2. Ароматты көмірсутектер. Бензол

Көмірсутектердің тағы бір түрі — ароматты көмірсутектер. Олардың алғаш ашылған мүшелерінің өздеріне тән жағымды иістері болғандықтан, ароматты көмірсутектер деп аталды. Ароматты көмірсутектердің ең қарапайым және маңызды мүшесі — бензол С6Н6.

Алынуы

Бензолды таскөмір шайырынан, мұнайдан, көмірді кокстегенде түзілетін газдардан алады.

Сол сияқты бензолды ацетиленнен синтездеп алады:

ЗС2Н2 → С6Н6

Қасиеттері

Бензол — түссіз сұйық, өзіне тән иісі бар, улы зат. Ол судан жеңіл және суда ерімейді.

Басқа көмірсутектер сияқты бензол жанғанда көміртек (IV) оксиді мен су түзіледі:

2С6Н6 + 15О2 → 12СО2 + 6Н20

Бензол бықсып жанады.

Кәдімгі жағдайда бензол енжарлау зат. Реакцияға қыздырғанда және өршіткі қатысында түседі.

Қолданылуы

Бензол — бояғыш заттар, қопарылғыш заттар, дәрі-дәрмектер, улы химикаттар, синтетикалық талшықтар өндірістерінде және органикалық заттардың еріткіші ретінде кеңінен қолданылады.

Билет7

1. Фосфор

Фосфор (лат. Phosphorus), P – элементтердің периодтық жүйесінің V тобындағы химиялық элемент, реттік нөмірі - 15, атомдық массасы 30,97. Бірнеше түрі бар: ақ фосфор – тығыздығы 1,828 г/см3; балқу температурасы – 44,14°С; қызыл фосфор – тығыздығы 2,31 г/см3; балқу температурасы – 593°С.

Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде фосфор III периодта, V топтың негізгі топшасында орналасқан. Салыстырмалы атомдық массасы 31, реттік нөмірі (ядро заряды) 15.

Атом құрылысы

Фосфордың соңғы энергетикалық қабатында бес электрон бар, оның үшеуі жұптаспаған. Фосфор атомындағы электрондардың орналасуы:

Электрондық формуласы:

1s22s22р63s23f

Фосфор косылыстарында -3, +3, +5 тотығу дәрежесін көрсетеді. Фосфордың ұшқыш сутекті қосылысы фосфин РН3 мен аммиак NH3 молекулалары формасы жағынан ұқсас болғанмен, фосфин молекуласы берік емес, улы, тұрақсыз газ, тез тотығып кетеді.

Табиғатта кездесуі

Табиғатта фосфор тау жыныстары мен минералдарда қосылыс түрінде кездеседі. Мысалы, фосфорит және апатитте кальций фосфаты Са3(РO4)2 түрінде болады. Қазақстанда Жамбыл облысындағы Қаратау маңында фосфорит кенінің мол коры бар екені 1935 жылдан белгілі. Қазір Қаратау бассейні негізінде "Жаңатас байыту комбинаты" жүмыс істейді. Ақтөбе облысында фосфорит кен орнын (Шилісай, т.б.) игеру жоспарланып отыр. Осы кен орындары негізінде фосфорды өңдейтін зауыттар Таразда, Шымкентте және Ақтөбеде бар. Азот тәрізді фосфор да өсімдік пен жануар нәруызының негізгі құрам бөлігі. Фосфор өсімдіктердің дәнінде, жануарлардың сүтінде, қанда, ми мен жүйке ұлпаларында кездеседі. Мысалы, ересек адамдардың сүйегінде 600 г, ет ұлпасында 56 г, жүйке жүйесінде 5 г-ға дейін фосфор болады. Барлық сүтқоректілердің сүйегі құрамында фосфор Са3(РO4)2 немесе ЗСа3(РO4)2•СаСO3•Н2O түрінде болады. Осындай фосфаттар сүтқоректілер қаңқасына беріктік қасиет береді. Жануарлар мен адамдар фосфорды өсімдік арқылы қабылдайды. Фосфор қосылыстары тіршіліктегі барлық зат алмасу процестеріне қатысады.

Алынуы

Бос күйіндегі фосфорды алу үшін табиғи фосфатты электр пеште кремний (IV) оксиді мен көмірді косып қыздырады. Бөлінген фосфордың буын су астында ақ фосфор Р түрінде бөліп алады. Реакция теңдеуі:

Са3(РО4)2+ 3SiО2 + 5С = 3CaSiО3+ 5CО↑ + 2Р

Физикалық қасиеттері

Фосфор элементі жай зат ретінде бірнеше аллотропиялық түрөзгерісін түзеді. Оның маңыздылары — ақ және қызыл фосфор. Ақ фосфор улы жөне тез тұтанатын болғандықтан аса ұқыптылықты қажет етеді. Оның буымен демалуға болмайды. Ақ фосфорды шыны ыдыста, су астында, сыртынан құм салынған металл банкаға орналастырып сақтайды. Ақ фосфор ауасыз кеңістікте қыздырғанда қызыл фосфорға, ал жоғары қысымда қара фосфорға айналады. Қара фосфор аз кездеседі (20-сурет). 6-кестеде ақ жөне қызыл фосфордың қасиеттері салыстырмалы түрде берілген.

Химиялық қасиеттері

Фосфор тотыктырғыш (азоттан темен) және тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Тотыксыздандырғыш ретінде оттекпен және белсенді бейметалдармен реакцияға түседі. 1. Фосфор оттекте жанып, пентаоксид түзеді:

2. Фосфор металдармен фосфидтер түзе әрекеттеседі:

Мырыш фосфиді — зиянкес кемірушілермен күресуде қолданылатын препарат.

1. Реакция жағдайына байланысты фосфор хлормен (70°С) әрекеттесіп, фосфор трихлоридін РСІ3 және 300° С-та фосфор пентахлоридін РСІ5 түзеді:

2. Фосфор сутекпен әрекеттесіп, фосфин РН3 түзеді:

Фосфин РН3 — түссіз, ерекше иісі бар, өте улы зат. Аммиакқа қарағанда негіздік қасиеті әлсіз. Шырпының басына жанғыш заттар — күкірт пен бертолле түзының қоспасы жағылады. Қораптың жақтауына қызыл фосфор мен шыны үнтағы желіммен отырғызылады. Шырпының басын қорапқа үйкегенде, қызыл фосфор бер- толле тұзынан от алып, тез түтанады (21-сурет). Реакция теңдеуі:

Химиялық қасиеттері

2Р + ЗСl2 = 2РСl3 галогендермен галогенидтер береді

2Р + 3S = P2S3 күкіртпен сульфид түзеді

ЗСа + 2Р = Са3Р2 металмен фосфид түзеді

Фосфор өзінің аталуына сәйкес (грекшеден аударғанда “жарық шығарғыш” деген мағынаны білдіреді) ауада оттекпен жарық шығара отырып, қарқынды әрекеттеседі. Осы тәжірибені жасап көрейік. Әуелі шыны қалпақшының тығыны зат жағатын темір қасықшаны өткізеді.Себебі фосфор жанғанда, ақ түтін будақтап, оның оксиді түзіледі. Ол ауада шашылмас үшін қасыққа салынған фосфорды спирт шамы жалынында қыздырып, жана бастағанда шыны қалпақшаға кіргізіп тығындайды. Сонда түзілген фосфор (V) оксиді бірте-бірте төмен қонып, суда ериді. Енді реакция теңдеуін жазайық:

4Р + 5O2 = 2Р2O5 оттегімен оксид түзеді

Қолданылуы

Қызыл фосфор сіріңке өндірісінде, пиротехникада және фосфор кышкылын алуға пайдаланылады. Фосфор ауыл- шаруашылык зиянкестерімен күресу үшін кажет улы химикаттар алу үшін қолданылады.

Фосфордың ақ және қызыл түрөзгерісі бар. Ақ фосфор химиялық белсенді болып келеді. Сондықтан ақ фосфорды қараңғыда су астында сақтайды. Ақ фосфорды ауасыз ортада қыздырса, қызыл фосфор алынады. Қызыл фосфор сіріңке өндіруде, пиротехникада қолданылады. Фосфор жай және күрделі заттармен өрекеттеседі. Қазақстанда фосфор шикізатының қоры Жамбыл (Қаратау) және Ақтөбе (Шилісай) облыстарында бар.

Фосфор сіріңке және улы химикаттар өндірісінде пайдаланылады.

Ақ, қызыл фосфор Н3РО4 алуда, жанғыш қоспалар дайындау үшін қолданылады.

P+5HNО3конц = Н3РО4+5NО2↑ +Н2О

Тарихы

Фосфорды алғаш ашқан – Гамбургтік алхимик Геннинг Бранд(1669 ж). Басқа да алхимиктер тәрізді Бранд қарттарды жасартып, сырқаттарды жазатын өмір элексирі мен асыл емес металдарды алтынға айналдыратын философиялық тасты табуға әрекет жасады. Брандты алға жетелеген адамдардың қамы емес, оның байлыққа құмарлығы болды. Ол жайлы бұл алхимиктің жасаған нағыз, әрі жалғыз табысының тарихи дәйектері куәландырады. Бір тәжірибенің барысында ол зәрді буландырып, алынған қалдықты көмір және құм қосып, буландыруды жалғастырды. Кейін ретортада қараңғыда жарық шығаратын зат түзілді. Рас, kaltes Feuer (суық от) немесе «менің отым» деп Бранд атаған зат қорғасынды алтынға айналдырмады және қарттардың сырт келбетін өзгертпеді, бірақ алынған заттың қыздырусыз жарқырауы ерекше, әрі таңсық болды. Жаңа заттың бұл қасиетін пайдалануды Бранд көп созбады. Ол фосфорды беделді адамдарға көрсетіп, олардан сыйлықтар және ақша ала бастады. Фосфордың алыну құпиясын сақтау оңай болмағандықтан, ол оны дрездендік химик И. Крафтқа сатып жіберді. Фосфорды алудың әдістемесі И. Кункель мен К. Кирхмейерге белгілі болғаннан кейін оны көрсетушілер саны көбейді. 1680 жылы жаңа элементті, алдындағыларға тәуелсіз, ағылшын физигі әрі химигі Роберт Бойль алды. Бірақ көп кешікпей Бойль қайтыс болды, ал оның шәкірті А. Ганквиц таза ғылымға сатқындық жасап, «фосфор спекуляциясын» қайта жандандырды. Тек 1743 жылы А. Маркграф фосфорды алудың жетілген әдісін тауып, өз мәліметтерін көпшілік назарына жариялады. Бұл оқиға брандтық бизнеске нүкте қойып, фосфор және оның қосылыстарын тыңғылықты зерттеуге бастама болды.