Kislorod va oltingugurt (VIA guruh)

VIA guruh elementlari (xalkogenlar, "ruda hosil qiluvchilar") — kislorod O, oltingugurt S, selen Se, tellur Te va poloniy Po. Kislorod — Yer po‘stida eng ko‘p tarqalgan element (massa bo‘yicha qariyb yarmi), nafas olish va yonish uchun zarur oksidlovchi. Oltingugurtdan esa kimyo sanoatining "noni" — sulfat kislota olinadi: undan o‘g‘itlar, bo‘yoqlar, dori-darmonlar, akkumulyatorlar uchun elektrolit va boshqa ko‘plab moddalar ishlab chiqariladi. Imtihonda kons. H₂SO₄ ning metallar va metallmaslar bilan reaksiyalari, SO₂ ning ikki yoqlama xossasi va sulfat kislota ishlab chiqarish zanjiri ko‘p so‘raladi.

§1. Guruhning umumiy tavsifi va kislorod

Guruhda pastga metallmaslik xossalari susayadi: kislorod va oltingugurt — tipik metallmaslar, tellur va poloniyda metallik xossalar paydo bo‘ladi. Kislorodda d-orbitallar yo‘q, shuning uchun u faqat II valentli; oltingugurt esa qo‘zg‘algan holatda IV va VI valentli bo‘la oladi.

Kislorod — rangsiz, hidsiz gaz, suvda kam eriydi (baliqlar nafasi uchun shu yetarli), havoning hajm bo‘yicha 21 % ini tashkil qiladi. Fotosintez natijasida atmosferaga chiqariladi.
Olinishi: laboratoriyada 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂; 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂ (MnO₂ katalizatori); 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ (MnO₂); sanoatda — suyuq havoni fraksiyalab haydash.
Xossalari: kislorod deyarli barcha elementlar bilan (inert gazlar, oltin, platinadan tashqari) oksidlar hosil qiladi. Tez oksidlanish — yonish (yorug‘lik va issiqlik chiqadi), sekin oksidlanish — nafas olish, chirish, zanglash. Murakkab moddalar yonganda elementlarning oksidlari hosil bo‘ladi: 2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O.

Misol

24,5 g bertolle tuzi KClO₃ to‘liq parchalandi. Necha litr kislorod (n.sh.) ajraladi?

1. n(KClO₃) = 24,5/122,5 = 0,2 mol.
2. 2KClO₃ → 3O₂: n(O₂) = 0,2·3/2 = 0,3 mol.
3. V = 0,3·22,4 = 6,72 l.

§2. Ozon va vodorod peroksid

Ozon O₃ — kislorodning allotropik shakli, o‘tkir hidli och ko‘k gaz. Elektr razryadida (chaqmoqda) hosil bo‘ladi: 3O₂ → 2O₃. U kisloroddan kuchli oksidlovchi: O₃ + 2KI + H₂O → I₂ + 2KOH + O₂ — bu reaksiya ozonni aniqlashda ishlatiladi (kraxmal ko‘karadi). Stratosferadagi ozon qatlami Yerni quyoshning qattiq ultrabinafsha nurlaridan himoya qiladi. Ozon suvni zararsizlantirishda xlorga muqobil sifatida ishlatiladi.

Vodorod peroksid H₂O₂ — kislorod −1 holatida, ya’ni oraliq darajada, shuning uchun u ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi bo‘la oladi; o‘z-o‘zidan sekin parchalanadi. 3 % li eritmasi tibbiyotda yaralarni tozalash uchun ishlatiladi.

§3. Oltingugurt va uning birikmalari

Oltingugurt — sariq kristall modda, suvda erimaydi va ho‘llanmaydi (kukuni suv yuzasida qalqib turadi). Allotropiyasi: rombik (barqaror), monoklinik, plastik. Kristall shakllari S₈ halqasimon molekulalaridan iborat.

• Metallar va vodorod bilan oltingugurt oksidlovchi: S + Fe → FeS, S + H₂ → H₂S; kislorod bilan qaytaruvchi: S + O₂ → SO₂. Simob bilan sovuqda ham reaksiyaga kirishadi — to‘kilgan simobni oltingugurt kukuni bilan zararsizlantirish shunga asoslangan.
• H₂S — palag‘da tuxum hidli, zaharli gaz; kuchli qaytaruvchi (S⁻²), suvdagi eritmasi kuchsiz kislota. Pb²⁺ va Cu²⁺ bilan qora sulfid cho‘kmalari beradi: Pb²⁺ + S²⁻ → PbS↓.
• SO₂ — o‘tkir hidli gaz, kislotali oksid (SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃). Oltingugurt +4 — oraliq daraja, shuning uchun SO₂ ham qaytaruvchi (SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr — bromli suv rangsizlanadi), ham oksidlovchi (SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O). Kislotali yomg‘irlar sababchisi.
• SO₃ — suv bilan juda shiddatli, ko‘p issiqlik ajratib birikadi: SO₃ + H₂O → H₂SO₄.

§4. Sulfat kislota

Suyultirilgan H₂SO₄ — kuchli ikki negizli kislota, oksidlovchi zarracha H⁺: vodorodgacha bo‘lgan metallar bilan H₂ ajratadi (Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂), asosli oksidlar, asoslar va tuzlar bilan reaksiyaga kirishadi. Ikki qator tuz beradi: nordon (NaHSO₄, gidrosulfatlar) va o‘rta (Na₂SO₄, sulfatlar).
Konsentrlangan H₂SO₄ — kuchli oksidlovchi (oksidlovchi — S⁺⁶), vodorod ajratmaydi:

Sovuqda Fe, Al, Cr ni passivlaydi, shuning uchun kons. kislota po‘lat sisternalarda tashiladi. Kuchli suv tortuvchi: shakar va qog‘ozni ko‘mirlantiradi, gazlarni quritishda ishlatiladi.

Xavfsizlik: suyultirishda kislotani suvga ingichka oqim bilan quyiladi, aksincha emas.

§5. Sulfat kislotaning sanoatda olinishi

Kontakt usuli uch bosqichdan iborat:

SO₃ to‘g‘ridan-to‘g‘ri suvga yuttirilmaydi, chunki kislota tumani hosil bo‘ladi. Ikkinchi bosqich ekzotermik va qaytar, shuning uchun harorat murosaviy tanlanadi va katalizator ishlatiladi.

Misol

120 g piritdan (FeS₂, M = 120) necha gramm sulfat kislota olish mumkin (unum 100 %)?

1. n(FeS₂) = 120/120 = 1 mol.
2. Oltingugurt balansi: 1 mol FeS₂ da 2 mol S → n(H₂SO₄) = 2 mol.
3. m = 2·98 = 196 g.

§6. Rasmiy test namunasi

Mol nisbati 2 : 1 : 1 bo‘lgan Fe₃O₄, C va Cu dan iborat 54 g aralashmani kons. H₂SO₄ da eritish uchun necha gramm 80 % li eritma kerak (qaytarilish mahsuloti SO₂)?

Misol

1. 2x·232 + x·12 + x·64 = 540x = 54 → x = 0,1: Fe₃O₄ 0,2, C 0,1, Cu 0,1 mol.
2. 2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 10H₂O → 0,2·5 = 1,0 mol kislota.
3. C + 2H₂SO₄ → 0,2 mol; Cu + 2H₂SO₄ → 0,2 mol.
4. Jami 1,4 mol = 137,2 g → eritma 137,2/0,8 = 171,5 g.

O‘zingizni tekshiring

1. 6,4 g mis kons. H₂SO₄ da eritildi. Necha litr SO₂ (n.sh.) ajraladi?

2. SO₂ qanday xossalarni namoyon qiladi va nima uchun?

3. 24,5 g H₂SO₄ ni to‘liq neytrallash uchun necha gramm NaOH kerak?

4. Qaysi metall sovuq kons. H₂SO₄ da erimaydi: Cu, Fe, Zn?

5. 0,1 mol SO₂ va 0,1 mol NaOH reaksiyasida qanday tuz hosil bo‘ladi?

6. Qaysi moddada kislorod −1 holatda: H₂O, Na₂O₂, OF₂, O₃?

7. Sulfat ioni qaysi kation yordamida aniqlanadi?

8. 9,6 g oltingugurt yonganda necha litr SO₂ (n.sh.) hosil bo‘ladi?

Ko‘p uchraydigan xatolar

• Kons. H₂SO₄ metall bilan H₂ beradi deb yozish.
• Suvni kislotaga quyish — xavfli!
• Temir sovuq kons. H₂SO₄ da eriydi deb hisoblash: u passivlanadi.
• Fe₃O₄ dagi temirni faqat +3 deb hisoblab, SO₂ ni unutish: unda Fe²⁺ ham bor.
• SO₃ ni sanoatda to‘g‘ridan-to‘g‘ri suvga yuttiriladi deb yozish.