Вопрос 36. Элементы III группы главной подгруппы п.С. Им д.И.Менделеева получение, химические свойства.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

B Al Ga In Tl

плотность, г/см3

2,33 2,7 5,91 7,31 11,84

Tплавления,0С

2400 660 29,8 156 305

ПОЛУЧЕНИЕ

Электролиз Al2O3 при 950 0С в расплаве криолита Na3 [AlF6]

на катоде:

Al3++3e=Al0

на угольном аноде ( расходуется в процессе электролиза):

O2- -2e=O0

C+O=CO; 2CO+O2=2CO2

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА к примеру возьмём: АЛЮМИНИЙ

1.С кислородом 4Al+3O2=2Al2O3

2.С галогенами 2Al+3Cl2=2AlCl3

3.С серой при нагревании 2Al+3S=Al2S3

4.С углеродом 4Al+3C=Al4C3

5.Алюминотермия 8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe

6.С водой (после разрушения оксидной пленки) 2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2q

7.Растворяется в щелочах 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2q

8.Реагирует с кислотами 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2q

9.С азотной и концентрированной серной кислотами на холоду не реагируют.

При нагревании: Al+6H2SO4(конц.)=Al2(SO4)3+3SO2q+6H2O

Al+6HNO3=Al(NO3)3+3NO2q+3H2O

Вопрос 37. . Элементы 5 группы главной подруппы п.С. Им. Д.И. Менделеева получение, химические свойства.

Главную подгруппу IV группы периодической системы элементов составляют углерод, кремний, германий, олово и свинец.

Углерод и кремний являются неметаллами, германий, олово и свинец — переходными элементами.

Свойства. Элементы этой подгруппы образуют оксиды с общей формулой RO и RO, н водородные соединения с формулой RH4. От углерода к свинцу свойства оксидов изменяются от кислотных (СО,, SiO,) до амфотерных (SnO,, PbO,). PbO и SnO являются основными оксидами. От углерода к свинцу уменьшается прочность водородных соединений. Изменяется и характер гидратов: так, Н,СО,. H,SiO}—слабые кислоты: Pb(OH),, Sn(OH),, Ge(OH),—амфотерные основания. В подгруппе с ростом порядкового номера уменьшается энергия ионизации и увеличивается атомный радиус, т. е. неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются.

На примере: Кремний

Нахождение в природе. В свободном виде кремний не встречается, бывает только в виде соединений. Наиболее стойким соединением кремния является оксид кремния (IV), или кремнезем. Кристаллический кремнезем находится в природе главным образом в виде минерала кварца. На дне морей имеются отложения тонкого пористого аморфного кремнезема, который называют трепелом, кизельгуром или инфузорной землей. Кремний входит в состав полевого шпата, слюды, глины, асбеста

Физические свойства. Кремний — темно-серое вещество с металлическим блеском. Он хрупок и, как и углерод, тугоплавок. Обладает полупроводниковыми свойствами.

Химические свойства. Восстановитель. Непосредственно реагирует только со фтором:

Si + 2F, = SiF4 (фторид кремния).

Кремний не взаимодействует с кислотами (кроме смеси плавиковой и азотной кислот), в то время как со щелочами реагирует очень энергично:

Si + 2NaOH + Н,0 = Na,SiO, + +2Н,Т.

При нагревании кремний соединяется с кислородом:

Si + О, = SiO,.

Кремний образует также соединение с водородом — силан:

SiH4: Si + 2Н, = SiH4.

С углродом кремний образует карборунд (карбид кремния) — кристаллическое, построенное по типу алмаза вещество:

Si02 + 2С = SiC + С02.

Соединения кремния с металлами называются силицидами:

Si + 2Mg = Mg,Si (силицид магния).

Применение. Кремний применяют главным образом для изготовления полупроводниковых приборов, получения сплавов, восстановления металлов из оксидов.

Получение. Получают кремний путем его восстановления из кремнезема:

SiO, + 2Mg = 2MgO + Si.

В промышленности кремнезем восстанавливают углем в электрических печах:

SiO, + 2С = Si + 2СО.

Соединения кремния

Оксид кремния (IV), и їй кремнезем. Твердое, очень тугоплавкое кристаллическое вещество, нерастворимое в воде и не вступающее с ней во взаимодействие. По химическим свойствам оксид кремния (IV) относится к кислотным оксидам. С оксидом кремния (IV) непосредственно реагирует только плавиковая кислота:

SiO, + 4HF = SiF4 + 2Н.О.

При сплавлении оксида кремния (IV) с щелочами, основными оксидами и карбонатами образуются соли кремниевой кислоты — силикаты:

SiO, + 2NaOH = Na,SiO, + Н,0; SiO, + CaO = CaSiO,;

Si02 + K2CO, = K,Si03 + CO,T.

Кремниевая кислота. Относится к слабым кислотам; малорастворима в воде. Молекулы кремниевой кислоты в водных растворах практически не диссоциируют. Формула H,Si03 является условной. В действительности кремниевая кислота существует в виде соединения (H,SiOJn или поликремниевых кислот. При длительном хранении от кремниевой кислоты отщепляются молекулы воды и она превращается в SiO,. При нагревании кремниевая кислота также распадается на оксид кремния (IV) и воду:

H2Si03 = Н20 + SiO,.