Реферат з хімії
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЕЛЕМЕНТІВ ГОЛОВНОЇ ПІДГРУПИ III ГРУПИ
До елементів головної підгрупи III групи належать Бор В, Алюміній Аl,
Галій Ga, Індій In, Талій ТІ.
У цій підгрупі зверху вниз наростають металічні властивості елементів,
дднак ці елементи ще мають досить високу електронегативність і тому не
утворюють гідрогеновмісних сполук сольової природи. Посилення металічних
властивостей із зростанням протонного числа елементів виявляється у
властивостях їхніх оксидів і гідроксидів. Так, оксид бору має кислотний
характер і є ангідридом боратної кислоти, оксиди і гідроксиди алюмінію,
галію й індію — амфотерні, оксид і гідроксид талію(Ш) мають основний
характер.
БОР. ДОБУВАННЯ І ВЛАСТИВОСТІ
%. У вільному стані Бор не трапляється. Здебільшого він перебуває у
вигляді кальцієвих і магнієвих солей поліборатних кислот (В2О3)n •
(Н2О)m а також бури Na2B4O7 х 10Н2О. Бор у вигляді ортоборатної кислоти
виявлено у воді деяких гарячих джерел. Бор входить до складу рослинних і
тваринних організмів, він належить до мікроелементів, наявність яких у
ґрунті сприяє підвищенню врожайності деяких культур.
Природний Бор складається з двох стабільних нуклідів: 11В (80 %) та 10В
(20 %). Технічний бор добувають магнійтермічним відновленням борного
ангідриду В2О3:
ЗMg + В2О3 = 3MgO + 2В.
Продуктом реакції є аморфний бор.
Бор можна добути також електролітичним відновленням розплаву суміші
боратів і фтороборатів лужних металів.
Чистий кристалічний бор добувають відновленням галогенідів бору воднем
(на танталовій дротині):
а також термічним розкладанням В2Н6 і BІ3.
Бор існує в аморфній (коричневій) і кристалічній (чорній) формах.
Температура плавлення бору досягає 2075, температура кипіння — 3700 °С,
густина — 2,34 г/см3.
У сполуках Бор може мати координаційні числа 3 і 4.
Донорно-акцепторною взаємодією зумовлено утворення міцного комплексного
тетрафтороборат-іона [BF4]-, який має тетраедричну структуру, а також
наявність великої кількості неорганічних полімерів, до складу яких
входить Бор.
З воднем бор безпосередньо не взаємодіє. Тому борани добувають непрямими
способами. Під дією хлоридної кислоти на Mg3B2 утворюється суміш
боранів. Найпростіший із них — диборан В2Н6; В3Н8, В4Н10 є газами, В5Н9,
В6Н10 — рідини, В10Н14 — тверда речовина.
АЛЮМІНІЙ. ДОБУВАННЯ І ВЛАСТИВОСТІ
Вміст Алюмінію у земній корі становить 8 %. За поширенням Алюміній
займає четверте місце (після О, Н і Si). Алюміній входить до складу
алюмосилікатів, з яких утворена земна кора. Він трапляється у вигляді
частково гідратованого оксиду Аl2О3 • nН2О (боксит), а найбільша його
кількість входить до складу алюмосилікатів: KAISi3O8 — польовий шпат,
КАl3Н8(SіО4)3 — мусковіт (слюда), Аl2О3 • 2SiO2 • 2Н2О — каолін.
Вперше алюміній був добутий Ф. Велером у 1827 р. відновленням хлориду
алюмінію металічним калієм.
Нині великі кількості алюмінію добувають електролізом розплавленої
суміші Аl2О3 з кріолітом Na3AlF6. Використання кріоліту дає змогу
знизити температуру електролізу. Суміш, що містить 10 % Аl2О3 і 90 %
Na3AlF6, плавиться за температури 960 °С; електропровідність, густина і
в’язкість цієї суміші такі, що найбільше сприяють проведенню
електролізу.
Для добування алюмінію високого ступеня чистоти (до 99,99999 % Аl)
технічний алюміній нагрівають у парі AlF3:
Металічний алюміній, поверхня якого вкрита захисною плівкою Аl2О3, не
реагує з водою. Якщо ж цю плівку зруйнувати, наприклад амальгамуванням,
то відбуватиметься енергійна взаємодія алюмінію з водою з виділенням
водню. Стандартний електродний потенціал алюмінію в кислому розчині
дорівнює -1,66, а в лужному -2,36 В. Оскільки алюміній амфотерний, він
розчиняється в розбавлених розчинах кислот і лугів з утворенням
гексааква-катіонних [Аl(Н2О)6]3+ та гексагідроксоалюмінат-аніонних
[Аl(ОН)6]3- комплексів:
;
.
За властивостями Алюміній подібний до Силіцію, цим і пояснюється їх
сумісне перебування у різних мінералах. Як активний метал алюміній
важче, ніж силіцій, утворює сполуки з іншими металами та з Гідрогеном.
Відомі алюмініди: Ni3Al, NiAl, CoAl, LaAl3, деякі з них характеризуються
високою термостійкістю. Алюміній безпосередньо не взаємодіє з воднем.
Гідрид алюмінію добувають, діючи LiH на А1С13 в етерному розчині:
АlСl3 + 3LiH = АlН3 + 3LiCl.
АlН3 — це білий порошок, (АlН3)n — полімерна сполука, в якій атоми
Алюмінію сполучені містковими водневими зв’язками (аналогічно боранам).
Як і Силіцій, Алюміній має велику спорідненість до Оксигену (поверхня
алюмінію завжди вкрита тонкою захисною оксидною плівкою).
Під час нагрівання алюмінію оксидна плівка тріскається, тому в атмосфері
кисню алюміній займається, енергійно взаємодіючи з ним:
H = -3164 кДж.
-Модифікація Аl2О3 (корунд) трапляється найчастіше і є найстійкішою.
Міцністю зв’язків Аl-О пояснюється хімічна стійкість Аl2О3, його
твердість, висока температура плавлення, наявність великої кількості
природних сполук, що містять зв’язки Аl-О-Аl. Корунд за кімнатної
температури не взаємодіє з водою, лугами, кислотами.
Солі Алюмінію, утворені слабкими кислотами (сульфід, карбонат тощо),
повністю гідролізують, тому під дією (NH4)2S на водні розчини солей
Алюмінію виділяється не сульфід алюмінію Аl2S3, а гідроксид алюмінію
Аl(ОН)3:
.
Досить поширеними солями Алюмінію та оксигеновмісних кислот є нітрати,
перхлорати, сульфати, які добре розчиняються у воді, під час
кристалізації утворюють кристалогідрати: Al(NO3)3 • 4Н2О, Аl(СlO4)3 •
9Н2О, Al2(SO4)3 • 18Н2О. Остання сіль широко використовується у
промисловості при виробництві паперу і в лабораторіях.
Сульфат алюмінію утворює з сульфатами одновалентних металів подвійні
солі — галуни.
Часто в лабораторній практиці використовують калійний
KAl(SO4)2 х 12Н2О або амонійний NH4Al(SO4)2 • 12Н2О галуни. Галуни
застосовують у медицині як кровоспинний засіб, для «білого» дублення
шкіри, як протраву під час фарбування тканин.
Сульфат алюмінію застосовують для очищення води. Внаслідок перебігу
реакції
утворюються пластівці гідроксиду алюмінію, які, осідаючи, захоплюють
різні домішки.
ЕЛЕМЕНТИ ПІДГРУПИ ГАЛІЮ
У підгрупу Галію входять елементи Галій Ga, Індій In і Талій ТІ. Усі ці
три метали мало поширені в природі і належать до рідкісних. Вміст їх у
земній корі становить: Ga – 1,5 • 10-3, In – 10-5, ТІ – 3 • 10-4 %. Ні
Галій, ні Індій не утворюють своїх власних мінералів. Виявлено мінерал
Талію лорандит TlAsS2. Галій, Індій і Талій трапляються як домішки
різних руд (наприклад, цинкової, сульфідної”). Природні Галій, Індій і
Талій складаються з нуклідів:
69Ga (60,5 %) i 71Ga (39,5 %); 113In (4,33 %) i 115In (95,67 %); 203T1
(29,5 %) i 1205T1 (70,5 %).
Галій добувають на алюмінієвих заводах з бокситів. Основною сировиною
для добування індію і талію є продукти переробки цинкових та сульфідних
поліметалічних руд. Спочатку складною переробкою виділяють солі або
оксиди цих металів, а ладі метали добувають електролізом підкислених
водних розчинів добутих солей або відновленням оксидів (вуглецем,
воднем).
Галогеніди талію(І) Т1С1, TlBr, ТИ, подібно до галогенідів аргентуму,
мало розчинні у воді і розкладаються під впливом світла. Малорозчинними
є також солі Tl2S i Tl2SO4.
Отже, йони Т1+ за деякими властивостями подібні до йонів Ag+, Hg2+,
Pb2+, а де в чому до йонів лужних металів. Сполуки Галію, Індію і всі
сполуки Талію токсичні.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
