Հ.Հ.ՄԽԻԹԱՐՅԱՆ

ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԵՎ ԱՆՕՐԳԱՆԱԿԱՆ

ՔԻՄԻԱ Դասագիրք ագրոպարենային մասնագիտութամբ ուսանողների համար

ԵՐԵՎԱՆ ՀԱԱՀ

ՀՏԴ 54(075.8) ԳՄԴ 24.1773 Մ 793 Հրատարակվել է ՀԱԱՀ գիտական խորհրդի որոշմամբ Թույլատրված է ՀՀ ԿԳԱ կողմից, որպես դասագիրք ագրարային ն հարակից մասնագիտություններով ուսանողների համար Գիրքի մասնագիտական խմբագրումը ն այն հրատարակության նախապատրաստումն իրականացրել է ք.գ.դ., պրոֆեսոր Օ.Ա.Քամալյանը Հրատարակչական խմբագիր՝ Գրախոսներ՝ ՀՀ ԳԱԱ թղթ.-անդամ , քիմ.գիտ. դոկտոր, պրոֆեսոր կենս.գիտ.դոկտոր, պրոֆեսոր քիմ.գիտ.դոկտոր, պրոֆեսոր

Ռ.Ավետիսյան Ս.Պ. Դավթյան Ռ.Գ. Քամալյան

Մ.Լ.ԵՐԻՑՅԱՆ

Մխիթարյան Հ.Հ. Մ 793 Ընդհանուր ն անօրգանական քիմիա: Դասագիրք ագրոպարենային մասնագիտութամբ ուսանողների համար/Հ.Մխիթարյան.Եր.:ՀԱԱՀ, 2014.-592 էջ: Դասագրքում ներկայացված են ընդհանուր քիմիայի հիմնական բաժինները ն տարրերի քիմիան: Հատուկ ուշադրություն է դարձված քիմիական տարրերի ն դրանց միացությունների բժշկա-կենսաբանական ն գյուղատնտեսական նշանակությանը վերաբերող հարցերին: Նախատեսված է ագրարային ն հարակից մասնագիտություններով սովորող ուսանողների համար: Այն կարող է օգտակար լինել նան դպրոցականների, ուսուցիչների ն ընդհանրապես քիմիայով բոլոր հետաքրքրվողների համար: ՀՏԴ 54(075.8) ԳՄԴ 24.1773 |Տ8N 978-9939-54-761-9 աա ՕաՄխիթարյան Հ.Հ., 2014 ՕաՀայաստանի ազգային ագրարային համալսարան, 2014

ԽՄԲԱԳՐԻ ԿՈՂՄԻՑ

Հ.Հ.Մխիթարյանի «Ընդհանուր ն անօրգանական քիմիա» դասագիրքը, որը նախատեսված է հիմնականում ՀԱԱՀ ուսանողների համար, հեղինակի բազմամյա քրտնաջան աշխատանքի արդյունքն է, որը դժբախտաբար լույս է տեսնում հեղինակի մահվանից հետո: Մեր կողմից սույն դասագրքի հրատարակման նախաձեռնությունը պայմանավորված է եղել ոչ միայն մայրենի լեզվով քիմիայի դասագրքերի սակավությամբ, այլն նրանով, որ հրապարակում ներկայումս առկա գրքերի շարքում բացակայում են հատկապես անօրգանական քիմիային նվիրված առանձին դասագրքերը, իսկ եղած դասագրքերից ն ուսումնական ձեռնարկներից ոչ մեկը հատուկ նախատեսված չէ գյուղատնտեսական ն կենսաբանական ուղղվածությամբ սովորողների համար: Հատկապես այդ բացը լրացնելուն է միտված սույն դասագրքի հրատարակումը: Գրքի խմբագրման ընթացքում հասկանալի պատճառներով հնարավորինս զերծ ենք մնացել այնպիսի դիտողություններից ն շտկումներից, որոնք էական նշանակություն չունեն այս կամ այն հասկացության մեկնաբանության ճշտության համար: Սույն դասագրքի հրատարակումն անհնար կլիներ իրականացնել առանց ՀԱԱՀ ղեկավարության՝ հատկապես ՀԱԱՀ ռեկտոր, ՀՀ ԳԱԱ թղթ.-անդամ, պրոֆեսոր Ա.Պ. Թարվերդյանի, ՀԱԱՀ պարենամթերքի տեխնոլոգիաների ֆակուլտետի դեկան, պրոֆեսոր Ա.Ա.Աղաբաբյանի ն ՀԱԱՀ ընդհանուր քիմիայի ամբիոնի աշխատակիցների աջակցության: Նրանց բոլորին խորին շնորհակալություն եմ հայտնում Հ.Հ.Մխիթարյանի ընտանիքի ն իմ անունից: Օ.Քամալյան 28 հունվարի, 2014 թ.

ՀԵՂԻՆԱԿԻ ՆԱԽԱԲԱՆԸ

Սույն դասագրքի հրատարակումը պայմանավորված է մի շարք հանգամանքներով: Նախ` ուսանողների համար նախատեսված հայոց լեզվով քիմիայի դասագրքերը սակավաթիվ են ու հրատարկվել են շատ վաղուց, մյուս կողմից՝ դրանց շարքում չկան անօրգանական քիմիային նվիրված առանձին դասագրքեր: Դրա մասին է վկայում համեմատաբար վերջերս հրատարակված դասագրքերի ն ուսումնական ձեռնարկների հետնյալ շարքը` Ս.Գրիգորյան «Ընդհանուր քիմիա», 2002: Ռ.Մելոյան «Անալիտիկ քիմիա», 2002: Մ.Զալինյան «Օրգանական քիմիայի դասընթաց», 2007: Ս.Գրիգորյան «Ֆիզիկական ն կոլոիդային քիմիա», 1983: Մ.Գնորգյան «Կոլոիդային քիմիա», 2000, Օ.Քամալյան «Քիմիա ձեռնարկ դիմորդների համար», 2006: Երկրորդ` նշված դասագրքերն ու ուսումնական ձեռնարկները հատուկ նախատեսված չեն գյուղատնտեսական ն կենսաբանական ուղղվածությամբ սովորողների համար: Նշված պակասը լրացնելուն է նպատակաուղղված «Ընդհանուր ն անօրգանական քիմիա» սույն դասագրքի հրատարակումը: Դասագիրքը բաղկացած է երեք բաժնից` տեսական մաս, տարրերի քիմիա ն քիմիական էկոլոգիա: Տեսական մասը նվիրված է քիմիայի հիմնական հասկացությունների ն օրենքների (օրինաչափությունների) պարզաբանմանը: Տրված են անօրգանական միացությունների ընդհանուր դասակարգումները: Բավականին մանրամասնորեն ներկայացված են կոմպլեքս միացությունները, որոնք կարնոր դեր են խաղում քիմիայում ն մասնավորապես գյուղատնտեսական քիմիայում: Հատուկ ուշադրություն է դարձվել նյութի կառուցվածքին (ատոմի միջուկ, ատոմ, մոլեկուլ, քիմիական կապ): Արծարծված են քիմիական ջերմադինամիկայի հիմնական հասկացություններն ու օրենքները: Հանգամանորեն ներկայացված են էլեկտրոլիտների ն ոչ էլեկտրոլիտների լուծույթների առանձնահատկությունները: Քննարկված են էլեկտրաքիմիական պրոցեսների հիմնական օրինաչափությունները: Ներկայացված են նան դիսպերս համակարգերի (կոլոիդների) ընդհանուր հատկությունները, ստացման եղանակները, կայունությունը, նշված են էմուլսիաների, սուսպենզիաների, աէրոզոլերի, փրփուրների առանձնահատկությունները, գյուղատնտեսության մեջ դրանց կիրառության ոլորտները ն նշանակությունը կենսաբանակական համակարգերի համար:

«Կինետիկա ն կատալիզ» ենթաբաժիններում քննարկված է կենսաբանական կատալիզատորների` ֆերմենտների ազդեցության պարզագույն մեխանիզմը: «Տարրերի քիմիա» բաժնում, որը դասագրքի երկրորդ մասն է, տեղեկություն է տրված քիմիական տարրերի ն դրանց կարնորագույն միացությունների վերաբերյալ: Հատուկ ուշադրություն է դարձված դրանց կենսաբանական դերին ն կիրառությանը գյուղատնտեսության մեջ ու տնտեսության այլ բնագավառներում: Առանձնահատուկ ուշադրություն է դարձված, այսպես կոչված, կենսածին տարրերին: Քննարկված է դրանց կենսաբանական նշանակությունը բուսական ն կենդանական օրգանիզմներում: Վերջիններիս քիմիական հիմունքներին նվիրված հարցերի լուսաբանումը համարյա բացակայում է հայերեն լեզվով մինչն այժմ եղած գրականության մեջ, իսկ օտար լեզուներով գրականության մեջ դրանք շարադրված են կամ խիստ մասնագիտական մենագրություններում, կամ այնպիսի ձեռնարկներում, որոնք ընթերցողների լայն հանրությանը մատչելի չեն: Հատուկ ուշադրություն է դարձվել նան այն տարրերին (միկրո- ն մակրոտարրեր), որոնք նս կենսաբանական նշանակություն ն գյուղատնտեսական կիրառություն ունեն: Քիմիական տարրերին ն միացություններին վերաբերվող ենթաբաժիններում աշխատել ենք հնարավորինս խուսափել քիմիական ռեակցիաների հավասարումների բազմազանությունից՝ ելնելով դասագրքի ուղղվածությունից: Այդ պատճառով ավելի նպատակահարմար է համարվել անդրադառնալ դրանց կենսաբանական ն գյուղատնտեսական նշանակությանը: Հնարավոր է, որ դասագրքի ծավալը գերազանցում է գյուղատնտեսական ն կենսաբանական թեքումով մասնագիտություններին առաջադրվող ուսումնական ծրագրերը, սակայն համոզված ենք, որ գրքի ընթերցողների շրջանակը չի սահմանափակվի միայն նշված մասնագիտությամբ սովորողներով, այլ այն օգտակար կլինի նան ընդհանրապես քիմիայով բոլոր հետաքրքրվողների համար:

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

Քիմիան բնական գիտություն է, որն ուսումնասիրում է նյութերի բաղադրությունը, կառուցվածքը, հատկությունները, դրանց փոխարկումները ն այդ փոխարկումներին ուղեկցող երնույթները: Որոշ գնահատականներով բնության մեջ ներկայումս հայտնի են մոտ 5 միլիոն օրգանական ն մոտ հինգ հարյուր հազար անօրգանական (հանքային) նյութեր, որոնց հետ առնչվում է քիմիան: Քիմիան սերտորեն կապված է մի շարք գիտությունների հետ` երկրաբանության, կենսաբանության, ֆիզիկայի ն այլն: Քիմիայի ն երկրաբանության սահմանագծին առաջացել է երկրաքիմիան, որն ուսումնասիրում է տարրերի տարածվածությունն ու տեղաշարժեր Երկրի վրա: Քիմիայի, կենսաբանության ն երկրաբանության սահմանագծին առաջացել է կենսաերկրաքիմիան, որն ուսումնասիրում է կենդանի օրգանիզմների կողմից իրականացվող երկրաքիմիական գործընթացները: Կենսաբանության, անօրգանական քիմիայի ն կենսաքիմիայի սահմանագծին ի հայտ է եկել նոր գիտություն` կենսաանօրգանական քիմիան, որն ուսումնասիրում է կենդանի օրգանիզմներում կենսածին տարրերի մասնակցությամբ ընթացող քիմիական գործընթացները: Կենսաքիմիայի ն օրգանական քիմիայի սերտ կապը նպաստել է կենսաօրգանական քիմիայի առաջացմանը ն զարգացմանը: Ֆիզիկայի, քիմիայի ն կենսաբանության սահմաններում ստեղծվել է կենսաֆիզիկական քիմիան, որն ուսումնասիրում է կենսաբանական գործընթացների մեխանիզմներն ու օրինաչափությունները` հիմնվելով ֆիզիկական քիմիայի օրենաչափությունների վրա: Ներկայումս կյանքն առանց քիմիայի ն քիմիական արդյունաբերության անհնար է պատկերացնել: Ժամանակակից քիմիան ներթափանցել է ժողովրդական տնտեսության բոլոր բնագավառները: Այն հնարավորություն է տալիս սինթեզել նյութեր, որոնք չկան բնության մեջ, դրանք օգտագործել բազմազան մեքենաներ ն սարքեր ստեղծելու, ժողովրդական սպառման ապրանքներ արտադրելու համար: Քիմիական արդյունաբերությունը թողարկում է սինթետիկ կաուչուկներ, պլաստմասսաներ, արհեստական մանրաթելեր, արհեստական վառելանյութեր, ներկանյութեր, դեղանյութեր ն շատ այլ անհրաժեշտ նյութեր: Գյուղատնտեսության մեջ լայնորեն օգտագործվում են հանքային պարարտանյութեր ն բույսերը վնասատուներից, հիվանդություններից ու մոլախոտերից պաշտպանող քիմիական միջոցներ: Քիմիական մեթոդներն ընկած են թթուների, հիմքերի, աղերի արտադրությունների ն մետաղաձուլման հիմքում:

Քիմիայի հնարավորությունները գործնականում անսպառ են: Միայն նավթից կարելի է ստանալ ավելի քան 20 հազար օրգանական նյութ, իսկ ածխից` ավելի շատ: Քիմիան նան կապակցող նյութերի արտադրության հիմքն է. բավական է նշել միայն ցեմենտի արտադրությունը, որը չափազանց կարնոր նշանակություն ունի շինարարության համար: Անսահման մեծ են քիմիայի հնարավորությունները ժողովրդական սպառման տարբեր ապրանքների արտադրության համար: Բույսեր, ազոտ, ֆոսֆոր ն կալիում գլխավոր սննդարար նյութերից բացի, ոչ մեծ քանակությամբ շատ այլ տարրերի, այսպես կոչված միկրոտարրերի, կարիք են զգում, որոնցից են բորը, պղինձը, մոլիբդենը, մանգանը, ցինկը ն այլն: Միկրոպարարտանյութերի օգտագործման շնորհիվ ավելանում է գյուղատնտեսական արտադրանքի քանակը ն բարձրանում որակը: Միկրոկենսաբանական արդյունաբերությունը, որը սերտորեն կապված է քիմիայի հետ, արտադրում է կերային հավելանյութեր (լիզին, սպիտակուցներ), միկրոբային պարարտանյութեր, անասնաբուժական նպատակով հակաբիոտիկներ, կերային վիտամիններ, ֆերմենտային պատրաստուկներ: Այսպիսով, քիմիան նպաստում է գյուղատնտեսության բնագավառի կարնորագույն ոլորտների` ագրոնոմիայի, անասնաբուծության ն անասնաբուժության զարգացմանը: Քիմիան չափազանց կարնոր դեր ունի կենսաբանության ն բժշկության մեջ: Օրգանիզմներում իրականացվում են միլիոնավոր գործընթացներ, որոնք ամենաբազմազան քիմիական փոխարկումներ են: Քիմիական տարրերը բազմազան, խիստ կարնոր նշանակություն ունեն օրգանիզմների համար: Տարրերի մի մասը մակրոտարրերն են, որոնք կենսաբանական օբյեկտներում գտնվում են գերակշռող քանակներով, դրանք օրգանածին տարրերն են ( Շ , H , Օ, 5 , N , P ): Բացի դրանցից` օրգանիզմներում գտնվում ն խիստ կարնոր ֆունկցիա են կատարում, այսպես կոչված, կենսածին մակրո- ն միկրոտարրերը: Վերջին ժամանակներս մարդկության առջն կանգնած կարնորագույն խնդիրներից մեկը շրջակա միջավայրի պահպանության հարցն է: Այնպիսի խնդիրների լուծման համար, ինչպիսիք են հոսքաջրերի, կեղտաջրերի մաքրումը, ջրավազանների, ջրամբարների ն մթնոլորտի վերահսկումը, անթափոն արտադրությունների կազմակերպումը ն այլն, քիմիական գիտությունը ն արդյունաբերությանը կարնոր ն վճռորոշ դեր ունեն:

ՄԱՍ 1. ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ՔԻՄԻԱ

ԳԼՈՒԽ 1. ՔԻՄԻԱՅԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՀԱՍԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

1.1. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՔԱՆԱԿԱՉԱՓՈՒԹՅՈՒՆ (ՍՏԵԽԻՈՄԵՏՐԻԱ)

Ստեխիոմետրիան (քանակաչափությունը) քիմիայի հատուկ բաժին է, որն ուսումնասիրում է նյութերի քանակական բաղադրությունը, ինչպես նան քիմիական ռեակցիաներում դրանց փոփոխությունները: Ստեխիոմետրիայի հիմնական հասկացություններն են` Զանգվածի ատոմական միավորը՝ զ.ա.մ. 12Շ իզոտոպի զանգվածի 1/12 մասն է: Չափման միավոր Շ ատոմի զանգվածը

կգ

զ.ա.մ.

1,9993 10

1,9993 10-26 1 զ.ա.մ. Հ

12,000

1,661 10-27 կգ

Նյութի կառուցվածքային միավորների (ատոմ, մոլեկուլ, իոն) զանգվածները սովորաբար արտահայտում են զ.ա.մ.-ով ն ստանում դրանց զանգվածները` արտահայտված այդ միավորով, կամ համեմատում են այդ միավորի զանգվածի հետ` ստանալով հարաբերական զանգվածը, որը չափողականություն չունեցող մեծունթյուն է: Հասկացություն Ատոմական զանգված Հարաբերական ատոմական զանգված Մոլեկուլային զանգված Հարաբերական մոլեկուլային զանգված

Նշանը

Չափողականությունը զ.ա.մ.

անչափս

զ.ա.մ.

չունի

Ատոմական զանգվածը ( 4 ) քիմիական տարրի ատոմի զանգվածն է` արտահայտված զ.ա.մ.-ով: Հարաբերական ատոմական զանգվածը ( 4r ) ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է ատոմի զանգվածը մեծ 1 զ.ա.մ-ից: 4r -ը չափողականություն չունեցող մեծություն է:

Տարրի իզոտոպային բաղադրությունը: Յուրաքանչյուր քիմիական տարր սովորաբար բնական իզոտոպների խառնուրդ է: Այդ խառնուրդում իզոտոպների հարաբերական քանակներն արտահայտում են մոլային բաժիններով, զանգվածային բաժիններով կամ տոկոսներով: Պարբերական աղյուսակում ն տեղեկագրքերում բերված են տարրերի հարաբերական ատոմական զանգվածների միջինացված արժեքները, ելնելով իզոտոպների ատոմական զանգվածներից ն տարրի իզոտոպային բաղադրությունից: Օրինակ` Իզոտոպ

Հարաբերական ատոմական զանգված

Շl

34 ,97

Շl

36,95

Իզոտոպային բաղադրությունն ըստ մոլերի մասերով 75,53 0,7553 24,47

0,2447

Քլորի միջին ատոմական զանգվածը կլինի` 4r (Շl ) Հ (34,97 0,7553) + (36,95 0,2447) Հ 35,45: Մոլեկուլային զանգվածը ( M ) մոլեկուլի զանգվածն է` արտահայտված զանգվածի ատոմական միավորով (զ.ա.մ.): Մոլեկուլային զանգվածը հավասար է մոլեկուլը կազմող ատոմների ատոմական զանգվածների գումարին: Հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը ( Mr ) թվապես հավասար է մոլեկուլային զանգվածին, սակայն չափողականություն չունի: Հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը` Խո-ը, հավասար է մոլեկուլը կազմող ատոմների հարաբերական ատոմական զանգվածների` 4r -ների գումարին: Մոլը նյութի քանակության չափման միավոր է: Նյութի մեկ մոլը դրա այն քանակն է, որը պասրունակում է այնքան կառուցվածքային միավոր (ատոմ, մոլեկուլ, իոն ն այլն), որքան ատոմ պարունակվում է Շ իզոտոպի 0,012 կգ -ում: Ավոգադրոյի թիվը ցանկացած նյութի մեկ մոլում մասնիկների թիվն է` N 4 6,022045 Է 0,000031 1023 մոլ-1

Մոլային զանգվածը մեկ մոլ նյութի զանգվածն է: Այն թվապես համընկնում է մոլեկուլային (հարաբերական մոլեկուլային) զանգվածին ն ունի գ/մոլ չափողականություն: M (Շa ) Հ 40 գ/մոլ Օրինակ՝

M ( H 2 5Օ4 ) Հ 2 1+32+4 16Հ98 գ/մոլ

M |4l2 ( 5Օ4 )3 | Հ 2 27+3(32+4 16)Հ342 գ/մոլ:

Մոլային ծավալը ( Vո ) նյութի 1 մոլի ծավալն է [լ/մոլ]: Ցանկացած գազի մոլային ծավալը նորմալ պայմաններում (ն.պ.) հավասար է 22,4 լ/մոլի:: Նորմալ պայմաններ (ն.պ.) համարվում է, երբ`

273,15 Ճ (t

00 Շ );

101,3 կՊա (1 մթն կամ 760 մմ սնդիկի սյուն)

Նյութի քանակական բաղադրությունը կարելի է արտահայտել հետնյալ մեծությունների միջոցով. Նյութի նմուշ Զանգված Նյութի քանակ

Մեկ մոլ նյութ M , գ/մոլ Մոլային զանգված 1 մոլ Ավոգադրոյի թիվ N 4 , մոլ-1 (Ավոգադրոյի հաստատուն) Vո , լ/մոլ Մոլյային ծավալ

ո, գ ո , մոլ

Նյութի մասնիկների քանակ

Ծավալ

V ,լ

Մոլային մեծությունները վերաբերվում են 1 մոլ նյութին, օրինակ, մոլային զանգված, ջերմունակություն ն այլն:

մոլային

ծավալ,

մոլային

Մոլային հաստատուններ`

» Ավոգադրոյի հաստատուն (6,022 1023 մոլ-1), » Ֆարադեյի հաստատուն (96480 Կուլոն/մոլ): Հիմնական հաշվարկային բանաձները` ո

ո M

N N4

V Vո

Խնդիրներ լուծելիս կարելի է օգտագործել Ավոգադրոյի թիվը` N 4 Հ6,02 1023 մոլ-1 ն գազերի համար մոլային ծավալը (ն.պ.)` Vո Հ 22,4 լ/մոլ:

Զանգվածի պահպանման օրենքը:

Ռեակցիային մասնակցող նյութերի զանգվածը հավասար է ռեակցիայի հետնանքով ստացված նյութերի զանգվածների գումարին: Ընդհանուր դեպքում, եթե ռեակցիաներն արտահայտենք հավասարումով, որտեղ a, Ե, 6, r –ը քիմիական a4 Ե8 6E rR հավասարման ստեխիոմետրիկ (քանակաչափական) գործակիցներն են, ապա վերոհիշյալ օրենքը կարելի է արտահայտել հետնյալ կերպ: Ցանկացած պահին ո( 4) ո( 8 ) ո( E ) M ( R ) coո5t , որտեղ ո -ով նշված են նյութերի զանգվածները:

Հաստատուն բաղադրությամբ նյութերը (դալտոնիդներ) կամ ստեխիոմետրիկ միացություններն այնպիսի միացություններ են, որոնց բաղադրությունը հաստատուն է ն կախված չէ դրանց ստացման եղանակից: Օրինակներ,

անօրգանական միացություններ՝ H 2 Օ, Օ2 , NH 3 , NՕ2 , 5Օ3 ,

օրգանական միացություններ՝ ՇH 4 , Շ 2 H 2 , Շ 2 H 4 , Շ 2 H 5ՕH , Շ 6 H 12 Օ6 :

Փոփոխական բաղադրությամբ միացությունները (բերտոլիդներ) կամ ոչ ստեխիոմետրիկ միացություններն այնպիսի միացություններ են, որոնց բաղադրությունը հաստատուն չէ: Օրինակ` F61,1 5 ն F651,1 սուլֆիդները տարբերվում են տարրերի պարունակությամբ:

Տարրի քիմիական համարժեքը (էկվիվալենտը) դրա այն քանակն է, որը միանում է ջրածնի 1 մոլին կամ միացություններում տեղակալում է ջրածնի այդ քանակը: Համարժեքի մոլային զանգվածը նյութի 1 քիմիական համարժեքի զանգվածն է՝ M հ [գ/մոլ] կամ :

2 HՇl

4 տարրի քիմիական համարժեքը, մոլ 1 մոլ քլորի ատոմ

Համարժեքի մոլային զանգվածը M հ ( 4) 35.5

H 25

1/2 մոլ ծծմբի ատոմ

32/2 Հ 16

2 NH 3

1/3 մոլ ազոտի ատոմ

14/3 Հ 4.7

Ռեակցիա H2 4 H2 H2 3H 2

Շl 2

Համարժեքների օրենքը: Փոխազդող նյութերի զանգվածները հարաբերում են իրար այնպես, ինչպես դրանց համարժեքների մոլային զանգվածները. ո(4) M հ(4) : ո(8) M հ(8) Մոլային զանգվածի ( M ), համարժեքի մոլային զանգվածի ( M հ ) ն տարրի վալենտականության ( Ե ) միջն գոյություն ունի հետնյալ առնչությունը` M(4) M հ(4) : Ե Այստեղից հետնում է, որ հաստատուն վալենտականություն ունեցող տարրերն ունեն համարժեքի մոլային զանգվածի մեկ արժեք` M հ(4l) M հ(Շa)

Հ 9 գ/մոլ, Հ 20 գ/մոլ,

իսկ փոփոխական վալենտականություն ունեցող տարրերն ունեն համարժեք մոլային զանգվածների մի քանի արժեք: Քիմիական միացությունների համարժեքի մոլային զանգվածների որոշման համար օգտվում են համարժեքության գործոն հասկացությու1 նից` f , M հ M միաց. f : 2 -ը կախված է ռեակցիայից, որին մաս2 նակցում է տվյալ միացությունը: Քննարկենք այդ դեպքերը: Թթուներ H ո 8

M հ(թթու)

M(H ո 8) ,

որտեղ 2 -ը թթվի մեկ մոլեկուլում ջրածնի ատոմների թիվն է, որը տեղակալվում է: Օրինակ` M ( H 2 5Օ4 ) - ը ունի երկու M հ արժեք. ա) Երբ ռեակցիայում տեղակալվում է երկու ատոմ H ՝ M հ ( H 2 5Օ4 ) Հ Հ 49 գ/մոլ: բ) Երբ տեղակալվում է 1 ատոմ H " M ( H 2 5Օ4 ) Հ Հ 98 գ/մոլ:

Հիմքեր 4(ՕH ) ո

M |4 ՕH ո | , ըրտեղ 2 –ը հիմքի հիդրօքսիլ խմբերի (ՕH ) թիվն է, որը տեղակալվում է տվյալ ռեակցիայում: Օրինակ` ա) M հ [Շa(ՕH)2 ] Հ 37 գ/մոլ, երբ տեղակալվում է երկու ՕH խումբ` 2 2 : բ) M հ [Շa(ՕH)2 ] Հ 74 գ/մոլ, երբ տեղակալվում է մեկ հիդրօք1 սիլային խումբ՝ 2 1 : Աղեր 4a 8Ե M հ հիմք

M(4a 8Ե ) , ըրտեղ 2 -ը հավասար է մետաղի ատոմների թվի ն վալենտականության արտադրյալին: M հ(4l 2 5Օ4 )3 Հ 57 գ/մոլ: Օրինակ` 2 3 Վերօքս ռեակցիաներում օքսիդիչների ( Օx ) ն վերականգնիչների ( Re d ) համարժեքները` M (Օx) M (Re d ) : : M հ (Օx) M հ (Re d ) որտեղ 2 -ը օքսիդիչի մեկ ատոմի ստացած կամ վերականգնիչի մեկ ատոմի կորցրած էլեկտրոնների թիվն է: Համարժեքային ծավալը մեկ համարժեքի մոլային զանգվածով գազային նյութի ( M հ ) գրաված ծավալն է ( Vհ ) : Նորմալ պայմաններում` Vհ ( H 2 ) 11.2լ/մոլ, Vհ (Օ2 ) 5.6լ/մոլ: M հ (աղ )

1.2. ՔԻՄԻԱՅՈՒՄ ԿԻՐԱՌՎՈՂ ԳԱԶԱՅԻՆ ՕՐԵՆՔՆԵՐԸ

Ավոգադրոյի օրենքը: Միննույն արտաքին պայմաններում տարբեր գազերի հավասար ծավալներում պարունակվում են միննույն թվով մոլեկուլներ: Ծավալային հարաբերությունների օրենքը: Համակարգի հաստատուն ճնշման դեպքում ռեակցիային մասնակցող գազային նյութերի ծավալների հարաբերությունը հավասար է համապատասխան ռեակցիաների հավասարումների քանակաչափական գործակիցների հարաբերությանը: Օրինակ` N 2 3H 2 2 NH 3 ռեակցիայի համար` V (N2 ) 1լ

Ծավալներ V (H 2 ) 3լ

V ( NH 3 ) 2լ

Ծավալային հարաբերություներ V ( N 2 ) : V ( H 2 ) : V ( NH 3 ) 1:3:2

10մլ

30մլ

20մլ

1:3:2

22.4լ

3ն 22.4լ

2ն 22.4լ

1:3:2

Գազերի հարաբերական խտությունը D հավասար է նույն ծավալով գազերի զանգվածների հարաբերությանը: Այն հավասար է գազերի մոլային զանգվածների հարաբերությանը: Առավել հաճախ օգտագործում են գազերի խտությունն ըստ ջրածնի( DH 2 ) ն ըստ օդի ( Dօդ ): D

M1 M2

թթվածնի խտությունն ըստ ջրածնի՝ DH 2

թթվածնի խտությունն ըստ օդի՝ Dօդ 1.0103

Գազային օրենքները կարելի է ներկայացնել հետնյալ համեմատականություններով (-) ` Ավոգադրոյի օրենքը. Բոյլ-Մարիոտի օրենքը. Գեյ-Լյուսակի օրենքը. Շառլի օրենքը

V ~ ո (հաստատուն P ն 7 դեպքում), V ~ 1 / P (հաստատուն 7 ն ո դեպքում)` PV coո5t , V ~ 7 (հաստատուն P ն ո դեպքում) V / 7 coո5t , P ~ 7 (հաստատուն V ն ո դեպքում)` P / 7 coո5t ,

որտեղ V -ն գազի ծավալն է, P -ն` ճնշումը, 7 -ն՝ բացարձակ ջերմաստիճանը, ո -ը՝ մոլերի թիվը: PV P2V2 PV coո5t կամ 1 1 1 ն 2 ինդեքսները վերաբերվում են տարբեր վիճակներին: Իդեալական գազն այն գազն է, որի մոլեկուլների միջն փոխազդեցությունները բացակայում են ն դրանք չունեն սեփական ծավալ: Իդեալական գազի վիճակի հավասարումը ՄենդելենԿլապեյրոնի հավասարումն է`

Գազերի միացյալ օրենքը`

ոR7

որտեղ R -ը ունիվերսալ գազային հաստատունն է` R Հ 8.314 Ջ/(կելվին•մոլ) Իրական գազերը բարձր ջերմատիճաններում ն ցածր ճնշումների դեպքում բավականին լավ ենթարկվում են իդեալական գազերի օրենքներին: Սովորական պայմաններում ռեալ գազերը այս կամ այն չափով շեղվում են իդեալականությունից: Ռեալ գազերը չունեն ճշգրիտ վիճակի հավասարում: Դրանց համար գոյություն ունեն մի շարք մոտավոր բանաձներ, որոնցից ամենակիրառելին Վան-դեր-Վաալսի հավասարումն է: Այն հաշվի է առնում ինչպես մոլեկուլների սեփական ծավալը (գազի զբաղեցրած ծավալից հանվում է Ե ), այնպես էլ միջմոլեկուլային փոխազդեցության ուժերը ( P ճնշմանը ավելացվում է a 2 /v , որը միջմոլեկուլային փոխազդեցությունը հաշվի առնող բաղադրիչ է). P

a (Vո - Ե) Vո2

որտեղ Vո – ը գազի մոլային ծավալն է:

Պարցիալ ճնշումը ( P) գազային խառնուրդի ընդհանուր ճնշման մեջ տվյալ գազի բաժինն է, որն այն կունենար, եթե տվյալ ջերմաստիճանում ունենար գազային խառնուրդի ծավալը: Պարցիալ ճնշումների գումարը հավասար է գազային խառնուրդի ընդհանուր ճնշմանը:.

-P

Դալտոնի օրենքը: Տվյալ գազային խառնուրդում յուրաթանչյուր գազի պարցիալ ճնշումը համեմատական է դրա մոլային բաժնին: Եթե գազը ինդեալական է, ապա` Pi

Ni P

որտեղ N i -ն (կամ 2 i ) տվյալ բաղադրիչի մոլային բաժինն է: Այն ցույց է տալիս, թե 1 մոլ գազային խառնուրդում տվյալ բաղադրիչից քանի մոլ կա: Ni

ոi - ոi

-N

Օրինակ` եթե երկու գազերից բաղկացած խառնուրդում ունենք համապատասխանաբար ո1 ն ո2 մոլ առաջին ն երկրորդ բաղադրիչից, ապա` ո1 ո2 N1 , N2 ն N1 N 2 1 ո1 ո2 ո1 ո2

1.3. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ

Բոլոր նյութերը կարելի է դասակարգել ըստ հետնյալ ուրվագրի` Նյութեր

Մաքուր նյութեր

Պարզ նյութեր

Բարդ նյութեր

Մեխանիկական խառնուրդներ

Նյութերի խառնուրդներ

Հետերոգեն

Հոմոգեն

Կոլոիդներ

Լուծույթներ

Պարզ նյութերը կազմված են մեկ տարրի ատոմներից: Որոշ տարրեր առաջացնում են մի քանի պարզ նյութեր, որոնք կոչվում են ալոտրոպպ ձնափոխություններ (թթվածին, օզոն , ածխածին, գրաֆիտ, ալմաստ): Պարզ նյութերը բաժանվում են մետաղների ն ոչ մետաղների: Մետաղներն ունեն բնորոշ «մետաղական» փայլ, կռելիություն, կոփելիություն: Օժտված են լավ ջերմա- ն էլեկտրահաղորդականությամբ: Սենյակային ջերմաստիճանում բոլոր մետաղները (բացի սնդիկից) գտնվում են պինդ վիճակում: Մետաղների քիմիական առանձնահատկությունն այն է, որ միացություններ առաջացնելիս դրանք միշտ հանդես են գալիս որպես վերականգնիչներ, այսինքն «կորցնում են» էլեկտրոններ ն ցուցաբերում են միայն դրական օքսիդացման աստիճան: Ոչ մետաղները չունեն մետաղներին բնորոշ փայլ, փխրուն են, ջերմության ն էլեկտրականության վատ հաղորդիչներ: Դրանցից մի քանիսը սովորական պայմաններում գազեր են ( H 2 , Օ2 , N 2 , F2 , Շl2 , իներտ գազերը), բրոմը հեղուկ է, մյուսները պինդ նյութեր են: Քիմիական միացություններ առաջացնելիս դրանք կարող են ն՛ «կորցնել», ն՛ «ստանալ» էլեկտրոններ` ցուցաբերելով ինչպես դրական, այնպես էլ բացասական օքսիդացման աստիճաններ: Բարդ նյութերը կազմված են տարբեր տարրերի ատոմներից: Նույն բաղադրությունը, հետրաբար նան նույն քիմիական բանաձնն ունեցող բարդ նյութերը, որոնք տարբերվում են բյուրեղացանցի կառուցվածքով, կոչվում են պոլիմորֆ ձնափոխություններ:

Բինար միացությունները բաղկացած են երկու տարրերի ատոմներից: Սովորաբար դրանց քիմիական բանաձներում առաջին դիրքում նշվում է այն տարրը, որն ունի դրական օքսիդացման աստիճան: Բացառություն են NH 3 -ը ն N 2 H 4 -ը: Կարնորագույն բինար միացություններն են. օքսիդներ` Na2Օ, 5Օ2 , 5Օ3 , P4Օ10 , F62Օ3 , MոՕ2 պերօքսիդներ` Na 2 Օ2 , 8aՕ2 սուպերօքսիդներ` ՃՕ2 հալոգենիդներ ` Ճ8r , NaJ , ՇaՇl2 , 4lF3 խալկոգենիդներ` Շd5 , Շ5 2 , Ճ 276, P4 55 նիտրիդներ` Li3 N , Շl3 N , Mg 3 N 2 , 8N ազիդներ` LiN 3 , PԵ( N 3 ) 2 ֆոսֆիդներ` Շa3 P2 , Mg 3 P2 , Ճ 2 P5 կարբիդներ` ՇaՇ2 , 4l4Շ3 862Շ հիդրիդներ` ՇaH 2 , F6H 2 , LiH , 86H 2 Գործնականում անօրգանական նյութերից առավել հաճախ հարկ է լինում գործ ունենալ օքսիդների, հիմքերի, թթուների ն աղերի հետ: Անօրգանական նյութերի այդ հիմնական դասերը մանրամասն ուսումնասիրվում են միջնակարգ դպրոցում: Ուստի այստեղ դրանց մասին կտանք միայն ընդհանուր տեղեկություններ: Օքսիդները տարրերի միացություններն են թթվածնի հետ: Ըստ քիմիական հատկությունների դրանք բաժանվում են աղ չառաջացնող (չեզոք, անտարբեր, ինդիֆերենտ) ն աղ առաջացնողների: Աղ առաջացնող օքսիդներն իրենց հերթին լինում են հիմնային, թթվային, ամֆոտեր: Հիմնային օքսիդներին համապատասխանում են հիմքեր, թթվայիններին` թթուներ: Ամֆոտեր օքսիդներին համապատասխանում են հիդրատներ, որոնք հանդես են բերում ն’ թթվային, ն’ հիմնային հատկություններ (ամֆոտեր հիդրօքսիդներ): Անտարբեր օքսիդները չեն առաջացնում ո`չ թթուներ, ո`չ էլ հիմքեր:

1.3.1. ԱՆՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԴԱՍԵՐԸ

Օքսիդներ

Աղ չառաջացնող, անտարբեր, ինդիֆերենտ, ՇՕ, NՕ, N2Օ

Հիմնային

Աղ առաջացնող

Ամֆոտեր

Թթվային

Na 2 Օ, MgՕ

4l 2 Օ3 կապի

իոնական միաց.

միջանկյալ տեսակ են

5iՕ2 , 5Օ3 , P2 Օ5 կովալենտ միաց. ննե են

Հիդրօքսիդներ

Հիմնային (հիմքեր)

Ամֆոտեր

NaՕH, Շa(ՕH)2 4l(ՕH)3

Թթվային (թթուներ)

H34lՕ3 H25Օ4, H3PՕ4, HNՕ3

ջրում լուծելի անլուծելի թթվածնավոր թթուներ (ալկալիներ) Անօրգանական թթուներ

Անթթվածին

թթվածնավոր (օքսոթթուներ)

HՇl , H 2 5

HNՕ3 , H 2 5Օ4 , H 3 PՕ4

Հիմքերի ընդհանուր բանաձնն է` M (ՕH ) x , որտեղ x-ը թվապես հավասար է մետաղի իոնի լիցքին: Ալկալիները ջրում լուծելի հիմքերն են: Դրանք ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների ( Li, Na, Ճ , Շa, 5r.... ) հիդրօքսիդներն են: Մյուս մետաղների հիդրօքսիդները ջրում անլուծելի են:

Հիմք + Թթու Հ Աղ

Թթուներ

ԱՂԵՐ

Հիմքեր

ՕH

Ջրածնի ատոմների ոչ լրիվ տեղակալում

Լրիվ տեղակալում

խմբերի ոչ լրիվ տեղակալում

Թթվային աղեր (հիդրոաղեր)

NaH 2 PՕ4

Միջին (նորմալ) աղեր Ճ 2 5Օ4

Հիմնային աղեր (հիդրօքսոաղեր) MgՕHՇl

Կրկնակի աղերը պարունակում են երկու կատիոն. Ճ4l ( 5Օ4 ) 2 : Խառը աղերը պարունակում են երկու անիոն. Շa (ՇlՕ )Շl : Կոմպլեքս աղեր` |4g ( NH 3 ) 2 |Շl , Ճ 4 |F6(ՇN ) 6 | : Հիդրատները ջուր պարունակող միացություններ են` NH 3 H 2Օ, F62Օ3 ոH 2Օ :

Բյուրեղահիդրատները բյուրեղային հիդրատներ են` Շս5Օ4 5H 2Օ, Na2ՇՕ3 10 H 2Օ :

1.4. ԹԹՈՒՆԵՐԻ ԵՎ ՀԻՄՔԵՐԻ ՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Հայտնի են թթուների ն հիմքերի մի քանի տեսություններ` Արենիուսի տեսություն, սոլվահամակարգերի տեսություն, ԲրենստեդԼոուրիի տեսություն, Լյուիսի տեսություն ն այլն: Արենիուսի տեսություն: Համաձայն այս տեսության՝ թթուներն այն բարդ նյութերն են, որոնք ջրային լուծույթներում դիսոցվելիս առաջացնում են H -իոններ, իսկ հիմքերը` ՕH - իոններ: Լուծիչ՝ Թթու՝ Հիմք՝

H 2Օ HՇl - H

Շl - .

NaՕH - Na

ՕH -

Չեզոքացման ռեակցիա՝ H ՕH - H 2Օ : Սոլվահամակարգերի տեսություն: Նախ քննարկենք իոնացնող լուծիչները ( H 2Օ , հեղուկ NH 3 ն հեղուկ HF ), որոնք ինքնադիսոցման հետնանքով առաջացնում են կատիոններ (լիոնիում) ն անիոններ (լիատներ). լիոնիում

լիատ

H 2Օ

H 2Օ » H 3Օ

ՕH -

NH 3

NH 3 » NH 4

NH 2-

F-

HF » H2F

Համաձայն սոլվահամակարգերի տեսության՝ թթուները տվյալ լուծիչում դիսոցվելիս ավելացնում են նրա լիոնիում իոնների կոնցենտրացիան, իսկ հիմքերը` լիատների կոնցենտրացիան: Լուծիչ

2 NH 3

NH 4

NH 2-

Թթու

NH 4 Շl

NH 4

Շl -

Հիմք

NaNH 2

NH 2-

NaNH 2

NaՇl

Չեզոքացման ռեակցիա NH 4 Շl

2 NH 3

Բրենստեդ-Լոուրիի պրոտոլիտիկ տեսությունը: Թթուները H -ի (պրոտոնի) դոնորներ են, իսկ հիմքերը H -ի ակցեպտորներ: H

Թթու + հիմք Տ հիմք + թթու լծորդված զույգ լծորդված զույգ

Թթվա - հիմնային փոխազդեցությունը պրոտեոլիտիկ գործընթաց է, որին մասնակցում են երկու լծորդված թթու/հիմք զույգեր: -H

թթու

հիմք

8 - H

լծորդված հիմք

լծորդված թթու

Թթուն ն հիմքը լծորդված զույգում փոխադարձ կապի մեջ են` որքան ուժեղ է (թույլ է) զույգի մի անդամը (թթուն կամ հիմքը), նույնքան թույլ է (ուժեղ է) մյուս անդամը:

HՇl

H 2Օ

Շl -

H 3Օ

Լծորդված զույգեր HՇl 3 ն Շl թթու

հիմք

H 2 Օ ն H 3Օ

հիմք

H 2Օ թթու

NH 3 Տ ՕH հիմք

հիմք

թթու

NH 3 թթու

Այսինքն՝ ջուրն ամֆոլիտ է:

H 2Օ

H 2 Օ Տ ՕH -

թթու

հիմք

H 3Օ

Լյուիսի էլեկտրոնային տեսություն: Թթուները էլեկտրոնային զույգերի ակցեպտորներ են, իսկ հիմքերը` դոնորներ: Թթվա-հիմնային ռեակցիան կարելի է դիտել որպես դոնորակցեպտորային փոխազդեցություն. Լյուիսի թթու

Լյուիսի հիմք

դոնոր-ակցեպտորային կապ

H +

F | | F

F - - |F

F | |

H | :N |

F 4g

H»

H Hե

F | | F

H - |F

H 2 NH 3 -

» F|

F | |

H | » N |

F H |H 3 N - 4g » NH 3 |

Դժվար չէ նկատել, որ Լյուիսի հիմքերը համընկնում են Բրենստեդի հիմքերի հետ, սակայն վերջիններս էլեկտրոնային զույգերը տրամադրում են միայն պրոտոնին, այսինքն հանդիսանում են Լյուիսի հիմքերի մասնավոր դեպքը, մինչդեռ թթվայնությունը տարբերվում է: Բրենստեդի տեսությամբ ընդգրկվում են միայն պրոտոնային թթուները, մինչդեռ Լյուիսի թթուները` ազատ օրբիտալներ ունեցող ցանկացած միացություններ են: Լյուիսի տեսության արժանիքն այն է, որ այն կիրառելի է օրգանական ն կենսաքիմիական բազմաթիվ օբյեկտների նկատմամբ:

1.5. ԿՈՄՊԼԵՔՍԱՅԻՆ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Զանազան տիպի քիմիական միացությունների բաղադրությունները քննարկելիս հանդիպում ենք մոլեկուլների, որոնք բավականին բարդ կառուցվածք ունեն ն հաճախ դրանք կարելի է ներկայացնել որպես վալենտապես հագեցած մոլեկուլների միացում, օրինակ` 2 HF 5iF4 , 2 ՃՇl PtՇl 4 , ՃՕH 4l ՕH 3 , 3ՃՕH 4l ՕH 3 , Շս5Օ4 4 NH 3 : Այս երնույթը վալենտականության մասին դասական պատկերացմամբ հնարավոր չէ բացատրել: Պարզվեց, որ այդպիսի միացություններն առաջանում են կովալենտ կապի առաջացման դոնորա - ակցեպտորային մեխանիզմի շնորհիվ: Դրանք կոչվեցին կոմպլեքսային միացություններ: Կոմպլեքսային միացությունները անօրգանական նյութերի առավել ընդարձակ ն բազմազան դասն են կազմում: Դրանց բանաձներում օգտագործում են քառակուսի փակագծեր, իսկ վերոնշյալ միացությունները պատկերում են հետնյալ կերպ` H 2 |5iF6 |, Ճ 2 |PtՇl6 |, Ճ |4l ՕH 4 |, Ճ 3 |4l ՕH 6 |, |Շս NH 3 4 |5Օ4 : Կոմպլեքսային միացություններ հանդիսացող շատ նյութեր` որոշ վիտամիններ, հեմոգլոբինը, քլորոֆիլը, ֆերմենտները ն այլն, մեծ դեր են խաղում ֆիզիոլոգիական ն կենսաքիմիական գործընթացներում: Կոմպլեքսային միացությունների կառուցվածքն ու հատկությունները բացատրվում են կոորդինացիոն տեսությամբ, որն առաջարկել է Ա. Վերները (1893թ.): Այդ տեսության հիմնական դրույթները հետնյալն են. » Յուրաքանչյուր կոմպլեքս միացություն ունի կենտրոնական իոն (սովորաբար մետաղի կատիոն), որը կազմավորում է կոմպլեքսը: Այն միացության մեջ կենտրոնական տեղ է գրավում ն կոչվում է կոմպլեքսագոյացուցիչ կամ կենտրոնական իոն : » Կոմպլեքսագոյացուցչի անմիջապես շուրջը գտնվում են (կոորդինացված են) որոշակի թվով հակառակ լիցք ունեցող իոններ կամ էլեկտրաչեզոք մոլեկուլներ, որոնք կոչվում են լիգանդներ : » Կենտրոնական իոնը շրջապատող լիգանդների թիվը կոչվում է կոորդինացիոն թիվ : » Կոմպլեքսագոյացուցիչը ն լիգանդները կազմում են կոմպլեքսի ներքին ոլորտը: » Ներքին ոլորտում չտեղավորված մնացած իոնները գտնվում են կենտրոնական իոնից ավելի մեծ հեռավորության վրա` կազմելով արտաքին կոորդինացիոն ոլորտը:

Կոմպլեքս միացության լուծման ժամանակ կոմպլեքսի ներքին ոլորտը, որի սահմանները նշվում են քառակուսի փակագծերով, զգալի չափով պահպանում է իր կայունությունը: Սակայն դրանք լուծույթում հեշտությամբ ենթարկվում են էլեկտրոլիտիկ դիսոցման: Օրինակ`

| PtՇl6 |

Ճ 2 | PtՇl6 | » 2Ճ

Այստեղ ներքին ոլորտը բաղկացած է +4 օքսիդացման աստիճանով պլատինի կենտրոնական ատոմից ն քլորիդ իոններից, իսկ կալիումի իոնները գտնվում են արտաքին ոլորտում: Ինչպես հետագայում ցույց կտրվի, կոմպլեքս միացության դիսոցումն ընթանում է ուժեղ էլեկտրոլիտների դիսոցման նման, իսկ ներքին ոլորտինը` թույլ էլեկտրոլիտների: Կոմպլեքսագոյացուցչի դեր կարող են կատարել պարբերական աղյուսակի p - ն d - տարրերը: Ոչ մետաղական p -տարրերը կարող են առաջացնել անիոնային կոմպլեքսներ, որոնցում լիգանդի դեր են կատարում խիստ էլեկտրաբացասական տարրերի ատոմները. օրինակ`

|PH 6 |- , |PՕ4 |3- , |5Օ4 |2- :

Եթե որպես կոմպլեքսագոյացուցիչ հանդես է գալիս խիստ էլեկտրաբացասական p -տարրը, ապա առաջանում են կատիոնային կոմպլեքսներ, որոնցում լիգանդների դեր են խաղում ջրածնի դրական

բնեռացված ատոմները. օրինակ` NH 4

| , |ՕH 3 | , |FH 2 |

Ինչ վերաբերում է մետաղներին, ապա p -մետաղները կոմպլեքսներ առաջացնելու փոքր հակում ունեն: Հայտնի են սակավաթիվ

կատիոնային կոմպլեքսներ. օրինակ` 5r ( H 2 Օ ) 6

|2 ; |Շa( NH 3 ) 8 |2

Ամֆոտեր p -տարրերը միջանկյալ տեղ են գրավում տիպիկ մետաղների ն ոչ մետաղների միջն` առաջացնելով ն’ կատիոնային, ն’

անիոնային կոմպլեքսներ` 4l ( H 2 Օ ) 6

|3 ; |4l (ՕH ) 4 |- :

Վերջապես, կոմպլեքսագոյացուցչի դերը խիստ բնորոշ է, այսպես կոչված, անցումային մետաղներին, որոնք d-տարրեր են: Կոմպլեքս միացություններում որպես լիգանդ հաճախ հանդես են գալիս անիոնները, հալոգենիդները, այլն, չեզոք մոլեկուլները`

ՇN - , 5ՇN - , NՕ2- , ՕH - ն

H 2 Օ, NH 3 , ՇՕ ն այլն:

Կոմպլեքս միացություներ են որոշ թթուներ, հիմքեր, աղեր, ոչ էլեկտրոլիտներ, որոնք չեն դիսոցվում: Օրինակ.

թթուներ հիմքեր աղեր ոչ էլեկտրոլիտներ

H | 4սՇl 4 | |4g ( NH 3 ) 2 |ՕH |Ni ( NH 3 ) 6 |( NՕ3 ) 2 |Pt (NH 3 ) 2 |

H 2 |5iF6 | |Շս ( NH 3 ) 4 |(ՕH ) 2 Na3 |4lF6 | |Ni (ՇՕ ) 4 |

Կոմպլեքսային իոնի լիցքը հավասար է այն կազմող իոնների լիցքերի հանրա-հաշվական գումարին: Օրինակ`

2ՇN - - | 4g (ՇN ) 2 | (+1 - 2 Հ -1) -

6Շl - - |PtՇl 6 |

Pt 4

(+4 – 6 Հ -2)

Կոմպլեքսի բաղադրության մեջ մտնող էլեկտրաչեզոք մոլեկուլները, օրինակ` NH 3 , H 2 Օ, Շ 2 H 4 չեն ազդում դրա լիցքի վրա, ն կոմպլեքսի լիցքը որոշելիս դրանք հաշվի չեն առնվում: Կոմպլեքսագոյացուցիչի լիցքը հեշտությամբ որոշվում է ըստ կոմպլեքսային իոնի ն կոմպլեքսի մեջ պարունակվող լիգանդների լիցքերի: Վերների կանոնը կոորդինացիոն թվերի վերաբերյալ Կոորդինացիոն հագեցած միացություններում կենտրոնական ատոմի կոորդինացիոն թիվը, որպես կանոն, հավասար է նրա լիցքի կրկնապատիկին: Կենտրոնական ատոմի լիցքը Կոորդինացիոն թիվ

Անհրաժեշտ է նշել, որ շատ դեպքերում հանդիպում են կոորդինացիոն չհագեցած միացություններ, երբ լիգանդների քանակը հավասար չէ սահմանային թվին: – չհագեցած, Ճ 3 4l (ՕH ) 6 – Օրինակ` Ճ 4l (ՕH ) 4

հագեցած Հետնաբար, կոորդինացիոն թիվը չի հանդիսանում խիստ որոշակի մեծություն տվյալ ատոմի կամ իոնի համար: Այն կախված է լիգանդի բնույթից, կոնցենտրացիայից, pH -ից, ջերմաստիճանից ն այլ արտաքին գործոններից: Կոմպլեքսային միացության ներքին ոլորտում գտնվող չեզոք մոլեկուլները կամ անիոնները կարող են հաջորդաբար տեղակալվել ուրիշ լիգանդներով: Օրինակ` Շo( NH 3 ) 6 Շl 3 կոմպլեքսային աղի մեջ

ամոնիակի մոլեկուլները տեղակալելով հետնյալ միացությունները`

NՕ2- իոններով, ստանում են

|Շo( NH 3 ) 5 NՕ2 |Շl 2 , |Շo( NH 3 ) 3 ( NՕ2 ) 3 |, Ճ 3 |Շo( NՕ2 ) 6 | :

Ճ 2 |Շo( NH 3 )( NՕ2 ) 5 |,

Հասկանալի է, որ այդպիսի տեղակալման ժամանակ աստիճանաբար փոխվում է նան կոմպլեքսային իոնի լիցքը +3-ից մինչն -3: Կոմպլեքսային միացությունների հիմնական տեսակներին են պատկանում հետնյալ միացությունները.

Ամիակատներ, լիգանդը` NH 3 .

Ակվակոմպլեքսներ, լիգանդը` H 2 Օ .

Բյուրեղային վիճակում ակվակոմպլեքսներից մի քանիսը պարունակում են նան բյուրեղաջուր, օրինակ` Շս ( H 2 Օ ) 6 5Օ4 H 2 Օ ,

| F6( H 2Օ)6 5Օ4 |.H 2Օ :

Բյուրեղաջուրը չի մտնում ներքին ոլորտի

բաղադրության մեջ, այն կոորդինացիոն կապով միացած չէ կենտրոնական ատոմին , ավելի պակաս ամրությամբ է կապված, քան կոորդինացված ջուրը, ն տաքացնելիս ավելի հեշտ է պոկվում: » Ացիդոկոմպլեքսներ: Այս կոմպլեքսներում լիգանդներ են անիոն-

ՕH - ) Ճ 2 |Pt (Շl ) 4 | , Ճ 4 |F6(ՇN ) 6 | , H 2 |5iF6 | , Na 2 |5ո(ՕH ) 4 |, Na 2 |5ո(ՕH ) 6 | : Վերջին երկուսն անվա-

ները (թթվային մնացորդներ կամ

նում են նան հիդրօքսոկոմպլեքսներ : Գոյություն ունեն կոմպլեքսային միացությունների անվանակարգության շատ եղանակներ: Այստեղ կներկայացվի կոմպլեքսային միացությունների ամենագլխավոր տեսակների անվանակարգումը, որը հիմնված է Տեսական ն կիրառական քիմիայի միջազգային միության (|ՍՔՃՇ) առաջարկությունների վրա: Կոմպլեքսային անիոնի անվանումը սկսում են ներքին ոլորտի բաղադրության նշումից: Նախ անվանում են անիոնները` նրանց լատիներեն անվանը ավելացնելով „ա” վերջավորությունը: Օրինակ`

Շl - – քլորա, ՇN - - ցիանա, 5Օ32- - սուլֆիտա, ՕH - - հիդրօքսա ն այլն: Այնուհետն անվանում են չեզոք լիգանդները` ամոնիակի համար` ամին, ջրի համար` ակվա: Լիգանդների թիվը նշում են հունական թվականներով` 1 -մոնո (հաճախ չի նշվում), 2 - դի, 3 - տրի, 4 - տետրա, 5 - պենտա, 6 - հեքսա: Ապա հռոմեական թվանշաններով նշում են կենտրոնական ատոմի օքսիդացման աստիճանը ն նրա հայերեն կամ

լատիներեն անունը, իսկ վերջում ավելացնում են -ատ վերջավորությունը: Ներքին ոլորտի անվանումից առաջ անվանում են արտաքին ոլորտի կատիոնները` Օրինակ` H 2 Pt (ՇN ) 6 - հեքսացիանապլատինական (|Մ) թթու

| | Ճ 3 |F6(ՇN ) 6 | - կալիումի հեքսացիանա (|||) ֆերրատ Ճ 3 |F6(ՇN ) 4 ( NH 3 ) 2 | - կալիումի տետրացիանդիամինա (|||)

ֆերրատ

( NH 4 ) |Pt (ՕH ) 2 Շl 4 | - ամոնիումի դիհիդրօքսատետրաքլորա

(|Մ) պլատինատ :

Ոչ էլեկտրոլիտների դեպքում կենտրոնական ատոմի օքսիդացման աստիճանը չի նշվում: Օրինակ` Շr ( H 2 Օ ) 3 F63 - տրիֆտորա-տրիակվա-քրոմ

|Շo( NՕ2 ) 2 Շl ( NH 3 ) 3 | - դինիտրո-քլորա-տրիամին-կոբալտ :

Եթե կենտրոնական ատոմը մտնում է կատիոնի բաղադրության մեջ, ապա օգտագործում են տարրի ընդունված անվանումը ն փակագծերում նշում են դրա օքսիդացման աստիճանը: Օրինակ` Pt ( NH 3 ) 4 Շl 2 Շl 2 - դիքլորա-տետրամին-պլատինի

(|Մ) քլորիդ

|4g ( NH 3 ) 2 |Շl - դիամին-արծաթի (|) քլորիդ |Շս ( NH 3 ) 4 |(ՕH ) 2 - տետրամին պղնձի (||) հիդրօքսիդ

Կոմպլեքս միացությունների տարածական կառուցվածքը Երկլիգանդ կոմպլեքսներ : Օրինակ` 4g ( NH 3 ) 2 Շl դիամին-

արծաթի (|) քլորիդը: Այսպիսի կոմպլեքսները (կոմպլեքս իոնները) ունեն գծային կառուցվածք`

NH 3 - 4g - NH 3 :

Քառալիգանդ կոմպլեքսներ: Այսպիսի կոմպլեքսները կարող են ունենալ երկու տարածական կառուցվածք` հարթ կամ տետրաէդրային: Հարթ քառանկյուն կառուցվածքով, օրինակ, Pt ( NH 3 ) 4 Շl 2

դիքլոր-դիամին-պլատինը:

Այս դեպքում այն կարող է ունենալ երկու իզոմեր`

Ըl NH3

Pէ

NH3 Ըl Ըl

Pէ

NH3 NH3

Ըl

տրանս- իզոմեր ցիս- իզոմեր

Տետրաէդրային կառուցվածք. օրինակ`

|2ո( NH 3 ) 4 |Շl 2

ցինկի տետրամին քլորիդը.

Ըl Zn NH3

Ըl

Ըl 2+

կամ

NH3

Zn Ըl

NH3

Եթե այդպիսի կոմպլեքսներն ունեն առնվազն երեք տարբեր լիգանդներ, ապա դրանք կարող են հանդես գալ երկու օպտիկական իզոմերների ձնով, որոնք կարող են բնեռացված լույսը պտտել տարբեր ուղղությամբ`

L -իզոմեր (ձախ պտտող) »

D -իզոմեր պտտող)

(աջ

Վեցալիգանդ կոմպլեքսներ: Օրինակ` | Pt ( NH 3 )6 | Շl4 հեքսա-

ամին պլատինի (|Մ) քլորիդը: Սրանք օկտաէդրային կառուցվածք ունեն ն առաջացնել ն՛ տարածական, ն՛ օպտիկական իզոմերներ:

տրանսիզոմեր

ցիսիզոմեր

L -իզոմեր

կարող

են

D -իզոմեր

1.5.1. ԿԵՆՍԱՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ԿՈՈՐԴԻՆԱՑԻՈՆ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

ՕՐԳԱՆԻԶՄՆԵՐՈՒՄ

Պարզագույն դեպքում կենսամետաղները կոորդինացիոն միացություններ են առաջացնում մոնոդենտանտ լիգանդների հետ, որոնց ն այլն: թվին են պատկանում պարզ անիոնները` ՕH , F , Շl Հավանական է, որ մոնոդենտանտ եղանակով են կոորդինացվում ն -

որոշ բազմատոմ անիոններ ( NՕ3 ,

ՇՕ32- , 5Օ42- ն այլն): Օրգանիզմ-

ներում ամենատարածված մոնոդենտանտ լիգանդը ջուրն է, որը կոորդինացվում է թթվածնի ատոմի միջոցով: Մեկ դոնորային ատոմով են կոորդինացվում նան ամինների մոլեկուլները ն որոշ ազոտական միացություններ: Որպես դասական բիդենտանտ լիգանդ կարելի է նշել էթիլենդիամինը ( Eո) H 2 N - ՇH 2 - ՇH 2 - NH 2 , որը միանում է մետաղի իոնի հետ՝ ամինային ազոտի միջոցով` առաջացնելով հինգանդամանի ցիկլ: Այդպիսի ցիկլերի առաջացումն անվանում են «խելատային էֆեկտ»: Խելատային կոորդինացիոն միացությունները ավելի կայուն են, քան նույնատիպ մոնոդենտանտ լիգանդներով միացությունները: Փորձարարական տվյալներով ցույց է տրվել, որ առավել կայուն են հինգանդամանի խելատային ցիկլերը, իսկ վեցանդամանի ցիկլերը ամրությամբ զիջում են դրանց: Երբեմն կարող են առաջանալ շատ անկայուն քառանդամանի ն յոթանդամանի ցիկլեր: Կենդանի օրգանիզմներում գտնվող բազմաթիվ կենսալիգանդներ հիանալի խելատագոյացուցիչներ են: Այդպիսի լիգանդների թվին են պատկանում, մասնավորապես, օ-ամինաթթուների անիոնները՝

H 2 NՇHRՇՕՕ - (առաջացնում են հինգանդամանի ցիկլեր), որոշ պուրինային ն պերիմիդինային շարքի ազոտային հիմքերը, նուկլեոտիդները ն այլն: Մետաղի իոնին սովորաբար միանում են ամինաթթվի մեկ կամ երկու անիոն` առաջացնելով ԽԼ ն ԽԼ 2 տիպի կոմպլեքսներ: Բոլոր դեպքերում ամինաթթվային կոմպլեքսների կայունությունը փոփոխվում

Mg 2 Mո 2 ,F6 2 2ո 2 Ni 2 Շս 2 : Բերված շարքը պահպանվում

է նույն կարգով` Շa

Շd 2

Շo 2

է, եթե որպես դոնորային ատոմ են հանդես գալիս թթվածնային ն ամինային ազոտի ատոմները:

R - ՇH - NH 2 | Շ - Օ || Օ

Եթե R -ը ածխաջրածնային ռադիկալ է, ապա կոմպլեքսի կայունությունը մի ռադիկալից մյուսին անցնելիս քիչ է փոխվում: Սակայն, եթե R -ի բաղադրության մեջ մտնում են ակտիվ դոնորային կենտրոններ (հիդրօքսիդային, սուլֆհիդրիլային, իմիդազոլային ն այլն), ապա կոմպլեքսի կայունությունը աճում է առանձնապես բարձր կովալենտ բնութագիր ( Շ ) ունեցող մետաղների իոնների համար: Ըստ երնույթին՝ նշված դեպքերում առաջանում են նոր խելատային ցիկլեր, հետնաբար լիգանդների դենտանտությունը նս աճում է ( մինչն 3 ն ավելի) : Կոբալտի ն ցինկի ամինաթթվային կոմպլեքսները կայունությամբ իրար շատ մոտ են, ինչը որոշ ֆերմենտներում ցինկի իոնները կոբալտով փոխարինելու իրական հնարավորություն է ստեղծում: Կենսաօրգանական մոլեկուլները կարող են ունենալ մեծ թվով դոնորային ատոմներ, այսինքն՝ դրանք պոլիդենտանտ լիգանդներ են: Դրանց թվին են պատկանում առաջին հերթին, սպիտակուցները (մասնավորապես ֆերմենտային) ն նուկլեինաթթուները: Բույսերի ն կենդանիների կենսագործունեության համար առաջնահերթ դեր են խաղում մակրոցիկլային լիգանդներով կենսաանօրգանական միացությունները: Այդպիսի լիգանդներում դոնորային ատոմներն առաջացնում են ցիկլեր: Կենդանի բնության մեջ առավելապես տարածված են տետրադենտանտային մակրոցիկլերը` պորֆիրինները ն կառուցվածքով դրանց մոտ կորինոիդները: Սխեմատիկորեն տետրադենտանտային մակրոցիկլերը կարելի է պատկերել հետնյալ տեսքով:

Այստեղ աղեղները նշում են միատեսակ ածխածնային շղթաներ, որոնք միացնում են ազոտի դոնորային ատոմները փակ ցիկլով, R1 , R2 , R3 , R4 -ը զանազան ածխաջրածնական ռադիկալներ են: Ազոտի դոնորային ատոմները տարածականորեն կոշտ են դասավորված ն գտնվում են քառակուսու հանգույցներում (նշված է ընդհատ գծերով): Այդ պատճառով պորֆիրինները ն կորինոիդները կայուն կոմպլեքսներ են առաջացնում զանազան մետաղների (նույնիսկ հողալկալիական) կատիոնների հետ: Այսպես, եթե որպես կենտրո2

նական ատոմ հանդես է գալիս Mg -ը, այդ դեպքում առաջանում է քլորոֆիլի (բույսերի կանաչ պիգմենտի) ակտիվ կենտրոնը, իսկ եթե օգտագործվում կենտրոնը:

F6 2 -ը առաջանում է հեմոգլոբինի ակտիվ

քլորոֆիլի ակտիվ կենտրոն

հեմոգլոբինի ակտիվ կենտրոն

1.5.2. ՓՈԽԱԴՐԱՄԻՋՈՑԱՅԻՆ (ՏՐԱՆՍՊՈՐՏԱՅԻՆ)

ԿԵՆՍԱԿՈՄՊԼԵՔՍՆԵՐ

Օրգանիզմների նորմալ գործունեության համար անհրաժեշտ է անօրգանական նյութերի, առաջին հերթին՝ կենսամետաղների ն մոլեկուլային թթվածնի փոխադրումը: Որոշ ուղիներով հնարավոր է կենսամետաղների փոխադրումը ակվաիոնների ձնով: Սակայն ակվաիոնների փոխադրումը կենսամեմբրանների միջով կարող է դժվարությունների հանդիպել մեմբրանների լիպիդային շերտի առկայության հետնանքով (լիպիդային արգելք, խոչընդոտ): Ըստ երնույթին՝ լավ փոխադրաձն են հանդիսանում մետաղների -

կոմպլեքսները ամինաթթուների հետ ( 4 ): Առանձնապես լավ փոխադրաձն են խառը կոմպլեքսները տարբեր ամինաթթուների անիոնների հետ՝ M41 , 42 : Մետաղների փոխադրաձների հարցը մեծ նշանակություն ունի նան դեօքսիկանտների համար: Դրանք անպիսւի նյութեր են որոնք օրգանիզմից հեռացնում են թունահարույց տարրերը: Դեօքսիկանտները, ինչպես նան դրանց կոմպլեքսները թունահարույց մետաղների հետ, պետք է լինեն լիպիդալուծվող: Ընդ որում, այդ կոմպլեքսները պետք է բավականին կայուն լինեն: Կալիումի ն նատրիումի իոնները մտնում են իոնոֆորների բաղադրության մեջ: Իոնոֆորները միացություններ են, որոնք օրգանիզմներում տեղափոխում են ալկալիական, հողալկալիական ն ամոնիումի իոնները տարբեր ուղեգծերով, այդ թվում նան մեմբրանների լիպիդային արգելքներով: Իոնոֆորների մոլեկուլային զանգվածները տատանվում են զգալի սահմաններում (200 - 2000), բաղկացած են տարբեր տեսակի մոնոմերներից` ամինաթթուներից կամ կարբոնաթթուներից: Երկաթը օրգանիզմներում փոխադրվում է ոչ միայն հասարակ ամինաթթվական կոմպլեքսներով, այլ նան երկաթ պարունակող պրոտեիններով (ֆերիտին, տրանսֆերին ն այլն): Մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում այն նյութերը, որոնք դարձելիորեն միացնում են մոլեկուլային թթվածին, կուտակում այն, պահպանում ինչ-որ ժամանակ, տեղափոխում դեպի օրգանիզմի անհրաժեշտ մասերը` միաժամանակ ակտիվացնելով այն, այսպիսով՝ մեծացնելով թթվածնի ռեակցիոնունակությունը բազմաթիվ սուբստրատների նկատմամբ: Բնության մեջ հանդիպում են առնվազն հինգ տեսակի մետաղապրոտեիններ, որոնք ընդունակ են կապելու, փոխադրելու ն ակտիվացնելու մոլեկուլային թթվածինը (միոգլոբին, հեմոգլոբին ն այլն):

1.6. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ

Ռեակցիաների տիպերը 1. Ըստ ելանյութերի ն վերջնանյութերի թվի փոփոխության Միացման ռեակցիաներ Քայքայման ռեակցիաներ Տեղակալման ռեակցիաներ Փոխանակման ռեակցիաներ 2. Ըստ տարրերի օքսիդացման աստիճանների փոփոխության Օքսիդավերականգնման ռեակցիաներ Ոչ օքսիդավերականգնման ռեակցիաներ 3. Ըստ ջերմության կլանման կամ անջատման Ջերմանջատիչ (էկզոթերմ) ռեակցիաներ Ջերմակլանիչ (էնդոթերմ) ռեակցիաներ 4. Ըստ տարրական ակտին մասնակցող մասնիկների բնույթի Մոլեկուլային ռեակցիաներ Իոնական ռեակցիաներ Իոնա-մոլեկուլային ռեակցիաներ Շղթայական կամ ռադիկալային 5. էներգիական ազդման եղանակը Ջերմաքիմիական էլեկտրաքիմիական (էլեկտրոլիզ) Ֆոտոքիմիական (ֆոտոսինթեզ) 6. Ռեակցիոն միջավայրի վիճակը Հոմոգեն (համասեռ) Հետերոգեն (տարասեռ) 7. Կատալիզատորի առկայություն Կատալիտիկ ռեակցիաներ Ոչ կատալիտիկ ռեակցիաներ

1.6.1. ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ՏԻՊԵՐԸ

Միացման ռեակցիաներ

M6 Օ2

Ոչ M6

Օ2

2 Mg Օ2

2 MgՕ

Շ Օ2ավելցուկ

4 F6 3Օ2

2 F62 Օ3

2Շ Օ2պակասորդ

2ՇՕ

4ս Օ2 » -

5Օ2ավելցուկ

P4 Օ10

Pt Օ2 » -

3Օ2պակասորդ

P4 Օ6

Շl 2

ՇՕ2

Օ2 »

! Առանձնահատուկ դեպքեր

4 Li Օ2

2Na+Օ2չNa2Օ2

K+Օ2չKՕ2

M6 ոչM6 2Շ5 J 2 2Շ5J 2ո 5

2ո5

M6 - ի օքսիդ H 2 Օ ՇaՕ

H 2Օ

Շa (ՕH ) 2

Li 2 Օ H 2 Օ 2 LiՕH

4l 2 Օ3 H 2 Օ » -

F62 Օ3

2 Li 2 Օ

Օ2ավելցուկ

5Օ2

3Օ2 --- 2 5Օ3 kat

»1500 Շ Օ2 ---- 2 NՕ է լ. պարպում

ոչM6 ոչM6 P4 10Շl 2 4 PՇl5 P4 6Շl 2 4 PՇl3 ոչ M6 - ի օքսիդ H 2 Օ 5Օ2 H 2 Օ H 2 5Օ3

P4 Օ10 6 H 2 Օ 4 H 3 PՕ4

2 NՕ2 H 2 Օ HNՕ3 HNՕ2

H 2Օ » M6 - ի օքսիդ ոչ M6 - ի օքսիդ ՇaՕ 5iՕ2 Շa5iՕ3 6 Li 2 Օ P4 Օ10 4 Li3 PՕ4

Քայքայման ռեակցիաներ Թթվածնավոր միացությունների քայքայումը է

2 HgՕ

2 ՃՇlՕ3 2 ՃՇlՕ3

2 Hg

2 ՃՇl 3Օ2

Ճ 2 MոՕ4

2 ՃNՕ3

2 H 2 Օ2

Օ2

MոՕ2

2 ՃNՕ2

kat

2 8aՕ2 Օ2

2 H 2 Օ Օ2 2 8aՕ Օ2

2H 2Օ - 2H 2

Օ2 (էլեկտրոլիզ)

Օ2

Կարբոնատների քայքայումը

ՇaՇՕ3 NiՇՕ3

է է

ՇaՕ ՇՕ2

Na 2 ՇՕ3 »

NiՕ ՇՕ2

Ամոնիումի միացությունների քայքայումը

NH 4 H5Օ4 NH 4 Շl

NH 4 NՕ3

է է է

NH 3

H 2 5Օ4

NH 3

HՇl

NH 4 NՕ2 ( NH 4 ) 2 Շr2Օ7

2H 2Օ

Շr2Օ3

4 H 2Օ

N 2Օ 2H 2Օ Հիդրատների քայքայումը

M6 2 աղերի հիդրատները տաքացնելիս կորցնում են բյուրեղաջուրը, M6 ն M6 աղերի հիդրատները տաքացնելիս M6

հիդրոլիզվում են t

ՇaՇl 2 6 H 2Օ Շս5Օ4 5 H 2Օ

ՇaՇl2 Շս5Օ4

6 H 2Օ 5H 2Օ

2 4lՇl3 6 H 2Օ 4l2Օ3 6 HՇl 3H 2Օ 5ոՇl 4 6 H 2Օ 5ոՕ2

4 HՇl

4 H 2Օ

Տեղակալման ռեակցիաներ Մետաղների տեղակալիչ շարքը M6 -|Ա » M6 -||Ա » 4l » 2ո » F6 » Ni » 5ո » H » Շս » Hg » 4g » 4ս » Pt

2 Na 2 H 2Օ

Շa 2 H 2 Օ

2 NaՕH

Ջրածնի դուրս մղում H2 Ni H 2Օ

Շa(ՕH ) 2

Ni 2 HՇl NiՇl 2 H 2 Շս HՇl »

Մետաղների տեղակալում 2ո5Օ4 F6 Շս 2 4gNՕ3

2ո F65Օ4

NiՕ H 2

Ni 2ո5Օ4 »

Շս ( NՕ3 ) 2 2 4g 4gNՕ3 »

4ս

2 4l

2 F6

F62Օ3

4l2Օ3

Հալոգենների տեղակալիչ շարքը F2 »» Շl 2 » 8r2 » J 2 Հալոգենների տեղակալումը 2 Ճ8r Շl2 2 ՃՇl 8r2 Շl 2 »

ՃF

Փոխանակման ռեակցիաներ Մոլեկուլային հավասարումներ Իոնական հավասարումներ ՇaՇl2 Na2ՇՕ3 ՇaՇՕ3 1 2 NaՇl

Շa 2 ՇՕ32 - ՇaՇՕ3

Na2ՇՕ3 2 HՇl Na2ՇՕ3

2 HՇl

Mg5

2 HՇl

2 NaՇl ՇՕ2

2 NaՇl ՇՕ2 H 25

5 2-

2ո 2 H 2Օ

ՇՕ32 -

5 2-

MgՇl2

2ո5

ՇՕ2

H 2Օ

H25

Չեզոքացման ռեակցիաներ NaՕH ՃՕH

HՇl

H 2 5Օ4

NaՇl ՃH5Օ4

H 2Օ H 2Օ

պակասորդ

ՃՕH

H 2 5Օ4

Ճ 2 5Օ4

ՕH -

H 2Օ

2 H 2Օ

ավելցուկ

1.6.2. ՕՔՍԻԴԱՎԵՐԱԿԱՆԳՆՄԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ (ՎԵՐՕՔՍ

ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ)

Այն ռեակցիաները, որոնք ընթանում են տարրերի օքսիդացման աստիճանների փոփոխությամբ, կոչվում են օքսիդավերականգնման ռեակցիաներ: Օքսիդացման աստիճանը (օ.ա.) տարրի պայմանական էլեկտրական լիցքն է քիմիական միացությունում, որն այն կունենար, եթե քիմիական կապին մասնակցող էլեկտրական զույգերը լրիվ անցնեին ավելի էլեկտրաբացասական տարրի ատոմին` այսինքն՝ եթե բոլոր կապերը լինեին մաքուր իոնական : Օ.ա.-ն որոշում են` ելնելով հետնյալ կանոններից. 1. Պարզ նյութերում տարրի ատոմի օ.ա.-ն 0 է: 2. Մետաղների օ.ա.-ն միացություններում միշտ դրական է : 3. Ջրածնի օ.ա.-ն միացություններում +1-է, բացառությամբ 1 -1

մետաղների հիդրիդների, որտեղ այն -1 է, օրինակ` Na H 4. Թթվածնի օ.ա.-ն միացություններում –2 է, բացառությամբ` 2 -1

թթվածնի ֆտորիդի` Օ F2 ն պերօքսիդների` H 2 Օ2 : 5. Մոլեկուլում առկա բոլոր ատոմների օ.ա.-ների հանրահաշվական գումարը հավասար է զրոյի, իսկ իոններում` իոնի լիցքին: Օրինակներ`

H 3 P Օ4

Ճ 2 Օr2 Օ7 x

F6 3 Օ4 x

N H4 x

[ 4 l( ՕH )4 ]

3(+1) + x + 4(-2) Հ 0

xՀ5

H 3 P 5 Օ4

2(+1) + 2x + 7(-2) Հ 0

xՀ6

Ճ 2 Շr2 6 Օ7

3x + 4(-2) Հ 0

xՀ8/3

F63 Օ4

x + 4(+1) Հ +1

xՀ -3

N H4

xՀ +3

[ 4 l( ՕH )4 ] -

8 / 3 -2

x + 4(-1) Հ -1

Օքսիդացումը էլեկտրոններ տրամադրելու գործընթացն է: Վերականգնումը էլեկտրոններ ստանալու գործընթացն է: Օքսիդացումը ն վերկանգնումը հակադարձ ն իրար լրացնող գործընթացներ են:

Օքսիդիչը ( Օx ) նյութ է, որի մեջ մտնող ատոմը ստանում է էլեկտրոններ ն վերականգնվում է:: Վերականգնիչը ( Re d ) նյութ է, որի մեջ մտնող ատոմը կորցնում է էլեկտրոններ ն օքսիդանում է: Վերօքս ռեակցիաներում էլեկտրոնները վերականգնիչից անցնում են օքսիդիչներին, որի հետնանքով փոխվում է տարրերի օքսիդացման աստիճանները: Վերականգնիչի տված էլեկտրոնների թիվը հավասար է օքսիդիչի ստացած էլեկտրոնների թվին`

ո6

Օx1

Re d 2

Օx 2

Re d1

որտեղ Օx1 / Re d 1 - ը ն Օx 2 / Re d 2 -ը նյութերի օքսիդացված ն վերականգնված ձներն են, կոչվում են վերօքս զույգեր (լծորդված, համալուծ զույգեր): Վերօքս ռեակցիաները կարելի է արտահայտել այդ զույգերի բաղդադրիչների փոխարկումների կիսառեակցիաներով`

ո6 -օքսիդացում ---- Re d 1 (վերականգնման կիսառեակցիա)

Օx1 +

ւմ Re d 2 - ո6 -վերականգնո - - -- » Օx 2 (օքսիդացման կիսառեակցիա)

Օx1

Re d 2

Օx2

Re d1 օքսիդավերականգնման ռեակցիա:

Օքսիդացման գործընթացն ուղեկցվում է վերականգնիչի բաղադրության մեջ մտնող տարրերի Օ.ա.-ի աճով աճով, իսկ վերականգնման գործընթացը` օքսիդիչի բաղադրության մեջ մտնող տարրերի օ.ա.-ի նվազմամբ:

1.6.3. ՕՔՍԻԴԻՉՆԵՐ ԵՎ ՎԵՐԱԿԱՆԳՆԻՉՆԵՐ

Օքսիդիչը պարունակում է այնպիսի տարր, որի օքսիդացման աստիճանը նվազում է, իսկ վերականգնիչը պարունակում է այնպիսի տարր, որի օքսիդացման աստիճանը աճում է: Քննարկենք, թե որ նյութերը կարող են ցուցաբերել օքսիդիչի ն որ նյութերը` վերականգնիչի հատկություններ:

Մետաղներն իրենց միացություններում ցուցաբերում են միայն դրական օքսիդացման աստիճան ն դրանց օքսիդացման ամենացածր աստիճանը հավասար է զրոյի: Այսինքն, ամենացածր օքսիդացման աստիճան դրանք ունեն միայն ազատ վիճակում (պարզ նյութ): Հետնաբար, բոլոր ազատ մետաղներն ընդունակ են ցուցաբերելու միայն վերականգնիչ հատկություններ: Գործնականում որպես վերականգնիչներ օգտագործում են 4l , Mg , Na, Ճ , 2ո ն մի քանի այլ մետաղներ: Օքսիդիչներ կարող են լինել մետաղների այն միացություները, որոնցում մետաղի օքսիդացման աստիճանը առավելագույն է ն հավասար է խմբի համարին: Գործնականում որպես օքսիդիչներ լայն կիրառում ունեն կապարի (|Մ) օքսիդը` PԵՕ2 , երկաթի (|||) քլորիդը`

F6Շl3 , կալիումի քրոմատը` Ճ 2 ՇrՕ4 ն բիքրոմատը` Ճ 2 Շr2 Օ7 , կալիումի պերմանգանատը` ՃMոՕ4 , մանգանի (|Մ) օքսիդը` MոՕ2 ն այլ:

Ըչ մետաղները ցուցաբերում են ինչպես դրական, այնպես էլ բացասական օքսիդացման աստիճաններ: Բարձրագույն օքսիդացման աստիճան ունեցող ոչմետաղների միացությունները կարող են լինել միայն օքսիդիչներ, իսկ ցածրագույն օքսիդացման աստիճան ունեցողները` վերականգնիչներ: Կարնորագույն վերականգնիչներ են ջրածինը, ածխածինը ն ածխածնի (||) օքսիդը: Ուժեղ օքսիդիչների թվին են պատկանում պարբերական համակարգի (Մ|) ն (Մ||) խմբերի գլխավոր ենթախմբերի վերին մասի ոչ մետաղները: Այդ նյութերի ուժեղ օքսիդիչ հատկություները պայմանավորված են նրանց ատոմների մեծ էլեկտրաբացասականությամբ: Օքսիդիչ հատկություններն առավել ուժեղ են արտահայտված ֆտորի մոտ, բայց գործնականում որպես օքսիդիչ հաճախ կիրառում են թթվածին, քլոր կամ բրոմ: Օքսիդիչ միացությունների շարքին են դասվում թթուները, որոնցից առավել հաճախ օգտագործում են աղաթթուն, ծծմբական ն ազոտական թթուները: Ընդ որում, աղաթթվում օքսիդացնող տարրը ջրածինն է, ազոտական թթվում` սովորաբար ազոտը, նոսր ծծմբական թթվի դեպքում` ջրածինը, խիտ ծծմբական թթվի դեպքում՝ ծծումբը: Այդ պատճառով աղաթթվով ն նոսր ծծմբական թթվով վերականգնման գործընթացի իոնա-էլեկտրոնային հավասարումն ունի հետնյալ տեսքը`

H2 :

Ազոտական թթուն, կախված կոնցենտրացիայից, ջերմաստիճանից ն վերականգնիչի բնույթից, կարող է վերականգնվել մինչն ազոտի տարբեր օքսիդացման աստիճաններով միացություններ: Դրա վերականգնման սովորական արդյունքներից մեկը ազոտի (||) օքսիդն է` NՕ .

NՕ3-

NՕ 2 H 2 Օ :

Խիտ ծծմբական թթվի վերականգնման ժամանակ նույնպես կարող են առաջանալ ծծմբի տարբեր միացություններ` ծծումբ, ծծմբաջրածին կամ ծծմբի (|Մ) օքսիդ`

5Օ42- 8 H 66 5 4 H 2Օ 5Օ42- 10 H 86 H 2 5 4 H 2Օ 5Օ42- 4 H 26 5Օ2 2 H 2 Օ : Ոչ մետաղների այլ միացություններից, որոնք հաճախ կիրառվում են որպես օքսիդիչներ, կարելի է նշել ջրածնի պերօքսիդը, քլորատները ( ՃՇlՕ3 ), պերքլորատները ( ՃՇlՕ 4 ) ն այլն: Կարնորագույն օքսիդիչները ն վերականգնիչները ներկայացված են աղյուսակում`

Ածխածնի (||) օքսիդ ՇՕ

Օքսիդիչներ ( Օx ) Հալոգեններ ՃMոՕ4 , Ճ 2 MոՕ4 , MոՕ2

H 2 5 , 5Օ2 , H 2 5Օ3 ն իր աղերը

Ճ 2 Շr2 Օ7 , Ճ 2 Շr2 Օ4

HJ , H8r , HՇl , 5ոՇl 2

HNՕ3 - ն խիտ, ն նոսր

F65Օ4 , Mո5Օ4 , Շr2 ( 5Օ4 ) 3

Օ2 , Օ3 , H 2 Օ2

Վերականգնիչներ ( Re d ) Մետաղներ, ջրածին, ածուխ

HNՕ2 , NH 3 , հիդրալին N 2 H 4 , NՕ H 3 PՕ3 – ֆոսֆորային թթու Ալդեհիդներ,սպիրտներ, մրջնաթթու, օքսալաթթու, գլյուկոզ

Ածխաջրածիններ Կատոդը էլեկտրոլիզի ժամանակ վերականգնիչ է

H 2 5Օ4 (խիտ), H 2 56Օ4

ՇսՕ, 4g 2 Օ, PԵՕ2

Ազնիվ մետաղների իոնները ( 4g

, 4ս 3 , …) F6Շl3

Հիպոքլորիտներ, քլորատներ, պերքլորատներ Արքայաջուր ( HNՕ3 HՇl 1:3 հարաբերությամբ) Անոդը էլեկտրոլիզի ժամանակ օքսիդիչ է

1.6.4. ՎԵՐՕՔՍ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ՏԻՊԵՐ

1. Միջմոլեկուլային վերօքս ռեակցիաներ՝ Օքսիդիչը ն վերականգնիչը գտնվում են տարբեր նյութերում, օրինակ.

Mո Օ2 + 4 H Շl Հ Mո Շl 2 + Շl 2 2 H 2 Օ : 2. Ներմոլեկուլային վերօքս ռեակցիաներ՝ Օքսիդիչը ն վերականգնիչը գտնվում բաղադրության մեջ. 5 -2

2 Ճ Շl Օ 3

են

նույն

նյութի

2 ՃՇl 3Օ20

3. Անհամամասնական (դիսպրոպորցիոն) վերօքս ռեակցիաներ՝ Մեկ նյութի բաղադրության մեջ գտնվող նույն տարրի ատոմները հանդիսանում են ն’ օքսիդիչներ, ն’ վերականգնիչներ.

Շl 02

2 ՃՕH

2 Ճ Շl Ճ Շl Օ

H 2Օ :

1.6.5. ՎԵՐՕՔՍ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ՀԱՎԱՍԱՐՈՒՄՆԵՐԻ ԿԱԶՄՈՒՄԸ

1. էլեկտրոնային բալանսի մեթոդը (բոլոր տիպերի ռեակցիաների համար` գազային, հեղուկ ն պինդ-ֆազային): Ռեակցիային մասնակցող նյութերից առանձնացնում են վերօքս զույգերը: Գրում են դրանց օքսիդացման ն վերականգնման կիսառեակցիաների հավասարումները: Այդ հավասարումները բազմապատկում են այնպիսի գործակիցներով, որպեսզի օքսիդիչի ստացած էլեկտրոնների թիվը հավասար լինի վերականգնիչի տված էլեկտրոնների թվին: Այդ գործակիցները հիմնականում ռեակցիայի ստեխիոմետրիկ գործակիցներն են վերօքս ռեակցիաներում, որոնց միջոցով հավասարեցվում են ատոմների թվերը ռեակցիայի հավասարումների աջ ն ձախ մասերում:

Օրինակներ`

2 H 2 5 5 Օ2 5 2 - - 26

35 0

2H 2Օ

50 2 50 1

2 -1

4 F6 5 2 11Օ20 F6

Օ2

2 F62 Օ 3 85Օ2

2Օ - 2 4

2. Իոնա-էլեկտրոնային բալանսի մեթոդ (սովորաբար օգտագործվում է լուծույթներում ընթացող իոնական ռեակցիաների դեպքում): Առանձնացնում են այն իոնները, որոնք լուծույթում մասնակցում են վերօքս ռեակցիաներին, ն գրում են համապատասխան կիսառեակցիաների հավասարումները: Այդ հավասարումները բազմապատկում են համապատասխան թվերով այնպես, որ ընդունած ն տրված էլեկտրոնների թվերը հավասարվեն: Գումարելով ստացված հավասարումները, ստանում են վերօքս ռեակցիայի իոնական հավասարումը.

2 ՃMոՕ4 16 HՇl

2 ՃՇl

2 MոՇl 2

MոՕ4-

Mո 2

4H 2Օ

2Շl - 26

Շl 2

2MոՕ4- 10Շl - 16 H

2Mո 2

5Շl 2

8H 2 Օ

5Շl 2

8H 2 Օ

Այնուհետն իոնական հավասարումից անցնում են մոլեկուլային հավասարմանը՝ 2 ՃMոՕ 4 10 HՇl 3 H 2 5Օ 4 2 Mո5Օ 4 Ճ 2 5Օ 4 5 Շl 2 8 H 2 Օ

1.6.6. ՄԻՋԱՎԱՅՐԻ ԱԶԴԵՑՈՒԹՅՈՒՆԸ ՎԵՐՕՔՍ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ

ԲՆՈՒՅԹԻ ՎՐԱ

Միջավայրի ռեակցիայի բնույթը (թթվային, չեզոք, հիմնային) որոշակի ազդեցություն է գործում վերօքս ռեակցիաների բնույթի վրա: 1. Վերականգնման գործընթացում մեկ ատոմ թթվածնի վրա, որը հեռանում է օքսիդիչի մասնիկից, թթվային միջավայրում ծախսվում իոն ն առաջանում է մեկ մոլեկուլ H 2 Օ , չեզոք ն հիմնային միջավայրերում ծախսվում է մեկ մոլեկուլ ջուր ն է երկու H

առաջանում է երկու ՕH իոն: 2. Օքսիդացման գործընթացում մեկ ատոմ թթվածնի դեպքում, որը թթվային ն չեզոք միջավայրերում միանում է վերականգնիչի մասնիկին, ծախսվում է մեկ մոլեկուլ H 2 Օ ն առաջանում է երկու

ՕH -

իոն, իսկ հիմնային միջավայրում ՝ ծախսվում է երկու իոն ն առաջանում է մեկ մոլեկուլ H 2 Օ :

2 - վերականգնիչի մասնիկ 2Օ 2- - օքսիդիչի մասնիկ pH

Լուծույթի մասնիկները

Հ7

H , H 2Օ

Հ7

H 2Օ

»7

ՕH - , H 2 Օ

Օքսիդացում

H 2Օ

2Օ 2 -

H 2Օ

2Օ

2ՕH - - 2Օ 2-

Վերականգնում

2H 2H

H 2Օ

2Օ 2-

2Օ

2Օ 2 -

H 2Օ

2ՕH -

H 2Օ

2ՕH -

Օրինակներ. Կալիումի պերմանգանատը օքսիդիչ է, որի վերականգնման արգասիքները կախված են միջավայրի ռեակցիայից ( pH -ից): թթվային միջավայր 2 5Օ4 ՃMոՕ4 -H-- Mո5Օ4

կամ

MոՕ4- - Mո 2

չեզոք միջավայր

հիմնային միջավայր

MոՕ -4 - MոՕ2

MոՕ4- - MոՕ42-

Քննարկենք

նրա

փոխազդեցությունը

օրինակ, սուլֆիտ իոնի ( 5Օ

)

որնէ

վերականգնիչի,

հետ տարբեր միջավայրերում:

1) pH Հ7, թթվային միջավայր.

MոՕ423

5Օ

Mո 2

H 2 Օ - 26

2MոՕ4- 16 H

5Օ

55Օ32-

4H 2Օ

8 H 2 Օ 55Օ42-

2Mո 2

5H 2 Օ

10 H

Կրճատումներից հետո`

2MոՕ4-

55Օ32-

2 Mո 2

8 H 2 Օ 55Օ42-

3H 2 Օ

2) pH Հ7, չեզոք միջավայր.

MոՕ423

5Օ

2 H 2 Օ 36 H 2 Օ - 26

2MոՕ4-

35Օ32-

4ՕH -

MոՕ2 5Օ

4 H 2 Օ 3H 2 Օ

2 MոՕ2

35Օ42-

8ՕH -

6H -

6 H 2Օ 2 ՕH -

Կրճատումներից հետո`

2MոՕ4-

35Օ32-

H 2Օ

2 MոՕ2

35Օ42-

2ՕH -

3) pH »7, հիմնային միջավայր.

MոՕ45Օ322 MոՕ4-

6 - MոՕ42-

2ՕH - - 26 - 5Օ425Օ32-

2ՕH -

H 2Օ

2 MոՕ42-

5Օ42-

H 2Օ

ԳԼՈՒԽ 2. ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

2.1. ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԴՐՈՒՅԹՆԵՐ

Նյութի կառուցվածքը քիմիայի կարնորագույն բաժիններից է, որն ընդգրկում է հետնյալ ենթաբաժինները. » Տարրական մասնիկներ, » Ատոմի կառուցվածքը (միջուկ ն էլեկտրոնային թաղանթներ), » Քիմիական կապի տեսությունները, մոլեկուլների կառուցվածքը, » Նյութի ագրեգատային վիճակները: Վերոհիշյալ ենթաբաժինների օրինաչափությունները բացահայտվում են քվանտային (ալիքային) մեխանիկայի հասկացությունների միջոցով:

2.2. ՔՎԱՆՏԱՅԻՆ ՄԵԽԱՆԻԿԱՅԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՀԱՍԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

«« դարի սկզբին պարզվեց, որ Նյուտոնի դասական մեխանիկան ունի օգտագործման սահմանափակ շրջանակներ: Մասնավորապես, այն ընդունակ չէր բացատրելու միկրոաշխարհի մասնիկների (էլեկտրոններ, պրոտոններ, նեյտրոններ, ատոմներ, մոլեկուլներ ն այլն) շարժման առանձնահատկությունները: Նշված ժամանակաշրջանում մի շարք գիտնականների ջանքերով ստեղծվում ն զարգանում է քվանտային մեխանիկան (ալիքային մեխանիկան), որը հանդիսանում է միկրոաշխարհը բնութագրող գիտություն: Քվանտային մեխանիկան հիմնվում է մի շարք օրինաչափությունների վրա, որոնք բնորոշ են միայն միկրոմասնիկներին: Առաջին հերթին այդ օրինաչափությունների թվին են պատկանում՝ ա) մասնիկաալիքային դուալիզմը (երկվությունը), բ) Հայզենբերգի անորոշության սկզբունքը, գ) ալիքային ֆունկցիան ն Շրյոդինգերի հավասարումը, դ) որոշ մեծությունների արժեքների դիսկրետ սպեկտրը, ե) միկրոմասնիկների սպինի հասկացողությունը Քննարկենք այդ առանձնահատկությունները: » Մասնիկաալիքային դուալիզմի (երկվության) դրույթի համաձայն, ցանկացած միկրոօբյեկտ (էլեկտրոն, պրոտոն, նեյտրոն, ատոմ ն այլն) ցուցաբերում է միաժամանակ ն՛ մասնիկային, ն՛ ալիքային հատկություններ: Որպես մասնիկ՝ միկրոօբյեկտն ունի իմպուլս (շարժման քանակ)` P ոv , որտեղ ո -ը մասնիկի հանգստի զանգվածն է, v -ն` արագությունը: Միկրոմասնիկը միաժամանակ օժտված է նան ալիքային հատկություններով. այն

ենթարկվում է դիֆրակցիայի, ինտերֆերենցիայի ն, հետնաբար, բնորոշվում է ալիքի որոշակի երկարությամբ` : Յուրաքանչյուր միկրոօբյեկտի մասնիկային ( P ) ն ալիքային ( ) հատկությունների երկվությու-

հ , որտեղ հ -ը P

նը արտահայտվում է Լուի դը Բրոյլի բանաձնով՝

Պլանկի հաստատունն է( հ 6,626 10-34 Ջ վրկ ): Նշենք, որ լույսը, ունենալով ալիքային բնույթ, միաժամանակ օժտված է նան մասնիկային հատկություններով: Լույսի մասնիկները կոչվում են ֆոտոններ: Ֆոտոնի էներգիան, որպես մասնիկի, որոշվում է

էյնշտեյնի բանաձնով` E ոc , իսկ որպես ալիքի` E Խ բանաձնով, որտեղ -ն էլեկտրամագնիսական տատանումների հաճախականությունն c

է`

c -ն` լույսի արագությունը վակուումում`

3 1010 սմ/վրկ : Ֆոտոնի զանգվածը որոշվում է էնշտեյնի բանաձնից`

ոc 2 , ո

հv c2

հ : c

Այստեղից ֆոտոնի իմպուլսը` p

ոc

հv c

: Ֆոտոնը կարող

է գոյություն ունենալ միայն շարժման մեջ, այն չունի հանգստի զանգված` ո0 0 :

» Հայզենբերգի անորոշության սկզբունքը նշում է, որ հնարավոր չէ միաժամանակ ճշգրիտ որոշել միկրոմասնիկի իմպուլսը ն կոորդինատները (տարածության մեջ դրա դիրքը): Այդ սկզբունքի մաթեմատիկահ կան արտահայտությունն է՝ ՃP Ճգ ո , որտեղ ՃP -ն իմպուլսի անո2 րոշությունն է ( ՃPx , ՃPy , ՃPz ), 10 -13 - 10 -12 - կոորդինատների ( x, y, z ) անորոշությունը: Համաձայն այս սկզբունքի, որքան ճշգրիտ է որոշվում մասնիկի դիրքը, այնքան անորոշ է դառնում դրա իմպուլսը, ն հակառակը: Այս սկզբունքը հուշում է, որ միկրոմասնիկների շարժումը չի կարելի նկարագրել որպես շարժում որոշակի հետագծով: Շատ ավելի հարմար է դրա շարժումը բնութագրել տարածության այս կամ այն կետում մասնիկի գտնվելու հավանականությամբ: Ատոմում ն մոլեկուլներում էլեկտրոնների դասական ուղեծիր, հետագիծ հասկացությունը փոխա-

րինվում է օրբիտալ հասկացությամբ, որն արտահայտվում է էլեկտրոնային ամպի խտությամբ: Որոշակիության համար ընդունում են, որ օրբիտալը ընդգրկում է տարածության այն մասը, որտեղ էլեկտրոնի գտնվելու հավանականությունը մոտավորապես 909 է: Ավելի ճշգրիտ օրբիտալն իրենից ներկայացնում է էլեկտրոնի ալիքային ֆունկցիայի քառակուսու գրաֆիկական պատկերը:: » Ալիքային ֆունկցիա: Շրյոդինգերի հավասարումը: Քանի որ էլեկտրոնի վիճակը միկրոօբյեկտներում (ատոմ, մոլեկուլ) ճշգրիտ որոշել հնարավոր չէ (Հայզենբերգի անորոշություն), այդ պատճառով դիմում են հավանականության բնույթ ունեցող ֆունկցիայի օգնությանը, որը կոչվում է ալիքային ֆունկցիա ( - փսի-ֆունկցիա): Այն (x,y,z,t) : Ալիքային կախված է ժամանակից ն կոորդինատներից` ֆունկցիան կարող է լինել ինչպես իրական ֆունկցիա, այնպես էլ՝ կոմպլեքս: Սովորաբար ալիքային ֆունկցիայի վրա դրվում են որոշակի սահմանափակումներ՝ այն պետք է լինի միարժեք, անընդհատ, վերջավոր ն միարժեք: Ալիքային ֆունկցիան ինքնին ֆիզիկական իմաստ չունի, բայց նրա քառակուսին` , ցույց է տալիս միկրոմասնիկի տվյալ կետում գտնվելու հավանականության խտությունը:

dv արտահայտությունը, որտեղ dv -ն տվյալ միջակայքի Իսկ ( x,y,z կոորդինատներով) տարրական ծավալն է ( dv dxdydz ), որոշում է տվյալ միջակայքում միկրոմասնիկի գտնվելու հավանականությունը: Տարածության ցանկացած կետում ալիքային ֆունկցիան կարող է ունենալ ն’ դրական, ն’ բացասական նշան: Սակայն դա էական չէ, քանի որ ֆիզիկական իմաստ ունի նրա քառակուսին: Եթե որնէ կետում Հ 0, ապա նս զրո է, ն այդ կետում միկրոմասնիկի (էլեկտրոնի) գտնվելու հավանականությունը նույնպես 0 է: Միջուկից անվերջ հեռու կետում` Հ 0: Եթե միջուկի մոտակայքում Հ 0, ապա դա հանգուցային կետ է: Այդ կետում ալիքային ֆունկցիան փոխում է նշանը: Ալիքային ֆունկցիաները կարելի է ստանալ լուծելով քվանտային մեխանիկայի հիմնարար` Շրյոդինգերի հավասարումը, որը քվանտային մեխանիկայում նույն դերն է կատարում, ինչը Նյուտոնի օրենքներն են կատարում դասական մեխանիկայում: Շրյոդինգերի հավասարումը մասնակի ածանցյալներով դիֆերենցիալ հավասարում է, որը օպերատորային տեսքով կարելի է ներկայացնել շատ պարզ ձնով: Օրինակ, Շրյոդինգերի ստացիոնար հավասարումը, որը լայն կիրառություն ունի այն դեպքերի համար, երբ էներգիան ժամանակից կախված չէ, հետնյալ օպերատորային հավասարումով է ներկայացվում՝

Hˆ

E , որտեղ Ĥ -ը Համիլտոնի օպերատորն է (դիֆերենցիալ օպերատոր), E -ն` համակարգի էներգիան: Շրյոդինգերի հավասարումը, լինելով բարդ, մասնակի ածանցյալներով, դիֆերենցիալ հավասարում, ունի ճշգրիտ լուծումներ միայն ամենապարզ համակարգերի համար, որոնց թվին են պատկանում ջրածնի ատոմը ն ջրածնանման ատոմները: Վերջիններս տարբեր ատոմների միջուկներն են, որոնք ընդամենը մեկ էլեկտրոն ունեն`

օրինակ` H6 , Li , 86 ն այլն : Ջրածնի կամ ջրածնանման ատոմների համար Շրյոդինգերի հավասարման լուծումից ստացված ալիքային ֆունկցիաները, որոնք կոչվում են օրբիտալներ, պարունակում են երեք քվանտային թվեր՝ ո, , ո ` ո, , m : ո -ը կոչվում է գլխավոր քվանտային թիվ,

-ը՝ օրբիտալային քվանտային թիվ, ո -ը՝ մագնի-

սական քվանտային թիվ: Այս քվանտային թվերը համապատասխանաբար բնութագրում են էլեկտրոնի էներգիայի, շարժման քանակի անկյունային մոմենտի ն վերջինիս որնէ առանցքի վրա պրոյեկցիայի թույլատրելի արժեքները: Շրյոդինգերի հավասարումն ունի ճշգրիտ լուծում միայն շատ պարզ դեպքերում, օրինակ հրածնի ատոմի դեպքում: Այդ պատճառով կիրառում են այդ հավասարման լուծման մոտավոր եղանակների: » Քվանտամեխանիկական համակարգերում որոշ ֆիզիկական մեծություններ կարող են ունենալ միայն որոշակի թույլատրելի արժեքներ: Այդ թույլատրելի արժեքների համախմբությունը կոչվում է սպեկտր: Ընդ որում, սպեկտրը կարող է լինել դիսկրետ (ընդհատ), անընդհատ, ինչպես նան խառը: Գոյություն ունեն այնպիսի մեծություններ, որոնք ունեն ընդամենը մի քանի թույլատրելի արժեքներ: Դիսկրետ սպեկտրի կարնորագույն օրինակը ատոմների ն մոլեկուլների էներգիական սպեկտրն է: Այն բաղկացած է էներգիայի դիսկրետ արժեքների հաջորդականությունից՝ E1 E 2 E 3 ... E k ... , այսինքն՝ էլեկտրոնի էներգիան ատոմներում, մոլեկուլներում չի կարող ընդունել ցանկացած արժեք: էներգիան փոխվում է թռիչքաձն, բաժիններով: էներգիայի այդ նվազագույն քանակները կոչվում են քվանտներ ( E հ ): Ազատ շարժվող էլեկտրոնի էներգետիկ սպեկտրը անընդհատ է: Այսպիսով, էլեկտրոնի էներգիան ատոմում (մոլեկուլում) քվանտացված (դիսկրետ) է, մինչդեռ ազատ էլեկտրոնինը` ոչ: Դիսկրետ սպեկտր ունեցող մեծությունների հնարավոր թույլատրելի արժեքները որոշվում են, այսպես կոչված, քվանտային թվերով, որոնք ամբողջական (որոշ դեպքերում` կոտորակային) թվեր են: Կա-

րնոր քվանտացված մեծություններ են հանդիսանում էլեկտրոնի շարժման քանակի անկյունային մոմենտը ն նրա պրոյեկցիան որնէ առանցքի վրա: Կանգ առնենք այդ մեծությունների քվանտամեխանիկական առանձնահատկությունների վրա: Անկյունային մոմենտը (իմպուլսի մոմենտը, շարժման քանակի մոմենտը) վեկտորական մեծություն է, որը ի հայտ է գալիս կենտրոնական սիմետրիա ունեցող դաշտերում, օրինակ՝ ատոմում միջուկի առաջացրած դաշտում: Ըստ դասական ֆիզիկայի, էլեկտրոնի անկյունային մոմենտը ատոմում պայմանավորված է միջուկի շուրջը նրա պտտական շարժումով ն արտահայտվում է հետնյալ բանաձնով`

L ոv r (վեկտորական արտադրյալ), որտեղ r -ը միջուկից մինչն էլեկտրոն հեռավորության շառավիղ-վեկտորն է, ո -ը՝ էլեկտրոնի զանգվածը, v -ն՝ արագությունը: Այդ մոմենտը, ըստ դասական մեխանիկայի, կարող է ցանկացած արժեք ստանալ, մինչդեռ քվանտային մեխանիկայի օրինաչափություններից (Շրյոդինգերի հավասարման լուծումից) բխում է, որ այդ մեծությունը քվանտացված է, այսինքն՝ դիսկրետ արժեքներ ունի: Նրա չափը (մոդուլը) որոշվում է հետնյալ բանաձնով. L

(

հ :

-ը կոչվում է օրբիտալային քվանտային թիվ, կարող է ստանալ հետնյալ արժեքները՝ 0 , 1, 2 , 3... ո - 1 , ո -ը գլխավոր քվանտային թիվն է, որը կարող է ստանալ ամբողջական (1, 2, 3…) արժեքներ: Այդ թվին մանրամասն կանդրադառնանք հետագայում:

- անկյունային մոմենտի չափման միավորն է: Այն նույն-

պես անվանում են Պլանկի հաստատուն, ինչպես ն հ -ը: Այսպիսով, օրբիտալային անկյունային մոմենտի հնարավոր դիսկրետ արժեքներն են՝ L Հ 0, 2 , 6 , 12 …, որոնք համապատասխանում են օրբիտալային քվանտային թվի հետնյալ արժեքներին՝

0, 1, 2, 3, ... Անկյունային մոմենտի պրոյյեկցիան: Ցանկացած վեկտորի դիրքը տարածության մեջ որոշվում է նրա 3 պրոյեկցիաներով կոորդինատային առանցքների վրա: Օրինակ՝ անկյունային մոմենտի համար՝ L x ,

L y , Lz : Դասական ֆիզիկայում այդ պրոյեկցիաները խիստ որոշակի են, մինչդեռ, ըստ քվանտային մեխանիկայի, այդ պրոյեկցիաներից

միայն մեկը կարող է որոշակի լինել, մյուս երկուսը անորոշ են (Հայզենբերգի անորոշությունների սկզբունք): Ընդունված է որոշակի համարել պրոեկցիան z առանցքի վրա, որը համադրում են մագնիսական դաշտի լարվածության ( ( ) ուղղության հետ: Այդ պրոյեկցիան քվանտացված է, որի արժեքները որոշվում են հետնյալ բանաձնով` Lz ո :

ո -ը կոչվում է մագնիսական քվանտային թիվ, դրա հնարավոր արժեքներն են՝ ո 0, Է 1 Է ... : Այսինքն, -ի որոշակի արժեքի դեպքում ո -ը կարող է ընդունել (2 +1) արժեքներ: 1՝ L Օրինակ, երբ 2 , վերջինս պետք է ունենա երեք պրոյեկցիա (2 +1Հ3): Այդ պրոյեկցիաները z առանցքի վրա գրաֆիկորեն կարելի է արտահայտել հետնյալ կերպ (նկ.2.1).

Նկ.2.1

Նկ.2.2

Անկյունային մոմենտի վեկտորը պրեցեսիա է կատարում z առանցքի շուրջը, որի հետնանքով որոշակի է միայն L z պրոեկցիան ( L x ն L y անորոշ են) (նկ.2.2):

Սպին: Ինչպես նշվել է, ատոմական օրբիտալները բնութագրվում են երեք քվանտային թվերով ( ո, , ո ): Նույնպիսի քվանտային թվերով են բնութագրվում նան այդ օրբիտալներում գտնվող էլեկտրոնները: Մինչդեռ փաստերը ցույց են տալիս, որ էլեկտրոնի վիճակը ատոմներում արտահայտվում է ազատության չորս աստիճաններով: Այսինքն, անհրաժեշտություն է առաջանում չորրորդ քվանտային մեծության առկայության, որը չի բխում Շրյոդինգերի հավասարման լուծումից: Փորձնական տվյալները ցույց տվեցին, որ միկրոմասնիկները օժտված են մի լրացուցիչ հատկությամբ, որը կոչվում է սպին: Սպինը տարրական մասնիկների ներքին ազատության աստիճանն է, որն ունի զուտ

քվանտային բնույթ: Դասական մեխանիկային անցնելիս սպինը վեր է ածվում զրոյի ն այդ առումով այն չունի դասական բացատրություն: Պարզագույն դեպքում ընդունում էին, որ էլեկտրոնները ատոմներում (մոլեկուլներում), բացի օրբիտալային շարժումից, կատարում են նան պտտական շարժում սեփական առանցքի շուրջը, որը բերում է սեփական (ոչ օրբիտալային) անկյունային մոմենտի առաջացմանը, այդ մոմենտը անվանվեց սպին: Հետագայում պարզվեց, որ սպինը սեփական պտույտի արդյունք չէ, այդ հատկությունը զուտ քվանտամեխանիկական բնույթ ունի, որը բնորոշ է միայն միկրոմասնիկներին: Ներկայումս ընդունում են, որ սպինը միկրոմասիկների սեփական (ոչ օրբիտալային) շարժման քանակի մոմենտն է: Հիմնվելով օրբիտալային անկյունային մոմենտի առանձնահատկությունների վրա, սպինը նս ընդունվում է որպես վեկտորական մեծություն` 5 , որի դիրքը տարածության մեջ անորոշ է, իսկ չափը (մոդուլը) որոշվում է նույնատիպ բանաձնով, ինչ որ օրբիտալային մոմենտի համար՝

5(5 1 ) :

5 -ը կոչվում է սպինային քվանտային թիվ: էլեկտրոնի, պրոտոնի, , ֆոտոնի համար 5 1 : Գոյություն ունեն նեյտրոնի համար 5 տարրական մասնիկներ, որոնց համար 5 0 , այսինքն՝ դրանք սպին չունեն (մեզոններ): էլեկտրոնի (պրոտոնի, նեյտրոնի) սպինի մոդուլը հաստատուն մեծություն է ն հավասար է

: Ֆոտոնի սպինը` 5

Տարածության մեջ սպինի դիրքը (որպես վեկտորի) որոշվում է դրա պրոյեկցիաներով x,y,z առանցքների վրա՝ 5 x , 5 y , 5 z : Այդ երեք պրոյեկցիաներից միայն մեկն է որոշյալ, մյուսները անորոշ (Հայզենբերգի սկզբունք): Ընդունում են, որ հայտնի է 5 z -ը առանցքը համադրում են մագնիսական դաշտի ուղղության հետ): նս քվանտացված մեծություն է ն դրա հնարավոր արժեքներն (ինչպես Lz -ինը)՝

են (z Դա են

ո5 :

ո 5 -ը կոչվում է մագնիսական սպինային քվանտային թիվ : Այն կարող է ընդամենը երկու արժեք ընդունել` (+1/2) ն (-1/2): Սխեմատիկորեն այն

նշում են սլաքներով, դեպի վեր`

(+1/2), երբ սպինի պրոեկցիան

համընկնում է մագնիսական դաշտի լարվածության ( H ) ուղղության հետ, ն ներքն` 1 (-1/2): Համաձայն քվանտային մեխանիկայի, սպինի պրոյեկցիաների թիվը որոշվում է ( 2 5 1 ) բանաձնով: Քանի որ էլեկտրոնի համար 5 Հ 1/2, ապա մագնիսական դաշտի ուղղության վրա սպինն ընդամենը երկու պրոյեկցիա կունենա (նկ.2.3.): ֆոտոնի համար 5 1 ն պրոյեկցիաների թիվը հավասար է երեքի: Պրեցեսիայի հետնանքով որոշակի է միայն 5 z պրոյեկցիան (նկ.2.4):

Նկ.2.3.

Նկ.2.4.

2.3. ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Ատոմները քիմիական տարրերի փոքրագույն մասնիկներն են, որոնցից կազմված են մոլեկուլները ն պինդ նյութերի բյուրեղավանդակները: Ատոմի կառուցվածքի ուսումնասիրման բաժնում շոշափվում են հետնյալ թեմաները՝ » Ատոմը կազմող տարրական մասնիկները: » Ատոմի միջուկի կազմությունը: Իզոտոպներ: Ռադիոակտիվություն: » Ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը: Քննարկենք ենթաբաժինների առանձնահատկությունները:

2.3.1. ԱՏՈՄԻ ՏԱՐՐԱԿԱՆ ՄԱՍՆԻԿՆԵՐԸ

Գիտության մեջ երկար ժամանակ գերիշխել է այն կարծիքը, որ ատոմներն անբաժանելի են, այսինքն` չեն պարունակում ավելի պարզ բաղադրամասեր: Նան կարծում էին, որ ատոմներն անփոփոխ են, տվյալ տարրի ատոմը ոչ մի պայմանում չի կարող փոխարկվել որնէ այլ ատոմի: Սակայն «|« դարի վերջին հայտնաբերվեցին մի շարք փաստեր, որոնք վկայում էին ատոմի բարդ բաղադրության ն դրանց փոխադարձ փոխարկման հնարավորության մասին: Դրանց շարքին է պատկանում, նախ ն առաջ Թոմսոնի կողմից 1897 թ. էլեկտրոնի հայտնաբերումը: էլեկտրոնը տարրական մասնիկ է, որն ունի բնության մեջ գոյություն ունեցող ամենափոքր բացասական էլեկտրական լիցքը: Պարզվել է, որ էլեկտրոններ պարունակում են բոլոր տարրերի ատոմները: Բայց էլեկտրոններն ունեն բացասական լիցք, այնինչ ատոմները լիցք չունեն, նրանք էլեկտրաչեզոք են: Հետնապես, ատոմներում, բացի էլեկտրոններից, պետք է լինեն ինչ որ ուրիշ, դրական լիցքավորված մասնիկներ: Ռեզերֆորդը 1911թ. հայտնաբերեց, որ ատոմները բաղկացած են դրական լիցքավորված միջուկից ն բացասական լիցքավորված էլեկտրոնային թաղանթից: Հետագայում պարզվեց, որ միջուկի բաղադրության մեջ են մտնում պրոտոններ ն նեյտրոններ, որոնք տարրական մասնիկներ են ն կոչվում են նուկլոններ: Պրոտոնը հայտնաբերվել է 1920թ`. Ռեզերֆորդի կողմից, նեյտրոնը` 1932թ`. Չեդվիկի կողմից: Պրոտոնները դրական են լիցքավորված, նեյտրոնները էլեկտրաչեզոք են: Պրոտոնի ն նեյտրոնի զանգվածները իրար մոտավորապես հավասար են, իսկ էլեկտրոնի զանգվածը մոտ 1840 անգամ փոքր է դրանց զանգվածից: Հետնաբար ատոմի զանգվածը հիմնականում կենտրոնացված է միջու-

կում: Միջուկը գրավում է ատոմի չնչին ծավալը: Եթե միջուկի չափսերն

10 -13 - 10 -12 սմ, ապա էլեկտրոնային թաղանթնե-8 րինը հասնում է 10 սմ ն ավելի, այսինքն` միջուկի չափերը մոտ

են մոտավորապես

Զանգվածը

Լիցքը

Սպինի մոդուլը

Մագնիսական սպինային քվանտային թիվը

Մասնիկը

Սպինային քվանտային թիվը

100000 անգամ փոքր են ատոմի չափերից: Այսպիսով, ատոմը կազմող մասնիկներն են էլեկտրոնները ն պրոտոնները, նեյտրոնները, որոնց բնութագրերը բերված են աղյուսակում:

mՏ

կգ

զ.ա.մ.

կուլոն

էլեկտրոն

9,109 10-31

0,0005486

- 1,602 10-19

3 հ 2 2

Պրոտոն

1,673 10-27 1,007277

1,602 10-19

3 հ 2 2

Նեյտրոն

1,675 10 -27

3 հ 2 2

1,008695

լ.ա.մ.

"զ.ա.մ.- զանգվածի ատոմական միավորը, որը հավասար է ածխածին-12 իզոտոպի ատոմի զանգվածի 1/12 մասին: ""լ.ա.մ.- լիցքի ատոմական միավորը, որը էլեկտրոնի լիցքն է` ընդունված որպես լիցքի միավոր:

2.3.2. ԱՏՈՄԻ ՄԻՋՈՒԿԸ: ԻԶՈՏՈՊՆԵՐ: ՌԱԴԻՈԱԿՏԻՎՈՒԹՅՈՒՆ

Ինչպես նշվեց, ատոմի միջուկը կազմված է պրոտոններից ն նեյտրոններից: Միջուկը բնութագրող հիմնական հասկացությունները հետնյալն են. Միջուկային ուժեր : Պրոտոնները ն նեյտրոնները միջուկում միավորվում են հատուկ ուժերով, որոնք կոչվում են միջուկային ուժեր: Դրանք, որոնց բնույթը դեռնս հայտնի չէ, գործում են շատ կարճ տարածություններում ն չափազանց ուժեղ փոխազդեցություններեն, որոնք զգալիորն գերազանցում են էլեկտրական ձգողականության ուժերին: Զանգվածի դեֆեկտ ( ո ): Պրոտոնները ն նեյտրոնները, երբ ատոմում միավորվում են ի հաշիվ միջուկային ուժերի, կորցնում են իրենց զանգվածի մի մասը, որը վեր է ածվում էներգիայի. ո ոÙ,ç - (2 ո p Nո ո ) :

2 -ը պրոտոնների թիվն է, N -ը` նեյտրոնների թիվը:

Ճո

- ը զանգվածի դեֆեկտն է, որը միջուկի մեջ մտնող պրոտոնների ն նեյտրոնների զանգվածների գումարի ն միջուկի զանգվածի տարբերությունն է: Միջուկի կապի էներգիան ( E ) այն էներգիան է, որն անհրաժեշտ է ծախսել միջուկը իր բաղադրիչների (պրոտոնների ն նեյտրոնների) բաժանելու համար: Քանի որ միջուկային ուժերը չափազանց մեծ են ն նուկլոնների միջն կապն ուժեղ է, միջուկի կապի էներգիան մեծ

արժեքներ ունի: Համաձայն էյնշտեյնի` E Ճոc : Այստեղ c -ն լույսի արագությունն է վակուումում, որը 300000կմ/վրկ է: Միջուկի կարնորագույն բնութագրերն են նրա լիցքը` 2 ն զանգվածի թիվը` 4 : Միջուկի լիցքը որոշվում է պրոտոնների քանակով ( 2 ): 2 -ը ցույց է տալիս նան ատոմի կարգաթիվը տարրերի պարբերական համակարգում: Քիմիական տարրը ( ) միջուկի նույն լիցքով ատոմների տեսակն է: Զանգվածային թիվը Ճ հավասար է պրոտոնների թվի ( 2 ) ն նեյտրոնների թվի ( N ) գումարին.

Այսինքն, 4 -ն ցույց է տալիս նուկլոնների քանակը միջուկում:

Նուկլիդը որոշակի 2 ն N ունեցող ատոմի միջուկ է : Ճ

Նուկլիդներն ընդունված է նշանակել հետնյալ կերպ` z , որտեղ -ն տարրի սիմվոլն է: Նուկլիդները դասակարգվում են ըստ 2 , N ն 4 -ի արժեքների` իզոտոպներ, իզոտոններ ն իզոբարներ: Իզոտոններն ունեն նույն N -ը, բայց տարբեր 2 ն 4 : Օրինակ`

7հ

228 - 88 140 )

Ra(N

7հ(N

230-90 140 )

Pa (N 140 ) : Իզոբարներն ունեն նույն 4 -ն, բայց տարբեր 2 ն N : Օրինակ` 18 4r : 19 Ճ : 20 Շa : Իզոտոպներն ունեն միննույն 2 -ը, բայց տարբեր N (հետնաբար տարբեր 4 ):

Իզոտոպները նույն տարրի տարատեսակներն են, որոնք տարբերվում են զանգվածով: Դրանք պարբերական համակարգում նույն տեղն են զբաղեցնում: Նուկլիդ Ջրածնի իզոտոպները

Ածխածնի իզոտոպները

Նուկլիդների սիմվոլները

Իզոտոպի անվանումը

պրոտիում

դեյտերիում

տրիտիում *

ածխածին-12

ածխածին-13

ածխածին-14

"-տրիտիումը անկայուն է, ենթարկվում է ռադիոակտիվ քայքայման: Բնության մեջ չի հանդիպում, ստացվում է արհեստական եղանակով:

Ջրածինը միակ տարրն է, որի իզոտոպներն ունեն հատուկ սիմվոլներ ն անվանումներ: Նրա իզոտոպները կարող են առաջացնել հետնյալ պարզ նյութերը` H 2 - ջրածին, D2 – ծանր ջրածին, 72 - գերծանր ջրածին: Բնության մեջ գերազանցապես հանդիպում է պրոտիումը (99,989), մնացածը (0,029) դեյտերիումն է: Դեյտերիումը բնության մեջ հանդիպում է ծանր ջրում` D2 Օ :

Զանգվածի ատոմական միավորը (զ.ա.մ.) ածխածին-12 իզոտոպի ատոմի զանգվածի 1/12 մասն է: 1 զ.ա.մ. Չափման միավոր ածխածին-12 ատոմական զանգվածը

1,993 10 -26 կգ

կգ

զ.ա.մ.

1,993 10

12,000

Իզոտոպի հարաբերական ատոմական զանգվածը` 4r - ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է իզոտոպի ատոմական զանգվածը մեծ 1 զ.ա.մ.-ից: 4r -ը չափողականություն չունի : Տարրի իզոտոպային բաղադրությունը: Յուրաքանչյուր քիմիական տարր որոշակի իզոտոպների խառնուրդ է հանդիսանում (կան տարրեր, որոնք միայն մեկ իզոտոպ ունեն` օրինակ

F ): Այդ խառնուրդում իզո-

տոպների պարունակությունը սովորաբար արտահայտում են մասերով կամ տոկոսներով: Իզոտոպ

Իզոտոպային բաղադրությունը Մաս

Շl

34,97

0,7553

75,53

Շl

36,95

0,2447

24,47

Տարրի հարաբերական ատոմական զանգվածն այդպիսի խառնուրդի միջին ատոմական զանգվածն է: Օրինակ` 4r(Շl) 34,95 0,7553 36,95 0,2447 35,45 : Իզոտոպների կայունությունը: Իզոտոպներն ըստ կայունության բաժանվում են երկու խմբի` կայուն ն անկայուն: Անկայուն իզոտոպները ենթարկվում են ռադիոակտիվ քայքայման ն կոչվում են ռադիոնուկլիդներ կամ ռադիոիզոտոպներ: Տարբեր իզոտոպների ռադիոակտիվ փոխարկումները կատարվում են տարբեր արագությամբ: Այդ արագությունը բնորոշվում է ռադիոակտիվ տրոհման հաստատունով, որը ցույց է տալիս, թե ռադիոակտիվ իզոտոպի ատոմների ընդհանուր թվի որ մասն է տրոհվում միավոր ժամանակում: Տրոհման հաստատունի վրա չեն ազդում արտաքին գործոնները` տաքացումը, սառեցումը, լույսի, էլեկտրականության ազդեցությունները ն այլն: Ռադիոակտիվությունը անկայուն իզոտոպի ինքնաբերաբար փոխարկումն է մի այլ տարրի իզոտոպի, որն ուղեկցվում է ռադիոակտիվ ճառագայթմամբ ( , , ):

Կայուն իզոտոպների առկայունությունը, կախված միջուկում զույգ ն կենտ քանակով պրոտոնների ն նեյտրոնների քանակից, բերված է աղյուսակում: Պրոտոնների քանակը զույգ կենտ կենտ կենտ

Նեյտրոնների քանակը զույգ կենտ զույգ կենտ

Կայուն իզոտոպների քանակը

Ներկայումս հայտնի են մոտ 300 կայուն ն 1400 ռադիոակտիվ միջուկներ: Նկատվել է, որ 2,8,50,82 պրոտոն կամ նեյտրոն պարունակող կամ 126 ն 152 նեյտրոն պարունակող միջուկները զգալիորեն տարբերվում են այլ միջուկներից: Վերոհիշյալ թվերը կոչվում են կախարդական թվեր: Այդ թվերով իզոտոպները առանձնապես կայուն են: Միջուկները կախարդական կարող են լինել ըստ պրոտոնների քանակի, ըստ նեյտրոնների քանակի կամ միաժամանակ ըստ պրոտոնների ն նեյտրոնների (կրկնակի կախարդական թվերով միջուկներ): Կրկնակի կախարդական թվերով միջուկների թվին են պատկա28 նում 42 H6 ( 2ո,2 p ), 168Օ ( 8 p,8ո ), 14 5i ( 14 p,14ո ), 40 20 Շa ( 20 p,20ո ) ն 82 PԵ ( 82 p,126ո ): Պրոտոնների քանակով կախարդված են հանդիսանում

Ni ,

2ո ( 40 p,50ո ),

5ո ն

PԵ , իսկ ըստ նեյտրոնների քանակի`

8a ( 56 p,82ո ),

La ( 57 p,82ո ),

5r ( 38 p,50ո ),

Շ6 ( 58 p,82ո ) ն այլն:

Ռադիոակտիվ ճառագայթների տեսակները: Ինչպես նշվել է, ռադիոակտիվ ճառագայթները լինում են երեք տեսակի: Դրանք նշանակում են օ, 8, 7 տառերով: - ճառագայթները դրական են լիցքավորված: Իրենցից հելիումի միջուկի հոսք են ներկայացնում, որոնք շարժվում են 20000կմ/վրկ արագությամբ: - ճառագայթները բացասական են լիցքավորված: Իրենցից ներկայացնում են էլեկտրոնների հոսք, որոնք շարժվում են լույսի արագությանը մոտ արագությամբ: - ճառագայթները դրական են լիցքավորված ն իրենցից պոզիտրոնների հոսք են ներկայացնում: Պոզիտրոնները բոլոր հատկություններով նման են էլեկտրոններին, բացի լիցքից: Դրանք դրական լիցք ունեցող էլեկտրոններ են: - ճառագայթները լիցք չունեն: Նրանք մեծ էներգիայով էլեկտրամագնիսական ճառագայթներ են:

2.4.1. ՌԱԴԻՈԱԿՏԻՎ ՓՈԽԱՐԿՈՒՄՆԵՐ

Ռադիոակտիվ փոխարկումներին մասնակցող մասնիկների սիմվոլները (նշանակումները) հետնյալն են. հելիումի միջուկ

Մասնիկ սիմվոլը

մասնիկ

պրոտոն

d , 12 H

էլեկտրոն

ո , 10 ո

p , 11 H

դեյտերիումի միջուկը

պոզիտրոն

սիմվոլը

ք,

նեյտրոն

գամմա ճառագայթներ

Ռադիոակտիվ ճառագայթներն օժտված են մեծ էներգիայով: Դրանք իոնացնում են օդը, քայքայում են բջջային հյուսվածքները ն այդ պատչառով վտանգավոր են առողջության համար: անջատվող մասնիկների բնութագիրը

ճառագայթման տեսակը

ռադիոնուկլիդի փոփոխումը

ատոմական համարը +1

զանգվածային թիվը չի փոխվում

չի փոխվում

լիցքը

զանգվածը

Օրինակներ`

7հ-

-քայքայում

ո- P

Ra- 222 86 Rո

-քայքայում

Ճ - 4r

քայքայման ժամանակ նեյտրոնը վեր է ածվում պրոտոնի

քայքայման ժամանակ` 1 P - 0 ո

Բացի այդ, հայտնի է էլեկտրոնային զավթում ռադիոակտիվ փոխարկումը`

Շr

6- 51 23V :

էլեկտրոնն ավելի հաճախ զավթվում է միջուկին ամենամոտ Ճ – շերտից ( Ճ -զավթում), ավելի պակաս L - կամ M - շերտերից: Նշված քայքայումները հաճախ ուղեկցվում են ճառագայթմամբ: Կիսատրոհման պարբերությունը այն ժամանակահատվածն է, որի ընթացքում քայքայվում է ռադիոիզոտոպի քանակության կեսը: Այդ մեծությունը, որը տատանվում է 10-20–ից մինչն 1010 տարի, բնութագրում է ռադիոնուկլիդի կայունությունը: Ռադիոնուկլիդ Անվանումը

Սիմվոլ

Կիսատրոհման պարբերություն, տարի

Առաջացումը

12,3

Մթնոլորտային ազոտի

Տրիտիում

Ածխածին-14

տիեզերական ճառագայթներով

Ստրոնցիում90

80000

Ցեզիում-137

Շ5

Ատոմային ն ջրածնային ռումբերի պայթյունից

Ռադիում-226

Թորիում-230

Ուրան-238

7հ U

իզոտոպի

80000

ռմբակոծումը

Ուրան պարունակող հանքատեսակներում

4,5ն 10

Բնության մեջ հանդիպում են մոտ 50 բնական ռադիոակտիվ իզոտոպներ: Միջուկային ռեակցիաների միջոցով ներկայումս ստացվում են մոտ 1000 արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպներ: Ռադիոակտիվ տարրեր են` պոլոնիումից մինչն ուրանը: Ուրանից հետո բոլոր տարրերը կոչվում են տրանսուրանային տարրեր, որոնք բնության մեջ չեն հանդիպում ն ստացվում են արհեստական եղանակով: Դրանք նս ռադիոակտիվ են: Իզոտոպային ինդիկատորներ: Քիմիական ն կենսաբանական գործընթացների մեխանիզմներն ուսումնասիրելիս լայնորեն օգտագործվում են, այսպես կոչված, իզոտոպային ինդիկատորներ կամ «նշակիր ատոմներ»: Սրանց միջոցով հաճախ հնարավոր է լինում

որոշելու ռեակցիայի մեխանիզմը: Այսպես, բույսերի կողմից ածխածնի երկօքսիդի յուրացման գործընթացն ուսումնասիրելիս թթվածնի ծանր իզոտոպի

Օ կիրառությունը ցույց է տրվել, որ գործընթացն ընթանում

է ըստ այն սխեմաների, որոնցում թթվածին-18 իզոտոպը նշանակված է աստղանիշով`

6ՇՕ2 12 H 2 Օ * - Շ 6 H 12 Օ6 6ՇՕ2* 12 H 2 Օ - Շ 6 H 12 Օ6*

6 H 2 Օ 6Օ2* 6H 2Օ *

6Օ2 :

Բերված փորձնական տվյալները ցույց տվեցին, որ բույսերի կողմից մթնոլորտ վերադարձված թթվածինն ամբողջապես վերցվում է ջրից, այլ ոչ թե ածխածնի երկօքսիդից: Միջուկային ռեակցիաներ: Ի տարբերություն քիմիական ռեակցիաների, միջուկային ռեակցիաների ժամանակ, ի հաշիվ միջուկներում պրոտոնների ն նեյտրոնների վերաբաշխման, գոյանում են նոր քիմիական տարրեր:

Միջուկային ռեակցիաների հավասարումներում պահպանվում են սկզբնանյութերի ն վերջնանյութերի զանգվածային թվերի գումարը ն կարգաթվերի գումարը: Միջուկային ռեակցիաների օրինակներ: ա) Միջուկային փոխարկումներ. Ռմբարկող մասնիկ

Անջատվող մասնիկ

p H

Միջուկային ռեակցիա

H6-178 Օ 11H

H6-126 Շ

Na 11H -1223 Mg

Li 11H -2 24 H6 N

H -158 Օ

բ) Միջուկների տրոհում.

ո- 236 92 U

բեկորներ +

(2 - 3)ո :

Գործընթացը կարող է շղթայական մեխանիզմով ընթանալ, որի հետնանքով անջատվում է մեծաքանակ էներգիա: գ) Ջերմամիջուկային սինթեզ.

H - 24 H6

ո կամ 411H - 24 H6 2 8

Այս դեպքում անջատվում է հսկայական քանակությամբ էներգիա: Այս տիպի սինթեզները կատարվում են աստղերում (օրինակ Արգակում):

2.4.2. ՌԱԴԻՈԱԿՏԻՎ ՇԱՐՔԵՐ

Պարբերական աղյուսակի վերջում դասավորված տարրերը (բիսմութից հետո) կայուն իզոտոպներ չունեն: Ենթարկվելով ռադիոակտիվ տրոհման, Դրանք փոխարկվում են այլ տարրերի: Եթե նոր առաջացած իզոտոպը ռադիոակտիվ է, այն նս տրոհվում է` փոխարկվելով երրորդ տարրի ն այդպես շարունակ, մինչն որ ստացվեն կայուն իզոտոպի ատոմներ: Այդպիսի օրինակ կարող է ծառայել ստորն բերված ուրանի շարքը, որն իրենից ներկայացնում է բնական ուրանի ծանրակշիռ մասը կազմող 238 92 8 իզոտոպի փոխարկումից ստացված տարրերի հաջորդականությունը: Յուրաքանչյուր փոխարկման համար նշված է (սլաքից վերն) ռադիոակտիվ տրոհման տեսակը ն կիսատրոհման պարբերությունը (սլաքի տակ).

օ օ օ օ 8 ----- 234901Խ --- 234 91 Pa ---92 U ----907հ ----88 Ra ---24օր 1620տարի 1,2րոպե 4,5x109տարի 2,5 x105 տարի 8 x104 տարի

օ օ օ օ Rո --- 218 84 Po ---82 PԵ ---83 8i ---84 Po ----82 PԵ --20րոպե 19 տարի 3,85օր 3,05րոպե 27րոպե 1,6 x10-4 վրկ

օ (կայուն): 8i --- 206 84 Po --82 PԵ 5օր 138օր -

Այսպիսով, տրոհման վերջնական արդյունքը կապարի կայուն իզոտոպն է: Քանի որ 8 տրոհման ժամանակ իզոտոպի զանգվածի թիվը չի փոխվում, իսկ օ տրոհման ժամանակ փոքրանում է 4-ով, ապա հնարավոր է, որ գոյություն ունենա չորս ռադիոակտիվ շարք: Դրանցից մեկն ընդգրկում է այն իզոտոպները, որոնց զանգվածային թիվն արտահայտվում է 4ո ընդհանուր բանաձնով ( ո - ամբողջ թիվ է), երկրորդին համապատասխանում է 4ո 1 ընդհանուր բանաձնը, երրորդին` 4ո 2 (որը հենց ուրանի ռադիոակտիվ շարքն է), իսկ չորրորդին` 4ո 3 : Իրոք, բացի ուրանի շարքից, հայտնի են նս երկու բնական ռադիոակտիվ շարքեր` թորիումի շարքը, որը սկսվում է

7հ

իզոտոպից ն համապատասխանում է զանգվածի թվի 4ո ընդհանուր

U իզոտոպից (“ակտինաուրան”) ու համապատասխանում է զանգվածի թվի 4ո 3

բանաձնին, ն ակտինիումի շարքը, որն սկսվում է

ընդհանուր բանաձնին: Այդ շարքերում փոխարկումից ստացված

կայուն նյութերը նույնպես կապարի իզոտոպներն են ( PԵ ն PԵ ): 4ո 1 ընդհանուր բանաձն ունեցող ռադիոակտիվ չորրորդ շարքի (նեպտունիունի շարք) «նախահայրը» արհեստական ճանապարհով ստացված նեպտունիում տարրի

Np իզոտոպն է. այստեղ քայքայ-

ման վերջնական արդյունքը բիսմուտի կայուն

8i իզոտոպն է:

Հանքատեսակներում (միներալներ) եղած ռադիոակտիվ տարրերի տրոհման հետնանքով կապարի կուտակումը հնարավորություն է տալիս որոշելու համապատասխան լեռնային ապարների տարիքը:

Իմանալով U, 7հ ն U -ի տրոհման արագությունը ն որոշելով դրանց պարունակությունը հանքատեսակում, ինչպես նան կապարի պարունակությունն ու իզոտոպային բաղադրությունը, կարելի է հաշվել հանքատեսակի տարիքը, այսինքն` այն ժամանակամիջոցը, որն անցել է դրա գոյացման պահից (այսպես կոչված` տարիքի որոշման կապարային եղանակ): Խիտ բյուրեղացանցով հանքատեսակների, որոնք լավ են պահում իրենց մեջ եղած գազերը, հասակը կարելի է որոշել հելիումի այն քանակով, որը հավաքվել է նրա նմուշում ռադիոակտիվ տրոհման հետնանքով (հելիումային մեթոդ): Համեմատաբար երիտասարդ (մինչն 70000 տարի) գոյացումների հասակը որոշելու հա14

մար կիրառվում է ռադիոածխածնային մեթոդը, որը հիմնված է Շ ռադիոակտիվ իզոտոպի քայքայման վրա (կիսատրոհման պարբերությունը մոտ 5700 տարի է): Այս իզոտոպն առաջանում է մթնոլորտում` տիեզերական ճառագայթների ազդեցության ներքո ն յուրացվում օրգանիզմների կողմից, որոնց ոչնչացումից հետո դրա կոնցենտրացիան նվազում է ըստ ռադիոակտիվ քայքայման օրենքի: Օրգանական մնացորդների (բրածո օրգանիզմների, տորֆի, նստվածքային կարբոնատային ապարների) հասակը կարելի է որոշել դրանցում եղած ածխածնի ռադիոակտիվությունը մթնոլորտային ածխածնի ռադիոակտիվության հետ համեմատելով:

2.4.3. ԱՐՀԵՍՏԱԿԱՆ ՌԱԴԻՈԱԿՏԻՎՈՒԹՅՈՒՆ

1933 թ. Մարիա ն Պիեռ Կյուրի ամուսինները հայտնաբերեցին արհեստական ռադիոակտիվությունը: Նրանք պարզեցին, որ մի շարք թեթն տարրեր` բորը, մագնեզիումը, ալյումինը օ-մասնիկներով ռմբակոծելիս արձակում են պոզիտրոններ: Պարզվեց, որ եթե վերացվում է օ-մասնիկների աղբյուրը, ապա պոզիտրոնների արձակումը դեռ որոշ ժամանակ շարունակվում է: Դա նշանակում է, որ օ-մասնիկներով ռմբակոծելիս առաջանում են ինչ-որ ռադիոակտիվ ատոմներ, որոնք ունեն կյանքի որոշակի տնողություն ն արձակում են պոզիտրոններ: Այս եղանակով հայտնագործվեց արհեստական ռադիոակտիվությունը : Օրինակ, ալյումինի դեպքում գործընթացն իրականանում է երկու փուլով`

H6-15 P

ո:

որտեղ

P -ն ֆոսֆորի արհեստական եղանակով ստացված իզոտոպն

է` ռադիոֆոսֆորը: Վերջինս անկայուն է (կիսատրոհման պարբերությունը 3 րոպե 15 վ է) ն քայքայվում է` առաջացնելով կայուն միջուկ.

P-14 5i 6 :

Բերված օրինակը ցույց է տալիս, որ միջուկային ռեակցիաների միջոցով հնարավոր է տարրերը միմյանց փոխարկել: Որպեսզի ռմբարկող մասնիկը թափանցի միջուկ-թիրախի մեջ ու իրականացնի միջուկային ռեակցիան, այն պետք է ունենա մեծ էներգիա: Մշակվել ն ստեղծվել են հատուկ սարքեր (ցիկլոտրոններ, սինխրոֆազատրոններ ն այլ արագացուցիչներ), որոնք հնարավորություն են տալիս լիցքավորված մասնիկներին հաղորդել հսկայական էներգիա: Միջուկային ռեակցիաներ իրականացնելու համար օգտագործում են նան նեյտրոնային հոսքեր, որոնք առաջանում են ատոմային ռեակտորների աշխատանքի ընթացքում: Ատոմի վրա ազդելու այդ հզոր միջոցների կիրառումը հնարավորություն է տալիս իրականացնելու մեծ թվով միջուկային փոխարկումներ: Այսպես, առաջին անգամ 1937 թ. արհեստականորեն ստացվել է մինչ այդ անհայտ 43 կարգաթվով տարրը: Այն զբաղեցրեց պարբերական համակարգի համապատասխան տեղը, որը թափուր էր դեռնս Մենդելենի ժամանակներից, ն ստացավ տեխնեցիում ( 1c ) անունը: Այն ստացվեց մոլիբդենը դեյտրոններով (դեյտերիումի միջուկներով) ռմբակոծելով.

Mo 12H - 99 437c

Առանձին հետաքրքրություն է ներկայացնում պարբերական համակարգում ուրանից հետո դասավորված տրանսուրանային տարրերի սինթեզը: Տրանսուրանային տարրերն անկայուն են ն բնության մեջ չեն հանդիպում, դրանք ստանում են միջուկային ռեակցիաներով: Այսպես` ուրանը նեյտրոններով ռմբակոծելով ստացել են տրանսուրանային երկու տարր` նեպտունիումը ն պլուտոնիումը:

ո- 239 692 U - 93 Np

Np - 239 6- : 94 Pս

Հետագա տարիներին ստացվել են մի շարք տրանսուրանային տարրերի իզոտոպներ (մինչն 109-րդ տարր):

Միջուկային ռեակցիաների ուսումնասիրությունը ճանապարհ է բացել դեպի միջուկային էներգիայի գործնական կիրառությունը: Պարզվել է, որ միջուկում նուկլոնների կապի ամենամեծ էներգիան ընկնում է պարբերական համակարգի միջին մասի տարրերին: Դա նշանակում է, որ ինչպես ծանր տարրերի միջուկներն ավելի թեթն միջուկների տրոհվելիս (բաժանման ռեակցիաներ), այնպես էլ թեթն տարրերի միջուկներից ավելի ծանր միջուկներ կազմվելիս (ջերմամիջուկային սինթեզ) պետք է անջատվի մեծ քանակությամբ էներգիա: Առաջին միջուկային ռեակցիան, որը կիրառել են էներգիա

ստանալու համար, U -ի տրոհման ռեակցիան է, որն ընթանում է միջուկ թափանցող նեյտրոնի ազդեցությամբ: Այդ ժամանակ առաջանում են մոտավորապես նույն զանգվածն ունեցող երկու նոր միջուկբեկորներ.

Ճr Mo

2 01 ո

8a La

301 ո 2 01 ո

Այս գործընթացում արձակվում են մի քանի նեյտրոններ (երկրորդային նեյտրոններ) ն անջատվում է հսկայական էներգիա: 1 գ

U քայքայվելիս անջատվում է 7,5x107 կՋ էներգիա, այսինքն` ավելի

շատ, քան 2 տ քարածուխ այրելիս: Երկրորդային նեյտրոնները կարող

են կլանվել U -ի ուրիշ միջուկների կողմից ն իրենց հերթին առաջացնել դրանց բաժանում: Այսպիսով, քայքայման առանձին ակտերի թիվը պրոգրեսիվ կերպով աճում է, ստեղծվում է ուրանի միջուկի բաժանման

շղթայական ռեակցիա:

Ոչ բոլոր երկրորդային նեյտրոններն են մասնակցում այդ շղթայական գործընթացի զարգացմանը. դրանցից մի քանիսը հասցնում են դուրս թռչել ուրանի կտորի սահմաններից` նախքան տրոհման ընդունակ իզոտոպի միջուկի հետ հանդիպելը: Այդ պատճառով ուրանի ոչ մեծ կտորում սկսած շղթայական ռեակցիան կարող է ընդհատվել. ռեակցիայի անընդհատության համար անհրաժեշտ է ուրանի բավականին մեծ զանգվածով (կրիտիկական զանգվածից ոչ պակաս) կտոր: Ուրանի տրոհման ժամանակ շղթայական գործընթացը կարող է ընդունել պայթյունի բնույթ, հենց դա էլ տեղի է ունենում ատոմային ռումբի պայթման ժամանակ: Ղեկավարվող տրոհման ռեակցիա ստանալու համար (ատոմային էլեկտրակայաններ) անհրաժեշտ է կարգավորել գործընթացի

արագությունը` փոփոխելով այն նեյտրոնների թիվը, որոնք ընդունակ են շարունակելու ռեակցիան: Դրան հասնում են ռեակցիոն ծավալի մեջ մտցնելով այնպիսի տարրերից պատրաստված ձողեր, որոնց միջուկներն ինտենսիվորեն կլանում են նեյտրոններ (այդպիսի տարրերից է, օրինակ, կադմիումը): Միջուկային էներգիա ստանալու համար, բացի ուրան-235-ից,

օգտագործում են պլուտոնիում-239-ը ն ուրանի U իզոտոպը: Դրանց ստանում են հետնյալ միջուկային ռեակցիաներով`

7հ

Pս ն

ո- 239 94 Põ

ո- 233 92 U

U իզոտոպները,

U իզոտոպի նման կլանելով նեյտրոն, ենթարկվում են բաժանման: Միջուկային սինթեզի ռեակցիան նույնպես կարող է էներգիայի աղբյուր ծառայել: Այդպես է, դեյտերիումի ն տրիտիումի միջուկներից հելիումի ատոմի միջուկ ստանալիս.

H - 24 H6

ո:

Ռեակցիոն խառնուրդի յուրաքանչյուր գրամից անջատվում է

35 107 կՋ էներգիա, այսինքն` մոտ 5 անգամ ավելի, քան 1 գ U քայքայվելիս: Այդ պատճառով Երկրի վրա եղած դեյտերիումի պաշարները (մոտ 4 1013 տ) հելիումի փոխարկելը կարող է մարդկության համար էներգիայի անսպառ աղբյուր հանդիսանալ: Սակայն միջուկային սինթեզի այս տիպի ռեակցիաներ (ջերմամիջուկային ռեակցիաներ) իրականացնելու համար պահանջվում է շատ բարձր ջերմաստիճան (1 մլն աստիճանից բարձր): Առայժմ հաջողվել է իրականացնել միայն չղեկավարվող ջերմա`միջուկային ռեակցիան, որն առաջացնում է շատ մեծ հզորությամբ պայթյուն (ջրածնական ռումբ): Ներկայումս մի շարք երկրներում ինտենսիվ հետազոտություններ են կատարվում ջերմամիջուկային սինթեզի կառավարելի գործընթացին տիրապետելու համար: Ռադիոակտիվ թերապիա: Ռադիոակտիվությունը ավելի ուժեղ քայքայիչ ազդեցություն է թողնում քաղցկեղային հյուսվածքների վրա, քան առողջ բջիջների վրա: Դա հնարավորություն է տալիս որոշ դեպքերում բուժելու քաղցկեղային հիվանդությունները 7-ճառագայթների օգնությամբ: Վերջիններս ստացվում են կոբալտ-60 ռադիոակտիվ իզոտոպներից:

2.5. ԱՏՈՄՆԵՐԻ էԼԵԿՏՐՈՆԱՅԻՆ ԹԱՂԱՆԹՆԵՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Պատմական ակնարկ: էլեկտրոնի հայտնաբերումից հետո մի շարք գիտնականների կողմից առաջարկվեցին ատոմի կառուցվածքի զանազան մոդելներ, որոնք վերաբերվում էին հիմնականում էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքի առանձնահատկություններին: Դրանց թվին էին պատկանում Թոմսոնի մոդելը, Բորի մոդելը (կիսաքվանտային մոտեցում), որը որոշ չափով բարելավվեց Զոմերֆելդի կողմից, ն, վերջապես, էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքի ժամանակակից մոդելը, որի հիմքում ընկած են քվանտային մեխանիկայի դրույթները: Քննարկենք այդ մոդելների առանձնահատկությունները: Ըստ Ջ. Ջ. Թոմսոն (1903 թ.) ՝ ատոմը բաղկացած է իր ամբողջ ծավալով հավասարապես բաշխված դրական լիցքից ն այդ լիցքի ներսում տատանվող էլեկտրոններից: Չնայած Թոմսոնի առաջարկած ատոմի մոդելը որոշ չափով բացատրում էր քիմիական տարրերի հատկությունների, սակայն այն չէր համապատասխանում հետագայում Ռեզերֆորդը կողմից բարակ մետաղական թիթեղներով օ-մասնիկների անցման վերաբերյալ փորձարարական տվյալներին: Համաձայն է. Ռեզերֆորդի առաջարկած ատոմի մոդելի (1911թ.). 1) Ատոմը բաղկացած է դրական լիցքավորված միջուկից ն բացասական լիցքավորված էլեկտրոնային թաղանթներից: 2) Միջուկը զբաղեցնում է ատոմի չնչին ծավալը: 3) Միջուկի լիցքը թվապես հավասար է տարրի կարգաթվին պարբերական համակարգում (Գ.Մոզլիի կանոնը): 4) Ատոմում էլեկտրոնների թիվը հավասար է միջուկի դրական լիցքին: 5) էլեկտրոնները պտտվում են միջուկի շուրջը: Այս մոդելը թույլ տվեց բացատրելու ատոմների բազմաթիվ հատկություններ ն տարրերի պարբերական օրենքից բխող մի շարք օչինաչափություններ: Միննույն ժամանակ այն ուներ մի շարք հակասություններ, որոնցից էին. » Քանի որ համաձայն էլեկտրադինամիկայի օրենքների, էլեկտրական դաշտում արագացմամբ շարժվող լիցքավորված մասնիկը, ինչպիսինն է միջուկի շուրջը պտտվող էլեկտրոնը, պետք է կորցնի իր էներգիան ն ի վերջո ընկնի միջուկի վրա, ինչը չի դիտվում ատոմի դեպքում: » Շարժվող էլեկտրոնը, որն անընդհատ կորցնում է իր էներգիան, պետք է առաջացնի ճառագայթման հոծ սպեկտր: Մինչդեռ ատոմական սպեկտրները լինում են գծային (դիսկրետ):

Այսպիսով, Ռեզերֆորդի առաջարկած մոդելը չէր համապատասխանում իրականությանը: Չնայած դրան, այն շատ կարնոր դեր է ունեցել ատոմի կառուցվածքի ժամանակակից տեսության ստեղծման գործում:: Այդ մոդելի որոշ հակասություններ վերացվեցին Ն.Բորի կողմից: Նրա առաջարկած ատոմի մոդելը հիմնվում էր դասական մեխանիկայի օրինաչափությունների ն լույսի քվանտային տեսության վրա, որն առաջարկել էր Մ.Պլանկը 1900թ.: Պլանկի պոստուլատը : ճառագայթային էներգիան առաքվում ն կլանվում է մարմինների կողմից դիսկրետ կերպով, այսինքն, առանձին բաժիններով` քվանտներով ( Խ ): 1912թ. Ի.Ֆրանկը ն Գ.Հերցը ցույց տվեցին, որ էլեկտրոնի էներգիան ատոմում նս դիսկրետ բնույթ ունի: Ելնելով վերոհիշյալ փաստերից, Ն.Բորն առաջարկեց ատոմի նոր մոդել: Ատոմի Բորի մոդելը (1913թ.) հիմնված է մի քանի պոստուլատների (կանխավարկածների) վրա. » Միջուկի շուրջը էլեկտրոնները պտտվում են ոչ թե կամայական, այլ որոշակի շրջանաձն ստացիոնար ուղեծրերով : » Այդ ուղեծրերով շարժվելիս էլեկտրոնը էլեկտրամագնիսական էներգիա չի ճառագայթում: » էներգիայի կլանում կամ առաքում կատարվում է, երբ էլեկտրոնը թռիչքաձն մեկ ստացիոնար ուղեծրից անցնում է մյուսին: Ընդ որում՝ էներգիան քվանտների ձնով է կլանվում կամ առաքվում. E հ , որտեղ E -ն ստացիոնար ուղեծրերի էներգիաների տարբերությունն է: Բորի առաջարկած ատոմի մոդելը թույլ տվեց բացատրել ջրածնի առաքմանե ն կլանման դիսկրետ սպեկտրները, որոնք մինչ այդ ստացվել էին փորձնականորեն : Բորի տեսությունը կիսաքվանտային բնույթ ուներ, նրա կողմից մտցվեց գլխավոր քվանտային թվի գաղափարը, որը ստանում էր ամբողջական թվերի արժեքներ` ո Հ 1, 2, 3...: Գլխավոր քվանտային թիվը ցույց էր տալիս էլեկտրոնի էներգիան ջրածնի ատոմում, նորմալ` ո Հ 1 ու գրգռված` ո Հ 2, 3... վիճակներում: Հետագայում Զոմերֆելդը որոշ չափով բարելավեց Բորի ատոմի մոդելը՝ ընդունելով, որ էլեկտրոնը միջուկի շուրջը կարող է պտտվել ոչ միայն շրջանաձն ուղեծրերով, այլ նան էլիպսաձն: Այդ շարժումները բնութագրելու համար մտցվեց երկրորդական քվանտային թիվ հասկացությունը, որը ցույց էր տալիս ուղեծրի տեսքը (շրջանաձն ն էլիպսաձն): Շրջանաձն ուղեծրերը նշանակվում էին 5 տառով, իսկ էլիպսաձն ուղեծրերը` ք, d, f տառերով (ըստ դրանց ձգվածության

աստիճանի): Միննույն ժամանակ պտտական շարժումը բնութագրվեց անկյունային մոմենտով, որի պրոեկցիաները նս քվանտացված էին ն որոշվում էին մագնիսական քվանտային թվով: Այդ քվանտային թիվը որոշում էր ուղեծրի դիրքը տարածության մեջ: Այսպիսով, Բոր-Զոմելֆելդի տեսությունը կիսաքվանտային բնույթ էր կրում, քանի որ ընդգրկում էր քվանտային թվեր`գլխավոր, երկրորդական, մագնիսական: Բորի ատոմի մոդելը մի քայլ առաջ էր Ռեզերֆորդի մոդելից: Համաձայն այդ մոդելի էլեկտրոններն ատոմում բաշխվում են ըստ էներգիական մակարդակների ն ենթամակարդակների: » էներգիական մակարդակներն ունեն ինչպես թվային (ո), այնպես էլ տառային նշանակումներ ( Ճ , L, M ...Օ ):

ո-ը առնչվում է գլխավոր քվանտային թվի հետ, որը էլեկտրոնի հիմնական էներգետիկ բնութագիրն է արտահայտում ատոմում: էներգետիկ մակարդակների քանակը որոշվում է այն պարբերության համարով, որում գտնվում է տվյալ տարրը: էլեկտրոնների առավելագույն թիվն էներգիական մակարդակներում որոշվում է հետնյալ բանաձնով N max

ո Հ2

N max

8 : ո Հ3 N max

2ո 2 : ո Հ1 N max

18 :

Յուրաքանչյուր էներգետիկ մակարդակ ընդգրկում է ենթամակարդակներ, որոնց քանակը հավասար է ո -ին: Ենթամակարդակները նույնպես ունեն տառային նշանակումներ` 5, p, d , f : Չնայած ակնհայտ հաջողություններին, Բորի տեսությունն ուներ մի շարք հակասություններ: » Բորի պոստուլատները հակասում էին դասական մեխանիկայի օրինաչափություններին, չնայած վերջիններս օգտագործվում էին հաշվարկներում: » Ընդունվում էր, որ էլեկտրոնները պտտվում էին միջուկի շուրջը որոշակի ուղեծրով (շրջանաձն կամ էլիպսաձն), որը իրականությանը չէր համապատասխանում: » Քվանտային թվերը ստացվում էին արհեստական եղանակով, պոստուլատների միջոցով, առանց տեսական հիմնավորման:

Այժմ ատոմի կառուցվածքը, ինչպես նան միկրոաշխարհի առանձնահատկությունները բացատրվում են քվանտային կամ ալիքային մեխանիկայի միջոցով, որի հիմքում ընկած է Շրյոդինգերի հավասարումը: Այս դեպքում էլեկտրոնի ուղեծիրը ատոմում կորցնում է իր իմաստը: Դրա փոխարեն օգտագործվում է ատոմական օրբիտալ հասկացողությունը: » Ատոմական օրբիտալը (ԱՕ) էլեկտրոնի ալիքային ֆունկցիան ( x, y, z , t ) , որը ստացվում է Շրյոդինգերի հավասարման լուէ` ծումից: Իմանալով ԱՕ, կարելի է հաշվել էլեկտրոնային խտության

բաշխումն ատոմի ցանկացած կետում՝ օգտվելով dv արտահայտությունից: » Ատոմական օրբիտալի սահմանային մակերնույթն ընդգրկում է ատոմական տարածության այն մասը, որում էլեկտրոնի գտնվելու հավանականությունը մոտ 909 է: » Շրյոդինգերի հավասարման լուծումը տեսականորեն հիմնավորում էր որոշ մեծությունների քվանտային բնույթը: Այսպես, ալիքային ֆունկցիան (օրբիտալը) ջրածնի ատոմում կախված է երեք քվանտային թվերից` ո, l , ո :ա

2.5.1. ՋՐԱԾՆԻ ԱՏՈՄԱԿԱՆ ՕՐԲԻՏԱԼՆԵՐԸ

Շրյոդինգերի հավասարումը ճշգրիտ լուծում ունի միայն համեմատաբար պարզ համակարգեր՝ օրինակ ջրածնի համար: Այդ հավասարման լուծումը բերում է ալիքային ֆունկցիայի, որի արժեքը կախված է երեք քվանտային թվերից՝ ո , , ո : Այսպիսով, ջրածնի ատոմում օրբիտալները ճշգրտորեն արտահայտվում են

ո, , m

ալի-

քային ֆունկցիաներով: Քննարկենք նշված քվանտային թվերի ֆիզիկական իմաստը ն դրանց առանձնահատկությունները: ո -ը գլխավոր քվանտային թիվն է, որը ստանում է միայն ամբողջական արժեքներ` ո Հ1, 2, 3, … « , այն որոշում է էլեկտրոնի էներգիայի թույլատրելի (դիսկրետ) արժեքները: Միննույն ժամանակ, այն որոշում է օրբիտալների համեմատական չափերը: Ջրածնի ատոմում էլեկտրոնի էնրգիայի թույլատրելի, դիսկրետ Ճ արժեքները որոշում են հետնյալ բանաձնով E - 2 : Եթե էներգիան ո արտահայտում են էլեկտրոնվոլտերով (էՎ), ապա Ճ 13,6 : էլեկտրոնվոլտը էներգիայի չափման միավոր է, որը հաճախ օգտագործում են

միկրոաշխարհում, դա այն էներգիան է, որը ձեռք է բերում էլեկտրոնը 1 վոլտ/մ լարվածությամբ էլեկտրական դաշտում գտնվելիս: Երբ ո ո Հ 1, դա ջրածնի ատոմի նորմալ վիճակն է, որում նա կարող է անսահման երկար մնալ, եթե արտաքինից էներգիա չի ստանում: Նորմալ վիճակում E1 Հ-13,6էՎ: Ստանալով էներգիայի որոշակի քանակներ (քվանտներ), ջրածնի ատոմը կարող է անցնել գրգռված, էներգիայով հարուստ վիճակի` E 2 Հ -13,6/4էՎ: E 3 Հ -13,6/9 էՎ ն այլն: Գրգռված վիճակում ջրածնի ատոմը շատ կարճ ժամանակով է գոյատնում (10-13վրկ) ն վերադառնում է նորմալ վիճակի` անջատելով կլանված էներգիայի քվանտը ճառագայթման միջոցով: Երբ ո « , ջրածինը վեր է ածվում H իոնի: Մյուս երկու քվանտային թվերի թույլատրելի արժեքները հանգամանորն քննարկված են «քվանտային մեխանիկայի հիմնական հասկացությունները» բաժնում: Ինչպես նշվել է, - օրբիտալային քվանտային թիվը որոշում է էլեկտրոնի շարժման անկյունային մոմենտի արժեքը: -ի հնարավոր արժեքներն են 0, 1, 2 … ո -1, որտեղ ո -ը գլխավոր քվանտային թիվն է: Երբ Հ0, էլեկտրոնը չունի անկյունային մոմենտ` L 0 : Այդպիսի էլեկտրոնի օրբիտալը կոչվում է 5 -օրբիտալ, իսկ էլեկտրոնը` 5 էլեկտրոն: հ Երբ Հ1` L : Սրանք p էլեկտրոններն են ( p օրբիտալ): Համապատասխանաբար՝ Հ2

Հ3

հ հ

d -էլեկտրոններ (օրբիտալներ),

f -էլեկտրոններ (օրբիտալներ):

Այսպիսով, օրբիտալային քվանտային թվերը նշագրում են տառերով.

ԱՕ

L, արտահայտված միավորներով

Նշված 5, p, d , f օրբիտալները տարբերվում են էլեկտրոնային ամպերի սիմետրիայով: 5 -օրբիտալները գնդաձն են, p -օրբիտալները՝

f -օրբիտալներն ավելի բարդ սիմետրիա ունեն (նկ.2.6.): ո ը (կամ ո -ը) - մագնիսական քվանտային թիվն է, որը հանտելաձն են, d - ն

որոշում է էլեկտրոնի օրբիտալային մոմենտի պրոեկցիայի արժեքները մագնիսական դաշտի ուղղության վրա: Այդ թվի հնարավոր արժեքներն են` ո Հ0, Է 1, Է 2 ... Է : Պրոեկցիաների քանակը z առանցքի վրա հավասար է 2 1: Մագնիսական քվանտային թիվը ցույց է տալիս, թե տարածության մեջ ինչպիսի դիրքեր կարող են գրավել այն օրբիտալները, որոնք գնդաձն սիմետրիա չունեն: 5 –օրբիտալները ( 0 ) ունեն գնդաձն սիմետրիա ն տարածության մեջ ընդամենը մեկ դիրք կարող են ունենալ՝ 2 1 2 0 1 1: p -օրբիտալները ( 1 ) հանտելաձն են ն տարածության մեջ

1 2 1 1 3 : Դրանք x, y, z առանցքների ուղղությամբ դասավորություններն են Px , Py , Pz : d կարող են 3 դիրք ունենալ՝

օրբիտալները տարածության մեջ 5 դիրք կարող են գրավել՝ dz ,

dx 2 -y 2 , dyz , dxy , dxz :

Նկ.2.6. “+” ն “-“ նշանները ԱՕ-ի վրա ցույց են տալիս, որ էլեկտրոնի ալիքային ֆունկցիան միջուկի շուրջը տարածության տարբեր կետերում կարող է ստանալ դրական կամ բացասական արժեքներ: Ընդ որում, այդ նշանը բոլորովին չի ազդում էլեկտրոնի տվյալ կետում

գտնվելու հավանականության վրա, քանի որ վերջինս որոշվում է արտահայտությամբ: Տարածության այն կետը, որտեղ ալիքային

ֆունկցիան զրո է, կոչվում է հանգուցային կետ: Այդ կետում էլեկտրոնի գտնվելու հավանականությունը հավասար է զրոյի: Հանգուցային կետերից անցնելիս ալիքային ֆունկցիան փոխում է նշանը: Սխեմատիկորեն ընդունված է յուրաքանչյուր ո -ի արժեքը ներկայացնել մեկ քվանտային բջջով`

օրբիտալներ օրբիտալներ ո

ո -1 Py

(որոշ դեպքերում`

dxy dyz dz

-3 -2 -1

dxz dx - y

f օրբիտալներ

d օրբիտալներ

կամ

ո -ի արժեքները կարնոր դեր են խաղում երկատոմանի ն գծային բազմատոմանի մոլեկուլներում քիմիական կապը բնութագրելիս, որի մասին կխոսվի հետագայում: » Ատոմական օրբիտալների (ԱՕ) նշագրումը : Ինչպես նշվեց՝ ԱՕ-ները լինում են 5, p, d , f տիպի, որոնք տարբերվում են սիմետրիայով ն տարածության մեջ տարբեր դիրքեր գրավելու ունակությամբ: ԱՕ-ներից կոնկրետ նշագրման համար նշում են նան գլխավոր քվանտային թիվը, որի արժեքը գրվում է 5, p, d , f սիմվոլներից առաջ` 15,35,4d ն այլն: Համաձայն դրա՝ ջրածնի ատոմում հնարավոր օրբիտալները նշագրվում են հետնյալ կերպ.

ԱՕ

2 5 ,2 p 35,3 p,3d 4 5 ,4 p,4d ,4 f

ենթամակարդակների թիվը

Հավասարազորություն (համազորություն, նույնազորություն): Եթե մի քանի ԱՕ ունեն նույն էներգիան, ապա դրանք հավասարազոր են: Նույն ենթամակարդակի ԱՕ-ների հավասարազորության աստիճանը (բազմակիությունը) հետնյալն է. Ենթամակարդակ Հավասարազորության բազմակիությունը

Քանի որ ջրածնի ատոմում էներգիան որոշվում է միայն գլխավոր քվանտային թվով, ապա նույն գլխավոր քվանտային թիվ ունեցող ԱՕ-ները հավասարազոր են: Հավասարազորության էներգետիկ դիագրամը ջրածնի համար հետնյալն է՝ E1

252ք Հ

353ք3d Հ

454ք4d4f

…

Նշենք, որ բազմաէլեկտրոն ատոմներում այդ հավասարազորությունը խախտվում է, որի մասին կխոսվի հաջորդ բաժնում: Բազմաէլեկտրոն ատոմներ: Ինչպես նշվել է, Շրյոդինգերի հավասարումը ճշգրիտ լուծումներ ունի ջրածնի ն ջրածնանման ատոմների համար: Վերջիններիս համար լուծումը բերում է նույն ատոմական օրբիտալների առկայությանը ( 5, p, d , f ), ինչ որ ջրածնի ատոմի համար, միայն թե էներգիան է տարբեր արժեքներ ունենում:

k , ապա էներգիայի հնարավոր թույլատրելի արժեքո2 ները կախված են k -ից ն ո -ից: Ջրածնի ն ջրածնանման ատոմների համար ո -ը նույն թվային արժեքներն է ստանում: Դրանց համար միայն տարբերվում են k -ի արժեքները: Ջրածնի համար k Հ13,6 էՎ: Իսկ ջրածնանման ատոմների համար ( H6 , Li , 86 ,... ) k -ն այլ Քանի որ E

արժեքներ է ստանում: Այսպիսով, ջրածնի ն ջրածնանման ատոմների ատոմական օրբիտալները որակապես համընկնում են, տարբերվում են միայն էներգիայով: Դրությունը փոխվում է բազմաէլեկտրոն ատոմների համար, որոնց դեպքում Շրյոդինգերի հավասարումը ճշգրիտ լուծումներ չունի: Դրա պատճառն այն է, որ էլեկտրոնների միջն բոլոր փոխազդեցությունների (կուլոնյան, սպին-սպինային, սպին-օրբիտալային ն օրբիտալօրբիտալային) հաշվի առնման արդյունքում ստացվող Շրյոդինգերի հավասարման մեջ հնարավոր չէ առանձնացնել փոփոխականները ն լուծել այդ դիֆերենցիալ հավասարումը: Այդ պատճառով մտցվում են որոշ այնպիսի մոտավորություններ: Մոտավոր լուծումները ցույց են տալիս, որ բազմաէլեկտրոն ատոմների օրբիտալները բավականին նման են ջրածնի ԱՕ-ին: Այդ պատճառով, առանց էական սխալի, բազմաէլեկտրոն ատոմների համար ընդունում են նույն ատոմական օրբիտալները, ինչ որ ջրածնի ատոմի համար, սակայն որոշ ատոմական օրբիտալների տարասերվածությունը վերանում է, այսիքն

տեղի է ունենում օրբիտալների հավասարազորության խախտում ն էներգիան որոշվում է ոչ միայն գլխավոր, այլն օրբիտալային քվանտային թվի արժեքով: Ըստ էներգիայի աճման, հետնաբար նան էլեկտրոններով ատոմական օրբիտալների լրացման հաջորդականությունը որոշվում է Կլեչկովսկու հետնյալ կանոններով. » էներգիայի հարաբերական պաշարը որոշվում է գլխավոր ն : Որքան մեծ օրբիտալային քվանտային թվերի գումարով` ո է այդ գումարը, այնքան մեծ է օրբիտալի էներգիան: » Եթե տարբեր օրբիտալների դեպքում այդ գումարը նույնն է, ապա նվազադույն էներգիայով բնութագրվում է այն օրբիտալը, որի գլխավոր քվանտային թիվը փոքր է: Այսպիսով, եթե ջրածնի ատոմի (ջրածնատիպ ատոմների) էներգետիկ դիագրամը հետնյալն է` 15 Հ 25 Հ 2ք Հ 35 Հ 3ք Հ 3d Հ 45 Հ 4ք Հ 4d Հ 4f Հ 55 Հ 5ք Հ 5d Հ 5f Հ 65 Հ 6ք Հ 6d Հ 6f Հ 75…

( - հավասարազորության նշանը), ապա բազմաէլեկտրոն ատոմների դեպքում հավասարազորությունը մասնակի վերանում է ն էներգիական դիագրամը հետնյալ տեսքն է ստանում (համեմատել ջրածնի էներգետիկ դիագրամին) 15 Օ 25 Օ 2 p Օ 35 Օ 3 p Օ 45 Օ 3d Օ 4 p Օ 55 Օ 4d Օ 5 p Օ 65 Օ 4 f Օ 5d Օ 6 p Օ 7 5.... Է էներգիան աճում է

2.5.2. ԲԱԶՄԱէԼԵԿՏՐՈՆ ԱՏՈՄՆԵՐՈՒՄ ԱՕ էԼԵԿՏՐՈՆՆԵՐԻ

ԼՐԱՑՄԱՆ ՕՐԻՆԱՉԱՓՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Ատոմական օրբիտալները բազմաէլեկտրոն ատոմներում բնութագրվում են նույն քվանտային թվերով, ինչ որ ջրածնի ատոմում` ո, , ո : Եթե ն ո -ի ֆիզիկական իմաստը նույն է, ինչ որ ջրածնի ատոմում, ապա, բացի էնրգիայի արժեքից, գլխավոր քվանտային թիվը ցույց է տալիս նան, թե որ էներգետիկ մակարդակում է գտնվում օրբիտալը ( ո Հ 1, 2, 3,..,7) համապատասխանաբար տառային արտահայտություններով` Ճ , L, M , N , Օ, P, Օ : Բազմաէլեկտրոն ատոմներում ատոմական օրբիտալները լրացվում են համաձայն հետնյալ օրինաչափությունների: » Նվազագույն էներգիայի սկզբունքը: Առաջին հերթին լրացվում են ամենափոքր էներգիա ունեցող ԱՕ-ները` համաձայն վերնում բերված էներգիական դիագրամի: » Պաուլիի սկզբունքը : Մեկ ԱՕ-ի վրա ամենաշատը կարող է երկու էլեկտրոն` հակադարձ սպիններով. արգելված

թույլատրված

Պաուլիի սկզբունքից բխում է, որ ԱՕ-ները ունեն էլեկտրոնային որոշակի տարողություն: 5 -օրբիտալը ամենաշատը կարող է ունենալ

երկու էլեկտրոն, որը նշվում է հետնյալ կերպ` 5 : Հնարավոր է նան 5 վականտ ն

5 1 - կիսալրացված օրբիտալ:

p - օրբիտալի տարողությունը 6 էլեկտրոն է, այսինքն` p 6 : Հնարավոր է նան p , p , p ,… p տարբերակները: d - օրբիտալներ- 10 էլեկտրոն` d 10 : Հնարավոր են d 0 , d 1 , d 2 ,… d 9 վիճակները: f - օրբիտալների տարողությունը 14 էլեկտրոն է: »

Հունդի կանոնը: ԱՕ-ներն էլեկտրոններով լրացվում են այնպես, որ դրանց գումարային սպինը լինի առավելագույնը: Այսինքն նախ լրացվում են տվյալ ենթամակարդակի ազատ օրբիտալները մեկական էլեկտրոններով, որից հետո էլեկտրոնները զույգվում են այդ օրբիտալներում մինչն վերջնական լրացում: կայուն վիճակ

գրգռված վիճակ

Ստորն ներկայացված են մի շարք տարրերի կայուն վիճակների էլեկտրոնային բանաձները N

տարր

էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա

15 1

H H6

15 2 25 1

15 2 25 2 15 2 25 2 2 p 1

Տարր

էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա

15 2 25 2 2 p 6 [N6] 35

[N6] 35 2 3 p 1

[N6] 35 2 3 p 2

15 2 25 2 2 p 2

[ N6] 35 2 3 p 3

15 2 25 2 2 p 3

[N6] 35 2 3 p 4

15 2 25 2 2 p 4

Շl

[N6] 35 2 3 p 5

15 2 25 2 2 p 5

[N6] 35 2 3 p 6

տարր

էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա

Տարր

[N6]

Na Mg

[N6] 35 2

[4r]

էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա

[4r] 45 1

Mո

[4r] 3d 5 45 2

Շa

[4r] 45 2

[4r] 3d 6 45 2

[4r] 3d 1 45 2

Շo

[4r] 3d 7 45 2

[4r] 3d 2 45 2

[4r] 3d 8 45 2

[4r] 3d 3 45 2

Շս

[ 4r] 3d 10 45 1

Շr

[4r] 3d 5 4 5 1

2ո

[4r] 3d 10 45 2

Ինչպես երնում է բերված բանաձներից, որոշ դեպքերում, օրինակ

Շr ն Շս տարրերի դեպքում, նկատվում է լրացման օրինաչափության «խախտում». արտաքին թաղանթի մեկ 5 -էլեկտրոնը տեղափոխվում է նախավերջին թաղանթի d օրբիտալ: Այդ երնույթը կոչվում է գլորման երնույթ: Պալադիումի մոտ արտաքին թաղանթից երկու էլեկտրոնի գլորում է նկատվում, հետնաբար, Pd -ը արտաքին թաղանթում էլեկտրոն չունի, նրա էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան հետնյալն է`

[Ճr] 4d 10 55 0 :

2.6. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՏԱՐՐԵՐԻ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԸ ԵՎ ՀԱՄԱԿԱՐԳԸ

Պարբերական օրենքի հայտնագործումը: Ատոմա-մոլեկուլային տեսության հաստատումից հետո ամենակարնոր իրադարձությունը քիմիայում պարբերական օրենքի հայտնագործումն էր, որը կատարել է ռուս գիտնական Դ.Մենդելենը 1869թ: Պարբերական օրենքի հիման վրա կատարած տարրերի դասակագումը, որը Դ.Մենդելենը ներկայացրել է պարբերական աղյուսակի ձնով, շատ կարնոր դեր է խաղացել քիմիական տարրերի հատկությունների ուսումնասիրության ն նյութի կառուցվածքի տեսության հետագա զարգացման համար: Քիմիական տարրերի դասակարգման փորձեր արվել են նան նախքան Մենդելենը: Սակայն դրանք հետապնդել են միայն դասակարգման նպատակներ ն առանձին տարրերը` ըստ քիմիական հատկությունների նմանության, խմբերի մեջ միավորելուց այն կողմ չեն անցել: Նշենք քիմիական տարրերի մի քանի կարնոր դասակարգումները, որոնք նախքան Մենդելենը կատարվել են տարբեր գիտնականների կողմից: 1829թ. Դեբերեյներն առաջարկել է տրիադաների կանոնը, որով տարրերը բաժանում էր հատկություներով իրար նման եռյակների: 1864թ. Մայերն առաջարկել է տարրերը բաշխել ըստ իրենց վալենտականությունների: 1865թ. Նյուլենդսն առաջարկել է օկտավների կանոնը, որի համաձայն տարրերը բաշխվում են ըստ իրենց ատոմական զանգվածների աճման: Ի տարբերություն իր նախորդների, Մենդելենը համոզված էր, որ բոլոր քիմիական տարրերի միջն պետք է գոյություն ունենա օրինաչափ կապ, որը դրանց կհամախմբի մի միասնական ամբողջության մեջ: Իրոք, բոլոր տարրերը դասավորելով ատոմական զանգվածների աճման կարգով, Մենդելենը հայտնաբերեց, որ հատկություններով քիմիապես նման տարրերը հանդիպում են կանոնավոր միջակայքերից հետո ն շատ հատկություներ պարբերաբար կրկնվում են: Այդ օրինաչափությունը իր արտահայտությունն է գտել պարբերական օրենքում, որը Մենդելենը ձնակերպել է հետնյալ կերպ.

Պարզ նյութերը ն նրանց ձներն ու հատկությունները պարբերական կախման մեջ են գտնվում տարրերի ատոմական զանգվածների մեծությունից:

Այս ձնակերպումը փոքր փոփոխության կարիք էր զգում, քանի որ որոշ դեպքերում պարբերական աղյուսակում անհրաժեշտ էր լինում խախտել տարրերի դասավորումը ըստ ատոմական զանգվածների, որպեսզի պահպանվի նրա ձնը: Օրինակ, կալիումի ատոմական զանգ-

վածը 39,09 է, իսկ արգոնինը` 39,94, այսինքն` կալիումը պետք է նախորդեր արգոնին ն գտնվեր իներտ գազերի խմբում, իսկ արգոնը` ալկալիական մետաղների: Ինչպես հետագայում պարզվեց, այդ «խախտումները» կապված էին տարրերի իզոտոպային պարունակությամբ բնության մեջ. կալիումը բնության մեջ ավելի շատ թեթն իզոտոպներ ունի, քան արգոնը, որի հետնանքով կալիումի ատոմական զանգվածը ավելի փոքր է, քան արգոնինը: Իզոտոպները միմյանցից տարբերվում են միջուկում նեյտրոնների քանակի պարունակությամբ, մինչդեռ տվյալ տարրի միջուկում պրոտոնների քանակը հաստատուն է: Պրոտոնների քանակը միջուկում որոշում է կարգաթիվը, այսինքն, ցույց է տալիս տարրի տեսակը, իսկ դրանց քանակի փոփոխությունը ատոմի միջուկում բերում է նրա կարգաթվի փոփոխմանը (միջուկի լիցքի փոփոխմանը) ն, հետնաբար, նոր տարրի առաջացմանը: Սա է պատճառը, որ տարրը բնութագրելու համար ավելի ճիշտ է օգտվել ատոմի միջուկի լիցքի մեծությունից (կարգաթվից), քան ատոմական զանգվածից: Այդ պատճառով ներկայումս պարբերական օրենքի ժամանակակից սահմանումը հետնյալն է`

Քիմիական տարրերի հատկությունները, ինչպես նան դրանց միացությունների ձներն ու հատկությունները պարբերական կախման մեջ են գտնվում ատոմների միջուկների լիցքերի մեծությունից:

Տարրերի հատկությունների պարբերականության կապը միջուկի լիցքի մեծությունից բացատրվում է ատոմների էլեկտրոնային արտաքին թաղանթների միատեսակ կառուցվածքի պարբերաբար կրկնությամբ, որը կանխորոշում է տարրերի հատկությունների պարբերական կրկնությունը: Օրինակ, երկրորդ պարբերության սկզբում գտնվում են տարրեր, որոնք ունեն քիչ թվով վալենտական էլեկտրոններ` մեկ կամ երկու ( Li , 86 ): Նրանք աշխատում են այդ էլեկտրոնները կորցնել, հետնաբար հանդիսանում են վերականգնիչ մետաղներ: Պարբերության վերջում տեղավորված են տարրեր, որոնց մոտ վալենտական էլեկտրոնների քանակը շատ է ն պակասում է մեկ կամ երկու էլեկտրոն, որպեսզի արտաքին էլեկտրոնային շերտը լրացվի ( Օ, F ), այդ պատճառով դրանք հակված են իրենց միացնելու էլեկտրոններ, այսինքն` հանդիսանում են ոչմետաղ-օքսիդիչներ: Պարբերությունն ավարտվում է իներտ գազով, որն ունի լրացված արտաքին էլեկտրոնային թաղանթ ( N6 ): Երրորդ պարբերությանն անցնելիս իրավիճակը կրկնվում է` սկզբում գտնվում են վերականգնիչ մետաղները, որոնք ունեն մեկ, երկու վալենտական էլեկտրոններ ( Na, Mg ), իսկ պարբերության վերջում գտնվում են ոչմետաղ-օքսիդիչներ` մեծ թվով (6,7) վալեն-

տական էլեկտրոններով ( 5 , Շl ): Պարբերությունը նույնպես ավարտվում է իներտ գազով ( 4r ):

Տարրերի պարբերական աղյուսակը պարբերական օրենքի գրաֆիկական պատկերումն է: Հայտնի են այդ աղյուսակի բազմաթիվ տարբերակներ (մոտ 400), որոնցից ամենատարածվածներն են` - կարճ տարբերակը (8 վանդականոց), որը ամենագործածելին է, - կիսաերկար կամ փռված (18 վանդականոց) տարբերակը, - երկար կամ ընդարձակ (32 վանդականոց) տարբերակը: Պարբերական աղյուսակներում տարրերը դասավորված են ըստ ատոմական համարների աճման: Ընդ որում, էլեկտրոնների քանակը նս ավելանում է տարրերի կարգաթվերի աճմանը զուգընթաց` յուրաքանչյուր հաջորդ տարր նախորդից մեկ էլեկտրոն ավելի ունի: Այսինքն, լրացման ընթացքում էլեկտրոնները կարող են գրավել 5, p, d կամ f ենթամակարդակները: Դա հնարավորություն է տալիս տարրերին դասակարգելու 5, p, d , f տեսակների: Տարրերի տեսակները ( 5, p, d , f ) որոշվում են ըստ էլեկտրոններով լրացվող ենթամակարդակի: Եթե լրացվում են` » արտաքին մակարդակի 5 ենթամակարդակները, ապա դրանք 5 - տարրերն են, » արտաքին մակարդակի p ենթամակարդակները` p - տարրեր,

» չլրացված նախավերջին մակարդակի d ենթամակարդակները` d -տարրեր, » արտաքինից երրորդ չլրացված մակարդակի f ենթամակարդակները` f - տարրեր: Պարբերական աղյուսակը բաղկացած է պարբերություններից, խմբերից, ենթախմբերից, տարրերի տրիադաներից ն ընտանիքներից: Պարբերությունը ըստ կարգաթվի աճման տարրերի հորիզոնական շարքն է, որը սկսվում է ալկալիական մետաղով (բացառություն է | պարբերությունը, որը սկսվում է ջրածնով) ն ավարտվում իներտ (ազնիվ) գազով (բացառություն է Մ|| պարբերությունը, որն ավարտված չէ): Պարբերություններում ( ո Հ 1, 2, . . . , ո - պարբերության համարը) ձախից աջ (ըստ աճի) կատարվում է արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի ( ո ), ինչպես նան չլրացված նախավերջին ( ո -1) ն ( ո -2) թաղանթների լրացում էլեկտրոններով: Ըստ տարրերի թվի` պարբերությունները լինում են մեծ ն փոքր: Պարբերություններում տարրերի քանակը`

Պարբերության համարը, ո

Տարրերի քանակը պարբերությունում չի ավարտված

Փոքր պարբերություններ, պարունակում են միայն 5 ն p տարրեր ն բաղկացած են Ա ( 4 ) ենթախմբերից Մեծ պարբերություններ, պարունակում են 5, p, d ն f տարրեր ն բաղկացած են Ա ( 4 ) ն Բ ( 8 ) ենթախմբերից

f տարրերի ընտանիքները գտնվում են պարբերական աղյուսակի ներքնի մասում` առանձին շարքերով` 4 f - տարրեր - լանթանոիդներ (ատոմական համարները 58-71),

5 f - տարրեր - ակտինոիդներ (ատոմական համարները 90-103):

Փոքր պարբերություններում ատոմների միջուկի լիցքի աճմամբ արտաքին մակարդակում ավելանում է էլեկտրոնների թիվը (| պարբերությունում` 1-ից մինչն 2, || ն ||| պարբերություններում` 1-ից մինչն 8), որը պայմանավորում է տարրերի հատկությունների փոփոխությունը: Պարբերության սկզբում (բացի | պարբերությունից) գտնվում է ալկալիական մետաղը, այնուհետն մետաղական հատկությունները աստիճանաբար թուլանում են, ն ուժեղանում են ոչմետաղական հատկությունները: Մեծ պարբերությունների զույգ շարքերում միջուկի լիցքի աճմամբ արտաքին մակարդակներում էլեկտրոնների թիվը մնում է հաստատուն ն հավասար է 2 կամ 1-ի: Այդ պատճառով քանի դեռ շարունակվում է նախավերջին մակարդակի լրացումը էլեկտրոններով, տարրերի հատկությունները այդ շարքերում փոփոխվում են շատ դանդաղ: Միայն կենտ շարքերին անցնելիս, երբ ավելանում է էլեկտրոնների թիվը արտաքին մակարդակում (1-ից մինչն 8), տարրերի հատկությունները սկսվում են փոխվել նույն ձնով, ինչ որ բնորոշ տարրերի մոտ: Խումբը աղյուսակի ուղղահայաց շարքերն են. ընդգրկում են նույն թվով վալենտական էլեկտրոններ պարունակող տարրեր, որոնք կարող են ցուցաբերել միննույն բարձրագույն օքսիդացման աստիճան ն նման հատկություններ: Խմբերը բաժանվում են ենթախմբերի` գլխավոր ն երկրորդական: Խմբերի բաժանումը ենթախմբերի հիմնված է այն բանի վրա, որ տարրերի ատոմների էներգետիկ մակարդակները այդ ենթախմբերում տարբեր կերպով են լրացվում էլեկտրոններով: Գլխավոր ենթախմբերում (Ա) ընդգրկված են ն փոքր ն մեծ պարբերությունների 5 ն p տարրեր: Երկրորդական ենթախմբերում (Բ) ընդգրկված են միայն մեծ պարբերությունների d ն f տարրեր: Գլխավոր ենթախմբերի տարրերի ատոմները արտաքին մակարդակներում պարունակում են այնքան էլեկտրոններ, որքան խմբի համարն է: Իսկ երկրորդական ենթախմբերն ընդգրկում են այն տարրերը, որոնց ատոմները արտաքին մակարդակում ունեն երկուական կամ մեկական էլեկտրոն: Կառուցվածքային այդ տարբերություններով են պայմանավորված միննույն խմբի տարբեր ենթախմբերում գտնվող տարրերի տարբեր հատկությունները: Այսպես, հալոգենների ենթախմբի տարրերի ատոմները արտաքին մակարդակում պարունակում են յոթական էլեկտրոններ, իսկ մանգանի ենթախումբը` երկուական էլեկտրոն: Առաջինները բնորոշ ոչմետաղներ են, իսկ երկրորդները` մետաղներ: Սակայն այդ ենթախմբի տարրերն ունեն նան ընդհանուր հատկություններ. քիմիական ռեակցիաների ժամանակ նրանք (բացի

ֆտորից) կարող են ցուցաբերել խմբի համարին հավասար (յոթ) առավելագույն վալենտականություն: Ընդ որում, երկրորդական ենթախմբի տարրերի մոտ վալենտական են համարվում ոչ միայն արտաքին, այլ նան նախավերջին մակարդակի էլեկտրոնները: Դրանով են պայմանավորված գլխավոր ն երկրորդական ենթախմբերի տարրերի հիմնական տարբերությունները: Խմբի համարի ֆիզիկական իմաստը կայանում է նրանում, որ, որպես կանոն , համապատասխանում է էլեկտրոնների այն թվին, որոնք կարող են մասնակցել քիմիական կապերի առաջացմանը: Գլխավոր կամ Ա-ենթախումբ

Երկրորդական կամ Բ-ենթախումբ

Պարունակում է միայն 5 ն p տարրեր

Պարունակում է միայն d ն f տարրեր էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները [իներտ գազի կոնֆիգուրացիա]

էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները [իներտ գազի կոնֆիգուրացիա] ո5 ոp

(ո - 1)d ո5

[իներտ գազի կոնֆիգուրացիա]

(ո - 2) f ո5

Իներտ գազի կոնֆիգուրացիայից հետո 5 ն p կամ d ն f ( f , 5 ) ենթամակարդակներում գտնվում են վալենտական էլեկտրոններ, որոնց քանակը հավասար է խմբի համարին: Օրինակ. |Մ խումբ Տիպիկ ք-տարրեր (|Մ Ա ենթախումբ) Շ 15 2 2 5 2 2 p 2 - [H6] 2 5 2 2 p 2 H6

5i 15 2 2 5 2 2 p 6 35 2 3 p 2 - [N6] 35 2 3 p 2 N6

Գերմանիումի Տիտանի ենթախումբ (|ՄԱ), ք ենթախումբ (|ՄԲ), տարրեր d տարրեր Օ6 [4r] 4 5 4 p 7i [4r] 3d 2 45 2 5ո [Ճr] 55 2 5 p 2

2r [Ճr] 4d 2 55 2

PԵ [26] 6 5 2 6 p 2

Hf [26] 5d 2 6 5 2

Վալենտական էլեկտրոնների թիվը բոլորի մոտ (|Մ Ա ն |Մ Բ) հավասար է 4

| Ա ենթախմբի տարրերը կոչվում են ալկալիական մետաղներ (բացի H ), || Ա ենթախմբի տարրերը` հողալկալիական մետաղներ (բացի 86, Mg ): Մ| Ա ենթախմբի տարրերը կոչվում են խալկոգեններ, Մ|| Ա ենթախմբինը` հալոգեններ: Մ||| Ա ենթախմբի տարրերը իներտ (ազնիվ) գազերն են: Մ||| Բ ենթախումբը պարունակում է տարրերի տրիադաներ (եռյակներ), օրինակ` երկաթի եռյակ ( F6, Շo, Ni ) ն այլն: Բ ենթախմբի տարրերին անվանում են նան անցումային մետաղներ:

2.6.1. ՏԱՐՐԵՐԻ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԻ ԲԱՑԱՏՐՈՒԹՅՈՒՆՆ

ԸՍՏ ԱՏՈՄԻ էԼԵԿՏՐՈՆԱՅԻՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԻ ՏԵՍՈՒԹՅԱՆ

Պարբերական աղյուսակի կառուցվածքի (ստրուկտուրայի) ֆիզիկական հիմքը հանդիսանում է ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների ձնավորումը ըստ տարրի կարգաթվի ( z ) հաջորդաբար աճման: Համաձայն քվանտային մեխանիկայի` ատոմում էլեկտրոնների վիճակը բնութագրվում է չորս քվանտային թվերով` գլխավոր` ո , օրբիտալային` 1 , մագնիսական` ո 1 ն սպինային մագնիսական` ո 5 : Համաձայն Պաուլիի սկզբունքի` ատոմում չեն կարող գտնվել էլեկտրոններ, որոնք ունեն քվանտային թվերի նույն արժեքները: Առնվազն մեկ քվանտային թիվը պետք է տարբեր լինի: Այստեղից բխում է, որ էլեկտրոնների առավելագույն թիվը (տարողություն) յուրաքանչյուր թաղանթում պետք է լինի N ո

2ո 2 , իսկ յուրաքանչյուր

ենթամակարդակում` N 1 2(2 1 1) : Այսպես, ենթաթաղանթների տարողությունները`

5 ( 1 Հ0) . . . 2 p ( 1 Հ1) . . . 6

d ( 1 Հ2) . . . 10 f ( 1 Հ3) . . . 14

Թաղանթների տարողությունները`

Ճ ( ո Հ1) . . . 2 L ( ո Հ2) . . . 8

M ( ո Հ3) . . . 18 N ( ո Հ4) . . . 32

Օ ( ո Հ5) . . . 50 P ( ո Հ6) . . . 72

Իրականում, միայն ո Հ1 ն 2-ի դեպքում է կատարվում Ճ - ն L թաղանթների լրիվ լրացումը: Սկսած ո Հ3 նկատվում է աստիճանական լրացում: Թաղանթների լրացման հաջորդականությունը, որը ընկած է պարբերական աղյուսակի կառուցվածքի հիմքում, հիմնված է էներ-

գիայի նվազագույն սկզբունքի վրա (Կլեչկովսկու կանոն): Ըստ էներգիայի աճման` ատոմական օրբիտալների էներգետիկ դիագրամն ունի հետնյալ տեսքը. 15 2

2 5 2 2 p 6 35 2 3 p 6 45 2 3d 10 4 p 6 55 2 4d 10 5 p 6 65 2 4 f 14 5d 10 6 p 6 7 5 2 5 f 14 6d

չավարտված

Ընդ որում, քանի որ պարբերությունը սկսվում է 5 -տարրով ն ավարտվում p -տարրով, դիագրամի վրա պարբերությունները տարանջատված են ուղղահայաց գծերով: Պարբերության համարը գրված է վերնում, ուղղահայաց սահմանագծերը ընդգրկում են ենթաթաղանթների ընդհանրությունները, որոնք լրացվում են տվյալ պարբերությունում: Օգտվելով վերոհիշյալ սխեմայից, կարելի է որոշել պարբերություններում տարրերի քանակը, որը որոշվում է ենթամակարդակների ՝

էլեկտրոնների առավելագույն տարողությունների ( 5 2, p 6 ն այլն) գումարով: Տարրերի քանակները պարբերություններում բերված են վերոհիշյալ սխեմայի երրորդ տողում: Այսպիսով, |-Մ| պարբերությունների տարողությունը համապատասխանաբար հավասար է 2, 8, 8, 18, 18, 32: Մ|| պարբերությունը, ինչպես նշվել է, անավարտ է: Տարրերի կարգաթվի ( z ) աճմանը զուգընթաց պարբերաբար կրկնվում են արտաքին թաղանթների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները, որոնք (վալենտական էլեկտրոններ) կանխորոշում են տարրերի քիմիական հատկությունների կրկնությունը (նմանությունը) նույն ենթախմբերում: Հատկությունների պարբերական փոփոխությունը կամ պարբերականությունը նշանակում է տարրերի ֆիզիկական ն քիմիական հատկությունների կրկնությունը որոշակի միջակայքերից հետո: Ալկալիական մետաղները, հալոգենները ն ազնիվ գազերը տեղավորված են պարբերական աղյուսակում իրարից 8 ն 18 տարրերի ինտերվալով:

2.6.2. ՏԱՐՐԵՐԻ ԱՏՈՄԱԿԱՆ ԲՆՈՒԹԱԳՐԵՐԸ

Տարրերի կարնորագույն ատոմական բնութագրերի թվին են պատկանում ատոմի չափսերը, իոնացման պոտենցիալը, էլեկտրոնային խնամակցությունը, էլեկտրաբացասականությունը: Ատոմների չափերի բնութագրման համար գոյություն ունեն մի շարք հասկացություններ: Ատոմական շառավիղը ազատ ատոմի չափերն են: Դրանց շառավիղները ( r ատ) հաշվում են քվանտամեխանիկական մեթոդներով` օգտվելով ատոմական օրբիտալների հասկացությունից: Դա միջուկի շուրջը այն տարածքն է, որը պարունակում է էլեկտրոնային ամպի խտության մոտ 909-ը: Կովալենտ շառավիղը ( r կով) իրենից ներկայացնում է պարզ նյութերի մոլեկուլներում կամ բյուրեղներում հարնան ատոմների միջուկների միջն եղած հեռավորությունների կեսը: Մետաղական շառավիղը ( rM6 ) հավասար է մետաղական բյուրեղացանցի երկու հարնան ատոմների կենտրոնների միջն հեռավորությունների կեսին: Իոնական շառավիղը (ոիոն) կատիոնների ն անիոնների շառավիղներն են իոնական միացությունների բյուրեղացանցերում: Կատիոնների շառավիղները ավելի փոքր են համապատասխան տարրերի ատոմական շառավիղներից, իսկ անիոնների շառավիղները` rF - : ավելի մեծ` rNa » rNa , rF Ատոմական շառավիղների չափերը պարբերություններում փոխվում են հետնյալ կերպ.

(0.079)

(0.049)

(0.205) (0.140) (0.117) (0.091) (0.075) (0.065) (0.057) (0.051)

(Փակագծերում նշված են ոատ, նանոմետրերով, նմՀ 10 մ):

Պարբերություններում ատոմական ն իոնական շառավիղները ձախից աջ փոքրանում են: Դա ավելի ակնառու է փոքր պարբերությունների տարրերի մոտ, որոնցում լրացվում են արտաքին էլեկտրոնային թաղանթները ( 5 - ն p - ենթամակարդակները): Մեծ պարբերություններում d - ն f - ընտանիքների տարրերի սահմաններում նկատվում է ատոմական շառավիղների շատ ավելի սահուն փոքրացում, որը

կապված է նախավերջին թաղանթներում էլեկտրոնների լրացումով: Այդ երնույթը կոչվում է d - ն f - սեղմում (կրճատում): Գլխավոր ենթախմբերում (Ա-ենթախմբեր) վերնից ներքն ատոմների ն միատեսակ իոնների շառավիղները մեծանում են: Երկրորդական ենթախմբերում, ի հաշիվ d - ն f - սեղմման, այդ օրինաչափությունը այդքան ակնառու չէ: Իոնացման էներգիան (Իէ) այն էներգիան է, որն անհրաժեշտ է ատոմների գազային վիճակի 1 մոլը կատիոնների վերածելու համար: Առաջին իոնացման էներգիան բնութագրում է մեկ էլեկտրոն կորցնելու ատոմի ընդունակությունը.

4գազ - 4գազ

6, ՃH ,

կՋ մոլ ե

Երկրորդ իոնացման էներգիան - ՃԻ2 , երրորդը - ՃH 3 . . . ՃԻ1 Հ ՃԻ2 Հ ՃԻ3 . . . Իոնացման պոտենցիալ (ԻՊ, |): Երբ իոնացման էներգիան արտահայտում են էլեկտրոնվոլտերով (էՎ), կոչվում է իոնացման պոտենցիալ: Առաջին իոնացման պոտենցիալ – |1, երկրորդ - |2, . . . |1 Հ |2 Հ |3 Հ . . .

(13.6)

(24.6)

(5.4)

(9.3)

(8.3)

(11.4)

(14.5)

(13.6)

(17.4)

N6 (21.6)

(Փակագծերում նշված է |1-ը` էՎ-ով):

Գլխավոր ենթախմբերում վերնից ներքն իոնացման պոտենցիալները փոքրանում են: էլեկտրոնային խնամակցությունը (է.Խ., E ) բնութագրում է բացասական լիցքավորված իոններ առաջացնելու ատոմի ընդունակությունը

4գազ

6 - 4գազ , ՃH ,

կՋ : մոլ ե

Այսինքն, դա այն էներգիան է, որը կլանվում կամ առաքվում է գազային ֆազում գտնվող մեկ մոլ ատոմները միավալենտ անիոնի վերածելիս:

էներգիան հաճախ արտահայտում են էլեկտրոնվոլտերով:

(0.75)

(0.19)

(0.82)

(-0.19)

(0.33)

(1.24)

(0.05)

(1.47)

(3.85)

N6 (-0.57)

(Փակագծերում նշված է Է-ն` էՎ-ով):

էլեկտրաբացասականությունը (էԲ) պայմանական մեծություն է, որը բնութագրում է քիմիական միացություններում դեպի իրեն էլեկտրոններ ձգելու ատոմի ընդունակությունը: էԲ-ն բնութագրում է ատոմի ընդունակությունը բնեռացնելու քիմիական կապը: Եթե երկատոմ 4 - 8 մոլեկուլ առաջանալիս կապի էլեկտրոնները շեղվում են դեպի 8 - ն, ապա վերջինս ավելի էլեկտրաբացասական է, քան 4 - ն: էԲ-ի սանդղակները. 1. Պոլինգի սանդղակը մշակված է կովալենտ ն իոնական կապերի միջն ռեզոնանսի էներգիան հաշվի առնելով: 2. Մալիկենի սանդղակը ենթադրում է, որ`

էԲ ~

I E :

3. Օլրեդ-Ռոխովի սանդղակը որպես էԲ չափանիշ ընդունում է էլեկտրոնի վրա ազդող էլեկտրաստատիկ ուժերը.

էԲ ~

z էֆ e 2 r2

6 - ն էլեկտրոնի լիցքն է, r –ը` տարրի կովալենտ շառավիղը, z էֆ – ը` միջուկի էֆեկտիվ լիցքը` հաշվի է առնելով էկրանացումը:

Պարբերություններում ձախից աջ էԲ-ն աճում է, գլխավոր ենթախմբերում վերնից ներքն էԲ նվազում է: Որպես էԲ միավոր (պայմանական) ընդունված է լիթիումի էԲ-ն: Ամենամեծ էԲ ունի ֆտորը: Տարրերի էԲ արժեքները սովորաբար ներկայացվում է պարբերական աղյուսակներում: Ըստ էԲ արժեքների` տարրերը կարելի է դասակարգել մետաղների, ոչ մետաղների ն պայմանականորեն ամֆոտերների: Մետաղների էԲ-ն 2-ից փոքր է, 2-ին մոտ էԲ ունեցող տարրերը ամֆոտեր են: Ոչ մետաղները բնութագրվում են 2-ից բարձր էԲ-ով: Մետաղները ցուցաբերում են միայն դրական օքսիդացման աստիճաններ (օ.ա.), բնութագրվում են բարձր էլեկտրահաղորդակա-

նությամբ, ջերմահաղորդականու-թյամբ, մետաղական փայլով, կարծրությամբ, կռելիությամբ, կոփելիությամբ ն ալն: Ոչ մետաղները ցուցաբերում են ն’ բացասական, ն’ դրական օ.ա., սովորաբար էլեկտրականության վատ հաղորդիչներ են, ոչ պլաստիկ, փխրուն պինդ նյութեր կամ գազեր են (բրոմը հեղուկ է): Եթե պարբերական աղյուսակում բորից մինչն աստատ տարվի անկյունագիծ, ապա դրանից վերն` գլխավոր ենթախմբերում գտնող տարրերը ոչ մետաղներ են: Ոչ մետաղները p -տարրեր են, բացառությամբ ջրածնի ն հելիումի ( 5 -տարրեր): Դրանց քանակը մետաղների համեմատությամբ քիչ է: Մետաղները 5 - (բացի H ն H6 ), p - (ոչ բոլորը), d (բոլոր) ն f

- (բոլոր) տարրեր են:

2.6.3. ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԻՑ ԲԽՈՂ ՕՐԻՆԱՉԱՓՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Պարբերական աղյուսակում նկատվում են մի շարք օրինաչափություններ, որոնք կապված են պարբերություններում, խմբերում ն ըստ անկյունագծի տարրի կարգաթվի փոփոխության հետ: » Կարգաթվի աճմանը զուգընթաց պրոտոնների ն նեյտրոնների թիվն ատոմի միջուկում աճում է, ընդ որում նեյտրոնների թիվն ավելի արագ է աճում: » էլեկտրոնների ընդհանուր քանակն աճում է: » էլեկտրոնների քանակն արտաքին վալենտական մակարդակում ավելանում է պարբերությունում (փոքր պարբերությունում) ն չի փոխվում խմբում: » էներգիական մակարդակների քանակը խմբերում աճում է, իսկ պարբերություններում չի փոխվում: » Տարրի ատոմի հատկությունների փոփոխությունը նույնպես կախված է դրա կարգաթվից (տես նախորդ բաժինը` ատոմի չափը, իոնացման պոտենցիալը, էլեկտրոնային խնամակցությունը, էլեկտրաբացասականությունը): » Տարրերի մետաղական հատկությունները պարբերություներում ձախից աջ նվազում են, իսկ խմբերում վերնից ներքն աճում են: Ոչմետաղական հատկությունները փոխվում են հակառակ օրինաչափությամբ: » Ցանկացած տարրի հատկությունները միջանկյալ են իր հարնան տարրերի (հորիզոնական, ուղղահայաց, անկյունագծային) հատկություններից:

» Տարրերի կարգաթվի աճման հետ օրգանապես կապված են նան դրանց առաջացրած միացությունների օրինաչափությունները: » Օքսիդներ առաջացնելու ընդունակությունը պարբերություններում նվազում է, խմբերում (գլխավոր ենթախմբերում) աճում է: » Օքսիդների ն հիդրօքսիդների հատկությունները պարբերություններում փոխվում են հիմնայինից ամֆոտեր ն հետո` թթվային, գլխավոր ենթախմբերում` հակառակը: » Օքսիդներում տարրերի բարձրագույն օքսիդացման աստիճանը պարբերություններում աճում է, իսկ խմբերում հաստատուն է: » Հիդրիդներ առաջացնելու ընդունակությունը պարբերություններում աճում է, իսկ գլխավոր ենթախմբերում նվազում է: Ընդ որում, հիդրիդներում տարրերի վալենտականությունը պարբերությունում անցնում է մաքսիմումով. Օրինակ. || պարբերություն LiH 86H 2 86H 3 ՇH 4 NH 3 H 2 Օ HF վալենտականություն 1 2 3 4 3 2 1 » Միացություններում ատոմի կողմից բարձրագույն օքսիդացման աստիճան ցուցաբերելու ընդունակությունն աճում է խմբերում: » Տարրերի կողմից կոմպլեքսագոյացման ընդունակությունը խմբերում աճում է կարգաթվի մեծացմանը զուգընթաց: » Տարրերի տարածվածությունը բնության մեջ, որպես կանոն փոքրանում է դրանց կարգաթվի աճմանը զուգընթաց: Օրինակ, երկրի կեղնում ըստ զանգվածի 99,8 9 են կազմում հետնյալ տարրերը` Օ, 5i, 4l , F6, Շa, Na, Ճ , 7i, Շ , Շl , P, 5 , Mո, F , 86 : » Տարրերի տարածվածությունը կենսաբանական օբյեկտներում (օրգանիզմներում) նույնպես նվազում է կարգաթվի աճմանը զուգընթաց: Օրինակ, օրգանիզմներում ըստ զանգվածի 97,4 9 են կազմում հետնյալ տարրերը` Շ , H , Օ, N , P, 5 : » Վերոհիշյալ, այսպես կոչված, թեթն տարրերն առաջացնում են օրգանական միացություններ: Դրանք կենսածին մակրոտարրերն են, որոնց պարունակությունը օրգանիզմում շատ մեծ է: Ծանր տարրերը, որոնք հանդիսանում են միկրոտարրեր, որպես կանոն, գտվում են ֆերմենտներում:

2.6.4. ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՕՐԵՆՔԻ ՆՇԱՆԱԿՈՒԹՅՈՒՆԸ

Պարբերական օրենքի հայտնագործումով քիմիան դադարեց նկարագրական գիտություն լինելուց: Այն ունի շատ լայն կիրառություն, որպիսին չունի բնագիտության ոչ մի օրենք: Պարբերական օրենքի հայտնաբերմամբ հնարավոր դարձավ համակարգում գիտական կանխատեսումներ կատարել: Հնարավորություն առաջացավ կանխագուշակել ն նկարագրել նոր տարրերը ն դրանց միացությունները: Պարբերական օրենքի ն պարբերական համակարգի հիման վրա արագ զարգացավ ատոմի կառուցվածքի մասին ուսմունքը, որը բացահայտեց պարբերական օրենքի ֆիզիկական իմաստը ն տարրերի տեղաբաշխումը պարբերական աղյուսակում: Պարբերական օրենքը «« դարի քիմիայի ն ֆիզիկայի բոլոր մեծ հայտնագործությունների սկզբնաղբյուր հանդիսացավ: Այն նշանակալից դեր խաղաց նան քիմիային կից մյուս բնական գիտությունների զարգացման գործում:

2.7. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԿԱՊ (դասական մոտեցում) Քիմիական միացությունն առաջանում է ատոմների միջն այնպիսի փոխազդեցությունների հետնանքով , որը հանգեցնում է դրանց միջն քիմիական կապի առաջացմանը, ընդ որում` համակարգի էներգիան նվազում է, այսինքն, այն անցնում է ավելի կայուն վիճակի: Քիմիական կապը ուժ է, որով իրար են միացված որոշակի քանակով ատոմներ, իոններ, մոլեկուլներ: Այդ ուժերի մեծությունը կախված է ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայից: Քիմիական կապի ամրության չափանիշ է հանդիսանում նրա խզման էներգիան: Վալենտականությունը քիմիական կապ առաջացնելու ատոմի ընդունակությունն է : Վալենտական էլեկտրոններն այն էլեկտրոններն են, որոնք գտնվում են ատոմների արտաքին էներգիական (վալենտական) մակարդակում ն մասնակցում են քիմիական կապի առաջացմանը: Քիմիական կապի էլեկտրոնային տեսություն հասկացությունը տվել են Լյուիսը ն Կոսելը 1916թ.: Քիմիական կապ առաջացնելիս ատոմները ձգտում են ձեռք բերել ազնիվ (իներտ) գազերի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներ (օկտետի կանոն) ի հաշիվ` ա/ էլեկտրոնների կորստյան կամ ձեռք բերման: բ/ էլեկտրոնների ընդհանրացման` համատեղ «օգտագործման» էլեկտրոնային զույգերի առաջացման: Առաջին դեպքում գոյանում է իոնական կապ, երկրորդ դեպքում` կովալենտ կապ:

Իոնական կապ Կոսել

Na – 6 2 15 2 5 2 2 p 6 35 1

|N635 |

F 6 15 25 2 2 p 5

F 6 - 15 2 25 2 2 p 6

|N6|

|N6| -

Առաջացած կատիոնը ( Na ) ն անիոնը ( F ) իրար ձգում են էլեկտրաստատիկ ուժերով` ապահովելով իոնական կապ:

Կովալենտ կապ Լյուիս

|H6| |H6|

|N6| |N6|

Բաշխված էլեկտրոնային զույգը միաժամանակ սպասարկում է հարնան ատոմներին ն ապահովում է կովալենտ կապ: Կովալենտ կապի առաջացման մեխանիզմները ա/ Զույգման մեխանիզմ. կովալենտ կապի առաջացման համար հարնան ատոմներից յուրաքանչյուրը տրամադրում է մեկական էլեկտրոն: Առաջացած էլեկտրոնային զույգը (բաշխված զույգ) միաժամանակ պատկանում է հարնան երկու ատոմներին: բ/ Դոնոր-ակցեպտորային մեխանիզմ. էլեկտրոնային զույգը տրամադրվում է միայն մեկ ատոմի կողմից (դոնոր): Մյուս ատոմը (ակցեպտոր) ունի ազատ օրբիտալ ն դոնորի հետ միասին օգտվում է նրա կողմից տրամադրվող էլեկտրոնային զույգից: Կովալենտ կապի այս տարատեսակը կոչվում է կոորդինացիոն կամ դոնոր-ակցեպտորային կապ: Մետաղական կապն առաջանում է մետաղների ատոմների միջն: Մետաղների ատոմները հեշտությամբ կորցնում են իրենց վալենտական էլեկտրոնները (ունեն իոնացման պոտենցիալի փոքր արժեքներ) ն վեր են ածվում դրական լիքավորված իոնների, որոնք բյուրեղացանցում խիտ ծրարված են: Ազատված էլեկտրոնները (էլեկտրոնային գազ) ապահովում են քիմիական կապը մետաղների բյուրեղների հանգույցներում գտնվող կատիոնների միջն: Գոյություն ունի նան քիմիական կապի յուրահատուկ տեսակ` ջրածնական կապ, որի մասին կխոսվի «Միջմոլեկուլային փոխազդեցություններ» բաժնում: Քիմիական կապի տեսակը

Կապվող ատոմներ

Առաջացման մեխանիզմները վալենտական էլեկտրոնների անցումը մետաղներից ոչ մետաղներին

Իոնական

Մետաղ - ոչ մետաղ

Կովալենտ

Ոչ մետաղ - ոչ մետաղ (երբեմն մետաղմետաղ)

էլեկտրոնային զույգերի ընդհանրացում

Մետաղական

Մետաղներ

Վալենտական էլեկտրոնների կոլեկտիվի` էլեկտրոնային գազի ընդհանրացում

Մոլեկուլներ

Կապի բազմակիությունը

Օ2

միակի կապ (հասարակ կապ)

կրկնակի կապ

F -F

եռակի կապ

Կապի բնեռայնությունը Իոնական կապը որպես կովալենտ կապի սահմանային դեպք

Սխեմատիկ պատկերումը

Ի:Ի

Ոչ բնեռային կապ

: Շl -

բնեռային կապ

:Շl : -

իոնական կապ Կովալենտ կապ

ոչ բնեռային մոլեկուլ

բնեռային մոլեկուլ, դիպոլ

8 -ն մասնակի էլեկտրական լիցք է:

մոլեկուլ չկա, առաջանում է բյուրեղացանց

2.7.1. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԿԱՊԻ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

1) Կովալենտ կապերին բնորոշ են` ա) հագենալիությունը` սահմանափակ թվով կովալենտ կապեր առաջացնելու ատոմի ընդունակությունը: բ) ուղղվածությունը` միայն որոշակի ուղղություններով կովալենտ կապի առաջացման հնարավորությունը: գ) բնեռունակությունը` արտաքին էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ մոլեկուլում կովալենտ կապի առաջացմանը մասնակցող էլեկտրոնների շեղվելու ընդունակությունը : 2) ոնական կապերը` ա) չունեն հագենալիություն, այսինքն տվյալ իոնը կարող է ձգվել սանկացած թվով այլ իոնների կողմից: բ) չունեն ուղղվածություն, այսինքն իոնների միջն փոխազդեցության ուժերը կախված չեն փոխազդեցության ուղղությունից, այլ միայն լիցքերի մեծությունից ն դրանց միջն հեռավորությունից: 3) Մետաղական կապեր` ա) չունեն ուղղվածություն բ) ունեն դելոկալացված չտեղայնացված բնույթ Կապի դիպոլ մոմենտը բնութագրում է կապի բնեռայնության : Ընդունում են, որ այն աստիճանը: Այն վեկտորական մեծություն է` ուղղված է դրական բնեռից դեպի բացասականը: Դրա արժեքը (մոդուլը)

8 l , որտեղ`

8 – ն` դիպոլի ծայրին արդյունարար լիցքն է, 1 – ը` կապի երկարությունը: Դիպոլ մոմենտի չափման միավորը դեբայն է` D : 1 D Հ 3,33 . 10-30 կուլոն մ: Մոլեկուլի դիպոլ մոմենտը նրանում բոլոր կապերի դիպոլ մոմենտների վեկտորոկան գումարն է: Այն բնութագրում է արտաքին էլեկտրական դաշտում մոլեկուլի կողմնորոշվելու ընդունակությունը: Եթե այդ գումարը զրո է, ապա մոլեկուլը բնեռային չէ, իսկ եթե զրոյից տարբեր է, ապա այն բնեռային է:

Որոշ մոլեկուլների դիպոլ մոմենտները (դեբայներով) Անօրգանական միացություններ

H 2Օ NH 3

1,85 1,47

HF HՇl H8r HJ 5Օ2

1,59

ՇՕ

0,10

1,91 1,08 0,80 0,42

Օրգանական միացություններ

ՇH 4 ՇH 3Շl

–

1,87

ՇH 2 Շl 2 ՇHՇl 3

–

1,57

–

1,01

ՇՇl 4 ՇH 3ՕH

–

1,72

Շ 2 H 5 ՕH Շ6 H 6 Շ 6 H 5 Շl Շ 6 H 4 Շl 2

–

1,68

–

1,57

–

2.25

–

1.72

(օրթո)

Շ 6 H 4 Շl 2 (մետա)

2.7.2. ՄԻՋՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ՓՈԽԱԶԴԵՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Ի տարբերություն ատոմների միջն փոխազդեցությունների, որոնք կարող են հանգեցնել քիմիական կապերի առաջացմանը, գոյություն ունեն նան միջմոլեկուլային, ոչ վալենտական փոխազդեցություններ, որոնց համար բնորոշ են` » չհագենալիությունը, » նվազ ուղղվածությունը , » փոքր էներգիաները (- 10 կՋ/մոլ: թույլ փոխազդեցություն): Հայտնի են հետնյալ միջմոլեկուլային փոխազդեցությունները. 1. Օրիենտացիոն կամ կողմնորոշումային փոխազդեցությունը բնեռային մոլեկուլների միջնդիպոլ-դիպոլ փոխազդեցությունն է: Ճ

միջմասնիկային փոխազդեցության էներգիան

__R__ Ճ

դիպոլ մոմենտ

Սօր Ճ8 - -

2. Ինդուկցիոն կամ մակածման փոխազդեցությունը Բնեռային ն ոչ բնեռային մոլեկուլների միջն փոխազդեցությունն է: Բնեռային մոլեկուլը ոչ բնեռային մոլեկուլի մոտ մակածում է բնեռայնություն ի հաշիվ նրա բնեռականության (օ): Հաստատուն դիպոլի ն մակածված դիպոլի միջն առաջանում է ինդուկցիոն փոխազդեցություն: Ճ

__R__

Ճ դիպոլ մոմենտ

օ8

Սինդ Ճ8 - -

բնեռունակություն

3. Դիսպերսիոն փոխազդեցություններն ի հայտ են գալիս մակածված դիպոլ-մակածված դիպոլ համակարգերում: Ոչ բնեռային մոլեկուլների միջն գործում են միայն դիսպերսիոն փոխազդեցություններ: Ճ

օՃ

__R__

օ8

¹,ëå U 48 ~-

Դիսպերսիոն փոխազդեցության էներգիան կախված է մոլեկուլների բնեռունականությունից: Ջրածնական կապը միջմոլեկուլային փոխազդեցության հատուկ տեսակ է: Այդ կապն առաջանում է, երբ ջրածնի ատոմը միաժամանակ կապվում է մեծ էլեկտրաբացասականություն ունեցող երկու 4 ն 8 ատոմներին ( Օ, N , F ). ա) 4 - H ....... 4 - (սիմետրիկ ջրածնական կապ), բ) 4 - H .......8 - (ասիմետրիկ ջրածնական կապ) Ջրածնական կապի առաջացումը պայմանավորված է դրականորեն բնեռացված ջրածնի ատոմի չնչին չափերով, որն, ի տարբերություն մյուս կատիոնների` չունենալով էլեկտրոնային թաղանթ, հեշտությամբ ներդրվում է հարնան էլեկտրաբացասական ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների մեջ: Բացի էլեկտրաստատիկ ձգողականության ուժերի աղդեցությունից, ջրածնական կապում որոշ դեր են խաղում նան դոնոր-ակցեպտորային փոխազդեցությունները: Առանձին մոլեկուլներ կարող են ջրածնական կապով կապվել զույգերի (դիմերներ), այդ զույգերից իրենց հերթին կարող են առաջանալ մոլեկուլային շղթաներ, ինչպես նան երկչափ ն եռաչափ բյուրեղային կառուցվածքներ: Ջրածնական կապերի առկայությունը էապես ազդում է նյութերի ֆիզիկական ն քիմիական հատկությունների վրա: Օրինակ, ջրի, ֆտորաջրածնի անոմալ բարձր հալման ն եռման ջերմաստիճանները բացատրվում են ջրածնական կապերի առկայությամբ.

....H - F ....H - F ....H - F ....( HF ) x

Ջրածնական կապը կարող է գործել ոչ միայն հարնան մոլեկուլների միջն ( ( H 2 Օ ) x ( HF ) x (ՇH 3 ՕH ) x ), այլն նույն մոլեկուլում, օրինակ սալիցիլալդեհիդում`

Ջրածնական կապը բավականին տարածված է ն մեծ դեր է խաղում օրգանական միացությունների պոլիմերների, սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների քիմիայում: Ջրածնական կապը մյուս քիմիական կապերի համեմատությամբ թույլ է (-10–40կՋ/մոլ), որի հետնանքով այն հեշտությամբ առաջանում ն խզվում է սովորական ջերմաստիճանում, որը էական նշանակություն ունի կենսաբանական գործընթացների համար: Ենթադրվում է, որ ջրածնական կապը մեծ դեր է խաղում ժառանգականության մեխանիզմում: Հիշողության ազդեցությունը պայմանավորում են ինֆորմացիայի պահպանումով մոլեկուլային կոնֆիգուրացիաներում, որոնք առաջանում են ջրածնական կապերով:

2.8. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԿԱՊԻ ՔՎԱՆՏԱՄԵԽԱՆԻԿԱԿԱՆ ԲԱՑԱՏՐՈՒԹՅՈՒՆԸ

Ինչպես նշվել է, քիմիական կապը ուժ է, որով իրար են միացած որոշակի քանակով ատոմներ` առաջացնելով մոլեկուլներ, իոններ, բյուրեղացանցեր: Քիմիական կապը առաջանում է այն դեպքում, երբ ատոմները իրար մոտենալիս համակարգի էներգիան փոքրանում է: Դա կատարվում է ի հաշիվ հարնան ատոմների միջուկների ն էլեկտրոնների միջն էլեկտրաստատիկ փոխազդեցության վանողական ն ձգողական ուժերի հավասարակշռության: Եթե էլեկտրոնները իրենց շարժման ժամանակ ավելի շատ գտնվում են հարնան ատոմների միջն, ապա այդ միջակայքում էլեկտրոնային խտությունը մեծանում է, որի հետնանքով միջուկները ձգվում են դեպի իրար (ձգողական ուժերը գերազանցում են վանողական ուժերին) ն առաջանում է քիմիական կապ (համակարգի էներգիան փոքրանում է): Այսպիսով, քիմիական կապի առաջացման հիմնական պայմաններն են` » երկատոմ կամ բազմատոմ համակարգերի գումարյալ էներգիայի նվազումը մեկուսացված առանձին ատոմների կամ դրանց ֆրագմենտների էներգիաների գումարից: » էլեկտրոնային խտության էական վերաբաշխումը համակարգում, որն ուղեկցվում է քիմիական կապի շրջանում էլեկտրոնային խտության մեծացմամբ: Քիմիական կապի հիմնական բնութագիրներն են ամրությունը, երկարությունը, բնեռայնությունը: Քիմիական կապի ամրությունը որոշվում է կապի էներգիայով, բնեռայնությունը` դիպոլ մոմենտով: Կապի երկարություն ասելով հասկանում են մոլեկուլում (բյուրեղում)

ատոմների միջուկների միջն եղած այն հեռավորությունը, երբ ձգողական ն վանողական ուժերը հավասարակշռված են ն համակարգի էներգիան նվազագույնն է: Կապի երկարությունը որոշում են փորձնականորեն` ռենտգենյան ն սպեկտրալ տվյալներից: Նույնատիպ միացություններում քիմիական կապի էներգիայի ն կապի երկարության մեջ գործում է ընդհանուր օրինաչափություն` որքան մեծ է կապի էներգիան, այնքան փոքր է կապի երկարությունը: Ինչպես նշվեց, քիմիական կապի բնույթը լիովին բնորոշվում է էլեկտրական (կուլոնյան) փոխազդեցությամբ հարնան ատոմների միջուկների ն էլեկտրոնների միջն: Սակայն էլեկտրոնային լիցքի խտության իրական բաշխումը համակարգում (ալիքային էներգիա), ինչպես նան էներգիայի հաշվարկը հնարավոր է բացատրել միայն քվանտային մեխանիկայի օրինաչափությունների տեսանկյունից: Քանի որ Շրյոդինգերի հավասարման ճիշտ լուծումը մոլեկուլների համար հնարավոր չէ, ապա մոլեկուլի ալիքային ֆունկցիայի (էլեկտրոնային խտության բաշխման) հաշվարկը կատարում են մոտավոր եղանակներով: Առավել լայն տարածում են գտել երկու մեթոդ` վալենտական կապերի մեթոդը (ՎԿ-մեթոդ) ն մոլեկուլային օրբիտալների մեթոդը (ՄՕ-մեթոդ): ՎԿ-մեթոդը: Այս մեթոդի հիմնադիրներն են Հայտլերը ն Լոնդոնը, որոնք, օգտագործելով Լյուիսի կողմից առաջարկված էլեկտրոնային զույգերի միջոցով կովալենտ կապի առաջացման մեխանիզմը, բացահայտեցին ջրածնի մոլեկուլում քիմիական կապի քվանտամեխանիկական բնույթը: Հետագայում այդ մեթոդը զարգացվեց Պոլինգի, Սլեյտերի ն ուրիշների կողմից: Մեթոդի էությունը հետնյալն է. » Կովալենտ կապն առաջանում է էլեկտրոնային զույգերի միջոցով` հակադարձ սպիններով երկու էլեկտրոններով, որոնցից յուրաքանչյուրը, նախքան կապի առաջացումը, պատկանում է տարբեր ատոմի (դոնոր-ակցեպտորային կապի դեպքում էլեկտրոնային զույգը պատկանում էր ատոմներից մեկին` դոնորին): » Մոլեկուլներում միջուկների միջն էլեկտրոնային խտության մեծացումը բացատրվում է հարնան ատոմների էլեկտրոնային ամպերի վերածածկմամբ: » Ատոմների միջն քիմիական կապն այնքան ավելի ամուր է, որքան ավելի շատ են վերածածկվում էլեկտրոնային ամպերը: Այդ առումով նախընտրելի են հիբրիդ օրբիտալները: Մոլեկուլային օրբիտալների մեթոդը (ՄՕ-մեթոդը) առաջարկվել ն զարգացվել է Մալիկենի, Հունդի, Հերցբերգի, Հյուկելի ն ուրիշների կողմից:

ՄՕ-մեթոդում մոլեկուլների էլեկտրոնային կառուցվածքի դիտարկումը նման է ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքի տեսությանը: Մեթոդի էությունը հետնյալն է. » Մոլեկուլը դիտվում է որպես բազմատոմ ընդհանրություն: Յուրաքանչյուր էլեկտրոն շարժվում է մոլեկուլի բոլոր միջուկների ն էլեկտրոնների առաջացրած դաշտում: » էլեկտրոնի վիճակը մոլեկուլում նկարագրվում է ալիքային ֆունկցիայով, որը բնութագրվում է որոշակի քվանտային թվերով: Այդ ֆունկցիան կոչվում է մոլեկուլային օրբիտալ (ՄՕ): Ի տարբերություն ատոմական օրբիտալի (ԱՕ), որը միակենտրոն է, մոլեկուլային օրբիտալը բազմակենտրոն է, քանի որ միջուկների թիվը մոլեկուլում երկուսից պակաս չէ: » Մոլեկուլային օրբիտալների մեթոդի առավել արդյունավետ տարբերակը ատոմական օրբիտալների գծային կոմբինացիան է (ԱՕԳԿ): Այս տարբերակում սիմետրիայով իրար համապատասխանող ատոմական օրբիտալները իրար գումարվում ն հանվում են, որի հետնանքով էլ ատոմական օրբիտալներից ստացվում են մոլեկուլային օրբիտալներ: » Սիմետրիայով իրար համապատասխանող ատոմական օրբիտալներից առաջանում են կապող ն փխրունացնող (խարխլող) օրբիտալներ: Առաջինները քիմիական կապ են ապահովում, իսկ երկրորդները` ոչ: Սիմետրիայով իրար չհամապատասխանող ատոմական օրբիտալները գծային կոմբինացիային չեն մասնակցում: Այդպիսի մոլեկուլային օրբիտալները կոչվում են չկապող ն համընկնում են ատոմական օրբիտալների հետ: » Ինչպես ատոմում, այնպես էլ մոլեկուլում էլեկտրոնի ալիքային ֆունկցիայի քառակուսին որոշում է նրա տվյալ կետում գտնվելու հավանականության խտությունը: » Մոլեկուլային օրբիտալները (կապող, չկապող, փխրունացնող) էլեկտրոններով լրացվում են, ինչպես ն ատոմի դեպքում, համաձայն նվազագույն էներգիայի սկզբունքի, Պաուլիի սկզբունքի ն Հունդի կանոնի: Նշված երկու մեթոդներն ունեն իրենց ն’ առավելությունները, ն’ թերությունները: ՎԿ-մեթոդը պատմականորեն սկզբից է մշակվել ն իր էությամբ ավելի մոտ է քիմիական կապի առաջացման դասական մոտեցումին (էլեկտրոնային զույգերի միջոցով), որը ավելի հարազատ է քիմիկոսներին: Մեթոդը հստակ կերպով է բացատրում ն կապերի առաջացումը էլեկտրոնային վերածածկման միջոցով: ՎԿ-մեթոդը ավելի լավ է բացատրում մոլեկուլների տարածական կառուցվածքը: Սակայն

ՎԿ-մեթոդը չի կարողանում բացատրել միաէլեկտրոն կապը

մասնիկում, չի բացատրում նան Օ2 , F2 ն այլ իոնների գոյությունը, որոնք հստակ կերպով բացատրվում են ՄՕ-մեթոդով: ՄՕ-մեթոդը բացատրում է նան Օ2 մոլեկուլի բիռադիկալ բնույթը, որը բերում է նրա մագնիսական հատկությունների առկայությունը, իսկ ՎԿ-մեթոդը այդ հարցին չի կարող պատասխանել: Բացի այդ, ՎԿ-մեթոդի մաթեմատիկական ապարատը շատ ավելի բարդ է, քան ՄՕ-մեթոդինը: Այդ պատճառով ՄՕ-մեթոդը ներկայումս ավելի նախընտրելի է, ավելի ու ավելի է կիրառություն գտնում:

2.8.1. ՎԿ-ՄԵԹՈԴԻ ԱՌԱՆՁՆԱՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

ՎԿ-մեթոդում տարրերի վալենտականությունը որոշվում է ատոմում կենտ (չզույգված) վալենտական էլեկտրոնների թվով: Տարրի վալենտական հնարավորությունը կարելի է մեծացնել` դրան էներգիա հաղորդելով (գրգռելով), որը կարող է տվյալ ենթամակարդակի զույգ էլեկտրոններից մեկին կամ մի քանիսին տեղափոխել նույն էներգիական մակարդակի ազատ ենթամակարդակ` ավելացնելով չզույգված էլեկտրոնների թիվը: Հաղորդված էներգիան փոխհատուցվում է քիմիական կապի առաջացման էներգիայով: Ընդհանրապես հայտնի է, որ տարրերի բարձրագույն վալենտականությունը համընկնում է այն խմբի համարի հետ, որում գտնվում է տարրը: Սակայն դա չի տարածվում երկրորդ պարբերության բոլոր տարրերի վրա: Եթե Li, 86 ն 8 -ի համար այդ օրինաչափությունը գործում է, ապա N , Օ, F -ի համար այն կիրառելի չէ, քանի որ դրանք նույն էներգիական մակարդակում չունեն ազատ օրբիտալներ: Զույգված էլեկտրոնները կենտ դարձնելու համար պետք է դրանցից որնէ մեկը տեղափոխել հաջորդ (երրորդ) էներգիական մակարդակ, իսկ դրա համար պահանջվում է շատ մեծ էներգիա, որը հաճախ չի փոխհատուցվում քիմիական կապի առաջացման էներգիայով: Քննարկենք | պարբերության տարրերի (ջրածին ն հելիում) վալենտական հնարավորությունները: Ջրածնի էլեկտրոնային բանաձնն է 151 կամ , հետնաբար ջրածինը միշտ միավալենտ է (մեկ կենտ էլեկտրոն ունի): Հելիումը հաջորդ տարրն է: Նրա էլեկտրոնային բանաձնն է 152 կամ 1: Այն փակ կառուցվածք ունի, գրգռման հնարավորություն չունի, հետնաբար չի ցուցաբերում վալենտականություն (իներտ տարր է): Երկրորդ պարբերության որոշ տարրերի համար ատոմների գրգռման հնարավորություն կա, որի հետնանքով չզույգված (կենտ)

էլեկտրոնների թիվը աճում է, հետնաբար` մեծանում է վալենտական հնարավորությունը (տես աղյուսակը): Աստղանիշով նշված են տարրերի գրգռված (էներգիայով ավելի հարուստ) վիճակները: Ինչպես երնում է, 86, 8 ն Շ նույն էներգետիկ մակարդակում ունեն ազատ օրբիտալներ ն նրանց հնարավոր է «գրգռել»: Մինչդեռ

N , Օ, F այդ

հնարավորությունը չունեն, քանի որ նրանց 3d օրբիտալների էներգիաները խիստ տարբերվում են 2 5 ն 2 p օրբիտալների էներգիաներից ն էլեկտրոների ապազուգավորումը գրգռման միջոցով էներգիապես ձեռնատու չէ: Երրորդ պարբերության տարրերի փոփոխական վալենտականությունը, ի տարբերություն երկրորդ պարբերության Օ ն F տարրերի հաստատուն վալենտականության, բացատրվում է ո ո 3 էներգետիկ մակարդակներում թափուր (վականտ) վալենտական d -ենթամակարդակներով: Երրորդ պարբերության որոշ տարրերի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները ն վալենտականությունները նորմալ ն գրգռված վիճակում բերված են աղյուսակում: էլեկտրոԵնթամակարդակներ Չզույգված Վալենտանային էլեկտրոնԱտոմներ կանությունը կոնֆիգուների թիվը 25 2ք րացիան

152251

152252

15 25 2ք

1522522ք1

1522512ք2

1522522ք2

1522512ք3

1522522ք3

2, 4

15 25 2ք

1522522ք5

15 25 2ք

Հետագայում ցույց կտրվեն, որ տարրերի ազատ օրբիտալները ն էլեկտրոնային զույգերը մեծացնում են վալենտական հնարավորությունները ի հաշիվ դոնորա-ակցեպտորային կապի առաջացման: Ենթամակարդակներ

Վալենտականությունը

Ատոմներ

էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան

Ըl

1522522ք63523ք5

1522522ք63523ք43d1

1522522ք63523ք33d2

1522522ք63513ք33d3

Ըl*

Տ Տ*

35 3ք 3d

15 25 2ք 35 3ք

1522522ք63523ք33d1

1522522ք63523ք33d2

2.8.1.1. ԿՈՎԱԼԵՆՏ ԿԱՊԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ ՎԿ-ՄԵԹՈԴՈՒՄ

ՎԿ- մեթոդում ենթադրվում է, որ ատոմական օրբիտալները պահպանում են իրենց ինքնուրույնությունը ն հակադարձ սպիներով վալենտական կենտ էլեկտրոնների օրբիտալները վերածածկվում են միմյանց հետ: Վերածածկման հետնանքով ավելանում է էլեկտրոնային խտությունը միջուկների միջն: Ըստ վերածածկի տեսակի ն սիմետրիայի տարբերում են , ն կապեր:

5-5

p x կամ p y

ք-ք

dz2 կամ d-d

dz2 dxz

ք-ք

dyz dxz

dyz կամ d-d

dx2y2

dxy dx2y2

dxy

8d-d

2.8.1.2. ԿԱՊԵՐԻ ՏԵՍԱԿՆԵՐԸ ԵՐԿԱՏՈՄԱՆԻ ՄՈԼԵԿՈՒԼՆԵՐՈՒՄ

Երկատոմանի (ինչպես նան բազմատոմանի գծային) մոլեկուլներում որպես կապի առանցք ընդունված է z ուղղությունը (որոշ հեղինակներ ընտրում են x առանցքը): Քիմիական կապի տեսակը որոշվում է էլեկտրոնների մագնիսական քվանտային թվովը`

ոl : Վեր-

ջինս, ինչպես հայտնի է, որոշում է օրբիտալի դիրքը տարածության մեջ մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում, որի լարվածության վեկտորը համընկնում է z առանցքի հետ: Ըստ այդ քվանտային թվի արժեքների` տարբերում են հետնյալ ատոմական օրբիտալները (ԱՕ) ն դրանց վերածածկից ստացված հնարավոր կապերի տեսակները.

ԱՕ

5, p z , d z 2

Կապի տեսակը

ոl

Հնարավոր վերածածկումները

p y , d yz

p x , d xz

d xy

+ 2 dx 2 - y 2

5 dz 2

pz pd

dyz

dz 2

dyz dyz dd

dz 2

dxz

dxz dxz dd

dxy dxy

8 xy (dx 2 - y 2 ) (dx 2 - y 2 )

8 x2 - y 2

Աղյուսակից երնում է, որ միմյանց հետ կապ կարող են առաջացնել միայն այն էլեկտրոնները, որոնց ոl 0 : կապ կարող են առաջացնել ոl

Է1 ունեցող էլեկտրոնները: Տարբեր ոl ունեցող

էլեկտրոնները չեն կարող առաջացնել օրբիտալների վերածածկ (կապ չեն առաջացնում):

Այսպես,

օրինակ,

էլեկտրոնները

p x , p y , d xz ն d yz էլեկտրոնների հետ չեն կարող վերածածկ տալ, քանի որ տարբերվում են սիմետրիայով ն ալիքային ֆունկցիաների դրական ու բացասական ֆազերի գումարային վերածածկը դառնում է զրո:

– ԱՕ

Ատոմ Ճ Ատոմ 8 - ԱՕ

Բացի դրանից, պետք է հաշվի առնել նան էլեկտրոնային ամպերի փոխադարձ կողմնորոշումը: Օրինակ, երբ 5 էլեկտրոնը գտնվում է 1 վիճակում, ապա վերածածկ չկա: 2 վիճակում վերածածկը քիչ է: Առավել վերածածկ է տեղի ունենում 3 վիճակում: Քիմիական կապի առաջացման համար կարնոր նշանակություն ունեն վերածածկվող ատոմական օրբիտալների նշանները (+, -): Օրբիտալները վերածածկվում են, երբ իրար մոտենում են միննույն նշան ունեցող մասերով: Դա դրական վերածածկ է, որը բերում է քիմիական կապի առաջացմանը: Բացի դրանից, հնարավոր են բացասական ն զրոյական վերածածկեր, որոնք քիմիական կապի առաջացման չեն բերում: Քննարկենք որոշ մոլեկուլներում քիմիական կապերի բնույթն ըստ ՎԿ-մեթոդի: H 2 - H : H - H - H : Այստեղ կապը 55 է 5 5 : Հալոգենաջրածինների մոլեկուլներում`

HF , HՇl , H8r, HJ բոլոր կապերը

միակ են` H - F ..... : Բոլոր միակ կապերը բնույթ ունեն, տվյալ դեպքում կապը 5p է ( 5 p z ): Եթե մոլեկուլում կան կրկնակի կամ եռակի կապեր, ապա մեկ կապը

:Օ Օ : 1

է, իսկ մյուսները

կապեր են: Օրինակ,

1 p x p x կապ: Սակայն այս ստրուկտուրան

ճիշտ չի արտահայտում թթվածնի մոլեկուլի կառուցվածքը: Թթվածնի մոլեկուլը պարամագնիսական է (ունի կենտ էլեկտրոններ), մինչդեռ նշված կառուցվածքում դա չի երնում: Թթվածնի մոլեկուլի կառուցվածքը իր ճիշտ բացատրությունն է գտնում ՄՕ-մեթոդում: Ազոտի մոլեկուլում եռակի կապ կա` : N N : : Այստեղ կապերից մեկը քք է p z p z , մյուս երկու կապերը կապեր են ( p x p x ն p y p y )

2.8.1.3. ԲԱԶՄԱԿԻ ԿԱՊԵՐ

Մոլեկուլներում ատոմների միջն հնարավոր է միայն կապ: Բացի դրանից, մեկ հնարավոր են նան կապեր, որը հանգեցնում է կրկնակի ն եռակի կապերի: Օրինակ, ազոտի մոլեկուլում, որտեղ առկա է եռակի կապ, կապերից մեկը է ( p z p z ), իսկ մյուս երկուսը` կապեր ( p x

pz ն p y

p y ):

կապերի վերադրումը կապերին հանգեցնում է կապի բազմակիության մեծացմանը նան բազմատոմ մոլեկուլներում: կապերը արտահայտում են հարթությունՈրոշ դեպքերում ների միջոցով`

Շ2 H 4 H 2 Շ ՇH կրկնակի կապ 1 ն 1 կապ

Շ2 H 2 HՇ ՇH եռակի կապ 1 ն 2 կապ

ՇՕ2 Օ Շ Օ

ն2

կապ

Գծագրից երնում է, որ կապի բազմակիության մեծացումը բերում է քիմիական կապի երկարության փոքրացմանը: Դա, իր հերթին, հանգեցնում է քիմիական կապի ամրացմանը: Այսպես, ֆտորի F2 (: F - F :) ն ազոտի N 2 ( : N N : ) դիսոցման էներգիաները հավասար են 151 կՋ/մոլ ն 940 կՋ/մոլ: Երրորդ պարբերության տարրերի մոտ վերածածկի քք տիպը բնորոշ չէ: Դա բացատրվում է նրանով, որ ատոմների չափերը մեծացնելիս p -օրբիտալների կողային վերածածկի հնարավորությունը փոքրանում է: || պարբերություն

քք

կապ կա

||| պարբերություն

քք կապ չկա, օրբիտալներն իրարից հեռու են

Դրա փոխարեն հեշտուկապ առաջացնում թյամբ են d էլեկտրոնները ինչպես իրար հետ, այնպես էլ p էլեկտրոնների հետ: Ինչպես երնում է գծագրից, d -օրբիտալների ձնը (ձգվածությունը դեպի մյուս օրբիտալները) հնարավորություն է տալիս վերածածկերի:

2.8.1.4.ՀԻԲՐԻԴԱՑՎԱԾ ՕՐԲԻՏԱԼՆԵՐԻ ՄԵԹՈԴԸ

Բազմատոմ մոլեկուլներում ՎԿ-մեթոդով քիմիական կապերը արտահայտելիս հաճախ օգտվում են ատոմական օրբիտալների հիբրիդացված մեթոդից, որի էությունը հետնյալն է: Սովորաբար ատոմները քիմիական կապեր են առաջացնում տարբեր ենթամակարդակների էլեկտրոնների միջոցով: Այսպես, բերի1

լիումի ( 2 5 2 p ), բորի ( 2 5 2 p ) ն ածխածնի ( 2 5 2 p ) «գրգռված» ատոմներում կապի առաջացմանը միաժամանակ պետք է մասնակցեն ինչպես 5 , այնպես էլ p էլեկտրոնները: Չնայած այդ էլեկտրոնների տարբեր էներգետիկ վիճակներին ն էլեկտրոնային ամպերի ձներին, դրանց առաջացրած քիմիական կապերը սիմետրիկ են դասավորված ն հավասարազոր են: Հարց է ծագում, թե ինչպես է դա իրականանում: Այդ հարցի պատասխանը տալիս է վալենտական օրբիտալների հիբրիդացման տեսությունը: Քիմիական կապ առաջացնելիս ատոմական 5,p,d օրբիտալները միախառնվում են` առաջացնելով, այսպես կոչված, հիբրիդացված օրբիտալներ, որոնց էլեկտրոնային ամպը ոչ սիմետրիկ հանտելի ձն ունի: Դրա հետնանքով օրբիտալներն ավելի մեծ չափով են վերածածկվում:

5 ն ք օրբիտալները կարող են առաջացնել երեք տեսակ

հիբրիդացում` 5p , 2 5 2 p , 5p ն 5p : Ընդ որում, հիբրիդացված օրբիտալներն ունեն ընդգծված տարածական կողմնորոշում, ն դրանց քանակը հավասար է հիբրիդացմանը մասնակցող օրբիտալների թվին:

p ) 25p

p) 35p 2

p) 45p 3

Բոլոր հիբրիդացված օրբիտալներն առաջացնում են կապեր: Եթե ատոմում բացի հիբրիդացված օրբիտալներից կան հիբրիդացմանը չմասնակցած p -էլեկտրոններ, ապա նրանք կարող են առաջացնել նան

կապեր: Օրինակ, էթիլենում ածխածնի ատոմները

գտնվում են 5p հիբրիդացման վիճակում ն ունեն հիբրիդացմանը չմասնակցող 1 p օրբիտալ, հետնաբար մոլեկուլում կա 1 կապ: Ացետիլենում հիբրիդացումը 5p է, ածխածնիի յուրաքանչյուր ատոմ ունի չհիբրիդացված 2 p օրբիտալ, ուստի մոլեկուլում առաջանում է 2 կապ: Մեթանի, ամոնիակի ն ջրի մոլեկուլներում ազատ ք էլեկտրոններ

չկան ( 5p հիբրիդացում է), հետնաբար բոլոր կապերը

են:

Բացի 5 ն

p օրբիտալներից, հիբրիդացմանը կարող են մաս-

նակցել նան d էլեկտրոնները: Դա բնորոշ է ||| ն ավելի մեծ պարբերություններում գտնվող տարրերին: Համաձայն ասվածի, հնարավոր են հետնյալ հիդրիդացված վիճակները: || պարբերություն – ներ –

5p,5p 2 ,5p 3 : ավելի բարձր պարբերություն-

d 2 5p 3 , d5p 2 , 5d 3 , d5p 3 : Վերջիններիս տարածական դասավորությունը այսպիսին է`

օկտաեդր

քառակուսի

տետրաեդր

եռանկյուն երկբուրգ

քառանկյուն բուրգ

Ռեզոնանսի մեթոդ: Ենթադրենք, որ ուսումնասիրվող մոլեկուլի վիճակը կարելի է արտահայտել մի քանի կառուցվածքներով` |, || ...: Այդ համակարգերի ալիքային ֆունկցիաներից` 1, 2 … կարելի է կազմել գծային կոմբինացիա`

.... , որը նույնպես

կլինի մոլեկուլի ալիքային ֆունկցիան: Այս դեպքում ասում են, որ մոլեկուլի կառուցվածքը ռեզոնանսի մեջ է գտնվում տարբեր կառուցվածքների միջն, վերջիններս կոչվում են ռեզոնանսային կամ կանոնական կառուցվածքներ: Ռեզոնանսը արտահայտում են « նշանով:

Կովալենտ-իոնական ռեզոնանս: Ջրածնի մոլեկուլի հիմնական վիճակը կարելի է արտահայտել երեք ռեզոնանսային կառուցվածքներով`

H - H « H H - « H -H

Կովալենտ կառուցվածք

Իոնական կառուցվածքներ

Հետնաբար, ջրածնի մոլեկուլի ալիքային ֆունկցիան կարտահայտվի այդ երեք կառուցվածքների ռեզոնանսով`

c1 ընդ որում`

c2 -ը ն c3 -ը փոքր են, այսինքն իոնական կառուցվածքների

ներդրումը փոքր է: Իոնական կառուցվածքների հաշվի առնելը անհրաժեշտ է քիմիական կապի ավելի ճշգրիտ արտահայտման համար: Այլ օրինակներ ` HՇl -ի ն ՇՕ -ի ռեզոնանսային կառուցվածքները.

H - Ըl « H Ըl Ը

Օ « Ը - Օ- « Ը

Օ- :

Այդպիսի կապերը կոչվում են կովալենտ կապեր մասնակի իոնական բնույթով: Ապատեղայնացված -կապեր: Քննարկենք քիմիական կապը կարբոնատ

ՇՕ32- իոնի մեջ, որն ունի հարթ եռանկյուն կառուցվածք:

Ածխածնի ատոմը 5p

հիբրիդային էլեկտրոնների շնորհիվ առաջաց-

նում է երեք կապեր, որոնք ընկած են հարթության վրա 120 0 անկյան կապ տակ, իսկ չորրորդ էլեկտրոնի հաշվին առաջանում է մեկ թթվածնի հետ`

Կրկնակի կապից մեկը է, մյուսը` : Այս կառուցվածքի թերությունն այն է, որ կապը ներկայացված է տեղայնացված, որի պատճառով ՇՕ կապերը ոչ համարժեք են: Մինչդեռ փորձնական տվյալները ցույց են տալիս, որ կարբոնատ

իոնում բոլոր ՇՕ կապերը համարժեք են: Այդ պատճառով

ՇՕ32- -

անիոնի կառուցվածքը արտահայտում են ոչ թե մեկ սխեմայով, այլ համարժեք երեք սխեմաներով`

Այսպիսով, ֆունկցիաների

23 -ի

ՇՕ

ալիքային ֆունկցիան կարտահայտվի երեք

գծային կոմբինացիայով:

Քանի որ կառուցվածքների գծային հաշվեկշիռները իրար հավասար են, ապա c1 c 2 c3 1/ 3 : Բոլոր կապերի համարժեքությունը վկայում է կապի ապատեղայնացումը թթվածնի բոլոր ատոմների վրա: Այդ դեպքում կարելի է բավարարվել մեկ սխեմայով` ապատեղակայնացված -էլեկտրոնային ամպի կետագծերի ձնով պատկերման տեսքով`

Նույն կերպ կարելի է ցույց տալ, որ ապատեղայնացված կապեր կան նան

NՕ3- իոնում, օզոնում, ծծմբի (|Մ) օքսիդում:

: Օզոնի մոլեկուլն արտահայտվում է երկու ռեզոնանսային կառուցվածքների միջոցով՝

կամ կետագծերով`

Որպես օրինակ քննարկենք նան բենզոլի մոլեկուլը`

Շ6 H 6 :

Բենզոլի մոլեկուլն ունի հարթ վեցանկյուն կառուցվածք: Ածխածնի ատոմները գտնվում են

5p 2 հիբրիդային վիճակում, ն յուրաքանչյուրը կապ (երկու Շ - Շ ն մեկ Շ - H ) 120 0

առաջացնում է երեք վալենտական անկյուններով`

Չհիբրիդացված p էլեկտրոնները, որոնք գտնվում են ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմում ն ուղղահայաց են բենզոլի մոլեկուլի հարթությանը, իրար հետ առաջացնում են ապատեղայնացված կապ:

Առաջանում է էլեկտրոնային խտության երկու հոծ տիրույթ, որոնք դասավորված են կապերի հարթության երկու կողմերում: Դրանք ապատեղայնացված կապերն են բենզոլի մոլեկուլում: կապերը Այսպիսով, բենզոլային օղակի հարթությունում լոկալացված են, իսկ կապերը լոկալացված չեն: Հետնաբար, բենզոլի ստրուկտուրան արտահայտում են հետնյալ սխեմայով`

2.8.2. ՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ՕՐԲԻՏԱԼՆԵՐԻ ՄԵԹՈԴԻ

ԱՌԱՆՁՆԱՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Մոլեկուլային օրբիտալները (ՄՕ), ի տարբերություն ատոմականների (ԱՕ), բազմակենտրոն օրբիտալներ են ն այդ առումով ապատեղայնացված են: Օրինակ, ջրի մոլեկուլում էլեկտրոնային խտության բաշխումը հետնյալ տեսքն ունի (տես նկարը): Այսինքն, մոլեկուլային օրբիտալները ընդգրկում են ամբողջ մոլեկուլը: Սակայն շատ ավելի հարմար է օգտվել տեղայնացված մոլեկուլային օրբիտալներից (ՏՄՕ), որոնք երկկենտրոն են: Որոշակի մաթեմատիկական գործողությունների միջոցով հնարավոր է լինում ապատեղայնացված բազմակենտրոն մոլեկուլային օրբիտալների ալիքային ֆունկցիաներից ստանալ երկկենտրոն տեղայնացված մոլեկուլային օրբիտալներ: Դա նշանակում է, որ չնայած էլեկտրոնները մոլեկուլներում ապատեղայնացված են, սակայն դրանց էլեկտրոնային խտության բաշխումը այնպիսին է, կամ համարյա այնպիսին է, որ կարծես թե գոյություն ունեն տեղայնացված երկկենտրոն կապեր: Անհրաժեշտ է նշել, որ եթե բազմատոմ մոլեկուլներում հնարավոր է լինում տեղայնացնել բոլոր օրբիտալները, ապա նույնը չի օրբիտալների վերբերյալ: Գոյություն ունեն միացուկարելի ասել թյուններ, որտեղ օրբիտալները իրենց էությամբ տեղայնացված չեն

( ՇՕ3

, NՕ3- , բենզոլ ն այլն):

Տեղայնացված մոլեկուլային օրբիտալները ըստ վերածածկի ինտեգրալի ( 5 ) լինում են կապող ( 5 » 0), խարխլող (փխրունացնող) ( 5 0) ն չկապող ( 5 0): Մոլեկուլային օրբիտալները նշանակվում են հունական տառերով. կապող օրբիտալները` , (8), խարխլող օրբիտալները` , (8 ): Վերջիններիս էներգիան ավելի մեծ է, քան համապատասխան կապող -օրբիտալները միջուկները միացնող առանցքի օրբիտալներինը: նկատմամբ պտտելիս նշանը չեն փոխում (սիմետրիկ են), այսինքն` գլանաձն սիմետրիա ունեն: -օրբիտալները վերոհիշյալ գործողության դեպքում փոխում են նշանը (անտիսիմետրիկ են): 8-օրբիտալները (ինչպես նան 8 կապերը) հազվադեպ են պատահում, ուստի դրանք չենք քննարկի:

Խարխլող օրբիտալները միջուկների արանքում ունեն հանգուցային հարթություն, որում էլեկտրոնային ամպի խտությունը հավասար է զրոյի:

2.8.2.1. ԵՐԿԱՏՈՄ ՄՈԼԵԿՈՒԼՆԵՐ

Երկատոմ ն գծային բազմատոմ մոլեկուլներում միջուկների միջն կապի ուղղություն են ընդունում z առանցքը: Եթե ատոմական օրբիտալներն ունեն մեկ կենտրոն (ատոմի միջուկ), ապա երկատոմ մոլեկուլներում օրբիտալներն ունեն երկու կենտրոն` 4 ն 8 միջուկներ: Այստեղ, ի տարբերություն ատոմի, տարածական ոչ բոլոր ուղղություններն են համարժեք: Միջուկների միջն գործում է ուժեղ էլեկտրական դաշտ, որի նկատմամբ մոլեկուլային օրբիտալների սիմետրիան կարնոր նշանակություն ունի: էլեկտրոնների վիճակը այդպիսի առանցքային սիմետրիա ունեցող մոլեկուլներում արտահայտում են հատուկ քվանտային թվով` , որի արժեքները համընկնում են էլեկտրոնի մագնիսական

քվանտային

թվի

(ո )

բացարձակ

արժեքներին`

ոl : -ն կոչվում է առանցքային քվանտային թիվ: Ըստ այդ թվի ն 8 մոլեկուլային օրբիտալներ:

արժեքի տարբերում են ,

ՄՕ սիմվոլը Ստորն ներկայացված աղյուսակում նշված են

ո -ի նույն ար-

ժեքներն ունեցող ատոմական օրբիտալները, որոնք կարող են իրար հետ գծային կոմբինացիա տալ` առաջացնելով համապատասխան մոլեկուլային օրբիտալներ:

ԱՕ

ՄՕ

5, p z , d z 2

Է1

p x , p y , d xz , d yz

Է2

d xy , d x 2 - y 2

8, 8"

Ըստ

աղյուսակի`

-օրբիտալներ

կարող

են

առաջացնել

5, p z ն d z 2 օրբիտալները, հնարավոր են հետնյալ կոմբինացիաները`

կապող օրբիտալներ ն համապատասխան չկա-

պող օրբիտալներ: Վերջին երկուսը խիստ հազվադեպ են պատահում: ն " օրբիտալներ կարող են առաջացնել p x , p y , d xy , d yz ատոմական օրբիտալները, pp

որոնց

հնարավոր

գծային

կոմբինացիաներից

են

dd :

Ատոմական օրբիտալների գծային կոմբինացիայի հնարավորության համար, բացի սիմետրիայի համընկնելուց, անհրաժեշտ է, որ դրանց էներգիաներն իրարից խիստ չտարբերվեն: Քննարկենք 42 (հոմոնուկլեար) տիպի մոլեկուլներում ն մոլեկուլային օրբիտալների էլեկտրոնային ամպերի ձները: 5 -օրբիտալները իրար գումարվելիս առաջացնում են -կապող, իսկ իրարից հանելիս` խարխլող օրբիտալներ, որոնց նշանակում են 5 ն 5":ա ա ա ա ԱՕ

ԱՕ

Վերածածկ

ՄՕ

p z ատոմական օրբիտալները նույնպես առաջացնում են -օրբիտալներ (

ՄՕ

ԱՕ

2 pz 2 pz

p x ն p y ատոմական օրբիտալները առաջացնում են պեր`

կա-

ԱՕ

ՄՕ

2 px 2 px x

Որոշ դեպքերում այդ մոլեկուլային օրբիտալները հարմար է լինում արտահայտել էլեկտրոնային ամպերի խտությամբ:

Կետագծերով նշված են հանգուցային հարթությունները, որտեղ էլեկտրոնների գտնվելու հավանականությունը զրո է: Նույն սիմետրիային համապատասխանող խարխլող օրբիտալների էներգիան ավելի բարձր է, քան կապող օրբիտալներինը (

* z

» ,

* x

.... ):

Ըստ սպեկտրոսկոպիկ տվյալների` 42 տիպի երկատոմանի մոլեկուլներում մոլեկուլային օրբիտալների էներգետիկ դիագրամը երկու տեսակի է լինում. ա) Երբ ատոմական 5 ն p օրբիտալների էներգիաները իրարից շատ են տարբերվում ն, հետնաբար, իրար հետ գծային կոմբինացիա չեն կարող տալ.

2 pz

2 px

2 py

2 px

2 py

2 pz

Այդպիսի դասավորությունը բնորոշ է պարբերության վերջի համար, երբ 5 ն p օրբիտալների էներգիաները իրարից շատ են տարբերվում:

բ) Պարբերության սկզբում` մինչն ազոտ, 5 ն p օրբիտալների էներգիաները իրարից խիստ չեն տարբերվում ն իրար հետ կարող են գծային կոմբինացիա տալ, որի հետնանքով էներգիական դիագրամը մի փոքր այլ տեսք է ստանում.

2 px

Պարզության համար 2 px

2 py

-ը`

2 py 2 pz

2 pz

2 px

2 py

-ը կրճատ նշանակում են

2 pz

, իսկ

ա) ն բ) տարբերակները սխեմատիկորեն կարելի է արտահայտել հետնյալ դիագրամներով: Կետագծերով ցույց են տրված, թե որ օրբիտալներն են ենթարկվում գծային կոմբինացիայի: Օրբիտալներ Ճ2

Օրբիտալներ Ճ(Ե)

էներգիայի աճ

Օրբիտալներ Ճ(a)

ա) Օրբիտալներ Ճ2

էներգիայի աճ

Օրբիտալներ Ճ(a)

բ)

Օրբիտալներ Ճ(Ե)

Բերված դիագրամներից կարելի է օգտվել մոլեկուլների (ատոմների) էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները արտահայտելու համար: Նման դեպքերում պետք է հաշվի առնել` » էներգիայի նվազագույն սկզբունքը: » Պաուլիի սկզբունքը: » Հունդի կանոնը: ՄՕ մեթոդում վալենտականությունը արտահայտում են Կապի կարգի (ԿԿ) միջոցով` ԿԿ

ո-ո* , որտեղ`

ո -ը կապող օրբիտալների վրա գտնվող էլեկտրոնների թիվն է, ո* - ը` փխրունացնող օրբիտալների վրա գտնվող էլեկտրոնների թիվը, ԿԿ-ն կարող է լինել ամբողջական, կոտորակային: Որքան մեծ է ԿԿ-ն, այնքան ամուր է քիմիական կապը (փոքր է կապի երկարությունը ն մեծ է կապի էներգիան): Եթե ԿԿՀ0, ապա քիմիական կապ չի առաջանում: ՄՕ մեթոդը հնարավորություն է տալիս որոշելու նյութի մոլեկուլի մագնիսական հատկությունները. եթե ՄՕ բոլոր էլեկտրոնները զույգված են, ապա մոլեկուլը դիամագնիսական է, չզույգված (կենտ) էլեկտրոնները նյութին պարամագնիսականություն են հաղորդում: Դիամագնիսականություն ունեցող նյութերը մագնիսական դաշտից դուրս են մղվում, պարամագնիսային նյութերը, հակառակը, ձգվում են մագնիսական դաշտի կողմից: Քննարկենք | պարբերության տարրերի մոլեկուլներ ն իոնական մասնիկներ առաջացնելու հնարավորությունները: | պարբերության տարրերը քիմիական կապի համար տրամադրում են 15 էլեկտրոններ, որոնք առաջացնում են

-կապող ն

փխրունացնող օրբիտալներ: Աղյուսակում բերված են

H 2 , H 2 , H 2- ,

(H 2- 2 ), H6 2 ն (H62 ) մասնիկների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները:

ՄՕ

ԱՕ

ՄՕ

H 2-

ՄՕ

(H 2- 2 )

(H62 )

H62

Կապի կարգը

1- 0

1 2-0

կապի էներգիա ՃH , կՋ/մոլ կապի երկարու0,106 թյունը, ՆՄ մոլեկուլի պարամագնիսական մագ. հատկությունը

2 -1

1 2-2

2 -1

1 2-2

0,074

0,108

դիամագն.

պարամագ.

H -22 ն H62 միացությունները հայտնի չեն (ԿԿՀ0): Իսկ մյուս մասնիկները` H 2 , H 2 , H62 , իրապես գոյություն ունեն (ՎԿ » 0 ): Այդ մասնիկների գոյությունը ՎԿ մեթոդը չի կարող բացատրել: Երկրորդ պարբերության տարրերի երկատոմանի ( 42 ) մոլեկուլների էլեկտրոնային բանաձները, որտեղ քառակուսի փակագծերում բերված են գծային կոմբինացիաներին չմասնակցող ատոմական օրբիտալները, ներկայացված են ստորն ներկայացված աղյուսակներում:

էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան

[ H62 |

Li 2

կամ [ H62 | *2

[ 86 2 ]

Շ2

[ 86 2 ]

y z

x, y

[ 86 2 ]

N2 Օ2

[ 86 2 ]

*1 x

*1 y

[ 86 2 ]

*2 x

*2 y

[ 86 2 ]

N62 ՄՕ * z * y z y

2-2 2-0 4-0 6-0 6-2 6-4 6-6

կամ [ 86 2 ]

2-0

He 2

* x

կապի կարգը (ԿԿ)

*2 x

*2 z

*2 y

Li 2

( 862 )

Շ2

Կապի կարգը Մագն. հատկութ.

դիամագ.

պարամագ.

դիամագ.

Ազոտից հետո ՄՕ լրացման կարգը փոխվում է, նախապես լրացվում է 2 pz z -ը, որից հետո x , y, ....

Օ2

2,5

պարամագ.

դիամագ.

ՄՕ * z * x

* y

( N62 )

կապի կարգը Մագն. հատկութ.

Անհրաժեշտ է նշել, որ ՄՕ մեթոդը որոշ դեպքերում ավելի ճիշտ է բացատրում կապի առաջացումը, քան ՎԿ-մեթոդը: Այսպես, օրինակ, Օ2 մոլեկուլը պարամագնիսական է, այսինք` ունի չզույգված էլեկտրոններ: Այդ փաստը ՄՕ մեթոդը բացատրում է հեշտությամբ, մինչդեռ ՎԿ մեթոդը չի կարող:

Այլ 42 մոլեկուլներ »

Ալկալիական մետաղների մոլեկուլները Na 2 , Ճ 2 , RԵ2 հիմնական վիճակում ունեն

(ո

) կոնֆիգուրացիա

Ը5 2

կապով:

Բոլորը դիամագնիսական են: » Հալոգենների մոլեկուլները` Շl 2 , 8r2 , 1 2 հիմնական վիճակում ունեն

(

որում մեկ են:

)2 (

)(

)2 (

* 2 z

) (

x, y

)4 (

* x, y

) 4 կոնֆիգուրացիա,

կապ կա: Բոլոր մոլեկուլները դիամագնիսական

Տարբեր տարրերից առաջացող երկատոմ մոլեկուլներ (Ճ8) Երկատոմ մոլեկուլները, որոնք կազմված են տարբեր տարրերի ատոմներից, կոչվում են հետերոնուկլեար: Եթե ատոմներից մեկի

վալենտական օրբիտալը ավելի կայուն է, քան մյուս ատոմինը, ապա այդպիսի օրբիտալը ավելի էլեկտրաբացասական է: Քննարկենք կապի առանձնահատկությունները յուրաքանչյուր 48 տիպի մոլեկուլում, որում 8 ատոմը ավելի էլեկտրաբացասական է ն երկու ատոմները ունեն վալենտական 5 ն p էլեկտրոններ: 8 ատոմի 5 ն p օրբիտալները էներգետիկ մակարդակներում տեղակայված են

4 ատոմի 5 ն p օրբիտալներից ներքն:

օրբիտալներ

8 ատոմի օրբիտալներ

էներգիայի աճ

4 ատոմի օրբիտալներ

Կապող ն փխրունացնող ն ՄՕ օրբիտալները առաջանում են նույն կերպ, ինչ որ 42 (հոմոնուկլեար) մոլեկուլներում, միայն այն տարբերությամբ, որ 8 ատոմի օրբիտալների ներդրումը կապող օրբիտալներում մեծ է, փխրունացնող օրբիտալներում` փոքր 4 ատոմի օրբիտալների համեմատությամբ: էլեկտրոնները կապող ՄՕ-ում ավելի

շատ գտնվում են էլեկտրաբացասական ատոմի ( 8 ) մոտ, իսկ խարխլող օրբիտալներում` հակառակը: էլեկտրոնային ամպերի խտություններն այդպիսի մոլեկուլներում հետնյալ տեսքն ունեն:

Բերենք որոշ 48 տիպի երկատոմ մոլեկուլների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները` հաշվի առնելով վալենտական օրբիտալների գծային կոմբինացիայից առաջացած մոլեկուլային օրբիտալների բաշխումն ըստ էներգիայի`

Իզոէլեկտրոն մոլեկուլներ

86Օ 5 8N

(

)2 (

x, y

ո*

կապի կապող փխրու- կարգը նացնող

էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա )4

8 վալենտական էլեկտրոններ

8Օ 5 ՇN

(

)2 (

x, y

2,5

(

)2 (

x, y

2,5

ՇՕ 9 վալենտական էլեկտրոններ

ՇՕ 5 NՕ ՇN 10 վալենտական էլեկտրոններ

NՕ

(

)2 (

x, y

*1 x

11 վալենտական էլեկտրոններ

ԳԼՈՒԽ 3. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԳՈՐԾԸՆԹԱՑՆԵՐԻ էՆԵՐԳԵՏԻԿԱՆ

3.1. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՋԵՐՄԱԴԻՆԱՄԻԿԱ

Քիմիական գործընթացների էներգետիկան ուսումնասիրում է քիմիական ջերմադինամիկան, որը ընդհանուր ջերմադինամիկայի այն բաժինն է, որը նվիրված է քիմիական համակարգերին ն գործընթացներին: Ջերմադինամիկան տեսական ֆիզիկայի բաժիններից է, որտեղ ուսումնասիրվում են նյութերի մակրոսկոպիկ հատկություններն ու դրանց փոփոխությունները էներգա- ն նյութափոխանակության հետնանքով:

3.1.1. ՋԵՐՄԱԴԻՆԱՄԻԿԱՅԻ ՀԱՍԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Թերմոդինամիկական համակարգը նյութերի, մարմինների մակրոսկոպիկ համախումբ է, որն արտաքին շրջապատից անջատված է իրական կամ երնակայական բաժանման սահմանով:

Թերմոդինամիկական համակարգերը կազմող նյութերը կարող են միմյանց կամ արտաքին միջավայրի հետ փոխազդել էներգիայով ն նյութով: էներգափոխանակությունը կատարվում է երկու ճանապարհով` ջերմության ն աշխատանքի: Ջերմությունը ( Օ ) մասնիկների քաոսային, ոչ կանոնավոր շարժման եղանակով էներգիայի փոխանցման ձն է:

Աշխատանքը ( 4 ) մասնիկների կանոնավորված շարժման միջոցով էներգիայի փոխանցման ձն է: Ջերմադինամիկայում աշխատանքը բաժանում են երկու մասի` մեխանիկական աշխատանք 4մեխ. ն օգտակար աշխատանք

4' :

4մեխ.

Մեխանիկական աշխատանքը կապված է ճնշման ազդեցությամբ ծավալի փոփոխման հետ: Իզոբար գործընթացներում

4մեխ.

PՃV , որտեղ ՃV -ն ծա-

վալի փոփոխությունն է, P -ն` ճնշումը: Պինդ ն հեղուկ նյութերի դեպքում մեխանիկական աշխատանքը կոչվում է նան դեֆորմացիայի աշխատանք: ''

Օգտակար աշխատանքը ( 4 ) ընդգրկում է բոլոր աշխատանք-

ները, բացի մեխանիկականից (էլեկտրական, մագնիսական, քիմիական ն այլն): էներգիայի, ջերմության ն աշխատանքի չափման միավորը Ջոուլն է: Ջերմադինամիկայում աշխատանքը համարվում է դրական, եթե այն կատարվում է համակարգի կողմից՝ արտաքին միջավայրի նկատմամբ ն բացասական` հակառակ դեպքում: Ջերմությունը համարվում է դրական, եթե համակարգը այն ստանում է արտաքին միջավայրից ն բացասական` հակառակ դեպքում:

Ջերմադինամիկական համակարգերը կարող են լինել մեկուսացված ն չմեկուսացված:

Մեկուսացված համակարգերը արտաքին (շրջապատող) միջավայրի հետ չեն փոխազդում ոչ էներգիայով, ոչ նյութով: Այդպիսի համակարգերի էներգիան, որն ընդգրկում է բոլոր մասնիկների կինետիկ, պոտենցիալ ն դրանց փոխազդեցության էներգիաները, կոչվում է ներքին էներգիա` Ս: Մեկուսացված համակարգերի ներքին էներգիան հաստատուն է.

coո5t

Համակարգի ներքին էներգիայի բացարձակ արժեքը հայտնի չէ: Չմեկուսացված համակարգերում կարելի է որոշել նրա փոփոխությունը որոշակի գործընթացներում` ՃU : Չմեկուսացված համակարգերը լինում են փակ ն բաց: Փակ համակարգերն արտաքին միջավայրի հետ կարող են փոխազդել էներգիայով, բայց ոչ նյութով: Բաց համակարգերը արտաքին միջավայրի հետ կարող են փոխազդել ն նյութով, ն էներգիայով: Թերմոդինամիկական համակարգերի վիճակը բնութագրում են թերմոդինամիկական փոփոխականներով:

Թերմոդինամիկական պարամետրերը համակարգի անկախ փոփոխականներ են` P - ճնշում

7 - ջերմաստիճան

V - ծավալ

ո1 ո2 ... - բաղադրություն:

Ըստ պարամետրերի փոփոխության գործընթացները լինում են՝ - իզոբար, ընթանում է հաստատուն ճնշման պայմաններում ( P coո5t ), - իզոխոր, ընթանում է հաստատուն ծավալում ( V coո5t ), - իզոթերմ, ընթանում է հաստատուն ջերմաստիճանի պայմաններում ( 7 coո5t ), - ադիաբատ, ընթանում է առանց ջերմափոխանակության ( Օ Օ ): Վիճակի ֆունկցիաները կախված են ջերմադինամիկական պարամետրերից: Սկզբնական վիճակից վերջնական վիճակի անցնելիս դրանց փոփոխությունը կախված չէ պրոցեսի տեսակից ն ճանապարհից: Օրինակ, ներքին էներգիան վիճակի ֆունկցիա է, որը կախված է ջերմադինամիկական պարամետրերից` U U ( P, V ) կամ

( P, 7 ) ն այլն: Դրա փոփոխությունը ՃU որոշվում է հետնյալ

կերպ.

1 – համակարգի սկզբնական վիճակ

2 – համակարգի վերջնական վիճակ

U 1 – համակարգի ներքին

U 2 – համակարգի ներքին

էներգիան սկզբնական վիճակում

էներգիան վերջնական վիճակում

ՃU U 2 - U 1 , որը ցույց է տալիս սկզբնական վիճակից վերջնական վիճակի անցնելիս համակարգի ներքին էներգիայի փոփոխությունը: ՃU -ն կախված չէ 1-2 պրոցեսի տեսակից: Աշխատանքը ն ջերմությունը ընդհանուր դեպքում վիճակի ֆունկցիա չեն, դրանց արժեքը կախված է նան գործընթացի տեսակից, այսինքն, թե ինչպես է համակարգը մի վիճակից անցնում մյուսին: Սակայն գոյություն ունեն պայմաններ, երբ աշխատանքը ն ջերմությունը կարելի է արտահայտել որոշակի վիճակի ֆունկցիաների փոփոխությամբ: Թերմոդինամիկական մեծությունները բաժանվում են երկու մեծ խմբի` էքստենսիվ ն ինտենսիվ: էքստենսիվ մեծություններ Կախված են նյութի քանակից - զանգված` ո - ծավալ` V - ներքին էներգիա` U ն այլն

Ինտենսիվ մեծություններ Կախված չեն նյութի քանակից - ջերմաստիճան` 7 - ճնշում` P - կոնցենտրացիա` Շ ն այլն

Եթե էքստենսիվ մեծությունները վերաբերում են նյութերի 1 մոլին, միավոր զանգվածին կամ ծավալին, ապա դրանք դառնում են ինտենսիվ (երկրորդական ինտենսիվ) մեծություններ: Խտություն

էքստենսիվ մեծություն ծավալ

Մոլային մեծություն

էքստենսիվ մեծություն նյութի քանակ

Տեսակարար մեծություն

էքստենսիվ մեծություն զանգված

Ինտենսիվ մեծություններ (երկրորդական, ի տարբերություն առաջնայինների` P, 7 )

Թերմոդինամիկան հիմնված է երեք օրենքների վրա:

Թերմոդինամիկայի | օրենքը էներգիայի պահպանման ն փոխակերպման օրենքն է` կիրառված այն գործընթացների նկատմամբ, որոնք ընթանում են ջերմային էֆեկտով:

ՃU

Այսինքն, համակարգին հաղորդած ջերմությունը ծախսվում է համակարգի ներքին էներգիայի փոփոխության ն աշխատանք կատարելու վրա: Թերմոդինամիկայի | օրենքը պատկերացում է տալիս ներքին էներգիա, ինչպես նան էնթալպիա մեծությունների վերաբերյալ: էնթալպիա ( H ): Ինչպես նշվել է, մեկուսացած թերմոդինամիկական համակարգերը բնութագրվում են ներքին էներգիայով: Մեկուսացած համակարգի ծավալը հասատատուն է ( V coո5t ), հետնաբար արտաքին ճնշումը մեկուսացած համակարգի վրա աշխատանք կատարել չի կարող: Մինչդեռ չմեկուսացած համակարգերում պետք է հաշվի առնել արտաքին ճնշման մեխանիկական պոտենցիալ էներգիան` PV , որտեղ P -ն արտաքին միջավայրի ճնշումն է V ծավալ ունեցող չմեկուսացված համակարգի վրա: Այդ պատճառով չմեկուսացված համակարգերի համար ավելի հարմար է օգտվել ընդլայնված էներգիայի U PV գաղափարից, որը կոչվում է էնթալպիա: Հետնաբար`

էնթալպիան վիճակի ֆունկցիա է: Այն էքստենսիվ մեծություն է, այսինքն այն օժտված է ադիտիվությամբ: Ջերմային էֆեկտներ: Առավելագույն ջերմությունը, որը կլանվում կամ անջատվում է գործընթացների ժամանակ իզոթերմ պայմաններում, կոչվում է ջերմային էֆեկտ: Հարմար է օգտվել ջերմային էֆեկտների արժեքներից հաստատուն ծավալի Օv կամ հաստատուն ճնշման Օ p դեպքերում: Ջերմությունը ընդհանուր դեպքում վիճակի ֆունկցիա չէ, սակայն քիմիայի համար կարնոր երկու դեպքերում` իզոխոր ն իզոբար գործընթացներում, ջերմության քանակը կարելի է գնահատել ներքին էներգիայի կամ էնթալպիայի փոփոխությամբ:

Օv

ՃU ն Օ p

ՃH

Դրանց միջն կապն արտահայտվում է հետնյալ կերպ՝

ՃH Օp

ՃU P ՃV

Օv PՃV :

Կոնդեսացված համակարգերի համար (պինդ ն հեղուկ նյութերի) ՃV

ՃH ՃU : Վ Օ p Օv

Ջերմադինամիկայի || օրենքը ներմուծում է էնտրոպիա ( 5 ) հասկացությունը:

էնտրոպիան` էքստենսիվ մեծություն է, վիճակի ֆունկցիա , որը հանդիսանում է համակարգի անկարգավորվածության աստիճանը բնութագրող չափանիշ: Որքան կարգավորված է համակարգը, այնքան փոքր է էնտրոպիան: Տաքացնելիս էնտրոպիան աճում է: Գազային վիճակում նյութի անկարգավորվածությունը մեծանում է, հետնաբար էնտրոպիան աճում է: էնտրոպիայի էությունը ավելի խոր կերպով է բացատրվում թերմոդինամիկական հավանականության ( W ) միջոցով: Ջերմադինամիկական հավանականությունը ցույց է տալիս. թե համակարգի մակրոսկոպիկ վիճակը քանի միկրոսկոպիկ վիճակների միջոցով կարելի է իրականացնել: Թերմոդինամիկայում համակարգի վիճակը բնութագրվում է որոշակի պարամետրերով` ջերմաստիճան, ճնշում, խտություն ն այլ չափերի մեծություններով, որոնք որոշում են համակարգի վիճակը ամբողջությամբ (մակրովիճակը): Սակայն նույն մակրովիճակում գտնվող համակարգի մասնիկները կարող են գտնվել դրա ծավալի տարբեր կետերում ն ունենալ էներգիայի ն իմպուլսի տարբեր արժեքներ: Մասնիկների որոշակի բաշխվածությամբ համակարգի յուրաքանչյուր վիճակը կոչվում է միկրովիճակ: Ջերմադինամիկական հավանականությունը՝ W ո 1 : Ջերմադինամիկական հավանականությունը կապված է համակարգի էնտրոպիայի հետ Բոլցմանի բանաձնով`

k lո W , որտեղ

k -ն Բոլցմանի հաստատունն է, k

R , N4

R -ը՝ գազային հաստատունը, N 4 -ն՝ Ավոգադրոյի թիվը: Համաձայն ջերմադինամիկայի || օրենքի` իզոթերմ գործընթացում էնտրոպիայի փոփոխությունը որոշվում է հետնյալ առնչությամբ`

Ճ5 ո

Օ , որտեղ հավասարության նշանը վերաբերվում է դարձելի, հա7

վասարակշռված գործընթացներին, անհավասարության նշանը` ոչ դարձելի, չհավասարակշռված գործընթացներին: Հավասարակշռական (կվազիստատիկ) գործընթացը ջերմադինամիկական համակարգի անցումն է մեկ հավասարակշռական վիճակից մյուսին այնքան դանդաղ, որ բոլոր միջանկյալ վիճակները կարելի լինի դիտարկել որպես հավասարակշռական վիճակներ: Հավասարակշռական գործընթացները բնութագրվում են պարամետրերի շատ դանդաղ փոփոխությամբ: Դարձելի գործընթացներ: Տարբերում են կինետիկորեն ն ջերմադինամիկորեն դարձելի գործընթացներ: Կինետիկորեն դարձելի գործընթացները ընթանում են երկու հակադարձ ուղղություններով` ուղիղ ն հակառակ: Ջերմադինամիկորեն դարձելի գործըթնացներն

ընթանում են ուղիղ ն հակադարձ ուղղություններով` նույն միջանկյալ վիճակներով ն վերջնական վիճակին վերադառնալիս համակարգում ն արտաքին միջավայրում փոփոխություններ չեն լինում: Յուրաքանչյուր դարձելի գործընթաց, միաժամանակ, հավասարակշռական է ն հակառակը: Չհավասարակշռված գործընթացները այն գործընթացներն են, որոնք ընդգրկում են չհավասարակշռված վիճակներ, օրինակ` չհավասարակշռված մեկուսացված համակարգում ընթացող ինքնակամ գործընթացները, որոնք ավարտվում են հավասարակշռությամբ: Չմեկուսացված համակարգերում չհավասարակշռված գործընթացները կարող են ընթանալ ստացիոնար ձնով (առանց համակարգի ֆիզիկական վիճակի փոփոխության): Ոչ դարձելի գործընթացները այն գործըթնացներն են, որոնք ինքնակամորեն ընթանում են միայն մեկ ուղղությամբ (դիֆուզիա, ջերմահաղորդականություն ն այլն): Բոլոր ոչ դարձելի գործընթացները չհավասարակշռված են: Համակարգը, որում ընթանում են ոչ դարձելի գործընթացներ, չի կարելի վերադարձնել սկզբնական վիճակին այնպես, որ արտաքին միջավայրում փոփոխություններ չլինեն: Մեկուսացված համակարգերում ոչ դարձելի, չհավասարակշռված գործընթացները ուղեկցվում են էնտրոպիայի աճով: Բոլոր իրական, բնական գործընթացները չհավասարակշռված են ն անդարձելի: Հավասարակշռված դարձելի գործընթացները իդեալական են, բնության մեջ չեն հանդիպում, սակայն դրանց դերը մեծ է թերմոդինամիկայում բազմաթիվ գործընթացների տեսական ուսումնասիրման համար: Նշենք, որ միայն հավասարակշռված դարձելի գործընթաները կարելի է պատկերել գրաֆիկորեն: Օրինակ.

Աշխատանքը դարձելի հավասարակշռված գործընթացներում առավելագույնն է ( 4max ):

Համաձայն ջերմադինամիկայի || օրենքի՝ Ճ5 ո

Օ , մեկուսաց7

0 ) Ճ5 ո 0 , այսինքն՝ հավասարակշռված գործընթացներում էնտրոպիան չի փոխվում` Ճ5 0 , մինչդեռ չհավասարակշռված, ոչ դարձելի գործընթացներում այն աճում է` Ճ5 - 0 :

ված համակարգերում ( Օ

Չմեկուսացված համակարգերում գործընթացի էնտրոպիան կարող է ն’ աճել, ն’ նվազել: էնտրոպիայի աճը կապված է համակարգի ավելի կանոնավորված վիճակից պակաս կարգավորված վիճակի անցնելու հետ (կարգավորված վիճակի թերմոդինամիկական հավանականությունը W ավելի փոքր է քիչ կարգավորվածի համեմատ):

Հավասարակշռված ն ստացիոնար վիճակներ: Ջերմոդինամիկական պարամետրերի յուրաքանչյուր փոփոխությունը կոչվում է գործընթաց: Մեկուսացված համակարգերում ընթանում են միայն ինքնակամ (առանց արտաքին միաջավայրի ազդեցության) գործընթացներ: Այդպիսի գործընթացներն ավարտվում են հավասարակշռությամբ, ն համակարգի պարամետրերը ժամանակի ընթացքում այլնս չեն փոխվում: Եթե մեկուսացված համակարգը ժամանակավորապես ապամեկուսացվի, ապա հավասարակշռությունը կխախտվի ն որոշ ժամանակ հետո կստեղծվի նոր հավասարակշռություն: Հավասարակշռության վիճակից պետք է տարբերել ստացիոնար վիճակը, որը կարող է ստեղծվել չմեկուսացված համակարգերում: Դա այնպիսի վիճակ է, երբ համակարգի պարամետրերը, ինչպես ն հավասարակշռության դեպքում, ժամանակի ընթացքում չեն փոխվում: Սակայն, ի տարբերություն հավասարակշռության, ստացիոնար վիճակը պահպանվում է արտաքին միջավայրի ակտիվ մասնակցությամբ:

Թերմոդինամիկայի ||| օրենքը: Իդեալական բյուրեղների էնտրոպիան բացարձակ զրո աստիճանում հավասար է զրոյի:

5 00

0 , որտեղ

ներքին աջ ինդեքսը բացարձակ ջերմաստիճան է, իսկ վերին աջ 0 ինդեքսը նշանակում է ստանդարտ վիճակ: Ստանդարտ վիճակը նյութի կայուն վիճակն է 1մթն ճնշման դեպքում: Այս օրենքը հնարավորություն է տալիս որոշելու էնտրոպիայի բացարձակ արժեքը, քանի որ հայտնի է դրա արժեքը բացարձակ զրոյում: Ստանդարտ բացարձակ էնտրոպիաների մոլային արժեքները 298 Ճ (25 5 Շ ) կարելի է գտնել տեղեկագրերում: 5 298

Ջ «

մոլ

3.1.2. ԿԱՊՎԱԾ ԵՎ ԱԶԱՏ էՆԵՐԳԻԱՆԵՐ

Կապված էներգիան էներգիայի այն մասն է, որը չի կարող աշխատանքի վեր ածվել: Օրինակ, իզոթերմ պայմաններում ջերմությունը աշխատանք չի կարող կատարել, հետնաբար` երբ 7 coո5t ` Օ կապված էներգիա է: Կապված էներգիայի հասկացությունը բխում է ջերմադինամիկայի || օրենքից, ըստ որի՝ աշխատանքը լիովին կարելի է փոխարինել ջերմության, սակայն հակառակը հնարավոր չէ: Ջերմության` աշխատանքի վեր ածվելու օգտակար գործողության գործակիցը հավասար է՝

Օ1 - Օ2 Օ1

որտեղ Օ1 -ը ջերմային մեքենայի տաքացուցիչի տված ջերմության քանակն է 71 ջերմաստիճանում,

Օ2 -ը՝ սառնարանի ստացած ջերմությունն է 72 ջերմաստիճանում,

Օ1 - Օ2

4 -ն՝ աշխատանքի վերածվող ջերմության քանակը:

Լրիվ դարձելի, հավասարակշռված գործընթացների համար (Կառնոյի ցիկլ) օ.գ.գ.-ն առավելագույնէ: Կառնոյի ցիկլը բաղկացած է երկու իզոթերմ ( 71 ն 72 ) ն երկու ադիաբատ պրոցեսներից:

71 - 72

max

1, 71 » 72

Բոլոր բնական գործընթացները ընթանում են ավելի փոքր օ.գ.գ.-ով: Այսպիսով, ջերմությունը լիովին չի կարող աշխատանքի վերածվել, հետնաբար, նրա մի մասը կապված էներգիա է: Կապված էներգիայի հասկացության հետ էնտրոպիան սերտ կապ ունի: էնետրոպիայի ն ջերմաստիճանի արտադրյալը 75 կապված էներգիա է: Իզոթերմ գործընթացներում 7Ճ5 աշխատանքի չի վերածվում: Ազատ էներգիան էներգիայի այն մասն է, որը կարելի է աշխատանքի վեր ածել: Ընդ որում, ազատ էներգիան առավելագույն աշխատանք կարող է կատարել միայն հավասարակշռված (դարձելի) գործընթացներում: Չհավասարակշռված գործընթացներում աշխատանքը առավելագույն չի կարող լինել: Ազատ էներգիա

էներգիա

Կապված էներգիա

F Օ

U H

F -ը կոչվում է ազատ ներքին էներգիա կամ Հելմհոլցի ազատ

էներգիա:

Օ -ն կոչվում է ազատ էնթոլպիա կամ Գիբսի ազատ էներգիա: Եթե իզոթերմ պայմաններում իրականացվում է գործընթաց, ապա՝

ՃF ՃՕ

ՃU - 7Ճ5 5 ՃH - 7Ճ5

coո5t :

Եթե մինանույն ժամանակ գործընթացը հավասարակշռված է, դարձելի ն իրականացվում է ա) իզոխոր պայմաներում, ապա ՃF -ը առավելագույն օգտակար աշխատանքն է՝ ՃFV,7

4max , բ) իզոբար

պայմաններում` ՃՕ -ն առավելագույն աշխատանքն է ՃՕ P,7

4max

(մինուս նշանը ցույց է տալիս, որ աշխատանքը կատարվում է ի հաշիվ ազատ էներգիաների նվազման): Քանի որ F -ը ն Օ -ն կարող են որոշակի պայմաններում աշխատանքի վերածվել, դրանց հաճախ անվանում են նան թերմոդինամիկական պոտենցիալներ. F – իզոթերմ-իզոխոր պոտենցիալ, Օ – իզոթերմ-իզոբար պոտենցիալ: Թերմոդինամիկայի կարնորագույն մեծությունների U , H , F , Օ փոխհարաբերությունը կարելի է արտահայտել գրաֆիկորեն.

PV -ն մեխանիկական պոտենցիալ էներգիան է, որը կարող է վերածվել մեխանիկական աշխատանքի: Իզոբար պայմաններում առավելագույն մեխանիկական աշխատանքը հավասար է՝ 4մեխ PՃV : 75 -ը ջերմային պոտենցիալ էներգիան է: Այն կապված էներգիա է, չի կարող աշխատանքի վերածվել, սակայն կարող է ջերմության վերածվել իզոթերմ պայմաններում Օ 7Ճ5 :

F –ը ազատ էներգիա է, կարող է վերածվել օգտակար աշխա1 4max : Օ –ն ազատ էներգիա է, կարող է վերածվել աշխատանքի՝ 4max :

տանքի՝ ՃFP,7

ՃՕ P,7

Ընդ որում, առավելագույն աշխատանքը ստացվում է միայն հավասարակշռված, դարձելի գործընթացներում: Ոչ դարձելի, հավասարակշռված գործընթացներում աշխատանքի մի մասը վեր է ածվում ջերմության: Նշենք նան, որ U , H , F , Օ -ն էքստենսիվ մեծություններ են, դրանց բացարձակ արժեքները հայտնի չեն: Դրանք հանդիսանում են վիճակի ֆունկցիաներ ն հեշտությամբ կարելի է որոշել դրանց փոփոխությունները՝ ՃU , ՃH , ՃF , ՃՕ գործընթացներում:

Քիմիական գործընթացների ճնշող մեծամասնությունը ընթանում է իզոբար պայմաններում, այդ պատճառով քիմիական թերմոդինամիկայում առավել կիրառելի են՝ա) ՃH P ,7 , որպես ջերմային էֆեկտ`

ՕP , բ) ՃՕ P ,7 , որպես աշխատանք` ՃՕ

ՃH

4max :

3.1.3. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՊՈՏԵՆՑԻԱԼ

Թերմոդինամիկական համակարգերը կարող են պարունակել մեկ, երկու կամ ավելի բաղադրիչներ: Բազմաբաղադրիչ համակարգերում հարմար է օգտվել էքստենսիվ պոտենցիալների մոլային պարցիալ մեծություններից, այսինքն՝ յուրաքանչյուր բաղադրիչի մեկ մոլին համապատասխանող էքստենսիվ մեծությունից, որը տվյալ դեպքում դառնում է ինտենսիվ մեծություն: Օրինակ, ամբողջ համակարգի ծավալը` V , որն էքստենսիվ մեծություն է, կարելի է արտահայտել բաղադրիչների մոլային պարցիալ ծավալներով` V i (ինտենսիվ մեծություն), որը յուրաքանչյուր բաղադրիչի մեկ մոլի ծավալն է իզոբար, իզոթերմ պայմաններում.

ո1V 1

ո2 V 2

. . .ոk V k

-ո V i

որտեղ ոi -ին բաղադրիչների մոլերի քանակն է: Այդ առումով շատ կարնոր բնութագիր է բաղադրիչների քիմիական պոտենցիալը ( i ), որը համակարգի ազատ էներգիաների բաղադրիչների մոլային պարցիալ մեծությունն է իզոբար-իզոթերմ պայմաններում: Մասնավորապես, շատ կարնոր է քիմիական պոտենցիալը դիտել որպես պարցիալ Գիբսի էներգիա: Միաբաղադրիչ համակարգի

Օ ո

համար

Օ , որտեղ Օ -ն ո մոլ նյութի Գիբսի էներգիան է (էքս-

Օ -ն նույն պայմաննետենսիվ է) իզոբար-իզոթերմ պայմաններում, րում քիմիական պոտենցիալն է, որը Գիբսի էներգիայի մոլային մեծությունն է (ինտենսիվ է): Բազմաբաղադրիչ համակարգերում յուրաքանչյուր բաղադրիչ ունի իր քիմիական պոտենցիալը՝

Օi :

-ո i 1

է:

ո1

ո2

. . . ոk

, k -ն բաղադրիչների քանակն

Քիմիական պոտենցիալի բացարձակ արժեքը հայտնի չէ, սակայն դա չի խանգարում, որ այն լայնորեն օգտագործել ջերմադինամիկական ամենաբազմազան ուսումնասիրություններում գործընթացների ուղղությունը որոշելու, հավասարակշռության վիճակները արտահայտելու համար ն այլն: Իդելական գազերի քիմիական պոտենցիալի կապը ջերմաստիճանից ն բաղադրությունից կարելի է արտահայտել հետնյալ բանաձնով` i

R7 lո Pi

որտեղ i ինդեքսը ցույց է տալիս իդեալական գազի տեսակը ինչպես միաբաղադրիչ, այնպես էլ բազմաբաղադրիչ համակարգերում: Pi -ն միաբաղադրիչ համակարգերում իդեալական գազի ճշումն է, բազմաբաղադրիչ համակարգերում` տարբեր բաղադրիչների պարցիալ ճնշումները: Պարցիալ ճնշումը ընդհանուր ճնշման այն բաժինն է, որը կունենար տվյալ բաղադրիչը, եթե ինքը միայնակ գտնվեր համակարգի ծավալում, տվյալ ջերմաստիճանում: Այսինքն`

-P : i

Համաձայն Դալտոնի օրենքի` Pi

xi P , որտեղ xi -ը մոլային

ծավալն է, ցույց է տալիս, թե 1 մոլ գազային խառնուդում տվյալ բաղադրիչից քանի մոլ կա:

ոi , ոi -ը բաղադրիչների մոլերի քանակն է: - ոi

-x

i -ն

ստանդարտ քիմիական պոտենցիալն է: Դա այն արժեքն

է, որը իդեալական գազի քիմիական պոտենցիալը կունենար տվյալ ջերմաստիճանում, երբ իր պարցիալ ճնշումը` Pi Հ1մթն (1.03 105 Պա): Այդ առումով ավելի ընդարձակ գրանցման ձնն է՝ i ,իդ

( P, 7 )

i,իդ

( P, 7 ) R7 lո Pi :

Որոշ դեպքերում իդելական գազերի համար պարցիալ ճնշման փոխարեն օգտվում են կոնցենտրացիայից` օգտագործելով հետնյալ առնչությունները՝

ci R7

xi P

ci –ն մոլային կոնցենտրացիան է, մոլ/լ, xi -ն կամ N i -ն մոլային բաժինն է, որոնք անչափողական մեծություն է: Այդ դեպքերում, որպես ստանդարտ վիճակ ընդունում են ci Հ1մոլ/լ կամ xi Հ1 (մաքուր գազ): Բնական է, որ այդ դեպքերում ստանդարտ քիմիական պոտենցիալների արժեքները իրար հետ չեն համընկնում i,իդ

( Pi

1, 7 ) »

i,իդ

(c i

1, 7 ) »

i,իդ

( xi

1, 7 ) :

3.2. ՖՈՒԳԻՏԻՎՈՒԹՅՈՒՆ (ՑՆԴԵԼԻՈՒԹՅՈՒՆ) ԵՎ ԱԿՏԻՎՈՒԹՅՈՒՆ

Ֆուգիտիվությունը ( f ) ջերմադինամիկական մեծություն է: Այն վիճակի պարամետրի ֆունկցիա է ն հարմար մեծություն է պինդ ն հեղուկ նյութերի շոշափելի ճնշում ունեցող գոլորշիների, ինչպես նան իրական գազերի ու դրանց խառնուրդների քիմիական պոտենցիալներն արտահայտելու համար: Նախորդ բաժնում բերված քիմիական պոտենցիալի արտահայտությունը՝

R7 lո Pi , իրավացի է միայն իդեալական գազերի

ն դրանց խառնուրդների համար, որոնք ունեն ճշգրիտ վիճակի հավասարումներ: Իրական գազերը այդպիսի ճշգրիտ հավասարում չունեն, ն նրանց քիմիական պոտենցիալները արտահայտվում են շատ բարդ հավասարումներով: Այդ դժվարություններից խուսափելու համար ամերիկացի գիտնական Լյուիսը առաջարկել է իրական գազերի համար օգտագործել իդելական գազերի քիմիական պոտենցիալի բանաձնը (որպես պարզ կառուցվածք ունեցող բանաձն)` ճնշումը փոխարինելով ֆուգիտիվությամբ. i

R7 lո f i :

Նա առաջարկել է ֆուգիտիվության ն ճնշման միջն հետնյալ կապը` f i 7 i Pi , որտեղ 7 i -ն ակտիվության գործակիցն է, որի արժեքները տարբեր ճնշումների համար կարելի է գտնել թերմոդինամիկական տեղեկագրերից: 7 i երեք դեպքում է հավասար մեկի (այսինքն՝ ֆուգիտիվության ն ճնշման արժեքները համընկնում են): ա) 7 i 1 , երբ գազը կամ գազային խառնուրդը իդելական է,

բ)

1 , երբ իրական գազի ճնշումը ցածր է, քանի որ ցածր

ճնշումների դեպքում իրական գազն իր հատկություններով մոտ է իդեալ գազերին: Բարձր ճնշումների դեպքում ֆուգիտիվությունը զգալիորեն տարբերվում է ճնշումից:

գ) Ստանդարտ վիճակում ( Pi Հ1մթն) ընդունվում է, որ

7 i0

այսինքն՝ ստանդարտ վիճակը իդեալականացված գազի վիճակն է ն f0ՀՔ0Հ1մթն: Այդ պատճառով հաճախ գրում են`

( P, 7 )

i,իդ

( P 1, 7 ) R7 lո f i :

Ֆուգիտիվությունը ջերմադինամիկայում ներմուծվել է, առաջին հերթին, գազերի քիմիական պոտենցիալի հաշվարկի համար: Սակայն ֆուգիտիվության օգտագործումը չի սահմանափակվում միայն գազերով: Ֆուգիտիվությունից կարելի է օգտվել նան այն դեպքում, երբ մաքուր նյութերը գտնվում են հեղուկ կամ պինդ ֆազում, որոնք ունեն հագեցած գոլորշիների զգալի ճնշում ( P5 ): Այդ դեպքերում օգտվում են այն դրույթից, որ հավասարակշռության մեջ գտնվող հեղուկի (պինդ նյութի) ն իր հագեցած գոլորշիների քիմիական պոտենցիալներն իրար հավասար են (հավասարակշռության պայման). ( հ) i

( գ) i :

Եթե հեղուկի (պինդ նյութի) ստանդարտ վիճակն ընդունվի նրա գոլորշին՝ իդեալականացված գազի վիճակում 1մթն ճնշման տակ, ապա հեղուկ (պինդ) ֆազի ն գազային ֆազի ֆուգիտիվությունները նույն արժեքը կունենան:

f i ( հ)

f i (գ) :

Այսպիսով, հավասարաշռության վիճակում նյութի ֆուգիտիվությունը (ցնդելիությունը) գազային ֆազում հավասար է նրա ֆուգիտիվությանը հեղուկ (պինդ) ֆազում: (հ) i

(P5 ,7)

(P5

1,7) R7 lո fi (հ) :

Հավասարման աջ կողմում fi(հ) -ի փոխարեն կարելի է օգտվել

f i (հ) -ից: Հաճախ հեղուկ (պինդ) ֆազի քիմիական պոտենցիալը հաշվարկում են ոչ թե իդեալականացված գազի վիճակից, այլ ուրիշ ստանդարտ վիճակից: Որպես նոր ստանդարտ վիճակ ընտրում են մաքուր հեղուկի (պինդ նյութի) վիճակը, որը տվյալ ջերմաստիճանում գտնվում ե 1մթն ճնշման տակ (ոչ իր հագեցած գոլորշին): Այդ դեպքում ֆուգի147

տիվության փոխարեն օգտվում են նոր թերմոդինամիկական հասկացությունից` ակտիվությունից (a): ( հ) i

( P, 7 )

i ,( հ )

( P 1, 7 ) R7 lո ai(հ) :

Բնական է, որ այդ ստանդարտ վիճակում (մաքուր հեղուկ) հեղուկի (պինդ նյութի) ակտիվությունը` ai Հ1: Տարբեր անվանումները (ֆուգիտիվություն ու ակտիվություն) ն տարբեր նշանակումները ( f ն a ) կապված են տարբեր ստանդարտ վիճակների ընտրության հետ: Ակտիվության ն ֆուգիտիվության միջն գոյություն ունի հետնյալ կապը.

fi f i0

Եթե որպես ստանդարտ վիճակ ընտրված է իդեալականացված

գազի վիճակը ( f i Հ1մթն), ապա ակտիվությունը համընկնում է ֆուգիտիվության հետ՝ ai

f i (հիմնականում գազերի համար):

Ակտիվության գաղափարից լայնորեն օգտվում են լուծույթների դեպքում, երբ կոնցենտրացիան (իդեալ լուծույթ) փոխարինվում է ակտիվությամբ (ոչ իդեալ լուծույթ). ai 7 i ci :

ci -ն լուծույթի բաղադրիչների կոնցենտրացիան է` արտահայտված տարբեր ձներով: 7 i -ն բաղադրիչների ակտիվության գործակիցն է, որը իդեալական լուծույթների համար ընդունվում է համար

7 i0

1, a i0 ci0

7 i Հ1:

Ստանդարտ վիճակի

1 : Գոյություն ունեն ակտիվության գործակցի

որոշման մի շարք փորձնական եղանակներ, որոնք այս դասընթացում չեն քննարկվում: Դրանք սովորաբար բերվում են ֆիզիկական քիմիայի դասագրքերում: Ակտիվության գաղափարը առանձնապես կարնոր է էլեկտրոլիտների լուծույթների համար:

3.3. ԳՈՐԾԸՆԹԱՑԻ ԻՆՔՆԱԲԵՐԱԲԱՐ ԸՆԹԱՆԱԼՈՒ ԵՎ

ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՇՌՈՒԹՅԱՆ ՉԱՓԱՆԻՇՆԵՐԸ

Մեկուսացված համակարգերում հնարավոր են միայն ինքնակամ գործընթացներ, որոնք ի վերջո ավարտվում են հավասարակշռությամբ: Այդպիսի (մեկուսացված) համակարգերում գործընթացների ուղղության ն հավասարակշռության չափանիշը էնտրոպիա է, որը աճում է ( Ճ5 - 0 ), հավասարակշռության պահին տվյալ պայմանների համար ստանում են առավելագույն արժեք ( 5 max ), որը այլնս չի փոխվում ( Ճ5 0 ): Չմեկուսացված համակարգերում էնտրոպիան կարող է ն աճել, ն նվազել, հետնաբար չի կարող գործընթացների ուղղության ն հավասարակշռության չափանիշ հանդիսանալ: Այդպիսի (չմեկուսացված) համակարգերում չափանիշ են հանդիսանում Հելմհոլցի ազատ էներգիան ( F ) ն Գիբսի ազատ էներգիան ( Օ ): Ինքնաբերաբար ընթացող գործընթացներում դրանք նվազում են ( V , 7 coո5t , ՃF Օ 0 ն

P, 7

coո5t , ՃՕ Օ 0 ), հավասարակշռության պահին ստանում են

տվյալ պայմանների համար նվազագույն արժեքը ( F Fmiո , Օ Օ miո ) ն այլնս չեն փոխվում ( ՃF 0, ՃՕ 0 ): Ավելի հաճախ օգտվում են Գիբսի ազատ էներգիայից, քանի որ քիմիական գործընթացների ճնշող մեծամասնությունն իրականացվում է իզոբար պայմաններում: ՃՕ ՃH - 7 քիմիական գործընթացների ինքնաբերաբար ընթանալու հանրավորությունը որոշվում է երկու գործոններով. 1. էնթալպիական գործոն ` ՃH , որն արտացոլում է ջերմանջատիչ գործընթացների հաշվին համակարգի ներքին էներգիայի նվազեցման ձգտումը: 2. էնտրոպիական գործոն` Ճ5 , որն արտացոլում է կարգավորված վիճակից անկարգավորված վիճակի անցնելու համակարգի ձգտումը: Ինքնաբերաբար ընթացող գործընթացների ուղղության հնարավորությունը ( ՃՕ Օ 0 ) ՃH -ի ն Ճ5 -ի նշանների արժեքների փոխհարաբերությունից հետնյալն է.

եթե

ՃH Օ 0 ն Ճ5 - 0

գործընթացը հնարավոր է առանց սահմանափակումների, քանի որ միշտ

ՃՕ Օ 0

ՃH - 0 ն Ճ5 Օ 0

գործընթացը հնարավոր չէ առանց սահմանափակումների, քանի որ միշտ

ՃՕ - 0

ՃH - 0 ն Ճ5 - 0

գործընթացը հնարավոր է, երբ

ՃH Օ 0 ն Ճ5 - 0

գործընթացը հնարավոր է, երբ

ՃH

7Ճ5 , քանի որ այդ դեպքում ՃՕ Օ 0 ՃH » 7Ճ5 , քանի որ այդ դեպքում ՃՕ Օ 0

Որոշ դեպքերում հարմար է լինում էքստենսիվ մեծությունների փոխարեն որպես չափանիշ ընտրել ինտենսիվ մեծությունները, որոնք հավասարակշռական համակարգերի բոլոր կետերում նույն արժեքն ունեն, իսկ ոչ հավասարակշռական համակարգերում գորընթացի ուղղությունը որոշում է դրանց հավասարեցման միտումով: Օրինակ՝ ջերմաստիճանների, ճնշումների հավասարեցում ամբողջ համակարգում, նյութի տեղափոխում համակարգում՝ քիմիական պոտենցիալի մեծ արժեքից դեպի փոքրը, մինչն դրանց հավասարեցումը, քիմիական պոտենցիալի փոխարեն կարելի է օգտվել կոնցենտրացաիների, ֆուգիտիվությունների, ակտիվությունների հավասարեցումից:

3.4. ՋԵՐՄԱՔԻՄԻԱ

Ջերմաքիմիան քիմիական ջերմադինամիկայի բաժին է, որի խնդիրն է որոշել քիմիական ռեակցիաների ջերմային էֆեկտները ն դրանց կապը զանազան ֆիզիկաքիմիական պարամետրերի հետ: Ջերմաքիմիայի խնդիրների թվում են նյութերի ջերմունակությունների որոշումը, ինչպես նան դրանց ֆազային փոխարկումների ջերմությունների որոշումը: Ջերմաքիմիայի հիմնական փորձարարական մեթոդը կալորիմետրիան է: Յուրաքանչյուր ֆիզիկաքիմիական գործընթաց ուղեկցվում է այս կամ այն ջերմային էֆեկտներով, որոնք իզոբար-իզոթերմ պայմանների դեպքում որոշվում են էնթալպիայի փոփոխությամբ` Օ p ՃH , իսկ իզոխոր-իզոթերմ պայմանների դեպքում` ներքին էներգիայի փոփոխությամբ` Օv ՃU : Կարնորագույն ջերմային էֆեկտներն են.

Ռեակցիայի ջերմային էֆեկտը ջերմության առավելագույն քանակն է, որը կլանվում կամ անջատվում է քիմիական ռեակցիայի ժամանակ: Այն արտահայտում են ՃH -ով կամ ՃU -ով: Եթե քիմիական ռեակցիայի ժամանակ կատարվում է միայն մեխանիկական (ընդարձակման) աշխատանք` 4մեխ p ՃV , ապա

ՃH ՃU pՃV :

Կոնդենսացված համակարգերի համար (հեղուկ, պինդ) ՃV

ՃH ՃU 0 Վ Օ p Օv

Քիմիայում ջերմային էֆեկտները հիմնականում արտահայտվում են էնթալպիայի փոփոխությամբ` ՃH , քանի որ քիմիական ռեակցիաները սովորաբար իզոբար պայմաններում են ընթանում: Եթե ՃH 0 , գործընթացը ջերմանջատիչ է (էկզոթերմ): Եթե ՃH » 0 , գործընթացը ջերմակլանիչ է (էնդոթերմ): Եթե ռեակցիայի ջերմային էֆեկտը նշվում է դրա հավասարման մեջ, ապա հավասարումը կոչվում է ջերմաքիմիական: Ջերմաքիմիական հավասարումներում նշում են նյութերի ագրեգատային վիճակները: Օրինակ. 2 H 2(գ) Օ2(գ) 2 H 2 Օ(հ) , ՃH -571,6 ԿՋ :

Օ2(գ) H 2 Օ(հ) , ՃH -285.8 ԿՋ Օ2(գ) 2 H 2 Օ(գ) , ՃH -483.6 ԿՋ

Կամ H 2(գ)

2 H 2(գ) H 2(գ)

Օ2(գ)

2 H 2 Օ(գ) , ՃH

-241.8 ԿՋ

Ջերմաքիմիական հավասարումներում թույլատրվում են կոտորակային քանակաչափակա գործակիցներ, ինչը հիմնավորված է նրանով, որ այդ հավասարումներում նշված գործակիցները արտահայտում են նյութերի քանակը մոլերով, այլ ոչ թե մոլեկուլների թվով: Ֆազային փոխարկումների ջերմային էֆեկտներ: Նյութերը կարող են հանդես գալ տարբեր ագրեգատային վիճակներով` պինդ (պ), հեղուկ (հ), գազային (գ), ընդ որում որոշակի պայմաններում (Ք, ո) դրանք կարող են մի ֆազից անցնել մյուսին, ինչն ուղեկցվում է ջերմային էֆեկտներով` հալման ջերմության ՃH հալմ , գոլորշիացման

(եռման) ջերմության ՃH եռմ , սուբլիմացման ջերմության ՃH սուբլ ,

պոլիմորֆ փոխարկման ջերմության, ինչպես նան կոնդեսացման, բյուրեղացման ջերմության: Պինդ նյութերը կարող են հանդես գալ մի քանի պոլիմորֆ ձնափոխություններով (պոլիմորֆիզմ, ալոտրոպիա): Պոլիմորֆ ձնափոխությունները պինդ նյութի տարատեսակներն են, որոնք ունեն նույն բաղադրությունը, բայց տարբերվում են բյուրեղացանցերի կառուցվածքով: Պարզ նյութերի դեպքում պոլիմորֆիզմն անվանում են ալոտրոպիա: Տեղեկագրերում կարելի է գտնել նյութերի տեսակարար ն մոլային ֆազային փոխարկումների արժեքները նորմալ մթնոլորտային ճնշման (1մթն, 760մմ Hg կամ 1.03 10-5Պա) ն տվյալ ֆազային փոխարկմանը համապատասխանող ջերմաստիճանում ( 7հալմ , 7եռմ ն այլն): Այդ ջերմային էֆեկտներին հաճախ անվանում են թաքնված ջերմություն` նկատի ունենալով, որ փոխարկումները կատարվում են որոշակի ջերմաստիճանում: Օրինակ պինդ նյութերը հալվում են որոշակի ջերմաստիճանում` ջերմություն կլանելով: Նյութին հաղորդվում է ջերմություն, բայց նա չի տաքանում, այլ պինդ վիճակից անցնում է հեղուկի` առանց ջերմաստիճանի փոփոխության: Նյութերի առաջացման կամ գոյացման ջերմություն: Սա այն ջերմությունն է որն անջատվում կամ կլանվում է ստանդարտ վիճակում պարզ նյութերից 1 մոլ նյութի առաջացման ժամանակ:

Շa Շ 1,5 Օ2 (պ)

( պ)

( գ)

ՇaՇՕ3 , ՃH 04,298

-1206 կՋ/մոլ :

(պ )

f ինդեքսը նշանակում է առաջացում` fօոոaո6ոtսո, 298-ը ջերմաստիճանն է ըստ Կելվինի, վերին զրո ինդեքսը նշանակում է ստանդարտ վիճակ: Նյութերի առաջացման ստանդարտ ջերմությունների արժեքները 298 կելվինում ՃH f , 298

կՋ կարելի է գտնել տեղակագրերում, մոլ ե

ընդ որում՝ նշվում է նյութի ֆազային վիճակը: Պարզ նյութերի առաջացման ջերմությունը հավասար է զրոյի որոշակի ֆազային վիճակի համար (ստանդարտ վիճակ):

ՃH 0f , 298

Նյութ

ՃH 0f , 298

Նյութ

պինդ

կՋ/մոլ

գազ

62.24

H 2Օ

ալմաստ

1.897

ՇaՇՕ3

գրաֆիտ

H 2Օ

ՇaՇՕ3

գազ

կՋ/մոլ -241.8

հեղուկ

-285.8

կալցիտ

-1206.8

արագոնիտ

-1207.0

Ինչպես երնում է աղյուսակից, ջերմային էֆեկտի արժեքը կախված է նյութի ֆազային վիճակից: Առաջացման ջերմությունները օգտագործում են քիմիական ռեակցիաների ջերմային էֆեկտների հաշվարկի համար: Որոշ նյութերի առաջացման ջերմությունները (օքսիդներ, որոշ հիդրիդներ) որոշում են կալորիմետրերով: Քանի որ միացությունների մեծամասնության առաջացումը պարզ նյութերից գործնականում իրականացնել չի կարելի, ապա դրանց առաջացման ջերմությունները հաշվում են թերմոքիմիական հավասարումների միջոցով (Հեսի օրենք): Առաջացման ջերմությունը որոշվում է հաստատուն ճնշման (1 մթն) պայմաններում, ն ընդունված է դրանց անվանել առաջացման ստանդարտ էնթալպիա ( ՃH գոյ , ՃH առաջ , ՃH f ):

Այրման

ջերմությունը՝

ՃH այրում,298 ; ՃH c0,

ինդեքսը

ՇօոԵս5tսո` այրում բառի առաջին տառն է), այն ջերմությունն է, որն

անջատվում կամ կլանվում է, երբ տվյալ նյութի մեկ մոլը օքսիդանում է թթվածնով՝ մինչն բարձրագույն օքսիդներ: Օրինակ.

ՇH 4

Շ H 2Օ ՇՕ H 2 Օ ՇՕ H 2 Օ Օ2 - Վ 2 ՇH 3ՕH

HՇՕՕH Այսպիսով «մեթանի այրման ջերմություն» արտահայտությունը համարժեք է հետնյալ ջերմաքիմիական հավասարմանը.

ՇH 4 2Օ2 - ՇՕ2 1 մոլ

2 H 2 Օ, ՃH 0c, 298

890.3կՋ/մոլ :

բարձրագույն օքսիդներ

Այրման ջերմություններն օգտագործվում են օրգանական ռեակցիաների ջերմային էֆեկտները հաշվելիս: Այրման ջերմությունների ստանդարտ արժեքները 298 կելվինում օրգանական նյութերի համար բերված են տեղեկագրերում: Լուծման ջերմությունը նյութի լուծման ջերմային էֆեկտն է հաստատուն ճնշման պայմաններում: Այն կախված է առաջացող լուծույթի կոնցենտրացիայից: Ջերմությունը, որը կլանվում կամ անջատվում է մեկ մոլ նյութը լուծիչի այնպիսի քանակում լուծելիս, որպեսզի առաջանա որոշակի կոնցենտրացիայի լուծույթ, կոչվում է լուծման ինտեգրալ ջերմություն: Լուծման դիֆերենցիալ ջերմությունը որոշվում է այն ջերմությամբ, որը կլանվում կամ անջատվում է, երբ տվյալ կոնցենտրացիայի լուծույթին ավելացվում է անսահման փոքր քանակությամբ նյութ: Լուծիչի ավելացումը լուծույթին նս ուղեկցվում է ջերմային էֆեկտով, որը կոչվում է նոսրացման ջերմություն: Իոնական բյուրեղացանց ունեցող նյութերի լուծման ջերմությունը հիմնականում որոշվում է երկու մեծությունների գումարով` բյուրեղացանցի քայքայման ջերմությամբ (ջերմակլանիչ գործընթաց) ն լուծիչի մոլեկուլներով իոնների սոլվատացման ջերմությամբ (ջերմանջատիչ գործընթաց): Նայած թե այդ երկու ջերմային էֆեկտներից որի բացարձակ արժեքն է մեծ, լուծման գործընթացը կարող է լինել ն’ ջերմանջատիչ, ն’ ջերմակլանիչ: Օրինակ, 1մոլ ՇսՇl 2 2 H 2 Օ 8մոլ ջրում լուծելիս կլանվում է 3.35կՋ ջերմություն, նույն քանակի բյուրե154

ղահիդրատը 12մոլ ջրում լուծելիս լուծման ջերմությունը հավասար է զրոյի, իսկ եթե այն լուծվի շատ մեծ քանակի ջրում, ապա անջատվում է 17.67կՋ ջերմություն: Լուծույթներում ընթացող ռեակցիաների համար ջերմաքիմիական հաշվարկներ կատարելիս պետք է հաշվի առնել իոնների առա2-

ջացման ջերմությունը լուծույթում: Օրինակ, լուծույթում 5Օ4 իոնի առաջացման ջերմությունը հետնյալ ռեակցիայի ջերմային էֆեկտն է՝

5 (պ)

2Օ2(գ)

aգ 26 - 5Օ42- aգ, ՃH 04 ( 5Օ42- aգ ) ,

ընդ որում՝ հիդրօքսոնիում իոնի ( H 3 Օ ) առաջացման ջերմությունը պայմանականորեն ընդունված է հավասար զրոյի.

aգ - 6 - H

aգ, ՃH 04 ( H

aգ)

aգ -ն նշանակում է, որ ռեակցիան կատարվում է ջրային լուծույթում (aqսa – լատիներեն` ջուր): Ջերմաքիմիական հավասարումներում ընդունված է

H 3 Օ -ի փոխարեն գրանցել H

aգ :

3.4.1. ՋԵՐՄԱՔԻՄԻԱՅԻ ՕՐԵՆՔՆԵՐԸ ԵՎ ՕՐԻՆԱՉԱՓՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Լավուազիե-Լապլասի օրենքը: Ուղիղ ն հակառակ ռեակցիաների ջերմային էֆեկտները թվապես հավասար են, տարբերվում են միայն նշանով: Այսինքն, եթե ուղիղ ռեակցիան ջերմանջատիչ է, ապա հակադարձը կլինի ջերմակլանիչ.

ՃH

ՃH :

Հեսի օրենքը: Քիմիական ռեակցիաների ջերմային էֆեկտների (ՄՀՇօո5t կամ քՀՇօո5t) արժեքը կախված է միայն ելանյութերի ն վերջանյութերի տեսակից ու վիճակից, կախված չէ ռեակցիայի ընթացքի ուղղությունից: ՃԻ3 ՃԻ2

ՃԻ4

ՃH 1

ՃԻ1 ՃԻ5

ՃH 2

ՃH 3

ՃH 4

ՃH 5

ՃԻ6

Օրինակ` Շ ՃԻ2

ՃԻ1

ՇՕ2 ՃԻ3

ՃH 1

ՃH 2

ՃH 3

ՇՕ | ուղի

|| ուղի

Շ Օ2

ՇՕ2

-393.5 կՋ/մոլ

Շ Օ2 ՇՕ ՃH2 -110.5 կՋ/մոլ Վ ՇՕ Օ2 ՇՕ2 ՃH3 -283.0 կՋ/մոլ Շ Օ2

ՃH 1

ՇՕ2

- 393.5 -110.5 - 283.0

ՃH 1

ՃH 2

ՃH 3 :

ՃH 6

3.4.2. ՀԵՏԵՎՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ ՀԵՍԻ ՕՐԵՆՔԻՑ

1. Ռեակցիաների ջերմային էֆեկտը կարելի է հաշվել ելանյութերի ն վերջանյութերի առաջացման ջերմությունների միջոցով` օգտվելով աղյուսակային տվյալներից ( ՃH ՃH 298

- ոi ՃH f , 298

f , 298

վերջան.

- - ոi ՃH 0f , 298

ելան. ,

որտեղ ոi ստեխիոմետրիկ գործակիցներն են: Գրանցման ձնը կարելի է կրճատել, եթե ո i -ի փոխարեն օգտա-

գործվի i , որոնք նույնպես ստեխիոմետրիկ գործակիցներ են, միայն թե վերջնանյութերի համար վերցված պլյուս նշանով, սկզբնանյութերի համար` մինուս. Օրինակ. 4 NH 3(գ)

ՃH 298

5Օ2(գ)

4 NՕ(գ)

ՃH 0f , 298

6 H 2 Օ(գ)

ոi , մոլ

, մոլ

+91

-4 (-46) - 5 0 4 ( 91) 6 (-242)

-904 կՋ :

ՃH 0f , 298

կՋ մոլ

ՃH 298

2. Օրգանական ռեակցիաների ջերմային էֆեկտները կարելի է հաշվել այրման ջերմությունների միջոցով` օգտվելով տեղեկագրային տվյալներից ( ՃH c, 298 ) .

-ո

ՃH 298

ՃH Շ0 , 298 , որը համարժեք է հետնյալ արտահայտությանը ՃH Շ0 , 298

í»ñç³Ý.

-ո

ՃH c0, 298

»É³Ý.

ՇՕ(գ)

H 2 Օ(հ) - ՇH 2

ՃH c0, 298

-1299.6

-282.5

ոi , մոլ

, մոլ

Օրինակ.

ՃH 298

Շ 2 H 2(գ)

ՇH - ՇՕՕH (հ)

-1 (-1299.6) - 1 (-282.5) 1 0 1 (-1370)

-212.1 կՋ :

3. Ռեակցիաների ջերմային էֆեկտները ցանկացած ջերմաստիճանում ՃH 7 հաշվելու համար անհրաժեշտ է իմանալ ջերմունակությունների կախվածությունը ջերմաստիճանից, ինչպես նան հաշվի առնել ֆազային փոխարկումների ջերմությունները, եթե նշված ջերմաստիճանային միջակայքում (198 - 7 ) նյութերից որնէ մեկը կամ մի քանիսը փոխում եմ իրենց ագրեգատային վիճակները: Այդպիսի հաշվարկների մանրամասնությունները կարելի է գտնել ֆիզիկական քիմիայի դասագրքերում:

Ջերմունակությունը ջերմության այն քանակն է, որը հաղորդվելով նյութին` նրա ջերմաստիճանը բարձրացնում է 1 աստիճանով:

Ջերմունակությունը ( Շ ) էքստենսիվ մեծություն է, չափման միավորը` Ջ : Նրա մոլային կամ տեսակարար մեծություններըն ինտենՃ աստ. ե

Ջ Ջ : , Ըտես աստ. մոլ ե աստ. կգ ե Մաքուր նյութերի համար ավելի հաճախ օգտվում են մոլային ջերմունակություններից: Տարբերում են ջերմունակությունները հաստատուն ճնշման ( Շ p ) ն հաստատուն ծավալի ( Շ v )դեպքերում: Պինդ ն հեղուկ նյութերի

սիվ են, Շմոլ

համար դրանց արժեքերը համարյա համընկնում են, իսկ գազային նյութերի դեպքում իրարից էապես տարբերվում են: Իդեալական 1մոլ գազերի դեպքում դրանց միջն կապն արտահայտվում է Մայերի բանաձնով՝ Շ p - Շv R , որտեղ

R -ը ունիվերսալ գազային հաստատունն է:

ԳԼՈՒԽ 4. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՇՌՈՒԹՅՈՒՆ

Բոլոր քիմիական ռեակցիաներն ըստ ընթացման ուղղության կարելի է բաժանել երկու խմբի` ոչ դարձելի (միակողմանի) ն դարձելի (երկկողմանի) ռեակցիաներ: Ոչ դարձելի ռեակցիաներն ընթանում են մինչն վերջ` մինչն ելանյութերից մեկի կամ բոլորի լրիվ ծախսվելը: Դարձելի ռեակցիաները մինչն վերջ չեն ընթանում, դրանցում ելանյութերը լրիվ չեն ծախսվում: Այս տարբերությունը կապված է այն բանի հետ, որ ոչ դարձելի ռեակցիան ընթանում է միայն մի ուղղությամբ, իսկ դարձելի ռեակցիան կարող է ընթանալ ինչպես ուղիղ, այնպես էլ հակառակ ուղղություններով: Դարձելի ռեակցիաների հավասարումներում հավասարության նշանի փոխարեն կարելի է դնել հակադարձ սլաքներ. դրանք խորհրդանշում են ռեակցիայի ընթացքը ինչպես ուղիղ, այնպես էլ հակառակ ուղղությամբ: Այդ ռեակցիաները սխեմատիկորեն կարելի է ներկայացնել հետնյալ կերպ. 4 8 - Շ D (ոչ դարձելի, միակողմանի ռեակցիաներ), - Շ 4 8 »

D (դարձելի, երկկողմանի ռեակցիաներ):

Եթե 4 ն 8 նյութերը վերցված են ստեխիոմետրիկ քանակներով, ապա ռեակցիայի ավարտին դրանք համակարգում չեն մնում: Համակարգում գտնվում են միայն Շ ն D նյութերը: Իսկ եթե ելանյութերը ստեխիոմետրիկ քանակներով չեն վերցված, ապա ռեակցիայի ավարտին վերջնանյութերի հետ համակարգում կմնա ելանյութերից ավելցուկով վերցվածի չփոխազդած մասը, իսկ պակասորդով վերցված ելանյութը լիովին կծախսվի: Դարձելի ռեակցիաներն ավարտվում են հավասարակշռությամբ, երբ համակարգում գտնվում են բոլոր նյութերը` ն ելանյութերը, ն վերջնանյութերը, հավասարակշռային քանակներով: Օրինակներ. » Միակողմանի ռեակցիաներ՝

2 ՃMոՕ4 - Ճ 2 MոՕ4

Շa

MոՕ2

2 H 2 Օ - Շa ՕH

NH 4 NՕ3 - 2 H 2 Օ

Օ2

NՕ :

Գործնականում միակողմանի (ոչ դարձելի) ռեակցիաները զգալիորեն քիչ են, քան դարձելի ռեակցիաները:

Դարձելի ռեակցիաներ

H2 N2

ՇH 3ՇՕՕH

- 2 HJ J2 »

3H 2 » 2NH 3

Շ 2 H 5 ՕH » ՇH 3 ՇՕՕՇ 2 H 5

H 2Օ :

Ինչպես նշվել է, այսպիսի ռեակցիաների ժամանակ վրա է հասնում մի վիճակ, երբ սկզբնանյութերի ն վերջանյութերի կոնցենտրացիաներն այլնս չեն փոփոխվում: Այդ վիճակում նյութերի հավասարակշռային կոնցենտրացիաները (մոլ/լ) ընդունված է նշանակել քառակուսի փակագծերով 4 , 8 , Շ , D : Գոյություն ունեն քիմիական հավասարակշռությունը բնութագրող կինետիկական ն ջերմադինամիկական չափանիշներ: » Համաձայն կինետիկական չափանիշի քիմիական հավասարակշռության ժամանակ ուղիղ ն հակադարձ ռեակցիաների արագու-

| | | || || |

թյունները հավասարվում են, այսինքն՝

W W:

» Ջերմադինամիկական չափանիշը կապված է համակարգի Գիբսի էներգիայի փոփոխության` ՃՕ -ի հետ: Հավասարակշռության պայմանն է՝ ՃՕ 0 : Քիմիական հավասարակշռությունն ունի որոշակի առանձնահատկություններ՝ » Քիմիական հավասարակշռությունը շարժուն է: Այսինքն, հավասարակշռային վիճակում ուղիղ ն հակադարձ ռեակցիաները չեն դադարում, այլ համակարգում անընդհատ ընթանում են հավասար արագություններով: » Արտաքին պայմանների հաստատունության դեպքում հավասարակշռական համակարգի բաղադրությունը չի փոխվում: » Եթե փոխվում են համակարգի պայմանները (կոնցենտրացիա, ջերմաստիճան, ճնշում), ապա հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է կամ ուղիղ, կամ հակառակ ռեակցիայի ուղղությամբ՝ մինչն նոր հավասարակշռային վիճակ ստեղծվելը: » Կատալիզատորները հավասար չափով մեծացնում են ինչպես ուղիղ, այնպես էլ հակադարձ ռեակցիայի արագությունը: Այդ պատճառով դրանք չեն ազդում հավասարակշռական վիճակի վրա:

4.1. ԶԱՆԳՎԱԾՆԵՐԻ ՆԵՐԳՈՐԾՄԱՆ ՕՐԵՆՔԸ

Հավասարակշռային վիճակը բնութագրելու համար մտցված է

հավասարակշռության հաստատուն հասկացությունը Ճ , որը կապ է

հաստատում ելանյութերի ն վերջնանյութերի հավասարակշռային կոնցենտրացիաների միջն զանգվածների ներգործության օրենքի (ԶՆՕ) միջոցով: ԶՆՕ-ն ցանկացած a4

Ե8 » 6E

rR դարձելի ռեակցիայի

համար հետնյալ արտահայտությունն ունի.

[E] 6 [R] r : [4] a [8] Ե

ԶՆՕ-ի արտահայտությունը կարելի է ստանալ ն կինետիկական ն թերմոդինամիկական մոտեցումներով: ա) Կինետիկական մոտեցում: Հավասարակշռության պահին ուղիղ ն հակադարձ ռեակցիաների արագություններն իրար հավասար են՝

W W: a4 Ե8 » 6E

Սկզբնական պահին ուղիղ ռեակցիայի արագությունն առավելագույն է, իսկ հակադարձ ռեակցիայինը հավասար է զրոյի: Ռեակցիան ընթանալուն զուգընթաց ելանյութերը ծախսվում են, ն դրանց կոնցենտրացիան նվազում է: Այդ պատճառով փոքրանում է ուղիղ ռեակցիայի արագությունը: Միաժամանակ հանդես են գալիս ռեակցիայի վերջնանյութերը, որոնց կոնցենտրացիան աճում է: Դրա հետնանքով սկսում է ընթանալ հակադարձ ռեակցիան, ըստ որում, դրա արագությունը աստիճանաբար մեծանում է: Ի վերջո ուղիղ ն հակադարձ ռեակցիաների արագությունները հավասարվում են ն ստեղծվում է քիմիական հավասարակշռություն: Պարզ, միափուլ ռեակցիաների դեպքում արագություններն արտահայտվում են հետնյալ բանաձներով (տես «քիմիական կինետիկա» բաժինը).

k Շ 4a Շ 8Ե

k Շ E6 Շ Rr :

որտեղ k -ն ն k -ն ուղիղ ն հակադարձ ռեակցիաների արագության հաստատուններն են, իսկ Շ - ով նշված են նյութերի ընթացիկ կոնցենտրացիաները:

Հավասարակշռության պահին արագություններն արտահայտ-

| |a | |Ե

| |6 | |r

վում են հետնյալ բանաձներով՝ W k 4 8 ,W k E R : Քառակուսի փակագծերը ներկայացնում են հավասարակշռային կոնցենտրացիաները: Ընդունելով

W W ՝ ստանում ենք. k k

Նշանակելով Ճ

|E |6 |R|r : |4|a |8|Ե

k / k , ստանում ենք ԶՆՕ- ի արտահայտու-

թյունը`

|E |6 |R|r |4|a |8 |Ե

Ճ -ն կոչվում է քիմիական հավասարակշռության հաստատուն, որը հավասար է ուղիղ ն հակադարձ ռեակցիաների արագությունների հաստատունների հարաբերությանը` Ճ k / k : Սա միակ առնչությունն է, որով կապ է հաստատվում կինետիկայի ն ջերմադինամիկայի միջն, քանի որ արագության հաստատունները կինետիկական մեծություններ են, իսկ հավասարակշռության հաստատունը` ջերմադինամիկական: Սակայն անհրաժեշտ է նշել, որ վերոհիշյալ մոտեցումը կիրառելի է միայն այն դեպքերի համար, երբ ուղիղ ն հակադարձ ռեակցիաներն ընթանում են մեկ փուլով, այսինքն՝ պարզ ռեակցիաների համար: Մասնավորապես,

3H 2

2 NH 3

ռեակցիայի

համար

k Շ N 2 Շ H3 2 արտահայտությունը սխալ է, քանի որ ռեակցիայի

կարգը չորս կլիներ, որն անհնար է (տես «քիմիական կինետիկա » բաժինը), հետնաբար, տվյալ դեպքերի համար (բարդ ռեակցիաներ) կինետիկական մոտեցումը կիրառելի չէ: ԶՆՕ-ի արտահայտության դուրս բերումը ցանկացած ռեակցիայի համար լիովին հիմնավորված է թերմոդինամիկական մոտեցումով: բ) Ջերմադինամիկական մոտեցում: Հավասարակշռության պայմանը հետնյալն է` ՃՕ 0 : Քիմիական ռեակցիայի համար Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը որոշվում է հետնյալ բանաձնով՝ ՃՕ -Vi i , ո րտ եղ ՝ Vi -ն փոխազդող նյութերի ստեխիոմետրիկ գործակիցներն են՝ սկզբնանյութերի համար վերցված մինուս նշանով,

վերջնանյութերի համար՝ պլյուս, i-ը քիմիական պոտենցիալներն են: Քիմիական պոտենցիալն արտահայտվում է հետնյալ բանաձնով` i

o i -ն

R7 lո ai , որտեղ

ստանդարտ քիմիական պոտենցիալն է,

' i

a -ն ակտիվությունը: Իդեալ համակարգերի համար ակտիվությունը փոխարինվում է կոնցենտրացիաներով (պարցիալ ճնշումներով): Տեղադրելով քիմիական պոտենցիալների արժեքը ն կատարելով համապատասխան գործողություններ, ստանում ենք քիմիական ռեակցիայի իզոթերմի հավասարումը`

ՃՕ որտեղ

-v

ՃՕ 0

R7 lո 1 ,

ռեակցիայի Գիբսի ստանդարտ էներգիան է:

Ɛ-ն կոչվում է ռեակցիայի արտադրյալ, որը a4 Ե8 Տ 6E rR ընդհանուր հավասարումով արտահայտված ռեակցիաների համար հետնյալ արտահայտությունն ունի՝ ƐՀ

(E)6 (R)r : (4)a (8)Ե

Կլոր փակագծերով արտահայտում են նյութերի ընթացիկ, ոչ հավասարակշռային կոնցենտրացիաները: Հետնաբար 1 -ն փոփոխական մեծություն է, որը հաստատուն արժեք է ստանում հավասարակշռված վիճակում ն այդ դեպքում կոչվում է հավասարակշռության հաստատուն՝ Ճ : Այստեղից ստացվում է ԶՆՕ-ի մաթեմատիկական արտահայտությունը: Ընդունելով, որ հավասարակշռության պահին 1 Ճ , ն կլոր փակագծերը փոխարինելով քառակուսի փակագծերով հավասարակշռային կոնցենտրացիա ` ստանում ենք ԶՆՕ-ի արտահայտությունը՝

[E] 6 [R] r : [4] a [8] Ե

» Հավասարակշռության վիճակի համար ռեակցիայի իզոթերմի հավասարումը հետնյալ տեսքն է ստանում: Ընդունելով, որ հավասարակշռության պահին` ՃՕ 0 ն 1 Ճ , իզոթերմի հավասարումից

ՃՕ

ՃՕ 0

R7 lո 1 ստանում ենք ՃՕ 0

- R7 lո Ճ p : Այս բանա-

ձնը շատ կարնոր դեր է խաղում զանազան թերմոդինամիկական հաշվարկների համար, մասնավորապես՝ հավասարակշռության հաստատունի որոշման համար:

Կատալիզատորները չեն ազդում հավասարակշռության հաստատունի արժեքի վրա, քանի որ նրանք հավասարաչափ են փոխում ուղիղ ն հակառակ ռեակցիաների արագությունները: Կատալիզատորը միայն արագացնում է հավասարակշռային վիճակի հասնելու պահը՝ չազդելով ռեակցիայի ելքի վրա: Հավասարակշռության հաստատունի արժեքի վրա ազդում է ջերմաստիճանը: » Գործնականում օգտագործվում են մի շարք հավասարակշռության հաստատուններ՝ Ճ Օ , Ճ p , Ճ x , Ճ f , Ճ a , որտեղ հաստատունի ինդեքսը ցույց է տալիս, թե հավասարակշռության հաստատունի մեջ ինչ միացություններ են մտնում Շ ` մոլային կոնցենտրացիա, P `պարցիալ ճնշում, 2 ` մոլային բաժին, f ` ֆուգիտիվություն, a ` ակտիվություն : ԶՆՕ-ն տարբեր կերպ է արտահայտվում հետնյալ ընդհանուր հավասարումով արտահայտված ռեակցիաների համար՝ a4 Ե8 Տ 6E rR : Քննարկենք հոմոգեն ն հետերոգեն ռեակցիաների դեպքերը: Հոմոգեն ռեակցիաներ ա) Գազաֆազ ռեակցիաների համար, եթե գազերը ենթարկվում են իդեալ գազերի օրինաչափություններին, օգտվում են Ճ P -ից`

Ճp

PE6 PRr : P4a P8Ե

Օ2 » 2 NՕ2 : Ճ p

Օրինակ` 2 NՕ

PNՕ PNՕ PՕ2

Ոչ իդեալական գազերի դեպքում օգտվում են Ճ f հավասարակշռային հաստատունից`

Ճf Օրինակ` N 2

3H 2

f E6 f Rr : f 4a f 8Ե 2 NH 3 : Ճ f

f NH : f N 2 f H3 2

բ) Լուծույթում ընթացող ռեակցիաների դեպքում, եթե համակարգը իդեալական է, օգտվում են Ճ Շ -ից՝

Ճc

|E |6 |R |r : |4|a |8|Ե

Ոչ իդեալական համակարգերում օգտվում են Ճ a -ից՝

Ճa Օրինակ` HՇՕՕH

a E6 a Rr : a 4a a 8Ե

ՇH 3ՕH » HՇՕՕՇH 3

նոսր լուծույթներում Ճ Շ խիտ լուծույթներում Ճ a

H 2Օ .

|HՇՕՕՇH 3 | |H 2 Օ|

|HՇՕՕH | |ՇH 3ՕH |

a HՇՕՕՇH 3 a H 2Օ

a HՇՕՕH aՇH 3ՕH

Հետերոգեն ռեակցիաներում պինդ նյութերի կոնցենտրացիաները ԶՆՕ-ի արտահայտության մեջ չեն մտնում: Օրինակ՝

ՇaՇՕ3 » ՇaՕ ՇՕ2

Ճp

PՇՕ2 կամ Ճ f

F6Օ H 2 պ

PH 2 Օ p

PH 2

f ՇՕ2

F6 H 2 Օ պ

Ճ կամ

f H 2Օ f

fH2 :

4.2. ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՇՌՈՒԹՅԱՆ ՀԱՍՏԱՏՈՒՆԻ ՀԱՇՎԱՐԿԸ

Հավասարակշռության հաստատունի արժեքը կարնոր մեծություն է ռեակցիայի ելքը որոշելու համար: Որքան մեծ է հավասարակշռության հաստատունի արժեքը, այնքան հավասարակշռությունը շեղված է վերջանյութերի կողմը, ն մեծ է ռեակցիայի ելքը: Գոյություն ունեն հավասարակշռության հաստատունի որոշման մի շարք փորձնական եղանակներ: Սակայն ավելի մեծ հետաքրքրություն ունեն նրա որոշման հաշվարկային եղանակները, որոնք կարող են կատարվել տեղեկագրային տվյալներով ն կոմբինացման եղանակներով: ա) Տեղեկագրային տվյալներ Տեղեկագրային տվյալներով հաշվարկը (էնտրոպիական մեթոդ) հիմնված է երկու հավասարումների վրա՝

ՃՕ 0

ՃH 0 - 7Ճ5 0 ն ՃՕ 0

- R7 lո Ճ p :

Հաշվելով ՃՕ -ն, կարելի է որոշել հավասարակշռության հաստատունը: » Հավասարակշռության հաստատունի հաշվարկը 298 Ճ ջեր0

մաստիճանի համար

Հաշվարկը իրականացնելու համար անհրաժեշտ է տեղեկագրերից վերցնել հետնյալ մեծությունների արժեքները՝ ՃH f1 298 , 5 298 :

ՃH 0f 1 298 - նյութերի առաջացման ջերմություններն են, 5 298 – նյութերի ստանդարտ բացարձակ էնտրոպիաներն են:

Նախապես հաշվում են ռեակցիայի ջերմային էֆեկտը` ՃH 298 ն

ռեակցիայի էնտրոպիայի փոփոխությունը` Ճ5 298 , հետնյալ բանաձնե0

րով՝ ՃH 298

- V ՃH i

f1 298

: Ճ5 298

-V 5 i

298 :

Vi - ստեխիոմետրիկ գործակիցներն են՝ սկզբնանյութերի համար մինուս նշանով, վերջնանյութերի համար` պլյուս: ՈՒնենալով ՃH 298 , Ճ5 298 ` հաշվում են Գիբսի էներգիան 298 Ճ

ջերմաստիճանի համար՝ հետնյալ բանաձնով. ՃՕ298

ՃH 298 - 7Ճ5 298

ՃH 298 - 298Ճ5 298 , որից հետո, օգտվելով

ռեակցիայի իզոթերմի հավասարումից` ՃՕ

- R7 lո Ճ p , որոշում են

Ճ p1 298 ` Ճ p1 298

ՃՕ298 R298

» Շատ հաճախ ավելի կարնոր է հաշվել հավասարակշռային հաստատունը բարձր ջերմաստիճանների ( 7 - 298 Ճ ) համար, որում հիմնականում իրականացվում են ռեակցիաների մեծամասնությունը, այսինքն` պետք է հաշվել ՃՕ7 : Դրա համար պետք է ունենալ ջերմու0

նակությունը

բնութագրող

բանաձնի`

ՇP

a Ե7

c7 2

c / 7 -2 ,

a, Ե, c, c ' գործակիցները, որոնց արժեքները բերված են տեղեկագրերում: Գոյություն ունեն մի շարք հաշվարկային եղանակներ, որոնցից ամենառացիոնալը Տյոմկին-Շվարցմանի մեթոդն է: Այն հիմնված է հետնյալ բանաձնի վրա`

ՃՕ70

ՃH 298 - 7Ճ5 298 - 7 ՃaM 0

որտեղ` Ճa

-V a : i

ՃԵM 1

ՃcM 2

Ճc ' M - 2

Նույն կերպ հաշվում են ՃԵ, Ճc, Ճc -ը: '

M 0 , M 1 , M 2 , M - 2 -ը Տյոմկինի-Շվարցմանի գործակիցներն են, որոնց արժեքները տարբեր ջերմաստիճանների համար կարելի է գտնել տեղեկագրերում: Իմանալով ՃՕ7 -ն՝ կարելի է որոշել հավասարակշռության հաստատունը ցանկացած ջերմաստիճանի համար: Նշենք, որ ՏյոմկինՇվարցմանի բանաձնը կիրառվում է այն ջերմաստիճանային ինտերվալներում, որտեղ փոխազդող նյութերը ֆազային փոխարկումների չեն ենթարկվում: Օրինակ` 3H 2 N 2 Տ 2 NH 3 ռեակցիայի համար հաշվենք

773 Ճ -ում (500

Շ ) հավասարակշռության հաստատունը` Ճ P773 -ն:

Օգտվում ենք Տյոմկին-Շվարցմանի բանաձնից, որը հնարավորություն է տալիս հաշվելու ՃՕ773 ն Ճ P773 :

ՃՕ70

ՃH 298 - 7Ճ5 298 - 7 ՃaM 0

ՃԵM 1

ՃcM 2

Ճc ' M - 2

lg Ճ P

1 / 2,3R - ՃH 298 /7

Ճ5 298

ՃaM 0

ՃԵM 1

ՃcM 2

Ճc ' M - 2

Նախ հաշվում ենք ռեակցիայի ջերմային էֆեկտը էնտրոպիայի փոփոխությունը րից`

- V ՃH

ՃH 298

ՃH 298 ն

Ճ5 298 ՝ օգտվելով հետնյալ բանաձնե0 f1 298

, Ճ5 298

-V Ճ5 i

Դրա համար տեղեկատուներից գտնում ենք նյութերի առաջացման ջերմությունները ն բացարձակ ստանդարտ էնտրոպիաները: ՃH 298 NH 3 Հ -46,19 կՋ/մոլ:

5 298 NH 3 Հ 192,5 Ջ/մոլ «:

N2 Հ 0 ՃH 298

N 2 Հ 191,5 Ջ/մոլ «: 5 298

ՃH 298 H2 Հ 0

5 298 H 2 Հ130,6 Ջ/մոլ «:

Օգտելով վերոհիշյալ բանաձներից` հաշվում ենք ՃH 298 ն

-ը: Ճ5 298 ՃH 298 Հ 2(-46,19) Հ -92,38 կՋ/մոլ Հ -92380 Ջ/մոլ Ճ5 298 Հ 2(192,5) - 3(130,6) - 191,5 Հ -198,3 Ջ/մոլ «

Այնուհետն հաշվում ենք Ճa, ՃԵ, Ճc ն բանաձնի` Ճa

-V

Ճc ' -ն ըստ հետնյալ

a i (նույն կերպ ՃԵ, Ճc, Ճc ' –ի համար):

Տեղեկատուներից գտնում ենք`

NH 3 -ի համար a Հ 29,8: Ե Հ 25,48: Ճc ' Հ -1,67 105, H 2 -ի համար a Հ 27,28: Ե Հ 3,26 . 10-3: Ճc ' Հ 0,502 . 105, N 2 -ի համար a Հ 27,87: Ե Հ 4,27 . 10-3: Ճc ' Հ 0: Բոլորի համար c Հ 0: Այսպիսով, Ճa - Vi a Հ 2 . 29,8 - 3. 27,28 - 27,87 Հ -50,12 i Ջ/մոլ

Նույն կերպ ստանում ենք՝ ՃԵ Հ 36,9 . 10-3, Ճc Հ - 4,84. 105: 773 Կելվինում Տյոմկինի – Շվարցմանի գործակիցներն ըստ տեղեկատունեի հետնյալն են` M 0 Հ 0,3385: M 1 Հ 0,1450. 103: M - 2 Հ '

0,2123. 10-5: Տեղադրելով այդ բոլոր արժեքները, կստանանք`

lg Ճ P Հ (92380/773 – 198,3 + 0,3385 (-50,12) + 0,1450 . 36,9 + 0,2123 (-4,84) Հ 5,23 Հետնաբար Ճ P773 Հ 1,7 . 10-5 բ) Կոմբինացման եղանակ Երբեմն մեզ հետաքրքրող ռեակցիայի մեջ մտնող որոշ նյութերի թերմոդինամիկական անհրաժեշտ պարամետրերը հայտնի չեն ն հնարավոր չէ օգտվել վերոհիշյալ բանաձներից: Այդ դեպքում առաջադրվող խնդիրը կարելի է լուծել, եթե հայտնի են Գիբսի էներգիաների փոփոխությունները մի քանի ռեակցիաների համար, որոնց գումարումով կամ հանումով, ինչպես նան դրանց որոշակի գործակիցներով բազմապատկելով` կարելի է ստանալ հետաքրքրող ռեակցիայի հավասարումը: Ընդ որում, նույն գործողությունները կատարվում են նան ռեակցիաների ջերմադինամիկական պարամետրերի հետ: Այդ մոտեցումը կոչվում է կոմբինացման եղանակ: Օրինակ` ՇՕ

H 2Օ

ՇՕ2

ՃՕ10 Հ ?:

H2 :

Այս ռեակցիայի համար ՃՕ1 -ի արժեքը կարելի է որոշել հե0

տնյալ ռեակցիաների միջոցով, որոնց ՃՕ 2 ն ՃՕ3 հայտնի են.

2ՇՕ2 ; ( ՃՕ20 )

2ՇՕ Օ2 H2

Օ2

2 H 2 Օ : ( ՃՕ30 ):

Վերջին 2 հավասարումները բազմապատկելով 1/2-ով ն երկրորդ հավասարումից հանելով երրորդը` կստանանք.

2ՇՕ 1 / 2Օ2 - H 2 - 1 / 2Օ2

2ՇՕ2 1 / 2 ՃՕ20 - ՃՕ30 :

կամ

ՇՕ

H 2Օ

ՇՕ2

H 2 1 / 2 ՃՕ20 - ՃՕ30

Համեմատելով առաջին հավասարման հետ` տեսնում ենք, որ

ՃՕ10

1 / 2 ՃՕ20 - ՃՕ30 : Այս առնչությունը հնարավորություն է տա-

լիս գտնելու քննարկվող ռեակցիաների հավասարակշռությունների հաստատունների միջն եղած կապը: ՃՕ -ի փոխարեն մտցնենք դրանց արտահայտությունները հավասարակշռության հաստատուննե0

րի միջոցով ( ՃՕ

- R7 lո Ճ P ): Կոմբինացման եղանակից հետնում է. R7 lո Ճ P1 1 / 2 R7 lո Ճ P2 - R7 lո Ճ P3 ,

որից ստացվում է

Ճ P1

Ճ P2 / Ճ P3 :

Այս

մեթոդը

(կոմբինացման)

շատ

հարմար

նյութերի

առաջացման ստանդարտ իզոբար պոտենցիալների ( ՃՕ ) որոշման f

համար, որոնք շատ կարնոր են թերմոդինամիկական որոշ հաշվարկների համար: Հիշեցնենք, որ տվյալ նյութի առաջացման ռեակցիա ասելով հասկանում ենք պարզ նյութերի փոխազդեցության հետնանքով մեկ մոլ հետաքրքրող նյութի առաջացման ռեակցիան: Օրինակ, ցույց տանք, թե ինչպես կարելի է որոշել ՃՕ f -ն մեթա0

նի համար: 1) Շ (գրաֆիտ)

ՇH 4 ՃՕ 0f (ՇH 4 ) Հ ?

2H 2

Կոմբինացնենք (2), (3), (4) ռեակցիաները` 2) ՇՕ2

4H 2

3) Շ (գրաֆիտ) 4) 2 H 2

Օ2

H 2 Օ ՃՕ298 Հ -113,96կՋ

ՇH 4

ՇՕ2 ՃՕ298

2Օ2

2 H 2 Օ ՃՕ298

ՃՕ 0f (ՇՕ2 ) Հ -394,38կՋ

ՃՕ 0f ( H 2 Օ) Հ 2 (-228,57)կՋ

(2) + (3) + (4) Հ (1) Ƅ ՃՕ f (ՇH 4 ) Հ -50,8 կՋ/մոլ

4.3. ՌԵԱԿՑԻԱՅԻ ԵԼՔԻ ՀԱՇՎԱՐԿԸ

Զանգվածների ներգործման օրենքը կապ է հաստատում ռեակցիային մասնակցող նյութերի հավասարակշռային կոնցենտրացիաների ն հավասարակշռության հաստատունի միջն: Դա հնարավորություն է տալիս հաշվելու ռեակցիոն խառնուրդի բաղադրությունը տվյալ ջերմաստիճանում, այսինքն նան ռեակցիայի ելքը: Քննարկենք, օրինակ, յոդաջրածնի թերմիկ դիսոցումը.

HJ » 1 / 2H 2 1 / 2 J 2 : Համաձայն ԶՆՕ-ի` այս ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը հետնյալ արտահայտությունն ունի.

Շ H1/22 Շ 1J /2 2

Շ HJ

Տվյալ ռեակցիայի համար, ինչպես նան ցանկացած դիսոցման ռեակցիայի համար, հավասարակշռության հաստատունը կարելի է արտահայտել դիսոցման աստիճանի միջոցով` , որը ցույց է տալիս, թե նյութի որ մասն է քայքայվել: Եթե ենթադրենք, որ նախապես համակարգում եղել է 1մոլ HJ , ապա հավասարակշռության պահին նյութերի կոնցենտրացիաները կլինեն`

Շ HJ

ՇH2

Շ J2

որտեղ v -ն գազային խառնուրդի ծավալն է: Տեղադրելով ԶՆՕ-ի արտահայտության մեջ, ստանում ենք՝

Ճ որտեղից՝

2 1-

: 1/Ճ 2

Դիսոցման աստիճանը (ռեակցիայի ելքը) որոշելու համար պետք է իմանալ հավասարակշռության հաստատունի արժեքը տվյալ ջերմաստիճանի համար: 718 Կելվինում հավասարակշռության հաստաՀ 0,23: Այսպիսով, տունը հավասար է Ճ Հ 0,148 ն, հետնաբար, նշված ջերմաստիճանում հավասարակշռային խառնուրդը պարունակում է 0,77 մոլ HJ : 0,115 մոլ H 2 ն 0,115 մոլ J 2 :

4.4. ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՇՌԱԿԱՆ ՎԻճԱԿԻ ՏԵՂԱՇԱՐԺԸ:

ԼԵ-ՇԱՏԵԼՅԵԻ ՍԿԶԲՈՒՆՔԸ

Ինչպես նշվել է, քիմիական հավասարակշռությունը դինամիկ հավասարակշռություն է: Այն կարող է անսահման երկար մնալ, քանի չեն փոխվել ռեակցիայի վրա ազդող պայմանները: Հավասարակշռության տեղաշարժ կարող են առաջացնել հետնյալ գործոնները. » փոխազդող նյութի կոնցենտրացիաների փոփոխությունը դրանց ռեակցիոն համակարգ ներմուծման կամ արտամուծման միջոցով, » ջերմաստիճանի փոփոխությունը, » ճնշման փոփոխությունը: Ինչպես նշվել է, կատալիզատորները հավասարակշռության տեղաշարժ չեն կատարում: Զանազան գործոնների ազդեցությունը քիմիական հավասարակշռության տեղաշարժի վրա որոշվում է Լե-Շատելյեի սկզբունքով, ըստ որի`

Եթե փոխվում է հավասարակշռության պայմաններից որնէ մեկը (կոնցենտրացիա, ջերմաստիճան, ճնշում), ապա համակարգը հակազդում է այդ փոփոխությանը այն ռեակցիայի (ուղիղ կամ հակառակ) ուղղությամբ, որը թուլացնում է այդ ազդեցությունը:

Քննարկենք առանձին գործոնների ազդեցությունը: » Կոնցենտրացիայի փոփոխությունը: Եթե համակարգում ավելացվում է ելանյութերի կոնցենտրացիան (համակարգ է մտցվում ելանյութեր լրացուցիչ քանակություն) կամ փոքրացվում է վերջնանյութերի կոնցենտրացիան (համակարգից հեռացվում կամ կապվում են վերջնանյութեր), ապա հավասարակշռությունը տեղաշարժվում դեպի վերջնանյութերի առաջացման կողմը: Հակառակ գործողությունների դեպքում հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է դեպի ելանյութերի առաջացման կողմը: տեղաշարժ Ինչպես երնում է, Լե-Շատելյեի սկզբունքը գործում է: Համակարգը հակազդում է արտաքին փոփոխությանը: » Ջերմաստիճանի ազդեցությունը: Պետք է հաշվի առնել, որ դարձելի ռեակցիաներում ուղիղ ն հակառակ ռեակցիաները ունեն նույն ջերմային էֆեկտի ( ՃH ) արժեքները, բայց հակառակ նշաններով: Այսինքն, եթե ուղիղ ռեակցիան ջերմակլանիչ է, ապա հակադարձ ռեակցիան ջերմանջատիչ է ն՝ հակառակը: Ջերմաստիճանի բարձրացումը, ըստ Լե-Շատելյեի սկզբունքի, հավասարակշռությունը կտեղաշարժի

ջերմակլանիչ ( ՃH »0) ռեակցիայի ուղղությամբ ն՝ հակառակը: Այսինքն, նորից նկատում ենք, որ համակարգը հակազդում է առաջացրած արտաքին փոփոխությանը՝ ջերմակլանումը ցածրացնում է ջերմաստիճանը (հակազդում) ն հակառակը: » ճնշման ազդեցությունը: Համաձայն Լե-Շատելյեի սկզբունքի, ճնշման մեծացումը հավասարակշռությունը պետք է տեղաշարժի այն ռեակցիայի ուղղությամբ, որի հետնանքով համակարգի ծավալը փոքրանում է, ն՝ հակառակը: ճնշումը պինդ ն հեղուկ նյութերի ծավալների վրա համարյա չի ազդում: Այն ազդում է գազային նյութերի ծավալի վրա: Հետնաբար, ճնշումը ազդում է այնպիսի ռեակցիաների հավասարակշռության վրա, որոնցում առկա են գազային նյութեր, ն դրանց քանակները, ըստ ռեակցիայի ստեխիոմետրիկ հավասարման սկզբնանյութերում ն վերջնանյութերում տարբերվում են: Այսինքն, Vi գազ » 0 ,

որտեղ

Vi -ն գազային նյութերի ստեխիոմետրիկ գործակիցներն են՝

ելանյութերի համար պլյուս ն վերջնանյութերի համար մինուս նշանով: Այսպես, օրինակ՝ H 2 գ

2 HJ

ռեակցիայի հավասարակշռության վրա ճնշումը չի ազդի, քանի որ ծավալի փոփոխություն չկա` Մինչդեռ`

-V

i գազ

2ՇՕ Օ2 » 2ՇՕ2 N2

2H 2 » 2NH 3

ռեակցիաների հավասարակշռության վրա ճնշումը կազդի, քանի որ ռեակցիաների հետնանքով համակարգերի ծավալների փոփոխություն է լինում: Կարելի է Լե-Շատելյեի սկզբունքը ճնշման փոփոխության դեպքում հետնյալ կերպ ձնակերպել.

ճնշումը բարձրացնելիս` հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է քիչ թվով գազային մոլեկուլներ առաջացնող ռեակցիայի ուղղությամբ ն՝ հակառակը:

Հետնաբար, ամոնիակի սինթեզի դեպքում ճնշումը բարձրացնելիս հավասարակշռությունը կտեղաշարժվի դեպի ամոնիակի առաջացման կողմը:

4.5. ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ԸՆԹԱՑՔԻ ԹԵՐՄՈԴԻՆԱՄԻԿԱԿԱՆ ԳՆԱՀԱՏՈՒՄԸ

Իզոբար, իզոթերմ պայմաններում ռեակցիաների ընթացքի հնարավորությունը տվյալ ուղղությամբ, ինչպես նշվել է, որոշվում է ռեակցիայի Գիբսի էներգիայի փոփոխության` ՃՕ -ի նշանով: Եթե ՃՕ Օ 0 , ապա տվյալ ուղղությամբ ռեակցիան հնարավոր է մինչն ՃՕ 0 , որի դեպքում ստեղծվում է քիմիական հավասարակշռություն: Օգտագործելով տեղեկագրերում բերված նյութերին վերաբերվող տվյալները՝ կարելի է հաշվել այդ ֆունկցիայի ստանդարտ մեծությունը` ՃՕ : ՃՕ –ն արտահայտում է ստանդարտ վիճակում գտնվող ռեակցիայի Գիբսի էներգիայի փոփոխությունը, դա այն վիճակն է, երբ համակարգում միաժամանակ գտնվում են ն սկզբնանյութեր ն վերջնանյութեր` միավոր կոնցենտրացիաներով (պարցիալ ճնշումներով):

ՃՕ 0 –ն կարող է ն դրական լինել, ն բացասական: Սկզբունքորեն այդ մեծությունը նս կարելի է օգտագործել որպես ռեակցիայի հնարավոր ընթացքի գնահատական: Սակայն այդպիսի գնահատմանը անհրաժեշտ է զգուշորեն մոտենալ՝ հաշվի առնելով, որ այդ մեծությունները կապված են քիմիական ռեակցիայի իզոթերմի հավասարումով`

ՃՕ

ՃՕ 0

R7 lո 1 1 –ն ռեակցիայի արտադրյալն է, որը կարող է 0-ից փոխվել մինչն հավասարակշռության հաստատունի արժեքը` Ճ : Ընդհանուր դեպքում ՃՕ –ի նշանը կարող է համընկնել ՃՕ –ի նշանի հետ, հետնաբար, վերջինս, ի տարբերություն ՃՕ –ի, հանդիսանում է ռեակցիայի ընթացքի հնարավորությունը որոշելու մոտավոր չափանիշ: ՃՕ –ի թվային արժեքները կարող են փոխվել -«-ից մինչն +«: Միայն ելանյութերից կազմված համակարգերում ՃՕ –ն միշտ մինուս անվերջություն է, ինչը պայմանավորված է նրանով, որ ռեակցիայի արտադրյալը սկզբնական պահին հավասար է զրոյի` 1 Հ 0, ն, քանի որ այդ արտադրյալը քիմիական ռեակցիայի իզոթերմի հավասարումում գտնվում է լոգարիթմի նշանի տակ` lո 1 , ապա lո 0 Հ -«: Հետնաբար, միայն սկզբնանյութերից կազմված համակարգերում բոլոր ռեակցիաները կարող են ընթանալ ինքնաբերաբար: Եթե ՃՕ –ն դրական է, ապա որոշ դեպքերում վերջնանյութերի նույնիսկ աննշան քանակների առաջացման դեպքում ռեակցիան հասնում է հավասարակշռության:

Այսպիսով, համակարգում, որտեղ գտնվում են սկզբնանյութեր, միշտ կգոյանան նան վերջնանյութեր (հավասարակշռության հաստատունը, որը որոշում է վերջնանյութերի ելքը, միշտ դրական է ն տարբերվում է զրոյից): Սակայն եթե ՃՕ –ի դրական արժեքը մեծ է, վերջնանյութերի քանակը խիստ աննշան կլինի ն այդ դեպքերի համար կարելի է ընդունել, որ ռեակցիան չի ընթանում: '

Հետնաբար, ՃՕ –ի դրական արժեքները ոչ թե նշում են, որ ռեակցիան հնարավոր չէ, այլ՝ այն փաստը, որ ռեակցիայի ելքը մեծ չի կարող լինել:

Այսպիսով, պետք է հստակ տարբերել ՃՕ ն ՃՕ հասկացությունները: ՃՕ -ն որոշում է ռեակցիայի ընթացքի հնարավորությունը

( ՃՕ Օ 0 ), իսկ ՃՕ –ն որոշում է ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունի արժեքը, հետնաբար՝ վերջնանյութերի ելքը: Հարց է

առաջանում, ե՞րբ կարելի է ՃՕ –ի արժեքով որոշել ռեակցիայի ընթացքի հնարավորությունը: Ոչ բարդ հաշվարկները ցույց են տալիս,

որ եթե ՃՕ –ի արժեքը չի գերազանցում +40 կՋ-ը՝ դեռնս հնարավոր է ռեակցիայի ընթացք որոշակի ելքով: Ռեակցիայի ընթացքի ջերմադինամիկական հնարավորությունը ( ՃՕ Օ 0 ) պետք է տարբերել դրա գործնական ընթացքի հնարավորությունից, որը որոշվում է ռեակցիայի արագությամբ տվյալ պայմաններում: Այսպես, ՃՕ -ի մեծ բացասական արժեքը չի կարող հուշել, որ այդ ռեակցիան ավելի մեծ արագությամբ կընթանա, քան ավելի փոքր բացասական ՃՕ ունեցող ռեակցիան: Ռեակցիայի արագությունը որոշվում է դրա կինետիկական առանձնահատկություններով: Կինետիկական արգելակումները (մեծ ակտիվացման էներգիան) հաճախ կարող են խանգարել ռեակցիայի իրականացմանը տվյալ պայմաններում: Այնպես որ ռեակցիայի ջերմադինամիկական հնարավորությունը ոչինչ չի հուշում ռեակցիայի իրականացման արագության վերաբերյալ: Եթե վերացված չեն կինետիկական արգելակները, ռեակցիան կարող է գտնվել «սառեցված» վիճակում (չընթանալ), ինչը կարող է պահպանվել անվերջ երկար ժամանակ:

4.6. ՖԱԶԱՅԻՆ ՓՈԽԱՐԿՈՒՄՆԵՐ ԵՎ ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՇՌՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Ֆազային հավասարակշռությունները ուսումնասիրելու համար անհրաժեշտ է ծանոթանալ որոշ հասկացությունների հետ` ֆազ, բաղադրիչ մաս կամ կոմպոնենտ, ազատության աստիճան ն այլն: Ֆազը համակարգի հոմոգեն մասն է, որը ցանկացած կետում ունի նույն ֆիզիկաքիմիական հատկությունները կամ այդ հատկությունները փոխվում են կետից կետ մոնոտոն կերպով, առանց թռիչքների (անընդհատ): Առաջին դեպքում հոմոգեն համակարգը կոչվում է համասեռ, երկրորդ դեպքում` անհամասեռ: Ֆազը կազմված է մեծ թվով մասնիկներից, այդ պատճառով դրա նկատմամբ կիրառելի են թերմոդինամիկական հասկացությունները: Տվյալ ֆազը շրջապատից կամ այլ ֆազերից բաժանման մակերես ունի: Ֆազերի թիվը նշանակում են տառով: Ըստ ֆազերի քանակի` համակարգերը լինում են միաֆազ ( Հ1) ն բազմաֆազ ( Հ2, 3...): Բազմաֆազ համակարգերը հետերոգեն են, որտեղ ֆազերի բաժանման սահմանում հատկությունները թռիչքաձն են փոխվում: Ֆազային վիճակը նյութի թերմոդինամիկորեն հավասարակշռված վիճակն է: Ֆազային փոխարկումը նյութի անցումն է մեկ ֆազային վիճակից մյուսը, որի դեպքում հատկությունները փոխվում են թռիչքաձն: Բաղադրիչ մասերը համակարգը կազմող այն նյութերն են, որոնք կարող են գոյություն ունենալ համակարգից առանձին: Կոմպոնենտ են կոչվում համակարգի նվազագույն թվով բաղադրիչ մասերը, որոնք անհրաժեշտ են ն բավարար տվյալ համակարգի բոլոր ֆազերը կազմելու համար: Եթե համակարգում քիմիական ռեակցիա տեղի չի ունենում, ապա բաղադրիչների ն կոմպոնենտների քանակները իրար հավասար են: Հակառակ դեպքում կոմպոնենտների քանակը որոշվում է բաղադրիչների քանակի ն դրանց միջն հնարավոր ռեակցիաների թվերի տարբերությամբ: Կոմպոնենտների թիվը նշանակում են Ճ տառով: Ըստ կոմպոնենտների թվի համակարգերը լինում են միակոմպոնենտ ( Ճ 1 ) ն բազմակոմպոնենտ ( k 2,3... ): Ազատության աստիճանը անկախ փոփոխականների այն նվազագույն թիվն է, որոնց կամայական փոփոխության դեպքում համակարգի ֆազերի թիվը չի փոխվում:

Այդպիսի անկախ փոփոխականներ են հանդիսանում ճնշումը, ծավալը, ջերմաստիճանը ն կոնցենտրացիան: Համակարգի ազատության աստիճանների թիվը նշանակում են Շ տառով, որ կոչվում է վարիանտություն: Այս տեսակետից համակարգը կարող է լինել անվարիանտ ( Շ Օ ), միավարիանտ ( Շ 1 ), երկվարիանտ ( Շ 2 ), եռվարիանտ ( Շ 3 ) ն այլն: Ֆազային հավասարակշռությունը հետերոգեն հավասարակշռություն է, որը ստեղծվում է նույն համակարգի տարբեր ֆազերի միջն: Ֆազային հավասարակշռությունը բնութագրվում է երեք պայմանով. ա) Մեխանիկական հավասարակշռություն`` բոլոր ֆազերի վրա ճնշումը նույնն է: բ) Ջերմային հավասարակշռություն`` բոլոր ֆազերի ջերմաստիճանները նույնն են: գ)Նյութական հավասարակշռություն`` ցանկացած նյութի քիմիական պոտենցիալը բոլոր ֆազերում պետք է նույնը լինի, այսինքն՝ ֆազային փոխարկումը ընթանում է նյութերի քիմիական պոտենցիալների հավասարեցման ուղղությամբ: Գիբսի ֆազերի կանոնը: Կիրառելով ֆազային հավասարակշռության վերոհիշյալ պայմանները` Գիբսը դուրս է բերել իր անունով հայտնի ֆազերի կանոնը. Շ Ճ - Փ ո , որտեղ՝ Շ - ն ազատության աստիճանների թիվն է, Ճ –ն ՝ կոմպոնենտների (բաղադրիչների) թիվը, Փ –ն՝ ֆազերի թիվը, ո -ը՝ հավասարակշռության վրա ազդող արտաքին գործոնների թիվը: Սովորական պայմաններում հավասարակշռության վրա ազդում են ջերմաստիճանը ն ճնշումը ո 2 Համակարգում հաստատուն են ջերմաստիճանը կամ ճնշումը ո 1 Համակարգում հաստատուն են ն’ ջերմաստիճանը, ն’ ճնշումը ո 0

Ճ -Փ

Ճ -Փ 1

Ճ -Փ

Գիբսի ֆազերի կանոնը վճռորոշ դեր ունի ֆազային հավասարակշռություններն ուսումնասիրելիս:

4.6.1. ՄԻԱԿՈՄՊՈՆԵՆՏ ՀԱՄԱԿԱՐԳԵՐ

Մակոմպոնենտ համակարգերը մաքուր նյութեր են` Ճ 1 : Ֆազերի կանոնը միակոմպոնենտ համակարգերի համար սովորական պայմաններում, երբ ո 2 , հետնյալն է՝ Շ Ճ - Փ 2 3 - Փ : Միակոմպոնենտ համակարգերում ֆազերն իրենցից նյութի ագրեգատային վիճակներն են ներկայացնում` պինդ (պ), հեղուկ (հ), գազային (գ): Այդպիսի համակարգերում ֆազային փոխարկումները ն հավասարակշռություններն արտահայտվում են հետնյալ կերպ`

Հեղուկ Տ գոլորշի` նյութական հավասարակշռությունը (հ) Հ (գ) Պինդ Տ գոլորշի - // - (պ) Հ (գ) Պինդ Տ հեղուկ - // - (պ) Հ (հ) Պինդ (1) Տ պինդ (2) - // - (պ1) Հ (պ2): Առաջին երկու գործընթացում հավասարակշռության պահի գազային ֆազը կոչվում է հագեցած գոլոշի: Հագեցած գոլոշիների ճնշումը կախված է ջերմաստիճանից: Ջերմաստիճանը բարձրացնելիս հագեցած գոլորշիների ճնշումը մեծանում է: Վերջին փոխարկումն իրենից ներկայացնում է պոլիմորֆ ձնափոխություն: Դա այն դեպքն է, երբ պինդ նյութը կարող է հանդես գալ բյուրեղացանցի մի քանի տեսակներով (պոլիմորֆիզմ): Պարզ նյութերի

դեպքում այդ երնույթը կոչվում է ալոտրոպիա (ալմաստ, գրաֆիտ, սպիտակ ֆոսֆոր, կարմիր ֆոսֆոր): Վերջապես, հնարավոր է եռակի հավասարակշռություն, որը կոչվում է եռակի կետ` Պ » Հ » Գ, ն բնութագրվում է հետնյալ նյութական հավասարակշռությամբ՝ (պ) Հ (հ) Հ (գ) Կոնդենսացումը (խտացումը) գազի անցումն է հեղուկ կամ պինդ վիճակի: Գազի անցումը հեղուկի կոչվում է նան հեղուկացում, իսկ բյուրեղային վիճակի անցումը - հեղուկի դեսուբլիմացում: Գոլորշիացումը հեղուկի մակերնույթից հեղուկի գազային վիճակի անցումն է: Եռումը հեղուկի գոլորշիացումն է ոչ միայն մակերեսից, այլ նան հեղուկի ծավալից: Գոլորշիացումը կատարվում է ցանկացած ջերմաստիճանում, մինչդեռ եռումը կատարվում է այն ջերմաստիճանում, երբ հեղուկի հագեցած գոլորշիների ճնշումը հավասարվում է արտաքին (մթնոլորտային) ճնշմանը: Սուբլիմացումը նյութի անցումն է պինդ վիճակից գազայինի: Բյուրեղացումը (պնդացում) հեղուկի անցումն է պինդ վիճակի: Պնդացումը համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանների դեպքում կոչվում է սառեցում: Հալումը պինդ նյութի անցումն է հեղուկ վիճակի: Հալումը կամ բյուրեղացումը կատարվում է այն ջերմաստիճանում, երբ նույն նյութի պինդ ն հեղուկ վիճակների հագեցած գոլորշիների ճնշումը հավասարվում են իրար: Այս փոխարկումները բնութագրվում են ջերմային էֆեկտներով ( ՃH հալմ , ՃH եռմ .), որոնք կոչվում են նան թաքնված ջերմություններ: Դրա պատճառն այն է, որ ֆազային փոխարկումները կատարվում են որոշակի ջերմաստիճանում (իզոթերմ գործընթաց) ն համակարգին հաղորդված կամ համակարգից խլված ջերմությունը այդ ջերմաստիճանի վրա չի ազդում մինչն փոխարկման ավարտը: Թաքնված ջերմությունների (ֆազային փոխարկումների ջերմություններ) արժեքները կարելի է գտնել տեղեկատուներում: Ֆազային դիագրամները գրաֆիկորեն արտահայտված պատկերներն են, որոնք միակոմպոնենտ համակարգերում կապ են հաստատում հագեցած գոլորշիների ճնշման, ջերմաստիճանի, մոլային ծավալի ն նյութի պինդ, հեղուկ ն գազային ֆազերի միջն: Ընդհանուր դեպքում ֆազային դիագրամները միակոմպոնենտ համակարգերի համար եռաչափ են P, 7 , V կոորդինատներով: Այդպիսի դիագրամները

ընկալման համար դժվար են, այդ պատճառով օգտվում են երկչափ դիագրամներից ( P, 7 , P, V ն V7 ): Միակոմպոնենտ համակարգերի երկչափ ֆազային դիագրամների վրա գոյություն ունեն հետնյալ հասկացությունները. » Մարզեր, որոնք բնութագրում են մեկ ֆազի` պինդ (պ), հեղուկ (հ) կամ գազ (գ) ( Հ1) գոյության սահմանները, այստեղ Շ 2 : » Կորեր` հալման կոր, եռման կոր, սուբլիմացման կոր, որոնք բնութագրում են երկու ֆազերի ( Հ2) հավասարակշռությունը, այստեղ Շ 1: » Եռման կորը վերջանում է կրիտիկական կետում: » Կրիտիկական կետ, որում հեղուկի ն գոլորշու ֆիզիկական հատկությունների միջն տարբերությունը չքանում է: Բնութագրվում է կրիտիկական ջերմաստիճանով ( 7կր ) ն ճնշումով ( Pկր ): Կրիտիկական

ջերմաստիճանը այն ամենացածր ջերմաստիճանն է, որի դեպքում հնարավոր է գազը վերածել հեղուկի` ճնշման մեծացումով: Կրիտիկական ճնշումը այն ճնշումն է, որի ազդեցությամբ կրիտիկական ջերմաստիճանում գազը հեղուկանում է: Յուրաքանչյուր նյութ ունի իր կրիտիկական կետը, որի 7կր ն Pկր արժեքները կարելի է գտնել տեղեկատոներից: » Եռակի կետը բնութագրում է երեք ֆազերի ( Հ3) միջն գոյություն ունեցող հավասարակշռությունը. Շ 0 : Որպես օրինակ քննարկենք ջրի վիճակի դիագրամը:

Օ - եռակի կետ 4Օ - սուբլիմացիայի կոր Օ8 - հալման կոր ՕՃ - եռման կոր Ճ - կրիտիկ կետ ( 7կր Հ 647 Ճ ,

Ջրի վիճակի դիագրամը

Pկր Հ 220 մթն)

4Օ8 – սառույցի մարզ 8ՕՃ – հեղուկ ջրի մարզ 4ՕՃ – ջրի գոլորշու մարզ

Կորերի միջն ընկած մարզերում համակարգը միաֆազ է` 2 : Կորերի վրա` Փ 2, c 1 : Եռակի կետում` Փ 3, c 0 :

Փ 1, c

Ջրի հատկությունները տարբեր ագրեգատային վիճակների համար

Վիճակ գազ հեղուկ բյուրեղ (սառույց)

Խտություն , գ/սմ3 0,598ն 10-3

Շ) 0,999 (0 Շ ) (100

0,917 (0

Շ)

Ստանդարտ ջերմունակություն,

Ստանդարտ էնտրոպիա,

Շ p' 298 , կՋ/մոլ• Ճ

5 p' 298 , Ջ/մոլ• Ճ

33,6

188,7

75,3

66,9

37,7

43,9

Ջրի առանձնահատկություններից մեկը, որով այն տարբերվում է մյուս նյութերից, նրա հալման ջերմաստիճանի նվազումն է ճնշումը մեծացնելիս: Այդ հանգամանքը արտացոլվում է վիճակի դիագրամի վրա` հալման կորը Օ8 ընկած է դեպի ուղղաձիգից ձախ, մինչդեռ համարյա մյուս բոլոր նյութերի համար այն ընկած է դեպի ուղղաձիգից աջ: Վիճակի դիագրամները ուսումնասիրված են մի շարք այնպիսի նյութերի համար, որոնք ունեն գիտական կամ գործնական նշանակություն: Սկզբունքորեն դրանք նման են ջրի վիճակի դիագրամին: Սակայն տարբեր նյութերի վիճակների դիագրամների վրա կարող են լինել առանձնահատկություններ: Այսպես` հայտնի են նյութեր, որոնց եռակի կետին համապատասխանող ճնշումը բարձր է մթնոլորտային ճնշումից: Այս դեպքում պինդ նյութը մթնոլորտային ճնշման տակ տաքացնելիս ոչ թե հալվում է, այլ սուբլիմվում է: Դրա օրինակ է հանդիսանում պինդ ածխաթթու գազը (չոր սառույց):

P, մթն

հեղուկ ՇՕ2

ՇՕ2 պինդ 5.11

O գազ ՇՕ2

1.0

216.6

T,k

Ածխաթթու գազի ֆազային դիագրամը » Երբ P Օ 5 ,1մթն ՇՕ2 -ը չի կարող հեղուկանալ: Եթե պինդ

ՇՕ2 -ը (չոր սառույց) տաքացվի 1մթն ճնշման ներքո, այն կսուբլիմվի 195 Ճ : » Օ8 կորը թեքված է ուղղահայացից դեպի աջ (ի տարբերություն ջրի), այդ պատճառով պինդ ՇՕ2 -ը ավելի մեծ խտություն ունի, քան հեղուկ ՇՕ2 -ը: Դրա հետնանքով արտաքին ճնշման մեծացումը նպաստում է պինդ ՇՕ2 -ի առաջացմանը:

ԳԼՈՒԽ 5. ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐ

Լուծույթները նյութերի հոմոգեն խառնուրդներ են՝ բաղադրամասերի փոփոխական պարունակությամբ: Լուծույթի բաղադրամասերն են լուծիչը ն լուծվող նյութերը: Լուծույթները կարող են լինել գազային, հեղուկ ն պինդ: Լուծույթի տեսակը Գազային Հեղուկ

Պինդ

Ֆազային վիճակ լուծված լուծիչ նյութեր

Օրինակներ

գազ

օդ

հեղուկ

գազ

թթվածինը ջրում

հեղուկ

սպիրտը ջրում

հեղուկ

պինդ

աղը ջրում

պինդ

գազ

ջրածինը պլատինում

պինդ

հեղուկ

սնդիկը արծաթում

պինդ

արծաթը ոսկու մեջ

Ընդհանրապես, եթե որոշակի ցուցում չկա, ապա «լուծույթ» տերմինը օգտագործում են հեղուկ համակարգերի համար, որտեղ լուծիչը հեղուկն է (բաղադրիչ թիվ 1), որում կարող են լուծված լինել (բաղադրիչ` 2, 3, …) գազ, հեղուկ կամ պինդ նյութեր: Կենսաբանության համար առանձնապես կարնոր են հեղուկ լուծույթները: Համառոտ կանգ առնենք դրանց որոշ առանձնահատկությունների վրա: Նշենք, որ հեղուկ/հեղուկ լուծույթներում լուծիչ ն լուծված նյութ հասկացությունները պայմանական են: Այստեղ ընդունված է լուծիչ համարել այն բաղադրիչը, որը քանակապես գերակշռում է: Օրինակ, սպիրտի ն ջրի լուծույթում լուծիչը կարող է համարվել ն՛ ջուրը (նրա ավելցուկի դեպքում), ն՛ սպիրտը (ջրի պակասի դեպքում): էլեկտրոլիտների լուծույթներում, անկախ բաղադրիչների քանակից, ընդունված է որպես լուծված նյութ համարել էլեկտրոլիտը (օրինակ՝ ծծմբական թթվի 96 9 լուծույթ ջրում): Հեղուկ լուծիչներից առանձնապես կարնոր է ջուրը, որն իր

անոմալ հատկությունների շնորհիվ հանդիսանում է հրաշալի լուծիչ բազմաթիվ օրգանական ն անօրգանական միացությունների համար:

5.1. ՀԵՂՈՒԿ ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ

Տարբերում են ցածրամոլեկուլային միացությունների (ՑՄՄ) ն բարձրամոլեկուլային միացությունների (ԲՄՄ) լուծույթները: Առաջինները նյութեր են, որոնց մոլային զանգվածը փոքր է 5000գ/մոլ-ից: ՑՄՄ լուծույթները բաժանվում են էլեկտրոլիտների ն ոչ էլեկտրոլիտների լուծույթների: էլեկտրոլիտների լուծույթները աղերի, թթուների, հիմքերի լուծույթներն են, որոնք լուծիչի ազդեցությամբ դիսոցվում են իոնների: Այսպիսի լուծույթների էլեկտրահաղորդականությունը ավելի բարձր է, քան լուծիչինը: Ոչ էլեկտրոլիտների լուծույթները այնպիսի նյութերի լուծույթներն են, որոնք ջրում լուծելիս չեն դիսոցվում, օրինակ, գլյուկոզը, սախարոզը, միզանյութը: Այսպիսի լուծույթների էլեկտրահաղորդականությունը քիչ է տարբերվում լուծիչի (ջրի) էլեկտրահաղորդականությունից: ՑՄՄ լուծույթները (էլեկտրոլիտների ն ոչ էլեկտրոլիտների) կոչվում են իսկական՝ ի տարբերություն կոլոիդային լուծույթների: Իսկական լուծույթները բնութագրվում են հոմոգենությամբ, այսինքն՝ լուծված նյութի ն լուծիչի միջն գոյություն չունի ֆազերի բաժանման սահման: Լուծված մասնիկների` իոնների ն մոլեկուլների չափսերը 10-9-մ փոքր են: Կոլոիդային լուծույթները հետերոգեն են, դրանք կոչվում են նան դիսպերս համակարգեր: Դիսպերս միջավայրի ն դիսպերս ֆազի միջն գոյություն ունի բաժանման սահման: Դիսպերս ֆազի մանրագույն մասնիկները կոչվում են միցելներ, որոնք իրենց չափսերով զգալիորեն գերազանցում են ՑՄՄ մոլեկուլներին ն իոններին: Բարձրամոլեկուլային միացությունները մեծամասամբ պոլիմերներ են, որոնց մոլեկուլները մեծության պատճառով անվանվել են մակրոմոլեկուլներ: Եթե ԲՄՄ մակրոմոլեկուլները պարունակում են բազմաթիվ ֆունկցիոնալ խմբեր, որոնք ընդունակ են էլեկտրոլիտիկ դիսոցման, ապա դրանք կոչվում են պոլիէլեկտրոլիտներ (Պէ): Վերջիններիս թվին են պատկանում պոլիթթուները (հեպարին, պոլիադելինաթթու, պոլիասպարագինաթթու ն այլն), պոլիհիմքերը (պոլիլիզին), պոլիամֆոլիտները (սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ):

ԲՄՄ ն Պէ լուծույթները չնայած հոմոգեն համակարգեր են, սակայն էականորեն տարբերվում են ՑՄՄ լուծույթներից: Այդ պատճառով դրանց հատկություններն ուսումնասիրում են առանձին՝ կոլոիդային քիմիայի դասընթացում:

5.2. ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐԻ ԿՈՆՑԵՆՏՐԱՑԻԱՆ

Լուծույթների բաղադրությունը փոփոխական է, որով էլ դրանք տարբերվում են քիմիական միացություններից, դրանց բաղադրությունը արտահայտում են կոնցենտրացիաների միջոցով: Կոնցենտրացիան ֆիզիկական մեծություն է (անչափս կամ չափական), որն արտահայում է բազմակոմպոնենտ համակարգերի (լուծույթ, խառնուրդ, հալույթ) քանակական բաղադրությունը: Լուծույթի կոնցենտրացիա են անվանում լուծված նյութի (բաղադրիչի) պարունակությունը լուծույթի կամ լուծիչի որոշակի զանգվածում կամ ծավալում: Լուծված նյութի ( 4 ) կոնցենտրացիան արտահայտում են զանազան եղանակներով: Զանգվածային բաժին, W ( 4) : Ցույց է տալիս լուծույթի միավոր զանգվածում (1գ, կգ) լուծված նյութի զանգվածը: Չափողականություն չունի, արտահայտվում է մասերով, (մեկից փոքր): Եթե այդ արժեքը բազմապատկվում է 100-ով, ապա ստացվում է տոկոսային կոնցենտրացիան: Մոլային բաժին, N ( 4) կամ 2 ( 4) : Ցույց է տալիս մեկ մոլ (կմոլ) լուծույթում լուծված նյութի մոլերի քանակը: Նույն կերպ կարելի է սահմանել լուծիչի մոլային բաժինը` N (8 ) կամ 2 (8 ) : Չափողականություն չունեն, արտահայտվում են մասերով,

2 ( 4)

2 ( 8) 1 : Որոշ

դեպքերում արտահայտվում են տոկոսներով: Մոլյարություն Շ (4) : Ցույց է տալիս լուծույթի միավոր

ծավալում լուծված նյութի մոլերի քանակը: Չափողականությունը` մոլ/լ, կմոլ/մ3:

Մոլալություն, Շ ո ( 4) : Ցույց է տալիս 1 կգ լուծիչում լուծված նյութի մոլերի քանակը: Չափողականությունը` մոլ/կգ: Նորմալություն, N 4 կամ Շ հ ( 4) : Կոչվում է նան համարժեքի մոլային կոնցենտրացիա: Ցույց է տալիս 1լիտր լուծույթում լուծված

նյութի համարժեքների քանակը: Չափողականությունը` մոլ/լ: Տիտր, 7 : Ցույց է տալիս 1 մլ լուծույթում լուծված նյութի գրամների քանակը: Չափողականությունը` գ/մլ (գ/սմ3): Կոնցենտրացիայի արտահայտման վերջին երկու եղանակները լայնորեն կիրառվում են անալիտիկ քիմիայում: Ամփոփ կերպով բերենք վերոհիշյալ կոնցենտրացիաների համար հաշվարկի բանաձները ն չափման միավորները. Լուծված նյութի ( 4)

Բանաձն

կոնցենտրացիան

W(4) Զանգվածային բաժինը W ( 4)

ո( 4) լուծված նյութի զանգվածը ո լուծույթ-լուծույթի զանգվածը

N(4) Մոլային բաժին N ( 4) կամ 2 ( 4)

ո(4) 100 9 ոլուծույթ

ո(4) ո(4) ո(8)

ո -ը նյութի քանակը` լուծիչի ո( 8) ն

Չափման միավոր

Անչափս է: Միավորի մաս: Կամ 9, երբ բազմապատկում են 100-ով

Անչափս է: Միավորի մաս, կամ 9 (100-ով բազմապատկելիս)

լուծված նյութի ո( 4) Մոլալություն

Շո ( 4)

Մոլյարություն Շ ( 4)

Շո(4)

ո(4) ո(8)

ո( 8 ) -լուծիչի զանգվածը Շ(4)

ո(4) Vլուծույթ

V – ծավալ ոհ(4) Համարժեքի մոլային Շ (4) հ կոնցենտրացիա Vլուծույթ Շ հ ( 4) ո ( 4) - լուծված նյութի (նորմալություն)

Տիտր, 7

մոլ/կգ

մոլ/լ

համարժեքների քանակը

ո(4) Vլուծույթ

գ/մլ

Բացի կոնցենտրացիայի արտահայտման վերոհիշյալ եղանակներից, գոյություն ունեն նան այլ եղանակներ, որոնք հարմար են այս կամ այն մասնավոր դեպքերի համար: Ըստ լուծված նյութի քանակի՝ լուծույթները լինում են կոնցենտրիկ (խիտ) ն նոսր, ինչպես նան հագեցած, չհագեցած ն գերհագեցած: Հագեցած է կոչվում այն լուծույթը, որում տվյալ ջերմաստիճանում այլնս նյութ լուծել չի կարելի: Այն կարելի է սահմանել որպես լուծույթ, որը հավասարակշռության մեջ է լուծված նյութի ավելցուկի հետ: Գոյություն ունեն նան հեղուկ լուծույթներում պինդ նյութերի գերհագեցած լուծույթներ, որոնք պարունակում են ավելի շատ լուծված նյութ, քան հագեցած լուծույթը: Գերհագեցած լուծույթները անկայուն (մետաստաբիլ) են: Դրանցում լուծված նյութի ավելցուկը վաղ թե ուշ ինքնակամորեն նստվածքագոյացում է տալիս, ն լուծույթը դառնում է հագեցած:

5.3. ԼՈՒԾՄԱՆ ԳՈՐԾԸՆԹԱՑԸ

Լուծույթների առաջացումը միշտ կապված է այս կամ այն ֆիզիկական գործընթացների հետ: Այդպիսի գործընթացներից մեկը լուծվող նյութի դիֆուզիան է, որի հետնանքով դրա մասնիկները (մոլեկուլները, իոնները) հեռանում են լուծվող նյութի մակերեսից ն հավասարաչափ բաշխվում լուծիչի ամբողջ ծավալում: Այդ պատճառով, մեխանիկական խառնման բացակայության դեպքում, լուծման արագությունը կախված է դիֆուզիայի արագությունից: Սակայն միայն ֆիզիկական երնույթներով չի կարելի բացատրել նյութերի տարբեր լուծելիությունը տարբեր լուծիչներում: Լուծման գործընթացում խիստ կարնոր դեր են խաղում նան քիմիական երնույթները (սոլվատացում, հիդրատացում): Քիմիական փոխազդեցության ապացույց են հանդիսանում լուծմանն ուղեկցող երնույթները` ջերմային էֆեկտները ն գունափոխությունը: Օրինակ, անջուր պղնձի սուլֆատը ( Շս5Օ4 ), որը սպիտակ գույն ունի, ջրում լուծելիս բերում է լուծույթի ինտենսիվ կապույտ գունավորման ն ջերմության անջատման, որի հետնանքով լուծույթը տաքանում է: Իսկ եթե ջրում լուծվում է պղնձարջասպը, որը բյուրեղահիդրատ է ( Շս5Օ4 5 H 2 Օ ) ն կապույտ գույն ունի, ապա լուծույթը գույնը չի փոխում, բայց սառչում է: Հեղուկ լուծույթում լուծիչի մոլեկուլները ն լուծված նյութի մոլեկուլները (իոնները) փոխազդում են իրար հետ` առաջացնելով սոլվատներ ն ասոցիատներ: Սոլվատները լուծիչի մոլեկուլների ն լուծված նյութի մասնիկների փոփոխական կամ հաստատուն բաղադրությամբ միացություններ են: Եթե լուծիչը ջուրն է, ապա սոլվատացումը կոչվում է հիդրատացում, իսկ առաջացած միացությունները` հիդրատներ: Սոլվատացումը (հիդրատացումը) պայմանավորված է ինչպես էլեկտրաստատիկ ն Վան-դեր-Վաալսյան ուժերով (ոչ բնութագրական փոխազդեցություն), այնպես էլ կոորդինացիոն ն ջրածնական կապերով (բնութագրական փոխազդեցություններ): Առանձնապես ինտենսիվ է իոնների սոլվատացումը էլեկտրոլիտների լուծույթներում: Հիդրատացման ժամանակ ջրի մոլեկուլները չեն քայքայվում՝ ի տարբերություն հիդրոլիզի կամ ջրի մասնակցությամբ ընթացող այլ ռեակցիաների: Որոշ դեպքերում հնարավոր է լինում լուծույթից անջատել պինդ

նյութեր, որոնցում պարունակվում են լուծիչի քիմիապես կապված մոլեկուլները: Այդպիսի պինդ նյութերը կոչվում են բյուրեղասոլվատներ

(բյուրեղահիդրատներ)` Շս5Օ4 5 H 2 Օ, Na 2 5Օ4 10 H 2 Օ ն այլն:: Ասոցումը լուծույթում միատեսակ մոլեկուլների միավորումն է անկայուն խմբավորումների (դիմերներ, տրիմերներ ն այլն) մեջ, որոնցում մոլեկուլները կապված են իրար հետ Վան-դեր-Վաալսյան, դիպոլդիպոլային, ինչպես նան ջրածնական կապերով: Մոլեկուլների ասոցումը զգալիորեն ազդում է լուծույթի ֆիզիկաքիմիական հատկությունների վրա: Մասնավորապես, մոլեկուլների ուժեղ ինքնաասոցումը հեղուկ ջրում ջրածնական կապերի հետնանքով պայմանավորում է նրա մի շարք անոմալ հատկությունները, օրինակ՝ բարձր եռման ջերմաստիճանը, խտության անոմալ կապը ջերմաստիճանից: էլեկտրոլիտի լուծույթներում իոնների ասոցումը (կրկնակի, եռակի… միավորումներ) պայմանավորված է էլեկտրաստատիկ ձգողականությամբ ն սոլվատացմամբ: Իոնների ասոցում է նկատվում ուժեղ էլեկտրոլիտների համեմատաբար խիտ լուծույթներում՝ դուբլետներ

Ճ 4ո - , տրիպլետներ Ճt 4ո - Ճt կամ 4ո - Ճ 4ո - ն ավելի բարդ ասոցիատներ առաջանալիս, երբ յուրաքանչյուր իոն շրջապատված է հակադիր իոններով (իոնական մթնոլորտ): Այսպիսով, ժամանակակից տեսությունների համաձայն՝ լուծումը հանդիսանում է բարդ գործընթաց, որում կարնոր դեր են խաղում ինչպես ֆիզիկական, այնպես էլ քիմիական երնույթները:

5.4. ԼՈՒԾՄԱՆ ՋԵՐՄՈԴԻՆԱՄԻԿԱՆ

Լուծույթների առաջացումը տեղի է ունենում ինքնաբերաբար, այսինքն ուղեկցվում է համակարգի ջերմադինամիկական պոտենցիալի նվազումով ՃՕլուծման 0: Դա գրաֆիկորեն կարելի է պատկերել հետնյալ կերպ.

Օ4

8 մեխանիկական խառնուրդ

Օ 40

Օ 80

Օ լուծման Օ 4 100 9

8 լուծույթ

4 լուծույթի 1009 8 բաղադրությունը

Համաձայն ջերմադինամիկայի || օրենքի`

P, 7

coո5t պայ-

մաններում նյութերն ինքնակամորեն կարող են լուծվել որնէ լուծիչում, եթե այդ գործընթացում համակարգի Գիբսի էներգիան նվազում է, այսինքն

ՃՕ

(ՃH - 7Ճ5 ) Օ 0

ՃH –ը կոչվում է լուծման էնթալպիական գործոն, 7Ճ5 –ը` էնտրոպիական գործոն: Հեղուկ ն պինդ նյութերը լուծելիս համակարգի (լուծույթի) էնտրոպիան սովորաբար աճում է ( Ճ5 - 0 ), քանի որ լուծվող նյութերն ավելի կարգավորված վիճակից անցնում են չկարգավորված վիճակի: էնտրոպիական գործոնի ազդեցությունը առանձնապես նկատելի է բարձր ջերմաստիճաններում, քանի որ 7Ճ5 արտադրյալը բարձր ջերմաստիճաններում մեծանում է` համապատասխանորեն փոքրացնելով ՃՕ -ն: Օրինակ, 298 Ճ -ում ՃՕH -ի համար 7Ճ5 Հ+13,0 կՋ/մոլ, իսկ 373 Ճ - ում` +16,2 կՋ/մոլ: Լուծույթի առաջացման ընթացքում համակարգի էնթալպիան նույնպես կարող է մեծանալ ( NaՇl ) կամ փոքրանալ ( ՃՕH ):

ՃH լուծմ Հ +3,8 կՋ/մոլ

NaՇl

xH 2 Օ

NaՇl ( H 2 Օ) x :

ՃՕH

xH 2 Օ

ՃՕH ( H 2 Օ) x : ՃH լուծմ Հ -55,0 կՋ/մոլ:

Ընդ որում, լուծման ընթացքում էնթալպիայի փոփոխությունը պետք է դիտել որպես լուծմանն ուղեկցող բոլոր ջերմէֆեկտների հանրահաշվական գումար` Հեսի օրենքի համաձայն: Դա բյուրեղացանցի քայքայման, քիմիական կապերի խզման, լուծիչի նախնական կառուցվածքի խախտման ջերմակլանիչ էֆեկտներն են ( ՃH 1 ), լուծիչի ն լուծվող նյութի փոխազդեցության զանազան արգասիքների, այդ թվում` սոլվատների առաջացման ջերմանջատիչ էֆեկտներն ( ՃH 2 ): Այսպիսով, լուծման ջերմությունը որոշվում է երկու բաղադրիչով` ՃH

ՃH 2 , որտեղ ՃH 1 -ը բյուրեղացանցի քայքայման վրա ծախսված էներգիան է ՃH 1 » 0 , ՃH 2 -ը՝ սոլվատացման էներգիան է ՃH 2 0 : Նայած, թե որ գործընթացն է գերիշխում, լուծման գործընթացը կամ ջերմանջատիչ է ՃH 0 , կամ ջերմակլանիչ ՃH » 0 : Գազերի լուծման ժամանակ ՃH 1 0 : Այդ պատճառով գազերի համար

ՃH 1

լուծման

գործընթացը

համարյա

միշտ

ջերմանջատիչ

( ՃH լուծմ Օ 0 ): Մոլեկուլային կառուցվածք ունեցող պինդ նյութերի ն հեղուկների լուծման ժամանակ մոլեկուլային կապերը թույլ են լինում ն սովորաբար ՃH 2 - ՃH 1 : Դա բերում է նրան, որ, օրինակ, սպիրտների, շաքարների լուծումը ջերմանջատիչ գործընթաց է ( ՃH լուծմ Օ 0 ): Իոնական կառուցվածքով պինդ նյութերի լուծման ժամանակ

ՃH 1 ն ՃH 2 փոխհարաբերությունը կարող է տարբեր լինել: Սակայն հիմնականում սոլվատացման հետնանքով անջատված ջերմությունը չի կարող կոմպենսացնել բյուրեղացանցի քայքայման էներգիային, այդ պատճառով լուծման գործընթացը հիմնականում ջերմակլանիչ է լինում ( ՃH լուծմ - 0 ): Լուծման ընթացքում, ինչպես նշվեց, տեղի է ունենում ն՛ էնթալպիայի, ն՛ էնտրոպիայի փոփոխություն: Ուստի լուծման ինքնաբերաբար բնույթը ( ՃՕ Օ 0 ) որոշվում է ՃH ն 7Ճ5 -ի փոխհարաբերությամբ. » Եթե ՃH լուծմ Օ 0 ն քանի որ Ճ5 լուծմ - 0 , ապա

ՃՕ

ՃH - 7Ճ5 –ը միշտ բացասական կլինի ն լուծումը

ինքնակամ կընթանա: » Եթե ՃH լուծմ - 0 , ապա լուծման պայմանը կլինի

7Ճ5 լուծմ - ՃH լուծմ :

5.5. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ԼՈՒԾԵԼԻՈՒԹՅՈՒՆԸ

Լուծելիությունը նյութի ընդունակությունն է համասեռ կերպով բաշխվելու որնէ միջավայրում՝ առանձին մասնիկների (ատոմ, մոլեկուլ, իոն) ձնով: Լուծելիության համար գոյություն ունի փորձարարական (էմպիրիկ) կանոն` նմանը լուծվում է նմանում, այսինքն՝ պոլյար միացությունները ավելի լավ են լուծվում պոլյար լուծիչներում, ապոլյարները` ապոլյարներում: Լուծելիության գործակիցը լուծելիության քանակական չափանիշն է, որը որոշվում է տվյալ ջերմաստիճանում հագեցած լուծույթի կոնցենտրացիայով: Նյութերի լուծելիությունը (լուծելիության գործակիցը) կախված է ջերմաստիճանից, գազերի համար՝ նան ճնշումից: Այդ կապը որոշվում է Լե-Շատելյեի սկզբունքով: Գազերի լուծելիությունը տաքացնելիս փոքրանում է, իսկ ճնշումը բարձրացնելիս` մեծանում է: Պինդ նյութերի լուծելիությունը տաքացնելիս հիմնականում մեծանում է: Առանձին-առանձին քննարկենք գազերի, պինդ նյութերի ն հեղուկների լուծելիությունը ջրում:

5.5.1. ԳԱԶԵՐԻ ԼՈՒԾԵԼԻՈՒԹՅՈՒՆԸ ՀԵՂՈՒԿՆԵՐՈՒՄ

Գազերի լուծման ժամանակ էնտրոպիան նվազում է Ճ5 համակարգի էնթալպիան նս նվազում է

ՃH

0 ,

0 : Վերջինս տեղի է

ունենում (էներգիայի անջատում) ի հաշիվ գազի ն հեղուկի մոլեկուլների փոխազդեցության (սոլվատացում, հիդրատացում): Գիբսի էներգիայի նվազումը ՃՕ ՃH - 7Ճ5 0 , ցույց է տալիս, որ գազի ինքնակամ լուծման համար անհրաժեշտ է հետնյալ պայմանը

բավարարել՝

ՃH » 7Ճ5 : Այս պայմանը բավարարվում է ցածր

Գազի ծավալը 100 ծավալ ջրում

ջերմաստիճանների համար, այսինքն գազերը ավելի լավ են լուծվում սառեցնելիս: Որոշ գազերի լուծելիության կապը ջերմաստիճանից տարբեր է, ինչպես երնում է բերված գծագրից:

Գազերի լուծելիության նվազումը ջերմաստիճանից կարելի է բացատրել նան Լե-Շատելյեի սկզբունքով: Քանի որ գազերի լուծումը հեղուկներում համարյա միշտ ուղեկցվում է ջերմության անջատումով ( ՃH լուծմ Օ 0 ), ապա գազերի լուծելիությունը (համաձայն Լե Շատելյեի սկզբունքի) նվազում է ջերմաստիճանը բարձրացնելիս: Այդ օրինաչափությունը հաճախ օգտագործում են լուծված գազերը, օրինակ՝ ՇՕ2 , ջրից հեռացնելու համար, որի համար ջուրը եռացնում են: Երբեմն գազերի լուծելիությունը ուղեկցվում է ջերմության կլանմամբ, օրինակ՝ ազնիվ գազերը որոշ օրգանական լուծիչներում լուծելիս: Այդ դեպքում ջերմաստիճանի բարձրացումը բերում է գազի լուծելիության մեծացմանը: Գազը հեղուկում լուծելիս տեղի է ունենում համակարգի ծավալի փոքրացում: Այդ պատճառով ճնշումը բարձրացնելիս, համաձայն Լե-Շատելյեի սկզբունքի, գազերի լուծելիությունը մեծանում է: Գազը հեղուկում անսահման չի կարող լուծվել: Գազի որոշ կոնցենտրացիայի դեպքում ստեղծվում է հավասարակշռություն՝ Շ գազային ֆազ » Շ լուծույթ :

Որպես կանոն, գազերը օրգանական լուծիչներում ավելի լավ են լուծվում, քան ջրում: Օրինակ, կերոսինը օդը լուծում է (ըստ

ծավալի) 10 անգամ ավելի շատ, քան ջուրը: Բերենք տվյալներ, որոնք ցույց են տալիս, թե քանի անգամ է գազը բենզոլում ավելի լավ լուծվում, քան ջրում.

Օ2

ՇՕ

ՇՕ2

5Օ2

NH 3

3,5

2,5

0,005

Ամոնիակը բացառություն է՝ նրա լուծելիությունը ջրում զգալիորեն մեծ է, քան օրգանական լուծիչներում: Նույնը վերաբերվում է հալոգենաջրածիններին: NH 3 -ը ջրի հետ փոխազդում է, իսկ HՇl -ը դիսոցվում է ջրում,

Գազի ծավալը 100 ծավալ ջրում

դա բերում է այդ գազերի լուծելիության կտրուկ մեծացմանը: Հենրիի օրենքը: Եթե գազը սակավալուծ է տվյալ հեղուկում ն ճնշումը բարձր չէ, ապա գազի լուծելիությունը համեմատական է ճնշմանը: Այդ առնչությունը արտահայտվում է Հենրիի օրենքով. Շ Ճ P, որտեղ Շ -ն հագեցած լուծույթում գազի կոնցենտրացիան է, P -ն՝ գազի ճնշումը լուծույթի վրա, Ճ -ն՝ Հենրիի գործակիցը տվյալ գազի համար: Հենրիի գործակցի արժեքը կախված է գազի բնույթից, լուծիչի տեսակից ն ջերմաստիճանից: Հենրիի օրենքը ճիշտ է համեմատաբար նոսր լուծույթների համար, այսինքն ցածր ճնշումների դեպքում, եթե գազը քիմիապես չի փոխազդում լուծիչի հետ: Բարձր ճնշումների դեպքում լուծելիությունը շեղվում է Հենրիի օրենքից (տես նկ.):

Ք, մթն

Շատ բարձր ճնշումների դեպքում գազի լուծելիությունը կարող է հասնել առավելագույնի: Դա կապված է այն բանի հետ, որ շատ բարձր ճնշումների դեպքում հեղուկի ծավալի փոփոխությունը համաչափելի է դառնում լուծված գազի ծավալի հետ: Դալտոնի օրենքը: Հենրիի օրենքը հանդիսանում է Դալտոնի ավելի ընդհանուր օրենքի մասնավոր դեպքը: Վերջինս վերաբերվում է ոչ թե մեկ գազի լուծմանը, այլ գազերի խառնուրդի: Այդ դեպքում գազի յուրաքանչյուր բաղադրիչի լուծելիությունը ենթարկվում է հետնյալ օրինաչափությանը.

Գազային խառնուրդի յուրաքանչյուր բաղադրիչի լուծելիությունը հաստատուն ջերմաստիճանում համեմատական է հեղուկի վրա այդ բաղադրիչի պարցիալ ճնշմանը ն կախված չէ խառնուրդի ընդհանուր ճնշումից ու մյուս բաղադրիչների յուրահատկությունից: Պարցիալ ճնշումն իրենից ներկայացնում է տվյալ բաղադրիչին բաժին ընկած ընդհանուր ճնշման մասը, որը որոշվում է հետնյալ բանաձնով` Pi Pընդ 2 i , որտեղ 2 i -ը բաղադրիչի մոլային բաժինն է,

Pընդ -ը գազային խառնուրդի ընդհանուր ճնշումը:

Օգտվելով Դալտոնի օրենքից` կարելի է հաշվել ջրում լուծված օդի բաղադրությունը: Քանի որ օդի հիմնական գազերի՝ ազոտի ն թթվածնի լուծելիությունը ջրում սովորական պայմաններում համապատասխանաբար հավասար են 2 ն 4 ծավալի՝ 100 ծավալ ջրում, իսկ դրանց պարցիալ ճնշումները օդում կազմում են (մոտավորապես) 4/5 ն 1/5 մթն, հետնաբար ջրում դրանց հարաբերական պարունակությունները կլինեն՝ ազոտինը 2 4/5Հ1,6, իսկ թթվածնինը՝ 4 1/5Հ0,8: Այսպիսով ջրում լուծված ազոտի ն թթվածնի ծավալները հարաբերում են ինչպես 4:1: Այսինքն՝ լուծված թթվածնի ծավալը ջրում մոտ երկու անգամ ավելի է, քան օդում: Դա վճռորոշ նշանակություն ունի ջրավազաններում կյանքի գոյատնման համար: Սեչենովի օրենքը: Ռուս բժիշկ-ֆիզիոլոգ Ի.Սեչենովը, ուսումնասիրելով գազերի լուծելիությունը հեղուկներում՝ էլեկտրոլիտների ներկայությամբ, գտել է հետնյալ օրինաչափությունը. գազերի լուծելիու-

թյունը էլեկտրոլիտներ պարունակող հեղուկներում փոքրանում է: էլեկտրոլիտների առկայությամբ գազերի լուծելիության փոքրացման պատճառ է հանդիսանում էլեկտրոլիտի իոնների հիդրատացումը, որի հետնանքով փոքրանում է լուծիչի ազատ մոլեկուլների քանակը, որը բերում է լուծելիության փոքրացմանը: Այստեղից հետնում է, որ օդի լուծելիությունը գետերում ն քաղց195

րահամ լճերում ավելի մեծ է, քան ծովերում ն օվկիանոսներում:

Հենրիի, Դալտոնի ն Սեչենովի օրենքների կենսաբանական նշանակությունը: Վերոհիշյալ օրենքները գործնական մեծ նշանակություն ունեն ինչպես քիմիայում, այնպես էլ բժշկության մեջ: ճնշման փոփոխության դեպքում գազերի լուծելիության փոփոխությունը արյան մեջ կարող է բերել ծանր հետնանքների: Կեսոնային հիվանդությունը, որից սովորաբար տառապում են ջրասուզակները, Հենրիի օրենքի արդյունքն է: Ջրավազանների խորքերում ճնշումը մթնոլորտայինի նկատմամբ մեծանում է, որը բերում է գազերի լուծելիության մեծացմանը: Ծովի խորքում մոտ 40 մետրի վրա ընդհանուր ճնշումը մեծանում է մոտ 4 անգամ ն կազմում է մոտ 400 կՊա: Համաձայն Հենրիի օրենքի՝ ազոտի լուծելիությունը արյան պլազմայում մեծանում է 4 անգամ՝ համեմատած ծովի մակերնույթի հետ: Եթե ջրասուզակին ծովի խորքից արագ բարձրացնում են ծովի մակերնույթ, ապա նրա թոքերում ճնշումը կտրուկ ընկնում է, որի հետնանքով զգալիորեն փոքրանում է գազերի լուծելիությունը արյան պլազմայում: Այդ դեպքում գազերի մի մասը արյունից անջատվում է բշտիկների ձնով, որոնք կարող են խցանել տարբեր օրգանների ն հյուսվածքների մազատար անոթները: Դա կարող է բերել ծանր հետնանքների, նույնիսկ մահվան: Նման պատկեր կարող է առաջանալ օդաչուների սկաֆանդրների, ինքնաթիռների սրահների ն այլ ապարատների ապահերմետացումից: Վերջին ժամանակներս գազային փտախտի (գանգրենա) ն այլ հիվանդությունների բուժման համար, երբ միկրոբները կուտակվում են մահացած հյուսվածքներում, կիրառում են հիպերբարիկ օքսիգենացիա, այսինքն՝ հիվանդին տեղավորում են թթվածնի բարձր ճնշումով բարոկամերայում: Այդ դեպքում լավանում է հյուսվածքների սնուցումը թթվածնով, որը հաճախ դրական արդյունք է տալիս: Սեչենովի օրենքի համաձայն՝ ոչ միայն էլեկտրոլիտները, այլն սպիտակուցները, լիպիդները ն այլ նյութերը, որոնց քանակները արյան մեջ փոփոխվում են որոշակի սահմաններում, կարող են վճռորոշ ազդեցություն ունենալ արյան մեջ թթվածնի ն ածխաթթու գազի լուծելիության վրա:

5.5.2. ՊԻՆԴ ՆՅՈՒԹԵՐԻ ԼՈՒԾԵԼԻՈՒԹՅՈՒՆԸ

Պինդ նյութերը ջրում լուծելիս էնտրոպիան աճում է Ճ5 » 0 : Այստեղ լուծման ջերմաստիճանը հիմնականում ՃH » 0 , քանի որ բյուրեղացանցի քայքայման վրա ավելի շատ էներգիա է ծախսվում, քան անջատվում է սոլվատացման (հիդրատացման) ժամանակ: Այսպիսով, որպեսզի լուծումը լինի ինքնակամ ՃՕ հետնյալ պայմանը՝ ՃH

0 , անհրաժեշտ է

7Ճ5 , ինչը ավելի լավ է կատարվում բարձր

գ 100 գ ջրում

ջերմաստիճաններում: Այսպիսով՝ պինդ նյութերը հեղուկներում ավելի լավ են լուծվում տաքացնելիս: Լուծելիության կապը ջերմաստիճանի հետ հարմար է արտահայտել գրաֆիկորեն՝ լուծելիության. կորերի միջոցով, որի երեք բնորոշ ձները բերված են գծագրում:

NaՇl լուծելիությունը ջերմաստիճանից կախված շատ դանդաղ է աճում, իսկ ՃNՕ3 -ինը՝ շատ կտրուկ: Ավելի Ինչպես երնում է`

բարդ տեսք ունի նատրիումի սուլֆատի լուծելիության կորը: 32,4

նրա բյուրեղահիդրատը՝ Na 2 5Օ4 10 H 2 Օ կորցնում է բյուրեղաջուրը` վեր ածվելով անջուր աղի՝ Na 2 5Օ4 : Դրան համապատասխանում է

կորի բեկումը գրաֆիկի վրա: Այսինքն, լուծելիության կորը տվյալ

դեպքում իրենից երկու առանձին կոր է ներկայացնում: Մինչն 32,4 Շ հագեցած լուծույթը հավասարակշռության մեջ է գտնվում Na 2 5Օ4 10 H 2 Օ նստվածքի հետ, իսկ այդ ջերմաստիճանից բարձր՝ անջուր Na 2 5Օ4 -ի հետ: Լուծելիության կորի կտրուկ փոփոխությունը կապված է նշված միացությունների (բյուրեղահիդրատի ն անջուր աղի) տարբեր լուծելիությունների հետ: Լուծելիության փոփոխությունը՝ կախված ջերմաստիճանից, հաճախ օգտագործում են նյութերի մաքրման համար` վերաբյուրեղացման միջոցով: Օրինակ, եթե ունենք աղ, որը պարունակում է խառնուկներ, ապա այն լուծում են ջրում տաքացման պայմաններում` ստանալով հագեցած լուծույթ: Վերջինս սառեցնելիս աղի զգալի քանակը անջատվում է մաքուր նստվածքի ձնով, որը զերծ է խառնուկներից, քանի որ վերջիններս նույնիսկ սառեցման պայմաններում հագեցած լուծույթ չեն առաջացնում ն մնում են լուծույթում: Այսպես կրկնելով մի քանի անգամ` հնարավոր է լինում աղը համարյա լիովին մաքրել խառնուկներից: Այս մեթոդով (վերաբյուրեղացում) հնարավոր է լինում մաքրել այն պինդ նյութերը, որոնց լուծելիությունը զգալիորեն է կախված ջերմաստիճանից: Եթե նյութի լուծելիությունը ջերմաստիճանից թույլ է կախված, ապա վերաբյուրեղացմամբ հնարավոր չէ այն մաքրել խառնուկներից: Այդ տեսակի նյութերի մաքրումը կատարում են հագեցած լուծույթի գոլորշիացումով: Ջրի մի մասի հեռացումից հետո մաքրվող նյութի որոշ քանակը լուծույթից անջատվում է բյուրեղների ձնով, իսկ խառնուկները մնում են լուծույթում: Պինդ նյութերը ջրում լուծելիս համակարգի ծավալը համարյա չի փոխվում, այդ պատճառով ճնշումը գործնականորեն չի ազդում լուծելիության վրա: Միայն շատ բարձր ճնշումների դեպքում է այդ ազդեցությունը նկատելի դառնում: Այսպես, օրինակ, ճնշումը մինչն 106 ԿՊա բարձրացնելիս NH 4 NՕ3 -ի լուծելիությունը ջրում պակասում է համարյա երկու անգամ:

5.5.3. ՀԵՂՈՒԿՆԵՐԻ ՓՈԽԱԴԱՐՁ ԼՈՒԾԵԼԻՈՒԹՅՈՒՆԸ

Հեղուկը հեղուում լուծելիս համակարգի էնտրոպիան աճում է Ճ5 լուծմ » 0 : Լուծման ջերմությունը կարող է ն՛ դրական, ն՛ բացասական լինել, հնարավոր է այնպիսի դեպք, երբ

ՃH լուծմ

0 (իդեալական

լուծույթներ): Լուծույթի ծավալը կարող է տարբերվել լուծիչի ն լուծվող նյութերի գումարյալ ծավալներից՝ ՃVլուծմ » 0 կամ ՃVլուծմ 0 : Հանդիպում են դեպքեր, երբ դեպքերում

ՃՕլուծմ

ՃVլուծմ

0 (իդեալական լուծույթներ): Բոլոր

Հեղուկների փոխադարձ լուծելիությունը լինում է` - անսահմանափակ (ջուր-սպիրտ): - սահմանափակ (ջուր-էթեր): - գործնականորեն անլուծելի (ջուր-բենզոլ): Անսահմանափակ լուծման ժամանակ հեղուկ լուծույթները հոմոգեն են բաղադրիչների ցանկացած կոնցենտրացիայի դեպքում: Սահմանափակ լուծման դեպքում լուծույթը կարող է լինել միաֆազ (չհագեցած լուծույթ) կամ կոնցենտրացիաների որոշակի միջակայքերում բաժանվել երկու ֆազերի, որոնցից յուրաքանչյուրը մեկ բաղադրիչի հագեցած լուծույթն է մյուսում: Բաղադրիչների փոխադարձ լուծելիությունը ջերմաստիճանի բարձրացումից կամ ցածրացումից կարող է մեծանալ: Առաջին դեպքում հնարավոր է ջերմաստիճանի վերին, իսկ երկրորդ դեպքում՝ ներքին կրիտիկ կետերի գոյություն, որոնց դեպքում երկֆազ (հետերոգեն) հեղուկ-հեղուկ համակարգը անցնում է միաֆազ (հոմոգեն) համակարգի, այսինքն՝ սահմանափակ լուծելիությունը վեր է ածվում անսահմանափակի: Կան համակարգեր, որոնք ունեն ն՛ վերին, ն՛ ներքին կրիտիկ կետեր (ջուր-նիկոտին): Ներքին կրիտիկ կետով համակարգեր հազվադեպ են հանդիպում, օրինակ` ջուր-դիէթիլամին: Վերին կրիտիկ կետով համակարգի օրինակ է հեքսան-անիլինը: Վերին կամ ներքին կրիտիկական կետերի առկայությունը որոշվում է Լե-Շատելյեյի սկզբունքով: Եթե լուծման գործընթացը ուղեկցվում է էնթալպիայի աճմամբ ՃH լուծման » 0 (ջերմակլանիչ), ապա լուծելիությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացումից, ն համակարգը կունենա վերին կրիտիկ կետ: Եթե լուծման ջերմային

էֆեկտը ջերմաստիճանից կախված փոխում է իր նշանը, ապա համակարգում հնարավոր է ն՛ վերին, ն՛ ներքին կրիտիկ կետերի առկայությունը: Հեղուկների փոխադարձ լուծելիության կապը ջերմաստիճանի հետ քննարկենք ջուր-եթեր (գ 100 գ լուծույթում) համակարգում.

Ջերմաստիճան, Ջուրը եթերում (եթերային շերտ) Եթերը ջրում (ջրային շերտ)

1,0

1,1

1,2

1,3

1,5

1,7

1,8

2,0

2,2

8,7

6,5

5,1

4,5

4,1

3,7

3,2

2,8

Բերված տվյալները ցույց են տալիս, որ ջերմաստիճանը բարձրացնելիս ջրի լուծելիությունը եթերում աճում է, իսկ եթերինը ջրում՝ նվազում է: Քննարկենք վերին կրիտիկ կետով համակարգերի լուծման դիագրամը` կախված ջերմաստիճանից: Եթե անիլինը ( Շ 6 H 5 NH 2 ) ն հեքսանը ( Շ 6 H 14 ) լուծենք իրար մեջ սենյակային ջերմաստիճանում, ապա կառաջանա հեղուկների երկու շերտ (հետերոգեն համակարգ): Ներքին շերտը ներկայացնում է անիլինի հագեցած լուծույթը հեքսանում, իսկ վերինը` հեքսանի հագեցած լուծույթը անիլինում (անիլինի խտությունը հեքսանից մեծ է): Ջերմաստիճանը բարձրացնելիս անիլինի ն հեքսանի փոխադարձ լուծելիությունը մեծանում է: Դա պայմանավորված է Լե-Շատելյեի սկզբունքով, քանի որ դրանց լուծման գործընթացը ջերմակլանիչ է ( ՃH լուծմ » 0 ): Լուծելիությունը մեծանում է մինչն որոշակի կրիտիկ ջերմաստիճան, որից հետո սահմանափակ լուծելիությունը վեր է ածվում անսահմանափակի, ն համակարգը դառնում է հոմոգեն: Հեքսանի ն անիլինի խառնուրդի բաղադրությունը հարմար է արտահայտել

բաղադրիչների

մոլյար

բաժիններով`

փոխվում են 0-ից մինչն 1: Այդ դեպքում՝

2 (Շ 6 H 14 )

2 (Շ 6 H 5 NH 2 ) 1 կամ

2 (Շ 6 H 14 ) 1 - 2 (Շ 6 H 5 NH 2 ) :

2 i , որոնք

Դրանց փոխադարձ լուծման դիագրամը՝ կախված ջերմաստիճանից կունենա հետնյալ տեսքը.

4Շ8 կորը որոշում է հավասարակշռված երկֆազ համակարգի բաղադրությունը: 1- Երկֆազ հետերոգեն մարզ 2,3- Սահմանափակ լուծելիությամբ հոմոգեն մարզեր 4 -Բաղադրիչների անսահմանափակ լուծելիությամբ մարզ Շ - լուծման կրիտիկ կետ, տվյալ դեպքում վերին ( 7կրիտիկ.

333Ճ , 2 (Շ 6 H 14 )

0,45 :

Համակարգերի մեծամասնության համար միախառնման կրիտիկական ջերմաստիճանները (վերին կամ ներքին) փորձնական պայմաններում գործնականորեն չեն կարող իրականացվել, ն լուծելիությունը լինում է կամ սահմանափակ, կամ անսահմանափակ (նշված պայմաններում):

5.6. ԲԱՇԽՄԱՆ ՕՐԵՆՔ: ԼՈՒԾԱՀԱՆՈՒՄ

Եթե երկու իրար չխառնվող հեղուկներից բաղկացած համակարգին ավելացվի մի երրորդ նյութ, որն ընդունակ է լուծվելու դրանցից յուրաքանչյուրում, ապա լուծված նյութը երկու հեղուկների մեջ կբաշխվի այդ հեղուկներից յուրաքանչյուրում ունեցած իր լուծելիությանը համեմատական կերպով: Այստեղից հետնում է բաշխման օրենքը, որի համաձայն՝ նյութը, որն ընդունակ է լուծվելու երկու իրար չխառնվող լուծիչներում, դրանց միջն բաշխվում է այնպես, որ այդ

լուծիչներում նրա կոնցենտրացիաների հարաբերությունը հաստատուն ջերմաստիճանում մնում է հաստատուն՝ անկախ լուծված նյութի ընդհանուր քանակից.

Շ1 Շ2

Ճ:

Այստեղ Շ1 -ը ն Շ 2 -ը լուծված նյութի կոնցետրացիաներն են առաջին ն երկրորդ լուծիչներում,

Ճ -ն՝ այսպես կոչված, բաշխման

գործակիցն է: Այսպես, յոդի բաշխման գործակիցը ջրի ն քլորոֆորմի միջն հավասար է 130-ի: Եթե լուծված յոդ պարունակող ջրին ավելացվի նրա մեջ չլուծվող քլորոֆորմ, թափահարվի ն թողնվի շերտավորման, ապա հավասարակշռություն ստեղծվելուց հետո յոդի կոնցենտրացիան քլորոֆորմում 130 անգամ ավելի մեծ կլինի, քան ջրում՝ անկախ լուծված յոդի ընդհանուր քանակից: Այսպիսով, քլորոֆորմի միջոցով կարելի է ջրից կորզել նրանում լուծված յոդի գերակշռող մասը: Լուծիչից՝ մի երկրորդ լուծիչի միջոցով, որը չի խառնվում առաջինի հետ, լուծված նյութի անջատման այսպիսի եղանակը կոչվում է լուծահանում կամ էքստրակցիա: էքստրակցիան հիմնված է բախման օրենքի վրա ն լայն կիրառություն ունի լաբորատոր պրակտիկայում ն քիմիական արդյունաբերությունում:

5.7. ԻԴԵԱԼԱԿԱՆ ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐ: ՌԱՈՒԼԻ ՕՐԵՆՔԸ

Թերմոդինամիկական տեսանկյունից լուծույթները բաժանվում են իդեալական ն ոչ իդեալական լուծույթների: Տարանջատում են նան ծայրահեղ նոսր լուծույթներ հասկացությունը: Իդեալական են կոչվում այն լուծույթները, որոնցում լուծիչի (1) ն լուծված նյութի (2) միջմոլեկուլային փոխազդեցության ուժերը (էներգիաները) համարյա նույնն են՝ F1-1 F2 - 2 F1- 2 , որտեղ F1-1 ՝–ը լուծիչի մոլեկուլների միջն փոխազդեցության ուժերն են, F2- 2 ՝–ը նույնը լուծված նյութի մոլեկուլների համար, F1- 2 -ը՝ լուծիչի ն լուծված նյութի մոլեկուլների փոխազդեցության ուժերն են, այսինքն՝ սոլվատացման (հիդրատացման) էներգիան: Հեղուկ լուծույթները կարող են իդեալական լինել միայն այն դեպքում, երբ լուծիչը ն լուծվող նյութը հեղուկ են, որոնց մոլեկուլները

իրար նման են բնեռայնությամբ, կառուցվածքով, քիմիական բաղադրությամ., օրինակ բենզոլը ն տոլուոլը, հեղուկ ածխաջրածինների իզոմերները ն այլն: Այդպիսի նյութերի միախառնումը չի ուղեկցվում ջերմային էֆեկտով ( H lուծման 0 ) ն ծավալի փոփոխությամբ ( Vlուծման

0 ):

Հեղուկ լուծույթները հավասարակշռության մեջ են գտնվում լուծիչի ն լուծված նյութերի հագեցած գոլորշիների հետ, որոնց պարցիալ ճնշումների գումարը հավասար է լուծույթի վրա գտնվող գոլորշիների ընդհանուր ճնշմանը՝ P1

P : Իդեալական լուծույթ-

ների դեպքում բաղադրիչների գոլորշիների պարցիալ ճնշումները ենթարկվում են Ռաուլի օրենքին:

Լուծիչ

Լուծված նյութ

P20 x 2

P10 ն P20 - մաքուր

բաղադրիչների հագեցած գոլորշիների ճնշումն են տվյալ ջերմաստիճանում:

x1 ն x 2 - բաղադրիչների մոլային բաժիններն են:

Հնարավոր են դեպքեր, երբ լուծույթը իդեալական է, մինչդեռ նրա վրա գտնվող գազային ֆազը իդեալական չէ: Այդ դեպքում Ռաուլի օրենքում պարցիալ ճնշումները փոխարինում են պարցիալ ֆուգիտիվությամբ (ցնդելիությամբ).

f 10 x1 ն f 2

f 20 x 2

Գրաֆիկորեն Ռաուլի օրենքները արտահայտվում են հետնյալ ձնով`

coո5t

Ք1 Ք2

Ք10

coո5t f

Ք20

Ք2

կամ

f1 f2

f10 f20

f1 Ք1

լուծույթի

0 բաղադրությունը x2

5.8. ՈՉ ԻԴԵԱԼԱԿԱՆ ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐ:

ՇԵՂՈՒՄՆԵՐԸ ՌԱՈՒԼԻ ՕՐԵՆՔԻՑ

Գործնականում հանդիպող լուծույթների մեծամասնությունը իդեալական չէ: Դրանք Ռաուլի օրենքից շեղումներ են տալիս (դրական կամ բացասական), որոնք պայմանավորված են միջմոլեկուլային փոխազդեցությունների ( F11, F22 ն F12 ) փոխհարաբերությամբ: ա) Դրական շեղումներով լուծույթներ: Եթե F11 » F12

F22 , ապա սոլվատացումը շատ թույլ է արտա-

հայտված, որի հետնանքով լուծիչի ն լուծվող նյութի մոլեկուլները իրարից կարծես թե «վանվում » են, լուծույթի առաջացումը ուղեկցվում է ծավալի ընդարձակումով ( Մ » 0 ) ն ջերմության կլանմամբ ( H » 0 ): Դրա հետնանքով բաղադրիչների գոլորշիների պարցիալ ճնշումները մեծանում են Ռաուլի օրենքի համեմատությամբ (դրական շեղում):

coո5t

P10 , f10 P20 , f 20

Կետագծերով արտահայտված են Ռաուլի օրենքները:

«2 բ) Բացասական շեղումներով լուծույթներ: Եթե F11

F12 » F22 , ապա տարատեսակ մոլեկուլները իրար

ավելի ինտենսիվ են ձգում, քան միատեսակ մոլեկուլները (սոլվատացում, կոմպլեքսագոյացում, դիպոլների փոխազդեցություն ն այլն), լուծույթի առաջացումը ուղեկցվում է ջերմության անջատմամբ ( ՃH 0 ) ն ծավալի կրճատումով ( V 0 ): Լուծույթում ազատ մասնիկների քանակը փոքրանում է, որը բերում է բաղադրիչների պարցիալ ճնշումների ն ընդհանուր ճնշման փոքրացմանը` Ռաուլի օրենքի համեմատությամբ (բացասական շեղում):

coո5t

Ք10 , f10

P20 , f 20

x1 1

Կետագծերով արտահայտված են Ռաուլի օրենքները գ) Հատուկ դեպքեր: » Հնարավոր են դեպքեր (հազվադեպ), երբ բաղադրության մի մասում նկատվում է դրական շեղում, մյուսում` բացասական, այսինքն՝ շեղումը փոխում է իր նշանը: » Որոշ համակարգերում, որտեղ բաղադրիչները իրարից խիստ են տարբերվում քիմիական բնույթով, բայց ունեն հագեցած գոլորշիների ճնշման մոտ արժեքներ, կարող են նկատվել Ռաուլի օրենքից առանձնակի խիստ շեղումներ: Այդ դեպքում լուծույթի որոշակի բաղադրության համար ընդհանուր ճնշման կորերի վրա առաջանում են մաքսիմումներ (դրական շեղումների դեպքում) կամ մինիմումներ (բացասական շեղումների դեպքում), որոնք կոչվում են էքստրեմալ կետեր կամ էքստրեմումներ: Այդպիսի հեղուկ խառնուրդները (լուծույթները) կոչվում են ազեոտրոպներ: Դրանք չի կարելի թորման միջոցով բաժանել առանձին բաղադրիչների: » Եթե Ռաուլի օրենքից դրական շեղումները ավելի են մեծանում, ապա բաղադրիչների անսահմանափակ լուծելիությունը վերանում է, ն լուծույթը բաժանվում է երկու ֆազի, այսինքն բաղադրիչները իրար մեջ լուծվում են սահմանափակ: Ոչ իդեալական լուծույթների համար կոնցենտրացիաները փոխարինվում են ակտիվությամբ (a): Օրինակ: Ռաուլի օրենքում՝ P1 ամենաընդհանուր դեպքում՝ f 1

P10 a1 ¨ P2

f10 a1 ն f 2

P20 a 2 կամ

f 20 a 2 :

5.9. ՈՉ ԻԴԵԱԼԱԿԱՆ ԽԻՍՏ ՆՈՍՐ ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐ:

ՀԵՆՐԻԻ ՕՐԵՆՔԸ

Լուծված նյութի քանակը ( x 2 ) այնքան քիչ է, որ գործնականորեն չի ազդում լուծիչի հատկություների վրա, ն լուծիչի գոլորշիների

P10 x1 (f1

ճնշումը ենթարկվում է Ռաուլի օրենքին՝ P1

f 10 x1 ):

Լուծված նյութի գոլորշիների ճնշումը Ռաուլի օրենքին չի ենթարկվում, այլ ենթարկվում է Հենրիի օրենքին.

Ճ 2 x2

որտեղ Ճ 2 -ը կոչվում է Հենրիի գործակից, այն հավասար չէ P2 - ին (Ճ 2 » P2 ) : Եթե Ճ 2

P20 , ապա կստանայինք Ռաուլի

օրենքը: նոսր լուծույթ

Շoո5t

P20

«2

x1 1

- - - - Ռաուլի օրենքը, Հենրիի օրենքը:

«2-ը գտնում են Ք2 կորին նոսր տիրույթում շոշափող տանելով մինչն x2Հ1 ուղղահայացին հատվելը: Տվյալ դեպքում Ճ 2

P20 (Ռա-

ուլի օրենքից բացասական շեղում, իսկ Հենրիի օրենքից` դրական): Եթե ոչ իդեալական լուծույթը Ռաուլի օրենքից դրական շեղում է տալիս, ապա Հենրիի օրենքից կտա բացասական շեղում ( Ճ 2 » P2 ):

5.10. ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐԻ ԿՈԼԻԳԱՏԻՎ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Լուծույթներն ունեն մի շարք հատկություններ, որոնք կախված չեն լուծված նյութի տեսակից, այլ՝ միայն լուծված նյութի մասնիկների քանակից (կոնցենտրացիայից): Այդպիսի հատկությունները կոչվում են

կոլիգատիվ: Այդպիսի հատկությունների թվին են պատկանում` ա) լուծույթի վրա հագեցած գոլորշիների ճնշման նվազումը մաքուր լուծիչի համեմատությամբ՝ ՃP1 , բ) լուծույթի սառեցման ջերմաստիճանի իջեցումը մաքուր լուծիչի համեմատությամբ՝ 7 սառ. , գ) լուծույթի եռման ջերմաստիճանի բարձրացումը մաքուր լուծիչի համեմատությամբ՝ 7եռմ.. : դ) Օսմոտիկ ճնշման արժեքը: Նախապես քննարկենք առաջին երեք երնույթները, որոնք սերտորեն կապված են իրար: Եթե լուծիչում լուծված է չցնդող նյութ, ապա լուծույթի վրա հագեցած գոլորշիների ճնշումը՝ P1 , նվազում է մինչն P1 , P1 - P1

ՃP :

Այդ հանգամանքը բերում է եռման ջերմաստիճանի բարձրացմանը ( 7եռմ.. ) ն սառեցման ջերմաստիճանի նվազմանը ( 7սառ. ): Դա բացատրվում է նրանով, որ ցանկացած հեղուկ եռում է այն ջերմաստիճանում, երբ նրա հագեցած գոլորշիների ճնշումը հավասարվում է արտաքին (մթնոլորտային) ճնմանը ն սառչում (բյուրեղանում) է այն ջերմաստիճանում, երբ իր հագեցած գոլորշիների ճնշումը հավասարվում է իրեն համապատասխանող պինդ ֆազի հագեցած գոլորշիների ճնշմանը: Քննարկենք այդ դեպքը ջրի վիճակի դիագրամով.

Ռաուլն ուսումնասիրել է այդ հատկությունները ն չցնդող ոչ էլեկտրոլիտների խիստ նոսր լուծույթների համար գտել է հետնյալ օրինաչափությունները. ա) ՃP1

P10 - P1

x 2 P10 , x 2 – լուծված նյութի մոլային

բաժինն է: Հաճախ

ՃP1 անվանում է են հագեցած գոլորշիների հարաբեP10

րական նվազում: Հաճախ ինդեքսները կարելի է բաց թողնել ն Ռաուլի օրենքն արտահայտվում է հետնյալ կերպ` բ)

7սառ

7սառ - 7սառ

ՃP P

Ճ ո:

ո -ը լուծված նյութի մոլալությունն է, Ճ -ն կրիոսկոպիկ հաստատունը: գ)

7եռմ

7եռմ - 7եռմ

E ո

E -ն էբուլիոսկոպիկ հաստատունն է:

Կրիոսկոպիկ ն էբուլիոսկոպիկ հաստատուննրը կախված են միայն լուծիչի բնույթից`

R7սառ M , ՃH հալմ 1000

R7եռմ M : H եռմ 1000

M - լուծիչի մոլեկուլային զանգվածը, H հալմ - լուծիչի հալման ջերմություն, H եռմ - լուծիչի եռման ջերմություն: Որոշ հեղուկների կրիոսկոպիկ ն էբուլիոսկոպիկ հաստատունների արժեքները բերված են աղյուսակում: Լուծիչ Ջուր էթանոլ Բենզոլ Քլորոֆորմ Նիտրոբենզոլ Նավթալին Քացախաթթու Ածխածնի տետրաքլորիդ Կամֆորա

Ճ , կգն կելվինն մոլ-1

E , կգն կելվինն մոլ-1

0.516 1.22 2.57 3.63 5.27 5.65 2.93 5.02 6.09

1.86 1.99 5.12 4.68 6.3 6.8 3.9 29.8 40.0

Վերոհիշյալ կոլիգատիվ հատկությունները գործնական նշանակություն ունեն: Դրանց վրա են հիմնված հետազոտման կրիոսկոպիական ն էբուլիոսկոպիական մեթոդները:: Կրիոսկոպիան հետազոտման ֆիզիկաքիմիական մեթոդ է, որը հիմնված է սառեցման ջերմաստիճանների որոշման վրա: Այն օգտագործում են լուծված նյութի մոլեկուլային զանգվածները որոշելու համար.

Ճ ո2 1000 , Ճ7սառ ո1

որտեղ M 2 –ը լուծված նյութի մոլեկուլային զանգվածն է:

ո 2 –ը՝ լուծված նյութի զանգվածը, ո1 –ը՝ լուծիչի զանգվածը: Սովորաբար ընտրվում է մեծ կրիոսկոպիկ հաստատուն ունեցող

լուծիչ, օրինակ՝ կամֆորա: Այդ մեթոդը (Ռաստի մեթոդ) լայն կիրառություն ունի օրգանական քիմիայում: Մասնավորապես, եթե լուծույթում տեղի է ունենում մոլեկուլների դիսոցում կամ ասոցում, ապա մասնիկների քանակը տվյալ կոնցենտրացիայի դեպքում կավելանա կամ կպակասի: Դա 7սառ. մեծացմանը կամ փոքրացմանը, ն մոլեկուլային կբերի զանգվածի որոշումը կդառնա անհնարին: Սակայն, եթե լուծված նյութի մոլեկուլային զանգվածը հայտնի է, ապա կարելի է որոշել դիսոցման կամ ասոցման աստիճանը՝ օ : Անհրաժեշտ է նշել, որ կրիոսկոպիան ճիշտ արդյունքներ է տալիս, եթե սառեցման ժամանակ լուծույթից անջատվում է մաքուր պինդ լուծիչը: Հանդիպում են դեպքեր, երբ սառեցման ժամանակ լուծույթից անջատվում են լուծիչի ն լուծված նյութի փոփոխական բաղադրությամբ պինդ լուծույթները: Այդ դեպքում հնարավոր է, որ 7սառ. 0 կամ սառեցման ջերմաստիճանը նույնիսկ աճի: Պարզ է, որ նման դեպքերում կրիոսկոպիական հետազոտություններ հնարավոր չէ կատարել: Կրիոսկոպիան, բացի մոլեկուլային զանգվածների որոշումից, հնարավորություն է տալիս որոշելու լուծիչի ն լուծված նյութերի ակտիվությունները, օրգանական միացությունների մաքրությունը ն այլն: էբուլիոսկոպիան ֆիզիկաքիմիական մեթոդ է, որը կիրառվում է լուծույթների եռման ջերմաստիճանների որոշման միջոցով զանազան հաշվարկներ կատարելու համար: էբուլիոսկոպիան օգտագործում են լուծված նյութերի մոլեկուլային զանգվածների որոշման համար, լուծիչի ն լուծված նյութերի ակտիվությունների, էլեկտրոլիտների դիսոցման աստիճանների որոշման համար: էբուլիոսկոպիան ավելի քիչ է օգտագործվում, քան կրիոսկոպիան, քանի որ եռման ջերմաստիճանների ճշգրիտ որոշումը ավելի դժվար է, քան սառեցման ջերմաստիճանների որոշելը:

5.11. ՕՍՄՈՍ: ՕՍՄՈՏԻԿ ճՆՇՈՒՄ

Կենդանական ն բուսական օրգանիզմներում, ինչպես նան փորձարարական ուսումնասիրություններում, գոյություն ունեն ն կիրառվում են կիսաթափանցիկ միջնապատեր` մեմբրաններ, որոնք իրարից բաժանում են տարբեր կոնցենտրացիայի լուծույթներ կամ լուծիչը լուծույթից: Մեմբրանները տարբերվում են կառուցվածքով, բաղադրությամբ, անցքերի չափերով ն այլն: Դրանք կարող են լինել կենդանական (միզապարկ), բուսական ծագման (բջջի թաղանթ) ն արհեստական (ցելոֆանի, կոլոդիումի թաղանթներ): Դրանց մի մասը թափանցելի են միայն լուծված նյութի համար, մյուսները` միայն լուծիչի մոլեկուլների համար: Երկրորդ տիպի մեմբրանների առկայությունը պայմանավորում է լուծույթներում օսմոսի երնույթը:

Օսմոսը լուծիչի մոլեկուլների միակողմանի դիֆուզիան է կիսաթափանցիկ մեմբրանի միջով: Օսմոսը ինքնակամ գործընթաց է, որն ընթանում է մեմբրանով բաժանված լուծույթների կոնցենտրացիաների հավասարեցման ուղղությամբ՝ լուծիչի մոլեկուլների տեղափոխության հաշվին:

Ջրի դիֆուզիան մեմբրանի միջով կուղեկցվի նրա մակարդակի փոփոխությամբ՝ անոթի ձախ մասի իջեցմամբ ն աջ մասի բարձրացմամբ: Արդյունքում անոթի աջ մասում կառաջանա օսմոսին հակազդող ուժ, որը պայմանավորված է հեղուկների մակարդակների տարբերությամբ. այն, ինչպես հայտնի է, կոչվում է հիդրոստատիկ ճնշում: Օսմոսը արգելակելու համար հարկավոր է ավելի խիտ լուծույթին արտաքինից լրացուցիչ ճնշում գործադրել՝ թվապես հավասար

հիդրոստատիկ ճնշմանը՝ Pհ

քgհ, որտեղ ք -ն հեղուկի խտությունն է,

հ -ը` հեղուկի սյան բարձրությունը, g -ն` ազատ անկման արագացումը: Հեղուկի սյան հիդրոստատիկ ճնշումը (լրացուցիչ) հավասարակշռության դեպքում թվապես հավասար է լուծույթի օսմոտիկ ճնշմանը` : Վանտ-Հոֆֆը ուսումնասիրել է օսմոսի երնույթի քանակական օրինաչափությունները ն ոչ էլեկտրոլիտների նոսր լուծույթների համար պարզել, որ օսմոտիկ ճնշման արժեքն ուղիղ համեմատական է ջերcR7 , որտեղ c -ն մոլամաստիճանին ու կոնցենտրացիային. յին կոնցենտրացիան է [մոլ/լ], R -ը՝ գազային հաստատունն է, 7 -ն` բացարձակ ջերմաստիճանը: Այն լուծույթները, որոնք ունեն օսմոտիկ ճնշման նույն արժեքները, կոչվում են իզոտոնիկ լուծույթներ: Օրինակ, 0,859 NaՇl լուծույթը

ջրում 37 Շ ունի նույն օսմոտիկ ճնշումը, ինչ-որ արյունը (7,8 գ105 Պա): Այդպիսի լուծույթը կոչվում է ֆիզիոլոգիական լուծույթ ն լայնորեն կիրառվում է կենսաբանության ու բժշկության մեջ: Օսմոսը խիստ կարնոր գործընթաց է հանդիսանում կենսաբանական օբյեկտներում: Կենդանական ն բուսական հյուսվածքների բջիջների միջնապատերը օժտված են մեմբրանային հատկությամբ, որը ն ապահովում է օրգանիզմների համար խիստ կարնոր օսմոտիկ երնույթներ: Բույսերում օսմոսը մազատարային ուժերի հետ միասին ապահովում է ջրի ն սննդարար լուծույթների ներծծումը հողից: Բջջից դուրս տարբեր բաղադրիչների կոնցենտրացիաների փոփոխությունը բերում է ներբջջային օսմոտիկ ճնշման փոփոխությանը: Դա իր հերթին կարող է բերել բջիջների գործունեության խախտումներին` ընդհուպ մինչն վերջիններիս լիովին քայքայմանը («օսմոտիկ շոկ»): Օնկոտիկ ճնշումը օսմոտիկ ճնշման մի մասն է, որը պայմանավորված է սպիտակուցների կոնցենտրացիայով: Քաղցի դեպքում այն փոքրանում է, քանի որ սպիտակուցների քանակը օրգանիզմում փոքրանում է: Դա կարող է խթանվել նան երիկամների հիվանդությունից: Այդ պայմաններում օրգանիզմում ջրի քանակի ավելացումը բերում է հյուսվածքների ջրակալմանը (այտուցում): Այդ դեպքում աղերի լուծույթների օգտագործումը կարող է միայն վատթարացնել վիճակը: Այս փաստերը կարելի է պարզաբանել բուսական կուլտուրաների մաքուր ջրում տեղադրելու օրինակով: Բջիջներում օսմոտիկ

ճնշման մեծացումը բերում է նրանց քայքայմանը (լիզիս), որը էրիթրոցիտների դեպքում կոչվում է հեմոլիզ: Լուծույթները, որոնց օսմոտիկ ճնշումը ավելի փոքր է, քան արյանը, կոչվում են հիպոտոնիկ:: Միննույն ժամանակ աղերի խիտ լուծույթներում նկատվում է բջիջների կնճռոտում ն ֆունկցիաների խախտում: Այդպիսի լուծույթները, որոնց օսմոտիկ ճնշումը արյունից բարձր է, կոչվում են հիպեր-

տոնիկ: Օրինակ՝ աղի կամ շաքարի կոնցենտրացիայի ավելացումը բերում է միկրոօրգանիզմների ոչնչացմանը՝ միջբջիջային օսմոտիկ ճնշման ավելացման պատճառով, ինչն օգտագործվում է մթերքների պահածոյացման ժամանակ:

5.12. ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐԸ ԲՆՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ

Բնության մեջ լուծույթները խիստ կարնոր դեր են կատարում: Բավական է ասել, որ լուծույթներով է պայմանավորված կյանքի առաջացումը Երկրի վրա: Օրգանիզմներում լուծույթներ են հանդիսանում արյունը, լիմֆան, թուքը, ստամոքսահյութը ն այլն: Լուծույթներում է ընթանում կենսաքիմիական ռեակցիաների ճնշող մեծամասնությունը: Լուծույթների ձնով են սննդարար նյութերը ներմուծվում օրգանիզմ ն դուրսմղվում օրգանիզմից շլակների ձնով: Լուծույթները հանդիսանում են կենսաբանական բաղադրիչների, դեղամիջոցների ն այլնի փոխադրիչներ օրգանիզմում: Լուծույթների ձնով մենք բնահող ենք մտցնում պարարտանյութեր, թունաքիմիկատներ:

ԳԼՈՒԽ 6. էԼԵԿՏՐՈԼԻՏՆԵՐԻ ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐ

էլեկտրոլիտներ են կոչվում այն նյութերը, որոնց հալույթները կամ լուծույթները հաղորդում են էլեկտրական հոսանք: էլեկտրոլիտների թվին են պատկանում թթուները, հիմքերը, աղերը: Այս միացությունների էլեկտրահաղորդականությունը պայմանավորված է դրանց էլեկտրոլիտիկ դիսոցման հաշվին առաջացած իոնների ուղղորդված շարժմամբ: էլեկտրոլիտիկ դիսոցման տեսությունը մշակել է շվեդացի գիտնական Ս. Արենիուսը, որի հիմնական դրույթները հետնյալն են` » էլեկտրոլիտիկ դիսոցումը լուծիչի բնեռային մոլեկուլների ազդեցությամբ լուծված նյութի մոլեկուլների (բյուրեղների) մասնատումն է տարանուն իոնների: » էլեկտրոլիտիկ դիսոցում է տեղի ունենում նան որոշ նյութերի հալույթներում: » էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ իոնները շարժվում են դեպի էլեկտրոդները, կատիոնները` բացասական լիցքավորված էլեկտրոդի (կատոդի) կողմը, անիոնները` դրական լիցքավորված էլեկտրոդի (անոդի) կողմը: Այդ պատճառով դրական լիցքավորված իոններն անվանում են կատիոններ, իսկ բացասական լիցքով իոնները` անիոններ: » Դիսոցման պրոցեսը դարձելի է: KaէՃո Ճո - : » Kaէ Իոնները լուծույթում գտնվում են սոլվատացված, իսկ ջրային լուծույթում` հիդրատացված վիճակում: Սոլվատացումը (հիդրատացումը) լուծված նյութերի իոնների փոխազդեցությունն է լուծիչի (ջրի) հետ: Սոլվատները (հիդրատները) կոմպլեքս միացություններ են, որոնք կազմված են իոնից ն դրան շրջապատող լուծիչի (ջրի) մոլեկուլներից: էլեկտրոլիտները, որոնց էլեկտրահաղորդականությունը պայմանավորված է իոնների շարժմամբ, համարվում են երկրորդ կարգի հաղորդիչներ, ի տարբերություն սովորական հաղորդիչների, որոնք առաջին կարգի հաղորդիչներ են: Վերջիններիս էլեկտրահաղորդականությունը պայմանավորված է մետաղների բյուրեղավանդակում գտնվող «ազատ» էլեկտրոններով (էլեկտրոնային գազ):

6.1. ԴԻՍՈՑՄԱՆ ԳՈՐԾԸՆԹԱՑԸ

Լուծիչի (ջրի) ազդեցությամբ էլեկտրոլիտիկ դիսոցման են ենթարկվում ինչպես իոնական կառուցվածքով միացությունները (աղերը, հիմքերը, կոմպլեքս միացությունները), այնպես էլ բնեռային մոլեկուլային կառուցվածք ունեցող նյութերը (թթուները): Քննարկենք այդ միացությունների դիսոցման մեխանիզմը: Երբ աղի, օրինակ` կալիումի քլորիդի, բյուրեղը հայտնվում է ջրի մեջ, ապա նրա մակերնույթին գտնվող իոնները դեպի իրենց են ձգում ջրի բնեռային մոլեկուլները (իոն-դիպոլային փոխազդեցություն): Ջրի բնեռային մոլեկուլները կալիումի իոնների կողմից ձգվում են իրենց բացասական բնեռներով, իսկ քլորիդ իոնների կողմից` դրական բնեռներով:

Ջրի կապված մոլեկուլները ենթարկվում են շարժվող մյուս մոլեկուլների հարվածներին, որոնք բյուրեղում իոնների ջերմային տատանումների հետ միասին բավարար են, որպեսզի իոնները բյուրեղից անջատվեն ն լուծույթ անցնեն: Իոնների առաջին շերտից հետո լուծույթ է անցնում հաջորդ շերտը, ն այսպես ընթանում է իոնական կառուցվածքով բյուրեղի աստիճանական լուծումը, որը միննույն ժամանակ էլեկտրոլիտիկ դիսոցում է, քանի որ լուծումն ուղեկցվում է տարանուն իոնների անջատմամբ: Այսպիսով, ջրային լուծույթում իոնները գտնվում են հիդրատացված վիճակում, սակայն, քանի որ հիդրատացված իոններին կապված ջրի մոլեկուլների թիվը որոշակի չէ, ապա էլեկտրոլիտիկ դիսոցման պրոցեսըո, որը պետք է արտահայտվեր

ՃՇl

- Ճ y) H 2Օ »

xH 2 Օ Շl - yH 2 Օ

հավասարմամբ, պարզեցնում են` առանց արձանագրելու իոնների հիդրատացումը` - Ճ ՃՇl »

Շl - :

Բնեռային մոլեկուլների դիսոցումն այլ կերպ է ընթանում: Ջրի մոլեկուլները, ձգվելով դեպի բնեռային մոլեկուլի ծայրերը, առաջացնում են նրա բնեռների հեռացում (դիպոլ-դիպոլային փոխազդեցություն), որն ավելի է բնեռացնում մոլեկուլին: Այդպիսի բնեռացումը, քննարկվող մոլեկուլի ատոմների տատանողական ջերմային շարժման, ինչպես նան դրան շրջապատող ջրի մոլեկուլների անընդհատ ջերմային շարժման հետ զուգակցված, ի վերջո հանգեցնում է բնեռային մոլեկուլի տրոհմանը իոնների:

Ինչպես ն իոնական բյուրեղի լուծման դեպքում, այդ իոնները նս հիդրատացված են: Այս դեպքում ջրածնի իոնը H (այսինքն` պրոտոնը) ամուր կապվում է մեկ մոլեկուլ ջրի հետ` առաջացնելով հիդրօքսոնիում իոն` H 3 Օ , սակայն սովորաբար գրվում է H : Ինչպես իոնական, այնպես էլ մոլեկուլային կառուցվածք ունեցող նյութերի դիսոցմանը նպաստում է լուծիչի մոլեկուլների բնեռայնությունը: Այդ պատճառով ոչ միայն ջուրը, այլն բնեռային մոլեկուլներից կազմված այլ հեղուկները (մրջնաթթու, էթիլ սպիրտ, ամոնիակ ն այլն) նույնպես իոնացնող լուծիչներ են ն այդ հեղուկներում լուծված աղերը, թթուները ն հիմքերը նույնպես դիսոցվում են իոնների: Քննարկենք էլեկտրոլիտիկ դիսոցման բնույթը ջրային լուծույթներում: Ցանկացած թթվի դիսոցման ժամանակ անպայման առաջանում են ջրածնի իոններ`

HՇl » H

HNՕ3 » H

ՇH 3ՇՕՕH » H

Շl NՕ3

ՇH 3 ՇՕՕ - :

Բազմահիմն թթուները դիսոցվում են աստիճանական, այսինքն փուլերով`

H5Օ4-

H 2 5Օ4 » H

H5Օ4- » H

5Օ4-

H 3 PՕ4 » H

H 2 PՕ4-

H 2 PՕ4- » H

HPՕ42-

HPՕ42- » H

PՕ43- :

Հիմքերը ջրում դիսոցվում են` առաջացնելով հիդրօքսիլ իոններ`

ՕH -

NaՕH » Na NH 4 ՕH » NH 4

ՕH - :

Բազմաթթու հիմքերը դիսոցվում են աստիճանական`

Շa ՕH

ՇaՕH

ՕH ՕH - :

Շa 2

Բազմափուլ դիսոցման պրոցեսներում նախորդ փուլում դիսոցման աստիճանը մեծ է, քան հաջորդում : »

Աղերի դիսոցումը:

Չեզոք աղերը դիսոցվում են մեկ փուլով`

4l 2 5Օ4 »

2 4l 3

35Օ42- :

Կրկնակի աղերը դիսոցվում են մեկ փուլով`

Ճ4l 5Օ4

4l 3

25Օ42- :

Թթվային աղերը դիսոցվում են աստիճանական` - Ճ ՃHՇՕ3 »

HՇՕ3-

HՇՕ3- » H

ՇՕ32- :

Հիմնային աղերը դիսոցվում են աստիճանական`

ՇaՕHՇl » ՇaՕH

ՇaՕH

Շa 2

Շl ՕH - :

Ամֆոտեր հիդրօքսիդների դիսոցումը երկակի բնույթ ունի: Դրանք, կախված միջավայրի բնույթից, դիսոցվում են` առաջացնելով կամ H իոններ, որը հատուկ է թթուներին, կամ ՕH հատուկ է հիմքերին.

M6Օ - » M6ՕH » M6

իոններ, որը

ՕH - :

Ամֆոտերության երնույթը բացատրվում է նրանով, որ միացություններում մետաղի ն թթվածնի միջն եղած կապի ամրությունը շատ քիչ է տարբերվում թթվածնի ն ջրածնի միջն եղած կապի ամրությունից: Հետնաբար, այստեղ դիսոցումը հնարավոր է երկու կապերի տեղում: Այսպիսով, ամֆոտեր էլեկտրոլիտի լուծույթում գոյություն ունի բարդ հավասարակշռություն, որին մասնակցում են ինչպես թթվային, այնպես էլ հիմնային տիպի դիսոցման վերջնանյութեր: Կոմպլեքս միացությունները (աղերը, թթուները, հիմքերը) դիսոցվում են աստիճանաբար: Առաջին փուլում առաջանում է արտաքին ոլորտը կազմող կոմպլեքս իոնը`

Ճ 2 |PtՇl 6 | » 2K

|PէԸl 6 | 2- :

Հաջորդ փուլերում աստիճանաբար դիսովում է կոմպլեքս իոնը:

6.2. ԻԶՈՏՈՆԻԿ ԳՈՐԾԱԿԻՑ, ԴԻՍՈՑՄԱՆ ԱՍՏԻճԱՆ, ԴԻՍՈՑՄԱՆ

ՀԱՍՏԱՏՈՒՆ

էլեկտրոլիտիկ դիսոցման հետնանքով էլեկտրոլիտների լուծույթները պարունակում են ավելի շատ մասնիկներ, քան նույն կոնցենտրացիայով ոչ էլեկտրոլիտների նույն ծավալով լուծույթները: Այդ պատճառով էլեկտրոլիտների լուծույթների կոլիգատիվ հատկություններն էապես տարբերվում են ոչ էլեկտրոլիտների լուծույթների համապատասխան հատկություններից, քանի որ դրանք կախված են համակարգում գտնվող մասնիկների քանակից: Այդ հատկությունների քանակական տարբերությունն ընդունված է արտահայտել, այսպես կոչված, իզոտոնիկ գործակցի ( i ) միջոցով, որի արժեքը մեկից մեծ է: Օրինակ, օսմոտիկ ճնշումը ոչ էլեկտրոլիտների նոսր լուծույթների համար արտահայտվում է Վանտ-Հոֆֆի բանաձնով` cR7 , իսկ նույն կոնցենտրացիայով էլեկտրոլիտի լուծույթի օսմոտիկ ճնշումը մեծ է i անգամ, ն այն արտահայտվում է icR7 : հետնյալ բանաձնով` Նույնպիսի օրինաչափություններ են դիտվում նան լուծույթների եռման ջերմաստիճանի բարձրացման ( Ճ7 )եռմ ն սառեցման ջերմաստիճանի իջեցման ( Ճ7սառ ), ինչպես նան հագեցած գոլորշիների ճնշման նվազման ( ՃP ) դեպքում: i

ո 7եռմ 7եռմ

ո 7սառ 7սառ

Pո , P

որտեղ համարիչներում էլեկտրոլիտի լուծույթի կոլիգատիվ հատկություններն են, իսկ հայտարարում` նույն կոնցենտրացիայով ոչ էլեկտրոլիտի լուծույթի հատկությունները: Հետնաբար, իզոտոնիկ գործակցի արժեքը կարելի է որոշել` համեմատելով փորձնականորեն որոշված նոսր կոնցենտրացիայով էլեկտրոլիտի կոլիգատիվ հատկությունները նույն Ռաուլի բանաձից որոշված ոչ էլեկտրոլիտի լուծույթի համապատասխան կոլիգատիվ հատկությունների հետ: Մի շարք աղերի նոսր լուծույթների համար սառեցման ջերմաստիճանների միջոցով որոշված իզոտոնիկ գործակցի արժեքները բերված են աղյուսակում`

Աղ

Սառեցման ջերմաստիճանի նվազումը ոչ էլեկտրոլիտ էլեկտրոլիտ ' Ճ1սառ Ճ1սառ 0,673 0,372

Շ, մոլ/լ

ՃՇl NaNՕ3

0,2 0,2

0,664

0,372

1,78

MgՇl 2 Շa ( NՕ3 ) 2

0,1

0,519

0,186

2,79

0,1

0,461

0,186

2,48

1,81

Քանի որ լուծույթի կոլիգատիվ հատկությունները կախված են դրանում գտնվող լուծված նյութի մասնիկների քանակից, ապա իզոտոնիկ գործակիցը ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է լուծույթում գտնվող չդիսոցված մոլեկուլների ն առաջացած իոնների քանակն ավելի լուծված էլեկտրոլիտի մոլեկուլների քանակից: Եթե էլեկտրոլիտի բոլոր մոլեկուլները դիսոցվեին իոնների, ապա իզոտոնիկ գործակիցը կլիներ ամբողջ թիվ (2, 3, …..): Սովորաբար լուծված էլեկտրոլիտը լրիվ չի դիսոցվում ն լուծույթում ստեղծվում է հավասարակշռություն էլեկտրոլիտի չդիսոցված մոլեկուլների ն դիսոցումից առաջացած իոնների միջն : Դիսոցման աստիճանը (օ) ցույց է տալիս, թե լուծված էլեկտրոլիտի մոլեկուլների որ մասն է դիսոցված`

ոդիս N ընդհանուր

Դիսոցման աստիճանի արժեքներն ընկած են 0-1 սահմաններում (կամ 0-100 9, եթե այն արտահայտվի տոկոսներով): Եթե օ Հ 0, ապա նյութը էլեկտրոլիտ չէ: Իզոտոնիկ գործակցի ն դիսոցման աստիճանի միջն գոյություն ունի հետնյալ կապը ` i 1 օ - 1 , որտեղ -ն մեկ մոլեկուլ էլեկտրոլիտից առաջացած իոններիթիվն է: Այս բանաձնը հնարավորություն է տալիս որոշելու դիսոցման աստիճանը, եթե հայտնի է իզոտոնիկ գործակիցը, որը կարելի է որոշել` ելնելով համապատասխան լուծույթի կոլիգատիվ հատկություններից: Դիսոցման աստիճանը կախված է` » լուծիչի բնույթից: » էլեկտրոլիտի մոլեկուլում (բյուրեղում) քիմիական կապերի բնույթից:

» »

ջերմաստիճանից: լուծված էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիայից: Եթե առաջին երկու գործոնները խիստ անհատական են` կախված լուծիչի ն էլեկտրոլիտի տեսակից, ապա ջերմաստիճանը ն կոնցենտրացիան համընդհանուր են բոլոր էլեկտրոլիտների համար: Ջերմաստիճանը բարձրացնելիս ն լուծույթը նոսրացնելիս դիսոցման աստիճանը մեծանում է: Դիսոցման աստիճանով կարելի է դատել էլեկտրոլիտի ուժի մասին: Որքան մեծ է դիսոցման աստիճանը, այնքան ուժեղ է էլեկտրոլիտը: Ժամանակակից տեսանկյունից ուժեղ էլեկտրոլիտները լիովին դիսոցված են, այսինքն, օՀ1 (1002), սակայն չափումների միջոցով ստացված տվյալները 100 2-ից փոքր են լինում: Այսպես, օրինակ, կալիումի քլորիդը ուժեղ էլեկտրոլիտ է, սակայն եթե որոշվում է նրա դիսոցման աստիճանը տարբեր կոնցենտրացիաների լուծույթների համար, ապա ստացվում են հետնյալ արդյունքները`

ՃՇ կոնցենտրացիա, մոլ/լ օ,2

0,01

0,1

94,2

86,2

75,6

71,2

Դիսոցման աստիճանի մեկից փոքր լինելը ն կոնցենտրացիայի աճից դրա նվազումը բացատրվում է չափումների ժամանակ էլեկտրոլիտի լուծույթներում իոնական մթնոլորտի արգելակող ազդեցությամբ: Այդ պատճառով չափումների միջոցով որոշված ուժեղ էլեկտրոլիտների դիսոցման աստիճանի արժեքը կոչվում է թվացյալ դիսոցման աստիճան: Ըստ թվացյալ դիսոցման աստիճանի արժեքի` էլեկտրոլիտները պայմանականորեն բաժանվում են ուժեղ (օ»309) ն թույլ (օ<39) էլեկտրոլիտների: Եթե 3<օ<30 9, ապա էլեկտրոլիտները համարվում են միջին ուժի: Ուժեղ էլեկտրոլիտներ են հանդիսանում համարյա բոլոր լուծելի աղերը: Ամենակարնոր թթուներից ն հիմքերից ուժեղ են H 2 5Օ4 , HՇ , H8r, HJ, HNՕ3 , ն այլն:

NaՕH, ՃՕH,Շa ՕH 2 , 8a ՕH 2

Թույլ էլեկտրոլիտներ են համարվում H 2Օ, NH 4ՕH, H 2 5, HՇN, H 2ՇՕ3 , օրգանական թթուների մեծամասնությունը ն այլն: Միջին ուժի էլեկտրոլիտներ են H 2 5Օ3 , H 3 PՕ4 , HF, HNՕ2 , Mg ՕH 2 ն այլն: Թույլ էլեկտրոլիտների լուծույթներում մոլեկուլների ն իոնների միջն ստեղծված հավասարակշռության նկատմամբ կարելի է կիրառել քիմիական հավասարակշռության օրենքները ն գրել հավասարակշռության հաստատունի (դիսոցման հաստատունի) արտահայտությունը.

4ո -

Ճat4ո » Ճat

էլեկտրոլիտ

Ճ դիս

[ Ճat | [ 4ո - | : [ Ճat4ո|

Դիսոցման հաստատունի արժեքը որոշում է թույլ էլեկտրոլիտի համեմատական ուժը: Որքան փոքր է այն, այնքան թույլ է էլեկտրոլիտը: Դիսոցման հաստատունը կախված է ջերմաստիճանից, բայց, ի տարբերություն -ի, կախված չէ կոնցենտրացիայից: Բազմահիմն թթուների ն բազմաթթու հիմքերի դիսոցման փուլերից յուրաքանչյուրն ունի իր դիսոցման հաստատունը: Օրինակ` օրթոֆոսֆորական թթվի դեպքում

H 3 PՕ4 » H

H 2 PՕ4- Ճ 1

[ H | [ H 2 PՕ4- | [ H 3 PՕ4 |

H 2 PՕ4- » H

HPՕ42- Ճ 11

[ H | [ HPՕ42- | [ H 2 PՕ4- |

PՕ43- Ճ 111

[ H | [ PՕ43- | : [ HPՕ42- |

HPՕ42- » H

Նյութերի աստիճանական դիսոցման դեպքում հաջորդ տրոհումը կատարվում է ավելի փոքր չափով, քան նախորդ փուլինը, այսինքն, Ճ 1 » Ճ 11 » Ճ 111 : Օրինակ` օրթոֆոսֆորական թթվի համար

Ճ 1 7 ,6 10 -3 Ճ 11 6,2 10 -8 Ճ 111 4,2 10 -13

27% , 0,15% , 0,005% :

Դա բացատրվում է նրանով, որ ջրածնի իոնը պոկելու համար անհրաժեշտ էներգիան ամենափոքրն է, երբ այն պոկվում է չեզոք մոլեկուլից, ն մեծանում է դիսոցման յուրաքանչյուր հաջորդ փուլերում, քանի որ H իոնը արդեն պոկվում է բացասական լիցքավորված իոնից: Այսպիսով, եթե առաջին փուլով H 3 PՕ4 -ը համարվում է միջին ուժի էլեկտրոլիտ, ապա հաջորդ փուլերում այն չափազանց թույլ էլեկտրոլիտ է:

Թույլ թթուների ն հիմքերի համար հաճախ օգտագործում են թթվային ն հիմնային ցուցիչներ pՃթթու, pՃհիմք հասկացությունները`

H4ո »

M6ՕH » M6 թույլ

4ո Ճ թթու

[ H | [ 4ո - | pՃթթու Հ - gՃ թթու [ H4ո|

ՕH - Ճհիմք =

[ M6 | [ՕH - | pՃհիմք Հ - gՃ հիմք : [ M6ՕH |

Օրինակ, քացախաթթվի համար`

1,74 10 -5 ,

pՃ

4,76 :

Ամոնիումի հիդրօքսիդի համար`

1,75 10 -5 ,

pՃ

4,76 :

Օրթոֆոսֆորական թթվի համար`

pՃ1

2,12, pՃ 2 7,21, pՃ 3 12,38 Որքան մեծ է pՃ -ի արժեքը, այնքան թույլ է էլեկտրոլիտը: Բինար էլեկտրոլիտների համար դիսոցման աստիճանը ն դիսոցման հաստատունը կապված են Օստվալդի նոսրացման օրենքով `

Ճ դիս

cօ 2 , որտեղ c -ն էլեկտրոլիտի մոլային կոնցենտրացիան է: c 1-օ

Այն լուծույթների համար, որոնցում էլեկտրոլիտի դիսոցման աստիճանը խիստ փոքր է, Օստվալդի օրենքն ընդունում է պարզ տեսք: Իրոք, եթե

1 , ապա c 1 -

c ն Ճ դիս

: Այս հավասարումից բխում է,

որ լուծույթը նոսրացնելիս (այսինքն c-ն փոքրացնելիս) դիսոցման աստիճանը մեծանում է: էլեկտրոլիտների լուծույթներում իոնների վիճակը գնահատելու համար օգտվում են մի մեծությունից, որը կոչվում է ակտիվություն ` a : Ակտիվությունը փոխարինում է կոնցենտրացիային իոնական հավասարակշռություններում ն թերմոդինամիկական հավասարումներում: Ակտիվության ն կոնցենտրացիայի միջն կապ գոյություն ունի` a c , որտեղ 7 - ն ակտիվության գործակիցն է: Շատ նոսր լուծույթներում 7 =1 ն a c , այսինքն` ակտիվությունը համընկնում է կոնցենտրացիայի հետ: Կատիոնների համար ակտիվության գործակիցը նշանակում են 7 , իսկ անիոնների համար` 7 - : Սակայն դրանց արժեքները փորձնականորեն հնարավոր չէ որոշել, քանի որ անհնար է ստանալ միայն կատիոնների կամ անիոնների լուծույթներ: Այդ պատճառով օգտվում

են միջին ակտիվության գործակից 7 Է -ի հասկացությունից, որը միջին երկրաչափական մեծություն է: Օրինակ, մեկվալենտ էլեկտրոլիտի համար` 7 Է չ ( 7 • 7 - )1/2: Ընդհանրապես տարբեր իոնների ակտիվության գործակիցները տարբեր են: Սակայն նոսր լուծույթներում իոնների բնույթը քիչ է ազդում դրանց ակտիվության գործակցի վրա: Որոշակի մոտավորությամբ կարելի է ընդունել, որ տվյալ իոնի ակտիվության գործակիցը կախված է միայն նրա լիցքից ն լուծույթի իոնական ուժից` 1 , որի տակ հասկանում են բոլոր իոնների կոնցենտրացիաների (c) ն իրենց լիցքերի (2) քառակուսիների արտադրյալների կիսագումարը`

c i 2 i2

Դեբայը ն Հյուկելը ցույց են տվել, որ էլեկտրոլիտների նոսր ջրային լուծույթների համար իոնների ակտիվության գործակիցները կարելի է հաշվել հետնյալ բանաձնով`

g7 Է

-0,52 i2 1 , որտեղ 7 Է -

ն իոնի միջին ակտիվությունն է, 2-ը` իոնի լիցքը: Ստեղծված են աղյուսակներ, որոնցում արտացոլված են լուծույթի իոնական ուժի ն տվյալ իոնի լիցքին համապատասխանող ակտիվության գործակիցները: Լուծույթի իոնական ուժը, 1, մոլ/լ 0,0001 0,001 0,005 0,010 0,020 0,050 0,100 0,200 0,300 0,500

Է1 0,99 0,96 0,92 0,89 0,87 0,81 0,78 0,70 0,66 0,62

Իոնի լիցքը Է2 0,95 0,86 0,72 0,63 0,57 0,44 0,33 0,24 -

Է3 0,90 0,73 0,51 0,39 0,28 0,15 0,08 0,04 -

Օգտվելով աղյուսակի տվյալներից` դժվար չէ որոշել առանձին իոնների ակտիվությունը: Նշենք, որ ակտիվության հասկացությունը կիրառվում է նան չեզոք մոլեկուլների համար: Ուժեղ էլեկտրոլիտների ակտիվության

գործակիցների փոփոխությունը ջրային լուծույթներում 298 Ճ բերված է հետնյալ աղյուսակում. Ակտիվության գործակիցը,

Կոնցենտրացիա c , մոլ/լ

NaՇl

ՃՇl

ՇaՇl 2

HՇl

0,001 0,005 0,01 0,05 0,10 0,50 1,00 2,00 3,00

0,966 0,928 0,903 0,821 0,778 0,679 0,656 0,670 0,719

0,966 0,927 0,902 0,816 0,770 0,652 0,607 0,577 0,572

0,888 0,789 0,732 0,584 0,524 0,510 0,725 1,554 3,38

0,966 0,930 0,906 0,833 0,798 0,769 0,811 1,011 1,31

Եթե կոնցենտրացիաները փոխարինենք ակտիվություններով, ապա զանգվածների ներգործության օրենքը հնարավոր է կիրառել ն’ ուժեղ էլեկտրոլիտների լուծույթների, ն’ թույլ էլեկտրոլիտների խիտ լուծույթների համար: Այդ դեպքում հավասարակշության հաստատունը նշանակում են Ճ a -ով: Օրինակ`

Ճ4 » Ճ

4- Ճ a

aՃ

a 4a Ճ4

6.3. ԻՈՆԱԿԱՆ ՀԱՎԱՍԱՐՈՒՄՆԵՐ

էլեկտրոլիտների ջրային լուծույթների միջն ընթացող ռեակցիաները իոնամոլեկուլային են, այսինքն` ռեակցիաներն ընթանում են լուծույթում գտնվող իոնների ն մոլեկուլների փոխազդեցության հետնանքով: Այդպիսի ռեակցիաները հարմար է ներկայացնել կրճատ կամ լրիվ իոնական հավասարումների միջոցով : Այսպես, օրինակ, լուծույթներում էլեկտրոլիտների միջն փոխանակման ռեակցիաները կարելի է արտահայտել հետնյալ սխեմայով`

4 8-

Շ D- » Շ 8

4 D- :

էլեկտրոլիտների լուծույթների միջն ռեակցիայի ընթանալու համար անհրաժեշտ է, որ վերջնանյութերից գոնե մեկը լինի դժվարա225

լուծ, գազային նյութ կամ թույլ էլեկտրոլիտ: Իոնական հավասարումներ կազմելիս այդ նյութերը ներկայացնում են մոլեկուլային ձնով, իսկ ուժեղ էլեկտրոլիտները` դիսոցված: Ենթադրենք այդ նյութը 4D -ն է: Այդ դեպքում լրիվ իոնական հավասարումը կլինի`

D- » Շ

4D :

Աջ ն ձախ մասերից կրճատելով 8 ն Շ իոնները, որոնք մնացել են լուծույթում առանց փոխազդեցության, ստանում են կրճատ իոնական հավասարումը`

D- »

4D :

Իոնամոլեկուլային հավասարումները հարմար են էլեկտրոլիտների միջն ընթացող ռեակցիաների առանձնահատկությունները բացահայտելու համար: Այսպես, օրինակ, ցանկացած ուժեղ թթու ուժեղ հիմքով չեզոքացնելիս միշտ տեղի է ունենում հետնյալ ռեակցիան`

ՕH - » H 2Օ :

Թույլ թթուների ն ուժեղ հիմքերի փոխազդեցության իոնամոլեկուլային հավասարումը հետնյալն է .

H4 ՕH - » H 2Օ

թույլ

4- :

Ուժեղ թթվի ն թույլ հիմքի փոխազդեցության դեպքում`

ոH

M6 ՕH թույլ

M6 ո

ո4 -

ոH 2 Օ :

Թույլ թթվի ն թույլ հիմքի փոխազդեցություն`

ոH4 M6 ՕH թույլ

թույլ

M6 ո

ո4 -

ոH 2 Օ :

Թույլ թթուների թվին են պատկանում ՇH 3 ՇՕՕH , HՇN , H 2 5 ն այլն, թույլ հիմքեր են անլուծելի հիմքերը ն NH 4 ՕH -ը: Օրինակներ. ա) HՇ

NaՕH NaՇ H 2 Օ

ուժեղ

կրճատ` H

Na ՕH - Na ՕH - H 2 Օ :

H 2Օ

բ) HՇ

NH 4 ՕH

ուժեղ

թույլ

NH 4 Շ

H 2Օ

H Շ - NH 4 ՕH NH 4 Շ - H 2 Օ H NH 4 ՕH NH 4 H 2 :

գ) ՇH 3 ՇՕՕH NH 4 ՕH ՇH 3 ՇՕՕNH 4 H 2 Օ

թույլ

ՇH 3 ՇՕՕH

թույլ

NH 4 ՕH

ՇH 3 ՇՕՕ -

NH 4

H 2Օ :

Նստվածքագոյացումով ընթացող փոխանակման ռեակցիաների իոնամոլեկուլային հավասարումները կազմելիս անհրաժեշտ է իմանալ, թե որ հիմքերը, թթուները ն աղերն են անլուծելի: Ներքոբերյալ աղյուսակում ներկայացված են առավել տարածված աղերի ն հիմքերի լուծելիության ընդհանուր բնութագրերը: Անիոններ ն կատիոններ

ՕH Շ

NՕ

5Օ42ՇՕ32PՕ43Na , Ճ ,NH 4

Միացությունների լուծելիությունը Լուծելի են միայն ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների հիդրօքսիդները Լուծելի են բոլոր աղերը, բացի

4gՇ , PԵՇ 2 , Hg 2 Շ

Լուծելի են բոլոր աղերը Լուծելի են բոլոր աղերը, բացի

8a5Օ4 , 5r5Օ4 , PԵ5Օ4 , քիչ լուծելի է ԸaՏՕ 4 -ը Միջին աղերն անլուծելի են, բացի

Na , Ճ ,NH 4 կարբոնատներից Միջին աղերն անլուծելի են, բացի

Na , Ճ ,NH 4 ֆոսֆատներից Բոլոր աղերը լուծելի են

6.4. ԻՈՆԱԿԱՆ ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՇՌՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

6.4.1. ՋՐԻ ԻՈՆԱԿԱՆ ԱՐՏԱԴՐՅԱԼԸ: ՋՐԱԾՆԱԿԱՆ ՑՈՒՑԻՉ

Ջրի էլեկտրոլիտիկ դիսոցումը կարելի է ներկայացնել հետնյալ սխեմայով` H 2Օ » H + ՕH :

Դրա դիսոցման հաստատունն ունի հետնյալ արտահայտու-

թյունը` Ճ a

aՕH a H 2Օ

մեկի: Հետնաբար, Ճ a

: Մաքուր ջրի ակտիվությունը հավասար է

aՕH - : Քանի որ H

ՕH - իոնների

կոնցենտրացիան շատ փոքր է, ապա դրանց ակտիվությունները կարելի է փոխարինել կոնցենտրացիաներով: Հետնաբար`

[ H | [ՕH - | :

Ճ H 2Օ

Այս արտահայտությունը կոչվում է ջրի իոնական արտադրյալ

( Ճ H 2Օ ), որի արժեքը 298 Ճ (25 Շ ) հավասար է` Ճ H 2Օ Հ 10-14: Այսպիսի չափազանց փոքր մեծությունների համար հարմար է օգտվել ցուցչային մեծությունից, որը ստացվում է այդ թվի տասնորդական լոգարիթմի բացասական նշանով արժեքից` pՃ H 2Օ - gՃ H 2Օ 14 :

[ H | [ՕH - | արտադրյալը միշտ հաստատուն մեծություն է` լինի այն մաքուր ջուր (չեզոք միջավայր), թե ցանկացած լուծույթ` մին0

նույն է 25 Շ միշտ pՃ H 2Օ

14 :

Ընդ որում, չեզոք միջավայրում`

|H | |ՕH | -

10 -7 մոլ/լ

| | » [ՕH

թթվային միջավայրում H

հիմնային միջավայրում [ H |

միշտ [ H | [ՕH | 10 -14 :

[ՕH - |

Այս դեպքերում շատ հարմար է օգտվել ջրածնական ցուցիչ` pH ն հիդրօքսիլային ցուցիչ` pՕH հասկացություններից, որոնք համապատասխան իոնների կոնցենտրացիաների տասնորդական լոգարիթմներն են` վերցված մինուս նշանով.

- g[ H | ն pՕH - g[ՕH - | pՃ H 2Օ pH pՕH 14 : pՕH 7 : Այսպիսով չեզոք միջավայրում pH pH

Թթվային միջավայրում

[ H | » 10 -7 մոլ/լ, pH

7; pՕH » 7 :

Հիմնային միջավայրում

[ՕH - | » 10 -7 մոլ/լ, pH » 7; pՕH

7: Միջավայրի ճշգրիտ թթվայնությունը ( pH ) որոշվում է հատուկ սարքով` pH -մետրով, իսկ միջավայրի թթվա - հիմնային բնութագրերի մոտավոր գնահատման համար օգտվում են թթվա - հիմնային ինդիկատորներից: Ինդիկատորներն օրգանական միացություններ են (թույլ թթուներ կամ հիմքեր), որոնք փոխում են իրենց գույնը` կախված միջավայրի ռեակցիայից: Բերենք որոշ կարնոր թթվահիմնային ինդիկատորների գունափոխությունը կախված միջավայրի pH -ից:

Ինդիկատոր

Գույնի փոփոխության միջակայք, pH

Լակմուս

5-8

Մեթիլօրանժ

3,1-4,4

Ֆենոլֆտալեին

8,3-10,0

Գույնը թթվային հիմնային միջավայր միջավայր կապույտ կարմիր ( pH »8) ( pH Հ 5) դեղին կարմիր ( pH »4,4) ( pH Հ 3,1) մորու կարմիր անգույն ( pH »10) ( pH Հ 8,3)

6.4.2. ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐԻ ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ, ԱԿՏԻՎ ԵՎ ՊՈՏԵՆՑԻԱԼ

ԹԹՎԱՅՆՈՒԹՅՈՒՆԸ

Թթուների պարունակությունը ինչպես ֆիզիոլոգիական հեղուկներում, այնպես էլ օրգանիզմները շրջապատող միջավայրում հանդիսանում է կարնոր գործոն հյուսվածքների, օրգանների ն օրգանիզմների ընդհանուր գործունեության համար: Այդ առումով ստամոքսահյութի, արյան, մեզի թթվայնության որոշումը հանդիսանում է կարնոր հետազոտություն ախտորոշման ն բուժման գործընթացներում: Հողածածկերի, բնահողերի թթվայնության հսկումը հանդիսանում է բերքատվության բարձր ցուցանիշների ապահովման երաշխիքը: Շրջակա միջավայրի պահպանման համար անհրաժեշտ է լինում որոշելու թթվային ն հիմնային նյութերի պարունակությունը բնական ջրավազաններում, անձրնաջրերում, արտադրական ն կենցաղային թափոնաջրերում: Լուծույթների թթվայնության քանակական բնութագրման համար օգտվում են ընդհանուր, ակտիվ ն պոտենցիալ թթվայնությունների հասկացություններից, որոնք արտահայտվում են մոլ/լ -ով ն նշանակվում են

|H | , |H | , |H | ընգ

ակտ

պոտ

Ընդհանուր թթվայնությունը լուծույթում H կատիոնների (բոլոր ազատ ն կապված) կոնցենտրացիան է: Ընդհանուր թթվայնությունը հավասար է լուծույթում գտնվող բոլոր թթուների (ուժեղ ն թույլ) համարժեքների մոլային կոնցենտրացիային`

|H |

ÁÝ¹

- Շi ( 1 / z թթվի),

որտեղ z - ը համարժեքության գործոնն է: Լուծույթների ընդհանուր թթվայնությունը որոշվում է տիտրման եղանակով` որպես ինդիկատոր օգտագործելով ֆենոլֆտալեին, որի գույնի անցման միջակայքը գտնվում է pH 8,3-10,0 սահմանում: Թթուների իոնացման ընդունակությունը կախված է դրանց ուժից: Դրանք լուծույթներում կարող են գտնվել ինչպես մոլեկուլների, այնպես էլ իոնների ձնով: Այդ պատճառով մտցված է ակտիվ թթվայնության հասկացությունը, որը բնութագրում է H նակությունը:

ազատ իոնների պարու-

Ակտիվ թթվայնությունը տվյալ պայմաններում լուծույթում H ազատ կատիոնների կոնցենտրացիան է: Ակտիվ թթվայնության չափանիշը լուծույթի pH -ի արժեքն է`

քH

| |

- lg H

| |

- lg H

ակտ

| |

Փորձնականորեն H

pH -մետրերի միջոցով:

որոշվում է

ակտ

Եթե վերջիններս լաբորատորիայում բացակայում են, ապա ակտիվ թթվայնությունը որոշվում է տիտրման եղանակով` որպես ինդիկատոր օգտագործելով մեթիլ-օրանժը, որի գույնի փոփոխման միջակայքը ընկած է pH 3,1-4,4 տիրույթում: Նրա առկայությամբ համարժեքության կետը համապատասխանում է միայն ուժեղ թթուների չեզոքացմանը: Լուծույթում ջրածնի կապված կատիոնների (թույլ թթուներ) պարունակությունը որոշելու համար օգտագործում են նս մեկ մեծություն` պոտենցիալ (կամ կապված) թթվայնություն: Պոտենցիալ թթվայնությունը լուծույթում թույլ թթուներում կապված H

իոնների կոնցենտրացիան է: Պոտենցիալ թթվայնությունը հավասար է լուծույթի ընդհանուր ն ակտիվ թթվայնությունների տարբերությանը`

|H |

պոտ

|H |

ընդ

| |

- H

ակտ

Միայն ուժեղ թթուներ պարունակող լուծույթների պոտենցիալ

| |

թթվայնությունը շատ փոքր է ( H

ակտ

0) այդ թթուների լրիվ դիսոց-

ման հետնանքով: Ուժեղ ն թույլ թթուներ պարունակող լուծույթների թթվայնությունը որոշելիս չեզոքացման ռեակցիան ընթանում է երկու փուլով: Սկզբից չեզոքանում են ջրածնի ազատ իոնները, այսինքն` ուժեղ թթուները (| փուլ), որից հետո չեզոքացվում են թույլ թթուները (|| փուլ): Յուրաքանչյուր փուլ բնութագրվում է իր համարժեքության կետով, որը կարելի է որոշել կամ pH -մետրով, կամ, ինչպես նշվել է, երկու ինդիկատորներ կիրառելով:

6.5. ՀԻԴՐՈԼԻԶ

6.5.1. ԱՂԵՐԻ ՀԻԴՐՈԼԻԶԸ

Հիդրոլիզ` թարգմանաբար նշանակում է քայքայում ջրով: Հիդրոլիզի ժամանակ նյութի բաղադրամասերը միանում են ջրի բաղադրամասերի հետ: Հիդրոլիզի ենթակա են տարբեր դասերի` ինչպես անօրգանական, այնպես էլ օրգանական միացությունները: Սույն բաժնում քննարկենք դրա կարնոր դեպքերից մեկը` աղերի հիդրոլիզը:

Աղերի հիդրոլիզը աղի փոխազդեցությունն է ջրի հետ, որի հետնանքով առաջանում են թույլ էլեկտրոլիտներ:

Չեզոքացման ռեակցիաները, որոնց մասնակցում են թույլ թթուները ն հիմքերը, մինչն վերջ չեն ընթանում: Դա նշանակում է, որ այդ ժամանակ այս կամ այն չափով ընթանում է նան հակառակ ռեակցիան (աղի փոխազդեցությունը ջրի հետ), որի հետնանքով առաջանում է թույլ թթու կամ (ն) թույլ հիմք: Եթե աղը ներկայացնենք Ճat4ո բանաձնով, ապա հիդրոլիզի հավասարումը կլինի`

Ճat4ո

H 2Օ » ՃatՕH

աղ լուծույթում

H4ո

հիմք

թթու

Ուժեղ թթվի ն ուժեղ հիմքի աղերը հիդրոլիզի չեն ենթարկվում: Աղերի հիդրոլիզը կարող է տեղի ունենալ` 1 ըստ կատիոնի, առաջացնելով թույլ հիմք`

H 2Օ » ՃatՕH

Ճat

2 ըստ անիոնի, առաջացնելով թույլ թթու`

Ճո

H 2Օ » HՃո + ՕH

3) միաժամանակ ն’ ըստ կատիոնի, ն’ ըստ անիոնի` առաջացնելով թույլ թթու ն թույլ հիմք`

Ճat

4ո

H 2Օ » ՃatՕH

H4ո

Կախված հիդրոլիզի բնույթից` միջավայրը ստանում է որոշակի ռեակցիա (թթվային, հիմնային), որն արտահայտվում է pH -ով: Աղն առաջացած է

Աղի ջրային լուծույթ

Թթվով

Հիմքով

Հիդրոլիզի բնույթը

Միջավայրը

Ուժեղ

Չի հիդրոլիզվում

Չեզոք

Ուժեղ

Թույլ

Թթվային

Հ7

Թույլ

Ուժեղ

Հիմնային

»7

Թույլ (բայց հիմքից ուժեղ)

Թույլ

Հիդրոլիզվում է ըստ կատիոնի ն ըստ անիոնի

Թույլ թթվային

Հ7

Թույլ

Թույլ (բայց թթվից ուժեղ)

Հիդրոլիզվում է ըստ կատիոնի ն ըստ անիոնի

Թույլ հիմնային Գործնականո ւմ չեզոք

Նույն չափով թույլ

Հիդրոլիզվում է ըստ կատիոնի Հիդրոլիզվում է ըստ անիոնի

þþ-þþ

»7

Օրինակներ չ

Հիդրոլիզ ըստ կատիոնի ( NH 4 Շl , NH 4 NՕ3 , 2ոՇl 2 , Շս NՕ3

H 2Օ » NH 4 ՕH

NH 4 NՕ3 NH 4 չ

H 2Օ » NH 4 ՕH

, 4l 2 5Օ4 3 )

HNՕ3

pH Հ 7:

Հիդրոլիզ ըստ անիոնի

( ՇH 3 ՇՕՕNa, ՃՇN , Na 2 ՇՕ3 , Ճ 3 PՕ4 )

ՇH 3ՇՕՕNa

ՇH 3 ՇՕՕ -

H 2Օ » ՇH 3 ՇՕՕH

NaՕH ՕH - pH » 7:

չ Հիդրոլիզ միաժամանակ ըստ կատիոնի ն ըստ անիոնի

( NH 4 ՇN , NH 4 NՕ2 , ՇH 3 ՇՕՕNH 4 ) pH

ա) ՇH 3 ՇՕՕNH 4

H 2Օ » ՇH 3 ՇՕՕH

NH 4 ՕH Ճ թթու

համարյա հավասարաչափ

ՇH 3 ՇՕՕ բ) NH 4 ՇN

NH 4

H 2Օ » ՇH 3 ՇՕՕH

H 2Օ » NH 4 ՕH թույլ

NH 4

ՇN -

գ) NH 4 NՕ2

NH 4

NՕ2-

H 2Օ » NH 4 ՕH H 2Օ » NH 4 ՕH

H 2Օ » NH 4 ՕH ավելի թույլ

Ճ հիմք

թույլ

NH 4 ՕH pH

HՇN Ճ հիմք - Ճ թթու ավելի թույլ

HՇN (թույլ հիմնային): HNՕ2 Ճ թթու - Ճ հիմք HNՕ2 (թույլ թթվային): թույլ

Ինչպես երնում է բերված սխեմաներից, հիդրոլիզը չեզոքացման ռեակցիայի հակադարձ ռեակցիան է: Քանակապես հիդրոլիզը բնութագրվում է հիդրոլիզի աստիճանով ( հ ) ն հիդրոլիզի հաստատունով ( Ճ հիդր ): Հիդրոլիզի աստիճանը ցույց է տալիս, թե լուծված աղի ո՞ր մասն է ենթարկվում հիդրոլիզի` հ ո / N , որտեղ N -ը լուծված աղի մոլերի թիվն է, ո -ը` հիդրոլիզված աղի մոլերի թիվըը: Հիդրոլիզի աստիճանը քանակապես արտահայտում են միավորի մասերով կամ տոկոսներով, որի համար նրա մասերով արժեքը բազմապատկում են հարյուրով: Միջին կոնցենտրացիայով լուծույթներում աղերի մեծամասնության հիդրոլիզի աստիճանը մեծ չէ: Այսպես, 298 Ճ , 0,1մոլ/լ Na 2 ՇՕ3 -ի համար հ Հ0,027 կամ 2,79, 0,1մոլ/լ ՃՇN -ի համար հՀ0,015 կամ 1,59: Հիդրոլիզի աստիճանը կախված է աղի բնույթից, դրա կոնցենտրացիայից ն ջերմաստիճանից: Ըստ Լե-Շատելյեի սկզբունքի` լուծույթը նոսրացնելիս հիդրոլիզի աստիճանը մեծանում է: Այսպես, օրինակ, Na 2 ՇՕ3 -ի լուծույթը (0,1մոլ/լ) 100 անգամ նոսրացնելիս (0,001մոլ/լ) նրա հիդրոլիզի աստիճանը աճում է ն 2,7 9 -ից դառնում 3,4 9: Որակապես ջերմաստիճանի ազդեցությունը հիդրոլիզի աստիճանի վրա նույնպես կարելի է կանխատեսել Լե-Շատելյեի սկզբունքով: Քանի որ չեզոքացման ռեակցիան ջերմանջատիչ է ( ՃH Օ 0 ), ապա նրա հակադարձ ռեակցիան` հիդրոլիզը, ջերմակլանիչ ռեակցիա է, այդ պատճառով ջերմաստիճանի բարձրացումից հիդրոլիզի աստիճանը մեծանում է: Աղի բնույթի ազդեցությունը հիդրոլիզի աստիճանի վրա կարելի է կանխատեսել` ելնելով հիդրոլիզի հաստատունի արտահայտությունից: Այդ արտահայտությունը ստանում են` հիդրոլիզի ռեակցիայի նկատմամբ կիրառելով զանգվածների ներգործման օրենքը`

H 2Օ » ՃatՕH

Ճat4ո

H4ո

|H4ո||ՃatՕH | : |Ճat4ո||H 2 Օ|

Ջրի կոնցենտրացիան նոսր լուծույթներում այնքան մեծ է, որ հիդրոլիզի ժամանակ գործնականորեն չի փոխվում, հետնաբար այն

կարելի է ներառնել հավասարակշռության հաստատունի արժեքի մեջ` Ճ հիդր Ճ H 2 Օ , որտեղից

Ճ հիդր Հ

|HՃո| |KaէՕH| : |KaէՃո|

Հիդրոլիզի հաստատունը ն հիդրոլիզի աստիճանը կապված են միմյանց հետ մի հավասարմամբ, որը նման է Օստվալդի նոսրացման օրենքին դիսոցման հաստատունի ն աստիճանի համար.

Ճ հիդր Հ

Շհ 2 : 1- հ

Հիդրոլիզի շատ ցածր աստիճանի դեպքում (h«1) ստացվում է

հ 2Շ :

Ճ հիդր

Հիդրոլիզի հաստատունը կարելի է արտահայտել ջրի իոնական արտադրյալի ( Ճ H 2Օ ) միջոցով`

Ճ հիդր Հ

Ճ H 2Օ Ճ դիս

, որտեղ

Ճ դիս –ը

հիդրոլիզի հետնանքով առաջացած թույլ էլեկտրոլիտի (թթու, հիմք) դիսոցման հաստատունն է: » Թույլ թթվի ն ուժեղ հիմքի աղի հիդրոլիզի համար

Ճ հիդր

Ճ H 2Օ Ճ թթու

միջավայրի ռեակցիան որոշվում է հետնյալ բանաձնով. pH Հ 1 / 2 pՃ H 2Օ pՃ թթու - lg Շաղ : » Ուժեղ թթվի ն թույլ հիմքի աղի հիդրոլիզի դեպքում`

Ճ հիդր Հ

Ճ H 2Օ Ճ հիմք

1 / 2 pՃ H 2Օ - pՃ հիմք - lg Շաղ :

» Թույլ թթվի ն թույլ հիմքի աղերի դեպքում`

Ճ հիդր Հ pH վայրի

Ճ H 2Օ Ճ թթու Ճ հիմք

1 / 2 pՃ H 2Օ

pՃ թթու - pՃ հիմք :

Անհրաժեշտ է հաշվի առնել, որ վերոհիշյալ բանաձներով միջաpH -ը կարելի է որոշել միայն թույլ հիդրոլիզվող աղերի դեպ235

քում: Բերված բանաձներից բխում է, որ որքան թույլ է թթուն կամ հիմքը, որոնք առաջանում են հիդրոլիզի ժամանակ, այնքան ավելի խորն է հիդրոլիզվում տվյալ աղը: Ընդհանուր առմամբ միատեսակ պայմանների դեպքում թույլ թթվից ն թույլ հիմքից առաջացած աղերի հիդրոլիզի աստիճանը մեծ է, քան այն աղերինը, որոնք առաջացել են թույլ թթվից ն ուժեղ հիմքից կամ թույլ հիմքից ն ուժեղ թթվից: Մենք քննարկել ենք լուծույթի նոսրացման ն ջերմաստիճանի ազդեցությունը հիդրոլիզի աստիճանի վրա: Սակայն հիդրոլիզի աստիճա-

նի վրա ազդում է նան նույնանուն իոնի ( H կամ ՕH ) ավելացումը կամ հեռացումը համակարգից: Լե-Շատելյեի սկզբունքի համաձայն, հիդրոլիզը կանխվում է, եթե համակարգին ավելացվում է հիդրոլիզի արգասիքներից մեկը (թթու կամ հիմք), իսկ հիդրոլիզը խորանում է, եթե արգասիքներից մեկը կապվում է թթվով կամ հիմքով: Օրինակ` 1)

H 2Օ » NH 4 ՕH

NH 4

H :

ա) Եթե համակարգին ավելացվի թթու ( H ), ապա հիդրոլիզը կկանխվի, քանի որ հավասարակշռությունը կտեղաշարժվի ելանյութերի կողմը: -

բ) Եթե համակարգին ավելացվի հիմք ( ՕH ), ապա H իոնները նրանցով կկապվեն, ն հիդրոլիզը կխորանա (հավասարակշռությունը կտեղաշարժվի դեպի վերջնանյութերը) : 2)

ՇH 3 ՇՕՕ -

H 2Օ » ՇH 3 ՇՕՕH

ՕH - :

Այստեղ հակառակ պատկերն է նկատվում` թթուները խորացնում են հիդրոլիզը, իսկ հիքմերը կանխում են այն: Այսպիսով, որպեսզի աղը պահպանվի հիդրոլիզից` դրա լուծույթը չպետք է նոսրացնել, պետք է իջեցնել ջերմաստիճանը ն ավելացնել հիդրոլիզի վերջնանյութերից մեկի կոնցենտրացիան, այսինքն` թթվեցնել (ուժեղ թթուների աղերի դեպքում) կամ հիմնայնացնել (ուժեղ հիմքերի աղերի դեպքում): Եթե հիդրոլիզի հետնանքով առաջացող թթուն ն հիմքը ոչ միայն թույլ էլեկտրոլիտներ են, այլն դժվարալույծ են, ցնդելի, կամ քայքայվում են, ապա հիդրոլիզը, որպես կանոն, ընթանում է մինչն վերջ: Օրինակ`

4l 2 5 3

6 H 2 Օ - 4l ՕH

PԵ( 5Օ4 ) 2

1 3H 2 5

2 H 2 Օ - PԵՕ2 1 2 H 2 5Օ4 :

Բազմահիմն թթուների կամ բազմաթթու հիմքերի աղերը հիդրոլիզվում են փուլերով` ընդ որում առաջին փուլով հիդրոլիզի աստիճանը անհամեմատ մեծ է երկրորդ ն երրորդ փուլերի հիդրոլիզի աստիճաններից: 1) Na 3 PՕ 4 -ի հիդրոլիզն ըստ անիոնի ընթանում է հետնյալ փուլերով` | փուլ.

PՕ43-

2H 2Օ » HPՕ4

|| փուլ.

HPՕ42-

||| փուլ.

H 2 PՕ4-

ՕH - Ճ 1 ,

H 2Օ » H 2 PՕ4

ՕH - Ճ 11 ,

H 2Օ » H 3 PՕ4

ՕH - Ճ 111 ,

որտեղ Ճ 1 » Ճ 11 » Ճ 111 ( Ճ 1 , Ճ 11 , Ճ 111 հիդրոլիզի հաստատուններն են ըստ փուլերի): 2) 4lՇl 3 –ի հիդրոլիզն ընթանում է ըստ կատիոնի հետնյալ փուլերով` | փուլ 4l

|| փուլ 4lՕH ||| փուլ

H 2Օ » 4lՕH

4l (ՕH ) 2

H 2Օ »

4l (ՕH ) 2

Ճ1 ,

4l (ՕH ) 3

Ճ 11 , Ճ 111 ,

Ճ 1 » Ճ 11 » Ճ 111 : Աղերից բացի, հիդրոլիզի կարող են ենթարկվել նան բազմաթիվ այլ միացություններ: Օրինակ` չ չ չ

NaH նիտրիդները` Ճ 3 N

հիդրիդները`

H 2 Օ NaՕH H 2

3H 2 Օ 3ՃՕH NH 3

Կովալենտ կապով միացությունները` միացությունները ոչ մետաղների հետ`

ոչ

մետաղների

PՇl 3 3H 2 Օ H 3 PՕ4 3HՇl ,

5i5 2 2 H 2 Օ 5iՕ2 2 H 2 5 :

Կարող են հիդրոլիզվել նան այնպիսի կարնոր օրգանական միացություններ, ինչպիսինն են ճարպերը, որոնք էսթերներ են: Այդ ռեակցիաներով ստանում են օճառներ ն այլ նյութեր: Այդ պատճառով էսթերների հիդրոլիզի ռեակցիան կոչվում է նան օճառացման ռեակցիա:

6.5.2. ՀԻԴՐՈԼԻԶԻ ԴԵՐԸ ԿԵՆՍԱԿԱՆ ԳՈՐԾԸՆԹԱՑՆԵՐՈՒՄ

Կենսաքիմիական գործընթացներում հիդրոլիզը խիստ կարնոր դեր է կատարում: Այդ առումով հատկապես կարնոր է ֆերմենտատիվ հիդրոլիզը, որը նպաստում է սննդի երեք կարնոր բաղադրիչների` ճարպերի, սպիտակուցների ն ածխաջրերի տրոհմանը ջրով: Առանց հիդրոլիզի հնարավոր չէր լինի սննդամթերքների յուրացումը օրգանիզմի կողմից, քանի որ աղիքային տրակտում ընդունակ են ներծծվելու միայն համեմատաբար փոքր մոլեկուլները: Այսպես, օրինակ, դիսախարիդների ն պոլիսախարիդների յուրացումը օրգանիզմների կողմից հնարավոր է միայն դրանց ֆերմենտատիվ հիդրոլիզով մինչն համապատասխան մոնոսախարիդների վերածումը: Մարսողական տրակտում հիդրոլիզվում են նան սպիտակուցները ն լիպիդները` առաջացնելով ցածրամոլեկուլային միացություններ, որոնք կարող են յուրացվել օրգանիզմի կողմից: Կենդանիների աճի ն նորմալ կենսագործունեության համար անհրաժեշտ է էներգիա: Կենդանիներն այդ էներգիան ստանում են ինչպես սննդամթերքների` սպիտակուցների, ճարպերի ն ածխաջրերի բազմափուլ օքսիդացումից, այնպես էլ որոշ էսթերների, ամիդների, պեպտիդների ն գլիկոզիդների հիդրոլիզից: Սակայն բազմաթիվ կենսաբանական գործընթացների` սպիտակուցների կենսասինթեզի, իոնական փոխադրման, մկանների կծկման նյարդային բջիջների էլեկտրական ակտիվության, էներգիայի գլխավոր աղբյուրը հանդիսանում է ադենոզինտրիֆոսֆատը (ԱՏՖ): ԱՏՖ-ը հանդիսանում է կենսաանօրգանական միացություն, այն բաղկացած է օրգանական բաղադրիչներից` ադենոզինից սա ադենինի ն D -ռիբոզի միացությունն է ն անօրգանական մասից` երեք իրար հետ կապված ֆոսֆատային խմբերից:

ԱՄՖ - ադենոզին մոնոֆոսֆատ, ԱԴՖ - ադենոզին դիֆոսֆատ, ԱՏՖ - ադենոզին տրիֆոսֆատ

Կենսագործունեության համար անհրաժեշտ էներգիան անջատվում է ԱՏՖ-ի հիդրոլիզի հետնանքով: Միջավայրի pH ո7 դեպքում ԱՏՖ-ը գոյություն ունի ԱՏՖ4- իոնի ձնով, քանի որ pH -ի այդ արժեքի դեպքում բոլոր ֆոսֆատային խմբերը իոնացված են: ԱՏՖ հիդրոլիզը կարելի է ներկայացնել հետնյալ սխեմայով` ԱՏՖ4- + H 2 Օ »

ԱԴՖ3- +

HPՕ42-

ՃՕ 0 Հ -30,5 կՋ/մոլ ,

որտեղ ԱԴՖ3- -ը ադենոզինդիֆոսֆատի անիոնն է: Հիդրոլիզը կարող է ընթանալ մինչն ադենոզինմոնոֆոսֆատի (ԱՄֆ) ն, վերջապես, մինչն ադենոզինի առաջացումը:

6.6. ԲՈՒՖԵՐԱՅԻՆ ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐ

Բուֆերային են կոչվում այն լուծույթները, որոնք ունեն քԻ-ի որոշակի արժեք ն կարող են այդ արժեքը գործնականորեն պահպանել որոշակի սահմաններում, երբ դրանց ավելացվում է թթու, հիմք կամ ջուր: Օրինակ, եթե 1 լ չեզոք լուծույթին ( pH Հ7) ավելացվի 0,01 մոլ

HՇ (0,365 գ), ապա կստացվի լուծույթ, որում [H ] 0,01 մոլ, ն, հետնաբար, pH Հ2, այսինքն` ջրածնական ցուցիչը թռիչքաձն 5 միավորով կփոքրանա: Մինչդեռ, եթե նույնը կատարվի բուֆերային լուծույթներում, ապա pH -ը կփոխվի ընդամենը 0,1-ով կամ ավելի փոքր չափով: Բուֆերային համակարգերը լինում են չորս տիպի: 1. Հիմնային բուֆերները ստանում են` միախառնելով թույլ հիմքի ն դրա աղի լուծույթները: Հիմնային բուֆերների դեպքում pH » 7: Օրինակ, NH 4 ՕH

NH 4 Շ ամոնիումային բուֆերի դեպքում

pH Հ 8,2-10,2: 2. Թթվային բուֆերները ստանում են` միախառնելով թույլ թթվի ն դրա աղի լուծույթները: Թթվային բուֆերների դեպքում pH :7: ՇH 3ՇՕՕH ՇH 3ՇՕՕNa ացետատային բուֆերի դեպքում pH Հ3,8-5,8: Օրինակ`

3. Թթվային ն միջին աղերի անիոններ կամ երկու թթվային աղերի անիոններ. օրինակ` կարբոնատային բուֆեր`

ՇՕ32- /HՇՕ3- Na 2 ՇՕ3

NaHՇՕ3

pH Հ9,3-11,3,

ֆոսֆատային բուֆեր`

HPՕ42- /H 2 PՕ4- Na 2 HPՕ4

NaH 2 PՕ4

pH Հ6,2-8,2: Այս

բուֆերները կարելի է դիտել որպես երկրորդ տիպի բուֆերներ, քանի որ

HՇՕ3- ն HPՕ42- իոնները թույլ թթուների դեր են

կատարում: 4. Ամֆոլիտների մոլեկուլները ն իոնները, որոնք առաջացնում են ամինաթթվային ն սպիտակուցային բուֆերներ, խիստ տարածված են կենդանական ն բուսական օրգանիզմներում:

Քննարկենք բուֆերային ազդեցության մեխանիզմը: Ենթադրենք ունենք ամոնիումային բուֆեր` NH 4 ՕH NH 4 Շ : Այսինքն, բուֆերը բաղկացած է հետնյալ մասնիկներից` չդիսոցված

NH 4ՕH ÙոլեÏոõլÝեñÇó ն NH 4 , Շ

իոններից: Եթե համակարգին

ավելացվում է թթու, այսինքն` մեծացվում է H իոնների կոնցենտրացիան, ապա այն կապվում է համաձայն հետնյալ ռեակցիայի`

NH 4 ՕH

H 2 Օ : Այդ համակարգին հիմք ՕH - ավե-

NH 4

լացնելիս, այն նս կապվում է, բայց արդեն ի հաշիվ բուֆերում գտնվող

NH 4

իոնների`

NH 4

ՕH -

NH 4 ՕH :

Այսպիսով, վերոհիշյալ ռեակցիաների միջոցով կապվում են համակարգ մտցվող թթուներն ու հիմքերը, ինչի հետնանքով լուծույթի pH -ը համարյա չի փոխվում: Նույնպիսի մեխանիզմով է գործում ացետատային բուֆերը`

ՇH 3 ՇՕՕH ՇH 3 ՇՕՕNa ,

որի լուծույթում գտնվում են

ՇH 3 ՇՕՕH , Na

իոնները

ՇH 3 ՇՕՕ

ՇH 3 ՇՕՕ - մասնիկներ: Թթու ավելացնելիս`

կապվում

են

ՇH 3 ՇՕՕ -

իոնների

կողմից`

H - ՇH 3 ՇՕՕH : Հիմք ավելացնելիս տեղի է ունե-

նում հետնյալ ռեակցիան`

ՇH 3 ՇՕՕH

ՕH - - ՇH 3 ՇՕՕ -

H 2Օ :

Այսինքն` այստեղ նույնպես համակարգ մտնող թթուները ն հիմքերը կապված են: Բուֆերային լուծույթի pH -ի արժեքը կախված է աղի ն թթվի (կամ հիմքի) քանակներից, որոնք օգտագործվել են այդ լուծույթի ստացման համար: Թթվային բուֆերի pH -ը կարելի է որոշել հետնյալ բանաձնով`

pH որտեղ`

pՃ թթու

pՃ թթու - g Շթթու Vթթու /Շաղ Vաղ , - gՃ թթու թույլ թթվի ուժի ցուցանիշն է , Շթթու ,Շաղ -

ը թթվի ն աղի մոլային կոնցենտրացիաները,

Vթթու ,Vաղ -

ը բուֆերային լուծույթ ստանալու համար թթվի ն աղի

լուծույթների ծավալներն են: Հիմնային բուֆերների համար pH- ը կարելի է որոշել հետնյալ բանաձնով` pH 14 - pՃ հիմք g Շհիմք Vհիմք /Շաղ Vաղ , որտեղ

pՃ հիմք

- gՃ հիմք թույլ հիմքի ուժի ցուցանիշն է:

Թթվի կամ հիմքի քանակները, որոնք հնարավոր է ավելացնել բուֆերային լուծութին առանց դրա pH -ի էական փոխության, անսահման չեն: Բուֆերային տարողությունը ( 8 ) որոշվում է ուժեղ միահիմն թթվի կամ ուժեղ միաթթու հիմքի այն քանակով, որը 1 լիտր բուֆերային լուծույթին ավելացնելիս pH -ը փոխվում է մեկ միավորով:

ո , Ճ pH V

որտեղ ո - ը ավելացված ուժեղ թթվի կամ հիմքի մոլերի թիվն է, V - ն` բուֆերային լուծույթի ծավալը, Ճ pH - ը` լուծույթի pH -ի փոփոխությունը: Ինչպես նշվեց, բուֆերային լուծույթների նոսրացումը նույնպես քիչ է փոխում միջավայրի pH -ը: Օրինակ, եթե վերցնենք ֆոսֆատային բուֆեր, որը բաղկացած է 0,1 մոլ/լ Na 2 HPՕ4 ն 0,1 մոլ/լ

NaH 2 PՕ4 -ից, ապա դրա pH Հ6,8: Այն 5 անգամ նոսրացնելիս pH Հ 6,93, 20 անգամ նոսրացնելիս` pH Հ7,07 իսկ 100 անգամ նոսրացնելիս` pH Հ7,1: Ակնհայտ է, որ բոլոր դեպքերում pH -ը չնչին չափով է փոփոխվում: Բուֆերային լուծույթները մեծ նշանակություն ունեն: Կենդանիների ն բույսերի կենսագործունեության համար անհրաժեշտ է հյուսվածքների ն օրգանների pH -երը խիստ որոշակի պահել, որն իրագործվում է ինչպես անօրգանական (ացետատային, ֆոսֆատային ն այլն), այնպես էլ օրգանական բուֆերների միջոցով, որոնք կազմված են օրգանական թթուներից (ամինաթթուներ, սպիտակուցներ) ն դրանց աղերից, օրինակ` ստամոքսահյութի pH Հ1,4, մեզինը` 6,0, արյանը` 7,4: Արյան մեջ որոշակի pH -ը պահպանվում է սպիտակուցային, հիդրոկարբոնատային, ֆոսֆատային ն այլ բուֆերների միջոցով:

Գյուղատնտեսության մեջ մշակաբույսերի նորմալ աճի համար շատ կարնոր է հողերի pH -ի որոշակի արժեքների պահպանումը, որը նույնպես կատարվում է բուֆերների միջոցով: Օրինակ` կարտոֆիլի համար հողի թթվայնությունը պետք է տատանվի pH Հ 4-8, սիսեռի համար` 5-8, ճակնդեղի համար` 6-8 սահմաններում:

6.6.1. ԼՈՒԾԵԼԻՈՒԹՅԱՆ ԱՐՏԱԴՐՅԱԼ

Պինդ նյութերը ջրում լուծելիս ի վերջո առաջանում է հագեցած լուծույթ, որում լուծված նյութի լրացուցիչ քանակություն այդ ջերմաստիճանում այլնս չի լուծվում: էլեկտրոլիտի ժամանակ լուծույթ են անցնում իոնները, հետնաբար դրանց հագեցած լուծույթներում հավասարակշռություն է հաստատվում չլուծված էլեկտրոլիտի լուծույթ անցած իոնների միջն: Նույնպիսի հավասարակշռություն է ստեղծվում նան դժվարալուծ միացությունների համար: Օրինակ, կալցիումի սուլֆատի հագեցած լուծույթում հաստատվում է հետնյալ հավասարակշռությունը` Շa5Օ4 » Շa նստվածք

5Օ42- :

Բնական է, որ էլեկտրոլիտի հագեցած լուծույթում դրա առաջացրած իոնների կոնցենտրացիաների արտադրյալը տվյալ ջերմաստիճանում հաստատուն մեծություն է: Այն կոչվում է լուծելիության արտադրյալ (ԼԱ): Վերոհիշյալ դեպքի համար`

ԼԱ Շa5Օ4

[Շa 2 ] [5Օ42- ] :

Այս մեծությունը քանակապես բնութագրում է էլեկտրոլիտի լուծվելու ընդունակությունը: էլեկտրոլիտի լուծելիության արտադրյալի արժեքը հեշտ է որոշել, եթե հայտնի է դրա լուծելիությունը: Օրինակ, կալցիումի

սուլֆատի

լուծելիությունը

Շ -ում

1,5 10 մոլ/լ: Դա նշանակում է, որ հագեցած լուծույթում

հավասար

Շa

5Օ

իոններից յուրաքանչյուրի կոնցենտրացիան հավասար է 1,5 10 մոլ/լ: Հետնաբար, այդ աղի լուծելիության արտադրյալի արժեքը կլինի`

ԼԱ Շa5Օ4

[Շa 2 ] [5Օ42- ]

1,5 10 -2

2 ,25 10 -4 :

Այստեղ հաշվարկը ճշգրիտ չէ, քանի որ կալցիումի սուլֆատի լուծելիությունը համեմատաբար մեծ է ն իոնների կոնցենտրացիաների փոխարեն պետք է օգտվել դրանց ակտիվությունից: Այս դեպքում

լուծելիության արտադրյալի մեծությունը որոշ չափով կփոքրանա` դառնալով 1,3 10 -4 : Շատ քիչ լուծվող էլեկտրոլիտների դեպքում ակտիվությունը համընկնում է կոնցենտրացիայի հետ: Այսինքն, լուծելիության արտադրյալը, որը հաշված է առանց ակտիվության գործակիցները հաշվի առնելու, հաստատուն է միայն քիչ լուծվող էլեկտրոլիտների համար ն այն պայմանով, որ լուծույթում գտնվող ուրիշ իոնների կոնցենտրացիաները մեծ չեն: Դա բացատրվում է նրանով, որ ակտիվության գործակիցները միայն շատ նոսր լուծույթներում են մոտենում մեկ միավորի: Լուծելիության արտադրյալի արժեքը կարող է փոխվել ուրիշ էլեկտրոլիտների առկայությամբ, քանի որ այդ դեպքում փոխվում է լուծույթի իոնական ուժը, որի հետնանքով փոխվում է նան դժվարալուծ միացության իոնների ակտիվությունը: Այն դեպքում, երբ էլեկտրոլիտի մեկ մոլի դիսոցումից առաջանում է 2 կամ ավելի մոլ նույնանուն իոն, ապա լուծելիության արտադրյալը հաշվելիս այդ իոնների կոնցենտրացիաները պետք է բարձրացվեն համապատասխան աստիճանի: Օրինակ,

[PԵ 2 ] [J - ] 2 ԼԱ Շa3(PՕ4 ) 2

ԼԱ PԵJ 2

Ընդհանուր դեպքում

ԼԱ

[Շa 2 ] 3 [PՕ43- ] 2 :

ո Ճ ո 4ո 1 » ոՃ

ո4 ո -

[Ճ ո ] ո [4 ո - ] ո :

Նստվածք չպարունակող լուծույթների համար օգտվում են նան իոնների կոնցենտրացիաների արտադրյալ (ԿԱ) հասկացությունից`

ԿԱ

Ճո

4ո-

(ոչ հավասարակշռային վիճակ): Լուծելիության արտադրյալի արժեքն իմանալը հնարավորություն է տալիս լուծելու այնպիսի հարցեր, որոնք կապված են քիմիական ռեակցիաների ժամանակ նստվածքների առաջացման կամ լուծման հետ, որն առանձնապես կարնոր է անալիտիկ քիմիայում: Նստվածքագոյացման պայմաննն է` ԿԱ>ԼԱ, իսկ նստվածքի լուծման պայմանը` ԿԱ < ԼԱ: Լուծելիության կապը ԼԱ հետ հետնյալն է.

ո ո

ԼԱ [մոլ/լ| : ո ոո ո

Դժվարալուծ էլեկտրոլիտի հագեցած լուծույթում նույնանուն իոն մտցնելիս լուծելիությունը փոքրանում է, քանի որ, ըստ Լե-Շատելյեի սկզբունքի, հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է դեպի նստվածքի առաջացման կողմը:

Աղյուսակում բերված են ջրում վատ լուծվող մի քանի նյութերի լուծելիության արտադրյալների մեծությունները: Միացությունը

4gՇl 4g8r 45J Շս ՕH

2ո ՕH

ԼԱ

1,8 10

5,3 10 -13

1 10 2,2 10 -20 1 10 1,1 10 -10 1,3 10 -4

8a5Օ4 Շa5Օ4

ՇaՇՕ3

5 10 -13 3,2 10 -38

F65 Hg5

ԼԱ

Շս5 Շս 2 5

Միացությունը

Mո5 2ո5

2 10 -48 5 10 -18 1 10 -52 2,5 10 -10 1 10 -23

6.6.2. ԿՈՄՊԼԵՔՍ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԻ ԴԻՍՈՑՈՒՄԸ:

ԴՐԱՆՑ ԿԱՅՈՒՆՈՒԹՅՈՒՆԸ

Ինչպես հայտնի է, կոմպլեքս միացությունները բաղկացած են ներքին ն արտաին ոլորտներից: Դրանց դիսոցումն ընդգրկում է արտաքին ն ներքին ոլորտների դիսոցումները, ընդ որում` արտաքին ն ներքին ոլորտները խիստ տարբերվում են դիսոցման բնույթով: Արտաքին ոլորտում գտնվող մասնիկները կոմպլեքս իոնի հետ կապված են առավելապես էլեկտրաստատիկ ուժերով ն հեշտությամբ պոկվում են ջրային լուծույթում: Այդ դիսոցումը, որը կոչվում է առաջնային, ընթանում է գրեթե ամբողջապես` ուժեղ էլեկտրոլիտների դիսոցման նման: Ներքին ոլորտում գտնվող լիգանդները կենտրոնական ատոմի հետ կապված են զգալիորեն ավելի ամուր կերպով ն դիսոցվում են միայն փոքր չափով, որը կոչվում է երկրորդային դիսոցում: Օրինակ`

[4g NH 3

]Շ - [4g NH 3

[4g NH 3

] - 4g

]

առաջնային դիսոցում,

2 NH 3 երկրորդային դիսոցում:

Երկրորդային դիսոցումը ընթանում է թույլ էլեկտրոլիտների դիսոցման օրինաչափություններով, այսինքն` ենթարկվում է զանգվածների ներգործման օրենքին ն կարող է բնութագրվել հավասարակշռու-

թյան համապատասխան հաստատունով, որը կոչվում է կոմպլեքսային իոնի անկայունության հաստատուն:

[4g ] [NH 3 ] 2 [4g NH 3 2 ]

Ճ անկ

6,8 10 -8 :

Ավելի ճշգրիտ արժեքներ են ստացվում, երբ կոնցենտրացիայի փոխարեն օգտվում են իոնների ն մոլեկուլների ակտիվությունից: Նոսր լուծույթներում անկայունության հաստատունների այդ տարբեր արտահայտությունների արժեքները համընկնում են: Անկայունության հաստատունները տարբեր կոմպլեքսների համար շատ տարբեր են լինում ն կարող են ծառայել որպես կոմպլեքսի կայունության չափանիշ. որքան կայուն է կոմպլեքսը, այնքան ավելի փոքր է դրա անկայունության հաստատունը: Լուծույթներում ամենից ավելի կայուն մասնիկներն ունեն ամենափոքր անկայունության հաստատունները: Այսպես, հետնյալ միացությունների դեպքում`

[4g NՕ2

[4g NH 3

Ճ անկ 1,3 10 -3

]

[4g 5 2 Օ3

6 ,8 10 -8

] 3-

[4g ՇN

1 10 -21

1 10 -13

կոմպլեքսի կայունությունն աճում է

[4g ՇN

] - կոմպլեքս իոնն այնքան կայուն է, որ նույնիսկ

դրա լուծույթին կալիումի յոդիդ ավելացնելը չի հանգեցնում արծաթի յոդիդի նստվածքի առաջացմանը: Բայց ծծմբաջրածնով ազդելիս, արծաթի սուլֆիդի լուծելիության արտադրյալի արժեքի շատ փոքր լինելու պատճառով, ստացվում է արծաթի սուլֆիդի նստվածք: Քանի որ կոմպլեքսները պարունակում են մի քանի լիգանդներ, իրականում դրանց դիսոցումն աստիճանաբար է ընթանում ն յուրաքանչյուր փուլ բնութագրվում է իր հավասարակշռության հաստատունով`

[4g NH 3

]

[4g NH 3 ]

[4g NH 3 ] »

Ընդ որում` Ճ 1 » Ճ 11 ն Ճ անկ

NH 3 Ճ1

NH 3 Ճ 11 :

Ճ | Ճ ||

Վերջին ժամանակներս կոմպլեքսային միացությունների կայունությունը բնորոշելու հանար նախընտրում են օգտվել անկայունության

հաստատունին հակադարձ մեծությունից, որը կոչվում է կայունության հաստատուն` Ճ կայՀ 1 / Ճ անկ: Այս մեծությունների միջոցով կարելի է կանխատեսել ռեակցիայի ընթացքը կոմպլեքսային մեծությունների միջն: Կայունության հաստատունների մեծ տարբերության դեպքում ռեակցիան կընթանա կայունության ավելի մեծ հաստատունով կոմպլեքսի առաջացման կողմը կամ, որը նույնն է` անկայունության ավելի փոքր հաստատունով կոմպլեքսի առաջացման կողմը: Օրինակ` [4g NH 3

NH 4 իոնի համար Ճ անկ

]

իոնի համար Ճ անկ

6 ,8 10 -8 , իսկ

5,4 10 -10 , այդ պատճառով թթուների

ազդեցությամբ արծաթի ամոնիակատը քայքայվում է` առաջացնելով

NH 4 իոններ. [4g NH 3 Իսկ [Pt NH 3

]

] 2 կոմպլեքսը ( Ճ անկ

2NH 4

5 10 -34 ) չի քայքայ-

վում նույնիսկ խիտ աղաթթվի մեջ: Կոմպլեքսագոյացման գործընթացները լայնորեն օգտագործվում են անալիտիկ քիմիայում: Իոնների բաժանման առավել արդյունավետ պայմաններ ընտրելիս ելնում են դրանց առաջացրած կոմպլեքսային միացությունների կայունության հաստատունների հարաբերակցությունից:

, Շo 2 , 2ո 2 կատիոններն առաջացնում են կա3 յուն, լուծվող ամոնիակատներ, իսկ 4 , F6 , Շr իոնները ամոՕրինակ` Ni

նիակի հետ կոմպլեքսագոյացման ավելի քիչ հակում ունեն ն վերջինիս ազդեցության դեպքում առաջացնում են հիդրօքսիդների նստվածք (առաջինները` ոչ): Դա թույլ է տալիս ամոնիակի ազդեցությամբ իրարից բաժանել կատիոնների այս երկու խմբերը:

6.6.3. ԻՈՆԱԿԱՆ ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՇՌՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԻ ՏԵՂԱՇԱՐԺԸ

Հավասարակշռությունը էլեկտրոլիտների լուծույթներում, ինչպես ն ամեն մի քիմիական հավասարակշռություն, պահպանվում է, քանի դեռ արտաքին պայմանները չեն փոխվել: Եթե արտաքին պայմանները փոփոխվում են, ապա հավասարակշռությունը խախտվում է, ն որոշ ժամանակ անց հաստատվում է նոր հավասարակշռություն: Թույլ էլեկտրոլիտների լուծույթներին նույնանուն իոնների ավելացումը նվազեցնում է այդ էլեկտրոլիտների դիսոցման հաստատունը: Օրինակ` եթե քացախաթթվի լուծույթին, որտեղ այն դիսոցված է ըստ է հետնյալ հավասարման`

ՇH 3ՇՕՕH » H

ՇH 3 ՇՕՕ - ,

ավելացնենք այդ թթվի որնէ լուծվող աղ` դրանով իսկ մեծացնելով

ՇH 3 ՇՕՕ - իոնների կոնցենտրացիան, ապա, Լե-Շատելյեի սկզբունքի համաձայն, հավասարակշռությունը կտեղաշարժվի դեպի ելանյութը, այսինքն քացախաթթվի դիսոցման աստիճանը կնվազի: Ընդհակառակը, իոններից մեկի կոնցենտրացիայի փոքրացումը հարուցում է մոլեկուլների նոր քանակի դիսոցում: Օրինակ` նշված թթվի լուծույթին հիդրօքսիլ իոնների ավելացումը հանգեցնում է թթվի դիսոցման աստիճանի մեծացման, քանի որ դրանք կապվում են ջրածնի իոնների հետ, ինչի հետնանքով թթվի դիսոցման հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է դեպի աջ: Նման ձնով խախտվում է նան քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի հավասարակշռությունը: Այսպես, եթե կալցիումի սուլֆատի հագեցած լուծույթին ավելացնենք դրա հետ ընդհանուր իոն ունեցող մեկ այլ լավ

լուծվող էլեկտրոլիտ, օրինակ` կալիումի սուլֆատ, ապա, 5Օ4 իոնների կոնցենտրացիայի մեծացման շնորհիվ, հավասարակշռությունը կտեղաշարժվի դեպի Շa5Օ4 -ի նստվածքի առաջացման կողմը: Շa

ն 5Օ4 իոնները կմիանան` առաջացնելով նստվածք: Գործընթացը կընթանա այնքան ժամանակ, մինչն այդ իոնների կոնցենտրացիաների արտադրյալը հավասարվի Շa5Օ4 -ի լուծելիության արտադրյալին: Արդյունքում կալցիումի սուլֆատի քանակը լուծույթում կփոքրանա: Այսպիսով, լուծույթի մեջ նույնանուն իոններ ավելացնելիս

պինդ էլեկտրոլիտի լուծելիությունը փոքրանում է, որը նպաստում է նստվածքագոյացմանը: Իսկ եթե լուծույթում գտնվող իոններից մեկը կապվում է ավելացվող իոնների հետ` առաջացնելով ավելի բարդ իոններ (կոմպլեքսային), ապա նստվածքը լուծվում է:

Օրինակ, արծաթի յոդիդը դժվարալուծ միացություն է, չի լուծվում ոչ թթուներում, ոչ հիմքում: Որպեսզի այն լուծվի, կարելի է համա-

կարգ մտցնել ՇN իոններ, որոնք լիգանդի դեր են կատարում ն ամուր կապում են լուծույթում գտնվող արծաթի իոնները խիստ կայուն կոմպլեքսի ձնով` [4g ՇN ությունն աճում է`

] - : Դրա հետնանքով նստվածքի լուծելի-

Ճgյ 2KԸN - K[Ճg ԸN 2 | Kյ Ճgյ 2ԸN - - [Ճg ԸN 2 | -

յ- :

Այդ առումով բավականին լավ լուծիչ է հանդիսանում ոչ միայն -

ցիանիդ իոնը ՇN , այլ նան ամոնիակը, որն ընդունակ է շատ մետաղների հետ առաջացնելու ամիակատային կոմպլեքսներ`

[ 2ո NH 3

] 2 , [Շս NH 3

] 2 ն այլն:

Կոմպլեքսագոյացման ռեակցիաների միջոցով հնարավոր է լինում լուծելի դարձնել բազմաթիվ դժվարալուծ միացություններ, որոնք այլ մեխանիզմով չեն լուծվում: Դրա վառ օրինակն է ոսկու լուծումը արքայաջրում, որը HՇl -ի ն HNՕ3 -ի խիտ լուծույթների 3:1 հարաբերությամբ խառնուրդն է: Ոսկին չի լուծվում առանձին HՇl ն HNՕ3 թթուների մեջ, սակայն դրանց միաժամանակյա ազդեցության դեպքում այն լուծվում` է առաջացնելով [4սՇ

] - կոմպլեքսը:

էլեկտրոլիտների միջն ռեակցիաներ իրականացնելու պարտադիր պայմանը լուծույթից այս կամ այն իոնների հեռացումն է թույլ էլեկտրոլիտների կամ այնպիսի նյութերի առաջացման հետնանքով, որոնք լուծույթից անջատվում են նստվածքի կամ գազի ձնով: Այստեղից, մասնավորապես, հետնում է, որ ուժեղ թթուները դուրս են մղում թույլ թթուներին իրենց աղերի լուծույթներից: Օրինակ, նատրիումի ացետատը աղաթթվի հետ փոխազդելիս ռեակցիան գործնականորեն մինչն վերջ ընթանում է քացախաթթվի առաջացման կողմը

ԸH 3 ԸՕՕNa HԸ ԸH 3 ԸՕՕH NaԸ ,

կամ իոնամոլեկուլային ձնով` ԸH 3 ԸՕՕ

ԸH 3 ԸՕՕH

Նույն կերպ են ընթանում ալկալիների ն թույլ հիմքերից կազմված աղերի միջն կատարվող ռեակցիաները: Օրինակ` F65Օ4

2 NaՕH

կամ իոնամոլեկուլային ձնով` F6

Na 2 5Օ4

2ՕH

F6 ՕH F6 ՕH

Այն իոնամոլեկուլային ռեակցիաները, որոնց արդյունքում առաջանում է ջուր, գործնականում ընթանում են մինչն վերջ: Այդ ռեակցիաների թվին են պատկանում չեզոքացման (թթու+ հիմք) ռեակցիաները: Դա է պատճառը, որ իրար հետ կարող են փոխազդել թույլ թթուները ն թույլ հիմքերը ջուրը որպես կանոն ավելի թույլ է, քան հայտնի բոլոր թույլ թթուները ն թույլ հիմքերը : Ջրի առաջացումով են ընթանում նան հիմնային օքսիդների ն թթուների, կամ թթվային օքսիդների ն հիմքերի միջն ռեակցիաները: Անալիտիկ քիմիայում առանձին հետաքրքրություն է առաջացնում նստվածքների լուծումը, այսինքն` քիչ լուծվող նյութերի լուծելիության մեծացումը: Այդպիսի ռեակցիաներ են մի շարք մետաղների դժվարալուծ սուլֆիդների լուծումը թթուներում: Այսպես, օրինակ, քննարկենք մանգանի սուլֆիդի լուծման հնարավորությունն աղաթթվում`

MոՏ 1 2HԸ

MոՏ 1 2H

MոԸ

Mո 2

H 2Տ

5 2- իոնների կապման համար մրցակցության մեջ են 2մի կողմից` Mո , մյուս կողմից` H իոնները: Mո -ը կապում է 5 իոնները` առաջացնելով վատ լուծվող էլեկտրոլիտ ( Mո5 ), մյուս 2կողմից H իոնները կապում են 5 իոնները` առաջացնելով թույլ էլեկտրոլիտ ( H 2 5 ), որը միաժամանակ գազ է: 2Այսպիսով, 5 իոնները մասնակցում են երկու մրցակցող Այստեղ

գործընթացների, ն,ստեղծվում է երկու հավասարակշռություն`

5 2-

Mո 2

5 2-

Mո5 1 , 2H

» H25

Քննարկվող գործընթացներից գերակշռող ուղղությունը կախված է այն բանից, թե երկու նյութերից ( H 2 5 կամ Mո5 ) ո՞րն է

ավելի ամուր կապվում 5 - իոնների հետ: Ծծմբաջրածնական թթվի դիսոցման գումարային հաստատունը հավասար է

6 10 -22 , իսկ Mո5 -ի լուծելիության արտադրյալը 2-10 հավասար է 2 ,5 10 : Այստեղից պարզ է, որ 5 իոններից Ճ

Ճ1 Ճ 2

ծծմբաջրածնի մոլեկուլների առաջացումը կատարվում է ավելի մեծ

չափով, քան Mո5 -ի առաջացումը: Այդ պատճառով Mո5 -ը լուծվում է աղաթթվում: Նույնպիսի երկու հավասարակշռություն է ստեղծվում HՇl ն Շս5 համակարգում: Սակայն Շս5 -ի լուծելիության արտադրյալը շատ փոքր է` 3,2 10

H ն Շս

: Այդ պատճառով 5

իոնները, մրցակցելով

իոնների կապվելու համար, առավելապես Շս5 են առաջացնում, քան ծծմբաջրածին, ուստի Շս5 -ը չի լուծվում աղաթթվում ն այլ ուժեղ թթուներում: Սակայն Շս5 -ը լուծվում է օքսիդիչ թթուներում, օրինակ` HNՕ3 -ում: Լուծման մեխանիզմն այստեղ հետնյալն է`

Շս5 -ի դիսոցումից առաջացած 5 2- իոնների չնչին կոնցենտրացիան բավական է, որպեսզի դրանք օքսիդանան ազոտական թթվով, ինչի հետնանքով հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է Շս5 -ի լուծման կողմը: Քննարկված օրինաչափութունները թույլ են տալիս հասկանալու ամֆոտեր հիդրօքսիդների վարքագիծը: Այսպես, ցինկի հիդրօքսիդի նստվածքի ն լուծույթի միջն ստեղծված հավասարակշռությունը խախտվում է ինչպես թթվի, այնպես էլ հիմքի ավելացումից: Այս դեպքում նստվածքի ն դրա դիսոցման հավասարակշռությունը կարելի է ներկայացնել հետնյալ կերպ`

2ոՕ22- » 2ո ՕH

թթվային տիպի դիսոցում

նստվածք

2ո 2

2ՕH - :

հիմնային տիպի դիսոցում

Ցինկի հիդրօքսիդին թթու ավելացնելիս ջրածնի իոնների ( H ) -

կոնցենտրացիան մեծանում է, որի հետնանքով [H ] [ՕH ] արտադրյալը դառնում է ջրի իոնական արտադրյալից մեծ, ն տեղի է -

ունենում ջրի մոլեկուլների առաջացում ՕH իոնների հետ դրանց միացման հետնանքով: Ըստ Լե-Շատելյեի սկզբունքի` հավասարա2

կշռությունը տեղաշարժվում է դեպի 2ո իոնի առաջացումը, այսինքն 2ո ՕH 2 լուծվում է ն առաջանում է աղ, որում ցինկը հանդիսանում է կատիոն: Օրինակ, աղաթթվի դեպքում կընթանա հետնյալ ռեակցիան` 2ո ՕH 2 2 HՇl 2ոՇl 2 2 H 2 Օ : -

Ցինկի հիդրօքսիդին հիմք ավելացնելիս մեծանում է ՕH իոնների կոնցենտրացիան, այդ դեպքում գործընթացը ընթանում է ջրածնի իոնները կապելու ուղղությամբ: Համակարգում հավասարակշռությունը

խախտվում է, բայց այժմ գերակշռում է դիսոցումը:

Արդյունքում

2ո ՕH 2 -ի թթվային տիպի

2ո ՕH 2 -ի նստվածքը լուծվում է ն

առաջանում է աղ, որում ցինկը մտնում է անիոնի բաղադրության մեջ: Օրինակ, NaՕH ավելացնելիս տեղի է ունենում հետնյալ ռեակցիան` 2ո ՕH 2 2 NaՕH Na 2 2ոՕ2 2 H 2 Օ : Երկու դեպքում էլ նստվածքի լուծման գործընթացը հնարավոր -

է ն ընթանում է այն պատճառով, որ H ն ՕH իոններից ջրի մոլեկուլների առաջացումը կատարվում է ավելի մեծ չափով, քան 2ո ՕH 2 -ի նստվածքագոյացումը:

ԳԼՈՒԽ 7. էԼԵԿՏՐԱՔԻՄԻԱ

էլեկտրաքիմիան քիմիայի այն բաժինն է, որն ուսումնասիրում է էլեկտրական դաշտի ն քիմիական համակարգերի փոխհարաբերությունը: էլեկտրաքիմիան կարելի է բաժանել երկու մեծ բաժնի, որոնցում ուսումնասիրվում են` ա) Քիմիական էներգիայի փոխարկումը էլեկտրական էներգիայի, որը կատարվում է էլեկտրաքիմիական բջիջներում (գալվանական էլեմենտներ): բ) Քիմիական ռեակցիաների իրագործումը էլեկտրական հոսանքի ազդեցությամբ (էլեկտրոլիզ): էլեկտրաքիմիայում օգտագործվում են օքսիդավերականգնման ռեակցիաներ, որոնք իրագործվում են ոչ թե լուծույթների ծավալում, այլ էլեկտրոդների վրա` էլեկտրոդ/լուծույթ բաժանման սահմանում: էլեկտրոդները առաջին կարգի հաղորդիչներ են (մետաղներ, գրաֆիտ), որոնց թիթեղները կամ ձողիկները ընկղմված են վերօքս համակարգի էլեկտրոլիտների լուծույթում: Եթե վերօքս ռեակցիան կատարվում է լուծույթում սովորական եղանակով` ռեագենտների լուծույթներն իրար միախառնելով, ապա քիմիական ռեակցիայի էներգիան վեր է ածվում ջերմության`

Օx1

Re d 2 » Օx 2

Re d1 , ՃH

- ռեակցիայի ջերմային

էֆեկտը: Իսկ եթե Օx1 / Re d 1 ն Օx 2 / Re d 2 վերօքս զույգերը տարածականորեն բաժանում են իրարից ն դրանցում ընկղմում էլեկտրոդներ, ապա դրանց վրա կատարվում են վերօքս կիսառեակցիաներ`

Կատոդը ն անոդը հաղորդալարով իրար միացնելով` կարելի է ապահովել էլեկտրոնների ուղղորդված շարժում` անոդից-կատոդ, այսինքն` ստանալ էլեկտրական հոսանք: Այն համակարգերը, որոնցում

քիմիական ռեակցիայի էներգիան վեր է ածվում էլեկտրականի, կոչվում են էլեկտրաքիմիական բջիջներ կամ գալվանական էլեմենտներ: Տարածականորեն իրարից բաժանված Օx/ Re d համակարգերը էլեկտրոդի հետ միասին կոչվում են կիսաէլեմենտներ : Դրանք լինում են երկու տեսակի.

M6 ո /M6 0 ,

օրինակ,

2ո 2 /2ո 0 , Շս 2 /Շս 0 :

Մետաղը

( Շս , 2ո ) էլեկտրոդի դեր է կատարում, որը ընկղմված է իր իոնները պարունակող լուծույթի մեջ: Մետաղը քիմիապես մասնակցում է էլեկտրոդային կիսառեակցիային`

M6 ո

ո6 » M6 :

Խ6ո 2. Մետաղը չի մասնակցում էլեկտրոդային կիսառեակցիաներին: Նրա վրաընթանում են զանազան կիսառեակցիաներ`

Օx ո6 » Re d : Օx ն Re d գտնվում են լուծույթում, օրինակ, F6 /F6 ; MոՕ4 , H /Mո , սակայն կիսառեակցիան իրակա3

նացվում է էլեկտրոդի վրա, որը էլեկտրոնների փոխադրիչի դեր է կատարում:

7.1. ՎԵՐՕՔՍ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ՈՒՂՂՈՒԹՅԱՆ ԿԱՆԽՈՐՈՇՈՒՄԸ

Ենթադրենք ունենք երկու վերօքս լծորդված զույգեր` Օx1 / Re d 1 ն Օx 2 / Re d 2 , որոնց համար հնարավոր են ուղիղ ն հակառակ

Re d 2 » Օx 2

ռեակցիաներ` Օx1

Re d1 :

Ռեակցիայի ուղղությունը որոշվում է վերօքս զույգերի էլեկտրոդային պոտենցիալների արժեքներով: Եթե (Օx 1 /R6d ) » (Օx 2 /R6d ) , այսինքն`

առաջին զույգի օքսիդիչը ավելի ուժեղ է երկրորդ զույգի օքսիդիչից ն, համապատասխանաբար, Re d 1 -ը թույլ է Re d 2 -ից որպես վերականգնիչ, ապա կընթանա վերոհիշյալ հավասարման ուղիղ ռեակցիան: Այսպիսով, եթե 1 » 2 , կընթանա ուղիղ ռեակցիան, իսկ եթե 2 , կընթանա հակառակ ռեակցիան: Հարցի քննարկումը ցույց է տալիս, որ վերօքս ռեակցիան տվյալ պայմաններում հնարավոր է, եթե դրանով կազմված գալվանական էլեմենտի էլշուն դրական է` E » 0 : Դա համապատասխանում է նրան, որ ՃՕ - ոFE 0 , իսկ ՃՕ 0 պայմանն արտահայտում է քիմիական ռեակցիայի ընթանալու թերմադինամիկական հնարավորությունը: Որոշ վերապահումներով կարելի է օգտվել նան ստանդարտ մեծություններից `

Օx/ Re d

Շս 2 /Շս

Օրինակ`

, E 0 ն ՃՕ 0 : 0.34վոլտ,

2ո 2 /2ո

-0.76վոլտ :

/ Շս զույգի օքսիդացված ձնը ( Շս 2 ) որպես օքսի2 դիչ ավելի ուժեղ է, քան 2ո / 2ո զույգի օքսիդացված ձնը ( 2ո ): Միննույն ժամանակ երկրորդ զույգի վերականգնված ձնը ( 2ո ) որպես վերականգնիչ ավելի ուժեղ է, քան առաջին զույգինը ( Շս ): Հետնաբար, Շս / Շս ն 2ո / 2ո համակարգում հնարավոր է Հետնաբար

Շս

հետնյալ ռեակցիան.

Շս 2

2ո 0 Ուղիղ ռեակցիայի համար E հետնաբար`

ՃՕ 0

-ոFE 0

2ո 2 Շս2 /Շս

Շս 0 - 2ո

/2ո

1.1վոլտ » 0 ,

7.2. ՀՈՍԱՆՔԻ ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԱՂԲՅՈՒՐՆԵՐ

(ԳԱԼՎԱՆԱԿԱՆ էԼԵՄԵՆՏՆԵՐ)

Հոսանքի քիմիական աղբյուրներից առավել տարածված են` հեղուկալցված էլեմենտները: չոր էլեմենտները: կուտակիչները (ակումուլյատորներ): վառելանյութային էլեմենտները: Հեղուկալցված էլեմենտներում էլեկտրոլիտները լուծույթներ են: Դրանց թվին է պատկանում Դանիել-Յակոբիի էլեմենտը, որտեղ կիսաէլեմենտների էլեկտրոլիտները 2ո5Օ4 ն Շս5Օ4 -ի լուծույթներն են:

Zո 0 Zո 2 լուծույթու մ

Ըu 2 լուծույթ ո ւմ Ըu 0 :

Առաջին հեղուկալցված գալվանական էլեմենտը ստեղծել է իտալացի ֆիզիկոս Վոլտան: Այն բաղկացած էր ցինկի ն պղնձի թիթեղներից, որոնք իրարից բաժանված էին H 2 5Օ4 լուծույթով թրջված մահուդով: M6

Ox/R6d

Կիսաէլեմենտներն աղային կամրջակով իրար միացնելով` ստանում են գալվանական էլեմենտներ:

Աղային կամրջակն անհրաժեշտ է էլեկտրական շղթայի փակման ն լուծույթների էլեկտրաչեզոքությունն ապահովելու համար: Պարզագույն դեպքում այն էլեկտրոլիտի լուծույթով լցված խողովակ է: Անոդը` էլեկտրոդ է, որի վրա օքսիդացում է կատարվում: Գալվանական էլեմենտներում անոդը «բացասական» էլեկտրոդ է: Կատոդը` էլեկտրոդ է, որի վրա վերականգնում է տեղի ունենում: Գալվանական էլեմենտներում կատոդը «դրական» էլեկտրոդ է: Գալվանական էլեմենտը սխեմատիկորեն արտահայտվում է հետնյալ կերպ, անոդ

կատոդ

Օx1 / Re d1

Օx 2 / Re d 2

կիսաէլեմենտ 1

կիսաէլեմենտ 2

երկու լուծույթների միակցում աղային կամրջակով Ձախ մասում ընդունված է նշել անոդային կիսաէլեմենտը: Վերոհիշյալ ցինկ-պղնձային էլեմենտի (Դանիել-Յակոբիի էլեմենտ) սխեման հետնյալն է`

Յուրաքանչյուր էլեկտրոդ, որն ընկղմված է էլեկտրոլիտի լուծույթի մեջ, ձեռք է բերում որոշակի էլեկտրական պոտենցիալ, որը կոչվում է էլեկտրոդային պոտենցիալ` օx/R6d : Գալվանական էլեմենտի էլեկտրաշարժ ուժը (էլշուն) հավասար է կիսաէլեմենտների էլեկտրոդային պոտենցիալների տարբերությանը.

կատոդ

անոդ

կատոդ

E >Օ

անոդ

Վերօքս ռեակցիաների համար

ՃՕ

-ոFE, Օ -ն որտեղ

ռեակցիայի Գիբսի ազատ փոփոխությունն է, ո –ը` էլեկտրոնների քանակը, F – ը` Ֆարադեյի թիվը` 96480 կուլոն/մոլ ,

էներգիայի

E -ն` էլեկտրաշարժ ուժը (էլշուն): Ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալը`

օx /R6d

, էլեկտրոդա-

յին պոտենցիալն է չափված ստանդարտ պայմաններում` օքսիդացված ն վերականգնված ձների 1մոլ/լ կոնցենտրացիայով [Օx| [Re d | 1մոլ/լ

a Re d 1 ) լուծույթում 25 0Շ (298 Ճ ), իսկ գազային նյութերի համար P Հ1,03 105 Պա(1մթն) ճնշման (ավելի ճիշտ ակտիվությունները`

a ox

պայմաններում: Համապատասխանաբար` ստանդարտ էլշու

Է0

Օ«/R6d

կատոդ

ՕF/R6d

ն ՃՕ 0

-ոFE 0

անոդ

էլեկտրոդային պոտենցիալների բացարձակ արժեքներն անմիջականորեն հնարավոր չէ չափել: Սակայն կարելի է չափել գալվանական զույգի էլշուն: Օգտվելով դրանից` ընտրում են համեմատման էլեկտրոդ, որի պոտենցիալին պայմանական հարմար արժեք են տալիս ն այդ էլեկտրոդի հետ համակցելով հետաքրքրող վերօքս զույգի էլեկտրոդը, ստանում են գալվանական էլեմենտ, որի էլշուն չափելով` հեշտությամբ որոշում են ցանկացած վերօքս զույգի էլեկտրոդային պոտենցիալը: Ստանդարտ ջրածնական էլեկտրոդը ընտրված է որպես համեմատման էլեկտրոդ: Այն իրենից ներկայացնում է պլատինե թիթեղ (պատված պլատինե սնով), որն ընկղմված է H

իոնների 1մոլ/լ

կոնցենտրացիայող լուծույթի մեջ: Լուծույթը միաժամանակ ողողվում է գազային ջրածնով 1.03 105 Պա ճնշման տակ: Դա դարձելի էլեկտրոդ է, որը կարող է գործել ն` որպես անոդ, ն `որպես կատոդ:

Pt H 2 (գ) H լուծույթ

Որպես անոդ

Որպես կատոդ

H լուծույթ

H 2 (գ) Pt

Ընդունված է, որ 2 H /H 2

Ջրածնական սանդղակով որոշված ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների արժեքները կարելի է գտնել տեղեկատուներում: Օրինակ` ըստ տեղեկատուների 0.34վոլտ, 2ո -0.76վոլտ : Ելնելով դրանից, կարելի է Շս 2 /Շս /2ո

որոշել այդ կիսաէլմենտներից կազմված գալվանական էլեմենտի ստանդարտ էլշուն`

Է0

Շս2 /Շս

կատոդ

2ո2 /2ո

1.1վոլտ

անոդ

Ներնստի հավասարումը հնարավորություն է տալիս որոշելու էլեկտրոդային պոտենցիալների արժեքը ոչ ստանդարտ պայմաններում`

|Օ2 | , որտեղ R7 lո ոF [Re d |

R - ը գազային հաստատունն է` 8.31

Ջ , կելվին մոլ

7 - ն` բացարձակ ջերմաստիճանը, ո –ը էլեկտրոնների թիվը Օx ո6 » Re d կիսառեակցիայում,

F –ը` Ֆարադեյի թիվը` 96480 կուլոն / մոլ:

| ||

Օx , Re d -ը օքսիդացված ն վերականգնված ձների հավասարակշռային կոնցենտրացիաներ են:

298 Ճ դեպքում`

0.0592 [Օx] lg : ո [ Re d]

Օրինակ`

Շr2 Օ72- 14 H

66 » 2Շr

7 H 2Օ

0.0592 [Շr2 Օ72- ][H ] 14 g : [Շr 3 ] 2

Ջրածնական էլեկտրոդի համար`

26 » H2

0.0592 g[H ] 2

0.0592 pH :

Քանի որ ջրածնական էլեկտրոդի պոտենցիալը բնութագրում է լուծույթի pH -ը, ապա չափելով այդ պոտենցիալը` կարելի է որոշել միջավայրի pH -ը: Ավելի ճշգրիտ հաշվարկների համար անհրաժեշտ է կոնցենտրացիների փոխարեն վերցնել ակտիվությունները` a Օx ն a Re d : Չոր էլեմենտներում էլեկտրոլիտները մածուկներ են, որոնք պարունակում են, օրինակ, MոՕ2 , NH 4 Շl , ն քիչ քանակով H 2 Օ : Մածուկում տեղավորում են ածխե ձողիկ (կատոդ), իսկ անոդի դեր է կատարում էլեմենտի ցինկային թաղանթը: Որպես օրինակ ներկայացնենք ցինկ/մանգանային էլեմենտը( Լեկլանշեյի էլեմենտ).

C / MոՕ 2 NH 4 Ըl 10-20% լուծույթ Zո

Կիսառեակցիաներն հետնյալն են

Անոդ

Zո - Zո 2

Կատոդ 2 MոՕ 2

Zո 2MոՕ 2

2 NH 4

2e - Mո 2 Օ 3

2 NH 4 - Zո 2

Mո 2 Օ 3

2 NH 3 2 NH 3

H 2Օ H 2Օ :

Չոր էլեմենտները լայնորեն օգտագործվում են կենցաղում` ռադիոընդունիչներում, էլեկտրոնային ժամացույցներում, ձեռքի լուսարձակներում ն այլն: Դրանք վերականգնելի չեն ն օգտագործվում են մեկ փուլով: Կուտակիչները (ակումուլյատորներ) գալվանական էլեմենտներ են, որոնք կարող են բազմաթիվ անգամ վերալիցքավորվել ն օգտագործվել: Դրանք ընդունակ են դարձելիորեն վերափոխել կուտակված քիմիական էներգիան էլեկտրականի ն հակառակը: Կապարային կուտակիչի մեկ բջջի կառուցվածքի ուրվապատկերը ներկայացված է ստորն.

PԵ, PԵ5Օ 4 H 2 5Օ4 ( 35-40%), PԵ5Օ 4 PԵՕ2 Աշխատանքային ռեակցիան լիցքաթափում

PԵ

PԵՕ2

2PԵՏՕ 4

2 H 2 5Օ4

2H 2 Օ, E

2, 06 Վոլտ

լիցքավորում

Լիցքավորումը կատարվում է հաստատուն էլեկտրական հոսանքի միջոցով` հոսանքի աղբյուրի համապատասխան բնեռները միացնելով կուտակիչի նույն նշանով բնեռներին: Այսպիսի կուտակիչնեից են պատրաստում ավտոմեքենաների մեկնարկային մարտկոցները, քանի որ դրանք ունեն լիցքաթափման մեծ հոսանք: Վառելանյութային էլեմենտները վառելանյութի այրման էներգիան վեր են ածում էլեկտրական էներգիայի: Որպես օքսիդացող օգտագործում են սովորական վառելիքը` ջրածին, ածուխ, կոքս, բնական ն արհեստական այրվող գազեր, իսկ որպես օքսիդիչ` թթվածին կամ օդ:

Որպես վառելանյութային էլեմենտ առանձնապես հեռանկարային է ջրածնա-թթվածնային էլեմենտը: Ջրածնա - թթվածնային էլեմենտը սովորաբար պատրաստում են ածխային կամ նիկելային էլեկտրոդներից, որոնք ընկղմվում են էլեկտրոլիտի ալկալիական լուծույթի մեջ:

(Ni)H 2 ՃՕH ( 30-40%) Օ2(Ni) Անոդ

2ՕH -

Կատոդ

Օ2

2 H 2 Օ 46

2H 2

Օ2

2 H 2 Օ 26

4ՕH -

2H 2Օ :

Վառելանյութային էլեմենտների արդյունավետ աշխատանքի համար օգտագործում են կատալիզատորներ, որոնցով տոգորում են էլեկտրոդները: Ջրածնական էլեկտրոդի համար արդյունավետ կատալիզատոր են հանդիսանում պլատինային խմբի մետաղները, իսկ թթվածնական էլեկտրոդի համար` խառը կատալիզատորները` Շo ն 4l կամ Fe , Mո ն 4g :

7.3. էԼԵԿՏՐՈԼԻԶ

էլեկտրոլիզը օքսիդավերականգնման ռեակցիա է, որն ընթանում է էլեկտրոդների վրա, երբ էլեկտրոլիտի հալույթով կամ լուծույթով անց են կացնում հաստատուն էլեկտրական հոսանք: էլեկտրոլիզի ժամանակ էլեկտրական էներգիան վեր է ածվում քիմիական էներգիայի, այսինքն` տեղի է ունենում գալվանական էլեմենտներում ընթացող գործընթացների հակադարձ գործընթացը:

Ինչպես ն գալվանական էլեմենտներում, անոդի վրա կատարվում է օքսիդացում, կատոդի վրա` վերականգնում: Սակայն, ի տարբերություն գալվանական էլեմենտների, այստեղ անոդը «դրական» էլեկտրոդ է, իսկ կատոդը` «բացասական»: Տարբերակում են հալույթների ն լուծույթների էլեկտրոլիզները: Հալույթների էլեկտրոլիզի դեպքում կատոդի վրա վերականգնըվում են էլեկտրոլիտի հալումից առաջացած կատիոնները, իսկ անոդի վրա օքսիդանում են անիոնները: Օրինակ, NaՇl -ի հալույթի էլեկտրոլիզն ընթանում է հետնյալ սխեմայով`

Գումարային` 4 ՃՕH

4Ճ

2H 2Օ

Օ2

Լուծույթների էլեկտրոլիզի դեպքում բացի էլեկտրոլիտի կատիոններից ն անիոններից, գործընթացին կարող են մասնակցել նան ջրի մոլեկուլները: Ընդ որում, կատոդի վրա կարող են վերակագնվել ինչպես կատիոնները, այնպես էլ որոշ բարդ անիոնները կամ ջրի մոլեկուլները: Ճat

ո6 - Ճat 0

26 - H 2

[4g(ՇN)2 ] -

6 - 4g 2ՇN -

2 H 2 Օ 26 - H 2

Կատոդային գործընթացներ

2ՕH -

Անոդի վրա կարող են օքսիդանալ ինչպես անիոնները, այնպես էլ որոշ կատիոններ կամ ջրի մոլեկուլները: 4ո - ո - ո6 - 4ո 0 F6

- 6 - F6

2 H 2 Օ - 46 - Օ2

Անոդային գործընթացներ (իներտ անոդ)

4ՕH - 46 - 2 H 2 Օ Օ2

Անոդը կարող է լինել լուծվող (ակտիվ` Շս , 4g , 4ս ) ն չլուծվող (իներտ ` Շ , Pt ): Լուծվող անոդներն օքսիդանում են ն կատիոնների ձնով անցնում լուծույթ`

Շս 0 - 26 - Շս 2 :

էլեկտրոդ

Իոնների լիցքաթափման հաջորդականությունը որոշվում է էլեկտրոդի քիմիական բնույթով, իոնների էլեկտրոդային պոտենցիալների արժեքով, էլեկտրական հոսանքի խտությամբ, լուծույթի pH -ով: Անիոնները ն կատիոնները կարելի է դասավորել ըստ էլեկտրոդների վրա դրանց օքսիդանալու կամ վերականգնվելու ընդունակության հաջորդականության: Այդ հաջորդականությունները անվանում են լարվածության էլեկտրաքիմիական շարքեր`

Ճ , Շa 2 , Na , Mg 2 , 4l 3 , 2ո 2 , F 2 , 5ո 2 , PԵ 2 , H , Շս 2 , 4g , 4ս 3 մեծանում է էլեկտրոդային պոտենցիալը, հեշտանում է վերականգնումը կատոդի վրա

իոնը ջրի մոլեկուլներից ավելի հեշտ է վերականգնվում կատոդի

վրա:

NՕ3- , 5Օ42- , ՕH - , Շl - , 8r - , J փոքրանում է էլեկտրոդային պոտենցիալը, հեշտանում է օքսիդացումը իներտ անոդի վրա

ՕH - իոնը ջրի մոլեկուլներից ավելի հեշտ է օքսիդանում անոդի վրա: Թե էլեկտրոլիզի ժամանակ ինչպիսի էլեկտրաքիմիական գործընթացներ են ընթանում էլեկտրոդների վրա, ամենից առաջ կախված է համապատասխան էլեկտրաքիմիական համակարգերի էլեկտրոդային պոտենցիալների հարաբերական արժեքներից: Մի քանի հնարավոր գործընթացներից կկատարվի այն, որի իրականացումը կապված է էներգիայի ամենափոքր ծախսի հետ: Դա նշանակում է, որ կատոդի վրա կվերականգնվեն էլեկտրաքիմիական համակարգի այն օքսիդացած ձները, որոնք ունեն ամենամեծ էլեկտրոդային պոտենցիալ, իսկ անոդի վրա կօքսիդանան ամենափոքր էլեկտրոդային պոտենցիալ ունեցող համակարգի վերականգնված ձները: Որոշ էլեկտրաքիմիական գործընթացների ընթացքի վրա արգելակող աղդեցություն է գործում էլեկտրոդի նյութը: Քննարկենք ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզի ժամանակ տեղի ունեցող կատոդային գործընթացները: Այստեղ անհրաժեշտ է հաշվի առնել ջրածնի իոնների վերականգնման գործընթացի պոտենցիալի մեծությունը: Այս պոտենցիալը կախված է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայից ( pH -ից), որի համար, ինչպես արդեն ցույց է տրվել,

pH (տես «Ներնստի հավասարումը» բաժինը): Չեզոք լուծույթների դեպքում ( pH 7) -0,0592 7 -0,41 Վ: Այդ պատճառով, եթե 0,059

էլեկտրոլիտի կատիոնը մետաղ է, որի էլեկտրոդային պոտենցիալը զգալիորեն ավելի մեծ է, քան -0,41 Վ, ապա այդպիսի էլեկտրոլիտի չեզոք լուծույթից կատոդի վրա կանջատվի մետաղը: Այդպիսի մետաղները էլեկտրաքիմիական լարվածության շարքում գտնվում են ջրածնի մոտ` սկսած մոտավորապես անագից, ն նրանից հետո: Ընդհակառակը, եթե էլեկտրոլիտի կատիոնը այնպիսի մետաղ է, որի պոտենցիալը զգալիորենցածր է, քան -0,41 Վ, ապա մետաղը չի վերականգնվի, այլ տեղի կունենա ջրածնի անջատում ի հաշիվ ջրի օքսիդացման: Այդպիսի մետաղներից են լարվածության շարքի սկզբի մետաղները, մոտավորապես մինչն ալյումինը (ներառյալ): Վերջապես, եթե մետաղի պոտենցիալը մոտ է -0,41 Վ մեծությանը (շարքի միջին մասի մետաղները`

2ո, Շr , F6, Շd , Ni ), ապա լուծույթի կոնցենտրացիայից ն էլեկտրոլիզի պայմաններից կախված հնարավոր է ինչպես մետաղի, այնպես էլ ջրի վերականգնումը ջրածնի անջատմամբ: Սովորաբար այդ երկու պրոցեսներն ընթանում են զուգահեռ: Թթվային լուծույթներից ջրածնի էլեկտրաքիմիական անջատումը տեղի է ունենում ջրածնի իոնների ( H ) լիցքաթափման հետնանքով

26 - H 2 ), չեզոք ն հիմնային միջավայրերի դեպքում այն ջրի ( 2H էլեկտրաքիմիական վերականգնման արդյունք է -

( 2 H 2 Օ 26 - H 2 2ՕH ): Այսպիսով, ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզի ժամանակ կատոդային գործընթացի բնույթը որոշվում է առաջին հերթին էլեկտրաքիմիական լարվածության շարքում համապատասխան մետաղի դիրքով: Մի շարք դեպքերում մեծ նշանակություն ունեն լուծույթի pH -ը, մետաղի իոնների կոնցենտրացիան ն էլեկտրոլիզի մյուս պայմանները, օրինակ, հոսանքի խտությունը` հոսանքի ուժի հարաբերությունը էլեկտրոդի մակերեսին: Հետնաբար սովորական մետաղյա (կամ ածխե) կատոդի վրա ջրային լուծույթներից ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների կատիոնները չեն լիցքաթափվում, այլ դրանց փոխարեն լիցքաթափվում են ջրածնի կատիոնները (թթվային լուծույթից) կամ ջուրը (չեզոք ն հիմնային լուծույթից): Սակայն եթե որպես կատոդ օգտագործվի սնդիկը, ապա լիցքաթափվում են ոչ թե H -ը կամ

H 2 Օ -ն, այլ ալկալիական կամ հողալկալիական մետաղները: Դա բացատրվում է նրանով, որ սնդիկի վրա ջրածինը դժվարությամբ է լիցքաթափվում` ի հաշիվ գերլարման: Քննարկենք այդ երնույթը: էլեկտրոդի պոտենցիալը լուծույթում առանց արտաքին ազդեցության համապատասխանում է իր հավասարակշռային պոտենցիալին` Օx

Re d : Արտաքին էլեկտրական դաշտով ազդելիս

էլեկտրոդի պոտենցիալը կարելի է փոխել դրական կամ բացասական ուղղությամբ: Այս դեպքում դրա վրա կարող են ընթանալ օքսիդացման կամ վերականգնման գործընթացներ: Պոտենցիալի շեղումն իր հավասարակշռային արժեքից կոչվում է էլեկտրաքիմիական բնեռացում կամ ուղղակի բնեռացում: էլեկտրոդի բնեռացումը բացասական ուղղությամբ կապված է վերականգնման գործընթացի հետ, իսկ դրական բնեռացումը` օքսիդացման գործընթացի հետ: Վերականգնման գործընթացը կատոդային է, իսկ օքսիդացմանը` անոդային: Այդ կապակցությամբ բացասական ուղղությամբ բնեռացումը կոչվում է կատոդային

բնեռացում, իսկ դրական ուղղությամբ բնեռացումը `անոդային բնեռացում: էլեկտրոդի բնեռացումը էլեկտրաքիմիական գործընթացի անհրաժեշտ պայմանն է: Բացի այդ, դրա մեծությունից է կախված էլեկտրոդային գործընթացի արագությունը: ինչքան էլեկտրոդն ուժեղ է բնեռացված, այնքան ավելի մեծ արագությամբ է դրա վրա կատարվում համապատասխան կիսառեակցիան: Բնեռացման այն մեծությունը, որն անհրաժեշտ է տվյալ էլեկտրոդային գործընթացը որոշակի արագությամբ տանելու համար, կոչվում է տվյալ էլեկտրոդային գործընթացի գերլարում: Ջրածնի անջատման գերլարումը տարբեր մետաղների վրա տարբեր է: Առանձնապես մեծ է այդ գերլարումը սնդիկի վրա, այդ պատճառով ջրածնի անջատումը սնդիկի կատոդի վրա խիստ դժվարանում է ն հնարավորություն է ստեղծվում ալկալիական ու հողալկալիական մետաղների լիցքաթափման համար: Անոդային գործընթացները քննարկելիս պետք է նկատի ունենալ, որ անոդի նյութը էլեկտրոլիզի ընթացքում կարող է օքսիդանալ: Այս առումով լինում են իներտ անոդով էլեկտրոլիզ ն ակտիվ անոդով էլեկտրոլիզ: Իներտ կոչվում է այն անոդը, որի նյութը էլեկտրոլիզի ընթացքում չի օքսիդանում: Ակտիվ կոչվում է այն անոդը, որի նյութը էլեկտրոլիզի ընթացքում կարող է օքսիդանալ: Որպես իներտ անոդներ հաճախ կիրառում են գրաֆիտը կամ պլատինը: Ալկալիների, թթվածին պարունակող թթուների ու դրանց աղերի, ինչպես նան ֆտորաջրածնական թթվի ու ֆտորիդների ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզի ժամանակ իներտ անոդի վրա տեղի է ունենում ջրի էլեկտրաքիմիական օքսիդացում` թթվածնի անջատումով: Լուծույթի pH -ի մեծությունից կախված` այս գործընթացը տարբեր ձնով է կատարվում: Հիմնային միջավայրում օքսիդանում է հիդրօքսիլ իոնը`

4ՕH - - 46 » Օ2

2H 2Օ ,

իսկ թթվային կամ չեզոք միջավայրում օքսիդանում է ջուրը`

2 H 2 Օ - 26 » Օ2

4H :

Թթվածին պարունակող անիոնները կամ օքսիդանալու ընդունակ չեն, կամ դրանց օքսիդացումը տեղի է ունենում շատ բարձր պոտենցիալների

դեպքում:

Օրինակ,ըստ

2 5Օ42- - 26 Տ 5 2 Օ82- սխեմայի`

5Օ42- իոնի օքսիդացման ստանդարտ պոտենցիալը հավասար է 2,01 Վ, որը զգալիորեն գերազանցում է ջրի օքսիդացման ստանդարտ պոտենցիալին (1,23 Վ): Անթթվածին թթուների ն դրանց աղերի ջրային

լուծույթների էլեկտրոլիզի ժամանակ (բացի HF ն ֆտորիդներից) անոդի մոտ լիցքաթափվում են ոչ թե ջուրը, այլ նշված անթթվածնավոր թթվային մնացորդները: Մասնավորապես, HJ , H8r , HՇl -ի ու դրանց աղերի լուծույթների էլեկտրոլիզի ժամանակ անոդի վրա անջատվում է համապատասխան հալոգենը: Նշենք, որ HՇl -ի ու դրա աղերի էլեկտրոլիզի ժամանակ քլորի անջատումը հակասում է ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների շարքում հետնյալ համակարգերի փոխադարձ դիրքին.

2Շl - - 26 » Շl 2 ( 2 H 2 Օ - 26 » 4H

Օ2 (

1,359 Վ )

1,228 Վ ):

Թվում է, թե որպես ավելի փոքր էլեկտրոդային պոտենցիալ ունեցող նյութ, առաջին հերթին ջուրը պետք է օքսիդանա անոդի մոտ, մինչդեռ վերջինիս մոտ անջատվում է քլորը: Այս շեղումը կապված է այդ երկու էլեկտրոդային գործընթացներից երկրորդի անոդի վրազ գալի գերլարման հետ: Ակտիվ անոդի դեպքում մրցակցող օքսիդացման գործընթացների թիվը մեծանում է` հասնելով երեքի` ջրի էլեկտրաքիմիական օքսիդացում` թթվածնի անջատումով, անիոնի լիցքաթափում (այսինքն` դրա օքսիդացում) ն անոդի մետաղի էլեկտրաքիմիական օքսիդացում (այսպես կոչված մետաղի անոդային լուծում): Այս հնարավոր գործընթացներից տեղի կունենա այն, որն էներգիապես ավելի ձեռնտու է: Եթե ստանդարտ պոտենցիալների շարքում անոդի մետաղը տեղավորված է մյուս երկու էլեկտրաքիմիական համակարգերից (ջուր, էլեկտրոլիտի անիոն) առաջ, ապա տեղի կունենա մետաղի անոդային լուծում: Հակառակ դեպքում տեղի կունենա կամ թթվածնի անջատում, կամ անիոնի լիցքաթափում:

7.4. էԼԵԿՏՐՈԼԻԶԻ ՕՐԻՆԱԿՆԵՐ

NaՇl -ի ջրային լուծույթ (իներտ էլեկտրոդներ).

NaՇl » Na

Շl -

Կատոդ

2 H 2 Օ 26

Na , H 2 Օ

2ՕH -

+ Անոդ

2Շl - - 26

Շl - , H 2Օ Գումարյալ գործընթաց

2H 2 Օ 2Ըl 2H 2 Օ 2 NaԸl

H2 H2

Շl 2

2ՕH - իոնական հավասարում

Ըl 2 Ըl 2

2 NaՕH մոլեկուլային հավասարում

Անոդը (իներտ), կատոդը` սնդիկ: Սնդիկի վրա ջուրը շատ մեծ դժվարությամբ է վերականգնվում : Կատոդ ( Hg ) Na , H 2 Օ Անոդ -

Շl , H 2 Օ

6 - Na(Hg) ամալգամ

2Շl - - 26

Այստեղ գերլարման հետնանքով ջուրը չի վերականգնվում:

Շl 2

Ամալգամը ջրում լուծելով ստանում են

Na(Hg) H 2 Օ - NaՕH 1/ 2 H 2

Hg :

Այսպիսով, գումարային հավասարումը համընկնում է սովորական կատոդով կատարվող էլեկտրոլիզի ռեակցիայի հավասարման հետ:

Փ Կալիումի սուլֆատի ջրային լուծույթ.

Անոդ

5Օ42- , H 2 Օ

Ճ 2 5Օ4 » 2Ճ

5Օ42-

2 H 2 Օ - 46 - Օ2

+ Կատոդ

Ճ , H 2Օ

2 H 2 Օ 26 - H 2 6H 2 Օ

2H 2

Օ2

2ՕH - ( 2 )

4ՕH -

4 H 2Օ

2H 2 Օ

2H 2

Օ 2 ( ջրի էլեկտրոլիզ ) :

Փ Ծծմբական թթվի լուծույթ.

Անոդ

2 H 2 Օ - 46 - Օ2

5Օ42- , H 2 Օ Կատոդ

H , H 2Օ 2H 2Օ

26 - H 2 ( 2 )

2H 2

Օ2 (ջրի էլեկտրոլիզ) .

Փ Նատրիումի հիդրօքսիդի ջրային լուծույթ .

ՕH -

NaՕH Տ Na Անոդ

4ՕH - - 46 - Օ2

ՕH - , H 2 Օ

+ Կատոդ

Na , H 2 Օ

2 H 2 Օ 26 - H 2 2H 2 Օ

2H 2

ՕH - ( 2 )

Օ 2 ( ջրի էլեկտրոլիզ )

Փ, Փ, Փ-ը ջրի էլեկտրոլիզն է, որի էլեկտրահաղորդականությունը մեծացնելու համար ավելացվել են էլեկտրոլիտներ ( Ճ 2 5Օ4 , H 2 5Օ4 , NaՕH ): Ցինկի քլորիդի ջրային լուծույթ.

2Շl -

2ոՇl 2 » 2ո

Անոդ

2Շl - - 26 - Շl 2

Շl - , H 2 Օ Կատոդ

Միաժամանակ վերականգնվում են ն ջուրը ն 2ո

2ո , H 2 Օ

2e - Zո 0

ա) Zո 2

բ) 2H 2 Օ 2e - H 2

2ՕH - :

ա) ն բ) ռեակցիաների ելքը կախված է հոսանքի խտությունից: Այդ պատճառով գումարյալ հավասարումը միանշանակ տեսք չի ունենա: Պարզագույն դեպքում`

x2ո 2

yH 2 Օ » x2ո

y H2

yՕH -

Բացի այդ` կատոդի մոտ կարող է առաջանալ 2ո(ՕH)2 1 ,

նույնիսկ [2ո(ՕH)4 ] : Պղնձի սուլֆատի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզ.

5Օ42-

Շս5Օ4 » Շս

Պղնձե էլեկտրոդներ (Անոդը լուծելի է) Անոդ Շս - 26 - Շս

Անոդ 2 H 2 Օ - 46 - Օ2

Կատոդ Շս 26 - Շս Սա պղնձի մաքրումն է (ռաֆինացիա): Անոդից մաքուր պղինձն անցնում է կատոդ

Գրաֆիտային էլեկտրոդներ (իներտ էլեկտրոդներ)

Կատոդ

Շս

4H Շս

Կիրառություն չունի

7.5. էԼԵԿՏՐՈԼԻԶԻ ԿԻՐԱՌՈՒՄԸ

Ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների ստացումը համապատասխան քլորիդների հալույթների էլեկտրոլիզով: Ալկալիների ( NaՕH , ՃՕH ) ստացումը քլորիդների ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզով: Քլորի, ջրածնի ն թթվածնի ստացումը: Ալյումինի ստացումը բոքսիտների հալույթների էլեկտրոլիզով: Պղնձի ռաֆինացման (մաքրման) համար` որպես անոդ օգտագործելով չմաքրված պղինձ: Գալվանաստեգիա (մետաղապատում)` նիկելապատում, քրոմապատում, արծաթապատում, ոսկեպատում: Գալվանապլաստիկա` զանազան ռելիեֆային մակերնույթների ճշգրիտ պատճենահանում: Մետաղների անոդային մշակում (անոդացում):

» » » » » » »

7.6. էԼԵԿՏՐՈԼԻԶԻ ՕՐԵՆՔՆԵՐԸ

Ֆարադեյի | օրենքը: -էլեկտրոդների վրա անջատվող նյութերի զանգվածներն ուղիղ համեմատական են էլեկտրոլիտի հալույթով կամ լուծույթով անցնող էլեկտրականության քանակին: Ֆարադեյի || օրենքը : Տարբեր էլեկտրոլիտների լուծույթով կամ հալույթով նույն քանակով էլեկտրականություն անցնելիս էլեկտրոդների վրա անջատված նյութերի զանգվածները համեմատական են դրանց քիմիական համարժեքներին: Ֆարադեյի հաստատունը`

96480կուլոն/մոլ

էլեկտրոդի վրա նյութի մեկ քիմիական համարժեքի անջատման համար անհրաժեշտ է էլեկտրոլիտիկ բջիջով բաց թողնել 96480 կուլոն էլեկտրականություն:

էլեկտրոլիզի ժամանակ անջատված նյութի զանգվածը որոշվում է հետնյալ բանաձնով`

M է(4) Օ M է 1 t , որտեղ` F 96480 M է(4) –ն 4 նյութի համարժեքի մոլային զանգվածն է, գ/մոլ:

ո(4)

Օ – ն` էլեկտրոլիտով անցած էլեկտրականության քանակը, կուլոն:

1 t , 1 – ն` հոսանքի ուժը, ամպեր: t –ն` ժամանակը,

վայրկյան: F – ը` Ֆարադեյի հաստատունը:

Նյութի էլեկտրաքիմիական համարժեքը որոշվում է հետնյալ բանաձնով`

Eէ Ելքն ըստ հոսանքի`

Mէ : F ոփաստ. 100 ոտես.

որտեղ ոփաստ. –ը նյութի փաստացի զանգվածն է, որն անջատվել է էլեկտրոլիզի ժամանակ, ոտես. – ը` նյութի զանգվածը, որը կանջատվեր ըստ Ֆարադեյի օրենքի:

ո 96480 100% : Mէ 1 t

7.7. ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ԿՈՌՈԶԻԱՆ ԵՎ ՊԱՅՔԱՐԸ ԴՐԱ ԴԵՄ

Կոռոզիան մետաղների քայքայման գործընթացն է արտաքին գործոնների ազդեցությամբ: Դա օքսիդավերականգնման գործընթաց է, որի հետնանքով մետաղը ինքնաբերաբար անցնում է իր օքսիդացված ձնին: կոռոզիայի հիմնական տեսակները

քիմիական էլեկտրաքիմիական

Քիմիական կոռոզիան պայմանավորված է գազերի կամ էլեկտրականություն չհաղորդող հեղուկների ազդեցությամբ մետաղների օքսիդացմամբ: էլեկտրաքիմիական կոռոզիան պայմանավորված է էլեկտրաքիմիական ռեակցիաներով, որոնք ընթանում են մետաղի մակերնույթին, երբ այն շփման մեջ է գտնվում էլեկտրոլիտի լուծույթի հետ:

էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները արդյունք են միկրոգալվանական զույգերի, որոնք գոյանում են մետաղի մակերնույթին, ընդ որում` մետաղը անոդի (միկրոանոդ) դեր է կատարում, իսկ նրա մակերնույթին գտնվող էլեկտրադրական խառնուկները` կատոդի (միկրոկատոդ): Մետաղը ենթարկվում է անոդային լուծման, իսկ միկրոկատոդների վրա վերականգնվում են հեղուկի մեջ լուծված նյութերը, որոնք դեպոլյարիզատորներ (ապաբնեռացնող) են: Օրինակ: Երկաթի ժանգոտումը (կոռոզիան) տեղի է ունենում, երբ այն շփման մեջ է գտնվում թթուների, թթվածնի ն այլ նյութերի հետ: էլեկտրոլիտի դեր կարող է կատարել ջրի թաղանթը, որը գոյանում է ցանկացած մետաղի մակերնույթին կոնդենսացման հետնանքով:

Միկրոանոդ Միկրոկատոդ

2H 2H 2 Օ Օ 2

26 (երկաթի կոռոզիա)

2e - H 2 (ջրածնական ապաբնեռացո ւմ) 4e - 4ՕH - (թթվածնական ապաբնեռացում) :

Ընդերքային (ստորերկրյա) կոռոզիան ծավալվում է հողում լուծված նյութերի ազդեցությամբ (հողային կոռոզիա) կամ թափառող էլեկտրական հոսանքներից (թափառող հոսանքների կոռոզիա), որոնց աղբյուրներն են էլեկտրատրանսպորտը, էլեկտրասարքավորումները ն այլն: Կոռոզիայի այդ տեսակները քայքայում են ընդերքային մետաղաշինությունները, խողովակաշարերը, էլեկտրական մալուխները (կաբել): Կոռոզիայի հետնանքով յուրաքանչյուր տարի մետաղների կորուստը կազմում է 1.5-29, որըհանգեցնում է հսկայական ծախսերի: Հիմնական կորուստը կապված է տեխնիկական երկաթի (չուգուն, պողպատ) կոռոզիայի հետ: Կոռոզիայից պաշտպանության մեթոդները հիմնված են` - կոռոզիոն միջավայրի ագրեսիվության իջեցման վրա: - պաշտպանիչ թաղանթներով երեսապատման վրա: - էլեկտրաքիմիական մեթոդների կիրառման վրա: Կոռոզիայից պաշտպանման եղանակների շարքում առանձնանում է էլեկտրաքիմիական պաշտպանությունը, որի տարատեսակներն են կատոդային պաշտպանությունը ն պրոտեկտորային պաշտպանությունը: Կատոդային պաշտպանությունը իրագործելիս պաշտպանվող մետաղը միացնում են արտաքին հաստատուն էլեկտրական հոսանքի բացասական բնեռին, իսկ դրական բնեռը` օժանդակ նյութին, որը անոդի դեր կատարելով օքսիդանում է ն դրանով պաշտպանում հիմնական մետաղին:

Որոշ դեպքերում կիրառում են անոդային պաշտպանություն. մետաղի էլեկտրոդային պոտենցիալը տեղաշարժում են դրական մարզը, մինչն մետաղի մակերնույթին ստեղծվի օքսիդի պասիվացնող շերտ (մետաղի պասիվացիա): Պրոտեկտորային պաշտպանությունը իրականացվում է պաշտպանվող մետաղին ավելի ակտիվ մետաղի կտոր` պրոտեկտոր միացնելով, որը ավելի հեշտ է օքսիդանում ն դրանով պաշտպանում հիմական մետաղը կոռոզիայից:

ԳԼՈՒԽ 8. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԿԻՆԵՏԻԿԱ

Քիմիայի հիմնական խնդիրներից մեկը հանդիսանում է նյութերի ռեակցիոնունակության որոշումը, ինչպես նան քիմիական զանազան գործընթացների մեխանիզմների պարզաբանումը ն դրանց ընթացքի արագությունների քանակական որոշումը: Ինչպես հայտնի է, քիմիական ռեակցիաների (գործընթացների) ընթանալու սկզբունքային հնարավորությունը որոշվում է թերմոդինամիկորեն, համակարգի Գիբսի էներգիայի փոփոխության միջոցով: Համակարգում ռեակցիան հնարավոր է իրականացնել միայն այն ուղղությամբ, որի դեպքում Գիբսի էներգիան նվազում է ( ՃՕ Օ 0 ): Սակայն այդ չափանիշը ոչինչ չի ասում, թե տվյալ պայմաններում ինչպիսի արագությամբ կընթանա հնարավոր ռեակցիան: Այսպես, ազոտի օքսիդի փոխազդեցությունը թթվածնի հետ`

2 NՕ Օ2 նում

2H 2

2 NՕ2 ,

ընթանում

Օ2

ՃՕ298

շատ

2 H 2 Օ;

-150 կՋ, սենյակային ջերմաստիճա-

արագ:

Մինչդեռ

հետնյալ

ռեակցիան`

-457 կՋ, որը բնորոշվում է Գիբսի

էներգիայի զգալիորեն ավելի մեծ փոքրացումով, սովորական պայմաններում չի ընթանում, քանի որ կինետիկորեն արգելակված է: Այդ խառնուրդը սենյակային ջերմաստիճանում կարող է պահպանվել գործնականորեն անփոփոխ, շատ երկար ժամանակ: Բայց կատալիզատորի

առկայությամբ կամ 700 Շ ( Օ1000

-495 կՋ) ռեակցիան ակնթար-

թորեն է իրականացվում (պայթյունով): Նկատվող տարբերությունները պայմանավորված են նրանով, որ Գիբսի էներգիան զուտ թերմոդինամիկական մեծություն է, որը ժամանակի գործոն չի պարունակում ն չի կարող կանխատեսել գործընթացի արագությունը, մինչդեռ քիմիական ռեակցիան լիովին բնութագրելու համար անհրաժեշտ է իմանալ ժամանակի ընթացքում տեղի ունեցող օրինաչափությունները, այսինքն` պարզել ռեակցիայի մեխանիզմը, արագությունը ն դրա վրա ազդող տարբեր գործոնների ազդեցությունը: Այդ հարցերը քննարկում է քիմիայի հատուկ բաժինը` քիմիական կինետիկան:

8.1. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ՄԵԽԱՆԻԶՄԸ

Որպես կանոն` քիմիական ռեակցիաները չեն իրականանում ելանյութերի անմիջական փոխարկումով վերջնանյութերի: Մեծամասամբ ռեակցիաները ընթանում են մի քանի փուլերով: Որպես օրինակ` դիտարկենք հետնյալ ռեակցիան, որն ընթանում է ջրային լուծույթնում` 4 F6Շ 2 4 HՇ Օ2 - 4 F6Շ 3 2 H 2 Օ : Նշված ռեակցիայի իոնական հավասարումը հետնյալն է`

4 F6 2

Օ2 - 4 F6 3

2H 2Օ :

Սակայն այդ գործընթացը չի կարող ընթանալ 4 F6 , 4 H իոնների ն մեկ մոլեկուլ Օ2 -ի միաժամանակյա փոխազդեցությամբ, քանի որ 9 մասնիկների միաժամանակյա բախումն իրար հետ համարյա անհնար է, հատկապես որ այդ մասնիկներից ութն ունեն դրական լիցք, հետնաբար պետք է իրարից վանվեն: Ըստ ժամանակակից պատկերացումների` այդ ռեակցիան ընթանում է մի քանի փուլերով`

F6 2 Օ2 - F6 3 Օ2Օ2- H - HՕ2 F6 2 HՕ2 - F6 3 HՕ2HՕ2-

H - H 2 Օ2

H 2 Օ2

F6 2 - F6 3

F6 2

ՕH - F6 3

ՕH -

H - H 2Օ

ՕH -

ՕH

(Կետով նշված են ռադիկալները, այսինքն` չզույգված էլեկտրոններ ունեցող մասնիկները):

ՕH -

Նշված բազմափուլ ուղին ձեռնտու է, քանի որ ոչ մի փուլում երկու մասնիկներից ավելին չեն հանդիպում ն չի պահանջվում նույնանուն լիցք ունեցող մասնիկների հանդիպում: Սակայն նույնիսկ մեկ կամ երկու մասնիկների մասնակցությամբ ռեակցիաները հաճախ ընթանում են մի քանի փուլերով: Քննարկենք H 2

8r2 » 2 H8r ռեակցիան: Թվում է, թե այս

ռեակցիան մեկ փուլով պետք է ընթանա, սակայն ուսումնասիրություն-

ները ցույց են տվել, որ այն բազմափուլ ռեակցիա է, որի հնարավոր մեխանիզմներից մեկը հետնյալն է` 8r2 - 2 8r 8r

H8r H

8r2

H8r 8r

H8r - H 2

8r - 8r2 :

Երկար ժամանակ H 2

J2 » 2 HJ ռեակցիան համարում

էին ոչ բարդ, մեկ փուլով ընթացող ռեակցիա: Սակայն մանրակրկիտ ուսումնասիրությունները ցույց տվեցին, որ այդ ռեակցիան բազմափուլ է` J 2 » 2J ն 2J

H 2 - 2 HJ (այս փուլը կարող է իրականանալ

երկու փուլով): Այս ամենը նշանակում է, որ քիմիական ռեակցիաների հավասարումները ոչինչ չեն ասում ռեակցիայի մեխանիզմի վերաբերյալ: Այդ հավասարումներն ուղղակի նշում են, թե ինչ սկզբնանյութերից ինչ վերջնանյութեր են ստացվում:

Փուլերի ընդհանրությունը, որոնցով իրագործվում է քիմիական ռեակցիան, կոչվում է քիմիական փոխարկման մեխանիզմ:

Քիմիական ռեակցիայի մեխանիզմը հնարավոր չէ կանխատեսել` ելնելով ռեակցիայի հավասարումից: Մեխանիզմը բացահայտվում է միայն փորձնական եղանակներով:

8.2. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ՏԱՐՐԱԿԱՆ ԱԿՏԵՐԸ

Ինչպես նշվել է, քիմիական ռեակցիաներն իրականանում են որոշակի փուլերի ընդհանրությամբ: Յուրաքանչյուր փուլ իրականանում է տարրական ակտերի միջոցով, որոնք միափուլ գործընթացներ են: Տարրական ակտերը խիստ բազմազան են ն իրենց բնույթով կարող են լինել ֆիզիկական կամ քիմիական: Քիմիական բնույթի տարրական ակտերը իրականանում են մասնիկների անմիջական բախումով, հանդիպումով: Հպման մեջ գտնվող ելային մասնիկները առաջացնում են ակտիվ կոմպլեքս, որոնք շատ կարճ ժամանակամիջոցում ( 10-13 վրկ) քայքայվելով` վեր են ածվում վերջնանյութերի կամ միջանկյալ նյութերի (որոշ մասը կարող է

դարձելիության հետնանքով փոխարկվել սկզբնանյութերի): Ըստ փոխազդող մասնիկների քանակի` տարրական ակտերը, կարող են լինել մոնոմոլեկուլային (մեկ մասնիկ), բիմոլեկուլային (երկու մասնիկ) ն տրիմոլեկուլային (երեք մասնիկ): Ավելի մեծ մոլեկուլայնություն չի հանդիպում, քանի որ չորս մասնիկների միաժամանակյա հանդիպումը շատ անհավանական է: Մոնոմոլեկուլային ակտ կարող է լինել մեկ մոլեկուլում ատոմների ներմոլեկուլային վերախմբավորումը, օրինակ, ցիս-իզոմերից տրանս-իզոմերի փոխարկումը`

Որոշ քայքայման փոխարկումներ`

ՇH 3 N - NՇH 3 - Շ 2 H 6 N 2 ՇH 3 - ՇH 2 Շ - ՇH 2 ՇH 2 N 2 Օ5 - N 2 Օ3 Օ2 :

HՇ

Բիմոլեկուլային տարրական ակտերը հիմնականում ընթանում են ռադիկալների ու ատոմների մասնակցությամբ: Օրինակներ`

H 2 - HՇ

ՕH H - H 2Օ ՇH 3 J ՕH - ՇH 3ՕH J - : Տրիմոլեկուլային ակտերը հազվադեպ են հանդիպում: Դրանք են NՕ -ի փոխազդեցությունները Օ2 , Շ 2 , 8r2 , H 2 -ի հետ`

2 NՕ Օ 2 - 2 NՕ 2 ; 2 NՕ Ը 2 NՕ 8r2

- 2 NՕԸ ;

2 NՕ8r ; 2 NՕ H 2 - H 2 Օ N 2 Օ :

Տրիմոլեկուլային ակտ է նան ատոմների (ռադիկալների) ռեկոմբինացումը` H H M - H2 M , որտեղ M -ը երրորդ մասնիկն է, որն իր վրա է վերցնում ռեկոմբինացիայից հետո անջատված էներգիան: Եթե չլիներ երրորդ մասնիկը, ապա ռեկոմբինացված մոլեկուլը, ունենալով էներգիայի ավելցուկ, նորից կքայքայվեր:

Ֆիզիկական բնույթի տարրական ակտերը կարող են ընդգրկել հետնյալ դեպքերը. » ջերմային ակտիվացում մասնիկների բիմոլեկուլային

ակտիվացում

միջոցով`

Ը »

լույսի

M , M * - ակտիվ Խ -Ը

կամ

Խ - 2Ը » :

մոլեկուլների հետերոգեն դիսոցում ռեակտորի պատերին`

Ը »

M - M*

բախումների միջոցով` մոլեկուլ:

Խ -Ը

Ըl ադսորբված:

հետերոգեն ռեակցիաներում ռեագենտների դիֆուզիան դեպի ֆազերի բաժանման սահմանը:

8.3. ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ԿԻՆԵՏԻԿԱԿԱՆ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ:

ՊԱՐԶ ԵՎ ԲԱՐԴ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Ռեակցիաների կինետիկական դասակարգումը հնարավոր է կատարել տարբեր տեսանկյուններից: Ըստ փուլերի քանակի` քիմիական փոխարկումները բաժանվում են պարզ (տարրական) ն բարդ ռեակցիաների: Պարզ ռեակցիաներն ընթանում են մեկ փուլով, այսինքն` սկզբնանյութերը անմիջականորեն վեր են ածվում վերջնանյութերի առանց միջանկյալ նյութերի առաջացման: Պարզ ռեակցիան բաղկացած է միատեսակ տարրական ակտերից: Պարզ ռեակցիան ընթանում է առանց կատալիզատորի ն չի արգելակվում ինհիբիտորով: Պարզ ռեակցիաների համար, որպես կանոն, գոյություն ունի միայն մեկ անցումային վիճակ: Պարզ ռեակցիաներ կարող են լինել միայն հոմոգեն (ոչ բոլոր) ռեակցիաները: Ըստ տարրական ակտի տեսակի պարզ ռեակցիաները բաժանվում են` » մոնոմոլեկուլային ռեակցիաների 4 - P »

բիմոլեկուլային ռեակցիաների Վ

2 4 - P, կամ 4 8-P 34 - P

28 - P 4 8 D-P

Տրիմոլեկուլային ռեակցիաների Վ 4

Ըստ ռեակցիային մասնակցող մասնիկների տեսակի պարզ ռեակցիաները լինում են. » մոլեկուլային (տարրական ակտին մասնակցում են միայն մոլեկուլներ) » իոնական (տարրական ակտն ընթանում է իոնների միջն) » իոնա - մոլեկուլային: Բարդ ռեակցիաները բաղկացած են մի քանի փուլերից, որոնք իրար հետ կապված են ռեագենտների (սկզբնանյութ) կամ միջանկյալ նյութերի միջոցով: Հաճախ միջանկյալ փուլի վերջնանյութը հանդիսանում է մյուս փուլերի սկզբնանյութ: Բարդ ռեակցիաներ են հանդիսանում որոշ հոմոգեն ռեակցիաները, բոլոր հետերոգեն ռեակցիաները, բացի այդ` ֆոտոքիմիական, էլեկտրաքիմիական, շղթայական, լծորդված (զուգորդված) ն կատալիտիկ ռեակցիաները: Բարդ ռեակցիաները պարզագույն դեպքում բաժանվում են հետնյալ տեսակների. » Դարձելի (հավասարակշռային)

4 » 8, »

Զուգահեռ

D 81 - « 1 »

Մրցակցային

Ճ+

82 - « 2 » Հաջորդական 4 - 8 - D - E Իրականում հանդիպում են վերոհիշյալ պարզագույն դեպքերի զուգակցումները` » Հաջորդական ռեակցիաներ դարձելի փուլերով`

4 » 8 » D ........ »

Օրինակ` հաջորդական-զուգահեռ.

8.4.ՏԱՐՐԱԿԱՆ ԱԿՏԵՐԻ ՄԵԽԱՆԻԶՄԸ:

ԱԿՏԻՎԱՑՄԱՆ էՆԵՐԳԻԱ

Տարրական ակտը, ինչպես նշվել է, իրականանում է փոխազդող մասնիկների բախմամբ: Սակայն մասնիկների ոչ բոլոր բախումներն են հանգեցնում փոխարկման, քանի որ ռեակցիայի ճանապարհին գոյություն ունի էներգիական պատնեշ (տես նկ.), որը պետք է հաղթահարվի: Սկզբնանյութերի մասնիկների միջին էներգիայի ( E ) նկատմամբ էներգիական պատնեշի բարձրությունը կոչվում է ակտիվացման էներգիա ( E a ): Փոխազդեցության մեջ կարող են մտնել այն մասնիկները, որոնց էներգիան E E a -ից ցածր չէ: էներգիայով հարուստ մասնիկները հաղթահարում են այդ պատնեշը ն առաջացնում ակտիվ կոմպլեքս (Թ), որը կոչվում է անցումային վիճակ`

4 8 »

48 - P : Ակտիվ կոմպլեքսը էներգիայով հարուստ ան-

կայուն վիճակ է, որը շատ կարճ ժամանակ գոյություն ունի ( 10-12 ն 10 -13 վրկ), ն քայքայվելով` առաջացնում է վերջնանյութ: Ակտիվացման էներգիան կարելի է դիտել որպես սկզբնանյութերի ն ակտիվ կոմպլեքսի միջին էներգիաների տարբերություն: Սկզբնանյութերի ն վերջնանյութերի միջին էներգիաների տարբերությունը ռեակցիայի ջերմային էֆեկտն է ( ՃH ):

Ճ – ակտիվ կոմպլեքս (Թ), |, Eսկզբն - սկզբնանյութերի միջին էներգիան, ||, Eվերջն. - վերջնանյութերի միջին էներգիան,

Eվերջն. - Eսկզբն ռեակցիայի

ջերմային էֆեկտը, E1 - ուղիղ ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան, E 2 - հակառակ ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան:

Ակտիվացման էներգիայի արժեքը կախված է փոխազդող մասնիկների տեսակից. » եթե իրար հետ փոխազդում են մոլեկուլներ, E a -ն մեծ է ն » »

կազմում է հարյուրավոր կՋ/մոլ, եթե փոխազդում են մոլեկուլներ իոնների կամ ռադիկալների հետ, E a -ն կազմում է մի քանի տասնյակ կՋ/մոլ, եթե իրար հետ փոխազդում են միայն ակտիվ մասնիկներ` ռադիկալներ, իոններ` E a 0:

Եթե ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան մեծ է, ապա փոխարկում իրականացնելու համար անհրաժեշտ է սկզբնանյութերը (մոլեկուլները) ակտիվացնել: Ակտիվացումը կատարվում է ջերմային ն ոչ ջերմային եղանակներով: Ջերմային ակտիվացումը կատարվում է մոլեկուլների բախումով, որի հետնանքով էներգիան փոխանցվում է մեկ մասնիկից մյուսին`

4 4 - 4 4 , 4 - էներգիայով հարուստ մոլեկուլ է: Այդ բախումների հետնանքով համակարգում էներգիան բաշխվում է մոլեկուլների միջն հաստատուն ջերմաստիճանում` ըստ Մաքսվել-Բոլցմանի բաշխման օրենքի (բաշխման կոր): Աբսցիսների առանցքի վրա տեղադրված է գազի մեկ մոլեկուլի էներգիան` E , իսկ օրդինատների առանցքի վրա` մոլեկուլների ընդհանուր թվի այն մասը ( ՃN ), որոնց էներգիան ընկած է ՃE -ից մինչն E ՃE բաժանած ՃE մեծության վրա: Եթե գազի մոլեկուլների ընդհանուր թիվը նշանակենք N -ով, իսկ դրանց այն մասը, որն ունի նշված ինտերվալին ( ՃE ) համապատասխան էներգիա` ՃN / N -ով, ապա օրդինատների վրա տեղադրվող մեծությունը հավասար կլինի ՃN / N ՃE :

Ամբողջ կորով սահմանափակված մակերեսը կազմում է 1 մաս, կամ 1009: Ընդգծված E1 E 2 48 մակերեսը այն մոլեկուլների բաժինն է, որոնց էներգիան գտնվում է E1 -ից E 2 ինտերվալում:

E3 -ից հետո ընդգծված մասը ռեակցիոնունակ ակտիվ մոլեկուլներն

են

M , այսինքն

E3 -ը համապատասխանում է

ակտիվացման էներգիային: Ջերմային ակտիվացումը խթանվում է տաքացմամբ: Այս նկարում ցույց է տրված երկու կոր, որոնք վերաբերվում են 71 ն 72 ( 72 » 71 ) ջերմաստիճանում գտնվող նույն գազին: Ինչպես երնում է, 72 ջերմաստիճանին վերաբերվող կորը տեղաշարժված է դեպի աջ` ավելի բարձր էներգիաների կողմը: Կորի մաքսիմումը ցածրանում է: Նրբագծված մասից երնում է, որ որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան մեծ է ռեակցիոնունակ (ակտիվ) մոլեկուլների բաժինը:

Ոչ ջերմային ակտիվացումը կատարվում է` »

» » »

քիմիական ռեակցիայի էներգիայի հաշվին (ջերմանջատիչ ռեակցիաներ): լույսի ազդեցությամբ (ֆոտոքիմիական ռեակցիա): էլեկտրականության ազդեցությամբ (էլեկտրաքիմիական ռեակցիաներ): ռենտգենային ճառագայթների կամ ռադիացիայի միջոցով (ռադիոքիմիա):

8.5. ՌԵԱԿՑԻԱՅԻ ԱՐԱԳՈՒԹՅՈՒՆ

Քիմիական ռեակցիաներն ընթանում են տարբեր արագություններով: Դրանցից մի քանիսը ավարտվում են ակնթարթորեն (պայթուն), մյուսներն իրականանում են րոպեների, ժամերի, օրերի ընթացքում: Հայտնի են ռեակցիաներ, որոնց ընթանալու համար պահանջվում են մի քանի տարի, տասնամյակներ կամ ավելի երկար ժամանակամիջոցներ: Բացի դրանից` միննույն ռեակցիան կարող է որոշ պայմաններում, օրինակ` բարձր ջերմաստիճաններում, ընթանալ արագ, իսկ այլ պայմաններում (սառեցում)` դանդաղ, այսինքն` միննույն ռեակցիայի արագությունը խիստ կախված է պայմաններից: Քիմիական ռեակցիաների արագություններն իմանալը տեսական ն գործնական մեծ նշանակություն ունի: Օրինակ` քիմիական արդյունաբերության մեջ այս կամ այն նյութի արտադրության ժամանակ ռեակցիայի արագությունից են կախված սարքավորումների չափերը, արտադրողականությունը, մշակվող նյութերի քանակը: Ռեակցիայի արագությունը իր մեջ ընդգրկում է ժամանակի գործոնը, որը բացակայում է թերմոդինամիկայում. դրանով քիմիական կինետիկան տարբերվում է դասական թերմոդինամիկայից: Ռեակցիայի արագության հարցը քննարկելիս, անհրաժեշտ է տարբերել հոմոգեն ն հետերոգեն ռեակցիաների արագությունները: Հոմոգեն ռեակցիաները ընթանում են նույն ֆազում գտնվող նյութերի միջն, դրանք ծավալային ռեակցիաներն են: Հոմոգեն ռեակցիաները կարող են լինել միափուլ (պարզ) ն բազմափուլ (բարդ):

Պարզ ռեակցիաների արագությունը հավասար է տարրական քիմիական ակտերի թվին, որոնք ընթանում են միավոր ծավալում, միավոր ժամանակում: Ընդհանուր դեպքում հոմոգեն ռեակցիաների տարրական ակտի արագությունը` -, որոշվում է փոխազդող նյութերից կամ վերջնանյութերից որնէ մեկի քանակության փոփոխությամբ` միավոր ժամանակում, միավոր ծավալում:

Ընդ որում, տարբերում են միջին արագություն ն ընթացիկ արագություն հասկացությունները:

Ճո միջին արագություն VՃջ

ո -ը սկզբնանյութերից կամ վերջնանյութերից որնէ մեկի քանակությունն է, պլյուս` վերջնանյութերի համար, մինուս` սկբնանյութերի համար, ո -ը` դրանց վերջավոր փոփոխությունը, Ճջ -ն` ժամանակամիջոցը, V -ն` ռեակցիոն խառնուրդի ծավալը:

Ընթացիկ արագությունը տվյալ պահի արագությունն է, որը որոշվում է հետնյալ կերպ`

dո , եթե ծավալը չի փոփոխվում Vd dc , որտեղ c -ն կոնցենտրացիան է` մոլ/լ, ( V coո5t ), ապա W Է d dո քանի որ անփոփոխ ծավալի դեպքում dc : Նշված դեպքերի V lim W - W

համար արագությունը սահմանում են որպես նյութերից որնէ մեկի կոնցենտրացիայի փոփոխություն միավոր ժամանակում: Արագության չափման միավորն է [մոլ/լ.վրկ]: Ընդհանուր հավասարումով a4 Ե8 - 6E rR արտահայտված ռեակցիաների համար կարելի է տարբերել հետնյալ արագությունները` » սկզբնանյութերի ծախսման արագությունը`

W4 »

dc 4 , W8 d

dc 8 , d

վերջնանյութերի առաջացման արագությունը`

WE »

dc E , WR d

dc R , d

ռեակցիայի ընդհանուր արագությունը, որն առանձին նյութերի արագություններից կախված, որոշվում է հետնյալ կերպ`

1 dc 4 a d

1 dc 8 Ե d

1 dc E 6 d

1 dc R r d

Wa a

WԵ Ե

Wr r

Այսպիսով` ընդհանուր արագությունը կախված չէ, թե որ նյութով ( 4, 8, E , R ) է փորձարարը հետնում գործընթացին: Հետերոգեն համակարգում, որտեղ ռեակցիաներն ընթանում են ֆազերի բաժանման մակերնույթներում (փոխարկումները ծավալային չեն), ռեակցիայի արագությունը որոշում են միավոր ժամանակում, միավոր մակերեսի ( 5 ) վրա փոխազդող նյութերից որնէ մեկի քանակության փոփոխությամբ:

Միջին արագություն` W

Ճո , ընթացիկ արագություն` 5Ճջ

dո : 5d

8.6. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՅԻ ԱՐԱԳՈՒԹՅԱՆ ԿԱԽՎԱԾՈՒԹՅՈՒՆԸ

ՓՈԽԱԶԴՈՂ ՆՅՈՒԹԵՐԻ ԿՈՆՑԵՆՏՐԱՑԻԱՅԻՑ

Ռեակցիայի արագությունը կախված է մի շարք գործոններից (կոնցենտրացիա, ջերմաստիճան, կատալիզատոր ն այլն): Զանգվածների ներգործման օրենքը (ԶՆՕ) կապ է հաստատում ռեակցիայի արագության ն փոխազդող նյութերի կոնցենտրացիաների միջն: ԶՆՕ-ն հանդիսանում է քիմիական կինետիկայի հիմնական պոստուլատը, որը սահմանվում է հետնյալ կերպ`

Ռեակցիայի արագությունը ցանկացած պահին համեմատական է ռեակցող նյութերի կոնցենտրացիաների արտադրյալին` վերցված որոշակի աստիճաններով:

ԶՆՕ-ի մաթեմատիկական արտահայտությունը կախված է ռեակցիայի տեսակից ն խիստ տարբերվում է պարզ ու բարդ ռեակցիաների համար: 1) Պարզ ռեակցիաների դեպքում` a4 Ե8 - P , (a Ե) 3 : ԶՆՕ-ի արտահայտությունը հիմնականում հետնյալն է`

kՇ 4a Շ 8Ե , որտեղ k -ն արագության հաստատունն է կամ տեսա-

կակար արագությունը, որը թվապես հավասար է ռեակցիայի արագությանը, երբ փոխազդող նյութերի կոնցենտրացիաները միավոր են` Շ 4 Շ 8 Հ 1 մոլ/լ:

a -ն ն Ե -ն ամբողջական թվեր են, որոնք պարզ ռեակցիաների դեպքում գլխավորապես հավասար են ստեխիոմետրիկ գործակիցներին: a -ն ռեակցիայի կարգն է ըստ 4 նյութի, Ե -ն` ռեակցիայի կարգն ըստ 8 նյութի, a Ե -ն ռեակցիայի ընդհանուր կարգն է: Բնական է, որ ռեակցիայի ընդհանուր կարգը երեքից մեծ լինել չի կարող:

Բերենք ԶՆՕ-ի արտահայտությունները պարզ ռեակցիաների համար: Մոնոմոլեկուլային ռեակցիաներ Բիմոլեկուլային ռեակցիաներ

Տրիմոլեկուլային ռեակցիաներ

4-P

24 - P 4 8-P

kՇ 4

kՇ 42

kՇ 4 Շ 8

(| կարգ)

34 - P

kՇ 43

24 8 - P 4 8 D-P

kՇ 42 Շ 8

kՇ 4 Շ 8 Շ D

(|| կարգ)

(||| կարգ)

Պարզ ռեակցիաների դեպքում, որպես կանոն, ընդհանուր կարգը համընկնում է ռեակցիայի մոլեկուլայնության հետ: Սակայն հանդիպում են նան բացառություններ. » Երբ ռեագենտներից մեկը վերցված է շատ մեծ ավելցուկով, ապա նրա կոնցենտրացիան ռեակցիայի ընթացքում գործնականում մնում է հաստատուն, ն ռեակցիայի կարգը փոքրանում է: Օրինակ` եթե 4 8 - P ռեակցիայի համար Շ 4 »» Շ 8 , ապա Շ 4 coո5t , տությունը կլինի`

ԶՆՕ-ի

մաթեմատիկական

k ո Շ 8Ե ; որտեղ k ո

արտահայ-

kՇ 4a ,

Ե-ն ռեակցիայի թվացյալ կարգն է (պսեվդոկարգ) k ո -ը կոչվում է ռեակցիայի արագության արդյունարար հաստատուն կամ դիտվող հաստատուն: » Գազային մոնոմոլեկուլային ռեակցիաների դեպքում 4 - P սովորական ճնշումների տիրույթում ռեակցիայի կարգը հավասար է մեկի` W kՇ 4 : Ցածր ճնշումների դեպքում ռեակցիայի կարգը հավա2

սար է երկուսի` W kՇ 4 : Դա բացատրվում է մոնոմոլեկուլային ռեակցիաների ակտիվացման մեխանիզմով, որը կատարվում է ջերմային

4: եղանակով բիմոլեկուլային բախումների հաշվին` 4 4 - 4 Ցածր ճնշումների դեպքում ակտիվացումն ավելի դանդաղ գործընթաց է, քան քիմիական փոխարկումը, ն ռեակցիայի արագությունը որոշվում է բիմոլեկուլային բախումների արագությամբ (երկրորդ կարգ): Բարձր ճնշումների դեպքում ակտիվացումը շատ ավելի արագ է կատարվում,

քան քիմիական ակտը, ն արագությունը որոշվում է մոնոմոլեկուլային ռեակցիայի կարգով (առաջին կարգ): Պարզ ռեակցիաների դեպքում (մոնո-, բի, տրիմոլեկուլային) սկզբնանյութերի քանակները (կոնցենտրացիաները) աստիճանաբար պակասում են` ի վերջո հավասարվելով զրոյի: Վերջնանյութերի կոնցենտրացիաները աստիճանաբար աճում են` հասնելով որոշակի արժեքի: Դա գրաֆիկորեն արտահայտվում է կինետիկական կորերի միջոցով (տես նկ.): Կինետիկական կորի ցանկացած կետում տարված շոշափողի միջոցով կարելի է որոշել ռեակցիայի ակնթարթային (ընթացիկ) արագությունը տվյալ պահին: Այն որոշվում է շոշափողի ն ժամանակի առանցքի միջն կազմված անկյան տանգենսով` W tgօ : 2) Բարդ ռեակցիաների դեպքում, երբ գործընթացը բազմափուլ է`

a4 Ե8 - ... - P , a Ե -ն կարող է 3-ից խիստ տարբեր լինել` ի տարբերություն պարզ ռեակցիաների: Ընդ որում, եթե a Ե -ն 3 է կամ փոքր է, դա չի նշանակում, որ ռեակցիան պարզ է: ԶՆՕ-ի մաթեմատիկական արտահայտությունները ռեակցիաների դեպքում շատ բազմազան են լինում: a

բարդ

Շատ հազվադեպ է լինում, երբ W kՇ 4 Շ 8 : Սա ավելի շուտ պատահականություն է, քան օրինաչափություն, երբ կարգը համընկնում է ստեխիոմետրիկ գործակիցներին: Որոշ դեպքերում հանդիպում է W kՇ 4 Շ 8 արտահայտությունը, երբ օ » a ն 8 » Ե: օ-ն ն 8-ն որոշվում են փորձնական եղանակով ն հիմնականում հավասար չեն ստեխիոմետրիկ գործակիցներին: Դրանք կարող են լինել դրական, բացասական, ամբողջական, կոտորակային, նույնիսկ զրո: Այս դեպքերում k-ի ֆիզիկական իմաստը այնպիսին չէ, ինչպես պարզ ռեակցիաների դեպքում ն բացահայտվում է ռեակցիայի մեխանիզմով: k -ն այս դեպքերում կոչվում է արագության գործակից (ոչ թե հաստատուն) կամ ռեակցիայի արագության արդյունարար հաստատուն:

Ռեակցիայի կարգը այստեղ ձնական մեծություն է: Ինչպես նշվել է, ռեակցիայի կարգը չի կարելի կանխատեսել` ելնելով ստեխիոմետրիկ հավասարումից, այն որոշվում է միայն փորձնական եղանակով: Այսպես, օրինակ, նույնիսկ նմանատիպ հավասարումներով արտահայտված ռեակցիաների համար H 2 J 2 2 HJ , (1)

8r2

2 H8r

(2) ԶՆՕ-ն խիստ տարբեր արտահայտություններ ունի: (1) W k[H 2 ][J 2 ] - քառակուսի փակագծերով նշված են մոլային կոնցենտրացիաները (Շ): Բարդ ռեակցիայի համար ԶՆՕ-ի այսպիսի արտահայտությունը, երբ կարգը համընկնում է ստեխիոմետրիկ գործակիցներին, պատահականություն է: Դա պայմանավորված է ռեակցիայի հատուկ մեխանիզմով: Երկրորդ նույնատիպ ռեակցիայի համար ԶՆՕ-ն խիստ

տարբերվում է նախորդից` (2) W

k1 [H 2 ][8r2 ] 2 : 1 k 2 [H8r] [8r2 ] -1

Տվյալ

դեպքում k1 -ը ն k 2 -ը ուղղակի կոչվում են կինետիկական հավասարման գործակիցներ ն ոչ մի կապ չունեն արագության հաստատունի հետ: Իմաստ չունի նան ռեակցիայի ընդհանուր կարգը: Գրված հավասարման բարդությունը (կոտորակային, բացասական կարգը առանձին նյութերի համար) պայմանավորված է նշված ռեակցիայի բազմափուլ ընթացքի հատուկ մեխանիզմով: Քննարկենք ամոնիակի սինթեզի ռեակցիան`

3H 2 » 2NH 3 :

» Իսկույն երնում է, որ այս ռեակցիան պարզ լինել չի կարող, քանի որ ըստ ստեխիոմետրիկ հավասարման` ռեակցիան պետք է լիներ քառամոլեկուլային, որը, ինչպես հայտնի է, անհնար է: Հետնաբար, ռեակցիան պետք է ընթանա մի քանի փուլերով (բարդ ռեակցիա): » նշված ռեակցիան կատալիտիկ է, հետնաբար ընթանում է բարդ մեխանիզմով: Այսպիսով, ԶՆՕ-ն չի կարելի արտահայտել

k[N 2 ] [H 2 ] 3

հավասարումով, (որը շատ հաճախ բերվում է որոշ դասագրքերում), քանի որ ռեակցիայի կարգը հավասար կլիներ չորսի:

Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ամոնիակի սինթեզի ռեակցիայի արագությունը կարելի է արտահայտել հետնյալ հավասարումով`

kPN 2

PH32 PNH

որտեղ PN 2 PH 2 PNH 3 -ը գազային նյութերի պարցիալ ճնշումներն են, օ ն պարամետր է, որի արժեքը կախված է կատալիզատորի մակերնույթի էներգիական անհամասեռությունից: Վերջապես հնարավոր են բարդ ռեակցիաներ, որոնց համար ԶՆՕ-ն արտահայտվում է գումարի կամ տարբերության տեսքով` -- 8 W » դարձելի ռեակցիաներ 4 »-

Ճ2

«1

» զուգահեռ ռեակցիաներ Ճ

k1 Շ 4 - k 2 Շ 8 , W

k1 Շ 4

k2Շ8 :

8.7. ԲԱՐԴ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐԻ ԿԻՆԵՏԻԿԱՆ

Ինչպես նշվել է, բարդ են կոչվում այն ռեակցիաները, որոնք ընթանում են մի քանի փուլերով: Ընդ որում` յուրաքանչյուր փուլ պարզ ռեակցիա է, որի արագությունը կարելի է արտահայտել կինետիկայի հիմնական պոստուլատով (ԶՆՕ): Ամբողջ ռեակցիայի կինետիկական հավասարումը արտահայտելու համար միայն հիմնական պոստուլատը բավարար չէ, անհրաժեշտ են լրացուցիչ պոստուլատներ, որոնց թվին պատկանում են` » արագությունների անկախության պոստուլատը: » սահմանափակող փուլի պոստուլատը: Համաձայն առաջին պոստուլատի, եթե համակարգում միաժամանակ ընթանում են մի քանի ռեակցիաներ, ապա դրանցից յուրաքանչյուրի արագությունը անկախ է մյուսների արագություններից: Երկրորդ պոստուլատըպնդում է, որ եթե համակարգում ընթանում են հաջորդական ռեակցիաներ, որոնց փուլերը իրարից արագությամբ շատ են տարբերվում, ապա ամբողջ գործընթացի արագությունը որոշվում է ամենադանդաղ փուլի արագությամբ, ընդ որում դանդաղ փուլը կարող է ն քիմիական չլինել (օրինակ, դիֆուզիա, ակտիվացիա):

Քննարկենք որոշ բարդ ռեակցիաների պարզագույն դեպքերի կինետիկան: » Դարձելի ռեակցիաներ: Դարձելի են կոչվում այն ռեակցիաները, որոնք միաժամանակ ընթանում են երկու հակադիր ուղղություններով: Քննարկենք պարզագույն դեպքը` մոնոմոլեկուլային դարձելի ռեակցիաները`

Ճ1 -- 8, 4 »Ճ2

որտեղ k1 -ը ն k 2 -ը ուղիղ ն հակադարձ ռեակցիաների արագությունների հաստատուններն են:

Գծագրի վրա ցույց է տրված սկզբնանյութի ն վերջնանյութի կոնցենտրացիաների փոփոխությունը ժամանակի ընթացքում: Ի տարբերություն միակողմանի ռեակցիաների, այստեղ սկբնանյութի կոնցենտրացիան մինչն զրո չի նվազում, այլ հասնում է որոշակի

Շp

(հավասարակշռային) կոնցենտրացիայի:

Համաձայն արագությունների անկախության պոստուլատի` ուղիղ ռեակցիայի արագությունը` Wուղ. ռեակցիայի արագությունից` Wհակ.

k1Շ 4 , անկախ է հակառակ

k 2 Շ 8 : Հետնաբար ռեակցիայի

ընդհանուր արագությունը կորոշվի W

Wուղ. - Wհակ.

k 1Շ 4 - k 2 Շ 8

արտահայտությամբ: Ժամանակի ընթացքում ուղիղ ռեակցիայի արագությունը փոքրանում է, քանի որ ելանյութի կոնցենտրացիան նվազում է, իսկ հակառակ ռեակցիայի արագությունը աճում է: Երբ այդ արագությունները իրար հավասարվում են` Wուղ.

Wհակ. , W

0 , ստեղծվում

է քիմիական հավասարակշռության վիճակ, որը գրաֆիկորեն կարելի է արտահայտել հետնյալ կերպ.

ջռել –ն ռելաքսացիայի ժամանակամիջոցն է, որի ընթացքում ստեղծվում է հավասարակշռություն:

Հավասարակշռային վիճակում`

k1 k2

Շ8 : Շ4 k1 k2

k 1Շ 4

k 2Շ 8

այստեղից

Ճ -ն կոչվում է հավասարակշռության հաստատուն:

Այսպիսով կապ է հաստատվում կինետիկական ն թերմոդինամիկական մեծությունների միջն: k1 , k 2 արագության հաստատունները կինետիկական պարամետրեր են, Ճ հավասարակշռային հաստատունը` թերմոդինամիկական մեծություն է:

Շ8 Շ4

[8] արտահայտությունը կոչվում է զանգվածների [4]

ներգործության օրենք դարձելի ռեակցիաների հավասարակշռության դեպքի համար: » Զուգահեռ ռեակցիաներ.

Ճ1

Ճ2

Համաձայն արագությունների անկախության սզբունքի` W1 k1Շ 4 ն W2 k 2 Շ 4 : Ընդհանուր արագությունը` W W1 W2 ;W k1Շ 4 k 2 Շ 4 :

Կինետիկական կորերը հետնյալ տեսքը կունենան.

Ցանկացած պահին

Շ4

Շ8

ՇD

Շ 40 :

Հաջորդական ռեակցիաներ

Ճ2 4 --- 8 --D հնարավոր են ավելի բարձր մոլեկուլայնուՃ1

թյուններ: Համաձայն արագությունների անկախության սկզբունքի` W 4 k1 Շ : W 8 k1 Շ 4 - k 2 Շ 4 : W D k 2 Շ 8 : Եթե k1 ՀՀ k 2 , ապա ռեակցիայի արագությունը որոշվում է լիմիթավորված փուլի (առաջին) արագությամբ` W 4 k1Շ 4 , միջանկյալ նյութը խիստ ռեակցիոնունակ է ն համակարգում գտնվում է չնչին քանակով: Ընդհանուր դեպքում, երբ k1 -ը ն k 2 -ը համաչափելի են, կինետիկ կորերը հետնյալ տեսքն ունեն`

Ցանկացած պահին

Շ4

Շ8

ՇD

Շ 40 :

Կենսաքիմիայում ռեակցիային մասնացող սկզբնական նյութը կոչվում է սուբստրատ: Միջանկյալ փուլերում առաջացած նյութերը անվանում են միջանկյալ նյութեր կամ ինտերմեդիատներ: Հասկանալի է, որ յուրաքանչյուր ինտերմեդիատ հանդիսանում է հաջորդ ռեակցիայի սուբստրատ: Գործնականում մետաբոլիզմի բոլոր գործընթացները հանդիսանում են հաջորդական ռեակցիաներ: Դարձելի ռեակցիաները կարելի է դիտել որպես հաջորդական ռեակցիաների մասնակի դեպք, երբ ուղիղ ռեակցիայի վերջնանյութը հանդիսանում է հակառակ ռեակցիայի սուբստրատը: Հաջորդական ռեակցիաների մասնավոր դեպքն են նան շղթայական ռեակցիաները: Այդ ռեակցիաներում սկզբնական սուբստրատի փոխարկումը վերջնանյութերի կատարվում է նույն փուլի բազմակի կրկնությամբ: Շղթայական ռեակցիա է հանդիսանում լիպիդների պերօքսիդային օքսիդացումը, որը կարնոր դեր է խաղում օրգանիզմների կենսագործունեությունում: Դեղանյութի սովորական ուղին օրգանիզմում կարելի է դիտել որպես երկու գործընթացների հաջորդականություն` դեղանյութի ներծծումը ստամոքսից արյուն ( k1 ներծծման գործակցով) ն օրգանիզմից հեռացումը մեզի միջոցով ( k 2 ):

ստամոքս

արյուն

մեզ

k1 ն k 2 հաստատունները կարգավորում են դեղանյութի քանակը արյան մեջ: Նրա առավել քանակը արյան մեջ պետք է մեծ լինի որոշակի նվազագույն քանակից (գործող քանակ), բայց փոքր լինի առավել (թունահարույց) արժեքից: » Մրցակցային ռեակցիաներ Սրանք զուգահեռ ռեակցիաների մասնավոր դեպքն են, որոնցում Ճ նյութը միաժամանակ փոխազդում է մի քանի ռեագենտների հետ ( 81 , 82 .... )`

4 81 - 2 1 4 82 - 2 2 : Այսինքն, 81 , 82 ռեագենտները մրցում են 4 նյութի համար: Մետաբոլիզմի շատ սուբստրատներ ն ինտերմեդիատներ մասնակցում

են մրցակցային ռեակցիաներին` օրգանիզմներին թույլատրելով կարգավորելու կենսական կարնոր գործընթացները:

8.8. ՋԵՐՄԱՍՏԻճԱՆԻ ԱԶԴԵՑՈՒԹՅՈՒՆԸ ՌԵԱԿՑԻԱՅԻ

ԱՐԱԳՈՒԹՅԱՆ ՎՐԱ: ՎԱՆՏ-ՀՈՖՖԻ ԿԱՆՈՆԸ:

ԱՐԵՆԻՈՒՍԻ ԲԱՆԱՁԵՎԸ

Ինչպես ցույց են տվել ուսումնասիրությունները, քիմիական ռեակցիաների մեծամասնության համար ջերմաստիճանը էական ազդեցություն է ունենում արագության վրա: ԶՆՕ-ի մաթեմատիկական արտահայտության ուսումնասիրությունը հուշում է, որ ռեակցիայի արագության փոփոխությունը կարող է տեղի ունենալ երեք մեծությունների` արագության հաստատունի, կոնցենտրացիայի ն կարգի միջոցով: Սովորաբար կոնցենտրացիան (առանձնապես հեղուկաֆազ ռեակցիաներում) ջերմաստիճանից փոխվում է աննշան: Ռեակցիայի կարգի փոփոխությունը ջերմաստիճանից կախված բավականին հազվադեպ երնույթ է: Այդ պատճառով քիմիական կինետիկայում ռեակցիայի արագության փոփոխությունը ջերմաստիճանի ազդեցությամբ առաջին հերթին կապում են արագության հաստատունի փոփոխության հետ:Ընդ որում այդ կապը արտահայտվում է երկու մոտեցմամբ` Վանտ-Հոֆֆի կանոնով ն Արենիուսի բանաձնով: Վանտ-Հոֆֆի կանոնը

Ռեակցիայի ջերմաստիճանը յուրաքաչյուր 10 աստիճանով բարձրացնելիս ռեակցիայի արագությունը մեծանում է 2-4 անգամ:

Այս կանոնը սկզբնապես հաստատվել է լուծույթներում ոչ բարձր ջերմաստիճաններում ընթացող ռեակցիաների համար ն կապված է ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանային գործակցի հետ`

k 7 10 : 7 -ն ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է մեծանում ռեակk7

Շ -ով բարձրացումից: k 7 ն արագության հաստատուններն են որնէ 7 ջերմաստիճանում ն

ցիայի արագությունը` ջերմաստիճանի 10

10 0-ով բարձր ջերմաստիճանում: Սենյակային ջերմաստիճաններին մոտ պայմաններում շատ ռեակցիաների համար 7 Հ2-4( 3): 7 -ի օգտագործումը հնարավորու-

թյուն է տալիս արագության փոփոխությունը մոտավոր գնահատելու

W ջերմաստիճանը ինչ-որ աստիճանով բարձրացնելիս ` 2 W1 -

72 -71

Արենիուսի բանաձնը` k 4 6 R7 : Այստեղ k – ն արագության հաստատունն է, E a -ն` ակտիվացման էներգիա, R -ը` ունիվերսալ գազային հաստատունը, 7 - ն` բացարձակ ջերմաստիճանը, 4 –ն` նախաէքսպոնենտ գործակիցը: Համաձայն Արենիուսի ն Վանտ-Հոֆֆի` ռեակցիայի ջերմաստիճանային գործակիցը կարելի է գնահատել ակտիվացման էներգիայի միջոցով` 7E a

R7 2

Ճ7E a R7

Այս բանաձնի ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ ՎանտՀոֆֆի կանոնը ( Ճ7 100, 7 Հ2-4) իրավացի է, երբ E a ակտիվացման էներգիայի արժեքն ընկած է 50- 100 կՋ/մոլ միջակայքում: Անհրաժեշտ է նշել, որ ջերմաստիճանը ազդում է այն ռեակցիաների արագության վրա, որոնց ակտիվացումը թերմային բնույթ ունի:

Օրինակ, ֆոտոքիմիական, էլեկտրաքիմիական, ռադիոքիմիական ն կատալիտիկ ռեակցիաների արագությունները ջերմաստիճանից շատ թույլ են կախված: » »

Վանտ-Հոֆֆի կանոնը չի գործում նան երբ ` E a 0 (ռադիկալների, ատոմների ռեկոմբիանցիա, իոնական որոշ ռեակցիաներ): ո - « (ռեակցիաների համար, որոնք ընթանում են շատ բարձր ջերմաստիճաններում): Վերոհիշյալ օրինաչափությունները հիմնավորվում են նրանով,

որ եթե E a

0 (կամ

7 - « ), ապա

Ճ7E a -ից բխում է, որ 7Հ1: R7

Իսկ դա նշանակում է, որ ջերմաստիճանը չի ազդում արագության վրա, քանի որ մասնիկների ցանկացած բախում բերում է փոխարկման, այսինքն բոլոր մասնիկները քիմիապես ակտիվ են: Բարդ ռեակցիաների համար E a -ն, որպես կանոն, էֆեկտիվ մեծություն է ն իրենից ներկայացնում է առանձին փուլերի ակտիվացման էներգիա-

ների որոշակի հանրագումար: Այդ պատճառով E a -ն կարող է փոփոխական լինել: Հանդիպում են դեպքեր, երբ ակտիվացման էներգիան բացասական է (ռեակցիաներ բացասական ջերմաստիճանային գործակցով): Այդպիսի դեպքում ջերմաստիճանը բարձրացնելիս ռեակցիայի արագությունը ընկնում է: Այսպիսի օրինաչափություն նկատվում է տրիմոլեկուլային գազաֆազ ռեակցիաների դեպքում` 2 NՕ Օ2 - 2 NՕ2 ,

8r2 - 2 NՕ8r : Կենսաբանության համար առանձնապես կարնոր են ֆերմենտատիվ ռեակցիաների արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից: Այստեղ նկատվում է անոմալիա, ջերմաստիճանը մինչն որոշ աստիճան բարձրացնելիս արագությունը մեծանում է, սակայն հետագա տաքացումը բերում է արագության կտրուկ նվազմանը: Դա բացատրվում է նրանով, որ ֆերմենտները, որպես սպիտակուցային նյութեր, ջերմաստիճանի բարձրացումից քայքայվում են ն կորցնում կատալիտիկ ակտիվությունը: Կենսաքիմիական ռեակցիաների համար հաճախ օգտվում են

2 NՕ

ոչ թե

Ճ7

10 0 , այլ

Ճ7

5 0 ` այն նկատառումով, որ

կենդանիների օրգանիզմների կենսագործունեության համար ջերմաս-

310 Ճ (37

տիճանը պետք է լինի 7

Շ ), իսկ երբ

50 ,

315 Ճ (42 0 Շ ) համարվում է վտանգավոր: Ճ7E a բանաձնից` կարելի է հաշվել Օգտվելով 7 1 R7 2 7 5 ն 7 10 , 10-100 կՋ/մոլ ակտիվացման էներգիայի համար`

310 Ճ ,

Ea , կՋ/մոլ

7 10

10 0 դեպքում

1,06 1,13 1,20 1,27 1,35 1,43 1,52 1,62 1,72 1,82 1,13 1,28 1,46 1,65 1,87 2,12 2,40 2,73 3,09 3,50 Ինչպես երնում է, նշված ինտերվալում ( E a Հ10-100 կՋ/մոլ)

փոխվում է 1,06 մինչն 1,82: Դա նշանակում է, որ երբ E a Հ 10 կՋ/մոլ,

ապա մարմնի տաքացումը 310 Ճ (37 Շ ) մինչն 315 « (42 Շ ), բերում է համապատասխան կենսաքիմիական ռեակցիաների արագության մեծացմանը ընդամենը 6 9 ( 7 5 Հ 1,06): Այդպիսի աննշան մեծացումը քիչ կազդի օրգանիզմի վիճակի վրա: Սակայն երբ E a Հ100

կՋ/մոլ, ապա ջերմաստիճանի նույն բարձրացումը (5 Շ ) բերում է ռեակցիայի արագության աճին մինչն 82 9 ( 7 5 Հ 1,82), այսինքն` մոտ 2 անգամ: Այդպիսի ռեակցիաների ջերմաստիճանային արագացումը կարող է լուրջ հետնանքներ առաջացնել օրգանիզմներում:

8.9. ՖՈՏՈՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Ֆոտոքիմիական են կոչվում այն ռեակցիաները, որոնք ընթանում են տեսանելի լույսի կամ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցությամբ: Կարնորագույն ֆոտոքիմիական ռեակցիաների թվին են պատկանում` » ֆոտոսինթեզը, » տեսողության գործընթացը, » լուսանկարչական գործընթացը, » օզոնի առաջացումը մթնոլորտում: Ֆոտոքիմիական ռեակցիաները բարդ ռեակցիաներ են, այսինքն ընթանում են մի քանի փուլերով: Ֆոտոքիմիական ռեակցիաների մեխանիզմները բազմազան են, սակայն բոլոր դեպքերում կարելի է տարբերել առաջնային փուլը, որը հարուցվում է անմիջականորեն լույսով (լուսավոր փուլ) ն երկրորդային փուլեր, որոնք լուսավորում չեն պահանջում ն այդ պատճառով կոչվում են մութ: Առաջնային փուլը մոլեկուլների կողմից լուսային էներգիայի կլանումն է, որի ժամանակ հնարավոր են հետնյալ դեպքերը.

M հ - M * , որտեղ հ -ն * լույսի քվանտն է (ֆոտոնը), M -ը` գրգռված մոլեկուլը (էներգիայով » Մոլեկուլների գրգռում`

հարուստ, ակտիվ, ռեակցիոնունակ մոլեկուլ) Ակտիվ մոլեկուլները կարող են ենթարկվել նան ապաակտիվացման, էներգիայի ավելցուկը անջատելով ճառագայթման կամ ջերմության ձնով: դիսոցում ատոմների կամ ռադիկալների » Մոլեկուլների (ֆոտոլիզ)`

48 հ - 4 8 : » Մոլեկուլների (ֆոտոէֆեկտ)`

իոնացում

էլեկտրոնների

առաքումով

M հ -M 6: Առաջացած ակտիվ մասնիկները կարող են փոխազդել սովորական (չակտիվացված) մոլեկուլների հետ` առաջացնելով միջանկյալ նյութեր ն վերջնանյութեր: Որոշ դեպքերում ակտիվ մասնիկը չի մասնակցում երկրորդական գործընթացին, բայց լույսի քվանտներից ստացված իր էներգիայի ավելցուկը կարող է հաղորդել այլ նյութերի մոլեկուլներին, որոնք մասնակցում են ֆոտոքիմիական ռեակցիաներին: Այդպիսի նյութերը կոչվում են սենսիբիլիզատորներ: Կարնորագույն սենսիբիլիզատոր է հանդիսանում քլորոֆիլը, որը մասնակցում է ֆոտոսինթեզին: Ֆոտոքիմիայի կարնորագուն ռեակցիան ֆոտոսինթեզն է. 6ՇՕ2

հ 6 H 2 Օ --Շ 6 H 12 Օ6

6Օ2 ;

ՃՕ 0

2860 կՋ:

Չնայած Գիբսի էներգիան խիստ դրական է, նշված ռեակցիան ընթանում է բույսերի տերններում` ի հաշիվ արնից ստացած էներգիայի: Ռեակցիան սենսիբիլիզացվում է քլորոֆիլով` քլորոֆիլ հ - քլորոֆիլ : Քլորոֆիլի գրգռված մոլեկուլը կլանված էներգիան հաղորդում է ռեագենտների մոլեկուլներին քլորոֆիլ 4 - քլորոֆիլ 4 : Գրգռված ռեագենտի մոլեկուլը մտնում է երկրորդական ֆոտոքիմիական փոխարկումների մեջ: Այսպիսով, քլորոֆիլը լուսային էներգիայի փոխանցող է հանդիսանում (սենսիբիլիզատոր): Ֆոտոսինթեզի մեխանիզմը մինչն վերջ լիովին բացահայտված չէ: Ֆոտոսինթեզի միջոցով Երկրի վրա մեկ տարում առաջանում են մոտ 1013 կգ օրգանական միացություններ: Ֆոտոսենսիբիլիզացիայի օրինակ է հանդիսանում նան մոլեկուլային ջրածնի քայքայումը սնդիկի գոլորշիների (սենսիբիլիզատոր) առկայությամբ:

H 2 - Hg 2 H : Ֆոտոքիմիայի հիմքում ընկած են երկու օրենքներ: » Գրոտգուս-Դրեպերի օրենքը: Քիմիապես ակտիվ է այն լույսը, որը կարող է կլանվել ռեակցիոն խառնուրդի կողմից: » էյնշտեյն-Շտարկի ֆոտոհամարժեքության օրենքը: Յուրաքանչյուր կլանված լույսի քվանտ առաջնային ակտում ընդունակ է ակտիվացնելու միայն մեկ մոլեկուլ: Hg

հ - Hg * ,

Hg *

Ֆոտոքիմիական ռեակցիաների համար մտցվում է քվանտային ելք (7) հասկացությունը`

ոr , որտեղ ո

ոո -ը փոխազդող մոլեկուլների քանակն է, ո –ը` կլանված ֆոտոնների քանակը: Համաձայն ֆոտոքիմիական համարժեքության օրենքի` առաջնային ռեակցիաների քվանտային ելքը պետք է հավասար լինի մեկի: Ամբողջ ֆոտոքիմիական ռեակցիայի համար այն կարող է շատ տարբերվել մեկից երկրոդական ռեակցիաների հետնանքով: Այդ պատճառով 7 -ն հիմք է հանդիսանում ֆոտոքիմիական ռեակցիաների դասակարգման համար. » Ռեակցիաներ 7Հ1 քվանտային ելքով: Քիչ հանդիպող դեպք է, օրինակ,`

հ Օ2 --H 2 Օ2 :

» Ռեակցիաներ` 7Հ1 քվանտային ելքով: Սրանք հիմնականում գազային ռեակցիաներ են, որոնք ընթանում են ցածր ճնշումների տակ: Ցածր ճնշումը նպաստում է գրգռված մոլեկուլների ապաակտիվացմանը, որի հետնանքով 7 -ն փոքրանում է: Այս խմբին են պատկանում նան հեղուկ լուծույթներում ընթացող ռեակցիաները: Այստեղ 7 -ի փոքրացման պատճառներից մեկը ակտիվ մասնիկների ռեկոմբինացիան է: Լուծիչի մոլեկուլները հեշտացնում են ապաակտիվացման գործընթացը` որպես երրորդ մասնիկ իրենց վրա վերցնելով ավելցուկային էներգիան: » Ռեակցիաներ 7 » 1 քվանտային ելքով: Կարնորագույն դեպքը օզոնի սինթեզն է թթվածնից` 3Օ2 - 2Օ3 , որի համար 7Հ3: Ռեակցիան ընթանում է հետնյալ մեխանիզմով`

Օ2

հ - Օ2*

Օ2

Օ2 - Օ3

3Օ2

հ - 2Օ3 :

» Ռեակցիաներ 7 »» 1 քվանտային ելքով: Սրանք ֆոտոքիմական շղթայական ռեակցիաներ են: Օրինակ, քլորաջրածնի առաջացման H 2 Շl 2 - 2 HՇl շղթայական ռեակցիայի համար 7 105: Ֆոտոքիմիական ռեակցիաների արագությունը ջերմաստիճանից շատ թույլ է կախված: Դա բացատրվում է նրանով, որ լույսի կլան-

մամբ ընթացող առաջնային գործընթացում այնքան շատ էներգիա է յուրացվում, որ ջերմաստիճանի բարձրացումը չնչին է ազդում դրանց արագության վրա:

8.10. ՇՂԹԱՅԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Շղթայական են կոչվում այն ռեակցիաները, որոնց յուրաքանչյուր տարրական ակտում առաջանում են ակտիվ մասնիկներ` ատոմներ, ազատ ռադիկալներ, իոններ: Դրանք, ունենալով չզույգված էլեկտրոններ, հեշտությամբ փոխազդում են համակարգում գտնվող մոլեկուլների հետ` առանց զգալի ակտիվացման էներգիայի, ուստի ռեակցիան կարող է իրականանալ համեմատաբար ցածր ջերմաստիճաններում: Ռադիկալների մասնակցությամբ ընթացող ռեակցիաներում գոյություն ունի ազատ վալենտականության (չհագեցած) պահպանման օրինաչափություն: Եթե ռադիկալը փոխազդում է սովորական մոլեկուլի հետ, ապա նրա ազատ վալենտականությունը (չզույգված էլեկտրոն) չի կարող չքանալ, հետնաբար, մյուս նյութերի հետ միասին, պետք է առաջանա նոր ռադիկալ: Այսպիսով, ռեակցիայի ընթացքում դիտվում է ռադիկալների հաջորդական փոխարկում.

R1 - R2 - R3 : Այսինքն, շղթայական ռեակցիաների բնորոշ առանձնահատկությունը ռադիկալների վերականգնումն է: Ռադիկալները կարող են վերանալ երեք հիմնական գործընթացներով` » ռադիկալների ադսորբցիայի դեպքում ռեակցիոն անոթի պատերին: » փոփոխական վալենտականություն ունեցող մետաղների հետ փոխազդելիս: » ծավալում երկու ռադիկալների ռեկոմբինացիայի դեպքում: Բոլոր շղթայական ռեակցիաների համար բնորոշ են երեք փուլեր. » շղթայի հարուցում, » շղթայի զարգացում, շարունակություն, » շղթայի հատում: Առաջին փուլում համակարգում առաջանում են միջանկյալ ակտիվ մասնիկներ տարբեր ազդակների միջոցով, որոնց թվին են պատկանում լույսի ազդեցությունը, ջերմային դիսոցումը, էլեկտրական պարպումները: Որոշ դեպքերում համակարգ են մտցվում հարուցիչներ,

որոնք անկայուն նյութեր են ն հեշտությամբ քայքայվում են` առաջացնելով ռադիկալներ: Շղթայի շարունակության ռեակցիաները տարրական ռեակցիաներ են ազատ վալենտականության պահպանմամբ, այսինքն, ռադիկալը, յուրաքանչյուր փուլում փոխազդելով ռեագենտի մոլեկուլների հետ, նպաստում է նոր ակտիվ մասնիկների առաջացմանը: Շղթայի զարգացումը կարող է ընթանալ երկու ուղիով` » առանց շղթայի ճյուղավորման, երբ մեկ ռադիկալը կարող է առաջացնել մեկ նոր ռադիկալ. այդպիսի ռեակցիաները կոչվում են չճյուղավորված շղթայական ռեակցիաներ: » շղթայի ճյուղավորումով, երբ մեկ ռադիկալից առաջանում են երկու ն ավելի ակտիվ մասնիկներ այդ տեսակի ռեակցիաներն էլ կոչվում են ճյուղավորված շղթայական ռեակցիաներ: Շղթայի շարունակության ռեակցիաները կրկնվում են բազմաթիվ անգամ` բերելով միջանկյալ ակտիվ նյութերի ն վերջնանյութերի առաջացմանը: Շղթայի հատման ռեակցիաներում վերանում են ազատ վալենտականությունները: Այս ռեակցիաները կարող են ընթանալ ինչպես ռեակցիոն ծավալում, այնպես էլ ռեակցիոն անոթի պատերին: Շղթան կարող է հատվել ինչպես ինքնաբերաբար, այնպես էլ ինհիբիտորների ազդեցությամբ: Օրինակ. ա) Ջրածնի այրումը քլորում (առանց շղթայի ճյուղավորման)

Շl 2 - 2 HՇl

շղթայի հարուցում հ Շl 2 --Շl Շl շղթայի Շl H 2 - HՇl

Շl 2 - HՇl Շl

շղթայի Շl հատում,

Շl

M - Շl 2

M - HՇl

(հիմնականում ռադիկալների ռեկոմբինացիա)

M - H2

2 H 2 Օ2 - 2 H 2 Օ H 2 Օ2 - 2 HՕ

HՕ H 2 - H 2 Օ H H Օ2 - HՕ Օ Օ H 2 - HՕ H

շարունակում

ա) Ջրածնի այրումը թթվածնում (շղթայի ճյուղավորումով)

M HՕ

M H --H 2Օ M

ն այլն

Ռադիկալների ռեկոմբինացիան բնորոշ տրիմոլեկուլային ռեակցիա է: M -ը կողմնակի նյութի մոլեկուլ է, որն իր վրա է վերցնում ռեկոմբինացիայից անջատված էներգիան, հակառակ դեպքում ռեկոմբինացիան տեղի չի ունենա, քանի որ ռեկոմբինացված մոլեկուլը լինելով էներգիայով հարուստ, կլիներ անկայուն ն նորից կքայքայվեր: Քլորաջրածնի առաջացման ռեակցիայում շղթայի հատումը գործնականում կատարվում է երրորդ ռեակցիայի հաշվին, քանի որ Ի ռադիկալները, լինելով առավել շարժունակ, ավելի հաճախ են իրար հանդիպում:

8.11. ԿԱՏԱԼԻԶ: ԿԱՏԱԼԻՏԻԿ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Կատալիզ է կոչվում քիմիական ռեակցիայի արագության փոփոխությունը այնպիսի նյութերի առկայությամբ, որոնք մասնակցում են ռեակցիային, սակայն դրանց քանակը ն բաղադրությունը չի փոխվում վերջնանյութեր ստանալիս: Նյութերը, որոնք ունեն նշված հատկությունները, կոչվում են կատալիզատորներ, իսկ դրանց մասնակցությամբ ընթացող ռեակցիաները կոչվում են կատալիտիկ ռեակցիաներ: Տարբերում են` » դրական կատալիզ, երբ ռեակցիայի արագությունը մեծանում է: » բացասական կատալիզ, երբ ռեակցիայի արագությունը փոքրանում է: Բացասական կատալիզատորներին անվանում են ինհիբիտորներ: Ռեակցիաները, որոնց արագությունը փոխվում է վերջնանյութի ազդեցությամբ, կոչվում են ավտոկատալիտիկ (ինքնակատալիկ) ռեակցիաներ:

Սովորաբար «կատալիզ» տերմինը օգտագործում են դրական կատալիզի համար: Բոլոր կատալիտիկ ռեակցիաները բաժանվում են հոմոգեն ն հետերոգեն կատալիզի: Հետերոգեն կատալիզի դեպքում կատալիզատորը ն փոխազդող նյութերը տարբեր ֆազերում են գտնվում: Առանձնապես տարածված է այն դեպքը, երբ պինդ կատալիզատորը արագացնում է գազաֆազ կամ հեղուկաֆազ (լուծույթներ) ռեակցիաները: Հետերոգեն կատալիզի դեպքում գործընթացը միշտ բաղկացած է մի քանի փուլերից` » ռեագենտների դիֆուզիան կատալիզատորի մակերնույթին: » դրանց ադսորբցիան կատալիզատորի մակերնույթի ակտիվ կենտրոններում:

» »

քիմիական ռեակցիան մակերնույթի վրա: վերջնանյութերի դեսորբցիան կատալիզատորի մակերնույթից: Հետերոգեն կատալիզի օրինակներ են`

25Օ2

2 Օ5 Օ2 -V-- 25Օ3

H 2 Օ --- ՇՕ2 F6Օ

ՇՕ Շ2 H 4

Ni H 2 -Pt, - Շ2 H 6

Կատալիզատորները (տվյալ դեպքում պինդ) գրված են սլաքի վրա: Սկզբնանյութերը ն վերջնանյութերը գազային են:

Կատալիզատորը կարող է փոխել ոչ միայն քիմիական ռեակցիայի արագությունը, այլն ուղղությունը. Օ3 ԸH 3 - ԸH 2 - ՕH -Ճ-2- ԸH 2 Ըu ԸH 3 - ԸH 2 - ՕH --ԸH 3 - Ը

ԸH 2 // Օ ՝H

H 2Օ H2 :

Կատալիտիկ թույները նյութեր են, որոնց փոքր քանակները խիստ ազդում են կատալիզատորի ակտիվության վրա: Պրոմոտորներ են կոչվում նյութերը, որոնք, չունենալով կատալիտիկ հատկություն, խիստ ակտիվացնում են կատալիզատորներին: Յուրահատուկ կատալիզատորը արագացնում է նույնատեսակ ռեակցիաները ( V2 Օ5 արագացնում է 5Օ2 , NH 3 ն այլ օքսիդացման ռեակցիաները):

Ունիվերսալ կատալիզատորները փոխում են տարբեր ռեակ-

ցիաների արագությունները

2ՏՕ 2

ԸH 2

Pէ 2ՏՕ 3 Օ 2 ---

ԸH 2

Pէ H 2 --ԸH 3 - ԸH 3 :

Հետերոգեն կատալիզի մեխանիզմները բավականին բարդ են ն լրիվ ուսումնասիրված չե : Հոմոգեն կատալիզի դեպքում կատալիզատորը ն փոխազդող նյութերը գտնվում են նույն ֆազում (գազ կամ լուծույթ):

25Օ2 Շ2 H 2

NՕ 25Օ3 Օ2 --2

լուծույթ --- ՇH 3 - Շ H 2 Օ -Ից

// Օ \H

Հոմոգեն կատալիզը կարելի է դասակարգել ըստ կատալիզատորի քիմիական բնույթի`

թթվա - հիմնային կատալիզ . կատալիզատորները թթուներ կամ

վերօքս կատալիզ. կատալիզատորները լուծույթում գտնվող

ալկալիներ են:

փոփոխական վալենտականություն ունեցող մետաղների իոններ են: » կոորդինացիոն կատալիզ . կատալիզատորները կոմպլեքս միացություններ են: » գազաֆազ կատալիզ. կատալիզատորները քիմիապես ակտիվ գազե են` NՕ 2 , 8r2 ն այլն: » ֆերմենտատիվ կատալիզ . խիստ կարնոր ռեակցիաներ են, որոնք իրականացվում են կենսաբանական կատալիզատորների` ֆերմենտների միջոցով: Հոմոգեն կատալիզը ավելի լավ է ուսումնասիրված, քան հետերոգեն կատալիզը: Կատալիտիկ ռեակցիաները խիստ բազմազան են, նրանցից շատերն ունեն արդյունաբերական նշանակություն, սակայն մինչ այժմ գոյություն չունի կատալիզի ընդհանուր տեսություն: Նշենք կատալիտիկ ռեակցիաների որոշ ընդհանուր հատկանիշներ. » Կատալիզատորը ռեակցիայից հետո քիմիապես ն քանակապես չի փոխվում: » Հիմնականում, որպես կանոն, ռեակցիայի արագությունը ուղիղ համեմատական է կատալիզատորի քանակին: » Կատալիզատորը չի տեղաշարժում քիմիական հավասարակշռությունը, քանի որ կատալիզատորը հավասարաչափ է փոխում ուղիղ ն հակառակ ռեակցիաների արագությունները: » Կատալիզատորը կարող է ռեակցիան տանել այլ ուղիով, որը կբերի նոր վերջնանյութերի առաջացմանը, սակայն պետք է հիշել, որ եթե ռեակցիան թերմոդինամիկորեն արգելված է ( ՃՕ » 0), ապա կատալիզատորը այն չի կարող հարուցել: » Կատալիզատորները փոխում են ռեակցիայի մեխանիզմը ն իջեցնում են ակտիվացման էներգիան, որը բերում է ռեակցիայի արագացմանը: Վերջինս կարելի է ներկայացնել հետնյալ պարզեցված սխեմայով. ոչ կատալիտիկ ռեակցիա

48 # - ակտիվ կոմպլեքս:

4 8» 48 - P ,

ա) Կատալիզատորը ( Ճ ) բոլոր սկզբնանյութերի հետ է առաջացնում ակտիվ կոմպլեքս`

4 8

Ճ» 48Ճ - P

Ճ :

1. Առանց կատալիզատորի` ակտիվացման էներգիան

2. կատալիզատորով` ակտիվացման էներգիան

E 2 . E 2 Հ E1 :

բ) Կատալիզատորը մեկ սկզբնանյութի հետ է առաջացնում ակտիվ կոպլեքս` # 4 Ճ » 4Ճ - 4Ճ

4Ճ

8» 48Ճ - P

1. Առանց կատալիզատորի` ակտիվացման էներգիան`

2. Կատալիզատորով` ակտիվացման էներգիան

E 2' ն E 2''

E 1 » E '2 ն E 1 » E ''2 :

Քանի որ ակտիվացման էներգիան փոքրանում է, ջերմաստիճանը կատալիտիկ ռեակցիաների արագության վրա ավելի թույլ է ազդում (Վանտ-Հոֆֆի կանոնը չի ապահովվում):

8.12. ՖԵՐՄԵՆՏԱՏԻՎ ԿԱՏԱԼԻԶ

Կատալիտիկ ռեակցիաների դերը առանձնապես կարնոր է օրգանիզմների կենսագործունեության համար: Կենդանի օրգանիզմներում ընթացող ռեակցիաների ճնշող մեծամասնությունը իրականացվում է կենսաբանական կատալիզատորների` ֆերմենտների միջոցով, որոնք սպիտակուցային նյութեր են: Ֆերմենտատիվ կատալիզը բնութագրվում է բարձր ակտիվությամբ: Ֆերմենտները ( E ) կարող են արագացնել ռեակցիան մինչն 107 ն ավելի անգամ, որի հետնանքով կիրառվում են արդյունաբերության մեջ: Առանց ֆերմենտների ազդեցության կենսաքիմիական ռեակցիաների մեծամասնությունը կամ չի ընթանա, կամ կընթանա շատ դանդաղ, որը էապես կազդի օրգանիզմների կենսագործունեության վրա: Ֆերմենտների հիմնական հատկանիշների թվին են պատկանում` ընտրողականությունը, արդյունավետությունը, զգայունությունը արտաքին պայմանների ն կատալիտիկ թույների նկատմամբ: Ֆերմենտների ընտրողականությունը կարող է տարբեր լինել: Ցածր ընտրողականությամբ ֆերմենտները կատալիզում են նույն տիպի ռեակցիոների խմբեր: Օրինակ, լիպազա ֆերմենտները արագացնում են մեծ թվով էսթերների հիդրոլիզը: Բարձր ընտրողականությամբ ֆերմենտները կատալիզում են միայն մեկ ռեակցիա: Օրինակ, ուրեազա ֆերմենտն արագացնում է միզանյութի հիդրոլիզը, մինչդեռ չի ազդում միզանյութի ածանցյալների հիդրոլիզի արագության վրա: Ֆերմենտները առավելագույն արդյունավետություն ունեն մո0

տավորապես 37 Շ : Մինչդեռ 50-60 Շ տաքացնելիս նրանք քայքայվում են ն դառնում ոչ ակտիվ: Ֆերմենտների արդյունավետությունը բացատրվում է նրանով, որ նրանց մոլեկուլները կատալիտիկ ռեակցիաների գործընթացում վերարտադրվում են բազմաթիվ անգամ (րոպեում միլիոն անգամ): Այսպես, կատալազա ֆերմենտի մեկ մոլե0

կուլը 0 Շ -ում մեկ վայրկյանում քայքայում է ջրածնի պերօքսիդի 50000 մոլեկուլ` իջեցնելով ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան 75կՋ/մոլ-ից մինչն 21կՋ/մոլ: Ֆերմենտները շատ զգայուն են կատալիտիկ թույների նկատմամբ: Օրինակ, շաքարների խմորման գործըն308

թացում խմորիչների մեջ գտնվող ֆերմենտները թունավորվում են էթանոլից, ն եթե վերջինների պարունակությունը գերազանցում է 15,59, ապա խմորումը դադարում է: Այդ է պատճառը, որ միայն ֆերմենտացիայի միջոցով չի հաջողվում ստանալ գինի կամ գարեջուր 15,59-ից բարձր կոնցենտրացիայով: Ֆերմենտատիվ կատալիզը հսկայական դեր է խաղում օրգանիզմների կենսագործունեությունում: Ֆերմենտների միջոցով օրգա0

նիզմներում 36-37 Շ -ում արագ առաջանում են բոլոր անհրաժեշտ միացությունները: Այսպես, աղեստամոքսային տրակտում ֆերմենտների (ամիլազա, մալտոզա, պեպսին, տրիպսին ն ուրիշներ) միջոցով բոլոր սննդարար նյութերը` սպիտակուցները, ճարպերը, ածխաջրերը, վեր են ածվում ավելի հասարակ միացությունների, որոնք հեշտությամբ յուրացվում են օրգանիզմի կողմից: Ֆերմենտատիվ կատալիզը լայնորեն կիրառվում է սննդարդյունաբերության մեջ (հացագործություն, պանրագործություն, կաթնաթթվային մթերքների արտադրություն ն այլն): Այստեղ հիմնական դեր են խաղում խմորման գործընթացները, որոնցում քիմիական բաղադրության փոփոխումը կատարվում է միկրոօրգանիզմների (խմորիչներ, բակտերիաներ) կենսագործունեության հետնանքով առաջացած ֆերմենտների միջոցով: Շաքարային նյութերից էթիլ սպիրտը ստացվում է խմորիչներում գտնվող ֆերմենտներից: Այլ միկրոօրգանիզմների միջոցով իրականացվում է քացախաթթվային, կաթնաթթվային, լիմոնաթթվային ն այլ խմորման գործընթացներ: Ֆերմենտատիվ կատալիզի միջոցով ստանում են այնպիսի արժեքավոր նյութեր, ինչպիսիք են ացետոնը, բութանոլը: Ֆերմենտատիվ կատալիզի դեպքում տարբերում են երեք շրջան. » Սկզբնական շրջան, երբ արագությունը շատ արագ է աճում, զրոյից մինչն որոշակի մեծություն` Vստ (ստացիոնար արագություն): » Ստացիոնար շրջան, երբ արագությունը մնում է մոտավորապես հաստատուն մի քանի րոպե: » Վերջնական շրջան, երբ արագությունը աստիճանաբար (տասնյակ րոպեներ) նվազում է մինչն զրո, քանի որ սուբստրատը ծախսվում է: Ֆերմենտատիվ ռեակցիաների առանձնահատկությունը ռեակցիայի արագության ոչ գծային կապն է սուբստրատի ( 5 ) կոնցենտրացիայի հետ: Ստացիոնար արագությունը ( Vստ ) այդ դեպքում աճում է մինչն որոշակի առավելագույն արժեքի ( Vmax ) ն մնում է հաստատուն:

Համաձայն ժամանակակից մոտեցումների, սուբստրատի մոլեկուլը կապվում է ֆերմենտի մակերնույթի որոշ մարզերի, այսպես կոչված, ակտիվ կենտրոնների հետ,` առաջացնելով ակտիվ կոմպլեքս: Այդ կենտրոնների ակտիվությունը մեծանում է վիտամինների ն որոշ միկրոտարրերի` Mո, Շս , F6, Ni, առկայությամբ: Որոշ ֆերմենտների ակտիվությունը կախված է նան, այսպես կոչված, կոֆերմենտների ներկայությունից: Կոֆերմենտները համեմատաբար փոքր օրգանական մոլեկուլներ են, որոնք կապվում են ֆերմենտի ակտիվ կենտրոնների հետ: Միխաելիսը ն Մենտենը առաջարկել են ֆերմենտատիվ ռեակցիաների հետնյալ մեխանիզմը ( 5 - սուբստրատ, E - ֆերմենտ):

Ճ1 Ճ2 --E »-E5 --P Ճ -1

E :

Սուբստրատ են անվանում այն նյութերը, որոնք փոխարկվում են ֆերմենտների ազդեցությամբ: Ֆերմենտները նշանակում են E տառով` ելնելով այն բանից, որ նախկինում ֆերմենտները կոչվում էին էնզիմներ:

| | | | | |

Ստացիոնար պայմաններում, երբ 5 » E ն E5

Vստ

coո5t ,

Ճ 2 [E] 0 [5] 0 : Ճ M [5] 0

[ E ] 0 ն [ 5 ] 0 -ն ֆերմենտի ն սուբստրատի սկզբնական կոնցենտրացիաներն են:

Ճ -1 Ճ 2 -ն կոչվում է Միխաելիսի հաստատուն: Եթե Ճ1 [ 5 ]0 »» Ճ M , ապա Ճ M [5] 0 [5] 0 , այսինքն` Vստ Ճ 2 [E] 0 Vmax , ՃM

ն ռեակցիայի արագությունը կախված չէ սուբստրատի կոնցենտրացիայից (զրո կարգ): Այս դեպքում տեղի է ունեցել ֆերմենտի հագեցում սուբստրատով: Այդ պատճառով սուբստրատի կոնցենտրացիայի հետագա ավելացումը չի բերում ռեակցիայի արագության մեծացմանը, քանի որ ֆերմենտը լիովին զբաղված է: Փորձնականորեն որոշելով ստացիոնար արագության կախվածությունը սուբստրատի կոնցենտրացիայից, կարելի է գտնել առավելագույն արագությունը` Vmax : Այնուհետն գրաֆիկորեն կարելի է որոշել նան Միխաելիսի հաստատունի արժեքը, քանի որ Ճ M -ը թվապես հավասար է սուբստրատի այնպիսի կոնցենտրացիային, որի դեպքում ստացիոնար արագությունը հավասար է առավելագույն արագության կեսին (տես նկ.):

ՄԱՍ 2. ՏԱՐՐԵՐԻ ՔԻՄԻԱ

ԳԼՈՒԽ 9. ԿԵՆՍԱԾԻՆ ՏԱՐՐԵՐ

9.1. ԿԵՆՍԱԾԻՆ ՏԱՐՐԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ ԵՎ ՆՇԱՆԱԿՈՒԹՅՈՒՆԸ

Երկրի քիմիական բաղադրությունը, քիմիական տարրերի տարածվածությունը ն բաշխվածությունը ուսումնասիրում է երկրաքիմիան: Երկրաքիմիայի այն բաժինը, որն ուսումնասիրում է Երկրի կեղնում ընթացող քիմիական պրոցեսները կենդանի օրգանիզմների մասնակցությամբ, կոչվում է կենսաերկրաքիմիա: Երկրագնդի կեղնի թաղանթը, որը զբաղեցված է բուսական ն կենդանական օրգանիզմներով, կոչվում է կենսոլորտ: Դրա վերին սահմանը (տրոպոսֆերա) գտնվում է Երկրի մակերնույթից 12-15կմ բարձրության վրա, իսկ ներքին սահմանը (լիթոսֆերա)` 5կմ խորության վրա: Հետնաբար, կենսոլորտը ընդգրկում է մթնոլորտի ներքին մասը, ամբողջ հիդրոլորտը ն լիթոլորտի վերին մասը: Քիմիական տարրերի տարածվածությունը Երկրի կեղնում տարբեր է: Համեմատաբար փոքր թվով տարրեր են մտնում Երկրի կեղնի կազմության մեջ: Նրա զանգվածի մոտ 50 9-ը թթվածինն է կազմում, սիլիցիումը` -25 9: Տասնութ տարրեր` թթվածին, սիլիցիում, ալյումին, երկաթ, կալցիում, նատրիում, կալիում, մագնեզիում, ջրածին, տիտան, ածխածին, քլոր, ֆոսֆոր, ծծումբ, ազոտ, մանգան, ֆտոր, բարիում, կազմում են Երկրի կեղնի զանգվածի 99.8 9-ը: Մնացած տարրերին բաժին է հասնում միայն 0.2 9-ը: Կենդանի օրգանիզմները ակտիվ դեր են խաղում Երկրի կեղնում քիմիական տարրերի վերաբաշխման գործընթացում: Որպես օրինակ կարելի է բերել կալցիումական ֆունկցիան, որը հատուկ է կալցիում-ֆոսֆատային (կարբոնատային) կմախք ունեցող բոլոր օրգանիզմների համար: Նրանք շրջապատող միջավայրից ակտիվորեն կորզում են կալցիումը` կուտակելով իրենց օրգանիզմում: Կենդանի օրգանիզմների երկրաքիմիական դերի մյուս օրինակը լեռնային ապարների գոյացումն է, օրինակ՝ երկաթահանքերի առաջացումը միկրոօրգանիզմների գործունեության հետնանքով: Երկրի կեղնի, հողի, ծովի ջրի, բույսերի, կենդանիների ն մարդու քիմիական բաղադրության ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ կենդանի օրգանիզմներում կան այն տարրերը, որոնք հանդիպում են երկրի կեղնում ն ծովի ջրում: Կենդանի օրգանիզմների բաղադրության մեջ հիմնականում ընկած են վեց տարրեր` ածխածին, ջրածին, թթվածին, ազոտ, ֆոսֆոր,

ծծումբ, որոնք կոչվում են օրգանածին տարրեր: Դրանք կենդանի օրգանիզմների զանգվածի մոտ 97.49-ն են կազմում: Կենդանի օրգանիզմներում գտնվող տարրերը բաժանվում են երեք խմբերի` 1. Մակրոտարրեր: Դրանք այն տարրերն են, որոնք օրգանիզմներում գտնվում են 10-29 -ից ավելի են: Դրանք են՝ թթվածինը, ածխածինը, ջրածինը, ազոտը, ֆոսֆորը, ծծումբը, կալցիումը, մագնեզիումը, նատրումը ն քլորը: 2. Միկրոտարրեր: Այն տարրերն են, որոնց պարունակությունը օրգանիզմներում տատանվում է 10-3 - 10-59 սահմաններում: Դրանք են՝ յոդը, պղինձը, արսենը, ֆտորը, բրոմը, ստրոնցիումը, բարիումը, կոբալտը: 3. Ուլտրամիկրոտարրեր: Այն տարրերն են, որոնց պարունակությունը օրգանիզմում 10-59-ից քիչ է: Դրանք են՝ սնդիկը, ոսկին, ուրանը, թորիումը, ռադիումը ն այլն: Այն տարրերը, որոնք անհրաժեշտ են զանազան օրգանիզմների կառույցի ն նրանց կենսագործունեությունը ապահովելու համար, կոչվում են կենսածին տարրեր: Ըստ կենսագործունեության նշանակության կենսածին տարրերը կարելի է բաժանել նս երեք խմբի` 1. Կենսագործունեության համար անհրաժեշտ (անփոխարինելի) տարրեր: Դրանք մշտապես գտնվում են օրգանիզմներում, մտնում են ֆերմենտների, հորմոնների ն վիտամինների բաղադրության մեջ` H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu,

Co, Fe, Zn, Mo, V: Նրանց պակասը բերում է կենսագործունեության նորմալ ընթացքի շեղումների: 2. Խառնուկային տարրեր: Այս տարրերը գտնվում են կենդանիների ն մարդու օրգանիզմներում` Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si,

Sn, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se: Դրանց կենսական նշանակությունը անհայտ է կամ քիչ է պարզաբանված: 3. Սուբխառնուկային տարրեր: ( 5c, 7l , 1ո, Lo, Pr, 5ո, Re, 7Ե ն այլն), հայտնաբերված են մարդու ն կենդանիների օրգանիզմներում, կենսաբանական դերը չի պարզված:

9.2. ԿԵՆՍԱԾԻՆ ՏԱՐՐԵՐԻ ԲԱՇԽՈՒՄԸ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳՈՒՄ

Տարրերի հիմնական բնութագրերը (էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը, օքսիդացման աստիճանը, կոմպլեքսագոյացման ընդունակությունը ն այլն) որոշվում է դրանց տեղաբաշխումով Դ.Ի.Մենդելենի պարբերական աղյուսակում: Պարբերական աղյուսակի ժամանակակից մեկնաբանումը հիմնված է քվանտային մեխանիկայի տեսության վրա, ն տարրերի դասակարգումը կատարվում է դրանց էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքից ելնելով: Կախված այն բանից, թե վերջին էլեկտրոնը որ ենթամակարդակում է լրանում՝ տարրերը լինում են 5 -, p -, d - ն f -: 5 -տարրերի մոտ կատարվում է 5 -ենթամակարդակների լրացումը էլեկտրոններով: Լրացման աստիճանից կախված՝ տարբերում են

5 1 -տարրեր (ալկալիական մետաղներ) ն 5 2 -տարրեր (հողալկալիական մետաղներ): Պարբերական աղյուսակում 5 -տարրերը տեղաբաշխված են | ն || խմբերի գլխավոր ենթախմբերում: p -տարրերի մոտ լրացվում է էլեկտրոնային p -ենթամակարդակը: Պարբերական աղյուսակում p -տարրերը բաշխված են |||-Մ||| խմբերի գլխավոր ենթախմբերում: 5 - ն p - տարրերի վալենտական էլեկտրոնները գտնվում են արտաքին էներգետիկ մակարդակում: d -տարրերի մոտ կատարվում է էլեկտրոնային d -ենթամակարդակների լրացումը էլեկտրոններով: Դրանք բաշխված են պարբերական աղյուսակի երկրորդական ենթախմբերում, երբեմն անվանում են անցումային մետաղներ: Դրանց ատոմներում վալենտական էլեկտրոնները գտնվում են արտաքին 5 -ենթամակարդակում ն նախավերջին էներգետիկ մակարդակի d -ենթամակարդակում: f -տարրերում էլեկտրոնները լրացնում են արտաքինից երրորդ մակարդակի f-ենթամակարդակները: Պարբերական աղյուսակում f -տարրերը առանձին են դասավորված ն կազմում են լանթանիդների ն ակտինիդների ընտանիքներ: Կենսածին տարրերը հիմնականում փոքր պարբերություններում գտնվող տարրերն են: Որպես կանոն՝ տարրի միջուկի լիցքի աճմանը զուգընթաց տվյալ խմբի տարրերի թունահարուցումը ուժեղանում է ն, որպես հետնանք, փոքրանում է դրանց պարունակությունը օրգանիզմում: Օրգանիզմներում զգալի քանակներով գտնվում են թեթն 5 - ն p -տարրեր:

Մակրոտարրերի թվին են պատկանում առաջին (ջրածին), երրորդ (նատրիում, մագնեզիում) ն չորրորդ (կալիում, կալցիում) պարբերությունների 5 -տարրերը, ինչպես նան երկրորդ (ածխածին, ազոտ, թթվածին) ն երրորդ (ֆոսֆոր, ծծումբ, քլոր) պարբերությունների p տարրերը: Դրանք բոլորը կենսագործունեության համար անհրաժեշտ տարրեր են: Առաջին երեք պարբերությունների մյուս 5 - ն p - տարրերը ( Li, 8, 4l , F ) ֆիզիոլոգիապես ակտիվ են: Մեծ պարբերությունների 5 ն p տարրերը հազվադեպ են հանդիսանում անփոխարինելի, բացառությամբ կալիումի ն կալցիումի ( 5 -տարրեր) ն յոդի ( p -տարր): Ֆիզիոլոգիապես ակտիվ են |Մ ն Մ պարբերությունների որոշ 5 - ն p տարրեր` ստրոնցիումը, արսենը, սելենը, բրոմը: d -տարրերից կենսականորեն անհրաժեշտ են հիմնականում չորրորդ պարբերության տարրերը` մանգանը, երկաթը, ցինկը, պղինձը, կոբալտը: Որոշ ֆիզիոլոգիական նշանակություն ունեն այդ պարբերության այլ d -տարրերը` տիտանը, քրոմը, վանադիումը: Հինգերորդ ն վեցերորդ պարբերությունների d -տարրերը, բացի մոլիբդենից, չեն արտահայտում դրական ֆիզիոլոգիական ակտիվություն: Մոլիբդենը մտնում է մի շարք օքսիդավերականգնման ֆերմենտների բաղադրության մեջ ն մեծ դեր է խաղում կենսաքիմիական մի շարք գործընթացներում: Որոշ f -տարրեր (լանթանիդներ, ակտինիդներ) չնչին քանակներով գտնվում են օրգանիզմներում, դրանցից շատերի առկայությունը հարցական է: Որպես կանոն՝ դրանք բարձր թունահարույց տարրեր են, առաջացնում են կայուն միացություններ պոլիդենտանտ լիգանդների հետ ն այդ պատճառով դրանց օրգանիզմ ներթափանցումը կարող է փոխել շատ կենսաքիմիական ռեակցիաների ընթացքը: Ատոմների ն իոնների կենսաբանական ազդեցության նմանությունը ն տարբերությունը որոշվում է դրանց էլեկտրոնային կառուցվածքով: Ատոմական ն իոնական շառավիղների, իոնացման պոտենցիալների, կոորդինացիոն թվերի մոտիկ լինելը, կենսալիգանդների՝ միննույն տարրերի հետ կապեր առաջացնելու ընդունակությունը պայմանավորում են տեղակալման էֆեկտը կենսաբանական համակարգերում: Այդպիսի տեղակալումը կարող է ուղեկցվել ակտիվության ուժեղացմամբ (սիներգիզմ) կամ նվազմամբ (անտագոնիզմ): Տարրերի սիներգիզմը ն անտագոնիզմը լավ չեն ուսումնասիրված: Այդ հարցի պարզաբանումը չափազանց կարնոր է, քանի որ դրա լուծումը թույլ կտա բացահայտելու տարրերի կենսաբանական դերը, ստեղծելու նոր դեղամիջոցներ:

9.3. ԿԵՆՍԱԾԻՆ ՏԱՐՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ՆՇԱՆԱԿՈՒԹՅՈՒՆԸ

Մակրոտարրերի գլխավոր ֆունկցիան հյուսվածքների կառուցման, օսմոտիկ ճնշման, իոնական ն թթվա-հիմնային բաղադրության հաստատուն պահպանելն է: Միկրոտարրերը, մտնելով ֆերմենտների, հորմոնների, վիտամինների, կենսաբանական ակտիվ նյութերի բաղադրության մեջ, մասնակցում են նյութափոխանակության, բազմացման գործընթացներին: Դրանք մեծ դեր են խաղում հյուսվածքային շնչառության, թունահարույց նյութերի վնասազերծման, արյունագոյացման, օքսիդավերականգնման ն այլ գործընթացներում: Միկրոտարրերի քանակությունը օրգանիզմներում փոխվում է տարիքին զուգընթաց, որոշ միկրոտարրերի քանակը ավելանում է, մյուսներինը՝ պակասում: Հայտնաբերված են ոչ քիչ հիվանդություններ, որոնք առաջանում են զանազան միկրոտարրերի պակասության կամ ավելցուկի դեպքերում: Այդպիսի օրինաչափությունները կախված են նրանից, որ կենդանի օրգանիզմներում պահպանվում է կենսածին տարրերի օպտիմալ կոնցենտրացիաների հաշվեկշիռ, այսպես կոչված՝ քիմիական հոմեոստազ: Այս հաշվեկշռի խախտումը առաջացնում է զանազան հիվանդություններ: Կենդանի բջիջներում ընդհանրապես հայտնաբերված են շրջակա միջավայրում գտնվող համարյա բոլոր տարրերի հետքերը, սակայն կյանքի համար խիստ անհրաժեշտ են մոտ 20 տարր: Կարնորագույն կենսածին տարրեր են թթվածինը (օրգանիզմների զանգվածի մոտ 709), ածխածինը (189), ջրածինը (109), ազոտը, կալցիումը, կալիումը, ֆոսֆորը, մագնեզիումը, ծծումբը, քլորը, նատրիումը: Այդպիսի բազմակողմանի կենսածին տարրերը ներկա են բոլոր օրգանիզմների բջիջներում: Որոշ կենսածին տարրեր կարնոր նշանակություն ունեն միայն որոշ խմբի կենդանի օրգանիզմների համար (օրինակ, բորը ն այլ միկրոէլեմենտները անհրաժեշտ են բույսերի համար): Բոլոր քիմիական տարրերը, որոնք մշտապես գտնվում են բջիջներում ն հյուսվածքներում, ըստ երնույթին որոշակի ֆիզիոլոգիական դեր են կատարում: Այնպիսի կենսածին տարրերը, ինչպիսին օրգանածին տարրերն են ( H , Շ , N , Օ, P, 5 ), մտնում են բջիջների օրգանական միացությունների բաղադրության մեջ: Բոլոր ածխաջրերը ն լիպիդները պարունակում են H , Շ , Օ : սպիտակուցները, բացի այդ, պարունակում են N ն 5 , իսկ նուկլեինաթթուները՝ N ն P : Կենսածին տարրերը մտնում են ֆերմենտների բաղադրության մեջ, որոնք կարգավորում են կենսաքիմիական գործընթացները օրգանիզմներում: Դրանք հանդիսանում են օսմոտիկ գործընթացների կարգավորիչներ, բուֆերային համակարգերի

բաղադրիչներ, կենսաբանական մեմբրանների թափանցելիության կարգավորիչներ: Այս կամ այն տարրերի պարունակությունը կախված է ոչ միայն օրգանիզմի առանձնահատկություններից, այլ նան միջավայրի, սննդի բաղադրությունից (մասնավորապես, բույսերի համար ընդերքային ջրերում աղերի լուծելիությունից ն կոնցենտրացիայից), էկոլոգիական առանձնահատկություններից ն այլ գործոններից: Որնէ քիմիական անհրաժեշտ տարրի խիստ պակասը կամ ավելցուկը տվյալ միջավայրում բերում է էնդեմիայի` բույսերի, կենդանիների, մարդու հիվանդությանը: Միկրոտարրերի դերը ն ֆունկցիաները զանազան օրգանիզմներում խիստ բազմազան են: Հայտնի են մոտ 30 միկրոտարրեր` մետաղներ ( 4l , F6, Շս , Mո, 2ո, Շo, Ni, 5r ն այլն) ն ոչ մետաղներ ( 1 , 56, 8r , F , 45, 8 ): Բույսերի ն միկրոօրգանիզմների մեջ միկրոտարրերը ներմուծվում են հողի ն ջրի միջոցով, մարդու ն կենդանիների օրգանիզմների մեջ` ջրի ն սննդի միջոցով: Կենդանի հյուսվածքներում գլխավորապես կուտակվում են այն միկրոտարրերը, որոնք գտնվում են շրջակա միջավայրում շարժունակ, հեշտ յուրացվող (ջրալուծ) միացությունների ձնով: Շատ միկրոտարրեր մտնում են բազմաթիվ ֆերմենտների ն վիտամինների բաղադրության մեջ: Օրինակ, 2ո -ը՝ կարբոանհիդրազում, Շս -ը՝ պոլիֆենոլօքսիդազում, Mո -ը՝ արգինազում ն հայտնի մոտ 200 մետաղաֆերմենտներում: Վիտամինների բաղադրության մեջ մտնում են Շo -ը՝ վիտամին 812 -ում, 1 -ը՝ տիրօքսինում, 2ո ն Շo ինսուլինում, շնչառական պիգմենտների բաղադրության մեջ մտնում F6 ՝ հեմոգլոբինում, Շս -ը՝ հեմոցիանինում: Միկրոտարրերը կարնոր դեր են խաղում նյութափոխանակության գործընթացներում: Որոշ միկրոտարրեր ազդում են օրգանիզմների աճի վրա ( Mո, 2ո, 1 -ը

8, Mո, 2ո, Շս -ը՝ բույսերի), բազմացման վրա ( Mո, 2ո -ը կենդանիների մոտ, Mո, Շս , Mo ` բույսերի), արյունագոյացման ( F6, Շս , Շo ), հյուսվածքային շնչառության ( Շս , 2ո ), ներկենդանիների մոտ,

բջջային փոխանակման գործընթացների վրա: Միկրոտարրերի կենսաբանական ազդեցությունը հաճախ կախված է օրգանիզմում այլ միկրոտարրերի առկայությունից: Այսպես, օրինակ, Շo -ը էֆեկտիվ է գործում արյունագոյացման գործընթացում, երբ օրգանիզմում բավարար քանակով F6 ն Շս կան, Mո -ը նպաստում է Շս -ի յուրացմանը, Շս -ը որոշ էֆեկտներում հանդիսանում է Mo -ի անտագոնիստը, F -ը ազդում է 5r -ի մետաբոլիզմի վրա ն այլն:

Միկրոտարրերը օգտագործվում են բժշկության մեջ՝ զանազան դեղամիջոցներում, գյուղատնտեսության մեջ՝ միկրոպարարտանյութերի ձնով՝ կուլտուրաների բերքատվության բարձրացման համար, որպես կերային հավելումներ՝ կենդանիների մթերատվության բարձրացման համար:

9.4. ԿՅԱՆՔԻ ՄԵՏԱՂՆԵՐ (ԿԵՆՍԱՄԵՏԱՂՆԵՐ)

Վերոհիշյալ տասը կենսամետաղները քիմիական տեսանկյունից նպատակահարմար է դասավորել հետնյալ կերպ` ոչ փոխանցումային` նատրիում, կալիում, մագնեզիում, կալցիում ն ցինկ, փոխանցումային` մանգան, երկաթ, կոբալտ, պղինձ ն մոլիբդեն: Ոչ փոխանցիկային տարրերը բնութագրվում են օքսիդացման աստիճանի հաստատունությամբ ն հետնաբար մեկ տեսակի իոն առաջացնելու հնարավորությամբ, հատկապես` Na , Ճ , Mg 2 , Շa 2 , 2ո 2 : Այդ իոնները ունեն արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների փակ (լրաց2

ված) կոնֆիգուրացիա (ուրվանկար, ուրվագիծ)` 5 p

առաջին չորս

իոնների համար ն d ` 2ո -ի համար: Փոխանցիկային տարրերը բնութագրվում են մի քանի բավականին կայուն օքսիդացման աստիճաններով (երկաթ՝ +2 ն +3, պղինձ՝ +1 ն +2, մոլիբդեն՝ +5 ն +6 ն այլն): Այդ իոնների արտաքին էլեկտրոնային թաղանթները կարող են չլրացված լինել, որը բերում է այնպիսի ֆիզիկական հատկությունների (լուսակլանում սպեկտրի տեսանելի մասում, պարամագնիսականություն) ի հայտ գալուն, որոնք չունեն ոչ փոխանցիկային մետաղները: Նատրիում ն կալիում: Չնայած ալկալիական մետաղները խիստ անհրաժեշտ են օրգանիզմների նորմալ կենսագործունեության համար, դրանց կենսաբանական դերը մինչն վերջ չի լուսաբանված: Կալիումի իոնները գլխավորապես գտնվում են բջիջների ներսում, իսկ նատրիումի իոնները` արտաբջջային տարածքում: Դա պայմանավորված է կենդանի օրգանիզմների զարմանալի առանձնահատկությամբ, քանի որ ըստ սովորական թերմոդինամիկական հավասարակշռության` երկու իոններն էլ պետք է մոտավորապես հավասարաչափ բաշխվեին այդ երկու տարածքներում: Մինչդեռ նատրիումի իոնների ավելցուկը մշտապես հեռացվում է բջիջներից բջջաթաղանթի միջով, իսկ կալիումի իոնները արտաքինից ներմուծվում են ներբջջային տարածք: Նկարագրելով այդ գործընթացը` հաճախ օգտագործում են իոնական կամ նատրիումական «պոմպ» տերմինները: Այդպիսի պոմպի աշխատանքը ապահովվում է բջջի ներսում ադենոզինտրիֆոսֆատի

(ԱՏՖ) հիդրոլիզից ստացված էներգիայով: Շատ հավանական է, որ բջջի ներսում ն դրսում գոյություն ունեն լիգանդներ, որոնք ընտրողաբար կապում են կալիումի ն նատրիումի իոնները: Կալիումի ն նատրիումի իոնները մեծ դեր են խաղում նյարդային թելիկներով իմպուլսներ հաղորդելիս, սրտամկանի աշխատանքի կարգավորման մեջ (կալիում) ն մի շարք այլ գործընթացներում: Կալիումի իոնները կարող են փոխարինվել այլ խոշոր միավալենտ կատիոններով ( RԵ , Շ5 , NH 4 , 7l ): Նատրիումի իոնները օրգանիզմում կարող են փոխարինվել լիթիումի կատիոններով: Այդպիսի փոխարինման հնարավորությունը ցույց է տալիս, որ վճռական նշանակություն ունեն իոնի չափսերը: Կալցիումը չափազանց մեծ դեր է խաղում կենսական շատ գործընթացներում: Առանձնապես կարնոր է դրա դերը ոսկորների առաջացման ն կազմավորման գործընթացում, որտեղ կալցիումը գտնվում է հիդրօքսիապատիտի ձնով` Շa 5(PՕ4 )3 ՕH: Կալցիումի իոնները կարգավորում են մկանների սպիտակուցների (օրինակ` ակտինոմիոզին) կծկումների ֆունկցիաները: Նորմալ նյութափոխանակության խախտումը բերում է կալցիումական աղերի կուտակմանը զանազան օրգաններում («քարերի» առաջացում, գլաուկոմա, արյունատար անոթների աթերասկլերոզային փոփոխություններ ն այլն): Կալցիումը օրգանիզմներում գտնվում է ազատ իոնների ձնով, ինչպես նան ալյումինի հետ կոմպլեքսների ձնով: Շատ կալցիում կա մեմբրաններում, որոնց թափանցելիության վրա այն էապես է ազդում: Կալցիումի շարժական ձներն են նրա տարբեր լուծելի աղերը, առաջին հերթին՝ ամինաթթվային աղերը: Կալցիումի իոնները կարող են փոխարինվել ստրոնցիումի կատիոններով, որի հետնանքով առաջանում են ծանր հիվանդություններ (ստրոնցիումի իոնները հեշտությամբ լվացվում-հեռանում են ոսկորներից՝ հանգեցնելով վերջիններիս քայքայմանը): Կալցիումի իոնների փոխարինումը փոխանցիկային մետաղներով, որոնք ունեն մոտավորապես նույն չափսերը (կադմիում, մանգան ն այլն), նույնպես բերում է ոսկրային հյուսվածքների հիվանդագին խախտմանը: Մագնեզիումը խիստ կարնոր կենսամետաղ է: Այն քլորոֆիլի կլաստերի կազմում կենտրոնական ատոմն է հանդիսանում: Մագնեզիումի իոնները միավորում են ռիբոսոմների ենթամիավորները: Բջիջներում կալիումի իոնների ավելցուկը նպաստում է մագնեզիումի իոնների դուրս մղմանը՝ հանգեցնելով ռիբոսոմների քայքայմանը ն վերջիններիս վրա գտնվող համապատասխան ՌՆԹ-ի կառուցվածքների փոփոխությանը: Մագնեզիումը գտնվում է նան ոսկրային հյուս319

վածքներում: Ըստ երնույթին, ապագայում կհայտնաբերվեն մագնեզիումի նոր կենսաբանական, մինչն այժմ անհայտ ֆունկցիաներ: Ունենալով ավելի բարձր կովալենտ բնութագիր, քան կալցիումը, մագնեզիումը ընդունակ է առաջացնելու դոնոր-ակցեպտորային կապեր ոչ միայն թթվածնի դոնորային ատոմի, այլ նան ամինային ազոտի հետ: Ցինկը կենսամետաղ է, որը մտնում է բազմաթիվ մետաղաֆերմենտների ակտիվ կենտրոնների բաղադրության մեջ: Ցինկի իոնը, բացի իր չափսերից, իր բոլոր բնութագրերով խիստ տարբերվում է մագնեզիումի իոնից: Նա ընդունակ է ամուր կապ առաջացնելու ոչ միայն ամինային ազոտի, այլ նան սուլֆիդային ծծմբի հետ: Ցինկի կոորդինացիոն թիվը հավասար է չորսի՝ լիգանդների տետրաէդրիկ դասավորությամբ: Ցինկ պարունակող մետաղաֆերմենտները կատալիզում են հիդրոլիզի ն էսթերացման ռեակցիաները: Ցինկը մետաղաֆերմենտի ակտիվ կենտրոնում կարող է փոխարինվել այլ մետաղների իոններով, որոնք մոտ են նրան իրենց չափսերով ն կովալենտ բնութագրերով՝ առանց կատալիտիկ ակտիվության էական փոփոխության: Ավելին՝ ֆերմենտի կատալիտիկ ակտիվությունը մեծանում է, երբ ցինկի իոնը փոխարինվում է կոբալտի (||) իոնով: Մանգան: Կատիոնային ձների համար բնորոշ են օքսիդացման երեք աստիճանններ՝ +2, +3, +4: Օրգանիզմներում մանգանի անիոնային ձների առաջացումն ու գոյատնումը շատ աննշան է դրանց ուժեղ օքսիդիչ հատկության հետնանքով: Մանգան պարունակող մետաղաֆերմենտները կատալիզում են ոչ միայն հիդրոլիտիկ, այլ նան օքսիդավերականգնման գործընթացները: Նրա մասնակցությամբ օրգանիզմներում ընթանում է ասկորբինաթթվի (վիտամին Շ ) սինթեզը: Երկաթը օրգանիզմներում փոխանցիկային խմբի ամենատարածված մետաղն է: Այն մտնում է բազմաթիվ մետաղապրոտեինների բաղադրության մեջ, առաջացնում է կայուն կոմպլեքսներ նուկլեինաթթուների անիոնների ն բազմազան կենսալիգանդների հետ: Երկաթ պարունակող մետաղապրոտեինները կատարում են ամենաբազմազան կենսաբանական ֆունկցիաներ` երկաթը տեղափոխում են օրգանիզմներում, առաջացնում են համակարգեր, որոնք դարձելիորեն միացնում են մոլեկուլային թթվածին՝ ակտիվացնելով դրան (հեմոգլոբին), կատալիզում են բազմաթիվ վերօքս գործընթացներ՝ օքսիդացնելով կամ վերականգնելով որոշ սուբստրատներ: Երկաթի (||) իոնը քննարկվող բոլոր +2 օքսիդացման աստիճան ցուցաբերող կենսամետաղներից ամենահեշտն է օքսիդանում` առաջացնելով երկաթ (|||):

Երկաթի (|| ն |||) իոնների չափսերը մեծ չեն, ուստի երկաթի իոնները հեշտությամբ մտնում են պրոտեինային համակարգերի պորֆիրինային մակրոցիկլերի «պատուհանների» մեջ: Կոբալտը երկաթին իր հատկություններով շատ մոտ տարր է: Այն մտնում է որոշ մետաղապրոտեինների բաղադրության մեջ, որոնցից ամենահայտնին վիտամին 812 -ն է, վերջինում կոբալտի ատոմը գտնվում է կորինային մակրոցիկլի ներսում: Կոբալտի համար առավել բնորոշ են +2 ն +3 օքսիդացման

աստիճանները: Ուշադրության է արժանի Շo -ի ն 2ո -իմեծ նմանությունը` գործնականում հավասար շառավիղներ, մոտ հիդրատացման ջերմություններ ն կոմպլեքսների տարածական նմանություն (կոորդինացիոն թիվ 4(6) – տետրաէդրային ն ավելի հազվադեպ՝ օկտաէդրային դասավորություն): Կոբալտի օրինակի վրա կարելի է ցույց տալ փոխադրամիջոցների ձների հսկայական դերը միկրոտարրերի տեղափոխման գործընթացում: Խթանիչ ազդեցություն ստանալու համար օրգանիզմ կարելի է մտցնել 50000 անգամ ավելի քիչ վիտամին 812 , քան հասարակ, վատ փոխադրվող ՇoՇl 2 ձնը: Պղինձը շատ կարնոր կենսամետաղ է, որը մտնում է բազմաթիվ մետաղապրոտեինների, մասնավորապես՝ մետաղաֆերմենտների բաղադրության մեջ, որոնք կատալիզում են մի շարք վերօքս կենսաբանական գործընթացներ: Պղինձը փոխանցիկային խմբի միակ մետաղն է, որը օրգանիզմում հանդիպում է +1 օքսիդացման աստիճանով: Պղնձի (||) կոմպլեքսները ամինաթթուների ն պրոտեինների հետ աչքի են ընկնում կայունությամբ: Պղձի իոնները հակված են առաջացնելու կովալենտ կապեր ն այդ պատճառով փոխազդում են ոչ միայն ամինային ազոտի, այլ նան սուլֆիդային ծծմբի հետ: Մոլիբդենը կենսամետաղներից միակն է, որը Մենդելենի աղյուսակի հինգերորդ պարբերության տարր է ն հետնաբար ունի չլրացված 4 d էլեկտրոնային թաղանթ: Օքսիդավերականգնման պոտենցիալների բացասական արժեքների հետնանքով այն օրգանիզմներում չի առաջացնում քիչ թե շատ ցածր օքսիդացման աստիճան ունեցող կայուն կատիոններ: Մետաղապրոտեիններում մոլիբդենը հանդես է գալիս +5 ն +6 օքսիդացման աստիճան ունեցող միացություններով: Դրանք ակտիվ կերպով մասնակցում են վերօքս ռեակցիաներում, այսինքն այն ռեակցիաներում, որոնցում էլեկտրոնների տեղափոխում է կատարվում:

ԳԼՈՒԽ 10. 5 -ՏԱՐՐԵՐԻ ՔԻՄԻԱ

10.1. 5 -ՏԱՐՐԵՐԻ ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

5 -տարրերի ընտանիքին են պատկանում այն տարրերը, որոնց մոտ էլեկտրոններով լրացվում է արտաքին էլեկտրոնային էներգետիկ մակարդակի 5 -ենթամակարդակը: Արտաքին թաղանթի էլեկտրոնային բանաձները | Ա խմբի տար1

րերի համար ո5 է, իսկ || Ա խմբի տարրերի համար (ներառյալ հելիու2

մը) ո5 : Չնայած ջրածինը ն հելիումը դասվում են 5 -տարրերի թվին, ելնելով դրանց առանձնահատկություններից, նպատակահարմար է դրանք քննարկել առանձին: Պարզ նյութերը (բացի ջրածնից ն հելիումից) բնորոշ մետաղներ են՝ բարձր էլեկտրա- ն ջերմահաղորդականությամբ, օժտված են մետաղական փայլով, քիմիապես շատ ակտիվ են: 5 -տարրերն ունեն իոնացման պոտենցիալի ցածր արժեքներ, ատոմների ն իոնների համեմատաբար մեծ չափս: 5 -տարրերը հեշտությամբ կորցնում են իրենց վալենտական էլեկտրոնները, այսինքն՝ ուժեղ վերականգնիչներ են: Որպես կանոն՝ դրանք առաջացնում են իոնական կապով միացություններ, բացառություն է կազմում ջրածինը, որի համար բնորոշ է կովալենտ կապը: Մասամբ կովալենտ բնույթի կապեր են առաջացնում լիթիումը, բերիլիումը ն մագնեզիումը: Նատրիումի, կալիումի, կալցիումի ն ստրոնցիումի բնական միացությունների մեծամասնությունը լուծելի է ջրում ն թույլ թթուներում, այդ պատճառով այս մետաղների իոնները կարող են ջրային լուծույթներից ներթափանցել բույսերի, կենդանիների ն մարդու օրգանիզմները: Ջրածինը, նատրիումը, կալիումը, մագնեզիումը, կալցիումը կենսականորեն անհրաժեշտ տարրեր են կենդանի ն բուսական օրգանիզմների համար: Վալենտական էլեկտրոնների քանակի ավելացմամբ իոնացման էներգիան մեծանում է (իոնացման էներգիան այն էներգիան է, որն անհրաժեշտ է ամենաթույլ կապված էլեկտրոնը հեռացնելու համար), հետնաբար ն թուլանում են վերականգնիչ հատկությունները: Այդ պատ2

ճառով 5 տարրերը ավելի թույլ վերականգնիչներ են, քան 5 տարրերը: Խմբերում 5 -տարրերի վերականգնիչ հատկությունները վերնից ներքն ուժեղանում են, քանի որ ավելանում է էլեկտրոնային շերտերի թիվը ն նույն ուղղությամբ փոքրանում են իոնացման էներգիաները:

Ենթախմբերում իոնների շառավիղները վերնից ներքն մեծա1

նում են, իսկ պարբերությունում 5 -ից 5 շառավիղը փոքրանում է: Ենթախմբերում ն պարբերություններում իոնների շառավիղների փոփոխության օրինաչափությունները, դրանց էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը ազդում է 5 -տարրերի կատիոնների առաջացրած քիմիական կապի բնույթի ն միացությունների լուծելիության վրա: Քանի որ 5 -տարրերի կատիոններն ունեն կայուն էլեկտրոնային թաղանթներ (իներտ գազերի), ապա դրանք հանդիսանում են թույլ բնեռացնողներ, ն իրենք նս որոշ հակում ունեն բնեռանալու: Բնեռացումը էլեկտրոնային թաղանթների տեղաշարժն է միջուկի նկատմամբ, որը բերում է իոնական դիպոլների առաջացմանը: Իոնի բնեռացման աստիճանը կախված է նրա շառավղից ն լիցքից: Որքան մեծ է իոնի լիցքը ն փոքր շառավիղը, այնքան ուժեղ է նրա բնեռացնող ն թույլ բնեռանալու ընդունակությունը: Կատիոնների բնեռացնող ունակության աճմանը զուգընթաց ուժեղանում է անիոնների հետ ունեցած դրանց կապը, հետնաբար փոքրանում է միացությունների լուծելիությունը:

5 1 տարրերի կատիոններն ունեն ամենափոքր լիցքը (+1) ն ամենամեծ շառավիղը իրենց պարբերությունում, այդ պատճառով դրանք չեն բնեռացվում ն փոքր բնեռացնող հատկություն ունեն: Դրանց աղերի մեծամասնությունը ջրում լուծելի է, դժվարալուծ միացություններ են առաջացնում միայն չափսերով մեծ, հեշտ բնեռացվող անիոնների հետ:

5 2 տարրերին անցնելիս կատիոնների բնեռացնող ընդունակությունը մեծանում է, քանի որ աճում է լիցքը (+2) ն փոքրանում շառավիղը: Դա բերում է իոնական կապի ամրապնդմանը (կապը իոնականից մոտենում է կովալենտ կապին), ն միացությունների լուծելիությունը փոքրանում է: Ջրում 5 -տարրերի կատիոնները հիդրատացված են ն առաջացնում են ակվակոմպլեքսներ՝ ի հաշիվ ջրի դիպոլային մոլեկուլների էլեկտրաստատիկ ձգողականության, օրինակ՝

[Շa ( H 2 Օ) 6 | 2 :

5 -տարրերի իոնները կարող են առաջացնել կոմպլեքս միացություններ օրգանական ն անօրգանական լիգանդների հետ: Բայց այդ կոմպլեքսների կայունությունը փոքր է, քանի որ 5 -տարրերը լիգանդների հետ առաջացնում են իոնական բնույթի կապեր:

5 1 -տարրերի կոմպլեքսները, որոնց կա2 տիոններն ունեն մեծ չափսեր ն փոքր լիցք: 5 -տարրերի կոմպլեքսԱռավել անկայուն են

ներն ավելի կայուն են, քանի որ դրանց իոնների շառավիղները փոքր են, իսկ լիցքը` մեծ:

Իոնի շառավղի մեծությունը մեծ ազդեցություն է թողնում դրա հիմնային հատկությունների վրա: 5 -տարրերի կատիոնների հիդրօքսիդները ընդգծված հիմնային հատկություններ ունեն (բացի 86 ՕH 2 -ից ), որը բացատրվում է - ՕH իոնական կապի թուլությամբ: Հիդրօքսիդների հինային հատկությունները ուժեղանում են կատիոնների շառավիղների մեծացմանը զուգընթաց, քանի որ այդ դեպքում թուլանում է մետաղի ն հիդրօքսիդ իոնների փոխադարձ կապը, որը հեշտացնում է միացության իոնացման գործընթացը: Այդ պատճառով ենթախմբերում վերից վար հիդրօքսիդների հիմնայնությունը ուժեղանում է (օրինակ, LiՕH -ից Շ5ՕH ), իսկ պարբերու2

թյունում ուժեղանում է 5 -ից 5 : Այսպես, երկրորդ պարբերությունում LiՕH -ը ուժեղ հիմք է, իսկ 86 ՕH 2 -ը` ամֆոտեր, երրորդ պարբերու-

Mg ՕH 2 -ը` միջին ուժի, չորրորդ պարբերությունում ՃՕH -ը ուժեղ հիմք է, Շa ՕH 2 -ը նույնպես

թյունում NaՕH -ը ուժեղ հիմք է, իսկ

ուժեղ է, բայց ավելի թույլ արտահայտված հիմնայնությամբ, քան ՃՕH -ը: 5 -տարրերի հիդրօքսիդների լուծելիությունը նույնպես կախված է դրանց չափսերից: Բնեռացնող ունակության աճմանը զուգընթաց մեծանում է կատիոնի կապի ամրությունը հիդրօքսիդ իոնի հետ ն փոքրանում է հիմքի լուծելիությունը: Այդ պատճառով նույն պարբերությունում գտնվող

5 1 -տարրի հիդրօքսիդը ավելի լուծելի է, քան

5 2 -տարրինը: 10.2. ՋՐԱԾԻՆ Երկրի կեղնում տարածվածությամբ իններորդ տարրն է, իսկ տիեզերքում՝ ամենատարածվածը: Ջրածինը կազմում է Արնի ն այլ աստղերի զանգվածի մոտավորապես կեսը: Ազատ վիճակում ջրածինը փոքր քանակներով գտնվում է հրաբխային ն որոշ բնական գազերում: Կապված վիճակում մտնում է ջրի բաղադրության մեջ, առկա է կենդանական ն բուսական օրգանիզմներում, մի շարք հանքատեսակներում (բնական գազ, նավթ): Ատոմական ջրածինը՝ H , ռադիկալ է, ուժեղ վերականգնիչ է: Առաջանում է ստացման պահին (օրինակ` F6 2 HՇl - F6Շl 2 2 H ):

Ջրածնի կատիոնը՝ H , ջրածնի միջուկն է (պրոտոն), ցուցաբերում է ուժեղ թթվային հատկություններ, ստացվում է թթուների դիսոցու-

Շl - ): Ջրային միջավայրում հիդրատացված է՝

մից ( HՇl » H

H 2 Օ կամ H 3 Օ ` հիդրօքսոնիում: Ջրածինն ունի երեք իզոտոպ: Կայուն իզոտոպները երկուսն են`

H H, w 99.985% : դեյտերիում 1 H D, w 0.015% : պրոտիում

Ռադիոակտիվ իզոտոպ տրիտիում պարբերությունը

1/ 2

7 , կիսատրոհման

12.5 տարի:

Ջրածին` H 2 : Անհոտ, անգույն, անհամ գազ է, ամենաթեթն գազն է 0.0899գ/լ : Դժվար է հեղուկանում՝ tհալմ . -258,9 0 Շ , tեռմ . -252,6 0 Շ : Ջրում վատ է լուծվում, ավելի վատ է լուծվում օրգանական լուծիչներում: Ոչ մեծ քանակներով լուծվում է բոլոր հալված մետաղներում: Լուծվում է նան որոշ պինդ մետաղներում, առանձնապես լավ է լուծվում Pt ն Pd -ի մեջ: Ստացումը: » Արտադրության մեջ` ջրային գոլորշիների կատալիտիկ վերականգնումով. ՇH 4

900 Շ 2 H 2 Օ -800 ---- ՇՕ2 Ni

H 2Օ -- ՇՕ

H 2 (ջրագազ)

ՇՕ H 2Օ ---- ՇՕ2 500 Շ F62 Օ3

3F6 4 H 2Օ

F63Օ4

4H 2

4 H 2 (երկաթագոլորշային եղանակ) :

Ջրի էլեկտրոլիզով ( NaՕH -ի կամ H 2 5Օ4 -ի առկայությամբ). 2 H 2Օ - 2 H 2 Օ2

Ստացվում է նան NaՕH -ի արտադրությունում NaՇl -ի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզով. 2 NaՇl 2 H 2Օ 2 NaՕH Շl2 H2

Լաբորատորիայում` ջրի, թթուների, ալկալիների վերականգնումով՝ մետաղների միջոցով. Շa 2 H 2Օ Շa (ՕH ) 2 H 2 2ո 2 HՇl 2ոՇl 2 H 2 2 4l 2 NaՕH 6 H 2Օ 2 Na[ 4l (ՕH ) 4 | 3H 2 : » Հիդրիդների ն ջրի կամ թթուների փոխազդեցությունից.

2 NaH H 2Օ 2 NaՕH H 2 :

Քիմիական հատկությունները: Քանի որ ջրածնի մոլեկուլը ոչ բնեռային է ն օժտված է քիմիական կապի մեծ արժեքով, այն կայուն է ն սովորական պայմաններում իներտ է, փոխազդում է միայն ֆտորի հետ: Ֆտորի հետ ռեակցիան ընթանում է պայթյունով, քլորի ն բրոմի հետ լույսի ազդեցությամբ, յոդի հետ՝ միայն տաքացման պայմաններում: 2 ծավալ ջրածնի ն 1 ծավալ թթվածնի խառնուրդը կոչվում է «շառաչող գազ», կայծի ազդեցությունից այն պայթում է` առաջացնելով ջուր: Ջրածինը ազոտի հետ միանում է կատալիզատորի առկայությամբ, առաջացնելով ամոնիակ ( NH 3 ): Ածխածնի (||) օքսիդի հետ փոխազդելով, ջրածինն առաջացնում է ածխաջրածիններ, սպիրտներ, ալդեհիդներ ն այլն: Ջրածինն անմիջականորեն փոխազդում է ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների հետ, առաջացնելով հիդրիդներ ( NaH ,ՇaH 2 ն այլն): Եթե հիդրիդների հալույթը ենթարկվի էլեկտրոլիզի, ապա ջրածինը կանջատվի անոդի վրա, հետնաբար ջրածինը հիդրիդներում ունի բացասական լիցք, ինչպես հալոգենները երկտարր աղերում: Դրա հիման վրա ջրածինը երբեմն պարբերական աղյուսակում տեղադրում են Մ|| խմբում:

Օ2 F2 Շl2 8r2 H2

Վ12 N2

t -- H 2Օ

-- HF սենյակային ջերմաստի ճ անում պայթյունով հv -- HՇl լույսի ազդեցությամբ պայթյունով t -- H8r

-- H1

F6 ,500 Շ ---- NH 3 200մթն

ՇՕ 2ոՕ / ՇrՕ3 ---- ՇH 3ՕH Շ2 H 4 Ni --Շ2 H 6 t . p. Na -- NaH 326

Ջրածինը ցուցաբերում է +1 ն -1 օքսիդացման աստիճաններ, հանդես բերելով վերականգնիչ ն օքսիդիչ հատկություններ:

H2 վերականգնիչ

օքսիդիչ

H 2 - 26 -- 2 H ՇսՇl 2 ՇսՕ

H 2 --- Շս t

2 HՇl H 2Օ

26 -- 2 H -

2Ճ

t H 2 --2 ՃH

Վերականգնիչ հատկությունները ավելի ցայտուն են արտահայտված, քան օքսիդիչ հատկությունները, բայց որպես վերականգնիչ զիջում է ածխին, ալյումինին ն կալցիումին (արդյունաբերության մեջ ամենատարածված վերականգնիչներն են): Ջրածնի վերականգնիչ հատկությունները օգտագործվում են որոշ մետաղնե իրենց միացություններից վերականգնելու համար: Բոլոր կենդանի օրգանիզմներում ջրածնի օքսիդացման աստիճանը +1 է: Օրգանիզմներում ջրածինը ածխածնի, թթվածնի, ազոտի, ծծբի հետ միացած է կովալենտ բնեռային կապով: Կենդանիների, ինչպես նան մարդու օրգանիզմներում ջրածնի փոքր մասը գտնվում է H ( H 3 Օ ) իոնի ձնով (ստամոքսահյութում): Ստամոքսում այն կատարում է երկու հինական ֆունկցիա` ա) ոչնչացնում է շատ միկրոօրգանիզմներ, որոնք սննդի հետ անցնում են ստամոքս: բ) կատալիտիկ ազդեցություն է գործում. նրա առկայությամբ հիդրոլիզվում են սպիտակուցները, պոլիսախարիդները ն այլ կենսաօրգանական միացություններ: Ջրածնի ատոմի առանձնահատկությունն այն է, որ առաջացնում է ջրածնական կապեր: Կենդանի օրգանիզմներում ջրածնական կապերը գոյություն ունեն ինչպես լուծիչում` ջրում, այնպես էլ լուծված պոլիսախարիդներում, սպիտակուցներում, նուկլեինաթթուներում ն այլն: Ջրածինը լայնորեն կիրառվում է ամոնիակի սինթեզի համար, որն անհրաժեշտ է ազոտական թթվի, ազոտական պարարտանյութերի, պայթուցիկ նյութերի ստացման համար: Ջրածինն օգտագործվում է քլորաջրածնի, մեթանոլի ( ՇՕ -ի հետ) արտադրությունում: Կիրառվում

է մետաղների եռակցման ն կտրման համար: Սննդարդյունաբերության մեջ ջրածինը լայնորեն կիրառվում է կենդանական ճարպերի փոխարինողների` մարգարինների ստացման համար: Դեյտերիումը ն տրիտիումը օգտագործվում են ատոմային արդյունաբերությունում: Ջրածնի կարնորագույն անօրգանական միացությունները, որոնք չափազանց մեծ դեր ունեն կենսաքիմիական գործընթացներում, ջուրն է ( H 2 Օ ) ն ջրածնի պերօքսիդը ( H 2 Օ2 ): Ջուր: Ջուրը ջրածնի ամենատարածված ն կարնորագույն միացությունն է Երկրի վրա: Երկրագնդի մակերեսի մոտ 759-ը ջրով է ծածկված (ջրոլորտ, հիդրոլորտ): Գոլորշիների ձնով ջուրը գտնվում է օդում: Ցանկացած կենդանի ն բուսային օրգանիզմ ջուր է պարունակում: Միջին հաշվով կենդանիների կշռի մինչն 659-ը ջուր է, ձկներինը` մինչն 809-ը: Որոշ բույսեր 909 ջուր են պարունակում: Ջրի HՕH 1050, Օ - H մոլեկուլն ունի անկյունային կառուցվածք, կապը խիստ բնեռային է, այդ պատճառով ջրի մոլեկուլները հեղուկ վիճակում իրար հետ կապված են ջրածնական կապով ( H 2 Օ ) x , որտեղ x Հ 2,3 ն այլն: Ջուրը բնեռային միացությունների լավ լուծիչ է: Անօրգանական նյութերից ջրում լուծվում են շատ աղեր, թթուներ, ալկալիներ: Դրանց լուծույթները պարունակում են իոններ (էլեկտրոլիտներ են): Օրգանական նյութերից ջրում լուծվում են որոշ սպիրտներ, ամիններ, կարբոնաթթուներ, շաքարներ ն այլն: Ֆիզիկական հատկությունները: Սովորական պայմաններում ջուրը անգույն, անհամ, անհոտ հեղուկ է, t հալման Հ0

Շ , t եռման Հ100 0 Շ :

Ամենամեծ խտությունը ( 1գ/սմ ) ունի 4 Շ -ում: Ջերմաստիճանից կախված խտության այս անոմալ հատկությամբ ջուրը խիստ տարբերվում է մյուս նյութերից, որոնց խտությունը ջերմաստիճանի բարձրացումից անընդհատ փոքրանում է: Դա է պատճառը, որ սառույցը լողում է ջրի երեսին, ինչը կյանքի գոյության համար մեծ նշանակություն ունի, քանի որ ջրավազանները սառչում են մակերնույթից` առաջացնելով սառցակեղն, այլ ոչ թե լրիվ են սառչում: Բոլոր պինդ ն հեղուկ նյութերի մեջ ջուրն ունի ամենամեծ ջերմունակությունը, էլեկտրականության շատ վատ հաղորդիչ է, քանի որ աննշան է դիսոցվում: - H H 2Օ »

ՕH -

կամ 2 H 2 Օ » H 3Օ

ՕH - :

Քիմիական հատկությունները: Ջուրը ինչպես սովորական պայմաններում, այնպես էլ տաքացնելիս փոխազդում է շատ մետաղների հետ, որոնք մետաղների լարվածության շարքում ընկած են մինչն ջրածինը: 2 Na 2 H 2 Օ 2 NaՕH H 2 ՝ բարձր ջերմաստիճանում,

2 F6 3H 2 Օ

3H 2 :

F62 Օ3

Փոխազդում է նան ոչ մետաղների հետ: Շ H 2 Օ ՇՕ H 2 բարձր ջերմաստիճանում Փոխազդում է հալոգենների հետ.

Շl 2

H 2Օ

HՇl

HՇlՕ

Ջուրը մտնում է զանազան փոխազդեցությունների մեջ: Այն օքսիդանում է ատոմար թթվածնով, առաջացնելով ջրածնի պերօքսիդ.

H 2Օ Օ » H 2 Օ2 Փոխազդում է ֆտորի հետ, անջատելով ատոմար թթվածին. H 2 Օ F2 2 HF Օ : Քլորը ջրում լուծելիս առաջանում է աղաթթու ն հիպոքլորային թթու.

Շl 2

H 2Օ » HՇ

HՇlՕ :

Նմանատիպ ռեակցիաներ են ընթանում 8r2 ն 1 2 -ը ջրում լուծելիս (ավելի քիչ չափով): Ջրի գոլորշիները շիկացած ածխի վրայով անց կացնելիս առաջանում է ջրագազ ( ՇՕ ն H 2 -ի խառնուրդ).

H 2Օ » ՇՕ

Ալկալիական ն հողալկալիական մետաղները (բացի Mg -ից) քայքայում են ջուրը սենյակային ջերմաստիճանում.

2 Na 2 H 2 Օ

2 NaՕH

Բարձր ջերմաստիճաններում ջուրը փոխազդում է շատ մետաղների հետ.

3F6 4 H 2 Օ » F63 Օ4

4H 2

Օքսիդա-վերականգնման ռեակցիաներում ջուրը հիմնականում միջավայրի դեր է կատարում: Ուժեղ օքսիդիչների հետ փոխազդելիս

(օրինակ, Շl 2 ) այն ցուցաբերում է վերականգնիչ, իսկ ուժեղ վերականգնիչների հետ ( Շa, Na )` օքսիդիչ հատկություններ: Ջուրը իր երկդիմի հատկությունների շնորհիվ փոխազդում է ն հիմնային, ն թթվային օքսիդների հետ, առաջացնելով ալկալիներ:

ՇaՕ

H 2Օ

P2 Օ5

3H 2 Օ

Շa(ՕH)2

2 H 3 PՕ4

Այս դեպքերում միացված ջուրը կոչվում է կոնստիտուցիոն, ի տարբերություն բյուրեղաջրերի, որոնք հանդիպում են բյուրեղահիդրատներում:

Շս5Օ4

5H 2 Օ

Շս5Օ4 5H 2 Օ

ՇaՇl 2

6H 2Օ

ՇaՇl 2 6 H 2 Օ :

Շատ ռեակցիաներում ջրի նույնիսկ հետքերի առկայությունը կատալիտիկ ազդեցություն է գործում (ալկալիական մետաղների փոխազդեցությունը Շl 2 –ի հետ, H 2 -ի ն Շl 2 -ի փոխազդեցությունը ն այլն): Օրգանիզմներում բոլոր քիմիական ռեակցիաներն ընթանում են միայն ջրային միջավայրում: Առանց ջրի կյանքը գոյություն չի ունենա: Ջրի կոշտությունը: Ջուրը հանդիսանում է էժան բնական հումք արտադրության համար: Նրանից ստանում են թթվածին, ջրածին, օգտագործում են թթուներ, ալկալիներ, աղեր ստանալիս: Ջուրը լայնորեն կիրառվում է որպես սառեցնող ագենտ տարբեր համակարգերի շարժիչներում, ջրով են սնում էլեկտրակայանների, ֆաբրիկաների, գործարանների շոգեկաթսաները: Արդյունաբերությունը բարձր պահանջներ է ներկայացնում օգտագործվող ջրի որակին: Ոչ բոլոր ջրերն են պիտանի արտադրության համար: Բնական ջրերը, կախված դրանց մեջ լուծված կալցիումի ն մագնեզիումի աղերի քանակից, լինում են կոշտ ն փափուկ: Փափուկ ջուրը պարունակում է 1 լիտրում 4 մգ-էկվ քիչ Շa

ն Mg , միջին կոշտության ջուրը` 4-8մգ-էկվ/լ, կոշտը` 8-12մգ-էկվ/լ, շատ կոշտը` 12մգ-էկվ/լ-ից ավելի: Կոշտ ջուրը պիտանի չէ տեխնիկական նպատակների համար, շոգեկաթսաներում դիրտ է առաջացնում, որը բերում է վառելանյութի գերածախսի: Լվացման ժամանակ կոշտ ջրում օճառը դժվարությամբ է փրփրում, քանի որ առաջացնում է կալցիումի ն մագնեզիումի անլուծելի միացություններ՝ խանգարելով մաքրման գործընթացին: Կոշտ ջրում միսը ն բանջարեղենը վատ են եփվում: Տարբերում են ժամանակավոր (կարբոնատային) ն մնայուն (ոչ կարբոնատային) կոշտություն: Առաջինը պայմանավորված է կալցիումի

ն մագնեզիումի հիդրոկարբոնատներով, որոնք հեշտությամբ քայքայվում են տաքացնելիս.

Շa ( HՇՕ3 ) 2 Mg ( HՇՕ3 ) 2

ՇaՇՕ3 1 ՇՕ2

MgՇՕ3 1 ՇՕ2

H 2Օ H 2Օ :

Մնայուն կոշտությունը պայմանավորված է Շa -ի ն Mg -ի այն աղերով, որոնք եռացման պայմաններում նստվածք չեն առաջացնում: Դրանք, առաջին հերթին, կալցիումի ն մագնեզիումի սուլֆատներն են: Տեխնիկական նպատակների համար օգտագործվող կոշտ ջուրը փափկեցնում են քիմիական եղանակներով` ավելացնելով այն2

պիսի ռեակտիվներ, որ Շa ն Mg իոնները փոխարինվեն այլ կատիոններով: Դրանց թվին են պատկանում սոդան, կրաջուրը ( Շa (ՕH ) 2 ), նատրիումի ֆոսֆատը, բորաքսը, կալիումի կարբոնատը ն այլ աղեր:

Շa5Օ4

Na 2 ՇՕ3

Շa ( HՇՕ3 ) 2

ՇaՇՕ3 1 Na 2 5Օ4

Շa (ՕH ) 2

2ՇaՇՕ3

2H 2Օ

Mg5Օ4

Շa (ՕH ) 2

Mg (ՕH ) 2 1 Շa5Օ4

MgՇl 2

2 Na3 PՕ4

Mg 3 ( PՕ4 ) 2 1 6 NaՇl

Վերջին տարիներին լայն կիրառություն է գտել ջրի կոշտության վերացման իոնիտային եղանակը: Իոնիտները օրգանական միացություններ են՝ խեժեր, լինում են կատիոնիտներ ն անիոնիտներ (տես նախորդ բաժինը): Ջրի կոշտությունը վերացնում են կատիոնիտների միջոցով.

2[կատիոնիտ] H

Շa 2 - [կատիոնիտ]2 Շa 2 H :

Ջրի նշանակությունը գյուղատնտեսության համար: Բույսերը ն կենդանիները առանց ջրի չեն կարող գոյատնել: Հայաստանը պատկանում է Երկրի ջրով աղքատ բնական գոտիների թվին ն գյուղատնտեսական կուլտուրաների բերքատվության նորմալ աճի համար անհրաժեշտ են հիդրոմելիորատիվ աշխատանքներ: Առանձնահատուկ պահանջներ են ներկայացվում խմելու ջրին, որոնք ընտանի կենդանիների համար մոտավորապես նույնն են, ինչ որ մարդու խմելու ջրին ներկայացվող պահանջները: Այն պետք է լինի թափանցիկ, անգույն, անհոտ, թարմ համով: Նրանում չպետք է լինեն օրգանական նյութեր, հիվանդություն հարուցող միկրոօրգանիզմներ, թունավոր նյութեր (սնդիկի, բարիումի աղեր ն այլն): Լուծված նյութերի քանակը պետք է լինի չափավոր, օրգանիզմների համար անվնաս: Ամենալավ խմելու

ջուր են համարվում արտեզյան ն աղբյուրների ջրերը: Գետերի ջրերը պահանջում են նախնական զտում, ջրհորների ջրերը հաճախ աղտոտված են լինում օրգանական միացություններով: Առանձնապես վնասակար են ճահիճների, որոշ լճակների ջրերը, որոնք հարուստ են հիվանդաբեր միկրոօրգանիզմներով: Խմելու ջուրը նախօրոք ենթարկում են մաքրման: Չլուծվող մասնիկներից ջուրը մաքրում են ֆիլտրման միջոցով` որպես ֆիլտր օգտագործելով թուղթ, զանազան կտորեղեն, բամբակ, ածուխ, ավազ ն այլն: Ֆիլտրելուց հետո ջուրը ենթարկում են ախտահանման, մասնավորապես, քլորացնում են`

Շl 2

H 2Օ » HՇl

HՇlՕ - HՇl

HՇlՕ Օ

ատոմար

Ատոմար թթվածինն ունի մանրէասպան հատկություն: Նույն նպատակին է ծառայում քլորակիրը ( Շa (ՕՇl ) 2 ՇaՇl 2 ): Ֆիլտրումը վերջնական կերպով չի մաքրում ջուրը, դրա համար անհրաժեշտ է այն թորել, որը կատարվում է հատուկ սարքերում (դիստիլյատորներ): Թորած ջուրը օգտագործվում է լաբորատոր ն արդյունաբերական որոշ նպատակների համար: Այն լայնորեն կիրառվում է դեղորայքների արտադրության մեջ: Ներկայումս ջրի մաքրման համար օգտագործում են իոնափոխանակիչներ (իոնիտներ): Որպես իոնիտներ են ծառայում պերմուտիտը (նատրիումի ալյումասիլիկատ) ն զանազան արհեստական խեժերը: Ջուրը բաց են թողնում խեժով լցված աշտարակներով: Կատիոններ արդսորբող խեժերը կոչվում են կատիոնիտներ, անիոններ ադսորբողները՝ անիոնիտներ: Կատիոնիտներում գտնվող H են ջրի մեջ եղած Na , Շa գտնվող

ՕH

իոնները փոխանակվում

, Mg իոնների հետ, անիոնիտներում 2իոնները` 5Օ , Շl , 5iՕ3 իոնների հետ: Երբ խեժե24

րում գտնվող H ն ՕH իոնները լիովին տեղակալվում են ջրում գտնվող կատիոններով ն անիոններով, իոնիտները ենթարկում են վերականգնման: Կատիոնիտների վերականգնումը կատարվում է թթուների լուծույթներով, իսկ անիոնիտներինը` ալկալիների լուծույթներով: Ծանր ջուր: Բնական ջուրը, բացի սովորական H 2 Օ մոլեկուլներից, աննշան քանակներով (-0.02 9) պարունակում է ծանր ջուր`

D2 Օ , այսինքն՝ պրոտիումը

փոխարինված է դեյտերիումով

H D : Ջրի էլեկտրոլիզի դեպքում հիմնականում քայքայվում են H 2 Օ մոլեկուլները, այդ պատճառով էլեկտրոլիզի ժամանակ ջուրը

հարստանում է ծանր ջրով, որից մի շարք գործողությունների միջոցով ստանում են մաքուր ծանր ջուր: Իր հատկություններով այն տարբերվում է սովորական ջրից: Սովորական ջուր Ծանր ջուր

Հատկություն

H 2Օ

D2 Օ

3.81

101.43

10.6

0.9982

1.106

Մոլեկուլային զանգվածը Սառեցման ջերմաստիճանը (

Շ)

Եռման ջերմաստիճանը ( Շ ) Առավելագույն խտության

Շ) Խտությունը 20 Շ (գ/սմ3) ջերմաստիճանը (

Որպես լուծիչ՝ ծանր ջուրը զիջում է սովորական ջրին: Ծանր ջրում դանդաղում են որոշ քիմիական ռեակցիաներ: Այն վնասակար է բույսերի ն կենդանիների համար: Օրինակ, ձկները ծանր ջրում չեն ապրում: Ծանր ջուրն օգտագործում են ատոմային ռեակտորներում՝ որպես նեյտրոնների դանդաղեցուցիչներ, որոնց միջոցով կարգավորվում է ծանր տարրերի միջուկների ռադիոակտիվ քայքայման շղթայական ռեակցիաները: Բացի դրանից՝ ծանր ջրից ստանում են ծանր ջրածին ( D2 ), ինչպես նան դեյտերիում պարունակող այլ նյութեր: Նշենք, որ բնության մեջ, բացի H 2 Օ ն D2 Օ -ից, հնարավոր են HDՕ մոլեկուլներ: Եթե հաշվի առնենք նան թթվածնի իզոտոպները՝

Օ, 178Օ ն

Օ , ապա կարելի է հանդիպել նան ջրի հետնյալ մոլե16

կուլների` H 2 Օ, DH Օ, DH Օ, DH Օ, D2 Օ ն այլն: Ջրածնի պերօքսիդ: Անգույն, ջրից ծանր ( ք

1.45գ/սմ3 ) թա-

փանցիկ հեղուկ է: -1.7 Շ -ում վեր է ածվում ասեղնաձն բյուրեղների,

151 Շ -ում եռում է: Ջրի ն սպիրտի հետ խառնվում է ցանկացած հարաբերությամբ, ջրային լուծույթներում դառը համ ունի ն ցուցաբերում է թույլ թթվային հատկություններ:

H 2 Օ2

HՕ 2-

Օ 22 - :

Ստացումը: Լաբորատորիայում ստանում են 8aՕ2 -ից, թթուների ազդեցությամբ`

8aՕ2

H 2 5Օ4 - 8a5Օ4 1 H 2 Օ2

8aՕ2

ՇՕ2

նոսր

H 2 Օ - 8aՇՕ3 1 H 2 Օ2

Բարիումի առաջացած դժվարալուծ աղերը ֆիլտրելով անջատում են: Արտադրության մեջ ստանում են խիտ ծծմբական թթվի էլեկտրոլիզով.

H 2 5Օ4 » H

H5Օ 4- : 26 - H 2 , անոդ՝ 2 H5Օ4- - 26 - H 2 5 2 Օ8

Կատոդ՝ 2 H

H 2 5 2 Օ8 գերծծմբական թթուն կայուն է միայն շատ ցածր ջերմաստիճաններում: Տաքացման պայմաններում, ջրի առկայությամբ քայքավում է` առաջացնելով ծծմբական թթու ն ջրածնի պերօքսիդ.

H 2 5 2 Օ8

2 H 2Օ - 2 H 2 5Օ 4

H 2 Օ2

Քիմիական հատկությունները: Ջրածնի պերօքսիդը անկայուն է, քայքայվում է.

2H 2 Օ2 - 2H 2 Օ Օ2

Լույսը, տաքացումը, ալկալիների առկայությունը, շփումը օքսիդիչների կամ վերականգնիչների հետ արագացնում են քայքայման գործընթացը: Քայքայման առանձնապես ակտիվ կատալիզատորներ են որոշ ծանր մետաղների ( Շս , Mո ն այլն) աղերը: Ջրածնի պերօքսիդում թթվածնի օքսիդացման աստիճանը -1 է, այդ պատճառով այն ցուցաբերում է ն’ օքսիդիչ, ն’ վերականգնիչ հատկություններ:

H 2 Օ2

26 2 H

H 2 Օ 2 - 26

2H 2 Օ Օ2

Այն օքսիդացնում է նիտրիտներին մինչն նիտրատներ, յոդիդներից անջատում է յոդը, օրգանական միացություններին քայքայում է կրկնակի կապի տեղամասում:

Ջրածնի պերքօսիդը վերականգնում է ոսկուն ն արծաթին իրենց աղերից: Ջրածնի պերքօսիդի 309 լուծույթը կոչվում է «պերհիդրոլ», այն վաճառքային պրեպարատ է: Հանդիսանում է ուժեղ օքսիդիչ, ընկնելով մաշկի վրա առաջացնում է այրվածքներ: Թթվային միջավայրում ջրածնի պերօքսիդն ուժեղ օքսիդիչ է, օրինակ"

2 Ճ1

H 2 5Օ4

H 2 Օ2

Ճ 2 5Օ4

2H 2Օ :

Սակայն այն կարող է օքսիդիչ հատկություններ ցուցաբերել ն’ հիմնային, ն’ չեզոք միջավայրում:

Շr2 ( 5Օ4 ) 3 PԵ5

3H 2 Օ2 10 NaՕH

4 H 2Օ 2

PԵ5Օ4

2 Na 2 ՇrՕ4

3Na 2 5Օ4

8H 2 Օ

4H 2Օ :

Ուժեղ օքսիդիչների հետ փոխազդելիս ջրածնի պերօքսիդը ցուցաբերում է վերականգնիչ հատկություններ.

Շl 2

H 2 Օ2

2 ՃMոՕ4

2 HՇl Օ2 3H 2 5Օ4

5 H 2 Օ2

2Mո5Օ4

5Օ2

Ճ 2 5Օ4

8H 2 Օ :

Օրգանիզմներում թթվածնի ոչ լրիվ վերականգնման ժամանակ ստացվում է ջրածնի պերօքսիդ:

Օ20

Օ20 2 H 6 Օ2- :

2 H 2 Օ2 , կամ սուպերօքսիդային ռադիկալ -

Վերջիններս վտանգավոր են, քանի որ H 2 Օ2 ն Օ2 փոխազդում են բջջաթաղանթների լիպիդային շերտերի հետ ն վնասում դրանք: Աէրոբային բջիջները կարող են պաշտպանել իրենց H 2 Օ2 -ի ն

Օ2- -ի վնասակար ազդեցությունից կատալազ ն սուպերօքսիդդիոմուտազ (ՍՕԴ) ֆերմենտների միջոցով.

2Օ2-

2 H -ՍՕԴ -- H 2 Օ2

Օ2

2 H 2 Օ2 -կատալազ - --- 2 H 2 Օ Օ2 Ազատված թթվածինը մասնակցում է օքսիդացման հետագա կենսական գործընթացներին: Բջիջների համար շատ կարնոր է, որպեսզի մոլեկուլային թթվածինը միացնի 4 էլեկտրոն ն վերականգնվի մինչն ջրի մոլեկուլների:

Օ20

2H 2Օ

Կիրառումը: Ջրածնի պերօքսիդի կիրառությունը կապված է նրա օքսիդիչ հատկությունների հետ: Ջրային լուծույթները

լայնորեն կիրառվում են գործվածքների սպիտակեցման համար: Բժշկության մեջ 3 9 լուծույթը օգտագործում են որպես ախտահանիչ նյութ: Սննդարդյունաբերության մեջ այն օգտագործվում է որպես պահածոյապաշտպանիչ: Հրթիռային տեխնիկայում օգտագործվում է որպես ուժեղ օքսիդիչ վառելանյութերում:

10.3. |Ա ԵՆԹԱԽՈՒՄԲ, ԱԼԿԱԼԻԱԿԱՆ ՄԵՏԱՂՆԵՐ

10.3.1. ԱԼԿԱԼԻԱԿԱՆ ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Ալկալիական մետաղներ անվանումը կապված է այն բանի հետ, որ այդ ենթախմբի երկու գլխավոր ներկայացուցիչների` նատրիումի ն կալիումի հիդրօքսիդները վաղուց ի վեր հայտնի էին ալկալիներ անվանումով: Ալկալիական մետաղների ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները հետնյալն են.

15 2 251

[He|251

Na 15 2 25 2 2ք 6 351

[Ne|351

15 2 25 2 2ք 6 35 2 3ք 6 451

RԵ

[Kr|551

Ը5

[2e|651

[Rո|751

[Ճr|451

|Ա ենթախմբի տարրերի հատկություններով իրար նման լինելը բացատրվում է ոչ միայն դրանց էլեկտրոնային վալենտական (արտա1

քին) թաղանթների միատիպ կառուցվածքով ( ո5 ), այլ նան նախավերջին էլեկտրոնային թաղանթների միատեսակ կառուցվածքով` ո - 1 p (բացառությամբ լիթիումի): Արտաքին թաղանթի էլեկտրոնների հեշտությամբ տալը քննարկվող տարրերին բնորոշում է որպես մետաղների ամենատիպիկ ներկայացուցիչներ: Ենթախմբում վերից վար միջուկի լիցքի ն ատոմի էլեկտրոնների ընդհանուր թվի ավելացումը պայմանավորում է դրանց հատկությունների որոշ տարբերություններ: Այս տարբերությունները, ինչպես ն գլխավոր ենթախմբերում, գլխավորապես արտահայտվում են կարգաթվի ավելացման հետ վալենտական էլեկտրոնի ավելի հեշտությամբ կորցնելու ն մետաղական հատկությունների ուժեղանալու հակումով: Շատ հեշտությամբ օքսիդանալու շնորհիվ ալկալիական մետաղները բնության մեջ հանդիպում են բացառապես միացությունների ձնով: Ալկալիական մետաղներն ունեն նույնատեսակ բյուրեղային ցանցի կառուցվածք, թեթն ն փափուկ են: Ունեն ցածր հալման ն եռման ջերմաստիճաններ: Բնութագրվում են իոնացման պոտենցիալի ն

էլեկտրոնային խնամակցության ցածր արժեքներով: Հեշտ են օքսիդանում, օքսիդացման աստիճանները՝ +1, ունեն ընդգծված բացասական ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալների արժեքներ, ակտիվ վերականգնիչներ են, խիստ ռեակցիոնունակ են: Միացությունների կարնորագույն տեսակները` - հիդրիդներ՝ MH (աղանման են), - օքսիդներ՝ M 2 Օ , - պերօքսիդներ՝ M 2 Օ2 ն MՕ2 ( M 2 Օ4 ), հայտնի են նան օզոնիդներ MՕ3 , - հիդրօքսիդներ՝ MՕH , ալկալիներ են (ջրում լուծելի), - նիտրիդներ՝ M 3 N , -

կարբիդներ՝ M 2 Շ 2 ,

- հալոգենիդներ՝ M ( -հալոգեն), - սուլֆիդներ՝ M 2 5 : Թթվածնի հետ փոխազդելիս լիթիումն առաջացնում է օքսիդ ( Li 2 Օ ), իսկ մնացած ալկալիական մետաղները` պերօքսիդներ ( Na 2 Օ2 ) ն գերքօսիդներ ( ՃՕ2 , PԵՕ2 , Շ5Օ2 ): Պերօքսիդները ն գերօքսիդները ուժեղ օքսիդիչներ են: Նատրիումի պերօքսիդը ն կալիումի գերօքսիդը կիրառվում են մեկուսացած տարածքներում (սուզանավեր, տիեզերանավեր) ածխածնի երկօքսիդը կլանելու ն թթվածնի վերարտադրության համար`

2 Na 2 Օ2 2ՇՕ2 2 Na 2 ՇՕ3 Օ2 4 ՃՕ2 2ՇՕ2 2 Ճ 2 ՇՕ3 3Օ2 : Ալկալիական մետաղները փոխազդում են հալոգենների հետ` առաջացնելով հալոգենիդներ` , ծծումբի հետ` առաջացնելով սուլֆիդներ` 2 5 : Ազոտի հետ ալկալիական մետաղները անմիջականորեն չեն փոխազդում (բացի լիթիումից` Li3 N ): Բոլոր ալկալիական մետազները փոխազդում են ջրի հետ` առաջացնելով ջրում լուծելի հիմքեր (ալկալիներ). 2 H 2 Օ 2 ՕH H 2 : Ջրի հետ փոխազդեցության եռանդունությունը աճում է Li - Շ5 շարքում: Պինդ ալկալիները ն դրանց խիտ լուծույթները գործվածքների, կաշվի, թղթի ն օրգանական այլ նյութերի նկատմամբ ունեն խիստ

ուտիչ (քայքայիչ) հատկություն: Այդ պատճառով նրանց հետ պետք է աշխատել զգուշորեն: Ալկալիական մետաղների աղերի մեծամասնությունը ջրում լավ է լուծվում (բացառությամբ Li 2 ՇՕ3 , LiF , Li3 PՕ4 ): Բազմահիմն թթուների հետ առաջացնում են ինչպես չեզոք ( M 2 5Օ4 , M 3 PՕ4 ,

M 2 ՇՕ3 ն այլն) աղեր, այնպես էլ թթվային աղեր ( MH5Օ4 , MH 2 PՕ4 , M 2 HPՕ4 , MHՇՕ3 ն այլն): Ալկալիական մետաղների կատիոնների համար կոմպլեքսագոյացումը քիչ բնորոշ է, որը բացատրվում է նրանց աննշան բնեռացնող ընդունակությամբ (կայուն էլեկտրոնային կառուցվածք, մեծ չափսեր, փոքր լիցք): Չնայած դրան, դրանք ընդունակ են առաջացնելու կոմպլեքս միացություններ որոշ կենսալիգանդների հետ:

10.3.2 ՏԱՐԱԾՎԱԾՈՒԹՅՈՒՆԸ ԲՆՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ ԵՎ ՍՏԱՑՈՒՄԸ

Բնական նատրիումը ն ցեզիումը միաիզոտոպ տարրեր են, լիթիումը ն ռուբիդիումը երկու բնական իզոտոպների խառնուրդ են, կալիումը` երեք, որից մեկը ռադիոակտիվ է: Ալկալիական մետաղները հեշտ են օքսիդանում, այդ պատճառով բնության մեջ հանդիպում են միայն միացությունների ձնով, գլխավորապես աղերի` քլորիդների, սուլֆատների, կարբոնատների, նիտրատների, սիլիկատային տեսակի լեռնային ապարներում: Ավելի տարածված են նատրիումը ն կալիումը, որոնց պարունակությունը լիտոսֆերայում մոտավորապես 2.69 է ըստ զանգվածի, իսկ մյուս բոլոր ալկալիական մետաղները միասին` ընդամենը 0.0149: Լիթիումը հանդիպում է մի շարք բնական միացություններում: Արդյունաբերական նշանակություն ունեն սպոդումենը Li4l 5iՕ3 2 , լիպեդոլիտը Li 2 4l 2 5iՕ3

F6ՕH 2 :

Նատրիումը բնության մեջ լայնորեն է տարածված, բնական միացություններից ամենակարնորներն են հալիտը՝ NaՇl , գլաուբերյան աղը՝ Na 2 5Օ4 10 H 2 Օ , չիլիական սելիտրան՝ NaNՕ3 , կրիոլիտը՝

Na3 4lF6 , բորաքսը՝ Na 2 84 Օ7 10 H 2 Օ : Կալիումը բնության մեջ նատրումից ավելի քիչ է տարածված: Կարնորագույն արդյունաբերական նշանակություն ունեցող, բնական միացություններն են սիլվինը՝ ՃՇl , սիլվինիտը՝ ՃՇl NaՇl , կարնալիտը՝ ՃՇl MgՇl 2 6 H 2 Օ , կաինիտը՝ ՃՇl Mg5Օ4 3H 2 Օ : Երկրի

կեղնի մոտ 189-ը կազմում է կալիում պարունակող հանքանյութը` օրթոկլազը՝ Ճ 2 Օ 4l 2 Օ3 6 5iՕ2 : Ռուբիդիումը ն ցեզիումը հանդիպում են չնչին քանակներով, որպես կանոն, դրանք հանդիսանում են նատրումի ն կալիումի հանքանյութերին ուղեկցող նյութեր: Ֆրանսիումը ռադիոակտիվ է, հանդիպում է ակտինիումի ռադիոակտիվ քայքայման արգասիքներում: Ալկալիական մետաղները բնական միացություններից չեն վերականգնվում ածխով, ածխածնի (||) օքսիդով ն ջրածնով: Այդ պատճառով դրանց ստացման համար օգտվում են հալույթների (գլխավորապես քլորիդների ն հիդրօքսիդների) էլեկտրոլիզից, Այսպես, օրինակ` t 2 NaՇl --2 Na Շl 2 t 4 NaՕH --4 Na 2 H 2 Օ Օ2 :

Սակայն մետաղական կալիումը ստանում են ոչ թե էլեկտրոլիզով, այլ կալիումի քլորիդը կամ հիդրօքսիդը նատրիումի գոլորշիներով

մշակելով -800 Շ `

ՃՇl ՃՕH

Na - NaՇl

Na - NaՕH

Ճ :

Ռուբիդիումը ն ցեզիումը իրենց քլորիդներից վերականգնում են

մետաղական կալցիումով (700-800 Շ վակուումում), օրինակ,

Շa 2 RԵՇl - 2 RԵ ՇaՇl 2 , իսկ բարձր մաքրության ցեզիումը (ֆոտոէլեմենտների համար) ստանում են 1000

Շ վակուումում հետնյալ ռեակցիայով` 2Շ5ՇrՕ 4 52r 4Շ5 52rՕ Շr2 Օ3 :

Մետաղական լիթիումը վերականգնում են իր ալյումինատնե0

րից՝ ալյումինի փոշիով (վակուում, 1200 Շ )`

3(2 Li 2 Օ 4lՕ3 ) 4 4l

12 Li 5 4l 2 Օ3 :

Բացի այդ, լիթիումը ստանում են քլորիդի հալույթի էլեկտրոլիզով:

10.3.3. ԼԻԹԻՈՒՄ Ֆիզիկական հատկությունները: Սպիտակ արծաթավուն թեթն

մետաղ է, ք 0,539 գ/սմ3, t հալման 180,5 Շ , t եռման 1336,6 Շ : Օքսիդացման ջերմաստիճանը` +1: Օդում արագորեն խամրում է ի հաշիվ Li3 N Li 2 Օ Քիմիական հատկությունները: սենյակային ջերմ

օդում - Li 2 Օ, LiՕH, Li 3 N ջրում - LiՕH Վ նոսր թթուների հետ (HԸl, H 2 ՏՕ 4 , HNՕ 3 ն այլն) LiԸl, Li 2 ՏՕ 4 , LiNՕ 3 հեղուկ ամոնիակ - LiNH 2

Li ջրածնի հետ - LiH թթվածնի հետ - Li 2 Օ ն քիչ քանակով Li 2 Օ 2 հալոգենների հետ - Li ( Ըl - , F - , 8r - , I) տաք

Վծծմբի հետ - Li 2 Տ ազոտի հետ - Li3 N ֆոսֆորի հետ - Li3 P ածխածնի հետ - Li 2 Շ 2

Կիրառումը Օգտագործվում է որպես կատալիզատոր պոլիմերային գործընթացներում, որպես անոդ էլեկտրական հոսանքի քիմիական աղբյուրներում: Բաղադրիչ Mg -ի ն 4l -ի հետ համաձուլվածքներում, միջուկային ռեակտորներում օգտագործվում է որպես ջերմակիր: Լիթիումի հիդրիդ ՝ LiH : t հալման Հ688

Շ , ջրի հետ առաջացնում է

LiՕH : Ստացումը: Li ն H 2 փոխազդեցությունից 700 Շ ն բարձր ճնշման տակ: Li 2 Օ ն LiՕH վերականգնումով 4l միջոցով H 2 մթնոլորտում: Կիրառումը:

Ջրածնի աղբյուր է: Օրգանական սինթեզում վերականգնիչ է: Օգտագործվում է Li4lH 4 , Li8H 4 , բորաջրածիններ ստանալիս:

Լիթիումի օքսիդ՝

Li 2 Օ : t հալման Հ1570 0 Շ , t քայքայման -2600 0 Շ ,

բուռն կերպով փոխազդում է ջրի հետ` առաջացնելով LiՕH , օդից կլանում է ՇՕ2 :

Ստացումը: Լիթիումի թթվածնով օքսիդացումով մոտ 200 Շ : Լիթիումի հիդրօքսիդի կամ աղերի քայքայումից:

Կիրառումը: Որպես հավելուկ ապակիների, էմալների, գլազուրների ջերմակայունությունը բարձրացնելու համար:

Լիթիումի հիդրօքսիդ՝ LiՕH : t հալման Հ471 Շ , t քայքայման Հ925 Շ :

Լուծվում է ջրում (11.14 9 25 Շ ): Ստացումը: Li կամ Li 2 Օ ն H 2 Օ փոխազդեցությամբ: Լիթիումի աղերի ռեակցիայով 8a ՕH

կամ Շa ՕH

հետ: LiՇl

լուծույթի էլեկտրոլիզով սնդիկային կատոդով: Կիրառումը: Ալկալիական կուտակիչների էլեկտրոլիտների բաղադրիչ է: Օգտագործվում է Li աղեր ստանալու համար: Որոշ կիրառություն են գտնում նան լիթիումի հետնյալ միացությունները` հալոգենիդները` LiF , LiՇl , Li8r ն Li1 , կարբոնատը՝ Li 2 ՇՕ3 , սուլֆատը՝ Li 2 5Օ4 , օրթոֆոսֆաթը՝ Li3 PՕ4 ն այլն: 10.3.4. ՆԱՏՐԻՈՒՄ

Ֆիզիկական հատկությունները: Սպիտակ, արծաթավուն փա0

փուկ մետաղ է: ք 0,968գ/սմ3, t հալման 97,8 Շ , t եռման 882,9 Շ : Օքսիդացման ջերմաստիճանը` +1: Պինդ նատրիումը օդում արագ օքսիդանում է, հեղուկ նատրիումը այրվում է: Բուռն կերպով փոխազդում է ջրի հետ: Եռանդուն կերպով փոխազդում է հալոգենների, ծծմբի հետ: էլեկտրական պարպումների թույլ դաշտում փոխազդում է ազոտի հետ,

Շ `ջրածնի հետ, 800-900 0 Շ ` ածխածնի հետ:

Քիմիական հատկությունները: սենյակային ջերմ

օդում - Na 2 Օ, NaՕH , Na 2 ՇՕ3

H 2 Օ - NaՕH

Վ նոսր թթուներ - NaՇl , Na 2 5Օ4 , NaNՕ3 սպիրտի հետ - NaՕՇ 2 H 5

տաք

H 2 - NaH Օ2 - Na2Օ2 ( NaՕ2 ) F- , Ըl - , 8r - , I - ) հալոգեններ( ) - Na ( Վ N 2 - Na3 N P - Na3 P գազային ամոնիակ - NaNH 2

Կիրառումը Օգտագործվում է Na 2 Օ2 -ի, նատրիումօրգանական միացությունների, NaH -ի ստացման համար, կապարի հետ համաձուլվածքներից` PԵ Շ 2 H 5 4 ստանալու համար: Վերականգնիչ է 7i, 2r , 7a ստանալիս, կիրառվում է բութադիենային կաուչուկի սինթեզում որպես կատալիզատոր: Գոլորշի վիճակում օգտագործվում է նատրիումական լամպերում:

Նատրիումի օքսիդը` Na 2 Օ , t սուբլ. Հ1275 Շ :

Ստացումը

2 Na 1 / 2Օ2

Na 2 Օ

Na 2 Օ2

2 Na - 2 Na 2 Օ

NaՕH

Na 2 Օ 1 / 2 H 2

Բուռն կերպով փոխազդում է ջրի հետ.

H 2 Օ - 2 NaՕH :

Կիրառումը` օգտագործվում է Na 2 Օ2 -ի ստացման համար: Նատրիումի պերօքսիդը` Na 2 Օ2 , բյուրեղ է, t քայքայման Հ460 Շ Na 2 Օ

2 Na 2 Օ2

2 Na 2 Օ Օ2 :

Լուծվում է ջրում, օդից կլանում է խոնավություն ն ՇՕ2 :

Ստացումը

2 Na Օ2 - Na 2 Օ2 2 Na 2 Օ Օ2 - 2 Na 2 Օ2 :

Հեշտությամբ հիդրոլիզվում է՝

Na 2 Օ2 2 H 2 Օ - 2 NaՕH H 2 Օ2 : ՈՒժեղ օքսիդիչ է, կարող է բոցավառվել օրգանական նյութերի հետ շփվելիս: Կիրառումը` Ջրային լուծույթը գործվածքների, թղթի սպիտակեցնող նյութ է: Օգտագործվում է սուզանավերում, տիեզերանավերում, մեկուսացված շնչառական սարքերում (հակագազերում) թթվածնի վերարտադրման համար՝ ըստ ռեակցիայի՝

2 Na 2 Օ2

2ՇՕ2 - 2 Na 2 ՇՕ3

Նատրիումի հիդրիդը` NaH , t հալման Հ638

Օ2 :

Շ , 400 0 Շ -ից բարձր

քայքայվում է: Ստացումը: Հիդրոլիզվում է NaH

H 2Օ - NaՕH H 2 : Օգտագործվում է որպես վերականգնիչ, Na[ 4lH 4 |, Na[ 8H 4 | ստանալու

համար, որոնք լայնորեն օգտագործվում են օրգանական սինթեզում՝ որպես վերականգնիչներ: Նատրիումի հիդրօքսիդը` NaՕH (կծու նատրիում, կաուստիկ սոդա)

t հալման Հ322 0 Շ , t քայքայման Հ1385 0 Շ , լուծվում է ջրում (53 9 Ստացումը

Շ , 76 9 100 0 Շ ): Ջրում լուծելի ուժեղ հիմք է (ալկալի): 1.2 Na 2 H 2Օ - 2 NaՕH

H2 :

2. Սոդայի կաուստիկացումից՝

Na 2ՇՕ3 Շa (ՕH ) 2 2 NaՕH ՇaՇՕ3 :

3. NaՇl - ի լուծույթի էլեկտրոլիզով ՝ 2NaԸl 2H 2Օ - 2 NaՕH H 2 Շl2 : Արտադրության մեջ նատրիումի հիդրօքսիդը ստանում են NaՇl -ի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզով.

2 NaՇl 2 H 2Օ - 2 NaՕH

H 2 Շl2 :

Նատրիումի հիդրօքսիդը պետք է պահել լավ խցանված անոթներում, որովհետն այն օդից հեշտությամբ կլանում է ածխածնի երկօքսիդ ն աստիճանաբար փոխարկվում է նատրիումի կարբոնատի: Գործվածքների, կաշվի, թղթի ն օրգանական նյութերի նկատմամբ խիստ ուտիչ (քայքայիչ) ազդեցության պատճառով այն կոչվում է նան կծու նատրոն («նատրը» նատրիումի օքսիդի հին անունն է): Տեխնիկայում նատրիումի հիդրօքսիդը հաճախ անվանում են կաուստիկ սոդա: Կիրառումը: Նավթի ն յուղերի մաքրման համար, թղթի, օճառների, արհեստական մանրաթելերի արտադրության մեջ: Հանդիսանում է չորացնող ագենտ գազերի ն օրգանական հեղուկների համար: Ջրային լուծույթները էլեկտրոլիտ են օդացինկային մարտկոցներում:

Նատրիումի կարբոնատը` Na 2 ՇՕ3 (սոդա), t հալման Հ853 Շ , լուծ0

վում է ջրում (17.7 9 20 Շ , 31.3 9 100 Շ ) : Ստացումը 1. Սոլվեի եղանակով

ԸՕ 2 H 2 Օ NH 3 - NH 4 HՇՕ3

NaՇl

NH 4 HՇՕ3 » NaHՇՕ3

NaՇl

2 NaHՇՕ3 - Na2ՇՕ3 H 2Օ ՇՕ2

2.Ավելի վաղ եղանակով՝ Լեբլանի մեթոդով 1000 Շ Na 2 5Օ4 ՇaՇՕ3 -միահալում, ----- Na2ՇՕ3 Շa5 ՇՕ2 : Ձուլվածքը ջրով մշակելիս սոդան անցնում է լուծույթ, իսկ Շa5 -ը մնում է նստվածքում:

Բնության մեջ հանդիպում է Na 2 ՇՕ3 10 H 2 Օ (նատրոն) ն

Na 2 ՇՕ3 H 2 Օ (թերմոնատրիտ) միներալների ձնով: Առանց բյուրեղաջրի կոչվում է կալցինացված սոդա: Հիդրոսկոպիկ է, օդից կլանում է ՇՕ2 .

Na2ՇՕ3 ՇՕ2

H 2Օ - 2 NaHՇՕ3 :

Կիրառումը: Օգտագործվում է ապակու, օճառի ն այլ լվացող միջոցների ստացման համար, հումք է հանդիսանում կաուստիկ սոդա ն նատրիումի այլ միացություններ ստանալու համար:

Նատրիումի հիդրոկարբոնատը՝ NaHՇՕ3 (խմելու սոդա)

t քայքայման Հ100-150 0 Շ , լուծվում է ջրում (9.4 9 25 0 Շ ) : Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես ՇՕ2 -ի աղբյուր հացի ն հրուշակեղենի, ոչ ալկոհոլային խմիչքների, շամպայնի, հանքային ջրերի արտադրություններում: Օգտագործվում է նան կրակմարիչներում: Դեղամիջոց է ստամոքսի թթվայնությունը իջեցնեու համար: Նատրիումի ֆտորիդ` NaF : t հալման Հ996

Շ , t քայքայման Հ1787 0 Շ ,

լուծվում է ջրում (41.5 գ/լ): Կիրառումը: NaF -ը օգտագործվում է Na 3 [ 4lF6 | -ից (կրիոլիտ)

NaHF2 ստանալու համար: Ֆլյուանիտի, ապակիների բաղադրիչ է, օգտագործվում է ատամնամածուկներում ն ատամնափոշիներում, փայտանյութերի կոնսերվանտ է: Օգտագործվում է ջրի ֆտորացման համար: Նատրիումի քլորիդ` NaՇl (կերակրի աղ, քարաղ):

t հալման Հ801 0 Շ , t քայքայման Հ1465 0 Շ , լուծվում է ջրում (26.4

25 Շ ), հեղուկ ամոնիակում, էթիլենգլիկոլում, մրջնաթթվում, մեթանոլում: Բնության մեջ հանդիպում է հալիտ հանքանյութերի ձնով: Լուծված ձնով գտնվում է ծովերի (1.5 9), օվկիանոսների (2.72 9) ջրերում, լճերի ն ընդերքային աղաջրերում: Կիրառվում է Շl 2 , Na 2 ՇՕ3 , NaՕH , Na , NaՇlՕ , NaՇlՕ3 ,

Na 2 5Օ4 ստանալու համար: Պահածոյացնող նյութ է : Նատրիումի յոդիդ` Na1 : t հալման Հ662 Շ , t քայքայման Հ1304 Շ ,

լուծվում է ջրում (61.4 9 0 Շ , 75.19 100 Շ ), սպիրտում, ացետոնում, գլիցերինում: Դեղամիջոց է: Նատրիումի բրոմիդ` Na8r : t հալման Հ760

Շ , t քայքայման Հ1390 0 Շ ,

լուծվում է ջրում (44.5 9 0 Շ , 54.8 9 100 Շ ): Կիրառվում է բժշկության մեջ, ֆոտոէմուլսիաներում: Նատրիումի ացետատ NaՇH 3 ՇՕՕ :

t հալման Հ324 0 Շ , t քայքայման Հ1304 0 Շ , լուծվում է ջրում, սպիրտներում ն եթերներում: Ստացվում է NaՕH կամ Na 2 ՇՕ3 փոխազդեցությամբ քացախաթթվի հետ, փայտանյութի չոր թորման ժամանակ՝ Na 2 ՇՕ3 -ի առկայությամբ: Կիրառվում է ներկանյութերի, օճառների, վինիլացետատի արտադրություններում: Գալվանատեխնիկայում, բժշկության մեջ օգտագործվում է որպես միզամուղ նյութ, պոլիկոնդեսացման ռեակցիաներում` կատալիզատոր: Բուֆերային լուծույթների բաղադրիչ է: Նատրիումի հիպոքլորիտ՝ NaՇlՕ : Դեղնականաչ բյուրեղային

նյութ է, t քայքայման »40 Շ , լուծվում է ջրում (30.6 9 15 Շ ,

50 9 30 Շ ), տաք ջրում քայքայվում է: Պարունակում է 95.2 9 ակտիվ քլոր (քլորի քանակը, որը անջատվում է աղաթթվի հետ փոխազդելիս): Պայթում է օրգանական միացությունների հետ շփվելիս: Ստացվում է NaՇl -ի լուծույթի էլեկտրոլիզից, NaՕH -ի խիտ լուծույթները քլորացումից: Ջրային լուծույթները օգտագործվում են գործվածքների, թղթերի սպիտակեցման համար: Ախտահանիչ է: Նատրիումի օրթոֆոսֆատներ: Դիհիդրոֆոսֆատը՝ NaH 2 PՕ4 ,

բյուրեղային նյութ է, 160 Շ -ից բարձր ջերմաստիճանում քայքայվում է` առաջացնելով թթու պիրոֆոսֆատներ, ջրում լավ է լուծվում: Առաջացնում է բյուրեղահիդրատներ: Հիդրոֆոսֆատը` Na 2 HPՕ4 , բյուրեղային նյութ է, 300 Շ ից բարձր ջերմաստիճանում քայքայվում է՝ առաջացնելով Na 4 P2 Օ7 , ջրում լավ է լուծվում, առաջացնում է բյուրեղահիդրատներ: Նատրիումի Na3 PՕ4 , t հալման Հ1340 0Շ :

ֆոսֆատ (օրթոֆոսֆատ)` Ստացվում է H 3 PՕ4 -ի

փոխազդեցությամբ Na 2 ՇՕ3 -ի կամ NaՕH -ի հետ: Կիրառումը. NaH 2 PՕ4 -ը ապակիների, լվացման միջոցների բաղադրիչ է, ջրի փափկեցնող միջոց: Na 2 HPՕ4 -ը կաթի խտացման ն պանիրների պաստերիզացման էմուլգատոր է: Na3 PՕ4 ՝ լվացող միջոցների բաղադրիչ է, լուսանկարչության մեջ երնակիչների բաղադրիչ, բութադիեն-ստիրոլային կաուչուկների ստացման էլեկտրոլիտների բաղադրիչ:

Նատրիումի պիրոֆոսֆատներ: NaH 3 P2 Օ7 - նատրիումի տրիհիդրոպիրոֆոսֆատ, Na 2 H 2 P2 Օ7 - դիհիդրոպիրոֆոսֆատ,

Na3 HP2 Օ7 - հիդրոպիրո-ֆոսֆատ, Na 4 P2 Օ7 - նատրիումի պիրոֆոսֆատ: Առաջացնում են բյուրեղահիդրատներ: Ջրում լավ են լուծվում: Ստացվում են նատրիումի հիդրոօրտոֆոսֆատների դեհիդրատացմամբ: Կիրառումը: Լվացող միջոցների բաղադրիչներ են: Դիհիդրո- ն հիդրոպիրոֆոսֆատները օգտագործվում են սննդարդյունաբերության մեջ, օրինակ` երշիկների համասեռացման ն տեքստուրայի լավացման համար: Նատրիումի սուլֆատ՝ Na 2 5Օ4 : t հալման Հ884

Շ , լուծվում է ջրում

(16.39 20 Շ ): Բնության մեջ՝ միրաբիլիտ Na2 5Օ4 10 H 2Օ (գլաուբերյան աղ) ն այլն: Ստացումը. Բնական հանքակուտակներից: NaՇl -ի ն H 2 5Օ4 -ի փոխազդեցությունից: Կիրառումը` Օգտագործվում է ապակու արտադրության մեջ, գործվածքների ներկման գործընթացներում: Հումք է հանդիսանում սոդայի ստացման համար: Գլաուբերյան աղը լուծողական է:

Նատրիումի հիդրոսուլֆատ՝ NaH5Օ4 : t հալման Հ186 Շ , լուծվում է ջրում:

Առաջացնում

( t հալման Հ58.5

մոնոհիդրատ

NaH5Օ4 H 2Օ

Շ ): Ստացվում է H 2 5Օ4 փոխազդեցու-

թյամբ NaՇl կամ Na 2 5Օ4 հետ: Կիրառումը: Հանդիսանում է ֆլյուս (հալանյութ) գունավոր մետալուրգիայում: Օգտագործվում է դժվարալուծ օքսիդները լուծելի սուլֆատների վերածելու համար: Նատրիումի սուլֆիտ՝ Na 2 5Օ3 : Բյուրեղային նյութ է, լուծվում է

ջրում (25.759 50 Շ ), լուծույթները օդում հեշտությամբ օքսիդանում են, ծծմբի հետ առաջացնում են Na 2 5 2 Օ3 : Ստացվում է Na 2 ՇՕ3 լուծույթի փոխազդեցությամբ 5Օ2 հետ: Կիրառվում է լուսանկարչությունում՝ որպես երնակիչների ն սնեռակիչների (ֆիքսաժների) բաղադրիչ:

Նատրիումի հիդրոսուլֆիտ՝ NaH5Օ3 : Բյուրեղային նյութ է, անկայուն է, անջատում է ջուր` առաջացնելով Na 2 5 2 Օ3 : Ստացվում է 5Օ2 –ի փոխազդեցությամբ Na 2 ՇՕ3 -ի լուծույթի հետ: Օգտագործվում է ջրային լուծույթների ձնով: Կիրառվում է գործվածքների սպիտակեցման, պտուղների, բանջարեղենի ն բուսական կերերի պահածոյացման համար:

Նատրիումի սուլֆիդ՝ Na 2 5 : t հալման Հ1180 Շ , լուծվում է ջրում

(13.69 20 Շ , 45 9 97 Շ ): Առաջացնում է հիդրատներ 2,5,6 ն 9 մոլեկուլ ջրի հետ: Օդում հեշտությամբ օքսիդա0

Շ վերականգնելիս, ջրածնով 500-600 Շ , ինչպես նան ՇՕ ն ՇH 4 վերականգնելիս: նում է: Ստացվում է Na 2 5Օ4 -ի ածխով 800-1000

Կիրառումը: Վերականգնիչ ծծմբային ներկանյութեր ստանալիս, անալիտիկ քիմիայում սուլֆիդների բաժանման համար, NaH5 ն Na 2 5 2 Օ3 ստանալու համար:

Նատրիումի հիդրոսուլֆիդ՝ NaH5 : t հալման Հ350 Շ , ջրում լավ է

լուծվում (439 20 Շ ): Անջատում է H 2 5 տաքացնելիս կամ հիդրոլիզվելիս: Ստացվում է H 2 5 փոխազդեցությամբ

Na 2 5 Տ կամ NaՕH հետ: Կիրառումը: Վերականգնիչ է, օգտագործվում է մորթիների մազածածկույթների վերացման համար: Նատրիումի սիլիկատներ` օրթոսիլիկատ Na 4 5iՕ4 ( t հալման Հ1120

Շ քայքայումով), մետասիլիկատ Na 2 5iՕ3

( t հալման Հ1089 Շ ): Լավ լուծվում են ջրում, քայքայվում են թթուների ազդեցությունից: Ստացվում են Na 2 ՇՕ3 -ը կամ

Na 2 5Օ4 -ը 5iՕ2 -ի հետ միահալելիս: Կիրառումը: Օգտագործվում են ապակու արտադրության մեջ, ալյումասիլիկատային կատալիզատորների բաղկացուցիչ մաս են, կոչվում են լուծվող ապակի (կալիումի ն լիթիումի սիլիկատները նս), ջրային լուծույթները կոչվում են հեղուկ ապակի, ունեն սոսնձող հատկություններ:

Նատրիումի տետրաբորատ՝

Na 2 84 Օ7 10 H 2 Օ : Բնության մեջ

հանդիպում է բորաքս հանքանյութի ձնով: t հալման Հ64 Շ

(քայքայումով): Մինչն 380 Շ տաքացնելիս աստիճանաբար ջրազրկվում է` ի վերջո առաջացնելով ապակի, որի

Շ է: Անջուր բյուրեղի t հալման Հ742 Շ , t քայքայման Հ1675 Շ : Լուծվում է ջրում

փափկեցման ջերմաստիճանը 630

(2.59 20 Շ ): Ստացումը: Բնական բորաքսի վերաբյուրեղացումից, H 3 8Օ3 փոխազդեցությունից Na 2 ՇՕ3 -ի հետ: Կիրառումը: Օգտագործվում է H 3 8Օ3 ն բորի այլ միացությունների ստացման համար, պարարտանյութերի միկրոբաղադրիչ է, հականեխիչ է, պահածոյացնող միջոց է: Օգտագործվում է կաշվի մշակման, փայտանյութերի տոգորման, գործվածքների ներկման գործընթացներում: Օգտագործվում է մետաղների զոդման ն եռակցման ժամանակ: էմալների, գլազուրների, ապակիրների, կերամիկայի բաղադրիչ է, օգտագործվում է լվացող միջոցներում:

Նատրիումի նիտրատ՝ NaNՕ3 : t հալման Հ308 Շ , այդ ջերմաստիճանից բարձր քայքայվում է, խոնավածուծ է, լուծվում է

ջրում (88գ 100գ ջրում 20 Շ ): Բնության մեջ հանդիպում է չիլիական սելիտրա հանքանյութի ձնով: Ստացումը: NaՕH -ի կողմից ազոտի օքսիդների կլանումով ն առաջացած NaNՕ2 –ի հետագա օքսիդացումով: Շa NՕ3 2

NH 4 NՕ3 Na 2 5Օ4 –ի հետ:

կամ

փոխազդեցությամբ

NaՇl -ի

կամ

Կիրառումը: Պարարտանյութ է: Սննդամթերքների պահածոյապահպանիչ միջոց է (կոնսերվանտ): Օգտագործվում է նատրիումի աղերի ն այլ մետաղների նիտրատների ստացման համար: Օքսիդիչ է ապակու արտադրության մեջ:

Նատրիումի նիտրիտ` NaNՕ2 : t հալման Հ271 Շ , t քայքայման »320 Շ :

Լուծվում է ջրում (83գ 100գ ջրում 20 Շ ):

Ստացումը: Ազոտի օքսիդները NaՕH -ով կլանելով ն NaNՕ3 -ի բաժանումով NaNՕ2 -ից: Կիրառումը: Ազոներկանյութերի արտադրությունում: Սննդարդյունաբերության մեջ օգտագործվում է մսամթերքների գույնը պահպանելու համար ն որպես պահածոյապահպանիչ: Արյունատար անոթների լայնացնող դեղամիջոց է: 10.3.5. ԿԱԼԻՈՒՄ

Ֆիզիկական հատկությունները: Փափուկ, սպիտակ-արծաթավուն մետաղ է: ք 0,862 գ/սմ3, t հալման 63,55

Շ , t եռման 760 0 Շ : Օքսի-

դացման աստիճանը` +1: Օդում արագ օքսիդանում է ( Ճ 2 Օ2 , ՃՕH ), բուռն կերպով փոխազդում է ջրի, թթուների նոսր լուծույթների հետ: Թեթնակի տաքացնելիս փոխազդում է ջրածնի, հալոգենների, խալկոգենների ( 5 , 6, 76 ) հետ

Քիմիական հատկությունները: սենյակային ջերմ

օդում - Ճ 2 Օ4 , Ճ 2 Օ2 , ՃՕH , ՃHՇՕ3

Վ H 2Օ - ՃՕH

նոսր թթուների հետ - ՃՇl , Ճ 2ՏՕ 4 , KNՕ 3

Ճ H 2 - KH Օ2 - K 2Օ4 հալոգենների հետ - K ( Վ Տ, Տe, 1e - Ճ 2Տ, K 2 56, K 276 տաք

Ըl - , F- , 8r - , I)

P, Ճ5, ՏԵ - Ճ 3 P, K 3 45, K 3 5Ե NH 3 (գազային) - ՃNH 2

Կիրառումը: Օգտագործվում է ՃՕ2 -ի ստացման համար, նատրիումի հետ առաջացնում է հեղուկ համաձուլվածքներ (սենյակային ջերմաստիճան), որոնք օգտագործվում են միջուկային ռեակտորներում՝ որպես ջերմակիրներ:

Կալիումի օքսիդ՝ Ճ 2 Օ : Բյուրեղային խոնավածուծ նյութ է: 300 Շ բարձր քայքայվում է Ճ ն Ճ 2 Օ2 –ի: Բուռն կերպով փոխազդում է ջրի հետ: Ստացվում է կալիումի օքսիդացումով չոր օդի հոսանքում: Կալիումի գերօքսիդ՝ ՃՕ2 ( Ճ 2 Օ4 ): Վառ դեղին բյուրեղներ են,

t հալման Հ535 0 Շ , t քայքայման Հ543 0 Շ : Փոխազդում է ջրի ն ՇՕ2 -ի հետ` առաջացնելով թթվածին. 4 ՃՕ2 2 H 2 Օ - 4 ՃՕH 2 H 2 Օ2 Օ2 4 ՃՕ2 2ՇՕ2 - 2 Ճ 2 ՇՕ3 3Օ2 Ստացումը: Կալիումի օքսիդացումով՝ թթվածնով հարստացած օդով: Կիրառումը: Թթվածնի վերականգնման համար՝ սուզանավերում, տիեզերանավերում ն այլ մեկուսացված շնչառական սարքավորումներում: Կալիումի հիդրօքսիդ

ՃՕH (կծու կալիում): t հալման Հ404 0 Շ ,

t քայքայման Հ1324 0 Շ , լուծվում է ջրում (49.49 0 0 Շ ),

էթանոլում (27.89 28 Շ ), մեթանոլում (35.59 28 Շ ): Ուժեղ հիմք է, օդից կլանում է ՇՕ2 ն H 2 Օ : Ստացումը: ՃՇl -ի լուծույթների էլեկտրոլիզով, Ճ 2 ՇՕ3 -ի եռացումով կրակաթում: Կիրառումը: Օգտագործվում է օճառների արտադրության մեջ, կալիումի միացություններ ստանալու համար, հիմնային կուտակիչներում (ակումուլյատորներում)` որպես էլեկտրոլիտ: Չորացնող միջոց է: Առաջացնում է մաշկի ն լորձաթաղանթների ծանր այրվածքներ:

Կալիումի կարբոնատ՝ Ճ 2 ՇՕ3 (պոտաշ): t հալման Հ891 Շ : Խոնավածուծ է: Ստացումը: Առաջանում է որպես կողմնակի նյութ նեֆելիններից կավահող ( 4l 2 Օ3 ) ստանալիս: Կիրառումը: Օպտիկական ապակու ստացման բովախառնուրդի բաղադրիչ է: Օգտագործվում է հեղուկ օճառի, պիգմենտների, կալիումի այլ միացությունների արտադրության մեջ:

Կալիումի

ՃHՇՕ3 : Բյուրեղային նյութ է,

հիդրոկարբոնատ՝

t քայքայման Հ100-120 Շ , լուծվում է ջրում (24.8 9 20 0 Շ ): Ստացումը: ՇՕ2 ազդելով Ճ 2 ՇՕ3 լուծույթի վրա: Կիրառումը: Հեղուկ լվացող միջոցների բաղադրիչ է, ՇՕ2 -ի աղբյուր է կրակմարիչներում ն ոչ ալկոհոլային խմիչքներում: Կալիումի քլորիդ՝

ՃՇl : t հալման Հ770 0 Շ , t քայքայման Հ1407 0 Շ ,

լուծվում է ջրում, վատ է լուծվում մեթանոլում, հեղուկ NH 3 -ում: Բնության մեջ` սիլվին հանքանյութ: Ստացումը: Բնական հանքակուտակներից: Կիրառումը:Պարարտանյութ է, օգտագործվում է հիդրօքսիդ, քլորատ ն պերքլորատ ստանալիս: Կալիումի բրոմիդ՝

Ճ8r : t հալման Հ730 0 Շ , t քայքայման Հ1380 0 Շ ,

լուծվում է ջրում (54գ 100գ ջրում 0

Շ ), հեղուկ NH 3 ,

գլիցերինում, եթերներում, սպիրտներում: Ստացումը: 8r2 ,Շa8r2 կամ F68r2 կալիումի աղերի հետ փոխազդելիս: Կիրառումը: Օգտագործվում է բժշկության, լուսանկարչության մեջ: Կալիումի յոդիդ՝ Ճ1 : t հալման Հ686

Շ , t քայքայման Հ1324 0 Շ , լուծ0

վում է ջրում (144գ 100գ ջրում 20 Շ , 209գ 100 Շ ), սպիրտում, ացետոնում, գլիցերինում, հեղուկ NH 3 -ում : Ստացումը: ՃՕH կամ Ճ աղերի փոխազդումով F61 2 հետ: Կիրառումը: Դեղամիջոց է բժշկության ն անասնաբուժության մեջ, յոդաչափական ռեակտիվ է: 1 2 -ի լուծելիությունը ջրում ն այլ բնեռային լուծիչներում մեծացնող հավելանյութ: Կալիումի քլորատ (բերտոլետյան աղ)՝ ՃՇlՕ3 : t հալման Հ356

Շ,

t քայքայման Հ400 Շ : M 4 Օ2 , F62 Օ3 ն այլնի առկայությամբ

քայքայվում է 150-200 Շ : Լուծվում է ջրում (12.19 40 Շ ,

35.99 100 Շ ), հարվածից, շփումից պայթում է: Ստացումը: NaՇlՕ3 կամ Շa ՇlՕ3 2 փոխազդեցությունից ՃՇl հետ, ՃՇl լուծույթի էլեկտրոլիզից:

Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես օքսիդիչ պայթուցիկ նյութերում, լուցկիների գլխիկներում, Օ2 -ի լաբորատոր ստացման համար: Կալիումի նիտրատ՝ ՃNՕ3 (կալիումական սելիտրա):

t հալման Հ336 0 Շ , t քայքայման -400 0 Շ : Լուծվում է ջրում

(31.69 100գ ջրում 20 Շ ): Ստացումը: NaNՕ3 ն ՃՇl փոխազդեցությունից (չիլիական սելիտրայի կոնվերսիա): HNՕ3 (կամ նիտրոզային գազերի) ն

Ճ 2 ՇՕ3 կամ ՃՇl փոխազդեցությունից: Կիրառումը: Արդյունավետ պարարտանյութ է: Օգտագործվում է ապակու արտադրության մեջ, սննդարդյունաբերության մեջ՝ որպես պահածոյապահպան: Օգտագործվում է սն վառոդի պատրաստման համար: Կալիումի նիտրիտ՝

ՃNՕ2 : t հալման Հ440 0 Շ , խոնավածուծ է,

լուծվում է ջրում: Ստացումը: ՃNՕ3 -ի ջերմային քայքայումով: Կապարի միջոցով

ՃNՕ3 հալույթը վերականգնելով: 5Օ2 անցկացնելով ՃNՕ3 ն ՇaՕ տաքացված խառնուրդով: Կիրառումը: Օգտագործվում է որոշ օրգանական միացությունների ստացման արտադրություններում: Ամինաթթուների որոշման ռեակտիվ է:

Կալիումի սուլֆատ՝ Ճ 2 5Օ4 : t հալման Հ1074 Շ : Մտնում է զանազան հանքատեսակների բաղադրության մեջ, գտնվում է աղային լճերի ջրերում: Ստացումը: ՃՇl փոխազդելով H 2 5Օ4 -ի հետ: Բնական հանքակուտակներից: Կիրառումը: Պարարտանյութ է: Օգտագործվում է ապակու արտադրությունում, պոտաշի ն շիբերի ստացման համար: Կալիումի օրթոֆոսֆատներ: ՃH 2 PՕ4 ՝ կալիումի դիհիդրոֆոսֆատ, t հալման Հ252

Շ (քայքայվում է), ջրում լավ է լուծվում,

Ճ 2 HPՕ4 կալիումի հիդրոֆոսֆատ, բյուրեղային նյութ է,

t քայքայման »250

Շ (պիրոֆոսֆատների առաջացումով),

ջրում լավ է լուծվում: Ճ 3 PՕ4 ՝ օրթոֆոսֆատ կամ ֆոսֆատ

t հալման Հ1340 0 Շ : Ստացումը:

H 3 PՕ4 -ը փոխազդելով ՃՕH - ի, Ճ 2ՇՕ3 - ի կամ

ՃՇl -ի հետ: Կիրառումը: ՃH 2 PՕ4 ՝ պյեզո- ն սեգնետո-էլեկտրիկ, պարարտանյութերի բաղադրիչ է: Օգտագործվում է հեղուկ լվացող միջոցներում, խմորիչների բաղադրիչ է, սննդամթերքների էմուլգատոր է, կիրառվում է նավթամթերքների մաքրման համար, ջրի փափկեցնող միջոց է: Ճ 2 HPՕ4 ՝ բուֆերային լուծույթներ պատրաստելու համար: Սննդային խմորիչների, անտիֆրիզների ն դեղամիջոցների բաղադրիչ է: Ճ 3 PՕ4 ՝ կաուչուկների արտադրությունում օգտագործվում է որպես էլեկտրոլիտ էմուլսիոն պոլիմերացման դեպքում: Կալիումի քրոմատ՝ Ճ 2 ՇrՕ4 : Դեղին բյուրեղներ են,

t հալման Հ968.3 0 Շ , լուծվում է ջրում (38.56 9 20 0 Շ ): Ստացումը: Ճ 2 Շr2 Օ7 փոխազդելով Ճ 2 ՇՕ3 հետ: Կիրառումը: Գործվածքներ ներկելիս՝ որպես արծնիչ (ուտիչ, այրիչ նյութ), կաշվի արտադրությունում՝ որպես դաբաղիչ, ներկանյութերի արտադրությունում՝ որպես օքսիդիչ: Կալիումի դիքրոմատ՝ Ճ 2 Շr2 Օ7 (քրոմպիկ): Կարմիր բյուրեղային նյութ է, t հալման Հ396

Շ , t քայքայման »610 0 Շ , լուծվում է

ջրում (13 9 25 Շ ): Ստացումը: Na 2 Շr2 Օ7 փոխազդեցությամբ ՃՇl հետ: Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես դաբաղիչ կաշվի արտադրությունում, գործվածքները ներկելիս որպես արծնիչ: Ներկանյութերի արտադրությունում օգտագործվում է որպես օքսիդիչ: Օգտագործվում է բույսերի սերմերի մշակման համար: Ռեակտիվ է քրոմատաչափության մեջ: Օգտագործվում է լուցկու արտադրությունում: Մետաղների ն համաձուլվածքների կոռոզիայի ինհիբիտոր է:

Կալիումի պերմանգանատ՝ ՃMոՕ4 : Մուգ մանուշակագույն բյուրեղներ են: t քայքայման »240

Շ , լուծվում է ջրում (6.34գ

100գ ջրում 20 Շ ն 22.2գ 60 Շ ): Ուժեղ օքսիդիչ է: Ստացումը: Ճ 2 MոՕ4 -ի օքսիդացումով (քլորով կամ էլեկտրաքիմիական եղանակով): Կիրառումը: Գործվածքների սպիտակեցնող բաղադրիչ է: Օգտագործվում է ռեակտիվ պերմանգանատաչափության մեջ: Հականեխիչ է: Հանդիսանում է կատալիզատոր պարաֆինները մինչն կարբոնաթթուներ օքսիդացնելիս: 10.3.6. ՌՈՒԲԻԴԻՈՒՄ Ֆիզիկական հատկությունները: Փափուկ, սպիտակ-արծաթավուն մետաղ է: ք 1,825գ/սմ3, t հալման 39,5

Շ , t եռման 685 0 Շ : Օքսի-

դացման աստիճանը` +1: Օդում ակնթարթորեն բռնկվում է, պայթյունով փոխազդում է ջրի, հալոգենների ն նոսր հանքային թթուների հետ: Քիմիական հատկությունները: սենյակային ջերմ

H 2Օ - RԵՕH

սպիրտներ - RԵՕՇ2 H 5 Վ հալոգեններ - RԵ ( F - , Ըl - , 8r - , I - ) NH 3 (հեղուկ) - RԵNH 2

RԵ H 2 - RԵH Օ2 - RԵ2Օ2 , RԵՕ2 , RԵ 2Օ Վ 5 , 5e - RԵ2 5 , RԵ 2 56 տաք

NH 3 (գազային) - RԵNH 2

Կիրառումը: Ֆոտոէլեմենտների կատոդների նյութերի բաղադրիչ: Իր միացություններում ցուցաբերում է +1 օքսիդացման աստիճան: Միացությունները մեծամասամբ անգույն են ն ջրում լավ են լուծվում:

1. Օքսիդները` RԵ2 Օ, RԵ2 Օ2 ն RԵՕ2 : 2. Հիդրօքսիդը` RԵՕH , շատ ուժեղ հիմք է: 3. Կարբոնատը` RԵ2 ՇՕ3 , լուծվում է ջրում ջերմության անջատումով: 4. Սուլֆատը` RԵ2 5Օ4 5.

RԵ2 Շr2 Օ7 , RԵՇlՕ4 , RԵ2 |PtՇl 6 | ն այլն: 10.3.7. ՑԵԶԻՈՒՄ

Ֆիզիկական հատկությունները: Փափուկ, սպիտակ-արծաթա0

վուն մետաղ է: ք 1,904գ/սմ3, t հալման 28,4 Շ , t եռման 667,6 Շ : Օքսիդացման աստիճանը` +1: Օդում ակնթարթորեն բռնկվում է: Պայթյունով փոխազդում է ջրի, նոսր թթուների ն հալոգենների հետ: Քիմիական հատկությունները: սենյակային ջերմ

H 2 Օ - Շ5ՕH

սպիրտներ - Շ5ՕՇ 2 H 5 ալկոհոլատներ ՎՕ 2 - Շ5 2 Օ հալոգեն - Շ5 ջրածին - Շ5H

Շ5 Օ2 - Շ5 2Օ2 , Շ5Օ2 Վ տաք

5 - Շ52 5 P - Շ5 2 P5 NH 3 (գազային) - Շ5NH 2

Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես ֆոտոկատոդներ ֆոտոէլեմենտներում ն ֆոտոէլեկտրոնային բազմացուցիչներում: Միացությունները մեծամասամբ անգույն են ն ջրում լավ են լուծվում: 1. Օքսիդները` Շ5 2 Օ , Շ5 2 Օ2 , Շ5 2 Օ3 ն Շ5Օ2 : 2. Հիդրօքսիդը` Շ5ՕH , ամենաուժեղ հայտնի հիմքն է:

3. Հիդրիդը` Շ5H , անկայուն է: 4. Կարբոնատը` Շ5 2 ՇՕ3 , լուծվում

ջրում՝

անջատելով

ջերմություն: 5. Քլորիդը` Շ5Շl , թունավոր է: 6. Նիտրատը` Շ5NՕ3 , իզոմորֆ է ՃNՕ3 : 7.

Շ5 2 5Օ4 , Շ5HՇՕ3 ն այլն:

10.3.8. ԱԼԿԱԼԻԱԿԱՆ ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ՆՇԱՆԱԿՈՒԹՅՈՒՆԸ

ԿԵՆՍԱԲԱՆՈՒԹՅԱՆ ԵՎ ԳՅՈՒՂԱՏՆՏԵՍՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ

Ալկալիական մետաղները տարբեր միացությունների ձնով մտնում են մարդու ն կենդանիների հյուսվածքների մեջ: Օրգանիզմներում գտնվելու քանակներով նատրիումը ն կալիումը հանդիսանում են մակրոտարրեր, իսկ մնացած ալկալիական մետաղները միկրոտարրեր են: Նատրիումը ն կալիումը կենսականորեն անհրաժեշտ տարրեր են, մշտապես գտնվում են օրգանիզմներում, մասնակցում են նյութափոխանակությանը: Լիթիումը, ռուբիդիումը ն ցեզիումը նս մշտապես գտնվում են օրգանիզմներում, սակայն դրանց ֆիզիոլոգիական ն կենսաքիմիական դերը քիչ է ուսումնասիրված: Ալկալիական մետաղների կատիոնները ունեն փոքր լիցք, մեծ շառավիղ ն այդ պատճառով դրանց առաջացրած կոմպլեքսները անօրգանական լիգանդների հետ ջրային լուծույթներում անկայուն են: Ավելի կայուն կոմպլեքսներ են առաջացնում խելատային ն մակրոցիկլիկ լիգանդների հետ: Մակրոցիկլիկ լիգանդների մեջ առանձնանում են լիգանդ-իոնաֆորները, որոնք ընդունակ են տեղափոխել կատիոններին կենսաբանական թաղանթներով: Իոնաֆորների ընտրողականությունը մեծ դեր է խաղում բջիջների կենսագործունեությունում: Բջջաթաղանթում իոնաֆորի առկայությունը, որն ունակ է կոմպլեքս առաջացնել գլխավորապես տվյալ կատիոնի հետ, հանդիսանում է պայման այդ կատիոնի բջջի ներս ներթափանցմանը: Լիթիումի պարունակությունը մարդու օրգանիզմում մոտ 70մգ 10մմոլ - 10-49 է: Լիթիումի միացությունները բարձրակարգ կենդանիների մոտ խտացված են լյարդում, ստոծանիում, երիկամներում, թոքերում, արյան մեջ, կաթում: Լիթիումի առավելագույն քանակները գտնվում են մարդու մկաններում: Լիթիումի նշանակությունը որպես միկրոտարր դեռնս մինչն վերջ չի ուսումնասիրված:

Նատրիումի պարունակությունը 70կգ մարդու օրգանիզմում կազմում է մոտ 60գ: Այդ քանակության մոտ 449-ը գտնվում է արտաբջջային հեղուկում, իսկ 99-ը` ներբջջային: Նատրիումի մնացած քանակը գտնվում է ոսկրային հյուսվածքներում, որոնք նատրիումի իոնների փոխադրիչներ են հանդիսանում: Ոսկրահյուսվածքներում գտնվող նատրիումի մոտ 409-ը մասնակցում է փոխանակային գործընթացներում, ինչը շնորհիվ կմախքը հանդիսանում է նատրիումի իոնի կամ դոնոր, կամ ակցեպտոր, որը նպաստում է նատրիումի իոնների կոնցենտրացիայի անփոփոխությանը արտաբջջային հեղուկում: Կալիումի պարունակությունը 70կգ մարդու օրգանիզմում կազմում է մոտ 160գ: Կալիումը հանդիսանում է հիմնական ներբջջային կատիոն: Կալիումի 989-ը գտնվում է բջիջների ներսում ն միայն 29-ը՝ բջիջներից դուրս: Կալիումը տարածված է ամբողջ օրգանիզմում (լյարդ, երիկամ, սիրտ, ոսկրահյուսվածք, արյուն, ուղեղ, մկաններ ն այլն): Չնայած նատրիումի ն կալիումի քիմիական հատկությունների նմանությանը, դրանց կենսաբանական դերը տարբեր է: Բջիջների պլազմայում Ճ իոնների պարունակությունը բարձր է, իսկ Na իոններինը` համեմատաբար ցածր ն ընդհակառակը` արտաբջջային լու-

Na -ը շատ է, Ճ -ը՝ քիչ: Այդ երկու կատիոնները չեն կարող փոխարինել մեկը մյուսին: Ճ -ը կարնոր ակտիվացնող իոն է ավելի քան 60 ֆերմենտի բջջի ներսում, Na -ը չի ազդում Ճ -ից կախված ֆերմենտների վրա: Na -ը նույնպես ակտիվացնում է մի շարք ֆերմենտներ, որոնց Ճ -ը չի կարող ակտիվացնել:

ծույթում

Բջիջներում գտնվող կալիումը մեծ դեր է խաղում ռիբոնուկլեինային թթուների կայունացման գործընթացում: Կալիումի կոնցենտրացիայի որոշակի քանակը բուսական բջիջներում անհրաժեշտ է ածխաջրերի սինթեզի ակտիվացման, նիտրատների յուրացման, ջրային ռեժիմի կարգավորման համար: Նատրիումի ն կալիումի կոնցենտրացիաների տարբերությունը բջջի ներսում ն դրսում ի հայտ է գալիս շնորհիվ բջջաթաղանթի ընտրողականության կատիոնների թափանցելիության նկատմամբ: Իոնների փոխադրումը մեմբրանի միջով կատարվում է երկու եղանակով` 1) թեթնացած դիֆուզիայով, 2) ակտիվ փոխադրումով: Թեթնացած դիֆուզիան իոնների շարժումն է բարձր կոնցենտրացիայի մարզից դեպի ցածր կոնցենտրացիայի մարզ: Դա կատարվում է իոնաֆորների միջոցով առաջացած մղանցքներով (կանալներով), որոնք ընդունակ են տարբերելու կատիոնները ն վերահսկելու նրանց մուտքը:

Ակտիվ փոխադրումը իոնների շարժումն է ցածր կոնցենտրացիայի մարզից դեպի բարձր կոնցենտրացիայի մարզ: Ակտիվ փոխադրումը կատարվում է ադենոզինտրիֆոսֆատի (ԱՏՖ) հիդրոլիզի ժամանակ անջատված էներգիայի հաշվին (նատրիում-կալիումական պոմպ): Թեթնացած դիֆուզիայի ն ակտիվ փոխադրման միաժամանակյա ազդեցությունը ապահովում է ներբջջային ն միջբջջային լուծույթների բաղադրության հաստատունությունը: Նշված երկու իոնների կոնցենտրացիաների տարբերությունը թաղանթի տարբեր կողմերում պայմանավորում է տրանսմեմբրանային պոտենցիալների տարբերությունը (100 միլիվոլտ) էներգիայով, որն ապահովում է մեմբրանային թազմաթիվ գործընթացներին: Մարդու օրգանիզմում նատրիումն իր լուծելի աղերի` գլխավորապես քլորիդի, ֆոսֆատի ն հիդրոկարբոնատի ձնով հիմնականում պարունակվում է արտաբջջային հեղուկներում` արյան պլազմայում, ավշում, մարսողական հյութերում: Արյան պլազմայի օսմոտիկ ճնշումն անհրաժեշտ մակարդակի վրա է պահպանվում նախ ն առաջ նատրիումի քլորիդի հաշվին, որի համար օրգանիզմ են ներարկում նատրիումի քլորիդի 0,99-ոց լուծույթը (ֆիզիոլոգիական լուծույթ, իզոտոնիկ լուծույթ): Մարդու օրգանիզմ նատրիումը ներմուծվում է հիմնականում սեղանի աղի ձնով: Օրգանիզմի նատրիումի օրական պահանջը մոտ 1գ է, մինչդեռ այդ տարրի միջին յուրացումը 4-7գ է: Առողջ մարդու օրգանիզմում պահպանվում է հավասարակշռություն ներմուծվող ն արտամուծվող նատրիումի քանակների միջն: Ներմուծվող նատրիումի ավելցուկի մոտ 909-ը օրգանիզմից արտամղվում է մեզի միջոցով, իսկ մնացածը քրտինքի ն կղանքի միջոցով: NaՇl -ի մեծ քանակների (նորմայից ավելի) անընդմեջ օգտագործումը նպաստում է հիպերտոնիայի առաջացմանը: Նատրիումի քլորիդի -109 լուծույթները (հիպերտոնիկ լուծույթներ) թրջոցների, կոմպրեսների ձնով օգտագործում են թարախային վերքերի բուժման համար: 2-59 NaՇl -ի լուծույթը նշանակում են ստամոքսի լվացման համար՝ 4gNՕ3 -ից թունավորվելիս, որը վեր է ածվում քիչ լուծվող ն ոչ թունավոր քլորրիդի` 4gՇl :

NaHՇՕ3 -ը օգտագործում են զանազան հիվանդությունների դեպքում, որոնք հարուցված են բարձր թթվայնությամբ (ացիդոզ, շաքարախտ): Թթվայնության իջեցման մեխանիզմը բացատրվում է թթվային նյութերի հետ NaHՇՕ3 -ի ազդեցությամբ, որի հետնանքով առաջանում են օրգանական թթուների նատրիումական աղեր ն ՇՕ2 ,

առաջինները օրգանիզմից հեռանում են մեզի միջոցով, իսկ ածխաթթու գազը` արտաշնչված օդով.

NaHՇՕ3 RՇՕՕH - RՇՕՕNa H 2 Օ ՇՕ2 :

NaHՇՕ3 -ը օգտագործվում է նան ստամոքսի հյութի բարձր թթվայնության դեպքում (ստամոքսի, տասներկումատնյա աղիքի խոց): Թթվայնությունը չեզոքանում է համաձայն ռեակցիայի.

NaHՇՕ3 HՇl - NaՇl H 2 Օ ՇՕ2 :

ստամոքսահյութում

Գլաուբերյան աղը ( Na 2 5Օ4 10 H 2 Օ ) օգտագործվում է որպես լուծողական: Նատրիումի տետրաբորատը ( Na 2 84 Օ7 10 H 2 Օ ) օգտագործվում է որպես անտիսեպտիկ (ողողումների, քսուկների միջոցով): Անտիսեպտիկ ներգործությունը պայմանավորված է տետրաբորատի հիդրոլիզով. Na 2 84 Օ7 7 H 2 Օ 4 H 3 8Օ3 2 NaՕH , որի հետնանքով առաջանում է բորաթթու (հակամիկրոբային բուժմիջո) ն միջավայրը դառնում է թույլ հիմնային: Ալկալիները ազդում են միկրոբների բջիջների վրա` նստեցնելով դրանցում գտնվող սպիտակուցներին, որը հանգեցնում է մանրէների ոչնչացմանը: Ինչպես ն նատրիումը, կալիումը պարունակվում է մարդու օրգանիզմի բոլոր հյուսվածքներում: Բայց, ի տարբերություն նատրիումի, կալիումը գերակշռող քանակությամբ գտնվում է բջիջների ներսում: Կալիումի իոնը կարնոր դեր է խաղում մի քանի ֆիզիոլոգիական ն կենսաքիմիական գործընթացներում, օրինակ` այն մասնակցում է նյարդային իմպուլսների իրականացմանը: Արյան մեջ կալիումի որոշակի կոնցենտրացիան անհրաժեշտ է սրտի նորմալ աշխատանքի համար: Կալիումն օրգանիզմ է մտնում գլխավորապես բուսական սննդի հետ. թափահաս մարդու կալիումի օրական պահանջը կազմում է 2-3գ: Մարդու օրգանիզմում ըստ պարունակության տուբիդիումը (10-59) ն ցեզիումը (10-49) հանդիսանում են միկրոտարրեր: Դրանք մշտապես գտնվում են օրգանիզմում, սակայն դրանց կենսաբանական դերը պարզաբանված չէ:

11.3.9. ԿԱԼԻՈՒՄԱԿԱՆ ՊԱՐԱՐՏԱՆՅՈՒԹԵՐ

Կալիումի պարունակությունը հողում զգալիորեն գերազանցում է ֆոսֆորին ն ազոտին, բայց այն գտնվում է հիմնականում անլուծելի սիլիկատների բաղադրության մեջ ն չի յուրացվում բույսերի կողմից: Բույսերի կողմից յուրացվում են կալիումի լուծելի ն փոխանակելի (իոնափոխանակիչներ) վիճակում գտնվող ձները, որոնք հողում չնչին քանակներով են գտնվում: Այդ պատճառով անհրաժեշտ է լինում կալիումը հող վերադարձնել պարարտանյութերի միջոցով: Ամենատարածված կալիումական պարարտանյութը կալիումի քլորիդն է, որի ստացման հումքը սիլվինիտն է ( ՃՇl NaՇl ): Կալիումի սուլֆատն ամենաթանկ կալիումական պարարտանյութն է, քանի որ դրա ստացման բոլոր եղանակները կապված են մեծ ծախսերի հետ: Այն օգտագործում են այնպիսի մշակաբույսերի համար, որոնք քլորիդ իոնների ավելցուկը չեն տանում:: Կալիմագնեզիումը ստանում են լանգբեյնիտ Ճ 2 5Օ4 2Mg5Օ4 ն կաինիտ ՃՇl Mg5Օ4 3H 2 Օ պարունակող հանքաքարերի մշակումով: Բարդ հանքային պարարտանյութերը կալիումը պարունակում են ՃNՕ3 -ի ձնով: Այդպիսի պարարտանյութերի օրինակներ են` ամոֆոսկան՝

( NH 4 ) 2 HPՕ4

( NH 4 ) 2 5Օ4

ՃNՕ3

NH 4Շl ,

նիտրոֆոսկան՝

NH 4 NՕ3

NH 4 H 2 PՕ4

ՃNՕ3

NH 4Շl ,

կարբոամոֆոսկան՝

ՇՕ ( NH 3 ) 2

( NH 4 ) 2 HPՕ4

ՃNՕ3

NH 4Շl ,

ինչպես նան նիտրոֆոսկաները, որոնց հիմնական բաղադրիչներն են ՇaHPՕ4 , NH 4 NՕ3 , ամոնիումի ֆոսֆատները, ՃՇl , գիպսի խառնուրդը: Երբեմն կիրառվում է նան բուսական մոխիրը, որը կալիում է պարունակում գլխավորապես կարբոնատի ձնով: Կալիումական պարարտանյութերը արդյունավետ են կարտոֆիլի, վուշի, կտավատի, ծխախոտի, արմատապտուղների ն այլ կուլտուրաների համար, որոնք մեծ քանակով կալիումի կարիք ունեն:

10.4. || Ա ԵՆԹԱԽՈՒՄԲ, ՀՈՂԱԼԿԱԼԻԱԿԱՆ ՄԵՏԱՂՆԵՐ

10.4.1 ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

|| Ա ենթախմբի տարրերն են բերիլիումը, մագնեզիումը ն հողալկալիական մետաղները` կալցիումը, ստրոնցիումը, բարիումը ն ռադիումը, որոնք մեծ նշանակություն ունեն օրգանիզմների կենսագործունեության համար: Մագնեզիումը ն կալցիումը կենդանի օրգանիզմների մակրոտարրերն են, իսկ ստրոնցիումը ն բարիումը միկրոտարրեր են: Մագնեզիումը մտնում է շատ ֆերմենտային համակարգերի բաղադրության մեջ, կալցիումը հանդիսանում է ոսկրային հյուսվածքների գլխավոր բաղադրիչը: Ստրոնցիումը ազդում է ոսկրային հյուսվածքների որոշակի գործընթացների վրա, բարիումը որոշակի դեր է խաղում տեսողական օրգանների գործունեության վրա: Եթե մագնեզիումի ն կալցիումի կենսաբանական դերի վերաբերյալ շատ բան է հայտնի, ապա ստրոնցիումի, բարիումի ն ռադիումի դերը քիչ է պարզաբանված: || Ա ենթախմբի տարրերը արտաքին թաղանթում ունեն երկու 5 էլեկտրոն.

8e 15 2 25 2

[He|25 2

Mg 15 2 25 2 2ք 6 35 2

[Ne|35 2

Ըa 15 2 25 2 2ք 6 35 2 3ք 6 45 2

[Ճr|45 2

Տr

[Kr|55 2

[2e|65 2

[Rո|75 2

Չգրգռված վիճակում ո5 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան հուշում է, որ քիմիական միացություններ առաջացնելու համար պետք է էլեկտրոններից մեկը տեղափոխվի p ենթամակարդակ՝ 5 p - 5 p , այսինքն, երկու էլեկտրոնները դառնում են չզույգված ն || Ա ենթախմբի տարրերը ցուցաբերում են +2 օքսիդացման աստիճան: || Ա ենթախմբի տարրերը (հողալկալիական մետաղներ) քիմիապես ակտիվ են ն բնության մեջ հանդիպում են միայն միացությունների ձնով: Քիմիական ակտիվության տեսակետից այս տարրերը փոքր չափով զիջում են միայն ալկալիական մետաղներին: Վերջիններիս

նման դրանք օդում բավականին արագ օքսիդանում են ն սենյակի ջերմաստիճանում կարող են ջրից դուրս մղել ջրածինը: Սակայն բերիլիումը ն մագնեզիումը ջրի հետ փոխազդում են շատ դանդաղ, քանի որ այդ ժամանակ առաջացող հիդրօքսիդները ջրում քիչ լուծելի են ն, ծածկելով մետաղների մակերեսը, դժվարացնում են ռեակցիայի հետագա ընթացքը: Կալցիումը, ստրոնցիումը ն բարիումը վաղուց ի վեր ստացել են հողալկալիական մետաղներ անվանումը: Այդ անվան ծագումը կապված է այն բանի հետ, որ դրանց հիդրօքսիդները, ինչպես ն նատրիումի ն կալիումի հիդրօքսիդները, ունեն ալկալիական հատկություններ, իսկ օքսիդները իրենց դժվարահալությամբ նման են ալյումինի ն ծանր մետաղների օքսիդներին, որոնք առաջ կրում էին հողեր ընդհանուր անունը: Հողալկալիական մետաղների այրման ժամանակ միշտ ստացվում են օքսիդներ: Դրանց առաջացրած պերօքսիդներն անկայուն են: Հողալկալիական մետաղների օքսիդները անմիջականորեն միանում են ջրի հետ՝ առաջացնելով հիդրօքսիդներ: Վերջիններիս լուծելիությունը խիստ ավելանում է կալցիումից հաջորդ հողալկալիական մետաղներին անցնելիս: ճիշտ նույնպիսի հաջորդականությամբ ավելանում են նան հիդրօքսիդների հիմնային հատկությունները: Բերիլիումի հիդրօքսիդն ամֆոտեր է: Հողալկալիական մետաղները կարող են միանալ ջրածնի հետ, առաջացնելով հիդրիդներ: Հողալկալիական մետաղները սենյակի ջերմաստիճանում դանդաղորեն միանում են ազոտի հետ` առաջացնելով նիտրիդներ: Ի տարբերություն ալկալիական մետաղների աղերի, հողալկալիական մետաղների աղերից շատերը քիչ են լուծվում ջրում: Այդպիսի աղեր են կարբոնատները, սուլֆատները, ֆոսֆատները ն մի քանի այլ աղեր: 10.4.2. ԲԵՐԻԼԻՈՒՄ Երկրի կեղնում պարունակությունը 6ն10-4 9 է ըստ զանգվածի:

Ունի մեկ կայուն իզոտոպ 86 , կարնոր հանքատեսակներն են բերիլը՝ 4l 2 {863 [ 5i6 Օ18 |} , ֆենակիտը՝ 86 2 [ 5iՕ4 | , խրիզոբերիլը՝ 4l 2 86Օ4 : Բերիլիումը շատ կարծր, բեկուն, սպիտակ, թեթն մետաղ է:

t հալման Հ1287 0 Շ , t եռման Հ2507 0 Շ : Օքսիդացման աստիճանը` +2: Օդում ն ջրում պատվում է 86Օ պաշտպանիչ շերտով: Ունի ամֆոտեր բնույթ: Սենյակային ջերմաստիճանում փոխազդում է հանքային թթուների հետ՝ առաջացնելով համապատասխան աղեր, ալկալիների խիտ

լուծույթների հետ՝ առաջացնելով բերիլատներ (օրինակ, Na2 86 ՕH ալկալիների հետ միահալելիս այն առաջացնում է Na2 86Օ2 :

Տաքացնելիս փոխազդում է Օ2 , N 2 , Շ , 5 -ի հետ: Ստացումը: Բերիլիումը ստանում են 86Շl 2 կամ 86F2 վերականգնելով կալցիումով կամ մագնեզիումով 86Շl 2 Շa ՇaՇl 2 86 , կամ 86F2 ն NaF խառնուր-

դի հալույթի ( Na 86F3 ) էլեկտրոլիզից: Քիմիական հատկությունները: սենյակային ջերմ

HՇl (խիտ կամ նոսր) - 86Շl2 Վ H 2 5Օ4 (խիտ) - 865Օ4 HNՕ3 (նոսր) - 86( NՕ3 ) 2

H 2 Օ - 86(ՕH ) 2 կամ 8eՕ Օ 2 - 86Օ Հալոգեններ - 86 Տ, Տe - 8eՏ, 8eՏe

տաքացում

(

F- , Ըl - , 8r - , I - )

Վ N 2 կամ հեղուկ NH 3 - 863 N 2 P - 863 P2 Շ - 862 Շ NaՕH (խիտ) - Na 2 [ 86(ՕH ) 4 | NaՕH հալույթում - Na 2 86Օ2

Կիրառումը: Մեծ կիրառություն ունեն համաձուլվածքները (բերիլիումական բրոնզներ): Օգտագործվում են ինքնաթիռաշինության ն տիեզերագնացության տեխնիկայում: Բերիլիումի բնական միացությունները (բերիլները), խառնուկներով ներկված զանազան գույների թանկարժեք քարեր են. օրինակ` կանաչ զմրուխտները, երկնականաչավուն ծովակները (ակվամարին):

Բերիլիումի օքսիդը՝ 86Օ : t հալման Հ2580 Շ : Ջրում չի լուծվում, լուծվում է թթուներում ն ալկալիների լուծույթներում (ամֆո-

տեր է): Այդ օքսիդին համապատասխանում է ամֆոտեր հիդրօքսիդ` 86 ՕH 2 : Կիրառումը: Օգտագործվում է միջուկային ռեակտորներում: Միջանկյալ նյութ է հանդիսանում բերիլիումային բրոնզներ ստանալիս: Որոշ ռեակցիաների կատալիզատոր է: Օգտագործվում է հրակայուն նյութեր ստանալիս: Բերիլիումի հիդրօքսիդը՝ 86 ՕH

t քայքայման »300 0 Շ :

Ստացումը: Բերիլիումի աղերը ալկալիներով մշակելով: Քիմիական հատկությունները: Ջրում չի լուծվում, լուծվում է թթուների ն ալկալիների լուծույթներում (ամֆոտեր է):

10.4.3. ՄԱԳՆԵԶԻՈՒՄ Երկրի կեղնում պարունակությունը ըստ զանգվածի 2.19 է`,

ծովի ջրում՝ 1.35գ/լ: Ունի երեք կայուն իզոտոպ Mg , Mg , Mg : Բնական հիմնական հանքատեսակներն են. մագնեզիտ MgՇՕ3 դոլոմիտ

MgՇՕ3 ՇaՇՕ3

բիշոֆիտ MgՇl2 6 H 2Օ կառնալիտ ՃՇl MgՇl2 6 H 2Օ կիզերիտ

Mg5Օ4 H 2Օ

կաինիտ

ՃՇl Mg5Օ4 3H 2Օ

շենիտ Ճ 2 5Օ4 Mg5Օ4 6 H 2Օ օլիվին Mg , F6 |5iՕ |

ասբեստ

3MgՕ 2 5iՕ2 2 H 2Օ :

Քլորոֆիլի կարնորագույն բաղադրիչն է: Ստացումը: MgՇl 2 հալույթի ( NaՇl ն ՇaՇl 2 առկայությամբ) էլեկտրոլիզով: MgՇl 2 - Mg Շl 2 : էլեկտրական վառարաններում՝ Շ MgՕ Շ -2000 -- Mg ՇՕ

Ֆիզիկական

հատկությունները:

: Արծաթավուն

մետաղ

է,

t հալման Հ650 Շ , t եռման Հ1095 Շ : Օքսիդացման աստի0

ճանը` +2: Չոր օդում մինչն 350 Շ չի օքսիդանում, քանի

որ պաշտպանված է MgՕ թաղանթով: 600-650 Շ բոցավառվում է: Սառը ջրի հետ, որը չի պարունակում ազատ Օ2 , համարյա չի փոխազդում: Եռացող ջրից դուրս է մղում ջրածին: Հեշտությամբ լուծվում է նոսր թթուներում: Պասիվանում է խիտ H 2 5Օ4 ն HF -ի լուծույթներում: Ալկալիների սառը լուծույթներում չի լուծվում: Տաքացման պայմաններում փոխազդում է H 2 -ի, հալոգենների (խոնավ

Շl 2 -ի հետ` սառը պայմաններում), 5 , N 2 , Շ , P -ի հետ: Քիմիական հատկությունները: սենյակային ջերմ

նոսր թթուներ ( HՇl, H 2 5Օ4 , HNՕ3 ) - MgՇl2 , Mg5Օ4 , Mg(NՕ3 )2

Mg H 2 Օ - Mg (ՕH ) 2 Օ2 - MgՕ հալոգեններ - Mg Վ 5 - Mg5 տաքացում

(

F - , Ըl - , 8r - , I - )

N 2 - Mg 3 N 2 P, 45, 5Ե - Mg 3 P2 , Mg 3 452 , Mg 3 5Ե2

Կիրառումը: Մագնեզիումական համաձուլվածքներ ստանալու, համար, պողպատները լեգիրացնելու համար, մագնեզիումաթերմիայով մետաղներ ստանալու համար:

Մագնեզիումի օքսիդը՝

MgՕ (մագնեզիա), t հալման -2825 0 Շ , ջրում

վատ է լուծվում: Մանրադիսպերս MgՕ -ն օդից կլանում է ջրի գոլորշիներ ն ՇՕ2 , հեշտությամբ փոխազդում է թթուների հետ: Օգտագործվում է մագնեզիտային հրակայուն նյութերի ն մագնեզիալ ցեմենտի արտադրություններում: Վուլկանացնող ագենտ է: Միջոց է ստամոքսահյութի թթվայնությունը իջեցնելու համար: Օգտագործվում է թթուներից թունավորման դեպքում: Ստացումը: Մագնեզիտի, դոլոմիտի, Mg5Օ4 կամ թարմ նստեցված

Mg ՕH 2 - ի , MgՇՕ3 -ի քայքայումից: Կիրառումը: Օգտագործվում է լաբորատոր տիգելների, հրակայուն նյութերի ստացման համար: Մագնեզիումի հիդրօքսիդ՝ Mg ՕH

480 Շ բարձր վեր է ածվում

MgՕ : Ջրում վատ է լուծվում, թույլ հիմք է: Ստացումը:

MgՕ H 2Օ - Mg (ՕH ) 2

Mg 2 H 2Օ - Mg (ՕH ) 2

MgՇl2 Շa (ՕH ) 2 - Mg (ՕH ) 2 ՇaՇl2 Կիրառումը: Օգտագործվում է շաքարների մաքրման համար: Հանդիսանում է ատամի մածուկների բաղադրիչ: Մագնեզիումի քլորիդ՝ MgՇl 2 , t հալման Հ713

Շ,

t քայքայման Հ1370 Շ , լուծվում է ջրում, առաջացնում է հեքսահիդրատ՝ MgՇl 2 6 H 2 Օ : Ստացումը: Շl 2 ն MgՕ փոխազդեցությունից՝ ածխի առկայու0

թյամբ, 800-1000 Շ : Կիրառումը: Օգտագործվում է Mg , MgՕ ն մագնեզային ցեմենտ ստանալու համար:

Մագնեզիումի սուլֆատ՝ Mg5Օ4 , t հալման -1140 Շ , լուծվում է

ջրում (25.29 20 Շ ), առաջացնում է բյուրեղահիդրատներ: Ստացումը: Ծովի ջրից, կիզերիտից, կարնալիտից:

Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես հումք՝ H 2 5Օ4 , MgՕ , ինչպես նան մագնեզիալ ցեմենտ ստանալու համար: Օգտագործվում է մանածագործության մեջ: Լցանյութ է թղթի արտադրությունում: HMg5Օ4 7 H 2 Օ ՝ դառը աղ, լուծողական է: 10.4.4. ԿԱԼՑԻՈՒՄ Երկրի կեղնում պարունակությունը 3.59 է ՝ըստ զանգվածի: Բնության մեջ հանդիպում է վեց կայուն իզոտոպների ձնով (զանգվածային թվերը` 40, 42-44, 46, 48): Սպիտակ արծաթավուն մետաղ է,

t հալման -842 0 Շ , t եռման Հ1495 0 Շ , բնության մեջ ազատ վիճակում չի

հանդիպում: Օքսիդացման աստիճանը` +2: Չոր օդում 300 Շ -ից բարձր օքսիդանում է (ընդհուպ մինչն բոցավառվելը): Խոնավ պայմաններում փոխազդում է օդի (առաջացնելով ՇaՕ ն Շa 3 N 2 ) Շl 2 , 8r2 հետ: Եռանդուն փոխազդում է թթուների մեծամասնության հետ (բացառությամբ խիտ H 2 5Օ4 -ի ն HNՕ3 -ի): Տաքացման պայմաններում փոխազդում է հալոգենների, 5 , H 2 , N 2 Շ , P -ի հետ: Շատ մետաղների դուրս է մղում իրենց սուլֆիսներից, օքսիդներից, հալոգենիդներից: Կարնորագույն հանքատեսակներն են`

ՇaՇՕ3

- կալցիտ (իսլանդական սպաթ), արագոնիտ, հանդիպում է մարմարի, կավիճի, կրաքարի բաղադրության մեջ - անգիդրիտ

Շa5Օ4 Շa5Օ4 2 H 2 Օ ՇaF2 3Շa3 PՕ4 2 Շa F , Շl

- ապատիտ

ՇaՇՕ3 MgՇՕ3

- դոլոմիտ:

- գիպս - ֆլյուորիտ

Հանդիպում է զանազան բաղադրությամբ սիլիկատների մեջ (պլագիոկլազներ):

Ստացումը: 1. ՇaՇl 2 ն ՇaF2 հալույթի էլեկտրոլիզով. 2. Ալյումինաթերմիայով վակուումում 4ՇaՕ 4l - ՇaՕ 4l 2 Օ3 3Շa : Քիմիական հատկությունները: սենյակային ջերմ

օդում - ՇaՕ ն Ըa 3 N 2 H 2 Օ - Շa(ՕH)2 բուռն կերպով F2 - ՇaF2 նոսր թթուների հետ (HՇl, HNՕ3 , H 2 5Օ4 ) - ՇaՇl 2 , Շa(NՕ3 )2 , Շa5Օ4

Շa H 2 - ՇaH 2 Օ2 - ՇaՕ հալոգեններ - Շa

տաքացում

(

F - , Շl - , 8r - , 1 - )

Վ5 - Շa5 N 2 , P, 45, 5Ե - Շa3 N 2 , Շa3 P2 , Շa3 452 , Շa3 5Ե2 , Շ - ՇaՇ2 NH 3 - Շa ( NH 2 ) 2

ՇaH 2

Կիրառումը: Կապարային համաձուլվածքների բաղադրիչ է: Վերականգնիչ է մետաղաթերմիայում: Կալցիումի օքսիդ՝ ՇaՕ , սպիտակ բյուրեղային նյութ է,

t հալման -2630 0 Շ : Ստացումը: Կրաքարի կիզումից վառարաններում (900-1200

Շ )՝

ՇaՇՕ3 - ՇaՕ ՇՕ2

Ստացված տեխնիկական ՇaՕ -ը կոչվում է չհանգած կիր: Փոխազդելով ջրի հետ` առաջանում է հանգած կիր.

ՇaՕ H 2 Օ - Շa (ՕH ) 2 :

Կիրառումը: Չհանգած կիրը շինարարության մեջ օգտագործվում է որպես կապակցող նյութ: Ցեմենտների բաղադրիչ է: Գործածվում է քլորակրի ստացման համար, սոդայի արտադրությունում: Ֆլյուս (հալանյութ) է հանդիսանում դոմնային վառարաններում:

Կալցիումի հիդրօքսիդ՝ Շa ՕH

սպիտակ փոշի

է, t քայքայման -520 Շ , լուծվում է թթուներում, ջրում վատ է լուծվում: Ջրային լուծույթը կոչվում է կրաջուր, սուսպենզիան` կրակաթ: Ուժեղ հիմք է (ամենաէժանը ն տարածվածը տեխնիկայում), օդից կլանում է ՇՕ2 : Ստացումը:

ՇaՕ

չհանգած կիñ

H 2Օ

Շa (ՕH ) 2

(կրի մարում) :

հանգած կիր

Կիրառումը: Օգտագործվում է շինարարությունում` որպես կապակցող նյութ: Գործածվում է շաքարի ն ապակու արտադրությունում: Կիրառվում է ջրի փափկեցման համար, Շa -ի աղերի ստացման համար, հողերի թթվայնությունը չեզոքացնելու համար: Կալցիումի սուլֆատ՝ Շa5Օ4 , t հալման -1450

Շ (քայքայումով),

ջրում վատ է լուծվում: Բնության մեջ հանդիպում է անհիդրիտի ( Շa5Օ4 ) ն գիպսի ( Շa5Օ4 2 H 2 Օ ) ձնով:

ՇaՇl 2 ն Na 2 5Օ4 կամ Ճ 2 5Օ4 միահալումով, Շa ՕH 2 ն H 2 5Օ4 փոխազդեցությունից:

Ստացումը:

Կիրառումը: Գիպսի բովումից ստանում են ալեբաստր`

Շa5Օ4 2 H 2 Օ - Շa5Օ4 0.5 H 2 Օ 1.5 H 2 Օ ,

որը կապակցող նյութ է: Գիպսը օգտագործվում է որպես ֆլյուս, լցանյութ թղթի արտադրությունում, պարարտանյութ՝ մելիորացիայի համար: Օգտագործվում է բժշկության, քանդակագործության մեջ:

Կալցիումի քլորիդ՝ ՇaՇl 2 , t հալման -772 Շ , t եռման -1960 Շ : Լավ լուծվում է ջրում, առաջացնում է հեքսահիդրատ՝ ՇaՇl 2 6 H 2 Օ : Ստացումը: Կրաքարն աղաթթվում լուծումով.

ՇaՇՕ3

2 HՇl - ՇaՇl 2

H 2 Օ ՇՕ2

Կիրառումը: Օգտագործվում է կալցիումի ն դրա միացությունների ստացման համար, գազերի ն հեղուկների չորացման համար: Օգտագործվում է որպես սառցազերծ ագենտ (անտիֆրիզ):

Կալցիումի ֆտորիդ՝ ՇaF2 , t հալման -1419 Շ , t եռման -2530 Շ : Լուծվում է ջրում (16 մգ/լ): Բնության մեջ հանդիպում է ֆլյուորիտ հանքանյութի ձնով: Ստացումը: Ֆլյուորիտի հարստացումով: Գազային HF կամ նրա լուծույթի ( NH 4 F կամ NH 4 HF2 հետ) փոխազդեցությամբ կալցիումի աղերի հետ: Կիրառումը: Կիրառվում է որպես ֆլյուսների բաղադրիչ հատուկ ապակիների, էմալների, կերամիկայի, ցեմենտի արտադրությունում: Կալցիումի նիտրատ՝ Շa NՕ3 2 (կալցիումական սելիտրա, նորվե0

գական սելիտրա), t հալման -560 Շ : Լուծվում է ջրում, առա-

4H 2Օ : Ստացումը: ՇaՇՕ3 լուծելով նոսր HNՕ3 -ում: Շa ՕH 2 սուսպենզիան հագեցնելով նիտրոզային գազերով ( NՕ, Օ2 , N 2 ն H 2 Օ խառնուրդը, որը առաջանում է HNՕ3 արտադրուջացնում է բյուրեղահիդրատ՝ Շa NՕ3

թյունից): Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես ազոտական պարարտանյութ:

Կալցիումի հիդրիդ՝ ՇaH 2 , t հալման -1000 Շ :

Ստացումը: Շa ն H 2 -ի փոխազդեցությունից, 500 Շ -ից բարձր ջերմաստիճանում: Ջրում քայքայվում է` անջատելով H 2 : ՈՒժեղ վերականգնիչ է: Կիրառումը: Կիրառվում է H 2 ն տարբեր հիդրիդների ստացման համար, մաքուր մետաղները ( 7i, 2r ) իրենց օքսիդներից վերականգնելու համար:

Կալցիումի կարբոնատ՝ ՇaՇՕ3 , t քայքայման -900 Շ : Բնության մեջ հանդիպում է կալցիտ, արագոնիտ հանքատեսակների ձնով, որոնք մտնում են մարմարի ն կավճի բաղադրության մեջ: ՇՕ2 -ի առկայությամբ լուծվում է ջրում` առաջացնելով

Շa HՇՕ3 2 ` հիդրոկարբոնատ: Ստացումը: Բնական միացություններից (կավիճ, կրաքար, մարմար): ՇaՇl 2 ն Na 2 ՇՕ3 փոխազդեցությունից լուծույթում:

Կիրառումը: Բնական հանքատեսակները շինանյութեր են: Կրի ստացման հումք են հանդիսանում: Կալցիտի թափանցիկ տարատեսակը (իսլանդական սպաթ) օգտագործվում է օպտիկական բնեռացնող պրիզմա պատրաստելու համար: Սինթետիկ կալցիումի կարբոնատը օգտագործվում է որպես թղթի, ռետինի, ատամի փոշու, կոսմետիկ պատրաստուկների լցանյութ: Կալցիումի կարբիդ՝ ՇaՇ 2 , t հալման -2160

Շ:

Ստացումը: Կրի ն կոքսի կամ անտրացիտի փոխազդեցությունից էլեկտրական վառարանում: Շ ՇaՕ 3Շ -1900 -- ՇaՇ 2

ՇՕ :

Բուռն կերպով փոխազդում է ջրի հետ:

ՇaՇ 2

2 H 2 Օ - Շa (ՕH ) 2

Շ2 H 2 :

Կիրառումը: Օգտագործվում է ացետիլեն ստանալու համար, կալցիումի ցիանամիդ ( ՇaՇN 2 ) ստանալու համար, որն ազոտական պարարտանյութ է, դեֆոլիանտ է, հերբիցիդ է: Կալցիումի հիպոքլորիտ՝ Շa ՇlՕ

, t քայքայման -180

Շ , լուծվում է

ջրում (259 20 Շ ): Պարունակում է 99.29 ակտիվ քլոր (քլորի քանակը, որը անջատվում է աղաթթվի հետ փոխազդելիս): Ուժեղ օքսիդիչ է: Օրգանական նյութերի հետ շփվելիս պայթունավտանգ է: Ստացումը: Կրակաթը` Շa ՕH 2 , քլորացնելով (ստացվում է քլորակիր` ՇaՇl 2 , Շa ՇlՕ

, Շa ՕH

խառնուրդ, որից

անջատում են հիպոքլորիտը): Կրակաթին ( Շa ՕH

NaՇlՕ ավելացնելով: Կիրառումը: Օգտագործվում է թղթի սպիտակեցման համար: Ախտահանիչ է, օգտագործվում է աղբահորերում, արտաքնոցներում` որպես ախտահանիչ:

Կալցիումի ցիանամիդ՝ ՇaՇN 2 , t սուբլ. Հ1150 Շ : Ստացումը: ՇaՇ 2 N 2 ՇaՇN 2 Շ : Ջրային լուծույթներում հիդրոլիզվում է

ՇaՇN 2

3H 2 Օ

2 NH 3

ՇaՇՕ3 :

Նախկինում հիդրոլիզն օգտագործում էին ամոնիակ ստանալու համար:

Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես ազոտական պարարտանյութ, դեֆոլիանտ, հերբիցիդ: Օգտագործվում է ցիանիդների արտադրությունում:

10.4.5. ՍՏՐՈՆՑԻՈՒՄ, ԲԱՐԻՈՒՄ, ՌԱԴԻՈՒՄ ԵՎ

ԴՐԱՆՑ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Տիպիկ հողալկալիական մետաղներ են, նման են կալցիումին: Տարբերվում են ավելի մեծ ակտիվությամբ, բացի այդ ռադիումը ռադիոակտիվ է (օ-քայքայում): Բարիումը համեմատաբար տարածված տարր է, Երկրի կեղնում դրա պարունակությունը -0.059 է: Ստրոնցիումը ավելի հազվադեպ է հանդիպում, իսկ ռադիումը խիստ քիչ է հանդիպում (-10-109): Դրանք սպիտակ - արծաթավուն մետաղներ են, ավելի փափուկ, քան կալցիումը: Բնության մեջ հանդիպում են միայն միացությունների ձնով, ստրոնցիումը` ցելեստինում՝ 5r5Օ4 , ստրոնցիանիտում՝ 5rՇՕ3 ն որոշ սիլիկատային ապարներում, բարիումը` բարիտում ( 8a5Օ4 ), վիտերիտում՝ 8aՇՕ3 , ռադիումը հանդիպում է ուրանի հանքերում՝ որպես դրա ռադիոակտիվ քայքայման արգասիք: Այդ մետաղները ստանում են, ինչպես ն կալցիումը, իրենց աղերի հալույթների էլեկտրոլիզից: Օդում դրանք ավելի եռանդուն են օքսիդանում, քան կալցիումը, քայքայում են ջուրը ն անմիջականորեն միանում են շատ տարրերի հետ: Դրանց օքսիդները` 5rՕ, 8aՕ, RaՕ , նման են ՇaՕ -ին: Հայտնի են պերօքսիդները՝ 5rՕ2 , 5rՕ4 , 8aՕ2 , 8aՕ4 ն այլն: Դրանց հիդրօքսիդները` 5r ՕH 2 , 8a ՕH 2 , Ra ՕH 2 , ավելի ուժեղ են, քան Շa ՕH 2 -ը, ջրում ավելի լավ են լուծվում, ընդ որում նրանց հիմնային հատկությունները ուժեղանում են` 5r ՕH 2 - 8a ՕH 2 : 8a ՕH 2 ջրային լուծույթը կոչվում է բարիտաջուր ն օգտագործվում է լաբորատորիաներում: Դրանց օքսիդները ն հիդրօքսիդները թթուների հետ առաջացնում են աղեր: 8a5Օ4 , 8aՇՕ3 , 5r5Օ4 , 5rՇՕ3 ավելի քիչ լուծելի են, քան

նմանատիպ

կալցիումական աղերը, թթվային աղերը՝ 5r HՇՕ3 2 , 8a HՇՕ3 2 , ինչպես ն Շa HՇՕ3 2 -ը, լուծելի են ջրում:

Ստրոնցիումը ն բարիումը լայն կիրառություն չունեն: Բարիումը, օրինակ, մտնում է որոշ անտիֆրիկցիոն համաձուլվածքների (կա374

պարային բաբիտներ) բաղադրության մեջ: 8a5Օ4 -ը օգտագործվում է որպես սպիտականերկ: 8aՇՕ3 -ը մտնում է պողպատի բաղադրության մեջ` որպես ցեմենտացնող միջոց: 8aՕ2 -ը, որպես ուժեղ օքսիդիչ, օգտագործվում է զանազան նյութերի դաբաղման համար: 5r8r2 -ը օգտագործվում է բժշկությունում, 5rՕ2 -ը, 5r ՇlՕ

2 -ը,

5r NՕ3 2 -ը՝՝

պիրոտեխնիկայում, 5r5Օ4 , 5rՇrՕ 4 -ը՝ ներկանյութերի արտադրությունում:

10.4.6. ՀՈՂԱԼԿԱԼԻԱԿԱՆ ՄԵՏԱՂՆԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

ԵՎ ԿԻՐԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ ԳՅՈՒՂԱՏՆՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆՈՒՄ

Բերիլիումը մշտապես գտնվում է բույսերում ն կենդանիների օրգանիզմներում: Այն հանդիսանում է խառնուկային միկրոտարր (-10-79): Նրա կենսաբանական դերը պարզաբանված չէ: Հայտնի է, որ նրա միացությունները թունահարույց են: Դա բացատրվում է նրանով, որ բերիլիումը ավելի կայուն կոմպլեքսներ է առաջացնում կենսալիգանդների հետ, քան մագնեզիումը, ն ճնշում է շատ ֆերմենտների գործունեությունը, որոնք ակտիվանում են մագնեզիումով` տեղակալելով վերջինիս: Բերիլիումի բարձրակայուն կոմպլեքսները ֆոսֆատային խմբերի հետ ավելի լուծելի են, քան մագնեզիումի ն կալցիումի ֆոսֆատները, հետնաբար բերիլիումը օրգանիզմից դուրս է բերում ֆոսֆատներին, համապատասխանաբար քչանում է կալցիումի քանակը օրգանիզմում: Այսպիսով, բերիլիումի օրգանիզմ թափանցելը հարուցում է «բերիլային ռախիտ» հիվանդությունը: Բերիլիումը ն մագնեզիումը հակադիր են, այսինքն՝ մեկ տարրի ավելացումը բերում է մյուսի արտամղմանը: Այդ պատճառով բերիլիումի աղերով թունավորվելիս օրգանիզմ են մտցնում մագնեզիումի աղերի ավելցուկ: Մագնեզիումը ն կալցիումը հանդիսանում են կենսամակրոտարրեր: Դրանց ֆիզիոլոգիական դերը պայմանավորված է զանազան կենսալիգանդների հետ կոմպլեքսագոյացման ընդունակությամբ: Մագնեզիումի կոմպլեքս միացությունները կենսական հսկայական դեր են խաղում բուսական ն կենդանական օրգանիզմների համար: Ըստ կայունության՝ միջին ն լաբիլ կոորդինացիոն կապերը թույլ են տա2

լիս Mg ն Շa կատիոններին փոփոխելու Օ - ն N - դոնորային խմբերի տարածական դասավորությունը կենսալիգանդներում ն դրա հետնանքով վերածելու այդ նյութերին մի վիճակից մյուսին: Այսպես ակտիվացվում ն ապաակտիվացվում են շատ ֆերմենտներ:

Կալցիումի ն մագնեզիումի անտագոնիզմը (հակադրությունը ) դրսնորվում է նրանում, որ մագնեզիումը հանդիսանում է ներբջջային

կատիոնի կոնցետրակատիոն, իսկ կալցիումը` արտաբջջային: Mg ցիան, ի հաշիվ մեմբրանի ընտրողական գործունեության, բջջի ներսում

զգալիորեն բարձր է, քան նրանից դուրս, ն հակառակը՝ Շa կոնցենտրացիան բջջի ներսում 1000 անգամ ավելի փոքր է, քան դրսում: Օրգանիզմներում մագնեզիումի երկարատն ներմուծումը բերում է կալցիումի դուրս մղմանը ոսկրային հյուսվածքներից ն սպիտակուցներից: Մագնեզիումի ն կալցիումի իոնների համագործումը նկատվում է որոշ ֆերմենտների ակտիվացման գործընթացում, սակայն մեծամա2

սամբ Mg -ը հանդիսանում է ներբջջային ֆերմենտների ակտիվատոր, իսկ կալցիումի իոնը` արտաբջջային: Մագնեզիումը հայտնի է որպես կինազա-ֆերմենտների ակտիվատոր, որոնք կապված են ֆոսֆատների փոխարկումների հետ: Հողում մագնեզիումի պակասորդը բերում է բույսերի էնդեմիկ

արդյունավետորեն հիվանդությանը` քլորոզին: Բացի այդ՝ Mg կայունացնում է ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրը: Բույսերի կենսաքիմիայում առանձնակի դեր է խաղում մագնեզիումի կոմպլեքս միացությունը` քլորոֆիլը, որը ֆոտոսինթեզի գործընթացում կարնորագույն դեր է խաղում: ԱՏՖ-ի հիդրոլիզը, որի հետնանքով առաջանում է հիդրոֆոս2-

ֆատ իոն՝ HPՕ4

ն անջատվում է մեծ քանակի էներգիա, ընթանում է

-ի առկայությամբ: Կալցիումի իոնների կոնցենտրացիայի ժամանակավոր ավելացումը ներբջջային լուծույթում խթանում է մի շարք ֆիզիոլոգիական գործընթացներ` մկանաթելերի կծկումները, նյարդային իմպուլսների փոխանցումը մեկ նեյրոնից մյուսին, արյան մակարդումը, հորմոնների առաջանալը: Անհրաժեշտ է նշել, որ բջջում կալցիումի իոնի կոնցենտրացիայի երկարատն ավելացումը կբերեր բջջի մահացմանը,

քանի որ Շa իոնը բջջի ֆոսֆատ իոնների հետ առաջացնում է անլուծելի բյուրեղային հիդրոքսիլապատիտ` Շa10 ( PՕ4 ) 6 (ՕH ) 2 : Կալցիումի դժվարալուծ միացությունները կարնոր դեր են խաղում կենդանիների ն բույսերի օրգանիզմներում` որպես կառուցվածքային նյութ: Հիդրոքսիլապատիտի մանրագույն բյուրեղները ողնաշարավոր կենդանիների կմախքի ն ատամների մասն են կազմում: Բույսերի բջիջների պատերի, կակղամորթների զրահավահանակների, ձվերի կեղնների բաղադրության մեջ մտնում է ՇaՇՕ3 :

Ստրոնցիում ն բարիում: Հանդիսանում են խառնուկային միկրոտարրեր: Հողերը պարունակում են 2ն10-39 5r ն 5ն10-29 8a : Այդ տարրերի միջին պարունակությունը կենդանի օրգանիզմներում` 5r 2ն10-39, 8a 3ն10-39: Կենդանի օրգանիզմներում ստրոնցիումը կուտակվում է ոսկրային հյուսվածքներում՝ տեղակալելով Շa : Ստրոնցիումի ավելացումը բերում է ոսկորների դյուրաբեկությանը («ստրոնցիումական ռախիտ»): Բացի այդ՝ օրգանիզմներում ստրոնցիումի ավելցուկը բերում է ցինկի տեղակալմանը սպիտակուցների միացություններում` ուժեղացնելով ազոտի, ծծմբի ն ֆոսֆորի պաթոլոգիկ արտամղումը: Բարիումի միացությունները թունահարույց են, բացի խիստ դժվարալուծ 8a5Օ4 -ից: Բարիում իոնի թունահարույցությունը արտահայտվում է նրանում, որ այն առաջացնում է դժվարալուծ բարիումի ֆոսֆատ` 8a3 PՕ4 2 ոսկրային հյուսվածքներում, նյարդային բջիջներում ն ուղեղային նյութերում: Միննույն ժամանակ պետք է նշել, որ որոշ ֆերմենտների ակտիվացման գործընթացում բարիումի ն ստրոնցիումի իոնները հանդիսանում են կալցիումի սիներգիստներ: Կալցիումի ն մագնեզիումի պարունակությունը բնահողերում (համապատասխանաբար 1.379 ն 0.639 ըստ զանգվածի) լիովին բավարարում է բույսերի ֆիզիոլոգիական պահանջները: Հողերը հազվա2

դեպ են կարիք ունենում Շa ն Mg կատիոնների պարունակության ավելացման: Այնուամենայնիվ մագնեզիումի ն կալցիումի միացությունները օգտագործվում են բնահողերի քիմիական մելիորացիայի համար: Մելիորացիայի նպատակն է բնահողերի ավելցուկային թթվայնության վերացումը կրամշակումով (մշակում կրաքարով) ն ավելցուկային հիմնայնության վերացումը գիպսացման միջոցով: Կրամշակումը հիմնված է ՇaՇՕ3 փոխազդեցության հետ հողի կլանող կոմպլեքսի (ՀԿԿ) H

ՀԿԿ 2 H Գիպսացումը

կատիոնի հետ՝

ՇaՇՕ3 -ՀԿԿՇa 2

կատարվում

H 2 Օ ՇՕ2 : հողաշերտերը

գիպսով՝

Շa5Օ4 2 H 2 Օ մշակելով: Ի հաշիվ վերջինիս որոշ լուծելիության (0.002մոլ/լ) ընթանում է հետնյալ ռեակցիան.

ՀԿԿ 2 Na

Շa 2

5Օ42- ՀԿԿՇa 2

2 Na

5Օ42- :

Լավ լուծվող նատրիումի սուլֆատը հողաշերտերից լվանալով մաքրում են:

ԳԼՈՒԽ 11. p -ՏԱՐՐԵՐ

11.1. p -ՏԱՐՐԵՐԻ ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

p -տարրերի թվին են պատկանում Դ.Ի.Մենդելենի պարբերական աղյուսակի |||Ա-Մ|||Ա (գլխավոր) ենթախմբերի տարրերը (30 տարր): ||| Ա ենթախմբի տարրերի մոտ ի հայտ է գալիս առաջին p էլեկտրոնը, մյուս ենթախմբերում |ՄԱ-Մ|||Ա աստիճանաբար լրացվում է p -ենթամակարդակը մինչն 6 էլեկտրոն: Արտաքին էլեկտրոնային

թաղանթների ընդհանուր բանաձնն է ո5 ոp , որտեղ a Հ1-6: Պարբերություններում ձախից աջ p -տարրերի ատոմների ն իոնների շառավիղները փոքրանում են, իոնացման պոտենցիալը, էլեկտրոնային խնամակցությունը ն էլեկտրաբացասականությունը մեծանում են: Պարզ նյութերի օքսիդիչ ընդունակությունը ն ոչ մետաղական հատկությունները աճում են: Ենթախմբերում վերից վար ատոմների ն նույնատեսակ իոնների չափսերը մեծանում են, որին զուգընթաց փոքրանում են իոնացման պոտենցիալը, էլեկտրոնային խնամակցությունը, էլեկտրաբացասականությունը, թուլանում են ոչ մետաղական հատկությունները: Երկրորդ պարբերության ք-տարրերը ( 8, Շ , N , Օ, F ) կտրուկ կերպով տարբերվում են մյուս պարբերությունների նույնատեսակ տարրերից: Դա բացատրվում է նրանով, որ սկսած երրորդ պարբերությունից՝ հնարավորություն է ստեղծվում օգտագործելու ազատ d ենթամակարդակները, որոնց վրա կարող են տեղափոխվել p -ենթամակարդակի էլեկտրոնները: Չորրորդ պարբերության տարրերը ( Օa, Օ6, 45, 56, 8r ) ունեն լրացված 3 d ենթամակարդակներ, որը պայմանավորում է դրանց որոշ հատկությունների տարբերությունը երրորդ պարբերության նույնատեսակ տարրերից: Վեցերորդ պարբերության տարրերի մոտ առավելաչափ կերպով լրացված է 4 f ենթամակարդակը, որի պատճաով դրանց հատկությունները տարբերվում են հինգերորդ պարբերության նույնատիպ տարրերից: p -տարրերի մոտ պարբերություններում ձախից աջ թուլանում է դրական լիցքավորված իոնների առաջացման ընդունակությունը ն ընդհակառակը` ուժեղանում է բացասական իոնների առաջացման հնարավորությունը:

Երկրորդ պարբերության տարրերը ( N , Օ, F ) ընդունակ են առաջացնելու ջրածնական կապեր, մյուս պարբերությունների p -տարրերը այդպիսի հատկություն չունեն, բացի ծծմբից, որի մոտ ջրածնական կապը թույլ է արտահայտված: Ենթախմբերում կարգաթվի աճմանը զուգընթաց տարրերի առավելագույն դրական օքսիդացման աստիճաններով միացությունների կայունությունը նվազում է, իսկ ավելի ցածր օքսիդացման աստիճաններով միացությունների կայունությունը՝ մեծանում: Այսպես, օրինակ, ածխածնի կայուն միացություններում դրա օքսիդացման աստիճանը +4 է, մինչդեռ կապարինը` +2, ալյումինինը` +3, իսկ թալիումինը՝ +1: p -տարրերի կատիոնները, 5-տարրերի հետ համեմատած, ունեն ավելի արտահայտված բնեռացնող հատկություն, որը պայմանավորված է միջուկի լիցքի աճմամբ ն շառավղի փոքրացմամբ: Բարձր բնեռացնող ընդունակության պատճառով կովալենտ կապով բազմաթիվ միացություններ ջրում անլուծելի են (հիդրօքսիդներ, ֆոսֆատներ, սուլֆիդներ): Նրանց աղերը ուժեղ թթուների անիոնների հետ ջրում լուծելի են (բացի PԵՇl 2 ): p -տարրերի կատիոնները ջրային լուծույթներում անգույն են, սակայն ուժեղ բնեռացնող ընդունակության շնորհիվ որոշ դեպքերում առաջացնում են գունավոր միացություններ մի շարք անգույն անիոնների հետ (սուֆիդներ, յոդիդներ): p -տարրերի աղերը հիդրոլիզվում են ըստ կատիոնի, հիդրոլիզի աստիճանը մեծանում է տարրի օքսիդացման աստիճանի նվազմանը զուգընթաց: p տարրերի կատիոնները ընդունակ են առաջացնելու կոմպլեքս միացություններ ի հաշիվ ազատ p -օրբիտալների ն բարձր բնեռացնող ընդունակության: Դրանք կոմպլեքս միացություններ են առաջացնում ինչպես անօրգանական (յոդիդ, բրոմիդ, քլորիդ իոններ), այնպես էլ օրգանական լիգանդների հետ: Ենթախմբերում վերից վար կոմպլեքսագոյացման ընդունակությունը մեծանում է, նույն ուղղությամբ աճում են նան նրանց կոորդինացիոն թվերը: Այսպես, եթե երկրորդ պարբերության p -տարրերը կոմպլեքս միացություններում ցուցաբերում են 2, 3, 4 կոորդինացիոն թվեր, ապա մյուս պարբերությունների p -տարրերի մոտ այն կարող է լինել նան 5, 6, 7, 8 ն նույնիսկ 12: Փոփոխական վալենտականության հնարավորությունը կանխորոշում է ք-տարրերի ընդունակությունը հեշտությամբ մտնելու օքսիդա վերականգնման ռեակցիաների մեջ: Ամֆոտերության պատճառով p -տարրերը կատիոնների ձնով հանդես են գալիս թթվային միջավայրում, մինչդեռ հիմնային միջավայրում դրանք գոյություն ունեն թթվածնավոր թթուների անիոնների ձնով:

Ըստ օքսիդա - վերականգնման հատկությունների՝ անիոնները բաժանվում են օքսիդիչների, որոնցում p -տարրը ունի բարձրագույն օքսի-

դացման աստիճան ( NՕ3 ), վերականգնիչների` ցածրագույն օքսիդաց-

ման աստիճանով ( Շl , 8r , 5

) ն անիոնների, որոնք չեն ցուցաբե2-

րում վերօքս հատկություններ ( ՇՕ3 , PՕ 4 , ՏՕ 4 ): Ծծմբական թթուն խիտ վիճակում կարող է ցուցաբերել օքսիդիչ

հատկություններ: Որոշ անիոնների ( 5Օ3 , NՕ2 ) վերօքս հատկությունները կախված են ռեակցիայի կատարման պայմաններից ն կարող են փոխվել: p -տարրերի մեծամասնությունը առաջացնում է թթվածնավոր թթուներ, միայն Մ|Ա ն Մ||Ա ենթախմբերի տարրերը կարող են առաջացնել ջրածնական միացություններ ( HF , HՇl , H1 , H 2 5 ն այլն), որոնց ջրային լուծույթները անթթվածնավոր թթուներ են: Պարզ անիոններ առաջացնելու բարձր ընդունակություն ունեն Դ. Ի. Մենդելենի աղյուսակի վերին աջ անկյունում գտնվող ք-տարրերը: Բոլոր p -տարրերը, առանձնապես երկրորդ ն երրորդ պարբերության տարրերը ( Շ , N , P, Օ, 5 , 5i, Շl ), առաջացնում են բազմաթիվ միացություններ ինչպես միմյանց, այնպես էլ 5, d ն f -տարրերի հետ: Երկրի վրա գտնվող միացությունները գերազանցապես p -տարրերի միացություններ են: p -տարրերի ուսումնասիրությունը առանձնապես կարնոր է, քանի որ դրանցից հինգը` Շ , N , P, Օ, 5 , հանդիսանում են օրգանածին տարրեր, իսկ մյուսներից F , Շl , 1 -ը անփոխարինելի միկրոտարրեր են:

11.2. ||| Ա ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԸ

Պարբերական համակարգի ||| Ա ենթախմբում գտնվում են բորը, ալյումինը, գալիումը, ինդիումը ն թալիումը: Բորն անփոխարինելի կենսածին տարր է: Ալյումինը առաջացնում է բազմաթիվ հանքատեսակներ (միներալներ), որոնք որոշում են հողերի փոխանակային ն կառուցվածքային հատկանիշները: Ի տարբերություն միչն այժմ քննարկված | Ա ն || Ա ենթախբերի՝ ||| Ա ենթախբում մետաղներից բացի ( 4l , Օa, 1ո ն 7l ) գտնվում է նան

8 ոչ մետաղը:

Դրանց էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները հետնյալն են`

15 2 25 2 2ք1

[He|25 2 2ք1

Ճl 15 2 25 2 2ք 6 35 2 3ք1

[Ne|35 2 3ք1

Օa

[Ճr|3d10 4 5 2 4 p 1

Iո

[Kr|4d10 55 2 5 p 1

[2e|44 14 5d 10 6 5 2 6 p 1

Նորմալ, չգրգռված վիճակում նշված տարրերը պետք է ցուցաբերեն +1 օքսիդացման աստիճան, սակայն այդ միացությունները անկայուն են: Կայուն միացություններում դրանք ցուցաբերում են +3 օքսիդացման աստիճան, միայն թալիումի համար է բնորոշ +1 օքսիդացման ասիճանը: Բնական ալյումինը մոնոիզոտոպ տարր է, մնացած բոլոր տարրերը բնության մեջ հանդիպում են երկու կայուն իզոտոպների ձնով: Երկրի կեղնում իր պարունակությամբ առանձնանում է ալյումինը, որը տարածվածությամբ երրորդն է բոլոր տարրերից (թթվածնից ն սիլիցիումից հետո), իսկ մետաղներից առաջինն է: Ալյումինը մտնում է երկրի կեղնում ամենատարածված հանքատեսակների, ալյումասիլիկատների բաղադրության մեջ: Բորը ցուցաբերում է ինչպես օքսիդիչ, այնպես էլ վերականգնիչ հատկություններ, մինչդեռ ||| Ա ենթախմբի մյուս տարրերը ցուցաբերում են միայն վերականգնիչ հատկություններ: Բորը կատիոններ չի առաջացնում: Սովորաբար բորը առաջացնում է երեք կովալենտ կապեր` օգտագործելով 5p

հիբրիդացված օրբիտալներ, որոնք հարթու-

թյան մեջ տեղաբաշխված են 1205 անկյան տակ: 82 3 տիպի միացու381

թյունները կոորդինացիոնապես չհագեցած են ն հանդիսանում են Լյուսի ուժեղ թթուներ: Բորը իր հատկություններով ավելի շատ նման է սիլիցիումին, քան իր ենթախմբի մյուս տարրերին (անկյունագծային նմանություն պարբերական աղյուսակում): ||| Ա ենթախմբի տարրերը առաջացնում են 2 3 բաղադրությամբ օքսիդներ` 82 Օ3 -ը թթվային օքսիդ է, 4l 2 Օ3 -ը, Օa 2 Օ3 -ը ն

1ո2 Օ3 -ը՝ ամֆոտեր, իսկ 7l 2 Օ3 -ը՝ հիմնային: Ալկալիներում 82 Օ3 -ը, 4l 2 Օ3 -ը ն Օa 2 Օ3 -ը լուծվում են հեշտությամբ, 1ո2 Օ3 -ը` դժվարությամբ, իսկ 7l 2 Օ3 -ը չի լուծվում: 82 Օ3 -ին համապատասխանում է թույլ թթու՝ H 3 8Օ3 : Մյուս տարրերի հիդրօքսիդներից 4l ՕH 3 -ը, Օa ՕH 3 -ը ն 1ո ՕH 3 -ը ամֆոտեր են, իսկ 7l ՕH 3 -ը ցուցաբերում է հիմնային հատկություններ: Գալիումը, ինդիումը ն թալիումը ցրված տարրեր են, բնության մեջ ազատ վիճակում չեն հանդիպում: Դրանք ստանում են քլորիդների հալույթների էլեկտրոլիզով: Ազատ վիճակում դյուրահալ սպիտակաարծաթավուն մետաղներ են: Ջրի հետ Օa, 1ո ն 7l մետաղները չեն փոխազդում, բայց լուծվում են թթուներում ( HՇl , HNՕ3 , H 2 5Օ4 ), ընդ որում առաջաց3

նում են Օa , 1ո ն 7l իոններ: Այդ մետաղների 2 3 օքսիդները ջրում չեն լուծվում, բայց լուծվում են թթուներում` առաջացնելով համապատասխան աղեր: Սակայն թալիումի (|) օքսիդը՝ 7l 2 Օ -ն, ջրի հետ փոխազդելով առաջացնում է ալկալի, որը NaՕH -ի նման ուժեղ հիմք է: Գալիումի ն ինդիումի աղերը (+3 օքսիդացման աստիճանով) բավականին տարածված են: Նրանց քլորիդները, նիտրատները ն սուլֆատները ջրում լուծելի են, հիդրոլիզվում են ամոնիումի աղերից ավելի ուժեղ: Թալիումի առանձնահատկությունն այն է, որ առաջացնում է երկու շարքի աղեր՝ +1 ն +3 օքսիդացման աստիճաններով, որոնցից առաջինները ավելի կայուն են: Գալիումը ն ինդիումը լայնորեն օգտագործվում են այլ մետաղների հետ համաձուլվածքներ ստանալու համար: Դրանց քլորիդները օրգանական սինթեզում օգտագործվում են որպես կատալիզատորներ: Ինդիումի ն թալիումի բոլոր միացությունները թունահարույց են:

11.2.1. ԲՈՐ Բնության մեջ հանդիպում է երկու կայուն իզոտոպների ձնով՝

8 ն

8 : Երկրի կեղնում պարունակությունը 5ն10-39 է՝ ըստ զանգ-

վածի: Կարնորագույն հանքատեսակներն են. Բորաքսը՝ Կերնիտը՝ Աշարիտը՝ Սասոլինը՝

Na 2 8 4 Օ7 10 H 2 Օ Na 2 84 Օ7 4 H 2 Օ MgH8Օ3 H 3 8Օ3

Ստացումը: 1.Մետաղաջերմային եղանակով՝

82 Օ3

3Mg - 2 8 3MgՕ :

2. 8Շl 3 -ը ջրածնով վերականգնելով՝

2 8Շl 3

3H 2 - 2 8 6 HՇl :

3. Na8F4 -ի հալույթի էլեկտրոլիզով: Մուգ շագանակագույն ոչ մետաղ է: t հալման Հ2075

Շ , t եռման Հ

3700 Շ : Միացություններում ցուցաբերում է +3 օքսիդացման աստիճան:

Քիմիական հատկությունները Օդում այրվում է` առաջացնելով 82 Օ3 : Նոսր թթուներում չի լուծվում: Օքսիդանում է խիտ ազոտական թթվում.

8 3HNՕ3

H 3 8Օ3

3 NՕ2 :

Լուծվում է ալկալիների խիտ լուծույթներում` առաջացնելով մետաբորատներ. 2 8 2 ՃՕH 2 H 2 Օ 2 Ճ8Օ2 3H 2 : Շիկացած բորը դանդաղ փոխազդում է ջրային գոլորշիների հետ` 2 8 6 H 2 Օ H 3 8Օ3 3H 2 : Տաքացնելիս միանում է հալոգենների հետ` առաջացնելով 8 3 , որոնք հեշտությամբ հիդրոլիզվում են.

3 H 2 Օ 3H H 3 8Օ3 : Տաքացնելիս միանում է 5i -ի հետ` առաջացնելով 82 5i3 , իսկ

t »900 0 Շ -ում՝ N 2 -ի հետ` առաջացնելով 8N : Մետաղների

հետ

միահալելիս

առաջացնում

բաղադրությամբ բորիդներ, օրինակ, Mg 3 82 : Կիրառումը: Չժանգոտվող ն հրակայուն համաձուլվածքների բաղադրիչ է: Օգտագործվում է պողպատների մակերնույթներիների բորացման համար, դրանց մեխանիկական ն կոռոզիոն հատկությունները լավացնելու նպատակով: Բորի օքսիդը՝

82 Օ3 , ապակենման նյութ է, t հալման Հ450 0 Շ ,

t եռման Հ 1500 0 Շ :

Ստացումը: 1. Բորի այրումով 700 Շ -ում՝

4 8 3Օ2

2 82 Օ3 :

2. Բորաթթվի քայքայելով՝

2 H 3 8Օ3

82 Օ3

3H 2 Օ :

Օդում հիդրատացվում է` առաջացնելով H 3 8Օ3 : Թթվային օքսիդ է: Լուծվում է ջրում ն ալկալիներում.

82 Օ3

6 ՃՕH - 2 Ճ 3 8Օ3

3H 2 Օ :

Կիրառումը: Օգտագործվում է բորի, հատուկ ապակիների, կերամիկայի, ջնարակների (էմալների), մետաղների բորատների ստացման համար: Բորաթթու՝ H 3 8Օ3 (օրթոբորաթթու): Լուծվում է ջրում (2.66 9

0 Շ , 4.9 9 20 Շ , 39.7 9 100 Շ ): Բնության մեջ հանդիպում է ստորերկրյա տաք ջրերում: Շատ թույլ թթու

է:70 Շ -իզ բարձր տաքացման պայմաններում կորցնում է ջուր` առաջացնելով մետաբորաթթու H8Օ2 , այնուհետն՝

82 Օ3 :Ալկալիների հետ փոխազդելիս առաջացնում է տետրաբորատներ.

4 H 3 8Օ3 2 NaՕH Na 2 84 Օ7 7 H 2 Օ : Ստացումը: Na 2 84 Օ7 2 HՇl 5 H 2 Օ - 4 H 3 8Օ3 2 NaՇl :

Կիրառումը: Օգտագործվում է հատուկ ապակիներ, ցեմենտներ, խածանյութեր (ֆլյուսներ) ստանալու համար: Ախատահանիչ նյութ է: Բորանները (բորի հիդրիդները) 8ո H ո բաղադրությամբ միացություններ են, որտեղ ո Հ 2-20, իսկ ո-ը հավասար է ո+4 կամ ո+6 : Օրինակ 82 H 6 (դիբորան), 84 H 10 (տետրաբորան),

810 H 14 (դեկաբորան), 820 H 26 (էյկոզաբորան) ն այլն, որոնք համապատասխանում են 8ո H ո 4 ն 8ո H ո 6 ընդհանուր բանաձներին: Ստացումը: Դիբորանը ստանում են.

1.4 8Շl3

3Li4lH 4 - 2 82 H 6

2.2 88r3

9 H 2 - 2 82 H 6

3.Mg 3 82

6 HՇl - 82 H 6

3L14lՇl 4 ,

6 H8r , 3MgՇl 2 :

Մյուս բորանները ստանում են դիբորանի պիրոլիզով: Բորանները գազային նյութեր են՝ տհաճ հոտով, թունահարույց են: Դրանք քայքայվում են ջրի ազդեցությունից. 82 H 6 6 H 2 Օ 2 H 3 8Օ3 6 H 2 : Ցածրագույն բորանները օդում ինքնաբոցավառվում են: Կիրառումը: Բարձր ջերմատվությունը ն այրման մեծ արագությունը հետաքրքրություն են ներկայացնում օդագնացության համար՝ որպես վառելանյութ: Պողպատների տաքացումը բորանների մթնոլորտում հանգեցնում է դրանց մակերնույթի բորացմանը, որը բերում է կարծրության ն կոռոզիոն ընդունակության բարձրացմանը: Բորիդներ: Բորի միացություններն են մետաղների հետ: Հայտնի են բոլոր մետաղների համար, բացի ոչ անցումային |-|Մ խմբերի (բացառությամբ 2ո ) մետաղների: Բաղադրությունը խիստ տարբեր է լինում` M 3 8, M 2 8, M8, M 3 84 (ցածրագույն բորիդներ): Ստացումը: 1. Բորի ն մետաղների միահալումով վակուումում կամ վերականգնիչ միջավայրում: 2. Մետաղների օքսիդները բորով վերականգնելիս՝ ածխածնի կամ բորի կարբիդի առկայությամբ: 3. Մետաղների ցնդող միացությունների փոխազդեցությամբ բորի հետ՝ H 2 միջավայրում: 4. Հալույթների էլեկտրոլիզով:

Կիրառումը: Առավելապես օգտագործվում են դիբորիդները՝ M82 ն հեքսաբորիդները՝ M86 : Հանդիսանում են կարծր համաձուլվածքների բաղադրիչներ: Օգտագործվում են հրակայուն նյութերի արտադրությունում, հղկող նյութեր են: Բորատներ: Բորաթթվի (մետա- H8Օ2 ն օրթո- H 3 8Օ3 ) աղերն են: Ալկալիական մետաղների համար բնորոշ են

M8Օ2 , M 2 84 Օ7 , երկվալենտ մետաղների համար՝ M82 Օ4 , եռավալենտների համար` M8Օ3 : Ստացումը: H 3 8Օ3 կամ 82 Օ3 փոխազդեցությամբ մետաղների օքսիդների, հիդրօքսիդների, կարբոնատների հետ: Առավելապես տարածված աղը` նատրիումի տետրաբորատը ստանում են հետնյալ ռեակցիայով՝

4 H 3 8Օ3

2 NaՕH

Na 2 84 Օ7

7H 2Օ

Ալկալիական մետաղների տետրաբորատները ջրում լուծվում են, բայց հեշտությամբ հիդրոլիզվում են` հաղորդելով լուծույթին ուժեղ հիմնայնություն.

Na 2 84 Օ7

7H 2Օ

2 NaՕH

4 H 3 8Օ3

Կիրառումը: Օգտագործվáւմ է որպես ապակիների, ջնարակների, էմալների, կերամիկայի, ֆլյուսների բաղադրիչներ, ներկանյութեր, պարարտանյութերի միկրոհավելումներ, հականեխիչներ, ֆունգիցիդներ: Բորային պարարտանյութեր: Միկրոպարարտանյութեր են, առավելապես օգտագործվում են H 3 8Օ3 (17.3 9), հասարակ ն կրկնակի բորային սուպերֆոսֆատները, որոնք ստացվում են H 3 8Օ3 -ը խառնելով համապատասխան միկրոպարարտանյութերի հետ (պարունակում են

8 ն P2 Օ5 , հասա-

րակը` 0.2 ն 19.5 9, կրկնակին` համապատասխանաբար 0.43 ն 43 9), բորամագնեզիումային պարարտանյութեր ( H 3 8Օ3

MgՕ ):

11.2.2. ԱԼՅՈՒՄԻՆ

Բնության մեջ հանդիպում է մեկ կայուն իզոտոպով 4l : Երկրի կեղնում պարունակությունն ըստ զանգվածի 8.8 9 է: Տարածվածությամբ զիջում է միայն թթվածնին ն սիլիցիումին: Բնության մեջ ազատ վիճակում չի հանդիպում: Կարնորագույն բնական միացություններն են.

4l 2 Օ3 ոH 2 Օ 4l 2 Օ3 Na 3 [ 4lF6 | 4lՕՕH 4l (ՕH )3 Ճ 2 5Օ4 4l 2 ( 5Օ4 ) 3 4l 2 Օ3 6 H 2 Օ Na 2 Օ 4l 2 Օ3 25iՕ2 4l 2 Օ3 25iՕ 2 2 H 2 Օ

Բոքսիտները՝ Կորունդը՝ Կրիոլիտը՝ Բյոմիտը՝ Հիդրարգիլիտը՝ Ալունիտը՝ Նեֆելինը՝

Կաոլինը՝ Ալյումինը մտնում է նան զանազան դաշտային սպաթների բաղադրության մեջ, օրինակ՝ Օրթոկլազի՝ Ալբիտի՝ Անորտիտի՝

Ճ [ 4l5i3 Օ8 | , Na[ 4l5i3 Օ8 | , Շa[ 4l 2 5i 2 Օ8 | :

Ճ - 4l 3ՃՇl 2. 4l 2 Օ3 , Na 3 [ 4lF6 |, ԸaF2 հալույթի էլեկտրոլիզով:

Ստացումը: 1. 4lՇl 3

Քիմիական հատկությունները: Ալյումինը սպիտակ - արծաթավուն մետաղ է, t հալման -660.4

Շ , t եռման - 2500 0 Շ :

Հատուկ է +3 օքսիդացման աստիճանը: Օդում պատվում է 4l 2 Օ3 թաղանթով, որը նրան պահպանում է հետագա օքսիդացումից: Եթե վերացվի օքսիդային թաղանթը, ապա այն սովորական պայմաններում եռանդուն փոխազդում է ջրի հետ.

2 4l 6 H 2 Օ - 2 4l (ՕH ) 3

3H 2 :

սենյակային ջերմ

նոսր թթուների մեջ լուծվում է - 4lՇl3 , 4l(NՕ3 )3 , 4l2(5Օ4 )3 H 2 5Օ4 ն HNՕ3 պասիվացնում են խիտ Վ ալկալիները լուծում են -

- Na[ 4l (ՕH ) 4 | կամ Na 3 [ 4l (ՕH ) 6 |, Na|H ՕH

H 2Օ

4l օդում - 4l2Օ3 , 4lN Օ 2 - 4l2Օ3 H 2Օ - 4l2Օ3

շիկացում, տաքացում

ՎՀալոգեններ - 4l Տ - Ճl 2 5 3

(

F, Շl, 8r, 1)

N 2 - 4lN Շ - 4l4Շ3

Խիտ ազոտական թթուն պասիվացնում է ալյումինին: Ալյումինը հեշտությամբ լուծվում է ալկալիներում, նոսր թթուներում: Ալյումինի հիդրօքսիդը (ինչպես ն 4l 2 Օ3 ) ամֆոտեր է` թթուների հետ փոխազդե-

լիս առաջացնում է աղեր, որոնք պարունակում են 4l H 2 Օ6

հիդ-

րատացված իոններ, իսկ ալկալիների լուծույթների հետ փոխազդելիս առաջացնում է

|4l ՕH 4 |- , |4l ՕH

H 2Օ

կամ

|4l ՕH 6 |3-

իոններ: Ալկալիների հետ միահալելիս առաջացնում է մետաալյումինատներ ( Na4lՕ2 , Ճ4lՕ2 ): Կիրառումը: Օգտագործվում է թեթն համաձուլվածքներ ստանալու համար (դյուրալյումին ն այլն): Օգտագործվում է նավաշինարությունում, ինքնաթիռաշինությունում, էլեկտրատեխնիկայում, մետալուրգիայում՝ մետաղներին իրենց օքսիդներից վերականգնելու համար (ալյումինաթերմիա): Ալյումինաթերմիան մետաղների ն համաձուլվածքների, ինչպես նան որոշ ոչ մետաղների ստացման եղանակ է նրանց Օ - 4l 2 Օ3 : Թթվածնի միացումը օքսիդներից` 4l ալյումինի հետ ընթանում է ջերմության ավելի մեծ քանակի անջատումով, քան բազմաթիվ այլ մետաղների միացումը թթվածնի հետ: Երբ ալյումինը մետաղի օքսիդից խլում է թթվածինը, անջատվում է ջերմության քանակների այդ տարբերությունը, որի հետնանքով բարձրանում է խառնուր388

դի ջերմաստիճանը (երբեմն մինչն 3000 Շ ) ն վերականգնված մետաղը ստացվում է հալված վիճակում: Դա հնարավորություն է տալիս ալյումինաթերմիան օգտագործելու պողպատյա իրերը զոդելու համար (օգտագործելով թերմիտ` 4l

F62 Օ3 կամ F63 Օ4 ): Ալյումինաթերմիան

սկսելու համար ալյումինի ն մետաղի օքսիդի փոշեհատիկների խառնուրդը նախօրոք տաքացնում են կամ հրկիզող խառնուրդների (օրինակ` 4l 8aՕ2 ) բռնկում են կատարում: Ալյումինաթերմիան օգտագործվում է տիտանի, նիոբիումի, ցիրկոնիումի, բորի, ինչպես նան որոշ համաձուլվածքների ստացման համար:

Ալյումինի օքսիդ՝ 4l 2 Օ3 (կավահող): Գոյություն ունի մի քանի բյուրեղային

մոդիֆիկացիաներով

կայուն են օ-ձնը ( t հալման Հ2053

(վերափոխակ),

որոնցից

Շ , t եռման »3000 0 Շ ) ն 7-

ձնը (500 Շ բարձր վեր է ածվում օ-ձնի), գոյություն ունի նան ամորֆ վիճակում (ալյումագել): Բնության մեջ օ-

4l 2 Օ3 ` կորունդ ն դրա տարատեսակները` ռուբին, շափյուղա (սապֆիր) թանկարժեք քարեր են: Ջրում չեն լուծվում, ամֆոտեր են: 7-ձնը ավելի ռեակցիոնունակ է, խոնավածուծ է: 4l 2 Օ3 -ը ամֆոտեր է: օ- 4l 2 Օ3 -ը քիմիապես կայուն է, չի լուծվում թթուներում, չի հիդրատացվում: 7-ձնը հեշտությամբ ջուր է կլանում, լուծվում է թթուներում: 4l 2 Օ3 6 HՇl - 2 4lՇl 3 3H 2 Օ :

4l 2 Օ3 լուծվում է ալկալիների լուծույթներում` առաջացնելով հիդրոօքսոալյումինատներ.

4l 2 Օ3

6 NaՕH

3H 2 Օ

2 Na 3 [ 4l (ՕH ) 6 | :

Ալկալիների հետ միահալելիս առաջանում է մետալյումինատներ. 4l 2 Օ3 2 NaՕH - 2 Na4lՕ2 H 2 Օ :

Ստացումը: օ- 4l 2 Օ3 ` բոքսիտների վերամշակումով: Արհեստական կորունդը (ալունդ)` էլեկտրական վառարաններում բոքսիտների հալումով՝ ածխի առկայությամբ: 7- 4l 2 Օ3 ` հիդրօք0

սիդի տաքացումով մինչն 600-900 Շ :

Կիրառումը: օ- 4l 2 Օ3 -ը օգտագործվում է ալյումին ստանալու համար: Կորունդը հղկող, հրակայուն նյութ է: Կորունդի արհեստական տարատեսակները թանկարժեք քարեր են (ռուբին, սապֆիր): 7- 4l 2 Օ3 -ը

օգտագործվում

որպես

ադսորբենտ

նրբաշերտ

քրոմատոգրաֆիայում, կատալիզատոր է: Ալյումինի հիդրօքսիդ՝ 4l ՕH 3 : Գոյություն ունի երեք բյուրեղային վերափոխակներով, որոնցից ամենակարնորը հիդրարգիլիտն է (գիբսիտ), որը մտնում է բնական բոքսիտների

բաղադրության մեջ, 180-200 Շ -ում վեր է ածվում բյոմիտի

4lՕ ՕH , 300 0 Շ -ից բարձր՝ 4l 2 Օ3 .

4l (ՕH ) 3 -180 -- 4lՕ(ՕH ) -300 -- 7 - 4l 2 Օ3 -1000 -- օ - 4l 2 Օ3 : Հայտնի է ամորֆ ալյումինի հիդրօքսիդը՝ 4l 2 Օ3 ոH 2 Օ փոփոխական բաղադրությամբ: Ալյումինի հիդրօքսիդը ջրում չի լուծվում, ամֆոտեր է, անօրգանական թթուների ն ալկալիների հետ առաջացնում է համապատասխան աղեր (քլորիդներ, սուլֆատներ, նիտրատներ) ն հիդրօքսոաղեր: Ստացումը: Ալյումասիլիկատների հիդրոլիզով՝ հիմնային միջավայրում: ՇՕ2 ալյումինատների լուծույթով անցկացնելիս: Ալյումինի աղերի վրա ամոնիակով ազդելիս: Կիրառումը: Օգտագործվում է 4l 2 Օ3 ն 4l ստանալու համար, ալյումոգել (ամորֆ 4l 2 Օ3 ) ստանալու համար: Ալյումինի սուլֆատ՝ 4l 2 5Օ4

: t քայքայման »770

Շ : Լուծվում է

Շ ): Լուծույթից բյուրեղանում է 4l 2 5Օ4 3 18 H 2 Օ , որը ջրազրկվում է 86.5 Շ : Ստացումը: Կաոլինը կամ բոքսիտը H 2 5Օ4 մշակելով: ջրում (38.5 գ 100 գ H 2 Օ 25

Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես սոսնձանյութ թղթի համար, ջրի գունազրկման ն պարզեցման համար: Գործվածքների ներկման արծնիչ է: Կիրառվում է շիբեր ստանալու համար:

( 5Օ4 ) 2 12 H 2 Օ բաղադրության աղեր են, որտեղ M - Na, Ճ, NH 4 , M 111 - 4l, Շr, F6 ն այլն: Ալյումակալիումական շիբը Ճ4l ( 5Օ4 ) 2 12 H 2 Օ ն ալյումաամոնիումային շիբը NH 4 4l ( 5Օ4 ) 2 12 H 2 Օ օգտագործ-

Շիբերը` M M

վում են կաշվի դաբաղման համար, գործվածքների ներկման արծնիչներ են, արյունահոսության դադարեցման ն թղթի սոսնձման միջոցներ են: Ալյումինի նիտրատ՝ 4l NՕ3 3 , լավ լուծվում է ջրում, բյուրեղանում է 4l ( NՕ3 ) 3 9 H 2 Օ : t հալման Հ73.5

Շ , այդ ջերմաս-

տիճանից բարձր կորցնում է բյուրեղաջուրը ն հետո քայքայվում է: Ստացումը: 4l ՕH 3 ն HNՕ3 փոխազդեցությունից: Կիրառումը: Օգտագործվում է կաշվի արտադրությունում որպես դաբաղիչ, արծնիչ (ուտիչ, այրիչ քիմիանյութ) գործվածքների ներկման համար: Հալոգենիդներ՝ 4lF3 , 4lՇl 3 , 4l8r3 , 4l1 3 : 4lF3 -ը ջրում չի լուծվում, մյուս հալոգենիդները հիդրոլիզվում են: Ստացվում են 4l -ը, 4l 2 Օ3 -ը կամ 4l ՕH

3 -ը

համապատասխան

թթուների հետ փոխազդելիս: Կիրառումը: 4lF3 – 4l ստացման էլեկտրոլիտի բաղադրիչ: Օգտագործվում է որպես ֆլյուսների (հալանյութ), էմալների, կերամիկայի բաղադրիչ: 4lՇl 3 –կատալիզատոր օրգանական սինթեզում, նավթի կրեկինգում: 4l8r3 – կատալիզատոր օրգանական սինթեզում:

4l1 3 – յոդացնող միջոց օրգանական սինթեզում: Ալյումինատներ: Անկայուն մետա- ն օրթոալյումինաթթուների ( H4lՕ2 , H 3 4lՕ3 ) աղեր են: Ալկալիական մետաղների ալյումինատները լավ լուծվում են ջրում, հիդրոլիզվում են, տաքացնելիս կարող են առաջացնել Ճl(ՕԻ)3: Երկվալենտ մետաղների ալյումինատները քիմիապես ն ջերմակայուն նյութեր են: Բնության մեջ հանդիպում են շպինելների ձնով

( M Օ 4l 2 Օ3 կամ M

4l 2111 Օ4 ), օրինակ, Mg4l 2 Օ4 ,

2ո4l 2 Օ4 , F64l 2 Օ4 , 864l 2 Օ4 կիսաթանկարժեք քարեր են: Ալյումասիլիկատներ: Սիլիկատների խմբեր են, որոնցում ( 5iՕ4 )

իոններով: իոնների մի մասը տեղակալված է ( 4lՕ4 ) Այդպիսի տեղակալման հետնանքով առաջացած բացասական ավելցուկային լիցքերը փոխհատուցվում են Ճ կամ Na իոններով: Ջրում չեն լուծվում: Ալյումասիլիկատները երկրի կեղնի ամենատարածված նյութերն են: Դրանց թվում են առաջին հերթին, դաշտային սպաթները (Երկրի կեղնի զանգվածի մոտ կեսը), ինչպես նան կավերը (ջրային ալյումասիլիկատներ), փայլարները, ցեոլիտները ն այլն: Բնական ալյումասիլիկատները հումք են հանդիսանում կերամիկայի, ապակու, ցեմենտի արտադրություններում: Արհեստական ալյումասիլիկատները ադսորբենտներ են, օգտագործվում են գազերի մաքրման, չորացման ն բաժանման համար: Ջրի փափկեցման համար օգտագործվում են քրոմատագրաֆիայում:

11.3. ||| Ա ԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ ԵՎ

ԿԻՐԱՌՈՒՄԸ ԳՅՈՒՂԱՏՆՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆՈՒՄ

Բոր: Բորը հանդիսանում է խառնուկային միկրոտարր, որի պարունակությունը հողերում 10-39 է, բույսերում՝ 10-49, կենդանի օրգանիզմներում՝ 10-59: Դրա կենսաբանական դերը դեռնս անբավարար է ուսումնասիրված: Հայտնի է, որ բորն ամենամեծ նշանակությունը ունի բույսերի միկրոտարրերի մեջ՝ կենսագործունեության համար ն հանդիսանում է կենսական անհրաժեշտ տարր: Կենդանի օրգանիզմներում բորը գլխավորապես կենտրոնանում է թոքերում, վահանաձն գեղձում, փայծաղում, երիկամներում, լյարդում, ուղեղում, սրտամկանում: Հայտնի է, որ բորը մտնում է ատամների ն ոսկորների բաղադրության մեջ՝ բորաթթվի դժվարալուծ միացությունների ձնով: Բուսական բջիջներում բորը կենտրոնացված է բջջապատերում: Բորատները հանդիսանում են որոշ ֆերմենտատիվ ռեակցիաների ինհիբիտորներ: Բորը մասնակցում է ածխածնա - ֆոսֆատային փոխանակությունում, փոխազդում է կենսաբանորեն ակտիվ միացությունների (ածխաջրեր, ֆերմենտներ, վիտամիններ, հորմոններ) հետ: Կարնոր դեր է խաղում մետաբոլիզմում ն ածխաջրերի տեղափոխման գործընթացում: Բորի պակասության դեպքում տեղի է ունենում կենսաթաղանթների քայքայում, հյուսվածքները մահանում են:

Բորի դեֆիցիտը վերացնելու համար օգտագործում են բորային պարարտանյութեր, որոնց թվին են պատկանում բորաթթուն, բորասուպերֆոսֆատը, բորմագնեզիումական պարարտանյութերը: Բորի ավելցուկը հողերում նս անցանկալի է, ինչպես ն պակասը. երկու դեպքում էլ առաջանում են բույսերի հիվանդություններ: Բորի մեծ քանակությունը կերերում բերում է ածխաջրերի ն սպիտակուցների փոխանակության խախտմանը օրգանիզմներում, որի հետնանքով առաջանում են աղիքային էնդեմիկ հիվանդություններ` էնտերիտներ: Ալյումին: Իր պարունակությամբ հանդիսանում է խառնուկային միկրոտարր: Այն կենդանի օրգանիզմներում գլխավորապես կենտրոնանում է արյան շիճուկում, թոքերում, փայծաղում, երիկամներում, ոսկորներում, եղունգներում, մազերում: Դրա կենսաբանական դերը անբավարար է ուսումնասիրված: Հայտնի է, որ ալյումինը ազդում է օրգանիզմներում ֆոսֆորի փոխանակման, էպիթելային ն միացնող հյուսվածքների զարգացման վրա, մասնակցում է ոսկրային հյուսվածքների վերականգնման գործընթացին: Ալյումինը ազդում է ֆերմենտատիվ գործընթացներին: Ունենալով ավելի մեծ կոմպլեքսագոյացնող ընդունակություն, քան Շa

-ը ն

Mg -ը, ալյումինի իոնի ավելցուկը բերում է իոնների տեղակալմանը, որի հետնանքով մեկուսացվում են ֆերմենտների ակտիվ կենտրոնները: Ալյումինի ավելցուկը խախտում է ֆոսֆատների ներծծման գործընթացը աղիներում: Բույսերը ալյումինը յուրացնում են հողերից, որտեղ ալյումինը գտնվում է մեծ քանակությամբ, բազմազան միացությունների ձնով: Ալյումինի միջին պարունակությունը հողերում 79 է, որը թույլ է տալիս համարելու նրան հողագոյացման կարնոր տարր (թթվածնի, սիլիցիումի ն ածխածնի հետ միասին): Հողերում ալյումինի կարնորագույն միացությունները ալյումասիլիկատներն են` դաշտային սպաթները, փայլարները, կավերը: Ալյումինի կատիոնի մեծ քանակությունը բերում է հողային լուծույթների թթվային ռեակցիայի մեծացմանը, որը վնասակար է բույսերի աճի հա3

մար: Ֆոսֆատ իոնների հետ 4l -ը առաջացնում է անլուծելի միացություններ, որը դժվարացնում է բույսերի սնուցումը ֆոսֆատներով, հանգեցնելով ֆոսֆորական պարարտանյութերի գերածախսի: Գալիում, ինդիում, թալիում: Խառնուկային միկրոտարրեր են: Կենսաբանական դերերը կենդանի օրգանիզմներում չեն պարզաբանված: Նրանց միացությունները (առանձնապես թալիումինը) թունահարույց են:

11.4. |Մ Ա ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԸ

11.4.1. |Մ Ա ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

|Մ խմբի p տարրերն են ածխածինը` Շ , սիլիցիումը` 5i , գերմանիումը` Օ6 , անագը` 5ո , կապարը` PԵ : Դրանց էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները հետնյալն են.

Ը 15 2 25 2 2ք 2

[He|25 2 2ք 2

15 2 25 2 2ք 6 35 2 3ք 2

[Ne|35 2 3ք 2

Տi

Օe

[Ճr|3d10 4 5 2 4ք 2

Տո

[Kr|4d10 55 2 5ք 2

PԵ

[2e|44 14 5d 10 6 5 2 6ք 2

Նորմալ վիճակում դրանց ատոմներն ունեն 2-ական չզույգված էլեկտրոնն: Գրգռված վիճակում արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի բոլոր չորս էլեկտրոնները դառնում են չզույգված, ն տարրերը ցուցաբերում են 4-ի հավասար վալենտականություն: ք

-էներգիա

2 2

նորմալ վիճակ 5 ք

գրգռված վիճակ 5ք

Ածխածնի ն սիլիցիումի միացությունները, որոնց մեջ այդ տարրերի օքսիդացման աստիճանը հավասար է +2, փոքրաթիվ են ն համեմատաբար քիչ կայուն: Ածխածնից կապարին անցնելիս ատոմների չափսերը մեծանում են: Այդ պատճառովէլեկտրոններ միացնելու ընդունակությունը, հետնաբար, ոչ մետաղական հատկությունները, թուլանում են, իսկ էլեկտրոններ տալու, հետնաբար մետաղական հատկություններն աճում են:Այդ պատճառով ածխածինը ն սիլիցիումը ոչ մետաղներ են, իսկ Օ6 -ը, 5ո ը ն PԵ -ը` մետաղներ:

11.4.2. ԱԾԽԱԾԻՆ Բնության մեջ հանդիպում է երկու կայուն իզոտոպի ձնով՝

Շ ն

Շ : Երկրի կեղնում պարունակությունը 0.48 9 է, իսկ մթնոլորտում՝ ( ՇՕ2 ) 0.012 9: Բնության մեջ հանդիպում է ինչպես ազատ վիճակում, այնպես էլ միացությունների ձնով: (անօրգանական` կարբոնատների ձնով, օրգանական` բուսական ն կենդանական աշխարհում, նավթում, բնական գազերում ն այլն): Ածխածինը հանդես է գալիս մի շարք ալոտրոպ ձնափոխությունների ձնով՝, որոնցից հիմնականը գրաֆիտն է ն ալմաստը: Գրաֆիտ: Մոխրագույն փափուկ նյութ է, քՀ1.8477գ/սմ3, t հալման Հ3750 0 Շ , t քայքայման Հ4260 0 Շ : Բյուրեղացանցը ատոմական է,

հեքսագոնալ կառուցվածքով, ածխածինը գտնվում է 5p հիբրիդացված վիճակում, ունի շերտավոր կառուցվածք, որի հետնանքով հեշտությամբ է բաժանվում շերտերի ն հետք է թողնում մակերնույթների վրա: Ըստ Մոոսի սանդղակի կարծրությունը 1 է: էլեկտրահաղորդականու0

թյունը մեծ է (հաղորդիչ է), սուբլիմացվում է »3800 Շ : Արհեստականորեն կարող է ստացվել ածխից: Գրաֆիտը օգտագործվում է էլեկտրոդներ, հրակայուն տիգելներ, մատիտների միջուկներ պատրաստելու համար: Այն միջուկային ռեակտորներում արագ նեյտրոնների դանդաղեցուցիչ է: Դրա կոլոիդ լուծույթները տեխնիկայում օգտագործվում են որպես քսանյութ: Ալմաստ: քՀ3.515գ/սմ3: Բյուրեղացանցը ատոմական է՝ խորա3

նարդային կառուցվածքով, ածխածինը գտնվում է 5p հիբրիդացված վիճակում: Ունի ամենամեծ կարծրությունը բոլոր հայտնի նյութերից, ըստ Մոոսի սանդղակի` կարծրությունը 10 է: Կարելի է ստանալ արհես0

տական եղանակով` գրաֆիտից (2000 Շ , 5300 ՄՊա): էլեկտրահաղորդականությունը չնչին է (մեկուսիչ է): Նրա թափանցիկ բյուրեղները ուժեղ լուսաբեկում են առաջացնում: Թանկարժեք քար է, որի մշակումից ստանում են ադամանդներ: Կիրառվում է ակնագործությունում: Օգտագործվում է որպես հղկող նյութ, կտրող ն հորատող գործիքներում: Ամորֆ ածուխը երկար ժամանակ ընդունում էին որպես ածխածնի ալոտրոպ ձնափոխություններից մեկը: Սակայն պարզվեց, որ այն մանրաբյուրեղ գրաֆիտ է, այն հանդիսանում է ակտիվացված ածխի գլխավոր բաղադրիչը: Ակտիվացված ածուխը ստանում են փայտածուխը բարձր ջերմաստիճաններում ջրային գոլորշիներով,

ածխաթթու գազով կամ այլ ազդանյութերով մշակելով, որի հետնանքով դրա տեսակարար մակերեսը խիստ մեծանում է ն այն ձեռք է բերում ընդգծված ադսորբցիոն հատկություններ: Այն օգտագործվում է բժշկության մեջ, հակագազերում, սննդարդյունաբերության տարբեր բնագավառներում: օգտագործվում է հակագազերում: Տեխնիկական ածուխը` (մուր) մանրադիսպերս գրաֆիտային փոշի է, որը առաջանում է ածխաջրածինների թերայրումից կամ քայքայումից: Բաղկացած է գլխավորապես ածխածնից (909-ից ոչ պակաս), պարունակում է 0.3-0.89 H 2 , մինչն 109 քեմոսորբված Օ2 , 0.05-0.59 հանքային խառնուկներ: Կիրառվում է որպես լցանյութ ռետինի ն պլաստմասաների արտադրությունում, օգտագործվում է որպես պիգմենտ տպագրական ներկերում: Փայտածուխ: Ստանում են փայտանյութի այրումից օդի սահմանափակ մուտքի պայմաններում: Ունի խիստ զարգացած մակերնույթ: Բարձր ջերմաստիճաններում ջրային գոլորշիներով մշակելով` ստանում են ակտիվացված ածուխ, որը կիրառվում է որպես ադսորբենտ: Կենդանական ածուխ: Ստանում են կենդանիների ոսկորների կիզումից: Օգտագործվում է շաքարի արտադրությունում՝ այն ռաֆինացնելու համար: Կոքս: Խիստ կարնոր ածխային տեխնիկական նյութ է, որը ստացվում է քարածխի տաքացումից` առանց օդի մուտքի: Արդյունքում ածխից հեռանում են զանազան ցնդող արգասիքներ, ն կոքսաքիմիական վառարաններում մնում է եռակալված զանգված` կոքս, որը պարունակում է 96-989 ածխածին: Օգտագործվում է որպես վառելանյութ, որը այրվում է առանց բոցի ն ծխի: Կոքսը գլխավորապես օգտագործվում է դոմնային վառարաններում` երկաթահանքերից չուգուն ստանալու համար, որպես վառելանյութ ն վերականգնիչ: Կոքսաքիմիական արտադրությունում, բացի կոքսից, կարնոր կողմնակի նյութեր են առաջանում` քարածխային խեժը (սկզբնանյութ օրգանական սինթեզում), ամոնիակը ն կոքսային գազը: Ամոնիակը օգտագործում են որպես ազոտական պարարտանյութ: Կոքսագազը պարունակում է (ըստ ծավալի) մոտավորապես 609 H 2 , 259 ՇH 4 , 29 այլ ածխաջրածիններ, 59 ՇՕ , 29 ՇՕ2 ն 5-69 N 2 : Ի հաշիվ ջրածնի մեծ պարունակության` այն կարող է դրա ստացման համար հումք հանդիսանալ, որի համար կոքսագազը ուժեղ սառեցնում են,ինչի հետնանքով բոլոր գազային բաղադրիչները, բացի ջրածնից, հեղուկանում են ն առանձնանում: Կոքսացմանը շատ նման է լուսագազի ստացումը քարածխի չոր թորումից: Գործընթացը վարում են ավելի ցածր ջերմաստիճանում,

քան կոքսացումը, որի հետնանքով առաջացած գազը պարունակում է համեմատաբար ավելի շատ ածխաջրածիններ, քան կոքսագազը: Լուսագազի մոտավոր բաղադրությունն է 50 9 H 2 , 30 9 ՇH 4 , 4 9 այլ ածխաջրածիններ, 9 9 ՇՕ , 2 9 ՇՕ2 ն 4-5 9 N 2 : Լուսագազը ածխածնի մոնօքսիդի զգալի քանակության պատճառով թունավոր է: Կողմնակի նյութերը` քարածխային խեժը ն ամոնիակը, լուսագազի արտադրությունում ավելի շատ են ստացվում, քան կոքսագազի: Որպես կողմնակի նյութ առաջանում է նան կոքս: Քիմիական հատկությունները Ածխածնի բոլոր տարատեսակները սովորական ջերմաստիճանում իներտ են, բարձր ջերմաստիճանում փոխազդում են շատ մետաղների ն ոչ մետաղների հետ: Ածխածինը միացություններում հիմնականում ցուցաբերում է +4 օքսիդացման աստիճան, +2 ն +3 օքսիդացման աստիճաններով միացություններն անկայուն են: Սովորական ջերմաստիճանում ածխածնի բոլոր ձնափոխություններն իներտ են, բարձր ջերմաստիճաններում միանում են շատ տարրերի հետ: Ածխածինը ուժեղ վերականգնիչ է ն կիրառվում է մետաղներն իրենց օքսիդներից վերականգնելու համար: Ցածր ջերմաստիճաններում ն ածուխը, ն գրաֆիտը, ն հատկապես ալմաստը իներտ են: Տաքացնելիս դրանց ակտիվությունը մեծանում է: Ածխածինը թթվածնի հետ առաջացնում է երկու օքսիդ` ՇՕ ն ՇՕ2 : Շատ բարձր ջերմաստիճաններում ածխածինը միանում է ջրածնի, ծծմբի, սիլիցիումի, բորի ն շատ մետաղների հետ: Ածուխը ավելի հեշտ է մտնում ռեակցիայի մեջ, քան գրաֆիտը ն առավել նս, քան ալմաստը: Ածխածնի միացությունները մետաղների ն այլ տարրերի հետ, որոնք ածխածնի նկատմամբ էլեկտրադրական են, կոչվում են կարբիդներ: Պարբերական համակարգի |Մ-Մ||| խմբերի երկրորդական ենթախմբերի մետաղների մեծ մասը առաջացնում է կարբիդներ, որոնք շատ կարծր են, դժվարահալ ն կիրառվում են արդյունաբերության մի շարք ճյուղերում: Չուգունների ն պողպատների արժեքավոր հատկությունների մեծ մասը պայմանավորված է դրանց մեջ երկաթի կարբիդի` F63 Շ (ցեմենտիտ) առկայությամբ: Ածխածնի միացությունները (բացառությամբ մի քանի ամենապարզերի) կազմում են օրգանական քիմիայի հիմքը, որովհետն բնության մեջ դրանք հանդիպում են գրեթե բացառապես կենդանիների

ն բույսերի օրգանիզմներում, մասնակցում են կենսական գործընթացներին կամ էլ հանդիսանում են օրգանիզմների կենսագործունեության կամ քայքայման արդյունքներ:

Շ + տաքացում

Օ2 - ՇՕ, ՇՕ2 H 2Օ - ՇՕ H 2, ՇՕ2 ԸՕ 2 - ՇՕ 5 - Շ5 2 F2 - ՇF4

H 2 - ՇH 4 , Ը 2 H 2 N 2 - Շ2 N 2 5i - 5iՇ M6 - կարբիդներ M6Օ - M6, ԸՕ, ԸՕ 2 վերականգնիչ մետաղների ստացման համար

Կիրառումը: Ածխածինը մտնում է շատ համաձուլվածքների (չուգուն, պողպատ) բաղադրության մեջ: Այն լայնորեն կիրառում են էլեկտրոդներ, հալանոթներ (տիգելներ) պատրաստելու համար, սն վառոդի արտադրությունում, որպես վերականգնիչ` մետաղներ ստանալիս, ակտիվացված ածուխը օգտագործվում է քիմիական

արդյունաբերությունում որպես ադսորբենտ: Ածխածնի Շ իզոտոպն օգտագործվում է որպես ռադիոակտիվ ինդիկատոր Երկրից վաղուց վերացած բույսերի ն կենդանիների տարիքը որոշելու համար:

11.4.3. ԱԾԽԱԾՆԻ ԱՆՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Ածխածնի մոնօքսիդ՝ ՇՕ (ածխածնի (||) օքսիդ, շմոլ գազ),

t հալման Հ-205.02 0 Շ , t եռման Հ-191.5 0 Շ : Լուծվում է սպիրտում, բենզոլում, ջրում վատ է լուծվում: Անգույն, անհամ, խիստ թունավոր գազ է: Ածխածնի (||) օքսիդի թունավորությունը պայմանավորված է նրանով, որ ներշնչելիս այն թոքերի ալվեոլա-մազանոթային մեմբրաններով արագ դիֆուզվում է դեպի արյան էրիտրոցիտներ ն դարձելի փոխազդեցության մեջ է մտնում հեմոգլոբինի ( HԵ ) ն նրա օքսիդացված ձնի ( HԵՕ2 ) հետ`

HԵՕ2

ՇՕ » HԵՇՕ Օ2

HԵ ՇՕ » HԵՇՕ :

Առաջացած կարբոնիլհեմոգլոբինը ( HԵՇՕ ) ընդունակ չէ իրեն միացնելու թթվածին, որի հետնանքով թթվածինը չի կարող թոքերից անցնել հյուսվածքներին: Քանի որ վերոհիշյալ ռեակցիաները դարձելի են, ապա թթվածնի պարցիալ ճնշման բարձրացումը կշեղի հավասարակշռությունը դեպի ձախ, որը կվերականգնի հեմոգլոբինի ֆունկցիաները: Քիմիական հատկությունները: Օդում ածխածնի (||) օքսիդը այրվում է երկնագույն բոցով` անջատելով մեծ քանակությամբ ջերմություն (283 կՋ/մոլ): Բարձր ջերմատվության շնորհիվ այն օգտագործվում է որպես գազային վառելանյութ` գեներատորային գազի ն ջրագազի ձնով: Գեներատորային գազի ստացման հիմքում ընկած ռեակցիան կոքսի ն ՇՕ2 -ի փոխազդեցությունն է` ՇՕ2 Շ - 2ՇՕ , ջրագազի դեպքում` կոքսի ն ջրային գոլորշիների փոխազդեցությունը` Շ H 2Օ - ՇՕ H 2 : Արնի լույսի տակ կամ ակտիվ ածխի (կատալիզատոր) առկայությամբ ՇՕ -ն անմիջականորեն միանում է քլորի հետ` առաջացնելով չափազանց թունավոր ֆոսգեն գազը`

ՇՕ Շl 2 ՇՕՇl 2 :

Ֆոսգենը կարնոր արդյունաբերական արտադրանք է: Այն կիրառվում է մի շարք օրգանական ն անօրգանական նյութերի, օրինակ` ներկանյութերի արտադրությունում: Բարձր ջերմաստիճաններում ՇՕ -ն լավ վերականգնիչ է ն կարնոր դեր է խաղում մետալուրգիայում` մետաղներն իրենց օքսիդներից

վերականգնելիս` M6Օ ՇՕ - M6 ՇՕ2 : ՇՕ ն H 2 -ի խառնուրդը (ս սինթեզ գազ) օգտագործվում է մի շարք օրգանական միացությունների (հեղուկ սինթետիկ վառելանյութ` սինտին, մեթանոլ, մրջնաթթու ն այլն) արտադրություններում: Ածխածնի (||) օքսիդը կարելի է դիտել որպես մրջնաթթվի անհիդրիդ: Թեն մրջնաթթուն չի կարող անմիջականորեն ստացվել նշված օքսիդից ն ջրից, բայց դրա աղերն առաջանում են կծու

ալկալիների հետ փոխազդելիս 150-200 Շ -ում:

NaՕH

ՇՕ

HՇՕՕNa

Ածխածնի (||) օքսիդը միանում է շատ մետաղների հետ` առաջացնելով մետաղների կարբոնիլներ: Կարբոնիլները մետաղի միացություններ են ՇՕ -ի հետ: Իրենց կապի բնույթով (մետաղ-լիգանդ) մոտ են դասական -կոմպլեքսներին: ՇՕ -լիգանդները կովալենտ կապով Շ ատոմի միջոցով միացած են զրո օքսիդացման աստիճանով մետաղի հետ: Հայտնի են շատ մետաղների կարբոնիլներ` F6 ՇՕ 5 , Ni ՇՕ 4 , Շr ՇՕ 6 ն այլն: Սովորաբար ստացվում են ՇՕ ազդելով մետաղների աղերի կամ այլ ածանցյալների վրա՝ վերականգնիչների ազդեցությամբ ( H 2 , 2ո, Mg , Na , ալյումինօրգանական միացություններ, Li4lH 4 ն այլն): Օգտագործվում են որպես կատալիզատորներ օրգանական սինթեզում: Տաքացնելիս քայքայվում են մետաղի ն ՇՕ -ի, որը օգտագործվում է մաքուր մետաղներ ստանալիս: Ածխածնի դիօքսիդ՝ ՇՕ2 (ածխածնի (|Մ) օքսիդ, ածխաթթու գազ): Պարունակվում է օդում (0.039 ըստ ծավալի), հանքային ջրերի աղբյուրներում: Առանց հոտի, գույնի ն համի գազ է: Լուծվում է ջրում

(170մլ/100գ H 2 Օ 0 Շ , 90մլ/100գ H 2 Օ 20 Շ ), ջրային լուծույթն ունի թույլ թթվային հատկություն: Քիմիական հատկությունները: Թթվային օքսիդ է: Ջրի հետ առաջացնում է թույլ ն անկայուն ածխական թթու (ածխաթթու) :

ՇՕ 2

H 2Օ » H 2 ՇՕ3 » H

HՇՕ3- » 2H

ՇՕ32 - :

Ածխական թթուն անկայուն է ն գոյություն ունի միայն ջրային լուծույթներում: Նրա աղերը կայուն են` կարբոնատները` Na 2 ՇՕ3 ,

Ճ 2 ՇՕ3 , ՇaՇՕ3 , NH 4 2 ՇՕ3 , հիդրոկարբոնատները՝ NaHՇՕ3 , Շa ( HՇՕ3 ) 2 ն հիդրօքսոկարբոնատները՝ ՇսՕH 2 ՇՕ3 :

Ածխաթթու գազը փոխազդում է մետաղների օքսիդների ն հիդրօքսիդների հետ` առաջացնելով վերոհիշյալ աղերը: Ածխական թթվի աղերից ջրում լուծելի են միայն ալկալիական մետաղների ն ամոնիումի կարբոնատները: Որոշ անլուծելի կարբոնատներ կարող են լուծվել ՇՕ2 -ի ն ջրի ազդեցությամբ.

ՇaՇՕ3

H 2 Օ ՇՕ2 - Շa ( HՇՕ3 ) 2

Հիդրոկարբոնատները ն կարբոնատները տաքացնելիս քայքայ0

վում են: 100 Շ –ից բարձր ջերմաստիճանում հիդրոկարբոնատները վեր են ածվում կարբոնատների.

2 NaHՇՕ3

Na2ՇՕ 3 ՇՕ2

H 2Օ

Կարբոնատների քայքայման ջերմաստիճանը զգալիորեն բարձր է: Ալկալիական մետաղների կարբոնատները քայքայվում են միայն հալվելուց հետո: Հողալկալիական ն d -մետաղների կարբոնատները պակաս կայուն են ն քայքայվում են առանց հալման. Շ MgՇՕ3 -800

-- MgՕ ՇՕ2

Ածխաթթու գազը բարձր ջերմաստիճանում ցուցաբերում է օքսիդիչ հատկություն, օրինակ, փոխազդում է ածխի հետ.

ՇՕ2

2ՇՕ

Չնայած ՇՕ2 -ը այրմանը չի նպաստում, բայց այրվող Mg –ը շարունակվում է վառվել ՇՕ2 -ի միջավայրում.

ՇՕ2

MgՕ ՇՕ

Բնության մեջ, բացի սովորական կարբոնատներից, տարածված են ավելի բարդ բաղադրության կարբոնատներ` դոլոմիտ՝ ՇaՇՕ3 MgՇՕ3 , մալախիտ՝ ՇսՇՕ3 Շս ՕH 2 : Բնական կարբոնատները կազմում են երկրի կեղնի մոտ 179-ը: Հայտնի են մոտ 80 կարբոնատային հանքատեսակներ (միներալներ): Կիրառումը: Օգտագործվում է շաքարի, սոդայի, կարբամիտի արտադրություններում, գազավորված ջրերում, բուժիչ ջրերի լոգարաններում: Պինդ ՇՕ2 -ը սառեցնող ագենտ է («չոր սառույց»): Կարբոնատների կիրառման մասին տես համապատասխան մետաղների բաժնում ( Na, Ճ , Շa ն այլն): Կարբիդներ: Ածխածնի միացություններ են մետաղների, ինչպես նան բորի ն սիլիցիումի հետ: Պինդ նյութեր են: Առանց քայքայման չեն լուծվում ոչ մի լուծիչում: Իրենց առանձնահատկություններով բաժան401

վում են երեք խմբի` ացետիլենիդներ ( ՇaՇ 2 , Na 2 Շ 2 , Li 2 Շ 2 ), մեթանիդներ ( 4l 4 Շ 3 , 86 2 Շ ) ն ալմաստատիպ 84 Շ ն 5iՇ : Ացետիլենիդները քայքայվում ացետիլեն, մեթանիդները` մեթան`

ՇaՇ2

են

ջրով`

առաջացնելով

2 H 2Օ - Շa (ՕH ) 2 Շ2 H 2

4l4Շ3 12 H 2Օ - 4 4l (ՕH )3 3ՇH 4 : Կալցիումի կարբիդը, որպես ացետիլենի աղբյուր, լայնորեն օգտագործվում է մետաղների եռակցման համար, որը հիմնված է ացետիլենի այրումից առաջացած մեծ ջերմության վրա: Որոշ կարբիդներ տաքացնելիս կամ հարվածից պայթում են ( Շս 2 Շ 2 , 4g 2 Շ 2 ): Բերիլիումի կարբիդը 86 2 Շ , բորի կարբիդը` 84 Շ ն սիլիցիումի կարբիդը 5iՇ (կարբորունդ), կովալենտ միացություններ են, դժվարահալ են, ջերմակայուն, ունեն բարձր կարծրություն (կարբորունդը ն 84 Շ կարծրությամբ զիջում են միայն ալմաստին), քիմիապես իներտ են, կիրառվում են որպես հղկանյութեր: |Մ-Մ|| խմբի անցումային մետաղները, երկաթի ընտանիքի մետաղների կարբիդները մետաղատիպ են: Դրանց բյուրեղացանցը բաղկացած է մետաղի ատոմներից, որոնց բյուրեղավանդակի խոռոչներում ներդրված են ածխածնի ատոմները (օրինակ` F63 Շ ցեմենտիտը): Չուգունների ն պողպատների արժեքավոր հատկությունների մեծ մասը պայմանավորված է դրանց մեջ երկաթի կարբիտի` F63 Շ առկայությամբ: Ածխաջրածիններ: Ածխածնի բազմաթիվ միացություններն են ջրածնի հետ: Դասակարգվում են` սահմանային (ալկաներ), ոչ սահմանային (ալկեններ, ալկադիեններ, ալկիններ ն այլն), ալիցիկլիկ (ցիկլաններ), արոմատիկ (արեններ) ածխաջրածինների: Ուսումնասիրվում են օրգանական քիմիայի դասընթացներում: Ածխածնի հալոգենիդներ` ՇF4 , ՇՇl 4 , Շ8r4 ն Շ1 4 : Նշված շարքում միացությունների կայունությունը արագ փոքրանում է: Կայուն են միայն ՇF4 -ը ն ՇՇl 4 -ը : Ածխածնի տետրաֆտորիդը՝ ՇF4 , անգույն գազ է, քիմիապես խիստ իներտ է: Ստանում են ածխածնի կամ դրա որոշ միացությունների ֆտորացումից.

4gF , 300 Շ 2 F2 ---- ՇF4 :

Կիրառում են որպես ֆրեոն (օգտագործվում է սառնարանային տեխնիկայում): Ածխածնի տետրաքլորիդ` ՇՇl 4 : Անգույն, չայրվող, թունահարույց հեղուկ է: ՇՇl 4 -Á լայնորեն օգտագործվում է որպես լավ լուծիչ խեժերի, ճարպերի, լաքերի համար: Խառը տետրահալոգենիդները` ՇF2 Շl 2 , ՇF3 Շl ն մյուսները օգտագործվում են որպես ֆրեոններ սառնարանային սարքերում: Մեծ նշանակություն ունեն զանազան ածխաջրածնական պոլիմերների ֆտոր- ն քլորածանցյալները: Այդ պլաստմասսաները բազմազան են ն արժեքավոր հատկություններ ունեն: Ցիանաջրածի՝ HՇN : Հեղուկ է՝ դառը նշի հոտով, խիստ թունավոր է, կասեցնում է օքսիդացման ն ֆերմենտատիվ գործընթացները, կապում է հեմոգլոբինը ցիանահեմոգլոբինին, կաթվածահար է անում

շնչառական ուղիները: t հալման Հ-13.3 Շ , t եռման Հ25.7 Շ : Լուծվում է ջրում ցանկացած հարաբերությամբ (ցիանաջրածնական թթու, կապտաթթու): Լուծվում է նան օրգանական լուծիչներում: Ջրային լուծույթներում թույլ թթու է: Ալկալիներով դրա չեզոքացումից առաջանում են ջրում լուծելի աղեր՝ ցիանիդներ, որոնք խիստ թունավոր են.

HՇN ՃՕH - ՃՇN H 2 Օ :

Ցիանիդ իոնը ( ՇN ) շատ ակտիվ դոնորային լիգանդ է`

[ 4g (ՇN ) 2 | - , [Շս (ՇN ) 4 | 2- , [ F6(ՇN ) 6 |3- , [ F6(ՇN ) 6 | 4- : Այդ կոմպլեքսները այնքան կայուն են, որ նրանց լուծույթները թունավոր -

չեն, քանի որ պարունակում են ՇN իոնների չնչին քանակներ: Կոմպլեքսագոյացումը օգտագործում են որոշ մետաղների ( 4g , 4ս ) ստացման համար:

11.4.4. ՍԻԼԻՑԻՈՒՄ Բնության

5i,

մեջ

հանդիպում

են

դրա

երեք

իզոտոպները`

5i ¨ 305i : Լայնորեն տարածված է բնության մեջ: Երկրի կե-

ղնում պարունակությունը 27.6 9 է` ըստ զանգվածի: Բնության մեջ հանդիպում է միայն միացությունների ձնով` սիլիկատներ, ալյումոսիլիկատներ ն այլն: Սիլիցիումը մուգ մոխրագույն բյուրեղային նյութ է,

t հալման Հ1415 0 Շ , t եռման -3250 0 Շ : Ստացումը: 5iՕ2 -ի վերականգնելով ակտիվ մետաղներով կամ կոքսով՝

5iՕ2

35iՕ2 5iՕ2

2Mg - 5i 2 MgՕ

4 4l - 35i 2 4l2Օ3 2Շ - 5i 2ՇՕ :

Ֆտորային միացություններից՝

5iF4

4 Ճ - 5i 4 ՃF

3Ճ 2 [ 5iF6 | 4 4l - 35i 2 Ճ [ 4lF4 | 2 Ճ 2 [ 4lF5 | : Գերմաքուր սիլիցիում կիսահաղորդիչների համար ստանում են ՏiՇl4-ը վերականգնելով`

5iՇl 4

2 H 2 - 5i 4 HՇl

կամ 5iՇl 4

Li[ 4lH 4 | - 5i

LiՇl

4lՇl 3

2H 2

Քիմիական հատկությունները: Ոչ մետաղ է: Ցուցաբերում է -4, +2, +4 օքսիդացման աստիճաններ: Ցածր ջերմաստիճաններում քիմիապես իներտ է: Բարձր ջերմաստիճաններում փոխազդում է շատ

նյութերի հետ: 400 Շ -ում սկսում է փոխազդել թթվածնի հետ` առաջացնելով 5iՕ2 : Տաքացնելիս փոխազդում է մետաղների հետ` առաջացնելով սիլիցիդներ: Վերականգնում է շատ մետաղների իրենց օքսիդներից: Սենյակային ջերմաստիճանում փոխազդում է միայն F2 ն

HF –ի հետ` առաջացնելով 5iF4 : Չի լուծվում ջրում ն թթուներում: Լուծվում է HF ն HNՕ3 խառնուրդում (առաջացնելով H 2 5iF6 ն

NՕ ): Եռանդուն լուծվում է ալկալիներում` առաջացնելով սիլիկատներ ն անջատելով ջրածին. 5i 2 NaՕH H 2 Օ Na 2 5iՕ3 2 H 2 : սենյակային ջերմ

F2 - 5iF4 Վ HF - 5iF4 , H 2 NaՕH - Na2 5iՕ3 , H 2

տաքացում

H 2 - 5iH 4 Օ 2 - 5iՕ2 Հալոգեններ - 5i 4 ( F - , Շl - , 8r - , 1 - ) Հալոգենաջրածիններ H - 5i 4 , H 2 Վ Մետաղներ - սիլիցիդներ Շ - 5iՇ N 2 - 5i3 N 8 - 84 5i

Կիրառումը: Տեխնիկական սիլիցիումը օգտագործվում է որպես լրացուկ պողպատի արտադրության մեջ ն գունավոր մետալուրգիայում: Ակտիվ վերականգնիչ է, օգտագործվում է իրենց օքսիդներից որոշ մետաղներ ստանալու համար (սիլիցիումաթերմիա): Գերմաքուր սիլիցիումը կիրառվում է որպես կիսահաղորդիչ էլեկտրատեխնիկայում ն էլեկտրոնիկայում (դիոդներ, տրանզիստորներ ն այլն): Սիլիցիումի դիօքսիդ 5iՕ2 (սիլիկահող, սիլիկաթթվական անհիդրիդ): t հալման Հ1728

Շ , t եռման -2590 0 Շ : Բնության մեջ լայնորեն

տարածված է: Քիմիապես մաքուր 5iՕ2 -ը հանդիպում է լեռնային բյուրեղապակու ն կվարցի ձնով, հազվադեպ՝ տրիդիմիտի ն կրիստոբալիտի ձնով: Խառնուկներով գունավորված բնական միացություններն են ամետիստը, ագաթը, օնիքսը, հասպիսը (յաշմա), սերդոլիկը, հելիոտրոպը, խալցեդոնը, որոնք կիսաթանկարժեք քարեր են: Հանդիպում են նան զանազան «ամորֆ» միկրոբյուրեղային ձներով: Հայտնի են բյուրեղային մոդիֆիկացիաները (օ ն 8 կվարց, օ ն 8 տրիդիմիտ, օ ն 8 կրիստոբալիտ):

575 0Շ

870 Շ

8-կվարց

1470 Շ

8-տրիդիմիտ

1728 0Շ 8-կրիստոբալիտ

հալույթ

5iՕ2 -ի հալույթը արագ սառեցնելիս առաջանում է այսպես կոչված կվարցային ապակի, որը խիստ ջերմակայուն է ն քիմիապես իներտ: Ամենակայունը, հետնաբար ն ամենատարածվածը, օ-կվարցն է (լեռնային բյուրեղապակի),որն իր կարծրությամբ զիջում է միայն կորունդին ն ալմաստին: Կվարցի տարատեսակներից մեկը կայծքարն է, որը նախկինում օգտագործում էին կրակ ստանալու համար: Կվարցը մտնում է նան բազմաթիվ բարդ լեռնատեսակների, օրինակ` գրանիտների, բազալտների, գնեյսների բաղադրության մեջ: Կվարցի մանր հատիկներից է բաղկացած սովորական ավազը: Մաքուր ավազը սպիտակ է, բայց ավելի հաճախ երկաթի միացություններից այն ներկված է լինում դեղին կամ կարմրավուն: Ամորֆ սիլիցիումի դիօքսիդը բնության մեջ անհամեմատ ավելի քիչ է տարածված, քան բյուրեղայինը: Ծովերի հատակում կան մանր, ծակոտկեն ամորֆ սիլիկահողի նստվածքներ, որոնք կոչվում են տրեպել կամ կիզելգուր (ինֆուզորահող): Մանրադիսպերս ամորֆ 5iՕ2 -ը հայտնի է երկու տարատեսակների ձնով` սպիտակ մուր ն աէրոսիլ: Քիմիական հատկությունները: Թթվային օքսիդ է, ջրում չի լուծվում, թթուների հետ չի փոխազդում, բացի HF -ից. 5iՕ2 4 HF - 5iF4 2 H 2 Օ : Լուծվում է ալկալիների լուծույթներում.

2 NaՕH

5iՕ2 - Na 2 5iՕ3

H 2Օ

Հեշտ լուծվող անհիդրիդներին դուրս է մղում իրենց աղերի հետ միահալելիս, օրինակ.

5iՕ2

Na 2 ՇՕ3 - Na 2 5iՕ3

5iՕ2

ՇaՇՕ3 - Շa5iՕ3

Փոխազդում է մետաղների լիս,առաջացնելով սիլիկատներ.

5iՕ2 5iՕ2

ՇՕ2 ՇՕ2

օքսիդների

հետ

M 21 Օ - M 2 5iՕ3 5 սիլիկատներ M 11 Օ - M5iՕ3

տաքացնե-

Կիրառումը: 5iՕ2 -ի մոնոբյուրեղները օգտագործվում են ուլտրաձայնային գեներատորներում, ձայնավերարտադրման տեխնիկայում: Սպիտակ մուրը ն աէրոսիլը՝ որպես լցանյութ ռետինի արտադրությունում: Աէրոսիլը` ադսորբենտ քրոմատոգրաֆիայում: Բնական 5iՕ2 -ը ավազի ձնով օգտագործվում է շինարարությունում: Հումք է հանդիսանում տեխնիկական 5i -ի, կվարցե ապակու ստացման համար: Ապակու, ցեմենտի, կերամիկայի բաղադրամաս է, կիրառվում է հղկանյութերի արտադրությունում: Թափանցիկ անգույն կամ գունավոր մոնոբյուրեղները օգտագործվում են զարդեղենների արտադրությունում՝ որպես թանկարժեք քարեր (ամետիստ, լեռնային բյուրեղ ն այլն): Սիլիկաթթուներ ն սիլիկատներ. ո5iՕ2 ոH 2 Օ , որտեղ ո Հ1-2, ո Հ1-2: Ազատ վիճակում առանձնացված են մետասիլիկաթթուն` H 2 5iՕ3 , օրթոսիլիկաթթուն` H 4 5iՕ4 ն երկմետասիլիկաթթուն`

H 2 5i2 Օ5 : Սիլիկաթթուները ստացվում են նատրիումի ն կալիումի սիլիկատների լուծույթների վրա HՇl կամ H 2 5Օ4 ազդելով. Na 2 5iՕ3

2 HՇl - H 2 5iՕ3 1 2 NaՇl :

Թույլ թթուներ են: Գերհագեցած լուծույթներում առաջացնում են կոլոիդ համակարգեր (գելեր), որոնք չորացնելիս առաջանում է սիլիկագել: Սիլիկագելները թափանցիկ, բարձր միկրոծակոտկենությամբ, հատիկավոր նյութեր են, որոնք խիստ ադսորբցիոնունակ են ն կիրառվում են որպես ադսորբենտներ: Սիլիկաթթվի աղերը կոչվում են սիլիկատներ: Ջրում լուծվում են միայն լիթիումի, նատրիումի ն կալիումի սիլիկատները, որոնք այդ պատճառով կոչվում են լուծվող ապակիներ, իսկ նրանց ջրային լուծույթները` հեղուկ ապակիներ: Ունեն կապակցող ն սոսնձող հատկություններ, հայտնի են որպես սիլիկատային սոսինձներ (գրասենյակային սոսինձ): Կիրառվում են որպես թթվա- ն ջերմակայուն ցեմենտների ն բետոնների բաղադրիչներ, որպես խտածեփանյութեր, օգտագործվում են սիլիկատային ներկանյութերի, սառը գլազուրների արտադրություններում: Օգտագործվում են գետնածածկերը ամրացնելու համար, հանքերի ն հանքատեսակների հարստացման համար, ջերմա- ն ձայնամեկուսիչ նյութերի, ստվարաթղթի, թղթի, սիլիկագելի, սինթետիկ

ցեոլիտների, ֆիլտրերի արտադրությունում: Բաղադրիչ են օճառներում ն լվացող փոշիներում: Սիլաններ (սիլիցիումի ջրածնական միացություններ): 5iո H 2 ո 2 , որտեղ ո Հ1-8: Մոնոսիլանը` 5iH 4 ն դիսիլանը`

5i2 H 6 գազեր են, մյուսները` հեշտ ցնդող հեղուկներ են: Տհաճ հոտով թունահարույց նյութեր են: Քիմիական հատկությունները: Խիստ ռեակցիոնընդունակ են, վերականգնիչներ են, օդում ինքնաբոցավառվում են, հալոգենների հետ արագ փոխազդում են` առաջացնելով տետրահալոգենիդներ.

5iH 4 Օ2 - 5iՕ2 5iH 4

2 H 2Օ

4Շl2 - 5iՇl4

4 HՇl :

Ջրի հետ փոխազդելով առաջացնում են սիլիկաթթուներ անորոշ բաղադրությամբ: Կիրառումը: 5iH 4 -ը օգտագործվում է կիսահաղորդչային սիլիցիում ստանալու համար: Սիլիցիումի հալոգենիդները` 5iF4 , 5iՇl 4 , 5i8r4 , 5i1 4 : Սիլիցիումի ֆտորիդ` 5iF4 , անգույն գազ է: Հիդրոլիզվում է.

35iF4

2H 2Օ

2 H 2 [ 5iF6 | Հեքսաֆտորսիլիկաթթուն` H 2 |5iF6 | , օգտագործվում է ֆտորասիլիկատների արտադրությունում ( Na 2 |5iF6 | , Ճ 2 |5iF6 | , NH 4 2 |5iF6 | ն այլն): սրանք փայտանյութի պահպանիչ նյութեր են ն 5iՕ2

կերամիկայի, ցեմենտի, ֆլյուսների բաղադրիչներ են հանդիսանում: Օգտագործվում են 4lF3 , Na 3 4lF6 , ՇaF2 ն այլն ստանալու

համար:

Սիլիցիումի քլորիդը` 5iՇl 4 , հեղուկ է, t եռման Հ57 Շ , t հալման Հ0

68.8 Շ : Հիդրոլիզվում է.

5iՇl 4

3H 2 Օ

4 HՇl

H 2 5iՕ3

Կիրառումը: Օգտագործվում է մանրադիսպերս 5iՕ2 ստանալու համար:

Սիլիցիումի կարբիդ` 5iՇ (կարբորունդ): t քայքայման Հ2830 Շ , չի լուծվում ջրում, չի փոխազդում թթուների հետ (բացի HF ն HNՕ3 ): Ունի բարձր կարծրություն, որով մոտ է ալմաստին: Կիրառումը. Հղկանյութ է: Մետալուրգիայում օգտագործվում է որպես հրակայուն նյութ: Սիլիցիդներ: 5i -ի միացությունները ավելի էլեկտրադրական տարրերի, գլխավորապես մետաղների հետ` 84 5i , F63 5i , F65i (ֆերոսիլիցիում), F65i2 , Mo5i 2 ն այլն: Կիրառվում են որպես հրակայուն նյութեր: 11.4.5. ԳԵՐՄԱՆԻՈՒՄ Ունի չորս կայուն իզոտոպ (զանգվածային թիվը 70, 72-74) ն մեկ ռադիոակտիվ իզոտոպ (զանգվածային թիվը 76, 71 / 2 Հ2ն106 տարի): Պատկանում է հազվագյուտ տարրերի թվին: Քիմիական հատկությունները: Գորշ-արծաթավուն մետաղական փայլով, t հալման Հ958.5

նյութ

է՝

Շ , t եռման -2850 Շ : Օքսիդաց-

ման աստիճանը +2 ն +4: Սենյակային ջերմաստիճանում կայուն է: Տաքացման պայմաններում փոխազդում է շատ նյութերի հետ: Բարձր ջերմաստիճաններում արագ օքսիդանում է` առաջացնելով Օ6Օ ն Օ6Օ2 օքսիդներ: Հեշտությամբ միանում է հալոգենների հետ ( Օ6

): Ազոտական ն խիտ ծծմբական թթուները այն օքսիդաց-

նում են մինչն Օ6Օ2 : Գերմանիումը փոխազդում է նան ալկալիների հետ` ջրածնի պերօքսիդի առկայությամբ առաջացնելով գերմանիումական թթվի աղեր` գերմանատներ ( Na 2 Օ6Օ3 ):

օդում կամ Օ 2 - Օ6Օ2 H 2Օ - Օ6Օ2 Հալոգեններ ( ) - Օe

5 - Օ65 ն ՕeՏ2 NH 3 (գազ) - Օe3 N 4 HՇl (գազ) - ՕeHԸl3

Օ6

տաքացում

HՇl (խիտ) - Օ6Շl4 HNՕ3 (խիտ) - Օ6Օ2 ոH 2Օ H 2 5Օ4 (խիտ) - Օ6Օ2 ոH 2Օ արքայաջուր - Օ6Շl4 պերօքսիդների, ալկալիների, նիտրատների կամ ալկալիական մետաղների կարբոնատների հետ միահալելիս - լուծելի գերմանատներ

Կիրառումը: Տիպիկ կիսահաղորդիչ է, օգտագործվում է դիոդներում, դետեկտորներում, տրանզիստորներում: Համաձուլվածքների բաղադրիչ է: Գերմանիումի դիօքսիդ՝ Օ6Օ2 ,

t հալման Հ1115 0 Շ , t եռման -1200 0 Շ : Ամֆոտեր բնույթի օքսիդ է (թթվային հատկությունների գերակշռումով)

Օ6Օ2

4 HՇl

Օ6Օ2

2 NaՕH

խիտ

Օ6Շl 4

2H 2Օ

Na 2 Օ6Օ3 H 2 Օ : նատրիումի գերմանատ

Կիրառումը: Օգտագործվում է գերմանիում ստանալու համար: Հատուկ ապակիների, ապակեթելերի ն լյումինաֆորների բաղադրիչ:

11.4.6. ԱՆԱԳ Բնության մեջ հանդիպում է 10 կայուն իզոտոպ (զանգվածային թիվ` 112, 114-120, 122, 124): Պարունակությունը երկրի կեղնում 8 10-39 (ըստ զանգվածի): Անագը փափուկ, արծաթավուն մետաղ է: Գոյություն ունի երեք բյուրեղային վերափոխակների ձնով` օ- 5ո ՝ մոխրագույն ավազափոշի, 8- 5ո ՝ սպիտակ-արծաթավուն փայլուն մետաղ (սպիտակ անագ), 7- 5ո ՝ փխրուն անագ, t հալման Հ232

Շ , t եռման -2620 0 Շ :

13.2 Շ օ- 5ո

161 Շ 8- 5ո

7- 5ո

13.2 Շ -ից ցածր ջերմաստիճաններում սպիտակ անագը (8) վեր է ածվում մոխրագույնի (օ), որի հետնանքով անագյա իրերը քայքայվում են: Այդ երնույթը ստացել է «անագի ժանտախտ» անվանումը: Քիմիական հատկությունները: Ցուցաբերում է +2, +4 օքսիդացման աստիճան: սենյակային ջերմ

հալոգեններ - 5ոF4 , 5ոՇl4 , 5ո8r4 , 5ո1 4 նոսր HՇl - 5ոՇl2 Վ նոսր H 2 5Օ4 - 5ո5Օ4 նոսր HNՕ3 - 5ո(NՕ3 )2

5ո

օդի, թթվածնի կամ ջրի հետ - 5ոՕ2 5, 56, 76 - 5ո5, 5ո5 2 , 5ո562 , 5ո76 2 H 2 5 - 5ո5

տաքացում

P - 5ո3 P4 , 5ո3 P2 , 5ոP3 , Վ խիտ HՇl - ՏոԸl 2 խիտ H 2 5Օ4 - 5ո( 5Օ4 ) 2 խիտ HNՕ3 - H 2 5ոՕ3 խիտ ՃՕH - Ճ 2 [5ո(ՕH)6 |

Սովորական պայմաններում փոխազդում է հալոգենների հետ՝ առաջացնելով 5ո 4 : Դանդաղ լուծվում է նոսր թթուներում: Ալկալիների խիտ լուծույթներում լուծվում է՝ առաջացնելով ստաննիտներ (անագային թթվի` H 2 5ոՕ2 -ի աղեր՝ Na 2 5ոՕ2 , Na 2 5ո ՕH 4 ), իսկ

օքսիդների առկայությամբ` ստաննատներ (անագաթթվի` H 2 5ոՕ3 -ի

աղեր` Na 2 5ոՕ3 , Na 2 5ո ՕH

| ):

Կիրառումը: Անագը օգտագործվում է մետաղների երեսպատման համար (կլայեկում): Համաձուլվածքների բաղադրիչ է Շս հետ (բրոնզներ), Շս ն 2ո (լատուն), 5Ե (բաբիտ), PԵ (փափուկ զոդանյութ): Օգտագործվում է նան սպիտակ մետաղյա թիթեղի արտադրությունում: Անագի հիդրիդ՝ 5ոH 4 (ստաննան): Անգույն թունավոր գազ է,

t հալման Հ-150 0 Շ , t եռման Հ-51.8 0 Շ : Սովորական պայմաններում կայուն է: Տաքացնելիս քայքայվում է՝ առաջացնելով «անագի հայելի»: Շ 5ոH 4 -150 -- 5ո 2H 2 : Անագի (||) օքսիդ՝ 5ոՕ : Սն բյուրեղներ են, օդում 400 Շ

բարձր օքսիդանում է, ջրում չի լուծվում:

5ո(ՕH ) 2 - 5ոՕ H 2 Օ :

Ունի ամֆոտեր հատկություններ: Հեշտությամբ օքսիդանում է մինչն 5ոՕ2 : Կիրառվում է որպես պիգմենտ ռուբինային ապակու արտադրությունում, անագի աղերի ստացման համար: Անագի (||) հիդրօքսիդ՝ 5ո ՕH 2 : Սպիտակ նյութ է, ջրում անլուծելի: Ամֆոտեր բնույթի հիդրօքսիդ է: Առաջացնում է երկու տիպի աղեր` թթուների հետ` կատիանային 5ոՇl 2 , ալկալիների հետ` անիո-

նային – ստաննիտներ՝ Ճ 2 5ոՕ2 , Ճ 2 5ո ՕH

Անագի (|Մ) օքսիդ՝ 5ոՕ2 , t հալման -1630 Շ : Ջրում չի լուծվում: Բնության մեջ հանդիպում է կասիտերիտ (անագաքար) հանքատեսակի ձնով: Ամֆոտեր օքսիդ է, թթուների ն ալկալիների հետ առաջացնում է կոմպլեքս աղեր` H 2 5ոՇl 6 , Ճ 2 5ո ՕH 6 :

Կիրառումը: Օգտագործվում է անագ ստանալու համար: Սպիտակ պիգմենտ է հանդիսանում էմալների, ջնարակների, ապակիների համար: Անագի դիսուլֆիդ՝ 5ո5 2 , դեղնա-ոսկեգույն բյուրեղներ են:

t քայքայման »500 0 Շ : Ջրում ն նոսր թթուներում չի լուծվում, լուծվում է ալկալիական մետաղների սուլֆիդներում՝ առաջացնելով թիոստաննատներ. 5ո5 2 Na 2 5 - Na 2 [ 5ո5 3 | :

Կիրառումը: Հատուկ եղանակով ստացված ( 5ո 5 NH 4 Շl խառնուրդը տաքացնելով) անագի դիսուլֆիդը ոսկեփայլ-դեղին թեփուկների տեսք ունի ն “թերթոսկի” անվան տակ օգտագործվում է փայտի, գիպսի «ոսկեջրման» համար: 11.4.7. ԿԱՊԱՐ Բնության մեջ հանդիպում է չորս կայուն իզոտոպների ձնով (զանգվածային թիվը 204 ն 206-208): Երկրի կեղնում պարունակությունն ըստ զանգվածի 1.6 10-39 է: Կապարը փափուկ, պլաստիկ, կապտա - մոխրագույն մետաղ է:

քՀ11.34գ/սմ3, t հալման Հ237.4 Շ , t եռման Հ1745 Շ : Օդում պատվում է օքսիդի թաղանթով, որը նրան պաշտպանում է հետագա օքսիդացումից, միացություններում ցուցաբերում է +2 ն +4 օքսիդացման աստիճաններ: Քառավալենտ կապարի միացությունները համեմատաբար անկայուն են: Նոսր աղաթթուն ն ծծմբական թթուն գրեթե չեն ազդում կապարի վրա՝ ի հաշիվ լուծվող մետաղի մակերեսը ծածկող կապարի քլորիդի ն սուլֆատի փոքր լուծելիության: Խիտ ծծմբական թթվում, հատկապես տաքացնելիս, կապարը լուծվում է՝ առաջացնելով լուծվող PԵ H5Օ4 2 թթվային աղը: Խիտ աղաթթուն նս լուծում է կապարին՝ առաջացնելով լուծելի կոմպլեքս աղ` H 2 PԵՇl 4 : Ազոտական թթվի մեջ կապարը հեշտությամբ լուծվում է: Համեմատաբար հեշտ է լուծվում քացախաթթվում, որը պարունակում է լուծված թթվածին: Ալկալիների մեջ կապարը նույնպես լուծվում է, առաջացնելով

պլյումբիտ իոններ` PԵ ՕH

|2- :

Կապարի բոլոր լուծելի միացությունները թունահարույց են: սենյակային ջերմ

F2 - PԵF2 դանդաղ է փոխազդում

HՇl (խիտ) - H 2 [ PԵՇl4 | HNՕ3 (նոսր) - PԵ( NՕ3 ) 2

PԵ

տաքացում

օդում, ջրի գոլորշիների հետ - PԵՕ հալոգեններ ( ) - PԵ 2 5, 56, 76 - PԵ5, PԵ56, PԵ76 H 2 5Օ4 (խիտ) - PԵ( H5Օ4 ) 2

ՇH 3ՇՕՕH (նոսր) - PԵ(ԸH 3 ԸՕՕ) 2

NaՕH ( ՃՕH ) (խիտ) - Na 2 [ PԵ(ՕH ) 4 |

Կիրառումը: Կապարը օգտագործվում է խողովակների, ակումուլյատորների (կուտակիչ) էլեկտրոդների արտադրությունում, քիմիական սարքավորումների ն էլեկտրոլիզամանների երեսպատման համար, ռենտգենային ն միջուկային տեխնիկայում՝ որպես պաշտպանիչ իոնացնող ճառագայթումից: Տպագրական ն անտիֆրիկցիոն համաձուլվածքների բաղադրիչ է: Կիսահաղորդչային նյութերի բաղադրիչ է: Կապարի օքսիդներ՝ PԵՕ, PԵՕ2 ն PԵ3 Օ4 :

PԵՕ – կապարի (||) օքսիդ: Հանդես է գալիս երկու ձնափոխությամբ` օ- PԵՕ կարմիր (գլյոտ) ն 8- PԵՕ դեղին (մասսիկոտ),

t հալման համապատասխանաբար 886 0 Շ ն 600 0 Շ : Օդում մինչն 4000

500 Շ տաքացնելիս վեր են ածվում PԵ3 Օ4 -ի : Դրան համապատասխանում է ամֆոտեր հիդրօքսիդ PԵ ՕH 2 -ը, անլուծելի միացություն է: Լուծվում է HNՕ3 , ՇH 3 ՇՕՕH -ում ն ալկալիներում՝ առաջացնելով նիտրատներ, ացետատներ ն պլյումբիտներ: Կիրառումը: PԵՕ -ն օգտագործվում է բյուրեղապակու արտադրությունում, էմալների բաղադրիչ է: Կապարի դիօքսիդ՝ PԵՕ2 , (կապարի (|Մ) օքսիդ), մուգ շագանակագույն բյուրեղային նյութ է:

Քիմիական հատկությունները: Ջրում չի լուծվում: Ցուցաբերում է ամֆոտեր հատկություն: Ալկալիներում լուծվելով առաջացնում է պլյումբիտներ`

|PԵ ՕH 6 |2- :

PԵՕ2 -ն ունի օքսիդիչ հատկություն:

Տաքացնելիս քայքայվում է՝ 420 Շ 565 Շ PԵՕ2 -370 ---- PԵ3 Օ4 -530 ---- PԵՕ :

Կիրառումը: Օգտագործվում է կապարային կուտակիչներում (ակումուլյատոր): Օգտագործվում է որպես օքսիդիչ (օրինակ՝ լուցկու գլխիկներում): PԵ3 Օ4 – կապարի սուրիկ, կապարի (||, |Մ) օքսիդ ( 2 PԵՕ PԵՕ2 ): Դիտվում է նան որպես կապարի (||) օրտոպլյումբատ՝

PԵ2 PԵՕ4 : Նարնջա - կարմիր բյուրեղներ են, t քայքայման - 520-565 0 Շ : Ջրում չի լուծվում Կիրառումը: Օգտագործվում է բյուրեղապակիների, գլազուրների, էմալների արտադրությունում: Հանդիսանում է պիգմենտ հակակոռոզիոն ներկերում: Կապարի (||) հալոգենիդներ՝ PԵF2 , PԵՇl 2 , PԵ8r2 , PԵ1 2 : Ջերմաստիճանը բարձրացնելիս լուծելիությունը զգալիորեն մեծանում է: Կիրառումը: PԵF2 ՝-ը հանդիսանում է հատուկ համաձուլվածքների, կերամիկայի, էմալների բաղադրիչ: PԵՇl 2 -ը օգտագործվում է կապարի հիդրոմետալուրգիայում:

PԵ1 2 -ը օգտագործվում է վերլուծական քիմիայում՝ կապարի հայտնաբերման համար: Կապարի սուլֆիդ՝ PԵ5 , սն բյուրեղներ են, t հալման - 1114

Շ,

t սուբլ. - 1281 0 Շ : Ջրում չի լուծվում: Հանդիսանում է կիսահաղորդչային նյութ, օգտագործվում է էլեկտրոնիկայում ն ռադիոտեխնիկայում:

Կապարի սուլֆատ՝ PԵ5Օ4 , t հալման - 1770 Շ (քայքայումով): Ջրում գործնականորեն չի լուծվում: Կիրառումը: Օգտագործվում է կապարային կուտակիչներում: Հանդիսանում է պիգմենտների բաղադրիչ (կապարային սպիտականերկ):

Կապարի կարբոնատ՝ PԵՇՕ3 : t քայքայման - 315 Շ : Ջրում չի լուծվում:

Կիրառումը: Օգտագործվում է կապարային սպիտականերկերի ստացման համար: Կապարի նիտրատ՝ PԵ NՕ3

2 PԵ( NՕ3 ) 2 - 2 PԵՕ 4 NՕ2

: t քայքայման »200

Շ:

Օ2 :

Ջրում լավ է լուծվում (56.5գ 100մլ H 2 Օ 20 Շ ): Կիրառումը: Ուժեղ օքսիդիչ է, օգտագործվում է պիրոտեխնիկական բաղադրամասերում: Կապարի ացետատ՝ PԵ ՇH 3 ՇՕՕ 2 : Հայտնի է կապարային շաքար անվանմամբ, քանի որ քաղցր համ ունի, թունավոր է, ջրում ն գլիցերինում լավ է լուծվում: Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես դեղաթրջոց: Կապարաօրգանական միացություններ: Կապարի տետրամեթիլ PԵ ՇH 3 4 ն կապարի տետրաէթիլ PԵ Շ 2 H 5 4 : Հեղուկներ են, օգտագործվում են բենզինների օկտանային թվի բարձրացման համար: Թունահարույց են:

11.5. |Մ Ա ԵՆԱԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ ԵՎ

ՆՇԱՆԱԿՈՒԹՅՈՒՆԸ ԳՅՈՒՂԱՏՆՏԵՍՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ

|Մ Ա ենթախմբի p -տարրերը իրարից խիստ տարբերվում են օրգանիզմներում գտնվելու քանակությամբ ն կենսաբանական դերով: Ածխածինը օրգանական ն կենսածին հիմնական մակրոտարրն է: Սիլիցիումը միկրոտարր է ն, ըստ երնույթին, կենսականորեն անհրաժեշտ է: Գերմանիումը միկրոտարր է ն, ըստ երնույթին, կատարում է որոշ ֆիզիոլոգիական դեր: Անագը ն առանձնապես կապարը թունահարույց են, խառնուկային միկրոտարրեր են: Ածխածին: Կենսաբանական տեսանկյունից ածխածինը առաջին օրգանական տարրն է: Որպես կենսածին՝ այն մակրոտարր է, մտնում է բոլոր հյուսվածքների, բջիջների բաղադրության մեջ սպիտակուցների, ճարպերի, ածխաջրերի, վիտամինների, հորմոնների ձնով: Բջիջների կենսամոլեկուլներից կարնորագույնը հետնյալ չորս խմբի նյութերն են. 1) Սպիտակուցներ, որոնք իրականացնում են կենդանի բջիջների ամենաբազմազան ֆունկցիաները` սկսած ֆոտոսինթեզից ն վերջացրած բջջաթաղանթի միջով նյութերի տեղափոխմամբ:

2) Նուկլեինաթթուները, որոնք ծրագրավորում են բջիջների ամբողջ աշխատանքը, առաջին հերթին՝ սպիտակուցների սինթեզի գործընթացի մեխանիզմը: 3) Ածխաջրերը (շաքարներ), որոնք որպես կառուցվածքային բաղադրամասեր մտնում են նուկլեինաթթուների բաղադրության մեջ ն կատարում են բջիջների մոլեկուլային «վառելանյութի» դերը: 4) Լիպիդները (ճարպերը), որոնք առաջացնում են բջիջների թաղանթները: Անկախ իրենց բարդության աստիճանից ն բջիջում կատարող ֆունկցիաներից՝ կենսապոլիմերները ունեն մի շարք առանձնահատկություններ. 1) Դրանց մոլեկուլներում քիչ են երկար ճյուղավորումները ն շատ` կարճերը: 2) Պոլիմերային շղթաները կայուն են ն ինքնաբերաբար չեն քայքայվում մասերի: 3) Ընդունակ են կրելու ֆունկցիոնալ խմբեր ն բաղադրամասեր, որոնք ապահովում են բջիջների համար անհրաժեշտ կենսաքիմիական ռեակցիաները: 4) Բավական ճկուն են, որպեսզի առաջացնեն համապատասխան տարածական կառուցվածքներ սպիտակուցների՝ որպես մոլեկուլային մեքենաների ն նուկլեինաթթուների՝ որպես ծրագրավորող մոլեկուլների կենսաքիմիական ֆունկցիաների իրականացման համար: 5) Կենսապոլիմերների Շ - H ն Շ - Շ կապերը, չնայած իրենց կայունությանը, հանդիսանում են էլեկտրոնային էներգիայի կուտակիչներ: Ցանկացած կենսապոլիմերի թթվածնով օքսիդացումից Շ - H ն Շ - Շ կապերը փոխարինվում են Օ - H ն Շ - Օ կապերով, որոնց էներգիան ավելի շատ է: Դա դարձնում է կենսապոլիմերներին էներգիայի աղբյուր՝ կենսաքիմիական գործընթացները բջիջներում իրականացնելու համար: Կենսապոլիմերների գլխավոր հատկությունը դրանց պոլիմերային շղթաների գծայնությունն է, քանի որ միայն այդպիսի կառուցվածքներն են հեշտությամբ կոդավորվում ն «հավաքվում» մոնոմերներից: Բացի այդ՝ եթե պոլիմերային թելիկը ունի ճկունություն, ապա դրանից հեշտությամբ կարելի է առաջացնել ցանկալի տարածական կառուցվածքներ: Եթե այդպես կառուցված մոլեկուլային մեքենան ինչ որ պատճառով խաթարվում է, ապա նրա բաղադրամասերը նորից կարելի է օգտագործել:

Ածխաջրերը ն լիպիդները բջիջներում օգտագործվում են որպես կառուցվածքային նյութ, որպես «վառելանյութ» ն որպես մոլեկուլներ-նախորդիչներ կենսասինթեզի համար: Շատ կարնոր կառուցվածքային նյութ է ցելյուլոզը (բջջանյութ): Այն գլյուկոզայի ամուր ն ճկուն պոլիմերն է, որը բույսերի բջջապատերի հիմնական բաղադրիչն է, հաղորդում է դրանց ամրություն ն առաձգականություն: Ածխաջրերը ն ճարպերը, որպես էներգակիր նյութեր, կազմում են մարդու սննդի մոտ 889-ը, ընդ որում՝ 2/3-ը բաժին է ընկնում ածխաջրերին: Տարբեր ծագումով ածխաջրերը քիմիապես համարժեք են ն դրանց փոխանակումը օրգանիզմներում ամենաարագն է կատարվում, դրանք մյուս սննդամթերքներից ամենաարագն են ծախսվում էներգետիկ նպատակների համար: Բուսաբուծության արտադրանքները ընդունակ են լիովին բավարարելու մարդու պահանջները ածխաջրերի ն ճարպերի նկատմամբ, բայց չեն կարող լիովին բավարարել սպիտակուցային պահանջը, քանի որ բուսական սպիտակուցները չեն պարունակում վեց-յոթ անփոխարինելի ամինաթթուներ, որոնցից յուրաքանչյուրը մարդուն անհրաժեշտ է օրական 0.5 - 2գ չափով: Ածխածնի միացությունները չափազանց լայն կիրառություն ունեն գյուղատնտեսության մեջ: Բնահողերի հումուսային նյութերի պահպանման համար անհրաժեշտ է օգտագործել մոտ 2 միլիարդ տոննա օրգանական պարարտանյութեր (գոմաղբ, թռչնաղբ, կոմպոստ, տորֆ, տիղմ, կենցաղային կեղտաջրեր ն այլն): Օրգանա-հանքային պարարտանյութերը (գումինային պարարտանյութեր) բաղկացած են օրգանական նյութերից ն դրանց հետ քիմիապես կամ ադսորբցիոն ուժերով կապված անօրգանական հանքային միացություններից: Գումինաթթուները (բարձրամոլեկուլային օքսիկարբոնային արոմատիկ թթուներ) ստանում են դրանց պարունակող նյութերը (տորֆ, գորշ ածուխ, թերթաքարեր, բուսահող) ամոնիակով, ֆոսֆորական թթվով, կալիումի աղերով մշակելով: Օրգանական պարարտանյութերը հողի մեջ գտնվող միկրոբների կենսագործունեությունից քայքայվում են ն վեր են ածվում բույսերի համար հեշտ յուրացվող միացությունների: Թթվային բնահողերի կրապարարտացման համար օգտագործում են կարբոնատներ` կրաքարի ( ՇaՇՕ3 ), դոլոմիտի ( ՇaՇՕ3 MgՇՕ3 ), կրի ( Շa ՕH

ալրափոշիների ձնով:

Բնական վառելանյութի բոլոր տեսակները (քարածուխ, տորֆ, նավթամթերքներ, բնական գազ) օգտագործվում են գյուղատնտեսության էներգետիկայում:

Շատ պեստիցիդներ, դեղանյութեր ն պահածոյացնողներ հանդիսանում են ածխածնի միացություններ: Պահածոյացնողների թվին են պատկանում ՇՕ2 -ը, քացախաթթուն, օրգանական հակաօքսիդանտները, որոնք դանդաղեցնում են օքսիդացման գործընթացները: Գյուղատնտեսության մեջ լայնորեն օգտագործում են պոլիմերային նյութեր ածխածնի հիման վրա: Առանձնապես հետաքրքիր են հատուկ ուռչող պոլիմերները, որոնց ծավալը ընդունակ է մեծանալու մի քանի հարյուր անգամ՝ ջուր կլանելու հետնանքով: Դրանք ընդունակ են երաշտի ժամանակ բույսերի արմատային համակարգերը ջրով ապահովելու տասնյակ օրեր: Այդ «հիդրոգելերի» հետ միասին հող կարելի է ներմուծել նան միկրոպարարտանյութեր, ֆունգիցիդներ, ինսեկտիցիդներ: Սիլիցիում: Սիլիցիումը հանդիսանում է խառնուկային միկրոտարր: Սիլիցիումի կենսաքիմիական դերը դեռնս չի պարզաբանված: Այն կենսականորեն անհրաժեշտ տարր է բարձրագույն կենդանիների աճի ն զարգացման համար: Սիլիցիումով ավելի հարուստ են այն հյուսվածքները, որոնցում բացակայում կամ քիչ են զարգացած նյարդային թելիկները (երիկամներ, մազեր): Դրա առավելագույն քանակությունը պարունակվում է մաշկում, կռճիկներում, ջլերում, աչքի որոշ հյուսվածքներում (ոսպնյակ): Քանի որ սիլիցիումի դիօքսիդը ջրում աննշան է լուծվում, ապա այն մարդու օրգանիզմ է թափանցում ոչ այնքան մարսողական տրակտով, որքան շնչառական ուղիներով՝ 5iՕ2 փոշու ձնով: Անհրաժեշտ է նշել, որ փոշին, որը պարունակում է ածխի փոշի, 5iՕ2 , 4l 2 Օ3 , պարբերաբար, թոքերի վրա երկարատն ազդեցության դեպքում առաջ է բերում պննմոկոնիոզ հիվանդություններ, ածխի փոշու ազդեցության դեպքում` անտրակոզ, 5iՕ2 -ի դեպքում` սիլիկոզ,

4l 2 Օ3 -ի դեպքում` ալյումինոզ: Այդ հիվանդությունների զարգացման մեխանիզմը առավելապես հայտնի չէ: Ենթադրվում է, որ սիլիկատային փոշեհատիկների երկարատն շփումը կենսաբանական հեղուկների հետ բերում է պոլիսիլիցիումական թթուների գելերի առաջացմանը, որոնց անջատումը բջիջներում հանգեցնում է վերջիններիս ոչնչացմանը: Ի տարբերություն ածխածնի, սիլիցիումը կենսամոլեկուլներում միացած է միայն թթվածնի ատոմների հետ ( 5i - Օ ), քանի որ այդ կապի էներգիան զգալիորեն մեծ է 5i - H , 5i - Շ , 5i - 5 ն այլ կապերից: Բժշկության մեջ օգտագործվում է տալկը ( 3MgՕ 4 5iՕ2 H 2 Օ )՝ որպես ցանափոշի: Կարբորունդը ( 5iՇ ) օգտագործվում է ատամնատեխնիակայում՝ պլոմբները (ատամնալիցք), պրոթեզները հղկելիս:

Սիլիցիումը հանդիսանում է այն անհրաժեշտ միկրոտարրերից մեկը, որոնց պակասությունը բույսերը երբեք չեն զգում: Այն մտնում է բույսերի կենսազանգվածի բաղադրության մեջ: Բույսերի ցողուններում սիլիցիումի առկայությունը մեծացնում է դրանց ամրությունը: Նատրիումի սիլիկատի (լուծելի աղ) ներմուծումը հողի մեջ բերում է ֆոսֆատների յուրացման մեծացմանը դրանցով աղքատ բնահողերում: Սիլիցիումը անհրաժեշտ է կենդանիներին նրանց կմախքի զարգացման ընթացքում: Սիլիկատները ն ալյումասիլիկատները հանդիսանում են հողերի հիմնական բաղկացուցիչները: Բացի այդ միացություններից, հողերում զգալի քանակներով առկա են երկաթի օքսիդները ն հիդրոօքսիդները, ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների կարբոնատները, ֆոսֆատները, սուլֆատները, հումուսը, որը պարունակում է ածխածին, թթվածին ն ազոտ: Սիլիցիումի միացություններից գլխավորը կվարցն է ( 5iՕ2 ), դրա քանակությունը գերազանցում է հողի զանգվածի 609-ը, իսկ ավազահողերում հասնում է 909-ի: Կվարցը հողերում գլխավորապես գտնվում է ավազի ն փոշեհատիկների ձնով: Դրա մասնակցությունը հողում կատարվող ռեակցիաներում աննշան է, քանի որ այն անլուծելի է ն քիմիապես իներտ: Հաջորդ հողագոյացնող միացությունները դաշտային սպաթները ն փայլարներն են, որոնք հանդիսանում են ալյումոսիլիկատներ: Դրանք շատ դանդաղ մասնակցում են ընդերքային լուծույթների հետ փոխանակման ռեակցիաներում: Շատ ավելի կարնոր են դրանց հողմնահարման գործընթացները, որոնց մասնակցում են ջուրը, ՇՕ2 -ը, միկրոօրգանիզմները ն ջերմաստիճանի փոփոխությունները: Արդյունքում առաջանում են երկրորդային միացություններ ն ստացվում են

Ճ , Na , Mg 2 , Շa 2 , F6 2 , F6 3 ն այլ կատիոններ: Երկրորդային ալյումասիլիկատներն են կաոլինիտը, մոնտմորիլոնիտը, հիդրոփայլարները, որոնք կավային հանքատեսակներ են ն, առաջանալով հողմնահարումից, ունեն մասնիկների փոքր չափսեր: Դրանք առաջացնում են հողերի կոլոիդ, տիղմային ն փոշենման բաղադրամասերը, որոնք ընդունակ են ուռչեցման, իոնափոխանակման, առաձգական են ն ստեղծում են բարենպաստ քիմիական պայմաններ բույսերի արմատային սնման համար: Գետնածածկի միկրոծակոտիները պայմաններ են ստեղծում օդի ն լուծույթների շարժմանը հողերում: Հողը հանդիսանում է շատ միկրոօրգանիզմների բնավայր, որոնց հետ բույսերը սերտ կապի մեջ են գտնվում: Հողը Երկրի յուրօրինակ ծածկն է, որն ունի պտղաբերություն (արգավանդություն): Այդ ծածկը շատ բարակ է ն խոցելի:

Գյուղատնտեսների խնդիրն է պահպանել ն ավելացնել հողերի բերրիությունը: Գերմանիում: Օրգանիզմներում գտնվելու քանակությամբ (10-5 - 10-69) գերմանիումը հանդիսանում է միկրոտարր: Դրա կենսաբանական դերը քիչ է պարզաբանված, հայտնի է որ գերմանիումի միացությունները նպաստում են արյունագոյացմանը: Գերմանիումի միացություններն ունեն փոքր թունահարուցություն: Անագ: Հանդիսանում է միկրոտարր (- 10-409): Դրա կենսաբանական դերի մասին տեղեկությունները հակասական են: Հայտնի է, որ այն որոշակի դեր ունի օրգանիզմների աճի գործընթացում: Անագը մեծ կիրառություն ունի գյուղատնտեսական մթերքների պահածոյացման համար անհրաժեշտ թիթեղյա տարաների երեսպատման ոլորտում: Միննույն ժամանակ անհրաժեշտ է նշել, որ թթվային միջավայրում անագը լուծվում է ն անցնում արյան մեջ` ցուցաբերելով թունահարույց հատկություններ: Բժշկական պրակտիկայում կիրառվում են անագ պարունակող նյութեր, մասնավորապես, ատամնալիցքերում (պլոմբ) օգտագործում են անագի արծաթային ամալգամներ (289): Անագի ֆտորմիացությունները արդյունավետ են ատամների կարիեսի դեմ պայքարում: Կապար: Կապարը ն դրա միացությունները (առանձնապես օրգանական) խիստ թունահարույց են: Ազդում են սպիտակուցների սինթեզի, բջիջների էներգետիկ հաշվեկշռի ն գենետիկ ապարատի վրա: Պարզաբանված է, որ կապարը այն տարրերից մեկն է, որի առկայությունը սննդամթերքներում բերում է կարիեսի զարգացմանը: Կապարի միացությունները աստիճանաբար կուտակվում են բույսերում, կենդանիների ու մարդու հյուսվածքներում՝ կապարի միացություններով շրջակա միջավայրի աղտոտման պատճառով: Սննդի, օդի ն ջրի միջոցով մարդը օրական կլանում է մինչն 100 միկրոգրամ կապար, վտանգավորը 0.2-2 մգ ներմուծումն է: Կապարը հիմնականում կուտակվում է կմախքում՝ դժվարալուծ ֆոսֆատի ձնով:

11.6 Մ Ա ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐ

p տարրերն են ազոտը` N , ֆոսֆորը` P , արսենը` 45 , անտիմոնը` 5Ե ն բիսմութը` 8i : Մ Ա ենթախմբի

Դրանց ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներն են. N

15 2 25 2 2ք 3

[He|25 2 2 p 3

15 2 25 2 2ք 6 35 2 3ք 3

[Ne|35 2 3 p 3

Ճ5

[Ճr|3d10 45 2 4 p 3

ՏԵ

[Kr|4d10 55 2 5 p 3

[2e|44 14 5d 10 65 2 6 p 3

Արտաքին հինգ էլեկտրոնների առկայության շնորհիվ այս ենթախմբի տարրերի առավելագույն օքսիդացման աստիճանը +5 է, նվազագույնը` -3: Համեմատաբար ցածր էլեկտրաբացասականության հետնանքով տարրերի ատոմների կապը ջրածնի հետ նվազ բնեռային է, քան ջրածնի կապը Մ| ն Մ|| խմբերի տարրերի ատոմների հետ: Այդ պատճառով քննարկվող տարրերի ջրածնային միացությունները ջրային լուծույթում ջրածնի իոններ չեն անջատում ն հետնաբար թթվային հատկություններ չունեն: N - 8i շարքում ուժեղանում են մետաղական հատկությունները: Ազոտը ն ֆոսֆորը բնորոշ ոչ մետաղներ են, արսենը ն անտիմոնը ունեն ինչպես ոչ մետաղական, այնպես էլ մետաղական հատկություններ, բիսմութը մետաղ է: 11.6.1 ԱԶՈՏ Բնության մեջ հանդիպում է երկու կայուն իզոտոպի ձնով՝

N ն

N : Ազատ վիճակում ( N 2 ) հանդիպում է օդում (78.1 9` ըստ ծավալի կամ 75.5 9` ըստ զանգվածի): Կապված վիճակում հանդիպում է հետնյալ միացությունների տեսքով` NaNՕ3 – չիլիական սելիտրա (նատրիումական սելիտրա), ՃNՕ3 – հնդկական սելիտրա (կալիումական սելիտրա), Շa (NՕ3 ) 2 – նորվեգական սելիտրա (կալցիումական սելիտրա): Կենդանի օրգանիզմներում` սպիտակուցներում: Ցուցաբերում է օքսիդացման աստիճան -3 մինչն +5:

Ազոտը ( N 2 ) սովորական պայմաններում անհոտ, անհամ, անգույն գազ է: Օդի հիմնական բաղադրիչն է: t հալման Հ-210

Շ,

t եռման Հ-195.8 0 Շ : 100 մլ H 2 Օ -ոõÙ 0 0Շ ում լուծվում է 2.33 մլ ազոտ: Ազոտի մոլեկուլում կա եռակի կապ N N , որոնցից մեկը -կապ է, երկուսը` -կապ:

Ստացումը: 1. Արդյունաբերությունում ազոտը ստանում են հեղուկ օդի թորումից: Օդը սառեցնելով հեղուկացնում են, որից հետո ենթարկում են ֆրակցիոն թորման: Այդ ընթացքում առաջին հերթին եռալով անջատվում է ազոտը` բաժանվելով հեղուկ թթվածնից: 2.Լաբորատորիայում.

NH 4 NՕ2 - N 2

2 NH 3

2H 2Օ

3ՇսՕ - 3Շս

3H 2 Օ :

Քիմիական հատկությունները: Սովորական պայմաններում իներտ նյութ է, որը բացատրվում է դրա մոլեկուլում խիստ կայուն եռակի կապի

առկայությամբ, այն չի խզվում նույնիսկ մինչն 3000 Շ տաքացնելիս: Սովորական պայմաններում ազոտը փոխազդում է միայն լիթիումի հետ ( Li3 N ) ն չի փոխազդում ոչ մի այլ մետաղի հետ: Ակտիվ մետաղների հետ առաջացնում է նիտրիդներ ( Շa 3 N 2 ն այլն): Առանձնակի պայմաններում ընթանում են հետնյալ ռեակցիաները.

3H 2 » 2 NH 3 (կատալիզատոր, ճնշում, ջերմաստիճան),

Օ2 » 2 NՕ (էլեկտրական աղեղում),

որոնք շատ կարնոր նշանակություն ունեն օդի ազոտը կապելու համար: Մոլեկուլը ակտիվացնելիս (տաքացում, կատալիզատոր, էլեկտրական պարպումներ) ազոտը փոխազդում է շատ մետաղների ն ոչ մետաղների հետ` ցուցաբերելով -3-ից մինչն +5 օքսիդացման աստիճան:

Me - նիտրիդներ` M 3 N, M 3 N 2 , M x N y Շ - Շ2 N 2 ( 3000 -4000 Շ)

P - P3 N 5 (էլեկտրական պարպում) Օ2 - NՕ (t » 1200 Շ) F2 - NF3 H 2 - NH 3

Կիրառումը: Օգտագործվում է ազոտական պարարտանյութերի, ամոնիակի ստացման համար: Իներտ միջավայր է հանդիսանում քիմիական ն մետալուրգիական գործընթացներում, մետաղների եռակցման ժամանակ: Կիրառվում է լամպերի գազալցման համար: Հեղուկ ազոտը օգտագործվում է որպես սառեցնող ագենտ: Ամոնիակը` NH 3 -ը, սովորական պայմաններում սուր հոտով գազային նյութ է, , t հալման Հ-80

Շ , t եռման Հ-36 0 Շ : Ջրում լավ է լուծվում

(-750լ/լ): Բնության մեջ առաջանում է ազոտ պարունակող օրգանական նյութերի քայքայումից: Ստացումը: 1. Արդյունաբերությունում

3H 2 » 2 NH 3 :

Ռեակցիան իրականացնում են 450-500 Շ ն 300մթն ճնշման տակ` որպես կատալիզատոր օգտագործելով երկաթը, որը ակտիվացված է Ճ , 4l կամ այլ մետաղների օքսիդներով: 2. Լաբորատորիայում` Շa (ՕH ) 2 2 NH 4 Շl ՇaՇl 2 2 H 2 Օ 2 NH 3 : Ամոնիակի ջրային լուծույթը կոչվում է ամոնիակաջուր կամ անուշադրի սպիրտ: Ամոնիակը փոխազդելով թթուների հետ` առաջացնում է ամոնիումի համապատասխան աղերը: Ամոնիակը որոշ մետաղների հետ առաջացնում էկոմպլեքս միացություններ` ամոնիակատներ

( Շս NH 3

| , |2ո NH |

3 6

Շս

ն այլն):

4 NH 3 - |Շս NH 3

Ալկալիական ն հողալկալիական մետաղները փոխազդում են ամոնիակի հետ, ելնելով պայմաններից, առաջացնում են մետաղների նիտրիդներ կամ ամիններ: Ամոնիակը թթվածնում այրվում է` առաջացնելով ազոտ ն ջուր.

4 NH 3

3Օ2

6H 2Օ 2 N 2 :

Կատալիզատորի (պլատինի հիման վրա համաձուլվածքներ) առկայությամբ ռեակցիան ընթանում է ազոտի (||) օքսիդի առաջացմամբ:

4 NH 3

5Օ2

4 NՕ 6 H 2 Օ

Այս ռեակցիան խիստ կարնոր նշանակություն ունի, քանի որ հնարավորություն է տալիս ստանալու ազոտական թթու, որն օգտագործվում է պարարտանյութեր, պայթուցիկ նյութեր ն այլն ստանալու համար:

Քիմիական հատկությունները: Օ2 - N 2

H 2Օ առանց կատալիզատորի

Օ2 ---- NՕ H 2 Օ կատալիզատորով Pt , Pd

Շl 2 - N 2 ՇսՕ - N 2

NH 3

NH 4Շl Շս

H 2Օ

H 2Օ - NH 4 ՕH

Շս 2 - |Շս(NH 3 )4 |

ամոնիակատներ

Na,Mg,Շa - NaNH 2 , Շa(NH 2 )2 ամիդներ թթուներ ( HՇl, H 2 5Օ4 , HNՕ3 ) - NH 4Շl, (NH 4)2 5Օ4 , NH 4 NՕ3 ՇՕ2

H 2 Օ - (NH 4 )2ՇՕ3

ՇՕ2 - ՇՕ ( NH 2 ) 2 միզանյութ, կարբամիդ

Հեղուկ ամոնիակը բնորոշ սուր հոտով անգույն շարժուն հեղուկ է,

պարունակում է 82.29 N , խտությունը 0,6գ/սմ3 20 Շ -ում: Ստացվում է բարձր ճնշման տակ գազային ամոնիակի հեղուկացումից: Հեղուկ ամոնիակը օգտագործվում է որպես ազոտական պարարտանյութ, ինչպես նան սուպերֆոսֆատների ամոնիակացման համար: Հեղուկ ամոնիակը կիրառվում է նան որպես լուծիչ, օրինակ, ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների համար: Առաջանում են երկնագույն լուծույթներ մետաղական փայլով, որոնք ունեն բարձր էլեկտրահաղորդականություն: Այդ լուծույթները դանդաղորեն քայքայվում են` առաջացնելով ջրածին ն ամիդներ: 2 NH 3 2 Na 2 NaNH 2 H 2 : Նատրիումի ամիդը ուժեղ վերականգնիչ է, օգտագործվում է նատրիումի ցիանիդ, ինդիգո (կապույտ ներկանյութ), սուլֆիդին, վիտամին 4 ն այլն ստանալու համար:

Կիրառումը: Օգտագործվում է HNՕ3 արտադրությունում, ազոտ պարունակող աղերի, միզանյութի, սոդայի, պարարտանյութերի արտադրություններում: Հեղուկ ամոնիակը ն նրա լուծույթները սառեցնող ագենտներ են, օգտագործվում են որպես պարարտանյութեր: Կիրառվում է պողպատե դետալների մակերնույթների ազոտացման համար, որը բերում է պողպատի կարծրացմանը, դրա դիմացկունության ն կոռոզիայի նկատմամբ կայունության բարձրացմանը: Ազոտացման համար պողպատի դետալները տաքացնում են 480-650 0Շ ամոնիակի մթնոլորտում, որի ընթացքում առաջանում է ատոմական ազոտ, այն կլանվում է պողպատյա դետալների մակերնույթի կողմից` առաջացնելով նիտրիդներ: Ամոնիումի հիդրօքսիդը ն դրա աղերը: Ամոնիակի ջրային լուծույթը (ամոնիակաջուր, անուշադրի սպիրտ) ունի հիմնային հատկություն.

NH 3

H 2Օ » NH 4 ՕH » NH 4

ՕH - :

Ամոնիումի հիդրօքսիդը` NH 4ՕH . անկայուն թույլ հիմք է, գոյություն ունի միայն ջրային լուծույթներում: NH 4 կատիոնը կոչվում է ամոնիում, իր հատկություններով նման է Ճ կատիոնին: Ամոնիումի աղերը, ի տարբերություն NH 4ՕH -ի, կայուն են` NH 4Շl (անուշադր), NH 4 NՕ3 , ( NH 4 ) 2 5Օ4 , ( NH 4 ) 3 PՕ4 , NH 4 H 2 PՕ4 , ( NH 4 ) 2 HPՕ4 , ( NH 4 ) 2 Շr2 Օ7 ն այլն: Տաքացնելիս քայքավում են` անջատելով ամոնիակ:

NH 4 Շl » NH 3

HՇl

NH 4 NՕ 2 - N 2

2H 2 Օ

NH 4 NՕ 3 - N 2 Օ 2H 2 Օ ( NH 4 ) 2 ԸՕ 3 - NH 3

NH 4 HԸՕ 3 - NH 3

( NH 4 ) 2 Ըr2 Օ 7 - N 2

NH 4 HԸՕ 3

ԸՕ 2

Ըr2 Օ 3

Ը ( NH 4 ) 2 ՏՕ 4 -360 -- NH 3

NH 4 H 2 PՕ 4 - NH 3

H 2Օ 4H 2 Օ

NH 4 HՏՕ 4

H 3 PՕ 4 :

Ամոնիումի աղերը լայն կիրառություն ունեն: NH 4Շl -ը (անուշադր) մետաղների զոդման, կլայեկման գործընթացներում մետաղների մակերնույթները մաքրում է օքսիդների թաղանթից: ( NH 4 ) 2 5Օ4 -ը ն NH 4 NՕ3 -ը օգտագործում են որպես պարարտանյութ, ընդ որում NH 4 NՕ3 , որը կոչվում է ամոնիումային սելիտրա, յուրացվող ազոտի պարունակությամբ ամենաբարձրն է ամոնիումի մյուս աղերի հետ համեմատած: Ամոնիումի նիտրատը այրվող նյութերի հետ (ածուխ, ալյումին) օգտագործում են պայթուցիկ նյութերի արտադրությունում (ամոնալներ): NH 4 HՇՕ3 ամոնիումի հիդրոկարբոնատը օգտագործվում է հրուշակեղենի արտադրությունում` խմորեղեններին անհրաժեշտ ծակոտկենություն հաղորդելու համար, ի հաշիվ տաքացումից գազագոյացման:

NH 4 HՇՕ3 - NH 3

ՇՕ2 H 2Օ : Միզանյութ (կարբամիդ)՝ ՇՕ NH 2 2 կամ NH 2 2 ՇՕ . անգույն

բյուրեղային նյութ է՝ առանց հոտի, t հալման Հ132.7 Շ : Հանդիսանում է մարդու ն կնդանիների օրգանիզմներում սպիտակուցների փոխարկման վերջնական արգասիք: Լավ լուծվում է ջրում: Ջրային լուծույթները տաքացնելիս միզանյութը հիդրոլիզվում է (թթուների կամ ալկալիների առկայությամբ). ( NH 2 ) 2 ՇՕ H 2 Օ - 2 NH 3 ՇՕ2 : Այս ռեակցիան դանդաղ ընթանում է նան բնահողերի լուծույթներում, որի հետնանքով միզանյութի ազոտը փոխարկվում է բույսերի կողմից հեշտ յուրացվող ամոնիակի: Կիրառումը: Արժեքավոր ազոտական պարարտանյութ է (47 9 ազոտ): Որոճող կենդանիների կերի հավելուկ է: Օգտագործում են նան պլաստմասաների, պեստիցիդների, դեղամիջոցների արտադրության մեջ: Նիտրիդներ: Ազոտի բինար միացություններն են ավելի էլեկտրադրական տարրերի հետ, բյուրեղային նյութեր են: Ոչ մետաղների նիտրիդները ( 8N , 5i3 N 4 , P3 N 5 ) ալմաստատիպ են, շատ կարծր ն դժվար ցնդող նյութեր են, կիսահաղորդիչ կամ դիէլեկտրիկներ են: Ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների նիտրիդները ( Li3 N , Na 3 N ,

863 N 2 , Շa 3 N 2 ) աղանման են, հիդրոլիզվում են` անջատելով NH 3 : Անցումային մետաղների հետ առաջացնում են մետաղանման նիտրիդ427

ներ ( 7iN , 2rN ), որոնք հաղորդիչներ են (որոշ դեպքերում գերհաղորդիչ), ունեն բարձր կարծրություն, հալվում են առանց քայքայվելու

մինչն 3000 Շ , քիմիապես կայուն են: Կիրառվում են համաձուլվածքներում: Ազոտի օքսիդները` N 2 Օ , NՕ , N 2 Օ3 , NՕ2 ( N 2 Օ4 ), N 2 Օ5 : Առաջին երկուսը աղ չառաջացնող (ինդիֆերենտ, անտարբեր) օքսիդներ են, մյուսները` թթվային: Բանաձն

t հալման , 0Շ

Անվանումը

t եռման , 0 Շ

Գույնը, ագրեգատային վիճակը

ազոտի (|) օքսիդ -90.91 -88.56 անգույն գազ ազոտի ենթօքսիդ ազոտի (||) օքսիդ -163.6 -151.73 անգույն գազ NՕ ազոտի մոնօքսիդ ազոտի (|||) օքսիդ մուգ կապույտ N 2 Օ3 ազոտային 3.5 հեղուկ անհիդրիդ ազոտի (|Մ) NՕ2 օքսիդ ազոտի -11.25" 21.1" գորշ գազ ( N 2 Օ4 ) դիօքսիդ ազոտի (Մ) օքսիդ N 2 Օ5 ազոտական անգույն բյուրեղներ անհիդրիդ "Վերաբերում է NՕ2 ն N 2Օ4 հավասարակշռային խառնուրդին:

N 2Օ

NՕ -ն սովորական պայմաններում միանում է թթվածնի հետ` առաջացնելով NՕ2 : Սովորական պայմաններում NՕ2 -ը գտնվում է հավասարակշռության մեջ իր դիմերի հետ. 2 NՕ2 » N 2 Օ4 : Տաքացնելիս հավասարակշռությունը տեղաշարժվում է դեպի ձախ, սառեցնելիս` աջ (40 Ստացումը:

Շ - 31 9 NՕ2 , 100 0Շ - 88 9 NՕ2 ):

1. NH 4 NՕ3 ---- N 2 Օ 170 Շ

2. N 2

2H 2 Օ ,

Օ2 » 2 NՕ էլեկտրական աղեղի բոցի ջերմաստիճա-

նում: Բնության մեջ գոյանում է կայծակների ժամանակ :

NՕ 2 » N 2 Օ3 ,

3. NՕ 4. 2 NՕ 5. 2 NՕ2

Օ 2 - 2 NՕ 2 » N 2 Օ4 ,

Օ3 - N 2 Օ 5

Օ2 :

Քիմիական հատկությունները: N 2 Օ -ը ն NՕ -ն ջրում ն ալկալիներում չեն լուծվում, մյուսները լուծվում են` առաջացնելով թթուներ ն համապատասխան աղեր: N 2 Օ3 H 2 Օ - 2 HNՕ2 ` ազոտային թթու, աղերը՝ նիտրիտներ. 2 NՕ2

H 2 Օ - HNՕ2

HNՕ3 5

N 2Օ4

H 2Օ - HNՕ2

HNՕ3

N 2Օ5

H 2Օ - 2 HNՕ3 ազոտական թթու, աղերը նիտրատներ :

NՕ2 ( N 2 Օ4 ) խառը անհիդրիդ են

Կիրառումը: N 2 Օ -ը (զվարճացնող, ուրախացնող գազ) թմրեցնող նյութ է, բժշկության մեջ օգտագործվում է անզգայացման նպատակով: NՕ –ն թունահարույց է, օգտագործվում է ազոտական թթվի արտադրությունում` որպես միջանկյալ նյութ: N 2 Օ3 – ը օգտագործվում է ազոտային թթու ն նիտրիտներ ստանալու համար: NՕ2 ( N 2 Օ4 ) -ը օգտագործվում է ազոտական թթվի ստացման համար: Ուժեղ օքսիդիչ է: Օքսիդացնում է 5Օ2 -ը մինչն 5Օ3 , այդ ռեակցիայի վրա է հիմնված ծծմբական թթվի ստացման նիտրոզային եղանակը: Շատ նյութեր (ածուխ, ծծումբ, ֆոսֆոր, մագնեզիում, օրգանական միացություններ) այրվում են նրա մեջ: Գրգռում է շնչառական օրգանները: N 2 Օ5 -ը ուժեղ օքսիդիչ է: Հեշտությամբ քայքայվում է ( NՕ2 ն

Օ2 ): Ազոտային թթուն ն նրա աղերը ( HNՕ2 , նիտրիտներ): Ազոտային թթուն ( HNՕ2 ) թույլ թթու է, գոյություն ունի միայն նոսր ջրային լուծույթներում: Լուծույթը խտացնելիս կամ տաքացնելիս հեշտությամբ քայքայվում է.

2 HNՕ2 - NՕ2 NՕ H 2 Օ :

Ազոտական թթվի մեջ ազոտի օքսիդացման աստիճանը +3 է, այսինքն` ազոտի օքսիդացման աստիճանի ամենացածր ն ամենաբարձր հնարավոր արժեքների միջինն է: Այդ պատճառով HNՕ2 -ը ցուցաբերում է վերօքս երկվություն: Վերականգնիչների ազդեցության տակ այն վերականգնվում է (սովորաբար մինչն NՕ ), իսկ օքսիդիչների հետ փոխազդելիս օքսիդանում է մինչն HNՕ3 : Ազոտային թթվի աղերը կոչվում են նիտրիտներ, որոնք շատ ավելի կայուն են, քան այդ թթուն: Ջրում լավ են լուծվում: Օգտագործվում են բժշկության մեջ ն ազոտային ներկանյութեր ստանալու համար:

Ազոտական թթու՝ HNՕ3 , t հալման Հ-41.6 Շ , t եռման Հ82.6 Շ (քայքայումով): Սովորական պայմաններում սուր հոտով անգույն հեղուկ է, լուծվում է ջրում բոլոր հարաբերություններով: Առաջացնում է բյուրեղահիդրատներ: Օդում «ծխում» է, քանի որ դրա գոլորշիներն օդում առկա ջրային գոլորշիների հետ առաջացնում են մշուշ: Ուժեղ թթու ն ուժեղ օքսիդիչ է, լույսի ազդեցությամբ մասամբ քայքայվում է . 4 HNՕ3 4 NՕ2 Օ2 2 H 2 Օ : Այդ պատճառով խիտ ազոտական թթուն դեղին է, ինչը պայմանավորված է դրանում NՕ2 -ի առկայությամբ: Ստացումը: 1. Լաբորատոր եղանակով. NaNՕ3 H 2 5Օ4 - HNՕ3 NaH5Օ4 : խիտ

2. Արտադրական եղանակով (փուլերով) ա) NՕ -ի ստացում. Pt ,800 Շ 5Օ2 --- 4 NՕ

4 NH 3 N2

Օ2

6H 2 Օ

կամ 2 NՕ էլեկտրական աղեղում,

բ) NՕ -ի օքսիդացում.

2 NՕ Օ 2 - 2 NՕ 2 ընթանում է ինքնաբերաբար, գ) HNՕ3 -ի ստացում.

3NՕ 2

H 2Օ

2 HNՕ3

NՕ

թթվածնի առկայությամբ.

4 NՕ 2

2 H 2 Օ Օ 2 - 4 HNՕ3

N 2 Օ4

2H 2 Օ

կամ

Օ2 - 4 HNՕ3 :

Քիմիական հատկությունները: Ազոտական թթուն ամենաուժեղ թթուներից մեկն է: Հանդիսանում է շատ ուժեղ օքսիդիչ: Ազոտական թթվում լուծվում են շատ մետաղներ` առաջացնելով նիտրատներ: Ըստ որում, այդ դեպքում ջրածին չի անջատվում, այլ առաջանում է նիտրատ իոնի վերականգնման արգասիքների`

NՕ2 , NՕ, N 2 Օ, N 2 , NH 3 խառնուրդ: Այդ խառնուրդի բաղադրությունը կախված է մետաղի բնույթից, ազոտական թթվի կոնցենտրացիայից ն ջերմաստիճանից: Օքսիդա-վերականգնման ռեակցիայի հավասարումները գրելիս նշում են վերականգնման այն արգասիքը, որը գերակշռում է խառնուրդում:

PԵ HNՕ3 (խիտ) - PԵ NՕ3 2 NՕ2 H 2 Օ

Շս HNՕ3 (նոսր) - Շս NՕ3 2 NՕ H 2 Օ Mg HNՕ3 (նոսր) - Mg NՕ3 2 N 2 Օ H 2 Օ 2ո HNՕ3 (շատ նոսր) - 2ո NՕ3 2 NH 4 NՕ3 H 2 Օ : Որպես բացառություն` Mg ն Mո -ի հետ 10-209 ազոտական

թթուն փոխազդելիս անջատում է մոտ 809 ջրածին, այդ պատճառով այդ ռեակցիաները կարելի է արտահայտել հետնյալ հավասարումներով`

Mg 2 HNՕ3

Mո 2 HNՕ3

Mg NՕ3 2 H 2 Mո NՕ3 2 H 2 :

Այն օքսիդացնում է ոչ մետաղները (ծծումբը, ֆոսֆորը, ածխածինը ն այլն):

6 HNՕ3

6 NՕ2

5HNՕ3

3P 2 H 2 Օ

4 HNՕ3

3Շ

H 2 5Օ4

2H 2Օ

5 NՕ 3H 3 PՕ4

4 NՕ 3ՇՕ2

2H 2Օ

Գոյություն ունեն մի քանի մետաղներ, որոնք ազոտական թթվում չեն լուծվում: Սառը, խիտ HNՕ3 -ում չեն լուծվում Fe, Al, Co, Ni, Cr, Au,

Pt-ը: Դրանց կայունության պատճառները տարբեր են: Այսպես, ալյումինը ն չորրորդ պարբերության անցումային մետաղները խիտ ազոտական թթվի ազդեցությամբ պատվում են օքսիդի պաշտպանիչ թաղանթով, որը չի լուծվում թթվում: Տաքացումը ն HNՕ3 -ի նոսրացումը բերում է այդ մետաղների լուծմանը: Ոսկին ն պլատինը HNՕ3 -ի հետ չեն փոխազդում, դրանք լուծվում են արքայաջրում, որը խիտ

HNՕ3 - ն HՇl -ի խիտ լուծույթների 1:3 ծավալային հարաբերությամբ խառնուրդն է:

Կիրառումը: Օգտագործվում է ազոտական ն կոմպլեքս պարարտանյութերի, պայթուցիկ նյութերի, ներկանյութերի արտադրությունում: Նիտրացնող խառնուրդի ( H 2 5Օ4 -ի հետ) բաղադրիչ է, մետաղների կերագծման ն լուծման համար մետալուրգիայում: Նիտրատներ: Ազոտական թթվի աղերն են, որոնք պինդ բյուրեղային նյութեր են ն ուժեղ օքսիդիչնե: Որոշ մետաղների ( Na, Ճ , Շa, 8a ) ն ամոնիումի նիտրատները կոչվում են սելիտրաներ: Նիտրատները ջրում լավ են լուծվում: Ստացումը: 1) HNՕ3 -ով ազդելով մետաղների, դրանց օքսիդների, հիդրօքսիդների ն որոշ աղերի վրա: 2) NՕ2 -ով ազդելով մետաղների հիդրօքսիդների ն աղերի վրա: 3) Աղերի ն նիտրատների փոխանակման ռեակցիաներով: Քիմիական հատկությունները: Նիտրատները ջերմության նկատմամբ անկայուն աղեր են: Տաքացնելիս քայքայվում են` առաջացնելով թթվածին ն զանազան արգասիքներ: 2 ՃNՕ3 2 ՃNՕ2 Օ2 ,

2Շս ( NՕ3 ) 2 4 NՕ2 2ՇսՕ Օ2 , Hg ( NՕ3 ) 2 2 NՕ 2 Hg Օ 2 : Կիրառումը: Օգտագործվում են որպես պարարտանյութեր (սելիտրաներ), պայթուցիկ նյութերի բաղադրիչներ ն այլն: Արծաթի նիտրատը` 4gNՕ3 (լյապիս), օգտագործվում է բժշկության մեջ, հայելիների արտադրությունում, ՃNՕ3 -ը` սն վառոդի արտադրությունում:

11.6.2. ՖՈՍՖՈՐ

Հանդիպում է բնության մեջ մեկ կայուն իզոտոպի ձնով` P : Երկրի կեղնում պարունակությունը 9.3 10-2 9 է՝ ըստ զանգվածի: Կարնորագույն բնական միացություններն են` ֆոսֆորիտ ` Շa 3 PՕ4 2 հիդրոքսիլապատիտ` 3Շa 3 PՕ4 ֆտորապատիտ` 3Շa 3 PՕ4

Շa ՕH

ՇaF2 քլորապատիտ` 3Շa 3 PՕ4 2 ՇaՇl 2 վիվիանիտ` F63 PՕ4 2 8 H 2 Օ

Կալցիումի ֆոսֆատը մտնում է նան ոսկրերի բաղադրության մեջ: Բույսերում ֆոսֆորը գտնվում է գլխավորապես սերմերի սպիտակուցներում, կենդանական օրգանիզմներում` արյան, կաթի սպիտակուցներում, ուղեղում ն նյարդային հյուսվածքներում: Հողերում ըստ զանգվածի P2 Օ5 -ի միջին պարունակությունը տատանվում է 0.05-ից մինչն 0.29: Ոչ մետաղ է: Ցուցաբերում է -3, +3, +5 օքսիդացման աստիճան: Ունի մի քանի ալոտրոպ ձնափոխություններ: Սպիտակ ֆոսֆոր` սպիտակ կամ դեղնավուն փափուկ նյութ է, որի բյուրեղները մոլեկուլային կառուցվածք ունեն ն բաղկացած են P4

տետրաեդրիկ մոլեկուլներից, t հալման Հ44 Շ , t եռման Հ257 Շ , ջրում չի լուծվում, լուծվում է Շ5 2 -ում: Կարմիր ֆոսֆորը ն սն ֆոսֆորը, որոնք պոլիմերային կառուցվածք ունեն, ջրում ն Շ5 2 -ում չեն լուծվում: Ստացումը: Բոլոր ալոտրոպ ձնափոխությունները ստանում են սպիտակ ֆոսֆորից, իսկ վերջինս ստացվում է էլեկտրական վառարաններում ֆոսֆատների կոքսով վերականգնումից.

2Շa 3 ( PՕ4 ) 2

6 5iՕ2

Շ 10Շ -1500 -- P4

6Շa5iՕ3

10ՇՕ

Քիմիական հատկությունները: Առավելապես ակտիվ է սպիտակ ֆոսֆորը. օդում ինքնաբոցավառվում է (այդ պատճառով պահում են ջրի տակ), մթության մեջ լուսարձակում է, թունավոր է: Հեշտությամբ օքսիդանում է թթվածնով ( P2 Օ3 , P2 Օ5 ), հալոգեններով ( P 3 , P 5 ): Ծծմբի հետ միահալելիս առաջացնում է սուլֆիդներ ( P2 5 3 , P2 5 5 ), մետաղների հետ` ֆոսֆիդներ ( Շa 3 P2 ):

Օ 2 - P2Օ3 , P2Օ5

- P 3, P

( - հալոգեն)

N 2 - P3 N 5 (էլեկտրական պարպում) 5 - P2 53 , P2 5 5

Շ - Շ3 P (է » 2000 Ը) M6 - M631 P, M6311 P2 ն M6x Py անցումային մետաղների հետ

HNՕ3 - H 3 PՕ4 , NՕ

խիտ

H 2Օ - PH 3 , H 3 PՕ2

NaՕH - PH 3 , NaH 2 PՕ2

Կիրառումը: Սպիտակ ֆոսֆորը իր թունավոր լինելու պատճառով սահմանափակ կիրառություն ունի (որոշ դեղանյութեր, առնետային թույն ն այլն): Կարմիր ֆոսֆորը օգտագործում են լուցկու արտադրության մեջ, ռազմական գործում (պիրոտեխնիկա), մաքուր H 3 PՕ4 ստանալիս (թերմիկ ֆոսֆորական թթու): Ոչմետաղական համաձուլվածքների բաղադրիչ է, կիսահաղորդչային նյութերի բաղկացուցիչ ( ՕaP , 2ոP ն այլն): Ֆոսֆին` PH 3 : Տհաճ հոտով թունավոր գազ է,

t հալման Հ-133.8 0Շ , t եռման Հ-87.42 0Շ : Լուծվում է ջրում, Շ5 2 -ում, բենզոլում, ցիկլոհեքսանում: Ստացումը:

Շa 3 P2

6H 2 Օ

3Շa (ՕH ) 2

2 PH 3

PH 4 Շl

ՃՕH

ՃՇl PH 3

H 2Օ

3ՃՕH

3H 2 Օ

PH 3

3ՃH 2 PՕ 2 :

Քիմիական հատկությունները: Ուժեղ վերականգնիչ է: Տաքացնելիս քայքայվում է, օդում բռնկվում է, առաջացնելով P2 Օ5 : Օ2 -ի հետ առաջացնում է պայթունավտանգ խառնուրդներ: Ֆոսֆինի հիմնային հատկությունները ավելի թույլ են արտահայտված, քան ամոնիակինը: Ֆոսֆինը ջրի հետ չի փոխազդում, որով տարբերվում է ամոնիակից: Հեշտությամբ փոխազդում է ուժեղ թթուների հետ:

PH 3

HՇl » PH 4Շl ֆոսֆոնիումի քլորիդ:

Կիրառումը: Օգտագործվում է ֆոսֆորօրգանական միացությունների սինթեզում (պեստիցիդներ ն այլն): Ֆոսֆիդներ: Ֆոսֆորի բինար միացություններն են ավելի էլեկտրադրական (գլխավորապես մետաղների) տարրերի հետ:

Ստացումը: Պարզ նյութերի փոխազդեցությամբ 600-1200 Շ վակուումում կամ իներտ մթնոլորտում: Ֆոսֆատների վերականգնու0

մով ածխով 2000 Շ : Մետաղների, նրանց քլորիդների կամ սուլֆիդների տաքացումով PH 3 կամ PՇl 3 հետ:

Քիմիական հատկությունները: Ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների ֆոսֆիդները հեշտ հիդրոլիզվում են, փոխազդում են թթուների հետ` անջատելով PH 3 :

Ըa 3 P2

6H 2 Օ

3Ըa ՕH

Ըa 3 P2

6 HԸl

3ԸaԸl 2

2PH 3

Անցումային մետաղների ֆոսֆիդները բնութագրվում են հալման

բարձր ջերմաստիճանով (»2000 Շ ), չեն լուծվում ջրում, կայուն են թթուների նկատմամբ: Կիրառումը: Օգտագործում են որպես կիսահաղորդչային նյութեր (օրինակ, 2ո , Օa, 4l , 8 ֆոսֆիդները): Ֆոսֆորի միացությունները հալոգենների հետ: Ֆոսֆորը անմիջականորեն միանում է բոլոր հալոգենների ( ) հետ ( P 3 , P 5 բացի

P1 5 ), սակայն առավելապես ուսումնասիրված են դրա միացությունները քլորի հետ: Ֆոսֆորի տրիքլորիդ՝ PՇl 3 , t հալման Հ-90.34

Շ , t եռման Հ75.3 0Շ :

Անգույն հեղուկ է՝ սուր հոտով: Հեշտությամբ հիդրոլիզվում է.

PՇl 3

3H 2 Օ

3HՇl H 3 PՕ3 :

Կիրառումը: Օգտագործվում է ֆոսֆորօրգանական միացություններ, ֆոսֆիտներ, PՇl 5 , PՕՇl 3 ստանալու համար: Ֆոսֆորի պենտաքլորիդ՝ PՇl 5 , կանաչասպիտակավուն բյուրեղ0

ներ են, t հալման Հ160 Շ : Հեշտությամբ քայքայվում է.

PՇl 5 - PՇl 3

Շl 2 :

Ստացումը: PՇl 3 -ը քլորացնելով.

PՇl 3

Շl 2 - PՇl 5 :

Հեշտությամբ հիդրոլիզվում է.

PՇl 5

4 H 2 Օ - 5 HՇl

H 3 PՕ4 : Ջրի պակասության դեպքում ստացվում է PՕՇl 3 :

PՇl5 H 2Օ - PՕՇl3 2 HՇl :

Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես քլորացնող ագենտ օրգանական սինթեզում: Ֆոսֆորի (|||) օքսիդ (ֆոսֆորային անհիդրիդ)՝ P2 Օ3 ( P4 Օ6 ),

t հալման Հ23.9 0Շ , t եռման Հ175.4 0 Շ : Ստացումը: Առաջանում է ֆոսֆորի դանդաղ օքսիդացման կամ թերայրման ժամանակ: Ֆոսֆորի այրումով` 759 Օ2 ն 259 N 2 խառնուրդում: Ֆոսֆորի թերի այրումով`

4 P 3Օ2

2 P2 Օ3 :

Սպիտակ բյուրեղային նյութ է, որի մոլեկուլային զանգվածը հալված կամ գոլորշի վիճակում համապատասխանում է P4 Օ6 բանաձնին:

Քիմիական հատկությունները: Օդում տաքացնելիս օքսիդանում է.

P2 Օ3

Օ2 - P2 Օ5 :

Լուծվում է ջրում` առաջացնելով ֆոսֆորային թթու. P2 Օ3 6 H 2 Օ - 2 H 3 PՕ3 :

P2 Օ3 ն H 3 PՕ3 ցուցաբերում են ուժեղ վերականգնիչ հատկություններ: Ֆոսֆորային թթուն սպիտակ բյուրեղային նյութ է, ջրում լավ է լուծվում, հանդիսանում է երկհիմն թթու, առաջացնում է երկու տեսակ աղեր` հիդրոֆոսֆիտներ ն դիհիդրոֆոսֆիտներ` Na2 HPՕ3 ն NaH 2 PՕ3 : Ֆոսֆորի (Մ) օքսիդ (ֆոսֆորական անհիդրիդ)՝ P2 Օ5 ( P4 Օ10 ),

t հալման Հ569 0Շ , t եռման Հ591 0 Շ : Անգույն, ձյունանման, անհոտ, խիստ հիդրոսկոպիկ (խոնավածուծ) նյութ է: Գոլորշիների խտությունը համապատասխանում է P4 Օ10 բանաձնին:

Ստացումը: Ֆոսֆորի այրումով չոր օդի ավելցուկում.

4 P 5Օ2 - 2 P2 Օ5 :

Քիմիական հատկությունները: Թթվային օքսիդ է, ագահությամբ ջուր է կլանում` առաջացնելով ֆոսֆորական թթուներ. P2Օ5 H 2 Օ - 2 HPՕ3 մետաֆոսֆորական թթու, P2 Օ5

2 H 2Օ - H 4 P2 Օ7

պիրոֆոսֆորական թթու,

P2 Օ5

3H 2 Օ - 2 H 3 PՕ4

օրթոֆոսֆորական թթու :

Կիրառումը: P2 Օ5 -ը օգտագործվում է գազերի ն հեղուկների չորացման համար, որոնք նրա հետ չեն փոխազդում, ֆոսֆորական թթուների ստացման համար: Ֆոսֆորական թթուները ն դրանց աղերը: Ֆոսֆորի թթվածնավոր թթուներն են, որոնցում ֆոսֆորի օքսիդացման աստիճանը +5 է: HPՕ3 - մետաֆոսֆորական թթու, աղերը` մետաֆոսֆատներ,

H 4 P2 Օ7 - պիրոֆոսֆորական թթու, աղերը` պիրոֆոսֆատներ, H 3 PՕ4 - օրթոֆոսֆորական թթու, աղերը` օրթոֆոսֆատներ կամ ուղղակի ֆոսֆատներ: Ամենամեծ նշանակությունն ունի H 3 PՕ4 , t հալման Հ42.35

Շ,

t քայքայման Հ150 0Շ : Ջրում լավ է լուծվում: Ստացումը: 1. Լաբորատորրիայում.

3P 5HNՕ3

2H 2 Օ

3H 3 PՕ4

NՕ :

2. Արտադրության մեջ` երկու եղանակով. ա) էքստրակցիոն եղանակ` բնական ֆոսֆատները ծծմբական թթվով մշակելով

Շa 3 ( PՕ4 ) 3H 2 5Օ4

3Շa5Օ4 1 2 H 3 PՕ4 :

Նստվածքը ֆիլտրելով անջատում են: բ) Ջերմային եղանակ: Ընդգրկում է հետնյալ փուլերը` ֆոսֆորի ստացում, դրա օքսիդացումը մինչն P2 Օ5 , վերջինիս լուծումը ջրում: Ընդ որում, սառը ջրում ստացվում է մետաֆոսֆորական թթու. P2 Օ5 H 2 Օ - 2HPՕ3 , որի ջրային լուծույթը եռացնելով ստանում են օրթոֆոսֆորական թթու.

HPՕ3

H 2 Օ - H 3 PՕ4 :

Քիմիական հատկությունները: Տաքացնելիս վեր է ածվում պիրոֆոսֆորական թթվի.

2 H 3 PՕ4 - H 4 P2 Օ7

H 2Օ :

Օրթոֆոսֆորոկան թթուն եռհիմն միջին ուժի թթու է, ջրային լուծույթներում դիսոցվում է.

H 2 PՕ42- » 2H

H 3 PՕ4 » H

HPՕ42- » 3H

PՕ43- :

Առաջացնում է երեք տեսակի աղեր. օրթոֆոսֆատներ (ֆոսֆատներ), միջին (չեզոք) աղեր են՝ Na 3 PՕ4 , NH 4 3 PՕ4 , Շa 3 PՕ4 2 ն

այլն,

թթվային

Na 2 HPՕ4 , NH 4

աղեր՝

հիդրոֆոսֆատներ (երկտեղակալված)` HPՕ4 , ՇaHPՕ4 ն այլն, դիհիդրոֆոսֆատներ

(մեկտեղակալված)`

NaH 2 PՕ4 , ՃH 2 PՕ4 , NH 4 H 2 PՕ4 , Շa H 2 PՕ4

ն այլն:

Բոլոր դիհիդրոֆոսֆատները ջրում լուծվում են: Հիդրոֆոսֆատներից ն միջին ֆոսֆատներից ջրում լուծվում են միայն ալկալիական մետաղների ն ամոնիումի աղերը: Կիրառումը: H 3 PՕ4 -ը օգտագործվում է պարարտանյութերի ստացման համար, սննդարդյունաբերության, տեքստիլ արդյունաբերության, բժշկության մեջ: Ֆոսֆատները օգտագործվում են պարարտանյութերի, էմալների, ապակիների արտադրությունում: 11.6.3 ԱՐՍԵՆ

Բնության մեջ հանդիպում է մեկ կայուն իզոտոպ նակությունը երկրի կեղնում 5 10-4 9 է՝ ըստ զանգվածի: Կարնորագույն բնական միացություններն են`

45 : Պարու-

աուրիպիգմենտ` 45 2 5 3 ռեալգար ` 45 4 5 4 արսենապիրիտ` F6455 (արսենի կոլչեդան): Ունի երեք ալոտրոպ ձնափոխություններ՝ օ- 45 (մետաղական կամ մոխրագույն), 8- 45 (սն, ամորֆ) ն 7- 45 (դեղին): Սովորական

պայմաններում առավելապես կայուն է օ-արսենը: 615 Շ սուբլիմացվում է` առաջացնելով սխտորի հոտով գոլորշիներ: Ջրում չի լուծվում:

Ստացումը:

Ճ5 2 Օ 3 2Ճ5Ըl 3

2Ճ5 3ԸՕ

2Ճ5 3Ըl 2

FeՃ5Տ - FeՏ Ճ5 :

Քիմիական հատկությունները: Ցուցաբերում է -3, +3, +5 օքսիդացման աստիճանները: Սովորական պայմաններում արսենը համեմատաբար կայուն է: Տաքացնելիս օդում օքսիդանում է. 4 45 3Օ2 - 2 45 2 Օ3 : Փոխազդում է ազոտական թթվի ն խիտ ծծմբական թթվի հետ.

2H 2 Օ - 3H 3 Ճ5Օ 4

3Ճ5 5HNՕ 3

5NՕ

արսենական թթու

2Ճ5 3H 2 ՏՕ 4 - 2Ի 3 Ճ5Օ 3

արսենային թթու

3ՏՕ 2 :

Մետաղների հետ առաջացնում է արսենիդներ`

M631 45, Me 3II 45 2 , Me x Օ y ( d -մետաղների հետ), հալոգենների հետ` 45

, 45 5 , ծծմբի հետ` 45 4 5 4 , 45 2 5 3 , 45 2 5 5 :

Կիրառումը: Արսենի բոլոր լուծելի միացությունները թունավոր են: Սակայն շատ փոքր դոզաներով արսենի միացությունները (օրինակ,

Ճ 2 H45Օ3 ) օգտագործվում են բժշկության ն անասնաբուժության մեջ: Ազատ արսենը սահմանափակ չափով օգտագործվում է որոշ համաձուլվածքների (կապարե գնդակների, փամփուշտների) արտադրությունում: Միացությունները լայնորեն օգտագործվում են գյուղատնտեսությունում վնասատուների դեմ պայքարում: Արսենի հիդրիդ (արսին)՝

45H 3 , t հալման Հ-116.9 0 Շ , t եռման Հ-

62.47 Շ : Անգույն գազ է՝ սխտորի տհաճ հոտով: Խիստ թունավոր է:

Ստացումը: Արսինը առաջանում է արսենի բոլոր միացությունները անջատման պահին ջրածնով վերականգնելիս.

Ճ5 2 Օ 3 Zո 3 Ճ5 2

6 Zո 6 H 2 ՏՕ 4 2H 2 ՏՕ 4

2Ճ5H 3

6 ZոՏՕ 4

3H 2 Օ

3ZոՏՕ 4 :

Քիմիական հատկությունները:

2Ճ5H 3 Ճ5H 3

3Օ 2 - Ճ5 2 Օ 3

3H 2 Օ

3Օ 2 - 4Ճ5 6 H 2 Օ :

Տաքացնելիս հեշտությամբ քայքայվում է. 2 45H 3 - 2 45 3H 2 :

Վերջինս օգտագործվում է քրեագիտությունում արսենի շատ փոքր քանակները հայտնաբերելու համար, ըստ ապակու վրա այդ տարրի հայելի առաջացնելու ընդունակության (Մարշի փորձարկում): Արսենիդներ: Մետաղների բինար միացություններն են արսենի հետ (օրինակ` Շd 3 45 2 , Օa45, F645, 1ո45, Շo45 ն այլն): Բյուրեղային նյութեր են, դժվարահալ: Ստացվում են տարրերի միահալումից վակուումում կամ իներտ մթնոլորտում: Ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների արսենիդները հեշտությամբ հիդրոլիզվում ն քայքայվում են թթուների ազդեցությունից: Ծանր մետաղների արսենիդները քայքայվում են միայն թթուներից: Արսենիդների մեծամասնությունը կիսահաղորդչային հատկություններ ունեն: Օգտագործվում են արնային մարտկոցներում, դիոդներում, տրանզիստորներում, լազերներում: Արսենի (|||) օքսիդ՝ 45 2 Օ3 («սպիտակ արսեն», արսենային անհիդրիդ): Սպիտակ բյուրեղային նյութ է՝ ջրում չափավոր լուծվող: Փոխազդում է թթուների ն ալկալիների հետ, ինչը վկայում է նրա ամֆոտեր բնույթի մասին`

Ճ5 2 Օ 3

6 NaՕH

Ճ5 2 Օ 3

6 HԸl

Na Ճ5Օ

նատրիումի արսենիտ

2Ճ5Ըl 3

3H 2 Օ

3H 2 Օ :

Դրան համապատասխանում են մետաարսենային ( H45Օ2 ) ն օրթոարսենային ( H 3 45Օ3 ) թթուները: Դրանց աղերը համապատասխանաբար կոչվում են մետա- ն օրթոարսենիտներ: Օրինակ, Ճ45Օ 2 կալիումի մետաարսենիտ,

Ճ 3 45Օ3 -կալիումի օրթոարսենիտ (կամ

ուղղակի արսենիտ` թթուների ն աղերի անվանումներում հաճախ օրթոնախածանցը բաց են թողնում): Արսենի (Մ) օքսիդ՝ 45 2 Օ5 (արսենական անհիդրիդ), սպիտակ բյուրեղային նյութ է, օդում ճապաղում է, ջրում լուծելի է: Թթվային օքսիդ է: Դրան համապատասխանում են H45Օ3 ՝ մետաարսենական ն

H 3 45Օ4 ՝ օրթոարսենական (ուղղակի արսենական) ն H 4 45 2 Օ7 ՝ պիրոարսենական թթուները: Այդ թթուների աղերը կոչվում են արսենատներ (համապատասխան նախածանցներով): Օրինակ` Ճ45Օ3 ՝ կալիումի մետաարսենատ, Ճ 3 45Օ4 ՝ կալիումի օրթոարսենատ (արսենատ), Mg 2 45 2 Օ7 ՝ մագնեզիումի պիրոարսենատ:

Արսենի միացությունները թունավոր են: Դրա պրեպարատները (պատրաստուկները) լայնորեն կիրառվում են գյուղատնտեսությունում` վնասատուների դեմ պայքարելու համար, ինչպես նան բժշկության ն անասնաբուժության մեջ: 45 2 Օ3 -ը մկնդեղ անվան տակ օգտագործվում է կրծողների դեմ պայքարում: 11.6.4. ԱՆՏԻՄՈՆ (ԾԱՐԻՐ) Բնության մեջ հանդիպում է երկու անտիմոնի երկու կայուն իզո121

5Ե ն 5Ե : Երկրի կեղնում դրա պարունակությունը 5 10-59 է՝ տոպ` ըստ զանգվածի: Կարնորագույն բնական միացությունը` 5Ե2 Օ3 -անտիմոնիտ, անտիմոնի փայլ: Սպիտակ արծաթավուն

նյութ

է՝

մետաղական

փայլով,

քՀ6.69գ/սմ3, t հալման Հ630.5 Շ , t եռման Հ16.34 Շ : Ցուցաբերում է -3, +3, +5 օքսիդացման աստիճաններ:

Ստացումը: 1.ա) 5Ե2 53 բ) 5Ե2 Օ4

5Օ2 - 5Ե2 Օ4

35Օ2 ,

4Շ - 25Ե 4ՇՕ :

2.5Ե2 53 3F6 - 2 5Ե 3F65 : Չի լուծվում աղաթթվում ն ծծմբական թթվում: Տաքացնելիս փոխազդում է թթվածնի, հալոգենների, ծծմբի հետ: Մետաղների ( 2ո, 4l ն այլն) հետ առաջացնում է անտիմոնիդներ, որոնք թթուների ազդեցությունից քայքայվում են` առաջացնելով անտիմոնի ջրածնական միացություն` 5ԵH 3 (ստիդին): Հալոգենների հետ փոխազդելով` առաջաց-

նում է մի շարք միացություններ ( 5ԵF3 , 5ԵF5 , 5ԵՇl 3 , 5ԵՇl 5 , 5Ե8r3 ,

5Ե1 3 ), ծծմբի հետ առաջացնում է 5Ե2 5 3 ն 5Ե2 5 5 ջրում անլուծելի միացություններ, որոնք օգտագործվում են որպես պիգմենտներ: Թթվածնի հետ միանալով` առաջացնում է երկու օքսիդ` 5Ե2 Օ3 ն

5Ե2 Օ5 :

Քիմիական հատկությունները սենյակային ջերմ

- 5Ե 3 , ՏԵ

(

F - , Ըl - , 8r - )

I 2 - 5Ե1 3

5Ե օդում այրվում է մինչն ՏԵ 2Օ3 Օ2 - 5Ե2 Օ3 , ՏԵ 2Օ4 , ՏԵ 2Օ5 H 2Օ - 5Ե2Օ3 1 2 - 5Ե1 5 Վ տաքացում

5 կամ H 2 5 - 5Ե2 5 3 HNՕ3 (նոսր) - ՏԵ 2 Օ3 HNՕ3 (խիտ) - ՏԵ 2Օ5 H 2 5Օ4 (խիտ) - ՏԵ 2 ( 5Օ4 ) 3 H 3 PՕ4 - 5ԵPՕ4

արքայաջուր - 5ԵՇl5

Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես կապարի ն անագի համաձուլվածքների բաղադրիչ: Անտիմոնի (|||) օքսիդ (անտիմոնային անհիդրիդ)` 5Ե2 Օ3 : Հանդես է գալիս երկու բյուրեղական ձնափոխությամբ` խորանարդային ն ռոմբիկ.

t հալման Հ655 0 Շ , t եռման Հ1456 0 Շ : Ջրում չի լուծվում: Ստացումը:

45Ե 3Օ2 - 25Ե2 Օ3 5ԵՇl 3 3H 2 Օ - 5Ե 2 Օ3 25ԵՇl 3

6 HՇl

3Na 2 ՇՕ3 - 5Ե2 Օ3

6 NaՇl 3ՇՕ2

Քիմիական հատկությունները: Ունի ամֆոտեր հատկություններ.

ՏԵ 2 Օ 3

6 HԸl - 2ՏԵԸl 3

ՏԵ 2 Օ 3

2KՕH - 2KՏԵՕ 2

3H 2 Օ H 2Օ :

Կիրառումը: Որպես միջանկյալ նյութ` անտիմոնի միացությունները ստանալու համար: 5Ե2 Օ3 -ը համապատասխանում է ամֆոտեր հիդրօքսիդ

5Ե ՕH 3 -ին, որի թթվային ձներն են H5ԵՕ2 ն H 3 5ԵՕ3 (մետա- ն օրթոանտիմոնային թթուներ, վերջիններիս աղերը կոչվում են մետա- ն օրթոանտիմոնիտներ): Անտիմոնի (Մ) օքսիդ (անտիմոնական անհիդրիդ)` 5Ե2 Օ5 : Դեղին բյուրեղական նյութ է, t քայքայման »357

Շ (մինչն 5Ե2 Օ4 ): Ջրում վատ է

լուծվում (8.8 10 9):

Ստացումը:

65Ե 10 HN1Օ3 - 35Ե2 Օ5 25ԵՇl 5

5H 2 Օ 10 NՕ

5H 2 Օ - 5Ե2 Օ5 10 HՇl

Քիմիական հատկությունները: Շ 25Ե2 Օ5 -357 -- 25Ե2 Օ4

Թթվային օքսիդ է.

5Ե2 Օ5

2 NaՕH

Օ2

5 H 2 Օ - 2 Na[ 5Ե(ՕH ) 6 | : նատրիումի հիդրօքսոանտիմոնատ

5Ե2 Օ5 -ին համապատասխանում են անտիմոնական թթուներ` H5ԵՕ3 ՝ մետանտիմոնական թթու, H 3 5ԵՕ4 ` օրթոանտիմոնական թթու, H 4 5Ե2 Օ7 ՝ պիրոանտիմոնական թթու: Գոյություն ունեն ջրային լուծույթներում: Հայտնի են այդ բոլոր թթուների աղերը:

11.6.5. ԲԻՍՄՈՒԹ

Բնության մեջ հանդիպում է մեկ կայուն իզոտոպի ձնով՝ 8i : Երկրի կեղնում պարունակությունը 2 10 9 է՝ ըստ զանգվածի: Կարնորագույն բնական միացություններն են` 8i2 Օ3 - բիսմութինիտ, բիսմութափայլ,

8i2 Օ5 - բիսմիթ, բիսմիթային օխրա: Փափուկ արծաթավուն մետաղ է, t հալման Հ271.4

Շ,

t եռման Հ1564 0 Շ : Օքսիդացման աստիճաններն են +3, +5: Ստացումը:

1.8i2 Օ3

3Շ - 2 8i 3ՇՕ

2.8i2 5 3

3F6 - 2 8i 3F65

Քիմիական հատկությունները: Բիսմութն օդում պատվում է օքսիդային շերտով: Տաքացնելիս հեշտությամբ այրվում է` առաջացնելով 8i2 Օ3 : Աղաթթվում ն ծծմբական թթվում չի լուծվում: Ազոտական թթվի ազդեցությունից (ինչպես նան HՇl + HNՕ3 ) հեշտությամբ անցնում է լուծույթ: Բիսմութն անմիջականորեն միանում է ծծմբի ( 8i2 5 3 ) ն հալոգենների հետ ( 8iF3 , 8iF5 , 8iՇl 3 , 8i8r3 , 8i1 3 ): Շատ մետաղների հետ առաջացնում է համաձուլվածքներ: Մետաղական բիսմութը օգտագործվում է դյուրահալ համաձուլվածքներ ստանալու համար: Միջուկային ռեակտորներում օգտագործվում է որպես ջերմափոխադրող: Դրա միացությունները կիրառվում են բժշկության մեջ: Բիսմութի հիդրիդ՝ 8iH 3 (բիսմութին), անկայուն գազ է, սենյակային ջերմաստիճանում քայքայվում է:

Ստացումը:

6 HՇl - 3MgՇl 2 2 8iH 3 : Բիսմութիդներ ( M6 x 8i y ): Բիսմութի միացություններն են ավելի Mg 2 8i2

էլեկտրադրական մետաղների հետ: Բյուրեղային նյութեր են, լավ լուծվում են HNՕ3 , H 2 5Օ4 , արքայաջրում, վատ` հալված ալկալիներում: Ստանում են պարզ նյութերից

xM6

y8i - M6 x 8i y :

Ալկալիական, հողալկալիական մետաղների բիսմութիդները խոնավ օդում օքսիդանում են: Առավել կայուն են պլատինական մետաղների բիսմութիդները: Բիսմութի (|||) օքսիդ 8i2 Օ3 : Դեղին բյուրեղական նյութ է,

t հալման Հ825 0 Շ , t եռման Հ1890 0 Շ : Ջրում չի լուծվում, թթուներում լավ է լուծվում, ալկալիների լուծույթներում վատ է լուծվում: Հիմնային օքսիդ է:

Ստացումը:

1.2 8i2 53 5Օ2 - 2 8i2Օ3 6 5Օ2 2.4 8i 3Օ2 - 2 8i2Օ3 3.4 8i ( NՕ3 )3 - 2 8i2Օ3 12 NՕ2

3Օ2

Կիրառումը: Հականեխիչ է: էմալների, կերամիկայի, հախճապակու ն բյուրեղապակու արտադրություններում օգտագործվում է որպես ֆլյուս: Բիսմութի (|||) հիդրօքսիդ՝ 8i ՕH 3 , սպիտակ փխրուն նյութ է,

t հալման Հ415 0 Շ (քայքայումով): -

Ստացումը: 8i 3ՕH 8i (ՕH ) 3 1: Քիմիական հատկությունները: Տաքացնելիս քայքայվում է.

Ը 8i(ՕH) 3 -100 -- 8iՕ(ՕH) H 2 Օ

600 Ը 8iՕ(ՕH) -500 ---- 8i 2 Օ 3

H 2Օ :

Թթուներում լուծվում է՝ առաջացնելով աղեր: Ալկալիների լուծույթներում չի լուծվում: Հայտնի են մետա- ն օրթոբիսմութիտները՝ Na8iՕ2 , Na 3 8iՕ3 : Օքսիդիչների ազդեցությամբ 8i (|||) վեր է ածվում 8i (Մ) միացությունների` բիսմութատների.

8i(ՕH) 3 8i 2 Օ 3

Ըl 2 2 Na 2 Օ 2

3ՕH - - 8iՕ 3-

2Ըl -

3H 2 Օ

2 NaՕH - 2 Na 3 [8iՕ 4 | H 2 Օ : կամ Na8iՕ 3

Քիմիական հատկությունները` սենյակային ջերմ

օդում դանդաղ վեր է ածվում 8i2Օ3 Վ H 2Օ (ՇՕ 2 առկայությամբ) - ( 8iՕ) 2 ՇՕ3 0.5 H 2 Օ արքայաջուր - 8iՇl3

8i օդում, թթվածնում, օզոնում - 8i 2 Օ3 H 2Օ - 8i2Օ3 Հալոգեններ`

- 8i

HԸl (թթվածնի առկայությամբ) - 8iՇl3

տաքացում

Վ5 , Տe, 1e - 8i2 53 , 8i 2 563 , 8i 2763 H 2Տ (գազային) - 8i2 53 ՇՕ2 - 8i2Օ3 HNՕ3 (նոսր) - 8i( NՕ3 ) 3 H 25Օ4 (խիտ) - 8i2 ( 5Օ4 ) 3

11.7 ՄԱ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

11.7.1. ԱԶՈՏԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Ազոտը վեց կարնոր օրգանածին տարրերից ( Շ , H , N , Օ, 5 , Hal ) մեկն է: Օրգանական նյութերը, որոնք պարունակում են ազոտ, ցուցաբերում են ֆունկցիոնալ ակտիվություն կենդանի բջիջներում ընթացող բազմաթիվ ռեակցիաներում: Կենդանի օրգանիզմների նյութափոխանակության մեջ ազոտը շատ կարնոր դեր է խաղում: Այն հանդիսանում է սպիտակուցների (15-17.69), վիտամինների, ֆերմենտների, հորմոնների ն այլ կենսաբանական ակտիվ նյութերի բաղկացուցիչ մասը: Ազոտը առաջացնում է բավականին կայուն կովալենտ բնեռային կապեր, որոնք կենսաբանական կատալիզատորների (ֆերմենտներ) ազդեցությամբ հեշտությամբ խզվում են` ստեղծելով պայմաններ կենսաքիմիական ռեակցիաների համար: Թթվածնի, ֆոսֆորի ն ծծմբի հետ միասին ազոտը կապակցում է ածխածնի ատոմների շղթաները ընդհանուր «կմախքի» մեջ, որի հետնանքով առաջանում են բազմաթիվ օրգանական միացություններ: «Ազոտ»` նշանակում է անկյանք, կյանքը չպահպանող: Այդ անվանումը նա ստացել է այն պատճառով, որ ազոտ պարզ նյութը ( N 2 ) չի նպաստում այրմանը ն դրա մթնոլորտում կենդանիները չեն կարող ապրել: Սակայն, ինչպես պարզվել է հետագայում, առանց ազոտի կյանքը երկրի վրա անհնար կլիներ, քանի որ այն մտնում է այնպիսի կարնոր միացությունների բաղադրության մեջ, ինչպիսինն են ամինաթթուները, սպիտակուցները, ֆերմենտները ն այլն: Կենսոլորտում ազոտ ( N 2 ) առաջանում է բակտերիաների ազդեցությամբ սպիտակուցային նյութերի խմորման հետնանքով, ինչպես նան ազոտ պարունակող լեռնային ապարների քայքայումից: Առաջացած ազոտի մի մասը յուրացվում է հողում գտնվող հատուկ ազոբակտերիաների կողմից, որոնց մահից հետո ազոտը կամ վերադարձվում է մթնոլորտ դենիտրիֆիկացման ն ամոնիֆիկացման միջոցով, կամ մետամորֆորիզմի միջոցով վեր է ածվում ազոտական միացությունների (նիտրատներ, նիտրիտներ, ամոնիումային աղեր ն այլն): Ազոտական միացությունները, առանձնապես նիտրատները ն նիտրիտները, աղտոտում են շրջակա միջավայրը, վնասակար են օրգանիզմի համար ն կարող են մարդու թունավորման պատճառ դառնալ: Դրանց թունահարույցությունը պայմանավորված է նրանով, որ դրանք հանդիսանում են դեզամինացնող ագենտներ ն նպաստում են նուկլեինային հիմքերի ամինախմբերի օքսիդացմանը, այսինքն՝՝ վնա447

սում են ԴՆԹ-ին: Բացի այդ՝ նիտրատների ն նիտրիտների առկայությունը արյան մեջ բերում է հեմոգլոբինի վերածմանը մետհեմոգլոբինի, որն ընդունակ չէ թթվածին միացնելու: Հետնաբար, դրանք, մտնելով արյան մեջ, առաջ են բերում թթվածնային անբավարարություն: Օրգանիզմներում ամինախմբերը ( NH 2 ) գտնվում են բազմաթիվ կենսալիգանդների բաղադրության մեջ, որոնց քայքայումը բերում է ամոնիակի ( NH 3 ) առաջացմանը: Ամոնիակի թունահարույց ազդեցությունը գլխուղեղի վրա վերջնականորեն պարզված չէ: Արյան մեջ ( pH 7.4) ամոնիակը հիմնականում գտնվում է կատիոնի ( NH 4 ) ձնով: Չնայած ամոնիում իոնը արյան մեջ գերակշռում է, այն չի կարող թափանցել բջջաթաղանթի մեջ, մինչդեռ ամոնիակի չեզոք մոլեկուլները ( NH 3 ) հեշտությամբ են թափանցում դրանց մեջ ն ազդում ուղեղի վրա: Ամոնիում իոնի ավելցուկը արյան մեջ վեր է ածվում միզանյութի (կարբամիդ).

2 NH 4

ՇՕ2

ՇՕ( NH 2 ) 2 H 2Օ 2 H :

H իոնների չեզոքացման համար երիկամները մոբիլիզացնում են նատրիումի իոնները, որոնք մեզի միջոցով հեռանում են օրգանիզմից: Ազոտը մարդու օրգանիզմի զանգվածի մոտ 39 է կազմում, որի պարունակությունը պահպանվում է սննդից ստացվող ն օրգանիզմից քայքայման հետնանքով դուրս բերվող ազոտի հաշվին: Մարսողական տրակտում ազոտ պարունակող միացությունները ֆերմենտատիվ հիդրոլիզի հետնանքով վեր են ածվում 20 պրոտեինածին ամինաթթուների: Դրանցից օրգանիզմում սինթեզվում են անհրաժեշտ սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ֆոսֆոլիպիդներ: Բուսական ն կենդանական սնունդը իրարից տարբերվում են ամինաթթվային բաղադրությամբ: Բույսերը չեն պարունակում (կամ շատ քիչ են պարունակում) լիզին, տրեոնին ն տրիպտոֆան, այսինքն՝ բույսերում 20 պրոտեինածին ամինաթթուներից երեքը բացակայում են: Մարդու օրգանիզմը չի կարող սինթեզել այդ ամինաթթուները, հետնաբար այդ պահանջը բավարարվում է կենդանական բնույթի սննդամթերքով:

11.7.2. ԱԶՈՏԻ ՆՇԱՆԱԿՈՒԹՅՈՒՆԸ ԳՅՈՒՂԱՏՆՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆՈՒՄ

Բնության մեջ ազոտի գոյության հիմնական ձնը մթնոլորտի մոլեկուլային ազոտն է: Հիդրոլորտում ազոտի պարունակությունը ավելի քիչ է, դա հիմնականում լուծված մոլեկուլային ազոտն է: Բավականին մեծ քանակի ազոտ է պարունակվում լիթոսֆերայում, հողերի հումուսներում ն կենդանի կենսազանգվածներում: Հայտնի է, որ ազոտի պարունակությունը բնահողերում ավելի քան մեկ կարգ ավելի է, քան կենդանի կենսազանգվածներում: Բույսերի արմատային համակարգը հողերից ազոտը կարող է -

յուրացնել միայն դրա իոնային ձներից՝ NH 4 ն NՕ3 : Դա բնահողերի, այսպես կոչված՝ հանքային ազոտի, տեսակն է: Դրա պարունակությունը հողերում գտնվող ազոտի մոտավորապես 19-ն է կազմում: Բնահողային ազոտի հիմնական ձնը գտնվում է հումուսում: Եթե հումուսի ազոտը յուրացվեր բույսերի կողմից, ապա դրա քանակությունը կբավարարեր շատ տասնամյակներ նույնիսկ ազոտով աղքատ բնահողերին: Սակայն հումուսում գտնվող ազոտը գտնվում է օրգանական միացությունների ձնով, որոնք հանքայնացվում են շատ դանդաղ, ուստի հողերը աղքատ են լինում հանքային (միներալային) ազոտով: Հումուսի ազոտի հանքայնացումը կարելի է պատկերել հետնյալ ուրվանկարով.

Հումուս ն չքայքայված սպիտակուցն եր - ամինաթթուներ - NH 3 , NH 4 - NՕ2- - NՕ3Օրգանական ազոտի փոխարկումը ամոնիակի ն ամոնիումի միացությունների՝ կոչվում է ամոնիֆիկացում: Այդ գործընթացը իրականացվում է հողի հատուկ միկրոօրգանիզմների կողմից (ամոնիֆիկացնող բակտերիաներ): Ամոնիակի (ամոնիումի միացությունների) փոխարկումը նիտրատների իրականացվում է նիտրիֆիկացնող բակտերիաների կողմից ն կոչվում է նիտրիֆիկացում: Ամոնիֆիկացման ն նիտրիֆիկացման միջոցով ազոտը չի կորչում, այլ օրգանական ձնից անցնում է անօրգանական (միներալային, հանքային) ձնի: Սակայն ազոտը, համենայնդեպս, երեք արտահոսքերի միջոցով տարվում է բնահողերից: Առաջին արտահոսքը բերքի միջոցով ազոտի առաքումն է: Անհրաժեշտ է նշել, որ տերնաթափի ն բույսերի փտած ու մահացած մասերի միջոցով օրգանական ազոտի մի մասը վերադարձվում է հող: Ըստ մասշտաբի երկրորդ արտահոսքը հանքային ազոտի լվացումն է մթնոլորտային տեղումների ն գրունտային ջրերի միջոցով:

Երրորդ արտահոսքը նիտրատային ազոտի միկրոկենսաբանական փոխարկումն է NՕ, N 2 Օ ն N 2 , որը իրականացվում է բակտերիաների կողմից ն կոչվում է դենիտրիֆիկացում, իր ծավալով այն հավասարազոր է ջրով ազոտային միացությունների լվացմանը: Ազոտի կորուստը լրացվում է մի քանի աղբյուրների միջոցով: Առաջին հերթին դրանք մեռած կենսազանգվածի մնացորդներն են, որոնք ազոտի հող ներմուծման ամենահզոր ներհոսքն են կազմում : Երկրորդ տեղը, ըստ նշանակության, գրավում են ազոտ ֆիկսող բակտերիաները, որոնք ապրում են լոբազգիների պալարներում ն ընդունակ են մթնոլորտի մոլեկուլային ազոտը կապելու: Բացի այդ, նույնպիսի գործողություններ են կատարում հողում գտնվող ազատ միկրոօրգանիզմները` ազոտաբակտերները, միաբջջիջ սնկերը, ջրիմուռները, քլոստրիդները ն այլն: Բոլոր այդ միկրոօրգանիզմները մթնոլորտային ազոտը կապում են ֆերմենտների` նիտրոգենազների ն ֆերրեդոկսինների միջոցով:

11.7.3. ԱԶՈՏԱԿԱՆ ՊԱՐԱՐՏԱՆՅՈՒԹԵՐ

Բնական պայմաններում հողերում կապված հանքային ազոտը

NՕ նիտրատ-իոնի ձնով ավելի շատ է գտնվում, քան NH 4 կատիոնի ձնով, քանի որ նիտրիֆիկացնող միկրոօրգանիզմները ամոնիակը ն ամոնիումը օդի թթվածնով օքսիդացնում են մինչն նիտրատների: Սակայն բույսերը ավելի հեշտությամբ են յուրացնում ամոնիակային ազոտը: Դա էներգապես ավելի շահավետ է, քանի որ ամոնիակից ամինախմբերի միացումը օրգանական մոլեկուլներին կատարվում է անմիջականորեն (ֆերմենտների ազդեցությամբ), մինչդեռ նիտրատ-

իոնը( NՕ3 ) նախապես անհրաժեշտ է վերականգնել մինչն NH 3 , այդ գործընթացում որպես վերականգնիչ ծախսվում է գլյուկոզ: Սելիտրաների, որպես պարարտանյութեր, չափից շատ օգտագործումը առաջ է բերում նիտրատների ն նիտրիտների անցանկալի ներմուծում սննդամթերքների բաղադրության մեջ: Նիտրատիոնները մարդու օրգանիզմում վեր են ածվում նիտրիտ-իոնների, որոնք առաջացնում են մետգլո-

բոանեմիա հիվանդություն, դրանք ( NՕ2 ) փոխազդում են հեմոգլոբինի հետ` առաջացնելով մետհեմոգլոբին, որը կորցնում է թթվածին տեղափոխելու ընդունակությունը.

HԵF6 2

հեմոգլոբին

NՕ2- - HԵF6 3

NՕ :

մետհեմոգլոբին, թթվածին չի միացնում

Ազոտային թթվի ազդեցությունից ԴՆԹ-ն կորցնում է ջրածնական կապեր առաջացնելու ընդունակությունը, այսպիսով կորցնելով իր ֆունկցիոնալ նշանակությունը: Աղեստամոքսային տրակտում նիտրիտները վեր են ածվում նիտրոզոամինի, որը խիստ քաղցկեղածին (կանցերոգեն) նյութ է: Ազոտական պարարտանյութերի պարբերաբար բարձր դոզաներով օգտագործումը (օրգանական պարարտանյութերի փոքր դոզաների դեպքում) բերում է հողերի մթերատվության ցածրացմանը: Այդ պայմաններում ակտիվացվում է հումոս քայքայող բակտերիաների գործունեությունը: Ազոտ պարունակող պարարտանյութերը լինում են հասարակ ն բարդ. առաջինները պարունակում են մեկ սննդարար տարր` ազոտ, երկրորդները` մի քանի ( N , P, Ճ ):Հասարակ կամ միակողմանի ազոտ պարունակող պարարտանյութերը, բաժանվում են երեք խմբի` ամոնիակային, նիտրատային ն ամիդային (միզանյութ): Պարզ ազոտային պարարտանյութերի արդյունավետությունը որոշվում է ազոտի պարունակությամբ, որը տատանվում է 139-ից (կալցիումական սելիտրա) մինչն 82.49 (հեղուկ ամոնիակ): Բարդ կամ բազմակողմանի պարարտանյութերին կանդրադառնանք «ֆոսֆորական պարարտանյութեր» բաժնում: Կարնորագույն ազոտական պարարտանյութերն են.

( NH 4 ) 2 5Օ 4

NH 4 NՕ 3 ( NH 4 ) 2 5Օ 4 NH 4 NՕ3 Շa (NՕ 3 ) 2 NaNՕ 3 NH 4 Շl

ԸaՕ ( NH 2 ) 2 ՇaՇN 2

(-219 N - ամոնիումի սուլֆատ տեխնիկական նյութում) - ամոնիակային (-339 N ) սելիտրա - ամոնիումի սուլֆատ(-269 N ) նիտրատ - նորվեգական (-139 N ) սելիտրա - նատրիումական (-15-169 N ) սելիտրա - անուշադր (-259 N ) - միզանյութ, կարբամիդ, շատ օգտակար, (-469 N ) բազմակողմանի պարարտանյութ է - կալցիումի (-209 N ) ցիանամիդ

Ամոնիակը ն ամոնիակաջուրը (-829 N ) ամենահարուստն են ազոտով, սակայն ունեն բարձր հիմնայնություն, ուստի օգտագործվում են թթվային բնահողերում:

11.7.4. ՖՈՍՖՈՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Ֆոսֆորը հանդիսանում է կարնորագույն կենսածին տարր: Իր պարունակությամբ բույսերի, կենդանիների ն մարդու օրգանիզմներում այն համարվում է մակրոտարր: Մարդու օրգանիզմում ֆոսֆորի պարունակությունը -0.959 է: Օրգանիզմի ֆոսֆորի օրական պահանջը -1.3գ է: ֆոսֆորը հանդիսանում է օրգանածին տարր ն շատ կարնոր դեր է խաղում նյութափոխանակության գործընթացներում: Ֆոսֆատների ձնով ֆոսֆորը ԱՏՖ-ի (ադենոզինտրիֆոսֆատ) բաղկացուցիչ մասն է: Այն մտնում է սպիտակուցների (0.5-0.69), նուկլեինաթթուների, նուկլեոտիդների ն այլ կենսաբանորեն ակտիվ նյութերի բաղադրության մեջ: Ֆոսֆորը հանդիսանում է ողնաշարավորների կմախքի ն ատամների հիմնական բաղկացուցիչ մասը՝ կալցիումի ֆոսֆատների ձնով: Համեմատաբար շատ ֆոսֆոր կա նան ուղեղի հյուսվածքներում: Օրգանիզմում ֆոսֆորի պակասությունը, ինչպես նան վիտամին D -ի բացակայությունը, որն անհրաժեշտ է ֆոսֆորի յուրացման համար, բերում է ռախիտ հիվանդությունը: Օրգանիզմներում ֆոսֆորական թթուն ն դրա աղերը առաջացնում են բուֆերային համակարգեր, որոնք կարգավորում են արյան ն հյուսվածքների բջիջների pH -ը: Կենդանի օրգանիզմները չեն կարող գոյատնել առանց ֆոսֆորի: Ֆոսֆորի դերը կայանում է նրանում, որ շաքարները ն ճարպաթթուներն առանց նախնական ֆոսֆորիլացման բջիջների կողմից չեն կարող օգտագործվել որպես էներգիայի աղբյուր: Ֆոսֆորիլացումը` ֆոսֆորական էսթերների առաջացումն է կենդանական ն բուսական օրգանիզմներում հատուկ ֆերմենտների (կինազներ, ֆոսֆորիլազներ) միջոցով: Ֆոսֆորիլացման ռեակցիաներում շատ կարնոր դեր է խաղում ֆոսֆորական խմբերի փոխադրիչը` ադենոզինտրիֆոսֆատը (ԱՏՖ), որի հիդրոլիզի հետնանքով անջատվում են ֆոսֆատային խմբեր ն էներգիա.

ԱՏՖ H 2 Օ ԱԴՖ H 2 Օ -

ԱԴՖ

ադենոզինդիֆոսֆատ

ԱՄՖ

ադենոզինմոնոֆոսֆատ

H 2 PՕ4H 2 PՕ4- :

Յուրաքանչյուր փուլում անջատվում է 30կՋ/մոլ էներգիա: Սակայն բջիջներում օգտագործվում է միայն առաջին փուլը: Դրա իրականացումը օրգանիզմներում ամենաբազմազան լծորդված ռեակցիաների իրականացման համար (սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների, շաքարների, էսթերների կենսասինթեզ) էներգիայի աղբյուր է հանդիսանում: Այսպիսով, ԱՏՖ-ը միաժամանակ հանդիսանում է ֆոսֆորական խմբերի փոխադրիչ ն էներգիայի աղբյուր: Օրգանիզմներում ԱՏՖ-ի ծախսը վերականգնվում է վերոհիշյալ հիդրոլիզի սխեմայի (առաջին -

փուլ) հակադարձ ռեակցիայով ( ԱԴՖ H 2 PՕ4 - ԱՏՖ ), որի իրականացման համար անհրաժեշտ էներգիան ստացվում է գլյուկոզի օքսիդացման քայքայումից մինչն ՇՕ2 ն H 2 Օ : Անօրգանական ֆոսֆատները որպես սննդային հավելում՝ լայնորեն օգտագործվում են որոճող կենդանիների կերերում,: Այդ նպատակի համար օգտագործվում են ֆտորազրկված ֆոսֆատներ՝ Շa 3 PՕ4 2 ,

ՇaHPՕ4 , Շa H 2 PՕ4 2 , Na 2 HPՕ4 ,

NH 4 2 HPՕ4 , միզանյութի

պոլիֆոսֆատները: Այդ լրացուկները մեծացնում են անասունների մթերատվությունը ն կաթնատվությունը, բարձրացնում են կաթի որակը:

11.7.5. ՖՈՍՖՈՐԱԿԱՆ ՊԱՐԱՐՏԱՆՅՈՒԹԵՐ

Գործնականում բոլոր ֆոսֆորական պարարտանյութերը բաժանվում են երեք խմբի, որոնք իրարից տարբերվում են ջրում ն թույլ թթուներում լուծելիությամբ` ջրալուծ (հասարակ ն կրկնակի սուպերֆոսֆատներ), թույլ թթվային միաջվայրում լուծելի (պրեցիպիտատ, ֆտորազրկված ֆոսֆատ, մարտենյան շլակ, թոմսաշլակ, պոլիֆոսֆատներ, կալցիումի մետաֆոսֆատ), դժվարալուծ (ֆոսֆորիտային ալյուր): Հասարակ սուպերֆոսֆատը ստացվում է բնական ֆոսֆատները (ֆոսֆորիտներ, ապատիտներ) H 2 5Օ4 --ով մշակելով: Հիմնական ֆոսֆոր պարունակող բաղադրիչը Շa H 2 PՕ4

H 2 Օ : Պարունակում է

նան ՇaHPՕ4 , չքայքայված ֆոսֆատներ, Ի3ՔՕ4, որոշ դեպքերում նան Mg H 2 PՕ4

ն MgHPՕ4 : Բացի այդ՝ հասարակ սուպերֆոս-

ֆատի բաղադրության մեջ մտնում է մոտ 509 Շa5Օ4 : Յուրացվող

P2 Օ5 -ի քանակը 15-209 է: Հասարակ սուպերֆոսֆատի արտադրությունը աստիճանաբար կրճատվում է՝ ֆոսֆորի ցածր պարունակության պատճառով: Հասարակ սուպերֆոսֆատը արդյունավետ պարարտանյութ է բոլոր տեսակի

գյուղատնտեսական կուլտուրաների համար ն կարելի է կիրառել բոլոր տեսակի հողերում: Կրկնակի սուպերֆոսֆատը խիտ կոնցենտրիկ ֆոսֆորական պարարտանյութ է, որը ստացվում է բնական ֆոսֆատները ֆոսֆորական թթվով մշակելով: Հիմնական ֆոսֆոր պարունակող բաղադրիչը` Շa H 2 PՕ4 2 H 2 Օ : Պարունակում է նան այլ ֆոսֆատներ, օրինակ՝

Mg H 2 PՕ4 2 , MgHPՕ4 , ՇaHPՕ4 : Յուրացվող P2 Օ5 -ի բաժինը 4249 9 է: Կրկնակի սուպերֆոսֆատը խիստ արդյունավետ, բազմակողմանի պարարտանյութ է ն պիտանի է բոլոր տեսակի գյուղատնտեսական կուլտուրաների համար ցանկացած հողատեսակներում: Պրեցիպիտատը ստացվում է թերմիկ ֆոսֆորական թթուն կավիճով, կրաքարով կամ կրակաթով ( Շa ՕH 2 սուսպենզիա) չեզոքացնելիս: Պարունակում է 46-489 P2 Օ5 ՝ ՇaHPՕ4 2 H 2 Օ ձնով: Թթվային հողերում պրեցիպիտատը, որպես պարարտանյութ, գերազանցում է սուպերֆոսֆատներին: Սակայն այն հողերում, որտեղ պահանջվում է ջրալուծ ֆոսֆոր, պրեցիպիտատը չի կիրառվում: Օգտագործվում է նան որպես կենդանիների լրացասնունդ: Ֆտորազրկված ֆոսֆատը (թերմոֆոսֆատ) ստացվում է բնական

ֆոսֆատները ջրային գոլորշիներով 1300-1500 Շ մշակելով, այդ դեպքում բնական ֆոսֆատներում գտնվող ֆտորը հեռանում է.

ՇaF2 2 H 2 Օ - Շa (ՕH ) 2 2 HF : Հիմնական բաղադրիչը Շa3(ՔՕ4)2-ն է, պարունակում է 30-419 P2 Օ5 : Այս տիպի պարարտանյութերի արտադրության համար չի ծախսվում H 2 5Օ4 ն H 3 PՕ4 , որոնք մեծ քանակությամբ անհրաժեշտ են սուպերֆոսֆատներ ն պրեցիպիտատ ստանալու համար: Ֆտորազրկված ֆոսֆատները մի փոքր ավելի թանկ են հասարակ սուպերֆոսֆատից, սակայն զգալիորեն էժան են կրկնակի սուպերֆոսֆատից: Կիրառվում են թթվային բնույթի հողերում: Օգտագործվում են նան որպես անասնակերի լրացուկ` լրացասնունդ: Թոմասշլակը չուգունի ն պողպատի արտադրության կողմնակի արգասիք է, որը ստացվում է ֆոսֆորով հարուստ հանքատեսակներից: Թոմասշլակը պարունակում է 7-209 P2 Օ5 , լուծելի է թույլ թթուներում: Թոմասշլակը պարունակում է նան կալցիումի ֆոսֆատ, սիլիկատներ, ինչպես նան երկաթ, մանգան, մագնեզիում ն այլ տարրեր:

Ֆոսֆորիտային ալյուրը ստացվում է բնական ֆոսֆատների` ֆոսֆորիտների ն ապատիտների մանրացումով: Ջրում չի լուծվում: Պարունակում է 20-299 P2 Օ5 : Հիմնական ֆոսֆոր պարունակող բաղադրիչը` Շa 3 PՕ4

: Արդյունավետ է ուժեղ թթվային հողերում:

Ոսկրալյուրը ստանում են ընտանի կենդանիների ոսկորների մանրացումից: Ոսկորը պարունակում է կալցիումի ֆոսֆատի՝ Շa3 PՕ4 2 -ի զգալի քանակներ ն կիրառվում է որպես էժան պարարտանյութ, որը պարունակում է միջին հաշվով 25 9 P2 Օ5 : Արդյունավետ է թթվային հողերում: Թվարկված ֆոսֆորական պարարտանյութերը հանդիսանում են միակողմանի (հասարակ, պարզ): Ավելի հեռանկարային են կոմպլեքս (բարդ, խառը) ֆոսֆորական պարարտանյութերը: Ամոնիզացված սուպերֆոսֆատը ստացվում է սուպերֆոսֆատը ամոնիակով կամ ամոնիումի աղերով մշակելով.

NH 3

Շa ( H 2 PՕ4 ) 2

( NH 4 ) 2 5Օ4

NH 4 H 2 PՕ4

Շa ( H 2 PՕ4 ) 2

ՇaHPՕ4

2 NH 4 H 2 PՕ4

Շa5Օ4 :

Ամոնիզացված սուպերֆոսֆատը պարունակում է մինչն 209

P2 Օ5 ն 2-39 ազոտ: Ամոֆոսը ստացվում է էքստրակցիոն H 3 PՕ4 -ը ամոնիակով չեզոքացնելով: Պարունակում է 9-129 N ն 36.5-509 յուրացվող P2 Օ5 :

NH 4 2 HPՕ4 խառնուրդով ն ջրում անլուծելի երկաթաամոնիումային ֆոսֆատների, MgNH 4 PՕ4 ն ՇaHPՕ4 -ի խառնուկներ: Հանդիսանում է արդյունավետ, բազմակողՀիմնական բաղադրիչը` NH 4 H 2 PՕ4 ,

մանի պարարտանյութ բոլոր տեսակի գյուղատնտեսական կուլտուրաների համար ն օգտագործվում է ցանկացած հողերում: Դիամոֆոսը ստացվում է թերմիկ H 3 PՕ4 -ը ամոնիակով չեզոքացնելով: Պարունակում է -99 N ն 499 յուրացվող P2 Օ5 : Հիմնական բաղադրիչը` (NԻ4)2ԻՔՕ4: Հանդիսանում է խիստ արդյունավետ ն բազմակողմանի պարարտանյութ, օգտագործվում է նան կենդանիների կերերում: Նիտրոֆոսը ազոտաֆոսֆորային պարարտանյութ է, ստացվում է բնական ֆոսֆատները ազոտական թթվով քայքայելով: Պարունակում է 21-23 9 N , 21-23 9 P2 Օ5 : Հիմնական բաղադրիչները՝ Շa NՕ3 2 ,

ՇaHPՕ4 , MgHPՕ4 , պարունակում է նան զգալի քանակներով Շa5Օ4 0,5 H 2 Օ : Առանձնապես արդյունավետ է կալիումով ապահովված հողատեսակներում: Նիտրոամոֆոսը ստացվում է H 3 PՕ4 ն HNՕ3 խառնուրդը ամոնիակով չեզոքացնելով: Հիմնական բաղադրիչները` NH 4 NՕ3 ն ամոնիումի ֆոսֆատներ: Ազոտաֆոսֆորական պարարտանյութ է, որն օգտագործվում է ցանկացած գյուղատնտեսական կուլտուրաների համար՝ կալիումով ապահովված հողատեսակներում: Նիտրոֆոսկան Խիստ արժեքավոր ն համակողմանի ազոտա ֆոսֆորա-կալիումական պարարտանյութ է: Ստացվում է բնական ֆոսֆատները ազոտական թթվով քայքայելով: Արգասիքների խառնուրդին ավելացնում են ՃՇl ն կալցիումի ավելցուկը հեռացնելու համար` H 2 5Օ4 ն NH 4 2 5Օ4 : Պարունակում է 119 N , 119 Ճ 2 Օ ն 109

P2 Օ5 : Հիմնական բաղադրիչները` ՇaHPՕ4 , NH 4 NՕ3 , ամոնիումի ֆոսֆատներ, ՃՇl , գիպսի խառնուկ: Կիրառվում է բոլոր տեսակի գյուղատնտեսական կուլտուրաների համար՝ ցանկացած բնահողերում: Նիտրոամոֆոսկան ատացվում է էքստրակցիոն H 3 PՕ4 -ը ամոնիակով չեզոքացնելով ն հետագայում NH 4 NՕ3 կոնցենտրիկ լուծույթ ն բյուրեղային ՃՇl ավելացնելով: Բաղադրությունը փոփոխական է` ըստ ավելացված բաղադրիչների քանակի: Բարձրաարդյունավետ պարարտանյութ է ցանկացած հողատեսակներում՝ բոլոր գյուղատնտեսական կուլտուրաների համար: Մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում նան նոր բարդ, կոմպլեքսային պարարտանյութերը, որոնք հիմնված են ամոնիումի ն կալիումի պոլի- ն մետաֆոսֆատների օգտագործման վրա: Ինչպես նշվեց, ֆոսֆորը բույսերի կողմից յուրացվում է միայն

H 2 PՕ4- ն HPՕ4- լուծելի իոնների ձնով: Սակայն ֆոսֆատների ավելցուկային լուծելիությունը նպաստում է նան դրանց կորստին, քանի որ ժամանակի ընթացքում դրանք հողում գտնվող ալյումինի ն երկաթի հետ առաջացնում են դժվարալուծ միացություններ` 4lPՕ4 ,

4l 2 ՕH 3 PՕ4 , F6PՕ4 , F62 ՕH 3 PՕ4 : Հողածածկ մտցվող ֆոսֆորական պարարտանյութերի հիմնական զանգվածը դարձելի կերպով միանում է հողերում մշտապես գտնվող կալցիումի իոնների հետ: Այդ կատիոնները ֆոսֆատների հետ առաջացնում են ՇaHPՕ4 2 H 2 Օ ,

որը բույսերի կողմից լավ է յուրացվում: Սակայն ժամանակի ընթացքում այն վեր է ածվում ամորֆ ն ապա՝ բյուրեղային Շa 3 PՕ4 2 -ը, որը չի -

յուրացվում բույսերի կողմից: Մյուս կողմից՝ H 2 PՕ 4 իոնների զգալի մասը դարձելիորեն կապվում է կավային հանքերի կողմից իոնափոխա-

նակման մեխանիզմով՝ դուրս մղելով ՕH իոններ: Բույսերի կողմից ֆոսֆորական պարարտանյութերի յուրացման գործակիցը մեծ չէ: Առաջին տարին յուրացվում է ֆոսֆորական պարարտանյութերի 25-309-ը: Լրիվ յուրացման համար պահանջվում է մի քանի տարի: Այդ պատճառով շատ կարնոր պրոբլեմ է պարարտանյութերի ճիշտ դոզավորումը: Մինչն այժմ շոշափվել են հանքային պարարտանյութերի տեսակները (կալիումական, ազոտական, ֆոսֆորական): Սակայն լայն կիրառում են ստանում նան օրգանական, օրգանա-հանքային ն բակտերիալ պարարտանյութերը: Օրգանական պարարտանյութերը պարունակում են բույսերի սննդարար տարրերը բուսական ն կենդանական օրգանական միացությունների ձնով: Օրգանական պարարտանյութերի թվին են պատկանում հիմնականում տեղային պարարտանյութերը` գոմաղբը, թռչնաղբը, ինչպես նան կոմպոստները (գոմաղբի, տորֆի, ֆոսֆորիտային ալյուրի խառնուրդները), տորֆը, տիղմը, կոյուղու ջրերը ն այլ արտադրական թափոններ: Օրգանական պարարտանյութերը հողածածկում գտնվող միկրոօրգանիզմների կենսագործունեության շնորհիվ վեր են ածվում բույսերի յուրացման համար մատչելի հանքային (միներալային, անօրգանական) ձների: Գոմաղբում գտնվող կալիումը բույսերի համար դյուրամատչելի է: Ֆոսֆորի մատչելիությունը գոմաղբում ավելի մեծ է, քան հանքային պարարտանյութերում: Գոմաղբի ազոտը առաջին տարին յուրացվում է 20-309, մնացած քանակը գործում է նս մի քանի տարի: Օրգանահանքային պարարտանյութերը (գումինային պարարտանյութեր) բաղկացած են օրգանական միացություններից ն դրանց հետ կապված (քիմիապես կամ ադսորբցիայով) հանքային միացություններից: Ստացվում են գումինային թթուները կամ այդ թթուները պարունակող նյութերը (տորֆ, գորշ ածուխ, թերթաքարեր, բուսահող, հումուս) ամոնիակով, ամոնիումի ֆոսֆատներով, ֆոսֆորական թթվով, կալիումական աղերով մշակելով: Ամենատարածվածը տորֆա-ամոնիակային ն տորֆա-հանքային-ամոնիակային օրգանական պարարտանյութերն են: Միկրոբային պարարտանյութերը պարունակում են գյուղատնտեսական կուլտուրաների համար օգտակար հողային միկրոօրգանիզմներ:

Կողմնակի պարարտանյութեր են համարվում կրաքարը, գիպսը, որոնք՝ չնայած սննդարար տարրեր չեն պարունակում, լավացնում են հողերի հատկությունները: Վերոհիշյալ բոլոր պարարտանյութերը օգտագործվում են մեծ քանակներով ն համարվում են մակրոպարարտանյութեր, սակայն ոչ պակաս կարնոր են նան միկրոպարարտանյութերը, որոնք պարունակում են միկրոտարրեր ( 8, Mo, Mո, 2ո, Շս ն այլն)՝ բույսերին անհրաժեշտ շատ փոքր քանակներով: Որպես միկրոպարարտանյութեր օգտագործվում են միկրոտարրերի միացությունները, արդյունաբերական թափոնները (շլակներ, շլամներ) ն այլն: Միկրոտարրերը մեծացնում են ֆերմենտների ակտիվությունը, նպաստում են սպիտակուցների ն նուկլեինաթթուների, վիտամինների, շաքարների, օսլայի սինթեզներին: Որոշ միկրոտարրեր բարենպաստ ազդեցություն են թողնում ֆոտոսինթեզի վրա, արագացնում են բույսերի աճը, զարգացումը ն սերմերի հասունացումը:

11.7.6. ԱՐՍԵՆԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Արսենը պատկանում է կարնոր կենսածին միկրոտարրերի թվին: Այն համեմատաբար մեծ քանակներով (տոկոսի հազար ն տասհազարական մասերով) գտնվում է պլանկտոնում (ծովերում, օվկիանոսներում) ն որոշ բույսերում: Օրինակ, դդմի մեջ դրա պարունակությունը 4 10-39 է: Գորշ ն կարմիր ջրիմուռները հանդիսանում են արսենի խտացուցիչ օրգանիզմներ: Կենդանիներից արսենի զգալի քանակներ են պարունակում կակղամորթները, որոշ խեցգետնատեսակները ն այլն: Մարդու օրգանիզմում արսենի պարունակությունը կազմում է -10-69-ը ըստ զանգվածի: Այն կուտակվում է փայծաղում, երիկամներում, լյարդում: Մազերում ն ոսկորներում այն պահպանվում է տարիներով, որը հնարավորություն է տալիս դատափորձաքննությամբ որոշելու արսենով թունավորելու հնարավորությունը: Սակայն արսենը բոլորից շատ կուտակվում է գլխուղեղում ն մկաններում: Արսենի կենսաբանական դերը լիովին չի պարզաբանված: Հայտնի է, որ այն հանդես է գալիս որպես ֆերմենտ հեմոգլոբինի սինթեզում (չնայած դրա բաղադրության մեջ չի մտնում), մասնակցում է օքսիդացման գործընթացներին ն նուկլեինային փոխանակությանը: Ոչ մեծ քանակներով արսենային ն արսենական թթուների աղերը բարելավում են կենդանիների սնուցումը, խթանում են ազոտի ն ֆոսֆորի ասիմիլյացիան ն յուրացումը, թուլացնում են օքսիդացման գործընթացները ն սահմանափակում են սպիտակուցների քայքայումը:

Սակայն մեծ դոզաների դեպքում արսենի միացությունները ուժեղ թույներ են: Դրանց թունահարույց ազդեցությունը պայմանավորված է ֆերմենտների սուլֆհիդրիլային խմբերի շրջափակումով: Միննույն ժամանակ արսենը կարնորագույն բաղադրիչ է շատ դեղամիջոցներում:

11.7.7. ԱՆՏԻՄՈՆԻ ԵՎ ԲԻՍՄՈՒԹԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Անտիմոնը ն բիսմութը պատկանում են այն միկրոտարրերի թվին, որոնք մշտապես ներկա են կենդանի օրգանիզմներում, սակայն դրանց ֆիզիոլոգիական ն կենսաքիմիական դերը գործնականորեն պարզված չէն: Հայտնի է, որ դրանց միացությունները ճնշում են շատ ֆերմենտների ակտիվությունը, այդ պատճառով դրանց մեծ չափաբաժինները թունահարույց են: Միննույն ժամանակ, նրանց հիման վրա պատրաստված շատ միացություններ օգտագործվում են դեղագործության մեջ:

11.7.8. ՀԱՍԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ ՊԵՍՏԻՑԻԴՆԵՐԻ ՎԵՐԱԲԵՐՅԱԼ

Պեստիցիդները (թունաքիմիկատները) նյութեր են, որոնց միջոցով պայքարում են այն միկրոօրգանիզմների, բույսերի ն կենդանիների դեմ, որոնք վնասատու կամ անցանկալի են տնտեսության ն առողջության համար: Պեստիցիդների նկատմամբ ներկայացվում են որոշակի պահանջներ, Դրանք պետք է բարձր թունահարուցություն ունենան վնասատուների, հիվանդությունների հարուցիչների, մոլախոտերի նկատմամբ, բայց գործնականորեն անվնաս պետք է լինեն գյուղատնտեսական կուլտուրաների, կենդանիների ն մարդու համար: Այդ հատկությունը կոչվում է ազդեցության ընտրողականություն (սելեկտիվություն): Անհրաժեշտ է նան, որպեսզի պեստիցիդները ազդեն որքան հնարավոր է շատ քանակի վնասատուների վրա: Բացի այդ՝ դրանք պետք է լինեն էժան, հեշտ փոխարինելի, սարքավորումները չկոռոզիացնող: Պեստիցիդները դասակարգում են ըստ քիմիական բաղադրության, օգտագործման եղանակի ն ազդման օբյեկտների: Օրինակ, միջատների դեմ պայքարում են ինսեկտիցիդներով, տիզերի դեմ ակարիցիդներով, մոլախոտերի դեմ` հերբիցիդներով, սնկիկների դեմ` ֆունգիցիդներով, բակտերիաների դեմ` բակտերիցիդներով, կրծողների դեմ` զոոցիդներվ: Օգտագործում են նան պրեպարատներ դեֆոլիանտ(պատրաստուկներ), որոնք տերնաթափ են առաջացնում (դ դեսիկանտներ): Հայտնի են միացուներ), չորացնում են բույսերին (դ

ռեպելենտներ) կամ գրավում թյուններ, որոնք վանում են միջատներին (ռ են դրանց (ա ատրականտներ): Նշենք նան ֆիգոնցիդներին` բակտերիաների դեմ պայքարող նյութերին, որոնք գտնվում են բարձրագույն բույսերում (սխտոր, սոխ, մանանեխ ն այլ): Ըստ քիմիական բաղադրության սինթետիկ պեստիցիդները բաժանվում են քլորօրգանականի (հեքսաքլորան, հեպտաքլոր, մերկապտոֆոս ն այլն), ֆոսֆորօրգանականի (թիոֆոս, կարբոֆոս, քլորոֆոս, մերկապտոֆոս ն այլն), ծծումբպարունակող, ազոտպարունակող: Դրանցից մի քանիսը կարելի է դասել տարբեր խմբերի, օրինակ, քլորոֆոսը հանդիսանում է ն’ քլորօրգանական, ն’ ֆոսֆորօրգանական պատրաստուկ: Պեստիցիդները մաքուր վիճակում համարյա չեն օգտագործում` դրանց հիման վրա պատրաստում են թրջվող փոշեհատիկներ, էմուլսիաների կոնցենտրատներ, դուստեր, լուծույթներ, գրանուլներ, միկրոկապսուլներ, աէրոզոլային պրեպարատներ: Այդ պրեպարատների բաղադրության մեջ մտնում են նան պինդ ն հեղուկ նոսրացուցիչներ, մակերնութային ակտիվ նյութեր (ՄԱՆ), երբեմն հատուկ լրացուկներ (անտիօքսիդիչներ, խտացուցիչներ): Որոշ պրեպարատներում գտնվում են 2-3 ակտիվ նյութեր, որը ընդլայնում է դրանց կիրառման արդյունավետությունը ն օգտագործման ոլորտը: Հայտնի են պեստիցիդային ակտիվությամբ մոտ 1500 քիմիական միացություններ, որոնցից գործնականում օգտագործվում են մոտ 550-ը: Սակայն պեստիցիդները թունահարույց են ոչ միայն միջատների, բույսերի ն կրծողների համար, այլ նան մարդու համար: Պեստիցիդային միացությունների մնացորդները աղտոտում են շրջակա միջավայրը, կուտակվում են հողածածկույթներում, բնական ջրերում, բույսերում, օդում: Պեստիցիդներով մշակված բույսերից ստացված սննդամթերքները կարող են պարունակել դրանց այնպիսի քանակներ, որոնք վտանգավոր են բնակչության համար: Այդ պատճառով անհրաժեշտ է խիստ կարգավորել ն հետնել պեստիցիդների օգտագործման ժամկետները ն նորմաները:

11.8. Մ| Ա ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐ, ԽԱԼԿՈԳԵՆՆԵՐ

Պարբերական համակարգի Մ|Ա ենթախմբի տարրերն են թթվածինը՝ Օ , ծծումբը՝ 5 , սելենը՝ 56 , թելուրը՝ 76 ն պոլոնիումը՝ Po :

Իրենց արտաքին էլեկտրոնային թաղանթներում ունեն 5 p կոնֆիգուրացիայով վեց էլեկտրոն: Թթվածնի նախավերջին էլեկտրոնային թաղանթում երկու էլեկտրոն կա, ծծումբում` 8, մնացած տարրերում` 18: Դրանց ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները հետնյալն են`

Օ 16 Տ 34 Տe 52 1e 84 Pթ

15 2 25 2 2ք 4 15 2 25 2 2ք 6 35 2 3ք 4 .. .. ..

[He|252 2 p 4 [Ne|352 3 p 4 [Ճr|3d10 45 2 4 p 4 [Kr|4d10 55 2 5 p 4 [2e|44 14 5d 10 65 2 6 p 4

Մ| Ա ենթախմբի տարրերը կոչվում են խալկոգեններ, որը նշանակում է հանքածին: Թթվածնի ատոմը տարբերվում է ենթախմբի մյուս տարրերից արտաքին էլեկտրոնային շերտում d -ենթամակարդակին բացակայությամբ, այդ պատճառով թթվածնի վալենտականությունը երկուսից չի գերազանցում ( p օրբիտալում ունի երկու չզույգված էլեկտրոն): Ծծմբի ն ենթախմբի մնացած տարրերի ատոմներում չզույգված էլեկտրոնների թիվը կարող է ավելանալ՝ 5 - ն p - էլեկտրոնները արտաքին շերտի d -ենթամակարդակ փոխադրվելու հաշվին, որի պատճառով հիշյալ տարրերը ցուցաբերում են վալենտականություն, որը հավասար է ոչ միայն 2-ի, այլն 4-ի ն 6-ի: Տվյալ ենթախմբի բոլոր տարրերը, բացառությամբ պոլոնիումի, ոչ մետաղներ են: Իրենց միացություններում ցուցաբերում են ինչպես բացասական, այնպես էլ դրական օքսիդացման աստիճաններ: Քննարկվող տարրերի հատկություններն օրինաչափորեն փոխվում են կարգաթվի ավելացման հետ զուգընթաց: Նոր էլեկտրոնային շերտերի հայտնվելը բերում է ատոմի շառավղի մեծացման, էլեկտրաբացասականության նվազման, չլիցքավորված ատոմների օքսիդացնող ակտիվության իջեցման ն -2 օքսիդացման աստիճան ունեցող ատոմների վերականգնող հատկությունների ուժեղացման: Այդ պատճառով

թթվածնի վառ արտահայտված ոչ մետաղական հատկությունները շատ թույլ են թելուրի մոտ: 11.8.1 ԹԹՎԱԾԻՆ Բնության մեջ հանդիպում է երեք կայուն իզոտոպների ձնով՝

(ըստ զանգվածի 99.754 9), Օ ն Օ : Թթվածինը բնության մեջ ամենատարածված տարրն է` 47.29 ըստ զանգվածի: Ազատ վիճակում՝ Օ2 պարզնյութի ձնով, գտնվում է օդում (23.19 ըստ զանգվածի ն 20.959 ըստ ծավալի): Հայտնի է մոտ 1400 հանքատեսակ, որոնք պարունակում են կապված թթվածին: Երկրի կեղնը համարյա ամբողջովին բաղկացած է թթվածնավոր միացություններից: Թթվածնի ատոմները կազմում են լիթոսֆերայի բոլոր տարրերի ընդհանուր ատոմների 559-ը, ջրում թթվածնի պարունակությունը ըստ զանգվածի 88.899 է: Բույսերում ն կենդանի օրգանիզմներում մշտապես պարունակվում են թթվածնավոր օրգանական միացություններ՝ սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր: Թթվածինը օրգանածին ն կենսածին մակրոտարր է: Թթվածինը միացություններում ցուցաբերում է -2 օքսիդացման աստիճան (պերօքսիդներում -1): Թթվածինը ֆտորից հետո ամենաէլեկտրաբացասական տարրն է, որի հետ միացություններում ցուցաբերում է +2 օքսիդացման աստիճան: Առաջացնում է միացություններ բոլոր տարրերի հետ, բացի թեթն ազնիվ գազերից: Թթվածինը առաջացնում է երկու պարզ նյութ` թթվածին Օ2 ն օզոն Օ3 :

Անհոտ, անգույն, անհամ գազ է, t հալման Հ-218.7 Շ , t եռման Հ0

182.98 Շ : Ջրում քիչ է լուծվում (20 Շ -ում ըստ զանգվածի 0.0049, կամ 100 ծավալ ջրում 3.1 ծավալ): Ստացումը: Արտադրական եղանակներ՝ ա) Օդի թորմամբ: Օդը սառեցնելով հեղուկացնում են ն զգուշությամբ գոլորշիացնում : Սկզբում գոլորշիանում է ազոտը ն բաժանվում թթվածնից: բ) Ջրի էլեկտրոլիզով՝ ՃՕH -ի կամ H 2 5Օ4 -ի առկայությամբ.

2H 2Օ - 2H 2

Օ2

Լաբորատորիայում թթվածին ստանում են թթվածնով հարուստ միացությունների քայքայումով.

2 HgՕ - 2 Hg Օ2

2 ՃՇlՕ3 - 2 ՃՇl 3Օ2

2 ՃMոՕ4 - Ճ 2 MոՕ4

2 ՃNՕ3 - 2 ՃNՕ2

MոՕ2

Օ2

2 8aՕ2 - 2 8aՕ Օ2 : Քիմիական հատկությունները: Թթվածնի մոլեկուլը երկատոմ է, որը մեծ կայունություն ունի: Սովորական ջերմաստիճանում մոլեկուլը

դիսոցվում է աննշան: Այն զգալի է դառնում 1500 Շ : Սակայն 5000 Շ թթվածնի մոլեկուլը համարյա ամբողջությամբ դիսոցվում է ատոմների: Քանի որ Օ2 մոլեկուլը սիմետրիկ է, ապա չունի էլեկտրական դիպոլ մոմենտ: Այդ պատճառով Օ2 մոլեկուլների միջն կապերը միայն թույլ, դիսպերսիոն Վան-դեր-Վաալսյան ուժեր են, որոնք պայմանավորում են թթվածնի ցածր եռման ն հալման ջերմաստիճանները: Թթվածինը պարամագնիսական նյութ է, որը պայմանավորված է դրա մոլեկուլում երկու կենտ էլեկտրոնների առկայությամբ, այսինքն՝ թթվածնի մոլեկուլը ռադիկալային բնույթ ունի (բիռադիկալ): Թթվածինը խիստ ակտիվ ոչ մետաղ է, անմիջականորեն փոխազդում է մետաղների ն ոչ մետաղների մեծամասնության հետ (բացի ոսկուց, պլատինից, հալոգեններից ն ազնիվ գազերից)` առաջացնելով օքսիդներ: Թթվածինը օքսիդացնում է նան օրգանական նյութերի մեծամասնությունը, օքսիդացումը կարող է կատարվել արագ ն դանդաղ: Արագ օքսիդացումը, որպես կանոն, ուղեկցվում է ջերմության ն լույսի անջատումով, այդպիսի ռեակցիաները կոչվում են այրում: Քիմիայում ընդունված է այրում անվանել ոչ միայն թթվածնով արագ օքսիդացման ռեակցիաները, այլն այն բոլոր օքսիդավերականգնման ռեակցիաները, որոնք ընթանում են լույսի ն ջերմության անջատումով: Այրումը սկսվում է բռնկումով, որը կարող է բերել պայթյունի ն դետոնացման: բռնկում - այրում - պայթյուն - դետոնացում (ռեակցիայի արագության աճ) Մաքուր թթվածնում այրումը շատ ավելի ինտենսիվ է կատարվում, քան օդում:

Դանդաղ օքսիդացման օրինակ են հանդիսանում շնչառությունը, փտումը, նեխումը: Եթե դանդաղ օքսիդացման ժամանակ անջատված ջերմությունը լավ չի ցրվում, ապա օքսիդացման արագությունը ջերմաստիճանի բարձրացման հետնանքով մեծանում է, ն նյութերը կարող են ինքնաբոցավառվել: Կիրառումը: Գազային թթվածինը օգտագործվում է մետալուրգիայում՝ դոմնային ն պողպատահալման գործընթացների ինտենսիվացման համար, գունավոր մետաղների արտադրություններում: Թթվածինը որպես օքսիդիչ լայնորեն կիրառվում է քիմիական արտադրություններում: Օգտագործվում է մետաղների կտրման ն եռակցման համար: Հեղուկ թթվածինը կիրառվում է հրթիռային վառելանյութերում՝ որպես օքսիդիչ: Օգտագործվում է սուզանավերում ն տիեզերանավերում՝ շնչառությունը ապահովելու համար, բժշկության մեջ, պայթուցիկ նյութերի արտադրությունում: 11.8.2 ՕԶՈՆ Թթվածնի ալոտրոպ ձնափոխությունն է: Կապույտ գազ է՝ սուր

հոտով, t հալման Հ-251 Շ , t եռման Հ-112 Շ : Ջրում թթվածնից լավ է լուծ0

վում (100 ծավալ ջրում 4.9 ծավալ 20 Շ ): Մթնոլորտում դրա պարունակությունը ամռանը մինչն ըստ ծավալի 7 10-69 է, ձմռանը` 2 10-69: Մթնոլորտում առավելագույն կուտակումը 20-25կմ բարձրության վրա է, այն կոչվում է օզոնային շերտ, որը Երկիրը պաշտպանում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների կործանարար ազդեցությունից:

Ստացումը:

1. Օզոնատորներում` էլեկտրական պարպումների ազդեցությամբ՝ 3Օ2 - 2Օ3 : Բնության մեջ առաջանում է ամպրոպների ժամանակ: 2. Առաջանում է ամեն տեղ, որտեղ հանդիպում է ատոմական թթվածին. Օ Օ2 - Օ3 :

Քիմիական հատկությունները: Անկայուն է, հեշտությամբ քայքայվում է.

Օ3 - Օ2

Օ.

Ի հաշիվ առաջացած ատոմական թթվածնի՝ ունի ուժեղ օքսիդիչ հատկություններ:

3H 2 5

4Օ3 - 3H 2 5Օ4

2 4g 2Օ3 - 4g 2 Օ2 2Օ2 3PԵ5 4Օ3 - 3PԵ5Օ4 H25

Օ3 - H 2 5Օ3 :

Օզոնի հայտնաբերման ռեակցիան է.

Օ3

H 2Օ - 1 2

2ՕH - :

Օ2

Անջատված յոդը օսլայի հետ տալիս է կապույտ գունավորում: Կիրառումը: Օգտագործվում է օդի կամ Օ2 -ի հետ խառնուրդում՝ ջրի ախտահանման համար: Օգտագործվում է միկրոբների ոչնչացման համար: Որոշ արտադրություններում օգտագործվում է օդի ախտահանման ն տհաճ հոտերի վերացման համար: Սակայն հիվանդանոցների ն հասարակական վայրերի օդը օզոնով ախտահանելը նպատակահարմար չէ, քանի որ այն գրգռում է շնչառական ուղիները: Օգտագործվում է որոշ օրգանական նյութեր կամֆորա, վանիլին, ճարպաթթուներ ն այլն ստանալու համար: Թթվածնի երկտարր միացություններ: Օքսիդներ: Տարրերի միացություններն են թթվածնի հետ, որի օքսիդացման աստիճանը -2 է: Լինում են աղ չառաջացնող (անտարբեր, ինդիֆերենտ օքսիդներ)՝ ՇՕ, NՕ, N 2 Օ ն այլն, ն աղ առաջացնող, որոնք իրենց հերթին բաժանվում են հիմնային օքսիդների (մետաղների օքսիդները ցածր օքսիդացման աստիճաններում՝ Na 2 Օ, ՇaՕ, F6Օ ), թթվային օքսիդների կամ անհիդրիդների (ոչ մետաղների օքսիդներ ն բարձր օքսիդացման աստիճանով մետաղների օքսիդներ՝ ՇՕ2 , 5Օ2 ,

5Օ3 , ՇrՕ3 , Mո2 Օ7 ), ամֆոտեր օքսիդների (որոշ մետաղներ՝ 4l 2 Օ3 , 2ոՕ ն այլն): Պերօքսիդներ: Տարրերի միացություններն են թթվածնի հետ, որտեղ թթվածնի օքսիդացման աստիճանը -1 է, օրինակ, 8aՕ2 , Na 2 Օ2 ,

այսինքն՝ պարունակում են Օ2 անիոններ: Սուպերօքսիդներ (գերօքսիդներ): Ալկալիական մետաղների միա-

ցություններն են, որոնք պարունակում են Օ2 անիոն ( Օ4 ), օրինակ,

ՃՕ2 ( Ճ 2 Օ4 ), NaՕ2 : Թթվածնի օքսիդացման աստիճանը -1/2 է:

Օզոնիդներ: Ալկալիական մետաղների միացություններն են -

թթվածնի հետ, որոնք պարունակում են Օ3 անիոններ` NaՕ3 , ՃՕ3 : Թթվածնի օքսիդացման աստիճանը -1/3 է: Պերօքսիդները, սուպերօքսիդները ն օզոնիդները ուժեղ օքսիդիչներ են: 11.8.3 ԾԾՈՒՄԲ Բնության մեջ հանդիպում է չորս կայուն իզոտոպի ձնով՝

5 , 5 ն 5 : Երկրի կեղնում պարունակությունն ըստ զանգվածի 0.059 է: Բնության մեջ հանդիպում է ազատ վիճակում (ինքնածին ծծումբ) ն հանքանյութերի ձնով` սուլֆիդային ն սուլֆատային. F65 2 – պիրիթ, երկաթի կոլչեդան, ծծմբի կոլչեդան ՇսF65 2 – խալկոպիրիտ 2ո5 – ցինկի խաբուսիկ, սֆալերիտ, PԵ5 – կապարի փայլ, գալենիտ , Hg5 – կինովար, Շa5Օ4 2 H 2 Օ – գիպս, Շa5Օ4 – անհիդրիտ, 8a5Օ4 - բարիտ, ծանր սպաթ, Na 2 5Օ4 10 H 2 Օ – միրաբիլիտ (գլաուբերյան աղ), Mg5Օ4 7 H 2 Օ – դառը աղ (անգլիական աղ), ՃՇl Mg5Օ4 3H 2 Օ – կաինիտ ն այլն: Բացի այդ, հրաբխային գազերի հետ արտանետվում է 5Օ2 ն

H 2 5 : Վերջինս պարունակվում է նան որոշ հանքային ջրերում ն Սն ծովում (մոտ 200մ խորության վրա): Ծծումբը մտնում է բույսերի ն կենդանիների սպիտակուցների բաղադրության մեջ: Առաջացնում է մի քանի ալոտրոպ ձնափոխություններ. ռոմբիկ

ծծումբ (օ-ձն)՝ կիտրոնադեղին նյութ է, քՀ2.085գ/սմ3, t հալման Հ112.8 Շ ,

t եռման Հ444.6 0 Շ , 95.4 0 Շ վեր է ածվում 8-ձնի, մոնոկլինային ծծումբ (8-ձն)՝

բաց

դեղին,

համարյա

սպիտակ

նյութ

է,

քՀ2.04գ/սմ3,

t հալման Հ119.3 0 Շ : Երկու ձնափոխություններն էլ ունեն 5 8 մոլեկուլներ,

ջրում չեն լուծվում, լուծվում են ծծմբածխածնում՝ Շ5 2 (29.59 20 Շ ), ֆենոլում, անիլինում, բենզոլում: Հալված ծծումբը դեռնս բաղկացած է 5 8 մոլեկուլներից, իսկ գոլորշիները՝ 5 6 , 5 4 , ն 5 : Եթե հալված ն համարյա մինչն եռալը տաքացված ծծումբը արագ սառեցվի (շիթով լցվի սառը ջրի մեջ), կառաջանա շագանակագույն ռետինանման զանգված՝ պլաստիկ ծծումբ: Վերջինս բաղկացած է պոլիմերային մոլեկուլներից, անկայուն է ն ժամանակի ընթացքում վեր է ածվում ռոմբիկ ծծմբի: Ռոմբիկ ծծումբը ծծբի ամենակայուն ալոտրոպ ձնափոխությունն է: Ստացումը: Ծծմբի ստացման աղբյուրներն են հանդիսանում բնածին ծծումբը, ծծմբային գազը, ծծմբաջրածինը, նավթամշակման գազերը (կրեկինգ գազեր) ն բնական գազերը: Ինքնածին ծծումբը նախապես մաքրում են խառնուկներից ն հատուկ ավտոկլավներում հալեցնում են, հալված զանգվածը հավաքվում է ավտոկլավների ներքին մասում, որից հոսեցնում են հետագա մաքրման համար: Մաքուր ծծումբ ստանալու համար այն գոլորշիացնում են հատուկ վառարաններում, գոլորշիների կոնդենսացումից ստացվում է ծծմբածաղիկ, որը ամենամաքուր արտադրական ծծումբն է: Քիմիական եղանակով ծծումբ են ստանում հետնյալ ռեակցիաներով`

2H 2 5

Օ2 - 2 5

2H 2 5

5Օ2 - 35

5Օ2 5Օ2

2H 2Օ 2H 2Օ

Շ » ՇՕ2

2ՇՕ - 2ՇՕ2

Քիմիական հատկությունները: Ակտիվ ոչ մետաղ է, ցուցաբերում է հիմնականում +4, +6 օքսիդացման աստիճաններ: Տաքացման պայմաններում միացություններ է առաջացնում շատ տարրերի հետ: Մետաղներից շատերի, օրինակ` Շս , F6, 2ո, Hg հետ անմիջականորեն փոխազդում՝ է անջատելով մեծ քանակությամբ ջերմություն: Ծծումբը միանում է նան գրեթե բոլոր ոչ մետաղների հետ, բայց բոլորովին ոչ այնքան հեշտ ն ուժգին թափով, ինչպես մետաղների հետ:

սենյակային ջերմ

F2 - 5 2 F2 Hg - Hg5

Օ2 - 5Օ2 , ՏՕ 3 հետքեր

,Տ

(

Ըl, 8r, I)

P2 - P2 5 3 , P2 5 5 Վ

M6 - M62 5 , Me5 ն այլն H 2 5Օ4 (խիտ) - 5Օ2 HNՕ3 (խիտ) - H 2 5Օ4

տաքացում

NaՕH - Na2 5 H 2Օ - H 2 5

Na2 5Օ3

H 2 5Օ3

Կիրառումը: Ծծումբը լայն կիրառություն ունի տնտեսության բազմաթիվ բնագավառներում: Այն օգտագործվում է ծծմբական թթու ստանալու, մաշկային հիվանդությունները բուժելու, բույսերի (խաղողի) հիվանդությունների դեմ պայքարելու համար, կաուչուկի վուլկանացման համար, ներկանյութերի, լուցկու արտադրություններում: Մտնում է մաշկային հիվանդություններ բուժող քսուքների, սն վառոդի բաղադրության մեջ: Ծծումբը այրելով ստանում են 5Օ2 , որով ծխեցնում են հացահատիկների շտեմարանները՝ ամբարային վնասատուներին ոչնչացնելու համար: Ծծմբաջրածինը՝ H 2 5 , սուր,նեխած ձվի տհաճ հոտով թունավոր

գազ է, t հալման Հ-85.54 Շ , t եռման Հ-60.35 Շ , լուծվում է ջրում (2.4 ծա0

վալ 1 ծավալ ջրում 20 Շ ): Գտնվում է նավթին ուղեկցող գազերի բաղադրության մեջ, բնական ն հրաբխային գազերում, հանքային ջրերի աղբյուրներում: Առաջանում է սպիտակուցային նյութերի քայքայումից: Ստացումը: Արտադրության մեջ՝ որպես կողմնակի նյութ նավթի մաքրման գործընթացում, կոքսագազից, բնական գազերից: Լաբորատորիայում H 2 5Օ4 ն F65 փոխազդումից: Քիմիական հատկությունները: Այրվում է.

2H 2 5

3Օ2 - 2 H 2 Օ 25Օ2

2H 2 5

Օ2 - 2 5

2 H 2 Օ (թերայրում ) :

Վերականգնիչ է.

2H 2 5

H 2 5Օ3 - 35

3H 2 Օ :

Ջրային լուծույթը ունի թույլ թթվային հատկություն (ծծմբաջրածնական ջուր, ծծմբաջրածնական թթու).

H 25 » H

H5 - » 2H

5 2-

Առաջացնում է երկու տեսակի աղեր` հիդրոսուլֆիդներ ն սուլֆիդներ:

H25

NH 4 ՕH - NH 4 H5

H25

2 NH 4 ՕH - ( NH 4 ) 2 5

H 2Օ 2H 2Օ :

Կիրառումը : Անալիտիկ քիմիայում օգտագործվում է տարրերի բաժանման համար սուլֆիդների ձնով նստեցնելով: Արդյունաբերական H 2 5 -ը օգտագործվում է ծծումբ, 5Օ2 ն ծծմբական թթու ստանալու համար: Բնական սուլֆիդները գունավոր ն հազվագյուտ մետաղների հանքանյութերի հիմքն են կազմում ն լայնորեն օգտագործվում են մետաղագործության մեջ: Դրանցից մի քանիսը հումք են նան ծծմբական թթվի ստացման համար: Այդ նպատակներով է օգտագործվում նան բնական պոլիսուլֆիդը` երկաթի կոլչեդանը (ծծմբի կոլչեդան, պիրիտ)՝ F65 2 : Դրա այրումից (բովումից) ստացված երկաթի (|||) օքսիդը օգտագործվում է չուգուն ն պողպատ ստանալու համար, իսկ 5Օ2 -ը` ծծմբական թթու ստանալու համար: Ալկալիական ն հողալկալիական մետաղների սուլֆիդները կիրառվում են քիմիական ն թեթն արդյունաբերությունների մեջ: Այսպես, Na 2 5 -ը, Շa5 -ը ն 8a5 -ը կիրառվում են կաշվի արտադրության մեջ՝ կաշվի մազածածկույթը հեռացնելու համար: Հողալկալիական մետաղների, ցինկի ն կադմիումի սուլֆիդները լյումինաֆորների հիմքն են հանդիսանում: Որոշ սուլֆիդներ ունեն կիսահաղորդչային հատկություններ ն կիրառվում են էլեկտրոնային տեխնիկայում: Ծծմբի (|Մ) օքսիդ ( 5Օ2 ), ծծմբային գազ, ծծմբային անհիդրիդ: Սուր հոտով գազ է, t հալման Հ-75.46

Շ , t եռման Հ-10.1 0 Շ : Լուծվում է

ջրում (9.6 9 20 Շ ): Ջրային լուծույթը կոչվում է ծծմբային թթու:

Ստացումը: 1. 5 Օ2 5Օ2 : 2.Բնական սուլֆիդների բովումից .

4 F65 2 11Օ2

2 F62 Օ3

85Օ2 :

Լաբորատորիայում՝

H 2 5Օ4

Na 2 5Օ3 - Na 2 5Օ4

H 2Օ

5Օ2

Քիմիական հատկությունները: Թթվային օքսիդ է, փոխազդում է ալկալիների, հիմնային օքսիդների հետ, ջրի հետ առաջացնում է ծծմբային թթու: Կիրառումը: Օգտագործվում է H 2 5Օ4 , 5Օ3 , սուլֆիտների, հիդրոսուլֆիտների, թիոսուլֆատների ստացման, բրդի, մետաքսի, ծղոտի սպիտակեցման համար: Արգելակում է խմորման գործընթացները, օգտագործվում է մրգերի, հատապտուղների պահածոյացման համար: Օգտագործվում է որպես ախտահանիչ: Ծծմբային թթու՝ H 2 5Օ3 : 5Օ2 -ի լուծույթն է ջրում: Գոյություն ունի միայն նոսր լուծույթներում: Միջին ուժի թթու է:

H 2 5Օ3 » H

H5Օ3- » 2H

5Օ32 - : -

Աղերի սուլֆիտները ( 5Օ3 ) ն հիդրոսուլֆիտները ( H5Օ3 անիոնով աղեր) ավելի կայուն են: Ծծմբային թթուն ն դրա աղերը՝ սուլֆիտները, աստիճանաբար օքսիդանում են օդի թթվածնով.

2 H 2 5Օ3 2 Na 2 5Օ3

Օ2 - 2 H 2 5Օ4 Օ2

2 Na 2 5Օ4 :

Բացի թթվածնից` սուլֆիտները կարող են միացնել ծծումբ՝ առաջացնելով թիոաղեր.

Na 2 5Օ3

Na 2 5 2 Օ3 : նատրիումի թիոսուլֆատ

Դրան համապատասխանում է թիոծծմբական թթուն՝ H 2 5 2 Օ3 , որն անկայուն է.

H 2 5 2Օ3 - H 2Օ 5Օ2 5 : Կիրառումը: H 2 5Օ3 -ը օգտագործվում է բրդյա, մետաքսյա գործ-

վածքների, ծղոտի սպիտակեցման համար:

Ծծմբի (Մ|) օքսիդ ( 5Օ3 ), ծծմբական անհիդրիդ, t հալման Հ16.8 Շ ,

t եռման Հ44.8 0 Շ : Լուծվում է ջրում` առաջացնելով ծծմբական թթու: Լուծվում է H 2 5Օ4 -ում` առաջացնելով օլեում՝ H 2 5Օ4 x5Օ3 ( 209

5Օ3 ): Եթե x Հ1, ապա այն անվանում են պիրոծծմբական թթու` H 2 5 2 Օ7 : Ստացումը: 5Օ2 -ի կատալիտիկ (պլատին, վանադիումի, քրոմի, երկաթի օքսիդներ) օքսիդացումով.

1.2 5Օ2

Շ Օ2 -440 -- 2 5Օ3

2 Օ5 2.H 2 5Օ4 -P-- H 2 Օ 5Օ3 : 5Օ2 -ի օքսիդացում նիտրոզային եղանակով. 5Օ2 NՕ2 - 5Օ3 NՕ

Շ 3. ա) 2NaHՏՕ 4 -200 -- Na2 5 2Օ7

H 2Օ

բ) Na 2 5 2Օ7 ---- Na2 5Օ4 500 Շ

5Օ3 : Քիմիական հատկությունները: Թթվային օքսիդ է, փոխազդում է հիմքերի, հիմնային օքսիդների հետ` առաջացնելով սուլֆատներ: 5Օ3 H 2Օ - H 2 5Օ4

5Օ3

H 2 5Օ4 - H 2 5 2Օ7 պիրոծծմբակ ան թթու :

5Օ3 -ը ուժեղ օքսիդիչ է, տաքացման պայմաններում օքսիդացնում է ֆոսֆորը, ածխածինը, օրգանական նյութերը: Խիստ խոնավածուծ է: Կիրառումը: Օգտագործվում է ծծմբական թթու ն օլեում ստանալու համար: 5Օ3 -ը ն օլեումը գործածվում են օրգանական նյութերի (ներկերի, կապրոլակրամի), պայթուցիկ նյութերի արտադրությունում, նավթամթերքների մաքրման համար ն այլն: Ծծմբական թթու՝

H 2 5Օ4 , t հալման Հ10.3 0 Շ , t եռման Հ296.2 0 Շ

(քայքայումով), քՀ1.9203գ/սմ3, լուծվում է ջրում, անջատելով մեծ քանակությամբ ջերմություն ի հաշիվ հիդրատացիայի (հիդրատները` H 2 5Օ4 H 2 Օ , H 2 5Օ4 2 H 2 Օ , H 2 5Օ4 4 H 2 Օ ): Տաքացնելիս անջուր ծծմբական թթուն (այսպես կոչված՝ մոնոհիդրատ) անջատում է 5Օ3 , որը, միանալով ջրի գոլորշիների հետ, առաջացնում է մշուշ:

Ստացումը: ա) Կոնտակտային եղանակ: Կոնտակտային ապարատում (պինդ կատալիզատորների առկայությամբ) 5Օ2 -ի օքսիդացումով ստանում են 5Օ3 , որը լուծում են 209-անոց օլեումում կամ 98.39-անոց

H 2 5Օ4 -ում, ապա ջրով նոսրացնելով ստանում են ցանկացած կոնցենտրացիայի ծծմբական թթու: բ) Նիտրոզային (աշտարակային) եղանակ: 5Օ2 -ը օքսիդացնում են մինչն 5Օ3 ՝ NՕ2 -ի միջոցով, որը լուծված է H 2 5Օ4 -ի մեջ: Քիմիական հատկությունները: Ագահությամբ ջուր է կլանում, ածխացնում է օրգանական միացությունները (շաքար, բջջանյութ): Ջրային լուծույթներում դիսոցվում է:

H 2 5Օ4 » H

H5Օ4- » 2H

5Օ 42 - :

Ուժեղ թթու է, աղերը կոչվում են սուլֆատներ ( 5Օ4

անիոննե-

րով) ն հիդրոսուլֆատներ ( H5Օ անիոններով): Խիտ ծծմբական թթուն ուժեղ օքսիդիչ է:

2 H 2 5Օ 4 5 - 35Օ2

2H 2Օ

2 H 2 5Օ 4 Շ - ՇՕ2

2 5Օ2

2 H 2 5Օ 4 2 H8r - 35Օ2

2H 2Օ

8r2

2H 2Օ :

Նոսր ծծմբական թթուն լուծում է մետաղներին, որոնք մետաղների լարվածության շարքում ընկած են մինչն ջրածինը: Այդ դեպքում լուծումը ուղեկցվում է ջրածնի անջատումով. H 2 5Օ 4 2ո - 2ո5Օ 4 H 2 : Խիտ ծծմբական թթուն մետաղների հետ փոխազդելիս ջրածին չի անջատում.

2 H 2 5Օ 4

2ո - 2ո5Օ 4

5Օ 2

2H 2 Օ :

Որպես վերականգնման արգասիք՝ կարող են առաջանալ նան 5, H 25 : Խիտ ծծմբական թթուն կարող է լուծել նան մետաղների լարվածության շարքում ջրածնից հետո ընկած մետաղներին: Օրինակ,

Շս

2 H 2 5Օ 4 - Շս5Օ 4

5Օ 2

2H 2 Օ :

Խիտ ծծմբական թթուն պասիվացնում է որոշ մետաղների ( 4l , F6, Շr ), որոնք պատվելով օքսիդների պաշտպանիչ շերտով` չեն լուծվում թթվում: Առաջացնում է մաշկի ծանր այրվածքներ, ուստի անհրաժեշտ է խիստ զգուշությամբ հետը աշխատել: Կիրառումը: Ծծմբական թթուն քիմիական արդյունաբերության հիմնական արտադրանքներից մեկն է: Օգտագործվում է պարարտանյութերի, անօրգանական թթուների, աղերի, պայթուցիկ նյութերի արտադրությունում, նավթամթերքների մաքրման համար, հիդրոմետալուրգիայում հանքանյութերը քայքայելու համար: Օգտագործվում է ներկանյութերի արտադրությունում, հանդիսանում է նիտրացնող խառնուրդի բաղադրիչ: Կիրառվում է դեղանյութերի արտադրությունում: Կապարային ակումուլյատորների (կուտակիչների) էլեկտրոլիտ է: Ծծմբական թթուն՝ լինելով դժվար ցնդելի միացություն, օգտագործվում է համապատասխան աղերից ավելի ցնդելի թթուներ ( HՇl , HNՕ3 ) ստանալու համար: Խիտ ծծմբական թթուն արդյունավետ ջրազրկող միջոց է, օգտագործվում է գազերի չորացման համար: Ածխաջրերից ջուր է խլում: Օրինակ, շաքարը դրա ազդեցությունից ածխանում է` 2 5Օ4 Շ12 H 22 Օ11 -H--12Շ 11H 2 Օ

Ծծմբական թթվի աղերը: Ինչպես նշվեց, ծծմբական թթուն առաջացնում է երկու շարքի աղեր. միջին` սուլֆատներ ն թթվային` հիդրոսուլֆատներ: Ծծմբական թթվի շատ աղերը ջրում լուծվում են, բացառություն են կազմում քիչ լուծվող կալցիումի սուլֆատը ն գործնականորեն անլուծելի բարիումի, ստրոնցիումի ն կապարի սուլֆատները: Շատ սուլֆատներ հանդիպում են բնության մեջ: Հակված են առաջացնելու բյուրեղահիդրատներ: Որոշ երկվալենտ մետաղների սուլֆատների բյուրեղահիդրատները կոչվում են արջասպներ. Շս5Օ4 5 H 2 Օ պղնձարջասպ, F65Օ4 7 H 2 Օ երկաթարջասպ,

Ni5Օ4 7 H 2 Օ , Mո5Օ4 7 H 2 Օ , Շo5Օ4 7 H 2 Օ , 2ո5Օ4 7 H 2 Օ ն այն: Լայնորեն օգտագործվում են, այսպես կոչված, շիբերը, որոնք երկու կատիոններ պարունակող սուլֆատների բյուրեղահիդրատներ են, որոնցում կատիոններից մեկը միավալենտ է, մյուսը` եռավալենտ: Ճ4l 5Օ4 2 12 H 2 Օ ՝ ալյումակալիումական շիբ,

ՃՇr 5Օ4 2 12 H 2 Օ քրոմակալիումական շիբ, NH 4 F6 5Օ4 2 12 H 2 Օ երկաթաամոնիումային շիբ ն այլն:

Թթվային աղերից (հիդրոսուլֆատներ, հնացած անվանումը՝ բիսուլֆատներ) պինդ վիճակում գոյություն ունեն միայն ջրում լուծելի ալկալիական մետաղների հիդրոսուլֆատները ( NaH5Օ4 , ՃH5Օ4 ): Հողալկալիական ն որոշ այլ մետաղների հիդրոսուլֆատները գոյություն ունեն միայն ջրային լուծույթներում: Տաքացնելիս քայքայվում են սկզբում մինչն պիրոսուլֆատներ ( Na 2 5 2 Օ7 , Ճ 2 5 2 Օ7 ), հետո առաջացնելով սուլֆատներ ն 5Օ3 : Սուլֆատները լայն կիրառություն ունեն: Ճ 2 5Օ4 – արժեքավոր պարարտանյութ է:

Շa5Օ4 2 H 2 Օ ՝ օգտագործում են աղակալված հողերի բարե0

լավման համար: Մինչն 150 Շ տաքացնելով ստանում են ալեբաստր՝ Շa5Օ4 0,5 H 2 Օ , որը լայնորեն օգտագործվում է շինարարության, բժշկության մեջ: Շս5Օ4 5 H 2 Օ ՝ պղնձարջասպը օգտագործում են բույսերի, վնասատուների ն սնկային հիվանդությունների դեմ պայքարելու համար: Դրանից պատրաստում են Բորդոսյան հեղուկ (կալցիումի հիդրօքսիդի հետ)՝ խաղողի այգիների վնասատուների դեմ պայքարելու համար: Պղնձի սուլֆատը օգտագործում են թունաքիմիկատներ ստանալու համար (Փարիզյան կանաչ): F65Օ4 7 H 2 Օ ՝ երկաթարջասպը գյուղատնտեսական նշանակության թունաքիմիկատ է, օգտագործվում է նան տեքստիլ արդյունաբերությունում որպես արծնիչ (ուտիչ, խածանյութ), փայտի կոնսերվացման համար: Na 2 5Օ4 10 H 2 Օ ՝ Գլաուբերյան աղն օգտագործվում է բժշկության, անասնաբուժության մեջ, սոդայի ն ապակու արտադրություններում: NaH5Օ4 ՝ օգտագործվում է որպես ֆլյուս գունավոր մետալուրգիայում: Հանդիսանում է ռեագենտ դժվարալուծ օքսիդները լուծելի սուլֆատների վեր ածելու համար: ՃH5Օ4 – ֆլյուսների բաղադրիչ մետալուրգիայում, պարարտանյութերի բաղադրիչ, ներկանյութերի արտադրությունում կիրառվում է որպես սուլֆատացնող ագենտ, անալիտիկ քիմիայում՝ դժվարալուծ միացությունները հեշտ լուծելի դարձնելու համար: Շիբերն օգտագործվում են կաշվի դաբաղման համար:

11.8.4. ՍԵԼԵՆ ԵՎ ԹԵԼՈՒՐ

Սելենը ն թելուրը ծծմբի նմանակներն են (անալոգները): Հանդիսանում են հազվագյուտ ցրված տարրեր: Երկրի կեղնում ըստ զանգվածի պարունակությունը, համապատասխանաբար, 6 10-59 ն 1 10-69 է: Բնության մեջ հանդիպում են որպես սուլֆիդային հանքատեսակների ուղեկցողներ: Սելենի ն թելուրի ստացման հիմնական աղբյուրները ծծմբի սուլֆիդային հանքերի մշակումից ստացված թափոններն են: Երկու տարրերն էլ ազատ վիճակում հանդիպում են մի քանի ալոտրոպ ձնափոխություններով: Առավել կայուն են մոխրագույն սելենը (մետաղական փայլով) ն բյուրեղային սպիտակ-արծաթավուն թելուրը: Սելենը մթության մեջ ունի աննշան էլեկտրահաղորդականություն, սակայն լուսավորման պայմաններում էլեկտրահաղորդականությունը մեծանում է մոտ 100 անգամ: Այդ պատճառով սելենը մեծ կիրառություն է գտնում ֆոտոէլեմենտներում, հեռուստատեսային ն որոշ օպտիկական սարքավորումներում: Բյուրեղային թելուրի մոտ այդ ընդունակությունը թույլ է արտահայտված: Քիմիական հատկություններով սելենը ն թելուրը նման են ծծմբին, բայց դրանց էլեկտրաբացասական հատկությունները ավելի թույլ են արտահայտված: Ջրածնի հետ առաջացնում են H 2 56 ՝ սելենաջրածին ն H 276 ՝ թելուրաջրածին, որոնք անգույն, շատ թունավոր գազեր են, տհաճ հոտով: Անկայուն են (առանձնապես H 276 ), օքսիդանում են օդի թթվածնով.

2 H 2 56 Օ2

2H 2Օ

2 H 2 76 Օ2

2H 2Օ

276 :

Լուծվում են ջրում` առաջացնելով թույլ թթուներ: Դրանց աղերը` սելենիդները ն թելուրիդները, հատկություններով նման են սուլֆիդներին: Սելենը ն թելուրը սովորական պայմաններում թթվածնով չեն օքսիդանում, բայց բարձր ջերմաստիճանում այրվում են` առաջացնելով օքսիդներ 56Օ2 ն 76Օ2 : Ի տարբերություն 5Օ2 -ի, դրանք ուժեղ օքսիդիչներ են ն հեշտությամբ վերականգնվում են մինչն ազատ 56 ն 76 : Ջրում լուծելիս 56Օ2 ն 76Օ2 -ը առաջացնում են թույլ թթուներ` սելենային ն թելուրային.

56Օ2

- H 2 56Օ3 , H 2Օ »

76Օ2

H 2Օ » H 276Օ3 :

Սրանց համապատասխանում են աղեր` սելենիտներ ն թելուրիտներ: Սելենը ն թելուրը առաջացնում են նան սելենական H 2 56Օ4 ն թելուրական H 276Օ4 թթուներ, որոնք անգույն բյուրեղական նյութեր են, հանդիսանում են ուժեղ օքսիդիչներ: H 2 56Օ4 -ը, որպես թթու, ծծմբական թթվի ուժեղության է, իսկ H 276Օ4 -ը թույլ թթու է: Սելենական թթվի աղերը (ս սելենատներ) հատկություններով նման թելուրատներ) են սուլֆատներին, իսկ թելուրական թթվի աղերը (թ դրանցից զգալիորեն տարբերվում են:

11.8.5. Մ| Ա ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Թթվածին: Թթվածինը կենսաբանական կարնորագույն դեր ունեցող մակրոտարր է: Թթվածինը 21.5-23.59 պարունակությամբ մտնում է սպիտակուցների, ճարպերի, ածխաջրերի, վիտամինների, ֆերմենտների ն այլ կենսաբանական ակտիվ նյութերի բաղադրության մեջ: Նա հանդիսանում է այն տարրը, որից կախված են շատ քիմիական ն կենսաքիմիական գործընթացներ, որոնք իրականացվում են օրգանիզմներում, մասնակցում է բոլոր տեսակի նյութափոխանակություններին: Օրգանիզմներում ընթացող բոլոր օքսիդավերականգնման ռեակցիաները ընթանում են թթվածնի մասնակցությամբ: Թթվածինը անհրաժեշտ է կենսական անփոխարինելի գործընթացի` շնչառության համար: Թթվածինը մասնակցում է մահացած կենդանիների ն բույսերի քայքայման գործընթացներին, որի արդյունքում բարդ օրգանական միացությունները վեր են ածվում ավելի պարզ նյութերի, իսկ դրանք մասնակցում են նյութերի շրջանառությանը բնության մեջ: Մթնոլորտի ազատ թթվածինը կենսաբանական ծագում ունի (ֆոտոսինթեզ): Օզոնի շերտի պաշտպանիչ ֆունկցիաները խիստ կարնոր են Երկրի վրա կյանքի գոյացման համար: Օդում, ջրում ն հողում պարունակվող թթվածնի հետ կապված են շատ կենսական գործընթացներ: Կենդանիների ն մարդու մոտ թթվածինը թոքերի միջոցով ներթափանցում է օրգանիզմ, միանում է արյան հեմոգլոբինի հետ՝ առաջացնելով հեշտ դիսոցվող միացություն` օքսիհեմոգլոբին: Արյան հոսքով այդ միացությունը մուտք է գործում զանազան օրգանների մազանոթները: Այստեղ թթվածինը անջատվում է հեմոգլոբինից ն մազանոթների

պատերից դիֆուզվում է հյուսվածքների մեջ: Հյուսվածքներում թթվածինը ծախսվում է զանազան նյութերի օքսիդացման վրա, որից անջատված էներգիան օգտագործվում է օրգանիզմների կողմից՝ կյանքի գոյատնման համար: Օրգանիզմների պաշտպանական (ֆագոցիտար) ֆունկցիաները նս կախված են թթվածնի առկայությունից: Դրա պակասությունը բերում է պաշտպանիչ ֆունկցիաների նվազմանը, որի հետնանքով ցածրանում է օրգանիզմի դիմադրողականությունը վարակների նկատմամբ: Ծծումբ: Հանդիսանում է կարնորագույն մակրոտարր: Այն մտնում է շատ կենսամոլեկուլների բաղադրության մեջ՝ սպիտակուցների, ամինաթթուների (ցիստին, ցիստեին, մետիոնին ն այլն), հորմոնների (ինսուլին), վիտամինների ( 81 ): Շատ ծծումբ է պարունակվում մազերում, ոսկորներում, նյարդային հյուսվածքներում: Օրգանիզմներում ծծումբը գտնվում է սուլֆհիդրիլային - 5H խմբերի ձնով ն դիսուլֆիդային - 5 - 5 - կամրջակային կապերի ձնով, որոնք դարձելիորեն կարող են անցնել մեկը մյուսին.

H R1 - 5 - 5 - R2 » R1 5H

R2 5H :

Օ Օրգանիզմներում ֆերմենտների ազդեցությամբ ծծումբն օքսիդանում է, որի վերջնական արգասիքը սուլֆատներն են, բացի այդ՝ առաջանում են թիոսուլֆատներ, ծծումբ, պոլիթիոնական թթուներ: Օրգանիզմում առաջացած էնդոգեն ծծմբական թթուն մասնակցում է աղիներում ամինաթթուների միկրոբային քայքայումից առաջացած թունավոր նյութերի (ֆենոլ, կրեզոլ, ինդոլ ն այլն) վնասազերծմանը: Բացի այդ՝ ծծմբական թթուն կապում է օրգանիզմի համար խորթ միացությունները (քսենոբիոտիկներ), որոնց հետ առաջացնում է համեմատաբար անվնաս նյութեր` կոնյուգատներ, որոնք մեզի միջոցով դուրս են բերվում օրգանիզմից: Սելեն: Սելենի կենսաբանական դերը լիովին չի ուսումնասիրված: Հայտնի է, որ այն միկրոտարր է, սակայն ակտիվ մասնակցություն ունի բազմաթիվ կենսաբանական գործընթացներում: Սելենը կուտակվում է բարձր ֆունկցիոնալ ակտիվություն ունեցող հյուսվածքներում ն օրգաններում (փայծաղ, լյարդ, երիկամներ, սիրտ, հիպոֆիզ): Սելենի զգալի քանակներ գտնվում են աչքի ցանցաթաղանթում ն ազդում են տեսողության սրության վրա: Հայտնի է, որ սելենը առաջացնում է միացություններ արյան սպիտակուցների հետ: Հայտնաբերված է ֆերմենտ գլուտատիոնպերօքսիդազան, որը պարունակում է սելեն:

Անվիճելի է կենդանի օրգանիզմներում սելենի կապը ծծմբի հետ: Մեծ քանակների դեպքում սելենը առաջին հերթին կուտակվում է եղունգներում, մազերում, որոնց հիմքը կազմում են ծծումբ պարունակող ամինաթթուներ: Ակնհայտ է, որ սելենը, որպես ծծմբի անալոգ, փոխարինում է նրան զանազան միացություններում: Բարձր քանակների դեպքում սելենը թունահարույց է: Սելենով հարուստ բույսերով սնվող կենդանիների մոտ զարգանում է սակավարյունությունը, խախտվում է ծծմբի փոխանակությունը, որը բերում է մազաթափման, եղջյուրների ու կճղակների փափկեցման ն այն: Որոշ բույսերի մոտ, որոնք աճում են սելենով հարուստ հողերում, ի հայտ են գալիս տերնների քլորոզ, նեկրոզ: Սելենի մեծ քանակները ընդունակ են կուտակվելու որոշ թունավոր սնկերում: Միննույն ժամանակ սելենի պակասը օրգանիզմում նս ցանկալի չէ, ի հայտ են գալիս այնպիսի անցանկալի փոփոխություններ, որոնք հատուկ են վիտամին E -ի պակասությանը: Սելենը բարենպաստ է ազդում սեռական գեղձերի ֆունկցիաների վրա, այն անհրաժեշտ է հղիության նորմալ ընթացքի համար: Թելուր ն պոլոնիում: Թելուրը հայտնաբերված է կենդանի օրգանիզմներում: Սակայն դրա կենսաբանական դերը պարզաբանված չէ: Դրա միացություններն ավելի պակաս թունահարույց են, քան սելենինը: Հայտնի է, որ թելուրի միացությունների ավելցուկը օրգանիզմներում բերում է ծծմբի տեղակալմանը (ինչպես ն սելենի դեպքում) թիոլային խմբերում, որը հանգեցնում է է ֆերմենտների ապաակտիվացմանը: Պոլոնիումի ազդեցությունը օրգանիզմների վրա ընդհանրապես ուսումնասիրված չէ:

11.9. Մ|| Ա ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԸ

11.9.1. ՀԱԼՈԳԵՆՆԵՐԻ ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Մ|| Ա ենթախմբի տարրերն ե` ֆտորը՝ F , քլորը՝ Շl , բրոմը՝ 8r , յոդը՝ 1 ն աստատը՝ 4t : Դրանք կոչվում են հալոգեններ, ինչը նշանակում է աղածին: Աստատը ռադիոակտիվ տարր է, բնության մեջ գոյություն չունի, ստացվում է արհեստական եղանակով, այդ պատճառով այն լավ չի ուսումնասիրված: Հալոգենները իրենց արտաքին էլեկտրոնային թաղանթում պա2

րունակում են յոթ էլեկտրոն` 5 p : Ֆտորի նախավերջին էլեկտրոնային թաղանթում երկու էլեկտրոն կա, քլորինը` 8, իսկ բրոմինը ն յոդինը` 18: Հալոգենների ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներն են. 15 2 25 2 2ք 5 [He|25 2 2 p 5 կամ 9F 15 2 25 2 2ք 6 35 2 3ք 5 [Ne|35 2 3 p 5 կամ 17 Ըl [Ճr|3d10 45 2 4 p 5 .. 35 8r [Kr|4d10 55 2 5 p 5 .. 53 I Հալոգենները էլեկտրոնի նկատմամբ զգալի խնամակցություն ունեն, դրանց ատոմները հեշտությամբ միացնում են էլեկտրոն՝ առաջացնելով միալիցք բացասական իոններ, որոնք ունեն համապատաս2

խան ազնիվ գազի էլեկտրոնային կառուցվածքը ( ո5 ոp ): էլեկտրոններ միացնելու հակումը հալոգեններին բնորոշում է որպես տիպիկ ոչ մետաղներ: Արտաքին էլեկտրոնային շերտի համանման կառուցվածքը պայմանավորում է հալոգենների մեծ նմանությունը իրար, որը երնան է գալիս ինչպես դրանց քիմիական հատկությունների, այնպես էլ դրանց առաջացրած միացությունների տիպերի ն հատկությունների մեջ: Ֆտորից աստատ շարքում, տարրերի կարգաթվի բարձրացման հետ մեկտեղ, մեծանում է ատոմների շառավիղը, նվազում է էլեկտրաբացասականությունը, թուլանում են տարրերի ոչ մետաղական հատկությունները ն օքսիդացնող ունակությունը: Ի տարբերություն մյուս հալոգենների, ֆտորը ցուցաբերում է միայն -1 օքսիդացման աստիճան, քանի որ այն օժտված է բոլոր տարրերից ամենաբարձր էլեկտրաբացասականությամբ: Մնացած հալոգենները ցուցաբերում են տարբեր օքսիդացման աստիճաններ` -1-ից մինչն +7: Բացառությամբ մի քանի օքսիդների, հալոգենների բոլոր միացությունները համապատասխանում են օքսիդացման կենտ աստիճանի: Այդպիսի օրինաչափությունը պայմանավորված է Շl , 8r , 1 ն 4t -ի

ատոմներում d -ենթամակարդակի վրա գտնվող զույգավորված էլեկտրոնների հաջորդական գրգռման հնարավորությամբ, որը հանգեցնում է կովալենտ կապերի առաջացմանը մասնակցող էլեկտրոնների թվի ավելացմանը մինչն 3,5 կամ 7: 11.9.2. ՖՏՈՐ Բնության մեջ հանդիպում է միայն մեկ կայուն իզոտոպի ձնով`

F : Պարունակությունը երկրի կեղնում ըստ զանգվածի 6.25 10-2 9 -է:

Բնության մեջ ազատ վիճակում չի հանդիպում: Կարնորագույն բնական միացություններն են` ՇaF2 – ֆլյուորիտ,

Na|4lF6 | – կրիոլիտ, Շa 5 PՕ4 3 F – ֆտորապատիտ,

Բացի դրանից, ֆտոր է պարունակվում որոշակի բույսերում, ատամներում, ոսկորներում: Ֆտորն ամենաէլեկտրաբացասական տարրն է, իր բոլոր միացություններում ցուցաբերում է միայն -1 օքսիդացման աստիճան: Ստացումը: Ստանում են միայն ՃF 2 HF -ի հալույթի էլեկտրոլիզով.

ա) ՃH 2 F3 -ի միջավայրում՝ 80-120 Շ , բ) ՃHF2 -ի միջավայրում՝ 240-300 Անոդի վրա անջատվում է ֆտոր.

Շ:

2 F - - 26 - F2

Դեղնավուն գազ է՝ յուրահատուկ սուր հոտով, t հալման Հ-219 Շ ,

t եռման Հ-188 0 Շ : Քիմիական հատկությունները: Ֆտորը քիմիապես շատ ակտիվ է, ամենաուժեղ օքսիդիչն է: Առաջացնում է միացություններ բոլոր տարրերի հետ, նույնիսկ իներտ գազերի հետ, բացի H6 , N6 ն 4r : Ֆտորի մեջ այրվում են մետաղների փոշիները (նույնիսկ ոսկին, պլատինը), Շ , 5i, P, 5 -ը ն այլն: Ածխաջրածինները, ջուրը, շատ օքսիդներ, հիդրօքսիդներ ն աղեր եռանդուն կերպով փոխազդում են ֆտորի հետ: Սովորական ջերմաստիճանում երկաթը կայուն է ֆտորի նկատմամբ, քանի որ նրա մակերնույթին առաջանում է ֆտորիդի պաշտպա-

նիչ շերտ: Այդ պատճառով ֆտորը տեղափոխում են պողպատյա բալոններով: Օրինակ. F2 H 2 - 2 HF պայթունով 2F2

2 H 2Օ - 4 HF

Օ2 (առաջանում է նան օզոն)

NaՕH - ՕF2 2 NaF H 2Օ :

Կիրառումը: Օգտագործվում է ֆտորի անօրգանական ն օրգանական միացությունների ստացման համար, ֆտոր պարունակող պլաստմասաների (ֆտորապլաստներ) ստացման համար: Հիդրազինի ( N 2 H 4 ) հետ միասին կիրառվում է որպես հրթիռային հեղուկ վառելանյութ: Ֆտորաջրածինը՝ HF , սովորական պայմաններում սուր հոտով F2

անգույն գազ է, շատ թունավոր է, t հալման Հ-83

Շ , t եռման Հ19.5 0 Շ : Հա-

մեմատաբար բարձր եռման ն հալման ջերմաստիճանները պայմանավորված են HF -ի մոլեկուլների միջն գործող ջրածնական կապերով, որի հետնանքով դրա մոլեկուլները ասոցված են: Տաքացնելիս այդ կապերը խզվում են: 19.55Շ

325Շ 505Շ

HF :

Ստացումը:

1) ՇaF2

H 2 5Օ4 - Շa5Օ4

2 HF

2) ՇaF2 -ը 1000-1500 Շ ջրային գոլորշիներով մշակելով, առաջացած HF -ը մյուս գազերից անջատելով: Քիմիական հատկությունները: Անջուր հեղուկ HF ուժեղ իոնաց-

նող լուծիչ է, որում լուծվում են շատ էլեկտրոլիտներ: Ինչպես ն ջուրը, ինքնաիոնացված է.

3HF » H2F

HF -2 :

H 2 F ֆտորոնիում կատիոնը հանդիսանում է NH 4 , H 3 Օ

կա-

տիոնների նմանակը:

HF -2 - կոչվում է հիդրոֆտորիդ անիոն: Ջրում անսահմանափակ է լուծվում: Ջրային լուծույթը կոչվում է ֆտորաջրածնական թթու, թույլ թթու է, որով այն խիստ տարբերվում է մյուս հալոգենաջրածիններին համա481

պատասխանող թթուներից ( HՇl , HF , H8r , H1 ), որոնք ուժեղ թթուներ են: Ջրային լուծույթներում գոյություն ունեն հետնյալ հավասարակշռությունները՝

F-

HF » H 3Օ

H 2Օ

HF HF

F- » HF2 HF2- » H 2 F3 :

Երկրորդ ն երրորդ հավասարակշռությունները շոշափելի են խիտ -

լուծույթներում: Հիդրոֆտորիդ իոնը` HF 2 , ունի գծային կառուցվածք՝

F - H - F , կայուն է ն գոյություն ունի այնպիսի աղերում, ինչպիսին է ՃHF2 -ը՝ կալիումի հիդրոդիֆտորիդը: Հայտնի է նան ՃH 2 F3 աղը:

Ֆտորաջրածնական թթուն փոխազդում է մետաղների մեծամասնության հետ (բացի ոսկուց ն պլատինից): Քայքայում է ապակին, քանի որ փոխազդում է 5iՕ2 -ի հետ.

5iՕ2

4 HF - 5iF4

2H 2Օ :

Այս հատկությունն օգտագործվում է ապակիների մշակման (խածագծում) համար: Ֆտորաջրածնական թթուն ապակյա տարաներում չի կարելի պահել, դրա համար օգտագործում են էբոնիտե, պլաստիկ կամ պարաֆինացված ապակյա տարաներ: Կիրառումը: Ֆտորաջրածինը օգտագործվում է ֆրեոններ (ֆտորածխածիններ), ֆտորօրգանական միացություններ ստանալու համար: Օգտագործվում է F2 , անօրգանական ֆտորիդների ստացման համար: Որոշ օրգանական ռեակցիաներում կատալիզատոր է հանդիսանում: Օգտագործվում է կրեոլիտ ստանալու համար: Ֆտորիդներ: Ֆտորի երկտարր (բինար) միացություններն են այլ տարրերի հետ: Միավալենտ ն երկվալենտ մետաղների ֆտորիդները բնորոշ աղեր են, ջրային լուծույթները հիդրոլիզվում են: Բարձրագույն օքսիդացման աստիճաններով անցումային մետաղների ֆտորիդները ( 7iF4 , VF5 , MoF6 , UF6 , Re F7 ) ն ոչ մետաղների ֆտորիդները ( ՇF4 , NF3 , PF5 , 5F6 , ՇlF3 , 1F7 , 26F6 ) կովալենտ միացություններ են, որոնցից շատերը հիդրոլիզվում են: Թթվածնավոր միացություններից հայտնի են ՕF2 , Օ2 F2 , Օ3 F2 , Օ4 F2 -ը:

11.9.3. ՔԼՈՐ Բնության մեջ հանդես է գալիս երկու կայուն իզոտոպի տեսքով՝

Շl (75.439) ն

Շl (24.579): Երկրի կեղնում պարունակությունն

ըստ զանգվածի 1.7 10-29 է, համաշխարհային օվկիանոսում՝ 1.939: Բնության մեջ ազատ վիճակում չի հանդիպում: Կարնորագույն բնական միացություններն են. NaՇl – հալիտ, քարաղ, ՃՇl – սիլվին, ՃՇl NaՇl – սիլվինիտ, ՃՇl MgՇl 2 6 H 2 Օ – կարնալիտ,

Mg5Օ4 ՃՇl 3H 2 Օ – կաինիտ, MgՇl 2 6 H 2 Օ – բիշոֆիտ ն այլն: Ծովի ջուրը պարունակում է -2.5 9 NaՇl : Խովորական պայմաններում դեղնա-կանաչավուն, սուր հոտով թունավոր գազ է, t հալման Հ -101

Շ , t եռման Հ -34.1 0 Շ , լուծվում է

ջրում (քլորաջուր), ՇՇl 4 -ում, հեպտանում: Ստացումը: Արդյունաբերության մեջ ստանում են հիմնականում NaՇl -ի ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզով:

2 NaՇl -հալույթ - -- 2 Na Շl 2 2 NaՇl

2 H 2 Օ - 2 NaՕH

H2 : Որպես օքսիդիչ օգտագործում են նան ՃMոՕ4 , ՃՇlՕ3 , Շl 2

ՇaՕՇl 2 , Ճ 2 Շr2 Օ7 ն այլն: Քիմիական հատկությունները: Քլորը քիմիապես շատ ակտիվ է: Անմիջականորեն միանում է համարյա բոլոր մետաղների հետ ն շատ ոչ մետաղների հետ: Միացություններում ցուցաբերում է -1, +1, +3, +5, +7: Առաջացնում է միացություններ համարյա բոլոր քիմիական տարրերի հետ:

H 2 - HՇl Օ2 , N 2 , Շ -

չի փոխազդում, միացությունները ստանում են

կողմնակի ճանապարհով

5 - 5 2 Շl 2 , 5Շl 2 , 5Շl 4 P - PՇl3 , PՇl5

Շl 2

հալոգեններ

- ԸlF, ՇlF3 , 8rՇl, 1Շl, 1Շl3 ն այլն

M6 - M6Շl , M6Շl 2 ն այլն

H 2 Օ - HՇl, HՇlՕ

NaՕH - NaՇl, NaՇl Օ Հայտնի են քլորի մի քանի օքսիդներ, սակայն դրանք անկայուն են: Քլորը որոշ չափով լուծվում է ջրում: Լուծույթը կոչվում է քլորաջուր: Լուծելիս տեղի է ունենում ռեակցիա.

H 2 Օ Շl 2 » HՇl

HՇlՕ :

Քլորը ֆտորից հետո ամենաակտիվ հալոգենն է, այն բրոմին ն յոդին դուրս է մղում իրենց միացություններից.

Շl 2 2 H8r 8r2 2 HՇl Շl 2 2 H1 1 2 2 HՇl : Կիրառումը: Քլորը օգտագործվում է անօրգանական (քլորիդներ, քլորատներ) ն քլորօրգանական (լուծիչներ, պլաստմասաներ, կաուչուկ (նաիրիտ), ներկանյութեր, ինսեկտիցիդներ) նյութեր ստանալու համար, սպիտակեցնող նյութերի (ժավելյան ջրի) արտադրությունում, որպես ախտահանիչ` ջրի մաքրման համար:

Քլորաջրածին՝ HՇl , սուր հոտով գազ է, t հալման Հ-114.2 Շ ,

t եռման Հ-85.1 0 Շ : Շատ լավ լուծվում է ջրում (45.15 9 0 0 Շ ), ջրային լուծույթը կոչվում է աղաթթու:

Ստացումը:

H 2 - 2 HՇl , 2. NaՇl H 2 5Օ4 - NaH5Օ4

1. Շl 2

NaH5Օ4

HՇl

Շ NaՇl -800 -- HՇL

Na 2 5Օ4 :

Չոր քլորաջրածնի մթնոլորտում մետաղները կոռոզիայի չէն ենթարկվում, մինչդեռ աղաթթուն նպաստում է ուժեղ կոռոզիային: Մեծ կոնցենտրացիաներով քլորաջրածինը թունահարույց է: Քիմիական հատկությունները: Ուժեղ թթու է, ցուցաբերում է թթուներին հատուկ բոլոր հատկությունները: Աղերը կոչվում են քլորիդներ, որոնք, բացի 4gՇl , PԵՇl 2 , Hg 2 Շl 2 -ից ջրում լուծելի են: Կիրառումը: Քլորաջրածինը օգտագործում են աղաթթու, վինիլքլորիդ, ալկիլքլորիդներ ստանալու, օրգանական միացությունները քլորացնելու համար: Աղաթթուն օգտագործվում է ներկանյութերի, դեղանյութերի արտադրություններում: Կիրառվում է ֆոսֆատներից, սիլիկատներից, բորատներից ազատ թթուներ ստանալու համար: Օգտագործվում է քիմիական սինթեզում, հանքերի մշակման, մետաղների կերագծման համար ն այլն: Լայն կիրառություն ունեն աղաթթվի աղերը` քլորիդները: NaՇl – Քիմիական արդյունաբերության համար կարնոր բնական հումք է: Օգտագործվում է կծու նատրոնի, քլորի, աղաթթվի, քլորակրի, սոդայի արտադրություններում: Կիրառվում է որպես կերակրի աղ՝ սննդի մեջ, բուսական մթերքների թթվեցման ն պահածոյացման համար: Բժշկության մեջ օգտագործվում է ֆիզիոլոգիական (0.99) լուծույթ պատրաստելու համար: ՃՇl - Կալիումի քլորիդը արժեքավոր պարարտանյութ է: Բացի այդ՝ օգտագործվում է ապակու արտադրությունում ն քիմիական արդյունաբերությունում: 8aՇl 2 2 H 2 Օ - Օգտագործվում է որպես ինսեկտիցիդ:

Hg 2 Շl 2 - Սուլեմա, ուժեղ թույն է: Օգտագործվում է բժշկության մեջ որպես ախտահանիչ, գյուղատնտեսությունում՝ որպես սերմերի արծնիչ (վարակազերծիչ): HgՇl 2 - Կալոմել. թունավոր չէ, բժշկության մեջ օգտագործվում է որպես լուծողական: 2ոՇl 2 - Օգտագործվում է հիմնականում փայտի տոգորման համար՝ այն փտումից պահպանելու նպատակով: Օգտագործվում է մետաղների զոդման ժամանակ որպես խածանյութ ն բժշկության մեջ: 4gՇl - Դժվարալուծ միացություն է: Լուսազգայուն է, օգտագործվում է լուսանկարչությունում: Մյուս մետաղների քլորիդների կիրառության վերաբերյալ կարելի է տեղեկություն գտնել սույն դասագրքի մյուս մետաղներին նվիրված բաժիններում: Քլորի օքսիդները՝ Շl 2 Օ, ՇlՕ 2 , Շl 2 Օ6 ՇlՕ3 , Շl 2 Օ7 :

Քլորը թթվածնի հետ անմիջականորեն չի միանում, դրա օքսիդները ստանում են կողմնակի եղանակներով: Դրանք բոլորը այս կամ այն չափով անկայուն են: Քլորն առաջացնում է մի շարք թթվածնավոր թթուներ. Օքսիդացման աստիճան +1 +3 +5 +7

Թթվի բանաձնը ն անվանումը

Վիճակը

Թթվահիմնային ն օքսիդիչ հատկությունները

Աղերը

գոյություն թույլ թթու է, ուժեղ ունի միայն հիպոքլորիտներ օքսիդիչ հիպոքլորային լուծույթում գոյություն HՇlՕ2 ունի միայն միջին ուժի թթու է քլորիտներ քլորային լուծույթում գոյություն HՇlՕ3 ունի միայն ուժեղ թթու է քլորատներ քլորական լուծույթում

HՇlՕ

HՇlՕ4

դյուրաշարժ հեղուկ է պերքլորական

ամենաուժեղ հայտնի թթուն է

պերքլորատներ

Քլորի չորս օքսիդներից երկուսում՝ Շl 2 Օ -ում ն Շl 2 Օ7 -ում, քլորի ատոմներն ունեն ունեն հալոգենների համար բնորոշ կենտ օքսիդացման աստիճաններ, իսկ մյուս երկու օքսիդներում՝ ՇlՕ2 -ում ն Շl 2 Օ6 ում, դրանց համար ոչ բնորոշ զույգ օքսիդացման աստիճաններ: Սակայն քլորը իր թթվածնավոր թթուներում ն դրանց աղերում ցուցաբերում է հալոգեններին բնորոշ միայն կենտ՝ +1, +3, +5 ն +7 օքսիդացման աստիճաններ: Քլորի օքսիդացման աստիճանի աճումով մեծանում է նրա թթվածնավոր թթուների կայունությունը ն ուժը, իսկ օքսիդիչ հատկությունները թուլանում են: Թթվածնավոր թթուների աղերը զգալիորեն կայուն են, քան համապատասխան թթուները: Աղերից առանձնապես կարնոր են հիպոքլորիտները ն քլորատները, որոնք լայն կիրառություն ունեն: NaՇlՕ -ն ն ՃՇlՕ -ն, այսպես կոչված, «ժավելաջրի» բաղադրիչներն են, ստացվում են քլորը լուծելով ալկալիների մեջ:

Շl 2

2 ՃՕH - ՃՇl

ՃՇlՕ H 2 Օ

Գործնականում դրանք ստանում են ՃՇl կամ NaՇl -ի ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզով, առանց կատոդային ն անոդային տարածքները դիաֆրագմայով բաժանելու: Կատոդային տարածքում ստացվում է ալկալի NaՕH , ՃՕH , իսկ անոդային տարածքում Շl 2 ն դիաֆրագմա չլինելու պատճառով քլորը միախառնվում է ալկալիների հետ:

Հիպոքլորիդները ունեն սպիտակեցնող ն մանրէասպան հատկություն, որը պայմանավորված է դրանց հիդրոլիզից առաջացած հիպոքլորաթթվի առկայությամբ.

ՃՇlՕ

H 2 Օ ՇՕ2 » ՃHՇՕ3

HՇlՕ :

Հիպոքլորաթթուն ուժեղ օքսիդիչ է, ունի գունազրկող, սպիտակեցնող ն մանրէասպան հատկություններ: Շl 2 -ը փոխազդելով հանգած կրի հետ՝ առաջացնում է քլորակիր, որը պարունակում է կալցիումի հիպոքլորիտ. 2Շl 2 2Շa (ՕH ) 2 - ՇaՇl 2 Շa (ՕՇl ) 2 2 H 2 Օ (կամ ՇaՕՇl 2 ): Քլորակիրը օգտագործվում է ախտահանման համար: Եթե Շl 2 -ը լուծվում է ալկալիների տաք լուծույթներում, ապա առաջացնում է քլորատներ`

3Շl 2 3ՃՕH - 5ՃՇl ՃՇlՕ3 3H 2 Օ :

«ՇlՕ3 - Բերտոլետյան աղ, օգտագործվում է որպես օքսիդիչ պայթուցիկ նյութերում, լուցկու գլխիկներում: Տաքացնելիս քայքայվում է. Օ2 2 ՃՇlՕ3 -Խո -- 2 ՃՇl

3Օ2

400 Շ 4 ՃՇlՕ3 --- 3ՃՇlՕ4

ՃՇl :

ՃՇlՕ4 - Կալիումի պերքլորատը օգտագործվում է պիրոտեխնիկայում ն հրթիռային վառելանյութերում որպես օքսիդիչ: 11.9.4. ԲՐՈՄ Բնության մեջ հանդիպում է երկու կայուն իզոտոպի ձնով՝

8r ն

8r : Երկրի կեղնում պարունակությունը 1.6 10 9 է: Կարնորագույն բնական միացություններն են՝ Ճ8r Mg8r2 6 H 2 Օ - բրոմկարնալիտ, Ճ Շl , 8r - բրոմսիլվինիտ: Պարունակվում է ծովի ջրերում (0.01 9)՝ բրոմիդների ձնով: Բրոմի օքսիդացման աստիճաններն են -1, +1, +3, +5, +7: Առաջացնում է միացություններ համարյա բոլոր ոչ մետաղների ն մետաղների հետ:

Կարմրագորշ հեղուկ է, սուր, տհաճ հոտով, t հալման Հ-7.25 Շ ,

t եռման Հ60 0 Շ : Լուծվում է ջրում (3.58 գ 100 գ H 2 Օ , 20 0 Շ ), շատ օր-

գանական լուծիչների հետ խառնվում է բոլոր հարաբերությամբ: Հագեցած ջրային լուծույթը կոչվում է բրոմաջուր:

Ստացումը:

2 Ճ8r

Շl 2 - 2 ՃՇl

4 H8r

MոՕ2 - Mո8r2

8r2 , 8r2

2H 2Օ :

Քիմիական հատկությունները: Ուժեղ օքսիդիչ է: Փոխազդում է համարյա բոլոր ոչ մետաղների (բացի Օ2 , N 2 , Շ ն իներտ գազեր) ն շատ մետաղների հետ` առաջացնելով բրոմիդներ: Սովորական թթուների հետ չի փոխազդում: Ալկալիների հետ առաջացնում է բրոմիդներ ն հիպոբրոմիտներ (սառը պայմաններում) կամ բրոմատներ (տաքացնելիս): Թթվածնի հետ անմիջականորեն չի փոխազդում, ջրածնի հետ փոխազդում է` առաջացնելով բրոմաջրածին: Քինիական ակտիվությամբ միջանկյալ դիրք է գրավում քլորի ն յոդի միջն: Հիմնականում ցուցաբերում է -1 ն -5 օքսիդացման աստիճան: Բրոմաջրի միջով քլոր անցկացնելիս ստացվում է բրոմական թթու.

5Շl 2

8r2

6H 2Օ

2 H8rՕ3 10 HՇl :

M6 - M68r , Me8r2 ն այլն

8r2

H 2 - H8r Օ2 , N 2 , Շ - չի փոխազդում P - P8r3 , P8r5

(հալոգեններ) - 8rF, 8rF3 , 8rF5 , 8rՇl, 18r

Տ - 8r2 5 2 , 8r5 2 HՇl , H 2 5Օ4 , HNՕ3 - չի փոխազդում H 2 Օ - H8r, H8rՕ

NaՕH - Na8r, Na8rՕ

Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես բրոմացնող ագենտ` բրոմօրգանական միացություններ, մետաղների բրոմիդներ ստանալու, ֆոտոնյութերի, ներկանյութերի, բուժական միջոցների արտադրության համար: Բրոմի գոլորշիները գրգռում են շնչառական ուղիները: Հեղուկ բրոմը մաշկի այրվածքներ է առաջացնում: Բրոմաջրածինը՝ H8r , սովորական պայմաններում սուր հոտով, անգույն գազ է, t հալման Հ-87 (1200գ/լ 10

Շ , t եռման Հ-67 0 Շ : Լուծվում է ջրում

Շ ): Ջրային լուծույթը կոչվում է բրոմաջրածնական թթու:

Ստացումը:

1. H 2

8r2 - 2 H8r , 6 H 2 Օ - 2 H 3 PՕ3

2. 2 P8r3

6 H8r :

3. Որպես կողմնակի նյութ օրգանական միացությունները բրոմացնելիս: Քիմիական հատկությունները: Ջրային լուծույթը` բրոմաջրածնական թթուն ուժեղ թթու է: Վերականգնիչ է. H 2 5Օ4 2 H8r - H 2 5Օ3 H 2 Օ 8r2 : խիտ

Բրոմիդները նույն կերպ են փոխազդում խիտ H 2 5Օ4 -ի հետ. Աղերը կոչվում են բրոմիդներ: Ցածրավալենտ մետաղների բրոմիդները բնորոշ աղեր են, հալվում են բարձր ջերմաստիճաններում, դժվար ցնդելի են, ջրում լավ են լուծվում (բացի 4g8r , Hg8r , Շս8r , PԵ8r2 ): Ոչ մետաղների բրոմիդները ( 88r3 , 5i8r4 ) ն բարձրավալենտ մետաղների բրոմիդները ( 4l8r3 , 7i8r4 , 5ո8r4 ) հեշտ հալվող, ցնդող միացություններ են՝ մոլեկուլային բյուրեղավանդակով: Ջրում հեշտությամբ հիդրոլիզվում են: Ճ8r – Կալիումի բրոմիդը կիրառվում է բժշկության մեջ: Օգտագործվում է ֆոտոէմուլսիաների օգտագործման համար: 4g8r – Լուսազգայուն է, քայքայվում է լույսի ազդեցությունից. հ 2 4g8r --2 4g

8r2 : Կիրառվում է լուսանկարչությունում: Բրոմի օքսիդները ՝ 8r2 Օ, 8rՕ2 ն 8rՕ3 : 8r2 Օ – Սն շագանակագույն նյութ է, կայուն է -40 0 Շ -ից ցածր ջերմաստիճանում:

8rՕ2 – Դեղին նյութ է, անկայուն է, -3 0 Շ -ից բարձր ջերմաստիճաններում քայքայվում է:

8rՕ3 – Սպիտակ բյուրեղներ են, կայուն են -70 0 Շ ցածր ջերմաստիճաններում: Բրոմը առաջացնում է երկու թթվածնավոր թթու` H8rՕ – հիպոբրոմային թթու, աղերը` հիպոբրոմիտներ, H8rՕ3 – բրոմական թթու, աղերը` բրոմատներ: Երկու թթուներն էլ անկայուն են, գոյություն ունեն միայն նոսր լուծույթներում: Աղերը ավելի կայուն են: Հիպոբրոմիդները ստացվում են 8r2 -ի ն ալկալիների փոխազդեցությունից.

8r2

2 ՃՕH » Ճ8r

Ճ8rՕ

H 2Օ :

Զգուշորեն տաքացնելիս ստացվում է բրոմատ. Ճ8rՕ - Ճ8r Ճ8rՕ3 : 11.9.5. ՅՈԴ Բնության մեջ հանդիպում է միայն մեկ կայուն իզոտոպի ձնով`

1 : Պարունակությունը երկրի կեղնում ըստ զանգվածի 4 10-59, հո-

րատման ջրերում՝ 3 10-39, ծովի ջրերում՝ 0.06գ/լ: Բացի այդ, բնության մեջ հանդիպում է որոշ ջրիմուռներում: Սեփական հանքատեսակները՝ Շa 1Օ3 2 լաուտարիտը ն 4g1

յոդարգիրիտը, հազվադեպ են հանդիպում: Na1Օ3 – հանդիպում է չիլիական սելիտրայի հանքավայրերում` որպես ուղեկցորդ: Սն-մոխրագույն պինդ նյութ է՝ մանուշակագույն երանգով, մետաղական փայլով, t հալման Հ-113.7

Շ , t եռման Հ-184.5 0 Շ : Սովորական

ջերմաստիճաններում հեշտությամբ սուբլիմանում է` առաջացնելով

մանուշակագույն գոլորշիներ: Ջրում վատ է լուծվում (0.34գ/լ 25 Շ ), լավ լուծվում է յոդիդների լուծույթներում, օրգանական լուծիչներում: Ստացումը:

2 Ճ1

Շl 2 - 2 ՃՇl

2 Ճ1

2 H 2 5Օ4

MոՕ2 - 1 2

Ճ 2 5Օ4

Mո5Օ4

2H 2Օ

Մաքրումը կատարվում է սուբլիմացմամբ: Քիմիական հատկությունները: Ակտիվ ոչ մետաղ է, փոխազդում է F2 -ի տաքացնելիս՝ H 2 , 5i -ի ն շատ ոչ մետաղների հետ, խոնավության պայմաններում փոխազդում է մետաղների հետ: Մյուս հալոգենների հետ առաջացնում է միջհալոգենային միացություններ: Ռեակցիոն ունակությամբ զիջում է քլորին ն բրոմին: Քիմիական միացություններում հիմնականում ցուցաբերում է օքսիդացման հետնյալ աստիճանները` -1 (յոդիտներ), +5 (յոդատներ), +7 (պերյոդատներ): Յոդը պարզ նյութի ձնով հեշտությամբ առաջանում է յոդիդների լուծույթից՝ օքսիդիչների ազդեցությամբ: Ուժեղ օքսիդիչները ջրային լուծույթում յոդին օքսիդացնում են մինչն յոդական թթվի ( H1Օ3 ).

5Շl 2

6H 2Օ

2 H1Օ3 10 HՇl :

H 2 - H1

(հալոգեններ) - 1F, 1F3 , 1F5 , 1F7 , 1Շl, 1Շl3 , 18r

P - P1 3 Օ2 , 5 , N 2 , Ը - չի փոխազդում

HNՕ3 - H1Օ3 խիտ

HNՕ3 , H 2 5Օ4 , HՇl - չի փոխազդում նոսր

H 2Օ - H1 , H1Օ NaՕH - Na1, Na1Օ, Na1Օ3

Կիրառումը: Օգտագործվում է կիսահաղորդչային նյութեր սինթեզելու համար: Կատալիզատոր է հանդիսանում օրգանական սինթեզում: Բժշկության մեջ 2 109 սպիրտային լուծույթը օգտագործվում է որպես հականեխիչ ն արյունահոսության դադարեցնող միջոց: Յոդաջրածինը՝ HJ , սովորական պայմաններում հեղձուցիչ, օդում

ծխացող

գազ

է,

t հալման Հ

Շ,

t եռման Հ-35.4 0 Շ ,

t քայքայման -300 0 Շ : Ջրային լուծույթը ուժեղ թթու է (յոդաջրածնական թթու):

Ստացումը:

2 P1 3

12 » 2 H1 ,

6 H 2 Օ - 2 H 2 PՕ3

6 H1 :

Քիմիական հատկությունները: Աղերը կոչվում են յոդիդներ: Վերականգնիչ հատկություններ է ցուցաբերում. 4 H1 Օ2 - 2 H 2Օ 2 1 2 2 H1

H 2 5Օ4 - H 2 5Օ3 խիտ

2 H1

Շl 2 - 2 HՇl

2 H1

8r2 - 2 H8r

H 2Օ 1 2 5 նույն կերպով փոխազդում են յոդիդները

Կիրառումը: Օգտագործվում է յոդիդներ ստանալու համար, օրգանական սինթեզում՝ որպես վերականգնիչ: Յոդիդներ: Յոդի միացություններն են ավելի էլեկտրադրական տարրերի հետ: Ցածրավալենտ մետաղների (|, ||) յոդիդները բնորոշ աղեր են, ջրում լավ են լուծվում (բացի 4g1 , Շս1 , Hg 2 1 2 , Hg1 2 ): Բարձրավալենտ մետաղների ն ոչ մետաղների յոդիդները հիդրոլիզվում են: Յոդի օքսիդներ՝ 1 2 Օ4 , 1 2 Օ5 ն 1 2 Օ7 : Ստացվում են կողմնակի եղանակներով, անկայուն են, առանձնապես կիրառում չունեն: Թթվածնավոր թթուներ՝ H1Օ , H1Օ3 ն H1Օ4 ( H 5 1Օ6 , H 4 1 2 Օ9 ):

H1Օ - Հիպոյոդաթթու, անկայուն է, գոյություն ունի միայն ջրում, աղերը` հիպոյոդիտներ: H1Օ3 – Յոդական թթու, ուժեղ թթու է, եռանդուն օքսիդիչ : Աղերը` յոդատներ: H1Օ4 – Պերյոդական թթու (մետա-ձն) H 5 1Օ6 (օրթո-ձն), աղերը՝ պերյոդատներ:

11.9.6. Մ|| Ա ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Ֆտոր: Ֆտորը հանդիսանում է կարնոր կենսածին տարր: Այն կենդանիների ն բույսերի մշտական բաղկացուցիչ մաս է: Ամենաշատը ֆտորը կուտակվում է ծովային կենդանիների (ձկներ) ն թռչունների ոսկորներում: Մարդու օրգանիզմում ֆտորի զանգվածը կազմում է մոտ 7մգ (-10-59): Այն առկա է համարյա բոլոր օրգաններում ն հյուսվածքներում, բայց բոլորից շատ կուտակված է ատամներում, ոսկորներում, մազերում: Ֆտորի կենսաբանական դերը դեռնս քիչ է ուսումնասիրված: Առավել ուշադրության է արժանի դրա դերը կմախքի ն առանձնապես ատամների հյուսվածքների կազմավորման գործընթացներում: Ֆտորը պահպանում է ատամները կարիեսից: Ատամների հյուսվածքների` դեն492

տինի հիմքը կազմում են հիդրօքսիլապատիտը՝ Շa 5 PՕ4 քլորապատիտը՝ Շa 5 PՕ4 -

ՕH

Շl , որոնցում ֆտորիդ իոնը տեղակալելով

ՕH ն Շl իոններին` առաջացնում է էմալի պաշտպանիչ շերտ՝ ֆտորապատիտ՝ Շa 5 PՕ4 3 F : Ատամների կարիեսը սկսվում է էմալի շերտի որոշ հատվածների վնասումից: Մանրէների միջոցով արտադրված թթուների ազդեցությունից դենտինի հիդրօքսիլապատիտը լուծվում է.

Շa 5 ( PՕ4 ) 3 ՕH

7 H - 5Շa 2

3H 2 PՕ4-

H 2Օ ,

ն զարգանում է կարիես: Ֆտորը ( NaF ) օգտագործվում է ատամների կարիեսի պրոֆիլակտիկայի համար.

NaF Շa 5 ( PՕ4 ) 3 ՕH - NaՕH Շa 5(PՕ4 )3 F :

մածուկ

էմալի հյուսվածք

Վնասակար է ոչ միայն ֆտորի պակասը, այլ նան ավելցուկը: Ֆտորիդ իոնները ճնշում են մի շարք ֆերմենտների գործունեությունը, արգելակում են ածխաջրերի ն ճարպերի փոխանակման գործընթացները: Ջրում ֆտորի ավելցուկի դեպքում զարգանում է էնդեմիկ հիվանդություն` ֆլյուորոզ (ֆտորոզ), որն ուղեկցվում է ատամների էմալի, ոսկորների փխրունությամբ, դրանց ձնափոխմամբ: Քլոր: Քլորը հանդիսանում է խիստ կարնոր կենսական մակրոտարր: Դրա պարունակությունը բույսերում տատանվում է լայն սահմաններում: Կենդանի օրգանիզմների մշտական բաղկացուցիչ մասն է: Մարդու օրգանիզմում մոտավորապես 100գ քլոր կա (0.159): Քլորիդ իոնները կարնոր կենսաբանական դեր են կատարում: Դրանք օրգանիզմներում նպաստում են գլիկոգենի անջատմանը լյարդում, մասնակցում են արյան բուֆերային համակարգի առաջացման, օսմոտիկ ճնշման կարգավորման գործընթացներին: Քլորը մտնում է շատ ֆերմենտային համակարգերի բաղադրության մեջ, ակտիվացնում է ամիլազային: Քլորի իոնները մտնում են աղաթթվի բաղադրության մեջ, որը կարնոր դեր է խաղում մարսողական տրակտում: Ստամոքսահյութը -

( pH Հ1-3) պարունակում է H կատիոն ն Շl , H 2 PՕ4 , H5Օ4 անիոններ: Սակայն քլորիդ իոնների կոնցենտրացիան զգալիորեն գերազանցում է մյուս անիոնների պարունակությանը, ն այդ պատճառով համարում են, որ ստամոքսահյութում աղաթթու կա, մարդու ստամոքսում` -0.39: Աղաթթվի առաջացման համար անհրաժեշտ է NaՇl ` կերակրի աղ: Արյան մեջ գտնվող H 2 ՇՕ3 -ը նպաստում է աղաթթվի առաջացմանը:

H 2 ՇՕ3 Շl - -ֆերմենտ --- HՇՕ3արյուն

արյուն

HՇl

ստամոքս

Ստամոքսահյութի աղաթթուն ակտիվացնում է պեպսին ֆերմենտը, որը ապահովում է սպիտակուցների մարսումը դրանց պեպտիդային կապերի հիդրոլիտիկ ճեղքման միջոցով.

R - ՇՕ - NH - R1

H 2 Օ -պեպսին

--- RՇՕՕH

HՇl

R1 NH 2 :

Քլորիդ իոնները ունեն օպտիմալ չափսեր բջիջների մեմբրանների միջով դիֆուզվելու համար: Դրանով է բացատրվում Շl

իոնի մաս-

նակցությունը Na ն Ճ իոնների հետ համատեղ օսմոտիկ ճնշման ն աղաջրային հաշվեկշռի ստեղծման գործընթացում: Մարդու կենսաբանական հեղուկները` արյունը, լիմֆան, հյուսվածքային հեղուկները իրենցից ներկայացնում են ցածրամոլեկուլային միացությունների, քլորիդների ( NaՇl , ՃՇl , ՇaՇl 2 ) լուծույթներ, ինչպես նան բարձրամոլեկուլային նյութերի` սպիտակուցների, պոլիսախարիդների, նուկլեինաթթուների ն արյան հիմնական միացությունների` էրիտրոցիդների, լեյկոցիտների, տրոմբոցիտների լուծույթներ: Դրանց գումարային ազդեցությամբ է որոշվում կենսաբանական հեղուկների օսմոտիկ ճնշումը: Մարդու արյան օսմոտիկ ճնշումը 7.7

մթն է (37 Շ ): Նույնպիսի ճնշում ունի NaՇl 0.99 ջրային լուծույթը, այսինքն՝ արյան հետ իզոտոնիկ է (ֆիզիոլոգիական լուծույթ): Օսմոսի շնորհիվ կարգավորվում է ջրի մուտքը բջիջներ ն միջբջջային տարածքներ: Բջիջների էլաստիկությունը (տուրգոր ) ապահովվում է օսմոսով: Տուրգորով է պայմանավորված բույսերի ցողունների, տերնների առաձգականությունը: Վիրահատության մեջ օգտագործվում են հիպերտոնիկ վիրակապեր, որոնք NaՇl 109 -անոց լուծույթով (հիպերտոնիկ լուծույթ) հագեցված մառլյա են: Այդ վիրակապերը թարախային վերքերից ջուր են ներքաշում` արտաբերելով միկրոօրգանիզմներին ն թարախային քայքայուկներին: Քլորիդ-իոնները գլխավոր բացասական լիցքավորված իոններն են ներբջջային ն միջբջջային տարածքներում: Դրանք բջիջների մեմբրանների տարբեր կողմերում առաջացնում են նուրբ իոնական շերտեր ն ստեղծում են էլեկտրական մեմբրանային պոտենցիալներ, որոնք կարգավորում են անօրգանական ու օրգանական նյութերի փոխադրումը մեմբրանի միջով: NaՇl -ի հիպերտոնիկ լուծույթները օգտագործում են սննդամթերքների պահածոյացման ժամանակ, քանի որ այդ միջավայրում օսմոսի հետնանքով տեղի է ունենում միկրոօրգանիզմների պլազմոլիզ: Կենսապես անհրաժեշտ քլորիդ իոնները թունահարույց չեն, մինչդեռ

Շl 2 պարզ նյութը խիստ թունավոր է: Չնայած դրան՝ խմելու ջուրը քլորացնում են: Քլորը փոխազդում է միկրոբների սպիտակուցների ամինախմբերի հետ` քայքայելով ն ոչնչացնելով դրանց կառուցվածքը: Դրանով են պայմանավորված քլորի ախտահանիչ ն վարակազերծիչ հատկությունները: Բրոմ: Միկրոտարր է, պարունակվում է բուսական ն կենդանական օրգանիզմներում: Դրանով հարուստ են լոբին, սիսեռը, ոսպը: Որպես կանոն՝ բույսերի արմատները ավելի քիչ են բրոմ պարունակում, քան կանաչ մասերը: Շատ բրոմ կա նան որոշ սնկերում: Կենդանիների մոտ բրոմը գտնվում է արյան մեջ, ողնուղեղի հյութում, հիպոֆիզում (մակուղեղ), մակերիկամներում ն այլ օրգաններում: Մարդու օրգանիզմում բրոմը մոտ 7մգ (1 10-49) է կազմում: Այն գտնվում է բոլոր օրգանների հյուսվածքներում, բոլորից շատ՝ գլխուղեղում ն վահանաձն գեղձում: Բրոմի կենսաբանական դերը լիովին չի պարզաբանված: Հայտնի է, որ բրոմը ուժեղացնում է կենտրոնական նյարդային համակարգի արգելակման գործընթացները, որով բացատրվում է դրա բուժիչ ազդեցությունը նյարդային համակարգի վրա: Բրոմը մասնակցում է սեռական հորմոնների (տեստոստերոն) կենսասինթեզին, կարգավորում է սեռական գեղձերի ֆունկցիաները: Յոդ: Կենսականորեն անհրաժեշտ միկրոտարր ն մշտապես գտնվում է մարդու օրգանիզմում 20-25մգ (1 10-49): Դրա մոտ 15մգ գտնվում է վահանաձն գեղձում, մնացածը` մկաններում, մաշկում, ոսկորներում, լյարդում, երիկամներում, գլխուղեղում, արյան մեջ ն այլն: Մեծ քանակով յոդ է կուտակվում ջրիմուռներում, ծովակաղամբում (լամինարիա): Յոդի հիմնական կենսաբանական դերն այն է, որ այն մասնակցում է վահանաձն գեղձի հորմոնի` տիրօքսինի սինթեզին: Յոդի պակասությունը օրգանիզմում բերում է զոբ հիվանդության զարգացմանը: էնդեմիկ զոբով են հիվանդանում նան կենդանիները: Յոդը մասնակցում է աղաջրային փոխանակումներին` ազդելով նատրիումի ն կալիումի կոնցենտրացիայի վրա: Յոդը ն դրա միացությունները որոշակի կոնցենտրացիաների դեպքում դրական ազդեցություն են գործում լեյկոցիտների ակտիվության վրա, ցածրացնում են մաշկային թափանցելիությունը, այսինքն՝ դրական ազդեցություն ունեն իմմունագենեզի անընկալության վրա: Յոդի ( 1 2 ) մեծ քանակները (2-3գ) վտանգավոր ն մահացու են -

մարդու համար, սակայն յոդիդների ( 1 ) ձնով այն կարելի է ընդունել մեծ քանակներով (դեղամիջոցներ):

Յոդի ջրային ( Ճ1 3 ) ն սպիրտային լուծույթները օգտագործվում են որպես անտիսեպտիկներ: Յոդի կենսաբանական դերը լավ չի ուսումնասիրված, սակայն հայտնի է, որ դրա կենսածին հատկությունները ի հայտ են գալիս շատ կենսաքիմիական գործընթացներում: Մասնավորապես, յոդի ազդեցությամբ կենդանի օրգանիզմներում ուժեղանում են օքսիդացման գործընթացները: Որոշակի քանակությամբ յոդը մեծացնում է որոշ սեռական -

հորմոնների ակտիվությունը: Սակայն 1 մեծ քանակները պասիվացնում կամ արգելակում են բազմաթիվ ֆերմենտատիվ գործընթացներ:

ԳԼՈՒԽ 12. d -ՏԱՐՐԵՐ

12.1. ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Տարրերի d -ընտանիքին են պատկանում պարբերական համակարգի մեծ պարբերությունների (4-7) 32 տարրը: ||| Բ խմբի ատոմների մոտ ի հայտ են գալիս առաջին էլեկտրոնները d -օրբիտալների վրա: Հետագա Բ ենթախմբերում տեղի է ունենում d -ենթամակարդակի ստիճանական լրացումը մինչն 10 էլեկտրոն: d -ընտանիքի տարրերի ատոմների արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը արտահայտվում է ընդհանուր բանաձնով՝

ո - 1 d a ո5 Ե , որտեղ a Հ1-10,

Ե Հ1,2: Բոլոր d -տարրերը մետաղներ են, դրանց անվանում են անցումային մետաղներ: Դրանք տարրերի պարբերական համակարգի երկրորդային ենթախմբերի (Բ-ենթախմբեր) տարրեր են: Բոլոր d -տարրերը, բացի 2ո, Շd , 5c, 7 , 4g -ից, ցուցաբերում են փոփոխական օքսիդացման աստիճան: Քիմիական տեսանկյունից d -տարրերի համար բնորոշ են երեք հիմնական հատկանիշներ` ա) օքսիդա - վերականգնման, բ) թթվա -հիմնային ն ամֆոտեր, գ) կոմպլեքսագոյացնող: Փոփոխական օքսիդացման աստիճաններով հանդես գալու շնորհիվ d -տարրերն ունեն վերօքս ն թթվա-հիմնային հատկությունների լայն սպեկտր: Բոլոր d -տարրերը որպես մետաղներ՝ վերականգնիչներ են: Նրանց վերականգնիչ հատկությունները պայմանավորված են ինչպես էլեկտրոնային կառուցվածքով, այնպես էլ ատոմի չափսերով: Դրանց ցածր օքսիդացման աստիճան ունեցող իոնները ցուցաբերում են հիմնային հատկություն ն, որպես կանոն, լուծույթներում հանդես են գալիս կատիոնի ձնով: Բարձրագույն օքսիդացման աստիճան ունեցող d տարրերի թթվածնավոր անիոնները ցուցաբերում են թթվային ն օքսիդիչ հատկություններ, միջանկյալ օքսիդացման աստիճան ունեցողները՝ ամֆոտեր ն թույլ վերօքս (երկակի) հատկություններ: Բոլոր d -տարրերը ակտիվ կոմպլեքսագոյացնողներ են` 5 ն p տարրերի համեմատ: Դա բացատրվում է, առաջին հերթին, d -տարրերի՝ որպես դոնոր ն ակցեպտոր հանդես գալու ունակությամբ:

d -տարրերը կարող են առաջացնել չեզոք, կատիոնային ն անիոնային կոմպլեքսներ: Կոմպլեքսագոյացուցչի փոքր լիցքերը ն մեծ չափսերը բերում են կոմպլեքսների կայունության նվազմանը, բայց միննույն ժամանակ նկատվում է կոմպլեքս միացությունների ավելի բազմազանություն: Ընդհակառակը, բարձրավալենտ իոնները ն դրանց փոքր չափսերը բերում են կոմպլեքսների կայունացմանը, սակայն փոքրանում է հնարավոր կոմպլեքսների բազմազանությունը: Օրգանիզմներում միկրոտարրերի մոտ 1/3-ը պատկանում են d -տարրերին, որոնք գտնվում են հիդրատացված իոնների կամ կոմպլեքսների ձնով: Կենսաքիմիական ռեակցիաներում d -տարրերը գլխավորապես հանդես են գալիս որպես կոմպլեքսագոյացուցիչներ, ընդ որում՝ որպես լիգանդ հանդես են գալիս կենսական ակտիվ նյութեր, որպես կանոն՝ օրգանական բնույթով կամ անօրգանական թթուների անիոնների ձնով -

( F , Շl , 1 , 5

, 5Օ42- , H5Օ4- , HՇՕ3- , ՇՕ32- , HPՕ42- , PՕ43- , ամի-

նաթթուների, նուկլեինաթթուների անիոններ, պեպտիդներ, լիպիդներ): Սպիտակուցային մոլեկուլները d -տարրերի հետ առաջացնում են կենսաանօրգանական կոմպլեքսներ` կլաստերներ կամ կենսակլաստերներ: Մետաղի իոնը (կոմպլեքսագոյացուցիչը) զետեղվում է կլաստերի խոռոչում՝ փոխազդելով սպիտակուցի կապող խմբերի էլեկտրաբացասական ատոմների հետ` հիդրօքսիդ ( - ՕH ), սուլֆհիդրիդ ( - 5H ), կարբօքսիլ ( - ՇՕՕH ) ու ամինախմբեր ( - NH 2 ): Կենսակլաստերները կատարում են զանազան ֆունկցիաներ, հանդես են գալիս որպես փոխադրամիջոցներ, մետաղաֆերմենտներ ն այլն: Փոխադրամիջոցային սպիտակուցային կոմպլեքսները օրգաններին մատակարարում են թթվածին ու անհրաժեշտ տարրեր: Որպես կոորդինացնող մետաղ հանդես են գալիս d -տարրերը ( Շo, Ni, F6 ): Որպես օրինակ կարելի է բերել տրանսֆերինը` երկաթ պարունակող փոխադրամիջոցային սպիտակուցային կոմպլեքսը: Մյուս կենսակլաստերները կարող են կատարել կուտակիչի դեր, դրանք երկաթ պարունակող սպիտակուցներն են` հեմոգլոբին, միոգլոբին, ֆերիտին: Կենսապես անհրաժեշտ տարրերը ( 2ո, F6, Շo, Mo, Շս ) մտնում են մետաղաֆերմենտների բաղադրության մեջ: Դրանք կատալիզում են հետնյալ տեսակի ռեակցիաներ. 1) Թթվա - հիմնային փոխազդեցություններ. սրանց մասնակցում է ցինկի իոնը, որը մտնում է կարբոանհիդրազի ֆերմենտի բաղադրու-

թյան մեջ ն կատալիզում է ՇՕ2 -ի դարձելի հիդրատացումը կենսահամակարգերում: 2) Վերօքս փոխազդեցություններ. սրանց մասնակցում են F6, Շo, Շr , Mo իոնները: Երկաթը մտնում է ցիտոքրոմի բաղադրության մեջ, գործընթացում էլեկտրոնի տեղափոխումը հետնանք է

F6 2 - 6 Տ F6 3 ռեակցիայի: 3) Թթվածնի փոխադրումը. մասնակցում են F6 ն Շս -ը: Երկաթը մտնում է հեմոգլոբինի, իսկ պղինձը՝ հեմոցիանինի բաղադրության մեջ:

12.2. | Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐ

Պարբերական համակարգի | Բ ենթախմբի տարրերն են պղինձը՝

Շս , արծաթը՝ 4g , ոսկին՝ 4ս : Դրանց էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներն են.

Ըu 47 Ճg 79 Ճu

.. .. ..

[ 4r |3d 10 45 1 [Kr|4d10 55 1 [2e|44 14 5d 10 65 1

Ըստ այդ տարրերի պարբերական համակարգում ունեցած դասավորության՝ դրանց էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան պետք է լիներ

d 9 5 2 , սակայն, քանի որ d 10 կոնֆիգուրացիան կայուն է, ապա էներգիապես ավելի ձեռնտու է, որ արտաքին թաղանթի մեկ 5 էլեկտրոնը անցնի d ենթամակարդակ, ն, ինչպես ալկալիական մետաղները, Շս, 4g ն 4ս ատոմներն արտաքին էլեկտրոնային թաղանթում ունեն մեկ էլեկտրոն: Բայց, ի տարբերություն ալկալիական մետաղների, որոնց նախավերջին էլեկտրոնային շերտում կա 8 էլեկտրոն, դրանք նախավերջին էլեկտրոնային մակարդակում պարունակում են 18 էլեկտրոն: Չնայած նշված տարրերի մոտ d -ենթամակարդակը լրացված է, բայց դա կայուն չէ, ն այդ ենթամակարդակից նս կարող են անջատվել էլեկտրոններ, առաջացնելով երկվալենտ ( Շս միացություններ:

) ն եռավալենտ ( 4ս

)

Հատկություն Խտություն, գ/սմ3 Հալման

Պղինձ Շս 9,0

Արծաթ 4g 10,5

Ոսկի 4ս 19,3

Շս 2 Օ, ՇսՕ

4g 2 Օ

4ս 2 Օ, 4ս 2 Օ3

ջերմաստիճան, Շ Եռման ջերմաստիճան,

Օքսիդներ

4gՕH

Հիդրօքսիդներ

ՇսՕH , Շս ՕH

Հալոգենիդներ

ՇսՇl , ՇսՇl 2 , Շս1 , Շս8r , Շս8r2 , ՇսF , ՇսF2 ,

4g8r , 4g1

4սՇl , 4ս8r , 4ս1 , 4սՇl 3 , 4ս8r3

Շս 2 5 , Շս5

4g 2 5

4ս 2 5 , 4ս 2 5 3

Սուլֆիդներ

4gՇl ,

4ս ՕH

Այդ տարրերի վալենտական էլեկտրոնները միջուկին մոտ են գտնվում ն նրա կողմից ավելի ամուր են պահվում: Այդ պատճատով պղինձը, արծաթը ն ոսկին ակտիվությամբ զգալիորեն զիջում են նույն խմբի գլխավոր ենթախմբի տարրերին (ալկալիական մետաղներին): 12.2.1. ՊՂԻՆՁ Բնության մեջ հանդիպում է երկու կայուն իզոտոպի ձնով`

Շս ն

Շս : Երկրի կեղնում պարունակությունը 4.7 10 9 է՝ ըստ զանգվածի: Կարնորագույն բնական հանքատեսակներն (միներալներ) են` ՇսF65 2 – խալկոպիրիտ, պղնձի կոլչեդան, ՇսF65 4 - բորնիտ, Շս 2 5 – խալկոզին, պղնձափայլ, Շս5 – կովելին, ՇսՇՕ3 Շս ՕH 2 – մալախիտ,

ՇսՇՕ3 2Շս ՕH

– ազուրիտ,

Հանդիպում է նան ազատ վիճակում: Պլաստիկ կարմիր մետաղ է, t հալման Հ1084.5

Շ , t եռման Հ2540 0 Շ :

Ստացումը: 1. Հիդրոմետալուրգիա: Պղնձի միացությունները լուծում են ծծմբական թթվում, որից հետո ցեմենտացում են կատարում.

Շս 2

F6 - Շս

F6 2 :

2. Թրծումով ն ռեակցիոն հալումով. ա)2Շս 2 5 3Օ2 - 2Շս 2Օ 2 5Օ2 թրծում, բ)2Ըu 2Օ Շս 2 5 - 6Շս 5Օ2 ռեակցիոն հալում : 3. Մաքուր պղինձ ստանում են էլեկտրոլիզային զտմամբ. Անոդ Շս - Շս 2 26 խառնուկներով

26 - Շս 0 :

Կատոդ Շս 2

մաքուր

Ունի բարձր ջերմա- ն էլեկտրահաղորդականություն (որպես էլեկտրականության հաղորդիչ արծաթից հետո գրավում է երկրորդ տեղը): Քիմիապես ակտիվ չէ, խոնավ օդում պատվում է հիմնային կարբոնատի կանաչ թաղանթով: Ցուցաբերում է +1 ն +2, հազվադեպ +3 օքսիդացման աստիճաններ: Աղաթթվում ն նոսր ծծմբական թթվում չի լուծվում, լուծվում է ազոտական թթվում: Տաքացնելիս միանում է թթվածնի, հալոգենների, ծծմբի հետ: Պղինձն առաջացնում է կոմպլեքս միացություններ ամոնիակի, ցիանիդների ն այլնի հետ: Պղնձի լուծելի աղերը թունավոր են, այդ պատճառով պղնձե ամանեղենը անագապատում են:

Քիմիական հատկությունները:

Օ2 - ՇսՕ, Շս 2 Օ 5 - Շս5, Շս 2 5

- Շս 2 ( F, Շl, 8r), Շս1 N 2 , H 2 , Շ - չի փոխազդում

Շս

P - Շս3 P M6 - համաձուլվածքներ HՇl (նոսր), H 2 5Օ4 (նոսր ) - չի փոխազդում HՇl (խիտ) - H [ՇսՇl2 |, H 2

H 2 5Օ4 (խիտ) - Շս5Օ4 , 5Օ2 HNՕ - Շս ( NՕ3 ) 2 , NՕ, NՕ2 ն այլն

նոսր, խիտ

NaՕH , KՕH - չի փոխազդում

Կիրառումը: Օգտագործվում է էլեկտրատեխնիկայում՝ մետաղալարերի ն այլ մասերի ձնով: Հանդիսանում է որոշ համաձուլվածքների բաղադրիչ (լատուն, բրոնզ, մելխիոր ն այլն): Պղնձի աղերն օգտագործում են գյուղատնտեսությունում՝ վնասատուների դեմ պայքարելու համար: Օգտագործվում են որպես միկրոպարարտանյութեր ն այլն: Պղնձի (|) օքսիդ՝ Շս 2 Օ . կարմիր բյուրեղային նյութ է,

t հալման Հ1240 0 Շ , ջրում չի լուծվում: Կիրառումը: Պիգմենտ խեցեգործության մեջ, ապակիներում, ջնարակներում: Օգտագործվում է պղնձարջասպ ստանալու համար: Պղնձի (|) օքսիդին համապատասխանող հիդրօքսիդը՝ ՇսՕH խիստ անկայուն է ն օդում արագ օքսիդանում է, ամոնիակի հետ առաջացնում է կոմպլեքս՝ Շս NH 3 2 ՕH : Միավալենտ պղինձը առա-

ջացնում է նան այլ միացություններ ՇսՇl , Շս1 , Շս8r , Շս 2 5 : Պղնձի (|) քլորիդը աղաթթվի լուծույթներում առաջացնում է կոմպլեքսներ H ՇսՇl 2 , H 2 ՇսՇl 3 :

Պղնձի (||) օքսիդ՝ ՇսՕ . սն բյուրեղային նյութ է,

t քայքայման Հ1026 0 Շ ( 4ՇսՕ - 2Շս 2 Օ Օ2 ): Ջրում չի լուծվում: Կիրառումը: Պիգմենտ է հանդիսանում ապակիների, էմալների, կերամիկայի արտադրություններում: Ինսեկտիցիդ է: Պղնձի (||) հիդրօքսիդ՝ Շս ՕH 2 . կապտականաչ բյուրեղային կամ ամորֆ նյութ է: Տաքացնելիս քայքայվում է: Ջրում չի լուծվում:

Քիմիական հատկությունները:

Տաքացնելիս քայքայվում է.

Շս (ՕH ) 2 - ՇսՕ H 2 Օ :

Ամֆոտեր է, լուծվում է թթուներում ն ալկալիների խիտ լուծույթներում տաքացնելիս: Շս (ՕH ) 2 2 ՃՕH Ճ 2 [Շս (ՕH ) 4 | : Առաջացած կուպրիտների լուծույթները կապույտ են: Կիրառումը: Պիգմենտ՝ ապակիների, էմալների, գլազուրների արտադրության համար: Արծնիչ՝ ներկման գործընթացում: Շվեյցերի ռեակտիվի՝ Շս NH 3 4 (ՕH ) 2 պատրաստման համար:

Պղնձի (||) սուլֆատ՝ Շս5Օ4 . սպիտակ բյուրեղային նյութ է: Հեշտությամբ միացնում է ջուր ն առաջացնում մոնո-, տրի- ն պենտահիդրատներ: Վերջինս կոչվում է նան պղնձարջասպ` Շս5Օ4 5 H 2 Օ , ունի

երկնագույն երանգավորում (ջրի հետքերի հայտնաբերման եղանակ): Տաքացնելիս աստիճանաբար կորցնում է բյուրեղաջուրը. Շս5Օ4 5 H 2 Օ - Շս5Օ4 3H 2 Օ - Շս5Օ4 H 2 Օ - Շս5Օ4 :

Ստացումը: 1. Շս , ՇսՕ կամ Շս ՕH

Շս

2 H 2 5Օ4 - Շս5Օ 4 խիտ

ՇսՕ

H 2 5Օ4 - Շս5Օ4

H 2 5Օ4 հետ փոխազդեցությամբ. 5Օ2 2 H 2 Օ H 2Օ

Շս(ՕH)2 H 2 5Օ4 - Շս5Օ4 2 H 2 Օ : 2. Շս 2 5 կամ Շս5 թրծումով թթվածնի առկայությամբ. 2Շս 2 5 5Օ2 - 2Շս5Օ 4 2ՇսՕ

Շս5

2Օ2 - Շս5Օ4 :

Կիրառումը: Պիգմենտ է ներկերում: Օգտագործվում է կաշվի մշակման համար: Գործվածքների ներկման գործընթացում արծնիչ է: Կիրառվում է որպես էլեկտրոլիտ էլեկտրական մարտկոցներում: Պեստիցիդ է: Անտիսեպտիկ է: Օգտագործվում է պղնձի այլ աղեր ստանալու համար: Պղինձ (||)-ի մյուս կարնոր միացություններն են՝ ՇսՇl 2 , Շս NՕ3 2 ,

ՇսՕH 2 ՇՕ3 , Շս5 , Շս ՇH 3ՇՕՕ

ն այլն: Պղինձ (||)-ը առաջացնում է

կոմպլեքս միացություններ, որոնցում պղնձի կոորդինացիոն թիվը, որպես կանոն, 4 է: Օրինակ, |Շս NH 3 4 | , որը վառ-կապույտ գունավորում ունի: 12.2.2. ԱՐԾԱԹ Բնության մեջ հանդիպում է 2 կայուն իզոտոպի ձնով՝ (51.35 9) ն

4g (48.65 9): Երկրի կեղնում պարունակությունը ըստ

զանգվածի 7 10-6 9 է: Կարնորագույն բնական միացություններն են` 4g 2 5 – արգենտիտ, արծաթի փայլ,

3 4g 2 5 5Ե2 5 3 – պիրարգիրիտ, 3 4g 2 5 45 2 5 3 – պրուստիտ ն այլն: այդ,

Բնության մեջ հանդիպում է նան բնածին (ազատ) ձնով: Բացի հանդիպում է այլ հանքատեսակներում՝ որպես ուղեկցող

բաղադրիչ ( PԵ5 , ՇսF65 2 )՝ արծաթի 0.01-ից մինչն 19 պարունակությամբ:

Սպիտակ փափուկ մետաղ է, t հալման Հ962 Շ , t եռման Հ2170 Շ : Մյուս մետաղների համեմատությամբ ունի ավելի բարձր էլեկտրա- ն ջերմահաղորդականություն: Ցուցաբերում է +1, +2, +3 ն հազվադեպ +4 օքսիդացման աստիճաններ: Ստացումը: ա) Արծաթ պարունակող հանքերից լվացակորզում են ցիանիդների միջոցով.

4 4g Օ2

2 H 2 Օ 8ՇN - - 4[ 4g (ՇN ) 2 | -

4g 2 5

4ՇN - - 2[ 4g (ՇN ) 2 | -

4gՇl

2ՇN - - [ 4g (ՇN ) 2 | -

4ՕH -

5 2Շl -

բ) Վերականգնում ցեմենտացումով`

2[ 4g (ՇN ) 2 | -

2ո - 2 4g [ 2ո(ՇN ) 4 | 2-

գ) էլեկտրոլիզային զտում:

Քիմիական հատկությունները: Քիմիապես ակտիվ չէ, օդի թթվածնով չի օքսիդանում նույնիսկ տաքացնելիս: Արծաթե իրերը ժամանակի ընթացքում սնանում են մթնոլորտում ծծմբաջրածնի հետքերից, 4g 2 5 -ի առաջացման հաշվին: Աղաթթուն ն նոսր ծծմբական թթուն արծաթի վրա չեն ազդում: Ազոտական թթուն լուծում է նրան: Խ6 - համաձուլվածքներ ( Շl, 8ո, |) 2 - ՃցF2 , Ճց Տ - Ճց 2 Տ Ք - ՃցՔ2 , ՃցՔ3

Ի 2 , Օ 2 , Շ, N 2 - չի փոխազդում Ի 2 Օ - չի փոխազդում ԻՇl - չի փոխազդում Ի 2 ՏՕ 4 (նոսր) - չի փոխազդում Ի 2 ՏՕ 4 (խիտ) - Ճց 2 ՏՕ 4 , ՏՕ 2

ԻNՕ 3 - ՃցNՕ 3 , NՕ, NՕ 2

2ՇN -

Օ 2 - [ Ճց(ՇN) 2 ] -

Ի 2 Տ Օ 2 - Ճց 2 Տ

Կիրառումը: Օգտագործվում է ոսկերչության մեջ՝ որպես համաձուլվածքների բաղադրիչ, լաբորատոր ամանների ն տնային սպասքի պատրաստման համար: Օգտագործվում է նետաղների արծաթապատման (արծաթաջրման), քիմիական սարքավորումներ պատրաստել, էլեկտրատեխնիկայում` էլեկտրոդներ, կոնտակտներ պատրաստելու համար: Կատալիզատոր է օրգանական սինթեզում: Օգտագործվում է ջրի ախտահանման համար (արծաթը ջրի հետ շփվելիս լուծույթ են անցնում չնչին քանակով 4g

իոններ, որոնք ունեն մանրէասպան հատկություններ):

Արծաթի (|) օքսիդ՝ 4g 2 Օ : Մուգ շագանակագույն բյուրեղային նյութ է, t հալման Հ815

Շ:

Ստացումը:

2ՕH - - 4g 2 Օ

1. 2 4g

H 2 Օ,

Օ3 - 4g 2 Օ Օ2 , 3. Նոսր H 2 5Օ4 -ի միջավայրում արծաթի անոդային օքսիդա2. 4g

ցումով: Ջրում չի լուծվում: Լուծվում է HNՕ3 -ում, ամոնիակաջրում.

H 2 Օ - 2[ 4g(NH 3 )2 | 2ՕH Արծաթի (|) սուլիդ՝ 4g 2 5 : Սն բյուրեղային միացություն է: t հալման Հ833 0 Շ (ճնշման տակ), t քայքայման »350 0 Շ : 4g 2 Օ 4 NH 3

Արծաթի հալոգենիդներ՝: 4gF , 4gՇl , 4g8r , 4g1 :

4gF – դեղին բյուրեղներ են, t հալման Հ435 0 Շ , t եռման 1000 0 Շ : Լուծվում է ջրում (քայքայումով): Լյումինաֆորների բաղադրիչ է ն ֆտորացնող ագենտ:

4gՇl

–

սպիտակ

բյուրեղային

նյութ:

t հալման Հ455 0 Շ ,

t եռման Հ1550 0 Շ : Ջրում չի լուծվում: Լուծվում է NH 4 ՕH -ում, ալկալիական մետաղների թիոսուլֆատներում ն ցիանիդներում՝ ի հաշիվ կոմպլեքսագոյացման:

4gՇl

2 NH 3 - [4g(NH 3 )2 ]

4gՇl

25 2 Օ32 - - [4g(5 2 Օ3 )2 ]

4gՇl

2ՇN - - [4g(ՇN)2 ] -

Շl Շl Շl - :

Կիրառվում է լուսանկարչության մեջ՝ որպես լուսազգայուն նյութ: 4g8r – դեղնավուն, ջրում անլուծելի բյուրեղներ,

t հալման Հ424 0 Շ , t եռման Հ1505 0 Շ : Օգտագործվում է լուսանկարչության մեջ:

4g1 - դեղին, ջրում անլուծելի բյուրեղներ: t հալման Հ554 0 Շ , t եռման Հ15005Շ:

Արծաթի նիտրատ՝ 4gNՕ3 : t հալման Հ209.7 Շ ,

t քայքայման Հ300 0 Շ : Ջրում լավ է լուծվում: Ստացվում է արծաթը ազոտական թթվում լուծելով: Օգտագործվում է հայելիների արտադրությունում, լուսանկարչական էմուլսիաների բաղադրիչ է, բակտերիցիդ դեղամիջոց (լյապիս) : 12.2.3. ՈՍԿԻ Բնության մեջ հանդիպում է միայն մեկ կայուն իզոտոպի ձնով՝

4ս : Երկրի կեղնում պարունակությունը ըստ զանգվածի 5 10-89 է:

Բնության մեջ հանդիպում է ազատ ձնով, դրա հատիկները հանդիպում են կվարցում կամ կվարցի ավազներում: Ոսկու խառնուրդները հանդիպում են ցինկի, պղնձի, կապարի սուլֆիդային հանքերում, հազվադեպ առաջացնում է միներալներ 56 , 76 , 5Ե , 8i հետ: Հանդիպում է պոլիմետաղական հանքերում:

Դեղին գույնի փափուկ մետաղ է, քՀ19.32 գ/սմ3, t հալման Հ1047 Շ ,

t եռման Հ2947 0 Շ : Օքսիդացման աստիճաններն են +1, +3, +5: Ոսկին շատ դյուրակռելի ն պլաստիկ է, գլանումով դրանից կարելի է ստանալ 0,0002 մմ-ից ավելի թերթիկներ, իսկ 1գ ոսկուց կարելի է ձգել 3,5կմ երկարությամբ լար: Ոսկին ջերմության ն էլեկտրական հոսանքի հիանալի հաղորդիչ է ն այդ տեսակետից զիջում է միայն արծաթին ն պղնձին: Փափուկ լինելու պատճառով հիմնականում գործածվում է համաձուլվածքների ձնով` սովորաբար արծաթի կամ պղնձի հետ: Ստացումը: 1. Ամենահին եղանակը ինքնածին ոսկու լվացումն է ավազից (դատարկ ապարներից):

2. Ցիանիդային եղանակով լվացակորզում ն վերականգնում (ցեմենտացում).

ա) 4 4ս Օ2

8 ՃՇN

4 Ճ [ 4ս(ՇN ) 2 ] 4 ՃՕH

2H 2Օ

բ) 2 Ճ [ 4ս(ՇN ) 2 ] 2ո

Ճ 2 [ 2ո(ՇN ) 4 ] :

2 4ս

Քիմիական հատկությունները: Ոսկին ամենապասիվ մետաղներից մեկն է: Օդում չի օքսիդանում նույնիսկ բարձր ջերմաստիճաններում: Չի լուծվում աղաթթվում, ծծմբական ն ազոտական թթուներում: Բայց հեշտությամբ լուծվում է արքայաջրում (մեկ ծավալ խիտ HNՕ3 ն 3 ծավալ խիտ HՇl ) ն սելենաթթվում: Տաքացման պայմաններում փոխազդում է հալոգենների, ցիանիդների ջրային լուծույթների հետ ( Օ2 -ի առկայությամբ): Ոսկին արքայաջրի մեջ լուծելիս՝ ( 4ս 4 HՇl HNՕ3 H 4սՇl 4 NՕ 2 H 2 Օ ),

| դեղին ասեղների ձնով` H | 4սՇl 4 |

ստացվում է կոմպլեքս թթու՝ H 4սՇl 4 , որը բյուրեղանման է, բաց

4 H 2 Օ բաղադրությամբ, դա ոսկու

վաճառքի սովորական պրեպարատն է:

- Ճս

(

F, Շl, 8ո) Ճս|

Ք - Ճս 2Ք3

4ս

Խ6 - համաձուլվածքներ Ի 2 , Օ 2 , Շ, Տ, N2 - չի փոխազդում

HՇl, HNՕ3 , H 2 5Օ4 - չի փոխազդում Արքայաջուր - Ի[ ՃսՇl 4 ], NՕ

(ԻՇl ԻNՕ3 )

NaՇN Օ 2 - Na[ Ճս(ՇN) 2 ] Ի 2 Տ6Օ 4 - Ճս 2 (Տ6Օ 4 ) 3

Կիրառումը: Օգտագործվում է ոսկերչության մեջ՝ համաձուլվածքների ձնով, ինչպես նան ոսկեզօծման, ապակիների գունավորման, էլեկտրական կոնտակտների ն լարերի պատրաստման, ատամների պրոտեզավորման համար: Ոսկին հանդիսանում է միջազգային արտարժույթի համարժեք: Կայուն միացություններում ոսկին +3 օքսիդացման աստիճան ունի, չնայած նրան, որ +1 օքսիդացման աստիճանով էլ է հանդիպում,

օրինակ՝ 4ս 2 Օ : Ոսկու (|||) օքսիդը՝ 4ս 2 Օ3 , ն հիդրօքսիդը՝ 4ս ՕH

ջրում չեն լուծվում, ցուցաբերում են ամֆոտեր հատկություններ.

4ս (ՕH ) 3

3HՇl

4ս (ՕH ) 3.

NaՕH

4սՇl3

3H 2 Օ

Na[ 4ս (ՕH ) 4 | :

Ոսկու կոմպլեքս միացությունները ցիանիդ, հալիդ, հիդրօքսիդ իոնների ն ամոնիակի հետ բավականին կայուն են: Եռավալենտ ոսկու կոորդինացիոն թիվը չորս է: Ոսկու (|||) քլորիդը՝ 4սՇl 3 , ոսկու ամենատարածված աղն է, կիրառվում է էլեկտրոլիտիկ ոսկեզօծման համար: Ոսկու բոլոր միացությունները տաքացնելիս հեշտությամբ քայքայվում են` անջատելով մետաղական ոսկի:

12.2.4. | Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Պղինձ: Պղինձը կարնորագույն կենսական միկրոտարր է: Հողերում դրա պարունակությունը կազմում է ըստ զանգվածի 2 10-49: Կենդանիների որոշ օրգաններում (կակղամորթներ, խեցգետնավորներ) պղնձի պարունակությունը հասնում է 0.15-0.269: Պղնձի պարունակությունը մարդու օրգանիզմում կազմում է 1 10-49՝ ըստ զանգվածի: Դրա պարունակությունը ամենաքիչը ոսկորներում է, իսկ ամենաշատը՝ լյարդում ն ուղեղում: Պղինձը կապված է ֆերմենտների, վիտամինների, հորմոնների ն այլ կենսական ակտիվ նյութերի հետ: Այն ուժեղացնում է ինսուլինի ն մակուղեղի (հիպոֆիզ) ազդեցությունը, որոնք խթանում են սեռական գեղձերի զարգացումը ն ֆունկցիաները: Պղնձի աղերը դրական ազդեցություն են գործում օրգանիզմների աճի ն զարգացման վրա, որը թույլ է տալիս ենթադրել, որ պղինձը նպաստում է սպիտակուցների սինթեզին ն ազդում է սպիտակուցային փոխանակման վրա: Այն ուրույն ազդեցություն է թողնում հեմոգլոբինի սինթեզի ն էրիտրոցիտների առաջացման վրա: Պղինձը խիստ կարնոր նշանակություն ունի ֆերմենտատիվ գործընթացների համար: Այն առկա է տասնյակ ֆերմենտներում, որոնք կարգավորում են երկաթի յուրացումը ն մաշկի գունավորումը: Առանձնապես հատկանշական է դրա դերը հեմոցիանինի գործունեության մեջ, որը հեմոգլոբինի նման ընդունակ է թթվածին փոխադրելու: Հետաքրքրական է, որ կակղամորթների ն հոդվածոտանիների արյունը կապույտ է, քանի որ թթվածինը փոխադրվում է ոչ թե հեմոգլոբինով, այլ հեմոցիանինով: Պղինձը բազմաթիվ ֆերմենտների մետաղաբաղադրիչն է ն հանդես է գալիս որպես անփոխարինելի ակտիվատոր: Միննույն ժամանակ

որոշ ֆերմենտային համակարգերի համար այն ինհիբիտորի դեր է կատարում: Պղնձի պակասությունը կենդանի օրգանիզմներում բերում է ոսկրային համակարգի հիվանդությանը: Պղնձի պակասությունը հողերում ն կենդանիների կերերում հանգեցնում է նյութափոխանակության խախտմանը, որը կենդանիների էնդեմիկ հիվանդությունների զարգացման պատճառ է հանդիսանում: Այդ պատճառով շատ կարնոր է պղինձ պարունակող պարարտանյութերի օգտագործումը: Նրանք նպաստում են սպիտակուցների, ճարպերի ն վիտամինների սինթեզին, բարձրացնում են գյուղատնտեսական կուլտուրաների ցրտադիմացկունությունը, ազդում են ազոտի յուրացման վրա: Միննույն ժամանակ հայտնի են դեպքեր, երբ կենդանիները հիվանդանում են հողերում, բույսերում, խմելու ջրերում պղնձի առատությունից, քանի որ պղնձի միացությունները թունահարույց են: Պղնձի միացությունների լայն օգտագործումը արդյունաբերության ն գյուղատնտեսության մեջ մեծացնում է դրանցով թունավորվելու վտանգը: Թունավորումը հաճախ պայմանավորված է լինում ինսեկտիցիդների անչափ շատ օգտագործմամբ: Պղնձի թունահարուցությունը պայմանավորված է նրանով, որ պղնձի իոնները փոխազդում են սուլֆհիդրիլային ( - 5H ) ն ամինախմբերի ( - NH 2 ) հետ` առաջացնելով խելատային տիպի կենսակլաստերներ: Այդ փոխազդեցությունների հետնանքով սպիտակուցները դառնում են անլուծելի ն կորցնելով ֆերմենտատիվ ակտիվությունը ՝ ազդում են կենսագործունեության նորմալ ընթացքի վրա: Պղինձը ն դրա պրեպարատները լայնորեն օգտագործվում են որպես դեղամիջոցներ բժշկական պրակտիկայում: Արծաթ: Արծաթը լայնորեն տարածված է ինչպես ցածրագույն, այնպես էլ բարձրագույն կենդանական օրգանիզմներում: Թռչունների օրգանիզմներում հայտնաբերված է արծաթ` 0.1մգ հավերի 100մլ արյան մեջ, ձվի դեղնուցում 0.2մգ՝ 100գ-ում: Կովի ն այծի կաթը պարունակում է ոչ մեծ քանակի արծաթ: Մարդու օրգանիզմում արծաթի պարունակությունը կազմում է 1 10-69՝ ըստ զանգվածի: Այն կուտակվում է լյարդում, երիկամներում, ոսկրային հյուսվածքներում, ներքին սեկրեցիայի գեղձերում: Արծաթի ֆիզիոլոգիական ն կենսաբանական դերը քիչ է ուսումնասիրված: Արծաթի մեծ քանակները թունահարույց են, դրանք հանդիսանում են ֆերմենտային թույն, մեծ կոնցենտրացիայի դեպքում ապաակտիվացնում են ֆերմենտների մոլեկուլների տեղամասերը: Սպիտակուցների հետ արծաթը առաջացնում է անլուծելի ալբումինատներ:

Արծաթի հականեխիչ հատկությունները հնուց են հայտնի: «Արծաթաջուրը» ունի մանրէասպան հատկություն, ն արծաթյա ամանեղենում պահված ջուրը միկրոբային աղտոտման չի ենթարկվում: Ոսկի: Բույսերը, կենդանիների ն մարդու օրգանիզմները պարունակում են ոսկու չնչին քանակներ: Ոսկու կենսաբանական դերը քիչ է ուսումնասիրված: Կոլոիդ ոսկին, դրա մի շաք աղերը, այդ թվում նան օրգանական միացությունները, ունեն մանրէասպան հատկություններ: Ոսկու աղերը ( 4սՇl 3 ն այլն) ապաակտվացնում են շատ ֆերմենտային համակարգեր (օրինակ՝ կաթի պերօքսիդազան): Ոսկու թունահարույց հատկությունները համանման են պղնձի ն արծաթի ազդեցությանը, այսինքն՝ փոխազդում է սպիտակուցների - 5H (սուլֆհիդրիլային) ն - NH 2 (ամիդային) խմբերի հետ` առաջացնելով խելատային կենսակլաստերներ: Ներկայումս ոսկու որոշ աղերի ջրային լուծույթները (օրինակ՝ ոսկու ն նատրիումի թիոսուլֆատը Na4ս5 2 Օ3 ) օգտագործվում են որպես դեղամիջոցներ որոշ հիվանդությունների բուժման համար (թոքերի ն կոկորդի տուբերկուլյոզ, սիֆիլիս ն այլն):

12.3. || Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԸ

12.3.1 ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Տարրերի պարբերական համակարգի || Բ ենթախմբի տարրերի թվին են պատկանում ցինկը ( 2ո ), կադմիումը ( Շd ) ն սնդիկը ( Hg ): Թվարկված յուրաքանչյուր տարր իր պարբերությունում d -ընտանիքի վերջին տարրն է ն ունի լրացված ցիա/

2ո 48 Շd 79 Ից

.. .. ..

d 10 5 2 էլեկտրոնային կոնֆիգուրա[Ճո]3d10 45 2 [«ո]4d10 55 2 [«6]4f 14 5d 10 65 2 :

Ի տարբերություն պղնձի ենթախմբի տարրերի` ցինկի ենթախմբի նախավերջին էլեկտրոնային շերտը կայուն է ( d

էլեկտրոններ չեն

պոկվում): Վալենտական են համարվում արտաքին 5 էլեկտրոնները: Չնայած, դրանք առաջացնում են երկվալենտ իոններ, նման չեն գլխավոր ենթախմբի (|| Ա) տարրերին: Տարբերության հիմնական պատճառը

երկրորդական ենթախմբի տարրերի d -ենթամակարդակի հեշտ դեֆորմացումն է ն, որպես d -տարրեր, հակված են կոմպլեքս միացություններ առաջացնելու: Հատկությունները ք, գ/սմ3

2ո

Շd

7,1

8,7

13,6

t հալման , Շ

t եռման , 0 Շ

Օքսիդները

2ոՕ 2ո ՕH

Հիդրօքսիդները Հալոգենիդները

2ոՇl 2 .... 2ո5

Սուլֆիդները

ՇdՕ Շd ՕH

ՇdՇl 2 .... Շd5

HgՕ Hg ՕH

HgՇl 2 .... Hg5

Սնդիկը քլորի հետ առաջացնում է Hg 2 Շl 2 ( Շl - Hg - Hg - Շl կուլոմել) որտեղ սնդիկի վալենտականությունը 2 է, իսկ օքսիդացման աստիճանը՝ +1: Այս ենթախմբի տարրերի նախավերջին էլեկտրոնային շերտը (18 էլեկտրոն) ավելի կայուն է, քան պղնձի ենթախմբի տարրերինը: Այդ պատճառով դրանք ցուցաբերում են +2 օքսիդացման աստիճան: 12.3.2. ՑԻՆԿ Բնության մեջ հանդիպում է հինգ կայուն իզոտոպների ձնով

2ո ,

2ո : Երկրի կեղնում պարունակությունը 8.3 10 9՝ ըստ զանգվածի: Հիմնական բնական միացություններն են` 2ո5 – սֆալերիտ, վյուրցիտ, ցինկի խաբուսիկ, 2ոՕ – ցինկիտ, 2ոՇՕ3 – սմիթսոնիտ, ցինկի սպաթ,

2ո5iՕ4 H 2 Օ – վիլեմիտ, 2ո|5i2 Օ7 | ՕH 2 H 2 Օ – կալամին : Ազատ վիճակում չի հանդիպում: Օքսիդացման աստիճանը` +2: Սպիտակ-արծաթավուն մետաղ է, քՀ7.133 գ/սմ3,

t հալման Հ419.5 0 Շ , t եռման Հ906 0 Շ :

Ստացումը: 1. Չոր եղանակ.

ա) 22ո5

3Օ2 - 22ոՕ

25Օ2

կամ 2ոՇՕ3 - 2ոՕ ՇՕ2 , բ) 2ոՕ Շ - 2ո ՇՕ 2ոՕ ՇՕ - 2ո ՇՕ 2 : 2. Խոնավ եղանակ

H 2 5Օ4 - 2ո5Օ4

ա) 2ոՕ

H 2Օ

բ) 2ո5Օ4 լուծույթի էլեկտրոլիզ Քիմիական հատկությունները: Տաքացնելիս փոխազդում է Օ2 -ի հետ,խոնավության առկայությամբ՝ Շl 2 -ի ն 8r2 -ի հետ: Խոնավ օդում պատվում է պաշտպանիչ շերտով՝ 2ոՇՕ3 32ո ՕH

, որը պաշտ-

պանում է նրան հետագա օքսիդացումից: Փոխազդում է թթուների ն ալկալիների հետ:

2ո 2 HՇl 2ոՇl 2 H 2 2ո 2 NaՕH 2 H 2 Օ Na 2 |2ո ՕH

2H 2 :

Հեշտությամբ առաջացնում է կոմպլեքս միացություններ, օրինակ,

ամիակատներ 2ո NH 3

|3 |2ո NH 3 6 |2

Ցինկը ուժեղ վերականգնիչ է, հեշտությամբ դուրս է մղում այլ մետաղներին ( Շս , Շd , F6 ն այլն) իրենց աղերի լուծույթներից:

Խ6 - համաձուլվածքներ F, Շl, 8ո, |) 2 - 2ո 2 ( Օ 2 - 2ոՕ Տ - 2ոՏ Ք - 2ո 3Ք2

2ո 2

H 2 , Ը, N 2 - չի փոխազդում H 2 Օ - չի փոխազդում HԸl - 2ոՇl 2 , H 2 H 2 5Օ4 - 2ո5Օ4 , H 2 նոսր

H 2 5Օ4 - 2ո5Օ4 , ՏՕ 2 խիտ

HNՕ3 - 2ո( NՕ3 ) 2 , NՕ, NՕ 2 NaՕH - Na 2 [ 2ո(ՕH ) 4 |, H 2 Կիրառումը: Օգտագործվում է համաձուլվածքներում (լատուն, նեյզիլբեր, տոմպակ ն այլն) որպես բաղադրիչ: Հակակոռոզիոն ծածկույթ է (ցինկապատում) պողպատի ն չուգունի համար: Հիդրոմետալուրգիայում օգտագործվում է որպես վերականգնիչ: Ցինկի օքսիդ՝ 2ոՕ . սպիտակ բյուրեղային նյութ է, t հալման Հ

19.75 Շ , ջրում չի լուծվում: Ստանում են ցինկի գոլորշիները օդում կամ թթվածնում այրելով, բնական 2ո5 -ի թրծումով: Ամֆոտեր օքսիդ է:

2ոՕ

2 HՇl - 2ոՇl 2

2ոՕ

2 NaՕH

2ոՕ

t 2 NaՕH --Na 2 2ոՕ2

H 2Օ

H 2 Օ - Na 2 [ 2ո(ՕH ) 4 | միահալում

H 2Օ :

Կիրառումը: Սպիտակ պիգմենտ է (ցինկային սպիտականերկ): Օգտագործվում է բժշկության մեջ (ցինկի քսուք): Մեթանոլի սինթեզի կատալիզատոր է: Կիսահաղորդչային նյութ է էլեկտրատեխնիկայում: Լցանյութ է կաուչուկի, պլաստմասաների արտադրությունում: Ցինկի հիդրօքսիդ՝ 2ո ՕH 2 , սպիտակ ամորֆ կամ բյուրեղային նյութ է, ջրում չի լուծվում, տաքացնելիս քայքայվում է:

Ամֆոտեր միացություն է, լուծվում է ոչ միայն թթուներում ն ալկալիներում, ինչպես առաջացման:

2ո 0 -ն, այլ նան ամոնիակում՝ ի հաշիվ կոմպլեքսի

4 NH 3 - [ 2ո( NH 3 ) 4 |(ՕH ) 2 : Ցինկի սուլֆիդ՝ 2ո5 . սպիտակ բյուրեղային նյութ է, t հալման Հ 2ո(ՕH ) 2

Շ , ջրում չի լուծվում:

Կիրառումը: Բնական սուլֆիդից` ցինկ ստանալու համար: Սինթետիկ 2ո5 լյումինաֆոր է: 8a5Օ4 -ի հետ սպիտակ պիգմենտ է (լիտոպոն): Ցինկի քլորիդ՝ 2ոՇl 2 . t հալման Հ318

Շ , t եռման Հ732 0 Շ , ջրում

լավ է լուծվում (36.7գ 100գ H 2 Օ , 20 Շ ): Խիստ խոնավածուծ է, առաջացնում է բյուրեղահիդրատ՝ 2ոՇl 2 1,5 H 2 Օ : Օգտագործվում է որպես փայտանյութերի հականեխիչ, մետաղների զոդման ժամանակ դրանց մակերեսները օքսիդներից մաքրելու, թղթի սպիտակեցման համար: Գործվածքների ներկման արծնիչ է: Ցինկի սուլֆատ՝ 2ո5Օ4 . լուծվում է ջրում (54.1գ 100գ H 2 Օ

20 Շ ): Լուծույթներից բյուրեղանում է՝ 2ո5Օ4 7 H 2 Օ ` ցինկարջասպ: Օգտագործվում է որպես էլեկտրոլիտի բաղադրիչ էլեկտրոլիզով ցինկի ստացման համար կամ ցինկապատման համար: Գործվածքների ներկման արծնիչ է: Գլազուրների սպիտակ պիգմենտ է: Թղթի սպիտակեցուցիչ է: Միկրոպարարտանյութ է: 12.3.3. ԿԱԴՄԻՈՒՄ Բնության մեջ հանդիպում է ութ կայուն իզոտոպների ձնով, զանգվածային թիվը` 106, 108, 110, 111,112, 113, 114, 116: Երկրի կեղնում պարունակությունը ըստ զանգվածի 8 10-69 է: Ազատ վիճակում չի հանդիպում: Կարնոր բնական միացություններն են.

Շd5 – գրինոկիտ, կադմիումի խաբուսակ ՇdՇՕ3 – օտավիտ

Հանդիպում են ցինկի հանքերում:

Օքսիդացման աստիճանը` +2:

Ստացումը: Ցինկի հանքատեսակները պարունակում են կադմիում: Հանքերի թրծումից ստացված նյութը ( 2ոՕ, ՇdՕ ) լուծում են

H 2 5Օ4 -ով, լուծույթը ենթարկում են էլեկտրոլիզի, ստանում են 2ո , մնացած էլեկտրոլիտից ստանում են Շd ՝ կամ էլեկտրոլիզով կամ ցինկի փոշի ազդելով (ցեմենտացում): Քիմիական հատկությունները: Սպիտակ արծաթավում մետաղ է: Օդում պատվում է օքսիդի ( ՇdՕ ) պաշտպանիչ շերտով: Սենյակային ջերմաստիճանում փոխազդում է թթուների, հալոգենների հետ: Խ6 - համաձուլվածքներ Ի 2 - չի փոխազդում t

- Շd

(

F, Շl, 8ո, |)

Օ 2 - ՇdՕ t

Տ - ՇdՏ N 2 - չի փոխազդում

Շd

Ք - Շd 3Ք2

Շ - չի փոխազդում Ի 2 Օ - չի փոխազդում ԻՇl - ՇdՇl 2 , Ի 2

Ի 2 ՏՕ 4 - ՇdՏՕ 4 , ՏՕ 2

խիտ

Ի 2 ՏՕ 4 - ՇdՏՕ 4 , Ի 2 նոսր

ԻNՕ 3 - Շd(NՕ 3 ) 2 , NՕ, NՕ 2

NaՕԻ - չի փոխազդում

Կիրառումը: Օգտագործվում է որպես երեսպատման մետաղ: Դյուրահալ համաձուլվածքների բաղադրիչ է (Վուդի համաձուլվածք): Օգտագործվում է ոսկերչությունում համաձուլվածքների ձնով: Կադմիումի օքսիդ՝ ՇdՕ : Շագանակագույն ամորֆ կամ բյուրե0

ղային նյութ է: Սուբլիմվում է մոտ 900 Շ : Ջրում չի լուծվում: Կիրառվում է պողպատների երեսպատման համար: Թունահարույց է: Կադմիումի հիդրօքսիդ՝ Շd ՕH 2 : Ամորֆ կամ բյուրեղային նյութ է,

t քայքայման -300 0 Շ : Ջրում գործնականորեն անլուծելի է:

Օգտագործվում է կադմիումի աղեր ստանալու համար: Թունահարույց է: Կադմիումի սուլֆիդ՝ Շd5 : Դեղին, ամորֆ կամ բյուրեղային նյութ

է, t հալման -1480 Շ : Ջրում չի լուծվում: Օգտագործվում է որպես պիգմենտ ապակու, կերամիկայի, հախճապակու արտադրություններում: Կիսահաղորդչային նյութ է: Կադմիումի քլորիդ՝ ՇdՇl 2 : t հալման Հ568.5 Շ , t եռման Հ964 Շ :

Լուծվում է ջրում (53.39 20 Շ ): Օգտագործվում է որպես արծնիչ գործվածքների ներկման ժամանակ, էլեկտրոլիտի բաղադրիչ կադմիումական գալվանական էլեմենտներում: Թունահարույց է: Կադմիումի նիտրատ՝ Շd NՕ3

: t հալման Հ353 Շ , լուծվում է

ջրում: Օգտագործվում է որպես պիգմենտ ապակու ն ֆոսֆորի համար: Թունահարույց է: Կադմիումի սուլֆատ՝ Շd5Օ4 : t հալման -1135 Շ , ջրում լավ է լուծվում (76.69): Առաջացնում է բյուրեղահիդրատներ: Միջանկյալ նյութ է Շd -ի ն դրա միացությունների ստացման համար: Ուինստոնի նորմալ էլեմենտի էլեկտրոլիտի բաղադրիչ է: Թունահարույց է: 12.3.4. ՍՆԴԻԿ Բնության մեջ հանդիպում է յոթ կայուն իզոտոպների ձնով՝

Hg ,

Hg - 202 Hg ,

Hg : Երկրի կեղնում ըստ զանգվածի պարու-

նակությունը 4.5 10 9 է՝: Ազատ վիճակում հազվադեպ է հանդիպում: Կարնորագույն բնական միացություններն են՝ Hg5 – կինովար,

Hg |5Ե4 5 7 | - Hg5 2 5Ե2 5 3 – լիվինգստոնիտ, Hg76 – կոլորադոիտ:

Օքսիդացման աստիճանները +1, +2: Սպիտակ-արծաթավուն հեղուկ մետաղ է, սենյակային ջերմաստիճանում զգալիորեն ցնդում է: Սնդիկի գոլորշիները խիստ թունավոր են: Ստացումը:1. Կինովարի թրծումով. Hg5 Օ2 - Hg 5Օ2 :

2. Կինովարը լուծում են Na 2 5 -ով, առաջանում է Na 2 Hg5 2 , որից սնդիկը վերականգնում են ալյումինով: Քիմիական հատկությունները: Չոր օդում (կամ թթվածնում) չի օքսիդանում: Խոնավ օդում օքսիդանում է: Հեշտությամբ փոխազդում է ծծմբի, հալոգենների հետ, մետաղների հետ առաջացնում է ամալգամներ: Լուծվում է արքայաջրում, HNՕ3 -ում, խիտ H 2 5Օ4 -ում: Չի լուծվում HՇl -ում, նոսր H 2 5Օ4 -ում:

M6 - ամալգամներ H 2 - չի փոխազդում է

- Hg

(

F, Ըl, 8r, I)

Օ 2 - HgՕ t

5 - Hg5 N2 -

չի փոխազդում

Ք - Ից 3Ք2 Շ - չի փոխազդում Ի 2 Օ - չի փոխազդում ԻՇl - չի փոխազդում Ի 2 ՏՕ 4 - չի փոխազդում նոսր

Ի 2 ՏՕ 4 - ԻցՏՕ 4 , ՏՕ 2

խիտ

ԻNՕ 3 - Ից(NՕ 3 ) 2 , Ից 2 (NՕ 3 ) 2 , NՕ, NՕ 2 NaՕԻ - չի փոխազդում Արքայաջուր - ԻցՇl 2 , NՕ

Կիրառումը: Օգտագործվում է սարքաշինության մեջ (ջերմաչափերում, մանոմետրերում, բարոմետրերում, բարձր վակուումային պոմպերում), էլեկտրատեխնիկայում, լյումինեսցենտային ն սնդիկային լամպերում, ամալգամներ ստանալու համար: Օգտագործվում է որպես կատոդ՝ էլեկտրոլիզով ալկալիների ստացման համար:

Սնդիկի (||) օքսիդ՝ HgՕ : Գոյություն ունի կարմիր ն դեղին բյուրեղային տարատեսակներով: Ջրում գործնականորեն չի լուծվում:

400 Շ բարձր հեշտությամբ քայքայվում է՝

2 HgՕ - 2 Hg Օ2 : Դեղին տարատեսակը քիմիապես ավելի ակտիվ է: Օգտագործում են որպես օքսիդիչներ՝ պրեպարատիվ քիմիայում, ներկերի պիգմենտներ, բժշկության մեջ` քսուքների բաղադրիչ: Սնդիկի (|) քլորիդ (կալոմել)՝ Hg 2 Շl 2 : Սպիտակ բյուրեղներ են,

t հալման Հ525 0 Շ : Ջրում վատ է լուծվում (2.1գ/լ 20 0 Շ ): 400 0 Շ ինչպես նան լույսի երկարատն ազդեցության դեպքում քայքայվում է. Hg 2 Շl 2 - Hg HgՇl 2 : Հականեխիչ է: Օրգանական սինթեզում կատալիզատոր է: Ի տարբերություն սուլեմայի` թունավոր չէ: Սնդիկի (||) քլորիդ (սուլեմա)՝ HgՇl 2 : Սպիտակ բյուրեղներ են,

t հալման Հ280 0 Շ , t եռման Հ301.8 0 Շ : Լուծվում է ջրում (7.4գ/լ 20 0 Շ ն

55գ/լ 100 Շ ): Օգտագործվում է որպես ուժեղ անտիսեպտիկ, սերմերի արծնիչ: Կատալիզատոր է օրգանական սինթեզում: Օգտագործվում է կաշվի դաբաղման համար: Թունավոր է: Սնդիկի (||) սուլֆիդ՝ Hg5 : Գոյություն ունի երկու բյուրեղային տարատեսակ` կարմիր (կինովար), սն (մետակինովար): Մետակինովարը ժամանակի ընթացքում վեր է ածվում կինովարի: Տաքացնելիս հեշ0

տությամբ ցնդում է, t հալման Հ825 Շ : Ջրում չի լուծվում: Լուծվում է

HNՕ3 -ում: Հեշտությամբ լուծվում է ալկալիական մետաների սուլֆիդներում՝ առաջացնելով M62 |Hg5 2 | : Բնական կինովարը հիմնական արտադրական հումք է սնդիկի ստացման համար: Արհեստական կինովարը օգտագործվում է որպես կիսահաղորդչային նյութ: Կիրառվում է որպես պիգմենտ, կատալիզատոր: Ամալգամներ: Համաձուլվածքներ են, որոնց բաղադրիչներից մեկը սնդիկն է: Լինում են հեղուկ ն պինդ: Որոշ ամալգամներ միջմետաղական միացություններ են` մերկուրիդներ ( NaHg 2 , ՃHg 2 , MgHg ): Ոսկին, արծաթը, պղինձը հեշտությամբ են առաջացնում պինդ ամալգամներ, որոնք տաքացնելիս հեշտությամբ քայքայվում են` անջատելով սնդիկ: Երկաթը ամալգամ չի առաջացնում, այդ պատճառով սնդիկը կարելի է տեղափոխել պողպատյա ամաններով: Շատ ամալգամներ

հեղուկ վիճակում են գտնվում, որը հիմք է ծառայում ամալգամային մետալուրգիայի համար: Ամալգամները օգտագործվում են մետաղները ոսկեզօծելու համար, հայելիների արտադրությունում: Ալկալիական մետաղների ն ցինկի ամալգամները օգտագործվում են որպես վերականգնիչներ:

12.3.5. || Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Ցինկ: Ցինկը կարնոր կենսական նշանակություն ունի: Հողում պարունակությունը ըստ զանգվածի 0.0059 է, որի ընդամենը 19 -ն է լուծելի միացություններ: Թթվային հողերում ցինկը ավելի շարժուն է ն հողից արտալվացվում է մեծ քանակներով, այդ պատճառով թթվային հողերում ցինկի պակաս է լինում: Բույսերում միջին հաշվով պարունակվում է 0.00039 ցինկ: Ցինկով հարուստ են ցորենը, բրինձը, լոբին, սոխը, լոլիկը ն այլ կուլտուրաներ: Ցինկ կա ծովային ն ցամաքային օրգանիզմներում, բավականին ցինկ են պարունակում ոստրեները: Շատ ցինկ կա օձերի թույներում (իժ, կոբրա): Ցինկ է պարունակվում նան սննդամթերքներում` միս, լյարդ, կաթ, ձու: Մարդու օրգանիզմում ցինկի պարունակությունը կազմում է 1 10-39: Այն հիմնականում գտնըվում է մկաններում, ոսկորներում, շագանակագեղձում, սերմնահեղուկում: Ցինկը չի ցուցաբերում փոփոխական վալենտականություն: Ըստ երնույթին, այդ պատճառով դրա կոմպլեքսները մասնակցում են այն կենսաքիմիական ռեակցիաներին (օրինակ, հիդրոլիզ), որոնք չեն ուղեկցվում էլեկտրոնների տեղափոխումով: Ցինկի իոնը մտնում է մոտ 40 մետաղաֆերմենտների բաղադրության մեջ, որոնք կատալիզում են սպիտակուցների ն էսթերների հիդրոլիզը: Ցինկը արյան ֆերմենտի կարբոանհիդրազայի (ԿԱ) պարտադիր բաղադրիչն է: Այդ ֆերմենտը գտնվում է էրիտրոցիտներում դրա միջո-

ցով ածխաթթվի մի մասը վերածվում է HՇՕ3 իոնի.

ՇՕ2

ԿԱ H 2 Օ --HՇՕ3-

H :

Այդ ռեակցիայի ընթացքը անհրաժեշտ է նորմալ շնչառության համար: Առանց ֆերմենտի այդ ռեակցիան կդանդաղեր -107 անգամ, ն նորմալ գազափոխանակությունը կխախտվեր: Ցինկը յուրահատուկ ազդեցություն ունի կենդանիների բազմացման վրա, դրա պակասի դեպքում կենդանիների վերարտադրությունը նվազում է, նույնիսկ վերանում է: Իսկ ցինկի օգտագործումը կերերում բերում է սերունդների քանակի ն որակի լավացմանը: Ցինկի իոնները մասնակցում են ճարպային փոխանակման գործընթացներին: Օրինակ, նորմալ քանակներով օրգանիզմներում դրա առկայությունը նպաստում

է լյարդում ն ներքին օրգաններում ճարպերի քանակի նվազմանը: Ցինկը ազդում է արյան մեջ գլյուկոզի պարունակության վրա: Ցինկը հանդիսանում է ինսուլինի բաղադրիչ մասը ն դրականորեն է ազդում դրա սեկրեցիայի (արտազատման) վրա: Ցինկի պակասությունը նվազեցնում է ֆոսֆատազայի ակտիվությունը, որը թուլացնում է ինսուլինի ֆերմենտային քայքայումը: Ցինկի պակասությունը հողերում բերում է բույսերի հիվանդացմանը, նվազում է քլորոֆիլի ն որոշ վիտամինների առաջացումը: Միննույն ժամանակ՝ ցինկի ավելցուկը նույնպես վնասակար է բույսերի համար: Հաստատված է, որ, տարիքի հետ կապված, ցինկի պարունակությունը սրտամկաններում, լյարդում ն այլ կարնոր օրգաններում կտրուկ պակասում է` նվազեցնելով դրանց ակտիվությունը: Ցինկի պրեպարատների նվազագույն չափաբաժինների ընդունումը խթանում է արտազատման գեղձերի գործունեությունը, լավացնում է օրգանիզմներում փոխանակման գործընթացները: Մեծ քանակների դեպքում ցինկի միացությունները թունավոր են: Կադմիում: Կադմիումի պարունակությունը մարդու օրգանիզմում ըստ զանգվածի կազմում է -10-49: Այն գլխավորապես կուտակվում է լյարդում, երիկամներում: Կադմիումի կենսաբանական դերը խիստ անբավարար է ուսումնասիրված: Ի տարբերություն ցինկի, որը շատ ֆերմենտների ակտիվացուցիչ է, կադմիումը հանդիսանում է դրանց պասիվացուցիչ, առանձնապես այն ֆերմենտների, որոնք թիոլային են, այսինքն պարունակում են՝

H5 - խմբեր, որոնց նկատմամբ կադմիումը բարձր հակում ունի: Կադմիումի միացությունները թունահարույց են: Սնդիկ: Սնդիկ առկա է բուսական ն կենդանական օրգանիզմներում (-10-69): Մարդու օրգանիզմում սնդիկը գլխավորապես գտնվում է երիկամներում, ավելի քիչ` լյարդում: Դրա կենսաբանական դերը դեռնս լրիվ չի ուսումնասիրված: Կան տեղեկություններ, որ սնդիկը գտնվում է ԴՆԹ-ում, ազդում է պրոտեինների սինթեզի վրա: Սնդիկը դրական ազդեցություն ունի արյունագոյացման գործընթացի վրա: Դրա փոքր քանակները բարձրացնում են օրգանիզմի իմունակենսաբանական կայունությունը արտաքին միջավայրի նկատմամբ: Սնդիկը հակամիկրոբային ազդեցություն ունի, քանի որ միկրոբների սպիտակուցների հետ առաջացնում է լաբիլ փխրուն ալբումիններ: Սնդիկը ն դրա լուծելի միացությունները խիստ թունավոր են: Դա բացատրվում է նրանով, որ սնդիկի իոնները շրջափակում են ֆերմենտ-

ների ն սպիտակուցների սուլֆհիդրիլային ( H5 ) խմբերը` առաջացնելով թույլ դիսոցվող ն դժվարալուծ միացություններ: Դա նպաստում է

ֆերմենտների ակտիվության նվազմանը ն սպիտակուցների մակարդմանը:

H5 - խմբերը պարունակվում են մոտ 100 ֆերմենտներում, որոնց ակտիվությունը սնդիկը կարող է խիստ նվազեցնել: Շրջափակման մեխանիզմը բացատրվում է սնդիկ իոնների կոմպլեքսագոյացման մեծ հակումով, որտեղ ծծումբը հանդես է գալիս որպես էլեկտրոնների դոնոր:

Hg 2 - R

R 5H

Սնդիկային հիվանդությունները պայմանավորված են ինչպես դրա գոլորշիների ներշնչմամբ, այնպես էլ լուծելի միացությունների օրգանիզմ ներթափանցմամբ: Սնդիկով սուր թունավորումը արտահայտվում է փսխումով, աղիքային խանգարումով, լնդերի ուռածությամբ, սրտի գործունեության անկմամբ, ուշագնացությամբ: Սնդիկի խրոնիկական թունավորման դեպքում նկատվում է առատ թքարտադրություն, հիշողության թուլացում, գլխացավեր, հալյուցինացիաներ:

12.4. ||| Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԸ

12.4.1. ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Տարրերի պարբերական համակարգի ||| Բ ենթախմբի տարրերն են սկանդիումը՝ 5c , իտրիումը՝ 7 , լանթանը՝ La ն ակտինիումը՝ 4c : Հանդիպում են հազվագյուտ, ցրված տարրեր են: Սկանդիումի ենթախմբի տարրերի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներն են

[4r] 3d 1 4 5 2 [Ճr] 4d 1 55 2 [26] 5d 1 65 2 .. .. [Rո] 6d 1 7 5 2 : Այս ենթախմբի տարրերը առաջին d -տարրերն են, որոնց մոտ սկսում է լրացվել նախավերջին մակարդակի d -ենթամակարդակը: d 1 5 2 կոնֆիգուրացիան հանդիսանում է քիչ կայուն, որը ազդում է .. ..

5c 39 7 57 La 89 4c

ենթախմբի բոլոր տարրերի հատկությունների վրա: Այսպես, ի տարբերություն մնացած d -տարրերի, դրանք իրենց միացություններում ցուցաբերում են միայն մեկ, հաստատուն օքսիդացման աստիճան՝ +3, իսկ կոորդինացիոն թվերը կոմպլեքս միացություններում, հակառակը` փոփոխական են (6-9): Տարր

Պարունակությունը երկրի կեղնում, 9

6 10-4

2.8 10-3

1.8 10-3

6 10-10

5c2 |5i2Օ7 |

7PՕ4

Հիմնական բնական միացությունները

տորտվեյնիտ կսենոտիմ

5cPՕ4 2 H 2Օ 72 |5i2Օ7 | ստերետիտ

տալենիտ

ՍպիտակՍպիտակՀիմնական ձնը, արծաթաարծաթավուն գույնը վուն մետաղ մետաղ 2.99 4.47 ք, գ/սմ3

t հալման , Շ

Շ6, La, 7հ, 7 PՕ մոնացիտ

Շ6, La ՇՕ3 F բաստնեզիտ

Գտնվում է ուրանի ն թորիումի հանքատեսակներում

Սպիտակարծաթավուն մետաղ

Արծաթավուն մետաղ

6.15

10.1

t եռման , Շ

Օքսիդները

5c2Օ3

72Օ3

La 2Օ3

4c2Օ3

Հիդրօքսիդները

5c ՕH

Հալոգենիդները

5cՇl3 ....

7 ՕH

La ՕH

7Շl3 ....

LaՇl3 ....

4c ՕH

4cՇl3 ....

Ստացման եղանակները: Հիմնականում քլորիդների հալույթների էլեկտրոլիզով կամ օքսիդների ն ֆտորիդների մետաղաթերմիայով.

Օ3

2 F3

-1500 Շ 3Mg -1300 --- 2 Շ 3Շa -1500 --2

3MgՕ

3ՇaF2

Քիմիական հատկությունները: Բավականին ակտիվ մետաղներ են: Տաքացնելիս փոխազդում են թթվածնի, ջրածնի, ազոտի, ածխածնի, սիլիցիումի հետ: Լուծվում են թթուներում HՇl , H 2 5Օ4 , HNՕ3 : t

M6- համաձուլվածքներ 400 Շ H 2 -300 ---- H 2 , t

(

F, Շl, 8ո, |)

t » 200 Շ

Օ2 -- --t

5 - 5,

2 3

1000 Շ N 2 -800 ---- N

›-

t P-P

1000 Շ Շ -~-- Շ ,

Շ3 ,

Շ2

ԻՇl - Շl3 , Ի2

ՇH 3ՇՕՕH - (ՇH 3ՇՕՕ) 3 , Ի2

H 2 5Օ4 -

նոսր

խիտ

(5Օ4 )3 , H 2

( 5Օ4 ) 3 , ՏՕ 2

HNՕ3 - ( NՕ3 ) 3 , NՕ, NՕ 2 NaՕH - չեն փոխազդում

Ջրածնական միացությունները: Պինդ հիդրիդներ են`

H 2 (ջրա-

H 3 (ավելցուկի դեպքում): Հեշտությամբ օքսի-

ծնի պակասորդի) ն

դացվում են թթվածնով ն փոխազդում են ջրի հետ.

2 H2

6 H 2 Օ - 2 (ՕH ) 3

5H 2 :

Հալոգենիդներ: Բոլոր հալոգենիդները սովորական պայմաններում պինդ նյութեր են: Ֆտորիդները անլուծելի են: Մյուս հալոգենիդները հիդրոլիզվում են.

3H 2 Օ »

(ՕH ) 3

5H :

Տաքացնելիս առաջացնում են օքսոհալոգենիդներ՝ Օ : Օքսիդները՝ 2 Օ3 ն հիդրօքսիդները (ՕH ) 3 , սպիտակ բյուրեղային նյութեր են: Վատ են լուծվում ջրում ն ալկալիներում: Նոսր թթու3

աղերի լուներում լավ են լուծվում, առանձնապես տաքացնելիս ծույթները ալկալիներով (կամ ամոնիակով) մշակելիս առաջանում է սպիտակ նստվածք՝ (ՕH ) 3 , որը լուծվում է հանքային թթուներում: Տաքացնելիս դրանք աստճանաբար կորցնում են ջուր` վերածվելով օքսիդների. 260 Շ 380 Շ 2 (ՕH ) 3 -200 ---- 2 ՕՕH -310 ---- H 2Օ

- H 2Օ

Օ3 :

Միացություններ այլ տարրերի հետ: Սկանդիումը ն դրա անալոգները առաջացնում են միացություններ բորի, ածխածնի, սիլիցիումի, ազոտի, ֆոսֆորի, ծծմբի հետ, դրանք դժվարահալ միացություններ են՝ հաճախ մետաղական հատկություններով ( 5cN , LaՇ2 , 5c5 5i3 , 5c3 5i5 , 5c5i2 ): Դրանցից շատերը չունեն ստեխիոմետրիկ բաղադրություն:

12.4.2. ԿԻՐԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ ԵՎ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

5c , 7 , La -ը օգտագործվում են որպես լեգիրացնող հավելումներ՝ հատուկ համաձուլվածքներ ստանալու համար, որոնք կայուն են բարձր ջերմաստիճանների ն կոռոզիայի նկատմամբ: Օքսիդները օգտագործվում են որպես կատալիզատորներ: ||| Բ ենթախմբի տարրերի կենսաբանական դերը չի հայտնաբերված ն ուսումնասիրված: Ենթադրվում է, որ 5c ն 7 -ը քաղցկեղածին (կանցերոգեն) են: Ակտինիումի բոլոր միացությունները թունավոր են, ն դրանց հետ աշխատելը վտանգավոր է, քանի որ դրանք օ-ճառագայթման աղբյուր են:

12.5. |Մ Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԸ

12.5.1. ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Տարրերի պարբերական համակարգի |Մ Բ ենթախմբի տարրերն են տիտանը՝ 7i , ցիրկոնիումը՝ 2r , հաֆնիումը՝ Hf ն կուրչատովիումը՝ Ճս , վերջինս բնության մեջ չի հանդիպում, արհեստականորեն է սինթեզված: Ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներն են` [Ճո]3d2 4 5 2 .. 22 ոi [«ո]4d2 55 2 .. 40 2ո [«6]4f 14 5d 2 65 2 .. 72 Իf .. [Rո]5f 14 6d 2 7 5 2 : 104 «ս Տարր, հատկություն

Hf 174 (0.18) 176 (5.15) 177 (18.35) 178 (27.08) 179 (13.78) 180 (35.44)

Բնական իզոտոպները, զանգվածի թիվը, փակագծերում պարունակությունը, 9

46 (7.95) 47 (7.75) 48 (73.45) 49 (5.51) 50 (5.34)

90 (51.5) 91 (11.2) 92 (17.1) 94 (17.4) 96 (2.8)

Պարունակությունը երկրի կեղնում, 9

0.63

1.7 10

3.2 10-4

2rՕ2

ցիրկոն

ցիրկոնիումի արբանյակն է (օրինակ, բադելեիտում, ցիրկոնում)

+2,+3,+4

Հիմնական բնական միացությունները

7iՕ2 (ռուտիլ, բրուկիտ, անատազ) F67iՕ3 (իլմենիտ)

(բադելեիտ)

2r5iՕ4

Օքսիդացման աստիճանները

+2,+3,+4

Հիմնական ձնը ն գույնը

պողպատագույն մետաղ

ք, գ/սմ3 (293 Ճ )

t հալման , 0Շ

t եռման , Շ

Օքսիդներ

7iՕ , 7i2Օ3 , 7iՕ2

2rՕ2

HfՕ2

Հիդրօքսիդներ

7i ՕH

սպիտակմոխրաարծաթավուն պողպատագույն մետաղ մետաղ 6.51 13.09

2r ՕH

Հալոգենիդներ

7iՇl 2 , 7iՇl3 , 7iՇl 4 ...

2rՇl 4 , 2rF4

Կարբիդներ

7iՇ

2rՇ

Hf ՕH

HfF4 HfՇ

Ստացման եղանակները: Ստանում են հալոգենիդներից կամ օքսիդներից մետաղաթերմիայով (վակուումում կամ իներտ գազերի մթնոլորտում).

Շl 4 Օ2

900 Շ 4 Na ( Mg ) -700

2Շa -t

4 NaՇl ( MgՇl 2 )

2ՇaՕ :

Գերմաքուր մետաղները ստանում են տետրայոդիդները վակուումում քայքայելով. Շ 1 4 -1200 --

21 2 :

Քիմիական հատկությունները: Սենյակային ջերմաստիճանում մետաղները պատված են շատ ամուր օքսիդի թաղանթով, որի հետնանքով խիստ կոռոզիոնակայուն են: Դրանք դանդաղ փոխազդում են միայն HF կամ HF ն HNՕ3 խառնուրդի հետ: Տաքացնելիս, ինչպես նան մանրացման աստիճանը մեծացնելիս, դրանց քիմիական ակտիվությունը խիստ աճում է: Տիտանը ավելի ակտիվ է, քան ցիրկոնիումը ն հաֆնիումը:

Խ6 - համաձուլվածքներ

Ի 2 - նԻ

2- x

150-600 Շ

-- - --- ն

150 - 500 Շ

Օ 2 -- - --- նԿ 700 Շ

Տ -- -- նՏ

-1200 Շ

N 2 -- - -- ն x N 7 -9000 Շ Ք -- -- ն x Ք7 t »1500 Շ Շ ---- նՇ

1- x

Ի 2 Օ - միայն տիտանը ոiՕ 2 xԻ 2 Օ (x » 1)

›-

ԻՇl - միայն ոi - ոiՇl3 Ի 2 ՏՕ 4 -

չեն փոխազդում

նոսր

Ի 2 ՏՕ 4 - ն 4 (ՏՕ 4 ) 2 , ՏՕ 2 , ոi նույնպես ոi 2 (ՏՕ 4 ) 3 խիտ

ԻNՕ 3 - չեն փոխազդում նոսր

ԻNՕ 3 - միայն ոi - ոiՕ 2 Ի 2 Օ խիտ

ԻF - նF 4 , ոi նույնպես ոiF3 ԻF ԻNՕ 3 - Ի 2 [նF 6 ] միահալում - --- Na 4 նՕ NaՕԻ --

Արքայաջուր 5 - նՇl

3ԻՇl ԻNՕ 3

Բինար միացությունները: Բինար միացություններում ցուցաբերում են +2, +3, +4 օքսիդացման աստիճաններ: Ջրածնական միացություններ: Պինդ նյութեր են, հիմնականում ոչ ստեխիոմետրիկ բաղադրությամբ: Հայտնի է գազային 7iH 4 -ը:

Օքսիդներ: Օ2 - սպիտակ բյուրեղային նյութեր են, գործնականում չեն լուծվում ջրում, նոսր թթուներում, ալկալիներում: Տիտանից հայտնի են նան 7iՕ ն 7i 2 Օ3 -ը, որոնք լուծվում են նոսր HՇl ն

H 2 5Օ4 -ում: Օ2

Դիօքսիդների ամենաբնորոշ ռեակցիաներն են. 4 HF - F4 2 H 2Օ,

Օ2

2 H 2 5Օ4(Ë,ï) - (5Օ4 )2

2 H 2Օ (7iՕ2 մոտ կարող է լինել 7iՕ5Օ4 ),

2 NaՕH -- - -- Na2 Օ3 H 2Օ : Հալոգենիդներ: Բոլոր հալոգենիդները սովորական պայմաններում պինդ նյութեր են, բացառությամբ 7iՇl 4 -ի (հեղուկ): Բացի պոլիմերային ֆտորիդներից, խոնավածուծ են ն հեշտությամբ հիդրոլիզվում են ըստ սխեմայի` միահալում

Օ2

H 2Օ »

առաջացնելով օքսոհալոգենիդներ, որոնք իրենց բաղադրության մեջ

պարունակում են 7iՕ (տիտանիլ), 2rՕ (ցիրկոնիլ) ն HfՕ (հաֆնիլ): Ավելի խորը հիդրոլիզի դեպքում տիտանի ն ցիրկոնիումի հալոՕ2 H 2 Օ հիդրատացված օքսիդներ: գենիդները առաջացնում են Քանի որ վերջիններս ցուցաբերում են թթվային հատկություն (շատ թույլ), դրանք հաճախ ներկայացնում են թթուների ձնով, օրինակ`

H 2Օ 7iՇl 4

2H 2Օ 7iՕՇl 2 տիտանիլի քլորիդ

H 2Օ

H 27iՕ3 մետատիտանական թթու

H 47iՕ4 օրտոտիտանական թթու

12.5.2. ԿԻՐԱՌՈՒՄԸ ԵՎ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

7i , 2r ն Hf -ը լայնորեն կիրառվում են որպես պողպատները լեգիրացնող հավելանյութեր: Այդ մետաղների բարձր կոռոզիա- ն ջերմակայունությունը թույլ են տալիս դրանք օգտագործել քիմիական սարքավորումներ պատրաստելիս, հրթիռային, արբանյակային, տուրբոռեակտիվ շարժիչներում: Դրանց միացությունները նս ունեն բարձր ամրություն ն ջերմակայունություն ու լայնորեն կիրառվում են ժամանակակից տեխնիկայի բնագավառներում: Դրանց կենսաբանական դերը քիչ է ուսումնասիրված: Ցիրկոնիումի ն հաֆնիումի վերաբերյալ տեղեկություններ չկան: Հայտնի է տիտանի որոշ կենսածին դերը: Այն մտնում է որոշ բուսական ն կենդանական օրգանիզմների բաղադրության մեջ: Մասնակցում է իմունոգենեզի գործընթացներին:

12.6. Մ Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԸ

12.6.1.ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Մ Բ ենթախմբի տարրերն են վանադիումը՝ V , նիոբիումը՝ NԵ , տանտալը՝ 7a ն նիլսբորիումը՝ N5 : Վերջինս բնության մեջ չի հանդիպում, ստացվել է արհեստական եղանակով: Դրանց ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներն են

Մ 41 NԵ 73 ոa 105 N5

[Ճո]3d 3 45 2 [«ո]4d 4 55 1 [«6]4f 14 5d 3 65 2 [Rո]5f 14 6d 3 7 5 2 :

.. ..

Տարր, հատկություն Բնական իզոտոպները, զանգվածի թիվը, փակագծերում պարունակությունը, 9 ըստ զանգվածի Պարունակությունը երկրի կեղնում, 9

NԵ

50 (0.25) 51 (99.75)

93 (100)

180 (0.012) 181 (99.988)

1.5 10

1 10

2 10

V5 2- 2,5 (պատրոնիտ) Հիմնական բնական միացությունները

PԵ5 VՕ4 Շl

F6, Mո NԵՕ3

F6, Mո 7aՕ3

(կոլումբիտ)

(տանտալիտ)

+2,+3,+4,+5

+1,+2,+3,+4,+5

Խտությունը ք, գ/սմ

մետաղ, արծաթամոխրագույն 6.11

մետաղ, պողպատամոխրագույն 8.57

t հալման , Շ

t եռման , 0Շ

(վանադինիտ)

Շս3V5 4 (սուլվանիտ) Օքսիդացման աստիճանները Գոյության հիմնական ձնը ն գույնը

մետաղ, մոխրակապտավուն 16.65

Ստացումը: V , NԵ ն 7a բնական միացություններից սովորաբար փոխարկում են օքսիդային ձնի՝

Օ5 -իկամ զանազան հալոգե-

նիդների, որոնցից վերականգնում են կամ հալույթների էլեկտրոլիզով կամ մետաղաթերմիայով

Շ 5Շa -950 --2

Ճ 2 [ F7 | 5 Na -

5ՇaՕ 2 ՃF

5 NaF :

Գերմաքուր մետաղներ ստանում են նրանց յոդիդները վակուումում քայքայելով, օրինակ.

--Շ - V

12 :

Քիմիական հատկությունները: Սովորական պայմաններում V -ը ն հատկապես NԵ -ը ն 7a -ը աչքի են ընկնում քիմիական կայունությամբ, քանի որ պատված են պաշտպանիչ կայուն օքսիդային շերտով: Սենյակային ջերմաստիճանում լուծվում են միայն HF -ի ն HF HNՕ3 խառնուրդի մեջ ( V -ը լուծվում է նան խիտ HNՕ3 -ում ն արքայաջրում): Տաքացման պայմաններում, ինչպես նան մանրացնելիս րանց քիմիական ակտիվությունը խիստ աճում է: V -ն ավելի ռեակցիոնունակ է, քան NԵ -ը ն 7a -ը:

Խ6 - համաձուլվածքներ 450 Շ H 2 -200 ---- պինդ լուծույթներ

Շ --500 -- V - ՄF5

Օ2 --t 5 ---

t N 2 --t P ---

›-

ԻՇl -

ոչ ստեխիոմետրիկ միացություններ

1900 Շ -Շ -~-

5y x

NԵ, ոa -

(V - VՕ 2 )

Շy

V - VՇl 2 7a - 7aՇl 5

Ի2 Օ -

չեն փոխազդում

Ի 2 ՏՕ 4 - չեն փոխազդում նոսր

Ի 2 ՏՕ 4 - միայն Մ - ՄՕՏՕ 4 խիտ

ԻNՕ 3 - չեն փոխազդում նոսր

ԻNՕ 3 - միայն Մ - ՄՕ 2NՕ 3 խիտ

ԻF - Մ - ՄF3 , NԵ, ոa - նF հալույթ

NaՕԻ Օ 2 -- --- Na 3 նՕ

Բինար միացությունները: Բինար միացություններում

V , NԵ ն

7a -ը ցուցաբերում են +1-ից մինչն +5 բոլոր օքսիդացման աստիճանները: Ընդ որում, բարձր օքսիդացման աստիճաններով միացություններն ավելի կայուն են, իսկ կայունությունը V - 7a շարքում աճում ՝: Ջրածնական միացությունները: Ջրածնի հետ ստեխիոմետրիկ միացություներ չեն առաջացնում, բայց հեշտությամբ առաջացնում են պինդ լուծույթներ: Ջրածնի լուծելիությունը ջերմաստիճանի բարձրացումից նվազում է: Հալոգենիդներ: VF ենթախմբի տարրերի հալոգենիդները իրենցից ներկայացնում են կովալենտ, դյուրահալ, հեշտ ցնդող միացու532

թյուններ բարձր քիմիական ակտիվությամբ: Դրանցից մի քանիսը տաքացնելիս ենթարկվում անհամամասնական քայքայման՝ t

2VF4 -VF5 VF3 : Հալոգենիդները հեշտությամբ հիդրոլիզվում են` առաջացնելով հիդրատացված օքսիդներ կամ Օ տեսակի օքսոհալոգենիդներ.

VՇl 3

H 2Օ » VՕՇl

5H 2 Օ »

2 HՇl

Օ5 10 H :

Օքսիդներ: V , NԵ ն 7a -ի օքսիդները պինդ, դժվարահալ, ջրում չլուծվող միացություններ են: Ուղղակի օքսիդացման ժամանակ ստացվում են միայն 2 5 բարձրագույն օքսիդներ: Մյուս օքսիդները ստացվում են դրանց վերականգնումով: Վանադիումի օքսիդների ամենաբնորոշ ռեակցիաներն են.

V2 Օ5 V 2 Օ5

6 ՃՕH - 2 Ճ 3VՕ4

6 HՇl » 2VՕՇl 2

4VՕ2

VՕ2 V2 Օ3

3H 2 Օ

Շl 2

2 ՃՕH - Ճ 2V4 Օ9

3H 2 Օ

H 2Օ

2 HՇl - VՕՇl 2 H 2 Օ

6 HՇl - 2VՇl 3

3H 2 Օ

VՕ 2 HՇl - VՇl 2

H 2Օ : Միացությունները այլ տարրերի հետ: V , NԵ ն 7a -ը շատ մետաղների հետ առաջացնում են ոչ միացություններ, որոնք աչքի են ընկնում հակակոռոզիոն բարձր ընդունակությամբ, կարծրությամբ, ջերմակայունությամբ, քիմիապես իներտությամբ: Դրանց թվին են պատկանում նիտրիդները, սուլֆիդները, բորիդները, կարբիդները, սիլիցիդները ն այլն: Որպես կանոն, դրանք չունեն որոշակի քանակաչափական բաղադրություն: Բազմաթիվ մետաղների հետ առաջացնում են պինդ լուծույթներ ն միջմետաղական միացություններ: Հիդրօքսիդները ն դրանց ածանցյալները: Ցածր օքսիդացման աստիճանով (+2, +3) տարրերի օքսիդներին համապատասխանում են

հիմքեր`

ՕH

ՕH 3 , որոնք ստացվում են ալկալիներով

դրանց աղերի լուծույթները մշակելիս: Բարձրագույն օքսիդացման աստիճանով (+5) տարրերի օքսիդներին համապատասխանում են ո 2 Օ5 H 2 Օ փոփոխական բաղադրությամբ հիդրատները, որոնք թթու են: Առանձնապես հայտնի են մետա- ն օրտոթթուները H Օ3 ն H 3 Օ4 , որոնց համապատասխանում են աղեր`օրինակ մետա- ն օրտովանադատներ ն այլն: Կիրառումը: V , NԵ ն 7a -ը ժամանակակից տեխնիկայի կարնորագույն նյութերից են: Այդ մետաղների հիման վրա ստացված համաձուլվածքները աչքի են ընկնում բարձր կոռոզիոն կայունությամբ, մեխանիկական ամրությամբ, բարձր հալման ջերմաստիճաններով: Դրանք լայնորեն կիրառվում են քիմիական սարքաշինության մեջ, հրթիռային ն տիեզերագնացության տեխնիկաներում, ինչպես նան ատոմային ռեակտորներում: Բացի դրանից՝ օգտագործվում են գերհաղորդիչներ ստանալու համար: Կիրառվում են որպես կատալիզատորներ:

12.6.2. ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Վանադիումը, նիոբիումը ն տանտալը առկա են մարդու օրգանիզմում` յուրաքանչյուրը ըստ զանգվածի մոտ 1 10-59 : Սակայն դրանց կենսաբանական դերը լիովին չի պարզված չէ:

12.7. Մ| Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐ

12.7.1 ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Պարբերական համակարգի Մ| Բ ենթախմբի տարրերն են քրոմը՝ Շr , մոլիբդենը՝ Mo ն վոլֆրամը՝ W : Ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներն են.

Շո 42 Խօ 74 24

.. .. ..

[Ճո]3d 5 4 5 1 [«ո]4d 5 55 1 [«6]4f 14 5d 4 65 2 :

Շr

Կայուն բնական իզոտոպները, զանգվածի թիվը, փակագծերում պարունակությունը,

50 (4.31) 52 (83.76) 53 (9.55) 54 (2.38)

92 (15.86) 94 (9.12) 95 (15.7) 96 (16.5) 97 (9.45) 98 (23.75) 100 (9.62)

180 (0.135) 182 (26.4) 183 (14.4) 184 (30.6) 186 (28.4)

Պարունակությունը երկրի կեղնում, 9

3.5 10-2

1.1 10-4

1 10-4

F6Շr2Օ4

Mo5 2

(քրոմիտ)

(մոլիբդենիտ)

PԵՇrՕ4

ՇaMoՕ4

Տարր, հատկություն

Հիմնական բնական միացությունները (միներալները)

(կրոկոիտ)

(

Mg , F6 ՇrՕ4

F62 MoՕ4

)

ՇaWՕ4 (շեելիտ)

H 2Օ

F6, Mո WՕ4 (վոլֆրամիտ)

(մագնոքրոմատ)

(մոլիբդիտ)

Օքսիդացման աստիճանները

+2,+3,+6

+2,+3,+4,+5,+6

Բնույթը ն գույնը

մետաղ, արծաթավուն, փոշի վիճակում բաց մոխրագույն

մետաղ, պողպատամոխրավուն, փոշի վիճակում, մուգ մոխրագույն

մետաղ, սպիտակամոխրավուն, փոշի վիճակում, մուգ մոխրագույն

Խտությունը, ք, գ/սմ3

7.19

10.22

19.32

t հալման , 0Շ

t եռման , 0Շ

Ստացումը: Նախապես բնական միացությունները վեր են ածում օքսիդների Շr2 Օ3 , MoՕ3 ն WՕ3 , որոնցից ազատ մետաղները ստանում են վերականգնումով.

Շr2 Օ3

t 2 4l --2Շr

4l 2 Օ3 ,

1200 Շ MoՕ3 (WՕ3 ) 3H 2 -900 ---- Mo(W ) 3H 2 Օ : Մաքուր Mo ն W ստանում են հալոգենիդներից. MoF6 3H 2 -1200 -- Mo 6 HF :

Շատ մաքուր մետաղներ ստանում են միացությունների հալույթների էլեկտրոլիզով, իսկ քրոմը` լուծույթների էլեկտրոլիզով: Մետալուրգիայի համար (բարձրորակ պողպատների արտադրության համար) Շr , Mo ն W -ը ստանում են երկաթի հետ համաձուլվածքների ձնով` ֆերրոքրոմ, ֆերրոմոլիբդեն, ֆերրովոլֆրամ: Քիմիական հատկությունները: Սովորական պայմաններում Շr , Mo,W -ը պասիվ են՝ շնորհիվ դրանց մակերնույթին բարակ, բայց խիստ կայուն օքսիդների պաշտպանիչ շերտի առկայության: Օքսիդի շերտը հեռացնելիս ն տաքացնելիս նրանք փոխազդում են շատ նյութերի հետ:

Խ6 - համաձուլվածքներ

Ի2 - չեն փոխազդում

Շո - Շո 2 , Շո Խօ, - -

Օ 2 --- Շո - Շո2Օ 3 Խօ, - - Օ 3

5 --t

900 Շ N 2 -800 ---t P ---

Շ Շ -1500 --

› -

Շy

ԻՇl - միայն Շո - ՇոՇl2 , Ի2 900 Շ H 2 Օ -~--

Շr - Շr2 Օ3 Mo, - -

H 2 5Օ4 - Mo, - - Ի2 Օ 4 , քրոմը պասիվանում է Ë,ï

Ի 2 ՏՕ 4 - միայն Շո - ՇոՏՕ 4 , Ի 2 նոսր

ԻNՕ 3 - չեն փոխազդում, պասիվանում են NaՕԻ NaNՕ 3 - Na 2 նՕ

ԻF ԻNՕ 3 - Ի 2 [նF 6 ] Արքայաջուր - միայն Խօ - Ի 2ԽօՕ 4

3ԻՇl ԻNՕ3

12.7.2. ՔՐՈՄԻ, ՄՈԼԻԲԴԵՆԻ ԵՎ ՎՈԼՖՐԱՄԻ ՄԻԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Միացություններում Շr , Mo ն W -ը ցուցաբերում են 0-ից մինչն +6 օքսիդացման աստիճաններ, սակայն առավել կայուն են քրոմի +3 ն +6, մոլիբդենի +4 ն +6 ն վոլֆրամի +6 օքսիդացման աստիճանների միացությունները: Բարձրագույն օքսիդացման աստիճաններում միացությունները կովալենտ են ն ունեն թթվային բնույթ: Օքսիդացման աստիճանի ցածրացման հետ միացությունների թթվային բնույթը թուլանում է ն ուժեղանում են հիմնային հատկությունները:

Բինար միացություններում հայտնի են շատ ոչ ստեխիոմետրիկ

Օ, 5 , N , P -ի ն այլ տարրերի հետ: Ջրածնական միացություններ: Շr , Mo ն W -ը ջրածնի հետ չեն

միացություններ

առաջացնում ստեխիոմետրիկ միացություններ, բայց կլանում են այն զգալի քանակներով` առաջացնելով պինդ լուծույթներ, հատկապես տաքացնելիս: Սակայն սառեցնելիս կլանված ջրածինը մասամբ արտազատվում է պինդ լուծույթներից: F , Շl , 8r , 1 2 , F , Շl , 8r , 1 3 , F6 : Շr , Mo Հալոգենիդներ՝ ն W -ի հալոգենիդներից առավել կարնոր նշանակություն ունեն ֆտորիդները ն քլորիդները: Դրանց մեծամասնությունը ստացվում է մետաղների ն հալոգենների անմիջական փոխազդեցությամբ: Ցածրագույն օքսիդացման աստիճաններով հալոգենիդները հանդիսանում են ուժեղ վերականգնիչներ: Օքսիդները: Մ| Բ ենթախմբի տարրերը առաջացնում են բազմաթիվ օքսիդներ Օ , 2 Օ3 , Օ3 բաղադրությամբ, ինչպես նան այլ բաղադրությամբ` ՇrՕ2 , Շr2 Օ5 , Շr3 Օ8 , WՕ2 , W2 Օ5 , W18 Օ19 , MoՕ2 ,

Mo2 Օ5 , Mo17 Օ47 ն այլն: Բոլոր օքսիդները սովորական պայմաններում պինդ միացություններ են: Քրոմի մոտ ամենակայունը Շr2 Օ3 -ն է, Mo ն W մոտ` MoՕ3 ն WՕ3 -ը: Ցածրագույն օքսիդացման աստիճաններով տարրերի օքսիդները հիմնային բնույթ ունեն, բարձրագույն օքսիդացման աստիճաններով տարրերինը՝ թթվային, իսկ միջանկյալ օքսիդացման աստիճանների դեպքում` ամֆոտեր: Այսպես, օրինակ,

ՇrՕ -ն հիմնային օքսիդէ, Շr2 Օ3 -ը՝ ամֆոտեր, իսկ ՇrՕ3 -ը՝ թթվային: Առաջին երկուսը ջրում չեն լուծվում: ՇrՕ -ն լուծվում է թթուներում, Շr2 Օ3 -ը փոխազդում է թթուների ն ալկալիների հետ, ՇrՕ3 -ը լուծվում է ջրում, փոխազդում է ալկալիների հետ.

ՇrՕ 2 HՇl - ՇrՇl 2

H 2 Օ,

Շr2 Օ3

6 HՇl - 2ՇrՇl 3

Շr2 Օ3

2 NaՕH -- --- NaՇrՕ2

ՇrՕ3

H 2 Օ - H 2 ՇrՕ4 --- H 2 Շr2 Օ7 :

3H 2 Օ,

միահալում

H 2 Օ,

ՇոՕ 3

քրոմական թթու

դիքրոմական թթու

Միացություններն այլ տարրերի հետ: Շr , Mo ն W առաջացնում են բազմաթիվ միացություններ 5 , 56, N , P, 45, Շ , 5i ն այլ տարրերի հետ: Այդ միացությունների մեծամասնությունը չունի ստեխիոմետրիկ բաղադրություն: Դրանցից շատերը (կարբիդներ, սիլիցիդներ, բորիդներ) ունեն արժեքավոր հատկություններ` կարծրություն, դժվարահալություն, քիմիական կայունություն: Որոշ նիտրիդներ ունեն զգալի էլեկտրահաղորդականություն: Շատ մետաղների հետ Շr , Mo ն W -ի առաջացնում են զանազան համաձուլվածքներ, որոնք աչքի են ընկնում բարձր կարծրությամբ ն կոռոզիոն կայունությամբ: Հիդրօքսիդները ն դրանց ածանցյալները: Շr , Mo ն W առաջացնում են բազմաթիվ հիդրօքսիդներ ն դրանց համապատասխանող աղեր. Օքսիդացման աստիճանը

Շr Շr ՕH

Mo Mo ՕH

հիմք

Շr ՕH

աղերը Շr

աղերը Շr ամֆոտեր հիդրօքսիդ է

ն քրոմիտներ ՇrՕ

H 2ՇrՕ4 քրոմական թթու, աղերը`

W հիմք W ՕH

աղերը Mo

Mo ՕH

հիմք

աղերը W

հիմք W ՕH

աղերը Mo

հիմք

աղերը W

H 2 MoՕ4

H 2WՕ4

քրոմատներ H 2 Շr2Օ7 բի կամ մոլիբդենական վոլֆրամական դիքրոմական թթու, աղերը` բի կամ թթու, աղերը` թթու, աղերը` մոլիբդատներ վոլֆրամատներ դիքորմատներ

Ավելի մանրամասն քննարկենք քրոմի հիդրօքսիդները ն դրանց համապատասխան միացությունները:

Շr ՕH 2 -ն առաջանում է Շr 2 աղերը ալկալիներով մշակելիս: Շr ՕH

-ը ն

Շr 2 -ի աղերն ուժեղ վերականգնիչներ են, օդում աս-

տիճանաբար օքսիդանում են մինչն Շr

Շr ՕH

ստացվում է Շr

միացությունների:

աղերի լուծույթներից ալկալիներով

նստեցնելով.

ՇrՇl3 3NaՕH - Շr (ՕH )3 1 3NaՇl Շr ՕH 3 ամֆոտեր է.

Շr (ՕH ) 3

NaՕH

Շr (ՕH ) 3

3NaՕH

Na[Շr (ՕH ) 4 | կամ Na 3 [Շr (ՕH ) 6 |

Շիկացնելիս այդ աղերը վեր են ածվում անջուր քրոմիտների: Na[Շr (ՕH ) 4 | - NaՇrՕ 2 2 H 2 Օ : Քրոմիտները գոյություն չունեցող HՇrՕ 2 քրոմային թթվի աղերն են: Քրոմիտներ առաջանում են նան Շr2 Օ3 -ը կամ Շr ՕH

-ը ալկա-

լիների հետ համահալելիս.

2 ՃՕH

Շr2 Օ3 - 2 ՃՇrՕ2

H 2Օ :

Շr ՕH 3 -ը թթուներում լուծելիս ստացվում են Շr 3 -ի աղերը: H 2 ՇrՕ 4 – քրոմական ն H 2 Շr2 Օ7 բի- կամ դիքրոմական թթուները միջին ուժի թթուներ են, գոյություն ունեն միայն ջրային լուծույթ2-

ներում: Բայց դրանց աղերը` քրոմատները ( ՇrՕ4 -դեղին անիոն ) ն բի- կամ դիքրոմատները ( Շr2Օ72 - - նարնջագույն անիոն ) կայուն են ն գոյություն ունեն պինդ վիճակում: Թթվային միջավայրում քրոմատիոնը անցնում է դիքրոմատ իոնի.

2ՇrՕ42-

22H » H 2 Օ Շr2 Օ7 :

Եվ հակառակը` հիմնային միջավայրում կայուն է դիքրոմատ իոնը

Շr2 Օ72-

22ՕH - » 2ՇrՕ4

H 2Օ :

Քրոմատները ն առանձնապես դիքրոմատները ուժեղ օքսիդիչներ են: Օքսիդիչ հատկությունը առանձնապես ցայտուն է արտահայտված թթվային միջավայրում

Ճ 2 Շr2 Օ7 14 HՇl - 2ՇrՇl 3

3Շl 2

2 ՃՇl

7H 2Օ

Կիրառումը: Կալիումի կամ նատրիումի դիքրոմատները կոչվում են քրոմպիկներ ն կիրառվում են որպես օքսիդիչներ կաշվի ն տեքստիլ արտադրությունում: Դրանց լուծույթները խիտ ծծմբական թթվում կոչվում են քրոմային խառնուրդ, որը շատ ուժեղ օքսիդիչ է, օգտագործվում է օրգանական միացությունների օքսիդացման, քիմիական ամանեղենների լվացման համար: Շr , Mo ն W -ի ամենալայն կիրառման ոլորտը մետալուրգիան է, որտեղ այդ մետաղները կիրառվում են որպես կարնորագույն լեգիրացնող հավելուկներ պողպատների հատուկ տեսակների ստացման համար` դրանց հաղորդելով կոռոզիոն կայունություն, կարծրություն, դժվարահալություն:

Քրոմը լայնորեն օգտագործվում է մետաղների քրոմապատման համար (գալվանական եղանակով): Mo -ը ն W -ը անփոխարինելի մետաղներ են էլեկտրավակուումային տեխնիկայում, լամպերի արտադրության մեջ, էլեկտրատաքացուցիչ սարքավորումներում ն այլն: Մոլիբդենի կարբիդը ն առանձնապես վոլֆրամի կարբիդը ( WՇ մտնում է պոբեդիտ ձուլվածքի մեջ) խիստ կարծր համաձուլվածքների բաղադրիչ են հանդիսանում: Մոլիբդենի ն վոլֆրամի որոշ միացություններ օգտագործվում են որպես կատալիզատորներ, կիսահաղորդչային նյութեր:

12.7.3. Մ| Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Քրոմ: Քրոմը ունի կարնոր կենսաբանական հատկություններ: Դրա բույսերի ն կենդանիների օրգանիզմների մշտական բաղադրիչն է, բույսերում` 5 10-49, կենդանիների ն մարդու օրգանիզմում` 1 10-59: Մարդու ն կենդանիների օրգաններում ն հյուսվածքներում քրոմը ավելի շատ կուտակվում է մազերում, եղունգներում, ավելի քիչ` մակուղեղում, մակերիկամներում, ենթաստամոքսային գեղձում, թոքերում, բարակ աղիքներում: Քրոմի պարունակությունը արյան մեջ 0.012 –ից մինչն 0.0359 է: Քրոմի (որպես d -տարր) կենսաբանական ակտիվությունը պայմանավորված է գլխավորապես դրա կոմպլեքսագոյացման ընդունակությամբ: Քրոմը դրական ազդեցություն է թողնում արյունագոյացման գործընթացի, ինչպես նան ֆերմենտների համակարգերի վրա: Այսպես, այն հանդիսանում է մարսողական տրակտի ֆերմենտի` պեպսինի բաղադրիչ: Քրոմը մասնակցում է նուկլեինաթթուների կառուցվածքների կայունացմանը: Կան տեղեկություններ, որ քրոմը ազդում է վահանաձն գեղձի գործունեության վրա: Քրոմի միացությունները որոշակի դրական ազդեցություն են գործում հակաուռուցքային գործընթացի վրա: Այն մասնակցում է գլյուկոզի փոխանակման գործընթացին: Ապացուցված է, որ քրոմի բացակայությունը կենդանիների կերում բերում է գլյուկոզի կոնցենտրացիայի ավելացմանը արյան ն մեզի մեջ (դիաբետի նշան): Բացի այդ, քրոմի պակասությունը հանգեցնում է կենդանիների աճի դանդաղեցմանը, կյանքի տնողության կրճատմանը: Միննույն ժամանակ քրոմի Շr (|||) ն Շr (Մ|) միացությունները վտանգավոր են առողջության համար: Դրանք առաջ են բերում մաշկի գրգռվածություն, մաշկային բորբոքումներ: Մետաղական քրոմը թունահարույց չէ: Կա ենթադրություն, որ քրոմի (Մ|) ածանցյալները ունեն քաղցկեղածին (կանցերոգեն) հատկություններ: 0.25-0.3գ կալիումի դիքրոմատը կա541

րող է հանգեցնել մահվան: Քրոմ (Մ|) միացությունները օգտագործվում են որպես ֆունգիցիդներ: Մոլիբդեն: Մոլիբդենը շատ կարնոր կենսածին տարր է: Այն մշտապես առկա է բույսերում ն կենդանի օրգանիզմներում: Լոբազգի բույսերը մոլիբդենի հիմնական խտացուցիչներն են: Մարդու օրգանիզմում մոլիբդենի պարունակությունը 1 10-59 (ըստ զանգվածի): Նա կուտակվում է լյարդում, երիկամներում, ներքին սեկրեցիայի գեղձերում: Մոլիբդենը հանդիսանում է անփոխարինելի բաղադրիչ ն ակտիվատոր մի շարք ֆերմենտային համակարգերում, օրինակ հիդրոգենազայի, քսանտինօքսիդազայի, ինչպես նան ֆլավինային խմբի որոշ ֆերմենտներում: Մոլիբդեն պարունակող ֆերմենտները մասնակցում են պուրինների մետաբոլիզմին ն ազոտի յուրացմանը: Այդ մետաղը նպաստում է քսանտինի ն պուրինի օքսիդացմանը կաթում ն լյարդում: Մոլիբդենը դրականորեն է ազդում հեմոգլոբինի սինթեզի վրա: Մոլիբդենի պակասը հողերում առաջացնում է բույսերի հիվանդություններ, իսկ մոլիբդենի մեծ քանակներով ներմուծումը օրգանիզմ բերում է նյութափոխանակության լուրջ խանգարումների, խոշոր եղջերավոր անասունների, ոչխարների հիվանդությանը` մոլիբդենոզիսի: Այդ հիվանդությունը ուղեկցվում է փորլուծությամբ, մազածածկույթի գորշացմամբ ն կաթնատվության նվազմամբ: Մոլիբդենի մեծ քանակների պարբերական օգտագործումը առաջացնում է հոդացավային հիվանդություններ: Մոլիբդենը մտնում է կարնոր ֆերմենտի` քսանտինօքսիդազայի բաղադրության մեջ, որի մասնակցությամբ օրգանիզմում արագացվում է ազոտային փոխանակությունը, մասնավորապես պուրինի քայքայումը: Վերջինս ուղեկցվում է միզաթթվի առաջացմամբ: Եթե այդ թթվի քանակությունը շատ է, ապա երիկամները չեն հասցնում հեռացնել այն օրգանիզմից: Միզաթթվի մեջ լուծվող աղերը կուտակվում են հոդերում ն մկանային ջլերում` առաջ բերելով հոդակապ (հոդացավային) հիվանդություն: Օրգանների ն հյուսվածքների հարստացումը մոլիբդենով առաջ է բերում արյան մեջ այնպիսի միկրոտարրերի պակաս, ինչպիսիք են երկաթը, պղինձը, ցինկը: Ապացուցված է, որ մոլիբդենի թունահարույց ազդեցությունը մեղմացվում է պղնձի միջոցով, ուստի մոլիբդենիզիսով հիվանդ կենդանիներին բուժում են պղինձ պարունակող պրեպարատներով: Վոլֆրամ: Վոլֆրամը նույնպես առկա է բույսերում, կենդանիների ն մարդու օրգանիզմներում: Սակայն դրա կենսաբանական դերը ուսումնասիրված չէ:

12.8. Մ|| Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐ

12.8.1 ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Պարբերական աղյուսակի Մ|| Բ ենթախմբի տարրերն են մանգանը Mո , տեխնեցիումը՝ 7c , ռենիումը՝ Re : Ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներն են.

Խո 43 ոՇ 74 R6

.. .. ..

[Ճո]3d 5 45 2 [«ո]4d 5 55 2 [«6]4f 14 5d 5 65 2 :

Տեխնեցիումը բնության մեջ չի հանդիպում, քանի որ դրա իզոտոպները ռադիոակտիվ են: Տեխնեցիումը առաջին արհեստականորեն սինթեզված տարրն է: Տարր, հատկություն Կայուն բնական իզոտոպները 9 Պարունակությունը երկրի կեղնում, 9

55 (100)

185 (37.07) 187 (62.93)

9 10-2

1.1 10-4

7 10-8

Հանդիպում է որպես խառնուկ մոլիբդենային ն այլ հանքերում

Mո

MոՕ2 Հիմնական բնական միացությունները (միներալները)

(պիրոլյուզիտ)

Mո3Օ4 (հաուսմանիտ) Mո2Օ3 (բրաունիտ)

Օքսիդացման աստիճանները

+2,+3,+4,+6,+7

+2,+4,+6,+7

+2,+3,+4,+6,+7

Բնույթը ն գույնը

մետաղ արծաթավուն

Խտությունը ք, գ/սմ3 (253 Ճ )

Մետաղ արծաթմոխրավուն

Մետաղ մոխրագույն սպիտակ

7.44

11.487

21.03

tհալման, 0Շ

tեռման, Շ

Ստացման եղանակները: Մանգանը ստանում են դրա օքսիդների կամ հալոգենիդների ջերմային վերականգնումով՝ H 2 , Na, Mg , 4l , Շ -ի կամ 5i -ի միջոցով:

3 Mո 3 Օ 4 MոՕ 2

t 8 4l --9 Mո

5i --- Mո t

4 4l 2 Օ 3 ,

5iՕ 2 :

Առավել մաքուր մանգան ստանում են Mո5Օ4 ջրային լուծույթի էլեկտրոլիզով: Ռենիումը ստանում են նրա պերռենատները կամ օքսիդները ջրածնով վերականգնելիս 2 NH 4 Re Օ4 Re 2 Օ7

Շ -- 2 Re N 2 4 H 2 -1000

8 H 2Օ

7 H 2 ---- 2 Re 7 H 2Օ 800 Շ

Քիմիական հատկությունները: Mո, 7c ն Re -ը փոխազդում են բազմաթիվ ռեագենտների հետ` ցուցաբերելով +2-ից մինչն +7 օքսիդացման աստիճաններ: Այդ փոխազդեցությունն առանձնապես ցայտուն է դառնում տաքացնելիս ն մետաղները մանրացնելիս: Տարրերի քիմիական ակտիվությունը Mո -ից մինչն Re փոքրանում է ( Mո -ը լարվածության շարքում ընկած է մինչն ջրածինը, իսկ 7c -ը ն Re -ը դրանից հետո): Սենյակային ջերմաստիճանում փոշի վիճակում դրանք խոնավ օդում օքսիդանում են: Մետաղական Mո -ը չոր օդում օքսիդանում է միայն մակերնույթից` առաջացնելով օքսիդի պաշտպանիչ շերտ:

Խ6 - համաձուլվածքներ Ի2 - չեն փոխազդում

100 - 500 Շ -- --- Mո

1Շ

Օ 2 --- ԽոՕ, Խո 2 Օ 3 , ԽոՕ 2 , ոՇ 2 Օ 7 , R6 2 Օ 7 t Տ --ԽոՏ, ԽոՏ 2 , ոՇՏ 2 , R6Տ 2 1200 Շ N 2 ---- միայն Խո - Խո x N 7 -800 Շ Ք ---- ն x Ք7 -1200 Շ Շ -- -- ն x Շ 7

›-

ԻՇl - միայն Խո - ԽոՇl 2 , Ի 2 Ի 2 Օ - միայն Խո - Խո(ՕԻ) 2 , Ի 2

Ի 2 ՏՕ 4 - ԽոՏՕ 4 , ԻոՇՕ 4 , ԻR6Օ 4

խիտ

Ի 2 ՏՕ 4 - միայն Խո - ԽոՏՕ 4 , Ի 2 նոսր

NaՕԻ - միայն R6 - NaR6Օ 4 ԻF - միայն Խո - ԽոF2 ԻNՕ 3 - միայն Խո - Խո(NՕ 3 ) 2 խիտ

ԻNՕ 3 - Խո(NՕ 3 ) 2 , ԻոՇՕ 4 , ԻR6Օ 4 նոսր

Քանի որ տեխնեցիումը բնության մեջ չի հանդիպում, իսկ ռենիումը կենսածին հատկություններ չունի, կանգ առնենք մանգանի միացությունների վրա: Մանգանի միացությունները: Մանգանը ջրածնի հետ չի փոխազդում, բայց ընդունակ է դրան լուծել զգալի քանակներով, նույնիսկ ոչ բարձր ջերմաստիճաններում: Մանգանի հալոգենիդներում այն գտնվում է ցածրագույն օքսիդացման աստիճաններով՝ MոF2 , MոF3 , MոF4 , MոՇl 2 , MոՇl3 , MոՇl 4 , Mո8r2 , Mո1 2 : Ընդ որում դրանց կայունությունը Mո 2 , Mո 3 , Mո 4

շարքում նվազում է: Դրանք ջրում

լավ են լուծվում, իսկ մի քանիսը գոյություն ունեն միայն ջրային միջավայրում: Մանգանն առաջացնում է բազմաթիվ թթվածնավոր միացություններ: Օքսիդացման աստիճանը +2 +3 +4

Օքսիդներ

Հիդրօքսիդներ

Աղեր

MոՕ

Mո(ՕH ) 2 1

Mո 2

Mո(ՕH ) 3 1

Mո 3

հիմնային օքսիդ

Mո2 Օ3 հիմնային օքսիդ

MոՕ2

Mո(ՕH ) 4 H 2 MոՕ3

ամֆոտեր օքսիդ

մանգանային թթու

MոՕ3

մանգանական թթու, անկայուն է, գոյություն ունի միայն ջրային միջավայրում

Mո 4

MոՕ32-

մանգանիտներ

H 2 MոՕ4 +6

թթվային օքսիդ

MոՕ42մանգանատներ

HMոՕ4 +7

Mո2Օ7 թթվային օքսիդ

պերմանգանական MոՕ4թթու, անկայուն է, գոյություն ունի միայն պերմանգանատներ ջրային միջավայրում

Մանգանի աղերի մեծամասնությունը ջրում լավ է լուծվում (ինչպես կատիոնային, այնպես էլ անիոնային տեսակի), սակայն

Mո 3 ն

Mո 4 աղերը անկայուն են ջրային միջավայրում: Mո 2 աղերը օքսիդների ազդեցությամբ հեշտությամբ վեր են ածվում ավելի բարձր օքսիդացման աստիճան ունեցող միացությունների: Օրինակ՝ 2Mո5Օ4

5 PԵՕ2

6 HNՕ3 - 2 HMոՕ4

3PԵ( NՕ3 ) 2

2 PԵ5Օ4

2 H 2Օ :

Mո 7 -ի միացություններ ուժեղ օքսիդիչներ են, մասնավորապես՝ կալիումի պերմանգանատը ՃMոՕ 4 : Վերականգնման արգասիքների բաղադրությունը կախված է միջավայրի բնույթից. ուժեղ հիմնային

MոՕ42- . MոՕ4- 6 - MոՕ42 - .

միջավայրում ստացվում է

Չեզոք կամ թույլ հիմնային միջավայրում ստացվում է MոՕ2

MոՕ4-

2 H 2 Օ 36 - MոՕ2 4ՕH - : Թթվային միջավայրում ստացվում են Mո աղեր. MոՕ4- 8 H 56 - Mո 2 4 H 2 Օ : Մանգանի կիրառությունը: Մետաղական մանգանը լայնորեն օգտագործվում է մետալուրգիայում: Այն հանդիսանում է սովորական ն լեգիրացված պողպատների բաղադրիչը: Գունավոր մետալուրգիայում օգտագործվում է որպես բրոնզների ն լատունների բաղադրիչ: Պերմանգանատների ուժեղ օքսիդիչ հատկությունները օգտագործվում են օքսիդացնելիս, ախտահանման համար: Կալիումի պերմանգանատը օգտագործվում է քանակական անալիզում (պերմանգանատաչափություն):

12.8.2. ՄԱՆԳԱՆԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ՆՇԱՆԱԿՈՒԹՅՈՒՆԸ

Մանգանը կարնորագույն կենսածին տարր է, դրա առկայությունը տարբեր քանակներով հայտնաբերված է բոլոր բուսական ն կենդանական օրգանիզմներում (բացի հավի ձվերից): Մանգանի ընդհանուր պարունակությունը մարդու օրգանիզմում կազմում է մոտ 10-5 9՝ ըստ զանգվածի: Ավելի շատ այն առկա է թոքերում, մկաններում, լյարդում, գլխուղեղում, փայծաղում, ոսկորներում ն այլն: Մանգանի հետ են կապված բազմաթիվ կենսաքիմիական ֆունկցիաներ` ֆոտոսինթեզը, վերօքս գործընթացները, քլորոֆիլի սինթեզը, վիտամինների սինթեզը: Մանգանը զգալի դեր է խաղում արյունագոյացման, նյութափոխանակության գործընթացներում: Կենդանական օրգանիզմներում այն ուժեղացնում է օքսիդացման գործընթացները ն գլիկոգենի սինթեզը, բարձրացնում է ազոտի արտաթորանքը մեզում, փոքրացնում է քլորիդների անջատումը մեզում: Մանգանը կապված է ֆերմենտների, հորմոնների, վիտամինների ( 8, E ) հետ ն դրա շնորհիվ ազդում է օրգանիզմների զանազան ֆունկցիաների, օրինակ՝ ճարպային, սպիտակուցային, ածխաջրային փոխանակության վրա: Այն մասնակցում է օրգանիզմներում ասկորբինաթթվի սինթեզին: Մանգանը յուրահատուկ ազդեցություն ունի բազմացման ն բջջային բաժանման գործընթացների, ինչպես նան դրական ազդեցություն՝ օրգանիզմների աճի ն զարգացման վրա: Մանգանը մեծ ազդեցություն է թողնում անօրգանական նյութերի փոխանակության վրա` նրա աղերը օրգանիզմներում նպաստում են ֆոսֆորի ն կալցիումի յուրացմանը: Մանգանը անմիջական մասնակցություն ունի նուկլեինաթթուների պարուրաձն կառուցվածքի կազմավորման գործընթացի, ինչպես

նան սպիտակուցների կենսասինթեզի վրա: Այն ինսուլինանման ազդեցություն ունի, ցածրացնում է գլյուկոզի պարունակությունը արյան մեջ ն ուժեղացնում գլիկոգենի սինթեզը: Առանց մանգան պարունակող ֆերմենտների անհնարին են յուրահատուկ մետաբոլիտ գործընթացները, օրինակ՝ մեզի առաջացումը: Մանգանի աղերը դրական են ազդում 81 ն E վիտամինների փոխանակային գործընթացներին` արգելակելով վիտամինոզի զարգացումը: Մանգանը մասնակցում է յոդի յուրացմանը ն վահանաձն գեղձի հորմոնների սինթեզին. դրա պակասությունը օրգանիզմում բերում է զոբ հիվանդությանը: Մանգանի պակասությունը հողերում ն կենդանիների կերերում առաջացնում է մի շարք հիվանդություններ` քլորոզ, նեկրոզ: Միկրոպարարտանյութերի միջոցով հող մտցվելով՝ մանգանը բարելավում է բույսերի աճը ն զարգացումը, ազդում է բերքատվության վրա: Մանգանը, ունենալով երկաթի ատոմների համարյա նույն չափսերը, կարող է դրան փոխարինել էրիտրոցիտների պորֆիրինային կոմպլեքսում: Նույն պատճառով մանգանը կարող է տեղակալել ցինկին ֆերմենտներում` փոխելով դրանց կատալիտիկ հատկությունները: Մանգանը կարող է տեղակալել մագնեզիումին նրա ԱՏՖ միացություններում` էականորեն ազդելով էներգիայի փոխարկմանը օրգանիզմներում:

12.9. Մ||| Բ ԵՆԹԱԽՄԲԻ ՏԱՐՐԵՐ

12.9.1 ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Պարբերական աղյուսակի Մ||| Բ ենթախմբում գտնվում են 9 d տարրեր, որոնք ընդգրկում են երկաթի ընտանիքը (երկաթ՝ F6 , կոբալտ՝ Շo ն նիկել՝ Ni ) ն պլատինային մետաղներ (ռութենիում՝ Rս , ռոդիում՝ Rհ , պալադիում՝ Pd , օսմիում՝ Օ5 , իրիդիում՝ 1r , պլատին՝ Pt ): Որոշ դեպքերում դրանք դասակարգվում են հետնյալ կերպ` » երկաթի ենթախումբ ( F6, Rս, Օ5 ), »

կոբալտի ենթախումբ ( Շo, Rհ, 1r ),

» նիկելի ենթախումբ ( Ni, Pd , Pt ): Դրանց ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներն են. Շո

[Ճո]3d6 45 2

Շօ 28 Ni

.. ..

[Ճո]3d7 45 2 [Ճո]3d8 45 2

Rս

[«ո]4d7 551

Rհ

[«ո]4d8 551

Քd

[«ո]4d10 55 0

Օ5

[«6]4f 14 5d6 6 5 2

|ո

[«6]4f 14 5d7 6 5 2

Քt

[«6]4f 14 5d9 6 51 :

Կենսաբանական տեսանկյունից ավելի կարնոր են երկաթի ընտանիքի տարրերը: Այդ առումով նախ առանձին կքննարկենք երկաթի, ապա պլատինայի ընտանիքի տարրերը:

12.9.2. ԵՐԿԱԹԻ ԸՆՏԱՆԻՔԻ ՏԱՐՐԵՐ

Տարրի սիմվոլը Բնական իզոտոպների զանգվածի թվերը: Փակագծերում իզոտոպի պարունակությունը, 9

F6 (5.84) 56 F6 (91.68) 57 F6 (2.17) 58 F6 (0.31)

Պարունակությունը երկրի կեղնում, 9

4.65

Շo

Ni Ni (67.76) 60 Ni (26.16) 61 Ni (1.15) 62 Ni (3.66) 64 Ni (1.16)

Շo (0.17) Շo (99.83)

4 10

8 10-3

F63 Օ4 (մագնետիտ)

F62 Օ3 (գեմատիտ) Հիմնական բնական միացությունները (միներալները)

F62 Օ3 H 2 Օ (լիմոնիտ)

F65 2 (պիրիթ, երկաթի կամ ծծմբի կոլչեդան)

Շo455 (կոբալտին)

Շo, F6 45 2 (սաֆլորիտ)

Շo45 2

Ni5 (միլերիտ)

Ni45 (նիկելին)

Ni 2 5 4

(սմալտին)

(պոլիդիմիտ)

F6Շս5 2 (խալկոպիրիտ) Օքսիդացման աստիճանները

+2,+3,+6

+2,+3

+2,+3,+4

Բնույթը ն գույնը

մետաղ, արծաթամոխրավուն

մետաղ, արծաթաերկնագույն

մետաղ, արծաթամոխրավուն

խտությունը ք, գ/սմ3

7.874

8.84

8.90

t հալման , 0 Շ

t եռման , 0 Շ

Ստացումը: Հիմնական եղանակ` ջրածնով, ածխածնի (||) օքսիդով, կոքսով, ալյումինով ն այլ վերակագնիչներով դրանց օքսիդների վերականգնումով :

Շo3 Օ4 3F63Օ4 3 NiՕ

4 H 2 - 3Շo 4 H 2 Օ, 8 4l - 3F6 4 4l 2 Օ3 , 5i - 2 Ni

5iՕ2 :

Մաքուր մետաղները ստացվում են` 1) Կարբոնիլների քայքայումով. Շ F6(ՇՕ) 5 -300 -- F6 5ՇՕ :

2) Համապատասխան աղերի ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզով: Արդյունաբերության մեջ մետաղական երկաթը, կոբալտը ն նիկելը ստանում են ոչ թե մաքուր վիճակում, այլ համաձուլվածքների ձնով, որոնցում դրանք գլխավոր բաղադրիչն են: Երկաթի ամենակարնոր համաձուլվածքների (չուգուն, պողպատ) ստացումը ընդգրկում է հետնյալ գործընթացները` ա) Դոմնային գործընթաց, որի ընթացքում երկաթի հանքաքարերից ստանում են չուգուն (երկաթի համաձուլվածքը ածխածնի (-49) հետ), որը պարունակում է նան 5i, Mո, P ն 5 խառնուկներ: Լեգիրացվող չուգունը լրացուցիչ պարունակում է

Շr, Ni , Mo, Շս , 4l l, 29-ից

ավելի Mո ն 49 ավելի 5i : բ) Չուգունի վերամշակումը պողպատ ստանալու համար: Պողպատը պարունակում է ածխածնի զգալիորեն քիչ քանակություն, քան չուգունը: Սովորական պողպատը պարունակում է Շ ՝ 0.05-1.59, Mո ՝ 0.1-109, 5i ՝ մինչն 0.49, 5 ՝ մինչն 0.089, P ՝ մինչն 0.19: Խառնուկների ավելի մեծ պարունակության դեպքում կամ հատուկ խառնուկներ ավելացնելիս պողպատը կոչվում է լեգիրացված: Լեգիրացնող տարրերն են Շr , Ni, Mո, Շս , W , Mo, V , Շo, 7i, NԵ, 4l , 2r , 7a : Լեգիրացված պողպատները ունեն մի շարք խիստ արժեքավոր հատկություններ ն լայնորեն կիրառվում են տնտեսության տարբեր բնագավառներում: Քիմիական հատկությունները: Երկաթը, կոբալտը, նիկելը հանդիսանում են միջին ակտիվության մետաղներ: F6 - Ni շարքում ակտիվությունը նվազում է: F6, Շo, Ni -ըտաքացման պայմաններում փոխազդում են շատ ոչ մետաղների հետ: Նոսր թթուներից անջատում են ջրածին ( Ni -ը տաքացնելիս): Խիտ H 2 5Օ4 ն HNՕ3 -ը պասիվացնում

են դրանց, բայց տաքացնելիս փոխազդում են: Ալկալիների հետ չեն փոխազդում: t

Խ6 - համաձուլվածքներ t

Ի 2 - պինդ լուծույթներ

F6 2 , F6(F, Շl, 8ո) 3 ՎՇօ 2 , Շօ(F, Շl) 3 Ni 2

F6 2 Օ 3 , F6 3 Օ 4 t Օ 2 --ՎՇօՕ, Շօ 3 Օ 4 NiՕ t Տ --ն xՏ7

N2 -

›-

չեն փոխազդում

(F6, Շօ, Ni)

Ք - ն x Ք7 Շ - F6 3 Շ - ցեմենտիտ

H 2 Օ --- F63 Օ4 ԸթՕ, NiՕ ԻՇl - ն Շl 2 , Ի 2

NaՕԻ - չեն փոխազդում Ի 2 ՏՕ 4 - պասիվանում են խիտ

Ի2ՏՕ 4 - ն ՏՕ 4 , Ի2 նոսր

ԻNՕ 3 - պասիվանում են խիտ

ԻNՕ 3 - ն (NՕ 3 ) 2 , NՕ, NՕ 2 նոսր

Կարնորագույն միացությունները: Բինար միացություններում

F6, Շo ն Ni -ը ցուցաբերում են +2 ն +3 օքսիդացման աստիճաններ: Ընդ որում, երկաթի համար ավելի կայուն են +3 օքսիդացման աստի552

ճանով միացությունները, իսկ նիկելի համար հակառակը` Ni : Կայուն են այն միացությունները, որտեղ դրա օքսիդացման աստիճանը +2 կամ +3 է: Ոչ մետաղների հետ -ը F6, Շo, Ni առաջացնում են փոփոխական բաղադրությամբ միացություններ ն պինդ լուծույթներ, որոնց մեծամասնությունը մետաղանման է: Երկաթի ընտանիքի մետաղները ջրածնի հետ որոշակի բաղադրությամբ միացություններ չեն առաջացնում, սակայն լուծում են դրան ինչպես պինդ, այնպես էլ հալված վիճակում, առանձնապես նիկելը, որով բացատրվում է վերջինիս բարձր կատալիտիկ ընդունակությունը հիդրման ռեակցիաներում: Երկաթի ընտանիքի մետաղները առաջացնում են հալոգենիդներ 2 ն 3 բաղադրությամբ, որոնք ստացվում են ինչպես տարրերի անմիջական, այնպես էլ մետաղների ն հալոգենաջրածինների փոխազդեցությամբ.

2H -

H2 :

Հալոգենիդները ընդհանուր առմամբ ջրում լավ են լուծվում: Դիհալոգենիդները 2, որպես կանոն, վերականգնիչ են, տրիհալոգենիդները՝ 3, բավականին ուժեղ օքսիդիչներ են: Երկաթի ընտանիքի մետաղները առաջացնում են ինչպես հասարակ՝ Օ ն 2 Օ3 տեսակի օքսիդներ, այնպես էլ 3 Օ4 ՝ խառը օքսիդներ: Բոլոր օքսիդները ջրում ն ալկալիներում գործնականորեն անլուծելի են, որը վկայում է դնրանց հիմնային բնույթի մասին: Միայն F62 Օ3 -ը ն որոշ չափով Շo2 Օ3 -ը ամֆոտեր են:

F62 Օ3

2 NaՕH -միահալում - --- 2 NaF6Օ2 H 2 Օ : նատրիումի ֆերիտ

Երկաթի ընտանիքի մետաղները առաջացնում են

բաղադրությամբ հիդրօքսիդներ: Երկաթի (||) հիդրօքսիդը կա-

նաչավուն միացություն է, որը օդում հեշտությամբ օքսիդանում է մինչն կարմրագորշ F6 H 3 .

4 F6(ՕH ) 2

Օ2

2 H 2 Օ - 4 F6(ՕH ) 3 :

(ՕH ) 2 հիդրօքսիդները հեշտությամբ լուծվում են թթուներում: Շատ խիտ ալկալիներում նս լուծվում են՝ առաջացնելով Na[ (ՕH ) 4 | միացություններ: Ի տարբերություն F6

H 2 -ի, Շo

ն Ni

H 2 -ը օդում

կայուն են ն օքսիդանում են միայն եռանդուն օքսիդիչների ազդեցությամբ.

2 NaՕH - Ni2 Օ3 H 2 Օ 2 NaՇl 2 H 2 Օ : Տաքացնելիս, անօդ պայմաններում, H 2 -ը վեր է ածվում

2 Ni (ՕH ) 2

Շl 2

Օ -ի:

H 3 -ը (ավելի ճիշտ՝

Օ3 xH 2 Օ ) հանդիսանում է թույլ հիմք, ջրում անլուծելի է, ընդ որում՝ F6 H 3 -ն ունի ամֆոտեր բնույթ.

F6(ՕH ) 3 Շo

3HՇl - F6Շl3

3H 2 Օ

F6(ՕH ) 3 3ՃՕH - Ճ 3 [ F6(ՕH ) 6 | : H 2 ն Ni H 2 -ի ամֆոտեր հատկություններն ավելի

թույլ են արտահայտված: Տաքացնելիս հիդրօքսիդները ենթարկվում են մի շարք փոխարկումների. t

(ՕH ) 3 - Օ (ՕH ) -

Օ3 -

Օ4 - Օ :

H 3 -ը հիմնային միջավայրում օքսիդացնելիս ստացվում

են ֆերատներ, որոնք ազատ վիճակում գոյություն չունեցող երկաթաթթվի H 2 F6Օ4 աղերն են (այստեղ երկաթի օքսիդացման աստիճանը +6 է). 2 F6(ՕH ) 3 10 ՃՕH 38r2 - 2 Ճ 2 F6Օ4 6 Ճ8r 8H 2 Օ : Ֆերատները շատ ուժեղ օքսիդիչներ են:

Երկաթի ընտանիքի մետաղների կիրառումը: F6, Շo, Ni -ը ժամանակակից տեխնիկայի հիմնական մետաղներն են: Առավելապես օգտագործվում են երկաթի համաձուլվածքները` չուգունները ն պողպատները, որոնց հատկությունները խիստ կերպով կախված են ինչպես ածխածնի պարունակությունից, այնպես էլ զանազան լեգիրացնող բաղադրիչներից ( Շr , Mո, Ni, V , Mo, W ն այլն):

Կոբալտը հանդիսանում է հիմնական լեգիրացնող տարրերից մեկը պողպատներում, որոնց հաղորդում է ջերմակայուն հատկություններ: Այն օգտագործվում է գերկարծր նյութերի (պոբեդիտներ) արտադրությունում, կերամիկայում, ապակու արտադրությունում: Նիկելը հանդիսանում է դժվարահալ համաձուլվածքների ն չժանգոտող պողպատների հիմքը: Նիկելը օգտագործվում է այլ մետաղների մակերնույթների պաշտպանության համար (նիկելապատում): F6, Շo , Ni -ը ն դրանց միացությունները լայնորեն օգտագործվում են որպես կատալիզատորներ: F62 Օ3 -ի հիման վրա ստացվում են ֆերրիտներ, որոնք կարնորագույն մագնիսական նյութեր են ժամանակակից տեխնիկայում:

12.9.3. ԵՐԿԱԹԻ ԸՆՏԱՆԻՔԻ ՏԱՐՐԵՐԻ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Երկաթ: Հանդիսանում է կենսականորեն անհրաժեշտ տարր: Այն կենսաօրգանական միացությունների ձնով մշտապես առկա է բուսական ն կենդանական օրգանիզմներում: Բույսերի մեջ երկաթը ներմուծվում է հողից հանքային աղերի միջոցով: Մարդու օրգանիզմում երկաթի պարունակությունը կազմում է 7 10-39՝ ըստ զանգվածի: Դրա գերակշռող մասը գտնվում է էրիթրոցիտներում (60-739՝ հեմոգլոբինի կազմում), ինչպես նան շնչառական ֆերմենտներում, որոնք էլեկտրոնների փոխադրիչ են օրգանիզմներում: Մարդու օրգանիզմը օրական 15-20 մգ երկաթի կարիք ունի: Երկաթը ակտիվորեն մասնակցում է օրգանիզմում ընթացող օքսիդավերականգնման գործընթացներին, ինչպես նան իմունակենսաբանական այնպիսի ռեակցիաներին, որոնք ապահովում են աճի, զարգացման ն

արյունագոյացման գործընթացները: F6 ն F6 իոնները մտնում են շատ ֆերմենտների բաղադրության մեջ, օրինակ` կատալազի, ցիտոքրոմօքսիդազի, պերօքսիդազի ն այլն:

F6 2 չորս իոնները, որոնք մտնում են հեմոգլոբինի ( Շ 3032 Օ872 N 780 5 8 F64 ) կազմի մեջ, որպես կոմպլեքսագոյացուցիչներ (երկաթապորֆիրինային կոմպլեքս), կապում են թթվածնի չորս մոլեկուլներ ն տեղափոխում են դեպի հյուսվածքները: Հեմոգլոբինի կոմպլեքսը մոլեկուլային թթվածնի հետ կոչվում է օքսիհեմոգլոբին: Ավելի կայուն կոմպլեքս է կարբոօքսիհեմոգլոբինը, որը հեմոգլոբինն առաջացնում է շմոլ գազի ( ՇՕ ) հետ: Այդ կոմպլեքսի կայունությամբ է պայմանավորված շմոլ գազի թունահարուցությունը. միանալով հեմոգլոբինի հետ, այն վերջինիս դուրս է բերում թթվածին տեղափոխելու գործըն555

թացից: Նույն կերպ են ազդում ցիանիդները, այն տարբերությամբ, որ վերջիններս շատ ավելի կայուն կոմպլեքս են առաջացնում հեմոգլոբինի երկաթի հետ, քան ՇՕ -ն: Արյան մեջ ցիանիդների նույնիսկ աննշան առկայությունը բերում է շնչառության կասեցմանը ն մահվան: Հեմոգլոբինը, որը էրիթրոցիտների գլխավոր բաղադրիչն է, ապահովում է արտաքին շնչառությունը` հանդիսանալով թթվածնի փոխադրիչը թոքերից դեպի հյուսվածքներ: Օրգանիզմի երկաթ պարունակող մյուս կարնոր սպիտակուցները` միոգլոբինը, կատալազը, ցիտոքրոմները, ապահովում են բջջային շնչառությունը: Թթվածնային շնչառությունը բերում է բարձր օքսիդիչ ազդեցությամբ օժտված ջրածնի պերօքսիդի՝ H 2 Օ2 -ի առաջացմանը: Դրա փոխազդեցությունը կենսաօրգանական միացությունների հետ հանգեցնում է խիստ ակտիվ ռադիկալների առաջացմանը, որոնց ազդեցությունից քայքայվում են բջջի բաղադրիչները` մեմբրանները, ԴՆԹ-ն: Բնությունը ստեղծել է հատուկ սպիտակուց` կատալազ ֆերմենտը, որը քայքայում է ջրածնի պերօքսիդը: Կատալազի ( ՇatF6 թյունը կարելի է ներկայացնել հետնյալ ցիկլով.

ՇatF6 2 ՇatF6 2

H 2 Օ2 - Շa7F6 2 H 2 Օ2

) ազդեցու-

H 2 Օ2

H 2 Օ2 - ՇatF6 2

2 H 2 Օ Օ2 :

Հանրագումարում՝ քայքայվում է երկու մոլեկուլ H 2 Օ2 , իսկ կենսակատալիզատոր կատալազը վերականգնվում է ն կարող է մասնակցել հաջորդ ցիկլերին: Այդ գործընթացը շատ արագ է կատարվում: Մեկ վայրկյանում կատալազայի մեկ մոլեկուլը կարող է իրակացանել մոտ 20000 ցիկլ: Երկաթը մասնակցում է արյունագոյացման գործընթացին, դրա պակասությունը անեմիայի (սակավարյունության) պատճառ է հանդիսանում:

F6 2 ն F6 3 իոնները մասնակցում են կենսաբանական վերօքս գործընթացներին՝ համաձայն ռեակցիայի՝

F6 3

6» F6 :

Երկաթը, բացի արյունից, առկա է նան պիգմենտների բաղադրության մեջ, որոնք երանգավորում են մազերը: Բայց երկաթի գլխավոր կուտակիչը լյարդն է: Արյուն ներմուծվող երկաթը համարյա ամբողջությամբ կապվում է պլազմայի սպիտակուցների հետ ն անցնում զանազան օրգաններ՝ սպիտակուցային միացությունների ձնով: Երկաթի դերը

վիթխարի է նուկլեինաթթուների փոխանակման, սպիտակուցների սինթեզի ն այլ կենսաքիմիական ռեակցիաներում: Հողերում երկաթի պակասությունը բերում է բույսերի հիվանդությանը` քլորոզին: Կոբալտ: Միկրոտարր է, որը ակտիվ մասնակցություն ունի օրգանիզմներում ընթացող բազմաթիվ կենսական գործընթացներում: Դրա միջին պարունակությունը օրգանիզմներում կազմում է մոտ 1 10-3 9: Այն բուսական ն կենդանական օրգանիզմների հիմնական բաղադրիչներից է: Մարդու օրգանիզմում կոբալտի պարունակությունը կազմում է մոտ 1 10-59: Հիմնականում կուտակվում է ներքին սեկրեցիայի գեղձերում (առանձնապես մակուղեղում` հիպոֆիզ), թոքերում, արյան մեջ: Կոբալտի առկայությամբ է պայմանավորված շատ ֆերմենտների, վիտամինների, հորմոնների գործունեությունը: Այն ազդում է սպիտակուցային, ճարպային ն ածխաջրային փոխանակության վրա, ինչպես նան բազմացման ն զարգացման գործընթացների վրա: Կոբալտի պակասությունը կերերում հանգեցնում է գյուղատնտեսական կենդանիների հիվանդության` ակոբալտոզի, որն ուղեկցվում է ախորժակի վատթարացմամբ, նիհարումով, խիստ նվազում է էրիթրոցիտների ն հեմոգլոբինի քանակը: Կոբալտը դրականորեն է ազդում վիտամինների փոխանակության վրա, օրինակ ասկորբինաթթվի (վիտամին Շ ) ն առանձնապես ցիանկոբալամինի (վիտամին 812 – Շ 63 H 90 PՇo ): Վիտամին 812 -ն առանձնապես կարնոր դեր ունի էրիտրոցիտների կազմավորման գործընթացում: Դրա պակասությունը բերում է ծանր հիվանդության` չարորակ անեմիայի (սակավարյունության): Բույսերը ն կենդանիները չեն կարող սինթեզել վիտամին 812 : Վերջինս արտադրվում է որոշ տեսակի բակտերիաների կողմից, որոնք գտնվում են աղեստամոքսային տրակտում: Չարորակ անեմիան զարգանում է այն դեպքում, երբ այդ վիտամինը չի ներծծվում աղիքներից դեպի արյուն: Կոբալտի մեծ քանակներն իրենց հերթին բացասական ազդեցություն են թողնում օրգանիզմների վրա` նվազում է իմունակենսաբանական ակտիվությունը, վնասվում են արյունագոյացման օրգանները ն այլն: Նիկել: Հանդիսանում է կարնոր միկրոտարր, հանդիպում է բուսական ն կենդանական օրգանիզմներում: Բույսերում դրա պարունակությունը միջին հաշվով 5 10-59 է, ծովային կենդանիներում` 1.6 10-49, ցամաքային կենդանիներում` 1 10-69, մարդու օրգանիզմում` -1-2 10-69: Հիմնականում այն կուտակվում է լյարդում, երիկամներում, ենթաստամոքսային գեղձում, մակուղեղում:

Նիկելը մասնակցում է նուկլեինաթթուների պարուրաձն կառուցվածքի կազմավորմանը, ազդում է օրգանիզմում ընթացող օքսիդացման պրոցեսների վրա, մտնում է ինսուլին հորմոնի բաղադրության մեջ: Նիկելը պատկանում է այն տարրերի թվին, որոնց պակասը հանգեցնում է էնդեմիկ հիվանդությունների` քլորոզի ն նեկրոզի: Դրա ավելցուկը նս խանգարում է գյուղատնտեսական կուլտուրաների նորմալ աճին ն բազմացմանը: Նիկելը մի շարք ֆերմենտների, օրինակ, արգինազայի բաղադրիչ մասն է: Այն, կոբալտի նման, ազդում է ածխաջրային փոխանակության վրա: Նիկելը չի ազդում արյան ճնշման վրա, ի տարբերություն կոբալտի, որը ճնշումը ցածրացնում է:

12.10. ՊԼԱՏԻՆԱՅԻՆ ՄԵՏԱՂՆԵՐ

12.10.1 ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

Պլատինային մետաղների թվին են պատկանում վեց տարր՝ Rս , Rհ, Pd , Օ5, 1r , Pt -ը, որոնցից առաջին երեքը կազմում են ռութենիումի ընտանիքը, մյուս երեքը` օսմիումի: Ընտանիքները

Ռութենիումի ընտանիք

Rս

Բնական իզոտոպների զանգվածի թվերը

96, 98, 99, 100, 101, 102, 104

Պարունակությունը երկրի կեղնում, 9

5 10

Rհ

1 10

Օսմիումի ընտանիք

Օ5

184, 186, 102, 104, 105, 187, 191, 193 106, 108, 110 188, 189, 190, 191 1.8 10

5 10

1 10

190, 194, 196, 198

1 10

Բնածին

Հիմնական վիճակում, ( Pd, Pt ) բնական համաձուլ- ( 1r , Rս , Օ5 ) ( Pd , Pt , Ni ) միացու- վածքներում թյունները ( )

1r , Rս, Օ5

( Օ5, 1r ), ( 1r , Օ5, Rս ) ( 1r , Օ5, Rհ )

ինքնածին, Pt452 սպերիլիտ, Pt5 կուպերիտ

Օքսիդացման աստիճանները

+2, +3, +4, +6, +8

+2, +3, +4, +6

Գույնը ն հիմնական ձնը

մետաղ, սպիտակարծաթավուն

Խտություն ը, գ/սմ 293 «

12.37

12.41

12.02

22.59

22.42

21.45

t հալման ,

+2, +3, +4, +6, +8

+3, +4, +6

+2, +4, +6

մետաղ, մետաղ, մետաղ, մետաղ, սպիտակ կապտասպիտակսպիտակմոխրաարծաթաարծաթավուն արծաթա գույն վուն վուն

t եռման ,

+2, +4

Ստացումը: Ինքնածին հանքերից մետաղների ստացումը բավականին աշխատատար գործընթաց է, բաղկացած է մի շարք գործողություններից, որոնցից ամենակարնորը արքայաջրով մշակումն է: Այդ դեպքում Pt , Rհ, Pd -ն անցնում են լուծույթ H 2 Շl 6 ձնով, օրինակ՝

3Pt 4 HNՕ3 18 HՇl - 3H 2 [ PtՇl 6 | 4 NՕ 8H 2 Օ , իսկ Օ5, 1r ն Rս -ը մնում են չլուծված: Պլատինը նստեցնում են դժվարալուծ կոմպլեքսի NH 4 |PtՇl 6 | ձնով, որը տաքացնելով՝ քայքայում են. t

( NH 4 ) 2 [ PtՇl 6 | - Pt

2 NH 3

2 HՇl

2Շl 2 :

Մնացած մետաղները ստանում են իրենց օքսիդներից կամ այլ միացություններից վերականգնումով: Քիմիական հատկությունները: Պլատինային մետաղների հատկությունները հիմնականում իրար նման են ն ունեն ցածր ռեակցիոնունակություն (սովորական պայմաններում միայն օսմիումն է փոխազդում թթվածնի հետ): Բոլոր մետաղները թույլ վերականգնիչներ են, կայուն են շատ քիմիական ռեակտիվների ազդեցության նկատմամբ, միացություններում ցուցաբերում են օքսիդացման աստիճանների բազմազանություն ն կոմպլեքս միացություններ առաջացնելու հակումներ:

Խ6 - համաձուլվածքներ t

Ի 2 - պինդ լուծույթներ հալոգեններ

Rս ն Օ5 նույնպես

Rս, Քd, Օ5, |ո, Քt - Օ, Օ 2 t Օ 2 --Rս, Օ5 նույնպես Օ 4 Rհ - Rհ2 Օ 3 t Տ --Տ,

2Տ3 ,

Տ2

N 2 --- պինդ լուծույթներ

›-

t P ---

x Py

t Շ --պինդ լուծույթներ ԻՇl - չեն փոխազդում Ի 2 Օ - չեն փոխազդում

Ի 2 ՏՕ 4 - չեն փոխազդում (խիտի հետ միայն Քd-ՔԵՏՕ4) «ՕԻ «NՕ 3 - Rս, ՕՏ - « 2 նՕ ԻF - չեն փոխազդում ԻNՕ 3 - Քd - Քd(NՕ 3 ) 2

խիտ

ԻNՕ 3 -

չեն փոխազդում

նոսր

Արքայաջուր - Քt, Rհ, Քd - Ի 2 [նՇl 6 ]

3ԻՇl ԻNՕ3

Բինար միացություններում պլատինական մետաղները ունեն տարբեր օքսիդացման աստիճաններ ( Rս ն -ը մոտ մինչն +8): Ջրածնի հետ ստեխիոմետրիկ միացություններ չեն առաջացնում, սակայն ընդունակ են կլանելու դրա զգալի քանակները (մանավանդ Pd ն Pt -ը )` առաջացնելով պինդ լուծույթներ: Հալոգենիդներից ամենաշատ ուսումնասիրված են ֆտորիդները ն քլորիդները 2, 3, 4, 5, 6 ն նույնիսկ 8 ( Օ5F8 ):

Պլատինային մետաղները առաջացնում են բազմաթիվ օքսիդներ՝ սկսած 2 Օ ( Pd )-ից մինչն Օ4 ( Rս ն Օ5 ): Դրանք հիմնականում անկայուն միացություններ են, տաքացնելիս քայքայվում են. 400 Շ 2 1rՕ3 -»-- 31rՕ2

1r :

Բարձրագույն օքսիդացման աստիճանների օքսիդները ուժեղ օքսիդիչներ են. Օ5Օ4 8 HՇl - Օ5Շl 4 2Շl 2 4 H 2 Օ : Պլատինային մետաղները տաքացման պայմաններում առաջացնում են սուլֆիդներ, արսենիդներ, թելուրիդներ, ֆոսֆիդներ, որոնք հաճախ ստեխիոմետրիկ միացություններ չեն: Ազոտի ն ածխածնի հետ անմիջականորեն չեն փոխազդում, բայց առաջացնում են պինդ լուծույթներ: Շատ մետաղների հետ ն միմյանց հետ առաջացնում են արժեքավոր հատկություններով բազմաթիվ համաձուլվածքներ: H 2, Ցածր օքսիդացման աստիճաններում առաջացնում են

տեսակի հիդրօքսիդներ, որոնք, որպես կանոն,

քիչ լուծելի են ջրում, դրանց բանաձները հաճախ արտահայտում են հիդրատացված օքսիդների ձնով՝ Rհ2 Օ3 H 2 Օ , PtՕ ոH 2 Օ : Դրանց մեծամասնությունը ցուցաբերում է թույլ հիմնային կամ ամֆոտեր հատկություններ.

Pt (ՕH ) 4

2 NaՕH - Na 2 [ Pt (ՕH ) 6 |

Pt (ՕH ) 4

6 HՇl - H 2 [ PtՇl 6 | 4 H 2 Օ :

Ռութենիումի ն օսմիումի համար հայտնի են թթվածնավոր աղեր, որոնցում այդ մետաղները գտնվում են անիոնի բաղադրության մեջ

(ռութենատներ՝ RսՕ4 , օսմատներ՝ Օ5Օ4 ): Դրանք ստացվում են մետաղների ն օքսիդիչ-ալկալիական հալվածքի փոխազդեցությունից. 3ՃNՕ3 2 ՃՕH - Ճ 2 Օ4 3ՃNՕ2 H 2 Օ : Խտացվում են վերականգնելիս.

Օ5Օ4

2 ՃՕH

տիպի օքսիդները ալկալիների լուծույթներում

ՃNՕ2

H 2 Օ - Ճ 2 Օ5Օ4 2 H 2 Օ

ՃNՕ3

Եվ ռութենատները, ն օսմատները սովորական պայմաններում կայուն են: -

Ռութենիումի մոտ հայտնի են նան պերռութենատները՝ - RսՕ4 , որոնցում ռութենիումի օքսիդացման աստիճանը +7 է:

12.10.2. ԿԻՐԱՌՈՒՄԸ ԵՎ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Պլատինային մետաղների արժեքավոր հատկությունները` քիմիապես կայունությունը, կարծրությունը, դժվարահալությունը, մեխանիկական մշակման հեշտությունը հնարավորություն է տալիս դրանց լայնորեն օգտագործելու գործիքների, էլեկտրոդների, քիմիական սարքավորումների, թերմոզույգերի, էլեկտրական կոնտակտների արտադրության մեջ: Որոշ համաձուլվածքներ լայնորեն կիրառվում են բժշկական պրակտիկայում, մասնավորապես ատամնապրոթեզների մեջ: Որոշ համաձուլվածքներ ունեն ոսկերչական կիրառում: Քիմիական արդյունաբերությունում լայն կիրառում են ստացել իրենց բարձր կատալիտիկ հատկությունների, ինչպես նան որոշ գազեր (առանձնապես ջրածին) կլանելու ընդունակության շնորհիվ: Պլատինական մետաղների կենսաբանական դերը հայտնաբերված չէ: Հաստատված է միայն դրանց որոշ կոմպլեքս միացությունների կենսաբանական ակտիվությունը: Դրանց որոշ միացությունները թունահարույց են ( Օ5Օ4 , RսՕ4 ):

ԳԼՈՒԽ 13. f -ՏԱՐՐԵՐ, ԼԱՆԹԱՆՈԻԴՆԵՐ, ԱԿՏԻՆՈԻԴՆԵՐ

Լանթանոիդները ն ակտինոիդները f -ընտանիքի տարրեր են, այսինք՝ դրանց մոտ լրացված է արտաքինից հաշված երրորդ էներգիական մակարդակի f -ենթամակարդակը: Լանթանոիդներ են ցերիումից (կարգաթիվ 58) մինչն լույտեցիում (կարգաթիվ 71) ընկած տարրերը, որոնք գտնվում են վեցերորդ պարբերությունում: Լանթանոիդ նշանակում է լանթանին նման: Բացի լանթանից, դրանք նման են իրար նան իրենց ֆիզիկական ն քիմիական հատկություններով: Երբեմն լանթանոիդները սկանդիումի, իտրիումի ն լանթանի հետ միասին անվանվում են հազվագյուտ տարրեր: Յոթերորդ պարբերությունում 14 f - տարրեր (90-ից 103 կարգաթվով), որոնք հաջորդում են ակտինիումին, կոչվում են ակտինոիդներ (այսինքն ակտինիումին նման): Բոլոր f – տարրերը բնորոշ մետաղներ են (ինչպես լանթանիդները, այնպես էլ ակտինիդները), աչքի են ընկնում բարձր վերականգնիչ հատկությամբ: Ակտինիդների մետաղական հատկությունները ավելի ցայտուն են արտահայտված:

tհալման, 5Շ

t եռման, 5Շ

Օքսիդացման աստիճանը

58Շ6 ցերիում 59Քո պրազեոդիմ 60Nd նեոդիմ 61Քո պրոմեթիում 62Տո սամարիում 63Էո եվրոպիում 64Gd գադոլինիում 65ոԵ տերբիում 66D7 դիսպրոզիում 67Իօ հոլմիում 68Էո էրբիում 69ոո տալիում 70YԵ իբերիում 71Lս լուտեցիում

7 10

6.79

+3, +4

9 10

6.77

+3, +4

3.7 10

7.01

7.22

11.68

8 10

7.52

+2, +3

1.3 10

5.24

+2, +3

7.89

8.23

+3, +4

8.55

+3, +4

Ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան

[«6]4f 65 [«6]4f 65 [«6]4f 65 [«6]4f 65 [«6]4f 65 [«6]4f 65

[«6]4f 5d 65

8 10

4.3 10

5 10

1.7 10

8.79

3.3 10

9.06

2.7 10

9.32

+2, +3

3. 10

6.96

+2, +3

9.84

[«6]4f 65

[«6]4f 65 [«6]4f 65 [«6]4f 65 [«6]4f 65 [«6]4f 65

Պարունակությունը երկրի կեղնում, 9

Տարր

Խտությունը

13.1. ԼԱՆԹԱՆՈԻԴՆԵՐ

[«6]4f 5d 65

8 10

Քիմիական հատկությունները: Լանթանոիդները ընդգծված մետաղներ են, օդում հեշտությամբ են օքսիդանում, տաքացնելիս այրվում են` վեր ածվելով 2 Օ3 -ի ( Շ6 - Շ6Օ2 ), փոխազդում են

H , Շ , 5 , 5i, P -ի, հալոգենների ն այլ ոչ մետաղների հետ բարձր ջերմաստիճաններում: Բոլոր լանթանոիդները փոխազդում են ջրի հետ (անջատելով H 2 ), NH 3 -ի, թթուների հետ (բացի HF -ից ն H 3 PՕ4 ից` անլուծելի աղերի թաղանթ առաջացնելու հետնանքով):

Խ6 - համաձուլվածքներ -300 Շ Ի 2 ---- նԻ 2 , նԻ

.200 Շ Օ 2 ----

Տ --- Տ,

3 , Շ6

նույնպես Շ6

2 Օ 3 , Շ6

նույնպես Շ6Օ 2

2Տ3

800 -1200 Շ N 2 ----- նN t Ք --նՔ , Շ6, Էս նույնպես նՔ -1800 Շ

›-

Շ -- - -- ն 2 Շ 3 , նՇ

Ի 2 Օ - ն (ՕԻ) 3 , Ի 2 ԻՇl - նՇl 3 NaՕԻ - չեն փոխազդում ԻF, Ի 3ՔՕ 4 - պասիվանում են Ի 2 ՏՕ 4 - ն 2 (ՏՕ 4 ) 3 , Ի 2 նոսր

Ի 2 ՏՕ 4 - ն 2 (ՏՕ 4 ) 3 , ՏՕ 2 խիտ

ԻNՕ 3 - ն (NՕ 3 ) 3 , NՕ նոսր

ԻNՕ 3 - ն (NՕ 3 ) 3 , NՕ 2 խիտ

13.1.1. ԿԻՐԱՌՈՒՄԸ ԵՎ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԴԵՐԸ

Լանթանիդների կիրառման հիմնական ոլորտը մետալուրգիան է, որտեղ դրանք օգտագործվում են որպես լրացուկներ: Այդ մետաղների օքսիդները օգտագործվում են որպես կատալիզատորներ, մտնում են բազմաթիվ լազերների ն ֆերրոմագնիսական նյութերի բաղադրության մեջ: Լայնորեն օգտագործվում են օպտիկական արդյունաբերությունում, հատուկ ապակիների արտադրությունում: Լանթանիդները կենսաբանական դեր չունեն: Թունահարույց չեն:

1.3 10

Օքսիդացման աստիճանը

t եռման, 5Շ

[Rո]6d 75

tհալման, 5Շ

90ոհ թորիում 91Քa պրոտակտինիում 92Ս ուրան 93Nք նեպտունիում 94Քս պուտոնիում 95Ճո ամերիցիում 96Շո կյուրիում 978k բերկլիում 98Շf կալիֆոռնիում 99Է5 էյնշտեյնիում 100Fո ֆերմիում 101Խd մենդելնիում 102Nօ նոբելիում 103Lո լոուրենսիում

Ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան

Խտությունը

Տարր

Պարունակությունը երկրի կեղնում, 9

13.2. ԱԿՏԻՆԻԴՆԵՐԻ ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԲՆՈՒԹԱԳԻՐԸ

11.72

+2, +3, +4

15.37

18.40

+3, +4, +5

18.95

3745 +3, +4, +5, +6

[Rո]5f 6d 75

1 10

[Rո]5f 6d 75

2.5 10

[Rո]5f 6d 75

20.25

[Rո]5f 6d 75

13.97

[Rո]5f 6d 75

13.30

+3, +4

[Rո]5f 6d 75

14.79

+3, +4

[Rո]5f 6d 75

15.0

+2,+3, +4

[Rո]5f 6d 75

+2,+3

[Rո]5f 6d 75

+2,+3

[Rո]5f 6d 75

+2, +3

[Rո]5f 6d 75

+2,+3

[Rո]5f 6d 75

+3, +4, +5, +6, +7 +3, +4, +5, +6, +7 +2, +3, +4,+5, +6

Ակտինիդներից բնության մեջ հանդիպում են թորիումը, պրոտակտինիումը ն ուրանը (կարգաթիվը 92): Մնացած տարրերը կոչվում են տրանսուրանային տարրեր, բնության մեջ չեն հանդիպում, սինթեզվում են արհեստական եղանակով չնչին քանակներով ն դրանց հատկությունները լիովին չեն ուսումնասիրված: Բոլոր ակտինիդները չունեն կայուն իզոտոպներ, ռադիոկատիվ են: Քիմիական հատկությունները: 7հ, Pս ն U -ը, ինչպես նան տրանսուրանային տարրերը բավականին ակտիվ, բնորոշ մետաղներ

են: Օդում արագորեն օքսիդանում են թթվածնով ն ազոտով, տաքացնելիս փոխազդում են մյուս ոչ մետաղների մեծամասնության հետ: Բավականին հեշտ օքսիդանում են ջրով ն թթուներով, ալկալիների հետ չեն փոխազդում: Կիրառումը ն կենսաբանական դերը: Ակտինոիդների ն դրանց միացությունների կիրառումը կապված է ատոմական էներգիայի օգտագործման հետ: U , 7հ ն Pս -ը հանդիսանում են միջուկային վառելանյութ ն օգտագործվում են ատոմային էլեկտրակայաններում: Ուրանը ունի որոշակի կենսաբանական դեր: Այն չնչին քանակներով հայտնաբերված է որոշ կենդանական ն բուսական օրգանիզմներում: Ուրանի ներմուծումը օրգանիզմ բերում է շատ ֆերմենտների ակտիվության նվազմանը: Մնացած տարրերի կենսաբանական դերը չի ուսումնասիրված:

ՄԱՍ 3. էԿՈԼՈԳԻԱԿԱՆ ՔԻՄԻԱ

ԳԼՈՒԽ 14. ՏԱՐՐԵՐԻ, էՆԵՐԳԻԱՅԻ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ

ԿԵՆՍՈԼՈՐՏՈՒՄ

Կենսոլորտը ոչ միայն հանդիսանում է միջավայր, որում տեղի են ունենում կենսագործունեության գործընթացներ, այլ նան հանդիսանում է այդ կենսագործունեության արդյունք: Կենսոլորտի յուրահատկությունն այն է, որ այդ միջավայրում անընդհատ կատարվում է զանազան տարրերի շրջանառություն ն դրանց հետ կապված էներգիայի շրջանառություն: Կենսոլորտում կատարվող նյութական շրջանառությանը հիմնականում մասնակցում են նույն տարրերը` ջրածինը, թթվածինը, ածխածինը, ազոտը, ծծումբը: Ոչ կենդանի բնությունից դրանք անցնում են բույսերի մեջ, որոնցից` մարդու ն կենդանիների մեջ: Այդ տարրերի ատոմները անցնում են օրգանիզմից օրգանիզմ ն պահպանվում են կյանքի շրջանակներում միլիոնավոր տարիներ (դա հաստատված է իզոտոպային անալիզով): Նշված հինգ տարրերը կոչվում են կենսաֆիլ (կենսասեր) տարրեր, ընդ որում դրանց ոչ բոլոր իզոտոպները, այլ միայն թեթնները: Այսպես, ջրածնի երեք իզոտոպներից`

H , 2 H ,3H ,

H -ը: Թթվածնի բնական երեք իզոտոպներից` Օ, Օ, Օ , կենսասեր է միայն 16 Օ , իսկ ածխածնի իզոտոպներից՝ միայն Շ -ը:

կենսասեր է միայն

14.1. ԱԶՈՏԻ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ

Ազոտը չափազանց կարնոր տարր է հանդիսանում օրգանական կյանքի համար, քանի որ սպիտակուցները պարունակում են մոտ 17 9 ազոտ: Բնության մեջ այդ տարրը անընդհատ շրջանառության մեջ է գտնվում: Բույսերը չեն կարող անմիջականորեն յուրացնել օդի ազոտը, ինչպես դա կատարվում է թթվածնի ն ածխաթթու գազի հետ: Ազոտի գերակշռող մասը անցնում է էկոհամակարգ ազոտ ֆիքսող բակտերիաների միջոցով, ինչպես նան կենդանի օրգանիզմների արտաթորանքների (ամոնիակ, միզանյութ) միջոցով: Ընդհանուր տեսքով ազոտի շրջանառությունը կարելի է պատկերել հետնյալ ուրվագծով:

Ազոտական միացությունների անկայունությունը բարձր ջերմաստիճանների ն ջրային գոլորշիների առկայության պայմաններում հուշում է, որ երկրակեղնի գոյացման ն նրա հետագա դանդաղ սառեցման գործընթացում մթնոլորտի ազոտը հիմնականում գտնվել է ազատ վիճակում ( N 2 ): Կյանքի ծագման համար անհրաժեշտ կապված ազոտ կարող էր գոյանալ Երկրի կեղնում՝ միայն նրա բավականաչափ սառեցման պայմաններում: Հեռավոր երկրաբանական ժամանակաշրջաններում տաք ն շատ խոնավ մթնոլորտում տեղի էին ունենում հաճախակի ն հզոր էլեկտրական պարպումներ (կայծակներ), որոնց հետնանքով ջրային գոլորշիները ն N 2 -ը մասամբ դիսոցվում էին տարրերի: Դրա արդյունքում մթնոլորտային ազոտը փոխարկվում էր NՕ -ի, այնուհետն՝ NՕ2 ն HNՕ3 -ի: Վերջինս անձրնների հետ ընկնում էր հողի վրա, չեզոքանում ավելի թույլ թթուների աղերով (օրինակ՝ ածխաթթվի աղերով) ն նիտրատների ձնով կուտակվում հողաշերտերում: Ներկայումս նս բնության մեջ կայծակների ժամանակ տեղի է ունենում մթնոլորտի ազոտի փոխարկում.

N 2 Օ 2 2 NՕ 2 NՕ Օ2

2 NՕ2

2NՕ2 » N 2 Օ4

2 NՕ2

H 2Օ

HNՕ2

HNՕ3

N 2 Օ4

H 2Օ

HNՕ2

HNՕ3

2 HNՕ2

Օ2

2 HNՕ3 :

Այսպիսով` ազոտի կապման գործընթացում առաջնայինը, ըստ երնույթին, կայծակների գոյությունն է (1 սլաքը ուրվագծում): Օրգանական կյանքի զարգացման փուլում նիտրատները կարնոր դեր խաղացին Երկրի վրա բույսերի կողմից սպիտակուցների սինթեզի գործում (2): Բույսերը կեր են հանդիսանում խոտակեր կենդանիների համար, իսկ վերջիններս` գիշատիչների համար: Կենդանիների արտաթորանքները, նրանց դիակները, ինչպես նան բույսերի մնացորդները վերադարձնում են հողին նրանից վերցրած կապված ազոտը: Որոշ տեսակի բակտերիաների գործունեության հետնանքով դրանք «փտում» են, այսինքն՝ բարդ կենսաքիմիական փոփոխությունների միջոցով կապված ազոտը վեր է ածվում ամոնիակի ն ամոնիումի աղերի (3): Վերջիններս մասամբ նորից յուրացվում են բույսերի կողմից (4), մասամբ հողում վեր են ածվում ազոտական թթվի ն դրա աղերի (5): Վերջինս կոչվում է «նիտրիֆիկացիա» ն ընթանում է երկու տեսակի միկրոօրգանիզմների` նիտրոզոբակտերիաների ն նիտրոբակտերիաների ազդեցությամբ: Առաջինների միջոցով կատարում են ամոնիակի օքսիդացումը մինչն ազոտային թթու` 2 NH 3 3Օ2 2 HNՕ2 2 H 2 Օ , իսկ երկրորդների միջոցով՝ մինչն ազոտական թթու՝

2 HNՕ2

Օ2

2 HNՕ3 :

Ռեակցիաների հետնանքով առաջացած էներգիան բակտերիաների գոյատնման աղբյուր է: Առաջացած ազոտական թթուն հողում գտնվող ածխաթթվական աղերը փոխարկում է նիտրատների, որոնք նորից յուրացվում են բույսերի կողմից: Այսպիսով՝ կապված ազոտի շրջանառության հիմնական ցիկլը փակվում է: Հիմնական ցիկլում կան կապված ազոտի կորստի աղբյուրներ: Իսկապես, դրա մի մասը անջատվում է ազատ վիճակում փտման (6) ն նիտրիֆիկացիայի (7) պրոցեսներում: Օրգանական միացություններում կապված ազոտը վեր է ածվում ազատ ազոտի նան անտառների ն տափաստանների հրդեհների ժամանակ (6): Կապված ազոտի կորստի մյուս աղբյուրը կապվում է «դենիտրիֆիկացնող» բակտերիաների գործունեության հետ, որը, փաստորեն, օրգանական միացությունների օքսիդացումն է նիտրատների թթվածնով`

5Շ

4 ՃNՕ3

2 Ճ 2 ՇՕ 3 3ՇՕ2

2N 2

( Շ -ն օրգանական միացությունների ածխածինն է): Անջատված էներգիան պահպանում է բակտերիաների կենսունակությունը: Այսպիսով, նշված բակտերիաների կենսագործունեությու571

նը հանգեցնում է նիտրատների փոխարկմանը ազատ ազոտի (8), որը դուրս է գալիս շրջանառությունից: Կորուստներին զուգընթաց՝ բնության մեջ կան կապված ազոտի առաջացման աղբյուրներ: Այդ ուղղությամբ են այժմ գործում մթնոլորտային էլեկտրական պարպումները (1), կայծակները: Այդ փոխարկումների շղթան բերված է վերնում: Հաշվված է, որ այդ ճանապարհով հող է անցնում տարեկան մինչն 15գ կապված ազոտ՝ յուրաքանչյուր հեկտարի հաշվով: Մյուս կարնոր աղբյուրը «ազոտաբակտերիաների» կենսագործունեությունն է, որոնք օրգանական միացությունների առկայությամբ ազատ ազոտը վեր են ածում ամոնիակի (9): Այդ գործընթացը կարելի է պատկերել հետնյալ գումարային պրոցեսով.

2N 2

6 H 2 Օ 3Շ

4 NH 3

3ՇՕ2

( Շ -ն օրգանական միացությունների ածխածինն է): Մոտավորապես հաշվված է, որ այս ճանապարհով հող է ներմուծվում տարեկան մինչն 50կգ կապված ազոտ՝ յուրաքանչյուր հեկտարի հաշվով: Այսպիսով, ազոտի շրջանառության համար չափազանց մեծ նշանակություն ունի միկրոօրգանիզմների գործունեությունը (հողի յուրաքանչյուր գրամը պարունակում է միլիարդավոր բակտերիաներ): Մարդը իր ամենօրյա գործունեությամբ ազդեցություն է թողնում ազոտի բնական շրջանառության վրա: Վառելանյութերի այրման ժամանակ դրանում գտնվող ազոտը քայքայվում է` անջատելով ազատ ազոտ (6), որով ն այն դուրս է գալիս շրջանառությունից: Մյուս աղբյուրը պայթուցիկ նյութերի օգտագործումն է, դրանք հիմնականում անօրգանական ն օրգանական նիտրատներ են, որոնք պայթյունի հետնանքով փոխարկվում են ազատ ազոտի (8): Մարդու գործունեության հակառակ ուղղությունը` ազատ ազոտի ներգրավումը շրջանառության մեջ, կատարվում է երկու ճանապարհով` բակտերիաների կենսագործունեության օգտագործմամբ ն մթնոլորտի ազոտի արհեստական կապմամբ: Առաջինը կատարվում է ընդեղենային բույսերի (լոբի, ոլոռ, ոսպ, սիսեռ ն այլն) ցանքսերով, որոնց արմատները բակտերիաների կենսագործունեության հետնանքով մեծ քանակով ազոտ են կապում: Երկրորդ ուղին «օդի այրումն» է (1) ն ամոնիակի սինթեզը (9):

14.2. ԹԹՎԱԾՆԻ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ

Թթվածինը երկրակեղնի ամենատարածված տարրն է: Մթնոլորտում այն գտնվում է ազատ վիճակում ( Օ2 ) ն կազմում է նրա 219-ը՝ ըստ ծավալի, կամ 239-ը՝ ըստ զանգվածի: Օքսիդացման գործընթացների հետնանքով (շնչառություն, փտում) ազատ թթվածինը աստիճանաբար փոխարկվում է կապված վիճակի, դրանով պայմանավորելով իր շրջանառությունը: Ժամանակակից երկրաբանական դարաշրջանում թթվածինը իր շրջանառության ժամանակ կապվում է հիմնականում երկու տարրերի` ածխածնի ն սիլիցիումի հետ: Շնչառության՝ որպես քիմիական պրոցեսի էությունը օրգանական նյութերի բաղադրության մեջ մտնող ածխածնի ն ջրածնի միացումն է թթվածնի հետ: Կենդանիների ն բույսերի շնչառության գործընՇ Օ2 ՇՕ2 ): Սակայն թացը քիմիական տեսանկյունից նույնն է ( օրգ.միաց բույսերի մոտ շնչառությանը զուգընթաց կատարվում է նան սնուցման գործընթաց: Վերջինիս էությունը կայանում է նրանում, որ արնի ճառագայթների ազդեցության ներքո բույսերը ածխաթթու գազից ն ջրից սինթեզում են իրենց օրգանիզմներին անհրաժեշտ օրգանական միացություններ (ֆոտոսինթեզ): 6ՇՕ2 6 H 2 Օ Շ 6 H 12 Օ6 6Օ2 : Ընդ որում՝ բույսերը մթնոլորտ են վերադարձնում մոտ 2 անգամ ավելի թթվածին, քան օգտագործում են շնչառության ժամանակ: Մթնոլորտի բաղադրիչները կարելի է բաժանել երեք հիմնական խմբերի` հիմնական, փոփոխական, պատահական: Առաջինին են պատկանում թթվածինը, ազոտը ն իներտ գազերը: Այդ բաղադրիչների պարունակությունը օդում ամեն տեղ նույնն է` Անվանումը ազոտ թթվածին իներտ գազեր

Պարունակությունը (9) ըստ ծավալի ըստ զանգվածի 78.16 75.5 20.90 23.2 0.94 1.3

Փոփոխական բաղադրիչներն են ածխաթթու գազը (0,02-0,049) ն ջրային գոլորշիները (մինչն 49): Պատահական բաղադրիչների թվին են պատկանում փոշին, ծաղկափոշին, միկրոօրգանիզմները ն որոշ գազեր (ամոնիակ, ծծմբաջրածին, ծծմբային գազ ն այլն): Օդը պարունակում է նան ջրածնի, մեթանի, ազոտի օքսիդների հետքեր:

Օդը անհրաժեշտ միջավայր է կյանքի գոյատնման համար: Լուծվելով ջրում` այն ապահովում է ձկների ն ջրային բույսերի շնչառությունը: 100 ծավալ ջրում 05Շ լուծվում է 5 ծավալ թթվածին, իսկ 205Շ ` 3 ծավալ: Մեծ է օդի դերը լեռնային ապարների հողմահարման, հողածածկույթների գոյացման գործընթացներում: Օդի մասնակցությամբ (բակտերիաներ) հողում կատարվում է օրգանական միացությունների մնացորդների փոխարկում այնպիսի նյութերի, որոնք նորից յուրացվում են բույսերի կողմից: Օդի քիմիապես իներտ ազոտը փոքրացնում ն դանդաղեցնում է օքսիդացման գործընթացը հողածածկույթում: Ածխաթթու գազը ծախսվում է բարդ օրգանական միացությունների (սպիտակուցներ, ածխաջրեր, ճարպեր) սինթեզի համար, որոնցից են բաղկացած բույսերի զանազան օրգանները: Բույսերը ոչ միայն մաքրում են օդը ածխաթթու գազից ն հաստատուն են պահում թթվածնի քանակը օդում, այլ նան մարդուն ն կենդանիներին տալիս են կյանքի համար անհրաժեշտ ածխածնային միացություններ` օրգանական նյութեր:

14.3. ԱԾԽԱԾՆԻ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ

Երկրի վրա կյանքի ծագման համար հսկայական է ածխածնի նշանակությունը: Ընդ որում, լրիվ պարզ չէ դրա դերը կյանքի ստեղծման պատմական պրոցեսում: Ըստ երնույթին, Երկրի կեղնի գոյացման ժամանակ այդ տարրի մի մասը գտնվել է Երկրի ընդերքում՝ կարբիդների ձնով, իսկ մյուս մասը՝ մթնոլորտում՝ ՇՕ -ի ձնով: Ջերմաստիճանի հետագա աստիճանական ցածրացման պայմաններում հնարավոր է դարձել ՇՕ -ի փոխազդեցությունը ջրային գոլորշիների հետ. H 2 Օ ՇՕ H 2 ՇՕ2 : Արդյունքում` Երկրի վրա հեղուկ ջրի առաջացման ժամանակ մթնոլորտի ածխածինը գտնվում էր ածխաթթու գազի ձնով: Վերջինս մեծ դեր է խաղում լեռնային ապարների հողմահարման գործընթացում, որը աստիճանաբար բերում է հողածածկույթի գոյացմանը ն օվկիանոսների ջրերի հարստացմանը հանքային աղերով: Հողմահարման ժամանակ ածխաթթու գազը, փոխազդելով Երկրի կեղնում գտնվող միացությունների հետ, դրանց բաղադրության մեջ գտնվող մետաղները վեր էր ածում լուծելի կարբոնատների ն հիդրոկարբոնատների, որոնք լուծվելով անձրնաջրերի մեջ` աստիճանաբար տեղափոխվում էին օվկիանոս: Այդ պրոցեսի ընթացքը զգալիորեն տարբերվում է ժամանակակից պայմաններից: Մասնավորապես՝ Երկրի մակերնույթի ջերմաստիճանը զգալիորեն բարձր էր, իսկ մթնոլորտը բաղկացած էր հիմնակա574

նում ազոտից, ածխաթթու գազից ն ջրային գոլորշիներից, եթե նույնիսկ կար ազատ թթվածին, ապա, ըստ երնույթին՝ աննշան քանակներով: Հավանական է, որ կյանքի առաջացման համար պիտանի նյութերը ածխաջրածիններ են եղել, որոնք գոյացել են կարբիդների հիդրոլիզից: Միաժամանակ նիտրիդների ն ջրի փոխազդեցությունից գոյանում էր ամոնիակ, որի ազոտը նիտրատների ազոտի հետ միասին հումք էին ծառայում սպիտակուցների մոլեկուլների առաջացման համար: Կյանքը, ըստ երնույթին,առաջացել է օվկիանոսում: Դեռնս 800900 միլիոն տարի առաջ օվկիանոսում կային բուսական (ջրիմուռներ) ն կենդանական (կակղամորթներ, խեցեմորթներ ն այլն) օրգանիզմների ներկայացուցիչներ: Միայն հետագայում (մոտ 500 միլիոն տարի առաջ) կյանքը մասամբ տեղափոխվեց ցամաք, որտեղ տաք, խոնավ ն ՇՕ2 ով հարուստ ու թթվածնով աղքատ մթնոլորտն առանձնապես նպաստավոր էր բուսական կյանքի զարգացման համար: Արդյունքում` 300400 միլիոն տարի առաջ, երբ ցամաքի վրա դեռնս կենդանիներ չկային, Երկիրն արդեն պատված էր հարուստ բուսականությամբ: Բույսերը զգալիորեն փոխեցին մթնոլորտի բաղադրությունը` նրանից կլանելով ՇՕ2 , վերադարձնում էին թթվածին (ֆոտոսինթեզ): Բացի այդ, ՇՕ2 -ի մեծ քանակներ ծախսվում էին հողմահարման գործընթացներում: Մթնոլորտի աստիճանական հարստացումը թթվածնով նպաստում էր կենդանական աշխարհի զարգացմանը ցամաքի վրա: Հիմնական քիմիական ռեակցիան, որն ապահովում է կենդանական աշխարհին էներգիայով, շնչառությունն է, որն ընթանում է հետնյալ գումարային ուրվագծով. Շ Օ2 ՇՕ2 : Այս ռեակցիայի հետնանքով մթնոլորտի թթվածինն անընդհատ ծախսվում է, իսկ ածխաթթու գազը՝ ավելանում: Այսինքն ստեղծվում է հակակշիռ ֆոտոսինթեզին: Հաշվի առնելով, որ բուսական օրգանիզմների մահացությունից առաջացած մնացորդների փտումից ածխածինը վերադարձվում է մթնոլորտ ՇՕ2 -ի ձնով, պետք է ենթադրել, որ պետք է ստեղծվեր ածխածնի բաշխման որոշակի հավասարակշռություն բուսական աշխարհի ն մթնոլորտի միջն: Սակայն դրան խանգարում էին Երկրի կեղնի հզոր տեղաշարժերը, որոնց հետնանքով բուսական աշխարհի վիթխարի զանգվածները թաղվում էին Երկրի ընդերքում: Միլիոնավոր տարիների ընթացքում քայքայվելով բարձր ճնշման տակ, առանց թթվածնի մուտքի` այդ բուսական մնացորդները ի վերջո վեր էին ածվում ածխի, որի մեջ գտնվող ածխածինը դուրս էր գալիս շրջանառությունից:

Նույն սկզբունքով է ընթացել նան նավթի առաջացումը, որի քիմիզմը դեռնս լիովին չի բացահայտված: Սակայն կասկած չի հարուցում, որ նավթը գոյացել է ծանծաղ ջրավազաններում խիստ տարածված բուսական օրգանիզմների (ջրիմուռների) մնացորդներից, որոնք հավաքվում էին ջրավազանների հատակին ն առանց թթվածնի մուտքի քայքայվելով` ի վերջո վեր էին ածվում նավթի: Ներկայումս նս երկրագնդի տարբեր տարածքներում ընթանում են ածխի, տորֆի ն նավթի առաջացման պրոցեսներ, սակայն շատ ավելի փոքր չափերով, քան անցած հեռավոր դարաշրջաններում: Այսպիսով՝ դրանք շարունակում են դեր խաղալ ածխածնի բնական շրջանառության մեջ, որը հարմար է պատկերել հետնյալ ուրվագծով:

Մթնոլորտի ածխաթթու գազը յուրացվում է բույսերի կողմից (1) ն այդ կապված ածխածինը փոխանցվում է (2) խոտակեր կենդանիներին, իսկ նրանցից` գիշատիչներին: Կենդանիների, բույսերի շնչառությունը, նրանց մնացորդների փտումը վերադարձնում է մթնոլորտին ն օվկիանոսների ջրերին հսկայական քանակով ածխածին՝ ՇՕ2 -ի ձնով (3,4): Միննույն ժամանակ ածխածինը մասամբ դուրս է գալիս շրջանառությունից՝ բույսերի ն կենդանիների հանքայնացումով (5,6) ն տորֆի, ածխի, նավթի առաջացումով: Շրջանառությունից ածխածնի դուրս մղման վրա ավելի հզոր է ազդում հողմահարումը (7), որը բերում է կարբոնատների ն հիդրոկարբոնատների առաջացմանը: Բնության մեջ դրա հակադարձ գործընթացն է կայծակների ժամանակ առաջացած HNՕ3 -ի ազդեցությունը նշված աղերի վրա: Մարդու գործունեության հետնանքով (վառելանյութերի այրում, որոշ արտադրական գործընթացներ) կատարվում է ՇՕ2 -ի վերադարձ դեպի մթնոլորտ:

Այսպիսով, ածխածնի շրջանառության ինչպես անօրգանական, այնպես էլ օրգանական մասերը հանդիսանում են գործընթացներ, որոնց հետնանքով տեղի է ունենում ՇՕ2 -ի քանակի նվազում, որը հակակշռվում է մարդու կենսագործունեության հետնանքով. բնական ցիկլ ածխածին

հանքատեսակների ածխածին

ՇՕ2 մարդու գործունեություն

14.4. ԾԾՄԲԻ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ

Երկրի կեղնի առաջացման հեռավոր երկրաբանական դարաշրջանում տիրող պայմանները (բացի ջերմաստիճանից ն ազատ թթվածնի պակասությունից) նպաստում էին ծծմբի միայն մեկ տեսակի միացության` սուլֆիդների առաջացմանը զանազան մետաղների հետ փոխազդելիս: Հեղուկ ջրի առաջացմամբ հնարավոր դարձավ ծծմբաջրածնի, իսկ թթվածնի առաջացման հետնանքով` ծծմբական թթվի աղերի գոյացումը բնության մեջ: Համաձայն բերված ուրվագծի`

սուլֆիդներից ծծմբաջրածին է ստացվում, օրինակ, հետնյալ ռեակցիայի միջոցով՝

Շa5

ՇՕ2

H 2Օ

ՇaՇՕ3

H25 :

Փոխազդելով թթվածնի հետ, ինչպես նան ծծմբաբակտերիաների ազդեցության ներքո, ծծմբաջրածինը օքսիդանում է մինչն ազատ ծծումբ (1):

2H 2 5

Օ2

2 H 2 Օ 25 :

Թթվածնի պակասի դեպքում գոյանում են ազատ ծծմբի նստվածքներ, իսկ մթնոլորտի թթվածնի ավելցուկի դեպքում այն աստիճանաբար օքսիդանում է մինչն ծծմբական թթու (2).

3Օ2

2H 2Օ

2 H 2 5Օ4 :

Այդ նույն ջերմանջատիչ ռեակցիան կատարվում է ծծմբաբակտերիաներում, եթե դրանք ընկնում են ծծմբաջրածնից զուրկ միջավայր: Ծծմբի օքսիդացման ժամանակ նախօրոք պետք է առաջանար ծծմբային թթու, մինչդեռ բնական պայմաններում միշտ ստացվում է ծծմբական թթու: Դա բացատրվում է նրանով, որ գործընթացը բաղկացած է հաջորդական ռեակցիաներից.

ա) 25

2Օ2

բ) 2 H 2 5Օ3

2H 2Օ

2 H 2 5Օ3 ,

2 H 2 5Օ4 :

Ընդ որում՝ երկրորդ ռեակցիան ընթանում է ավելի արագ, քան առաջինը ն միջանկյալ նյութ ( H 2 5Օ3 ) չի կուտակվում: Որպես կանոն՝ ծծմբական թթուն բնության մեջ չի հանդիպում: Այն անմիջապես փոխազդում է հողում ն ջրում գտնվող թույլ թթուների (հիմնականում ածխաթթվի) աղերի հետ` առաջացնելով սուլֆատներ.

ՇaՇՕ3

H 2 5Օ4

Շa5Օ4

ՇՕ2

H 2 Օ :Լ

Գետերի ջրերում լուծվելով` այդ սուլֆատների մեծ մասը տեղափոխվում է ծովեր, լճեր ն վերջիններիս չորանալու դեպքում առաջանում են սուլֆատների հզոր հանքաշերտեր (գլխավորապես գիպս" Շa5Օ4 2 H 2 Օ ): Օքսիդացման գործընթացին զուգընթաց ցիկլում կատարվում են նան վերականգնման ռեակցիաներ, որոնց հետնանքով ծծմբական թթուն վեր է ածվում ծծմբաջրածնի: Այսպես, օրինակ, երկրաբանական տեղաշարժերի ժամանակ սուլֆատների հանքաշերտերը տեղափոխվում են ընդերքի խորքերը, որտեղ բարձր ջերմաստիճանների պայմաններում փոխազդում են օրգանական միացությունների հետ՝ առաջացնելով ծծմբաջրածին (3), օրինակ, պարզագույն օրգանական միացության` մեթանի դեպքում.

Շa5Օ4

ՇH 4 - Շa5

ՇՕ2

2 H 2 Օ - ՇaՇՕ 3 H 2 5

H 2Օ :

Առաջացած ծծմբաջրածինը դուրս է գալիս Երկրի մակերես կամ գազի ձնով, կամ ընդերքի ջրերում լուծված վիճակում: Նման ձնով է ընթանում նան սուլֆատավերականգնիչ բակտերիաների գործունեությունը, երբ օրգանական միացությունների քայքայումը կատարվում է ջրի խորքերում, լուծված սուլֆատների առկայությամբ: Այլ վերականգնիչ ուղի են անցնում հողածածկույթում գտնվող սուլֆատները: Դրանք յուրացվում են բույսերի կողմից ն բարդ կենսաքիմիական ռեակցիաների միջոցով վեր են ածվում ծծումբ պարունակող սպիտակուցների (4): Վերջիններս մասամբ յուրացվում են խոտակեր կենդանիների կողմից: Կենդանիների ն բույսերի մահացությունից հետո նրանց սպիտակուցային նյութերը քայքայվում են, ն ծծումբն անջատվում է ծծմբաջրածնի ձնով (5), այսպիսով նորից մտնելով շրջանառության մեջ: Չնայած ծծմբի բնական շրջանառության մեջ ընթանում են միաժամանակ ն’ օքսիդացման, ն’ վերականգնման գործընթացներ, այնուամենայնիվ, վերջիններս չեն կարող փոխհատուցել առաջիններին: Երնույթն ավելի է խորանում մարդու կենսագործունեությամբ, երբ արտադրական նպատակներով սուլֆիդները վեր են ածվում սուլֆատների (ծծմբական թթվի արտադրություն, մետաղների ստացումը սուլֆիդներից ն այլն):

14.5. ՆԱՏՐԻՈՒՄԻ ԵՎ ԿԱԼԻՈՒՄԻ ՊԱՇԱՐՆԵՐԸ ԵՎ

ԴՐԱՆՑ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ ԲՆՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ

Բնության մեջ նատրիումի ն կալիումի առաջնային աղբյուրները ալյումասիլիկատային խմբի հանքատեսակներն են, որոնց թվին են պատկանում կալիումական դաշտային շպատը (օրտոկլազ)՝ Ճ4l5i3Օ8 , նատրիումական դաշտային շպատը (ալբիտ)՝ Na4l5i3Օ8 , զանազան փայլարներ ն մի շարք այլ հանքատեսակներ (միներալներ): Այդ միացություններում գտնվող Na ն Ճ իոնները չեն կարող անցնել բնահողի լուծույթներ ն յուրացվել բույսերի կողմից, մինչն որ չքայքայվի դաշտային ապարների կամ մյուս ալյումասիլիկատների ստրուկտուրան: Ջրի, ածխաթթու գազի, միկրոօրգանիզմների, ջերմաստիճանի տատանումների ազդեցության տակ լեռնային ապարները, օրինակ՝ գրանիտների առաջնային դաշտային շպատները, ենթարկվում են քայքայման, մասնավորապես՝ ըստ հետնյալ ռեակցիաների.

2 Na4l5i3 Օ8 2 Ճ4l5i3 Օ8

H 2 Օ ՇՕ2 - Na 2 ՇՕ3 H 2 Օ ՇՕ2 - Ճ 2 ՇՕ3

4l 2 Օ3 2 5iՕ2 H 2 Օ 4 5iՕ2 , 4l 2 Օ3 2 5iՕ2 H 2 Օ 4 5iՕ2 : կավ

Նատրիումը ն կալիումը վեր են ածվում լուծելի կարբոնատների ն անցնում են բնահողի լուծույթներ: Իսկ կավային հանքատեսակները ն 5iՕ2 -ը կազմում են բոլոր հողերի անօրգանական մասի հիմնատեսակները: Հողի ընդունակությունը՝ կլանել Na, Ճ , Mg , Շa ն այլ կատիոններ, կապված է նրա կլանող կոմպլեքսի ընդունակության հետ, որը ընդգրկում է հողի ինչպես հանքային, այնպես էլ օրգանական բաղադրիչները, որոնք ընդունակ են իոնափոխանակման ն կոմպլեքսագոյացման: Նատրիումը ն կալիումը հողում գտնվում են երեք հիմնական ձնով` փոխանակվող, չփոխանակվող ն ջրալուծ: Հողերի մեծամասնությունում ալկալիական մետաղների հիմնական զանգվածը (-999) գտնվում է չփոխանակվող ձնով, ընդ որում այդ ձնում նատրիումի ն կալիումի պարունակությունը մոտավորապես նույն է: Փոխանակվող ձնում կալիումի պարունակությունը զգալիորեն գերազանցում է նատրիումին, քանի որ կալիումը ավելի ամուր է պահվում հողային իոնափոխանակիչների կողմից: Հողային լուծույթներում նատրիումը սովորաբար գերակշռում է կալիումին: Նատրիումը շոշափելի քանակներով է կլանող կոմպլեքսում միայն աղային ն աղուտային հողերում: Չոր կլիմայով մարզերում նատրիումի աղերը` Na 2 ՇՕ3 , Na 2 5Օ4 , NaՇl , կուտակվում են հողերի վերին շերտերում` դարձնելով դրանք աղուտներ: Այդպիսի հողերում սոդայի առկայությունից առաջանում է հիմնային ռեակցիա, որը խանգարում է բույսերի նորմալ աճին: Հողերում նատրիումի լուծելի աղերի բարձր կոնցենտրացիան բերում է օսմոտիկ ճնշման մեծացմանը (ֆիզիոլոգիական չորություն), որը անբարենպաստ է ազդում գյուղատնտեսական կուլտուրաների մշակմանը, քանի որ խախտվում է ջրի մուտքը դեպի արմատային համակարգ: Այդպիսի հողերը կարիք ունեն մելիորացիայի: Նատրիումի միգրացիոն շարժունակությունը կապված է բնության մեջ դրա շրջանառության հետ: Նատրիումի կատիոնները, որոնք ջրալուծ են ն թույլ են կապված հողի հետ, գետերի միջոցով տեղաշարժվում են, կուտակվում օվկիանոսներում, ծովերում, լճերում (տարեկան մոտ 108 տ): Նատրիումի հակադարձ հոսքը օվկիանոսներից ն ծովերից դեպի ցամաք կատարվում է ջրացայտուկների միջոցով, որը առանձնապես ի հայտ է գալիս փոթորիկների ժամանակ: Քամին ջրի

կաթիլները տեղափոխում է հսկայական տարածություններ: Նատրիումի շրջանառության մեջ մեծ դեր է խաղում մարդու գործունեությունը: Նատրիումի ջրալուծ միացությունները կորզվում են երկրի ընդերքից ն օգտագործվում մարդու ն կենդանիների սննդամթերքների ու կերերի մեջ, քիմիական ն այլ արդյունաբերական ձեռնարկություններում: Կալիումի շրջանառությունը բնության մեջ զգալիորեն քիչ է նատրիումի շրջանառությունից, քանի որ այն հողերի կողմից ավելի ամուր է պահվում: Նրա հոսքը դեպի օվկիանոս հարյուրավոր անգամ քիչ է, քան նատրիումինը: Բույսերի կողմից յուրացված կալիումը հիմնականում վերադարձվում է հողաշերտեր կենդանական արտաթորանքների ն բույսերի մնացորդների, մեռած կենսազանգվածների միջոցով:

14.6. ՄԱԳՆԵԶԻՈՒՄԻ ԵՎ ԿԱԼՑԻՈՒՄԻ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ

ԲՆՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ

Կալցիումի ն մագնեզիումի առաջնային աղբյուրները սիլիկատային ն կարբոնատային հանքատեսակներն են: Հողմահարումը բերում է բնահողային ջրերում դրանց աղերի լուծմանը: Մեծ են նան կալցիումը ն մագնեզիումի տեխնոգեն աղբյուրները: Դրանցից են ֆոսֆորական պարարտանյութերի մեջ մտնող կալցիումը, քիմիական մելիորացիայի համար օգտագործվող նյութերումշ կրաքարը՝ ՇaՇՕ3 , դոլոմիտը՝ ՇaՇՕ3 MgՇՕ3 , գիպսը՝ Շa5Օ4 2 H 2 Օ :

Խոնավ կլիմայի պայմաններում Շa ն Mg կատիոնները ողողման միջոցով ընկնում են գետերը, լճերը, ծովերը, օվկիանոսները, որտեղ յուրացվում են ծովային օրգանիզմների (կակղամորթներ, կորալլ, պլանկտոն ն այլն) կողմից, որոնց մահացումից հետո գոյանում

ն Mg իոնների են կարբոնատային ապարներ: Շa կոնցենտրացիան ծովի ջրում բավականին մեծ է, ն փոթորիկների ժամանակ քամիները ծովի ջրակաթիլներով նրանց տեղափոխում են հսկայական տարածությունների վրա:

14.7. էՆԵՐԳԻԱՅԻ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ ԿԵՆՍՈԼՈՐՏՈՒՄ

Երկրի էներգիական հաշվեկշռի կազմը բաղկացած է զանազան աղբյուրներից, սակայն դրանցից կարնորագույնը Արնի ն ռադիոակտիվ էներգիաներն են: Երկրի էվոլյուցիայի ընթացքում ռադիոակտիվ քայքայումը խիստ ինտենսիվ էր ն մոտ 3 միլիարդ տարի առաջ դրա հետնանքով առաջացած ջերմությունը մոտ 20 անգամ ավելի էր, քան հիմա է: Ներկայումս Արնի ճառագայթների էներգիան զգալիորեն գերազանցում է ռադիոակտիվ քայքայումից առաջացած ջերմությանը, ն Արնի էներգիան հիմնական ջերմության աղբյուրն է Երկրի վրա: Արնը տալիս է տարվա մեջ մոտ 1020կՋ ջերմություն, որի մոտ 409-ը անդրադարձվում է Երկրի կողմից, իսկ 609-ը՝ կլանվում մթնոլորտի ն հողի կողմից: Այդ էներգիայի մի մասը ծախսվում է ֆոտոսինթեզի վրա, որոշ մասը` օրգանական միացությունների օքսիդացման վրա, իսկ մնացածը կուտակվում է ածխի, նավթի ն տորֆի մեջ: Արնի էներգիան Երկրի վրա վիթխարի կլիմայական, երկրաբանական ն կենսաբանական գործընթացների խթան է հանդիսանում: Երկրի վրա էներգիայի շրջանառության ցիկլերի թվին են պատկանում ֆոտոսինթեզը, շնչառությունը, օրգանական միացությունների օքսիդացումը, փտումը, նեխումը, խմորումը: Ֆոտոսինթեզը Արնի լուսային էներգիայի մասնակցությամբ ընթացող օրգանական նյութերի սինթեզն է ջրից ն ՇՕ2 -ից, որը կատարվում է օրգանիզմների կողմից՝ նրանց բջիջների գոյատնման համար: Մեծամասամբ այն կատարվում է քլորոֆիլի մասնակցությամբ: Ֆոտոսինթեզի գործընթացը ընդգրկում է մի շարք բարդ ռեակցիաների շղթա: Ֆոտոսինթեզի ժամանակ տեղի է ունենում քիմիական կապերի վերադասավորում ՇՕ2 ն H 2 Օ մոլեկուլների միջն այնպես, որ նախկին ածխածին-թթվածին ն ջրածին-թթվածին կապերի փոխարեն առաջանում են նոր կապեր` ածխածին-ածխածին ն ածխածին-ջրածին: Ֆոտոսինթեզի ռեակցիան կարելի է արտահայտել հետնյալ գումարային հավասարումով`

6ՇՕ2

հ 6 H 2 Օ --Շ 6 H 12 Օ6 6Օ2 : քլորոֆիլ ( ածխաջուր)

Կարնոր է, որ ֆոտոսինթեզի հետնանքով առաջանում է նան թթվածին: Այսպիսով, ֆոտոսինթեզը հանդիսանում է շնչառության հակառակ գործընթաց, որի հետնանքով ապահովվում է ջրածնի, ածխածնի, թթվածնի շրջանառությունը բնության մեջ: Առաջացած ածխաջրերը հանդիսանում են ինքնատիպ արնային էներգիայի կուտակիչներ:

Ֆոտոսինթեզի գումարային հավասարումը պատկերացում չի տալիս դրա մեխանիզմի վերաբերյալ: Դա բարդ, բազմափուլ գործընթաց է, որտեղ կենսաքիմիական տեսակետից կենտրոնական դերը պատկանում է տերններում պարունակվող քլորոֆիլին, որը կանաչ գույնի բարդ օրգանական միացություն է: Ֆոտոսինթեզին մասնակցող ջուրը ն ածխաթթու գազը ընդունակ չեն կլանելու Արնի լուսային էներգիան: Դա կատարվում է քլորոֆիլի կողմից, որը կլանելով լուսային էներգիայի քվանտները (ֆոտոնները)՝ դրանց էներգիան հաղորդում է ջրի մոլեկուլներին` հանգեցնելով, ի վերջո, նրա քայքայմանը: քլորոֆիլ 2 H 2 Օ -հ-, --- Օ2

Միննույն ժամանակ գոյանում է ԱՏՖ (ադենիզոտրիֆոսֆորական թթու) ԱԴՖ-ից (ադենիզոդիֆոսֆորական թթու) ն Ֆ-ից (ֆոսֆորական թթու):

ԱԴՖ

քլորոֆիլ

ԱՏՖ :

Նշված գործընթացները հանդիսանում են ֆոտոքիմիական ռեակցիաների լուսավոր փուլերը, այսինքն՝ պահանջում են լուսային էներգիա ( հ ): ԱՏՖ-ն ունիվերսալ էներգիական նյութ է: Դրա քայքայումից անջատված էներգիան բավարարում է բջջային գործունեության ամենաբազմազան ֆունկցիաների՝ շարժում, կենսասինթեզ, նյութի տեղափոխումը բջջաթաղանթի միջով ն այլն: Ֆոտոսինթեզի ոչ լուսային (մութ) փուլում ԱՏՖ-ի էներգիան ատոմական ջրածնի էներգիայի հետ ծախսվում է ածխաջրերի սինթեզի վրա. 6ՇՕ2 24 H Շ 6 H 12 Օ6 6 H 2 Օ : Յուրաքանչյուր տարի Երկրի բուսականությունը յուրացնում է մոտ 170մլրդ տոննա ածխածին: Բացի դրանից՝ բույսերը սինթեզի մեջ ներգրավում են ազոտի, ծծբի, ֆոսֆորի ն այլ տարրերի հսկայական քանակներ: Չնայած դրան՝ ֆոտոսինթեզը դանդաղ ն փոքր արդյունավետությամբ գործընթաց է, քանի որ կանաչ տերնները ֆոտոսինթեզի համար օգտագործում են դրանց վրա ընկնող արնային էներգիայի միայն 19-ը:

ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

1. 2. 3. 4. 5.

. . . . . .

, , .:

.: , 1990 . . .: . ./

, 1973 ., .1,2. , 1981 . . .: , 1973 . . . . , .:

, 1983 . 6.

. .

, 1965

. 7. 8.

. . . .

, 1968 . ,

1974 . 9. .

. . .

10.

. ,

. / , 2000 .

1983 . 11.

/ . . .

12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.

. . .

. ., , 1981 .

, 1997 . . .

. , 1962 . . ., . ., . . . , 1984 . . ., . ., . ., . . , , . , 1987 . . . . . , 2000 . / . . . . , .: , 1995 . . . . . , , 2005 . . . , , , , 2005 . Ս.Կ. Գրիգորյան , Ընդհանուր քիմիա, Երնան, ԵՊՀ հրատ., 2002 թ.ա Ս.Կ.Գրիգորյան , Ֆիզիկական ն կոլոիդային քիմիա, Երնան, ԵՊՀ հրատ., 1983 թ. Օ.Ա.Քամալյան, Քիմիա: Տեղեկագիրք դիմորդների համար, Երնան, «Զանգակ-97» հրատ., 2006 թ.

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈՒԹՅՈՒՆ

ԽՄԲԱԳՐԻ ԿՈՂՄԻՑ

ՀԵՂԻՆԱԿԻ ՆԱԽԱԲԱՆԸ

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

ՄԱՍ 1. ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ՔԻՄԻԱ

ԳԼՈՒԽ 1. ՔԻՄԻԱՅԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՀԱՍԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

1.1. Քիմիական քանակաչափություն (ստեխիոմետրիա) 1.2. Քիմիայում կիրառվող օրենքները 1.3. Նյութերի դասակարգումը 1.3.1. Անօրգանական միացություների հիմնական դասերը 1.4. Թչուների ն հիմքերի տեսությունները 1.5. Կոմպլեքսային միացություններ 1.5.1. Կենսամետաղների կոորդինացիոն միացությունները 1.5.2. Փոխադրամիջոցային (տրանսպորտային) կենսակոմպլեքսներ 1.6. Քիմիական ռեակցիաների դասակարգումը 1.6.1. Ռեակցիաների տիպերը 1.6.2. Օքսիդավերականգնման (վերօքս) ռեակցիաներ 1.6.3. Օքսիդիչներ ն վերականգնիչներ 1.6.4. տիպերը 1.6.5. Վերօքս ռեակցիաների հավասարումների կազմումը 1.6.6. Միջավայրի ազդեցությունը վերօքս ռեակցիայների բնույթի վրա

ԳԼՈՒԽ 2. ՆՅՈՒԹԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

2.1. Ընդհանուր դրույթներ 2.2. Քվանտային մեխանիկայի հիմնական հասկացությունները 2.3. Ատոմի կառուցվածքը 2.3.1. Ատոմի տարրական մասնիկները 2.3.2. Ատոմի միջուկը: Իզոտոպներ:Ռադիոակտիվություն 2.4.1. Ռադիոակտիվ փոխարկումներ 2.4.2. Ռադիոակտիվ շարքեր 2.4.3. Արհեստական դադիոակտիվություն 2.5. Ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը 2.5.1. Ջրածնի ատոմական օրբիտալները 2.5.2. Բազմաէլեկտրոն ատոմներում ԱՕ էլեկտրոններով լրացման օրինաչափությունները 2.6. Քիմիական տարրերի պարբերական օրենքը ն պարբերական համակարգը 2.6.1. Տարրերի պարբերական օրենքի բացատրությունն ըստ ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքի տեսության

2.6.2. Տարրերի ատոմական բնութագրերը 2.6.3. Պարբերական օրենքից բխող օրինաչափությունները 2.6.4. Պարբերական օրենքի նշանակությունը 2.7. Քիմիական կապ (դասական մոտեցում) 2.7.1. Քիմիական կապի հատկությունները 2.7.2. Միջմոլեկուլային փողազդեցություններ 2.8. Քիմիական կապի քվանտամեխանիկական բացատրությունը 2.8.1. ՎԿ-մեթոդի առանձնահատկությունները 2.8.1.1. Կովալենտ կապերի դասակարգումը ՎԿ մեթոդում 2.8.1.2. Քիմիական կապը երկատոմ մոլեկուլներում 2.8.1.3. Բազմակի կապեր 2.8.1.4.Հիբրիդացված օրբիտալների մեթոդը 2.8.2. Մոլեկուլային օրբիտալների մեթոդի առանձնահատկությունները 2.8.2.1. Երկատոմ մոլեկուլներ (քaոt 1.1)

ԳԼՈՒԽ 3. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԳՈՐԾԸՆԹԱՑՆԵՐԻ էՆԵՐԳԵՏԻԿԱՆ

3.1. Քիմիական ջերմադինամիկա 3.1.1. Ջերմադինամիկայի հասկացությունները 3.1.2. Կապված ն ազատ էներգիաներ 3.1.3. Քիմիական պոտենցիալ 3.2. Ֆուգիտիվություն (ցնդելիություն) ն ակտիվություն 3.3. Գործընթացի ինքնաբերաբար ընթանալու ն հավասարակշռության չափանիշները 3.4. Ջերմաքիմիա 3.4.1. Ջերմաքիմիայի օրենքները ն օրինաչափությունները 3.4.2. Հետնություններ Հեսի օրենքից

ԳԼՈՒԽ 4. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՀԱՎԱՍԱՐԱԿՇՌՈՒԹՅՈՒՆ

4.1. Զանգվածների ներգործման օրենքը 4.2. Հավասարակշռության հաստատունի հաշվարկը 4.3. Ռեակցիայի ելքի հաշվարկը 4.4. Հավասարակշռական վիճակի տեղաշարժը: Լե-Շատելյեի սկզբունքը 4.5. Ռեակցիաների ընթացքի թերմոդինամիկական գնահատումը 4.6. Ֆազային փոխարկումներ ն հավասարակշռություններ 4.6.1. Միակոմպոնենտ համակարգեր

ԳԼՈՒԽ 5. ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐ

5.1. Հեղուկ լուծույթների դասակարգումը 5.2. Լուծույթների կոնցենտրացիան 5.3. Լուծման գործընթացը

5.4. Լուծման ջերմադինամիկան 5.5. Նյութերի լուծելիությունը 5.5.1. Գազերի լուծելիությունը հեղուկներում 5.5.2. Պինդ նյութերի լուծելիությունը 5.5.3. Հեղուկների փոխադարձ լուծելիությունը 5.6. Բաշխման օրենքը: Լուծահանում 5.7. Իդեալական լուծույթներ: Ռաուլի օրենքը 5.8. Ոչ իդեալական լուծույթներ: Շեղումները Ռաուլի օրենքից 5.9. Ոչ իդեալական խիստ նոսր լուծույթներ: Հենրիի օրենքը 5.10. Լուծույթների կոլիգատիվ հատկությունները 5.11. Օսմոս: Օսմոտիկ ճնշում 5.12. Լուծույթները բնության մեջ

ԳԼՈՒԽ 6. էԼԵԿՏՐՈԼԻՏՆԵՐԻ ԼՈՒԾՈՒՅԹՆԵՐ

6.1. Դիսոցման գործընթացը 6.2. Իզոտոնիկ գործակից, դիսոցման աստիճան, դիսոցման հաստատուն 6.3. Իոնական հավասարումներ 6.4. Իոնական հավասարակշռություններ 6.4.1. Ջրի իոնական արտադրյալը: Ջրածնական ցուցիչ 6.4.2. Լուծույթների ակտիվ,ընդհանուր ն պոտենցիալ թթվայնությունը 6.5. Հիդրոլիզ 6.5.1. Աղերի հիդրոլիզը 6.5.2. Հիդրոլիզի դերը կենսական գործընթացներում 6.6. Բուֆերային լուծույթներ 6.6.1. Լուծելիության արտադրյալ 6.6.2. Կոմպլեքս միացությունների դիսոցումը: Դրանց կայունությունը 6.6.3. Իոնական հավասարակշռությունների տեղաշարժը

ԳԼՈՒԽ 7. էԼԵԿՏՐԱՔԻՄԻԱ

7.1. Վերօքս ռեակցիաների ուղղության կանխորոշումը 7.2. Հոսանքի քիմիական աղբյուրներ (գալվանական էլեմենտներ) 7.3. էլեկտրոլիզ 7.4. էլեկտրոլիզի օրինակներ 7.5. էլեկտրոլիզի կիրառումը 7.6. էլեկտրոլիզի օրենքները 7.7. Մետաղների կոռոզիան ն պայքարը դրա դեմ

ԳԼՈՒԽ 8. ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԿԻՆԵՏԻԿԱ

8.1. Քիմիական ռեակցիաների մեխանիզմը 8.2. Քիմիական ռեակցիաների տարրական ակտերը

8.3. Ռեակցիաների կինետիկական դասակարգումը: Պարզ ն բարդ ռեակցիաներ 8.4.Տարրական ակտերի մեխանիզմը: Ակտիվացման էներգիա 8.5. Ռեակցիայի արագություն 8.6. Քիմիական ռեակցիայի արագության կախվածությունը փոխազդող նյութերի կոնցենտրացիայից 8.7. Բարդ ռեակցիաների կինետիկան 8.8. Քիմիական ռեակցիայի արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից:Վանթ-Հոֆի կանոնը: Արենիուսի բանաձնը 8.9. Ֆոտոքիմիական ռեակցիաներ 8.10. Շղթայական ռեակցիաներ 8.11. Կատալիզ: Կատալիտիկ ռեակցիաներ 8.12. Ֆերմենտատիվ կատալիզ

ՄԱՍ 2. ՏԱՐՐԵՐԻ ՔԻՄԻԱ

ԳԼՈՒԽ 9. ԿԵՆՍԱԾԻՆ ՏԱՐՐԵՐ

9.1. Կենսածին տարրերի դասակարգումը ն նշանակությունը 9.2. Կենսածին տարրերի բաշխումը պարբերական համակարգում 9.3. Կենսածին տարրերի կենսաբանական նշանակությունը 9.4. Կյանքի մետաղներ (Կենսամետաղներ)

ԳԼՈՒԽ 10. 5 -ՏԱՐՐԵՐԻ ՔԻՄԻԱ

10.1. 5 -Տարրերի ընդհանուր բնութագիրը 10.2. Ջրածին 10.3. |Ա Ենթախումբ, ալկալիական մետաղներ 10.3.1. Ալկալիական մետաղների ընդհանուր բնութագիրը 10.3.2 .Տարածվածությունը բնության մեջ ն ստացումը 10.3.3. Լիթիում 10.3.4. Նատրիում 10.3.5. Կալիում 10.3.6. Ռուբիդիում 10.3.7. Ցեզիում 10.3.8. Ալկալիական մետաղների նշանակությունը կենսաբանության ն գյուղատնտեսության մեջ 10.3.9. Կալիումական պարարտանյութեր 10.4. || Ա Ենթախումբ, հողալկալիական մետաղներ 10.4.1 Ընդհանուր բնութագիրը 10.4.2. Բերիլիում 10.4.3. Մագնեզիում 10.4.4. Կալցիում 10.4.5. Ստրոնցիում, բարիում, ռադիում ն դրանց միացությունները

10.4.6. Հողալկալիական մետաղների կենսաբանական դերը ն կիրառությունը գյուղատնտեսությունում

ԳԼՈՒԽ 11. p -ՏԱՐՐԵՐ

11.1. p -Տարրերի ընդհանուր բնութագիրը 11.2. ||| Ա Ենթախմբի տարրերը 11.2.1. Բոր 11.2.2. Ալյումին 11.3. ||| Ա Խմբի տարրերի կենսաբանական դերը ն կիրառումը գյուղատնտեսության մեջ 11.4. |Մ Ա Ենթախմբի տարրերը 11.4.1. Տարրերի ընդհանուր բնութագիրը 11.4.2. Ածխածին 11.4.3. Ածխախնի անօրգանական միացությունները 11.4.4. Սիլիցիում 11.4.5. Գերմանիում 11.4.6. Անագ 11.4.7. Կապար 11.5. |Մ Ա Ենթախմբի տարրերի կենսաբանական դերը ն նշանակությունը գյուղատնտեսության մեջ 11.6. Մ Ա Ենթախմբի տարրեր 11.6.1. Ազոտ 11.6.2. Ֆոսֆոր 11.6.3. Արսեն 11.6.4. Անտիմոն (ծարիր) 11.6.5. Բիսմութ 11.7. ՄԱ Ենթախմբի տարրերի կենսաբանական դերը 11.7.1. Ազոտի կենսաբանական դերը 11.7.2. Ազոտի նշանակությունը գյուղատնտեսությունում 11.7.3. Ազոտական պարարտանյութեր 11.7.4. Ֆոսֆորի կենսաբանական դերը 11.7.5. Ֆոսֆորական պարարտանյութեր 11.7.6. Արսենի կենսաբանական դերը 11.7.7. Անտիմոնի ն բիսմութի կենսաբանական դերը 11.7.8. Հասկացություններ պեստիցիդների վերաբերյալ 11.8. Մ| Ա Ենթախմբի տարրեր, խալկոգեններ 11.8.1. Թթվածին 11.8.2 . Օզոն 11.8.3. Ծծումբ 11.8.4. Սելեն ն թելուր 11.8.5. Մ| Ա Ենթախմբի տարրերի կենսաբանական դերը 11.9. Մ|| Ա Ենթախմբի տարրերը

11.9.1. Հալոգենների ընդհանուր բնութագիրը 11.9.2. Ֆտոր 11.9.3. Քլոր 11.9.4. Բրոմ 11.9.5. Յոդ 11.9.6. Մ|| Ա Ենթախմբի տարրերի կենսաբանական դերը

ԳԼՈՒԽ 12. d -ՏԱՐՐԵՐ

12.1. Ընդհանուր բնութագիրը 12.2. | Բ Ենթախմբի տարրեր 12.2.1. Պղինձ 12.2.2. Արծաթ 12.2.3. Ոսկի 12.2.4. | Բ Ենթախմբի տարրերի կենսաբանական դերը 12.3. || Բ Ենթախմբի տարրերը 12.3.1 Ընդհանուր բնութագիրը 12.3.2. Ցինկ 12.3.3. Կադմիում 12.3.4. Սնդիկ 12.3.5. || Բ Ենթախմբի տարրերի կենսաբանական դերը 12.4. ||| Բ Ենթախմբի տարրերը 12.4.1. Ընդհանուր բնութագիրը 12.4.2. Կիրառությունը ն կենսաբանական դերը 12.5. |Մ Բ Ենթախմբ տարրերը 12.5.1. Ընդհանուր բնութագիրը 12.5.2. Կիրառումը ն կենսաբանական դերը 12.6. Մ Բ Ենթախմբի տարրեր 12.6.1. Ընդհանուր բնութագիրը 12.6.2. Կենսաբանական դերը 12.7. Մ| Բ Ենթախմբի տարրե 12.7.1. Ընդհանուր բնութագիրը 12.7.2. Քրոմի, մոլիբդենի ն վոլֆրամի միացությունները 12.7.3. Մ| Բ Ենթախմբի տարրերի կենսաբանական դերը 12.8. Մ|| Բ Ենթախմբի տարրեր 12.8.1. Ընդհանուր բնութագիրը 12.8.2. Մանգանի կենսաբանական նշանակությունը 12.9. Մ||| Բ Ենթախմբի տարրեր 12.9.1. Ընդհանուր բնութագիրը 12.9.2. Երկաթի ընտանիքի տարրեր 12.9.3. Երկաթի ընտանիքի տարրերի կենսաբանական դերը 12.10. Պլատինային մետաղներ 12.10.1. Ընդհանուր բնութագիրը

12.10. 2. Կիրառումը ն կենսաբանական դերը

ԳԼՈՒԽ 13. f -ՏԱՐՐԵՐ, ԼԱՆԹԱՆՈԻԴՆԵՐ, ԱԿՏԻՆՈԻԴՆԵՐ

13.1. Լանթանոիդներ 13.1.1. Կիրառումը ն կենսաբանական դերը 13.2. Ակտինոիդների ընդհանուր բնութագիրը

ՄԱՍ 3. էԿՈԼՈԳԻԱԿԱՆ ՔԻՄԻԱ

ԳԼՈՒԽ 14. ՏԱՐՐԵՐԻ, էՆԵՐԳԻԱՅԻ ՇՐՋԱՆԱՌՈՒԹՅՈՒՆԸ

ԿԵՆՍՈԼՈՐՏՈՒՄ

14.1. Ազոտի շրջանառությունը 14.2. Թթվածնի շրջանառությունը 14.3. Ածխածնի շրջանառությունը 14.4. Ծծմբի ծրջանառությունը 14.5. Նատրիումի ն կալիումի պաշարները ն դրանց շրջանառությունը բնության մեջ 14.6. Մագնեզիումի ն կալցիումի շրջանառությունը բնության մեջ 14.7. էներգիայի շրջանառությունը կենսոլորտում

ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

ՀԱՐՈՒԹՅՈՒՆ ՀԱՄԱԶԱՍՊԻ ՄԽԻԹԱՐՅԱՆ

ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ԵՎ ԱՆՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՔԻՄԻԱ

ԵՐԵՎԱՆ 2014

ȺɊɍɌɘɇ ȺɆȺɁȺɋɉɈȼɂɑ ɆɏɂɌȺɊəɇ

ɈȻɓȺə ɂ ɇȿɈɊȽȺɇɂɑȿɋɄȺə ɏɂɆɂə ȿɊȿȼȺɇ 2014

êտորագրվաÍ ¿ տպագրության 16.09.2014թ.. ÂÕթÇ ãա÷ëÁ 60x84 1/16 , 37 տպ. մամուլ, 29,6 Ñրատ. մամուլ äատվեր 273: ՏպաùանաÏ 250: ՀԱԱՀ-Ç տպարան, Տերյան 74