Kimyo · Elementlar kimyosi · 8-sinf

Metallmaslar va galogenlar

Nega xlor bromni siqib chiqaradi, yod esa benzinda binafsha rangga kiradi?

Vaziyat

Tish pastasi qutisida «ftorli», tuz qadog‘ida «yodlangan» deb yozilgan, dorixonada esa yod damlamasi sotiladi. Ftor, xlor, brom va yod — bitta oila, galogenlar: hammasining atomida tashqi qavatda 7 ta elektron bor. Lekin ftor va xlor — gaz, brom — suyuqlik, yod — qattiq kristall. Nega bir oila a’zolari shunchalik farq qiladi? Nega xlorli suv bromni uning tuzidan siqib chiqaradi, yod esa benzinda binafsha, suvda esa qo‘ng‘ir?

Mavzu

Metallmaslar va galogenlar oilasi. Ftorli tish pastasi, yodlangan tuz va brom: galogenlar kim kimni siqib chiqaradi va yod benzinda nega binafsha

Asosiy tushunchalar

Galogenlar qatori
Siqib chiqarish
Ekstraksiya

Formulalar

Cl_{2} + 2 KBr \overset{}{\to} 2 KCl + Br_{2}

Faolroq galogen kamroq faol galogenni uning tuzi eritmasidan siqib chiqaradi (5-laboratoriya ishi).

Br_{2} + 2 KI \overset{}{\to} 2 KBr + I_{2}

Brom yodni siqib chiqaradi; aksincha — $I_{2}$ + KBr — reaksiya bormaydi.

F_{2} > Cl_{2} > Br_{2} > I_{2}

Oksidlovchilik faolligi: guruhda yuqoridan pastga kamayadi, atom radiusi esa ortadi.

K = \frac{c_{benzin}}{c_{suv}}

Taqsimlanish qonuni: ikki aralashmaydigan suyuqlikda modda konsentratsiyalari nisbati doimiy (yod uchun geksan–suv $K$ ≈ 35).

q = \frac{V_{suv}}{V_{suv} + K V_{benzin}}

Bitta ekstraksiyadan keyin suvda qolgan yod ulushi; $n$ marta takrorlansa — $q_{1} q_{2} \dots q_{n}$ .

Nazariya

Metallmaslar (21-§)

Metallmaslar davriy jadvalning yuqori o‘ng qismida, B–At diagonalidan yuqorida joylashgan; vodorod va inert gazlar ham metallmaslarga kiradi. Atomlarining tashqi qavatida elektronlar ko‘p (odatda 4–8 ta; vodorod va geliy — istisno), shuning uchun reaksiyalarda ular ko‘pincha elektron qabul qiladi — oksidlovchi bo‘ladi. Oddiy moddalari xona haroratida gaz ( $H_{2}$ , $N_{2}$ , $O_{2}$ , $F_{2}$ , $Cl_{2}$ , inert gazlar), suyuq (faqat brom) yoki qattiq (uglerod, fosfor, oltingugurt, yod). Ular issiqlik va elektr tokini yomon o‘tkazadi (grafit — istisno), qattiqlari mo‘rt, metall yaltirog‘i odatda yo‘q (yod va grafitda bor). Bitta element bir necha oddiy modda hosil qilishi — allotropiya: $O_{2}$ va ozon $O_{3}$ , olmos va grafit, oq va qizil fosfor, rombik va monoklinik oltingugurt. Metallmaslar oksidlari odatda kislotali, vodorodli birikmalari ( $HCl$ , $H_{2} S$ , $NH_{3}$ , $CH_{4}$ ) — uchuvchan moddalar.

Galogenlar: o‘rni va atom tuzilishi (22-§)

Galogenlar («tuz hosil qiluvchilar») — VII A guruhcha: ftor, xlor, brom, yod (va radioaktiv astat). Tashqi qavati $n s^{2} n p^{5}$ — 7 ta elektron, oktetgacha bitta yetmaydi: atom bitta elektron qabul qilib $X^{-}$ ioniga aylanadi (oksidlanish darajasi −1). Ftor — eng elektromanfiy element (3,98), u faqat −1; xlor, brom, yod kislorodli birikmalarda +1, +3, +5, +7 ham bo‘ladi. Oddiy moddalari — ikki atomli $X_{2}$ molekulalar. Guruhda pastga tushgan sari atom radiusi ortadi (F 57 → I 139 pm), elektromanfiylik va oksidlovchilik kamayadi; molekulalar og‘irlashib, o‘zaro tortishuvi kuchayadi — suyuqlanish va qaynash haroratlari ko‘tariladi: ftor va xlor gaz, brom suyuq, yod qattiq.

Ftor, brom, yod (28-§)

Ftor — och sariq gaz, eng faol metallmas: suv ham unda yonadi ( $2 F_{2} + 2 H_{2} O \overset{}{\to} 4 HF + O_{2}$ ), shishani yemiradi; uni 1886-yilda Anri Muassan elektroliz bilan ajratib olgan. Ftoridlar tish emalini mustahkamlaydi — ko‘p tish pastalarida 0,10–0,15 % (1000–1500 ppm) ftor bor. Brom — yagona suyuq metallmas: qizil-qo‘ng‘ir, tez bug‘lanadi, bug‘i zaharli, terini kuydiradi. Yod — binafsha-qora, metalldek yaltiroq kristall; qizdirilsa binafsha bug‘ga aylana boshlaydi (sublimatsiya). Yodning spirtdagi 5 % li eritmasi — yod damlamasi, yarani zararsizlantiradi. Qalqonsimon bez uchun yod zarur: O‘zbekistonda osh tuzi qonun bo‘yicha yodlanadi (kaliy yodat qo‘shiladi). Kraxmal yod bilan ko‘k rang beradi — yodning sifat reaksiyasi.

5-laboratoriya ishi va 1-amaliy ish: siqib chiqarish

Faolroq galogen kamroq faol galogenni uning tuzi eritmasidan siqib chiqaradi: $Cl_{2} + 2 KBr \overset{}{\to} 2 KCl + Br_{2}$ , $Cl_{2} + 2 KI \overset{}{\to} 2 KCl + I_{2}$ , $Br_{2} + 2 KI \overset{}{\to} 2 KBr + I_{2}$ . Yod esa bromni ham, xlorni ham siqib chiqarolmaydi. Ajralgan galogenni ko‘rish uchun probirkaga benzin qo‘shib chayqatiladi: galogenlar suvdan ko‘ra benzinda yaxshi eriydi va yuqori qatlamga o‘tadi — brom to‘q sariq, yod binafsha rang beradi. Natija — oksidlovchilik qatori $F_{2} > Cl_{2} > Br_{2} > I_{2}$ . Ftor eritmalarda ishlatilmaydi — u suvning o‘zi bilan reaksiyaga kirishadi. Amaliy ish: noma’lum KCl, KBr, KI eritmalarini xlorli suv va benzin bilan farqlash mumkin: o‘zgarmagani — KCl, to‘q sariq — KBr, binafsha — KI (ikkinchi usul — kumush nitrat, «Xlor va xlorid kislota» tajribasida).

6-laboratoriya ishi: erish va ekstraksiya

Yod suvda juda kam eriydi: 20 °C da ≈ 0,3 g/l (1 g yod uchun ≈ 3,5 l suv kerak), eritma och sariq-qo‘ng‘ir. Spirtda yaxshi eriydi (qo‘ng‘ir rang — yod damlamasi), benzinda ham yaxshi eriydi va binafsha rang beradi: qutbsiz $I_{2}$ molekulasi qutbsiz erituvchida yaxshi eriydi («o‘xshash o‘xshashda eriydi»). Bir-biri bilan aralashmaydigan ikki suyuqlik orasida modda doimiy nisbatda taqsimlanadi: $K = c_{benzin} / c_{suv}$ . Ekstraksiya — moddani shu yo‘l bilan bir erituvchidan ikkinchisiga o‘tkazish; ajratgich voronkada chayqatiladi, qatlamlar ajralgach, yuqori (benzin) qatlam olinadi. Bitta ekstraksiyadan keyin suvda $q = V_{suv} / (V_{suv} + K V_{benzin})$ ulush qoladi; erituvchini bo‘lib, bir necha marta ekstraksiya qilish samaraliroq.

Xavfsizlik va model

Xavfsizlik: xlorli va bromli suv bilan faqat tortish shkafida ishlang — bug‘lari nafas yo‘llarini kuydiradi; brom teriga tegsa, og‘ir kuyish beradi — qo‘lqop va himoya ko‘zoynagi shart. Benzin oson alangalanadi — yaqinida olov yoqmang. Moddani tatib ko‘rmang; hidini bilish kerak bo‘lsa, bug‘ni idish ustidan qo‘l bilan o‘zingiz tomon yelping. Model: termostatdagi ampulalar moddaning normal bosimdagi (101,3 kPa) holatini ko‘rsatadi (haqiqatda ftor shisha idishda saqlanmaydi — u shishani yemiradi); bug‘ rangi to‘yingan bug‘ bosimiga qarab sxematik; siqib chiqarish bir zumda va oxirigacha boradi; benzin o‘rniga geksan olingan, yod uchun $K$ = 35 (taxminiy laboratoriya qiymati); yodid ionlari bor eritmada yod $I_{3}^{-}$ ga bog‘lanib, suvda ko‘proq qoladi — bu hisobga olingan; xlor va brom uchun taqsimlanish faqat rang uchun ko‘rsatilgan.

Bilasizmi?

Yodni 1811-yilda fransuz kimyogari Bernar Kurtua dengiz suv o‘tlari kulidan topgan: kulga sulfat kislota qo‘shganda binafsha bug‘ ko‘tarilgan. Elementning nomi yunoncha «iodes» — «binafsharang» so‘zidan.
Bromni ikki kimyogar bir-biridan mustaqil ajratib olgan: Karl Lyovig (1825) — mineral buloq suvidan, Antuan Balar (1826) — Monpelye sho‘rxoklaridagi dengiz o‘tlari kulidan. Nomi yunoncha «bromos» — «sassiq» so‘zidan.

Tajribada nima bor

Tajriba hayotiy vaziyatdan boshlanadi: natijani taxmin qilasiz, boshqaruvlarni o‘zgartirib tajriba o‘tkazasiz va xulosa chiqarasiz. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor — kamera o‘zi harakatlanib, eng muhim joylarni tushuntiradi.

Shu bo‘limdagi boshqa tajribalar

Kislorod va ozon — 7-sinf
Vodorod — eng yengil gaz — 7-sinf
Suv: tarkibi va xossalari — 7-sinf
Foydali qazilmalar — 7-sinf
Ohak va birikmalar sinflari — 8-sinf
Xlor va xlorid kislota — 8-sinf
Kislorod guruhi va oltingugurt — 8-sinf
Sulfat kislota va kontakt usuli — 8-sinf
Azot, ammiak va nitrat kislota — 8-sinf
Fosfor va mineral o‘g‘itlar — 8-sinf