WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → ВЗагальна характеристика елементів головної підгрупи iii групи - Реферат

ВЗагальна характеристика елементів головної підгрупи iii групи - Реферат


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
Загальний вміст Бору у земній корі становить 3 o 10 %. У вільному стані Бор не трапляється. Здебільшого він перебуває у вигляді кальцієвих і магнієвих солей поліборатних кислот (В2О3)n o (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 комп-лексного 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 алюмо-силікатів, з яких утворена земна кора. Він трапляється у вигляді частково гідратованого оксиду Аl2О3 o nН2О (боксит), а найбільша його кількість вхо-дить до складу алюмосилікатів: KAISi3O8 - польовий шпат, КАl3Н8(SіО4)3 - мусковіт (слюда), Аl2О3 o 2SiO2 o 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, пла-виться 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:
2Аl + 6НСl + 12Н2О = 2[Аl(Н2О)6]С13 + 3H2 ;
2Аl + 6NaOH + 6Н2О = 2Na3[Al(OH)6] + 3H2 .
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:
4Аl + 3О2 = 2Аl2О3, H = -3164 кДж.
Al2O3 - амфотерний оксид. Це біла тугоплавка сполука з температурою плавлення 2072 і температурою кипіння 3500 °С. Вивчення структури Аl2О3 показало, що він може мати близько десяти модифікацій. Найбільш вивченими і стійкими є -, - і -модифікації. -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:
2АlСl3 + 3(NH4)2S + 6Н2О = 2Аl(ОН)3 + 6NH4Cl + 3H2S .
Досить поширеними солями Алюмінію та оксигеновмісних кислот є нітрати, перхлорати, сульфати, які добре розчиняються у воді, під час кристалізації утворюють кристалогідрати: Al(NO3)3 o 4Н2О, Аl(СlO4)3 o 9Н2О, Al2(SO4)3 o 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 o 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
Al2(SO4)3 + ЗСа(НСО3)2 = 3CaSO4 + 2Аl(ОН)3 + 6CO2
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 o 10-3, In - 10-5, ТІ - 3 o 10-4 %. Ні Галій, ні Індій не утворюютьсвоїх 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.
Loading...

 
 

Цікаве