IA–IIA guruh metallari, suvning qattiqligi

IA guruh elementlari (ishqoriy metallar) va IIA guruh elementlari (ishqoriy-yer metallari) — eng faol metallar. Ularning atomlari tashqi pog‘onadagi bir yoki ikki elektronni juda oson beradi, shuning uchun tabiatda faqat birikmalar holida uchraydi, suv bilan shiddatli reaksiyaga kirishadi va ishqorlar hosil qiladi (nomi ham shundan). Natriy va kaliy ionlari nerv impulslarini o‘tkazishda, kalsiy suyak va tishlar tuzilishida, magniy xlorofill tarkibida muhim rol o‘ynaydi. Osh tuzi, soda, ohak, gips, marmar — kundalik hayotda eng ko‘p uchraydigan moddalar shu elementlar birikmalari. Suvning qattiqligi mavzusi ham shu bobga tegishli.

§1. Ishqoriy metallar: tuzilishi va fizik xossalari

Tashqi pog‘onada bitta elektron bo‘lgani va atom radiusi katta bo‘lgani uchun ishqoriy metallar elektronni juda oson beradi — ular eng kuchli qaytaruvchilar. Guruhda pastga tushganda radius ortadi, ionlanish energiyasi kamayadi, faollik ortadi: litiy suv bilan sokin, natriy shiddatli, kaliy alangalanib, rubidiy va seziy portlash bilan reaksiyaga kirishadi.

Fizik xossalari: kumushrang-oq, juda yumshoq (pichoq bilan kesiladi), yengil (litiy — eng yengil metall, Li, Na, K suvdan yengil), suyuqlanish harorati past (seziy qo‘lda suyuqlanadi, taxminan 28 °C). Havodagi kislorod va namlik bilan tez reaksiyaga kirishgani uchun kerosin ostida saqlanadi (litiy — vazelin ostida). Tuzlari alangani bo‘yaydi: Li — qizil, Na — sariq, K — binafsha — bu ularni aniqlash usuli.

§2. Ishqoriy metallarning kimyoviy xossalari

• Suv bilan: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ — ishqor va vodorod hosil bo‘ladi.
• Kislorod bilan mahsulot metallga bog‘liq: 4Li + O₂ → 2Li₂O (oksid); 2Na + O₂ → Na₂O₂ (peroksid); K + O₂ → KO₂ (superoksid). Oddiy oksid Na₂O ni olish uchun peroksid natriy bilan qizdiriladi.
• Galogenlar, oltingugurt bilan: 2Na + Cl₂ → 2NaCl; 2Na + S → Na₂S.
• Vodorod bilan gidridlar (vodorod −1): 2Na + H₂ → 2NaH; gidrid suv bilan vodorod ajratadi: NaH + H₂O → NaOH + H₂.
• Litiy oddiy sharoitda azot bilan ham reaksiyaga kirishadi: 6Li + N₂ → 2Li₃N.

Olinishi — tuz yoki ishqor suyuqlanmasining elektrolizi: 2NaCl → 2Na + Cl₂.

Natriy peroksid suv va CO₂ bilan kislorod ajratadi — undan suv osti kemalari va kosmik kemalarda havoni tiklashda foydalaniladi:

Muhim birikmalar: NaOH — kaustik soda (o‘yuvchi natr), Na₂CO₃ — kir yuvish sodasi, NaHCO₃ — ichimlik sodasi (qizdirilganda 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O, xamir ko‘pchitishda), NaCl — osh tuzi, KNO₃ va KCl — o‘g‘itlar.

Misol

4,6 g natriy 95,6 g suvga tashlandi. Eritmadagi NaOH ning massa ulushini toping.

1. n(Na) = 4,6/23 = 0,2 mol → NaOH 0,2 mol = 8 g, H₂ 0,1 mol = 0,2 g.
2. Eritma massasi: 4,6 + 95,6 − 0,2 = 100 g.
3. ω = 8/100 = 0,08, ya’ni 8 %.

Misol

3,9 g noma’lum ishqoriy metall suv bilan reaksiyaga kirishib, 1,12 l vodorod (n.sh.) ajratdi. Metallni toping.

1. n(H₂) = 1,12/22,4 = 0,05 mol.
2. 2Me + 2H₂O → 2MeOH + H₂: n(Me) = 0,1 mol.
3. M = 3,9/0,1 = 39 g/mol — kaliy.

§3. Ishqoriy-yer metallari

Ular ishqoriy metallardan qattiqroq va kamroq faol, lekin guruhda pastga faollik ortadi. Gidroksidlarning xossasi ham o‘zgaradi: Be(OH)₂ — amfoter (kislota va ishqor bilan reaksiyaga kirishadi: Be(OH)₂ + 2NaOH → Na₂[Be(OH)₄]), Mg(OH)₂ — kuchsiz erimaydigan asos, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂ — ishqorlar.

• Ca, Sr, Ba suv bilan sovuqda reaksiyaga kirishadi: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂; magniy — faqat qaynoq suv bilan; berilliy — umuman kirishmaydi.
• Magniy havoda ko‘zni qamashtiruvchi oq alanga bilan yonadi va hatto CO₂ da ham yonishda davom etadi: 2Mg + CO₂ → 2MgO + C; azot bilan nitrid hosil qiladi: 3Mg + N₂ → Mg₃N₂. Shuning uchun yonayotgan magniyni karbonat angidrid bilan o‘chirib bo‘lmaydi.
• Alanga rangi: Ca — g‘isht-qizil, Sr — to‘q qizil, Ba — sarg‘ish-yashil.

Kalsiy birikmalari: CaO — so‘ndirilmagan ohak; Ca(OH)₂ — so‘ndirilgan ohak, uning tiniq eritmasi — ohakli suv (CO₂ ga sifat reaksiya: loyqalanadi); CaCO₃ — bo‘r, ohaktosh, marmar; CaSO₄·2H₂O — gips; Ca₃(PO₄)₂ — fosforit.

§4. Suvning qattiqligi

Suvning qattiqligi — unda Ca²⁺ va Mg²⁺ ionlarining ko‘p bo‘lishi. Qattiq suvda sovun ko‘pirmaydi, qozon va choynaklarda quyqa (asosan CaCO₃) hosil bo‘ladi, bu issiqlik o‘tkazishni yomonlashtiradi.

• Vaqtincha (karbonatli) qattiqlik — gidrokarbonatlar Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂ tufayli; qaynatish bilan yo‘qoladi:

Ohak qo‘shib ham yo‘qotiladi: Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O.

• Doimiy qattiqlik — sulfat va xloridlar (CaSO₄, MgCl₂) tufayli; qaynatish yordam bermaydi, soda yoki fosfat qo‘shiladi:

• Universal usul — ion almashinish: kationit suvdagi Ca²⁺ va Mg²⁺ ni Na⁺ yoki H⁺ ga almashtiradi.

Misol

1 l suvda 0,162 g Ca(HCO₃)₂ bor. Uni yumshatish uchun necha gramm Ca(OH)₂ kerak?

1. n(Ca(HCO₃)₂) = 0,162/162 = 0,001 mol.
2. Tenglama bo‘yicha nisbat 1 : 1 → n(Ca(OH)₂) = 0,001 mol.
3. m = 0,001·74 = 0,074 g.

§5. Sifat reaksiyalari va ahamiyati

Ba²⁺ ioni sulfat bilan oq cho‘kma beradi: Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓ (kislotalarda erimaydi); Ca²⁺ — karbonat yoki oksalat bilan oq cho‘kma. Natriy, kaliy, kalsiy, stronsiy, bariy tuzlari alanga rangi bo‘yicha aniqlanadi.
Ahamiyati: NaCl — oziq-ovqat va kimyo sanoati xomashyosi; NaOH — sovun, qog‘oz ishlab chiqarishda; Na₂CO₃ — shisha va yuvish vositalarida; kaliy tuzlari — o‘g‘itlar; magniy — yengil qotishmalar (aviatsiya); kalsiy birikmalari — qurilish materiallari (ohak, sement, gips); bariy sulfat — rentgen tekshiruvida kontrast modda; litiy — akkumulyatorlarda.

O‘zingizni tekshiring

1. 7,8 g kaliy suv bilan reaksiyaga kirishdi. Necha litr H₂ (n.sh.) ajraladi?

2. Qaysi gidroksid amfoter: Mg(OH)₂, Be(OH)₂, Ca(OH)₂?

3. Doimiy qattiqlikni qaynatib yo‘qotish mumkinmi?

4. 15,6 g Na₂O₂ suv bilan to‘liq reaksiyaga kirishdi. Necha litr O₂ (n.sh.) ajraladi?

5. 10 g CaCO₃ kuydirildi, so‘ng CaO suv bilan so‘ndirildi. Necha gramm Ca(OH)₂ hosil bo‘ladi?

6. Natriy tuzini alanga yordamida qanday aniqlaysiz?

7. Natriy kislorodda yonganda asosan qaysi modda hosil bo‘ladi?

8. Nima uchun yonayotgan magniyni CO₂ bilan o‘chirib bo‘lmaydi?

Ko‘p uchraydigan xatolar

• Natriy kislorodda faqat Na₂O beradi deb yozish: asosan Na₂O₂ hosil bo‘ladi.
• Eritma massasidan ajralgan H₂ ni ayirmaslik.
• Vaqtincha va doimiy qattiqlikni yo‘qotish usullarini adashtirish.
• Be(OH)₂ ni ishqor deb hisoblash: u amfoter.
• Ishqoriy metallar tuz eritmasidan boshqa metallni siqib chiqaradi deb yozish: ular avval suv bilan reaksiyaga kirishadi.