Arvestades tsink vask tsinkoksiid. Tsink - elemendi üldised omadused, tsingi ja selle ühendite keemilised omadused
I.V. TRIGUBCHAK
Keemiaõpetaja kasu
Jätkamine. Alustuseks vt nr 22/2005; 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 18, 22/2006;
3, 4, 7, 10, 11, 21/2007;
2, 7, 11/2008
24. TUND
10. klass(esimene õppeaasta)
Tsink ja selle ühendid
1. Asukoht DI Mendelejevi tabelis, aatomi ehitus.
2. Nime päritolu.
3. Füüsikalised omadused.
4. Keemilised omadused.
5. Looduses viibimine.
6. Põhilised saamise meetodid.
7. Tsinkoksiid ja hüdroksiid - omadused ja tootmismeetodid.
Tsink asub Mendelejevi tabeli II rühma teiseses alagrupis. Tema elektrooniline valem 1s 2 2s 2 lk 6 3s 2 lk 6 d 10 4s 2. Tsink on d-element, näitab ühendites ainsat oksüdatsiooniastet +2 (kuna kolmas energiatase tsingi aatomis on täielikult elektronidega täidetud). Olles amfoteerne element, millel on ülekaalus metallilised omadused, sisaldub tsink ühendites sagedamini katioonis, harvemini anioonis. Näiteks,
Arvatakse, et tsingi nimi pärineb iidse germaani sõnast "tsink" (valge, okas). See sõna läheb omakorda tagasi araabiakeelsele "harasiinile" (Hiinast pärit metall), mis tähistab keskajal Hiinast Euroopasse toodud tsingi tootmiskohta.
FÜÜSIKALISED OMADUSED
Tsink on valge metall; õhu käes kaetakse see oksiidkilega ja selle pind pleegib. Külmas on see üsna habras metall, kuid temperatuuril 100–150 ° C on tsink kergesti töödeldav ja moodustab sulameid teiste metallidega.
Keemilised omadused
Tsink on keskmise keemilise aktiivsusega metall, kuid see on aktiivsem kui raud. Pärast oksiidkile hävimist on tsingil järgmised keemilised omadused.
Zn + H2 ZnH 2.
2Zn + O 2 2ZnO.
Metallid (-).
Mittemetallid (+):
Zn + Cl 2 ZnCl 2,
3Zn + 2P Zn 3P 2.
Zn + 2H 2O Zn (OH) 2 + H2.
Aluselised oksiidid (-).
Happelised oksiidid (-).
Põhjused (+):
Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2,
Zn + 2NaOH (sula) = Na 2 ZnO 2 + H 2.
Mitteoksüdeerivad happed (+):
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2.
Oksüdeerivad happed (+):
3Zn + 4H2SO4 (konts.) = 3ZnSO4 + S + 4H2O.
4Zn + 5H2SO4 (konts.) = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O,
4Zn + 10HNO 3 (väga lahjendatud) = 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.
Soolad (+/–): *
Zn + CuCl 2 = Cu + ZnCl 2,
Zn + NaCl ei reageeri.
Üldjuhul esineb tsink ühenditena, millest olulisemad on sfaleriit ehk tsingisegu (ZnS), smitsoniit ehk tsingikivi (ZnCO 3), punane tsingimaak (ZnO).
Tööstuses tsingi tootmiseks röstitakse tsingimaaki, et saada tsinkoksiidi, mis seejärel redutseeritakse süsinikuga:
2ZnS + 3O 2 2ZnO + 2SO 2,
2ZnO + C2Zn + CO 2.
Tähtsamad tsingiühendid on selle o kuni s ja d (ZnO) ning g ja dro kuni c ja d (Zn (OH) 2). Need on valged kristalsed ained, millel on amfoteersed omadused:
ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O,
ZnO + 2NaOH + H2O = Na 2,
Zn (OH) 2 + 2HCl = ZnCl 2 + 2H 2 O,
Zn (OH) 2 + 2NaOH = Na 2.
Tsinkoksiidi võib saada tsingi oksüdeerimisel, tsinkhüdroksiidi lagundamisel või tsingi segu põletamisel:
Zn (OH) 2 ZnO + H 2 O,
2ZnS + 3O 2 2ZnO + 3SO 2.
Tsinkhüdroksiid tekib tsingisoola lahuse ja leelise vahelisel vahetusreaktsioonil:
ZnCl 2 + 2NaOH (puudus) = Zn (OH) 2 + 2NaCl.
Neid ühendeid tuleks meeles pidada: tsingi segu (ZnS), tsinksulfaat (ZnSO 4 7H 2 O).
Test teemal "Tsink ja selle ühendid"
1. Koefitsientide summa tsingi ja väga lahjendatud lämmastikhappe reaktsiooni võrrandis:
a) 20; b) 22; c) 24; d) 29.
2. Tsink kontsentreeritud naatriumkarbonaadi lahusest tõrjub välja:
a) vesinik; b) süsinikmonooksiid;
c) süsinikdioksiid; d) metaan.
3. Aluselised lahused võivad reageerida järgmiste ainetega (võimalik on mitu õiget vastust):
a) vasksulfaat ja kloor;
b) kaltsiumoksiid ja vask;
c) naatriumvesiniksulfaat ja tsink;
d) tsinkhüdroksiid ja vaskhüdroksiid.
4. 27,4% naatriumhüdroksiidi lahuse tihedus on 1,3 g / ml. Leelise molaarne kontsentratsioon selles lahuses on:
a) 0,0089 mol/ml; b) 0,0089 mol/l;
c) 4 mol/l; d) 8,905 mol/l.
5. Tsinkhüdroksiidi saamiseks peate:
a) lisada tsinkkloriidi lahusele tilkhaaval naatriumhüdroksiidi lahust;
b) lisage tsinkkloriidi lahus tilkhaaval naatriumhüdroksiidi lahusele;
c) lisage tsinkkloriidi lahusele liias naatriumhüdroksiidi lahust;
d) lisage naatriumhüdroksiidi lahus tilkhaaval tsinkkarbonaadi lahusele;
6. Kõrvaldage "lisa" ühendus:
a) H2ZnO2; b) ZnCl2; c) ZnO; d) Zn (OH) 2.
7. 24,12 g kaaluvat vase ja tsingi sulamit töödeldi lahjendatud väävelhappe liiaga. Samal ajal paiskus välja 3,36 liitrit gaasi (n.u.). Tsingi massiosa selles sulamis on (%):
a) 59,58; b) 40,42; c) 68,66; d) 70,4.
8. Tsingi graanulid interakteeruvad vesilahusega (võimalik on mitu õiget vastust):
a) vesinikkloriidhape; b) lämmastikhape;
c) kaaliumhüdroksiid; d) alumiiniumsulfaat.
9. Süsinikdioksiid mahuga 16,8 liitrit (NU) absorbeeriti 400 g 28% kaaliumhüdroksiidi lahusega. Aine massiosa lahuses on (%):
a) 34,5; b) 31,9; c) 69; d) 63,7.
10. 4,816 10 24 hapnikuaatomit sisaldava tsinkkarbonaadi proovi mass (g):
a) 1000; b) 33,3; c) 100; d) 333,3.
Testi võti
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| b | a | a, sisse | G | a | b | b | a B C D | b | G |
Amfoteersete metallide ülesanded ja harjutused
Transformatsiooni ahelad
1. Tsink -> tsinkoksiid -> tsinkhüdroksiid -> tsinksulfaat -> tsinkkloriid -> tsinknitraat -> tsinksulfiid -> tsinkoksiid -> kaaliumtsinkaat.
2. Alumiiniumoksiid -> kaaliumtetrahüdroksoaluminaat -> alumiiniumkloriid -> alumiiniumhüdroksiid -> kaaliumtetrahüdroksoaluminaat.
3. Naatrium -> naatriumhüdroksiid -> naatriumvesinikkarbonaat -> naatriumkarbonaat -> naatriumhüdroksiid -> naatriumheksahüdroksokromaat (III).
4. Kroom -> kroom (II) kloriid -> kroom (III) kloriid -> kaaliumheksahüdroksokromaat (III) + broom + kaaliumhüdroksiid -> kaaliumkromaat -> kaaliumdikromaat -> kroom (VI) oksiid.
5. Raud(II)sulfiid -> X 1 -> raud(III)oksiid -> X 2 -> raud(II)sulfiid.
6. Raud(II)kloriid -> A -> B -> C -> D -> E -> raud(II)kloriid (kõik ained sisaldavad rauda; skeemil on ainult kolm redoksreaktsiooni järjest).
7. Kroom -> X 1 -> kroom (III) sulfaat -> X 2 -> kaaliumdikromaat -> X 3 -> kroom.
TASE A
1. 1,26 g magneesiumisulami ja alumiiniumi lahustamiseks kasutati 35 ml 19,6% väävelhappe lahust (tihedus - 1,14 g / ml). Happe liig reageeris 28,6 ml 1,4 mol/l kaaliumvesinikkarbonaadi lahusega. Määrata lähtesulami koostis ja sulami lahustumisel eralduva gaasi maht (n.o.).
Vastus. 57,6% Mg; 42,4% Al; 1,34 L H 2.
2. Kaltsiumi ja alumiiniumi segu massiga 18,8 g kaltsineeriti õhu puudumisel liigse grafiidipulbriga. Reaktsioonisaadust töödeldi lahjendatud ainega vesinikkloriidhape, samas vabanes 11,2 liitrit gaasi (n.u.). Määrake esialgse segu koostis.
Lahendus
Reaktsioonivõrrandid:
Olgu (Ca) = x mol, (Al) = 4 y sünnimärk.
Siis: 40 x + 4 27y = 18,8.
Probleemi seisundi järgi:
v (C2H2 + CH4) = 11,2 l.
Seega
(C2H2 + CH4) = 11,2 / 22,4 = 0,5 mol.
Vastavalt reaktsioonivõrrandile:
(C2H2) = (CaC2) = (Ca) = X sünnimärk,
(CH4) = 3/4 (Al) = 3 y sünnimärk,
x + 3y = 0,5.
Lahendame süsteemi:
x = 0,2, y = 0,1.
Seega
(Ca) = 0,2 mol,
(Al) = 4 0,1 = 0,4 mol.
Algses segus:
m(Ca) = 0,2 x 40 = 8 g,
(Ca) = 8 / 18,8 = 0,4255 ehk 42,6%;
m(Al) = 0,4 x 27 = 10,8 g,
(Al) = 10,8 / 18,8 = 0,5744 ehk 57,4%.
Vastus... 42,6% Ca; 57,4% Al.
3. 11,2 g perioodilise süsteemi VIII rühma metalli interaktsioonil klooriga tekkis 32,5 g kloriidi. Tuvastage metall.
Vastus... Raud.
4. Püriidi põletamisel tekkis 25 m 3 vääveldioksiidi (temperatuur 25 °C ja rõhk 101 kPa). Arvutage saadud tahke aine mass.
Vastus. 40,8 kg Fe2O3.
5. 69,5 g raud(II)sulfaadi kristalse hüdraadi kaltsineerimisel tekib 38 g veevaba soola. Määrake kristallilise hüdraadi valem.
Vastus. Heptahüdraat FeSO 4 7H 2 O.
6. Vesinikkloriidhappe liia mõjul 20 g vaske ja rauda sisaldavale segule eraldus gaas mahuga 3,36 L (NU). Määrake esialgse segu koostis.
Vastus. 58% Cu; 42% Fe.
Tase B
1. Kui suur kogus 40% kaaliumhüdroksiidi lahust (tihedus - 1,4 g / ml) tuleks lisada 50 g 10% alumiiniumkloriidi lahusele, et algselt sadestunud sade täielikult lahustuks?
Vastus. 15 ml
2. Metall põletati hapnikus, moodustades 2,32 g oksiidi, mille redutseerimiseks metalliks on vaja kulutada 0,896 L (NU) süsinikmonooksiidi. Redutseeritud metall lahustati lahjendatud väävelhappes, saadud lahus annab sinise sademe punase veresoolaga. Määrake oksiidi valem.
Vastus: Fe3O4.
3. Kui suur on 5,6 M kaaliumhüdroksiidi lahuse ruumala 5 g kroom (III) ja alumiiniumhüdroksiidi segu täielikuks lahustamiseks, kui hapniku massiosa selles segus on 50%?
Vastus. 9,3 ml.
4. 14% kroom(III)nitraadi lahusele lisati naatriumsulfiid, saadud lahus filtriti ja keedeti (ilma veekadudeta), kusjuures kroomisoola massiosa vähenes 10%-ni. Määrake saadud lahuses ülejäänud ainete massiosad.
Vastus. 4,38% NaNO3.
5. Raud(II)kloriidi ja kaaliumdikromaadi segu lahustati vees ja lahus hapestati vesinikkloriidhappega. Mõne aja pärast lisati lahusele tilkhaaval liig kaaliumhüdroksiidi lahust, moodustunud sade filtriti välja ja kaltsineeriti konstantse massini. Kuivjäägi mass on 4,8 g Leia soolade algsegu mass, võttes arvesse, et selles sisalduvad raud(II)kloriidi ja kaaliumdikromaadi massifraktsioonid on vahekorras 3:2.
Vastus. 4,5 g
6. 139 g raudsulfaati lahustati vees temperatuuril 20 °C ja saadi küllastunud lahus. Kui see lahus jahutati temperatuurini 10 °C, sadenes välja raudsulfaadi sade. Leidke sademe mass ja massiosa raud(II)sulfaat ülejäänud lahuses (raud(II)sulfaadi lahustuvus 20 °C juures on 26 g ja 10 °C juures 20 g).
Vastus. 38,45 g FeSO47H20; 16,67%.
Kvalitatiivsed ülesanded
1. Hõbevalge hele lihtaine A, millel on hea soojus- ja elektrijuhtivus, reageerib kuumutamisel teise lihtainega B. Saadud tahke aine lahustub hapetes koos gaasi C vabanemisega, kui see lastakse läbi väävelhappe lahuse. sadeneb aine B sade.ained, kirjuta reaktsioonivõrrandid.
Vastus. Ained: A - Al, B - S, C - H 2 S.
2. Seal on kaks gaasi, A ja B, mille molekulid on kolmeaatomilised. Kui igaüks neist lisatakse kaaliumalumiinaadi lahusele, moodustub sade. Pakkuge välja võimalikud valemid gaaside A ja B jaoks, arvestades, et need gaasid on binaarsed. Kirjutage üles reaktsioonivõrrandid. Kuidas saab neid gaase keemiliselt eristada?
Lahendus
Gaas A - CO 2; gaas B - H 2 S.
2KAlO 2 + CO 2 + 3H 2 O = 2Al (OH) 3 + K 2 CO 3,
2KAlO2 + H2S + 2H2O = 2Al (OH)3 + K2S.
3. Pruun ühend A, vees lahustumatu, laguneb kuumutamisel kaheks oksiidiks, millest üks on vesi. Teine oksiid B redutseeritakse süsiniku toimel metalliks C, mis on looduses levinuim metall. Määrake ained, kirjutage üles reaktsioonivõrrandid.
Vastus. Ained: A - Fe (OH) 3,
B - Fe2O3, C - Fe.
4. Sool A moodustub kahest elemendist; selle õhku põletamisel moodustub kaks oksiidi: B - tahke, pruun ja gaasiline. Oksiid B astub asendusreaktsiooni hõbevalge metalliga C (kuumutamisel). Määrake ained, kirjutage üles reaktsioonivõrrandid.
Vastus. Ained: A - FeS 2, B - Fe 2 O 3, C - Al.
* +/– märk tähendab, et see reaktsioon ei toimu kõigi reagentidega või teatud tingimustel.
Jätkub
Kirjutage reaktsioonivõrrandid vastavalt Pozhaaaluistide skeemidele 1) kaltsiumfosfaat + baariumkloriid = baariumfosfaat + kaltsiumkloriid 2) naatriumkarbonaat + kaaliumnitraat = karbonaatkaltsium + naatriumnitraat 3) Väävelhape + magneesiumhüdroksiid = magneesiumsulfaat + foda 4) Liitiumoksiid + vesinikkloriidhape = liitiumkloriid + vesi 5) Vääveloksiid (V1) + naatriumhüdroksiid = naatriumsulfaat + vesi 6) Alumiinium + vesinikbromiidhape = alumiiniumbromiid + vesinik 7) plii nitraat (11) + naatriumsulfiid = plii sulfiid (11) + ränihape 8) kaaliumsilikaat + fosforhape = kaaliumfosfaat + ränihape 9) tsinkhüdroksiid-vesinikjodiidhape = vesi tsinkjodiid Lämmastikoksiid (V) + naatriumhüdroksiid = kaaliumnetraat + vesi 11) baariumnitraat + väävelhape = baariumsulfaat + lämmastikhape 12) Süsinikoksiid (1V) -kaltsiumhüdroksiid = kaltsiumkarbonaat + vesi 13) Vääveloksiid (1V) + oksiid kaalium = kaaliumsulfaat 14) Magneesiumoksiid + fosfor (V) oksiid = magneesiumfosfaat 15) Lämmastikhape + kroomgodroksiid (111) = kroomnitraat (111) + vesi 16) Vesiniksulfiidhape + hõbenitric happe netraat1 + 7 hõbenitraat ) Raudoksiid (111) + vesinik = raud + vesi 18) Vasknitraat (11) + alumiinium = vask + alumiiniumnitraat 19) Alumiiniumhüdroksiid = alumiiniumoksiid + vesi
a) naatrium --- naatriumhüdroksiid - naatriumsulfiid --- naatriumkloriid --- naatriumsulfaat b) magneesium --- magneesiumsulfaat --- magneesiumhüdroksiid --- magneesiumoksiid - magneesiumkloriidc) plii - plii (II) oksiid - plii (II) nitraat - plii (II) hüdroksiid - plii (II) oksiid - plii (II) sulfaat g) väävel --- vesiniksulfiid --- kaaliumsulfit - - kaaliumkloriid - kaaliumkloriid - vesinikkloriidhape e) kaltsium - kaltsiumhüdroksiid - kaltsiumkarbonaat - kaltsiumnitraat - lämmastikhape f) alumiinium - alumiiniumsulfaat - alumiiniumhüdroksiid - alumiiniumoksiid - alumiiniumnitraat g) väävel - väävel (IV) oksiid - väävelhape -- - naatriumsulfit - väävelhape h) hapnik - alumiiniumoksiid - alumiiniumsulfaat - alumiiniumhüdroksiid - naatriummetaluminaat j) alumiinium - kloriid alumiinium - alumiiniumnitraat - alumiiniumhüdroksiid - alumiiniumsulfaat l) vask - vask (II) kloriid - vask - vask ( II) oksiid - vask (II) nitraat m) raud - raud (II) kloriid - raud (II) hüdroksiid - raud (II) sulfaat - raud n) raud - raud (III) kloriid - raud (III) nitraat - raud ( III) sulfaat - raud
1.Reageerib naatriumkarbonaadi vesilahusega1) kaaliumsulfaat 3) vask(II)sulfiid
2) süsinikoksiid (IV) 4) ränihape
2.Reageerib baariumkloriidi lahusega
1) kaltsiumhüdroksiid 3) naatriumsulfaat
2) vask(II)hüdroksiid 4) Vesinik
3.Reageerib kaltsiumnitraadi lahusega
1) naatriumkarbonaat 3) räni
2) tsink 4) vesinikbromiidhape
4.moodustub 1 mol ja 2 mol KoH vastastikmõju
1) keskmine sool 3) happeline sool
2) aluseline sool 4) ained ei reageeri
5. Naatriumsilikaadi ja vesinikkloriidhappe reaktsiooni tulemusena
1) naatriumsilitsiid 3) ränihape
2) räni 4) ränioksiid
1. Sool ja leelised tekivad lahuste koosmõjul
1)
2.Reageerib baariumnitraadi lahusega
1) naatriumkloriid 3) kaaliumkarbonaat
2) vask 4) kaltsiumkarbonaat
3.Reageerib baariumnitraadi lahusega
1) naatriumsulfaat 3) raud
2) kloriidsõnad 4) vask
4.Reageerib tsinksulfaadi lahusega
1) magneesium 3) väävel
2) ränioksiid 4) alumiiniumhüdroksiid
5. Vahepeal on võimalik keemiline reaktsioon (lahuses).
6) Milliste ainete vahel toimub keemiline reaktsioon?
1) kaltsiumkarbonaat ja naatriumnitraat
2) magneesiumsilikaat ja kaaliumfosfaat
3) raud(II)sulfaat ja pliisulfiid
4) baariumkloriid ja tsinksulfaat
Tsingi sulam vasega - messing - oli tuntud Vana-Kreekas, Vana-Egiptuses, Indias (VII sajand), Hiinas (XI sajand). Pikka aega ei olnud võimalik puhast tsinki eraldada. 1746. aastal töötas A.S. Marggraf välja meetodi puhta tsingi saamiseks, kaltsineerides selle oksiidi segu kivisöega ilma õhu juurdepääsuta savi tulekindlates retortides, millele järgnes tsingiauru kondenseerimine külmikutes. Tööstuslikus mastaabis algas tsingi sulatamine 17. sajandil.
Ladina tsincum tähendab "valget õitsemist". Selle sõna päritolu pole täpselt kindlaks tehtud. Arvatavasti pärineb see pärsia sõnast "cheng", kuigi see nimi ei viita tsinkile, vaid kividele üldiselt. Sõna "tsink" leidub Paracelsuse ja teiste 16. ja 17. sajandi uurijate kirjutistes. ja võib-olla läheb tagasi iidse germaani "tsinki" juurde - rüüsteretke, silmavalu. Nimetust "tsink" hakati kasutama alles 1920. aastatel.
Looduses viibides saate:
Levinuim tsingimineraal on sfaleriit ehk tsingisegu. Mineraali põhikomponendiks on tsinksulfiid ZnS ja mitmesugused lisandid annavad sellele ainele kõikvõimalikke värve. Ilmselt nimetatakse selle jaoks mineraali seguks. Tsingisegu peetakse esmaseks mineraaliks, millest moodustusid teised elemendi 30 mineraalid: smitsoniit ZnCO 3, tsintsiit ZnO, kalamiin 2ZnO · SiO 2 · H 2 O. Altais võib sageli leida triibulist "chipmunk" maaki - segu tsingi segu ja pruun spar. Tükk sellist maagi eemalt näeb tõesti välja nagu peidetud triibuline loom.
Tsingi eraldamine algab maagi kontsentreerimisega settimise või flotatsiooni meetodil, seejärel röstitakse oksiidideks: 2ZnS + 3О 2 = 2ZnО + 2SO 2
Tsinkoksiidi töödeldakse elektrolüütiliselt või redutseeritakse koksiga. Esimesel juhul leostatakse tsink tooroksiidist lahjendatud väävelhappe lahusega, kaadmiumi lisand sadestatakse tsingitolmuga ja tsinksulfaadi lahus allutatakse elektrolüüsile. 99,95% puhtusega metall sadestatakse alumiiniumkatoodidele.
Füüsikalised omadused:
Puhtal kujul on see üsna plastiline hõbevalge metall. Kell toatemperatuuril habras, kui plaat on painutatud, kostab kristalliitide hõõrdumisest tekkivat praginat (tavaliselt tugevam kui "tinahüüd"). Tsink on plastiline temperatuuril 100-150 °C. Lisandid, isegi ebaolulised, suurendavad järsult tsingi haprust. Sulamistemperatuur - 692 ° C, keemistemperatuur - 1180 ° C
Keemilised omadused:
Tüüpiline amfoteerne metall. Elektroodi standardpotentsiaal on -0,76 V, standardpotentsiaalide reas paikneb see enne rauda. Õhus on tsink kaetud õhukese ZnO-oksiidi kilega. Kuumutamisel põleb läbi. Kuumutamisel reageerib tsink halogeenidega, fosforiga, moodustades fosfiidid Zn 3 P 2 ja ZnP 2, väävli ja selle analoogidega, moodustades erinevaid kalkogeniide ZnS, ZnSe, ZnSe 2 ja ZnTe. Tsink ei reageeri otseselt vesiniku, lämmastiku, süsiniku, räni ja booriga. Zn 3 N 2 nitriid saadakse tsingi reaktsioonil ammoniaagiga temperatuuril 550–600 ° C.
Tavalise puhtusastmega tsink reageerib aktiivselt hapete ja leeliste lahustega, moodustades viimasel juhul hüdroksosinkaadid: Zn + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2
Väga puhas tsink ei reageeri hapete ja leeliste lahustega.
Tsinkile on iseloomulikud ühendid oksüdatsiooniastmega: +2.
Kõige olulisemad ühendused:
Tsinkoksiid- ZnO, valge, amfoteerne, reageerib nii happelahuste kui ka leelistega:
ZnO + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (fusioon).
Tsinkhüdroksiid- moodustub želatiinse valge sademena, kui tsingisoolade vesilahustele lisatakse leelist. Amfoteerne hüdroksiid
Tsingi soolad... Värvusetud kristalsed ained. Vesilahustes moodustavad tsingiioonid Zn 2+ vesikompleksid 2+ ja 2+ ning läbivad tugeva hüdrolüüsi.
Tsinkatsid tekivad tsinkoksiidi või hüdroksiidi koosmõjul leelistega. Sulamisel tekivad metatsinkaadid (näiteks Na 2 ZnO 2), mis vees lahustumisel muutuvad tetrahüdroksosinkaatideks: Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O = Na 2. Lahuste hapestamisel sadestub tsinkhüdroksiid.
Rakendus:
Korrosioonivastaste katete tootmine. - Metallist tsinki varraste kujul kasutatakse terastoodete kaitsmiseks korrosiooni eest kokkupuutel mereveega. Umbes pool toodetud tsingist kulub tsingitud terase tootmiseks, kolmandik valmistoodete kuumtsinkimiseks ning ülejäänu riba ja traadi tootmiseks.
- Tsingi - messingi sulamid (vask pluss 20-50% tsinki) omavad suurt praktilist tähtsust. Survevalu puhul kasutatakse lisaks messingile kiiresti kasvav hulk spetsiaalseid tsingisulameid.
- Teine rakendusvaldkond on kuivpatareide tootmine, kuigi viimased aastad see on oluliselt langenud.
- Tsinktelluriid ZnTe kasutatakse fototakistite, infrapunadetektorite, dosimeetrite ja kiirgusloendurite materjalina. - Tsinkatsetaat Zn (CH 3 COO) 2 kasutatakse fiksaatorina kangaste värvimisel, puidukaitsevahendina, seenevastase vahendina meditsiinis, katalüsaatorina orgaanilises sünteesis. Tsinkatsetaat on hambatsementide komponent ning seda kasutatakse glasuuride ja portselani tootmisel.
Tsink on üks olulisemaid bioloogiliselt aktiivseid elemente ja on oluline kõigi eluvormide jaoks. Selle roll on peamiselt tingitud asjaolust, et see on osa enam kui 40 olulisest ensüümist. On kindlaks tehtud tsingi funktsioon valkudes, mis vastutavad DNA alusjärjestuse äratundmise eest ja seega ka geneetilise informatsiooni ülekande reguleerimise eest DNA replikatsiooni ajal. Tsink osaleb süsivesikute ainevahetuses tsinki sisaldava hormooni – insuliini abil. A-vitamiin toimib ainult tsingi juuresolekul.Tsinki on vaja ka luude moodustamiseks.
Samal ajal on tsingiioonid mürgised.
Bespomestnykh S., Shtanova I.
KhF Tjumeni Riiklik Ülikool, rühm 571.
Allikad: Wikipedia:
Vask (Cu) kuulub d-elementide hulka ja asub Mendelejevi perioodilisustabeli rühmas IB. Vase aatomi elektrooniline konfiguratsioon põhiolekus kirjutatakse oletatava valemi 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9 4s 2 asemel kujul 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1. Ehk siis vase aatomi puhul täheldatakse nn “elektronide libisemist” 4s alamtasandilt 3d alamtasandile. Vase puhul on lisaks nullile võimalikud oksüdatsiooniastmed +1 ja +2. Oksüdatsiooniaste +1 on kalduvus disproportsioonile ja on stabiilne ainult lahustumatutes ühendites, nagu CuI, CuCl, Cu2O jne, aga ka kompleksühendites, näiteks Cl ja OH. Oksüdatsiooniastmes +1 vaseühenditel puudub spetsiifiline värvus. Niisiis võib vask(I)oksiid olenevalt kristallide suurusest olla tumepunane (suured kristallid) ja kollane (väikesed kristallid), CuCl ja CuI - valge ning Cu 2 S - must ja sinine. Keemiliselt stabiilsem on vase oksüdatsiooniaste, mis on võrdne +2-ga. Selles oksüdatsiooniastmes vaske sisaldavad soolad on sinist ja sinakasrohelist värvi.
Vask on väga pehme, plastiline ja plastiline metall, millel on kõrge elektri- ja soojusjuhtivus. Metallilise vase värvus on punakasroosa. Vask on metallide aktiivsuse reas vesinikust paremal, st. viitab madala aktiivsusega metallidele.
hapnikuga
Normaaltingimustes ei suhtle vask hapnikuga. Nendevahelise reaktsiooni toimumiseks on vaja kuumutamist. Sõltuvalt hapniku liigsest või puudumisest ja temperatuuritingimustest võib see moodustada vask(II)oksiidi ja vask(I)oksiidi:
halliga
Väävli reaktsioon vasega võib sõltuvalt töötingimustest viia nii vask(I)sulfiidi kui ka vask(II)sulfiidi tekkeni. Kui pulbrilise Cu ja S segu kuumutatakse temperatuurini 300–400 ° C, moodustub vask (I) sulfiid:
Väävli puudumisel ja reaktsioon viiakse läbi temperatuuril üle 400 ° C, moodustub vask (II) sulfiid. Siiski rohkem lihtsal viisil vask(II)sulfiidi saamine lihtsatest ainetest on vase interaktsioon süsinikdisulfiidis lahustunud väävliga:
See reaktsioon toimub toatemperatuuril.
halogeenidega
Vask reageerib fluori, kloori ja broomiga, moodustades halogeniide üldvalemiga CuHal 2, kus Hal on F, Cl või Br:
Cu + Br 2 = CuBr 2
Joodi, halogeenide seas nõrgima oksüdeerija, puhul moodustub vask(I)jodiid:
Vask ei suhtle vesiniku, lämmastiku, süsiniku ja räniga.
mitteoksüdeerivate hapetega
Peaaegu kõik happed on mitteoksüdeerivad happed, välja arvatud kontsentreeritud väävelhape ja mis tahes kontsentratsiooniga lämmastikhape. Kuna mitteoksüdeerivad happed on võimelised oksüdeerima vesinikuks ainult metalle, mis on aktiivsusvahemikus; see tähendab, et vask ei reageeri selliste hapetega.
oksüdeerivate hapetega
- kontsentreeritud väävelhape
Vask reageerib kontsentreeritud väävelhappega nii kuumutamisel kui ka toatemperatuuril. Kuumutamisel kulgeb reaktsioon vastavalt võrrandile:
Kuna vask ei ole tugev redutseerija, redutseeritakse väävel selles reaktsioonis ainult oksüdatsiooniastmeni +4 (SO 2-s).
- lahjendatud lämmastikhappega
Vase reaktsioon lahjendatud HNO 3-ga põhjustab vask(II)nitraadi ja lämmastikmonooksiidi moodustumist:
3Cu + 8HNO3 (lahjendatud) = 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2O
- kontsentreeritud lämmastikhappega
Kontsentreeritud HNO 3 reageerib normaalsetes tingimustes kergesti vasega. Erinevus vase reaktsioonil kontsentreeritud lämmastikhappega ja reaktsioonil lahjendatud lämmastikhappega seisneb lämmastiku redutseerimise produktis. Kontsentreeritud HNO 3 puhul redutseerub lämmastik vähemal määral: lämmastikoksiidi (II) asemel tekib lämmastikoksiid (IV), mis on seotud kontsentreeritud happes sisalduvate lämmastikhappemolekulide suurema konkurentsiga redutseerivate elektronide pärast. agent (Cu):
Cu + 4HNO 3 = Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
mittemetallide oksiididega
Vask reageerib mõnede mittemetallide oksiididega. Näiteks selliste oksiididega nagu NO 2, NO, N 2 O oksüdeeritakse vask vask(II)oksiidiks ja lämmastik redutseeritakse oksüdatsiooniastmeni 0, s.o. moodustub lihtaine N 2:
Vääveldioksiidi puhul tekib lihtaine (väävli) asemel vask(I)sulfiid. See on tingitud asjaolust, et vask väävliga reageerib erinevalt lämmastikust:
metallioksiididega
Metallilise vase paagutamisel vask(II)oksiidiga temperatuuril 1000-2000 °C saab vask(I)oksiidi:
Samuti metalliline vask võib kaltsineerimisel redutseerida raud(III)oksiidi raud(II)oksiidiks:
metallisooladega
Vask tõrjub välja vähemaktiivsed metallid (aktiivsusreas paremale) nende soolade lahustest:
Cu + 2AgNO 3 = Cu (NO 3) 2 + 2Ag ↓
Toimub ka huvitav reaktsioon, milles vask lahustub aktiivsema metalli soolas - oksüdatsiooniastmes +3 raud. Siiski pole vastuolusid, kuna vask ei tõrju rauda soolast välja, vaid ainult taastab selle +3 oksüdatsiooniastmest oksüdatsiooniolekusse +2:
Fe 2 (SO 4) 3 + Cu = CuSO 4 + 2FeSO 4
Cu + 2FeCl 3 = CuCl 2 + 2FeCl 2
Viimast reaktsiooni kasutatakse mikroskeemide valmistamisel vaskplaatide söövitamise etapis.
Vase korrosioon
Vask korrodeerub aja jooksul, kui see puutub kokku niiskuse, süsinikdioksiidi ja õhu hapnikuga:
2Cu + H 2 O + CO 2 + O 2 = (CuOH) 2 CO 3
Selle reaktsiooni tulemusena kaetakse vasktooted vask(II)hüdroksükarbonaadi lahtise sinakasrohelise õiega.
Tsingi keemilised omadused
Tsink Zn on IV perioodi IIB rühmas. Keemilise elemendi aatomite valentsorbitaalide elektrooniline konfiguratsioon põhiolekus on 3d 10 4s 2. Tsingi puhul on võimalik ainult üks oksüdatsiooniaste, mis võrdub +2. Tsinkoksiidil ZnO ja tsinkhüdroksiidil Zn (OH) 2 on väljendunud amfoteersed omadused.
Õhus hoidmisel tsink tuhmub, kaetakse õhukese ZnO oksiidi kihiga. Oksüdatsioon toimub reaktsiooni tõttu eriti kergesti kõrge õhuniiskuse ja süsinikdioksiidi juuresolekul:
2Zn + H 2 O + O 2 + CO 2 → Zn 2 (OH) 2 CO 3
Tsingi aur põleb õhus ja õhuke tsingiriba põleb pärast põleti leegis kuumutamist selles roheka leegiga:
Kuumutamisel interakteerub tsinkmetall ka halogeenide, väävli, fosforiga:
Tsink ei reageeri otseselt vesiniku, lämmastiku, süsiniku, räni ja booriga.
Tsink reageerib mitteoksüdeerivate hapetega, vabastades vesiniku:
Zn + H2SO4 (20%) → ZnSO4 + H2
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Tehniline tsink lahustub eriti hästi hapetes, kuna sisaldab teiste vähemaktiivsete metallide, eelkõige kaadmiumi ja vase lisandeid. Kõrge puhtusastmega tsink on teatud põhjustel hapetele vastupidav. Reaktsiooni kiirendamiseks viiakse kõrge puhtusastmega tsingi proov kontakti vasega või lisatakse happelahusele veidi vasesoola.
Temperatuuril 800-900 o C (punane kuumus) interakteerub sulas olekus metalliline tsink ülekuumendatud auruga, vabastades sellest vesiniku:
Zn + H 2 O = ZnO + H 2
Tsink reageerib ka oksüdeerivate hapetega: kontsentreeritud väävel- ja lämmastikhape.
Tsink kui aktiivne metall võib kontsentreeritud väävelhappega moodustada vääveldioksiidi, elementaarväävlit ja isegi vesiniksulfiidi.
Zn + 2H 2SO 4 = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Lämmastikhappe redutseerimisproduktide koostis määratakse lahuse kontsentratsiooniga:
Zn + 4HNO 3 (konts.) = Zn (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
3Zn + 8HNO3 (40%) = 3Zn (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2O
4Zn + 10HNO3 (20%) = 4Zn (NO 3) 2 + N2O + 5H2O
5Zn + 12HNO3 (6%) = 5Zn (NO 3) 2 + N 2 + 6H 2 O
4Zn + 10HNO3 (0,5%) = 4Zn (NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Protsessi suunda mõjutavad ka temperatuur, happe hulk, metalli puhtus ja reaktsiooniaeg.
Tsink reageerib leeliselahustega, moodustades tetrahüdroksosinkaadid ja vesinik:
Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2
Zn + Ba (OH) 2 + 2H 2 O = Ba + H 2
Veevaba leelistega legeerimisel tekib tsink tsinkaadid ja vesinik:
Väga leeliselises keskkonnas on tsink äärmiselt tugev redutseerija, mis suudab redutseerida nitraatides ja nitritites sisalduva lämmastiku ammoniaagiks:
4Zn + NaNO3 + 7NaOH + 6H2O → 4Na2 + NH3
Komplekside moodustumise tõttu lahustub tsink aeglaselt ammoniaagilahuses, redutseerides vesiniku:
Zn + 4NH3H2O → (OH)2 + H2 + 2H2O
Tsink redutseerib ka vähemaktiivseid metalle (sellest aktiivsusreas paremal) nende soolade vesilahustest:
Zn + CuCl 2 = Cu + ZnCl 2
Zn + FeSO 4 = Fe + ZnSO 4
Kroomi keemilised omadused
Kroom on perioodilisuse tabeli VIB rühma element. Kroomiaatomi elektrooniline konfiguratsioon on kirjutatud kujul 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1, s.o. kroomi puhul, nagu ka vase aatomi puhul, täheldatakse nn "elektronide libisemist"
Kroomi levinumad oksüdatsiooniastmed on +2, +3 ja +6. Neid tuleks meeles pidada ja keemiaprogrammi USE raames võib eeldada, et kroomil pole muid oksüdatsiooniastmeid.
Normaaltingimustes on kroom korrosioonikindel nii õhus kui ka vees.
Koostoime mittemetallidega
hapnikuga
Temperatuurini üle 600 °C kuumutatud metallikroom pulbriline põleb puhtas hapnikus, moodustades kroom(III)oksiidi:
4Cr + 3O 2 = o t=> 2Cr 2 O 3
halogeenidega
Kroom reageerib kloori ja fluoriga madalamatel temperatuuridel kui hapnikuga (vastavalt 250 ja 300 o C):
2Cr + 3F 2 = o t=> 2CrF 3
2Cr + 3Cl 2 = o t=> 2CrCl 3
Kroom reageerib broomiga punase kuumuse temperatuuril (850-900 o C):
2Cr + 3Br 2 = o t=> 2CrBr 3
lämmastikuga
Metallkroom interakteerub lämmastikuga temperatuuril üle 1000 o С:
2Cr + N2 = ot=> 2CrN
halliga
Väävliga võib kroom moodustada nii kroom(II)sulfiidi kui ka kroom(III)sulfiidi, mis sõltub väävli ja kroomi vahekorrast:
Cr + S = o t=> CrS
2Cr + 3S = o t=> Cr 2 S 3
Kroom ei reageeri vesinikuga.
Koostoime keeruliste ainetega
Koostoime veega
Kroom viitab keskmise aktiivsusega metallidele (asub metallide aktiivsuse real alumiiniumi ja vesiniku vahel). See tähendab, et reaktsioon toimub kuuma kroomi ja ülekuumendatud auru vahel:
2Cr + 3H2O = o t=> Cr2O3 + 3H2
5 koostoime hapetega
Normaaltingimustes passiveeritakse kroom kontsentreeritud väävel- ja lämmastikhappega, kuid lahustub neis keemise ajal, oksüdeerides oksüdatsiooniastmeni +3:
Cr + 6HNO3 (konts.) = t o=> Cr (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
2Cr + 6H2SO4 (konts.) = t o=> Cr 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Lahjendatud lämmastikhappe puhul on lämmastiku redutseerimise põhiproduktiks lihtaine N 2:
10Cr + 36HNO 3 (lahjendatud) = 10Cr (NO 3) 3 + 3N 2 + 18H 2 O
Kroom asub tegevusreas vesinikust vasakul, mis tähendab, et see on võimeline vabastama H 2 mitteoksüdeerivate hapete lahustest. Selliste reaktsioonide käigus õhuhapniku juurdepääsu puudumisel tekivad kroom(II) soolad:
Cr + 2HCl = CrCl 2 + H 2
Cr + H 2 SO 4 (laiendatud) = CrSO 4 + H 2
Kui reaktsioon viiakse läbi vabas õhus, oksüdeerub kahevalentne kroom õhus sisalduva hapniku toimel koheselt oksüdatsiooniastmeni +3. Sel juhul on näiteks võrrand vesinikkloriidhappega järgmisel kujul:
4Cr + 12HCl + 3O 2 = 4CrCl3 + 6H2O
Metallkroomi legeerimisel tugevate oksüdeerijatega leeliste juuresolekul oksüdeerub kroom oksüdatsiooniastmeni +6, moodustades kromaadid:
Raua keemilised omadused
Raud Fe, VIIIB rühma keemiline element, mille perioodilisustabelis on seerianumber 26. Elektronide jaotus raua aatomis on järgmine 26 Fe1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ehk raud kuulub d-elementide hulka, kuna d-alamtase on selle korpuses täidetud. Seda iseloomustab kõige enam kaks oksüdatsiooniastet +2 ja +3. Oksiidides FeO ja hüdroksiidis Fe (OH) 2 domineerivad aluselised omadused, oksiidis Fe 2 O 3 ja hüdroksiidis Fe (OH) 3 väljenduvad märgatavalt amfoteersed omadused. Seega lahustuvad raudoksiid ja hüdroksiid (lll) mingil määral keemise ajal kontsentreeritud leeliselahustes ning reageerivad sulamisel ka veevaba leelisega. Tuleb märkida, et raua oksüdatsiooniaste +2 on väga ebastabiilne ja muutub kergesti oksüdatsiooniolekuks +3. Tuntud on ka rauaühendid haruldases oksüdatsiooniastmes +6 - ferraadid, olematu "raudhappe" H 2 FeO 4 soolad. Need ühendid on suhteliselt stabiilsed ainult tahkes olekus või tugevalt aluselistes lahustes. Söötme ebapiisava leeliselisuse korral oksüdeerivad ferraadid üsna kiiresti isegi vett, vabastades sellest hapnikku.
Koostoime lihtsate ainetega
Hapnikuga
Puhtas hapnikus põletades moodustab raud nn raud kaal, mille valem on Fe 3 O 4 ja on tegelikult segaoksiid, mille koostist saab tinglikult esitada valemiga FeO ∙ Fe 2 O 3. Raua põlemisreaktsioonil on järgmine vorm:
3Fe + 2O 2 = t o=> Fe3O4
Halliga
Kuumutamisel reageerib raud väävliga, moodustades raudsulfiidi:
Fe + S = t o=> FeS
Või liigse väävliga rauddisulfiid:
Fe + 2S = t o=> FeS 2
Halogeenidega
Kõigi halogeenidega, välja arvatud jood, oksüdeerub metalliline raud oksüdatsiooniastmeni +3, moodustades raudhalogeniidid (lll):
2Fe + 3F 2 = t o=> 2FeF 3 - raudfluoriid (lll)
2Fe + 3Cl 2 = t o=> 2FeCl 3 – raud(III)kloriid (lll)
Jood kui halogeenide seas nõrgim oksüdeerija, oksüdeerib rauda ainult oksüdatsiooniastmeni +2:
Fe + I 2 = t o=> FeI 2 - raudjodiid (ll)
Tuleb märkida, et raua rauaühendid oksüdeerivad vesilahuses kergesti jodiidiioone vabaks joodiks I 2, taandades samal ajal oksüdatsiooniastmeni +2. Näited FIPI panga sarnastest reaktsioonidest:
2FeCl 3 + 2KI = 2FeCl 2 + I 2 + 2KCl
2Fe (OH) 3 + 6HI = 2FeI 2 + I 2 + 6H 2 O
Fe2O3 + 6HI = 2FeI2 + I2 + 3H2O
Vesinikuga
Raud ei reageeri vesinikuga (metallide vesinikuga reageerivad ainult leelismetallid ja leelismuldmetallid):
Koostoime keeruliste ainetega
5 koostoime hapetega
Mitteoksüdeerivate hapetega
Kuna raud asub tegevusreas vesinikust vasakul, tähendab see, et see suudab vesinikku välja tõrjuda mitteoksüdeerivatest hapetest (peaaegu kõik happed, välja arvatud H 2 SO 4 (konts.) ja mis tahes kontsentratsiooniga HNO 3):
Fe + H 2 SO 4 (lahjendatud) = FeSO 4 + H 2
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Sellisele nipile tuleb eksamiülesannetes tähelepanu pöörata, kui küsimusele teemal, millise oksüdatsiooniastmeni raud oksüdeerub kokkupuutel lahjendatud ja kontsentreeritud vesinikkloriidhappega. Õige vastus on mõlemal juhul kuni +2.
Lõks seisneb siin intuitiivses ootuses raua sügavamale oksüdatsioonile (kuni s.d. +3) selle interaktsiooni korral kontsentreeritud vesinikkloriidhappega.
Koostoime oksüdeerivate hapetega
Raud ei reageeri passiveerumise tõttu normaalsetes tingimustes kontsentreeritud väävel- ja lämmastikhappega. Kuid see reageerib nendega keetmisel:
2Fe + 6H2SO4 = o t=> Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Fe + 6HNO3 = o t=> Fe (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
Pange tähele, et lahjendatud väävelhape oksüdeerib raua oksüdatsiooniastmeni +2 ja kontsentreeritud raua kuni +3.
Raua korrosioon (roostetamine).
Raud roostetab niiskes õhus väga kiiresti:
4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe (OH) 3
Raud ei reageeri hapniku puudumisel veega ei tavatingimustes ega ka keemise ajal. Reaktsioon veega toimub ainult punase kuumuse temperatuurist kõrgemal temperatuuril (> 800 o C). need..
1,2H 2SO 4 (konts.) + Cu = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2O
vasksulfaat
H 2SO 4 (lahjendatud) + Zn = ZnSO 4 + H 2
tsinksulfaat
2. FeO + H 2 = Fe + H 2O
CuSO 4 + Fe = Cu ↓ + FeSO 4
3. Koostame lämmastikhappe soolad:
lämmastikhappe valem HNO3 happejääk NO3- - nitraat
Koostame soola valemid:
Na + NO3- Lahustuvuse tabeli järgi määrame ioonide laengud. Kuna naatriumioonil ja nitraadiioonil on vastavalt laengud "+" ja "-", ei ole selle valemi alaindeksid mittevajalikud. Saate järgmise valemi:
Na + NO3- - naatriumnitraat
Ca2 + NO3- - Lahustuvustabeli järgi määrame ioonide laengud. Järjestame indeksid risti reegli järgi, aga kuna nitraadiioon on kompleksioon laenguga "-", siis tuleb see sulgudesse panna:
Ca2 + (NO3) -2 - kaltsiumnitraat
Al3 + NO3- - Lahustuvustabeli järgi määrame ioonide laengud. Järjestame indeksid risti reegli järgi, aga kuna nitraadiioon on kompleksioon laenguga "-", siis tuleb see sulgudesse panna:
Al3 + (NO3) -3 - alumiiniumnitraat
täiendavad metallid
tsinkkloriid ZnCl2
alumiiniumnitraat Al (NO3) 3
