Kaliy va natriy ionlari

Kaliy nitrati
Kaliy va kislorodning birikishi shu darajada energiyaga boy bo‘ladiki, kichik bir bo‘lak kaliy ham erib ketish va alangalanishga yetarli darajadagi issiqlik ajratib chiqara oladi. Shu tufayli ham, kaliy yoki natriyni biroz muddat saqlash zarur bo‘lsa, uni kerosinga solib qo‘yiladi.
Natriy va kaliyni havodagi kislorod bilan birikib yonib ketmasligi uchun ularni shunchaki suvda saqlash ham mumkin degan fikr xayolingizga kelgandir? Agar shunday bo‘lsa, bu fikrni miyangizdan chiqarib tashlay qoling! Chunki bu elementlar shu darajada faolki, ular kislorod bilan har qanday sharoitda ham birikishga intilaveradi. Bilasizki, suv molekulasida bir atom kislorod doimiy mavjud bo‘ladi. Agar suvga bir bo‘lsak kaliy yoki, natriy tashlansa, kislorodning kaliy yoki natriy bilan birikishi natijasida, endilikda erkin bo‘lib qolgan vodorod ajralib chiqishi kuzatiladi. Ushbu jarayon baland tovushli shovullash orqali kechadi. Chunki vodorod ko‘p miqdorda ajrala boshlaydi va suv (eritma) yuzasiga pufakchalar hosil qilgan holda ko‘tariladi. Ushbu reaksiya davomida ajralib chiqqan issiqlik evaziga esa, ajralib chiqayotgan vodorod ham yonib ketishga ulguradi.
Tez-tez natriy qo‘llanadigan o‘quv laboratoriyalarida talabalar natriyli yong‘in keltirib chiqarmaslik uchun, juda ehtiyotkor bo‘lishlari kerak. Bunday yong‘inning xatari shundaki, uni o‘chirish juda mushkul bo‘ladi. Ko‘pchilik odatga ko‘ra birinchi bo‘lib natriyli yong‘inga suv sepib o‘chirishga kirishadi. Lekin bu narsa vaziyatni battar qiyinlashtiradi xolos.
Kimyo laboratoriyalarida asosan natriydan biror bir reaksiyaning borishidagi suvdan qutilish uchun foydalaniladi. Efirlar bilan bajariladigan muayyan kimyoviy reaksiyalar faqatgina ularning tarkibida suv bo‘lmagan hollardagina amalga oshadi. Juda-juda kam miqdordagi suv ham bunday reaksiyani butunlay imkonsiz qilib qo‘yishi muqarrar bo‘ladi. Lekin, efir saqlanadigan istalgan idishda istaysizmi, yo‘qmi - baribir qandaydir miqdorda suv qoldig‘i bo‘ladi. o‘sha kichik miqdordagi suvdan xalos bo‘lish uchun esa, kimyogarlar tubida kichik tirqish bo‘lgan tor silindr idishga natriy bo‘lakchasini soladilar. Keyin esa silindrga porshen tiqiladi va richag yordamida pastga bosiladi. Porshen bosimi ostida yumshoq natriy silindr tubidagi tirqishdan chiqib keladi (xuddi tyubikdan tush pastasi siqib chiqarilgandek) va efir saqlanayotgan kolbaga tushiriladi. Kolba zich berkitiladi va natriy o‘z ishini boshlaydi. U efir bilan reaksiyaga kirishmaydi, lekin uning tarkibidagi suvni o‘ziga torta boshlaydi. Buni kolbada vodorod pufakchalari hosil bo‘lishidan bilish mumkin bo‘ladi.
Natriydan shuningdek, natriyli bug‘-yorug‘lik lampalarida foydalaniladi. Bu holatda, lampani to‘ldirib turgan neon gaziga ozgina natriy qo‘shiladi. Ushbu neon-natriy aralashmasidan elektr toki o‘tkazilganda, undagi natriy bug‘lanadi hamda juda yorqin sariq nur taratadi. Bunday lampadan taralgan nur, oddiy lampa nuriga qaraganda kuchliroq bo‘ladi va tuman sharoitida ancha uzoqroq masofani yoritib bera oladi.
Natriyning ko‘plab birikmalari bizga juda yaxshi tanish va kundalik turmushda keng qo‘llaniladi. Lekin, juda foydali, biroq, ko‘pchilikka notanish bo‘lgan natriyli birikma natriy peroksidi (Na2O2) deyiladi. U ikki atom natriy va ikki atom kisloroddan iborat bo‘lib, natriyning yonishidan hosil bo‘ladi. Xuddi vodorod periksi va ozon singari, natriy peroksid ham oqartiruv maqsadlarida qo‘llanishi mumkin. Lekin, uning bundan-da muhimroq o‘zga vazifasi ham mavjud. U uglerod dioksiddagi uglerod va bitta kislorod atomi bilan birikadi. Bunda bitta kislorod atomi erkin holda ajralib chiqadi. Agar nafas chiqarishda, chiqarilayotgan havoni natriy peroksiddan o‘tkazilsa, uning tarkibidagi karbonat angidrid gazi, ya'ni, uglerod dioksidi kislorod bilan almashadi. Natijada, o‘pkadan chiqqan havo yana nafas olishga yaroqli holga keladi. Natriy peroksidning ushbu xossasi, havodan erkin kislorod olishga bo‘lgan imkoniyat juda past bo‘lgan yopiq joylarda ishlovchi odamlar uchun kislorod ta'minotida juda muhim ahamiyat kasb etadi. Xususan, orbital stansiyalarda va suvosti kemalarida aynan bir hajm havoni nafas olishda takroran ishlatish uchun natriy peroksiddan foydalanish katta ahamiyatga ega bo‘ladi.
Natriy ta'sirida suv molekulasidan vodorod ajralib chiqishida, natriyning o‘zi bitta kislorod atomi, hamda, yana bir vodorod atomi bilan birikib oladi. Natijada, natriy gidroksidi (NaOH) hosil bo‘ladi. Uni boshqacha qilib o‘yuvchi natriy ham deyiladi.
Natriy gidroksidi, asoslar turkumiga kiradi. Bilasizki, kislotalarning molekulasi vodorod atomlarini juda bo‘sh holda tutib, arang ushlab turadi, asoslar molekulasi esa, aksincha, vodorod atomlarini juda mustahkam tutadi. Shu sababli ham, asoslarning xossalari odatda kislotalarning xossalariga teskari jihatlardan iborat bo‘ladi. Agar kislotaga asos qo‘shilsa, ular bir-birini o‘zaro neytrallaydi. Hosil bo‘lgan aralashma esa, kislota, yoki asosning har ikkalasini alohida olingan holatidagidan ham kimyoviy jihatdan kuchsiz bo‘lib chiqadi.
Natriy gidroksidi barcha asos birikmalar ichida eng arzoni va oson topiladigani bo‘lib, shunga ko‘ra sanoatda juda keng qo‘llaniladi. Uni olish uchun natriy xloridan elektr toki o‘tkazish kerak bo‘ladi. Bu jarayonda, xlor atomlari ajralib chiqib bir elektrodga yig‘iladi. Natriy atomlari esa ajralib ketmaydi, balki, suv molekulalari bilan reaksiyaga kirishib, undagi vodorodni ajratib chiqara boshlaydi va natriy gidroksidi hosil qiladi.
Natriy gidroksidi moy va yog‘larning molekulalarini glitserin va yog‘ kislotalarga parchalaydi. Natriyning tomlari yog‘ kislotalar bilan birikib, sovunga aylanadi. Tinchlik zamonida ushbu texnologik jarayon orqali olinadigan eng foydali mahsulot aynan sovun bo‘lsa, harbiy harakatlar olib borilayotgan paytda esa asosiy o‘ringa glitserin chiqadi. Chunki undan portlovchi moddalar tayyorlashda xom-ashyo sifatida foydalaniladi. Masalan II-jahon urushi yillarida Buyuk Britaniyada aholiga ovqatdagi yog‘-moy qoldiqlarini tashlab yubormasdan, balki ularni to‘plab maxsus qabul punktlariga topshirish kerakligi haqida ko‘rsatma bo‘lgan.
Natriy gidroksidining yog‘lar molekulasini parchalash xususiyatining boshqa maqsadlarda qo‘llash yo‘nalishlari ham bor. Masalan, yog‘ qoldiqlar bilan tiqilib qolgan quvurlarga natriy gidroksidi quyilsa, u hech bo‘lmaganda tiqilib to‘g‘anoq bo‘lib turgan yog‘ qatlami (moslashib ketgan joylarni) yumshatadi va tozalash ishlarini osonlashtiradi. Bu maqsadda ishlatiladigan natriy gidroksidni ba'zan eskicha nomlash bilan ishqor ham deyiladi. Mutaxassislar orasida esa uning kaustik soda tarzidagi atamasi ham keng muomalaga kirgan. Bu atamadagi "kaustik" so‘zining aynan tarjima ma'nosi o‘zbek tilidagi "tishlog‘ich" degani kabi bo‘lib, u mazkur moddaning inson terisiga tushganida, terida paydo bo‘ladigan o‘yilish-yorilish jarohatlariga ishora tarzida shunday atalgan. Natriy gidroksidining eng katta hajmda ishlatilishi kuzatiladigan soha bu - yog‘och qirindilaridan viskoza, yoki qog‘oz ishlab chiqarish texnologiyalaridir. Agar paxta tolasiga ham avvaldan natriy gidroksidi bilan ishlov berilsa, uning mustahkamligi ortib, mayinlashadi hamda, bo‘yash ham osonlashadi. Natriy gidroksidning paxta tolasiga bunday ijobiy ta'sir ko‘rsatish xususiyatini 1850-yilda ingliz olimi Jon Marser tomonidan aniqlangan bo‘lib, shu sabali odatda bunday ishlovdan o‘tgan paxta tolasini marserlangan tola ham deyiladi.
Shuningdek natriyli birikmalar orasida, nisbatan kuchsiz asos xossasiga ega bo‘lgan natriy karbonati (Na2CO3) haqida ham to‘xtalib o‘tish joiz. Uning molekulasida ikkita natriy, bitta uglerod hamda uchta kislorod atomlari bo‘ladi.
Natriy karbonati kislotalar bilan birikishga kirishganida, undagi uglerod va kislorod atomlari uzilib chiqib, CO ko‘rinishida uchib chiqa boshlaydi. Natriy karbonatning nisbatan kengroq tarqalgan va maishiy turmushda qo‘llaniladigan boshqa nomi - soda hisoblanadi. Soda nomi, odamlar hali natriy karbonat va umuman atomlar haqida mutlaqo bilmagan zamonlardayoq maishiy turmushda allaqachon bor edi. Shu sababli ham ingliz tilida so‘zlashuvchi mamlakatlarning kimyoga oid adabiyotlarida natriyni "sodium" tarzida ifodalashadi. Sababi natriy elementini soda tarkibidan aniqlangan edi.
Natriy karbonatidan asosan uglerod dioksidi (CO2) hosil qilish manbasi sifatida foydalaniladi. Masalan, uglerod dioksidili o‘t o‘chirish vositalarini ushbu gaz bilan to‘ldirishda aynan natriy karbonat asosiy manba bo‘lib xizmat qiladi.
Aslida kuchsiz asos bo‘lishiga qaramay, ayrim masalalarda hatto natriy karbonatning asoslik xossalari ham ancha kuchlilik qiladi. Bunday hollarda esa kimyogarlarga undan-da kuchsizroq asos bo‘lmish natriy bikarbonat (NaHCO3) asqotadi. Uning molekulasida atiga bitta natriy atomi bo‘ladi. Natriy bikarbonat ham kislotalar bilan birikkanida CO2 gazi ajralib chiqadi. Lekin uning asoslik xossalari shu qadar yumshoqki, uni odam iste'mol qilishi ham mumkin. o‘ylaymanki siz kundalik turmushda ichimlik sodasi atamasini albatta eshitgansiz. o‘sha soda aynan bikarbonat natriy bo‘ladi.
Bikarbonat natriydan oshqozondagi yoqimsiz og‘riq - jig‘ildon qaynashini bartaraf etishda ham foydalaniladi. Bunda ichga qabul qilingan ichimlik sodasi, oshqozondagi doimiy mavjud bo‘ladigan ayrim kislotalarni neytrallaydi. Natijada oshqozondan kekirik aralash CO2 gazi kelib chiqadi va o‘zi bilan boshqa yoqimsiz gazlarni ham olib chiqib ketadi. Bu esa, oshqozon og‘rishiga sabab bo‘layotgan ichki bosimni, ya'ni, oshqozon zo‘riqishini pasaytiradi va bemor o‘zini yengil his qila boshlaydi.
Ichimlik sodasidan shuningdek pishiriqlar tayyorlashdan ham juda keng qo‘llaniladi. Uni biror kuchsiz kislota bilan aralashtirib (masalan qatiq bilan) xamirturush qo‘shmasdan tayyorlanadigan xamirga qo‘shilsa, ichimlik sodasi va kuchsiz kislotaning o‘zaro ta'siri natijasida xamirda CO2 gazi ajralib chiqadi hamda, xamir yumshoq bo‘lib tinadi. Bunday xamirdan tayyorlangan pishiriqlar ham bo‘rsildoq, yumshoq va mazali bo‘ladi.
Natriyning yana bir ajoyib birikmasi bu - natriy sulfati (Na2SO4) bo‘lib, uning molekulasida bittadan natriy va oltingugurt atomlari, hamda to‘rtta kislorod atomi, shuningdek erkin bog‘lanishdagi o‘nta suv molekulasi mavjud bo‘ladi. Ushbu moddani birinchi bo‘lib olmon kimyogari Iogan Rudolf Glaeuber 1858 yilda batafsil tadqiq qilgan edi. Ilk tadqiqotchisi sharafiga ba'zan natriy sulfatni glauber tuzi ham deyiladi. Odatda kimyoviy moddalarni suvga solinsa, hosil bo‘lgan eritma harorati, suvning avvalgi haroratidan ko‘ra balandroq bo‘ladi. Masalan suvda oltingugurt kislotasini, yoki, natriy gidroksidini tezkorlik bilan aralashtirilsa, hosil bo‘luvchi eritma harorati bir zumda qaynash darajasigacha ko‘tariladi. Kimyogarlar ham aksariyat hollarda reaksiyadan aynan shunday natija kutishadi. Lekin glauber tuzini suvga solinsa, hosil bo‘lgan eritmaning harorati, suvning avvalgi haroratidan pasayadi. Ushbu hodisa ilk bora kuzatilganida, kimyogar olimlar juda hayratda qolib, ko‘zlariga ishonishmagandi...
Keling endi hikoyamizning ikkinchi qahramoni - kaliyning birikmalari haqida ham biroz suhbatlashsak. Kaliyning birikmalari ham ko‘p jihatdan o‘zini xuddi natriyning birikmalari singari tutadi. Lekin kaliy birikmalari natriy birikmalariga qaraganda sezilarli darajada oz uchraydi. Bunga birinchi sabab, kaliyning Yer qobig‘idagi miqdori natriyning miqdoridan sezilarli darajada pastligi bo‘lsa, ikkinchidan, kaliy odatda, deyarli alohida holda ajratib bo‘lmaydigan birikmalar tarkibida uchraydi.
Dunyodagi eng samarador va nisbatan yaxshi o‘zlashtirilgan kaliyli birikmalar koni, Germaniyning Stassfurt koni hisoblanadi. U bir zamonlar dengiz qo‘ltig‘i bo‘lgan va hozirda qurib qolgan joy bo‘lib, nemis kimyo sanoati uchun juda muhim ahamiyat kasb etadi. Kaliy tuzlari natriy xloridan ko‘ra suvda osonroq va yaxshiroq eriydi. Qadimgi dengizlar asta-sekinlik bilan qurigan. Bunda birinchi bo‘lib, natriy xloridi cho‘kindi holida tubga cho‘ka boshlagan. Kaliy tuzlari esa hali-beri dengiz suvida eritma holida bo‘lgan va dengizning qurigani sari kaliy tuzlari eng oxirgilardan bo‘lib cho‘kib, qattiq holatga o‘tgan. Shu sababli ham qurigan qadimgi dengizlar o‘rnidagi konlarda asosan yuqori qatlarda kaliyli birikmalar mavjud bo‘ladi. Natijada kaliyli tuzlar nisbatan toza holda saqlangan. Ayni sababga ko‘ra ham ularni qazib olish ishlari ham ancha oson kechadi.
Hozirda jahonda qazib olinadigan kaliyli birikmalarning uchdan bir qismi aynan yuqorida zikr etilgan kon - Stassfurtda qazib olinadi.
Birinchi jahon urushigacha bo‘lgan yillarda Germaniya kimyogarlari jahonda eng yetakchi olimlar sanalishardi, shunga muvofiq, olmon kimyo sanoati ham jahon iqtisodiyotidagi eng qudratli kimyo sanoati maqomiga ega edi. Olmon kimyogarlari mazkur kondan olingan kaliyli birikmalarini u yoki bu maqsadda juda keng qo‘llashardi va aytish joizki, ular uchun ushbu birikmalar davlat tomonidan nisbatan arzon narxlarda yetkazib berilardi. Dunyoning boshqa chekkalaridagi kaliyli birikmalar konlari esa, bu vaqtda hali yaxshi o‘rganilmagan va o‘zlashtirilmagan bo‘lib, mavjud aniqlangan kaliy konlari ham qazib olishning murakkabligi tufayli, hatto sanoat uchun ham juda qimmatlik qilardi. Tannarxini o‘zini oqlamaydigan kaliy konlariga ega bo‘lgan AQSH va Buyuk Britaniya kabi davlatlar kimyogarlari esa, qanchalik g‘ayritabiiy bo‘lmasin, olmon kimyogarlariga har jabhada taqlid qilishardi va o‘zlari uchun o‘ta qimmat bo‘lgan kaliyni qayta ishlab, Germaniya tajribasidan foydalanishga urinishardi. Biroq, bunda ular olgan kaliyli mahsulotlar narxi favqulodda qimmat bo‘lib chiqardi. Uzoq yillar davomida AQSH va Buyuk Britaniya kimyo sanoati shu yo‘sinda Germaniya tajribasiga ko‘r-ko‘rona taqlid qilib keldi va nisbatan arzon bo‘lgan va aynan bir xil natija beradigan natriyli birikmalardan foydalanish mumkin bo‘lgan holatlarda ham, qimmatbaho kaliy birikmalarini ishlatib, yirik iqtisodiy zararlar bilan faoliyat ko‘rsatdi. Bunday yondoshuv xato ekanligini anglashgunlaricha, mazkur davlatlar qimmatbaho kaliyning ulkan zahiralarini deyarli sovurib bo‘lishgandi...
o‘simliklarga kaliy ko‘p miqdorda kerak bo‘ladi. Shu sababli, yerdan ko‘p marta qayta-qayta foydalanilganida, tuproqdagi kaliy miqdori kamayib, unumdorlik pasayishi mumkin. Shu sababli ham yerga solinadigan mineral o‘g‘itlarning aksariyati tarkibida kaliy elementi mavjud bo‘ladi.
Biz AQSH va Britaniyaning achchiq tajribasi haqida gapirib o‘tar ekanmiz, aslida olmonlarning o‘zi ham bu borada chuv tushishiga oz qolganini yodga olish o‘rinlidir. Stassfurtdagi kondan chiqqan kaliy birikmalari ham avvaliga tashlab yuborilar edi. Sababi konchilarni konning quyi qatlamlarida joylashgan natriy xloridi ko‘proq qiziqtirardi. Tashlab yuborilayotgan qimmatbaho kaliy birikmalarini esa nemis konchilari "Abraumsalze", ya'ni, "keraksiz tuz" deb atashardi. Faqatgina 1865-yilga kelibgina, olmon kimyogarlarining qator tadqiqotlari natijasida, ushbu "keraksiz tuz"ning ahamiyati aslida qanchalik baland ekanligini tushunib yetishdi.