Алюминий

Общая характеристика физических и химических св-в р-элементов. IIIA подгруппы. Бор, Алюминий. Их получение, химические св-ва. Применение в технике.

В основном состоянии атомы элементов 3 - ей группы имеют конфигурацию ns²np¹ с одним неспаренным электроном и двумя вакантными р - орбиталями. В соединениях, как правило, атомы находятся в состоянии sp ² - или sp³ – гибридизации с одной вакантной р – или sp³ – гибридной орбиталью. Участие этой орбитали в донорно-акцепторном взаимодействии позволяет увеличиваться координационному числу (КЧ) атомов до четырех. Начиная с Al, в атомах появляются d – орбитали. С их участием КЧ может повышаться до 6, что особенно характерно для тяжелых элементов Ga, In, Tl. Координационная ненасыщенность атомов, образующих 3 связи, и наличие низких по энергии вакантных орбиталей приводит к тому, что, за исключением бора, в простых веществах элементов осуществляется металлическая связь. ФИЗ-ХИМ св-ва:

Бор Кристаллы бора черного цвета, тугоплавки (Т _пл. = 2300 ⁰ С), диамагнитны, обладают полупроводниковыми свойствами (ширина запрещенной зоны D Е = 1,55 эВ).

При комнатной температуре бор химически инертен и взаимодействует непосредственно только с фтором: 2B + 3F₂ = 2 B F₃. При нагревании бор окисляется хлором, кислородом и некоторыми другими неметаллами:4 B + 3 O₂ = 2 B₂ O₃ (700 ⁰ C), D_f H = - 1264 к Дж/ моль, 2 B + 3 Cl₂ = 2 B Cl₃.

Оксид бора B₂ O₃ – кристаллическое вещество, О = В – О – В = О, угол ВОВ = 95 ⁰ . При взаимодействии с водой переходит медленно в борную кислоту: B₂ O₃ + 3 Н₂ О = 2 Н₃ В О₃.

Отношение к галогенам. 2 В + 3 Г₂ = 2 В Г₃,

У бора есть вакантная 2 р – орбиталь, поэтому бор может образовывать комплексные соединения: B F₃ + H F = H [BF₄],

Отношение к воде. 2 В + 6 Н₂ О (пар) = 2 Н₃ В О₃ + 3 Н₂ (температура красного каления).

Отношение к кислотам и щелочам. 2 B _{(аморфный)} + 2 NaOH + 2 H₂ O = 2 Na B O₂ + 3 H₂

Концентрированные кислоты H₂ SO₄ и HNO₃ окисляют В до Н₃ В О₃:

В + 3 HNO_{3 (конц.)} = Н₃ В О₃ + 3 NO₂ , 2 В + 3 H₂ SO₄ (_конц.) = 2 Н₃ В О₃ + 3 SO₂.

Отношение к водороду. С водородом бор не реагирует

Получение бора Аморфный бор образуется по реакциям:В₂ О₃ + 3 Mg = Mg O + 2 B,

K[B F₄] + 3 Na = K F +3 Na F + B

Легкоплавкий серебристый металл малой плотности, обладает высокой электропроводностью и пластичностью. От взаимодействия с кислородом, парами воды и углекислым газом атмосферы алюминий защищен плотной оксидной пленкой Al₂ O₃

. 2 Al + 1,5 O₂ = Al ₂ O₃, D_f H ⁰ = - 1669,4 к Дж / моль

Алюминий химически активный металл. При комнатной температуре он реагирует с хлором, бромом, а при нагревании – с фтором, иодом, серой, азотом, углеродом с образованием соответствующих бинарных соединений: Al Cl₃, Al Br₃, Al₂ S₃, Al N, Al ₄ C₃

Лишенный оксидной пленки алюминий реагирует с водой

2 Al + 6 H₂ O = 2 Al (OH)₃ + 3 H₂ .

Алюминий растворяется в щелочах с образованием комплексных гидроксоалюминатов:

2 Al + 2 Na OH + 6 H₂ O = 2 Na [Al (OH)₄] + 3 H₂.

Алюминий легко растворяется в разбавленных растворах неокислительных кислот:

2 Al + 6 H Cl = 2 Al Cl ₃ (Al ₂ O₃ + 6 H Cl = 2 Al Cl ₃ + 3 H₂ O).

Малый радиус и большой положительный заряд катиона Al ³⁺ служат причиной того, что он является активным комплексообразователем (к. ч. = 6): [Al (H₂ O)₆ ] ³⁺; [Al F₆ ] ^{3 -};

Дата добавления: 2015-04-24