Жеке элементтер

  Химиялық элементтердің  көпшілігі табиғи  жағдайда қосылыстар  түрінде кездеседі.  Бірақ кейбір элементтер  қосынды түрінде  де және өз алдына  жеке элемент түрінде  де, ал кейбір элементтер  тек қосынды түрінде  немесе тек жеке  элемент түрінде  ғана кездеседі.  Элементтердің мұндай  болып кездесуі  олардың химиялық  қасиеттеріне және  айналасындағы геологиялық  жағдайларға байланысты.

   Химиялық қосылыстарға бейімділігі жоқ немесе сараң қосылатын элементтер, мысалы, барлық инертті газдар(гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон) тек жеке элемент түрінде, яғни газ күйінде кездеседі. Сонымен қатар кейбір элементтер (газдар)өзінің салмағына қарай іріктеліп оңашаланады, сол себептен олардың химиялық қосылыс беруіне айналасындағы жағдай мүмкіндік бермейді. Мысалы, оған сутек, оттек, азот т.б. жатады.

   Химиялық қосылысқа  жөнді беріле қоймайтын  асыл металдар  да көбінесе жеке  элементтер түрінде  кездеседі. Оларға  жататындар алтын,  күміс, платина,  осмий, иридий, рутений,  радий, палладий.

   Бұлардан басқа  жеке элементтер  түрінде кездесетін  металдардан мыс,  темір, сынапты;  шала металдардан  аздаған мышьякты, сурьма мен висмутты  атап көрсетуге  болады.

   Металлоидтардан жеке элементтер түрінде көбірек кездесетіндер – көміртекті минералдар (алмаз, графит) және күкірт.

   Осы айтылған жеке  элементтердің аралас  түрлері де, мысалы, алтын мен күмістің  электрум деп аталатын  аралас түрі де  кездеседі. Сол  сияқты платина  мен темірдің аралас  түрі – поликсен, иридий мен осмийдің  аралас түрі –  невьянскит те  кездеседі.

   Электрум, поликсен, невьянскит сияқты  минералдардың әрқайсысы  екі элементтен  тұрады екен. Олай  болса бұларды  минералдардың   жеке элемент типіне  жатқызатын себебіміз  не? – деген сұрақ  туады. Бұл жерде  элементтердің механикалық  жолмен араласуы  мен химиялық қосылыс  түзуі деген түсініктерді  шатастырмау керек.  Аталған минералдардағы  элементтер өзара  ионданып химиялық  қосылыстар құрап  тұрған жоқ, олар  тек атомдар түрінде  араласқан, құрылыстары  атомдық, сондықтан  оларды жеке элементтер тобына қосамыз. Мысалы, электрумда алтын да, күміс те атом түрінде араласқан.

   Жеке элементтер  көбінесе басқа  минералдар мен  тау жыныстарының  арасында, бірақ химиялық  қосылыс түрінде  емес, тек атомдық  аралас түрінде  болады. Мысалы, кварц  немесе сульфид  минерал (пирит)  ішінде алтын майда  түйіршік түрінде  жиі кездеседі.  Алтыны бар минералды,  мысалы ішінде  алтыны бар кварцты, майдалап ұсатып, оның ұнтағын суға шаятын болса, салмағы ауыр алтын түйіршіктері екшеліп, ыдыстың түбінде қалады. Алтынды механикалық әдіспен айырып алатын болатындықтан, оның басқа минералдар арасындағы түрін механикалық аралас металл деп атаймыз. Кварц минералы екі элементтің (кремний мен оттектің ) химиялық қосындысынан тұрады(SiO2). Бұл екі элементті механикалық жолмен ешбір айыруға болмайды. Оларды тек химиялық реакция арқылы ғана айыруға болады. Сондықтан да кварц – химиялық қосынды. Химиялық қосындылар теңгерілген формула түрінде жазылады, ал механикалық аралас металда ол жоқ.

   Сонымен, жеке элементтер деп механикалық әдістермен айырылып алынатын, атом құрылысты заттарды айтады. Жеке элементтер түрінде кездесетін заттар – отыз шамалы элемент. Бірақ олардың көпшілігі өте аз және аса сирек кездеседі, сондықтан да практика жүзінде ешбір атқаратын ролі де жоқ. Төменде жеке элементтердің ең керектілеріне, жер қойнауында кен түрінде кездесетіндеріне тоқталады.

   Жеке элементтер  табиғи жағдайда  көбінесе таза  бола бермейді. Олардың  ішінде де аздаған  әр түрлі аралас  қоспалар болады.

   Жеке элементтердің  ең тамашасы –  көміртекті минералдар. Дүниедегі ең қатты  зат алмаз да  сол көміртегінен, ең жұмсақ органикалық  нәзік заттар да  сол көміртегінен тұрады.

   Алмаз (гр. 'adamas' — бұзылмас, жеңілмес) — жай зат, көміртектің аллотропиялық түрі, белгілі заттардың ішіндегі ең қаттысы. 

   Құрылымы.  Алмазда көміртектің әрбір атомы, көміртектің басқа төрт атомымен байланысқан, барлық атомдардың арақашықтығы бірдей. Алмаз онша ірі емес кристалдартүрінде тау жыныстарына аралас шашыраңқы, кейде жиналыңқы болып кездеседі. Аса қатты болғандықтан түрлі қатты материалдардың бетін өңдеуге, шыныны кесуге, жер бұрғылауға тегістегіштер, асыл бұйымдар, тағы басқа жасауға қолданылады. Алмаз жарық сәулесін өте күшті сындыратындықтан, түрлі әдемі түс шығарып жарқырай алады, соны күшейту үшін, алмаздың таза дұрыс түзілген кристалдарын, алмаздың өз ұнтағымен үйкеп өңдейді, мұндай алмазды гауһар дейді, бұл қымбат тастың бірі. Алмас кубтық сингонияда кристалданады. Куб, октаэдр, ромбододекаэдр, тетраэдр, сондай-ақ олардың араласқан түрінде кездеседі. 

   Алмастың меншікті салмағы 3,5—4,0 г/см3, қаттылығы 10. Морт сынады, сынған жері бұдыр келеді, электр тогын нашар өткізеді. Түссіз, ақ, көгілдір, жасыл, сарғылт, қоңыр, қызғылт, қара сұр түсті болып келеді. Алмастың түсі әр түрлі болуы құрамындағы қоспаларға (5%-ке дейін Sі, Al, Ca, Mg, Tі, Co, Cr, Fe т.б) байланысты. Бұлардан басқа оның құрамында қатты (оливин, пироксен, гранаттар, хромшпинелидтер, графит, кварц, темір оксидтері т.б.), сұйық (су), газ(азот т.б.) күйіндегі қоспалар да болады. Алмас қышқылдар мен сілтілер ерітіндісінің әсеріне берік, селитра мен соданың қоспасында 5000С-та ериді,

   Алмаздың химиялық құрамы таза көміртегінен түрады. Егер алмаздың түсі басқарақ болса, мысалы сары, қоңыр, қара, күңгірт болса, онда оның құрамыдда аралас қоспа тотықтар болғаны. Көбінесе онда кремний тотығы — кварц (Si0₂ ) , бірнеше процент, кальцийдің, темірдің және магнийдің тотықтары болады. Қосындысы бар алмазды борт, карбонадо дейді.

   Қасиеттері. Ауада  850—10000С-та, оттекте 720—8000С-та жанады, вакуум мен инертті газда 20000С-та 15-20 минутта түгелдей графитке айналады. Графит немесе көмір сияқты жұмсақ тектестерімен салыстырғандағы Алмастың орасан қаттылығына оны құрайтын көміртек атомдары арасындағы өте берік ковалентті байланыс себепші болады. Алмас үлкен тереңдікте, жоғарғы мантия аумағындағы зор температура мен қысым әсерінен пайда болады. Ол қопарылыс түтіктерін толтыратын кимберлит құрамында кездеседі. Басқаша айтқанда қопарылыс түтіктері Алмас кендерін іздестірудің негізгі сілтемесі болып табылады. Сапасына және нарықтық сұранысқа байланысты Алмас кристалдары зергерлік Алмас және техникалық Алмас болып ажыратылады. Зергерлік Алмас мөлдір, ақаусыз (қуыссыз, жарықшасыз, сызатсыз), қоспасыз, аса берік болуы шарт. Өйткені ол — әсемдік бұйымы болумен бірге капитал сақтаудың сенімді тәсілі. Техникалық Алмас ұнтақ немесе тиісті пішінге келтірілген кристалдар түрінде қолданылады. 

Алмаздың  қолданылуы. Ол асыл тас ретінде көркемдікке және техникалық істерге пайдаланылады. Алмаздың әдемі мәлдір және ірі кристалды түрлері көркемдікке қолданылады. Қолдан еңделіп қырланған мөлдір алмаздан жасалған асыл тасты гауһар (бриллиант) деп атайды. Дүние жүзіндегі ең ірі алмаз кристалы— 1905 жылы Кимберлей кенінен (Оңтүстік Африка) табылған «Африка жұлдызы» («Куллинан») атты алмаз. Оның, салмағы 30243/4 карат (бір карат 0,2 г), ұзындығы 10 см, ені 6 см, қалыңдығы 5 см. Осы сияқты ірі кристалдардан жасалған гауһарлар өте құнды келеді (миллион долларға дейін барады).Екінші орындағы алмаз кристалы — «Эксцельзиор» атты алмаз. Ол 1903 жылы сол Одтүстік Африкада Ягерсфонтейн атты кеннен табылған. Оның салмағы 9713/4 карат (194 г); ұзындығы 8 см, ені мен қалыңдығы 4 см-ден.Үшінші орындағы кристалл тағы да сол Африкадан 1934 жылы табылған «Джонкер» атты алмаз. Оның салмағы 726 карат (145 г). Осы алмаздан жасалған 12 ғауһардың жалпы қ ұны 2 миллион доллар болса керек. Карбонадо, борт сияқты таза емес және ұсақ кристалды алмаздар техникада қолданылады. Мысалы, олар тас тесетін бұрғылардың коронкасына салынады, шыны кесуге жұмсалады.

  Алмаз кендері. Алмаз кенінің ең атақты жері — Оңтүстік Африканың Вааль өзені бойында, Кимберлей қаласының маңында (Кимберлит атты алмазды тау жынысы сол кала аты бойынша қойылған), оңтүстік-батыс Трансвааль мен Африканың оңтүстік-батыс жағалауында. Алмаздың шашыранды кендері де сол аймақтардан табылады. Сонымен қатар шашыранды алмаз кендері Бразилия (Минас-Жерайж) менҮндістанда да бар. Қейінгі кезде алмаз кені ТМД жерінде Якутияда табылды, Ол кендер әлі толық зерттеліп болған жоқ. Қазіргі мәліметтерге қарағанда ол кендердің жалпы жаратылысы да, құрылысы да жоғарыда айтылған Оңтүстік Африка кендеріне ұксас болса керек. Онда түбірлі кенмен қатар шашыранды кендер де бар көрінеді

Алтын

   Алтын (лат. Aurum), Au – элементтердің периодты жүйесінің I-тобындағы химиялық элемент, асыл металдардың бірі. Реттік нөмірі 79, атом массасы 196, 967, балқу температурасы 1063ْ С, қайнау температурасы 2947 С.

Қасиеттері. Таза алтын сары түсті, соғылғыш және созылғыш металл, химиялық инертті элемент. Сыртқы ортаның химиялық әсеріне аса төзімді. Оттек, сутек, азот, жәнекөміртекпен тікелей қосылмайды. Алтынға сілтілер және жеке қышқылдар әсер етпейді. “Патша сұйығында” (1 көлем HNO₃, 3 көлем HCl) және кейбір күшті қышқылдар қоспасында ериді. Қосылыстарында алтын бір және үш валентті болып келеді. Табиғатта саф алтын түрінде, тау жыныстарында (5*10^-7%), теңіз және мұхит суында (0.01-0.05 мг/т) кездеседі. Кентастардын алтынды ұсақтау, байыту және циянды натрий ерітіндісімен өңдеу арқылы алады. Алтынмен басқа металдырдың бетін жалатады, әшекей бұйымдар жасайды. Тауар өндіруде, сауда-саттықта басқа заттардың бәрінің нарқы алтынмен бағаланады.

Алтын табиғатта сап  түрде кездесетін металл. Алтынның, ұсақ түйірлері кварц ішінде, немесе кварц құмы арасында шашыраңкы күйде болады. Алтынның табиғаттағы қосылысы алтын теллуриді (калаверит) AuTe₂ құрамында және мыстың, қорғасынның сульфид кендерінде болады. Алтын Сібірде, Оралда және Орта Азия мен Қазақстанда да кездеседі.

Қолданылуы. Алтын ақшалық күнды металл (валюта). Coнымен қатар ол әр түрлі әшекейлік-көркемдік істердс, зергерлік бұйымдарға қолданылады.

Кен орны. Алтын кені ТМД жерінде көп кездеседі. Соның ішінде ең мол аймақтары: Урал, Қазақстан, Сибирь. Шет елдердегі кені Аляскада, Колорадода (АҚШ), Африкада, Австралияда т. б. бар.

Күміс (латынша Argentum), Ag – элементтердің периодтық жүйесінің І тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі 47, атомдық массасы 107,88. Табиғатта тұрақты екі изотопы бар: 107Ag және 109Ag.

Жаратылысы. Магмалық , көбінесе гидротермалық және ол жер бетінде күмісті минералдардың үгіліп бұзылуынан пайда болады. Мысалы, күміс сульфид кендерде, әсіресе қорғасынды минералдар арасында көп болады. Жаратылыс жағынан күміс алтынға көп ұқсайды. Бірақ онан айырмасы —күміс жер бетінде алтындай тезімді емес, беті қарайып азырақ тотығады және құрғақ климатта хлорға қосылады. Алтынға қарағанда күміс көп тарамаған минерал. Күмістің еритін қышқылдары — HN0₃ , HC1, тотығатыны — H₂S.

Күміс кені. ТМД жерінде Солтүстік Уралда, Қазақстанда, Алтайда, Шығыс Сибирьде т. б. кездеседі. Бірақ оларда күміс онша көп емес^.

Қолданылуы. Ақша (валюта), химиялық ыдыстар жасау, ас ыдыстарын жасау, әр түрлі қорытпалар жасау үшін қолданылады

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ                                       МИНИСТРЛІГІ

ҚАРАҒАНДЫ МЕМЛЕКЕТТІК ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ