Avval o‘rganing: Metallmaslar va ularning birikmalari
IVA guruh elementlari — uglerod C, kremniy Si, germaniy Ge, qalay Sn va qo‘rg‘oshin Pb. Guruhda yuqoridan pastga metallmaslik xossalari susayib, metallik xossalar kuchayadi: uglerod va kremniy — metallmaslar, germaniy — yarimo‘tkazgich, qalay va qo‘rg‘oshin — metallar. Uglerod butun organik olamning asosi va eng muhim yoqilg‘ilar (ko‘mir, neft, gaz) tarkibida; kremniy Yer po‘stida kisloroddan keyin ikkinchi o‘rinda turadi (qum, gil, granit, kvars) va zamonaviy elektronikaning "yuragi" hisoblanadi. Bu mavzu imtihonda ko‘pincha karbonatlar, CO₂ va ishqorlar orasidagi reaksiyalar hamda silikatlar bilan masalalar orqali tekshiriladi.
Valent elektronlar ns² np²; uglerodning oksidlanish darajalari −4 (CH₄, Al₄C₃), 0, +2 (CO), +4 (CO₂, CO₃²⁻)
Qo‘zg‘algan holatda uglerod to‘rtta toq elektronga ega bo‘ladi va birikmalarda deyarli doim to‘rt valentli. Uglerodning allotropik shakllari:
Amorf uglerod (ko‘mir, koks, qurum, faollashtirilgan ko‘mir) — yaxshi adsorbent (gaz niqoblari, dorilar) va qaytaruvchi: ZnO + C → Zn + CO, 2CuO + C → 2Cu + CO₂. Metallar bilan karbidlar hosil qiladi: CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂, Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃ + 3CH₄.
7,2 g aluminiy karbid suv bilan to‘liq gidrolizlandi. Necha litr metan (n.sh.) ajraladi?
Uglerod(II) oksid (is gazi) CO — rangsiz, hidsiz, juda zaharli gaz: gemoglobin bilan barqaror birikma hosil qilib, kislorod tashilishini to‘xtatadi. Pechlar va avtomobillarda yoqilg‘i chala yonganda hosil bo‘ladi, shuning uchun xonalarni shamollatish muhim. Befarq (tuz hosil qilmaydigan) oksid, lekin kuchli qaytaruvchi:
Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ (domna pechi); 2CO + O₂ → 2CO₂ (ko‘k alanga)
Olinishi: HCOOH → CO + H₂O (kons. H₂SO₄), CO₂ + C → 2CO (qizdirilgan ko‘mir ustidan).
Uglerod(IV) oksid (karbonat angidrid) CO₂ — rangsiz, hidsiz, yonishni ta’minlamaydigan gaz, havodan og‘ir (M = 44), qattiq holda — "quruq muz". Kislotali oksid: suvda eriganda kuchsiz, beqaror karbonat kislota hosil bo‘ladi CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃. Fotosintezda o‘simliklar tomonidan yutiladi, issiqxona effektining asosiy sababchisi. U o‘t o‘chirgichlarda va gazli ichimliklar tayyorlashda ishlatiladi.
Ohakli suvga sifat reaksiya: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O (loyqalanadi)
Ortiqcha CO₂ da: CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂ (loyqa yo‘qoladi)
Ishqor bilan nisbatga qarab: CO₂ : NaOH = 1 : 2 → Na₂CO₃; 1 : 1 → NaHCO₃; oraliq nisbatda ikkala tuz aralashmasi.
Karbonat va gidrokarbonat ionlariga sifat reaksiya — kuchli kislota ta’sirida gaz (CO₂) ajraladi, u ohakli suvni loyqalatadi: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O.
Qizdirilganda: CaCO₃ → CaO + CO₂ (ohak kuydirish), 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O (ichimlik sodasi — xamir ko‘pchitish). Ishqoriy metallarning karbonatlari (litiydan tashqari) qizdirilganda parchalanmaydi.
Tabiatda: ohaktosh, bo‘r, marmar (CaCO₃), dolomit (CaCO₃·MgCO₃), magnezit (MgCO₃). Karbonatlar qurilishda (ohak, sement), shisha ishlab chiqarishda (soda), oziq-ovqatda (ichimlik sodasi) ishlatiladi.
CaCO₃ va MgCO₃ dan iborat 18,4 g aralashma qizdirilganda 4,48 l CO₂ (n.sh.) ajraldi. Aralashma tarkibini toping.
Kremniy — kulrang, metall yaltiroqli kristall modda, olmosga o‘xshash atom panjarali, yarimo‘tkazgich: harorat ko‘tarilganda elektr o‘tkazuvchanligi ortadi. Tabiatda erkin holda uchramaydi, faqat birikmalar holida (kremnezyom va silikatlar) mavjud. Olinishi: SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO (laboratoriya) yoki koks bilan elektr pechda SiO₂ + 2C → Si + 2CO. Juda yuqori tozalikdagi kremniy quyosh batareyalari, tranzistorlar va mikrosxemalar uchun ishlatiladi.
Oddiy sharoitda kremniy kam faol, qizdirilganda kislorod bilan yonadi: Si + O₂ → SiO₂. Ishqorlarda vodorod ajratib eriydi:
Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂
Kislotalarda (HF va HNO₃ aralashmasidan tashqari) erimaydi.
5,6 g kremniy mo‘l natriy gidroksid eritmasida eritildi. Necha litr vodorod (n.sh.) ajraladi?
SiO₂ (qum, kvars, chaqmoqtosh) — atom panjarali, qattiq, qiyin suyuqlanadigan kislotali oksid; suvda erimaydi va u bilan reaksiyaga kirishmaydi. Ishqor yoki soda bilan suyuqlantirilganda silikat hosil qiladi: SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O, SiO₂ + Na₂CO₃ → Na₂SiO₃ + CO₂, asosli oksidlar bilan: SiO₂ + CaO → CaSiO₃. Kislotalardan faqat ftorid kislota bilan reaksiyaga kirishadi (shishani yemirish).
Kremniy kislota H₂SiO₃ — juda kuchsiz, suvda erimaydigan kislota; tuzidan har qanday kuchliroq kislota bilan siqib chiqariladi va iviqsimon cho‘kma tushadi: Na₂SiO₃ + 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2NaCl. Natriy va kaliy silikatlarining suvdagi eritmasi — "suyuq shisha" (yelim, olovga chidamli qoplama).
Silikat sanoati: oddiy shisha (Na₂O·CaO·6SiO₂, soda, ohaktosh va qumni suyuqlantirib olinadi), sement (ohaktosh va gil kuydiriladi), keramika, chinni, g‘isht. Shishaga metall oksidlari qo‘shilsa rangli shisha olinadi, kaliy va qo‘rg‘oshin birikmalari qo‘shilsa — billur. Sement suv bilan aralashtirilganda qotadi va beton hamda qurilish qorishmalarining asosini tashkil qiladi.