Зат айналым
Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі
Л.Н Гумилев атындағы Еуразия Ұлттық Университеті
Физика-техникалық факультет
РЕФЕРАТ
Тақырыбы: Оттегінің, азоттың,көміртектің,күкірттің, фосфордың айналымдары,физикалық-химиялық қасиеттері, сипаттамасы, қосылыстары, қолданылуы, өндірілуі.
Оттегі (латынша Oxygenium), O
Оттегі табиғатта екі түрлі түр өзгерістер – жай заттар түрінде кездеседі, оның бірі молекуласы екі атомнан тұратын кәдімгі оттегі, екіншісі молекуласы үш атомнан тұратын озон. Оттегі молекуласы парамагнитті және тұрақты, ал озон молекуласы тұрақсыз, молекула және атом түріндегі оттегіне ыдырайды.
Оттегінің физикалық және химиялық қасиеттері. Кәдімгі температурада оттегі түссіз, иіссіз жануды қолдайтын газ. Оттегі ауадан ауыр, оның 1 л салмағы 1,43 г. Судың 100 көлемінде 5 көлем оттегі ериді. Бұдан оттегінің суда нашар еритінін көруге болады, бірақ осы мөлшер суда тіршілік ететін және желбезегі арқылы тыныс алатын жануарларға жетіп жатыр. Оттегі химиялық қасиеттері жағынан өте активті тотықтырғыш, оның тотықтырғыш қабілеті температура жоғарылаған сайын артады. Осындай тотығу-тотықсыздану реакциялары кезінде оттегі көбінесе екі электрон қосып алып О2- ионына айналады.
Оттегі кәдімгі жағдайда немесе қыздырғанда көпшілік металдармен әрекеттесіп , олардың оксидтерін немесе пероксидтерін түзеді, мысалы:
2Na0 + O20= Na2[O2]2- натрий пероксиді
K0 + O20 =K[O2]1- калий супероксиді
Оттегімен тікелей күміс, алтын, платина және платина тәрізді металлдар әрекеттеспейді, бұлардың оксидтері жанама жолмен алынады.
Оттегі барлық металл еместермен әрекеттесіп олардың оксидтерін түзеді,мысалы:
Оттегі тікелей галогендермен,
инертті газдармен
Көміртегінің ауадағы оттегі арқылы тотығуының маңызы зор, өйткені осы реакция барлық заттар жанғанда жүреді де көп жылу бөліп шығарады, оны халық шаруашылығында, тұрмыста жылу энергиясы ретінде пайдаланады:
C +O2 = CO2 ∆ H= -383,5 кДж
Сутегі оттегінде жанғанда мына реакция жүреді:
2H2 + O2= 2 H2O
Бұл реакцияның нәтижесінде жалынның температурасы 30000 С-қа дейін жетеді, сондықтан оны металдарды кесу және пісіру үшін қолданады.Оттегі химия өнеркәсібінде азот қышқылын , күкірт қышқылын өндіруде тотықтырғыш ретінде қолданылады. Сондай-ақ ол пероксидтер алуда органикалық синтедерде де қолданылады.
Оттегінің 60 % -ке жуығы қара және түсті металлургияда шойын және түсті металлургияда шойын және болат қорытуға сульфидтерін тотықтыру арқылы көптеген түсті металдарды алуға және металдарды өндіру кезіндегі процестердің жылдамдығын арттыруға жұмсалады.
Оттегі-сутегі-оттегі ацетилен-оттегі горелкаларында металдарды пісіру және кесу үшін жоғары температурада алуға тау-кен жұмысында пайдаланатын қопарғыш заттар дайындауға , медицинада тыныс алуы нашарлаған адамдарға дем алдыруға т.б мақсаттарға қолданылады.Оттегі айналымы- фотосинтез процесінен басталады. Оның биологиялық айналымы 250 т/жыл, ал биосферадағы оның жалпы массасы – 1014 т. Оттегі – жер бетіндегі ең көп таралған элемент: оның атмосферадағы мөлшері -23,1%, литосферада-47,2%; гидросферада- 86,9 %. Гидросферадағы бос оттегінің мөлшері шамамен 4,5 мг/л, осы оттегіні су организмдері өздерінің тіршілігіне жұмсайды. Ауадағы оттегінің мөлшері ұзақ уақыттар бойы биологиялық реттеудің арқасында тұрақты деңгейде келе жатыр. Осы деңгейден ауытқыса, биосфераның жағдайына зор әсерін тигізер еді: мөлшері төмендесе- мұхиттардағы жануарлар саны азайып, ал мөлшері көтерілсе- ортаның тотығу қасиеттерінің қауіпті жағдайға дейін өсіп кетуі мүмкін. Бұл жағдайлардың жер бетіндегі жануарлар мен адамдарға қолайсыз әсері бар. Мысалы, адамдар мен жануарлар биік тауларға шыққанда немесе оттегіні көп мөлшерде пайдаланатын белдемдер мен жасанды құрылғыларда оттегінің жетіспеуін қатты сезеді. Оттегі айналымы мен озонның тузілуі де тығыз байланысты. Атмосфераның жоғары қабаттарында ультракүлгін сәулелерінің қатысуымен оттегі молекуласында иондану мен диссициациялану жүріп және оттегі молекулаларымен қосылып, оттегінің 3 атомынан тұратын озон түзіледі:
Һ→O2↔2O; O+O2↔O3
Мұндағы Һ- толқын ұзындығы 225 нм аспайтын жарық кванты.
Озонның тузілуіне Жер бетіне
түсетін күн энергиясының
Азот
Азоттың
негізгі қоры екі атомнан
Лабораторияда аммоний
NH4NO2= N2+ 2H2O
Құрғақ натрий азидін қыздыру арқылы да азот алады:
Аммоний дихроматын қыздырғанда азот, хром оксиді және су түзіледі.
(NH4)2Cr2O7=N2+Cr2O3+ 4H2O
Қызған мыс арқылы ауаны өткізгенде оттегін байланыстырып азотты бөліп алады:
Аммиакты оттегінде жаққанда азот және су түзіледі:
Өнеркәсіпте азотты ауаны сұйылту арқылы алады.
Азоттың физикалық және
Азот
молекуласындағы атомдардың
Нитридтер,әсіресе,
сілтілік және сілтілік жер
металдарының нитридтері
Ca3N2+6H2O= 3Ca(OH)2+2NH3
Металл еместермен азот жоғары температурада ғана әрекеттеседі. Мысалы , оның оттегімен реакциясы 15000С шамасында басталады.
Басқа кейбір металл еместермен жоғары температурада нитрид тәріздес қосылыстар түзеді,мысалы:
Азот айналымы. Атмосфералық ауа құрамының 78 пайызын азот құрайды. Бірақ азот-химиялық жағынан белсенділігі төмен элемент. Азот барлық белоктардың құрамына кіреді. Сонымен қатар биогенді элементтердің ішінде организмдердің тіршілік әрекетіне ең қаетті элемент болып саналады. Биологиялық айналымға атмосферадағы бос молекулалық түрдегі азоттың ең аз мөлшері ғана қатысады.
Табиғатта байланысқан азот түрінің бос молекулалық азотқа жалпы қатынасы- 1:100000. Молекулалық түрін құратын азот атомдары арасындағы химиялық байланыс энергиясы жоғары болғандықтан, азоттың басқа элементтермен – оттегімен немесе сутегімен қосылу процесі көп мөлшерде энергияны қажет етеді.өнеркәсіпте азотты алуға катализаторлармен қатар 5000 С шамасындағы температура мен 300 атм.қысым қолданылады.
Биосферада азот айналымын анаэробты бактериялардың және көк жасыл балдырлардың бірнеше топтары жүргізеді. Биологиялық азот сіңіру процесінің тікелей өнімі болып саналатын амин тобы бүкіл организмдер қатысатын айналымға қосылады. Бірақ негізгі рөлді топырақ пен су бактерияларының 3 тобы:азоттандырушылар, нитрат түзушілер және азотсыздандырушы бактериялар жүргізеді.бактериялардың алғашқы екі түрі атмосферадағы молекулалық азотты байланыстырып , оларды өсімдіктердің азотты қоректенуіне қажетті түрлерге айналдырып, органикалық азотты қосылыстарды түзеді. Топырақ пен су бактерияларының тобы, яғни азотсыздандырушы бактериялар азот қышқылының тұздарын нитриттерге , молекулалық азот пен аммиакка дейін ыдыратады.Қазіргі кезде азоттың едәуір мөлшерін атмосфераға өнеркәсіп орындары мен көліктердің ластануы салдарынан түсуде.
Көміртегі табиғатта бос күйінде де, қосылыс күйінде де кездеседі. Көміртегінің көпшілік мөлшері 99% қосылыстар минералдар, әсіресе, кальций мен магнийдің карбонаттары түрінде тараған. Көміртегі тас көмірдің, қоңыр көмірдің, мұнайдың,табиғи газдардың құрамына кіреді. Көміртегі оксиді ауада,мұхит.теңіз,өзен суларында,шипалы суларда еріген түрде болады. Көміртегі бс күйінде алмаз,графит жай заттары түрінде тараған. Өзінің қосылыстарының көптүрлілігі жөнінен көміртегі Менделеевтің периодтық кестесінде орналасқан элементтердің ішінде бірінші орын алады.
Көміртегінің физикалық және
химиялық қасиеттері. Көміртегінің
екі табиғи аллотропиялық түр
өзгерістері бар.оларға алмаз
бен графит жатады,ал
Көміртек көптеген жай
1) Жану реакциясы:
a) 2С + О2 = 2СО
ә) С + О2 = CO2
2) Хлормен әрекеттескенде көміртек тек жарық сәулесінің әсерінен төрт хлорлы көміртек түзіледі:
С + 2Cl2= CCl4 (бағалы еріткіш) өрт сөндіруде қолданылады.
3) Металдармен әрекеттесіл кар
2С + Са = СаС2 (бұдан ацетилен алынады)
4) Күкіртпен күкіртті көміртек түзеді:
С + 2S = CS2 (еріткіш)
5) Сутекпен әрекеттескенде метан түзіледі:
С + 2Н2→СН4 (отын - ол табиғи газдың негізгі құрам белігі)
Көміртектің күрделі заттармен әрекеттесуі:
1) Сумен әрекеттескенде газдар коспасы (су газы) бөлінеді:
С + Н2О = CO + Н2 (су газы - бағалы отын)
Алынған газдардың екеуі жанғыш болғандықтан жылу көбірек белінеді. Сондықтан көмірді жаққанда сулау қажет.
2) Концентрлі күкірт және азот қышқылдарымен әрекеттескенде тотығады:
С + 4HNО3(конц)=СО2+4NO2+2Н2O
3) С+ 2H2SО4(конц) = СО2+2SO2+2Н2O
Көміртегі айналымы. Атмосферадағы С фотосинтез процесі кезінде өсімдіктердің органикалық заттарына еніп , әрі қоректену тізбегіне қатысады. Фотосинтез үшін көміртегінің көзі атмосферадағы немесе суда еріген көмірқышқыл газы болып табылады. Ағзалардың тыныс алу процесінде С органикалық заттардан босатылады.С негізгі массасы өлі органикалық заттардан редуценттер арқылы бөлінеді. Өсімдіктер түзген органикалық заттың құрамында көміртегі қоректену тізбегі бойынша тірі , не өліөсімдік ұлпалары арқылы өтіп,тыныс алу ,ашу немесе отынның жануы нәтижесінде көмірқышқыл газы түрінде атмосфераға қайтады. Көміртегінің шамалы бөлігі Вернадскийдің айтуынша, заттар айналымынан торф, көмір, мұнай, су экожүйелеріндегі карбонаттар түрінде « геологияда минералдар түзуге кетеді».
Көміртегі циклінің негізгі бұзылуы геологиялық құрылымдардан бөлінетін заттарға байланысты. Сонымен қатар, өсімдіктер бірлестігінің ауданы мен өнімділігінің өзгеруі нәтижесіне де байланысты. Осы көміртегінің бір бөлігі атмосферада көмірқышқыл газы мен метан түрінде жиналып, «жылыжай әсерінің» пайда болуына ықпал етеді.
Күкірт S – элементтердің периодтық жүйесінің VІ тобындағы химиялық элемент; ат. н. 16, ат. м. 32,06. Тұрақты 4 изотопы бар. Сондай-ақ жасанды жолмен алынған 6 изотопы белгілі. Күкірттің жер қыртысындағы салмақ мөлшері 0,05%, теңіз суында 0,08 – 0,09%. Күкірт біздің заманымыздан 2000 жыл бұрын белгілі болған. Қалыпты жағдайда күкірт сары түсті, бейметалл. Табиғатта бос күйінде (саф К.) және сульфидті (мыс., пирит, галенит, антимонит, т.б.), сульфатты (гипс, ангидрит, барит, мирабилит, т.б.), т.б. минералдар түрінде кездеседі. Күкірттің бірнеше кристалдық түрлері белгілі, оның ішіндегі орнықтылары ромбылық α-күкірт және моноклинді β-күкірт. Күкірттің тығыздығы 2,07 г/см3 (α-түрі) және 1,96 г/см3 (β-түрі), балқу t 112,8°С, қайнау t 444,6°С, жылу өткізгіштігі 0,208 Вт/(м•град). К. суда ерімейді, бензолда жақсы ериді, қыздырғанда молекуласындағы атом саны бірте-бірте кемиді: S8→ S6→ S4→ S2 соңында 2000°С-тан жоғары қыздырғанда К. буында жеке атомдар пайда болады. Салқындатқанда осы процесс кері айналып полимерлену құбылысы жүреді. К. қосылыстарында –2-ден +6-ға дейін тотығу дәрежелерін көрсетеді. Азот, йод, алтын, платина және инертті газдардан басқа элементтердің бәрімен әрекеттеседі.
Ол күшті металл емстрмен
S0+3F20=SF6
Күкірт сутегімен
әрекеттесіп күкірт-сутек
Тотығу дәрежелері
әр түрлі болуына сәйкес күкіртті
сілтімен қосып қайнатқанда күкірттің
бір атомдары 4+ ке дейін тотығады,
екінші бір атомдары 2-ге дейін тотықсызданады,
Күкірт еріткіш ретінде күкірткөміртек алуға,мылтықтың «қарадәрісін» жасауға,каучукты вулканизациялап резеңке алуға, «күкірт түсі» ауы шаруашылығы дақылдарының кейбір зиянкестерін құртуға,қопарғыш заттар жасауға , күкіртті сіріңкелер өндіруде бояулардың кейбір түрлерін жасауға қолданылады.
Күкірт айналымы- бұл цикл
суды топырақты және
Фосфор- табиғатта бос күйінде кездеспейді, фосфор тау жыныстары мен минералдарда қосылыс түрінде кездеседі. Мысалы, фосфорит және апатитте кальций фосфаты Са3(РO4)2 түрінде болады. Азот тәрізді фосфор да өсімдік пен жануар нәруызының негізгі құрам бөлігі. Фосфор өсімдіктердің дәнінде, жануарлардың сүтінде, қанда, ми мен жүйке ұлпаларында кездеседі. Мысалы, ересек адамдардың сүйегінде 600 г, ет ұлпасында 56 г, жүйке жүйесінде 5 г-ға дейін фосфор болады. Барлық сүтқоректілердің сүйегі құрамында фосфор Са3(РO4)2немесе ЗСа3(РO4)2•СаСO3•Н2O түрінде болады. Осындай фосфаттар сүтқоректілер қаңқасына беріктік қасиет береді. Жануарлар мен адамдар фосфорды өсімдік арқылы қабылдайды. Фосфор қосылыстары тіршіліктегі барлық зат алмасу процестеріне қатысады.
Фосфордың физикалық және химиялық қасиеттері. Бос күйіндегі фосфорды алу үшін табиғи фосфатты электр пеште кремний (IV) оксиді мен көмірді косып қыздырады. Бөлінген фосфордың буын су астында ақ фосфор Р түрінде бөліп алады. Реакция теңдеуі:
Са3(РО4)2+ 3SiО2 + 5С = 3CaSiО3+ 5CО↑ + 2Р
Фосфор элементі жай зат
ретінде бірнеше аллотропиялық
Химиялық қасиеттері:
- 2Р + ЗСl2 = 2РСl3 галогендермен галогенидтер береді
- 2Р + 3S = P2S3 күкіртпен сульфид түзеді
- ЗСа + 2Р = Са3Р2 металмен фосфид түзеді
Фосфор өзінің аталуына сәйкес (грекшеден аударғанда “жарық шығарғыш” деген мағынаны білдіреді) ауада оттекпен жарық шығара отырып, қарқынды әрекеттеседі. Осы тәжірибені жасап көрейік. Әуелі шыны қалпақшының тығыны зат жағатын темір қасықшаны өткізеді.Себебі фосфор жанғанда, ақ түтін будақтап, оның оксиді түзіледі. Ол ауада шашылмас үшін қасыққа салынған фосфорды спирт шамы жалынында қыздырып, жана бастағанда шыны қалпақшаға кіргізіп тығындайды. Сонда түзілген фосфор (V) оксиді бірте-бірте төмен қонып, суда ериді. Енді реакция теңдеуін жазайық:
Қызыл фосфор сіріңке өндірісінде, пиротехникада және фосфор кышкылын алуға пайдаланылады. Фосфор ауыл- шаруашылык зиянкестерімен күресу үшін кажет улы химикаттар алу үшін қолданылады.
Фосфордың ақ және қызыл түрөзгерісі бар. Ақ фосфор химиялық белсенді болып келеді. Сондықтан ақ фосфорды қараңғыда су астында сақтайды. Ақ фосфорды ауасыз ортада қыздырса, қызыл фосфор алынады. Қызыл фосфор сіріңке өндіруде, пиротехникада қолданылады. Фосфор жай және күрделі заттармен өрекеттеседі. Қазақстанда фосфор шикізатының қоры Жамбыл (Қаратау) және Ақтөбе (Шилісай) облыстарында бар.
Фосфор сіріңке және улы химикаттар өндірісінде пайдаланылады.
Ақ, қызыл фосфор Н3РО4 алуда, жанғыш қоспалар дайындау үшін қолданылады.
P+5HNО3конц = Н3РО4+5NО2↑ +Н2О
Фосфор айналымының
газ тәрізді фазасы болмайды. Фосфор
ағзаларымен бірнеше рет
Пайдаланылған әдебиеттер:
- Химия: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық / Ә. Темірболатова, Н. Нұрахметов, Р. Жұмаділова, С. Әлімжанова.
- Химия: Усманова М. Б., Сақариянова Қ. Н. Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына арналған оқулық
- Мұнай және газ геологиясы танымдық және кәсіптік-технологиялық терминдерінің түсіндірме сөздігі.
- "Қазақ Энциклопедиясы"
- Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі:Экология және табиғат қорғау. А.Қ.Құсайынов
- А.К.Бродский. Жалпы экологиялық қысқаша курсы.
- Г.С.Оспанова. Г.Т.Бозшатаева. Экология.
- Ғ.Сағымбаев. Экология негіздері. Алматы, 1995

- Зат алмасуға кіріспе.Энергетикалық алмасу
- Зат алмасу үрдістерін реттейтін дәрілер
- Затемнення Сонця та Місяця
- Затерянные города
- ЗАТ з іноземною інвестицією «ЗАЗ»
- Затмение
- Затмение
- Застосування сульфатної кислоти і сульфатів
- Застосування сучасних інформаційних технологій у логістичному менеджменті
- Застосування та властивості композиційних матеріалів
- Застосування та властивості композиційних матеріалів
- Застосування та властивості композиційних матеріалів
- Застосування типології людини за І.Павловим в організаційній поведінці
- Застосування ферментів в промисловості