Ртуть и ее соединения

 

Ртуть -  серебристо-белый, блестящий, единственный жидкий при комнатной температуре металл; обладает низкой электропроводностью и большим коэффициентом термического расширения. На воздухе проявляет устойчивость. Реагирует с серой и галогенами:

 

Hg + S  HgS

Hg + Br₂ HgBr₂

Со многими металлами дает сплавы (амальгамы) (экзотермическое образование). Пары и соединения чрезвычайно ядовиты (накапливаются в организме).

Ртуть не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах Ртуть легко растворяется в концентрированной азотной кислоте – образуется нитрат ртути (II):

 Hg + 4HNO₃ Hg(NO₃)₂ + 2NO₂­ + 2H₂O

 При растворении ртути в разбавленной  азотной кислоте образуется нитрат ртути (I),

 6Hg + 8HNO₃ 3Hg₂(NO₃)₂ + 2NO­ + 4H₂O

 При растворении ртути в горячей концентрированной серной кислоте в зависимости от избытка ртути или кислоты образуются соли одновалентной или двухвалентной ртути:

 Hg + 2H₂SO₄   HgSO₄ + SO₂­ + 2H₂O

2Hg + 2H₂SO₄  Hg₂SO₄ + SO₂­ + 2H₂O

 Ртуть растворяется в царской водке:

 3Hg + 2HNO₃ + 6HCl  3HgCl₂ + 2NO­ + 4H₂O

65. Общая характеристика элементов IV Б группы периодической системы. Титан, химические свойства металлического титана. Соединения титана в степенях окисления (III) и (IV). a- и b-кислоты титана.

К побочной подгруппе четвертой группы относятся титан Ti, цирконий Zr, гафний Hf и курчатовий Кu. Эти d-элементы — полные электронные аналоги.

Наличие у всех элементов незаполненных орбиталей во многом предопределяет их химическое поведение: помимо связей с участием валентных s- и d-электронов они способны образовывать донорно-акцепторные связи.

Курчатовий синтезирован в очень малых количествах, соединения его изучаются. Элементы подгруппы титана поливалентны. Характерная степень окисления +4. Титан наряду с этим имеет многочисленные устойчивые соединения со степенью окисления +3. Для циркония и гафния таких соединений известно мало. В других степенях окисления (+1, +2) соединения титана и его аналогов неустойчивы.

Получение.

В основном титан в промышленности получают металлотермическим способом, восстанавливая тетрахлорид титана магнием или натрием при 800—900 °С. Аналогично титану получают цирконий и гафний.

Простые вещества.

Титан, цирконий и гафний по внешнему виду похожи на сталь. Все они тугоплавкие металлы. В тонкоизмельченном состоянии реакционная способность металлов значительно выше. При кипячении порошки металлов медленно разлагают воду с выделением водорода.

Металлический титан очень медленно реагирует с разбавленными минеральными кислотами и довольно легко с концентрированными. Кроме того, взаимодействует с расплавами и растворами щелочей. Концентрированная азотная кислота окисляет титан до метатитановой кислоты:

3Ti + 4HN03 + H20 = 3H2Ti03 + 4NO

Насыщение титана водородом приводит к потере металлами пластических свойств.Титан образует оксиды: TiO, Ti2O3, Первые два оксида проявляют основный характер и взаимодействуют только с кислотами. ТiO — сильный восстановитель.Известны метатитанаты (Na2TiO), орготитанаты (Na4Ti04) и полититанаты (Na2Ti2Os и др.). Все титанаты трудно растворимы в воде.

Ортотитановая кислота (Н4ТЮ4, а-форма) получается обработкой на холоде свежеприготовленных растворов сульфата титанила или тетрахлорида растворами щелочей, аммиака, соды или сульфида аммония. Ортотитановая кислота выпадает в виде студнеобразного белого осадка, который легко растворим в кислотах и почти нерастворим в щелочах, что говорит о слабости ее кислотных свойств (она слабее ортокремниевой кислоты):

Н4ТiО4 + H2S04 = TiOS04 + ЗН2О

Вследствие нерастворимости кислоты в щелочах соли(ортотитанаты) получают косвенно, сплавлением диоксида титана со щелочами или карбонатами щелочных металлов. При длительном хранении (старении) или кипячении ортотитановая кислота переходит в более устойчивую метатитановую кислоту (Н2TiO3, (5-форма), которая взаимодействует при нагревании е концентрированной H2S04.

66. Общая характеристика элементов V Б группы периодической системы. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства соединений ванадия в разных степенях окисления. Изополисоединения ванадия.

К побочной подгруппе пятой группы относятся ванадий V, ниобий Nb и тантал Та. Это типичные d-элементы, электронные аналоги.

В отличие от элементов подгруппы мышьяка элементы VB-подгруппы газообразных соединений с водородом не образуют. Однако высшие кислородные соединения элементов обеих подгрупп проявляют известное сходство. Характерная степень их окисления +5. Устойчивость подобных соединений возрастает от ванадия к танталу. Известны также низшие степени окисления (+2, +3, +4), но они мало характерны, особенно для ниобия и тантала.

С ростом атомных радиусов, ионизационных и стандартных потенциалов химическая активность металлов от V к Та падает. При этом по мере повышения степени окисления устойчивость катионных комплексов понижается, а анионных — повышается. Поскольку элементы имеют нечетные порядковые номера, число устойчивых изотопов у них невелико: по одному у V и Nb и два у Та.

Методы переработки руд V, Nb и Та специфичны и сложны.

Простые вещества. Ванадий, ниобий и тантал представляют собой серебристо-серые металлы, имеющие высокие температуры плавления. Они хорошо поддаются механической обработке. Металлы отличаются чрезвычайной устойчивостью к различным химическим воздействиям. При повышении температуры активность V, Nb, Та возрастает. В мелкораздробленном состоянии при сильном нагревании (~ 3000 °С) они энергично взаимодействуют с углеродом, азотом, кислородом, серой, галогенами; поглощают значительное количество водорода.

Растворимость в воде оксида ванадия V205 небольшая, другие оксиды практически в воде не растворяются. Водный раствор V206 окрашен в желтый цвет и имеет кислую реакцию. V206 реагирует с НС1:

V205 + 6HC1 = 2 VOCl2+3H20 + Cl2

и со щелочами с образованием метаванадатов.

Соли ванадиевой кислоты известны трех видов: метаванадаты KV03, ортованадаты K3V04 и парованадаты K4V207, причем наибольшей устойчивостью отличаются метасоли. Ортосоли гидролизуюгся уже на холоде, давая парасоль, которая при кипячении переходит в метасоль. Растворы этих солей или бесцветны, или окрашены в желтый цвет. Ванадаты калия и натрия хорошо растворимы в воде, а ванадаты щелочно-земельных металлов малорастворимы и представляют собой мелкокристаллические осадки белого цвета, легко переходящие при сплавлении с содой в растворимый NaVO2. Наиболее распространен препарат ванадат аммония NH4V03 Он плохо растворим в воде и практически нерастворим в аммиачном растворе NH4CI. Этим свойством пользуются для количественного выделения ванадия из щелочных растворов" его солей:

NaV03+NH4Cl = NaCl + NH4V03

При нагревании на воздухе NH4V03 легко превращается в оксид ванадия V205:

2NH4V08 = V205 + 2NH3 + H20

Последняя реакция на практике применяется для получения V2O5, из которого готовят большинство препаратов ванадия.

Для ванадия характерны оксиды: VO — светло-серый, V203 — черный, V02 — сине-черный. Это кристаллические вещества, нерастворимые в воде. С ростом степени окисления ванадия основные оксиды VO и V203 сменяются амфотерным V02 и кислотным V205. Амфотерные свойства V02 проявляются в реакциях с кислотами с образованием оксосолей, например:

VO2 + H2S04 = (VO)S04 + Н20

и со щелочами, при этом образуются соли ванадиты, производные от изополикислоты состава H2V406

Интересным свойством для V (+5) является образование поливанадиевых кислот.

67