Общая характеристика. Высокая теплота образования оксида алюминия применяется на практике (алюмотермия) для сварки железных изделий по реакции

ЛЕКЦИЯ 5 р-Элементы IV группы

Высокая теплота образования оксида алюминия применяется на практике (алюмотермия) для сварки железных изделий по реакции

2А1 + Fе₂О₃ = А1₂О₃ + 2Fе, ΔН⁰₂₉₈ = – 841,7 кДж.

Данного количества теплоты достаточно для плавления образовавшегося железа и поверхностных слоев свариваемых железных изделий.

В виде чистого металла благодаря легкости и относительно высокой электропроводности алюминий применяется для изготовления проводов. В пищевой промышленности в виде фольги используется как упаковка.

Сплавы на основе алюминия по широте применения занимают второе место после стали и чугуна. Данные сплавы (дюралюмин, силумин и др.) характеризуются легкостью, прочностью, коррозионной стойкостью, простотой получения и обработки и относительной дешевизной.

Из соединений алюминия следует отметить:

Аl₂(SО₄)₃ сульфат алюминия – применяется для очистки воды,

К[А1 (SО₄)₂]·12Н₂О алюмокалиевые квасцы – применяются для дубления кож и в красильном деле.

Индий, галлий и таллий в свободном состоянии представляют собой сереб­ристо-белые металлы с низкими температурами плавления, устойчивые к окисле­нию кислородом воздуха. Воду не разлагают. По химическим свойствам галлий и индий близки к алюминию.

Галлий применяется в высокотемпературных термометрах благодаря большому температурному диапазону жидкого состояния (от +29,8 до 2205 ^оС) и в сплавах с золотом в ювелирном и зубоврачебном деле.

Индий применяется вместо серебра для покрытия рефлекторов, для покрытия вкладышей подшипников и в легкоплавких предохранителях.

Таллий находит небольшое по объёму, но разнообразное применение. Он компонент многих свинцовых сплавов.

Вопросы для самоподготовки:

1. Составить энергетическую диаграмму бора и определить его валентные возможности.

2. Валентности таллия и их окислительно-восстановительные свойства?

3. Записать реакции взаимодействия А1 с водой, кислотами и щелочами.

4. Доказать амфотерность гидроксида алюминия.

5. Описать получение А1 методом электролиза.

6. Сколько литров водорода выделится при взаимодействии 90 г А1 с избытком раствора щелочи?

7. Определить теплоту образования Fе₂О₃?

8. Определить процентный состав элементов в сульфате алюминия.

9. Записать реакции для цепочки превращений: А1→ А1С1₃→ А1(ОН)₃→ Аl₂(SО₄)₃. Привести электронный

В главную подгруппу IV группы входят: углерод (С), кремний (Si), германий (Gе), олово (Sn) и свинец (Рb).

Общая электронная формула валентной зоны данных элементов имеет вид ns²nр², а при переходе одного электрона с s- на р-подуровень – ns¹nр³ (возбуждённое состояние). Таким образом, элементы рассматри­ваемой подгруппы могут проявлять валентности 2 и 4.

При переходе от угле­рода к свинцу радиусы атомов увеличиваются, что приводит к усилению металлических свойств, ко­торые проявляются уже у германия.

На примере р-элементов IV группы в таблицах 1,2 приведены формулы основных классов неорганических соединений для данных элементов.

Из таблиц видно, что данные элементы являются аналогами и соответственно образуют основные классы неорганических соединений (оксиды, кислоты, основания и соли) одинакового состава. При увеличении порядкового номера и повышении валентности элемента основные свойства ослабевают, а кислотные нарастают. В двухвалентном состоянии элементы обладают окислительно-восстановительной двойственностью, а в четырехвалентном состоянии – толькоокислительными свойствами. На примере свинца приведены названия соответствующих соединений.

Таблица 1– Формулы оксидов и гидроксидов р-элементов IV группы

Оксиды	Гидроксиды
+2	+4	+2	+4
Кислота	Основание	Кислота	Основание
СО	СО2	нет	нет	Н2СО3	нет
SiО	SiО2	нет	нет	Н2SiО3	нет
GеО	GеО2	Н2GеО2	Gе(ОН)2	Н2GеО3	Gе(ОН)4
SnО	SnО2	Н2SnО2	Sn(ОН)2	Н2SnО3	Sn(ОН)4
РbО оксид свинца(II)	РbО2 оксид свинца(IV)	Н2РbО2 свинцовистая кислота	Рb(ОН)2 гидроксид свинца(II)	Н2РbО3 свинцовая кислота	Рb(ОН)4 гидроксид свинца(IV)
Таблица 2 – Формулы солей р-элементов IV группы

Степени окисления
+2	+4
нет	нет	К 2СО3	нет
нет	нет	К 2SiО3	нет
К2GеО2	GеSО4	К 2GеО3	Gе(SО4)2
К 2SnО2	Sn SО4	К 2SnО3	Sn(SО4)2
К2РbО2 плюмбит калия	РbSО4 сульфат свинца(II)	К 2РbО3 плюмбат калия	Рb(SО4)2 сульфат свинца(IV)

Дата добавления: 2014-01-11