Təbii suların tərkibi.
Đnsanlar öz ehtiyaclarını təmin etmək
üçün təbii sulardan olduqca geniş miqyasda istifadə edirlər. Yer
kürəsində suyun ümumi ehtiyatı olduqca böyük olub, planetin
ümumi həcminin 1/800 hissəsini təşkil edir. Suyun əsas hissəsi
dünya okeanının payına düşür. YUNESKO-nun məlumatına
görə (1970) su ehtiyatı %-lə aşağıdakı kimi paylanmışdır:
okeanlar - 97,2; buzluqlar - 2,15; yeraltı sular - 0,625; içməli göl
və çay suları - 9
.
10
-3
; duzlu və daxili dənizlər - 8
.
10
-3
; atmosfer -
10
-3
; çaylar - 10
-4
. Đstifadəsi mümkün olan içməli su ehtiyatı
hidrosferanın həcmcə 0,15 %-ni təşkil edir (~ 0,2 mln. km
3
).
Suyun tərkibində olan qarışıqlar üç qrupa bölünür: 1.Mo-
lekulyar və ion həddə qədər həll olmuş qarışıqlar; 2.Kolloid
qarışıqlar; 3.Asılqanlar.
Kimyəvi tərkibinə görə qarışıqlar üzvi və qeyri-üzvi qarışıq-
lara ayrılır. Üzvi qarışıqlar mürəkkəb tərkibə malik olub, suda
kolloid və həqiqi məhlul şəklində olurlar. Qeyri-üzvi qarışıqlar
əsasən ionlar şəklində olur. Bunlara Na
+
, Ca
2+
, Mg
2+
, Cl
-
, SO
4
2-
,
HCO
3
-
aiddir. Suda həmçinin həll olmuş şəkildə oksigen, azot,
karbon qazı və s. qazlar da vardır.
Suda kabonat turşusu ilə onun ionları arasında aşağıdakı tən-
liklərlə sxematik təsvir olunan tarazlıq mövcuddur:
H
2
CO
3
HCO
3
-
+ H
+
HCO
3
-
CO
3
2-
+ H
+
2HCO
3
-
CO
3
2-
+ CO
2
+ H
2
O
→
←
→
←
→
←
466
Göstərilən tarazlıq tənliklərinə görə pH artdıqda tarazlıq
karbonat ionlarının əmələ gəlmə istiqamətində yönəlir və
pH>10-da karbonat ionları tarazlıqda üstünlük təşkil edir. pH
azaldıqda isə tarazlıq H
2
CO
3
-ün əmələ gəlməsi istiqamətində
yönəlir. pH< 6 olduqda karbonat turşusunun əmələ gəlməsi
üstünlük təşkil edir. Tərkibində karbonat turşusu, hidrokarbonat
və karbonat ionları tarazlıqda olan su stabil su, tarazlıq karbonat
turşusunun əmələ gəlməsi istiqamətinə yönəlmiş olarsa, belə su
aqresiv su
adlanır. Aqresiv suyun korroziyaya uğratma aktivliyi
yüksək olur. Tarazlıq karbonat ionlarının əmələ gəlməsinin isti-
qamətinə yönəlməsi isə kalsium karbonat çöküntüsünün əmələ
gəlməsinə səbəb olur.
Təbii suların tərkibi müəyyən texnoloji göstəricilərlə xarak-
terizə olunur. Bunlara suyun codluğu, mühitin reaksiyası, qələvi-
liyi, minerallığı, oksidləşəlmə
(qarışıqların) qabiliyyəti daxildir.
Suyun codluğu.
Tərkibində çoxlu miqdarda kalsium və
maqnezium ionları olan sular cod sular adlanır. Codluq 1l suda
həll olmuş kalsium və maqnezium ionlarının mmol-ekvivalent-
ləri sayı ilə ölçülür. Codluq = 0,5( [Ca
2+
] + [Mg
2+
] ).
Codluq karbonatlı ( müvəqqəti) və qeyri-karbonatlı ( daimi)
codluğa ayrılır. Karbonatlı codluq suda kalsium və maqnezium
ionlarının hidrokarbonatları
hesabına yaranır. Daimi codluq isə
bu kationların xlorid və sulfat duzlarının
mövcudluğu ilə əla-
qədardır.
Suyun
qələviliyi hidroksil ionlarının və zəif turşu anion-
larının (HCO
3
-
, CO
3
2-
və s. – protolitik əsaslar) qatılıqları cəmi
ilə ölçülür.
Su həmçinin minerallıq dərəcəsi ilə də xarakterizə olunur.
Minerallıq dərəcəsi
1l suda həll olan duzların kütləsi ilə göstə-
rilir. Çay suları adətən aşağı minerallığa (0,5-0,6 q/l) malik
olurlar. Yeraltı suların minerallığı isə yüksək olur. Okeanların
və açıq dənizlərin minerallığı təxminən bərabər olub 35 q/l təşkil
edir. Bu sularda əsas ionları Na
+
və Cl
-
- ionları təşkil edir. Da-
xili dənizlərin minerallığı okeanların minerallığından az olur.
467
Məsələn, Xəzər dənizinin minerallığı 3-13 q/l, Qara dənizin isə
17-18 q/l təşkil edir.
Suyun oksidləşəmə qabiliyyəti ondakı qarışıqların oksidləş-
diricilərlə qarşılıqlı təsirdə olma dərəcəsi ilə ölçülür.
Oksigenə biokimyəvi tələbat
(OBT). Bakteriyalar tərəfindən
oksidləşən üzvi maddələrin parçlanmasına sərf olunan oksigenin
qatılığı (mq/l) ilə ölçülür. Suyun bu xassəsi 20
o
S-də suyu 5
sutka qaranlıqda saxladıqda oksigenin qatılıq dəyişməsi ilə təyin
edilir (OBT
5
). OBT-yə görə suyun çirklənmə dərəcəsi müəyyən
edilir. OBT-si 30 mq/l-ə qədər olan sular təmiz sular, 30-80 mq/l
olan sular zəif çirklənmiş və OBT > 80 mq/l olan sular isə çirkli
sular
adlanır.
Suyun istifadəsi.
Đçməli suların çox hissəsi ~82 %-i kənd
təsərrüfatında, ~10 %-i məişətdə, ~8%-i isə sənayedə, soyutma
işlərində, həmçinin enerji daşıyıcı kimi nəqliyyat vasitələrində
və həlledici kimi tətbiq edilir. Suyun tərkibindəki qarışıqlar su
təchizatı obyektləri üçün zərərli ola bilər. Odur ki, istifadə olu-
nacaq su müəyyən normativlərə cavab verməlidir. Məsələn, su
kəməri sularında OBT, codluq verən və digər ionların qatılığı
icazə verilən maksimal kəmiyyətlərdən artıq olmamalıdır
(cəd.12.2).
Cədvəl 12.2. Đçməli suda ionların icazə verilən maksimal qatılığı
(c
max
, mq/
l)
Texniki suda codluq verən duzlar və digər həll olmayan qa-
rışıqlar qazanların və digər cihazların divarlarında çökərək bu
qurğuların effektliyini azaldır. Qazanlarda NaCl və digər qarı-
şıqlar buxara keçərək turbinlərin pərlərində çökür ki, bu da
Đon
c
max
Đon
c
max
Đon
c
max
Be
2+
2
.
10
-4
Mo
2+
0,25
PO
4
3-
3,5
Se
6+
1
.
10
-3
Fe
2+
, Fe
3+
0,25
Zn
2+
5,0
Pb
2+
0,03
Al
3+
0,5
NO
3
-
45
As
3+
, As
5+
0,05
F
-
0,7-1,5
Cl
-
350
Mn
2+
0,1
Cu
2+
1,0
SO
4
2-
500
468
elektrik stansiyalarının faydalı iş əmsalını aşağı salır. Suda həll
olmuş oksigen, karbon qazı, dəmir və nitrit ionları metalların
korroziyasına səbəb olur. Odur ki, təbii suları istifadə etməzədən
əvvəl tərkibindəki qarışıqların əsas kütləsinı ayırmaq lazım
gəlir.
Suyun kimyəvi və fiziki-kimyəvi üsullarla təmizlənməsi.
Suyun tərkibindəki qarışıqlardan təmizlənməsi üçün seçilən
metod qarışıqların xarakteri və xassələrindən asılıdır. Məsələn,
asılqan qarışıqları süzməklə, kolloid qarışıqları koaqulyasiya
etdirməklə təmizləyirlər. Az həll olan birləşmələr əmələ gətirən
ion qarışıqları çökdürməklə, oksidləşdirici qarışıqları reduksiya
etmək, reduksiyaedici qarışıqları isə oksidləşdirməklə təsirini
aradan qaldırırlar.
Codluğun aradan qaldırılması.
Suyun codluğunu aradan
qaldırmaq üçün Ca
2+
və Mq
2+
-ionlarını ayırmaq lazımdır. Bu
proses suyun yumşaldılması adlanır. Bu məqsədlə çökdürmə və
va ion-dəyişmə üsullarından istifadə edilir.
Çökdürmə üsulları Ca
2+
və Mq
2+
-ionlarının uyğun olaraq
CaCO
3
və Mq(OH)
2
şəklində çökdürülməsinə əsaslanır.
Məlumdur ki, az həllolan duzların (çöküntülərin) həllolma
qabiliyyəti sabit temperaturda sabit kəmiyyətdir (bax 8.9. Həll
olma hasili). Çöküntünün tərkibinə daxil olan ionların bu və ya
digərinin qatılığını azaltmaq və ya artırmaqla tarazlığı çöküntü-
nün həllolma qabiliyyətinin azalması və ya artması istiqamətinə
yönəltmək olar. Məsələn, cod suda Ca
2+
və Mg
2+
ionlarının qatı-
lığını azaltmaq, yəni onları çökdürmək üçün uyğun olaraq CO
3
2-
və OH
-
- ionlarının qatılığını artırmaq lazım gəlir.
Karbonatlı codluğu
aradan qaldırmaq üçün suyun əhəng-
ləşdirilməsi üsulundan istifadə olunur. Sönmüş əhəng suda aşa-
ğıdakı tənlik üzrə tam dissosiasiya edir:
Ca(OH)
2
→ Ca
2+
+ 2OH
-
469
Əmələ gələn OH
-
ionları suda olan H
2
CO
3
, HCO
3
-
ilə aşa-
ğıdakı tənliklər üzrə qarşılıqlı təsirdə olur:
OH
-
+ H
2
CO
3
HCO
3
-
+ H
2
O
OH
-
+ HCO
3
-
CO
3
2-
+ H
2
O
Göstərilən proseslər nəticəsində karbonat ionlarının qatılığı
artır və bu qatılığın kalsium ionları qatılığına vurma hasili
CaCO
3
-ün həllolma hasili kəmiyyətini (HH
CaCO
3
= 1.10
-8
)
keçdiyindən kalsium ionları karbonat şəklində çökür:
Ca
2+
+ CO
3
2-
→ CaCO
3
↓
Eyni zamanda OH
-
-ionlarının qatılığının Mg
2+
-ionları qa-
tılığına vurma hasili Mg(OH)
2
-in həll olma hasilini
(HH
Mq(OH)
2
= =1,2.10
-11
) keçdiyindən Mg
2+
-ionları da Mg(OH)
2
çöküntüsünü əmələ gətirir:
Mg
2+
+ 2OH
-
→ Mg(OH)
2
↓
Suyu əhəngləşdirdikdə baş verən kimyəvi reaksiyaları aşa-
ğıdakı tənliklər şəklində göstərə bilərik:
Ca(HCO
3
)
2
+ Ca(OH)
2
= 2CaCO
3
↓+ 2H
2
O
Mq(HCO
3
)
2
+ 2Ca(OH)
2
= Mq(OH)
2
↓+ 2CaCO
3
↓+ 2H
2
O
H
2
CO
3
+ Ca(OH)
2
= CaCO
3
+ 2H
2
O
Tənliklərdən göründüyi kimi suya əhəng daxil etdikdə Ca
2+
və Mq
2+
-ionlarının (suyun yumşalması), HCO
3
-
ionlarının (qələ-
viliyin azalması)
və H
2
CO
3
-ün
qatılığının azalması baş verır.
→
←
→
←
470
Əhəng üsulu ilə suyun qeyri-karbonatlı codluğunu aradan
qaldırmaq olmur. Bu məqsədlə sodadan istifadə olunur:
Na
2
CO
3
→ 2Na
+
+ CO
3
2-
CO
3
2-
+ Ca
2+
→ CaCO
3
↓
Suyu qaynatmaqla onun karbonatlı codluğunu aradan qal-
dırmaq olar. Bu zaman alınan çöküntülər “ərp” adlanır:
Ca(HCO
3
)
2
= CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O
Mq(HCO
3
)
2
+ H
2
O = Mq(OH)
2
+ 2CO
2
Təbii suları qarışıqlardan təmizləmədə kationdəyişmə, ani-
ondəyişmə
və kimyəvi duzsuzlaşdırma metodlarından geniş isti-
fadə olunur (bax 8.10. Đon mübadilə tarazlıqları).
Kationları (Mg
2+
, Ca
2+
, Na
+
və s.) ayırmaq üçün su kationit-
lərdən, anionları (Cl
-
, SO
4
2-
, HCO
3
-
və s.) ayırmaq üçün isə ani-
onitlərdən keçirilir.
Məsələn, codluq əmələ gətirən ionların Na-kationitdən ke-
çirtməklə codluğu aradan qaldırırlar (bax 8.9. Đon mübadilə
tarazlığı).
Anionları OH-anionitdən keçirtməklə anionları ayırmaq
mümkündür.
ROH
+ Cl
-
RCl + OH
-
Əgər suyu OH- anionitdən keçirtməklə anionlardan, H-ka-
tionitdən kecirtməklə isə kationlardan ayırsaq,
RH + Na
+
= RNa + H
+
→
←
471
suya keçən OH
-
və H
+
- ionları birləşərək su əmələ gətirəcəkdir.
Bunun nəticəsi olaraq su kimyəvi duzlaşmış vəziyyətdə
olacaqdır.
Suyun zərərsizləşdirilməsi.
Xəstəlik törədici mikrobları,
virusları və bakteriyaları məhv eləmək üçün suyu oksidləşdirici-
lərlə işləyirlər. Bu məqsədlə maye və ya qazvari xlordan,
hipoxloridlərdən: NaClO və Ca(ClO)
2
istifadə olunur. Xlorun
bakterisid təsiri onun su ilə təsirindən hipoxlorid HClO turşu-
sunun əmələ gəlməsi ilə əlaqədardır:
Cl
2
+ H
2
O HClO + H
+
+ Cl
-
Xlorun suda olan üzvi maddələrlə təsirindən müəyyən miq-
dar toksiki maddələrin, məsələn, CHCl
3
-ün əmələ gəlməsi müm-
kün hesab edilir. Odur ki, suyun ozon O
3
vasitəsi ilə zərərsizləş-
dirilməsi (ozonlaşdırma) böyük maraq kəsb edir.
12.4. DÖVRĐ SĐSTEMĐN IVA QRUP ELEMENTLƏRĐ
Ümumi xassələri.
ΙVA qrupuna qeyri-metal C, polimetallar:
Si və Ge, metallar Sn və Pb daxildir. Bu elementlərin valent
səviyyəsinin elektron formulu ... ns
2
np
2
şəklində ifadə olunur.
Sıra nömrəsinin artması ilə atom radiusu artır, ionlaşma enerjisi
azalır və bununla əlaqədar elementlərin metallıq xassələri güclə-
nir (cəd. 12.3). Si və Ge yarımkeçirici xassəyə malikdirlər. Ger-
manium xarici görünüşcə metalı xatırladır. Sarımtıl çalarlı gü-
müşü ağ rəngli maddədir. IVA qrup elementləri dövri sistemin
ortalarında yerləşir və xüsusi elektron quruluşuna malikdirlər.
Xarici elektron təbəqələrində bölünməmiş (sərbəst) p-elektron
cütu yoxdur. Bu elementlərin atomları öz aralarında və digər ele-
mentlərlə rabitələnmədə sp
3
, sp
2
, sp
-hibrid orbitallardan istifadə
edir. Karbon və silisium olduqca böyük saylarda polinüvəlı
birləşmələr: üzvi birləşmələr, silikatlar, silikonlar və s. əmələ
gətirir.
→
←
472
Cədvəl 12.3. ΙVA qrup elementlərinin və bəsit maddələrinin bəzi
xassələri
Karbon.
Karbonun yer qabığında kütlə payı 0,1% təşkil
edir. Sərbəst (almaz, qrafit) və birləşmələr şəklində rast gəlinir.
Təbiətdə tərkibi komürün tərkibinə çox yaxın olan faydalı kö-
mür yataqları mövcuddur. Bunlara daş və qonur kömürləri misal
göstərmək olar.
Karbon birləşmələr şəklində çox geniş yayılmışdır. Karbo-
natlar şəklində zəngin yataqlara malikdir. Üzvi birləşmələrin
əsas quruluş elementi kimi bitki və heyvan orqanizmlərinin,
eləcə də neftin, təbii qazın tərkibinə daxildir.
Allotropik şəkildəyişmələri.
Sərbəst halda karbon sp
3
,
sp
2
,
sp-
hibridləşmə tiplərinə cavab verən almaz, qrafit, karbin və
fullyarit adlanan dörd allotropik şəkildəyişmə əmələ gətirir. Ful-
lyarit C
60
(fulleren) molekullarından ibarətdir.
Almaz
rəngsiz, işığı güclü səpələyən şəffaf maddədir. Tərəf-
ləri mərkəzləşmiş kub sistemdə kristallaşır. Almazda karbon
atomları sp
3
-hibridləşmiş formada olub, bir-birilə kovalent rabi-
tələnərək üçölçülü tetraedrik şəbəkə əmələ gətirir. Atomlararası
məsafə 0,154 nm təşkil edir. Bütün maddələr içərisində vahid
həcmə düşən atomların sayına görə birinci yer tutur. Bununla və
həmçinin karbon tetraedrlərində atomların bir-birilə yüksək da-
vamlı kovalent rabitələr əmələ gətirməsi ilə əlaqədar almaz
bütün maddələr içərisində ən bərkidir.
Xassələr
6
C(qrafit)
14
Si
32
Ge
Elektron quruluşu
2s
2
2p
2
3s
2
3p
2
4s
2
4p
2
Atom radiusu, nm
0,077
0,117
0,122
Birinci ionlaşma enerjisi,kC/mol 1086
787
762
Elektromənfilik
2,5
1,8
1,8
Sıxlıq, q/sm
3
2,1-2,5
2,42
5,32
Ərimə temperaturu,
o
S
3750
1412
936
Qaynama temperaturu,
o
S
-
3250
3123
Xarakterik oksidləşmə dərəcəsi
-4 ,+2, +4 -4, +2, +4
-
4, +2, +4
473
Đstehsal edilən almazın təxminən 80%-i abraziv material ki-
mi texniki məqsədlər uçün tətbiq edilir. Cilalanmış şəffaf almaz
brilliant
adlanır. Qimətli daş kimi istifadə olunur.
Qrafit
tünd-boz rəngli zəif metal parlaqlığına malik, elek-
triki yaxşı keçirən, heksaqonal sistemdə kristallaşan laylanma
(pulcuqlanma) xassəsinə malik maddədir. Qrafitin kristal qəfəsi-
nin xüsusiyyətlərı §4.4-də (Müxtəlif rabitəli qəfəslər) verilmışdir.
Qrafit elektrik cərəyanını keçirdiyindən elektrodların hazır-
lanmasında tətbiq edilir. Sürtünməni azaltmaq məqsədilə sürtkü
yağlarının tərkibinə daxil edilir. Qrafitdən həmçinin atom reak-
torlarında neytronların sürətinin tənzimlənməsində istifadə
olunur.
1985-ci ildə karbonun altmış karbon atomlarından təşkil
olunmuş (C
60
) birləşməsinin-fullerenin sintezi barədə məlumat
verilmişdir. Sonralar C
70
, C
84
və s. fullerenlər sintez olunmuş-
dur. Fullerenlər qapalı quruluşa malikdir və bu quruluşda kar-
bon atomları sp
2
-hibridləşmiş formada olur. Hibridləşmədə işti-
rak etməyən p-elektron buludları aromatik nüvədə olduğu kimi
delokallaşmış
π
-rabitə əmələ gətirir.
Fullyaritlərin kristalları molekulyar qəfəs tipınə aid edilir.
Qəfəsin qovşaqlarında fulleren molekulları yerləşir.
Karbon atomlarının sp-hibridləşməsindən əmələ gələn al-
lotropik şəkildəyişmə 1986-cı ildə kəşf edilmiş və sonralar tə-
biətdə tapılmış karbin daxildir. Karbin xüsusi çəkisı qrafitdən
az olan tozvari, kimyəvi cəhətdən qrafitdən aktiv maddədir.
Karbində rabitəyə görə müxtəliflik mövcuddur:
= C = C = C = və ·– C ≡ C – C ≡ C·–
Amorf karbon
(kömür). Üzvi birləşmləri havasız mühitdə
qızdırdıqda komür adlanan qara rəngli kütlə alınır. Belə kömür
nizamsız düzülüşlü qrafit dənəciklərindən ibarətdir. Kömur
müxtəlif metalların (məsələn, dəmir, nikel, platin) ərimiş məhlu-
474
lunda həll olur. Kömürün xüsusi çəkisi 1,8-2,1 q/sm
3
intervalın-
da dəyişir.
Kömürün koks, ağac kömürü, sümük kömürü və qurum ad-
lanan texniki növlərı vardır.
Koks
daş kömürün quru distilləsindən alınır. Əsasən metal-
lurgiyada metalların pirometallurji üsulla alınmasında istifadə
edilir.
Ağac kömürü.
Oduncağın havasız mühitdə qızdırılmasından
alınır. Məsaməli quruluşa malik olması ilə əlaqədar yüksək
adsorbsiya qabiliyyətinə malikdir. Közərmiş kömür üzərindən su
buxarı keçirtdikdə onun adsorbsiya qabiliyyəti əsaslı dərəcədə
artır. Belə kömür aktivləşdirilmiş kömür adlanır.
Aktivləşdirilmış kömür əlehqazlarda, uçucu maye buxarlar-
ının və qazlar qarışığının udulmasında, tibbdə və s.tətbiq edilir.
Sümük kömürü
yağsızlaşdırılmış sümükləri kömürləşdir-
məklə alırlar. Üzvi boyaları yüksək dərəcədə udması ilə xarak-
terizə olunur. Məhlulların müxtəlif boya maddələrdən təmizlən-
məsində istifadə olunur.
Qurum
ən təmiz “amorf” kömür hesab olunur. Sənayedə
onu metanın termiki parçalanmasından, həmçinin havanın azlığı
şəraitində qətranların, skipidarın və digər karbonla zəngin mad-
dələrin yandırılmasından alırlar. Qara boya, rezin istehsalında və
s. işlədilir.
Dostları ilə paylaş: |