Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
metodichka_ch2.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
2.77 Mб
Скачать

З активними металами р-метали при сплавленні утворюють бінарні сполуки постійного складу, в яких роль р-метал проявляє відповідний групі негативний ступінь окиснення:

3Mg + 2As = Mg3As2 (арсенід магнію) 2Mg + Ge =Mg2Ge (германід магнію)

3Mg + 2Sb = Mg3Sb2 (антимонід магнію) 2Mg + Sn = Mg2Sn (станід магнію)

3Mg + 2Bi = Mg3Bi2 (арсенід магнію) 2Mg + Pb = Mg2Pb (плюмбід магнію)

Одержання. s –метали – найсильніші відновники з відомих речовин, тому в основному їх одержують відновленням з допомогою електричного струму – електролізом.

Натрій: а) електроліз розплаву NaCl

2Na++2Cl 2Na+Cl2

б) відновленням соди вугіллям: Na2CO3+2C = 2Na+3CO

Калій: а) заміщенням його натрієм з розплаву хлориду калію: KCl+Na= K+NaCl

б) електролізом розплавів хлориду

Літій: а) електролізом розплаву хлориду

Рубідій, цезій: відновленням їх галогенідів в вакуумі: 2RbCl+Ca = 2Rb+CaCl2

2CsCl+Ca = 2Cs+CaCl2

Метали ІІ групи: електролізом розплавів їх солей або термічним відновленням їх сполук активнішими металами чи вуглецем: BaO+Ca CaO+Ba; BeCl2+Mg MgCl2+Be;

3CaO+2Al 3Ca+Al2O3; MgO+C MgO+CO

Алюміній не може бути виділений з водних розчинів, оскільки він є дуже активним металом. Його одержують електролізом розплаву, що містить Al2O3 i Na3[AlF6]

4Al3++4AlO33– 4Al+2Al2O3+3O2

Талій, галій та індій добувають електролізом

Арсен, стибій та бісмут добувають, відновлюючи їх оксиди вуглецем:

As2O3 + 3C = 2As + 3CO.

Германій одержують, обробляючи його диоксид соляною кислотою з подальшим відновленням утвореного хлориду:

GeO2 + 4HCl = GeCl4 + 2H2O,

GeCl4 + 2Mg = 2MgCl2 + Ge.

Олово, свинець, арсен, стибій, бісмут добувають, відновлюючи їх оксиди вуглецем. Оксиди, як правило, одержують, випалюючи їх сульфіди.

2As2S3+9O2 = 2As2O3+6SO2

As2O3+3C = 2As+3CO

Сполуки елементів

s-метали в сполуках проявляють ступені окиснення +1 (лужні метали) та +2 (лужно-земельні метали). Для алюмінію, галію, індію характерні сполуки з ступенем окиснення +3, а талію – +1; германію, стануму – +4, а плюмбуму – +2; арсену, стибію – +5, а бісмуту – +3.

Оксиди

Фізичні властивості: Тверді кристалічні речовини білого (Li2O, Na2O, CaO, MgO, SrO, Al2O3, Ga2O3, GеO2, SnO2), жовтого (K2O, Rb2O, Іn2O3), оранжевого (Cs2O), коричневого (Tl2O3), чорного (PbO2, Tl2O) кольору. Оксиди р-елементів практично нерозчинні в воді, тільки оксиди арсену (яскраво виражені кислотні властивості) та Tl2O (яскраво виражені основні властивості), вступають з водою у взаємодію.

Хімічні властивості: Оксиди s-металів є типовими основними оксидами, реакційна здатність і основні властивості яких підсилюються в групах із збільшенням порядкового номеру (тільки оксид берилію проявляє амфотерні властивості). Так, оксиди взаємодіють:

  • з водою з утворенням лугів Na2O+H2O = 2NaOH,

СаО+H2O = Сa(OH)2 (окрім ВеО та MgO)

  • з кислотними оксидами (з леткими та твердими при сплавленні)

Na2O+CO2= Na2CO3,

CaO + CO2 = CaCO3

  • з кислотами з утворенням солей та води: Na2O+H2SO4= Na2SO4+H2O

MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O

CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O.

Для вищих оксидів р-металів спостерігається значне послаблення основних властивостей і посилення кислотних, що видно з таблиці зміни властивостей вищих оксидів (гідроксидів) елементів по групам і періодам:

Номер періоду

Номер групи

І

ІІ

ІІІ

ІV

V

Основні

амфотерні

кислотні

2

Li2O

BeO

B2O3

CO2

N2O5

3

Na2O

MgO

Al2O3

SiO2

Р2O5

4

K2O

CaO

Ga2O3

GeO2

As2O5

5

Rb2O

SrO

In2O3

SnO2

[Sb2O5]нестійкий

6

Cs2O

BaO

Tl2O3

[PbO2]нестійкий

[Ві2О5]не виділ

З таблиці видно, що деякі оксиди s- та р-металів з ступінню окиснення металу +2 (ВеО) та з ступінню окиснення металу +3 (Al2O3, Ga2O3, In2O3) проявляють амфотерні властивості, а це означає, що вони проявляють властивості і кислот (взаємодіють з основними оксидами та основами), і основ (взаємодіють з кислотними оксидами та кислотами). Ці взаємодії в загальному вигляді можна представити наступним чином:

Взаємодія

МеО

Ме2О3

З кислотами

МеO+2HCl = МеCl2+H2O

МeO+H2SO4 = МeSO4+H2O

Ме2O3+6HCl = 2МеCl3+3H2O

Ме2O3+3H2SO4 = Ме2(SO4)3+3H2O

З розчинами лугів

МeO+2KOH+H2O  = К2[Мe(OH)4]

МeO+Ва(OH)2+H2O  = Ва[Мe(OH)4]

Ме2O3+2KOH+3H2O  = 2K[Ме(OH)4]

Ме2O3+Ва(OH)2+3H2O  = Ва[Ме(OH)4]2

З лугами при сплавленні

МeO+2NaOH Na2МeO2+H2O

Мe2O3+2NaOH 2NaМeO2+H2O

З основними оксидами

МeO+Na2O Na2МeO2

Мe2O3+Na2O 2NaМeO2

Оскільки р-метали можуть виявляти різні ступені окиснення в сполуках, то існують оксиди одного й того ж металу з різними ступенями окиснення, причому оксиди елементів в нижчих ступенях окиснення є більш стійкими. Так, із вищих оксидів V групи складу Ме2О5 (с.о. металу +5) одержані тільки As2O5 та Sb2O5 (нестійкий), але існують всі нижчі оксиди складу Ме2О3 (с.о. металу +3): As2O3 (кислотний оксид), Sb2O3 (амфотерний оксид), Ві2О5 (основний оксид); поряд з вищими оксидами ІV групи складу МеО2 (с.о. металу +4), відомі і нижчі оксиди складу МеО (с.о. металу +2): GeO (амфотерний оксид з переважно кислотним характером), SnO (амфотерний оксид), PbО (амфотерний оксид з переважно основним характером); для елементів ІІІ групи відомий тільки один нижчий оксид (с.о.+1) – Tl2O (основний оксид). Очевидно, що в ряду однотипних сполук (наприклад, As2O3–Sb2O3–Ві2О5) кислотні ознаки слабшають і наростають основні.

Необхідно відмітити, що в цілому стійкість сполук з максимальним ступенем окиснення елементу зменшується при переході в групі зверху вниз.

Всі оксиди р-металів – тверді речовини. Деякі хімічні властивості оксидів наведені в таблиці:

групи

Нижчі оксиди

Вищі оксиди

ІІІ

Al2O3+6HCl = 2AlCl3+3H2O

Al2O3+2KOH+3H2O  = 2K[Al(OH)4]

Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O

Al2O3+Na2O 2NaAlO2

Аналогічні властивості має Ga2O3, In2O3

Tl2O+H2O = 2TlОН

Tl2O+2HCl = 2TlCl

Tl2O3+6HCl = 2TlCl3+3H2O

Tl2O3 Tl2O+O2

IV

GeO+2NaOH+H2O = Na2[Ge(OH)4]

GeO+2HCl = GeCl2+H2O

GeO2+2NaOHконц. Na2GeO3+H2O

SnO+2NaOH+H2O = Na2[Sn(OH)4]

SnO+2HCl = SnCl2+H2O

SnO2+2H2SO4конц. Sn(SO4)2+2H2O

SnO2+2NaOH Na2SnO3+H2O

PbO+2NaOH+H2O = Na2[Pb(OH)4]

PbO+2HCl = PbCl2+H2O

2CaO+PbO2 Ca2PbO4

2PbO+PbO2 Pb2PbO4

V

As2O3+3H2O = 2H3AsO3

As2O3+2NaOH+3H2O = 2Na[As(OH)4]

As2O3+8HCl = 2HAsCl4+3H2O

As2O3+4HNO3+7H2O = 6H3AsO4

As2O5+3H2O = 2H3AsO4

As2O5+6NaOH = 2Na3AsO4+3H2O

2As2O5 2As2O3 + O2

Sb2О5 в воді не розчиняється

Sb2O3+2NaOH+3H2O = 2Na[Sb(OH)4]

Sb2O3+8HCl = 2HSbCl4+3H2O

Sb2O5+3H2O = 2H3SbO4 розчин. мало

Sb2O5+2NaOH+5H2O = 2Na[Sb(OH)6]

Sb2O5+2NaOH 2NaSbO32О

2Sb2O5 2Sb2O3 + O2

Ві2О5 в воді не розчиняється

Ві2О5 з розчинами лугів не взаємодіє

Ві2О5+6HCl = 2BiCl3+3H2O

Для елементів, що мають оксиди з різними ступенями окиснення, характерні так звані змішані оксиди. Наприклад, оксиди складу Pb3O4  2PbOPbO2; Pb2O3  PbO·PbO2. Тому розклад PbO2 при нагріванні може відбуватися по-різному:

4PbO2 2Pb2O3 + O2

3PbO2 Pb3O4 + O2

Аналогічним чином відбувається і розклад Sb2O5;

2Sb2O5 Sb2O4 + O2 (Sb2O Sb2O3·Sb2O5).

Лужні метали утворюють і сполуки, в яких є хімічні звязки –О–О– пероксиди складу Ме2О2 та надпероксиди МеО2. Схильність до утворення таких сполук і їх стійкість зростають від Li до Cs. Властивості пероксидів:

руйнуються водою: 2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2,

взаємодіють з оксидами неметалів: Na2O2 + CO = Na2CO3,

2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2,

та з кислотами: Na2O2+2H2SO4= 2NaНSO4+H2O2.

Відомий і пероксид барію ВаО2, що проявляє властивості солі пероксиду водню: реагує водою BaO2 + 2H2O = Вa(OH)2 + H2O2, та з кислотами BaO2 + H2SO4 = H2O2 + BaSO4.

Одержання: З лужних металів прямою взаємодією металу з киснем одержують тільки оксид літію, інші – непрямим шляхом, наприклад Na2O2+2Na = 2Na2O або 2NaOH+2Na = 2Na2O+H2.

Оксид алюмінію – спалюванням металу чи термічним розкладом гідроксиду.

Оксиди As2O3, Sb2O3, Ві2О5 одержують прямою взаємодією простих речовин, Sb2O3 також взаємодією Sb з розбавленою HNO3, а Ві2О5 – термічним розкладом Bi(NO3)3.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]