Реферат з хімії загальна характеристика елементів головної підгрупи III групи

До елементів головної підгрупи III групи належать Бор В, Алюміній Аl, Галій Ga, Індій In, Талій ТІ.

У цій підгрупі зверху вниз наростають металічні властивості елементів, дднак ці елементи ще мають досить високу електронегативність і тому не утворюють гідрогеновмісних сполук сольової природи. Посилення металічних властивостей із зростанням протонного числа елементів виявляється у влас­тивостях їхніх оксидів і гідроксидів. Так, оксид бору має кислотний характер і є ангідридом боратної кислоти, оксиди і гідроксиди алюмінію, галію й індію — амфотерні, оксид і гідроксид талію(Ш) мають основний характер.

БОР. ДОБУВАННЯ І ВЛАСТИВОСТІ

Природний Бор складається з двох стабільних нуклідів: ¹¹В (80 %) та ¹⁰В (20 %). Технічний бор добувають магнійтермічним відновленням борного ангідриду В₂О₃:

ЗMg + В₂О₃ = 3MgO + 2В.

Продуктом реакції є аморфний бор.

Бор можна добути також електролітичним відновленням розплаву суміші боратів і фтороборатів лужних металів.

Чистий кристалічний бор добувають відновленням галогенідів бору вод­нем (на танталовій дротині):

Бор існує в аморфній (коричневій) і кристалічній (чорній) формах. Темпе­ратура плавлення бору досягає 2075, температура кипіння — 3700 °С, густи­на — 2,34 г/см³.

У сполуках Бор може мати координаційні числа 3 і 4.

Донорно-акцепторною взаємодією зумовлено утворення міцного комп­лексного тетрафтороборат-іона [BF4]^-, який має тетраедричну структуру, а також наявність великої кількості неорганічних полімерів, до складу яких входить Бор.

З воднем бор безпосередньо не взаємодіє. Тому борани добувають непрямими способами. Під дією хлоридної кислоти на Mg₃B₂ утворюється суміш боранів. Найпростіший із них — диборан В₂Н₆; В₃Н₈, В₄Н₁₀ є газами, В₅Н₉, В₆Н₁₀ — рідини, В₁₀Н₁₄ — тверда речовина.

АЛЮМІНІЙ. ДОБУВАННЯ І ВЛАСТИВОСТІ

Вперше алюміній був добутий Ф. Велером у 1827 р. відновленням хлориду алюмінію металічним калієм.

Нині великі кількості алюмінію добувають електролізом розплавленої суміші Аl₂О₃ з кріолітом Na₃AlF₆. Використання кріоліту дає змогу знизити температуру електролізу. Суміш, що містить 10 % Аl₂О₃ і 90 % Na₃AlF₆, пла­виться за температури 960 °С; електропровідність, густина і в'язкість цієї суміші такі, що найбільше сприяють проведенню електролізу.

Для добування алюмінію високого ступеня чистоти (до 99,99999 % Аl) технічний алюміній нагрівають у парі AlF₃:

Металічний алюміній, поверхня якого вкрита захисною плівкою Аl₂О₃, не реагує з водою. Якщо ж цю плівку зруйнувати, наприклад амальгамуванням, то відбуватиметься енергійна взаємодія алюмінію з водою з виділенням водню. Стандартний електродний потенціал алюмінію в кислому розчині дорівнює -1,66, а в лужному -2,36 В. Оскільки алюміній амфотерний, він розчиняється в розбавлених розчинах кислот і лугів з утворенням гексааква-катіонних [Аl(Н₂О)₆]³⁺ та гексагідроксоалюмінат-аніонних [Аl(ОН)₆]^3- комп­лексів:

2Аl + 6НСl + 12Н₂О = 2[Аl(Н₂О)₆]С1₃ + 3H₂;

2Аl + 6NaOH + 6Н₂О = 2Na₃[Al(OH)₆] + 3H₂.

За властивостями Алюміній подібний до Силіцію, цим і пояснюється їх сумісне перебування у різних мінералах. Як активний метал алюміній важче, ніж силіцій, утворює сполуки з іншими металами та з Гідрогеном. Відомі алюмініди: Ni₃Al, NiAl, CoAl, LaAl₃, деякі з них характеризуються високою термостійкістю. Алюміній безпосередньо не взаємодіє з воднем. Гідрид алюмінію добувають, діючи LiH на А1С1₃ в етерному розчині:

АlСl₃ + 3LiH = АlН₃ + 3LiCl.

АlН₃ — це білий порошок, (АlН₃)_n — полімерна сполука, в якій атоми Алюмінію сполучені містковими водневими зв'язками (аналогічно боранам).

Як і Силіцій, Алюміній має велику спорідненість до Оксигену (поверхня алюмінію завжди вкрита тонкою захисною оксидною плівкою).

Під час нагрівання алюмінію оксидна плівка тріскається, тому в атмосфері кисню алюміній займається, енергійно взаємодіючи з ним:

4Аl + 3О₂ = 2Аl₂О₃, H = -3164 кДж.

Al₂O₃ — амфотерний оксид. Це біла тугоплавка сполука з температурою плавлення 2072 і температурою кипіння 3500 °С. Вивчення структури Аl₂О₃ показало, що він може мати близько десяти модифікацій. Найбільш вивче­ними і стійкими є -, - і -модифікації. -Модифікація Аl₂О₃ (корунд) трап­ляється найчастіше і є найстійкішою.

Міцністю зв'язків Аl-О пояснюється хімічна стійкість Аl₂О₃, його твердість, висока температура плавлення, наявність великої кількості природних сполук, що містять зв'язки Аl-О-Аl. Корунд за кімнатної температури не взаємодіє з водою, лугами, кислотами.

Солі Алюмінію, утворені слабкими кислотами (сульфід, карбонат тощо), повністю гідролізують, тому під дією (NH₄)₂S на водні розчини солей Алюмінію виділяється не сульфід алюмінію Аl₂S₃, а гідроксид алюмінію Аl(ОН)₃:

2АlСl₃ + 3(NH₄)₂S + 6Н₂О = 2Аl(ОН)₃ + 6NH₄Cl + 3H₂S.

Досить поширеними солями Алюмінію та оксигеновмісних кислот є нітрати, перхлорати, сульфати, які добре розчиняються у воді, під час кристалізації утво­рюють кристалогідрати: Al(NO₃)₃ • 4Н₂О, Аl(СlO₄)₃ • 9Н₂О, Al₂(SO₄)₃ • 18Н₂О. Остання сіль широко використовується у промисловості при виробництві паперу і в лабораторіях.

Сульфат алюмінію утворює з сульфатами одновалентних металів подвійні солі — галуни.

Часто в лабораторній практиці використовують калійний KAl(SO₄)₂ х 12Н₂О або амонійний NH₄Al(SO₄)₂ • 12Н₂О галуни. Галуни застосовують у медицині як кровоспинний засіб, для «білого» дублення шкіри, як протраву під час фарбування тканин.

Сульфат алюмінію застосовують для очищення води. Внаслідок перебігу реакції

Al₂(SO₄)₃ + ЗСа(НСО₃)₂ = 3CaSO₄ + 2Аl(ОН)₃+ 6CO₂

утворюються пластівці гідроксиду алюмінію, які, осідаючи, захоплюють різні домішки.

ЕЛЕМЕНТИ ПІДГРУПИ ГАЛІЮ

У підгрупу Галію входять елементи Галій Ga, Індій In і Талій ТІ. Усі ці три метали мало поширені в природі і належать до рідкісних. Вміст їх у земній корі становить: Ga - 1,5 • 10^-3, In - 10^-5, ТІ - 3 • 10^-4 %. Ні Галій, ні Індій не утворюють своїх власних мінералів. Виявлено мінерал Талію лорандит TlAsS₂. Галій, Індій і Талій трапляються як домішки різних руд (наприклад, цинкової, сульфідної"). Природні Галій, Індій і Талій складаються з нуклідів:

⁶⁹Ga (60,5 %) i ⁷¹Ga (39,5 %); ¹¹³In (4,33 %) i ¹¹⁵In (95,67 %); ²⁰³T1 (29,5 %) i ¹²⁰5T1 (70,5 %).

Галій добувають на алюмінієвих заводах з бокситів. Основною сировиною для добування індію і талію є продукти переробки цинкових та сульфідних поліметалічних руд. Спочатку складною переробкою виділяють солі або оксиди цих металів, а ладі метали добувають електролізом підкислених вод­них розчинів добутих солей або відновленням оксидів (вуглецем, воднем).

Галогеніди талію(І) Т1С1, TlBr, ТИ, подібно до галогенідів аргентуму, мало розчинні у воді і розкладаються під впливом світла. Малорозчинними є також солі Tl₂S i Tl₂SO₄.

Отже, йони Т1⁺ за деякими властивостями подібні до йонів Ag+, Hg²⁺, Pb²⁺, а де в чому до йонів лужних металів. Сполуки Галію, Індію і всі сполуки Талію токсичні.

жүктеу/скачать 55.5 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: