Көміртек топшасы

Көміртек топшасы Д.И.Менделеев периодтық жүйесінің 5 топтың негізгі топшасында көміртегі С, кремний Si, германий Ge, қалайы Sn, қорғасын Pb және жақында ашылған жасанды радиоактивті элемент флеровий Fl орналасқан. Көміртек топшасындағы элементтер қазіргі кезде пайдалы элементтер болып табылады. Көміртек Көміртек С -адамзатқа көмір, күйе түрінде ерте заманнан белгілі. 1780 жылы А.Лавуазье көміртектің табиғатын зерттеді. Оған латынша «карбонеум» көмір деген атау 1827 жылы берілді. Бұл жер қыртысының 0,8 %-ын және атмосфераның 0,03 %-ын құрайды.Көміртегінің жалғыз элемент күйі де,басқа затпен қосылған күйі де пайдалы болып табылады. Гауһар, графит және көмір көміртегінің элементті түрлеріне жатады.Көміртегі литосферада минерал карбонаттары ретінде де кездеседі. Көміртек ағашты ауасыз ыдырату арқылы, органикалық заттардың көмірленуі нәтижесінде түзіледі. Көміртек II период, IV топтың негізгі топшасының элементі, реттік нөмірі 6. Оның ядросында 6 протон мен 6 нейтроны бар, электрондары да 6. Олар екі қабатқа былай бөлініп орналасады: 1s22s22р2. Гибридтенуге көміртек атомының төрт орбиталі (бір s және үш р) қатысады. Көміртек атомы үш түрлі болып: sp3,sp2,sp гибридтенеді. Көміртек бос күйінде алмаз, графит, карбин деп аталатын аллотропиялық күйлерінде кездеседі. Табиғи қосылыстары карбонаттар (СаСО3 • MgCО3 - доломит, СаСО3 -мәрмәр, MgCО3 - магнезит). Байланысқан күйде көмірде, мұнайда, табиғи газдарда кездеседі. Бос күйінде көміртек улы емес, ал оның қосылыстары CO - иіс газы, ССl4 - төрт хлорлы көміртек, CS3 — күкіртті көміртек улы заттар. Көміртегі қосылыстары күнделікті өмірде әр түрлі кәделерге жарайды. Крахмал, қант, мацлар, витаминдер және протеиндер секілді түрлі тамақ өнідері көміртегі қосылыстарынан тұрады. Қағаз, сабын, косметика, май, сырлар және мақта мата, жүн мата, жібек ,зығыр, вискоза және нейлон секілді тоқыма өндіріс заттарының құрамында да көміртегі қосылыстары кездеседі. Көміртегі қосылыстары ағаш, көмір, алкоголь және жанармай секілді жағармайлардың да құрамында болады.Көміртегі қосылыстарын пайдаланатын басқа заттарға дәрілер мен заласыздандыру құралдары, бояулар, әтір сулар, улы заттар, жарылғыш заттар мен газдар жатады. Кремний Кремний Sі – элементтердің периодтық жүйесінің ІV тобындағы элемент. Тұрақты 3 изотопы – 28Sі, 29Sі және 30Sі бар. Жер қыртысындағымөлшері 29,5%. Табиғатта оттектен кейінгі көп тараған элемент. Кремнийді алғаш рет 1811 жылы Гей-Люссак пен Л.Ж. Тенар ашқан. 1824 – 1825 жылдары швед химигі Я.Берцелиус фторлы кремнийді калиймен тотықсыздандырып, ал 1865 жылы орыс ғалымы Н.Н. Бекетов төрт хлорлы кремний мен мырышты әрекеттестіріп жеке бөліп алған. Кремнийдің түсі күңгірт-сұр, шайырдай жылтыр, салмағы 2,32 г/м3, балқу t 1420С, қайнау t 2600С-қа жуық. Өнеркәсіпте Кремний кремнеземді қыздырып, кокспен тотықсыздандыру, ал таза кремний төрт хлорлы кремнийді мырыш буымен тотықсыздандыру арқылы алынады. Қыздырғанда сутектен басқа кез келген бейметалмен қосыла алады. Төменгі температурада инертті. Таза кремний темір, мыс, алюминий, қорғасын қорытпаларында қолданылады. Ол мұндай қорытпалардың қышқылдарға төзімді, мықты,электрлік және магниттік қасиеттерін арттырады. Кремний тау хрусталі немесе кварц (Si02) құрамында болады; ол (Si) қиын балқитын, металдық жылтыры бар, сұр түсті қатты зат. Оның каттылығы алмаздан төмендеу. Аморфты кремний коңыр түсті ұнтақ, реакцияға түсуі оңай зат. Германий Германий Ge – элементтердің периодтық жүйесінің ІV тобындағы химиялық элемент. 1871 ж. орыс ғалымы Дмитрий Менделеев элементтердің периодтық жүйесіне сүйеніп, германийдің табиғатта бар екенін (экасилиций деп атаған) болжаған, кейін 1886 ж. немістің химик-ғалымы Клеменс Винклер аргиродит минералы құрамын химиялық талдау арқылы бұл элементті тауып, атын туған елі германия құрметіне қойған. Атомдық нөмірі 32, атомдық массасы 72,59 германий – морт сынғыш, күміс түсті кристалл зат, тығыздығы 5,35 г/см3, балқу температурасы 958,50С, қайнау температурасы 28500С болып келеді. 5 изотопы бар. Табиғатта жеке күйде кездеспейді. Оның негізгі минералдары: германит, аргиродит, рениерит, плюмбогерманит. Германийді өз минералдарынан және түсті металдарды өңдеу, көмірлерді жағу процесінде алуға болады. Ол үшін құрамында германий бар шикізаттарды әр түрлі жолдармен концентратқа айналдырады. Германий – өте тұрақты элемент, қыздырса ауада қос тотық қабыршағымен қапталады, галогендермен, күкіртпен әрекеттеседі. Су, сілті, қышқылмен әрекеттеспейді, тек азот қышқылы оны тотықтырып германий оксидіне (GeO2) айналдырады. Германий шалаөткізгіш болғандықтан радио, электр техникасында кең қолданылады, сондай-ақ арнаулы құймалар жасауда пайдаланылады. Таза германий монокристалл түрінде вакуумда алынады. Қалайы Қалайы Sn – элементтердің периодтық жүйесінің ІV-тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі 50, атомдық массасы 118,69. Қалайы күміс түсті ақ, жұмсақ, иілгіш металл. Балқу t 231,91°С, қайнау t 2240°С. Табиғатта массалық сандары 112, 114 – 120, 122, 124 болатын 10 тұрақты изотопы бар. Жасанды жолмен көптеген радиоактивті изотопы алынған. Жер қыртысындағы салмақ мөлшері 8.10-3%. Қалайы қоршаған орта температурасына байланысты үш түрлі кристалдық модификацияда (түр өзгешелігінде) кездеседі: 1. кубтық (14°С-қа дейін) – тығыздығы 5,846 г/см3 болатын α - Sn (сұр қалайы); 2. тетрагональдік (173°С-қа дейін) – тығыздығы 7,295 г/см3 β - Sn (ақ қалайы); 3. ромбылық (231,84°С-қа дейін) – тығыздығы 6,52 – 6,56 г/см3 γ - Sn. Қалайы б.з-дан 6000 жылы бұрын белгілі болған. Оны өте ерте кезден-ақ әсемдік бұйымдар жасауда пайдаланған. Қалыпты жағдайда химиялық әсерге төзімді келеді, дымқыл ауада, суда өзгермейді, оның сыртында түзілген жұқа берік қабат Қалайыны одан әрі тотығудан қорғайды. Табиғатта негізінен қосылыс күйінде кездеседі. Маңызды өндірістік минералдары: касситерит, станнин. Өнеркәсіпте қалайыны жоғары температурада қалайылы-тасты (касситерит) көмірмен тотықсыздандыру арқылы алады: SnO2+C=Sn+CO2. Қалайы сұйытылған қышқылдарда баяу, ал концентрлі күкірт және азот қышқылдарында тез ериді. Қалайы көптеген құймалардың құрамына кіреді. Әсіресе қалайының, мыспен құймасы – қола өнеркәсібі мен техникада және әсемдік заттар жасауда кеңінен қолданылады. Балқыған қалайыға темір қаңылтырды батырып алса, оған қалайы жақсы жұғады. Қалайы жалатқан темір тотықпайды. Сондықтан оны кей жағдайларда темір қаңылтырларды қаптауда қолданады. Ол «ақ қаңылтыр» деп аталады. Қазіргі кезде дүние жүзінде өндірілетін барлық қалайының жартысына жуығы ақ қаңылтыр жасауға жұмсалады. Ақ қаңылтырдан консерві қалбырлары жасалады. Кәдімгі ақ түсті қалайы 14°С-тан төменгі температурада сұр қалайыға айналып, ұнтақ күйге көшеді. Мұны “қалайының оба ауруы” деп атайды. Қалайы біздің заманымыздан 6000 ж. бұрын белгілі болған, өте ерте кезден-ақ әсемдік бұйымдар жасауда пайдаланылған. Ол қалыпты жағдайда химиялық әсерге төзімді келеді, дымқыл ауада, суда өзгермейді, оның сыртында түзілген жаңа берік қабат қалайыны одан әрі тотығудан қорғайды. Қалайы табиғатта, негізінен, қосылыс күйінде кездеседі. Маңызды өндірістік минералдары: касситерит, станнин. Өнеркәсіпте қалайыны жоғары температурада қалайылы тасты (касситерит) көмірмен тотықсыздандыру арқылы алады: SnO2+ C = Sn +CO2. Қалайы сұйытылған қышқылдарда баяу, ал концентрлі күкірт және азот қышқылдарында тез ериді, көптеген құймалардың құрамына кіреді. Әсіресе, қалайының мыспен құймасы – қола өнеркәсібі мен техникада және әсемдік заттар жасауда кеңінен қолданылады. Балқыған қалайыға темір қаңылтырды батырып алса, оған қалайы жақсы жұғады. Қалайы жалатқан темір тотықпайды. Сондықтан қалайы кей жағдайларда темір қаңылтырларды қаптауда қолданылады. Ол “ақ қаңылтыр” деп аталады. Қазіргі кезде дүние жүзінде өндірілетін барлық қалайының жартысына жуығы ақ қаңылтыр жасауға жұмсалады. Ақ қаңылтырдан консерві қалбырлары жасалады. Қорғасын Қорғасын Pb – элементтердің периодты жүйесінің IV-тобындағы химиялық элемент, асыл металдардың бірі. Реттік нөмірі 82, атом массасы 207, 2. Қорғасын өте ерте заманнан белгілі, одан жасалған тиын ақша, медальондар ертедегі Египет қазбаларынан көп табылған. Жер қыртысындағы мөлшері 1.6 07 %, ол жеке күйінде кездеседі. Ең маңызды кені- галенит- қорғасын жылтыры PbS; Қазақстандағы кендері Оңтүстік және Шығыс Қазақстанда және Қарағанды облысында. Қорғасын бос күйінде көкшіл-сұр түсті жұмсақ және ауыр металл, оңай балқиды. Қорғасынды өндіру үшін, оның рудасын алдымен байытады, одан шыққан концентратта 40-78% қорғасын болады. Концентраттағы қорғасын көбіне полиметаллургия әдісімен алынады. Қорғасын-өнеркәсіп пен техникада кең пайдаланылатын түсті металл. Ол атмосферада коррозия және қышқылдар әсеріне төзімді болғандықтан, химиялык аппапатуралар (әсіресе, күкірт қышқылы өндірісінде) және кабель, оқ, бытыра дайындауда, радиоактив сәулелерінен қорғануда, медицинада кең қолданады. Флеровий Флеро́вий Fl- қазіргі уақытта тек жартылай ыдырау арқылы алуға болатын элементтердің бірі. Сол үшін бұл элемент туралы тек болжамдар ғана жазылады. Балқу температурасы 67 °C, қайнау температурасы 140°C. Флеровий жеңіл балқитын металдардың ортасында 8 орында, ал жеңіл қанатын металдардан коперницийдан кейінгі 2 орында болады деп күтіледі. Зерттеу барысында бұл элемент тығыздығы және сырт келбеті жағынан қорғасынға ұқсас екені болжап айтылды. Алайда, кейбір зерттеулер кезінде бұл элемент көміртек топшасына емес инертті газдар топшасына жатады деп болжанған. Себебі оның валент электрондары толық 7p2 1/2 . Дереккөз # Химия: ҰБТ-ға дайындық оқулық-тесті/Ж.Асан, Ж.Ибраева, Қ.Қоржынбаева-Алматы: ШЫҢ-КІТАП, 2013.-123 б. # Самсонов. Г. В. Силициды и их использование в технике. — Киев, Изд-во АН УССР, 1959. — 204 с. # Химия: Усманова М. Б., Сақариянова Қ. Н. Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына арналған оқулық, 2-басылымы, өңделген, толықтырылған. - Алматы: Атамұра, 2009. - 288 бет. # Популярная библиотека химических элементов, М., 1977; Лебедев Ю.А., Второе дыхание марафонца, М., 1990.