Ազոտ, ալկալյական մետաղներ

ԱԶՈՏ` ՆՐԱ ՇՐՋԱՊՏՈՒՅՏԸ ԲՆՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋԱԾԽԱԾԻՆ

ԱԼԿԱԼՅԱԿԱՆ ՄԵՏԱՂՆԵՐ` ԿԱԼԻՈՒՄ ԵՎ ՆԱՏՐԻՈՒՄ

Ազոտն անգույն, անհոտ, անհամ, ջրում քիչ լուծվող գազ է: Ամենատարածված քիմիական տարրերից է: Բնության մեջ հանդիպում է ինչպես ազատ վիճակում, այնպես էլ միացությունների ձևով: Ազոտն օդի հիմնական բաղադրիչն է և կազմում է նրա 75,6%-ը: Ազոտի պարունակությունը երկրակեղևում կազմում է 0,02%: Ազոտ են պարունակում նաև քարածուխը (2,5%), նավթը (0,02–1,5%) և կենդանի օրգանիզմները (մոտ 3%): Ազոտը մտնում է սպիտակուցների (մոտ 17%) և այլ բնական օրգանական միացությունների բաղադրության մեջ:

Ազոտի մոլեկուլը երկատոմ է: Ատոմների միջև ամուր քիմիական կապի պատճառով սովորական պայմաններում ազոտը քիմիապես կայուն է և նյութերի մեծ մասի հետ միանում է միայն միայն բարձր ջերմաստիճանում: Արդյունաբերության մեջ ազոտն ստանում են հեղուկ օդի աստիճանական թորմամբ: Գազային ազոտն օգտագործվում է որպես իներտ միջավայր բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաների իրականացման, հեղուկ վառելանյութերի մզման, սրվակները հեղուկ դեղանյութերով լցնելու համար: Հեղուկ ազոտը չափազանց սառն է  (-196օC). սննդարդյունաբերության մեջ այն օգտագործում են սննդամթերքն արագ սառեցնելու և երկար պահպանելու, բժշկության մեջ՝ մարդու սերմնաբջիջներն ու ձվաբջիջները երկար պահպանելու, նաև մի շարք հիվանդություններ բուժելու համար:

Ազոտի շրջապտույտը բնության մեջ

Բնության մեջ ազոտի շրջապտույտը Երկրի վրա կյանքի գոյության անհրաժեշտ պայմանն է: Ազոտի հիմնական մասն ազատ վիճակում գտնվում է մթնոլորտում, իսկ ավելի փոքր մասը՝ միացությունների ձևով՝ հողում, բուսական և կենդանական օրգանիզմներում: Հողից յուրացնելով հանքային աղեր՝ բույսերը դրանք օգտագործում են սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների, վիտամինների, քլորոֆիլի սինթեզի համար: Մահացած բույսերի ու կենդանիների մնացորդները քայքայվելով անջատում են ազատ ազոտ:

Բնության մեջ ազոտի շրջապտույտը բարդ շարժընթաց է, որտեղ կարևոր նշանակություն ունեն նաև կենդանի միկրոօրգանիզմները: Հողում ապրող որոշ բակտերիաներ կլանում են օդի ազոտը և վերածում ամոնիակի ու հանքային աղերի: Այս բակտերիաների շնորհիվ 1 տարում 1 հա հողում կուտակվում է մինչև 25 կգ կապված ազոտ: Կան բակտերիաներ, որոնք մահացած բույսերի ու կենդանիների օրգանական ազոտը փոխարկում են ամոնիակի ու նիտրատների:

Ածխածին

Ածխածինը քիմիական տարր է: Բնության մեջ հանդիպում է ինչպես ազատ վիճակում, այնպես էլ միացությունների ձևով: Ածխածինն ազատ վիճակում տարածված է ալմաստի, գրաֆիտի, ածուխների ձևերով: Միացությունների ձևով այն գտնվում է նավթային կուտակումներում, օդում` ածխաթթվական գազի (CO2), իսկ Երկրի ընդերքում՝ կարբոնատների ձևով. կալցիումի կարբոնատը (CaCO3) առաջացնում է մարմարի, կավճի և կրաքարի կուտակումներ: 

Գրաֆիտն ու ալմաստն ածխածնի բնական, իսկ կարբինը, պոլիկումուլենն ու ֆուլերենը արհեստական եղանակով ստացված տարաձևություններն են:

Գրաֆիտի կառուցվածքը Ալմաստի

կառուցվածքը

Ածխածնի միացությունները

Գիտնականները սինթետիկ ճանապարհով ստացել են բազմաթիվ ածխածնային միացություններ, որոնք բնության մեջ ընդհանրապես չեն հանդիպում:

Ածխածինը ոչ մետաղ է. քիմիապես ակտիվ է միայն բարձր ջերմաստիճաններում, ընդ որում՝ «ամորֆ» ածխածին- գրաֆիտ- ալմաստ շարքում քիմիական ակտիվությունն աստիճանաբար նվազում է:

Ածխածինը, միանալով ջրածնին, առաջացնում է ածխաջրածիններ, որոնք կազմում են օրգանական քիմիայի հիմքը:

Ածխածինը կարող է միաժամանակ միանալ ջրածնի և թթվածնի հետ՝ առաջացնելով օրգանիզմների համար անհրաժեշտ ածխաջրեր:

Ալկալյական մետաղներ

Ալկալիական մետաղները - պարբերական աղյուսակի առաջին խմբի գլխավոր ենթախմբի տարրերն են՝լիթիում (Li), նատրիում (Na), կալիում (K), ռուբիդիում (Rb), ցեզիում (Cs) և ֆրանսիում (Fr)։ Չնայած ջրածինը նույնպես առաջին խմբի գլխավոր ենթախմբի տարր է, այն շատ հազվադեպ է ցուցաբերում ալկալի մետաղներին բնորոշ հատկություններ։

Կալիում Կալիում - քիմիական տարր է, որի նշանն է K և ատոմային թիվը՝ 19։ Այն ալկալիական մետաղ է: Բնության մեջ կալիումը հանդիպում է այլ տարրերի հետ միացություններում, օրինակ ծովի ջրում, ինչպես նաև զանազան միներալներում։

Կալիումի քիմիական հատկությունները շատ նման են նատրիումի հատկություններին, այնուամենայնիվ, դրանց դերը օրգանիզմում տարբեր է։

Ֆիզիկական հատկությունները

Սենյակային ջերմաստիճանում կալիումը արծաթա-սպիտակավուն մետաղ է կապտավուն երանգով։ Այն լավ էլեկտրահաղորդիչ է։ Կալիումը փափուկ է և հեշտությամբ կտրվում է դանակով։

Քիմիական հատկությունները

Իր միացությունների մեջ կալիումը միշտ միավալենտ է։

Կալիումը, ինչպես և նատրիումը, փոխազդում են թթվածնի հետ։ Կալիումը փոխազդում է նաև ջրի հետ, առաջացնելով կալիումի հիդրօքսիդ և ջրածին՝

2K + 2H2O = H2(գազ) + 2KOH Այս ռեակցիան ընթանում է այնքան եռանդուն, որ անջատվող ջրածինը բոցավառվում է։

Կալիումը օդում շատ արագ օքսիդանում է։ Դրա համար էլ այն հաճախ պահում են կերոսինի մեջ։

Նատրիում Նատրիում, քիմիական տարր է, որի

նշանն է Na և ատոմային թիվը՝ 11։ Նատրիումը ալկալիական մետաղ է։ քանի որ գտնվում է առաջին խմբի գլխավոր ենթախմբում։

Ֆիզիկական հատկությունները

Սենյակային ջերմաստիճանում նատրիումը արծաթա-սպիտակավուն մետաղ է։ Բոլոր մետաղների նման նա լավ հաղորդում է էլեկտրական հոսանքը։ Նատրիումը փափուկ է՝ հեշտությամբ կտրվում է դանակով։ Նա փոքր-ինչ թեթև է ջրից և պատկանում է թեթև մետաղների թվին։ Նատրիումը դյուրահալ մետաղ է։ Եթե մի կտոր նատրիում տեղավորենք փորձանոթում և տաքացնենք, ապա նա արագ կհալչի։ Նատրիումի հալման ջերմաստիճանն է 98 °C:

Քիմիական հատկությունները

Նատրիումն ունի քիմիական մեծ ակտիվություն։ Հետևաբար, նատրիումով աշխատելիս պետք է չափազանց զգույշ լինել։

Իր միացությունների մեջ նատրիումը միշտ միավալենտ է։

Ռեակցիան թթվածնի հետ Եթե փոքր գդալում հալված նատրիումը

մտցնենք թթվածին պարունակող անոթի մեջ, ապա այն բոցավառվում է և այրվում պայծառ դեղին բոցով, փոխարկվելով սպիտակ պինդ նյութի՝ սպիտակ «ծխի», որը նստում է անոթի պատերին։ Այս դեպքում առաջանում են նատրիումի միացություններ թթվածնի հետ, այդ թվում (փոքր քանակով) նաև նատրիումի օքսիդը (Na2O)՝ 4Na + O2 = 2Na2O

Ռեակցիան ջրի հետ Եթե մի փոքրիկ կտոր նատրիում իջեցնենք ջրի մեջ,

ապա նա իսկույն դուրս կլողա նրա երեսը, կհալչի, փոխարկվելով փայլուն կաթիլի, ջրի երեսին կշարժվի զանազան ուղղություններով և աստիճանաբար կանհետանա։ Նատրիումի և ջրի հետ փոխազդման ժամանակ ստացվում են կծու նատրոն (NaOH) և ջրածին՝

2H2O + 2Na = 2NaOH + H2Եթե ջրի մեջ իջեցրած նատրիումի կտորները մեծ լինեն, ապա պայթոյւն տեղի կունենա։

Ռեակցիան թթուների հետ Ավելի եռանդուն, քան ջրի հետ, նատրիումը

ռեակցիայի մեջ է մտնում թթուների հետ։ Եթե կոնցենտրիկ աղաթթու պարունակող բաժակի մեջ գցենք նատրիումի մի փոքրիկ կտոր, ապա կարելի է նկատել բուռն ռեակցիա, որի հետևանքով ստացվոմ են կերակրի աղի բյուրեղներ և ջրածին՝

2Na + 2HCl = 2NaCl + H2

2012-2013ուս.տարիՄխիթար Սեբաստացի կրթահամալիր

92դասարանՄերի Թելունց