O'zbekiston respublikasi

1-rasm. Yakobi elementining sxemasi.
1-uzidan sulfat ionlarini utkazuvchi diafragma, 2-galvanometr

MA'RUZA № 9


III GURUXNING P-ELEMENTLARI

1. Umumiy xarakteristika

2. Bor, olinishi, xossalari
3. Borning birikmalari, olinishi, xossalari
4. Alyuminiy olinishi va xossalari
5. Alyuminiy birikmalari, olinishi xossalari
6. Galliy, indiy, talliyning olinishi va xossalari

Davriy sistemaning uchinchi gruppasi p-elementlariga bor (V), alyuminiy (AL) va galliy gruppachasi (galiy Ga, indiy In, talliy TL) kiradi.

III gruppaning r-elementlarining oksidlanish darajasi asosan +3 ga teng, faqat talliyning oksidlanish darajasi +1 va +3 bula oladi.
Bu gruppa elementlari V-AL-Ga-In-TL ushbu katorda ion radiuslari kattalashadi, metallik xossalari esa kuchayib boradi, shu sababli ularning asosli xossalari xam shu kator buyicha kuchayib boradi. Lekin bu xossaning kuchayishi juda sustlik bilan sodir buladi:chunki, AL(OH)₃-amfoter modda, Ga(OH)₃ xam amfoter, In(OH)₃ da ozgina asosli xossa namoyon buladi, lekin baribir u xam amfoter modda: TL(OH)₃ da amfoterlik xossa nixoyatda kuchsiz ifodalangan.
III gruppaning r-elementlarining bunday xossalarga ega bulishi ularning atom va ionlari tuzilishiga boglik. B, AL, Ga, In, Tl element atomlarining sirtki qavat tuzilishi bir-birinikiga uxshaydi;
Xammasida xam s²p-elektronlar bor. B⁺³, AL⁺³ ionlarining tuzilishi inert gaz atomlari tuzilishiga uxshaydi. Bu ikkala ionning sirtki qavatida sakkiztadan elektron bor; lekin Ga⁺³, In⁺³ va TL⁺³ ionlarining sirtki qavatida 18 tadan elektron bor; bu 18 elektronning 10 tasi d-elektron, 6 tasi r-elektron va ikkitasi s-elektronlardir.
Yana shuni aytib utish kerakki, bu gruppaning r-elementlari ichida talliy aloxida vaziyatni egallaydi. Uning TlOH tarkibli gidroksidi kuchli asos. Bu yerda talliyning oksidlanish darajasi +1 ga teng bulishining sababi shundaki, atom radiusi ortgan sari s-elektronlar bilan r-elektronlar orasida energetikaviy ayirma kuchaya boradi. Shunga kura,talliyning p-elektroni birinchi navbatda valent elektronga aylanib ketadi. Ammo indiyda xam galliyda xam bu xodisa sodir bulmaydi. Shuning uchun galliy ioni kuchli kaytaruvchi bulgani xolda, Tl⁺³ ioni kuchli oksidlovchidir. TlOH tarkibli gidroksidning kuchli asos bulishining sababi esa Tl⁺ ionining katta radiusli va kichik zaryadli ekanligidan kelib chikadi.
Bor. Tartib rakami 5 Atom ogirligi 10,811 tabiiy barkaror izotoplarining massa sonlari 10 (tabiatdagi V ning 18.45%) va 11 (tabiatdagi borning 85%). Elektron konfigurasiyasi K2s22r1.
Borni dastlab Gey-Lyussak va Tenar 1808 yilda olishga muvaffak buldilar.
Toza borning uchta kristall shakl-uzgarishi ma'lum: tetragonal sistemadagi borning solishtirma ogirligi. d=2.31 g/sm³: rombik borning sol.og. 2.35 g/sm: kristall bor 2300°S da suyuklanadi, 2550°S da qaynaydi. Bor yarim utkazgich bulib, uning uy xaroratsidagi elektr karshiligi juda katta; borning elektrga karshiligi xarorat oshganda kamayadi. Bor diamagnit modda. U ba'zan amorf xolatda xosil buladi. Amorf borni metallarda eri tib, kristall bor olinadi. Qattiqlik jixatidan bor olmosdan keyingi birinchi urinni egallaydi.
Bor tarkok element. Bor ogirlik jixatidan Yer pustlogining 310^-4% ini tashqil qiladi. Uning tabiatda uchraydigan asosiy minerallari borat kislota H₃VO₃ va uning tuzi bura Na₂V₄O₄10H₂O dir.
Toza bor BBr₃ ni kvars nayda 800°-1000°S da vodorod bilan kaytarish orqali yoki bor galogenidlarni volfram yoki tantalda 1300°S da parchalash yuli bilan olinadi. Bor oksidi natriy yoki magniy metallari bilan kaytarilganida kungir tusli "amorf bor" olinadi:
3Mg + B₂O₂ --> 3MgO + 2B + 102 kkal

Boratlarni elektroliz qilish usuli bilan xam bor olinadi. Bor odatdagi sharoitda faqat ftor bilan, qattiq kizdirilganda kislorod, azot, oltingugurt va boshka metalmaslar bilan birikadi. Suyultirilgan kislotalarda bor erimaydi. Bor 1300-2000°S da inert gaz atmosferasida kupchilik (ishqoriy metallardan tashkari) metallar bilan boridlar beradi.

Boridlarning umumiy formulasi MexBu. Boridlarda metalli boglanish kovalent boglanish bilan murakkablashgan buladi. Shu sababli, bir metallning bir necha boridi bulishi mumkin. Ogir metallarning boridlarida kimyoviy boglanishda faqat valent elektronlar emas, metall atomining d-orbitallaridagi elektronlar xam ishtirok etadi. Buning natijasida juda mustaxkam kimyoviy boglanish vujudga keladi. Shunga kura, boridlar juda qattiq va kiyin suyuklanuvchan moddalardir.
Bor gidridlari tarkibi B_nH_n+4 va B_nH_n+6 formulalar bilan ifodalanadi. Masalan: diboran V₂H₆, tetraboran V₄H₁₀; pentaboran V₅H₉, V₅H₁₄; dekaboran V₁₀H₁₄ va xakazo.
Diboran BBr₃ ni past bosimda vodorod bilan kaytarish orqali olinadi:
2BBr₃ + 6H₂ --> B₂H₆ + 6HBr

Magniy boridni suyultirilgan HCl da eritib tetraboran olinadi. BH₃ tarkibli boran olinan emas.

Bor gidridlarida kovalent boglanish bilan bir katorda vodorod boglanish xam buladi. Masalan:

Diboran ammiak bilan birikib B₂H₆2NH₃ tarkibli birikma xosil qiladi. Maxsulot 200°S gacha kizdirilganda borazol B₃N₃H₆ "anorganik bengol" xosil buladi

Borazolning tuzilish formulasi benzolni tuzilish formulasini eslatadi:

Yukori xaroratda bor galogenlar bilan birikib bor galogenidlarni xosil qiladi.
BF₃ – 128,7^oS da muzlaydi; 99,9^oS da qaynaydi; d=1,58 g/sm³ (suyuk xolatda)
BCl₃ – 107,3^oS da muzlaydi; +13^oS da qaynaydi; d=1,35 g/sm³
BBr₃ – 47,5^oS da muzlaydi; +91,2^oS da qaynaydi; d=2,65 g/sm³
BJ₃ – 49,5^oS da suyuklanadi; +210^oS da qaynaydi; d=3,35 g/sm³

Bor galogenidlar juda yaxshi gidrolizlanadi.

Bor ftorid uziga ftor ionini qushib olib bor tetra ftorid ioniga aylanadi:
BF₃ + F^- --> [BF₄]^-

Vodorod bor tetraftorid kislota H[BF₄] flyuorit kislota HF ga qaraganda kuchlirok kislotadir.

Bor xlorid BCl₃ va bor bromid BBr₃ rangsiz suyuklikdir. Bor yodid BI₃ rangsiz gidroskopik kristallar xosil qiladi. Bor yodid CCJ₄ da, CS₂ da va benzolda eriydi.
Bor oksid V₂O₃ - borat kislotani suvsizlash natijasida xosil buladi. U rangsiz shishasimion modda bulib, 209°S da yumshaydi. Bor oksid borat kislotaning angidrididir.
Borat kislota H₃VO₃ rangsiz, yaprokchalar shaklida kristallanadi. Borat kislotaning suvda eruvchanligi xarorat ortishi bilan ortadi, u nixoyatda kuchsiz kislotadir.
Borat kislota suvsizlantirilganda avval metaborat kislota HVO₂, sungra tetraborat kislota H₂V₄O₇ va nixoyat bor oksid V₂O₃ xosil qiladi. Borat kislotaga ishqorlar ta'sir etganida ortaborat kislota tuzlari olinadi:
2NaOH + 4H₃BO₃ --> Na₂B₄O₇ + 7H₂O

Borat kislota konsentrlangan H₂SO₄ ishtirokida spirtlar bilan reaksiyaga kirishib uchuvchan efirlar xosil qiladi:

H₃BO₃ + 3CH₃OH --> 3H₂O + B(OCH₃)₃

Bu reaksiyada borat kislotaning trimetil efiri xosil buladi. Borat kislotaning efirlari yashil rangli alanga bilan yonadi. Bu reaksiyadan analitik kimyoda bor elementi bor yoki yukligini aniklashda foydalaniladi.

Borat kislota shisha sanoatida emallar tayyorlashda, kishlok xujaligida va medisinada qullaniladi. Bura metallarni payvandlashda, emal va sirlar tayyorlash uchun ishlatiladi.
Alyuminiy. Tartib nomeri 13, atom massasi 26,9815. Barkaror izotopining massa soni 27. Elektron konfigurasiyasi KL3s²3p¹.
Alyuminiyli achchik tosh kadim zamonlardan beri bizga ma'lum; lekin metall xolidagi alyuminiyni dastlab Erstedt va Vyoler 1821-1827 yillarda olishga muvaffak buldilar. Alyuminiy suzi "achchiktosh"ning lotincha nomidan kelib chikkan.
Alyuminiy tabiatda tarkalganligi jixatidan barcha metallar ichida birinchi urinda turadi. U Yer pustlogining 8.8% ini tashqil etadi.
U tabiatda faqat birikmalar xolida uchraydi.
Alyuminiyning olinishi: Erstedt va Vyoler alyuminiy xloridga metall xolidagi kaliy ta'sir ettirib alyuminiy olganlar:
AlCl₃ + 3K --> Al + 3KCl
Xozirgi vaktda alyuminiy olish uchun 1886 yilda Geru va Xoll topgan elektroliz usulidan foydalaniladi. Bu metod nazariyasi P.T.Fedotyev tomonidan taklif etilgan. Bunda xom-ashyo sifatida boksit (Al₂O₃nH₂O)dan foydalaniladi. Avval boksiddan alyuminiy oksid olinadi, sungra alyuminiy oksidning suyuklantirilgan kriolitdagi eritmasi elektroliz qilinadi. Suyuk aralashmada 6-8% Al₂O₃, 92-94% Na₃AlF₆ buladi. Suyuklangan kriolitdan foydalanishning sababi shundaki, Al₂O₃ bilan Na₃AlF₆ 962°S da suyuklanadigan evtektik kotishma xosil qiladi: bu evtektik kotishma tarkibida 10% Al₂O₃ buladi. Shu sababli elektrolizni pastrok xaroratda olib borish mumkin. Elektrolitning suyuklanish xaroratsini yanada pasaytirish maksadida unga turli ftoridlar qushiladi. Elektroliz prosessi 900°S atrofida olib boriladi. Anod sifatida grafit tayokchalar va katod sifatida esa presslangan kumir yoki grafit ishlatiladi. Suyuk aralashmadagi alyuminiy oksid Al⁺³ va O^2- ionlariga parchalanadi.
Al₂O₃ = 2Al⁺³ + 3O^2-
Tok berilganida Al3^Q ionlari katodda zaryadsizlanadi:
2Al³⁺ + 6e^- --> 2Al

O^2- ionlari esa anodda zaryadsizlanadi

3O^2- --> 1 O₂ + 6
Anodda ajralgan kislorod kumir bilan reaksiyaga kirishib CO va CO₂ xosil qiladi.
Elektrolizer tubiga suyuk xomaki alyuminiydan anod urnida, toza alyuminiydan esa katod sifatida foydalanib, tarkibida 99.99% Al bulgan toza maxsulot olinadi.
Alyuminiy - kumushsimon ok yengil metall. U 658.6°S da suyuklanadi, 2447°S da qaynaydi; Uning issiklik utkazuvchanligi misning issiklik utkazuvchanligining kariyb 50% ini, elektr utkazuvchanligining 65% ini tashqil qiladi. Alyuminiy nixoyatda plastik modda, sovukda xam, issikda xam alyuminiyga mexanik ishlov berish kulay. Undan yupka varaka va ingichka simlar tayyorlash mumkin.
Alyuminiy kimyoviy jixatdan juda aktiv metall: u kislorod bilan birikish kobiliyati nixoyatda kuchli bulganligi sababli, uning sirti uzluksiz zich parda bilan koplanadi: bu parda metallga juda maxkam yopishgan bulib, alyuminiyni xavoda, suv ta'sirida kizdirganda yemirilishdan saklaydi.
Kukun xolidagi alyuminiy xavoda kizdirilganda yonadi:

4Al + 3O₂ --> 2Al₂O₃ + 798 kkal

Ximoya pardasi kuchirilgan alyuminiy suvdan vodorodni ajratib chiqaradi. Alyuminiy deyarli barcha kislotalar bilan reaksiyaga kirishadi, kons. sovuk nitrat kislotada passivlanadi.

Alyuminiy ishqorlarda erib alyuminatlarga aylanadi: bunda reaksiya natijasida vodorod ajralib chikadi:
2Al + 2NaOH + 6H₂O --> 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

Kislotalarda eriganda xam vodorod ajralib chikadi:

2Al + HCl --> 2AlCl₃ + 3H₂

Alyuminiy odatdagi xaroratda galogenlar bilan birikib alyuminiy gologenidlarni xosil qiladi. Masalan alyuminiy kukunining yod bilan aralashmasiga bir tomchi suv qushilganda issiklik va yoruglik chikadigan kuyidagi reaksiya sodir buladi.

2Al + 3J₂ --> 2AlJ₃

Alyuminiy 800°S da azot bilan birikib alyuminiy nitrid AlN, 1000°S da oltingugurt bilan Al₂S₃, 2000°S da kumir bilan alyuminiy karbid Al₄C₃ xosil qiladi.

Alyuminiy vodorod bilan bevosita birikmaydi, lekin yukori xaroratda vodorodni eritadi.
Alyuminiy trimetil Al(CN₃)₃ bilan vodorod aralashmasidan elektr razryad utkazib alyuminiy gidrid (AlH₃) olish mumkin, alyuminiy gidrid ok tusli amorf modda, 105°S da parchalanadi. Ishqoriy metallarning alyuminiyli gidridlari, masalan, litiy alyuminiy gidrid Li[AlH₄] katta axamiyatga ega moddadir. Li[AlH₄] xosil qilish uchun litiy gidrid va alyuminiy xloridning efirdagi eritmalari kuyidagicha uzaro reaksiyaga kiritiladi:
4LiH + AlCl₃ --> Li[AlH₄] + LiCl

Li[AlH₄]-efirda eriydigan, kuruk xavoda barkaror, 125°S bilan 150°S orasida parchalanadigan kristall modda. U kaytaruvchi sifatida ishlatiladi.Uning efirdagi eritmasiga alyuminiyxlorid ta'sir ettirib alyuminiy gidrid olish mumkin:

4Li[AlH₄] + AlCl₃ --> 4AlH₃ + 3LiCl
Alyuminiy birikmalari. Alyuminiy uzining barcha barkaror birikmalarida +3 valentli buladi.Alyuminiy oksid Al₂O₃ ning bir necha shakl uzgarishlari mavjud, bulardan muximlari a – Al₂O₃ va  - Al₂O₃ dir.


a - Al₂O₃ nixoyatda barkaror va u korund mineralini tashqil qiladi.
Korund ok tusli kristall modda, u romboedrik kataklarda kristallanadi. Uning qattiqligi Mo^oS shkalasida 9 ga teng (olmosniki-10) 2046°S da suyuklanadi. Shuning uchun alyuminiy juda kup metall oksidlaridan kislorodni tortib olib, metalni kaytaradi
8Al + 3Fe₃O₄ --> 4Al₂O₃ + 9Fe + 795 kkal

Bu reaksiya natijasida kup miqdorda issiklik ajralib chikadi, xarorat 3500°S ga kutariladi Shunga uxshash reaksiyalar yordamida oksidlardan metallar N.N.Beketovning alyuminotermik usulida olinadi.

Alyuminiy (I) oksid Al₂O uchuvchan modda bulib, alyuminiy bilan Al2O3 aralashmasi yukori xaroratda kizdirilganida xosil buladi.
Alyuminiy gidroksid Al(OH)₃-alyuminiy tuzlari eritmasiga ishqorlar ta'sir ettirilganda Al(OH)₃ chukmasi xosil buladi. U pH=4.1-6.5 kiymatga ega bulgan kuchsiz kislotali muxitda chukadi: suvda kam eriydi; uning eruvchanlik kupaytmasi
[Al³⁺][OH^-]³ = 8 10^-32 mol⁴/l⁴ dir. Al(OH)₃
kislota kabi dissasilanish
Al(OH)₃ = H⁺ + AlO₂^- + H₂O

konstantasi 410 mol/l Al(OH)₃ amfoter elektrolit uning asos tarzida tula dissasilanish konstantasi 110^-33 ga teng. AL(OH)₃ ishqorlarda xam kislotalarda xam yaxshi eriydi.

NaAlO₂-natriy metaalyuminat deb yuritiladi. Magniy metaalyuminat Mg(AlO₂)₂ tabiatda shpinel nomli mineral tarzida uchraydi.
Yukori xaroratda kislotali eritmadan AlO(OH) tarkibli chukma xosil buladi. Juda yukori xaroratda alyuminiy gidroksid - Al₂O₃ ga aylanadi: 1000° dan yukorida a – Al₂O₃ xosil buladi.
Al³⁺ ioni kichik radiusli va katta zaryadli bulgani uchun, kuchli kutblovchi ta'sir kursatadi. Shu sababli alyuminiy tuzlari eritmalardan suv molekulalari bilan birga kristallanadi; masalan Al₂(SO₄)₃18H₂O, Al(NO₃)₃9H₂O, AlCl₃6H₂O. Alyuminiy tuzlari rangsiz suvda yaxshi eriydi. Ularning ba'zilari, chunonchi Al₂S₃, Al(CH₃COO)₃ tulik gidrolizlanadi. Kuchli kislotalarning alyuminiy tuzlari xam suvda gidrolizlanadi, ular kislotali reaksiya namoyon qiladi, masalan; alyuminiy sulfat suvni tozalashda, kogoz ishlab chikarishda va boshkalarda ishlatiladi.
Agar alyuminiy sulfat eritmasiga K₂SO₄ yoki (NH₄)₂SO₄ qushib xosil bulgan aralash eritma buglatilsa, kaliyli yoki ammoniyli achchiktoshlar kristallanadi. Achchik toshlar kaliy va alyuminiy sulfatlardan iborat qushalok tuzlardir:
K₂SO₄ Al(SO₄)₃  24H₂O va (NH₄)₂SO₄  Al₂(SO₄)₃  24H₂O

Achchiktoshlar sanoatda, medisinada, kandolatchilikda ishlatiladi.

Alyuminiy xlorid ALCL₃ kupincha organik sintezlarda katalizator sifatida ishlatiladi.
Alyuminiyning bir kancha organik birikmalari ma'lum. Masalan, trietilalyuminiy AL(C₂H₅)₃ etilendan polietilen olishda katalizator sifatida ishlatiladi.

Tayanch iboralar:

1. Borning tabiatda uchrashi
2. Borning xossalari
3. Bor birikmalarining olinishi
4. Alyuminiyning tabiatda uchrashi

Nazorat sovollari:

1. Borga kimyoviy reaksiyalar
2. Alyuminiyga kimyoviy reaksiyalar
3. Galliyga kimyoviy reaksiyalar
4. Indiyga kimyoviy reaksiyalar
5. B-Al-Ga-In-Tl katorida element xossalarini uzgarishi
6. Borning kristall shakl uzgarishlari
7. Borazolning tuzilish
8. Alyuminiyning kashf etilishi
9. Alyuminiyning fizik xossalari

Adabiyotlar:

1. 527- 534 betlar.
2. 390- 391 betlar.
3.-152-153 bet.


MA'RUZA № 10