Kimyo · Elementlar kimyosi · 8-sinf

Kislorod guruhi va oltingugurt

Muborakda tabiiy gazdan sariq oltingugurt qanday olinadi va H₂S nega xavfli?

Vaziyat

Qashqadaryodagi Muborak gazni qayta ishlash zavodiga keladigan tabiiy gazning bir qismi «nordon» — unda zaharli, palag‘da tuxum hidli vodorod sulfid bor. Zavod bu gazni tozalab, undan yiliga yuz minglab tonna sariq oltingugurt oladi. Oltingugurt kislorodning «qarindoshi» — VI A guruhcha elementi. Qizdirilganda u g‘alati yo‘l tutadi: avval suyuqlanadi, keyin qorayib, asaldek quyuq bo‘ladi. Nega shunday? Vodorod sulfid nega xavfli va undan oltingugurtni qanday olish mumkin?

Mavzu

Kislorod guruhchasi va oltingugurt. Muborak gazni qayta ishlash zavodi: nordon tabiiy gazdan vodorod sulfidni ajratib, sariq oltingugurt olish

Asosiy tushunchalar

Allotropiya
Vodorod sulfid
Klaus jarayoni

Formulalar

2 H_{2} S + SO_{2} \overset{}{\to} 3 S + 2 H_{2} O

Klaus reaksiyasi: vodorod sulfidning uchdan bir qismi yoqilib, hosil bo‘lgan SO₂ qolgan H₂S bilan oltingugurt beradi.

2 H_{2} S + 3 O_{2} \overset{}{\to} 2 SO_{2} + 2 H_{2} O

H₂S kislorod mo‘l bo‘lganda yonadi; kislorod yetishmasa: $2 H_{2} S + O_{2} \overset{}{\to} 2 S + 2 H_{2} O$ .

FeS + 2 HCl \overset{}{\to} FeCl_{2} + H_{2} S ↑

Laboratoriyada vodorod sulfid olish (tortish shkafida!).

4 Ag + 2 H_{2} S + O_{2} \overset{}{\to} 2 Ag_{2} S + 2 H_{2} O

Kumushning qorayishi — havodagi H₂S izlari bilan kumush sulfid hosil bo‘ladi.

ω (S) = \frac{n A_{r} (S)}{M_{r}}

Birikmadagi oltingugurtning massa ulushi: FeS₂ da $n$ = 2.

Nazariya

Kislorod guruhchasi (29-§)

VI A guruhcha: kislorod, oltingugurt, selen, tellur va radioaktiv poloniy. Tashqi qavatda 6 ta elektron ( $n s^{2} n p^{4}$ ): oktetgacha ikkitasi yetmaydi, shuning uchun vodorod va metallar bilan birikmalarda oksidlanish darajasi −2. Oltingugurt, selen va tellur kislorodli birikmalarda +4 va +6 ham bo‘ladi (SO₂, SO₃), kislorod esa faqat ftor bilan musbat (OF₂ da +2). Guruhda pastga tushgan sari atom radiusi ortadi (O 66 → Te 138 pm), elektromanfiylik kamayadi (3,44 → 2,10), metallmaslik xossalari susayadi: kislorod va oltingugurt — tipik metallmaslar, selen va tellur — yarimo‘tkazgichlar, poloniy — metall. Vodorodli birikmalari $H_{2} O$ , $H_{2} S$ , $H_{2} Se$ , $H_{2} Te$ qatorida barqarorlik kamayadi, kislotalik ortadi.

Oltingugurt: allotropiya va tabiiy birikmalari (7-laboratoriya ishi)

Oltingugurt molekulasi — 8 atomli toj shaklidagi halqa S₈. Rombik oltingugurt (ρ = 2,07 g/sm³) 95,3 °C gacha barqaror; suyuqlanma sekin sovitilsa, ≈ 119 °C da ignasimon monoklinik kristallar (ρ = 1,96) hosil bo‘ladi, ular xona haroratida bir necha kunda yana rombikka aylanadi. Qizdirganda oltingugurt ≈ 113–119 °C da och sariq, harakatchan suyuqlikka aylanadi; ≈ 159 °C dan yuqorida halqalar uziladi va uzun zanjirlar hosil bo‘ladi — suyuqlik qorayib, juda quyuq bo‘ladi (≈ 187 °C da qovushoqligi ≈ 93 Pa·s — 150 °C dagidan 10 000 marta ko‘p). Shunday suyuqlik sovuq suvga quyilsa, rezinadek cho‘ziladigan plastik oltingugurt olinadi. Qaynash harorati 444,6 °C. Tabiatda: tug‘ma oltingugurt, sulfidlar — pirit FeS₂, xalkopirit CuFeS₂, sfalerit ZnS, galenit PbS, kinovar HgS; sulfatlar — gips CaSO₄·2H₂O. Ishlatilishi: sulfat kislota, kauchukni vulkanlash, gugurt, o‘simliklarni himoya qilish vositalari.

Vodorod sulfid (30-§)

Vodorod sulfid H₂S — rangsiz, palag‘da tuxum hidli, juda zaharli gaz, havodan biroz og‘ir. Tabiatda vulqon gazlarida, ba’zi mineral buloqlarda, «nordon» tabiiy gazda bor, oqsillar chiriganda ham hosil bo‘ladi. Laboratoriyada: $FeS + 2 HCl \overset{}{\to} FeCl_{2} + H_{2} S$ . Yonadi: kislorod mo‘l bo‘lsa — $2 H_{2} S + 3 O_{2} \overset{}{\to} 2 SO_{2} + 2 H_{2} O$ , kam bo‘lsa — oltingugurt ajraladi: $2 H_{2} S + O_{2} \overset{}{\to} 2 S + 2 H_{2} O$ (sovuq chinni idishda sariq dog‘). H₂S — kuchli qaytaruvchi; suvdagi eritmasi — kuchsiz sulfid kislota, tuzlari — sulfidlar. Sifat reaksiyasi: qo‘rg‘oshin tuzlari bilan qora PbS (qo‘rg‘oshin atsetat qog‘oz qorayadi); kumush buyumlar havodagi H₂S izlaridan qorayadi ( $Ag_{2} S$ ). Xavfi: hid 0,0005 ppm da ham seziladi, lekin 100–150 ppm da hid bilish nervi falajlanadi — odam xavfni sezmay qoladi; ≈ 800 ppm li havodan 5 daqiqa nafas olganlarning yarmi halok bo‘ladi.

Oltingugurt oksidlari (31-§)

Oltingugurt havoda ko‘kish alanga bilan yonib, oltingugurt(IV) oksid hosil qiladi: $S + O_{2} \overset{}{\to} SO_{2}$ . SO₂ — rangsiz, o‘tkir hidli, zaharli gaz, kislotali oksid: $SO_{2} + H_{2} O \overset{}{⇌} H_{2} SO_{3}$ (sulfit kislota — kuchsiz va beqaror, tuzlari — sulfitlar). SO₂ ko‘p bo‘yoqlarni rangsizlantiradi (jun, ipak, somonni oqartirish) va mikroblarni o‘ldiradi — konservant E220: quritilgan o‘rik zarg‘aldoq rangini saqlashi uchun ko‘pincha SO₂ bilan ishlanadi. Sanoat chiqindisidagi SO₂ kislotali yomg‘irlarga sabab bo‘ladi, shuning uchun uni ushlab qolib, kislota yoki oltingugurtga aylantiriladi. Katalizator ishtirokida SO₂ oltingugurt(VI) oksidga oksidlanadi: $2 SO_{2} + O_{2} \overset{}{⇌} 2 SO_{3}$ ; SO₃ (qaynash harorati 45 °C) suv bilan shiddatli birikib, sulfat kislota beradi — batafsil «Sulfat kislota va kontakt usuli» tajribasida.

Muborak: nordon gazdan oltingugurt (Klaus usuli)

Nordon tabiiy gaz avval amin eritmalari bilan yuviladi: H₂S va CO₂ eritmaga o‘tadi, tozalangan gaz quvurga ketadi. Eritma qizdirilganda ajralgan «nordon gaz» Klaus qurilmasiga yuboriladi: pechda H₂S ning uchdan bir qismi yoqiladi ( $2 H_{2} S + 3 O_{2} \overset{}{\to} 2 SO_{2} + 2 H_{2} O$ ), so‘ng pechda va katalizator (Al₂O₃) ustida 200–350 °C da $2 H_{2} S + SO_{2} \overset{}{\to} 3 S + 2 H_{2} O$ . Har bosqichdan keyin oltingugurt bug‘i sovitilib, suyuq holda chuqurga oqadi, keyin bo‘lak yoki granula qilinadi. Havo miqdori aniq bo‘lishi shart: H₂S : SO₂ = 2 : 1 bo‘lmasa, ortiqcha gaz chiqindiga ketadi. Ikki-uch katalitik reaktor bilan ≈ 95–98 % oltingugurt ajratiladi. Muborak zavodi (Qashqadaryo) yiliga yuz minglab tonna oltingugurt chiqaradi (2021-yil ma’lumotiga ko‘ra o‘rtacha ≈ 340 ming t). Dunyoda oltingugurtning asosiy iste’molchisi — sulfat kislota ishlab chiqarish. 2-amaliy ish masalalari: birikmadagi massa ulushi, reaksiya bo‘yicha gaz hajmi va massa.

Xavfsizlik va model

Xavfsizlik: H₂S va SO₂ bilan faqat tortish shkafida ishlang, gaz hidini to‘g‘ridan-to‘g‘ri hidlamang; suyuq oltingugurt teriga yopishib, chuqur kuydiradi — probirkani o‘zingizga va boshqalarga qaratmang, sekin qizdiring (bug‘i alangalanishi mumkin); himoya ko‘zoynagi. Poloniy radioaktiv — maktabda ishlatilmaydi. Model: qizdirish tezligi sxematik (3 °C/s), qovushoqlik — o‘lchangan qiymatlar asosida, 200 °C dan yuqorisi taxminiy; xonadagi H₂S — ikki zonali model (stol yoni 2 m³, xona 180 m³, shkaf gazning 99,9 % ini tortadi); Klaus bosqichlarining samaradorligi o‘zgarmas (0,65; 0,70; 0,60; 0,50), COS va CS₂ hisobga olinmagan; zavod maketi masshtabsiz.

Bilasizmi?

Muborak gazni qayta ishlash zavodi nordon gazdan yiliga o‘rtacha ≈ 340 ming tonna oltingugurt ishlab chiqaradi (2021-yil ma’lumoti); oltingugurt bo‘lak va granula holida jo‘natiladi.
Pirit oltinga o‘xshab yaltiragani uchun «ahmoqlar oltini» deb ataladi. Lekin u qattiq va mo‘rt, chinni plastinkada qora-yashil iz qoldiradi; oltin esa yumshoq va oltinrang iz qoldiradi.

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

Suv: tarkibi va xossalari — 7-sinf
Foydali qazilmalar — 7-sinf
Ohak va birikmalar sinflari — 8-sinf
Metallmaslar va galogenlar — 8-sinf
Xlor va xlorid kislota — 8-sinf
Sulfat kislota va kontakt usuli — 8-sinf
Azot, ammiak va nitrat kislota — 8-sinf
Fosfor va mineral o‘g‘itlar — 8-sinf
Uglerod va uning birikmalari — 9-sinf
Kremniy va silikatlar — 9-sinf