Положение р-металлов в периодической системе

р - Металлы находятся в главных подгруппах III – VI групп, конфигурации их внешних энергетических уровней: ns²np¹, ns²np², ns²np³, ns²np⁴.

В главных подгруппах при переходе сверху вниз устанавливается низшая степень окисления. Поэтому для таллия устойчивой будет степень окисления +1, для свинца +2, висмута +3, а для полония +2. Наиболее технически важные p-металлы это алюминий, олово и свинец.

Алюминий является самым распространенным элементом среди металлов. Занимает третье место по распространенности, уступая только кислороду и кремнию. На его долю приходится 8,8% от массы земной коры. Находится в природе исключительно в виде соединений.

Получают алюминий электролизом расплавленной смеси глинозема Al₂O₃ и криолита Na₃[AlF₆].

Физические и химические свойства. Алюминий - серебристо-белый, легкий (r=2,7 г/см³), пластичный металл, легко вытягивается в проволоку, прокатываются в тонкие листы (t°пл.= 660°C), обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Алюминий относится к числу химически активных металлов (стандартный электродный потенциал его равен -1,66В) и уже при комнатной температуре взаимодействует с хлором и бромом, а при нагревании с йодом большинством неметаллов:

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃ (хлорид алюминия)

2Al + N₂ −800⁰→ 2AlN (нитрид алюминия)

2Al + 3S −1000⁰→ Al₂S₃ (сульфид алюминия)

4Al + C −2000⁰→ Al₄C₃ (карбид алюминия)

2А1 + 6Н₂О = 2А1(ОН)₃ + ЗН₂

Алюминий – амфотерный металл, способный растворяться в кислотах щелочах:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

2Al + 2NaOH + 6H₂O ® 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

При взаимодействии с кислородом воздуха алюминий покрывается тонкой пленкой Al₂O₃, защищающей его от коррозии, поэтому он устойчив в атмосфере. Вследствие образования пленки (пассивирования) алюминий устойчив в концентрированных растворах азотной и серной кислот.

Олово и свинец расположены в IVA группе и имеют на внешнем уровне 4 электрона ns²np². Для олова наиболее устойчива степень окисления +4, менее устойчива +2. Поэтому соединения Sn(П) являются энергичными восстановителями. Для свинца наиболее устойчива степень окисления +2, и менее характерна +4, вследствие чего соединения Pb(IV) являются окислителями.

Физические и химические свойства. Олово серебристо-белый мягкий металл, легко прокатывается в тонкие листы. Свинец – голубовато-белый тяжелый металл, очень мягкий и режется ножом. Олово и свинец - легкоплавкие металлы (t°_пл.= 232⁰ и 327⁰С соответственно). При комнатной температуре на воздухе олово не окисляется, а свинец покрывается защитной оксидной пленкой, вода практически не действует на эти металлы. Олово очень медленно растворяется в разбавленных HCl и H₂SO₄ с образованием Sn²⁺ и выделением водорода, а свинец в этих кислотах почти не растворяется, так как покрывается нерастворимыми продуктами окисления PbCl₂ и PbSO₄. В концентрированной HCl эти металлы растворяются с образованием хлорокомплексов:

М + 4HCl _(конц.) = Н₂[MCl₄] + H₂

Концентрированная H₂SO₄ окисляет олово в Sn(SO₄)₂, а свинец в Pb(HSO₄)₂;Н₂SO₄ при этом восстанавливается в SO₂. Разбавленной HNO₃ олово и свинец окисляются в нитраты М(NO₃)₂, восстанавливаяHNO₃ в NO. КонцентрированнаяHNO₃ переводит олово в оловянную кислоту H₂SnO₃, а свинец – в соль Pb(NO₃)₂,HNO₃ восстанавливается до NO₂.

Sn + 4HNO₃ = H₂SnO₃↓ + 4NO₂ + H₂O

Pb + 4HNO₃ = Pb(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

При нагревании олово и свинец растворяются в водных растворах щелочей:

М + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[M(OH)₄] + H₂

Так как для олова наиболее устойчивыми являются соединения со степенью окисления +4, то соединения Sn (II) являются восстановителями. Например,

3SnCl₂ + 2Bi(NO₃)₃ + 18KOH = 2Bi + 3K₂SnO₃ + 6KCl + 6KNO₃ + 9H₂O

Для свинца, наоборот, наиболее типичны соединения со степенью окисления +2. Вследствие этого соединения Pb (IV) проявляют себя как окислители:

5PbO₂ + 2MnSO₄ + 6HNO₃ = 2HMnO₄ + 2PbSO₄ + 3Pb(NO₃)₂ +2H₂O

Большинство солей олова хорошо растворимо в воде. Соли свинца, за исключением Pb(NO₃)₂ и Pb(CH₃CОО)₂, мало растворимы в воде. Из нерастворимых солей наиболее характерны PbI₂ – золотистого цвета, PbSO₄ – белого цвета, PbCrO₄ – жёлтого цвета.

Лекция № 16. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИИ d -МЕТАЛЛОВ

Дата добавления: 2014-01-04