Halogēni

Halogēni.

Halogēni ir periodiskās tabulas VIIA grupas elementi. Tie visi ir aktīvi nemetāli. Halogēni ir: fluors, hlors, broms un jods. Dažreiz pie halogēniem pieskaita arī astatu.

Halogēni brīvā veidā veido divatomu molekulas. Brīvā veidā normālos apstākļos fluors un hlors ir gāzes, broms ir šķidrums un jods (un astats) ir cietas vielas. Palielinoties atommasai, to ķīmiskā aktivitāte samazinās (samazinās halīdu stabilitāte). Reaģējot ar ūdeņradi, halogēni var veidot halogēnūdeņražskābes (fluorūdeņražskābe, hlorūdeņražskābe, bromūdeņražskābe un jodūdeņražskābe). Palielinoties halogēnu atommasai, samazinās šo skābju stabilitāte. Halogēni var ve

e
eidot arī skābekli saturošas skābes (izņemot fluoru). Halogēniem ir iespējamas daudz oksidācijas pakāpes (salīdzinot ar citu grupu elementiem), tapēc var veidoties daudz skābju. Šīs skābes vispārīgā gadījumā ir mazāk stabilas par attiecīgajām halogēnūdeņražskābēm un to stabilitāte palielinoties halogēnu atommasai lielākoties palielinās.

Tiem piemīt asa smaka, un tie aktīvi reaģē ar metāliem, veidojot sāļus. Savu ķīmisko aktivitāšu dēļ halogēni brīvā dabā nav sastopami. Halogēnu atomi ir atomradikāļi.

(Par radikāļiem sauc atomus vai vai atomu grupas, kas satur nesapārotus elektronus. Tiem tieksme veidot el
l
lektronu pārus, tapēc radikāļiem mēdz būt liela ķīmiska aktivitāte.)

O2

SKĀBEKĻA VISPĀRĪGS RAKSTUROJUMS

 Ķīmiskā elementa simbols O

 Vienkāršas vielas ķīmiskā formula O2

 Atomu molmasa Mo =16 g/mol

 Molekulu moltilpums 22,4 l/mol

Savienojumos skābeklis parasti ir divvērtīgs. Skābekļa blīvums (p=1,429 gl-1) ir nedaudz lielāks par gaisa blīvumu. Skābeklis ir be

e
ezkrāsaina gāze bez smakas un garšas. Tas slikti šķīst ūdenī, nedeg, taču tas uztur degšanu un reaģē ar degošo vielu (oksidēšanās). Skābeklis ir ļoti reaģētspējīga viela. Skābeklis ir visizplatītākais ķīmiskais elements.

SKĀBEKĻA APRITE DABĀ

Skābeklis Zemes un atmosfērā ir visvairāk izplatīts elements. Gaisa skābekļa O2 masas daļa ir 23%, tilpumdaļa – 21%. Skābeklis ietilpst gandrīz visu to vielu sastāvā, kuras atrodas ap mums (piemēram, ūdens H2O, smiltis SiO2,u. c.). Elements skābeklis ir arī organisko vielu sastāvā (piemēram, olbaltumvielās, taukos un ogļhidrātos, u. c.).

Skābekļa riņķojums dabā

Dienā augi fotosintēzes procesā ražo to augšanai nepieciešamo enerģiju. Auga zaļās daļas uztver saules gaismu, ūdeni un oglekļa dioksīdu, lai veidotu jaunas šūnas, un izdala skābekli. Tā skābeklis nepārtraukti nonāk gaisā un izzūd no tā.

Elpošana

Mūsu organismam ir nepieciešams skābeklis, lai ražotu en

n
nerģiju, kuru patērējam muskuļu darbā. Skābeklis, ko mē ieelpojam, tiek izmantots, lai “sadedzinātu” apēsto barību un veidotos enerģija, kas ir nepieciešama cilvēka eksistencei. Skābekļa uzņemšanas procesu sauc par elpošanu. Skābekli no plaušām, kas to uzņem no gaisa, asinis pārnes uz muskuļiem, kur tas ir nepieciešams enerģijas ražošanai.

SKĀBEKĻA IEGŪŠANA

Skābekļa iegūšana laboratorijā

Laboratorijā skābekli var iegūt, sadalot dažadas vielas, kuru sastāvā ir skābeklis, piemēram, sadalot ūdeni vai ūdeņraža peroksīdu.

Skābekli var arī iegūt no KMnO4 , no KClO3 , no HgO un vēl no citām vi

i
ielām.

Skābekļa iegūšana rūpniecībā

Rūpniecībā skābekli iegūst no gaisa, kas ir dažādu gāzu maisījums. Lai iegūtu skābekli, gaisu paaugstinātā spiedienā sašķidrina. Tad no sašķidrinātā gaisa slāpeklis iztvaiko vispirms, bet pāri paliek skābeklis. Gāzveida skābekli uzglabā tērauda balonos 15 MPa spiedienā.

Tīra skābekļa iegūšana

Gaiss, ko mēs elpojam, ir skābekļa un slāpekļa maisījums. Tīru skābekli var iegūt no gaisa. Gaisu atdzesē līdz ļoti zemām temperatūrām (-180°C), pie kurām tas kļūst šķidrs. Kad šķidrā gaisa temperatūra sāk nedaudz paaugstināties, gaiss sāk vārīties. Sākumā iztvaiko slāpeklis, bet skābeklis paliek.

INTERESANTI FAKTI

• Cilvēks elpojot 1 minūtē vidēji patērē 0,5 dm3 skābekļa, dienā – 720 dm3, bet gadā – 262,8 m3 skābekļa.

• Visas planētas iedzīvotāji (~6 miljardi) gada laikā elpošanas procesā patērē ~1577 miljardus kubikmetru skābekļa.

• Kopējā skābekļa masa uz Zemes ir 1015 tonnas.

• Mūsdienu pasažieru liedmašīna 9 stundās patērē 50-75 tonnas skābekļa.

• Lai iekšdedzes dzinējos sadedzinātu 38 litrus benzīna, patērē 77 000 litrus skābekļa.

• Skābeklis (latviešu val.) – Oxygen (angļu val.)

N2

Molekulas uzbūve.

Slāpekļa molekula sastāv no diviem atomiem, t.i. slāpekļa molekulformula ir N2.

Atrašanās dabā.

Slāpeklis brīvā veidā visvairāk atrodas gaisā – tā tilpuma daļa gaisā ir 78,09%. Saistītā veidā slāpeklis ietilpst organiskos savienojumos, nedaudz arī akmeņoglēs un kūdrā. Nelielos daudzumos tas sastopams augsnē slāpekļskābes sālu veidā, kā arī trūdvielās. Slāpeklis ietilpst visu olbaltumvielu sastāvā.

Fizikālās īpašības.

Slāpeklis ir bezkrāsaina gāze bez smaržas un garšas. Tas ir nedaudz vieglāks par gaisu. Tā šķīdība ūdenī ir ļoti neliela (mazāka nekā skābeklim).Slāpeklis -2000°C sacietē un veido molekulu kristālrežģi. Tik zema sasalšanas temperatūra izskaidrojama ar to, ka slāpekļa kristālrežģa mezglos atrodas nepolāras molekulās.

Ķīmiskās īpašības.

Parastajos apstākļos slāpeklis ķīmiskā ziņā ir maz aktīvs, jo tā molekulās ir izturīgas ķīmiskās saites. Augstās temperatūrās saite starp atomiem pavājinās un slāpeklis kļūst aktīvāks.

• Tā, piemēram, elektriskā loka temperatūrā slāpeklis reaģē ar skābekli: N2 + O2 →t°>2000°C 2NO2 Līdzīgs process noris arī atmosfērā pērkona negaisa laikā.

• Slāpeklis reaģē ar ūdeņradi: N2 + 3H2 → 2NH3 Šo reakciju realizē augstā spiedienā, paaugstinātā temperatūrā un katalizatoru klātbūtnē. Šo slāpekļa spēju reaģēt izmanto rūpniecībā.

• Paaugstinātā temperatūrā reaģē ar dažādiem metāliem, veidojot nitrīdus: 3Mg + N2 →t° Mg3N2

Iegūšana.

Laboratorijā slāpekli iegūst, karsējot amonija nitrītu:

NH4NO2 →t° N2 + 2H2O

Rūpniecībā slāpekli iegūst, destilējot šķidru gaisu. Slāpeklis iztvaiko vispirms, jo slāpeklim viršanas temperatūra ir -195,8°C, bet skābeklim -183°C

Izmantošana.

To izmanto galvenokārt amonjaka un kalcija ciānamīda ražošanai. Slāpekli lieto arī metalurģijā tērauda ražošanai (tērauda nitridēšanai). To izmanto arī elektrisko spuldžu pildīšanai. Šķidru slāpekli izmanto saldēšanas iekārtās.

Slāpekļa aprite dabā

Degot un pūstot organiskām vielām, daļa saistītā slāpekļa atbrīvojas un pāriet atmosfērā. Taču dabiskos apstākļos saistītā slāpekļa daudzums augsnē nesamazinās. Arī atmosfērā brīvā slāpekļa daudzums nepalielinās.

Augsnē ir baktērijas (brīvās slāpekļsaistītājas baktērijas un gumiņbaktērijas uz tauriņziežu saknēm), kas saista atmosfēras slāpekli. Tas pāriet organisko savienojumu sastāvā. Nedaudz slāpekļa nonāk augsnē arī pērkona negaisa laikā: elektriskās izlādes rezultātā atmosfērā rodas slāpekļa(II) oksīds, kas ar gaisa skābekli oksidējas par slāpekļa(IV) oksīdu. Tam šķīstot ūdenī, rodas slāpekļskābe, kas nonāk augsnē un veido nitrātus. Šo procesu rezultātā dabā notiek nepārtraukta riņķošana.

Novācot ražu, no laukiem tiek aizvākta ievērojama daļa slāpekļa. To kompensē gan ar kūtsmēsliem, gan ar slāpekļa minerālmēsliem.

Referāts ķīmijā.

 Halogēni;

 O2;

 N2.