Московский Государственный Технический Университет имени н. Э. Баумана
Лабораторная работа по химии
студента группы ПС 1-22
Комарова Александра
Викторовича
Тема:
«Свойства p-элементов»
Москва 2001 год
Теоретическая часть.
Для бора и алюминия характерна степень окисления +3,а для таллия +1.
Бор является неметаллом. Его оксид B2O3очень устойчив. При взаимодействии с водой или реагируя с основными оксидамиB2O3, образует несколько кислотных форм (или соответствующих солей):
Наиболее устойчивым соединением в обычных условиях является ортоборная кислота и Na2B4O4 10H2O-соль тетраборной кислоты (бура). Соли метаборной кислоты устойчивы при высоких температурах. Обезвоженная бураNa2B4O4служит флюсом при пайке и сварке цветных металлов, растворяя оксидную пленку на их поверхности с образованием легкоплавких эвтектик метаборатов. Флюсующими свойствами обладает также трифторид бораB2F3,применяемый при сварке и контейнерной пайке, и метиловый эфир ортоборной кислоты. Водородные соединения бора –бораны - малоустойчивы и легко окисляются (используются как добавки к ракетным топливам). Бор способен к комплексообразованию; координационные числа 3 и 4.
Алюминий представляет собой амфотерный элемент, образующий простое вещество с металлическими свойствами. Металл млеет кристаллическую гранецентрированную кубическую решетку, хороший проводник тепла и электрического тока, весьма пластичен. На воздухе алюминий покрывается прочной оксидной пленкой, предохраняющей его от дальнейшей коррозии. Наличие на поверхности алюминия прочного оксида не позволяет осуществить пайку алюминия низкотемпературными припоями (на основе олова).В подобных случаях возможно применение реактивно-флюсовой пайки, основанной на восстановлении металла из флюса, при этом металл становится припоем. Так, при температуре 673К алюминий вытесняет цинк из расплава соли (флюса) согласно реакции:
.
Образовавшийся цинк является припоем, соединяющим детали из алюминия.
Алюминий - металл активный, его E0=1,66 В. Если с алюминия снять оксидную пленку, он разлагает воду с выделением водорода:
.
Алюминий вытесняет водород из кислот слабых окислителей HCl, H2SO4 (разб.):
.
Разбавленную азотную кислоту он восстанавливает до N2Oи частично доNH3:
.
В концентрированных азотной и серной кислотах он не растворяется, так как образующийся Al2O3не взаимодействует с концентрированными кислотами-окислителями.
Алюминий растворяется в щелочах, образуя гидроксосоли:
.
При нагревании гидроксосоли теряют воду, переходят в метаалюминаты:
.
Алюминий является активным восстановителем, что проявляется например, в его взаимодействии с KMnO4:
.
Гидроксид Al(OH)3амфотерен, причем диссоциацияcобразованием ионов доминирует –константа диссоциации этого процесса во много раз больше,чем при образовании ионовAl3+.
В кислой среде Al(OH)3образует соли алюминия:
.
в щелочной среде -алюминаты:
.
Полностью гидролизованы алюминиевые соли слабых кислот: угольной, сероводородной, синильной:
Алюминий способен к комплексообразованию. Для него характерны координационные числа 4и 6.
Олово и свинец являются представителями IV-Aгруппы периодической системы Д. И. Менделеева.
В виде простых веществ олово в свинец обладают ярко выраженными металлическими свойствами; металличность у свинца выражена сильнее, чем у олова. Оба элемента проявляют степень окисления +2, +4,-4.Олово и свинец химически устойчивы, что обусловлено невысокими отрицательными значениями их электродных потенциалов, а также образованием на их поверхности защитных пленок оксидов и солей.
В мягкой воде при свободном доступе CO2иO2свинец постепенно растворяется вследствие образования растворимых гидрокарбонатов свинца:
.
В соляной кислоте SnиPbокисляются доSn2+иPb2+. Со свинцом эта реакция идет только в концентрированной кислоте и при нагревании, так как образующийсяPbCl2в холодной кислоте мало растворим:
Разбавленная серная кислота на олово, а особенно на свинец практически не действует вследствие образования пленки из малорастворимых солей PbSO4,SnSO4. В концентрированной серной кислоте (80% - ной и выше) Sn и Pb окисляются:
В разбавленной азотной кислоте олово окисляется с образованием следующих продуктов реакции:
.
В концентрированной азотной кислоте олово образует осадок метаоловянной кислоты:
Олово и свинец с кислородом образуют моноксиды SnOиPbOи диоксидыSnO2иPbO2. В воде оксиды почти нерастворимы, поэтому их гидроксиды получают действием щелочей на растворы соответствующих солей.
Оксиды и гидроксиды олова и свинца амфотерны. Реагируя с избытком раствора щелочи, оксиды и гидроксиды этих металлов со степенью окисления +2образуют соли – гидроксостанниты и гидроксоплюмбиты.
При степени окисления +4образуют соли – гидроксостаннаты и гидроксоплюмбаты.
Свинец образует кроме оксидов PbOиPbO2также смешанные оксиды –Pb2O3(PbO PbO2)иPb3O4(2PbO PbO2)-сурик.
Соли олова (II) легко переходят в соли олова(IV). Для свинца наоборот более устойчивы соли свинца (II).
Соли олова (II) используются в качестве хороших восстановителей в различных средах.
Часто для реакций окисления используются PbOиPb3O4.
В водных растворах соли олова и свинца подвергаются гидролизу.