տարաձևությունը (ալոտրո-

պիա): Բնության մեջ ֆոսֆոր տարրը հանդիպում է միայն միացություննե-

րի, հիմնականումª կալցիումի ֆոսֆատի ձևով, ֆոսֆորիտ և ապատիտ

հանքաքարերում: Ֆոսֆորի միացություններ պարունակում են նաև բուսա-

կան և կենդանական օրգանիզմները:

Ֆոսֆոր տարրի վալենտային հնարավորությունները և օքսիդացման

աստիճանները ներկայացվել են ¢ 2.4-ում (կրկնե°ք այդ դասը):

Ֆոսֆորի ստացման միակ եղանակը էլեկտրական վառարանում (ջեր-

մաստիճանըª 1500 °C) կալցիումի ֆոսֆատի վերականգնումն է կոքսով,

քվարցային ավազի առկայությամբ.

2Ca

(PO

4)2

+ 10C + 6SiO

6CaSiO

+ 10CO↑ + P

4↑

157

Գլուխ 5

Ֆոսֆորի գոլորշին CO-ի խառնուրդից անջատում են վերջինիս սառեց-

ման և ջրի միջով անցկացման եղանակով, որի հետևանքով սպիտակ ֆոս-

ֆորը պինդ վիճակում հավաքվում է ջրի տակ:

Ֆոսֆորն առաջացնում է երկու հիմնական տարաձևությունª սպիտակ

4), որի բյուրեղացանցը մոլեկուլային է, և կարմիր: Վերջինս կարմիր փո-

շի է, կազմությունն անձև է (ամորֆ), այն կարելի է դիտել որպես ցանցա-

յին կառուցվածք ունեցող պոլիմեր: Կարմիր ֆոսֆորը ստացվում էª սպի-

տակ ֆոսֆորը անօդ պայմաններում երկար տաքացնելով.

250 °C

սպ

կր

Ի տարբերություն կարմիրիª սպիտակ ֆոսֆորը թունավոր է: Ֆոսֆորի

երկու տարաձևություններն էլ ջրում չեն լուծվում:

Քիմիական հատկությունները: Սպիտակ ֆոսֆորն ակտիվորեն փո-

խազդում է թթվածնի և որոշ այլ ոչմետաղների հետ: Օրինակª

+ 5O

= 2P

2O5

+ 3O

= 2P

2O3

+ 6Cl

= 4PCl

PCl

+ Cl

= PCl

Ջրածնի հետ այն չի փոխազդում: Ֆոսֆորի ջրածնային միացությունըª

ֆոսֆինըª (PH

3), ստանում են կողմնակի ճանապարհով:

Մետաղների հետ ֆոսֆորի փոխազդեցությամբ ստացվում են ֆոսֆիդ-

ներ: Սրանք կարող են ենթարկվել հիդրոլիզիª առաջացնելով ֆոսֆորի

ջրածնային միացությունª ֆոսֆին.

6Mg + P

= 2Mg

3P2

3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3↑

Ֆոսֆորը փոխազդում է ուժեղ օքսիդիչների հետ, օրինակª KClO

HNO

3 և այլն: Բերթոլյան աղի հետ ռեակցիան ընթանում է հարվածից կամ

շփումից.

6P + 5KClO

2O5 + 5KCl + Q

Այս նյութերն օգտագործվում են լուցկու արտադրության մեջ:

Ազոտական թթվով օքսիդանալիս ֆոսֆորը փոխարկվում է օրթոֆոսֆո-

րական թթվի.

P + 5HNO

(խ)

3PO4 + 5NO2 + H2O

Մթության մեջ սպիտակ ֆոսֆորը լույս է արձակում, ինչից էլ ստացել է

իր անունըª լուսարձակող: Այդ ուշագրավ երևույթի բացատրությունը տրվել

է ՙՔիմիա 9՚ դասագրքում:

Ֆոսֆորն ունի կենսաբանական կարևոր նշանակություն: Մարդու և

կենդանիների ոսկորները պարունակում են հիմնականում հիդրօքսիապա-

տիտª Ca

(PO

4)3OH: Ատամի արծնի բաղադրության մեջ մտնում են հիդրօք-

սիապատիտ և ֆտորապատիտ: Ֆոսֆոր պարունակում են մկանները, ուղե-

158

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

ղը և այլ հյուսվածքներ: ԴՆԹ-ի, ԱԵՖ-ի և ֆոսֆոլիպիդների մոլեկուլների

մեջ մտնում են ֆոսֆորական թթվի մնացորդներ: Ֆոսֆոր տարրի պարու-

նակությունը մարդու օրգանիզմում շուրջ 1 % է:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Գրե°ք ռեակցիաների հավասարումներ, որոնք կարող են արտահայ-

տել հետևյալ փոխարկումները.

KClO

(PO

4)2

→ P

սպ → Pկր ⎯⎯⎯→

⎯→ P → H

3PO4

2. Ստորև բերված ո±ր նյութերի հետ է փոխազդում ֆոսֆորը. ա) K, բ) N

գ) Mg, դ) HCl, ե) KClO

3, զ) HNO3, է) Xe: Ճիշտ պատասխանը հետևյալ շար-

քերից մեկն է.

1. ա, գ, դ, ե

3. գ, դ, ե, զ

2. ա, գ, ե, զ

4. բ, ե, զ, է

3. Ի±նչ զանգվածային հարաբերությամբ պետք է խառնել կարմիր ֆոս-

ֆորն ու բերթոլ յան աղը, որպեսզի դրանց միջև ռեակցիան կատարվի

առավել մեծ արդյունավետությամբ:

4. Տրված է ֆոսֆորի և ծծմբի 1,57 գ խառնուրդ, որը փոխազդեցու-

թյան մեջ են դրել ավելցուկով վերցրած խիտ և տաք ազոտական թթվի

հետ: Դրա հետևանքով ստացվել է 6,048 լ դարչնագույն գազ: Հաշվե°ք

ֆոսֆորի զանգվածային բաժինը (%) տրված լուծույթում:

5. Կալցիումի և ֆոսֆորի փոխազդեցության արգասիքը մշակել են

տաք ջրով, որի հետևանքով անջատվել է 4,48 լ գազ: Վերջինս այրել

են և այրման արգասիքներն անցկացրել կալիումի հիդրօքսիդի 448 գ

10 %-անոց լուծույթի մեջ: Որոշե°ք լուծույթում գոյացած աղի զանգվա-

ծային բաժինը (%):

6. Ազոտ տարրը հանդես է գալիս երկատոմ մոլեկուլների ձևով«

որոնցում ազոտի ատոմներն իրար հետ կապված են ամուր եռակի կա-

պովª 1σ և 2π£ Ի±նչն է պատճառը« որ նույն խմբում գտնվող ֆոսֆորը չի

առաջացնում նույնպիսի երկատոմ մոլեկուլ և բնության մեջ չի հանդի-

պում ազատ վիճակում£ Ինչպես հայտնի է, ֆոսֆորի ատոմներն իրար

հետ կապված են միայն մեկական կապովª լինի դա սպիտակ թե կար-

միր ֆոսֆոր£

159

Գլուխ 5

¢ 5.19

ՖՈՍՖՈՐԱԿԱՆ ԹԹՈՒ

Ֆոսֆորական անհիդրիդ և ֆոսֆորական թթու: Ֆոսֆորական (օր-

թոֆոսֆորական) թթունª H

3PO4, ջրում լավ լուծվող, սպիտակ պինդ նյութ է:

Գրաֆիկական բանաձևն էª

O P = O

H O

Արդյունաբերական պայմաններում ֆոսֆորական թթուն ստանում ենª

ֆոսֆորային հանքը տաքացնելով խիտ ծծմբական թթվի հետ կամ ֆոսֆո-

րի(V) օքսիդը ջրում լուծելով.

(PO

4)2

+ 3H

2SO4

3CaSO

+ 2H

3PO4

Միջին ուժի, եռհիմն թթու է, կարող է առաջացնել երկհիդրոֆոսֆատ,

հիդրոֆոսֆատ և ֆոսֆատ անիոններ և հետևաբարª երեք խումբ աղեր.

3PO4 L H⁺ + H2PO⁴

2PO⁴ L H⁺ + HPO^4-

HPO^4- L H⁺ + PO^4-

Օրթոֆոսֆորական թթվի անհիդրիդը ֆոսֆորի(V) օքսիդն էª P

2O5, որն

օժտված է թթվային օքսիդների բոլոր հատկություններով, մասնավորա-

պես փոխազդում է հիմնային օքսիդների և հիմքերի հետ: Եթե կազմելու

լինեք P

2O5-ի հետ NaOH-ի ռեակցիաների հնարավոր երեք հավասարում-

ները, ապա կնկատեք, որ օքսիդ-ալկալի մոլային հարաբերակցությունը

1:2, 1:4 և 1:6 է:

Ֆոսֆորական անհիդրիդը բուռն փոխազդում է ջրի հետ (ջերմանջա-

տիչ ռեակցիա է)ª առաջացնելով օրթոֆոսֆորական թթու: Սառը ջրի մեջ

լուծելիս ստացվում է մետաֆոսֆորական թթու.

2O5 + 3H2O

3PO4

2O5 + H2O

2HPO

Կան մահացու թույներ, ինչպես օձինը, որոնց քիչ քանակները (չափաբաժին-

ներ), սակայն, օգտագործվում են բուժական նպատակներով: Օրինակª բացված

ատամի խոռոչում տեղադրում են գնդասեղի գլխիկի մեծությամբ մի մածուկ, որում

պարունակվող թունավոր արսենի օքսիդըª As

2O3, դանդաղ, մեկ-երկու օրվա ըն-

թացքում անցավ ոչնչացնում է ատամի նյարդը:

160

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Ջրի նկատմամբ մեծ խնամակցության շնորհիվ P

2O5-ը հաճախ օգտա-

գործվում է որպես խոնավածուծ նյութª գազերը խոնավազրկելու, չորացնե-

լու համար:

Ֆոսֆորական թթուն փոխազդում է մետաղների, հիմնային օքսիդների,

հիմքերի և որոշ աղերի հետ: Եթե նատրիումի հիդրօքսիդի (նաև այլ մե-

տաղների հիդրօքսիդների) հետ փոխազդելիս կարող է առաջանալ երեք,

ապա ամոնիակի (կամ ամոնիումի հիդրօքսիդի) հետ փոխազդելիս առաջա-

նում է միայն երկու տեսակի աղ.

NaH

2PO4

4H2PO4

NaOH

3PO4

2HPO4

3PO4

(NH

4)2HPO4

Օրթոֆոսֆորական թթվի 2 մոլեկուլից 1 մոլեկուլ ջուր

անջատելիս

ստացվում է երկֆոսֆորական թթուª H

4P2O7 (հաճախ կոչվում է նաև պիրո-

ֆոսֆորական թթու): Այսպիսովª ֆոսֆորի(V) օքսիդին համապատասխա-

նում է երեք թթու.

HPO

3PO4

4P2O7

մետաֆոսֆորական

օրթոֆոսֆորական

երկֆոսֆորական

թթու

Ֆոսֆորական թթվի աղերի լուծելիությունը երկհիդրոֆոսֆատ-հիդրո-

ֆոսֆատ-ֆոսֆատ շարքում փոքրանում է: Ֆոսֆատներից լուծելի են միայն

ալկալիական մետաղների աղերը: Արծաթի ֆոսֆատի անլուծելի լինելը և

դեղին գույն ունենալը հնարավորություն են տալիս հայտաբերելու ֆոսֆատ

իոնը (ֆոսֆատները) լուծույթումª չեզոք միջավայրում.

3Ag⁺ + PO4- = Ag₃PO₄↓ (դեղին նստվածք)

Ֆոսֆորային պարարտանյութեր: Օրթոֆոսֆատները (հիմնականում

կալցիումի) օգտագործվում են որպես պարարտանյութեր:

1. Հասարակ սուպերֆոսֆատը երկու աղերի խառնուրդ է, որը ստանում

ենª ֆոսֆորային հանքը ծծմբական թթվով մշակելով.

(PO

4)2

+ 2H

2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

2. Կրկնակի սուպերֆոսֆատը թանկ պարարտանյութ է, չի պարունա-

կում բույսի կողմից չյուրացվող կալցիումի սուլֆատ և ստացվում է ֆոսֆո-

րիտի ու ֆոսֆորական թթվի փոխազդեցությունից.

(PO

4)2

+ 4H

3PO4 = 3Ca(H2PO4)2

161

Գլուխ 5

Այս պարարտանյութը պարունակում է շուրջ 40 % P

2O5:

3. Պրեցիպիտատը ֆոսֆորական թթվի և կալցիումի հիդրօքսիդի փո-

խազդեցության արգասիքն է.

3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4 • 2H2O

4. Կարևորագույն ազոտաֆոսֆորային պարարտանյութեր են ամոֆոսըª

4H2PO4, և երկամոֆոսըª (NH4)2HPO4:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ի±նչ ռեակցիաներով կարելի է իրականացնել հետևյալ փոխարկում-

ները.

(PO

4)2

→ P → P

2O5 → NaH2PO4 → Na2HPO4 → Na3PO4 → Ca3(PO4)2

Գրե°ք ռեակցիաների հավասարումներըª նշելով պայմանները:

2. 0,1 մոլ H

3PO4 և 0,15 մոլ KOH պարունակող լուծույթները խառնել են

իրար: Ստացված լուծույթում, ջրից բացի, առկա ենª

1. միայն 0,1 մոլ KH

2PO4

3. 0,05 մոլ KH

2PO4, 0,05 մոլ K2HPO4

2. միայն 0,15 մոլ K

2HPO4

4. 0,1 մոլ KH

2PO4, 0,15 մոլ K2HPO4

3. Ֆոսֆորական թթվիª իոնների տրոհման փուլերի դիսոցման աստի-

ճանները հետզհետե նվազում ենª α

> α

3: Ինչպ

ե±ս կբացատրեք այդ

երևույթը:

4. 14,2 գ ֆոսֆորի(V) օքսիդը խառնել են 20 գ նատրիումի հիդրօքսիդ

պարունակող 85,8 գ լուծույթի հետ£ Ի±նչ նյութեր են գոյացել և ի±նչ զանգ-

վածային բաժնով (%):

5. 5,46 գ կալցիումի ֆոսֆիդի հիդրոլիզի հետևանքով ստացված ֆոս-

ֆինն այրել և այրման արգասիքներն անցկացրել են ավելցուկով վերց-

րած կրաջրի մեջ£ Գրե°ք ռեակցիաների հավասարումները և որոշե°ք

նստվածք անցած նյութի զանգվածը£

6.4,48 լ ամոնիակն անցկացրել են օրթոֆոսֆորական թթվի 147 գ

%-անոց լուծույթի մեջ£ Որոշե°ք լուծույթում ստացված նյութերի

զանգվածային բաժինները (%)£

162

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

ԱԶՈՏԻ ԵՆԹԱԽՈՒՄԲԸ:

¢ 5.20

ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ԱՇԽԱՏԱՆՔ 5

1. Նիտրատների հայտաբերումը

Աշխատանքը կատարվում է օդահան պահարանում:

Աշխատանքի իրականացման համար պահանջվում ենª որևէ նիտրատ,

դիցուքª NaNO

կամ KNO

3, պղնձի փոշի, խիտ ծծմբական թթու, սպիրտայ-

րոց, փոքր փորձանոթ, բռնիչ:

Փորձանոթի մեջ լցրե°ք նիտրատի և պղնձի փոշու խառնուրդ (2-3 գ),

փորձանոթն ամրացրե°ք բռնիչին, զգուշությամբ ավելացրե°ք 1-2 մլ խիտ

ծծմբական թթու և խառնուրդը զգույշ տաքացրե°ք սպիրտայրոցի բոցի վրա:

Շուտով դիտվում է դարչնագույն գազի անջատում: Ի±նչ գազ է դա և ինչի±

մասին է վկայում: Ինչ

±ւ

է աշխատանքը կատարվում օդահան պահարա-

նում: Գրե°ք ընթացող ռեակցիաների հավասարումները:

Հետևելով ուսուցչի ցուցումներինª կարգի° բերեք աշխատանքային սե-

ղանը:

2. Ֆոսֆատների հայտաբերումը

Փորձանոթի մեջ լցրե°ք փոքր ծավալով որևէ լուծելի ֆոսֆատի ջրային

լուծույթ (1-2 մլ): Վրան ավելացրե°ք արծաթի նիտրատի լուծույթ (1-2 մլ):

±նչ

փոփոխություն դիտվեց, ինչի± հետևանք է դա: Գրե°ք ընթացող ռեակցիայի

մոլեկուլային և կրճատ իոնային հավասարումները:

Ի±նչ եք կարծում, կգոյանա±ր արդյոք նստվածք, եթե ֆոսֆատի լուծույթը

նախապես թթվեցրած լիներ, դիցուք, ազոտական թթվով:

163

Գլուխ 5

ԱԾԽԱԾՆԻ ԵՆԹԱԽՈՒՄԲ

ԱԾԽԱԾՆԻ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԸ:

¢ 5.21

ԱԾԽԱԾԻՆ

Ածխածնի ենթախմբի տարրերը: Այս ենթախմբի տարրերն են ած-

խածինը, սիլիցիումը, գերմանիումը, անագը և կապարը.

C Si

Ge Sn Pb

Սրանք, գտնվելով IV խմբի (կարճ ձև) գլխավոր ենթախմբում, ատոմնե-

րի արտաքին էլեկտրոնային շերտում ունեն 4 վալենտային էլեկտրոնª

ns²np²

վիճակում: Գրգռված վիճակի անցնելիս ատոմներն ունենում են 4

չզույգված էլեկտրոն, այդ պատճառով դրանց բնորոշ է առավելագույնը 4

վալենտականություն:

Ատոմային համարի մեծացմանը զուգահեռ նշված տարրերի իոնաց-

ման էներգիան փոքրանում է, ոչմետաղական հատկություններըª թուլա-

նում, իսկ մետաղական հատկություններն ուժեղանում են: Ածխածինն ու

սիլիցիումը ոչմետաղներ են, սրանց բնորոշ են -4, +2 և +4 ՕԱ-ներ:

Մյուս տարրերըª Ge, Sn, Pb, մետաղներ են, որոնք, սակայն, դրսևորում

են երկդիմություն: Սրանց օքսիդներն ու հիդրօքսիդները ցուցաբերում են

երկդիմի հատկություններ: Ատոմային համարի մեծացման հետ բնորոշ է

դառնում +2 ՕԱ-ն:

Ածխածնի տարաձևությունը և ֆիզիկական հատկությունները: Ած-

խածինը բնության մեջ հանդիպում

է հիմնականում միացություններիª

կարբոնատներիª CaCO

3, MgCO3, ածխաթթու գազիª CO2 (մթնոլորտում պա-

րունակությունըª ≈ 0,03 %) ձևով, մտնում է նավթի, քարածխի, բնական գա-

զի բաղադրության մեջ: Ածխածինը կազմում է բուսական և կենդանական

բոլոր օրգանիզմների հյուսվածքների հիմքը: Ազատ վիճակում հանդիպում

է գրաֆիտի և ալմաստի ձևով: Երկրակեղևի զանգվածի շուրջ 0,1 %-ը ած-

խածինն է:

Տարաձևությունը շատ բնորոշ է ածխածին տարրին, որը կարող է հան-

դես գալ ալմաստ, գրաֆիտ, ֆուլերեն, կարբին (α և β) ձևերով:

Ածխածնի տարաձևությունները

Ալմաստ

Գրաֆիտ

Ֆուլերեն

Կարբին

164

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Գրաֆիտում առկա է sp² հիբրիդացում, ատոմներն առաջացնում են շեր-

տային կառուցվածք, այդ պատճառով սա փխրուն նյութ է (նկ. 3.6.1): Լավ

էլեկտրահաղորդականության շնորհիվ գրաֆիտից պատրաստում են էլեկտ-

րոդներ: Գրաֆիտի տարատեսակներ են համարվում մուրը, փայտածուխը և

կոքսը:

Գրաֆիտի տարատեսակները

Մուր

Փայտածուխ

Կոքս

Մուր. օգտագործում են անվադողերի արտադրությունում, տպագրա-

կան գործումª որպես տպագրական ներկ, կոշիկի քսուքներում: Մուրը ստա-

նում են մեթանի պիրոլիզով (քայքայում):

Փայտածուխ. ծակոտկենության պատճառով ունի մեծ տեսակարար մա-

կերես և օգտագործվում է որպես մակակլանիչ (ադսորբենտ): Ստանում ենª

փայտն անօդ միջավայրում տաքացնելով:

Կոքս. որպես վերականգնիչ օգտագործվում է որոշ մետաղների և ոչմե-

տաղների արտադրությունում:

Ալմաստն ու գրաֆիտն առավել մանրամասնորեն ներկայացվել են նա-

խորդ դասընթացներում (կրկնե°ք այդ թեմաները): Ֆուլերենը և կարբինը

ստացվում են քիմիական եղանակով:

Ածխածնի քիմիական հատկությունները: Ածխածնի և թթվածնի փո-

խազդեցությունից, կախված ելանյութերի հարաբերակցությունից, կարող է

առաջանալ երկու օքսիդ.

C + O

= CO

2C + O

= 2CO

Երկու ռեակցիաներն էլ ջերմանջատիչ են:

Ածխածինը գործնականում չի փոխազդում Cl

2-ի հետ, սակայն փոխազ-

դում է որոշ այլ ոչմետաղների հետ: Օրինակª

t, Ni

C + 2H

C + 2S

Si + C

SiC (սիլիցիումի կարբիդ)

Մետաղների հետ ածխածինն առաջացնում է կարբիդներ: Օրինակª

4Al + 3C

4C3

Ca + 2C

CaC

Նշված կարբիդները կառուցվածքով իրարից տարբերվում են, ինչը

դրսևորվում է դրանց հիդրոլիզի գազային արգասիքների բնույթի մեջ: Մի

դեպքում առաջանում է մեթան, մյուս դեպքումª ացետիլեն.

165

Գլուխ 5

4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH4

CaC

+ 2H

2O = Ca(OH)2 + C2H2

Ուշագրավ է ածխածնի փոխազդեցությունը օքսիդիչ թթուների հետ:

Oրինակª

3C + 4HNO

(ն)

3CO

2↑ + 4NO↑ + 2H2O

C + 2H

2SO4 (խ)

2↑ + 2SO2↑ + 2H2O

Մետաղարտադրությունում լայնորեն օգտագործվում է ածխածնի վերա-

կանգնիչ հատկությունըª օքսիդային հանքաքարերից մետաղները վերա-

կանգնելու համար.

2O3 + 3C = 2Fe + 3CO

ZnO + C = Zn + CO

Ածխածնի կարևորագույն հատկություններից է բարձր ջերմաստիճա-

նում ջրի հետ փոխազդելը.

1000°

C + H

CO + H

Այս ռեակցիայի նշանակությունը կարող է ավելի մեծանալ բնական գա-

զի պաշարների սպառումից հետո, երբ անհրաժեշտություն կզգացվի քա-

րածխային պինդ վառելիքը ավելի հարմար գազային վառելիքի վերածելու:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչպե±ս է բացատրվում հետևյալ երևույթը: Ածխածնի ենթախմբում

տարրերի ոչմետաղական հատկություններըª թուլանում, իսկ մետաղա-

կան հատկություններն ուժեղանում են:

2. Հետևյալ թվարկումիցª մուր, գրաֆիտ, փայտածուխ, ալմաստ, կար-

բին, կոքս, ֆուլերեն, առանձնացրե°ք ածխածնի տարաձևությունները և

գրաֆիտի տարատեսակները:

3. Գրաֆիտի խտությունըª 2,27 •10³ կգ/մ³, ավելի փոքր է, քան ալմաս-

տի խտությունն էª 3,52•10³ կգ/մ³: Ինչպե±ս կմեկնաբանեք այդ տարբերու-

թյունը:

4. Ածխածինը հետևյալ նյութերից որի± հետ է փոխազդում. ա) HCl,

բ) Na

2SO4, գ) HNO3, դ) Fe3O4, ե) Si, զ) Ne, է) Al: Ճիշտ պատասխանը

հետևյալ շարքերից մեկն է.

1. ա, դ, ե, զ

3. բ, գ, ե, է

2. գ, դ, ե, զ

4. գ, դ, ե, է

166

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

5. 5,4 գ ալ յումինի և 2,4 գ ածխի տաքացումից ստացված պինդ զանգ-

վածը մշակել են նոսր ծծմբական թթվով: Հաշվե°ք անջատված գազի ծա-

վալը:

6. Փակ անոթում փոխազդեցության մեջ են դրել 3,6 գ ածխածինն ու

4,48 լ թթվածինը: Որոշե°ք ածխածնի(II) օքսիդի ծավալային բաժինը (%)

ստացված գազային խառնուրդումª օգտվելով հետևյալ ռեակցիաների ջեր-

մաքիմիական հավասարումներից: Հաշվե°ք նաև անջատված ջերմության

ընդհանուր քանակը.

C + O

= CO

+ 394 կՋ

2C + O

= 2CO + 222 կՋ

¢ 5.22

ԱԾԽԱԾՆԻ ՕՔՍԻԴՆԵՐԸ

Մոլեկուլների կառուցվածքը: Ածխածնի(II) օքսիդում ածխածնի ատո-

մը չգրգռված վիճակում է և թթվածնի հետ, բացի երկու կովալենտային կա-

պից, առաջացնում է ևս մեկը ազատ օրբիտալի հաշվին (դոնորակցեպտո-

րային մեխանիզմով).

C O

C ≡ O

Կարելի է ասել, որ ածխածնի վալենտականությունն այստեղ 3 է: Օքսի-

դացման աստիճաններն ընդունվում ենª թթվածնինըª -2, ածխածնինըª +2:

Ածխածնի(IV) օքսիդումª CO

2, առկա է ածխածնի ատոմի sp հիբրիդացում:

Առաջացած 2 հիբրիդացված օրբիտալները, որոնց միջև անկյունը 180° է,

թթվածնի ատոմների մարզագնդաձև p-օրբիտալների հետ ստեղծում են

σ-կապեր: Ածխածնի ատոմիª հիբրիդացմանը չմասնակցած 2 p-օրբիտալնե-

րից յուրաքանչյուրը թթվածնի ատոմների նույնանման օրբիտալների հետ

առաջացնում է 2 π-կապ.

O C O

O=C=O

Ածխածնի և թթվածնի վալենտականությունները համապատասխանա-

բար 4 և 2 են, իսկ օքսիդացման աստիճաններըª +4 և -2:

Ստացումը և ֆիզիկական հատկությունները: Լաբորատորիայում

ածխածնի(II) օքսիդ ստանում ենª մրջնաթթուն խիտ ծծմբական թթվի առ-

կայությամբ տաքացնելով, իսկ արդյունաբերությունումª շիկացած ածխի

վրայով ածխաթթու գազ անցկացնելով.

2SO4

HCOOH

CO + H

C + CO

2CO

167

Գլուխ 5

Ածխածնի հիշյալ օքսիդն անգույն, ջրում չլուծվող և խիստ թունավոր

գազ է (ՙշմոլ գազ՚): Ամուր կապվելով հեմոգլոբինի հետª զրկում է դրան

թթվածնի մատակարարի իր գործառույթից:

Ածխածնի(IV) օքսիդը լաբորատորիայում ստանում են մարմարի և աղա-

թթվի փոխազդեցությամբ, իսկ արդյունաբերությունումª կրաքարի բովումով.

CaCO

+ 2HCl = CaCl

+ CO

2↑ + H2O

1000°

CaCO

CaO + CO

2↑

Ածխածնի(IV) օքսիդը ևս անգույն ու անհոտ գազ է, սակայն թունավոր չէ:

Օդից ծանր է 1,5 անգամ, ջրում լուծվում է 1 : 1 ծավալային հարաբերությամբ:

Սառչելիս ածխաթթու գազը վերածվում է սառցանման զանգվածի (ՙչոր սա-

ռույց՚), և տաքացնելիս առանց հեղուկանալու վերածվում է գազային վիճա-

կիª շրջապատից խլելով մեծ քանակի ջերմություն: Օգտագործվում է սննդա-

մթերքի պահպանման և ցածր ջերմաստիճաններ ստանալու համար:

Քիմիական հատկությունները: Ածխածնի(II) օքսիդն այրվում է կա-

պույտ բոցովª արձակելով մեծ քանակի ջերմություն.

2CO + O

= 2CO

ΔH = -286 կՋ/մոլ

Համապատասխան պայմաններում միանում է ջրածնի (առաջացնելով մե-

թիլսպիրտ) և քլորի հետ (առաջացնելով խիստ թունավոր ֆոսգեն գազը).

t, p, կատ

hν

CO + 2H

3OH

CO + Cl

COCl

Ածխածնի(II) օքսիդն օժտված է վերականգնիչ հատկությամբ և օգտա-

գործվում է մետաղարտադրությունում մետաղների, մասնավորապես եր-

կաթի ստացման գործընթացում.

2O3 + 3CO = 3Fe + 3CO2

ZnO + CO = Zn + CO

Նշված օքսիդից ստանում են մեթիլսպիրտ, արհեստական բենզին և այլ

նյութեր:

Ածխածնի(IV) օքսիդը թթվային օքսիդ է և փոխազդում է հիմնային օք-

սիդների ու ալկալիների հետ.

BaO + CO

= BaCO

2KOH + CO

= K

2CO3 + H2O

Ալկալու հետ փոխազդելիս ածխաթթու գազի ավելցուկի դեպքում գո-

յանում է թթվային աղ: Այս առումով դիտարժան է ռեակցիան կրաջրի հետ:

Լուծույթում նախ առաջանում է պղտորություն, որը CO

2-ի հետագա ավե-

լացումով անհետանում է: Այս երևույթները հետևանք են անլուծելի կարբո-

նատի և լուծելի հիդրոկարբոնատի առաջացման.

Ca(OH)

+ CO

= CaCO

3 (պ)

+ H

CaCO

3 (պ)

+ H

2O + CO2 = Ca(HCO3)2 (լ)

168

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Կալցիումի և բարիումի հիդրօքսիդների թափանցիկ լուծույթներն օգ-

տագործվում են ածխաթթու գազի հայտաբերման համար:

Ածխաթթու գազը նպաստում է մարսողությանը, այդ պատճառով օգ-

տագործվում է զովացուցիչ ջրերի մեջ: Ինչպես արդեն նշվել է, չոր սա-

ռույցն օգտագործվում է ցածր ջերմաստիճաններ ստանալու, սննդամթեր-

քը պահպանելու, ինչպես նաև համերգների ժամանակ ՙամպի քուլաներ՚

առաջացնելու համար: Ածխաթթու գազն օգտագործվում է որոշ կարբո-

նատներ, մասնավորապես սոդա ստանալու համար:

Ջերմոցային երևույթ: Մթնոլորտի ածխաթթու գազը ծախսվում է մի-

այն լուսասինթեզի ռեակցիայի ընթացքում կանաչ զանգվածում.

քլ., hν

6CO

+ 6H

6H12O6 + 6O2

Այդ գազի պակասը մթնոլորտում լրացվում է հրաբուխների ժայթքման,

բույսերի և կենդանիների շնչառության, ինչպես նաև բուսական և կենդա-

նական մեռած օրգանիզմների փտման ժամանակ:

Հազարամյակների ընթացքում ստեղծվել է կայուն հավասարակշռու-

թյուն, որը, սակայն, կարող է խախտվել մարդածին գործոնների հետևան-

քով: Հիմնականում ջերմային էլեկտրակայանների և ավտոտրանսպորտի

աշխատանքի հետևանքով մթնոլորտ է արտանետվում վիթխարի քանակ-

ներով ածխաթթու գազ (որպես օրգանական հանածո վառելիքի այրման

արգասիք), ինչը կարող է հանգեցնել ջերմոցային երևույթի: Մթնոլորտում

կուտակվող ածխաթթու գազն արգելակում է Երկիր մոլորակի կողմից են-

թակարմիր

ճառագայթման ձևով

գիշերային ժամերին

դեպի Տիեզերք

առաքվող ջերմությունը, որի պատճառով մոլորակը կարող է տաքանալ

(միջին ջերմաստիճանի բարձրացում): Սա հղի է լուրջ վտանգներով, և այդ

պատճառով մարդկությունը ներկայումս ջանքեր է գործադրում նման զար-

գացում թույլ չտալու համար:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1.Կազմե°ք ռեակցիաների հավասարումներ, որոնց օգնությամբ հնա-

րավոր է իրականացնել հետևյալ փոխարկումները.

HCOOH → CO → ? → CaCO

→ CO

Նշե°ք ռեակցիաների պայմանները:

2. Ածխածնի(IV) օքսիդի մոլեկուլի էլեկտրոնային բանաձևում պատ-

կերվող էլեկտրոնային զույգերի թիվը և մոլեկուլում առկա կովալենտա-

յին կապերի թիվը հավասար են համապատասխանաբարª

1. 4, 2σ և 2π

3. 8, 4σ

2. 4, 4π

4. 8, 2σ և 2 π

169

Գլուխ 5

3. Ածխածնի(II) օքսիդի մոլեկուլը բևեռային է« մինչդեռ ածխածնի(IV)

օքսիդինը բևեռային չէ£ Ինչպե±ս կբացատրեք այդ տարբերությունը« երբ

հայտնի է« որ երկու մոլեկուլում էլ ածխածնի և թթվածնի ատոմների

միջև կովալենտային կապերը բևեռային են£

4. Ա սև նյութի տաք փոշու վրայով անցկացրել են Բ թունավոր և ան-

գույն գազը£ Գոյացել են Գ կարմիր պարզ նյութը և Դ անգույն գազը: Վեր-

ջինս կրաջրի հետ առաջացնում է պղտորություն£ Վերծանե°ք տառերով

նշված նյութերը և գրե°ք ընթացող ռեակցիաների հավասարումները£

5. Ածխածնի(II) օքսիդից« ազոտից և թթվածնից բաղկացած գազային

խառնուրդի խտությունն ըստ ջրածնի 14,4 է£ Որոշե°ք թթվածնի պարու-

նակությունը (%« ըստ ծավալի) տրված խառնուրդում£

6. Շիկացած ածուխ պարունակող խողովակի միջով անցկացրել են ած-

խածնի(IV) օքսիդ£ Ստացվել է 11,2 լ գազային խառնուրդ« որի խտությունն

ըստ ջրածնի 15,6 է£ Որոշե°ք խողովակով անցկացված գազի ծավալը£

¢ 5.23

ԱԾԽԱԹԹՎԻ ԱՂԵՐԸ

Ածխաթթուն շատ անկայուն է, առկա է միայն ջրային լուծույթում.

+ H

2O L H2CO3

Ռեակցիայի հավասարակշռությունը մեծապես տեղաշարժված է դեպի

ձախ, այսինքնª ջրի մեջ լուծված ածխածնի(IV) օքսիդի մոլեկուլների մի

չնչին մասն է միայն քիմիապես փոխազդում ջրի հետ: Այդ պատճառով քի-

միական ռեակցիաների հավասարումներումª ձախ թե աջ կողմում, H

2CO3-ի

փոխարեն գրվում է CO

2: Օրինակª

2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O

Բացի անկայուն լինելուց, ածխաթթուն նաև չափազանց թույլ թթու էª դի-

սոցման աստիճանը շատ փոքր է: Այնուամենայնիվ, այն կարող է դիսոցվել

երկու փուլովª առաջացնելով հիդրոկարբոնատ և կարբոնատ անիոններ.

2CO3 L H⁺ + HCO³

HCO

L H+ + CO^2-

Ի տարբերություն թթվիª աղերը բավական կայուն են, տարածված են

բնության մեջ հիմնականում CaCO

3-ի (մարմար, կավիճ, կրաքար), MgCO3-ի

(մագնեզիտ) և կրկնակի աղիª CaCO

3•MgCO3 (դոլոմիտ), ձևով:

Կարբոնատներից լուծելի են միայն ալկալիական մետաղների (նաև

ամոնիումի) աղերը, իսկ հիդրոկարբոնատներից լուծելի են նաև այլ մե-

տաղների աղեր:

170

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Կարբոնատ պարունակող լուծույթի կամ կախույթի մեջ ածխաթթու գազ

անցկացնելիս առաջանում է հիդրոկարբոնատ: Օրինակª

2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3

Այս հատկությամբ է պայմանավորված զարմանահրաշ ստալակտիտ-

ների առաջացումն այն քարանձավներում, ուր առկա են կարբոնատային

ապարներ և խոնավություն.

CaCO

+ CO

+ H

2O = Ca(HCO3)2

Ստացվում է լուծելի աղ, որը, ջրի կաթիլների հետ հոսելով ներքև, աս-

տիճանաբար քայքայվում և վերածվում է պինդ զանգվածի.

Ca(HCO

3)2

= CaCO

3↓ + CO2 + H2O

Եթե կարբոնատները պարունակում են այլ մետաղների, օրինակª եր-

կաթի, պղնձի, մանգանի աղեր, ապա ստալակտիտները կարող են լինել

նաև գունավոր:

Ածխաթթվի աղերը տաքացնելիս (շիկացնելիս) քայքայվում են: Բացա-

ռություն

են ալկալիական մետաղների կարբոնատներըª Na

2CO3, K2CO3,

որոնք շատ կայուն են: Մյուս կարբոնատները քայքայվում են: Օրինակª

1000°

CaCO

CaO + CO

Հիդրոկարբոնատներն առավել անկայուն են, և բոլորը քայքայվում են,

այդ թվում և ալկալիական մետաղներինը.

2NaHCO

= Na

2CO3 + CO2 + H2O

Մյուս մետաղների հիդրոկարբոնատների քայքայման վերջանյութերի

բնույթը կախված է ջերմաստիճանից: Եթե վերջինս փոքր է 1000°-ից,

ապա առաջանում է մետաղի կարբոնատ, իսկ եթե դրանից բարձր է, ապաª

մետաղի օքսիդ: Օրինակª

< 1000°

Mg(HCO

3)2

MgCO

+ CO

+ H

>1000°

Mg(HCO

3)2

MgO + 2CO

+ H

Ամոնիումի աղերը քայքայվում են ավելի ցածր ջերմաստիճաններում.

4HCO3

+ CO

+ H

(NH

4)2CO3

2NH

+ CO

+ H

171

Գլուխ 5

Ամոնիումի հիդրոկարբոնատի

այս հատկությունն օգտագործվում

հրուշակագործության մեջ: Խմորին քիչ քանակով ավելացվող այդ աղը

թխման ժամանակ քայքայվում և առաջացնում է գազեր, որոնք բարձրաց-

նում են խմորը, և թխվածքը ստացվում է որակով ու համեղ:

Կրաքարով հարուստ երկրները, ինչպիսին, օրինակ, Հայաստանն է,

զարգացնում են քիմիական արդյունաբերությունըª կրաքարից ստանալով

CaO, Ca(OH)

2, CaC2, ցեմենտ և այլն: Իսկ կալցիումի կարբիդից կարելի է

ստանալ ացետիլեն, որի հիման վրա կազմակերպվում են օրգանական

նյութերի ստացման մի շարք այլ արտադրություններ:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչպե±ս կիրականացնեք հետևյալ փոխարկումները.

2 = CH2

CaCO

→ CaO → CaC

→ CH ≡ CH

= CHCl

2. Որոշակի զանգվածով նատրիումի հիդրոկարբոնատը ա) մի դեպ-

քում ենթարկել են շիկացման« բ) մյուս դեպքում փոխազդեցության մեջ

են դրել խիտ աղաթթվի հետ£ Նշված դեպքերում անջատված չոր գազե-

1© 1

£2

3© 2

£1

2© 1

£1

4© 2

£ 1,5

3. Կալցիումի կարբոնատի պարունակությունը կրաքարում որոշելու

նպատակով շիկացրել են վերջինիս 10 գ նմուշը և չափել անջատված

ածխածնի(IV) օքսիդի ծավալը£ Դա եղել է 2,016 լ£ Գտե°ք կալցիումի կար-

բոնատի զանգվածային բաժինը (%) կրաքարի տրված նմուշում, եթե

վերջինս այլ կարբոնատ չի պարունակել£

4. 4,2 գ երկվալենտ մետաղի կարբոնատի շիկացումից ստացվել են

ածխաթթու գազ և մետաղի օքսիդ« որում մետաղի և թթվածնի զանգվա-

ծային հարաբերությունը ճիշտ 3

£ 2 է£ Ի±նչ մետաղի աղ է վերցված եղել,

և ի±նչ ծավալով գազ է գոյացել£

5. 14,3 գ բյուրեղային սոդան (Na

2CO3 • 10H2O) լուծել են ջրում և ավե-

լացրել 20 մլ 30 %-անոց աղաթթու (ρ = 1,149 գ/սմ³)£ Որոշե°ք անջատված

գազի ծավալը և լուծույթում գոյացած աղի զանգվածը£

6. Պոտաշի 11 գ նմուշը լուծույթում փոխազդեցության մեջ են դրել

ավելցուկով վերցրած կալցիումի նիտրատի հետ£ Գոյացած նստվածքն

առանձնացրել« չորացրել և շիկացրել են£ Շիկացման ժամանակ տեղի է

ունեցել

զանգվածի նվազում

3,3

գրամով£ Որոշե°ք պոտաշի տրված

նմուշում հիմնական նյութի զանգվածային բաժինը (%):

172

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 5.24

ՍԻԼԻՑԻՈՒՄ

Ի տարբերություն ածխածնիª սիլիցիումը բնության մեջ ազատ ձևով չի

հանդիպում: Սակայն շատ տարածված են դրա միացություններըª սիլիցիու-

մի(IV) օքսիդըª SiO

(հիմնականում ավազի տեսքով), սիլիկատները և ալ յումա-

սիլիկատներըª դաշտային շպատª K

2O^• Al2O3 • 6SiO2, կավըª Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O, և

այլն: Սիլիցիումի պարունակությունը երկրակեղևում կազմում է շուրջ 27 %:

Սիլիցիումի ստացումը: Լաբորատորիայում սիլիցիում ստանում ենª

բարձր ջերմաստիճաններում փոխազդեցության մեջ դնելով քվարցային

ավազը մագնեզիումի հետ: Ստացվող խառնուրդից մագնեզիումի օքսիդը

հեռացնում են խառնուրդը աղաթթվով մշակելու միջոցով: Արդյունաբերու-

թյունում օգտագործվում է ավելի էժան վերականգնիչª կոքս, էլեկտրական

վառարանում.

SiO

+ 2Mg

Si + 2MgO

SiO

+ 2C

Si + 2CO

Մաքուր սիլիցիումն օժտված է կիսահաղորդչային հատկությամբ և դրա

շնորհիվ ունի հսկայական կիրառություն արևային սնուցիչներումª լուսային

էներգիան էլեկտրականի փոխարկելու համար:

Առավել մաքուր սիլիցիում ստանում են սիլիցիումի քլորիդի և ցինկի

գոլորշիների փոխազդեցության միջոցով.

SiCl

+ 2Zn

Si + 2ZnCl

Սիլիցիումի հատկությունները: Սիլիցիումին բնորոշ է +4 օքսիդաց-

ման աստիճանը: Սիլիցիումը թթվածնի հետ փոխազդում է միայն շատ

բարձր ջերմաստիճաններում: Չի փոխազդում ջրածնի հետ, թեև հայտնի

են ջրածնային միացությունները: Հալոգեններից միայն ֆտորի հետ է փո-

խազդում սենյակային ջերմաստիճանում.

Si + O

SiO

Si + 2Cl

SiCl

Ածխածնի հետ միանալիս (¢ 5.21) առաջացնում է շատ կարծր նյութª

կարբորունդ, որն ունի մեծ կիրառություն:

Մետաղների հետ փոխազդելիս սիլիցիումն առաջացնում է սիլիցիդներ,

որոնք ջրի կամ թթվի ազդեցությամբ առաջացնում են սիլան (SiH

4).

2Mg + Si = Mg

2Si

2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2 + SiH4↑

2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4↑

173

Գլուխ 5

Սիլանը թունավոր և շատ անկայուն գազ է, օդում կարող է ինքնաբո-

ցավառվել.

SiH

+ 2O

= SiO

+ 2H

2O + Q

Սիլիցիումը չի փոխազդում թթուների հետ, սակայն լուծվում է ալկալի-

ների լուծույթում.

Si + 2NaOH + H

2O = Na2SiO3 + 2H2

Շատ քիչ չափով սիլիցիումի միացություններ պարունակվում են նաև

բուսական և կենդանական օրգանիզմներում:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Որքա±ն է սիլիցիումի զանգվածային բաժինը (%) դաշտային շպա-

տում:

2. Սիլիցիումն ու ածխածինն ունեն ատոմի նման կառուցվածք, սա-

կայն, ի տարբերություն ածխածնի, սիլիցիումը բնության մեջ հանդես չի

գալիս ազատ ձևով: Ինչպե±ս կմեկնաբանեք այդ երևույթը:

3. Սիլիցիումը հետևյալ նյութերից որի± հետ է փոխազդում. ա) Mg, բ) CO

գ) C, դ) H

2SO4, ե) KCl, զ) Br2: Ճիշտ պատասխանը տրվում է ստորև.

1. բ, գ, զ

3. ա, գ, զ

2. ա, դ, ե

4. ա, գ, դ

4. Սիլիցիումի ջրածնային միացությունըª սիլանըª SiH

4, կառուցվածքով

նման է մեթանին£ Ի±նչ հիբրիդացում կարող է լինել սիլանի մոլեկուլում,

եթե գիտեք« որ դա ունի քառանիստի կառուցվածք£

5. Սիլիցիումի և մագնեզիումի խառնուրդը հալանոթում տաքացնելուց

և ռեակցիան ավարտվելուց հետո մշակել են աղաթթվով£ Դրա հետևան-

քով անջատվել է գազերի 4,48 լ խառնուրդ (SiH

4, H2)« որի միջին մոլեկու-

լային զանգվածը 17 է£ Հաշվե°ք սիլիցիումի զանգվածային բաժինը (%)

տրված պինդ նյութերի խառնուրդում£

6. Սիլիցիումը լուծել են անհրաժեշտ քանակով վերցրած նատրիու-

մի հիդրօքսիդի 40 %-անոց լուծույթում« որի հետևանքով ստացվել են

նատրիումի սիլիկատ և 13,44 լ ջրածին£ Գրե°ք ռեակցիայի հավասարու-

մը

և հաշվե°ք վերցված սիլիցիումի

և ծախսված ալկալու լուծույթի

զանգվածները£

174

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 5.25

ՍԻԼԻԿԱՏՆԵՐ

Սիլիցիումի(IV) օքսիդ և սիլիկաթթու: Սիլիցիումի օքսիդը, որ երբեմն

կոչվում է սիլիկահող, դժվարահալ պինդ նյութ է (~1700 °C): Դրա պատ-

ճառն այն է, որ առաջացնում է ատոմային բյուրեղացանց, ընդ որումª սի-

լիցիումի յուրաքանչյուր ատոմ միացած է թթվածնի չորս ատոմի: Բնության

մեջ հանդիպում է հիմնականում քվարցային ավազի (անգույն է) ձևով: Պա-

րունակվում է նաև որոշ թանկարժեք քարերումª լեռնային բյուրեղապակի,

ամեթիստ, քաղկեդոն, ծիածանաքար և այլն:

Լաբորատորիայում սիլիցիումի օքսիդ հեշտությամբ կարելի է ստանալ

սիլիկաթթվի ջրային լուծույթի թույլ տաքացմամբ.

2SiO3

SiO

2↓ + H2O

Սիլիցիումի օքսիդն ունի ծակոտկեն կառուցվածք, մեծ տեսակարար

մակերես և սիլիկադոնդող անվամբ կիրառվում է որպես մակակլանիչ:

Սիլիցիումի օքսիդը, լինելով թթվային օքսիդ, չի լուծվում ջրում, սակայն

փոխազդում է հիմնային օքսիդների, ալկալիների և որոշ աղերի հետ (այդ

ռեակցիաներն ընթանում են բարձր ջերմաստիճանում)ª առաջացնելով սի-

լիկաթթվի աղեր.

SiO

+ CaO

CaSiO

SiO

+ 2NaOH

2SiO3 + H2O

SiO

+ CaCO

CaSiO

+ CO

Թթուներից միակըª ֆտորաջրածնականը, հնարավոր չէ պահել ապակե

անոթներում, քանի որ փոխազդում է ապակու հիմնական բաղադրիչիª սի-

լիցիումի օքսիդի հետ.

SiO

+ 4HF = SiF

+ 2H

Սիլիկաթթվի բանաձևըª H

2SiO3, պայմանական է, որովհետև այն չունի

կայուն բաղադրություն: Դրանում ՙգտնվող՚ օքսիդն ու ջուրը կարող են լի-

նել տարբեր հարաբերակցությամբª mSiO

2 • nH2O: Եթե m = 1, n = 1, ապա

բանաձևը կլինի H

2SiO3 (մետասիլիկաթթու), եթե m = 1, n = 2, ապաª H4SiO4

(օրթոսիլիկաթթու), եթե m ≥ 2, ապաª բազմասիլիկաթթուներ:

Սիլիկաթթուն ջրում չի լուծվում, սակայն դրա շատ մանրացված խառ-

նուրդը ջրում առաջացնում է կոլոիդ լուծույթ: Սիլիկաթթուն չափազանց

թույլ թթու է, ավելի թույլ, քան ածխաթթուն է, և չի ազդում հայտանյութերի

գույնի վրա:

175

Գլուխ 5

Սիլիկատներ: Ի տարբերություն սիլիկաթթվիª դրա աղերը կայուն են,

տարածված են բնության մեջ, և դրանցից շատերը, ինչպես նաև քիմիա-

կան ճանապարհով ստացվող որոշ սիլիկատներ, ունեն մեծ կիրառություն:

Սիլիկատներից լուծելի են և կիրառություն ունեն կալիումի և նատրիու-

մի աղերըª K

2SiO3, Na2SiO3: Սրանք ապակենման, թափանցիկ պինդ նյութեր

են, և լուծելի լինելու պատճառով հաճախ կոչվում են լուծվող ապակի: Վեր-

ջինս ունի սոսնձի հատկություն, թուղթը լավ կպցնում է ապակուն:

Սիլիկատներ են ապակին, ցեմենտը և խեցեղենը (կերամիկա), որոնք

ունեն վիթխարի կիրառություն:

Ապակի պատրաստելու համար օգտագործում են սոդա (Na

2CO3), կա-

վիճ (CaCO

և քվարցային ավազ (SiO

2):

Այս խառնուրդը տաքացնում հա-

լեցնում են էլեկտրական վառարանում (ջերմաստիճանըª 1500 °C), որտեղ

ընթանում են հետևյալ ռեակցիաները.

2CO3 + SiO2

2SiO3 + CO2↑

CaCO

+ SiO

CaSiO

+ CO

2↑

Հալույթից շարունակ

անջատվում

գազ,

այդ պատճառով այս գործընթացն

անվանում են ՙապակու եփում՚: Գազի ան-

ջատման ավարտից հետո հատուկ մեխա-

նիզմով հալույթից քաշում են բարակ շեր-

տեր, որն էլ հենց սովորական կամ ՙլուսա-

մուտի՚ ապակին է: Սրա բաղադրությունն

արտահայտում են հետևյալ բանաձևերով

(օքսիդների կամ սիլիկատների տեսքով).

2O^• CaO^• 6SiO2, Na2SiO3 • CaSiO3 • 4SiO2:

Այս ապակին, ունենալով մեծ ջերմային

ընդարձակման գործակից, ճաքեր է տալիս

ջերմաստիճանի կտրուկ փոփոխություննե-

րից: Այս թերությունից զերծ է դժվարահալ

կամ ՙքիմիական ապակին՚, որի ստացման

համար սոդայի փոխարեն վերցնում են պո-

տաշª K

2CO3: Բաղադրությունն այսպիսին էª

2O^• CaO^• 6SiO2:

Նկ. 5.25.1. Թերթավոր ապակու

ձգման մեքենա

176

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

Եթե կավճի փոխարեն վերցնում են կապարի օքսիդ, ապա ստացվում

է բյուրեղապակի, որն օժտված է մեծ լուսաբեկությամբ և լայնորեն օգտա-

գործվում է զարդարական առարկաներ (ջահ, սկահակ և այլն), ինչպես

նաև օպտիկական ակնոցներ պատրաստելու համար:

Եթե ապակու մեջ զգալի տոկոս է կազմում բորի օքսիդըª B

2O3, ապա

այդպիսի ապակին օժտված է մեծ հրակայունությամբ և վերջին շրջանում

լայն կիրառություն է ստացել խոհանոցային իրերիª թափանցիկ կափարի-

չով կաթսաների և տապակների արտադրության մեջ:

Գունավոր ապակիներ ստանալու նպատակով ավելացնում են քիչ քա-

նակներով որոշ մետաղների (Co, Cr, Fe, Mn և այլն) օքսիդներ:

Ցեմենտը ուժեղ կապակցող նյութ է: Ցեմենտի, խճի և ավազի ջրային

շաղախը չորանալիս և պնդանալիս վերածվում է կարծր զանգվածիª բետո-

նի, որն ամուր իրար է կապում քարը, աղ յուսը, մետաղը: Բետոնի կարծրու-

թյունը զուգակցում են երկաթի ճկունության հետª ստանալով երկաթբե-

տոն: Վերջինիս շնորհիվ

է հնարավոր դարձել բարձրահարկ շենքերի,

բարձրաթռիչք կամուրջների, ամբարտակների շինարարությունը:

Ցեմենտի ստացման համար հումք են ծառայում կավըª Al

2O3 • 2SiO2 • 2H2O,

և կրաքարըª CaCO

3, որոնց խառնուրդը բովման են ենթարկում մոտ 50 մ եր-

կարություն ունեցող գլանաձև հատուկ վառարաններում: Բարձր ջերմաստի-

ճանը (մոտ 1500°) ապահովում են բնական գազի այրման միջոցով: Բովա-

խառնուրդն ինքնահոսով տեղաշարժվում է իր առանցքի շուրջը պտտվող և

թեք տեղադրված վառարանի մի ծայրից մյուսը, և դա տևում է մի քանի ժամ:

Բովման ընթացքում կրաքարից հեռանում է ածխաթթու գազը, կավիցª

ջրային գոլորշին, և արդյունքում ստացվում է կանաչավուն երանգ ունեցող

փոշիª ցեմենտ:

Խեցի ստանալու համար օգտագործվում է կավ: Վերջինս քիչ քանա-

կով ջրի հետ խառնելիս և տրորելիս ստացվում է խմորանման զանգված:

Դրանից ձևավորում են զանազան իրեր, որոնք պահպանում են իրենց ձևը

չորանալուց հետո: Ամրությունը մեծացնելու նպատակով նոր պատրաստ-

ված կավե իրերը թրծում ենª ենթարկելով ջերմային մշակման: Այդպիսով

ստացվում է խեցեղեն:

Հախճապակի և ճենապակի ստանալու համար որպես հումք է ծառա-

յում սպիտակ կավը:

177

Գլուխ 5

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ներկայացրե°ք հետևյալ զույգ նյութերի միջև ընթացող ռեակցիանե-

2SiO3, H2SO4,

բ) K

2SiO3, HCl, գ) SiO2, NaOH:

2. Հետևյալ

արտահայտություններից

±րն

ճշգրիտ: Քվարցային

ավազիª

բանաձևով

3. Գրե°ք հետևյալ փոխարկումներին համապատասխանող ռեակցիա-

Si → Mg

2Si → SiH4 → SiO2 → SiF4

4. Ինչպե±ս կիրականացնեք հետևյալ փոխարկումները£ Բացահայտե°ք

NaOH, t

HCl

SiO

5. Սիլիկադոնդող ստանալու նպատակով 300 կգ քվարցային ավազը

SiO

Գրե°ք ռեակցիաների հավասարումները և հաշվե°ք ստացված սիլիկա-

դոնդողի զանգվածը« եթե 2-րդ փուլի ռեակցիայի ելքը 90 % է« իսկ 1-ին

և 3-րդ փուլերինըª 100-ական %£

6. Բյուրեղապակու բաղադրությունը կարելի է արտահայտել երեք օք-

սիդի միջոցովª Na₂O • PbO • 6SiO

2: Հաշվե°ք« թե որքան սոդաª Na2CO3,

սուսրª Pb

3O4, և քվարցային ավազ պետք է վերցնել 100 կգ բյուրեղապա-

կի ձուլելու համար£

178

ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

ԱԾԽԱԾՆԻ ԵՆԹԱԽՈՒՄԲԸ:

¢ 5.26

ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ԱՇԽԱՏԱՆՔ 6

Ածխածնի(IV) օքսիդի ստացումը և հատկությունների

ուսումնասիրումը

Անհրաժեշտ նյութեր և պարագաներ. մարմարի կտորներ, աղաթթու,

կրաջուր, նատրիումի հիդրօքսիդի շատ նոսր լուծույթ, ֆենոլֆտալեին,

մարխ, սպիրտայրոց, փորձանոթներ և այլն:

Գազատար խողովակով համալրված միջին չափի փորձանոթի մեջ տե-

ղավորե°ք մարմարի մի քանի կտոր, փորձանոթն ամրացրե°ք լաբորատոր

ամրակալին, լցրե°ք 1/4 չափով աղաթթու և փակե°ք գազատար խողովակով:

Հատկություն 1. Գազի անջատումը սկսվելուց հետո գազատար խողո-

վակի ծայրը մտցրե°ք նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթ պարունակող փոքր

փորձանոթի մեջ, որին նախապես ավելացված է 1-2 կաթիլ ֆենոլֆտալեին:

Արձանագրե°ք դիտվող փոփոխությունը:

Հատկություն 2. Գազատար խողովակը իջեցրե°ք կրաջուր պարունա-

կող փոքր փորձանոթի (1/4 չափով) մեջ: Նկարագրե°ք թափանցիկ լուծույ-

թում պղտորության առաջացումը: Շարունակե°ք գազի անցկացումն այդ

խառնուրդի մեջ: Ի±նչ կատարվեց պղտորության հետ:

Հատկություն 3. Գազատար խողովակը մտցրե°ք բերանը վերª ուղղա-

ձիգ դիրքով պահված փորձանոթի մեջ և լցրե°ք ածխաթթու գազ: Որոշ ժա-

մանակ անց հանե°ք խողովակը և փորձանոթի մեջ մտցրե°ք առկայծող

մարխ: Ի±նչ երևույթ դիտվեց, ինչի± մասին է դա վկայում:

Աշխատանքն ավարտելուց հետո կարգի° բերեք աշխատանքային սեղանը

և կատարված աշխատանքի մասին ներկայացրե°ք հաշվետվությունª համա-

պատասխան մեկնաբանություններով և ռեակցիաների հավասարումներով:

179

ԳԼՈՒԽ

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 6.1

ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Մետաղային կապի առանձնահատկությունները: Քիմիական տար-

րերի շարքում մետաղներն ավելի մեծ թիվ են կազմում (շուրջ 85), քան

ոչմետաղները: Պարբերական համակարգում մետաղները տեղադրված են

հիմնականում ձախ և ստորին մասերում: Դրա պատճառն այն է, որ ատո-

մային համարի մեծացման հետ մետաղական հատկությունները պարբերու-

թյուններում թուլանում են, իսկ խմբերումª ուժեղանում:

Մետաղներ են բոլոր s-տարրերը, բացառությամբ ջրածնի ու հելիումի,

դրանք I և II խմբերի գլխավոր ենթախմբերի տարրեր են: Ոչ մեծ թվով մե-

տաղներ կան p-տարրերի մեջ, օրինակª ալ յումինըª Al, գալիումըª Ga, գեր-

մանիումըª Ge, անագըª Sn, կապարըª Pb, և այլն: Իսկ բոլոր d- և f-տարրե-

րը մետաղներ են:

Մետաղներում առկա է քիմիական կապի մի յուրահատուկ տեսակ, որը

կոչվում է մետաղային: Դուք գիտեք, որ մետաղների ատոմների վերին

էներգիական մակարդակներում կան քիչ թվով էլեկտրոններ, հիմնակա-

նումª 2 և 1, որոնց կապը միջուկի հետ բավական թույլ է: Բոլոր մետաղնե-

րը, բացառությամբ սնդիկի, սենյակային ջերմաստիճանում պինդ վիճա-

կում են և առաջացնում են մետաղային բյուրեղացանց, որի հանգույցնե-

րում տեղադրված են գերազանցապես դրական լիցքավորված իոններ,

որոշ չափովª նաև չեզոք ատոմներ: Ատոմներից հեռացած էլեկտրոններն

առաջացնում են, այսպես կոչված, ՙէլեկտրոնային գազ՚, որը հավասարա-

պես բաշխված է մետաղի կտորում և բյուրեղացանցի հանգույցներում

գտնվող դրական իոնները յուրատեսակ ձևով կապակցում է իրար:

Այդպիսի փոխազդեցությունըª մի կողմից դրական իոնների և մյուս

կողմից բացասական էլեկտրոնային գազի միջև, կոչվում է մետաղա-

յին կապ:

Էլեկտրոնային գազը կարելի է դիտել նաև որպես ընդհանրացված մի

վիթխարի գերօրբիտալ, որի միջոցով ատոմները շաղկապվում են միմյանց:

180

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

Եթե կովալենտային կապը տեղայնացված է երկու ատոմների միջև, ապա

մետաղայինը տեղայնացված չէ, չի պատկանում որևէ զույգ ատոմի, այլ

ՙգործում է՚ մետաղի ամբողջ կտորում (նկ. 2.6.2):

Ահա այսպիսի յուրատեսակ կապն էլ պայմանավորում է մետաղների

նույնանման և ուրույն հատկությունները:

Մետաղների ֆիզիկական հատկությունները: Մետաղների ֆիզիկա-

կան բնորոշ հատկություններն են լավ էլեկտրա- և ջերմահաղորդականու-

թյունը, պլաստիկությունը, փայլը և այլն:

Մեծ

էլեկտրահաղորդականությունն,

անշուշտ, պայմանավորված

ազատ էլեկտրոնների առկայությամբ, որոնք կարող են արագ տեղաշարժ-

վել, եթե մետաղը տեղադրվի էլեկտրական դաշտում: Էլեկտրական լիցքը

մետաղի մի ծայրից մյուսը տեղափոխվում է ակնթարթորեն: Շնորհիվ այդ

հատկությանª մետաղներն ունեն մեծ կիրառություն. դրանցից պատրաս-

տում են էլեկտրահաղորդման գծեր, որոնց միջոցով առանց մեծ կորուստ-

ների կարելի է էլեկտրականությունը տեղափոխել տասնյակ և հարյուրա-

վոր կիլոմետրեր:

Ըստ էլեկտրահաղորդականության նվազմանª գործածական մետաղնե-

րը դասավորվում են այսպիսի շարքում.

Մետաղների լավ ջերմահաղորդականությունը բացատրվում է մետաղա-

յին բյուրեղացանցում էլեկտրոնային գազով շաղկապված ատոմային շերտե-

րի տատանողական շարժումներով և շերտից շերտ դրանց փոխանցմամբ:

Մետաղների ջերմահաղորդականությունը նվազում է գրեթե նույն շարքով,

ինչª էլեկտրահաղորդականությունը (տե°ս վերևում բերված շարքը):

Մետաղների պլաստիկությունը պայմանավորված է մետաղային բյուրե-

ղացանցի յուրահատկությամբ: Այստեղ մետաղիª էլեկտրոնային գազով շաղ-

կապված մասնիկները կարող են միմյանց նկատմամբ զգալի չափով տե-

ղաշարժվելª տանելով իրենց բաժին էլեկտրոնային գազը: Արտաքին ուժի

ազդեցությամբ մետաղը ձևափոխվում է և կարող է պահպանել այդ վիճակն

ուժը վերացնելուց հետո: Պլաստիկությունը նվազում է հետևյալ կարգով.

Ամենապլաստիկը ոսկին է, որից կարելի է պատրաստել չափազանց

բարակ թերթեր և լարեր:

Որոշ մետաղներ օժտված են մեծ ամրությամբ (կարծրությամբ), ինչը

պայմանավորում է դրանց լայն կիրառությունը մեքենաշինության և շինա-

րարության մեջ: Դրանք հիմնականում ՊՀ միջնամասում գտնվող տարրերն

են, որոնցում մեծ թվով էլեկտրոններ են մասնակցում մետաղային կապի

առաջացմանը: Ամենակարծր մետաղը քրոմն է, որով կարելի է կտրել

ապակի, իսկ ամենափափուկըª ցեզիումը, ռուբիդիումը, կալիումը:

181

Գլուխ 6

Մետաղների քիմիական ակտիվությունը բնութագրող մեծություններից

մեկը իոնացման էներգիան է (¢ 1.6): Որքան փոքր է մետաղի իոնացման

էներգիան, այնքան մեծ է դրա քիմիական ակտիվությունը:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչպիսի± բյուրեղացանց են առաջացնում հետևյալ բանաձևերով ներ-

2, Hg, Cu, H2O, K, U, CH4, C2H5OH:

2. Մետաղներ են բոլորª

1. d- և f-տարրերը

3. p- և d-տարրերը

2. s- և d-տարրերը

4. s- և f-տարրերը

±նչ է պլաստիկությունը, և ինչ

±ւ

է այն բնորոշ մետաղային բյուրե-

ղացանցին:

4. Ջերմաստիճանն իջեցնելիս մետաղների էլեկտրահաղորդականու-

թյունը մեծանում է, իսկ շատ ցածր ջերմաստիճաններում դրանք դառ-

նում են գերհաղորդիչ: Ինչպե±ս կմեկնաբանեք այդ ուշագրավ երևույթը:

5. Պղնձի և ցինկի փոշիների 5 գ խառնուրդը մշակել են ավելցուկով

վերցրած նոսր ծծմբական թթվով, որի հետևանքով անջատվել է 560 մլ

ջրածին: Հաշվե°ք պղնձի զանգվածային բաժինը (%) տրված խառնուրդում:

6. Մետաղական մագնեզիումից և մագնեզիումի կարբոնատից բաղ-

կացած խառնուրդն աղաթթվով մշակելիս ստացվել է 11,2 լ գազ: Վերջի-

նիս այրումից և ստացված ջրային գոլորշին խտացնելուց հետո ծավալը

կրճատվել և դարձել է 4,48 լ: Որոշե°ք ելային խառնուրդում մագնեզիումի

զանգվածային բաժինը (%):

182

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 6.2

ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ԿԵՐԱՄԱՇՈՒՄԸ (ԿՈՌՈԶԻԱ)

Մետաղների կերամաշումը: Մետաղների օգտագործման ոլորտները

տարեցտարի ընդլայնվում են: Օգտագործվող մետաղների մեջ զգալի բա-

ժին են կազմում ալ յումինը, պղինձը, ոսկին, արծաթը, կապարը, անագը,

ցինկը և, իհարկե, երկաթն ու իր համաձուլվածքները (շուրջ 95 %):

Եթե ոսկին ու արծաթը քիմիապես շատ կայուն են, ապա մյուս մետաղ-

ները ջրի, օդի, թթվածնի, որոշ այլ գազերի, թթուների, հիմքերի և աղերի

ազդեցությամբ կարող են օքսիդանալ և վերածվել միացությունների: Դրա

հետևանքով վատանում է մետաղական իրերի ու կառուցվածքների որակը:

Դուք, անշուշտ, տեսել եք, թե ինչպես են երկաթե իրերը ժամանակի ըն-

թացքում քայքայվում և վերածվում փխրուն, շագանակագույն զանգվածի: Այդ

երևույթը կոչվում է կերամաշում ª կոռոզիա (լատ.ª corrodere - ուտել, կերա-

մաշել բառից):

Կերամաշումը (կոռոզիան) շրջապատի նյութերի ազդեցությամբ մե-

տաղների և դրանց համաձուլվածքների օքսիդացումը, քայքայումն է:

Որոշ հաշվարկների համաձայնª կերամաշման է ենթարկվում մետաղ-

ների համաշխարհային արտադրանքի 20 %-ը: Խնդիրը միայն մետաղների

տնտեսումը և բնական պաշարների խնայողական օգտագործումը չէ, որը

պակաս կարևոր չէ: Այստեղ առաջնային նշանակություն են ձեռք բերում

անվտանգության խնդիրները:

Ատոմակայանների սարքավորումների, ռադիոակտիվ թափոնների պահ-

պանության, ինքնաթիռների, թունավոր նյութերի բեռնարկղերի, կամուրջնե-

րի և այլ շինությունների հուսալիության մեծացումը լուրջ խնդիրներ է առա-

ջադրում մետաղների կերամաշումը կանխելու համար, որը հաճախ մարդկա-

յին զոհերով ուղեկցվող վթարների ու աղետների պատճառ է դառնում:

Քիմիական միջավայրի

ազդեցության

բնույթով պայմանավորվածª

տարբերում են քիմիական և էլեկտրաքիմիական կերամաշման տեսակներ:

Քիմիական կերամաշումը տեղի է ունենում այնպիսի միջավայրում,

որտեղ բացակայում է էլեկտրական հոսանքի ծագման հնարավորությունը:

Քիմիական կերամաշման տարատեսակներից է գազերով, մասնավորապես

թթվածնով պայմանավորված կերամաշումը: Որոշ մետաղներ, ինչպիսիք են

Al, Zn, Cr, Ni, Sn և այլն, կայուն են թթվածնային կերամաշման նկատմամբ,

որովհետև դրանք պատվում են օքսիդային նուրբ և ամուր շերտով, որը

պաշտպանում է մետաղը թթվածնի հետագա ազդեցությունից:

Ի տարբերություն այդ մետաղներիª երկաթի և դրա համաձուլվածքնե-

րի պարագայում գոյացող օքսիդները, լինելով ծակոտկեն ու փխրուն, չեն

183

Գլուխ 6

պաշտպանում մետաղը օքսիդացումից, և կերամաշումը տարածվում է ամ-

բողջ զանգվածում: Վերջինիս արագությունն ավելի է մեծանում խոնավու-

թյան առկայության պայմաններում.

2Fe + O

+ 2H

2O = 2Fe(OH)2

Գոյացող հիդրօքսիդը

աստիճանաբար փոխարկվում է եռավալենտ

հիդրօքսիդի և ի վերջոª ժանգիª Fe

2O3 • nH2O.

4Fe(OH)

+ O

+ 2H

2O = 4Fe(OH)3

Մետաղների գազային կերամաշումը կարող է իրականանալ նաև այլ

գազերովª SO

2, H2S, HCl, Cl2, CO2 և այլն:

Էլեկտրական կերամաշում տեղի է ունենում իոնական հաղորդակա-

նությամբ միջավայրերում, այսինքնª էլեկտրոլիտների լուծույթներում, հատ-

կապես երբ միմյանց հպվում են երկու մետաղներ: Այս դեպքում առաջա-

նում է գալվանական զույգª կաթոդ, անոդ, և ընթանում են այնպիսի վերօքս

ռեակցիաներ, որոնք բնորոշ են էլեկտրոլիզի գործընթացին: Կերամաշման

այս տեսակն ընթանում է շատ արագ և ավելի մեծ վնաս է պատճառում

տնտեսությանը:

Դիտարկենք պղնձի հետքեր պարունակող երկաթե իրի էլեկտրաքի-

միական կերամաշումը թթվային միջավայրում (նկ. 6.2.1).

Նկ. 6.2.1. Երկաթի էլեկտրաքիմիական

կերամաշումը թթվային միջավայրում

Մետաղների էլեկտրաքիմիական շարքից հետևում է, որ երկաթն ավե-

լի ուժեղ վերականգնիչ է և ավելի հեշտ է էլեկտրոն տալիս, քան պղինձը:

Այդ պատճառով իրի մակերևույթին մոտ գտնվող երկաթի որոշ ատոմներ

իրենց էլեկտրոնները փոխանցում են պղնձին, իսկ իրենք, կատիոնի վե-

րածված, անցնում լուծույթ: Վերջինում առկա ջրածնի կատիոնները, մոտե-

նալով պղնձին, վերցնում են երկաթի զույգ էլեկտրոնը և փոխարկվում ջրա-

ծին գազի.

184

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

Fe^o

(պ)

2e → Fe²⁺

(լ)

2H⁺

(լ)

+ 2e → H

2 (գ)

Երկաթի կատիոնները լուծույթի քլորիդ իոնների հետ առաջացնում են

աղ: Ստեղծված գալվանական զույգում անոդի դերը կատարում է երկաթը,

իսկ կաթոդի դերըª պղինձը: Երկաթե իրն անընդհատ մաշվում է, իսկ

պղինձը մնում է անփոփոխ:

Կաթոդի լիցքաթափման այս տեսակը կոչվում է կաթոդի ջրածնային

ապաբևեռացում:

Եթե միջավայրը չեզոք կամ հիմնային է, որում, հասկանալի է, չկան

H⁺ կատիոններ, ապա կաթոդի լիցքաթափմանը մասնակցում են օդից լու-

ծույթ անցած թթվածնի մոլեկուլները:

Այս դեպքում առկա է կաթոդի թթվածնային ապաբևեռացում, որի ժա-

մանակ տեղի են ունենում հետևյալ փոխարկումները.

- 4e + 2H

4OH^-

Fe²⁺ + 2OH^-

Fe(OH)

2, H2O

Fe(OH)

2O3 • nH2O

Այսպիսովª

էլեկտրաքիմիական կերամաշման ժամանակ

փոփոխու-

թյան ենթարկվում է ավելի ակտիվ, էլեկտրաքիմիական շարքում ձախ տե-

ղադրված մետաղը:

Պաշտպանություն կերամաշումից: Կիրառվում են պաշտպանության

տարբեր եղանակներ, ինչպես, օրինակª պաշտպանիչ ծածկույթներով պա-

տում, հովանավորչական պաշտպանություն,

էլեկտրապաշտպանություն,

հակակերամաշային համաձուլվածքների ստացում, կերամաշային միջա-

վայրի հատկությունների փոփոխություն և այլն:

1. Պաշտպանիչ ծածկապատումն ամենատարածված եղանակներից

մեկն է, որը ոչ միայն կանխում է կերամաշումը, այլև մետաղե իրի մա-

կերևույթին տալիս

այս կամ

այն ֆիզիկաքիմիական հատկությունը:

Պաշտպանիչ ծածկույթները լինում են մետաղային (առավել հաճախ օգտա-

գործվում են Zn, Cr, Ni, Cu, Ag մետաղները) և ոչմետաղայինª լաքեր, ներ-

կեր, արծն, հանքաձյութ և այլն:

Օրինակª երկաթե թիթեղները և խողովակները հաճախ ցինկապատում

են, քանի որ վերջինս մաշակայուն է օդի թթվածնի նկատմամբ: Ծածկույ-

թը վնասվելու, քերծվելու դեպքում անգամ ցինկը կարող է դեռ որոշ ժա-

մանակ պաշտպանել երկաթը կերամաշումից: Այս դեպքում առաջանում է

գալվանական զույգ, որում անոդի դերը կատարում է ցինկը (էլեկտրաքի-

միական շարքում տեղադրված է երկաթից ձախ), և, ինքը կերամաշվելով,

պաշտպանում է երկաթը (նկ. 6.2.2).

185

Գլուխ 6

Նկ. 6.2.2. Ցինկապատ երկաթի կերամաշումը

Այն մետաղները, որոնք երկաթից ձախ են (Cr, Al և այլն), կդրսևորեն

իրենց այնպես, ինչպես ցինկը: Իսկ եթե ծածկույթի մետաղը երկաթից աջ է

(Sn, Ni, Cu և այլն), ապա ծածկույթը վնասվելուց հետո էլեկտրաքիմիական

կերամաշման կենթարկվի հենց երկաթը:

2. Հակակերամաշային համաձուլվածքներ ստանալու նպատակով եր-

կաթի մեջ ներմուծում են, օրինակª 12 % քրոմ և նիկել: Այդպիսի համաձուլ-

վածքը կոչվում է ՙչժանգոտվող պողպատ՚, որն ունի լայն կիրառություն

քիմիական սարքավորումների, բժշկական գործիքների, ինչպես նաև խո-

հանոցային պարագաների արտադրության մեջ:

3. Հովանավորչական պաշտպանության համար հաճախ օգտագործում

են Mg-ը և դրա համաձուլվածքները, երբեմն նաև Al-ն ու Zn-ը: Օրինակª

ծովի ջրի քայքայիչ ազդեցությունից պաշտպանելու համար նավի իրանի

վրա որոշ հեռավորություններով

ամրացնում են մագնեզիումի

գամեր,

որոնք, ստանձնելով անոդի դերը, իրենք են մաշվում, լուծվում: Ժամանակ

առ ժամանակ հին գամերը փոխարինում են նորերով: Այս եղանակն օգտա-

գործվում է նաև ստորգետնյա խողովակաշարերը և մետաղական կառուց-

վածքները ջրում կերամաշումից պաշտպանելու համար: Օրինակª խողովա-

կաշարի մերձակայքում տեղադրում են հովանավորիչներ և դրանք մետա-

ղալարով միացնում պաշտպանվող առարկային:

4. Էլեկտրապաշտպանության սկզբունքը նույնն է, ինչ հովանավորչա-

կանինը, միայն թե հովանավորողի դերն այս դեպքում կատարում է հաս-

տատուն հոսանքի

աղբյուրը: Խողովակաշարը միացնում

են

դրական

բևեռին, իսկ մերձակայքերում տեղադրված մետաղներըª հին խողովակի

կամ ռելսի կտորներըª բացասական բևեռին:

5. Եթե մետաղական կառուցվածքները տևական հպման մեջ են քայքայիչ

հեղուկների հետ, ապա օգտագործվում է միջավայրի հատկությունների փո-

փոխության եղանակըª միջավայր ներմուծելով որոշ նյութերª արգելակիչներ,

որոնք զգալիորեն դանդաղեցնում են մետաղների կերամաշումը:

186

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ներկայացրե°ք մետաղների կերամաշման բացասական հետևանքնե-

րըª նկատի ունենալով և° տնտեսական, և° անվտանգության խնդիրները:

2. Աղաթթվի մեջ երկաթի ձող ընկղմելիս վերջինիս վրա սկսում են

առաջանալ և անջատվել գազի պղպջակներ: Այդ նույն լուծույթի մեջ

պղնձի ձող իջեցնելիս և երկաթի ձողին հպելիս գազի անջատումը, ընդ

որումª ավելի արագ, սկսում է տեղի ունենալ պղնձի ձողի վրա: Ինչպ

±ս

կմեկնաբանեք նշված երևույթները:

3. Հետևյալ մետաղներից որո±նք կարելի է ընտրել երկաթե իրը հո-

վանավորչական եղանակով պաշտպանելու համարª ա) Co, բ) Al, գ) Mg,

դ) Sn, ե) Pb, զ) Cu, է) Cr: Ճիշտ պատասխանը տրված է ստորև.

1. ա, բ, գ

3. դ, ե, զ

2. բ, գ, է

4. ա, զ, է

4. Որոշե°ք

երկաթի, պղնձի և ալ յումինի խառնուրդի զանգվածային

բաղադրությունը, եթե 13 գ այդ խառնուրդի վրա նատրիումի հիդրօքսի-

դի լուծույթով ազդելիս անջատվել է 6,72 լ գազ, իսկ առանց օդի մուտքի

աղաթթվով ազդելիսª 8,96 լ գազ:

5. Ալ յումինի և երկաթի փոշիների որոշակի զանգվածով խառնուրդի

լուծման համար ծախսվել է 372,3 գ 10 %-անոց աղաթթու: Հաշվե°ք

ստացված լուծույթի զանգվածը, եթե հայտնի է, որ դրանում աղերի

զանգվածային բաժիններն իրար հավասար են:

6. Երկաթի և միացություններում +2 հաստատուն ՕԱ ցուցաբերող ակ-

տիվ մետաղի 6,8 գ խառնուրդն աղաթթվով մշակելիս անջատվել է 3,36 լ

ջրածին: Նույն զանգվածով խառնուրդը քլորացնելիս ծախսվել է 4,48 լ քլոր:

Որոշե°ք անհայտ մետաղի քլորիդի զանգվածն աղաթթվային լուծույթում:

¢ 6.3

ԱԼԿԱԼԻԱԿԱՆ ՄԵՏԱՂՆԵՐ

Ընդհանուր բնութագիրը և բնության մեջ գտնվելը: Ալկալիական մե-

տաղները, ինչպես գիտեք, ՊՀ (կարճ ձև) I խմբի գլխավոր ենթախմբի տար-

րերն են, բացառությամբ ջրածնի.

Սրանք s-տարրեր են, ատոմների արտաքին էլեկտրոնային շերտերի

կառուցվածքը նույնն էª ns¹: Բոլորն էլ տիպիկ մետաղներ են, և ատոմային

համարի մեծացման հետ մետաղական հատկություններն ուժեղանում են:

Դա կապված է ատոմային շառավիղների մեծացման, իոնացման էներգիա-

յի փոքրացման և հեշտությամբ էլեկտրոն տալու հետ:

187

Գլուխ 6

Ալկալիական մետաղները, տալով իրենց միակ էլեկտրոնը, վերածվում

են +1 լիցքով դրական իոնիª ձեռք բերելով նախորդող ազնիվ գազի էլեկտ-

րոնային փոխդասավորությունը.

R^o - 1e

R⁺

Հետևաբար միացություններում ցուցաբերում են +1 հաստատուն ՕԱ

և 1 վալենտականություն:

Հասկանալի է, որ ալկալիական մետաղները բնության մեջ ազատ վիճա-

կում չեն հանդիպում: Տարածված են հիմնականում քլորիդների և ալ յումա-

սիլիկատների ձևով. NaCl - քարաղ, KCl - սիլվին, KCl • NaCl - սիլվինիտ,

2O^• Al2O3 • 6SiO2 - նատրիումային դաշտային շպատ, K2O^• Al2O3 • 6SiO2 - կա-

լիումային դաշտային շպատ և այլն: Բույսերի մոխիրը պարունակում է K

2CO3:

Li, Rb, Cs մետաղների միացությունները տարածված

են քիչ, իսկ Fr-ը

գտնվում է աննշան չափով, այն ռադիոակտիվ է:

Կալիում պարունակող լեռնային ապարների տարիքը որոշում են կալիում-ար-

գոնային եղանակով: Վերջինս հիմնված է ⁴⁰K կալիում բնական ռադիոակտիվ իզո-

տոպի տրոհման վրա, որի կիսատրոհման պարբերությունը 1,32 • 10⁹ տարի է: Կա-

լիումի նշված իզոտոպը վերածվում է ⁴⁰

Ar սովորական իզոտոպի և, չափելով կա-

լիումի ու արգոնի հարաբերակցությունը տվ յալ նմուշում, որոշում են դրա տարիքը:

Ստացումը և հատկությունները: Նատրիումի ստացման հիմնական

եղանակը կերակրի աղի կամ նատրիումի հիդրօքսիդի հալույթի էլեկտ-

րոլիզն է.

էլ

2NaCl

2Na + Cl

էլ

4NaOH

4Na + O

+ 2H

Նույն ձևով կարելի է ստանալ նաև մյուս ալկալիական մետաղները:

Նատրիումի տարեկան արտադրանքը կազմում է մի քանի հարյուր հազար

տոննա: Փոքր քանակներով Li, Na, K մետաղները պահում են նավթի մեջ:

Ալկալիական մետաղները արծաթափայլ, փափուկ և դյուրահալ պինդ

նյութեր են: Դրանց հետ աշխատանքը պահանջում է մեծ զգուշություն, քա-

նի որ կարող են բռնկվել, բուռն փոխազդել ջրի և այլ նյութերի հետ:

Թթվածնի մթնոլորտում լիթիումն առաջացնում է օքսիդ, իսկ մյուսնե-

րըª պերօքսիդներ կամ գերօքսիդներ: Օրինակª

188

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

4Li + O

= 2Li

(լիթիումի օքսիդ)

2Na + O

= Na

2O2

(նատրիումի պերօքսիդ)

K + O

= KO

(կալիումի գերօքսիդ)

Իսկ օդում բոլորն էլ առաջացնում են օքսիդ-

ներª Na

2O, K2O և այլն: Նատրիումի պերօքսիդը և

կալիումի գերօքսիդն օգտագործվում են սուզա-

նավերում և տիեզերանավերում արտաշնչած ած-

խաթթու

գազը վնասազերծելու

և օդը վերա-

կանգնելու համար: Օրինակª

4KO

+ 2CO

= 2K

2CO3 + 3O2

Հեմֆրի Դեյվի

Ջրածնի հետ առաջացնում են իոնական միա-

(1778-1829)

ցություններ, որոնցում անիոնի դերում հանդես է

գալիս H^- իոնը, օրինակª LiH, KH և այլն: Ալկա-

Անգլիացի քիմիկոս և

ֆիզիկոս, Լոնդոնի թագա-

լիական մետաղները միանում են հալոգենների,

վորական ընկերության

ծծմբի, ածխածնի և սիլիցիումի հետ (ռեակցիա-

անդամ: 1807 թ. մինչ այդ

ների հավասարումները գրե°ք ինքնուրույն):

անբաժանելի համարվող

Ազոտի հետ ալկալիական մետաղներից մի-

ալկալիներից էլեկտրոլիզի

այն լիթիումն է անմիջականորեն միանում, այն էլ

միջոցով ստացել է մետա-

սենյակային ջերմաստիճանում.

ղական նատրիում և կա-

լիում: Առաջարկել է թթու-

6Li + N

= 2Li

ների ջրածնային տեսու-

թյունըª հերքելով

Ա. Լա-

վուազիեի

այն տեսակե-

Ալկալիական մետաղները շատ բուռն

փո-

տը, ըստ որիª թթուն ան-

խազդում են ջրի հետª առաջացնելով ալկալիներ,

պայման պետք է թթվա-

որից էլ ստացել են իրենց անունը.

ծին պարունակի:

2Na + 2H

2O = 2NaOH + H2↑

Ոչ օքսիդիչ թթուների հետ փոխազդելիս դուրս են մղում ջրածին, իսկ օք-

սիդիչ թթուների, օրինակª ազոտական թթվի դեպքում ստացվում են նիտ-

րատ, ջուր և թթվի վերականգնման արգասիք:

Կիրառությունը: Ալկալիական մետաղներից ամենաշատը կիրառվում

է նատրիումը: Օգտագործում ենª նատրիումի պերօքսիդ, մետաղարտա-

դրությունում տեխնիկապես կարևոր որոշ մետաղներ (Ti, Zr, Ta), օրգանա-

կան քիմիայում մի շարք նյութեր ստանալու համար: Ատոմային փոխարկիչ-

ներում օգտագործվում

է որպես ջերմակիրª միջուկային ռեակցիայի

հետևանքով գոյացող ջերմությունը ռադիոկատիվ տիրույթից դուրս հանե-

լու համար: Վերջին շրջանում լայն տարածում են ստացել փողոցային լու-

սավորման նատրիումային լապտերները, որոնցում այդ մետաղի գոլորշին

էլեկտրական էներգիան արդյունավետորեն փոխարկում է դեղին ու պայ-

ծառ լուսային ճառագայթման:

189

Գլուխ 6

Լիթիումը որպես հավելույթ օգտագործվում է որոշ համաձուլվածքնե-

րում: Վերջին տարիներին ավիացիայում սկսել են օգտագործել Al-Li համա-

ձուլվածքը: Լիթիումն օգտագործվում է էլեկտրական հոսանքի քիմիական

աղբյուրներում: Նրա թեթև իզոտոպը հիմք է ծառայում տրիտիումի արդյու-

նաբերական ստացման համար.

Li + ¹

H + ⁴He

Ցեզիումն օգտագործվում է լուսասնուցիչներում, քանի որ օժտված է

էլեկտրոնի ելքի փոքր աշխատանքով:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչ

±ւ

ալկալիական մետաղները չեն ցուցաբերում +1-ից բարձր ՕԱ

և 1-ից ավելի Վ:

2. Ունենալով NaCl, H

2O և անհրաժեշտ սարքեր ու պարագաներª ինչ-

պե±ս կարող եք ստանալ NaOH, Cl

2, HCl, NaClO, NaClO3, HClO նյութերը:

Գրե°ք հնարավոր ռեակցիաների հավասարումները:

3. Ջրով և կերոսինով լցված փորձանոթի մեջ նատրիումի կտոր գցե-

լիս դիտվում է մի հետաքրքիր պատկեր£ Մետաղի կտորը սկսում է իջնել

կերոսինի շերտով« սակայն կտրուկ շպրտվում է վերª հանդիպելով ջրի

շերտին£ Այդ վայրիվերումները տեղի են ունենում բազմաթիվ անգամ-

ներª մինչև մետաղի աստիճանական մաշումը և իսպառ վերացումը£ Ինչ-

պե±ս բացատրել այդ երևույթները£

4. Մի ինչ-որ նյութի 4 գ հալույթի էլեկտրոլիզի ժամանակ անոդի վրա

անջատվել է 5,6 լ ջրածին: Այդ նյութը կարող է լինելª

1. NaOH

3. LiH

2. NaCl

4. CaH

5. Մետաղական նատրիումի մի կտորում ընդհանրացմանը մասնակցած

էլեկտրոնների թիվը 3,01 • 10²¹ է£ Որոշե°ք այդ կտորի զանգվածը, եթե ըն-

դունենք, որ ընդհանրացմանը մասնակցել են վալենտային բոլոր էլեկտ-

րոնները£

6. 2,3 գ նատրիումը փոխազդեցության մեջ են դրել 10 գ ջրի հետ:

Որոշե°ք անջատված գազի ծավալը և լուծույթում ստացված նյութի զանգ-

վածային բաժինը (%):

190

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

ՆԱՏՐԻՈՒՄԻ ԵՎ ԿԱԼԻՈՒՄԻ

¢ 6.4

ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Օքսիդները և հիդրօքսիդները: Ալկալիական մետաղների օքսիդները

բուռն փոխազդում են ջրի հետª առաջացնելով համապատասխան հիդրօք-

սիդներ: Օրինակª

2O + H2O = 2NaOH

2O + H2O = 2KOH

Օքսիդներն օժտված են հիմնային օքսիդների բոլոր հատկություննե-

րով:

Որպես ալկալիներ քիմիայում լայնորեն օգտագործվում են նատրիումի

և կալիումի հիդրօքսիդները, որոնք ոչ միայն լավ լուծելի են ջրում, այլև լավ

դիսոցվում են, ուժեղ հիմքեր են.

NaOH L Na⁺ + OH^-

KOH L K⁺ + OH^-

Այս հիմքերն ընդհանրապես ստանում են քլորիդների ջրային լուծույթ-

ների էլեկտրոլիզով: Օրինակª

2NaCl + 2H

2↑ + Cl2↑ + 2NaOH

Գործընթացն իրականացնում են այնպես, որ լուծույթում չխառնվեն և

միմյանց հետ չփոխազդեն ստացվող հիդրօքսիդն ու քլորը: Այդ նպատա-

կով էլեկտրոլիզային գուռում տեղադրում են կաթոդային և անոդային տի-

րույթներն իրարից բաժանող միջնորմ:

Ալկալիական մետաղների հիդրօքսիդներն անգույն, դյուրահալ, բյուրեղա-

յին նյութեր են: Ջերմապես շատ կայուն են, չեն քայքայվում անգամ 1000 °C

և ավելի բարձր ջերմաստիճաններում տաքացնելիս:

Պինդ հիդրօքսիդները և դրանց խիտ լուծույթները քայքայում են կեն-

դանի հյուսվածքները, այդ պատճառով դրանց հետ աշխատելիս անհրա-

ժեշտ է պահպանել անվտանգության կանոններª հագնել ռետինե ձեռնոց-

ներ և կրել պաշտպանիչ ակնոց: Այստեղից էլ առաջացել են ՙկծու նատ-

րիում՚ (NaOH) և ՙկծու կալիում՚ (KOH) անվանումները: Նատրիումի և կա-

լիումի հիդրօքսիդները խոնավածուծ նյութեր են, ջրի հետ ամուր կապվե-

լովª առաջացնում են հիդրատներ, և, շնորհիվ այդ հատկության, դրանք

լայնորեն գործածվում են քիմիայում գազերը չորացնելու համար:

Ալկալիական մետաղների հիդրօքսիդներն ունեն հիմքերին բնորոշ բո-

լոր հատկությունները, փոխազդում են թթվային և երկդիմի օքսիդների,

թթուների և որոշ աղերի հետ: Օրինակª

191

Գլուխ 6

2NaOH + CO

= Na

2CO3 + H2O

KOH + HNO

= KNO

+ H

2NaOH + ZnO = Na

2ZnO2 + H2O

LiOH + HCl = LiCl + H

2NaOH + FeCl

= Fe(OH)

2↓ + 2NaCl

(NH

4)2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2NH3↑ + 2H2O

Նատրիումի և կալիումի հիդրօքսիդների միջոցով արդյունաբերությու-

նում ստանում են մի շարք մետաղների հիդրօքսիդներ, վերջիններից էլª

համապատասխան օքսիդներ:

Ալկալիական մետաղների աղերը: Սրանք ջրում լավ լուծվող նյութեր

են և ունեն մեծ կիրառություններ: Թերևս ամենամեծ կիրառությունն ունեն

նատրիումի կարբոնատը և հիդրոկարբոնատը, որոնք ստացվում են մի

եղանակով, որը հիմնված է ցածր ջերմաստիճաններում հիդրոկարբոնատի

վատ լուծելիության վրա:

Ամոնիակի և ածխաթթու գազի խառնուրդն անցկացնում են կերակրի

աղի խիտ լուծույթի մեջ 10 °C ջերմաստիճանում: Ընթանում են հետևյալ

ռեակցիաները.

+ CO

+ H

2O = NH4HCO3

4HCO3 + NaCl = NaHCO3↓ + NH4Cl

Նստվածք անցնող բյուրեղային նյութը հիդրոկարբոնատն է (սննդային

սոդա), որի տաքացումից էլ ստանում են կարբոնատը (լվացքի սոդա).

2NaHCO

2CO3 + CO2 + H2O

Նատրիումի և կալիումի կարբոնատները, ինչպես նաև նատրիումի սուլ-

ֆատը մեծ քանակներով օգտագործվում են ապակի ստանալու համար:

Նատրիումի քլորիդն ունի շատ մեծ կիրառություն: Օգտագործվում է

NaOH, Cl

2, HCl, Na2CO3 և այլ նյութերի ստացման համար:

NaNO

3, KNO3, K2CO3 և KCl աղերն օգտագործվում են որպես ազոտային

և կալիումային պարարտանյութեր:

Ալկալիական մետաղների միացությունները հեշտությամբ կարելի է

հայտաբերել բոցի օգնությամբ: Նատրիումական նյութերը բոցին տալիս են

դեղին գույն, իսկ կալիումականներըª մանուշակագույն:

Կենսաբանական նշանակությունը: Հասուն մարդու օրգանիզմը պա-

րունակում է մոտ 100 գ Na⁺ և 140 գ K⁺ կատիոններ: Կենսաբանության դա-

սընթացից դուք գիտեք, որ K⁺ իոնների քանակը բջիջների ներսում դրսի

համեմատ մեծ է մոտ 35 անգամ, իսկ Na⁺ իոններինը, ընդհակառակը,

դրսում ներսի համեմատª 15 անգամ:

192

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

Կալիում-նատրիումային պոմպի աշխատանքով է պայմանավորված

բջիջների մեմբրանային պոտենցիալը նորմայում և գրգռման ժամանակ,

ինչպես նաև նյարդային իմպուլսների հաղորդումը:

Բժշկական պրակտիկայում կիրառվում են NaCl-ի 0,9 %-անոց լուծույ-

թըª որպես իզոտոնիկ կամ ֆիզիոլոգիական լուծույթ, և 3-10 %-անոց հի-

պերտոնիկ լուծույթը (¢ 5.6): Վերջինս ունի մանրէասպան հատկություն և

կիրառվում է թարախային վերքերի, լայնատարած այրվածքների, բերանի

խոռոչի բորբոքումների բուժման համար:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Հետևյալ նյութերից որո±նց հետ կարող է փոխազդել նատրիումի հիդ-

րոկարբոնատի ջրային լուծույթը. ա) KCl, բ) KOH, գ) HNO

դ) CH

3COOH,

ե) NH

զ) K

2CO3:

2. K

2CO3

և KHCO

աղերը ջրային լուծույթներում

առաջացնում են

հետևյալ միջավայրերը.

1. հիմնային, հիմնային

3. չեզոք, թթվային

2. հիմնային, թթվային

4. թթվային, թթվային

3. Գրե°ք հետևյալ փոխարկումներին համապատասխանող ռեակցիա-

ների հավասարումներ.

Na → NaCl → NaOH → Na

2CO3 → NaHCO3 → Na2SO4 → BaSO4

4. Նատրիումի և ամոնիումի հիդրոկարբոնատների 57,8 գ խառնուրդը

տաքացրել են բարձր ջերմաստիճաններում մինչև հաստատուն զանգվածի

առաջացումը: Զանգվածի կորուստը կազմել է 31,3 գ: Որոշե°ք նատրիումի

հիդրոկարբոնատի նյութաքանակը տրված խառնուրդում:

5. Տրված են 2-ական գրամ նատրիումի հիդրօքսիդ պարունակող եր-

կու լուծույթ£ Մեկի մեջ անցկացրել են 1,12 լ« մյուսի մեջª 0,56 լ ածխա-

թթու գազ£ Ստացված լուծույթներըª գոլորշացրել« իսկ պինդ մնացորդնե-

րը չորացրել են£ Գտե°ք վերջիններիս զանգվածները£

6. Նատրիումի քլորիդի 468 գ 5 %-անոց ջրային լուծույթը ենթարկել

են էլեկտրոլիզի: Վերջինս դադարեցրել են այն ժամանակ, երբ կաթոդի

և անոդի վրա անջատվել է 6,72 լ գազերի խառնուրդ: Հաշվե°ք էլեկտրո-

լիզից հետո լուծույթում գտնվող նյութերի զանգվածային բաժինները (%):

193

Գլուխ 6

ԲԵՐԻԼԻՈՒՄԻ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ

¢ 6.5

ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

ՊՀ II խմբի գլխավոր ենթախումբը հաճախ կոչվում է նաև բերիլիումի

ենթախումբ, որում գտնվում են հետևյալ տարրերը.

Սրանք բոլորն էլ ունեն ատոմների արտաքին էլեկտրոնային շերտի

միևնույն կառուցվածքըª ns², այսինքնª s-տարրեր են: Գրգռված վիճակում

ատոմներն ունենում են երկու չզույգված էլեկտրոն, այդ պատճառով էլ

սրանց բնորոշ է +2 ՕԱ-ն և 2 Վ-ն.

գրգռում

↑↓

↑

Ենթախմբում բոլորը մետաղական տարրեր են, և ատոմային համարի

մեծացման հետ մետաղական հատկություններն ուժեղանում են: Դա կապ-

ված է ատոմների շառավղի մեծացման և իոնացման էներգիայի փոքրաց-

ման հետ:

Նշված ենթախմբում միայն բերիլիումն է ցուցաբերում երկդիմություն.

դրա օքսիդն ու հիդրօքսիդը երկդիմի են: Օրինակª

BeO + 2HCl = BeCl

+ H

BeO + 2NaOH = Na

2BeO2 + H2O

Ca, Sr, Ba և Ra մետաղները երբեմն կոչվում են հողալկալիական, քանի

որ դրանց օքսիդները (ՙհողերը՚) ջրում լուծվում և առաջացնում են ալկա-

լիներ: Մագնեզիումըª Mg, այդ խմբի մաս չի կազմում, որովհետև ինչպես

օքսիդը, այնպես էլ մետաղը սենյակային ջերմաստիճանում ջրի հետ չեն

փոխազդում:

Ալքիմիայի շրջանում և դրանից հետո շատ մետաղների օքսիդներ դիտվում էին

որպես հողի տարատեսակª հող: Այստեղից էլª ՙհողալկալիական մետաղներ՚ ար-

տահայտությունը: ՙՀող՚ արմատով գոյություն ունեն այլ օքսիդների անվանումներ

ևս, օրինակª կավահողª Al

2O3, սիլիկահողª SiO2:

194

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

Բնության մեջ գտնվելը: Երկրակեղևում նշված ենթախմբից ամենից

շատ տարածված են Mg-ը (մոտ 2 %) և Ca-ը (մոտ 3 %), մնացածը քիչ ենª

0,1-0,001 %: Ra-ը ռադիոկատիվ է, աննշան քանակներով ուղեկցում է ուրա-

նին, քանի որ գոյանում է վերջինիս քայքայումից:

Ռադիումի կիսատրոհման պարբերությունը 1620 տարի է, այն քայքայ-

վելով վերածվում է ռադոնի.

226

224

Rn + ⁴

2He

Բերիլիումի ենթախմբի տարրերը ազատ վիճակում չեն հանդիպում:

Մագնեզիումը և կալցիումը հանդիպում են հիմնականում կարբոնատների

(MgCO

3, CaCO3), սուլֆատների (CaSO4 • 2H2O, MgSO4ª ծովի ջրում), սիլիկատ-

ների և ալ յումասիլիկատների ձևով:

Բերիլիումի հիմնական միացությունը հազվադեպ հանդիպող բերիլ (բյուրե-

ղակն) հանքաքարն էª 3BeO • Al

2O3 • 6SiO2: Սովորաբար պարունակում է Fe³⁺ խառ-

նուկ, որը հանքաքարին տալիս է կանաչակապտավուն երանգ: Բերիլի վառ գու-

նավորված նմուշները կոչվում են աքվամարին (ծովակն) և զմրուխտ (պարունա-

կում է Cr³⁺-ի հետքեր), որոնք ամենաթանկարժեք քարերն են ալմաստից հետո:

Ենթախմբում ուժեղանում են նաև օքսիդների և հիդրօքսիդների հիմ-

նային հատկությունները: Եթե Be(OH)

2-ը երկդիմի է, Mg(OH)2-ը թույլ հիմք

է (երկուսն էլ ջրում չեն լուծվում), ապա հաջորդներն արդեն և° լուծելի են

(ալկալի են), և° ուժեղ հիմքեր են: Դա բացատրվում է R-O-H կառուցված-

քում R-ի շառավղի մեծացման և R-O կապի թուլացման հետ.

R(OH)

L R²⁺ + 2OH^-

Բերիլիումի փոքր շառավղի պարագայում R-O և O-H կապերի ամրու-

թյունը նույն կարգի է, այդ պատճառով կարող են խզվել թե° մեկ, թե° մյուս

կապերը: Դա կախված է այն հանգամանքից, թե ինչ միջավայրում է բերի-

լիումի հիդրօքսիդըª թթվայի±ն, թե± հիմնային:

Կիրառությունը: Բերիլիումը, շնորհիվ թեթևության, ամրության և կե-

րամաշակայունության, լայնորեն օգտագործվում է տիեզերական տեխնի-

կայում, ինչպես նաև ատոմային փոխարկիչներումª որպես նեյտրոնների

անդրադարձիչ և արգելակիչ:

Մեծ քանակներով օգտագործվում են բերիլիումային համաձուլվածքնե-

րը, մասնավորապես 2 % Be պարունակող պղնձի համաձուլվածքը (բերի-

լիումային բրոնզ), որն ունի պողպատի ամրություն և բարձր քիմիական

195

Գլուխ 6

կայունություն: Կիրառվում է ինքնաթիռա- և ավտոմեքենաշինության մեջ,

էլեկտրատեխնիկական և էլեկտրոնային արդյունաբերությունում:

Վիթխարի կիրառություններ ունեն մագնեզիումի և կալցիումի միացու-

թյունները (¢ 6.6): Բարիումի միացություններից օգտագործվում են BaSO

4-ը`

ռենտգենախտորոշման ժամանակ, և BaCO

3-ըª որպես թունաքիմիկատª

կրծողների դեմ պայքարում:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ինչպե±ս է ծագել ՙհողալկալիական մետաղ՚ անվանումը:

2. Հետևյալ ո±ր օքսիդներն են փոխազդում կալիումի հիդրօքսիդի ջրա-

յին լուծույթի հետ. ա) MgO, բ) CaO, գ) BeO, դ) SO

2, ե) Al2O3, զ) CO, է) N2O:

Ճիշտ պատասխանը կարելի է գտնել հետևյալ շարքերից մեկում.

1. ա, դ, ե

3. բ, դ, զ

2. բ, գ, է

4. գ, դ, ե

3. Վերականգնե°ք այն ռեակցիաների մոլեկուլային հավասարումները,

որոնց կրճատ իոնական հավասարումները (որոշ անհայտներով) տրված

են ստորև.

Be(OH)

+ * → Be²⁺ + H

MgO + * → Mg²⁺ + *

* + OH^- → BeO2-2 + *

* + * → Ca²⁺ + H2O

4. Քանի± տարի կտևի, մինչև 0,452 գ ²²⁶Ra ռադիոակտիվ իզոտոպը

տրոհվելով դառնա 0,113 գ: Այդ իզոտոպի կիսատրոհման պարբերությու-

նը տրված է դասի շարադրանքում:

5. Որքա±ն է բերիլիում տարրի զանգվածային բաժինը (%) բերիլ հան-

քաքարում:

6. Նատրիումի սուլֆատի 100 մլ 0,2 մոլ/լ մոլային կոնցենտրացիայով

լուծույթին ավելացրել են բարիումի քլորիդի 200 մլ 0,05 մոլ/լ կոնցենտ-

րացիայով լուծույթ: Որոշե°ք նստվածքի զանգվածը և լուծույթում գտնվող

նյութերի զանգվածները:

196

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 6.6

ՄԱԳՆԵԶԻՈՒՄ ԵՎ ԿԱԼՑԻՈՒՄ

Ստացումը և ֆիզիկական հատկությունները: Մագնեզիումը հիմնա-

կանում ստանում են քլորիդի էլեկտրոլիզովª որպես հավելույթ ավելացնե-

լով KCl.

էլ

MgCl

2 (հալ)

Mg + Cl

Նույն ձևով ստանում են կալցիումª էլեկտրոլիզի ենթարկելով քլորիդի

հալույթը: Վերջինիս ջերմաստիճանն իջեցնելու նպատակով ավելացնում

են CaF

Առավել շատ արտադրվում է մագնեզիում. տարեկան արտադրանքը

կազմում է հարյուր հազարավոր տոննաներ: Կալցիումի արտադրանքը

զգալիորեն քիչ է:

Բերիլիումի ենթախմբի մետաղները, ինչպես և շատ այլ մետաղներ,

արծաթափայլ են, ընդ որումª օդում այդպիսին մնում են միայն Be-ը և

Mg-ը: Մյուսներըª Ca, Sr, Ba,

արագ պատվում են օքսիդի և նիտրիդի

շերտով, որոնք, լինելով փխրուն, օժտված չեն պաշտպանիչ հատկությամբ:

Այդ մետաղներն օդում պահելիս քայքայվում, օքսիդանում են: Այնինչ մագ-

նեզիումը կարելի է երկար պահել օդում, որովհետև պատվում է օքսիդի

պաշտպանիչ բարակ, սակայն ամուր շերտով:

Քիմիական հատկությունները: Բերիլիումի ենթախմբի տարրերը քի-

միապես շատ ակտիվ են, մետաղների էլեկտրաքիմիական շարքում տե-

ղադրված են վերին մասում, ուժեղ վերականգնիչներ են:

Չնայած մագնեզիումը շատ ակտիվ մետաղ է և կարող է փոխազդել

ջրի հետ, սակայն դա տեղի չի ունենում (սենյակային ջերմաստիճանում)

այն պատճառով, որ օքսիդային շերտը թույլ չի տալիս մետաղի հպումը ջրի

հետ: Այնինչ կալցիումը ջրի հետ փոխազդում է բավական արագ.

Ca + 2H

2O = Ca(OH)2 + H2

Դիտարժան է մագնեզիումի փոխազդեցությունն օդի հետ: Սպիրտայրոցի

բոցի վրա տաքացվող մագնեզիումի ժապավենը հանկարծակի բռնկվում է,

սկսում է ուժեղ շիկանալ և արձակել կուրացնող շիթեր: Պատճառը մագնե-

զիումի խիստ ջերմանջատիչ միացման ռեակցիաներն են օդի թթվածնի և

ազոտի հետ.

2Mg + O

= 2MgO + Q

3Mg + N

= Mg

3N2 + Q

Մագնեզիումը և կալցիումը տաքացման պայմաններում և ճնշման տակ

միանում են ջրածնի հետª առաջացնելով հիդրիդներ: Օրինակª

t, p

Ca + H

CaH

197

Գլուխ 6

Արծաթագույն մետաղադրամները, որ պատրաստվում են ՙսպիտակ արծաթ՚

կոչվող համաձուլվածքից (նոյզիլբեր), պարունակում են 65 % Cu, 15 % Ni, 20 % Zn:

Այս հիդրիդները քայքայվում են ջրի ազդեցությամբª ենթարկվելով հիդ-

րոլիզի.

CaH

+ 2H

2O = Ca(OH)2 + 2H2

Նշված մետաղները փոխազդում են նաև այլ ոչմետաղների հետ: Օրինակª

Ca + Cl

= CaCl

Mg + S = MgS

2Mg + Si = Mg

2Si

3Ca + 2P = Ca

3P2

Ածխածնի հետ առաջացնում են այնպիսի կարբիդներ, որոնց հիդրոլի-

զի հետևանքով առաջանում է ացետիլեն: Օրինակª

Ca + 2C = CaC

CaC

+ 2H

2O = Ca(OH)2 + C2H2

Լինելով ուժեղ վերականգնիչներª նշված մետաղները փոխազդում են

որոշ մետաղների և ոչմետաղների օքսիդների հետ: Հենց այդպես էլ դրանք

ստացվում են.

3Ca + WO

= 3CaO + W

2Mg + SiO

= 2MgO + Si

Մագնեզիումը և կալցիումը փոխազդում են թթուների հետª անջատելով

ջրածին.

Mg + H

2SO4 (ն) = MgSO4 + H2

Սակայն օքսիդիչ թթուների հետ փոխազդելիս, ինչպես գիտեք, ջրածին

չի անջատվում. ստացվում են մետաղի աղ, ջուր և թթվի վերականգնման

արգասիք.

5Mg + 12HNO

(ն) = 5Mg(NO

3)2

+ N

+ 6H

4Ca + 10HNO

(խ) = 4Ca(NO

3)2

+ N

2O + 5H2O

Մագնեզիումը և կալցիումը, բնականաբար, չեն փոխազդում ալկալինե-

րի հետ: Սակայն իրենցից աջ գտնվող մետաղներին կարող են դուրս մղել

վերջիններիս աղերի ջրային լուծույթներից: Օրինակª

Mg + FeCl

= MgCl

+ Fe

198

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

Զգալի քանակներով մագնեզիում օգտագործվում է այլ մետաղների ար-

տադրության համար: Գործնական մեծ նշանակություն ունեն մագնեզիումա-

կան համաձուլվածքները (դրանք, մագնեզիումից բացի, պարունակում են

նաև Al, Mn, Zn և այլն): Այդ համաձուլվածքները ամենաթեթև կառուցանյու-

թերն են (ρ ≈ 2 գ/սմ³), որոնց գլխավոր սպառողները ինքնաթիռա- և ավտո-

մեքենաշինությունն են:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ունենալով CaCO

3, C և H2O նյութերը և անհրաժեշտ պարագաներª

ինչպե±ս ստանալ CaO, Ca(OH)

2, CaC2, C2H2, CO, H2:

Գրե°ք հնարավոր

ռեակցիաների հավասարումներ:

2. Մետաղական մագնեզիումի ժապավենն օդում այրելիս արձակվում

են կուրացնող լույս և ջերմություն, սակայն բոց չի առաջանում: Ինչպ

±ս

կարող եք բացատրել այդ երևույթը:

3. Վառվող մագնեզիումը կամ կալցիումը հանգցնելու համար կարելի

է օգտագործելª

1© ջուր

2© ավազ

4. Կավճի նմուշի բաղադրությունը որոշ օքսիդների տեսքով հետևյալն

է©

52 % CaO, 0,4 % MgO: Գտե°ք համապատասխան կարբոնատների

զանգվածային բաժինները (%) տրված կավճում£

5. Որոշակի զանգվածով կավճի փոշի պարունակող ջրի մեջ երկար

ժամանակ անցկացրել են ածխածնի(IV) օքսիդ£ Դրանից հետո ջուրը սեն-

յակային ջերմաստիճանում զգուշությամբ հեռացրել են (վակուումի պայ-

մաններում)£ Պինդ մնացորդի զանգվածը կավճի զանգվածի համեմատª

2© պակասել է

6. Կալցիումի օքսիդի և մետաղական կալցիումի խառնուրդն անհրա-

ժեշտ քանակությամբ ածխի հետ անօդ պայմաններում տաքացնելիս

ստացվել է 0,224 լ ածխածնի(II) օքսիդ և 3,2 գ պինդ մնացորդ£ Որոշե°ք

տրված խառնուրդի քանակական բաղադրությունը (%)£

199

Գլուխ 6

ՄԱԳՆԵԶԻՈՒՄԻ ԵՎ ԿԱԼՑԻՈՒՄԻ

¢ 6.7

ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Օքսիդներ և հիդրօքսիդներ: Մագնեզիումի և կալցիումի օքսիդները

սպիտակ փոշիներ են: Ստանում են համապատասխան կարբոնատների

ջերմային քայքայմամբ.

MgCO

MgO + CO

CaCO

CaO + CO

Այս փոխարկումները ոչ միայն մետաղի օքսիդի, այլև ածխաթթու գա-

զի ստացման արդյունաբերական եղանակ են:

Ինչպես արդեն նշվել է, MgO-ն ջրում չի լուծվումª ի տարբերություն

CaO-ի, որն առաջացնում է ալկալի.

CaO + H

2O = Ca(OH)2

Նշված օքսիդներն օժտված են հիմնային հատկություններով, փոխազ-

դում են թթվային օքսիդների և թթուների հետ: Օրինակª

CaO + SO

= CaSO

MgO + 2HCl = MgCl

+ H

Կարևորագույն ռեակցիա է կալցիումի օքսիդի փոխազդեցությունը կոք-

սի հետ, որի հետևանքով ստացվում է մի շարք այլ նյութերի արտադրու-

թյան համար կարևորագույն հումքª կալցիումի կարբիդ.

CaO + 3C = CaC

+ CO

Մագնեզիումի հիդրօքսիդ կարելի է ստանալ աղի և որևէ ալկալու փո-

խազդեցությունից: Օրինակª

Mg(NO

3)2

+ 2NH

4OH = Mg(OH)2 + 2NH4NO3

Իսկ կալցիումի հիդրօքսիդը արդյունաբերությունում ստանում են օքսի-

դի և ջրի միացման ռեակցիայով:

Մագնեզիումի հիդրօքսիդը ջրում անլուծելի է և չունի գործնական նշա-

նակություն: Դրան հակառակª կալցիումի հիդրօքսիդն ունի մեծ կիրառու-

թյուն:

Եթե CaO-ն կոչվում է չհանգած կիր (ստացվում է կրաքարից), ապա

Ca(OH)

2-ըª հանգած կիր: Այդպես է կոչվում այն պատճառով, որ CaO-ի

ռեակցիան ջրի հետ ընթանում է այնքան բուռն, որ ջրի ջերմաստիճանը

մոտենում է եռալուն (թշշում է), իսկ ռեակցիայի ավարտից հետո խառնուր-

դը խաղաղվում, հանգչում է:

Ca(OH)

2-ի լուծելիությունը փոքր է, ջրի հետ մեծ քանակով խառնելիս մի

մասը մնում է չլուծված, առաջանում է պղտորությունª կախույթ, այդ պատ-

200

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

ճառով սպիտակ է և հաճախ կոչվում է կրակաթ: Զտման միջոցով վերջինից

ստանում են կալցիումի հիդրօքսիդի թափանցիկ լուծույթª կրաջուր: Այսպի-

սովª պետք է տարբերել կրաջուրը կրակաթից:

Կրաջուրը Ca(OH)

2-ի թափանցիկ լուծույթն է:

Կրակաթը Ca(OH)

2-ի ոչ թափանցիկ լուծույթն էª կախույթը:

Կրաջրի օգնությամբ, ինչպես գիտեք, հայտաբերում են ածխաթթու գա-

զը, իսկ կրակաթով վերացնում են ջրի կոշտությունը, ստանում են քլորա-

կիրª CaOCl

Ատամի մածուկի հիմնական

բաղադրամասը քիմիական

ճանապարհով

ստացվող CaCO

3-ի շատ նուրբ փոշին է: Պարունակում է նաև կալցիումի հիդրո-

ֆոսֆատ, բույսերից ստացվող դոնդողացնող խառնուրդներ, գլիցերին, փրփրա-

գոյացնող և մանրէասպան նյութեր:

Մագնեզիումի և կալցիումի աղերը: Մեծ կիրառություն ունեն մագնե-

զիումի և կալցիումի աղերը, հատկապես սուլֆատները և կարբոնատները:

Բնական գիպսի բանաձևն է CaSO

4 • 2H2O, որը բովման ենթարկելիս ջրի

մի մասը հեռանում է, և արդյունքում ստացվում է կեսջրյա գիպս, որը կոչ-

վում է ալեբաստրª CaSO

4 • 1/2H2O.

CaSO

4•2H2O

CaSO

4•1/2H2O + 3/2H2O

Ալեբաստրը սպիտակ փոշի է, կոչվում է նաև բժշկական գիպս, օգտա-

գործվում է բժշկությունումª անշարժ վիրակապեր դնելու համար: Ալեբաստ-

րի և ջրի շաղախն արագ պնդանում և վերածվում է կարծր զանգվածի. ըն-

թանում է վերը գրված ռեակցիայի հակադարձ ռեակցիան: Ալեբաստրն

ուժեղ կապակցող նյութ է և օգտագործվում է նաև շինարարությունում (գա-

ջի արտադրություն և այլն):

Մեծ քանակներով մագնեզիումի սուլֆատª MgSO

4, պարունակվում է ծո-

վի ջրում, որից էլ ստանում են այդ նյութը: Յոթջրյա բյուրեղահիդրատըª

MgSO

4•7H2O, ՙդառն աղ՚ անվամբ հայտնի է որպես լուծողական:

Կալցիումի կարբոնատըª CaCO

3, ինչպես գիտեք, հանդես է գալիս երեք

նյութի ձևովª մարմար, կավիճ և կրաքար, որոնք իրարից տարբերվում են

բյուրեղացանցի կառուցվածքով և ֆիզիկական հատկություններով: Մար-

մարն օգտագործվում է շինարարությունում և արձանագործությունում, կա-

վիճը մեծ չափերով ծախսվում է ապակու արտադրությունում և շինարարու-

թյունում: Կրաքարից ստանում են չհանգած կիր, ածխաթթու գազ, օգտա-

գործվում է դոմնային վառարանում:

201

Գլուխ 6

Բնության մեջ զգալի քանակներով հանդիպում է կալցիումի ֆոսֆատª

(PO

4)2, որից ստանում են սպիտակ ֆոսֆոր (P4), ֆոսֆորական թթու և ֆոս-

ֆորական պարարտանյութեր:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Մագնեզիումը շատ ակտիվ մետաղ է և կարող է փոխազդել ջրի

հետ, սակայն գործնականում դա տեղի չի ունենում (սենյակային ջեր-

մաստիճանում): Ի±նչն է դրա պատճառը:

2. Ո±րն է կրակաթի և կրաջրի տարբերությունը: Ի±նչ կիրառություններ

ունեն դրանք:

3. Հաշվե°ք մագնեզիումի զանգվածային բաժինը (%) ՙդառն աղում՚:

4. Ինչպե±ս կիրականացնեք հետևյալ փոխարկումները.

MgCO

→ MgO → ? → MgCO

→ Mg(HCO

3)2

5. Կալցիումի սուլֆատն ու կարբոնատը իրարից զանազանելու համար

կարելի է օգտվելª

1. ջրից

3. աղաթթվից

2. ալկալու լուծույթից

4. աղաջրից

6. Կալցիումի հիդրօքսիդի 200 մլ 0,5 մոլ/լ կոնցենտրացիայի լուծույթի

մեջ անցկացրել են ածխածնի(II) և (IV) օքսիդների 1,12 լ խառնուրդ, որի

խտությունն ըստ հելիումի 10,2 է: Որոշե°ք գոյացած նստվածքի զանգվածը:

ՋՐԻ ԿՈՇՏՈՒԹՅՈՒՆԸ ԵՎ ԴՐԱ ՎԵՐԱՑՄԱՆ

¢ 6.8

ԵՂԱՆԱԿՆԵՐԸ

Ջրի կոշտությունը: Աղբյուրների և գետերի ջրերը զանազան ապար-

ների հետ շփվելու հետևանքով կարող են պարունակել քիչ կամ շատ չա-

փով լուծված աղեր: Հիմնականումª կալցիումի և մագնեզիումի, ինչպես

նաև որոշ չափով նատրիումի և կալիումի աղեր, քանի որ նախª երկրա-

կեղևի վերին շերտերում պարունակվում են թեթև մետաղների միացու-

թյուններ, և երկրորդª մեծ մասամբ դրանք են ջրում լուծելի:

Ջրի կոշտությունը պայմանավորված է գերազանցապես կալցիումի և

մագնեզիումի աղերովª Ca²⁺ և Mg²⁺ իոններով: Եթե արդյունաբերական և

կենցաղային կարիքների համար օգտագործվող ջուրը կոշտ է, ապա ի

հայտ են գալիս հետևյալ անցանկալի երևույթները, որոնք մասնակիորեն

ներկայացվել են ՙՔիմիա 9՚ դասագրքում:

202

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

1. Ջերմային և ատոմային էլեկտրակայաններում, ինչպես նաև կաթսա-

յատներում տաք գոլորշի ստանալու նպատակով հսկայական քանակով

ջուր

է եռացվում: Եվ եթե ջուրը կոշտ է, ապա կաթսաների պատերին

նստում է կաթսայաքար, որը վատ ջերմահաղորդականության պատճառով

հանգեցնում է վառելիքի մեծ գերածախսի: Սարքավորումների խողովակ-

ներում կաթսայաքարը խցանումների և, դրանով պայմանավորված, նաև

պայթյունների ու վթարների պատճառ կարող է դառնալ: Կաթսայաքարի

առաջացման պատճառներից մեկը կարող է լինել հիդրոկարբոնատների

քայքայումը: Օրինակª

Ca(HCO

3)2

== CaCO

3↓ + CO2 + H2O

2. Օճառի և լվացող այլ միջոցների փրփրագոյացման և լվացման գոր-

ծընթացը կոշտ ջրում վատ է կատարվում: Դա պայմանավորված է ջրում

պարունակվող աղերի հետ օճառիª C

17H35COONa, նստվածքագոյացմամբ,

որի հետևանքով օճառը կորցնում է իր լվացող հատկությունը.

17H35COO^- + Ca²⁺ = (C17H35COO)2Ca↓

3. Միսը և բանջարեղենը կոշտ ջրում եփելիս դառնում են անհամ և

անորակ:

Կոշտ ջրի օգտագործումը, ինչպես տեսնում եք, լուրջ խնդիրներ է

ստեղծում զանազան ոլորտներում:

Կոշտության վերացման եղանակները: Ջրում պարունակվող աղերի

բնույթից և կոշտության վերացման եղանակից կախվածª տարբերում են

կարբոնատային և ոչկարբոնատային կոշտություն:

ա) Կոշտությունը կոչվում է կարբոնատային, չնայած աղերը հիդրոկար-

բոնատներն ենª Ca(HCO

3)2, Mg(HCO3)2:

Այսպիսի կոշտությունը կոչվում է

նաև ժամանակավոր, քանի որ դրանից կարելի է ազատվել պարզապես

ջրի տաքացմամբ: Օրինակª

Mg(HCO

3)2

MgCO

3↓ + CO2 + H2O

Կարբոնատային կոշտությունը կարելի է վերացնել նաև կրակաթի օգ-

նությամբ.

Ca(HCO

3)2

+ Ca(OH)

2CaCO

3↓ + 2H2O

բ) Ոչկարբոնատային կամ մնայուն կոշտությունը պայմանավորված է

նշված մետաղների լուծելի այլ աղերովª MgSO

4, CaSO4, CaCl2 և այլն, որոն-

ցից հնարավոր չէ ազատվել ջրի տաքացման միջոցով: Ոչկարբոնատային

կոշտությունը վերացնում են սոդայիª Na

2CO3, օգնությամբ: Սոդան վերաց-

նում է նաև կարբոնատային կոշտությունը: Օրինակª

203

Գլուխ 6

MgSO

+ Na

2CO3 = MgCO3↓ + Na2SO4

Ca(HCO

3)2

+ Na

2CO3 = CaCO3↓ + 2NaHCO3

գ) Վերջերս լայն տարածում է ստացել կոշտության վերացման կատիո-

նիտային եղանակը: Կարելի է ստանալ ջրում անլուծելի նյութերª կատիո-

նիտներª Na

2Z, որոնք իրենց բյուրեղացանցում պարունակում են դյուրաշարժ

Na⁺ իոններ: Սրանք կարող են տեղակալվել Ca²⁺ և Mg²⁺ կատիոններով.

Ca²⁺

(լ)

+ Na

2Z (պ) = CaZ (պ) + 2Na+ (լ)

Ահա այսպիսի նյութով լցված խողովակի միջով կոշտ ջուր անցկացնե-

լիս խողովակի մյուս ծայրից դուրս է գալիս փափուկ ջուրը: Սա հողալկա-

լիական մետաղների փոխարեն պարունակում է Na⁺ իոններ, որոնք, սա-

կայն, կոշտություն չեն տալիս ջրին:

Բարեբախտաբար, հայաստանյան ջրերը կոշտ չեն և կարող են օգ-

տագործվել տարբեր կարիքների համարª առանց քիմիական լրացուցիչ

մշակման:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ի±նչ բացասական դրսևորումներ ունի կոշտ ջուրը: Թվարկե°ք մի քա-

նիսը:

2. Ի±նչու ոչկարբոնատային կոշտությունը հնարավոր չէ վերացնել

կրակաթով:

3. Ջրի կարբոնատային կոշտությունը պայմանավորված է բնական

ջրում առկաª

1. կարբոնատներով

3. կրակաթով

2. հիդրոկարբոնատներով

4. ստեարատով

4. Կոշտ ջրում լվացումը լավ չի կատարվում, և տեղի է ունենում օճա-

ռի գերածախս£ Ինչո±ւ£ Ի±նչ եզրակացություն կարելի է անել նատրիումի

և կալցիումի (կամ մագնեզիումի) ստեարատների լուծելիության մասին£

5. Կոշտ ջուրը պարունակում է 0,040 մմոլ/լ Ca²⁺ և 0,048 մմոլ/լ Mg²⁺

իոններ: Ի±նչ զանգվածով սոդա է անհրաժեշտ 500 լ այդպիսի ջրի կոշ-

տությունը վերացնելու համար:

6. Բնական ջրի նմուշը պարունակում է 0,04 % Ca²⁺ և 0,048 % Mg²⁺ իոն-

ներ£ Ի±նչ զանգվածով սոդաª Na

2CO3 է անհրաժեշտ 100 կգ այդպիսի ջու-

րը փափկեցնելու համար£

204

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

ՋՐԻ ԿՈՇՏՈՒԹՅԱՆ ՎԵՐԱՑՈՒՄԸ:

¢ 6.9

ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ԱՇԽԱՏԱՆՔ 7

Ջրի ժամանակավոր կոշտությունը, ինչպես գիտեք, պայմանավորված

է կալցիումի և մագնեզիումի հիդրոկարբոնատներով:

Գործնական աշխատանքի կատարման համար անհրաժեշտ է ունենալ

ժամանակավոր կոշտության, դիցուքª Ca(HCO

3)2

պարունակող ջուր: Քանի

որ հայաստանյան ջրերը շատ կոշտ չեն, անհրաժեշտ է նախ պատրաստել

այդպիսի ջուր, այնուհետև փորձել վերացնել այն:

1. Կոշտ ջուր պատրաստելու համար վերցրե°ք մեծ փորձանոթ, մեջը

լցրե°ք մոտ 100 մլ թորած ջուր: Ավելացրե°ք շատ քիչ քանակությամբ կավ-

ճի փոշի, այնուհետև, ապակե ձողով խառնելու պայմաններում, փորձանո-

թի ջրի մեջ անցկացրե°ք ածխաթթու գազ: Վերջինս, ինչպես գիտեք, ստա-

նում են մարմարի և աղաթթվի փոխազդեցությամբ (Կիպպի սարքում կամ

փորձանոթում): Գազի անցկացումը պետք է շարունակել, մինչև կավճաջու-

րն ամբողջովին դառնա թափանցիկ:

2. Քիմիական բաժակի մեջ պատրաստե°ք մոտ 50 մլ օճառաջուր:

3. Համարակալված երկու փորձանոթի մեջ լցրե°ք (1/4 չափով) կոշտ

ջուր: Առաջին փորձանոթը դանդաղ տաքացրե°ք սպիրտայրոցի բոցի վրա

մինչև եռալը: Այնուհետև թողե°ք, որ հեղուկը սառչի և ընդունի սենյակային

ջերմաստիճան: Դրանից հետո յուրաքանչյուր փորձանոթի մեջ լցրե°ք պի-

պետով չափված 1-ական մլ օճառաջուր և խառնե°ք ապակե ձողով:

Ո±ր

փորձանոթում է դիտվում ավելի շատ փրփրագոյացում: Հաշվե-

տվության մեջ գրանցե°ք ձեր բոլոր դիտարկումները, դրանց մեկնաբանու-

թյունները, ընթացող ռեակցիաների հավասարումները և հիմնական եզրա-

կացությունները:

205

Գլուխ 6

¢ 6.10

ԱԼՅՈՒՄԻՆ

Ատոմի կառուցվածքը և բնության մեջ գտնվելը: Ալ յումինը ՊՀ III խմբի

գլխավոր ենթախմբի տարր է, ատոմային համարը 13 է, էլեկտրոնները

բաշխված են երեք շերտումª 2, 8, 3: Վալենտային էլեկտրոնները երեքն ենª

3s²3p¹, p-տարր է, ցուցաբերում է +3 ՕԱ և 3 վալենտականություն.

գրգռում

↑↓

↑

Գործածական կարևոր միացություններն ենª Al

2O3, AlCl3, Al2(SO4)3 • 18H2O,

KAl(SO

4)2 • 12H2O (շիբ):

Ալ յումին տարրը կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 8,8 %-ը, մետաղ-

ներից ամենատարածվածն է, լինում է բացառապես միացությունների ձևով:

Մտնում է շուրջ 250 տեսակի հանքաքարի, գերազանցապես ալ յումասիլի-

կատների բաղադրության մեջ, որոնք կազմում են ամբողջ երկրակեղևը:

Ալ յումասիլիկատների հողմահարման հետևանքով գոյանում է կավª

2O3 • 2SiO2 • 2H2O, որը սովորաբար պարունակում է երկաթի միացություն-

ներ. դրանք կավին տալիս են գորշ գույն: Սակայն հանդիպում է նաև եր-

կաթից զերծ սպիտակ կավ:

Բնության մեջ հանդիպում է նաև մաքուր Al

2O3ª կորունդ հանքաքար:

Թանկարժեք քար սուտակը կորունդի կարմիր բյուրեղն է, որը, որպես

խառնուկ, պարունակում է քրոմի օքսիդ, իսկ շափյուղան պարունակում է

տիտանի և երկաթի օքսիդներ:

Ստացումը և հատկությունները: Ալ յումինը ստանում են Al

2O3 օքսիդի

հալույթի էլեկտրոլիզով, իսկ օքսիդն առանձնացնում են բոքսիտ հանքա-

քարից.

էլ

2Al

2O3 (հալ)

4Al + 3O

Օքսիդի հալման ջերմաստիճանը 2000-ից բարձր է, և հնարավոր չէ

ունենալ էլեկտրոլիզի սարքեր, որոնք դիմանան այդպիսի բարձր ջերմաս-

տիճանների: Այդ պատճառով օքսիդին խառնում են կրիոլիտª Na

3[AlF6],

դրա

առկայությամբ իրականացնում հալույթի

էլեկտրոլիզը

բավական

ցածրª մոտ 900 °C ջերմաստիճանում:

Որպես կաթոդ ծառայում են էլեկտրոլիզային գուռի հատակին տե-

ղադրված գրաֆիտե սալիկները, իսկ որպես անոդª գրաֆիտե ձողերի շա-

րանը: Գոյացող ալ յումինը հալված վիճակում հավաքվում է գուռի հատա-

կին և շարունակում կատարել կաթոդի դերը:

206

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

Նկ. 6.10.1. Ալյումինի արտադրությունը

Անոդի վրա թթվածինն առաջանում է ատոմների ձևով, որոնք անմիջա-

պես միանում են ածխի հետª վերջինս այրելով մինչև CO և CO

2: Էլեկտրոլիզի

ամբողջ ընթացքում անոդի գրաֆիտե զանգվածն անընդհատ ավելացնում են:

Ալ յումինը արծաթափայլ, սպիտակ մետաղ է, հալման ջերմաստիճանըª

660 °C: Թեթև մետաղներից մեկն էª ρ = 2,7 գ/սմ³, շատ փափուկ է, ձգելով

ստանում են լար, իսկ գլոցելովª փայլաթիթեղ:

Օդում ալ յումինը պատվում է օքսիդի նրբագույն շերտով (~ 10^-5 մմ), որն

աչքի է ընկնում մեծ ամրությամբ: Դրանով է բացատրվում սովորական ջեր-

մաստիճաններում մետաղի կայունությունը թթվածնի, ջրի և այլ նյութերի

ազդեցության նկատմամբ:

Ալ յումինը շատ ակտիվ մետաղ է, տաքացնելիս բուռն փոխազդում է

թթվածնի հետª արձակելով օքսիդի շիկացած շիթեր.

4Al + 3O

2Al

2O3 + Q

Ալ յումինը փոխազդում է մի շարք ոչմետաղների հետ: Օրինակª

2Al + 3Cl

= 2AlCl

2Al + 3S = Al

2S3

4Al + 3C = Al

4C3

2Al + N

= 2AlN

Ալ յումինը չի միանում ջրածնի հետ:

Ջրի հետ ռեակցիան կարող է տեղի ունենալ սենյակային ջերմաստի-

ճանում, եթե ինչ-որ ձևով հեռացվի օքսիդային շերտը, ինչը տեղի է ունե-

նում ալկալու առկայությամբ:

Ալ յումինը փոխազդում է սովորական թթուների հետ: Օրինակª

2Al + 6HCl = 2AlCl

+ 3H

2Al + 3H

2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2

Սակայն խիտ ծծմբական և խիտ ազոտական թթուների հետ չի փո-

խազդում սենյակային ջերմաստիճանում: Ալ յումինը փոխազդում է ալկալու

ջրային լուծույթի հետª արտամղելով ջրածին գազ.

2Al + 2NaOH + 10H

2O = 2Na[Al(OH)4 • 2H2O] + 3H2

207

Գլուխ 6

Կիրառությունը:

Ալ յումինը տեխնիկայում

և արդյունաբերությունում

ունի ամենամեծ կիրառությունը երկաթից հետո: Օգտագործվում են ինչպես

մաքուր ալ յումինը, այնպես էլ համաձուլվածքները:

Երկրի արհեստական առաջին արբանյակը պատրաստվել է ալ յումինային համա-

ձուլվածքներից:

Ալ յումինի ամենագործածական համաձուլվածքը դյուրալ յումինն է (պա-

րունակում է քիչ քանակներով Cu, Mg, Mn), որը ինքնաթիռաշինության հիմ-

նական կառուցանյութն է: Մեծ քանակով ալ յումին է ծախսվում էլեկտրալա-

րերի պատրաստման համար:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ալ յումինը, լինելով ուժեղ վերականգնիչ, կայուն է սովորական ջեր-

մաստիճաններում օդի թթվածնի նկատմամբ: Ինչպե±ս է դա բացատրվում:

2. Ներկայացրե°ք ալ յումինի կարևորագույն բնական միացություննե-

րից մի քանիսի բանաձևերը:

Ալ յումինի կարբիդի հիդրոլիզի հետևանքով ստացվող

գազում

ջրածնի զանգվածային բաժինը (%) կազմում էª

1. 25

3. 7,69

2. 75

4. 92,31

4.Ալ յումինի օքսիդի էլեկտրոլիզի ժամանակ այդ մետաղի կատիոննե-

րը կաթոդից վերցրել են 1,806 •10²⁷ էլեկտրոն: Հաշվե°ք էլեկտրոլիզի են-

թարկված օքսիդի և գոյացած մետաղի զանգվածները:

5. Որքա±ն է ալ յումինից և պղնձից պատրաստված համաձուլվածքում

ալ յումինի զանգվածային բաժինը (%), եթե 1 գ համաձուլվածքը ավելցու-

կով վերցրած աղաթթվով մշակելիս անջատվել է 1,178 լ ջրածին:

6. Ալ յումինի սուլֆատի 100 գ 17,1 %-անոց լուծույթը խառնել են նատ-

րիումի հիդրօքսիդի 200 գ 10 %-անոց լուծույթի հետ£ Որոշե°ք ստացված լու-

ծույթի զանգվածը և լուծույթում գտնվող նյութերի քանակները£

208

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 6.11

ԱԼՅՈՒՄԻՆԻ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Օքսիդի և հիդրօքսիդի երկդիմությունը: Ալ յումինի օքսիդըª Al

2O3,

շատ կարծր և դժվարահալ նյութ է (T

հլմ

= 2072 °C), լաբորատորիայում հան-

դիպում է սպիտակ փոշու տեսքով: Այն կարելի է ստանալ հիդրօքսիդի ջեր-

մային քայքայման եղանակով.

2Al(OH)

2O3 + 3H2O

Իսկ ալ յումինի հիդրօքսիդը ստանում են այդ մետաղի աղի լուծույթի և

ալկալու

փոխազդեցությամբ, որի արդյունքում հիդրօքսիդը գոյանում

դոնդողանման սպիտակ նստվածքի ձևով.

AlCl

+ 3NH

4OH = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl

Ինչպես օքսիդը, այնպես էլ հիդրօքսիդը ջրում չեն լուծվում: Այդ նյու-

թերն օժտված են ցայտուն արտահայտված երկդիմությամբ: Փոխազդում

են և° թթուների, և° ալկալիների հետª առաջացնելով ալ յումինական աղեր,

մետա- և օրթոալ յումինատներ:

Հետևյալ շարքից երևում է, որ որպես ալ յումինի օքսիդին համապա-

տասխան թթվային մնացորդ կարող են հանդես գալ և° մետաալ յումինատ,

և° օրթոալ յումինատ անիոնները.

2O3 ⇒ Al(OH)3

⇒ H

3AlO3

⇒ HAlO

AlO^3-

AlO^-

օրթո-

մետա-

ալ յումինատ

Հալույթներում ընթացող ռեակցիաներում կարող են գոյանալ թե° մեկը

և թե° մյուսը, դիցուքª նատրիումական աղի տեսքովª NaAlO

կամ Na

3AlO3:

Իսկ ջրային լուծույթում առավել կայուն է մետաալ յումինատը, այն էլª հիդ-

րատացված համալիրի տեսքովª [Al(OH)

4•2H2O]^-: Հարկ է իմանալ, որ ալ-

յումինը, շնորհիվ մեծ լիցքի (+3) և փոքր շառավղի, օժտված է ուժեղ հա-

մալիրագոյացնող հատկությամբ:

Ներկայացնենք ալ յումինի օքսիդի ռեակցիաները թթվի և ալկալու հետ.

2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O

2O3 + 2NaOH + 7H2O = 2Na[Al(OH)4 • 2H2O]

Նույն ձևով են ընթանում ռեակցիաները նաև հիդրօքսիդի հետ.

Al(OH)

+ 3HNO

= Al(NO

3)3

+ 3H

Al(OH)

+ KOH + 2H

2O = K[Al(OH)4 • 2H2O]

209

Գլուխ 6

Ալ յումինի աղերը: Մեծ կիրառություն ունի կալիումալ յումինային շիբըª

KAl(SO

4)2 • 12H2O, որը ստացվում է կալիումի և ալ յումինի սուլֆատների լու-

ծույթների խառնումից և ջրի գոլորշացումից: Արյունը մակարդելու հատկու-

թյան շնորհիվ օգտագործվում է բժշկությունում: Մեծ քանակներով շիբ

ծախսվում է տեքստիլ արդյունաբերությունումª ներկման գործընթացում,

որովհետև շիբը նպաստում է ներկանյութի ավելի ամուր կապակցմանը

գործվածքի մանրաթելին:

Ալ յումինի քլորիդըª AlCl

3, լայնորեն օգտագործվում է օրգանական նյու-

թերի ստացման ռեակցիաներումª որպես կատալիզատոր:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Ունենալով աղաթթու և ալկալիª ի±նչպես զանազանել KCl, Na

2CO3

և Al

(SO

4)3

աղերն իրարից: Գրե°ք հնարավոր ռեակցիաների հավասա-

րումները:

2. Ըստ հետևյալ իոնական ուրվագրերի (որոշ անհայտներով և չհավա-

սարեցված)ª վերականգնե°ք համապատասխան ռեակցիաների մոլեկու-

լային հավասարումները.

2O3 + H⁺ → * + *

* + H⁺ → Al³⁺ + H2O

2O3 + OH^- → AlO² + *

* + OH^- → AlO^3- + *

3. Ալ յումինի օքսիդացման աստիճանը [Al(OH)

4 • 2H2O]^- անիոնում հա-

վասար էª

1. +4

3. +2

2. +3

4. +1

4. Ո±ր նյութերի հետ կարող է փոխազդել ալ յումինի քլորիդի լուծույթըª

HCl, NaOH, NH

4OH, Fe, CO2, AgNO3:

5. 135 գ ալ յումինը փոխազդեցության մեջ են դրել ավելցուկով ա) աղա-

թթվի, բ) նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթի հետ: Հաշվե°ք մեկ և մյուս դեպ-

քերում անջատված գազի ծավալը:

6. Ալ յումինի և երկաթի փոշիների որոշակի զանգվածով խառնուրդը

ծծմբական թթվի նոսր լուծույթով մշակելիս անջատվել է 13,44 լ գազ:

Նույն զանգվածով խառնուրդը ալկալիով մշակելիս անջատվել է 6,72 լ

գազ: Որոշե°ք ալ յումինի զանգվածային բաժինը (%) տրված խառնուրդում:

210

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

¢ 6.12

ԵՐԿԱԹ

Ատոմի կառուցվածքը և բնության մեջ գտնվելը: Երկաթը d-տարր է,

ՊՀ VIII խմբի երկրորդական ենթախմբում էª ատոմային համարըª 26: Ատո-

մի էլեկտրոնային բանաձևն է 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²:

Բացի էներգիական չորրորդ մակարդակի 2 էլեկտրոնից, քիմիական

կապերի առաջացմանը կարող են մասնակցել նաև երրորդ մակարդակի

d-էլեկտրոնները.

+26

)

↑↓

↑

↑↓

2)8)14)2

Երկաթին բնորոշ են գերազանցապես +2 և +3 օքսիդացման աստիճան-

ները: Սակայն կան շատ քիչ թվով խիստ անկայուն միացություններ, որոն-

ցում դրսևորվում է +6 ՕԱ:

Բնության մեջ տարածվածությամբ երկաթը չորրորդն էª թթվածնից, սի-

լիցիումից և ալ յումինից հետո. կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 4,7 %-ը:

Ազատ վիճակում երբեմն հանդիպում է միայն որոշ երկնաքարերի տեսքով:

Հիմնականում օքսիդային հանքաքարերում էª Fe

3O4 - մագնետիտ (մագնի-

սական երկաթաքար), Fe

2O3 - հեմատիտ (կարմիր երկաթաքար), Fe2O3• nH2O -

լիմոնիտ (գորշ երկաթաքար): Հանդիպում է նաև պիրիտի (հրաքար)ª FeS

2, սի-

դերիտիª FeCO

և այլ աղերի ձևով:

Մարդու օրգանիզմում կա ~ 3 գ երկաթ տարր գերազանցապես հեմոգ-

լոբինի բաղադրության մեջ:

Հատկությունները: Երկաթը արծաթափայլ, սպիտակ, պինդ մետաղ է,

խտությունը 7,87 գ/սմ³ է, հալման ջերմաստիճանըª 1539 °C:

Շնորհիվ ատոմում առկա չզույգված շատ էլեկտրոններիª երկաթն ունի

պարամագնիսական հատկություն. ձգվում է մագնիսի կողմից: Այդ մետա-

ղին բնորոշ են արագ մագնիսանալու և ապամագնիսանալու հատկություն-

ները, ինչը հնարավորություն է տալիս երկաթը լայնորեն օգտագործելու

էլեկտրատեխնիկայում և էլեկտրոնային սարքերում (նաև համակարգչում):

Չափազանց մաքուր երկաթը բավական կայուն է օդի թթվածնի նկատ-

մամբ, սակայն սովորական մետաղը (խառնուկներ պարունակող) օդում աս-

տիճանաբար ենթարկվում է կերամաշման, մանավանդ խոնավության առ-

կայությամբ.

2Fe + O

+ 2H

2O = 2Fe(OH)2

Երկաթի տաքացված լարը թթվածնի մեջ մտցնելիս բուռն այրվում էª

արձակելով շիկացած շիթեր և վերածվելով, այսպես կոչված, ՙխառը՚ օք-

սիդիª Fe

3O4.

211

Գլուխ 6

3Fe + 2O

= Fe

3O4 + Q

Ջրածնի հետ երկաթը չի փոխազդում: Հալոգենների հետ օքսիդանում

է մինչև +3 ՕԱ: Օրինակª

2Fe + 3Cl

= 2FeCl

Դիտարժան է նաև երկաթի ռեակցիան ծծմբի հետ: Այդ նյութերի փո-

շիների խառնուրդը փորձանոթում տաքացնելիս սկսվում է բուռն ջերման-

ջատիչ ռեակցիա, որի հետևանքով գոյանում է երկաթի սուլֆիդ.

Fe + S = FeS

Երկաթը սովորական թթուներից անջատում է ջրածինª առաջացնելով

երկվալենտ երկաթի աղ: Օրինակª

Fe + 2HCl = FeCl

+ H

Fe + H

2SO4 = FeSO4 + H2

Օքսիդիչ թթուներից խիտ ծծմբականի հետ չի փոխազդում սովորա-

կան ջերմաստիճաններում, ինչը հնարավորություն է տալիս մեծաքանակ

թթուն տեղափոխելու

երկաթե տարողություններով: Խիտ

ազոտական

թթուն ևս չի փոխազդում երկաթի հետ: Նշված երկու թթուներն էլ պասի-

վացնում են երկաթըª վերջինիս մակերևույթի վրա առաջացնելով օքսի-

դացման այնպիսի արգասիքներ, որոնք արգելափակում են թթվի անմիջա-

կան հպումը մետաղի հետ: Նոսր ազոտական թթուն, այնուամենայնիվ,

փոխազդում է երկաթի հետ.

8Fe + 30HNO

(ն) = 8Fe(NO

3)3

+ 3NH

4NO3 + 9H2O

Երկաթն ակտիվ մետաղ է և կարող է մի շարք մետաղների դուրս մղել

իրենց աղերի ջրային լուծույթներից.

Fe + CuCl

= FeCl

+ Cu

Ջրի հետ փոխազդում է միայն շատ բարձր ջերմաստիճաններում (ջրա-

յին գոլորշու հետ).

3Fe

(պ)

+ 4H

2O (գ) = Fe3O4 (պ) + 4H2 (գ)

212

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Երկաթի ատոմն իր արտաքին շերտում ունի երկու էլեկտրոն: Ինչ-

պե±ս կարող է այն ցուցաբերել +3 և ավելի բարձր ՕԱ-ներ:

2. Երկաթը և ցինկը պատկանում են միևնույն տեսակիª d-տարրերի

խմբին, սակայն պարամագնիսական հատկությամբ օժտված է միայն եր-

կաթը: Ներկայացնելով նշված տարրերի էլեկտրոնաբջջային գծապատ-

կերներըª փորձե°ք բացատրել այդ տարբերությունը:

3. Ի±նչ ռեակցիաներով կիրականացնեք հետևյալ փոխարկումները.

Fe → FeCl

→ FeCl

→ ? → Fe

2O3 → Fe(NO3)3

4. Որոշակի

զանգվածով երկաթը փոխազդեցության մեջ են դրել

աղաթթվի հետ և որոշել անջատված Ա գազի ծավալը: Այնուհետև նույն

զանգվածով երկաթը ռեակցիայի մեջ են դրել քլորի հետ: Ծախսված քլո-

րի ծավալը Ա-ի համեմատ եղել էª

1. նույնը

3. 1,5 անգամ մեծ

2. 2 անգամ մեծ

4. 1,5 անգամ փոքր

5. 8 գ զանգվածով երկաթի օքսիդը մինչև մետաղ վերականգնելու հա-

մար ծախսվել է 3,36 լ ջրածին: Արտածե°ք օքսիդի բանաձևը:

6. Երկաթից, ալ յումինից և արծաթից բաղկացած 16,4 գ խառնուրդը

աղաթթվով մշակելիս անջատվել է 8,96 լ գազ: Նույն խառնուրդն ալկա-

լու լուծույթի հետ փոխազդեցության մեջ դնելիս անջատվել է 6,72 լ գազ:

Հաշվե°ք տրված խառնուրդի զանգվածային բաղադրությունը (%):

¢ 6.13

ԵՐԿԱԹԻ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Օքսիդներ և հիդրօքսիդներ: Համեմատաբար կայուն են +2 և +3 ՕԱ-ով

օքսիդներն ու հիդրօքսիդներըª FeO, Fe

2O3, Fe(OH)2, Fe(OH)3: Երկաթի(II) օքսի-

դը սև փոշի է, հեշտությամբ օքսիդանում է նաև օդի թթվածնով: Ստանում

են երկաթի(II) հիդրօքսիդի տաքացումով.

Fe(OH)

FeO + H

Երկաթի(III) օքսիդը կարմիր փոշի է, հարմար է ստանալ համապատաս-

խան հիդրօքսիդի քայքայումով.

Fe(OH)

2O3 + 3H2

213

Գլուխ 6

Նշված օքսիդները ջրում չեն լուծվում, այդ պատճառով հիդրօքսիդնե-

րը ստացվում են համապատասխան աղերի և ալկալու փոխազդեցությամբ:

Օրինակª

FeSO

+ 2NaOH = Fe(OH)

2↓ + Na2SO4

FeCl

+ 3KOH = Fe(OH)

3↓ + 3KCl

Երկու հիդրօքսիդն էլ ջրում անլուծելի և թույլ հիմքեր են: Երկաթի(II)

հիդրօքսիդը (սպիտակավուն է), ինչպես նաև համապատասխան աղերը

հեշտ օքսիդանում են ջրային միջավայրում, անգամ օդի թթվածնով.

4Fe(OH)

+ O

+ 2H

2O = 4Fe(OH)3

Երկաթի(III) հիդրօքսիդը դարչնագույն է, օժտված է թույլ արտահայտ-

ված երկդիմությամբ: Որպես թթվային մնացորդª այն կարող է առաջացնել

ֆերիտ անիոնª FeO^-

2O3 ⇒ Fe(OH)3 ⇒ H3FeO3 ⇒ HFeO2 ⇒ Fe

Այդ հիդրօքսիդի և օքսիդի փոխազդեցությունն ալկալու հետ ընթանում է

հալույթում.

Fe(OH)

+ NaOH

NaFeO

+ 2H

Եթե գրելու լինենք երկվալենտ երկաթի ֆերիտի բանաձևը, ապա կստա-

նանք Fe(FeO)

այլ կերպª Fe

3O4: Ուրեմն երկաթի ՙխառն՚ օքսիդը կարելի է

դիտել որպես աղ: Երկաթի նշված օքսիդների և հիդրօքսիդների հիմնային

հատկությունները, այսինքնª փոխազդեցությունը թթուների հետ, կարող եք

կազմել ինքնուրույն:

Fe(OH)

3-ը ավելի թույլ հիմք է, քան Fe(OH)2-ը, ինչը պայմանավորված

է Fe³⁺-ի ավելի մեծ լիցքով և փոքր շառավղով, որոնք ավելի են ամրացնում

Fe-OH կապը և, հետևաբար, փոքրացնում դիսոցման աստիճանը: Դրանով

է պայմանավորված այն հանգամանքը, որ երկաթի եռավալենտ աղերը

հիդրոլիզի ենթարկվում են ավելի մեծ չափով, քան երկվալենտ աղերը:

Երկաթի աղերը: Հայտնի են երկաթի երկու խումբ աղերª +2 և +3

ՕԱ-ով: Օրինակª

FeCl

2, FeS, FeSO4 և այլն

FeCl

3, Fe2(SO4)3, Fe(NO3)3 և այլն

Երկվալենտ աղերը, ինչպես արդեն նշվել է, անկայուն են: Թերևս ամենա-

կայունը և գործածականը Մորի աղն էª (NH

4)2SO4 • FeSO4 • 6H2O, և երկաթար-

ջասպըª FeSO

4 • 7H2O:

Եռավալենտ երկաթի աղերը համեմատաբար կայուն են, ինչպես, օրի-

նակª FeCl

3-ը, Fe(NO3)3• 9H2O-ը: Եռալիցք կատիոնն օժտված է թույլ արտա-

214

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

հայտված օքսիդիչ հատկությամբ (Fe³⁺→ Fe²⁺) և լուծույթում կարող է փո-

խազդել ուժեղ վերականգնիչների հետ: Օրինակª

2FeCl

+ Fe = 3FeCl

2FeCl

+ H

2S = S + 2FeCl2 + 2HCl

Երկաթի աղերի հայտաբերումը: Երկվալենտ աղերը հաճախ որպես

խառնուկ պարունակում են եռավալենտ աղեր, այդ պատճառով կարևոր

նշանակություն ունի Fe²⁺ և Fe³⁺ իոնների հայտաբերումը:

Երկաթի Fe³⁺ իոնը թիոցիանատ իոնի հետ առաջացնում է արնակար-

միր դոնդողային նստվածք: Վերջինս գոյանում է, երբ խառնում ենք, դի-

ցուք, երկաթի(III) քլորիդի լուծույթը և ամոնիումի թիոցիանատի անգույն

լուծույթը.

FeCl

+ 3NH

4SCN = Fe(SCN)3↓ + 3NH4Cl

Fe³⁺

(լ)

+ 3SCN^-

(լ)

= Fe(SCN)

(պ)

Ստացված կարմիր խառնուրդն օգտագործվում է կինոնկարահանում-

ների ժամանակª արյունոտ դրվագներ պատկերելու համար:

Երկաթի իոնների նույնիսկ աննշան քանակները կարելի է հայտաբերել

4[Fe(CN)6] և K3[Fe(CN)6] համալիր աղերի միջոցով (հաճախ անվանում են

դեղին արյան և կարմիր արյան աղ), որոնց լուծույթները գրեթե անգույն են:

Առաջին աղը փոխազդում է միայն Fe³⁺ աղերի հետª առաջացնելով վառ

կապույտ նստվածք (բեռլինյան կապույտ).

4Fe³⁺+ 3[Fe(CN)

6]^4-

= Fe

4[Fe(CN)6]3↓

Իսկ երկրորդ աղը փոխազդում է միայն Fe²⁺ աղերի հետª դարձյալ առա-

ջացնելով կապույտ նստվածքª մի փոքր ավելի բաց երանգով (տուրնբուլի

կապույտ).

3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)

6]^3-

= Fe

3[Fe(CN)6]2↓

Հարկ է իմանալ, որ երկու նստվածքներն էլ կայուն ներկեր են և օգտա-

գործվում են գրահրատարակչությունումª գրքերի գունային ձևավորումնե-

րի համար:

215

Գլուխ 6

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Տարբեր հալանոթներում շիկացրել են երկաթի(II) և (III) հիդրօքսիդ-

ները մինչև հաստատուն զանգված: Զանգվածի նվազումը (%) առաջին և

երկրորդ դեպքում եղել է համապատասխանաբարª

1. 25,23,

25,23

3. 20,00,

25,23

2. 25,23,

20,00

4. 20,00,

20,00

2. Ստորև բերված ո±ր նյութերի հետ կարող է փոխազդել ջրային մի-

ջավայրում նոր ստացված երկաթի(II) հիդրօքսիդը. O

2, Cu, CaO, HCl,

2SO4, H2SO4: Գրե°ք հնարավոր ռեակցիաների հավասարումները:

3. Ի±նչ ռեակցիաներով կարելի է իրականացնել հետևյալ փոխարկում-

ները.

Fe(OH)

→ ? → FeCl

→ FeCl

→ Fe(OH)

4. Հավասար զանգվածներով երկաթե երկու ձող ընկղմել են նույն ծա-

վալով և նույն մոլային կոնցենտրացիայով CuSO

4-ի և CdCl2-ի լուծույթնե-

րի մեջ£ Ռեակցիաների ավարտից հետո ձողերը լվացել« չորացրել և կրկին

կշռել են£ Զանգվածի փոփոխությունը ո±ր դեպքում է եղել ավելի մեծ£

Երկաթի(II)

աղերից համեմատաբար կայունը Մորի

աղն

էª

(NH

4)2SO4 • FeSO4• 6H2O:

27 գ երկաթի(II) հիդրօքսիդ ստանալու համար

ի±նչ զանգվածներով Մորի աղ և նատրիումի հիդրօքսիդ է անհրաժեշտ£

6. Երկաթի(II և III) օքսիդների և երկաթի փոշու 10 գ խառնուրդը լու-

ծելու համար օգտագործել են ավելցուկով վերցրած 10 %-անոց աղա-

թթու (ρ = 1,05 գ/մլ)« որի հետևանքով անջատվել է 1,12 լ գազ£ Որոշե°քª

ա) տրված խառնուրդի յուրաքանչյուր բաղադրիչի հնարավոր նվազա-

գույն և առավելագույն պարունակությունը (ըստ զանգվածի« %),

բ) լուծման համար ծախսված թթվի հնարավոր նվազագույն և առա-

վելագույն ծավալները (մլ)£

ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ՍՏԱՑՄԱՆ ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ

¢ 6.14

ԵՂԱՆԱԿՆԵՐԸ

Մետաղները բնության մեջ հանդիպում են գերազանցապես միացու-

թյունների ձևովª օքսիդացած վիճակում: Միայն որոշ պասիվ մետաղներ,

ինչպիսիք են ոսկին, պլատինը, արծաթը և այլն, կարող են հանդիպել նաև

ազատ ձևով (բնածին մետաղներ):

Անկախ այն բանիցª մետաղը միացության մեջ է, թե հանդիպում է

ազատ վիճակում, հանքանյութն անցնում է քիմիական մշակման բարդ և

աշխատատար ուղի:

216

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

Այն հանքանյութերն ու ապարները, որոնք պարունակում են արդյունա-

բերական ստացման համար պիտանի մետաղներ, կոչվում են հանքաքարեր:

Մետաղների մի զգալի մասը հանդիպում է օքսիդային և սուլֆիդային հան-

քաքարերի ձևով:

Արդյունաբերության այն ճյուղը, որը զբաղվում է մետաղների ստաց-

մամբ, կոչվում է մետաղարտադրություն (մետալուրգիա): Այդպես կոչվում է

նաև գիտության այն բնագավառը, որը զբաղվում է մետաղների արդյունա-

բերական ստացման եղանակների գիտական մշակումներով:

Գոյություն ունեն մետաղների ստացման հետևյալ ընդհանուր եղանակ-

ներըª հրա-, ջրա- և էլեկտրամետաղարտադրություն:

1. Հրամետաղարտադրությունը մետաղների ստացման հիմնական

եղանակն է: Մետաղների մեծ մասըª Cu, Zn, Fe, W, Mo, Cr, Ti և այլն, ստաց-

վում են հենց այս եղանակով:

Հրամետաղարտադրություն է կոչվում այն եղանակը, որի միջոցով մե-

տաղներն իրենց միացություններից ստացվում են բարձր ջերմաստիճան-

ներում վերականգնիչների օգնությամբ:

Որպես վերականգնիչներ առավել հաճախ օգտագործում են կոքս, ած-

խածնի(II) օքսիդ, ջրածին, մեթան և ակտիվ մետաղներª Al, Zn և այլն: Օրի-

նակª կուպրիտ հանքաքարից պղնձի վերականգնման համար օգտագոր-

ծում են կոքս կամ ածխածնի(II) օքսիդ.

2O + C = 2Cu + CO

2O + CO = 2Cu + CO2

Երկաթը ստանում են բացառապես հրամետաղարտադրական եղանա-

կովª դոմնային վառարանում, նշված վերականգնիչների օգնությամբ: Թու-

ջի և պողպատի արտադրությունն առավել հանգամանորեն ներկայացվում

է ՙՔիմիա 12՚ դասագրքում:

Եթե մետաղը սուլֆիդային հանքի մեջ է, ապա վերջինս նախ փոխար-

կում են օքսիդիª օդի առկայությամբ մանրացված հանքը բարձր ջերմաս-

տիճաններում ենթարկելով բովման.

2ZnS + 3O

= 2ZnO + 2SO

Այնուհետև ստացված օքսիդից վերականգնում են մետաղը: Առավել

մաքուր մետաղներ ստանալու համար որպես վերականգնիչ օգտագործում

են ջրածին: Օրինակª

+ 3H

= W + 3H

Մետաղների վերականգնումն իրենց միացություններից քիմիապես

ավելի ակտիվ մետաղներով կոչվում է մետաղաթերմիա: Որպես այդպիսի

վերականգնիչներ հաճախ օգտագործում են Al (ալ յումաթերմիա), Mg, Ca,

Na և այլն: Օրինակª

2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3

TiCl

+ 2Mg = Ti + 2MgCl

217

Գլուխ 6

2. Ջրամետաղարտադրությունը մետաղների աղերի ջրային լուծույթ-

ներից մետաղների կորզման եղանակն է: Դրա համար հանքաքարը նախ

մշակում են որևէ թթվի, ալկալու կամ աղի լուծույթով և մետաղի միացու-

թյունն անցկացնում լուծույթ: Այնուհետև մետաղի իոնը վերականգնում են

ավելի ակտիվ մետաղով կամ էլեկտրական հոսանքով:

Օրինակª պղնձի օքսիդ պարունակող հանքաքարը մշակում են ծծմբա-

կան թթվի լուծույթով, այնուհետև պղինձը դուրս մղում մետաղական եր-

կաթով.

CuO + H

2SO4 = CuSO4 +H2O

Fe + CuSO

= FeSO

+ Cu

Աշխարհում արտադրվող պղնձի 25 %-ը ստացվում է այս եղանակով:

Ոսկին արտադրվում է բացառապես ջրամետաղարտադրական եղանակով:

3. Էլեկտրամետաղարտադրության եղանակը կիրառվում է շատ ակ-

տիվ մետաղների ստացման համար, քանի որ դրանք գործնականում հնա-

րավոր չէ ստանալ առաջին երկու եղանակներով: Քիմիապես ակտիվ լինե-

լովª այդ մետաղներն անպայման կփոխազդեն օգտագործվող վերականգ-

նիչների, օդի թթվածնի կամ լուծույթի ջրի հետ:

Նշված եղանակը կիրառվում է ալկալիական և հողալկալիական մե-

տաղներ, ինչպես նաև ալյումին ստանալու համար: Իրականացվում է

հիմնականում այդ մետաղների քլորիդների կամ օքսիդի հալույթի էլեկտ-

րոլիզ: Օրինակª

էլ

2NaCl (հլ)

2Na + Cl

2Al

2O3 (հլ)

4Al + 3O

Էլեկտրոլիզի եղանակն օգտագործվում է մի շարք մետաղների մաքրման,

խառնուկներից ազատման համար:

Հարցեր, վարժություններ, խնդիրներ

1. Հանքաքարում միացության ձևով գտնվող մետաղի ստացման նպա-

տակով օգտագործում են վերականգնիչներ, այլ ոչ թե օքսիդիչներ: Ինչ

±ւ:

2. Ներկայացրե°ք մետաղարտադրության այն տեսակները, որոնցում

իրականացվել են քիմիական հետևյալ փոխարկումները.

1. 4NaOH = 4Na + O

+ 2H

2. MoO

+ 3H

= Mo + 3H

3. 3Fe

3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3

4. 3Zn + 2AuCl

= 3ZnCl

+ 2Au

218

ՄԵՏԱՂՆԵՐ

3. Պղնձի սուլֆատից ջրամետաղարտադրական եղանակով պղինձը

կորզելու նպատակով հարմար է օգտագործելª ա) Na, բ) Fe, գ) Ag, դ) Zn,

ե) Al

2O3, զ) NaOH: Ճիշտ պատասխանը հետևյալ շարքն էª

1. ա, բ, դ

3. բ, գ

2. գ, դ, ե

4. բ, դ

4. Լուծույթում արծաթի նիտրատի և մետաղական պղնձի փոխազդե-

ցության ժամանակ վերջինից արծաթ իոններին է անցել 0,04 մոլ էլեկտ-

րոն£ Ի±նչ զանգվածով մետաղ է անջատվել լուծույթից£

5. 23,6 գ արծաթապղնձային համաձուլվածքը լուծել են ազոտական

թթվում£ Այնուհետև լուծույթըª գոլորշացրել« իսկ պինդ մնացորդը շիկաց-

րել են մինչև հաստատուն զանգված£ Վերջինս կազմել է 26,8 գ£ Որոշե°ք

արծաթի զանգվածային բաժինը (%) տրված համաձուլվածքում£

6. Պղնձի քլորիդի 500 մլ ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզի ժամանակ«

երբ աղը քայքայվել է ամբողջությամբ« լուծույթի զանգվածը պակասել է

6,75 գրամով£ Գտե°ք վերցված լուծույթի մոլային կոնցենտրացիան£ Ան-

տեսե°ք անոդի վրա անջատված նյութի լուծելիությունը ջրում£

ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԻ

¢ 6.15

ՃԱՆԱՉՈՒՄԸ:

ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ԱՇԽԱՏԱՆՔ 8

Առաջադրանք: Տրված աղերի նմուշներում յուրաքանչյուրի ինքնու-

թյան բացահայտումը

Համարակալված փորձանոթներում, սակայն

առանց նշանագրման,

տրված են, դիցուք, հետևյալ աղերի սպիտակ փոշիներըª CaCO

3, K2CO3,

NaNO

3, AlCl3:

Աշխատանքի կատարման համար տրված են աղաթթու, նատրիումի

հիդրօքսիդի լուծույթ, ջուր, փորձանոթներ, ապակե ձողեր և խողովակներ:

Մինչև լուծույթներ պատրաստելն ու իրար խառնելն անհրաժեշտ է մշա-

կել աղերի բացահայտման ուղենիշ: Կարելի է հիմնվել ջրում տրված աղե-

րի լուծելիության, թթվի կամ ալկալու հետ փոխազդեցության հնարավորու-

թյան վրա:

Որևէ աղի լուծույթ պատրաստելու նպատակով անհրաժեշտ է տրված

նմուշից փոքր չափաբաժին տեղափոխել մի այլ փորձանոթի մեջ, այնու-

հետև ջուր ավելացնել և խառնել ձողիկով: Լուծույթից փոքրածավալ նմուշ

վերցնելու համար պետք է օգտվել ապակե խողովակից:

219

Գլուխ 6

Դժվար չէ կռահել, որ կալցիումի կարբոնատը ջրում անլուծելի է և հեշ-

տությամբ կարելի է բացահայտել, եթե փորձարկվի տրված աղերի լուծե-

լիությունը ջրում: Մյուս

երեք աղերի բացահայտման համար կարելի է

փորձարկել դրանց հնարավոր փոխազդեցությունը աղաթթվի կամ ալկա-

լու հետ:

Արձանագրե°ք, թե ինչ փոփոխություններ են նկատվումª ա) աղաթթվի,

բ) ալկալու ազդեցության դեպքում:

Կատարված գործնական աշխատանքի հաշվետվությունըª

դիտված

երևույթների մեկնաբանություններով և ռեակցիաների հավասարումներով,

ներկայացրե°ք ձեր ուսուցչին:

220

ՀԱՇՎԱՐԿԱՅԻՆ ԽՆԴԻՐՆԵՐԻ ԵՎ ԹԵՍՏԵՐԻ

ՊԱՏԱՍԽԱՆՆԵՐԸ

¢ 1.1. 3- 4, 4- 1

¢ 1.2. 3- 10,81

¢ 1.3. 1- 3, 4- 1, 5- 16,33 %

¢ 1.4. 3- 1, 4- 2, 5- 2

¢ 1.5. 3- 2, 4- 2, 5- 1:1, 1:1,5

¢ 1.6. 4- 2, 5- 3, 6- 2

¢ 2.1. 4- 3

¢ 2.2. 2- 1, 4- 2, 5- 3, 3,8 գ

¢ 2.3. 1- 1, 4- 4

¢ 2.4. 4- 4, 5- 8

¢ 2.5. 2- 1, 4- 3, 5- ա) sp³, բ) sp²

¢ 2.6. 4- 1, 6- V = 11,2nm/M

¢ 3.1. 3- 2, 5- TiO

1,2

¢ 3.2. 1- 38,22 լ, 2- 16a գ, 4- 31,2, 5- 5,6 լ

¢ 3.3. 1- 25 %, 2- 219 գ, 3- 200 և 300 գ, 4- 35,4 գ, 5- ա) 0,1 մոլ/լ, բ) 0,4 մոլ/լ

¢ 3.4. 3- 4, 4- 1:3, 5- 4,9 % H

2SO4, 15,75 % HNO3

¢ 3.6. 2- 2, 4- 3

¢ 4.1 3- 10,13 %, 4- 11,2 մ³ NO, 5- 1,6 գ

¢ 4.2 1- - a գ, 2- 2, 4- 25,83 գ AgCl, 14,4 գ NH

4NO3, 1,07 գ NH4Cl, 5- CuSO4 • 5H2O

¢ 4.3. 1- 112 կՋ/մոլ, 2- 704 կՋ, 3- ΔHայր = - 1561 կՋ/մոլ, 4- 58259 կՋ, 5- 1800 կՋ, 6- 100,8 գ

Fe, 43,2 գ Al

¢ 4.5. 1- 3, 2- [H

2] = 0,16, [I2] = 0,06, [HI] = 0,48 մոլ/լ, 3- 3, 4- 2,8 լ, 5- ձախ

¢ 4.6. 3- 80 %, 4- ոչ, 5- 3, 6- 5 • 10^-3 %

¢ 4.7. 3- ա, 4- Na, 5- 33,12 % K

2SO4, 27,03 % Na2SO4

¢ 4.8. 2- 2, 4- 74,5 կգ, 5- 4,97 %

¢ 4.9. 3- 3, 5- 4, 6- 5 %, 0,038 մոլ/լ, 0,002 մոլ/լ

¢ 4.10. 4- 60 % NH

3, 10 % N2, 30 % H2, 5- 3, 6- 7,45 % KCl, 9,05 % KClO

¢ 4.11. 2- 1, 3- 3, 4- 1, 5- 10,2 %

¢ 5.1. 2- 2, 5- 69,5 գ BaH

2, 6- 25 մ³, 7- 40 (Ca)

¢ 5.2. 3- 2, 4- 20 գ, 5- 14,875 %, 5,6 լ Cl

2, 6- 134,4 մլ

¢ 5.3. 2- 1, 3- F

2O, 4- 6,75 գ CuCl2, 5- 2, 6- 5,8 գ KF, 22,35 գ KCl, 33,2 գ KI

¢ 5.4. 3- 2:1, 4- 3, 5- 1,12 լ, 6- 7,175 գ AgCl

¢ 5.5. 2- 3, 5- ել.ª 81,25 % H

2, 18,75 Cl2, վերջ.ª 66,25 % H2, 3,75 % Cl2, 30 % HCl, 6- 60 % H2, 40 %

2, 6,26 գ NaCl

¢ 5.6. 4- 4, 6- 2, 7- 9,05 % KClO

¢ 5.8. 2- 4, 5- Se, 6- 23,4 գ Na

2S, 12,5 գ Na2Se

¢ 5.9. 3- 2000 մ³, 4- 37,5 լ օդ, 62,5 լ թթվածին, 5- 6 գ, 6- 1, 7- 8,45 % Na

2SO3, 14,66 % Na3PO4

¢ 5.10. 1- 22,4 լ H

2, 18 գ H2O, 2- 30 %, 3- 8,33 %, 4- 4, 6- 4,76 %

¢ 5.11. 1- 2, 4- 80 % S, 20 % C, 5- 4,8 գ, 6- 75,38 %

¢ 5.12. 1- 3, 2- 4,48 լ, 3- 3,84 գ S, 4- 15 գ, 5- 50 %, 6- 17 մգ

¢ 5.13. 1- 4, 3- 1, 4- 24,36 գ լթ, 89,64 գ ջուր, 5- 7,1 գ Na

2SO4, 6- 0,04 լ

221

¢ 5.15. 2- 2, 3- 3, 4- 4,25, 5- 12,39 % MgCl

2, 4,65 % NH4Cl, 6- 41,67 %

¢ 5.16. 3- 2, 4- 1,4 % NH

3, 14,375 գ NH4HSO4, 5- 5,6 լ, 6- 1,35 գ

¢ 5.17. 2- 4, 5- NH

4ClO4, 28,16 %, 6- 896 մլ NO, 17,18 % Cu(NO3)2

¢ 5.18. 2- 2, 3- 1:3,293, 4- 59,24 %, 5- 9,07 % K

3PO4

¢ 5.19. 2- 3, 4- 14,2 % Na

2HPO4, 16,4 % Na3PO4, 5- 9,3 գ Ca3(PO4)2, 6- 7,65 % NH4H2PO4, 4,39 %

(NH

4)2HPO4

¢ 5.21. 4- 4, 5- 3,36 լ CH

4, 6- 66,7 %, 61,6 կՋ

¢ 5.22. 2- 4, 4- Աª CuO, Բª CO, Գª Cu, Դª CO

2, 5- 20 %, 6- 6,72 լ

¢ 5.23. 2- 1, 3- 90 %, 4- Mg, 1,12 լ CO

2, 5- 1,12 լ CO2, 5,85 գ NaCl, 6- 94,09 % K2CO3

¢ 5.24. 1- 30,22 %, 3- 3, 5- 28 %, 6- 8,4 գ Si, 60 գ լթ

¢ 5.25. 2- 2, 5- 270 կգ, 6- 16,4 կգ Na

2CO3, 35,4 կգ Pb3O4, 55,8 կգ SiO2

¢ 6.1. 2- 1, 5- 67,5 %, 6- 30 %

¢ 6.2. 3- 2, 4- 5,6 գ Fe, 2 գ Cu, 5,4 գ Al, 5- 392,6 գ, 6- 4,75 գ MgCl

¢ 6.3. 4- 3, 5- 0,115 գ, 6- 1,12 լ H

2, 32,79 % NaOH

¢ 6.4. 2- 1, 4- 0,5 մոլ, 5- 4,2 գ NaHCO

3, 2,65 գ Na2CO3, 6- 2,63 % NaOH, 1,28 % NaCl

¢ 6.5. 2- 4, 4- 3240 տարի, 5- 5,03 %, 6- 2,33 գ BaSO

4, 1,42 գ Na2SO4, 1,17 գ NaCl

¢ 6.6. 3- 2, 4- 92,86 % CaCO

3, 0,84 % MgCO3, 5- 4, 6- 25,93 % CaO, 74,07 % Ca

¢ 6.7. 3- 9,76 %, 5- 3, 6- 4 գ CaCO

¢ 6.8. 3- 2, 5- 4,664 գ Na

2CO3, 6- 318 գ

¢ 6.10. 3- 1, 4- 51 կգ Al

2O3, 27 կգ Al, 5- 94,5 %, 6- 300 գ, 0,1 մոլ Na[Al(OH4)^• 2H2O], 0,1 մոլ NaOH,

0,15 մոլ Na

2SO4

¢ 6.11. 3- 2, 5- նույնըª 168 լ H

2, 6- 24,32 %

¢ 6.12. 4- 3, 5- Fe

2O3, 6- 34,15 % Fe, 32,93 % Al, 32,92 % Ag

¢ 6.13. 1- 3, 4- CdCl

2-ի դեպքում, 5- 117,6 գ Մորի աղ, 48 գ NaOH, 6- ա) 28 % Fe, 72 % FeO,

0 % Fe

2O3, 28 % Fe, 0 % FeO, 72 % Fe2O3, բ) 104,3 մլ,128,6 մլ

¢ 6.14. 3- 4, 4- 4,32 գ Ag, 5- 45,76 %, 6- 0,1 մոլ/լ

222

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈՒԹՅՈՒՆ

ԳԼՈՒԽ 1. ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

¢ 1.1. Ատոմի կառուցվածքի վերաբերյալ տեսակետների զարգացումը

¢ 1.2. Իզոտոպներ

¢ 1.3. Միջուկային ռեակցիաներ

¢ 1.4. Ատոմային օրբիտալ: Քվանտային թվեր

¢ 1.5. Էլեկտրոնային շերտերի կառուցվածքը

¢ 1.6. Պարբերական համակարգը և տարրերի հատկությունները

ԳԼՈՒԽ 2. ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

¢ 2.1. Քիմիական կապի տեսակները: Իոնային կապ

¢ 2.2. Կովալենտային կապի առաջացումը

¢ 2.3. Կովալենտային կապի տեսակները և հատկությունները

¢ 2.4. Վալենտականություն և օքսիդացման աստիճան

¢ 2.5. Հիբրիդացում: Մոլեկուլների տարածական կառուցվածքը

¢ 2.6. Ջրածնային և մետաղային կապեր

ԳԼՈՒԽ 3. ՆՅՈՒԹԻ ՊԻՆԴ, ՀԵՂՈՒԿ և ԳԱԶԱՅԻՆ ՎԻՃԱԿՆԵՐԸ

¢ 3.1. Նյութի ֆիզիկական վիճակները: Մոլեկուլային և ոչ մոլեկուլային

կառուցվածքով նյութեր

¢ 3.2. Նյութի գազային վիճակի օրինաչափությունները

¢ 3.3. Լուծույթներ

¢ 3.4. Մաքուր նյութեր և խառնուրդներ: Խառնուրդների բաժանման եղանակները

¢ 3.5. Ցրիվ (դիսպերս) համակարգեր: Կոլոիդներ

¢ 3.6. Բյուրեղային և անձև նյութեր

¢ 3.7. Տրված մոլային կոնցենտրացիայով լուծույթի պատրաստումը:

Գործնական աշխատանք 1

ԳԼՈՒԽ 4. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

¢ 4.1. Քիմիական ռեակցիաների դասակարգումը

¢ 4.2. Նյութերի զանգվածի պահպանման օրենքը: Քիմիական հավասարում

¢ 4.3. Քիմիական ռեակցիայի ջերմություն: Ջերմաքիմիական հավասարում

¢ 4.4. Քիմիական ռեակցիայի արագությունը: Կատալիզ

¢ 4.5. Դարձելի ռեակցիաներ£ Քիմիական հավասարակշռություն

¢ 4.6. Էլեկտրոլիտային դիսոցման տեսություն

¢ 4.7. Թթուների և հիմքերի առանձնահատկությունները

¢ 4.8. Իոնափոխանակային ռեակցիաներ

¢ 4.9. Հիդրոլիզ

¢ 4.10. Օքսիդացման-վերականգնման ռեակցիաներ

103

¢ 4.11. Էլեկտրոլիզ

108

¢ 4.12. Փոխանակման ռեակցիաներ էլեկտրոլիտների լուծույթներում:

Գործնական աշխատանք 2

112

ԳԼՈՒԽ 5. ՈՉՄԵՏԱՂՆԵՐ

113

¢ 5.1. Ջրածին

113

ՀԱԼՈԳԵՆՆԵՐ

¢ 5.2. Հալոգենների ընդհանուր բնութագիրը և ստացումը

116

¢ 5.3. Հալոգենների քիմիական հատկությունները

120

223

¢ 5.4. Հալոգենաջրածիններ և հալոգենիդներ

123

¢ 5.5. Շղթայական ռեակցիաներ

125

¢ 5.6. Հալոգենների կիրառությունը և կենսաբանական նշանակությունը

127

¢ 5.7. Հալոգեններ: Գործնական աշխատանք 3

130

ԹԹՎԱԾՆԻ ԵՆԹԱԽՈՒՄԲ

¢ 5.8. Թթվածնի ենթախմբի տարրերի ընդհանուր բնութագիրը

131

¢ 5.9. Թթվածին

134

¢ 5.10. Օզոն և ջրածնի պերօքսիդ

137

¢ 5.11. Ծծումբ

140

¢ 5.12. Ծծմբաջրածին և ծծմբի օքսիդներ

143

¢ 5.13. Ծծմբական թթու

145

¢ 5.14. Թթվածնի ստացումը: Գործնական աշխատանք 4

148

ԱԶՈՏԻ ԵՆԹԱԽՈՒՄԲ

¢ 5.15. Ազոտ: Ազոտի շրջապտույտը բնության մեջ

149

¢ 5.16. Ամոնիակ

152

¢ 5.17. Ազոտական թթու

155

¢ 5.18. Ֆոսֆոր

157

¢ 5.19. Ֆոսֆորական թթու

160

¢ 5.20. Ազոտի ենթախումբը: Գործնական աշխատանք 5

163

ԱԾԽԱԾՆԻ ԵՆԹԱԽՈՒՄԲ

¢ 5.21. Ածխածնի ենթախմբի տարրերը: Ածխածին

164

¢ 5.22. Ածխածնի օքսիդները

167

¢ 5.23. Ածխաթթվի աղերը

170

¢ 5.24. Սիլիցիում

173

¢ 5.25. Սիլիկատներ

175

¢ 5.26. Ածխածնի ենթախումբը: Գործնական աշխատանք 6

179

ԳԼՈՒԽ 6. ՄԵՏԱՂՆԵՐ

180

¢ 6.1. Մետաղների ընդհանուր բնութագիրը

180

¢ 6.2. Մետաղների կերամաշումը (կոռոզիա)

183

¢ 6.3. Ալկալիական մետաղներ

187

¢ 6.4. Նատրիումի և կալիումի միացությունները

191

¢ 6.5. Բերիլիումի ենթախմբի տարրերի ընդհանուր բնութագիրը

194

¢ 6.6. Մագնեզիում և կալցիում

197

¢ 6.7. Մագնեզիումի և կալցիումի միացությունները

200

¢ 6.8. Ջրի կոշտությունը և դրա վերացման եղանակները

202

¢ 6.9. Ջրի կոշտության վերացումը: Գործնական աշխատանք 7

205

¢ 6.10. Ալյումին

206

¢ 6.11. Ալյումինի միացությունները

209

¢ 6.12. Երկաթ

211

¢ 6.13. Երկաթի միացությունները

213

¢ 6.14. Մետաղների ստացման ընդհանուր եղանակները

216

¢ 6.15. Մետաղների միացությունների ճանաչումը:

Գործնական աշխատանք 8

220

Հաշվարկային խնդիրների և թեստերի պատասխանները

221

224