Мышьяк. Сурьма. Висмут.
Мышьяк As, сурьма Sb, висмут Bi являются полными электронными аналогами азота и фосфора. Это р‑элементы, их атомы имеют степени окисления: ‑3, +3 и +5. В подгруппе от As к Bi электроотрицательность резко уменьшается, металлические свойства усиливаются. В соответствии с этим устойчивость соединений в различных степенях окисления различна: если для мышьяка наиболее устойчиво состояние +5, то для висмута +3.
В свободном состоянии эти элементы являются слабыми восстановителями. Их стандартные электродные потенциалы положительны, в связи с чем вода и разбавленные кислоты (HCl и H2SO4) при комнатной температуре на них не действуют. Растворы азотной и концентрированная серная кислота окисляют эти элементы с образованием различных продуктов:
|
HNO3 конц. |
As, Sb |
H3ЭO4+NO |
|
|
|
| ||
|
Bi |
Bi(NO3)3+NO2 |
| |
|
|
|
|
HNO3 разб. |
As, Sb |
не реагируют |
|
| ||
|
Bi |
Bi(NO3)3+NO |
|
H2SO4 конц. |
As |
As2O3 + SO2 |
|
| ||
|
Sb, Bi |
Э2(SO4)3 + SO2 | |
|
|
Например:
С галогенами и кислородом As, Sb и Bi реагируют довольно энергично с образованием соединений типа ЭГ3 и ЭГ5 ( например AsCl3 и AsCl5).
Водородные соединения получают косвенным путем:
Mg3As2 + 6HCl = 3MgCl2 + 2AsH3
Соединения элементов с металлами (арсениды, антимониды) и водородом (арсин, стибин, висмутин) являются сильными восстановителями:
5AsH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 = 5H3AsO4 + 8MnSO4 + 4 K2SO4 + 12H2O
В ряду AsH3, SbH3, BiH3 устойчивость соединений уменьшается, а восстановительная способность возрастает. Висмутин очень нестоек и разлагается уже при комнатной температуре.
В степенях окисления +3 и +5 As, Sb и Bi образуют соединения с более электроотрицательными элементами (кислородом, серой, галогенами).
Соединения As, Sb, и Bi в степени окисления +3 обладают окислительно-восстановительной двойственностью.
Например:
В ряду As+3, Sb+3, Bi+3 восстановительные свойства ослабевают.
Оксиды и гидроксиды мышьяка, сурьмы и висмута (V) обладают кислотными свойствами. Мышьяковая (H3AsO4) и сурьмяная (HSbO3) кислоты являются слабыми кислотами, их соли (арсенаты и антимонаты) проявляют окислительные свойства только в кислой среде:
K3AsO4 + 2KI + H2SO4 = K3AsO3 + I2 + K2SO4 + H2O
Из кислородных соединений висмута (V) наиболее характерны соли висмутаты, являющиеся сильными окислителями, как в кислой, так и в щелочной средах:
5KBiO3 + 2Mn(NO3)2 + 16HNO3 = 2HMnO4 + 5Bi(NO3)3 + 5KNO3 + 7H2O
NaBiO3 + 5FeSO4 + 9NaOH + 3H2O = Bi + 5Fe(OH)3 + 5Na2SO4
Работа № 4 а. Азот. Фосфор
Приборы и реактивы.
Пробирки, фарфоровая чашка, баня, воронка, фильтр, штатив, стеклянная палочка, лакмусовая бумага, цинк (порошок), оксид сурьмы (III), висмутат натрия, нитрат свинца, нитрат калия.
Водный раствор аммиака (25 %), бромная вода, крахмальный клейстер. Растворы: серной кислоты (2 н и концентрированный плотностью 1,84 г/см3), азотной кислоты (плотность 1,4 г/см3, 1 н и 2 н), соляной кислоты (концентрированный, плотностью 1,1 г/см3), уксусной кислоты (2 н), гидроксида натрия (2 н), фосфата натрия (0,5 н), перманганата калия (0,5 н), нитрита калия (0,5 н и насыщенный), нитрата калия (0,5 н), иодида калия (0,1 н), бихромата калия (0,5 н), хлорида аммония (0,5 н), нитрата серебра (0,5 н), хлорида висмута (0,5 н), хлорида олова (II) (0,5 н), сульфата марганца (II).