Побочная подгруппа III группы

Галлий, индий, таллий

Эти элементы собственных руд не имеют (относятся к рассеянным). Встречаются в алюминиевых и цинковых рудах, каменном угле, полиметаллических рудах.Галлий, индий и таллий получают электролизом расплавленных солей.

Галлий, индий и таллий - легкоплавкие металлы. Температура плавления галлия 29,8°C, индия 157°C, таллия 304°C.

Химические свойства

1. Характерная степень окисления Ga и In +3, для Tl +1. От галлия к таллию увеличивается активность. С углеродом и азотом эти элементы не взаимодействуют, но образуют многочисленные сплавы и интерметаллические соединения, обладающие полупроводниковыми свойствами.

2. Галлий растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот, легко растворяется в щелочах и даже в аммиаке:

2Ga + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Ga(OH)₄] + 3H₂ ­

2Ga + 2NH₄OH + 6H₂O = 2NH₄[Ga(OH)₄] + 3H₂ ­

Индий хорошо растворим и в кислотах и щелочах:

2In + 6HCl = 2InCl₃ + 3H₂ ­

Таллий в щелочах не растворяется, хорошо растворим в кислотах:

Tl + 2HNO₃ = TlNO₃ + NO₂ ­ + H₂O

3. Оксиды Ga₂O₃, In₂O₃, Tl₂O получают термическим разложением гидроксидов. Оксиды галлия и индия в воде не растворимы, оксид таллия при взаимодействии с водой образует гидроксид TlOH - сильное основание

В чистом виде галлий применяется для изготовления высококачественных зеркал, в полупроводниковой промышленности. Оксид галлия при добавлении в стекло дает эффект "чешского" стекла, т.е. высокий блеск за счет увеличения коэффициента преломления. Индий применяется в полупроводниковой технике и для изготовления сплавов особого назначения. Таллий – в виде соединений в приборах ночного видения.

Основной природный источник элементов побочной подгруппы третьей группы - минерал монацит, состоящий из фосфатов церия, лантана, иттрия и ряда других металлов.

Химические свойства

1. Характерная степень окисления +3. Очень активны, по химической активности близки к щелочноземельными металлами. Взаимодействуют с азотом, углеродом, серой, кислородом, водой.

2. Реагируют с разбавленными кислотами. Концентрированная азотная кислота пассивирует их.

3. Поскольку сами металлы (простые вещества) в чистом виде весьма дорогостоящие, их соли получают косвенным путем из оксидов:

Sc₂O₃ + Cl₂ + 3C = 2ScCl₃ + 3CO ­

La₂O₃ + 3H₂S = La₂S₃ + 3H₂O

4. Лантан, самый активный элемент подгруппы, взаимодействует с водородом и углеродом:

2La + 3H₂ = 2LaH₃; La + 2C = LaC₂

5. Оксиды можно получить как сжиганием металла в кислороде, так и тер­мическим разложением гидроксидов:

4La + 3O₂ = 2La₂O₃; La(OH)₃ = La₂O₃ + 3H₂O

6. Гидроксиды довольно сильные основания, сила которых возрастает от Sc(OH)₃ к La(OH)₃.

7. Скандий, иттрий и лантан образуют многочисленные комплексные соединения и двойные соли: K₃[YF₆]; NH₄La(SO₄)₂^.12H₂O и т.д.

8. На различной способности к комплексообразованию основан так называемый оксалатный метод разделения Sc и Y от La. Смесь азотнокислых солей Sc, Y, La обрабатывают щавелевой кислотой:

2La(NO₃)₃ + 2Sc(NO₃)₃ + 2Y(NO₃)₃ + 9H₂C₂O₄ =

= 18HNO₃ + La₂(C₂O₄)₃ + Sc₂(C₂O₄)₃ + Y₂(C₂O₄)₃

Образовавшийся осадок смеси оксалатов обрабатывают избытком оксалата натрия, при этом лантан не образует комплекса и остается в осадке, а скандий и иттрий переходят в раствор в виде комплексных соединений:

Y₂(C₂O₄)₃ + Sc₂(C₂O₄)₃ + 2Na₂C₂O₄ = 2Na[Y(C₂O₄)₂] +

+ Na[Sc(C₂O₄)₂]

Лигирование сталей лантаном повышает их износоустойчивость. Некоторые сплавы лантана используются в пиротехнических изделиях. Оксид лантана добавляют в некоторые стекла для осветления (лантановая оптика). Иттрий и скандий используются в сплавах особого назначения (танковая броня).

Дата добавления: 2014-12-16