БОР, АЛЮМИНИЙ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚОСЫЛЫСТАРЫ
Мақсаты: Бор, алюминий және олардың қосылыстарының химиялық қасиеттерімен танысу. Теориялық түсінік: Бордың қасиеттері. Бор екі жай зат аморфты және кристалды түрінде кездеседі: Аморфты бор қара қоңыр түсті, ұнтақ зат. Кристалды бор қызылқоңыр түсті кристалл. Химиялық қасиеттері жағынан бордың металл еместік қасиеті басым. Ол көміртегі мен кремний сияқты әрі тотықсыздандырғыштық, әрі тотықтырғыштық қасиеттер көрсетеді. Қосылыстардағы оның тотығу дәрежесі 3+. Бор бейметалдар сияқты металдармен, әсіресе, сілтілік және сілтілік жер металдармен әрекеттесіп боридтер түзеді, мысалы: 3Mg + 2B = Mg3B2 Магний боридіне тҧз қышқылымен әсер ету арқылы әр тҥрлі құрамдағы борсутектерін В2Н6, В4Н10 т. б. алады: Mg3B2 + 6HCl = 3 MgCl2 + B2H6 Борсутектер тұрақсыз қосылыстар – олар ауада үздігінен тұтанып бор оксиді мен су түзеді және көп жылу бөліп шығарады: B2H6 + 3O2 = B2O3 + 3H2O ΔH = - 2035 кДж Бор көптеген бейметалдармен әрекеттеседі. Ол қалыпты температурада тек фтормен реакцияласады: 2B + 3F2 = 2BF3 Ауада қыздырғанда (7000С дейін) бор оттегімен әрекеттесіп бор оксидін түзеді: 4В + 3О2 = 2В2О3 Бор металдармен қосылысқанда ковалентті немесе ионды, ал бейметалдармен тек ковалентті байланыс арқылы қосылысады. Қалыпты температурада борға су әсер етпейді, бірақ қыздырғанда металдар сияқты судан сутегін ығыстырады: В + 6Н2О = 2HBO3 + 3H2 Бор тҧз қышқылымен және сұйытылған күкірт қышқылымен әрекеттеспейді, бірақ ол тотықтырғыш қышқылдарда, азот қышқылында және концентрлі кҥкірт қышқылында еріп ортабор қышқылына айналады: В + 3HNO3 = H3BO3 + 3NO2 2B + 3H2SO4 = 2H3BO3 + 3SO2 Борды ауада сілтілермен қосып балқытқанда тотығып метабор қышқылының тұздарына айналады: 4B + 3O2 + 4NaOH = 4NaBO2 + 2H2O Алюминийдің қасиеттері. Алюминий күмістей ақ тҥсті металл. Ол жеңіл металдарға жатады, жылуды және электр тоғын жақсы өткізеді, суықтай және ыстықтай өңдеуге икемді.
Химиялық қасиеттері жағынан алюминий өте актив металдардың қатарына жатады. Қалыпты температурада ол галогендермен әрекеттесіп галидтер түзеді, мысалы, 2Al + 3Cl2 = 2AlCl3 Алюминий ауада өзгермейді, оның себебі металдың бетінде өте тығыз, берік алюминий оксидінің қабаты түзіледі де оны ары қарай тотығудан сақтайды. ұсақталған алюминийді қыздырғанда ауадағы оттегімен қуатты әрекеттесіп алюминий оксидін түзеді және жылу көп бөлініп шығады. 4Al + 3O2 = 2Al2O3 ΔH = -1670 кДж Алюминийді өте қатты қыздырғанда (800 – 10000С) күкіртпен, азотпен әрекеттесіп, сәйкес алюминий сульфидін, нитридін түзеді: 2Al + 3S = Al2S3 2Al + N2 = 2AlN өте жоғары температурада (20000С) алюминий көміртегімен әрекеттесіп алюминий карбидін түзеді. 4Al + 3C = Al4C3 Түзілген алюминий карбиді сумен әрекеттесіп (гидролизденіп), көмірсутектердің қарапайым өкілі метанды бөліп шығарады: Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH4 Алюминий сутегімен тікелей әрекеттеспейді, ал оның гидридін басқа әдіспен алуға болады, ол ақ түсті аморфты зат. Алюминийдің стандартты электродтық потенциалының мәні теріс (-1,67 В) болғанымен ол суда өзгермейді, өйткені оның сыртындағы оксид қабаты металды еруден сақтап тұрады. Оксидтен тазартылған алюминий сумен қуатты тҥрде әрекеттесіп, сутегін ығыстырып шығарады: 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 Алюминий амфотерлі болғандықтан қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттесіп тиісті тұздар түзеді және сутегі бөліп шығарады. 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 2Al + 6KOH + 6H2O = 2K3[Al(OH)6] + 3H2 Соңғы реакцияның нәтижесінде түзілген комплекс қосылысы – калийдің гексагидроксо алюминатында (ІІІ) алюминий анионның құрамында болады. Сыртында қорғаныш қабаты түзілгендіктен, алюминий суық азот қышқылында және концентрлі күкірт қышқылында пассивтеледі, яғни ары қарай әрекеттеспейді. ұнтақталған алюминий мен ауыр металдың ұсақталған оксидтерінің қоспасын жаққанда металдар иондарынан тотықсызданады және реакция нәтижесінде көп жылу бөлініп шығады. Жоғарғы температурада металдарды олардың қосылыстарынан басқа бір металл арқылы тотықсыздандыру процесін металлотермия, ал оларды алюминий арқылы тотықсыздандыру алюмотермия дейді. Тапсырма:
1. Реактивтерді таңдап алу;
2. Бор, алюминийдің қышқылдар мен негіздермен әрекеттесуін зерттеу;
3. Тәжірибеге бақылау жасау;
4. Байқағаныңызды жазыңыз және түсіндіріңіз.
Зертханалық жұмысқа қажетті ыдыстар мен реактивтер: Пробиркалар, фенолфталеин, алюминий пластинка, Hg(NO3)2, HgCl2, HCl, H2SO4, KМnO4, Al2(SO4)3, Al(NO3)3, AlCl3 Зертханалық жұмысқа әдістемелік нұсқау: Реактивтермен жұмыс жасағанда белгілі көрсетілген концентрация бойынша алу керек. Жұмыстың орындалу тәртібі: 1 – тәжірибе. Бураның гидролизі Пробиркаға бураның кесегін аздап салып 2 мл суға ерітіңдер де 2 – 3 тамшы фенолфталеин ерітіндісін қосыңдар. Индикатордың түсінің өзгеруін түсіндіріңдер. рН – ын анықтаңдар. Гидролиз теңдеуін жазыңдар. 2 – тәжірибе. Метабораттар алу Бураның аз мөлшерін суға ерітіп екі пробиркаға бөліп қойыңдар. Әр пробиркаға 1 – Cr+2 ионы бар қосылысты, 2 – Pb+2 ионы бар қосылысты қосыңдар. Метаборат түзілетінін ескере отырып реакция теңдеулерін жазыңдар. 3 – тәжірибе. Амальгаманы алу Екі алюминий пластинка (сымы) алып наждак қағазымен тазалаңдар, спиртпен өңдеңдер. 1 – пластинкаға Hg(NO3)2 немесе HgCl2 тамшысын қосып, бақылаңдар амальгама түзілуін (Al мен Hg қортпа). Пластинкаға салқын судың әсерін бақылаңдар, содан кейін қыздырып қараңдар. Реакция теңдеуін жазыңдар. 4 – тәжірибе. Алдыңғы тәжірибедегі сияқты тазалаңдар сосын таза пластинкаға сұйытылған күкірт қышқылымен әсер етіңдер. Содан кейін үстіне аздап KМnO4 ерітіндісін қосыңдар, керек болса қыздырыңдар. Ерітіндінің түсінің өзгеруін түсіндіріңдер. Реакция теңдеуін жазыңдар. 5 – тәжірибе. Алюминийдің химиялық қасиеті Алюминийге әртүрлі қышқылдармен сілтілермен (әртүрлі концентрациялы) әсер етіңдер. Реакция теңдеуін жазыңдар. 6 – тәжірибе. Алюминий тұздарының гидролизі
Пробиркаларға Al2(SO4)3, Al(NO3)3, AlCl3 тұздарының ерітіндісін қойып индикатормен әсер етіп бақылаңдар. Түсіндіріңдер. Гидролиз теңдеуін жазыңдар. Есеп беруге қойылатын талаптар: Есеп беру мазмұны: 1) Жұмыстың мақсатымен атауы; 2) Теориялық бөлім; 3) Тапсырма; 4) Зерттеу құрылысының сызбанұсқасы; 5) Жұмыстың қысқаша қортындысы. Бақылау сұрақтары:
1) Бор, алюминий және олардың қосылыстарының химиялық қасиеттері;
2) Бор, алюминий химиялық қасиеттерін анықтау;
3) Оның басқа элементтермен әрекеттесуі.
Әдебиеттер: 1.Бірімжанов Б.А., Нурахметов Н.Н., «Жалпы химия», Алматы: Ана тілі, 1992. 2.Аханбаев К. «Жалпы және анорганикалық химия», Алматы: Санат, 1999. 3.Н. В. Коровин «Общая химия» Москва: Высшая школа, 2000.