Кремний. Общ. Хар-ка.

Получение: SiO₂ + 2Mg → 2MgO + Si (лабораторный)

SiO₂ + 2C → 2CO + Si (промышленный)

Химические свойства:

Si + 2F₂ (Cl₂)→ SiF₄ (SiCl₄)

Si+2NaOH+H₂O →Na₂SiO₃+2H₂

При повышенных температурах реагирует:

Si + O₂ (S₂)= SiO₂ (SiS₂) 3Si + 2N₂ = Si₃N₄ Si + C (графит) = SiC

Si + 4HF_(г) = SiF₄ + 2H₂ Si + 2Mg = Mg₂Si (при сплавлении)

При комнатной температуре реагирует со смесью HNO₃ и HF:

3Si + 18HF (конц.) + 4HNO₃ (конц.) = 3H₂[SiF₆] + 4NO↑ + 8H₂O

Получения в промышленности: - кремния: SiO₂ + 2C → 2CO + Si

-силиката натрия: SiO₂ + Na₂CO₃ = Na₂SiO₃ + CO₂ (1150° C)

-стекла:Na₂SO₄ + C + CaCO₃ + 6SiO₂ → Na₂O*CaO*6SiO₂ +CO+CO₂+SO₂

Кварц, кремниевые кислоты, силикаты, гексафторокремниевая кислота: получение и свойства.

Кварц — минерал, обычно распространенный в виде песка. На кварц действуют только щелочи и плавиковая кислота: SiO₂+2KOH→K₂SiO₃+H₂O SiO₂+6HF→H₂[SiF₆]+2H₂O

Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде кислоты. В воде кремниевые кислоты образуют коллоидные растворы. Соли кремниевых кислот называют силикатами.

Получение

• Метакремниевую кислоту получают действием сильных кислот на соли метакремниевой кислоты:

Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃ + 2NaCl.

• При высокой температуре вода выпаривается:

H₂SiO₃ = SiO₂ + H₂O

В этой реакции оксид кремния(IV) выделяется в виде силикагеля.

Свойства:

2H₄SiO₄= H₆Si₂O₇ + H₂O H₂SiO₃+2NaOH→Na₂SiO₃+2H₂O

Cиликаты:

H₂SiO₃+2NaOH→Na₂SiO₃+2H₂O

Na₂SiO₃ + 2HCl (разб.) = SiO₂↓ + 2NaCl + H₂O

Na₂SiO₃ + 2NaOH (конц., хол.) = Na₄SiO₄ + H₂O

Na₂SiO₃ + CO₂ = SiO₂↓ + Na₂CO₃

Гексафторокремниевая кислота:

SiO₂+6HF→H₂[SiF₆]+2H₂O

Свойства:

H₂[SiF₆] + Na₂CO₃ = Na₂[SiF₆] + CO₂ ↑ + H₂O H₂[SiF₆] + BaCO₃ = Ba[SiF₆] ↓ + CO₂ ↑ + H₂O H₂[SiF₆] = SiF₄ + 2HF H₂[SiF₆] + 2H₂O = [Si(H₂O)₂F₄] + 2HF

H₂[SiF₆] = SiF₄↑ + 2HF H₂[SiF₆] + 2NaOH (разб.) = Na₂[SiF₆]↓ + 2H₂O

H₂[SiF₆] + 2(NH₃•H₂O) (разб.) = (NH₄)₂[SiF₆] + 2H₂O 2NaF(конц.) + H₂[SiF₆] = Na₂[SiF₆]↓ + 2HF

2KF (конц.) + H₂[SiF₆] = K₂[SiF₆]↓ + 2HF

Германий олово свинец

Получение.

Германий выделяют по реакции: GeO+H₂=Ge+H₂O

Олово выделяют по реакции: SnO₂+2C=Sn+2CO

Для получения свинца сначала подвергают обжигу сульфид свинца: 2PbS+3O₂=2PbO+2SO₂

Затем восстанавливают PbO оксидом углерода: PbO+CO=Pb+CO₂

Свойства

Основной характер оксидов и гидроксидов усиливается с ростом радиусов ионов Э²⁺; из оксидов данных элементов наиболее кислотный GeO₂, а наиболее основные свойства выражены у PbO. Соединения ЭГ₄ похожи на галогениды неметаллов, а ЭГ₂, особенно PbГ₂ – соли.

Окислительная активность Pb⁺⁴проявляется в реакции, происходящей при разряде свинцового аккумулятора:

Pb+PbO₂+2H₂SO₄→2PbSO₄+2H₂O

На аноде Pb⁰ -2e+H₂SO₄→PbSO₄+2H⁺

На катодеPbO₂+2e+ H₂SO₄+2H⁺→PbSO₄+2H₂O

При заряде аккумулятора идет противоположный процесс.

Ge+4HNO₃=H₂GeO₃+4NO₂+H₂O Sn+4HNO₃=H₂SnO₃+4NO₂+H₂O

(соответственно германиевая кислота и β-оловянная кислота)

Pb+4HNO₃=Pb(NO₃)₂+2NO₂+2H₂O

С кислотами, не являющимися окислителями, германий не взаимодействует, а олово и свинец реагируют с выделением водорода

Олово и свинец растворяются в водных растворах щелочей с образованием комплексов K₂[Sn(OH)₆] и K₂[Pb(OH)₄].

С растворами щелочей Ge при комнатной температуре практически не взаимодействуют в отсутствие окислителей, но растворяются при добавлении H₂O₂: Ge+2KOH+2H₂O₂=K₂[Ge(OH)₆]

Соединения.

С водородом Ge, Sn, Pb не взаимодействуют. Германоводород, или моногерман, получают по реакции, аналогичной получению силана: Mg₂Ge+4HCl=2MgCl₂+GeH₄

Гидрид олова (станнан) SnH₄ (газ), малоустойчив. Еще менее устойчив гидрид свинца PbH₄ (газ), который в отличие от SnH₄ нельзя выделить в виде индивидуального вещества.

При нагревании Ge и Sn в присутствии кислорода получаются диоксиды GeO₂ и SnO₂. Диоксид свинца в чистом виде таким путем приготовить нельзя.

В лаборатории PbO₂ получают окислением ацетата свинца хлорной известью: Pb(CH₃COO)₂+CaOCl₂+H₂O=PbO₂+CaCl₂+2CH₃COOH

Диоксид свинца – темно-коричневый порошок, сильнейший окислитель.

Оксиды ЭО₂ реагируют со щелочами, образуя соответственно гидроксогерманаты, гидроксостаннаты, гидроксоплюмбаты: ЭО₂+2KOH+2H₂O=K₂[Э(OH)₆]

Оксидам ЭO₂ отвечают амфотерные гидраты с преобладанием кислотных свойств.

Для SnO₂*xH₂O известны две формы - α и β. Первая форма выпадает из растворов

солей Sn⁺⁴ при действии оснований; удобно пользоваться NH₃*H₂O, так как его избыток не

вызывает растворения осадка, схема реакции такова: SnCl₄ + NH₃*H₂O → SnO₂*xH₂O + NH₄Cl

α-SnO₂*xH₂O растворима в кислотах и растворах щелочей; β-SnO₂*xH₂O, получается действием конц. HNO₃ на металлическое олово.

С течением времени осадок α-SnO₂*xH₂O постепенно превращается в β-форму, происходит «старение» осадка.

Э⁺²

Соединения ЭО и Э(ОН)₂ амфотерны; у Ge(OH)₂ преобладают кислотные свойства, у

Pb(ОН)₂ - основные свойства и он растворяется только в концентрированных растворах

щелочей. При действии растворов щелочей на GeО и Ge(ОН)₂ образуются германаты (II)

M₂⁺GeO₂. При сплавлении оксидов или гидроксидов со щелочами можно

получить M₂⁺SnO₂ и М₂⁺PbO₂.

Дихлорид германия GeCl₂ образуется в результате реакции:

Ge + GeCl₄ (г) → 2GeCl₂

Хлориды SnCl₂ и PbCl₂ получают, растворяя металлы или оксиды ЭО в конц. НCl .

При высоких концентрациях галогенид-ионов образуются комплексы:

SnCl₂ + 2NaCl→Na₂[SnCl₄]

Темно-коричневый моносульфид олова SnS выпадает в осадок при действии H₂S на

растворы, содержащие Sn²⁺. Осадок SnS не растворяется в разбавленных кислотах, но

растворим в конц. НCl и в кислотах-окислителях. Сульфид SnS не реагирует с сульфидом

аммония, но растворяется в растворе дисульфида аммония:

SnS + (NH₄)₂S₂→ (NH₄)₂SnS₃

GeS+(NH₄)₂S₂ → (NH₄)₂GeS₃

PbS+(NH₄)₂S₂ →не идет

Сульфид свинца реагирует с H₂O₂

PbS + 4H₂O₂→ PbSO₄ + 4H₂O