Лекция № 9

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Лекция № 9

ХИМИЯ НЕМЕТАЛЛОВ.Часть 1

1. Химические свойства неметаллов.

2. Водород.

2. Вода.

2.1. Состав природных вод.

2.2. Показатели качества природных вод.

3. Элементы IVA группы: углерод, кремний, германий.

3.1. Углерод. Оксиды углерода. Парниковый эффект.

3.2. Кремний и германий.

1. Химические свойства неметаллов. Неметаллы играют важнейшую роль в жизни нашей планеты. Все основные жизненные процессы связаны с кислородом, водородом и другими неметаллами. Кислород и кремний являются самыми распространенными элементами земной коры. Многие неметаллы в огромных масштабах потребляются в мировой экономике.

Неметаллы могут быть и окислителями и восстановителями. Окислительная способность увеличивается в периоде и в группе с ростом порядкового номера, так что самыми сильными окислителями являются фтор, кислород, хлор и бром. Преимущественно восстановительные свойства проявляют водород, бор, углерод, кремний, германий, фосфор, мышьяк и теллур. Промежуточные О-В свойства имеют азот, сера и йод.

2. Вода. Вода – одно из наиболее распространенных в природе веществ. Она обладает аномальными свойствами – в отличие от других соединений плотность воды при кристаллизации не растет, а уменьшается, максимальную плотность вода имеет при 4⁰С, что тоже необычно. Подобные свойства обусловлены полярным характером молекул, наличием неподеленных пар электронов у атомов кислорода и образованием водородных связей.

Вода – очень слабый электролит, амфотерное соединение: может быть и кислотой и основанием, и окислителем и восстановителем. Вода является лигандом и координируется как катионами [Me(H₂O)_m]ⁿ⁺, так и анионами [A(H₂O)_m]ⁿ^-. Вода реагирует с анионами слабых кислот и катионами слабых оснований (процесс гидролиза) и катализирует многие реакции.

2.1. Состав природных вод.Природные воды всегда содержат примеси в растворенном, коллоидном или взвешенном виде. Органические примеси имеют очень сложный состав, неорганические находятся в воде, в основном, в виде ионов – натрия, кальция, магния, калия, хлорид, сульфат и гидрокарбонат-анионов. В воде растворены азот, кислород, углекислый газ и др. Буферная система угольная кислота/гидрокарбонат-анион обеспечивает постоянство рН природных вод. рН дождевой воды около 5,6 из-за процесса СО₂(газ) + Н₂О(ж) « Н₂СО₃(водн.). Оксиды серы и азота, образуя кислоты, понижают рН. Повышение кислотности озер и прудов делает невозможным разведение рыб. Кислотные дожди неблагоприятно воздействуют на урожайность зерновых культур, состояние лесов, здоровье человека. Кислотные осадки разрушают известняк, бетон и мрамор (очень страдают памятники архитектуры. Пагубное действие кислотных дождей проявляется и в том, что они переводят в растворимые формы металлы из твердых оксидов, в том числе и токсичные, например: ZnO(тв.) + 2H⁺ → Zn²⁺(раствор) + H₂O.

2.2. Показатели качества природных вод. Содержащиеся в воде примеси могут быть вредными для объекта водоснабжения, поэтому они нормируются ГОСТ. Качество природных вод определяется обобщенными показателями: общей жесткостью; рН; щелочностью; солесодержанием; окисляемостью, кроме того регламентируется содержание бактерий и многих ионов.

рН вод хозяйственно-питьевого назначения должен лежать в пределах 6.5 – 8,5. Под щелочностью понимают суммарную концентрацию гидроксид-ионов и анионов слабых кислот – гидрокарбонатов, карбонатов и др.

По солесодержанию или минерализации (общему количеству растворенных солей) воды делят на пресные (до 1г/кг), солоноватые, соленые и рассолы (более 50г/кг).

Величина, характеризующая содержание в воде органических веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях, называется окисляемостью. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная и др. Окисляемость выражается в миллиграммах кислорода, эквивалентного количеству реагента, пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость (перманганатный индекс); в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость, называемую еще химическим потреблением кислорода (ХПК).

Биологическая потребность в кислороде (БПК) определяет расход кислорода на разложение органических веществ путем окисления бактериями. Измеряется по изменению концентрации кислорода (мг/л) в воде до и после ее выдержки в темноте в течение пяти суток при 20⁰С (БПК₅). Величины БПК и ХПК, так же как и остальные показатели, для питьевых и других вод регламентируются ГОСТ.

Уничтожению биологических загрязнений служит хлорирование воды жидким или газообразным хлором, гипохлоритами натрия или кальция. Бактерицидное действие хлора вызвано хлорноватистой кислотой: Cl₂ + H₂O « HClO + H⁺ + Cl^-. Реакция хлора с органическими веществами приводит к образованию токсичных веществ, поэтому безопаснее обработка воды озоном.

12 Следующая ⇒