5.5 Сурьма
В свободном состоянии сурьма – серебристо-белое вещество с металлическим блеском. Напоминая по внешнему виду металл, сурьма отличается от металлов хрупкостью и низкой электропроводностью. Сурьма существует в нескольких аллотропных модификациях.
Соединения сурьмы сходны с соединениями мышьяка. Так, сурьма образует соединения с металлами – антимониды, например, Ca3Sb2 , AlSb. Стибин (SbH3) – ядовитый газ, образующийся в тех же условиях, что и арсин, но отличающийся от арсина ещё меньшей устойчивостью.
Оксид сурьмы (III) получается окислением сурьмы кислородом.
Оксид и гидроксид сурьмы (III) – амфотерные соединения с преобладанием основных свойств:
Sb2O3 + 3 H2SO4 Sb2(SO4)3 + 3 H2O; Sb(OH)3 + 3 HCl SbCl3 + 3 H2O;
Sb2O3 + 2 NaOH 2 NaSbO2 + H2O; Sb(OH)3 + NaOH NaSbO2 + 2H2O.
Гидроксид сурьмы Sb(OH)3 получается в виде белого осадка при действии щелочей на соли сурьмы (III): SbCl3 + 3 NaOH Sb(OH)3 + 3 NaCl.
Sb(OH)3 можно рассматривать и как орто-форму сурьмянистой кислоты – H3SbO3; мета-форма – HSbO2 . Соли сурьмянистой кислоты называются антимониты.
Соли сурьмы (III) как соли слабого основания в водном растворе подвергаются гидролизу по катиону, с той особенностью, что конечным продуктом гидролиза является оксокатион:
Sb3+ + HOH ⇆ SbOH2+ + H+ SbCl3 + HOH ⇆ SbOHCl2 + HCl
SbO
H2+
+ HOH
⇆
Sb(OH)2+
+ H+
SbOHCl2
+ HOH
⇆
Sb(OH)2Cl
+ HCl
Sb( OH)2+ ⇆ SbO+ + H2O Sb(OH)2Cl ⇆ SbOCl + H2O
SbO+ + Cl– ⇆ SbOCl .
При этом образуются соли, в состав которых входит антимонил-ион SbO+, например, хлорид антимонила SbOCl.
Оксид сурьмы (V) Sb2O5 обладает кислотными свойствами; ему соответствует сурьмяная кислота (соли – антимонаты), которую можно получить окислением сурьмы концентрированной азотной кислотой:
3 Sb + 5 HNO3 3 HSbO3 + 5 NO + H2O.
Соединения сурьмы (V) проявляют слабые окислительные свойства.
Применение сурьмы: в типографских сплавах, полупроводниковой технике.
5.6 Висмут
Висмут в свободном состоянии – розово-белый металл. Металлический висмут не растворяется в разбавленных HCl и H2SO4, но растворяется в разбавленной азотной и горячей концентрированной серной кислотах:
Bi + 4 HNO3 Bi(NO3)3 + NO + 2 H2O
2 Bi + 6 H2SO4 Bi2(SO4)3 + 3 SO2 + 6 H2O .
Концентрированной азотной кислотой висмут пассивируется.
Оксид висмута (III) образуется при сгорании висмута в кислороде, а также при разложении нитрата висмута. Гидроксид висмута (III) выпадает в виде белого осадка при действии щелочей на растворы солей висмута:
Bi(NO3)3 + 3 NaOH Bi(OH)3 + 3 NaNO3 .
Bi2O3 и Bi(OH)3 обладают преимущественно основными свойствами и растворяются в кислотах с образованием солей трёхвалентного висмута. Соли висмута (III) подвергаются гидролизу по той же схеме, что и соли сурьмы (III); в результате гидролиза образуются соли висмутила, например, при гидролизе Bi(NO3)3 образуется BiONO3 – нитрат висмутила.
Висмутин, или гидрид висмута BiH3 очень нестоек и разлагается уже при комнатной температуре.
Действием очень сильных окислителей на соединения висмута (III) в щелочной среде можно получить соединения висмута (V) – висмутаты – соли не выделенной в свободном состоянии висмутовой кислоты HBiO3:
Bi(OH)3 + Cl2 + 3 KOH KBiO3 + 2 KCl + 3 H2O.
Висмутаты
в кислой среде – сильнейшие окислители
(
>
+ 1,8 В);
при этом они восстанавливаются до
соединений висмута (III):
KBiO3
+ 6 HCl
BiCl3
+ Cl2
+ 3 KCl
+ 3 H2O
.
Область практического применения соединений висмута – медицина и ветеринария. Металлический висмут используется, главным образом, в ядерной энергетике в качестве теплоносителя.
Л Е К Ц И Я 6
P-ЭЛЕМЕНТЫ IV ГРУППЫ.