Anorganik kimyo

Keys topshirig’i:
1-topshiriq: Bu mo‘jiza ning siri nimada?
2-topshiriq: Uni qanday kimyoviy reaksiya yordamida izohlash mumkin?
Keys yechimi:
Gugurtsiz olov yoqish uchun kichik maydalangan yog‘och tarashalar tayyorlanadi. Uning o'rtasiga shisha tigelchaga kaliy permanganatning kukuni bilan konsentrlangan sulfat kislotaning aralashmasi joylashtiriladi. So‘ngra uning ustiga etil spirti tomiziladi, bir zumda tarasha yonib alanga hosil bo‘ladi.
Bu tajribani quyidagicha nanioyish qilish mumkin. Shisha tayoqchaning bir uchi konsentrlangan H₂SO₄ ga botirilib, uning ustiga kukun holiga keltirilgan KMnO₄ kukuni sepiladi. Tayoqchani spirtga botirib olingan paxtaga tekkizib ishqalansa, paxta tezda yonib ketadi. Bunga sabab kaliy permanganat sulfat kislota bilan reaksiyaga kirishib atomar kislorod hosil qiladi. Atomar kislorod juda kuchli oksidlovchi bo‘lganligi sababli spirtni oksidlab yondirib yuboradi.
Reaksiya tenglamasi:2KMnO₄ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O + 5[O]
C₂H₅OH + 6[O] = 2 CO₂ + 3H₂O
O‘tkazilgan tajribadan gugurtsiz olov hosil qilishning siri kaliy permanganat bilan sulfat kislota orasidagi reaksiya natijasida hosil bo‘lgan atomar kislorodning oson alangalanuvchi moddalar bilan reaksiyaga kirishishida ekan.


9-MAVZU
VIII GURUH ELЕMЕNTLARI
Fe, Ru, Os.


Temir, tabiatda uchrashi, olinishi, fizik-kimyoviy xossalari
T emir - tartib nomeri 26. Yer po’stlog’ida eng ko’p tarqalgan og'ir metall bo'lib, erkin holda juda kam uchraydi. Temir minerallari tabiatda keng tarqalgan. Uning sanoat uchun ahamiyatli rudalari jumlasiga magnetit Fe₃O₄ (unda 72% temir bor), gematit Fe₂O₃ (unda 70% Fe bor), limonit Fe₂O₃∙H₂O (yoki 2FeO₂H) siderit FeSO₃ (bunda 48% Fe bor) kiradi.
T abiatda temirning oksid rudalaridan tashqari ko’pgina miqdorda pirit FeS₂ ham uchraydi.
Sanoatda temirni domna pechlarida temir oksidni is gazi bilan qaytarib olinadi:
FeO + CO = Fe + CO₂
Chunki domna pechida ko’mir yonib is gazini hosil qiladi:
C + CO₂ = 2CO
Domna pechida olinadigan cho’yan tarkibida 93% Fe, 4-5 % C va oz miqdorda Si, Mn, P va S bo'ladi. Demak temir metallurgiyasida hosil qilinadigan metall toza bo'lmaydi. Shuning uchun toza temir quyidagi usullarda olinadi:
1) temir oksidni vodorod bilan qaytarish:
Fe₂O₃ + 3H₂ = 3H₂O + 2Fe
bunda hosil qilingan temir kukun holida bo'lib, u pirofor xossa nomoyon qiladi, ya'ni havoda o’z-o’zidan yonadi.
2) temir karbonilni termik parchalash:
Fe(CO)₅ = Fe + 5CO
3) temir tuzlari (ko’pincha xloridlar) ning suvdagi eritmalarini elektroliz qilish:
Fe²⁺ + 2e= Fe
1, 2 - usullar bilan olingan kukun holidagi temir presslanib, undan yaxlit metall tayyorlaniladi. Temir texnikada asosan po’lat, cho’yan holida olinadi. Temir tarkibida 1,4% gacha uglerod bo’lsa cho’yan, 0,2-1,7% gacha uglerodli qotishmasi po’lat, 0,2% dan kam bo’lsa yumshoq temir deyiladi.
Toza temir- oq tusli yaltiroq metall: uning Moss shkalasidagi qattiqligi uncha yuqori emas (atigi 4,5 ga teng).
Temir to’rtta shakl o’zgarishga ega (α- β- - va - temir). α-temir 769^oC ga qadar ferromagnit xossaga ega.
Moddalarning ferromagnit xossasini yuqotish harorati Kyuri nuqta deb ataladi: binobarin temirning Kyuri nuqtasi 769 ga teng. Harorat 769 gacha qizdirilganda α-modifikasiya β -ga, β -modifikasiya 910^oC gacha qizdirilganda Y-ga va 1401^oC da polimorf o’zgarish sodir bo'lib, α-temir β-temirga aylanadi. β-temir 1539^oC gacha barqaror bo'lib, 1539^oC da suyuqlanadi. Temir elektr tokini yaxshi o’tkazadi.
Texnik toza temir tarkibida 0,16% gacha qo’shimcha moddalar bo'lib, u juda plastik va korroziyaga chidamlidir. Kimyoviy toza temir tashqi ko’rinishidan platinaga o'xshaydi, u juda yaxshi silliqlanadi va yuqori qovushqoklikga ega, shuning uchun ham u mashinalar, stanoklar, instrumentlar ishlab chiqarishda ishlatiladi.
Tarkibida qo’shimcha modda bo'lgan oddiy temir nam havoda tez korroziyalanib sirti Fe₂O₃∙2H₂O formulaga ega bo'lgan zang bilan qoplanadi va o'ziga havo namini yaxshi yo'tadi, natijada korroziya tezlashadi.
4Fe + 2H₂O + O₂ = 2Fe₂O₃ + 2H₂O
Bu qimmatbaho metallning korroziyadan saqlashni ko’pgina usullari ishlab chiqilgan.
Kuchlanishlar qatorida temir vodoroddan chapda joylashgan. Unga suyultirilgan kislotalar oson ta'sir qiladi va Fe(II) tuzlariga aylanadi:
Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂
Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂
Temir sovitilgan juda suyuq nitrat kislotada eriydi:
4Fe + 10HNO₃ = 4Fe(NO₃)₂ + NH₄NO₂
Qizdirilganda temir konsentrlangan H₂SO₄ va 25% li HNO₃ kislotada erib oksidlanish darajasi +3 ga teng bo'lgan temir tuzini hosil qiladi.
2Fe + 6H₂SO₄ = Fe₂SO₄ + 3SO₂ + 6H₂O
Fe + 4HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O
Konsentrlangan nitrat kislota temir sirtida oksid parda hosil bo'lishiga yordam beradi, natijada temir suyultirilgan kislotalar ta'siriga chidamli bo'ladi. Temir ishqorlarda deyarli erimaydi.
Temir galogenlar singari kuchli oksidlovchilar bilan bevosita o'zaro ta'sir ettirilganda temir doimo +3 oksidlanish darajasini nomoyon qiladi:
2Fe + 2Cl₂ = 2FeCl₃
O’ta qizigan temir bug’ bilan reaksiyaga kirishadi: bunda suvdan vodorodni siqib chiqaradi, qizigan temir esa oksidga aylanadi, bu oksid doimo temir ikki oksid FeO yoki aralash oksid Fe₃O₄ dan iborat bo'ladi:
Fe + H₂O = FeO + H₂
3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂
Sof kislorodda qizdirilgan temir shiddat bilan yonib, temir kuyundisini hosil qiladi.
3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄
Temir qizdirilganda quyidagi moddalar bilan birikadi:
Fe + C = Fe₃C
Fe + S = FeS + 22,8 kkal
Temir ikki qator birikmalar - Fe(II) va Fe(III) birikmalarni hosil qiladi. Temirning ikki xil oksidi bor - Fe(II) oksid FeO va Fe(III) oksid Fe₂O₃. To’g’ri temirning aralash oksidi Fe₃O₄(FeO∙Fe₂O₃) ham ma'lum. Bu oksid ham temir kuyundisi deb ataladi.

Temir minerallari

Ikki valentli temir birikmalari:
1. FeO - temir ikki oksid - qora tusli, asos xossaga ega bo'lib, suvda va ishqorlarda erimaydi. Olinishi:
Fe₂O₃ + CO → (500^oC) 2FeO + SO₂
Undan tashqari temir (II) oksalat havosiz joyda parchalanganda ham FeO chiqadi. FeO - kislotaldarda erib, Fe²⁺ tuzlarini hosil qiladi. Masalan:
FeO + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂O
2. Fe(OH)₂ - FeO ga to’g’ri keladigan gidroksiddir. FeO - suvda erimaganligi uchun Fe(OH)₂ - bilvosita yo’l bilan olinadi:
FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂ + Na₂SO₄
Fe(OH)₂ - oq qattiq modda, kuchsiz asos xossaga ega: bu gidroksid suvda erimaydi. Kislotalarda erib, Fe²⁺ tuzlarini hosil qiladi:
Fe(OH)₂ + 2HCl = FeCl₂ + 2H₂O
Fe(OH₂) – barqaror gidroksiddir, agar havoda uzoq vaqt saqlansa oksidlanib qo’ngir qizil rangli Fe(OH)₃ ga aylanadi:
4Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O = 4Fe(OH)₃
3. Ikki valentli temir tuzlari temirning suyultirilgan kislotalarda erishidan hosil bo'ladi. Fe(II) birikmalaridan eng ahamiyatlisi FeSO₄∙7H₂O dir. U to’qimachilik sanoatida siyoh, mineral bo’yoqlar hamda qishloq xo’jalik zararkunandalariga qarshi kurashda ishlatiladi.
Ikki valentli temir tuzlari eritmasiga ishqoriy metallarning karbonatlari ta'sir ettirilsa, eritmada oq tusli temir ikki karbonat FeCO₃ cho’kadi:
FeCl₂ + K₂CO₃ = FeCO₃ + 2KCl
Temir ikki karbonatga tarkibida karbonat angidrid bo'lgan suv ta'sir ettirilsa, temir ikki karbonatning bir qismi xuddi kalsiy karbonat kabi, ancha yaxshi eriydigan nordon tuz Fe(HCO₃)₂ ga aylanadi. Tarkibi temirga boy suvlarda temir ana shu tuz holida bo'ladi.
Ikki valentli temir tuzlari turli oksidlovchilar nitrat kislota, kaliy permanganat, xlor va boshqa oksidlovchilar ta'sir ettirish yo’li bilan osongina 3 valentli temir tuzlariga aylantirilishi mumkin:
6FeSO₄ + 2HNO₃ + 3H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + 2NO + 4H₂O
10FeSO₄+2KMnO₄+8H₂SO₄=5Fe(SO₄)₃+K₂SO₄+2MnSO₄+ 8H₂O
Ikki valentli temir tuzlari oson oksidlanishga qobiliyatli bo'lgani uchun, ular ko’pincha qaytaruvchi sifatida ishlatiladi.
4. Fe²⁺ - ko’pgina kompleks birikmalar ham hosil qiladi. Bulardan ferrosianid kislota H₄[Fe(CN)₆] va uning tuzlari ferrosianidlarni ko’rsatish mumkin.
Fe²⁺ ning biror tuzi eritmasiga ozgina KCN ta'sir ettirilsa oq cho’kma temir ikki sianid hosil bo'ladi:
Fe²⁺ + 2CN^- =Fe(CN)₂
keyin bu cho’kma ustiga yana kaliy sianid qo’shilsa, Fe(CN)₂ cho’kmasi erib, kompleks tuz K₄[Fe(CN)₆] hosil bo'ladi:
Fe(CN)₂ + 4KCN = 4K{Fe(CN)₆}
Kaliy ferrosianid K₄[Fe(CN)₆] - kaliy geksasianaferrat sariq qon tuzi deb ham ataladi, chunki ilgari quritilgan qonga potash va temir qo’shib qattiq qizdirish yo’li bilan tayyorlanar edi.
Shu narsa ajoyibki K₄[Fe(CN)₆] - tarkibida temir bo'lishiga qaramay, uch valentli temir ionlarini topish uchun sezgir reaktiv bo'ladi, chunki [Fe(CN)₆]^4- ionlari eritmada Fe³⁺ ionlari bilan uchrashib, ular bilan birikadi va suvda erimaydigan ferrosianid kislotaning sariq tusli temir tuzini - temir ferrosianid K₄[Fe(CN)₆] ni hosil qiladi:
FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 12KCl
Bu tuz ko’k tusli bo'lib, unga berlin zangori degan nom berilgan. Berlin zangori bo’yoq sifatida ishlatiladi.