YEDİNCİ HAFTA Ametaller. Hidrojen, oksijen, karbon, azot, fosfor, kükürt ve halojenler. 1

AMETALLER H2, N2, O2, F2, Cl2, soy gazlar (gaz); Br2 (sıvı); karbon, fosfor, kükürt, iyot ve astatin (katı) ametallerdir. Ametaller metalik özellik taşımazlar yani tel ve levha haline getirilemezler. Elektriği ve ısıyı iletmezler. Periyodik tablonun son grubu olan soy gazlar reaksiyon yeteneği hemen hemen hiç olmayan (sadece çok az sayıda bileşikleri son yıllarda elde edilebilmiştir) tek atomlu-mono atomik gazlardır. Işıklı reklam panolarında inert ortam olarak kullanılırlar. Düşük basınçta soy gaz içeren bir tüpten elektrik akımı geçirildiğinde He: beyaz-pembe, Ne: Kırmızı-turuncu, Ar: Pembe, Kr: Mavi-beyaz, Xe: Mavi ışık verirler. Bu serinin son elementi Rn radyoaktiftir.

Hidrojen, H2 Hidrojen renksiz kokusuz bir gazdır. Yüksek yanıcı özelliğe sahip olduğu için özel şartlarda muhafaza edilir. Elektronik yapısı 1s1 şeklindedir. Hidrojenin üç izotopu vardır. Hidrojen (1protium), : Döteryum (2D) : Trityum (3T). Döteryum yanında doğada hidrojenin 5000 de biri oranında bulunur. D2O ya ağır su denir. Normal suda bulunur ve fraksiyonlu destilasyonla normal sudan ayrılır. (H2O, k.n.:100.0C; D2O k.n: 101.4C). Ağır su, çekirdek reaksiyonlarında, nötron yavaşlatıcısı olarak kullanılır.

Hidrojen, halojenlerle doğrudan birleşir :

Hidrojenin Elde Edilmesi Endüstride büyük miktarlarda hidrojen doğal gaz (en çok metan içerir) veya karbonun su buharıyla reaksiyonundan elde edilir. Çok saf hidrojen suyun elektrolizi ile elde edilir. Suyun elektrolizi.

Laboratuarda hidrojen çoğunlukla çinko Metalinin H2SO4 ile reaksiyonundan elde edilir.

Oksijen, O2 Oksijen (O2), renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Sıvı oksijen açık mavi renktedir. İçme suları hava ile temas halinde olduğundan bir miktar çözünmüş oksijen içerirler. Oksijenin çözünürlüğü 1 litre suda 30 ml O2 dir.

Oksijenin Reaksiyonları Oksijen (halojenler, nitrik asit, hipoklorit, klorat ve perklorat asitleri gibi) kuvvetli bir yükseltgeyicidir. Karşısındaki elementi yükseltgerken kendisi -2 değerliğe indirgenir.

Oksitler ve Hidroksitler Ametal oksitleri asit özelliği, metal oksitleri de baz özelliği gösterir. Bunlar su ile reaksiyona girdiğinde ilgili asit ve bazlarını verirler. Su ile, ilgili asitlerini veren ametal oksitlerine asit anhidrit adı verilir. Metal oksitleri de su ile hidroksitleri verirler. Bu metal oksitlerine de bazik anhidrit veya bazik oksit adı verilir.

Amfoter metal hidroksitleri Bazlara karşı asit gibi, asitlere karşı da baz gibi reaksiyon veren maddelere amfoter, oksitlere amfoter oksit hidroksitlere de amfoter hidroksit adı verilir

Oksijenin Elde Edilmesi Başlıca elde edilme yolu sıvı havanın fraksiyonlu destilasyonu yoluyladır. Sıvı havanın fraksiyonlu destilasyonu ile oksijen ile birlikte argon helyum gibi soy gazlar da ucuz olarak elde edilirler. Laboratuarda oksijen potasyum kloratın kızdırılmasıyla elde edilir: Oksijen başlıca çelik ve metal üretiminde yanmayı kolaylaştırıcı olarak ve oksijen içeren kimyasal maddelerin üretiminde kullanılır. Ayrıca hastanelerde oksijen maskelerinde, pis suların arıtılmasında oksitleştirici olarak, oksijen asetilen hamlaçlarında, roket yakıtlarını yakmada sıvı oksijen (LOX) olarak kullanılmaktadır.

Ozon, O3 Üç oksijen atomunun kovalent bağlanmasıyla oluşmuş gaz halinde bir maddedir. Oksijen ve ozon aynı bir elementin farklı bağlanma şekillerine sahip maddelerdir (Allotropturlar).

Hidrojen Peroksit, H2O2 Renksiz, kararlı olmayan bir sıvıdır. Oda sıcaklığında yavaşça bozunur. Zayıf bir asittir. Peroksitteki oksijen atomlarının her birinin ortalama yükseltgenme sayısı (-1) dir. Peroksit (-O-O-) bağı oldukça düşük bir bağ enerjisine sahiptir. Derişik çözeltileri patlama ile bozunur. Bu yüzden patlayıcı imalinde kullanılır. Çok kuvvetli bir yükseltgeme aracıdır. Aynı zamanda yükseltgeyiciler karşısında da indirgen olarak hareket eder.

Süper oksitler, KO2, RbO2, CsO2 Ozonürler Sadece K, Rb ve Cs un oksijen ile ısıtılmasıyla elde edilir. Ozonürler K, Rb ve Cs hidroksitlerinin ozonla reaksiyonundan elde edilir.

İçme ve Kullanma Suyu Ca2+ , Mg2+ , Fe2+ gibi iyonları içeren suya sert su denir. Sert sular istenilmez çünkü sabunu çökerterek bol köpük yapmasını ve kirleri çıkarmasını önlerler. Bu katyonların yanında anyon olarak HCO3- bulunduğu zaman buna geçici sertlik adı verilir.

Karbon, C Yeraltında kömür madenleri olarak taşkömürü, linyit şekillerinde bulunur. Karbon elmas ve grafit olarak iki allotropa sahiptir. Elmas tetrahedral bağlar yapar. En dış yörüngesindeki değerlik elektronlarının dördü de bağlanmaya iştirak etmiştir. Grafitte ise üç elektron bağlanmaya iştirak etmiş ve dördüncüsü serbest kalmıştır. Grafit, bu serbest elektrona sahip oluşundan dolayı elektrik akımını iletir, elmas hiç serbest elektron taşımadığından akımı iletmez.

Karbonun iki allotropu: elmas ve grafit

Karbonun bazı bileşikleri Siyanürler Karbon monoksit, CO ( :CO: ) Karbon dioksit, CO2( :O = C = O: ) Karbürler: (C2)2- [:C  C: ]2-

Azot, N2 ( : N  N : ) Renksiz, kokusuz, tatsız ve zehirliliği olmayan bir gazdır. Havada % 78.08 oranında bulunur. Çok zor reaksiyona girer. Çünkü azot-azot bağları çok kuvvetlidir. En çok amonyak, kalsiyumsiyanamid [CaNCN], hidrazin yapımında kullanılır. Siyanamid ve amonyak çoğunlukla gübre, hidrazin de roket yakıtı olarak kullanılır. Çoğu reaksiyonları inert bir ortamda yapabilmek için azot gazı kullanılır. Ayrıca sıvı azot, havanın soğutulup sıkıştırılması yoluyla elde edilen sıvı havadan (-195C de N2, -183C de O2 kaynar) fraksiyonlu destilasyonla ayrılarak elde edilir.

Azotun bileşiklerinde aldığı yükseltgenme sayıları

Fosfor, P4 Fosforun değişik reaksiyon yatkınlığına sahip üç allotropu vardır. Beyaz, kırmızı ve siyah fosfor. Beyaz fosfor, yumuşak mumumsu, beyaz-sarı renkli ve çok zehirlidir. Elli miligram alınırsa ölüme neden olur. P4 molekülü halindedir. Çok kolay tutuşur. Kırmızı fosfor, beyaz fosforun 250C ye ısıtılmasıyla elde edilir ve zehirsizdir. Fosforun tüm reaksiyonlarını biraz daha yüksek sıcaklıklarda verdiği için beyaz fosfor yerine reaksiyonlarda kırmızı fosfor kullanılır. Kırmızı fosfor tam aydınlatılmamış karışık polimerik bir yapıya sahiptir. Oda sıcaklığında kararlıdır, ancak 400C de tutuşur. Fosforun üçüncü allotropu siyah fosfor, kristal yapıdadır, metalik özellik gösterir ve elektriği iletir. Beyaz fosforun birkaç gün 35.000 atm de katalizör altında ısıtılmasıyla elde edilir.

Kükürt, S8 Kükürt rombik ve monoklinik kükürt olmak üzere iki allotropu halinde bulunur. Oda sıcaklığında kararlı olan allotropu rombik kükürttür ve çok yavaş ısıtıldığında 96.5C de monoklinik kükürde dönüşür. Her iki allotropunda da kükürt S8 molekülü halindedir. Oda sıcaklığında rombik kükürt açık sarı renkli, kokusuz ve tatsız kristal bir katıdır. Monoklinik kükürdün e.n: 119C dir. Sıvı kükürt, ısıtmaya devam edildiğinde ilginç bir özellik gösterir ve 160-187C lerde viskozitesi artar (polimerleşir). Eğer bu sıvı kükürt 200C civarına hızla soğutulup suya dökülürse sünek plastik bir malzeme elde edilir. Bu oda sıcaklığında daha sonra yavaş yavaş rombik kükürde dönüşür.

Frasch usulü ile kükürt çıkarılması

Kükürtün bileşikleri ve yükseltgenme değerlikleri.