Дөңгелек үстелдер • Иван Харитонов • «Элементтер» бойынша танымал ғылым тапсырмалары • Химия

Dobereiner's Triads

1829 жылы неміс химигі Иоганн Вольфганг Доберайнер элементтерді жүйелендіруге алғашқы маңызды әрекетті жасады (Д.И. Менделеев өзінің периодтық заңын 40 жылдан кейін, 1869 жылы тұжырымдады). Доберайнер химиялық қасиеттерге ұқсас кейбір элементтерді триада деп атаған үш топқа біріктіруі мүмкін екенін атап өтті:

а) Li, Na, K
б) Ca, Sr, Ba
c) P, As, Sb
d) S, Se, Te
е) Cl, Br, I

Доберайнердің дұрыс екенін білетін болсақ та, оның замандастары бұл жүйенің дәлсіздігі мен толық еместігін көрсете отырып, өз жорамалдарына деген ынта-жігерін қабылдамады.

Тапсырма

Доберайнер қандай дәлелдер келтірді (үшбұрышқа біріктіру пайдасына) және оның қарсыластары (осындай біріктіруге қарсы) не әкелуі мүмкін? Сәйкес химиялық реакциялардың немесе қосылыстардың мысалдарымен жорамалдарды қолдаңыз.


Кеңестер

Döbereiner идеясын растау үшін тотығудың ең жоғары дәрежесіне назар аударыңыз.
Бас тарту үшін – қарапайым зат немесе түрлі қосылыстар түрінде түрлі реакциялар мен реакцияларды қарастыруға тырысыңыз.


Шешім

1. Заңды растаумен барлығы оңай.

а) M = (Li, Na, K). Бірінші топ үшін,бұл металдардың барлығы өте күшті қалпына келтіретін қасиеттерге ие – тіпті сутегін тотығу күйіне келтіру үшін жеткілікті -1:
2M + H2 = 2MH,

сутегін судан азайтады:
2H2O + 2M = 2MOH + H2↑,

галогендер суда еритін тұздар құрайды:
2M + I2 = 2MI
2M + F2 = 2МФ
2M + Cl2 = 2MCl
2M + Br2 = 2Мб

Сонымен қатар металдар әрқашан +1 немесе 0 тотығу күйіне ие:
2M + 2HCl (dec.) = 2MCl + H2
2M + 3H2SO4 (конц.) = 2ММСО4 + SO2↑ + 2H2O
3M + 4HNO3 (кол.) = 3MNO3 + NO ↑ + 2H2O
2M + H2 = 2МГ
4M + O2 = 2М2O
2M + S = M2S
6М + N2(ылғалды) = 2М3N
6М + N2 = 2М3N
2М + 2С = М2C2
4M + Si = M4Si
2M + 2NH3 = 2MNH2 + H2
2M + NH3 = М2NH + H2
2NH3 + 2M = 2MNH2 + H2
NH3 + 2М = М2NH + H2.

б) M = (Ca, Sr, Ba). Екінші топтың металдары сондай-ақ өте күшті азайту агенттері болып табылады, бірақ бірінші топтағы металдар ретінде белсенді емес; сутегі судан азайтады, бірақ жарылыссыз:
2H2O + M = M (OH)2 + H2↑,

галогендермен +2 тотығу күйінде қосылыстар құрайды:
M + F2 = MF2
M + Cl2 = MCl2
M + Br2 = MBr2
M + I2 = МИ2.

Негізінде екінші топтағы металдар тотығу күйінде + 2 қосылыстарын артық көреді, тотығу +1 дәрежесі өте сирек болады; тиісінше, металдар түрінде олар тотығу күйінде 0:
2CO2 + 5М = МС2 + 4МО
2P (қызыл) + 3M = М3Р2
2M + O2 = 2МО
V2O5 + 5М = 2В + 5МО
Cr2O3 + 3М = 2Кр + 3МО
2CrCl3 + 3M = 2Cr + 3MCl2
M + 2H2O = M (OH)2↓ + H2
2M + H2O (бу) = MO + MH2
M + 2HCl (dec.) = MCl2 + H2
4M + 10HNO3 (кол.) = 4М (NO3)2 + N2O ↑ + 5H2O
4M + 10HNO3 (өте жақсы) = 4М (NO3)2 + NH4ЖОҚ3 + 3H2O
M + H2 = MH2
2M + O2 = 2МО
M + S = MS
3М + N2 = М3N2
3M + 2P (қызыл) = M3Р2
M + 2C (графит) = MC2
6M + 2NH3 (g) = M3N2 + 3MH2
M + 6NH3 (g) = [M (NH3)6] (синхрондау)
M + 2NH3 (g) = M (NH2)2↓ + H2
2As + M = МА2
M + H2 = MH2
M + 2H2O = M (OH)2 + H2
3М + N2 = М3N2
M + 6NH3 = M (NH3)6

c) M = (P, As, Sb). Үшінші топтың барлық үш элементі өзін тотықтырғыштар мен азайту агенттері ретінде көрсетеді:
3Zn + 2M = Zn3М2
10NO + 4M = 5N2 + M4O10
10NO2 + 8M = 5N2 + 2M4O10
2M (қызыл) + 3Ca = Ca3М2
5HNO3 (конц.) + M = H3MO4 + 5NO2↑ + H2O.

3, 0, +3, +5 тотығу күйлері бар:
5HClO3 + 6М + 9Г2O = 5HCl + 6H3MO4
2M + 3Cl2 = 2MCl3
2M + 8H2O = 2H3MO4 + 5H2
3M + 5HNO3 + 2H2O = 3H3MO4 + 5NO
4M + 10S = M4S10.

d) M = (S, Se, Te). Төртінші топтың элементтері тотығу және азайту қасиеттерін көрсетеді:
H2 + M = H2М
2M + Br2 = М2Br2
M + 3F2 = MF6,

2, 0, +4, +6 тотығу күйлеріндегі тұрақты қосылыстар қалыптастырады, бұл өте тән ерекшелігі:
M + H2 = H2М
2Аг + М = Аг2М
Zn + M = ZnM
Ni + M = NiM (қара)
2Li + M = Li2М
2LiH + 2M = Li2M + H2М
C + 2M = CM2
CO + M = CMO
NaCN (пар.) + M = NaNCM
KCN (кол.) + M = KNCM
Mi + M = MiM
Mi + 2M = MiM2
Mn + 2M = MnM2
Pbo2 + 2M = PbM + MO2
2PbCO3 + 3M = 2PbM + 2CO2 + MO2
2NO2 + 2М = N2 + 2МО2
4P (қызыл) + 9М = Р4М9
Р4O6 + 9М = Р4М6 + 3МО2
2NaH + 2M = Na2M + H2М
2На2O2 + M = Na2MO3 + Na2O
Р4М3 + 2М = Р4М5

е) M = (Cl, Br, I). Бесінші топқа галогендер, тотығудың қолайлы күйі -1 және 0 болса да, +1, +3, +5, +7 бар. +2 +4 +4 тотығу жағдайы тұрақсыз. Бұл элементтердің барлығы металл емес және, мүмкін, тотығу күйлерінің ең үлкен жиынтығы (және, тиісінше, Периодтық кестенің басқа элементтерімен типтік қосылыстар):
Na2SO3 + 2NaOH + M2 = Na2SO4 + 2NaM + H2O
K2SO3 + 2KOH (конц.) + M2 = K2SO4 + 2KM + H2O
2Na + M2 = 2NaM
Zn + M2 = ZnM2
Ca + M2 = CaM2
Ba + M2 = МА2
2Cr (ұнтақ) + 3M2 = 2CrM3
2K + M2 = 2KM
2Аг + М2 = 2АгМ
2Rb + M2 = 2RbM
SM + 2M2 = SMM4
2NH2OH + 2KOH (үзіліс) + M2 = N2↑ + 2KM + 4H2O
2NaOH (суық) + M2 + H2S (g) = 2NaM + S ↓ + 2H2O
M2 + 2NaOH (кол.) = NaM + NaMO + H2O
2 + 6NaOH (m) = 5NaM + NaMO3 + 3H2O
М2 + 5O3 + H2O = 2HMO3 + 5O2
2 + 2P (қызыл) + 8H2O = 2H3PO4 + 10HM
М2 + 2Na = 2NaM
М2 + 7KrF2 = 2МФ7 + 7Kr
М2 + 5H2O2 (конц., таулар) = 2ГМО3 + 4H2O
М2 (Суспензия) + H2S (sat.) = 2HM + S ↓
М2 + SO2 + 2H2O = 2HM + H2SO4
HMO + M2 = М2• HMO
2Cr + 3M2 = 2CrM3 (қара)
Cr + M2 = CrM2 (қызыл)
Fe + M2 = FeM2
2Al (ұнтақ) + 3M2 = 2AlM3
Na2CO3 (конц., таулар.) + 3М2 = 5NaM + NaMO3 + 3CO2
H2 + M2 = 2HM
М2 + AgNO3 = AgM + MNO3
М2 + H2SO3 + H2O = h2SO4 + 2HM
М2 + 10HNO3 = 2НМО3 + 10NO2 + 4H2O
2 + 3O3 = М4O9
N2H4 + 2M2 = 4HM + N2

2. Бірақ бәрібір қайталануымен бәрі әлдеқайда қызықты.

а) Бірінші топ үшін бәрі қарапайым, оттегі немесе озонмен реакцияларды қарастырған жөн:

Литий әрқашан оксидтерді құрайды:
4Li + O2 = 2Li2O,

натрий пероксидтерді қалыптастыруға бейім:
2Na + O2= Na2O2,

және калий – супероксидтер немесе супероксидтер:
K + O2 = KO2,
және озонмен әрекеттесу кезінде:
K + O3 = KO3.

б) Екінші топпен маңызды проблемалар бар, бірақ тұтастай алғанда, сіз кішкене ойын ойнауға тырысып көріңіз:

кальций озонидтерді құрмайды, яғни,
MO2 + О3 = MO3 (M = Sr, Ba),

және Ba (OH)2 суда жақсы еритін – топтағы көршілерінен айырмашылығы. Бейорганикалық химияның ерігіштігі жоғары гидроксидтер болғандықтан, бұл өте маңызды.

в) Фосфор, топтағы көршілеріне қарағанда, тетраэдрдің тұрақты жүйесі болып табылады4 (Металл торы бар мышьяк пен сурьмонаттан айырмашылығы, сондай-ақ, тұрақты тотықты M құрайды4O6 (P кезінде ауада бірден тотықтыратын фосфордан айырмашылығы4O7 P-ге дейін4O9 – Ия, мұнда мектеп оқулықтары жатыр).

Жоғары оксидтердің құрылымында олар айтарлықтай ерекшеленеді: сурьма октаэдрлық құрылымдарды, ал фосфор – тетраэдралық құрылымдарды қалыптастыруға ұмтылады; Мышьяк аралық нұсқаларын құрайды, яғни октаэдра мен тетраэдра қоспасы.

Сонымен қатар, Sb2O5 гигроскопиялық емес (ауаны судан алуға тырыспайды) және суда ерітілмейді.

г) қарапайым зат ретінде күкірт корона тәрізді күйде тұрақты болып табылады8.

Selenium сондай-ақ төмендегенде, қызыл Selenium Se деп аталады.8, бірақ тұрақты емес және полимерлі тізбектерге өтеді.

Tellurium оларды бірден қалыптастырады.

Сонымен қатар, селен қышқылы алтынмен тұрақты комплекстер қалыптастырады және құрамында «5+» тотығу күйі бар қосылыс бар:2O5.

Tellurium тұздары әдетте ортосолдар болып табылады, яғни TeO түрінде қалдықтары бар6(6).

Индикативті-ақ күкірт, селен және теллуридты қышқылдардың йодпен реакциясы:
H2SO3 + I2 = (реакция жоқ)
H2Seo3 + I2 = HIO3 + Se + H2O
H2Тео3 + I2= H4TeI4(Ох)2

е) Ақырында, галогендермен, барлығы да айқын:

Хлор әдеттегі тотығу агенті болып табылады, йод әдеттегі қалпына келтіру агенті болып табылады және оларды бір топқа, бірінші көзқарасқа жатқызу өте таңғаларлық.


Кейінгі сөз

Жүйенің қалыптасуы, қорыту және құрылымды түсіну білімнің барлық салаларында өткір болып табылады. Қазір мектепте электронды орбиталдың сипаттамасынан заттардың химиялық қасиеттеріне дейінгі «кері» жолды өту дәстүрге айналады, сондықтан электронды құрылымның идеясы қай жерде пайда болғаны туралы ойлайтындар аз. Периодтық заң пайда болғанда, барлық элементтер анықталған жоқ, барлық элементтер түсінген жоқ, бұл таза зат немесе қосылыс – әдетте, кейбір элементтердің тұрақты оксидтері болып табылатын «жалған элемент» деп аталатын көптеген қиындықтар болды – және тұтастай алғанда неге бәрі төрт іргелі қағидаттардан тұрмайды, себебі алхимиктер бұрын болжаған.

Debereiner сол уақыттағы химиктердің білімін жүйелендіруге қалай жақындауға болатынын ойластырғандардың бірі болды. Ол химиялық қасиеттердің атомдық салмақтарға тәуелділігін ескеру керектігін дұрыс түсінді. Ал оның түпнұсқалық тұжырымдамасындағы заңы келесідей: «Егер біз атомдық салмақтардың өсу тәртібіне ұқсас химиялық қасиеттердің үш элементін орналастыратын болсақ, онда екінші (орта) элементтің атом салмағы бірінші және үшінші атомдық салмақтардың орташа арифметикалық орташа мәніне тең болады».Оның құрамына химиялық элементтер мен қосылыстардың заманауи номенклатурасының прототипін жасаған швед химикі Йоэнс Якоб Берзелийдің қолдауы көмектесті. Ақыр соңында, элементтердің атомдық салмағын зерттеу бойынша өз жұмысы үшін танымал неміс химигі Леопольд Гмелин өз деректерін растады.

«Периодтық кесте» деген атаудың орнына «элементтердің мерзімді жүйесі» деген атау шетелде қолданылуда, бұл белгілі бір дәрежеде шындыққа негізделген, себебі оны жасауда көптеген химиктер жұмыс істеді. Менделеев қырық жылдан астам уақыт бойы іздестіруге және сызуға жол ашатынын атап өткен жөн, сонымен бірге, ол сол кезде ашық қалған үш элементтің қасиеттері мен атомдық массасын болжады, ал өлімге болмаса, ол, бәлкім, Нобель сыйлығы.


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: